JPH06252260A - ダイシング溝の深さ測定方法及びダイシング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は超音波検出器を用いたダイシング溝
の深さ測定方法に関し、フルカット時にも溝の深さが高
精度に測定できるダイシング溝の深さ測定方法の実現を
目的とする。 【構成】 ダイシング装置において、粘着テープ２上に
貼り付けられた板状の被加工物１に高速回転する切削刃
で加工した溝１００の深さを、超音波を送出して往復に
要する時間を検出する超音波検出器４で測定するダイシ
ング溝の深さ測定方法であって、板状被加工物１への溝
加工が、切削刃の先端が粘着テープ２に達する深さで、
板状被加工物１を完全に切断するように行われる時に、
板状被加工物１の存在しない粘着テープ２上の部分に形
成された溝１０１の深さ測定により当該ダイシング溝の
深さ測定を行うように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ダイシング装置におい
て加工された溝の深さを超音波検出器で測定する方法及
び超音波検出器を有し深さ測定を可能にしたダイシング
装置に関し、特に粘着テープに貼り付けた板状の被加工
物を切削刃の先端が粘着テープにまで達するようにして
完全に切断するフルカットと呼ばれる加工を施した時の
溝の深さ測定方法、及び被加工物の一部を残すようにす
るハーフカットとフルカットのいずれの加工も可能な場
合に高精度に溝の深さを測定できるダイシング装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ダイシング装置は高速に回転する切削刃
で細い溝を加工する装置であり、半導体ウエハ上に形成
された半導体チップをウエハから切り出すための加工に
広く利用されている。そのため、ここでは半導体ウエハ
に溝加工する場合を例として説明を行うこととする。

【０００３】図６はダイシング装置の基本構成を示す図
である。図６において、参照番号１は溝加工が施される
半導体ウエハであり、６はダイアモンド等の砥粒をニッ
ケル等で固着した切削刃（ブレード）であり、スピンド
ルモータ７によって高速に回転する。７１と７２はスピ
ンドルモータ７を保持して移動させる移動機構である。
９は半導体ウエハ１を真空吸着によって固定するステー
ジであり、１１はステージ９を切断方向に移動する移動
機構であり、移動機構７１と７２が軸方向及び上下方向
に移動し、ブレードのウエハ１に対する３次元的位置づ
けをする機構となっている。回転する切削刃６に対して
半導体ウエハ１が載置されたステージ９を移動すること
により溝加工を行う。なお図においては、共通の機能部
分には同一の参照番号を付し、説明を省略する。

【０００４】半導体ウエハ１はステージ９に固定される
が、加工中にばらばらになるのを防止するため、半導体
ウエハ１の裏面に粘着テープを貼り付けた上でステージ
９に固定するのが一般的である。被加工物が半導体ウエ
ハ以外の場合には、接着剤を用いて固定することもあ
る。半導体ウエハ１の裏面に粘着テープを貼り付ける場
合、図７に示すように、中央部を半導体ウエハ径より大
きく打ちぬいたフレーム３に粘着テープ２を貼り付け、
その中央の部分に半導体ウエハ１を貼り付けたものをス
テージ９に載置して固定している。工程間の搬送も図７
に示す状態で行われる。

【０００５】半導体ウエハに溝加工する場合、後工程と
の関係で各半導体チップをウエハから完全に切り離して
しまうフルカットと呼ばれる加工方法と、一部を切り残
すハーフカットと呼ばれる加工方法とがある。図８の
（ａ）はハーフカットされた溝を示す図であり、図８の
（ｂ）はフルカットされた溝を示す図である。フルカッ
トの場合ブレードの先端が粘着テープ２に達するような
位置に調整した上で加工が行われ、ハーフカットの場合
ブレードの先端が半導体ウエハの底面に達しない位置に
調整した上で加工が行われる。

【０００６】ダイシング工程で製品に不良品をださない
ようにするためには、切削溝の深さを正確に管理するこ
とが重要である。ブレードの先端位置の調整は、回転す
るブレードをステージの面又はステージの面に対して所
定の高さを有する面に接触させてブレードの先端位置を
検出し、粘着テープの厚さを考慮してブレードの先端位
置がステージの面に対して所定の関係になるように調整
することで行う。ブレードは加工に従って摩耗するた
め、ブレードの先端位置を随時測定し補正することで切
削溝の深さをより正確に管理できる。

【０００７】しかしながら、ブレードの先端位置の測定
は一旦加工を中断して行う必要があるため、加工工程の
効率の点で問題がある。そこであらかじめ加工量とブレ
ードの摩耗量との関係を測定しておいて補正することが
行われている。これによりブレードの先端位置の管理は
より正確になるが、ブレードの品質のばらつきや切削条
件の変動のため個々のブレードの摩耗量が変動するので
充分ではない。

【０００８】そこで本願出願人は、特願平３−２８６８
５（特開平４−２６７１０６）で、超音波検出器を用い
て深さや幅等の加工した溝の形状を測定可能にしたダイ
シング装置を開示している。図９はこのダイシング装置
における超音波検出器と溝の部分を示す図である。図９
において、参照番号４が超音波検出器であり、断続的に
超音波を送出し、反射して戻ってきた超音波を検出して
その往復に要した時間又は送出波、反射波の位相変化又
はその両方から超音波検出器４と対向する面との間の距
離を算出する。ウエハ１上に形成された溝１００の部分
を走査するように超音波検出器４を移動させれば、溝１
００の形状が検出でき、当然溝１００の深さも検出でき
る。図中の４４は純水であり、ダイシング装置において
切削液として使用されるものであるが、図示のように、
超音波検出器４と測定する表面との間に純水を保持する
ことにより、超音波の伝播効率が改善し、検出精度が向
上する。また１０２は溝１００の縁の部分の欠けであ
り、このダイシング装置ではこのような欠けも検出でき
る。

【０００９】上記のように、超音波検出器を用いて溝の
深さ等の形状を測定するのであれば、たとえ切削液とし
て純水が使用されていても測定できるため加工工程を中
断する必要がなく、常時溝の形状を監視できるのでより
加工不良が低減される。図９では、溝１００は粘着テー
プ２にまで達しており、フルカットの加工例が示されて
いる。１０１は粘着テープ２に形成された溝を示してい
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、超音波
検出器４は断続的に超音波を出力し、反射して戻ってき
た超音波を検出するため、対向する面の超音波を反射す
る率が検出感度に大きく影響する。粘着テープ２の超音
波反射率はウエハ１に比べて大幅に小さいため、図９の
ように溝１００の先端が粘着テープ２にまで達している
フルカットの時には、溝の部分で超音波の反射が大幅に
低下し、そのままでは正確な深さ測定が難しくなるとい
う問題がある。これを防止するため、溝の部分のみ検出
感度を上げることが考えられるが、超音波検出器４から
放出される超音波はある程度広がり溝１００の側壁は反
射率が良いため、側壁で反射された超音波が雑音とな
り、やはり正確な深さ測定は難しいという問題がある。

【００１１】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、超音波検出器で常時溝の深さを検出するダイシ
ング装置において、フルカットされた溝の深さを測定す
る時にも正確な測定が行えるようなダイシング溝の深さ
測定方法の実現を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】図１は本発明のダイシン
グ溝の深さ測定方法の基本原理を説明する図である。図
１において、参照番号１は溝加工が施される板状の被加
工物であり、粘着テープ２上に貼り付けられている。１
００は加工される溝であり、高速回転する切削刃で行わ
れる。そして本発明は、板状被加工物１への溝加工が切
削刃の先端が粘着テープ２に達する深さで板状被加工物
１を完全に切断するように行われたフルカット時の超音
波検出器４での加工した溝１００の深さ測定に関するダ
イシング溝の深さ測定方法である。超音波検出器４は超
音波を送出して往復に要する時間又は送出波、反射波の
位相変化又はその両方を検出することで深さを測定す
る。本発明のダイシング溝の深さ測定方法は、上記目的
を達成するため、板状被加工物１の存在しない粘着テー
プ２上の部分に形成された溝１０１の深さを測定するこ
とによりダイシング溝の深さを測定することを特徴とす
る。

【００１３】

【作用】図２は本発明の測定方法における超音波検出器
４と深さを測定する溝１０１との位置関係を示す図であ
る。本発明のダイシング溝の深さ測定方法においては、
板状被加工物１の存在しない粘着テープ２上の部分に形
成された溝１０１の深さを測定することによりダイシン
グ溝の深さを測定するため、図示のように、超音波検出
器４と粘着テープ２上に形成された溝１０１との距離を
小さくできる。そのため送出される超音波が粘着テープ
２上の溝１０１に達するまでの減衰量及び広がる量を低
減でき、検出感度と分解能が向上する。しかも従来のよ
うに板状被加工物１に形成された溝１００が間に存在す
ることもないため、たとえ検出感度を上げても雑音の影
響は小さく、検出感度と精度が向上する。

【００１４】フルカット時には、かならず板状被加工物
１の存在しない粘着テープ２上の部分に溝１０１が形成
されるため、従来の加工工程を変更することなしにこの
ような測定を行うことが可能である。

【００１５】

【実施例】図３は本発明に基づくダイシング装置の全体
構成を示す斜視図であり、本発明のダイシング溝の深さ
測定方法はこのダイシング装置で行われる。図３におい
て、半導体ウエハ１は、図７に示したのと同様にフレー
ム３に貼り付けられた粘着テープ２上に貼り付けられた
上で、ステージ９に真空吸着により固定されている。１
０は切断方向移動機構の一部であり、ステージ９は切断
方向移動機構１０により移動される。切削刃（ブレー
ド）６はスピンドルモータ７により高速に回転される。
ブレード６の周囲には、フランジカバー８が設けられて
おり、スピンドルモータ７の支持部分７１にステーで取
り付けられている。

【００１６】超音波検出器４はアーム５１に取り付けら
れている。５２はアーム５１を移動するアーム移動機構
の一部である。前述のように、超音波検出器４は測定し
ようとする溝を走査するように移動する必要があり、ア
ーム５１の軸方向の移動はかならず必要である。但し、
ブレード６は７１を介して軸方向に移動して各溝を加工
するため、ブレード６が加工中の溝の深さを測定するの
であれば、あまり大きく移動する必要はない。アーム５
１の軸方向に垂直な水平方向の移動は基本的には必要な
い。ウエハ１の存在しない粘着テープ２上の溝を測定す
る時に、図２に示したように超音波検出器４をできるだ
け粘着テープ２に接近させるため、そのままの高さでは
ウエハ１に当たってしまうので、上下方向の移動が必要
である。但しこの移動もあまり大きな移動量を必要とは
しない。従って、アーム移動機構５２は、アーム５１の
軸方向と上下方向の二方向に少量の移動が可能な移動機
構であればよい。そのため、前述の特願平３−２８６８
５に開示されている回転機構を二方向独立に回転可能な
ように設けてもよい。

【００１７】本実施例のダイシング装置では、フルカッ
ト時にウエハ１の存在しない粘着テープ２上の溝を測定
するだけでなく、ハーフカット時にウエハ１上の溝も測
定できるようにする。図４は超音波検出器４の先端部分
の構造とフルカット時及びハーフカット時の超音波検出
器４の先端部分とダイシング溝との配置を示す図であ
る。図４の（ａ）はハーフカット時にウエハ１上の溝を
測定する時の様子を示す図であり、（ｂ）はフルカット
時にウエハ１の存在しない粘着テープ２上の溝を測定す
る様子を示す図である。

【００１８】図４の（ａ）において、４１は断続的に出
力される発振信号に従って所定期間超音波を送出すると
共に戻ってきた超音波を電気信号に変換する超音波送受
信部であり、磁気ひずみ変換器、電気ひずみ変換器及び
圧電変換器などが利用される。これらの超音波検出器の
構成は広く知られており、その説明はここでは省略す
る。４２は超音波送受信部４１を支持する筐体である。
４３は純水を保持するためのスカート部材である。前述
のように、空気を媒体とすると超音波の減衰が大きく、
特に高周波の超音波の減衰が大きい。そこで切削液とし
てウエハ１上に供給される純水を超音波送受信部４１と
測定表面との間に保持して媒体として利用するが、純水
は表面張力が小さいため安定的に保持するのが難しいと
いう問題があった。そこで本実施例では、スカート部材
４２で純水をより安定的に保持できるようにしている。

【００１９】図４の（ａ）及び（ｂ）からも明らかなよ
うに、ハーフカット時とフルカット時で超音波送受信部
４１の上下位置を変化させる必要があり、前述のアーム
移動機構５２により変化させる。またフルカット時に、
ブレード６の先端の位置、すなわち溝の深さをウエハ１
の存在しない粘着テープ２上のみで測定するのではな
く、ウエハ１の表面の形状を測定するようにしてもよ
い。

【００２０】また図３に示した構成では、超音波検出器
４をアーム５１で支持する構造を用いたが、アーム移動
機構５２をフランジカバー８に取り付けるようにしても
よい。これならば長いアーム５１が必要なくなる。以上
のようにすることで、たとえ超音波の反射率が低い粘着
テープ２に形成された溝であっても、超音波検出器４を
粘着テープ２の表面に接近させることができるため測定
精度は改善される。

【００２１】ブレード６の先端は使用に応じて摩耗する
が、特に縁の部分での摩耗が大きいため、ブレード６の
先端の断面はたとえ始め直角であっても、切削に従って
円形又は楕円形にる。そのため実際に加工される溝の底
の断面は図４に示すようになっており、反射された超音
波が超音波検出器４の方向に戻らず、これが超音波検出
器４の検出感度低下の一つの原因である。上記の実施例
においては、従来に比べて測定精度は改善されるが、こ
の問題は上記の実施例でも解決されておらず、一層の測
定精度の改善のためには、この問題の解決が望まれる。
第二実施例は、この問題を解決するものである。

【００２２】超音波検出器を用いた溝の深さ測定では、
溝を横切るように超音波検出器を移動させることは既に
説明した。このような走査を行うことで、溝と溝以外の
表面、すなわちウエハ１の表面又は粘着テープ２の表面
との距離の差が求まり、溝の幅、縁の形状及び深さ等の
形状が得られる。一方ブレード６の先端の断面形状は直
角でなく円形又は楕円形になるため、フルカット時に粘
着テープ２に形成される溝の深さが浅ければ、溝の深さ
に応じて溝の幅が変化する。図５はブレードの先端の粘
着テープ２に対する位置と溝の幅の関係を説明する図で
ある。図５の（ａ）はブレードの先端の粘着テープ２に
対する位置を示し、（ｂ）はそれに対する溝の幅を示
す。従って、実験値に基づいてあらかじめブレードの先
端の形状が判明していれば、溝の幅を検出すことで溝の
深さが得られることになる。溝の幅の検出は溝の深さの
検出に比べて測定精度がよいため、このように溝の幅を
検出すことで溝の深さを得る方が、測定精度が改善され
る。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のダイシン
グ溝の深さ測定方法及びダイシング装置においては、フ
ルカット時に粘着テープ２に形成される溝の深さを測定
するため、超音波検出器を溝に接近して配置することが
でき、ウエハの溝の影響もないため、測定精度が改善さ
れる。また粘着テープ２に形成される溝の形状を測定す
ることになるため、ブレード先端の粘着テープへの切り
込み量に応じて変化する幅が検出でき、その幅からダイ
シング溝の深さを算出することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のダイシング溝の深さ測定方法の基本原
理を説明する図である。

【図２】本発明における測定部分の位置関係を示す図で
ある。

【図３】本発明の実施例のおけるダイシング装置の全体
構成を示す斜視図である。

【図４】実施例における超音波検出器４の先端部分の構
造とフルカット時及びハーフカット時の超音波検出器４
の先端部分とダイシング溝との配置を示す図である。

【図５】ブレードの先端の粘着テープ２に対する位置と
溝の幅の関係を説明する図である。

【図６】ダイシング装置の基本構成を示す斜視図であ
る。

【図７】ダイシング装置において加工される時のフレー
ムと粘着テープに保持された状態の半導体ウエハを示す
図である。

【図８】ダイシング装置におけるハーフカットとフルカ
ットの二つのカット方法を示す図である。

【図９】ダイシング装置において、超音波検出器を用い
て溝形状を測定する従来例を示す図である。

【符号の説明】

１…板状被加工物（ウエハ） ２…粘着テープ ３…フレーム ４…超音波検出器 ６…切削刃（ブレード）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイシング装置において、粘着テープ
   （２）上に貼り付けられた板状の被加工物（１）に高速
   回転する切削刃（６）で加工した溝（１００）の深さ
   を、超音波を送出して往復に要する時間又は送出波、反
   射波の位相変化又はその両方を検出する超音波検出器
   （４）で測定するダイシング溝の深さ測定方法であっ
   て、 前記板状被加工物（１）への溝加工が、前記切削刃
   （６）の先端が前記粘着テープ（２）に達する深さで、
   前記板状被加工物（１）を完全に切断するように行われ
   る時に、前記板状被加工物（１）の存在しない前記粘着
   テープ（２）上の部分に形成された溝（１０１）の深さ
   測定により当該ダイシング溝の深さ測定を行うことを特
   徴とするダイシング溝の深さ測定方法。
2. 【請求項２】 前記切削刃（６）の先端の断面形状があ
   らかじめ測定されており、前記超音波検出器（４）を移
   動させて検出した前記粘着テープ（２）上に形成された
   溝（１０１）の幅と、前記切削刃（６）の先端の断面形
   状より前記溝（１０１）の深さを検出することを特徴と
   する請求項１に記載のダイシング溝の深さ測定方法。
3. 【請求項３】 ダイシング装置において、粘着テープ
   （２）上に貼り付けられた板状の被加工物（１）に高速
   回転する切削刃（６）で加工した溝（１００）の深さ
   を、超音波を送出して往復に要する時間又は送出波、反
   射波の位相変化又はその両方を検出する超音波検出器
   （４）で測定するダイシング溝の深さ測定方法であっ
   て、 前記板状被加工物（１）への溝加工が、前記板状被加工
   物（１）を完全に切断せずに一部を残すように行うハー
   フカット加工と、前記切削刃（６）の先端が前記粘着テ
   ープ（２）に達する深さで前記板状被加工物（１）を完
   全に切断するように行われるフルカット加工とのいずれ
   でも行われる時に、当該深さ測定を、前記ハーフカット
   加工された溝に対しては前記板状被加工物（１）の溝の
   深さを測定することで行い、前記フルカット加工された
   溝に対しては前記板状被加工物（１）の存在しない前記
   粘着テープ（２）上の部分に形成された溝（１０１）の
   深さを測定することにより行うことを特徴とするダイシ
   ング溝の深さ測定方法。
4. 【請求項４】 前記超音波検出器（４）は、前記ハーフ
   カット加工された溝の深さ測定時と、前記フルカット加
   工された溝の深さ測定時とで、前記板状被加工物（１）
   に対する上下位置が変化されることを特徴とする請求項
   ３に記載のダイシング溝の深さ測定方法。
5. 【請求項５】 高速回転する切削刃（６）と、 粘着テープ（２）上に貼り付けられた板状の被加工物
   （１）が載置され、該板状被加工物（１）を固定するス
   テージ（９）と、 前記切削刃（６）によって前記板状被加工物（１）上に
   形成された溝（１００）の深さを、該溝（１００）に超
   音波を送出して往復に要する時間又は送出波、反射波の
   位相変化又はその両方を検出することで測定する超音波
   検出器（４）とを備えるダイシング装置において、 前記板状被加工物（１）を完全に切断せずに一部を残す
   ように行うハーフカット加工が行われた溝の測定時と、
   前記切削刃（６）の先端が前記粘着テープ（２）に達す
   る深さで前記板状被加工物（１）を完全に切断するよう
   に行われるフルカット加工が行われた溝の測定時とで、
   前記超音波検出器（４）の前記板状被加工物（１）に対
   する上下位置を変化させる超音波検出器移動手段（５
   ２）を備えることを特徴とするダイシング装置。