JP7128073B2

JP7128073B2 - 加工方法

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Publication number: JP7128073B2
Application number: JP2018186699A
Authority: JP
Inventors: 正博濱砂; 唯人長澤
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2018-10-01
Filing date: 2018-10-01
Publication date: 2022-08-30
Anticipated expiration: 2038-10-01
Also published as: JP2020057684A

Description

本発明は、被加工物に溝加工を施す加工方法に関する。

半導体ウェーハ等の被加工物を分割する方法は種々あるが、例えば、特許文献１に示す先ダイシングと称される分割方法では、薄化前の被加工物の表面側を分割予定ラインに沿ってハーフカットし、薄化時の仕上げ厚みに相当する深さの溝を形成した後、次いで、被加工物の裏面側を研削して仕上げ厚みへと薄化することで、被加工物の裏面に溝を表出させ被加工物を分割する。先ダイシングでは、研削によりチップへの分割をするため裏面のチッピングを低減でき、これによりチップの抗折強度を向上させることができる。また、研削終了段階でチップに分割されているため、特に薄仕上げ時の被加工物の破損リスクの低減が期待できる。

特開Ｈ１１－４０５２０号公報特開２０１３－１５４３７０号

上記の分割方法による溝加工の際、溝加工に使用するブレードの摩耗や、加工に用いられる装置の高さ方向への熱膨張による制御誤差等の理由から、実際には、予定した溝の深さよりも浅く溝が形成されてしまう可能性がある。仕上げ厚みに相当する深さの溝が形成されていない場合、被加工物の裏面を研削して被加工物を仕上げ厚みへと薄化しても、被加工物の裏面に溝が表出しないという問題が生じる。従って、被加工物の溝加工の際、被加工物に形成された溝の深さが適切であるかの確認が求められるが、被加工物の表面に形成された溝の深さは、外観からは判別し難い。本発明が解決しようとする課題は、被加工物の溝加工の際に形成される溝の深さが適切であるかを容易に判断できるようにすることである。

本発明は、1以上の加工予定ラインが設定された被加工物の表面に溝加工を施す加工方法であって、加工前の被加工物の重量を測定する加工前重量測定ステップと、該加工前重量測定ステップを実施した後、該加工予定ラインに沿って所定幅の切削ブレードで被加工物の該表面に切削溝を形成する溝形成ステップと、該溝形成ステップを実施した後被加工物の重量を測定する加工後重量測定ステップと、該加工後重量測定ステップを実施した後、加工前の被加工物の重量と加工後の被加工物の重量との差をもとに該切削溝の深さが適正であるかを判別する判別ステップと、を備えた加工方法である。

また、本発明は、該判別ステップで該溝の深さが足りない場合に、該切削ブレードで再度該加工予定ラインに沿って切削して所望の深さに達する溝を形成する、追加工ステップをさらに備えた上記の加工方法である。

本発明の加工方法を用いれば、所定幅の切削ブレードで被加工物に溝を形成する際、被加工物の重量を溝形成の前後で測定し、溝形成の前後の被加工物の重量差をもとに形成された溝が正しい深さであるかを容易に判別することができる。さらに、溝の深さが足りない場合は、追加的に溝を形成することにより、所望の深さに達する溝を形成することができるようになる。

被加工物の一例を示す斜視図である。加工前重量測定ステップを表す正面図である。加工装置の全体像を表す斜視図である。溝形成ステップを表す断面図である。加工後重量測定ステップを表す正面図である。判別ステップを表す正面図である。追加工ステップを表す正面図である。被加工物に保護テープを貼着する状態を示す斜視図である。研削装置の例を示す斜視図である。

（１）加工前重量測定ステップ
図１に示す加工対象の被加工物Ｗは、例えば、板状の半導体ウェーハ等であるが、半導体ウェーハに限定されるものではない。被加工物Ｗの表面Ｗａは、分割予定ラインＬにより区画された格子状の領域に各々デバイスＤを備えている。この被加工物Ｗが加工される前に、例えば図２に示す重量計４を用いて、この被加工物Ｗの重量を測定する。図２に示す重量計４は、被加工物Ｗが載置される測定台４０と、重量の測定結果を表示するモニタ４１とを備えている。後に行われる分割予定ラインＬへの溝の形成の前に、測定台４０に被加工物Ｗを載置し、モニタ４１に表示された測定値を読み取ることにより、被加工物Ｗの重量を測定する。この重量の値は、例えば重量計４に備えたメモリ等に記憶させておく。

（２）溝形成ステップ
次に、図１に示した被加工物Ｗの分割予定ラインＬに沿って、表面Ｗａ側に、裏面Ｗｂにまで達しない溝を形成する。かかる溝の形成には、例えば図３に示す切削装置を使用する。

図３に示す切削装置１は、保持テーブル３０に保持された被加工物Ｗを、回転する切削ブレードを備えた第１の切削手段６１または第２の切削手段６２によって切削することができる装置である。尚、本発明に係る溝加工では、第１の切削手段６１と第２の切削手段６２とのうちのどちらか一方のみの切削手段を用いて１本ずつ溝を形成していく方法だけでなく、第1の切削手段６１と第２の切削手段６２とを用いることによって同時に２本のラインに切削溝を形成するデュアルカットの手法を採ることもできる。

切削装置１のベース１０上に配設された保持テーブル３０は、例えば、その外形が円形であり、被加工物Ｗを吸着するポーラス部材からなる吸着部３００と、吸着部３００を支持する枠体３０１とを備えており、吸着部３００の露出面であり枠体３０１と面一な保持面３００ａの上で被加工物Ｗを吸引保持する。保持テーブル３０は、カバー３８により周囲を囲まれつつ、保持テーブル３０の下方に配設された図示しない回転手段によりＺ軸方向の軸心周りに回転可能となっている。

保持テーブル３０は、ベース１０の内部の図示しないＸ軸移動手段により、切削送り方向（Ｘ軸方向）に移動し、それに伴ってカバー３８も同方向に移動することになる。また、カバー３８の移動に伴い、カバー３８に連結された蛇腹カバー３９が伸縮する構成となっている。

保持テーブル３０の移動経路脇には、被加工物Ｗを収容するウェーハカセット２０が備えられ、ウェーハカセット２０は、図示しない昇降機構によりＺ軸方向に昇降移動できる。保持テーブル３０の移動経路をはさんでウェーハカセット２０と反対側のベース上には切削加工済みの被加工物Ｗを洗浄する枚葉式の洗浄手段２２が備えられている。

ベース１０上には、図示しない引き出し手段によりウェーハカセット２０から引き出された被加工物Ｗを一定の位置に合わせるための一対のガイドレールからなるセンタリングガイド３６が配設されている。断面がＬ字状に形成されＹ軸方向に延在する各ガイドレールは、Ｘ軸方向に相互に離間または接近可能であり、段状のガイド面（内側面）が対向するように配置されている。センタリングガイド３６は、例えば、加工後に洗浄された被加工物Ｗをウェーハカセット２０に戻す際にも用いられる。

ベース１０上の後方側には、門型コラム１４が保持テーブル３０の移動経路上を跨ぐように立設されている。門型コラム１４の前面には、例えば、Ｙ軸方向に第１の切削手段６１を往復移動させる第１の割り出し送り手段１５が配設されている。

第１の割り出し送り手段１５は、例えば、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ１５０と、ボールネジ１５０と平行に配設された一対のガイドレール１５１と、ボールネジ１５０の＋Ｙ方向側の一端に連結された図示しないモータと、内部のナット構造がボールネジ１５０に螺合し側部がガイドレール１５１に摺接する可動板１５３とを備えている。図示しないモータがボールネジ１５０を回動させると、これに伴い可動板１５３がガイドレール１５１に案内されてＹ軸方向に移動し、可動板１５３上に第１の切込み送り手段１７を介して配設された第１の切削手段６１がＹ軸方向に割り出し送りされる。

第１の切込み送り手段１７は、保持テーブル３０の保持面３００ａに対して直交する方向のＺ軸方向に第１の切削手段６１を移動させることができ、Ｚ軸方向の軸心を有するボールネジ１７０と、ボールネジ１７０と平行に配設された一対のガイドレール１７１と、ボールネジ１７０に連結されたモータ１７２と、第1の切削手段６１を支持し内部のナット構造がボールネジ１７０に螺合し側部がガイドレール１７１に摺接する支持部材１７３とを備えている。モータ１７２がボールネジ１７０を回動させると、支持部材１７３が一対のガイドレール１７１に案内されてＺ軸方向に移動し、これに伴い、第１の切削手段６１がＺ軸方向に切込み送りされる。

第１の切削手段６１は、軸方向がＹ軸方向である第１のスピンドル６１０と、支持部材１７３の下端側に固定され第１のスピンドル６１０を回転可能に支持する第１のハウジング６１１と、第１のスピンドル６１０を回転させる図示しないモータと、第１のスピンドル６１０の先端に装着された第１の切削ブレード６１３とを備えており、モータが第１のスピンドル６１０を回転駆動することに伴って第１の切削ブレード６１３が回転する。

例えば、第１の切削手段６１の付近には、分割予定ラインＬを検出するアライメント手段２３が備えられ、アライメント手段２３に備える図示しない撮像手段等により取得した撮像画像に基づいてパターンマッチング等の画像処理を行い、分割予定ラインＬの座標位置を検出することができる。

門型コラム１４の前面には、例えば、上記の第１の割り出し送り手段１５と同様に、Ｙ軸方向に第２の切削手段６２を往復させる第２の割り出し送り手段１６が配設される。

第1の割り出し送り手段１６は、ガイドレール１５１を第１の割り出し送り手段１５と共用しており、これに加えて、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ１６０と、ボールネジ１６０の－Ｙ方向側の一端に連結されたモータ１６２と、内部のナット構造がボールネジ１６０に螺合し側部がガイドレール１５１に摺接する可動板１６３とを備えている。モータ１６２がボールネジ１６０を回動させると、これに伴い可動板１６３がガイドレール１５１に案内されてＹ軸方向に移動し、可動板１６３上に第２の切込み送り手段１８を介して配設された第２の切削手段６２がＹ軸方向に割り出し送りされる。

第２の切込み送り手段１８は、第１の切込み送り手段１７と同様に構成されるため、第２の切込み送り手段１８を構成する各部位には第１の切込み送り手段１７と同一の符号を付し、その説明は省略する。また、第２の切削手段６２は、第１の切削手段６１と同様に構成されているため、その説明は省略する。

本ステップでは、まず、被加工物Ｗを収容しているウェーハカセット２０から、図示しない引き出し手段が被加工物Ｗを引き出し、一対のガイドレールからなるセンタリングガイド３６上に載置する。センタリングガイド３６に案内され一定の位置に位置合わせされた後、保持テーブル３０の上に載置された被加工物Ｗは、保持テーブル３０の保持面３００ａに吸引保持される。

次いで、被加工物Ｗを吸引保持する保持テーブル３０が、図示しない切削送り手段により－Ｘ方向に送られる。それとともに、アライメント手段２３が、アライメント手段２３に備える図示しない撮像手段等により取得した撮像画像に基づいてパターンマッチング等の画像処理を行い、分割予定ラインＬの座標位置を検出する。

検出された分割予定ラインＬの座標位置に従い、第１の切削手段６１が第１の割り出し送り手段１５によりＹ軸方向に移動し、切削すべき分割予定ラインＬと第１の切削ブレード６１とのＹ軸方向における位置合わせが行われる。具体的には、図１に示した第１の割り出し送り手段１５の図示しないモータがボールネジ１５０を回動させると、これに伴い可動板１５３がガイドレール１５１に案内されてＹ軸方向に移動し、可動板１５３上に第１の切込み送り手段１７を介して配設された第１の切削手段６１がＹ軸方向に割り出し送りされる。

上記の位置合わせが行われた後、第１の切込み送り手段１７のモータ１７２によりボールネジ１７０を回動させると、支持部材１７３が一対のガイドレール１７１に案内されてＺ軸方向に移動し、これに伴い、第１の切削手段６１がＺ軸方向に切込み送りされる。第１の切込み送り手段１７が第１の切削手段６１を－Ｚ方向に降下させていき、第1の切削ブレード６１３の下端が被加工物Ｗの表面Ｗａから所望の溝の深さの分だけ下に位置付けられる。

図示しないモータにより第１のスピンドル６１０を回転駆動され第１の切削ブレード６１３を回転させた状態で、第１の切削手段６１が、所望の深さの溝を形成するための適切な位置に位置付けられた後、図４に示すように、被加工物Ｗを保持する保持テーブル３０がさらに－Ｘ方向に送り出されることで、第１の切削手段６１が、保持テーブル３０に対して相対的に＋Ｘ方向に移動しながら被加工物Ｗの表面Ｗａに切込みを入れていき、各分割予定ラインＬに溝を形成する。

第１の切削ブレード６１３が各々の分割予定ラインＬに溝を形成し終えるＸ軸方向の所定の位置まで被加工物Ｗが－Ｘ方向に進行すると、被加工物Ｗの切削送りが一度停止される。そして、第１の切削ブレード６１３を被加工物から＋Ｚ方向へ離間させ、次いで、図示しない切削送り手段が保持テーブル３０を＋Ｘ方向へ送り出して元の位置に戻す。そして、隣り合う分割予定ラインＬの間隔ずつ第１の切削手段６１をＹ軸方向に割り出し送りしながら順次同様の切削を行うことにより、同方向のすべての分割予定ラインＬに切削溝を形成する。

さらに、保持テーブル３０を９０度回転させてから同様の切削を行うと、全ての分割予定ラインＬに対して縦横に溝が形成される。

（３）加工後重量測定ステップ
（加工後の重量測定）
図５に示すように、重量計４の測定台４０に溝Ｗｇが形成された被加工物Ｗを載置し、モニタ４１の測定値を読み取ることで溝加工後の被加工物Ｗの重量を測定する。なお、重量計４は、切削装置１に搭載されていていてもよいし、切削装置１とは別の単体の装置であってもよい。

（実際に形成された溝の深さの算出）
その後、例えば、加工前後の重量の差、加工予定ライン全長、溝幅の長さ、被加工物の密度を用いて、溝加工によって実際に形成された溝の深さを算出する。このとき、被加工物Ｗに形成された溝幅の値は、溝加工に用いたブレードの幅とみなしてもよいし、図６に示すように別途撮像カメラ５を用いて被加工物Ｗの表面Ｗａを撮像することにより、溝Ｗｇの溝幅を測定することもできる。被加工物Ｗの溝Ｗｇの溝幅を、表面Ｗａの撮像により測定する場合は、例えば、数ライン毎に各ラインのブレード入り口、中央、出口の３点の溝幅を測定し、それらの値の平均値を溝幅とする等の方法が考えられ、所望の溝の深さと実際に形成された溝の深さとの差の検出精度を、撮像する溝の数の設定によって適宜変更することができる。

（４）判別ステップ
所望の溝の深さと実際に形成された溝Ｗｇの深さとを比較し、形成された溝Ｗｇの深さが適切かどうかを判断する。そして所望の溝の深さの値から実際に形成された溝Ｗｇの深さを差し引くことで、溝の深さの不足分を算出し、後述する追加工ステップでの追加の切込み深さの目安とする。

以下に、溝の深さを所望の値とするために取り除くべき被加工物Ｗの重量の具体的な計算例と、その計算結果を用いて、追加的に形成するべき溝の深さの計算例を記す。

例えば、今回の溝加工における加工予定ライン全長が6256.6[mm]、溝幅が50[μm]、所望の切込み深さが0.625[mm]であるとする。上記の３つの長さの値を乗ずれば、溝加工で取り除かれるべき領域の体積は0.1955[cm³]と求められる。このとき、例えば、被加工物Ｗがシリコン等からなる半導体ウェーハであるとし、その密度を2.3325[g/cm³]とすれば、溝加工により取り除かれるべき被加工物Ｗの重量は0.4560[g]と算出される。

実際には、溝加工前後に重量測定ステップで測定された加工前後の重量の差の値が0.4414[g]であるとする。この場合、実際の溝Ｗｇの深さは、所望の深さより浅いと判断する。そして、溝の深さを所望の値とするために取り除くべき被加工物Ｗの重量0.4560[g]から実際に取り除かれた被加工物Ｗの重量0.4414[g]を差し引いた値0.0146[g]が、追加的に溝加工により取り除かれるべき被加工物Ｗの重量となる。

追加工により取り除かれるべき被加工物Ｗの重量0.0146[g]を用いれば、追加工の際に追加的に形成する溝の深さを算出できる。追加的に取り除かれる重量0.0146 [g]を上記の被加工物Ｗの密度2.3325[g/cm³]で除すれば、追加工により取り除かれる領域の体積が0.0063[cm³]と求められる。今、上記の加工予定ライン全長6256.6[mm]と溝幅と50[mm]とを乗じて、単位深さあたりの溝面積が3.1283[cm²]と求められるので、追加工により取り除かれる体積0.0063[cm³]を溝面積3.1283[cm²]で除することで追加工時にさらに形成する溝の深さが20.1[μm]と求められる。

（５）追加工ステップ
上記の溝形成ステップで形成した溝の深さが、所望の溝の深さよりも浅く、溝形成が不十分であると判別ステップで判断された場合、溝の深さを所望の値とするために追加的に溝加工を行う。このとき、例えば、判別ステップにおいて、追加工時に追加的に形成する溝の深さを求めていれば、その値に基づいた溝形成を行う。追加工には、溝形成ステップと同様に切削装置１を用いる。

追加工の際の切削装置１の動きは、溝形成ステップでの動きと同様であり、図７に示すように、所望の溝の深さを達成できる位置まで第１の切削ブレード６１３を降下させてから、両ブレードを回転させ、保持テーブル３０を－Ｘ方向に送りだすことで被加工物Ｗの表面Ｗａに切り込む。追加工により、所望の深さの溝Ｗｇを形成し、溝加工を終了する。

（６）裏面研削ステップ
所望の深さの溝が形成された後、図８に示すように、溝Ｗｇが形成された被加工物Ｗの表面Ｗａに表面保護シートＴを貼着し、図９に示すように、表面保護シートＴ側を研削装置７のチャックテーブル８において保持する。ここで、研削装置７には、スピンドル９０の下端にマウント９１を介して研削ホイール９２が装着された研削手段９を備えており、研削ホイール９２の下面には環状に研削砥石９３が固着されている。

研削ホイール９２が回転しながら研削手段９が下降し、回転する研削砥石９３が被加工物Ｗの裏面Ｗｂに接触して押圧すると、裏面Ｗｂ側から溝Ｗｇが表出し、被加工物Ｗが個々のデバイスＤごとにチップに分割される。溝Ｗｇが適正な深さを有しているため、本ステップでは、溝Ｗｇを裏面Ｗｂ側から確実に表出させて個々のチップに分割することができる。

Ｗ：被加工物Ｗａ：被加工物の表面Ｗｂ：被加工物の裏面
Ｗｇ：被加工物に形成された溝
Ｄ：デバイスＬ：分割予定ライン
Ｔ：表面保護テープ
１：切削装置１０：ベース
１４：門型コラム
１５：第１の割り出し送り手段１５０：ボールネジ１５１：ガイドレール
１５３：可動板
１６：第２の割り出し送り手段１６０：ボールネジ１６１：ガイドレール
１６２：モータ１６３：可動板
１７：第１の切込み送り手段１７０：ボールネジ１７１：一対のガイドレール
１７２：モータ１７３：支持部材
１８：第２の切込み送り手段１８０：ボールネジ１８１：一対のガイドレール
１８２：モータ１８３：支持部材
２０：ウェーハカセット２２：洗浄手段２３：アライメント手段
３０：保持テーブル３００：吸着部３００ａ：保持面
３０１：枠体
３６：センタリングガイド３８：カバー３９：蛇腹カバー
４：重量計４０：測定台４１：モニタ
５：撮像カメラ
６１：第１の切削手段６１０：第１のスピンドル６１１：第１のハウジング
６１３：第１の切削ブレード
６２：第２の切削手段６２１：第２のハウジング
７：研削手段
８：チャックテーブル
９：研削手段９０：スピンドル９１：マウント
９２：研削ホイール９３：研削砥石

Claims

1以上の加工予定ラインが設定された被加工物の表面に溝加工を施す加工方法であって、
加工前の被加工物の重量を測定する加工前重量測定ステップと、
該加工前重量測定ステップを実施した後、該加工予定ラインに沿って所定幅の切削ブレードで被加工物の該表面に切削溝を形成する溝形成ステップと、
該溝形成ステップを実施した後被加工物の重量を測定する加工後重量測定ステップと、
該加工後重量測定ステップを実施した後、加工前の被加工物の重量と加工後の被加工物の重量との差をもとに該切削溝の深さが適正であるかを判別する判別ステップと、を備えた加工方法。

該判別ステップで該溝の深さが足りない場合に、該切削ブレードで再度該加工予定ラインに沿って切削して所望の深さに達する溝を形成する、追加工ステップをさらに備えた請求項１に記載の加工方法。