JP3722271B2 - ウェーハ切断装置及びその方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２本のスピンドルに装着された２枚のブレードを回転させて、半導体ウェーハをダイス状に切断するウェーハ切断装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハをダイス状に切断するダイシング装置は、スピンドルに装着されたブレードを高速回転させて半導体ウェーハをストリートに沿ってダイス状に切断し、チップ毎に分断する装置である。
【０００３】
従来のダイシング装置には、２本のスピンドルを有するデュアル式のダイシング装置が知られている（特開平８−２５２０９号公報、実開昭５９−１５６７５３号公報等）。このダイシング装置によれば、２枚のブレードで半導体ウェーハの２本のストリートを同時に切断することができるので、半導体ウェーハの切断時間を短縮することができるという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のデュアル式のダイシング装置は、スピンドルを１本から２本に増やすことで切断時間を略半分に短縮することが可能であるが、それ以上に切断効率を向上させる点やウェーハを高品質高スループットで切断する点については期待できないという欠点があった。
【０００５】
ところで、ダイシング装置では、１枚のブレードでストリートをフルカットする方法と、２枚の異種ブレードを使用してストリートを２段カット（１枚目のブレードでハーフカットし、２枚目のブレードでフルカット）する方法がある。前者のフルカット方法では、ウェーハの表面に生じるチッピングを抑えるために、スピンドルの回転方向（ブレードの切削点におけるスピンドルの回転方向）とウェーハの切断送り方向とが一致するように設定されている（以下、「ダウンカット」と称する）。また、後者の２段カット方法のハーフカット時においてはやはり表面のチッピングを抑えるため、フルカット方法と同じ回転方向に設定されているが、２枚目のブレードでフルカットする場合には、ウェーハの裏面に生じるチッピングを抑えるために、スピンドルの回転方向とウェーハの切断送り方向とが逆方向に設定されている（以下「アップカット」と称する）。
【０００６】
更に、このようなダウンカットによるフルカット又はダウンカット及びアップカットによる２段カットにおいても、スループットを向上させる観点から、ウェーハは往方向移動時に切断され、復方向移動時にはブレードを上方向に逃がして切断加工を行わず、ウェーハは切断開始位置に高速復帰移動される。要するに、双方向で高品質切断加工を実施しようとすると、往復共夫々１枚のブレードで加工するか又は高速で回転しているスピンドルを逆転させる必要があり、いずれにしてもスループットは低下する。
【０００７】
一方、ダイシング装置では、ブレードの切削点に切削液を供給しながら切断加工を実施しているが、この切削液の供給に関しても、半導体ウェーハを精度よく切断する観点から適切で確実な供給が要求されている。
【０００８】
しかしながら、前記従来のデュアル式のダイシング装置のように、単にスピンドルを２本配置しただけのものでは、スピンドルの相互位置と回転方向によっては、一方のブレードに供給された切削液の排液が他方のブレードの切削液供給に悪影響を与えたり、あるいは各々のブレードの切削点に供給された切削液の排液同士が混ざり合って散乱するので、この散乱した排液に邪魔されて切削液を切削点に確実に供給することができないという欠点があった。また、排液が散乱すると、排液に混入している切削粉が切削点に入ってチッピングを引き起こしたり、あるいは切削粉がチップに付着するので、チップに悪影響を与えるという欠点もあった。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、２本のスピンドルを有するウェーハ切断装置であって、ウェーハを効率よく切断することができるとともに高品質高スループットを図ることができるウェーハ切断装置及びその方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、２本のスピンドルとウェーハとを相対的に移動させることにより、２本のスピンドルに装着された２枚のブレードによって前記ウェーハを切断するウェーハ切断装置において、前記２本のスピンドルは、一直線で対向配置されるとともに夫々ブレード側から見て互いに逆方向（夫々ブレード側から見て時計方向と反時計方向）に回転され、前記２枚のブレードによってウェーハを同時に切断することを特徴としている。
本発明は、前記目的を達成するために、２本のスピンドルとウェーハとを相対的に移動させることにより、２本のスピンドルに装着された２枚のブレードによって前記ウェーハを切断するウェーハ切断方法において、前記２本のスピンドルを、一直線で対向配置するとともに夫々ブレード側から見て互いに逆方向（夫々ブレード側から見て時計方向と反時計方向）に回転させ、前記２枚のブレードによってウェーハを同時に切断することを特徴としている。
【００１１】
２本のスピンドルを有し、該２本のスピンドルとウェーハとを相対的に移動させることにより、２本のスピンドルに装着された２枚のブレードによって前記ウェーハを切断するウェーハ切断装置において、前記２本のスピンドルは、各々の回転方向が切り換えられるように構成されている。
【００１２】
２本のスピンドルを有し、該２本のスピンドルとウェーハとを相対的に移動させることにより、２本のスピンドルに装着された２枚のブレードによって前記ウェーハを切断するウェーハ切断方法において、前記２本のスピンドルは、各々の回転方向が切り換えられるように構成され、該２本のスピンドルを、互いに逆方向に回転させてウェーハを切断する。
【００１３】
２本のスピンドルを有し、該２本のスピンドルとウェーハとを相対的に移動させることにより、２本のスピンドルに装着された２枚のブレードによって前記ウェーハを切断するウェーハ切断方法において、前記２本のスピンドルは、各々の回転方向が切り換えられるように構成され、該２本のスピンドルを、同一方向に回転させてウェーハを切断する。
【００１４】
請求項１、２に記載の発明によれば、一直線上に対向配置された２本のスピンドルを互いに逆方向に回転させるとともに、２本のスピンドルとウェーハとを相対的に移動させて２枚のブレードでウェーハをダウンカット又はアップカットする。このように、一直線上に対向配置された２本のスピンドルを互いに逆方向に回転させると、各々のブレードの切削点に供給されている切削液の排液が同一方向に排出されるので、排出側一方向にのみ排液飛散防止カバー等を設ければよく、構造が簡単である。また、本発明は、同一カットモード（ダウンカット又はアップカット）で切断する場合、２本のスピンドルを同方向に回転させるものと比較してスループットが高くなる（図５）。
【００１５】
一方、２本のスピンドルを平行に配置した場合には、２枚のブレードを同一切削ライン上に配置したときに各々の切削液は混ざり合うことなく逆方向に排出されるので隣のブレードに対して悪影響を及ぼさない。よって、切削液を切削点に確実に供給することができる（図１０）。また、２本のスピンドルを前後にシフトして平行に配置した場合には、１枚目のブレードでダウンカットし、２枚目の異種ブレードでアップカットを同時にできるので、高品質高スループットを図ることができる（図１１）。
【００１６】
２本のスピンドルを有し、２本のスピンドルの回転方向を切り換えられるように構成された装置であり、更にこの切り換えをプログラム設定可能としたダイシング装置をも含むものであって、２本のスピンドルを対向配置し互いに逆回転した場合には、請求項１に記載の発明と同様に、切削液の排液処理構造を簡素化することができるとともに、同一カットモードで切断する場合高スループットを図ることができる。更に２本のスピンドルを同方向に回転した場合、１段目のダウンカットと２段目のアップカットを同時にでき、異種ブレードでの２段カットを高品質高スループットで行うことができる。一方、２本のスピンドルを並列配置した場合で互いに逆回転した場合、２枚のブレードを１直線上に配置したとき、切削液が互いに干渉しない。更に、２枚のブレードをスピンドル軸方向前後にシフトして配置させることにより、１枚目のブレードでダウンカットし、２枚目の異種ブレードでアップカットを同時にできるので、２段カットで高品質高スループットを図ることができる。又、並列配置で同方向回転の場合は排液飛散防止構造を簡略化できると共に、同一カットモード切断において高スループットが図れる（図１２）。
【００１７】
２本のスピンドルを互いに逆方向に回転させてウェーハを切断すると、２本のスピンドルを対向配置した場合には、排液処理構造の簡素化が図れると共に、同一カットモードで切断するときに同方向回転に比べ高スループットが図れる（図５）。
【００１８】
また２本のスピンドルを並列配置した場合、切削液が互いに干渉しないようにできるので、切削液を切削点に確実に供給できる。また２枚のブレードを前後にシフトして配置することにより、２段カットを高品質高スループットで行うことができる（図１１）。
【００１９】
２本のスピンドルを同一方向に回転させてウェーハを切断する場合において、２本のスピンドルを対向配置した場合には、１枚目のブレードでダウンカットし、２枚目の異種ブレードでアップカットを同時にできるので、高品質高スループットを図ることができる（図７）。また、２本のスピンドルを並列配置した場合には、同一カットモード（ダウンカット又はアップカット）で切断したきに、スループットが高くなると共に排液処理構造の簡素化が図れる（図１２）。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るウェーハ切断装置及びその方法の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２１】
図１は本発明が適用された半導体ウェーハのダイシング装置１０の斜視図であり、図２はその平面図である。図１に示すように、ダイシング装置１０は、主として切断部１２、洗浄部１４、カセット収納部１６、エレベータ部１８、及び搬送装置２０等から構成されている。
【００２２】
このダイシング装置１０によるウェーハＷの切断工程について説明すると、まず、カセット収納部１６には粘着シートを介してフレームに貼られたウェーハが複数枚収納されている。加工前のウェーハＷは、エレベータ部１８によって順次引き出され、そして、引き出されたウェーハＷは図２に示す位置Ｐ４にセットされる。次に、このウェーハＷは、搬送装置２０によって位置Ｐ１のプリロードステージを介して切断部１２の不図示のカッティングテーブル（位置Ｐ２）上に載置される。ここで、ウェーハＷはカッティングテーブルに吸着保持される。吸着保持されたウェーハＷは、アライメント用撮像装置２２、２４によってウェーハＷ上のパターンが画像認識され、これに基づいてアライメントされる。
【００２３】
そして、アライメントされたウェーハＷは図２に示す、切断部１２の矢印Ａ、Ｂで示すＹ軸方向移動と図示しない紙面と垂直なＺ軸方向移動、及びカッティングテーブルの矢印Ｃ、Ｄで示すＸ軸方向移動との複合動作によってチップに切断される。先ずカッティングテーブルがＸ軸方向に移動して２本のストリートが切断刃ユニット２６、２８の２枚のブレード３０、３２によって同時に切断される。最初の２本のストリートが切断されると、切断刃ユニット２６、２８をストリートのピッチ分だけＹ軸方向に移動させ、そして、カッティングテーブルを再びＸ軸方向に移動させることにより次の２本のストリートが２枚のブレード３０、３２によって切断される。なお、１本のストリートを２段カットする場合には、最初のブレードはハーフカットのみを行い、次のブレードはフルカットのみを 行って２段カットを遂行する。このような切断動作を繰り返して行い、一方向（Ｘ方向）の全てのストリートの切断が終了すると、カッティングテーブルを９０°回動させて、前記切断したストリートに直交する他方向（図２上でＹ方向）のストリートを２枚のブレード３０、３２によって順次切断する。これにより、ウェーハＷはダイス状に切断され、チップ毎に分断される。
【００２４】
切断終了したウェーハＷは、カッティングテーブルの移動で位置Ｐ２に戻された後、搬送装置２０によって位置Ｐ３の洗浄部１４のスピナテーブルに搬送される。ここでウェーハＷは、洗浄水により洗浄された後、エアブローによって乾燥される。乾燥したウェーハＷは、搬送装置２０によって位置Ｐ４に搬送され、エレベータ部１８によってカセット収納部１６に収納される。以上が前記ダイシング装置１０による１枚のウェーハＷの切断工程である。
【００２５】
切断部１２の切断刃ユニット２６、２８は図３の如く、高周波モータが内蔵されたスピンドル３４、３６、及びスピンドル３４、３６の先端部に装着されたブレード３０、３２を有している。これらの切断刃ユニット２６、２８の２本のスピンドル３４、３６は、対向配置されるとともに各々の軸心がＹ軸方向と一致する位置に設置されている。また、切断刃ユニット２６、２８は、ホルダ４２、４４を介してスピンドル移動機構４６に連結され、スピンドル移動機構４６によってＹ軸方向に各々独立して移動される。このスピンドル移動機構４６は、リニアモータを適用しており、その詳細な構成は周知であるのでここでは省略する。
【００２６】
図４は、切断刃ユニット２６の先端部の詳細図である。切断刃ユニット２８は切断刃ユニット２６と同様の構造なので、切断刃ユニット２８の説明は省略する。切断刃ユニット２６のブレード３０は、フランジカバー４８と称されるカバーによって上部が覆われており、このフランジカバー４８に冷却水供給用チューブ５０、及び切削水供給用チューブ５２が接続されている。冷却水供給用チューブ５０は、フランジカバー４８の下部に設けられた一対のＬ字状ノズル５４、５４に連結されている。一対のノズル５４、５４は、ブレード３０を挟むように並設されるとともに、ノズル５４、５４の噴射口（不図示）が、ブレード３０によるウェーハＷの切削部に向けて形成されている。したがって、冷却水供給用チューブ５０から供給された冷却液５６は、ノズル５４の噴射口から前記切削部に供給される。また、切削水供給用チューブ５２から供給された切削液５８は、フランジカバー４８の内側に設けられたノズル６０からブレード３０の刃先に供給されて付着され、付着された状態でブレード３０によるウェーハＷの切削点に供給される。
【００２７】
次に、前記の如く構成された切断刃ユニット２６、２８によるウェーハＷの切断方法について、図５〜図７を参照しながら説明する。
【００２８】
図５は、対向配置（一直線上に配置）された２本のスピンドル３４、３６を互いに逆方向に回転させながら、ウェーハＷをＣ方向に移動させてウェーハＷをダウンカットしている例が示されている。即ち、スピンドル３４は、チッピングを抑えるため、図５上矢印Ａ方向から見て時計回り方向に回転され、スピンドル３６もチッピングを抑えるため、図５上矢印Ｂ方向（Ａ方向と反対方向）から見て反時計回り方向に回転されている。
【００２９】
このような条件のもと、ウェーハＷをＣ方向に移動させると、２枚のブレード３０、３２によって２本のストリートが同時にフルカットされていき、その２本のストリートにカットラインＬ１、Ｌ２が形成されていく。
【００３０】
図６は、２本のストリートをフルカットした時の、ウェーハＷと切断刃ユニット２６、２８の位置関係を示す図である。この後、次の２本のストリートをフルカットする場合には、ブレード３０、３２をＺ方向に逃がした後各々ストリートの１ピッチ分Ｙ方向に移動させるとともに、ウェーハをＤ方向に高速で移動させて切断開始位置に位置させる。この後ブレード３０、３２をＺ方向に戻し、ウェーハＷをＣ方向に低速で移動させると、２枚のブレード３０、３２によって次の２本のストリートが同時にフルカットされる。
【００３１】
このように、本実施の形態の切断刃ユニット２６、２８によれば、対向配置された２本のスピンドル３４、３６を互いに逆方向に回転させたので、各々のブレード３０、３２の切削点に供給されている切削液（排液）５８、５８が図５上矢印で示すように同方向（ブレード３０、３２の回転方向側）に排出されるので、排液飛散防止カバー等の排液処理構造を簡素化できる。また、本実施の形態は、同一カットモード（ダウンカット又はアップカット）で切断する場合、２本のスピンドルを同方向に回転させるものと比較してスループットが高くなる。
【００３２】
図７は、２本のスピンドル３４、３６を対向配置するとともに、２本のスピンドル３４、３６を同方向に回転させた一対の切断刃ユニットの例が示されている。この例では、図８、図９の如く、１枚目のブレード３０でウェーハＷをダウンカット（図８（Ａ））して、ウェーハＷにハーフカットのカットラインＬａを形成し、２枚目の異種ブレード３２でカットラインＬａ内をアップカット（図８（Ｂ））して、ウェーハＷにフルカットのカットラインＬｂを形成する。この切断方法によれば、最初の複数本のカットは、ブレード３０のみで行い、この後、ブレード３０でカットされたカットラインＬａをブレード３２でフルカットする。この時のフルカットは、ブレード３０によるハーフカットと同時に実施できるので、高品質高スループットを図ることができる。
【００３３】
図１０は、２本のスピンドル３４、３６を並列配置した一対の切断刃ユニットの例が示されている。この切断刃ユニットにおいても、各々のスピンドル３４、３６を互いに逆方向に回転させると、各々の切削液５８、５８は混ざり合い干渉することなく、図１０上矢印で示すように逆方向に排出されるので他方に対して悪影響を及ぼさない。よって、２本のスピンドル３４、３６を並列配置した切断部でも、切削液５８、５８を切削点に確実に供給することができる。したがって、ウェーハＷに焼きつき等の切断不良が全く発生せず、また切断部に切粉も混入せずウェーハＷを精度よく切断することができる。
【００３４】
図１１は、２本のスピンドル３８、４０を並列配置するとともにＹ方向に所定量ずらして配置した一対の切断刃ユニットの例が示されている。この切断刃ユニットにおいても、各々のスピンドル３４、３６を互いに逆方向に回転させると、各々の切削液５８、５８は混ざり合うことなく、図１１上矢印で示すように逆方向に排出されるので散乱しない。よって、ウェーハＷを精度よく切断することができる。
【００３５】
また、図１１の切断刃ユニットにおいても、１枚目のブレード３２でウェーハＷをダウンカットして、ウェーハＷにハーフカットラインを形成し、２枚目の異種ブレード３０でハーフカットラインをアップカットして、ウェーハＷにフルカットのカットラインを形成することができる。この切断方法によれば、最初の複数本のカットは、ブレード３２のみで行い、この後、ブレード３２でカットされたハーフカットラインをブレード３０でフルカットする。この時のフルカットは、ブレード３２によるハーフカットと同時に実施できるので、高品質高スループットを図ることができる。なお、ブレード３０、３２を図１１の回転方向に対して逆転させた場合、２本のスピンドル３４、３６はＹ方向に所定量ずらして配置されているので、各々の切削液５８、５８は混ざり合うことなく排出される。よって、この場合も同様にウェーハＷを精度よく切断することができる。また、この場合には、ブレード３０でハーフカットを行い、ブレード３２でフルカットを行う。
【００３６】
図１２は、２本のスピンドル３８、４０を並列配置するとともにＹ方向に所定量ずらして配置し、且つ、２本のスピンドル３８、４０を同方向に回転させた一対の切断刃ユニットの例が示されている。この切断刃ユニットにおいても、２本のスピンドル３８、４０はＹ方向に所定量ずらして配置されているので、各々の切削液５８、５８は混ざり合うことなく排出される。よって、この切断刃ユニットも同様にウェーハＷを精度よく切断することができる。更にブレード３０、３２に供給された切削液は同一方向に排出されるので、飛散防止カバー等の構造を簡素化できる。また、この切断刃ユニットは、同一カットモード（ダウンカット又はアップカット）で切断する場合、スループットが高くなる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るウェーハ切断装置及びその方法によれば、２本のスピンドルを有するダイシング装置において、２本のスピンドルが一直線上に配置された場合及び平行に配置された場合の２本のスピンドルの最善の回転方向を規定したので、装置の構造を簡素化でき、更にウェーハを効率よく切断することができるとともに高品質高スループットを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたダイシング装置の全体斜視図
【図２】図１に示したダイシング装置の平面図
【図３】図１に示したダイシング装置の切断部の構造を示す平面図
【図４】図３に示した切断部の切断刃ユニットの構造を示す斜視図
【図５】図３に示した切断部によるウェーハ切断方法を示す説明図
【図６】図３に示した切断部で２本のストリートが切断された状態を示す説明図
【図７】対向する２本のスピンドルでストリートを２段カットする切断部の平面図
【図８】図７に示した切断部で２段カット方法を実施した説明図
【図９】２段カット方法で切断された半導体ウェーハの拡大断面図
【図１０】２本のスピンドルを並列配置した切断部の構造を示す平面図
【図１１】２本のスピンドルを並列配置するとともにＹ方向にずらして配置し、且つ２本のスピンドルを逆方向に回転させた切断部の構造を示す平面図
【図１２】２本のスピンドルを並列配置するとともにＹ方向にずらして配置し、且つ２本のスピンドルを同方向に回転させた切断部の構造を示す平面図
【符号の説明】
Ｗ…半導体ウェーハ、１０…ダイシング装置、１２…切断部、２６、２８…切断刃ユニット、３０、３２…ブレード、３４、３６…モータ、３８、４０…スピンドル、４６…スピンドル移動機構、５６…冷却液、５８…切削液

Claims (2)

1. ２本のスピンドルとウェーハとを相対的に移動させることにより、２本のスピンドルに装着された２枚のブレードによって前記ウェーハを切断するウェーハ切断装置において、
   前記２本のスピンドルは、一直線上で対向配置されるとともに夫々ブレード側から見て互いに逆方向に回転され、前記２枚のブレードによってウェーハを同時に切断することを特徴とするウェーハ切断装置。
2. ２本のスピンドルとウェーハとを相対的に移動させることにより、２本のスピンドルに装着された２枚のブレードによって前記ウェーハを切断するウェーハ切断方法において、
   前記２本のスピンドルを、一直線上で対向配置するとともに夫々ブレード側から見て互いに逆方向に回転させ、前記２枚のブレードによってウェーハを同時に切断することを特徴とするウェーハ切断方法。

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