JP2013098246A

JP2013098246A - 環状凸部除去装置

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Publication number: JP2013098246A
Application number: JP2011237599A
Authority: JP
Inventors: Vincent Atendido Paul; ヴィンセントアテンディドポール
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2013-05-20
Anticipated expiration: 2031-10-28
Also published as: JP5800681B2

Abstract

【課題】ウエーハユニットから除去した環状凸部を環状凸部収容部に確実に収容することのできる環状凸部除去装置を提供することである。
【解決手段】ウエーハユニットから環状凸部を除去する環状凸部除去装置であって、環状凸部除去機構でウエーハユニットから除去された環状凸部を収容する環状凸部収容部を備えている。環状凸部収容部は底面と側面とを有する環状凸部収容ケースと、環状凸部の内径より小さい面積を有し環状凸部収容ケースの底面から立設した立設部を含んでいる。複数の爪で支持された環状凸部の開口に立設部が挿入された状態で、複数の爪が退避位置に移動すると、切削液で環状凸部が何れかの爪に付着して爪とともに退避位置に移動しようとしても環状凸部が立設部に引っかかり、落下して環状凸部収容ケース内に収容される。
【選択図】図４

Description

本発明は、裏面に円形凹部及び円形凹部を囲繞する環状凸部が形成されたウエーハから環状凸部を除去する環状凸部除去装置に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円盤形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートとよばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切削装置で切削することにより、半導体ウエーハが個々の半導体チップ（デバイス）に分割される。

分割されるウエーハは、ストリートに沿って切削する前に裏面を研削して所定の厚みに形成される。近年、電気機器の軽量化、小型化を達成するために、ウエーハの厚さをより薄く、例えば５０μｍ程度にすることが要求されている。

このように薄く形成されたウエーハは紙のように腰がなくなり取り扱いが困難になり、搬送等において破損する恐れがある。そこで、ウエーハのデバイス領域に対応する裏面のみを研削し、デバイス領域を囲繞する外周余剰領域に対応するウエーハの裏面に補強用の環状凸部を形成する研削方法が、例えば特開２００７−１７３４８７号公報で提案されている。

このように裏面の外周に環状凸部が形成されたウエーハをストリート（分割予定ライン）に沿って分割する方法として、環状凸部を除去した後、ウエーハの表面側から切削ブレードで切削する方法が提案されている（特開２００７−１９３７９号公報参照）。

特開２００７−１７３７９号公報では、環状凸部を除去する方法として、研削によって環状凸部を除去する方法と、切削ブレードで円形凹部と環状凸部との界面を円形に切削した後、環状凸部を除去する方法が開示されている。

最近になり、研削による環状凸部の除去では円形凹部底面にスクラッチが入ったり、例えば、ウエーハの裏面の中央部に円形凹部が形成されるとともに円形凹部を囲繞する環状凸部が形成された後に、円形凹部に金属膜が成膜されたウエーハでは、環状凸部の研削中に研削砥石が金属膜を巻き込み、研削不良を引き起こしてしまうことが判明してきた。

このような問題を解決するために、特開２０１１−６１１３７号公報では、裏面に形成された円形凹部と円形凹部を囲繞する環状凸部とを有し、円形凹部と環状凸部との境界部分に分断溝が形成されたウエーハと、ウエーハの裏面に貼着された粘着テープと、粘着テープの外周部分が装着された環状フレームとから構成されるウエーハユニットから環状凸部を除去する環状凸部除去装置が開示されている。

特開２００７−１７３４８７号公報特開２００７−１９３７９号公報特開２０１１−６１１３７号公報

円形凹部と環状凸部との境界部分に分断溝を切削ブレードで形成する場合、加工品質を維持するためと切削によって発生する切削屑をウエーハ上から除去するために、切削液を供給しつつ切削が遂行され分断溝が形成される。

切削液が環状凸部を除去する際にウエーハユニット上に残存していると、複数の爪で環状凸部を支持した状態から複数の爪を待機位置に移動させて環状凸部を環状凸部収容部へ落下させようとしても、切削液で環状凸部が何れかの爪に付着して落下せず、ウエーハユニットから除去した環状凸部を環状凸部収容部に収容できないという問題が発生することがある。

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、ウエーハユニットから除去した環状凸部を環状凸部収容部に確実に収容することのできる環状凸部除去装置を提供することである。

本発明によると、裏面に形成された円形凹部と該円形凹部を囲繞する環状凸部とを有し、該円形凹部と該環状凸部との境界部分に分断溝が形成されたウエーハと、ウエーハの裏面に貼着された粘着テープと、該粘着テープの外周部分に装着された環状フレームとから構成されるウエーハユニットから該環状凸部を除去する環状凸部除去装置であって、該ウエーハユニットを保持する保持手段と、待機位置と互いに半径方向に接近した作動位置との間で同時に移動可能な環状に配設された複数の爪と、該複数の爪を鉛直方向に移動させる鉛直移動手段とを含み、該保持手段で保持された該ウエーハユニットから該環状凸部を除去する環状凸部除去手段と、該環状凸部除去手段で該ウエーハユニットから除去された該環状凸部を収容する環状凸部収容部と、該環状凸部除去手段を該保持手段と該環状凸部収容部とに位置付け可能な移動手段とを具備し、該環状凸部収容部は、底面と複数の側面とを有した環状凸部収容ケースと、該環状凸部の内径より小さい面積を有し該環状凸部収容ケースの該底面から立設した立設部とを含み、該保持手段に位置付けられた該環状凸部除去手段の該複数の爪が該鉛直移動手段で該ウエーハユニットの該粘着テープと該ウエーハとの界面の高さ位置に位置付けられた後、該作動位置に移動することで該粘着テープと該ウエーハとの界面に侵入し、該複数の爪が該鉛直移動手段によって上昇することで該ウエーハユニットから該環状凸部を除去するとともに該複数の爪で該環状凸部を支持し、該環状凸部が該複数の爪で支持された状態で該移動手段が該環状凸部除去手段を該環状凸部収容部の上方に位置付けた後、該鉛直移動手段で該複数の爪を下降させることで該複数の爪で支持した該環状凸部の開口に該立設部を挿入するとともに、該複数の爪が該退避位置に移動することで該環状凸部が落下して該環状凸部収容ケース内に収容されることを特徴とする環状凸部除去装置が提供される。

本発明の環状凸部除去装置によると、複数の爪で支持された環状凸部の開口に立設部が挿入された状態で複数の爪が退避位置に移動するため、切削液で環状凸部が何れかの爪に付着して爪ととともに退避位置に移動しようとしても立設部に引っかかり、環状凸部が爪から落下して環状凸部収容部内に確実に収容される。

半導体ウエーハの表面側斜視図である。半導体ウエーハの裏面側斜視図である。環状凸部除去装置の外観斜視図である。環状凸部除去装置の斜視図である。図５（Ａ）は爪アセンブリの側面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の底面図である。ウエーハユニット形成ステップの説明図である。ウエーハユニットの斜視図である。第１実施形態の分断溝形成ステップの説明図である。粘着力低下ステップの説明図である。チャックテーブル及び外テーブルの一部を示す拡大斜視図である。チャックテーブル及び外テーブルの一部断面側面図である。載置ステップを示す一部断面側面図である。中心合わせステップを説明する一部断面側面図である。円形凹部吸引保持ステップを示す一部断面側面図である。環状凸部支持ステップを示す一部断面側面図である。環状凸部支持ステップを示す拡大断面図である。隙間形成ステップを示す拡大断面図である。侵入ステップを示す拡大断面図である。除去ステップを示す一部断面側面図である。第１実施形態の環状凸部収容部による環状凸部除去動作を説明する側面図である（その１）。環状凸部除去動作を説明する側面図である（その２）。環状凸部除去動作を説明する側面図である（その３）。環状凸部収容部の他の実施形態による環状凸部の除去動作を説明する側面図である。

以下、本発明実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１はシリコンから形成された半導体ウエーハ１１の表面側斜視図である。半導体ウエーハ１１の表面１１ａには複数のストリート（分割予定ライン）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各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

半導体ウエーハ１１の表面１１ａは、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。また、半導体ウエーハ１１の外周には、シリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。

図２は半導体ウエーハ１１の裏面側斜視図を示している。半導体ウエーハ１１の裏面１１ｂには、デバイス領域１７に対応する裏面１１ｂが研削されて厚さが約５０μｍの円形凹部２３が形成されており、円形凹部２３の外周側は研削されずに残存されて外周余剰領域１９を含む環状凸部２５が形成されている。環状凸部２５は補強部として作用し、例えばその厚さは７００μｍである。

図３を参照すると、環状凸部除去装置２の外観斜視図が示されている。環状凸部除去装置２のハウジング４には取っ手８を有するカセット投入口６と、操作及び表示画面としてのタッチパネル１０が配設されている。

図４を参照すると、環状凸部除去装置２の機構部の斜視図が示されている。１２は紫外線照射ユニット（ＵＶ照射ユニット）であり、その上面はウエーハを収納したカセットを載置するためのカセット載置台１４として機能する。紫外線照射ユニット１２とカセット載置台１４は図示されないエレベータ機構によって昇降可能となっている。

１６はカセット載置台１４上に載置された図示しないカセットから後で説明するウエーハユニットを取り出してチャックテーブル２６まで搬送するとともに、加工の終了したウエーハユニットをカセット中に収容するプッシュプルであり、Ｚ軸方向に移動するＬ形状部材１８に装着されている。

Ｌ形状部材１８は、ボールねじ及びパルスモータから構成されるＺ軸移動機構２０を介してＹ軸移動部材２２に取り付けられている。Ｙ軸移動部材２２は、ボールねじ及びパルスモータから構成されるＹ軸移動機構２４によりＹ軸方向に移動される。

チャックテーブル２６の周りには垂直方向（Ｚ軸方向）に移動する外テーブル２７が配設されている。外テーブル２７は電磁石から構成される複数のフレーム固定部３０を有しており、図１１に示すように、外テーブル２７はエアシリンダ９０のピストンロッド９２に連結されている。エアシリンダ９０を作動することにより、外テーブル２７は図１２に示した下降位置と図１５に示した上昇位置との間で移動される。

チャックテーブル２６の保持面２６ａはウエーハ１１の円形凹部２３の直径よりも１〜３ｍｍ小さい直径を有しており、ウエーハ１１の円形凹部２３のみを粘着テープ５８を介してチャックテーブル２６で吸引保持できるようになっている。

図１０及び図１１に示されるように、外テーブル２７は電磁石から構成された複数のフレーム固定部３０と、チャックテーブル２６に吸引保持されたウエーハ１１の外周とウエーハユニット５９（図７参照）の環状フレーム５６の内周との間の粘着シート５８を吸引保持する第２保持面８２と、第２保持面８２から突出して環状凸部２５の内周部を支持する環状に配設された複数の環状凸部支持部８０とを有している。フレーム固定部３０は電磁石に替わってフレームクランプでも良い。

本実施形態の環状に配設された各環状凸部支持部８０は長さ３．０ｍｍ×幅１．０ｍｍ×高さ０．５ｍｍのサイズを有しており、φ８インチのウエーハに対して３６個配設されている。複数個の環状凸部支持部８０を設ける代わりに、連続した環状凸部支持部を設けるようにしてもよい。

第２保持面８２には複数の吸引溝８４が形成されており、図１１に示すように吸引溝８４は吸引源８８に接続されている。第２保持面８２と吸引溝８４とで粘着シート吸引部８６を構成する。図１１に示されるように、チャックテーブル２６と外テーブル２７との間には、ゴムから形成された真空リーク防止部材９４が配設されている。

図４を再び参照すると、外テーブル２７を挟むようにプッシュプル１６によりカセット中から引き出されたウエーハユニットをセンタリングする一対のセンタリングガイド２８が配設されている。センタリングガイド２８を互いに近づく方向に移動することにより、チャックテーブル２６上でのウエーハユニットの予備的センタリングが実施される。

３２は爪アセンブリであり、図５にその詳細を示すようにＺ軸方向に移動するＺ軸移動部材３４と、Ｚ軸移動部材３４の先端に固定された矩形部材３６と、矩形部材３６から互いに９０度離間して四方向に伸長する４本の案内部材３８とを含んでいる。

各案内部材３８にはボールねじ４０が取り付けられており、ボールねじ４０の一端は矩形部材３６中に収容されたパルスモータにそれぞれ連結されている。ボールねじ４０とパルスモータとにより第１爪移動手段４２が構成される。

各ボールねじ４０には水平移動部材４４中に収容されたナットが螺合しており、第１爪移動手段４２のパルスモータを駆動すると、各ボールねじ４０が回転されて水平移動部材４４が待機位置と互いに半径方向に接近した作動位置との間で移動される。

各水平移動部材４４には爪４６が取り付けられている。図５（Ｂ）に示すように、４個の爪４６が作動位置に移動されると、リング４７が形成される。各水平移動部材４４には爪４６に向かってエアを噴出するエア噴出口４８が形成されている。

再び図４を参照すると、Ｚ軸移動部材３４はボールねじ及びパルスモータから構成されるＺ軸移動機構（第２爪移動手段）５２を介してＹ軸移動部材５０に取り付けられている。

Ｙ軸移動部材５０は、ボールねじ及びパルスモータから構成されるＹ軸移動機構５４によりＹ軸方向に移動される。チャックテーブル２６に隣接して、ウエーハユニットから除去された環状凸部を回収する環状凸部回収部５５が配設されている。

環状凸部収容部５５は、底面５７ａと複数の（本実施形態では４個）側面５７ｂとを有する環状凸部収容ケース５７を含んでいる。環状凸部収容ケース５７の底面５７ａからは複数の（本実施形態では３本）柱６１が立設している。複数の柱６１で立設部６３を構成し、立設部６３の横断面積は環状凸部２５の内径の面積より小さい面積となるように設定されている。即ち、立設部６３が環状凸部２５の内径内に挿入可能なように設定されている。

以下、上述した環状凸部除去装置を使用した本発明実施形態の環状凸部除去方法について詳細に説明する。この環状凸部除去方法では、まず、図１及び図２に示したウエーハ１１を使用したウエーハユニット形成ステップを実施する。

即ち、図６に示すように、裏面中央に形成された円形凹部２３と円形凹部２３を囲繞する環状凸部２５を備えるウエーハ１１の裏面に紫外線硬化型粘着テープ５８を貼着するとともに、紫外線硬化型粘着テープ５８の外周部を環状フレーム５６の開口５６ａを塞ぐように環状フレーム５６に貼着して、図７に示すようなウエーハユニット５９を形成する。

次いで、切削ブレード又はレーザ光を用いて、ウエーハ１１の円形凹部２３と環状凸部２５との境界部分に分断溝を形成する。この分断溝形成ステップの第１実施形態では、例えば、図８に示すように、段差６１を有する切削装置のチャックテーブル６０で粘着テープ５８を介してウエーハ１１の円形凹部２３を吸引保持し、クランプ６２で環状フレーム５６を固定する。

切削ユニット６４のスピンドルハウジング６６中に回転可能に収容されたスピンドル６８の先端には切削ブレード７０が装着されている。切削ブレード７０を高速回転させながらウエーハ上面から所定深さにまで切り込ませつつチャックテーブル６０を低速で回転させて、ウエーハ１１の表面１１ａ側から円形凹部２３と環状凸部２５との境界部分を円形に切削して円形の分断溝を形成する。この円形の分断溝が形成された状態で、ウエーハ１１の円形凹部２３と環状凸部２５は粘着テープ５８に貼着されたままである。

この分断溝形成ステップは、切削ブレード７０によるサークルカットに限定されるものではなく、ウエーハ１１に対して吸収性を有する波長のレーザビームによるアブレーション加工で分断溝形成ステップを実施するようにしてもよい。

分断溝形成ステップ終了後、粘着力低下ステップを実施する。即ち、図９に示すように、ＵＶ照射ユニット１２中にウエーハユニット５９を挿入し、環状凸部２５に対応した円形開口７８を有するマスク７４を使用して、紫外線ランプ７２を点灯して円形開口７８を介して紫外線を環状凸部２５が貼着された紫外線硬化型粘着テープ５８に照射し、粘着テープ５８の環状凸部２５に対応する領域の粘着力を低下させる。

粘着力低下ステップ実施後、図１２に示すように、ウエーハ１１の円形凹部２３より僅かに小さい（１〜３ｍｍ小さい）保持面２６ａを有するチャックテーブル２６上にウエーハユニット５９を載置する。この時、フレーム固定部としての電磁石３０は非励磁（オフ）のままである。

この載置ステップを実施したとき、粘着テープ５８へのウエーハ１１の貼り付け位置のばらつきにより、ウエーハ１１の中心と環状フレーム５６の中心が一致していない場合がある。そこで、載置ステップを実施した後、ウエーハ１１の中心と環状フレーム５６の中心とを合わせる中心合わせステップを実施する。

この中心合わせステップでは、図１３に示すように、まず爪アセンブリ３２を矢印Ａ方向に下降して、複数の爪４６をチャックテーブル２６上に載置されたウエーハ１１の環状凸部２６の高さにウエーハ１１の外周側から位置付け、次いで、複数の爪４６を矢印Ｂに示すように同一速度でウエーハ中心方向に移動させることでウエーハ１１の環状凸部２６を押動して、ウエーハ１１の中心とチャックテーブル２６の中心とを位置合わせする。この位置合わせステップが終了すると、図１４に示すように、チャックテーブル２６でウエーハ１１の円形凹部２３を吸引保持する円形凹部吸引保持ステップを実施する。

次いで、図１５及び図１６に示すように、エアシリンダ９０を駆動して外テーブル２７を上昇し、外テーブル２７の環状凸部支持部８０を粘着テープ５８を介して環状凸部２５に当接させ、環状凸部２５の内周部を環状凸部支持部８０で支持する環状凸部支持ステップを実施する。この環状凸部支持ステップは、上述した円形凹部吸引保持ステップを実施する前に実施するようにしてもよい。

この環状凸部支持ステップを実施した後、図１７に示すように、電磁石３０から構成されるフレーム固定部で環状フレーム５６を固定するとともに、外テーブル２７の第２保持面８２に形成された吸引溝８４で少なくともウエーハユニット５９のウエーハ１１の外周と環状フレーム５６の内周との間の粘着テープ５８を吸引保持することにより、環状凸部２５の上面２５ａの外周側に貼着された粘着テープ５８を環状凸部２５の上面２５ａから剥離して、環状凸部２５の上面２５ａの外周側と第２保持面８２で吸引保持された粘着テープ５８との間に隙間Ｇを形成する隙間形成ステップを実施する。

隙間形成ステップを実施後、図１８に示すように、爪アセンブリ３２を矢印Ａ方向に下降して複数の爪４６を第２保持面８２上の粘着テープ５８と環状凸部２５の上面２５ａとの間に位置づけた後、矢印Ｂに示すように複数の爪４６をウエーハ１１の外周側からウエーハ中心方向に移動させて、環状凸部２５の上面２５ａと第２保持面８２で吸引保持された粘着テープ５８との間に形成された隙間Ｇに侵入させる侵入ステップを実施する。

このように爪４６を隙間Ｇに侵入させた後、図１９に示すように、複数の爪４６を矢印Ｂ方向に互いに接近させてから、矢印Ｃ方向に爪４６を引き上げて環状凸部２５をウエーハユニット５９から除去する除去ステップを実施する。

このように環状凸部２５をウエーハユニット５９から除去した後は、爪アセンブリ３２を図４で右方向に移動して環状凸部２５を環状凸部収容部５５に位置づけた後、複数の爪４６を互いに遠ざかる方向に移動して環状凸部２５を環状凸部収容ケース５７内に廃棄する。以下、この廃棄方法について図２０乃至図２３を参照して詳細に説明する。

図２０に示すように、Ｚ軸移動機構（第２爪移動手段）５２を駆動して複数の爪４６で環状凸部２５を支持した爪アセンブリ３２を矢印Ａ方向に下降させる。そして、図２１（Ａ）に示すように、複数の柱６１を環状凸部２５内に収容し、次いで図２１（Ｂ）に示すように、第１爪移動手段４２を駆動して爪４６を矢印Ｄ方向に移動して待機位置に位置付ける。

これにより、図２２に示すように、切削液で環状凸部２５が何れかの爪４６に付着して爪４６とともに退避位置に移動しようとしても柱６１に引っかかり、環状凸部２５は矢印Ｅに示すように落下して環状凸部収容ケース５７内に収容される。

図２３を参照すると、環状凸部収容ケース５７内には第２実施形態の立設部６３Ａが配設されている。本実施形態では、立設部６３Ａを環状凸部２５の内径内に収容可能な一つのブロックで構成する。

この第２実施形態の立設部６３Ａを利用する場合にも、切削液で環状凸部２５が何れかの爪４６に付着して爪４６とともに退避位置に移動しようとしても、環状凸部２５が立設部６３Ａに引っかかり、環状凸部２５は落下して環状凸部収容ケース５７内に収容される。

２環状凸部除去装置
１１半導体ウエーハ
１２ＵＶ照射ユニット
１３ストリート（分割予定ライン）
１５デバイス
２３円形凹部
２５環状凸部
２６チャックテーブル
２７外テーブル
３０電磁石
３２爪アセンブリ
４２第１爪移動手段
５２第２爪移動手段
５５環状凸部収容部
５６環状フレーム
５７環状凸部収容ケース
５８ＵＶ硬化型粘着テープ
５９ウエーハユニット
６１柱
６３，６３Ａ立設部
７０切削ブレード
８０環状凸部支持部
８２第２保持面
８４吸引溝

Claims

裏面に形成された円形凹部と該円形凹部を囲繞する環状凸部とを有し、該円形凹部と該環状凸部との境界部分に分断溝が形成されたウエーハと、ウエーハの裏面に貼着された粘着テープと、該粘着テープの外周部分に装着された環状フレームとから構成されるウエーハユニットから該環状凸部を除去する環状凸部除去装置であって、
該ウエーハユニットを保持する保持手段と、
待機位置と互いに半径方向に接近した作動位置との間で同時に移動可能な環状に配設された複数の爪と、該複数の爪を鉛直方向に移動させる鉛直移動手段とを含み、該保持手段で保持された該ウエーハユニットから該環状凸部を除去する環状凸部除去手段と、
該環状凸部除去手段で該ウエーハユニットから除去された該環状凸部を収容する環状凸部収容部と、
該環状凸部除去手段を該保持手段と該環状凸部収容部とに位置付け可能な移動手段とを具備し、
該環状凸部収容部は、底面と複数の側面とを有した環状凸部収容ケースと、
該環状凸部の内径より小さい面積を有し該環状凸部収容ケースの該底面から立設した立設部とを含み、
該保持手段に位置付けられた該環状凸部除去手段の該複数の爪が該鉛直移動手段で該ウエーハユニットの該粘着テープと該ウエーハとの界面の高さ位置に位置付けられた後、該作動位置に移動することで該粘着テープと該ウエーハとの界面に侵入し、
該複数の爪が該鉛直移動手段によって上昇することで該ウエーハユニットから該環状凸部を除去するとともに該複数の爪で該環状凸部を支持し、
該環状凸部が該複数の爪で支持された状態で該移動手段が該環状凸部除去手段を該環状凸部収容部の上方に位置付けた後、該鉛直移動手段で該複数の爪を下降させることで該複数の爪で支持した該環状凸部の開口に該立設部を挿入するとともに、該複数の爪が該退避位置に移動することで該環状凸部が落下して該環状凸部収容ケース内に収容されることを特徴とする環状凸部除去装置。