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CN106920775B - 晶片的加工方法 - Google Patents

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CN106920775B CN201611166077.1A CN201611166077A CN106920775B CN 106920775 B CN106920775 B CN 106920775B CN 201611166077 A CN201611166077 A CN 201611166077A CN 106920775 B CN106920775 B CN 106920775B
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Abstract

提供一种晶片的加工方法。在带金属图案的晶片中也能够在不受金属图案的影响的情况下对切削槽进行检测，并高精度地加工。使切削装置的存储单元存储有形成于晶片的金属图案(17、18)的周期和位置信息，对分割预定线进行检测，沿着分割预定线形成切削槽，根据预先存储的金属图案(17、18)的周期和位置信息，在切削槽的形成中，利用拍摄单元对包含在金属图案(17、18)的位置以外的位置上所形成的切削槽在内的加工区域进行拍摄，对切削槽的位置与所设定的加工位置的位置关系进行测量。能够在不受因加工金属图案而产生的毛刺等的影响的情况下进行切口检查，能够以较高的加工精度进行加工。

Description

晶片的加工方法
技术领域
本发明涉及在分割预定线上周期性地局部形成有金属图案的半导体晶片的加工方法。
背景技术
在半导体器件制造工艺中，在半导体晶片等大致圆板状的工件的正面上形成基于IC或LSI等的多个电子电路，接着在实施对工件的背面进行磨削而加工成规定的厚度等处理之后，沿着被称为间隔道的分割预定线利用切削刀具对形成有电子电路的器件区域进行切断而分割出工件，从1张工件得到多个器件芯片。因此，进行如下的步骤：定期性地利用拍摄单元对切削槽进行拍摄而对拍摄单元的加工基准线与切削槽或者晶片上所设定的加工位置之间的偏移进行测量，根据该偏移对切削加工位置进行校正(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2012-151225号公报
但是，当在工件正面的间隔道上周期性地形成有被称为TEG(Test ElementGroup：测试组件组)的金属图案的情况下，在对TEG进行了切断后的部位的切削槽中会产生金属毛刺等，当对该部位进行拍摄而进行测量时，有可能将金属毛刺等错误地识别为切削槽。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种晶片的加工方法，即使对于带有金属图案的晶片，也能够不受金属图案的影响而对切削槽进行检测，能够高精度地进行加工。
根据本发明，提供一种晶片的加工方法，该晶片在基板的正面上在由呈格子状形成的分割预定线所划分出的各区域中形成有器件，并且在该分割预定线中按照一定的周期配设有测试用的金属图案，该晶片的加工方法利用具有切削刀具的切削单元沿着该分割预定线对该晶片进行加工，其特征在于，该晶片的加工方法具有如下的步骤：金属图案位置存储步骤，使切削装置的存储单元存储该金属图案的周期和位置信息；对准步骤，在实施了该金属图案位置存储步骤之后，通过切削装置的对准单元对作为该晶片的加工位置的该分割预定线进行检测；切削槽形成步骤，在实施了该对准步骤之后，通过该切削单元沿着该分割预定线形成切削槽；以及加工位置测量步骤，在该切削槽形成步骤的实施中，根据在该金属图案位置存储步骤中预先存储的该金属图案的周期和位置信息，利用拍摄单元对包含在该金属图案位置以外的位置上通过该切削单元而形成的切削槽在内的区域进行拍摄，而对该切削槽的位置与所设定的加工位置的位置关系进行测量。
在本发明中，由于进行如下的加工位置测量步骤：根据在金属图案位置存储步骤中预先存储的金属图案的周期和位置信息，在切削槽形成步骤的实施中，利用拍摄单元对包含在金属图案位置以外的位置上通过切削单元而形成的切削槽在内的区域进行拍摄，对切削槽的位置与所设定的加工位置的位置关系进行测量，因此能够在不受因加工金属图案而产生的毛刺等的影响的情况下进行切口检查，能够以较高的加工精度进行加工。
附图说明
图1是示出切削装置的例子的立体图。
图2是示出切削刀具与拍摄单元的位置关系的俯视图。
图3的(a)是示出加工对象的晶片的例子的俯视图，图3的(b)是晶片的局部放大俯视图。
图4是示出器件中的关键图案与分割预定线的位置关系的局部放大俯视图。
图5是示出晶片的中心和边缘的俯视图。
图6的(a)是示出对晶片的线进行切削的状态的俯视图，图6的(b)是示出对晶片的线进行切削的状态的主视图。
图7是示出形成于晶片的切削槽的剖视图。
图8是示出形成于晶片的切削槽与拍摄单元的基准线的位置关系的例子的俯视图。
标号说明
1：切削装置；2：卡盘工作台；20：吸引部；21：框体；22：夹持部；23：旋转驱动部；24：罩；3：切削单元；30：壳体；31：主轴；32：切削刀具；320：切削刃部；33：切削槽；34：切削液喷嘴；4：X轴方向移动单元；40：滚珠丝杠；41：导轨；42：电动机；43：轴承部；44：移动基台；5：Y轴方向移动单元；50：滚珠丝杠；51：导轨；52：电动机；54：移动基台；60：静止基台；7：Z轴方向移动单元；70：滚珠丝杠；71：导轨；72：电动机；74：支承部；80：控制单元；81：存储单元；9：对准单元；90：拍摄单元；90a：中心线；W：晶片；W1：正面；D：器件；L、LX1～LX5、LY1～LY3：分割预定线；11～16：区域；T：带；F：框架；17、18：金属图案；KP：关键图案。
具体实施方式
图1所示的切削装置1是通过切削单元3对保持在卡盘工作台2上的晶片实施切削加工的装置，卡盘工作台2能够由X轴方向移动单元4驱动而在X轴方向上移动。另一方面，切削单元3能够由Y轴方向移动单元5驱动而在Y轴方向上移动，并且能够由Z轴方向移动单元7驱动而在Z轴方向上移动。
卡盘工作台2具有：吸引部20，其对晶片进行吸引保持；框体21，其围绕吸引部20并进行保持；以及夹持部22，其固定于框体21的外周部。卡盘工作台2的下部与使卡盘工作台2旋转的旋转驱动部23连结。旋转驱动部23被罩24从上方覆盖。
X轴方向移动单元4具有：滚珠丝杠40，其配设在静止基台60上，在X轴方向上延伸；一对导轨41，其与滚珠丝杠40平行地配设；电动机42，其与滚珠丝杠40的一端连结，使滚珠丝杠40旋转；轴承部43，其对滚珠丝杠40的另一端进行支承；移动基台44，其内部的螺母与滚珠丝杠40螺合，并且下部与导轨41滑动接触，该X轴方向移动单元4采用如下的结构：通过电动机42使滚珠丝杠40在正反两个方向上旋转而使移动基台44在导轨41上被引导从而在+X方向或者-X方向上移动。电动机42由具有CPU、存储器等的控制单元80控制。在作为电动机42使用脉冲电动机的情况下，能够通过对从控制单元80朝向脉冲电动机输出的驱动脉冲进行计数而识别卡盘工作台2的X轴方向上的位置。并且，在作为电动机42使用伺服电动机的情况下，能够通过向控制单元80发送对伺服电动机的转速进行检测的旋转编码器所输出的脉冲信号，并由控制单元80对该脉冲信号进行计数，而对卡盘工作台2的X轴方向位置进行检测。
Y轴方向移动单元5具有：滚珠丝杠50，其配设在静止基台60上，在Y轴方向上延伸；一对导轨51，其与滚珠丝杠50平行地配设；电动机52，其与滚珠丝杠50的一端连结，使滚珠丝杠50旋转；以及移动基台54，其内部的螺母与滚珠丝杠50螺合，并且下部与导轨51滑动接触，该Y轴方向移动单元5采用如下的结构：通过电动机52使滚珠丝杠50在正反两个方向上旋转，而使移动基台54在导轨51上被引导从而在+Y方向或者-Y方向上移动。电动机52由控制单元80控制。在作为电动机52使用脉冲电动机的情况下，能够通过对从控制单元80朝向脉冲电动机输出的驱动脉冲进行计数而识别切削单元3的Y轴方向上的位置。并且，在作为电动机52使用伺服电动机的情况下，能够通过向控制单元80发送对伺服电动机的转速进行检测的旋转编码器所输出的脉冲信号，并由控制单元80对该脉冲信号进行计数，而对切削单元3的Y轴方向位置进行检测。
Z轴方向移动单元7具有：滚珠丝杠70，其配设在移动基台54上，在Z轴方向上延伸；一对导轨71，其与滚珠丝杠70平行地配设；电动机72，其与滚珠丝杠70的一端连结，使滚珠丝杠70旋转；以及支承部74，其内部的螺母与滚珠丝杠70螺合，并且侧部与导轨71滑动接触，该Z轴方向移动单元7采用如下的结构：通过电动机72使滚珠丝杠70在正反两个方向上旋转，而使支承部74在导轨71上被引导从而在+Z方向或者-Z方向上移动。电动机72由控制单元80控制。在作为电动机72使用脉冲电动机的情况下，能够通过对从控制单元80朝向脉冲电动机输出的驱动脉冲进行计数，而识别切削单元3的Z轴方向上的位置。并且，在作为电动机72使用伺服电动机的情况下，能够通过向控制单元80发送对伺服电动机的转速进行检测的旋转编码器所输出的脉冲信号，并由控制单元80对该脉冲信号进行计数，而对切削单元3的Z轴方向位置进行检测。
切削单元3采用在被壳体30支承为能够旋转的主轴31的前端装配有切削刀具32的结构，壳体30由支承部74支承。在切削单元3中，以从Y轴方向夹着切削刀具32的方式配设有切削液喷嘴34。
在壳体30的侧部固定有对准单元9。在对准单元9中具有对晶片进行拍摄的拍摄单元90，能够根据拍摄单元90所取得的图像而对应该切削的位置进行检测。对准单元9与切削单元3一同在X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向上移动。
控制单元80与具有存储器等存储元件的存储单元81连接，参照存储于存储单元81的信息而对各部位进行控制。
如图2所示，例如，预先进行调整以使得切削刀具32的切削刃部320的宽度方向(Y轴方向)的中心线320a位于形成于拍摄单元90的镜头的中心的对准基准线90a的延长线上。
接着，对如下的方法进行说明：使用像上述那样构成的切削装置1，从图3的(a)所示的晶片W的正面W1侧形成切削槽，并对切削槽是否形成于规定的位置进行检查。
在该晶片W的正面W1上，在呈格子状形成的分割预定线(以下，记作“线”。)L所划分出的各区域中形成有器件D。该晶片W的背面粘贴在带T上。在带T的外周部粘贴有环状的框架F，晶片W借助带T支承于框架F。并且，在图1所示的卡盘工作台2的吸引部20中隔着带T对晶片W进行吸引保持，通过夹持部22对框架F进行固定。
构成晶片W的各器件D在半导体制造工艺中形成于硅等基板的正面上，各器件D内的电路图案在步进器中通过借助中间掩模的投影露光而形成。在中间掩模中形成有各器件D的电路图案，在制作1张晶片W时，使用多个中间掩模。
晶片W包括与所使用的中间掩模对应地进行了分割的区域，图3的(a)所示的晶片W具有例如区域11～16。例如，如图3的(b)所示，在各区域11～16中形成有在X轴方向上延伸的线LX1～LX5和在Y轴方向上延伸的线LY1～LY3。按照各中间掩模决定X轴方向上的线数和Y轴方向上的线数。
(1)金属图案位置存储步骤
如图3的(b)所示，在区域11～16的线LX1和LX3中形成有由铜等金属构成的被称为TEG(测试组件组)的金属图案17。并且，在线LY3中也形成有金属图案18。金属图案17、18在各个区域11～16中按照一定的周期形成。因此，在任意的区域中都在同一部位形成有金属图案17、18。在图3的(b)的例子中，虽然在线LX1和LX3以及线LY3中形成有金属图案17、18，但形成有金属图案的线不限于这些线。金属图案17、18具有作为用于寻找产生于各器件D的设计上或制造上的问题的测试用元件的功能。由于金属图案17、18也通过借助中间掩模的溅射、CVD等而形成，因此在中间掩模中形成有与金属图案17、18对应的掩模。
这样，作为中间掩模的规格，制定了X轴方向的线数、Y轴方向的线数、形成有金属图案的线、金属图案的周期以及位置信息这样的信息。这些信息由操作员使用切削装置1所具有的未图示的输入单元(例如，键盘、触摸面板等)进行输入从而存储于图1所示的存储单元81。
关于晶片W的最外线相当于中间掩模的哪条线，也由操作员输入存储单元81。例如，由于图3的(a)所示的区域15的线LX1是晶片W的最外线，因此在存储单元81中存储有中间掩模内的线LX1是最外线的意思的信息。
并且，操作员确定出在之后的对准步骤中对应该加工的线进行检测时的图案匹配中所使用的关键图案，使存储单元81存储包含该关键图案在内的图像。例如，预先选择器件D中的具有特征性的形状的特定的电路图案(例如图4所示的关键图案KP)作为图案匹配用的关键图案，使存储单元81存储包含该关键图案KP在内的图像。并且，在存储单元81中还存储有从该关键图案KP到相邻的在X轴方向上延伸的线(例如线LX2)的中央LO为止的距离DY的值。另外，作为关键图案，不仅使用器件D的电路图案，也可以使用为了用于图案匹配而设置于晶片W的器件D以外的部分的图案。
此外，关于在切削加工后对切削槽进行切口检查时的X轴方向上的检查位置XS，也由操作员存储于存储单元81。切口检查位置XS位于从晶片W的中心O起在X轴方向上移位了X1后的位置，将该X1的值存储于存储单元81。操作员一边通过图1所示的拍摄单元90对晶片W进行拍摄并对未图示的监视器上所成像的图像进行观察，一边选择未形成有金属图案17、18的位置来决定X1的值。
除此之外，晶片W的尺寸(直径)、相邻的线间的距离即转位尺寸(从某条线的中央到其相邻的线的中央的距离)等信息也存储于存储单元81。
(2)对准步骤
(2a)晶片W的朝向的调整
通过使卡盘工作台2向-X方向移动而将保持在卡盘工作台2上的晶片W定位在拍摄单元90的下方。并且，通过图案匹配对图4所示的2个关键图案KP(例如位于X轴方向的两端部的位置的2个关键图案KP)进行检测。
控制单元80分别进行与确定的线相邻的2个关键图案KP的图案匹配，求出检测出的2个图案的位置的Y坐标。如图4所示，如果所求出的2个图案的Y坐标一致，则控制单元80判断为各线朝向与X轴方向平行的方向。另一方面，在2个图案的Y坐标不一致的情况下，控制单元80对连结2个图案的线与X轴所呈的角度进行计算，对图1所示的旋转驱动部23进行驱动而使卡盘工作台2旋转该角度的量，使在X轴方向上延伸的线与连结2个图案的线平行。并且，控制单元80对线LX2的中央线LO的Y坐标进行识别。
(2b)晶片中心位置的计算
接着，一边使卡盘工作台2旋转，一边对于晶片W的周缘对例如3个部位(例如图5所示的周缘区域E1、E2、E3)进行拍摄而取得各自的图像，并进行边缘检测，由此控制单元80分别求出晶片W的周缘上的3点的X-Y坐标。具体而言，在周缘区域E1、E2、E3各自的图像中，通过进行将像素值变化成某阈值以上的部分识别为边缘的图像处理而求出3点的X-Y坐标。控制单元80根据这3点的坐标而求出晶片W的中心O的X-Y坐标。
(2c)最外线位置的计算
接着，控制单元80根据预先存储于存储单元81的晶片W的尺寸(直径)，将从中心O按照半径的量向外周侧远离的位置设为晶片W的边缘E，对该边缘的Y坐标进行计算。并且，根据边缘的Y坐标以及存储于存储单元81的晶片W的转位尺寸以及X轴方向的线数，而求出最初进行切削的最外线的Y坐标，并使存储单元81存储。该最外线是区域14、15、16的线LX1。这样，通过以晶片W的中心O为基准而求出最外线LX1，即使当向卡盘工作台2搬入晶片W时卡盘工作台2的中心与晶片W的中心不一致，也能够准确地求出最外线LX1的位置。
另外，也可以为了最外线的检测，而在晶片W的器件以外的区域中形成特别的靶图案，根据与该靶图案的位置关系求出最外线的位置。在该情况下，即使卡盘工作台2的中心与晶片W的中心不一致，也能够准确地求出最外线LX1的位置。
(3)切削槽形成步骤
如上所述，在将切削加工和通过切削加工而形成的切削槽的检查所需要的信息存储于存储单元81，并实施了对准步骤之后，沿着各线进行实际的切削加工而形成切削槽，并且对通过切削加工而形成的切削槽是否形成于期望的位置进行检查(切口检查)。控制部80从存储单元81读出与形成有金属图案17、18的线相关的信息，将未形成有金属图案的线决定为切口检查的对象。在图3的(b)的例子中，例如线LX4作为切口检查的对象。
首先，控制单元80对图1所示的Y轴方向移动单元5的电动机52进行驱动，由此如图6的(a)所示，使切削刀具32的切削刃部320的Y轴方向上的位置与在对准步骤中检测出的作为最外线的线LX1的Y轴方向上的位置一致。并且，图1所示的Z轴方向移动单元7使切削单元3向-Z方向下降，如图6的(b)所示，使旋转的切削刀具32切入线LX1而使卡盘工作台2向-X方向加工进给，由此如图7所示，在晶片W的正面W1上沿着线LX1形成切削槽33。在切削中，从图1所示的切削液喷嘴34向切削刀具32提供切削液。该切削槽33具有不贯穿到背面的规定的深度，通过控制单元80对Z方向移动单元7的电动机72进行控制而对该规定的深度进行调整。
如图3的(b)所示，由于在线LX1中形成有金属图案17，因此在金属图案17中有可能产生毛刺，当对通过对线LX1的加工而形成的切削槽33进行拍摄并进行切口检查时，有可能混淆地识别出毛刺和切削槽33。因此，对于线LX1不进行切口检查，而转移到下一线LX2的加工。
接着，使卡盘工作台2向+X方向移动而返回到原来的位置，并且图1所示的Y轴方向移动单元5使切削单元3按照存储于存储单元81的转位尺寸的量向+Y方向移动，使切削刀具32的Y轴方向上的位置与线LX2的Y轴方向上的位置一致。并且，与上述同样，在晶片W的正面W1上沿着线LX2形成切削槽33。由于形成于线LY3的金属图案18位于与线LX2交叉的部分，因此对于线LX2也不进行切口检查，而转移到下一线LX3的加工。
接着，使卡盘工作台2向+X方向移动而返回到原来的位置，并且图1所示的Y轴方向移动单元5使切削单元3按照存储于存储单元81的转位尺寸的量向+Y方向移动，使切削刀具32的Y轴方向上的位置与线LX3的Y轴方向上的位置一致。并且，与上述同样，在晶片W的正面W1上沿着线LX2形成切削槽33。由于在线LX3中也形成有金属图案17，因此这里也不进行切口检查。
接着，使卡盘工作台2向+X方向移动而返回到原来的位置，并且图1所示的Y轴方向移动单元5使切削单元3按照存储于存储单元81的转位尺寸的量向+Y方向移动，使切削刀具32的Y轴方向上的位置与线LX2的Y轴方向上的位置一致。并且，与上述同样，在晶片W的正面W1上沿着线LX2形成切削槽33。
(4)加工位置测量步骤
在本步骤中，根据金属图案位置存储步骤中所存储的金属图案17、18的周期和位置信息，而在形成有金属图案17、18的位置以外的位置进行切口检查。即，在本步骤中，对通过对线LX4的加工而形成的切削槽33进行切口检查。
在对线LX4进行了切削加工之后，停止切削液从切削液喷嘴34的排出，拍摄单元90向线LX4的切口检查位置XS移动。并且，拍摄单元90对包含切削槽33在内的区域进行拍摄，如果拍摄单元90的基准线90a与切削槽33的中央线一致，则判断为对线LX4的预先设定的加工位置进行了切削。另一方面，当如图8所示，在拍摄单元90的基准线90a与切削槽33的中央线33a之间存在偏移量91的情况下，在偏移量91小于规定的阈值的情况下，判断为对预先设定的加工位置进行了切削。使该阈值预先存储于存储单元81。另一方面，在偏移量91为该阈值以上的情况下，控制单元80判断为在切削槽33与线LX4的中央线之间存在无法容许的偏移，未能对线LX4的期望的位置进行加工。这样，能够通过对切削槽33的位置与所设定的加工位置的位置关系进行测量，而判断是否对期望的位置进行了切削。
在图8的例子中，由于切削槽33的中央线33a比基准线90a进一步向-Y方向偏移，当控制单元80判断为偏移量91为阈值以上时，立即地即在线LX4的加工后，对图1所示的Y轴方向移动单元5的电动机52进行驱动而使切削单元3向+Y方向错开偏移量91的量，对切削刀具32的Y轴方向上的位置进行校正。于是，能够使基准线90a位于切削槽33的中央，对于线LX4的下一线，对线的中心进行加工。
并且，在采用卡盘工作台2能够在Y轴方向上移动的结构的情况下，也可以不通过切削单元3的移动、而通过使卡盘工作台2的Y轴方向上的位置偏移从而对切削槽的形成位置进行校正。
这样，在对切削槽33进行拍摄，切削槽33的位置比期望的位置偏移的情况下，由于能够进行校正以使得切削槽33处于期望的位置，因此在之后的切削中，能够准确地对期望的位置进行切削。而且，在金属图案位置存储步骤中使存储单元81存储了形成有金属图案17、18的位置，在加工位置测量步骤中，参照存储于存储单元81的信息，对未形成有金属图案17、18的位置上所形成的切削槽进行检查，因此能够在不会受到因对金属图案进行加工而产生的毛刺等的影响的情况下进行切口检查，能够以较高的加工精度进行加工。
另外，在本实施方式中，虽然在晶片W的正面W1上形成不会贯穿到背面的规定的深度的切削槽，但所形成的切削槽也可以贯穿晶片W的正面背面。
切削装置中还包括如下的类型：具有2个包含切削刀具在内的切削单元，并且在各个切削单元中附设有拍摄单元，使各个切削刀具作用于各条线而按照2条线进行切削。在使用这种类型的切削装置的情况下，2个拍摄单元分别对2个切削槽进行拍摄，单独地判断切削槽的位置与期望的加工位置的位置关系，单独地对各个切削单元的位置进行调整，从而能够对期望的位置进行切削。

Claims (1)

1.一种晶片的加工方法，该晶片在基板的正面上在由呈格子状形成的分割预定线所划分出的各区域中形成有器件，并且在该分割预定线中通过借助中间掩膜的投影露光而形成、并且按照一定的周期配设有测试用的金属图案，该晶片的加工方法利用具有切削刀具的切削单元沿着该分割预定线对该晶片进行加工，其特征在于，该晶片的加工方法具有如下的步骤：
金属图案位置存储步骤，使切削装置的存储单元存储每个该中间掩膜的该金属图案的周期和位置信息；
对准步骤，在实施了该金属图案位置存储步骤之后，通过切削装置的对准单元对作为该晶片的加工位置的该分割预定线进行检测；
切削槽形成步骤，在实施了该对准步骤之后，通过该切削单元沿着该分割预定线形成切削槽；以及
加工位置测量步骤，在该切削槽形成步骤的实施中，根据在该金属图案位置存储步骤中预先存储的该金属图案的周期和位置信息，利用拍摄单元对包含在该金属图案位置以外的位置上通过该切削单元而形成的切削槽在内的区域进行拍摄，而对该切削槽的位置与所设定的加工位置的位置关系进行测量。
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