JP2022032460A

JP2022032460A - 切削装置

Info

Publication number: JP2022032460A
Application number: JP2020136263A
Authority: JP
Inventors: 守川名; Mamoru Kawana; 孝世浦山; Takayo Urayama
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2020-08-12
Filing date: 2020-08-12
Publication date: 2022-02-25

Abstract

【課題】切削溝の深さを均一にする。【解決手段】ウェーハ１４を研削加工する切削手段５と、ウェーハ１４を保持する保持手段２と、保持手段２を切削送り方向に移動させる切削送り手段６と、ウェーハ１４と切削ブレード５０とが接触する加工点に切削水を供給する切削水ノズル７０とを備える切削装置１を用いたウェーハ１４の研削加工において、ウェーハ１４に切り込まれた切削ブレード５０がウェーハ１４の－Ｘ方向側の外周１４２に到達する直前に、制御部８を用いてバルブ９の開閉制御を行って切削水ノズル７０から噴射される切削水の水流を弱めることによって、切削水ノズル７０から噴射された切削水の水流でウェーハ１４の外周１４２が保持面２００から浮き上がることを防止する。これにより均一な深さの切削溝が形成される。【選択図】図４

Description

本発明は、切削装置に関する。

切削装置においては、表面に複数のデバイスが形成され、デバイスとデバイスとの間にストリートが形成されたウェーハをチャックテーブルに保持して、ストリートに沿って切削ブレードを切り込ませてウェーハを分割してチップを形成している。
切削装置を用いたウェーハの切削加工の方法には、チップの裏面にできるチッピングを小さくするなどの目的でウェーハの厚みより小さい切り込み深さで表面から切削ブレードを切り込ませ、切削ブレードの切削送り方向にウェーハを移動させ、所定の深さの切削溝を形成し、その後、デバイスを形成する表面にテープを貼着し、裏面を研削することで、所定の厚みのチップを形成する加工方法（ＤＢＧ）がある。

ウェーハの裏面を研削する研削加工では、切削溝に達しない粗研削をした後に、砥粒径が小さい仕上げ砥石を用いて切削溝に達する仕上げ研削をしてチップに分割することでチッピングを小さくしている。
つまり、切削装置はウェーハを完全切断しないようにストリートに沿って切削溝を形成している。切削溝を形成する際に、特許文献１に示すように切削溝内に切削痕が付着しないように切削溝および切削ブレードに切削水を供給する切削水ノズルを備えている。この切削水ノズルから噴射される切削水によって、切削溝内の切削痕を除去している。

特開２０２０－０９８８１７号公報

しかし、上記のようにウェーハの切削加工中に切削溝に切削水を噴射すると、切削水ノズルから噴出される切削水の勢いによってウェーハ外周部分が浮き上がり、外周部分の切削溝の深さが深くなる。切削溝が深くなると、その後に裏面を研削する粗研削の際に、切削溝に到達してしまい大きなチッピングを発生させてしまうという問題がある。したがって、ハーフカットする切削装置は、切削溝の深さを均一にするという課題がある。

本発明は、保持面にウェーハを保持する保持手段と、スピンドルの先端に切削ブレードを装着し該スピンドルを回転させてウェーハを切削する切削手段と、該保持手段と該切削手段とを相対的に切削送り方向に移動させる切削送り手段と、ウェーハに該切削ブレードが切り込まれる加工点に該切削ブレードの回転方向と同一方向で切削水を噴射する切削水ノズルと、を備え、該保持面に保持されたウェーハの水平方向外側から該切削ブレードの回転方向と同一方向にウェーハを切削送りさせ、ウェーハの厚みに至らない深さの切削溝を形成する切削装置であって、該切削水ノズルと切削水供給源との間の配管に配置されたバルブと、ウェーハに切り込ませた該切削ブレードがウェーハの外周に到達する直前に該バルブを制御し該切削水ノズルから噴射される切削水を停止しまたは切削水の水流を弱め、ウェーハの外周が該保持面から浮き上がるのを防止する制御部と、を備える切削装置である。
上記の切削装置を用いたウェーハの切削方法は、該保持面にウェーハを保持させる保持工程と、該保持面より水平方向外側で該切削ブレードの先端を該ウェーハの上面より所定距離下に位置づける位置づけ工程と、該切削ブレードの回転方向と同一方向に該切削手段と該保持手段とを相対的に切削送りさせる切削工程と、から構成され、該切削工程において、該ウェーハに切り込まれた該切削ブレードが該ウェーハの外周に到達する直前に、該切削水ノズルから噴射される切削水を停止し、または切削水の水流を弱めることによって、該切削水ノズルから噴射された該切削水の水流によって該ウェーハの外周が該保持面から浮き上がることを防止する浮き上がり防止工程を含むウェーハの切削方法であることが望ましい。

本発明では、ウェーハの外周に切削ブレードが到達する直前に切削水の噴射を停止させるため、ウェーハの外周が浮き上がるのを防止できる。
また、ウェーハの外周に切削ブレードが到達する直前に切削水の噴射を停止させるだけであるため、ブレードの冷却を従来通り行うことができ、ウェーハの上面に所定の深さの切削溝を形成することができる。

切削装置の全体を表す斜視図である。切削手段を表す斜視図である。ウェーハを切削加工する際の切削手段と保持手段とを表す断面図である。ウェーハを切削加工する際の切削手段と保持手段とを表す断面図である。

１切削装置
図１に示す切削装置１は、切削手段５を用いてウェーハ１４を切削する切削装置である。ウェーハ１４の上面１４０には互いに直交する複数の分割予定ライン１４０２が形成されており、ウェーハ１４は、分割予定ライン１４０２に沿って切削ブレード５０に切り込まれることにより切削加工される。また、分割予定ライン１４０２によって区画された各々の領域には例えば図示しないデバイスチップ等が形成されている。以下、切削装置の構成について説明する。
切削装置１は、図１に示すようにＸ軸方向に延設されたベース１０とベース１０の上における＋Ｘ方向側に立設された門型コラム１１とを備えている。

ベース１０の上には、ウェーハ１４を保持する保持手段２が配設されている。保持手段２は、例えば円板状の吸引部２０と吸引部２０を支持する枠体２１とを備えるチャックテーブルである。吸引部２０の上面はウェーハ１４が保持される保持面２００であり、枠体２１の上面２１０は保持面２００に面一に形成されている。

保持面２００は、吸引源２４に接続されている。吸引源２４を作動させることにより生み出された吸引力が保持面２００に伝達される。例えば保持面２００にウェーハ１４が載置されている状態で、吸引源２４を作動させることにより保持面２００にウェーハ１４を吸引保持することができる。

保持手段２は、例えば回転手段２３に支持された基台２２に着脱可能に装着される。回転手段２３は、例えば図示しないモータやエンコーダ等を備えている。該エンコーダを用いて回転角度を計測しながら該モータを用いて回転手段２３を回転させることにより、基台２２に連結された保持手段２をＺ軸方向の軸心を軸にして適宜の角度（例えば９０°）だけ回転させることが可能となっている。

門型コラム１１の－Ｘ方向側の側面には、切削手段５をＹ軸方向に移動させるＹ軸移動手段３が配設されている。Ｙ軸移動手段３は、Ｙ軸方向に延設されたボールネジ３０と、ボールネジ３０を回転させるＹ軸モータ３２と、ボールネジ３０に平行に配設された一対のガイドレール３１と、側部のナットがボールネジ３０に螺合し側部がガイドレール３１に摺接する可動板３３とを備えている。
Ｙ軸モータ３２を用いてボールネジ３０を回転させることにより、可動板３３がガイドレール３１に案内されながらＹ軸方向に水平移動し、これに伴って切削手段５がＹ軸方向に水平移動する構成となっている。

可動板３３の－Ｘ方向側の側面には、切削手段５をＺ軸方向に移動させるＺ軸移動手段４が配設されている。Ｚ軸移動手段４は、Ｚ軸方向に延設されたボールネジ４０と、ボールネジ４０を回転させるＺ軸モータ４２と、ボールネジ４０に平行に配設された一対のガイドレール４１と、側部のナットがボールネジ４０に螺合し側部がガイドレール４１に摺接する昇降板４３とを備えている。昇降板４３には、切削手段５が支持されている。
Ｚ軸モータ４２を用いてボールネジ４０を回転させると、昇降板４３がガイドレール４１に案内されながらＺ軸方向に移動することとなる。昇降板４３がＺ軸方向に昇降移動することにより、昇降板４３に支持されている切削手段５がＺ軸方向に昇降移動する構成となっている。

ベース１０の上には保持手段２と切削手段５とを相対的に切削送り方向（Ｘ軸方向）に移動させる切削送り手段６が設けられている。切削送り手段６は、Ｘ軸方向に延設されたボールネジ６０と、ボールネジ６０をＸ軸方向の軸心６５を軸にして回転させるＸ軸モータ６２と、ボールネジ６０に平行に配設された一対のガイドレール６１と、底部のナットがボールネジ６０に螺合して底部がガイドレール６１に摺接する可動板６３とを備えている。可動板６３の上には回転手段２３が支持されている。可動板６３は回転手段２３と基台２２とを介して保持手段２を支持している。

Ｘ軸モータ６２を用いてボールネジ６０を軸心６５を軸にして回転させることにより、可動板６３がガイドレール６１に案内されながらＸ軸方向に移動する。可動板６３がＸ軸方向に移動すると、可動板６３に支持された保持手段２が可動板６３と一体的にＸ軸方向に移動し、保持手段２と切削手段５とが相対的に切削送り方向に移動することとなる。

切削手段５は、図２に示すように切削ブレード５０と、切削ブレード５０を覆うブレードカバー５１と、切削ブレード５０が先端に固定されたスピンドル５２と、スピンドル５２を回転可能に支持するスピンドルハウジング５３とを備えている。
スピンドル５２に接続されている図示しないモータ等により駆動されてスピンドル５２がＹ軸方向の軸心の周りに回転すると、これに伴いスピンドル５２に装着された切削ブレード５０が回転する構成となっている。

また、スピンドルハウジング５３の－Ｘ方向側の側面には、ウェーハ１４の上面１４０を撮像する撮像手段５９が配設されている。撮像手段５９を用いてウェーハ１４の上面１４０に形成されている分割予定ライン１４０２を撮像することにより、撮像された分割予定ライン１４０２を基にして切削手段５の位置合わせを行うことが可能となっている。

切削ブレード５０のＹ軸方向側の前後には、切削ブレード５０を冷却するために切削ブレード５０に向けて冷却水を供給するパイプ状の一対の冷却水ノズル５４が、切削ブレード５０をＹ軸方向両側から挟むように配設されている。
冷却水ノズル５４における切削ブレード５０に対面している部分には複数の冷却水噴射口５４０が形成されている。冷却水噴射口５４０から切削ブレード５０に向かって切削水を噴射することにより、切削ブレード５０を冷却することができる。

切削ブレード５０の－Ｘ方向側には、切削水ノズル７０が配設されている。切削水ノズル７０は、噴出される切削水が切削ブレード５０の周方向に沿うように、およそ＋Ｘ方向と－Ｚ方向の間の方向に向けられて設けられた噴射部７００を備えている。切削水ノズル７０は、配管７２を介して切削水供給源７１に接続されている。

図３に示すように、例えばウェーハ１４の切削加工中に切削水供給源７１から配管７２を通じて切削水ノズル７０に切削水を供給することにより、切削水ノズル７０の噴射部７００から切削ブレード５０に切り込まれるウェーハ１４の加工点１８に向けて切削水が噴射されることとなる。

切削水ノズル７０と切削水供給源７１との間の配管７２にはバルブ９が配設されており、バルブ９はバルブ９の開閉状態を制御する制御部８に接続されている。制御部８を用いてバルブ９の開閉状態を制御することにより、切削水供給源７１から切削水ノズル７０に切削水が供給されるのを停止させたり、切削水供給源７１から切削水ノズル７０に供給される切削水の水流を弱めたりすることができる。

また、切削ブレード５０の側方には、押し下げノズル７３が配設されている。押し下げノズル７３は例えば切削水供給源７１に接続されており、切削水供給源７１から押し下げノズル７３に切削水を供給することにより、押し下げノズル７３から－Ｚ方向に切削水を噴射することができる。

２切削方法
（保持工程）
上記の切削装置１を用いたウェーハ１４の切削方法について説明する。切削装置１を用いてウェーハ１４を切削加工する際には、まず、図１に示した保持手段２の保持面２００にウェーハ１４を載置して、吸引源２４を作動させる。これにより、生み出された吸引力が保持面２００に伝達されてウェーハ１４が保持面２００に吸引保持される。

（位置づけ工程）
ウェーハ１４を保持面２００に保持した後、切削送り手段６を用いて保持面２００に保持されているウェーハ１４を＋Ｘ方向に移動させることにより、ウェーハ１４を撮像手段５９の下方に位置づけて、撮像手段５９を用いてウェーハ１４の上面１４０に形成されている分割予定ライン１４０２を撮像する。そして、撮像された分割予定ライン１４０２の画像に基づいてＹ軸移動手段３を用いて切削ブレード５０をＹ軸方向に移動させテ、切削ブレード５０を切削加工の開始位置に位置づける。

その後、切削送り手段６を用いて保持面２００に保持されているウェーハ１４を－Ｘ方向に移動させて、一旦切削ブレード５０からウェーハ１４を水平方向において離間させ、切削ブレード５０を保持面２００の外側（＋Ｘ方向側）に位置づける。
そして、水平方向において保持面２００の外側に切削ブレード５０が位置づけられている状態で、Ｚ軸移動手段４を用いて切削ブレード５０を適宜の距離だけ－Ｚ方向に下降させる。これにより、図３に示すように、切削ブレード５０の先端がウェーハ１４の上面１４０より所定距離８００だけ下の高さ位置に位置づけられる。所定距離８００は、例えばウェーハ１４の厚みの半分にあたる距離とする。

（切削工程）
次いで、切削ブレード５０を図３に示すようにスピンドル５３に対して時計回りに回転させる。そして、切削ブレード５０が該回転方向に回転している状態で、切削送り手段６を用いて保持手段２を＋Ｘ方向に移動させる。これにより、保持手段２が切削ブレード５０の回転方向と同一の方向に移動し、保持手段２に保持されているウェーハ１４と切削ブレード５０とが接近していき、ウェーハ１４の＋Ｘ方向側の端部１４１と切削ブレード５０とが接触してウェーハ１４の上面からウェーハ１４の所定の深さへ切削ブレード５０の外周が切り込まれることによりウェーハ１４が所定の深さで切削されるダウンカットがされる。
ウェーハ１４の＋Ｘ方向側の端部１４１と切削ブレード５０とが接触している状態でさらに保持手段２が＋Ｘ方向に移動することにより、分割予定ライン１４０２に沿ってウェーハ１４が切削されていく。

ウェーハ１４の切削加工中には、切削水ノズル７０の噴射部７００からウェーハ１４の上面１４０と切削ブレード５０とが接触する加工点１８に対して切削水を供給する。これにより、切削加工の際に加工点１８に生じる切削屑が除去され、切削溝が流水洗浄される。
また、ウェーハ１４の切削加工中には、冷却水ノズル５４から切削ブレード５０に向かって冷却水が噴射され、切削ブレード５０が冷却される。

（浮き上がり防止工程）
保持手段２が＋Ｘ方向に移動していくことにより、ウェーハ１４に切り込まれた切削ブレード５０がウェーハ１４の－Ｘ方向側の外周１４２に向かって移動していく。そこで、ウェーハ１４に切り込まれた切削ブレード５０がウェーハ１４の－Ｘ方向側の外周１４２に到達する直前に、制御部８を用いてバルブ９を制御して一瞬だけ切削水ノズル７０の噴射部７００から加工点１８へ噴射される切削水の水流を弱める。
またこのとき、押し下げノズル７３からウェーハの外周１４２に向かって－Ｚ方向に切削水を供給する。これにより、ウェーハ１４の－Ｘ方向側の外周１４２が－Ｚ方向に押し下げられて、ウェーハ１４の－Ｘ方向側の外周１４２が保持面２００から浮き上がることが防止される。
なお、切削水の水流を弱めるバルブ９の制御は、ウェーハ１４の－Ｘ方向側の外周１４２に到達する直前から予め設定した時間だけバルブ９を閉じる制御、または、ウェーハ１４の－Ｘ方向側の外周１４２に到達する直前から予め設定した時間の間バルブ９を閉じたり開けたりして流量を弱める制御でもよい。
なお、バルブ９は、切削水の流量を調整可能な比例制御弁であってもよい。

ウェーハ１４に切り込まれた切削ブレード５０がウェーハ１４の－Ｘ方向側の外周１４２に到達すると、ウェーハ１４の上面１４０にウェーハ１４の厚みに至らない深さ（所定距離８００に対応する深さ）の切削溝が形成される。そして、１つの分割予定ライン１４０２の切削を行った後、一旦、Ｚ軸移動手段４を用いて切削手段５を＋Ｚ方向に上昇させて、切削ブレード５０をウェーハ１４の上方へと退避させるとともに、切削送り手段６を用いて保持手段２を＋Ｘ方向に移動させて、切削加工の開始位置に位置づける。
そして、例えば、隣り合う分割予定ライン１４０２の間隔の分だけＹ軸移動手段３を用いて切削手段５をＹ軸方向に移動させてから、同様に分割予定ライン１４０２に対して切削ブレード５０を切り込ませることにより、隣り合う分割予定ライン１４０２を切削加工する。

このようにして、ウェーハ１４に形成されている同一方向の分割予定ライン１４０２を全て切削した後に、図１に示した回転手段２３を用いて保持手段２を例えば９０度回転させてから同様に切削加工を行うことによって、ウェーハ１４の全ての分割予定ライン１４０２に対して切削加工を行う。これにより、ウェーハ１４に形成されているすべての分割予定ライン１４０２が切削される。

切削装置１を用いたウェーハ１４の切削加工では、ウェーハ１４に切り込まれた切削ブレード５０がウェーハ１４の－Ｘ方向側の外周１４２に到達する直前に、制御部８を用いてバルブ９を制御して切削水ノズル７０の噴射部７００から加工点１８に噴射される切削水の水流を弱めて、ウェーハ１４の－Ｘ方向側の外周１４２が保持面２００から浮き上がるのが防止することにより、ウェーハ１４に均一な深さの切削溝を形成することができる。
また、ウェーハ１４の－Ｘ方向側の外周１４２に切削ブレード５０が到達する直前に切削水の噴射を一瞬停止させるため、切削ブレード５０の冷却を従来通り行うことができる。

上記の浮き上がり防止工程においては、切削水ノズル７０の噴射部７００から噴射される切削水の水流を弱めるかわりに、制御部８を用いてバルブ９を制御することにより完全にバルブ９を閉めて切削水の水流を停止させてもよい。
なお、バルブ９は、流路を切り換える切換バルブでもよい。その場合、バルブ９は、切削ノズル７０と押し下げノズル７３とに接続されており、浮き上がり防止工程においては、バルブ９を制御する事によって、切削ノズル７０に流していた切削水を押し下げノズル７３に流れるようにしてもよい。

なお、以下の方法でも切削溝の深さを均一にすることが可能である。保持面２００に保持されたウェーハ１４に切削水を供給しながらウェーハ１４を切削して、ウェーハ１４に切削溝を形成する。切削ブレード５０がウェーハ１４の－Ｘ方向側の外周１４２に到達する直前にウェーハ１４の－Ｘ方向側の外周１４２が浮き上がるため、ウェーハ１４の外周１４２の近傍の部分に形成される切削溝の深さは内側の部分よりも深く形成される。
そこで、ウェーハ１４に切削溝を形成した後、切削送り手段６を用いてウェーハ１４をＸ軸方向に移動させながら、図示しないレーザ変位計などを用いてウェーハ１４の上方から切削溝の延在方向に沿って切削溝の深さを測定する。
次いで、測定された切削溝の深さのデータを基にウェーハ１４の外周１４２の近傍の部分の深くなった切削溝と形成すべき所定の深さとの差を、対応するウェーハ１４の部分と共に記憶するデータテーブルを取得する。
そして、次のウェーハ１４を切削加工する際には、取得されたデータテーブルを参照して対応するウェーハ１４の部分において、記憶された差の値だけ切削ブレード５０を上昇させる。ウェーハ１４は切削水ノズル７０から噴射される切削水の勢いで浮き上がるが、その浮き上がり量に追従するように切削ブレード５０を上昇させているため、均一な深さの切削溝を形成することができる。しかし、この切削方法はデータテーブルを取得する必要がある。切削装置１においては、制御部８を用いてバルブ９を制御して切削水を止めることによって容易に切削溝の深さを均一にする事ができる。

１：切削装置１０：ベース１１：門型コラム２：保持手段２０：吸引部
２００：保持面２１：枠体２１０：枠体の上面２２：基台２３：回転手段
２４：吸引源３：Ｙ軸移動手段３０：ボールネジ３１：ガイドレール
３２：Ｙ軸モータ３３：可動板
４：Ｚ軸移動手段４０：ボールネジ４１：ガイドレール４２：Ｚ軸モータ
４３：昇降板
５：切削手段５０：切削ブレード５１：ブレードカバー５２：スピンドル
５３：スピンドルハウジング
５４：冷却水ノズル５４０：冷却水噴射口５９：撮像手段
６：切削送り手段６０：ボールネジ６１：ガイドレール６２：Ｘ軸モータ
６３：可動板６５：軸心
７０：切削水ノズル７００：噴射部７１：切削水供給源７２：配管
７３：押し下げノズル８：制御部９：バルブ
１４：ウェーハ１４０：上面１４０２：分割予定ライン
１４１：＋Ｘ方向側の端部１４２：－Ｘ方向側の端部

Claims

保持面にウェーハを保持する保持手段と、
スピンドルの先端に切削ブレードを装着し該スピンドルを回転させてウェーハを切削する切削手段と、
該保持手段と該切削手段とを相対的に切削送り方向に移動させる切削送り手段と、
ウェーハに該切削ブレードが切り込まれる加工点に該切削ブレードの回転方向と同一方向で切削水を噴射する切削水ノズルと、を備え、
該保持面に保持されたウェーハの水平方向外側から該切削ブレードの回転方向と同一方向にウェーハを切削送りさせ、ウェーハの厚みに至らない深さの切削溝を形成する切削装置であって、
該切削水ノズルと切削水供給源との間の配管に配置されたバルブと、
ウェーハに切り込ませた該切削ブレードがウェーハの外周に到達する直前に該バルブを制御し該切削水ノズルから噴射される切削水を停止しまたは切削水の水流を弱め、ウェーハの外周が該保持面から浮き上がるのを防止する制御部と、を備える切削装置。
請求項1記載の切削装置を用いたウェーハの切削方法であって、
該保持面にウェーハを保持させる保持工程と、
該保持面より水平方向外側で該切削ブレードの先端を該ウェーハの上面より所定距離下に位置づける位置づけ工程と、
該切削ブレードの回転方向と同一方向に該切削手段と該保持手段とを相対的に切削送りさせる切削工程と、から構成され、
該切削工程において、該ウェーハに切り込まれた該切削ブレードが該ウェーハの外周に到達する直前に、該切削水ノズルから噴射される切削水を停止し、または切削水の水流を弱めることによって、該切削水ノズルから噴射された該切削水の水流によって該ウェーハの外周が該保持面から浮き上がることを防止する浮き上がり防止工程を含むウェーハの切削方法。