JP5823880B2 - 板状物の研削方法 - Google Patents

Description

本発明は、小形の板状物を研削して所定の厚みに薄化する板状物の研削方法に関する。

小形の板状物の研削時には、リングフレームの開口を塞ぐように粘着テープが貼着され、この粘着テープに貼り付けられた状態で複数の小形の板状物が研削装置に搬入される。研削装置に搬入された複数の板状物は、粘着テープを介してチャックテーブル上に保持され、鉛直軸回りに回転した研削砥石の研削面に当接される。このように、研削砥石の研削面と複数の板状物の上面（裏面）とを平行状態で回転接触させることで、複数の板状物が同時に研削される。

従来、このような板状物の研削方法として、粘着テープ上に研削対象の板状物とは別に厚み測定用のウェーハを設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の板状物の研削方法では、リングフレームに張られた粘着テープの中央に円盤状のウェーハが貼着され、このウェーハの周囲に複数の板状物が貼着されている。研削装置ではウェーハと複数の板状物が同時に研削され、測定用のウェーハの厚みを測定しながら研削することで板状物が所望の厚みに調整される。

また、このような板状物の研削方法として、厚み測定用にシリコンでリングフレームを形成したものが知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の板状物の研削方法では、切削装置によって薄板のシリコンウェーハをリング状に切断して、リング状のウェーハフレームが形成されている。このウェーハフレームに粘着テープが貼り付けられると共に、粘着テープ上に複数の板状物が貼着される。研削装置ではウェーハフレームと複数の板状物が同時に研削され、測定用のウェーハフレームの厚みを測定しながら研削することで板状物が所望の厚みに調整される。

特開２００４−０８２３１９号公報 特開２００１−３５１８９０号公報

しかしながら、特許文献１の板状物の研削方法は、粘着テープの中央に円盤状のウェーハが設けられているため、小形の板状物用の貼着スペースが減少し、生産性が悪化するという問題があった。また、特許文献２の板状物の研削方法では、厚み測定用のウェーハフレームがリングフレームとしての機能を兼ねているため、研削後には薄くなったウェーハフレームにより板状物を適切に保持できないおそれがあった。また、切削装置によってウェーハフレームが形成され、さらに一度の研削によってウェーハフレームが廃棄されるため、コストが増加していた。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、小形の板状物を研削する際に、複数の板状物を所望の厚みに調整することができ、さらに生産性を向上させると共にコストを低減できる板状物の研削方法を提供することを目的とする。

本発明の板状物の研削方法は、上面に板状物を保持し回転可能なチャックテーブルと、前記チャックテーブルに対峙して配設された研削ホイールを備えた研削手段と、前記チャックテーブルに保持された板状物の厚みを測定する厚み測定手段と、から少なくとも構成される研削装置を用いて板状物を研削して所定の厚さに仕上げる板状物の研削方法であって、複数の円盤形状の板状物を４等分の扇状個片に分割する分割ステップと、前記分割ステップで分割された複数の扇状個片の分割した辺同士を互い違いに当接し外周円弧が向かい合うように直線状に配置して辺を形成し４つの辺によって四角形を形成すると共に４隅には半円形状に配置し、該辺の外周縁と内周縁の間に真円が描けるように四角形状に複数の扇状個片を一体に粘着テープに貼着する一体貼着ステップと、前記四角形状の対角線の交点を前記チャックテーブルの回転中心に位置付けて前記チャックテーブルに保持する保持ステップと、前記チャックテーブルに保持された複数の扇状個片を前記研削手段によって研削する研削ステップと、から構成され、前記研削ステップでは、前記四角形状の外周縁と内周縁の間に描ける真円に前記厚み測定手段を位置付け、前記チャックテーブルが回転し前記厚み測定手段によって前記複数の扇状個片の厚さを検出する、ことを特徴とする。

この構成によれば、複数の扇状個片によって四角形が形成され、四角形に描かれる真円上で厚み測定手段により扇状個片の厚さが測定される。このため、研削加工時に扇状個片から厚み測定手段が脱落することがなく、厚み測定手段に測定されながら複数の板状物（扇状個片）が所定の厚さまで同時に研削される。このように、複数の扇状個片上に厚み測定手段の測定軌跡が描かれるため、厚み測定用に新たに部材を設ける必要がない。よって、粘着テープ上に扇状個片用のスペースを広く確保して生産性を向上できると共に、コストを低減できる。

本発明によれば、小形の板状物を研削する際に、複数の板状物を所望の厚みに調整することができ、さらに生産性を向上させると共にコストを低減できる。

本実施の形態に係る分割前の板状物の上面図である。 本実施の形態に係る複数の扇状個片の上面図である。 本実施の形態に係る扇状個片の貼り付け方法の一例を示す図である。 本実施の形態に係る研削装置の一例を示す斜視図である。 本実施の形態に係る研削装置による研削加工の一例を示す説明図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態について説明する。本実施の形態に係る板状物の研削方法は、切削装置で円盤状の板状物を分割して扇状個片とし、複数の扇状個片を粘着テープ上に環状に貼り直した後に、研削装置に搬入する方法である。これにより、研削装置では、環状に並べられた複数の扇状個片の上面に、ハイトゲージで測定される測定軌跡を描くことができ、別途測定用の部材を設けることなく、複数の扇状個片を同時に研削可能としている。図１は、分割前の板状物の上面図である。図２は、四角形を形成するように配置された複数の扇状個片の上面図である。図３は、扇状個片の貼り付け方法の一例を示す図である。

図１に示すように、金属製のリングフレーム８１の下面に粘着テープ８２が貼り付けられ、この粘着テープ８２の中央に小形の板状物Ｗが貼り付けられている。板状物Ｗは、難削材によって小径（例えば、１〜３インチ）の円盤状に形成されている。なお、板状物Ｗとしては、セラミック、ガラス、サファイヤ（Al₂O₃）系の無機材料基板、化合物半導体等の難切削が含まれる。また、板状物Ｗは、シリコンウェーハ、ガリウムヒソ等の半導体ウェーハでもよい。また、板状物Ｗは、小径の円盤状に限定されるものではなく、例えば、矩形状の小形チップ等でもよい。

板状物Ｗは、リングフレーム８１に支持された状態で、図示しない分割装置に搬入される。分割装置は、いわゆるダイシング装置であり、円形状の切削ブレードの切り込みによって板状物Ｗを分割する。分割装置では、仮想線Ｌに沿って板状物Ｗが４等分されて４つの扇状個片Ｗ１が形成される（分割ステップ）。なお、分割装置は、板状物Ｗを分割可能であればよく、例えば、レーザー加工によって板状物Ｗを分割するレーザー加工装置でもよい。また、分割装置には、単一の板状物Ｗが粘着テープ８２に貼着された状態で搬入される構成に限らず、複数の板状物Ｗが粘着テープ８２に貼着された状態で搬入されてもよい。

板状物Ｗ（扇状個片Ｗ１）は、分割装置による分割後に粘着テープ８２から剥離される。例えば、粘着テープ８２の粘着層がＵＶ硬化型接着剤の場合には、粘着テープ８２に対してＵＶ光が照射されることで粘着テープ８２の粘着性が低下される。また、粘着テープ８２の粘着層が熱硬化型接着剤の場合には、粘着テープ８２に対して熱が加えられることで粘着テープ８２の粘着性が低下される。なお、粘着テープ８２の粘着層は、ＵＶ硬化型接着剤及び熱硬化型接着剤に限られず、板状物Ｗが剥離可能に貼着されればよい。また、粘着テープ８２の代わりにガラス等の剛性板上に板状物Ｗが固定されてもよい。

図２に示すように、粘着テープ８２から剥離された扇状個片Ｗ１は、再び研削装置１への搬入用にリングフレーム９１に張られた粘着テープ９２上に貼り付けられる（一体貼着ステップ）。ここでは、５つの板状物Ｗを４分割した計２０個の扇状個片Ｗ１が、粘着テープ９２上に四角形を形成するように配置される。具体的には、扇状個片Ｗ１の直線状の分割面（辺）９３同士が互い違いに当接され、隣接する扇状個片Ｗ１が逆向きとなるように配置される。これにより、隣り合う扇状個片Ｗ１の外周円弧９４が向かい合うように複数の扇状個片Ｗ１が直線状に配置されて、四角形の四辺が形成される。

また、四角形の四隅では、隣接する扇状個片Ｗ１が分割面９３を基準として線対称になるように配置される。これにより、四角形の四隅に、半円形状に配置された扇状個片Ｗ１によって角部が形成される。このように粘着テープ９２上には、複数の扇状個片Ｗ１の配置によって所定幅を有する矩形枠状の四角形が形成される。四角形には複数の扇状個片Ｗ１の外周円弧９４によって内周縁と外周縁とが形成され、内周縁と外周縁との間には真円Ｃが描かれる程度の幅が確保されている。そして、後述する研削装置１では、ハイトゲージ（厚み測定手段）５１によって、この真円Ｃに沿って複数の扇状個片Ｗ１の厚さが測定される。

この粘着テープ９２に対する扇状個片Ｗ１の貼り付けは、例えば図３に示すように、矩形枠状の四角形の開口７１が形成された型板７２を用いて、図示しないテープマウンタのチャックテーブル７５上で行われる。型板７２の下面には、フィルム状の図示しない離罫紙（台紙）が貼られている。まず、図３Ａに示すように、チャックテーブル７５の吸着面７６に型板７２が配置され、離罫紙を介して吸着面７６に型板７２が吸引保持される。また、吸着面７６の周囲では、図示しないフレーム保持部にリングフレーム９１が保持される。この場合、型板７２及びリングフレーム９１の中心がチャックテーブル７５の中心に位置付けられる。

次に、図３Ｂに示すように、型板７２の開口縁に沿って複数の扇状個片Ｗ１が配置される。このとき、複数の扇状個片Ｗ１は、矩形枠状の四角形を形成し、内周縁と外周縁との間に真円Ｃが描かれるように配置される。また、型板７２とリングフレーム９１との中心が一致しているため、真円Ｃの中心がリングフレーム９１の中心に一致される。次に、図３Ｃに示すように、チャックテーブル７５上から型板７２を外した後、リングフレーム９１及び複数の扇状個片Ｗ１を覆うように、上方から粘着テープ９２が貼り付けられる。これにより、粘着テープ９２を介して、リングフレーム９１と複数の扇状個片Ｗ１とが一体化される。

そして、図３Ｄに示すように、粘着テープ９２に貼着された複数の扇状個片Ｗ１は、チャックテーブル７５から取り外され、離罫紙が剥がされた後に研削装置１に搬入される。なお、上記した粘着テープ９２に対する扇状個片Ｗ１の貼り付け方法は一例であり、この方法に限定されない。複数の扇状個片Ｗ１は、四角形の対角線の交点、すなわち真円Ｃの中心がチャックテーブル３１の回転中心に一致するように粘着テープ９２上に貼着されればよい。また、扇状個片Ｗ１の貼り付け作業は、切削装置又は研削装置１のチャックテーブル上で行われてもよいし、貼り付け専用のチャックテーブル上で行われてもよい。

図４を参照して、本実施の形態に係る研削装置について説明する。図４は、研削装置の一例を示す斜視図である。

図４に示すように、研削装置１は、複数の扇状個片Ｗ１が保持されたチャックテーブル３１と研削ユニット（研削手段）４の研削ホイール４４とを相対回転させることで、扇状個片Ｗ１を研削するように構成されている。研削装置１は、略直方体状の基台２を有している。基台２の上面には、一対のチャックテーブル３１（１つのみ図示）が配置されたターンテーブル３が設けられている。ターンテーブル３の後方には、研削ユニット４を支持する壁部２１が立設されている。また、基台２の内部には、研削装置１の各部を統括制御する制御部５が設けられている。

ターンテーブル３は、大径の円盤状に形成されており、上面には回転軸を中心とした点対称位置に一対のチャックテーブル３１が配置されている。また、ターンテーブル３は、図示しない回転駆動機構に接続されており、回転駆動機構によって矢印Ｄ１方向に１８０度間隔で間欠回転される。このため、一対のチャックテーブル３１は、複数の扇状個片Ｗ１が搬入搬出される載せ換え位置と研削ユニット４に対峙する研削位置との間で移動される。

チャックテーブル３１は、小径の円盤状に形成されており、ターンテーブル３の上面に回転可能に設けられている。チャックテーブル３１の上面中央部分には、ポーラスセラミック材により吸着面３２が形成されている。チャックテーブル３１の周囲には、環状のマグネット３３が設けられている。複数の扇状個片Ｗ１の周囲のリングフレーム９１は、磁性体で形成されているため、環状のマグネット３３によって吸着固定される。

基台２の上面において、ターンテーブル３の研削位置の近傍にはハイトゲージ５１が設けられている。ハイトゲージ５１は、矩形枠状に並べられた複数の扇状個片Ｗ１の上面に接触可能な１本の接触子５２を有している。ハイトゲージ５１は、接触子５２の先端を複数の扇状個片Ｗ１の上面に接触させて扇状個片Ｗ１の厚さを測定する。上記したように、複数の扇状個片Ｗ１がチャックテーブル３１の回転中心を中心として矩形枠状に並べられるので、接触子５２の先端によって複数の扇状個片Ｗ１の上面に真円状の測定軌跡が描かれる。

この場合、複数の扇状個片Ｗ１の境界に微小な隙間が空く可能性があるが、この隙間への落ち込みが生じない程度に接触子５２の先端に丸みが持たされている。したがって、矩形枠状に並べられた複数の扇状個片Ｗ１の全周に亘って扇状個片Ｗ１の厚さが精度よく測定される。ハイトゲージ５１による測定値は、伝送路を介して制御部５に入力される。なお、ハイトゲージ５１は、扇状個片Ｗ１の厚みを測定可能であればよく、例えば、非接触式のハイトゲージでもよい。

壁部２１には、研削ユニット４を上下動させる研削ユニット移動機構６が設けられている。研削ユニット移動機構６は、壁部２１の前面に配置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール６１と、一対のガイドレール６１にスライド可能に設置されたモータ駆動のＺ軸テーブル６２とを有している。Ｚ軸テーブル６２の前面には、研削ユニット４が支持されている。Ｚ軸テーブル６２の背面には、壁部２１の開口２２を介して後方に突出したナット部が設けられている。

Ｚ軸テーブル６２のナット部には、壁部２１の裏面に設けられたボールネジが螺合されている。そして、ボールネジの一端部に連結された駆動モータ６４が回転駆動されることで、研削ユニット４がガイドレール６１に沿ってＺ軸方向に移動される。この場合、研削ユニット４のＺ軸方向の移動位置は、図示しないリニアスケールによって測定され、伝送路を介して制御部５に入力される。制御部５は、リニアスケールからの測定値と、ハイトゲージ５１からの測定値に基づき、研削ユニット４の移動量を高精度に制御している。

研削ユニット４は、円筒状のスピンドル４１の下端にマウント４２が設けられている。マウント４２には、複数の研削砥石４３が固定された研削ホイール４４が装着されている。研削砥石４３は、例えば、ダイヤモンド砥粒をメタルボンドやレジンボンド等の結合剤で固めたダイヤモンド砥石で構成されている。研削砥石４３は、スピンドル４１の駆動に伴ってＺ軸回りに高速回転される。そして、研削砥石４３の研削面４５（図５参照）と複数の扇状個片Ｗ１の上面とが平行状態で回転接触させることで、複数の扇状個片Ｗ１が同時に研削される。

図５を参照して、本実施の形態に係る研削装置による研削加工について説明する。図５は、研削装置による研削加工の一例を示す説明図である。

図５Ａに示すように、粘着テープ９２を介して複数の扇状個片Ｗ１がチャックテーブル３１に保持されると、チャックテーブル３１周囲の環状のマグネット３３によりリングフレーム９１が固定される（保持ステップ）。このとき、複数の扇状個片Ｗ１によって形成される四角形の対角線の交点が、チャックテーブル３１の回転中心に位置付けられる。また、リングフレーム９１は、研削加工中に研削砥石４３に干渉しないようにチャックテーブル３１の吸着面３２よりも低い位置で固定される。

次に図５Ｂに示すように、ハイトゲージ５１の接触子５２が扇状個片Ｗ１の上面９５に接触され、扇状個片Ｗ１の厚さ測定が開始される。この場合、ハイトゲージ５１で最初にチャックテーブル３１の表面位置が測定され、その表面位置を基準に扇状個片Ｗ１の厚みが測定される。また、複数の扇状個片Ｗ１によって形成される四角形の中心がチャックテーブル３１の回転中心に合わされるため、四角形の内周縁と外周縁との間の真円Ｃ（図２参照）に接触子５２が位置付けられる。

次に図５Ｃに示すように、研削ユニット４が駆動されると、スピンドル４１及びチャックテーブル３１が回転される。この場合、接触子５２の測定軌跡が真円Ｃに重なるため、接触子５２が扇状個片Ｗ１の上面９５から脱落することがない。そして、研削砥石４３が回転しながらチャックテーブル３１に近付けられ、研削砥石４３の研削面４５が複数の扇状個片Ｗ１の上面９５に押し当てられて研削加工がおこなわれる（研削ステップ）。この場合、研削砥石４３は、チャックテーブル３１の回転中心に対して偏芯した位置で扇状個片Ｗ１に接触するため、複数の扇状個片Ｗ１全体を覆うことがない。このように、複数の扇状個片Ｗ１の上面９５が研削砥石４３から部分的に露出されるため、研削加工中に接触子５２を扇状個片Ｗ１の露出面に接触させることが可能となっている。

このとき、ハイトゲージ５１によって扇状個片Ｗ１の厚さがリアルタイムに測定される。ハイトゲージ５１の測定値は、伝送路を介して制御部５にフィードバックされる。制御部５では、ハイトゲージ５１からフィードバックされた測定値が、目標厚さである扇状個片Ｗ１の最終的な仕上げ厚さに近づくように研削ユニット４の加工送り量が制御される。ハイトゲージ５１からの測定値が扇状個片Ｗ１の仕上げ厚さに一致すると、研削ユニット４による研削加工が停止される。このように、複数の扇状個片Ｗ１の厚みを測定しながら研削加工することで、複数の扇状個片Ｗ１が所望の仕上げ厚さに形成される。

ここで、本実施の形態に係る板状物の研削方法の流れについて説明する。上記したように、粘着テープ８２を介してリングフレーム８１に支持された状態で、円盤状の板状物Ｗが分割装置に搬入される。分割装置では、板状物Ｗが４分割されて４つの扇状個片Ｗ１が形成される（分割ステップ）。各扇状個片Ｗ１は、粘着テープ８２の粘着層をＵＶ光等によって硬化させることで、粘着テープ８２から剥離されてテープマウンタに搬入される。テープマウンタでは、型板７２を用いてチャックテーブル７５上に四角形を形成するように、複数の扇状個片Ｗ１が研削装置１用の粘着テープ９２に貼着される（一体貼着ステップ）。

一体貼着ステップでは、型板７２の開口縁に沿って複数の扇状個片Ｗ１が並べられ、複数の扇状個片Ｗ１が矩形枠状の四角形を形成するように配置される。このとき、四角形の内周縁と外周縁との間に真円Ｃが描かれる程度の幅が確保される。そして、チャックテーブル７５から型板７２を外した後、テープマウンタによってリングフレーム９１と複数の扇状個片Ｗ１とが粘着テープ９２を介して一体化される。粘着テープ９２によって一体化された複数の扇状個片Ｗ１は、研削装置１に搬入される。

研削装置１では、複数の扇状個片Ｗ１によって形成される四角形の対角線の交点、すなわち真円Ｃの中心がチャックテーブル３１の回転中心に位置付けられるように、複数の扇状個片Ｗ１がチャックテーブル３１に保持される（保持ステップ）。複数の扇状個片Ｗ１には、上面９５に描かれる真円Ｃにハイトゲージ５１の接触子５２の先端が位置付けられ、扇状個片Ｗ１の厚さ測定が開始される。そして、ハイトゲージ５１の測定値に応じて研削ユニット４が制御されることで、複数の扇状個片Ｗ１が所望の仕上げ厚さに研削される（研削ステップ）。

以上のように、本実施の形態に係る研削方法によれば、複数の扇状個片Ｗ１によって四角形が形成され、四角形に描かれる真円Ｃ上でハイトゲージ５１により扇状個片Ｗ１の厚さが測定される。このため、研削加工中に扇状個片Ｗ１からハイトゲージ５１が脱落することがなく、ハイトゲージ５１に測定されながら複数の扇状個片Ｗ１が所定の厚さまで同時に研削される。このように、複数の扇状個片Ｗ１の上面９５にハイトゲージ５１の測定軌跡が描かれるため、厚み測定用に新たに部材を設ける必要がない。よって、粘着テープ９２上に扇状個片Ｗ１用のスペースを広く確保して生産性を向上できると共に、コストを低減できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記実施の形態においては、円盤状の板状物Ｗを４等分して扇状個片Ｗ１とする構成としたが、例えば、板状物Ｗを８等分して扇状個片Ｗ１とし、四角形を形成するように扇状個片Ｗ１を粘着テープ９２に配置してもよい。

また、上記実施の形態においては、粘着テープ９２の中央部分を空けるように扇状個片Ｗ１を配置したが、粘着テープ９２の中央部分や、四角形の外側にも扇状個片Ｗ１を配置してもよい。

また、上記実施の形態においては、四角形を形成するように複数の扇状個片Ｗ１が粘着テープ９２に貼着されたが、この構成に限定されない。板状物Ｗを複数の個片に分割して複数の個片を環状に配置し、環状部分の外周縁と内周縁との間に真円Ｃが描けるように複数の個片が粘着テープ９２に貼着されてもよい。このような構成であっても、本実施の形態と同様に板状物Ｗの生産性を向上させると共に、コストを低減することが可能である。

以上説明したように、本発明は、複数の板状物を所望の厚みに調整することができ、さらに生産性を向上させると共にコストを低減できるという効果を有し、特に、小形の難削材を研削して所定の厚みに薄化する板状物の研削方法に有用である。

１ 研削装置
４ 研削ユニット（研削手段）
３１ チャックテーブル
４４ 研削ホイール
５１ ハイトゲージ（厚み測定手段）
５２ 接触子
７２ 型板
７１ 開口
９１ リングフレーム
９２ 粘着テープ
９３ 分割面（辺）
９４ 外周円弧
Ｗ 板状物
Ｗ１ 扇状個片

Claims (1)

1. 上面に板状物を保持し回転可能なチャックテーブルと、前記チャックテーブルに対峙して配設された研削ホイールを備えた研削手段と、前記チャックテーブルに保持された板状物の厚みを測定する厚み測定手段と、から少なくとも構成される研削装置を用いて板状物を研削して所定の厚さに仕上げる板状物の研削方法であって、
   複数の円盤形状の板状物を４等分の扇状個片に分割する分割ステップと、
   前記分割ステップで分割された複数の扇状個片の分割した辺同士を互い違いに当接し外周円弧が向かい合うように直線状に配置して辺を形成し４つの辺によって四角形を形成すると共に４隅には半円形状に配置し、該辺の外周縁と内周縁の間に真円が描けるように四角形状に複数の扇状個片を一体に粘着テープに貼着する一体貼着ステップと、
   前記四角形状の対角線の交点を前記チャックテーブルの回転中心に位置付けて前記チャックテーブルに保持する保持ステップと、
   前記チャックテーブルに保持された複数の扇状個片を前記研削手段によって研削する研削ステップと、から構成され、
   前記研削ステップでは、前記四角形状の外周縁と内周縁の間に描ける真円に前記厚み測定手段を位置付け、前記チャックテーブルが回転し前記厚み測定手段によって前記複数の扇状個片の厚さを検出する、
   ことを特徴とする板状物の研削方法。

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