TWI844556B

TWI844556B - 切割裝置

Info

Publication number: TWI844556B
Application number: TW108128862A
Authority: TW
Inventors: 関家一馬
Original assignee: 日商迪思科股份有限公司
Priority date: 2018-08-15
Filing date: 2019-08-14
Publication date: 2024-06-11

Abstract

提供一種可生成品質良好之元件晶片的切割裝置。

切割裝置，係包含有加工進給方向判定機構。加工進給方向判定機構，係包含有：攝像單元，對包含有切割溝的區域進行拍攝；及記錄單元，記錄所拍攝到之切割溝的碎屑資料。在記錄單元中，係記錄有：從第一方向切割被加工物之切割溝的第一碎屑資料；從與第一方向相反方向切割被加工物之切割溝的第二碎屑資料；從與第一方向正交的第二方向切割被加工物之切割溝的第三碎屑資料；及從與第二方向相反方向切割被加工物之切割溝的第四碎屑資料。

Description

切割裝置

本發明，係關於藉由經高速旋轉之切割刀來切割被加工物的切割裝置。

IC、LSI等的複數個元件藉由交叉之複數個分割預定線所區劃而形成於表面的晶圓，係在藉由磨削裝置磨削背面而形成為所期望的厚度後，藉由切割裝置分割成一個個元件晶片，經分割之各元件晶片，係被利用在行動電話、個人電腦等的電氣機器上。

切割裝置，係具備有夾頭座、切割單元、切割水供給機構、加工進給機構及分度進給機構，可高精度地切割晶圓，該夾頭座，具有保持被加工物的保持面，該切割單元，係可旋轉地具備有切割被保持於夾頭座之被加工物的切割刀，該切割水供給機構，係將切割水供給至切割刀與被加工物，該加工進給機構，係使夾頭座與切割單元相對地在平行於保持面的X軸方向進行加工進給，該分度進給機構，係使夾頭座與切割單元相對地平行於保持面且在與X軸方向正交的Y軸方向進行分度進給(例如參閱專利文獻1)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2005-46979號公報

但是，存在有因切割單元與夾頭座之相對的加工進給方向而導致在元件晶片所產生之碎屑的大小或數量等不同之情形，並存在有元件晶片之品質產生差異這樣的問題。

因此，本發明之目的，係提供一種可生成品質良好之元件晶片的切割裝置。

根據本發明，提供一種切割裝置，係具備有：保持裝置，具有保持被加工物的保持面；切割裝置，可旋轉地具備有切割被保持於該保持裝置之被加工物的切割刀；切割水供給裝置，將切割水供給至該切割刀與被加工物；加工進給裝置，使該保持裝置與該切割裝置相對地在平行於該保持面的X軸方向進行加工進給；分度進給裝置，使該保持裝置與該切割裝置在平行於該保持面且在與X軸方向正交的Y軸方向相對地進行分度進給；及加工進給方向判定機構，該切割裝置，其特徵係，該加工進給方向判定機構，係包含有：攝像裝置，對包含有切割溝的區域進行拍攝；記錄裝置，記錄所拍攝到之切割溝的碎屑資料；及判斷裝置，在該碎屑資料中，係含有碎屑之大小、數量，在該記錄裝置，係記錄有：從第一方向切割被加工物之切割溝的第一碎屑資料；從與該第一方向相反方向切割被加工物之切割溝的第二碎屑資料；從與該第一方向正交的第二方向切割被加工物之切割溝的第三碎屑資料；及從與該第二方向相反方向切割被加工物之切割溝的第四碎屑資料，該判斷裝置，係比較被記錄於該記錄裝置之該第一碎屑資料、該第二碎屑資料、該第三碎屑資料及該第四碎屑資料，該第一方向或該第一方向的相反方向之任一者以及該第二方向或該第二方向的相反方向之任一者其基本上雖將碎屑之數量較少的方向決定為切割溝的形成方向，但即便在碎屑之數量比另一方多的情況下，亦將形成尺寸較小之碎屑的方向決定為切割溝的形成方向。

較佳為，該攝像裝置，係對「藉由透過被加工物之波長的光而形成於被加工物之背面的切割溝」進行拍攝，在該記錄裝置，記錄有：從第一方向切割被加工物之切割溝之背面側的第一背面碎屑資料；從與該第一方向相反方向切割被加工物之切割溝之背面側的第二背面碎屑資料；從與該第一方向正交的第二方向切割被加工物之切割溝之背面側的第三背面碎屑資料；及從與該第二方向相反方向切割被加工物之切割溝之背面側的第四背面碎屑資料。該判斷裝置，係除了被記錄於該記錄裝置之該第一碎屑資料、該第二碎屑資料、該第三碎屑資料及該第四碎屑資料以外，另比較該第一背面碎屑資料、該第二背面碎屑資料、該第三背面碎屑資料及該第四背面碎屑資料，決定形成切割溝的方向。較佳為，該加工進給方向判定機構，係包含有顯示碎屑資料之顯示裝置或輸出碎屑資料之輸出裝置的至少一者。在碎屑資料中，係含有圖像為較佳。

根據本發明，可比較第一至第四之碎屑資料而決定形成切割溝的方向，並可從適切之方向切割晶圓而生成品質良好的元件晶片。

2:切割裝置

4:保持裝置

6:切割單元

8:切割水供給機構

10:裝置殼體

12:夾頭座

14:吸附夾盤

16:夾鉗

18:主軸殼體

22:切割刀

24:刀片套

28:攝像單元

30:控制單元

32:中央處理裝置

34:唯讀記憶體

36:隨機存取記憶體

38:顯示裝置

40:晶圓

40a:表面

40b:背面

42:分割預定線

44:元件

46:定向平面

48:環狀框架

50:黏著膠帶

52:匣盒

54:匣盒載置台

56:暫置台

58:搬入搬出裝置

60:第一搬送機構

62:洗淨裝置

64:第二搬送機構

66:切割溝

66a:切割溝

66b:切割溝

66c:切割溝

68a:碎屑

68c:碎屑

α:旋轉方向

[圖1]依照本發明所構成之切割裝置的立體圖。

[圖2]圖1所示之切割單元的放大立體圖。

[圖3](a)形成有從第一方向切割之切割溝之晶圓的平面圖；(b)(a)中之A部放大圖。

[圖4](a)在圖3(a)所示的晶圓進一步形成有從與第一方向相反方向切割之切割溝之晶圓的平面圖；(b)(a)中之B部放大圖。

[圖5](a)在圖4(a)所示的晶圓進一步形成有從與第一方向正交的第二方向切割之切割溝之晶圓的平面圖；(b)(a)中之C部放大圖。

[圖6](a)在圖5(a)所示的晶圓進一步形成有從與第二方向相反方向切割之切割溝之晶圓的平面圖；(b)(a)中之D部放大圖。

以下，參閱圖面，說明關於依照本發明所構成之切割裝置的較佳實施形態。

圖1所示之切割裝置2，係具備有：保持裝置4，具有保持被加工物的保持面；切割單元6，可旋轉地具備有切割被保持於保持裝置4之被加工物的切割刀；切割水供給機構8，將切割水供給至切割刀與被加工物；加工進給機構(未圖示)，使保持裝置4與切割單元6相對地在平行於保持面的X軸方向(圖1中以箭頭X所示之方向)進行加工進給；分度進給機構(未圖示)，使保持裝置4與切割單元6相對地平行於保持面且在與X軸方向正交的Y軸方向(圖1中以箭頭Y所示之方向)進行分度進給；及加工進給方向判定機構。另外，X軸方向及Y軸方向規定之平面，係實質上為水平。

保持裝置4，係包含有：夾頭座12，旋轉自如且沿X軸方向移動自如地被裝設於裝置殼體10。夾頭座12，係藉由被內建於裝置殼體10之夾頭座用馬達(未圖示)，以延伸於上下方向的軸線為中心而旋轉。在夾頭座12之上端部分，係配置有：多孔質之圓形狀吸附夾盤14，被連接於吸引裝置(未圖示)。而且，在夾頭座12中，係以吸引裝置，在吸附夾盤14生成吸引力，藉此，能吸引保持被載放於上面的被加工物。如此一來，在本實施形態中，係藉由吸附夾盤14之上面，構成保持被加工物的保持面。又，在夾頭座12之周緣，係沿圓周方向隔著間隔配置有複數個夾鉗16。

搭配圖1參照圖2進行說明，切割單元6，係包含有：主軸殼體18，沿Y軸方向移動自如且升降自如地被支撐於裝置殼體10；轉軸20，以Y軸方向為軸心，可旋轉地被支撐於主軸殼體18；切割刀22，被固定於轉軸20之前端；馬達(未圖示)，使轉軸20與切割刀22一起繞圖2中以箭頭α所示的方向旋轉；及刀片套24，被裝設於主軸殼體18之前端。

如圖2所示般，切割水供給機構8，係包含有：切割水供給噴嘴26，被附設於刀片套24。沿著切割刀22之側面延伸的一對切割水供給噴嘴26，雖係隔著切割刀22被設置於兩側，但在圖2中，係僅表示單側的切割水供給噴嘴26。切割水供給噴嘴26，係被連接於切割水供給源(未圖示)，在以切割刀22對被保持於夾頭座12的被加工物施予切割加工之際，能將從切割水供給源所供給之切割水自切割水供給噴嘴26的複數個噴射口(未圖示)朝向切割刀22及被加工物噴射。

本實施形態中之加工進給機構，係具有滾珠螺桿(未圖示)與馬達(未圖示)，相對於切割單元6，使夾頭座12相對地在X軸方向進行加工進給，該滾珠螺桿，係被連結於夾頭座12並延伸於X軸方向，該馬達，係使該滾珠螺桿旋轉。

本實施形態中之分度進給機構，係具有滾珠螺桿(未圖示)與馬達(未圖示)，相對於保持裝置4，使主軸殼體18相對地在Y軸方向進行分度進給，該滾珠螺桿，係被連結於主軸殼體18並延伸於Y軸方向，該馬達，係使該滾珠螺桿旋轉。又，主軸殼體18，係能藉由具有延伸於上下方向之滾珠螺桿(未圖示)與使該滾珠螺桿旋轉之馬達(未圖示)的切入進給裝置，在上下方向進行切入進給(升降)。

加工進給方向判定機構，係具備有：攝像單元28，對包含有藉由切割刀22而形成於被加工物之切割溝的區域進行拍攝。配置於夾頭座12之上方的攝像單元28，係具有：一般的攝像元件(CCD)，藉由可見光線，對被加工物進行拍攝；例如紅外線照射裝置，照射透過被加工物之波長的光；光學系統，捕獲藉由紅外線照射裝置所照射的紅外線；及攝像元件(紅外線CCD)，輸出與光學系統所捕獲之紅外線相對應的電信號(皆未圖示)。

如圖1所示般，在攝像單元28，係電性連接有控制切割裝置2之作動的控制單元30。該控制單元30，係由電腦所構成，並具有依照控制程式進行演算處理的中央處理裝置(CPU)32、儲存控制程式等的唯讀記憶體(ROM)34及儲存演算結果等之可讀取的隨機存取記憶體(RAM)36。

控制單元30之隨機存取記憶體36，係作為記錄裝置而發揮作用，該記錄裝置，係記錄藉由攝像單元28所拍攝到之切割溝的碎屑資料(產生於切割溝之兩側之缺損的資料)。又，在控制單元30之唯讀記憶體34，係儲存有作為判斷裝置而發揮作用的控制程式或作為輸出裝置而發揮作用的控制程式等，該判斷裝置，係基於被記錄於隨機存取記憶體36之碎屑資料，決定在被加工物形成切割溝的方向，該輸出裝置，係輸出被記錄於隨機存取記憶體36的碎屑資料。而且，在控制單元30，係電性連接有顯示被記錄於隨機存取記憶體36之碎屑資料的顯示裝置38。

如此一來，本實施形態之加工進給判定機構，係除了攝像單元28及記錄裝置(隨機存取記憶體36)以外，另具備有：判斷裝置，基於被記錄於記錄裝置之碎屑資料，決定在被加工物形成切割溝的方向；顯示裝置38，顯示碎屑資料；及輸出裝置，輸出碎屑資料。

在此，說明關於藉由切割裝置2所施予加工的被加工物。在圖1及圖2中，係亦表示作為被加工物之圓盤狀的晶圓40。如圖2所示般，晶圓40之表面40a，係藉由格子狀的分割預定線42被區劃成複數個矩形區域，在複數個矩形區域，係分別形成有IC、LSI等的元件44。又，在晶圓40之周緣，係形成有表示結晶方位的定向平面46。另外，在本實施形態中，雖係在周緣被固定於環狀框架48之黏著膠帶50貼附有晶圓40的背面40b，但亦可在黏著膠帶50貼附有晶圓40的表面40a。

參閱圖1，繼續說明關於切割裝置2。切割裝置2之裝置殼體10，係在升降自如的匣盒載置台54載置有收容了複數個晶圓40的匣盒52，該晶圓40，係經由黏著膠帶50被支撐於環狀框架48。該匣盒載置台54，係藉由具有滾珠螺桿及馬達的升降裝置(未圖示)來升降。又，切割裝置2，係更具備有：搬入搬出裝置58，從匣盒52拉出切割前之晶圓40並搬出至暫置台56，並同時將被定位於暫置台56之已切割完成的晶圓40搬入至匣盒52；第一搬送機構60，將從匣盒52被搬出至暫置台56之切割前的晶圓40搬送至夾頭座12；洗淨裝置62，洗淨已切割完成的晶圓40；及第二搬送機構64，將已切割完成的晶圓40從夾頭座12搬送至洗淨裝置62。

在使用切割裝置2將晶圓40分割成一個個元件44的元件晶片之際，係首先，使晶圓40之表面40a朝上，且以夾頭座12的上面來吸引保持元件40，並以複數個夾鉗16來固定環狀框架48。其次，以攝像單元28來從上方對晶圓40進行拍攝，並基於由攝像單元28拍攝到之晶圓40的圖像，使分割預定線42與X軸方向一致，並且將切割刀22定位於與X軸方向一致之分割預定線42的上方。其次，以馬達來使切割刀22與主軸20一起旋轉。

其次，如圖2所示般，使主軸殼體18下降，在與X軸方向一致的分割預定線42，使切割刀22之刀尖從晶圓40的表面40a切入至背面40b，並且相對於切割單元6，使夾頭座12相對地在X軸方向進行加工進給，且沿著分割預定線42施予形成切割溝66的切割加工。其次，一面使切割單元6相對於夾頭座12在Y軸方向進行分度進給僅分割預定線42之Y軸方向間隔的量，一面重複切割加工，並在與X軸方向一致的所有分割預定線42形成切割溝66。其次，在使夾頭座12旋轉90度後，一面進行分度進給，一面重複切割加工，並亦在與先形成了切割溝66之分割預定線42正交的所有分割預定線42形成切割溝66。如此一來，將晶圓40分割成一個個元件44的元件晶片。

在本實施形態之切割裝置2中，係在施予上述的切割加工之前，實施如以下般的測試加工，決定形成切割溝66之適切的方向，藉此，可生成碎屑少之品質良好的元件晶片。

在測試加工中，係首先，將從第一方向切割晶圓40之切割溝的第一碎屑資料記錄於記錄裝置。本實施形態中，係將定向平面46定位於圖3之下側，從圖3的左側朝向右側切割晶圓40，形成切割溝66a。其次，以攝像單元28來對被形成於晶圓40之表面40a之包含有切割溝66a的區域進行拍攝，並解析所拍攝到的圖像，將切割溝66a之碎屑資料(第一碎屑資料)如表1所示般地記錄於作為記錄裝置的隨機存取記憶體36。在圖3(b)中，以符號68a來表示形成了切割溝66a之際所產生之碎屑的例子。

在記錄於記錄裝置之碎屑資料，係包含有碎屑的大小、數量。在將碎屑資料記錄於記錄裝置之際，係亦可分成例如未滿5μm、5μm以上未滿10μm、10μm以上等的碎屑之大小，且記錄碎屑的數量。碎屑的數量，係亦可計測存在於預定長度(例如1cm)之碎屑的數量，或亦可涵蓋切割溝之全長來計測碎屑的數量。又，作為碎屑資料，亦可將含有切割溝之區域的圖像記錄於記錄裝置。

在記錄第一碎屑資料後，將從與第一方向相反方向切割晶圓40之切割溝的第二碎屑資料記錄於記錄裝置。本實施形態中，係使晶圓40從圖3(a)所示的位置旋轉180度，將定向平面46定位於圖4(a)之上側，從圖4(a)的左側朝向右側切割晶圓40，形成切割溝66b。其次，以攝像單元28來對被形成於晶圓40之表面40a之包含有切割溝66b的區域進行拍攝，並將所拍攝到的切割溝66b之碎屑資料(第二碎屑資料)如表1所示般地記錄於記錄裝置。在本實施形態中，係如圖4(b)所示般，在形成切割溝66b之際不會產生碎屑。

在記錄第二碎屑資料後，將從與第一方向正交的第二方向切割晶圓40之切割溝的第三碎屑資料記錄於記錄裝置。本實施形態中，係從紙面上方觀之，使晶圓40從圖3(a)所示的位置逆時針旋轉90度，將定向平面46定位於圖5(a)之右側，從圖5(a)的左側朝向右側切割晶圓40，形成切割溝66c。其次，以攝像單元28來對被形成於晶圓40之表面40a之包含有切割溝66c的區域進行拍攝，並將所拍攝到的切割溝66c之碎屑資料(第三碎屑資料)如表1所示般地記錄於記錄裝置。在圖5(b)中，以符號68c來表示形成了切割溝66c之際所產生之碎屑的例子。

在記錄第三碎屑資料後，將從與第二方向相反方向切割晶圓40之切割溝的第四碎屑資料記錄於記錄裝置。本實施形態中，係從紙面上方觀之，使晶圓40從圖3(a)所示的位置順時針旋轉90度，將定向平面46定位於圖6(a)之左側，從圖6(a)的左側朝向右側切割晶圓40，形成切割溝66d。其次，以攝像單元28來對被形成於晶圓40之表面40a之包含有切割溝66d的區域進行拍攝，並將所拍攝到的切割溝66d之碎屑資料(第四碎屑資料)如表1所示般地記錄於記錄裝置。在本實施形態中，係如圖6(b)所示般，在形成切割溝66d之際不會產生碎屑。

在記錄第一至第四的碎屑資料後，比較被記錄於記錄裝置之第一至第四的碎屑資料，在切割加工中決定形成切割溝的方向。決定切割溝之形成方向，雖係在本實施形態中，由切割裝置2的判斷裝置來進行，但亦可由操作員來進行。操作員，係將第一至第四的碎屑資料顯示於顯示裝置38，或利用輸出裝置，將第一至第四的碎屑資料以表1所示之表格格式進行輸出(印刷等)，藉此，可決定切割溝的形成方向。

針對本實施形態中之決定切割溝的形成方向進行說明，首先，當比較從第一方向切割晶圓40之切割溝66a的第一碎屑資料及從與第一方向相反方向切割晶圓40之切割溝66b的第二碎屑資料時，由於在切割溝66a之兩側會產生碎屑而在切割溝66b之兩側不會產生碎屑，因此，關於與定向平面46平行之方向，係將與第一方向相反方向決定為切割溝的形成方向。

又，關於與定向平面46垂直之方向，係當比較從第二方向切割晶圓40之切割溝66c的第三碎屑資料及從與第二方向相反方向切割晶圓40之切割溝66d的第四碎屑資料時，由於在切割溝66c之兩側會產生碎屑而在切割溝66d之兩側不會產生碎屑，因此，將與第二方向相反方向決定為切割溝的形成方向。

在比較碎屑資料之際，係基本上，雖將碎屑之數量較少的方向決定為切割溝的形成方向，但從對元件晶片之抗折強度等造成影響的觀點來看，即便在碎屑之數量較多的情況下，亦將形成尺寸較小之碎屑的方向決定為切割溝的形成方向。例如，當「在第一方向形成5個未滿5μm的碎屑，並在與第一方向相反方向形成3個10μm以上的碎屑」之情況下，係將第一方向決定為切割溝的形成方向。

如上述般，在本實施形態之切割裝置2中，係由於可比較第一至第四之碎屑資料而決定形成切割溝的方向，因此，可從適切之方向切割晶圓40而生成碎屑較少之品質良好的元件晶片。

另外，在本實施形態中，雖係以攝像單元28來對被形成於晶圓40之表面40a之包含有切割溝66a~66d的各區域進行拍攝，且將第一至第四之碎屑資料記錄於記錄裝置，但除了像這樣的表面40a側之碎屑資料，另亦可將晶圓40之背面40b側的背面碎屑資料記錄於記錄裝置。

若進行詳細說明，亦可使攝像單元28聚焦於朝向下方之晶圓40的背面40b，藉由透過晶圓40之波長的光(例如紅外線)，以攝像單元28來對晶圓40的背面40b中之切割溝66a~66d的各區域進行拍攝，並將切割溝66a之背面40b側的第一背面碎屑資料、切割溝66b之背面40b側的第二背面碎屑資料、切割溝66c之背面40b側的第三背面碎屑資料及切割溝66d之背面40b側的第四背面碎屑資料記錄於記錄裝置。而且，除了晶圓40的表面40a側之第一至第四的碎屑資料，另亦可比較晶圓40的背面40b側之第一至第四的背面碎屑資料而決定形成切割溝的方向。

另外，攝像單元28，係兼用「當切割晶圓40之前，在檢測應切割之區域的對準裝置所使用」的攝像單元為較佳。

Claims

一種切割裝置，係具備有：保持裝置，具有保持被加工物的保持面；切割裝置，可旋轉地具備有切割被保持於該保持裝置之被加工物的切割刀；切割水供給裝置，將切割水供給至該切割刀與被加工物；加工進給裝置，使該保持裝置與該切割裝置相對地在平行於該保持面的X軸方向進行加工進給；分度進給裝置，使該保持裝置與該切割裝置在平行於該保持面且在與該X軸方向正交的Y軸方向相對地進行分度進給；及加工進給方向判定機構，該切割裝置，其特徵係，該加工進給方向判定機構，係包含有：攝像裝置，對包含有切割溝的區域進行拍攝；記錄裝置，記錄所拍攝到之切割溝的碎屑資料；及判斷裝置，在該碎屑資料中，係含有碎屑之大小、數量，在該記錄裝置，係記錄有：從第一方向切割被加工物之切割溝的第一碎屑資料；從與該第一方向相反方向切割被加工物之切割溝的第二碎屑資料；從與該第一方向正交的第二方向切割被加工物之切割溝的第三碎屑資料；及從與該第二方向相反方向切割被加工物之切割溝的第四碎屑資料，該判斷裝置，係比較被記錄於該記錄裝置之該第一碎屑資料、該第二碎屑資料、該第三碎屑資料及該第四碎屑資料，該第一方向或該第一方向的相反方向之任一者以及該第二方向或該第二方向的相反方向之任一者其基本上雖將碎屑之數量較少的方向決定為切割溝的形成方向，但即便在碎屑之數量比另一方多的情況下，亦將形成尺寸較小之碎屑的方向決定為切割溝的形成方向。
如申請專利範圍第1項之切割裝置，其中，該攝像裝置，係對「藉由透過被加工物之波長的光而形成於被加工物之背面的切割溝」進行拍攝，在該記錄裝置，記錄有：從第一方向切割被加工物之切割溝之背面側的第一背面碎屑資料；從與該第一方向相反方向切割被加工物之切割溝之背面側的第二背面碎屑資料；從與該第一方向正交的第二方向切割被加工物之切割溝之背面側的第三背面碎屑資料；及從與該第二方向相反方向切割被加工物之切割溝之背面側的第四背面碎屑資料。
如申請專利範圍第2項之切割裝置，其中，該判斷裝置，係除了被記錄於該記錄裝置之該第一碎屑資料、該第二碎屑資料、該第三碎屑資料及該第四碎屑資料以外，另比較該第一背面碎屑資料、該第二背面碎屑資料、該第三背面碎屑資料及該第四背面碎屑資料，決定形成切割溝的方向。
如申請專利範圍第1項之切割裝置，其中，該加工進給方向判定機構，係包含有顯示該碎屑資料之顯示裝置或輸出該碎屑資料之輸出裝置的至少一者。
如申請專利範圍第1項之切割裝置，其中，在該碎屑資料中，係含有圖像。