JP2007150048A - ウェーハの分割方法 - Google Patents

Abstract

【課題】裏面に凹部が形成されてリング状補強部との間に段差があるウェーハについて、通常のダイシングテープを用いてウェーハを支持できるようにすると共に、ウェーハの分割後のデバイスのピックアップにも支障をきたすことのないようにする。
【解決手段】
【請求項１】デバイス領域の裏面側を研削して凹部Ｗ３を形成してその外周側にリング状補強部Ｗ４を形成し、リング状補強部Ｗ４の裏面の研削または切断によるリング状補強部の除去によりウェーハＷを均一厚さとしウェーハＷの裏面側からの赤外線撮像により表面のストリートの位置を認識して個々のデバイスに分割した後に、デバイスに分割されたウェーハＷの裏面をダイシングテープに貼着してダイシングフレームで支持し、ウェーハの表面から保護部材を剥離する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウェーハに形成されたストリートを分離させ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等のデバイスが表面側に複数形成されたウェーハは、ダイシング装置等を用いて個々のデバイスに分割され、各種電子機器に組み込まれて広く使用されている。そして、電子機器の小型化、軽量化等を図るために、個々のデバイスに分割される前のウェーハは、研削装置のチャックテーブルにて表面側が保持されて裏面が研削され、その厚さが例えば２０μｍ〜１００μｍになるように形成される（例えば特許文献１参照）。

しかし、ウェーハが薄く加工されると、紙のように湾曲してその後の工程での取り扱いが困難となると共に、破損しやすいという問題がある。そこで、本出願人は、ウェーハの裏面のうち、デバイス領域に相当する部分のみを研削して裏面に凹部を形成し、その外周側に研削前と同様の厚さを有するリング状補強部を形成する技術を提案した（特願２００５−１６５３９５号）。

特開２００４−３１９８８５号公報

しかし、ウェーハの表面に形成されたストリートを検出して表面側から切削等して個々のデバイスに分割する際には、ウェーハの裏面側をダイシングテープに貼着してダイシングテープの最外周に貼着されたダイシングフレームと一体化させる必要があるところ、ウェーハの裏面側には凹部と外周余剰領域との段差が生じているため、ダイシングテープにおいてかかる段差を吸収するために、ダイシングテープを特別な形状に形成しなければならず、通常のダイシングテープを使用できないという問題がある。したがって、ウェーハの表面側をダイシングテープに貼着してダイシングフレームによって支持し、裏面側からストリートを切削等してデバイスに分割することが望ましいが、ウェーハをデバイスに分割した後は、デバイスの裏面側からピンによってデバイスを押してダイシングテープからピックアップする必要があるため、最終的にはウェーハの裏面側がダイシングテープに貼着されている状態とする必要がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、裏面に凹部が形成されてリング状補強部との間に段差があるウェーハについて、通常のダイシングテープを用いてウェーハを支持できるようにすると共に、ウェーハの分割後のデバイスのピックアップにも支障をきたすことのないようにすることにある。

本発明は、ストリートによって区画されて複数のデバイスが形成されたデバイス領域とデバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを表面に備え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、ウェーハの表面に保護部材を貼着し、デバイス領域の裏面側を研削して凹部を形成し、凹部の外周側に外周余剰領域を含むリング状補強部を形成する凹状加工工程と、リング状補強部の裏面の研削または切断によるリング状補強部の除去により、ウェーハを均一厚さとする均一厚さ加工工程と、ウェーハの裏面側からの赤外線撮像により表面に形成されたストリートの位置を認識するストリート位置認識工程と、ストリート位置認識工程によって認識したストリートを裏面側から切削して個々のデバイスに分割する分割工程と、デバイスに分割されたウェーハの裏面をダイシングテープに貼着してダイシングフレームで支持し、ウェーハの表面から保護部材を剥離するダイシングフレーム支持工程とから構成される。

凹状加工工程と均一厚さ加工工程との間においては、ウェーハの裏面に金属膜を被覆する金属膜被覆工程が遂行される場合もあり、この場合は、均一厚さ加工工程において、リング状補強部の裏面を研削してリング状補強部の裏面に被覆された金属膜を除去し、ストリート位置認識工程において、リング状補強部の裏面からの赤外線撮像により表面に形成されたストリートの位置を認識する。また、金属膜被覆工程と均一厚さ加工工程との間においては、デバイスのテストを行うテスト工程が遂行されることもある。

本発明では、均一厚さ加工工程において、リング状補強部の裏面を研削して裏面を面一にするか、または、リング状補強部を切断により除去することにより、ウェーハを均一厚さとするため、デバイスに分割した後に、ウェーハの裏面が露出した状態で裏面全面をダイシングテープに貼着することができる。したがって、デバイスのピックアップを円滑に行うことができる。また、ウェーハをデバイスに分割した後にダイシングテープに貼り替えるため、貼り替え時に応力が分散され、ダイシングテープに貼り替えてから分割する場合と比較して、デバイスが破損しにくくなる。

また、凹状加工工程の後にウェーハの裏面に金属膜を被覆する金属膜被覆工程が遂行される場合は、厚さ均一工程においてリング状補強部に被覆された金属膜を除去するため、ストリート位置認識工程においてウェーハの裏面から表面にかけて赤外線を透過させることができ、これによって表面のストリートを検出することができ、裏面側から切削等して個々のデバイスに分割することができる。

図１に示すウェーハＷの表面Ｗａにおいては、ストリートＳによって区画されて複数のデバイスＤが形成されており、デバイスＤが形成された部分がデバイス領域Ｗ１を構成している。また、デバイス領域Ｗ１の外周側には、リング状の外周余剰領域Ｗ２が形成されており、デバイス領域Ｗ１は外周余剰領域Ｗ２によって囲繞された構成となっている。ウェーハＷの表面Ｗａには、デバイスＤを保護するためにテープ等の保護部材１を貼着し、図２に示す状態とする。

次に、ウェーハＷの裏面Ｗｂのうちデバイス領域Ｗ１に相当する部分、すなわちデバイス領域１の裏側を研削して所望の厚さにする。かかる研削には、例えば図３に示す研削装置２を用いることができる。

この研削装置２は、ウェーハを保持するチャックテーブル２０と、チャックテーブル２０に保持されたウェーハに対して研削を施す研削部２１とを備えている。研削部２１は、
垂直方向の軸心を有する回転軸２２と、回転軸２２の下端に装着されたホイール２３と、ホイール２３の下面に固着された砥石部２４とから構成される。ウェーハＷは、保護部材１側がチャックテーブル２０によって保持され、裏面Ｗｂが露出した状態となる。そして、チャックテーブル２０が回転すると共に、ホイール２３が回転しながら研削部２１が下降することにより、回転する砥石部２４が、ウェーハＷの裏面Ｗｂの回転中心を通ると共に外周余剰領域Ｗ２を通らないように接触して研削が行われる。このとき砥石部２４は、ウェーハＷの表面Ｗａに形成されたデバイス領域Ｗ１（図１参照）の裏側に接触し、その外周側は研削されない。そして、デバイス領域Ｗ１の裏側が所望量研削されると、研削を終了する。こうして、裏面Ｗｂのうちデバイス領域Ｗ１の裏側のみを研削することにより、図４及び図５にも示すように、裏面Ｗｂに凹部Ｗ３が形成され、その外周側には外周余剰領域Ｗ２を含み研削前と同様の厚さを有するリング状補強部Ｗ４が残存する（凹状加工工程）。例えば、リング状補強部Ｗ４の幅は２〜３ｍｍ程度あればよい。また、リング状補強部Ｗ４の厚さは数百μｍあることが望ましい。一方、デバイス領域Ｗ１の厚さは３０μｍ程度にまで薄くすることができる。

凹状加工工程においては、裏面の研削面に研削歪が生じるため、図６に示すように、フッ素系ガスをプラズマ化してドライエッチングを行うことにより、研削面の研削歪を除去することが望ましい（歪除去工程）。歪除去工程を遂行することにより、分割後のデバイスの抗折強度を高めることができる。

研削歪が除去された後は、ウェーハＷの裏面Ｗｂに金、銀、チタン等からなる金属膜を被覆することがある（金属膜被覆工程）。裏面Ｗｂに金属膜を形成する場合は、例えば図７に示す減圧成膜装置３を用いることができる。この減圧成膜装置３においては、チャンバー３１の内部に静電式にてウェーハＷを保持する保持部３２を備えており、その上方の対向する位置には、金属からなるスパッタ源３４が励磁部材３３に支持された状態で配設されている。このスパッタ源３４には、高周波電源３５が連結されている。また、チャンバー３１の一方の側部には、アルゴンガス等のスパッタガスを導入する導入口３６が設けられ、もう一方の側部には減圧源に連通する減圧口３７が設けられている。

保護部材１側が保持部３２において静電式にて保持されることにより、ウェーハＷの裏面がスパッタ源３４に対向して保持される。そして、励磁部材３３によって磁化されたスパッタ源３４に高周波電源３５から４０ｋＨｚ程度の高周波電力を印加し、減圧口３７からチャンバー３１の内部を１０^−２Ｐａ〜１０^−４Ｐａ程度に減圧して減圧環境にすると共に、導入口３６からアルゴンガスを導入してプラズマを発生させると、プラズマ中のアルゴンイオンがスパッタ源３４に衝突して粒子がはじき出されてウェーハＷの裏面に堆積し、図８に示すように、凹部Ｗ３及びリング状補強部Ｗ４の裏面に金属膜６が被覆される。この金属膜６は、例えば３０〜６０ｎｍ程度の厚さを有する。金属膜被覆工程は、デバイス領域Ｗ１の裏側が研削されて薄くなった状態で行われるが、ウェーハＷにはリング状補強部Ｗ４が形成されているため、膜形成工程におけるウェーハＷの取り扱いが容易となる。なお、金属膜被覆工程には、蒸着やＣＶＤ等を用いてもよい。

金属膜被覆工程終了後は、図９に示すように、ウェーハＷの表面Ｗａに貼着されていた保護部材１を剥離する。そして、図１０に示すように、金属膜６が形成された裏面側を保持テーブル５０において保持し、保持テーブル５０をアースに接続することにより、金属膜６を介してウェーハＷをアースに接続する。そして、表面側のデバイスＤに対してプローブ５１を接触させることにより、各デバイスの電気的特性を試験する（テスト工程）。ウェーハＷにはリング状補強部Ｗ４が形成されているため、テスト工程におけるウェーハＷの取り扱いが容易となる。

テスト工程終了後は、ウェーハＷの裏面に生じている段差をなくし、均一な厚さとする（均一厚さ加工工程）。均一厚さ加工工程には２通りある。まず、第一の方法は、裏面に金属膜が被覆されている場合と被覆されていない場合の双方に適用可能であり、図１１に示すように、ウェーハＷの表面に保護部材１を貼着し、研削装置７の保持テーブル７０において保護部材１側を保持して裏面側が露出した状態とする。そして、保持テーブル７０を回転させると共に回転軸７１に取り付けられた数ミリの厚さを有する円盤状の砥石７２を回転させながらリング状補強部Ｗ４の裏面に接触させることにより、凹部Ｗ３とリング状補強部Ｗ４とが面一となるまでリング状補強部Ｗ４の裏面を研削すると、図１２に示すウェーハＷｘが形成される。このとき、裏面に金属膜が被覆されている場合は、リング状補強部Ｗ４の裏面の金属膜が除去される。

第二の方法は、裏面に金属膜が被覆されていない場合に適用される方法であり、図１３に示すように、ウェーハＷの表面に保護部材１を貼着し、切削装置８の保持テーブル８０において保護部材１側を保持して裏面側が露出した状態とする。そして、保持テーブル８０を回転させると共に回転軸８１に取り付けられた切削ブレード８２を高速回転させながらリング状補強部Ｗ４の内側に切り込ませ、ウェーハＷと共に保護部材１も切削してリング状補強部Ｗ４が除去されると、図１４に示すウェーハＷｙが形成される。

こうして裏面が平坦化されて厚さが均一となったウェーハＷｘ、Ｗｙについては、表面に保護部材１が貼着された状態で、ウェーハＷの表面に形成されたストリートＳ（図１参照）を分離して個々のデバイスＤに分割する。かかるウェーハＷの分割は、レーザ光をストリートＳに照射することによっても実現可能であるが、ここでは、例えば図１５に示す切削装置４を用いてストリートＳを切削する場合について説明する。

切削装置４は、ウェーハＷ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Ｗ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、ウェーハのストリート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Ｗ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キーパターンとのパターンマッチング等の処理によって、切削すべきストリートを検出することができる。赤外線カメラ４３０は、切削ブレード４１２のＸ軸方向の延長線上に位置している。

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軸方向に移動する構成となっている。

厚さが均一となったウェーハＷｘ、Ｗｙは、裏面側が露出した状態でチャックテーブル４０に吸引保持され、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Ｗのリング状補強部Ｗ４が赤外線カメラ４３０の直下に位置付けられる。

ウェーハＷｘについては、裏面に金属膜が被覆されている場合は、リング状補強部Ｗ４の裏面側から赤外線カメラ４３０によって赤外線撮像を行うと、リング状補強部Ｗ４からは金属膜が除去されているため、ウェーハＷの内部を透過させて表面側のストリートの位置を認識することができる。例えば、表面に形成されたデバイスＤ（図１参照）のうち最も外周側に位置するものについては、外周余剰領域Ｗ２にはみ出ているものもあるため、そのはみ出たデバイスを赤外線撮像し、そのデバイス内のターゲットパターンとアライメント手段４３に予め記憶させておいたターゲットパターンの画像とのパターンマッチングを行う。ターゲットパターンとストリートとの距離は予めアライメント手段４３に記憶されており、また、赤外線カメラ４３０は切削ブレード４１２のＸ軸方向の延長線上に位置しているため、アライメント手段３２及び切削手段４１を、予め記憶されたターゲットパターンとストリートとの距離の分だけ、ターゲットパターンを検出したときの位置から移動させれば、切削すべきストリートと切削ブレード４１２とのＹ軸方向に位置合わせがなされる（ストリート位置認識工程）。なお、デバイスＤが外周余剰領域Ｗ２にはみ出ていない場合であっても、ストリートＳの最外側、すなわち外周余剰領域Ｗ２にアライメントマークが形成されていれば、そのアライメントマークをパターンマッチングによって検出すれば、ストリートを認識することができる。一方、ウェーハＷｘの裏面に金属膜が被覆されていない場合は、デバイス領域Ｄ１の裏面から赤外線カメラ４３０によって赤外線撮像を行うことにより、ウェーハＷの内部を透過させて表面側のストリートの位置を認識することができる。ウェーハＷｙについても、裏面に金属膜が被覆されていないウェーハＷｘと同様である。

ストリート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た後は、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、検出されたストリートに向けて切削ブレード４１２を切り込ませ、当該ストリートを切削する。

また、割り出し送り手段４５によって切削手段４１をストリート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、同方向のストリートをすべて切削する。更に、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、ウェーハＷｘ、Ｗｙが個々のデバイスＤに分割される（分割工程）。ウェーハＷｘについては、各ストリートを切削する際は、図１６に示すように、ストリートＳの延長線上の外周余剰領域Ｗ２も切削するようにする。このとき、保持部材１によって切削後もウェーハＷｘの形状が維持されている。ウェーハＷｙについては、図１７に示すように、外周余剰領域Ｗ２が切除されているので、デバイス領域のみを切削することになり、個々のデバイスに分割され、保持部材１によってウェーハの形状が維持されている。

分割工程終了後は、個々のデバイスＤをピックアップするために、ウェーハＷｘ、Ｗｙの形状を維持したデバイスを、図１８及び図１９に示すダイシングテープＴに貼着し、ダイシングテープＴの最外周に貼着されたダイシングフレームＦと一体化して支持させる。このとき、ウェーハＷｘ、Ｗｙの裏面側をダイシングテープＴの粘着面に貼着する。そして、表面に貼着されていた保護部材１を剥離すると、図１８及び図１９に示すように、個々のデバイスＤに分割されたウェーハＷｘ、ＷｙがダイシングテープＴを介してダイシングフレームＦによって支持された状態となる（ダイシングフレーム支持工程）。この状態では、個々のデバイスＤが露出して上を向いており、また、裏面が平坦に形成され、裏面全面がダイシングテープＴに貼着されているため、ダイシングテープＴの裏側からデバイスＤの裏面側をピン等で押すことができ、これによってデバイスＤをダイシングテープＴからピックアップすることができる。

ウェーハ及び保護部材を示す斜視図である。 ウェーハの表面に保護部材が貼着された状態を示す斜視図である。 凹状加工工程の一例を示す斜視図である。 凹部及びリング状補強部が形成され保護部材が貼着されたウェーハを示す斜視図である。 凹部及びリング状補強部が形成され保護部材が貼着されたウェーハを示す断面図である。 歪除去工程の一例を示す斜視図である。 減圧成膜装置の一例を略示的に示す断面図である。 裏面に金属膜が形成され表面に保護部材が貼着されたウェーハを示す断面図である。 同ウェーハから保護部材を剥離する状態を示す斜視図である。 テスト工程の一例を示す斜視図である。 均一厚さ加工工程の第一の例を示す斜視図である。 同均一厚さ加工工程の第一の例終了後のウェーハを示す斜視図である。 均一厚さ加工工程の第二の例を示す斜視図である。 同均一厚さ加工工程の第二の例終了後のウェーハ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。 分割工程終了後のウェーハの第一の例を示す斜視図である。 分割工程終了後のウェーハの第二の例を示す斜視図である。 第一の例のウェーハがダイシングフレームによって支持された状態を示す斜視図である。 第二の例のウェーハがダイシングフレームによって支持された状態を示す斜視図である。

符号の説明

Ｗ：ウェーハ
Ｗａ：表面
Ｓ：ストリート Ｄ：デバイス Ｗ１：デバイス領域 Ｗ２：外周余剰領域
Ｗｂ：裏面
Ｗ３：凹部
Ｗ４：リング状補強部
Ｔ：ダイシングテープ Ｆ：ダイシングフレーム
１：保護部材
２：研削装置
２０：チャックテーブル ２１：研削部 ２２：回転軸 ２３：ホイール
２４：砥石部
３：減圧成膜装置
３１：チャンバー ３２：保持部 ３３：励磁部材 ３４：スパッタ源
３５：高周波電源 ３６：導入口 ３７：減圧口
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
５０：保持テーブル ５１：プローブ
６：金属膜
７：研削装置
７０：保持テーブル ７１：回転軸 ７２：砥石
８：切削装置
８０：保持テーブル ８１：回転軸 ８２：切削ブレード

Claims (3)

1. ストリートによって区画されて複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを表面に備え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、
   ウェーハの表面に保護部材を貼着し、該デバイス領域の裏面側を研削して凹部を形成し、該凹部の外周側に該外周余剰領域を含むリング状補強部を形成する凹状加工工程と、
   該リング状補強部の裏面の研削または切断による該リング状補強部の除去により、該ウェーハを均一厚さとする均一厚さ加工工程と、
   該ウェーハの裏面側からの赤外線撮像により表面に形成されたストリートの位置を認識するストリート位置認識工程と、
   該ストリート位置認識工程によって認識したストリートを裏面側から切削して個々のデバイスに分割する分割工程と、
   デバイスに分割されたウェーハの裏面をダイシングテープに貼着してダイシングフレームで支持し、該ウェーハの表面から該保護部材を剥離するダイシングフレーム支持工程と
   から構成されるウェーハの分割方法。
2. 前記凹状加工工程と前記均一厚さ加工工程との間に、前記ウェーハの裏面に金属膜を被覆する金属膜被覆工程が遂行され、
   該均一厚さ加工工程において、前記リング状補強部の裏面を研削して該リング状補強部の裏面に被覆された金属膜を除去し、
   前記ストリート位置認識工程において、該リング状補強部の裏面からの赤外線撮像により表面に形成されたストリートの位置を認識する
   請求項１に記載のウェーハの分割方法。
3. 前記金属膜被覆工程と前記均一厚さ加工工程との間に、デバイスのテストを行うテスト工程が遂行される
   請求項２に記載のウェーハの分割方法。

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