JP2006228810A - ウェーハの分割方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェーハを切削して分割する場合において、個々のデバイスの品質を低下させることがないようにすると共に、生産性を向上させる。
【解決手段】ウェーハの分離予定ラインを合致させて２枚以上のウェーハを積層させ積層ウェーハＰＷを形成し、分離予定ラインを回転する切削ブレードによって切削して積層ウェーハＰＷを積層デバイスＰＤに分割し、積層デバイスＰＤを個々のデバイスＤ１、Ｄ２、Ｄ３に分離させる。ウェーハを積層させることにより切削対象の厚みが増すため切削時にデバイスに欠けが生じにくく、かつ、複数のウェーハを同時に切削することにより生産性が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のウェーハを同時に切削して個々のデバイスに分割する方法に関するものである。

ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが複数の分離予定ラインであるストリートによって区画されて形成されたウェーハは、ダイシング装置等によって個々のデバイスに分割され、各種電子機器に利用されている。

近年は、電子機器の薄型化、軽量化等のニーズに応えるために、ウェーハを個々のデバイスに分割する前にウェーハの裏面を研削し、その厚さを１００μｍ以下、５０μｍ以下というように薄く形成することが行われている。

そして、裏面の研削により薄くなったウェーハに形成された全てのストリートを切削して分離させることにより、厚さが１００μｍ以下、５０μｍ以下といった薄いデバイスが形成される。

特開２００２−３７３８７０号公報

しかし、研削により薄く形成されたウェーハは強度が低いため、高速回転する切削ブレードをウェーハのストリートに切り込ませて切削を行うと、切削により分割された個々のデバイスの外周に欠けが生じ、品質の低下を招くという問題がある。

また、ウェーハに縦横に形成されたストリートは多数存在し、ウェーハの大きさや個々のデバイスの大きさによってストリートの数は異なるものの、そのすべてを切削するには相当の時間を要するため、生産性が低いという問題もある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、個々のデバイスの品質を低下させることなく、ウェーハを生産性良く個々のデバイスに分割できるようにすることである。

本発明は、複数のデバイスが分離予定ラインによって区画されて形成されたウェーハを個々のデバイスに分割するウェーハの分割方法に関するもので、ウェーハの分離予定ラインを合致させて２枚以上のウェーハを積層させ積層ウェーハを形成する積層工程と、分離予定ラインを回転する切削ブレードによって切削して積層ウェーハを積層デバイスに分割する分割工程と、積層デバイスを個々のデバイスに分離させるデバイス分離工程とから構成される。

積層工程においては、外的刺激を受けて粘着力が低下する接着剤をウェーハの間に介在させて積層ウェーハを形成することが好ましい。接着剤としては、例えばワックスや、所定の温度で粘着力が低下する粘着層を有する両面テープを用いることができる。接着剤として両面テープを用いた場合、両面テープは、基材と、基材の一方の面側に形成され加熱により粘着力が低下する第一の粘着層と、基材の他方の面側に形成され加熱により粘着力が低下する第二の粘着層とから構成され、第一の粘着層と第二の粘着層とは、粘着力が低下する温度が異なるようにすることが好ましい。

本発明では、２枚以上のウェーハを積層させてから分離予定ラインを切削することにより、複数のウェーハを同時に個々のデバイスに分割することができるため、個々のウェーハが薄く形成されている場合でも、積層することにより全体としては厚くなって強度が増し、切削時にデバイスの外周に欠けが生じにくく、品質の低下を防止することができる。また、ウェーハを２枚以上積層して同時に切削することにより、分割工程にかかる時間が大幅に短縮され、生産性を向上させることができる。

図１に示すウェーハＷ１、Ｗ２、Ｗ３のそれぞれの表面には、所定間隔を置いて格子状に配列された複数の分離予定ラインであるストリートＳが存在し、ストリートＳによって区画された多数の矩形領域にはデバイスＤが形成されている。ウェーハＷ１、Ｗ２、Ｗ３の外周には、結晶方位を識別するためのマークであるオリエンテーションフラットＯＦが形成されている。また、図示していないが、結晶方位を識別するためのマークとして、オリエンテーションフラットＯＦではなく、切り欠き状のノッチが形成されているタイプのウェーハもある。

図２に示すように、ウェーハＷ１、Ｗ２、Ｗ３を積層させて接着剤により固定し、積層ウェーハＰＷを形成する。積層時には、各ウェーハＷ１、Ｗ２、Ｗ３に形成されているストリートＳが合致するようにする。ウェーハＷ１、Ｗ２、Ｗ３の外径やデバイス数、デバイスの大きさ等がすべて同一である場合は、ウェーハＷ１、Ｗ２、Ｗ３のオリエンテーションフラットＯＦを合致させることで、ストリートＳを合致させることができる。ノッチが形成されているタイプのウェーハの場合は、ノッチが合致するように積層することで、ストリートＳを合致させることができる（積層工程）。

ウェーハＷ１、ウェーハＷ２、ウェーハＷ３は、それぞれ接着剤によって固定される。接着剤としては、外的刺激を受けて粘着力が低下するタイプのものを用いることができる。このタイプの接着剤としては、例えば熱硬化性の樹脂を主原料とするワックスを用いることができ、この場合は、図３に示すように、ウェーハＷ１の裏面とウェーハＷ２の表面との間、ウェーハＷ２の裏面とウェーハＷ３の表面との間に、それぞれ熱硬化性のワックス１ａ、１ｂが介在し、積層ウェーハＰＤが構成される。

また、接着剤として、図４に示すように、シート状の基材１０の両面に第一の粘着層１１及び第二の粘着層１２を有する両面テープ１ｃ、１ｄを用いることもできる。この両面テープ１ｃ、１ｄを構成する第一の粘着層１１及び第二の粘着層１２は、常温では粘着力を有し、加熱すると粘着力が低下して簡単に剥がすことができる。第一の粘着層１１と第二の粘着層１２とでは、粘着力が十分に低下して確実に剥離できるようになる温度に差がある。以下では、第一の粘着層１１の粘着力が十分に低下する温度が９５°Ｃ、第二の粘着層１２の粘着力が十分に低下する温度が１２０°Ｃとする。

図２に示したように、３枚のウェーハＷ１、Ｗ２、Ｗ３が積層されて形成された積層ウェーハＰＷは、例えば図５に示すように、保持テープＴに貼着される。この保持テープＴは、リング状のフレームＦの裏面側からフレームＦの開口部を防ぐように貼着されており、保持テープＴの粘着面に積層ウェーハＰＷを構成する最も下の段のウェーハＷ３の裏面を貼着すると、保持テープＴを介して積層ウェーハＰＷがフレームＦと一体になった状態となる。

こうして保持テープＴを介してフレームＦと一体になった積層ウェーハＰＷは、例えば図６に示す切削装置２のウェーハカセット２０に複数収容される。なお、以下においては、保持テープＴを介してフレームＦと一体になった積層ウェーハＰＷのことを、単に積層ウェーハＰＷと記す。

図６の切削装置２において、ウェーハカセット２０に収容された積層ウェーハＰＷは、搬出入手段２１によってフレームＦが挟持されて搬出され、仮置き領域２２に載置される。そして、搬送手段２３が仮置き領域２２に載置された積層ウェーハＰＷを保持してチャックテーブル２４に搬送し、チャックテーブル２４において積層ウェーハＰＷが保持される。

チャックテーブル２４は回転可能であると共にＸ軸方向に移動可能であり、チャックテーブル２４の移動経路の上方には、ウェーハの表面を撮像部２５０によって撮像して切削すべき分離予定ラインであるストリートを検出するアライメント手段２５が配設されている。チャックテーブル２４に保持された積層ウェーハＰＷが＋Ｘ方向に移動し、撮像部２５０の直下に位置付けられると、積層ウェーハＰＷを構成する３枚のウェーハＷ１、Ｗ２、Ｗ３のうち、最も上の段のウェーハＷ１の表面が撮像され、撮像部２５０がＹ軸方向に移動しながらウェーハＷ１の表面を撮像すると共に、それと同時にパターンマッチング等の処理によってアライメント手段２５によって切削すべきストリートＳが検出され、切削すべきストリートＳが検出された時に撮像手段２５０が停止する。

切削すべきストリートが検出された後は、チャックテーブル２４が更に＋Ｘ方向に移動することにより、積層ウェーハＰＷが切削手段２６の作用を受ける。切削手段２６は、Ｙ軸方向の軸心を有するスピンドル２６０の先端部に切削ブレード２６１が装着され、全体としてＹ軸方向及びＺ軸方向に移動可能に構成されている。切削ブレード２６１は、アライメント手段２５を構成する撮像部２５０とＹ座標が等しく、撮像部２５０の＋Ｘ方向の延長線上に配設されているため、撮像部２５０によって撮像されアライメント手段２５によって切削すべきストリートＳが検出された時に、そのストリートＳと切削ブレード２６１とのＹ軸方向の位置合わせがなされている。したがって、チャックテーブル２４が＋Ｘ方向に移動すると共に、切削ブレード２６１が高速回転した状態で切削手段２６が下降することにより、その検出されたストリートＳが切削される。

ここで、積層ウェーハＰＷを構成するウェーハ３枚分の厚さと２層の接着剤の厚さとを足した分だけ切削ブレード２６１を切り込ませるように切削手段２６のＺ軸方向の駆動を制御することにより、３枚のウェーハＷ１、Ｗ２、Ｗ３及び２層の接着剤を同時に切削することができる。

また、ストリート間隔ずつ切削手段２６をＹ軸方向に割り出し送りし、順次ウェーハＷ１のストリートに切削ブレード２６１をあてがって切り込ませることにより、同方向のストリートＳがすべて切削される。そして更に、チャックテーブル２４を９０度回転させた後に、上記と同様の切削を行うと、ウェーハＷ１、Ｗ２、Ｗ３のすべてのストリートが同時に切削される。３枚のウェーハのストリートの位置は合致しているため、このようにして３枚のウェーハＷ１、Ｗ２、Ｗ３を同時に切削することにより、図７に示すように、接着剤１ａ（１ｃ）によって１段目のデバイスＤ１と２段目のデバイスＤ２とが貼着され、接着剤１ｂ（１ｄ）によって２段目のデバイスＤ２と３段目のデバイスＤ３とが貼着された積層デバイスＰＤに分割される（分割工程）。

次に、積層デバイスＰＤを構成する個々のデバイスを分離させる。図３に示した熱硬化性のワックス１ａ、１ｂを介して積層ウェーハＰＤが構成される場合は、例えば１００°Ｃ程度の熱湯に漬けることにより、ワックス１ａ、１ｂの粘着力が低下して、個々のデバイスに分離することができる。

一方、図４に示した両面テープ１ｃ、１ｄを介して積層ウェーハＰＤが構成される場合は、デバイスの分離には、例えば図８に示すピックアップコレット３を用いることができる。このピックアップコレット３は、吸引源に連通し昇降自在な吸着部３０の下端に加熱部３１を備えている。加熱部３１は、自身が所望の温度となることによって接触した部材を加熱することができる。

積層ウェーハＰＷを構成する個々の積層デバイスＰＤのうち、最初に最も上の段のデバイスＤ１をピックアップする。まず、図９（Ａ）に示すように、加熱部３１を９５°Ｃに加熱した状態で下降させてデバイスＤ１に接触させる。そうすると、加熱部３１の熱が両面テープ１ｃの第一の粘着層１１に伝わり、その粘着力が低下する。このとき、加熱部３１の温度が９５°Ｃである一方、粘着テープ１ｄを構成する第二の粘着層１２の粘着力が低下する温度は１２０°Ｃであるため、９５°Ｃの熱が第二の粘着層１２に伝達されたとしても、第二の粘着層１２の粘着力が低下することはない。したがって、次に、図９（Ｂ）に示すように、加熱部３１をデバイスＤ１に接触させたまま吸着し、ピックアップコレット３を上昇させると、両面テープ１ｃを構成する第二の粘着層１２は２段目のデバイスＤ２の表面に貼り付いたままであるため、ピックアップコレット３を上昇させたときには、１段目のデバイスＤのみをピックアップすることができ、両面テープ１ｃがデバイスＤといっしょにピックアップされることはない。したがって、デバイスＤ１のみを円滑にピックアップすることができる。

上記のような手順によって、１段目のデバイスを全てピックアップした後は、次に、加熱部３１を１２０°Ｃまで加熱し、図１０（Ａ）に示すように加熱部３１を両面テープ１ｃの第一の粘着層１１に接触させる。そうすると、両面テープ１ｃを構成する第二の粘着層１２にもその熱が伝わり、第二の粘着層１２の粘着力も低下する。こうして第二の粘着層のほぼ全面の粘着力を低下させた後に、例えば図１０（Ｂ）に示すように、強粘着テープ４を第一の粘着層１１のほぼ全面に押し当て、その強粘着テープ４を上方に持ち上げて巻き取ると、両面テープ１ｃを構成する第二の粘着層１２の粘着力が低下しているため、両面テープ１ｃのみが一緒に巻き取られ、２段目のデバイスＤ２は巻き取られない。

積層デバイスＰＤを構成する２段目のデバイスＤ２については、図９（Ａ）、（Ｂ）に示したのと同様にピックアップすることができる。また、３段目のデバイスＤ３からの両面テープ１ｄの剥離は、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示したのと同様に行えばよい。

最後に、保持テープＴに貼着されている３段目のデバイスのピックアップを行う。保持テープＴの粘着面が、両面テープ１ｃ、１ｄと同様に加熱により粘着力が低下するタイプのものである場合は、上記と同様に加熱部３１によって加熱してからピックアップすればよい。また、保持テープＴの粘着面が、紫外線の照射により粘着力が低下するタイプのものである場合は、保持テープＴの裏側からその全面に紫外線を照射した後に、個々のデバイスをピックアップする。このようにしてピックアップを行うことにより、積層デバイスＰＤが個々のデバイスに分離される（デバイス分離工程）。

積層させるウェーハの一例を示す斜視図である。 積層ウェーハの一例を示す斜視図である。 接着剤としてワックスを使用した積層ウェーハを示す拡大断面図である。 接着剤として両面テープを使用した積層ウェーハを示す拡大断面図である。 積層ウェーハが保持テープを介してフレームと一体になった状態を示す斜視図である。 切削装置の一例を示す斜視図である。 積層デバイスを示す斜視図である。 ピックアップコレットを用いてデバイスをピックアップする状態を示す斜視図である。 接着剤として両面テープを使用した積層ウェーハからデバイスをピックアップする手順を示す略示的断面図であり、（Ａ）は両面テープの第一の粘着層を加熱する状態を示し、（Ｂ）は、第１段のデバイスをピックアップする状態を示す。 接着剤として両面テープを使用した積層ウェーハからデバイスをピックアップする手順を示す略示的断面図であり、（Ａ）は両面テープの第二の粘着層を加熱する状態を示し、（Ｂ）は、両面テープを剥離する状態を示す。

符号の説明

Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３：ウェーハ
Ｓ：ストリート Ｄ：デバイス ＯＦ：オリエンテーションフラット
ＰＷ：積層ウェーハ
１ａ、１ｂ：ワックス（接着剤）
１ｃ、１ｄ：両面テープ（接着剤）
１０：シート １１：第一の粘着層 １２：第二の粘着層
ＰＤ：積層デバイス
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３：デバイス
２：切削装置
２０：ウェーハカセット ２１：搬出入手段 ２２：仮置き領域
２３：搬送手段 ２４：チャックテーブル
２５：アライメント手段
２５０：撮像部
２６：切削手段
２６０：スピンドル ２６１：切削ブレード
３：ピックアップコレット
３０：吸着部 ３１：加熱部

Claims (5)

1. 複数のデバイスが分離予定ラインによって区画されて形成されたウェーハを個々のデバイスに分割するウェーハの分割方法であって、
   ウェーハの分離予定ラインを合致させて２枚以上のウェーハを積層させ、積層ウェーハを形成する積層工程と、
   該分離予定ラインを回転する切削ブレードによって切削して該積層ウェーハを積層デバイスに分割する分割工程と、
   該積層デバイスを個々のデバイスに分離させるデバイス分離工程と
   から構成されるウェーハの分割方法。
2. 前記積層工程においては、外的刺激を受けて粘着力が低下する接着剤をウェーハの間に介在させて前記積層ウェーハを形成する請求項１に記載のウェーハの分割方法。
3. 前記接着剤はワックスである請求項２に記載のウェーハの分割方法。
4. 前記接着剤は、所定の温度で粘着力が低下する粘着層を有する両面テープである請求項２に記載のウェーハの分割方法。
5. 前記両面テープは、基材と、該基材の一方の面側に形成され加熱により粘着力が低下する第一の粘着層と、該基材の他方の面側に形成され加熱により粘着力が低下する第二の粘着層とから構成され、該第一の粘着層と該第二の粘着層とは、粘着力が低下する温度が異なる請求項４に記載のウェーハの分割方法。

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