JP2011233743A - 切削溝のエッジ検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの切削ブレードによって段階的にウェーハが切削されて第一の切削溝と第二の切削溝が形成される場合において、第二の切削溝のエッジを効率的かつ正確に検出する。
【解決手段】第一の切削ブレードにより切削した第一の切削溝１００の溝底１００ａを第一の切削ブレードよりも刃厚の薄い第二の切削ブレードによって切削して第二の切削溝を形成した場合において、半導体ウェーハＷを保持する保持テープＴ又はチャックテーブル２の上面に含有された蛍光体の燐光を利用して、第二の切削溝２００を白く、その周辺を黒くした状態で撮像し、画像処理により第二の切削溝２００のエッジ２００ａを検出することにより、実際の切削により形成された第二の切削溝２００のエッジ２００ａを効率的かつ正確に検出する。
【選択図】図９

Description

本発明は、切削により半導体ウェーハに形成された切削溝のエッジを検出する方法に関するものである。

半導体デバイス製造工程においては、ウェーハに形成されたデバイスを区画するストリートの表面にウェーハを貫通しない第一の切削溝を形成した後、その第一の切削溝に沿ってさらに切削することによりウェーハを切断する場合がある。例えば、テストエレメントグループ（Ｔｅｇ）と称されるテスト用の金属パターンがストリートに部分的に配設されている半導体ウェーハについては、２つの切削ブレードを具備した切削装置を用い、第一の切削ブレードを用いて第一の切削溝を形成することによりＴｅｇを除去して半導体素材を露出させ、その後に第二の切削ブレードにより第一の切削溝に沿って半導体素材を切断して第二の切削溝を形成する方法が採用されている。

切削装置は、切削ブレードによるストリートに沿った切削を正確に行うために、所定時間装置稼働後に定期的に切削溝を撮像手段の直下に位置付け、撮像手段に形成された基準線と切削溝の中心とのズレを計測することにより切削ブレードの変位量を検出し、この切削ブレードの変位量に対応して切削ブレードの位置を調整する調整作業を実施している。切削溝の中心の検出方法としては、切削溝を撮像し画像処理にて両側のエッジを検出し、検出されたエッジから切削溝の中心を割り出す方法が採用されている。

ところが、第二の切削ブレードによって形成された第二の切削溝のエッジは第一の切削溝の底部に形成されるため、画像処理によって第二の切削溝のエッジを正確に検出することが困難であり、第二の切削溝の中心と撮像手段の基準線とのズレを計測することが難しいという問題がある。そのため、特許文献１記載のように、切削動作を一時中断し、未切削のストリートに第二の切削溝を形成し、その第二の切削溝のエッジを別途検出している。

特許第４３７７７０２号公報

しかし、切削動作を一時中断し未切削のストリートに第二の切削溝を形成して第二の切削溝のエッジを別途検出する方法では、第二の切削溝のエッジを検出するために半導体ウェーハの切削動作を中断し、第二の切削溝のエッジ検出用に半導体ウェーハを切削しなければならず、効率が悪かった。

本発明は、上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、２つの切削ブレードによって段階的にウェーハが切削されることにより、第一の切削溝と、第一の切削溝の底部に第一の切削溝より幅が狭い第二の切削溝とが形成される場合において、第二の切削溝のエッジを効率的かつ正確に検出できるエッジの検出方法を提供することにある。

本発明は、裏面側に保持テープが貼着された半導体ウェーハを保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された半導体ウェーハに向けて光を照射する発光体を有し半導体ウェーハを撮像する撮像手段と、半導体ウェーハを切削する第一の切削ブレード及び第一の切削ブレードよりも刃厚の薄い第二の切削ブレードとを少なくとも含む切削装置を使用し、半導体ウェーハの表面側に第一の切削ブレードによって形成された第一の切削溝に沿って、第二の切削ブレードによって第一の切削溝の底部から保持テープまで切削して第二の切削溝を形成した場合における、第一の切削溝の底部に形成された第二の切削溝のエッジを検出するためのエッジ検出方法に関するもので、切削装置における撮像手段による半導体ウェーハの撮像が行われる撮像領域は、外部からの光を遮蔽する遮光部材で覆われ、保持テープ又はチャックテーブルの上面に蛍光体が含有されており、半導体ウェーハに第二の切削溝を形成した後に、第二の切削溝の溝底に発光体からの光を照射し、保持テープ又はチャックテーブルの蛍光体を燐光させる光照射ステップと、光照射ステップの後に、発光体を消光して撮像領域を暗転させ、第二の切削溝の溝底において露出する保持テープの燐光により、又は、保持テープを透過したチャックテーブルの上面の蛍光体の燐光により、第二の切削溝のみが白く、その周辺は黒くなった状態で第二の切削溝を撮像し、第二の切削溝の該エッジを検出するエッジ検出ステップとから構成される。

第一の切削溝のエッジ検出後に、上記第二の切削溝のエッジの検出を行い、第一の切削溝と第二の切削溝のズレ量を検出してもよい。

本発明によれば、第一の切削ブレードにより切削した第一の切削溝の溝底を第一の切削ブレードよりも刃厚の薄い第二の切削ブレードによって切削して第二の切削溝を形成した場合において、半導体ウェーハを保持する保持テープ又はチャックテーブルの上面に含有された蛍光体の燐光を利用して、第二の切削溝を白く、その周辺を黒くした状態で撮像し、画像処理により第二の切削溝のエッジを検出することができるため、実際の切削により形成された第二の切削溝のエッジを効率的かつ正確に検出することができる。

切削装置の一例を示す斜視図である。 撮像手段の基準線と切削ブレードとの関係を示す説明図である。 撮像手段の一例を示す説明図である。 半導体ウェーハ、保持テープ及びフレームを示す斜視図である。 チャックテーブルに半導体ウェーハが保持された状態を略示的に示す断面図である。 半導体ウェーハに第一の切削溝及び第二の切削溝を形成する様子を略示的に示す断面図である。 第一の切削溝及び第二の切削溝が形成された半導体ウェーハの一部を拡大して示す断面図である。 光照射ステップの状態を示す断面図である。 エッジ検出ステップの状態を示す断面図である。 光照射ステップの別の状態を示す断面図である。

図１に示す切削装置１は、チャックテーブル２において保持した被加工物を第一の切削手段３ａ及び第二の切削手段３ｂを用いて切削する装置であり、チャックテーブル２と第一の切削手段３ａ、第二の切削手段３ｂとはＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に相対移動可能となっている。図示の例では、チャックテーブル２がＸ軸方向に移動可能に構成され、第一の切削手段３ａ、第二の切削手段３ｂがＹ方向及びＺ方向に移動可能に構成されている。

第一の切削手段３ａは、Ｙ方向の回転軸を有するスピンドル３０ａの先端に第一の切削ブレード３１ａが装着されて構成されている。第二の切削手段３ｂも、図１においては表れていないが、Ｙ方向の回転軸を有するスピンドルと、そのスピンドルの先端に装着された切削ブレードとを備えている。なお、第二の切削手段３ｂを構成するスピンドル及び切削ブレードについては、図２において符号３０ｂ、３１ｂをそれぞれ付している。第二の切削ブレード３１ｂは、第一の切削ブレード３１ａよりも刃厚が薄く形成されている。

チャックテーブル２は、ポーラスセラミックス等からなる吸引部２０を有している。チャックテーブル２の移動経路の上方には、被加工物を撮像する撮像手段４ａ、４ｂがそれぞれ配設されている。撮像手段４ａは第一の切削手段３ａと連動して、撮像手段４ｂは第二の切削手段３ｂと連動して、それぞれＹ方向及びＺ方向に移動可能となっている。図２に示すように、撮像手段４ａ、４ｂのレンズにはＸ方向にのびる基準線４０が形成されており、この基準線４０のＸ方向の延長線上に第一の切削ブレード３１ａ、第二の切削ブレード３１ｂがそれぞれ位置するように予め調整がなされている。

図１に示すように、撮像手段４ａ、４ｂによる被加工物の撮像が行われる領域である撮像領域４ｃには、外部からの光を遮蔽する遮光部材５が配設されている。遮光部材５は、図１の例では、チャックテーブル２の移動範囲全体を覆っている。

遮光部材５で覆われた領域の外側には、被加工物を収容するカセット６ａが載置される領域であるカセット載置領域６と、カセット６ａに対する被加工物の搬出入を行う搬出入手段７と、切削後の被加工物を洗浄する洗浄手段８と、切削後の被加工物をチャックテーブル２から洗浄手段８に搬送する搬送手段９とを備えている。カセット載置領域６には、カセット６ａを昇降させる昇降手段６ｂを備えている。

カセット６に収容された半導体ウェーハＷは、裏面Ｗ２が保持テープＴに貼着されている。保持テープＴの周縁部にはフレームＦが貼着されており、半導体ウェーハＷは、保持テープＴを介してフレームＦと一体となって支持されている。搬出入手段７は、フレームＦを挟持する把持部７０を備えており、把持部７０がフレームＦを把持した状態でＹ方向に移動することにより、半導体ウェーハＷを搬出入する。

洗浄手段８は、半導体ウェーハＷを保持して回転するスピンナーテーブル８０と、スピンナーテーブル８０に保持された半導体ウェーハＷに対して高圧洗浄水を噴出するノズル８１とを備えている。

搬送手段９は、Ｙ方向に移動する移動部９０と、移動部９０に対して昇降する昇降部９１とを備えており、昇降部９１が下降してフレームＦを保持し、昇降部９１が上昇して移動部９０がＹ方向に水平移動することにより半導体ウェーハＷの搬送が行われる。

図３に示すように、撮像手段４ａ、４ｂは、撮像対象位置を照らす照明装置４１と、照らされた領域の像を結像させる顕微鏡４２と、ＣＣＤ等の撮像素子４３とから構成される。

照明装置４１には、ＬＥＤ、ハロゲンランプ等の発光体４１０を備えており、この発光体４１０は、調光器４１１を介して電源に接続されている。

顕微鏡４２には、対物レンズ４２０とハーフミラー４２１とを備えており、ハーフミラー４２１と照明装置４１とはグラスファイバー４４によって接続されている。ハーフミラー４２１の上方には、顕微鏡４２に対して光軸が一致する撮像素子４３が位置している。撮像素子４３は、モニタ１０及び画像処理手段１１に接続されており、撮像素子４３によって取得された画像情報は、モニタ１０及び画像処理手段１１に転送され、表示及び画像処理される。撮像時には、チャックテーブル２に保持された半導体ウェーハＷに対して発光体４１０から光が照射される。

次に、このように構成される切削装置１を用いて、図４に示す半導体ウェーハＷに対して２段階の切削を行う場合について説明する。図４に示す半導体ウェーハＷは、表面Ｗ１に縦横に形成されたストリートによって区画されてデバイスＤが形成されている。半導体ウェーハＷが貼着された保持テープＴは、蛍光体を含有している。

半導体ウェーハＷは、図５に示すように、チャックテーブル２のポーラス部材からなる吸引部２０の上に保持テープＴを介して載置されて吸引保持される。そして、図６に示すように、刃厚の比較的厚い第一の切削ブレード３１ａを高速回転させ、半導体ウェーハＷの表面Ｗ１のストリートＳに沿って第一の切削ブレード３１ａを所定深さ切り込ませることにより、裏面Ｗ２まで貫通しない第一の切削溝１００を形成する。そしてその後、第一の切削ブレード３１ａより刃厚の薄い第二の切削ブレード３１ｂを高速回転させながら、第一の切削溝１００に沿って第二の切削ブレード３１ｂを第一の切削溝１００の底部１００ａに切り込ませ、底部１００ａから保持テープＴまで切削し、図７に示すように、半導体ウェーハＷの裏面Ｗ２まで貫通する第二の切削溝２００を形成する。このとき、第二の切削ブレード３１ｂが保持テープＴを貫通しないように、第二の切削ブレード３１ｂの高さ方向の位置を制御する。このようにして２段階の切削を行うと、第一の切削溝１００の底部１００ａには、第二の切削溝２００への入口部分であるエッジ２００ａが形成される。

こうして２段階の切削溝が形成された後、図８に示すように、第二の切削溝２００の上方に撮像手段４ａまたは撮像手段４ｂを位置させ、図３に示した撮像手段４ａまたは４ｂを構成する発光体４１０から第二の切削溝２００の溝底、すなわち保持テープＴに対して光４１０ａを照射し、保持テープＴの蛍光体を燐光させる（光照射ステップ）。

次に、発光体４１０を消光すると、撮像領域４ｃは図１に示した遮光部材５によって覆われているため、撮像領域４ｃが暗転する。そして、図９（Ａ）に示すように、撮像手段４ａまたは４ｂが第二の切削溝２００の上方に位置した状態で、第二の切削溝２００の溝底である保持テープＴの露出部分を撮像すると、保持テープＴに含まれる蛍光体の燐光によって、撮像手段４ａまたは４ｂは、図９（Ｂ）に示すように、第二の切削溝２００のみが明るく（白く）なるとともにその周囲が暗く（黒く）なった状態の画像を取得する。この画像において、明るくなった部分と暗くなった部分との境界が第二の切削溝２００のエッジ２００ａであり、画像処理手段１１では、画像の明暗により２つのエッジ２００ａを検出することができる（エッジ検出ステップ）。

上記の実施形態では、蛍光体を含有する保持テープＴを使用することにより、保持テープＴからの燐光を利用して第二の切削溝２００のエッジ２００ａを検出することとしたが、蛍光体を含有する保持テープＴに代えて、蛍光体を含有せず発光体からの光及び燐光を透過させる薄い塩化ビニル、ポリオレフィン等で形成された図１０に示す保持テープＴ１を使用するとともに、ポーラス部材からなる吸引部２０ａの上面側が蛍光体を含有したセラミックスで形成された図１０に示すチャックテーブル２ａを使用してもよい。

この場合は、図１０に示すように、発光体４１０から発光される光４１０ｂを透明または半透明の保持テープＴを透過させてチャックテーブル２ａの吸引部２０ａの上面に照射し、その吸引部２０ａに含まれる蛍光体を燐光させる（光照射ステップ）。

そしてその後、発光体４１０を消光し、撮像領域４ｃを暗転させ、図９（Ａ）と同様に、撮像手段４ａまたは４ｂが第二の切削溝２００の上方に位置した状態で、第二の切削溝２００の溝底である保持テープＴ１の露出部分を撮像すると、チャックテーブル２に含まれる蛍光体の燐光が保持テープＴ１を透過するため、撮像手段４ａまたは４ｂは、図９（Ｂ）に示すように、第二の切削溝２００のみが明るく（白く）なり、その周囲が暗く（黒く）なった状態の画像を取得することができる。この画像において、明るくなった部分と暗くなった部分との境界が第二の切削溝２００のエッジ２００ａであり、画像処理手段１１では、画像の明暗により２つのエッジ２００ａを画像処理によって検出することができる（エッジ検出ステップ）。

以上のように、蛍光体による燐光を用いて第二の切削溝２００の２つのエッジ２００ａを検出することができるため、第二の切削溝のエッジ検出用に別途切削を行ったりする必要がなく、効率よくエッジ検出を行うことができる。

２つのエッジ２００ａを検出すると、それらの中間位置を第二の切削溝２００の中心として求めることができる。そして、その中心が、図２に示した撮像手段４ａ、４ｂの基準線４０と一致しない場合は、切削ブレード３１のＹ方向の位置を調整することにより、所望の位置を高精度に切削できるようになる。

なお、第二の切削溝２００のエッジを検出する前に、第一の切削溝１００を撮像し、画像処理により第一の切削溝１００のエッジ１００ｂを検出しておけば、第一の切削溝１００の中心を求めることもできる。そして、第一の切削溝１００の中心と第二の切削溝２００の中心とが一致していない場合は、第一の切削溝１００と第二の切削溝２００との間にズレがあると認識することができ、そのズレ量を画像処理によって求めることもできる。第一の切削溝１００のエッジ１００ｂについては、燐光を用いずに、通常の撮像によって検出することができる。

１：切削装置
２、２ａ：チャックテーブル ２０、２０ａ：吸引部
３ａ：第一の切削手段 ３ｂ：第二の切削手段
３０ａ、３０ｂ：スピンドル
３１ａ：第一の切削ブレード ３１ｂ：第二の切削ブレード
４ａ、４ｂ：撮像手段 ４ｃ：撮像領域
４０：基準線
４１：照明装置 ４１０：発光体 ４１１：調光器
４２：顕微鏡 ４２０：対物レンズ ４２１：ハーフミラー
４３：撮像素子
４４：グラスファイバー
５：遮光部材
６：カセット載置領域 ６ａ：カセット
７：搬出入手段 ７０：把持部
８：洗浄手段 ８０：スピンナーテーブル ８１：ノズル
９：搬送手段 ９０：移動部 ９１：昇降部
１０：モニタ １１：画像処理手段
Ｗ：半導体ウェーハ Ｗ１：表面 Ｗ２：裏面
Ｓ：ストリート Ｄ：デバイス Ｔ、Ｔ１：保持テープ フレーム：Ｆ
１００：第一の切削溝 １００ａ：底部 １００ｂ：エッジ
２００：第二の切削溝 ２００ａ：エッジ

Claims (2)

1. 裏面側に保持テープが貼着された半導体ウェ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該半導体ウェーハに向けて光を照射する発光体を有し該半導体ウェーハを撮像する撮像手段と、該半導体ウェーハを切削する第一の切削ブレード及び該第一の切削ブレードよりも刃厚の薄い第二の切削ブレードとを少なくとも含む切削装置を使用し、該半導体ウェーハの表面側に該第一の切削ブレードによって形成された第一の切削溝に沿って、該第二の切削ブレードによって該第一の切削溝の底部から該保持テープまで切削して該第二の切削溝を形成した場合における、該第一の切削溝の該底部に形成された該第二の切削溝のエッジを検出するためのエッジ検出方法であって、
   該切削装置における該撮像手段による該半導体ウェーハの撮像が行われる撮像領域は、外部からの光を遮蔽する遮光部材で覆われ、
   該保持テープ又は該チャックテーブルの上面に蛍光体が含有されており、
   該半導体ウェーハに該第二の切削溝を形成した後に、該第二の切削溝の溝底に該発光体からの光を照射し、該保持テープ又は該チャックテーブルの該蛍光体を燐光させる光照射ステップと、
   該光照射ステップの後に、該発光体を消光して該撮像領域を暗転させ、該第二の切削溝の溝底において露出する該保持テープの燐光により、又は、該保持テープを透過した該チャックテーブルの上面の該蛍光体の燐光により、該第二の切削溝のみが白く、その周辺は黒くなった状態で該第二の切削溝を撮像し、該第二の切削溝の該エッジを検出するエッジ検出ステップと、
   からなるエッジ検出方法。
2. 該第一の切削溝のエッジ検出後に、請求項１記載の第二の切削溝の該エッジの検出を行い、該第一の切削溝と該第二の切削溝のズレ量を検出する、
   エッジ検出方法。

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