JP2012059985A - ウェーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外周にリング状の補強部を残して中央部分が薄く研削されたウェーハをダイシング加工時のハンドリング性を損なうことなく個々のデバイスに分割する。
【解決手段】デバイスが分割予定ラインによって区画されたデバイス領域１０が外周余剰領域に囲繞されて表面が構成されるウェーハ１を個々のデバイスに分割する場合において、デバイス領域１０の裏側を研削してその外周側にリング状補強部１３を形成し、ウェーハ１の裏面にダイシングテープ４を貼着し表面側からレーザービーム６１ａを照射してデバイスに分割するとともにリング状補強部１３に分解起点を形成し、ダイシングテープ４を拡張して分解起点を起点としてリング状補強部１３を分解してデバイス領域１０から分離すると共に隣り合うデバイス間の間隔を広げる。ウェーハを個々のデバイスに分割する際にはリング状補強部１３が残存しているため、分割加工時のハンドリング性を損なうことがない。
【選択図】図７

Description

本発明は、レーザービームの照射によりウェーハを個々のデバイスに分割する加工方法に関する。

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ェーハの表面に格子状に配列されたストリートとよ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、半導体ウェ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、半導体ウェーハが個々の半導体チップ（デバイス）に分割される。

分割されるウェーハは、ストリートに沿って切削する前に裏面を研削して所定の厚みに形成される。近年は、電気機器の軽量化、小型化を達成するために、ウェ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ェーハは、紙のように腰がなくなって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、ウェーハのデバイス領域に対応する裏面のみを研削し、デバイス領域を囲繞する外周余剰領域に対応するウェーハの裏面にリング状の補強部を形成する研削方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。

また、このようにして裏面の外周にリング状の補強部が形成されたウェーハをストリート（分割予定ライン）に沿って分割する方法として、リング状の補強部を除去した後、ウェ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（例えば特許文献２参照）。

特開２００７−１７３４８７号公報 特開２００７−１９３７９号公報

しかし、リング状の補強部が除去されたウェーハは、ダイシング時のハンドリングで破損し易いという問題が生じる。したがって、裏面の外周にリング状の補強部が形成されたウェーハを個々のデバイスに分割する際には、リング状の補強部をどのタイミングで取り除くべきかが問題となる。

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、外周にリング状の補強部を残して中央部分が薄く研削されたウェーハを、ダイシング加工時のハンドリング性を損なうことなく個々のデバイスに分割可能なウェーハの加工方法を提供することである。

本発明は、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画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ウェーハを個々のデバイスに分割するウェーハの加工方法に関するもので、以下の工程により構成される。
（１）ウェーハのデバイス領域に対応する裏面を研削して所定の厚みに研削すると共に外周余剰領域に対応する裏面にリング状の補強部を形成するウェーハ研削工程、
（２）ウェーハの裏面にダイシングテープを貼着すると共にウェーハを収容する開口部を有するダイシングフレームにダイシングテープの外周部を貼着して、ウェーハをダイシングフレームで支持するウェーハ支持工程、
（３）ウェーハのデバイス領域に対応する裏面を吸引保持するデバイス領域保持部と、リング状の補強部を支持するリング状補強部支持部とを有するチャックテーブルにダイシングフレームで支持されたウェーハを保持するウェーハ保持工程、
（４）ウェーハの表面側から分割予定ラインに沿ってレーザービームを照射してアブレーション加工を施すことによってウェーハを個々のデバイスに分割すると共に、リング状の補強部に分解起点を形成するアブレーション加工工程、
（５）ダイシングテープを拡張することによって、分解起点を起点としてリング状の補強部を分解してデバイス領域から分離すると共に、隣り合うデバイス間の間隔を広げるエキスパンド工程、
（６）ダイシングテープから個々のデバイスをピックアップするピックアップ工程。

本発明では、ウェーハを個々のデバイスに分割するアブレーション工程においてリング状補強部に分解起点を形成し、隣り合うデバイス間の間隔を広げるエキスパンド工程においてリング状補強部をデバイス領域から分離させることとしたため、ウェーハを個々のデバイスに分割する際にはリング状補強部が残存している。したがって、ウェーハの分割加工時のハンドリング性を損なうことなく個々のデバイスに分割することができる。また、リング状補強部をデバイス領域から分離する工程がエキスパンド工程で行われ、リング状補強部を分離するための独立した工程が不要であるため、生産性が高い。

ウェーハの一例を示す平面図である。 ウェーハの表面に保護テープを貼着した状態を略示的に示す断面図である。 ウェーハのデバイス領域の裏面を研削する状態を示す斜視図である。 ウェーハのデバイス領域の裏面に凹部が形成されその外周側にリング状補強部が形成された状態を略示的に示す断面図である。 ウェーハの裏面にダイシングテープを貼着した状態を略示的に示す断面図である。 レーザー加工装置のチャックテーブルにウェーハを保持した状態を略示的に示す断面図である。 ウェーハにアブレーション加工を施す状態を略示的に示す断面図である。 アブレーション加工が施されたウェーハを示す平面図である。 隣り合うデバイス間の間隔が広がった状態を示す断面図である。 デバイスをピックアップする状態を略示的に示す断面図である。

図１に示すウェーハ１は、例えばシリコンウェーハ、ガリウム砒素、シリコンカーバイド等の半導体ウェーハや、サファイア系の無機材料基板のウェーハであり、その表面１ａには、複数のデバイスＤが分割予定ラインＬによって区画されたデバイス領域１０と、デバイス領域１０を囲繞しデバイスが形成されていない外周余剰領域１１とを有している。すなわち、デバイス領域１０は、製品化されるチップが存在する領域であり、外周余剰領域１１は、製品化されるチップが存在しない領域である。

以下では、ウェーハ１のデバイス領域１０の裏側にあたる部分を研削してその周囲に研削部分よりも肉厚のリング状補強部を形成し、その後、デバイス領域１０を分割予定ラインＬに沿ってレーザー加工により切断して分割し、さらにリング状補強部をデバイス領域から分離し、個々のデバイスをピックアップする方法について説明する。

（１）ウェーハ研削工程
最初に、図２に示すように、デバイスを保護するための保護テープ２をウェーハ１の表面１ａに貼着する。そして、例えば図３に示す研削装置３を用いて、表面１ａに保護テープ２が貼着されたウェーハ１の裏面１ｂを研削する。

この研削装置３は、ウェーハを保持して回転可能なチャックテーブル３０と、チャックテーブル３０に保持されたウェーハを研削する研削手段３１とを備えている。研削手段３１は、鉛直方向の軸心を有する回転軸３１０と、回転軸３１０の下端に装着された研削ホイール３１１とを備えており、研削ホイール３１１の下面には研削砥石３１２が円環状に複数固着されている。

チャックテーブル３０においては保護テープ２側が保持され、裏面１ｂ側が露出した状態となる。そして、チャックテーブル３０を矢印Ａの方向に例えば３００ＲＰＭの回転速度で回転させるとともに、回転軸３１０を例えば６０００ＲＰＭの回転速度で回転させながら研削手段３１を降下させ、回転する研削砥石３１２を裏面１ｂに接触させる。このとき、研削砥石３１２は、ウェーハ１の裏面１ｂのうち、表面１ａのデバイス領域１０の裏側の部分のみに接触させ、それよりも外周側には接触させないようにする。また、チャックテーブル３０の回転中心と研削砥石３１１の回転中心とは偏心しており、研削砥石３１１が常にウェーハ１の回転中心に接触するようにする。そうすると、図３及び図４に示すように、研削が行われた部分が所定の厚みに形成されて凹部１２が形成され、その外周側、すなわち外周余剰領域１１に対応する裏面には、研削部分よりも肉厚のリング状補強部１３が形成される。例えば、直径８インチのウェーハの場合、デバイス領域１０の厚みは５０μｍ、リング状補強部１３の厚みは６００μｍ程度である。

（２）ウェーハ支持工程
次に、図５に示すように、ウェーハ１の裏面１ｂにダイシングテープ４を貼着する。ダイシングテープ４の外周部には、リング状に形成されたダイシングフレーム５が貼着される。ダイシングフレーム５には開口部５０が形成されており、ダイシングテープ４が開口部５０を塞ぎ、その塞がれた部分にウェーハ１が貼着されることにより、ウェーハ１がダイシングフレーム５によって支持される。

（３）ウェーハ保持工程
裏面１ｂにダイシングテープ４が貼着されダイシングフレーム５に支持されたウェーハ１は、図６に示すように、表面１ａから保護テープ２が剥離され、レーザー加工装置６のチャックテーブル６０に保持される。このチャックテーブル６０は、ウェーハ１のデバイス領域１０に対応する裏面を吸引保持するデバイス領域保持部６００と、リング状補強部１３を支持するリング状補強部支持部６０１とを有している。デバイス領域保持部６００は、図示しない吸引源に連通し、リング状補強部支持部６０１よりも上方に突出しており、ウェーハ１の裏面側を吸引すると、凹部１２にデバイス領域保持部６００が収容された状態となり、ウェーハ１が保持される。このとき、ダイシングテープ４は、デバイス領域支持部６００と凹部１２との間に挟まれた状態で保持される。

（４）アブレーション工程
図７に示すように、レーザー加工装置６には、レーザービームを下方に照射する照射ヘッド６１を備えており、表面１ａが露出した状態でチャックテーブル６０にウェーハ１が保持されると、チャックテーブル６と照射ヘッド６１とが水平方向に相対移動しながら、表面１ａ側から図１に示した分割予定ラインＬに沿ってレーザービーム６１ａが照射される。

アブレーション工程では、最初にリング状補強部１３の分割予定ラインＬの上方に照射ヘッド６１を位置付けた状態でレーザービーム６１ａの照射を開始し、チャックテーブル６０をＸ方向に移動させながら、デバイス領域１０にも同様にレーザービーム６１ａを照射し、さらに、デバイス領域１０を通過したレーザービーム６１ａをリング状補強部１３に照射する。リング状補強部１３及びデバイス領域１０におけるレーザービーム６１ａの厚さ方向の集光位置は、表面１ａの近傍とする。このように、レーザービーム６１ａを表面１ａ近傍に集光させ、分割予定ラインＬの一端から他端にかけて表面１ａ側に一連のアブレーション領域１４を形成する。このような加工を、すべての分割予定ラインＬについて行う。

こうして、分割予定ラインＬに沿ってデバイス領域１０及びリング状補強部１３の表面近傍にレーザービームを集光すると、デバイス領域１０については、アブレーション領域１４がすべての分割予定ラインＬに沿って表裏を貫通し、図８に示すように、分割予定ラインＬに沿ってアブレーション溝１４ａが縦横に形成され、アブレーション溝１４ａが形成されることによって個々のデバイスＤごとのチップに分割される。

一方、図７に示したように、リング状補強部１３は、デバイス領域１０よりも厚く形成されているため、アブレーション領域１４がリング状補強部１３を貫通せず、切断されずにハーフカットされた溝となる。ハーフカットされた溝は、図８において太線で示した分解起点１４ｂであり、この分解起点１４ｂは、デバイス領域１０に形成されたアブレーション溝１４ａの延長線上に形成されている。分解起点１４ｂは、表面側に形成され裏面まで貫通しない溝であり、後のエキスパンド工程においてリング状補強部１３を分解する際の起点となるものである。アブレーション溝１４ａと分解起点１４ｂとは集光深さが同じであるため、生産性を低下させることなく一連のアブレーション加工によって形成することができる。

（５）エキスパンド工程
図８に示したように、デバイス領域１０が個々のチップに分割され、リング状補強部１３に分解起点１４ｂが形成されると、その後、ダイシングフレーム５に支持され全体としてウェーハ１の形状を維持した複数のデバイスＤを、図７に示したチャックテーブル６０から取り外す。そして、図９に示すように、ダイシングテープ４を面方向（図９におけるＣ方向）に拡張することにより、隣り合うデバイス間の間隔を広げる。また、このとき、分解起点１４ｂを起点としてリング状補強部１３が分解されてデバイス領域１０から分離される。このように、デバイス間の間隔を広げることとリング状補強部１３を分離させることとを同時に行うことができるため、生産性が高い。

（６）ピックアップ工程
次に、デバイス間の間隔を広がった状態で、個々のデバイスＤのピックアップを行う。例えば、図１０に示すように、コレット７を降下させてデバイスＤを吸着し、コレット７を上昇させることによりデバイスＤをダイシングテープ４から剥離しピックアップし、所定の位置に運ぶ。なお、ダイシングテープ４として紫外線硬化型のテープを使用した場合は、ピックアップの前にダイシングテープ４に紫外線を照射して粘着力を低下させることにより、ピックアップをより円滑に行うことができる。

以上のように、ウェーハを個々のデバイスに分割するアブレーション工程においてリング状補強部に分解起点を形成し、隣り合うデバイス間の間隔を広げるエキスパンド工程においてリング状補強部をデバイス領域から分離させるため、ウェーハを個々のデバイスに分割する際にはリング状補強部が残存している。したがって、分割加工時のハンドリング性を損なうことなくウェーハを個々のデバイスに分割することができる。また、リング状補強部の分離は、デバイス間の間隔を広げるエキスパンド工程において行うことができ、リング状補強部の分離のための独立した工程が不要であるため、生産性が高い。

１：ウェーハ
１ａ：表面
１０：デバイス領域 Ｌ：分割予定ライン Ｄ：デバイス
１１：外周余剰領域
１ｂ：裏面
１２：凹部 １３：リング状補強部
１４：アブレーション領域 １４ａ：アブレーション溝 １４ｂ：分解起点
２：保護テープ
３：研削装置
３０：チャックテーブル
３１：研削手段 ３１０：回転軸 ３１１：研削ホイール ３１２：研削砥石
４：ダイシングテープ ５：ダイシングフレーム ５０：開口部
６：レーザー加工装置
６０：チャックテーブル ６００：デバイス領域保持部 ６０１：リング状補強部支持部
６１：照射ヘッド ６１ａ：レーザービーム
７：コレット

Claims (1)

1. 複数のデバイスが分割予定ラインによって区画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ェーハを個々のデバイスに分割するウェーハの加工方法であって、
   ウェーハのデバイス領域に対応する裏面を研削して所定の厚みに研削すると共に外周余
   剰領域に対応する裏面にリング状の補強部を形成するウェーハ研削工程と、
   該ウェーハの裏面にダイシングテープを貼着すると共にウェーハを収容する開口部を有するダイシングフレームに該ダイシングテープの外周部を貼着して、該ウェーハを該ダイシングフレームで支持するウェーハ支持工程と、
   該ウェーハのデバイス領域に対応する裏面を吸引保持するデバイス領域保持部と、該リング状の補強部を支持するリング状補強部支持部とを有するチャックテーブルに該ダイシングフレームで支持されたウェーハを保持するウェーハ保持工程と、
   該ウェーハの表面側から分割予定ラインに沿ってレーザービームを照射してアブレーション加工を施すことによって該ウェーハを個々のデバイスに分割すると共に、該リング状の補強部に分解起点を形成するアブレーション加工工程と、
   該ダイシングテープを拡張することによって、該分解起点を起点として該リング状の補強部を分解して該デバイス領域から分離すると共に、隣り合うデバイス間の間隔を広げるエキスパンド工程と、
   該ダイシングテープから個々のデバイスをピックアップするピックアップ工程と、
   を含むウェーハの加工方法。

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