JP2010010339A - 研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物を研削することにより研削痕が被加工物の被研削面に残存しても、被加工物を破損しにくくする。
【解決手段】被加工物を保持して切削送りされるチャックテーブルと、被加工物を切削する回転可能な切削ブレードを備え切削送り方向であるＸ軸方向と直交するＹ軸方向に割り出し送り及びＺ軸方向に切り込み送りされる切削手段とを備えた切削装置を使用し、切削ブレードを支持する支持軸に切削ブレードに替えて円筒状の研削砥石８を装着し、研削砥石を切り込み送り方向及び割り出し送り方向の所定の位置に位置決めし、チャックテーブルに保持された被加工物Ｗ２を切削送りしながら、回転する研削砥石８の外周側面の研削面８０を被加工物Ｗ２に接触させ、研削痕１００が切削送り方向に形成されるように研削を行う。
【選択図】図８

Description

本発明は、各種の被加工物を研削する方法に関するものである。

半導体ウェーハ等の各種の被加工物は、砥石によって研削されて所定の厚さに加工される。例えば被加工物が半導体ウェーハである場合は、研削装置によって半導体ウェーハの裏面が研削されて所定の厚さに形成された後に、ダイシングされて個々のチップに分割される。

研削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、回転軸に装着されたホイールに砥石がリング状に固着されて構成される研削手段とを備えており、被加工物を保持したチャックテーブルを回転させると共に、リング状の軌跡を描く砥石が回転する被加工物の回転中心に常に接触するように砥石をあてがって研削を行うことにより、被加工物を所望の厚さに形成することができる（例えば特許文献１参照）。

特開平１１−３１６４３号公報

しかし、被加工物を研削すると、その被研削面には被加工物の回転中心から外周に向けて放射状に研削痕が形成され、この研削痕は、被加工物が破損する原因となる。特に、例えばＬＣＤドライバチップのように細長く形成されるものである場合は、その長手方向に直交する短手方向に研削痕が形成されると、容易に破損しやすいという問題がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、被加工物を研削することにより研削痕が被加工物の被研削面に残存しても、被加工物を破損しにくくすることである。

本発明は、被加工物を保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された被加工物を切削する回転可能な切削ブレードを備えた切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に切削送り方向に切削送りする切削送り手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に切削送り方向と直交する割り出し送り方向に割り出し送りする割り出し送り手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に切削送り方向及び割り出し送り方向と直交する切り込み送り方向に切り込み送りする切り込み送り手段とを少なくとも備えた切削装置を用いて被加工物を研削する研削方法に関するもので、
切削手段は、切削ブレードの中心部に形成された貫通孔に挿通され割り出し送り方向の軸心を有し先端部に雄螺子が形成された支持軸と、支持軸に挿入された切削ブレードの背面側を支持するフランジ部と、支持軸の先端部に形成された雄螺子に螺合して切削ブレードをフランジ部とで挟持する固定ナットと、支持軸と連結されて回転する駆動源を含む回転軸とから構成されており、円筒状に形成され外周側面が研削面である研削砥石を切削ブレードに替えて支持軸に挿入し、ナットで研削砥石をフランジ部とで固定する研削砥石装着ステップと、チャックテーブルに被加工物を保持する被加工物保持ステップと、切り込み送り手段が研削砥石を切り込み送り方向の所定の位置に位置合わせして研削量を設定すると共に、割り出し送り手段が研削砥石を割り出し送り方向の所定の位置に位置合わせする研削砥石位置決めステップと、切削送り手段が被加工物を切削送り方向に直線移動させて被加工物に対して回転する研削砥石の研削面を作用させて研削する研削ステップとから構成される。

被加工物が、複数のデバイスが表面に形成されたウェーハである場合は、被加工物保持ステップにおいてウェーハの裏面側がチャックテーブルに保持され、デバイスの長手方向を切削送り方向に合わせる。また、被加工物保持ステップにおいて被加工物自体の長手方向を切削送り方向にあわせることもある。

本発明は、切削ブレードに替えて円筒状の研削砥石を支持軸に装着し、切削送り方向に被加工物を直線移動させながら、切削送り方向と直交する割り出し送り方向の軸心を有する円筒状の研削砥石を回転させ、その外周側面の研削面を被加工物に接触させて研削を行うため、研削により被加工物に形成される研削痕が切削送り方向に形成される。したがって、被加工物には一方向の研削痕しか形成されないため、破損しにくくなる。特に、被加工物が細長い形状であったり、被加工物を構成する個々のチップが細長い形状であったりする場合は、被加工物や各チップの長手方向と切削送り方向とを一致させて研削痕を長手方向に形成することで、被加工物または各チップの破損を効果的に防止することができる。更に、本来は切削用に使用される切削装置において、切削ブレードを研削砥石に取り替えるだけで済むため、専用の研削装置は不要となり、経済的である。

図１に示す切削装置１は、表面２０において被加工物を吸着して保持するチャックテーブル２と、チャックテーブル２に保持された被加工物を切削する切削手段３とを備えている。

チャックテーブル２は、切削送り手段５によってＸ軸方向に切削送りされる構成となっている。すなわち、チャックテーブル２の移動方向が切削送り方向であり、Ｘ軸方向が切削送り方向となっている。切削送り手段５は、Ｘ軸方向の軸心を有するボールネジ５０と、ボールネジ５０と平行に配設された一対のガイドレール５１と、ボールネジ５０の一端に連結されたモータ５２と、内部のナットがボールネジ５０に螺合すると共に下部がガイドレール５１に摺接する移動基台５３と、移動基台５３に固定されチャックテーブル２を回動させる回転駆動部５４とから構成され、モータ５２によって駆動されてボールネジ５０が回動するのに伴い移動基台５３及び回転駆動部５４がガイドレール５１にガイドされてＸ軸方向に移動し、チャックテーブル２も同方向に移動する構成となっている。なお、チャックテーブル２と切削手段３とは、相対的に位置関係が変化して切削送りされる関係であればよく、チャックテーブル２がＸ軸方向に動かずに切削手段３がＸ軸方向に動く構成としてもよい。この場合は、切削手段３をＸ軸方向に駆動する手段が切削送り手段となる。

切削手段３は、切り込み送り手段６によってＺ軸方向に切り込み送り可能となっていると共に、割り出し送り手段７によってＹ軸方向に割り出し送り可能となっている。すなわち、切削手段３の切り込み送り方向がＺ軸方向であり、切削手段３の割り出し送り方向がＹ軸方向となっている。切り込み送り手段６は、Ｚ軸方向に配設されたボールネジ６０と、ボールネジ６０と平行に配設された一対のガイドレール６１と、ボールネジ６０の一端に連結されたパルスモータ６２と、切削手段３を支持すると共に内部のナットがボールネジ６０に螺合し側部がガイドレール６１に摺接する支持部６３とから構成されており、パルスモータ６２によって駆動されてボールネジ６０が回動するのに伴い、支持部６３がガイドレール６１にガイドされてＺ軸方向に昇降して切削手段３も昇降する構成となっている。Ｚ軸方向はＸ軸方向と直交する垂直方向であり、切削ブレード３０の切り込み送り方向である。なお、チャックテーブル２と切削手段３とは、相対的に位置関係が変化して切り込み送りされる関係であればよく、切削手段３がＺ軸方向に動かずにチャックテーブル２がＺ軸方向に動く構成としてもよい。この場合は、チャックテーブル２をＺ軸方向に駆動する手段が切り込み送り手段となる。

また、割り出し送り手段７は、Ｙ軸方向に配設されたボールネジ７０と、ボールネジ７０と平行に配設された一対のガイドレール７１と、ボールネジ７０の一端に連結されたパルスモータ７２と、内部のナットがボールネジ７０に螺合し下部がガイドレール７１に摺接する移動基台７３とから構成されており、パルスモータ７２によって駆動されてボールネジ７０が回動するのに伴い、移動基台７３がガイドレール７１にガイドされてＹ軸方向に移動して切削手段３もＹ軸方向に移動する構成となっている。Ｙ軸方向はＸ軸方向及びＺ軸方向と直交する方向であり、切削ブレード３０の割り出し送り方向である。なお、チャックテーブル２と切削手段３とは、相対的に位置関係が変化して割り出し送りされる関係であればよく、切削手段３がＹ軸方向に動かずにチャックテーブル２がＹ軸方向に動く構成としてもよい。この場合は、チャックテーブル２をＹ軸方向に駆動する手段が割り出し送り手段となる。

図２に示すように、切削手段３は、板状物に接触して切削を行う切削ブレード３０と、切削ブレード３０を着脱自在に支持するブレード支持部３１とを備えている。ブレード支持部３１は、Ｙ軸方向の軸心を有し回転可能な回転軸３２と、回転軸３２を回転可能に支持するハウジング３３と、ハウジング３３の先端部に取り付けられた固定カバー３４と、固定カバー３４に対してボルト３５ａによって着脱可能な着脱カバー３５と、固定カバー３４に対してボルト３６ａによって着脱可能であり切削ブレード３０の摩耗等の状態を検査するブレード検査部３６とを備えている。固定カバー３４及び着脱カバー３５には、切削ブレード３０と被加工物との接触部位に対して供給する切削水の流入口３４０、３５０と、流入口３４０、３５０から流入した切削水を吐出する切削水ノズル３４１，３５１がそれぞれ配設されている。

図１に示すように、ハウジング３３の側部には、被加工物の切削すべき位置を検出してその位置と切削ブレード３０との位置合わせを行うアライメント手段４が固定されている。アライメント手段４は、チャックテーブル２に保持された被加工物の露出面を撮像する撮像部４０を備えている。

図３に示すように、切削ブレード３０は、中心部に貫通孔３０ａが形成された基台３０ｂと、基台３０ｂの周縁部に固着された切り刃３０ｃとから構成される。

図３に示すように、切削手段３は、回転軸３２に連結されたブレードマウント３７を備えている。ブレードマウント３７は、切削ブレード３０に形成された貫通孔３０ａに挿通され先端部に雄螺子３７ｃが形成された支持軸３７ｂと、支持軸３７ｂに挿入された切削ブレード３０の基台３０ｂの背面側に当接し切削ブレード３０を支持するフランジ部３７ａとから構成され、ナット３８によって回転軸３２に固定されている。回転軸３２は、切削ブレード３０を回転させるための駆動源３２ａを有している。また、切削手段３は、支持軸３７ｂの先端に形成された雄螺子３７ｃに螺合して切削ブレード３０をフランジ部３７ａとの間で挟持する固定ナット３９を備えている。

切削ブレード３０は、ブレードマウント３７が回転軸３２に固定された状態で、ブレードマウント３７の支持軸３７ｂに切削ブレード３０の貫通孔３０ａを挿入して嵌合させて、切削ブレード３０の基台３０ｂをフランジ部３７ａに当接させ、雄ネジ３７ｃにナット３９を螺着させることにより、ブレードマウント３７を介して回転軸３２に固定される。

このようにして切削ブレード３０が回転軸３２に取り付けられた状態から切削ブレード３０を取り外すにあたって、図２に示すボルト３６ａを緩めてブレード検査部３６を固定カバー３４から取り外す。そして、ボルト３５ａを緩めて着脱カバー３５も固定カバー３４から取り外す。

次に、図３に示すナット３９を取り外すと共に、切削ブレード３０をブレードマウント３７から取り外す。なお、説明の便宜上、図３においては固定カバー３４の図示を省略しているが、固定カバー３４は取り付けたままとする。

そして、図４に示すように、円筒状の研削砥石８の中心部に形成された貫通孔８１を支持軸３７ｂに挿入し、ナット３９を雄ネジ３７ｃに螺着することにより、研削砥石８をフランジ部３７ｂとナット３９とで挟持して回転軸３２に固定する（研削砥石装着ステップ）。そして、図示していないが着脱カバー３５がボルト３５ａによって固定カバー３４に装着される。この研削砥石８は、例えばダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドで固めて円筒状に形成したもので、その外周側面が研削面８０となっており、研削面８０は所定の幅を有している。このようにして研削砥石８を装着することにより研削手段９が構成される。なお、図４においても固定カバー３４の図示は省略している。また、研削砥石８を装着した後には、固定カバー３４に着脱カバー３５が取り付けられる。

こうして研削砥石８を回転軸３２に取り付ける前または後に、図１に示すようにチャックテーブル２に被加工物Ｗ１を保持する（被加工物保持ステップ）。被加工物Ｗ１は、デバイスが形成された表面がテープＴに貼着され、テープＴの外周部に貼着されたリング状のフレームＦによって支持され、裏面が上を向いた状態となる。なお、被加工物の形状は特に限定されないが、被加工物が細長い形状である場合は、その長手方向を切削送り方向に合わせて保持する。また、被加工物が、例えば半導体ウェーハのように研削後にチップに分割されるものである場合は、個々のチップの長手方向を切削送り方向に合わせて保持する。この点については後述する。

次に、被加工物の所望の研削量に合わせて図１に示した切り込み送り手段６による制御によって研削砥石８を所定の高さ（Ｚ軸方向の位置）に位置決めする。具体的には、例えば図５に示すように、研削砥石８のＺ軸制御においてチャックテーブル２の表面の高さを基準位置とし、研削砥石８の研削面８０の下端の高さをその基準位置からの上方への変位によって表す。具体的には、例えば被加工物Ｗ１の所望の厚さとテープＴの厚さとを加算した値をＤとし、基準位置から上方にＤだけ変位した位置に研削面８０の下端を位置合わせする。そして、研削砥石８がその高さを維持した状態で研削を行えば、被加工物Ｗ１を所望の厚さに仕上げることができる。

次に、研削砥石８のＺ軸方向の位置決めが維持された状態で、図１に示した割り出し送り手段７による制御によって、図６において実線で示すように研削砥石８のＹ軸方向の位置を被加工物Ｗの端部に位置合わせする。例えば、撮像部４０が被加工物Ｗを撮像すると共にアライメント手段４が被加工物Ｗの端部を検出すると共に、図６に示すように、研削砥石８の−Ｙ方向の端部が被加工物Ｗの−Ｙ方向の端部よりも若干−Ｙ方向寄りに位置するように位置合わせを行う（研削砥石位置決めステップ）。

こうして研削砥石位置決めステップにおいて研削砥石８のＺ軸方向及びＹ軸方向の位置決めが行われると、次に、研削砥石８のＺ軸方向及びＹ軸方向の位置を維持したまま、図１に示した切削送り手段５がチャックテーブル２に保持された被加工物Ｗ１を切削送り方向であるＸ軸方向に直線移動させ、回転する研削砥石８の研削面８０を被加工物Ｗに作用させて被加工物Ｗ１の露出面を研削する。研削砥石８は、所望の研削量に対応させてＺ軸方向の位置が位置合わせされているため、研削された部分の被加工物Ｗの厚さは所望の値となる。

次に、研削砥石８のＺ軸方向の位置を維持したまま、割り出し送り手段７が、例えば研削砥石８の研削面８０の幅よりも若干小さい量だけＹ軸方向に研削砥石８を割り出し送りし、切削送り手段５がチャックテーブル２に保持された被加工物Ｗ１を切削送り方向に直線移動させ、回転する研削砥石８の研削面８０を被加工物Ｗ１に作用させてその露出面を研削する。このようにして割り出し送りをしながら、図６において二点鎖線で示すように順次研削をおこなっていくと、被加工物Ｗ１の露出面が一様に研削され、所望の厚さに形成される（研削ステップ）。

研削ステップでは、研削砥石８の回転方向のＸ−Ｙ平面成分が被加工物Ｗ１の送り方向と一致するため、被加工物Ｗ１の露出面には、その送り方向に直線上の研削痕が形成される。したがって、例えば図７に示す被加工物Ｗ２のように、各チップ（デバイス）Ｃが細長く形成されている場合は、被加工物保持ステップでは、各チップＣの長手方向が切削送り方向であるＸ軸方向に一致するようにチャックテーブル２に被加工物Ｗ２を保持する。そうすると、図８に示すように、各チップＣには、研削ステップにおいて長手方向に研削痕１００が形成される。したがって、その後被加工物Ｗ２が各チップＣに分割されても、各チップＣが破損しにくい。このように各チップＣが細長く形成されたタイプのものとしては、例えばＬＣＤドライバチップがある。

また、図９に示す被加工物Ｗ３のように、細長く形成されている被加工物を研削する場合は、図１０に示すように、１つまたは複数の被加工物Ｗ３をテープＴに貼着し、それぞれの被加工物Ｗ３の長手方向が切削送り方向に一致するようにチャックテーブル２において保持する。そして、図１１に示すように、アライメント手段４及び割り出し送り手段７が、各被加工物Ｗ３の上方に研削砥石８を位置合わせし、それぞれ研削を行う。この場合も、研削砥石８の回転方向のＸ−Ｙ成分と被加工物Ｗの送り方向とが一致するため、各被加工物Ｗ３の長手方向に直線上の研削痕が形成され、各被加工物Ｗ３が破損しにくい。

切削装置の一例を示す斜視図である。 切削手段を示す分解斜視図である。 切削手段を示す分解斜視図である。 切削ブレードに替えて研削砥石を支持軸に装着する状態を示す分解斜視図である。 研削砥石のＺ軸方向の位置合わせをした状態を示す側面図である。 研削砥石のＹ軸方向の位置合わせをした状態を示す側面図である。 細長いチップを有するウェーハをテープに貼着した状態を示す平面図である。 各細長いチップに研削痕が形成されたウェーハを示す平面図である。 細長い被加工物の一例を示す斜視図である。 細長い被加工物をテープに貼着した状態を示す平面図である。 細長い被加工物を研削する状態を示す側面図である。

符号の説明

１：切削装置
２：チャックテーブル ２０：表面
３：切削手段
３０：切削ブレード
３０ａ：貫通孔 ３０ｂ：基台 ３０ｃ：切り刃
３１：ブレード支持部
３２：回転軸
３３：ハウジング
３４：固定カバー ３４０：流入口
３５：着脱カバー ３５０：流入口
３６：ブレード検査部
３７：固定フランジ
３７ａ：当接部 ３７ｂ：支持軸 ３７ｃ：雄ネジ
３８、３９：ナット
４：アライメント手段 ４０：撮像部
５：切削送り手段
５０：ボールネジ ５１：ガイドレール ５２：モータ ５３：移動基台
５４：回転駆動部
６：切り込み送り手段
６０：ボールネジ ６１：ガイドレール ６２：パルスモータ ６３：支持部
７：割り出し送り手段
７０：ボールネジ ７１：ガイドレール ７２：パルスモータ ７３：移動基台
８：平面研削砥石 ８０：研削面
９：研削手段

Claims (3)

1. 被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削する回転可能な切削ブレードを備えた切削手段と、該チャックテーブルと該切削手段とを相対的に切削送り方向に切削送りする切削送り手段と、該チャックテーブルと該切削手段とを相対的に該切削送り方向と直交する割り出し送り方向に割り出し送りする割り出し送り手段と、該チャックテーブルと該切削手段とを相対的に該切削送り方向及び該割り出し送り方向と直交する切り込み送り方向に切り込み送りする切り込み送り手段とを少なくとも備えた切削装置を用いて被加工物を研削する研削方法であって、
   該切削手段は、該切削ブレードの中心部に形成された貫通孔に挿通され該割り出し送り方向の軸心を有し先端部に雄螺子が形成された支持軸と、該支持軸に挿入された切削ブレードの背面側を支持するフランジ部と、該支持軸の先端部に形成された雄螺子に螺合して該切削ブレードを該フランジ部とで挟持する固定ナットと、該支持軸と連結されて回転する駆動源を含む回転軸とから構成されており、
   円筒状に形成され外周側面が研削面である研削砥石を該切削ブレードに替えて該支持軸に挿入し、該ナットで該研削砥石を該フランジ部とで固定する研削砥石装着ステップと、
   該チャックテーブルに被加工物を保持する被加工物保持ステップと、
   該切り込み送り手段が該研削砥石を該切り込み送り方向の所定の位置に位置合わせして研削量を設定すると共に、該割り出し送り手段が該研削砥石を割り出し送り方向の所定の位置に位置合わせする研削砥石位置決めステップと、
   該切削送り手段が該被加工物を該切削送り方向に直線移動させると共に該被加工物に対して回転する該研削砥石の研削面を作用させて研削する研削ステップと
   から構成される研削方法。
2. 前記被加工物は複数のデバイスが表面に形成されたウェーハであり、前記被加工物保持ステップにおいて該ウェーハの表面側がチャックテーブルに保持され、該デバイスの長手方向を前記切削送り方向に合わせる
   請求項１に記載の研削方法。
3. 前記被加工物保持ステップにおいて前記被加工物の長手方向を前記切削送り方向にあわせる
   請求項１に記載の研削方法。

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