JP5338250B2 - ワーク分離方法及び切削加工装置 - 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し、切削加工された保護部材中央をワークから分離するワーク分離方法及び切削加工装置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、ブレード２とワークテーブル５を相対的に移動させる不図示の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を切削加工した後に不要となる切削加工された保護部材中央を除去する際には、ワークテーブル表面を基準として同じ高さでワークを加工したとしても接着層の厚みの差などによりブレードが保護部材を完全に突き抜けずに一部または全部が残存して分離されていない場合がある。このような保護部材はそのままでは除去することが困難であって、取り除けなかった保護部材の中央部を除去するために再び同じ場所を切削加工するなど、加工時間を増大させる問題となっていた。

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保護部材側の接着層の内側を切削加工した後に、切削加工された保護部材中央を確実かつ容易に除去することが可能なワーク分離方法及び切削加工装置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、請求項１に記載の発明は、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した後に、切削加工された前記保護部材中央上面を分離手段により吸引吸着して上昇させることにより、切削加工された前記保護部材中央を前記ワークから分離することを特徴としている。

請求項１に記載される発明によれば、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ワークテーブル上に吸着載置される。ワークテーブルに吸着載置されたワークは、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保護部材側の接着層の内側を円形、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。

切削加工後の保護部材の中央は、上面を分離手段により吸引吸着されるとともに垂直方向へ上昇させてワークから分離される。これにより切削加工された保護部材の中央へ均一に力が加わり、ブレードが保護部材を完全に突き抜けずに残存した場合あるいは未加工部も残存部がせん断して確実かつ容易に切削加工された保護部材中央が除去される。

請求項２の発明は、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した後に、切削加工された前記保護部材中央上面を分離手段により吸引吸着し、回転させながら上昇させて切削加工された前記保護部材中央を前記ワークから分離することを特徴としている。

請求項２の発明によれば、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はワークテーブル上に吸着載置される。ワークテーブルに吸着載置されたワークは、ワークテーブルとブレードとを移動軸により相対的に移動させて保護部材側の接着層の内側を切削加工される。

切削加工後の保護部材の中央は、上面を分離手段により吸引吸着されるとともに保護部材中央の中心位置を中心として回転させながら垂直方向へ上昇させてワークから分離される。これによりブレードが保護部材を完全に突き抜けずに残存した場合あるいは未加工部であっても残存した部分にせん断力が加わり分離され、確実かつ容易に切削加工された保護部材が除去される。

請求項３の発明は、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した後に、切削加工された前記保護部材中央上面を分離手段により吸引吸着し、切削加工された前記保護部材中央の一方の端部を先に上昇させることにより傾斜させ、傾斜した状態で上昇させて切削加工された前記保護部材中央を前記ワークから分離することを特徴としている。

請求項３の発明によれば、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はワークテーブル上に吸着載置される。ワークテーブルに吸着載置されたワークは、ワークテーブルとブレードとを移動軸により相対的に移動させて保護部材側の接着層の内側を円形、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。

切削加工後の保護部材の中央は、上面を分離手段により吸引吸着されるとともに一方が先に引き上げられて傾斜させながら上昇させてワークから分離される。これによりブレードが保護部材を完全に突き抜けずに残存した場合あるいは未加工部であっても残存した部分にせん断力が加わり分離され、確実かつ容易に切削加工された保護部材中央が除去される。

請求項４の発明は、請求項１、２、または３のいずれか１項の発明において、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際には、前記保護部材中央を前記分離手段により保持しながら前記保護部材を切削加工することを特徴としている。

請求項４の発明によれば、保護部材の中央が分離手段により吸着保持された状態で切削加工される。これにより、保護部材が切削加工された際に加工された保護部材の中央がそのままで分離したとしても保護部材中央が落下することがなく、ウェーハ表面のデバイスを傷つけることなく直ちに切削加工された保護部材中央を除去することが可能となる。

以上説明したように、本発明のワーク分離方法及び切削加工装置よれば、ワークテーブルに吸着載置したワークの保護部材側の接着層の内側を切削加工した後に加工された保護部材中央を分離手段により吸引吸着して搬送することで、確実かつ容易に不要な保護部材中央を除去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ワーク分離方法及び切削加工装置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、ブレード２とワークテーブル５を相対的に移動させる不図示の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。

切削加工では図６に示すように保護部材１２中央を分離手段１６により吸着吸引したのち、スピンドル３により高速に回転するブレード２を図７に示すように間隙１５まで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と分離手段１６とを同期して回転させて保護部材１２を切削加工する。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、またはテープＴまで切り込まれても実施可能である。

分離手段１６は図８に示すようにシャフト１７と、中心部がシャフト１７と接続された分離手段本体１８と、分離手段本体１８の底面全体に取り付けられた吸引吸着用の吸引手段１９とを備えている。

シャフト１７は一端が搬送手段９に取り付けられ、シャフト１７の内部には不図示の真空発生手段と接続された流路２０が形成されている。分離手段本体１８は流路２０と接続された流路２１が内部に形成され、シャフト１７を中心として不図示の駆動機構により回転または傾斜させることが可能であって、搬送手段９により上下に移動可能に設けられている。吸引手段１９は樹脂やゴム素材で形成された吸着部材であって流路２１に接続されている。

これにより分離手段１６は保護部材１２中央を吸引吸着するとともに上昇、回転または傾斜することが可能となり、図９に示すように切削加工後の保護部材１２中央を確実かつ容易に分離して除去することが可能となる。また、保護部材１２中央がそのままで分離したとしても保護部材１２中央が落下することがなく、ウェーハ１１表面のデバイスＤを傷つけることなく直ちに切削加工された不要な保護部材１２中央を除去することが可能となる。

次に本発明に係わるワーク分離方法について説明する。図１０は保護部材中央を吸引吸着して引き上げる状態を示した断面図である。

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。フレームＦへマウントされたワークＷはワークテーブル５上へ吸着載置され、ワークＷの保護部材１２中央は分離手段１６の放射状に広がる複数の吸引手段１９により均一に吸引吸着される。

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により保護部材１２の接着層１３の内側を切り込まれて保護部材１２が円形に切削加工される。

このとき、保護部材１２には図１０（ａ）に示すように保護部材１２を完全に貫通しているフルカット部２２と、保護部材１２を貫通せずに残ってしまったハーフカット部２３が生じる場合がある。このような場合、図１０（ｂ）に示すように分離手段１６を搬送手段９により上昇させることで貫通せずに残った箇所にせん断力を加えハーフカット部２３をせん断する。

また、分離手段１６は分離手段本体１８に設けられた不図示の駆動機構によりシャフト１７を中心として図１０（ａ）に示す矢印Ａ方向へ回転することで保護部材１２中央を回転させる。これにより貫通せずに残った箇所にせん断力が生じてハーフカット部２３がせん断される。

ハーフカット部２３が生じず全てがフルカット部２２となり保護部材１２中央が分離されている場合は、直ちに分離手段１６により保護部材１２中央が分離除去される。

これらによりウェーハ１１と保護部材１２とを外周部に形成された接着層１３を介して張り合わせたワークＷの保護部材１２側の接着層の内側を切削加工した後に、切削加工された不要な保護部材１２中央は確実かつ容易に除去される。

除去された不要な保護部材１２中央は分離手段１６または他の搬送手段により搬送され、図１に示すロードポート８近傍に備えられた不要部材を入れる専用のカセットへ収納される。これにより除去された不要な保護部材１２は容易に切削加工装置１より搬出、廃棄される。

次に別の実施の形態による本発明に係わるワーク分離方法について説明する。図１１は保護部材中央を吸引吸着後に傾斜させて引き上げる状態を示した断面図である。

接着層１３を介してウェーハ１１と保護部材１２とが張り合わせられたワークＷは、研削されることによりウェーハ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。フレームＦへマウントされたワークＷはワークテーブル５上へ吸着載置され、ワークＷの保護部材１２中央は分離手段１６により均一に吸引吸着される。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により保護部材１２の接着層１３の内側を切り込まれて保護部材１２が切削加工される。

このとき、保護部材１２には図１１（ａ）に示すように保護部材１２を完全に貫通しているフルカット部２２と、保護部材１２を貫通せずに残ってしまったハーフカット部２３が生じる場合がある。このような場合、図１１（ｂ）に示すように分離手段本体１８に設けられた不図示の駆動機構により分離手段本体１８の一方が矢印Ｂ方向に上昇して傾斜する。これにより、貫通せずに残った箇所にせん断力が生じてハーフカット部２３がせん断される。ハーフカット部２３がせん断された後、傾斜した分離手段１６は図１１（ｃ）に示すように搬送手段９により上昇する。

ハーフカット部２３が生じず全てがフルカット部２２となり保護部材１２中央が分離されている場合は、直ちに分離手段１６により保護部材１２中央が分離除去される。

これによりウェーハ１１と保護部材１２とを外周部に形成された接着層１３を介して張り合わせたワークＷの保護部材１２側の接着層の内側全周を切削加工した後に、切削加工された不要な保護部材１２中央は確実かつ容易に除去することが可能となる。

除去された不要な保護部材１２中央はロードポート８近傍に備えられた不要部材を入れる専用のカセットへ収納され切削加工装置１より搬出、廃棄される。

なお、本実施の形態では保護部材１２は内側を円形に切削加工しているが、本発明はこれに限らず、図１２に示すように円弧と直線による形状に全周または未加工部を残して切削加工してもよい。また、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１３に示すように多角形形状に全周または未加工部を残して切削加工してもよい。このように切削加工された保護部材１２は、切削加工された不要な保護部材１２中央を分離手段１６により吸引吸着するとともに上昇または傾斜させて分離除去される。

また、本実施の形態では分離手段１６により不要な保護部材１２中央を吸引吸着後にそのまま上昇または回転または傾斜させて分離しているが、本発明ではこれ以外にフルカット部２２よりエアや純水等の流体を間隙１５へ封入することで保護部材１２中央の分離を補助してもよい。

以上説明したように、本発明に係るワーク分離方法及び切削加工装置によれば、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保護部材側の接着層の内側を切削加工する際にブレードが保護部材を完全に突き抜けずに残存した場合も残存部がせん断して確実かつ容易に切削加工された保護部材を除去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る状態を示した斜視図。 保護部材の切削加工の様子を示した断面図。 分離手段の構成を示した断面図。 切削加工された保護部材中央部が分離された状態を示した斜視図。 保護部材中央を吸引吸着して引き上げる状態を示した断面図。 保護部材中央を吸引吸着後に傾斜させて引き上げる状態を示した断面図。 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。 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。 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。

符号の説明

１…ダイシング装置，２…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…分離手段，１７…シャフト，１８…分離手段本体，１９…吸着手段，２０、２１…流路，２２…フルカット部，２３…ハーフカット部，Ｄ…デバイス，Ｆ…フレーム，Ｔ…テープ，ワーク…Ｗ

Claims (5)

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した後に、
   切削加工された前記保護部材中央上面を分離手段により吸引吸着して上昇させることにより、切削加工された前記保護部材中央を前記ワークから分離することを特徴とするワーク分離方法。
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した後に、
   切削加工された前記保護部材中央上面を分離手段により吸引吸着し、回転させながら上昇させて切削加工された前記保護部材中央を前記ワークから分離することを特徴とするワーク分離方法。
3. 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した後に、
   切削加工された前記保護部材中央上面を分離手段により吸引吸着し、切削加工された前記保護部材中央の一方の端部を先に上昇させることにより傾斜させ、傾斜した状態で上昇させて切削加工された前記保護部材中央を前記ワークから分離することを特徴とするワーク分離方法。
4. 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際には、前記保護部材中央を前記分離手段により保持しながら前記保護部材を切削加工することを特徴とする請求項１、２、または３のいずれか１項に記載のワーク分離方法。
5. 円盤状のブレードと、
   前記ブレードを回転させるスピンドルと、
   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保持するワークテーブルと、
   前記ワークテーブルと前記ブレードとを相対的に移動させる移動軸と、
   前記接着層の内側であり前記保護部材側の前記ワークの中央部を吸引吸着する吸着手段を備えた分離手段と、を備えたことを特徴とする切削加工装置。

Images