JP5356890B2 - ウェーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウェーハの裏面を研削し、個々のデバイスに分割するウェーハの加工方法に関するものである。

ＩＣ等の複数のデバイスが形成されたウェーハは、裏面を研削して所定の厚さに形成した後に、ダイシング装置等によって個々のデバイスに分割され、各種電子機器等に利用されている。近年は、電子機器等の軽量化、小型化を可能とするために、研削によりウェーハが１００〜２０μｍと極めて薄く形成されるようになっている。

ところが、ウェーハを薄く形成すると柔軟になり、その後の搬送に支障を来したり、デバイスの電気的テスト用に金、銀、チタン等の厚さ数十ｎｍの金属膜を研削面に被覆することが困難になるという問題が生じている。

そこで、ウェーハの表面に保護テープを貼着し、ウェーハの裏面のうちデバイス領域の裏側のみを研削してその外周側に肉厚のリング状補強部を形成することにより、ウェーハの搬送を容易にすると共に、その後の金属膜の形成工程を実施しやすくするウェーハの加工方法が提案され、本出願人が特許出願した（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載された発明においては、リング状補強部が形成された状態においてデバイス領域の裏側に金属膜を被覆し、その後、リング状補強部の裏面を研削して裏面を面一とするか、またはリング状補強部を切断除去した後に、ウェーハの表面から保護テープを剥離すると共に裏面にダイシングテープを貼着してダイシングを行い、個々のデバイスに分割することとしている。

特開２００７−１９３７９号公報

しかし、リング状補強部が形成されたウェーハの裏面に金属膜を被覆した後に、デバイス領域の裏面の金属膜を損傷させずに、リング状補強部の裏面のみを研削してデバイス領域の裏側と外周余剰領域の裏側とを面一に形成するのは困難である。

また、リング状補強部を除去したり、ウェーハの表面から保護テープを剥離して裏面にダイシングテープを貼着したりする作業を行うことは、生産性を低下させる要因にもなっている。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、ウェーハの裏面のうちデバイス領域の裏側に凹部を形成しその周囲にリング状補強部を形成して裏面に金属膜を被覆したウェーハを個々のデバイスに分割するにあたり、ウェーハ表面のデバイス領域の裏側に被覆された金属膜を損傷させることなく、ウェーハを効率良く個々のデバイスに分割できるようにすることである。

本発明は、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて形成されたデバイス領
域とデバイス領域を囲繞する外周余剰領域とが表面に形成されたウェーハを個々のデバイ
スに分割するウェーハの加工方法に関するもので、ウェーハの表面に保護テープを貼着し
て保護テープ側を保持した状態で、ウェーハの裏面のうちデバイス領域の裏側を研削して
凹部を形成し、凹部の外周側にリング状補強部を形成するウェーハ研削工程と、表面に保
護テープが貼着されたウェーハの裏面に金属膜を被覆する金属膜被覆工程と、表面に保護
テープが貼着されたウェーハの裏面側から分割予定ラインを分割して個々のデバイスに分
割するウェーハ分割工程とを少なくとも備え、該金属膜被覆工程において、該分割予定ラインの認識に係るパターン部分のみにマスキングを施し、該パターン部分に金属膜が被覆されないようにする。

ウェーハ分割工程は、ウェーハの表面に貼着された保護テープを、ダイシングフレームに支持されたダイシングテープに貼り付けた後に実施されることがある。ウェーハ分割工程は、切削ブレードまたはレーザー光による分割予定ラインの切断によって行うことができる。また、ウェーハ分割工程は、リング状の補強部をウェーハから除去した後に実施されることもある。分割予定ラインを裏面側から検出できるように、ウェーハ分割工程の前に分割予定ラインの延長線上の外周部に切り欠きを形成することもある。

本発明では、ウェーハの裏面側からレーザー光、ブレード等を作用させて切削を行うこ
とにより、ウェーハの表面に貼着した保護テープを剥離する必要がなく、リング状補強部
を除去する必要もないため、ウェーハの裏面のうちデバイス領域の裏側に被覆された金属膜を損傷させずにウェーハを効率良く個々のデバイスに分割することができる。また、金属膜被覆工程では、分割予定ラインの認識に係るパターン部分のみにマスキングを施し、パターン部分に金属膜が被覆されないようにすることにより、赤外線カメラによって裏面から分割予定ラインを認識することができる。

ウェーハ及び保護テープを示す分解斜視図である。 ウェーハの表面に保護テープが貼着された状態を示す斜視図である。 ウェーハ研削工程の一例を示す斜視図である。 ウェーハ研削工程終了後のウェーハを示す斜視図である。 ウェーハ研削工程終了後のウェーハを示す断面図である。 減圧成膜装置の一例を略示的に示す断面図である。 金属膜被覆工程終了後のウェーハを示す断面図である。 ウェーハ分割工程の第一の例を示す斜視図である。 ウェーハ分割工程の第二の例を示す斜視図である。 ウェーハの表面に貼着された保護テープをダイシングテープに貼着した状態を示す斜視図である。 ブレードの切り刃の保持構造を示す側面図である。 逃げ溝が形成されたリング状補強部に切り刃が切り込んだ状態を示す断面図である。 リング状補強部に逃げ溝が形成されたウェーハの一例を示す斜視図である。 リング状補強部に切り欠きが形成されたウェーハの一例を示す斜視図である。

図１に示すように、ウェーハＷの表面Ｗａには、デバイスＤが複数形成されたデバイス領域Ｗ１と、デバイス領域Ｗ１を囲繞しデバイスが形成されていない外周余剰領域Ｗ２とが形成されている。デバイス領域Ｗ１においては、縦横に設けられた分割予定ラインＳによって区画されてデバイスＤが形成されている。また、図示の例のウェーハＷの外周部には、結晶方位識別用のマークであるノッチＮが形成されている。

このウェーハＷ１の表面Ｗａに保護テープ１を貼着して裏返し、図２に示すように、裏面Ｗｂが露出した状態とする。そして、例えば図３に示す研削装置２を用いて裏面Ｗｂを研削する。この研削装置２には、ウェーハを保持して回転可能なチャックテーブル２０と、ウェーハに対して研削加工を施す研削手段２１とを備えている。研削手段２１には、回転可能でかつ昇降可能なスピンドル２２と、スピンドル２２の先端に装着されスピンドル２２の回転に伴って回転する研削ホイール２３と、研削ホイール２３の下面に固着された研削砥石２４とを備えている。

チャックテーブル２０では保護テープ１側が保持され、ウェーハＷの裏面Ｗｂが研削砥石２４と対向した状態となる。そして、チャックテーブル２０の回転に伴いウェーハＷが回転すると共に、スピンドル２２の回転に伴って回転する研削砥石２４が下降してウェーハＷの裏面Ｗｂに接触する。このとき、研削砥石２４は、裏面Ｗｂのうち表面Ｗａのデバイス領域Ｗ１（図１参照）の裏側に接触させ、それ以外の部分は研削しないようにする。そうすると、図４及び図５に示すように、研削した部分に凹部Ｗ３が形成され、その外周側において凹部Ｗ３の底面との間で生じた段差部分にリング状補強部Ｗ４が形成される（ウェーハ研削工程）。リング状補強部Ｗ４の厚さは数百μｍ程度あることが望ましい。一方、デバイス領域Ｗ１の厚さは例えば２０μｍ〜１００μｍ程度まで薄くすることができる。

次に、図３の研削装置２のチャックテーブル２０からウェーハＷを保護テープ１と共に取り外し、ウェーハ研削工程後のウェーハＷの裏面Ｗｂに金、銀、チタン等からなる金属膜を被覆する（金属膜被覆工程）。取り外す際には、ウェーハＷにリング状補強部Ｗ４が形成されているため、チャックテーブル２０からウェーハＷ及び保護テープ１を取り外しが容易となる。

金属膜被覆工程の実施には、例えば図６に示す減圧成膜装置３を用いることができる。この減圧成膜装置３においては、チャンバー３１の内部に静電式にてウェーハＷを保持する保持部３２を備えており、その上方の対向する位置には、金属からなるスパッタ源３４が励磁部材３３に支持された状態で配設されている。このスパッタ源３４には、高周波電源３５が連結されている。また、チャンバー３１の一方の側部には、スパッタガスを導入する導入口３６が設けられ、もう一方の側部には減圧源に連通する減圧口３７が設けられている。

保護テープ１側が保持部３２において静電式にて保持されることにより、ウェーハＷの裏面がスパッタ源３４に対向して保持される。そして、励磁部材３３によって磁化されたスパッタ源３４に高周波電源３５から４０ｋＨｚ程度の高周波電力をくわえ、減圧口３７からチャンバー３１の内部を１０^−２Ｐａ〜１０^−４Ｐａ程度に減圧して減圧環境にすると共に、導入口３６からアルゴンガスを導入してプラズマを発生させると、プラズマ中のアルゴンイオンがスパッタ源３４に衝突して粒子がはじき出されてウェーハＷの裏面に堆積し、図７に示すように、金属膜４が形成される。この金属膜４は、例えば３０〜６０ｎｍ程度の厚さを有する。図７に示した例では、リング状補強部Ｗ４にも金属膜４が被覆されているが、金属膜被覆工程においてリング状補強部Ｗ４にマスキングを施した場合は、凹部Ｗ３にのみ金属膜４が形成される。金属膜被覆工程は、デバイス領域Ｗ１の裏側が研削により薄くなった状態で行われるが、ウェーハＷにはリング状補強部Ｗ４が形成されているため、金属膜被覆工程におけるウェーハＷの取り扱いが容易となる。なお、金属膜被覆工程は、蒸着やＣＶＤ等によっても可能である。

また、裏面から赤外線カメラによって分割予定ラインＳを認識できるように、認識に係るパターンの部分のみにマスキングを施し、金属膜が被覆されないようにしてもよい。ここで、認識に係るパターンの部分としては、認識対象の分割予定ラインそのもの、２つの分割予定ラインの交差部分、分割予定ラインを検出するときのキーパターンとなる領域等がある。

次に、図１に示した分割予定ラインＳを切断することによりウェーハＷを個々のデバイスに分割する（ウェーハ分割工程）。ウェーハ分割工程には、レーザー光による切断を行うレーザー加工装置、回転するブレードによる切削を行う切削装置等を用いることができる。

ウェーハ分割工程にレーザー加工装置を用いる場合は、図８に示すように、ウェーハＷの表面Ｗａに保護テープ１を貼着したままの状態で、保護テープ１側を保持テーブル５０において保持する。そして、赤外線カメラを用いて金属膜４及びウェーハＷを透過させてウェーハＷの表面側に形成されている分割予定ラインＳを検出し、保持テーブル５０を水平方向に移動させながら、分割予定ラインＳに対して加工ヘッド５１からレーザー光を照射することにより、分割予定ラインＳに溝Ｇ１を形成していき、縦横に切断する。この切断時に、リング状補強部Ｗ４にはレーザー光を照射しなくてもよい。なお、金属膜４の種類または厚さに起因して、ウェーハＷの裏面側に形成された分割予定ラインＳを赤外線カメラで検出できない場合は、前述したように分割予定ラインの認識に係るパターンの部分を露出させておくことが必要となる。

ウェーハ分割工程に切削装置を用いる場合は、図９に示すように、ウェーハＷの裏面Ｗｂに保護テープ１を貼着したままの状態で、保護テープ１側を保持テーブル６０において保持する。そして、赤外線カメラを用いて金属膜４及びウェーハＷを透過させてウェーハＷの表面側に形成されている分割予定ラインＳを検出し、保持テーブル６０を水平方向に移動させながら、高速回転するブレード６１を分割予定ラインＳに切り込ませて切削し、分割予定ラインＳに溝Ｇ２を形成していき、縦横に切断する。この切断時には、分割予定ラインＳを完全に切断するために、ブレード６１をリング状補強部Ｗ４にも切り込ませる。

ウェーハ分割工程においてレーザー加工またはブレードによる加工を行う際には、図１０に示すように、ウェーハＷの表面Ｗａに貼着された保護テープ１を、ダイシングフレームＦによって周縁部が支持されたダイシングテープＴに貼り付けた状態で実施することもできる。ダイシングテープＴを使用する場合も使用しない場合も、保護テープ１をウェーハＷの表面Ｗａから剥離する必要はない。

なお、図１１に示すように、ブレード６１は、一般的には切り刃６１０が基台６１１によって挟持されて構成され、切り刃６１０が基台６１１から外周側にＨだけ突出した状態となっている。そして、分割予定ラインＳの幅は、数十μｍ程度であることが多く、これに対応して切削用の切り刃６１０の厚さは分割予定ラインＳの幅より薄く（例えば３０μｍ）形成されているため、切削により切り刃６１０が割れるのを防止するため、切り刃６１０の基台６１１からの突出量Ｈは１００〜２００μｍ程度であり、リング状補強部Ｗ４の厚さより小さくなっている。したがって、分割予定ラインＳの端部をブレードによって切削する際には、基台６１１がリング状補強部Ｗ４に接触するおそれがあり、分割予定ラインＳの切削の妨げになることがある。そこで、ウェーハ分割工程の前に、図１２、１３に示すように、リング状補強部Ｗ４のうち、分割予定ラインＳの延長線上に、分割予定ラインＳの切削時に用いるブレードよりも切り刃の厚い、例えば切り刃の厚さが２ｍｍほどあるブレードを用いて予め逃げ溝Ｇ３を形成しておく。こうすることにより、基台６１１をリング状補強部Ｗ４に接触させることなく分割予定ラインＳの端部を円滑に切削することができる（逃げ溝形成工程）。

なお、図８、９に示した保持テーブル５０、６０を回転させながら、リング状補強部Ｗ４の内周に沿って円形にレーザー光を照射したりブレード５１で切削したりすることによりリング状補強部Ｗ４を除去した場合は、上記逃げ溝形成工程を経ることなく、リング状補強部Ｗ４を除去した後にウェーハ分割工程を実施することができる。

ウェーハ分割工程においてレーザー光を用いる場合もブレードを用いる場合も、金属膜４が厚く形成されていると、赤外線カメラによる分割予定ラインＳの検出ができない場合がある。そのような場合は、ウェーハ分割工程の前に、表面側から分割予定ラインＳを検出し、表面側からレーザー光やブレードを作用させて、図１４に示すように分割予定ラインＳの延長線上の外周部に表裏を貫通する切り欠き７を形成しておく。そして、ウェーハ分割工程では、裏面側から切り欠き７を検出することにより分割予定ラインＳを検出し、その検出した分割予定ラインＳを基準として、隣り合う分割予定ラインとの間隔分ずつ、図８に示した加工ヘッド５１または図９に示したブレード６１を送り出しながらすべての分割予定ラインを切断する。切り欠き７が１本の分割予定ラインの両端部２箇所に形成されていればその分割予定ラインを検出することができ、分割予定ラインＳは、互いに直交する２方向に形成されているため、切り欠き７は最低４個形成されていればよい。なお、金属膜４が薄いために赤外線カメラによって分割予定ラインＳを検出できる場合においても、切り欠き７を形成しておいてもよい。

このように、裏面に金属膜が形成されていても裏面側から分割予定ラインを切断することにより、表面に保護テープ１が貼着されたままの状態でウェーハＷをデバイスＤに分割することができ、保護テープ１を剥離せずに済む。

Ｗ：ウェーハ
Ｗａ：表面 Ｗｂ：裏面
Ｗ１：デバイス領域 Ｄ：デバイス Ｓ：分割予定ライン
Ｗ２：外周余剰領域
Ｗ３：凹部 Ｇ１、Ｇ２：溝
Ｗ４：リング状補強部
Ｇ３：逃げ溝 ７：切り欠き
１：保護テープ
２：研削装置
２０：チャックテーブル ２１：研削手段 ２２：スピンドル ２３：研削ホイール
２４：研削砥石
３：減圧成膜装置
３１：チャンバー ３２：保持部 ３３：励磁部材 ３４：スパッタ源
３５：高周波電源 ３６：導入口 ３７：減圧口
４：金属膜
５０：保持テーブル ５１：加工ヘッド
６０：保持テーブル
６１：ブレード
６１０：切り刃 ６１１：基台
７：切り欠き

Claims (5)

1. 複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて形成されたデバイス領域と該デバ
   イス領域を囲繞する外周余剰領域とが表面に形成されたウェーハを個々のデバイスに分割
   するウェーハの加工方法であって、
   ウェーハの表面に保護テープを貼着して該保護テープ側を保持した状態で、該ウェーハ
   の裏面のうちデバイス領域の裏側を研削して凹部を形成し、該凹部の外周側にリング状補
   強部を形成するウェーハ研削工程と、
   表面に該保護テープが貼着されたウェーハの裏面に金属膜を被覆する金属膜被覆工程と、
   表面に該保護テープが貼着されたウェーハの裏面側から分割予定ラインを分割して個々
   のデバイスに分割するウェーハ分割工程と
   を少なくとも備え、
   該金属膜被覆工程において、該分割予定ラインの認識に係るパターン部分のみにマスキングを施し、該パターン部分に金属膜が被覆されないようにするウェーハの加工方法。
2. 前記ウェーハ分割工程は、前記ウェーハの表面に貼着された保護テープを、ダイシング
   フレームに支持されたダイシングテープに貼り付けた後に実施される
   請求項１に記載のウェーハの加工方法。
3. 前記ウェーハ分割工程は、切削ブレードまたはレーザー光による分割予定ラインの切断
   によって行われる
   請求項１または２に記載のウェーハの加工方法。
4. 前記ウェーハ分割工程は、リング状の補強部をウェーハから除去した後に実施される
   請求項１，２または３に記載のウェーハの加工方法。
5. 前記分割予定ラインを裏面側から検出できるように、前記ウェーハ分割工程の前に該分
   割予定ラインの延長線上の外周部に切り欠きを形成する
   請求項１、２、３または４に記載のウェーハの加工方法。

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