JP5458460B2 - 切削加工装置及び切削加工方法 - 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保護部材側を切削加工する切削加工装置及び切削加工方法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、ワークテーブル５とブレード２とを相対的に移動させる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の接着層の内側を切削加工した場合、切削終了後に保護部材中央が落下してウェーハ上に形成されたデバイスを傷つけるとともに、保護部材中央とウェーハが吸着して分離が困難になる問題が発生する。また、切削加工中に発生する切削屑等の加工残留物（以下、コンタミと称する）がウェーハと保護部材の間の間隙に入り込み内部で固着する問題も発生する。

本発明はこのような問題に対して成されたものであり、ウェーハ表面に形成されたデバイスに傷を発生させずに分離を容易にし、ウェーハと保護部材との間の間隙に残留するコンタミを効率的に除去する切削加工装置及び切削加工方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、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から前記保護部材を除去するために、前記保護部材の前記接着層の内側を全周切削加工する切削加工装置において、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、前記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、前記ブレードにより前記保護部材に形成された加工溝に流体を供給し、該加工溝を通して前記保護部材と前記ウェーハとの間の間隙へ流体を供給する流体供給手段であって、柔軟な先端部を備えたノズルを備え、前記ノズルの先端部が前記加工溝上に接触して、前記加工溝に前記流体を供給する流体供給手段と、を備えたことを特徴としている。

これにより、流体が間隙へ流体供給手段より加工溝を通して連続に封入され、切削加工により生じたコンタミは外部へ流し出されるとともに、切削加工された保護部材中央が流体により落下することが無い。よって、ウェーハ表面に形成されたデバイスに傷を発生させず、ウェーハと保護部材との間の間隙に残留するコンタミを効率的に除去することが可能となる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記流体供給手段より供給される前記流体は前記ブレード近傍に供給される切削液と同等の流体または前記切削液とは異なる流体供給源より供給される流体であることを特徴としている。

請求項２に係る発明によれば、加工溝より保護部材とウェーハとの間の間隙へ供給される流体は加工時にブレード近傍へ噴射される切削液と同等の流体供給源から供給される純水等の流体、または切削液とは異なる流体供給源から供給されるエアや純水等の流体が使用される。

請求項３に係る発明は、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から前記保護部材を除去するために、前記保護部材の前記接着層の内側を回転する円盤状のブレードで全周切削加工する切削加工方法において、前記ブレードにより前記保護部材に形成された加工溝に流体を供給し、該加工溝を通して前記保護部材と前記ウェーハとの間の間隙へ流体を供給しながら前記ワークの切削加工を行う切削加工方法であって、柔軟な先端部を備えたノズルの先端部を前記加工溝上に接触させて、前記ノズルから前記加工溝に前記流体を供給することを特徴としている。

請求項３に係る発明によれば、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、ブレードと、ブレードを回転させるスピンドルと、ワークテーブルと、ワークテーブルとブレードとを相対的に移動させる移動軸と、保護部材とウェーハとの間の間隙へ流体を供給する流体供給手段とを備えた切削加工装置により保護部材側が円形または円弧状または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。

切削加工が開始され加工溝が形成されると流体供給手段により加工溝を通して純水やエア等の流体が接着層により形成される保護部材とウェーハとの間の間隙へ供給される。これにより、切削加工により生じたコンタミは外部へ流しだされるとともに、切削加工された保護部材中央が流体により落下することが無い。よって、ウェーハ表面に形成されたデバイスに傷を発生させず、ウェーハと保護部材との間の間隙に残留するコンタミを効率的に除去することが可能となる。

以上説明したように、本発明の切削加工装置及び切削加工方法よれば、流体が間隙へ流体供給手段より加工溝を通して連続に封入され、ウェーハ表面に形成されたデバイスに傷を発生させずに分離を容易にし、ウェーハと保護部材との間の間隙に残留するコンタミを効率的に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切削加工装置及び切削加工方法の好ましい実施の形態について詳説する。

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、ワークテーブル５とブレード２とを相対的に移動させる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。

このように構成された切削加工装置１のスピンドル３には図２に示すように流体供給手段１１が設けられている。流体供給手段１１は、ワークＷと接触する樹脂やゴム等の素材により形成される柔軟な先端部１２を備えたノズル１３と、ノズル１３をスピンドル３に固定するノズル治具１４とにより構成される。ノズル治具１４内部には不図示の流体供給源または不図示のホイールカバーへ接続された切削水供給流路と接続された流路が形成され、ノズル治具１４内部の流路を通過した流体はノズル１３を通り先端部１２より噴射される。

ワークＷは図３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１５と、ガラスやシリコン等による板状の保護部材１６とをポリイミド樹脂等による接着層１７を介して張り合わせて図４に示すように一体として形成される。このとき、接着層１７は図３に示すデバイスＤが形成されていないウェーハ１５外周部の余剰領域１８上にリング状に形成され、これにより図５に示すようにウェーハ１５と保護部材１６との間に間隙１９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１５裏面側より研削されてウェーハ１５が薄化される。裏面研削後のワークＷは、図６に示すようにウェーハ１５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、図７に示すようにスピンドル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８に示すように保護部材１６の接着層１７の内側となる位置にブレード２を間隙１９まで切り込ませるとともに、ワークテーブル５によりワークＷを矢印θ方向へ回転させて切削加工する。これによりワークＷの保護部材１６は図９に示すように円形に全周切削加工または未加工部を残して複数の円弧状に切削加工される。

この他、ワークＷはデバイスＤの配置によってワークテーブル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１０に示すように多角形形状に全周切削加工される。または、デバイスＤの配置によってワークＷは切り込ませながらワークＷを矢印θ方向へ回転させて加工する箇所と直線状に加工する箇所により図１１に示すように円弧と直線による形状に全周切削加工される。

このとき、ブレード２により保護部材１６に形成された加工溝２０上にはノズル１３の先端部１２が接触し、図１２に示すようにノズル１３からエアや純水等の流体２１が加工溝２０を通って間隙１９へ供給される。

これにより、切削加工により生じたコンタミは外部へ流し出される。また、切削加工された保護部材１６中央が流体２１によりウェーハ２上へ落下することが無く、保護部材１６中央が搬送手段９等により吸着吸引されて流体２１の圧力により浮上して容易に分離搬送することが可能となる。よって、ウェーハ表面に形成されたデバイスＤに傷を発生させずに分離を容易にし、ウェーハ１５と保護部材１６との間の間隙１９に残留するコンタミを効率的に除去することが可能となる。

なお、ノズル１３は先端部１２がワーク接触しているが本発明はこれに限らず、図１３に示す流体供給手段１１Ａのように、先端が細く加工され高圧の流体を細径で噴射することが可能なノズル２２により流体を加工溝２０に向かって噴射してもよい。また、流体供給手段１１、１１Ａはスピンドル３にノズル治具１４より固定されているが、本発明はこれに限らず、不図示の移動軸等により流体供給手段１１、１１Ａをスピンドル３近傍に備えるようにしても実施可能である。

また、本実施の形態ではブレード２は接着層１７の内側となる位置に間隙１９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１５またはテープＴまで切り込まれてもよく、加工溝２０が接着層１７まで達しても実施可能である。

以上説明したように、本発明に係る切削加工装置及び切削加工方法によれば、スピンドル近傍に設けられた流体供給手段により流体が加工溝を通して間隙へ連続に封入され、切削加工により生じたコンタミは外部へ流し出されるとともに、切削加工された保護部材中央が流体により落下することが無く分離を容易にする。よって、ウェーハ表面に形成されたデバイスに傷を発生させずに分離を容易にし、ウェーハと保護部材との間の間隙に残留するコンタミを効率的に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１６への切削加工は接着層１７の内側のみ行われているが本発明はこれに限らず、加工溝２０が接着層１７内部まで達していてもよい。

切削加工装置の外観を示す斜視図。 スピンドルに設けられた流体供給手段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。 保護部材が切削加工される状態を示した斜視図。 保護部材が切削加工される状態を示した断面図。 保護部材が円形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。 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。 加工溝から間隙へ流体を供給する状態を示した断面図。 別の形態の流体供給手段の外観を示す斜視図。

符号の説明

１…切削加工装置，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…流体供給手段，１２…先端部，１３、２２…ノズル，１４…ノズル治具，１５…ウェーハ，１６…保護部材，１７…接着層，１８…余剰領域，１９…間隙，２０…加工溝，２１…流体，Ｄ…デバイス，Ｆ…フレーム，Ｔ…テープ，ワーク…Ｗ

Claims (3)

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から前記保護部材を除去するために、前記保護部材の前記接着層の内側を全周切削加工する切削加工装置において、
   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、
   前記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、
   前記ブレードにより前記保護部材に形成された加工溝に流体を供給し、該加工溝を通して前記保護部材と前記ウェーハとの間の間隙へ流体を供給する流体供給手段であって、柔軟な先端部を備えたノズルを備え、前記ノズルの先端部が前記加工溝上に接触して、前記加工溝に前記流体を供給する流体供給手段と、
   を備えたことを特徴とする切削加工装置。
2. 前記流体供給手段より供給される前記流体は前記ブレード近傍に供給される切削液と同等の流体または前記切削液とは異なる流体供給源より供給される流体であることを特徴とする請求項１に記載の切削加工装置。
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から前記保護部材を除去するために、前記保護部材の前記接着層の内側を回転する円盤状のブレードで全周切削加工する切削加工方法において、
   前記ブレードにより前記保護部材に形成された加工溝に流体を供給し、該加工溝を通して前記保護部材と前記ウェーハとの間の間隙へ流体を供給しながら前記ワークの切削加工を行う切削加工方法であって、柔軟な先端部を備えたノズルの先端部を前記加工溝上に接触させて、前記ノズルから前記加工溝に前記流体を供給することを特徴とする切削加工方法。

Images