JP2011159798A - 環状凸部除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエーハを破損させることなく環状凸部を除去できる環状凸部除去装置を提供する。
【解決手段】裏面に形成された円形凹部と環状凸部とを有し、その境界部分に分断溝が形成されたウエーハから環状凸部を除去する装置であって、円形凹部より僅かに小さい直径の保持面を有するチャックテーブル２６と、保持面より下方に配設され、紫外線硬化型テープの環状凸部に対応する領域へ紫外線を照射して粘着力を低下させる紫外線ランプ７２と、チャックテーブルの外周側に配設され環状フレーム５６を固定する電磁石３０と、チャックテーブルとフレーム固定手段とを垂直方向に相対移動させる相対移動手段と、環状に配設された複数の爪４６と、複数の爪を待機位置と互いに半径方向に接近した作動位置との間で半径方向に同時に移動させる第１爪移動手段４２と、複数の爪を該チャックテーブルに接近及び離反する方向へ移動させる第２爪移動手段と、を具備する。
【選択図】図１４

Description

本発明は、裏面に円形凹部及び円形凹部を囲繞する環状凸部が形成されたウエーハから環状凸部を除去する環状凸部除去装置に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円盤形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートとよばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切削装置で切削することにより、半導体ウエーハが個々の半導体チップ（デバイス）に分割される。

分割されるウエーハは、ストリートに沿って切削する前に裏面を研削して所定の厚みに形成される。近年、電気機器の軽量化、小型化を達成するために、ウエーハの厚さをより薄く、例えば５０μｍ程度にすることが要求されている。

このように薄く形成されたウエーハは紙のように腰がなくなり取り扱いが困難になり、搬送等において破損する恐れがある。そこで、ウエーハのデバイス領域に対応する裏面のみを研削し、デバイス領域を囲繞する外周余剰領域に対応するウエーハの裏面に補強用の環状凸部を形成する研削方法が、例えば特開２００７−１７３４８７号公報で提案されている。

このように裏面の外周に環状凸部が形成されたウエーハをストリート（分割予定ライン）に沿って分割する方法として、環状凸部を除去した後、ウエーハの表面側から切削ブレードで切削する方法が提案されている（特開２００７−１９３７９号公報参照）。

特開２００７−１７３７９号公報では、環状凸部を除去する方法として、研削によって環状凸部を除去する方法と、切削ブレードで円形凹部と環状凸部との界面を円形に切削した後、環状凸部を除去する方法が開示されている。

特開２００７−１７３４８７号公報 特開２００７−１９３７９号公報

最近になり、研削による環状凸部の除去では円形凹部底面にスクラッチが入ったり、例えば、ウエーハの裏面の中央部に円形凹部が形成されるとともに円形凹部を囲繞する環状凸部が形成された後に、円形凹部に金属膜が成膜されたウエーハでは、環状凸部の研削中に研削砥石が金属膜を巻き込み、研削不良を引き起こしてしまうことが判明してきた。

一方、切削ブレードによって円形凹部と環状凸部との界面を切削するには、補強部である環状凸部を除去した後にウエーハを破損させないためにもウエーハに保護部材を配設して補強する必要がある。ところが、環状凸部を保護部材から剥離する具体的な手法の開示が特許文献２にはなく、その提案が要望されていた。

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、ウエーハを破損させることなく環状凸部を除去できるとともに、後の工程でもウエーハを破損させることのない環状凸部除去装置を提供することである。

本発明によると、裏面に形成された円形凹部と該円形凹部を囲繞する環状凸部とを有し、該円形凹部と該環状凸部との境界部分に分断溝が形成されたウエーハと、ウエーハの裏面に貼着された粘着テープと、該粘着テープの外周部分が装着された環状フレームとから構成されるウエーハユニットから該環状凸部を除去する環状凸部除去装置であって、該円形凹部より僅かに小さい直径の保持面を有し該円形凹部を吸引保持するチャックテーブルと、該保持面より下方に配設され、該紫外線硬化型テープの該環状凸部に対応する領域へ紫外線を照射して該紫外線硬化型テープの粘着力を低下させる紫外線照射手段と、該チャックテーブルの外周側に配設され該環状フレームを固定するフレーム固定手段と、該チャックテーブルと該フレーム固定手段とを垂直方向に相対移動させる相対移動手段と、環状に配設された複数の爪と、該複数の爪を待機位置と互いに半径方向に接近した作動位置との間で半径方向に同時に移動させる第１爪移動手段と、該複数の爪を該チャックテーブルに接近及び離反する方向へ移動させる第２爪移動手段と、を具備したことを特徴とする環状凸部除去装置が提供される。

本発明の環状凸部除去装置によると、円形凹部が吸引保持された状態でチャックテーブルの保持面がフレーム固定手段より突出することで環状フレームがチャックテーブルの保持面に対して相対的に引き下げられる。ウエーハの裏面に貼着された粘着テープは環状フレームが引き下げられるのに伴って僅かに伸長するため、爪が環状凸部と粘着テープの界面に侵入し易い上、円形凹部がチャックテーブルで吸引保持されているため破損することがない。

また、補強部である環状凸部が除去された後も、ウエーハは保護部材である粘着テープを介して環状フレームに支持されているため、破損することがないとともにウエーハのハンドリングが容易となる。

複数の爪でウエーハの環状凸部を押動することでウエーハとチャックテーブルとの中心合わせを行うため、ウエーハの中心と環状フレームの中心とがずれた状態のウエーハユニットでも、円形凹部を確実にチャックテーブル上に載置することができ、環状凸部の除去が失敗することを防止できる。

更に、ウエーハとチャックテーブルとの中心合わせを行ってチャックテーブルでウエーハを吸引保持した状態で、チャックテーブルの外側から環状凸部に対応した領域の粘着テープへ紫外線を照射して粘着テープの粘着力を低減できる。

従って、円形凹部に対応した領域の粘着テープには紫外線が照射されないためこの部分の粘着力を維持することができ、環状凸部のみをスムーズに円形凹部部分のウエーハから剥離することができる。

また、爪を利用してウエーハとチャックテーブルとの中心合わせを行うことで中心合わせ機構を不要とし、よりコンパクトな装置が提供できる。

半導体ウエーハの表面側斜視図である。 半導体ウエーハの裏面側斜視図である。 環状凸部除去装置の外観斜視図である。 環状凸部除去装置の斜視図である。 図５（Ａ）は爪アセンブリの側面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の底面図である。 本発明実施形態の環状凸部除去装置を使用したウエーハの加工方法のフローチャートである。 本発明実施形態の環状凸部除去装置を使用したウエーハの加工方法のフローチャートである。 ウエーハユニット形成ステップの説明図である。 ウエーハユニットの斜視図である。 分断溝形成ステップの説明図である。 チャックテーブル、チャックテーブルの周りに配設された垂直移動部及び紫外線ランプを示す図である。 載置ステップの説明図である。 中心合わせステップの説明図である。 保持ステップ及び紫外線照射ステップの説明図である。 突出ステップの説明図である。 侵入ステップの説明図である。 除去ステップの説明図である。 環状凸部廃棄ステップの説明図である。 エアブローステップの説明図である。 ウエーハ分割ステップを示す切削装置の要部斜視図である。

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はシリコンから形成された半導体ウエーハ１１の表面側斜視図である。半導体ウエーハ１１の表面１１ａには複数のストリート（分割予定ライン）１３が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート１３によって区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

半導体ウエーハ１１の表面１１ａは、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。また、半導体ウエーハ１１の外周には、シリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。

図２は半導体ウエーハ１１の裏面側斜視図を示している。半導体ウエーハ１１の裏面１１ｂには、デバイス領域１７に対応する裏面１１ｂが研削されて厚さが約５０μｍの円形凹部２３が形成されており、円形凹部２３の外周側は研削されずに残存されて外周余剰領域１９を含む環状凸部２５が形成されている。環状凸部２５は補強部として作用し、例えばその厚さは７００μｍである。

図３を参照すると、環状凸部除去装置２の外観斜視図が示されている。環状凸部除去装置２のハウジング４には取っ手８を有するカセット投入口６と、操作及び表示画面としてのタッチパネル１０が配設されている。

図４を参照すると、環状凸部除去装置２の機構部の斜視図が示されている。１４カセット載置台であり、図示しないエレベータ機構によって昇降可能に構成されている。１６はカセット載置台１４上に載置された図示しないカセットから後で説明するウエーハユニットを取り出してチャックテーブル２６まで搬送するとともに、加工の終了したウエーハユニットをカセット中に収容するプッシュプルであり、Ｚ軸方向に移動するＬ形状部材１８に装着されている。

Ｌ形状部材１８は、ボールねじ及びパルスモータから構成されるＺ軸移動機構２０を介してＹ軸移動部材２２に取り付けられている。Ｙ軸移動部材２２は、ボールねじ及びパルスモータから構成されるＹ軸移動機構２４によりＹ軸方向に移動される。

チャックテーブル２６の周りには垂直方向（Ｚ軸方向）に移動する垂直移動部２７が配設されている。垂直移動部２７は電磁石３０とプレート部材３１が交互に配置されて構成されており、図１１に示すようにプレート部材３１はエアシリンダ８０のピストンロッド８２に連結されている。

エアシリンダ８０を作動することにより、垂直移動部２７は図１１に示した上昇位置と垂直移動部２７がチャックテーブル２６の保持面２６ａに対して引き落とされた引き落とし位置との間で移動される。

チャックテーブル２６の保持面２６ａはウエーハ１１の円形凹部２３の直径よりも１〜３ｍｍ小さい直径を有しており、ウエーハ１１の円形凹部２３のみを粘着テープ５８を介してチャックテーブル２６で吸引保持できるようになっている。チャックテーブル２６の周囲には複数の紫外線ランプ（ＵＶランプ）７２が配設されている。

図４を再び参照すると、垂直移動部２７を挟むようにプッシュプル１６によりカセット中から引き出されたウエーハユニットをセンタリングする一対のセンタリングガイド２８が配設されている。センタリングガイド２８を互いに近づく方向に移動することにより、チャックテーブル２６上でのウエーハユニットの予備的センタリングが実施される。

３２は爪アセンブリであり、図５にその詳細を示すようにＺ軸方向に移動するＺ軸移動部材３４と、Ｚ軸移動部材３４の先端に固定された矩形部材３６と、矩形部材３６から互いに９０度離間して四方向に伸長する４本の案内部材３８とを含んでいる。

各案内部材３８にはボールねじ４０が取り付けられており、ボールねじ４０の一端は矩形部材３６中に収容されたパルスモータにそれぞれ連結されている。ボールねじ４０とパルスモータとにより第１爪移動手段４２が構成される。

各ボールねじ４０には水平移動部材４４中に収容されたナットが螺合しており、第１爪移動手段４２のパルスモータを駆動すると、各ボールねじ４０が回転されて水平移動部材４４が待機位置と互いに半径方向に接近した作動位置との間で移動される。

各水平移動部材４４には爪４６が取り付けられている。図５（Ｂ）に示すように、４個の爪４６が作動位置に移動されると、リング４７が形成される。各水平移動部材４４には爪４６に向かってエアを噴出するエア噴出口４８が形成されている。

再び図４を参照すると、Ｚ軸移動部材３４はボールねじ及びパルスモータから構成されるＺ軸移動機構（第２爪移動手段）５２を介してＹ軸移動部材５０に取り付けられている。

Ｙ軸移動部材５０は、ボールねじ及びパルスモータから構成されるＹ軸移動機構５４によりＹ軸方向に移動される。チャックテーブル２６に隣接して、ウエーハユニットから除去された環状凸部を回収する環状凸部回収ケース５５が配設されている。

次に、図６及び図７のフローチャート及び図８乃至図２０を参照して、本発明実施形態に係る環状凸部除去装置２を使用したウエーハの加工方法について詳細に説明する。

まず、図６のステップＳ１０でウエーハユニット形成ステップを実施する。即ち、図８に示すように、裏面中央に形成された円形凹部２３と円形凹部２３を囲繞する環状凸部２５を備えるウエーハ１１の裏面に紫外線硬化型粘着テープ５８を貼着するとともに、紫外線硬化型粘着テープ５８の外周部を環状フレーム５６の開口５６ａを塞ぐように環状フレーム５６に貼着する。

実際には、テーブル等の上に置かれた紫外線硬化型粘着テープ５８上に、矢印Ａで示すようにウエーハ１１の裏面及び環状フレーム５６を貼着し、図９に示すようなウエーハユニット５９を形成する。

次いで、ステップＳ１１へ進んで切削ブレード又はレーザ光を用いて、ウエーハ１１の円形凹部２３と環状凸部２５との境界部分に分断溝を形成する。例えば、図１０に示すように、段差６１を有する切削装置のチャックテーブル６０で粘着テープ５８を介してウエーハ１１の円形凹部２３を吸引保持し、クランプ６２で環状フレーム５６を固定する。

切削ユニット６４のスピンドルハウジング６６中に回転可能に収容されたスピンドル６８の先端には切削ブレード７０が装着されている。切削ブレード７０を高速回転させながらウエーハへ所定深さにまで切り込ませつつチャックテーブル６０を低速で回転させて、ウエーハ１１の表面１１ａ側から円形凹部２３と環状凸部２５との境界部分を円形に切削して円形の分断溝を形成する。この円形の分断溝が形成された状態で、ウエーハ１１の円形凹部２３と環状凸部２５は粘着テープ５８に貼着されたままである。

この分断溝形成ステップは、切削ブレード７０によるサークルカットに限定されるものではなく、ウエーハ１１に対して吸収性を有する波長のレーザビームによるアブレーション加工で分断溝形成ステップを実施するようにしてもよい。

ステップＳ１１の分断溝形成ステップ終了後、ステップＳ１２へ進んで図１２に示すようにウエーハ１１の円形凹部２３より僅かに小さい（１〜３ｍｍ小さい）保持面２６ａを有するチャックテーブル２６上にウエーハユニット５９を載置する。この時、フレーム固定手段としての電磁石３０は非励磁（オフ）のままである。

この載置ステップを実施したとき、粘着テープ５８へのウエーハの貼り位置ばらつきにより、ウエーハ１１の中心と環状フレーム５６の中心位置が一致していない場合がある。そこで、ステップＳ１３へ進んで中心合わせステップを実施する。

即ち、図１３（Ａ）に示す爪アセンブリ３２を矢印Ａ方向に下降して、図１３（Ｂ）に示すように複数の爪４６をチャックテーブル２６上に載置されたウエーハ１１の環状凸部２５の高さにウエーハ１１の外周側から位置付け、複数の爪４６を矢印Ｂに示すように同一速度でウエーハ中心方向に移動させることでウエーハ１１の環状凸部２５を押動してウエーハ１１の中心とチャックテーブル２６の中心とを位置合わせする。

この位置合わせステップが終了すると、図１４に示すように、ウエーハ１１の円形凹部２３がチャックテーブル２６の保持面２６ａに嵌合するため、ステップＳ１４に進んでチャックテーブル２６でウエーハ１１の円形凹部２３を吸引保持するとともに、チャックテーブル２６の外周に配設されたフレーム固定手段としての電磁石３０を励磁（オン）して、電磁石３０で環状フレーム５６を固定する保持ステップを実施する。

この保持ステップを実施してから、ステップＳ１５に進んで粘着力低下ステップを実施する。即ち、図１４に示すように、チャックテーブル２６の外周に配置された複数の紫外線ランプ７２を点灯して、紫外線を環状凸部２５が貼着された紫外線硬化型粘着テープ５８に照射し、粘着テープ５８の環状凸部２５に対応する領域の粘着力を低下させる。

この時、ウエーハ１１の円形凹部２３に対応する領域の紫外線硬化型粘着テープ５８はチャックテーブル２６の保持面２６ａで吸引保持されているため、紫外線が照射されることはなく粘着力が維持される。

次いで、ステップＳ１６に進んでフレーム固定手段とチャックテーブル２６を垂直方向に相対移動させて、チャックテーブル２４をフレーム固定手段に対して突出させる突出ステップを実施する。

即ち、相対移動手段として作用するエアシリンダ８０を作動させることで図１５に示すように、フレーム固定手段としての電磁石３０を矢印Ａ方向に引き落として、チャックテーブル２６の保持面２６ａをフレーム固定手段としての電磁石３０から突出させる。これにより、電磁石３０で固定されている環状フレーム５６も引き下げられるため、ウエーハ１１の裏面に貼着されている粘着テープ５８は半径方向に僅かに伸長する。

尚、フレーム固定手段は電磁石３０に限定されるものではなく、例えば図１０に示すような切削装置に使用されるクランプ６２でもよい。また、固定手段３０を移動させずに、チャックテーブル２６を昇降させる構成でもよい。

次いで、ステップＳ１７に進んで、図１６に示すように複数の爪４６をウエーハ１１の外周側から環状凸部２５と粘着テープ５８の界面高さに位置付けた後、爪４６を矢印Ｂに示すようにウエーハ中心方向に移動させて環状凸部２５と粘着テープ５８の界面に侵入させる。

ステップＳ１６で粘着テープ５８が半径方向に伸長されるため、爪４６が環状凸部２５と粘着テープ５８の界面に侵入し易い上、ウエーハ１１の円形凹部２３はチャックテーブル２６で吸引保持されているため破損することがない。

このように爪４６を環状凸部２５と粘着テープ５８の界面に侵入させた後、図１７に示すように複数の爪４６を矢印Ｂ方向に互いに接近させてから、矢印Ｃ方向に爪４６を引き上げて環状凸部２５をウエーハユニット５９から除去する（ステップＳ１８）。

このように環状凸部２５をウエーハユニット５９から除去した後は、図１８に示すように爪アセンブリ３２を矢印Ｄ方向に移動して環状凸部２５を環状凸部収容ケース５５上に位置づけた後、爪４６を矢印Ｅ方向に移動して環状凸部２５を環状凸部収容ケース５５内に廃棄する（ステップＳ１９）。

ステップＳ１９の環状凸部廃棄ステップを実施した後、図１９に示すようにエア噴出口４８から爪４６の保持面に対してエアを噴出して爪４６を清掃するのが好ましい。

次いで、ステップＳ２０に進んで環状凸部２５が除去されたウエーハ１１を切削ブレードで切削して個々のデバイスへと分割する。即ち、図２０に示すように、環状凸部２５が除去されたウエーハ１１を切削装置のチャックテーブル６０Ａで吸引保持し、チャックテーブル６０Ａを矢印Ｘ１方向に加工送りしながら切削ブレード７０Ａを高速回転させてウエーハ１１に切り込ませることにより、ウエーハ１１を個々のデバイス１５に分割する。

２ 環状凸部除去装置
１１ 半導体ウエーハ
１３ ストリート（分割予定ライン）
１５ デバイス
２３ 円形凹部
２５ 環状凸部
２６ チャックテーブル
３０ 電磁石
３２ 爪アセンブリ
４２ 第１爪移動手段
５２ 第２爪移動手段
５６ 環状フレーム
５８ ＵＶ硬化型粘着テープ
５９ ウエーハユニット
７０，７０Ａ 切削ブレード
７２ 紫外線ランプ

Claims (1)

1. 裏面に形成された円形凹部と該円形凹部を囲繞する環状凸部とを有し、該円形凹部と該環状凸部との境界部分に分断溝が形成されたウエーハと、ウエーハの裏面に貼着された粘着テープと、該粘着テープの外周部分が装着された環状フレームとから構成されるウエーハユニットから該環状凸部を除去する環状凸部除去装置であって、
   該円形凹部より僅かに小さい直径の保持面を有し該円形凹部を吸引保持するチャックテーブルと、
   該保持面より下方に配設され、該紫外線硬化型テープの該環状凸部に対応する領域へ紫外線を照射して該紫外線硬化型テープの粘着力を低下させる紫外線照射手段と、
   該チャックテーブルの外周側に配設され該環状フレームを固定するフレーム固定手段と、
   該チャックテーブルと該フレーム固定手段とを垂直方向に相対移動させる相対移動手段と、
   環状に配設された複数の爪と、
   該複数の爪を待機位置と互いに半径方向に接近した作動位置との間で半径方向に同時に移動させる第１爪移動手段と、
   該複数の爪を該チャックテーブルに接近及び離反する方向へ移動させる第２爪移動手段と、
   を具備したことを特徴とする環状凸部除去装置。

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