JP4554265B2 - 切削ブレードの位置ずれ検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、切削装置に搭載された切削ブレードの位置ずれを検出する方法に関するものである。

複数の半導体デバイスがストリートによって区画されて形成された半導体ウェーハは、ダイシング装置を構成する切削ブレードによってストリートが切削されることにより個々の半導体チップに分割され、各種電子機器に利用されている。

ダイシング装置においては、チャックテーブルにおいて半導体ウェーハを保持し、切削すべきストリートを検出し、そのストリートと切削ブレードとの位置合わせ（アライメント）が行われた後に、高速回転する切削ブレードがそのストリートに切り込むことにより切削が行われる。切削ブレードはスピンドルに装着されるため、スピンドルの高速回転に伴う熱膨張により切削ブレードの位置にずれが生じる。そして、この位置ずれにより、切削ブレードがストリートから外れた位置を切削してしまい、デバイス領域を損傷させたり品質を低下させたりするという問題がある。

また、切削ブレードを新たな切削ブレードに交換すると、スピンドルの取付状態が変化し、交換前の切削ブレードとの間で位置ずれが生じることもある。

そこで、半導体ウェーハの切削の途中において、半導体ウェーハに形成された切削溝を投影し、画像の中心と切削溝とのずれを検出し、そのずれを考慮してブレードの移動を制御する技術も提案されているが、ウェーハ表面の乱反射によって切削溝の検出が困難であることから、例えば特許文献１に記載された技術が提案されている。

しかしながら、特許文献１において開示された手法では、切削時に半導体ウェーハをオーバーランさせることにより半導体ウェーハに貼着された粘着テープに溝を形成し、その溝の位置に基づいてずれを計測しており、計測の段階では既に半導体ウェーハが切削されているため、誤切削（位置ずれが生じている状態での切削）を未然に防止することはできない。

また、切削ブレードの厚みは通常２０μｍ程度と極めて薄く、柔軟性を有していることから、半導体ウェーハのような硬質部材を表面側から切削すると、切削ブレードは、表面から僅かに湾曲して裏面に貼着された粘着テープに至ることになる。また、切削対象が半導体ウェーハの場合は、切削ブレードが結晶方位の影響を受けて湾曲することもある。従って、オーバーランにより粘着テープに形成された溝は、半導体ウェーハの表面の溝の位置とは一致しないため、粘着テープに形成された溝からは、切削ブレードの位置ずれを正確に計測することはできない。以上のような問題点は、半導体ウェーハ以外の板状物を切削する場合にも同様に生ずるものである。

特許第３２８０７３６号公報

そこで、本発明が解決しようとする課題は、切削ブレードの位置ずれを正確に検出し、誤切削を未然に防止して、板状物の所望の位置を正確に切削できるようにすることである。

本発明は、板状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板状物を切削する切削ブレードを含む切削手段と、切削ブレードの位置合わせ用の基準線が形成された光学系を有し板状物の切削予定領域を検出するアライメント手段とを備えた切削装置における切削ブレードの位置ずれ検出方法であって、基準線と切削ブレードとの間に一定の位置関係があることを前提に、切削予定領域と基準線との位置合わせをする第一の工程と、板状物はダイシングテープを介してダイシングフレームと一体となっており、切削予定領域と基準線とが位置合わせされた状態で切削予定領域を切削し、切削予定領域間隔ずつ切削手段をインデックス送りしながら複数の切削予定領域を切削して板状物を分割する第二の工程と、第二の工程の途中で、切削予定領域の切削から独立して、ダイシングテープの板状物及びダイシングフレームが貼着されていない露出部分に切削ブレードを切り込ませて切削傷を形成し、該切削傷をアライメント手段によって検出して切削傷と基準線との位置ずれを検出する第三の工程とから少なくとも構成され、加工時に複数回の位置ずれの検出を行う際には、切削傷を形成した後に、チャックテーブルを所要角度回転させ、切削傷と重複しない別の切削傷をダイシングテープの該露出部分に形成する。

本発明では、実際の板状物の切削を行う第二の工程とは別に、第三の工程において板状物不存在領域を切削して切削傷を形成し、その切削傷をアライメント手段によって検出して切削傷と基準線との位置ずれを検出するようにしたことにより、切削ブレードが湾曲しないために切削ブレードの位置がそのまま板状物不存在領域に転写され、切削ブレードの位置ずれを正確に検出することができると共に、板状物の切削前に位置ずれを検出することができ、誤切削を未然に防止することができる。

また、板状物がダイシングテープを介してダイシングフレームと一体となっており、ダイシングテープのうち、板状物及びダイシングフレームが貼着されていない露出部分を板状物不存在領域とすることにより、容易かつ効率的に切削傷を形成することができる。

更に、切削傷を形成した後にチャックテーブルを所要角度回転させ、切削傷と重複しない別の切削傷を形成するようにすることにより、新たに形成した切削傷に基づいて何度でも切削ブレードの位置ずれを正確に検出することができ、切削ブレードの位置ずれを頻繁に検出するような場合にも対応することができる。

図１に示す切削装置１は、本発明の実施に用いる装置の一例であり、板状物を保持するチャックテーブル２と、チャックテーブル２に保持された板状物を切削する切削ブレード３１を含む切削手段３と、位置合わせ用の基準線が形成された光学系４０を有し板状物の切削予定領域を検出するアライメント手段４とを備えている。

チャックテーブル２は、Ｘ軸送り機構５によってＸ軸方向に移動可能となっていると共に、回転駆動機構６によって回転可能となっている。チャックテーブル送り機構５は、Ｘ軸方向に配設されたボールネジ５０と、ボールネジ５０の一端に連結されボールネジ５０を回動させる駆動源５１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５２と、ガイドレール５２に摺動可能に係合すると共に内部のナットがボールネジ５０に螺合した移動基台５３とから構成されており、駆動源５１に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がガイドレール５２にガイドされてＸ軸方向に移動する構成となっている。一方、回転駆動機構６は、移動基台５３に固定されチャックテーブル２に連結された回転駆動部６０を有しており、回転駆動部６０に駆動されてチャックテーブル２が所要角度回転する構成となっている。駆動源５１及び回転駆動部６０は、制御部９によって制御される。

切削手段３は、Ｙ軸方向に配設されたスピンドル３０と、スピンドル３０の先端部に装着された切削ブレード３１と、スピンドル３０を回動可能に支持するスピンドルハウジング３２とから構成され、Ｚ軸送り機構７によってＺ軸方向に移動可能となっていると共に、Ｙ軸送り機構８によってＹ軸方向に移動可能となっている。Ｚ軸送り機構７は、Ｙ軸送り機構８に駆動されてＹ軸方向に移動可能な壁部７０と、壁部７０の一方の面に沿って垂直方向に配設されたボールネジ（図示せず）と、ボールネジの一端に連結されボールネジを回動させる駆動源７１と、ボールネジと平行に配設された一対のガイドレール７２と、ガイドレール７２に摺動可能に係合すると共に内部のナットがボールネジに螺合し切削手段３を支持する支持部７３とから構成されており、駆動源７１に駆動されてボールネジが回動するのに伴い支持部７３がガイドレール７２にガイドされてＺ軸方向に移動する構成となっている。駆動源７１は、制御部９によって制御される。

一方、Ｙ軸送り機構８は、Ｙ軸方向に配設されたボールネジ８０と、ボールネジ８０の一端に連結されボールネジ８０を回動させる駆動源８１と、ボールネジ８０と平行に配設された一対のガイドレール８２と、ガイドレール８２に摺動可能に係合すると共に内部のナットがボールネジ８０に螺合した移動基台８３とから構成されており、駆動源８１に駆動されてボールネジ８０が回動するのに伴い、移動基台８３がガイドレール８２にガイドされてＸ軸方向に移動し、移動基台８３から立設された壁部７０もＹ軸方向に移動する構成となっている。駆動源８１は、制御部９によって制御される。

アライメント手段４は、切削手段３を構成するスピンドルハウジング３２に固定されており、切削手段３とアライメント手段４とは一体となってＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する構成となっている。アライメント手段４は、Ｚ軸方向の光軸を有する光学系４０と、光学系４０が取得した像を電気信号に変換する撮像部４１とを備えており、撮像部４１が取得した画像に基づいて、制御部９においてパターンマッチング等の処理によって板状物の切削予定領域を検出する。図２に示すように、光学系４０のレンズにはＸ軸方向に基準線４００が形成されており、切削ブレード３１は、この基準線４００の延長線上に位置するように、即ち、切削ブレード３１のＹ座標と基準線４００のＹ座標とが合致するように調整される。

例えば半導体ウェーハをダイシングしようとするときは、図１に示したように、半導体ウェーハＷがダイシングテープＴを介してダイシングフレームＦと一体となった状態でチャックテーブル２に保持される。そして、Ｘ軸送り機構５に駆動されてチャックテーブル２がＸ軸方向に移動すると共に、Ｙ軸送り機構８及びＺ軸送り機構７に駆動されてアライメント手段４がＹ軸方向及びＺ軸方向に移動することによって、半導体ウェーハＷが光学系４０の直下に位置付けられる。

半導体ウェーハＷが概ね光学系４０の直下に位置付けられると、アライメント手段４によって半導体ウェーハＷの表面が撮像され、チャックテーブル２をＸ軸方向に移動させると共に光学系４０をＹ軸方向に移動させながら、制御部９に予め記憶させておいたストリートの画像と撮像部４１により取得した実際の画像とのパターンマッチングが制御部９において行われ、図３に示すように、半導体ウェーハＷの表面に形成された切削予定領域であるストリートＳが検出される。パターンマッチングにおいては、検出された切削すべきストリートＳの中央と基準線４００とが合致するようにする。切削ブレード３１は基準線４００の延長線上に位置するように予め調整されるため、基準線４００と切削ブレード３１とが合致していることを前提として、ストリートＳの中央と基準線４００とを合致させる（第一の工程）。その結果、ストリートＳの中央に基準線４００が位置し、切削ブレード３１もストリートの中央の延長線上に位置することになる。なお、基準線４００と切削ブレード３１とが完全に合致していない場合は、基準線４００と切削ブレード３１とのＹ軸方向のずれ量を補正値として制御部９に記憶させておき、その補正値を加減することにより、ストリートＳの中央と基準線４００とを合致させてもよい。即ち、基準線４００と切削ブレード３１との間に一定の位置関係があればよい。

アライメント後は、更にチャックテーブル２が＋Ｘ方向に移動すると共に、切削ブレード３１が高速回転しながらＹ軸方向の位置は変えずに下降することにより、アライメントによって検出されたストリートＳに切り込み、図４のように、第一の工程で検出された検出されたストリートＳが切削される。次に、図５に示すように、ストリート間隔分だけ切削手段３をＹ軸方向にインデックス送りしながらチャックテーブル２をＸ軸方向に往復移動させて同方向のそれぞれのストリートＳを切削していく。また、直交するストリートについては、チャックテーブル２を９０度回転させてからアライメントを行い、上記と同様に切削を行う。そして、すべてのストリートが縦横に切削されると半導体ウェーハＷがダイシングされ、個々の半導体チップに分割される（第二の工程）。なお、図５においてはアライメント手段４等の図示を省略している。

このようにしてダイシングを行うと、スピンドル３０の高速回転によりスピンドル３０が熱膨張し、スピンドル３０に装着された切削ブレード３１のＹ軸方向の位置にずれが生じることがある。そこで、第二の工程とは別に、独立して、図６に示すように、板状物が存在しない領域（板状物不存在領域）であるダイシングテープＴの露出部分Ｔ１に切削ブレード３１を切り込ませ、図７に示すような切削傷１００を形成する。ここにいう露出部分Ｔ１とは、半導体ウェーハＷとダイシングフレームＦが貼着されていない部分である。ダイシングテープＴの露出部分Ｔ１を板状物不存在領域とすることにより、容易かつ効率的に切削傷を形成することができる。

次いで、そのときの切削手段３及びアライメント手段４のＹ軸方向の位置を維持しながら、チャックテーブル２をＸ軸方向に移動させることにより、光学系４０を切削傷１００の直上に位置付けて撮像し、アライメント手段４によって切削傷１００を検出する。そして、図７において拡大して示すように、切削傷１００と基準線４００とが合致しないときは、切削ブレード３１が基準線４００の延長線上にないことになるため、切削ブレード３１にＹ軸方向の位置ずれが生じていると判断することができる。図７の例では、基準線４００と切削傷１００の中央とが距離Ｓ１だけ離れており、切削ブレード３１がＳ１だけ−Ｙ方向にずれていることになる。

このように、ストリートの切削とは別に、板状物不存在領域であるダイシングテープＴの露出部分Ｔ１に切削傷１００を形成するため、半導体ウェーハをオーバーランさせる場合のように切削ブレード３１が湾曲してダイシングテープＴに切り込むことはない。従って、その切削傷１００は、実際の切削ブレード３１のＹ軸方向の位置を正確に示すことになり、この切削傷１００に基づいて求めた位置ずれ量Ｓ１は、正確な値となる。また、ストリートの切削後に位置ずれを検出するものではないため、位置ずれが生じた状態でのストリートの誤切削を未然に防止することができる。

図８に示すように、チャックテーブル２の回転に伴い半導体ウェーハＷを回転させてから切削ブレード３１をダイシングテープＴの板状物不存在領域Ｔ１に切り込ませて第二の切削傷１０１を形成することもできる。そして、アライメント手段４のＹ軸方向の位置を維持しながら、チャックテーブル２をＸ軸方向に移動させて第二の切削傷１０１の直上に光学系４０を位置付けて撮像し、第二の切削溝１０１を検出すれば、第二の切削傷１０１と基準線４００とが合致するか否かに基づいて切削ブレード３１の位置ずれの有無及び位置ずれ量Ｓ２を検出することができる。また、図９に示すように、更に半導体ウェーハＷを回転させて第三の切削傷１０２を形成して切削ブレード３１の位置ずれの有無及び位置ずれ量Ｓ３を検出することもできる。こうして１枚の半導体ウェーハのダイシングの途中においても切削ブレード３１の位置ずれを検出することができる。

半導体ウェーハＷを回転させた後に切削傷を形成していくことにより、切削傷の形成を複数回行うこともできる。そして、複数の切削傷を重複させずに形成することができるため、それぞれの切削屑に基づいて逐次切削ブレード３１の位置ずれ量を正確に検出することができる。しかも、チャックテーブル２を回転させることで、１つのダイシングテープに切削傷を多数形成することができるため、ダイシングテープＴを何度も繰り返し使用する場合にも対応することができる。そして、形成した切削傷に基づいて何度でも切削ブレード３１の位置ずれを正確に検出することができ、切削ブレード３１の位置ずれが頻繁に生じるような場合にも容易に対応することができる。

なお、チャックテーブル２を回転させずに、例えば切削ブレード３１のＹ軸方向の位置をずらしていくことによってもダイシングテープＴに複数の切削傷を形成することができる。

上記のようにして切削ブレード３１の位置ずれ量を求めた後に、図１に示したように、その位置ずれ量の値がアライメント手段４から制御部９に通知されるように構成しておけば、実際の切削の際にこの位置ずれ量を考慮して制御部９が切削ブレード３１のＹ軸方向の位置を補正することにより、ストリートの中央を切削することができる。また、切削傷と基準線４００とが合致するように切削ブレード３１の取付状態を調整することによっても、ストリートの所望の位置を正確に切削できるようになる。

本発明の実施に用いる切削装置の一例を示す斜視図である。 切削ブレードと光学系の基準線との関係を示す説明図である。 ストリートを検出した際の切削ブレードとストリートとの関係を示す説明図である。 検出したストリートを切削する様子を示す平面図である。 ストリートを順次切削する様子を示す斜視図である。 切削傷を形成する様子を示す斜視図である。 切削傷と基準線との位置ずれを示す説明図である。 第二の切削傷と基準線との位置ずれを示す説明図である。 第三の切削傷と基準線との位置ずれを示す説明図である。

１：切削装置
２：チャックテーブル
３：切削手段
３０：スピンドル ３１：切削ブレード ３２：スピンドルハウジング
４：アライメント手段
４０：光学系 ４１：撮像部
４００：基準線
５：Ｘ軸送り機構
５０：ボールネジ ５１：駆動源 ５２：ガイドレール ５３：移動基台
６：回転駆動機構
６０：回転駆動部
７：Ｚ軸送り機構
７０：壁部 ７１：駆動源 ７２：ガイドレール ７３：支持部
８：Ｙ軸送り機構
８０：ボールネジ ８１：駆動源 ８２：ガイドレール ８３：移動基台
９：制御部
１００：切削傷 １０１：第二の切削傷 １０２：第三の切削傷

Claims (1)

1. 板状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板状物を切削する切削ブレードを含む切削手段と、該切削ブレードの位置合わせ用の基準線が形成された光学系を有し該板状物の切削予定領域を検出するアライメント手段とを備えた切削装置における切削ブレードの位置ずれ検出方法であって、
   該基準線と該切削ブレードとの間に一定の位置関係があることを前提に、該切削予定領域と該基準線との位置合わせをする第一の工程と、
   該板状物は、ダイシングテープを介してダイシングフレームと一体となっており、該切削予定領域と該基準線とが位置合わせされた状態で該切削予定領域を切削し、切削予定領域間隔ずつ該切削手段をインデックス送りしながら複数の切削予定領域を切削して該板状物を分割する第二の工程と、
   該第二の工程の途中で、該切削予定領域の切削から独立して、該ダイシングテープの該板状物及び該ダイシングフレームが貼着されていない露出部分に該切削ブレードを切り込ませて切削傷を形成し、該切削傷を該アライメント手段によって検出して該切削傷と該基準線との位置ずれを検出する第三の工程とから少なくとも構成され、
   加工時に複数回の位置ずれの検出を行う際には、該切削傷を形成した後に、前記チャックテーブルを所要角度回転させ、該切削傷と重複しない別の切削傷を該ダイシングテープの該露出部分に形成する切削ブレードの位置ずれ検出方法。

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