(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に、該表面から突出して形成された金属や樹脂からなる付加部を備えた基板を、吸着テーブルの吸着面に、該基板の裏面側を合わせて吸着および保持して前記付加部を切削する基板の切削装置であって、
前記吸着面にはピンチャックが配置されているとともに、該吸着面の周囲は、外周側へ向けて下り勾配となるテーパ面であり、
前記基板の裏面に、柔軟性を有する材料で構成され該基板の全周から半径方向外方に突出するとともに前記吸着テーブルの前記吸着面の全周から半径方向外方に突出する大きさの保持部材を粘着させ、該保持部材の表面の外周部に、剛性材からなるフレームを粘着させた状態で、該保持部材を前記吸着面に吸着および保持させ、該保持部材をその柔軟性と前記フレームの重量により前記テーパ面に沿って配置し、
前記基板の搬送は、吸着手段によって前記フレームを吸着することにより行う
ことを特徴とする基板の切削装置。
【請求項２】
前記保持部材は、前記基板が切断されて個片化される際に基板を保持するダイシングテープであることを特徴とする請求項１に記載の基板の切削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に金属や樹脂といった材料からなる付加部が形成された半導体ウエーハ等の基板の付加部を切削する装置に係り、特に、切削屑の処理技術の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣやＬＳＩ等の電子回路が表面に形成された半導体チップは、円盤状の半導体ウエーハの表面に、ストリートと呼ばれるカットラインで格子状の矩形領域を区画し、これら矩形領域に電子回路を形成した後、半導体ウエーハをストリートに沿って分割して個片化（ダイシング）するといったプロセスを経て製造される。
【０００３】
半導体ウエーハの中には、表面に複数の突起状の金属が形成されたり樹脂膜が絶縁手段として形成されたりしたものがあり、これら金属および樹脂膜の両方を表面に備える半導体ウエーハもある。例えば、半導体ウェーハのデバイス形成面の電極端子に、実装基板に形成された電極に直接接合するバンプと呼ばれる突起状電極が形成されたものがある。このバンプはメッキなどの方法によってデバイスの表面に形成されるため、メッキによる成長速度のばらつきがそのままバンプ高さのばらつきとなる。バンプ高さにばらつきがあると、実装基板にバンプ面を押圧して実装する際に、部分的な電極端子の接合不良が発生し、半導体チップの製品歩留まりを低下させる。したがって、そのような事態を回避するために、例えば特許文献１および２に開示されているように、ダイシング前にバンプの上端部を切削して高さを揃える技術が提案されている。
【０００４】
そのようなバンプを有する半導体チップを製造する場合には、まず、上記のようにバンプの高さを揃えてから、半導体ウエーハの裏面側（バンプが無い側）を研削して所定厚さにした後、ストリートに沿って切断して個々のデバイスを得るといった方法が採られていた。最初にバンプの高さを揃える理由は、バンプ側の面をチャックテーブル等の加工基準面に合わせて半導体ウエーハを保持し、露出する裏面を研削して所定厚さに加工するため、バンプの高さが不均一のままだと、半導体ウエーハを均一厚さに研削することができず、また、その研削時に、半導体ウエーハの一部に応力が集中して破損するおそれがあるからである。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１７３９５４号公報
【特許文献２】特開２００４−３１９６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、半導体ウエーハの裏面を吸着テーブルの吸着面に吸着した状態でバンプの上端部を切削加工する場合、切削加工によって生じる切削屑が吸着テーブルの周囲に飛散、付着する。また、半導体ウエーハが吸着テーブルより小さい場合には、吸着テーブルの露出した面に切削屑が付着することは避けられない。特に、吸着テーブルには、真空吸引するための吸引口や半導体ウエーハを支持する剣山状のピンチャックが設けられているため、真空吸引によって切削屑が吸引口に吸い込まれたりピンチャックの先端周辺に付着したりし易い。さらに、半導体ウエーハの表面を樹脂で被覆した後に、バンプの高さを揃える切削加工を行うことによって、樹脂でバンプにて接続された実装基板と半導体チップとの間の隙間を埋めることが行われている。そのような樹脂の切削屑がピンチャック等に付着すると、洗浄してもなかなか除去することができず、その状態で次の半導体ウェーハを吸着すると切削屑の厚さが加工誤差となり、加工精度に重大な影響を及ぼす。
【０００７】
よって、本発明は、バンプ等の付加部を切削加工した際の切削屑による弊害を解消することができ、本来の切削加工精度を維持することができる基板の切削装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、表面に、該表面から突出して形成された金属や樹脂からなる付加部を備えた基板を、吸着テーブルの吸着面に、該基板の裏面側を合わせて吸着および保持して付加部を切削する基板の切削装置であって、吸着面にはピンチャックが配置されているとともに、該吸着面の周囲は、外周側へ向けて下り勾配となるテーパ面であり、基板の裏面に、柔軟性を有する材料で構成され該基板の全周から半径方向外方に突出するとともに吸着テーブルの吸着面の全周から半径方向外方に突出する大きさの保持部材を粘着させ、該保持部材の表面の外周部に、剛性材からなるフレームを粘着させた状態で、該保持部材を吸着面に吸着および保持させ、該保持部材をその柔軟性とフレームの重量によりテーパ面に沿って配置し、基板の搬送は、吸着手段によってフレームを吸着することにより行うことを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、基板の全周から保持部材が半径方向外方に突出しているから、飛散した付加部の切削屑は保持部材の突出した部分によって受け止められる。したがって、切削加工後に基板は保持部材とともに吸着テーブルから移送されるので、切削屑は吸着テーブル上に残置されることがない。したがって、バンプ等の付加部を切削加工した際の切削屑による弊害を解消することができ、本来の切削加工精度を維持することができる。また、基板をそれよりも大きな保持部材に粘着させるから、小さなものや異形状の基板であっても保持部材を介してカセットへの収容および搬送を行うことができ、また他の加工ステージに吸着および保持して加工することができ、それら一連の工程を円滑に行うことができる。
【００１０】
ところで、半導体ウエーハ等の基板は、半導体チップの小型化への要望から年々薄くなる傾向にあり、そのため、バンプの切削加工の後に基板の裏面を研削加工して厚さを減少させていた。このような加工の順番を採用することにより、バンプの切削加工の際の基板のハンドリングに起因する割れや破損などを防止することができる。
【００１１】
しかしながら、バンプの切削加工後に基板の裏面の研削加工を行う場合、既に切削加工したバンプの端面を吸着テーブルに固着して加工するため、端面に傷や汚れなどが生じ易い。そのような不都合を防止するために、バンプ側の表面に保護テープなどを貼って裏面研削を行うことが考えられる。しかしながら、そのような場合には、裏面研削後に保護テープを剥離すると、保護テープの粘着剤が切削済みのバンプ先端やその周辺を覆う樹脂部に付着し、実装時の信頼性を低下させる懸念がある。これらの問題を解決するために、半導体ウエーハの裏面研削を行った後に、薄化された基板をハンドリングしてバンプの切削加工を行う必要性が生じてきた。このため、ハンドリング時の基板の破損が懸念される。
【００１２】
この点、本発明では、保持部材を介して基板をハンドリングすることができるから、薄化された基板であっても破損させることなくハンドリングすることができる。さらに、本発明では、切削加工したバンプの端面を接触式の搬送パッド等でハンドリングする必要がないため、バンプの端面を汚したり傷つけたりすることなく搬送しカセットに収納することができるという利点もある。なお、本発明の基板は、半導体ウエーハに限定されるものではなく、例えばセラミックス製の基材の表面に、配線、電子部品、半導体チップを設けた電子基板も含まれる。
【００１３】
また、本発明では、保持部材が吸着テーブルの吸着面の全周から半径方向外方に突出しているため、吸着テーブルの真空吸引によって切削屑が吸引口に吸い込まれたりピンチャック等に付着したりするのを確実に防止することができる。
【００１４】
上記保持部材としては、基材の表面に粘着剤層を有するダイシングテープを用いることができる。ダイシングテープは、例えば厚さが７０〜２００μｍの塩化ビニールやポリオレフィンからなる基材の表面に粘着剤層を形成したものが知られている。また、上記剛性材としてはステンレス鋼板などの金属板が好適である。本発明では、吸着テーブルの吸着面の周囲は、外周側へ向けて下り勾配となるテーパ面であり、保持部材は、その柔軟性とフレームの重量によりテーパ面に沿って配置されるため、上記フレームの厚さが基板の裏面からバンプの上端面までの高さ（切削加工後）よりも厚い場合であっても、切削工具の刃がフレームと干渉することを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、飛散した付加部の切削屑は保持部材の突出した部分によって受け止められ、切削加工後に保持部材とともに吸着テーブルから移送されるので、バンプ等の付加部を切削加工した際の切削屑による弊害を解消することができ、本来の切削加工精度を維持することができる。また、基板をそれよりも大きな保持部材に粘着させるから、小さなものや異形状の基板であっても保持部材を介してカセットへの収容および搬送を行うことができ、また他の加工ステージに吸着および保持して加工することができ、それら一連の工程を円滑に行うことができる。さらには、薄化した基板のハンドリング時の破壊を防止することができる等の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の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、一実施形態で切削加工を施す円盤状の半導体ウエーハ（基板、以下、ウエーハと略称する）を示している。同図に示すように、このウエーハ１の表面には、複数の半導体チップ２が格子状に形成されている。各半導体チップ２の表面には、図１の拡大部分および図２に示すように、細かなピン状を呈する複数のバンプ３が突出形成されている。これらバンプ３は、半導体チップ２に形成された電子回路の電極に接合されており、金、ニッケル、銅、ハンダなどの導電性の優れた金属で構成されている。また、ウエーハ１の表面には、図２に示すように、バンプ３を覆う樹脂膜４が形成されている。この樹脂膜４は、ウエーハ１の表面の僅かな外周部分を残して形成されている。なお、樹脂膜は、ポリイミド、アクリル、エポキシ等の樹脂からなる。以下の説明では、バンプ３および樹脂膜４双方を一括して付加部５と称する場合がある。
【００１７】
上記のようなウエーハ１は、ダイシングテープ（保持部材）６の表面中央に貼着され、ダイシングテープ６とともに収容や搬送ならびに加工中の吸着、保持がなされるようになっている。ダイシングテープ６は、円板状の樹脂フィルムの表面に粘着剤層を設けたものである。ダイシングテープ６の表面外周には、リング状をなす金属製のフレーム７が貼着されている。なお、図中符号７ａはオリエンテーションノッチである。
【００１８】
［２］切削装置の構成
上記ウエーハ１の表面に形成されたバンプ３は樹脂膜４ごと先端が削り取られて高さが均一にされ、樹脂膜４もそれに伴って平坦に加工される。図３は、その加工に好適な本発明の一実施形態に係る切削装置１０を示している。図３中符号１１は、水平な上面を備えた直方体状の部分を主体とする基台である。この基台１１は、長手方向一端部に、上面に対して垂直に立つ壁部１２を有している。図３では、基台１１の長手方向、幅方向および鉛直方向を、それぞれ矢印Ｙ，Ｘ，Ｚで示している。
【００１９】
基台１１の上面は、長手方向のほぼ中央部から壁部１２側が加工エリア１１Ａとされ、この反対側が、加工エリア１１Ａに加工前のウエーハ１を供給し、かつ、加工後のウエーハ１を回収する供給・回収エリア１１Ｂとされている。
以下、切削装置１０が備える各種機構を、主に図３を参照して、加工エリア１１Ａに設けられるものと供給・回収エリア１１Ｂに設けられるものとに分けて説明する。
【００２０】
（ａ）加工エリアの機構
加工エリア１１Ａには矩形状の凹所１３が形成されており、この凹所１３内には、移動台１４を介して、円盤状のチャックテーブル（吸着テーブル）１５がＹ方向に移動自在に設けられている。また、チャックテーブル１５には、移動台１４は、基台１１内に配されたＹ方向に延びるガイドレールに摺動自在に取り付けられ、適宜な駆動機構（いずれも図示略）によって同方向を往復動させられる。
【００２１】
移動台１４の移動方向両端部には、蛇腹状のカバー１６，１７の一端が、それぞれ取り付けられており、これらカバー１６，１７の他端は、壁部１２の内面と、壁部１２に対向する凹所１３の内壁面に、それぞれ取り付けられている。これら、カバー１６，１７は、移動台１４の移動路を覆い、その移動路に切削屑等が落下することを防ぐもので、移動台１４の移動に伴って伸縮する。
【００２２】
チャックテーブル１５は、移動台１４上に、ウエーハ１（ダイシングテープ６）の吸着面である上面が水平な状態に固定されている。ウエーハ１は、付加部５が形成された表面を上に向けて、このチャックテーブル１５上に真空チャック方式で吸着、保持される。チャックテーブル１５には、図４に示すように複数のピンチャック１５ａが配置され、ピンチャック１５ａの尖った先端でダイシングテープ６を支持するようになっている。また、チャックテーブル１５の周囲は、外周側へ向けて下り勾配となるテーパ面とされ、ダイシングテープ６は、その柔軟性とフレーム７の重量によりテーパ面に沿って配置される。
【００２３】
チャックテーブル１５は、壁部１２側に移動して所定の加工位置に位置付けられる。その加工位置の上方には、切削ユニット（切削手段）２０が配されている。この切削ユニット２０は、壁部１２に、移動板３２およびガイドレール３１を介して昇降自在に取り付けられ、送り機構３０によって昇降させられる。
【００２４】
切削ユニット２０は、軸方向がＺ方向に延びる円筒状のハウジング２２と、このハウジング２２に同軸的、かつ回転自在に支持された回転軸２３と、この回転軸２３を回転駆動するサーボモータ２４と、回転軸２３の下端に同軸的に固定された円盤状のホイールマウント２５とを備え、上記移動板３２に、ブロック３４を介してハウジング２２が固定されている。ホイールマウント２５は、サーボモータ２４によって図３の矢印（ホイールマウント２５の上面に記載）方向に回転させられる。図４に示すように、ホイールマウント２５の下面には、ダイヤモンド等からなる刃部を有するバイト２６が着脱可能に取り付けられており、このバイト２６で被加工物が切削される。バイトは、ダイヤモンド、超硬合金、ＣＢＮ等の硬質材料のものが使用される。
【００２５】
上記チャックテーブル１５は、切削ユニット２０の直下の加工位置から、壁部１２とは反対側に所定距離離れたウエーハ着脱位置の間を往復させられる。ウエーハ着脱位置において、切削加工を施すウエーハ１がチャックテーブル１５に載せられ、また、切削加工後のウエーハ１がチャックテーブル１５から取り去られる。
【００２６】
（ｂ）供給・回収エリアの機構
図３に示すように、供給・回収エリア１１Ｂには矩形状の凹所１８が形成されており、この凹所１８の底部には、昇降自在とされた２節リンク式の水平旋回アーム６０ａの先端にフォーク（吸着手段）６０ｂが装着された移送機構６０が設置されている。
【００２７】
そして、凹所１８の周囲には、上から見た状態で、反時計回りに、カセット６１、位置合わせ台６２、１節の水平旋回アーム６３ａの先端に吸着板６３ｂが取り付けられた供給アーム６３、供給アーム６３と同じ構造で、水平旋回アーム６４ａおよび吸着板６４ｂを有する回収アーム６４、スピンナ式の洗浄装置６５、カセット６６が、それぞれ配置されている。
【００２８】
カセット６１、位置合わせ台６２および供給アーム６３は、ウエーハ１をチャックテーブル１５に供給する手段であり、回収アーム６４、洗浄装置６５およびカセット６６は、加工後のウエーハ１をチャックテーブル１５から回収する手段である。２つのカセット６１，６６は同一の構造であるが、ここでは用途別に、供給カセット６１、回収カセット６６と称する。これらカセット６１，６６は、複数のウエーハ１を収容して持ち運びするためのもので、基台１１の所定位置にセットされる。
【００２９】
供給カセット６１には、加工前の複数のウエーハ１が、積層された状態で収容される。移送機構６０は、アーム６０ａの昇降・旋回と、フォーク６０ｂの把持動作によって、供給カセット６１内から１枚のウエーハ１を取り出し、さらにそのウエーハ１を、付加部５が形成されている表面を上に向けた状態で、位置合わせ台６２上に載置する機能を有する。
【００３０】
位置合わせ台６２上には、一定の位置に決められた状態でウエーハ１が載置される。供給アーム６３は、位置合わせ台６２上のウエーハ１を吸着板（吸着手段）６３ｂに吸着し、アーム６３ａを旋回させて、チャックテーブル１５上にウエーハ１を配し、水平旋回アーム６３ａを下降させた後、吸着動作を停止することにより、チャックテーブル１５上にウエーハ１を載置する機能を有する。
【００３１】
回収アーム６４は、加工後のウエーハ１を、チャックテーブル１５上から吸着板（吸着手段）６４ｂに吸着し、アーム６４ａを旋回させて、ウエーハ１を洗浄装置６５内に移送する機能を有する。洗浄装置６５は、ウエーハ１を水洗した後、ウエーハ１を回転させて水分を振り飛ばし除去する機能を有する。そして、洗浄装置６５によって洗浄されたウエーハ１は、移送機構６０によって回収カセット６６内に移送、収容される。
【００３２】
供給アーム６３および回収アーム６４により、チャックテーブル１５に対してウエーハ１を着脱させる際には、移動台１４をウエーハ着脱位置で停止させる。また、供給アーム６３と回収アーム６４の間には、チャックテーブル１５に高圧エアーを噴射してチャックテーブル１５を洗浄するノズル６７が配されている。ノズル６７によるチャックテーブル１５の洗浄は、ウエーハ着脱位置にあるチャックテーブル１５に対して行われる。
【００３３】
［３］切削装置によるウエーハの切削
続いて、以上の構成からなる切削装置１０の使用方法ならびに動作を以下に説明する。
まず、ウエーハ１は、その裏面が研削加工されて２００μｍ程度の厚さに薄化され、そして、ダイシングテープ６に貼着されて図１に示す形態とされる。図１に示したウエーハ１付きダイシングテープ６（以下、「ウエーハ１」と総称することもある）が複数枚収容された供給カセット６１内から、移送機構６０によって１枚のウエーハ１が取り出され、そのウエーハ１が、移送機構６０によって表面を上に向けた状態で位置合わせ台６２に移され、位置決めされる。
【００３４】
次に、ウエーハ１は、供給アーム６３によって位置合わせ台６２から、予め着脱位置で停止していたチャックテーブル１５の上面に、表面を上に向けた状態に移される。そして、チャックテーブル１５の空気吸引の運転が開始されて、ウエーハ１はチャックテーブル１５に吸着、保持される。この状態では、ダイシングテープ６がチャックテーブル１５よりも大径であるため、図５に示すように、チャックテーブル１５の外周部はダイシングテープ６に覆われて隠蔽されている。
【００３５】
次に、チャックテーブル１５を加工位置に移動させ、ホイールマウント２５が回転する切削ユニット２０を降下させながら、バイト２６によってウエーハ１の表面、すなわち付加部５を構成するバンプ３および樹脂膜４の表面を切削する。すると、バンプ３および樹脂膜４の切削屑８がウエーハ１の外側へ飛散するが、飛散した切削屑８は、ダイシングテープ６の上に落下する。また、ダイシングテープ６の表面には粘着剤層が存在するので、落下した切削屑はダイシングテープ６に粘着する。
【００３６】
切削加工が終了したら、チャックテーブル１５の吸引運転を停止させてチャックテーブル１５でのウエーハ１の保持状態を解除する。チャックテーブル１５での保持が解除されたウエーハ１は、着脱位置から回収アーム６４によって洗浄装置６５に移される。その際、切削屑８もダイシングテープ６に付着したまま搬送されるから、チャックテーブル１５には切削屑８は残らない。ウエーハ１は、洗浄装置６５で水洗されることにより、その表面に付着している切削屑８が除去され、その後水分が除去され、次いで、移送機構６０によって回収カセット６６内に移され、収容される。
なお、ウエーハ１は、その後切断装置に搬送され、ダイシングテープ６に貼着された状態で個片化（ダイシング）され、次いで、ボンディング等の半導体チップ製造の一連の処理を受ける。
【００３７】
［４］効果
本実施形態によれば、飛散した付加部５の切削屑８はダイシングテープ６によって受け止められ、切削加工後にダイシングテープ６とともにチャックテーブル１５から移送されるので、切削屑８による弊害を解消することができ、本来の切削加工精度を維持することができる。特に、上記実施形態では、ダイシングテープ６の表面に粘着剤層を設けているので、落下した切削屑８を粘着させることができ、切削屑８が跳ね返って飛び出たり、搬送時に落下したりするのを防止することができる。
【００３８】
［５］変形例
上記実施形態では、切削加工後のウエーハ１を回収アーム６４の吸着板６４ａに吸着させて洗浄装置６５へ搬送しているが、図７に示すように、ダイシングテープ６のフレーム７を吸着するように回収アーム６４を構成すると好適である。図７に示す例では、アーム６４ａの先端部に例えば平面視で十字状をなすパイプ６４ｃが接続され、パイプ６４ｃの端部下面に吸着パッド６４ｄが取り付けられている。このような構成では、４個の吸着パッド６４ｄによってフレーム４を吸着して搬送するので、バンプ３の汚染や傷付きを防止することができる。
【００３９】
本発明では上記実施形態に対して以下のような変更が可能である。
裏面に接着フィルム（ＤＡＦ：ダイアタッチフィルム）を接着した半導体ウエーハにも適用可能である。この場合には、接着フィルムがダイシングテープに粘着される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係る切削装置によって表面が切削される半導体ウエーハの平面図である。
【図２】図１に示した半導体ウエーハの拡大断面図である。
【図３】一実施形態に係る切削装置の斜視図である。
【図４】図３に示した切削装置が具備するチャックテーブルの詳細を示す側断面図である。
【図５】図３に示した切削装置が具備するチャックテーブルの詳細を示す平面図である。
【図６】（Ａ）は、ダイシングテープに貼着されたウエーハを示す斜視図、（Ｂ）はそれがチャックテーブルに吸着された状態を示す側面図である。
【図７】回収アームの変形例を示す一部破砕側面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…半導体ウエーハ（基板）
５…付加部
６…ダイシングテープ（保持部材）
７…フレーム
８…切削屑
１５…チャックテーブル（吸着テーブル）
６４ｄ…吸着パッド（吸着手段）
【図１】
0004589201.tif 000002
【図２】
0004589201.tif 000003
【図３】
0004589201.tif 000004
【図４】
0004589201.tif 000005
【図５】
0004589201.tif 000006
【図６】
0004589201.tif 000007
【図７】
0004589201.tif 000008