JP5313018B2

JP5313018B2 - ウエーハの加工方法

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Publication number: JP5313018B2
Application number: JP2009091914A
Authority: JP
Inventors: 裕介大武
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2009-04-06
Filing date: 2009-04-06
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2029-04-06
Also published as: JP2010245254A

Description

本発明は、ウエーハに切削ブレードを切り込ませつつウエーハを回転させることで、ウエーハに円形の切削加工を施すウエーハの加工方法に関する。

表面にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが複数形成された半導体ウエーハやサファイア、ガラス等のウエーハは裏面が研削されて所定の厚みへ加工された後、個々のチップへと分割され、分割されたチップは各種電子機器に広く利用されている。

近年、電子機器の薄型化、小型化に伴い、ウエーハはより薄く、例えば１００μｍ以下に研削仕上げされることが要求されている。また従来より、ウエーハは製造工程中における割れや発塵防止のために、その外周に面取り加工が施されている。

そのため、ウエーハを薄く研削すると、外周の面取り部分がナイフエッジ状（ひさし状）に形成される。ウエーハ外周の面取り部分がナイフエッジ状に形成されると、外周から欠けが生じてウエーハが破損してしまうという問題が生じる。

この問題を解決するために、特開２０００−１７３９６１号公報では、ウエーハ外周の面取り部分を予め除去した後、ウエーハの裏面の研削を行う方法が提案されている。この先行技術によると、切削ブレードでウエーハ周縁に切り込み、所望の環状領域を除去することで面取り部分を除去する。その後、ウエーハの裏面が研削されるため、面取り部分がナイフエッジ状に形成されることがない。

また、ＳＯＩ基板（ＳｉｌｉｃｏｎｏｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ基板）を製造する際に、未接着部を除去する方法として、切削ブレードを用いてウエーハの外周部における所望の環状領域を除去する方法が特開平８−１０７０９２号公報に開示されている。

ところで、半導体ウエーハの直径は、生産性の向上を図るべく８インチ、１２インチと大径化の傾向にあり、それに伴って、拡散炉、ＣＶＴ装置、ダイシング装置等の加工装置もウエーハの直径の大径化に対応してきている。

その一方で、４インチ、５インチ等の小径のウエーハに対応した加工装置も現存し、実際に稼動している。このような小径のウエーハは採算が取れない等の理由から現在ではほとんど製造されていないため、小径用の加工装置で加工する際、８インチ、１２インチウエーハ等の大径ウエーハを小径ウエーハに切削加工したいという要望がある。

このような要望に対しては、切削ブレードを備えた切削装置により、大径ウエーハを円形に切削して小径ウエーハに変換している（例えば、特開平１１−５４４６１号公報参照）。

特開２０００−１７３９６１号公報特開平８−１０７０９２号公報特開平１１−５４４６１号公報

ところが、これらの特許文献に記載されるような円形加工を円盤状の切削ブレードを用いて行う際には、通常の直線加工に比べて加工負荷が非常に大きくなるため、加工速度を上昇させることができず、生産性が非常に悪いという問題がある。

例えば、半導体ウエーハの直線加工では毎秒５０〜６０ｍｍ程度の送り速度で切削は可能であるが、ウエーハ外周の面取り部分を切り落とす円形加工では、８インチウエーハで角度にして毎秒５度の送り速度で円形切削をしなければならず、ウエーハ一枚の円形加工を行うのに約７２秒程度かかってしまうことになる。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、生産性を向上可能なウエーハの円形加工方法を提供することである。

本発明によると、ウエーハに切削ブレードを切り込ませ該ウエーハを回転させることで、ウエーハに円形の切削加工を施すウエーハの加工方法であって、ウエーハを保持する保持面と、該保持面に直交し該保持面の中心を通る回転軸とを有するチャックテーブルで、ウエーハの中心を該回転軸に一致させてウエーハを保持するウエーハ保持ステップと、該回転軸に直交する直線上で該回転軸から反対側の等距離に第１切削ブレードと第２切削ブレードとを位置付ける位置付けステップと、該第１切削ブレードをウエーハに所定深さまで切り込ませ、該チャックテーブルを１８０度回転させてウエーハに半円形状溝を形成する第１加工ステップと、該第１切削ブレードをウエーハに切り込ませつつ、該半円形状溝に該第２切削ブレードを所定深さまで切り込ませ、該チャックテーブルを少なくとも３６０度回転させる第２加工ステップとを具備し、該第２切削ブレードの砥粒サイズは該第１切削ブレードの砥粒サイズよりも平均砥粒サイズが小さく、該第２切削ブレードの刃厚は該第１切削ブレードの刃厚よりも厚く、該第１加工ステップにおける前記チャックテーブルの回転速度は、該第２加工ステップにおける該チャックテーブルの回転速度に比べて高速であることを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。

本発明によると、刃厚の薄い第１切削ブレードで粗切削を行い、刃厚の厚い第２切削ブレードで仕上げ切削を行うため、第１切削ブレードによる第１加工ステップではチャックテーブルの回転速度を相当上昇させることが可能となるとともに、第２加工ステップでは第１加工ステップで形成した半円形溝を切削するため、チャックテーブルの回転速度をある程度上昇させることが可能となり、生産性を向上することができる。

本発明のウエーハの加工方法を実施するのに適した切削装置の斜視図である。ダイシングテープを介して環状フレームに支持された半導体ウエーハの斜視図である。本発明実施形態に係るウエーハの加工方法のフローチャートである。ウエーハ保持ステップの説明図である。切削ブレード位置付けステップを説明する概略側面図である。図５の平面図である。第１加工ステップを説明する概略側面図である。図７の平面図である。第２加工ステップを説明する概略側面図である。図９の平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明のウエーハの加工方法を実施するのに適した切削装置（ダイシング装置）２の斜視図が示されている。

切削装置２は２スピンドルタイプの切削装置であり、チャックテーブル４において被加工物を吸引保持し、チャックテーブル４が切削送り方向（Ｘ軸方向）に往復移動しながら、割り出し送り方向（Ｙ軸方向）及び切り込み送り方向（Ｚ軸方向）に移動する第１の切削手段６及び第２の切削手段８の作用により被加工物が切削される構成となっている。

例えば、半導体ウエーハＷをダイシングする場合は、図１に示すように、ダイシングテープＴを介して環状フレームＦに保持された半導体ウエーハＷが、チャックテーブル４に載置されて吸引保持される。

チャックテーブル４は切削送り手段１０によってＸ軸方向に移動可能となっており、第１の切削手段６と一体に形成された第１カメラ（第１撮像手段）１３を有する第１のアライメント手段１２及び第２の切削手段８と一体に形成された第２カメラ（第２撮像手段）１５を有する第２のアライメント手段１４によって、チャックテーブル４に吸引保持されたウエーハＷの切削すべき領域であるストリートが検出され、そのストリートと切削ブレードとのＹ軸方向の位置合わせがなされた後に、切削が行われる。

切削送り手段１０は、Ｘ軸方向に配設された一対のＸ軸ガイドレール１６と、Ｘ軸ガイドレール１６に摺動可能に支持されたＸ軸移動基台１８と、Ｘ軸移動基台１８に形成されたナット部（図示せず）に螺合するＸ軸ボールねじ２０と、Ｘ軸ボールねじ２０を回転駆動するＸ軸パルスモータ２２とから構成される。

チャックテーブル４を回転可能に指示する支持基台２４はＸ軸移動基台１８に固定されており、Ｘ軸パルスモータ２２に駆動されてＸ軸ボールねじ２０が回転することによって、チャックテーブル４がＸ軸方向に移動される。

一方、第１切削手段１２及び第２切削手段１４は、ガイド手段２６によってＹ軸方向に割り出し送り可能に支持されている。ガイド手段２６は、チャックテーブル４の移動を妨げないようにＸ軸に直交するＹ軸方向に配設される垂直コラム２８と、垂直コラム２８の側面においてＹ軸方向に配設された一対のＹ軸ガイドレール３０と、Ｙ軸ガイドレール３０と平行に配設された第１のボールねじ３２及び第２のボールねじ３４と、第１のボールねじ３２に連結された第１のＹ軸パルスモータ３６と、第２のボールねじ３４に連結された第２のＹ軸パルスモータ３８とから構成される。

Ｙ軸ガイドレール３０は、第１の支持部材４０及び第２の支持部材４２をＹ軸方向に摺動可能に支持しており、第１の支持部材４０及び第２の支持部材４２に備えたナット（図示せず）が第１のボールねじ３２及び第２のボールねじ３４にそれぞれ螺合している。

第１のＹ軸パルスモータ３６および第２のＹ軸パルスモータ３８に駆動されて第１のボールねじ３２及び第２のボールねじ３４がそれぞれ回転することにより、第１の支持部材４０及び第２の支持部材４２がそれぞれ独立してＹ軸方向に移動される。

第１の支持部材４０及び第２の支持部材４２のＹ軸方向の位置はリニアスケール４４によって計測され、Ｙ軸方向の位置の精密制御に供される。なお、リニアスケールを各支持部材ごとに別個に設けることも可能ではあるが、一本のリニアスケール４４で第１の支持部材４０及び第２の支持部材４２の双方の位置を計測するほうが、両者の間隔を精密に制御することができる。

第１の支持部材４０には、第１の切削手段６が取り付けられた第１の移動部材４６が上下方向（Ｚ軸方向）に摺動可能に取り付けられており、第１のＺ軸パルスモータ４８を駆動すると、第１の移動部材４６がＺ軸方向に移動される。

同様に、第２の支持部材４２には、第２の切削手段８が取り付けられた第２の移動部材５０が上下方向（Ｚ軸方向）に摺動可能に取り付けられており、第２のＺ軸パルスモータ５２を駆動することにより、第２の移動部材５０がＺ軸方向に移動される。

図５に示すように、第１の切削手段６は、スピンドルハウジング５６中に回転可能に収容されたスピンドル５８と、スピンドル５８の先端に装着された第１切削ブレード６０を含んでいる。スピンドル５８は図示しないモータにより３００００ｒｐｍ等の高速で回転される。

第２の切削手段８は、スピンドルハウジング６２中に回転可能に収容されたスピンドル６４と、スピンドル６４の先端に装着された第２切削ブレード６６を含んでいる。スピンドル６４は図示しないモータにより３００００ｒｐｍ等の高速で回転される。

第２切削ブレード６６は第１切削ブレード６０の刃厚よりも厚い刃厚を有している。例えば、第１切削ブレード６０は２００〜３００μｍの刃厚を有し、第２切削ブレード６６は５００〜１０００μｍの刃厚を有している。

第１及び第２切削ブレード６０，６６とも、例えばダイアモンド砥粒をＮｉメッキで固めた電鋳ブレードから構成されるが、第２切削ブレード６６の平均砥粒サイズは第１切削ブレード６０の平均砥粒サイズよりも小さくなっている。

図２に示すように、加工対象のウエーハＷの表面においては、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とが直交して形成されており、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とによって区画されて多数のデバイスＤがウエーハＷ上に形成されている。

ウエーハＷの裏面は粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウエーハＷはダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持された状態となる。

図３を参照すると、本発明実施形態に係るウエーハの加工方法のフローチャートが示されている。本発明実施形態のウエーハの加工方法では、まずステップＳ１０でウエーハ保持ステップを実施する。

図４に示すように、チャックテーブル４はウエーハを保持する保持面４ａと、保持面４ａに直交し保持面４ａの中心を通る回転軸５を有している。このウエーハ保持ステップでは、ウエーハＷの中心を回転軸５に一致させてチャックテーブル４でウエーハＷの裏面を吸引保持する。ウエーハＷはその外周に面取り加工が施された面取り部７を有しており、本実施形態のウエーハの加工方法ではこの面取り部７を含む環状領域を切削により除去する。

図４ではウエーハＷはチャックテーブル４に直接吸引保持されているように示されているが、実際には図２に示すように、ウエーハＷはダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持され、ウエーハＷはダイシングテープＴを介してチャックテーブル４により吸引保持される。

ウエーハＷをチャックテーブル４で吸引保持したならば、ステップＳ１１へ進んで位置付けステップを実施する。この位置付けステップでは、図５に示すように、回転軸５に直交する直線上で回転軸５に対して対称な位置に第１切削ブレード６０及び第２切削ブレード６６を位置づける。図６は図５の平面図である。

換言すると、第１の切削手段６のスピンドル５８の軸線５８ａと第２の切削手段８のスピンドル６４の軸線６４ａとを、チャックテーブル４の回転軸５に直交させて一直線上に整列させ、更に第１切削ブレード６０及び第２切削ブレード６６を回転軸５の反対側で回転軸５から等距離Ｒの位置に位置付ける。

図５では第１及び第２切削ブレード６０，６６の位置付け位置は、ウエーハＷの面取り部７よりだいぶ半径方向内側に示されているが、面取り部７を環状に切削除去する本実施形態では、この位置付け位置はウエーハＷの外周から半径方向内側に約０．５〜１．０ｍｍ程度である。

第１及び第２切削ブレード６０，６６をこのように位置付けた後、ステップＳ１２で第１切削ブレード６０を回転させつつ、図７に示すようにウエーハＷに所定深さＤ１まで切り込ませ、図８に示すようにチャックテーブル４をＡ方向に１８０度回転させて半円形状溝６８を形成する第１加工ステップを実施する。

次いで、ステップＳ１３で、図９に示すように第２切削ブレード６６を半円形状溝６８中に所定深さＤ１まで切り込ませ、図１０に示すようにチャックテーブル４をＡ方向に少なくとも３６０度回転させて円形溝７０を形成する第２加工ステップを実施する。

第１加工ステップでは、第１切削ブレード６０の刃厚が例えば２００μｍ程度と比較的薄く、粗切削であるため、例えば毎秒４０度の角度の円形切削加工を施すことが可能である。よって、１８０度の円形切削加工に、４．５秒要することになる。この第１加工ステップでは、粗切削であるため半円形状溝６８の切削面は多少荒れている。

第２加工ステップでは、第２切削ブレード６６の刃厚が例えば５００μｍと比較的厚く、更にブレードの平均砥粒サイズが小さい仕上げ切削であるため、８インチウエーハで例えば毎秒１０度の角度を切削する比較的低速の切削加工であり、全周の切削加工には３６秒を要することになる。

よって、第１及び２加工ステップに要する時間は、４．５＋３６＝４０．５秒となる。これは従来方法で７２秒要していたのと比較して、約３０秒程度の短縮化が図れたことになる。この第２加工ステップにより、ウエーハＷの面取り部７を含む環状領域が切削除去される。

ウエーハ外周に所定深さの環状溝を形成した後は、ウエーハ２の表面に保護テープを貼着した後、研削装置のチャックテーブルにウエーハ２の表面側を吸引保持し、ウエーハの裏面を研削して残っている面取り部分７を除去するため、面取り部分がナイフエッジ状に形成されることはない。

本実施形態のウエーハＷの加工方法によると、第１切削ブレード６０で粗切削を行い、第２切削ブレード６６で仕上げ切削を行うため、第１切削ブレード６０による第１加工ステップでは、チャックテーブル４の回転速度を相当上昇させることができ、第２切削ブレード６６による第２加工ステップでは、第１切削ブレード６０が切削した切削溝に沿って切削するため、チャックテーブル４の回転速度をある程度上昇させることが可能となり、生産性を向上することができる。

尚、大径のウエーハを小径に切削加工する場合には、ウエーハＷをフルカットする必要があるため、ウエーハＷを図２に示すようにダイシングテープＴを介して環状フレームＦで支持し、第１及び第２切削ブレード６０，６６でダイシングテープＴに浅く切り込ませながらウエーハＷをフルカットする。

４チャックテーブル
５回転軸
６第１の切削手段
８第２の切削手段
６０第１切削ブレード
６６第２切削ブレード

Claims

ウエーハに切削ブレードを切り込ませ該ウエーハを回転させることで、ウエーハに円形の切削加工を施すウエーハの加工方法であって、
ウエーハを保持する保持面と、該保持面に直交し該保持面の中心を通る回転軸とを有するチャックテーブルで、ウエーハの中心を該回転軸に一致させてウエーハを保持するウエーハ保持ステップと、
該回転軸に直交する直線上で該回転軸から反対側の等距離に第１切削ブレードと第２切削ブレードとを位置付ける位置付けステップと、
該第１切削ブレードをウエーハに所定深さまで切り込ませ、該チャックテーブルを１８０度回転させてウエーハに半円形状溝を形成する第１加工ステップと、
該第１切削ブレードをウエーハに切り込ませつつ、該半円形状溝に該第２切削ブレードを所定深さまで切り込ませ、該チャックテーブルを少なくとも３６０度回転させる第２加工ステップとを具備し、
該第２切削ブレードの砥粒サイズは該第１切削ブレードの砥粒サイズよりも平均砥粒サイズが小さく、
該第２切削ブレードの刃厚は該第１切削ブレードの刃厚よりも厚く、
該第１加工ステップにおける前記チャックテーブルの回転速度は、該第２加工ステップにおける該チャックテーブルの回転速度に比べて高速であることを特徴とするウエーハの加工方法。