JP2007266352A - ウエーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】デバイス領域の周囲の外周補強部を加工してウエーハを平板状にするにあたり、外周補強部のみを適確に加工してデバイス領域を最大限に確保し、デバイスの収量を減少させない。
【解決手段】チャックテーブル２０１に保持したウエーハ１を回転させながら、保持面２０１ａと平行な回転軸を有する切削ブレード２２２を、回転軸方向に沿って往復移動させながら、外周補強部５ａの環状凸部６を削り取り、外周補強部５ａをデバイス領域４と同等以下の厚さに加工する。
【選択図】図７

Description

本発明は、半導体ウエーハ等のウエーハにおいて、半導体チップ等のデバイスが形成された領域の周囲にデバイス形成領域よりも肉厚に形成された外周補強部を除去するウエーハの加工方法に関する。

各種電子機器等に用いられる半導体チップは、一般に、円盤状の半導体ウエーハの表面に分割予定ラインで格子状の矩形領域を区画し、これら領域の表面に電子回路を形成してから、裏面を研削して薄化し、分割予定ラインに沿って分割するといった方法で製造される。ところで、近年の電子機器の小型化・薄型化は顕著であり、これに伴って半導体チップもより薄いものが求められ、これは半導体ウエーハを従来よりも薄くする必要が生じるということになる。

ところが、半導体ウエーハを薄くすると剛性が低下するため、その薄化後の工程での取扱いが困難になったり、割れやすくなったりする問題が生じる。そこで、半導体チップが形成された円形のデバイス領域のみを裏面側から研削して薄化し、その周囲の環状の外周余剰領域を比較的肉厚の補強部として形成することにより、薄化による上記問題が生じないようにすることが行われている。この場合、裏面側が研削されるので、肉厚の外周補強部は裏面側に突出し、ウエーハは全体としては断面凹状となる。このように外周部分だけ肉厚とする技術は、例えば特許文献１、２等に開示されている。

従来では、薄く加工した半導体ウエーハを取扱いやすくするために表面に保護テープを貼り付けて剛性を持たせることも行われていたが、薄化後の工程で、ウエーハの裏面に金等の金属薄膜を蒸着やスパッタリング等の手段で付与する場合、保護テープは耐熱性が不十分であるから処理温度を低く設定する必要があり、そのため処理時間が通常よりも長期化するという問題を招く。そこで上記のように外周補強部を形成する剛性向上手段は、薄化後に保護テープを剥離しても剛性が維持されるため、熱の影響を考慮することなく蒸着やスパッタリング等を行える点で有望とされている。

特開２００４−２８１５５１号公報 特開２００５−１２３４２５号公報

このような半導体ウエーハは、最終的には上述したように複数の半導体チップに分割されるが、一般的な半導体ウエーハの分割方法としては、真空チャック式のチャックテーブル上に吸着、保持した半導体ウエーハに対して切削ブレードを切り込んで切断する方法が挙げられる。この方法では、通常、半導体ウエーハは環状のダイシングフレームに装着されたダイシングテープの粘着面に裏面が貼り付けられて支持され、ダイシングテープをチャックテーブルに吸着させることによってチャックテーブルに保持される。

ここで、半導体ウエーハが一般的な平板状であれば、その裏面全面がチャックテーブルに密着するので安定して保持されるが、上記の外周補強部があるものでは、安定した保持が困難である。そこで、凹状の半導体ウエーハの裏面形状に嵌合する形状にチャックテーブルを変更することも考えられるが実用的ではないため、外周補強部を除去して半導体ウエーハ全体を平板状に加工することが行われている。

外周補強部を除去する方法としては、図９および図１０に示すように、回転するチャックテーブル上にダイシングテープ５０１に貼り付けた半導体ウエーハ１を保持し、半導体チップに分割する切削ブレード５０２を、デバイス領域４と外周補強部５ａとの円形の境界に切り込ませ、例えば半導体ウエーハ１をチャックテーブル５０１ごと回転させることによって外周補強部を切り取る方法がある。ところがこの方法では、切削ブレード５０２の内外周差によって、切削ブレード５０２の切削幅５０２ａはブレードの刃厚よりも広くなるため、デバイス領域４の外周部にも切削が及んでデバイス領域４の外径が小さくなってしまい、半導体チップを得る数、すなわち収量が少なくなってしまうといった問題がある。

そこで、図１１および図１２に示すように、半導体ウエーハ１をチャックテーブル５０３ごと回転させて、チャックテーブル５０３の回転軸と平行な回転軸を有する砥石ホイール５０４を回転させながら複数の砥石５０５を外周補強部５ａに押圧して切削、除去する方法は、上記のような切削ブレードの内外周差による問題は生じず有効であると考えられた。ところがこの方法では、チャックテーブル５０３と砥石ホイール５０４との軸間距離を高い精度で正確に設定する必要がある。すなわち、回転する砥石５０５の回転軌跡の最外周縁を、半導体ウエーハ１のデバイス領域４と外周補強部５ａとの境界に一致させることが求められ、もしもその最外周縁が境界よりも僅かでも半導体ウエーハ１の内側にあった場合には、デバイス領域４の外周部が切削されてしまい、その部分の半導体チップが使えなくなって半導体チップの収量が減少する事態を招く。しかしながら、砥石５０５の刃先の回転軌跡の位置を把握して調整するといった機能はなく、砥石５０５と砥石ホイール５０４の回転軸は離れているため、砥石の研削点を高い精度で、かつ微妙に調整することは実際には困難であり、デバイス領域４を研削してしまうことは避けられない。

さらにこの方法では、半導体ウエーハ１がチャックテーブル５０３の回転中心と同心状に保持されればよいが、ずれている場合（実際にはこの場合の方が多い）には、半導体ウエーハ１は偏心するため、外周補強部５ａを残らず切削すると、砥石５０５がデバイス領域４にかかる部分が生じ、その部分の半導体チップが使えなくなってしまうといったように、やはり収量が減少することが起こる。図１２に示すように、偏心回転する半導体ウエーハ１が砥石５０５から最も離れた位置（破線で示す）では、外周補強部５ａのみが砥石５０５で切削されるが、半導体ウエーハ１が最も砥石５０５側に位置すると（二点鎖線で示す）、砥石５０５がデバイス領域４にかかって切削されてしまう。

よって本発明は、デバイス領域の周囲に外周補強部を加工してウエーハを平板状に加工するにあたり、外周補強部のみを適確に除去してデバイス領域を最大限に確保することができ、これによってデバイスの収量を減少させることのないウエーハの加工方法を提供することを目的としている。

本発明は、複数のデバイスが表面に形成されたデバイス領域の周囲に、裏面側に突出する凸部を有する外周補強部が一体に形成されたウエーハの、外周補強部を加工する方法であって、回転可能な保持テーブルの保持面に、ウエーハを、裏面側が露出し、かつ表面側が密着する状態に保持し、次いで、保持テーブルごとウエーハを回転させながら、保持面と平行な回転軸を有する切削工具を用いて、少なくとも凸部を切削、除去して外周補強部をデバイス領域と同等以下の厚さに加工することを特徴としている。

本発明は、保持テーブルの保持面と平行な回転軸を有する切削工具を、保持面に沿った方向や、その方向に直交する方向に適宜に動かして、外周補強部の凸部へ切削工具を切り込ませて切削し、少なくともその凸部を除去してウエーハを平板状に加工するものである。本発明では、切削工具の回転軸が保持テーブルの保持面と平行であることにより、保持面と平行な方向の切削工具の切削点は、回転軸への切削工具の取り付け位置に等しい。したがって、切削工具による凸部への切り込み位置や切削位置を制御しやすく、このため、外周補強部のみを適確に除去することができ、デバイス領域を最大限に確保することができる。

切削工具によるウエーハの外周補強部を切削する具体的な手段および動作としては、切削工具の幅を凸部の幅と同等以上とし、この切削工具を、回転するウエーハの凸部の先端面からウエーハの厚さ方向に押し当てるようにして切り込ませる方法が挙げられる。この方法では、凸部の先端面の全幅を、切削工具が凸部を潰す方向に押圧する一方向への１回の動きで、凸部が除去される。また、切削工具のウエーハ厚さ方向の送り込み量を、刃先がデバイス領域の裏面のレベルに一致する状態に設定して、該切削工具を凸部の側面に対し保持面と平行な方向に移動させて切り込ませる方法もある。この方法では、凸部の全高さを、切削工具が凸部の側面を削る方向に押圧する一方向への１回の動きで、凸部が除去される。

また、切削工具をウエーハに対して保持面と平行な方向に沿って相対移動させながら、切削工具によって凸部を切削、除去する方法も挙げられ、この場合、特に切削工具の移動方向を回転軸の軸方向に沿った方向とすることもできる。相対移動は切削工具と保持テーブルの少なくとも一方を保持面と平行な方向に移動させればよく、往復移動しながら切削工具を凸部の先端面に押し当てて切削すれば、凸部効率よく切削することができる。

本発明方法で外周補強部が切削、削除されるウエーハは、外周補強部によって剛性が確保されて取扱い性や耐久性が向上されたものであり、蒸着やスパッタリング等がなされて加熱されても問題ない。したがって、蒸着やスパッタリング等によって裏面のデバイス領域に対応する領域に金属膜が設けられているウエーハも加工対象物とされる。

本発明によれば、外周補強部の少なくとも凸部を切削、除去して外周補強部をデバイス領域と同等以下の厚さに加工することを、保持テーブルの保持面と平行な回転軸を有する切削工具を用いて行うので、外周補強部のみを適確に除去してデバイス領域を最大限に確保することができ、これによってデバイスの収量を減少させることなくウエーハを平板状に加工することができるといった効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明に係る一実施形態を説明する。
［１］半導体ウエーハ
図１の符号１は、一実施形態によって加工される円盤状の半導体ウエーハ（以下ウエーハと略称）を示している。このウエーハ１はシリコンウエーハ等であって、図１（ａ）に示すように、その表面には格子状の分割予定ライン２によって複数の矩形状の半導体チップ（デバイス）３が区画されている。これら半導体チップ３の表面には、ＩＣやＬＳＩ等の図示せぬ電子回路が形成されている。複数の半導体チップ３は、ウエーハ１と同心の概ね円形状のデバイス領域４に形成されており、このデバイス領域４の周囲は、半導体チップ３が形成されない環状の外周余剰領域５となっている。

図１（ｂ），（ｃ）はウエーハ１の裏面を上側にした図であり、これら図に示すようにウエーハ１の裏面は、環状の外周縁部が突出しており、この環状凸部６の内側に凹部４ａが形成されている。凹部４ａは裏面のデバイス領域４に対応する部分を砥石等で研削、除去することにより形成される。凹部４ａの周囲は、外周余剰領域５がそのまま残った外周補強部５ａとされ、裏面側に突出する環状凸部６を有している。ウエーハ１の厚さは、外周補強部５ａが例えば６００μｍ程度であり、凹部４ａが形成されて薄く加工されたデバイス領域４の厚さは、例えば５０〜１００μｍ程度である。

ウエーハ１は、裏面のデバイス領域４に対応する領域、すなわち凹部４ａの底部に、蒸着やスパッタリング等の手段で金等の金属薄膜が形成されたものであってもよい。また、ウエーハ１は裏面からのイオン注入のために所定の加熱工程を経る場合もある。このようなウエーハ１は、図１に示すように、半導体チップの電子回路を保護する保護テープ７が表面に貼られてから、以下に説明する加工工程に移される。

［２］ウエーハ加工装置
次に、図２〜図８を参照して、本発明の方法を好適に実施し得るウエーハ加工装置を説明する。図２はその加工装置１０の斜視図、図３は平面図である。加工装置１０は基台１１を有し、この基台１１上には、図３においてＸ方向右側から左側にわたって、ウエーハ供給部１００、ウエーハ切削部２００、ダイシングテープ貼着部３００、ダイシングテープ搬送部４００がこの順に配設されている。以下、これらを説明していく。

（ａ）ウエーハ供給部
ウエーハ供給部１００は、基台１１上のＹ方向一端（図３で下端）側に設置されたウエーハキャリア１０１と、このウエーハキャリア１０１からＹ方向他端側に向かって延びる一対の搬送ベルト１０２と、搬送ベルト１０２の間における搬送ベルト１０２の中間部と下流端部（図３で上端部）に設けられた第１ストッパ１１１および第２ストッパ１１２と、ウエーハ１をピックアップしてウエーハ切削部２００に搬送するウエーハハンド１２０と、このウエーハハンド１２０をＸ・Ｙ・Ｚ方向に移動させるウエーハハンド駆動機構１４０とを備えている。

ウエーハキャリア１０１は、複数のウエーハ１を、裏面側が上に向いた水平な状態に積層して収容するもので、内蔵するエレベータ機構によって収容したウエーハ１を１段ずつ上下方向に移動させる機能を有している。そのエレベータ機構で最下段に移動させられたウエーハ１は、搬送ベルト１０２上に載り、搬送ベルト１０２によってストッパ１１１，１１２方向に引き出される。これらストッパのうち、第１ストッパ１１１は、搬送ベルト１０２で搬送されてくるウエーハ１が当たるストッパ位置と、このストッパ位置から下方に逃げてウエーハ１を通過させる非ストッパ位置の２位置で停止するように、上下動式あるいは可倒式とされている。また、第２ストッパ１１２はウエーハ１を停止させるのみの固定式である。

ウエーハハンド１２０は、図４および図５に示すように、円盤状のベース１２１と、このベース１２１に設けられた複数のハンドピック１２２と、ベース１２１の上方に配された円盤状のギヤプレート１２３と、このギヤプレート１２３の中心に固定された上方に延びるハンドシャフト１２４とを備えている。ベース１２１の外周部には、Ｚ方向（鉛直方向）に延びる複数（この場合４つ）のピックシャフト１２５が、等間隔をおいて、回転自在、かつ軸方向には移動不能な状態に貫通して装着されている。これらピックシャフト１２５のベース１２１から下方へ突出した端部には、下方に向かうにつれて広がる比較的平たい円錐状の上記ハンドピック１２２が取り付けられている。

一方、ピックシャフト１２５のベース１２１から上方に突出した端部にはギヤ部１２５ａが形成されており、これらピックシャフト１２５のギヤ部１２５ａに、ギヤプレート１２３の外周面に形成されたギヤ部１２３ａが噛み合っている。ギヤプレート１２３およびピックシャフト１２５は、ハンドシャフト１２４と同心状に配され、ハンドシャフト１２４とともにギヤプレート１２３が一方向に回転すると、ギヤ部１２３ａ，１２５ａを介してその回転が各ピックシャフト１２５に伝わり、ハンドピック１２２が連動して回転するようになっている。

各ハンドピック１２２は平面視が涙滴形状であり、ある回転角度において鋭角状の先端部１２２ａが全てハンドシャフト１２４の回転軸線に向かうように、ピックシャフト１２５に取り付けられている。このように全てのピックシャフト１２５の先端部１２２ａがハンドシャフト１２４の回転軸線に向かうと、図５（ｃ）に示すように各ハンドピック１２２の先端部１２２ａ上にウエーハ１を受けることができるようになっている。そして、このピックアップ位置から、図５（ｂ）に示すようにハンドピック１２２が約１８０°回転すると、ハンドピック１２２ではウエーハ１を受けることができず、ウエーハ１は各ハンドピック１２２の内側を通過することが可能となっている。

図２および図３に示すように、ウエーハハンド１２０のハンドシャフト１２４は、ウエーハハンド駆動機構１４０のＺ軸駆動機構１７０に、回転自在かつ昇降自在に支持されている。Ｚ軸駆動機構１７０内には、ハンドシャフト１２４を回転／昇降駆動する駆動機構が内蔵されている。ウエーハハンド駆動機構１４０は、基台１１における搬送ベルト１０２の近傍に支柱１３０を介して配設されたＹ方向に延びるＹ軸駆動機構１５０と、このＹ軸駆動機構１５０に係合して搬送ベルト１０２上をＸ方向に横断して設けられたＸ軸駆動機構１６０と、このＸ軸駆動機構１６０に係合して設けられたＺ方向に延びる上記Ｚ軸駆動機構１７０とを備えている。

Ｙ軸駆動機構１５０およびＸ軸駆動機構１６０はねじロッド式の駆動機構であって、Ｙ軸駆動機構１５０がＸ軸駆動機構１６０をＹ方向に移動させ、Ｘ軸駆動機構１６０がＺ軸駆動機構１７０をＸ方向に移動させるように作動する。ウエーハハンド１２０は、これらＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各駆動機構によってＸ・Ｙ・Ｚ方向に移動し、第１ストッパ１１１や第２ストッパ１１２で停止させられたウエーハ１を取り上げて、ウエーハ切削部２００に移すように作動する。

（ｂ）ウエーハ切削部
ウエーハ切削部２００は、上記各ストッパ１１１，１１２で停止させられたウエーハ１のそれぞれ隣りに配設された第１チャックテーブル２０１および第２チャックテーブル２０２と、これらチャックテーブル２０１，２０２上をＹ方向に横断するように移動する切削ユニット２２０とを備えている。チャックテーブル２０１，２０２は、いずれも周知の真空チャック式であり、水平な上面がウエーハ１を吸着、保持する保持面２０１ａ，２０２ａとされ、中心を回転軸として図示せぬ回転駆動機構により回転駆動される。これらチャックテーブル２０１，２０２は、Ｘ方向に往復移動するように駆動されるテーブルベース２１１，２１２にそれぞれ回転自在に支持されている。各テーブルベース２１１，２１２の移動方向の両端部には、自身の移動路を塞いで切削屑等が侵入することを防ぐための蛇腹状のカバー２１５が伸縮自在に設けられている。

各チャックテーブル２０１，２０２は、テーブルベース２１１，２１２とともにウエーハ供給部１００の近傍からダイシングテープ貼着部３００にわたってＸ方向に往復移動するようになされており、ウエーハ１は、上記ウエーハハンド１２０によって外周補強部５ａの環状凸部６が突出する裏面側を上にして、チャックテーブル２０１（２０２）の上に搬送される。そしてウエーハ１は、チャックテーブル２０１（２０２）上に保持された状態で環状凸部６を含む外周補強部５ａが切削ユニット２２０によって切削、除去される。

その切削ユニット２２０は、軸方向がＹ方向と平行な状態に保持された円筒状のスピンドルハウジング２２１と、このスピンドルハウジング２２１内に設けられた回転駆動軸であるスピンドルに取り付けられた切削ブレード２２２とを備えている。スピンドルハウジング２２１は、基台１１に設けられた図示せぬフレームに、軸方向がＹ方向と平行な状態を保持したままで、Ｙ方向に往復移動し、かつＺ方向に上下動するように支持されている。そのフレームには、切削ユニット２２０をそれらの方向に移動させる図示せぬ駆動機構が設けられている。切削ブレード２２２の軸方向はＹ方向に沿っており、すなわち切削ブレード２２２の軸方向はチャックテーブル２０１，２０２の保持面２０１ａ，２０２ａと平行である。

スピンドルハウジング２２１の切削ブレード２２２が装着された側の端部（図３で下側の端部）には、図２に示すようにブレードカバー２２３が取り付けられている。このブレードカバー２２３には、切削時の潤滑、冷却、清浄化等のための切削水をウエーハ１の加工点に向けて供給する切削水ノズル２２４，２２５が取り付けられている。切削ユニット２２０は、第１および第２チャックテーブル２０１，２０２に保持されたウエーハ１の双方に対して切削加工が可能なように、これらチャックテーブル２０１，２０２上をＹ方向に横断するように設けられている。

（ｃ）ダイシングテープ貼着部
上記テーブルベース２１１，２１２のＸ方向の移動範囲は、自身のＸ方向の長さ（幅）の２〜３倍程度であり、その移動範囲の中間点よりもウエーハ供給部１００側がウエーハ切削部２００の領域とされ、ダイシングテープ搬送部４００側がダイシングテープ貼着部３００の領域となっている。ウエーハ切削部２００とダイシングテープ貼着部３００との境界部分には、チャックテーブル２０１上のウエーハ１に洗浄水を噴射する洗浄水シャワーノズル２３０と、洗浄水を被ったウエーハ１に高圧エアーを噴射して水分を除去するエアーノズル２４０とが、並んで配設されている。これらノズル２３０，２４０は、Ｙ方向に延びる長尺な管状ノズルで、下向きの噴射口が長手方向に多数点在する構成であり、ウエーハ切削部２００側に洗浄水シャワーノズル２３０、ダイシングテープ貼着部３００側にエアーノズル２４０が配され、基台１１に立設された支柱２５０を介して２つのテーブルベース２１１，２１２の移動路上を横断するように設けられている。

ダイシングテープ貼着部３００は、図６に示すダイシングテープ３１をウエーハ１に押し付けて貼着する押し付けローラ３１０と、この押し付けローラ３１０をＹ・Ｚ方向に移動させるローラ駆動機構３２０とを備えている。押し付けローラ３１０は、適度な弾性を有するゴム等の弾性体で表面が構成されたもので、ローラフレーム３１１が備えたＸ方向の回転軸に回転自在に支持されている。ローラフレーム３１１は、Ｚ方向に延びるシャフト３１２を介して、ローラ駆動機構３２０のＺ軸駆動機構３７０に昇降自在に支持されている。Ｚ軸駆動機構３７０内には、シャフト３１２とともに押し付けローラ３１０を昇降駆動する駆動機構が内蔵されている。

ローラ駆動機構３２０は、基台１１に立設された支柱３４０を介して２つのテーブルベース２１１，２１２の移動路上をＹ方向に横断して設けられたＹ軸駆動機構３５０と、このＹ軸駆動機構３５０のダイシングテープ搬送部４００側に配されてＹ軸駆動機構３５０に係合して設けられたＺ方向に延びる上記Ｚ軸駆動機構３７０とを備えている。Ｙ軸駆動機構３５０はねじロッド式の駆動機構であって、Ｚ軸駆動機構をＹ方向に移動させるように作動する。押し付けローラ３１０は、Ｙ軸駆動機構３５０によって２つのテーブルベース２１１，２１２の移動路上をＹ方向に往復移動し、また、Ｚ軸駆動機構３７０によって昇降する。

（ｄ）ダイシングテープ搬送部
ダイシングテープ搬送部４００は、図６に示すダイシングテープ３１を上記ダイシングテープ貼着部３００に搬送する機能を有する。ダイシングテープ３１は、例えば、厚さ１００μｍ程度のポリ塩化ビニルを基材とし、その片面に厚さ５μｍ程度でアクリル樹脂系の粘着剤が塗布されたものが用いられる。ダイシングテープ３１の粘着面には、ウエーハ１の直径よりも大きな内径を有する環状のダイシングフレーム３２が貼り付けられる。ダイシングフレーム３２は剛性を有する金属板等からなるもので、ウエーハ１はダイシングテープ３１に貼着され、ダイシングフレーム３２を保持することによって運搬等の取扱いがなされる。

ダイシングテープ搬送部４００は、基台１１上のＹ方向一端（図３で下端）側に設置されたカセット４０５と、このカセット４０５のＹ方向他端側に配されて、カセット４０５内から１枚のダイシングテープ付きダイシングフレーム３２を引き出す引き出しクランプ４１０と、この引き出しクランプ４１０に把持されたダイシングフレーム３２をダイシングテープ貼着部３００に搬送する搬送クランプ部４２０と、この搬送クランプ部４２０をＸ・Ｙ・Ｚ方向に移動させるクランプ駆動機構４３０とを備えている。

カセット４０５内には、ダイシングテープ付きの複数のダイシングフレーム３２が、ダイシングテープ３１の粘着面を下に向けた水平な状態で積層して収容される。クランプ駆動機構４３０は、上記ウエーハ供給部１００のＹ軸駆動機構１５０およびＸ軸駆動機構１６０と同一構成のＹ軸駆動機構４５０およびＸ軸駆動機構４６０と、Ｚ軸駆動シリンダ４７０とを備えている。カセット４０５は、上記ウエーハキャリア１０１と同様に、内蔵するエレベータ機構によってダイシングフレーム３２を１段ずつ上下方向に移動させる機能を有しており、所定の引き出し位置まで移動したダイシングフレーム３２が、引き出しクランプ４１０によってカセット４０５から引き出されるようになっている。

クランプ駆動機構４３０のＹ軸駆動機構４５０は、カセット４０５からＹ方向他端側に適宜離れた位置の側方（図３で左側）に、支柱４８０を介して配設されている。Ｙ軸駆動機構４５０が配された位置は、第２チャックテーブル２０２がダイシングテープ搬送部４００方向へ移動する方向の延長上に相当する。このＹ軸駆動機構４５０に、ダイシングテープ貼着部３００まで延びるＸ軸駆動機構４６０が係合している。

引き出しクランプ４１０は、カセット４０５内の１枚のダイシングフレーム３２を把持するもので、基台１１の上面に形成されたＹ方向に延びる溝４１１内に、この溝４１１に沿って移動自在に設けられており、図示せぬ駆動機構によってカセット４０５からＸ軸駆動機構４６０の間を往復移動するようになされている。

Ｚ軸駆動シリンダ４７０は、ベースプレート４７１を介してＸ軸駆動機構４６０に係合されており、下方に対して伸縮するピストン４７３を有している（図８参照）。搬送クランプ部４２０は、一端部がＺ軸駆動シリンダ４７０のピストン４７３の下端に固定され、ダイシングテープ貼着部３００方向に向かってＸ方向に延びるステー４２１と、このステー４２１のカセット４０５側の面に、Ｘ方向に所定間隔をあけて設けられた一対の搬送クランプ４２２とから構成されている。搬送クランプ４２２も、引き出しクランプ４１０と同様にダイシングフレーム３２を把持する機能を有している。

クランプ駆動機構４３０は、Ｙ軸駆動機構４５０がＸ軸駆動機構４６０をＹ方向に移動させ、Ｘ軸駆動機構４６０がＺ軸駆動シリンダ４７０をＸ方向に移動させるように作動する。したがって、搬送クランプ部４２０は、Ｘ軸駆動機構４６０とともにＹ方向に移動し、Ｚ軸駆動シリンダ４７０とともにＸ方向に移動し、さらに、Ｚ軸駆動シリンダ４７０のピストン４７３によって上下方向（Ｚ方向）に移動させられる。

［３］ウエーハ加工装置の動作
次に、上記構成のウエーハ加工装置１０の動作例を説明する。
ウエーハ供給部１００のウエーハキャリア１０１から搬送ベルト１０２によって１枚のウエーハ１が引き出され、そのウエーハ１は搬送ベルト１０２で第１ストッパ１１１まで搬送され、搬送ベルト１０２が停止する。ウエーハ１は凹部４ａ側、すなわち裏面側が上に向いた状態で第１ストッパ１１１に当たって停止し、次いで、このウエーハ１がウエーハハンド１２０でピックアップされる。

図５（ａ）に示すように、ウエーハハンド１２０は、ハンドピック１２２が先端部１２２ａを外向きにされた状態で、ウエーハハンド駆動機構１４０によってウエーハ１の直上に移動し、さらに図５（ｂ）に示すようにＺ軸駆動機構１７０によってハンドピック１２２の下面がウエーハ１の下面よりも下に位置するまで下降する。次いで、ハンドシャフト１２４が回転することによってギヤプレート１２３が回転し、これに連動して各ピックシャフト１２５とともにハンドピック１２２が約１８０°回転し、図５（ｃ）に示すようにハンドピック１２２の先端部１２２ａがウエーハ１の下面に入り込む。この状態を保持して、図５（ｄ）に示すようにウエーハハンド１２０を上昇させウエーハ１を持ち上げる。ウエーハ１は、表面の外周補強部５ａに対応する外周部がハンドピック１２２で受けられるので、ウエーハ１には余計な応力がかかることなく搬送することができる。

次に、ウエーハハンド１２０がウエーハハンド駆動機構１４０によってＸＹ方向に適宜移動させられ、さらに下降することにより、予めウエーハ供給部１００側に移動させられ、かつ真空運転されていたウエーハ切削部２００の第１チャックテーブル２０１上に、ウエーハ１が載置される。ウエーハ１は第１チャックテーブル２０１上に吸着、保持され、ウエーハハンド１２０は上方に退避して、次のウエーハ１を搬送するために、ウエーハキャリア１０１の前まで移動する。ウエーハ１は、第１チャックテーブル２０１の回転中心と同心状に載置されることが望ましいが、多少ずれていてもよい。

ウエーハ１を保持した第１チャックテーブル２０１を回転させるとともに、テーブルベース２１１をダイシングテープ貼着部３００方向に移動させて、チャックテーブル２０１の回転中心を切削ユニット２２０の回転軸に一致させる。また、切削ユニット２２０をＹ方向に移動させてウエーハ１上に位置させる。そして、切削ブレード２２２を高速で回転させながら切削ユニット２２０を下降させ、ウエーハ１の外周補強部５ａの環状凸部６に切削ブレード２２２を切り込み、さらにＹ方向に往復移動を繰り返して、少なくとも外周補強部５ａの環状凸部６を切削して除去する。なお、切削ユニット２２０のＹ方向の位置は、例えば、切削ブレード２２２が外周補強部５ａのＹ方向他端側（図３で上側）の部分に切り込む位置とされる。

図７は外周補強部５ａを切削する切削ブレード２２２の動作例を示しており、この場合の切削ブレード２２２の刃厚は外周補強部５ａの幅の１／２程度となっている。
まず、（ａ）〜（ｂ）：切削ブレード２２２を外周補強部５ａの環状凸部６の内周側に上から切り込ませてから、（ｃ）：切削ブレード２２２の回転軸と平行に外周側に移動させて１段階高さを減じ、続いて、（ｄ）：切削ブレード２２２を下降させて外周側に切り込ませ、（ｅ）：内周側に移動させてもう１段階高さを減じる。続いて、（ｆ）：切削ブレード２２２を下降させてデバイス領域４よりも若干深く外周補強部５ａの内周側を切削し、次いで、（ｇ）：外周側に移動させてもう１段階高さを減じ、切削ブレード２２２を退避させ、（ｈ）：外周補強部５ａをデバイス領域４よりも薄く下降したウエーハ１を得る。切削ブレード２２２の水平方向の往復移動は全て切削ブレード２２２の回転軸に沿った方向であり、切り込み方向は鉛直方向である。なお、ウエーハ１を切削するにあたっては、切削水ノズル２２４，２２５からウエーハ１の加工点に向けて切削水を適量供給しながら行う。

以上のようにしてウエーハ切削部２００で外周補強部５ａを加工したら、テーブルベース２１１を移動させてウエーハ１をダイシングテープ貼着部３００に配置させる。その移動の途中においては、洗浄水シャワーノズル２３０からウエーハ１に洗浄水を噴射して切削屑等をウエーハ１から洗い流して洗浄し、次いでエアーノズル２４０から高圧エアーを噴射してウエーハ１の水分を除去する。

このようにウエーハ切削部２００でウエーハ１の外周補強部５ａが加工され、次いでそのウエーハ１がダイシングテープ貼着部３００に搬送される間に、ダイシングテープ搬送部４００では、ダイシングテープ３１が装着された１枚のダイシングフレーム３２をカセット４０５から引き出し、そのダイシングフレーム３２をダイシングテープ貼着部３００に搬送する動作が行われる。

その動作は、まず、引き出しクランプ４１０がカセット４０５内の１枚のダイシングフレーム３２を把持し、次いでＸ軸駆動機構４６０方向に移動してダイシングフレーム３２を引き出し、このダイシングフレーム３２を、図３に示すようにダイシングテープ貼着部３００に配置された第１チャックテーブル２０１の側方まで移動させる。次に、搬送クランプ部４２０を、引き出したダイシングフレーム３２のＹ方向他端側（図３で上側）に配し、ピストン４７３を下降させ、搬送クランプ４２２によってダイシングフレーム３２を把持するとともに、引き出しクランプ４１０による把持を解除して、ダイシングフレーム３２を搬送クランプ４２２に受け渡す。続いてピストン４７３を上昇させてダイシングフレーム３２を持ち上げ、搬送クランプ部４２０をダイシングテープ貼着部３００に移動させて、搬送クランプ４２２で把持したダイシングフレーム３２に装着されたダイシングテープ３１を、ダイシングテープ貼着部３００に配置されたウエーハ１の直上に移動させる。ダイシングテープ３１は、ウエーハ１の上に数ｍｍ程度の間隔に近付けて配置されることが望ましい。

次に、押し付けローラ３１０によってダイシングテープ３１をウエーハ１の裏面に貼り付ける。押し付けローラ３１０は、図３に示すように予めＹ軸駆動機構３５０のＹ方向一端部側（図３で下側）で待機しており、まず、Ｙ軸駆動機構３５０によってダイシングテープ３１上に移動する。そして、押し付けローラ３１０は図８（ａ）に示すようにＺ軸駆動機構３７０によってダイシングテープ３１の表面に当たるまで下降してから、さらに下降して、ダイシングテープ３１の端部をウエーハ１の裏面に押圧する。続いて図８（ｂ）〜（ｃ）に示すように、押し付けローラ３１０は、ダイシングテープ３１を押圧しながら搬送クランプ４２２方向に向かって転動する。これによってダイシングテープ３１はウエーハ１の裏面に押し付けられ、貼着される。このように押し付けローラ３１０によってウエーハ１の裏面にダイシングテープ３１を一端側から他端側に向かって押し付けていくことにより、ウエーハ１とダイシングテープ３１との間に空気が入ることなく、ダイシングテープ３１を貼着することができる。

なお、貼り付けの最終段階ではダイシングフレーム３２とウエーハ１との上下方向のギャップによって貼り付けられていないダイシングテープ３１の端部が捲り上がった状態となって円滑に貼り付けにくくなる。そこで、例えばＺ軸駆動シリンダ４７０をクッションバネで上下方向に移動可能なようにベースプレート４７１に対して弾性的に支持するなどして、搬送クランプ４２２がダイシングテープ３１に倣って下降するようにすれば、ダイシングテープ３１の密着性を挙げることができるので好ましい。

以上のようにして、外周補強部５ａがデバイス領域４よりも薄く加工され、裏面にダイシングテープ３１が貼着されたウエーハ１は、ダイシングテープ搬送部４００が上記と逆動作することにより、カセット４０５内に収容される。そして、最終的には、ダイシングテープ３１に貼着されたまま分割予定ライン２に沿って切断され、複数の半導体チップ３に個片化される。上記のようにウエーハ切削部２００で外周補強部５ａを切削、除去する目的は、裏面の環状凸部６を無くして平坦化し、切削装置で半導体チップ３に個片化する際に裏面を通常のチャックテーブルに保持できるようにするためである。

上記ウエーハ加工装置１０のウエーハ切削部２００では、切削ブレード２２２を、該切削ブレード２２２の回転軸と平行な方向に往復移動させながらウエーハ１の外周補強部５ａの環状凸部６に切り込ませて、この環状凸部６を切削、除去している。この方法によれば、切削ブレード２２２がデバイス領域４に入り込まないように切削ブレード２２２（実際には切削ユニット２２０）の軸方向の移動を適宜に制御することにより、外周補強部５ａのみを適確に除去してデバイス領域４を最大限に確保することができる。その結果、半導体チップ３の収量を減少させることなく、ダイシングテープ３１が貼着可能なようにウエーハ１の裏面を平坦に加工することができる。

ウエーハ１の中心がチャックテーブル２０１の回転中心と一致して同心状に保持されていれば、切削ブレード２２２の往復移動は、外周補強部５ａの幅に応じた単純な振幅となるが、偏心して保持されている場合には、チャックテーブル２０１の１回の回転中に切削ブレード２２２がデバイス領域４に入り込むことが起こる。これは従来の問題点の１つであったのだが、この問題を解消できる制御が、切削ブレード２２２を軸方向に往復移動させる方法では比較的容易である。例えば、アライメント用の顕微鏡などによってチャックテーブル２０１に対するウエーハ１の載置位置を加工前に認識しておき、チャックテーブル２０１の回転と切削ブレード２２２の往復動を同期させるなどの方法で可能である。

なお、上記の説明では、第１チャックテーブル上でウエーハ１を切削する場合のみを述べているが、このウエーハ加工装置１０では、２つのチャックテーブル２０１，２０２を利用して、一方をウエーハ１の切削に用い、他方をダイシングテープ３１の貼着に用いるなどの使用方法を採って効率的に運転することができる。また、切削ユニット２２０は１つを具備しているが、例えば図３に示すように、切削ユニット２２０に対向する位置に、もう１つ切削ユニット２２０（破線で示す）を配置してもよい。この場合もその切削ユニット２２０は軸方向に往復移動して外周補強部５ａを切削加工するものとする。このように構成すると、１つのウエーハ１の外周補強部５ａに対して２つの切削ユニット２２０で切削加工を行うことができ、加工速度の大幅な短縮を図ることができる。

また、上記実施形態のウエーハ切削部２００では、切削ユニット２２０を切削ブレード２２２の軸方向に沿って往復移動させているが、チャックテーブル２０１やテーブルベース２１１をその方向に往復移動するように構成し、固定側の切削ブレード２２２に対してウエーハ１を往復移動させて外周補強部５ａを切削するようにしてもよい。すなわち、切削ユニット２２０とチャックテーブル２０１とが、切削ブレード２２２の軸方向に沿って相対移動する構成であればよく、いずれか一方が移動するか、または双方とも移動する構成も含む。

本発明の一実施形態で加工されるウエーハの（ａ）表面側斜視図、（ｂ）裏面側斜視図、（ｃ）、断面図である。 一実施形態のウエーハ加工装置の全体斜視図である。 同加工装置の平面図である。 ウエーハ加工装置のウエーハ供給部が具備するウエーハハンドの平面図である。 ウエーハハンドの動作を（ａ）〜（ｄ）の順に示す側面図である。 ダイシングテープおよびダイシングフレームを示す（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。 ウエーハの外周補強部を切削する切削ブレードの動作例を（ａ）〜（ｈ）の順に示す断面図である。 押し付けローラでダイシングテープをウエーハ裏面に貼着する過程を（ａ）〜（ｃ）の順に示す側面図である。 従来の外周補強部の除去方法の一例を示す平面図である。 図９に示した方法の断面図である。 従来の外周補強部の除去方法の他の例を示す側面図である。 図１１示した方法の拡大断面図である。

符号の説明

１…半導体ウエーハ
３…半導体チップ（デバイス）
４…デバイス領域
５ａ…外周補強部
６…環状凸部
１０…ウエーハ加工装置
２０１，２０２…チャックテーブル（保持テーブル）
２０１ａ，２０２ａ…保持面
２２２…切削ブレード（切削工具）

Claims (6)

1. 複数のデバイスが表面に形成されたデバイス領域の周囲に、裏面側に突出する凸部を有する外周補強部が一体に形成されたウエーハの、前記外周補強部を加工する方法であって、
   回転可能な保持テーブルの保持面に、前記ウエーハを、裏面側が露出し、かつ表面側が密着する状態に保持し、
   次いで、前記保持テーブルごと前記ウエーハを回転させながら、
   前記保持面と平行な回転軸を有する切削工具を用いて、少なくとも前記凸部を切削、除去して前記外周補強部を前記デバイス領域と同等以下の厚さに加工することを特徴とするウエーハの加工方法。
2. 前記切削工具は前記凸部の幅と同等以上の幅を有し、該切削工具を、凸部の先端面から前記ウエーハの厚さ方向に切り込ませることにより、少なくとも前記凸部を切削、除去することを特徴とする請求項１に記載のウエーハの加工方法。
3. 前記切削工具の、前記ウエーハに対する厚さ方向の送り込み量を、刃先が前記デバイス領域の裏面のレベルに一致する状態に設定して、該切削工具を前記凸部に向けて前記保持面と平行な方向に移動させて切り込ませることにより、少なくとも前記凸部を切削、除去することを特徴とする請求項１に記載のウエーハの加工方法。
4. 前記切削工具を、前記ウエーハに対して前記保持面と平行な方向に沿って相対移動させながら、該切削工具によって少なくとも前記凸部を切削、除去することを特徴とする請求項１に記載のウエーハの加工方法。
5. 前記切削工具の移動方向が、前記回転軸の軸方向に沿った方向であることを特徴とする請求項４に記載のウエーハの加工方法。
6. 前記ウエーハの裏面の前記デバイス領域に対応する領域に金属膜が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のウエーハの加工方法。

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