JP6046535B2 - Semiconductor wafer mapping method and semiconductor wafer laser processing method - Google Patents
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Description
本発明は半導体ウエハマッピング方法に関するものであり、特に、半導体製造装置において半導体ウエハを切断して半導体チップ（半導体素子）を製造するダイシング技術に適用して有効な半導体ウエハマッピング方法及び半導体ウエハのレーザ加工方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor wafer mapping method, and more particularly to a semiconductor wafer mapping method and a semiconductor wafer laser that are effective when applied to a dicing technique for manufacturing a semiconductor chip (semiconductor element) by cutting a semiconductor wafer in a semiconductor manufacturing apparatus. It relates to a processing method.
従来、半導体装置の製造において、所定の回路が縦横に整列配置形成された半導体ウエハを縦横に切断して半導体チップ（半導体素子）を製造する工程がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, in the manufacture of a semiconductor device, there is a process of manufacturing a semiconductor chip (semiconductor element) by cutting a semiconductor wafer in which predetermined circuits are arranged in a vertical and horizontal direction.
図３は、その半導体ウエハＳの一例を示すものである。その半導体ウエハＳは、平行に形成された２面を有し、内１面に、格子状に配列された複数の加工ライン（「ストリートライン」とも言う）２ａ１〜２ａｎ及び２ｂ１〜２ｂｎが設けられている。 FIG. 3 shows an example of the semiconductor wafer S. The semiconductor wafer S has two surfaces formed in parallel, and a plurality of processing lines (also referred to as “street lines”) 2a1 to 2an and 2b1 to 2bn arranged in a lattice shape are provided on one inner surface. ing.
その半導体ウエハＳは、上記各加工ライン２ａ１〜２ａｎ、２ｂ１〜２ｂｎで半導体ウエハＳの表面側が格子状をした複数の領域に区画され、この区画された各領域にそれぞれ半導体チップ３,３…を形成するＩＣ、ＬＳＩ等の機能素子が設けられた構造になってい
る。
The semiconductor wafer S is divided into a plurality of regions in which the surface side of the semiconductor wafer S is formed in a lattice shape on each of the processing lines 2a1 to 2an and 2b1 to 2bn, and semiconductor chips 3, 3,. It has a structure in which functional elements such as IC and LSI to be formed are provided.
例えば、半導体ウエハＳを所謂ステルスダイシングにてチップ化する場合、チャック台に保持した半導体ウエハＳの表面（レーザー照射面）に、集光レンズでレーザ光を加工ライン２ａ１〜２ａｎ、２ｂ１〜２ｂｎに沿って照射し、半導体ウエハＳの内部に加工ライン２ａ１〜２ａｎ、２ｂ１〜２ｂｎに沿った改質層を連続的に設け、その後、半導体ウエハSに外力を加えることで、加工ライン２ａ１〜２ａｎ、２ｂ１〜２ｂｎに沿った改質層を起点として分割する。また、そのレーザ加工では、半導体ウエハＳの内部に形成される改質層の深さがほぼ一定となるように、集光レンズの焦点を自動調整（オートフォーカス）しながらレーザ光を照射している。 For example, when the semiconductor wafer S is formed into chips by so-called stealth dicing, laser light is applied to the processing lines 2a1 to 2an and 2b1 to 2bn by a condenser lens on the surface (laser irradiation surface) of the semiconductor wafer S held on the chuck base. The modified layers along the processing lines 2a1 to 2an and 2b1 to 2bn are continuously provided inside the semiconductor wafer S, and then an external force is applied to the semiconductor wafer S, whereby the processing lines 2a1 to 2an, The modified layer along 2b1 to 2bn is divided as a starting point. In the laser processing, laser light is irradiated while automatically adjusting the focus of the condenser lens (autofocus) so that the depth of the modified layer formed in the semiconductor wafer S is substantially constant. Yes.
しかし、このように集光レンズの焦点を自動調整しながらレーザ光を照射する加工技術で問題となるのは、半導体ウエハ自体の反りやうねり、あるいは半導体ウエハ表面に付着した膜等である。すなわち、半導体ウエハの反りやうねり、あるいは半導体ウエハ表面に付着した膜等があると、集光レンズと半導体ウエハ表面の間の距離にバラツキが生じる。バラツキがあると、レーザ光を照射する際に屈折率の関係で所定の深さに均一に改質層を形成することができない。従って、半導体ウエハ内部の所定深さに均一に改質層を形成するためには、レーザ光を照射する表面の凹凸を検出し、その凹凸に応じて集光レンズの焦点を自動調整しながらレーザ光を照射するようにして加工する必要がある。 However, problems in the processing technique of irradiating laser light while automatically adjusting the focal point of the condensing lens are warping and waviness of the semiconductor wafer itself, or a film attached to the surface of the semiconductor wafer. That is, if there is a warp or undulation of the semiconductor wafer or a film attached to the surface of the semiconductor wafer, the distance between the condenser lens and the surface of the semiconductor wafer varies. If there is variation, the modified layer cannot be uniformly formed at a predetermined depth due to the refractive index when irradiating the laser beam. Therefore, in order to uniformly form the modified layer at a predetermined depth inside the semiconductor wafer, the surface irregularities on the surface irradiated with the laser light are detected, and the focus of the condenser lens is automatically adjusted according to the irregularities. It is necessary to process by irradiating light.
そこで、従来、半導体ウエハの表面高さを測定する測定手段をレーザ加工機と所定の間隔をもって並設させ、半導体ウエハを加工する際に、測定手段により半導体ウエハの表面高さを測定し、その測定値に基づいて、半導体ウエハに対して集光レンズの焦点の位置が一定となるように、集光レンズの焦点位置をその光軸方向に移動させて自動調整するようにしたレーザ加工方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。 Therefore, conventionally, a measuring means for measuring the surface height of the semiconductor wafer is arranged in parallel with the laser processing machine at a predetermined interval, and when processing the semiconductor wafer, the surface height of the semiconductor wafer is measured by the measuring means, Based on the measurement value, there is a laser processing method in which the focal position of the condenser lens is automatically adjusted by moving the focal position of the condenser lens in the optical axis direction so that the focal position of the condenser lens is constant with respect to the semiconductor wafer. It has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
ところで、一般に、半導体ウエハは、上述したように所定の回路が縦横に整列配置形成されているとともに、整列配置された各回路間に加工ラインが格子状に設定されている。そして、半導体ウエハの表面高さ、すなわち半導体ウエハ表面から集光レンズまでの距離を測定する技術では、例えば図４にその測定方向を示すように、Ｘ−Ｘ方向を測定する場
合は図中実線の矢印で示しているように、半導体ウエハＳの外側の位置Ｘ１から測定用の光を照射しながら測定を開始し、半導体ウエハＳの一端１ａ１から半導体ウエハＳの領域内に入り、その半導体ウエハＳの加工ライン２ａ１に沿って測定を行い、半導体ウエハＳの他端１ｂ１に到達したら半導体ウエハＳの外側に一旦出る。次に、半導体ウエハＳの一端１ｂ２から再び内側に入り、その半導体ウエハＳの加工ライン２ａ２に沿って測定をして行き、半導体ウエハＳの一端１ａ２に到達したら外側に再び出る。続いて、半導体ウエハＳの一端１ａ３から再び内側に入り、その半導体ウエハＳの加工ライン２ａ３に沿って測定をして行き、半導体ウエハＳの他端１ｂ３に到達したら外側に再び出る。このように測定用のレーザ光を千鳥状に移動させながら各間を短冊状に走査して測定をし、これをｎ本の加工ライン２ａ１〜２ａｎについて順に行い、各加工ライン２ａ１〜２ａｎ上の変位データを取得する。また、Ｙ-Ｙ方向を測定する場合も、図中点線の矢印で示しているように半導体ウエハＳの外側の位置Ｙ１から測定を開始し、Ｘ方向と同様に測定用の光を千鳥状に移動させながら測定を行う。
By the way, in general, as described above, predetermined circuits are arranged in a vertical and horizontal direction on a semiconductor wafer, and processing lines are set in a lattice pattern between the arranged circuits. In the technique for measuring the surface height of the semiconductor wafer, that is, the distance from the semiconductor wafer surface to the condenser lens, for example, when measuring the XX direction as shown in FIG. As shown by the arrows, the measurement starts while irradiating light for measurement from the position X1 outside the semiconductor wafer S, enters the region of the semiconductor wafer S from one end 1a1 of the semiconductor wafer S, and the semiconductor wafer Measurement is performed along the processing line 2a1 of S, and once it reaches the other end 1b1 of the semiconductor wafer S, the semiconductor wafer S once exits. Next, the semiconductor wafer S enters the inner side again from one end 1b2, and measures along the processing line 2a2 of the semiconductor wafer S. When it reaches the one end 1a2 of the semiconductor wafer S, it returns to the outer side. Subsequently, the semiconductor wafer S enters the inner side again from one end 1a3, measures along the processing line 2a3 of the semiconductor wafer S, and returns to the outer side when the other end 1b3 of the semiconductor wafer S is reached. In this way, the laser beam for measurement is scanned in a zigzag pattern while scanning between the strips to perform measurement, and this is sequentially performed on the n processing lines 2a1 to 2an, and on each processing line 2a1 to 2an. Get displacement data. Also, when measuring in the Y-Y direction, measurement is started from the position Y1 outside the semiconductor wafer S as indicated by the dotted arrows in the figure, and the measurement light is staggered in the same manner as in the X direction. Measure while moving.
そして、前記特許文献１に記載の加工技術では、この測定と加工を並走させ、測定により半導体ウエハの表面の状態を先読みして、その測定値に基づいて集光レンズの焦点位置を自動調整しながら、レーザ加工をするようになっている。 In the processing technique described in Patent Document 1, the measurement and processing are performed in parallel, the surface state of the semiconductor wafer is pre-read by the measurement, and the focal position of the condenser lens is automatically adjusted based on the measurement value. However, laser processing is performed.
この測定技術では、加工予定ライン毎に加工予定ラインの全部または一部を先読みするため、生産性が低下する。 In this measurement technique, since all or a part of the planned processing line is prefetched for each planned processing line, productivity is lowered.
そこで、加工準備として、半導体ウエハを吸引保持したチャック台を回転させ、同時に半導体ウエハの表面に測定光を照射して表面高さを測定し、その測定値から半導体ウエハの反りやうねり等をマッピング化し、そのマッピング化された測定値に基づいて加工用の集光レンズの焦点位置を自動調整しながら、加工時に半導体ウエハの表面にレーザ光を照射して加工する方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。 Therefore, as a preparation for processing, the chuck base that sucks and holds the semiconductor wafer is rotated, and at the same time, the surface height is measured by irradiating the surface of the semiconductor wafer with the measurement light. And a method of processing by irradiating the surface of the semiconductor wafer with laser light while automatically adjusting the focal position of the condenser lens for processing based on the mapped measurement value (for example, , See Patent Document 2).
上述したように、特許文献１記載の測定方法を用いた加工技術では、特に半導体ウエハの外側の位置から半導体ウエハの領域内に入るとき、半導体ウエハの端部で測定の値に大きな乱れが生じ、集光レンズの焦点が整合状態に戻るまでに時間がかかる。このため、オートフォーカス特性が悪く、加工品質に問題点があった。また、その測定値の大きな乱れで、集光レンズの焦点調整が機能するか否かは、レーザ加工が開始されるまで判断ができないという不都合があった。 As described above, in the processing technique using the measurement method described in Patent Document 1, particularly when entering the region of the semiconductor wafer from a position outside the semiconductor wafer, the measurement value is greatly disturbed at the edge of the semiconductor wafer. It takes time for the focus of the condenser lens to return to the aligned state. For this reason, the autofocus characteristic is poor and there is a problem in processing quality. Further, there is a disadvantage that it cannot be determined until the laser processing is started whether or not the focus adjustment of the condenser lens functions due to the large disturbance of the measured value.
一方、特許文献２記載の加工技術のように、半導体ウエハを吸引保持したチャック台を回転させて測定する方法では、チャック台を回転させることにより、半導体ウエハの反りやうねりだけでなく、チャック台及びチャック台を回転させているモータ軸のうねり等の影響も拾う。このため、正確な測定ができないという問題点があった。特に、今日では半導体ウエハの口径が大形化し、これに伴って半導体ウエハが載置されるチャック台の大きさも大形化している。したがって、その半導体ウエハの反りやうねり、及びチャック台並びにモータ軸のうねり等の影響も大きくなる。 On the other hand, in the method of measuring by rotating a chuck base that sucks and holds a semiconductor wafer as in the processing technique described in Patent Document 2, by rotating the chuck base, not only warping and undulation of the semiconductor wafer but also the chuck base is performed. In addition, the influence of the undulation of the motor shaft rotating the chuck base is also picked up. For this reason, there was a problem that accurate measurement could not be performed. In particular, the diameter of a semiconductor wafer is increasing today, and the size of a chuck base on which the semiconductor wafer is placed is also increasing accordingly. Therefore, the influence of the warp and undulation of the semiconductor wafer and the undulation of the chuck base and the motor shaft is increased.
そこで、半導体製造装置において半導体ウエハを切断して半導体チップを製造する準備
段階として、半導体ウエハ周辺部の反りやうねり等を事前に高精度で測定して、ダイシング加工をスムーズに行うことができるようにするための半導体ウエハマッピング方法を提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
Therefore, as a preparatory stage for manufacturing a semiconductor chip by cutting a semiconductor wafer in a semiconductor manufacturing apparatus, it is possible to measure warpage, undulation, etc. at the periphery of the semiconductor wafer with high accuracy in advance, so that dicing can be performed smoothly. A technical problem to be solved in order to provide a semiconductor wafer mapping method for achieving the above problem arises, and the present invention aims to solve this problem.
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、所定の回路が縦横に整列されて配置形成された半導体ウエハを縦横に切断して半導体チップを製造するレーザ加工機における半導体ウエハマッピング方法において、チャック台上に前記半導体ウエハを吸引保持して前記半導体ウエハを回転させることなく該半導体ウエハの表面に測定光を照射し、かつ該半導体ウエハ表面で反射された反射光を検出して該半導体ウエハの表面高さを測定するとともに、前記チャック台をＸ、Ｙ方向に移動させ、前記半導体ウエハ表面上の測定位置の軌跡ラインを前記半導体ウエハの外周に沿う方向に螺旋状に形成して前記半導体ウエハの表面高さにおけるデータマップを取得する、半導体ウエハマッピング方法を提供する。
The present invention has been proposed in order to achieve the above object, and the invention according to claim 1 is a method of manufacturing a semiconductor chip by cutting a semiconductor wafer in which predetermined circuits are arranged in vertical and horizontal directions in a vertical and horizontal direction. In a semiconductor wafer mapping method in a laser processing machine, the semiconductor wafer is sucked and held on a chuck table, and the surface of the semiconductor wafer is irradiated with measurement light without rotating the semiconductor wafer, and reflected on the surface of the semiconductor wafer The reflected light is detected and the surface height of the semiconductor wafer is measured, and the chuck base is moved in the X and Y directions, and the locus line of the measurement position on the semiconductor wafer surface is placed on the outer periphery of the semiconductor wafer. There is provided a semiconductor wafer mapping method for obtaining a data map of the surface height of the semiconductor wafer formed in a spiral shape along the direction.
この方法によれば、チャック台上に吸引保持した半導体ウエハの表面に測定光を照射し、その表面で反射される反射光から半導体ウエハの表面高さ（表面Ｚ方向）を測定する位置の軌跡ラインが、半導体ウエハの外周に沿う方向に形成される。したがって、事前に半導体ウエハの外周部分における半導体ウエハの反りやうねり等をほぼ全周に亘って測定することができる。そして、半導体ウエハ表面の測定値（プロファイルデータ）をマップとして取得し、そのマップに基づいて次のステップにおけるレーザ加工で、集光レンズの集光点位置を自動制御することにより、レーザ光を使用するダイシング加工を高精度に、かつスムーズに行うことができる。特に、レーザ光を径方向（Ｘ−Ｘ方向及びＹ−Ｙ方向）に移動させてダイシング加工を行う場合では、一般に、レーザ光が半導体ウエハの外側から半導体ウエハの領域内に入るときに、集光レンズの焦点を合わすまでに時間がかかるが、半導体ウエハの外周部分における反りやうねりを事前に把握しておくことにより、レーザ加工時における焦点整合作業に大きな乱れを起こすことなく、スムーズな自動調整を可能にする。 According to this method, the locus of the position at which the surface of the semiconductor wafer sucked and held on the chuck table is irradiated with the measurement light and the surface height (surface Z direction) of the semiconductor wafer is measured from the reflected light reflected from the surface. A line is formed in a direction along the outer periphery of the semiconductor wafer. Accordingly, the warpage or undulation of the semiconductor wafer in the outer peripheral portion of the semiconductor wafer can be measured over the entire circumference in advance. Then, the measured value (profile data) of the semiconductor wafer surface is acquired as a map, and laser light is used by automatically controlling the condensing point position of the condensing lens in the laser processing in the next step based on the map Dicing processing can be performed with high accuracy and smoothness. In particular, when dicing is performed by moving the laser beam in the radial direction (X-X direction and Y-Y direction), the laser beam is generally collected when entering the region of the semiconductor wafer from the outside of the semiconductor wafer. It takes time to focus the optical lens, but by automatically grasping the warpage and undulation at the outer periphery of the semiconductor wafer, smooth automatic operation can be performed without causing any major disturbance in the focus alignment operation during laser processing. Allows adjustment.
しかも、この測定では、半導体ウエハを吸引保持したチャック台及び測定手段は回転させずに、測定手段に対してチャック台をＸ−Ｙ方向に移動させ、このＸ−Ｙ方向の移動で半導体ウエハの外周に沿う方向の測定軌跡ラインを形成する。従って、従来のターンテーブルを回転させて測定する方法で問題になった、チャック台の回転による反りやうねり、及びチャック台を回転させるためのモータ軸のうねり等の影響は全く無く、そして半導体ウエハの外周部の反りやうねり等を事前に、高精度で、かつ高速度で測定することができる。また、半導体ウエハをチャック台に吸引保持したまま、次のレーザ光によるダイシング加工の作業に入ることもできるので、作業性が更に向上する。そして、測定位置の軌跡ラインが螺旋状を描くようにして測定することにより、半導体ウエハの表面全体を一回の走査で広範囲に亘って測定することができる。また測定したデータより、半導体ウエハ面をより正確な立体面として捉えるためには従来技術のような直線の軌跡ラインでの測定では、狭い間隔でより多くの軌跡ラインを形成して測定する必要があり測定に時間を要するが、本発明のように螺旋状に軌跡ラインを形成することで、従来技術ように多くの軌跡ラインを形成する必要はなく、螺旋状の軌跡ラインから得られる少ない測定情報で半導体ウエハの正確な立体面を捉えることができる。
In addition, in this measurement, the chuck base and the measuring means that sucked and held the semiconductor wafer are not rotated, but the chuck base is moved in the XY direction with respect to the measuring means, and the movement of the semiconductor wafer is performed by this movement in the XY direction. A measurement trajectory line is formed in a direction along the outer periphery. Therefore, there are no influences such as warpage and waviness due to rotation of the chuck base, and waviness of the motor shaft for rotating the chuck base, which are problems in the conventional measurement method by rotating the turntable, and the semiconductor wafer. Can be measured in advance with high accuracy and high speed. Moreover, since the semiconductor wafer can be sucked and held on the chuck base and the dicing process can be started by the next laser beam, the workability is further improved. By measuring the trace line of the measurement position so as to draw a spiral, the entire surface of the semiconductor wafer can be measured over a wide range by one scan. In addition, in order to capture the semiconductor wafer surface as a more accurate three-dimensional surface from the measured data, it is necessary to form and measure more trajectory lines at narrow intervals in the measurement with the straight trajectory lines as in the prior art. Yes, it takes time to measure, but it is not necessary to form many trajectory lines as in the prior art by forming spiral trajectory lines as in the present invention, and less measurement information obtained from spiral trajectory lines Can capture the exact solid surface of the semiconductor wafer.
請求項２記載の発明は、請求項１記載の半導体ウエハマッピング方法において、上記測定位置の軌跡ラインが連続して形成される、半導体ウエハマッピング方法を提供する。
According to a second aspect of the invention, a semiconductor wafer mapping method of claim 1 Symbol placement, the locus line of the measurement positions are continuously formed to provide a semiconductor wafer mapping method.
従来技術では直線の軌跡ラインを半導体ウエハに形成する際に、軌跡ライン毎に形成開始位置の位置決めが必要であったが、この方法によれば、測定を連続的に行うことにため軌跡ラインの開始位置の位置決めは一度だけ行えばよく、高スループット化が図れる。 In the prior art, when forming a linear trajectory line on a semiconductor wafer, it is necessary to position the formation start position for each trajectory line. The start position need only be positioned once, and a high throughput can be achieved.
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の半導体ウエハマッピング方法で形成されたマップを用いて半導体ウエハのレーザ加工を行う、半導体ウエハのレーザ加工方法を提供する。
According to a third aspect of the invention, the laser processing is performed for the semiconductor wafer using a map which is formed of a semi-conductor wafer mapping method according to claim 1 or claim 2, provides a laser processing method for a semiconductor wafer.
この加工方法によれば、加工ラインの半導体ウエハ外周部における加工時における集光レンズの焦点位置の乱れが減少でき、外周付近におけるレーザ加工精度が安定する。また、レーザ加工時における集光レンズの合焦状態のデータが並行して得られるようにした場合では、レーザ加工時に得られる集光レンズの焦点整合状態のデータとマップを比較することにより、レーザ加工における自動調整が正確に行われているか否かをリアルタイムにチェックすることができる。さらに、レーザ加工における自動調整が正確に行われていない場合には、マップデータを優先した集光レンズの合焦調整を行うことにより、動作を継続させることができる。 According to this processing method, disturbance of the focal position of the condenser lens during processing on the outer periphery of the semiconductor wafer in the processing line can be reduced, and the laser processing accuracy in the vicinity of the outer periphery is stabilized. In addition, in the case where the focusing lens data at the time of laser processing is obtained in parallel, the laser is obtained by comparing the focal alignment data of the focusing lens obtained at the time of laser processing with the map. It is possible to check in real time whether or not automatic adjustment in machining is performed accurately. Furthermore, when the automatic adjustment in the laser processing is not performed accurately, the operation can be continued by performing the focusing adjustment of the condenser lens giving priority to the map data.
請求項１記載の発明によれば、半導体ウエハの外周辺部の反りやうねり等を事前にほぼ全周に亘って測定し、その半導体ウエハ表面Ｚ方向の測定値（プロファイルデータ）をマップとして取得し、次のステップにおけるレーザ光によるダイシング加工に使用することができるので、ダイシング加工をスムーズに行うことができる効果が期待できる。また、この測定では、従来のターンテーブルを回転させて測定する方法で問題になった、チャック台の回転による反りやうねり、及びチャック台を回転させるためのモータのうねり等の影響を全く受けることなく、半導体ウエハの外周辺部の反りやうねり等を事前に、高精度で、かつ高速度で測定することができる。さらに、半導体ウエハをチャック台に吸引保持したまま、次のレーザ光によるダイシング加工の作業に入ることもできるので、作業性が更に向上する。そして、半導体ウエハの表面全体を１回の走査で広範囲に亘って測定することができるので、更に高精度に測定することができる。
According to the first aspect of the present invention, warpage, undulation, and the like of the outer peripheral portion of the semiconductor wafer are measured over the entire circumference in advance, and the measurement value (profile data) in the semiconductor wafer surface Z direction is acquired as a map. And since it can be used for the dicing process by the laser beam in the next step, the effect which can perform a dicing process smoothly can be anticipated. In addition, this measurement is completely affected by the warpage and undulation caused by the rotation of the chuck base, and the undulation of the motor for rotating the chuck base, which has been a problem in the conventional measurement method by rotating the turntable. In addition, warpage, undulation, etc. of the outer peripheral portion of the semiconductor wafer can be measured in advance with high accuracy and at high speed. Furthermore, since the semiconductor wafer can be sucked and held on the chuck base and the dicing process can be started with the next laser beam, the workability is further improved. Since the entire surface of the semiconductor wafer can be measured over a wide range by one scan, it can be measured with higher accuracy.
請求項２記載の発明は、連続して測定を行うので、請求項１記載の発明の効果に加えて、更にスループットが良くなり、作業性が更に向上する。
According to a second aspect of the invention, since the continuous measurement, in addition to the effect of the invention of claim 1 Symbol placement, the better the more throughput, workability is further improved.
請求項３記載の発明は、加工ラインの半導体ウエハ外周付近におけるレーザ加工精度が安定するので、高精度のレーザ加工が期待できる。また、加工ラインの半導体ウエハの外周部における加工時における集光レンズの焦点の乱れを減少させることができるので、スループットが向上し、生産性の向上に寄与する。また、レーザ加工時における合焦データとマップとを比較することにより、レーザ加工における合焦が正確に行われているか否かをリアルタイムに測定することができると共に、レーザ加工における合焦が正確に行われていない場合には、マップデータを使用して動作を継続させることができるので、更に生産性の向上に寄与できる。
In the invention according to claim 3, since the laser processing accuracy in the vicinity of the outer periphery of the semiconductor wafer in the processing line is stabilized, high-precision laser processing can be expected. In addition, since the disturbance of the focal point of the condenser lens during processing on the outer peripheral portion of the semiconductor wafer in the processing line can be reduced, the throughput is improved and the productivity is improved. In addition, by comparing the focus data and the map at the time of laser processing, it is possible to measure in real time whether or not the focus is accurately performed in laser processing, and the focus in laser processing is accurate. If it is not performed, the operation can be continued using the map data, which can further contribute to the improvement of productivity.
本発明は半導体製造装置において半導体ウエハを切断して半導体チップを製造する準備段階として、半導体ウエハ周辺部の反りやうねり等を事前に高精度で測定して、ダイシング加工をスムーズに行うことができるようにするという目的を達成するために、所定の回路が縦横に整列されて配置形成された半導体ウエハを縦横に切断して半導体チップを製造するレーザ加工機における半導体ウエハマッピング方法において、チャック台上に前記半導体ウエハを吸引保持して前記半導体ウエハを回転させることなく該半導体ウエハの表面に測定光を照射し、かつ該半導体ウエハ表面で反射された反射光を検出して該半導体ウエハの表面高さを測定するとともに、前記チャック台をＸ、Ｙ方向に移動させ、前記半導体ウエハ表面上の測定位置の軌跡ラインを前記半導体ウエハの外周に沿う方向に螺旋状に成して前記半導体ウエハの表面高さにおけるデータマップを取得する、ことにより実現した。
As a preparatory stage for manufacturing a semiconductor chip by cutting a semiconductor wafer in a semiconductor manufacturing apparatus, the present invention can measure the warpage and undulation of the peripheral portion of the semiconductor wafer with high accuracy in advance and smoothly perform dicing. In order to achieve the object, a semiconductor wafer mapping method in a laser processing machine for manufacturing a semiconductor chip by cutting a semiconductor wafer in which predetermined circuits are arranged in vertical and horizontal directions in a vertical and horizontal manner is provided on a chuck table. The semiconductor wafer is sucked and held to irradiate the surface of the semiconductor wafer with measurement light without rotating the semiconductor wafer, and the reflected light reflected on the surface of the semiconductor wafer is detected to detect the height of the surface of the semiconductor wafer. The measurement position on the surface of the semiconductor wafer is moved by moving the chuck base in the X and Y directions. Form an in-spirally along the outer periphery of the semiconductor wafer to obtain the data map in the surface height of the semiconductor wafer, it was realized by.
以下、本発明の実施形態による半導体ウエハマッピング方法の一実施例を、添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施例で使用する半導体ウエハＳは、特に限定されるものではないので、図３に示した従来の半導体ウエハＳと同じ半導体ウエハを使用した場合、すなわち所定の回路が縦横に整列配置形成されているとともに、整列配置された各回路間に加工ライン２ａ〜２ｎが格子状に設定され、ダイシングフィルム４に固定されているものとし、以下の説明では同じ符号を付して説明する。
なお、半導体ウエハに対するレーザ照射面は、所謂パターン形成側、およびその裏面の両方がある。よって、図３（ｂ）においてダイシングフィルム４と接する面も、パターン面またはその逆側の両方がある。
Hereinafter, an example of a semiconductor wafer mapping method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The semiconductor wafer S used in the present embodiment is not particularly limited, and therefore, when the same semiconductor wafer as the conventional semiconductor wafer S shown in FIG. 3 is used, that is, a predetermined circuit is arranged vertically and horizontally. It is assumed that the processing lines 2a to 2n are set in a lattice shape and fixed to the dicing film 4 between the circuits that are formed and arranged, and the following description will be given with the same reference numerals.
In addition, the laser irradiation surface with respect to a semiconductor wafer has both what is called a pattern formation side and its back surface. Therefore, the surface in contact with the dicing film 4 in FIG. 3B also has both the pattern surface and the opposite side.
図１は本発明に係る半導体ウエハマッピング方法を実施するためのレーザ加工装置の一例を示す概略構成図であり、測定を行っている状態を示している。図１に示すレーザ加工装置１０は、静止基台１１と、該静止基台１１上に配設された移動テーブル１２と、該移動テーブル１２上に配設された半導体ウエハＳの表面高さ（移動テーブル１２から半導体ウエハＳの上面までの高さ）を測定する表面高さ測定器１３と、該表面高さ測定器１３を支持する支持アーム１４と、レーザ加工装置１０全体の動作を制御する制御部１５等により構成されている。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a laser processing apparatus for carrying out a semiconductor wafer mapping method according to the present invention, and shows a state in which measurement is performed. A laser processing apparatus 10 shown in FIG. 1 includes a stationary base 11, a moving table 12 disposed on the stationary base 11, and the surface height of a semiconductor wafer S disposed on the moving table 12 ( The surface height measuring device 13 for measuring the height from the moving table 12 to the upper surface of the semiconductor wafer S, the support arm 14 for supporting the surface height measuring device 13, and the overall operation of the laser processing apparatus 10 are controlled. It is comprised by the control part 15 grade | etc.,.
前記移動テーブル１２は、静止基台１１上をＸａ−Ｘｂ方向に移動可能なＸ方向滑動ブロック１６と、該Ｘ方向ブロック１６上をＹａ−Ｙｂ方向に移動可能なＹ方向滑動ブロック１７と、該Ｙ方向滑動ブロック１７と一体移動可能に該Ｙ方向滑動ブロック１７上に取り付けられたチャック台１８と、により構成されている。なお、前記チャック台１８は、該チャック台１８上の所定の位置に表面を上側に向けて載置された半導体ウエハＳを真空吸着して、Ｙ方向滑動ブロック１７上に固定するものである。したがって、チャック台１８に真空吸着された半導体ウエハＳは、Ｘ方向ブロック１６及びＹ方向滑動ブロック１７と共に、Ｘ、Ｙ方向に移動する。 The moving table 12 includes an X-direction sliding block 16 that can move in the Xa-Xb direction on the stationary base 11, a Y-direction sliding block 17 that can move in the Ya-Yb direction on the X-direction block 16, and The chuck base 18 is mounted on the Y-direction sliding block 17 so as to be integrally movable with the Y-direction sliding block 17. The chuck base 18 vacuum-sucks the semiconductor wafer S placed at a predetermined position on the chuck base 18 with the surface facing upward and fixes the semiconductor wafer S on the Y-direction sliding block 17. Accordingly, the semiconductor wafer S vacuum-sucked on the chuck base 18 moves in the X and Y directions together with the X direction block 16 and the Y direction sliding block 17.
そして、Ｘ方向滑動ブロック１６及びＹ方向滑動ブロック１７の移動及びチャック台１８の吸着・解除の各動作は、制御部１５の制御によって操作される。 The movements of the X-direction sliding block 16 and the Y-direction sliding block 17 and the chucking / releasing operations of the chuck base 18 are operated under the control of the control unit 15.
前記制御部１５は、前記レーザ加工装置１０の全体を決められた手順に従って制御するものであり、各種演算等を行うＣＰＵ１５ａと、ＣＰＵ１５ａにおいて用いられるプログラム等が記憶されたＲＯＭ及び表面高さ測定器１３で測定されたデータを一時記憶しておく読み書き可能なＲＡＭ等を備えるメモリ１５ｂと、各種データの授受を行うＩ／Ｏインターフェース１５ｃ等により構成されている。 The control unit 15 controls the entire laser processing apparatus 10 according to a predetermined procedure, and includes a CPU 15a that performs various calculations, a ROM that stores programs used in the CPU 15a, and a surface height measuring instrument. 13 includes a memory 15b having a readable / writable RAM or the like for temporarily storing the data measured at 13, and an I / O interface 15c for transferring various data.
前記表面高さ測定器１３は、チャック台１８上に配置された半導体ウエハＳの表面にレーザ光を照射し、半導体ウエハＳの表面で反射された反射光を検出して該半導体ウエハＳの表面高さを測定し、その表面高さのデータを制御部１５に入力するようになっている。 The surface height measuring device 13 irradiates the surface of the semiconductor wafer S disposed on the chuck table 18 with laser light, detects reflected light reflected by the surface of the semiconductor wafer S, and detects the surface of the semiconductor wafer S. The height is measured, and the surface height data is input to the control unit 15.
次に、このように構成されたレーザ加工装置１０の動作を説明する。まず、ステルスダイシングを行う半導体ウエハＳをチャック台１８上の所定の位置に、ダイシングフィルム４側を当接させて配置する。次いで、制御部１５の制御により、チャック台１８の真空吸引が行われ、半導体ウエハＳがチャック台１８上に吸引保持される。 Next, the operation of the laser processing apparatus 10 configured as described above will be described. First, the semiconductor wafer S to be stealth-diced is placed at a predetermined position on the chuck base 18 with the dicing film 4 side in contact therewith. Next, under the control of the control unit 15, vacuum suction of the chuck base 18 is performed, and the semiconductor wafer S is sucked and held on the chuck base 18.
次いで、制御部１５の制御により、Ｘ方向滑動ブロック１６がＸａ−Ｘｂ方向、Ｙ方向滑動ブロック１７がＹａ−Ｙｂ方向にそれぞれ滑動されて、チャック台１８上に固定配置された半導体ウエハＳ上の測定開始点を、図２の（ａ）、（ｂ）に示すように表面高さ測定器１３における測定位置Ａに移動させる。ここでの測定開始点Ａは、半導体ウエハＳの表面上の外周Ｓ１に最も近い内側の位置である。 Next, under the control of the control unit 15, the X-direction sliding block 16 is slid in the Xa-Xb direction and the Y-direction sliding block 17 is slid in the Ya-Yb direction, respectively, on the semiconductor wafer S fixedly arranged on the chuck base 18. The measurement start point is moved to a measurement position A in the surface height measuring device 13 as shown in FIGS. The measurement start point A here is an inner position closest to the outer periphery S1 on the surface of the semiconductor wafer S.
測定開始点Ａが測定位置に移動されたら、表面高さ測定器１３による測定が開始され、その測定値が制御部１５に送られ、その測定値が半導体ウエハＳの表面上の位置情報と共にメモリ１５ｂに記憶される。また、同時に、制御部１５の制御により、Ｘ方向滑動ブロック１６がＸａ−Ｘｂ方向、Ｙ方向滑動ブロック１７がＹａ−Ｙｂ方向にそれぞれ滑動され、チャック台１８上に固定配置された半導体ウエハＳの表面上の測定点を表面高さ測定器１３に対して徐々に移動させる。 When the measurement start point A is moved to the measurement position, measurement by the surface height measuring device 13 is started, the measurement value is sent to the control unit 15, and the measurement value is stored in the memory together with the position information on the surface of the semiconductor wafer S. 15b. At the same time, under the control of the control unit 15, the X-direction sliding block 16 is slid in the Xa-Xb direction and the Y-direction sliding block 17 is slid in the Ya-Yb direction, respectively. The measurement point on the surface is gradually moved with respect to the surface height measuring device 13.
そして、ここでの移動は、例えば図２中に符号１９で示すように、半導体ウエハＳの外周Ｓ１に沿って螺旋状に描かれるライン上に表面高さ測定器１３における測定位置の軌跡（以下、これを「軌跡ライン１９」という）が作られるように、Ｘ方向滑動ブロック１６及びＹ方向滑動ブロック１７の滑動を制御する。また、その軌跡ライン１９上で得られた全ての測定値を制御部１５に送り、これを位置情報と共にプロファイルデータとしてマップ化し、メモリ１５ｂに記憶させる。 The movement here is, for example, as shown by reference numeral 19 in FIG. 2, the locus of the measurement position (hereinafter referred to as the measurement position) on the surface height measuring instrument 13 on a line drawn in a spiral shape along the outer periphery S <b> 1 of the semiconductor wafer S. This is referred to as “trajectory line 19”), and the sliding of the X-direction sliding block 16 and the Y-direction sliding block 17 is controlled. Further, all measured values obtained on the locus line 19 are sent to the control unit 15 and mapped as profile data together with position information, and stored in the memory 15b.
また、このようにして得られた測定値は、半導体ウエハＳの外周Ｓ１に沿う方向に移動する螺旋状の軌跡ライン１９を描きながら、その軌跡ライン１９上における半導体ウエハＳの表面高さを順に測定して行くことにより、事前に半導体ウエハＳの最外周全体の反りやうねりの状態等を始めとして、半導体ウエハＳのほぼ全面に亘る反りやうねりの状態を、短時間に高速で測定することができる。 In addition, the measurement values obtained in this way are used to draw the surface height of the semiconductor wafer S on the trace line 19 in order while drawing the spiral trace line 19 moving in the direction along the outer periphery S1 of the semiconductor wafer S. By measuring in advance, the state of warping and waviness over almost the entire surface of the semiconductor wafer S, including the state of warping and waviness of the entire outermost periphery of the semiconductor wafer S, can be measured in a short time at high speed. Can do.
また、測定後は、表面高さ測定器１３に変えて図示しないレーザ加工器を配置し、レーザ加工機の集光レンズの焦点自動調整を、上記マップとして取得されたプロファイルデータに基づいて制御しながらレーザ加工を進める。これにより、加工時における焦点自動調整の追従性が向上し、ダイシング加工を高精度に、かつ高速で行うことができる。 After the measurement, a laser processing device (not shown) is arranged instead of the surface height measuring device 13, and the automatic focus adjustment of the condensing lens of the laser processing device is controlled based on the profile data acquired as the map. While proceeding with laser processing. Thereby, the followability of the automatic focus adjustment at the time of processing is improved, and dicing processing can be performed with high accuracy and at high speed.
図２の（ｃ）は、そのダイシング加工（ステルスダイシング加工）を行う場合の一例を示している。Ｘ方向のダイシング加工を行う場合は、半導体ウエハＳの外側の位置Ｘａから加工を開始し、半導体ウエハＳの一端１ａ１から半導体ウエハＳの領域内に入り、その半導体ウエハＳの加工ライン２ａ１に沿ってレーザ光を照射して行き、半導体ウエハＳの
他端１ｂ１に到達したら半導体ウエハ１の外側に一旦出る。次に、半導体ウエハＳの一端１ｂ２から再び内側に入り、その半導体ウエハＳの加工ライン２ａ２に沿ってレーザ光を照射して行き、半導体ウエハＳの一端１ａ２に到達したら再び外側に出る。次いで、半導体ウエハＳの一端１ａ３から再び内側に入り、その半導体ウエハＳの加工ライン２ａ３に沿ってレーザ光を照射して行き、半導体ウエハＳの他端１ｂ３に到達したら再び外側に出る。このように加工用のレーザ光を千鳥状に移動させながら各間を短冊状に加工し、これをｎ本の加工ライン２ａ〜２ｎについて順に行い、各加工ライン２ａ〜２ｎ上における半導体ウエハＳ内部に改質層を形成する。また、Ｙ方向のダイシング加工を行う場合も、図中点線の矢印で示しているように半導体ウエハＳの外側の位置Ｙ１からレーザ光の照射を開始し、Ｘ方向と同様に加工用のレーザ光を千鳥状に移動させながら各間を短冊状に加工する。これにより、半導体ウエハＳの外側の位置から半導体ウエハＳの内側に入るとき、半導体ウエハＳの端部（１ａ１、１ａ３、１ｂ２、１ｂ４等）における焦点調整の乱れが減少でき、外周付近でのレーザ加工精度が向上する。
FIG. 2C shows an example in the case of performing the dicing process (stealth dicing process). When performing dicing processing in the X direction, processing starts from the position Xa outside the semiconductor wafer S, enters the region of the semiconductor wafer S from one end 1a1 of the semiconductor wafer S, and follows the processing line 2a1 of the semiconductor wafer S. When the laser beam is irradiated and reaches the other end 1b1 of the semiconductor wafer S, the semiconductor wafer 1 is temporarily out of the semiconductor wafer 1. Next, the semiconductor wafer S enters again from one end 1b2 and is irradiated with laser light along the processing line 2a2 of the semiconductor wafer S. When the semiconductor wafer S reaches the one end 1a2, it exits again. Next, the semiconductor wafer S enters the inner side again from one end 1a3, irradiates the laser beam along the processing line 2a3 of the semiconductor wafer S, and goes out again when the other end 1b3 of the semiconductor wafer S is reached. In this way, the processing laser beam is moved in a zigzag manner, and each portion is processed into a strip shape, which is sequentially performed on the n processing lines 2a to 2n, and the inside of the semiconductor wafer S on each processing line 2a to 2n. A modified layer is formed on the substrate. Also in the case of performing dicing in the Y direction, laser light irradiation is started from the position Y1 outside the semiconductor wafer S as indicated by the dotted arrow in the figure, and laser light for processing is performed in the same manner as in the X direction. The strips are processed into strips while moving in a zigzag pattern. Thereby, when the semiconductor wafer S enters from the position outside the semiconductor wafer S to the inside of the semiconductor wafer S, disturbances in focus adjustment at the end portions (1a1, 1a3, 1b2, 1b4, etc.) of the semiconductor wafer S can be reduced, and the laser near the outer periphery can be reduced. Machining accuracy is improved.
また、レーザ加工時における集光レンズの整合状態のデータが並行して得られるようにしておくと、そのデータとマップとを比較することにより、レーザ加工時における自動焦点が正確に行われているか否かをリアルタイムにチェックすることができる。さらに、レーザ加工における集光レンズの焦点自動調整が正確に行われていない場合には、マップデータを優先させることにより、動作を継続させることができる。 Also, if data on the alignment state of the condensing lens at the time of laser processing is obtained in parallel, the autofocus at the time of laser processing is accurately performed by comparing the data with the map. It can be checked in real time. Further, when the automatic focus adjustment of the condenser lens in laser processing is not accurately performed, the operation can be continued by prioritizing the map data.
また、裏面薄膜等の影響で、例えば合焦用のレーザ光の反射を受けることができずに、合焦機能が正常に動作しないような事態が発生することを加工前に検出して、その対策を事前に講ずることができる。 In addition, it is detected before processing that a situation where the focusing function does not operate normally due to the influence of the back surface thin film or the like cannot be received, and the focusing function does not operate normally. Measures can be taken in advance.
なお、上記実施例では、軌跡ライン１９を螺旋状に連続形成する場合について説明したが、円形の軌跡ラインを形成するようにしてもよいものである。しかし、連続的に形成した場合の方がスループットがよく、生産性の向上が期待できる。 In the above-described embodiment, the locus line 19 is continuously formed in a spiral shape, but a circular locus line may be formed. However, when formed continuously, the throughput is better and an improvement in productivity can be expected.
また、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。 The present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention, and the present invention naturally extends to the modified ones.
本発明は半導体ウエハのレーザ加工以外のマッピングを形成する場合にも応用できる。 The present invention can also be applied to forming mapping other than laser processing of a semiconductor wafer.
１ａ１〜１ａｎ、１ｂ１〜１ｂｎ 半導体ウエハの端
２ａ１〜２ａｎ 加工ライン
３ 半導体チップ
４ ダイシングフィルム
１０ レーザ加工装置
１１ 静止基台
１２ 移動テーブル
１３ 表面高さ測定器
１４ 支持アーム
１５ 制御部
１５ａ ＣＰＵ
１５ｂ メモリ
１５ｃ Ｉ／Ｏインターフェース
１６ Ｘ方向滑動ブロック
１７ Ｙ方向滑動ブロック
１８ チャック台
１９ 測定位置の軌跡（軌跡ライン）
Ａ 測定開始点
Ｓ 半導体ウエハ
Ｓ１ 半導体ウエハの外周
Ｘ１、Ｙ１ 測定開始点
Ｘａ、Ｙａ 加工開始位置
1a1 to 1an, 1b1 to 1bn Semiconductor wafer edge 2a1 to 2an Processing line 3 Semiconductor chip 4 Dicing film 10 Laser processing device 11 Stationary base 12 Moving table 13 Surface height measuring instrument 14 Support arm 15 Control unit 15a CPU
15b Memory 15c I / O interface 16 X direction sliding block 17 Y direction sliding block 18 Chuck base 19 Trajectory of measurement position (trajectory line)
A Measurement start point S Semiconductor wafer S1 Semiconductor wafer outer periphery X1, Y1 Measurement start point Xa, Ya Processing start position
Claims (3)
移動テーブル上に前記半導体ウエハを吸引保持して前記半導体ウエハを回転させることなく該半導体ウエハの表面に測定光を照射し、かつ該半導体ウエハ表面で反射された反射光を検出して該半導体ウエハの表面高さを測定するとともに、前記移動テーブルをＸ、Ｙ方向に移動させ、前記半導体ウエハ表面上の測定位置の軌跡ラインを前記半導体ウエハの外周に沿う方向に螺旋状に形成して前記半導体ウエハの表面高さにおけるデータマップを取得することを特徴とする半導体ウエハマッピング方法。 In a semiconductor wafer mapping method in a laser processing machine for manufacturing a semiconductor chip by cutting a semiconductor wafer in which predetermined circuits are aligned and arranged vertically and horizontally, vertically and horizontally,
The semiconductor wafer is sucked and held on a moving table, the surface of the semiconductor wafer is irradiated with measurement light without rotating the semiconductor wafer, and the reflected light reflected on the surface of the semiconductor wafer is detected to detect the semiconductor wafer. The surface height of the semiconductor wafer is measured, the moving table is moved in the X and Y directions, and the locus line of the measurement position on the surface of the semiconductor wafer is formed in a spiral shape in the direction along the outer periphery of the semiconductor wafer. A semiconductor wafer mapping method characterized by acquiring a data map of the wafer surface height.
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