JP6562670B2 - 被加工物の切削方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の板状被加工物を切削ブレードで切削する被加工物の切削方法に関する。

複数の半導体デバイスが表面に形成された半導体ウェーハや光デバイスが形成された光デバイスウェーハ、ガラス、セラミックス、樹脂基板等を個々のチップへと分割する際には切削ブレードを備えた切削装置が使用される。

切削装置に用いられる切削ブレードの切り刃は、ダイヤモンド等の砥粒をメッキで固定するか或いは金属、樹脂等のボンド材によって固定して形成され、被加工物の切削によって自生発刃が促され、一定の切れ味を保ちながら、砥粒で被加工物を破砕しつつ切削していく。

破砕による加工のため、切削溝の両側には欠け（チッピング）が発生する。チッピングが被加工物の分割予定ラインを超えるとデバイス不良が発生するため、被加工物の切削加工中適宜切削溝を撮像して観察し、チッピングサイズのチェックを行っている（例えば、特開２００９−２４６０１５号公報参照）。

切削溝の観察はカーフチェックと呼ばれ、チッピングの大きさを測定し、チッピングが許容範囲より大きい場合にはエラー表示を行い、オペレータがウェーハの切削溝（カーフ）の状態を目視で観察する。

その結果、チッピングがデバイスまで及んでいないと判断した場合には、そのまま製品として使用可能とするが、チッピングがデバイスまで及んでいると判断した場合には、使えなくなった部分を排除する等の処置を取ると共に、チッピング発生の原因となる切削ブレードの交換を行うことになる。

特開２００９−２４６０１５号公報

切削加工では、切削ブレードの切り刃の状態及び各種加工条件（被加工物の膜の種類、送り速度、切削ブレードの回転数、切り込み深さ、砥粒径、ボンド材等）によって切削溝の状態が変動する。

例えば、デバイスが形成されていない所謂ダミーウェーハ（ミラーウェーハ）に比較して、Ｌｏｗ−ｋ膜等の低誘電率絶縁膜が複数層積層された半導体ウェーハでは、表面のチッピングが発生しにくく、発生したとしても小さなチッピングに抑えられる場合がある。

しかしながら、ウェーハ等の被加工物の表面に表れない異常、例えば切断面にクラックが発生していたりすることがあり、切削加工中に発見しにくいこうした切削溝の側面のクラックの発見は課題となっている。

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、被加工物の切削では発見しにくい加工状況の不良を迅速に発見することが可能な被加工物の切削方法を提供することである。

本発明によると、格子状に形成された複数の分割予定ラインで区画された表面の各領域にデバイスが形成された被加工物を切削する被加工物の切削方法であって、第１チャックテーブルで被加工物を保持する被加工物保持ステップと、該第１チャックテーブルと別に設けられた第２チャックテーブルで、デバイスが形成されておらず研磨により鏡面加工された表面を有するミラーウェーハであるダミーウェーハの該表面が露出するように該ダミーウェーハを保持するダミーウェーハ保持ステップと、該第１チャックテーブルで保持された被加工物を分割予定ラインに沿って切削ブレードで切削する切削ステップと、該切削ステップで、該被加工物を所定枚数切削加工した後、又は、該被加工物の切削加工を所定時間継続した後、該第２チャックテーブルで保持されたダミーウェーハを該切削ブレードで切削するダミーウェーハ切削ステップと、該ダミーウェーハ切削ステップで形成された切削溝を撮像手段で撮像して撮像画像を取得する撮像ステップと、該撮像画像の切削溝の両側に形成された欠けの状態から該切削ブレードの状態を判定する判定ステップと、を備え、該切削ブレードの状態が異常なしと判定された場合は、引き続き切削ステップを実施し、該切削ブレードの状態が異常ありと判定された場合は、被加工物の切削を中止することを特徴とする被加工物の切削方法が提供される。

好ましくは、該判定ステップでは、該欠けの長さ又は幅、該欠けの数、該欠けの面積の何れかの要素に基づいて該切削ブレードの状態を判定する。また、格子状に形成された複数の分割予定ラインで区画された表面の各領域にデバイスが形成された被加工物を切削する被加工物の切削方法であって、第１チャックテーブルで被加工物を保持する被加工物保持ステップと、該第１チャックテーブルと別に設けられた第２チャックテーブルで、デバイスが形成されておらず研磨により鏡面加工された表面を有するミラーウェーハであるダミーウェーハの該表面が露出するように該ダミーウェーハを保持するダミーウェーハ保持ステップと、該第１チャックテーブルで保持された被加工物を分割予定ラインに沿って切削ブレードで切削する切削ステップと、該第２チャックテーブルで保持されたダミーウェーハを該切削ブレードで切削するダミーウェーハ切削ステップと、該ダミーウェーハ切削ステップで形成された切削溝を撮像手段で撮像して撮像画像を取得する撮像ステップと、該撮像画像の切削溝の両側に形成された欠けの状態から該切削ブレードの状態を判定する判定ステップと、を備え、該切削ブレードの状態が異常なしと判定された場合は、引き続き切削ステップを実施し、該切削ブレードの状態が異常ありと判定された場合は、被加工物の切削を中止し、該ダミーウェーハ切削ステップでの該ダミーウェーハの加工送り速度は、該切削ステップでの該被加工物の加工送り速度よりも大きい、被加工物の切削方法が提供される。

本発明によると、被加工物を切削加工している際に、適宜のタイミングで、表面が研磨により鏡面加工されたダミーウェーハを切削し、ダミーウェーハの切削溝のチッピングの発生状況を確認することで、被加工物では発見しにくい加工状況の不良を迅速に発見することができるという効果を奏する。

本発明の切削方法を実施するのに適した切削装置の斜視図である。 ウェーハユニットの斜視図である。 ウェーハを切削加工している状態を示す一部断面側面図である。 ダミーウェーハを切削加工している状態を示す一部断面側面図である。 図５（Ａ）は異常なしと判定する際のダミーウェーハの撮像画像を示す図、図５（Ｂ）は異常なしと判定する際の半導体ウェーハの撮像画像示す図である。 図６（Ａ）は異状ありと判定する際のダミーウェーハの撮像画像を示す図、図６（Ｂ）は異状ありと判定する際の半導体ウェーハの撮像画像を示す図である。

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２つの切削ブレードが対向して配設されたフェイシングデュアルスピンドルタイプの切削装置である。

切削装置２のベース４には、チャックテーブル（第１チャックテーブル）６が図示しない加工送り機構によりＸ軸方向に往復動可能に配設されている。チャックテーブル６はＳＵＳ等の金属から形成された枠体８内にポーラスセラミックス等から形成された吸引保持部１０が配設されて構成されている。

チャックテーブル６の周囲には複数のクランプ１２及びウォーターカバー１４が配設されており、このウォーターカバー１４とベース４にわたり蛇腹１６が連結されている。チャックテーブル６に隣接して、ウォーターカバー１４上にダミーウェーハを保持するサブチャックテーブル（第２チャックテーブル）１８が配設されている。

図２を参照すると、ウェーハユニット１７の斜視図が示されている。ウェーハユニット１７は、外周部が環状フレームＦに貼着されたダイシングテープＴに半導体ウェーハ（以下、単にウェーハと称することがある）１１の裏面を貼着して構成されている。ウェーハ１１の表面には格子状に形成された複数の分割予定ライン１３によって区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

図２に示したウェーハユニット１７では、被加工物として半導体ウェーハ１１を採用した例について示したが、被加工物は半導体ウェーハ１１に限定されるものではなく、表面に複数の光デバイスが形成された光デバイスウェーハ等の他のウェーハ、表面に複数のデバイスが形成されたセラミックス基板、樹脂基板等の板状の被加工物を含むものである。

再び図１を参照すると、ウェーハユニット１７はカセット２０内に複数枚収容され、複数枚のウェーハユニット１７を収容したカセット２０は上下動可能なカセットエレベータ２２上に載置される。

ベース４の後方には門型形状のコラム２４が立設されている。コラム２４にはＹ軸方向に伸長する一対のガイドレール２６が固定されている。コラム２４には第１Ｙ軸移動ブロック２８が、ボールねじ３０と図示しないパルスモータとからなる第１Ｙ軸移動機構３４によりガイドレール２６に案内されてＹ軸方向に移動可能に搭載されている。

第１Ｙ軸移動ブロック２８にはＺ軸方向に伸長する一対のガイドレール３６が固定されている。第１Ｙ軸移動ブロック２８上には、第１Ｚ軸移動ブロック３８がボールねじ４０とパルスモータ４２とからなる第１Ｚ軸移動機構４４によりガイドレール３６に案内されてＺ軸方向に移動可能に搭載されている。

第１Ｚ軸移動ブロック３８には第１切削ユニット４６及び第１撮像ユニット５２が取り付けられている。第１切削ユニット４６は、図３に示すように、図示しないモータにより回転駆動されるスピンドル４８の先端部に第１切削ブレード５０を着脱可能に装着して構成されている。

門型コラム２４には更に、第２Ｙ軸移動ブロック２８ａがボールねじ３０ａとパルスモータ３２ａとからなる第２Ｙ軸移動機構３４ａによりガイドレール２６に案内されてＹ軸方向に移動可能に搭載されている。

第２Ｙ軸移動ブロック２８ａにはＺ軸方向に伸長する一対のガイドレール３６ａが固定されている。第２Ｙ軸移動ブロック２８ａ上には、第２Ｚ軸移動ブロック３８ａがボールねじ４０ａ及びパルスモータ４２ａからなる第２Ｚ軸移動機構４４ａによりガイドレール３６ａに案内されてＺ軸方向に移動可能に搭載されている。

第２Ｚ軸移動ブロック３８ａには第２切削ユニット４６ａ及び第２撮像ユニット５２ａが取り付けられている。第２切削ユニット４６ａは、図３に示すように、図示しないモータにより回転駆動されるスピンドル４８ａの先端部に第２切削ブレード５０ａが着脱可能に装着されて構成されている。

５４はスピンナーテーブル５６を有するスピンナー洗浄ユニットであり、切削加工後のウェーハ１１をスピンナーテーブル５６で吸引保持してスピンナー洗浄し、洗浄後更にスピン乾燥するものである。

このように構成された切削装置２を使用して実施する本発明の被加工物の切削方法について以下に説明する。まず、チャックテーブル（第１チャックテーブル）６で表面にデバイス１５が形成されたウェーハ１１を保持する保持ステップと、サブチャックテーブル（第２チャックテーブル）１８でダミーウェーハを保持するダミーウェーハ保持ステップを実施する。ダミーウェーハ保持ステップでは、ダミーウェーハの研磨された面を露出して保持する。

次いで、チャックテーブル６に保持されたウェーハ１１の分割予定ライン１３を切削ブレードで切削する切削ステップを実施する。この切削ステップは、本実施形態の切削装置２では、例えば図３に示すように、第２切削ブレード５０ａでウェーハ１１の分割予定ライン１３をハーフカットして切削溝１９を形成した後、第１切削ブレード５０で切削溝１９の底部をフルカットして切削溝２１を形成するステップカットで実施する。

第１切削ユニット４６及び第２切削ユニット４６ａをＹ軸方向に割り出し送りしながら同様なステップカットを次々と実施して、第１の方向に伸長する分割予定ライン１３に沿って切削溝２１を形成する。

切削ステップの途中で、適度なタイミングで（例えば、分割予定ライン１３を２０本切削後）、第１撮像ユニット５２又は第２撮像ユニット５２ａで切削溝１９や２１を撮像して、切削溝１９や２１の周囲に表れるチッピングの大きさ等をチェックするカーフチェックを実施しながらウェーハ１１の第１の方向に伸長する分割予定ライン１３を次々と切削する。

第１の方向に伸長する分割予定ライン１３の切削終了後、チャックテーブル６を９０°回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する分割予定ライン１３について同様な切削ステップを実施し、ウェーハ１１をデバイスチップに分割する。

ウェーハ１１の表面に表れるチッピングは上述したカーフチェックにより検出可能であるが、分割予定ライン１３にＬｏｗ−ｋ膜等の低誘電率絶縁膜が複数層積層された半導体ウェーハ１１では、表面のチッピングが発生しにくく、発生したとしても小さなチッピングに抑えられる傾向がある。従って、ウェーハ１１の表面に表れない異常、例えば切削溝１９や２１の側面にクラックが発生していたとしても、通常のカーフチェックではこのクラックの検出は困難である。

そこで、本発明の被加工物の切削方法では、所定のタイミングで、例えばウェーハ１１を所定枚数切削加工した後、又は所定時間切削加工を継続した後、切削ステップを中止して、或いはウェーハの切削加工を実施する前、ダミーウェーハを切削するダミーウェーハ切削ステップを実施する。

このダミーウェーハ切削ステップでは、図４に示すように、第１切削ブレード５０でサブチャックテーブル１８に保持されているダミーウェーハ２３を切削して切削溝２５を形成し、第２切削ブレード５０ａでダミーウェーハ２３を切削して切削溝２５ａを形成する。

そして、第１撮像ユニット５２又は第２撮像ユニット５２ａの何れかで切削溝２５，２５ａを撮像するダミーウェーハ撮像ステップを実施する。図５（Ａ）を参照すると、ダミーウェーハ撮像ステップで撮像された切削溝２５の撮像画像６０が示されている。

切削溝２５の周囲に比較的小さなチッピング２７が発生しているが、チッピング２７の長さ又は幅、チッピング２７の数、チッピング２７の面積の何れもが許容範囲内であるため、判定ステップで第１切削ブレード５０に異常なしと判定する。

判定ステップで異常なしと判定された際の、ウェーハ１１のカーフチェックで撮像された撮像画像６０は図５（Ｂ）に示すとおりであり、分割予定ライン１３に形成された切削溝２１の周囲に比較的小さなチッピング２７が発生していることが見てとれる。

図６（Ａ）は判定ステップで切削ブレード５０の状態に異状ありと判定されたダミーウェーハ２３に形成された切削溝２５の撮像画像であり、切削溝２５の周囲に許容範囲を超える大きさのチッピング２７又は許容範囲を超える数のチッピング２７、又は許容範囲を超える面積のチッピング２７が発生している。

これは、切削ブレード５０の切り刃に目詰まり等の異常がある場合には、ダミーウェーハ２３を切削すると表面に許容範囲を超える大きさのチッピング２７、許容範囲を超える数のチッピング２７、又は許容面積を超えるチッピング２７が現れやすいことを示している。

ダミーウェーハ２３の切削では異状ありと判定した場合にも、ウェーハ１１のカーフチェック時の撮像画像６０では、図６（Ｂ）に示すように、切削溝２１の両側に比較的小さなチッピング２７が現れているだけであり、ウェーハ１１のカーフチェックでは切削ブレード５０の異常を検出することはできない。

ダミーウェーハ撮像ステップで、ダミーウェーハ２３に形成された切削溝２５ａを撮像することにより、第１切削ブレード５０の場合と同様に、判定ステップで第２切削ブレード５０ａの異常のありなしを判定することができる。

第１及び第２切削ブレード５０，５０ａの状態が異常なしと判定された場合は、引き続きウェーハ１１の切削ステップを実施する。一方、第１切削ブレード５０又は第２切削ブレード５０ａの何れかが異状ありと判定された場合は、ウェーハ１１の切削ステップを中止する。

上述した実施形態では、切削装置としてフェイシングデュアルスピンドルタイプの切削装置２を使用して、ウェーハ１１のステップカットについて説明したが、本発明の被加工物の切削方法は上述した実施形態に限定されるものではなく、切削ユニットを１つだけ搭載した切削装置でウェーハ１１を切削加工する場合にも、同様に適用することができる。

ダミーウェーハ２３の切削加工は、ウェーハ１１の切削ステップと類似の条件で実施するのが好ましいが、例えば、チャックテーブルの移動速度を上げ、加工時の送り速度を上げる等してチッピングや異常が発見され易い条件を別途設定してダミーウェーハ２３を切削するようにしても良い。

また、ウェーハ１１の切削条件は、上述した実施形態ではステップカットで実施しているが、切削ブレードを１つだけ用いてウェーハ１１をフルカットしても良く、ハーフカットしても良い。

チッピングの面積は、１つのチッピングの面積を計測しても良いし、計測範囲に発生したチッピングの総面積を計測し判定しても良い。

２ 切削装置
６ チャックテーブル（第１チャックテーブル）
１１ 半導体ウェーハ
１３ 分割予定ライン
１５ デバイス
１７ ウェーハユニット
１８ サブチャックテーブル（第２チャックテーブル）
１９，２１，２５，２５ａ 切削溝
２３ ダミーウェーハ
４６ 第１切削ユニット
４６ａ 第２切削ユニット
５０ 第１切削ブレード
５０ａ 第２切削ブレード
５２ 第１撮像ユニット
５２ａ 第２撮像ユニット
６０ 撮像画像

Claims (3)

1. 格子状に形成された複数の分割予定ラインで区画された表面の各領域にデバイスが形成された被加工物を切削する被加工物の切削方法であって、
   第１チャックテーブルで被加工物を保持する被加工物保持ステップと、
   該第１チャックテーブルと別に設けられた第２チャックテーブルで、デバイスが形成されておらず研磨により鏡面加工された表面を有するミラーウェーハであるダミーウェーハの該表面が露出するように該ダミーウェーハを保持するダミーウェーハ保持ステップと、
   該第１チャックテーブルで保持された被加工物を分割予定ラインに沿って切削ブレードで切削する切削ステップと、
   該切削ステップで、該被加工物を所定枚数切削加工した後、又は、該被加工物の切削加工を所定時間継続した後、該第２チャックテーブルで保持されたダミーウェーハを該切削ブレードで切削するダミーウェーハ切削ステップと、
   該ダミーウェーハ切削ステップで形成された切削溝を撮像手段で撮像して撮像画像を取得する撮像ステップと、
   該撮像画像の切削溝の両側に形成された欠けの状態から該切削ブレードの状態を判定する判定ステップと、を備え、
   該切削ブレードの状態が異常なしと判定された場合は、引き続き切削ステップを実施し、該切削ブレードの状態が異常ありと判定された場合は、被加工物の切削を中止することを特徴とする被加工物の切削方法。
2. 該判定ステップでは、該欠けの長さ又は幅、該欠けの数、該欠けの面積の何れかの要素に基づいて該切削ブレードの状態を判定することを特徴とする請求項１記載の被加工物の切削方法。
3. 格子状に形成された複数の分割予定ラインで区画された表面の各領域にデバイスが形成された被加工物を切削する被加工物の切削方法であって、
   第１チャックテーブルで被加工物を保持する被加工物保持ステップと、
   該第１チャックテーブルと別に設けられた第２チャックテーブルで、デバイスが形成されておらず研磨により鏡面加工された表面を有するミラーウェーハであるダミーウェーハの該表面が露出するように該ダミーウェーハを保持するダミーウェーハ保持ステップと、
   該第１チャックテーブルで保持された被加工物を分割予定ラインに沿って切削ブレードで切削する切削ステップと、
   該第２チャックテーブルで保持されたダミーウェーハを該切削ブレードで切削するダミーウェーハ切削ステップと、
   該ダミーウェーハ切削ステップで形成された切削溝を撮像手段で撮像して撮像画像を取得する撮像ステップと、
   該撮像画像の切削溝の両側に形成された欠けの状態から該切削ブレードの状態を判定する判定ステップと、を備え、
   該切削ブレードの状態が異常なしと判定された場合は、引き続き切削ステップを実施し、該切削ブレードの状態が異常ありと判定された場合は、被加工物の切削を中止し、
   該ダミーウェーハ切削ステップでの該ダミーウェーハの加工送り速度は、該切削ステップでの該被加工物の加工送り速度よりも大きいことを特徴とする被加工物の切削方法。
   

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