JP5307593B2 - 積層ウェーハの分割方法 - Google Patents

Description

本発明は、分割予定ラインによって区画された多数の領域が存在する主領域と主領域を囲繞する外周余剰領域とを有する複数個のウェーハを接着剤を介して接合した積層ウェーハを分割する積層ウェーハの分割方法に関する。

近年、様々な電子部品や光デバイスの製造工程において複数枚の板状物即ちウェーハを積層させて切削装置で分割する方法が実用化されている。例えば、電気機器の小型化を図るため、半導体チップを２層又は３層以上積層して構成された積層型半導体装置の製造工程においては、半導体ウェーハを複数枚積層し、切削装置によりストリートに沿って切断することにより、複数の半導体チップが積層された積層型半導体装置を製造している。積層させる方法としては積層させる半導体ウェーハを精密に位置合わせを行い、接着剤を介して接合することが一般的である（例えば下記特許文献１参照）。

また、例えば光波長変換デバイス素子の分割においては、シリコンウェーハの上面にＬＴ（リチウムタンタレート）ウェーハを接着剤で接合し、その後波長変換の効率を上げる等の目的により、リチウムタンタレートウェーハを研削装置で100μm程度に薄化して積層ウェーハが形成される。その後、積層ウェーハは切削装置によりチップに分割される。

特開平05-160340号公報

ウェーハの周面は面取り部が形成されていることに起因して、そしてまた、薄化されたウェーハの反り等に起因して、デバイスが形成される主領域の外周を囲繞するウェーハ外周余剰領域は接着剤を介して充分に接合され難く、気泡を含んでしまう傾向がある。外周余剰領域にはデバイスが形成されていないため、外周余剰領域の貼着が適切にされていない場合でも分割後の製品に影響はない。そのため、外周余剰領域の貼着状態にそれほど注力されていない。しかしながら、そのような積層ウェーハを切削ブレードで切削を行うと、上層側ウェーハの、個片化された外周余剰領域の接合不良個片が飛散してしまい、個片が切削ブレードに接触し切削ブレードが破損してしまう虞がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、積層ウェーハの切削時に外周余剰領域が飛散することが無い、新規且つ改良された積層ウェーハの分割方法を提供することである。

本発明によれば、上記主たる技術的課題を達成する積層ウェーハの分割方法として、分割予定ラインによって区画された多数の領域が存在する主領域と主領域を囲繞する外周余剰領域とを有する複数個のウェーハを接着剤を介して接合した積層ウェーハを分割する分割方法であって、上層側から該積層ウェーハの外周余剰領域に加工工具を作用させて、少なくとも最下層ウェーハの表面まで外周余剰領域を除去する外周余剰領域除去工程と、外周余剰領域除去工程の後に、最上層ウェーハの分割予定ラインに沿って少なくとも該最上層ウェーハを切削する切削工程と、から構成される積層ウェーハの分割方法が提供される。

好ましくは、加工工具は、研削工具或いは切削工具であるのが好適である。

上層側のウェーハの外周余剰領域を切削工程の前に予め除去する故に、接合不良に起因して上層側のウェーハの外周余剰領域が個片化されて飛散することがない。

２層で形成された積層ウェーハを示す斜視図。 外周余剰領域除去工程の第一の実施形態を示す斜視図。 外周余剰領域除去工程の第一の実施形態を示す正面図。 外周余剰領域除去工程の第一の実施形態を示す要部断面図。 外周余剰領域除去工程の第二の実施形態を示す正面図。 外周余剰領域除去工程の第二の実施形態を示す要部断面図。 外周余剰領域除去工程終了後の状態を示す正面図。 切削工程を示す正面図。

以下、本発明の分割方法を図示している添付図面を参照して更に詳細に説明する。

図１は、積層ウェーハ２の一例を示す斜視図である。積層ウェーハ２は、上層側ウェーハ４の裏面側に下層側ウェーハ６が接着剤Ｓを介して貼着されている。上層側ウェーハ４は、例えば光波長変換デバイスのリチウムタンタレートウェーハであり、光波長変換素子となる主領域８と主領域８を囲繞する外周余剰領域１０を有する。下層側ウェーハ６はシリコンウェーハであり、予め200〜300μmの厚みに形成されている。ウェーハの外周部には面取り部が形成されており、また、薄化されたウェーハの反りの影響等により、外周余剰領域１０は主領域８と比較して貼付状態が不完全な状態である。更に下層側ウェーハ６の下面には保護テープＴが貼着されている。

（外周余剰領域除去工程：第一の実施形態）
最初に、上層側ウェーハ４の外周余剰領域１０を除去する外周余剰領域除去工程が遂行される。外周余剰領域除去工程における第一の実施形態を図２及び図３を参照して説明する。積層ウェーハ２は、下層側ウェーハ６側を周知構造の研削装置のチャックテーブル１２上に吸引保持される。チャックテーブル１２は上下方向に延在する中心軸線を中心として回転自在に配設されている。研削装置自体の構成は、例えば特開２０００―３５４９６２号公報に開示されている周知の形態でよく、その詳細な説明は本明細書においては省略する。研削装置にはチャックテーブル１２に対向して配設された研削手段１４を備えている。研削手段１４は、チャックテーブル１２の保持面に対向して配設された研削工具１６と、研削工具１６を回転させるモータ１８と、研削工具１６を鉛直下向きに研削送りする研削送り手段（図示していない）を備えている。研削工具１６は、円盤形状の砥石基台２０と砥石基台２０の下面に装着された円弧形状の複数個の研削砥石２２とから形成されている。

チャックテーブル１２に積層ウェーハ２を保持し、研削工具１６の回転を開始し、図３に図示するように、研削砥石２２の外周縁２２aを上層側ウェーハ４の外周余剰領域１０と主領域８の境界Ｋ（図１乃至図３に図示）の上方に位置付ける。チャックテーブル１２の回転も開始し、研削送り手段によって所定の研削送り速度で研削工具１６の下降を開始する。図４に図示する如く研削砥石２２の下端２２bが下層側ウェーハ６の表面を僅かに研削する所定位置Ｌに達すると、研削送りが停止される。その結果、図７に正面図で図示するように、上層側ウェーハ４の全周に渡って外周余剰領域１０及びその下側の接着剤Ｓが除去される。第一の実施形態においては、研削工具１６により外周余剰領域１０の除去を行っているが、外周余剰領域除去工程の前に上層側ウェーハ４の薄化研削を行うことが多々あり、かかる薄化研削工程で使用される研削工具をそのまま利用して外周余剰領域除去工程を併用して実施することも出来る。

（外周余剰領域除去工程：第二の実施形態）
次いで、外周余剰領域除去工程の第二の実施形態について図５を参照して説明をする。第二の実施形態では、周知構造の切削装置にて加工が遂行される。切削装置自体の構成は、例えば特開２００８−２６２９８３号公報に開示されている周知の形態でよく、その詳細な説明は本明細書においては省略する。積層ウェーハ２は保護テープＴを下側にして切削装置のチャックテーブル２４に吸引保持される。チャックテーブル２４は上下方向に延在する中心軸線を中心として回転可能に配設されている。チャックテーブル２４の上方には切削手段２５が配設されている。切削手段２５は、水平な方向である（図５では左右方向）Ｙ軸方向に延びる回転軸線を有すスピンドル２６を含んでおり、このスピンドル２６はモータ等でよい回転駆動源（図示していない）によって高速回転される。スピンドル２６の先端には回転軸線に対して垂直に切削ブレード２８がブレードマウント３０を介して装着されている。切削ブレード２８は、外周余剰領域１０よりも幅広な刃厚を有し、且つ上層側ウェーハを切削するのに適した切削ブレードが適宜選択される。切削手段２５はチャックテーブル２４の保持面に対して垂直な方向であるＺ軸方向に移動可能に配設されており、Ｚ軸方向に昇降動される。また、切削手段２５はチャックテーブル２４の保持面と平行な方向である図５では左右方向であるＹ軸方向に移動可能に配設されている。

上記切削装置のチャックテーブル２４に積層ウェーハ２の下層側ウェーハ６側を吸引保持し、切削ブレード２８の回転を開始する。切削手段２５を移動して切削ブレード２８の片縁２８aを外周余剰領域１０と主領域８との境界Ｋ（図６に図示）に位置づける。次いで、切削手段２５を、下層側ウェーハ６の表面を僅かに切削する所定位置Ｌまで下降する。その後、切削ブレード２８を当該位置に位置づけた状態で、チャックテーブル２４を所定回転速度で３６０°以上回転する。その結果、図７に図示するように、上層側ウェーハの外周余剰領域１０及びその下側の接着剤が除去される。

（切削工程）
上記外周余剰領域除去工程にて外周余剰領域が取り除かれたら、続いて切削工程が遂行される。外周余剰領域１０が除去された積層ウェーハ２を周知構造の切削装置のチャックテーブル３２に吸引保持される。切削工程で使用される切削ブレード３４は、積層ウェーハ２を切削するのに適した切削ブレードが適宜選択される。チャックテーブル３２は図８において左右方向であるＸ軸方向に移動可能に配設されており、切削ブレード３４を装着した図示しないスピンドルは図８では紙面に垂直な方向であるＹ軸方向に移動可能にまた図８において上下方向であるＺ軸方向に移動可能に配設されている。

切削ブレード３４を高速で回転し、保護テープＴを僅かに切り込む位置３６（図８参照）までＺ軸方向に移動する。チャックテーブル３２を左右方向に切削送りし、積層ウェーハ２の上層側ウェーハ４及び下層側ウェーハ６を切削する。次いで、切削ブレード３４を製品寸法に対応した分割予定ラインの間隔ずつＹ軸方向にインデックス送りしながら切削を順次遂行し、更にチャックテーブル３２を９０度回転し同様の切削を行い、全ての主領域８を製品寸法に対応した分割予定ラインに沿って切削する。この際、上層側ウェーハ４の外周余剰領域１０が除去されているので、上層側ウェーハ４の三角個片等の接着不良個所が生成され飛散されることがない。

外周余剰領域工程の第二の実施形態において、２個の切削手段を有す切削装置を使用した際には、片方の切削手段には外周余剰領域除去工程で使用される切削ブレードを装着し、他方の切削手段には切削工程で使用される切削ブレードを装着し、外周余剰領域除去工程が終了した後に、チャックテーブル２４に載置した積層ウェーハ２に切削工程を遂行することができるので更に効率的である。また、切削工程で積層ウェーハ２の上層側ウェーハ４及び下層側ウェーハ６を完全切断を行う例を示したが、上層側ウェーハ４のみを個片化したい場合において、上層側ウェーハ４を切削し下層側ウェーハ６には切削溝を形成する加工においても適用可能であり、同様の効果が得られる。

上記実施形態においては、上層側ウェーハと下層側ウェーハの２枚の積層ウェーハの分割方法を示したが、３枚以上のウェーハが積層された積層ウェーハの分割の際には、外周余剰領域除去工程において、最下層のウェーハを僅かに切削する位置を所定位置Ｌと設定してその上層側のウェーハの外周余剰領域を除去すればよい。

２ 積層ウェーハ
４ 上層側ウェーハ
６ 下層側ウェーハ
８ 主領域
１０ 外周余剰領域
１４ 研削手段
２５ 切削手段
Ｋ 外周余剰領域と主領域の境界
Ｌ 所定位置
Ｓ 接着剤
Ｔ 保護テープ

Claims (3)

1. 分割予定ラインによって区画された多数の領域が存在する主領域と該主領域を囲繞する外周余剰領域とを有する複数個のウェーハを接着剤を介して接合した積層ウェーハを分割する分割方法であって、
   上層側から該積層ウェーハの該外周余剰領域に加工工具を作用させて、少なくとも最下層ウェーハの表面まで該外周余剰領域を除去する外周余剰領域除去工程と、
   該外周余剰領域除去工程の後に、最上層ウェーハの該分割予定ラインに沿って少なくとも該最上層ウェーハを切削する切削工程と、
   から構成される積層ウェーハの分割方法。
2. 該加工工具は、研削工具である請求項１に記載の積層ウェーハの分割方法。
3. 該加工工具は、切削工具である請求項１に記載の積層ウェーハの分割方法。

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