特許 6184162 切削方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6184162

(24)【登録日】2017年8月4日

(45)【発行日】2017年8月23日

(54)【発明の名称】切削方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/301 20060101AFI20170814BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/78 F

   H01L21/78 L

【請求項の数】3

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-99953(P2013-99953)

(22)【出願日】2013年5月10日

(65)【公開番号】特開2014-220445(P2014-220445A)

(43)【公開日】2014年11月20日

【審査請求日】2016年3月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】100075384

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 昂

(72)【発明者】

【氏名】紀 祐司

【審査官】 宮久保 博幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−２６９１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２４１８４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１６９０１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被切削物を保持する保持手段と、回転駆動されるスピンドルと該スピンドルの先端に装着され該保持手段に保持された被切削物を切削する切削ブレードとを有する切削手段と、該保持手段を該切削手段に対して相対的に切削送りする切削送り手段と、該保持手段に保持された被切削物を該切削手段で切削した際の切削状態を検出する切削状態検出手段と、最適切削条件を選定する最適切削条件選定部及び該被切削物を切削する切削条件として該最適切削条件を設定する切削条件設定部を含む制御手段と、を備えた切削装置を用いて被切削物を切削する切削方法であって、
被切削物を該保持手段で保持する保持ステップと、
該保持手段に保持された被切削物の外周余剰領域を複数の可変パラメータを含む切削条件の各パラメータを変えて複数の互いに異なる切削条件で切削して切削溝を形成する予備切削ステップと、
該予備切削ステップで切削した際の切削状態をそれぞれ検出し、検出された切削状態を該制御手段に記憶させる切削状態検出ステップと、
該切削状態検出ステップで検出され該制御手段に記憶された切削状態に基づいて該最適切削条件選定部で最適な切削条件を選定する最適切削条件選定ステップと、
該最適切削条件選定ステップで選定された該最適な切削条件を該切削条件設定部で被切削物を切削する切削条件として設定する切削条件設定ステップと、
該切削条件設定ステップで設定された切削条件で被切削物を切削する本切削ステップと、
を備えたことを特徴とする切削方法。

【請求項2】

前記複数の予備切削条件は、互いに前記スピンドルの回転数又は前記切削送り手段の切削送り速度が異なる請求項１記載の切削方法。

【請求項3】

前記切削状態検出切削手段は撮像手段を含み、
前記切削状態検出ステップでは、被切削物の上面を該撮像手段で撮像し前記予備切削ステップで形成された前記切削溝に形成されるチッピングのサイズを切削状態として検出する請求項１又は２記載の切削方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウエーハ等の板状被切削物の切削方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、半導体デバイスの製造プロセスでは、表面に形成された格子状の分割予定ラインで区画された各領域にＬＳＩ等のデバイスが形成された半導体ウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みへ薄化される。

【0003】

その後、薄化された半導体ウエーハは、切削装置によって分割予定ラインが切削されて個々のデバイスチップへと分割され、分割されたデバイスチップは携帯電話、パソコン等の各種電子機器に広く利用されている。

【0004】

切削装置としては、ダイアモンドやＣＢＮ（Ｃｕｂｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ）等の超砥粒を樹脂や金属等で固めた切削ブレードを含む切削手段を備えたダイサーと称されるダイシング装置が広く使用されている。切削装置では、切削ブレードが例えば３００００ｒｐｍの高速で回転しつつ分割予定ラインに沿って被加工物へ切り込むことで切削が遂行される。

【0005】

ところで、切削装置の切削対象となる被切削物は、半導体ウエーハ等のウエーハのみでなく、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被切削物も切削装置で個々のチップに分割される。

【0006】

このように切削装置の切削対象となる板状の被切削物は、多くの種類があるため、作業者は切削を始める前に最適な切削条件を設定する必要がある。この切削条件の設定には、従来はウエーハであればデバイスが形成されていない外周余剰領域をスピンドル回転数、送り速度等の切削条件を変えて複数回切削し、顕微鏡で切削溝のチッピングサイズを観察し、チッピングサイズが最も小さい切削条件を選定するようにしていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００１−２９８０００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし、切削条件にはスピンドル回転数、送り速度等の複数の可変パラメータがあるため、全条件を逐一作業者が試してみて最適な切削条件を見つけるのは非常に手間が掛かるという問題があった。

【0009】

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、最適な切削条件を見出す際に作業者の負担を軽減可能な切削方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明によると、被切削物を保持する保持手段と、回転駆動されるスピンドルと該スピンドルの先端に装着され該保持手段に保持された被切削物を切削する切削ブレードとを有する切削手段と、該保持手段を該切削手段に対して相対的に切削送りする切削送り手段と、該保持手段に保持された被切削物を該切削手段で切削した際の切削状態を検出する切削状態検出手段と、最適切削条件を選定する最適切削条件選定部及び該被切削物を切削する切削条件として該最適切削条件を設定する切削条件設定部を含む制御手段と、を備えた切削装置を用いて被切削物を切削する切削方法であって、被切削物を該保持手段で保持する保持ステップと、該保持手段に保持された被切削物の外周余剰領域を複数の可変パラメータを含む切削条件の各パラメータを変えて複数の互いに異なる切削条件で切削して切削溝を形成する予備切削ステップと、該予備切削ステップで切削した際の切削状態をそれぞれ検出し、検出された切削状態を該制御手段に記憶させる切削状態検出ステップと、該切削状態検出ステップで検出され該制御手段に記憶された切削状態に基づいて該最適切削条件選定部で最適な切削条件を選定する最適切削条件選定ステップと、該最適切削条件選定ステップで選定された該最適な切削条件を該切削条件設定部で被切削物を切削する切削条件として設定する切削条件設定ステップと、該切削条件設定ステップで設定された切削条件で被切削物を切削する本切削ステップと、を備えたことを特徴とする切削方法が提供される。

【0011】

好ましくは、複数の予備切削条件は、互いにスピンドルの回転数又は切削送り手段の切削送り速度が異なる切削条件である。好ましくは、切削状態検出切削手段は撮像手段を含み、切削状態検出ステップでは、被切削物の上面を撮像手段で撮像し予備切削ステップで形成された切削溝に形成されるチッピングのサイズを切削状態として検出する。

【発明の効果】

【0012】

本発明の切削方法は、予備切削ステップで切削した際の切削状態をそれぞれ検出する切削状態検出ステップと、切削状態検出ステップで検出された切削状態に基づいて最適な切削条件を選定する最適切削条件選定ステップを含んでおり、選定された最適切削条件を被切削物を切削する切削条件として設定するため、作業者の負担を減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】切削装置の斜視図である。

【図2】予備切削ステップ及び切削状態検出ステップを説明する模式図である。

【図3】本切削ステップを示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明の切削方法を実施するのに適した切削装置２の斜視図が示されている。切削装置２は、静止基台４上に搭載されたＸ軸方向に伸長する一対のガイドレール６を含んでいる。

【0015】

Ｘ軸移動ブロック８は、ボール螺子１０及びパルスモータ１２とから構成される切削送り機構（切削送り手段）１４によりガイドレール１６に案内されて加工送り方向、即ちＸ軸方向に移動される。Ｘ軸移動ブロック８上には円筒状支持部材２２を介してチャックテーブル２０が搭載されている。

【0016】

チャックテーブル２０は多孔性セラミックス等から形成された吸着部（吸着チャック）２４を有している。チャックテーブル２０には図３に示す環状フレームＦをクランプする複数（本実施形態では４個）のクランプ２６が配設されている。

【0017】

図２に示すように、切削装置２の切削対象である半導体ウエーハ１１の表面１１ａにおいては、格子状に形成された複数の分割予定ライン（ストリート）１３によって区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されており、ウエーハ１１は複数のデバイス１５が形成されたデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９とその表面１１ａに有している。

【0018】

ウエーハ１１の切削を実施するのにあたり、図３に示すように、ウエーハ１１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の外周部は環状フレームＦに貼着されてウエーハユニット２１が形成される。

【0019】

これにより、ウエーハ１１はダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持された状態となり、図１に示すクランプ２６により環状フレームＦをクランプすることにより、ウエーハユニット２１はチャックテーブル２０上に支持固定される。

【0020】

切削送り機構１４は、ガイドレール６に沿って静止基台４上に配設されたスケール１６と、スケール１６のＸ座標値を読みとるＸ軸移動ブロック８の下面に配設された読み取りヘッド１８とを含んでいる。読み取りヘッド１８は切削装置２のコントローラ５６に接続されている。

【0021】

静止基台４上には更に、Ｙ軸方向に伸長する一対のガイドレール２８が固定されている。Ｙ軸移動ブロック３０は、ボール螺子３２及びパルスモータ３４とから構成されるＹ軸送り機構（割り出し送り機構）３６によりガイドレール２８に案内されてＹ軸方向に移動される。

【0022】

Ｙ軸移動ブロック３０にはＺ軸方向に伸長する一対の（一本のみ図示）ガイドレール３８が形成されている。Ｚ軸移動ブロック４０は、図示しないボール螺子とパルスモータ４２から構成されるＺ軸送り機構４４によりガイドレール３８に案内されてＺ軸方向に移動される。

【0023】

４６は切削ユニット（切削手段）であり、切削ユニット４６のスピンドルハウジング４８がＺ軸移動ブロック４０中に挿入されて支持されている。スピンドルハウジング４８中にはスピンドル４９（図３参照）が収容されて、エアベアリングにより回転可能に支持されている。スピンドル４９はスピンドルハウジング４８中に収容された図示しないモータにより回転駆動され、スピンドル４９の先端部には切削ブレード５０が着脱可能に装着されている。

【0024】

スピンドルハウジング４８にはアライメントユニット（アライメント手段）５２が搭載されている。アライメントユニット５２はチャックテーブル２０に保持されたウエーハ１１を撮像する撮像ユニット（撮像手段）５４を有している。切削ブレード５０と撮像ユニット５４はＸ軸方向に整列して配置されている。撮像ユニット５９は顕微鏡及びＣＣＤカメラ等のカメラを有しており、切削状態検出手段として用いられる。

【0025】

コントローラ（制御手段）５６は、複数の予備切削条件にてウエーハ１１に予備切削を施した際に撮像ユニット５４で検出された切削状態に基づいて最適切削条件を選定する最適切削条件選定部５８と、最適切削条件選定部５８で選定された最適切削条件をウエーハ１１を切削する切削条件として設定する切削条件設定部６０とを含んでいる。

【0026】

本発明の切削方法では、まず、チャックテーブル２０に保持されたウエーハ１１を複数の互いに異なる予備切削条件で切削する予備切削ステップを実施する。本実施形態では、この予備切削条件として一次予備切削条件と二次予備切削条件を含んでいる。

【0027】

好ましくは、予備切削（テストカット）は、図２に示すようにウエーハ１１の外周余剰領域１９で実施する。まず、一次予備切削条件として切削送り速度を一定（例えば５０ｍｍ／ｓ）に保ち、スピンドル回転数を２００００ｒｐｍ〜４００００ｒｐｍの範囲内で切削装置２のコントローラ５６が２０００ｒｐｍ毎に自動的に増加して、ウエーハ１１の外周余剰領域１９に複数の予備切削溝２３を形成する。

【0028】

本実施形態では、一次予備切削条件を表１に示すように設定し、スピンドル負荷電流値が許容値２Ａを越えない範囲で最もチッピングサイズが小さい切削条件を、最適切削条件選定部５８で一次予備切削時の最適切削条件として選定する。

【0029】

【表1】

【0030】

一次予備切削条件を変えて複数の予備切削溝２３を形成し、撮像ユニット５４で複数の予備切削溝２３を撮像する。次いで、撮像画像から平均チッピングサイズを検出しこれをコントローラ５６のメモリに記憶する。

【0031】

予備切削溝２３の幅は略一様であるため、切削溝２３のエッジから突出した長さをチッピングサイズとして検出した。表１から、スピンドル負荷電流値の許容値２Ａを越えない範囲で最も平均チッピングサイズが小さかった条件１１を、最適切削条件選定部で一時予備切削時の最適切削条件として選定した。

【0032】

次いで、スピンドル回転数を４００００ｒｐｍに設定し、切削送り速度５０ｍｍ／ｓ〜９０ｍｍ／ｓの範囲内で１０ｍｍ／ｓ毎に変更し、二次予備切削を実施した。この二次予備切削は、例えば図２に示すウエーハ１１を９０度回転し、一時予備切削が実施されていない外周余剰領域１９を切削するのが好ましい。

【0033】

【表2】

【0034】

二次予備切削での選定条件は、平均チッピングサイズの許容値を４０μｍとして設定して、送り速度１０ｍｍ／秒毎に変更して平均チッピングサイズとスピンドル負荷電流値を検出した。

【0035】

表２を観察すると明らかなように、平均チッピングサイズの平均値が４０を超えずしかもスピンドル負荷電流値が２Ａ以下である条件３を二次予備切削時の最適切削条件であると最適切削条件選定部５８で選定した。

【0036】

本実施形態では、一次予備切削及び二次予備切削を実施して、それぞれの最適予備切削条件を最適切削条件選定部５８で最適切削条件として選定し、この最適切削条件を切削条件設定部６０でウエーハ１１を切削する切削条件として設定する。

【0037】

このように本実施形態の切削方法では、２０００ｒｐｍ単位でスピンドルの回転数を切削装置２が自動で振り、その際のスピンドル負荷電流値及びカーフチェック結果の平均チッピングサイズ等のデータをコントローラ５６が取得し、最適なスピンドル回転数を算出する。次にその最適なスピンドルの回転数で切削送り速度を１０ｍｍ／秒単位で変化させて、切削送り速度の最適化を行っている。

【0038】

切削状態検出手段が検出する切削状態としては、上述した実施形態ではスピンドル４９の負荷電流値及び撮像ユニット５４でのカーフチェックで実施しているが、予備切削ステップでの切削状態の検出として、ＡＥセンサーでの切削中の切削音を切削状態として検出すること、或いはＮＣＳで切削ブレード摩耗量を切削状態として検出するようにしてもよい。

【0039】

切削条件設定後、設定された切削条件でウエーハ１１を切削する本切削ステップを実施する。この本切削ステップでは、図３に示すように、切削装置のチャックテーブル２０でダイシングテープＴを介して半導体ウエーハ１１を吸引保持し、切削ブレード５０を矢印Ａ方向に４００００ｒｐｍで回転させながらダイシングテープＴまで切り込ませつつ、チャックテーブル２０を矢印Ｘ１方向に７０ｍｍ／ｓの切削送り速度で切削送りしながら、分割予定ライン１３に沿ってウエーハ１１を切削して切削溝２５を形成する。

【0040】

切削ユニット４６を分割予定ライン１３のピッチずつ割り出し送りしながら、第１の方向に伸長する分割予定ライン１３を上述した条件で全て切削する。次いで、チャックテーブル２０を９０度回転してから、第１の方向と直交する第２の方向に伸長する分割予定ライン１３を全て切削して、ウエーハ１１を個々のデバイスチップ１５に分割する。

【0041】

上述した実施形態では、予備切削条件として一次予備切削条件及び二次予備切削条件を設定しているが、予備切削は一次及び二次の予備切削を必ずしも実施する必要はなく、予め最適な切削送り速度が判明している場合には、最適なスピンドル回転数を求める一次予備切削だけを実施するようにしてもよい。或いは、予めスピンドルの最適回転数が判明している場合には、最適な切削送り速度を求める二次予備切削だけを実施するようにしてもよい。

【0042】

上述した実施形態では、本発明の切削方法を半導体ウエーハ１１に適用した例について説明したが、本発明の切削方法の被加工物は半導体ウエーハ１１に限定されるものではなく、光デバイスウエーハ等の他のウエーハ、セラミックス基板、ガラス基板等の他の板状被加工物の切削にも同様に適用することができる。

【0043】

また、上述した実施形態では、同一の半導体ウエーハに予備切削ステップと本切削ステップとを施しているが、予備切削ステップと本切削ステップとを異なる半導体ウエーハで行ってもよく、その場合、予備切削ステップは本切削ステップを施すウエーハと同材質、同一サイズ、同一厚みのウエーハで行うようにすればよい。

【符号の説明】

【0044】

１１ 半導体ウエーハ
１３ 分割予定ライン
１５ デバイス
１７ デバイス領域
１９ 外周余剰領域
２０ チャックテーブル
２１ デバイスユニット
２３ 予備切削溝
２５ 切削溝
４６ 切削ユニット
５０ 切削ブレード
５６ コントローラ
５８ 最適切削条件選定部
６０ 切削条件設定部

【図1】

【図2】

【図3】