JP6210847B2 - 切削装置及び切削方法 - Google Patents

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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)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)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)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 (1)

  1. 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。
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