JP5338249B2 - 切削加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウェーハと保護部材とを外周部に形成された接着層を介して張り合わせたワークの接着層の内側を切削加工する切削加工方法に関するものである。

半導体装置や電子部品が形成されたウェーハ等のワークに対して切断や溝入れ加工を施す切削加工装置は、少なくともスピンドルによって高速に回転されるダイヤモンド砥粒等により形成される薄い円盤状のブレードと、ワークを吸着保持するワークテーブルと、ワークテーブルとブレードとの相対的位置を変化させるＸ、Ｙ、Ｚ、θの各移動軸とが設けられている。ワークを加工する際には冷却や潤滑用の切削液が回転するブレードまたはワークとブレードとが接触する加工点へノズルより供給されるとともに各移動軸によりブレードとワークとが相対的に移動され、ブレードによりワークが切削されることで切断や溝入れ加工がワークに施される。

図１に切削加工装置の例を示す。切削加工装置１は、互いに対向配置され、先端にブレード２とホイールカバー（不図示）が取付けられた高周波モータ内蔵型のスピンドル３、３と、ワークＷ表面を撮像する撮像手段４と、ワークＷを吸着保持するワークテーブル５と、ワークテーブル５とブレード２とを相対的に移動させる移動軸とを有する加工部６が設けられている。

切削加工装置１は、加工部６の他に加工済みのワークＷをスピン洗浄するウェーハ洗浄装置７と、フレームＦにマウントされたワークＷを多数枚収納したカセットを載置するロードポート８と、ワークＷを搬送する搬送手段９と、撮像手段４により撮像された画像を表示し各部への動作を入力する表示手段１０と、各部の動作を制御する不図示のコントローラ等とから構成されている。

近年このような切削加工装置により加工されるウェーハは、半導体装置や電子部品の小型化、軽量化の為、切削加工を行う前に研削加工装置により裏面を研削するなどしてより薄く加工されている。このように薄化されたウェーハは厚さが１００μ以下と非常に薄く剛性が低い為、搬送や様々な加工が困難となりウェーハの表面に支持体を接着させた状態で加工を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１または特許文献２参照。）。

しかし、このようなウェーハ表面に支持体を接着して加工を行うと加工後に支持体を剥離する必要があり、様々な方法で接着剤を劣化させることにより粘着力を低下させて剥離を行わなければならなかった。また、剥離後にウェーハ表面に残存する接着剤を除去する必要もあり、接着剤の完全な除去は大変困難な作業であった。

このような問題に対応するため、ウェーハの外周余剰領域に接着剤を介して保護部材を貼着し、裏面研削加工後に保護部材の接着層の内側を切削加工装置により円形に切削加工することで保護部材を除去するウェーハ加工方法が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
特開２００４−２２６３４号公報 特開２００３−２０９０８３号公報 特開２００５−１２３５６８号公報

しかし、特許文献３に記載されるように保護部材のみを切削加工する際には、保護部材を確実に分離可能とするために、全周にわたって保護部材を完全に突き抜けるように深く切削加工を行った場合、ウェーハ表面に形成されたデバイスにブレードが切り込みデバイスを傷つけてしまうという問題が生じていた。

本発明はこのような問題に対して成されたものであり、ウェーハ表面に形成されたデバイスを傷つけることなく確実に保護部材を分離可能とする切削加工方法を提供することを目的としている。

本発明は前記目的を達成するために、本発明は、表面に複数のデバイスが形成されたウェーハと前記ウェーハの表面を保護する保護部材とを外周部に形成された接着層を介して張り合わせたワークをワークテーブル上に載置し、前記ワークテーブルとスピンドルにより回転するブレードとを移動軸により相対的に移動させて前記ワークの前記保護部材側の前記接着層の内側を切削加工する切削加工方法において、張り合わせた前記ワークの前記保護部材を中間まで切削加工するハーフカットによる加工溝と前記保護部材を貫通して切削加工するフルカットによる加工溝とを前記ワークの前記保護部材へ形成することにより前記保護部材の前記接着層の内側を切削加工することを特徴としている。

これによれば、表面に複数のデバイスが形成されたウェーハとウェーハの表面を保護する保護部材とを外周部に形成された接着層を介して張り合わせたワークは、ブレードと、ブレードを回転させるスピンドルと、ワークテーブルと、ワークテーブルとブレードとを相対的に移動させる移動軸と、を備えた切削加工装置により接着層の内側が円形、円弧状、多角形形状、または円弧と直線による形状に切削加工される。

このとき、張り合わせたワークの保護部材を中間まで切削加工するハーフカットによる加工溝と、保護部材を貫通して切削加工するフルカットによる加工溝とを保護部材へ交互に形成することにより保護部材の接着層の内側が切削加工される。

これにより、保護部材はブレードが接触してもウェーハ表面に形成されたデバイスに傷がつくことの無い箇所ではフルカットされ、確実に保護部材が分離可能となるように切削加工される。更に、デバイスを傷つける可能性のある箇所ではハーフカットされ、保護部材を貫通すること無く切削加工される。加工後の保護部材はせん断方向に外力を加えることで貫通しているフルカットによる加工溝を起点として加工溝に沿って確実にへき開して分離される。

切削加工方法において、表面に複数のデバイスが形成されたウェーハと前記ウェーハの表面を保護する保護部材とを外周部に形成された接着層を介して張り合わせたワークをワークテーブル上に載置し、前記ワークテーブルとスピンドルにより回転するブレードとを移動軸により相対的に移動させて前記ワークの前記保護部材側の前記接着層の内側を切削加工する切削加工方法において、張り合わせた前記ワークの前記保護部材を中間まで切削加工して加工溝を形成するハーフカットにより前記保護部材の前記接着層の内側を切削加工することを特徴としている。

これによれば、表面に複数のデバイスが形成されたウェーハとウェーハの表面を保護する保護部材とを外周部に形成された接着層を介して張り合わせたワークは、ブレードと、ブレードを回転させるスピンドルと、ワークテーブルと、ワークテーブルとブレードとを相対的に移動させる移動軸と、を備えた切削加工装置により接着層の内側が円形、円弧状、多角形形状、または円弧と直線による形状に切削加工される。切削加工では、張り合わせたワークの保護部材を中間まで切削加工するハーフカットにより加工が行われて加工溝が形成される。

これにより、保護部材を貫通すること無く、保護部材がへき開可能な厚みまで切削加工される。加工後の保護部材はせん断方向に外力を加えることで加工溝に沿って確実にへき開して分離される。

上述の切削加工方法において、前記フルカットが行われる箇所は前記接着層の内周面と前記ウェーハ表面に形成された複数の前記デバイスとの間の距離が前記ブレードの厚みの倍よりも広い箇所であることを特徴としている。

これによれば、ウェーハと保護部材の外周部に円形に形成された接着層の内周面とウェーハ表面のデバイスとの間の距離が切削加工を行うブレードの厚みの倍よりも広い箇所でフルカットが可能であって、フルカットはフルカット可能箇所で行われる。

これにより、円形または円弧状に切削加工することによりブレードがズレて加工溝の幅が大きくなるような場合でもフルカットの際にデバイスとブレードとの距離が十分に確保され、デバイスを傷つけることなく確実に分離可能となるように保護部材が切削加工される。

上述の切削加工方法において、前記ハーフカットを行った後に前記ハーフカットにより形成された加工溝の中の一部分を含め前記フルカットを行うことにより前記ハーフカットにより形成される加工溝と前記フルカットにより形成される加工溝を前記保護部材に交互に形成することを特徴としている。

これによれば、デバイスが形成されたウェーハとウェーハの表面を保護する保護部材とを接着層を介して張り合わせたワークの保護部材は、フルカット可能な箇所をハーフカットされた後にフルカットにより切削加工される。

これにより、保護部材はウェーハ表面に形成されたデバイスに傷がつくことの無い位置でフルカットされ、デバイスを傷つける可能性のある位置でハーフカットが行われ、完全に貫通したフルカットによる加工溝とハーフカットによる加工溝とによりウェーハ表面のデバイスに傷つけることなく確実に分離可能となるように切削加工される。

上述の切削加工方法において、前記ハーフカットと前記フルカットとを交互に行うことにより前記ハーフカットにより形成される加工溝と前記フルカットにより形成される加工溝を前記保護部材に交互に形成することを特徴としている。

これによれば、デバイスが形成されたウェーハとウェーハの表面を保護する保護部材とを接着層を介して張り合わせたワークの保護部材へは、フルカットとハーフカットがブレードのＺ方向の位置を制御しながら交互に行われてフルカットによる加工溝とハーフカットによる加工溝とがθ方向の一回転の駆動のみで交互に形成される。

これにより、保護部材はウェーハ表面に形成されたデバイスに傷がつくことの無い位置ではフルカットされ、デバイスを傷つける可能性のある位置ではハーフカットされて、ウェーハ表面のデバイスに傷つけることなく確実に保護部材が分離可能となるように切削加工される。

上述の切削加工方法において、前記フルカットを部分的に行った後に前記フルカットにより形成された複数の加工溝の間を前記ハーフカットすることにより前記ハーフカットにより形成される加工溝と前記フルカットにより形成される加工溝を前記保護部材に交互に形成することを特徴としている。

これによれば、ハーフカットのＺ方向の位置制御と同じ条件でフルカットにより形成された加工溝の中を移動できるので、ハーフカットにより形成される加工溝のＺ方向の位置の精度を正確に成型が可能である。

これにより、保護部材はウェーハ表面に形成されたデバイスに傷がつくことの無い位置でフルカットされ、デバイスを傷つける可能性のある位置でハーフカットが行われ、完全に貫通したフルカットによる加工溝とハーフカットによる加工溝とによりウェーハ表面のデバイスに傷つけることなく確実に分離可能となるように切削加工される。

以上説明したように、本発明の切削加工方法よれば、張り合わせたワークの保護部材の中間まで切削加工するハーフカットによる加工溝と、保護部材を貫通して切削加工するフルカットによる加工溝とを保護部材へ形成することでウェーハ表面に形成されたデバイスを傷つけることなく確実に保護部材が分離可能となるように円形または多角形形状または円弧と直線による形状に切削加工することが可能となる。

以下添付図面に従って本発明に係る切削加工方法の好ましい実施の形態について詳説する。はじめに、本発明に係る切削加工方法が行われる切削加工装置について説明する。

図１は、切削加工装置の外観を示す斜視図である。切削加工装置１は、互いに対向配置され、先端にブレード２とホイールカバー（不図示）が取付けられた高周波モータ内蔵型のスピンドル３、３と、ワークＷ表面を撮像する撮像手段４と、ワークＷを吸着保持するワークテーブル５と、ワークテーブル５とブレード２とを相対的に移動させる移動軸とを有する加工部６が設けられている。

切削加工装置１は、加工部６の他に加工済みのワークＷをスピン洗浄するウェーハ洗浄装置７と、フレームＦにマウントされたワークＷを多数枚収納したカセットを載置するロードポート８と、ワークＷを搬送する搬送手段９と、撮像手段４により撮像された画像を表示し各部への動作を入力する表示手段１０と、各部の動作を制御する不図示のコントローラ等とから構成されている。

ワークＷは図２に示すように表面に複数のデバイスＤが形成されたウェーハ１１と、ガラスやシリコン等による板状の保護部材１２とをポリイミド樹脂等による接着層１３を介して張り合わせて図３に示すように一体として形成される。このとき、接着層１３は図２に示すデバイスＤが形成されていないウェーハ１１外周部の余剰領域１４上にリング状に形成され、これにより図４に示すようにウェーハ１１と保護部材１２との間に間隙１５が形成されている。

このように形成されたワークＷは、裏面研削装置によってウェーハ１１裏面側より研削されてウェーハ１１が薄化される。裏面研削後のワークＷは、図５に示すようにウェーハ１１側がテープＴに貼着されてフレームＦにマウントされる。この状態で切削加工装置１のワークテーブル５に吸着載置されたワークＷはスピンドル３により高速に回転するブレード２により切削加工される。

切削加工ではスピンドル３により高速に回転するブレード２を矢印Ｚ方向に下降させてワークＷのリング状に形成された接着層１３の内側へ切り込ませるとともに、ワークテーブル５によりワークＷを矢印θ方向へ回転させて円形または未加工部を残して複数の円弧状に切削加工する。これによりワークＷの保護部材１２は図６に示すように円形に切削加工または未加工部を残して複数の円弧状に切削加工される。

この他、デバイスＤの配置によってワークＷはワークテーブル５を回転させて角度を変えながら複数の直線切削加工をすることで図７に示すように多角形形状に切削加工または未加工部分を残して切削加工される。または、デバイスＤの配置によってワークＷは切り込ませながらワークＷを矢印θ方向へ回転させて加工する箇所と直線状に加工する箇所により図８に示すように円弧と直線による形状に切削加工または未加工部分を残して切削加工される。

次に本発明に係わる切削加工方法について説明する。図９はハーフカットを行っている状態を示した断面図、図１０はフルカットを行っている状態を示した断面図、図１１は保護部材のハーフカットとフルカットの箇所を示した上面図である。

ウェーハ１１と保護部材１２との間に間隙１５を設けるように接着層１３を介して張り合わせられたワークＷは、ウェーハ１１裏面側より研削されてウェーハ１１が薄化され、ウェーハ１１側がテープＴに貼着されてフレームＦにマウントされる。この状態でワークＷはθ回転されるとともにブレード２により接着層１３の内側を切り込まれて保護部材１２が円形、円弧、多角形形状、円弧と直線による形状に切削加工される。

このとき、保護部材１２は保護部材１２の中間まで切削加工するハーフカットによる加工溝と、保護部材１２を貫通して切削加工するフルカットによる加工溝とが形成されてウェーハ１１表面のデバイスＤに傷つけることなく確実に分離可能となるように切削加工される。切削加工後の保護部材１２へは中央部にせん断方向の外力が加えられ、フルカットによる貫通した加工溝を起点として加工溝に沿ってへき開されて切削加工された中央部が分離される。

ハーフカットでは図９に示すように保護部材１２の接着層１３の内側となる位置を切削加工する。このときブレード２は保護部材１２を貫通することなのない中間位置まで保護部材１２へ切り込み切削加工を行う。これによりブレード２による加工溝は保護部材１２にのみ形成され、ウェーハ１１へブレード２は接触しないのでウェーハ１１表面に形成されたデバイスＤが傷つくことは無い。

フルカットは図１０に示すように保護部材１２の接着層１３の内側となる位置を貫通して切削加工する。このときブレード２は間隙１５まで切り込み切削加工を行う。これにより保護部材１２は確実に分離可能となるように切削加工される。
なお、本実施の形態ではブレード２は接着層１３の内側となる位置に間隙１５まで切り込ませているが、本発明はこれに限らず、ブレード２がウェーハ１１まで切り込まれても実施可能である。

フルカットとハーフカットとによる加工溝は、図１１に示す加工溝１６のようにワークＷを回転させながらフルカット可能箇所１６Ａでブレード２を間隙１５まで下降させてフルカットが行われ、ハーフカット箇所１６Ｂで保護部材１２の中間までブレード２を上昇させてハーフカットが行われることによりハーフカットによる加工溝とフルカットによる加工溝とが保護部材１２へ交互に形成される。なお、フルカットとハーフカットとによる切削加工は一度保護部材１２をハーフカット後にフルカット可能箇所１６Ａへフルカットを行う、またはフルカット可能箇所１６Ａへフルカットを行った後に保護部材１２のハーフカットを行い切削加工してもよい。

このとき、フルカット可能箇所１６Ａは、図１２に示すように接着層１３の内周面とウェーハ１１表面に形成されたデバイスＤとの間の距離Ａがブレード２の厚みの倍よりも広い箇所である。これにより、図１３に示すように円形に切削加工した際に加工溝１６の幅が大きくなったとしてもデバイスＤとブレード２との距離が十分に確保され、ブレード２がウェーハ１１に接触してもデバイスＤを傷つけることなく確実に分離可能となるように保護部材１２が切削加工される。なお、本発明では全てのフルカット可能箇所をフルカットしなくてもよく、個々のワークＷに対応して必要なフルカット可能箇所がフルカットされる。

以上説明したように、本発明に係る切削加工方法によれば、張り合わせたワークの保護部材の中間まで切削加工するハーフカットによる加工溝と、保護部材を貫通するように切削加工するフルカットによる加工溝とをワークへ交互に形成することによりウェーハ表面に形成されたデバイスを傷つけることなく確実に分離可能となるように保護部材を円形に切削加工することが可能となる。

なお、本実施の形態ではブレード２による保護部材１２への切削加工は接着層１３の内側のみ行われているが本発明はこれに限らず、ハーフカット部２３においては図１４に示すように接着層１３の形成された部分の保護部材１２まで切削加工されてもよく、図１５に示すように通常よりも厚いブレード２Ａでハーフカットを行い接着層１３の形成された部分の保護部材１２を切削加工してもよい。

切削加工装置の外観を示す斜視図。 ワークの構成を示した斜視図。 ワークの外観を示す斜視図。 ワークの構成を示す断面図。 切削加工が行われるワークの状態を示した斜視図。 保護部材が円形に切削加工された状態を示した斜視図。 保護部材が多角形形状に切削加工された状態を示した斜視図。 保護部材が円弧と直線による形状に切削加工された状態を示した斜視図。 ハーフカットの様子を示した断面図。 フルカットの様子を示した断面図。 保護部材に形成された加工溝の状態を示した上面図。 フルカット可能箇所の条件を示した上面図。 円形に切削加工をする際のブレードの様子を示した上面拡大図。 接着層の形成された部分の保護部材の切削加工の様子を示した断面図。 接着層の形成された部分の保護部材の切削加工の別の様子を示した断面図。

符号の説明

１…切削加工装置，２、２Ａ…ブレード，３…スピンドル，４…撮像装置，５…ワークテーブル，６…加工部，７…ウェーハ洗浄装置，８…ロードポート，９…搬送手段，１０…表示手段，１１…ウェーハ，１２…保護部材，１３…接着層，１４…余剰領域，１５…間隙，１６…加工溝，１６Ａ…フルカット可能箇所，１６Ｂ…ハーフカット箇所，Ｄ…デバイス，Ｆ…フレーム，Ｔ…テープ，ワーク…Ｗ

Claims (9)

1. 表面に複数のデバイスが形成されたウェーハと前記ウェーハの表面を保護する保護部材とを外周部に形成された接着層を介して張り合わせたワークをワークテーブル上に載置し、前記ワークテーブルとスピンドルにより回転するブレードとを移動軸により相対的に移動させて前記ワークの前記保護部材側の前記接着層の内側を切削加工する切削加工方法において、
   張り合わせた前記ワークの前記保護部材を中間まで切削加工するハーフカットによる加工溝を前記接着層の内周面と前記ウェーハ表面に形成された複数の前記デバイスとの間の距離が前記ブレードの厚みの倍以下の箇所に形成し、前記保護部材を貫通して切削加工するフルカットによる加工溝を前記接着層の内周面と前記ウェーハ表面に形成された複数の前記デバイスとの間の距離が前記ブレードの厚みの倍よりも広い箇所に形成することにより前記保護部材の前記接着層の内側を切削加工することを特徴とする切削加工方法。
2. 表面に複数のデバイスが形成されたウェーハと前記ウェーハの表面を保護する保護部材とを外周部に形成された接着層を介して張り合わせたワークをワークテーブル上に載置し、前記ワークテーブルとスピンドルにより回転するブレードとを移動軸により相対的に移動させて前記ワークの前記保護部材側の前記接着層の内側を切削加工する切削加工方法において、
   張り合わせた前記ワークの前記保護部材を中間まで切削加工して加工溝を前記接着層の内周面と前記ウェーハ表面に形成された複数の前記デバイスとの間の距離が前記ブレードの厚みの倍以下の箇所に形成するハーフカットにより前記保護部材の前記接着層の内側を切削加工することを特徴とする切削加工方法。
3. 前記ハーフカットを行った後に前記ハーフカットにより形成された加工溝の中の一部分を含め前記フルカットを行うことにより前記ハーフカットにより形成される加工溝と前記フルカットにより形成される加工溝を前記保護部材に交互に形成することを特徴とする請求項１に記載の切削加工方法。
4. 前記ハーフカットと前記フルカットとを交互に行うことにより前記ハーフカットにより形成される加工溝と前記フルカットにより形成される加工溝を前記保護部材に交互に形成することを特徴とする請求項１に記載の切削加工方法。
5. 前記フルカットを部分的に行った後に前記フルカットにより形成された複数の加工溝の間を前記ハーフカットすることにより前記ハーフカットにより形成される加工溝と前記フルカットにより形成される加工溝を前記保護部材に交互に形成することを特徴とする請求項１に記載の切削加工方法。
6. 前記ワークの前記保護部材側の前記接着層の内側を円形または円弧状に切削加工することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の切削加工方法。
7. 前記ワークの前記保護部材側の前記接着層の内側を多角形形状に切削加工することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の切削加工方法。
8. 前記ワークの前記保護部材側の前記接着層の内側を円弧と直線による形状に切削加工することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の切削加工方法。
9. 前記ワークの前記保護部材側の前記接着層の内側を前記ハーフカットにより切削加工する際に前記ブレードが前記接着層の形成された部分まで切削加工されることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の切削加工方法。

Images