JP2015023094A - 円形ウェーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】裏面の研削によってマークが除去された後においても、結晶方位を判別できる円形ウェーハの加工方法を提供する。【解決手段】円形ウェーハ（１１）の表面（１１ａ）に基材（２１）と糊層（２３）とからなる表面保護テープ（１９）を貼着する貼着ステップと、基材に対して透過性を有するとともに糊層に対して吸収性を有する波長のレーザービーム（Ｌ）を円形ウェーハのマーク（１７）に対応した位置の表面保護テープに照射して表面保護テープの糊層を変質させることで表面保護テープに円形ウェーハの結晶方位を示す印（２５）を形成する印形成ステップと、円形ウェーハの表面保護テープを保持手段（２２）で保持して円形ウェーハの裏面（１１ｂ）を研削手段（１８）で研削する研削ステップと、を備え、研削ステップでマークが除去された後も表面保護テープに形成された印で円形ウェーハの結晶方位を判別可能な構成とした。【選択図】図２

Description

本発明は、結晶方位を示すマークが裏面に形成された円形ウェーハの加工方法に関する。

表面にデバイスが形成されたウェーハは、例えば、裏面を研削された後に複数のチップへと分割される。ウェーハの研削後、分割前には、ウェーハの裏面にダイシングテープを貼着してウェーハを環状のフレームに支持させると共に、研削時のデバイス保護を目的としてウェーハの表面に貼着された保護テープを剥離除去している（例えば、特許文献１参照）。

ウェーハの分割に用いられる切削装置やレーザー加工装置は、上述したフレームの外周を基準にウェーハの大まかな位置や向きを認識する。よって、フレームに対するウェーハの位置や向きが大幅にずれると、切削装置やレーザー加工装置におけるウェーハの位置合わせ（アライメント）に不具合を生じてしまう。

そこで、従来は、結晶方位を示すためにウェーハに設けられたノッチやオリエンテーションフラット等のマークを基準に、フレームに対するウェーハの位置や向きを合わせていた。

上述したノッチやオリエンテーションフラット等のマークは、ウェーハを切り欠くことによって形成される。そのため、これらのマークが設けられた領域に、デバイスを形成することはできない。

特に、オリエンテーションフラットを設けると、ウェーハは大きく切り欠かれてしまうので、デバイスの取り数の点において不利になる。このような理由から、近年では、デバイスの形成領域を最大限に確保できるように、切り欠きの比較的小さいノッチを採用することが多くなっている。

特開２００５−８６０７４号公報

ところで、ノッチを設けたウェーハに熱処理を施すと、ウェーハはノッチを起点に割れてしまうことがある。そこで、ウェーハを切り欠くノッチに代えて、ウェーハを切り欠かずに済むマークをウェーハの裏面に形成する方法が検討されている。

しかしながら、この方法で形成されるマークは、ウェーハの裏面を研削すると除去されてしまう。つまり、ウェーハの裏面を研削した後、ダイシングテープを貼着してウェーハをフレームに支持させるタイミングにおいて、マークは既に失われているので、このマークを位置合わせの基準として用いることができない。

本発明はかかる問題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、裏面の研削によってマークが除去された後においても、結晶方位を判別できる円形ウェーハの加工方法を提供することである。

本発明によれば、裏面に結晶方位を示すマークが形成された円形ウェーハの加工方法であって、円形ウェーハの表面に基材と糊層とからなる表面保護テープを貼着する貼着ステップと、該貼着ステップを実施した後、該基材に対して透過性を有するとともに該糊層に対して吸収性を有する波長のレーザービームを円形ウェーハの該マークに対応した位置の該表面保護テープに照射して該表面保護テープの該糊層を変質させることで該表面保護テープに円形ウェーハの結晶方位を示す印を形成する印形成ステップと、該印形成ステップを実施した後、円形ウェーハの該表面保護テープを保持手段で保持して円形ウェーハの裏面を研削手段で研削する研削ステップと、を備え、該研削ステップで該マークが除去された後も該表面保護テープに形成された該印で円形ウェーハの結晶方位を判別可能としたことを特徴とする円形ウェーハの加工方法が提供される。

本発明において、円形ウェーハは、シリコンウェーハであり、前記印形成ステップで照射されるレーザービームは、炭酸ガスをレーザー媒質として発振されたレーザービームであることが好ましい。

本発明の円形ウェーハの加工方法では、表面保護テープの糊層に対して吸収性を有する波長のレーザービームを、円形ウェーハのマークに対応した位置に照射して糊層を変質させることで、円形ウェーハの結晶方位を示す印を表面保護テープに形成している。

これにより、裏面の研削によって、円形ウェーハから結晶方位を示すマークが除去された後においても、表面保護テープに形成された印に基づいて、円形ウェーハの結晶方位を判別できる。

なお、表面保護テープに印を形成する方法としては、他にも、例えば、アブレーションを利用するレーザーマーキングや、インクジェットプリンタを用いた印刷等が考えられる。

しかしながら、例えば、アブレーションを利用するレーザーマーキングでは、アブレーションによって表面保護テープに凹凸が形成される。また、インクジェットプリンタを用いた印刷でも、インクの付着によって表面保護テープに凹凸が形成される。

このような凹凸が表面保護テープに形成された状態で、円形ウェーハの裏面を研削すると、研削後の円形ウェーハの厚みは、表面保護テープの凹凸によってばらついてしまう。

これに対して、本発明の円形ウェーハの加工方法では、糊層を変質させて結晶方位を示す印を形成するので、表面保護テープに凹凸が形成されることはなく、研削後の円形ウェーハを高精度に平坦化できる。

貼着ステップを模式的に示す斜視図である。 図２（Ａ）は、印形成ステップを模式的に示す一部断面側面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）においてレーザービームが照射された領域の近傍を拡大して示す拡大図である。 印形成ステップで形成される印の態様を模式的に示す平面図である。 研削ステップを模式的に示す斜視図である。 フレーム装着ステップを模式的に示す斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る円形ウェーハの加工方法は、貼着ステップ（図１参照）、印形成ステップ（図２、図３参照）、研削ステップ（図４参照）を含む。

貼着ステップでは、裏面に結晶方位を示すマークが形成された円形ウェーハの表面に、基材と糊層とからなる表面保護テープを貼着する。印形成ステップでは、表面保護テープにレーザービームを照射して糊層を変質させ、円形ウェーハのマークに対応した印を形成する。

研削ステップでは、円形ウェーハに貼着された表面保護テープを保持手段に保持させ、円形ウェーハの裏面を研削手段で研削する。以下、本実施の形態に係る円形ウェーハの加工方法について詳述する。

図１は、本実施の形態に係る貼着ステップを模式的に示す斜視図である。図１に示すように、加工対象となる円形ウェーハ１１は、例えば、円盤状の外形を有するシリコンウェーハ等の半導体ウェーハであり、その表面１１ａは、格子状に配列されたストリート（分割予定ライン）１３で複数の領域に区画されている。

ストリート１３で区画された表面１１ａの各領域には、ＩＣ等のデバイス１５が形成されている。裏面１１ｂの外周近傍には、円形ウェーハ１１の結晶方位を示すマーク１７が設けられている。

このマーク１７は、ノッチやオリエンテーションフラットのようなウェーハを切り欠いて形成されるマークとは異なり、ウェーハを切り欠くことなく形成される。すなわち、円形ウェーハ１１の外周縁の形状は、切り欠きのない円形になっている。

このように、本実施の形態では、ノッチやオリエンテーションフラットのような切り欠きが設けられていない、外周縁が円形の半導体ウェーハを、特に「円形ウェーハ」と呼ぶ。

貼着ステップでは、上述した円形ウェーハ１１の表面１１ａに、デバイス１５を保護するための表面保護テープ１９を貼着する。図１に示すように、この表面保護テープ１９は、フィルム状の基材２１と、基材２１上に設けられた接着性のある糊層２３とで構成されている。

基材２１は、樹脂製のフィルムであり、後の印形成ステップにおいて照射されるレーザービームを透過する透過性を示す。基材２１において、レーザービームの吸収率は２％以下、好ましくは１％以下である。このような基材２１は、例えば、シクロオレフィンポリマー、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル等の材料を用いて形成される。

糊層２３は、ウェーハ１１に対する接着性を示すと共に、後の印形成ステップにおいて照射されるレーザービームを吸収する吸収性を示す。糊層２３において、レーザービームの吸収率は２％より高くなっている。

また、糊層２３は、レーザービームを吸収すると、変質によって色が変化するように構成されている。レーザービームの吸収による糊層２３の色の変化を利用することで、表面保護テープ１９に視認可能な印を形成できる。このような糊層２３は、例えば、エポキシ系の樹脂やアクリル系の樹脂等を用いて形成される。

なお、この貼着ステップは、例えば、ウェーハ等に各種のテープを貼着するテープマウンタ（不図示）を用いて実施できる。ただし、本発明の円形ウェーハの加工方法は、テープマウンタを用いる態様に限定されない。

貼着ステップの後には、表面保護テープ１９にレーザービームを照射して、円形ウェーハ１１のマーク１７に対応した印を形成する印形成ステップを実施する。図２（Ａ）は、本実施の形態に係る印形成ステップを模式的に示す一部断面側面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）においてレーザービームが照射された領域の近傍を拡大して示す拡大図である。図３は、印形成ステップで形成される印の態様を模式的に示す平面図である。

印形成ステップは、例えば、図２（Ａ）に示すレーザー照射装置２を用いて実施される。ただし、印形成ステップは、貼着ステップが実施されるテープマウンタ、その他の装置において実施されても良い。

図２（Ａ）に示すように、レーザー照射装置２は、円形ウェーハ１１を吸引保持するチャックテーブル４を備えている。チャックテーブル４の下方には、円形ウェーハ１１の裏面１１ｂ側を撮像する撮像ユニット６が設けられている。また、チャックテーブル４の上方には、円形ウェーハ１１に貼着された表面保護テープ１９に向けてレーザービームＬを照射するレーザー照射ユニット８が配置されている。

レーザー照射ユニット８は、表面保護テープ１９の糊層２３に吸収される波長のレーザービームＬを発振するレーザー発振器（不図示）と、レーザー発振器で発振されたレーザービームＬを集光する集光レンズ１０とを含む。

レーザー発振器としては、例えば、炭酸ガスをレーザー媒質とする炭酸ガスレーザー発振器が用いられる。この炭酸ガスレーザー発振器は、１０．６μｍを中心波長とするレーザービームＬを発振する。このような波長のレーザービームＬは、糊層２３のみに選択的に吸収させることができるので、印の形成に適している。

印形成ステップでは、まず、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側を上述したチャックテーブル４に吸引保持させる。そして、チャックテーブル４の下方に配置された撮像ユニット６でウェーハ１１の裏面１１ｂ側を撮像し、マーク１７の位置を検出する。

その後、撮像ユニット６で検出されたマーク１７の上方にレーザー照射ユニット８を位置付け、円形ウェーハ１１に貼着された表面保護テープ１９に向けてレーザービームＬを照射する。また、形成する印の形状に合わせて、チャックテーブル４とレーザー照射ユニット８とを相対移動させる。

本実施の形態では、上述のように、炭酸ガスをレーザー媒質として発振される中心波長が１０．６μｍのレーザービームＬを、１０Ｗ以下の出力で照射する。表面保護テープ１９の基材２１は、このようなレーザービームＬを透過するように構成されているので、照射されたレーザービームＬは、基材２１を通じて糊層２３に吸収される。

レーザービームＬを吸収した糊層２３は、レーザービームＬの持つエネルギーで変質（例えば、化学変化）する。その結果、レーザービームＬの照射領域には、図２（Ｂ）及び図３（Ａ）に示すように、他の領域とは色の異なる視覚的に判別可能な印２５が形成される。なお、ここでは、チャックテーブル４とレーザー照射ユニット８とを相対移動させることで印を形成しているが、例えば、光軸の向きを変える（偏向させる）ことで印を形成しても良い。

シリコン等の半導体材料でなる円形ウェーハ１１は、炭酸ガスをレーザー媒質として発振されるレーザービームＬを吸収しない。よって、高いパワー密度のレーザービームＬを照射しても、円形ウェーハ１１に設けられたデバイス１５が破損することはない。そのため、レーザービームＬを円形ウェーハ１１に集光させないように集光点（焦点）Ｌ１の位置を調整する必要もない。

なお、本実施の形態では、図２（Ｂ）に示すように、レーザービームＬの集光点Ｌ１を表面保護テープ１９の上方に位置付けるように集光レンズ１０を調整している。これにより、レーザービームＬの照射範囲は、集光点Ｌ１を表面保護テープ１９の内部に位置付ける場合と比較して広くなる。

このように、レーザービームＬをデフォーカスして、集光レンズ１０と表面保護テープ１９との間の領域にレーザービームＬの集光点Ｌ１を位置付けることで、表面保護テープ１９に形成される印２５の線幅を太くできる。本実施の形態では、印２５の線幅を０．１μｍ程度とする。ただし、本発明の円形ウェーハの加工方法で形成される印２５の線幅は、これに限定されない。

また、形成される印２５の形状は、図３（Ａ）に示すものに限定されず、適宜変更できる。円形ウェーハ１１の結晶方位を認識できるのであれば、印２５の形状は任意である。例えば、図３（Ｂ）に示すように、２本の長い直線２５ａ，２５ｂが交差する形状の印２５を形成しても良い。

印形成ステップの後には、円形ウェーハ１１の裏面１１ｂを研削する研削ステップを実施する。図４は、研削ステップを模式的に示す斜視図である。この研削ステップは、例えば、図４に示す研削装置１２を用いて実施される。

研削装置１２は、鉛直方向に延びる回転軸の周りに回転するスピンドル１４を備えている。このスピンドル１４は、昇降機構（不図示）で昇降される。スピンドル１４の下端側には、円盤状のホイールマウント１６が設けられており、このホイールマウント１６には、研削ホイール（研削手段）１８が複数のボルト２０で固定されている。

研削ホイール１８は、アルミニウム、ステンレス等の金属材料で形成されたホイール基台１８ａを備えている。このホイール基台１８ａの円環状の下面には、全周にわたって複数の研削砥石１８ｂが固定されている。

研削ホイール１８の下方には、保持テーブル（保持手段）２２が配置されている。保持テーブル２２は、モータ等の回転機構（不図示）と連結されており、スピンドル１４と同様、鉛直方向に延びる回転軸の周りに回転する。

保持テーブル２２の表面は、円形ウェーハ１１等を吸引保持する保持面となっている。保持面には、保持テーブル２２の内部に形成された流路（不図示）を通じて吸引源（不図示）の負圧が作用し、円形ウェーハ１１等を吸引する吸引力が発生する。

研削ステップでは、まず、円形ウェーハ１１に貼着された表面保護テープ１９を保持テーブル２２の表面に接触させ、吸引源の負圧を作用させる。これにより、円形ウェーハ１１は、表面保護テープ１９を介して保持テーブル２２に吸引保持される。

次に、スピンドル１４と保持テーブル２２とを回転させつつ、スピンドル１４を下降させて、円形ウェーハ１１の裏面１１ｂに研削砥石１８ｂを接触させる。スピンドル１４の回転数は、例えば、６０００ｒｐｍに設定され、保持テーブル２２の回転数は、例えば、３００ｒｐｍに設定される。ただし、スピンドル１４及び保持テーブル２２の回転数は、これらに限定されない。

スピンドル１４を所定の送り速度で下降させることにより、円形ウェーハ１１の裏面１１ｂは研削される。この研削は、接触式又は非接触式の厚み測定センサで円形ウェーハ１１の厚みを測定しながら実施される。円形ウェーハ１１が所定の厚み（例えば、１００μｍ）になると、研削ステップは終了する。

研削ステップを実施した後には、円形ウェーハ１１にダイシングテープを介して環状のフレームを装着させるフレーム装着ステップを実施する。図５は、フレーム装着ステップを模式的に示す斜視図である。

フレーム装着ステップでは、表面保護テープ１９に形成された印２５を基準に、環状のフレーム２７と円形ウェーハ１１との位置や向きを合わせ、円形ウェーハ１１の裏面１１ｂ及びフレーム２７にダイシングテープ２９を貼着する。

これにより、円形ウェーハ１１は、ダイシングテープ２９介してフレーム２７に支持される。このフレーム装着ステップでは、表面保護テープ１９の印２５を基準に、フレーム２７と円形ウェーハ１１との位置や向きを合わせているので、後の分割ステップ等において、円形ウェーハ１１のアライメント等を適切に実施できる。

以上のように、本実施の形態の円形ウェーハの加工方法では、表面保護テープ１９の糊層２３に対して吸収性を有する波長のレーザービームＬを、円形ウェーハ１１のマーク１７に対応した位置に照射して糊層２３を変質させることで、円形ウェーハ１１の結晶方位を示す印２５を表面保護テープ１９に形成している。

これにより、裏面１１ｂの研削によって、円形ウェーハ１１から結晶方位を示すマーク１７が除去された後においても、表面保護テープ１９に形成された印２５に基づいて、円形ウェーハ１１の結晶方位を判別できる。

なお、表面保護テープ１９に印を形成する方法としては、他にも、例えば、アブレーションを利用するレーザーマーキングや、インクジェットプリンタを用いる印刷等が考えられる。

しかしながら、例えば、アブレーションを利用するレーザーマーキングでは、アブレーションによって表面保護テープ１９に凹凸が形成される。また、インクジェットプリンタを用いた印刷でも、インクの付着によって表面保護テープ１９に凹凸が形成される。

このような凹凸が表面保護テープ１９に形成された状態で、円形ウェーハ１１の裏面１１ｂを研削すると、研削後の円形ウェーハ１１の厚みは、表面保護テープ１９の凹凸によってばらついてしまう。

これに対して、本実施の形態の円形ウェーハの加工方法では、糊層２３を変質させて結晶方位を示す印２５を形成するので、表面保護テープ１９に凹凸が形成されることはなく、研削後の円形ウェーハ１１を高精度に平坦化できる。

なお、本発明は上記実施の形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施の形態では、印形成ステップにおいて、円形ウェーハ１１の表面１１ａ側（表面保護テープ１９側）からレーザービームＬを照射しているが、本発明はこれに限定されない。レーザービームＬは円形ウェーハ１１に吸収されないので、円形ウェーハ１１の裏面１１ｂ側からレーザービームＬを照射し、保護テープに印２５を形成しても良い。

また、上記実施の形態では、研削ステップを実施した後に、フレーム装着ステップを実施しているが、本発明はこれに限定されない。研削ステップの後には、印２５を利用するあらゆるステップを実施できる。

その他、上記実施の形態に係る構成、方法などは、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できる。

１１ 円形ウェーハ
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１３ ストリート（分割予定ライン）
１５ デバイス
１７ マーク
１９ 表面保護テープ
２１ 基材
２３ 糊層
２５ 印
２５ａ，２５ｂ 直線
２７ フレーム
２９ ダイシングテープ
Ｌ レーザービーム
Ｌ１ 集光点（焦点）
２ レーザー照射装置
４ チャックテーブル
６ 撮像ユニット
８ レーザー照射ユニット
１０ 集光レンズ
１２ 研削装置
１４ スピンドル
１６ ホイールマウント
１８ 研削ホイール（研削手段）
１８ａ ホイール基台
１８ｂ 研削砥石
２０ ボルト
２２ 保持テーブル（保持手段）

Claims (2)

1. 裏面に結晶方位を示すマークが形成された円形ウェーハの加工方法であって、
   円形ウェーハの表面に基材と糊層とからなる表面保護テープを貼着する貼着ステップと、
   該貼着ステップを実施した後、該基材に対して透過性を有するとともに該糊層に対して吸収性を有する波長のレーザービームを円形ウェーハの該マークに対応した位置の該表面保護テープに照射して該表面保護テープの該糊層を変質させることで該表面保護テープに円形ウェーハの結晶方位を示す印を形成する印形成ステップと、
   該印形成ステップを実施した後、円形ウェーハの該表面保護テープを保持手段で保持して円形ウェーハの裏面を研削手段で研削する研削ステップと、を備え、
   該研削ステップで該マークが除去された後も該表面保護テープに形成された該印で円形ウェーハの結晶方位を判別可能としたことを特徴とする円形ウェーハの加工方法。
2. 円形ウェーハは、シリコンウェーハであり、
   前記印形成ステップで照射されるレーザービームは、炭酸ガスをレーザー媒質として発振されたレーザービームであることを特徴とする請求項１に記載の円形ウェーハの加工方法。

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