JP5187505B2 - ダイシング方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置や電子部品が形成されたウェーハ等のワークを個々のチップに分割するダイシング装置によるダイシング方法に関するものである。

半導体装置や電子部品が形成されたウェーハ等のワークに対して切断や溝入れ加工を施すダイシング装置は、スピンドルによって高速に回転される加工手段としてのブレードと、ワークを吸着載置するワークテーブルと、ワークテーブルとブレードとの相対的位置を変化させる移動手段としてのＸ、Ｙ、Ｚ、θの各移動軸と、ワークテーブルに載置されたワークを撮像する顕微鏡やＣＣＤカメラ等の撮像手段が設けられている。

ダイシング装置の各部は制御手段により動作が制御され、ワークを加工する際には冷却や潤滑用の切削液が回転するブレードまたはワークとブレードとが接触する加工点へノズルより供給され、各移動軸の動作によって切断や溝入れ加工がワークに施される。

このようなワークの加工においては、ブレードが使用により磨耗し、切断面でのチッピング発生や、熱変形の影響を受けて切削溝の位置がストリート（パターン描画されたウェーハのチップとチップの間にある直線状の境界線をいう。ウェーハは、このストリートに沿って切断される。）中心から外れることがある。このためダイシング装置では、ブレードで切削された加工溝（カーフ）をカメラで撮像し、その画像データを画像処理することによって、あるいは目視によってカーフ位置やカーフ幅、チッピングの有無等を計測している（例えば、特許文献１参照。）。
特開平５−３２６７００号公報

しかし、特許文献１に記載されるようなカーフチェックでは、個々のカーフのカーフ位置、カーフ幅、チッピングの有無などを計測するだけであった。そのため、個々の許容値で問題ない状態であれば加工を継続するので、カーフの位置ズレが累積して最終的にワーク全体のチップの加工状況に影響を与えるような場合であっても最後まで加工を行っていた。そのように加工されたワークは加工後の検査で加工不良であることが判明するので、このような加工は多くの不良加工チップを発生させる原因となっていた。

本発明はこのような問題に対して成されたものであり、ダイシング加工中にワークを撮像することで事前に異常を検知し、異常の状態に応じた対処を行うことでワーク加工の歩留りを削減するダイシング方法を提供することを目的としている。

本発明は前記目的を達成するために、請求項１の発明は、ワークを載置するワークテーブルと、ワークの加工を行う加工手段と、前記ワークテーブルと前記加工手段とを相対的に移動させる移動手段と、前記ワークを撮像する少なくとも１つ以上の撮像手段と、前記ワークテーブル、前記加工手段、前記移動手段、及び前記撮像手段を制御する制御手段とを備え、前記ワーク上に形成された複数のチップを個別に分割するダイシング装置において、前記加工手段で加工中の前記ワーク表面を前記撮像手段により撮像し、撮像された前記ワーク表面の映像に写る前記チップの上下または左右に形成された複数の加工溝に対し、前記制御手段により画像処理による検査を同時に行うことで該チップのサイズ計測することを特徴としている。

請求項１の発明によれば、移動手段により移動するワークテーブル上に吸着載置されたワークは、加工手段によりストリートに沿って格子状に加工されてチップごとに分割されていく。加工中のワークは予め指定されたタイミングまたは任意のタイミングで与えられた指示により形成された加工溝（カーフ）の検査を行う。

検査では撮像手段でワーク表面を撮像する。撮像された映像はデジタル処理により二値化するなどの既知の手法により画像処理されてカーフ位置やカーフ幅、チッピングの有無等が検査される。このとき、チップの上下または左右に形成された複数のカーフを同時に検査することにより上下のカーフ間または左右のカーフ間の距離が算出され、チップのサイズが計測される。計測されたチップサイズは制御手段により所望のチップ加工サイズと比較され、加工サイズが許容値を超える場合はエラーに合わせた対策が実施される。

これにより、個々のカーフに生じている微小な加工異常による最終加工状態の異常を事前に検知することが可能となり、異常の状態に応じた対処を行うことでワーク加工の歩留りが削減される。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記撮像手段は２種類の倍率で前記ワークの撮像が可能であって、加工中の前記ワーク上に形成されている前記チップの全体または一部の映像を一方の倍率よりも低い倍率にした前記撮像手段により撮像し、撮像された該チップの上下または左右に写る前記加工溝の間隔より該チップのサイズを計測することを特徴としている。

請求項２の発明によれば、撮像手段は高倍率と低倍率に切り替えて撮像することが可能であって、高倍率においてはワーク表面の細部を撮像し、低倍率ではワークの広い範囲を一度に撮像する。カーフの検査では、低倍率の撮像手段でワークを広範囲で撮像してワーク上のチップの全体または一部を撮像する。撮像されたチップの上下または左右に形成されたカーフは画像処理によりカーフ間の距離が算出されてチップのサイズが計測される。

これにより、加工状態の異常を事前に検知することが可能となり、ワーク加工の歩留りが削減される。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記ワーク上に形成された位置の基準となる複数のマークを撮像して前記制御手段により画像処理することで得られる前記マークの該ワーク上での位置と、計測された前記チップのサイズとより、前記加工手段により加工された該チップと該マークとの距離を計測することを特徴としている。

請求項３の発明によれば、加工中のワークは予め指定されたタイミングまたは任意のタイミングで与えられた指示により形成された加工溝（カーフ）の検査を行う。カーフの検査の際には、ワーク表面に形成されたフィデューシャルマークやターゲットマーク等のワーク上の位置の基準となるマークも同時に画像認識されてワーク上での位置が測定される。ワーク上でのマークの位置と計測されたチップのサイズは制御手段で処理され、チップからマークまでの距離が算出される。これにより、カーフの位置のズレが算出され、加工状態の異常を事前に検知することが可能となり、ワーク加工の歩留りが削減される。

請求項４の発明は、請求項２または請求項３の発明において、前記チップの全体の映像を一方の倍率よりも低い倍率にした前記撮像手段により撮像し、撮像された該チップの上下または左右に写る前記加工溝の間隔より計測された該チップのサイズと、前記マークの該ワーク上での位置とにより、前記加工手段により加工された該チップと該マークとの距離を計測することを特徴としている。

請求項４の発明によれば、カーフの検査では、低倍率の撮像手段でワークを広範囲で撮像してワーク上のチップの全体または一部を撮像する。撮像されたチップの上下または左右に形成されたカーフは画像処理によりカーフ間の距離が算出されてチップのサイズが計測される。これとともに、ワーク表面に形成された位置の基準となるマークも同時に画像認識されてワーク上での位置が測定される。ワーク上でのマークの位置と計測されたチップのサイズは制御手段で処理され、チップからマークまでの距離が算出される。これにより、カーフの位置のズレが算出され、加工状態の異常を事前に検知することが可能となり、ワーク加工の歩留りが削減される。

請求項５の発明は、請求項１、２、３、または請求項４のいずれか１項の発明において、計測された前記チップのサイズまたは前記チップと該マークとの距離の測定結果に基づき、前記ワークを加工する加工条件を変更または前記加工手段と前記ワークとの位置を再調整または前記加工手段の交換を行うことのいずれかを行うことを特徴としている。

請求項５の発明によれば、計測されたチップのサイズまたはチップとマークとの距離の測定結果は予め制御手段に設定された許容値と比較される。値が許容値に近づいた場合はワークを加工する加工条件を変更または加工手段とワークとの位置を再調整または加工手段の交換のいずれかを行うことにより補正される。許容値を超える場合は警告を発してダイシング装置を停止させる。

これにより、個々のカーフに生じている微小な加工異常の累積による最終加工状態の異常を事前に検知し、異常の状態に応じた対処を行うことでワーク加工の歩留りが削減される。

以上説明したように、本発明のダイシング方法よれば、ダイシング加工中にワークを撮像して複数のカーフを同時に検査することで、個々のカーフに生じている微小な加工異常による最終加工状態の異常を事前に検知することが可能となり、異常の状態に応じた対処を行うことでワーク加工の歩留りが削減される。

以下添付図面に従って本発明に係るダイシング方法の好ましい実施の形態について詳説する。はじめに、本発明に係るダイシング装置について説明する。図１は、ダイシング装置の外観を示す斜視図である。

ダイシング装置１は、複数のワークＷが収納されたカセットを外部装置との間で受け渡すロードポート２、吸着部３を有しワークＷを装置各部に搬送する搬送手段４、ワークＷを載置するワークテーブル５、ワークＷの加工が行なわれる加工部６、加工後のワークＷを洗浄し乾燥させるスピンナ７等を備えている。ダイシング装置１の各部の動作は制御手段としてのコントローラ８により制御される。

加工部６内部には、ワークＷの表面を撮像する撮像手段９、先端に薄い円盤状のブレード１０とブレード１０を覆うカバーとしてのホイールカバー１１とが取付けられ互いに対向配置された高周波モータ内蔵型のスピンドル１２、１２が設けられている。

スピンドル１２はどちらも例えば３０，０００ｒｐｍ〜８０，０００ｒｐｍで高速回転されるとともに、不図示の移動軸により互いに独立して図のＹ方向のインデックス送りとＺ方向の切込み送りとがなされる。更に、ワークＷを吸着載置するワークテーブル５が不図示の移動軸によって図のＸ方向に研削送りされるように構成されており、これらの動作により高速に回転するブレード１０がワークＷへ接触し、ワークＷがＸ、Ｙ方向にダイシングされる。

ブレード１０は、ダイヤモンド砥粒やＣＢＮ砥粒をニッケルで電着した電着ブレードや金属粉末を混入した樹脂で結合したメタルレジンボンドのブレード等が用いられる。また、ブレード１０の寸法は、加工内容によって種々選択されるが、通常の半導体ウェーハをワークとしてダイシングする場合は直径５０ｍｍ、厚さ３０μｍ前後のものが用いられる。

撮像手段９は顕微鏡やＣＣＤカメラ等により構成され、顕微鏡のレンズを切り替えるなどの方法により、ワークＷの表面を高倍率（例えば１．０倍）または低倍率（例えば０．１倍）により撮像することが可能である。高倍率の撮像手段９ではワーク表面の細部を撮像し、低倍率ではワークの広い範囲を一度に撮像する。なお、本実施の形態ではダイシング装置１に撮像手段９は１つのみ備えられているが、本発明はそれに限らず複数の撮像手段９が備えられた構成であっても好適に実施可能である。

次にこのように構成されたダイシング装置１によるダイシング方法について説明する。図２はダイシングするワークの一例を示した斜視図、図３はダイシング方法の手順を示したフロー図、図４はワークを高倍率の撮像手段で撮像した場合の画像例を示した上面図、図５はワークを低倍率の撮像手段で撮像した場合の画像例を示した上面図である。

ダイシング装置１では、まず外部装置または手動により図１に示すロードポート２へ複数のワークＷが収納されたカセットが載置される。ワークＷは、例えば図２に示すような矩形または円形の板状部材であって、表面には半導体装置や電子部品等の複数のチップ１３が形成されている。通常、このようなワークＷは粘着性のシート１４に貼着されてフレーム１５にマウントされている。通常ワークＷはこの状態でカセットに収納され、ダイシング装置１でダイシング加工される。

ダイシング装置１においてダイシング加工が開始されると、搬送手段４によりロードポート２上のカセット内のワークＷがフレーム１５とともに引き出されてワークテーブル５上に載置される。ワークテーブル５上に載置されたワークＷは撮像手段９により撮像され、ワークＷ上の所望の加工位置（ストリートと称する）とブレード１０の加工位置を合わせるアライメント動作を開始する（図３に示すステップＳ１）。

アライメント動作が終了すると、スピンドル１２が起動してブレード１０が回転するとともに、ホイールカバー１１に備えられた各種ノズルより潤滑、冷却、洗浄等を目的とする切削水が供給される。この状態でワークテーブル５がＸ方向に加工送りされるとともにスピンドル１２がＺ方向に切り込み送りされてワークＷがストリートに沿ってダイシング加工される。１ライン加工する毎にスピンドル１２はＹ方向にインデックス送りされ、一方向の加工が終了するとワークテーブル５が９０度回転してワークＷは格子状にダイシング加工されていく（ステップＳ２）。

ワークＷのダイシング加工中には予め制御手段に設定されたタイミング（例えば指定数のラインをダイシングした後、ワークＷの加工終了時等）、または作業者よりダイシング装置１へ入力された任意の操作命令により切削状態の確認動作が実施される（ステップＳ３）。

切削状態の確認動作（ステップＳ３）では、ワークＷ表面を撮像手段９により撮像して行われる。このとき、撮像手段９は図４に示す画像１６Ａ、１６Ｂように、高倍率でワークＷ表面を複数個所撮像することにより複数の加工溝（カーフ）１７を拡大してカーフ１７の細部を同時に確認する。または、確認動作（ステップＳ３）では、図５に示す画像１８のように低倍率の撮像手段９でワークＷ表面を撮像してワークＷ上のチップ１３全体を写し、複数のカーフ１７を同時に確認する。

このとき制御手段８では、画像１６Ａ、１６Ｂに写るカーフ中心１７Ａ、１７Ａ間の距離Ｌ１、画像１８に写るカーフ中心１７Ａ、１７Ａ間の距離Ｌ１、又はカーフ中心１７Ｂ、１７Ｂ間の距離Ｌ２をインデックス量や画像処理された画像から算出することでダイシングされたチップ１３の上下左右方向のチップサイズを計測する。

チップ１３のサイズ計測とともに、確認動作（ステップＳ３）ではカーフ１７の状態を確認（ステップＳ３１）、チップ１３上のターゲットマーク１９とカーフ１７との位置関係の確認（ステップＳ３２）、基板フィデューシャルマーク２１とカーフ１７との位置関係の確認（ステップＳ３３）、カーフ１７のコンタミ状態確認（ステップＳ３４）等の各確認動作が実施される。

カーフ１７の状態の確認（ステップＳ３１）では、カーフ１７の幅、ストリート中心に対するカーフ１７の位置、カーフ１７のエッジのチッピング状況等を図４に示す画像１６Ａ、１６Ｂまたは画像１８を既知の手法により画像処理することで確認する。これにより、ブレード１０の磨耗状況（ステップＳ３１Ａ）、ブレード１０での加工状態（ステップＳ３１Ｂ）、ブレード１０の位置（ステップＳ３１Ｃ）等が確認される。

これらの確認では、例えば、図６に示す画像１６Ｃのようにカーフ１７のエッジにチッピング２２が多数発生しているような場合、加工条件（切削速度等）がワークＷに適していない、ブレード１０が磨耗している、ブレード１０が目詰まりしているなどの問題がブレード１０に発生している可能性がある。このような場合に制御手段８は、発生している問題に応じてブレード１０の自動ドレッシング（目立て処理）、ブレード１０の再セットアップ等の指令をダイシング装置１に発して問題を解消する。また、制御手段８は、チッピング高さＴが予め制御手段８に設定してある許容値を超えるような場合、ブレード１０の交換を促すエラーメッセージを発する。

更に、図７に示す画像１６Ｄのように、カーフ２３のカーフ中心２３Ａがストリート２４のストリート中心２４Ａからズレている場合、ブレード１０の位置ズレやワークＷの歪みなどの問題が発生している可能性がある。このよう場合に制御手段８は、カーフ中心２３Ａとストリート中心２４Ａとの間の距離ｐを算出するとともに補正値として記憶し、ピンドル１２のＹ方向へのインデックス送り量を補正するなどして位置ズレを修正する。修正後も位置ズレ量が予め制御手段８に設定してある許容値を超えるような場合には、警告メッセージを表示してダイシング装置１を停止させる。

続いて、チップ１３上のターゲットマーク１９とカーフ１７との位置関係の確認（ステップＳ３２）では、カーフ中心１７Ａとターゲットマーク１９との距離ｑが画像処理された画像から算出される。更に、カーフ中心１７Ａ、１７Ａ間の距離Ｌ１、又はカーフ中心１７Ｂ、１７Ｂ間の距離Ｌ２と、計測されたカーフ１７の幅より算出されたチップ１３のチップサイズと、画像処理することにより得られるターゲットマーク１９のワークＷ上の位置から、チップ１３とターゲットマーク１９との距離が計測され、チップ１３とターゲットマーク１９との位置関係が制御手段８により計測される。

これらの結果より、距離ｑの値またはチップ１３とターゲットマーク１９との距離が予め制御手段８に設定された許容値よりも大きい場合、制御手段８は許容値との距離の差を補正値として記憶し、ピンドル１２のＹ方向へのインデックス送り量を補正するなどして位置ズレを修正する（ステップＳ３２Ａ）。修正後も位置ズレ量が予め制御手段８に設定してある許容値を超えるような場合には、警告メッセージを表示してダイシング装置１を停止させる。

続いて、基板フィデューシャルマーク２１とカーフ１７との位置関係の確認（ステップＳ３３）では、カーフ中心１７Ａ、１７Ａ間の距離Ｌ１、又はカーフ中心１７Ｂ、１７Ｂ間の距離Ｌ２と、計測されたカーフ１７の幅より算出されたチップ１３のチップサイズと、画像処理することにより得られる基板フィデューシャルマーク２１のワークＷ上の位置から、チップ１３外周と基板フィデューシャルマーク２１との距離が計測され、チップ１３の外周位置と基板フィデューシャルマーク２１との位置関係が制御手段８により計測される（ステップＳ３３Ａ）。

この結果より、チップ１３外周と基板フィデューシャルマーク２１との距離が予め制御手段８に設定された許容値よりも大きい場合、制御手段８は許容値との距離の差を補正値として記憶し、ピンドル１２のＹ方向へのインデックス送り量を補正するなどして位置ズレを修正する。修正後も位置ズレ量が予め制御手段８に設定してある許容値を超えるような場合には、警告メッセージを表示してダイシング装置１を停止させる。

続いて、カーフ１７のコンタミ状態確認（ステップＳ３４）では、画像１６Ａ、１６Ｂ、または画像１８等に写るカーフ１７内に残るコンタミ（加工残留物）の面積率を画像処理された画像より算出する（ステップ３４Ａ）。算出された面積率が予め制御手段８に設定された許容値よりも大きく、カーフ１７内にコンタミが多く存在する場合は、ホイールカバー１１に設けられたノズル、加工部６内に設けられた不図示の各種洗浄ノズルによりワークＷの洗浄工程が加工中に実施される。これにより、カーフ１７内のコンタミが除去される。

以上の切削状態の確認動作（ステップＳ３）はワークＷの加工中に少なくとも１回以上行われ、各ステップにより計測された補正値等はその都度制御手段８へ送られダイシング装置１の制御情報として反映される。これにより、個々のカーフ１７に生じている微小な加工異常の累積による最終加工状態の異常を事前に検知することが可能となり、異常の状態に応じた対処を行うことでワークＷの加工歩留りが削減される。

このようにして、ワークＷの加工が終了した後は、搬送手段４によりスピンナ７へ搬送されて洗浄、乾燥され、再びロードポート２へ収納されて次工程へ送られる（ステップＳ４）。

以上説明したように、本発明に係るダイシング方法によれば、ダイシング加工中にワークを撮像して複数のカーフを同時に検査することで、事前にあるいはダイシング工程内で以上を検知することが可能となり、異常の状態に応じた対処を行うことでワーク加工の歩留りが削減される。

本発明に係わるダイシング装置の外観を示す斜視図。 ダイシングするワークの一例を示した斜視図。 本発明に係わるダイシング方法の手順を示したフロー図。 ワークを高倍率の撮像手段で撮像した場合の画像例を示した上面図。 ワークを低倍率の撮像手段で撮像した場合の画像例を示した上面図。 チッピングのあるカーフの例を示した上面図。 ストリートとカーフとのズレの例を示した上面図。

符号の説明

１…ダイシング装置，２…ロードポート，３…吸着部，４…搬送手段，５…ワークテーブル，６…加工部，７…スピンナ，８…制御手段，９…撮像手段，１０…ブレード，１１…ホイールカバー，１２…スピンドル，１３…チップ，１４…シート，１５…フレーム，１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ、１８…画像，１７、２３…カーフ，１７Ａ、２３Ａ…カーフ中心，１９…ターゲットマーク，２１…基板フィデューシャルマーク，２２…チッピング，２４…ストリート，２４Ａ…ストリート中心，Ｗ…ワーク

Claims (5)

1. ワークを載置するワークテーブルと、ワークの加工を行う加工手段と、前記ワークテーブルと前記加工手段とを相対的に移動させる移動手段と、前記ワークを撮像する少なくとも１つ以上の撮像手段と、前記ワークテーブル、前記加工手段、前記移動手段、及び前記撮像手段を制御する制御手段とを備え、前記ワーク上に形成された複数のチップを個別に分割するダイシング装置において、
   前記加工手段で加工中の前記ワーク表面を前記撮像手段により撮像し、撮像された前記ワーク表面の映像に写る前記チップの上下または左右に形成された複数の加工溝に対し、前記制御手段により画像処理による検査を同時に行うことで該チップのサイズ計測することを特徴とするダイシング方法。
2. 前記撮像手段は２種類の倍率で前記ワークの撮像が可能であって、加工中の前記ワーク上に形成されている前記チップの全体または一部の映像を一方の倍率よりも低い倍率にした前記撮像手段により撮像し、撮像された該チップの上下または左右に写る前記加工溝の間隔より該チップのサイズを計測することを特徴とする請求項１に記載のダイシング方法。
3. 前記ワーク上に形成された位置の基準となる複数のマークを撮像して前記制御手段により画像処理することで得られる前記マークの該ワーク上での位置と、計測された前記チップのサイズとより、前記加工手段により加工された該チップと該マークとの距離を計測することを特徴とする請求項１に記載のダイシング方法。
4. 前記チップの全体の映像を一方の倍率よりも低い倍率にした前記撮像手段により撮像し、撮像された該チップの上下または左右に写る前記加工溝の間隔より計測された該チップのサイズと、前記マークの該ワーク上での位置とにより、前記加工手段により加工された該チップと該マークとの距離を計測することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のダイシング方法。
5. 計測された前記チップのサイズまたは前記チップと該マークとの距離の測定結果に基づき、前記ワークを加工する加工条件を変更または前記加工手段と前記ワークとの位置を再調整または前記加工手段の交換を行うことのいずれかを行うことを特徴とする請求項１、２、３、または４のいずれか１項に記載のダイシング方法。

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