JP2006294913A

JP2006294913A - ウェーハの分割方法

Info

Publication number: JP2006294913A
Application number: JP2005114528A
Authority: JP
Inventors: Kazuma Sekiya; 一馬関家
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2005-04-12
Filing date: 2005-04-12
Publication date: 2006-10-26

Abstract

【課題】裏面に金属が被覆されているウェーハをプラズマエッチングによって個々のデバイスに分割できるようにする。
【解決手段】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表面と金属膜が被覆された裏面とを有するウェーハの分離予定ラインを分離させて個々のデバイスに分割する場合において、ウェーハの裏面に被覆された金属膜のうちウェーハ表面に形成された分離予定ラインに対応する分離対応領域に被覆された部分に機械加工を施して金属膜を除去して分離対応領域を露出させた後に、露出した分離対応領域からプラズマエッチングを施して分離予定ラインを分離させて個々のデバイスに分割する。
【選択図】図５

Description

本発明は、裏面に金属膜が被覆されたウェーハをプラズマエッチングによってダイシング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。

各種のデバイスが分離予定ラインによって区画されて複数形成されたウェーハは、分離予定ラインを切削することにより個々のデバイスに分割され、各種電子機器等に利用されている。

しかし、分離予定ラインを切削すると、デバイスの側面に切削歪みが生じてデバイスの抗折強度を低下させるという問題がある。そこで、プラズマエッチングによって分離予定ラインを分離させて個々のデバイスに分割する方法も提案されている。

ウェーハをプラズマエッチングによって個々のデバイスに分割する場合は、ウェーハの裏面のうちデバイスに相当する部分にレジスト膜を被覆し、分離予定ラインに相当する部分は露出した状態とする。そして、その露出部分にプラズマエッチングを施すことにより分離予定ラインが分離されて個々のデバイスに分割される（例えば特許文献１参照）。

特開２００２−９３７５２号公報

しかし、ディスクリートデバイス（個別半導体）が複数形成されたウェーハのように、電極となる金、チタン等からなる金属膜が裏面に被覆されているウェーハにおいては、プラズマエッチングによっては金属膜を分離させることができず、デバイスに分割できないという問題がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、裏面に金属が被覆されているウェーハをプラズマエッチングによって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表面と、金属膜が被覆された裏面とを有するウェーハの分離予定ラインを分離させて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、金属膜のうち分離予定ラインの裏面側に被覆された部分に機械加工を施してその部分の金属膜を除去する金属膜除去工程と、プラズマエッチングガスをウェーハの裏面側に供給し、分離予定ラインをプラズマエッチングしてウェーハを個々のデバイスに分割する分割工程とから構成されることを特徴とする。

金属膜除去工程において行われる機械加工としては、例えば切削ブレードによる切削が挙げられるが、これに限定されるものではない。また、分割の対象となるウェーハとしては、例えばシリコンウェーハがあるが、これに限定されるものではない。

本発明では、ウェーハの裏面に被覆された金属膜のうち、分離予定ラインの裏側に被覆された部分に機械加工を施して金属膜を除去した後に、金属膜の除去により露出した部分からプラズマエッチングを施して個々のデバイスに分割するため、エッチングできない金属膜が被覆されたウェーハであっても、プラズマエッチングによってデバイスに個片化することができる。したがって、裏面に金属膜が被覆されたデバイスであっても、その側面に切削歪みが生じることがなく、デバイスの抗折強度を低下させることがない。

図１に示すウェーハ１の表面１０には、分離予定ラインＳによって区画されて複数のデバイスＤが形成されている。デバイスＤは、例えばＬＥＤ、トランジスタ等のディスクリートデバイスである。

このウェーハ１の表面１０に、接着剤を介して保護部材２を貼着する。保護部材２は、例えばセラミックス、ガラス等で形成され、図２及び図３に示すように、保護部材２の外径はウェーハ１の外径より大きいことが望ましい。

図２及び図３に示すように、ウェーハ１の裏面１１には金属膜３が被覆されている。金属膜３は、個々のデバイスに分割された状態では電極となるものであり、例えば金によって構成され、その厚みは、例えば０．１ミクロ程度である。

ウェーハ１の裏面１１のうち表面１０の分離予定ラインＳに対応する部分（分離予定ラインＳの裏側）を分離対応領域Ｓ１とすると、金属膜３のうち分離対応領域Ｓ１に被覆されている部分は、機械加工により除去する。機械加工としては例えば切削があり、切削による場合は、例えば図４に示す切削装置４を用いることができる。

この切削装置４は、ウェーハ１を保持するチャックテーブル４０と、チャックテーブル４０に保持されたウェーハ１に作用して切削を行う切削手段４１とを有している。チャックテーブル４０は、駆動源４００に連結されて回転可能となっている。駆動源４００は移動基台４０１に固定されており、移動基台４０１は、切削送り手段４２によってＸ軸方向に移動可能となっている。切削送り手段４２は、Ｘ軸方向に配設されたボールネジ４２０と、ボールネジ４２０の一端に連結されたパルスモータ４２１と、ボールネジ４２０と平行に配設された一対のガイドレール４２２とから構成され、ボールネジ４２０には移動基台４０１の下部に備えたナット（図示せず）が螺合している。ボールネジ４２０は、パルスモータ４２１に駆動されて回動し、それに伴って移動基台４０１がガイドレール４２２にガイドされてＸ軸方向に移動する構成となっている。

切削手段４１においては、ハウジング４１０によって回転可能に支持されたスピンドル４１１の先端に切削ブレード４１２が装着された構成となっており、ハウジング４１０は支持部４１３によって支持された構成となっている。

ハウジング４１０の側部には、ウェーハの分離予定ラインを検出するアライメント手段４３が固定されている。アライメント手段４３にはウェーハ１を撮像する赤外線カメラ４３０を備えており、赤外線カメラ４３０によって取得した画像に基づき、予め記憶させておいた画像とのパターンマッチング等の処理によって、切削すべき分離予定ラインを検出（アライメント）することができる。

切削手段４１及びアライメント手段４３は、切り込み送り手段４４によってＺ軸方向に移動可能となっている。切り込み送り手段４４は、壁部４４０の一方の面においてＺ軸方向に配設されたボールネジ４４１と、ボールネジ４４１を回動させるパルスモータ４４２と、ボールネジ４４１と平行に配設されたガイドレール４４３とから構成され、支持部４１３の内部のナット（図示せず）がボールネジ４４１に螺合している。支持部４１３は、パルスモータ４４２によって駆動されてボールネジ４４１が回動するのに伴ってガイドレール４４３にガイドされてＺ軸方向に昇降し、支持部４１３に支持された切削手段４１もＺ軸方向に昇降する構成となっている。

切削手段４は、割り出し送り手段４５によってＹ軸方向に移動可能となっている。割り出し送り手段４５は、Ｙ軸方向に配設されたボールネジ４５０と、壁部４４０と一体に形成され内部のナットがボールネジ４５０に螺合する移動基台４５１と、ボールネジ４５０を回動させるパルスモータ４５２と、ボールネジ４５０と平行に配設されたガイドレール４５３とから構成され、移動基台４５１の内部のナット（図示せず）がボールネジ４５０に螺合している。移動基台４５１は、パルスモータ４５２によって駆動されてボールネジ４５０が回動するのに伴ってガイドレール４５３にガイドされてＹ軸方向に移動し、これに伴い切削手段４１もＹ軸方向に昇降する構成となっている。

図１〜図３に示したように表面１０に保護部材２が貼着されたウェーハ１は、保護部材２側がチャックテーブル４０に吸引保持され、金属膜３が露出した状態となる。そして、チャックテーブル４０が＋Ｘ方向に移動することによりウェーハ１が赤外線カメラ４３０の直下に位置付けられ、赤外線カメラ４３０によって金属膜３及びウェーハ１を透過させてウェーハ１の表面１０が撮像され、その画像に基づいてアライメント手段４３によって分離予定ラインＳが検出されると共に、その分離予定ラインＳと切削ブレード４１２とのＹ軸方向の位置合わせが行われる。

そして更に切削送り手段４２によってチャックテーブル４０を＋Ｘ方向に移動させると共に、切削ブレード４１２を高速回転させながら切り込み送り手段４４によって切削手段４１を下降させ、検出された分離予定ラインに向けて切削ブレード４１２を切り込ませる。このとき、切り込み送り手段４４によって切削ブレード４１２の切り込み深さを精密に制御し、図５に示すように、切削ブレード４１２の下端が金属膜３を貫通するようにし、ウェーハ１の裏面１１が若干切削される程度とする。

割り出し送り手段４５によって切削手段４１を分離予定ラインの間隔ずつ割り出し送りさせながら順次同様の切削を行い、同方向の分離予定ラインＳに対応する分離対応領域Ｓ１に被覆された金属膜３がすべて切削された後は、チャックテーブル４０を９０度回転させながら同様の切削を行うことにより、図６に示すように、金属膜３のうち、分離予定ラインＳの裏側である分離対応領域Ｓ１に被覆されている部分がすべて除去され、図７に示すように、分離対応領域Ｓ１が縦横に露出した状態となる（金属膜除去工程）。

次に、露出した分離対応領域Ｓ１をエッチングする。エッチングには、例えば図８に示すプラズマエッチング装置５を用いることができる。このプラズマエッチング装置５は、ガス供給部５１とエッチング処理部５２とを備えている。ガス供給部５１には、エッチング用のガスが蓄えられる。一方、エッチング処理部５２においては裏面１１に金属膜３が被覆され分離対応領域Ｓ１が露出すると共に表面１０に保護部材２が貼着されたウェーハ１を収容し、ガス供給部５１から供給されるフッ素系安定ガスをプラズマ化してウェーハ１をエッチングする。

エッチング処理部５２は、プラズマエッチングが行われるチャンバ５３の上部側からエッチングガス供給手段５４を収容すると共に、ウェーハ１を保持するチャックテーブル５５を下部側から収容した構成となっている。

エッチングガス供給手段５４は、チャックテーブル５５に保持されたウェーハ１に対してエッチングガスを供給する機能を有し、軸部５４ａがチャンバ５３に対して軸受け５６を介して昇降自在に挿通しており、内部にはガス供給部５１に連通すると共にポーラス部材で形成された噴出部５７ａに連通するガス流通孔５７が形成されている。エッチングガス供給手段５４は、モータ５８に駆動されてボールネジ５９が回動し、ボールネジ５９に螺合したナットを有する昇降部６０が昇降するのに伴い昇降する構成となっている。

一方、チャックテーブル５５は、軸部５５ａが軸受け６１を介して回動可能に挿通しており、内部には吸引源６２に連通する吸引路６３及び冷却部６４に連通する冷却路６５が形成されており、吸引路６３は上面の吸引部６３ａに連通している。

チャンバ５３の側部にはエッチングする板状物の搬出入口となる開口部６６が形成されており、開口部６６の外側には昇降により開口部６６を開閉するシャッター６７が配設されている。このシャッター６７は、シリンダ６８に駆動されて昇降するピストン６９によって昇降する。

チャンバ５３の下部にはガス排出部７０に連通する排気口７１が形成されており、排気口７１から使用済みのガスを排出することができる。また、エッチングガス供給手段５４及びチャックテーブル５５には高周波電源７２が接続され、高周波電圧を供給し、エッチングガスをプラズマ化することができる。

次に、図８に示したプラズマエッチング装置５を用いて、ウェーハ１の分離対応領域Ｓ１のエッチングを行う際の動作について説明する。金属膜３から分離対応領域Ｓ１が露出すると共に表面１０に保護部材２が貼着されたウェーハ１は、シャッター６７を下降させて開口部６６を開口させた状態で、開口部６６からチャンバ５３の内部に進入し、金属膜３側が上を向いた状態で吸引部６３ａに保持される。そして、シャッター６７を元の位置に戻して開口部６６を閉め、内部を減圧排気する。

次に、エッチングガス供給手段５４を下降させ、その状態でガス供給部５１からガス流通孔５７に、例えば、圧力８０［Ｐａ］にて、ＳＦ_６ガスを７６ｍｌ／分、Ｈｅガスを１５ｍｌ／分、Ｏ_２ガスを２７ｍｌ／分の割合で３分ほど供給する。そうすると、エッチングガス供給手段５４の下面の噴出部５７ａからこれらのガスが噴出し、更に高周波電源７２からエッチングガス供給手段５４とチャックテーブル５５との間に例えば２０００［Ｗ］の高周波電圧を印加すると、エッチングガスがプラズマ化し、分離対応領域Ｓ１に供給される。そして、プラズマのエッチング効果により、ウェーハ１の分離予定ラインＳが裏面１１から表面１０にかけてエッチングされ、図９に示すように、すべての分離予定ラインＳ１が垂直方向に貫通して分離予定ラインに分離溝１２が形成され、個々のデバイスＤに分割される（分割工程）。このとき、金属膜３がレジスト膜として機能するため、デバイスＤに相当する部分はエッチングされない。また、最後に保護部材２を剥離すると、図１０に示すように、裏面に金属膜３が被覆されたデバイスＤとなる。

以上のように、金属膜３のうち分離対応領域Ｓ１に被覆された部分を予め切削して分離対応領域Ｓ１を露出させた後に、分離対応領域Ｓ１をプラズマエッチングすることにより、裏面に金属膜が被覆されたウェーハであってもプラズマエッチングによって個々のデバイスに分割することができる。

また、金属膜除去工程においてはウェーハの裏面が多少は切削されるため、デバイスに切削歪みが生じうるが、後のプラズマエッチングによってその切削溝を除去することができるため、デバイスの抗折強度を低下させることがない。

なお、金属膜除去工程における機械加工は、例えばスクライビングであってもよい。また、上記の例ではウェーハの表面に保護部材を貼着した状態で加工を行うこととしたが、チャックテーブルにおいてシールした状態で保持できれば、保護部材は必ずしも必要ではない。

ウェーハ及び保護部材の一例を示す斜視図である。表面に保護部材が貼着されたウェーハを示す斜視図である。表面に保護部材が貼着されたウェーハの一部を拡大して示す正面図である。切削装置の一例を示す斜視図である。金属膜を切削する状態を拡大して示す正面図である。金属膜が切削されたウェーハを拡大して示す正面図である。分離対応領域が露出したウェーハを示す斜視図である。プラズマエッチング装置の一例を略示的に示す断面図である。分離溝が形成されたウェーハを拡大して示す正面図である。裏面に金属膜が被覆されたデバイスを示す斜視図である。

符号の説明

１：ウェーハ
１０：表面
Ｓ：分離予定ラインＤ：デバイス
１１：裏面
Ｓ１：分離対応領域
１２：分離溝
２：保護部材
３：金属膜
４：切削装置
４０：チャックテーブル
４００：駆動源４０１：移動基台
４１：切削手段
４１０：ハウジング４１１：スピンドル４１２：切削ブレード
４１３：支持部
４２：切削送り手段
４２０：ボールネジ４２１：パルスモータ４２２：ガイドレール
４３：アライメント手段
４３０：赤外線カメラ
４４：切り込み送り手段
４４０：壁部４４１：ボールネジ４４２：パルスモータ
４４３：ガイドレール
４５：割り出し送り手段
４５０：ボールネジ４５１：移動基台４５２：パルスモータ
４５３：ガイドレール
５：プラズマエッチング装置
５１：ガス供給部５２：エッチング処理部５３…チャンバ
５４：エッチングガス供給手段５５：チャックテーブル５６：軸受け
５７：ガス流通孔５７ａ：噴出部５８：モータ５９：ボールネジ
６０：昇降部６１：軸受け６２：吸引源６３：吸引路６４：冷却部
６５：冷却路６６：開口部６７：シャッター６８：シリンダ６９：ピストン
７０：ガス排出部７１：排気口７２：高周波電源

Claims

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表面と、金属膜が被覆された裏面とを有するウェーハの該分離予定ラインを分離させて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、
該金属膜のうち該分離予定ラインの裏面側に被覆された部分に機械加工を施して該部分の金属膜を除去する金属膜除去工程と、
プラズマエッチングガスをウェーハの裏面側に供給し、該分離予定ラインをプラズマエッチングして該ウェーハを個々のデバイスに分割する分割工程と
から構成されるウェーハの分割方法。
前記機械加工は切削ブレードによる切削である請求項１に記載のウェーハの分割方法。
前記ウェーハはシリコンウェーハである請求項１または２に記載のウェーハの分割方法。