JP6210847B2

JP6210847B2 - 切削装置及び切削方法

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Publication number: JP6210847B2
Application number: JP2013233186A
Authority: JP
Inventors: 久志荒木田; 宏彦香西
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-11-11
Filing date: 2013-11-11
Publication date: 2017-10-11
Anticipated expiration: 2033-11-11
Also published as: JP2015095515A

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の被加工物を切削する切削装置及び切削方法に関する。

半導体ウェーハやガラス基板等の被加工物は、例えば、回転する円環状の切削ブレードを備える切削装置で切削されて、複数のチップへと分割される。被加工物の切削前には、あらかじめ被加工物の裏面にダイシングテープを貼着するとともに、ダイシングテープの外周部分に被加工物を囲む環状のフレームを固定しておく。これにより、切削後におけるチップの分散を防いでハンドリング性を維持できる。

近年では、デバイスの多ピン化、パッケージの小型化等に伴い、デバイスの電極上に形成された半田バンプを用いてチップを基板にフェイスダウンボンディングするフリップチップ方式が広く採用されている。このフリップチップ方式で用いられるチップは、デバイスが形成されたウェーハの表面側に半田バンプを配置した後、当該ウェーハを上述の方法で分割することにより形成される。

特開２０１１−４２００９号公報

ところで、上述した分割方法では、被加工物を露出した表面側から切削するので、フリップチップ方式で用いられるチップを製造する場合等には、実装面となるウェーハの表面側に切削屑等の異物が付着し易い。ウェーハの表面側に付着した異物は実装不良の原因となるので、ウェーハの切削後には、この異物を除去するための洗浄が実施されている。

しかしながら、ウェーハの材質や切削屑の種類等によっては、このような異物を洗浄で容易に除去できないこともある。特に、ダイシングテープから発生する切削屑（テープ屑）の粘着力は強く、テープ屑を洗浄によって完全に洗い流すのは難しい。

本発明はかかる問題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、被加工物の表面側に異物が残存することを防止できる切削装置及び切削方法を提供することである。

本発明によれば、被加工物を保持する保持手段と、該保持手段で保持された被加工物を切削する切削手段と、該切削手段で切削された被加工物に洗浄液を供給して被加工物を洗浄する洗浄手段と、被加工物が収容されたカセットが載置されるカセット載置台と、該カセット載置台に載置された該カセットから搬出された被加工物を仮置きするとともに該洗浄手段で洗浄された被加工物を仮置きする仮置き部と、該カセット載置台に載置された該カセットから該仮置き部へ、または該仮置き部から該カセットへと被加工物を搬送する搬送手段と、該搬送手段によって搬送中の被加工物の表面にプラズマを照射するプラズマ照射手段と、を備える切削装置で被加工物を切削する切削方法であって、該カセット載置台に載置された該カセットから該仮置き部へと被加工物を該搬送手段で搬出する搬出ステップと、該搬出ステップの実施中に、搬出中の被加工物の表面に該プラズマ照射手段でプラズマを照射して被加工物の表面を親水化する切削前プラズマ照射ステップと、該切削前プラズマ照射ステップを実施した後、該保持手段で被加工物を保持し、該保持手段で保持された被加工物を該切削手段で切削する切削ステップと、該切削ステップを実施した後、該洗浄手段で被加工物に洗浄液を供給し被加工物を洗浄する洗浄ステップと、該洗浄ステップを実施した後、該仮置き部に被加工物を仮置きする仮置きステップと、該仮置きステップを実施した後、該仮置き部から該カセット載置台に載置された該カセットに被加工物を該搬送手段で搬入する搬入ステップと、該搬入ステップの実施中に、搬入中の被加工物の表面に該プラズマ照射手段でプラズマを照射して被加工物の表面を洗浄する切削後プラズマ照射ステップと、を備える切削方法が提供される。

本発明の切削装置及び切削方法では、プラズマ照射手段を用いて搬送中の被加工物にプラズマを照射するので、被加工物の表面を切削ステップの前に親水化できると共に、被加工物の表面に残存した異物を洗浄ステップの後に分解除去できる。

すなわち、親水化によって切削液及び洗浄液をはじき難くなるので、切削ステップで発生する切削屑等の異物が被加工物に付着し難くなると共に、洗浄ステップにおける洗浄の効果を高めることができる。また、洗浄ステップの後に異物が残存していたとしても、切削後におけるプラズマの照射で分解除去できる。このように、本発明の切削装置及び切削方法によれば、被加工物の表面側に異物が残存することを防止できる。

本実施の形態に係る切削装置の構成例を模式的に示す斜視図である。搬出ステップ及び切削前プラズマ照射ステップを模式的に示す側面模式図である。切削ステップを模式的に示す斜視図である。洗浄ステップを模式的に示す一部断面側面図である。仮置きステップを模式的に示す平面図である。搬入ステップ及び切削後プラズマ照射ステップを模式的に示す側面模式図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係る切削装置の構成例を模式的に示す斜視図である。なお、図１では、加工対象のウェーハ（被加工物）１１を併せて示している。

図１に示すように、本実施の形態に係る切削装置２は、各構成を支持する基台４を備えている。基台４の上方には、基台４の後部を覆う直方体状の筐体６が設けられている。筐体６の内部には、空間が形成されており、ウェーハ１１を切削する切削ユニット（切削手段）８（図３参照）が収容されている。

ウェーハ１１は、例えば、円盤状の半導体ウェーハであり、裏面側に貼着されたダイシングテープ１３を介して環状のフレーム１５に支持されている。ウェーハ１１の表面は、格子状に配列されたストリート（分割予定ライン）１７（図３参照）で複数の領域に区画されており、各領域にはＩＣ等のデバイス１９（図３参照）が設けられている。

基台４の前方の角部には、カセットエレベータ（カセット載置台）１０が配置されている。このカセットエレベータ１０には、ウェーハ１１を収容するカセット１２が載置される。カセットエレベータ１０は、昇降可能に構成されており、カセット１２に収容されるウェーハ１１の位置を高さ方向（Ｚ軸方向）において調整する。なお、図１では、カセット１２の輪郭のみを二点鎖線で示している。

カセットエレベータ１０と隣接する位置には、筐体６の内部と外部との間を前後方向（Ｘ軸方向）に移動可能な移動テーブル１４が設けられている。移動テーブル１４の上方には、ウェーハ１１を吸引保持するチャックテーブル（保持手段）１６が配置されている。なお、図１では、移動テーブル１４及びチャックテーブル１６が筐体６の外部に位置付けられた状態を示している。

チャックテーブル１６の上方には、ウェーハ１１を支持するフレーム１５を仮置きするための仮置き機構（仮置き部）１８が配置されている。仮置き機構１８は、相互に離間接近可能な一対のガイドレール２０，２２を含む。このガイドレール２０，２２は、略Ｌ字状の断面形状を有しており、フレーム１５をＸ軸方向において挟み込むことでウェーハ１１を所定の位置に合わせる。

筐体６の前面６ａには、Ｙ軸方向に伸びる第１レール２４が設けられており、この第１レール２４には、プッシュプルアーム（搬送手段）２６が移動可能に取り付けられている。プッシュプルアーム２６は、カセットエレベータ１０の昇降によって同じ高さに位置付けられたウェーハ１１及びフレーム１５を、カセット１２から仮置き機構１８のガイドレール２０，２２へと引き出す。

また、第１レール２４の上方には、Ｙ軸方向に伸びる第２レール２８が設けられており、この第２レール２８には、搬送アーム３０が移動可能に取り付けられている。カセット１２からガイドレール２０，２２に引き出され、位置合わせされたウェーハ１１は、搬送アーム３０でチャックテーブル１６に載置される。

チャックテーブル１６を挟んでカセットエレベータ１０と向かい合う位置には、円形の開口４ａが形成されており、この開口４ａ内には、洗浄機構（洗浄手段）３２が配置されている。洗浄機構３２は、ウェーハ１１を保持した状態で回転可能なスピンナテーブル３４を備えている。切削ユニット８で切削されたウェーハ１１は、搬送アーム３０でチャックテーブル１６からスピンナテーブル３４へと搬送される。

洗浄機構３２で洗浄されたウェーハ１１は、搬送アーム３０でガイドレール２０，２２に載置される。ガイドレール２０，２２に載置されたウェーハ１１は、位置合わせの後に、プッシュプルアーム２６でカセット１２に挿入される。

カセットエレベータ１０とチャックテーブル１６との間の位置には、プラズマ発生機構（プラズマ照射手段）３６が設けられている。このプラズマ発生機構３６は、プッシュプルアーム２６でカセット１２からガイドレール２０，２２に引き出され、又は、ガイドレール２０，２２からカセット１２に挿入されるウェーハ１１の表面側にプラズマを照射する。

プラズマ発生機構３６は、代表的には、大気圧下でプラズマを発生させる大気圧プラズマ発生源である。この大気圧プラズマ発生源を用いると、真空（低圧）を実現するための真空チャンバーが不要になるので、切削装置２の構成を簡略化できると共に、真空引きステップを省いて生産性を高めることができる。なお、このプラズマ発生機構３６とプッシュプルアーム２６とは、互いに干渉しない形状、配置で構成されている。

筐体６の側面６ｂには、切削装置２に各種の加工条件を設定するためのタッチパネル式のモニタ３８が設けられている。作業者は、プラズマ発生機構３６で発生するプラズマの発生量や、プラズマ照射時におけるプッシュプルアーム２６の移動速度等を、モニタ３８を通じて調整する。

次に、上述した切削装置２で実施される切削方法について説明する。本実施の形態の切削方法では、まず、カセットエレベータ１０に載置されたカセット１２からウェーハ１１を搬出する搬出ステップを実施すると共に、搬出中のウェーハ１１の表面側にプラズマを照射する切削前プラズマ照射ステップを実施する。図２は、搬出ステップ及び切削前プラズマ照射ステップを模式的に示す側面模式図である。

図２に示すように、搬出ステップでは、まず、カセットエレベータ１０を昇降させて、カセット１２に収容されたウェーハ１１及びフレーム１５をプッシュプルアーム２６で把持できる高さに位置付ける。次に、カセット１２側に移動させたプッシュプルアーム２６にフレーム１５を把持させる。

その後、プッシュプルアーム２６を仮置き機構１８側に移動させて、ウェーハ１１及びフレーム１５をカセット１２から引き出し、ガイドレール２０，２２に載置する。また、このタイミングで、切削前プラズマ照射ステップを実施する。切削前プラズマ照射ステップでは、図２に示すように、プラズマ発生機構３６でプラズマＰを発生させて、下方を通過するウェーハ１１の表面側にプラズマＰを照射する。

この切削前プラズマ照射ステップでは、例えば、アルゴン（Ａｒ）と水素（Ｈ_２）との混合気体を用いてプラズマＰを発生させることができる。ただし、プラズマ生成用のガスはこれに限定されず、任意に変更できる。例えば、ヘリウム（Ｈｅ）を含有させた混合気体を用いても良い。

プラズマ発生機構３６で発生したプラズマＰをウェーハ１１の表面側に照射すると、プラズマＰ中に含まれるオゾン（Ｏ_３）や活性酸素によってウェーハ１１の表面側が親水化される。その結果、ウェーハ１１の撥水性は緩和され、後述のように、切削ステップで発生する切削屑等の異物がウェーハ１１の表面側に付着し難くなる。また、切削の後に実施される洗浄の効果を高めることができる。

搬出ステップ及び切削前プラズマ照射ステップの後には、ウェーハ１１を切削ユニット８で切削する切削ステップを実施する。図３は、切削ステップを模式的に示す斜視図である。切削ステップでは、まず、仮置き機構１８において位置合わせされたウェーハ１１及びフレーム１５を搬送アーム３０で搬送し、チャックテーブル１６に保持させる。

次に、移動テーブル１４を筐体６の内部に移動させ、ウェーハ１１を切削ユニット８で切削する。図３に示すように、切削ユニット８は、円環状のブレード４０を備えている。このブレード４０は、水平に支持されたスピンドル４２の一端側に装着されており、スピンドル４２の他端側に連結されたモータ（不図示）の回転力で回転する。

具体的には、ブレード４０を、例えば、第１の方向に伸びるストリート１７に位置合わせする。そして、回転させたブレード４０をウェーハ１１に切り込ませ、チャックテーブル１６とブレード４０とを加工送り方向に相対移動させる。その結果、ウェーハ１１は、第１の方向に伸びるストリート１７に沿って切削される。

続いて、ブレード４０を上昇させて、チャックテーブル１６とブレード４０とを加工送り方向に直交する割り出し送り方向に相対移動させる。これにより、ブレード４０は、隣接するストリート１７に位置合わせされる。

さらに加工送りと割り出し送りとを繰り返し、第１の方向に伸びる全てのストリート１７に沿ってウェーハ１１を切削する。第１の方向に伸びる全てのストリート１７に沿ってウェーハ１１を切削した後には、ウェーハ１１を９０°回転させて、第１の方向と直交する第２の方向に伸びるストリート１７に沿ってウェーハ１１を切削する。このように全てのストリート１７に沿ってウェーハが切削されると、切削ステップは終了する。

ところで、ウェーハ１１の撥水性が高い場合、切削ステップにおいて供給される切削水がウェーハ１１の表面ではじかれ水滴状になるため、特に、加工点から遠い領域で切削屑等の異物を適切に除去できなくなる。

これに対して、本実施の形態に係る切削方法では、切削前プラズマ照射ステップにおいてプラズマＰを照射することでウェーハ１１の表面を親水化しているので、ウェーハ１１の表面全体を切削水の膜で覆うことができる。これにより、ウェーハ１１の表面を流れる切削水で切削屑等の異物を除去できる。

切削ステップの後には、ウェーハ１１を洗浄する洗浄ステップを実施する。図４は、洗浄ステップを模式的に示す一部断面側面図である。洗浄ステップでは、まず、移動テーブル１４を筐体６の外部に移動させると共に、ウェーハ１１及びフレーム１５を搬送アーム３０で搬送して、洗浄機構３２のスピンナテーブル３４に保持させる。

図４に示すように、スピンナテーブル３４の表面は、ウェーハ１１を吸引保持する保持面３４ａとなっている。この保持面３４ａには、スピンナテーブル３４の内部に形成された流路（不図示）等を通じて吸引源（不図示）の負圧が作用する。

スピンナテーブル３４の周囲には、フレーム１５を挟持固定するクランプ４４が設置されている。スピンナテーブル３４の下部には、回転軸４６を介して回転機構４８が連結されている。この回転機構４８から伝達される回転力で、スピンナテーブル３４は回転する。

スピンナテーブル３４の上方には、ウェーハ１１に向けて洗浄液Ｗを噴射する洗浄ノズル５０が配置されている。洗浄ノズル５０は、Ｌ字状の支持アーム５２を介して駆動機構５４に連結されており、ウェーハ１１を洗浄する洗浄位置と、外側の退避位置との間を移動する。なお、洗浄液としては、例えば、純水や、純水とエアーとを混合した混合流体（２流体）等を用いることができる。

また、スピンナテーブル３４の上方には、エアーを噴射する乾燥ノズル（不図示）が配置されている。乾燥ノズルは、洗浄ノズル５０と同様、Ｌ字状の支持アーム５６を介して駆動機構５８に連結されており、ウェーハ１１を乾燥させる乾燥位置と、外側の退避位置との間を移動する。

ウェーハ１１をスピンナテーブル３４に保持させた後には、回転機構４８でスピンナテーブル３４を回転させる。この状態で、洗浄ノズル５０を洗浄位置に移動させて、ウェーハ１１の表面側に洗浄液を噴射することで、ウェーハ１１は洗浄される。

本実施の形態では、切削前プラズマ照射ステップにおいてウェーハ１１の表面側を親水化しているので、洗浄液のはじきが抑制されて高い洗浄効果を得ることができる。これにより、ウェーハ１１の表面側に切削屑等の異物が残存することを防止できると共に、洗浄ステップに要する時間を短縮して生産性を高めることができる。

洗浄ステップの後には、ウェーハ１１を仮置き機構１８に仮置きする仮置きステップを実施する。図５は、仮置きステップを模式的に示す平面図である。仮置きステップでは、まず、洗浄機構３２で洗浄されたウェーハ１１及びフレーム１５を搬送アーム３０で搬送し、仮置き機構１８のガイドレール２０，２２に載置する。その後、フレーム１５を挟み込むようにガイドレール２０，２２を移動させて、図５に示すように、ウェーハ１１を所定の位置に合わせる。

仮置きステップの後には、仮置き機構１８に仮置きされたウェーハ１１をカセット１２へと搬入する搬入ステップを実施すると共に、搬入中のウェーハ１１の表面側にプラズマを照射する切削後プラズマ照射ステップを実施する。図６は、搬入ステップ及び切削後プラズマ照射ステップを模式的に示す側面模式図である。

図６に示すように、搬入ステップでは、まず、カセットエレベータ１０を昇降させて、ウェーハ１１及びフレーム１５を収容できる高さにカセット１２を位置付ける。次に、プッシュプルアーム２６を仮置き機構１８側に移動させて、仮置き機構１８に載置されたフレーム１５をプッシュプルアーム２６で把持する。

その後、プッシュプルアーム２６をカセット１２側に移動させて、仮置き機構１８に載置されたウェーハ１１及びフレーム１５をカセット１２に挿入する。また、このタイミングで、切削後プラズマ照射ステップを実施する。切削後プラズマ照射ステップでは、図６に示すように、プラズマ発生機構３６でプラズマＰを発生させて、下方を通過するウェーハ１１の表面側にプラズマＰを照射する。プラズマ生成用のガスは、切削前プラズマ照射ステップと同様で良い。

プラズマ発生機構３６で発生したプラズマＰをウェーハ１１の表面側に照射すると、プラズマＰ中に含まれるオゾン（Ｏ_３）や活性酸素によって、ウェーハ１１の表面側に残存する有機物等の異物は分解除去される。すなわち、洗浄ステップの後に異物が残存していたとしても、切削後におけるプラズマＰの照射で分解除去できる。

以上のように、本実施の形態に係る切削装置及び切削方法では、プラズマ発生機構（プラズマ照射手段）３６を用いて搬送中のウェーハ（被加工物）１１にプラズマＰを照射するので、ウェーハ１１の表面を切削ステップの前に親水化できると共に、ウェーハ１１の表面に残存した異物を洗浄ステップの後に分解除去できる。

すなわち、親水化によって切削液及び洗浄液Ｗをはじき難くなるので、切削ステップで発生する切削屑等の異物がウェーハ１１に付着し難くなると共に、洗浄ステップにおける洗浄の効果を高めることができる。また、洗浄ステップの後に異物が残存していたとしても、切削後におけるプラズマＰの照射で分解除去できる。このように、本実施の形態に係る切削装置及び切削方法によれば、ウェーハ１１に異物が残存することを防止できる。

なお、本発明は上記実施の形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施の形態では、フレーム１５に支持されたウェーハ１１を切削する切削方法を例示しているが、ウェーハ１１はフレーム１５に支持されていなくても良い。また、ウェーハ１１の種類も特に限定されず、例えば、デバイス１９に対応する半田バンプ等が設けられていても良い。

その他、上記実施の形態に係る構成、方法などは、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

２切削装置
４基台
４ａ開口
６筐体
６ａ前面
６ｂ側面
８切削ユニット（切削手段）
１０カセットエレベータ（カセット載置台）
１２カセット
１４移動テーブル
１６チャックテーブル
１８仮置き機構（仮置き部）
２０，２２ガイドレール
２４第１レール
２６プッシュプルアーム（搬送手段）
２８第２レール
３０搬送アーム
３２洗浄機構（洗浄手段）
３４スピンナテーブル
３４ａ保持面
３６プラズマ発生機構（プラズマ照射手段）
３８モニタ
４０ブレード
４２スピンドル
４４クランプ
４６回転軸
４８回転機構
５０洗浄ノズル
５２，５６支持アーム
５４，５８駆動機構
１１ウェーハ（被加工物）
１３ダイシングテープ
１５フレーム
１７ストリート（分割予定ライン）
１９デバイス
Ｐプラズマ
Ｗ洗浄液

Claims

被加工物を保持する保持手段と、
該保持手段で保持された被加工物を切削する切削手段と、
該切削手段で切削された被加工物に洗浄液を供給して被加工物を洗浄する洗浄手段と、
被加工物が収容されたカセットが載置されるカセット載置台と、
該カセット載置台に載置された該カセットから搬出された被加工物を仮置きするとともに該洗浄手段で洗浄された被加工物を仮置きする仮置き部と、
該カセット載置台に載置された該カセットから該仮置き部へ、または該仮置き部から該カセットへと被加工物を搬送する搬送手段と、
該搬送手段によって搬送中の被加工物の表面にプラズマを照射するプラズマ照射手段と、を備える切削装置で被加工物を切削する切削方法であって、
該カセット載置台に載置された該カセットから該仮置き部へと被加工物を該搬送手段で搬出する搬出ステップと、
該搬出ステップの実施中に、搬出中の被加工物の表面に該プラズマ照射手段でプラズマを照射して被加工物の表面を親水化する切削前プラズマ照射ステップと、
該切削前プラズマ照射ステップを実施した後、該保持手段で被加工物を保持し、該保持手段で保持された被加工物を該切削手段で切削する切削ステップと、
該切削ステップを実施した後、該洗浄手段で被加工物に洗浄液を供給し被加工物を洗浄する洗浄ステップと、
該洗浄ステップを実施した後、該仮置き部に被加工物を仮置きする仮置きステップと、
該仮置きステップを実施した後、該仮置き部から該カセット載置台に載置された該カセットに被加工物を該搬送手段で搬入する搬入ステップと、
該搬入ステップの実施中に、搬入中の被加工物の表面に該プラズマ照射手段でプラズマを照射して被加工物の表面を洗浄する切削後プラズマ照射ステップと、を備えることを特徴とする切削方法。