JP2016192494A - ウエーハの分割方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】切削効率を落とさずに、切削ブレードの切込み量がウエーハの完全切断に必要な所定量となるように管理する。【解決手段】ウエーハW1の分割方法において、切削ブレード60を予め設定されるウエーハW1を完全切断する下降位置まで下降させ露出エリアEに切削ブレード60を切込ませる露出エリア切込み工程と、露出エリア切込み工程で露出エリアEのうち切削ブレード60が切込まれたエリアE1を撮像手段68で撮像する撮像工程と、撮像工程で撮像した撮像画によってウエーハW1の完全切断が可能か否か判断する判断工程と、判断工程での判断により切削ブレード60の下降量を増加させる調整工程を含むものとした。【選択図】図8

Description

本発明は、ウエーハの分割方法に関する。
ウエーハを切削ブレードで切削する切削装置では、粘着テープに貼着したウエーハをチャックテーブルの保持面上で保持してから、保持されたウエーハに対して高速回転する切削ブレードを切込ませ、切削ブレードの先端が粘着テープに至るまで切削することでウエーハを完全に切断している。このようにしてウエーハを完全に切断することができるのは、切削装置が、ウエーハを保持するチャックテーブルの保持面の高さ位置及び切削ブレードの先端の高さ位置を認識しており(例えば、特許文献1参照)、切削ブレードの先端がチャックテーブルの保持面に接する位置を基準として、使用される粘着テープの厚みに応じ、切削ブレードの先端をどれくらい粘着テープに切込ませるかを算出し、その算出した切込み量に基づく所定の位置に切削ブレードの先端が位置するように切削ブレードを下降(切込み送り)させて、ウエーハを切削ブレードに対して切削送りすることで、ウエーハを切削しているためである。
しかし、切削に用いる切削ブレードは、切削加工をするにつれて磨耗していく性質を有するので、切削加工を行い所定の量を切削した場合には、算出した切込み量に比べて実際の切込み量が少なくなる。そのため、所定の量を切削した際には、切削ブレードの先端を光学センサー等の位置検出手段により再度検出して、切込み量がウエーハの完全切断に必要な所定量となるように管理している(例えば、特許文献2参照)。または、所定の量を切削した際には、切削痕形成用被加工物に対して、切削送りを停止している状態で切込み送りのみで切削ブレードを切込ませて切削痕を形成し、形成した切削痕の長さから切削ブレードの直径を算出して、切削ブレードの切込み量がウエーハの完全切断に必要な所定量となるように管理している(例えば、特許文献3参照)。
特許4549654号公報 特許5389604号公報 特開2013−27949号公報
しかし、上記特許文献2に記載されているような光学センサー等の位置検出手段により、非接触で切削ブレードの先端を検出して切削ブレードの切込み量を管理する場合には、切削により生じた切削屑等を除去してから検出を行う必要があり、さらに、切削ブレードの先端を位置検出手段の検出部に移動させる必要もあるため、検出に掛かる時間を多くとられ、切削効率が低下することになる。また、上記特許文献3に記載されているような切削痕から切削ブレードの直径を算出して切削ブレードの切込み量を管理する場合には、切削ブレードを切削痕形成用被加工物を備える切削痕形成ユニットに移動させる必要があるため、検出に掛かる時間を多くとられ、この場合も切削効率が落ちることになる。したがって、切削ブレードをウエーハに切り込ませて完全切断する場合においては、切削効率を落とさずに、切削ブレードの切込み量がウエーハの完全切断に必要な所定量となるように管理するという課題がある。
上記課題を解決するための本発明は、リングフレームの開口を塞いで貼着する粘着テープに分割予定ラインを有するウエーハを貼着しウエーハの外周と該リングフレームの内周との間に該粘着テープが露出した露出エリアを備えて構成されるワークセットをチャックテーブルで保持し、ウエーハを該分割予定ラインに沿って切削ブレードで完全切断するウエーハの分割方法であって、該切削ブレードを予め設定されるウエーハを完全切断する下降位置まで下降させ該露出エリアに該切削ブレードを切込ませる露出エリア切込み工程と、該露出エリア切込み工程で該露出エリアのうち該切削ブレードが切込まれたエリアを撮像手段で撮像する撮像工程と、該撮像工程で撮像した撮像画によってウエーハの完全切断が可能か否か判断する判断工程と、該判断工程での判断により該切削ブレードの下降量を増加させる調整工程を含むウエーハの分割方法である。
本発明に係るウエーハの分割方法は、切削ブレードを予め設定されるウエーハを完全切断する下降位置まで下降させ露出エリアに該切削ブレードを切込ませる露出エリア切込み工程と、露出エリア切込み工程で露出エリアに切削ブレードが切込まれたエリアを撮像手段で撮像する撮像工程と、撮像工程で撮像した撮像画によってウエーハの完全切断が可能か否か判断する判断工程と、判断工程での判断により切削ブレードの下降量を増加させる調整工程を含むものとしたことで、露出エリアに切削痕が形成されるか否かを撮像して、撮像した撮像画によりウエーハの完全切断が可能か否かを判断し、完全切断が不可能である場合には、切削ブレードの下降量を増加させることでウエーハの完全切断が可能な下降位置で切削を行うことができるため、切削ブレードの他ユニットへの移動による切削効率の低下を発生させることなくかつウエーハの不完全な切断の発生を防ぐことができる。
切削装置の一例を示す斜視図である。 図1のA部を拡大して示す斜視図である。 チャックテーブルを用いて切削ブレードのセットアップを行う様子を示す説明図である。 切削ブレードが粘着テープに切込む前に撮像された撮像画の平面図である。 露出エリア切込み工程において、切削ブレードをウエーハの露出エリアに切込ませている状態を示す断面図である。 撮像工程において、切削ブレードが切込まれるエリアを撮像手段で撮像している状態を示す断面図である。 撮像工程で撮像された撮像画の平面図である。 調整工程において、切削ブレードの下降量を増加させた状態を示す断面図である。 撮像工程で撮像された撮像画の平面図である。 ウエーハに切削痕が形成されたワークセットの斜視図である。
以下に、図1〜3を用いて、本実施形態において使用する切削装置1及び切削装置1により分割されるウエーハW1並びに切削ブレード60の下降の基準位置を定めるセットアップについて説明する。
図1に示すウエーハW1は、例えば、半導体ウエーハであり、ウエーハの表面W1a上には、分割予定ラインSによって区画された格子状の領域に多数のデバイスDが形成されている。そして、ウエーハW1は、厚みが約100μm程度の粘着テープTを介してリングフレームFに支持された状態で構成されるワークセットWとなった状態でチャックテーブル30で保持され、切削装置1により切削される。なお、ウエーハW1の形状及び種類は特に限定されるものではない。また、粘着テープTの厚みは、本実施形態においては約100μmであるが、ウエーハの種類、ウエーハの厚み及び切削ブレード等によって適宜変更可能である。
ワークセットWは、以下のようにして作製される。まず、ウエーハW1がリングフレームFの内周側に位置するように、ウエーハW1とリングフレームFとの位置合わせを行う。この際には、ウエーハW1がリングフレームFの開口の中心に位置するように位置合わせをする。ウエーハW1とリングフレームFとの位置合わせを終えた後、ウエーハW1の裏面W1bに対して粘着テープTの粘着面を押し付けて、ウエーハの裏面W1bに粘着テープTを貼着する。同時に、リングフレームFの開口を塞ぐように粘着テープTの粘着面の外周部をリングフレームFに貼着することで、ウエーハW1が粘着テープTを介してリングフレームFに支持された状態で構成されるワークセットWが作製できる。こうして形成されたワークセットWは、ウエーハW1の外周とリングフレームFの内周との間に粘着テープTの粘着面が露出した露出エリアEを備える。
本発明に係る分割方法においてウエーハW1を分割するために用いられる図1に示す切削装置1は、チャックテーブル30に保持されたワークセットWを切削送り手段5によって切削送り方向(X軸方向)に切削送りを行い、切削ブレード60を備える切削手段6によって切削加工を施す装置である。
切削装置1上に配設された切削送り手段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を回動させるパルスモータ52と、内部のナットがボールネジ50に螺合し底部がガイドレール51に摺接する可動板53とから構成され、パルスモータ52によって駆動されてボールネジ50が回動し、これに伴い可動板53がガイドレール51にガイドされてX軸方向に往復移動する構成となっている。そして、可動板53上にはチャックテーブル30が配設されている。パルスモータ52は制御部13からのパルス信号によって動作する。
チャックテーブル30は、例えば、その外形が円形状であり、ウエーハW1を吸着する吸着部300と、吸着部300を支持する枠体301とを備える。吸着部300は図示しない吸引源に連通し、吸着部300の露出面であり枠体301の上面と面一に形成されている保持面300aでウエーハW1を吸引保持する。チャックテーブル30は、チャックテーブル30の底面に接続された回転手段31により回転可能に支持されており、チャックテーブル30の周囲には、リングフレームFを固定する固定手段32が配設されている。吸着部300は、例えば、ポーラスセラミック等により形成されており、枠体301は金属等の導電性を有する材質で形成されている。
切削装置1上の後方(−X方向側)には、壁部10が立設されており、壁部10には、切削手段6をY軸方向に送るインデックス送り手段7が配設されている。インデックス送り手段7は、Y軸方向の軸心を有するボールネジ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を回動させる図示しないパルスモータと、内部のナットがボールネジ70に螺合し側部がガイドレール71に摺接する可動板73とから構成され、図示しないパルスモータがボールネジ70を回動させると、これに伴い可動板73がガイドレール71にガイドされてY軸方向に往復移動する構成となっている。そして、可動板73上には、切削手段6をZ軸方向に送る切込み送り手段9が配設されている。図示しないパルスモータは制御部13からのパルス信号によって動作する。
切込み送り手段9は、Z軸方向の軸心を有するボールネジ90と、ボールネジ90と平行に配設された一対のガイドレール91と、ボールネジ90を回動させるパルスモータ92と、内部のナットがボールネジ90に螺合し側部がガイドレールに摺接する可動板93とから構成され、パルス数がパルスモータ92に供給されてパルスモータ92がボールネジ90を回動させると、これに伴い可動板93がガイドレール91にガイドされてZ軸方向に往復移動する構成となっている。そして、可動板93には切削手段6が接続されている。パルスモータ92は制御部13からのパルス信号によって動作する。
切削手段6は、可動板53の移動方向に対し水平方向に直交する方向(図1のY軸方向)の回転軸を有するスピンドル61と、スピンドル61を回転可能に支持するハウジングス62と、スピンドル61に固定されて回転可能な切削ブレード60とを備えている。ハウジング62の側面には、ウエーハW1の切削すべき位置を撮像して検出するためのアライメント手段63が配設されている。アライメント手段63は、ウエーハの表面W1aを撮像するアライメント用カメラ630を備えており、アライメント用カメラ630により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の画像処理によって切削すべき分割予定ラインSを検出することができる。
図2に示す切削ブレード60は、円盤状に形成された基台600の周縁に切れ刃601が固着されて構成されており、ナット67によってスピンドル61に固定されている。そして、+Z方向から覆うようにブレードカバー64が切削ブレード60をカバーしている。切れ刃601のY軸方向前後には、切れ刃601の両面に向けて切削液を供給する一対の切削液ノズル65が設けられている。さらに、図2に示すように、切れ刃601の面方向の延長方向にも、切削液を噴出する切削液ノズル66が配設されている。切削液ノズル65、66から噴出される切削液は、切削液流入口65a、66aからそれぞれ流入させる。
例えば、ブレードカバー64には、図1に示すウエーハW1の露出エリアEのうち切削ブレード60が切込まれるエリアを撮像する撮像手段68が取り付けられている。撮像手段68は、例えば、CCDイメージセンサを用いたカメラ等であるが、これに限定されるものではない。
ウエーハW1を確実に切削するためにはウエーハW1に対する切込み深さを高精度に制御する必要がある。そこで、切削装置1においては、実際の切削を行う前に切削ブレード60のセットアップ作業を行うことにより、切削ブレード60の切込み深さの精度を確保する。
図3に示すように、実際の切削を行う前の切削ブレード60のセットアップは、切削手段6を−Z方向へ下降させていき、切削ブレード60の切り刃601がチャックテーブル30の枠体301の上面に接触した際の電気的導通を、例えば切削手段6に接続された検出部11において検出し、そのときの切削ブレード60のZ軸方向の位置を、例えば検出部11に接続された記憶部12に記憶することによって行う。すなわち、例えば、切削手段6の下降時に図1に示すパルスモータ92に送られたパルス信号数で切削ブレード60のZ軸方向の位置を把握することができ、切削ブレード60と枠体301の上面とが接触した時の切削ブレード60の位置をZ軸方向の基準位置Z1とすることができる。このようにして切削ブレード60のZ軸方向の基準位置Z1が求まると、その基準位置Z1に基づいてウエーハW1に対する切込み深さを制御することができる。
したがって、切削ブレード60でウエーハW1を完全切断する場合には、切削ブレード60を粘着テープTに数十μm切込ませることも考慮して、予め設定される切削ブレード60の下降位置は、切削ブレード60が基準位置Z1よりも+Z方向に数十μm程度上方にある位置Z2となる。
以下に、図1及び図3〜10を用いて、切削装置1を用いてウエーハW1を本発明に係る分割方法により分割する場合の各工程について説明する。なお、本実施形態においては、例えば、最初にセットアップがなされた切削ブレード60によりウエーハの切削が複数回行われたことで切削ブレード60に磨耗が生じた後、さらにウエーハW1を分割する場合を想定している。また、図5、図6及び図8においては、切削装置1の構成の一部を簡略化して示している。
(1)露出エリア切込み工程
本分割方法においては、まず、図1に示す切削ブレード60を予め設定されるウエーハW1を完全切断する下降位置まで下降させ露出エリアEに切削ブレード60を切込ませる露出エリア切込み工程を行う。
図1に示すワークセットWがチャックテーブル30に保持され、切削送り手段5により−X方向に送られるとともに、アライメントカメラ630によりウエーハW1の表面W1aが撮像されて、アライメント手段63によって切削すべき分割予定ラインSの位置が検出される。分割予定ラインSが検出されるのに伴って、切削手段6がインデックス送り手段7によってY軸方向に駆動され、切削すべき分割予定ラインSと切削ブレード60とのY軸方向における位置づけがなされる。
さらに、例えば、アライメントカメラ630が、切削ブレード60が切込む前の露出エリアEの図4に示す撮像画G1を撮像し、撮像された撮像画G1が記憶部12に記憶される。なお、撮像画G1の撮像はアライメントカメラ630の代わりに撮像手段68で行ってもよい。
図1に示す切削ブレード60と検出した分割予定ラインSとのY軸方向の位置づけがインデックス送り手段7によって行われた後、図5に示すように、切削送り手段5がワークセットWを保持するチャックテーブル30をさらに−X方向に送り出すとともに、切込み送り手段9が、切削ブレード60でウエーハW1を完全切断する場合に設定された位置Z2まで−Z方向に切削ブレード60を下降させていく。このとき、図示しないモータがスピンドル61を高速回転させ、スピンドル61に固定された切削ブレード60が、スピンドル61の回転に伴って高速回転をしながら露出エリアE内のエリアE1において粘着テープTに切込んでいく。
切削ブレード60が露出エリアE内で−X方向へ一定距離送り出されたら、例えば、図6に示すように切削送り手段5によるウエーハW1の切削送りを一度停止させ、切込み送り手段9が切削ブレード60を+Z方向へ引き上げてウエーハW1から離間させる。
(2)撮像工程
露出エリア切込み工程に次いで、図6に示すように、露出エリア切込み工程で露出エリアEのうち切削ブレード60が切込まれたエリアE1を撮像手段68で撮像する。撮像手段68で撮像されるエリアE1は、露出エリア切込み工程で撮像手段68が撮像したエリアと同位置にあるエリアである。そして、撮像手段68で撮像された図7に示す撮像画G2は、記憶部12に記憶される。なお、撮像画G2の撮像は撮像手段68の代わりにアライメントカメラ630で行ってもよい。
(3)判断工程
撮像工程に次いで行われる判断工程では、撮像工程で撮像した撮像画によってウエーハW1の完全切断が可能か否かを判断する。すなわち、例えば、撮像工程で撮像した図7に示す撮像画G2と、露出エリア切込み工程において撮像された図4に示す撮像画G1とが、図7に示す記憶部12から算出部14へとデジタル信号として伝達され、算出部14によって撮像画G1と撮像画G2との差分処理が背景差分法等により行われる。算出部14による差分処理では、撮像画G1が背景画像として用いられ、撮像画G2との差が計算される。撮像画G2には切削痕が生じていないことから撮像画G1と撮像画G2との間に差分はなく、算出部14が切削痕の長さを0μmであると判断し、図6に示す切削ブレード60でウエーハW1を完全切断する場合に設定された位置Z2では、ウエーハW1の完全切断が不可能であると判断する。そして、算出部14から制御部13に対して、ウエーハW1の完全切断が不可能であるとの判断がデジタル信号として伝達される。なお、判断工程においては、例えば、撮像画G2が図示しないモニターに映し出されることで、オペレーターが切削痕の有無を確認できるようにしてもよい。
ウエーハW1の完全切断が不可能であるとの判断を受けた制御部13により、切削送り手段5がチャックテーブル30を+X方向へ送り出して元の位置に戻す。
(4)調整工程
判断工程に次いで、判断工程の判断により切削ブレード60の下降量を増加させる調整工程を行う。調整工程では、例えば、制御部13からパルスモータ92に送られるパルス信号の数を増加させることで、切込み送り手段9が切削ブレード60を図8に示す位置Z3まで下降させる。ここで、位置Z3とは図8で示すように、例えば、位置Z2よりも−Z方向に数十μm程度下方にある位置である。なお、位置Z3は粘着テープTの厚み等により、適宜変更可能となる位置であり、例えば、位置Z2よりも−Z方向に粘着テープTの厚みより少し短い距離分だけ下方にある位置である。
(5)露出エリア切込み工程
図8に示すように、切削ブレード60の下降量を増加させた後、再度最初の露出エリア切込み工程と同様の露出エリア切込み工程を行う。
(6)撮像工程
再度の露出エリア切込み工程後に、再度最初の撮像工程と同様の撮像工程を行う。そして、図8に示す撮像手段68で撮像された図9に示す撮像画G3は、記憶部12に記憶される。なお、撮像画G3の撮像は撮像手段68の代わりにアライメントカメラ630で行ってもよい。
(7)判断工程
再度の判断工程では、再度の撮像工程で撮像した図9に示す撮像画G3と、露出エリア切込み工程において撮像された図6に示す撮像画G1とが、図8に示す記憶部12から算出部14へとデジタル信号として伝達され、算出部14によって撮像画G1と撮像画G3との差分処理が背景差分法等により行われる。算出部14による差分処理では、撮像画G1が背景画像として用いられ、撮像画G3との差分が計算される。撮像画G3には差分として切削痕Mが生じていることから、位置Z3まで切削ブレード60を下降させることにより、ウエーハW1の完全切断が可能であると判断する。そして、算出部14から制御部13に対して、ウエーハW1の完全切断が可能であるとの判断がデジタル信号として伝達される。
なお、判断工程では、例えば、切削痕Mの長手方向(X軸方向)の長さに予め閾値を設けておき、図10に示すウエーハW1のエリアE1に切削痕Mが生じていたとしても、切削痕Mの長手方向の長さが閾値未満であると算出部14が判断した場合には、算出部14がウエーハW1の完全切断が不可能であると判断するようにしてもよい。また、算出部14が、切削痕Mの長手方向(X軸方向)の長さ及び切削送り手段5による切削送り速度から、切削ブレード60が切込むZ軸方向の位置を算出するものとしてもよい。
(8)調整工程
再度の判断工程において、ウエーハW1の完全切断が可能と判断されているため、再度の調整工程における切削ブレード60の下降量の増加は行われず、切込み送り手段9が切削ブレード60を図8に示す位置Z3まで下降させ、切削送り手段5がワークセットWを保持するチャックテーブル30をさらに−X方向に送り出す。
(9)切削工程
次いで、スピンドル61に固定された切削ブレード60がスピンドル61の回転に伴って高速回転をしながらウエーハW1に切込み、図1に示す分割予定ラインSを切削していく。切削ブレード60が分割予定ラインSを切削し終えるX軸方向の所定の位置までウエーハW1が−X方向に進行すると、切削送り手段5によるウエーハW1の切削送りを一度停止させ、切込み送り手段9が切削ブレード60をウエーハW1から離間させ、次いで、切削送り手段5がチャックテーブル30を+X方向へ送り出して元の位置に戻す。
そして、例えば、隣り合う各分割予定ラインSの1本ずつに対して、順次同様に露出エリア切込み工程から切削工程までの工程を行うことにより、同方向の全ての分割予定ラインSを切削する。さらに、チャックテーブル30を回転手段31によって90度回転させてから、隣り合う各分割予定ラインSの1本ずつに対して、順次同様に露出エリア切込み工程から切削工程までの工程を行うことにより、全ての分割予定ラインSが縦横に全て完全切断される。なお、撮像工程から調整工程までの工程は、全ての分割予定ラインSを切削する度ごとに毎回行わなくともよく、例えば、数本の分割予定ラインSの切削に対して1回の頻度で行ってもよい。
以上のように、露出エリアEに切削痕が形成されるか否かを撮像して、撮像した撮像画によりウエーハW1の完全切断が可能か否かを判断し、完全切断が不可能と判断した場合には切削ブレード60の下降量を増加させることで、切削ブレード60によるウエーハW1の完全切断が可能な下降量で切削を行うことができるため、切削ブレード60の他ユニットへの移動による切削効率の低下を発生させることなくかつウエーハW1の不完全な切断の発生を防ぐことができる。
1:切削装置 10:壁部 11:検出部 12:記憶部 13:制御部 14:算出部
30:チャックテーブル 300:吸着部 300a:保持面 301:枠体
31:回転手段 32:固定手段
5:切削送り手段 50:ボールネジ 51:ガイドレール 52:パルスモータ
53:可動板
6:切削手段
60:切削ブレード 600:基台 601:切り刃
61:スピンドル 62:ハウジング
63:アライメント手段 630:アライメント用カメラ
64:ブレードカバー 65:切削液ノズル 65a:切削液流入口
66:切削液ノズル 66a:切削液流入口 67:ナット 68:撮像手段
7:インデックス送り手段 70:ボールネジ 71:ガイドレール 73:可動板
9:切込み送り手段 90:ボールネジ 91:ガイドレール 92:パルスモータ
93:可動板
W:ワークセット
W1:ウエーハ W1a:ウエーハの表面 W1b:ウエーハの裏面
S:分割予定ライン D:デバイス F:リングフレーム T:粘着テープ
E:露出エリア E1:エリア
G1:撮像画 G2:撮像画 G3:撮像画 M:切削痕
Z1:位置 Z2:位置 Z3:位置

Claims (1)

  1. リングフレームの開口を塞いで貼着する粘着テープに分割予定ラインを有するウエーハを貼着しウエーハの外周と該リングフレームの内周との間に該粘着テープが露出した露出エリアを備えて構成されるワークセットをチャックテーブルで保持し、ウエーハを該分割予定ラインに沿って切削ブレードで完全切断するウエーハの分割方法であって、
    該切削ブレードを予め設定されるウエーハを完全切断する下降位置まで下降させ該露出エリアに該切削ブレードを切込ませる露出エリア切込み工程と、
    該露出エリア切込み工程で該露出エリアのうち該切削ブレードが切込まれたエリアを撮像手段で撮像する撮像工程と、
    該撮像工程で撮像した撮像画によってウエーハの完全切断が可能か否か判断する判断工程と、
    該判断工程での判断により該切削ブレードの下降量を増加させる調整工程を含むウエーハの分割方法。
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