特許第6284440号(P6284440)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6284440
(24)【登録日】2018年2月9日
(45)【発行日】2018年2月28日
(54)【発明の名称】切削装置及びエッジトリミング方法
(51)【国際特許分類】
   B24B 27/06 20060101AFI20180215BHJP
   H01L 21/304 20060101ALI20180215BHJP
   B24B 9/00 20060101ALI20180215BHJP
【FI】
   B24B27/06 J
   H01L21/304 601B
   B24B9/00 602G
   B24B9/00 601G
【請求項の数】4
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2014-124363(P2014-124363)
(22)【出願日】2014年6月17日
(65)【公開番号】特開2016-2623(P2016-2623A)
(43)【公開日】2016年1月12日
【審査請求日】2017年4月13日
(73)【特許権者】
【識別番号】000134051
【氏名又は名称】株式会社ディスコ
(74)【代理人】
【識別番号】100075384
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 昂
(74)【代理人】
【識別番号】100172281
【弁理士】
【氏名又は名称】岡本 知広
(72)【発明者】
【氏名】湊 浩吉
(72)【発明者】
【氏名】謝 宗潮
【審査官】 稲葉 大紀
(56)【参考文献】
【文献】 特開2010−245167(JP,A)
【文献】 特開2004−327466(JP,A)
【文献】 特開2010−245254(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B24B 1/00− 3/60
9/00−39/06
H01L21/301
21/304
21/463
21/78
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
円盤状の被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルを該保持面に垂直な回転軸を中心として回転させるチャックテーブル回転手段と、第1スピンドルと該第1スピンドルを回転駆動する第1モータと該第1スピンドルの先端部に装着された第1切削ブレードとを含む第1切削手段と、第2スピンドルと該第2スピンドルを回転駆動する第2モータと該第2スピンドルの先端部に装着された第2切削ブレードとを含む第2切削手段と、を備え、
該第1切削手段は、該第1スピンドルが該チャックテーブルの該保持面に対して平行に配設され、該第1スピンドルの軸方向に沿って被加工物の直径以上の距離を移動可能であるとともに、該保持面に対して垂直方向に所定距離を移動可能に配設されており、
該第2切削手段は、該第2スピンドルが該チャックテーブルの該保持面に対して平行に配設され、該第2スピンドルの軸方向に沿って被加工物の直径以上の距離を移動可能であるとともに、該保持面に対して垂直方向に所定距離を移動可能に配設されており、
該第1スピンドルの軸心と該第2スピンドルの軸心は互いに直交するように配設されており、
該第1切削ブレードと該第2切削ブレードは、該第1スピンドルの軸心と該第2スピンドルの軸心の延長線が被加工物の中心で交わる位置で被加工物の外周部を切削することを特徴とする切削装置。
【請求項2】
請求項1に記載された切削装置を用いて円盤状の被加工物の外周部を切削するエッジトリミング方法であって、
該チャックテーブルを回転させて該保持面に保持された被加工物を回転させる回転工程と、
該回転工程実施中に、該第1切削ブレードと該第2切削ブレードとを回転させるとともに該円盤状の被加工物の外周部に切り込んで切削加工を行う切削工程と、
を備えたことを特徴とするエッジトリミング方法。
【請求項3】
該第1切削ブレード及び該第2切削ブレードは、前記切削工程で切削する被加工物の外周部の半径方向距離の1倍以上2倍以下の厚さを有しており、
該第1切削ブレード及び該第2切削ブレードをそれぞれ該第1スピンドル及び該第2スピンドルに装着した際に、スピンドル側の面を第1面とし、該第1面の反対側の面を第2面としたとき、該切削工程において、該第1切削ブレードと該第2切削ブレードの該第1面を被加工物の外周部よりも外側に位置づけることを特徴とする請求項2記載のエッジトリミング方法。
【請求項4】
該第1切削ブレード及び該第2切削ブレードは、前記切削工程で切削する被加工物の外周部の半径方向距離の1倍以上2倍以下の厚さを有しており、
該第1切削ブレード及び該第2切削ブレードをそれぞれ該第1スピンドル及び該第2スピンドルに装着した際に、スピンドル側の面を第1面とし、該第1面と反対側の面を第2面としたとき、該第1切削ブレードと該第2切削ブレードのうち一方の切削ブレードの第1面を被加工物の外周部よりも外側に位置づけ、他方の切削ブレードの第2面を被加工物の外周部よりも外側に位置づけることを特徴とする請求項2記載のエッジトリミング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、切削装置及び該切削装置を用いた被加工物のエッジトリミング方法に関する。
【背景技術】
【0002】
表面にIC、LSI等のデバイスが複数形成され、それぞれのデバイスが格子状に形成されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって区画された半導体ウエーハは、裏面が研削されて所定の厚みへと薄化された後、切削装置によってストリートに沿って切削することで個々のデバイスへと分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の各種電子機器に広く利用されている。
【0003】
近年の電子機器の小型化に伴い、デバイスが複数形成された半導体ウエーハ(以下、単にウエーハと略称することがある)はより薄く、例えば100μm以下に研削仕上げされることが要求されている。
【0004】
一方、ウエーハは製造工程中における割れや発塵防止のために、その外周に円弧状の面取りがなされている。そのため、ウエーハを薄く研削すると、外周の面取り部分がナイフエッジ状に形成される。ウエーハの外周の面取り部分がナイフエッジ状に形成されると、外周から欠けが生じてウエーハが破損してしまうという問題が生じる。
【0005】
そこで、一般的にウエーハについては、研削前に、ウエーハの外周に沿って面取り部を除去する加工が行われている。また、ウエーハを小径化する場合も、外周に沿って円形に切り落とすことが行われている。このようにウエーハの外周縁に沿って切削することは、エッジトリミングと呼ばれる。
【0006】
ウエーハの外周に沿って円形に切削加工するエッジトリミングは、回転する切削ブレードをウエーハの外周に切り込ませ、ウエーハを保持したチャックテーブルを少なくとも1回転させることにより実施される(例えば、特許文献1又は特許文献2参照)。
【0007】
特許文献1に開示されたエッジトリミング方法では、切削ブレードが左右不均一に摩耗する所謂偏摩耗が生じることを防止し、切削ブレードの交換頻度や修正頻度を低減するために、切削ブレードの厚み方向の片側をまずウエーハに切り込ませて複数枚のウエーハの切削加工を行った後、切削ブレードの厚み方向の他方の側をウエーハに切り込ませて複数枚のウエーハの切削加工を行い、切削ブレードの交換頻度や修正頻度を低減するようにしている。
【0008】
一方、特許文献2に開示されたエッジトリミング方法では、エッジトリミング加工を円盤状の切削ブレードを用いて行う際には通常の直線加工に比べて加工負荷が非常に大きくなり、加工速度を上昇させることができないため、ウエーハを保持するチャックテーブルの回転中心に対して対称位置に第1切削ブレードと第2切削ブレードとを位置づけてエッジトリミング加工を行うことで生産効率を向上させる試みが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開2010−245167号公報
【特許文献2】特開2010−245254号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
しかしながら、特許文献1に記載の加工方法では、切削ブレードの偏摩耗は防止できるが、1枚の切削ブレードでエッジトリミング加工を行うため、生産効率が悪いという問題がある。
【0011】
一方、特許文献2記載の加工方法では、2枚の切削ブレードをウエーハを保持するチャックテーブルの回転中心に対して対称に位置づけてエッジトリミング加工を行うため、生産効率を向上させることができるが切削ブレードに偏摩耗が発生するという問題がある。
【0012】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、2枚の切削ブレードを用いることでエッジトリミング加工の効率を向上させ、且つ、それぞれの切削ブレードの偏摩耗による切削ブレードの交換頻度や修正頻度を低減することが可能な切削装置及びエッジトリミング加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
請求項1記載の発明によると、円盤状の被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルを該保持面に垂直な回転軸を中心として回転させるチャックテーブル回転手段と、第1スピンドルと該第1スピンドルを回転駆動する第1モータと該第1スピンドルの先端部に装着された第1切削ブレードとを含む第1切削手段と、第2スピンドルと該第2スピンドルを回転駆動する第2モータと該第2スピンドルの先端部に装着された第2切削ブレードとを含む第2切削手段と、を備え、該第1切削手段は、該第1スピンドルが該チャックテーブルの該保持面に対して平行に配設され、該第1スピンドルの軸方向に沿って被加工物の直径以上の距離を移動可能であるとともに、該保持面に対して垂直方向に所定距離を移動可能に配設されており、該第2切削手段は、該第2スピンドルが該チャックテーブルの該保持面に対して平行に配設され、該第2スピンドルの軸方向に沿って被加工物の直径以上の距離を移動可能であるとともに、該保持面に対して垂直方向に所定距離を移動可能に配設されており、該第1スピンドルの軸心と該第2スピンドルの軸心は互いに直交するように配設されており、該第1切削ブレードと該第2切削ブレードは、該第1スピンドルの軸心と該第2スピンドルの軸心の延長線が被加工物の中心で交わる位置で被加工物の外周部を切削することを特徴とする切削装置が提供される。
【0014】
請求項2記載の発明によると、請求項1に記載された切削装置を用いて円盤状の被加工物の外周部を切削するエッジトリミング方法であって、該チャックテーブルを回転させて該保持面に保持された被加工物を回転させる回転工程と、該回転工程実施中に、該第1切削ブレードと該第2切削ブレードとを回転させるとともに該円盤状の被加工物の外周部に切り込んで切削加工を行う切削工程と、を備えたことを特徴とするエッジトリミング方法が提供される。
【発明の効果】
【0015】
本発明の切削装置を使用した被加工物のエッジトリミング加工では、第1及び第2切削ブレードを用いることでエッジトリミング加工の効率を向上させることができ、第1及び第2切削ブレードの偏摩耗による切削ブレードの交換頻度や修正頻度を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1】本発明実施形態に係る切削装置の斜視図である。
図2】半導体ウエーハの表面側斜視図である。
図3】面取り部と切削ブレードの厚さとの関係を示す模式的側面図である。
図4図4(A)は切削ブレードがエッジトリミング加工でウエーハの面取り部に切り込んだ状態を示す一部断面側面図、図4(B)は切削ブレードの偏摩耗を示す側面図である。
図5図5(A)は切削ブレードの第1面をウエーハの面取り部よりも外側に位置づけてエッジトリミング加工をしている状態の一部断面側面図、図5(B)は切削ブレードの第1面が偏摩耗した後切削ブレードの第2面側を面取り部よりも外側に位置づけてエッジトリミング加工をしている状態を示す一部断面側面図である。
図6】本発明実施形態に係るエッジトリミング方法を示す模式的平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図1を参照すると、本発明実施形態に係る切削装置2の斜視図が示されている。切削装置2は、静止基台4上に固定されたX軸方向に伸長する一対のガイドレール6を有している。
【0018】
X軸移動ブロック8は、ボールねじ10及びパルスモータ12とから構成されるX軸移動機構14によりX軸方向に移動される。X軸移動ブロック8上には円筒状支持部材16を介してチャックテーブル18が搭載されている。
【0019】
チャックテーブル18は、ポーラスセラミックス等から形成された保持面18aを有している。チャックテーブル18は、保持面18aに垂直な回転軸を中心として図示しないモータにより回転される。チャックテーブル18はX軸移動機構14によりX軸方向に移動される。
【0020】
静止基台4上には、Y軸方向に伸長する一対のガイドレール20が固定されている。Y軸移動ブロック22は、ボールねじ24及びパルスモータ26とから構成されるY軸移動機構28によりY軸方向に移動される。
【0021】
Y軸移動ブロック22にはZ軸方向に伸長する一対の(一本のみ図示)ガイドレール30が形成されている。Z軸移動ブロック32は、図示しないボールねじとパルスモータ34とから構成されるZ軸移動機構36によりZ軸方向に移動される。
【0022】
38は第1切削ユニット(第1切削手段)であり、第1切削ユニット38のスピンドルハウジング40がZ軸移動ブロック32中に挿入されて支持されている。スピンドルハウジング40中には第1スピンドル42(図3参照)が収容されて、エアベアリングにより回転可能に支持されている。
【0023】
第1スピンドル42はスピンドルハウジング40中に収容された図示しないモータにより回転駆動され、第1スピンドル42の先端部には第1切削ブレード44が着脱可能に装着されている。
【0024】
スピンドルハウジング40にはチャックテーブル18に保持された被加工物を撮像する撮像ユニット46が搭載されている。第1切削ユニット38の第1スピンドル42はY軸方向に伸長し、更にチャックテーブル18の保持面18aと平行に配設されている。
【0025】
静止基台4上には更に、X軸方向に伸長する一対のガイドレール48が固定されている。X軸移動ブロック50は、ボールねじ52及びパルスモータ54とから構成されるX軸移動機構56によりX軸方向に移動される。
【0026】
X軸移動ブロック50にはZ軸方向に伸長する一対の(一本のみ図示)ガイドレール58が形成されている。Z軸移動ブロック60は、図示しないボールねじとパルスモータ62とから構成されるZ軸移動機構64によりZ軸方向に移動される。
【0027】
66は第2切削ユニット(第2切削手段)であり、第2切削ユニット66のスピンドルハウジング68がZ軸移動ブロック60中に挿入されて支持されている。スピンドルハウジング66中には第2スピンドル70(図6参照)が収容されて、エアベアリングにより回転可能に支持されている。
【0028】
第2スピンドル70はスピンドルハウジング68中に収容された図示しないモータにより回転駆動され、第2スピンドル70の先端部には第2切削ブレード72が着脱可能に装着されている。
【0029】
スピンドルハウジング68には撮像ユニット74が搭載されている。第2切削ユニット66の第2スピンドル70はX軸方向に伸長しており、且つチャックテーブル18の保持面18aと平行に配設されている。
【0030】
図2を参照すると、本発明の切削装置2の加工対象となる半導体ウエーハ11の表面側斜視図が示されている。半導体ウエーハ(以下、単にウエーハと略称することがある)11は例えば厚さが700μmのシリコンウエーハからなっており、表面11aに複数のストリート(分割予定ライン)13が格子状に形成されているとともに、複数のストリート13によって区画された各領域にIC、LSI等のデバイス15が形成されている。
【0031】
このように構成されたウエーハ11は、デバイス15が形成されているデバイス領域17と、デバイス領域17を囲繞する外周余剰領域19をその表面に備えている。ウエーハ11の外周部には円弧状の面取り部11eが形成されている。21はシリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチである。
【0032】
以下、上述した切削装置2を用いてウエーハ11の外周部(面取り部)11eを円形に切削するエッジトリミング加工について図3乃至図6を参照して詳細に説明する。図3を参照すると、第1切削ブレード44の厚みとウエーハ11のエッジトリミングで切削する面取り部(外周部)11eの半径方向距離aとの関係を示す模式的側面図が示されている。
【0033】
第1切削ブレード44の厚みは、ウエーハ11のエッジトリミングで切削すべき面取り部11eの半径方向距離aの1倍以上2倍以下であるのが好ましい。図示された実施形態では、第1切削ブレード44の厚みはウエーハ11の面取り部11eの半径方向距離aの2倍に設定されている。
【0034】
エッジトリミング加工で使用する第1切削ブレード44は、全体が切り刃からなるワッシャーブレードから構成されるのが好ましい。第2切削ブレード72も同様にワッシャーブレードから構成されるのが好ましく、その厚みはウエーハ11の面取り部11eの半径方向距離aの1倍以上2倍以下であるのが好ましい。
【0035】
図4(A)を参照すると、第1切削ブレード44でウエーハ11の面取り部11eを部分的に切り落とすエッジトリミング加工をしている状態の一部断面側面図が示されている。
【0036】
エッジトリミング加工では、第1切削ブレード44を高速で回転させながらチャックテーブル18に保持されているウエーハ11の面取り部11eに所定深さ切り込み、ウエーハ11を保持しているチャックテーブル18を低速で少なくとも1回転させて面取り部11eを円形に加工する。
【0037】
このようなエッジトリミングを複数のウエーハ11に対して実施すると、切削加工負荷が非常に大きいため、第1切削ブレード44には図4(B)に符号45で示すような偏摩耗が発生する。このような偏摩耗は第2切削ブレード72でも同様に発生する。
【0038】
切削ブレードの偏摩耗が発生しても、偏摩耗が発生したエッジと反対側のエッジはシャープに形成されているため、偏摩耗が発生したエッジと反対側のエッジを使用すれば同一の切削ブレードでエッジトリミング加工を継続することができる。
【0039】
これについて図5を参照して説明する。図5の説明において、第1切削ブレード44はスピンドル42側の面である第1面44aと第1面44aの反対側の第2面44bを有しているものとして説明する。
【0040】
まず、図5(A)に示すように、第1切削ブレード44の第1面44aをウエーハ11の面取り部11eよりも外側に位置づけて高速回転する第1切削ブレード44でウエーハ11の面取り部11eに切り込み、ウエーハ11を保持したチャックテーブル18を少なくとも1回転させることにより、ウエーハ11のエッジトリミングを実施する。
【0041】
エッジトリミングでは切削ブレードの加工負荷が大きいため、このエッジトリミングを複数枚のウエーハ11について継続して実行すると、第1切削ブレード44には図4(B)に示すような偏摩耗45が発生する。
【0042】
第1切削ブレード44にこのような偏摩耗が発生すると、図1に示すY軸移動機構28を駆動して、図5(B)に示すように、第1切削ブレード44をウエーハ11を横切ってウエーハ11の反対側の面取り部11e上に位置づける。
【0043】
即ち、第1切削ブレード44の第2面44bを面取り部11eよりも外側に位置づけて高速回転する第1切削ブレード44でウエーハ11の面取り部11eに切り込み、チャックテーブル18を少なくとも1回転させることにより、第1切削ブレード44の偏摩耗していない鋭いエッジ部でウエーハ11の面取り部11eにエッジトリミング加工を実施する。
【0044】
このように偏摩耗していないエッジ部をウエーハ11の面取り部11eよりも内側に位置づけてエッジトリミング加工をすることにより、一つの第1切削ブレード44で加工できるウエーハ11の枚数を増やすことができる。
【0045】
第1切削ブレード44の両方のエッジ部が磨耗して先端外周部が半円形状になった場合には、第1切削ブレード44をドレスボードでドレッシングして、第1切削ブレード44の外周部形状を修正する。
【0046】
次に、図6を参照して、切削装置2を使用した本発明実施形態に係るエッジトリミング方法について詳細に説明する。エッジトリミングを開始する前に、第1切削ユニット38の撮像ユニット46及び第2切削ユニット66の撮像ユニット74でウエーハ11を撮像し、切削領域、即ちウエーハ11の面取り部11eを検出するアライメントを実施する。
【0047】
このアライメントに基づいて、図6(A)に示すように、第1切削ユニット38の第1切削ブレード44及び第2切削ユニット64の第2切削ブレード72をそれぞれ矢印方向に高速回転させながらウエーハ11の面取り部11eに位置づけて所定深さ切り込ませる。
【0048】
この時には、第1切削ブレード44の第1面44a及び第2切削ブレード72の第1面72aはウエーハ11の面取り部(外周部)11eよりも外側に位置づけられる。第1切削ブレード44及び第2切削ブレード72がウエーハ11の面取り部11eに切り込んだ状態でウエーハ11を矢印R1方向に3/4回転することにより、ウエーハ11のエッジトリミングが完了する。
【0049】
第1切削ブレード44及び第2切削ブレード72を図6(A)に示すように位置づけて、ウエーハ11のエッジトリミングを次々と実施する。この切削方法では、ウエーハ11を3/4回転することにより1枚のウエーハ11のエッジトリミングは完了するが、第1切削ブレード44で270°の範囲を、第2切削ブレード72で90°の範囲を受け持つことになる。従って、第2切削ブレード72に比較して第1切削ブレード44に偏摩耗が発生する確率が高くなる。
【0050】
そこで、図6(B)に示すように、第1切削ユニット38をウエーハ11を横切ってY軸方向に移動し、第1切削ブレード44を反対側の面取り部11eに位置づける。即ち、第1切削ブレード44の第2面44bが面取り部11eより外側となるように位置づける。
【0051】
そして、高速回転する第1切削ブレード44及び第2切削ブレード72を面取り部11eに所定深さ切り込ませるとともに、ウエーハ11を矢印R2方向に3/4回転させることによりウエーハ11のエッジトリミングを実施する。
【0052】
図6(B)に示す切削方法では、第2切削ブレード72で270°の範囲を受け持ち、第1切削ブレード44で90°の範囲を受け持つことになる。従って、第2切削ブレード72に偏摩耗が発生し易くなる。
【0053】
図6(B)に示す形態でウエーハ11のエッジトリミングを継続すると、第2切削ブレード72に偏摩耗が発生し、第1切削ブレード44はその先端外周部が大きく磨耗することになる。よって、ドレスボードを使用しての第1切削ブレード44のドレッシングを実施し、第1切削ブレード44の先端外周部の形状を修正する。
【0054】
第2切削ブレード72に偏摩耗が発生し、第1切削ブレード44はドレッシングを実施したため、図6(C)に示すように、第1切削ブレード44を第1面44aが面取り部11eの外側となるように位置づけ、第2切削ブレード72を第2面72bが面取り部11eより外側となるように位置づけて、高速回転する第1切削ブレード44及び第2切削ブレード72で面取り部に所定深さ切り込むとともに、ウエーハ11を矢印R1方向に3/4回転してウエーハ11のエッジトリミングを実施する。
【0055】
図6(C)に示す形態では、第1切削ブレード44が90°の範囲を受け持ち、第2切削ブレード72が270°の範囲を受け持つため、第2切削ブレード72に偏摩耗が発生し易くなり、第2切削ブレード72は先端部の外周が全体的に摩耗する。
【0056】
従って、第2切削ブレード72をドレスボードを使用してドレッシングし、先端外周部の形状を修正する。第2切削ブレード72のドレッシング終了後、第1切削ブレード44及び第2切削ブレード72を、図6(B)に示すように位置づけて、ウエーハ11のエッジトリミングを実施する。
【0057】
本発明のエッジトリミング方法では、第1切削ユニット38の第1スピンドル42及び第2切削ユニット64の第2スピンドル70の軸心の延長線がチャックテーブル18に保持されたウエーハ11の中心で交わるように配置されているため、偏摩耗した第1切削ブレード44及び第2切削ブレード72でも、その切り込み位置を変更することによりエッジトリミング用に使い続けることが可能となり、第1及び第2切削ブレード44,70の交換頻度や修正頻度を低減することができる。
【0058】
更に、第1及び第2切削ブレード44,70を用いてエッジトリミングを実施することにより、チャックテーブル18の3/4回転により一枚のウエーハ11のエッジトリミングが完了するため、トリミング加工の効率を向上することができる。
【0059】
上述した実施形態では、被加工物として半導体ウエーハ11にエッジトリミングを実施する例について説明したが、被加工物はこれに限定されるものではなく、外周部に面取り部を有する他のウエーハにも本発明のエッジトリミング方法は同様に適用することができる。
【符号の説明】
【0060】
11 半導体ウエーハ
11e 面取り部(外周部)
18 チャックテーブル
38 第1切削ユニット
42 第1スピンドル
44 第1切削ブレード
44a 第1面
44b 第2面
45 偏摩耗
66 第2切削ユニット
70 第2スピンドル
72 第2切削ブレード
図1
図2
図3
図4
図5
図6