JP2009206362A - 板状物の切削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】切削ブレードの位置がずれた状態でストリートを切削することのない板状物の切削方法を提供する。
【解決手段】チャックテーブルと、切削ブレード２８が装着された切削手段と、切削ブレードの位置合わせ用基準線８４が形成された光学系を有するアライメント手段と、切削ブレードまでの距離を検出するブレード検出手段と、前記基準線８４の位置と切削ブレード２８までの距離とを記憶すると共に切削ブレードの切削送りを制御する制御手段とを具備した切削装置による板状物の切削方法であって、切削予定位置と前記基準線との位置合わせを一度実施した状態で、切削手段をインデックス送りしながら複数の切削予定位置を切削する際に、前記ブレード検出手段により切削ブレードまでの距離ｄを検出すると共に、予め測定した基準線８４と前記ブレード検出手段との間隔Ｄに対して、前記切削ブレードの位置を（ｄ−Ｄ）で補正して板状物を切削する。
【選択図】図９

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の板状物を切削する板状物の切削方法に関する。

シリコン基板にＩＣ、ＬＳＩ等の電子回路が複数形成された半導体ウエーハや、電子部品に使用される各種セラミック基板、樹脂基板、ガラス基板等の板状物はダイシング装置（切削装置）等により個々のチップに分割され、各種電子機器に広く利用されている。

ダイシング装置による板状物の切削加工では、一般的にヘアラインと呼ばれるカメラの基準線と切削予定ラインとを合わせることで加工位置の設定を行っている。その際、事前にカメラの基準線と切削ブレードの中心線を合わせる作業（ヘアライン合わせ）を実施する。

このヘアライン合わせ作業は、具体的には一度切削ブレードにて被加工物の表面に溝を加工し、その加工溝を撮像して画像処理を行って加工溝の中心を検出し、この溝の中心位置とカメラの基準線位置とのずれ量を算出し、このずれ量を座標位置に加減することにより、加工溝の中心位置とカメラの基準線位置とを合致させた原点位置を装置に記憶させることで行っている。

切削を継続すると、切削ブレードが装着されたスピンドルの高速回転に伴ってスピンドルには熱膨張が発生する。この熱膨張によって切削ブレードの位置には軸方向のずれが生じる。この位置ずれによって、切削ブレードが切削予定ライン（ストリート）から外れた位置を切削してしまい、デバイス領域を破損させたり品質を低下させたりするという問題がある。

そこで、通常ダイシング装置では、切削途中で定期的に被加工物であるウエーハに形成された加工溝をカメラで撮影し、カメラの基準線と加工溝とのずれを検出し、そのずれを加味して切削ブレードの移動を制御するようにしている。

また、特開２００５−３１１０３３号公報には、板状物の切削とは別に、板状物不存在領域に切削ブレードを切り込ませて切削傷を形成し、切削傷をアライメント手段によって検出して切削傷と基準線との位置ずれを検出する切削ブレードの位置ずれ検出方法が開示されている。
特開２００５−３１１０３３号公報 特開２００５−１９７４９２号公報

しかし、切削途中で定期的に被加工物であるウエーハに形成された加工溝をカメラで撮影し、切削ブレードの切削位置を補正する従来の方法では、切削ブレードの位置ずれが生じた状態でストリートを切削する場合があり、少なくともウエーハの一部分においてはデバイス領域を破損させてしまう可能性がある。

特許文献１に開示された方法では、板状物不存在領域を切削するため、ウエーハのデバイス領域を破損させるという恐れはないが、切削途中で切削傷を撮影するためにはエアブローを行う必要があり、エアブローを行うことで切削水中に浮遊する切削屑がウエーハに付着してしまうという問題がある。更には、定期的に加工が中断されるため、加工効率が悪いという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、切削ブレードの位置ずれが生じた状態で切削予定ラインを切削する必要がなく、加工途中で板状物にエアブローを行う必要がなく、更には加工効率を落とすことのない板状物の切削方法を提供することである。

本発明によると、板状物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された板状物を切削する切削ブレードが回転可能に装着された切削手段と、該切削ブレードの位置合わせ用基準線が形成された光学系を有し板状物の切削予定位置を検出するアライメント手段と、該切削ブレードの回転軸方向の一方側に配設され該切削ブレードまでの距離を検出するブレード検出手段と、該基準線の位置と該ブレード検出手段で検出した該切削ブレードまでの距離とを記憶し、該切削ブレードの切削送りを制御する制御手段とを具備した切削装置を用いて板状物を切削する切削方法であって、前記基準線と前記ブレード検出手段との間隔をＤに設定し、前記切削予定位置と前記基準線との位置合わせを実施し、該切削予定位置と該基準線との位置合わせが一度実施された状態で、切削予定位置間隔ずつ前記切削手段をインデックス送りしながら複数の該切削予定位置を切削する際、前記ブレード検出手段で前記切削ブレードまでの距離ｄを検出し、前記基準線と前記ブレード検出手段との間隔Ｄに対して、前記切削ブレードの位置を（ｄ−Ｄ）で補正して板状物を切削する、各工程を具備したことを特徴とする板状物の切削方法が提供される。

本発明によると、切削ブレードの位置ずれを検出するのに加工溝を必要としないため、切削ブレードに位置ずれが生じた状態で切削加工を実施することがないので、デバイス領域を破損する恐れがない。また、エアブローで被加工物である板状物を乾燥させる必要がないため、エアブローにより切削屑を板状物に付着させてしまう恐れがない。

さらに、ブレード検出手段によって加工中でも随時切削ブレードの位置ずれを検出して位置ずれの補正が可能であるため、切削加工を中断することなく加工効率を落とすことがない。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は半導体ウエーハをダイシングして個々のチップ（デバイス）に分割することのできる本発明実施形態に係る切削装置２の外観を示している。

切削装置２の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作手段４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像手段によって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示手段６が設けられている。

図２に示すように、ダイシング対象のウエーハＷの表面においては、第１のストリートＳ１と第２ストリートＳ２とが直交して形成されており、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とによって区画されて多数のデバイスＤがウエーハＷ上に形成されている。

ウエーハＷは粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周縁部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウエーハＷはダイシングテープＴを介してフレームＦに支持された状態となり、図１に示したウエーハカセット８中にウエーハが複数枚（例えば２５枚）収容される。ウエーハカセット８は上下動可能なカセットエレベータ９上に載置される。

ウエーハカセット８の後方には、ウエーハカセット８から切削前のウエーハＷを搬出するとともに、切削後のウエーハをウエーハカセット８に搬入する搬出入手段１０が配設されている。ウエーハカセット８と搬出入手段１０との間には、搬出入対象のウエーハが一時的に載置される領域である仮置き領域１２が設けられており、仮置き領域１２には、ウエーハＷを一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段１４が配設されている。

仮置き領域１２の近傍には、ウエーハＷと一体となったフレームＦを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段１６が配設されており、仮置き領域１２に搬出されたウエーハＷは、搬送手段１６により吸着されてチャックテーブル１８上に搬送され、このチャックテーブル１８に吸引されるとともに、複数の固定手段１９によりフレームＦが固定されることでチャックテーブル１８上に保持される。

チャックテーブル１８は、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル１８のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウエーハＷの切削すべきストリートを検出するアライメント手段２０が配設されている。

アライメント手段２０は、ウエーハＷの表面を撮像するＣＣＤカメラ等の撮像手段（光学系）２２を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の処理によって切削すべきストリートを検出することができる。撮像手段２２によって取得された画像は、表示手段６に表示される。

アライメント手段２０の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウエーハＷに対して切削加工を施す切削手段２４が配設されている。切削手段２４はアライメント手段２０と一体的に構成されており、両者が連動してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。

切削手段２４は、回転可能なスピンドル２６の先端に切削ブレード２８が装着されて構成され、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。切削ブレード２８は撮像手段２２の位置合わせ用基準線（ヘアライン）のＸ軸方向の延長線上に概略位置している。

図３を参照すると、スピンドルと、スピンドルに装着されるブレードマウントとの関係を示す分解斜視図が示されている。スピンドルユニット３０のスピンドルハウジング３２中には、図示しないサーボモータにより回転駆動されるスピンドル２６が回転可能に収容されている。スピンドル２６はテーパ部２６ａ及び先端小径部２６ｂを有しており、先端小径部２６ｂには雄ねじ３４が形成されている。

３６はボス部（凸部）３８と、ボス部３８と一体的に形成された固定フランジ４０とから構成されるブレードマウントであり、ボス部３８には雄ねじ４２が形成されている。さらに、ブレードマウント３６は装着穴４３を有している。

ブレードマウント３６は、装着穴４３をスピンドル２６の先端小径部２６ｂ及びテーパ部２６ａに挿入して、ナット４４を雄ねじ３４に螺合して締め付けることにより、図４に示すようにスピンドル２６の先端部に取り付けられる。

図４はブレードマウント３６が固定されたスピンドル２６と、切削ブレード２８との装着関係を示す分解斜視図である。切削ブレード２８はハブブレードと呼ばれ、円形ハブ４８を有する円形基台４６の外周にニッケル母材中にダイヤモンド砥粒が分散された切刃５０が電着されて構成されている。

切削ブレード２８の装着穴５２をブレードマウント３６のボス部３８に挿入し、固定ナット５４をボス部３８の雄ねじ４２に螺合して締め付けることにより、図５に示すように切削ブレード２８がスピンドル２６に取り付けられる。

図６を参照すると、切削ブレード２８が装着された切削手段２４の拡大斜視図が示されている。６０は切削ブレード２８をカバーするブレードカバーであり、このブレードカバー６０には切削ブレード２８の側面に沿って伸長する図示しない切削水ノズルが取り付けられている。切削水が、パイプ７２を介して図示しない切削水ノズルに供給される。

６２は着脱カバーであり、ねじ６４によりブレードカバー６０に取り付けられる。着脱カバー６２は、ブレードカバー６０に取り付けられた際、切削ブレード２８の側面に沿って伸長する切削水ノズル７０を有している。切削水は、パイプ７４を介して切削水ノズル７０に供給される。

６６はブレード検出ブロックであり、ねじ６８によりブレードカバー６０に取り付けられる。ブレード検出ブロック６６には図７に示すように、切削ブレード２８の回転軸方向の一方側に位置するように、切削ブレード２８までの距離を検出するブレード検出手段８０が取り付けられている。

好ましくは、ブレード検出手段８０は図示するように装置の奥側（図７で左側）に取り付けるのが良い。これは、切削ブレード２８交換時に、切削ブレード２８の切刃５０とブレード検出手段８０との接触を避け易いためである。

ブレード検出手段８０としては、例えば静電容量センサ、渦電流計、レーザ干渉計等を採用可能である。ブレード検出ブロック６６はスピンドルハウジング３２に固定されたブレードカバー６０に取り付けられており、ＣＣＤカメラ等の撮像手段２２はスピンドルハウジング３２に固定されているため、撮像手段２２とブレード検出手段８０との位置関係は常に一定である。

このように構成された切削装置２において、ウエーハカセット８に収容されたウエーハＷは、搬出入手段１０によってフレームＦが挟持され、搬出入手段１０が装置後方（Ｙ軸方向）に移動し、仮置き領域１２においてその挟持が解除されることにより、仮置き領域１２に載置される。そして、位置合わせ手段１４が互いに接近する方向に移動することにより、ウエーハＷが一定の位置に位置づけられる。

次いで、搬送手段１６によってフレームＦは吸着され、搬送手段１６が旋回することによりフレームＦと一体となったウエーハＷがチャックテーブル１８に搬送されてチャックテーブル１８により保持される。そして、チャックテーブル１８がＸ軸方向に移動してウエーハＷは撮像手段（光学系）２２の直下に位置づけられる。

ウエーハＷが概ね撮像手段２２の直下に位置づけられると、撮像手段２２によってウエーハＷの表面が撮像され、チャックテーブル１８をＸ軸方向に移動させるとともに撮像手段２２をＹ軸方向に移動させながら、コントローラに予め記憶させておいたストリートの画像と撮像手段２２により取得した実際の画像とのパターンマッチングがコントローラにおいて行われ、ウエーハＷの表面に形成された切削予定領域であるストリートＳ１又はＳ２が検出される。

撮像手段２２はブレードの位置合わせ用の基準線を予め有しており、パターンマッチングにおいては、検出された切削すべきストリートＳ１又はＳ２の中央と基準線とが合致するようにソフト的に調整する。

すなわち、一般的に基準線とブレードマウント３６に装着された切削ブレード２８のＹ座標とは完全に一致しないため、基準線と切削ブレード２８とのＹ軸方向のずれ量を補正値としてコントローラに記憶させておき、その補正値を加減することにより、ストリートＳ１又はＳ２の中央と基準線とを合致させる。

本実施形態においては、装置組立時に、ブレード検出ブロック６６をブレードカバー６０に固定すると、ブレード検出手段８０と撮像手段２２の基準線８４とのＹ軸方向の位置関係が固定されるため、ブレード検出手段８０と基準線８４との間隔Ｄが設定され、この間隔Ｄをコントローラのメモリに記憶する。この間隔Ｄは、ブレード検出ブロック６６がブレードカバー６０に固定されている限り、常に一定である。８２は撮像手段２２の視野である。

さらに、新たな切削ブレード２８をブレードマウント３６に装着すると、ブレード検出手段８０で、ブレード検出手段８０から切削ブレード２８までの距離ｄ１を検出し、このｄ１もコントローラのメモリに記憶する。

上述したように、切削ブレード２８をブレードマウント３６に装着すると、一般的に基準線８４と切削ブレード２８とのＹ軸方向の座標は完全には一致しない。従って、Ｄ＝ｄ１とは物理的にはならないが、基準線８４と切削ブレード２８とのＹ軸方向のずれ量を補正値としてコントローラに記憶し、その補正値を加減することにより、切削予定位置（ストリート）の中心位置と基準線８４とをソフト的に位置合わせをする。すなわち、ｄ１−Ｄが０となるように補正する。

切削しようとするストリートと切削ブレード２８との位置合わせが行われた状態で、チャックテーブル１８をＸ軸方向に移動させるとともに、切削ブレード２８を高速回転させながら切削手段２４を下降させると、位置合わせされたストリートが切削される。

図８に示すように、メモリに記憶されたストリートピッチずつ切削手段２４をＹ軸方向にインデックス送りにしながら切削を行うことにより、同方向のストリートＳ１が全て切削される。更に、チャックテーブル１８を９０°回転させてから、上記と同様の切削を行うと、ストリートＳ２も全て切削され、個々のデバイスＤに分割される。

切削が終了したウエーハＷはチャックテーブル１８をＸ軸方向に移動してから、Ｙ軸方向に移動可能な搬送手段２５により把持されて洗浄装置２７まで搬送される。洗浄装置２７では、洗浄ノズルから水を噴射しながらウエーハＷを低速回転（例えば３００ｒｐｍ）させることによりウエーハを洗浄する。

洗浄後、ウエーハＷを高速回転（例えば３０００ｒｐｍ）させながら、エアノズルからエアを噴出させてウエーハＷを乾燥させた後、搬送手段１６によりウエーハＷを吸着して仮置き領域１２に戻し、更に搬出入手段１０によりウエーハカセット８の元の収納場所にウエーハＷが戻される。

切削を継続すると、スピンドル２６の高速回転によりスピンドル２６が熱膨張し、図９（Ｂ）に示すように、スピンドル２６に装着された切削ブレード２８のＹ軸方向の位置にずれが生じる。

熱膨張につれて、ブレード検出手段８０から切削ブレード２８までの距離ｄは変化するが、本実施形態ではこの変化する距離ｄを常にあるいは必要に応じて検出しているため、スピンドル２６が熱膨張により伸びて切削ブレード２８の位置ずれが発生した場合には、切削ブレード２８の位置を（ｄ−Ｄ）で補正すると、切削ブレード２８をストリートＳ１又はＳ２の中心に位置付けることができる。このような切削ブレード２８の位置ずれの補正は切削開始時に常に行うようにしても良いし、又は定期的に行うようにしても良い。

上述した本実施形態によると、切削ブレード２８の位置ずれを検出するのに従来のように切削加工溝を形成する必要がないため、切削ブレード２８に位置ずれが生じた状態でウエーハＷの切削加工をすることが防止される。また、エアブローで切削加工溝近辺の切削水を吹き飛ばす必要がないため、切削屑をウエーハＷに付着させてしまうことがない。

さらに、ブレード検出手段８０によって切削加工中でも随時切削ブレード２８の位置ずれを検出して位置ずれの補正が可能であるため、加工を中断する必要がなく加工効率を落とすことがない。

本発明実施形態に係る切削装置の外観斜視図である。 フレームと一体化されたウエーハを示す斜視図である。 スピンドルユニットと、スピンドルに固定されるべきブレードマウントとの関係を示す分解斜視図である。 スピンドルユニットと、スピンドルに装着されるべき切削ブレードとの関係を示す分解斜視図である。 切削ブレードがスピンドルに装着された状態の斜視図である。 切削手段の拡大斜視図である。 切削ブレードとブレード検出手段の位置関係を示す図である。 切削ブレードによりウエーハをストリートに沿って切削する様子を示す斜視図である。 本発明の切削方法を説明するための説明図である。

符号の説明

２ 切削装置
１８ チャックテーブル
２４ 切削手段
２６ スピンドル
２８ 切削ブレード
３０ スピンドルユニット
３６ ブレードマウント
４０ 固定ブラケット
５４ 固定ナット
６６ ブレード検出ブロック
８０ ブレード検出手段
８４ 位置合わせ用基準線（ヘアライン）

Claims (1)

1. 板状物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された板状物を切削する切削ブレードが回転可能に装着された切削手段と、該切削ブレードの位置合わせ用基準線が形成された光学系を有し板状物の切削予定位置を検出するアライメント手段と、該切削ブレードの回転軸方向の一方側に配設され該切削ブレードまでの距離を検出するブレード検出手段と、該基準線の位置と該ブレード検出手段で検出した該切削ブレードまでの距離とを記憶し、該切削ブレードの切削送りを制御する制御手段とを具備した切削装置を用いて板状物を切削する切削方法であって、
   前記基準線と前記ブレード検出手段との間隔をＤに設定し、
   前記切削予定位置と前記基準線との位置合わせを実施し、
   該切削予定位置と該基準線との位置合わせが一度実施された状態で、切削予定位置間隔ずつ前記切削手段をインデックス送りしながら複数の該切削予定位置を切削する際、前記ブレード検出手段で前記切削ブレードまでの距離ｄを検出し、
   前記基準線と前記ブレード検出手段との間隔Ｄに対して、前記切削ブレードの位置を（ｄ−Ｄ）で補正して板状物を切削する、
   各工程を具備したことを特徴とする板状物の切削方法。

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