JP2014179434A

JP2014179434A - ウェーハの分割方法

Info

Publication number: JP2014179434A
Application number: JP2013052011A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Otake; 祐介大武
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2014-09-25

Abstract

【課題】切削ブレードの切削送り速度を低減させずにウェーハの裏面チッピングを極力抑制すること。
【解決手段】本発明のウェーハ（Ｗ）の分割方法は、切削ブレード（４２）をウェーハ（Ｗ）の表面から切り込みウェーハ（Ｗ）の裏面から所定厚みを残して該分割予定ラインに沿って複数の切削溝（４５）を形成する工程の後、ウェーハ（Ｗ）の裏面に貼着された保護テープ（Ｔ）の裏面側に圧縮エアを向けて噴射し、保護テープ（Ｔ）が膨らんで切削溝（４５）を起点にウェーハ（Ｗ）裏面に至るクラックを成長させて分割予定ラインに沿ってウェーハ（Ｗ）を複数のチップに分割する工程を行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、表面に複数の分割予定ラインに区画された複数のデバイスを有するウェーハを、分割予定ラインに沿って分割するためのウェーハの分割方法に関する。

半導体ウェーハは、２つの回転する切削ブレードを備えた切削装置により、いわゆるステップカット、デュアルカットと称される分割方法によって分割予定ライン上で分割される（例えば、特許文献１参照）。具体的には、ステップカットでは、一方の切削ブレードにより、ウェーハの表面に切削溝を形成した後、他方の切削ブレードにより、切削溝の底側が切削される。デュアルカットでは、２つの切削ブレードによりウェーハの異なる分割予定ライン上で同時に切削される。これら分割方法による切削ブレードでのチップ分割においては、まず、ウェーハの裏面側が保護テープで貼着される。そして、保護テープの厚み方向中間まで切削ブレードで切り込むことでウェーハの厚み方向に完全切断がなされる。ここで、完全切断の際には、チップの裏面側エッジにチッピング（欠け）が発生してしまう場合がある。

特開２００３−３３４７５１号公報

チップにおける裏面チッピングを低減するため、保護テープの厚み方向中間まで切り込む切削ブレードの切削送り速度を低減する方法が考えられる。しかしながら、この方法では、チップの品質を重視する場合には切削スピードが遅くなり、スループットが低下してしまうという問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、切削ブレードの切削送り速度を低減させずにウェーハの裏面チッピング（欠け）を極力抑制することができるウェーハの分割方法を提供することである。

本発明のウェーハの分割方法は、保護テープを介してフレームに装着されたウェーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルの外周に配設されて該フレームを支持するフレーム保持部と、該チャックテーブルに保持されたウェーハに切削溝を形成する切削手段と、該チャックテーブルのウェーハを保持する保持面に開口した吸引口と、該吸引口に連結した分岐配管のそれぞれに開閉バルブを介して連通した負圧生成源及び圧縮エア供給源と、を少なくとも備える切削装置において、ウェーハの分割予定ラインに沿って分割をするウェーハの分割方法であって、ウェーハの裏面と該フレームとを保護テープによって一体に貼着する貼着工程と、該貼着工程の後に、該チャックテーブルの該吸引口を該負圧生成源に連通させ、該保護テープを介して該フレームに装着されたウェーハを該チャックテーブルに保持し、該フレームを該フレーム保持部に保持する保持工程と、該保持工程の後に、該切削手段の回転する切削ブレードをウェーハの表面から切り込みウェーハの裏面から所定厚みを残して該分割予定ラインに沿って複数の切削溝を形成する切削溝形成工程と、該切削溝形成工程の後に、該フレームを該フレーム保持部で保持した状態のまま該吸引口を該負圧生成源から該圧縮エア供給源に切り替えて連通させ該チャックテーブルの該吸引口から圧縮エアを該保護テープの裏面側に向けて噴射し、該保護テープが上方向に凸形状の状態に膨らむとともにウェーハの該切削溝を起点にウェーハ裏面に至るクラックを成長させて該分割予定ラインに沿ってウェーハを複数のチップに分割するチップ分割工程と、から構成されることを特徴とする。

本発明によれば、ウェーハ表面側から切削ブレードにてウェーハを完全に切り込まないハーフカットにて分割予定ラインに沿って切削溝を形成後に、チャックテーブル上で圧縮エアを上方に噴射し保護テープを上方に凸形状に膨らませることで、切削溝から保護テープ側へクラックを成長させてチップに分割するので、保護テープの厚み方向中間まで切削ブレードで切り込まなくても、ウェーハの厚み方向に完全切断をすることができる。これにより、切削ブレードによる完全切断と比較すると、ハーフカットで切削溝を形成するので、切削送り速度を上昇することができ、ひいては、チップ分割のスループットを向上することができる。しかも、ウェーハの分割において、切削ブレードがウェーハの裏面まで達することがないので、チップの裏面側エッジにおけるチッピング発生の低減も図れる。

本実施の形態に係る切削装置の斜視図である。本実施の形態に係る貼着工程、保持工程の説明図である。本実施の形態に係る切削溝形成工程の説明図である。本実施の形態に係るチップ分割工程の説明図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係る切削装置の斜視図である。

図１に示すように、切削装置１は、基台２上のチャックテーブル３に保持されたウェーハＷを、チャックテーブル３の上方に設けられた切削手段４により加工するように構成されている。ウェーハＷは、円板状に形成されている。ウェーハＷの表面は、格子状に配列された分割予定ラインによって複数の領域に区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ、ＬＥＤ等の各種デバイスが形成されている。また、ウェーハＷは、保護テープＴを介して環状のフレームＦに装着されている。

基台２上にはチャックテーブル３をＸ軸方向に移動するチャックテーブル移動機構６が設けられている。チャックテーブル移動機構６は、基台２上面に配置されたＸ軸方向に平行な一対のガイドレール８と、一対のガイドレール８にスライド可能に設置されたモータ駆動のＸ軸テーブル９とを有している。Ｘ軸テーブル９の上部には、チャックテーブル３が設けられている。また、Ｘ軸テーブル９の背面側には、図示しないナット部が形成され、このナット部にボールネジ１０が螺合されている。ボールネジ１０の一端部には、駆動モータ１１が連結されている。駆動モータ１１によりボールネジ１０が回転駆動されることで、チャックテーブル３がガイドレール８に沿ってＸ軸方向に移動される。

チャックテーブル３は、Ｘ軸テーブル９の上面に固定されたＺ軸回りに回転可能なθテーブル１３と、θテーブル１３の上部に設けられ、ウェーハＷを吸着保持する保持部１４とを有している。保持部１４は、所定の厚みを有する円盤状であり、上面中央部分には保持面１５が形成されている。保持面１５には、上面視したときに同心円状をなす吸引口１６が開口して形成されている。吸引口１６は、チャックテーブル３内の流路１７を通じて分岐配管１９に連結されている（図２Ｂ参照）。分岐配管１９の一方には、第１開閉バルブ２０を介して負圧生成源２１が連通され、分岐配管１９の他方には、第２開閉バルブ２２を介して圧縮エア供給源２３が連通されている（図２Ｂ参照）。また、チャックテーブル３の外周には、フレームＦを挟持固定して支持する２つのフレーム保持部２５が配設されている。

基台２上には、切削手段４をチャックテーブル３の上方でＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する移動機構３０が設けられている。移動機構３０は、基台２上面に配置されたＹ軸方向に平行な一対のガイドレール３１と、一対のガイドレール３１にスライド可能に設置されたモータ駆動のＹ軸テーブル３２とを有している。Ｙ軸テーブル３２は上面視矩形状に形成されており、そのＸ軸方向における一端部には側壁部３３が立設している。

また、移動機構３０は、側壁部３３の壁面に設置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール３４と、一対のガイドレール３４にスライド可能に設置されたＺ軸テーブル３５とを有している。Ｚ軸テーブル３５には、チャックテーブル３に向ってＹ軸方向に延在するスピンドル４１が片持で支持されている。また、Ｙ軸テーブル３２、Ｚ軸テーブル３５の背面側には、それぞれ図示しないナット部が形成され、これらナット部にボールネジ３６（Ｚ軸のボールネジは不図示）が螺合されている。各ボールネジ３６の一端部には、それぞれ駆動モータ３８、３９が連結されている。駆動モータ３８、３９によりボールネジ３６が回転駆動され、切削手段４がガイドレール３１、３４に沿ってＹ軸方向及びＺ軸方向に移動される。

切削手段４は、Ｙ軸回りに回転するスピンドル４１の先端に設けられた円盤状の切削ブレード４２と、切削部分に切削水を噴射する図示しないノズルとを有している。切削手段４は、切削ブレード４２を高速回転させ、複数のノズルから切削位置に切削水を噴射しつつウェーハＷを切削加工する。また、切削手段４には、アライメント用の撮像機構４３が設けられている。

図２乃至図４を参照して、本実施の形態に係るウェーハＷの分割方法の流れについて説明する。図２は、貼着工程、保持工程の説明図である。図３は、切削溝形成工程の説明図であり、図４は、チップ分割工程の説明図である。

図２Ａに示すように、まず貼着工程が実施される。貼着工程では、まず、環状のフレームＦの内側にウェーハＷが表面を下向きとした状態で配置される。その後、ウェーハＷの裏面（上面）とフレームＦの上面とが保護テープＴによって一体に貼着され、保護テープＴを介してフレームＦにウェーハＷが装着される。

図２Ｂに示すように、貼着工程を実施した後には保持工程が実施される。保持工程では、まず、保護テープＴを介してフレームＦに装着されたウェーハＷが上下反転され、ウェーハＷの表面を上向き、保護テープＴがウェーハＷの下側に位置する向きとしてチャックテーブル３上に搬送される。そして、チャックテーブル３の保持面１５の面内にウェーハＷが収まる状態で、保護テープＴが貼着されたウェーハＷが保持面１５に載置される。その後、第２開閉バルブ２２を閉塞、第１開閉バルブ２０を開放した状態とされ、チャックテーブル３の吸引口１６に負圧生成源２１が連通される。これにより、保護テープＴを介してフレームＦに装着されたウェーハＷがチャックテーブル３に保持される。この状態で、チャックテーブル３の外周では、２つのフレーム保持部２５によってフレームＦが挟持され、保持される。

図３に示すように、保持工程を実施した後には切削溝形成工程が実施される。切削溝形成工程では、まず、チャックテーブル３に保持されたウェーハＷにおける格子状の分割予定ラインが、θテーブル１３の回転によってＸ軸方向及びＹ軸方向と平行に位置合わせされる。次いで、Ｙ軸テーブル３２の移動によって切削ブレード４２がウェーハＷの分割予定ラインに位置合わせされる。次に、Ｚ軸テーブル３５の移動によって回転された切削ブレード４２のウェーハＷに対する切削溝４５の深さＤが調整される。深さＤは、切削溝４５の底部がウェーハＷの裏面から所定厚みを残すように設定される。これを詳述すると、深さＤは、切削溝形成工程の最中に切削溝４５の底部にクラックが生じず、且つ、後述するチップ分割工程において全ての切削溝４５の底部が良好に割れる寸法とされる。Ｚ軸テーブル３５による切削ブレード４２の位置調整後、高速回転された切削ブレード４２に対してＸ軸テーブル９が相対移動されることで、ウェーハＷの分割予定ラインに沿って深さＤの切削溝４５が形成される。１本の切削溝４５を形成する毎に、分割予定ラインのＹ軸方向のピッチ間隔分、Ｙ軸テーブル３２が移動され、Ｘ軸と平行な分割予定ライン全てに切削溝４５が形成された後、θテーブル１３が９０°回転される。すると、格子状の分割予定ラインのうち、切削溝４５が未形成の分割予定ラインがＸ軸と平行とされる。この状態から前述と同様にＸ軸と平行な分割予定ライン全てに切削溝４５が形成され、格子状の分割予定ライン全てにおいて切削溝４５が形成される。

なお、この切削溝形成工程を含む各工程での加工条件の一例は、以下に示す通りである。
切削ブレード４２：人工ダイヤモンド４〜６μｍ
ウェーハＷの直径寸法：６インチ
ウェーハＷの厚み：０．４ｍｍ
保護テープＴ：表面保護テープ厚み７０μｍ
切削ブレード４２のＲＰＭ：４０，０００／ｍｉｎ
切削ブレード４２のＸ軸方向送り速度：１５０ｍｍ／ｓ
分割予定ラインのピッチ間隔（チップの一辺の長さ）：５ｍｍ
切削溝４５の深さＤ：３５０μｍ
ブレードハイト：０．１２ｍｍ

図４に示すように、切削溝形成工程を実施した後にはチップ分割工程が実施される。チップ分割工程では、フレームＦをフレーム保持部２５で保持した状態のまま、第１開閉バルブ２０を閉塞後、第２開閉バルブ２２を開放した状態とされる。これにより、チャックテーブル３の吸引口１６に負圧生成源２１から圧縮エア供給源２３が切り替えて連通される。すると、チャックテーブル３の吸引口１６から圧縮エアが保護テープＴの裏面（下面）側に向けて噴射される。この圧縮エアの噴射によって、保持面１５上の保護テープが上方向に凸形状の状態に膨らんで伸長されウェーハＷにおける各切削溝４５の底部に集中的にストレスが発生される。そして、切削溝４５の底部を起点にウェーハＷ裏面に至るクラック（亀裂）Ｃが成長され、分割予定ラインに沿ってウェーハＷが複数のチップに分割される。

以上のように、本実施の形態に係る切削装置１によれば、ウェーハＷ表面側からハーフカットにて複数の切削溝４５を形成後、吸引口１６から圧縮エアを噴射して保護テープＴを膨らませ、切削溝４５から保護テープＴ側へクラックを成長させてチップに分割することができる。これにより、例えば、切削ブレード４２による１回のストロークでウェーハＷの厚み方向全体を切り込むフルカットとした場合では、裏面チッピングの悪化が懸念されるため、送り速度が５０ｍｍ／ｓ程度までしか上昇できないところ、本実施形態では、切削溝４５形成の送り速度を１５０ｍ／ｓとして速度上昇することができる。しかも、切削ブレード４２がウェーハＷの裏面まで達することなくウェーハＷをチップに分割できるので、チップの裏面側エッジにおけるチッピング発生の原因をなくすことができる。更に、ウェーハＷに貼着された保護テープＴを吸着保持するための吸引口１６を利用し、圧縮エアを噴出すことができる。換言すれば、エアの吸引と噴出とを吸引口１６で兼用できるので、圧縮エアの噴出口を形成する場合に比べて構成の簡略化を図ることができる。なお、切削ブレード４２の砥石を粗くすればするほど、送り速度を速くすればするほど、ウェーハＷへ深いダメージが入るはずであるから、切削溝４５の深さＤを浅くして切り残し量をある程度厚くすることによって、チップ裏面側のチッピングをより良く回避することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、本実施の形態における吸引口１６は、チャックテーブル３の保持面１５における上面中央部分にポーラスセラミック材を設けることで形成してもよい。

以上説明したように、本発明は、切削ブレードの切削送り速度を低減させずにウェーハの裏面チッピング（欠け）を極力抑制することができるという効果を有し、特に、回転する切削ブレードを用いてウェーハＷを切削するウェーハの分割方法に有用である。

１切削装置
３チャックテーブル
４切削手段
１５保持面
１６吸引口
１９分岐配管
２０第１開閉バルブ（開閉バルブ）
２１負圧生成源
２２第２開閉バルブ（開閉バルブ）
２３圧縮エア供給源
２５フレーム保持部
４２切削ブレード
４５切削溝
Ｃクラック
Ｆフレーム
Ｔ保護テープ
Ｗウェーハ

Claims

保護テープを介してフレームに装着されたウェーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルの外周に配設されて該フレームを支持するフレーム保持部と、該チャックテーブルに保持されたウェーハに切削溝を形成する切削手段と、該チャックテーブルのウェーハを保持する保持面に開口した吸引口と、該吸引口に連結した分岐配管のそれぞれに開閉バルブを介して連通した負圧生成源及び圧縮エア供給源と、を少なくとも備える切削装置において、ウェーハの分割予定ラインに沿って分割をするウェーハの分割方法であって、
ウェーハの裏面と該フレームとを保護テープによって一体に貼着する貼着工程と、
該貼着工程の後に、該チャックテーブルの該吸引口を該負圧生成源に連通させ、該保護テープを介して該フレームに装着されたウェーハを該チャックテーブルに保持し、該フレームを該フレーム保持部に保持する保持工程と、
該保持工程の後に、該切削手段の回転する切削ブレードをウェーハの表面から切り込みウェーハの裏面から所定厚みを残して該分割予定ラインに沿って複数の切削溝を形成する切削溝形成工程と、
該切削溝形成工程の後に、該フレームを該フレーム保持部で保持した状態のまま該吸引口を該負圧生成源から該圧縮エア供給源に切り替えて連通させ該チャックテーブルの該吸引口から圧縮エアを該保護テープの裏面側に向けて噴射し、該保護テープが上方向に凸形状の状態に膨らむとともにウェーハの該切削溝を起点にウェーハ裏面に至るクラックを成長させて該分割予定ラインに沿ってウェーハを複数のチップに分割するチップ分割工程と、
から構成されるウェーハの分割方法。