JP2010073821A - ウェーハ分割方法 - Google Patents

Abstract

【課題】傾斜チップ形成時の溝切削工程後の研削工程による非切削残留部の飛散を無くし、品質良く先ダイシングによるチップ分割を行うことができる、新規且つ改良された分割方法を提供すること。
【解決手段】溝形成工程において破断ラインＬｓ内の片側面から他側面まで連続し且つ底面に凸部が残留しない溝を形成し、その後研削工程によりチップに分割する。
【選択図】図５

Description

本発明は、ウェーハを対向する一対の側面が表面から裏面に向かって相互に接近する方向に傾斜する形態のチップに分割するウェーハ分割方法に関する。

ウェーハの分割は、一般に、ウェーハの表面に対して実質上垂直に配設した切削ブレードを所要切削深さに位置付けて高速回転し、かかる切削ブレードに対してウェーハを所定分割ラインに沿って相対的に移動することによって遂行される。かような分割方法によれば、ウェーハの切断面は表面に対して実質上垂直に延在することになる。しかしながら、当業者には周知の如く、切削ブレードの厚さは数十μｍであり、切削ブレードの剛性は比較的小さく、それ故に、例えば厚さ数百μｍのウェーハを切削ブレードによって切削する場合、切削ブレードに若干の撓み或いは傾動が生成され、これに起因して切断面は表面に対して充分精密に垂直にならず、幾分か傾斜してしまう傾向がある。また、切断面に発生する欠け等に起因して切断面に微細な突起が生成されることも少なくない。

他方、長尺のラインセンサ或いはＬＥＤプリンタヘッド等の機器は、長辺が２０乃至５０ｍｍ程度であり短辺が１ｍｍ以下の細長形状の複数個のチップをそれらの短辺を相互に接合せしめて構成されている。この場合、短辺における両側面即ち切断面が傾斜し或いは切断面に微細な突起が存在すると、隣接するチップの表面間に許容しえない微細な間隙が生成されてしまう。このような間隙が生成されてしまうことを確実に回避するために、図１に図示する如く、両短辺に沿った側面Ｓ１及びＳ２を表面から裏面に向かって相互に接近する方向に傾斜せしめることが提案され、実用に供されている。両長辺に沿った側面は表面に対して実質上垂直でよい。図２を参照することによって明確に理解されるように、両短辺に沿った側面Ｓ１及びＳ２を表面から裏面に向けて相互に接近する方向に傾斜せしめたチップＣの場合、側面の傾斜角度に幾分かの誤差が存在し或いは側面に若干の突起が生成されても、隣接するチップの短辺を微細な間隙を生成せしめることなく接合することができる。

下記特許文献１には、切削ブレードの中心軸線をウェーハの表面に対して傾斜させて、切削ブレードによるウェーハの切断面を傾斜させる技術が開示されている。また、下記特許文献２には、欠けの発生を可及的に回避するために、ウェーハの表面側に所定深さの溝を形成し、しかる後にウェーハの裏面を研削してウェーハの厚さを溝の深さ以下にし、かくしてウェーハを分割する、先ダイシングと称されているウェーハ分割方法が開示されている。

対向する一対の側面が表面から裏面に向かって相互に接近する方向に傾斜する形態のチップにウェーハを分割するウェーハ分割方法として、下記特許文献１及び２の開示に基づき、次のとおりの溝形成工程及び裏面研削工程を含むウェーハ分割方法が実用に供されている。図３を参照して説明すると、ウェーハＷの表面Ｗ１には分割予定ラインである破断ラインＬsが格子状に配列されており、破断ラインＬs（図１においては紙面に垂直な方向に延びる破断ラインのみを図示しており、図１において左右方向に延びる破断ラインは図示していない）によって規定された複数個の矩形領域の各々には所要素子Ｅが配設されている。溝形成工程においては、図３（ａ）に示す如く、ウェーハの所要素子Ｅが配設されている表面Ｗ１に対して回転中心軸線が傾斜せしめられた回転切削ブレード２によって破断ラインＬsの片側縁Ｌ１に沿ってウェーハを切削する片側縁傾斜切削を遂行する。この際には、ウェーハＷの表面から所要切削深さに位置付けられた切削ブレード２を高速回転せしめ、適宜のチャック手段（図示していない）上に保持したウェーハＷを切削ブレード２に対して相対的に破断ラインＬsの片側縁Ｌ１沿って図３（ａ）において紙面に垂直な方向に移動せしめる。図３（ａ）において紙面に垂直な方向に相互に平行に延びる破断ラインＬsの全てについて上記片側縁傾斜切削を遂行する。しかる後に、図３（ｂ）に示す如く、ウェーハＷを保持しているチャック手段を１８０度回転せしめ、かくしてウェーハＷの表面に対する切削ブレード２の傾斜方向を逆方向にせしめる。次いで、破断ラインＬsの他側縁Ｌ２に沿って、上記片側縁傾斜切削と同様に、他側縁傾斜切削を遂行する。図３（ｂ）において紙面に垂直な方向に相互に平行に延びる全ての破断ラインＬsについて上記他側縁傾斜切削を遂行した後に、図３（ｃ）に示す如く、ウェーハＷの表面に保護テープＴを貼着する。しかる後に裏面研削工程を遂行する。この裏面研削工程においては、図３（ｄ）に示す如く、ウェーハＷをその裏面を上方に露呈させてチャック手段（図示していない）上にウェーハＷを保持し、チャック手段を図３（ｄ）において上下方向に延びる中心軸線を中心として回転せしめると共に、研削工具４を図３（ｄ）において上下方向に延びる中心軸線を中心として回転せしめてウェーハＷの裏面に押圧し、かくしてウェーハＷの裏面を研削する。研削工具４はその下面に全体として環状に配列した複数個の研削砥石６を有する。図３（ｅ）に示す如く、ウェーハＷの厚さが上記溝の深さ以下にせしめられると、ウェーハＷは破断ラインＬsに沿って分割され、分割されたウェーハＷの側面は表面から裏面に向かって相互に接近する方向に傾斜せしめられている。
特開２００３−１２４１５５号公報 特開２００２−３３４８５７号公報

上述したとおりの従来の分割方法には次のとおりの解決すべき問題が存在する。即ち、通常、破断ラインＬsの幅は切削ブレード２の厚さの２倍よりも大きく、それ故に１個の破断ラインＬsについて１回の片側縁傾斜切削と１回の他側縁傾斜切削とを遂行すると、図３（ｃ）及び（ｄ）に示す如く、破断ラインＬsの幅方向中央部に被切削残留部Ｒが残留せしめられる。そして、上記裏面研削工程を遂行すると、非切削残留部ＲはウェーハＷの他の部位から完全に分離されて、その一端面、図３（ｅ）において下面、のみが保護テープＴに貼着された状態になる。本発明者等の経験によれば、非切削残留部Ｒの一端面の面積は著しく小さく、それ故に非切削残留部Ｒは保護テープＴから剥離されてしまう傾向があり、剥離された非切削残留部Ｒが裏面研削工程中に研削工具４とウェーハＷの研削されている裏面との間に侵入し、研削面にスクラッチやチッピングを発生せしめるおそれが少なくない。

本発明は、本発明者等が認識した上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、対向する両側面が表面から裏面に向けて相互に接近する方向に傾斜するチップを形成するための、溝形成工程とこれに続く裏面研削工程とを含むウェーハ分割方法を改良して、研削面にスクラッチやチッピングを発生せしめるおそれがある被切削残留部の生成を充分確実に回避することである。

本発明者は、鋭意検討の結果、溝形成工程においては、破断ラインの片側縁に対する切削ブレードの位置を破断ラインの幅方向に変位せしめて破断ラインの片側縁に沿って切削する追加片側縁傾斜切削と、破断ラインの他側縁に対する切削ブレードの位置を破断ラインの幅方向に変位せしめて破断ラインの他側縁に沿って切削する追加他側縁傾斜切削と、の少なくとも一方を付加的に遂行し、片側面から他側面まで連続し且つ底面に凸部が残留しない溝を形成することによって、上記主たる技術的課題を達成することができることを見出した。

即ち、上記主たる技術的課題を達成するウェーハ分割方法として、本発明によれば、ウェーハの表面に規定されている所定幅の破断ラインに沿って溝を形成する溝形成工程と、ウェーハの裏面を研削してウェーハの厚さを該溝の深さ以下にし、これによってウェーハを該破断ラインに沿って分割する裏面研削工程とを含み、
該溝形成工程においては、ウェーハの表面に対して回転中心軸線が傾斜せしめられた回転切削ブレードによって該破断ラインの片側縁に沿ってウェーハを切削する片側縁傾斜切削と、ウェーハの表面に対する該切削ブレードの回転中心軸線の傾斜方向を逆方向にせしめて該破断ラインの他側縁に沿ってウェーハを切削する他側縁傾斜切削とを遂行し、これによって最大幅は切削ブレードの厚さの２倍以上であり且つ両側面は表面から裏面に向かって相互に離隔する方向に傾斜している溝を形成する、ウェーハ分割方法において、
該溝形成工程においては、該破断ラインの該片側縁に対する該切削ブレードの位置を該破断ラインの幅方向に変位せしめて該破断ラインの該片側縁に沿って切削する追加片側縁傾斜切削と、該破断ラインの該他側縁に対する該切削ブレードの位置を該破断ラインの幅方向に変位せしめて該破断ラインの該他側縁に沿って切削する追加他側縁傾斜切削と、の少なくとも一方を付加的に遂行し、片側面から他側面まで連続し且つ底面に凸部が残留しない溝を形成する、ことを特徴とするウェーハ分割方法が提供される。

ウェーハを１８０度回転せしめることによって、ウェーハの表面に対する該切削ブレードの回転中心軸線の傾斜方向を逆方向にすることが好ましい。

本発明のウェーハ分割方法によれば、追加片側縁傾斜切削と追加他側縁傾斜切削との少なくとも一方を付加的に遂行することによって、片側面から他側面まで連続し且つ底面に凸部が残留しない溝を形成する。従って、裏面研削工程の遂行によってウェーハの他の部位から完全に分離される非切削残留部の生成が確実に回避され、研削面にスクラッチやチッピングを発生せしめるおそれが充分確実に回避される。

以下、添付図面を参照して、本発明の分割方法の好適実施形態について更に詳細に説明する。

図４には、本発明の溝形成工程を実施するために使用することができる切削装置の要部である切削手段の概略構造が図示されている。切削装置自体の構成全体は、例えば特許文献１に開示されている形態でよく、従ってその詳細な説明は本明細書においては省略する。

図示の切削装置は、切削すべきウェーハＷを保持するためのチャックテーブル８と、チャックテーブル８上に保持されたウェーハＷを切削するための切削手段１０を具備している。適宜の回転駆動源（図示していない）によって回転駆動されるチャックテーブル８は多孔性チャック板を有し、その上面に載置されたウェーハＷを真空吸着するそれ自体は周知の形態のものでよい。チャックテーブル８は図３において紙面と垂直な方向に移動可能に装着されており、回転ボールねじやエアースライダー等から構成することができる切削送り手段（図示していない）によって図３において紙面に垂直な方向に移動せしめられる。

切削手段１０は、ケーシング１２を有し、ケーシング１２にはスピンドル１４が回転自在に装着されており、このスピンドル１４は電動モータでよい回転駆動源（図示していない）によって高速回転される。スピンドル１４は、図４の如くチャックテーブル８の保持面に対して所定の角度θ傾斜して切削装置の所定位置に配設されている。スピンドル１４を傾斜させる具体的な構造は例えば特開2003-124155号公報に記載の形態が採用できる。かかるスピンドル１４はケーシング１２を越えて突出しており、スピンドル１４の先端には図示しない装着ジグを介してスピンドル１４の回転軸線に対して垂直に切削ブレード２が装着されている。スピンドル１４の傾斜角度に伴い回転切削ブレード２はチャックテーブル８と垂直な方向に対して角度θ傾斜している。また切削ブレード２は、円盤形状の基台１８と基台１８に装着された円盤形状の切削刃１６から構成されている。

切削手段１０はチャックテーブル８の保持面に対して垂直な方向である矢印２２の方向即ち図４において上下方向に移動可能に装着されており、回転ボールねじを有する送り機構及びかかる送り機構のボールねじを回転駆動するためのサーボモータ等の駆動機構を含む周知形態の切削切り込み手段２０により矢印２２の方向に移動せしめられる。さらに、切削手段１０はチャックテーブル８と平行な方向である矢印２６の方向に移動可能に装着されており、回転ボールねじを有する送り機構及びかかる送り機構のボールねじを回転駆動するためのサーボモータ等の駆動機構を含む周知形態の割り出し送り手段２４により矢印２６の方向に移動せしめられる。

図示のウェーハＷは片側縁Ｌ１と他側縁Ｌ２からなる短辺側の破断ラインＬsと長辺側の破断ラインＬとにより規定され細長形状の矩形領域に撮像素子等の所要素子Ｅが形成されている素子層Ｗ１と、が形成されている。素子層Ｗ１の反対の裏面側Ｗ２には切削用保護テープＴ１が貼着されている。

続いて、本発明の溝形成工程について図４及び図５を参照して詳細を説明する。ウェーハＷは切削用保護テープＴ１を介してチャックテーブル８に吸引保持される。スピンドル１４は所定の回転数で回転し、切削刃１６は破断ラインＬｓ内の片側縁Ｌ１の延長線上に位置づける。続いて、切削切り込み手段２０により所定切り込み量（仕上げ厚みＨよりも若干深い切り込み深さ）に相当する所定高さまで切削手段１０を下降し、所定高さを維持したままチャックテーブル８の切削送り手段により切削送りされ、図５(a)の断面図に示すように片側縁Ｌ１に沿って片側縁傾斜切削が遂行される（図５(a)：片側縁傾斜切削）。

次いで切削刃１６を破断ラインＬｓの幅方向及び高さ方向に所定量変位せしめて破断ラインＬｓの片側縁Ｌ１に沿って凸部が残留しないように追加傾斜切削を行う（図５(b)：追加片側縁傾斜切削）。図５(a)及び図５（b）の片側縁傾斜切削及び追加片側縁傾斜切削を全ての破断ラインＬｓ上の片側縁Ｌ１沿って順次遂行する。

図５（ｃ）に示す如く、ウェーハＷを保持しているチャックテーブル８を１８０°回転せしめ、かくしてウェーハＷの表面に対する切削ブレード２の傾斜方向を逆方向にせしめる（図５（c））。他側縁Ｌ２も片測縁Ｌ１と同様に切削を行っていく。切削刃１６を破断ラインＬｓの他側縁Ｌ２の延長線上に位置づける。続いて、切削切り込み手段２０により所定切り込み量（仕上げ厚みＨよりも若干深い切り込み深さ）に相当する所定高さまで切削手段１０を下降し、所定高さを維持したままチャックテーブル８の切削送り手段により切削送りされ、図５(d)の断面図に示すように他側縁Ｌ２に沿って他側縁傾斜切削が遂行される（図５(d)：他側縁傾斜切削）。

次いで切削刃１６を破断ラインＬｓの幅方向及び高さ方向に所定量変位せしめて破断ラインＬｓの他側縁Ｌ２に沿って凸部が残留しないように追加傾斜切削を行う（図５(e)：追加他側縁傾斜切削）。図５(ｄ)及び図５（e）の他側縁傾斜切削及び追加他側縁傾斜切削を全ての破断ラインＬｓ上の他側縁Ｌ２に沿って順次遂行する。このようにして短辺側の破断ラインＬｓに片側面から他側面まで連続し且つ底面に凸部が残留しない溝が形成される。

本実施の形態では追加片側縁傾斜切削及び追加他側縁傾斜切削をそれぞれ１回ずつ遂行した例を示したが、破断ラインＬｓの幅及び切削刃１６の刃幅に応じて適宜回数を増減させることができる。少なくとも一方を付加的に遂行し、片側面から他側面まで連続し且つ底面に凸部が残留しない溝を形成することが重要である。

短辺側に傾斜切削を行ったら、続いて長辺側の破断ラインＬ上に溝を形成する。チップＣにおいて両長辺に沿った側面は表面に対して実質上垂直でよいため、切削手段がチャックテーブル保持面と平行に配設された通常の切削装置にて、ウェーハ表面に対して垂直に切削ブレードを位置づけ、長辺側の全ての破断ラインＬを切削する。

溝形成工程により全ての破断ライン上に切削溝が形成されたら、続いて、転写工程に移る。転写工程では、図６に示すように、切削溝が形成された回路層Ｗ１側に研削用保護テープＴ２を貼着する。その後、切削用保護テープＴ１を剥離する。

続いて、図７を参照して裏面研削工程を説明する。裏面研削工程においては、周知の研削装置を使用して行い、研削装置全体は例えば特開２０００―３５４９６２号公報に開示されている形態でよく、その詳細な説明は省略する。研削装置にはウェーハＷを保持する図示しないチャックテーブルとチャックテーブルに対向して配設された研削工具４を備えている。さらに、研削工具４及びチャックテーブルをそれぞれ回転させる回転駆動手段（図示していない）と、研削工具４を鉛直下向きに研削送りする研削送り手段（図示していない）を備えている。研削工具４は、円盤形状の砥石基台２８と砥石基台２８に装着された円環形状の研削砥石６とから形成されている。

ウェーハＷは、研削装置のチャックテーブルに研削用保護テープＴ２側を吸引保持される。チャックテーブル及び研削工具４が回転し、研削工具４が下降していき裏面側Ｗ２に接触し研削が開始される（図７（a））。研削工具４は所定の送り速度で下降していくと、ウェーハＷは徐々に薄化されていき（図７（b））、所望の仕上げ厚みＨに達するまで研削される（図７（c））。この際、溝形成工程において破断ラインＬに片側面から他側面まで連続し且つ底面に凸部が残留しないように溝を形成したため、図７（b）において切削溝に貫通しても非切削残留部が飛散することがなく、品質良く傾斜形状のチップ分割を行うことができる。

分割後のチップＣの長辺側断面図。 チップＣが接合した状態を示す断面図。 従来の先ダイシングによる傾斜形状チップ形成フローを示す断面図。 本発明の溝切削工程を実施するための切削装置の典型例の要部概略図。 本発明の溝形成工程を示す断面図。 転写工程を示す断面図。 裏面研削工程を示す断面図。

符号の説明

２ 切削ブレード
４ 研削手段
８ チャックテーブル（切削装置）
１０ 切削手段
１６ 切削刃
Ｃ チップ
Ｌ 長辺側破断ライン
Ｌs 短辺側破断ライン
Ｌ１ 片側縁
Ｌ２ 他側縁
Ｒ 非切削残留部
Ｔ１ 切削用保護テープ
Ｔ２ 研削用保護テープ
Ｗ ウェーハ
Ｗ１ 表面側（回路層）
Ｗ２ 裏面側

Claims (2)

1. ウェーハの表面に規定されている所定幅の破断ラインに沿って溝を形成する溝形成工程と、ウェーハの裏面を研削してウェーハの厚さを該溝の深さ以下にし、これによってウェーハを該破断ラインに沿って分割する裏面研削工程とを含み、
   該溝形成工程においては、ウェーハの表面に対して回転中心軸線が傾斜せしめられた回転切削ブレードによって該破断ラインの片側縁に沿ってウェーハを切削する片側縁傾斜切削と、ウェーハの表面に対する該切削ブレードの回転中心軸線の傾斜方向を逆方向にせしめて該破断ラインの他側縁に沿ってウェーハを切削する他側縁傾斜切削とを遂行し、これによって最大幅は切削ブレードの厚さの２倍以上であり且つ両側面は表面から裏面に向かって相互に離隔する方向に傾斜している溝を形成する、ウェーハ分割方法において、
   該溝形成工程においては、該破断ラインの該片側縁に対する該切削ブレードの位置を該破断ラインの幅方向に変位せしめて該破断ラインの該片側縁に沿って切削する追加片側縁傾斜切削と、該破断ラインの該他側縁に対する該切削ブレードの位置を該破断ラインの幅方向に変位せしめて該破断ラインの該他側縁に沿って切削する追加他側縁傾斜切削と、の少なくとも一方を付加的に遂行し、片側面から他側面まで連続し且つ底面に凸部が残留しない溝を形成する、ことを特徴とするウェーハ分割方法。
2. ウェーハを１８０度回転せしめることによって、ウェーハの表面に対する該切削ブレードの回転中心軸線の傾斜方向を逆方向にする、請求項1記載のウェーハ分割方法。

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