JP6037705B2

JP6037705B2 - 被加工物の加工方法

Info

Publication number: JP6037705B2
Application number: JP2012173615A
Authority: JP
Inventors: 直子山本
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-08-06
Filing date: 2012-08-06
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2032-08-06
Also published as: JP2014033122A

Description

本発明は、二台の切削装置（ダイシング装置）を用いて被加工物を加工する被加工物の加工方法に関する。

シリコン基板にＩＣ、ＬＳＩ等の電子回路が複数形成された半導体ウエーハや、電子部品に使用される各種セラミック基板、樹脂基板、ガラス基板等の板状物は切削装置（ダイシング装置）等により個々のチップに分割され、分割されたチップは各種電気機器に広く利用されている。

切削装置では、スピンドルの先端に装着された超砥粒を含む切削ブレードが高速回転しつつウエーハ等の被加工物へ切り込むことで切削加工を行う。近年、高精度、高品質が要求される半導体デバイス製造工程において、２種の異なる切削ブレードを用いて一本の切削予定ラインを切削加工するステップカットと呼ばれる方法が広く採用されている。

ステップカットでは、第１の切削ブレードで所定の深さの切削溝を形成した後、第２の切削ブレードで切削溝の底部中央を切削することでウエーハを個々のチップに分割する。ステップカットでは、所定の厚みを有するウエーハを二度に分けて切削することで、それぞれの切削ブレードで切削する際の切削量を一つの切削ブレードで一度に切削する方法（シングルカット）に比べて減らし、切削時の加工負荷を低減させて加工品質良く切削加工をすることができる。

このステップカットでは、第２の切削ブレードは第１の切削ブレードで形成した切削溝から外れた位置を切削しないことが重要であるため、通常第１の切削ブレードには第２の切削ブレードよりも刃厚が厚い切削ブレードを使用する。

一方、切削装置では、装置のカメラが有する基準線をストリートと呼ばれるウエーハの切削予定ライン中央に位置付けることで切削を行っており、切削に際して予め装置にウエーハ上のターゲットパターンと、ターゲットパターンからストリート中央までの距離と、一つのストリートから次のストリートまでの距離（インデックス値）等を登録しておく。

切削装置は登録されたターゲットパターンを検出し、登録されたターゲットパターンからの距離をもとに切削予定ラインを検出し、登録されたインデックス値で切削ブレードをインデックス送りすることで自動的に切削を行う。

切削加工に際してはさらに、事前に切削装置に搭載されたカメラの基準線と切削ブレードの中心線を合わせる作業（ヘアライン合わせ）を実施する。このヘアライン合わせ作業は、具体的には一度切削ブレードにてウエーハの表面に溝を加工し、その加工溝を撮像して画像処理を行って加工溝の中心を検出し、この溝の中心位置とカメラの基準線位置とのずれ量を算出し、このずれ量を座標位置に加減することにより、加工溝の中心位置とカメラの基準線位置とを合致させた補正位置を装置に記憶させることで行っている。

二台の切削装置でステップカットを行う場合、二つの切削ブレードはそれぞれ異なるスピンドルに装着されているが、高速回転に伴って各スピンドルには熱膨張が生じる。切削開始時点では切削ブレードと基準線との位置合わせがなされた状態であっても、加工に伴い熱膨張によって切削ブレードの位置にはずれが生じる。そこで、切削加工中に切削した切削溝をカメラで撮像して切削溝を確認するカーフチェックを実施し、切削ブレードとカメラの基準線との位置合わせを行っている。

特開２０１１−２３３６４１号公報特開昭５８−８４２８０号公報特開２００８−４８０６号公報

二台の切削装置を使用してステップカットを実施する場合、一台目の切削装置により切削された第１切削溝の底を二台目の切削装置の切削ブレードで切削して第２切削溝を形成し、第２切削溝のカーフチェックを実施しようとすると、先に形成された第１切削溝によって第２切削溝が正確に検出できず、カーフチェックが難しいという問題がある。

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、二台の切削装置を用いて被加工物を切削加工する場合において、第１切削溝の溝底を切削して第２切削溝を形成した際の第２切削溝のカーフチェックを可能にする被加工物の加工方法を提供することである。

本発明によると、第１の切削装置及び第２の切削装置を用いて実施する被加工物の加工方法であって、第１の切削装置の第１保持手段で被加工物を保持する第１保持ステップと、該第１保持手段で保持された被加工物を該第１の切削装置の第１切削手段で切削して第１の幅を有する第１切削溝を複数形成する第１切削ステップと、該第１切削ステップの実施中に所定のタイミングで、該第１の切削装置の第１基準線を有する第１撮像手段で該第１切削溝を撮像して該第１基準線との位置関係を計測し、該第１切削ステップで形成した該第１切削溝を確認する第１切削溝確認ステップと、該第１切削ステップを実施した後、第２の切削装置の第２保持手段で被加工物を保持する第２保持ステップと、該第２保持ステップを実施した後、該第２の切削装置の第２切削手段で該各第１切削溝の底を切削して該第１切削溝と同じ幅又は該第１切削溝より狭い幅の第２切削溝を形成する第２切削ステップと、少なくとも該第２切削ステップを実施する前に、被加工物の該第１切削溝が形成されない外周余剰領域で複数の第２切削溝確認用切削ラインを設定する第２切削溝確認用切削ライン設定ステップと、該第２切削ステップの実施中に所定の複数のタイミングのそれぞれで、該第２切削溝確認用切削ライン設定ステップで設定された該複数の第２切削溝確認用切削ラインのいずれかを切削して第２切削溝確認用溝を形成し、該第２の切削装置の第２基準線を有する第２撮像手段で該第２切削溝確認用溝を撮像して該第２基準線との位置関係を計測し、該第２切削ステップで形成した該第２切削溝を確認する第２切削溝確認ステップと、を含み、被加工物には、第１の方向に伸長する複数の第１切削予定ラインと、該第１の方向に直交する第２の方向に伸長する複数の第２切削予定ラインとが設定されており、該複数の第２切削溝確認用切削ラインは、該第１切削予定ラインと平行に設定され、該第２切削ステップで該第２切削予定ラインに該第２切削溝を形成した後の該第２切削溝確認ステップでは、該第２保持手段を９０度回転してから該第２切削溝確認用溝を形成することを特徴とする被加工物の加工方法が提供される。

好ましくは、第２切削溝確認ステップは、第２切削溝確認用溝を撮像して第２切削溝確認用溝の幅及び／又は溝に発生したチッピングのサイズを検出する。

本発明によると、二台の切削装置を用いてステップカットを行う場合において、第１の切削装置で形成した第１切削溝の溝底を第２の切削装置により切削して第２切削溝を形成した際の、第２切削溝のカーフチェックを第１切削溝に影響されずに正確に実施することができる。

加工室内に設置された第１の切削装置及び第２の切削装置の外観斜視図である。本発明の加工方法の概略を示すフローチャートである。カーフチェック用切削ラインを説明するウエーハの平面図である。図４（Ａ）は本発明の加工方法により形成された第１及び第２切削溝を示す平面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の４Ｂ−４Ｂ線断面図である。

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を参照すると、加工室３０内に第１の切削装置２Ａ及び第２の切削装置２Ｂが設置されている。３２は加工室３０内に作業者（オペレータ）が出入りするための扉である。第１及び第２の切削装置２Ａ，２Ｂは同一構成を有しているので、以下の説明では代表して第１の切削装置２Ａについて詳細に説明する。

第１の切削装置２Ａの前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作手段４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像手段によって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示手段６が設けられている。

図３に示すように、ダイシング対象のウエーハＷの表面においては、第１のストリート（切削予定ライン）Ｓ１と第２のストリート（切削予定ライン）Ｓ２とが直交して形成されており、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とによって区画されて多数のデバイスＤがウエーハＷ上に形成されている。ウエーハＷは多数のデバイスＤが形成されたデバイス領域１１と、デバイス領域１１を囲繞する外周余剰領域１３をその表面に有している。

ウエーハＷは粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周縁部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウエーハＷはダイシングテープＴを介してフレームＦに支持された状態となり、図１に示したウエーハカセット８中にウエーハが複数枚（例えば２５枚）収容される。ウエーハカセット８は上下動可能なカセットエレベータ９上に載置される。

ウエーハカセット８の後方には、ウエーハカセット８から切削前のウエーハＷを搬出するとともに、切削後のウエーハをウエーハカセット８に搬入する搬出入手段１０が配設されている。ウエーハカセット８と搬出入手段１０との間には、搬出入対象のウエーハが一時的に載置される領域である仮置き領域１２が設けられており、仮置き領域１２には、ウエーハＷを一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段１４が配設されている。

仮置き領域１２の近傍には、ウエーハＷと一体となったフレームＦを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段１６が配設されており、仮置き領域１２に搬出されたウエーハＷは、搬送手段１６により吸着されて第１チャックテーブル（保持テーブル）１８上に搬送され、この第１チャックテーブル１８に吸引されるとともに、複数の固定手段１９によりフレームＦが固定されることで第１チャックテーブル１８上に保持される。

第１チャックテーブル１８は、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されており、第１チャックテーブル１８のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウエーハＷの切削すべきストリートを検出するアライメント手段２０が配設されている。

アライメント手段２０は、ウエーハＷの表面を撮像する顕微鏡及びカメラを有する第１撮像手段２２を備えており、第１撮像手段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ストリートを検出することができる。第１撮像手段２２によって取得された画像は、表示手段６に表示される。

アライメント手段２０の左側には、第１チャックテーブル１８に保持されたウエーハＷに対して切削加工を施す第１切削手段２４が配設されている。第１切削手段２４はアライメント手段２０と一体的に構成されており、両者が連動してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。

第１切削手段２４は、回転可能なスピンドル２６の先端に第１切削ブレード２８が装着されて構成され、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。第１切削ブレード２８は第１撮像手段２２のＸ軸方向の延長線上に位置している。切削加工の終了したウエーハＷは搬送手段２５によりスピンナ洗浄手段２７まで搬送され、スピンナ洗浄手段２７でスピン洗浄及びスピン乾燥される。

第２の切削装置２Ｂは第１の切削装置２Ａと実質上同一構成を有している。概略的に説明すると、第２の切削装置２Ｂは、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成された第２チャックテーブル（保持テーブル）１８Ｂと、ウエーハＷの表面を撮像する顕微鏡及びカメラを有する第２撮像手段２２Ｂと、第２切削手段２４Ｂとを備えている。

第２切削手段２４Ｂは、回転可能なスピンドルの先端に好ましくは第１切削ブレード２８とは異なる第２切削ブレード２８Ｂが装着されて構成されている。本実施形態では、第２切削ブレード２８Ｂの幅は第１切削ブレード２８よりも狭く形成されているが、両者が同一幅でも良い。

本発明実施形態の被加工物の加工方法では、図２のフローチャートのステップＳ１０に示すように、まず、第１の切削装置２Ａの第１チャックテーブル１８で被加工物であるウエーハＷを保持する第１保持ステップを実施する。

そして、ウエーハＷを保持した第１チャックテーブル１８を第１撮像手段２２の直下に位置づけて、ウエーハＷを撮像し、第１のストリートＳ１及び第２のストリートＳ２を第１の切削ブレード２８とＸ軸方向に整列させるアライメントを実施する。尚、このアライメントステップはよく知られたステップであるので、ここではその詳細な説明を省略する。

アライメントステップ実施後、第１チャックテーブル１８で保持されたウエーハＷを第１切削手段２４で切削して第１の幅を有する第１切削溝２８（図４参照）を形成する第１切削ステップを実施する（ステップＳ１１）。

この第１切削ステップでは、切削しようとする第１のストリート（第１切削予定ライン）Ｓ１と第１切削ブレード２８との位置合わせが行われた状態で、第１切削ブレード２８を高速回転させながら第１切削手段２４を所定量下降させて第１切削ブレード２８をウエーハＷに切り込ませ、第１チャックテーブル１８をＸ軸方向に加工送りすることにより、図４に示すように、ウエーハＷに比較的浅い第１切削溝３０を形成する。

第１切削手段２４をＹ軸方向に割出送りしながら、全ての第１のストリートＳ１に第１切削溝３０を順次形成する。図４（Ｂ）で３４は低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）である。

第１のストリートＳ１を切削中に所定のタイミングで、第１撮像手段２２で形成された第１切削溝３０を撮像し、第１撮像手段２２のカメラの第１基準線と第１切削溝３０との位置関係を計測し、第１切削溝３０が正しい位置に形成されているか否かを確認する第１切削溝確認ステップ、即ち第１切削溝３０のカーフチェックを実施する。

第１切削溝３０のカーフチェックでは、第１切削溝３０の中心が第１基準線に合致しているか否かを検出し、合致していない場合にはずれ量を算出し、このずれ量だけ第１切削手段２４をＹ軸方向に移動して合致するように補正する（ヘアライン合わせ）。尚、この第１切削溝３０のカーフチェックでは、ヘアライン合わせを実施するほか、第１切削溝３０の幅及びチッピングサイズも検出する。

全ての第１のストリートＳ１の切削が終了すると、第１チャックテーブル１８を９０度回転してから、第２の方向に伸長する第２のストリートＳ２を切削して第２のストリートＳ２に沿って同様な第１切削溝３０を形成する。第２のストリートＳ２の切削中に所定のタイミングで、第２のストリートＳ２に沿って形成した第１切削溝３０のカーフチェックを実施する。

第１切削ステップを実施した後、ウエーハＷを第１チャックテーブル１８から取り外し、第２の切削装置２Ｂの第２チャックテーブル１８ＢでウエーハＷを保持する第２保持ステップを実施する（ステップＳ１２）。

次いで、ウエーハＷを第２の切削装置２Ｂの第２撮像手段２２Ｂの直下に移動し、第２撮像手段２２Ｂにより第１切削ブレード２８により形成された第１切削溝３０を撮像し、第２切削手段２４Ｂの第２切削ブレード２８Ｂを第１切削溝３０の中心に位置づけるアライメントを実施する。このアライメントは、第１の方向及び第２の方向に伸長する第１切削溝３０について実施する。

次いで、図２のステップＳ１３に進んで、カーフチェック用切削ラインを設定する。即ち、図３に示すように、ウエーハＷの第１切削溝３０が形成されない外周余剰領域１３で、第１切削予定ライン（第１のストリート）Ｓ１を切削中にカーフチェックするためのカーフチェック用切削ライン１５及び第２切削予定ライン（第２のストリート）Ｓ２を切削中にカーフチェックするためのカーフチェック用切削ライン１７をそれぞれ複数設定する。

カーフチェック用切削ライン１５及び１７は第１の方向に伸長する第１のストリートＳ１と平行であり、互いの間隔は任意である。各カーフチェック用切削ライン１５及び１７のｙ座標値を第２切削装置２Ｂのメモリに格納する。

上述したアライメント及びカーフチェック用切削ライン設定後、第２切削ブレード２８Ｂを第１切削溝３０の中心に位置合わせした状態で、第２切削ブレード２８Ｂを高速回転させながら第２切削手段２４Ｂを所定量下降させて第２切削ブレード２８ＢをダイシングテープＴまで切り込ませるとともに、第２チャックテーブル１８ＢをＸ軸方向に加工送りすると、図４に示すように、第１切削溝３０の中心に第２切削溝３２が形成される。

第２切削手段２４ＢをＹ軸方向に割出送りしながら、第１のストリートＳ１に形成された第１切削溝３０の底部に第２切削溝３２を順次形成する第２切削ステップを実施する（ステップＳ１４）。

第１のストリートＳ１に沿った第２切削ステップ実施中に、所定のタイミングで第２切削ブレード２８Ｂでカーフチェック用切削ライン１５を切削してカーフチェック用切削溝（第２切削溝確認用溝）を形成し、このカーフチェック用切削溝を第２撮像手段２２Ｂで撮像して、カーフチェック用切削溝の中心が第２撮像手段２２Ｂのカメラの基準線に合致しているか否かのカーフチェックを実施する。

合致していない場合には、ずれ量だけ第２切削手段２４ＢをＹ軸方向に移動して補正を行い、この補正値をメモリに格納し、以降の第２切削ステップはこの補正値で補正されたｙ座標値に基づいて実施する。

この第１のストリートＳ１を切削中に所定のタイミングで実施するカーフチェック用切削ライン１５を切削して形成するカーフチェック用切削溝は第２切削溝３２の代用であり、カーフチェック用切削溝のカーフをチェックすることにより、第２切削溝３２のカーフチェックとして利用できる。

この第２切削溝のカーフチェックステップ（第２切削溝確認ステップ）では、第２切削溝確認用溝を撮像して第２切削溝確認用溝の幅を検出するとともに、第２切削溝確認用溝に発生したチッピングのサイズを検出する。

そして、溝の幅及び発生したチッピングのサイズが所定の許容範囲内か否かを判定し、所定の許容範囲を超える場合にはウエーハＷの切削を中止し、問題点を確認する。この問題点には、撮像エラー及び第２切削ブレード２８Ｂの不良が含まれ、第２切削ブレード２８Ｂが不良と判定された場合には、第２切削ブレード２８Ｂを新品と交換する。

ステップＳ１４の第２切削ブレード２８Ｂで第１のストリートＳ１を切削中に実施するカーフチェック用切削ライン１５の切削は、第１のストリートＳ１を所定本数切削する毎に実施する。

第１のストリートＳ１の切削が終了すると、第２チャックテーブル１８Ｂを９０度回転してから、第２切削手段２４Ｂで第２のストリートＳ２に形成された第１切削溝３０の底部を切削して第２切削溝３２を形成する第２切削ステップを実施する（ステップＳ１５）。

第２切削ブレード２８Ｂで第２のストリートＳ２を切削中に所定のタイミングで、図３に示すカーフチェック用切削ライン１７を切削して第２切削溝確認用溝（カーフチェック用切削溝）を形成し、この第２切削溝確認用溝を撮像して第２切削溝確認用溝のカーフチェックを実施する。

この時、カーフチェック用切削ライン１７を切削するために、第２チャックテーブル１８Ｂを９０度回転させてから、カーフチェック用切削ライン１７を切削して第２切削溝確認用溝を形成する。

この第２のストリートＳ２を切削中に所定のタイミングで実施する第２切削溝確認ステップ（カーフチェックステップ）は、第１のストリートＳ１を切削中に所定のタイミングで実施する第２切削溝確認ステップ（カーフチェックステップ）と同様に、第２切削溝確認用溝を撮像して第２切削溝確認用溝の幅及び溝中に発生したチッピングのサイズを検出する。勿論、第２切削溝確認用溝の中心を第２撮像手段２２Ｂのカメラの基準線に合わせるヘアライン合わせも実施する。

第２のストリートＳ２を切削中に所定のタイミングで実施するカーフチェック用切削ライン１７の切削は、第２のストリートＳ２を所定本数切削する毎に実施する。第２切削溝確認用溝で実施するカーフチェックは第２のストリートＳ２に形成する第２切削溝３２のカーフチェックの代用である。

上述した実施形態の加工方法によると、第２切削溝３２のカーフチェックをウエーハＷの外周余剰領域１７に設定したカーフチェック用切削ライン１５，１７を切削して第２切削溝確認用溝を形成し、この第２切削溝確認用溝でカーフチェックを実施するため、第１切削装置２Ａで形成された第１切削溝３０によって第２切削装置２Ｂで形成された第２切削溝３２が検出できず、第２切削溝３２のカーフチェックが難しいという不具合が解消される。

上述した実施形態のウエーハの加工方法は、第１切削ラインＳ１の両端の外周余剰領域１３の幅が狭いウエーハＷに好適である。

上述した実施形態では、本発明の加工方法を半導体ウエーハＷに適用した例について説明したが、本発明の加工方法は各種セラミック基板、樹脂基板、ガラス基板等の他の被加工物に同様に適用することができる。

尚、上述した実施形態の説明では、ステップＳ１１の第１切削ステップを第１切削ブレード２８で実施する例について説明したが、この第１切削ステップはウエーハＷに対して吸収性を有する波長のレーザービームをウエーハＷに照射し、アブレーション加工により第１切削溝３０を形成するようにしても良い。

特に、図４（Ｂ）に示すように、ウエーハＷの表面にＬｏｗ−ｋ膜３４を有するウエーハの加工では、第１切削ステップをレーザービームの照射により実施するのが好ましい。しかし、第２切削溝３２を形成する第２切削ステップは、第２切削ブレード２８Ｂで実施するのが好ましい。

Ｗ半導体ウエーハ
Ｓ１第１のストリート
Ｓ２第２のストリート
２Ａ第１切削装置
２Ｂ第２切削装置
１１デバイス領域
１３外周余剰領域
１５，１７カーフチェック用切削ライン
１８第１チャックテーブル
１８Ｂ第２チャックテーブル
２２第１撮像手段
２２Ｂ第２撮像手段
２４第１切削手段
２４Ｂ第２切削手段
２８第１切削ブレード
２８Ｂ第２切削ブレード
３０第１切削溝
３２第２切削溝

Claims

第１の切削装置及び第２の切削装置を用いて実施する被加工物の加工方法であって、
第１の切削装置の第１保持手段で被加工物を保持する第１保持ステップと、
該第１保持手段で保持された被加工物を該第１の切削装置の第１切削手段で切削して第１の幅を有する第１切削溝を複数形成する第１切削ステップと、
該第１切削ステップの実施中に所定のタイミングで、該第１の切削装置の第１基準線を有する第１撮像手段で該第１切削溝を撮像して該第１基準線との位置関係を計測し、該第１切削ステップで形成した該第１切削溝を確認する第１切削溝確認ステップと、
該第１切削ステップを実施した後、第２の切削装置の第２保持手段で被加工物を保持する第２保持ステップと、
該第２保持ステップを実施した後、該第２の切削装置の第２切削手段で該各第１切削溝の底を切削して該第１切削溝と同じ幅又は該第１切削溝より狭い幅の第２切削溝を形成する第２切削ステップと、
少なくとも該第２切削ステップを実施する前に、被加工物の該第１切削溝が形成されない外周余剰領域で複数の第２切削溝確認用切削ラインを設定する第２切削溝確認用切削ライン設定ステップと、
該第２切削ステップの実施中に所定の複数のタイミングのそれぞれで、該第２切削溝確認用切削ライン設定ステップで設定された該複数の第２切削溝確認用切削ラインのいずれかを切削して第２切削溝確認用溝を形成し、該第２の切削装置の第２基準線を有する第２撮像手段で該第２切削溝確認用溝を撮像して該第２基準線との位置関係を計測し、該第２切削ステップで形成した該第２切削溝を確認する第２切削溝確認ステップと、
を含み、
被加工物には、第１の方向に伸長する複数の第１切削予定ラインと、該第１の方向に直交する第２の方向に伸長する複数の第２切削予定ラインとが設定されており、
該複数の第２切削溝確認用切削ラインは、該第１切削予定ラインと平行に設定され、
該第２切削ステップで該第２切削予定ラインに該第２切削溝を形成した後の該第２切削溝確認ステップでは、該第２保持手段を９０度回転してから該第２切削溝確認用溝を形成することを特徴とする被加工物の加工方法。
前記第２切削ステップは切削ブレードで実施される請求項１に記載の被加工物の加工方法。
前記第２切削溝確認ステップは、前記第２切削溝確認用溝を撮像して該第２切削溝確認用溝の幅を検出する請求項１又は２に記載の被加工物の加工方法。
前記第２切削溝確認ステップは、前記第２切削溝確認用溝を撮像して該第２切削溝確認用溝に発生したチッピングのサイズを検出する請求項１乃至３のいずれかに記載の被加工物の加工方法。