JP5179206B2 - 板状物の切削加工方法 - Google Patents
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Description
本発明は、その表面に樹脂や金属等からなる積層部が設けられた半導体ウエーハの積層部の厚みを所望の厚みへ切削加工する切削加工装置及び切削加工方法に関する。
半導体デバイスの軽薄短小化を実現するための技術には様々なものがある。一例としては、半導体ウエーハに形成されたデバイス表面に１０〜１００μｍ程度の高さのバンプと呼ばれる金属突起物を複数形成し、これらのバンプを配線基板に形成された電極に相対させて直接接合するフリップチップボンディングと呼ばれる技術が実用化されている。
半導体ウエーハのデバイス表面に形成されるバンプは、メッキやスタッドバンプといった方法により形成される。このため個々のバンプの高さは不均一であり、そのままでは複数のバンプを配線基板の電極に全て一様に接合するのは困難である。
また、高密度配線を実現するために、バンプと配線基板との間に異方導電性フィルム（ＡＣＦ）を挟んで接合する集積回路実装技術がある。この実装技術の場合には、バンプの高さが不足すると接合不良を招くため、一定以上のバンプ高さが必要となる。そこで、半導体ウエーハの表面に形成された複数のバンプを所望の厚みへ切削することが望まれている。
バンプを所望の厚みへ切削する方法として、超硬バイト（切削刃）でバンプを削り取る方法が例えば特開２００７−５９５２３号公報で提案されている。この方法では、半導体ウエーハ表面でバンプが形成されていない部分の高さと、バンプ上面の高さを接触式のゲージで測定することにより、２点の高さの差分としてバンプの厚みを算出している。
特開２００７−５９５２３号公報
しかし、一般に半導体ウエーハのバンプが形成されていない部分はデバイス領域外であり、半導体ウエーハの外周余剰部分となる。更に、この半導体ウエーハの外周余剰部分はパターン形成工程等の搬送時に保持される部分であり、傷や凹みがつき易い。
傷や凹みがついている部分で半導体ウエーハの高さを測定した場合には、バンプの厚みが実際より厚く算出されるため、所望の切削量より多く切削されてしまうという問題が生じる。
また、半導体ウエーハが反っており、例えば中凹形状となっていた場合には、バンプの厚みが実際より薄く算出されるため、所望の切削量より少なく切削されてしまうという問題が生じる。
一方、非接触式の厚さ測定器を用いることで、ウエーハの中央でも積層部の厚みが検出可能となる。しかし、切削前のウエーハ表面には微小な凹凸があり、ウエーハの厚みを測定する際にこの微小な凹凸も測定してしまうという弊害がある。
よって、本発明の目的は、ウエーハの中央でも積層部の厚みを精度良く検出可能な切削加工装置及び切削加工方法を提供することである。
本発明の他の目的は、ウエーハ表面の微小な凹凸を含まず、ウエーハの中央でも積層部の厚みを精度良く検出可能な切削加工装置及び切削加工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、基板部と該基板部上面に所定の厚みを持って形成された積層部とから構成される板状物を保持する保持面を有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該板状物の積層部上面に対して平行に移動されて該積層部を切削する切削刃を有し、該切削刃が回転可能に保持された切削加工手段と、前記チャックテーブルの高さと該チャックテーブルに保持された前記板状物の前記積層部上面の高さを測定する接触式の第１の高さ測定手段と、前記板状物の前記基板部上面の高さと前記積層部上面の高さを検出する非接触式の第２の高さ測定手段と、を具備した切削加工装置を用いて、基板部と該基板部上面に所定の厚みを持って形成された積層部とから構成される板状物の上面を切削し、該積層部を所望の厚みに形成する板状物の切削加工方法であって、前記第１の高さ測定手段で前記チャックテーブルに保持された前記板状物の上面高さを測定するとともに、該チャックテーブルの上面高さを測定して該板状物の厚みを算出する板状物厚み算出工程と、該板状物厚み算出工程で算出された該板状物の厚みをもとに、該チャックテーブルに保持された該板状物の上面を前記切削加工手段で切削して平坦化する第１の切削工程と、前記第２の高さ測定手段で前記基板部上面の高さを検出するとともに前記積層部上面の高さを検出して該積層部の厚みを算出する積層部厚み算出工程と、該積層部厚み算出工程で算出した前記積層部の厚みをもとに、前記切削加工手段で該積層部を所定の厚みへ切削する第２の切削工程と、を備えたことを特徴とする板状物の切削加工方法が提供される。
請求項２記載の発明によると、基板部と該基板部上面に所定の厚みを持って形成された積層部とから構成される板状物を保持する保持面を有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該板状物の積層部上面に対して平行に移動されて該積層部を切削する切削刃を有し、該切削刃が回転可能に保持された切削加工手段と、前記チャックテーブルの高さと該チャックテーブルに保持された前記板状物の前記積層部上面の高さを測定する接触式の第１の高さ測定手段と、前記板状物の前記基板部上面の高さと前記積層部上面の高さを検出する非接触式の第２の高さ測定手段と、前記第２の高さ測定手段を所望の位置へ移動させるアライメント手段とを具備した切削加工装置を用いて、基板部と該基板部上面に所定の厚みを持って形成された積層部とから構成される板状物の上面を切削し、該積層部を所望の厚みに形成する板状物の切削加工方法であって、前記第１の高さ測定手段で前記チャックテーブルに保持された前記板状物の上面高さを測定するとともに、該チャックテーブルの上面高さを測定して該板状物の厚みを算出する板状物厚み算出工程と、該板状物厚み算出工程で算出された該板状物の厚みをもとに、前記チャックテーブルに保持された該板状物の上面を前記切削加工手段で切削して平坦化する第１の切削工程と、前記アライメント手段を用いて前記第２の高さ測定手段を所望の位置へと移動させるアライメント工程と、該アライメント工程で移動された位置において、前記第２の高さ測定手段で前記基板部上面の高さを測定するとともに、前記積層部上面の高さを測定して該積層部の厚みを算出する積層部厚み算出工程と、該積層部厚み算出工程で算出した前記積層部の厚みをもとに、前記切削加工手段で該積層部を所定の厚みへ切削する第２の切削工程と、を備えたことを特徴とする板状物の切削加工方法が提供される。
本発明によると、半導体ウエーハのデバイス領域においても積層部の厚さを正確に検出することが可能となり、より高精度に積層部の厚さを所望厚さに均一に切削することができる。
以下、本発明実施形態の切削加工装置及びこの切削加工装置を用いた切削加工方法について詳細に説明する。図１は本発明実施形態に係る切削加工装置の斜視図を示している。
切削加工装置２のハウジング４は、水平ハウジング部分６と垂直ハウジング部分８から構成される。垂直ハウジング部分８には、上下方向に伸びる一対のガイドレール（１本のみ図示）１０が固定されている。
この一対のガイドレール１０に沿って切削加工ユニット１２が上下方向に移動可能に装着されている。切削加工ユニット１２は、そのハウジング２２が一対のガイドレール１０に沿って上下方向に移動する移動基台１４に取り付けられている。
切削加工ユニット１２は、ハウジング２２と、ハウジング２２中に回転可能に収容された図示しないスピンドルと、スピンドルを回転駆動するサーボモータ２４と、スピンドルの先端に固定されたバイトホイール２６と、バイトホイール２６に着脱可能に取り付けられた切削バイト（切削刃）２８を含んでいる。
切削加工ユニット１２は、切削加工ユニット１２を一対の案内レール１０に沿って上下方向に移動するボールねじ１６とパルスモータ１８とから構成される切削加工ユニット移動機構２０を備えている。パルスモータ１８をパルス駆動すると、ボールねじ１６が回転し、移動基台１４が上下方向に移動される。
水平ハウジング部分６には、チャックテーブルユニット３０が配設されている。チャックテーブルユニット３０は、チャックテーブルベース３２と、チャックテーブルベース３２上に搭載されたチャックテーブル３４を含んでいる。チャックテーブル３４は、図示しないチャックテーブル移動機構（Ｙ軸方向送り機構）により、Ｙ軸方向に移動される。
３６はチャックテーブル３４の高さやチャックテーブル３４に保持されたウエーハ１１（図２参照）の高さ等を測定する高さ測定装置アセンブリであり、ハウジング４の水平ハウジング部分６に固定された門形状の支持部材３８を含んでいる。支持部材３８には、接触式で高さを測定する一対のリニアゲージ４０，４２が取り付けられている。
支持部材３８には更に、矩形状の取付部材４４が固定されている。取付部材４４には、ボールねじ４８とパルスモータ５０からなるＸ軸駆動機構が装着されており、パルスモータ５０をパルス駆動すると、スライダ４６がＸ軸方向に移動される。
スライダ４６には、ボールねじ５４とパルスモータ５６からなるＺ軸駆動機構が装着されており、パルスモータ５６をパルス駆動すると、非接触式の高さ測定装置５２が上下方向（Ｚ軸方向）に移動される。
非接触式の高さ測定装置５２には、例えば走査型白色干渉計ＳＷＬＩ（東レエンジニアリング株式会社製）等の非接触式高さ測定手段５８と、ＣＣＤカメラ等の撮像手段を有するアライメント手段６０が取り付けられている。走査型白色干渉計に代えて、非接触式高さ測定手段として超音波測定手段、又はレーザービーム測定手段等を採用するようにしても良い。
ハウジング４の水平ハウジング部分６には、第１のウエーハカセット６２と、第２のウエーハカセット６４と、ウエーハ搬送機構６６と、複数の位置決めピン７０を有する位置決めテーブル６８と、ウエーハ搬入機構７２と、ウエーハ搬出機構７４と、スピンナユニット７６が配設されている。
また、水平ハウジング部分６の概略中央部には、チャックテーブル３４を洗浄する洗浄水噴射ノズル７８が設けられている。この洗浄水噴射ノズル７８は、チャックテーブル３４がウエーハ搬入・搬出領域に位置付けられた状態において、チャックテーブル３４に向けて洗浄水を噴出する。
図２を参照すると、半導体ウエーハ１１の平面図が示されている。半導体ウエーハ１１は、例えば厚さが６００μｍのシリコンウエーハからなっており、表面１１ａに複数のストリート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複数の領域にそれぞれＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。
このように構成された半導体ウエーハ１１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包囲を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。
図３は半導体ウエーハ１１のデバイス１５部分の断面図である。シリコン基板２３上によく知られた半導体製造プロセスによりデバイス１５が形成されており、デバイス１５上には複数のバンプ２７と樹脂層２９からなる積層部２５が形成されている。バンプ２７は例えば銅等の金属から形成されており、デバイス１５の電極に接続されている。
このように構成された切削加工装置２の切削加工作業について以下に説明する。第１のウエーハカセット６２に収容された半導体ウエーハ１１は、ウエーハ搬送機構６６の上下動作及び進退動作により搬送され、ウエーハ位置決めテーブル６８に載置される。
ウエーハ位置決めテーブル６８に載置されたウエーハは、複数の位置決めピン７０により中心合わせが行われた後に、ウエーハ搬入機構７２の旋回動作によって、ウエーハ搬入・搬出領域に位置せしめられているチャックテーブル３４に載置され、チャックテーブル３４によって吸引保持される。
このようにチャックテーブル３４がウエーハ１１を吸引保持したならば、チャックテーブル移動機構を作動して、チャックテーブル３４を図４に示す高さ測定位置に位置付ける。
高さ測定位置では、第１リニアゲージ４０でチャックテーブル３４の上面高さを測定するとともに、第２リニアゲージ４２を半導体ウエーハ１１の積層部２５に当接させて、ウエーハ１１の高さを測定する。この二つのリニアゲージ４０，４２の読みの差からウエーハ１１の厚みを算出する。
図３に示すように、バンプ２７及び樹脂層２９からなる積層部２５の厚みは不揃いであるため、上述した厚み算出工程から算出されたウエーハ１１の厚みをもとに、チャックテーブル３４に保持されたウエーハ１１の上面を切削加工ユニット１２で平坦化する第１切削工程を実施する。
この第１切削工程は、図５に示すように切削バイト２８を矢印Ａ方向に例えば２０００ｒｐｍで回転させながら、チャックテーブル３４を矢印Ｙ方向に例えば０．６６ｍｍ／秒で送ることにより実施する。これにより、積層部２５を平坦化することができる。
このように平坦化工程を実施したならば、チャックテーブル３４を再び高さ測定位置に戻し、アライメント工程を実施する。このアライメント工程においては、アライメント手段６０の撮像手段によりアライメント対象の積層部２５を撮像し、パターンマッチング等の画像処理をして高さを測定すべき積層部２５の位置を検出し、この検出された位置に図６に示すように非接触高さ測定手段５８を移動する。
アライメント工程で移動された位置において、非接触式高さ測定手段５８で基板２３の上面の高さを測定するとともに、積層部２５の上面の高さを測定して、積層部２５の厚みを算出する。
非接触式高さ測定手段５８を構成する走査型白色干渉計の白色光は樹脂層２９を透過するため、積層部２５の上面高さの測定ばかりでなく、基板部（基板２３＋デバイス１５）の上面高さの測定も非接触で行うことができる。
非接触式高さ検出手段５８で積層部２５の厚みを算出したならば、図７に示すように積層部２５が所望の厚みとなるように切削バイト２８で積層部２５を切削する第２の切削を実施する。
この第２切削工程においても第１切削工程と同様に、切削バイト２８を矢印Ａ方向に２０００ｒｐｍで回転しながら、チャックテーブル３４を矢印Ｙ方向に例えば０．６６ｍｍ／秒で送りながら積層部２５を切削する。
積層部２５を所望の厚みに切削したならば、図示しないチャックテーブル移動機構を駆動して、チャックテーブル３４を装置手前側のウエーハ搬入・搬出領域に位置づける。チャックテーブル３４がウエーハ搬入・搬出領域に位置付けられたならば、洗浄水噴射ノズル７８から洗浄水を噴出して、チャックテーブル３４に保持されているウエーハ１１を洗浄する。
チャックテーブル３４に保持されているウエーハ１１の吸引保持が解除されてから、ウエーハ１１がウエーハ搬出機構７４でスピナユニット７６に搬送される。スピナユニット７６に搬送されたウエーハは、ここで洗浄されるとともにスピン乾燥される。次いで、ウエーハ１１がウエーハ搬送機構６６により第２のウエーハカセット６４の所定位置に収納される。
上述した実施形態の変形例として、接触式高さ測定手段であるリニアゲージ４０，４２を省略し、非接触式の高さ測定手段５８でリニアゲージ４０，４２の作用を兼用するようにしても良い。
上述した実施形態によると、半導体ウエーハ１１のデバイス領域１７においても積層部２５の上面高さ及び基板部の上面高さを測定することにより、積層部２５の厚さを検出することが可能となり、より高精度に積層部の厚みを所望とする厚さに均一に切削することができる。
２ 切削加工装置
１１ 半導体ウエーハ
１２ 切削加工ユニット
１５ デバイス
１７ デバイス領域
１９ 外周余剰領域
２３ 基板
２５ 積層部
２７ バンプ
２８ 切削バイト
２９ 樹脂層
３４ チャックテーブル
３６ 高さ測定装置アセンブリ
４０，４２ リニアゲージ
５８ 非接触式高さ測定手段
６０ アライメント手段
１１ 半導体ウエーハ
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５８ 非接触式高さ測定手段
６０ アライメント手段
Claims (2)
- 基板部と該基板部上面に所定の厚みを持って形成された積層部とから構成される板状物を保持する保持面を有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該板状物の積層部上面に対して平行に移動されて該積層部を切削する切削刃を有し、該切削刃が回転可能に保持された切削加工手段と、前記チャックテーブルの高さと該チャックテーブルに保持された前記板状物の前記積層部上面の高さを測定する接触式の第１の高さ測定手段と、前記板状物の前記基板部上面の高さと前記積層部上面の高さを検出する非接触式の第２の高さ測定手段と、を具備した切削加工装置を用いて、基板部と該基板部上面に所定の厚みを持って形成された積層部とから構成される板状物の上面を切削し、該積層部を所望の厚みに形成する板状物の切削加工方法であって、
前記第１の高さ測定手段で前記チャックテーブルに保持された前記板状物の上面高さを測定するとともに、該チャックテーブルの上面高さを測定して該板状物の厚みを算出する板状物厚み算出工程と、
該板状物厚み算出工程で算出された該板状物の厚みをもとに、該チャックテーブルに保持された該板状物の上面を前記切削加工手段で切削して平坦化する第１の切削工程と、
前記第２の高さ測定手段で前記基板部上面の高さを検出するとともに前記積層部上面の高さを検出して該積層部の厚みを算出する積層部厚み算出工程と、
該積層部厚み算出工程で算出した前記積層部の厚みをもとに、前記切削加工手段で該積層部を所定の厚みへ切削する第２の切削工程と、
を備えたことを特徴とする板状物の切削加工方法。 - 基板部と該基板部上面に所定の厚みを持って形成された積層部とから構成される板状物を保持する保持面を有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該板状物の積層部上面に対して平行に移動されて該積層部を切削する切削刃を有し、該切削刃が回転可能に保持された切削加工手段と、前記チャックテーブルの高さと該チャックテーブルに保持された前記板状物の前記積層部上面の高さを測定する接触式の第１の高さ測定手段と、前記板状物の前記基板部上面の高さと前記積層部上面の高さを検出する非接触式の第２の高さ測定手段と、前記第２の高さ測定手段を所望の位置へ移動させるアライメント手段とを具備した切削加工装置を用いて、基板部と該基板部上面に所定の厚みを持って形成された積層部とから構成される板状物の上面を切削し、該積層部を所望の厚みに形成する板状物の切削加工方法であって、
前記第１の高さ測定手段で前記チャックテーブルに保持された前記板状物の上面高さを測定するとともに、該チャックテーブルの上面高さを測定して該板状物の厚みを算出する板状物厚み算出工程と、
該板状物厚み算出工程で算出された該板状物の厚みをもとに、前記チャックテーブルに保持された該板状物の上面を前記切削加工手段で切削して平坦化する第１の切削工程と、
前記アライメント手段を用いて前記第２の高さ測定手段を所望の位置へと移動させるアライメント工程と、
該アライメント工程で移動された位置において、前記第２の高さ測定手段で前記基板部上面の高さを測定するとともに、前記積層部上面の高さを測定して該積層部の厚みを算出する積層部厚み算出工程と、
該積層部厚み算出工程で算出した前記積層部の厚みをもとに、前記切削加工手段で該積層部を所定の厚みへ切削する第２の切削工程と、
を備えたことを特徴とする板状物の切削加工方法。
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