JP5349982B2 - サブストレート付きウエーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、サブストレートにウエーハが貼り合わされたサブストレート付きウエーハの加工方法に関し、特に、ウエーハの外周に形成された面取り部を除去するサブストレート付きウエーハの加工方法に関する。

表面にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが複数形成され、それぞれのデバイスが格子状に形成されたストリートと呼ばれる切削予定ラインによって区画された半導体ウエーハは、裏面が所定の厚みへ研削された後、切削装置によってストリートに沿って切削することで個々のデバイスへと分割され、分割されたデバイスは携帯電話やパソコン等の各種電気機器に広く利用されている。

近年の電気機器の小型化に伴い、デバイスが複数形成された半導体ウエーハ（以下ウエーハと略称する）はより薄く、例えば１００μｍ以下に研削仕上げされることが要求されている。また、デバイスによっては裏面研削工程の後に、例えば裏面を金属膜で被覆する工程、又は裏面を洗浄する工程等、他の工程を実施する場合がある。

一方、ウエーハは製造工程中における割れや発塵防止のために、その外周に面取りがなされている。そのため、ウエーハを薄く研削すると、外周の面取り部分がナイフエッジ状（ひさし状）に形成される。ウエーハ外周の面取り部分がナイフエッジ状に形成されると、外周から欠けが生じてウエーハが破損してしまうという問題が生じる。

そこで、特開平４−２６３４２５号公報では、ウエーハ外周の面取り部分を研削により除去する方法が提案されている。また、特開２０００−１７３９６１号公報では、外周の面取り部と平坦部との境界に切削ブレードで切り込みを形成した後に、ウエーハの板厚が切り込み深さよりも薄くなるまでウエーハの裏面研削を行うことで、裏面研削と同時に面取り部分を除去する半導体装置の製造方法が提案されている。

ウエーハがサブストレートに貼り合わされたサブストレート付きウエーハにおいては、シリコンウエーハ又はガラス等から形成されたサブストレートの再利用を図ることや、接着剤層を切削することで加工品質が悪化することを防止するためにも、接着剤層やサブストレートへ切り込まずにウエーハのみを切削除去することが重要となる。

また、活性基板として機能するウエーハとサブストレートとするウエーハとを貼り合わせたＳＯＩ基板（シリコン・オン・インシュレータ基板）を製造する際にも、未接着部を除去するためにウエーハの外周面取り部を除去する必要がある。

特開平８−１０７０９２号公報では、ダイシングマシンに研削砥石を取り付け、研削砥石により研削することによりＳＯＩ基板の外周面取り部を除去するＳＯＩ基板の製造方法が提案されている。

特開平４−２６３４２５号公報 特開２０００−１７３９６１号公報 特開平８−１０７０９２号公報 特開平７−７５９５５号公報

ところが、上記何れの先行技術においても、サブストレートの厚みばらつきや貼り合わせ状態のばらつきのために、厳密に研削砥石の研削量や切削ブレードの切り込み深さを制御することは非常に難しい。

予め全てのサブストレート、ウエーハ、貼り合わせた後のサブストレート付きウエーハの厚みをそれぞれ測定して管理し、ウエーハ毎に切削ブレードの切込みを変えることで厳密に切削ブレードの切り込み深さを制御することは可能だが、大量のウエーハを加工する生産プロセスにおいては現実的ではない。

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、サブストレートを損傷させることなくウエーハ外周の面取り部を除去することが可能なサブストレート付き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、外周に表面から裏面に至る円弧状の面取り部を有するウエーハの表面がサブストレートの表面に貼り合わされたサブストレート付きウエーハの加工方法であって、回転可能な保持テーブルでサブストレートつきウエーハの該サブストレートの裏面側を保持する保持ステップと、該保持テーブルの保持面に直交する方向における該ウエーハと該サブストレートの界面位置を検出する界面位置検出ステップと、サブストレート付きウエーハの前記面取り部の半径方向内側の所定位置に切削ブレードを位置づける切削ブレード位置付けステップと、前記界面位置検出ステップで検出した該ウエーハと該サブストレートの前記界面位置に基づいて、前記切削ブレードを該サブストレートに切り込むことなく該ウエーハに十分切り込ませた状態で、該保持テーブルを少なくとも１回転させて該面取り部を切削除去する面取り部除去ステップと、を備え、前記界面位置検出ステップは該ウエーハの裏面側から赤外線撮像手段を使用して実施するとともに、前記界面位置検出ステップでは、前記ウエーハの表面位置、又は前記サブストレートの表面位置の少なくとも一方を前記界面位置として検出することを特徴とするサブストレート付きウエーハの加工方法が提供される。

本発明によると、サブストレート付きウエーハの貼り合わせ界面の高さ位置を検出し、検出された界面の位置に基づいて切削ブレードによりウエーハの面取り部を除去するため、切削ブレードがサブストレート及び接着剤層に切り込むことが防止され、サブストレートを損傷させることがない。

ウエーハの表面側斜視図である。 ウエーハの表面をサブストレートの表面に貼り合わせる状態を示す分解斜視図である。 サブストレート付きウエーハの斜視図である。 保持テーブルでサブストレート付きウエーハを保持した状態を示す図である。 界面位置検出ステップの説明図である。 赤外線撮像手段の一例を示す斜視図である。 切削ブレード位置づけステップの説明図である。 面取り部除去ステップの説明図である。 面取り部が切削除去された状態を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は半導体ウエーハ２の表面側斜視図を示している。図１に示す半導体ウエーハ２は、例えば厚さが７００μｍのシリコンウエーハからなっており、表面２ａに複数のストリート（切削予定ライン）４が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート４によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス６が形成されている。

このように構成された半導体ウエーハ２は、デバイス６が形成されているデバイス領域８と、デバイス領域８を囲繞する外周余剰領域１０を備えている。また、半導体ウエーハ２の外周には、シリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ１２が形成されている。

図２に示すように、半導体ウエーハ２の表裏を反転してその表面２ａをサブストレート１４の表面１４ａに接着することにより、図３に示すサブストレート付きウエーハ１６が得られる。サブストレート１４は、例えばシリコンウエーハ、ガラス等から形成されており、所定のプロセス終了後再利用が図られる。

図４はサブストレート付きウエーハ１６をチャックテーブル等の保持テーブル１８で吸引保持した状態を示しており、ウエーハ２は製造工程中における割れや発塵防止のためにその外周に面取り部３が形成されている。

同様に、サブストレート１４もその外周に面取り部１５を有している。サブストレート付きウエーハ１６は、接着剤によりウエーハ２をサブストレート１４に接着して得られるが、ウエーハ２の外周部３ｍｍ程度はウエーハ固有の外周部面ダレがあり、更に面取り部３を有するため、ウエーハ２の外周から半径方向内側に３ｍｍ程度は未接着部となる。

図４に示すように、サブストレート付きウエーハ１６を保持テーブル１８で保持した後、図５に示すように赤外線撮像手段２０を使用して、接着されたウエーハ２とサブストレート１４の界面を検出する界面位置検出ステップを実施する。

図６に示すように、赤外線撮像手段２０は、赤外線ランプ２１と、赤外線ＣＣＤ等の赤外線撮像素子を有する赤外線ＣＣＤカメラ２３を含んでおり、切削装置等のベース２２に立設されたコラム２４に上下方向（保持テーブル１８の保持面に垂直方向）に移動可能に取り付けられている。赤外線ランプ２１に換えてハロゲンランプ、ＬＥＤ等を使用してもよい。

即ち、コラム２４には一対のガイドレール２６が固定され、ボールねじ３０とパルスモータ３２から構成される移動機構３４により、移動ブロック２８に取り付けられた赤外線撮像手段２０がガイドレール２６に沿って上下方向に移動される。コラム２４には、保持テーブル１８の保持面に垂直方向における赤外線撮像素子の位置情報を認識するためのスケール３６が形成されている。

赤外線撮像手段２０でウエーハ２とサブストレート１４の界面位置を検出するには、赤外線ランプ２１でウエーハ２の裏面側を照射しながら、移動機構３４で赤外線ＣＣＤカメラ２３を保持テーブル１８の保持面に対して垂直方向に移動して、赤外線撮像素子でその反射光に基づいた画像を検出し、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送信する。

赤外線ＣＣＤカメラ２３の焦点がウエーハ２の表面２ａに合致した時に、反射光の強度が一時的に強くなるため強い画像信号が出力され、ウエーハ２の表面位置がウエーハ２とサブストレート１４の界面位置として検出される。

赤外線ＣＣＤカメラ２３を更に下方に移動すると、赤外線ＣＣＤカメラ２３の焦点がサブストレート１４の表面１４ａに合致した時に画像信号の次のピークが得られ、サブストレート１４の表面位置が界面位置として検出される。

本実施形態の界面位置検出ステップでは、ウエーハ２の表面位置又はサブストレート１４の表面位置の少なくとも一方をウエーハ２とサブストレート１４の界面位置として検出し、この界面位置に基づいて切削ブレードの切り込み深さを決定する。

次に、図７を参照して切削ブレード位置付けステップについて説明する。切削装置の切削ユニット３８はスピンドルハウジング４０中に収容されたスピンドル４２を含んでおり、スピンドル４２は図示しないサーボモータにより例えば３００００ｒｐｍ等の高速で回転される。

スピンドル４２の先端部にはボス部に雄ねじを有するフランジ４４がナット４６で固定されており、このフランジ４４のボス部にリング状の切削ブレード４８及び外側フランジ５０を挿入し、固定ナット５２をフランジ４４のボス部の雄ねじに締結して切削ブレード４８が固定されている。

切削ブレード４８は、ダイアモンド砥粒を金属や樹脂等でリング状に固めて形成されている。切削ブレード４８は、図示しない移動機構によりウエーハと相対的にＹ軸方向及びＺ軸方向に移動可能に取り付けられている。

上述した界面位置検出ステップを終了したならば、図７に示すように切削ブレード４８をサブストレート付きウエーハ１６の面取り部３の半径方向内側の所定位置に位置づける切削ブレード位置付けステップを実施する。

この所定位置は、例えば切削ブレード４８の厚みが１ｍｍである場合には、ウエーハの外周から半径方向内側０．５ｍｍに設定される。即ち、ウエーハの外周から半径方向内側０．５ｍｍの位置に切削ブレード４８の厚み方向における中心を位置づける。

次いで、界面位置検出ステップで検出したウエーハ２とサブストレート１４の界面位置に基づいて、図８に示すように切削ブレード４８をサブストレート１４に切り込むことなくウエーハ２を完全切断する程度まで切り込ませた状態で、保持テーブル１８を矢印Ａ方向に少なくとも１回転させて面取り部３を切削除去する面取り部除去ステップを実施する。

切削ブレード４８の切り込み深さは、接着剤層に切り込むことなく、ウエーハ２を薄皮１枚残す程度に設定するのが好ましい。また、界面位置としては、界面位置検出ステップで検出したウエーハ２の表面位置又はサブストレート１４の表面位置の何れかを採用する。

切削ブレード４８を所定位置まで切り込ませた状態で保持テーブル１８を矢印Ａ方向に少なくとも１回転させる面取り部除去ステップを実施すると、図９に示すように保持テーブル１８の保持面に垂直な外周２ｃを有するサブストレート１４が付着したウエーハ２を得ることができる。

面取り部除去ステップを実施した後、図示しない研削装置のチャックテーブルにサブストレート付きウエーハ１６のサブストレート１４側を吸引保持させ、研削砥石によりウエーハ２の裏面２ｂを研削して、ウエーハ２を１００μｍ程度に仕上げ、次いでサブストレート１４をウエーハ２から剥離する。

本実施形態によると、サブストレート付きウエーハ１６の貼り合わせ界面の高さ位置をウエーハ２の裏面側から赤外線撮像手段２０を用いて検出し、検出された界面位置に基づいて切削ブレード４８によりウエーハ２の面取り部３を除去するため、切削ブレード４８がサブストレート１４及び接着材に切り込むことが防止され、サブストレート１４を損傷させることがない。これにより、比較的高価なサブストレートを再利用することができる。

更に、面取り部を除去してからウエーハ２の裏面研削を実施するため、ウエーハ２を薄く研削してもその外周がナイフエッジ状に形成されることがなく、ウエーハ２の外周から欠けが生じることを防止できる。

２ ウエーハ
３ 面取り部
４ 切削予定ライン（ストリート）
６ デバイス
１４ サブストレート
１６ サブストレート付きウエーハ
１８ 保持テーブル
２０ 赤外線撮像手段
２１ 赤外線ランプ
２３ 赤外線ＣＣＤカメラ
４８ 切削ブレード

Claims (3)

1. 外周に表面から裏面に至る円弧状の面取り部を有するウエーハの表面がサブストレートの表面に貼り合わされたサブストレート付きウエーハの加工方法であって、
   回転可能な保持テーブルでサブストレートつきウエーハの該サブストレートの裏面側を保持する保持ステップと、
   該保持テーブルの保持面に直交する方向における該ウエーハと該サブストレートの界面位置を検出する界面位置検出ステップと、
   サブストレート付きウエーハの前記面取り部の半径方向内側の所定位置に切削ブレードを位置づける切削ブレード位置付けステップと、
   前記界面位置検出ステップで検出した該ウエーハと該サブストレートの前記界面位置に基づいて、前記切削ブレードを該サブストレートに切り込むことなく該ウエーハに十分切り込ませた状態で、該保持テーブルを少なくとも１回転させて該面取り部を切削除去する面取り部除去ステップと、を備え、
   前記界面位置検出ステップは該ウエーハの裏面側から赤外線撮像手段を使用して実施するとともに、
   前記界面位置検出ステップでは、前記ウエーハの表面位置、又は前記サブストレートの表面位置の少なくとも一方を前記界面位置として検出することを特徴とするサブストレート付きウエーハの加工方法。
2. 前記赤外線撮像手段は、光源と、赤外線撮像素子と、該赤外線撮像素子を前記保持テーブルの前記保持面に直交する方向に移動させる移動手段と、該保持面に直交する方向における該赤外線撮像素子の位置情報を認識するためのスケールとを含んでいる請求項１記載のサブストレート付きウエーハの加工方法。
3. 前記面取り部除去ステップを実施した後、前記ウエーハの裏面を研削する裏面研削ステップを更に備える請求項１又は２記載のサブストレート付きウエーハの加工方法。
   

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