JP6362907B2 - 積層円形板状物の加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、積層円形板状物を加工する加工方法に関する。

外周部分が丸く面取りされたウェーハなどの円形板状物を研削して薄化すると、外周部分にシャープエッジが形成され、円形板状物に欠けなどが生じやすくなる場合がある。そこで、円形板状物の外周部分にシャープエッジが形成されるのを防ぐために、円形板状物の外周に沿って切削してトリミングする加工方法が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。また、複数のウェーハが接着剤で接着されて構成される貼り合わせウェーハにおいては、接着剤が外周側にはみ出していることもあり、この場合は、トリミングにより接着剤を除去する必要がある。

トリミング時に、円形板状物を保持する保持テーブルの回転軸と円形板状物の中心とが一致していれば、保持テーブルの回転軸から所定距離離れた位置に切削ブレードを位置付けて円形板状物に切り込ませ、保持テーブルを回転させることにより、円形板状物の中心から一定距離離れた位置を外周に沿って切削することができる。円形板状物の中心と保持テーブルの回転軸とを一致させるために、例えば、円形板状物を仮置きテーブルに仮置きして円形板状物の中心を所定の位置に位置決めしてから保持テーブルに搬送することが行われている。

特開２００３−２７３０５３号公報 特開２００４−２０７４５９号公報

しかし、サブストレイトなどの第一円形板状物の上に第一円形板状物より小径のウェーハなどの第二円形板状物が積層された積層円形板状物においては、第二円形板状物に対する第一円形板状物の貼り付け位置にばらつきがあるために、第一円形板状物の中心と第二円形板状物の中心とが一致していない場合がある。この場合は、保持テーブルの回転軸と第一円形板状物の中心とが一致するように積層円形板状物を保持テーブルに保持したとしても、保持テーブルの回転軸と第二円形板状物の中心とが一致せず、第二円形板状物の中心から一定距離離れた所望の位置をトリミングできないという問題がある。接着剤の除去を目的とするトリミングの場合にも、同様の問題がある。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、第一円形板状物の上に第一円形板状物の径以下の径を有する第二円形板状物が積層されて構成された積層円形板状物を加工するにあたり、第二円形板状物の外周縁に沿って所望の位置を切削できるようにすることを目的とする。

本発明に係る加工方法は、第一の径を有する第一円形板状物の表面に該第一の径以下の第二の径を有する第二円形板状物が接着剤を介して積層された積層円形板状物の加工方法であって、積層円形板状物を保持する保持面を有する回転可能な保持テーブルの該保持面において該第一円形板状物側を保持して該第二円形板状物を露出させる保持ステップと、該保持ステップを実施した後、該第二円形板状物の外周縁の位置を検出する検出ステップと、該検出ステップで検出した該第二円形板状物の該外周縁の位置に基づいて、回転する切削ブレードを該第二円形板状物に切り込ませつつ積層円形板状物を保持した該保持テーブルを回転させることで、該第二円形板状物の外周縁に沿って円形加工を施す切削ステップと、を備え該円形板状物は、前記第二円形板状物の外周側に該接着剤のはみだしを有し、該検出ステップでは、撮像手段を用いて、該第二円形板状物の陰に隠れて該接着剤が画像に写らないように、該保持テーブルの回転軸に対して光軸が傾斜した角度で該第二円形板状物の外周部分を撮像し、撮像画像に基づいて前記外周縁の位置を検出する。

前記検出ステップでは、前記第二円形板状物の３点以上の外周縁位置を検出し、前記切削ステップを実施する前に、該検出ステップで検出した３点以上の該外周縁位置に基づいて該第二円形板状物の中心位置を算出し、算出した該第二円形板状物の中心位置と該保持テーブルの回転中心位置との間のずれを算出する算出ステップを備え、該切削ステップでは、該算出ステップで算出されたずれを補正するよう前記切削ブレードと前記保持テーブルとを前記保持面と平行な方向に相対移動させつつ切削を遂行することが好ましい。

本発明に係る加工方法によれば、検出ステップで検出した第二円形板状物の外周縁の位置に基づいて、第二円形板状物の外周縁に沿って切削ブレードを第二円形板状物に切り込ませて円形加工するため、第一円形板状物の中心と第二円形板状物の中心とがずれていても、第二円形板状物の外周縁に沿って所望の位置を切削することができる。

また、撮像手段を用いて、保持テーブルの回転軸に対して光軸が傾斜した角度から第二円形板状物の外周部分を撮像し、撮像画像に基づいて記外周縁の位置を検出することにより、第二円形板状物の外に接着剤がはみ出している場合であっても、第二円形板状物の外周縁の位置を正確に検出することができる。

第二円形板状物の３点以上の外周縁位置を検出し、保持テーブルの回転軸と第二円形板状物の中心との間のずれを算出してそのずれを補正するように切削ブレードと保持テーブルとを保持面と平行な方向に相対移動させつつ切削すれば、第二円形板状物の中心から一定の距離の位置を正確に切削することができる。

保持ステップを示す側面図。 検出ステップを示す側面図。 検出ステップの別の例を示す側面図。 算出ステップを示す平面図。 切削ステップを示す側面図。 切削ステップを示す平面図。

図１に示す積層円形板状物１０は、サブストレイトやウェーハなどの第一の径を有する円板状の第一円形板状物１１と、ウェーハなどの第二の径を有する円板状の第二円形板状物１２とを備え、例えば第一円形板状物１１の表面１１１に第二円形板状物１２の表面１２１が接着剤１３によって貼着され積層されている。第一円形板状物１１の中心軸と、第二円形板状物１２の中心軸とは、ほぼ一致しているが、貼り合わせ精度の影響などにより完全には一致していないことがある。第二円形板状物１２には、外周部分が丸型に面取りされた面取り部１２ａが形成されており、裏面１２２のうち面取り部１２ａの内周側には平坦面１２ｂが形成されている。また、面取り部１２ａと平坦面１２ｂとの境界が外周縁１２ｃとなっており、面取り部１２ａは、最大径部分である先端部１２ｄを有している。第二円形板状物１２の第二の径（面取り部１２ａの最大径）は、第一円形板状物１１の第一の径以下であり、第二円形板状物１２の外周側に接着剤１３がはみ出している。このような積層円形板状物１０に対して、第二円形板状物１２の外周縁に沿って切削加工を行う。以下の本実施例では、第二円形板状物１２の裏面研削に際して第二円形板状物の外周の面取り部を除去する場合について説明する。なお、他の実施形態では第二円形板状物の裏面が第一円形板状物に貼着され、表面が上方に露出する場合もある。

（１）保持ステップ
まず、保持テーブル２０で積層円形板状物１０を保持する。保持テーブル２０は、ＸＹ平面に平行な保持面２１を備え、保持面２１に垂直な±Ｚ方向に平行な回転軸２９を中心として回転可能となっている。回転軸２９は、保持面２１の中心を通っている。保持ステップでは、第一円形板状物１１の裏面１１２側を下（−Ｚ方向）に向けて積層円形板状物１０を保持テーブル２０の保持面２１に載置し、保持面２１において第一円形板状物１１の裏面１１２を吸引保持する。保持テーブル２０に保持された積層円形板状物１０は、第一円形板状物１１の裏面１１２が保持テーブル２０の保持面２１に接触して保持され、第二円形板状物１２の裏面１２２が上（＋Ｚ方向）側に露出する。

(２)検出ステップ
保持ステップを実施した後、積層円形板状物１０が保持テーブル２０に保持された状態で、第二円形板状物１２の外周縁１２ｃの水平方向の位置（ＸＹ平面内における位置）を検出する。例えば、図２に示す撮像手段３０を用いて第二円形板状物１２の外周縁１２ｃの位置を検出する。撮像手段３０は、第二円形板状物１２の裏面１２２よりも上方（＋Ｚ方向側）でかつ、第二円形板状物１２の外周縁１２ｃよりも保持テーブル２０の回転軸２９に近い位置に配置され、光軸３９が±Ｚ方向に対して所定の角度αを有し、第二円形板状物１２の外周部分を外周縁の内側から斜めに撮影する。なお、検出ステップでは、接着剤１３が画像に写ったとしても、光量調整や画像処理などにより接着剤１３を除去可能である場合は、接着剤１３が完全に隠れる角度で撮像しなくてもよい。

角度αは、第二円形板状物１２の外側にはみ出した接着剤１３が第二円形板状物１２の陰に隠れて撮像手段３０が撮影する画像に写らないように設定される。例えば、撮像手段３０の光軸が保持テーブル２０の回転軸２９に平行な方向（±Ｚ方向）に一致している状態から撮像を開始し、撮像手段３０を徐々に傾けていき、取得した画像にはみだした接着剤１３が写らなくなった時点で撮像手段３０の動きを止めることで、角度αを設定することができる。

このようにして保持テーブル２０の回転軸に対して光軸が傾斜した撮像手段３０が撮像した画像を解析することにより、第二円形板状物１２の外周縁１２ｃを検出する。撮像手段３０が撮像した画像には、はみ出した接着剤１３が写っていないため、第二円形板状物１２の外周縁１２ｃを鮮明に検出することができる。

こうして検出される検出点３７の位置は、撮像手段３０の光軸が第二円形板状物１２の面取り部１２ａの表面と接する位置であり、検出した位置に基づいて、保持テーブル２０の回転軸２９と、第二円形板状物１２の外周縁１２ｃとの間のＸＹ平面内における距離を算出する。

図３に示すように、背圧センサ４０を用いて、第二円形板状物１２の外周縁の位置を検出する構成であってもよい。背圧センサ４０は、ノズル４１から−Ｚ方向に向けてエアなどの流体４８を噴射し、ノズル４１内における流体４８の圧力を測定する。ノズル４１を−Ｚ方向に動かしていき、ノズル４１と測定対象物との間の距離が近づくと、ノズル４１内における流体４８の圧力が高くなることを利用して、測定対象物の表面の高さ（±Ｚ方向における位置）を、測定対象物に接触することなく測定する。背圧センサ４０は、非接触式高さ位置検出手段の一例である。

このようにして第二円形板状物１２の裏面１２２の高さ位置を測定しながら、背圧センサ４０を、保持テーブル２０の回転軸２９に近い側から、積層円形板状物１０の面方向に沿って保持テーブル２０の径方向外側へ向けて移動させる。すると、最初のうちは、背圧センサ４０によって測定される高さはほぼ一定であるが、背圧センサ４０の測定位置が第二円形板状物１２の面取り部１２ａに達すると、背圧センサ４０によって測定される高さが−Ｚ方向に変化する。そこで、背圧センサ４０によって測定される高さが変化し始めたときの背圧センサ４０の測定位置に基づいて、保持テーブル２０の回転軸２９と、第二円形板状物１２の外周縁１２ｃとの間のＸＹ平面内における距離を算出する。高さが変化し始めたときの測定位置に基づいて外周縁１２ｃの位置を検出するので、第二円形板状物１２の外に接着剤１３がはみ出していても、外周縁の位置を正確に検出することができる。

なお、非接触式高さ位置検出手段は、背圧センサ４０に限らず、例えばレーザハイト計であってもよい。レーザハイト計は、レーザ光を測定対象物に照射し、測定対象物に当たって反射した反射光を受光することにより、測定対象物までの距離を測定する。

このように、第二円形板状物１２の裏面１２２の高さを非接触で測定することにより、接着剤１３の影響による測定誤差の発生を防ぐことができる。なお、非接触式高さ位置検出手段は、保持テーブル２０に対して径方向に相対移動させることができるものであればよく、上述したように非接触式高さ位置検出手段自体を移動させる構成であってもよいし、非接触式高さ位置検出手段は移動させず、保持テーブル２０を移動させる構成であってもよい。

検出ステップでは、保持テーブル２０の回転軸２９と第二円形板状物１２の外周縁１２ｃとの間の距離を計測した後、保持テーブル２０を回転させる。保持テーブル２０が所定の角度回転したら回転を停止し、保持テーブル２０の回転軸２９と第二円形板状物１２の外周縁１２ｃとの間の距離をもう一度計測する。計測終了後、保持テーブル２０を更に回転させ、所定の角度回転したら回転を停止し、保持テーブル２０の回転軸２９と第二円形板状物１２の外周縁１２ｃとの間の距離を更にもう一度計測する。このようにして、保持テーブル２０の回転軸２９と第二円形板状物１２の外周縁との間の距離を少なくとも３回計測する。なお、保持テーブル２０が回転せずに、撮像手段３０や非接触式高さ検出手段が第二円形板状物１２の外周に沿って移動して計測を行う構成としてもよい。

（３）算出ステップ
次に、検出ステップで計測した保持テーブル２０の回転軸２９と第二円形板状物１２の外周縁１２ｃとの間の距離と、計測時における保持テーブル２０の回転角度とに基づいて、検出した第二円形板状物１２の外周縁１２ｃの位置を算出する。例えば、保持テーブル２０の回転軸２９と第二円形板状物１２の裏面１２２との交点を原点として外周縁のＸＹ座標を算出する。少なくとも３回計測するので、少なくとも３つの座標が算出される。

次に、算出ステップでは、図４に示すように、検出ステップで算出した第二円形板状物１２の外周縁１２ｃの位置に基づいて、保持テーブル２０の回転軸２９と第二円形板状物１２の中心との間のずれを算出する。

第二円形板状物１２の３箇所の外周縁の位置に基づき、第二円形板状物１２の中心位置を算出することができる。例えば、下記数式（１）、数式（２）及び数式（３）により、検出ステップで算出した第二円形板状物１２の外周縁１２ｃの３つの位置Ａ（Ｘ１，Ｙ１），Ｂ（Ｘ２，Ｙ２），Ｃ（Ｘ３，Ｙ３）を通る円の中心点Ｏ’（ＸＣ，ＹＣ）と半径Ｒとを算出する。

次に、下記数式(４)及び数式（５）により、原点Ｏと中心点Ｏ’との間の距離ｄと、線分ＯＯ’がＸ軸となす角度φとを算出する。

距離ｄは、保持テーブル２０の回転軸２９と第二円形板状物１２の中心との間の距離（ずれ）を表し、角度φは、保持テーブル２０の回転軸２９から見た保持テーブル２０の所定方向（Ｘ軸方向）に対する第二円形板状物１２の中心の方向を表す。

（４）切削ステップ
次に、図５に示すように、保持テーブル２０に積層円形板状物１０が保持された状態で、保持テーブル２０を回転させ、切削手段５０を用いて第二円形板状物１２の外周部分を切削する。切削手段５０は、スピンドル５２の先端に切削ブレード５１が装着されて構成されており、スピンドル５２は、±Ｙ方向に平行でかつ保持テーブル２０の回転軸２９と交わる回転軸５９を中心として回転することにより切削ブレード５１を回転させる。

そして、検出ステップで検出した第二円形板状物１２の外周縁１２ｃの位置に基づいて、保持テーブル２０の回転角度に応じて、保持テーブル２０の径方向である±Ｙ方向に切削ブレード５１を移動させて切り込み位置を調整し、切削ブレード５１を−Ｚ方向に移動させて第二円形板状物１２に切り込ませつつ、保持テーブル２０を回転させることにより、第二円形板状物１２の外周縁１２ｃに沿って切削する。このときの切削ブレード５１の切込み深さは、第二円形板状物１２の仕上げ厚みに至る深さである。

例えば、第二円形板状物１２の外周縁１２ｃから距離ｅだけ内側の位置から面取り部１２ａの最外周の先端部１２ｄまでの所定幅を切削除去したい場合、算出ステップで算出した第二円形板状物１２の外周縁の半径Ｒ（図４参照）から距離ｅを差し引いた差（Ｒ−ｅ）を半径ｒとし、算出ステップで算出した第二円形板状物１２の外周縁の中心点Ｏ’から半径ｒの位置に除去すべき所定幅以上の刃厚の切削ブレードの一側面を位置付けて切り込ませ、切削すればよい。保持テーブル２０の回転角度をθとすると、図６に示すように、保持テーブル２０の回転軸２９から見た第二円形板状物１２の中心の方向が＋Ｘ方向となす角度は、（θ＋φ）である。そこで、例えば下記数式６により、保持テーブル２０の回転軸２９と切削ブレード５１の切り込み位置との間の距離ｙを算出する。第二円形板状物１２の１回転で切削除去できない刃厚の切削ブレードを使用する場合、即ち第二円形板状物１２の外周縁１２ｃから距離ｅだけ内側の位置から面取り部１２aの最外周の先端部１２ｄまでの所定幅より薄い厚みの切削ブレードを使用する場合には、外周縁１２や外周縁の中心点Ｏ’から半径ｒの位置にその切削ブレードを切り込ませた後、保持テーブル２０を必要回数回転させるとともに切削ブレードを外周方向に移動させながら切削することを繰り返し、所定幅のトリミングを行う。

保持テーブル２０の回転に伴って角度θが変化するので、距離ｙも変化する。距離ｙの変化に追随するように切削ブレード５１を±Ｙ方向に移動させながら切削することにより、第二円形板状物１２の外周縁を外周に沿って切削する。このように、算出ステップで算出されたずれを補正するように切削ブレード５１と保持テーブル２０とを保持面２１の面方向と平行な方向に相対移動させながら切削することにより、第二円形板状物１２の中心が積層円形板状物１０全体の中心からずれている場合であっても、第二円形板状物１２の中心から一定の距離の位置を正確に切削し、面取り部１２ａを除去することができる。

なお、切削ステップでは、保持テーブル２０の回転角度に応じて切削ブレード５１の±Ｙ方向の位置を変化させるのではなく、保持テーブル２０の回転角度にかかわらず、切削ブレード５１の±Ｙ方向の位置を一定に保つようにしてもよい。

例えば、算出ステップで算出した外周縁１２ｃの半径Ｒから、原点Ｏと中心点Ｏ’との間の距離ｄを差し引いた差（Ｒ−ｄ）を算出し、切削ブレード５１を、保持テーブル２０の回転軸２９から距離（Ｒ−ｄ）だけ離れた位置に位置付ける。距離（Ｒ−ｄ）は、保持テーブル２０の回転軸２９と外周縁１２ｃとの距離の最小値であるから、この状態で保持テーブル２０を回転させてその外周側の切削を行えば、切削ブレード５１を移動させなくても、面取り部１２ａを完全に除去することができる。この場合は、刃厚が厚いタイプの切削ブレードを用いたり、保持テーブル２０を複数回回転させ切削ブレード５１を外周側に移動させたりしながら切削を行う。保持テーブル２０の回転角度に応じて切削ブレード５１の位置を複雑な制御によって変える必要がないので、制御が容易となる。

また、算出ステップを省略し、検出ステップで検出した、保持テーブル２０の回転軸２９と外周縁１２ｃとの距離の中から最も小さいものを選択し、保持テーブル２０の回転軸２９と外周縁１２ｃとの距離の最小値とみなし、その外周縁１２ｃに切削ブレード５１を位置付けてもよい。そうすることにより、第二円形板状物１２の中心点や半径を求めるための複雑な計算をする必要がなくなる。

その場合は、本当の最小値は、実測値のうちの最小値より小さいと考えられるため、実測値の中の最小値より保持テーブル２０の回転軸２９に近い位置に切削ブレード５１を位置付けて保持テーブル２０を複数回回転させ切削ブレード５１を外周側に移動させながら切削を行ったり、刃厚の厚い切削ブレードを用いて切削を行ったりすれば、面取り部１２ａを完全に除去することができる。

また、実測値のうちの最小値ではなく、実測値の平均値や、実測値のうちの最大値を基準として、切削ブレード５１を位置付けてもよい。その場合は、最小値を用いる場合と比較して、保持テーブル２０の回転軸２９と外周縁１２ｃとの距離の最小値との差が大きくなるため、その分を考慮して、保持テーブル２０の回転軸２９に近い位置に切削ブレード５１を位置付けて保持テーブル２０を複数回回転させながら切削ブレード５１を外周側に移動させたり、刃厚の厚い切削ブレードを用いて切削を行ったりすればよい。

（５）研削ステップ
以上のようにして第二円形板状物１２の外周縁１２ｃに沿ってトリミングが行われた後、第二円形板状物１２の裏面１２２に回転する研削砥石を接触させて研削し、第二円形板状物１２が所望の厚みに形成された時点で研削を終了する。第二円形板状物１２は、外周縁ｃの外側がトリミングにより除去されているため、外周部分にシャープエッジが形成されるのを防ぐことができる。

上記実施例では、第二円形板状物１２の裏面研削に際して第二円形板状物の外周の面取り部を除去する場合について説明したが、本発明は面取り部の除去に限定されず、例えば第二円形板状物１２の外周縁にはみ出した接着剤を除去する場合等、他の実施形態にも好適である。他の実施例では、切削ステップにおける切削ブレードの切り込み深さは適宜設定する。

１０…積層円形板状物、
１１…第一円形板状物、１１１…表面、１１２…裏面、
１２…第二円形板状物、１２１…表面、１２２…裏面、
１２ａ…面取り部、１２ｂ…平坦面、１２ｃ…外周縁、１２ｄ…先端部
１３…接着剤、１７…外周縁、
２０…保持テーブル、２１…保持面、２９…回転軸、
３０…撮像手段、３７…検出点、３９…光軸、
４０…背圧センサ、４１…ノズル、４８…流体、
５０…切削手段、５１…切削ブレード、５２…スピンドル、５９…回転軸

Claims (2)

1. 第一の径を有する第一円形板状物の表面に該第一の径以下の第二の径を有する第二円形板状物が接着剤を介して積層された積層円形板状物の加工方法であって、
   積層円形板状物を保持する保持面を有する回転可能な保持テーブルの該保持面において該第一円形板状物側を保持して該第二円形板状物を露出させる保持ステップと、
   該保持ステップを実施した後、該第二円形板状物の外周縁の位置を検出する検出ステップと、
   該検出ステップで検出した該第二円形板状物の該外周縁の位置に基づいて、回転する切削ブレードを該第二円形板状物に切り込ませつつ積層円形板状物を保持した該保持テーブルを回転させることで、該第二円形板状物の外周縁に沿って円形加工を施す切削ステップと、を備え、
   該円形板状物は、前記第二円形板状物の外周側に該接着剤のはみだしを有し、
   該検出ステップでは、撮像手段を用いて、該第二円形板状物の陰に隠れて該接着剤が画像に写らないように、該保持テーブルの回転軸に対して光軸が傾斜した角度で該第二円形板状物の外周部分を撮像し、撮像画像に基づいて前記外周縁の位置を検出する、
   加工方法。
2. 前記検出ステップでは、前記第二円形板状物の３点以上の外周縁位置を検出し、
   前記切削ステップを実施する前に、該検出ステップで検出した３点以上の該外周縁位置に基づいて該第二円形板状物の中心位置を算出し、算出した該第二円形板状物の中心位置と該保持テーブルの回転中心位置との間のずれを算出する算出ステップを備え、
   該切削ステップでは、該算出ステップで算出されたずれを補正するよう前記切削ブレードと前記保持テーブルとを前記保持面と平行な方向に相対移動させつつ切削を遂行する、
   請求項１に記載の加工方法。

Images