JP7296835B2 - ウェーハの処理方法、及び、チップ測定装置 - Google Patents

ウェーハの処理方法、及び、チップ測定装置 Download PDF

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Description

本発明は、半導体ウェーハの処理方法に関する。
従来、半導体ウェーハの裏面仕上げ状態やダイシング条件等は、個片化されたチップの抗折強度に影響することが知られており、ウェーハの品種毎に加工条件を選定する際にはチップの抗折強度やチッピング等を予め測定し、測定値を踏まえた上で最適な加工条件が選定されるものである。特許文献１では、ウェーハの加工がチップの抗折強度に影響することに鑑み、抗折強度を低下させないための加工方法について開示がされている。
そして、抗折強度の測定は、３点曲げ試験が行われるものであるが、圧子を押圧してチップを破壊する試験であるため、従来は製品となるウェーハではなくダミーウェーハを用いて抗折強度を測定し、この測定結果を参照して製品となるウェーハの加工条件の選定が行われるものであった。
特開２００９－０９４３２６号公報
現在、車載半導体を中心にチップ（デバイスチップ）のトレーサビリティ（追跡可能性）の重要性が謳われはじめている。即ち、チップ毎にＩＤを付与しておくことで、製品に組み込まれたチップに不具合が生じた際には、そのチップに施された加工やそのチップの特性を参照可能とすることが求められている。
このようなトレーサビリティの実現のためには、ダミーウェーハの抗折強度等の特性ではなく、製品となったチップそのものの特性、即ち、製品となったチップが存在していたウェーハそのものの特性を記録しておく必要がある。
本発明は、以上の問題に鑑み、製品となったチップの抗折強度等の特性を入手しうる技術を提供するものである。
本発明の一態様によれば、
表面の交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハの処理方法であって、
ウェーハの裏面にテープを貼着するとともに該テープの外周を環状フレームに装着して該ウェーハと該テープと該環状フレームとを有する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する前または後に、該ウェーハを該分割予定ラインに沿って分割して複数のデバイスチップを形成する分割ステップと、
該分割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から該デバイスチップをピックアップするピックアップステップと、
該ピックアップステップでピックアップした該デバイスチップを測定する測定ステップと、を含み、
少なくとも該ピックアップステップを実施する前に、該デバイスの特性をそれぞれ検査して良デバイスと不良デバイスとを判別して判別結果を記憶する判別ステップを実施し、
該測定ステップでは、該判別結果に基づき、該ピックアップステップでピックアップした該デバイスチップが不良デバイスを含む場合には該デバイスチップを破壊して抗折強度を測定し、
該ピックアップステップでピックアップした該デバイスチップが良デバイスを含む場合には該デバイスチップのチッピングと、裏面粗さと、側面粗さと、の少なくともいずれか１つを測定する、ウェーハの処理方法とするものである。
また、本発明の一態様によれば、
該ピックアップステップでピックアップした該デバイスチップが良デバイスを含む場合には、該測定ステップを実施した後、該デバイスチップをチップ収容具に収容する収容ステップを更に含む、こととする。
また、本発明の一態様によれば、
検査対象となるデバイスチップの良デバイス、又は、不良デバイスの属性情報を参照するコントローラと、
該コントローラが該デバイスチップが不良デバイスであることの属性情報を認識した際に、該デバイスチップを破壊して抗折強度を測定するための強度測定機構と、
該コントローラが該デバイスチップが良デバイスであることの属性情報を認識した際に、チッピングと、裏面粗さと、側面粗さと、の少なくともいずれか１つを測定するためのチップ観察機構と、を備えるチップ測定装置とする。
本発明の構成によれば、「不良デバイス」のチップを利用して抗折強度を測定することで、当該抗折強度を「良デバイス」のチップの属性情報として付加することができる。これにより、製品となるために破壊することができない「良デバイス」と判別されたチップについて、抗折強度の属性情報を得ることができる。この抗折強度は、同一ウェーハに存在していた「不良デバイス」の測定結果であって信頼性が高く、「良デバイス」と判別されたチップの抗折強度として代替利用できるものである。また、「良デバイス」と判別されたチップについては、チッピングと、裏面粗さと、側面粗さの情報も取得することができる。
ピックアップ装置の構成について一部構成を省略した斜視図である。 ピックアップ装置の構成について一部構成を省略した斜視図である。 切削加工された後のウェーハを保持するウェーハユニットの構成について説明する図である。 ウェーハ撮像カメラによるウェーハの撮像について説明する図である。 （Ａ）は突き上げ機構の上方に配置されたウェーハユニットを示す断面図である。（Ｂ）は突き上げ機構の一部を拡大して示す断面図である。 ピックアップ機構を示す斜視図である。 （Ａ）は突き上げ機構によってテープが吸引された状態のウェーハユニットを示す断面図である。（Ｂ）は突き上げ機構によってチップが突き上げられた状態のウェーハユニットを示す断面図である。（Ｃ）はコレットによってチップがピックアップされた状態のウェーハユニットを示す断面図である。 （Ａ）は下面観察機構を示す斜視図である。（Ｂ）はアームの第二支持部を保持する下面観察機構を示す斜視図である。 （Ａ）はチップの下面を撮像する撮像ユニットを示す正面図である。（Ｂ）はチップの側面を撮像する撮像ユニットを示す正面図である。 （Ａ）はチップ反転機構を示す斜視図である。（Ｂ）はチップを保持するチップ反転機構を示す斜視図である。（Ｃ）はチップを反転させたチップ反転機構を示す斜視図である。 （Ａ）はチップを強度測定機構にセットした状態について説明する図である。（Ｂ）は圧子でチップを押圧する状態について説明する図である。（Ｃ）はチップが破壊された状態について説明する図である。 ウェーハの処理方法の一例について示すフローチャートである。 プローバーにより電気的特性を試験することについて説明する図である。 分割加工前のウェーハをテープに貼着したウェーハユニットについて説明する図である。 分割ステップの一例について説明する図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１、及び、図２は、ピックアップ装置２の構成について示す図である。
ピックアップ装置２は、ピックアップ装置２を構成する各構要素を支持する基台４を備える。基台４の一側角部にはカセット載置台５が設けられており、カセット載置台５にはカセット５ａが載置される。このカセット５ａには、図３に示すように、切削加工などによってチップ２３に個片化された状態のウェーハ１３をテープ１９を介して環状フレーム２１で保持したウェーハユニット１１が、複数枚収容される。
図１に示すカセット載置台５に隣接する位置には、ウェーハユニットを二段で仮置き可能な仮置き機構１０が設けられている。仮置き機構１０は、互いに平行に配置された一対のガイドレール１２を備える。一対のガイドレール１２はそれぞれ、二段の棚を形成すべく構成され、Ｘ軸方向（第一水平方向、左右方向）及びＹ軸方向（第二水平方向、前後方向）と概ね平行な第一支持面１２ａ及び第二支持面１２ｂを備える。
図１に示すように、第一支持面１２ａはそれぞれ、第二支持面１２ｂの上方で第二支持面１２ｂと重なるように配置されている。そして、一対の第一支持面１２ａと一対の第二支持面１２ｂとはそれぞれ、ウェーハユニットの端部（環状フレーム２１（図３））の下面側を支持する。例えば、一対の第一支持面１２ａはカセット載置台５から搬送されたウェーハユニットを支持し、一対の第二支持面１２ｂは後述のフレーム固定機構１４から搬送されたウェーハユニットを支持する。
図１に示すように、仮置き機構１０に隣接する位置には、フレーム固定機構１４が設けられる。フレーム固定機構１４は、環状フレーム（図３）の下面側を支持するフレーム支持部１６と、フレーム支持部１６の上方に配置され環状フレーム（図３）の上面側と接触するフレーム押さえ部１８とを備える。フレーム支持部１６とフレーム押さえ部１８とはそれぞれ、環状フレーム（図３）の形状に対応して環状に形成され、互いに重なるように配置される。
図１に示すフレーム支持部１６は、Ｚ軸方向（鉛直方向、上下方向）に沿って移動可能に構成されている。環状フレーム２１（図３）がフレーム支持部１６によって支持されるようにウェーハユニットを配置した状態で、フレーム支持部１６を上方に移動させると、環状フレーム２１（図３）がフレーム支持部１６とフレーム押さえ部１８とによって挟まれて固定される。
なお、環状フレーム２１（図３）がフレーム固定機構１４によって適切に固定されているか否かは、例えば、フレーム支持部１６とフレーム押さえ部１８とが環状フレーム（図３）を介して導通しているか否かを検出することによって確認される。
また、図１に示すように、仮置き機構１０及びフレーム支持部１６の上方には、カセット載置台５とフレーム固定機構１４との間でウェーハユニット１１（図３）を搬送する搬送機構（搬送手段）２０が設けられている。搬送機構２０は、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に沿って移動可能に構成されており、ウェーハユニット１１の環状フレーム２１（図３）を上下から把持する第一把持部２２ａ及び第二把持部２２ｂを備える。なお、第一把持部２２ａは搬送機構２０のカセット載置台５側に設けられており、第二把持部２２ｂは搬送機構２０のフレーム固定機構１４側に設けられている。
図１に示すように、カセット載置台５からウェーハユニット１１（図３）を搬出する際は、カセット載置台５に収容されたウェーハユニット１１（図３）の端部を第一把持部２２ａで把持した状態で、搬送機構２０をＹ軸方向に沿って仮置き機構１０側に移動させる。これにより、ウェーハユニット１１（図３）がカセット載置台５から引き出され、仮置き機構１０が備える一対の第一支持面１２ａ上（上段）に配置される。その後、第一把持部２２ａによる把持を解除する。
次に、ウェーハユニット１１（図３）のカセット載置台５側の端部を搬送機構２０の第二把持部２２ｂで把持した状態で、搬送機構２０をＹ軸方向に沿ってフレーム固定機構１４側に移動させる。これにより、ウェーハユニット１１（図３）がフレーム支持部１６とフレーム押さえ部１８との間に搬送され、環状フレーム２１（図３）がフレーム支持部１６によって支持される。
なお、図１及び図２に示すように、フレーム押さえ部１８の仮置き機構１０側には、フレーム押さえ部１８が切り欠かれて形成された切り欠き部１８ａが設けられている。この切り欠き部１８ａは、搬送機構２０が通過可能な大きさで構成されている。これにより、ウェーハユニット１１（図３）がフレーム固定機構１４に搬送される際に、搬送機構２０がフレーム押さえ部１８と接触することを防止できる。
その後、図１に示すように、第二把持部２２ｂによる把持を解除し、フレーム支持部１６を上方に移動させる。これにより、環状フレーム２１（図３）がフレーム支持部１６とフレーム押さえ部１８とによって挟まれて固定される。
図１及び図２に示すように、フレーム固定機構１４は、フレーム固定機構１４の位置を制御する位置付け機構３０に支持されている。位置付け機構３０は、フレーム固定機構１４をＸ軸方向に沿って移動させるＸ軸移動機構３２と、フレーム固定機構１４をＹ軸方向に沿って移動させるＹ軸移動機構４２とを備える。Ｘ軸移動機構３２及びＹ軸移動機構４２により、フレーム固定機構１４の水平方向における位置が制御される。
Ｘ軸移動機構３２は、基台４上にＸ軸方向に沿って配置された一対のガイドレール３４を備える。一対のガイドレール３４の間には、一対のガイドレール３４と概ね平行に配置されたボールねじ３６が設けられている。また、ボールねじ３６の一端部には、ボールねじ３６を回転させるパルスモータ３８が連結されている。
一対のガイドレール３４上には、移動ブロック４０がスライド可能に配置されている。移動ブロック４０の下面側（裏面側）にはナット部（不図示）が設けられており、このナット部はボールねじ３６に螺合されている。パルスモータ３８によってボールねじ３６を回転させると、移動ブロック４０が一対のガイドレール３４に沿ってＸ軸方向に移動する。
Ｙ軸移動機構４２は、移動ブロック４０上にＹ軸方向に沿って配置された一対のガイドレール４４を備える。一対のガイドレール４４の間には、一対のガイドレール４４と概ね平行に配置されたボールネジ４６が設けられている。また、ボールネジ４６の一端部には、ボールネジ４６を回転させるパルスモータ４８が連結されている。
図１に示すように、一対のガイドレール４４上には、フレーム固定機構１４がスライド可能に配置されている。フレーム固定機構１４の支持部１４ｆにはナット部（不図示）が設けられており、このナット部はボールネジ４６に螺合されている。パルスモータ４８によってボールネジ４６を回転させると、フレーム固定機構１４が一対のガイドレール４４に沿ってＹ軸方向に移動する。
図１及び図２に示すように、移動ブロック４０は、板状にて構成されており、フレーム固定機構１４の下方の位置において、上下方向に貫通する開口部４１が形成される。この開口部４１を通じて後述する突き上げ機構５０による下方からの突き上げが可能となる。
基台４において一対のガイドレール３６によって挟まれた領域には、矩形状の開口４ｂが設けられている。この開口４ｂの内部には、ウェーハユニット１１のウェーハ１３に含まれるチップ２３（図３）を下面側から上方に向かって突き上げる円筒状の突き上げ機構（突き上げ手段）５０が設けられている。突き上げ機構５０は、エアシリンダ等で構成される昇降機構（不図示）と接続されており、Ｚ軸方向に沿って昇降する。
ウェーハユニット１１（図３）の環状フレーム２１をフレーム固定機構１４によって固定した状態で、位置付け機構３０によってフレーム固定機構１４をＸ軸方向に沿って移動させると、ウェーハユニット１１が開口４ｂ上に位置付けられる。
図１、図２、及び図４に示すように、フレーム固定機構１４を突き上げ機構５０の上方までに移動させる経路には、フレーム固定機構１４によって固定された環状フレーム２１に貼着されたウェーハ１３（図４）の上面を撮像する撮像手段としてのウェーハ撮像カメラ６０が設けられる。
ウェーハ撮像カメラ６０による撮像は、フレーム固定機構１４に固定された状態で行われることとする他、フレーム固定機構１４に固定される前の搬送機構２０によって搬送されるタイミング、仮置き機構１０に載置されたタイミング、カセット載置台５に載置されたタイミングなど、であってもよい。また、ウェーハ撮像カメラ６０の配置も、各タイミングに対応する適切な位置に応じて設計されることができる。
図１及び図２に示すように、開口４ｂの上方に位置付けられたフレーム固定機構１４は、図５に示すように、ピックアップするチップ２３の位置を突き上げ機構５０の真上に位置合わせするために、位置付け機構３０（図１，図２）によって位置調整がされる。
図５（Ａ）は、突き上げ機構５０の上方に配置されたウェーハユニット１１を示す断面図であり、突き上げ機構５０は、中空の円柱状に形成された外層部５２と、外層部５２の内部に配置された四角柱状の突き上げ部５４とを備える。
図５（Ｂ）は、突き上げ機構５０の一部を拡大して示す断面図である。外層部５２の上面５２ａ側には、外層部５２の周方向に沿って同心円状に形成された複数の吸引溝５２ｂが形成されている。吸引溝５２ｂはそれぞれ、突き上げ機構５０の内部に形成された吸引路（不図示）及びバルブ５６（図５（Ａ））を介して、エジェクタ等でなる吸引源５８に接続されている。
また、突き上げ部５４は、四角柱状に形成された第一突き上げピン５４ａと、中空の四角柱状に形成され第一突き上げピン５４ａを囲繞する第二突き上げピン５４ｂと、中空の四角柱状に形成され第二突き上げピン５４ｂを囲繞する第３突き上げピン５４ｃと、中空の四角柱状に形成され第３突き上げピン５４ｃを囲繞する第４突き上げピン５４ｄとを備える。第一突き上げピン５４ａ、第二突き上げピン５４ｂ、第３突き上げピン５４ｃ、第４突き上げピン５４ｄはそれぞれ、モータ等で構成される昇降機構（不図示）と接続されており、Ｚ軸方向に沿って昇降する。
ウェーハユニット１１が突き上げ機構５０の上方に位置付けられた状態で、突き上げ機構５０を上昇させると、突き上げ機構５０と重なる位置に配置されたチップ２３が突き上げられる。なお、突き上げ機構５０の寸法は、チップ２３のサイズに応じて適宜調整される。
図２に示すように、突き上げ機構５０によって突き上げられたチップ２３は、ピックアップ機構７０によってピックアップされる。ピックアップ機構７０は、突き上げ機構５０によって突き上げられたチップ２３をピックアップするコレット７６を備えるとともに、コレット７６の位置を制御するコレット移動機構（コレット移動手段）８０に接続されている。
図６は、ピックアップ機構７０を示す斜視図である。ピックアップ機構７０は、コレット移動機構８０に接続される移動基台７２と、移動基台７２からコレット移動機構８０とは反対側に向かってＸ軸方向に沿うように配置され、コレット７６とコレット移動機構８０とを接続する柱状のアーム７４とを備える。アーム７４は、移動基台７２を介してコレット移動機構８０と接続された柱状の第一支持部７４ａと、第一支持部７４ａの先端部から下方に向かって突出する第二支持部７４ｂとを備える。
なお、第一支持部７４ａと第二支持部７４ｂとは、互いに結合及び分離可能に構成されている。例えば、第一支持部７４ａ及び第二支持部７４ｂは、ツールチェンジャー等によって互いに着脱自在に構成される。また、第一支持部７４ａはＸ軸方向移動機構７４ｄによりＸ軸方向に移動するように構成されており、これにより、第二支持部７４ｂがＸ軸方向に移動可能に構成される。これにより、後述するチップ収容具５０１内への収容に際し、Ｘ軸方向の収容位置が選択可能となる。
図６に示すように、第二支持部７４ｂの下端側には、チップ２３（図３）を保持するコレット７６が固定されている。コレット７６の下面は、チップ２３を吸引保持する吸引面７６ａを構成する。吸引面７６ａは、コレット７６の内部に形成された吸引路（不図示）を介して吸引源（不図示）と接続されている。コレット７６の吸引面７６ａにチップ２３を接触させた状態で、吸引面７６ａに吸引源の負圧を作用させることにより、チップ２３がコレット７６によって吸引保持される。
図２に示すように、ピックアップ機構７０は、コレット移動機構８０に接続されている。コレット移動機構８０は、ピックアップ機構７０をＹ軸方向に沿って移動させるＹ軸移動機構８２と、ピックアップ機構７０をＺ軸方向に沿って移動させるＺ軸移動機構９２とを備える。Ｙ軸移動機構８２及びＺ軸移動機構９２により、コレット７６のＹ軸方向及びＺ軸方向における位置が制御される。
Ｙ軸移動機構８２は、Ｙ軸方向に沿って配置された一対のガイドレール８４を備える。一対のガイドレール８４の間には、一対のガイドレール８４と概ね平行に配置されたボールねじ８６が設けられている。また、ボールねじ８６の一端部には、ボールねじ８６を回転させるパルスモータ８８が連結されている。
一対のガイドレール８４には、移動ブロック９０がスライド可能に装着されている。また、移動ブロック９０にはナット部（不図示）が設けられており、このナット部はボールねじ８６に螺合されている。パルスモータ８８によってボールねじ８６を回転させると、移動ブロック９０が一対のガイドレール８４に沿ってＹ軸方向に移動する。
図２及び図６に示すように、Ｚ軸移動機構９２は、移動ブロック９０の側面にＺ軸方向に沿って配置された一対のガイドレール９４を備える。一対のガイドレール９４の間には、一対のガイドレール９４と概ね平行に配置されたボールねじ９６が設けられている。また、ボールねじ９６の一端部には、ボールねじ９６を回転させるパルスモータ９８が連結されている。
図６に示すように、一対のガイドレール９４には、ピックアップ機構７０の移動基台７２がスライド可能に装着されている。また、移動基台７２にはナット部（不図示）が設けられており、このナット部はボールねじ９６に螺合されている。パルスモータ９８によってボールねじ９６を回転させると、移動基台７２が一対のガイドレール９４に沿ってＺ軸方向に移動する。
以上のように構成されたピックアップ機構７０により、突き上げ機構５０によって突き上げたチップ２３をピックアップする。以下、ウェーハ１３から所定のチップ２３をピックアップする際の突き上げ機構５０及びコレット７６の動作例について説明する。
図５（Ａ）に示すように、まず、フレーム固定機構１４によって固定されたウェーハユニット１１を位置付け機構３０によって移動させ、突き上げ機構５０の上方に配置する。次いで、ウェーハ撮像カメラ６０により撮像された撮像画像に基づいて、ピックアップされる所定のチップ２３が突き上げ機構５０の位置と重なるように、フレーム固定機構１４の位置を調整する。なお、このときピックアップ機構７０のコレット７６は、突き上げ機構５０の上面５０ａと対向する位置（重なる位置）に配置される（図７（Ａ）参照）。
次に、図７（Ａ）に示すように、突き上げ機構５０を上方に移動させ、突き上げ機構５０の上面５０ａをチップ２３の裏面側に貼着されたテープ１９に接触させる。この状態で、バルブ５６を開き、吸引溝５２ｂ（図５（Ｂ）参照）を介して外層部５２の上面５２ａに吸引源５８の負圧を作用させる。これにより、テープ１９の突き上げ機構５０と接触する領域が吸引される。図７（Ａ）は、突き上げ機構５０によってテープ１９が吸引された状態のウェーハユニット１１を示す断面図である。
次に、図７（Ｂ）に示すように、突き上げ機構５０の突き上げ部５４を上方に移動させ、テープ１９を介してチップ２３の下面側を上方に向かって突き上げる。このとき、突き上げ部５４を構成する第一突き上げピン５４ａ、第二突き上げピン５４ｂ、第３突き上げピン５４ｃ、第４突き上げピン５４ｄ（図５（Ｂ）参照）はそれぞれ、上端が突き上げ機構５０の中心に近いほど上方に配置されるように移動する。突き上げ機構５０によって突き上げられたチップ２３は、他のチップ２３よりも上方に配置された状態となる。
次に、図７（Ｃ）に示すように、ピックアップ機構７０を下方に移動させ、突き上げられたチップ２３と重なるように配置されたコレット７６の吸引面７６ａを、突き上げ機構５０によって突き上げられたチップ２３の上面側に接触させる。そして、コレット７６の吸引面７６ａとチップ２３とが接触した状態で、吸引面７６ａに負圧を作用させる。これにより、チップ２３がコレット７６によって吸引保持される。この状態でピックアップ機構７０を上方に移動させると、チップ２３がテープ１９から剥離され、コレット７６によってピックアップされる。
なお、テープ１９が紫外線の照射によって接着力が低下する性質を有する場合、突き上げ機構５０の上面５０ａ側（図５）には紫外線を照射する光源が備えられていてもよい。この場合、突き上げ機構５０をテープ１９と接触させる際に（図７（Ａ）参照）、テープ１９のうちピックアップされるチップ２３の下側に位置する領域のみに紫外線を照射し、テープ１９の接着力を部分的に弱めることができる。これにより、所定のチップ２３のピックアップが容易になるとともに、テープ１９の紫外線が照射されていない領域の接着力によって他のチップ２３の配置が維持される。
また、突き上げ機構５０の上面５０ａ側、又はコレット７６の吸引面７６ａ側には、チップ２３にかかる荷重を測定するためのロードセルが設けられていてもよい。この場合、チップ２３をピックアップする際にチップ２３にかかる荷重をロードセルによって測定できる。そして、ロードセルによって測定された荷重に基づき、例えば、チップ２３がピックアップ時に破損したか否かを確認したり、ピックアップの条件（チップ２３をピックアップする際のコレット７６の高さ等）を適切に変更したりすることが可能となる。
次に、以上のようにピックアップされたチップの検査を行うための装置構成について説明する。
まず、図１及び図２に示すチップ観察機構１００による観察について説明する。
図１及び図２に示すチップ観察機構１００は、チップ２３の裏面を観察する裏面観察機構１０２と、チップ２３の側面を観察する側面観察機構１１２とを備える。裏面観察機構１０２と側面観察機構１１２とはそれぞれ、チップ２３を撮像するための撮像ユニット（カメラ）を備える。
図８（Ａ）は、裏面観察機構１０２を示す斜視図である。裏面観察機構１０２は、直方体状の支持基台１０４と、支持基台１０４の一端側の上面から上方に向かって配置された柱状の支持構造１０６とを備える。また、支持基台１０４の他端側の上面には、チップ２３の裏面を撮像するための裏面撮像ユニット（裏面観察用カメラ）１０８が設けられている。
また、基台４と支持基台１０４との間には、例えば防振ゴム等の防振材で構成される防振部（防振手段）１１０が設けられており、裏面撮像ユニット１０８はこの防振部１１０上に配置されている。防振部１１０によって、基台４から裏面撮像ユニット１０８への振動の伝達が抑制される。
アーム７４の第一支持部７４ａと第二支持部７４ｂとは、互いに結合及び分離可能に構成されている。そして、支持構造１０６の上面は、第一支持部７４ａと分離された第二支持部７４ｂを保持する保持部１０６ａを構成する。
図８（Ｂ）は、アーム７４の第二支持部７４ｂを保持した状態の裏面観察機構１０２を示す斜視図である。第一支持部７４ａから分離された第二支持部７４ｂの下面７４ｃが、保持部１０６ａによって支持される。
保持部１０６ａは、例えば吸引源（不図示）と接続され、第二支持部７４ｂの下面７４ｃを吸引することによって第二支持部７４ｂを保持する。ただし、第二支持部７４ｂを保持する方法に制限はない。例えば、保持部１０６ａを磁石によって構成し、磁性材料でなる第二支持部７４ｂの下面７４ｃを磁力によって保持してもよい。
裏面撮像ユニット１０８は、第一支持部７４ａから分離された第二支持部７４ｂが保持部１０６ａで保持された状態で、コレット７６に保持されたチップ２３の裏面を撮像する。これにより、コレット移動機構８０の動作等に起因する第一支持部７４ａの振動がチップ２３に伝達することを防止し、裏面撮像ユニット１０８によるチップ２３の撮像の精度を向上させることができる。
図９（Ａ）は、チップ２３の裏面を撮像する裏面撮像ユニット１０８を示す正面図である。図９（Ａ）に示すように、チップ２３は裏面撮像ユニット１０８と重なるように位置付けられ、その裏面側（下面側）が裏面撮像ユニット１０８によって観察される。
裏面撮像ユニット１０８は、例えば、干渉対物レンズを備える干渉計等によって構成されることで、チップ２３の裏面に形成された加工痕（ソーマーク等）の微細な凹凸、即ち、裏面粗さを測定することができる。また、裏面撮像ユニット１０８によって撮像される画像に基づいてチップ２３の側面に形成されたチッピング（欠け）のサイズ等が測定されてもよい。
図１及び図２に示すように、裏面観察機構１０２の隣には側面観察機構１１２が設けられている。図１０（Ａ）に示すように、側面観察機構１１２は、チップ２３を支持する柱状のチップ支持台１１４と、チップ２３の側面を撮像する側面撮像ユニット（側面観察用カメラ）１１６とを備える。
図１０（Ａ）に示すように、チップ支持台１１４の上面は概ね水平に形成されており、チップ２３を支持する支持面１１４ａを構成する。また、チップ支持台１１４は回転駆動源（不図示）と接続されており、Ｚ軸と概ね平行な回転軸の周りに回転する。そして、側面撮像ユニット１１６は、支持面１１４ａ上に配置されたチップ２３の側面を撮影可能な位置に配置されている。
図９（Ｂ）は、チップ２３の側面を撮像する側面撮像ユニット１１６を示す正面図である。図９（Ｂ）に示すように、コレット７６によってピックアップされたチップ２３は、チップ支持台１１４の支持面１１４ａ上に配置される。なお、ピックアップ装置２では、コレット７６の移動経路と重なる領域にチップ支持台１１４が設けられているため、コレット７６によってチップ２３をチップ支持台１１４上に配置できる。
そして、チップ支持台１１４によって支持されたチップ２３の一側面を側面撮像ユニット１１６によって撮像する。その後、チップ支持台１１４を所定の角度回転させた後、側面撮像ユニット１１６によってチップ２３の他の側面を撮像する。このようにして、チップ２３の側面（例えば、チップ２３の４辺の側面）が観察され、チップ２３の厚さや、チップ２３の側面に形成されたチッピング（欠け）のサイズ等が測定される。また、側面撮像ユニット１１６において、干渉対物レンズを備える干渉計等を備えてもよく、その場合はチップ２３の側面の微細な凹凸、即ち、側面粗さを測定することができる。
以上の構成において、ピックアップ装置２は、ピックアップ後のチップ２３の観察の必要性に応じて、裏面観察機構１０２と側面観察機構１１２の一方のみを備えていてもよいし、裏面観察機構１０２と側面観察機構１１２とを共に備えていなくてもよい。
また、図１、図２に示す側面観察機構１１２のチップ支持台１１４の上方には、チップ２３の向きを上下に反転させるチップ反転機構１５０が設けられている。チップ反転機構１５０は、先端部でチップ２３を保持した状態で、Ｘ軸方向と概ね平行な回転軸の回りを１８０°回転可能に構成されている。
図１０（Ａ）には、チップ反転機構１５０が示される。チップ反転機構１５０は、Ｙ軸方向及びＺ軸方向と概ね平行に配置された板状の基底部１５０ａと、基底部１５０ａの側面からＸ軸方向に沿うようにチップ支持台１１４及び側面撮像ユニット１１６側に向かって配置された板状の接続部１５０ｂとを備える。
接続部１５０ｂの先端部には、接続部１５０ｂの上面から上方に突出する矩形状のチップ保持部１５０ｃが設けられている。チップ保持部１５０ｃは、チップ２３の形状に対応して矩形状に形成されており、その上面はチップ２３を吸引保持する保持面１５０ｄを構成する。
基底部１５０ａは、Ｘ軸方向に概ね平行な回転軸の周りに１８０°回転可能に構成されている。また、チップ保持部１５０ｃは、基底部１５０ａが回転してチップ保持部１５０ｃが接続部１５０ｂの下方に配置される際（図１０（Ｂ）参照）に、チップ支持台１１４の支持面１１４ａと対向する（重なる）位置に形成される。
チップ２３の向きを上下に反転させる際は、まず、基底部１５０ａを第一方向（側面撮像ユニット１１６側から見て反時計回り）に１８０°回転させ、チップ反転機構１５０の上下を反転させる。これにより、チップ保持部１５０ｃがチップ支持台１１４で支持されたチップ２３と対向し、チップ２３の上面と接触する。そして、チップ保持部１５０ｃの保持面１５０ｄに負圧を作用させ、チップ２３をチップ保持部１５０ｃによって吸引保持する。図１０（Ｂ）は、チップ２３を保持するチップ反転機構１５０を示す斜視図である。
次に、チップ２３をチップ保持部１５０ｃで保持した状態で、基底部１５０ａを第二方向（側面撮像ユニット１１６側から見て時計回り）に１８０°回転させ、チップ反転機構１５０の上下を反転させる。これにより、チップ２３の裏面側（下面側（ウェーハ１３の裏面１３ｂ側に相当））が上方に露出した状態となり、チップ２３が上下反転する。図１０（Ｃ）は、チップ２３を反転させたチップ反転機構１５０を示す斜視図である。
そして、上方に露出したチップ２３の裏面側を、コレット７６によって保持する。これにより、チップ２３の裏面側を上向きにした状態で、チップ２３を強度測定機構２００（図１）に搬送できる。このように、チップ反転機構１５０によって、強度測定機構２００に搬送されるチップ２３の上下方向の向きが変更される。
図２に示すように、コレット７６によって抗折強度（曲げ強度）の測定対象となるチップが強度測定機構２００に搬送される。強度測定機構２００は、図１１（Ａ）に示すように、間隔を開けて配置される支持部２０８によって指示されるチップ２３に対し、図１１（Ｂ）（Ｃ）に示すように、圧子２３８の先端部を押し付けることで、チップ２３の３点曲げ試験を実施するものである。
図１１（Ａ）に示すように、支持部２０８の上面には、チップ２３の裏面側（下面側）と接触するための柔軟な素材にて構成される接触部材２１１が設けられ、この接触部材２１１にてチップ２３の裏面を保持することで、支持部２０８ｂとの間に隙間が形成され、支持部２０８ｂによるチップ２３の損傷が防がれる。
図１１（Ｂ）（Ｃ）に示すように、圧子２３８を徐々に押し下げると、チップ２３の裏面側（下面側）が両側の支持部２０８ｂに当接して下側から支持されつつ、チップ２３の上面側が圧子２３８により押圧されることで、３点曲げ試験を実施することができる。チップ２３の押圧によって圧子２３８にかかる荷重（Ｚ軸方向の力）は、図示せぬ荷重計測器によって測定され、この測定値に基づいて、チップ２３の抗折強度（曲げ強度）の算出が行われる。
図１１（Ｃ）に示すように、チップ２３が破壊された際には、チップ２３の破片２３ａが飛散し、圧子２３８の表面に付着することになる。この破片２３ａが圧子２３８に付着したままであると、試験精度に悪影響が出るため、圧子２３８の近傍に、圧子２３８の側面に対しエアーを吹き付けて、破片２３ａを吹き飛ばすためのエアーノズル２３９が設けられる。試験開始前には、都度、エアーノズル２３９から圧子２３８に対しエアーを吹き付けてエアーブローすることが好ましい。
次に、以上の装置構成を利用するウェーハの処理方法について説明する。図１２は、ウェーハの処理方法の一例について示すフローチャートであり、適宜参照されたい。
＜判別ステップ＞
まず、ウェーハ上に配列される各デバイスの特性を検査し、「良デバイス」と、「不良デバイス」とを判別する判別ステップＳ１について説明する。
図１３に示すように、検査対象となるウェーハ１３がウェーハプローバの検査テーブル６２に載置され、ウェーハ１３の表面１３ａ側に形成されたデバイス１５に対してプローブ６４を接触させることにより、各デバイス１５の電気的特性を試験して、「良デバイス」と、「不良デバイス」を図示せぬコントローラにて判別する。
ウェーハプローバのコントローラでは、各デバイス１５ごとの位置情報や電気的特性などの属性情報がデバイス１５のＩＤと紐付けて記録され、記録した属性情報を後に利用することが可能とされる。そして、電気的特性が良のものについては、「良デバイス」であることが属性情報として付与され、電気的特性が不良のものについては、「不良デバイス」であることが属性情報として付与され、記録される。なお、ウェーハプローバのコントローラにて取得され記憶された情報は、例えば、通信によりピックアップ装置のコントローラに伝達することで、ピックアップ装置側で各デバイス１５の属性情報を参照することができる。
また、図１２に示すように、判別ステップＳ１は、ピックアップステップＳ４の前のタイミングであれば、特に限定されず、ステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３のいずれかの段階において実施してもよい。
＜ウェーハユニット形成ステップ＞
次に、ウェーハユニット形成ステップＳ２について説明する。
図１４は、ウェーハ１３の裏面１３ｂがテープ１９に貼着され、テープ１９を介して環状フレーム２１でウェーハ１３を保持するウェーハユニット１１について示すものである。
図１４では、分割加工前（分割ステップＳ３）のウェーハ１３をテープ１９に貼着し、その後テープを環状フレーム２１に取り付ける順番のウェーハユニット形成ステップＳ２がなされる場合について示すものであり、後の分割ステップＳ３におおいて、ブレードダイシングやレーザーダイシングがされる場合を想定するものである。
また、ウェーハユニット形成ステップＳ２は、分割加工後（分割ステップＳ３）に行われることも可能である。具体的には、ブレードで分割予定ラインに沿ってワーク表面にハーフカット溝を形成した後裏面研削でワークを分割する所謂ＤＢＧ（Ｄｉｃｉｎｇ Ｂｅｆｏｒｅ Ｇｒｉｎｄｉｎｇ）加工、ＳＤ加工を施した後ワークの裏面を研削して分割するＳＤＢＧ（Ｓｔｅａｌｔｈ Ｄｉｃｉｎｇ Ｂｅｆｏｒｅ Ｇｒｉｎｄｉｎｇ）加工、が採用される場合には、ウェーハ１３に予め分割のための処理を行った上でテープ１９に貼着される。
＜分割ステップ＞
次に、分割ステップＳ３について説明する。
図１５は、ウェーハ１３を分割予定ライン１７に沿って切削ブレード６６で切削する様子を示すものであり、これにより、図３に示すように、それぞれがデバイス１５を含む複数のチップ２３に分割される。なお、この分割ステップＳ３は、ウェーハ１３をチップ２３に分割するための工程であり、上述したように、レーザーダイシング、ＳＤ加工（ＳＴＥＡＬＴＨ ＤＩＣＩＮＧ：登録商標）、ＤＢＧ加工、ＳＤＢＧ加工も採用することができる。
＜ピックアップステップ＞
次に、ピックアップステップＳ４について説明する。
このピックアップステップＳ４は、上述したように図７（Ａ）～（Ｃ）に示す手順で行われるものであり、コレット７６によりピックアップされたチップ２３は、次の測定ステップＳ５での測定にかけられる。ここで、ピックアップ装置のコントローラは、ウェーハプローバのコントローラで取得された各デバイス１５の属性情報、即ち、位置情報や、「良デバイス」又は「不良デバイス」の判別結果を記憶する判別結果記憶部を有しており、位置情報や判別結果を参照し、以下の測定ステップを実施する。
＜測定ステップ＞
次に、測定ステップＳ５について説明する。
この測定ステップＳ５では、図１に示す裏面観察機構１０２、側面観察機構１１２、強度測定機構２００の少なくとも１つを利用して行なわれる。検査項目としては、チッピング、裏面粗さ、側面粗さ、抗折強度である。
ここで、ピックアップしたチップ２３が「不良デバイス」の判別結果を有するものである場合には、ピックアップ装置のコントローラは、当該チップ２３について抗折強度を測定するものと判断し、チップ２３が強度測定機構２００へと搬送される（抗折強度測定・記録ステップＳ６）。抗折強度が測定されるチップ２３は、「不良デバイス」であって電気的特性が不良であるものの、抗折強度といった機械的特性は「良デバイス」と変わらないものであると考えられるため、この「不良デバイス」の抗折強度を「良デバイス」の抗折強度として参照することができる。つまり、抗折強度を測定するためにはチップを破壊する必要があるが、このように「不良デバイス」を抗折強度の測定に用いることで、「良デバイス」を破壊せずに抗折強度のデータを取得することができる。なお、ここで取得される抗折強度のデータは、コントローラにより他の「良デバイス」の属性情報に付加される。
他方、ピックアップしたチップ２３が「良デバイス」の判別結果を有するものである場合には、ピックアップ装置のコントローラは、当該チップ２３についてチッピング、裏面粗さ、側面粗さの測定（ステップＳ７，Ｓ８，Ｓ９）をするものと判断し、チップ２３が裏面観察機構１０２、側面観察機構１１２へと順次搬送される。
＜収容ステップ＞
以上のように各種の測定を終えた「良デバイス」の判別結果を有するチップ２３は、チップ収容具５０１に収容される（ステップＳ１０）。ピックアップ装置のコントローラは、収容された各チップ２３のＩＤと各属性情報を紐付けて記憶する。記憶したデータは適宜出力され、トレーサビリティ（追跡可能性）のためのデータとして利用することができる。
なお、「良デバイス」の判別結果を有するチップ２３について、ピックアップ装置のコントローラは、抗折強度を測定することとしてもよい（ステップＳ１１）。
以上のようにして本発明を実現することができる。
即ち、図１、図２、図１３，及び、図１４に示すように、
表面の交差する複数の分割予定ライン１７で区画された各領域にそれぞれデバイス１５が形成されたウェーハ１３の処理方法であって、
ウェーハ１３の裏面にテープ１９を貼着するとともにテープ１９の外周を環状フレーム２１に装着してウェーハ１３とテープ１９と環状フレーム２１とを有するウェーハユニット１１を形成するウェーハユニット形成ステップと、
ウェーハユニット形成ステップを実施する前または後に、ウェーハ１３を分割予定ライン１７に沿って分割して複数のチップ２３（デバイスチップ）を形成する分割ステップと、
分割ステップとウェーハユニット形成ステップを実施した後、ウェーハユニット１１からチップ２３をピックアップするピックアップステップと、
ピックアップステップでピックアップしたチップ２３を測定する測定ステップと、を含み、
少なくともピックアップステップを実施する前に、デバイス１５の特性をそれぞれ検査して良デバイスと不良デバイスとを判別して判別結果を記憶する判別ステップを実施し、
測定ステップでは、判別結果に基づき、ピックアップステップでピックアップしたデバイスチップが不良デバイスを含む場合にはチップ２３を破壊して抗折強度を測定し、
ピックアップステップでピックアップしたチップ２３が良デバイスを含む場合にはチップ２３のチッピングと、裏面粗さと、側面粗さと、の少なくともいずれか１つを測定する、ウェーハの処理方法とするものである。
このように、「不良デバイス」のチップを利用して抗折強度を測定することで、当該抗折強度を「良デバイス」のチップの属性情報として付加することができる。これにより、製品となるために破壊することができない「良デバイス」と判別されたチップについて、抗折強度の属性情報を得ることができる。この抗折強度は、同一ウェーハに存在していた「不良デバイス」の測定結果であって信頼性が高く、「良デバイス」と判別されたチップの抗折強度として代替利用できるものである。また、「良デバイス」と判別されたチップについては、チッピングと、裏面粗さと、側面粗さの情報も取得することができる。
即ち、図１及び図２に示すように、
ピックアップステップでピックアップしたチップ２３が良デバイスを含む場合には、測定ステップを実施した後、チップ２３をチップ収容具５０１に収容する収容ステップを更に含むこととする。
これにより、チップ収容具５０１にチップ２３を収容し、まとめて搬出、出荷することが可能となる。
即ち、図１及び図２に示すように、
検査対象となるチップ２３の良デバイス、又は、不良デバイスの属性情報を参照するコントローラ１と、
コントローラ１がチップ２３が不良デバイスであることの属性情報を認識した際に、チップ２３を破壊して抗折強度を測定するための強度測定機構と、
コントローラ１がチップ２３が良デバイスであることの属性情報を認識した際に、チッピングと、裏面粗さと、側面粗さと、の少なくともいずれか１つを測定するためのチップ観察機構と、を備えるチップ測定装置とするものである。
これにより、製品となるために破壊することができない「良デバイス」と判別されたチップについて、抗折強度の属性情報を得ることができる。
２ ピックアップ装置
１１ ウェーハユニット
１３ ウェーハ
１５ デバイス
１７ 分割予定ライン
１９ テープ
２１ 環状フレーム
２３ デバイスチップ
６０ ウェーハ撮像カメラ
６２ 検査テーブル
６４ プローブ
６６ 切削ブレード
７０ ピックアップ機構
７６ コレット
８０ コレット移動機構
１００ チップ観察機構
１０２ 裏面観察機構
１１２ 側面観察機構
１５０ チップ反転機構
２００ 強度測定機構

Claims (3)

  1. 表面の交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハの処理方法であって、
    ウェーハの裏面にテープを貼着するとともに該テープの外周を環状フレームに装着して該ウェーハと該テープと該環状フレームとを有する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する前または後に、該ウェーハを該分割予定ラインに沿って分割して複数のデバイスチップを形成する分割ステップと、
    該分割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から該デバイスチップをピックアップするピックアップステップと、
    該ピックアップステップでピックアップした該デバイスチップを測定する測定ステップと、を含み、
    少なくとも該ピックアップステップを実施する前に、該デバイスの特性をそれぞれ検査して良デバイスと不良デバイスとを判別して判別結果を記憶する判別ステップを実施し、
    該測定ステップでは、該判別結果に基づき、該ピックアップステップでピックアップした該デバイスチップが不良デバイスを含む場合には該デバイスチップを破壊して抗折強度を測定し、
    該ピックアップステップでピックアップした該デバイスチップが良デバイスを含む場合には該デバイスチップのチッピングと、裏面粗さと、側面粗さと、の少なくともいずれか１つを測定する、ウェーハの処理方法。
  2. 該ピックアップステップでピックアップした該デバイスチップが良デバイスを含む場合には、該測定ステップを実施した後、該デバイスチップをチップ収容具に収容する収容ステップを更に含む、ことを特徴とする請求項１に記載のウェーハの処理方法。
  3. 検査対象となるデバイスチップの良デバイス、又は、不良デバイスの属性情報を参照するコントローラと、
    該コントローラが該デバイスチップが不良デバイスであることの属性情報を認識した際に、該デバイスチップを破壊して抗折強度を測定するための強度測定機構と、
    該コントローラが該デバイスチップが良デバイスであることの属性情報を認識した際に、チッピングと、裏面粗さと、側面粗さと、の少なくともいずれか１つを測定するためのチップ観察機構と、を備えるチップ測定装置。
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