JP2011187795A

JP2011187795A - ウエーハの加工方法

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Publication number: JP2011187795A
Application number: JP2010052896A
Authority: JP
Inventors: Hideki Takeuchi; 竹内　　秀樹
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2010-03-10
Publication date: 2011-09-22
Anticipated expiration: 2030-03-10
Also published as: JP5473684B2

Abstract

【課題】水を用いないドライプロセスにより環状凸部を除去可能なウエーハの加工方法を提供することである。
【解決手段】裏面中央に形成された円形凹部と該円形凹部を囲繞する環状凸部とを有するウエーハから該環状凸部を除去するウエーハの加工方法であって、ウエーハの表面側又は裏面側から、該円形凹部と該環状凸部との境界部にスクライバチップを所定荷重で当接させるステップと、ウエーハと該スクライバチップとを相対移動させて該境界部に沿った環状罫書き線を形成するステップと、該環状罫書き線が形成されたウエーハに外力を付与して該環状凸部と該円形凹部とを分離するステップと、を具備したことを特徴とする。
【選択図】図１０

Description

本発明は、裏面中央に形成された円形凹部と該円形凹部を囲繞する環状凸部とを有するウエーハから該環状凸部を除去するウエーハの加工方法に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円盤形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切削装置で切削することにより、半導体ウエーハが個々の半導体チップ（デバイス）に分割される。

分割されるウエーハは、ストリートに沿って切削する前に裏面を研削や研磨によって所定の厚さに形成される。近年、電気機器の軽量化、小型化を達成するために、ウエーハの厚さをより薄く、例えば５０μｍ程度にすることが要求されている。

このように薄く形成されたウエーハは取り扱いが困難になり、搬送等において破損する恐れがある。そこで、ウエーハのデバイス領域に対応する裏面のみを研削して円形凹部を形成し、デバイス領域を囲繞する外周余剰領域に対応するウエーハの裏面に環状補強部（環状凸部）を形成する研削方法が特開２００７−１９４６１号公報で提案されている。

このように裏面の外周に環状凸部が形成されたウエーハをストリート（切削予定ライン）に沿って分割する方法として、環状凸部を除去した後、ウエーハの表面側から切削ブレードで切削する方法が提案されている（特開２００７−１９３７９号公報参照）。

特開２００７−１９４６１号公報特開２００７−１９３７９号公報

ところが、例えば表面に構造体が形成されたＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏ−ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）ウエーハのように水を嫌うウエーハでは、環状凸部を除去するのに研削水や切削水をウエーハに供給しながら加工を遂行する研削方法又は切削方法を用いることができないという問題がある。

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、水を用いないドライプロセスにより環状凸部を除去する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、裏面中央に形成された円形凹部と該円形凹部を囲繞する環状凸部とを有するウエーハから該環状凸部を除去するウエーハの加工方法であって、ウエーハの表面側又は裏面側から、該円形凹部と該環状凸部との境界部にスクライバチップを所定荷重で当接させるステップと、ウエーハと該スクライバチップとを相対移動させて該境界部に沿った環状罫書き線を形成するステップと、該環状罫書き線が形成されたウエーハに外力を付与して該環状凸部と該円形凹部とを分離するステップと、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、円形凹部と環状凸部との境界部にスクライバを用いて環状罫書き線を形成し、該環状罫書き線を分離起点として環状凸部と円形凹部とを分離するため、水を必要とせずにドライプロセスによって環状凸部の除去が可能となる。

半導体ウエーハの表面側斜視図である。表面に保護テープが貼着された半導体ウエーハの裏面側斜視図である。研削装置の外観斜視図である。研削ホイールによって実施される円形凹部研削方法を示す斜視図である。円形凹部研削方法の説明図である。円形凹部研削工程が実施された半導体ウエーハの断面図である。スクライブ加工装置の全体構成図である。スクライバの斜視図である。図８のＩＸ方向矢視図である。図１０（Ａ）は半導体ウエーハの裏面側からスクライバにより円形凹部と環状凸部との境界部に環状罫書き線を形成する様子を示す断面図、図１０（Ｂ）は環状罫書き線が形成された半導体ウエーハの断面図である。半導体ウエーハの裏面に環状フレームに支持された粘着テープを貼着した状態の断面図である。図１２（Ａ）は図１１に示した半導体ウエーハをエキスパンド装置に搭載した状態の断面図、図１２（Ｂ）は粘着テープをエキスパンドして環状凸部を円形凹部から分離した状態の断面図である。図１３（Ａ）は半導体ウエーハの表面側から円形凹部と環状凸部との境界部に環状罫書き線を形成する様子を示す断面図、図１３（Ｂ）はウエーハの表面に環状罫書き線が形成された状態の半導体ウエーハの断面図である。環状押圧部材で保持テーブルに支持された半導体ウエーハから環状凸部を除去する様子を示す断面図である。

以下、本発明実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は所定の厚さに加工される前の半導体ウエーハの斜視図である。図１に示す半導体ウエーハ１１は、例えば厚さが７００μｍのシリコンウエーハから成っており、表面１１ａに複数のストリート１３が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート１３によって区画された複数の領域に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半導体ウエーハ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、半導体ウエーハ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。

半導体ウエーハ１１の表面１１ａには、保護テープ貼着工程により保護テープ２３が貼着される。従って、半導体ウエーハ１１の表面１１ａは保護テープ２３によって保護され、図２に示すように裏面１１ｂが露出する形態となる。

このような半導体ウエーハ１１のデバイス領域１７に対応する裏面に円形凹部を形成し、該円形凹部の外周側に外周余剰領域１９を含む環状凸部（環状補強部）を形成する研削方法について図３乃至図６を参照して説明する。

図３を参照すると、デバイス領域に対応する半導体ウエーハの裏面に円形凹部を形成するのに適した研削装置２の斜視図が示されている。４は研削装置２のハウジングであり、ハウジング４の後方にはコラム６が立設されている。コラム６には、上下方向に伸びる一対のガイドレール８が固定されている。

この一対のガイドレール８に沿って研削ユニット（研削手段）１０が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット１０は、ハウジング１２と、ハウジング１２を保持する支持部１４を有しており、支持部１４が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動される移動基台１６に取り付けられている。

研削ユニット１０は、ハウジング１２中に回転可能に収容されたスピンドル１８と、スピンドル１８の先端に固定されたマウンタ２０と、マウンタ２０にねじ締結され環状に配設された複数の研削砥石を有する研削ホイール２２と、スピンドル１８を回転駆動するサーボモータ２６を含んでいる。

研削装置２は、研削ユニット１０を一対の案内レール８に沿って上下方向に移動するボールねじ２８とパルスモータ３０とから構成される研削ユニット移動機構３２を備えている。パルスモータ３０を駆動すると、ボールねじ２８が回転し、移動基台１６が上下方向に移動される。

ハウジング４の上面には凹部４ａが形成されており、この凹部４ａにチャックテーブル機構３４が配設されている。チャックテーブル機構３４はチャックテーブル３６を有し、図示しない移動機構により図１に示されたウエーハ着脱位置Ａと、研削ユニット１０に対向する研削位置Ｂとの間でＹ軸方向に移動される。３８，４０は蛇腹である。ハウジング４の前方側には、研削装置２のオペレータが研削条件等を入力する操作パネル４２が配設されている。

以上のように構成された研削装置２により、半導体ウエーハ１１のデバイス領域１７に対応する裏面に円形凹部を形成し、外周余剰領域１９に環状凸部を残存させるウエーハの加工方法について以下に簡単に説明する。

図３に示すウエーハ着脱位置Ａに位置付けられたチャックテーブル３６上に、図２に示された保護テープ２３が貼着されたウエーハ１１を保護テープ２３を下にして吸引保持する。次いで、チャックテーブル３６をＹ軸方向に移動して研削位置Ｂに位置付ける。

そして、図４及び図５に示すように、チャックテーブル３６を矢印３７で示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削砥石５２を矢印５３で示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、研削ユニット移動機構３２を駆動して研削ホイール２２の研削砥石５２をウエーハ１１の裏面に接触させる。そして、研削ホイール２２を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りする。

この結果、半導体ウエーハ１１の裏面には、図４及び図６に示すように、デバイス領域１７に対応する領域が研削除去されて所定厚さ（例えば３０μｍ）の円形状の凹部５６が形成されるとともに、外周余剰領域１９に対応する領域が残存されて環状凸部(環状補強部)５８が形成される。

ここで、チャックテーブル３６に保持されたウエーハ１１と研削ホイール２２を構成する研削砥石５２の関係について図５を参照して説明する。チャックテーブル３６の回転中心Ｐ１と研削砥石５２の回転中心Ｐ２は偏心しており、研削砥石５２の外径はウエーハ１１のデバイス領域１７と外周余剰領域１９との境界線６０の直径より小さく、境界線６０の半径より大きい寸法に設定され、環状に配置された研削砥石５２がチャックテーブル３６の回転中心Ｐ１を通過するようになっている。

次に、図７を参照して、半導体ウエーハ１１の円形凹部５６と環状凸部５８との境界部に罫書き線を形成するのに適したスクライブ加工装置２の構成について説明する。スクライブ加工装置６２は、静止基台６４上に搭載されたＸ軸方向に伸長する一対のガイドレール６６を含んでいる。

Ｘ軸移動ブロック６８は、ボール螺子７０及びパルスモータ７２とから構成されるＸ軸送り機構（Ｘ軸送り手段）７４により加工送り方向、即ちＸ軸方向に移動される。Ｘ軸移動ブロック６８上には円筒状支持部材８２を介してチャックテーブル８０が搭載されている。チャックテーブル８０は多孔性セラミックス等から形成された吸着部（吸着チャック）８４を有している。

Ｘ軸送り機構７４は、ガイドレール６６に沿って静止基台６４上に配設されたスケール７６と、スケール７６のＸ座標値を読みとるＸ軸移動ブロック６８の下面に配設された読み取りヘッド７８とを含んでいる。読み取りヘッド７８はスクライブ加工装置６２のコントローラに接続されている。

静止基台６４上には更に、Ｙ軸方向に伸長する一対のガイドレール８８が固定されている。Ｙ軸移動ブロック９０は、ボール螺子９２及びパルスモータ９４とから構成されるＹ軸送り機構（割り出し送り機構）９６によりＹ軸方向に移動される。

Ｙ軸移動ブロック９０にはＺ軸方向に伸長する一対の（一本のみ図示）ガイドレール９８が形成されている。Ｚ軸移動ブロック１００は、図示しないボール螺子とパルスモータ１０２から構成されるＺ軸送り機構１０４によりＺ軸方向に移動される。

Ｚ軸移動ブロック１００には円筒部材１０６が固定されており、円筒部材１０６の先端部（左端部）にスクライバ（スクライブ手段）１０８が装着されている。即ち、円筒部材１０６の左端部にスクライバ１０８のブロック１０９が固定されており、図８に最も良く示されるように、このブロック１０９にＬ形状部材１１０がねじ１１１で取り付け角度を調整可能に取り付けられている。

図８のＩＸ方向矢視図である図９に示すように、Ｌ形状部材１１０にはねじ１１３で第１シャンクホルダー１１２が固定されている。第１シャンクホルダー１１２は半円形状の挿入溝１１２ａを有している。第２シャンクホルダー１１４も半円形状の挿入溝１１４ａを有している。

図９に示すように、第１シャンクホルダー１１２に第２シャンクホルダー１１４を当接し、二つの半円形の挿入溝１１２ａ，１１４ａから形成される丸穴１１５中にスクライバ１０８のスクライバシャンク１１６を挿入し、ねじ１２０を締結することにより、図８に示すようにシャンク１１６が第１及び第２シャンクホルダー１１２，１１４で保持される。スクライバシャンク１１６の先端にはダイヤモンドから形成されたスクライバチップ１１８がろう付けにより固定されている。

図７を再び参照すると、円筒部材１０６にはアライメントユニット（アライメント手段）１２２が搭載されている。アライメントユニット１２２はチャックテーブル８０に保持されたウエーハを撮像する撮像ユニット（撮像手段）１２４を有している。スクライバ１０８のシャンク１１６と撮像ユニット１２４はＸ軸方向に整列して配置されている。

以下、図７に示したようなスクライブ加工装置６２を使用して、半導体ウエーハ１１の円形凹部５６と環状凸部５８との境界部に罫書き線を形成する方法について説明する。スクライブ加工装置６２のチャックテーブル８０で半導体ウエーハ１１に貼着された保護テープ２３側を吸引保持し、図１０（Ａ）に示すように、スクライバ１０８のスクライバチップ１１８をウエーハ１１の裏面側から円形凹部５６と環状凸部５８との境界部に所定荷重で当接させる。

そして、スクライブ加工装置６２のチャックテーブル８０をゆっくりと回転させると、図１０（Ｂ）に示すように円形凹部５６と環状凸部５８との境界部に環状罫書き線１３０が形成される。

このように円形凹部５６と環状凸部５８との境界部に罫書き線１３０を形成してから、図１１に示すように、外周が環状フレーム１３２に貼着された粘着テープ１３４に円形凹部５６が形成された半導体ウエーハ１１の裏面側を貼着する。そして、保護テープ２３を剥離する。

次いで、図１２（Ａ）に示すように、エキスパンド装置１３５の保持テーブル１３６でウエーハ１１の円形凹部５６を粘着テープ１３４を介して保持し、環状フレーム１３２を永久磁石等のフレーム固定手段１３８で固定する。フレーム固定手段１３８は図示しないエアシリンダのピストンロッド１４０に連結されている。

図１２（Ｂ）に示すように、ピストンロッド１４０を矢印Ａ方向に引き落とすと、粘着テープ１３４は半径方向に引き伸ばされ、これに伴い環状凸部５８は環状罫書き線１３０を分離起点としてウエーハ１１のデバイス領域１７から分離される。

図１０に示した環状罫書き線はウエーハ１１の裏面側の円形凹部５６と環状凸部５８との境界部に形成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ウエーハ１１の表面側に環状罫書き線を形成するようにしてもよい。

即ち、図１３（Ａ）に示すように、スクライブ加工装置６２のスクライバチップ１１８をチャックテーブル８０でその裏面側が保持されたウエーハ１１の円形凹部５６と環状凸部５８との境界部に対応する表面側に所定荷重で当接させる。

そして、チャックテーブル８０をゆっくりと回転させると、図１３（Ｂ）に示すように、ウエーハ１１の円形凹部５６と環状凸部５８との境界部に対応するウエーハ１１の表面に環状罫書き線１４２が形成される。尚、本実施形態のスクライブ加工を行う際には、チャックテーブル８０の直径がウエーハ１１の円形凹部５６の直径よりも僅かばかり小さい直径であることが必要である。

このようにウエーハ１１の表面側に環状罫書き線１４２を形成したならば、図１４（Ａ）に示すように、ウエーハ１１の円形凹部５６の直径よりも僅かばかり小さい直径を有する保持テーブル１４６でウエーハ１１の円形凹部５６を保持すると共に、環状押圧部材１４４をウエーハ１１の表面側に押し当てて、矢印Ａ方向に押圧すると、図１４（Ｂ）に示すように、環状凸部５８が環状罫書き線１４２を分離起点としてウエーハ１１のデバイス領域１７から分離される。

２研削装置
１１半導体ウエーハ
１７デバイス領域
１９外周余剰領域
２２研削ホイール
５６円形凹部
５８環状凸部
６２スクライブ加工装置
１１６スクライバシャンク
１１８スクライバチップ
１３０，１４２環状罫書き線
１３４粘着テープ
１３５エキスパンド装置
１３６，１４６保持テーブル
１４４環状押圧部材

Claims

裏面中央に形成された円形凹部と該円形凹部を囲繞する環状凸部とを有するウエーハから該環状凸部を除去するウエーハの加工方法であって、
ウエーハの表面側又は裏面側から、該円形凹部と該環状凸部との境界部にスクライバチップを所定荷重で当接させるステップと、
ウエーハと該スクライバチップとを相対移動させて該境界部に沿った環状罫書き線を形成するステップと、
該環状罫書き線が形成されたウエーハに外力を付与して該環状凸部と該円形凹部とを分離するステップと、
を具備したことを特徴とするウエーハの加工方法。