JP2009130315A - ウエーハの切削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエーハの外周部に生成される端材が飛散しないウエーハの切削方法を提供することである。
【解決手段】ウエーハを収容する開口部を有する環状のダイシングフレームにダイシングテープを介して配設されたウエーハを、切削ブレードで切削して個々のチップに分割するウエーハの切削方法であって、ウエーハ１１は、切削される複数の分割予定ラインによって区画された複数のチップが形成されたチップ領域と該チップ領域を囲繞する外周余剰領域とを有しており、少なくともウエーハ１１の外周余剰領域を覆うように粘着テープ５８をウエーハ１１に貼着して、該粘着テープ５８と前記ダイシングテープＴでウエーハ１１をサンドイッチし、その後、ウエーハの前記分割予定ラインを切削ブレード２８で切削して個々のチップに分割することを特徴とする。
【選択図】図７

Description

本発明は一般的にウエーハの切削方法に関し、特に、モース硬度が高い基板を有するウエーハを切削するのに適したウエーハの切削方法に関する。

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（チップ）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。

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を備えた切削手段とから少なくとも構成され、ダイシングフレームにダイシングテープを介して配設されたウエーハを切削ブレードで高精度に個々のデバイス（チップ）に分割することができる。

ウエーハはダイシングテープに接着されて環状のダイシングフレームに配設されているので、個々のチップ（デバイス）に分割された後においてもウエーハの形状が維持される。

しかし、ウエーハを切削ブレードでダイシングするとウエーハの外周部分に三角形状の端材が生成され、その生成された端材がダイシングテープの粘着力に打ち勝ってダイシングテープから剥離して飛散し、切削ブレードを破損させることがあるという問題がある。

特に、ＬＥＤ、パワーデバイス等のウエーハはサファイア、炭化珪素（ＳｉＣ）を基板としており、これらのウエーハはモース硬度が高いため切削ブレードで切削するには比較的低速で切削する必要があり、ウエーハの外周部に生成された三角形状の端材がダイシングテープから剥離して飛散する確立が高くなる。

特に、切削ブレードの切刃がダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドで固定して形成されている場合には、飛散した三角形状の端材により切削ブレードの切刃が破損され易くなる。

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、ウエーハの外周部に生成される端材が飛散しないウエーハの切削方法を提供することである。

本発明によると、ウエーハを収容する開口部を有する環状のダイシングフレームにダイシングテープを介して配設されたウエーハを、切削ブレードで切削して個々のチップに分割するウエーハの切削方法であって、ウエーハは、切削される複数の分割予定ラインによって区画された複数のチップが形成されたチップ領域と該チップ領域を囲繞する外周余剰領域とを有しており、少なくともウエーハの外周余剰領域を覆うように粘着テープをウエーハに貼着して、該粘着テープと前記ダイシングテープでウエーハをサンドイッチし、その後、ウエーハの前記分割予定ラインを切削ブレードで切削して個々のチップに分割することを特徴とするウエーハの切削方法が提供される。

好ましくは、本発明のウエーハの切削方法は、ウエーハの基板がサファイア基板、又は炭化珪素基板から構成されるウエーハの切削に適している。

本発明のウエーハの切削方法は、ウエーハの加工面の外周領域を覆うように粘着テープを貼着してこの粘着テープとダイシングテープとでウエーハを挟持した状態で、ウエーハの分割予定ラインを切削ブレードで切削して個々のチップに分割するようにしたので、ウエーハの外周部に三角形状の端材が生成されても、端材の飛散が粘着テープによって防止され、切削ブレードを破損させることがない。

以下、本発明実施形態のウエーハの切削方法を図面を参照して詳細に説明する。図１はＬＥＤウエーハの表面側斜視図を示している。図１に示すＬＥＤウエーハ１１は、サファイア基板上に成膜されており、表面１１ａに複数のストリート１３が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート１３によって区画された複数の領域にＬＥＤチップ１５が形成されている。

このように構成されたＬＥＤウエーハ１１は、ＬＥＤチップ１５が形成されているチップ領域１７と、チップ領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。

図２を参照すると、ＬＥＤウエーハ１１をダイシングして個々のチップに分割することのできる切削装置（ダイシング装置）２の外観斜視図が示されている。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支持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、ＬＥＤウエーハ１１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、ＬＥＤウエーハ１１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る。

本実施形態のウエーハの切削方法を実行するにあたり、ＬＥＤウエーハ１１の表面側には円形粘着テープ５８が貼着され、図６に示すように、ＬＥＤウエーハ１１はダイシングテープＴと粘着テープ５８でサンドイッチ（挟持）された状態となる。

円形粘着テープ５８に代えて、図４に示すような環状粘着テープ６０を使用し、ＬＥＤウエーハ１１の外周余剰領域１９に環状粘着テープ６０を貼着するようにしても良い。

このように、ＬＥＤウエーハ１１をダイシングテープＴと粘着テープ５８でサンドイッチした状態で、図２に示したウエーハカセット８中にＬＥＤウエーハ１１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１１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１１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１１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）２３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１１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１１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１１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５を参照すると、切削手段２４の分解斜視図が示されている。２５は切削手段２４のスピンドルハウジングであり、スピンドルハウジング２５中に図示しないサーボモータにより回転駆動されるスピンドル２６が回転可能に収容されている。切削ブレード２８は、例えばダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドでボンディングして構成される切刃２８ａを外周部に有している。

３０は切削ブレード２８をカバーするブレードカバーであり、切削ブレード２８の側面に沿って延長する切削水ノズル３２が取り付けられている。切削水が、パイプ３４を介して切削水ノズル３２に供給される。ブレードカバー３０はねじ穴３６，３８を有している。

４０は着脱カバーであり、ブレードカバー３０に取り付けられた際、切削ブレード２８の側面に沿って伸長する切削水ノズル４２を有している。切削水は、パイプ４４を介して切削水ノズル４２に供給される。

ねじ４８を着脱カバー４０の丸穴４６に挿通してブレードカバー３０のねじ穴３６に螺合することにより、着脱カバー４０がブレードカバー３０に固定される。これにより、図６に示すように切削ブレード２８の概略上半分がブレードカバー３０及び着脱カバー４０により覆われる。

５０はブレード検出ブロック（ブレード検出機構）であり、ねじ５４によりブレードカバー３０に取り付けられる。ブレード検出ブロック５０には発光素子及び受光素子からなる図示しないブレードセンサが取り付けられており、このブレードセンサにより切削ブレード２８の切刃２８ａの状態を検出する。

ブレードセンサにより切刃２８ａの欠けを検出した場合には、切削ブレード２８を新たな切削ブレードに交換する。５５はブレードセンサの位置を調整するための調整ねじである。切削ブレード２８を交換する際には、着脱カバー４０を図５に示すようにブレードカバー３０から取り外し、この状態で切削ブレード２８を交換する。

図２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１１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１１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１１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１１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１１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１１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１５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１３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１１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１３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１３と平行となったことになり、キーパターンとストリート１３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。

ウエーハ１１のストリート１３に沿った切削の様子が図６及び図７に示されている。矢印５６はウエーハ１１の移動方向を示しており、矢印５７は切削ブレード２８の回転方向を示している。本発明のウエーハの切削方法によると、ＬＥＤウエーハ１１はダイシングテープＴと粘着テープ５８でサンドイッチされているため、ウエーハ１１を切削ブレード２８でダイシングして（縦方向及び横方向に切削すること）ウエーハ１１の外周部に三角形状の端材が生成されても、粘着テープ５８によって端材の飛散が防止され、切削ブレード２８を破損させることがない。

尚、ＬＥＤウエーハ１１はサファイア基板上に成膜されているため、切削ブレード２８を３０，０００ｒｐｍで回転しながら切削送り速度を例えば５ｍｍ／ｓに設定して切削を実行する。

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１１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１３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、直交するストリート１３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１１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１１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１１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１１を乾燥させた後、搬送手段１６によりウエーハ１１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１１が戻される。

円形粘着テープ５８又は環状粘着テープ６０としては、ダイシングテープＴと同様な紫外線硬化型粘着層を有する粘着テープを利用することができる。このような紫外線硬化型粘着テープを利用することにより、ダイシング作業終了後、紫外線を粘着テープ５８，６０及びダイシングテープＴに照射してその粘着力を弱め、粘着テープ５８，６０を容易に剥離可能にするとともに、ダイシングテープＴから容易に個々のチップを分離することができる。

尚、上述した実施形態では、本発明の切削方法をＬＥＤウエーハの切削に適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、炭化珪素（ＳｉＣ）基板上に成膜したパワーデバイスウエーハ等の切削に利用しても同様な効果を達成することができる。

ＬＥＤウエーハの表側斜視図である。 切削装置の外観斜視図である。 フレームと一体化されるとともに表面に粘着テープが貼着されたウエーハの分解斜視図である。 環状粘着テープの斜視図である。 切削手段の分解斜視図である。 本発明実施形態の切削方法を示す斜視図である。 本発明実施形態のウエーハの切削方法を説明する断面図である。

符号の説明

１１ ＬＥＤウエーハ
１３ ストリート
１５ チップ（デバイス）
１７ チップ領域
１８ チャックテーブル
１９ 外周余剰領域
２４ 切削手段
２６ スピンドル
２８ 切削ブレード
５８ 円形粘着テープ
６０ 環状粘着テープ

Claims (2)

1. ウエーハを収容する開口部を有する環状のダイシングフレームにダイシングテープを介して配設されたウエーハを、切削ブレードで切削して個々のチップに分割するウエーハの切削方法であって、
   ウエーハは、切削される複数の分割予定ラインによって区画された複数のチップが形成されたチップ領域と該チップ領域を囲繞する外周余剰領域とを有しており、
   少なくともウエーハの外周余剰領域を覆うように粘着テープをウエーハに貼着して、該粘着テープと前記ダイシングテープでウエーハをサンドイッチし、
   その後、ウエーハの前記分割予定ラインを切削ブレードで切削して個々のチップに分割することを特徴とするウエーハの切削方法。
2. 前記ウエーハの基板はサファイア基板又は炭化珪素基板から構成されることを特徴とする請求項１記載のウエーハの切削方法。

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