JP2009130029A

JP2009130029A - 切削装置

Info

Publication number: JP2009130029A
Application number: JP2007301661A
Authority: JP
Inventors: Keigo Yoshida; 圭吾吉田; Katsuharu Negishi; 克治根岸
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2007-11-21
Filing date: 2007-11-21
Publication date: 2009-06-11

Abstract

【課題】ダイシングテープに程よく切削ブレードが切り込み可能な切削装置を提供することである。
【解決手段】ダイシングテープを介してフレームに配設されたウエーハ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ウエーハを切削する切削ブレードが回転可能に装着された切削手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハを撮像し切削すべき領域を検出するアライメント手段と、該チャックテーブルを該切削ブレードの回転軸に対して直交する方向に切削送りするとともに該アライメント手段の直下に位置付け可能な切削送り手段とを備えた切削装置において、前記アライメント手段に隣接して配設されたレーザ測長手段を具備し、該レーザ測長手段は、ダイシングテープを介してフレームに配設されたウエーハが前記切削手段で切削され、前記切削送り手段によって直下に位置付けられた際、該ダイシングテープに切り込まれた切削溝の深さを検出することを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、ダイシングテープに程よく切削ブレードを切り込み可能な切削装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の数多くのデバイスが表面に形成され、且つ個々のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画された半導体ウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、切削装置（ダイシング装置）によって分割予定ラインを切削して個々のデバイスに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

ウエーハを切削する切削装置は、ウエーハ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ウエーハを切削する切削ブレードが回転可能に装着された切削手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハを撮像し切削すべき領域を検出するアライメント手段と、該チャックテーブルを該切削ブレードの回転軸に対して直交する方向に切削送りするとともに該アライメント手段の直下に位置付け可能な切削送り手段とから少なくとも構成されている。

そして、ウエーハはダイシングテープを介してフレームに配設されており、ダイシングテープを僅かに切削する切込深さに切削ブレードが位置付けられて、ウエーハは切削ブレードにより個々のデバイスに分割される。

また、ウエーハはシリコン等の脆性材料から形成されており、切削ブレードでウエーハを切削するとウエーハのドレッシング効果によって、切削ブレードにまとわりついたダイシングテープの粘着糊が適宜除去されて、切削ブレードの切削性能は良好に維持される。

しかし、ウエーハの厚みが１００μｍ以下、更には５０μｍ以下と薄くなるにつれて、切削ブレードのウエーハによるドレッシング効果が減少し、切削ブレードにまとわりついたダイシングテープの粘着糊が除去されず、切削抵抗が増大してデバイスが破損するとともに切削ブレードの寿命が低下するという問題がある。

一方、ダイシングテープの表面に切削ブレードが僅かに接触する程度に切込深さを設定すると、主に粘着糊の不均一さに起因するダイシングテープの厚さばらつきによってウエーハが不完全に切削される部分が生じ、デバイスの品質を低下させるという問題がある。

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、ダイシングテープに程よく切削ブレードが切り込み可能な切削装置を提供することである。

本発明によると、ダイシングテープを介してフレームに配設されたウエーハ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ウエーハを切削する切削ブレードが回転可能に装着された切削手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハを撮像し切削すべき領域を検出するアライメント手段と、該チャックテーブルを該切削ブレードの回転軸に対して直交する方向に切削送りするとともに該アライメント手段の直下に位置付け可能な切削送り手段とを備えた切削装置において、前記アライメント手段に隣接して配設されたレーザ測長手段を具備し、該レーザ測長手段は、ダイシングテープを介してフレームに配設されたウエーハが前記切削手段で切削され、前記切削送り手段によって直下に位置付けられた際、該ダイシングテープに切り込まれた切削溝の深さを検出することを特徴とする切削装置が提供される。

好ましくは、前記レーザ測長手段は対物端部と測長部とを含んでおり、該対物端部はレーザビームが透過する透過窓を有しウエーハ側に開放した枠体と、該枠体内に水を供給する水供給手段を具備し、該枠体とダイシングテープとで仕切られる空間が水で満たされている。

好ましくは、前記測長部は、レーザビームを出射するレーザ光源と、音叉と、該音叉非駆動時に焦点が該ダイシングテープの表面に結ぶように該音叉に取り付けられた集光レンズと、前記ダイシングテープで反射された反射光を受光するフォトディテクタと、該音叉を駆動する音叉駆動手段と、駆動時の該音叉の位置を検出する位置センサと、該フォトディテクタで検出する反射光の最大光量信号及び該最大光量信号検出時の前記音叉の位置信号に基づいて、前記ダイシングテープに切り込まれた切込溝の深さを算出する溝深さ算出手段とを含んでいる。

本発明によると、アライメント手段に隣接して配置されたレーザ測長手段によりダイシングテープの切込深さを検出して、切削ブレードによるダイシングテープの切込深さを適正に調整できる。

ダイシングテープへの切込深さを適正に調整できるので、ダイシングテープの粘着糊が切削ブレードに付着してもウエーハの切削によって適宜ドレッシングされて切削ブレードから除去されるとともに、ウエーハの不完全切削が無くなる適切な切込深さに切削ブレードを位置付けることができる。

また、枠体とダイシングテープとで仕切られる空間が水で満たされている場合には、ウエーハの切削によってダイシングテープに切削水が付着していても高精度にダイシングテープに切り込まれた切削溝の深さを測長できる。

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はウエーハをダイシングして個々のチップ（デバイス）に分割することのできる切削装置（ダイシング装置）２の外観を示している。

切削装置２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２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Ｓ１と第２ストリート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により吸着されてチャックテーブル１８上に搬送され、このチャックテーブル１８に吸引されるとともに、複数の固定手段（クランプ）１９によりフレームＦが固定されることでチャックテーブル１８上に保持される。

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、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の表面を撮像する撮像手段２２を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の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。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、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切削手段２４が配設されている。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。

切削手段２４は、回転可能なスピンドル２６の先端に切削ブレード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。切削ブレード２８は撮像手段２２のＸ軸方向の延長線上に位置している。

図３を参照すると、チャックテーブル１８の切削送り機構（Ｘ軸方向送り機構）及び切削手段２４の割り出し機構（Ｙ軸方向送り機構）、Ｚ軸方向送り機構が示されている。ベース３０上にチャックテーブルユニット３２がＸ軸方向に移動可能に搭載されている。

チャックテーブルユニット３２は、支持基台３４と、支持基台３４に回転自在に配設されたチャックテーブル１８を含んでいる。チャックテーブルユニット３２は更に、チャックテーブル１８を挿通する穴を有したカバー３６を備えている。

チャックテーブルユニット３２は、チャックテーブル移動機構（切削送り機構）３８により切削装置２のＸ軸方向に移動される。チャックテーブル移動機構３８は、ベース３０上に固定されたＸ軸方向に伸張する１対のガイドレール４０，４２を含んでいる。チャックテーブル移動機構３８は更に、ボールねじ４４と、ボールねじ４４のねじ軸４６の一端に連結されたパルスモータ４８を含んでいる。

パルスモータ４８をパルス駆動すると、ボールねじ４４のねじ軸４６が回転し、このねじ軸４６に螺合したナットを有する支持基台３４がＸ軸方向に移動する。よって、チャックテーブル１８もパルスモータ４８の回転方向に応じて、Ｘ軸方向に移動する。

本実施形態の切削装置２では、アライメント手段２０に隣接してレーザ測長手段５０が配設されている。アライメント手段２０、切削手段２４及びレーザ測長手段５０は一体的にＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。

すなわち、アライメント手段２０、切削手段２４及びレーザ測長手段５０は、パルスモータ５２をパルス駆動することによりＹ軸方向に一体的に移動され、パルスモータ５４をパルス駆動することによりＺ軸方向に一体的に移動される。２５はスピンドル２６を回転可能に収容したスピンドルハウジングである。

図１を参照して、このように構成された切削装置２の作用について説明する。ウエーハカセット８に収容されたウエーハＷは、搬出入手段１０によってフレームＦが挟持され、搬出入手段１０が装置後方（Ｙ軸方向）に移動し、仮置き領域１２においてその挟持が解除されることにより、仮置き領域１２に載置される。そして、位置合わせ手段１４が互いに接近する方向に移動することにより、ウエーハＷが一定の位置に位置づけられる。

次いで、搬送手段１６によってフレームＦは吸着され、搬送手段１６が旋回することによりフレームＦと一体となったウエーハＷがチャックテーブル１８に搬送されてチャックテーブル１８により保持される。そして、チャックテーブル１８がＸ軸方向に移動してウエーハＷはアライメント手段２０の直下に位置づけられる。

アライメント手段２０が切削すべきストリートを検出するアライメントの際のパターンマッチングに用いる画像は、切削前に予め取得しておく必要がある。そこで、ウエーハＷがアライメント手段２０の直下に位置づけられると、撮像手段２２がウエーハＷの表面を撮像し、撮像した画像を表示手段６に表示させる。

以下、撮像手段２２によるアライメントの概要について説明する。切削装置２のオペレータは、操作手段４を操作することにより、撮像手段２２で撮像し、表示手段６上に表示された画像をゆっくりと移動させながらパターンマッチングのターゲットとなるキーパターンを探索する。このキーパターンは、例えばデバイスＤ中の回路の特徴部分を利用する。

オペレータがキーパターンを決定すると、そのキーパターンを含む画像が切削装置２のアライメント手段２０に備えたメモリに記憶される。また、そのキーパターンとストリートＳ１，Ｓ２の中心線との距離を座標値等によって求めその値もメモリに記憶させておく。

さらに、撮像画像を画面上でゆっくりと移動することにより、隣り合うストリートとストリートとの間隔（ストリートピッチ）を座標値等によって求め、ストリートピッチの値についてもアライメント手段２０のメモリに記憶させておく。

ウエーハＷのストリートに沿った切断の際には、記憶させたキーパターンの画像と実際に撮像手段２２により撮像されて取得した画像とのパターンマッチングをアライメント手段２０にて行う。このパターンマッチングは、Ｘ軸方向に伸長する同一ストリートＳ１に沿った互いに離間した少なくとも２点で実施する。

まず、Ａ点で撮像した画像を画面上でゆっくりと移動させながら、記憶させたキーパターンと実際の画像のキーパターンとのパターンマッチングを行い、キーパターンがマッチングした状態で画面を固定する。

このようにＡ点での撮像画面からパターンマッチングを実施したら、チャックテーブル１８をＸ軸方向に移動させてＡ点とＸ軸方向に相当離れたＢ点でのパターンマッチングを行う。

このとき、Ａ点からＢ点まで一気に移動してパターンマッチングを行うのではなく、Ｂ点への移動途中の複数個所で必要に応じてパターンマッチングを実施してＹ軸方向のずれを補正すべくチャックテーブル１８を僅かに回転させてθ補正を行って、最終的にＢ点でのパターンマッチングを実施することが好ましい。

Ａ点及びＢ点でのパターンマッチングが完了すると、２つのキーパターンを結んだ直線はストリートＳ１と平行となったことになり、キーパターンとストリートＳ１の中心線との距離分だけ切削手段２４をＹ軸方向に移動させることにより、切削しようとするストリートと切削ブレード２８との位置合わせを行う。

切削しようとするストリートと切削ブレード２８との位置合わせが行われた状態で、チャックテーブル１８をＸ軸方向に移動させるとともに、切削ブレード２８を高速回転させながら切削手段２４を下降させると、位置合わせされたストリートが切削される。

上述したように、ウエーハＷはダイシンテープＴを介して環状フレームＦに配設されているため、ストリートの切削の際にはダイシングテープＴを僅かに切削する切込深さに切削ブレード２８が位置付けられて、ウエーハＷの切削が実行される。

切削ブレード２８によるストリートの切削の際に、切削水供給ノズル３２，４２から切削水を切削ブレード２８及びウエーハＷに向かって噴出しながらストリートの切削を遂行する。切削ブレード２８に切削水を噴出することにより切削ブレード２８を冷却する。

メモリに記憶されたストリートピッチずつ切削手段２４をＹ軸方向にインデックス送りにしながら切削を行うことにより、同方向のストリートＳ１が全て切削される。更に、チャックテーブル１８を９０°回転させてから、上記と同様の切削を行うと、ストリートＳ２も全て切削され、個々のデバイスＤに分割される。

切削が終了したウエーハＷはチャックテーブル１８をＸ軸方向に移動してから、Ｙ軸方向に移動可能な搬送手段２５により把持されて洗浄装置２７まで搬送される。洗浄装置２７では、洗浄ノズルから水を噴射しながらウエーハＷを低速回転（例えば３００ｒｐｍ）させることによりウエーハを洗浄する。

洗浄後、ウエーハＷを高速回転（例えば３０００ｒｐｍ）させながらエアノズルからエアを噴出させてウエーハＷを乾燥させた後、搬送手段１６によりウエーハＷを吸着して仮置き領域１２に戻し、更に搬出入手段１０によりウエーハカセット８の元の収納場所にウエーハＷが戻される。

背景技術の項で説明したように、ウエーハＷはシリコン等の脆性材料から形成されており、切削ブレード２８でウエーハＷを切削すると、ウエーハのドレッシング効果によって、切削ブレード２８にまとわりついたダイシングテープＴの粘着糊が適宜除去されて、切削ブレード２８の切削性能は良好に維持される。

しかし、ウエーハＷの厚みが１００μｍ以下、更には５０μｍ以下と薄くなるにつれて、切削ブレード２８のウエーハによるドレッシング効果が減少し、切削ブレード２８にまとわりついたダイシングテープＴの粘着糊が除去されず、切削抵抗が増大するという問題がある。

この問題を解決するために、切削ブレード２８によるダイシングテープＴの切込深さを検出する本発明実施形態の切削装置について図４乃至図６を参照して説明する。

図４を参照すると、レーザ測長手段５０によりダイシングテープＴの表面に切り込まれた切込溝５１の深さを検出する様子を示す斜視図が示されている。レーザ測長手段５０をＸ軸方向に移動して切込溝５１の真上に位置させて切込溝５１の深さを検出する。

図５に示すように、レーザ測長手段５０のハウジング５６は、その先端部５６ａが円筒形状に形成されている。レーザ測長手段５０は、測定する対象部に隣接した対物端部６６と、測長部６８から構成される。

対物端部６６は、ガラス等のレーザ透過窓６０を有する隔壁５８を含んでおり、隔壁５８とハウジング５６の円筒状端部５６ａ及びウエーハＷ又はダイシングテープＴとの間に水充填室６４が画成されている。６２は水充填室６４に水を供給する水供給穴である。

測長部６８は、レーザビームを出射するレーザダイオード（ＬＤ）７０と、ハウジング５６に取り付けられた音叉７２を含んでいる。音叉７２には、集光レンズ７４とバランサ７６が取り付けられている。

音叉７２には、超音波振動子等の振動子７８が取り付けられており、駆動回路８０により振動子７８が駆動されることにより、音叉７２は所定の振動数及び周期で振動し、その振動は正弦曲線を描く。よって、音叉７２に取り付けられた集光レンズ７４も音叉の振動につれて正弦曲線を描くように振動する。

音叉７２に隣接して音叉７２の位置を検出する位置センサ８２が設けられている。位置センサ８２としては、超音波センサ、光センサ等の公知の位置センサを採用可能である。

レーザダイオード７０から出射されたレーザビームはミラー８４で反射されてハーフミラー８６、バランサ７６を透過し、音叉７２非駆動時に、集光レンズ７４でダイシングテープＴの表面に焦点を結ぶように光学系が調整されている。

ダイシングテープＴで反射されたレーザビームの反射光は、透過窓６０、集光レンズ７４及びバランサ７６を透過して、その一部はハーフミラー８６で反射されて、ピンホールマスク８８のピンホール８９を透過してフォトディテクタ（ＰＤ）９０に入射する。フォトディテクタ９０では受光した光量に応じて電流に変換される。

レーザー測長手段５０によるダイシングテープＴの切込溝５１の測長時には、ダイシングテープＴに照射されたレーザビームの反射光は、切込溝５１の底部に焦点を結んだ時その強さが最大となる。

すなわち、この時には反射光がほとんど全てピンホールマスク８８のピンホール８９を通過してフォトディテクタ９０に受光されるからである。振動している集光レンズ７４により切込溝５１の底部に焦点が合わない場合には、反射光の大部分はピンホールマスク８８により蹴られその一部のみがピンホール８９を通過してフォトディテクタ９０で受光されるため、フォトディテクタ９０で受光する反射光の強度は小さくなる。

よって、音叉７２を駆動しながらフォトディテクタ９０で反射光を受光し、受光量最大値検出部９２で受光量の最大値を検出した時、レーザビームはダイシングテープＴの切込溝５１の底部に焦点を結んだことになる。

よって、最大反射光がフォトディテクタ９０に入射した瞬間の音叉７２の位置、即ち集光レンズ７４の位置を検出し、図６に示したようなテーブルから切込溝５１の溝深さを溝深さ算出手段９４で算出することができる。

すなわち、溝深さ算出手段９４では、フォトディテクタ９０で検出する反射光の最大光量信号及びその最大光量信号検出時の音叉７２又は集光レンズ７４の位置信号に基づいて、ダイシングテープＴに切り込まれた切込溝５１の溝深さを算出する。

ダイシングテープＴへの切込溝５１の溝深さ検出は、定期的に行うようにするのが好ましい。切込溝５１の溝深さが許容値を超えた場合には、パルスモータ５４を所定パルス駆動して切削ブレード２８を僅かばかり上昇させる。

これにより、ダイシングテープＴの切込溝５１の溝深さを常に所定範囲内に抑えることができ、ダイシングテープＴの粘着糊が切削ブレード２８に付着しても少量であるため、ウエーハＷの切削によって適宜ドレッシングされて切削ブレード２８から除去されるとともに、ウエーハＷの不完全切削が無くなる適切な切込深さに切削ブレード２８を位置付けることができる。

また、枠体５６ａ，５８とダイシングテープＴで仕切られる空間が常に水で満たされているので、ウエーハＷの切削によってダイシングテープＴに切削水が付着しても高精度にダイシングテープＴに切り込まれた切削溝の深さを測長できる。

上述した実施形態では、音叉７２に隣接して配置された位置センサ８２により音叉位置を検出しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、音叉７２に加速度センサを取り付け、この加速度センサの検出信号から集光レンズ７４の位置を検出するようにしても良い。

すなわち、音叉７２は一定の正弦曲線を描いて振動しているため、その加速度は時々刻々と変化し、加速度を検出することにより音叉７２の位置、ひいては集光レンズ７４の位置を検出することができる。

切削装置の外観斜視図である。フレームと一体化されたウエーハを示す斜視図である。チャックテーブル及び切削手段の駆動機構を示す斜視図である。レーザ測長手段により切込溝の深さを検出する様子を示す斜視図である。実施形態に係るレーザ測長手段の概略構成図である。集光レンズ位置と溝深さの関係を示すテーブルである。

符号の説明

２切削装置
１８チャックテーブル
２４切削手段
２６スピンドル
２８切削ブレード
５０レーザ測長手段
５１切込溝
６０レーザ透過窓
６４水充填室
６６対物端部
６８測長部
７０ＬＤ
７２音叉
７４集光レンズ
７６バランサ
７８振動子
８０位置センサ
８８ピンホールマスク
９０ＰＤ

Claims

ダイシングテープを介してフレームに配設されたウエーハ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ウエーハを切削する切削ブレードが回転可能に装着された切削手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハを撮像し切削すべき領域を検出するアライメント手段と、該チャックテーブルを該切削ブレードの回転軸に対して直交する方向に切削送りするとともに該アライメント手段の直下に位置付け可能な切削送り手段とを備えた切削装置において、
前記アライメント手段に隣接して配設されたレーザ測長手段を具備し、
該レーザ測長手段は、ダイシングテープを介してフレームに配設されたウエーハが前記切削手段で切削され、前記切削送り手段によって直下に位置付けられた際、該ダイシングテープに切り込まれた切削溝の深さを検出することを特徴とする切削装置。
前記レーザ測長手段は対物端部と測長部とを含んでおり、該対物端部はレーザビームが透過する透過窓を有しウエーハ側に開放した枠体と、該枠体内に水を供給する水供給手段を具備し、
該枠体とダイシングテープとで仕切られる空間が水で満たされていることを特徴とする請求項１記載の切削装置。
前記測長部は、レーザビームを出射するレーザ光源と、音叉と、該音叉非駆動時に焦点が該ダイシングテープの表面に結ぶように該音叉に取り付けられた集光レンズと、前記ダイシングテープで反射された反射光を受光するフォトディテクタと、該音叉を駆動する音叉駆動手段と、駆動時の該音叉の位置を検出する位置センサと、該フォトディテクタで検出する反射光の最大光量信号及び該最大光量信号検出時の前記音叉の位置信号に基づいて、前記ダイシングテープに切り込まれた切込溝の深さを算出する溝深さ算出手段とを含んでいることを特徴とする請求項２記載の切削装置。