JP2022074236A - ウェーハの切削方法、及び、切削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】工程を増やすことなくチップ飛びの発生を効果的に防止するための新規な技術を提供する。【解決手段】第１方向に伸長した第１分割予定ラインと、第１分割予定ラインに交差する第２分割予定ラインと、を有したウェーハに切削液を供給しつつ切削ブレードで該ウェーハを切削する切削方法であって、切削液を供給しつつ切削ブレードで第１分割予定ラインに沿って完全切断する第１切削ステップと、それに続いて、切削液を供給しつつ切削ブレードで第２分割予定ラインに沿ってウェーハを完全切断する第２切削ステップと、を含む第２切削ステップでは、一端側から該他端側に向かう所定の切り始め範囲と、切り終わり範囲と、において、ウェーハに供給される切削液の量が第１ステップで供給されるよりも少なく設定する。【選択図】図４

Description

本発明は、ウェーハに切削液を供給しつつ切削ブレードでウェーハを切削する切削方法に関する。

従来、例えば特許文献１に開示されるように、半導体ウェーハ等の円板状のウェーハをテープに貼着し、保持テーブルでテープを介してウェーハを保持しつつ、高速回転する切削ブレードで分割予定ラインに沿ってウェーハを切削し、ウェーハをチップに分割することが知られている。

円板状のウェーハを切削して分割すると、外周部分に三角チップと呼ばれるチップが形成される。三角チップは、デバイスが形成されるデバイスチップと比べて、テープとの接触面積が小さいため、切削中に供給される切削液の水圧や、回転する切削ブレードの側面とチップの被切削面（チップの側面）とが接触する摩擦による加工負荷により、三角チップが飛ぶという、いわゆるチップ飛びが生じることがある。このチップ飛びが生じると、切削ブレードが割れたり、チップが欠けたりすることがある。

特許文献１では、チップ飛びの発生を防止すために、切削前にウェーハの外周縁を薄化しておくことについて開示がされている。

特開２０１９－９１７５２号公報

特許文献１に開示される方法では、外周縁に沿って薄化する工程が生じることになるため、工程が増えてしまうことになり、スループット向上の妨げとなる。

また、仮に薄化したとしても、チップ飛びを完全に抑えることが難しく、さらなる改善が切望されている。

そこで、本発明は、以上に鑑み、工程を増やすことなくチップ飛びの発生を効果的に防止するための新規な技術を提案するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

本発明の一態様によれば、第１方向に伸長した複数の第１分割予定ラインと、第１方向に交差する第２方向に伸長した複数の第２分割予定ラインと、を有したウェーハに切削液を供給しつつ切削ブレードでウェーハを切削するウェーハの切削方法であって、
ウェーハに切削液を供給しつつ切削ブレードで第１分割予定ラインに沿ってウェーハを厚み方向に完全切断する第１切削ステップと、
第１切削ステップを実施した後、ウェーハに切削液を供給しつつ切削ブレードで第２分割予定ラインに沿ってウェーハを厚み方向に完全切断する第２切削ステップと、を備え、
第２切削ステップでは、第２分割予定ラインの一端側から他端側へと切削ブレードで切削するものであり、
第２分割予定ライン上で、一端側から他端側に向かう所定の切り始め範囲と、他端側から一端側に向かう所定の切り終わり範囲と、において、ウェーハに供給される切削液の量が第１ステップで供給される切削液よりも少なく設定される、ウェーハの切削方法とする。

また、本発明の一態様によれば、第１方向に伸長した複数の第１分割予定ラインと、第１方向に交差する第２方向に伸長した複数の第２分割予定ラインと、を有したウェーハに切削液を供給しつつ切削ブレードでウェーハを切削するウェーハの切削装置であって、
ウェーハに切削液を供給しつつ切削ブレードで第１分割予定ラインに沿ってウェーハを厚み方向に完全切断する第１切削ステップと、
第１切削ステップを実施した後、ウェーハに切削液を供給しつつ切削ブレードで第２分割予定ラインに沿ってウェーハを厚み方向に完全切断する第２切削ステップと、を実行可能に構成され、
第２切削ステップでは、第２分割予定ラインの一端側から他端側へと切削ブレードで切削するものであり、
第２分割予定ライン上における所定の範囲において供給される切削液の量を、所定の量に設定することが可能に構成される、ウェーハの切削装置とする。

また、本発明の一態様によれば、一端側から他端側に向かう所定の切り始め範囲と、他端側から一端側に向かう所定の切り終わり範囲と、において、ウェーハに供給される切削液の量が第１ステップで供給される切削液よりも少なく設定することが可能に構成される、こととする。

本発明の一態様によれば、切り始め範囲と切り終わり範囲において切削液の供給量が少なく設定されることで、切削液の水圧によるチップ飛びの発生を防止することができる。また、工程を増やすことなくチップ飛びの対策を図ることができるため、スループットを低下させずに実施することが可能である。

また、本発明の一態様によれば、第２分割予定ライン上における所定の範囲において供給される切削液の量を、所定の量に設定することが可能に構成されることで、ウェーハの種別、テープの接着力、三角チップの大きさなどに応じて、適宜最適な切削液の供給量を設定することができる。

（Ａ）は被加工物の一例であるウェーハについて示す図。（Ｂ）はウェーハユニットの構成について示す図。 本発明の加工方法を実施するための切削装置の一例について示す図。 切削ユニットの構成について説明する図。 加工方法を実施する際の流れを示すフローチャート。 （Ａ）は第１方向に延びる第１分割予定ラインの切削について説明する図。（Ｂ）は第２方向に延びる第２分割予定ラインの切削について説明する図。 （Ａ）はアライメントステップについて説明する図。（Ｂ）は第１，第２切削ステップについて説明する図。

図１（Ａ）は、本発明の切削方法により加工される被加工物の一例であるウェーハ１０の構成について示すものである。ウェーハの素材としては、シリコン、ガラス、サファイア、ＳｉＣ等が考えられ、特に限定されるものではない。また、デバイス等のパターンが形成されていないものの切削加工についても本発明は適用可能である。

図１（Ａ）に示すように、ウェーハ１０の表面１０ａには、表面１０ａには規則的な配列でデバイス１１が形成され、各デバイスの間に分割予定ライン１３が設定される。分割予定ライン１３は、互いに交差する第１方向Ｆ１、第２方向Ｆ２に伸長し、格子状に配置されるように設定されている。なお、本願において、第１方向Ｆ１に伸長する分割予定ライン１３が第１分割予定ラインであり、第２方向Ｆ２に伸長する分割予定ライン１３が第２分割予定ラインである。

ウェーハ１０の表面１０ａにおいて、デバイス１１が形成される領域がデバイス形成領域１２とされ、デバイス形成領域１２の外側の領域が外周余剰領域１７とされる。ウェーハ１０の外周部には、結晶方位を示すノッチ１５が形成されている。

図１（Ｂ）に示すように、ウェーハ１０の裏面１０ｂは、粘着性のあるテープＴに貼着され、同じくテープＴに貼着される環状のフレームＦと一体化され、全体としてウェーハユニットＵが構成される。

ウェーハユニットＵにおいてウェーハ１０の表面１０ａが上側に露出され、分割予定ライン１３について切削加工を行うことで、チップにダイシング（個片化）される。

図２は、本発明の加工方法を実施するための切削装置２の一例について示す図である。
切削装置２の基台４には、保持テーブル２７が図示せぬ移動機構によりＸ軸方向に往復動可能に配設されている。保持テーブル２７の周囲にはウォーターカバー１４が配設されており、このウォーターカバー１４と基台４にわたり蛇腹１６が連結されている。

図２に示すように、基台４の前側角部には、ウェーハユニットＵを収容するカセット２０を載置するためのカセット載置台２１が設けられる。

カセット２０内にはウェーハユニットＵが複数枚収容され、搬送ユニット４０によってカセット２０から一対のガイドレール７１上へと搬入される。また、加工の終わったウェーハユニットＵは、搬送ユニット４０によって一対のガイドレール７１上からカセット２０へと搬出される。

一対のガイドレール７１は、保持テーブル２７の上方に配置され、ウェーハユニットＵを一時的に仮置するための仮置領域１８を構成する。

搬送ユニット４０は、Ｘ軸方向、及び、Ｚ軸方向に移動する略Ｌ字状の第一アーム４１の下部に設けた水平部４１ａに備えられる。

第一アーム４１の水平部４１ａには、ガイドレール７１と保持テーブル２７の間でウェーハユニットＵを移動させるための第一搬送手段４７が構成される。この第一搬送手段４７は、Ｘ軸方向に伸びる二本のアーム部４７ａと、アーム部４７ａの両端に設ける吸着部４７ｂと、を有して構成される。吸着部４７ｂによって、ウェーハユニットＵのフレームＦが吸着保持される。

基台４上には門型形状のコラム２４が立設されており、コラム２４にはＹ軸方向に伸長する一対のガイドレール２６が固定されている。ガイドレール２６には、Ｙ軸移動ブロック２８が移動可能に設けられており、ボールねじ３０とパルスモータ３２とからなるＹ軸移動機構３４によって、Ｙ軸移動ブロック２８がガイドレール２６に案内されてＹ軸方向に移動する。

Ｙ軸移動ブロック２８にはＺ軸方向に伸長する一対のガイドレール３６が固定されている。ガイドレール３６に対しＺ軸移動ブロック３８が移動可能に設けられており、ボールねじ４０とパルスモータ４２とからなるＺ軸移動機構４４によって、Ｚ軸移動ブロック３８がガイドレール３６に案内されてＺ軸方向に移動する。

Ｚ軸移動ブロック３８には切削ユニット４６及び撮像装置５２が取付けられている。切削ユニット４６は、図示せぬモータにより回転駆動されるスピンドルの先端部に切削ブレードＢ１を着脱可能に装着して構成されている。

図３は、切削ユニット４６の構成について説明する図である。切削ユニット４６は、切削ブレードＢ１とブレードカバー４８を備え、ブレードカバー４８の下方へと切削ブレードＢ１の刃先が突出される。ブレードカバー４８には、切削ブレードＢ１の下部に純水等の切削液を供給する第一切削液供給ノズル４９ａと、切削ブレードＢ１の外周部分に切削液を供給する第二切削液供給ノズル４９ｂと、が設けられている。

第一切削液供給ノズル４９ａと第二切削液供給ノズル４９ｂは、供給路６２、流量制御弁６４、開閉弁６６を介して切削液供給源６８に接続される。流量制御弁６４、開閉弁６６はコントローラ８０により制御され、各ノズル４９ａ，４９ｂへの切削液の供給の開始／停止、及び、流量が制御される。

コントローラ８０は、詳しくは後述する切削液の供給の開始／停止、及び、流量を制御するための構成として、第１、第２分割予定ラインの加工順記憶部８１と、第１、第２分割予定ラインに対する切削水量記憶部８２と、第２切削ステップで加工する分割予定ラインにおける切り始め範囲と切り終わり範囲記憶部８３と、切り始め／切り終わり範囲で供給する切削水量記憶部８４と、流量制御弁制御部８５と、開閉弁制御部８６と、を有して構成される。

図３に示す構成により、分割予定ライン上における所定の範囲において供給される切削液の量を、所定の量に設定することが可能となり、詳しくは後述するように、切り始め範囲と切り終わり範囲における切削液の供給量を所定の量に設定することが可能となる、

図２に示すように、基台４上には、スピンナーテーブル５６を有するスピンナー洗浄ユニット５４が設けられており、切削加工後の被加工物をスピンナーテーブル５６で吸引保持してスピンナー洗浄するとともに、スピン乾燥できるようになっている。

第一搬送手段４７の側方には、保持テーブル２７とスピンナー洗浄ユニット５４との間でウェーハユニットを移動させる第二搬送手段５０が設けられる。

切削装置２はコントローラ８０を備え、各種の駆動部の動作制御が行われる。また、タッチパネル等からなる表示モニター６０が設けられ、切削装置２を制御するための各種入力作業や、情報表示に用いられる。

以下、本発明にかかるウェーハの加工方法について説明する。図４は本発明にかかる加工方法を実施する際の流れを示すフローチャートである。

＜切削液の供給方法設定ステップ＞
切削加工におけるウェーハへの切削液の供給方法を設定するステップである。
図５（Ａ）に示すように、ウェーハ１０には互いに直交する第１，第２方向Ｆ１，Ｆ２に分割予定ライン１３，１３が設定されており、まず、第１方向Ｆ１に延びる分割予定ライン１３を加工する第１切削ステップが行われた後、図５（Ｂ）に示すように、第２方向Ｆ２に延びる分割予定ライン１３加工する第２切削ステップが行われる。

切削液の供給方法設定ステップでは、第１，第２切削ステップにおける切削液の供給のタイミングや供給量等の供給方法が設定される。本実施例では、図５（Ｂ）に示すように、第２切削ステップにおいて、第２分割予定ライン１３上で、一端側Ｓ１から他端側Ｓ２に向かう所定の切り始め範囲Ｒ１と、他端側Ｓ２から一端側Ｓ１に向かう所定の切り終わり範囲Ｒ２と、において、第１ステップと比較して切削液の供給量を少なくする設定が行われる。

この設定において、切り始め範囲Ｒ１と切り終わり範囲Ｒ２の設定は、例えば、切り始め範囲Ｒ１を３０ｍｍ、５０ｍｍ等の具体的な数値をオペレータが表示モニター６０（図１）により設定することや、ウェーハの直径の２０％、３０％等の割合の数値をコントローラ８０が自動計算することで行うことができる。なお、図５（Ｂ）では、切り始め範囲Ｒ１と切り終わり範囲Ｒ２を網掛けにて表している。

また、この設定において、切り始め範囲Ｒ１と切り終わり範囲Ｒ２を同一の距離として設定する他、互いに異なる距離として設定してもよい。また、図５（Ｂ）に示すように、加工送り方向（Ｘ軸方向）と直交するインデックス送り方向（Ｙ軸方向）に並ぶ全ての第２分割予定ライン１３について同一の設定がされることとする他、例えば、小さいサイズの三角チップＣ１が生じ得る箇所にある第２分割予定ライン１３の切り始め範囲Ｒ１と切り終わり範囲Ｒ２について、距離を短く設定してもよい。

切削液の供給量の設定は、切り始め範囲Ｒ１と切り終わり範囲Ｒ２について、例えば、第１切削ステップにおける供給量と比較して少なくする設定とすることに加え、第２分割予定ライン１３上の他の範囲と比較して３０％減や６０％減とする設定としてもよい。

また、切り始め範囲Ｒ１と切り終わり範囲Ｒ２についての切削液の供給量の設定は、ウェーハの種別、テープの接着力、三角チップの大きさなどに応じて、適宜最適な値に設定することとしてもよい。

＜アライメントステップ＞
図６（Ａ）に示すように、撮像装置５２にてウェーハ１０の表面１０ａを撮像し、分割予定ラインを検出し、分割予定ラインと切削ブレードの位置を合わせるアライメントを行うステップである。

具体的には、まず、第２方向（図１（Ａ））に延びる分割予定ライン１３を加工送り方向（Ｘ軸方向）と平行にするとともに、図６（Ａ）に示すように撮像装置５２にてウェーハ１０の表面１０ａを撮像して分割予定ライン１３を検出し、図示せぬ切削ブレードの位置と分割予定ラインが一致するようにアライメントを行う。

次いで、図６（Ａ）に示す保持テーブル２７を９０度回転させて、第１方向（図１（Ａ））に延びる分割予定ライン１３を加工送り方向（Ｘ軸方向）と平行にするとともに、図６（Ａ）に示すように撮像装置５２にてウェーハ１０の表面１０ａを撮像して分割予定ライン１３を検出し、図示せぬ切削ブレードの位置と分割予定ラインが一致するようにアライメントを行う。

＜第１切削ステップ＞
図５（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、第１方向に延びる分割予定ライン１３についてアライメントがされている状態で、切削ブレードＢ１を所定の高さに位置づけて高速回転をさせるとともに、ウェーハに切削液を供給しつつ、保持テーブルを加工送り方向に移動させることでウェーハを厚み方向に完全切断するステップである。

図５（Ａ）に示すように、第１方向に延びるある分割予定ライン１３についての切削加工を完了後は、保持テーブルをインデックス送りすることで、切削した分割予定ラインの隣りにある別の分割予定ライン１３について切削加工を行い、第１方向に延びる全ての分割予定ライン１３について切削加工を完了させる。切削加工により第１方向に延びる切削溝Ｍ１が形成される。

図５（Ａ）に示すように、この第１切削ステップでは、上述した切削液の供給方法設定ステップでの設定に従って切削液が供給される。第１切削ステップでは、第１方向に延びる分割予定ライン１３についてのみ切削が行われるため、チップ飛びが生じる可能性が低く、冷却や洗浄に必要とされるのに十分な量の切削液が供給される。

＜第２切削ステップ＞
図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）に示すように、第２方向に延びる分割予定ライン１３についてアライメントがされている状態で、切削ブレードＢ１を所定の高さに位置づけて高速回転をさせるとともに、ウェーハに切削液を供給しつつ、保持テーブルを加工送り方向に移動させることでウェーハを厚み方向に完全切断するステップである。

図５（Ｂ）に示すように、第２方向に延びるある分割予定ライン１３についての切削加工を完了後は、保持テーブルをインデックス送りすることで、切削した分割予定ラインの隣りにある別の分割予定ライン１３について切削加工を行い、第２方向に延びる全ての分割予定ライン１３について切削加工を完了させる。切削加工により第２方向に延びる切削溝Ｍ２が形成される。

図５（Ｂ）に示すように、この第２切削ステップでは、上述した切削液の供給方法設定ステップでの設定に従って切削液が供給される。第２切削ステップでは、第２方向に延びる分割予定ライン１３についての切削が行われることで、外周余剰領域１７に三角チップＣ１が形成されるが、切り始め範囲Ｒ１と切り終わり範囲Ｒ２において切削液の供給量が少なく設定されることで、切削液の水圧によるチップ飛びの発生を防止することができる。

以上の方法によりチップ飛びの発生を防止することができ、また、この方法では工程を増やすことなくチップ飛びの対策を図ることができるため、スループットを低下させずに実施することが可能である。

２ 切削装置
４ 基台
１０ ウェーハ
１０ａ 表面
１０ｂ 裏面
１１ デバイス
１２ デバイス形成領域
１３ 分割予定ライン
１５ ノッチ
１７ 外周余剰領域
４８ ブレードカバー
４９ａ 第一切削液供給ノズル
４９ｂ 第二切削液供給ノズル
６２ 供給路
６４ 流量制御弁
６６ 開閉弁
６８ 切削液供給源
８０ コントローラ
Ｂ１ 切削ブレード
Ｃ１ 三角チップ
Ｆ１ 第１方向
Ｆ２ 第２方向
Ｒ１ 切り始め範囲
Ｒ２ 切り終わり範囲
Ｓ１ 一端側
Ｓ２ 他端側

Claims (3)

1. 第１方向に伸長した複数の第１分割予定ラインと、該第１方向に交差する第２方向に伸長した複数の第２分割予定ラインと、を有したウェーハに切削液を供給しつつ切削ブレードで該ウェーハを切削するウェーハの切削方法であって、
   該ウェーハに該切削液を供給しつつ該切削ブレードで該第１分割予定ラインに沿ってウェーハを厚み方向に完全切断する第１切削ステップと、
   該第１切削ステップを実施した後、該ウェーハに該切削液を供給しつつ該切削ブレードで該第２分割予定ラインに沿ってウェーハを厚み方向に完全切断する第２切削ステップと、を備え、
   該第２切削ステップでは、該第２分割予定ラインの一端側から他端側へと該切削ブレードで切削するものであり、
   該第２分割予定ライン上で、該一端側から該他端側に向かう所定の切り始め範囲と、該他端側から該一端側に向かう所定の切り終わり範囲と、において、該ウェーハに供給される該切削液の量が該第１ステップで供給される該切削液よりも少なく設定される、ウェーハの切削方法。
2. 第１方向に伸長した複数の第１分割予定ラインと、該第１方向に交差する第２方向に伸長した複数の第２分割予定ラインと、を有したウェーハに切削液を供給しつつ切削ブレードで該ウェーハを切削するウェーハの切削装置であって、
   該ウェーハに該切削液を供給しつつ該切削ブレードで該第１分割予定ラインに沿ってウェーハを厚み方向に完全切断する第１切削ステップと、
   該第１切削ステップを実施した後、該ウェーハに該切削液を供給しつつ該切削ブレードで該第２分割予定ラインに沿ってウェーハを厚み方向に完全切断する第２切削ステップと、を実行可能に構成され、
   該第２切削ステップでは、該第２分割予定ラインの一端側から他端側へと該切削ブレードで切削するものであり、
   該第２分割予定ライン上における所定の範囲において供給される該切削液の量を、所定の量に設定することが可能に構成される、ウェーハの切削装置。
3. 該一端側から該他端側に向かう所定の切り始め範囲と、該他端側から該一端側に向かう所定の切り終わり範囲と、において、該ウェーハに供給される該切削液の量が該第１ステップで供給される該切削液よりも少く設定することが可能に構成される、
   ことを特徴とする請求項２に記載のウェーハの切削装置。

Images