JP2011124263A

JP2011124263A - ウエーハの加工方法

Info

Publication number: JP2011124263A
Application number: JP2009278355A
Authority: JP
Inventors: Akiji Daii; 暁治台井; Yoshikazu Kobayashi; 義和小林
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2009-12-08
Filing date: 2009-12-08
Publication date: 2011-06-23
Anticipated expiration: 2029-12-08
Also published as: JP5553586B2

Abstract

【課題】ウエーハの外周に欠けが生じさせないと共にダイシングテープが溶融してチャックテーブルに付着することを防止可能なウエーハの加工方法を提供する。
【解決手段】デバイス領域１７と、該デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９とを表面に有するウエーハ１１の加工方法であって、保護テープ貼着工程と、デバイス領域１７と該外周余剰領域１９との境界部にリング状の切削溝２０を形成し、該外周余剰領域１９を補助リングとして残存させる補助リング形成工程と、裏面を研削して、ウエーハ１１を所定の厚さに形成する裏面研削工程と、環状フレームにダイシングテープＴを貼着してウエーハ１１を支持し、該保護テープＴを剥離してウエーハ１１を該ダイシングテープＴに移し替える移し替え工程と、ウエーハ１１の該分割予定ラインにレーザビームを照射してウエーハ１１を個々のデバイスに分割するレーザ加工工程と、を具備したことを特徴とする。
【選択図】図９

Description

本発明は、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に関する。

ＩＣ，ＬＳＩ等のデバイスが格子状に形成された分割予定ラインによって区画された領域にそれぞれ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有する半導体ウエーハは、裏面が研削されて所定の厚さに薄化された後、ダイシング装置（切削装置）によって分割予定ラインに沿って切削することにより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、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。

ところで、半導体ウエーハには、半導体ウエーハ前半プロセス中におけるウエーハの割れや発塵防止のために、ウエーハの外周に面取り部が形成されている。よって、ウエーハの裏面を研削してウエーハを薄化すると、ウエーハの外周に形成された面取り部が鋭利なナイフエッジ状になり、ウエーハが破損し易くなると共にオペレーターがナイフエッジで負傷する恐れがあるという問題がある。そこで、ウエーハの裏面を研削する前にウエーハの外周に形成された面取り部を除去する技術が特許第３５１５９１７号公報で提案されている。

ウエーハの切削は通常切削ブレードによる切削加工で実施するが、切削加工に換えて、レーザ加工により半導体ウエーハを個々のデバイスに分割する方法も実用に供されている。このレーザ加工方法では、薄く形成されたウエーハの裏面にダイシングテープを貼着してウエーハを環状フレームに移し変えた後、レーザ加工装置のチャックテーブルに環状フレームで支持されたウエーハを保持し、分割予定ラインにレーザビームを照射してレーザ加工溝を形成する。

特許第３５１５９１７号公報

しかし、ウエーハの外周から面取り部を除去するために、特許文献１に開示されたようにウエーハの表面に切削ブレードの切刃を位置づけてウエーハを切削すると、ウエーハの表面に形成されたデバイスが切削屑で汚染されるという問題がある。

また、ウエーハの外周を円形に切削して面取り部を除去すると、ウエーハの外周が垂直な断面に形成されることから、研削工程でウエーハの裏面を研削するとウエーハの外周が研削砥石の衝撃を受け欠けが生じ易いという問題がある。

ウエーハの分割をレーザ加工で行う場合には、レーザ加工時に、ウエーハの外周をオーバーランしたレーザビームがダイシングテープに照射されると、ダイシングテープが溶融されてチャックテーブルに付着し、チャックテーブルを汚染するとともに環状フレームで支持されたウエーハをチャックテーブルから搬出することが困難になるという問題がある。

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、ウエーハの外周に欠けを生じさせないとともにダイシングテープが溶融してチャックテーブルに付着することを防止可能なウエーハの加工方法を提供することである。

本発明によると、複数のデバイスが格子状に形成された分割予定ラインによって区画された領域に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有するウエーハの加工方法であって、保護テープをウエーハの表面に貼着する保護テープ貼着工程と、チャックテーブルで該保護テープ側を吸引保持してウエーハの裏面から該デバイス領域と該外周余剰領域との境界部に切削ブレードを位置づけてウエーハを切削してリング状の切削溝を形成し、該外周余剰領域を補助リングとして残存させる補助リング形成工程と、ウエーハの該デバイス領域に対応する裏面と該外周余剰領域に対応する裏面を研削して、ウエーハを所定の厚さに形成する裏面研削工程と、ウエーハの裏面とウエーハを囲繞する開口部を有する環状フレームにダイシングテープを貼着してウエーハを環状フレームで支持し、該保護テープをウエーハの表面から剥離して該デバイス領域と該外周余剰領域とを有するウエーハを該ダイシングテープに移し替える移し替え工程と、ウエーハの該分割予定ラインにレーザビームを照射してウエーハを個々のデバイスに分割するレーザ加工工程と、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。

本発明によると、ウエーハの表面に保護テープを貼着した後、ウエーハの裏面からデバイス領域と外周余剰領域の境界部に切削ブレードを位置づけてウエーハを切削してリング状の切削溝を形成し、デバイス領域と外周余剰領域とを分離して外周余剰領域を補助リングとして残存させるので、ウエーハの表面を切削屑により汚染することがない。

また、外周余剰領域がデバイス領域を囲繞したまま保護テープに貼着された状態でウエーハの裏面を研削するので、研削砥石の衝撃はウエーハのデバイス領域の外周エッジ部分で緩和され、ウエーハの外周に欠けを生じさせることがない。

更に、ウエーハの分割予定ラインにレーザビームを照射してレーザビームがデバイス領域をオーバーランしても補助リングによってダイシングテープが守られて、ダイシングテープが溶融してチャックテーブルに付着し、チャックテーブルを汚染したり環状フレームに支持されたウエーハをチャックテーブルから搬出することが困難になるという問題を解決できる。

保護テープ貼着工程を示す斜視図である。チャックテーブルでウエーハを保持するウエーハ保持工程を示す斜視図である。切削ブレードでデバイス領域と外周余剰領域との境界部を円形に切削する補助リング形成工程を示す斜視図である。補助リング形成工程を示す断面図である。裏面研削工程を示す斜視図である。裏面研削工程後のウエーハの断面図である。ウエーハ支持工程の説明図である。保護テープ剥離工程を示す説明図である。レーザ加工工程の説明図である。レーザビーム照射ユニットのブロック図である。外周余剰領域（補助リング）剥離工程の説明図である。ピックアップ工程の説明図である。

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に示した半導体ウエーハ１１は、例えば厚さが７００μｍのシリコンウエーハからなっており、表面１１ａに複数の分割予定ライン（ストリート）１３が格子状に形成されているとともに、該複数の分割予定ライン１３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１５が形成されている。

このように構成されたウエーハ１１は、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。また、ウエーハ１１の外周にはシリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。

本発明のウエーハ加工方法では、ウエーハ１１の表面１１ａに形成されたデバイス１５を保護するために、図１に示すようにウエーハ１１の表面１１ａに保護テープ２３が貼着される。この保護テープ２３は、紫外線を照射することにより粘着力が低下する粘着層を有する保護テープ、即ち紫外線硬化型保護テープである。

次いで、図２に示すように切削装置のチャックテーブル１０で保護テープ２３側を吸引保持し、デバイス領域１７と外周余剰領域１９との境界部を切削してリング状の切削溝を形成する補助リング形成工程を実施する。

この補助リング形成工程では、図３に示すようにチャックテーブル１０で保護テープ２３側が吸引保持されるため、ウエーハ１１の裏面１１ｂが露出する。切削ユニット１２のスピンドルハウジング１４中に回転可能に収容されたスピンドル１６の先端には切削ブレード１８が装着されており、切削ブレード１８は図示しないモータにより矢印Ａ方向に高速で回転される。

そして、ウエーハ１１のデバイス領域１７と外周余剰領域１９との境界部に対応するウエーハ１１の裏面１１ｂに高速回転している切削ブレード１８を位置付け、チャックテーブル１０を矢印Ｂ方向に低速で回転させながらデバイス領域１７と外周余剰領域１９との境界部を図４に示すように保護テープ２３に至る深さまで切削してリング状の切削溝２０を形成し、外周余剰領域１９を補助リングとして残存させる（補助リング形成工程）。図４において２２は面取り部を示している。

切削ブレード１８でウエーハ１１のデバイス領域１７と外周余剰領域１９の境界部を円形に切削する補助リング形成工程では、ウエーハの切削屑が飛散するが、ウエーハ１１の表面１１ａは保護テープ２３で保護されているため、ウエーハ１１の表面が切削屑により汚染されることがない。

補助リング形成工程を実施後、研削装置を用いてウエーハ１１の裏面１１ｂを研削する裏面研削工程を実施する。即ち、図５に示すように、研削装置のチャックテーブル２４で保護テープ２３側を吸引保持し、円形分離溝２０が形成されたウエーハ１１の裏面１１ｂを露出させる。

図５において、研削装置のスピンドル２８の先端部にはホイールマウント３０が固定されており、このホイールマウント３０には研削ホイール２６がねじ３１で装着されている。研削ホイール２６は、環状基台３２の自由端部に例えば粒径０．３〜１．０μｍのダイアモンド砥粒をビトリファイドボンド等で固めた複数の研削砥石３４が固着されて構成されている。

この裏面研削工程では、チャックテーブル２４を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２６をチャックテーブル２４と同一方向に、即ち矢印ｂ方向に６０００ｒｐｍで回転させると共に、図示しない研削ユニット送り機構を作動して研削砥石３４をウエーハ１１の裏面１１ｂに接触させる。

そして、研削ホイール２６を所定の研削送り速度（例えば３〜５μｍ／秒）で下方に所定量研削送りして、ウエーハ１１のデバイス領域１７及び外周余剰領域１９に対応する裏面１１ｂを研削する。図示しない接触式の厚み測定ゲージによってウエーハ１１の厚みを測定しながらウエーハ１１を所望の厚み、例えば５０μｍに仕上げる。

裏面研削の終了した状態のウエーハ１１の断面図が図６に示されている。本実施形態の裏面研削工程では、外周余剰領域１９を保護テープ２３に貼着したまま研削を遂行するため、研削砥石３４が当たる外周余剰領域１９のエッジ部分は衝撃を受けて欠けが生じ易くなるが、デバイス領域１７のエッジ部分は外周余剰領域１９が存在するため、研削砥石３４の衝撃が緩和されてデバイス領域１７の外周に欠けが生じることがない。

ウエーハ１１が薄く研削されると、面取り部２２は符号２２ａで示すようにナイフエッジ形状となり欠けが生じ易いが、外周余剰領域１９は後で廃棄されるため問題となることはない。

裏面研削工程実施後、ウエーハ１１をダイシングテープＴを介して環状フレームＦで支持するウエーハ支持工程を実施する。このウエーハ支持工程は、図７に示すように外周部分が環状フレームＦに貼着されているダイシングテープＴに、表面１１ａに保護テープ２３が貼着されている状態のウエーハ１１の裏面１１ｂを貼着することにより実施する。

ダイシングテープＴは、好ましくは紫外線を照射することにより粘着力が低下する粘着層を有する粘着テープ、即ち紫外線硬化型粘着テープである。ウエーハ支持工程を実施したことにより、ウエーハ１１はダイシングテープＴを介して環状フレームＦで支持されたことになる。

ウエーハ１１をダイシングテープＴを介して環状フレームＦで支持した後、保護テープ２３の裏面側から紫外線を照射して保護テープ２３の粘着力を低下させてから、図８に示すように保護テープ２３をウエーハ１１から剥離する。

図７に示すウエーハ支持工程と図８に示す保護テープ剥離工程とを合わせた工程を、デバイス領域１７と外周余剰領域１９を有するウエーハ１１をダイシングテープＴに移し替える移し替え工程と称する。

次いで、ウエーハ１１の分割予定ラインに沿ってレーザ加工溝を形成するレーザ加工工程を実施する。このレーザ加工工程を図９及び図１０を参照して説明する。図１０を参照すると、レーザ加工装置のレーザビーム照射ユニット３５は、ＹＡＧレーザ又はＹＶＯ４レーザを発振するレーザ発振器３７と、繰り返し周波数設定手段３９と、パルス幅調整手段４１と、パワー調整手段４３とを含んでいる。

レーザビーム照射ユニット３５のパワー調整手段４３により所定パワーに調整されたパルスレーザビームは、集光器４５のミラー４７で反射され、更に集光用対物レンズ４９によって集光されてチャックテーブル５１に保持されているウエーハ１１に照射される。

本実施形態のレーザ加工方法では、図９に示すように、ウエーハ１１に対して吸収性を有する波長のパルスレーザビームを集光器４５で集光してウエーハ１１の分割予定ラインに照射しつつ、チャックテーブル５１（図１０参照）を矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動させる。

この時、集光器４５から照射されるレーザビームは多少オーバーランしてリング状の外周余剰領域（補助リング）１９に照射される。その結果、ウエーハ１１には分割予定ライン１３に沿ってレーザ加工溝５３が形成される。

第１の方向に伸長する全てのストリート１３に沿ってレーザ加工溝５３を形成したら、チャックテーブル５１を９０度回転する。次いで、第１の方向と直交する第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って同様なレーザ加工溝５３を形成する。その結果、ウエーハ１１には全ての分割予定ライン１３に沿ってレーザ加工溝５３が形成される。

本実施形態のレーザ加工工程は、例えば以下の条件で実施する。

光源：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４レーザ
波長：３５５ｎｍ
出力：１Ｗ
パルス幅：４０ｎｓ
集光スポット径：φ５μｍ
繰り返し周波数：５０ｋＨｚ
送り速度：１００ｍｍ／ｓ
入射面：パターン面（表面）

レーザ加工工程実施後、ダイシングテープＴの下方にリング状の外周余剰領域１９に対応する形状の紫外線照射器を配設して、リング状の外周余剰領域１９に対応する領域のダイシングテープＴに紫外線を照射してこの領域の粘着力を低減する。そして、図１１に示すようにダイシングテープＴからリング状の外周余剰領域（補助リング）１９を剥離する。

リング状の外周余剰領域１９が剥離されたウエーハ１１は、次いでデバイスピックアップ工程に供され、個々のデバイス１５がダイシングテープＴからピックアップされる。デバイスピックアップ工程では、図１２に示すようなテープ拡張装置４２によりダイシングテープＴを半径方向に拡張し、ウエーハ１１をレーザ加工溝５３に沿って個々のデバイス１５に分割し、更にピックアップしようとするデバイス間の間隙を広げてからデバイス１５をピックアップする。

図１２（Ａ）に示すように、テープ拡張装置４２は固定円筒４４と、固定円筒４４の外側に配置された駆動手段により上下方向に移動される移動円筒４６とから構成される。分割済みのウエーハ１１を支持した環状フレームＦを移動円筒４６上に搭載し、クランプ４８で固定する。この時、固定円筒４４の上面と移動円筒４６の上面とは概略同一平面状に保持されている。

図１２（Ａ）で矢印Ａ方向に移動円筒４６を移動すると、移動円筒４６は図１２（Ｂ）に示すように固定円筒４４に対して降下し、それに伴いダイシングテープＴは半径方向に拡張される。

ダイシングテープＴが半径方向に拡張されると、ウエーハ１１のデバイス領域１７は分割予定ライン１３に沿って形成されたレーザ加工溝５３を破断起点にして個々のデバイス１５に分割され、更にピックアップしようとするデバイス間の間隙が広げられる。

次いで、ダイシングテープＴの下側からダイシングテープＴに紫外線を照射すると、ダイシングテープＴの粘着力が低下する。よって、ピックアップ装置５０による個々のデバイス１５のピックアップ作業を容易に且つ円滑に行うことができる。

１０チャックテーブル
１１半導体ウエーハ
１２切削ユニット
１５デバイス
１７デバイス領域
１８切削ブレード
１９外周余剰領域
２０リング状切削溝
２２面取り部
２３保護テープ
２４チャックテーブル
２６研削ホイール
３４研削砥石
３５レーザビーム照射ユニット
Ｔダイシングテープ
Ｆ環状フレーム
４２テープ拡張装置
４５集光器
５０ピックアップ装置

Claims

複数のデバイスが格子状に形成された分割予定ラインによって区画された領域に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有するウエーハの加工方法であって、
保護テープをウエーハの表面に貼着する保護テープ貼着工程と、
チャックテーブルで該保護テープ側を吸引保持してウエーハの裏面から該デバイス領域と該外周余剰領域との境界部に切削ブレードを位置づけてウエーハを切削してリング状の切削溝を形成し、該外周余剰領域を補助リングとして残存させる補助リング形成工程と、
ウエーハの該デバイス領域に対応する裏面と該外周余剰領域に対応する裏面を研削して、ウエーハを所定の厚さに形成する裏面研削工程と、
ウエーハの裏面とウエーハを囲繞する開口部を有する環状フレームにダイシングテープを貼着してウエーハを環状フレームで支持し、該保護テープをウエーハの表面から剥離して該デバイス領域と該外周余剰領域とを有するウエーハを該ダイシングテープに移し替える移し替え工程と、
ウエーハの該分割予定ラインにレーザビームを照射してウエーハを個々のデバイスに分割するレーザ加工工程と、
を具備したことを特徴とするウエーハの加工方法。