(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サポートプレート上にウェーハが貼着された貼り合わせウェーハの外周縁からウェーハの中心側に所定の距離離れた位置を切削ブレードで切削する加工方法であって、
貼り合わせウェーハを保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルを上下に貫通する貫通孔を通して貼り合わせウェーハの外周縁に光を照射することができる照射手段と、該貫通孔に埋設された光を透過する材料からなる部材と、を備えた保持ユニットで該貼り合わせウェーハのサポートプレートを保持する保持ステップと、
該保持ステップを実施した後、該照射手段で貼り合わせウェーハの外周縁に光を照射するとともに、貼り合わせウェーハを挟んで該照射手段と対面する撮像手段で貼り合わせウェーハの外周縁を撮像して、撮像画像を形成する撮像画像形成ステップと、
該撮像画像形成ステップを実施した後、該撮像画像をもとに貼り合わせウェーハの外周縁位置を検出する外周縁位置検出ステップと、
該外周縁位置検出ステップを実施した後、検出した貼り合わせウェーハの外周縁位置に基づいて、該保持ユニットで該貼り合わせウェーハの該サポートプレートが保持された状態において該貼り合わせウェーハの外周縁からウェーハの中心側に所定の距離離れた位置に回転する切削ブレードを切り込ませ、チャックテーブルを回転させてウェーハを切削する加工ステップと、
を備えたことを特徴とする加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サポートプレート上にウェーハが貼着された貼り合わせウェーハの外周縁からウェーハの中心側に所定の距離離れた位置を切削ブレードで環状に切削する加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハは、表面にＩＣ、ＬＳＩ等の素子が形成され、それぞれの素子が格子状に形成されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって区画される。その後、半導体ウェーハは、裏面が研削されて所定の厚みへと薄化された後、切削装置によってストリートに沿って切削されることで個々のチップへと分割される。分割されたチップは携帯電話、パソコン等の各種電子機器に搭載され広く利用されている。
【０００３】
近年、電子機器の小型化・薄型化に伴い、該電子機器に搭載されているチップの小型化・薄型化が求められている。そのため素子が複数形成された半導体ウェーハ（以下、単にウェーハと略称することがある）が例えば１００μｍ以下の厚さに薄く研削される場合がある。
【０００４】
一般的にウェーハは、製造工程中における割れや発塵防止のために、その外周に断面形状が円弧状となる面取りがなされている。すると、上述のようにウェーハが薄く研削されたとき、面取り部はナイフエッジの如く鋭利に尖り、ウェーハの外周から欠けが生じてウェーハが破損してしまうという問題が生じる。
【０００５】
そのため、一般的にウェーハは薄く研削される前にエッジトリミング加工が施され、ウェーハの外周に沿って面取り部が除去される（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００６】
ウェーハにエッジトリミング加工を施すとき、その前にウェーハの外周縁の位置を正確に捉えることが重要である。まず、撮像手段（撮像カメラ）によりウェーハの外周縁付近を上方から撮像して画像を取得し、該画像から外周縁の位置（以下、外周縁位置と略称することがある）を検出する。３か所以上でウェーハの外周縁位置を検出すると、ウェーハの中心位置と半径等を求めることができる（例えば、特許文献３参照）。エッジトリミング加工は、得られた情報に基づいて切削ブレードの位置を決定して行う。
【０００７】
ところで、薄いウェーハのハンドリング性を向上させるために、または、加工時のウェーハの反りや破損を防止するために、ウェーハを別のサポートプレートに貼り合わせて貼り合わせウェーハを形成し、該貼り合わせウェーハを一体として扱い加工をする技術思想が知られている（例えば、特許文献４参照）。なお、該貼り合わせウェーハは、ウェーハと、該ウェーハと同程度の径のサポートプレートと、両者を貼着する接着部材と、からなる。
【０００８】
該貼り合わせウェーハに対して上述のエッジトリミング加工を行うときは、撮像手段（撮像カメラ）により貼り合わせウェーハの外周縁付近を上方から撮像して撮像画像を取得し、該撮像画像から貼り合わせウェーハ外周縁位置を検出することとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２７３０５３号公報
【特許文献２】特開２００４−２０７４５９号公報
【特許文献３】特開２０１１−２４９５７２号公報
【特許文献４】特開平０４−２６３４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、貼り合わせウェーハを構成する各構成物の種類や厚さや大きさ、さらには各構成物の位置関係によっては、貼り合わせウェーハの外周縁位置を撮像により正確に検出するのが難しいという問題がある。
【００１１】
具体的には、サポートプレートよりもウェーハがサポートプレート中心側に若干ずれて貼着されている場合や、サポートプレートの径よりもウェーハの径が小さい場合、接着部材がウェーハやサポートプレートの外周縁にはみ出している場合等において問題となる。
【００１２】
これらの場合において、特許文献３に記載の方法のようにウェーハの上方から撮像し形成した撮像画像には、ウェーハの外周縁と、サポートプレートの外周縁と、接着部材と、が写り込む。すると、撮像画像に写された縁（境界線）のうちいずれが貼り合わせウェーハの外周縁を示しているかを容易に判別できない場合があり、誤検出を生じる恐れがあった。このように従来の方法では、貼り合わせウェーハの正確な外周縁位置を検出するのが難しく、高精度に切削ブレードを所望の位置に位置づけることができなかった。
【００１３】
本発明はかかる問題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、貼り合わせウェーハの外周縁位置を正確に検出して高精度に切削ブレードを所望の位置に位置づける加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一態様によれば、サポートプレート上にウェーハが貼着された貼り合わせウェーハの外周縁からウェーハの中心側に所定の距離離れた位置を切削ブレードで切削する加工方法であって、貼り合わせウェーハを保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルを上下に貫通する貫通孔を通して貼り合わせウェーハの外周縁に光を照射することができる照射手段と、該貫通孔に埋設された光を透過する材料からなる部材と、を備えた保持ユニットで該貼り合わせウェーハのサポートプレートを保持する保持ステップと、該保持ステップを実施した後、該照射手段で貼り合わせウェーハの外周縁に光を照射するとともに、貼り合わせウェーハを挟んで該照射手段と対面する撮像手段で貼り合わせウェーハの外周縁を撮像して、撮像画像を形成する撮像画像形成ステップと、該撮像画像形成ステップを実施した後、該撮像画像をもとに貼り合わせウェーハの外周縁位置を検出する外周縁位置検出ステップと、該外周縁位置検出ステップを実施した後、検出した貼り合わせウェーハの外周縁位置に基づいて、該保持ユニットで該貼り合わせウェーハの該サポートプレートが保持された状態において該貼り合わせウェーハの外周縁からウェーハの中心側に所定の距離離れた位置に回転する切削ブレードを切り込ませ、チャックテーブルを回転させてウェーハを切削する加工ステップと、を備えた加工方法が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る加工方法では、照射手段で光を照射し、貼り合わせウェーハを挟んで照射手段に対面する撮像手段で貼り合わせウェーハの外周縁近傍を撮像する。すると、貼り合わせウェーハが存在する部分が影となる撮像画像が得られる。光と影との境界線を一義的に貼り合わせウェーハの外周縁と決定できるため、貼り合わせウェーハの構成によらずに外周縁位置を正確に検出でき、高精度に切削ブレードを所望の位置に位置づけて加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１（Ａ）は、貼り合わせウェーハの断面構造を模式的に示す図であり、図１（Ｂ）乃至図１（Ｄ）は、貼り合わせウェーハの外周縁近傍における断面構造を模式的に示す図である。
【図２】保持ユニットの構成例を模式的に示す分解斜視図である。
【図３】保持ステップにおける貼り合わせウェーハ及びチャックテーブルを模式的に示す断面図である。
【図４】撮像画像形成ステップにおける貼り合わせウェーハ、保持ユニット及び撮像手段（撮像カメラ）の位置関係を模式的に示す断面図である。
【図５】図５（Ａ）は、撮像画像形成ステップにおいて形成された撮像画像の例を模式的に示す図であり、図５（Ｂ）は、該撮像画像に二値化処理を施して形成された二値化画像を模式的に示す図であり、図５（Ｃ）は、外周縁位置の検出を模式的に説明する図である。
【図６】図６（Ａ）は、切削予定位置を模式的に説明する断面図であり、図６（Ｂ）は、加工ステップにおける貼り合わせウェーハ、チャックテーブル及び切削ブレードの位置関係を模式的に説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
添付図面を参照して、本発明に係る実施形態について説明する。図１（Ａ）は、本発明に係る加工方法の被加工物である貼り合わせウェーハの一例を模式的に示す断面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の拡大図であり、貼り合わせウェーハの外周縁近傍における断面構造を模式的に示す図である。
【００１８】
貼り合わせウェーハ１は、ウェーハ３と、サポートプレート５と、を有し、ウェーハ３の表面３ａとサポートプレート５の第１の面５ａとの間に設けられた接着部材７を介して、両者が貼着され一体となっている。ウェーハ３をサポートプレート５と一体として扱うことにより、近年薄化の傾向が著しいウェーハのハンドリング性を向上させることができ、また、加工時のウェーハの反りや破損を防止することができる。
【００１９】
ウェーハ３は素子が形成された表面３ａがサポートプレート５の第１の面５ａと対面しており、ウェーハ３の裏面３ｂが貼り合わせウェーハ１がチャックテーブルに保持される際の上面となる。また、サポートプレート５の第２の面５ｂは貼り合わせウェーハ１がチャックテーブルに保持される際の下面（被保持面）となる。第２の面５ｂがチャックテーブルに吸引吸着されることにより、貼り合わせウェーハ１がチャックテーブルに保持される。
【００２０】
なお、ウェーハ３は、シリコン、サファイア、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、または、その他化合物半導体等の材料でなり、表面にＩＣ、ＬＳＩ、または、ＭＥＭＳ等の素子が形成されている。サポートプレート５には、例えばウェーハ３に用いられる材料と同様の材料で構成されたウェーハを用いてもよい。
【００２１】
次に、本実施形態に係る加工方法を実施するための保持ユニットついて図２を用いて説明する。図２は該保持ユニットの構成例を模式的に示す分解斜視図である。図２においては説明の便宜上、支持ハウジング４と回転軸６とを分離して図示している。
【００２２】
該保持ユニット２は、支持ハウジング４と、該支持ハウジング４に回転可能に支持される回転軸６と、該回転軸６に連結したチャックテーブル８と、を具備している。回転軸６が回転することによりチャックテーブル８も合わせて回転し、チャックテーブル８に保持されている貼り合わせウェーハ１も合わせて回転する。
【００２３】
チャックテーブル８は、ステンレス鋼等の金属材でなり上面中央に凹部を有する円板状部材１０と、該凹部に配されたポーラスセラミック等でなる多孔質部材１２と、を有する。該多孔質部材１２は上面に貼り合わせウェーハを保持する保持面１２ａを備えており、該多孔質部材１２は吸引源（不図示）に接続されている。多孔質部材１２は該保持面１２ａに複数の微小な吸引孔を備え、該吸引源によって発生させた負圧を作用させることで保持面１２ａに載置された貼り合わせウェーハを吸引保持することができる。
【００２４】
さらに、チャックテーブル８は外周部に上下方向に貫通する複数の貫通孔８ａを備えている。各貫通孔８ａには、ガラス等の光を透過する材料からなる部材が埋設されている。支持ハウジング４の上面には光を照射するＬＥＤ等の照射手段１４が設けられており、該照射手段１４から発せられた光は該貫通孔８ａを通過することができる。また、チャックテーブル８の下面には図２に示すようにクランプ１６が適宜の固定手段により取付けられている。
【００２５】
次に、本実施形態に係る加工方法について説明する。本実施形態に係る加工方法では、まず、保持ステップを実施する。該保持ステップでは、保持ユニット２のチャックテーブル８に貼り合わせウェーハ１を保持させる。該保持ステップの後には撮像画像形成ステップを実施する。該撮像画像形成ステップでは、貼り合わせウェーハ１の外周縁を通して照射手段から発せられ光を撮像して撮像画像を形成する。
【００２６】
該撮像画像形成ステップの後には、外周縁位置検出ステップを実施する。該外周縁位置検出ステップでは、該撮像画像に二値化処理等の画像処理を施して外周縁位置を検出する。さらに該外周縁位置検出ステップ後には加工ステップを実施する。該加工ステップにおいては、得られた外周縁位置等に関する情報をもとに切削ブレードを所望の位置に位置づけて切削加工を行う。以下、各ステップについて順次説明する。
【００２７】
まず、本実施形態に係る加工方法における保持ステップについて、図３を用いて説明する。図３は、保持ステップにおける貼り合わせウェーハ１及び保持ユニット２を模式的に示す断面図である。
【００２８】
本ステップにおいて、まず貼り合わせウェーハ１はチャックテーブル８の保持面１２ａ上に載置される。次に、多孔質部材１２の複数の吸引孔を通して吸引源によって発生させた負圧を作用させることにより貼り合わせウェーハ１はチャックテーブル８に保持される。なお、以後本実施形態に係る加工方法が実施されている間、貼り合わせウェーハ１はチャックテーブル８に保持され続ける。
【００２９】
次に、本実施形態に係る加工方法における撮像画像形成ステップについて、図４を用いて説明する。図４は、撮像画像形成ステップにおける貼り合わせウェーハ１、保持ユニット２及び撮像手段（撮像カメラ）１８の位置関係を模式的に示す断面図である。撮像手段（撮像カメラ）１８は、貼り合わせウェーハ１を挟んで照射手段１４に対面している。
【００３０】
本ステップにおいては、まず照射手段１４から光９が発せられる。該光９はチャックテーブル８に備えられた貫通孔８ａを通過して、貼り合わせウェーハ１の外周縁近傍に照射される。該光９は一部が貼り合わせウェーハ１により遮られる一方で、その他の一部の光９は撮像手段（撮像カメラ）１８に到達する。
【００３１】
したがって、撮像手段（撮像カメラ）１８で撮像を行うと図５（Ａ）に示すように、貼り合わせウェーハ１により遮られた部分が影として写る撮像画像２０が得られる。すなわち、該撮像画像２０の光と影との境界が貼り合わせウェーハ１の外周縁に相当する。
【００３２】
ところで、本実施形態に係る加工方法に依らずに該撮像画像から貼り合わせウェーハ１の外周縁位置を検出する場合、正しく貼り合わせウェーハ１の外周縁を判別することは必ずしも容易ではない。
【００３３】
例えば、貼り合わせウェーハ１の外周縁付近を単に上方から撮像すると、形成された撮像画像にはウェーハ３がまず写り込む。次に、ウェーハ３が中心側に若干ずれてサポートプレート５に貼着されている場合や、サポートプレート５の径がウェーハ３の径よりも大きい場合（図１（Ｃ）参照）には、該撮像画像にはウェーハ３の下側のサポートプレート５が写り込む。
【００３４】
さらに、ウェーハ３とサポートプレート５の間に設けられた接着部材７がウェーハ３の外周縁からはみ出している場合（図１（Ｃ）及び図１（Ｄ）参照）、該撮像画像には接着部材７も写り込む。
【００３５】
したがって、本実施形態に係る加工方法に依らずに貼り合わせウェーハ１の外周縁近傍を単に上方から撮像する場合は、縁（境界線）としてウェーハ３の外周縁と、サポートプレート５の外周縁と、接着部材７と、が撮像画像に写り込む。撮像画像に写り込んだ縁（境界線）のなかから貼り合わせウェーハ１の外周縁を必ずしも容易かつ正確に判別することはできないため、貼り合わせウェーハ１の外周縁位置を検出する際に誤検出を生じる可能性があった。
【００３６】
これに対し、本実施形態に係る加工方法において撮像された撮像画像には、貼り合わせウェーハ１の外周縁に相当する縁（境界線）のみが写り込む。そのため、撮像画像から貼り合わせウェーハ１の外周縁を直接的に一義的に容易に捉えることができる。したがって、撮像画像から貼り合わせウェーハ１の外周縁位置を求めるときに、誤検出が生じる可能性を大きく低減することができる。
【００３７】
また、本実施形態に係る加工方法においては、照射手段を用いずに撮像する場合と比較し強度の大きい光を用いて撮像することができる。さらに、光９の特性を適宜調節して撮像に最適な特性とすることができる。そのためコントラストの高い撮像画像を得ることができる。したがって、貼り合わせウェーハ１の外周縁位置の高精度な検出が可能となる。さらに、外光に影響されることなく一定の撮像環境で撮像することができるため、ばらつきの少ない安定的な検出が可能となる。
【００３８】
さらに、本実施形態に係る加工方法においては、位置を変えて合計３か所以上で貼り合わせウェーハの外周縁近傍を撮像する。合計３か所以上の外周縁において外周縁位置を検出することにより、検出した３か所以上の外周縁位置を結ぶ外接円を求めることができるため、貼り合わせウェーハ１の中心位置の座標と貼り合わせウェーハの半径を求めることができる。
【００３９】
撮像する位置を変更するには、図２に示される保持ユニット２の回転軸６を回転させて、まだ撮像に使用していない貫通孔８ａを照射手段１４と撮像手段（撮像カメラ）１８との間に移動させる。すると、回転軸６の回転とともに貼り合わせウェーハ１も回転するため、照射手段１４と撮像手段（撮像カメラ）１８との間には、まだ撮像がされていない外周縁が配される。このように位置を変更して合計３か所以上の外周縁において撮像を行い撮像画像を得る。
【００４０】
次に、本実施形態に係る加工方法における外周縁位置検出ステップについて、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）を用いて説明する。まず、貼り合わせウェーハ１の外周縁位置をより確実に検出するために、撮像画像形成ステップにより得られた撮像画像２０に、例えば二値化処理等の画像処理を施す。図５（Ｂ）に、図５（Ａ）に示す撮像画像２０に二値化処理を施した二値化画像２２を模式的に示す。撮像画像を二値化することにより、撮像画像の光と影の境界をより明確にすることができる。
【００４１】
ここで、画像の二値化処理とは、濃淡のある画像を白と黒の二階調に変換する処理である。予めある閾値を定めておき、各画素の輝度値が該閾値を上回っていれば白に、下回っていれば黒に変換する処理である。該閾値を適宜選択可能とすれば、二値化処理が最適となるように閾値を調整することができる。
【００４２】
次に、得られた画像をもとに貼り合わせウェーハの外周縁位置を検出する。図５（Ｃ）を用いて外周縁位置を検出する方法の一例について説明する。まず、画像中に直線２２ａを規定し、該直線２２ａ上の各画素の輝度を該直線２２ａの一端から他端に向かって順に判定していく。輝度が白から黒若しくは黒から白に変化する場所が外周縁の位置であるから、該場所を貼り合わせウェーハの外周縁位置として検出し座標を記録する。
【００４３】
合計３か所以上で撮像画像を得ている場合、それぞれの画像に二値化処理等の画像処理を施し外周縁位置を検出することにより、貼り合わせウェーハ１の中心位置の座標と貼り合わせウェーハの半径を求めることができる。これらの情報は、後のステップにおいて切削ブレードを切り込ませる位置を決定する際に役立たせることができる。
【００４４】
なお、本実施形態に係る加工方法の説明においては、合計３か所以上の外周縁において撮像を実施した後にそれぞれの箇所の外周縁位置を検出する方法について説明した。しかし、まず１か所目の外周縁にて撮像画像を得て外周縁位置を検出した後に２か所目の外周縁にて撮像画像を得て外周縁位置を検出し、その後に３か所目の外周縁にて撮像して外周縁位置を検出してもよい。
【００４５】
次に、本実施形態に係る加工方法における加工ステップについて、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）を用いて説明する。
【００４６】
まず、外周縁位置検出ステップにて検出した外周縁位置から所定の距離離れた位置を切削予定位置２４とする。切削予定位置２４の一例を図６（Ａ）に示す。次に、切削ブレードの厚さ等を考慮して切削ブレードを切り込ませる位置を決定して、回転する切削ブレードをウェーハに切り込ませる。
【００４７】
図６（Ｂ）は、回転する切削ブレード２６をウェーハ３に切り込ませているときの断面構造を模式的に示した図である。次に、切削ブレード２６の回転を継続したままチャックテーブル８を回転させることにより、貼り合わせウェーハ１の外周部分を所定の幅だけ環状に切削する。
【００４８】
以上のステップにより、貼り合わせウェーハの構成によらずに外周縁位置を正確に検出して、高精度に切削ブレードを所望の位置に位置づけて、貼り合わせウェーハ１の外周部分を所定の幅だけ高い精度で環状に切削することができる。
【００４９】
なお、本発明は、上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施の形態では、照射手段が支持ハウジング上に備えられ、撮像カメラは貼り合わせウェーハを挟んで照射手段に対面しているが、照射手段の位置と撮像カメラの位置関係を逆にして実施してもよい。すなわち、支持ハウジング上に撮像カメラが備えられ、貼り合わせウェーハを挟んで撮影カメラに対面して照射手段を備えていてもよい。
【００５０】
その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
【符号の説明】
【００５１】
１  貼り合わせウェーハ
３  ウェーハ
３ａ  表面
３ｂ  裏面
５  サポートプレート
５ａ  第１の面
５ｂ  第２の面
７  接着部材
９  光
２  保持ユニット
４  支持ハウジング
６  回転軸
８  チャックテーブル
８ａ  貫通孔
１０  円板状部材
１２  多孔質部材
１２ａ  保持面
１４  照射手段
１６  クランプ
１８  撮像手段（撮像カメラ）
２０  撮像画像
２２  二値化画像
２２ａ  直線
２４  切削予定位置
２６  切削ブレード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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