JP2021052144A - ウエーハの加工方法、及びウエーハの加工装置 - Google Patents

ウエーハの加工方法、及びウエーハの加工装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ウエーハの裏面側に金属膜が被覆されている場合であっても、裏面側から分割予定ラインに沿って分割する加工を施すことができるウエーハの加工方法を提供する。【解決手段】ウエーハの加工方法は、シートTによってウエーハ10の表面とフレームFとを一体に貼着する一体工程と、フレームを固定する固定部22と透明板で形成されたウエーハテーブルに液体の層を形成する液体層形成工程と、シート側を液体の層が形成されたウエーハテーブルに載置しシートを介してウエーハをウエーハテーブルに固定すると共に、フレームをフレーム固定部で固定する固定工程と、ウエーハテーブルの支持面に対して反対側に位置付けられた撮像手段40によってウエーハテーブルとシートとを透かしてウエーハの表面に形成された分割予定ライン14を検出する検出工程と、検出工程で検出された分割予定ラインに対応する裏面10bに加工を施す加工工程を含む。【選択図】図5

Description

本発明は、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハの加工方法、及び該ウエーハを加工する加工装置に関する。
IC、LSI等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは、ダイシング装置、レーザー加工装置によって個々のデバイスチップに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
また、デバイスがCMOS、CCD等のイメージセンサーを表面に複数備えたウエーハを個々のデバイスチップに分割すると、加工屑がデバイスチップの表面に付着してデバイスチップの品質を低下させることから、ウエーハの表面にダイシングテープを配設し、赤外線カメラによってウエーハの裏面から分割予定ラインを検出して個々のデバイスチップに分割することが提案されている(例えば、特許文献1を参照)。
特開平06−232255号公報
上記したようにデバイスを表面に形成されたウエーハは、裏面に金属膜が形成される場合があり、その場合は、裏面側から赤外線カメラを使用して撮像しても、赤外線が金属膜を透過せず、表面側に形成された分割予定ラインを検出することができないという問題がある。
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、ウエーハの裏面側に金属膜が被覆されている場合であっても、裏面側から分割予定ラインに沿って分割する加工を施すことができるウエーハの加工方法、及びウエーハの加工装置を提供することにある。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハの加工方法であって、ウエーハを収容する開口部を有するフレームの該開口部にウエーハを位置付けてシートによってウエーハの表面とフレームとを一体に貼着する一体工程と、フレームを固定する固定部と、ウエーハを支持する支持面を備え透明板で形成されたウエーハテーブルとから少なくとも構成された支持手段の該ウエーハテーブルの支持面に液体の層を形成する液体層形成工程と、シート側を該液体の層が形成されたウエーハテーブルに載置し該シートを介してウエーハを該ウエーハテーブルに固定すると共に、フレームを該フレーム固定部で固定する固定工程と、該ウエーハテーブルの支持面に対して反対側に位置付けられた撮像手段によって該ウエーハテーブルとシートとを透かしてウエーハの表面に形成された分割予定ラインを検出する検出工程と、該検出工程で検出された分割予定ラインに対応する裏面に加工を施す加工工程と、を含み構成されるウエーハの加工方法が提供される。
該液体層形成工程において使用される液体は水であることが好ましい。また、該加工工程において、切削ブレードを回転可能に備えた切削手段によって分割予定ラインに対応する裏面に切削加工を施すようにしてもよい。さらに、該加工工程の後、該ウエーハテーブルと該シートとの間にエアーを吹き付けて一体になったフレームとウエーハを該支持手段から離反させて搬出する搬出工程が含まれるようにしてもよい。
該加工工程の後、該ウエーハテーブルと該シートとの間にエアーを吹き付けて一体になったフレームとウエーハを該支持手段から離反させて搬出する搬出工程が含まれてもよい。
また、本発明によれば、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハを収容する開口部を有するフレームの該開口部にウエーハを位置付けてシートによってウエーハの表面とフレームとが一体になったウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハの加工装置であって、フレームを固定するフレーム固定部と、ウエーハを支持する支持面を備え透明板で形成されたウエーハテーブルとから少なくとも構成された支持手段と、該ウエーハテーブルの支持面に液体の層を形成する液体層形成手段と、該ウエーハテーブルの支持面に対して反対側に位置付け可能に配設された撮像手段と、該ウエーハテーブルと該シートとの間にエアーを吹き付けるエアー吹付け手段と、を含み構成されるウエーハの加工装置が提供される。
本発明のウエーハの加工方法は、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハの加工方法であって、ウエーハを収容する開口部を有するフレームの該開口部にウエーハを位置付けてシートによってウエーハの表面とフレームとを一体に貼着する一体工程と、フレームを固定する固定部と、ウエーハを支持する支持面を備え透明板で形成されたウエーハテーブルとから少なくとも構成された支持手段の該ウエーハテーブルの支持面に液体の層を形成する液体層形成工程と、シート側を該液体の層が形成されたウエーハテーブルに載置し該シートを介してウエーハを該ウエーハテーブルに固定すると共に、フレームを該フレーム固定部で固定する固定工程と、該ウエーハテーブルの支持面に対して反対側に位置付けられた撮像手段によって該ウエーハテーブルとシートとを透かしてウエーハの表面に固定された分割予定ラインを検出する検出工程と、該検出工程で検出された分割予定ラインに対応する裏面に加工を施す加工工程と、を含んでいることにより、ウエーハの裏面に金属膜が被覆されていても、ウエーハの裏面から分割予定ラインに沿って正確に加工を施して、個々のデバイスチップに分割することができる。また、該シートの裏面側に曇り加工が施されている場合であっても、該液体の層によって視野が鮮明になり、ウエーハの表面とフレームとを一体に貼着するシートとを透かしてウエーハの表面に形成された分割予定ラインを確実に検出することができる。
また、本発明のウエーハの加工装置は、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハを収容する開口部を有するフレームの該開口部にウエーハを位置付けてシートによってウエーハの表面とフレームとが一体になったウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハの加工装置であって、フレームを固定するフレーム固定部とウエーハを支持する支持面を備え透明板で形成されたウエーハテーブルとから少なくとも構成された支持手段と、ウエーハテーブルに液体の層を形成する液体層形成手段と、該ウエーハテーブルの支持面に対して反対側に位置付け可能に配設された撮像手段と、該ウエーハテーブルと該シートとの間にエアーを吹き付けるエアー吹付け手段と、を含み構成されることから、ウエーハの裏面に金属膜が被覆されていても、ウエーハの裏面から分割予定ラインに沿って正確に加工を施して、個々のデバイスチップに分割することができる。また、該シートの裏面側に曇り加工が施されている場合であっても、該液体の層によって視野が鮮明になり、ウエーハの表面と、フレームとを一体に貼着するシートとを透かしてウエーハの表面に形成された分割予定ラインを確実に検出することができる。
本実施形態で加工される被加工物としてのウエーハを示す斜視図である。 本実施形態のウエーハの加工装置を示す斜視図である。 図2に示すウエーハの加工装置に配設された支持手段の一部を分解して示す斜視図である。 液体層形成工程の実施態様を示す斜視図である。 検出工程の実施態様を示す斜視図である。 加工工程の実施態様を示す斜視図である。 搬出工程においてエアー吹付け手段を作動させる態様を示す斜視図である。
以下、本発明に基づいて構成されるウエーハの加工方法、及びウエーハの加工装置に係る実施形態について添付図面を参照しながら、詳細に説明する。
図1には、本発明のウエーハの加工方法、及びウエーハの加工装置によって加工される被加工物の一例が示されている。図1に示す被加工物は、複数のデバイス12が分割予定ライン14によって区画され表面10aに形成されたウエーハ10である。ウエーハ10の裏面10bには、金属膜16が形成されている。ウエーハ10は、図1に示すように、ウエーハ10を収容可能な開口部を有するフレームFの該開口部に、ウエーハ10を反転して金属膜16が形成された裏面10bを上方に向けて位置付けられ、粘着性を有するシートTによってウエーハ10の表面10aとフレームFとが一体に貼着されている。
図2には、本発明のウエーハの加工方法を実施するために好適なウエーハの加工装置として例示されるダイシング装置1の全体斜視図が示されている。ダイシング装置1は、フレーム固定部として機能するクランプ22と、ウエーハ10を支持する支持面24aを備え透明板で形成されたウエーハテーブル24とにより少なくとも構成された支持手段20と、支持手段20を構成するウエーハテーブル24に液体の層を形成する液体層形成手段30と、ウエーハテーブル24の支持面24aに対して反対側に位置付け可能に配設された撮像手段40と、ウエーハテーブル24とシートTとの間にエアーを吹き付けるエアー吹付け手段50と、を備えている。
さらにダイシング装置1は、支持手段20を図中矢印Xで示すX軸方向に加工送りするX軸移動手段60と、ウエーハ10の裏面に加工を施す加工手段としてウエーハテーブル24上に保持されるウエーハ10を切削する切削手段70と、切削手段70を該X軸方向と直交する図中矢印Yで示すY軸方向に割り出し送りするY軸移動手段80と、を備えている。
支持手段20は、図2に示すように、X軸方向において移動自在に基台2に搭載された矩形状のX軸方向可動板21と、X軸方向可動板21の上面に固定された断面コ字状の支持台23と、支持台23上に配設され、上部にウエーハテーブル24が載置される円筒状の回転支柱25とを含む。上記したクランプ22は、回転支柱25とウエーハテーブル24との間に配設され、周方向において等間隔で複数配設される。
X軸移動手段60は、モータ61の回転運動を、ボールねじ62を介して直線運動に変換してX軸方向可動板21に伝達し、基台2上のX軸案内レール2A、2Aに沿ってX軸方向可動板21をX軸方向において進退させる。
切削手段70は、支持手段20がX軸方向において移動する領域のY軸方向に隣接した後方位置に配設されている。切削手段70はスピンドルユニット71を備えている。スピンドルユニット71は、回転スピンドル72の先端部に固定され外周に切り刃を有する切削ブレード73と、切削ブレード73を保護するブレードカバー74とを備えている。ブレードカバー74には、切削ブレード73に隣接する位置に切削水供給手段75が配設されており、ブレードカバー74を介して導入される切削水を切削位置に向けて供給する。スピンドルユニット71の他端側には図示しないモータ等の回転駆動源が収容されており、該モータは回転スピンドル72を回転させることで切削ブレード73を回転させる。
上記した切削手段70は、切削手段支持部77によって支持されている。基台2上には、Y軸方向に平行な一対のY軸案内レール2B、2Bが配設されており、Y軸案内レール2B、2Bには切削手段支持部77がスライド可能に取り付けられている。切削手段支持部77は、Y軸移動手段80によってY軸方向に沿って移動可能に構成されている。Y軸移動手段80は、モータ81の回転運動を、ボールねじ82を介して直線運動に変換して、切削手段支持部77に伝達し、基台2上のY軸案内レール2B、2Bに沿って切削手段支持部77をY軸方向において進退させる。
切削手段支持部77の上部側面には、矢印Zで示すZ軸方向(上下方向)に平行な一対のZ軸案内レール78が設けられている。Z軸案内レール78には、スピンドルユニット71を支持するZ軸移動基台76がスライド可能に取り付けられている。切削手段支持部77には、モータ79が配設されており、モータ79の回転を図示しないボールねじを介して直線運動に変換し、Z軸移動基台76に伝達する。モータ79を回転させることにより、Z軸移動基台76を介してスピンドルユニット71をZ軸方向において進退させる。
撮像手段40は、切削手段支持部77に設置されたカメラ延長部材41と、カメラ延長部材41の先端部に配設された撮像カメラ42を備えている。撮像カメラ42は、支持台23がX軸方向で移動されて切削ブレード74の直下に位置付けられた際に、コ字状に形成された支持台23の内部に位置付けられて、ウエーハテーブル24の支持面24aに対して反対側に位置付けられる。この結果、ウエーハテーブル24に支持されたウエーハ10の表面10a側を撮像カメラ42によって下方から撮像することが可能になっている。撮像手段40は、ウエーハ10を切削加工する際に、ウエーハ10を撮像して画像を取得してアライメントを実施し、切削すべきウエーハ10の分割予定ライン14の位置を検出する。
液体層形成手段30は、切削手段支持部77に設置され、切削手段70を構成するスピンドルユニット71に対し、X軸方向で隣接した位置に形成されている。液体層形成手段30の先端部にはノズル部32が形成されており、ノズル部32は、ウエーハテーブル24がX軸方向において移動した際に、ウエーハテーブル24の中心の直上に位置付けられるように構成されている。液体層形成手段30には、図示しない液体供給手段が備えられており、該液体供給手段から圧送された液体は、ノズル部32から下方に向けて所定量供給される。液体層形成手段30によって供給される液体は透明な液体であり、好ましくは水である。
図3を参照しながら、図2に示した支持手段20についてさらに詳しく説明する。図3は、支持手段20を構成する支持台23上に構成された部材を分解した状態で示す図である。断面コ字状に形成された支持台23の上面23aには、リング状の摺動部材23bが配設されており、摺動部材23bには、図示しない吸引ポンプに接続された吸引孔23cを底部に備えた吸引溝23dが形成されている。摺動部材23bの中心側には、円筒部材23eが立設されている。回転支柱25は円筒状の部材であり、回転支柱25の中空部25aに支持台23の円筒部材23eを挿入しながら回転支柱25の支柱底部25bを摺動部材23b上に載置する。回転支柱25の下部外周には、被駆動歯車25cが形成されており、支持台23の上面23aに配設された図示しないモータの回転を伝達する回転伝達部26の歯車が噛合うように設定されている。回転支柱25の中空部25aの内径は、円筒部材23eの外径よりも僅かに大きい径で形成され、また、回転支柱25の支柱底部25bには、摺動部材23bの吸引溝23dと一致する僅かな凸部が形成されていることにより、回転伝達部26の回転が回転支柱25に伝達されて滑らかに回転させられる。回転支柱25には、上下方向に貫通する連通孔25dが形成されている。吸引溝23dと回転支柱25の底部によって形成された空間に形成された吸引孔23cの負圧は、連通孔25dを介して回転支柱25の上面にも作用する。
回転支柱25の上面には、ウエーハテーブル24が載置される。ウエーハテーブル24は少なくともウエーハを支持する支持面24aが透明板で構成される。該透明板はガラスにより構成されるが、本発明はこれに限定されず、透明なアクリル樹脂の板であってもよい。ウエーハテーブル24の支持面24aの外周にはリング状の吸引溝24bが形成され、吸引溝24bの底部には、回転支柱25の連通孔25dと連通される吸引孔24cが形成される。吸引溝24bは、ウエーハ10より僅かに大径に設定され、ウエーハテーブル24上にウエーハ10を固定する際には、ウエーハ10の外周に沿ってシートTを吸引し固定する。
支持台23の上面23aには、エアー吹付け手段50を構成するエアー吹付けノズル52が配設される。エアー吹付けノズル52は、回転支柱25の近傍に配設され、図示しないエアーポンプを作動させることにより、回転支柱25の側方からウエーハテーブル24の支持面24aに向けてエアーを噴射する。
本実施形態のダイシング装置1は概ね上記したとおりの構成を備えており、本実施形態のダイシング装置1によって実現されるウエーハの加工方法について、以下に説明する。
本実施形態によって実現されるウエーハの加工方法を実施するに際し、まず、図1に示すように、ウエーハ10を収容する開口部を有するフレームFの該開口部にウエーハ10を位置付けて粘着性を有するシートTによってウエーハ10の表面10aとフレームFとを貼着して一体とする(一体工程)。この結果、ウエーハ10は、分割予定ライン14が形成された表面10a側とは反対側であって、金属膜16が形成された裏面10bが上方に向けられてフレームFに保持される。
上記一体工程を実施したならば、X軸移動手段60を作動して、支持台23をX軸方向において移動し、ウエーハテーブル24の中心を、液体層形成手段30のノズル部32の直下に位置付ける。このとき、必要に応じて、Y軸移動手段80を作動して、液体層形成手段30を支持する切削手段支持部77の位置を調整してもよい。ウエーハテーブル24の中心をノズル部32の直下に移動させたならば、図4に示すように、ノズル部32の先端から所定量の透明な液体W(本実施形態では水)を供給し、ウエーハテーブル24上に液体の層を形成する(液体層形成工程)。該所定量は、後述するようにウエーハ10が貼着されたシートTが載置された際に、表面張力によりシートTを介してウエーハ10を固定することができる量である。
上記したように、ウエーハテーブル24上に液体Wの層を形成したならば、ウエーハ10が貼着されたシートT側をウエーハテーブル24上に載置して、液体Wの表面張力によってシートTを介してウエーハを固定すると共に、図示しない吸引手段を作動して、ウエーハテーブル24の吸引溝24bに吸引孔24cを介して負圧を作用させ、ウエーハ10の外周に沿ってシートTを吸引し、さらに、フレームFを、本実施形態においてフレーム固定部を構成するクランプ22によって固定する(固定工程)。
上記したように、ウエーハ10を固定したならば、図5に示すように、X軸移動手段60を作動して支持台23をX軸方向において移動して、ウエーハテーブル24の中心を、撮像手段40の撮像カメラ42の直上に移動させる。上記したように、ウエーハテーブル24は透明板で形成されており、且つ、ウエーハテーブル24と、シートTとの間には、液体Wの層が形成されている。これにより、ウエーハ10を支持したシートTの裏面側に曇り加工が施されているような状態であっても視野が鮮明になる。上記したような状態で、ウエーハ10の表面10aを下方側から撮像カメラ42によりウエーハテーブル24を介して撮像し、図5に示すように、ダイシング装置1に配設された制御手段90に送信し、必要に応じて表示モニターMに表示させる。
制御手段90は、コンピュータにより構成され、制御プログラムに従って演算処理する中央演算処理装置(CPU)と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ(ROM)と、撮像手段40が撮像した画像、及びその他の演算結果等を一時的に格納するための読み書き可能なランダムアクセスメモリ(RAM)と、入力インターフェース、及び出力インターフェースとを備えている(詳細についての図示は省略)。制御手段90は、切削装置1の各作動部を制御すると共に、撮像手段40によって撮像された画像を含む適宜の情報を記録すると共に、撮像手段40によって撮像され取得された画像に基づいてパターンマッチング等を行うことで分割予定ライン14の位置を検出する制御プログラムを備える。
上記した撮像手段40によって、シートT、液体Wの層を介してウエーハ10の表面10aを鮮明に撮像することができ、ウエーハ10の表面10aに形成された特徴マークP1、P2、P3を捕えてパターンマッチング等の画像処理を実施することで、分割予定ライン14を検出するアライメントを実施して、その位置情報を制御手段90に記憶する(検出工程)。
分割予定ライン14を検出したならば、切削手段70の直下にウエーハテーブル24に固定されたウエーハ10を位置付けて、図6に示すように、上記した検出工程において検出した分割予定ライン14の位置情報に基づいて、切削手段70を作動して切削ブレード73を回転させて、所定方向に形成された分割予定ライン14に沿って、ウエーハ10の裏面10bから分割溝100を形成する。一の分割予定ライン14に沿って分割溝100を形成したならば、Y軸移動手段80を作動することによりウエーハ10をY軸方向に割り出し送りしながら、ウエーハ10の所定の方向に形成された全ての分割予定ライン14に沿って分割溝100を形成する。次いで、上記した回転伝達部26を作動することにより、回転支柱25と共にウエーハテーブル24を90度回転させて、先に分割溝100を形成した所定の方向と直交する方向の全ての分割予定ライン14に沿っても、同様に分割溝100を形成する。このようにして、ウエーハ10の表面10aに形成された全ての分割予定ライン14に沿って裏面10bから分割溝100を形成する(加工工程)。
上記したように、加工工程を実施したならば、好ましくは、支持手段20のクランプ22を解除して、図7に示すようにエアー吹付け手段50を作動し、エアー吹付けノズル52から、ウエーハテーブル24と、シートTの間に向けて側方からエアーAを吹き付け、両者の間に形成されていた液体Wに基づく表面張力を破壊してシートTとウエーハテーブル24とを離反させる。シートTとウエーハテーブル24とを離反させたならば、支持手段20から、ウエーハ10を、次工程、又は、ウエーハ10を収容する図示しないカセットに搬出する(搬出工程)。
上記した実施形態では、ウエーハを加工する加工装置として、切削ブレード73を使用してウエーハ10を切削して分割溝100を形成して個々のデバイスチップに分割する例を示したが、本発明はこれに限定されず、加工手段として、レーザー加工手段を使用するウエーハの加工方法、又はレーザー加工手段を備えたウエーハの加工装置に適用することも可能である。
1:ダイシング装置
2:基台
10:ウエーハ
12:デバイス
14:分割予定ライン
16:金属膜
20:支持手段
21:X軸方向可動板
22:クランプ
23:支持台
24:ウエーハテーブル
24a:支持面
25:回転支柱
30:液体層形成手段
32:ノズル部
40:撮像手段
42:撮像カメラ
50:エアー吹付け手段
52:エアー吹付けノズル
60:X軸移動手段
70:切削手段
71:スピンドルユニット
72:回転スピンドル
73:切削ブレード
76:Z軸移動基台
77:切削手段支持部
80:Y軸移動手段
90:制御手段
100:分割溝
A:エアー
F:フレーム
M:表示モニター
T:シート
W:液体

Claims (5)

  1. 複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハの加工方法であって、
    ウエーハを収容する開口部を有するフレームの該開口部にウエーハを位置付けてシートによってウエーハの表面とフレームとを一体に貼着する一体工程と、
    フレームを固定する固定部と、ウエーハを支持する支持面を備え透明板で形成されたウエーハテーブルとから少なくとも構成された支持手段の該ウエーハテーブルの支持面に液体の層を形成する液体層形成工程と、
    シート側を該液体の層が形成されたウエーハテーブルに載置し該シートを介してウエーハを該ウエーハテーブルに固定すると共に、フレームを該フレーム固定部で固定する固定工程と、
    該ウエーハテーブルの支持面に対して反対側に位置付けられた撮像手段によって該ウエーハテーブルとシートとを透かしてウエーハの表面に形成された分割予定ラインを検出する検出工程と、
    該検出工程で検出された分割予定ラインに対応する裏面に加工を施す加工工程と、
    を含み構成されるウエーハの加工方法。
  2. 該液体層形成工程において使用される液体は水である請求項1に記載のウエーハの加工方法。
  3. 該加工工程において、切削ブレードを回転可能に備えた切削手段によって分割予定ラインに対応する裏面に切削加工を施す請求項1、又は2に記載のウエーハの加工方法。
  4. 該加工工程の後、該ウエーハテーブルと該シートとの間にエアーを吹き付けて一体になったフレームとウエーハを該支持手段から離反させて搬出する搬出工程が含まれる請求項1乃至3のいずれかに記載のウエーハの加工方法。
  5. 複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハを収容する開口部を有するフレームの該開口部にウエーハを位置付けてシートによってウエーハの表面とフレームとが一体になったウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハの加工装置であって、
    フレームを固定するフレーム固定部と、ウエーハを支持する支持面を備え透明板で形成されたウエーハテーブルとから少なくとも構成された支持手段と、
    該ウエーハテーブルの支持面に液体の層を形成する液体層形成手段と、
    該ウエーハテーブルの支持面に対して反対側に位置付け可能に配設された撮像手段と、
    該ウエーハテーブルと該シートとの間にエアーを吹き付けるエアー吹付け手段と、
    を含み構成されるウエーハの加工装置。
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