JP2011018792A

JP2011018792A - ウエーハの加工方法

Info

Publication number: JP2011018792A
Application number: JP2009162737A
Authority: JP
Inventors: Kazuma Sekiya; 一馬関家
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2009-07-09
Filing date: 2009-07-09
Publication date: 2011-01-27

Abstract

【課題】金属板と一体となったウエーハを切削する際、デバイスの品質と切削ブレードの寿命を低下させないウエーハの加工方法を提供する。
【解決手段】複数の分割予定ラインによって区画された領域にデバイスが形成されたウエーハの裏面に金属板が貼着されたウエーハを分割する加工方法であって、金属板６０の上面の分割予定ラインに対応する領域に切削ブレード５６の切刃の逃げ溝６４を形成する工程と、逃げ溝６４がウエーハＷの分割予定ラインに整列するようにウエーハＷの裏面を金属板６０の上面に貼着して一体化する工程と、金属板６０の下面６０ｂの分割予定ラインに対応する領域に金属板６０の切削に適した切削ブレード５６の切刃により逃げ溝６４に達する深さで金属板６０のみを切削する工程と、ウエーハの表面の分割予定ラインに対応する領域にウエーハの切削に適した切削ブレードにより逃げ溝に達する深さでウエーハのみを切削する工程と、を具備した。
【選択図】図１１

Description

本発明は、裏面に金属板が貼着されたウエーハを個々のデバイスに分割することで裏面に金属片が配設されたデバイスを形成するウエーハの加工方法に関する。

格子状に形成された複数の分割予定ライン（ストリート）によって区画された複数の領域にそれぞれＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成された半導体ウエーハは、ダイシング装置（切削装置）によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン、ＩＣカード等の電気機器に広く利用されている。

ウエーハは個々のデバイスに分割される前に、デバイスの熱特性等を向上させるために、ウエーハの裏面が研削装置により研削されてウエーハの厚みが１００μｍ前後に形成される。

そして、特にＩＣカードに使用されるデバイスは曲げ、衝撃、押圧等の外力に耐えられるように、デバイスの裏面にボンド剤を介して２００μｍ前後の厚みを有するＳＵＳ等の金属片が配設されている。

デバイスの裏面に金属片を効率良く配設するために、ウエーハの裏面にＳＵＳ等の金属板をボンド剤により貼着し、その後切削ブレードを備えた切削装置によってウエーハと共に金属板も同時に切削して、裏面に金属片が配設された個々のデバイスに分割する技術が知られている（特開２００３−９２３０３号公報参照）。

特開２００３−９２３０３号公報

しかし、ウエーハはシリコン等の脆性材料で形成されているのに対して金属板は剛性が高く粘りもあることから、特許文献１に開示されたようにウエーハを切削する切削ブレードで金属板も一緒に切削すると、発熱してデバイスの品質を低下させるという問題がある。また、このような切削方法では切削ブレードの寿命を著しく低下させる。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、金属板と一体となったウエーハを切削する際に、デバイスの品質を低下させないとともに切削ブレードの寿命を低下させることのないウエーハの加工方法を提供することである。

本発明の第１の側面によると、格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域にそれぞれデバイスが形成されたウエーハの裏面に金属板が貼着されて一体化されたウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法であって、金属板の上面の該分割予定ラインに対応する領域に切削ブレードの切刃が逃げる逃げ溝を形成する逃げ溝形成工程と、該逃げ溝がウエーハの分割予定ラインに整列するように該金属板をウエーハに対して位置づけて、ウエーハの裏面を該金属板の上面に貼着して一体化する一体化工程と、ウエーハと一体になった該金属板の下面の該分割予定ラインに対応する領域に該金属板の切削に適した切削ブレードの切刃を位置づけて、前記逃げ溝に達する深さで該金属板のみを切削する金属板切削工程と、該金属板と一体となったウエーハの表面の該分割予定ラインに対応する領域にウエーハの切削に適した切削ブレードの切刃を位置づけて、前記逃げ溝に達する深さでウエーハのみを切削するウエーハ切削工程と、を具備したことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。

本発明の第２の側面によると、格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域にそれぞれデバイスが形成されたウエーハの裏面に金属板が貼着されて一体化されたウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法であって、ウエーハの裏面の該分割予定ラインに対応する領域に切削ブレードの切刃が逃げる逃げ溝を形成する逃げ溝形成工程と、ウエーハの外径と該金属板の外径とを対応させてウエーハの裏面を該金属板の上面に貼着して一体化する一体化工程と、ウエーハと一体になった該金属板の下面の該分割予定ラインに対応する領域に該金属板の切削に適した切削ブレードの切刃を位置づけて、前記逃げ溝に達する深さで該金属板のみを切削する金属板切削工程と、該金属板と一体となったウエーハの表面の該分割予定ラインに対応する領域にウエーハの切削に適した切削ブレードの切刃を位置づけて、前記逃げ溝に達する深さでウエーハのみを切削するウエーハ切削工程と、を具備したことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。

好ましくは、金属板切削工程の後にウエーハ切削工程を実施する場合には、金属板切削工程の後に金属板の下面側を支持部材で支持してウエーハ切削工程を遂行する。或いは、ウエーハ切削工程の後に金属板切削工程を実施する場合には、ウエーハ切削工程の後にウエーハの表面側を支持部材で支持して金属板切削工程を遂行するのが好ましい。

好ましくは、ウエーハの切削に適した切削ブレードは、ダイアモンド砥粒をニッケルめっきで固定した電鋳ブレードから構成され、金属板の切削に適した切削ブレードは、ダイアモンド砥粒をレジンボンドで固定したレジンブレードから構成される。

本発明によると、ウエーハの裏面又は金属板の上面に切削ブレードの接触を避ける逃げ溝を形成してからウエーハと金属板を一体化し、金属板を切削する際は金属の切削に適した切削ブレードで金属板のみを切削し、ウエーハを切削する際はウエーハの切削に適した切削ブレードでウエーハのみを切削するようにしたので、個々に分割されたデバイスの品質を低下させることがないとともに、切削ブレードの寿命を低下させることがない。

本発明のウエーハの加工方法を実施するのに適した切削装置の外観斜視図である。ハブブレードをスピンドルに装着する様子を示す分解斜視図である。ハブブレードがスピンドルに装着された状態の斜視図である。レジンブレード（ワッシャーブレード）をスピンドルに装着する様子を示す分解斜視図である。レジンブレードがスピンドルに装着された状態の斜視図である。半導体ウエーハと該半導体ウエーハと同一直径の金属板を示す図である。金属板の上面に分割予定ラインに対応する逃げ溝を形成する様子を示す説明図である。図８（Ａ）は一本の逃げ溝を金属板の最外周において下面まで貫通させた金属板の平面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）の８Ｂ−８Ｂ線断面図である。図９（Ａ）はウエーハを逃げ溝の形成された金属板に貼着する様子を示す分解斜視図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＢ部分の拡大図である。ウエーハが金属板と一体化された一体化ウエーハの斜視図である。図１１（Ａ）は金属板の切削に適した切削ブレードで金属板のみを切削する様子を示す説明図、図１１（Ｂ）は金属板切削時の拡大断面図である。図１２（Ａ）はウエーハの切削に適した切削ブレードでウエーハのみを切削する様子を示す説明図、図１２（Ｂ）はウエーハ切削時の拡大断面図である。図１３（Ａ）はウエーハのみを先に切削する実施形態の拡大断面図、図１３（Ｂ）はウエーハを切削した後に金属板のみを切削している状態の拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明のウエーハの切削方法を実施するのに適した切削装置２の外観を示している。切削装置２の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作手段４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像手段によって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示手段６が設けられている。

８はウエーハカセットであり、ウエーハカセット８中にはダイシングテープを介して環状フレームに支持された半導体ウエーハが複数枚（例えば２５枚）収容される。ウエーハカセット８は上下動可能なカセットエレベータ９上に載置される。

ウエーハカセット８の後方には、ウエーハカセット８から切削前のウエーハＷを搬出するとともに、切削後のウエーハをウエーハカセット８に搬入する搬出入手段１０が配設されている。ウエーハカセット８と搬出入手段１０との間には、搬出入対象のウエーハが一時的に載置される領域である仮置き領域１２が設けられており、仮置き領域１２には、ウエーハＷを一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段１４が配設されている。

仮置き領域１２の近傍には、ウエーハＷと一体となったフレームＦを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段１６が配設されており、仮置き領域１２に搬出されたウエーハＷは、搬送手段１６により吸着されてチャックテーブル１８上に搬送され、このチャックテーブル１８に吸引されるとともに、複数の固定手段（クランプ）１９によりフレームＦが固定されることでチャックテーブル１８上に保持される。

チャックテーブル１８は、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル１８のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウエーハＷの切削すべきストリートを検出するアライメント手段２０が配設されている。

アライメント手段２０は、ウエーハＷの表面を撮像する撮像手段２２を備えており、撮像により取得した画像に基づき、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。撮像手段２２によって取得された画像は、表示手段６に表示される。撮像手段２２は可視光線で撮像する通常のカメラの他に赤外線カメラを備えている。

アライメント手段２０の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウエーハＷに対して切削加工を施す切削手段２４が配設されている。切削手段２４はアライメント手段２０と一体的に構成されており、両者が連動してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。

切削手段２４は、回転可能なスピンドル２６の先端に切削ブレード２８が装着されて構成され、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。切削ブレード２８は撮像手段２２のＸ軸方向の延長線上に位置している。

２５は切削が終了したウエーハＷを洗浄装置２７まで搬送する搬送手段であり、洗浄装置２７では、ウエーハＷを洗浄するとともにエアノズルからエアを噴出させてウエーハＷを乾燥する。

図２を参照すると、ブレードマウント３６がその先端に固定されたスピンドル２６と、切削ブレード２８との装着関係を示す分解斜視図が示されている。切削手段（切削ユニット）２４のスピンドルハウジング３２中にスピンドル２６が回転可能に収容されている。

ブレードマウント３６は、ボス部３８と、ボス部３８と一体的に形成された固定フランジ４０とから構成される。ボス部３８には雄ねじ４２が形成されている。ブレードマウント３６は、ブレードマウント３６の装着穴をスピンドル２６の図示しない先端小径部及びテーパ部に挿入して、ナット４４をスピンドル２６の先端小径部に形成された雄ねじに螺合して締め付けることにより、スピンドル２６の先端部に取り付けられる。

切削ブレード２８の装着穴５２をブレードマウント３６のボス部に挿入し、固定ナット５４をボス部３８の雄ねじ４２に螺合して締め付けることにより、図３に示すように切削ブレード２８はスピンドル２６に取り付けられる。

切削ブレード２８はハブブレードとよばれ、円形ハブ４８を有する円形基台４６の外周にダイアモンド砥粒をニッケルめっきで固定した切刃５０を有する電鋳ブレードである。切削ブレード２８の切刃５０は２０〜３０μｍの厚みを有している。

図４を参照すると、ワッシャー状の切削ブレード５６をスピンドル２６に装着する様子を示す分解斜視図が示されている。切削ブレード５６はダイアモンド砥粒をレジンボンドで固定したレジンブレードであり、５０〜１００μｍの厚みを有している。

ブレードマウント３６のボス部３８に切削ブレード（レジンブレード）５６を挿入し、更に着脱フランジ５８をボス部３８に挿入して、固定ナット５４を雄ねじ４２に螺合して締め付けることにより、図５に示すように切削ブレード５６は固定フランジ４０と着脱フランジ５８により両側から挟まれてスピンドル２６に取り付けられる。

図６を参照すると、半導体ウエーハＷと、半導体ウエーハＷと同一直径を有するＳＵＳ等から形成された金属板６０が示されている。半導体ウエーハＷはその表面に第１のストリート（分割予定ライン）Ｓ１と第２のストリート（分割予定ライン）Ｓ２とが直交して形成されており、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とによって区画された領域に多数のデバイスＤが形成されている。ウエーハＷはその裏面が研削装置により研削されて約１００μｍ程度の厚みに形成されている。一方、金属板６０は約２００μｍ程度の厚みを有している。

本実施形態のウエーハの加工方法では、まず図７に示すように金属板６０をチャックテーブル１８で吸引保持し、切削ブレード（レジンブレード）５６により金属板６０の上面６０ａの分割予定ラインに対応する領域に、後でフルカットするときの切削ブレードの切刃が逃げる深さ２０〜３０μｍの逃げ溝６４を形成する。

この時、金属板６０の一番端に形成する逃げ溝６４は、半導体ウエーハＷの一番端のストリートＳ１からウエーハ外周までの距離を測定し、この距離と同一となるようにレジンブレード５６をアライメントして一番端の逃げ溝６４を形成する。この逃げ溝６４形成時には、切削ブレード５６を矢印Ａ方向に回転させながらチャックテーブル１８を矢印Ｘ方向に加工送りして逃げ溝６４を形成する。

一番端の逃げ溝６４を形成したならば、切削手段２４をウエーハＷのストリートピッチずつインデックス送りしながら、第１のストリートＳ１に対応する逃げ溝６４を次々に切削する。第１のストリートＳ１に対応する逃げ溝６４の形成が終了したならば、チャックテーブル１８を９０度回転して、第２のストリートＳ２に対応する逃げ溝６４を金属板６０の上面６０ａに形成する。

この逃げ溝６４の形成時に、第１のストリートＳ１及び第２のストリートＳ２のそれぞれに対応する少なくとも一本の逃げ溝６４については、図８に示すようにその両端部で逃げ溝６４が上面６０ａから下面６０ｂまで貫通する貫通溝６５となるように金属板６０を切削する。この貫通溝６５は後の工程で金属板６０をフルカットするときのアライメントに使用される。

金属板６０の上面６０ａに格子状に複数の逃げ溝６４を形成したならば、図９（Ａ）に示すように逃げ溝６４がウエーハＷのストリートＳ１，Ｓ２に整列するように金属板６０をウエーハＷに対して位置づけて、ウエーハＷの裏面を金属板６０の上面６０ａにボンド剤で貼着してウエーハＷと金属板６０を一体化する。

図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＢ部分の拡大図であり、一本の逃げ溝６４はその端部において金属板６０の上面６０ａから下面６０ｂに貫通する貫通溝６５となっていることが示されている。ウエーハＷが金属板６０と一体化されて一体化ウエーハ（貼り合わせウエーハ）６８となった状態が図１０に示されている。

次に、図１１（Ａ）に示すようにチャックテーブル１８で一体化ウエーハ６８のウエーハＷ側を吸引保持し、ウエーハＷと一体になった金属板６０の下面６０ｂのストリートＳ１に対応する領域に金属板６０の切削に適した切削ブレード（レジンブレード）５６の切刃を位置づけて、図１１（Ｂ）に示すように逃げ溝６４に達する深さで金属板６０のみを切削する金属板切削工程を実施する。

この金属板切削工程では、まず図８に示した貫通溝６５を目印として貫通溝６５に連続する逃げ溝６４に一致するようにレジンブレード５６をアライメントして金属板６０のみをフルカットする。

一本のフルカット切削が完了したならば、次いでこの切削溝７０を基に切削手段２４をストリートピッチずつインデックス送りして第１のストリートＳ１に対応する全ての領域で逃げ溝６４に達する深さで金属板６０のみを次々と切削する。

この切削が終了すると、チャックテーブル１８を９０度回転してから、第２のストリートＳ２に対応する全ての領域に逃げ溝６４に達する深さで金属板のみを切削する切削溝７０を形成する。

金属板切削工程が終了したならば、図１２（Ａ）に示すように一体化ウエーハ６８の金属板６０を支持部材で支持する。即ち、外周部が環状フレームＦに装着された粘着テープ（ダイシングテープ）Ｔに金属板６０を貼着して、一体化ウエーハ６８を環状フレームＦとダイシングテープとで構成される支持部材で支持する。

次いで、図１に示したチャックテーブル１８上に一体化ウエーハ６８を搭載してチャックテーブル１８で一体化ウエーハ６８を吸引保持し、クランプ１９で環状フレームＦをクランプして固定する。

次いで、金属板６０と一体となったウエーハＷの表面Ｗ１の第１のストリートＳ１に対応する領域にウエーハＷの切削に適した切削ブレード２８の切刃（電鋳ブレード）５０を位置づけて、逃げ溝６４に達する深さでウエーハＷのみを切削する。

ストリートピッチずつ切削ブレード２８をインデックス送りして第１のストリートＳ１を全て切削する。次いで、チャックテーブル１８を９０度回転して第２のストリートＳ２を全て切削する。

図１１に示した金属板切削工程と図１２に示したウエーハ切削工程を全てのストリートＳ１，Ｓ２に沿って実施することにより、一体化ウエーハ６８を裏面に金属片が配設された個々のデバイスＤに分割することができる。

上述した実施形態では、図１１に示した金属板切削工程を図１２に示したウエーハ切削工程よりも先に実施しているが、本発明ではこの順序を入れ替えてもよい。即ち、図１３（Ａ）に示すように、切削ブレード２８の切刃（電鋳ブレード）５０を使用して逃げ溝６４に達する深さでウエーハＷのみを切削するウエーハ切削工程を実施してから、図１３（Ｂ）に示すように全体が切刃からなるレジンブレード５６を使用して逃げ溝６４に達する深さで金属板６０のみを切削する金属板切削工程を実施してもよい。

尚、この変形例の場合には、金属板６０の切削完了後に分割された個々のデバイスＤが飛び散らないように、ウエーハＷの表面を支持部材で支持する。即ち、図１２（Ａ）に示すような外周部が環状フレームＦに装着されたダイシングテープＴに金属板６０を貼着して支持する。

上述した実施形態では、逃げ溝６４を金属板６０に形成しているが、ウエーハＷの裏面から赤外線カメラを備えたアライメント手段を用いてストリートを検出してウエーハＷの裏面Ｗ２に逃げ溝を形成するようにしてもよい。この場合には、金属板６０切削時のアライメントとなる目印が金属板６０に形成されていないため、通常のチャックテーブル１８の構成ではアライメントが困難である。

そこでこの場合には、チャックテーブル１８に代わって透明チャックテーブルを採用し、チャックテーブルの下側からウエーハＷのストリートＳ１，Ｓ２を撮像して金属板６０切削時のアライメントを実施するようにすればよい。

また、図１に示した切削装置２を使用して上述した実施形態を実施する場合には、図１１（Ａ）に示した切削ブレード５６をスピンドル２６から取り外して図１２（Ａ）に示した切削ブレード２８をスピンドル２６に装着する必要があるが、スピンドルを二つ有する２スピンドルタイプの切削装置により本発明を実施するようにすれば、切削ブレードの交換が必要なく生産効率を向上することができる。

上述した本発明の実施形態によると、ウエーハＷの裏面又は金属板６０の上面６０ａに切削ブレードの接触を避ける逃げ溝６４を形成してから、ウエーハＷの裏面を金属板６０の上面６０ａに貼り合わせて一体化ウエーハ６８を形成する。

そして、金属板６０を切削する際は金属の切削に適した切削ブレード（レジンブレード）５６で金属板６０のみを切削し、ウエーハＷを切削する際にはウエーハＷの切削に適した切刃（電鋳ブレード）５０を有する切削ブレード２８でウエーハＷのみを切削するようにしたので、デバイスの品質を低下させることがないとともに、金属板６０とウエーハＷとを同一のブレードで切削することがないので切削ブレードの寿命を低下させることがない。

２切削装置
１８チャックテーブル
２４切削手段（切削ユニット）
２６スピンドル
２８切削ブレード
５０切刃（電鋳ブレード）
５６切削ブレード（レジンブレード）
Ｗウエーハ
６０金属板
６４逃げ溝
６８一体化ウエーハ
７０，７１切削溝

Claims

格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域にそれぞれデバイスが形成されたウエーハの裏面に金属板が貼着されて一体化されたウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法であって、
金属板の上面の該分割予定ラインに対応する領域に切削ブレードの切刃が逃げる逃げ溝を形成する逃げ溝形成工程と、
該逃げ溝がウエーハの分割予定ラインに整列するように該金属板をウエーハに対して位置づけて、ウエーハの裏面を該金属板の上面に貼着して一体化する一体化工程と、
ウエーハと一体になった該金属板の下面の該分割予定ラインに対応する領域に該金属板の切削に適した切削ブレードの切刃を位置づけて、前記逃げ溝に達する深さで該金属板のみを切削する金属板切削工程と、
該金属板と一体となったウエーハの表面の該分割予定ラインに対応する領域にウエーハの切削に適した切削ブレードの切刃を位置づけて、前記逃げ溝に達する深さでウエーハのみを切削するウエーハ切削工程と、
を具備したことを特徴とするウエーハの加工方法。
格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域にそれぞれデバイスが形成されたウエーハの裏面に金属板が貼着されて一体化されたウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法であって、
ウエーハの裏面の該分割予定ラインに対応する領域に切削ブレードの切刃が逃げる逃げ溝を形成する逃げ溝形成工程と、
ウエーハの外径と該金属板の外径とを対応させてウエーハの裏面を該金属板の上面に貼着して一体化する一体化工程と、
ウエーハと一体になった該金属板の下面の該分割予定ラインに対応する領域に該金属板の切削に適した切削ブレードの切刃を位置づけて、前記逃げ溝に達する深さで該金属板のみを切削する金属板切削工程と、
該金属板と一体となったウエーハの表面の該分割予定ラインに対応する領域にウエーハの切削に適した切削ブレードの切刃を位置づけて、前記逃げ溝に達する深さでウエーハのみを切削するウエーハ切削工程と、
を具備したことを特徴とするウエーハの加工方法。
該金属板切削工程の後に該ウエーハ切削工程を実施する場合には、該金属板切削工程の後に該金属板の下面側を支持部材で支持して該ウエーハ切削工程を遂行する請求項１又は２記載のウエーハの加工方法。
該ウエーハ切削工程の後に該金属板切削工程を実施する場合には、該ウエーハ切削工程の後に該ウエーハの表面側を支持部材で支持して該金属板切削工程を遂行する請求項１又は２記載のウエーハの加工方法。
ウエーハの切削に適した該切削ブレードは、ダイアモンド砥粒をニッケルめっきで固定した電鋳ブレードから構成され、
該金属板の切削に適した該切削ブレードは、ダイアモンド砥粒をレジンボンドで固定したレジンブレードから構成される請求項１〜４の何れかに記載のウエーハの加工方法。