JP2011165847A

JP2011165847A - 分割加工装置

Info

Publication number: JP2011165847A
Application number: JP2010026247A
Authority: JP
Inventors: Toshifumi Matsuyama; 敏文松山
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2010-02-09
Filing date: 2010-02-09
Publication date: 2011-08-25

Abstract

【課題】切削したウエーハの裏面側の欠けを確認する手段を具備した分割加工装置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分割加工する分割加工装置であって、分割加工時にウエーハを保持する加工用チャックテーブルと、該加工用チャックテーブルに保持されたウエーハを分割加工する加工手段と、分割加工されたウエーハを保持する透明保持部を有する撮像用チャックテーブルと、該撮像用チャックテーブルの該透明保持部に保持されたウエーハを該透明保持部越しに裏面から撮像する裏面撮像手段と、該加工用チャックテーブルから該撮像用チャックテーブルへ該環状フレームを保持して分割加工後のウエーハを搬送する搬送手段と、を具備したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウエーハ等のウエーハを分割加工する分割加工装置に関する。

半導体デバイス製造プロセスでは、半導体ウエーハの表面にストリートと呼ばれる分割予定ラインによって格子状に区画された各領域に半導体デバイスが形成され、半導体ウエーハを個々のデバイスに分割することで、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体デバイスを製造している。

この分割工程では、ダイシングソーによるダイシング加工や、レーザーソーと呼ばれるレーザによるグルービング又はウエーハ内部に変質層を形成して割断するレーザ加工が用いられている。これらの加工方法において最も重要となるのが、加工によって生じるチッピングと呼ばれる微細な欠けや切削位置の変動（蛇行等）が半導体デバイスに及んでいるか否かである。

特開平４−９９６０７号公報

例えば、ダイシング加工は破砕加工による切断であるため、チッピングが生じることを完全には防止することができない。そのため、多少のチッピングが発生することを考慮の上ストリートの幅や切削ブレードの太さを調整しているが、ストリートや半導体デバイスが形成されていないウエーハの裏面側にも、表面側に発生するより更に大きな欠け（チッピング）が発生する。

ウエーハの裏面側には半導体デバイスが形成されていないとはいえ、大きなチッピングは大きな切削屑を発生させる一因となり、切削屑はダイシング後の工程で半導体デバイス上面に落下したりして問題となる。

また、チッピングの大きさや数が増えれば分割された半導体デバイスのチップの強度低下に直結する。そこで、裏面に発生する微細な欠けもできるだけ小さく押さえたいという要求が常に存在する。

また、大量のウエーハを分割して半導体デバイスを製造する過程では、一度決定された加工条件であっても定期的に仕上がりをチェックし、安定した加工が続いているか否かを確認する必要がある。

レーザーソーによる加工においても、何らかの不具合による加工位置の誤り等が発生しないとは言いかねない為、確認作業は必要である。そのため、従来から加工中のウエーハの上面側の欠けを確認する方法がいくつか提案され、実際に使用されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、加工したウエーハの裏面側の欠けを検出し、加工条件等を変更可能な加工装置は現在までのところ提案されていない。

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、分割加工したウエーハの裏面側の欠けを検出可能な分割加工装置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分割加工する分割加工装置であって、分割加工時にウエーハを保持する加工用チャックテーブルと、該加工用チャックテーブルに保持されたウエーハを分割加工する加工手段と、分割加工されたウエーハを保持する透明保持部を有する撮像用チャックテーブルと、該撮像用チャックテーブルの該透明保持部に保持されたウエーハを該透明保持部越しに裏面から撮像する裏面撮像手段と、該加工用チャックテーブルから該撮像用チャックテーブルへ該環状フレームを保持して分割加工後のウエーハを搬送する搬送手段と、を具備したことを特徴とする分割加工装置が提供される。

本発明の分割加工装置によれば、作業者は分割加工終了後のウエーハの裏面側を裏面撮像手段により撮像し、裏面のチッピングや加工位置等を観察することができるため、ウエーハを装置外部へ取り出す手間が省けるとともに、別途顕微鏡等を用意することが不要となる。

また、ダイシングと裏面チッピングの観察を平行して行うことができる構成となっているため、分割加工直後のウエーハの裏面をすぐさま観察し、もし裏面チッピングが規定以上の大きさだった場合には、現在加工中のウエーハの分割加工を中止するか、或いは加工条件を変更するか等の対応をとることができるため、不良となる半導体デバイスの製造を最小限に抑えることができるという効果を奏する。

本発明実施形態に係る切削装置の斜視図である。切削装置の平面図である。切削装置の一部断面側面図である。ダイシングテープを介して環状フレームに支持された半導体ウエーハの斜視図である。筐体及び撮像用チャックテーブル部分の斜視図である。筐体内に収容された裏面撮像手段の斜視図である。筐体及び撮像用チャックテーブル部分の縦断面図である。図７のＣ部分の拡大断面図である。保持部の平面図である。

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、本発明実施形態に係る切削装置２の概略構成図が示されている。図２はその平面図であり、図３は一部断面側面図である。

切削装置２は、静止基台４上に搭載されたＸ軸方向に伸長する一対のガイドレール６を含んでいる。８はＸ軸移動ブロックであり、Ｘ軸移動ブロック８はボール螺子１０及びパルスモータ１２とから構成されるＸ軸送り機構１４により加工送り方向、即ちＸ軸方向に移動される。

Ｘ軸移動ブロック８上には円筒状支持部材１６を介して加工用チャックテーブル１８が搭載されている。１９はクランパである。円筒状支持部材１６中にはチャックテーブル１８を回転するモータが収容されている。

特に図示しないが、チャックテーブル１８は多孔性セラミックス等から形成された吸着部と、吸着部を囲繞するＳＵＳ等の金属から形成された枠体を有している。吸着部の吸着面（保持面）と枠体の上面とは面一に形成されている。２０は防水カバーである。

静止基台４上には門型コラム２２が立設されている。門型コラム２２の前側にはＹ軸方向に伸長する一対のガイドレール２４が固定されている。第１Ｙ軸移動ブロック２６が、ボールねじ２８及びパルスモータ３０から構成される第１Ｙ軸送り機構３２によりＹ軸方向に移動される。

第１Ｙ軸移動ブロック２６にはＺ軸方向に伸長する一対のガイドレール３４が形成されている。一体となった第１撮像手段４２及び第１レーザ照射手段４４が、ボールねじ３６とパルスモータ３８とから構成される第１Ｚ軸送り機構４０によりＺ軸方向に移動される。

一対のガイドレール２４に沿って、第２Ｙ軸移動ブロック２６ａが、ボールねじ２８ａ及びパルスモータ３０ａから構成される第２Ｙ軸送り機構３２ａによりＹ軸方向に移動される。

第２Ｙ軸移動ブロック２６ａにはＺ軸方向に伸長する一対のガイドレール３４ａが形成されている。一体となった第２撮像手段４２ａ及び第２レーザ照射手段４４ａが、ボールねじ３６ａとパルスモータ３８ａとから構成される第２Ｚ軸送り機構４０ａによりＺ軸方向に移動される。

図３に示すように、門型コラム２２の背面側にもＹ軸方向に伸長する一対のガイドレール４８が形成されている。第３Ｙ軸移動ブロック４６が、ボールねじ５０及びパルスモータとから構成される第３Ｙ軸送り機構（割り出し送り機構）５４によりＹ軸方向に移動される。

第３Ｙ軸移動ブロック４６の背面には特に図示しないが一対のガイドレールが形成されており、第１Ｚ軸移動ブロック５６が、ボールねじ５８とパルスモータ６０とから構成される第３Ｚ軸送り機構６２によりＺ軸方向に移動される。

図３に示すように、第１切削ユニット６４が第１Ｚ軸移動ブロック５６と一体に形成されており、第１切削ユニット６４はＹ軸方向及びＺ軸方向に移動可能である。第１切削ユニット６４は、図示しないモータにより回転駆動されるスピンドル６６と、スピンドル６６の先端部に装着された第１切削ブレード６８を含んでいる。

門型コラム２２の背面側に形成された一対のガイドレール４８に沿って、第４Ｙ軸移動ブロック４６ａが、ボールねじ及びパルスモータ５２ａとから構成される第４Ｙ軸送り機構（割り出し送り機構）５４ａによりＹ軸方向に移動される。

第４Ｙ軸移動ブロック４６ａの背面には特に図示しないが一対のガイドレールが形成されており、第２Ｚ軸移動ブロック５６ａが、ボールねじとパルスモータ６０ａとから構成される第４Ｚ軸移動機構６２ａによりＺ軸方向に移動される。

第１切削ユニット６４と同様な第２切削ユニットが、第２Ｚ軸移動ブロック５６ａと一体に形成されており、第２切削ユニットはＹ軸方向及びＺ軸方向に移動可能である。第２切削ユニットは、モータにより回転駆動されるスピンドルと、スピンドルの先端部に装着された第２切削ブレードとを含んでいる。パルスモータ１２，１２ａ，３０，３０ａ，６０，６０ａは図３に示す制御手段７０に接続されており、制御手段７０により制御される。

図１では省略されているが、図３に示すようにチャックテーブル１８の防水カバー２０にはＸ軸送り機構１４のボールねじ１０をカバーする蛇腹７４が取り付けられている。チャックテーブル１８と防水カバー２０との間にはシール７６が挿入されている。

本実施形態の切削装置２では、一体となった第１撮像手段４２及び第１レーザ照射手段４４と、第１切削ユニット６４とが、それぞれ独立してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動される。更に、一体となった第２撮像手段４２ａ及び第２レーザ照射手段４４ａと、第２切削ユニットとが、それぞれ独立してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動される。

特に図示しないが、第１撮像手段４２及び第２撮像手段４２ａは対物レンズを有する顕微鏡と、顕微鏡の拡大像を撮像するＣＣＤカメラをそれぞれ含んでいる。顕微鏡は高倍率と低倍率との間で切替可能に制御される。

図１を参照すると、５１は図４に示されたウエーハＷを収容するカセットであり、カセット５１内に複数のウエーハＷが収容されている。静止基台４上には門型フレーム５３が立設されている。

この門型フレーム５３の前面にはガイドレール５５が取り付けられており、ガイドレール５５に沿ってウエーハ搬送手段５７がＹ軸方向に移動可能に取り付けられている。５９は切削加工の終了したウエーハＷを洗浄するスピンナ洗浄装置である。

スピンナ洗浄装置５９に隣接して、撮像用チャックテーブル８４が配設されている。撮像用チャックテーブル８４は、静止基台４上に固定された基台７８と、基台７８上に搭載された円筒状支持部材８０と、円筒状支持部材８０に支持された筐体８２とを含んでいる。

図４に示すように、切削装置２の加工対象である半導体ウエーハＷの表面においては、第１のストリートＳ１と第２のストリート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た領域にそれぞれデバイスＤが形成されている。

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を介して環状フレームＦに支持された状態となり、この状態で加工用チャックテーブル１８に吸引保持される。

次に、図５乃至図９を参照して、撮像用チャックテーブル８４の詳細構造について説明する。図５に示すように、撮像用チャックテーブル８４は筐体８２上に搭載されている。筐体８２の側面にはモータ８６が固定されており、モータ８６の出力軸に連結されたプーリー８８と撮像用チャックテーブル８４の枠体９１の外周に渡りベルト９２が巻回されている。モータ８６を回転すると、プーリー８８及びベルト９０を介して撮像用チャックテーブル８４が回転される。

撮像用チャックテーブル８４は、例えばＳＵＳ等の金属から形成された円筒状枠体９１と、例えばガラス等から形成された透明な保持部（保持パッド）９２とから構成される。透明な保持部９２には、後で詳細に説明する真空吸引源に接続された多数の吸引溝が形成されている。８５は後で説明する環状フレームを載置するフレーム載置台である。

図６に示すように、筐体８２内には撮像用チャックテーブル８４の透明な保持部９２を通してワークを撮像する裏面撮像手段９４が配設されている。撮像手段９４は、筐体８２の底面８２ａ上にＸ軸方向に移動可能に搭載されたスライドブロック９６を含んでいる。スライドブロック９６は、ボールネジ９８及びパルスモータ１００から構成されるＸ軸移動手段１０２により一対のガイドレール１０４に沿ってＸ軸方向に移動される。

スライドブロック９６上には、スライドブロック１０６がＹ軸方向に移動可能に搭載されている。即ち、スライドブロック１０６はボールネジ１０８及びパルスモータ１１０から構成されるＹ軸送り手段１１２により、一対のガイドレール１１４に沿ってＹ軸方向に移動される。

スライドブロック１０６にはコラム１１６が立設されている。コラム１１６にはカメラユニット１１８がＺ軸方向に移動可能に搭載されている。即ち、カメラユニット１１８はボールネジ１２０及びパルスモータ１２２から構成されるＺ軸移動手段１２４により一対のガイドレール１２６に沿ってＺ軸方向に移動される。

Ｘ軸移動手段１０２、Ｙ軸移動手段１１２及びＺ軸移動手段１２４により撮像機構送り手段１２５を構成する。本実施形態の変形例として、カメラユニット１１８がスライドブロック１０６上に直接搭載されている場合には、Ｘ軸移動手段１０２及びＹ軸移動手段１１２により撮像機構送り手段１２５を構成する。

図７を参照すると、図５に示した筐体８２及びチャックテーブル８４部分の縦断面図が示されている。この図では、撮像機構送り手段１２５は概略的に示されている。図８は図７のＣ部分の拡大断面図であり、半導体ウエーハＷはその表面を上側にしてダイシングテープＴに貼着され、環状フレームＦがフレーム載置台８５上に搭載されている。

撮像用チャックテーブル８４の保持部（保持面）９２はガラス等の透明物質から形成されており、複数の吸引溝１３０を有している。吸引溝１３０はバキューム配管１２８に接続されている。

図９に示すように、保持部９２は、細孔または吸引溝等の複数の吸引路が形成された吸引路形成領域９２ａと、吸引路の形成されていない十字形状の吸引路非形成領域９２ｂと、吸引路の形成されていない外周領域９２ｃとを有している。

以下、上述した切削装置２の作用について説明する。カセット５１中に収容されたウエーハＷは搬送手段５７によりカセット５１中から取り出されて、加工用チャックテーブル１８上に載置される。

次いで、第１撮像手段４２又は第２撮像手段４２ａの何れかを使用して、ウエーハＷの切削すべき領域を撮像して、よく知られたパターンマッチング等の方法により切削すべきストリートを検出するアライメントを実施する。

アライメント実施後、第１切削ユニット６４の第１切削ブレード６８又は第２切削ユニットの第２切削ブレードを使用して、加工用チャックテーブル１８に吸引保持されたウエーハＷのストリートＳ１，Ｓ２を切削して、ウエーハＷを個々のデバイスＤに分割する。切削終了後のウエーハＷは、搬送手段５７によりスピンナ洗浄装置５９に搬送されて、スピンナ洗浄装置５９により洗浄及び乾燥される。

洗浄終了後のウエーハＷは、搬送手段５７により撮像用チャックテーブル８４に搬送され、透明体から形成された保持部９２に吸引保持される。このように吸引保持されたウエーハＷの裏面は裏面撮像手段９４により撮像されて、ウエーハＷの裏面のチッピングや加工位置が所定位置にあるか否かを切削装置２内で直ちに確認できる。

また、加工用チャックテーブル１８と撮像用チャックテーブル８４を備えているため、切削ブレードによるウエーハＷのダイシングと裏面撮像手段９４による裏面チッピングの観察とを平行して行うことができる。

分割加工直後のウエーハＷを裏面撮像手段９４で直ちに撮像して、もし裏面チッピングが規定以上の大きさだった場合等には、現在切削中のウエーハＷの切削を中止するか、或いは加工条件の変更等の対応を取ることができるため、不良となる半導体デバイスＤの製造を最小限に抑えることができる。

更に、本実施形態の切削装置２は、二つの切削ユニットを備えているので、各切削ユニットにそれぞれ異なる厚さの切削ブレードを装着して切削加工するステップカットを行うことができ、高精度、高品質が要求される半導体デバイスを製造することができる。

尚、上述した実施形態では、裏面撮像手段を有する撮像用チャックテーブルを切削装置２に搭載した例について説明したが、本発明の分割加工装置は切削装置に限定されるものではなく、レーザによるグルービング又はウエーハ内部に変質層を形成してウエーハを割断するレーザ加工装置も含むものである。

２切削装置
１４Ｘ軸送り機構
１８加工用チャックテーブル
３２第１Ｙ軸送り機構
３２ａ第２Ｙ軸送り機構
４２第１撮像手段
４２ａ第２撮像手段
５４第３Ｙ軸送り機構
５４ａ第４Ｙ軸送り機構
６２第１Ｚ軸送り機構
６２ａ第２Ｚ軸送り機構
６４第１切削ユニット
６８第１切削ブレード
８４撮像用チャックテーブル
９２透明保持部
９４裏面撮像手段

Claims

ウエーハを収容する開口部を有する環状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分割加工する分割加工装置であって、
分割加工時にウエーハを保持する加工用チャックテーブルと、
該加工用チャックテーブルに保持されたウエーハを分割加工する加工手段と、
分割加工されたウエーハを保持する透明保持部を有する撮像用チャックテーブルと、
該撮像用チャックテーブルの該透明保持部に保持されたウエーハを該透明保持部越しに裏面から撮像する裏面撮像手段と、
該加工用チャックテーブルから該撮像用チャックテーブルへ該環状フレームを保持して分割加工後のウエーハを搬送する搬送手段と、
を具備したことを特徴とする分割加工装置。