JP6896337B2 - 扇状ウェーハ片の加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体ウェーハ、光デバイスウェーハ等のウェーハを４等分に分割した扇状ウェーハ片の加工方法に関する。
表面に複数の半導体デバイスが形成されたシリコンウェーハ、ＬＥＤ等の複数の光デバイスが形成されたサファイアウェーハ、ＳｉＣウェーハ等のウェーハは、円板状に形成されている。
各デバイスは、互いに直交する複数の分割予定ライン(ストリート)によって区画され、分割予定ラインに沿って切削ブレードで切削されたり（切削装置）、レーザービームでアブレーション加工や内部加工による改質層が形成され（レーザー加工装置）、ウェーハが個々のデバイスチップに分割される。
近年、デバイスチップの小型化及びウェーハの大口径化により、ウェーハ１枚当たりの加工時間が長くなる傾向にある。そのため、例えば１枚のウェーハを４等分に分割し、それぞれを別の加工装置で加工するという工程が選択されることがある。その場合、次の工程へ継続的にチップを流すことができるため、工程全体が効率的に進むという効果がある。
特開２００２−３９７２５号公報
しかしながら、１枚のウェーハを４等分してできた１／４ウェーハ片（扇状ウェーハ片）をダイシングする場合、１／４ウェーハ片の形状に応じた加工送り量にしないと、加工時間を短縮できないという課題がある。
本発明はこのような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、大口径ウェーハを効率的に加工可能なウェーハの加工方法を提供することである。
本発明によると、互いに直交する複数の分割予定ラインに区画された表面の各領域にそれぞれデバイスが形成され外周に結晶方位を示すノッチを有する円板状のウェーハが、該分割予定ラインに沿って４等分に分割された扇状の１／４ウェーハ片を該分割予定ラインに沿って加工する際に、該１／４ウェーハ片の形状に合わせた加工送り量で加工する扇状ウェーハ片の加工方法であって、該結晶方位を所定の向きに位置付けた該１／４ウェーハ片をチャックテーブルの保持面で保持した場合、外周の円弧の位置が異なる該１／４ウェーハ片の４パターンの形状と、該４パターンの形状に対応した加工送り量の情報とを収集する情報収集ステップと、該１／４ウェーハ片の裏面を外周部が環状フレームに装着されたダイシングテープに貼着してウェーハユニットを形成するウェーハユニット形成ステップと、該ウェーハユニット形成ステップを実施した後、該ウェーハユニットの該１／４ウェーハ片をダイシングテープを介して加工装置のチャックテーブルで吸引保持する保持ステップと、該保持ステップを実施した後、該加工装置の撮像ユニットで該１／４ウェーハ片を撮像し、該デバイスに形成されているターゲットパターンに基づいて第１の方向に伸長する該分割予定ラインを加工送り方向に整列させるアライメントステップと、該アライメントステップを実施した後、該チャックテーブルで保持した該１／４ウェーハ片が該４パターンのどのパターンに該当するかを選択するパターン選択ステップと、該パターン選択ステップを実施した後、該チャックテーブルで保持した該１／４ウェーハ片を該選択したパターンに対応した該加工送り量で該分割予定ラインに沿って加工する加工ステップと、を備え、該パターン選択ステップは、該１／４ウェーハ片の２つの辺を縦横の辺とする正方形の領域を算出し、該撮像ユニットで該正方形の４つの各辺の中央で該デバイス中のターゲットパターンを探索し、該１／４ウェーハ片の２つの辺から該ターゲットパターンを検出するターゲットパターン検出ステップと、該ターゲットパターンが検出された辺の位置から、該１／４ウェーハ片が４等分に分割される前のＸＹ直交座標系でウェーハの第１象限、第２象限、第３象限、第４象限のどの象限に該当するかを選択する選択ステップと、を含む扇状ウェーハ片の加工方法が提供される。
本発明の加工方法によると、形状認識用の大きい領域を認識する専用の装置を必要とすることなく、１／４ウェーハ片の向きをターゲットパターンを検出することにより割り出すことができ、加工送り量を自動的に最適化できるという効果を奏する。
切削装置の斜視図である。 １／４ウェーハ片の４パターンを示すウェーハユニットの平面図である。 加工送り量を模式的に示すウェーハユニットの平面図である。 パターン選択ステップを説明するウェーハユニットの平面図である。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明実施形態に係る切削装置の斜視図が示されている。切削装置２は支持基台４を備えており、支持基台４の上面には、Ｘ軸方向（加工送り方向）に長い矩形状の開口４ａが形成されている。
この開口４ａ内には、Ｘ軸移動テーブル６と、該Ｘ軸移動テーブル６をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動機構（不図示）と、Ｘ軸移動機構を覆う防塵防滴カバー８と、が設けられている。該Ｘ軸移動機構は、Ｘ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレール（不図示）を備えており、Ｘ軸ガイドレールには、Ｘ軸移動テーブル６がスライド可能に取り付けられている。
Ｘ軸移動テーブル６の下面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｘ軸ガイドレールに平行なＸ軸ボールねじ（不図示）が螺合されている。Ｘ軸ボールねじの一端部には、Ｘ軸パルスモータ（不図示）が連結されている。Ｘ軸パルスモータでＸ軸ボールねじを回転させると、移動テーブル６はＸ軸ガイドレールに沿ってＸ軸方向に移動する。
Ｘ軸移動テーブル６上には、被加工物を吸引、保持するためのチャックテーブル１０が設けられている。チャックテーブル１０は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、Ｚ軸方向（鉛直方向）に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル１０は、上述したＸ軸移動機構でＸ軸方向に加工送りされる。
チャックテーブル１０の表面（上面）は、被加工物を吸引、保持する保持面１０ａとなっている。この保持面１０ａは、チャックテーブル１０の内部に形成された流路（不図示）を通じて吸引源（不図示）に接続されている。チャックテーブル１０の周囲には、被加工物を固定するためのクランプ１０ｂが設けられている。
被加工物は、例えば、半導体ウェーハであり、環状フレームに保持されたテープ上に貼着され、環状フレームと一体で取り扱われる。環状フレームとテープとを用いて被加工物を取り扱うと、搬送する際に生じる衝撃等から該被加工物を保護できる。さらに、該テープを拡張すると、切削加工された被加工物を分割したり、分割後のチップの間隔を広げたりできる。なお、環状フレームとテープとを使用せずに、被加工物を単体で切削加工してもよい。
開口４ａから離れた装置基台４の前方の角部には、装置基台４から側方に突き出た突出部１２が設けられている。突出部１２の内部には空間が形成されており、この空間には、昇降可能なカセットエレベータ１６が設置されている。カセットエレベータ１６の上面には、複数の被加工物を収容可能なカセット１８が載せられる。
開口４ａに近接する位置には、上述した被加工物をチャックテーブル１０へと搬送する搬送ユニット（不図示）が設けられている。搬送ユニットでカセット１８から引き出された被加工物は、チャックテーブル１０の保持面１０ａに載置される。
装置基台４の上面には、被加工物を切削する切削ユニット１４を支持する支持構造２０が、開口４ａの上方に張り出すように配置されている。支持構造２０の前面上部には、切削ユニット１４をＹ軸方向（割り出し送り方向）及びＺ軸方向に移動させる切削ユニット移動機構２２が設けられている。
切削ユニット移動機構２２は、支持構造２０の前面に配置されＹ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール２４を備えている。Ｙ軸ガイドレール２４には、切削ユニット移動機構２２を構成するＹ軸移動プレート２６がスライド可能に取り付けられている。Ｙ軸移動プレート２６の裏面側（後面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｙ軸ガイドレール２４に平行なＹ軸ボールねじ２８が螺合されている。
Ｙ軸ボールねじ２８の一端部には、Ｙ軸パルスモータ（不図示）が連結されている。Ｙ軸パルスモータでＹ軸ボールねじ２８を回転させると、Ｙ軸移動プレート２６は、Ｙ軸ガイドレール２４に沿ってＹ軸方向に移動する。
Ｙ軸移動プレート２６の表面（前面）には、Ｚ軸方向に平行な一対のＺ軸ガイドレール３０が設けられている。Ｚ軸ガイドレール３０には、Ｚ軸移動プレート３２がスライド可能に取り付けられている。
Ｚ軸移動プレート３２の裏面側（後面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｚ軸ガイドレール３０に平行なＺ軸ボールねじ３４が螺合されている。Ｚ軸ボールねじ３４の一端部には、Ｚ軸パルスモータ３６が連結されている。Ｚ軸パルスモータ３６でＺ軸ボールねじ３４を回転させれば、Ｚ軸移動プレート３２が、Ｚ軸ガイドレール３０に沿ってＺ軸方向に移動する。
Ｚ軸移動プレート３２の下部には、被加工物を加工する切削ユニット１４と、撮像ユニット３８が固定されている。切削ユニット移動機構２２で、Ｙ軸移動プレート２６をＹ軸方向に移動させれば、切削ユニット１４及び撮像ユニット３８は割り出し送りされ、Ｚ軸移動プレート３２をＺ軸方向に移動させれば、切削ユニット１４及び撮像ユニット３８は昇降する。
４０は洗浄ユニットであり、切削ユニット１４により切削加工の施された被加工物は、搬送機構（不図示）によってチャックテーブル１０から洗浄ユニット４０へと搬送される。洗浄ユニット４０は、筒状の洗浄空間内で被加工物を吸引保持するスピンナーテーブル４２を備えている。スピンナーテーブル４２の下部には、スピンナーテーブル４２を所定の速さで回転させるモータ等の回転駆動源が連結されている。
スピンナーテーブル４２の上方には、被加工物に向けて洗浄用の流体（代表的には、水とエアーとを混合した二流体）を噴射する噴射ノズル４４が配設されている。被加工物を保持したスピンナーテーブル４２を回転させながら噴射ノズル４４から洗浄用の流体を噴射すると、切削加工後の被加工物を洗浄できる。洗浄ユニット４０で洗浄された被加工物は、搬送機構（不図示）でカセット１８内に収容される。
本発明実施形態に係る扇状ウェーハ片の加工方法では、まず図１に示したような切削装置２を使用して、円板状のウェーハを４等分に分割する。よく知られているように、ウェーハの表面には互いに直交する複数の分割ラインにより区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されており、ウェーハの外周にはウェーハの結晶方位を示すノッチが形成されている。
ウェーハを４等分に分割すると、ウェーハはＸＹ直交座標系で第１象限のウェーハ片１１Ａ、第２象限のウェーハ片１１Ｂ、第３象限のウェーハ片１１Ｃおよび第４象限のウェーハ片１１Ｄに分割される。
図２を参照すると、４分割された扇状ウェーハ片の裏面を外周部が環状フレームＦに装着されたダイシングテープＴに貼着したウェーハユニット２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄの平面図が示されている。
図２（Ａ）は、第１象限の１／４ウェーハ片１１ＡをダイシングテープＴを介して環状フレームＦで支持するウェーハユニット２１Ａの平面図、図２（Ｂ）は第２象限の１／４ウェーハ片１１Ｂを環状フレームＦで支持するウェーハユニット２１Ｂの平面図である。
図２（Ｃ）は第３象限の１／４ウェーハ片１１Ｃを環状フレームＦで支持するウェーハユニット２１Ｃの平面図、図２（Ｄ）は第４象限の１／４ウェーハ片１１Ｄを環状フレームＦで支持するウェーハユニット２１Ｄの平面図である。
図２に示したように、１／４ウェーハ片１１Ａ〜１１Ｄは４パターンあり、図示した実施形態では、第３象限の１／４ウェーハ片１１Ｃと第４象限の１／４ウェーハ片１１Ｄはノッチ１７部分で分割されたノッチ１７の片割れを有している。
本発明実施形態の扇状ウェーハ片の加工方法では、結晶方位を所定の向きに位置付けた１／４ウェーハ片１１Ａ〜１１Ｄをチャックテーブル１０の保持面１０ａで保持した場合、外周の円弧の位置が異なる１／４ウェーハ片（扇状ウェーハ片）の４パターンの形状と、この４パターンの形状に対応した加工送り量の情報とを収集する情報収集ステップを実施する。
この情報収集ステップをウェーハの結晶方位を所定の向きに位置付けた状態で実施するのは、撮像ユニット３８によるデバイス１５に形成されたターゲットパターンの検出精度が結晶方位から１０°程度と限定的であるためであり、そのため図２に示すような、１／４ウェーハ片の４パターンの形状１１Ａ〜１１Ｄを４分割された状態でダイシングテープＴを介して環状フレームＦで支持するウェーハユニット２１Ａ〜２１Ｄを４種類形成する必要がある。
この情報収集ステップは、１／４ウェーハ片１１Ａ〜１１Ｄの加工を始める前に、予め収集し、加工装置のコントローラのメモリに格納しておく。予め収集する加工送り量について、図３を参照して説明する。
ウェーハユニット２１Ａは、第１象限の１／４ウェーハ片１１ＡをダイシングテープＴを介して環状フレームＦで支持したウェーハユニットであり、１／４ウェーハ片１１Ａの第１方向に伸長する分割予定ライン１３を加工する際の加工量２３ａは、Ｙ軸方向に行くにつれて円弧に沿って漸減するように設定し、この設定した加工量２３ａの値をコントローラのメモリに格納する。
第２の方向に伸長する分割予定ライン１３を加工する際の加工量も、チャックテーブル１０を反時計回り方向に９０°回転して加工すると想定して、第２の方向に伸長する分割予定ライン１３の加工量２３ｂを割り出し送り方向に行くにつれて円弧に沿って漸減するように設定し、この加工量２３ｂの情報をコントローラのメモリに格納する。
第２象限の１／４ウェーハ片１１Ｂ、第３象限の１／４ウェーハ片１１Ｃ及び第４象限の１／４ウェーハ片１１Ｄについても、１／４ウェーハ片の形状に対応した加工送り量の情報をコントローラのメモリに格納する。
以下の説明では、第１象限の１／４ウェーハ片１１ＡをダイシングテープＴを介して環状フレームＦで支持した形態のウェーハユニット２１Ａについて主に説明する。本実施形態の扇状ウェーハ片の加工方法では、ウェーハユニット形成ステップ及び情報収集ステップを実施した後、ウェーハユニット２１Ａの１／４ウェーハ片１１ＡをダイシングテープＴを介して切削装置２のチャックテーブル１０で吸引保持する保持ステップを実施する。
このように１／４ウェーハ片１１ＡをダイシングテープＴを介してチャックテーブル１０で吸引保持した状態で、切削装置２の撮像ユニット３８で１／４ウェーハ片１１Ａを撮像し、各デバイス１５に形成されているターゲットパターンに基づいて第１の方向に伸長する分割予定ライン１３を加工送り方向（Ｘ軸方向）に整列させるアライメントステップを実施する。
このアライメントステップでは、Ｘ軸方向に離れたデバイス１５中のターゲットパターンを結んだ直線がＸ軸方向と平行となるようにチャックテーブル１０をθ回転し、隣接する分割予定ラインの中心とターゲットパターンとの間の距離だけ切削ユニット１４をＹ軸方向に移動して、切削すべき分割予定ライン１３と切削ユニット１４の切削ブレードとをＸ軸方向に整列させる。
アライメントステップを実施した後、保持した１／４ウェーハが４パターンのどのパターンに該当するかを選択するパターン選択ステップを実施する。このパターン選択ステップでは、図４に示すように、１／４ウェーハ片１１Ａの直交する２辺２７ａ，２７ｂを含む正方形２５を算出する。
辺２７ｃ及び２７ｄは仮想的に描画した正方形２５の他の２辺である。このように仮想的に正方形２５を算出した後、各辺２７ａ〜２７ｄの概略中央部分にターゲットパターン探索区域２９を設定する。
各辺２７ａ〜２７ｄに設定したターゲットパターン探索区域２９を撮像ユニット３８で撮像し、ターゲットパターンの有無を確認する。辺２７ａ及び２７ｂのターゲットパターン探索区域２９では、デバイス１５に設定されたターゲットパターンが有りと確認される。
一方、仮想の辺２７ｃ，２７ｄに設定されたターゲットパターン探索区域２９では、このターゲットパターン探索区域２９にデバイスが存在しないため、ターゲットパターン無しと検出される。この検出結果から、図４に示した１／４ウェーハ片１１Ａは第１象限のウェーハ片１１Ａであると選択される（パターン選択ステップ）。
第２象限の１／４ウェーハ片１１Ｂ、第３象限の１／４ウェーハ片１１Ｃ及び第４象限の１／４ウェーハ片１１Ｄについても、同様な方法でパターンが選択される。図４で矢印Ｘ１は加工送り方向を示しており、矢印Ｙ１は割り出し送り方向を示している。
即ち、パターン選択ステップは、１／４ウェーハ片の２つの辺を縦横の辺とする正方形２５の領域を算出し、撮像ユニット３８で正方形２５の４つの辺２７ａ〜２７ｄの概略中央部分でデバイス中のターゲットパターンを探索し、１／４ウェーハ片の２つの辺からターゲットパターンを検出するターゲットパターン検出ステップと、ターゲットパターンが検出された辺の位置から、１／４ウェーハ片が４等分に分割される前のウェーハのＸＹ直交座標系でウェーハの第１象限、第２象限、第３象限、第４象限のどの象限に該当するかを選択する選択ステップと、を含む。
パターン選択ステップを実施した後、チャックテーブル１０で保持した１／４ウェーハ片を選択したパターンに対応した加工送り量で分割予定ライン１３に沿って切削ユニット１４の切削ブレードで切削する加工ステップを実施する。
この加工ステップでは、情報収集ステップで４パターンの形状に対応した加工送り量の情報が予めコントローラのメモリに格納されているため、加工送り量を自動的に最適化でき、効率的な加工を実施することができる。
上述した実施形態では、１／４ウェーハ片（扇状ウェーハ片）１１Ａ〜１１Ｄを切削装置２の切削ブレードで切削しているが、切削装置２の代わりにレーザー加工装置を採用し、分割予定ライン１３に沿ってレーザービームを照射してアブレーション加工又はウェーハ内部に改質層を形成する内部加工を実施するようにしてもよい。
２ 切削装置
１０ チャックテーブル
１１Ａ〜１１Ｄ １／４ウェーハ片
１３ 分割予定ライン
１４ 切削ユニット
１５ デバイス
１７ ノッチ
２１Ａ〜２１Ｄ ウェーハユニット
２３ａ，２３ｂ 加工送り量
２５ 仮想正方形
２７ａ，２７ｂ 辺
２７ｃ，２７ｄ 仮想正方形の辺
２９ ターゲットパターン探索区域
３８ 撮像ユニット

Claims (3)

  1. 互いに直交する複数の分割予定ラインに区画された表面の各領域にそれぞれデバイスが形成され外周に結晶方位を示すノッチを有する円板状のウェーハが、該分割予定ラインに沿って４等分に分割された扇状の１／４ウェーハ片を該分割予定ラインに沿って加工する際に、該１／４ウェーハ片の形状に合わせた加工送り量で加工する扇状ウェーハ片の加工方法であって、
    該結晶方位を所定の向きに位置付けた該１／４ウェーハ片をチャックテーブルの保持面で保持した場合、外周の円弧の位置が異なる該１／４ウェーハ片の４パターンの形状と、該４パターンの形状に対応した加工送り量の情報とを収集する情報収集ステップと、
    該１／４ウェーハ片の裏面を外周部が環状フレームに装着されたダイシングテープに貼着してウェーハユニットを形成するウェーハユニット形成ステップと、
    該ウェーハユニット形成ステップを実施した後、該ウェーハユニットの該１／４ウェーハ片をダイシングテープを介して加工装置のチャックテーブルで吸引保持する保持ステップと、
    該保持ステップを実施した後、該加工装置の撮像ユニットで該１／４ウェーハ片を撮像し、該デバイスに形成されているターゲットパターンに基づいて第１の方向に伸長する該分割予定ラインを加工送り方向に整列させるアライメントステップと、
    該アライメントステップを実施した後、該チャックテーブルで保持した該１／４ウェーハ片が該４パターンのどのパターンに該当するかを選択するパターン選択ステップと、
    該パターン選択ステップを実施した後、該チャックテーブルで保持した該１／４ウェーハ片を該選択したパターンに対応した該加工送り量で該分割予定ラインに沿って加工する加工ステップと、を備え、
    該パターン選択ステップは、
    該１／４ウェーハ片の２つの辺を縦横の辺とする正方形の領域を算出し、該撮像ユニットで該正方形の４つの各辺の中央で該デバイス中のターゲットパターンを探索し、該１／４ウェーハ片の２つの辺から該ターゲットパターンを検出するターゲットパターン検出ステップと、
    該ターゲットパターンが検出された辺の位置から、該１／４ウェーハ片が４等分に分割される前のＸＹ直交座標系でウェーハの第１象限、第２象限、第３象限、第４象限のどの象限に該当するかを選択する選択ステップと、を含む扇状ウェーハ片の加工方法。
  2. 該加工ステップでは、該分割予定ラインが切削装置の切削ブレードで切削される請求項１記載の扇状ウェーハ片の加工方法。
  3. 該加工ステップでは、該分割予定ラインに沿ってレーザービームを照射して加工する請求項１記載の扇状ウェーハ片の加工方法。
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