JP7285731B2 - 円形基板の形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板から該基板よりも小さい円形基板を形成する円形基板の形成方法に関する。

通常インゴットをスライスしてウェーハを形成するが、所定の領域のウェーハの質が不良であった場合や、設備上の都合等によりインゴットをスライスして形成されたウェーハ等の基板から円形基板をくり抜いて形成する場合がある（例えば、特許文献１参照及び特許文献２参照）。基板から円形基板をくり抜く際には、切削ブレードやコアドリルが利用されている。

特開平１１－６４４６１号公報 特開２０１５－５０４００号公報

コアドリルは、切削ブレードによる加工に比べて短時間基板から円形基板をくり抜くことができるというメリットがある。しかしながら、コアドリルを用いる場合、加工液が加工点に供給されにくく、加工熱による加工品質の悪化や工具の異常摩耗等が問題となっている。更に、くりぬいた後の円形基板が、コアドリル内に挟まってしまうという問題もある。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、加工品質の悪化を抑制することができる円形基板の形成方法を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の円形基板の形成方法は、基板から該基板よりも小さい円形基板を形成する円形基板の形成方法であって、該基板の裏面にテープを貼着するテープ貼着ステップと、該テープを介して該基板を保持テーブルで保持する保持ステップと、該保持ステップを実施する前または後に、該基板の外周側で該基板を囲繞する該基板の厚みよりも高い堤防壁を配置する堤防壁配置ステップと、該堤防壁配置ステップを実施した後、該堤防壁の内側に液体を供給して該基板を水没させる液体供給ステップと、該液体供給ステップを実施した後、該基板よりも小さい直径を有したコアドリルを回転させつつ該コアドリルで該基板の表面から該テープに至るまで切削して円形基板を形成する切削ステップと、該切削ステップを実施した後、該テープ上から該円形基板を取り外す取り外しステップと、を備えたことを特徴とする。

前記円形基板の形成方法では、該切削ステップは、該コアドリルに切削液を供給しつつ遂行されても良い。

前記円形基板の形成方法では、該切削ステップでは、該コアドリルを該基板の表面に切り込ませた後、該テープに至るまで該テープに対して近接移動及び離反移動を繰り返しても良い。

本願発明は、加工品質の悪化を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係る円形基板の形成方法の加工対象の基板の一例を示す斜視図である。 図２は、実施形態１に係る円形基板の形成方法により形成される円形基板の一例を示す斜視図である。 図３は、実施形態１に係る円形基板の形成方法の流れを示すフローチャートである。 図４は、図３に示された円形基板の形成方法のテープ貼着ステップ後の基板を示す斜視図である。 図５は、図３に示された円形基板の形成方法の識別マーク形成ステップを模式的に示す斜視図である。 図６は、図３に示された円形基板の形成方法の識別マーク形成ステップ後の基板の平面図である。 図７は、図３に示された円形基板の形成方法の堤防壁配置ステップを示す斜視図である。 図８は、図３に示された円形基板の形成方法の保持ステップを一部断面で示す側面図である。 図９は、図３に示された円形基板の形成方法の液体供給ステップの要部を示す斜視図である。 図１０は、図３に示された円形基板の形成方法の液体供給ステップを一部断面で示す側面図である。 図１１は、図３に示された円形基板の形成方法の切削ステップの要部を示す斜視図である。 図１２は、図３に示された円形基板の形成方法の切削ステップの要部を示す断面図である。 図１３は、図３に示された円形基板の形成方法の取り外しステップの要部を示す斜視図である。 図１４は、実施形態１の変形例に係る円形基板の形成方法の流れを示すフローチャートである。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態１〕
本発明の実施形態１に係る円形基板の形成方法を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係る円形基板の形成方法の加工対象の基板の一例を示す斜視図である。図２は、実施形態１に係る円形基板の形成方法により形成される円形基板の一例を示す斜視図である。図３は、実施形態１に係る円形基板の形成方法の流れを示すフローチャートである。

実施形態１に係る円形基板の形成方法は、図１に示す円板状の基板１から基板１よりも外径１１が小さい図２に示す円形基板１０を切り取って、円形基板１０を形成する方法である。基板１及び円形基板１０は、シリコン、サファイア、又はガリウムヒ素などを基材とする円板状の半導体ウェーハや光デバイスウェーハ等のウェーハである。円形基板１０は、基材の表面１２に図示しないデバイスが形成される。デバイスは、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）、又はＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路等である。

また、実施形態１では、基板１は、図１に示すように、結晶方位を示すノッチ３が形成され、円形基板１０は、図２に示すように、結晶方位を示すオリエンテーションフラット１３が形成されている。なお、本発明では、基板１は、ノッチ３の代わりにオリエンテーションフラットが形成されても良い。

実施形態１に係る円形基板の形成方法は、図３に示すように、テープ貼着ステップＳＴ１と、識別マーク形成ステップＳＴ２と、堤防壁配置ステップＳＴ３と、保持ステップＳＴ４と、液体供給ステップＳＴ５と、切削ステップＳＴ６と、取り外しステップＳＴ７とを備える。

（テープ貼着ステップ）
図４は、図３に示された円形基板の形成方法のテープ貼着ステップ後の基板を示す斜視図である。テープ貼着ステップＳＴ１は、基板１の表面２の裏側の裏面４にテープ２０を貼着するステップである。

実施形態１において、テープ貼着ステップＳＴ１では、基板１の裏面４に基板１よりも大径な円板状のテープ２０を貼着し、テープ２０の外周縁に環状フレーム２１を貼着して、図４に示すように、環状フレーム２１により基板１を支持する。

（識別マーク形成ステップ）
図５は、図３に示された円形基板の形成方法の識別マーク形成ステップを模式的に示す斜視図である。図６は、図３に示された円形基板の形成方法の識別マーク形成ステップ後の基板の平面図である。識別マーク形成ステップＳＴ２は、基板１に円形基板１０のオリエンテーションフラット１３となるハーフカット溝２２を形成するステップである。

実施形態１において、識別マーク形成ステップＳＴ２では、図５に示す切削装置３０が基板１をテープ２０を介して図示しないチャックテーブルに吸引保持する。実施形態１において、識別マーク形成ステップＳＴ２では、切削装置３０が、図５に示すように、ノッチ３が示す結晶方位と同一の結晶方位を示すオリエンテーションフラット１３と平行にチャックテーブルと切削ユニット３１とを相対的に移動させながら切削ブレード３２を基板１の厚み方向の中央まで切り込ませる。

実施形態１において、識別マーク形成ステップＳＴ２では、切削装置３０が、基板１の外縁間に基板１の表面から凹のハーフカット溝２２を形成する。実施形態１では、ハーフカット溝２２は、図６に示すように、基板１のノッチ３寄りの端部と、基板１の中央部とにそれぞれ形成される。ハーフカット溝２２間の間隔は、円形基板１０の外径１１よりも若干大きい。なお、実施形態１において、識別マーク形成ステップＳＴ２では、切削装置３０が切削加工によりハーフカット溝２２を形成したが、本発明では、基板１に対して吸収性を有する波長のレーザビームを照射してアブレーション加工によりハーフカット溝２２を形成しても良い。また、本発明では、ハーフカット溝２２の代わりに、基板１を分割する分割溝を切削加工又はレーザビームを照射するアブレーション加工により形成しても良く、チョッパー痕等を形成しても良い。

（堤防壁配置ステップ）
図７は、図３に示された円形基板の形成方法の堤防壁配置ステップを示す斜視図である。実施形態１において、堤防壁配置ステップＳＴ３は、保持ステップＳＴ４を実施する前に、基板１の外周側でかつ基板１を囲繞する基板１の厚み５よりも高い堤防壁２３を配置するステップである。

実施形態１において、堤防壁配置ステップＳＴ３では、内径が基板１の外径よりも大きく、かつ外径が環状フレーム２１の内径よりも小さいとともに、基板１の厚み５よりも厚み２４が厚いリング状の堤防壁２３を準備する。堤防壁２３は、例えば、樹脂からなる。堤防壁配置ステップＳＴ３では、堤防壁２３の一方の端面２５を基板１の外周側でかつ環状フレーム２１の内周側のテープ２０に貼着し、一方の端面２５を全周に亘ってテープ２０に密着させる。実施形態１では、堤防壁２３を基板と同軸となる位置に配置したが、本発明では、必ずしも同軸に配置しなくても良い。

（保持ステップ）
図８は、図３に示された円形基板の形成方法の保持ステップを一部断面で示す側面図である。保持ステップＳＴ４は、テープ２０を介して基板１を図８に示す切削装置４０の保持テーブル４１で保持するステップである。

実施形態１において、保持ステップＳＴ４では、図５に示す切削装置４０が、基板１をテープ２０を介して保持テーブル４１の保持面４２に吸引保持し、保持テーブル４１の周囲のクランプ部４３で環状フレーム２１をクランプする。

（液体供給ステップ）
図９は、図３に示された円形基板の形成方法の液体供給ステップの要部を示す斜視図である。図１０は、図３に示された円形基板の形成方法の液体供給ステップを一部断面で示す側面図である。液体供給ステップＳＴ５は、堤防壁配置ステップＳＴ３を実施した後、堤防壁２３の内側に液体２６を供給して基板１を液体２６内に水没させるステップである。

実施形態１において、液体供給ステップＳＴ５では、切削装置４０が、図９に示すように、液体供給ノズル４４から液体２６を堤防壁２３の内側に供給する。実施形態１において、液体２６は、純水である。実施形態１において、液体供給ステップＳＴ５では、液体２６を堤防壁２３の内側に充填して、図１０に示すように、液体２６内に基板１を水没させる。

（切削ステップ）
図１１は、図３に示された円形基板の形成方法の切削ステップの要部を示す斜視図である。図１２は、図３に示された円形基板の形成方法の切削ステップの要部を示す断面図である。切削ステップＳＴ６は、液体供給ステップＳＴ５を実施した後、基板１よりも小さい直径を有したコアドリル４５を回転させつつコアドリル４５で基板１の表面２からテープ２０に至るまで切削して円形基板１０を形成するステップである。

実施形態１において、切削ステップＳＴ６では、切削装置４０が、下端にコアドリル４５が装着されたスピンドル４６を鉛直方向と平行な軸心回りに回転させる。コアドリル４５は、金属等で構成された上側の開口が塞がれた円筒状の中空ボディ４７と、中空ボディ４７の環状の下面に設けられた切削刃４８とを備える。切削刃４８は、例えば、砥粒が結合材で固定された砥石であり、中空ボディ４７の内周面及び外周面と面一に形成されている。中空ボディ４７の内径は、円形基板１０の外径１１と等しい。

切削ステップＳＴ６では、切削装置４０が、図１１及び図１２に示すように、コアドリル４５に液体供給ノズル４４から切削液である液体２６を供給しつつスピンドル４６により回転されたコアドリル４５を基板１の表面２に切削刃４８がハーフカット溝２２を跨るように、接触させる。切削ステップＳＴ６では、切削装置４０が、コアドリル４５を保持テーブル４１の保持テーブル４１に近付けて、基板１にコアドリル４５の切削刃４８を切り込ませる。こうして、実施形態１において、切削ステップＳＴ６は、コアドリル４５に液体２６を供給しつつ遂行される。

実施形態１において、切削ステップＳＴ６では、切削装置４０が、基板１に切削刃４８を切り込ませ、基板１を切削刃４８で円形にくり抜くことができる。実施形態１において、切削ステップＳＴ６では、切削装置４０が、コアドリル４５（切削刃４８）を基板１の表面２から裏面４まで切り込ませる、即ちテープ２０に至るまで切削ことで、基板１を切断して、基板１から円形基板１０を切り取る。

コアドリル４５は、構造上、切削刃４８で基板１を加工する加工点（すなわち、切削刃４８と基板１とが接触する接触点）に対して、大量の液体２６を供給するのは難しい。そのため、コアドリル４５は、加工点で発生する熱が適切に排出されず、この熱による加工精度の低下や切削刃４８の異常摩耗等が問題になり易かった。

そこで、実施形態１において、切削ステップＳＴ６では、切削装置４０が、コアドリル４５（切削刃４８）を基板１の表面２から裏面４まで切り込ませてテープ２０に至るまでの間に、コアドリル４５を保持テーブル４１に接近する方向（下方）への近接移動と保持テーブル４１から離れる方向（上方）への離反移動とを繰り返す。即ち、切削ステップＳＴ６では、コアドリル４５を基板１に表面２に切り込ませた後、テープ２０に至るまでのテープ２０に対して近接移動と離反移動とを繰り返す。

切削ステップＳＴ６では、切削装置４０が、コアドリル４５を下方に移動させる近接移動し、切削刃４８が基板１の表面２に接触すると、基板１の一部が削り取られて、表面２側に溝が形成される。コアドリル４５を近接移動の条件（例えば、移動の速度等）は、加工点で発生する熱の影響が問題にならない範囲で調整される。例えば、コアドリル４５の回転数が３０００ｒｐｍ以上でかつ５０００ｒｐｍ以下（例えば、４０００ｒｐｍ）の場合には、近接移動の速度を、３μｍ／秒以上でかつ７μｍ／秒以下（例えば、５μｍ／秒）、近接移動の時間を、切削刃４８と基板１とが接触した時点から３秒以上でかつ７秒以下（例えば、４秒）にすると良い。

切削ステップＳＴ６では、切削装置４０が、コアドリル４５を近接移動した後には、コアドリル４５を上方に移動させる離反移動する。これにより、液体供給ノズル４４から供給される液体２６が、溝の内側に流れ込む。コアドリル４５を離反移動させる際の条件（例えば、移動の速度等）は、溝の内側に適切な量の液体が供給される範囲で調整される。例えば、近接移動の速度より大きな１０μｍ／秒以上でかつ３０μｍ／秒以下（例えば、２０μｍ／）の速度で、基板１の表面２に接触しない高さまで切削刃４８を離反移動する。

なお、コアドリル４５の近接移動の時間に対して、コアドリル４５の離反移動の時間が長くなり過ぎると、円形基板１０の生産性が低下する。また、コアドリル４５の近接移動の時間が長くなり過ぎると、加工点で発生する熱の影響が問題になり易い。そこで、コアドリル４５の近接移動の時間ｔ１と、コアドリル４５の離反移動の時間ｔ２とは、例えば、１≦ｔ１／ｔ２≦１５、好ましくは、２≦ｔ１／ｔ２≦１０を満たす範囲で調整される。ただし、本発明では、コアドリル４５を移動させる際の条件は、必ずしも前述した条件を満たす範囲でなくても良い。

切削ステップＳＴ６では、切削装置４０が、コアドリル４５を離反移動させた後には、コアドリル４５を再び近接移動させる。これにより、基板１の一部が更に削り取られて、表面２側の溝が深くなる。なお、コアドリル４５の近接移動の条件は、前述した条件と同じでも良いし、異なっても良い。

上述のように、切削ステップＳＴ６では、切削装置４０が、コアドリル４５の離反移動によって、加工点（溝の内側）に適切な量の液体２６を浸入させている。そのため、実施形態１において、切削ステップは、後の近接移動によって基板１を再び加工する際にも、加工点で発生する熱が適切に排出され易くなる。切削ステップＳＴ６では、切削装置４０が、コアドリル４５を近接移動させた後には、コアドリル４５を再び離反移動させる。このように、実施形態１において、切削ステップＳＴ６では、切削装置４０が、コアドリル４５の近接移動と離反移動とを繰り返すことによって、加工点で発生する熱に起因する問題を解消できる。

実施形態１において、切削ステップＳＴ６では、切削装置４０が、コアドリル４５で基板１をくり抜き、円形基板１０を形成した後には、同様の手順で、コアドリル４５で基板１を予め定められた所定回数くり抜き、円形基板１０を予め定められた所定数形成する。なお、切削ステップＳＴ６において形成された円形基板１０は、テープ２０に貼着されている。

（取り外しステップ）
図１３は、図３に示された円形基板の形成方法の取り外しステップの要部を示す斜視図である。取り外しステップＳＴ７は、切削ステップＳＴ６を実施した後、テープ２０上から円形基板１０を取り外すステップである。実施形態１において、取り外しステップＳＴ７では、堤防壁２３をテープ２０から取り外し、液体２６を除去した後、図示しないピックアップ装置が、図１３に示すように、円形基板１０を一枚ずつテープ２０から剥がして、ピックアップする。実施形態１に係る円形基板の形成方法により形成された円形基板１０は、表面１２にデバイスが形成される。

以上説明したように、実施形態１に係る円形基板の形成方法は、基板１を液体２６内に水没させた状態で切削ステップＳＴ６においてコアドリル４５で基板１を切削するため、液体２６が加工点に浸入し易く、加工熱による加工品質の悪化や工具の異常摩耗等を抑制することができる。その結果、実施形態１に係る円形基板の形成方法は、加工品質の悪化を抑制することができるという効果を奏する。

また、実施形態１に係る円形基板の形成方法は、基板１がテープ２０に貼着されているため、基板１から形成された円形基板１０がテープ２０に貼着され続けることとなる。その結果、実施形態１に係る円形基板の形成方法は、形成した円形基板１０がコアドリル４５内に挟まることを抑制することができる。

〔変形例〕
本発明の実施形態１の変形例に係る円形基板の形成方法を図面に基づいて説明する。図１４は、実施形態１の変形例に係る円形基板の形成方法の流れを示すフローチャートである。なお、図１４は、実施形態１と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

変形例に係る円形基板の形成方法は、図１４に示すように、識別マーク形成ステップＳＴ２後に保持ステップＳＴ４を実施し、保持ステップＳＴ４後に堤防壁配置ステップＳＴ３を実施すること以外、実施形態１に係る円形基板の形成方法と同じである。即ち、変形例に係る円形基板の形成方法は、保持ステップＳＴ４を実施した後に堤防壁配置ステップＳＴ３を実施する。

変形例に係る円形基板の形成方法は、基板１を液体２６内に水没させた状態で切削ステップＳＴ６においてコアドリル４５で基板１を切削するため、液体２６が加工点に浸入し易く、実施形態１と同様に、加工品質の悪化を抑制することができるという効果を奏する。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ 基板
２ 表面
４ 裏面
５ 厚み
１０ 円形基板
２０ テープ
２３ 堤防壁
２６ 液体（切削液）
４１ 保持テーブル
４５ コアドリル
ＳＴ１ テープ貼着ステップ
ＳＴ３ 堤防壁配置ステップ
ＳＴ４ 保持ステップ
ＳＴ５ 液体供給ステップ
ＳＴ６ 切削ステップ
ＳＴ７ 取り外しステップ

Claims (3)

1. 基板から該基板よりも小さい円形基板を形成する円形基板の形成方法であって、
   該基板の裏面にテープを貼着するテープ貼着ステップと、
   該テープを介して該基板を保持テーブルで保持する保持ステップと、
   該保持ステップを実施する前または後に、該基板の外周側で該基板を囲繞する該基板の厚みよりも高い堤防壁を配置する堤防壁配置ステップと、
   該堤防壁配置ステップを実施した後、該堤防壁の内側に液体を供給して該基板を水没させる液体供給ステップと、
   該液体供給ステップを実施した後、該基板よりも小さい直径を有したコアドリルを回転させつつ該コアドリルで該基板の表面から該テープに至るまで切削して円形基板を形成する切削ステップと、
   該切削ステップを実施した後、該テープ上から該円形基板を取り外す取り外しステップと、を備えた円形基板の形成方法。
2. 該切削ステップは、該コアドリルに切削液を供給しつつ遂行される、請求項１に記載の円形基板の形成方法。
3. 該切削ステップでは、該コアドリルを該基板の表面に切り込ませた後、該テープに至るまで該テープに対して近接移動及び離反移動を繰り返す、請求項１または請求項２に記載の円形基板の形成方法。

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