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JP2014239134A - ウェーハの加工方法 - Google Patents

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JP2014239134A
JP2014239134A JP2013120530A JP2013120530A JP2014239134A JP 2014239134 A JP2014239134 A JP 2014239134A JP 2013120530 A JP2013120530 A JP 2013120530A JP 2013120530 A JP2013120530 A JP 2013120530A JP 2014239134 A JP2014239134 A JP 2014239134A
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芳昭 清水
Yoshiaki Shimizu
芳昭 清水
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Disco Corp
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Abstract

【課題】ウェーハの外周縁を精度よく検出し、ウェーハの外周部分を適切に切削可能なウェーハの加工方法を提供する。【解決手段】ウェーハ(11)の外周縁を切削除去するウェーハの加工方法であって、チャックテーブル(4)の保持面(4a)にウェーハを載置するウェーハ保持ステップと、ウェーハの外周縁のXY座標を3点以上検出する外周縁検出ステップと、外周縁のXY座標からウェーハの中心(O1)の位置のXY座標を算出する中心位置算出ステップと、ウェーハの中心の位置と、チャックテーブルの回転中心(O2)の位置との位置ずれ量を算出する位置ずれ算出ステップと、ウェーハの外周縁を切削する外周縁除去ステップと、を備え、外周縁検出ステップでは、レーザー変位計(8)からレーザー光線(34)を保持面に向けて照射しつつレーザー変位計とチャックテーブルを相対移動させてレーザー光線を走査させる構成とした。【選択図】図5

Description

本発明は、面取りされたウェーハの外周部分を切削除去するウェーハの加工方法に関する。
近年、小型軽量なデバイスを実現するために、シリコンやガリウムヒ素等の半導体材料でなるウェーハを薄く加工することが求められている。ウェーハは、例えば、表面のストリート(分割予定ライン)で区画される各領域にIC等のデバイスが形成された後、裏面側を研削されることで薄化される。薄化後のウェーハは、ストリートに沿って各デバイスに対応した複数のチップに分割される。
このようなデバイスの製造に使用されるウェーハは、搬送中の欠け(チッピング)を防ぐために面取りされている。しかしながら、面取りされたウェーハを研削によって薄化すると、ウェーハの外周部分(面取り部分)はナイフエッジのように薄く尖り、却ってチッピングが発生し易くなってしまう。
そこで、研削による薄化の前に、面取り部分を切削除去するウェーハの加工方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この加工方法では、ウェーハの研削前に切削ブレードを切り込ませて面取り部分を切削除去しておくことで、外周部分がナイフエッジのように薄く尖ってしまうのを防いでいる。
ところで、この加工方法においては、ウェーハをチャックテーブルに吸着保持させた上でチャックテーブルを回転させ、ウェーハの外周部分に切削ブレードを切り込ませる。そのため、チャックテーブルの回転中心とウェーハの中心とがずれると、ウェーハの外周部分を適切に切削できなくなる。
この問題を解決するために、ウェーハの外周部分を撮像した撮像画像の濃淡に基づいてウェーハの外周縁を検出し、切削ブレードの切り込み位置を補正する加工方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2003−273053号公報 特開2006−93333号公報
しかしながら、例えば、ウェーハの外周部分にまで金属膜等が形成されている場合や、チャックテーブルとウェーハとの光学特性(色等)が近い場合には、撮像画像中のチャックテーブルとウェーハとの境界が不明確になり易い。そのため、上述した方法でウェーハの外周縁を高精度に検出するのは必ずしも容易でなく、ウェーハの切り込み位置を適切に補正できないことがあった。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ウェーハの外周縁を精度よく検出し、ウェーハの外周部分を適切に切削可能なウェーハの加工方法を提供することである。
本発明によれば、ウェーハ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に保持された該ウェーハをY軸方向に軸心を有するスピンドルに装着した切削ブレードで該Y軸方向と直交するX軸方向に加工する切削手段と、を備えた切削装置を用い、該ウェーハの外周縁を切削して除去するウェーハの加工方法であって、該チャックテーブルの該保持面にウェーハを載置して保持するウェーハ保持ステップと、該ウェーハ保持ステップの後に、該保持面における該ウェーハの外周縁のXY座標を3点以上検出する外周縁検出ステップと、該外周縁検出ステップで検出された該外周縁のXY座標から該ウェーハの中心位置のXY座標を算出する中心位置算出ステップと、該中心位置算出ステップで算出された該ウェーハの中心位置と、該チャックテーブルの回転中心位置との位置ずれ量を算出する位置ずれ算出ステップと、該位置ずれ算出ステップの後に、該スピンドルの該軸心の延長線上に該チャックテーブルの回転中心を位置付け、該チャックテーブルを回転させながら該位置ずれ量と該チャックテーブルの回転角度とに基づいて、該チャックテーブルの回転中心を通る該Y軸方向に該切削ブレードを移動させつつ、該ウェーハの外周縁を該ウェーハの中心位置から略同一の距離で周方向に切削する外周縁除去ステップと、を備え、該外周縁検出ステップでは、レーザー変位計からレーザー光線を該保持面に向けて照射しつつ該レーザー変位計と該チャックテーブルを該X軸方向、該Y軸方向に相対移動させて該レーザー光線を走査させ、走査した軌道が該ウェーハの外周縁と交差することで外周縁のXY座標を検出することを特徴とするウェーハの加工方法が提供される。
本発明によれば、レーザー光線の走査によってウェーハの外周縁を検出するので、ウェーハの外周部分にまで膜が形成されている場合や、チャックテーブルとウェーハとの光学特性が近い場合のように、撮像画像中において十分なコントラストを得られない状況でも、ウェーハの外周縁を精度よく検出できる。
よって、ウェーハの中心と、チャックテーブルの回転中心との位置ずれ量を正確に算出して、ウェーハの外周部分を適切に切削できる。
図1(A)は、本実施の形態のウェーハの加工方法で加工されるウェーハの構成例を示す斜視図であり、図1(B)は、ウェーハの構成例を示す断面図である。 本実施の形態のウェーハの加工方法に使用される切削装置の構成例を模式的に示す平面図である。 本実施の形態のウェーハ保持ステップを模式的に示す一部断面側面図である。 図4(A)は、本実施の形態の外周縁検出ステップを模式的に示す一部断面側面図であり、図4(B)は、外周縁検出ステップを模式的に示す平面図である。 本実施の形態の外周縁検出ステップにおいてレーザー変位計から出力されるデータの例を示すグラフである。 本実施の形態の中心位置算出ステップを模式的に示す平面図である。 本実施の形態の位置ずれ算出ステップを模式的に示す平面図である。 図8(A)は、本実施の形態の外周縁除去ステップを模式的に示す平面図であり、図8(B)は、本実施の形態の外周縁除去ステップを模式的に示す一部断面側面図である。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態のウェーハの加工方法は、ウェーハ保持ステップ(図3参照)、外周縁検出ステップ(図4及び図5参照)、中心位置算出ステップ(図6参照)、位置ずれ算出ステップ(図7参照)、及び外周縁除去ステップ(図8参照)を含む。
ウェーハ保持ステップでは、切削装置のチャックテーブルにウェーハを保持させる(図3参照)。外周縁検出ステップでは、レーザー変位計を用いてウェーハの外周縁上の複数の点の座標を検出する(図4及び図5参照)。中心位置算出ステップでは、検出された外周縁上の複数の点の座標に基づいて、ウェーハの中心の座標を算出する(図6参照)。
位置ずれ算出ステップでは、ウェーハの中心とチャックテーブルの回転中心との位置ずれ量を算出する(図7参照)。外周縁除去ステップでは、ウェーハの中心とチャックテーブルの回転中心との位置ずれ量に基づいて切削ブレードの切り込み位置を変化させながら、ウェーハの外周縁を切削除去する(図8参照)。以下、本実施の形態に係るウェーハの加工方法について詳述する。
図1(A)は、本実施の形態のウェーハの加工方法で加工されるウェーハの構成例を示す斜視図であり、図1(B)は、ウェーハの構成例を示す断面図である。図1(A)及び図1(B)に示すように、加工対象のウェーハ11は、例えば、円盤状の外形を有する半導体ウェーハであり、中央のデバイス領域13と、デバイス領域13を囲む外周余剰領域15とを備えている。
ウェーハ11の表面11a側のデバイス領域13は、格子状に配列されたストリート(分割予定ライン)17で複数の領域に区画されており、各領域にはIC等のデバイス19が形成されている。ウェーハ11の外周部分11cは面取り加工されており、断面形状は円弧状になっている。
本実施の形態のウェーハの加工方法では、まず、上述したウェーハ11を加工装置のチャックテーブルに保持させるウェーハ保持ステップを実施する。図2は、本実施の形態のウェーハの加工方法に使用される切削装置の構成例を模式的に示す平面図である。
図2に示すように、切削装置2は、ウェーハ11を吸引保持するチャックテーブル(保持手段)4を備えている。チャックテーブル4の上方には、ウェーハ11を切削するブレードユニット(切削手段)6、及びチャックテーブル4に保持されるウェーハ11の高さ位置を検出可能なレーザー変位計8が配置されている。
チャックテーブル4の下方には、チャックテーブル4を加工送り方向(X軸方向)に移動させるX軸移動機構(加工送り手段)10が設けられている。X軸移動機構10と隣接する位置には、ブレードユニット6及びレーザー変位計8を割り出し送り方向(Y軸方向)に移動させるY軸移動機構(不図示)が配置されている。また、Y軸移動機構上には、ブレードユニット6及びレーザー変位計8を上下方向(Z軸方向)に移動させるZ軸移動機構(不図示)が設けられている。
チャックテーブル4は回転機構(不図示)と連結されており、Z軸の周りに回転する。チャックテーブル4の表面は、ウェーハ11を吸引保持する保持面4aとなっている。この保持面4aには、チャックテーブル4の内部に形成された流路(不図示)を通じて吸引源(不図示)の負圧が作用し、ウェーハ11を吸引する吸引力が発生する。
ブレードユニット6は、スピンドルハウジング12内において回転可能に支持されたスピンドル14を備えている。このスピンドル14の軸心は、Y軸方向に向けられている。また、スピンドル14の一端側には、円環状の切削ブレード16が装着されている。
スピンドル14の他端側には、モータ(不図示)が連結されており、スピンドル14に装着された切削ブレード16は、モータから伝達される回転力で回転する。切削ブレード16を回転させて、チャックテーブル4に保持されたウェーハ11に切り込ませることで、ウェーハ11は切削される。
レーザー変位計8は、チャックテーブル4の保持面4aに向けてレーザー光線を照射する照射部18と、反射したレーザー光線を受ける受光部20とを含む。照射部18は、例えば、半導体レーザー等のレーザー発振器を含み、レーザー光線を下方に向けて照射できるように構成されている。受光部20は、CMOS、CCD等の受光素子を備えており、下方から入射したレーザー光線を受光量等に応じた電気信号に変換する。
チャックテーブル4の近傍には、X軸方向に延びるX軸スケール22が配置されている。チャックテーブル4には、X軸方向における原点X0からチャックテーブル4までの距離を、X軸スケール22に基づいて検出するX軸センサ24が設けられている。
また、ブレードユニット6及びレーザー変位計8の近傍には、X軸方向に直交するY軸方向に延びるY軸スケール26が配置されている。ブレードユニット6には、Y軸方向における原点Y0からブレードユニット6及びレーザー変位計8までの距離を、Y軸スケール26に基づいて検出するY軸センサ28が設けられている。
上述したチャックテーブル4、ブレードユニット6、レーザー変位計8、X軸移動機構10、Y軸移動機構、Z軸移動機構等の各構成は、演算装置等を含む制御装置(制御手段)30で制御される。制御装置30には、記憶装置(記憶手段)32が接続されている。制御装置30は、各構成の制御に必要な情報を記憶装置32に記憶させると共に、必要に応じて当該情報を読み出し利用する。
ウェーハ保持ステップでは、上述した加工装置2のチャックテーブル4にウェーハ11を吸引保持させる。図3は、本実施の形態のウェーハ保持ステップを模式的に示す一部断面側面図である。
まず、チャックテーブル4の保持面4aとウェーハ11の裏面11bとを対面させるように、チャックテーブル4とウェーハ11とを位置合わせする。そして、ウェーハ11をチャックテーブル4の保持面4aに載置し、吸引源の負圧を作用させる。これにより、ウェーハ11は、表面11a側が上を向いた状態でチャックテーブル4に保持される。
ウェーハ保持ステップの後には、ウェーハ11の外周縁上の複数の点の座標を検出する外周縁検出ステップを実施する。図4(A)は、本実施の形態の外周縁検出ステップを模式的に示す一部断面側面図であり、図4(B)は、外周縁検出ステップを模式的に示す平面図である。
外周縁検出ステップでは、図4に示すように、まず、X軸移動機構10、Y軸移動機構、及びZ軸移動機構を用いて、レーザー変位計8をチャックテーブル4の上方に位置付ける。具体的には、レーザー変位計8から照射されるレーザー光線34の照射予定ライン(軌道)36がウェーハ11の外周縁上の点11d,11eを通過するように、ウェーハ11と重ならない始点38の上方にレーザー変位計8を位置付ける。
次に、レーザー変位計8からレーザー光線34を照射させつつ、チャックテーブル4をX軸方向に移動させる。この時、レーザー変位計8のY軸方向の位置は固定しておく。これにより、レーザー変位計8は、ウェーハ11を横切るようにX軸方向に相対移動され、X軸方向に伸びる照射予定ライン36に沿ってレーザー光線34を走査できる。
チャックテーブル4は、照射予定ライン36の終点40にレーザー光線34が到達するまで移動される。終点40は、ウェーハ11を挟んで始点38の反対側に位置しており、始点38と同様にウェーハ11とは重ならない。以上により、レーザー光線34は、ウェーハ11の外周縁と2点(点11d,11e)で交差する照射予定ライン36に沿って走査される。
照射予定ライン36の走査が終了した後には、レーザー変位計8をY軸方向に移動させて、ウェーハ11の外周縁上の点11f,11gを通過する照射予定ライン(軌道)42についての走査を行う。
すなわち、始点38とは異なる始点44の上方にレーザー変位計8を位置付け、レーザー変位計8からレーザー光線34を照射させつつ、チャックテーブル4をX軸方向に移動させる。
チャックテーブル4は、照射予定ライン42の終点46にレーザー光線34が到達するまで移動される。これにより、レーザー光線34は、ウェーハ11の外周縁と2点(点11f,11g)で交差する照射予定ライン42に沿って走査される。
図5は、本実施の形態の外周縁検出ステップにおいてレーザー変位計8から出力されるデータの例を示すグラフである。レーザー変位計8の照射部18からチャックテーブル4の保持面4aに向けて照射されたレーザー光線34は、チャックテーブル4の保持面4a、又はウェーハ11の表面11aで反射され、レーザー変位計8の受光部20に入射する。
レーザー変位計8は、X軸方向に相対移動されているので、受光部20の受光量は時間の経過と共に変化する。レーザー変位計8は、この受光量の変化に基づき、図5に示すような、X軸方向におけるウェーハ11の高さ位置に関するデータを制御装置30に出力する。
制御装置30は、レーザー変位計8から出力されるデータに基づき、ウェーハ11の外周縁上の点のX軸方向の座標(X座標)を検出する。具体的には、図5に示すように、高さ位置が急激に変化する座標を、ウェーハ11の外周縁上の点11d(11f),11e(11g)のX座標として検出する。
制御装置30において、照射予定ライン36,42のY軸方向の座標(Y座標)は、Y軸スケール26、Y軸センサ28等に基づいて既知なので、制御装置30は、外周縁上の点11d,11e,11f,11gのX座標及びY座標(XY座標)を認識できる。制御装置30は、外周縁上の点11d,11e,11f,11gのXY座標を、記憶装置32に記憶させる。
外周縁検出ステップの後には、ウェーハ11の中心の座標を算出する中心位置算出ステップを実施する。図6は、本実施の形態の中心位置算出ステップを模式的に示す平面図である。
制御装置30は、外周縁検出ステップで検出された外周縁上の点11d,11e,11f,11gのXY座標を記憶装置32から読み出し、これら4点のXY座標から、図6に示すようにウェーハ11の中心O1のXY座標を算出する。
中心O1のXY座標は、例えば、外周縁上の点11d,11e,11f,11gのいずれか3点を頂点とする三角形の外接円の中心を求める方法を利用して算出できる。ただし、中心O1のXY座標の算出方法は特に限定されない。その後、制御装置30は、算出した中心O1のXY座標を記憶装置32に記憶させる。
中心位置算出ステップの後には、ウェーハ11の中心O1とチャックテーブル4の回転中心との位置ずれ量を算出する位置ずれ算出ステップを実施する。図7は、本実施の形態の位置ずれ算出ステップを模式的に示す平面図である。
図7に示すように、制御装置30は、ウェーハ11の中心O1のXY座標を記憶装置32から読み出し、この中心O1とチャックテーブル4の回転中心O2との位置ずれ量(偏心距離d及び偏心角度φ)を、下記式(1),(2)に基づいて算出する。偏心距離dは、中心O1と回転中心O2との距離に相当し、偏心角度φは、X軸方向に対して中心O1と回転中心O2とを結ぶ線分のなす角度に相当する。
なお、下記式(1),(2)において、X1は中心O1のX座標を表し、Y1は中心O1のY座標を表し、X2は回転中心O2のX座標を表し、Y2は回転中心O2のY座標を表す。X2及びY2は、X軸スケール22、X軸センサ24、Y軸スケール26、Y軸センサ28等に基づいて決定される。
Figure 2014239134
Figure 2014239134
位置ずれ算出ステップの後には、上記位置ずれ量(偏心距離d及び偏心角度φ)に基づいて切削ブレード16の切り込み位置を変化させながら、ウェーハ11の外周縁を切削除去する外周縁除去ステップを実施する。図8(A)は、本実施の形態の外周縁除去ステップを模式的に示す平面図であり、図8(B)は、本実施の形態の外周縁除去ステップを模式的に示す一部断面側面図である。
外周縁除去ステップにおいては、まず、スピンドル14の軸心の延長線上にチャックテーブル4の回転中心O2を位置付ける。そして、チャックテーブル4を所定の速度で回転させつつ、ウェーハ11の外周部分11cに高速回転する切削ブレード16を切り込ませる。
ここでは、位置ずれ算出ステップで算出した位置ずれ量に基づいて切削ブレード16をY軸方向に移動させながら、ウェーハ11に切り込ませる。回転中心O2から切削ブレード16の切り込み位置Pまでの距離yは、ウェーハ11の中心O1から切り込み位置Pまでの距離r、チャックテーブル4の回転角度θ等を用いて、下記式(3)で表現される。
Figure 2014239134
なお、ウェーハ11の中心O1から切削ブレード16の切り込み位置Pまでの距離rは、ウェーハ11の仕上がり半径に相当する。この距離rとしては、ウェーハ11の半径以下の値を任意に設定できる。
このように、位置ずれ算出ステップで算出した位置ずれ量(偏心距離d及び偏心角度φ)、及びチャックテーブル4の回転角度θに基づいて、切削ブレード16をY軸方向に移動させながら切り込ませることで、ウェーハ11の中心O1から一定の距離rの位置を周方向に切削できる。
本実施の形態のウェーハの加工方法によれば、レーザー光線34の走査によってウェーハ11の外周縁を検出するので、ウェーハ11の外周部分11cにまで膜が形成されている場合や、チャックテーブル4とウェーハ11との光学特性が近い場合のように、撮像画像中において十分なコントラストを得られない状況でも、ウェーハ11の外周縁を精度よく検出できる。
よって、ウェーハ11の中心O1と、チャックテーブルの回転中心O2との位置ずれ量を正確に算出して、ウェーハ11の外周部分11cを適切に切削できる。
なお、本発明は上記実施の形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施の形態では、外周縁検出ステップにおいて、外周縁上の4点(点11d,11e,11f,11g)のXY座標を検出しているが、本発明はこれに限定されない。少なくとも、外周縁上の3点以上のXY座標を検出できれば、ウェーハ11の中心O1の座標を算出できる。
また、上記実施の形態では、加工対象のウェーハ11として半導体ウェーハを用いているが、本発明の加工対象はこれに限定されない。例えば、TSV(Through Silicon Via)ウェーハ等の貼り合わせウェーハを加工対象としても良い。
その他、上記実施の形態に係る構成、方法などは、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
11 ウェーハ
11a 表面
11b 裏面
11c 外周部分
11d,11e,11f,11g 点
13 デバイス領域
15 外周余剰領域
17 分割予定ライン(ストリート)
19 デバイス
2 切削装置
4 チャックテーブル(保持手段)
4a 保持面
6 ブレードユニット(切削手段)
8 レーザー変位計
10 X軸移動機構(加工送り手段)
12 スピンドルハウジング
14 スピンドル
16 切削ブレード
18 照射部
20 受光部
22 X軸スケール
24 X軸センサ
26 Y軸スケール
28 Y軸センサ
30 制御装置(制御手段)
32 記憶装置(記憶手段)
34 レーザー光線
36,42 照射予定ライン(軌道)
38,44 始点
40,46 終点

Claims (1)

  1. ウェーハ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に保持された該ウェーハをY軸方向に軸心を有するスピンドルに装着した切削ブレードで該Y軸方向と直交するX軸方向に加工する切削手段と、を備えた切削装置を用い、該ウェーハの外周縁を切削して除去するウェーハの加工方法であって、
    該チャックテーブルの該保持面にウェーハを載置して保持するウェーハ保持ステップと、
    該ウェーハ保持ステップの後に、該保持面における該ウェーハの外周縁のXY座標を3点以上検出する外周縁検出ステップと、
    該外周縁検出ステップで検出された該外周縁のXY座標から該ウェーハの中心位置のXY座標を算出する中心位置算出ステップと、
    該中心位置算出ステップで算出された該ウェーハの中心位置と、該チャックテーブルの回転中心位置との位置ずれ量を算出する位置ずれ算出ステップと、
    該位置ずれ算出ステップの後に、該スピンドルの該軸心の延長線上に該チャックテーブルの回転中心を位置付け、該チャックテーブルを回転させながら該位置ずれ量と該チャックテーブルの回転角度とに基づいて、該チャックテーブルの回転中心を通る該Y軸方向に該切削ブレードを移動させつつ、該ウェーハの外周縁を該ウェーハの中心位置から略同一の距離で周方向に切削する外周縁除去ステップと、を備え、
    該外周縁検出ステップでは、レーザー変位計からレーザー光線を該保持面に向けて照射しつつ該レーザー変位計と該チャックテーブルを該X軸方向、該Y軸方向に相対移動させて該レーザー光線を走査させ、走査した軌道が該ウェーハの外周縁と交差することで外周縁のXY座標を検出することを特徴とするウェーハの加工方法。
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