JP6362908B2 - 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。

ウェーハなどの円形板状物の上に円形板状物よりも小さいサイズの封止樹脂などの積層部が形成されて構成された積層円形板状物においては、積層部の側面が、円形板状物に近づくにつれて径が大きくなるように傾斜していることがあるため、積層部の外周に沿って切削して積層部をトリミングする加工が行われている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

円形板状物の中心と積層部の中心とが一致していれば、トリミング時に、積層円形板状物を保持する保持テーブルの中心と円形板状物の中心とを一致させ、その状態で、保持テーブルを回転させるとともに保持テーブルの中心から所定距離離れた位置に切削ブレードを位置付けて積層部に切り込ませることにより、積層部の外周縁に沿って中心から一定距離離れた位置を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、円形板状物の上に円形板状物よりも小さいサイズの封止樹脂などの積層部が形成された積層円形板状物においては、円形板状物に対する積層部の積層位置にばらつきがあり、円形板状物の中心と積層部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積層部の中心とが一致せず、積層部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。このため、積層部の外周部分をトリミングして積層部の外周部分に存在する傾斜部を除去しようとしても、傾斜部を完全に除去できなかったり、平坦に形成された部分を除去しすぎてしまったりするという問題が生じていた。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、円形板状物の上に積層部が形成された積層円形板状物を加工するにあたり、積層部の所望の位置を加工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、所定サイズを有する円形板状物上に該所定サイズより小さいサイズの円形平坦部と該円形平坦部から外周側に向けて傾斜し該円形平坦部を囲繞する傾斜部とを有する積層部が形成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チャックテーブルの該保持面において積層円形板状物の該円形板状物側を保持して該積層部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、該円形平坦部と該傾斜部との境界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境界位置に基づいて、該積層部に回転する切削ブレードを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、該傾斜部を除去する切削ステップとを備え、該検出ステップでは、撮像手段を用いて、該積層部の該傾斜部が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から該積層部を撮像し、撮像画像に基づいて該境界位置を検出する。

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円形平坦部と傾斜部との境界位置に基づいて、積層部に回転する切削ブレードを切り込ませつつ積層円形板状物を保持した保持テーブルを回転させることで傾斜部を除去するため、円形板状物の中心と積層部の中心とがすれていても、積層部の所望の位置を切削することができ、傾斜部を完全に除去できなかったり平坦に形成された部分を除去しすぎてしまったりすることがない。

また、撮像手段を用いて、積層部の傾斜部が写らないように保持テーブルの回転軸に対して光軸が傾斜した角度で積層部を撮像し、撮像画像に基づいて境界位置を検出することにより、円形平坦部と傾斜部との境界の位置を正確に検出することができる。

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、ウェーハなどの円板状の円形板状物１１と、円形板状物１１の表面に封止された樹脂などによって形成された積層部１２とを備えている。積層部１２は、例えば円形板状物１１の表面に形成されているパターンをモールドするものであり、円錐台形状に形成され、円形板状物１１の表面に平行な円形の円形平坦部１２２と、円形平坦部１２２の周囲を囲繞し円形板状物１１に近づくにつれて外周側に向けて傾斜した傾斜部１２３とを備えている。円形平坦部１２２の径は、円形板状物１１の径よりも小さい。

円形板状物１１の中心軸と、積層部１２の中心軸とは、ほぼ一致しているが、積層加工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。このような積層円形板状物１０に対して、積層部１２の外周縁に沿って切削を施して傾斜部１２３を除去する。

（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、円形板状物１１の裏面を下（−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、保持テーブル２０は、保持面２１において、載置された積層円形板状物１０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、円形板状物１１の裏面が保持テーブル２０の保持面２１に接触して保持され、積層部１２の円形平坦部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、例えば図２に示す撮像手段３０を用いて、円形平坦部１２２と傾斜部１２３との境界１２４の水平位置（ＸＹ平面内における位置）を検出する。撮像手段３０は、円形平坦部１２２よりも上方（＋Ｚ方向側）でかつ、円形平坦部１２２と傾斜部１２３との境界１２４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、円形平坦部１２２と傾斜部１２３との境界１２４付近を内側から斜めに撮影する。

角度αは、傾斜部１２３が円形平坦部１２２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、保持テーブル２０の回転軸２９に対する傾斜部１２３の傾き角度がβである場合、α＞βとなるように、角度αを設定すればよい。そして、撮像手段３０が撮影した画像を解析することにより積層部１２のエッジを境界１２４として検出する。撮像手段３０が撮影した画像には傾斜部１２３が写っていないため、円形平坦部１２２の外周縁である境界１２４を鮮明に検出することができる。なお、検出ステップでは、傾斜部１２３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傾斜部１２３を除去可能である場合は、傾斜部１２３が完全に隠れる角度で撮像しなくてもよい。

図３に示すように、背圧センサ４０を用いて、円形平坦部１２２と傾斜部１２３との境界１２４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。

このようにして円形平坦部１２２の高さを測定しながら、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、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の測定位置が円形平坦部１２２と傾斜部１２３との境界１２４を越えると、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、円形平坦部１２２と傾斜部１２３との境界１２４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境界１２４の位置を検出するので、傾斜部１２３の影響を受けず、円形平坦部１２２と傾斜部１２３との境界１２４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、円形平坦部１２２の高さを非接触で測定することにより、傾斜部１２３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、測定位置だけを移動させるものであってもよい。あるいは、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、円形平坦部１２２と傾斜部１２３との境界１２４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、円形平坦部１２２と傾斜部１２３との境界１２４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、円形平坦部１２２と傾斜部１２３との境界１２４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、円形平坦部１２２と傾斜部１２３との境界１２４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平坦部１２２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円形平坦部１２２と傾斜部１２３との境界１２４と保持テーブル２０の回転軸２９との間の距離、及び、計測時における保持テーブル２０の回転角度に基づいて、検出した円形平坦部１２２と傾斜部１２３との境界１２４の位置を算出する。例えば、保持テーブル２０の回転軸２９と円形平坦部１２２との交点を原点として境界１２４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円形平坦部１２２と傾斜部１２３との境界１２４の位置に基づいて、保持テーブル２０の回転軸２９と円形平坦部１２２の中心との間のずれを算出する。

３箇所の境界位置に基づき、円形平坦部１２２の中心の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積層部１２の境界１２４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と円形平坦部１２２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）に対する円形平坦部１２２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を用いて積層部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積層部１２第二円形板状物１２の境界１２４外周縁の位置に基づいて、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方向に移動させて積層部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、積層部１２の境界１２４外周縁に沿って切削し、傾斜部１２３を除去する。このときの切削ブレード５１の切込み深さは、積層部１２を完全切断できる深さであり、切削ブレード５１の下端が円形板状物１１の表面に切り込まない深さである。

例えば、円形平坦部１２２と傾斜部１２３との境界１２４から距離ｅだけ内側の位置から傾斜部１２３の最外周の先端部１２５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円形平坦部１２２と傾斜部１２３との境界１２４の半径Ｒ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円形平坦部１２２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る。を切削すればよい。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から見た積層部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の切込み位置との間の距離ｙを算出する。積層部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、即ち境界１２４から距離ｅだけ内側の位置から傾斜部１２３の先端部１２５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、境界１２４や境界１２４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、積層部１２の外周部分を円周状に切削する。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、積層部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、積層部１２の所望の位置を切削し、傾斜部１２３を完全に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円形平坦部１２２と傾斜部１２３との境界１２４の半径Ｒから、原点Ｏと中心点Ｏ’保持テーブル２０の回転軸２９と円形平坦部１２２の中心との間の距離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、円形平坦部１２２と傾斜部１２３との境界１２４との間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、傾斜部１２３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、円形平坦部１２２と傾斜部１２３との境界１２４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、円形平坦部１２２と傾斜部１２３との境界１２４との間の距離の最小値とみなし、その境界位置に切削ブレード５１を位置付けてもよい。そうすることにより、円形平坦部１２２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、傾斜部１２３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、円形平坦部１２２と傾斜部１２３との境界１２４の間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。

１０…積層円形板状物、１１…円形板状物、
１２…積層部、１２２…円形平坦部、１２３…傾斜部、１２４…境界、１２５…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、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 (1)

1. 所定サイズを有する円形板状物上に該所定サイズより小さいサイズの円形平坦部と該円形平坦部から外周側に向けて傾斜し該円形平坦部を囲繞する傾斜部とを有する積層部が形成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チャックテーブルの該保持面において積層円形板状物の該円形板状物側を保持して該積層部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、該円形平坦部と該傾斜部との境界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境界位置に基づいて、該積層部に回転する切削ブレードを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、該傾斜部を除去する切削ステップと、
   を備え、
   前記検出ステップでは、撮像手段を用いて、前記積層部の前記傾斜部が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から該積層部を撮像し、撮像画像に基づいて前記境界位置を検出する
   加工方法。

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