JP2011165932A

JP2011165932A - 裏面撮像テーブルユニット

Info

Publication number: JP2011165932A
Application number: JP2010027541A
Authority: JP
Inventors: Toshifumi Matsuyama; 敏文松山
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2010-02-10
Filing date: 2010-02-10
Publication date: 2011-08-25
Anticipated expiration: 2030-02-10
Also published as: JP5473655B2

Abstract

【課題】分割加工したウエーハ裏面の欠けを検出可能な裏面撮像テーブルユニットを提供する。
【解決手段】環状フレームに装着されたダイシングテープ上のウエーハを保持するチャックテーブルを搭載したチャックテーブルベースをＸ軸方向に加工送りする手段と、ウエーハを分割加工する手段と、前記環状フレームをチャックテーブルに搬送する手段とを備えた分割加工装置のための、分割加工ウエーハの裏面撮像テーブルユニットであって、前記チャックテーブルベースに装着される撮像テーブルベース上の一対のガイドレールに案内されてＸ軸方向に相対移動可能で、かつ中央部にウエーハが載置される透明保持部１００を有する撮像テーブル９６と、該透明保持部上に載置されたウエーハの裏面を撮像する撮像機構とを具備し、該撮像機構は撮像用カメラ８８と、該撮像用カメラをＸ軸方向と直交するＹ軸方向に移動するカメラ移動手段とを含む。
【選択図】図６

Description

本発明は、分割加工された半導体ウエーハ等のウエーハの裏面を撮像する裏面撮像テーブルユニットに関する。

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号公報特開２００６−１５６８０９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、分割加工装置のチャックテーブルベースに搭載して分割加工したウエーハの裏面側の欠けを検出可能な裏面撮像テーブルユニットを提供することである。

本発明によると、環状フレームに装着されたダイシングテープに貼着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が搭載されるチャックテーブルベースと、該チャックテーブルベースをＸ軸方向に加工送りする加工送り手段と、該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、該環状フレームを保持してウエーハを該チャックテーブルに搬送する搬送手段と、を備えた分割加工装置の該チャックテーブルベースに搭載されて分割加工されたウエーハの裏面を撮像する裏面撮像テーブルユニットであって、該チャックテーブルを取り外した前記チャックテーブルベースに装着され、Ｘ軸方向に伸張する一対のガイドレールを有する撮像テーブルベースと、該一対のガイドレールに案内されてＸ軸方向に相対移動可能に該撮像テーブルベースに搭載され、中央部にウエーハが載置される透明載置部を有する撮像テーブルと、該透明載置部上に載置されたウエーハの裏面を撮像する該撮像テーブルベースに取り付けられた撮像機構とを具備し、該撮像機構は撮像用カメラと、該撮像用カメラをＸ軸方向と直交するＹ軸方向に移動するカメラ移動手段とを含むことを特徴とする裏面撮像テーブルユニットが提供される。

好ましくは、前記チャックテーブルベースが前記加工送り手段によりＸ軸方向に移動されるとき、前記撮像テーブルは該撮像テーブル上に載置された前記環状フレームを介して前記搬送手段によってＸ軸方向及びＹ軸方向に直交するＺ軸方向に押圧されることで静止され、該撮像テーブルベースが該撮像テーブルに対してＸ軸方向に相対移動することで前記撮像用カメラをＸ軸方向の任意の位置に移動させる。

好ましくは、裏面撮像テーブルユニットを分割加工装置の前記チャックテーブルベース上に載置する際は、前記撮像テーブルベースの前記ガイドレールをＸ軸方向と平行に位置づけて載置する。

本発明によると、従来はウエーハの保持手段として利用していたチャックテーブルと本発明の裏面撮像テーブルユニットとを交換することで、従来であれば大掛かりな改造や機構の追加が必要となるところを容易に切削装置内に裏面撮像機構を設けることができる。

このため、切削装置に限らず、ウエーハを保持するチャックテーブルとウエーハを搬送する搬送手段を備えた装置であれば、容易にチャックテーブルを本発明の裏面撮像テーブルユニットに変更可能である。

例えば、特許文献２に開示されたような一つの装置内に二つのチャックテーブルを備えた装置においては、片方のチャックテーブルを本発明の裏面撮像テーブルユニットに交換することで、ウエーハの分割加工と裏面観察を平行して実施することができる。

本発明の裏面撮像テーブルユニットが搭載可能な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。一方のチャックテーブルを本発明の裏面撮像テーブルユニットに交換した状態の切削装置の斜視図である。本発明実施形態に係る裏面撮像テーブルユニットの分解斜視図である。図７（Ａ）は撮像テーブルベースをチャックテーブルベースに装着する様子を示す斜視図、図７（Ｂ）は撮像テーブルベースをチャックテーブルベースに装着する様子を示す一部断面側面図である。チャックテーブルベース上に裏面撮像テーブルベースを搭載した状態のＸ軸方向から見た断面側面図である。チャックテーブルベース上に裏面撮像テーブルベースを搭載した状態のＹ軸方向から見た一部断面側面図である。

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は本発明の裏面撮像テーブルユニットが搭載可能な切削装置２の斜視図を示している。図２はその平面図であり、図３はその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軸方向に伸長する二対のガイドレール６，６ａを含んでいる。８は第１Ｘ軸移動ブロックであり、第１Ｘ軸移動ブロック８はボールねじ１０及びパルスモータ１２とから構成される第１Ｘ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。

第１Ｘ軸移動ブロック８上には円筒状支持部材（チャックテーブルベース）１６を介して第１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中には第１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。第１チャックテーブル１８はチャックテーブルベース１６に取り外し可能に搭載されている。

特に図示しないが、第１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。

８ａは第２Ｘ軸移動ブロックであり、第２Ｘ軸移動ブロック８ａはボール螺子１０ａ及びパルスモータ１２ａとから構成される第２Ｘ軸送り機構１４ａにより加工送り方向、即ちＸ軸方向に移動される。

第２Ｘ軸移動ブロック８ａ上には円筒状支持部材（チャックテーブルベース）１６ａを介して第２チャックテーブル１８ａが搭載されている。１９ａはクランパである。円筒状支持部材１６ａ中には第２チャックテーブル１８ａを回転するモータが収容されている。第２チャックテーブル１８ａはチャックテーブルベース１６ａに取り外し可能に搭載されている。

第１チャックテーブル１８と同様に第２チャックテーブル１８ａ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。２０ａ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。

本実施形態の切削装置２では、第１チャックテーブル１８と第２チャックテーブル１８ａが、それぞれ独立してＸ軸方向に移動される。また、一体となった第１撮像手段及び第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。

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、この状態で第１チャックテーブル１８または第２チャックテーブル１８ａに吸引保持される。

図５を参照すると、第１チャックテーブル１８をチャックテーブルベース１６から取り外して、チャックテーブルベース１６に本発明実施形態に係る裏面撮像テーブルユニット８０を搭載した状態の切削装置２の斜視図が示されている。

裏面撮像テーブルユニット８０は、図６に示すように撮像テーブルベース８２と、撮像テーブルベース８２に対してＸ軸方向に相対移動可能に搭載される撮像テーブル９６とを含んでいる。

撮像テーブルベース８２は一対のガイドレール８４を有しており、更に図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、その裏面にチャックテーブルベース１６の外径よりも僅かばかり内径が大きい円筒状嵌合部８５を有している。図７（Ａ）に示すように、撮像テーブルベース８２は一対のガイドレール８４がＸ軸方向に平行に伸長するように位置づけられてチャックテーブルベース１６に搭載される。

図６を再び参照すると、撮像テーブルベース８２には、撮像機構８６が搭載されている。撮像機構８６は、撮像用カメラ８８と、撮像用カメラ８８を支持する支持部材９０と、支持部材９０内に収容された図示しないナットに螺合するボールねじ９２と、ボールねじ９２の一端に連結されたパルスモータ９４とから構成される。ボールねじ９２とパルスモータ９４によりＹ軸移動機構９５を構成する。

撮像テーブル９６はその下面に、撮像テーブルベース８２のガイドレール８４が嵌合する嵌合溝９８を有する一対の部材９７が固定されている。撮像テーブル９６はその中央部にウエーハＷが搭載されるガラス、又はポリカーボネート等の透明樹脂から形成された透明載置部１００を有している。

このように構成された裏面撮像テーブルユニット８０を図５に示すようにチャックテーブルベース１６に搭載するには、まずチャックテーブルベース１６から第１チャックテーブル１８を取り外す。

そして、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、撮像テーブルベース８２の一対のガイドレール８４をＸ軸方向と平行となるように位置づけて、円筒状嵌合部８５をチャックテーブルベース１６に嵌合することにより、撮像テーブルベース８２をチャックテーブルベース１６に搭載する。尚、図７では撮像機構８６は省略されている。

撮像テーブルベース８２のガイドレール８４をＸ軸方向と平行となるように位置づけて、撮像テーブルベース８２をチャックテーブルベース１６に搭載したならば、嵌合溝９８を撮像テーブルベース８２のガイドレール８４に嵌合させて撮像テーブル９６を撮像テーブルベース８２にスライド可能に搭載する。

以下、図５に示すようにチャックテーブルベース１６に撮像テーブルユニット８０が搭載された切削装置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、第２チャックテーブル１８ａ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、第２チャックテーブル１８ａ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により撮像テーブルユニット８０に搬送されて、透明載置部１００上に載置される。この時、ウエーハＷはダイシングテープＴを介して透明載置部１００上に載置されるが、環状フレームＦは透明載置部１００の外周側の撮像テーブル９６から所定距離浮いた状態となる。

個々のデバイスＤに分割されたウエーハＷの裏面を撮像するには、図８及び図９に示すように、搬送手段５７を下方（Ｚ軸方向）に移動して、搬送手段５７の吸着パッド６１により環状フレームＦを介してウエーハＷを撮像テーブル９６を押圧する。

このように撮像テーブル９６が搬送手段５７により押圧された状態で、第１Ｘ軸送り機構１４のパルスモータ１２を駆動すると、図９に示すように撮像テーブル９６が静止した状態で撮像テーブルベース８２をＸ軸方向に移動することができ、撮像テーブルベース８２に搭載された撮像用カメラ８６をＸ軸方向の任意の位置に移動することができる。

Ｙ軸方向については、Ｙ軸移動機構９５のパルスモータ９４を駆動することにより、図８に示すように撮像用カメラ８６をＹ軸方向に移動して、Ｙ軸方向の任意の位置に位置づけることができる。

このように撮像用カメラ８６をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動して、撮像用カメラ８６により透明載置部１００を介して個々のデバイスＤに分割されたウエーハＷの裏面を撮像し、ウエーハＷの裏面のチッピングの有無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、第２チャックテーブル１８ａとチャックテーブルベース１６に搭載された裏面撮像テーブルユニット８０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テーブルユニット８０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を裏面撮像テーブルユニット１００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と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、各切削ユニットで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、高性能、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、本発明の裏面撮像テーブルユニットを切削装置のチャックテーブルベースに搭載した例について説明したが、本発明の裏面撮像テーブルユニットが搭載可能な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
１４第１Ｘ軸送り機構
１４ａ第２Ｘ軸送り機構
１６チャックテーブルベース
１８第１チャックテーブル
１８ａ第２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
５７搬送手段
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
８０撮像テーブルユニット
８２撮像テーブルベース
８６撮像機構
８８撮像用カメラ
９６撮像テーブル
１００透明保持部

Claims

環状フレームに装着されたダイシングテープに貼着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が搭載されるチャックテーブルベースと、該チャックテーブルベースをＸ軸方向に加工送りする加工送り手段と、該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、該環状フレームを保持してウエーハを該チャックテーブルに搬送する搬送手段と、を備えた分割加工装置の該チャックテーブルベースに搭載されて分割加工されたウエーハの裏面を撮像する裏面撮像テーブルユニットであって、
該チャックテーブルを取り外した前記チャックテーブルベースに装着され、Ｘ軸方向に伸張する一対のガイドレールを有する撮像テーブルベースと、
該一対のガイドレールに案内されてＸ軸方向に相対移動可能に該撮像テーブルベースに搭載され、中央部にウエーハが載置される透明載置部を有する撮像テーブルと、
該透明載置部上に載置されたウエーハの裏面を撮像する該撮像テーブルベースに取り付けられた撮像機構とを具備し、
該撮像機構は撮像用カメラと、該撮像用カメラをＸ軸方向と直交するＹ軸方向に移動するカメラ移動手段とを含むことを特徴とする裏面撮像テーブルユニット。
前記チャックテーブルベースが前記加工送り手段によりＸ軸方向に移動されるとき、前記撮像テーブルは該撮像テーブル上に載置された前記環状フレームを介して前記搬送手段によってＸ軸方向及びＹ軸方向に直交するＺ軸方向に押圧されることで静止され、該撮像テーブルベースが該撮像テーブルに対してＸ軸方向に相対移動することで前記撮像用カメラをＸ軸方向の任意の位置に移動させることを特徴とする請求項１記載の裏面撮像テーブルユニット。
裏面撮像テーブルユニットを分割加工装置の前記チャックテーブルベース上に載置する際は、前記撮像テーブルベースの前記ガイドレールをＸ軸方向と平行に位置づけて載置することを特徴とする請求項１又は２記載の裏面撮像テーブルユニット。