JP5991890B2

JP5991890B2 - ウエーハの加工方法

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Publication number: JP5991890B2
Application number: JP2012199769A
Authority: JP
Inventors: 浩吉湊; 香一牧野; 広希大沼; 弘毅落合
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-09-11
Filing date: 2012-09-11
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2032-09-11
Also published as: JP2014056889A

Description

本発明は、外周縁に面取り部を有するウエーハの面取り部を切削ブレードで除去するウエーハの加工方法に関する。

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、シリコンや化合物半導体からなるウエーハの表面にストリートと呼ばれる格子状の分割予定ラインが形成され、分割予定ラインによって区画された各領域にＩＣやＬＳＩ等のデバイスが形成される。

これらのウエーハは裏面が研削・研磨されて所定の厚みへと薄化された後、切削装置でストリートに沿って切削され、個々のチップへと分割されることで半導体デバイスが製造される。このようにして製造された半導体デバイスは、携帯電話、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。

ウエーハの外周縁には表面から裏面に至る円弧面から成る面取り部が形成されている。従って、ウエーハの裏面を研削してウエーハを薄化すると、円弧面と研削面とによって形成されたナイフエッジが残存して危険であるとともに、外周縁に欠けが生じてデバイスの品質を低下させてしまう。

そこで、ウエーハの裏面を研削する前に切削ブレードでウエーハの面取り部を除去する外周加工方法、所謂エッジトリミング加工が開発された（特許文献１参照）。外周縁は、例えば０．５〜３ｍｍの厚みを有する切削ブレードで円形加工が施されることにより除去される。

そして、外周縁が除去されたウエーハは、研削装置で裏面が研削された後、例えば約３０μｍの厚みを有する切削ブレードでストリートに沿って切削され個々のチップに分割される。

特開２０００−１７３９６１号公報

エッジトリミング加工では、ウエーハの裏面側がチャックテーブル保持面に接して載置される事が多い。よって、切削屑などの異物が何らかの原因でチャックテーブルの保持面に付着し、その上にウエーハが載置されてしまうと、ウエーハの吸引が不安定になってウエーハがばたつき、切削加工をするとウエーハのエッジ欠けを招いてしまう場合がある。

また、エッジトリミングするウエーハの高さにばらつきが存在した場合、高い部分は深く切り込まれ、低い部分は浅く切り込まれる。所定の切り込み深さに足りない場合、研削によってナイフエッジが形成され、一方切り込みが深すぎる場合、切削ブレードの消耗（偏摩耗）が促進されるため、所定の切り込み深さにできるだけ近い加工を外周縁全周に渡って実施する事が望まれる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、所定の切り込み深さにできるだけ近い加工を外周縁全周に渡って実施することが可能なウエーハの加工方法を提供することを目的とする。

本発明によると、円形のウエーハを保持面で保持し該保持面と直交する回転軸で回転可能な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ウエーハを切削する切削ブレードを有する切削手段と、該チャックテーブルに保持された該ウエーハの表面高さを検出する高さ検出手段と、を備えた切削装置を用いて該ウエーハの外周縁を切削して除去するウエーハの加工方法であって、該チャックテーブルの該保持面に該ウエーハを載置して保持するウエーハ保持ステップと、該チャックテーブルに保持された該ウエーハの外周縁の表面高さを該高さ検出手段を用いて複数箇所で検出し、該ウエーハの表面高さの最大値と最小値の差を割り出す割り出しステップと、該割り出しステップで割り出した、該ウエーハの表面高さの最大値と最小値の差が所定の許容範囲内であるかを判定する判定ステップと、該判定ステップにおいて該ウエーハの表面高さの最大値と最小値の差が該所定の許容範囲内であると判定された場合、回転する該切削ブレードを該ウエーハの上方から切り込み送り方向に下降させて該チャックテーブルに保持された該ウエーハの外周縁に所定深さ切り込ませつつ、該チャックテーブルを回転させて該ウエーハの外周縁を切削して除去する切削加工ステップと、該判定ステップにおいて該ウエーハの表面高さの最大値と最小値の差が該所定の許容範囲外であると判定された場合、該切削装置が警告信号を発する警告ステップと、を備え、該切削加工ステップでは、該割り出しステップで検出された該複数箇所での該ウエーハの外周縁の表面高さを基に、該チャックテーブルの回転と該切削手段の切り込み送り方向位置を制御して一定の切り込み深さで該ウエーハの外周縁を切削して除去することを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。

本願発明のウエーハの加工方法では、平坦な保持面を有するチャックテーブルで保持したウエーハの外周縁の表面高さを複数箇所測定する。表面高さの最大値と最小値の差が所定の許容範囲を超えた場合は何らかの大きな異物の挟み込み等の発生と考えられるため、警告信号を発してオペレータに知らせ、オペレータはチャックテーブルの保持面を洗浄する等の処置を取ることができる。

また、表面高さの最大値と最小値の差が所定の許容範囲内であった場合は、異物の挟み込みがないか又は加工続行可能と判断される程度の小さな異物の挟み込み等であるため加工を続行し、その際測定した箇所における表面高さに追従して切削ブレードの切り込み深さを変更して調整する。

これにより、外周縁全周に渡って一定の切り込み深さでエッジトリミング加工を実施することが可能となる。また、表面高さの最大値と最小値の差から異物の存在の有無も検出できる。

切削装置の斜視図である。ウエーハの表面側斜視図である。ウエーハ保持ステップを説明する一部断面側面図である。割り出しステップを説明する平面図である。図４のＶ−Ｖ線に沿った一部断面側面図である。図６（Ａ）は、切削加工ステップを説明する一部断面側面図、図６（Ｂ）は、切削加工ステップを説明する平面図である。ウエーハの表面高さに追従する切り込み深さの変化を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１を参照すると、切削装置２の斜視図が示されている。切削装置２はフェイシングデュアルタイプの切削装置である。

切削装置２はチャックテーブル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。第１の切削手段６及び第２の切削手段８には切削ブレード７０が装着されている。

例えば、ウエーハ５６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に支持されたウエーハ５６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の撮像手段）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の撮像手段）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５６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を回転可能に支持する支持基台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の切削手段６及び第２の切削手段８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毎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方が、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。

高さ検出手段１７は、第１の撮像手段１３に隣接して設けられている。高さ検出手段１７は、ウエーハ５６の表面高さＨを検出する。高さ検出手段１７として、公知のレーザー検出器(特開２００５−２９７０１２号公報参照)、公知の背圧式センサ(特開２００１−２９８００３号公報参照)、焦点を合わせて高さを測定する公知の顕微鏡及び公知のタッチセンサー等を用いることができる。

警告灯２９が、垂直コラム２８の上に設けられている。警告灯２９は、ウエーハ５６とチャックテーブル４の間に所定の大きさを超える異物６６（図３参照）が侵入した場合、警告信号を通知する。警告灯２９及び前述した高さ検出手段１７は制御手段５４により制御されている。

図２を参照すると、ウエーハ５６の表面側斜視図が示されている。切削装置２の切削対象であるウエーハ５６は、図２に示すように、表面５６ａに複数のストリート５８（分割予定ライン）が格子状に形成されているとともに、複数のストリート５８によって区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス６０が形成されている。

このように構成されたウエーハ５６は、デバイス６０が形成されているデバイス領域６２と、デバイス領域６２を囲繞する外周余剰領域６４をその表面５６ａの平担部に備えている。ウエーハ５６の外周縁５６ｅには円弧状の面取り部５６ｃが形成されている。

図３を参照すると、ウエーハ保持ステップを説明する一部断面側面図が示されている。図３を用いて、ウエーハ保持ステップを説明する。ウエーハ５６をチャックテーブル４の保持面４ａに載置し、チャックテーブル４に接続されている吸引源５を作動させ、ウエーハ５６をチャックテーブル４に吸引保持する。チャックテーブル４の保持面４ａに異物６６が存在するため、チャックテーブル４とウエーハ５６の間に異物６６が侵入している。

図４及び図５を参照すると、割り出しステップを説明する平面図及び図４のＶ−Ｖ線に沿った一部断面側面図がそれぞれ示されている。図４及び図５を用いて、ウエーハ５６の表面高さＨの最大値と最小値の差を割り出す割り出しステップを説明する。

この割り出しステップでは、ウエーハ５６を保持したチャックテーブル４を回転させ、高さ検出手段１７を用いて複数の高さ検出箇所６８におけるウエーハ５６の表面高さＨを検出する。高さ検出手段１７は、ウエーハ５６の外周縁５６ｅの上方に設けられている。

本実施形態では、高さ検出手段１７をウエーハ５６の外周縁５６ｅの上方に位置付け、チャックテーブル４を回転してウエーハ５６の表面高さＨを検出する。チャックテーブル４を回転させ、異物６６が点Ａの位置に来た場合、表面高さＨの最大値が検出される。一方、異物６６が点Ａ’の位置に来た場合、表面高さＨの最小値が検出される。

次に、判定ステップでは、ウエーハ５６の表面高さＨの最大値と最小値の差が所定の許容範囲内であるかを判定する。ウエーハ５６の表面高さＨの最大値と最小値の差が許容範囲内である場合、以下で説明する切削加工ステップを実施する。

図６（Ａ）及び（Ｂ）を参照すると、切削加工ステップを説明する一部断面側面図及び切削加工ステップを説明する平面図がそれぞれ示されている。図６（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、切削加工ステップを説明する。

第１の切削手段６に設けられた切削ブレード７０を回転させながら、第１の切削手段６をウエーハ５６の上方から切り込み送り方向に下降させ、チャックテーブル４に保持されたウエーハ５６の外周縁５６ｅに所定深さ切り込ませる。

チャックテーブル４を低速で回転させて、ウエーハ５６の外周縁５６ｅを切削して面取り部５６ｃを部分的に除去する。この際、一定の切り込み深さＤでウエーハ５６の外周縁５６ｅを切削して面取り部５６ｃを除去するように、前述した割り出しステップで検出された複数箇所でのウエーハ５６の外周縁５６ｅの表面高さＨを基に、チャックテーブル４の回転と第１の切削手段６の切り込み送り方向位置を制御する。以下、制御のしくみを具体的に説明する。

図７を参照すると、ウエーハ５６の表面高さＨに追従する切り込み深さＤの変化を示す図が示されている。図７に示すように、ウエーハ５６の外周縁５６ｅの表面高さＨは高さ検出箇所６８ごとに変化している。よって、ウエーハ５６の外周縁５６ｅの表面高さＨに追従して、切り込み深さＤも変化させる。

すなわち、ウエーハ５６の表面高さＨが高い場合、切り込み深さＤも高くする。ウエーハ５６の表面高さＨが低い場合、切り込み深さＤも低くする。これにより、切り込み深さＤを一定にすることができる。

なお、第１の切削手段６により、ウエーハ５６の外周縁５６ｅを切削して面取り部５６ｃを部分的に除去する場合を説明したが、第２の切削手段８を用いても同様に、ウエーハ５６の外周縁５６ｅを切削して面取り部５６ｃを部分的に除去することができる。

一方、ウエーハ５６の表面高さＨの最大値と最小値の差が許容範囲外である場合、以下で説明する警告ステップを実施する。例えば、警告灯２９を作動して赤色で点滅させることにより、切削装置２が外部に警告信号を発する。この警告に応じて、オペレータがチャックテーブル４の保持面４ａを洗浄する等の処置を取ることにより、チャックテーブル４の保持面４ａに存在する異物６６を除去できる。

以上説明したように、本願発明のウエーハ５６の加工方法では、外周縁５６ｅ全周に渡って一定の切り込み深さＤでエッジトリミング加工を実施することが可能となる。また、表面高さＨの最大値と最小値の差から異物６６の存在の有無も検出できる。

なお、代替実施形態として、ウエーハ５６の表面高さＨにばらつきがほとんど無い場合、チャックテーブル４の保持面４ａの高さを予め測定することにより異物６６の存在の有無及び異物６６の高さを検出する事も可能である。

以上の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以上に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以上に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

２切削装置
４チャックテーブル
４ａ保持面
１７高さ検出手段
５６ウエーハ
５６ｃ面取り部
５６ｅ外周縁
６６異物
６８高さ検出箇所
７０切削ブレード
Ｆ環状フレーム
Ｔダイシングテープ
Ｈ表面高さ
Ｄ切り込み深さ

Claims

円形のウエーハを保持面で保持し該保持面と直交する回転軸で回転可能な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ウエーハを切削する切削ブレードを有する切削手段と、該チャックテーブルに保持された該ウエーハの表面高さを検出する高さ検出手段と、を備えた切削装置を用いて該ウエーハの外周縁を切削して除去するウエーハの加工方法であって、
該チャックテーブルの該保持面に該ウエーハを載置して保持するウエーハ保持ステップと、該チャックテーブルに保持された該ウエーハの外周縁の表面高さを該高さ検出手段を用いて複数箇所で検出し、該ウエーハの表面高さの最大値と最小値の差を割り出す割り出しステップと、
該割り出しステップで割り出した、該ウエーハの表面高さの最大値と最小値の差が所定の許容範囲内であるかを判定する判定ステップと、
該判定ステップにおいて該ウエーハの表面高さの最大値と最小値の差が該所定の許容範囲内であると判定された場合、回転する該切削ブレードを該ウエーハの上方から切り込み送り方向に下降させて該チャックテーブルに保持された該ウエーハの外周縁に所定深さ切り込ませつつ、該チャックテーブルを回転させて該ウエーハの外周縁を切削して除去する切削加工ステップと、
該判定ステップにおいて該ウエーハの表面高さの最大値と最小値の差が該所定の許容範囲外であると判定された場合、該切削装置が警告信号を発する警告ステップと、を備え、
該切削加工ステップでは、該割り出しステップで検出された該複数箇所での該ウエーハの外周縁の表面高さを基に、該チャックテーブルの回転と該切削手段の切り込み送り方向位置を制御して一定の切り込み深さで該ウエーハの外周縁を切削して除去することを特徴とするウエーハの加工方法。