JP2017107986A - ウエーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＷＬ−ＣＳＰウエーハから品質の良いデバイスチップを生成することのできるウエーハの加工方法の提供。【解決手段】格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された表面の各領域にデバイスが形成されたウエーハ１１を個々のチップに分割する加工方法であって、チップの仕上がり厚さに相当する深さを有する溝１９を分割予定ラインに沿って形成する工程と、ウエーハの表面をモールド樹脂２１で被覆して溝に樹脂を埋設する工程と、ウエーハの表面に保護部材２３を配設する工程と、保護部材を介してウエーハをチャックテーブルで吸引保持し、裏面を研削して溝中に埋設された樹脂を露出させる工程と、裏面に露出した樹脂の中央に分割予定ラインに沿って分割起点２５を形成する工程と、可撓性を有する基台４０上にウエーハを載置し、表面側から外力を付与してウエーハを樹脂によって囲繞された外周を有する個々のチップに分割する工程を含む。【選択図】図９

Description

本発明は、ウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハの加工方法に関する。

半導体デバイスチップの製造プロセスにおいては、シリコンや化合物半導体からなるウエーハの表面にストリートと呼ばれる格子状の分割予定ラインが形成され、分割予定ラインによって区画される各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成される。これらのウエーハは裏面が研削されて所定の厚みへと薄化された後、分割予定ラインに沿って切削装置によって分割されることで個々の半導体デバイスチップが製造される。

近年、ＷＬ−ＣＳＰ（Ｗａｆｅｒ−Ｌｅｖｅｌ Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）という技術が半導体デバイスの分野で盛んに用いられている。ＷＬ−ＣＳＰとは、ウエーハの状態で再配線層や電極（金属ポスト）を形成後、ウエーハの表面を樹脂で封止し、切削ブレード等で各パッケージに分割する技術であり、ウエーハを固片化したパッケージの大きさが半導体デバイスチップの大きさになるため、小型化及び軽量化の観点からも広く採用されている。

ＷＬ−ＣＳＰで個々のデバイスチップを製造するプロセスとしては、以下のようなプロセスが公知である。

（１）ウエーハの分割予定ラインにデバイスチップの仕上がり厚さに相当する切削溝を形成する。

（２）ウエーハの表面全面をモールド樹脂で被覆すると共に切削溝中にモールド樹脂を埋設する。

（３）ウエーハの表面に保護部材を貼着してからウエーハの裏面を研削して切削溝中のモールド樹脂をウエーハの裏面に露出させる。

（４）ウエーハの裏面を外周部が環状フレームに貼着されたダイシングテープに貼着し、切削溝形成工程で用いた切削ブレードの厚みより薄い厚みの切削ブレードでウエーハを分割予定ラインに沿って切削して個々のデバイスチップに分割する。

特開２００６−１００５３５号公報

しかし、表面にモールド樹脂が被覆されたウエーハの裏面を研削して切削溝を裏面に露出させると、分割予定ラインに沿った切削溝はモールド樹脂のみで形成されていることとなり、分割工程でウエーハの分割予定ラインを切削すると、モールド樹脂の抵抗によって切削ブレードの切り刃が撓み、デバイスチップの側面に傷をつけ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、ＷＬ−ＣＳＰウエーハから品質の良いデバイスチップを生成することのでき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、格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された表面の各領域にそれぞれデバイスが形成されたウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハの加工方法であって、デバイスチップの仕上がり厚さに相当する深さを有する溝を分割予定ラインに沿って形成する溝形成工程と、該溝形成工程を実施した後、ウエーハの表面をモールド樹脂で被覆して該溝にモールド樹脂を埋設するモールディング工程と、該モールディング工程を実施した後、ウエーハの表面に被覆された該モールド樹脂上に保護部材を配設する保護部材配設工程と、該保護部材配設工程を実施した後、該保護部材を介してウエーハをチャックテーブルで吸引保持し、ウエーハの裏面を研削して該溝中に埋設されたモールド樹脂をウエーハの裏面に露出させる裏面研削工程と、該裏面研削工程を実施した後、該溝中に埋設されウエーハの裏面に露出したモールド樹脂の中央に分割予定ラインに沿って分割起点を形成する分割起点形成工程と、該分割起点形成工程を実施した後、可撓性を有する基台上にウエーハを載置し、ウエーハの表面側から外力を付与してウエーハを該モールド樹脂によって囲繞された外周を有する個々のデバイスチップに分割する分割工程と、を備えたことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。

好ましくは、ウエーハの加工方法は、該分割起点形成工程を実施した後、該分割工程を実施する前に、ウエーハを収容する開口を有する環状フレームに外周部が貼着された粘着テープに該開口内でウエーハの裏面を貼着し、該粘着テープを介して該ウエーハを該環状フレームで支持するフレーム支持工程を更に備え、該分割工程において、該粘着テープ側を該可撓性を有する基台上に載置し、該粘着テープと該保護部材とによって挟まれた状態でウエーハを個々のデバイスチップに分割する。

好ましくは、分割起点形成工程において、分割起点は切削ブレード、スクライバー、又はレーザービームの照射の何れかによって形成する。

本発明のウエーハの加工方法によると、分割起点形成工程を実施した後、可撓性を有する基台上にウエーハを載置し、ウエーハの表面側から外力を付与してウエーハをモールド樹脂によって囲繞された個々のデバイスチップ（チップサイズパッケージ）に分割するので、切削ブレードの切り刃が撓みデバイスチップの側面に傷をつけるという問題が解消され、確実にモールド樹脂で外周が囲繞されたデバイスチップを生成できる。

半導体ウエーハの表面側斜視図である。 切削ブレードにより実施する溝形成工程の斜視図である。 図３（Ａ）は溝形成工程実施後の半導体ウエーハの表面側斜視図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の３Ｂ−３Ｂ線拡大断面図である。 図４（Ａ）はモールディング工程を示す半導体ウエーハの表面側斜視図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の４Ｂ−４Ｂ線拡大断面図である。 裏面研削工程を示す斜視図である。 切削ブレードにより分割起点形成工程を実施する実施形態の斜視図である。 分割起点形成工程実施後の表面に保護テープが貼着されたウエーハの断面図である。 ダイシングテープを介してウエーハを環状フレームで支持するフレーム支持工程を示す斜視図である。 分割工程を示す断面図である。 ＣＳＰの断面図である。

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を参照すると、半導体ウエーハ（以下、単にウエーハと略称することがある）１１の表面側斜視図が示されている。ウエーハ１１は約７００μｍの厚さを有している。

ウエーハ１１は表面１１ａ及び裏面１１ｂを有しており、表面１１ａには複数の分割予定ライン１３が互いに直交して形成されており、分割予定ライン１３によって区画された各領域にはＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

図１の拡大図に示すように、各デバイス１５はその表面に突出する複数の突起電極（バンプ）１７を有している。このように表面にバンプ１７を有するウエーハ１１は、ウエーハ１１をデバイス１５を有する個々のデバイスチップに分割して、バンプ１７を配線基板に形成された電極に相対させて直接接合するフリップチップボンディングと呼ばれる実装技術により配線基板に実装される。

図２を参照すると、切削ブレードにより溝形成工程を実施する実施形態の斜視図が示されている。図２で１０は切削装置の切削ユニットであり、切削ユニット１０はスピンドルハウジング１２中に収容されたスピンドルの先端に装着された切削ブレード１４と、切削ブレード１４の上半分を覆うブレードカバー１６を備えている。ブレードカバー１６には切削加工中のウエーハ１１及び切削ブレード１４に向かって切削水を噴出するブレードクーラーノズル１８が取り付けられている。

溝形成工程では、所定幅の切り刃を有する矢印Ａ方向に高速回転する切削ブレード１４を、ウエーハ１１の表面１１ａからデバイスチップの仕上がり厚さに相当する深さに切り込ませ、ウエーハ１１を保持する図示しないチャックテーブルを矢印Ｘ１方向に加工送りすることにより、デバイスチップの仕上がり厚さに相当する深さの切削溝１９を分割予定ライン１３に沿って形成する。

ウエーハ１１をＹ軸方向に割り出し送りしながら、第１の方向に伸長する分割予定ライン１３に沿って同様な切削溝１９を次々と形成する。次いで、ウエーハ１１を保持するチャックテーブルを９０°回転した後、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する分割予定ライン１３に沿って同様な切削溝１９を次々と形成する。

図３（Ａ）は溝形成工程終了後のウエーハ１１の表面側斜視図を示している。図３（Ａ）の３Ｂ−３Ｂ線の拡大断面図である図３（Ｂ）に示すように、溝形成工程で形成される切削溝１９は、所定幅Ｗ１及びデバイスチップの仕上がり厚さに相当する深さｄ１を有している。

ここでウエーハ１１の厚さをｔ１＝７００μｍとすると、本実施形態では、所定幅Ｗ１＝４０μｍ、デバイスチップの仕上がり厚さに相当する深さｄ１＝３００μｍである。然し、所定幅Ｗ１及びデバイスチップの仕上がり厚さに相当する深さｄ１はこれらの数値に限定されるものではない。

溝形成工程実施後、ウエーハ１１の表面１１ａにモールド樹脂を被覆して、ウエーハ１１に形成された切削溝１９内にモールド樹脂を埋設するモールディング工程を実施する。

このモールディング工程では、図４（Ａ）に示すように、フィラー入りの液状のモールド樹脂２１をウエーハ１１の表面１１ａに滴下して、ウエーハ１１を吸引保持する図示しないチャックテーブルを回転させ、スピンコーティングにより、ウエーハ１１の表面１１ａを、図４（Ｂ）の拡大断面図に示すように、モールド樹脂２１で被覆し、モールド樹脂２１を切削溝１９中に埋設する。液状のモールド樹脂２１は室温に放置すると硬化する。

本実施形態では、ウエーハ１１の表面１１ａ上に被覆されたモールド樹脂２１の厚さｔ２は約１００μｍであり、バンプ１７の頭部がモールド樹脂２１表面から僅かに露出している。バンプ１７の頭部がモールド樹脂２１で完全に覆われている場合には、研削又は研磨によりバンプ１７の頭部をモールド樹脂２１表面から露出させる。

ここで、本実施形態におけるウエーハ１１の分割予定ライン１３の幅が５０μｍとすると、切削溝１９の幅Ｗ１は約４０μｍ程度が好ましく、モールド樹脂２１はエポキシ樹脂中にフィラーとしてのシリカを混入したものが好ましい。

さらに、エポキシ樹脂１に対して体積比でフィラーとしてのシリカ（ＳｉＯ_２）９を含んでいるモールド樹脂が好ましく、シリカの平均粒径は３０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下が好ましい。

モールディング工程実施後、ウエーハ１１の表面１１ａに保護部材を配設する保護部材配設ステップを実施する。実際には、ウエーハ１１の表面１１ａはモールド樹脂２１で被覆されているため、モールド樹脂２１上に保護テープ等の保護部材を貼着する。

保護部材配設ステップを実施した後、ウエーハ１１の裏面１１ｂを研削して切削溝１９中に埋設されたモールド樹脂２１をウエーハ１１の裏面１１ｂに露出させる裏面研削工程を実施する。

この裏面研削工程について図５を参照して説明する。裏面研削工程では、研削装置のチャックテーブル２０によりウエーハ１１の表面１１ａ側を保護テープ２３を介して吸引保持し、ウエーハ１１の裏面１１ｂ側を露出させる。

研削装置の研削ユニット２２は、モータにより回転駆動されるスピンドル２４と、スピンドル２４の先端に固定されたホイールマウント２６と、ホイールマウント２６に複数のねじ２８で着脱可能に固定された研削ホイール３０とを含んでいる。研削ホイール３０は、環状のホイール基台３２と、ホイール基台３２の下端外周部に環状に固着された複数の研削砥石３４とから構成される。

裏面研削工程では、チャックテーブル２０を矢印ａで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール３０をチャックテーブル２０と同一方向に、即ち矢印ｂ方向に例えば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３０を所定の研削送り速度（例えば１μｍ／ｓ）で下方に所定量研削送りして、ウエーハ１１の裏面研削を実施する。研削を続行してウエーハ１１をデバイスチップの仕上げ厚みへと薄化すると、図５（Ｂ）に示すように、ウエーハ１１の裏面１１ｂに切削溝１９中に埋設されたモールド樹脂２１が露出する。

裏面研削工程を実施した後、切削溝１９中に埋設されウエーハ１１の裏面１１ｂに露出したモールド樹脂２１の中央に分割予定ライン１３に沿って分割起点２５を形成する分割起点形成工程を実施する。

この分割起点形成工程は、例えば図６に示すような、切削装置の切削ユニット１０により実施する。分割起点形成工程で採用する切削ブレード１４ａは溝形成工程で採用した切削ブレード１４よりその厚さが薄い必要があり、例えば切り刃の厚さが２０μｍの切削ブレード１４ａを使用する。

分割起点形成工程では、矢印Ａ方向に高速回転する切削ブレード１４ａを切削溝１９中に埋設されウエーハ１１の裏面１１ｂに露出したモールド樹脂２１の中央に僅かばかり（例えば３０μｍ）切り込ませ、ウエーハ１１を保持した図示しないチャックテーブルを矢印Ｘ１方向に加工送りすることにより、第１の方向に伸長する分割予定ライン１３に沿って分割起点２５を形成する。

ウエーハ１１をＹ軸方向に割り出し送りしながら、第１の方向に伸長する分割予定ライン１３に沿って同様な分割起点２５を次々と形成する。次いで、ウエーハ１１を吸引保持したチャックテーブルを９０°回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する分割予定ライン１３に沿って同様な分割起点２５を次々と形成する。

図７を参照すると、切削溝１９中に埋設されウエーハ１１の裏面１１ｂに露出したモールド樹脂２１に切削ブレード１４ａにより分割起点２５を形成した状態のウエーハ１１の拡大断面図が示されている。ここで、ウエーハ１１の表面１１ａに被覆されたモールド樹脂２１の厚さは１００μｍであるため、ｔ３＝４００μｍとなる。

上述した実施形態では、分割起点形成工程を切削ブレード１４ａを使用した切削により実施しているが、分割起点形成工程は切削ブレードによる切削に限定されるものではなく、分割起点２５をスクライバーによって形成するようにしても良い。

他の実施形態としては、モールド樹脂２１に対して吸収性を有する波長（例えば３５５ｎｍ）のレーザービームを分割予定ライン１３に沿って切削溝１９中に埋設されたモールド樹脂２１の中央部に照射し、アブレーションにより分割起点２５を形成するようにしても良い。

分割起点形成工程実施後、図８に示すように、ウエーハ１１を収容する開口Ｆ１を有する環状フレームＦに粘着テープであるダイシングテープＴの外周部を貼着し、ウエーハ１１の裏面１１ｂを開口Ｆ１内でダイシングテープＴに貼着し、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で支持するフレーム支持工程を実施する。

フレーム支持工程を実施した後、ウエーハ１１に外力を付与して、ウエーハ１１をモールド樹脂２１によって囲繞された外周を有するデバイスチップに分割する分割工程を実施する。

分割工程では、例えば、図９に示すように、可撓性を有する基台４０上にダイシングテープＴを介してウエーハ１１を載置し、ウエーハ１１の直径以上の長さを有するローラー４２をＡ方向に回転させながら保護テープ２３を介してウエーハ１１に強い力で押し付ける。

これにより、ローラー４２は矢印Ｂ方向に転動し、分割起点２５から切削溝１９中に埋設されたモールド樹脂２１が分割予定ライン１３に沿って割断される。可撓性を有する基台４０は、例えば硬質ゴムから形成される。

好ましくは、ローラー４２の転動方向は、第１の方向に伸長する分割予定ライン１３に直交する方向とする。このような方向にローラー４２をウエーハ１１の全面を横切って転動させることにより、第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って切削溝１９中に埋設されたモールド樹脂２１が分割起点２５から割断される。

第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿っての割断が終了すると、ウエーハ１１を９０°回転するか或いはローラー４２を９０°回転して、第１の方向に伸長する分割予定ライン１３に直交する第２の方向に伸長する分割予定ライン１３に沿って切削溝１９中のモールド樹脂２１を分割起点２５から割断する。

これにより、ウエーハ１１は図１０に示すように、個々のデバイスチップ２７に分割される。デバイスチップ２７はその表面側及び両側面がモールド樹脂２１で被覆されているため、チップサイズパッケージ（ＣＳＰ）３１に分割される。

本実施形態では、分割工程の前にフレーム支持工程を実施したため、図９に示す分割工程では、ウエーハ１１が保護テープ２３とダイシングテープＴに挟まれた状態で個々のデバイスチップ２７、即ちＣＳＰ３１に分割される。

フレーム支持工程を実施しない場合には、ウエーハ１１の裏面１１ｂを可撓性を有する基台４０上に直接載置し、ローラー４２を押圧しながらＢ方向に転動することにより、分割工程を実施する。

この場合、ウエーハ１１の表面１１ａにはモールド樹脂２１を介して保護テープ２３が貼着されているため、分割起点２５からウエーハ１１を分割後にもウエーハ１１の全体形状を保つことができる。

１０ 切削ユニット
１１ 半導体ウエーハ
１３ 分割予定ライン
１４，１４ａ 切削ブレード
１５ デバイス
１７ バンプ
１９ 切削溝
２１ モールド樹脂
２２ 研削ユニット
２３ 保護テープ
２５ 分割起点
２７ デバイスチップ
３０ 研削ホイール
３１ ＣＳＰ
４０ 基台
４２ ローラー

Claims (5)

1. 格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された表面の各領域にそれぞれデバイスが形成されたウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハの加工方法であって、
   デバイスチップの仕上がり厚さに相当する深さを有する溝を分割予定ラインに沿って形成する溝形成工程と、
   該溝形成工程を実施した後、ウエーハの表面をモールド樹脂で被覆して該溝にモールド樹脂を埋設するモールディング工程と、
   該モールディング工程を実施した後、ウエーハの表面に被覆された該モールド樹脂上に保護部材を配設する保護部材配設工程と、
   該保護部材配設工程を実施した後、該保護部材を介してウエーハをチャックテーブルで吸引保持し、ウエーハの裏面を研削して該溝中に埋設されたモールド樹脂をウエーハの裏面に露出させる裏面研削工程と、
   該裏面研削工程を実施した後、該溝中に埋設されウエーハの裏面に露出したモールド樹脂の中央に分割予定ラインに沿って分割起点を形成する分割起点形成工程と、
   該分割起点形成工程を実施した後、可撓性を有する基台上にウエーハを載置し、ウエーハの表面側から外力を付与してウエーハを該モールド樹脂によって囲繞された外周を有する個々のデバイスチップに分割する分割工程と、
   を備えたことを特徴とするウエーハの加工方法。
2. 該分割起点形成工程を実施した後、該分割工程を実施する前に、ウエーハを収容する開口を有する環状フレームに外周部が貼着された粘着テープに該開口内でウエーハの裏面を貼着し、該粘着テープを介して該ウエーハを該環状フレームで支持するフレーム支持工程を更に備え、
   該分割工程において、該粘着テープ側を該可撓性を有する基台上に載置し、該粘着テープと該保護部材とによって挟まれた状態でウエーハを個々のデバイスチップに分割する請求項１記載のウエーハの加工方法。
3. 該分割起点形成工程において、該分割起点は切削ブレードによって形成される請求項１記載のウエーハの加工方法。
4. 該分割起点形成工程において、該分割起点はスクライバーによって形成される請求項１記載のウエーハの加工方法。
5. 該分割起点形成工程において、該分割起点はレーザービームの照射によって形成される請求項１記載のウエーハの加工方法。