JP2012094793A - ウエーハ支持プレート及びウエーハ支持プレートの使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ダイシングテープを使用せずにウエーハをハーフカット可能なウエーハ支持プレートを提供することである。
【解決手段】 ウエーハを支持し搬送するためのウエーハ支持プレートであって、円形凹部から形成されウエーハを収容して支持するウエーハ支持部と、該円形凹部の底に形成された複数の貫通孔と、該ウエーハ支持部を囲繞し加工装置の搬送手段が作用するフレーム部と、を具備したことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ウエーハを支持し搬送するためのウエーハ支持プレート及びその使用方法に関する。

例えば、半導体デバイス製造プロセスにおいては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に形成されたストリート（分割予定ライン）によって区画された各領域にそれぞれＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成し、該デバイスが形成された各領域を分割予定ラインに沿って分割することにより個々のデバイスを製造している。

半導体ウエーハを個々のデバイスに分割する分割装置としては、一般にダイシング装置と呼ばれる切削装置が用いられており、この切削装置は非常に薄い切刃を有する切削ブレードによって半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切削してウエーハを個々のデバイスに分割する。このようにして分割されたデバイスは、パッケージングされて携帯電話やパソコン等の電気機器に広く利用されている。

近年、携帯電話やパソコン等の電気機器はより軽量化、小型化が求められており、より薄いデバイスが要求されている。ウエーハをより薄いデバイスに分割する技術として、所謂先ダイシング法と称する分割技術が開発され、実用化されている（例えば、特開平１１−４０５２０号公報参照）。

この先ダイシング法は、半導体ウエーハの表面から分割予定ラインに沿って所定の深さ（デバイスの仕上がり厚さに相当する深さ）の分割溝を形成し、その後、表面に分割溝が形成された半導体ウエーハの裏面を研削して該裏面に分割溝を表出させウエーハを個々のデバイスに分割する技術であり、デバイスの厚さを５０μｍ以下に加工することが可能である。

先ダイシング法では、ウエーハを完全切断しないでハーフカットすることからフルカット時に使用するダイシングテープを使用する必要がなく、ダイシングテープを節約するためにハーフカットを実施するための専用の切削装置が本出願人によって開発されている（特開２００４−２３５６２２号公報参照）。

特開平１１−４０５２０号公報 特開２００４−２３５６２２号公報 特開２００５−１６６９６９号公報

しかし、特許文献２に開示されたようなハーフカット専用の切削装置は汎用性がなく、ハーフカットを実施しない場合は稼動が中断され生産性が悪いという問題がある。一方、ダイシングテープを介して環状フレームでウエーハを支持すれば、一般的なダイシングテープを使用してハーフカットを実施できるが、ダイシングテープの使用が必要になり不経済であ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、ウエーハをハーフカットする際にダイシングテープを使用する必要のないウエーハ支持プレート及びその使用方法を提供することである。

請求項１記載の発明によると、ウエーハを支持し搬送するためのウエーハ支持プレートであって、円形凹部から形成されウエーハを収容して支持するウエーハ支持部と、該円形凹部の底に形成された複数の貫通孔と、該ウエーハ支持部を囲繞し加工装置の搬送手段が作用するフレーム部と、を具備したことを特徴とするウエーハ支持プレートが提供される。

好ましくは、円形凹部の底には滑り止めシートが配設されている。

請求項３記載の発明によると、ウエーハを保持する吸引力が作用する保持面を備えた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に所定の加工を施す加工手段と、該チャックテーブルにウエーハを搬入する第１搬送手段と、該チャックテーブルからウエーハを搬出する第２搬送手段とを具備した加工装置における請求項１又は２記載のウエーハ支持プレートの使用方法であって、ウエーハが収容された該ウエーハ支持プレートの該フレーム部に該第１搬送手段が作用してウエーハを該チャックテーブルの保持面に搬入するウエーハ搬入工程と、該チャックテーブルの保持面に吸引力を作用させ該円形凹部の底に形成された該複数の貫通孔を介してウエーハを吸引保持する保持工程と、該加工手段によってウエーハに所定の加工を施す加工工程と、該チャックテーブルからウエーハを搬出する該第２搬送手段を該ウエーハ支持プレートの該フレーム部に作用させるとともに、該チャックテーブルの保持面に作用する吸引力を解除して該チャックテーブルからウエーハを搬出するウエーハ搬出工程と、を具備したことを特徴とするウエーハ支持プレートの使用方法が提供される。

好ましくは、ウエーハ支持プレートの円形凹部の深さは、ウエーハに形成する切削溝の底からウエーハの裏面までの距離よりも浅くなるように設定されている。

本発明のウエーハ支持プレートでウエーハを支持することにより、ハーフカットを実施する専用の切削装置を使用しなくても、ダイシングテープを使用することなく且つ一般的なダイシング装置を使用してウエーハをハーフカットすることが可能となり経済的である。また、本発明のウエーハ支持プレートは繰り返し使用でき経済的である。

更に、ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザビームをウエーハの表面に照射してアブレーション加工を施し分割溝を形成するレーザ加工装置、及びウエーハに対して透過性を有する波長のレーザビームをウエーハの内部に集光して照射しウエーハ内部に改質層を形成するレーザ加工装置においても、本発明のウエーハ支持プレートを使用することが可能であり、ダイシングテープの使用を回避でき経済的である。

切削装置の外観斜視図である。 本発明実施形態のウエーハ支持プレートでウエーハを支持する様子を示す分解斜視図である。 ウエーハ支持プレートでウエーハを支持した状態の斜視図である。 ウエーハ支持プレートの縦断面図である。 ウエーハ支持プレートで支持されたウエーハを切削している様子を示す斜視図である。

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、本発明のウエーハ支持プレートを使用してウエーハをハーフカットすることのできる切削装置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及び図３に示すように、ダイシング対象のデバイスウエーハＷの表面においては、第１のストリート（分割予定ライン）Ｓ１と第２のストリート（分割予定ライン）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。１１はシリコンウエーハＷの結晶方位を示すマークとしてのノッチである。

図２を参照すると、ウエーハＷを本発明実施形態のウエーハ支持プレート３０により支持する様子を示す分解斜視図が示されている。ウエーハ支持プレート３０は、ウエーハＷの直径よりも僅かばかり大きな直径を有する円形凹部３２を有しており、円形凹部３２の底には複数の貫通孔３４が形成されている。更に、円形凹部３２に臨んでウエーハＷのノッチ１１に嵌合する突起３１が形成されている。

ウエーハ支持プレート３０は円形凹部３２を囲繞するフレーム部３３を有しており、このフレーム部３３に切削装置２の搬送手段が作用してウエーハ支持プレート３０を搬送する。ウエーハ支持プレート３０は好ましくは樹脂から形成されるが、アルミニウム等の金属から形成するようにしてもよい。

ウエーハ支持プレート３０はウエーハＷをハーフカットするために用いられるので、円形凹部３２の深さはウエーハＷに形成する切削溝の底からウエーハＷの裏面までの距離より僅かに浅い深さに設定される。例えば、ウエーハＷの厚さが７００μｍであり、切削溝の深さを１００μｍとすると、円形凹部３２の深さは６００μｍより浅く、例えば５００μｍに設定される。

円形凹部３２がウエーハＷを支持するウエーハ支持部となり、ウエーハ支持プレート３０の突起３１をウエーハＷのノッチ１１に嵌合するようにして、ウエーハＷを円形凹部３２中に挿入した状態の斜視図が図３に示されている。好ましくは、ウエーハを支持する円形凹部３２の底には、図４の縦断面図で示すように、滑り止めシート３６が配設されている。

滑り止めシート３６にも、貫通孔３４に連通する複数の貫通孔３７が形成されている。ウエーハ支持部として作用する円形凹部３２の底に滑り止めシート３６を設けたことにより、ウエーハＷをウエーハ支持プレート３０で支持して搬送中にウエーハＷが円形凹部３２から飛び出ることが防止される。

図１を再び参照すると、ウエーハカセット８中にウエーハ支持プレート３０で支持されたウエーハＷが複数枚収容される。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Ｗ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を支持したウエーハ支持プレート３０のフレーム部３３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の保持面上で吸引されるとともに、複数のクランプ１９によりウエーハ支持プレート３０のフレーム部３３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。

切削が終了したウエーハＷは、搬送手段２５によりチャックテーブル１８から搬出されてスピンナ洗浄装置２７に搬送され、スピンナ洗浄装置２７でスピン洗浄及びスピン乾燥される。

次に、このように構成された本発明実施形態のウエーハ支持プレート３０の使用方法について説明する。ウエーハ支持プレートの使用方法は、ウエーハＷが収容支持されたウエーハ支持プレート３０のフレーム部３３にウエーハＷを搬入する搬送手段１６が作用して、チャックテーブル１８の保持面にウエーハＷを搬入するウエーハ搬入工程と、チャックテーブル１８の保持面に吸引力を作用させウエーハ保持プレート３０の円形凹部３２の底に形成された複数の貫通孔３４を介してウエーハＷを吸引保持する保持工程を含んでいる。

このようにウエーハＷをウエーハ支持プレート３０を介してチャックテーブル１８で吸引保持してから、切削手段（加工手段）２４でウエーハＷに切削加工を施す切削工程を実施する。この切削工程を図５を参照して説明する。

図５を参照すると、切削手段２４によりウエーハ支持プレート３０に支持されたウエーハＷをストリートに沿って切削する様子の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は電鋳ブレードであり、ニッケル母材中にダイアモンド砥粒が分散されてなる切刃２８ａをその外周部に有している。

４０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の側面に沿って伸長する図示しない切削水ノズル及び切削水を切削ブレード２８の切刃２８ａとウエーハＷとの接触領域に噴射する切削水噴射ノズル４６が取り付けられている。

切削水供給部４４からの切削水がパイプ４２を介して図示しない切削水ノズルに供給され、パイプ４８を介して切削水噴射ノズル４６に供給される。切削水は切削水供給部４４で例えば約０．３ＭＰａに加圧されており、切削水噴射ノズル４６からは毎分１．６〜２．０リットルの流量で噴射される。

５０は着脱カバーであり、ねじ５２によりブレードカバー４０に着脱可能に取り付けられている。着脱カバー５０は切削ブレード２８の側面に沿って伸長する切削水ノズル５４を有しており、切削水はパイプ５６を介して切削水ノズル５４に供給される。

６０は切削ブレード２８の切刃２８ａの欠け又は磨耗を検出するブレードセンサを内蔵したブレード検出ブロックであり、ねじ６２によりブレードカバー４０に着脱可能に取り付けられている。ブレード検出ブロック６０は、ブレードセンサの位置を調整する調整ねじ６４を有している。

ウエーハ支持プレート３０に支持されたウエーハＷをストリートＳ１，Ｓ２に沿って切削する前に、よく知られたパターンマッチング等の手法により、切削すべきストリートＳ１，Ｓ２と切削ブレード２８とのアライメントを実施する。

アライメント実施後、第１のストリートＳ１と切削ブレード２８との位置合わせを行い、チャックテーブル１８を図５で矢印Ｘで示すＸ軸方向に移動させるとともに、切削ブレード２８を矢印Ａの方向に高速回転（例えば３００００ｒｐｍ）させながら切削手段２４を下降させ、位置合わせされた第１のストリートＳ１に所定の深さ（デバイスの仕上がり厚さに相当する深さ）の分割溝を形成する。

この分割溝の深さは、ウエーハ支持プレート３０のフレーム部３３の上面に届かない深さ、例えば１００μｍとする。このように切削ブレード２８でウエーハＷをハーフカットすることにより、ウエーハ支持プレート３０を傷つけずに所定深さの分割溝を形成することができる。

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しながら切削を行うことにより、第１のストリートＳ１が全てハーフカットされ、同様な分割溝が形成される。更に、チャックテーブル１８を９０度回転させてから、上記と同様な切削を行うと、第２のストリートＳ２が全てハーフカットされ同様な分割溝が形成される。

このように全てのストリートＳ１，Ｓ２をハーフカットする加工工程実施後、チャックテーブル１８の吸引力を解除してから、搬送手段２５の吸着部をウエーハ支持プレート３０のフレーム部３３に作用させてウエーハ支持プレート３０を吸引保持し、スピンナ洗浄装置２７まで搬送し、スピンナ洗浄装置２７でウエーハＷをスピン洗浄及びスピン乾燥する。

次いで、ウエーハＷの表面に保護テープを貼着した後、研削装置を使用した裏面研削工程により、分割溝が形成されたウエーハの裏面を研削して該裏面に分割溝を表出させることにより、ウエーハＷを個々のデバイスＤに分割することができる。

上述した本発明の実施形態によると、ウエーハ支持プレート３０でウエーハＷを支持することで、ハーフカットを実施する専用の切削装置を使用しなくても、一般的なダイシング装置を使用して更にダイシングテープを使用せずにウエーハＷをハーフカットすることが可能となり、非常に経済的である。また、ウエーハ支持プレート３０は繰り返し使用することができるため経済的である。

上述した実施形態では本発明のウエーハ支持プレート３０を切削装置２に適用した例について説明したが、本発明のウエーハ支持プレート３０はこの使用方法に限定されるものではなく、ウエーハＷに対して吸収性を有する波長のレーザビームをウエーハＷの表面に照射してアブレーション加工を施し分割溝を形成するレーザ加工装置及びウエーハＷに対して透過性を有する波長のレーザビームをウエーハＷの内部に集光して照射しウエーハ内部に改質層を形成するレーザ加工装置にも同様に使用することができる。

２ 切削装置
１８ チャックテーブル
２４ 切削手段
２８ 切削ブレード
３０ ウエーハ支持プレート
３２ 円形凹部（ウエーハ支持部）
３３ フレーム部
３４ 貫通孔

Claims (5)

1. ウエーハを支持し搬送するためのウエーハ支持プレートであって、
   円形凹部から形成されウエーハを収容して支持するウエーハ支持部と、
   該円形凹部の底に形成された複数の貫通孔と、
   該ウエーハ支持部を囲繞し加工装置の搬送手段が作用するフレーム部と、
   を具備したことを特徴とするウエーハ支持プレート。
2. 該円形凹部の底には滑り止めシートが配設されている請求項１記載のウエーハ支持プレート。
3. ウエーハを保持する吸引力が作用する保持面を備えた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に所定の加工を施す加工手段と、該チャックテーブルにウエーハを搬入する第１搬送手段と、該チャックテーブルからウエーハを搬出する第２搬送手段とを具備した加工装置における請求項１又は２記載のウエーハ支持プレートの使用方法であって、
   ウエーハが収容された該ウエーハ支持プレートの該フレーム部に該第１搬送手段が作用してウエーハを該チャックテーブルの保持面に搬入するウエーハ搬入工程と、
   該チャックテーブルの保持面に吸引力を作用させ該円形凹部の底に形成された該複数の貫通孔を介してウエーハを吸引保持する保持工程と、
   該加工手段によってウエーハに所定の加工を施す加工工程と、
   該チャックテーブルからウエーハを搬出する該第２搬送手段を該ウエーハ支持プレートの該フレーム部に作用させるとともに、該チャックテーブルの保持面に作用する吸引力を解除して該チャックテーブルからウエーハを搬出するウエーハ搬出工程と、
   を具備したことを特徴とするウエーハ支持プレートの使用方法。
4. 該加工手段はウエーハに切削加工を施す切削ブレードを備えた切削手段から構成され、
   該加工工程において、該ウエーハ支持プレートに支持されたウエーハに切削溝を形成する請求項３記載のウエーハ支持プレートの使用方法。
5. 該ウエーハ支持プレートの該円形凹部の深さは、ウエーハに形成する切削溝の底からウエーハの裏面までの距離より僅かに浅いことを特徴とする請求項４記載のウエーハ支持プレートの使用方法。

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