JP2018014450A

JP2018014450A - ウェーハの加工方法

Info

Publication number: JP2018014450A
Application number: JP2016144365A
Authority: JP
Inventors: 哲一杉谷; Tetsukazu Sugitani
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2016-07-22
Filing date: 2016-07-22
Publication date: 2018-01-25

Abstract

【課題】ダイシフトの発生を防止し、デバイスが破損するおそれのないウェーハの加工方法を提供する。【解決手段】ウェーハの加工方法は、ウェーハＷの分割予定ラインＳに沿って分割起点（改質層３）を形成する分割起点形成ステップと、分割起点形成ステップを実施した後、ウェーハＷの裏面Ｗｂに接着層４を形成する接着層形成ステップと、接着層形成ステップを実施した後、分割起点を検出し、検出した分割起点に沿って接着層４を分断する接着層分断ステップと、接着層分断ステップを実施した後、ウェーハＷを分割予定ラインＳに沿って分割するウェーハ分割ステップとを備えたため、ウェーハＷの裏面Ｗｂに接着層４を形成してから、接着層４の分断とウェーハＷの分割とを順次行うことができる。これにより、ダイシフトの発生を防止することができ、デバイスが破損するおそれがなくなる。【選択図】図６

Description

本発明は、交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハの加工方法に関する。

ウェーハが個片化されて形成されたデバイスチップを金属フレームや基板上にマウント（ダイボンディング）するために、例えば、ダイアタッチフィルム（DAF）と称される接着フィルム等の接着層を形成したデバイスチップが広く採用されている。ここで、あらかじめウェーハの裏面に接着フィルムを貼着する方法もあり、ウェーハを切削ブレードで分割するときにデバイスチップが分散しないようにしている（例えば、下記の特許文献１を参照）。

しかし、切削ブレードを用いてウェーハと接着層とを切削すると、デバイスチップの裏面に欠けが生じてダイボンディング不良を引き起こすという問題がある。そこで、ウェーハを個々のデバイスチップに分割してから、ウェーハの裏面に接着フィルムを貼着し、その後レーザビームの照射によるアブレーションを利用して接着層を分断する加工方法も提案されている（例えば、下記の特許文献２を参照）。

特開２０００−１８２９９５号公報特開２００９−１２３８３５号公報

しかしながら、上記の従来の加工方法においては、分割されたウェーハに接着フィルムを貼着する際に、デバイスチップが動いてしまい、接着フィルム貼着後のデバイスチップの配置がわずかにずれるダイシフトと呼ばれる現象が発生する。そのため、ダイシフトが発生した後に、レーザビームの照射予定ラインがデバイスチップに重なると、レーザビームがデバイスチップに照射されデバイスを破損するおそれがある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、ダイシフトの発生を防止し、デバイスが破損するおそれのないウェーハの加工方法に発明の解決すべき課題がある。

本発明は、交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハの加工方法であって、ウェーハの該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ステップと、該分割起点形成ステップを実施した後、ウェーハの裏面に接着層を形成する接着層形成ステップと、該接着層形成ステップを実施した後、該分割起点を検出し、検出した該分割起点に沿って該接着層を分断する接着層分断ステップと、該接着層分断ステップを実施した後、ウェーハを該分割予定ラインに沿って分割するウェーハ分割ステップと、を備える。

また、該分割起点形成ステップを実施する前または後にウェーハを薄化する薄化ステップをさらに備えるようにしてもよい。

本発明のウェーハの加工方法は、ウェーハの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ステップと、分割起点形成ステップを実施した後、ウェーハの裏面に接着層を形成する接着層形成ステップと、接着層形成ステップを実施した後、分割起点を検出し、検出した分割起点に沿って接着層を分断する接着層分断ステップと、接着層分断ステップを実施した後、ウェーハを分割予定ラインに沿って分割するウェーハ分割ステップとを備えたため、ウェーハの裏面に接着層を形成してから、接着層の分断とウェーハの分割とを順次行うことができる。これにより、ダイシフトの発生を防止することができ、デバイスが破損するおそれがなくなる。

また、分割起点形成ステップを実施する前または後にウェーハを薄化する薄化ステップをさらに備える場合は、あらかじめウェーハを所望の厚みに薄化してから、上記同様にウェーハの裏面に接着層を形成し、その後接着層の分断とウェーハの分割とを順次行うことができるため、効率よくウェーハを分割することができる。

ウェーハの一例の構成を示す斜視図である。エキスパンドシートを介してフレームに支持された状態のウェーハを示す斜視図である。薄化ステップを示す断面図である。分割起点形成ステップを示す断面図である。分割起点形成ステップ実施後のウェーハを示す斜視図である。接着層形成ステップを示す断面図である。接着層分断ステップのうち、分割起点を検出する状態を示す断面図である。接着層分断ステップのうち、接着層を分断する第１例を示す断面図である。接着層分断ステップのうち、接着層を分断する第２例を示す断面図である。（ａ）はウェーハ分割ステップを示す断面図である。（ｂ）はウェーハＷが個々のデバイスチップに分割された状態を示す断面図である。

図１に示すウェーハＷは、円形板状の基板を有する被加工物の一例であって、その表面Ｗａに交差する複数の分割予定ラインＳで区画された各領域にそれぞれデバイスＤが形成されている。一方、ウェーハＷの表面Ｗａと反対側にある面は、研削が施され薄化される裏面Ｗｂとなっている。

ウェーハＷを個々のデバイスＤを有するデバイスチップに分割するためには、図２に示すように、中央部が開口した環状のフレーム１の下面に伸張可能なエキスパンドシート２を貼着し、フレーム１の中央部から露出したエキスパンドシート２にウェーハＷの表面Ｗａ側を貼着して裏面Ｗｂを上向きに露出させる。このようにして、エキスパンドシート２を介してフレーム１とウェーハＷとを一体に形成する。なお、エキスパンドシート２は、特に限定されないが、例えばポリオレフィンやポリ塩化ビニル等からなる基材層に粘着層が積層された２層構造のエキスパンドシートを用いる。以下では、ウェーハＷを個々のデバイスチップに分割するウェーハの加工方法について説明する。

（１）薄化ステップ
図３に示すように、フレーム１と一体となったウェーハＷを保持する保持手段１０によってウェーハＷを保持するとともに、保持手段１０によって保持されたウェーハＷを研削手段２０によって研削して薄化する。保持手段１０は、ウェーハＷを保持する保持面１１ａを有する保持テーブル１１と、保持テーブル１１の周縁に配設されたクランプ手段１２とを備えている。

クランプ手段１２は、フレーム１が載置される載置部１３と、載置部１３に接続された軸部１４と、軸部１４を支点に回転し載置部１３に載置されたフレーム１の上面を押さえるクランプ部１５とを備えている。載置部１３は、保持面１１ａよりも低い高さ位置に形成されている。研削手段２０は、鉛直方向の軸心を有するスピンドル２１と、スピンドル２１の下部にマウント２２を介して装着された研削ホイール２３と、研削ホイール２３の下部にリング状に固着された研削砥石２４とを備え、研削ホイール２３を回転させながら全体が昇降可能となっている。

ウェーハＷを薄化する際には、エキスパンドシート２が貼着されたウェーハＷの表面Ｗａ側を保持テーブル１１の保持面１１ａに載置するとともに、フレーム１を載置部１３に載置する。続いてクランプ部１５が軸部１４を中心として回転し、フレーム１の上面を押さえて固定する。このとき、保持テーブル１１の保持面１１ａ側に保持されたエキスパンドシート２の上面よりもフレーム１の上面が低く位置付けられる。

保持テーブル１１でウェーハＷを保持して裏面Ｗｂを上向きに露出させたら、保持手段１０を例えば矢印Ａ方向に回転させる。研削手段２０は、研削ホイール２３を例えば矢印Ａ方向に回転させながら、所定の送り速度で下降させ、研削砥石２４でウェーハＷの裏面Ｗｂを押圧しながら研削して所望の厚みに達するまで研削して薄化する。回転する研削砥石２４がウェーハＷの裏面Ｗｂの中心を通り、正面視における半径部分に接触する。ウェーハＷの研削中は、フレーム１の上面の高さ位置が保持面１１ａ側のエキスパンドシート２の高さ位置よりも低い位置にあるため、回転する研削砥石２４がフレーム１に接触することはない。このようにして、ウェーハＷが所望の厚みに達したら研削手段２０を上昇させ、薄化ステップを終了する。薄化ステップは、後述する分割起点形成ステップを実施する前または後に実施する。

（２）分割起点形成ステップ
図４に示すように、レーザビーム照射手段３０を用いて、ウェーハＷの裏面Ｗｂ側からレーザビームを照射し、図１に示した分割予定ラインＳに沿ってウェーハＷの内部に分割起点となる改質層３を形成する。レーザビーム照射手段３０は、レーザビームを集光するための集光器３１と、ウェーハＷに対して透過性を有する波長のレーザビームＬＢ１を発振する発振器とを少なくとも備えている。レーザビーム照射手段３０は、上下方向に移動可能となっており、上下に集光器３１を移動させてレーザビームＬＢ１の集光位置を調整することができる。

保持手段１０に保持されたウェーハＷをレーザビーム照射手段３０の下方に移動させる。続いて、保持手段１０を所定の加工送り速度で水平方向（例えばＹ方向）に加工送りさせつつ、集光器３１によって、ウェーハＷに対して透過性を有する波長のレーザビームＬＢ１の集光点をウェーハＷの内部に位置付けた状態で、レーザビームＬＢ１をウェーハＷの裏面Ｗｂ側から図１に示した分割予定ラインＳに沿って照射する。そして、図５に示す全ての分割予定ラインＳに沿ってレーザビームＬＢ１を繰返し照射することにより、ウェーハＷの内部に強度の低下した改質層３を形成する。

本実施形態では、ウェーハＷの内部に形成された改質層３を分割起点としたが、分割起点は改質層３に限定されない。例えば、レーザビームの照射によるアブレーション加工によって形成されるレーザ加工溝や切削ブレードの切削によって形成される切削溝を分割起点としてもよい。

（３）接着層形成ステップ
分割起点形成ステップを実施した後、図６に示すように、ウェーハＷの裏面Ｗｂに接着層４を形成する。接着層４は、例えば、ポリイミド系の樹脂、エポキシ系の樹脂、アクリル系の樹脂等により構成されるシート状のダイアタッチフィルム（DAF）と称される接着フィルムである。かかる接着フィルムをウェーハＷの裏面Ｗｂの全面に貼着して接着層４を形成する。また、液状のダイアタッチ剤をウェーハＷの裏面Ｗｂの全面に塗布することによって接着層４を構成してもよい。

ここで、図６の部分拡大図に示す接着層４の厚みＴは、薄い程、後の接着層分断ステップを実施する際に、分割起点（改質層３）の検出を容易に行えるが、接着層４の厚みＴが薄すぎると、ウェーハＷが分割された後デバイスチップを金属フレームや基板上に良好にダイボンディングすることができない。そのため、接着層４の厚みＴは、デバイスチップをマウントするのに十分な厚み（例えば５〜４０μｍ）に形成するとよい。なお、接着層形成ステップは、図示していないが、上記のエキスパンドシート２からウェーハＷを剥離せずに実施することが好ましい。

（４）接着層分断ステップ
接着層形成ステップを実施した後、保持手段１０の上方側に配置されるカメラ４０により分割起点となる改質層３を検出し、検出した分割起点に沿って接着層４を分断する。カメラ４０は、例えばＩＲカメラにより構成されている。カメラ４０では、レンズが向く方向に不透明体が存在しても、赤外光によって不透明体を透過させウェーハＷの内部を撮像することが可能となっている。かかるカメラ４０は、ウェーハＷの裏面Ｗｂ側から撮像することにより、接着層４を透過してウェーハＷの内部に形成された改質層３を検出する。

次いで、図８に示すレーザビーム照射手段３０ａを用いて、上記のカメラ４０が検出した改質層３の位置に沿って接着層４を分断する。まず、保持手段１０に保持されたウェーハＷをレーザビーム照射手段３０ａの下方に移動させる。続いて、保持手段１０を所定の加工送り速度で水平方向（例えばＹ方向）に加工送りさせつつ、集光器３１によって、接着層４に対して吸収性を有する波長のレーザビームＬＢ２の集光点を接着層４に位置付けた状態で、レーザビームＬＢ２をウェーハＷの裏面Ｗｂ側から改質層３の位置に沿って照射する。こうして、全ての改質層３の位置に沿ってレーザビームＬＢ２を繰返し照射することにより、接着層４を分断して分断溝を形成する。

接着層分断ステップは、上記のレーザビーム照射手段３０ａを用いて行う場合に限られない。例えば、図９に示すように、被加工物を切削する切削手段５０によって接着層４を切削することにより分断してもよい。切削手段５０は、回転可能なスピンドル５１と、スピンドル５１の端部に装着された切削ブレード５２とを少なくとも備えている。なお、切削ブレード５２の厚みは、例えば１０μ以下となっている。

ウェーハＷを保持した保持手段１０を所定の加工送り速度で水平方向（例えばＹ方向）に移動させつつ、切削手段５０は、スピンドル５１を回転させることにより切削ブレード５２を所定の回転速度で例えば矢印Ｂ方向に回転させながら、上記のカメラ４０が検出した改質層３の位置に沿って接着層４を切削する。切削ブレード５２の切り込み深さは、少なくとも接着層４が完全に切断される深さに設定される。そして、全ての改質層３の位置に沿って切削ブレード５２で切削することにより、接着層４を分断して分断溝を形成する。

（５）ウェーハ分割ステップ
接着層分断ステップを実施した後、図１０に示すように、分割手段６０を用いてエキスパンドシート２を拡張させウェーハＷを個々のデバイスチップＣに分割する。分割手段６０は、図１０（ａ）に示すように、ウェーハＷを保持する保持テーブル６１と、保持テーブル６１の外周側に配設されフレーム１が載置されるフレーム載置台６２と、フレーム載置台６２に連設される軸部６３と、軸部６３を中心として回転しフレーム載置台６２に載置されたフレーム１をクランプするクランプ部６４と、フレーム載置台６２の下部に連結されフレーム載置台６２を上下方向に昇降させる昇降手段６５とを備えている。昇降手段６５は、シリンダ６５ａと、シリンダ６５ａにより昇降駆動されるピストン６５ｂとにより構成され、ピストン６５ｂが上下に移動することにより、フレーム載置台６２を昇降させることができる。

図１０（ａ）に示すように、保持テーブル６１にエキスパンドシート２側を載置するとともに、フレーム載置台６２にフレーム１を載置する。続いて、クランプ部６４が軸部６３を中心として回転しフレーム１の上部を押さえて固定する。次いで、図１０（ｂ）に示すように、昇降手段６５によって、シリンダ６５ａにおいてピストン６５ｂが下方に移動してフレーム載置台６２を下降させ、エキスパンドシート２を径方向に拡張し、図１０（ａ）に示した改質層３を分割起点として破断することにより、改質層３の間隔及び接着層４の分断溝５が拡がり、ウェーハＷは個々のデバイスチップＣに分割される。所定の拡張量だけエキスパンドシート２を拡張することにより、全ての隣り合うデバイスチップＣの間に隙間６を形成したら、ウェーハ分割ステップが完了する。そして、個片化された各デバイスチップＣは、ピックアップされた後、金属フレームや基板上にダイボンディングされる。

以上のとおり、本発明にかかるウェーハの加工方法では、分割起点形成ステップを実施してウェーハＷの分割予定ラインＳに沿って分割起点となる改質層３を形成し、その後、接着層形成ステップを実施してウェーハＷの裏面Ｗｂに接着層４を形成してから、接着層分断ステップとウェーハ分割ステップを順次実施するため、ダイシフトが発生することを防止でき、デバイスＤが破損するおそれがない。
また、分割起点形成ステップを実施する前または後にウェーハを薄化する薄化ステップを実施するため、あらかじめウェーハＷを所望の厚みに薄化してから、ウェーハＷの裏面Ｗｂに接着層４を形成し、その後、接着層４の分断とウェーハＷの分割とを順次行うことができ、効率よくウェーハＷを個々のデバイスチップＣに分割することができる。

１：フレーム２：エキスパンドシート３：改質層４：接着層５：分断溝
６：隙間１０：保持手段１１：保持テーブル１１ａ：保持面１２：クランプ手段
１３：載置部１４：軸部１５：クランプ部
２０：研削手段２１：スピンドル２２：マウント２３：研削ホイール
２４：研削砥石
３０，３０ａ：レーザビーム照射手段３１：集光器
４０：カメラ５０：切削手段５１：スピンドル５２：切削ブレード
６０：分割手段６１：保持テーブル６２：フレーム載置台６３：軸部
６４：クランプ部６５：昇降手段６５ａ：シリンダ６５ｂ：ピストン

Claims

交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハの加工方法であって、
ウェーハの該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ステップと、
該分割起点形成ステップを実施した後、ウェーハの裏面に接着層を形成する接着層形成ステップと、
該接着層形成ステップを実施した後、該分割起点を検出し、検出した該分割起点に沿って該接着層を分断する接着層分断ステップと、
該接着層分断ステップを実施した後、ウェーハを該分割予定ラインに沿って分割するウェーハ分割ステップと、を備えたウェーハの加工方法。
前記分割起点形成ステップを実施する前または後にウェーハを薄化する薄化ステップを備えた請求項１記載のウェーハの加工方法。