JP2011146568A

JP2011146568A - ウエーハの割れ検出方法及び検出装置

Info

Publication number: JP2011146568A
Application number: JP2010006823A
Authority: JP
Inventors: Kazuma Sekiya; 一馬関家
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2010-01-15
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2011-07-28

Abstract

【課題】ウエーハをダイシングする前にウエーハの割れを確認可能なウエーハの割れ検出方法を提供することである。
【解決手段】表面に複数のデバイスが形成されたウエーハの割れを検出するウエーハの割れ検出方法であって、ウエーハに超音波付与手段を接触させてウエーハに超音波を付与する超音波付与工程と、該超音波付与手段を接触させた位置から離間した位置のウエーハに超音波検出手段を接触させてウエーハを伝播した超音波を検出する超音波検出工程と、該超音波検出工程において、該超音波検出手段で検出した超音波の状態に異変がある場合はウエーハに割れが存在し、異変が無い場合は割れが存在しないと判定する判定工程と、を具備したことを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、ウエーハを研削又は研磨した後にウエーハに生じる微細な割れを検出可能なウエーハの割れ検出方法及び検出装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の数多くのデバイスが表面に形成され、且つ個々のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画された半導体ウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、ダイシング装置によって分割予定ラインを切削して個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

研削装置は、ウエーハ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ウエーハを研削する研削砥石が環状に配設された研削ホイールを回転可能に支持する研削手段と、チャックテーブルにウエーハを搬入する搬入手段と、チャックテーブルからウエーハを搬出する搬出手段と、搬出されたウエーハを洗浄する洗浄手段と、研削前のウエーハをカセットから搬出するとともに洗浄されたウエーハをカセットに収容するウエーハ搬送手段とを備えていて、ウエーハを所望の厚みに研削することができる。

特開２００５−１５３０９０号公報

しかし、ウエーハを研削している際、又はウエーハを乾式或いは湿式で研磨している際に、研削砥石、研磨布に目詰まりが生じたり、研削砥石を構成する砥粒を含む塊が研削砥石から脱落したり、研削水、研磨液の掛かり具合が変化したりするのに起因してウエーハに予測しえない負荷がかかり、肉眼では確認できない微細な割れがウエーハの内部又は外部に生じるという問題がある（例えば、特許文献１参照）。

ウエーハに微細な割れが発生すると、ウエーハをダイシングテープに貼着して環状フレームで支持する際にウエーハが完全に割れて作業の効率を低下させたり、ダイシングテープを介して環状フレームで支持されたウエーハをダイシングしている際にウエーハが割れて、その結果分割予定ラインにずれが生じて不良デバイスを多量に発生させたりするという問題がある。

本発明はこのような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、ウエーハをダイシングする前にウエーハの微細な割れを確認可能なウエーハの割れ検出方法及び検出装置を提供することである。

請求項１記載の発明によると、表面に複数のデバイスが形成されたウエーハの割れを検出するウエーハの割れ検出方法であって、ウエーハに超音波付与手段を接触させてウエーハに超音波を付与する超音波付与工程と、該超音波付与手段を接触させた位置から離間した位置のウエーハに超音波検出手段を接触させてウエーハを伝播した超音波を検出する超音波検出工程と、該超音波検出工程において、該超音波検出手段で検出した超音波の状態に異変がある場合はウエーハに割れが存在し、異変が無い場合は割れが存在しないと判定する判定工程と、を具備したことを特徴とするウエーハの割れ検出方法が提供される。

好ましくは、超音波状態の異変とは、超音波の周波数の変化、超音波の伝播速度の違い、超音波の音量の変化、超音波の干渉波の変化の何れかを含む。

請求項３記載の発明によると、表面に複数のデバイスが形成されたウエーハの割れを検出するウエーハの割れ検出装置であって、ウエーハに接触してウエーハに超音波を付与する超音波付与手段と、該超音波付与手段が接触した位置から離間した位置のウエーハに接触して該超音波付与手段が付与してウエーハを伝播した超音波を検出する超音波検出手段と、該超音波検出手段で検出した超音波の状態に異変がある場合はウエーハに割れが存在し、異変がない場合は割れが存在しないと判定する判定手段と、を具備したことを特徴とするウエーハの割れ検出装置が提供される。

本発明は、ウエーハに超音波を付与するとともに超音波を付与した位置から離間した位置で超音波を検出して、検出した超音波に異変があるか否かによってウエーハの割れを確認できるようにしたので、肉眼で確認できない微細な割れでも確実に検出することができ、割れを発見した時点でウエーハを生産ラインから除外することで生産性の向上及び不良デバイスの発生を抑制できる。

半導体ウエーハの表面側斜視図である。表面に保護テープが貼着された状態の半導体ウエーハの裏面側斜視図である。本発明実施形態のウエーハの割れ検出装置を備えた研削装置の斜視図である。チャックテーブルユニット及びチャックテーブル送り機構の斜視図である。ホイールマウント及びホイールマウントに装着された研削ホイールの縦断面図である。本発明実施形態に係るウエーハの割れ検出装置の斜視図である。ウエーハの割れ検出装置の側面図である。割れ検出装置及び検出方法のブロック図である。図９（Ａ）は割れが無い場合の周波数と振幅との関係を示すグラフ、図９(Ｂ)は割れがある場合の周波数と振幅との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は所定の厚さに加工される前の半導体ウエーハの斜視図を示している。図１に示す半導体ウエーハ１１は、例えば厚さが７００μｍのシリコンウエーハからなっており、表面１１ａに複数のストリート１３が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート１３によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

このように構成されたシリコンウエーハ１１は、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。また、ウエーハ１１の外周には、シリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。

ウエーハ１１の表面１１ａには、保護テープ貼着工程により保護テープ２３が貼着される。したがって、ウエーハ１１の表面１１ａは保護テープ２３によって保護され、図２に示すように裏面１１ｂが露出する形態となる。

以下、このように構成されたウエーハ１１の裏面１１ｂを所定厚さに研削する研削装置２を図３を参照にして説明する。研削装置２のハウジング４は、水平ハウジング部分６と、垂直ハウジング部分８から構成される。

垂直ハウジング部分８には上下方向に伸びる１対のガイドレール１２，１４が固定されている。この一対のガイドレール１２，１４に沿って研削手段（研削ユニット）１６が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット１６は支持部２０を介して一対のガイドレール１２，１４に沿って上下方向に移動する移動基台１８に取り付けられている。

研削ユニット１６は、支持部２０に取り付けられたスピンドルハウジング２２と、スピンドルハウジング２２中に回転可能に収容されたスピンドル２４と、スピンドル２４を回転駆動するサーボモータ２６を含んでいる。

図５に最も良く示されるように、スピンドル２４の先端部にはホイールマウント２８が固定されており、このホイールマウント２８には研削ホイール３０がねじ止めされている。研削ホイール３０はホイール基台３２の自由端部にダイヤモンド砥粒等をレジンボンド、ビトリファイドボンド等の適宜のボンド剤で固めた複数の研削砥石３４が固着されて構成されている。

研削手段（研削ユニット）１６にはホース３６を介して研削水が供給される。好ましくは、研削水としては純水が使用される。図５に示すように、ホース３６から供給された研削水が、スピンドル２４に形成された研削水供給穴３８、ホイールマウント２８に形成された空間４０及び研削ホイール３０のホイール基台３２に形成された複数の研削水供給ノズル４２を介して研削砥石３４及びチャックテーブル５４に保持されたウエーハＷに供給される。

図３を再び参照すると、研削装置２は、研削ユニット１６を一対の案内レール１２，１４に沿って上下方向に移動する研削ユニット送り機構４４を備えている。研削ユニット送り機構４４は、ボールねじ４６と、ボールねじ４６の一端部に固定されたパルスモータ４８から構成される。パルスモータ４８をパルス駆動すると、ボールねじ４６が回転し、移動基台１８の内部に固定されたボールねじ４６のナットを介して移動基台１８が上下方向に移動される。

水平ハウジング部分６の凹部１０には、チャックテーブルユニット５０が配設されている。チャックテーブルユニット５０は、図４に示すように、支持基台５２と、支持基台５２に回転自在に配設されたチャックテーブル５４を含んでいる。チャックテーブルユニット５０は更に、チャックテーブル５４を挿通する穴を有したカバー５６を備えている。

チャックテーブルユニット５０は、チャックテーブル移動機構５８により研削装置２の前後方向に移動される。チャックテーブル移動機構５８は、ボールねじ６０と、ボールねじ６０のねじ軸６２の一端に連結されたパルスモータ６４から構成される。

パルスモータ６４をパルス駆動すると、ボールねじ６０のねじ軸６２が回転し、このねじ軸６２に螺合したナットを有する支持基台５２が研削装置２の前後方向に移動する。よって、チャックテーブル５４もパルスモータ６４の回転方向に応じて、前後方向に移動する。

図３に示されているように、図４に示した一対のガイドレール６６，６８及びチャックテーブル移動機構５８は蛇腹７０，７２により覆われている。すなわち、蛇腹７０の前端部は凹部１０を画成する前壁に固定され、後端部がカバー５６の前端面に固定されている。また、蛇腹７２の後端は垂直ハウジング部分８に固定され、その前端はカバー５６の後端面に固定されている。

ハウジング４の水平ハウジング部分６には、第１のウエーハカセット７４と、第２のウエーハカセット７６と、ウエーハ搬送手段（ウエーハ搬送ロボット）７８と、ウエーハ仮載置手段８０と、ウエーハ搬入手段（ローディングアーム）８２と、ウエーハ搬出手段（アンローディングアーム）８４と、スピンナ洗浄装置８６が配設されている。スピンナ洗浄装置８６には、本発明実施形態に係るウエーハの割れ検出装置８８が配設されている。

ハウジング４の前方にはオペレータが研削条件等を入力する操作手段８９が設けられている。また、水平ハウジング部分６の概略中央部には、チャックテーブル５４を洗浄する洗浄水噴射ノズル９０が設けられている。

この洗浄水噴射ノズル９０は、チャックテーブルユニット５４がウエーハ搬入・搬出領域に位置づけられた状態において、チャックテーブル５４に保持された研削加工後のウエーハに向けて洗浄水を噴出する。ハウジング４の凹部１０には、研削砥石３４により研削されたウエーハ１１の研削屑を含んだ研削水を排水する排出口９２が設けられている。

図６に示すように、ウエーハの割れ検出装置８８は、中心穴９７を有するテーブル９６を含んでおり、中心穴９７中にウエーハ１１の洗浄時にウエーハ１１を吸引保持して回転するスピンナテーブル９４が挿入されている。

テーブル９６には４個のバキュームパッド９８が装着されており、各バキュームパッド９８内には圧電振動子（ＰＺＴ）１００ａ〜１００ｄが挿入されている。本実施形態では、圧電振動子１００ａが図８に示すように高周波電源１０８に接続されて超音波を発生する超音波発生素子として作用し、圧電振動子１００ｂ〜１００ｄが超音波を受信する超音波受信素子として作用する。

テーブル９６は４個のエアシリンダ１０２のピストンロッド１０４により支持されており、エアシリンダ１０２を駆動することによりテーブル９６は垂直方向（上下方向）に移動される。

研削が終了したウエーハ１１がアンローディングアーム８４に吸着されてスピンナ洗浄装置８６まで搬送されると、スピンナテーブル９４でウエーハ１１を吸引保持する。スピンナテーブル９４を回転しながら洗浄水噴射ノズルから純水等の洗浄水を噴射してウエーハ１１を洗浄する。洗浄終了後、スピンナテーブル９４を高速で回転させてウエーハ１１をスピン乾燥する。

ウエーハ１１の洗浄及び乾燥終了後、スピンナテーブル９４の負圧を解除してから、図７に示すようにエアシリンダ１０２を駆動してピストンロッド１０４を伸長する。これにより、テーブル９６が上昇されてスピンナテーブル９４上のウエーハ１１をテーブル９６で押し上げ、ウエーハ１１の保護テープ２３側をバキュームパッド９８で吸引保持し、圧電振動子１００ａ〜１００ｄをウエーハ１１の保護テープ２３に接触させる。

このようにウエーハ１１を吸引保持した状態で、図８に示すように超音波付与手段１０５の周波数設定部１０６で所定周波数に設定された高周波電源１０８により圧電振動子１００ａに所定周波数の高周波を印加する。これにより、圧電振動子１００ａから所定周波数の超音波が発生し、この超音波がバキュームパッド９８で吸引保持されたウエーハ１１を伝播する。

ウエーハ１１を伝播した超音波は、超音波受信素子として作用する圧電振動子１００ｂ〜１００ｄにより受信され、超音波検出手段１０９の周波数検出部１１０で受信した超音波の周波数が検出される。

周波数設定部１０６で設定した周波数及び超音波検出手段１０９の周波数検出部１１０で検出した周波数は、判定手段１１２に入力される。判定手段１１２では、超音波検出手段１０９で検出した超音波の状態に異変があるか否かが判定され（ステップＳ１０）、異変がない場合にはステップＳ１１でウエーハ１１に割れなしと判定され、異変がある場合にはステップＳ１２でウエーハ１１に割れありと判定される。

図９（Ａ）はウエーハ１１に割れがない場合の周波数と振幅との関係を示しており、図９（Ｂ）はウエーハ１１に割れがある場合の周波数と振幅との関係を示している。二つのグラフを比較すると明らかなように、ウエーハ１１に割れがある場合には、割れがない場合に比較して対応する周波数での振幅が小さくなっている。よって、図９（Ｂ）に示すような波形を検出することにより、研削後のウエーハ１１に肉眼で確認できないような小さな割れが存在すると判定することができる。

上述した実施形態では、判定手段１１２で超音波検出手段１０９で検出した周波数の振幅に異変があるか否かを判定しているが、この異変の検出は、超音波の音量（振幅）の変化のみでなく、受信した超音波の周波数の変化、超音波の伝播速度の違い、超音波の干渉波の変化の何れを検出するようにしてもよい。

上述した実施形態では、ウエーハ研削後の割れの検出を、スピンナ洗浄装置８６にウエーハの割れ検出装置８８を配設して行っているが、ウエーハ１１の割れの検出は研削装置２に限定されるものではなく、ダイシング装置でウエーハをストリートに沿ってダイシングする前に行うようにしてもよい。

この場合には、よく知られているようにウエーハ１１をダイシングテープを介して環状フレームで支持し、この状態で超音波付与工程、超音波検出工程及び判定工程が実施されるのが好ましい。これは、ウエーハ１１をダイシングテープを介して環状フレームで支持する作業中に割れが発生する恐れがあるからである。

２研削装置
１１半導体ウエーハ
１６研削ユニット
３０研削ホイール
５４チャックテーブル
８６スピンナ洗浄装置
８８ウエーハの割れ検出装置
９４スピンナテーブル
９８バキュームパッド
１００ａ〜１００ｄ圧電振動子
１０２エアシリンダ
１０５超音波付与手段
１０９超音波検出手段

Claims

表面に複数のデバイスが形成されたウエーハの割れを検出するウエーハの割れ検出方法であって、
ウエーハに超音波付与手段を接触させてウエーハに超音波を付与する超音波付与工程と、
該超音波付与手段を接触させた位置から離間した位置のウエーハに超音波検出手段を接触させてウエーハを伝播した超音波を検出する超音波検出工程と、
該超音波検出工程において、該超音波検出手段で検出した超音波の状態に異変がある場合はウエーハに割れが存在し、異変が無い場合は割れが存在しないと判定する判定工程と、
を具備したことを特徴とするウエーハの割れ検出方法。
前記異変とは、超音波の周波数の変化、超音波の伝播速度の違い、超音波の音量の変化、超音波の干渉波の変化の何れかを含む請求項１記載のウエーハの割れ検出方法。
表面に複数のデバイスが形成されたウエーハの割れを検出するウエーハの割れ検出装置であって、
ウエーハに接触してウエーハに超音波を付与する超音波付与手段と、
該超音波付与手段が接触した位置から離間した位置のウエーハに接触して該超音波付与手段が付与してウエーハを伝播した超音波を検出する超音波検出手段と、
該超音波検出手段で検出した超音波の状態に異変がある場合はウエーハに割れが存在し、異変がない場合は割れが存在しないと判定する判定手段と、
を具備したことを特徴とするウエーハの割れ検出装置。