JP6316637B2

JP6316637B2 - ウエーハの加工方法

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Publication number: JP6316637B2
Application number: JP2014076091A
Authority: JP
Inventors: 関家　一馬; 一馬関家
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2014-04-02
Filing date: 2014-04-02
Publication date: 2018-04-25
Anticipated expiration: 2034-04-02
Also published as: JP2015198183A

Description

本発明は、表面に複数の分割予定ラインによって区画された領域にデバイスが形成されたウエーハを分割予定ラインに沿って切削するウエーハの加工方法に関する。

例えば、半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に形成された分割予定ラインによって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成し、該デバイスが形成された各領域を分割予定ラインに沿って分割することにより個々のデバイスを製造している。半導体ウエーハを分割する分割装置としては一般にダイシング装置としての切削装置が用いられている。この切削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削する切削ブレードを備えた切削手段を具備し、切削ブレードを回転しつつチャックテーブルを相対的に切削送りさせることにより切削する。

また、分割予定ライン上にデバイスの機能をテストするためのテストエレメントグループ（ＴＥＧ）と称するテスト用の金属パターンまたはパシベーション膜等の積層物が積層されたウエーハを分割予定ラインに沿って切削ブレードによって切断すると、切削ブレードに目詰まりが生じたり分割されたデバイスの側面にチッピングが発生するという不具合がある。このような問題を解消するために、ウエーハを分割予定ラインに沿って切断する前に分割予定ラインに対応する厚みを有する切削ブレードによって比較的浅い溝を形成して金属パターンまたはパシベーション膜等の積層物を除去し、その後、厚みの薄い切削ブレードによって積層物が除去された分割予定ラインに沿って切断するウエーハの加工方法が実用化されている(例えば、特許文献１参照)。

特開２００３−３３４７５１号公報

而して、分割予定ラインに対応する厚みを有する切削ブレードは使用により側面が摩耗して分割予定ラインの幅に対応する厚みを維持できなくなり、比較的頻繁に分割予定ラインに対応する厚みを有する切削ブレードを交換して使用済みの摩耗した切削ブレードを廃棄しなければならず、不経済であるという問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、分割予定ラインに形成したい溝幅より薄い厚みの切削ブレードであっても、形成したい幅の溝を形成することができるウエーハの加工方法を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、表面に複数の分割予定ラインによって区画された領域にデバイスが形成されたウエーハの加工方法であって、
第１のスピンドルユニットの回転軸に装着された第１の切削ブレードによって分割予定ラインに沿って所望の幅を有する浅溝を形成する浅溝形成工程と、
該第１のスピンドルユニットの回転軸と同一軸線上に配設された第２のスピンドルユニットの回転軸に装着された第２の切削ブレードによって該浅溝に沿って切削溝を形成する加工を施す加工工程と、を含み、
該浅溝形成工程では、第１の切削ブレードの摩耗に応じて分割予定ラインに対して該第１の切削ブレードの切削方向が傾くように回転軸を傾けた状態で分割予定ラインに沿って切削することにより所望の幅を有する浅溝を形成する、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。

上記加工工程は、ウエーハを分割予定ラインに沿って形成された浅溝に沿って切断して個々のデバイスに分割する。

本発明によるウエーハの加工方法における浅溝形成工程は、第１の切削ブレードの摩耗に応じて分割予定ラインに対して第１の切削ブレードの切削方向が傾くように回転軸を傾けた状態で分割予定ラインに沿って切削することにより所望の幅を有する浅溝を形成するので、切削ブレードが摩耗していても分割予定ラインに沿って所望の幅の浅溝を形成することがきるため、廃棄すべき切削ブレードを有効に使用することができ経済的である。

本発明によるウエーハの加工方法によって加工されるウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図図１に示す半導体ウエーハを環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着した状態を示す斜視図。本発明によるウエーハの加工方法を実施するための切削装置の斜視図。図１に示す切削装置の第１の切削手段および第２の切削手段を構成する第１のスピンドルユニットおよび第２のスピンドルユニットの平面図。本発明によるウエーハの加工方法における浅溝形成工程の説明図。本発明によるウエーハの加工方法における浅溝形成工程の説明図。本発明によるウエーハの加工方法における浅溝形成工程および加工工程の説明図。本発明によるウエーハの加工方法における加工工程の説明図。本発明によるウエーハの加工方法における浅溝形成工程および加工工程が実施された半導体ウエーハの斜視図。本発明によるウエーハの加工方法における浅溝形成工程を実施することにより摩耗した切削ブレードを拡大して示す要部断面図。本発明によるウエーハの加工方法の加工工程における半導体ウエーハに形成された分割予定ラインと切削ブレードとの関係を示す説明図。本発明によるウエーハの加工方法における浅溝形成工程が実施された半導体ウエーハの要部拡大断面図。本発明によるウエーハの加工方法における浅溝形成工程および加工工程が実施された半導体ウエーハの要部拡大断面図。

以下、本発明によるウエーハの加工方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１には、本発明によるウエーハの加工方法によって加工されるウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図が示されている。図１に示す半導体ウエーハ１０は、シリコンウエーハからなり表面１０ａに格子状に配列された複数の分割予定ライン１１によって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１２が形成されている。なお、この半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１１には、デバイス１２の機能をテストするためのテストエレメントグループ（ＴＥＧ）と呼ばれる銅(Cu)からなるテスト用の金属パターン１３が部分的に複数配設されている。このように構成された半導体ウエーハ１０は、図２に示すように環状のフレームFに装着されたポリオレフィン等の合成樹脂シートからなるダイシングテープTに裏面１０bを貼着する(ウエーハ支持工程)。従って、半導体ウエーハ１０は、表面１０ａが上側となる。

図３には、本発明によるウエーハの加工方法を実施するための切削装置の概略構成を示す平面図が示されている。
図３に示された切削装置１は、静止基台２を具備している。この静止基台２上には、被加工物を保持し矢印Xで示す切削送り方向に移動せしめるチャックテーブル機構３が配設されている。

図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、静止基台２の上面に矢印Xで示す切削送り方向に沿って配設された案内レール３１を備えている。この案内レール３１上には、支持基台３２が案内レール３１に沿って移動可能に配設されている。支持基台３２上にはそれぞれ円筒部材３３が配設され、この円筒部材３３の上端に保持面３４aを備えたチャックテーブル３４が回転可能に配設されている。このチャックテーブル３４は、図示しない吸引手段によって保持面３４a上に載置された被加工物を吸引保持する。なお、チャックテーブル３４には、上記環状のフレームFを固定するためのクランプ３４１が配設されている。また、チャックテーブル３４は、円筒部材３３内に配設されたパルスモータ（図示せず）によって適宜回動せしめられるようになっている。なお、円筒部材３３の上端部には、それぞれチャックテーブル３４を挿通する穴を有し上記支持基台３２を覆うカバー部材３５が配設されている。

図３に基づいて説明を続けると、図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、チャックテーブル３４を案内レール３１に沿って矢印Xで示す切削送り方向に移動させるための切削送り手段３６を備えている。切削送り手段３６は、周知のボールスクリュー機構からなっている。

図示の切削装置１は、上記静止基台２上に案内レール３１を跨いで配設された門型の支持フレーム４を備えている。この門型の支持フレーム４は、第１の柱部４１と第２の柱部４２と、第１の柱部４１と第２の柱部４２の上端を連結し矢印Xで示す切削送り方向と直交する矢印Yで示す割り出し送り方向に沿って配設された支持部４３とからなり、中央部には上記チャックテーブル３４の移動を許容する開口４４が設けられている。上記支持部４３の一方の面には矢印Yで示す割り出し送り方向に沿って案内レール４３１が設けられている。

図示の切削装置１は、上記支持フレーム４の支持部４３に設けられた案内レール４３１に沿って移動可能に配設された第１の切削手段５aおよび第２の切削手段５bが配設されている。第１の切削手段５aおよび第２の切削手段５bは、第１の割り出し移動基台５１aおよび第２の割り出し移動基台５１bと、該第１の割り出し移動基台５１aおよび第２の割り出し移動基台５１bに矢印Zで示す切り込み送り方向に移動可能に支持された第１の切り込み移動基台５２aおよび第２の切り込み移動基台５２bと、該第１の切り込み移動基台５２aおよび第２の切り込み移動基台５２bに装着された第１のスピンドルユニット支持部材５３aおよび第２のスピンドルユニット支持部材５３bと、該第１のスピンドルユニット支持部材５３aおよび第２のスピンドルユニット支持部材５３bに装着された第１のスピンドルユニット６４aおよび第１のスピンドルユニット６４bを具備している。第１の割り出し移動基台５１aおよび第２の割り出し移動基台５１bは、それぞれ周知のボールスクリュー機構からなる第１の割り出し送り手段５１０aおよび第２の割り出し送り手段５１０bによって案内レール４３１に沿って矢印Yで示す割り出し送り方向に移動せしめられるように構成されている。上記第１の切り込み移動基台５２aおよび第２の切り込み移動基台５２bは、それぞれ周知のボールスクリュー機構からなる第１の切り込む送り手段５２０aおよび第１の切り込む送り手段５２０bによって第１の割り出し移動基台５１aおよび第２の割り出し移動基台５１bに設けられた図示しない案内溝に沿って矢印Zで示す切り込み送り方向に移動せしめられるように構成されている。上記第１のスピンドルユニット支持部材５３aおよび第２のスピンドルユニット支持部材５３bは、それぞれ上下方向に延びる被支持部５３１aおよび５３１bと、該被支持部５３１aおよび５３１bの下端から直角に水平に延びる装着部５３２aおよび５３２bとからなっており、被支持部５３１aおよび５３１bがそれぞれ第１の切り込み移動基台５２aおよび第２の切り込み移動基台５２bに装着される。このように構成された第１のスピンドルユニット支持部材５３aおよび第２のスピンドルユニット支持部材５３bの装着部５３２aおよび５３２bの下面にそれぞれ第１のスピンドルユニット６４aおよび第２のスピンドルユニット６４bが装着される。

第１のスピンドルユニット６４aと第２のスピンドルユニット６４bは、図３および図４に示すようにそれぞれ第１のスピンドルハウジング６４１a，第２のスピンドルハウジング６４１bと、該第１のスピンドルハウジング６４１a，第２のスピンドルハウジング６４１bに回転可能に支持された第１の回転スピンドル６４２a，第２の回転スピンドル６４２bと、該第１の回転スピンドル６４２a，第２の回転スピンドル６４２bの一端に装着された第１の切削ブレード６４３a，第２の切削ブレード６４３bと、第１の回転スピンドル６４２a，第２の回転スピンドル６４２bをそれぞれ回転駆動する第１のサーボモータ６４４a，第２のサーボモータ６４４bを具備しており、第１の回転スピンドル６４２a，第２の回転スピンドル６４２bの軸線方向が矢印Yで示す割り出し送り方向に沿って配設されている。従って、第１の切削ブレード６４３aと第２の切削ブレード６４３bは、同一軸線上に対向して配設される。なお、図示の実施形態においては、第１の切削ブレード６４３aは厚みが例えば１００μmに設定されており、第２の切削ブレード６４３bは厚みが例えば３０μmに設定されている。

なお、図示の実施形態における第１のスピンドルユニット４１aの第１のスピンドルハウジング６４１aは、図３および図４に示すように第１のスピンドルユニット支持部材５３aの装着部５３２aに装着する締結ボルト６５を中心として図４において２点鎖線で示すように上記チャックテーブル３４の保持面３４aと平行な面内において矢印Yで示す割り出し送り方向に対して傾斜させることができるように構成されている。従って、第１のスピンドルユニット６４aがチャックテーブル３４の保持面３４aと平行な面内において矢印Yで示す割り出し送り方向に対して傾斜するので、第１のスピンドルユニット６４aに装着された第１の切削ブレード６４３aの切削方向（第１の回転スピンドル６４２の軸心に対して垂直な方向）は、切削方向である矢印Xで示す切削送り方向に対して傾斜した状態となる。

図示の切削装置１は以上のように構成されており、切削装置１を用いて実施するウエーハの加工方法について説明する。先ず、半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１１に沿って浅溝を形成することにより分割予定ライン１１の表面に形成されているテスト用の金属パターン１３を除去するとともに、浅溝が形成された分割予定ライン１１に沿って半導体ウエーハ１０を切断する従来の加工方法について説明する。
上記図２に示すように環状のフレームFにダイシングテープTを介して支持された半導体ウエーハ１０は、図３に示す切削装置１のチャックテーブル３４上にダイシングテープT側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより半導体ウエーハ１０は、ダイシングテープTを介してチャックテーブル３４上に吸引保持される。従って、半導体ウエーハ１０は、表面１０ａを上側にして保持される。また、環状のフレームFは、クランプ３４１によって固定される。このようにしてチャックテーブル３４上にダイシングテープTを介して吸引保持された半導体ウエーハ１０は、周知のアライメント作業を実施することにより所定の方向に形成された分割予定ライン１１が矢印Xで示す切削送り方向と平行に位置付けられる。

次に、半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３４を第１の切削手段５aおよび第２の切削手段５bによる加工領域に移動する。そして、図５の（ａ）に示すように第１のスピンドルユニット６４ａの第１の切削ブレード６４３ａをチャックテーブル３４に吸引保持された半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１１における図において最左側の分割予定ライン１１に対応した位置に所定の切り込み深さＨＩをもって位置付ける。このとき、第１の切削ブレード６４３ａは、図６において実線で示すように上記分割予定ライン１１の延長線上において半導体ウエーハ１０の外周縁と環状のフレームFに露出しているダイシングテープTの上方に位置付けられる。なお、第２のスピンドルユニット６４ｂの第２の切削ブレード６４３ｂは、図５の（ａ）に示すように半導体ウエーハ１０の左方に位置付けられる。次に、第１の切削ブレード６４３ａを矢印Aで示す方向に回転するとともに、チャックテーブル３４を図５の（ａ）において紙面に垂直な方向、図６において矢印Ｘ１で示す方向に切削送りすることにより、図５の（ｂ）に示すように半導体ウエーハ１０の図において最左側の分割予定ライン１１に沿って所定深さＨＩの浅溝Ｇ１が形成される（浅溝形成工程）。なお、上記切削送りは、第１の切削ブレード６４３ａが図６において２点鎖線で示すように半導体ウエーハ１０の外周縁（図６において右端）と環状のフレームFとの間に露出しているダイシングテープTの上方に位置するまでチャックテーブル３４を移動する。この結果、分割予定ライン１１の表面に形成されているテスト用の金属パターン１３が除去される。このようにして、半導体ウエーハ１０の図５の（ｂ）において最左側の分割予定ライン１１に沿って浅溝Ｇ１を形成したならば、第１のスピンドルユニット６４ａの第１の切削ブレード６４３ａを上方に所定量移動し図５において右方に分割予定ライン１１の間隔に相当する量だけ割り出し送りするとともに、チャックテーブル３４を図６において矢印Ｘ１で示す方向と反対方向に移動することにより、第１の切削ブレード６４３ａと半導体ウエーハ１０との矢印Ｘ１で示す方向の相対位置を図６において実線で示す位置に位置付ける。次に、第１の切削ブレード６４３ａを下方に所定量切り込み送りして図５において左から２番目の分割予定ライン１１に対応した位置に所定の切り込み深さＨＩをもって位置付ける。そして、上述したように第１の切削ブレード６４３ａを回転するとともにチャックテーブル３４を図６において矢印Ｘ１で示す方向に切削送りすることにより、図５において左から２番目の分割予定ライン１１に沿って分割予定ライン１１の幅に対応し所定深さＨＩの浅溝Ｇ１が形成される。

上述したように、第１のスピンドルユニット６４ａの第１の切削ブレード６４３ａにより例えば２本の分割予定ライン１１に沿って浅溝Ｇ１を形成したならば、図７の（ａ）に示すように第１のスピンドルユニット６４ａの第１の切削ブレード６４３ａを半導体ウエーハ１０の図において左から３番目の分割予定ライン１１に対応した位置に所定の切り込み深さＨＩをもって位置付けるとともに、第２のスピンドルユニット６４ｂの第２の切削ブレード６４３ｂを半導体ウエーハ１０の図において最左側の分割予定ライン１１が形成されている分割予定ライン１１に対応した位置にダイシングテープTに達する切り込み深さＨ２をもって位置付ける。従って、第２の切削ブレード６４３ｂは、上述したように第１の切削ブレード６４３ａによって形成された浅溝Ｇ１の幅方向中心位置に位置付けられる。このとき、第２の切削ブレード６４３ｂは、図８において実線で示すように上記分割予定ライン１１の延長線上において半導体ウエーハ１０の外周縁と環状のフレームFとの間に露出されたダイシングテープTの上に位置付けられる。なお、第１の切削ブレード６４３ａは、上述したと同様に図６において実線で示すように上記分割予定ライン１１の延長線上において半導体ウエーハ１０の外周縁と環状のフレームFとの間に露出するダイシングテープTの上方に位置付けられる。次に、第１の切削ブレード６４３ａおよび第２の切削ブレード６４３ｂを矢印Aで示す方向に回転するとともに、チャックテーブル３４を図７の（ａ）において紙面に垂直な方向、図８において矢印Ｘ１で示す方向に切削送りする。この結果、図７の（ｂ）に示すように半導体ウエーハ１０の図において最左側の分割予定ライン１１に形成されている浅溝Ｇ１に沿って浅溝Ｇ１の底から深さＨ３の切断溝Ｇ２が形成される（加工工程）とともに、図において左から３番目の分割予定ライン１１に沿って所定深さＨＩの浅溝Ｇ１が形成される。なお、上記切削送りは、第１の切削ブレード６４３ａが図６において２点鎖線で示すように、また、第２の切削ブレード６４３ｂが図８において２点鎖線で示すように半導体ウエーハ１０の外周縁（図６および図８において右端）と環状のフレームFとの間に露出するダイシングテープTに達する位置するまでチャックテーブル３４を移動する。従って、半導体ウエーハ１０の外周縁と環状のフレームFとの間に露出するダイシングテープTには、図９に示すように第２の切削ブレード６４３ｂによって切断溝Ｇ２が形成される。以上の操作を繰り返すことにより、半導体ウエーハ１０の所定方向に形成された分割予定ライン１１に沿って浅溝Ｇ１および切断溝Ｇ２が形成されとともに、ダイシングテープTにも切断溝Ｇ２が形成され、半導体ウエーハ１０は分割予定ライン１１に沿って切断される。

しかるに、第１の切削ブレード６４３ａは上記浅溝形成工程を実施することにより図１０に示すように側面が摩耗して外周縁が先細りとなり分割予定ライン１１の幅に対応する厚みを維持できなくなる。従って、第１の切削ブレード６４３ａが図１０に示すように摩耗したら、新しい切削ブレードと交換して使用済みの摩耗した切削ブレードを廃棄しなければならず、不経済であるという問題がある。
そこで、第１の切削ブレード６４３ａが図１０に示すように摩耗したら、本発明によるウエーハの加工方法においては、次のように上記浅溝形成工程を実施する。

本発明によるウエーハの加工方法における浅溝形成工程を実施するには、図１１に示すように第１のスピンドルユニット６４aを上記チャックテーブル３４の保持面３４aと平行な面内(紙面と平行な面内)において矢印Yで示す割り出し送り方向に対して傾斜せしめる。この結果、第１のスピンドルユニット６４aを構成する第１の回転スピンドル６４２aに装着された第１の切削ブレード６４３aの切削方向（回転スピンドル６４２aの軸心に対して垂直な方向）は、矢印Xで示す切削送り方向、即ち分割予定ライン１１に対して傾斜した状態となる。そして、第１の切削ブレード６４３aの外周縁における下端Bをチャックテーブル３４に保持された半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１１の幅方向中心位置と対応する位置に位置付ける。次に、第１の切削ブレード６４３aを所定量切り込み送りするとともに矢印Aで示す方向に回転する。そして、半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル３４を矢印Xで示す切削送り方向(図１１において左方)に切削送りするする。この結果、図１２に示すように分割予定ライン１１に対応した浅溝Ｇ１が形成される。このように、第１の切削ブレード４１４aは図１０に示すように摩耗していても、第１の回転スピンドル６４２aに装着された第１の切削ブレード６４３aの切削方向（回転スピンドル６４２aの軸心に対して垂直な方向）を分割予定ライン１１に対して傾斜した状態で浅溝形成工程を実施することにより、分割予定ライン１１に対応した浅溝Ｇ１を形成することができる。従って、本発明による加工方法を実施することにより廃棄すべき切削ブレードを有効に使用することができ経済的である。

上述したように図１０に示すように摩耗した第１の切削ブレード６４３aによって浅溝形成工程を実施することにより図１２に示すように分割予定ライン１１に対応した浅溝Ｇ１を形成したならば、第２の切削ブレード６４３ｂによって上述した加工工程を実施する。この結果、図１３に示すように分割予定ライン１１に対応して形成された浅溝Ｇ１に沿ってダイシングテープTに達する切断溝Ｇ２が形成され、半導体ウエーハ１０は分割予定ライン１１に沿って切断される。

１：切削装置
２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３４：チャックテーブル
３６：切削送り手段
５a：第１の切削手段
５b：第２の切削手段
５１a：第１の割り出し移動基台
５１b：第２の割り出し移動基台
５２a：第１の切り込み移動基台
５２b：第２の切り込み移動基台
５３a：第１のスピンドルユニット支持部材
５３b：第２のスピンドルユニット支持部材
６４a：第１のスピンドルユニット
６４２a：第１の回転スピンドル
６４３a：第１の切削ブレード
６４b：第２のスピンドルユニット
６４２b：第２の回転スピンドル
６４３b：第２の切削ブレード
１０：半導体ウエーハ

Claims

表面に複数の分割予定ラインによって区画された領域にデバイスが形成されたウエーハの加工方法であって、
第１のスピンドルユニットの回転軸に装着された第１の切削ブレードによって分割予定ラインに沿って所望の幅を有する浅溝を形成する浅溝形成工程と、
該第１のスピンドルユニットの回転軸と同一軸線上に配設された第２のスピンドルユニットの回転軸に装着された第２の切削ブレードによって該浅溝に沿って切削溝を形成する加工を施す加工工程と、を含み、
該浅溝形成工程では、第１の切削ブレードの摩耗に応じて分割予定ラインに対して該第１の切削ブレードの切削方向が傾くように回転軸を傾けた状態で分割予定ラインに沿って切削することにより所望の幅を有する浅溝を形成する、
ことを特徴とするウエーハの加工方法。
該加工工程は、ウエーハを分割予定ラインに沿って形成された浅溝に沿って切断して個々のデバイスに分割する、請求項１記載のウエーハの加工方法。