JP5757806B2

JP5757806B2 - 被加工物の切削方法

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Publication number: JP5757806B2
Application number: JP2011146111A
Authority: JP
Inventors: 成規原田; 裕介大武
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2015-08-05
Anticipated expiration: 2031-06-30
Also published as: JP2013016528A

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の被加工物を切削する被加工物の切削方法に関する。

従来、例えば、先ダイシングプロセス時のハーフカット加工のように、半導体ウェーハの表面に形成された分割予定ラインの部位に、ウェーハの裏面まで貫通しない加工溝（切削溝）を高速回転する切削ブレードにて形成する技術が知られている（特許文献１参照）。

特許文献１には、チャックテーブルにてウェーハの裏面を直接吸引保持した状態とし、ウェーハの表面に配設される分割予定ライン（ストリート）に沿って、ウェーハの裏面に至らない深さの加工溝を形成することが開示されている。

このような切削加工では、分割予定ラインの一端側から切り込みが始まって、分割予定ラインの他端側にて切り抜けがなされるまでの間において、切削ブレードの冷却などを目的とする切削液が切削ブレードに向けて連続的に供給される。

特開２００３−００７６４９号公報

しかしながら、切削ブレードが切り抜けることになる切り抜け側において、切削液の影響によりウェーハなどの被加工物の外周部がばたつくことがある。

外周部がばたつき、チャックテーブルの保持面から僅かに浮かび上がった状態の被加工物を切削してしまうと、所定の溝深さよりも深く切り込んでしまい、切り込み深さが変化するといった加工品質低下の問題や、場合によっては被加工物を破損させてしまうという不具合発生も懸念される。

本発明は、切削液を供給しながら被加工物に加工溝を形成する切削方法において、一定の溝深さを実現する加工品質の向上を図るとともに、被加工物の損傷を防止可能な被加工物の切削方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明によると、回転する切削ブレードと、該切削ブレードに切削液を供給する切削液供給ノズルと、から少なくともなる切削手段で被加工物を切削する被加工物の切削方法であって、該被加工物を保持する保持面を有する保持手段で該被加工物の裏面を保持する保持ステップと、該保持ステップを実施した後、該被加工物の外周外側において該切削手段の該切削ブレードの先端を該被加工物の裏面に至らない所定高さに位置付ける位置付けステップと、該位置付けステップで所定高さに位置付けられた該切削手段と該保持手段とを切削送り方向に相対移動させることで該被加工物の一端から他端まで該被加工物の裏面に至らない深さの加工溝を形成する加工ステップと、を備え、該切削液供給ノズルは、該切削手段で該被加工物に該加工溝が形成される加工進行方向の先端側から該切削ブレードへ切削液を供給する位置に配設され、該加工ステップでは、該切削液供給ノズルから該切削ブレードに該切削液を供給した状態で該切削ブレードが該被加工物の一端側から該被加工物に切り込み、該切削ブレードが該被加工物の他端側へ切り抜ける切り抜け時には該切削液供給ノズルからの切削液の供給を停止する、ことを特徴とする被加工物の切削方法が提供される。

本発明によると、切削ブレードでの切り抜け側にて切削ブレードへの切削液の供給が停止されるため、切削液による被加工物の外周部のばたつきと、ばたつきに伴う切り込み深さの変化が防止されることになり、加工精度の向上が図られるとともに、被加工物の破損を防止できる。

切削装置の外観の斜視図である。被加工物の一例としてのウェーハの斜視図である。ハーフカット加工について説明する斜視図である。保持ステップを示す一部断面側面図である。位置付けステップを示す一部断面側面図である。加工ステップにおける切り込み時の状況について示す一部断面側面図である。加工ステップにおける加工溝の形成の概要について示す平面図である。加工ステップにおける切り抜け時の状況について示す一部断面側面図である。

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は半導体ウェーハにハーフカット加工を施す先ダイシングプロセスが可能な切削装置２の外観を示している。

切削装置２の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作ユニット４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や撮像ユニット２２によって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示モニタ６が設けられている。

図２に示すように、被加工物の一例であるウェーハ１１の表面には、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がウェーハ１１上に形成されている。ウェーハ１１はその裏面１１ｂが保持手段としてのチャックテーブル５１上に載置され、このチャックテーブル５１にて吸引保持される。

チャックテーブル５１は、図１に示すように、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル５１のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウェーハ１１の切削すべきストリートを検出するアライメント機構２０が配設されている。

アライメント機構２０は、ウェーハ１１の表面を撮像する撮像ユニット２２を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の処理によって切削すべきストリートを検出することができる。撮像ユニット２２によって取得された画像は、表示モニタ６に表示される。

アライメント機構２０の左側には、チャックテーブル５１に保持されたウェーハ１１に対して切削加工を施す切削ユニット２４が配設されている。切削ユニット２４はアライメント機構２０と一体的に構成されており、両者が連動してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。

切削ユニット２４は、回転可能なスピンドル２６の先端に切削ブレード２８が装着されて構成され、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。切削ブレード２８は撮像ユニット２２のＸ軸方向の延長線上に位置している。

このように構成された切削装置２において、ウェーハ１１は、チャックテーブル５１により吸引保持され、チャックテーブル５１がＸ軸方向に移動してウェーハ１１は撮像ユニット２２の直下に位置づけられる。

ここで、アライメント機構２０が切削すべきストリートを自動検出するアライメントの際のパターンマッチングに用いる画像（キーパターン）は、切削前に予め取得しておく必要がある。このパターンマッチングに用いる画像を取得するためのティーチング作業は、まず、ウェーハ１１を撮像ユニット２２の直下に位置づけ、撮像ユニット２２でウェーハ１１の表面を撮像し、撮像した画像を表示モニタ６に表示させる。

オペレータは、操作ユニット４を操作することにより、撮像ユニット２２を移動させながら、必要に応じてチャックテーブル５１も移動させて、パターンマッチングのターゲットとなるパターン、即ち、キーパターンを探索する。

オペレータがキーパターンを決定すると、そのキーパターンを含む画像が切削装置２のコントローラに備えたメモリに記憶される。また、そのキーパターンとストリートＳ１，Ｓ２の中心線との距離を座標値等によって求め、その値もメモリに記憶させておく。

更に、撮像ユニット２２を移動させることにより、隣り合うストリートとストリートとの間隔（ストリートピッチ）を座標値等によって求め、ストリートピッチの値についてもコントローラのメモリに記憶させておく。以上のティーチング作業により、キーパターン、キーパターンとストリートＳ１，Ｓ２の中心線との距離、ストリートピッチがメモリに予め記憶された状態となる。

そして、チャックテーブル５１により吸引保持されたウェーハ１１のストリートに沿った切断の際には、記憶させたキーパターンの画像と実際に撮像ユニット２２により撮像されて取得された画像とのパターンマッチングがアライメント機構２０にて自動的に行なわれる。

このパターンマッチングをＸ軸方向に離れた２点で行ない、２点を結んだ直線がＸ軸方向に平行となるようにチャックテーブル５１を回転する。次いで、キーパターンとストリートの中心線との距離分だけ切削ユニット２４をＹ軸方向に移動させることにより、切削しようとするストリートと切削ブレード２８との位置合わせが行なわれる。

切削しようとするストリートと切削ブレード２８との位置合わせが行われた状態において、高速回転する切削ブレード２８を有する切削ユニット２４を所定の位置に下降させてから、チャックテーブル５１をＸ軸方向に移動させると、位置合わせされたストリートにおいて所定の深さの加工溝が形成される。

メモリに記憶されたストリートピッチずつ切削ユニット２４をＹ軸方向にインデックス送りにしながら切削を行うことにより、同方向のストリートＳ１において加工溝が形成される。更に、チャックテーブル５１を９０°回転させてから、上記と同様の切削を行うと、ストリートＳ２においても加工溝が形成され、ハーフカット加工がなされた状態となる。

ところで、図３に示されるように、ストリートに沿ったウェーハ１１の切削加工においては、ウェーハの裏面に至らない深さの加工溝を形成するハーフカット加工が行われる。このハーフカット加工（切削加工）においては、切削ブレード２８の冷却などを行うための切削液が、切削ブレード２８に向けて供給される。

具体的には、図３に示すように、切削ユニット２４によりチャックテーブル５１に支持されたウェーハ１１がストリートに沿って切削される。２５は切削ユニット２４のスピンドルハウジングであり、スピンドルハウジング２５中に図示しないサーボモータにより回転駆動されるスピンドル２６が回転可能に収容されている。切削ブレード２８は電鋳ブレードであり、ニッケル母材中にダイヤモンド砥粒が分散されてなる切刃２８ａをその外周部に有している。

３０は切削ブレード２８をカバーするブレードカバーであり、このブレードカバー３０に対して着脱カバー４０がねじ４２にて着脱可能に設けられる。着脱カバー４０の下部には、切削ブレード２８の側面に沿って伸長するブレード側面用供給ノズル４４が設けられている。このブレード側面用供給ノズル４４からは、切削ブレード２８の側面に向けて切削液が噴射される。なお、ブレードカバー３０においても、ブレード側面用供給ノズル４４と同様のブレード側面用供給ノズルが、切削ブレード２８を挟んでブレード側面用供給ノズル４４と対峙する位置に設けられる。

加えて、ブレードカバー３０の下部には、切削ブレード２８の切刃２８ａの切削端面（ウェーハの表面に対向する切削ブレード外周端面）に対向する位置に切削液供給ノズル３６が設けられている。本実施形態では、切削液供給ノズル３６は、切削ブレード２８とウェーハ１１の接触領域Ａを挟んで既に形成された加工溝１２の反対側から切削ブレード２８に向けて切削液を供給できる位置に配設させている。これにより、切刃２８ａとウェーハ１１の接触領域Ａに向かう方向に、切削液が噴射されるように構成される。なお、図７に示すように、切削液供給ノズル３６は、加工溝１２の形成方向を加工進行方向Ｍ２とした場合に、加工進行方向Ｍ２と逆の供給方向Ｍ３の向き、即ち、切削ブレード２８でウェーハ１１に加工溝１２が形成される加工進行方向Ｍ２の先端側から切削ブレード２８へ切削液を供給する位置に配設される。

図３に示すように、切削液は切削液供給部３４からパイプ４６を介して着脱カバー４０に設けられたブレード側面用供給ノズル４４に供給され、同様に、パイプ３２を介してブレードカバー３０に設けられた図示せぬブレード側面用供給ノズルに供給される。さらに、切削液供給部３４からの切削液は、パイプ３８を介して切削液供給ノズル３６に供給される。

切削液は例えば切削液供給部３４で約０．３ＭＰａに加圧されており、切削液供給ノズル３６からは毎分０．５〜２．０リットルの流量で噴射される。なお、切削液供給ノズル３６は、例えば、約１．０〜１．５ｍｍの内径を有するノズル状の部材にて構成され、切削液は、純水などが使用される。

そして、以上に説明した切削液の供給に伴う不具合の発生を抑えるために、本発明は、以下の実施形態による各ステップが実施される。

本実施形態では、図３に示すように、回転する切削ブレード２８と、切削ブレード２８に切削液を供給する切削液供給ノズル３６と、から少なくともなる切削ユニット２４で被加工物を切削する被加工物の切削方法において、まず、図４に示すように、ウェーハ１１を保持する保持面を有する保持手段としてのチャックテーブル５１でウェーハ１１の裏面１１ｂを吸引保持する保持ステップが行われる。

チャックテーブル５１の表面には、ポーラス部５２が形成されており、このポーラス部５２の上面５２ａがウェーハ１１を保持する保持面となる。ポーラス部５２は、チャックテーブル５１内部に形成された吸引路５１ａを介して真空ポンプなどからなる吸引源５３に接続されており、吸引源５３にて真空引きされると、ポーラス部５２の上面５２ａの空気が吸い込まれ、ポーラス部５２の上面５２ａに載置されたウェーハ１１の裏面１１ｂがポーラス部５２に吸着保持される。

保持ステップを実施した後、図５に示すように、ウェーハ１１の外周外側において切削ユニット２４の切削ブレード２８の先端となる最下点２８ｂをウェーハ１１の裏面１１ｂに至らない所定高さに位置付ける位置付けステップを実施する。

位置付けステップを実施した後、図６及び図７に示すように、チャックテーブル５１が切削送り方向Ｍ１に移動するように、切削ユニット２４とチャックテーブル５１の相対位置関係を変更させることで、ウェーハ１１の一端側Ｋ１から他端側Ｋ２までウェーハ１１の裏面に至らない深さの加工溝１２を形成する加工ステップが実施される。

ここで、「切削送り方向」とは、切削によって加工溝１２の溝長さを伸ばすように、切削手段としての切削ブレード２８と保持手段としてのチャックテーブル５１を相対移動させる際に、切削ブレード２８とチャックテーブル５１の一方、或いは、両方を移動させる際の方向をいうものであり、チャックテーブル５１のみを移動させる本実施形態においては、チャックテーブル５１を図６において左側に移動させる方向が、「切削送り方向」となる。

なお、本実施形態のほか、切削ユニット２４のみを図６において右側（加工進行方向Ｍ２）に移動させることや、チャックテーブル５１を図６において左側に移動させるとともに切削ユニット２４を右側に移動させることとしてもよい。つまり、加工溝１２が形成されるように、チャックテーブル５１と切削ユニット２４を相対移動させるのであれば、特に移動させる対象や、その移動方向については、限定されるものではない。

さらに、加工ステップでは、図６及び７に示すように、切削液供給ノズル３６から切削ブレード２８に切削液を供給した状態で切削ブレード２８がウェーハ１１の一端側Ｋ１からウェーハ１１に切り込むことで加工溝１２の加工が開始される。

そして、切削液供給ノズル３６からの切削ブレード２８への切削液の供給を継続して行いながら、加工溝１２の加工が進行され、図８に示すように、切削ブレード２８がウェーハ１１の他端側Ｋ２へ切り抜ける切り抜け時には、切削液供給ノズル３６から切削ブレード２８への切削液の供給を停止する。

ここで、「切り抜け時」とは、例えば、図７に示すように、「切削ブレード２８（最下点２８ｂ（図５参照））が、ウェーハ１１の端面１１ｃ（他端側Ｋ２）から所定距離Ｌに差し掛かった時点から、少なくとも、切削ブレード２８がウェーハ１１の外周外側に位置する時点まで）、とすることができる。この所定距離Ｌは、被加工物であるウェーハ１１の厚みや、大きさ、さらには、加工条件や加工精度に応じて、適宜設計され得るものである。

そして、これにより、切り抜け時においては切削液供給ノズル３６からのウェーハ１１への切削液の供給がなされないため、切削液よるウェーハ１１のばたつきが発生することがなく、このばたつきに伴う、加工溝１２の深さが変化するといった加工精度低下の問題や、被加工物を破損させる問題の発生を防止できる。

なお、本発明の実施形態は、以上に説明した実施形態に限られるものではない。例えば、図４に示す保持ステップにおいては、チャックテーブル５１によりウェーハ１１を吸引保持する形態としたが、吸引保持ではなく、ウェーハ１１と同サイズの粘着テープ（例えば、ダイシングテープ等）を用いてウェーハ１１をチャックテーブル５１に保持させることとしてもよい。

被加工物としては、半導体デバイスが形成されるウェーハ１１に限定されるものでなく、例えば、円盤状のものであって、切り抜け時に切削液によるばたつきの発生が懸念されるものについて、ばたつきの発生に伴う不具合発生の防止策として、本発明は幅広く適用できるものである。

２切削装置
１１ウェーハ
１２加工溝
２８切削ブレード
２８ａ切刃
２８ｂ最下点
３６切削液供給ノズル
５１チャックテーブル
Ａ接触領域
Ｌ所定距離
Ｓ１ストリート
Ｓ２ストリート

Claims

回転する切削ブレードと、該切削ブレードに切削液を供給する切削液供給ノズルと、から少なくともなる切削手段で被加工物を切削する被加工物の切削方法であって、
該被加工物を保持する保持面を有する保持手段で該被加工物の裏面を保持する保持ステップと、
該保持ステップを実施した後、該被加工物の外周外側において該切削手段の該切削ブレードの先端を該被加工物の裏面に至らない所定高さに位置付ける位置付けステップと、
該位置付けステップで所定高さに位置付けられた該切削手段と該保持手段とを切削送り方向に相対移動させることで該被加工物の一端から他端まで該被加工物の裏面に至らない深さの加工溝を形成する加工ステップと、を備え、
該切削液供給ノズルは、該切削手段で該被加工物に該加工溝が形成される加工進行方向の先端側から該切削ブレードへ切削液を供給する位置に配設され、
該加工ステップでは、該切削液供給ノズルから該切削ブレードに該切削液を供給した状態で該切削ブレードが該被加工物の一端側から該被加工物に切り込み、該切削ブレードが該被加工物の他端側へ切り抜ける切り抜け時には該切削液供給ノズルからの切削液の供給を停止する、ことを特徴とする被加工物の切削方法。