JP2019016730A - 切削装置及び被加工物の分割方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粘着テープを介して環状フレームに支持された被加工物をチップに分割する際、被加工物に発生する欠けを抑制することのできる切削装置及び被加工物の分割方法を提供する。【解決手段】被加工物を粘着テープＴ越しに吸引保持部５０の保持面５０ａで吸引保持するチャックテーブル１０と、被加工物をスピンドルに装着された切削ブレードで切削する切削ユニットと、チャックテーブルの吸引保持部に負圧を発生させるバキュームユニット５５と、制御ユニットとを備えた切削装置であって、チャックテーブルは、吸引保持部を囲繞する枠体５２と、枠体の外周で保持面より下方に環状フレームＦを引き落としつつ固定するクランプ１０ａとを含む。バキュームユニットは、負圧を測定する負圧測定器５８を含む。制御ユニットは、負圧が閾値より大きい負圧になった後に、クランプで環状フレームをクランプして引き落としつつ固定する。【選択図】図５

Description

本発明は、切削装置及び該切削装置を使用した被加工物の分割方法に関する。

半導体デバイスや発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光デバイスが表面に形成されたウェーハを、個々のデバイスチップに分割する装置として切削装置（ダイシングソー）が一般的に使用される。

ウェーハを通してダイシングテープに切り込んでウェーハをチップに完全に分割するため及びチップのハンドリングが容易なように、被加工物は外周部が環状フレームに装着されたダイシングテープ（粘着テープ）に貼着され、フレームユニットの形態で一般的に扱われる。これにより、分割後のチップはばらばらになることなく環状フレームに固定された状態で切削装置から取り外され、以降の工程に回される。

切削装置で分割される際は、被加工物はダイシングテープを介してチャックテーブルの吸引保持部にバキューム固定され、被加工物を支持する環状フレームが切削ブレードと接触しないよう、環状フレームは吸引保持部の保持面より下方に引き落とされた状態でクランプにより固定される。

特開平８−０６９９８５号公報

しかし、環状フレームを引き落として固定する際、ダイシングテープは主に半径方向に引き伸ばされる。特に、環状フレームに近い領域は伸び量が大きく、被加工物を貼着した部分のダイシングテープにも被加工物の外周付近で僅かながらも張力が働いている。

張力がダイシングテープに働いている部分の被加工物を切削ブレードで分割すると、被加工物をチップに分離する直前にチップが横方向に動いて、欠け（チッピング）が発生しやすいという課題がある。

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、粘着テープを介して環状フレームに支持された被加工物をチップに分割する際、被加工物に発生する欠けを抑制することのできる切削装置及び被加工物の分割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、粘着テープを介して環状フレームの開口に支持された被加工物を該粘着テープ越しに吸引保持部の保持面で吸引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被加工物をスピンドルに装着された切削ブレードで切削する切削ユニットと、該チャックテーブルの該吸引保持部に負圧を発生させるバキュームユニットと、少なくとも該チャックテーブル、該切削ユニット及び該バキュームユニットを制御する制御ユニットと、を備えた切削装置であって、該チャックテーブルは、該吸引保持部を囲繞する枠体と、該枠体の外周で該吸引保持部の該保持面より下方に該環状フレームを引き落としつつ固定するクランプと、を含み、該バキュームユニットは、該チャックテーブルの該吸引保持部に作用させる負圧を測定する負圧測定器を含み、該制御ユニットは、該吸引保持部が被加工物を吸引保持した際に該負圧測定器で測定される負圧が閾値より大きい負圧になった後に、該クランプで該環状フレームをクランプして引き落としつつ固定することを特徴とする切削装置が提供される。

請求項２記載の発明によると、板状の被加工物を切削して個々のチップに分割する被加工物の分割方法であって、粘着テープを介して環状フレームの開口に被加工物を支持するフレーム固定ステップと、該環状フレームに固定した被加工物を該粘着テープを介してチャックテーブルの吸引保持部で吸引保持する吸引保持ステップと、該吸引保持部で被加工物の吸引保持を開始した後、該吸引保持部に作用させる負圧が閾値より大きい負圧になったか否かを判定する判定ステップと、該判定ステップで該吸引保持部に作用させる負圧が該閾値より大きい負圧になったと判定した後、該環状フレームを該保持面より下方に引き落としつつ固定するフレーム固定ステップと、該フレーム固定ステップを実施した後、切削ブレードを該粘着テープに切り込ませつつ被加工物を切削して被加工物を個々のチップに分割する分割ステップと、を備えたことを特徴とする被加工物の分割方法が提供される。

本発明によると、切削ブレードで粘着テープを介して環状フレームに支持された被加工物を分割する際、チャックテーブルに十分に負圧を発生させた状態で被加工物を吸引保持した後、環状フレームを引き落とす。

そのため、環状フレームを保持面より下方に引き落とし、粘着テープを引き伸ばしたとしても、吸引保持部で十分にバキューム固定された部分に発生する張力は低いか又はほぼないため、被加工物をチップに分割する際に発生する欠けを抑制することができる。

本発明実施形態にかかる切削装置の斜視図である。 半導体ウェーハの表面側斜視図である。 フレームユニットの斜視図である。 図４（Ａ）はフレームユニットをチャックテーブルに載置する様子を示す断面図、図４（Ｂ）は吸引保持ステップを示す断面図である。 フレーム固定ステップを示す断面図である。 切削ステップを示す断面図である。

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の斜視図が示されている。切削装置２は、各構成要素を支持する装置基台４を備えている。装置基台４の上面には、Ｘ軸方向（加工送り方向）に長い矩形状の開口４ａが形成されている。

この開口４ａ内には、Ｘ軸移動テーブル６と、該Ｘ軸移動テーブル６をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動機構（不図示）と、Ｘ軸移動機構を覆う防塵防滴カバー８と、が設けられている。該Ｘ軸移動機構は、Ｘ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレール（不図示）を備えており、Ｘ軸ガイドレールには、Ｘ軸移動テーブル６がスライド可能に取り付けられている。

Ｘ軸移動テーブル６の下面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｘ軸ガイドレールに平行なＸ軸ボールねじ（不図示）が螺合されている。Ｘ軸ボールねじの一端部には、Ｘ軸パルスモータ（不図示）が連結されている。Ｘ軸パルスモータでＸ軸ボールねじを回転させると、移動テーブル６はＸ軸ガイドレールに沿ってＸ軸方向に移動する。

Ｘ軸移動テーブル６上には、被加工物を吸引、保持するためのチャックテーブル１０が設けられている。チャックテーブル１０は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、Ｚ軸方向（鉛直方向）に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル１０は、上述したＸ軸移動機構でＸ軸方向に加工送りされる。

チャックテーブル１０の表面（上面）は、被加工物を吸引保持する吸引保持部５０の保持面５０ａとなっている。吸引保持部５０は、チャックテーブル１０の内部に形成された流路（不図示）を通じて吸引源４６に接続されている。チャックテーブル１０の周囲には、被加工物を固定するための複数のクランプ１０ａが設けられている。

被加工物は、例えば、半導体ウェーハであり、環状フレームに保持されたテープ上に貼着され、環状フレームと一体で取り扱われる。環状フレームとテープとを用いて被加工物を取り扱うと、搬送する際に生じる衝撃等から該被加工物を保護できる。さらに、該テープを拡張すると、切削加工された被加工物を分割したり、分割後のチップの間隔を広げたりできる。なお、環状フレームとテープとを使用せずに、被加工物を単体で切削加工してもよい。

開口４ａから離れた装置基台４の前方の角部には、装置基台４から側方に突き出た突出部１２が設けられている。突出部１２の内部には空間が形成されており、この空間には、昇降可能なカセットエレベータ１６が設置されている。カセットエレベータ１６の上面には、複数の被加工物を収容可能なカセット１８が載せられる。

開口４ａに近接する位置には、上述した被加工物をチャックテーブル１０へと搬送する搬送ユニット（不図示）が設けられている。搬送ユニットでカセット１８から引き出された被加工物は、チャックテーブル１０の保持面１０ａに載置される。

装置基台４の上面には、被加工物を切削する切削ユニット１４を支持する支持構造２０が、開口４ａの上方に張り出すように配置されている。支持構造２０の前面上部には、切削ユニット１４をＹ軸方向（割り出し送り方向）及びＺ軸方向に移動させる切削ユニット移動機構２２が設けられている。

切削ユニット移動機構２２は、支持構造２０の前面に配置されＹ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール２４を備えている。Ｙ軸ガイドレール２４には、切削ユニット移動機構２２を構成するＹ軸移動プレート２６がスライド可能に取り付けられている。Ｙ軸移動プレート２６の裏面側（後面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｙ軸ガイドレール２４に平行なＹ軸ボールねじ２８が螺合されている。

Ｙ軸ボールねじ２８の一端部には、Ｙ軸パルスモータ（不図示）が連結されている。Ｙ軸パルスモータでＹ軸ボールねじ２８を回転させると、Ｙ軸移動プレート２６は、Ｙ軸ガイドレール２４に沿ってＹ軸方向に移動する。

Ｙ軸移動プレート２６の表面（前面）には、Ｚ軸方向に平行な一対のＺ軸ガイドレール３０が設けられている。Ｚ軸ガイドレール３０には、Ｚ軸移動プレート３２がスライド可能に取り付けられている。

Ｚ軸移動プレート３２の裏面側（後面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｚ軸ガイドレール３０に平行なＺ軸ボールねじ３４が螺合されている。Ｚ軸ボールねじ３４の一端部には、Ｚ軸パルスモータ３６が連結されている。Ｚ軸パルスモータ３６でＺ軸ボールねじ３４を回転させれば、Ｚ軸移動プレート３２が、Ｚ軸ガイドレール３０に沿ってＺ軸方向に移動する。

Ｚ軸移動プレート３２の下部には、被加工物を加工する切削ユニット１４と、撮像ユニット３８が固定されている。切削ユニット移動機構２２で、Ｙ軸移動プレート２６をＹ軸方向に移動させれば、切削ユニット１４及び撮像ユニット３８は割り出し送りされ、Ｚ軸移動プレート３２をＺ軸方向に移動させれば、切削ユニット１４及び撮像ユニット３８は昇降する。

４０は洗浄ユニットであり、切削ユニット１４により切削加工の施された被加工物は、搬送機構（不図示）によってチャックテーブル１０から洗浄ユニット４０へと搬送される。洗浄ユニット４０は、筒状の洗浄空間内で被加工物を吸引保持するスピンナーテーブル４２を備えている。スピンナーテーブル４２の下部には、スピンナーテーブル４２を所定の速さで回転させるモータ等の回転駆動源が連結されている。

スピンナーテーブル４２の上方には、被加工物に向けて洗浄用の流体（代表的には、水とエアーとを混合した二流体）を噴射する噴射ノズル４４が配設されている。被加工物を保持したスピンナーテーブル４２を回転させながら噴射ノズル４４から洗浄用の流体を噴射すると、切削加工後の被加工物を洗浄できる。洗浄ユニット４０で洗浄された被加工物は、搬送機構（不図示）でカセット１８内に収容される。

切削装置２には制御ユニット（コントローラ）４８が内蔵されており、チャックテーブル１０、チャックテーブル１０の移動機構、切削ユニット１４、切削ユニット移動機構２２、撮像ユニット３８、洗浄ユニット４０の制御を含む各構成要素の制御は制御ユニット４８で達成される。

図２を参照すると、板状の被加工物の一種である半導体ウェーハ（以下、単にウェーハと略称することがある）１１の表面側斜視図が示されている。ウェーハ１１の表面１１ａには複数の分割予定ライン（ストリート）１３が格子状に形成されていると共に、分割予定ライン１３に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。１１ｂはウェーハ１１の裏面である。

板状の被加工物は半導体ウェーハ１１に限定されるものではなく、表面にＬＥＤ等の光デバイスが形成された光デバイスウェーハ、セラミックス基板、樹脂基板、ガラスプレート等も本発明の分割方法の分割対象となる。

ウェーハ１１を表面にデバイス１３を備えた個々のデバイスチップに分割する際に、図３に示すように、外周部が環状フレームＦに貼着されたダイシングテープ(粘着テープ)Ｔにウェーハ１１の裏面が貼着されてフレームユニット１７の形態とされ、フレームユニット１７の形態でカセット１８中に収容される。フレームユニット１７の形態では、ウェーハ１１はダイシングテープＴを介して環状フレームＦの開口に支持される。

図４（Ａ）を参照すると、フレームユニット１７をチャックテーブル１０の吸引保持部５０に載置する様子を示す断面図が示されている。チャックテーブル１０のポーラスセラミックス等から形成された吸引保持部５０は、吸引路５４、電磁切換え弁５６を介して吸引源４６に選択的に接続されている。吸引路５４には、チャックテーブル１０の吸引保持部５０に作用させる負圧を測定する負圧測定器５８が介装されている。

チャックテーブル１０の吸引保持部５０は、ＳＵＳ等の金属から形成された枠体５２で囲繞されており、吸引保持部５０の上面である保持面５０ａと枠体５２の上面は面一に形成されている。

チャックテーブル１０の枠体５２の周囲には、フレームユニット１７の環状フレームＦをクランプして保持面５０ａより下方に環状フレームＦを引き落とす複数のクランプ(本実施形態では４個)１０ａが配設されている。吸引源４６、電磁切換え弁５６及び負圧測定器５８でバキュームユニット５５を構成する。

図４（Ｂ）に示すように、電磁切換え弁５６を連通位置に切り替えてチャックテーブル１０の吸引保持部５０に吸引源４６の負圧を作用させると、フレームユニット１７のウェーハ１１がダイシングテープＴを介して吸引保持部５０の保持面５０ａに吸引保持される。

従来のチャックテーブル１０では、電磁切換え弁５６を連通位置に切り替えて吸引保持部５０に負圧を作用させるのと同時に、フレームユニット１７の環状フレームＦをクランプ１０ａでクランプして環状フレームＦを下方に引き落とすように制御していた。

しかし、このような制御では、吸引保持部５０に作用させる負圧が十分大きくないため、環状フレームＦの引き落としに伴ってダイシングテープＴは半径方向に引き伸ばされる。特に、環状フレームＦに近い領域ではダイシングテープＴの伸び量が大きく、ウェーハ１１を貼着したダイシングテープＴの部分も外周付近等で僅かながらも張力が働いている。

張力がダイシングテープＴに働いた部分のウェーハ１１を切削ブレードで切削すると、ウェーハ１１をチップに分離する直前にチップが横方向に動いて、チップに欠け（チッピング）が発生し易いという課題があった。

本発明の切削装置２では、吸引路５４に負圧測定器５８を介装して、吸引保持部５０に作用する負圧の大きさを測定し、負圧が所定値以上になった場合に、図５に示すように、フレームユニット１７の環状フレームＦをクランプ１０ａでクランプして固定し、保持面５０ａより下方に環状フレームＦを引き落とすように制御した。

バキュームＯＮ、即ち電磁切換え弁５６を連通位置に切り替えてからの経過時間及び負圧測定器５８で測定した吸引路５４中の負圧を測定して、ウェーハ１１を個々のチップに分割した後の裏面チッピングの状態を判定して、表１に示す結果を得た。

表１の結果から、裏面チッピングの状態が良好であるのは、即ち、裏面チッピングがほとんど発生しないのは、Ｖａｃ ＯＮから１．５秒後、負圧測定器５８で測定した吸引路５４内の負圧が−８２ｋＰａより大きい負圧の場合であることが判明した。ＶａＣ ＯＮから２．５秒以上経過しても負圧の大きさはほとんど変わらなかった。

従って、負圧判定ステップでの負圧の大きさが−８２ｋＰａ以上になったＶａｃ ＯＮから１．５秒後にクランプ１０ａでフレームＦを引き落として固定するのが好ましい。より好ましくは、Ｖａｃ ＯＮから２．０秒後、負圧の大きさが−８５ｋＰａ以上になった時にクランプ１０ａでフレームユニット１７の環状フレームＦを引き落として固定する。

このように吸引保持部５０に作用させる負圧が所定の閾値より大きい負圧になってから、図５に示すフレーム固定ステップを実施する。フレーム固定ステップを実施した後、撮像ユニット３８を使用してのよく知られたアライメントを実施する。

アライメント実施後、図６に示すように、切削ユニット１４の高速回転するスピンドル６０の先端に装着された切削ブレード６２をウェーハ１１の表面１１ａ側からダイシングテープＴに至るまで切り込ませ、図１でチャックテーブル１０をＸ軸方向に加工送りすることにより、ウェーハ１１を分割予定ライン１０に沿って完全切断する。

切削ユニット１４を分割予定ライン１３のピッチずつＹ軸方向に割り出し送りしながら、第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３を切削してから、チャックテーブル１０を９０°回転し、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って同様な切削を繰り返して、ウェーハ１１を個々のチップに分割する。

上述した実施形態の分割方法では、チャックテーブル１０の吸引保持部５０に十分負圧を発生させた状態でウェーハ１１をダイシングテープＴを介して吸引保持部５０で吸引保持した後、フレームユニット１７の環状フレームＦを引き落とす。

そのため、環状フレームＦを保持面５０ａより下方に引き落とし、ダイシングテープＴを引き伸ばしたとしても、吸引保持部５０で十分にバキューム固定されたダイシングテープＴの部分に発生する張力は低いか又はほぼないため、ウェーハ１１を分割する際に発生するチッピング（欠け）を抑制することができる。

１０ チャックテーブル
１０ａ クランプ
１１ 半導体ウェーハ
１３ 分割予定ライン
１４ 切削ユニット
１５ デバイス
１７ フレームユニット
４６ 吸引源
５０ 吸引保持部
５０ａ 保持面
５４ 吸引路
５５ バキュームユニット
５６ 電磁切換え弁
５８ 負圧測定器

Claims (2)

1. 粘着テープを介して環状フレームの開口に支持された被加工物を該粘着テープ越しに吸引保持部の保持面で吸引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被加工物をスピンドルに装着された切削ブレードで切削する切削ユニットと、該チャックテーブルの該吸引保持部に負圧を発生させるバキュームユニットと、少なくとも該チャックテーブル、該切削ユニット及び該バキュームユニットを制御する制御ユニットと、を備えた切削装置であって、
   該チャックテーブルは、
   該吸引保持部を囲繞する枠体と、
   該枠体の外周で該吸引保持部の該保持面より下方に該環状フレームを引き落としつつ固定するクランプと、を含み、
   該バキュームユニットは、
   該チャックテーブルの該吸引保持部に作用させる負圧を測定する負圧測定器を含み、
   該制御ユニットは、
   該吸引保持部が被加工物を吸引保持した際に該負圧測定器で測定される負圧が閾値より大きい負圧になった後に、該クランプで該環状フレームをクランプして引き落としつつ固定することを特徴とする切削装置。
2. 板状の被加工物を切削して個々のチップに分割する被加工物の分割方法であって、
   粘着テープを介して環状フレームの開口に被加工物を支持するフレーム固定ステップと、
   該環状フレームに固定した被加工物を該粘着テープを介してチャックテーブルの吸引保持部で吸引保持する吸引保持ステップと、
   該吸引保持部で被加工物の吸引保持を開始した後、該吸引保持部に作用させる負圧が閾値より大きい負圧になったか否かを判定する判定ステップと、
   該判定ステップで該吸引保持部に作用させる負圧が該閾値より大きい負圧になったと判定した後、該環状フレームを該保持面より下方に引き落としつつ固定するフレーム固定ステップと、
   該フレーム固定ステップを実施した後、切削ブレードを該粘着テープに切り込ませつつ被加工物を切削して被加工物を個々のチップに分割する分割ステップと、
   を備えたことを特徴とする被加工物の分割方法。