JP6812079B2 - 被加工物の加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、板状の被加工物を加工するための加工方法に関する。
半導体ウェーハやパッケージ基板等を複数のチップへと分割する際には、例えば、回転軸となるスピンドルに環状の切削ブレードが装着された切削装置を使用する(例えば、特許文献1参照)。高速に回転させた切削ブレードを半導体ウェーハやパッケージ基板等の被加工物に対して深く切り込ませることで、この被加工物を切断、分割できる。
ところで、上述のような被加工物の表面側には、配線として機能する金属膜や、配線間を絶縁する絶縁膜(代表的には、Low−k膜)等の機能層が全面に設けられることも多い。ところが、このような被加工物を切削ブレードで切断しようとすると、加工時の負荷によって機能層が欠けたり、機能層の影響で裏面に欠けが生じたりし易い。
そこで、幅の広い(厚い)第1切削ブレードで機能層を除去した後に、この第1切削ブレードよりも幅の狭い第2切削ブレードで被加工物の基材を切断するステップカットと呼ばれる加工方法を採用することがある。機能層と基材とをそれぞれの切削に適した別の切削ブレードを用いて切削することで、機能層や基材の欠けを抑えることができる。この場合には、異なる切削ブレードを装着できる2組のスピンドルを備えた切削装置を用いることで、加工に要する時間が短縮される(例えば、特許文献1参照)。
特開平11−74228号公報
しかしながら、上述のような切削装置を用いた上で、更に加工に要する時間を短縮したいという要望がある。
本発明はかかる問題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、加工に要する時間をより短縮できる被加工物の加工方法を提供することである。
本発明の一態様によれば、被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、第1切削ブレードが装着される第1スピンドルと第2切削ブレードが装着される第2スピンドルとを含み、該チャックテーブルに保持された該被加工物を該第1切削ブレードと該第2切削ブレードとで切削する切削ユニットと、該チャックテーブルを該保持面に平行な加工送り方向に移動させる加工送りユニットと、該切削ユニットを該保持面に平行かつ該加工送り方向に交差する割り出し送り方向に移動させる割り出し送りユニットと、を備え、該第1スピンドルと該第2スピンドルとはそれぞれ該割り出し送り方向に平行な軸心を有し、該第1切削ブレードと該第2切削ブレードとが互いに対面するように配置される切削装置を用いて、平板状の基材と該基材に積層される機能層とを含み第1方向に延びる複数の分割予定ライン及び該第1方向に交差する第2方向に延びる複数の分割予定ラインによって複数の領域に区画される該被加工物を該分割予定ラインに沿って切削する被加工物の加工方法であって、該機能層が露出するように該チャックテーブルで該被加工物を保持する保持ステップと、該チャックテーブルを第1速度で加工送り方向に移動させ、該第1方向に延びる複数の該分割予定ラインを順に該第1切削ブレードで切削して該分割予定ラインに沿う溝を該被加工物に形成することで、該分割予定ラインに重なる該機能層を除去する溝形成ステップと、該溝形成ステップの実施中に、該第1方向に延びる該分割予定ラインに形成された該溝を該第2切削ブレードで更に切削して深切りする第1深切りステップと、該溝形成ステップの後に、該第1速度より速い第2速度で該チャックテーブルを加工送り方向に移動させ、該第1方向に延びる該分割予定ラインの該溝のうち該第1深切りステップで深切りされていない溝を該第2切削ブレードで更に切削して深切りする第2深切りステップと、を備える被加工物の加工方法が提供される。
本発明の一態様に係る被加工物の加工方法では、チャックテーブルを第1速度で加工送り方向に移動させ、分割予定ラインを順に第1切削ブレードで切削して分割予定ラインに沿う溝を被加工物に形成する溝形成ステップの実施中に、分割予定ラインに形成された溝を第2切削ブレードで更に切削して深切りする第1深切りステップを行う。
また、溝形成ステップ及び第1深切りステップの後に、第1速度より速い第2速度でチャックテーブルを加工送り方向に移動させ、分割予定ラインに形成された溝のうち第1深切りステップで深切りされていない溝を第2切削ブレードで更に切削して深切りする第2深切りステップを行う。
一般に、基材は機能層に比べて切削され易いので、基材を切削するだけであれば、基材を機能層と同時に切削する場合に比べて、チャックテーブルの加工送り方向への移動速度を上げられる可能性が高い。そのため、チャックテーブルを第1速度で加工送り方向に移動させて全ての溝を深切りする場合に比べ、加工に要する時間を短縮できる。
切削装置の構成例を模式的に示す斜視図である。 図2(A)は、被加工物の構成例を模式的に示す平面図であり、図2(B)は、溝形成ステップについて説明するための一部断面側面図である。 図3(A)は、第1深切りステップについて説明するための一部断面側面図であり、図3(B)は、第2深切りステップについて説明するための一部断面側面図である。
添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。まず、本実施形態に係る被加工物の加工方法に用いられる切削装置の構成例について説明する。図1は、切削装置2の構成例を模式的に示す斜視図である。図1に示すように、切削装置2は、各構成要素を支持する基台4を備えている。
基台4の前方の角部には、開口4aが形成されており、この開口4a内には、昇降機構(不図示)によって昇降するカセット支持台6が設けられている。カセット支持台6の上面には、複数の被加工物11を収容するためのカセット8が載せられる。なお、図1では、説明の便宜上、カセット8の輪郭のみを示している。
図2(A)は、被加工物11の構成例を模式的に示す平面図である。被加工物11は、例えば、シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハを基材として含んでいる。この被加工物11の表面11a側は、第1方向D1、及び第1方向D1に交差する第2方向D2に延びる分割予定ライン(ストリート)13によって複数の領域に区画されており、各領域には、IC(Integrated Circuit)等のデバイス15が形成されている。
被加工物11を構成する基材には、上述したデバイス15の配線として機能する金属膜や、TEG(Test Elements Group)を構成する金属膜、配線間を絶縁する絶縁膜(代表的には、Low−k膜)等が積層されてなる機能層(不図示)が設けられている。すなわち、この機能層の一部は、上述したデバイス15等の一部となる。また、機能層の表面は、被加工物11の表面11a側に露出している。
被加工物11の裏面11b(図2(B)等参照)側には、被加工物11よりも径の大きい粘着テープ(ダイシングテープ)17が貼付されている。粘着テープ17の外周部分は、環状のフレーム19に固定されている。被加工物11は、この粘着テープ17を介してフレーム19に支持された状態でカセット8に収容される。
なお、本実施形態では、シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハを被加工物11の基材としているが、基材の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば、他の半導体、セラミックス、樹脂、金属等の材料でなる基材を用いることもできる。また、デバイス15の種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。
図1に示すように、カセット支持台6の側方には、X軸方向(前後方向、加工送り方向)に長い開口4bが形成されている。開口4b内には、ボールねじ式のX軸移動機構(加工送りユニット)10と、X軸移動機構10の上部を覆う防塵防滴カバー12とが配置されている。X軸移動機構10は、X軸移動テーブル10aを備えており、このX軸移動テーブル10aをX軸方向に移動させる。
X軸移動テーブル10a上には、被加工物11を吸引、保持するチャックテーブル(保持テーブル)14が配置されている。このチャックテーブル14は、モータ等の回転駆動源(不図示)に連結されており、Z軸方向(鉛直方向)に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル14は、上述したX軸移動機構10によってX軸方向に移動する(加工送り)。
チャックテーブル14の上面は、被加工物11を吸引、保持するための保持面14aになっている。保持面14aは、X軸方向及びY軸方向(左右方向、割り出し送り方向)に対して概ね平行に形成され、チャックテーブル14の内部に形成された吸引路14b(図2(B)等参照)等を介して吸引源(不図示)に接続されている。また、チャックテーブル14の周囲には、被加工物11を支持する環状のフレーム19を四方から固定するための4個のクランプ16が設けられている。
開口4bに隣接する領域には、上述した被加工物11をチャックテーブル14等へと搬送する搬送ユニット(不図示)が配置されている。搬送ユニットで搬送された被加工物11は、例えば、表面11a側が上方に露出するようにチャックテーブル14の保持面14aに載せられる。
基台4の上面には、2組の切削ユニット22(第1切削ユニット22a、第2切削ユニット22b)を支持するための門型の支持構造24が、開口4bを跨ぐように配置されている。支持構造24の前面上部には、各切削ユニット22をY軸方向及びZ軸方向に移動させる2組の切削ユニット移動機構(割り出し送りユニット)26が設けられている。
各切削ユニット移動機構26は、支持構造24の前面に配置されY軸方向に平行な一対のY軸ガイドレール28を共通に備えている。Y軸ガイドレール28には、各切削ユニット移動機構26を構成するY軸移動プレート30がスライド可能に取り付けられている。
各Y軸移動プレート30の裏面側(後面側)には、ナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、Y軸ガイドレール28に平行なY軸ボールネジ32がそれぞれ螺合されている。各Y軸ボールネジ32の一端部には、Y軸パルスモータ34が連結されている。Y軸パルスモータ34でY軸ボールネジ32を回転させれば、Y軸移動プレート30は、Y軸ガイドレール28に沿ってY軸方向に移動する。
各Y軸移動プレート30の表面(前面)には、Z軸方向に平行な一対のZ軸ガイドレール36が設けられている。Z軸ガイドレール36には、Z軸移動プレート38がスライド可能に取り付けられている。
各Z軸移動プレート38の裏面側(後面側)には、ナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、Z軸ガイドレール36に平行なZ軸ボールネジ40がそれぞれ螺合されている。各Z軸ボールネジ40の一端部には、Z軸パルスモータ42が連結されている。Z軸パルスモータ42でZ軸ボールネジ40を回転させれば、Z軸移動プレート38は、Z軸ガイドレール36に沿ってZ軸方向に移動する。
各Z軸移動プレート38の下部には、切削ユニット22が設けられている。この切削ユニット22は、Y軸方向に概ね平行な軸心を持つスピンドル(第1スピンドル44a、第2スピンドル44b)(図2(B)等参照)を含む。スピンドルの一端側には、円環状の切削ブレード46(第1切削ブレード46a、第2切削ブレード46b)(図2(B)等参照)が装着される。
本実施形態では、機能層の除去に適した材料でなる第1幅(第1厚さ)の第1切削ブレード46aと、基材の除去に適した材料でなる第1幅より狭い(薄い)第2幅(第2厚さ)の第2切削ブレード46bとを用いる。第1幅及び第2幅に特段の制限はないが、例えば、第1幅を40μm以上60μm以下、第2幅を15μm以上35μm以下にすると良い。なお、この第1切削ブレード46aと第2切削ブレード46bとは、スピンドルに装着された状態で互いに対面する位置に配置される。
各切削ユニット22に隣接する位置には、被加工物11等を撮像する撮像ユニット(カメラ)48が設けられている。各切削ユニット移動機構26でY軸移動プレート30をY軸方向に移動させれば、切削ユニット22及び撮像ユニット48は、Y軸方向に移動する(割り出し送り)。また、各切削ユニット移動機構26でZ軸移動プレート38をZ軸方向に移動させれば、切削ユニット22及び撮像ユニット48は、Z軸方向に移動する。
開口4bに対して開口4aと反対側の位置には、開口4cが形成されている。開口4c内には、切削後の被加工物11等を洗浄するための洗浄ユニット50が配置されている。X軸移動機構10、チャックテーブル14、切削ユニット22、切削ユニット移動機構26、カメラ48、洗浄ユニット50等の構成要素には、制御ユニット52が接続されている。各構成要素は、この制御ユニット52によって制御される。
本実施形態に係る被加工物の加工方法では、はじめに、被加工物11をチャックテーブル14で保持する保持ステップを行う。具体的には、被加工物11の裏面11b側に貼付された粘着テープ17をチャックテーブル14の保持面14aに接触させて、吸引源の負圧を作用させる。併せて、フレーム19をクランプ16で固定する。これにより、被加工物11は、表面11a側の機能層が上方に露出した状態でチャックテーブル14に保持される。
保持ステップの後には、例えば、第1方向D1に延びる複数の分割予定ライン13を順に第1切削ブレード46aで切削して複数の溝を形成する溝形成ステップを行う。図2(B)は、溝形成ステップについて説明するための一部断面側面図である。この溝形成ステップでは、まず、チャックテーブル14を回転させて、被加工物11の第1方向D1を切削装置2のX軸方向に合わせる。
また、チャックテーブル14及び第1切削ユニット22aを相対的に移動させて、第1方向D1に延びる対象の分割予定ライン13の延長線上に第1切削ブレード46aの位置を合わせる。そして、第1切削ブレード46aの下端を、被加工物11の表面11aより低く、被加工物11の裏面11bより高い位置に移動させる。
より具体的には、第1切削ブレード46の下端を、被加工物11を構成する基材と機能層との境界より僅かに低い位置まで移動させる。通常、機能層の厚さは10μm以下であるから、被加工物11に対して第1切削ブレード46aを20μm以上50μm以下、代表的には40μm程切り込ませればよい。
その後、第1切削ブレード46aを回転させながらチャックテーブル14をX軸方向に移動させる。ここで、チャックテーブル14の移動速度は、機能層の除去に適した第1速度に設定される。第1速度は、例えば、40mm/s以上80mm/s未満、代表的には50mm/s程度にすると良い。
これにより、対象の分割予定ライン13に沿って第1切削ブレード46aを切り込ませ、溝11cを形成できる。その結果、対象の分割予定ライン13に重なる機能層も除去される。この動作を繰り返し、第1方向D1に延びる全ての分割予定ライン13に沿って溝11cが形成されると、溝形成ステップは終了する。
上述した溝形成ステップの実施中には、溝形成ステップで形成された溝11cを第2切削ブレード46bで更に深切りする第1深切りステップを行う。図3(A)は、第1深切りステップについて説明するための一部断面側面図である。本実施形態では、図2(A)及び図2(B)に示すように、第1方向D1に延びる分割予定ライン(ストリート)13aに沿って溝11cを形成し終えた後に、第1深切りステップが開始される。
すなわち、溝形成ステップで溝11cを形成する分割予定ライン13と、第1深切りステップで深切りする溝11cと、の間隔を十分に空けて、溝形成ステップで使用される第1切削ブレード46aと、第1深切りステップで使用される第2切削ブレード46bとが接近し過ぎないようにする。
これにより、第1切削ユニット22aと第2切削ユニット22bとの接触を防止しながら、溝形成ステップと第1深切りステップとを同時(並行)に進行させることができる。溝形成ステップで溝11cを形成する分割予定ライン13と、第1深切りステップで深切りする溝11cと、の間隔に特段の制限はないが、例えば、15mm以上30mm以下、代表的には20mm程度にすると良い。
第1深切りステップでは、まず、チャックテーブル14及び第2切削ユニット22bを相対的に移動させて、対象の溝11cの延長線上に第2切削ブレード46bの位置を合わせる。そして、第2切削ブレード46bの下端を、被加工物11の裏面11bより低い位置まで移動させる。
その後、第1切削ブレード46aを回転させながらチャックテーブル14をX軸方向に移動させる。これにより、対象の溝11cを第2切削ブレード46bで更に切削して深切りし、被加工物11を分割するカーフ(切り口)11dを形成できる。なお、この第1深切りステップと溝形成ステップとは、同時(並行)に進行させる。
具体的には、この第1深切りステップにおけるチャックテーブル14の動作を、溝形成ステップにおけるチャックテーブル14の動作に合わせる。すなわち、溝11cに対して第2切削ブレード46bを切り込ませる際のチャックテーブル14の移動速度は、溝形成ステップで分割予定ライン13に対して第1切削ブレード46aを切り込ませる際のチャックテーブル14の移動速度と同じ第1速度になる。また、溝形成ステップの終了と共に第1深切りステップも終了する。
溝形成ステップ及び第1深切りステップの後には、溝形成ステップで形成された溝11cのうち第1深切りステップで深切りされていない溝11cを第2切削ブレード46bで深切りする第2深切りステップを行う。図3(B)は、第2深切りステップについて説明するための一部断面側面図である。
上述のように、本実施形態では、溝形成ステップで溝11cが形成される分割予定ライン13と、第1深切りステップで深切りされる溝11cと、の間隔(すなわち、第1切削ブレード46aと第2切削ブレード46bとで同時に加工される分割予定ライン13と溝11cとの間隔)を十分に空けている。
そのため、溝形成ステップの終了後には、第1深切りステップで深切りされていない複数の溝11cが残る。本実施形態では、図2(A)及び図3(B)に示すように、第1方向D1に延びる分割予定ライン(ストリート)13bに沿って形成され、第1深切りステップで深切りされていない溝11cから第2深切りステップを開始する。
第2深切りステップでは、まず、チャックテーブル14及び第2切削ユニット22bを相対的に移動させて、対象の溝11cの延長線上に第2切削ブレード46bの位置を合わせる。そして、第2切削ブレード46bの下端を、被加工物11の裏面11bより低い位置まで移動させる。
その後、第2切削ブレード46bを回転させながらチャックテーブル14をX軸方向に移動させる。ここで、チャックテーブル14の移動速度は、第1速度よりも速い第2速度に設定される。第2速度は、例えば、80mm/s以上150mm/s以下、代表的には100mm/s程度である。
これにより、対象の溝11cを第2切削ブレード46bで更に切削して深切りし、被加工物11を分割するカーフ(切り口)11dを形成できる。この動作を繰り返し、第1深切りステップで深切りされていない全ての溝11cにカーフ11dが形成されると、第2深切りステップは終了する。
上述した溝形成ステップ、第1深切りステップ、及び第2深切りステップで第1方向D1に延びる複数の分割予定ライン13に沿って被加工物11を分割した後には、第2方向D2に延びる複数の分割予定ライン13に沿って同様の手順で被加工物11を分割する。すなわち、第2方向D2に延びる複数の分割予定ライン13に対して、同様の溝形成ステップ、第1深切りステップ、及び第2深切りステップを行う。これにより、被加工物11を全ての分割予定ライン13に沿って分割し、複数のチップを形成できる。
なお、本実施形態では、図2(A)に示すように、例えば、溝形成ステップで第2方向D2に延びる分割予定ライン(ストリート)13cに沿って溝11cを形成し終えた後に、第1深切りステップを開始する。また、図2(A)に示すように、例えば、第2方向D2に延びる分割予定ライン(ストリート)13dに沿って形成された溝11cから、第2深切りステップを開始する。
以上のように、本実施形態に係る被加工物の加工方法では、チャックテーブル14を第1速度でX軸方向(加工送り方向)に移動させ、分割予定ライン13を順に第1切削ブレード46aで切削して分割予定ライン13に沿う溝11cを被加工物11に形成する溝形成ステップの実施中に、分割予定ライン13に形成された溝11cを第2切削ブレード46bで更に切削して深切りする第1深切りステップを行う。
また、溝形成ステップ及び第1深切りステップの後に、第1速度より速い第2速度でチャックテーブル14をX軸方向に移動させ、分割予定ライン13に形成された溝11cのうち第1深切りステップで深切りされていない溝11cを第2切削ブレード46bで更に切削して深切りする第2深切りステップを行う。
一般に、基材は機能層に比べて切削され易いので、基材を切削するだけであれば、基材を機能層と同時に切削する場合に比べて、チャックテーブル14のX軸方向への移動速度を上げられる可能性が高い。よって、チャックテーブル14を第1速度でX軸方向に移動させて全ての溝11cを深切りする場合に比べ、加工に要する時間を短縮できる。
なお、本発明は、上記実施形態等の記載に制限されず種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、第1深切りステップ及び第2深切りステップで被加工物11を分割するカーフ11dを形成しているが、第1深切りステップ及び第2深切りステップでは、必ずしも被加工物11を切断する必要はない。
その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
11 被加工物
11a 表面
11b 裏面
13、13a、13b、13c、13d 分割予定ライン(ストリート)
15 デバイス
17 粘着テープ(ダイシングテープ)
19 フレーム
2 切削装置
4 基台
4a,4b,4c 開口
6 カセット支持台
8 カセット
10 X軸移動機構(加工送りユニット)
10a X軸移動テーブル
12 防塵防滴カバー
14 チャックテーブル
14a 保持面
16 クランプ
22 切削ユニット
22a 第1切削ユニット
22b 第2切削ユニット
24 支持構造
26 切削ユニット移動機構
28 Y軸ガイドレール
30 Y軸移動プレート
32 Y軸ボールネジ
34 Y軸パルスモータ
36 Z軸ガイドレール
38 Z軸移動プレート
40 Z軸ボールネジ
42 Z軸パルスモータ
44a 第1スピンドル
44b 第2スピンドル
46 切削ブレード
46a 第1切削ブレード
46b 第2切削ブレード
48 撮像ユニット(カメラ)
50 洗浄ユニット
52 制御ユニット

Claims (1)

  1. 被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、第1切削ブレードが装着される第1スピンドルと第2切削ブレードが装着される第2スピンドルとを含み、該チャックテーブルに保持された該被加工物を該第1切削ブレードと該第2切削ブレードとで切削する切削ユニットと、該チャックテーブルを該保持面に平行な加工送り方向に移動させる加工送りユニットと、該切削ユニットを該保持面に平行かつ該加工送り方向に交差する割り出し送り方向に移動させる割り出し送りユニットと、を備え、該第1スピンドルと該第2スピンドルとはそれぞれ該割り出し送り方向に平行な軸心を有し、該第1切削ブレードと該第2切削ブレードとが互いに対面するように配置される切削装置を用いて、平板状の基材と該基材に積層される機能層とを含み第1方向に延びる複数の分割予定ライン及び該第1方向に交差する第2方向に延びる複数の分割予定ラインによって複数の領域に区画される該被加工物を該分割予定ラインに沿って切削する被加工物の加工方法であって、
    該機能層が露出するように該チャックテーブルで該被加工物を保持する保持ステップと、
    該チャックテーブルを第1速度で加工送り方向に移動させ、該第1方向に延びる複数の該分割予定ラインを順に該第1切削ブレードで切削して該分割予定ラインに沿う溝を該被加工物に形成することで、該分割予定ラインに重なる該機能層を除去する溝形成ステップと、
    該溝形成ステップの実施中に、該第1方向に延びる該分割予定ラインに形成された該溝を該第2切削ブレードで更に切削して深切りする第1深切りステップと、
    該溝形成ステップの後に、該第1速度より速い第2速度で該チャックテーブルを加工送り方向に移動させ、該第1方向に延びる該分割予定ラインの該溝のうち該第1深切りステップで深切りされていない溝を該第2切削ブレードで更に切削して深切りする第2深切りステップと、を備えることを特徴とする被加工物の加工方法。
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