TWI489535B - Cutting device - Google Patents

Description

切削裝置 發明領域

本發明係有關於一種使用切削刀片，切削半導體晶圓等被加工物之切削裝置。

發明背景

在半導體元件製程中，以於略呈圓板狀之半導體晶圓表面排列成格子狀之稱為切割道的分割預定線劃分複數個區域，於此所劃分之區域形成IC、LSI等元件。然後，藉將半導體晶圓沿著切割道切斷，而分割形成有元件之區域，而可製造諸個半導體元件。

上述半導體晶圓之沿著切割道之切斷通常以稱為切割機之切削裝置進行。此切削裝置具有保持晶圓等被加工物之夾頭座、具有用以切削保持在該夾頭座之被加工物之切削刀片的切削機構、用以將夾頭座進行切削進給之切削進給機構，藉一面將切削刀片旋轉，一面將夾頭座進行切削進給，可切削保持在夾頭座之被加工物。

用於上述切削裝置之切削刀片因使用而產生阻塞或碎片，切削性能降低，於切削溝兩側產生細小之碎片(碎屑)或溝寬度大，而有使元件之品質降低之問題。是故，當沿著10條切割道切削後，拍攝切削溝，檢測切削溝之狀態，判定是否要將切削刀片修整或更換(例如參照專利文獻1)。

先行技術文獻 專利文獻

專利文獻1　日本專利公開公報平10-312979號

於是，於晶圓之切割道有形成測試用金屬圖形(TEG)或被覆有絕緣膜之情形，用以判定以拍攝機構所拍攝之切削溝狀態之控制機構，可能因對拍攝區域照射之光之強度，將TEG或絕緣膜誤認為切削溝，儘管實際上切削溝之狀態為適當，仍發出警報或發出錯誤訊息。因此，雖然實際上切削溝之狀態適當，但每次操作員都必須因應，而有使生產性降低之問題。

本發明即是鑑於上述事實而發明者，其主要技術課題在於提供具有可正確判定以拍攝機構所拍攝之切削溝狀態之功能的切削裝置。

為解決上述主要技術課題，根據本發明，提供一種切削裝置，其包含有：夾頭座，係用以保持被加工物者；切削機構，係具有用以切削被保持在該夾頭座之被加工物之切削刀片者；拍攝機構，係具有對以該切削機構之切削刀片所切削之切削溝照射光的光照射器，而以該光照射器對切削溝照射光，拍攝切削溝者；控制機構係判定以該拍攝機構所拍攝之切削溝之狀態者；輸入機構係用以將加工條件輸入至該控制機構者；顯示機構係用以顯示以該拍攝機構所拍攝之切削溝之狀態等者；及警報機構；該切削裝置之特徵在於該控制機構執行切削溝判定步驟及光量學習步驟，該切削溝判定步驟係依據以該輸入機構所輸入之加工條件及以該拍攝機構所拍攝之切削溝之狀態，判定切削溝是否適當者；該光量學習步驟係在該切削溝判定步驟中判定切削溝不適當時，一面將該拍攝機構之該光照射器之光量在預定範圍中予以調整，一面判定切削溝是否適當，當判定切削溝適當時，便將判定為適當時所拍攝之光量作為修正光量進行變更，當將該拍攝機構之該光照射器之光量在預定範圍中予以調整，仍判定切削溝不適當時，則使該警報機構作動，並於該顯示機構顯示錯誤訊息者。

在上述光量學習步驟中，於判定為適當之切削溝有複數個時，將複數個切削溝與所拍攝之光量顯示於該顯示機構，並使該警報機構作動。

又，在上述光量學習步驟中，當將該拍攝機構之該光照射器之光量在預定範圍中予以調整，仍判定切削溝不適當時，一面將拍攝機構之該光照射器之光量在超過該預定範圍之範圍中予以調整，一面判定切削溝是否適當，當判定切削溝適當時，便將判定為適當時所拍攝之光量作為修正光量進行變更，將該切削溝與所拍攝之光量顯示於該顯示機構，並使該警報機構作動。

由於本發明之切削裝置如以上構成，故在切削溝判定步驟中判定切削溝不適當時，施行光量學習步驟，該光量學習步驟係調整拍攝機構之光照射器之光量，依據所拍攝之切削溝狀態檢測適當之光量者，故可防止儘管以切削刀片所切削之切削溝適當，仍因光量不符合而判斷為不適當所造成之頻繁警報，藉此可提高生產性。

圖式簡單說明

第1圖係以本發明構成之切削裝置之立體圖。

第2圖係顯示裝備於第1圖所示之切削裝置之拍攝機構及控制機構的塊結構圖。

第3圖係規定了對應於儲存於第2圖所示之控制機構之隨機存取記憶體的被加工物種類而設定，用以施加於拍攝機構之光照射器之標準電壓的電壓表。

第4圖係顯示儲存於第2圖所示之控制機構之隨機存取記憶體之切削刀片厚度與判定切削溝適當與否的寬度之判定基準之關係的切削溝適當與否判定表。

第5圖係顯示在裝備於第1圖所示之切削裝置之顯示機構顯示的切削溝狀態之說明圖。

第6圖係顯示在裝備於第1圖所示之切削裝置之顯示機構顯示的切削溝與修正電壓之說明圖。

第7圖係顯示在裝備於第1圖所示之切削裝置之顯示機構顯示的複數個切削溝與修正電壓的說明圖。

第8圖係顯示在裝備於第1圖所示之切削裝置之顯示機構顯示的切削溝與修正電壓之另一說明圖。

用以實施發明之形態

以下，就以本發明構成之切削裝置之較佳實施形態，參照附加圖式，更詳細說明。

於第1圖顯示以本發明構成之切削裝置之立體圖。第1圖所示之切削裝置具有略呈長方體狀之裝置殼體2。用以保持被加工物之夾頭座3以可於箭號X所示之切削進給方向(X軸方向)移動之狀態配設於此裝置殼體2內。夾頭座3具有夾頭座本體31及配設於該夾頭座本體31上面之吸附夾頭32，藉使圖中未示之吸引機構作動，可將為被加工物之晶圓吸引保持於為該吸附夾頭32上面之保持面上。又，夾頭座3構造成可以圖中未示之旋轉設備旋轉。此外，於夾頭座本體31配設有用以固定藉由切割膠帶支撐後述晶圓之環狀框架之夾器33。如此構成之夾頭座3可以圖中未示之切削進給機構於X軸方向移動。

圖中所示之實施形態之切削裝置具有作為切削機構之心軸單元4。心軸單元4可以圖中未示之分度進給機構，於第1圖中以箭號Y顯示之分度進給方向(Y軸方向)移動，並且可以圖中未示之切入進給機構，於第1圖中以箭號Z所示之切入進給方向(Z軸方向)移動。此心軸單元4具有裝設於圖中未示之移動基台，而可於Y軸方向及Z軸方向調整移動之心軸殼體41、旋轉自如地支撐於該心軸殼體41，並以圖中未示之伺服馬達旋轉驅動之旋轉心軸42、裝設於該旋轉心軸42前端部之切削刀片43。於此切削刀片43之兩側配設有切削水供給噴嘴44。此切削水供給噴嘴44連接於圖中未示之切削水供給機構。

圖中所示之實施形態之切削裝置具有拍攝機構5，該拍攝機構係用以拍攝保持在上述夾頭座3上之被加工物表面，以檢測要以上述切削刀片43切削之區域或拍攝以切削刀片43所切削之切削溝。又，切削裝置具有顯示以拍攝機構5所拍攝之圖像等之顯示機構6。此外，關於拍攝機構5及顯示機構6，之後詳細說明。

於上述裝置殼體2之晶舟載置區域8a配設有用以載置收容被加工物之晶舟之晶舟載置台8。此晶舟載置台8構造成可以圖中未示之升降機構於上下方向移動。可於晶舟載置台8上載置收容作為被加工物之半導體晶圓10之晶舟9。收容於晶舟9之半導體晶圓10於矽基板表面形成有格子狀切割道，於以此格子狀切割道所劃分之複數個矩形區域形成有元件。如此形成之半導體晶圓10可以裡面貼附於裝設在環狀框架F之切割膠帶T表面之狀態收容於晶舟9。

又，圖中所示之實施形態之切削裝置具有將收容於載置在晶舟載置台8上之晶舟9的半導體晶圓10(藉由切割膠帶T支撐於環狀框架F之狀態)搬出至暫置台11之搬出搬入機構12、將搬出至暫置台11之半導體晶圓10搬送至上述夾頭座3之第1搬送機構13、將業經在夾頭座3上切削加工之半導體晶圓10洗淨之洗淨機構14、將業經在夾頭座3上切削加工之半導體晶圓10搬送至洗淨機構14之第2搬送機構15。

在此，就上述拍攝機構5，參照第2圖來說明。拍攝機構5由光照射器51、光學系統52、拍攝器件(CCD)53構成。光照射器51由鹵素光源構成，其光量可以電壓調整器510調整。從此光照射器51發出之光藉由光纖511傳送至光學系統52。光學系統52由外殼521、配設於該外殼521內，將從光照射器51藉由光纖傳送之光朝圖中下方轉換方向之半鏡522、配設於該半鏡522之圖中下側之物鏡523構成。上述拍攝器件(CCD)53透過半鏡522，拍攝來自光照射器51之光藉由半鏡522及物鏡523而照明之被拍攝體，將所拍攝之圖像信號送至後述之控制機構。

參照第2圖，繼續說明，圖中所示之實施形態之切削裝置具有控制機構20。控制機構20以電腦構成，具有根據控制程式，演算處理之中央處理單元(CPU)201、儲存控制程式等之唯讀記憶體(ROM)202、儲存演算結果等之可讀寫之隨機存取記憶體(RAM)203、輸入介面204及輸出介面205。可於如此構成之控制機構20之輸入介面205輸入來自上述拍攝機構5之拍攝器件(CCD)53等之檢測信號，並且從輸入機構21輸入加工條件等。又，可從輸出介面205將控制信號輸出至上述顯示機構6、用以調整施加於上述拍攝機構5之光照射器51之電壓的電壓調整器510、警報蜂鳴器等警報機構22。此外，於隨機存取記憶體(RAM)203儲存有第3圖所示，規定了對應於被加工物種類而設定，用以施加於光照射器51的標準電壓之電壓表，並且儲存有如第4圖所示，顯示切削刀片43厚度與判定切削溝適當與否的寬度之判定基準之關係的切削溝適當與否判定表。如此構成之控制機構20亦可與用以使切削裝置之各設備作動之控制機構兼用。

圖中所示之實施形態之切削裝置如以上構成，以下，就將半導體晶圓10沿預定切割道切斷之切削作業作說明。

收容於載置在晶舟載置台8上之晶舟9之預定位置的半導體晶圓10(呈藉由切割膠帶T支撐於環狀框架F之狀態)藉晶舟載置台8以圖中未示之升降機構上下移動，而定位於搬出位置。接著，搬出搬入機構12進退作動，而將定位於搬出位置之晶圓10搬出至暫置台11上。搬出至暫置台11之半導體晶圓10以第1搬送機構13之旋繞動作搬送至上述夾頭座3上。當將半導體晶圓10載置於夾頭座3上後，圖中未示之吸引機構作動，而將半導體晶圓吸引保持於夾頭座3上。又，將半導體晶圓10藉由切割膠帶T支撐之支撐框架F以上述夾器33固定。如此進行而保持有半導體晶圓10之夾頭座3移動至拍攝機構5之正下方。當夾頭座3定位於拍攝機構5之正下方時，以拍攝機構5檢測形成於半導體晶圓10之切割道，將心軸單元4於為分度方向之箭號Y方向移動調節，進行切割道與切削刀片43之精密對位作業(校準步驟)。此時，拍攝機構5對半導體晶圓10之表面照射來自光照射器51之預定光量之光，以拍攝拍攝區域。

當施行上述校準步驟後，使夾頭座3移動至切削區域，將切削刀片43於Z軸方向切入進給預定量，並一面使其於預定方向旋轉，一面使吸引保持有半導體晶圓10之夾頭座3於切削進給方向之X軸方向(與切削刀片43之旋轉軸垂直相交之方向)以預定切削進給速度移動，藉此，保持在夾頭座3上之半導體晶圓10以切削刀片43沿著預定切割道切斷(切削步驟)。在此切削步驟中，切削水從切削水供給噴嘴44朝切削刀片43之側面噴射。如此進行，將半導體晶圓10沿預定切割道切斷後，將夾頭座3於Y軸方向分度進給切割道之間隔量，施行上述切削步驟。然後，當沿著形成於半導體晶圓10之預定方向之所有切割道，施行切削步驟後，使夾頭座3旋轉90度，沿著形成於半導體晶圓10之與預定方向垂直相交之方向的切割道執行切削步驟，藉此，半導體晶圓10沿著形成格子狀之所有切割道切削，而分割成諸個元件。此外，所分割之諸個元件因切割膠帶T之作用，而不致分散，維持著支撐於環狀框架F之晶圓之狀態。

如上述進行，當沿著形成於半導體晶圓10之所有切割道施行切削步驟後，保持有半導體晶圓10之夾頭座3返回至最初吸引保持半導體晶圓10之位置。然後，解除半導體晶圓10之吸引保持。接著，半導體晶圓10(藉由切割膠帶T支撐於環狀框架F)以第2搬送機構15搬送至洗淨機構14。搬送至洗淨機構14之半導體晶圓10在此洗淨。如此進行而洗淨之半導體晶圓10於乾燥後，以第1搬送機構13搬送至暫置台11。之後，半導體晶圓10以搬出搬入機構12收納於晶舟9之預定位置。

因施行上述切削步驟，切削刀片43產生阻塞或碎片，切削性能降低，於切削溝兩側產生細小之碎片(碎屑)或溝寬度大，而有使元件之品質降低之問題。是故，當沿著10條切割道切削後，拍攝切削溝，檢測切削溝之狀態，以判定是否需修整或更換切削刀片43。以下，就以切削刀片43所切削之切削溝之判定方法作說明。此外，於控制機構20從輸入機構21輸入有被加工物之種類(在圖中所示之實施形態中，為第3圖所示之電壓表之被加工物B)，並且輸入有切削刀片43之厚度(在圖中所示之實施形態中，為20μm)。如此進行，當從輸入機構21輸入加工條件後，控制機構20將所輸入之加工條件顯示於顯示機構6。

當沿著形成於半導體晶圓10之10條切割道施行上述切削步驟後，使保持有半導體晶圓10之夾頭座3移動至拍攝機構5之正下方，將最後所切削之切削溝定位於拍攝區域。然後，控制機構20控制電壓調整器510，俾將對應於從輸入機構21輸入之被加工物種類(在圖中所示之實施形態中，為被加工物B)之標準電壓(例如7.5V)施加於拍攝機構5之光照射器51。如此進行，當於光照射器51施加7.5V之電壓時，光照射器51便發出對應於所施加之電壓之光量的光。從光照射器51所發出之光藉由光纖511、半鏡522及物鏡523，照射至形成於半導晶圓10之最後切削之切削溝。如此進行，在對最後切削之切削溝照射光之狀態下，控制機構20使拍攝器件(CCD)53作動，拍攝切削溝，而輸入其圖像信號。

如上述，輸入了以拍攝器件(CCD)53所拍攝之圖像信號之控制機構20如第5圖所示，將所拍攝之切削溝110之狀態顯示於顯示機構6。此外，於顯示機構6，切削溝110之長度L以5mm之範圍顯示。然後，控制機構20執行依據顯示於顯示機構6之切削溝110之狀態，判定切削溝是否適當之切削溝判定步驟。首先，控制機構20依據上述第4圖所示之切削溝適當與否判定表，判定顯示於顯示機構6之切削溝110之寬度H。即，控制機構20於為以厚度20μm之切削刀片43所切削之切削溝時，若切削溝110之寬度H不到30μm，便判定為適當，若切削溝110之寬度H為30μm以上時，則判定為不適當。接著，控制機構20判定於顯示於顯示機構6之切削溝110兩側產生之碎屑(碎片)111之數。即，控制機構20於在顯示於顯示機構6之切削溝110之範圍(長度5mm)產生於兩側的碎屑(碎片)111之數不到10個時，判定為適性，於產生於切削溝110兩側之碎屑(碎片)111之數為10個以上時，則判定為不適當。

如以上進行，執行切削溝判定步驟，當判定為切削溝110之狀態適當時，控制機構20接著執行上述切削步驟。另一方面，當判定為切削溝110不適當時，控制機構20一面將拍攝機構5之光照射器51之光量在預定範圍調整，一面判定切削溝110適當與否。即，控制機構20一面控制電壓調整器510，將施加於光照射器51之電壓在7.5V±5%之範圍調整，一面拍攝切削溝110，如第6圖所示，將判定為切削溝110適當時之施加電壓(在圖中所示之實施形態，為7.8V)作為適當光量而顯示於顯示機構6(光量學習步驟)。然後，控制機構20接著進行上述切削步驟。如此進行，將判定為切削溝110適當時之施加電壓(修正電壓：7.8V)作為修正光量而顯示於顯示機構6，並且，在之後之切削溝判定步驟，將施加於光照射器51之電壓變更為修正電壓。

另一方面，即使執行上述光量學習步驟，仍判定為切削溝110不適當時，控制機構20將錯誤訊息輸出至顯示機構6，並使警報機構22作動，發出警報。依據此警報，操作員確認顯示於顯示機構6之錯誤訊息，施行切削刀片之修整或更換作業。

在上述實施形態，由於在切削溝判定步驟，判定為切削溝110不適當時，施行依據調整來自拍攝機構5之光照射器51照射之光的光量而拍攝之切削溝110狀態，檢測適當之光量之光量學習步驟，故可防止儘管以切削刀片所切削之切削溝適當，光量不符合，仍判斷為不適當，而頻繁地發出警報，而可使生產性提高。

接著，就上述光量學習步驟之另一實施形態作說明。

控制機構20一面控制電壓調整器510，將施加於光照射器51之電壓在7.5V±5%之範圍每1%便調整，一面判定所拍攝之切削溝110是否適當。然後，於判定為適當之切削溝110之狀態為複數時，控制機構20如第7圖所示，將判定為適當之切削溝110之狀態及施加電壓作為適當光量而顯示於顯示機構6，並使警報機構22作動。依據此警報機構22之作動，操作員確認顯示於顯示機構6之圖像(判定為適當之切削溝110之狀態及施加電壓)，在畫面上選擇判斷為較適當之1個，藉此，控制機構20修正之後施加於光照射器51之電壓(修正電壓：修正光量)。此外，操作員亦可從輸入機構21輸入上述修正電壓。如此進行，藉選擇判斷為更適當之施加電壓(修正電壓)，在之後之切削溝判定步驟，不致頻繁地發出警報，而可平順地執行適當之判定。

接著，就上述光量學習步驟之又另一實施形態作說明。

如上述，一面控制電壓調整器510，將施加於光照射器51之電壓在7.5V±5%之範圍調整，一面判定所拍攝之切削溝510為不適當時，控制機構20在施加於光照射器51之電壓超過上述預定範圍(7.5V±5%)之範圍，施行光量學習步驟。即，控制機構20一面將施加於光照射器51之電壓在對應於第3圖所示之電壓表之被加工物A,C,D的標準電壓±5%、即6.5V±5%、8.5V±5%、9.5V±5%之範圍調整，一面判定所拍攝之切削溝110是否適當。接著，如第8圖所示，將判定為適當時之切削溝110之狀態及施加電壓(在圖中所示之實施形態為9.5V)作為適當光量而顯示於顯示機構6，並使警報機構22作動。依據此警報機構22之作動，操作員確認顯示於顯示機構6之圖像(判定為適當之切削溝110之狀態及施加電壓)，若適當，便點擊畫面上之OK鈕，藉此，控制機構20將該施加電壓修正作為之後施加於光照射器51之電壓。此外，操作員亦可從輸入機構21輸入顯示於畫面之施加電壓。

如此，即使施行最初之光量學習步驟，而仍未檢測出施加於光照射器51之適當電壓時，由於在超過最初之光量學習步驟之預定範圍之範圍施行光量學習步驟，故亦可因應從輸入機構21輸入之被加工物種類之輸入失誤。

2．．．裝置殼體

3．．．夾頭座

4．．．心軸單元

5．．．拍攝機構

6．．．顯示機構

8．．．晶舟載置台

8a．．．晶舟載置區域

9．．．晶舟

10．．．半導體晶圓

11．．．暫置台

12．．．搬出搬入機構

13．．．第1搬送機構

14．．．洗淨機構

15．．．第2搬送機構

20．．．控制機構

21．．．輸入機構

22．．．警報機構

31．．．夾頭座本體

32．．．吸附夾頭

33．．．夾器

40．．．殼體蓋

41．．．心軸殼體

42．．．旋轉心軸

43．．．切削刀片

44．．．切削水供給噴嘴

51．．．光照射器

52．．．光學系統

53．．．拍攝器件

110．．．切削溝

111．．．碎屑(碎片)

201．．．中央處理裝置(CPU)

202．．．唯讀記憶體(ROM)

203．．．隨機存取記憶體(RAM)

204．．．輸入介面

205．．．輸出介面

510．．．電壓調整器

511．．．光纖

521．．．外殼

522．．．半鏡

523．．．物鏡

F．．．環狀框架

H．．．寬度

T．．．切割膠帶

X，Y，Z．．．方向

第1圖係以本發明構成之切削裝置之立體圖。

第2圖係顯示裝備於第1圖所示之切削裝置之拍攝機構及控制機構的塊結構圖。

第3圖係規定了對應於儲存於第2圖所示之控制機構之隨機存取記憶體的被加工物種類而設定，用以施加於拍攝機構之光照射器之標準電壓的電壓表。

第4圖係顯示儲存於第2圖所示之控制機構之隨機存取記憶體之切削刀片厚度與判定切削溝適當與否的寬度之判定基準之關係的切削溝適當與否判定表。

第5圖係顯示在裝備於第1圖所示之切削裝置之顯示機構顯示的切削溝狀態之說明圖。

第6圖係顯示在裝備於第1圖所示之切削裝置之顯示機構顯示的切削溝與修正電壓之說明圖。

第7圖係顯示在裝備於第1圖所示之切削裝置之顯示機構顯示的複數個切削溝與修正電壓的說明圖。

第8圖係顯示在裝備於第1圖所示之切削裝置之顯示機構顯示的切削溝與修正電壓之另一說明圖。

5．．．拍攝機構

6．．．顯示機構

20．．．控制機構

21．．．輸入機構

22．．．警報機構

51．．．光照射器

52．．．光學系統

53．．．拍攝器件

201．．．中央處理裝置(CPU)

202．．．唯讀記憶體(ROM)

203．．．隨機存取記憶體(RAM)

204．．．輸入介面

205．．．輸出介面

510．．．電壓調整器

511．．．光纖

521．．．外殼

522．．．半鏡

523．．．物鏡

Claims (3)

1. 一種切削裝置，係包含有：夾頭座(chuck table)，係用以保持被加工物者；切削機構，係具有用以切削被保持在該夾頭座之被加工物之切削刀片者；拍攝機構，係具有對以該切削機構之切削刀片所切削之切削溝照射光的光照射器，而以該光照射器對切削溝照射光，拍攝切削溝者；控制機構，係判定以該拍攝機構所拍攝之切削溝之狀態者；輸入機構，係用以將加工條件輸入至該控制機構者；顯示機構，係用以顯示以該拍攝機構所拍攝之切削溝之狀態等者；及警報機構；該切削裝置之特徵在於該控制機構執行以下步驟，即：切削溝判定步驟，係依據以該輸入機構所輸入之加工條件及以該拍攝機構所拍攝之切削溝之狀態，判定切削溝是否適當者；及光量學習步驟，係在該切削溝判定步驟中判定切削溝不適當時，一面將該拍攝機構之該光照射器之光量在預定範圍中予以調整，一面判定切削溝是否適當，當判定切削溝適當時，便將判定為適當時所拍攝之光量作為修正光量進行變更，當將該拍攝機構之該光照射器之光量在預定範圍中予以調整，仍判定切削溝不適當時，則使該警報機構作動，並於該顯示機構顯示錯誤訊息者。
2. 如申請專利範圍第1項之切削裝置，其中在該光量學習步驟中，判定為適當之切削溝有複數個時，將該複數個切削溝與所拍攝之光量顯示於該顯示機構，並使該警報機構作動。
3. 如申請專利範圍第1項之切削裝置，其中在該光量學習步驟中，當將該拍攝機構之該光照射器之光量在預定範圍中予以調整，仍判定切削溝不適當時，一面將該拍攝機構之該光照射器之光量在超過該預定範圍之範圍中予以調整，一面判定切削溝是否適當，當判定切削溝適當時，便將判定為適當時所拍攝之光量作為修正光量進行變更，將該切削溝與所拍攝之光量顯示於該顯示機構，並使該警報機構作動。