JP5390740B2

JP5390740B2 - ウェーハの加工方法

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Publication number: JP5390740B2
Application number: JP2006069118A
Authority: JP
Inventors: 一馬関家
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2005-04-27
Filing date: 2006-03-14
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2026-03-14
Also published as: JP2007019461A

Description

本発明は、薄く形成されても取り扱いが容易なウェーハの加工方法に関するものである。

ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが表面側に複数形成されたウェーハは、ダイシング装置等を用いて個々のデバイスに分割され、各種電子機器に組み込まれて広く使用されている。そして、電子機器の小型化、軽量化等を図るために、個々のデバイスに分割される前のウェーハは、裏面が研削され、その厚さが例えば１００μｍ〜５０μｍになるように形成される（例えば特許文献１参照）。

特開２００４−３１９８８５号公報

しかし、研削によりウェーハが薄くなると、剛性がなくなるために、その後の工程での取り扱いが困難になるという問題がある。例えば、裏面研削後のウェーハの裏面に金、銀、チタン等からなる金属膜を被覆することが困難となり、デバイスの電気的試験も困難となる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、研削により薄くなったウェーハを安定的に支持し、その後の加工時の取り扱いを容易とすることである。

本発明は、複数のデバイスが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を表面に備えたウェーハを加工するウェーハの加工方法であって、ウェーハの表面側を研削装置のチャックテーブルに保持し、ウェーハの裏面のうちデバイス領域に相当する領域を研削して凹部を形成し、凹部の外周側に外周余剰領域を含むリング状補強部を形成する裏面研削工程と、リング状補強部の内周に沿ってウェーハを切断してリング状補強部をデバイス領域から分離させるリング状補強部分離工程と、リング状補強部分離工程の後に、リング状補強部が分離されたウェーハの表面をダイシングテープに貼着してダイシングフレームで支持し、ウェーハの裏面側からダイシングして個々のデバイスに分割する分割工程とが少なくとも遂行され、研削装置は、回転軸と回転軸に装着され砥石部が固着されたホイールとを備えた研削部を含み、砥石部の回転軌道の最外周の直径はデバイス領域の半径より大きくデバイス領域の直径より小さく、砥石部の回転軌道の最内周の直径はデバイス領域の半径より小さく、裏面研削工程では、チャックテーブルを回転させながら、砥石部をウェーハの裏面の回転中心に常時接触させると共に外周余剰領域の裏面に接触させないウェーハの加工方法に関するものである。

ウェーハにリング状補強部を形成した後には、リング状補強部が形成されたウェーハの裏面に膜を形成する膜形成工程と、デバイス領域に形成されたデバイスのプローブテストを行うテスト工程とが遂行されることがある。

本発明に係るウェーハの加工方法では、ウェーハの裏面のうちデバイス領域に相当する領域に凹部を形成し、凹部の外周側に外周余剰領域を含むリング状補強部を形成することにより、デバイス領域の厚みが例えば１００μｍ〜５０μｍのように薄くなったとしても、リング状補強部によってデバイス領域の外周側が補強されているため、その後のウェーハの取り扱いが容易であり、接着剤等も使用しないため、後に接着剤を除去する等の煩雑な作業も不要となる。また、裏面研削工程によって凹部を形成すると、デバイス領域の厚みを均一にすることができる。また、分割工程の前に、リング状補強部の内周に沿ってウェーハを切断してリング状補強部をデバイス領域から分離させるリング状補強部分離工程が遂行されるため、分割工程におけるウェーハの移動ストロークが短くなるため、分割工程を効率的に行うことができる。

リング状補強部形成後に膜形成工程及びテスト工程が行われる場合は、リング状補強部を形成する工程から膜形成工程へのウェーハの搬送、膜形成工程からテスト工程へのウェーハの搬送においてその取り扱いが容易である。

リング状補強部形成後に、または、膜形成工程及びテスト工程が遂行される場合はテスト工程の後に、リング状補強部が形成されたウェーハの表面がダイシングテープに貼着されダイシングフレームで支持され、ウェーハの裏面側からダイシングして個々のデバイスに分割する分割工程が遂行されるため、分割工程までの搬送におけるウェーハの取り扱いが容易となる。

図１に示すウェーハＷの表面Ｗａにおいては、ストリートＳによって区画されて複数のデバイスＤが形成されており、デバイスＤが形成された部分がデバイス領域Ｗ１を構成している。また、デバイス領域Ｗ１の外周側には、デバイスが形成されていない領域である外周余剰領域Ｗ２が形成されており、デバイス領域Ｗ１は外周余剰領域Ｗ２によって囲繞された構成となっている。このウェーハＷの裏面Ｗｂを研磨するにあたり、ウェーハＷの表面Ｗａに、デバイスＤを保護するためにテープ等の保護部材１を貼着し、図２に示す状態とする。

次に、ウェーハＷの裏面Ｗｂのうちデバイス領域Ｗ１に相当する部分、すなわちデバイス領域１の裏側を研削して所望の厚さにする。かかる研削には、例えば図３に示す研削装置２を用いることができる。

この研削装置２は、ウェーハを保持するチャックテーブル２０と、チャックテーブル２０に保持されたウェーハに対して研削を施す研削部２１とを備えている。研削部２１は、
垂直方向の軸心を有する回転軸２２と、回転軸２２の下端に装着されたホイール２３と、ホイール２３の下面に固着された砥石部２４とから構成される。砥石部２４は、その回転軌道の最外周の直径がデバイス領域Ｗ１の半径より大きくデバイス領域Ｗ１の直径より小さくなるように、かつ、回転軌道の最内周の直径がデバイス領域Ｗ１の半径より小さくなるように形成されている。

ウェーハＷは、保護部材１側がチャックテーブル２０によって保持され、裏面Ｗｂが露出した状態となる。そして、チャックテーブル２０が回転すると共に、ホイール２３が回転しながら研削部２１が下降することにより、回転する砥石部２４が、回転するウェーハＷの裏面Ｗｂに接触して研削が行われる。このとき、砥石部２４を、ウェーハＷの裏面の回転中心に常時接触させると共に外周余剰領域Ｗ２の裏面に接触させないように制御する。具体的には、図４に示すように、ウェーハＷの回転中心Ｗｏが、常に砥石部２４の回転軌道の最外周２４ａよりも内側でかつ回転軌道の内周２４ｂより外側に位置するようにして、砥石部２４を回転中心Ｗｏに常時接触させる。更に、その回転軌道の最外周２４ａが外周余剰領域Ｗ２の裏面側に接触しないように制御する。

このような制御によって、裏面Ｗｂのうちデバイス領域Ｗ１に相当する領域のみが研削され、図５及び図６にも示すように、裏面Ｗｂに凹部Ｗ３が形成され、外周余剰領域Ｗ２に相当する部分には、研削前と同様の厚さを有するリング状補強部Ｗ４が残存する（裏面研削工程）。しかも、ウェーハＷが回転しながら、砥石部２４が常に回転中心Ｗｏに接触すると共に外周余剰領域Ｗ２の裏面側に接触しないように制御されるため、チャックテーブル２０を水平方向に往復運動させたりする必要がなく、チャックテーブル２０及び砥石部２４を一定の位置で回転させるだけで、凹部Ｗ３及びリング状補強部Ｗ４を形成することができる。例えば、リング状補強部Ｗ４の幅は２〜３ｍｍ程度あればよい。また、リング状補強部Ｗ４の厚さは数百μｍあることが望ましい。一方、デバイス領域Ｗ１の厚さは３０μｍ程度にまで薄くすることができる。

裏面研削工程の後には、図１に示したストリートＳを切削等して分離させることによりダイシングし、個々のデバイスＤに分割するが、その前に、ウェーハＷの裏面Ｗｂに金、銀、チタン等からなる金属膜を形成し、個々のデバイスＤの電気的テストをすることがある。

裏面Ｗｂに金属膜を形成する場合は、例えば図７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。

保護部材１２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８に示すように、金属膜６が形成される。この金属膜６は、例えば３０〜６０ｎｍ程度の厚さを有する。なお、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６が形成される（膜形成工程）。膜形成工程は、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、膜形成工程におけるウェーハＷの取り扱いが容易となる。なお、膜形成工程には、蒸着やＣＶＤ等を用いてもよい。

膜形成工程終了後は、図９に示すように、ウェーハＷの表面Ｗａに貼着されていた保護部材１を剥離する。そして、図１０に示すように、金属膜６が形成された裏面側を保持テーブル５０において保持し、保持テーブル５０をアースに接続することにより、金属膜６を介してウェーハＷをアースに接続する。そして、表面側のデバイスＤに対してプローブ５１を接触させることにより、各デバイスの電気的特性を試験する（テスト工程）。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、テスト工程におけるウェーハＷの取り扱いが容易となる。

膜形成工程によって裏面側に金属膜６が形成されテスト工程を経たウェーハＷは、次に、図１１に示すように、表面ＷａがダイシングテープＴに貼着される。ダイシングテープＴは、リング状のダイシングフレームＦに貼着され、ウェーハＷがダイシングテープＴを介してダイシングフレームに支持され、金属膜６が形成された裏面が露出した状態となる。

ダイシングフレームＦに支持されたウェーハＷは、表面に形成されたストリートＳ（図１参照）に沿って切断することによってダイシングされ、個々のデバイスＤに分割される。かかるダイシングは、レーザ光をストリートＳに照射することによっても実現されるが、ここでは、例えば図１２に示す切削装置４を用いてストリートＳを切削する場合について説明する。

切削装置４は、ウェーハ１を保持するチャックテーブル４０と、チャックテーブル４０に保持されたウェーハ１に作用して切削を行う切削手段４１とを有している。チャックテーブル４０は、駆動源４００に連結されて回転可能となっている。駆動源４００は移動基台４０１に固定されており、移動基台４０１は、切削送り手段４２によってＸ軸方向に移動可能となっている。切削送り手段４２は、Ｘ軸方向に配設されたボールネジ４２０と、ボールネジ４２０の一端に連結されたパルスモータ４２１と、ボールネジ４２０と平行に配設された一対のガイドレール４２２とから構成され、ボールネジ４２０には移動基台４０１の下部に備えたナット（図示せず）が螺合している。ボールネジ４２０は、パルスモータ４２１に駆動されて回動し、それに伴って移動基台４０１がガイドレール４２２にガイドされてＸ軸方向に移動する構成となっている。

切削手段４１においては、ハウジング４１０によって回転可能に支持されたスピンドル４１１の先端に切削ブレード４１２が装着された構成となっており、ハウジング４１０は支持部４１３によって支持された構成となっている。

ハウジング４１０の側部には、ウェーハのストリートを検出するアライメント手段４３が固定されている。アライメント手段４３にはウェーハ１を撮像する赤外線カメラ４３０を備えており、赤外線カメラ４３０によって取得した画像に基づき、予め記憶させておいたキーパターンとのパターンマッチング等の処理によって、切削すべきストリートを検出（アライメント）することができる。

切削手段４１及びアライメント手段４３は、切り込み送り手段４４によってＺ軸方向に移動可能となっている。切り込み送り手段４４は、壁部４４０の一方の面においてＺ軸方向に配設されたボールネジ４４１と、ボールネジ４４１を回動させるパルスモータ４４２と、ボールネジ４４１と平行に配設されたガイドレール４４３とから構成され、支持部４１３の内部のナット（図示せず）がボールネジ４４１に螺合している。支持部４１３は、パルスモータ４４２によって駆動されてボールネジ４４１が回動するのに伴ってガイドレール４４３にガイドされてＺ軸方向に昇降し、支持部４１３に支持された切削手段４１もＺ軸方向に昇降する構成となっている。

切削手段４は、割り出し送り手段４５によってＹ軸方向に移動可能となっている。割り出し送り手段４５は、Ｙ軸方向に配設されたボールネジ４５０と、壁部４４０と一体に形成され内部のナットがボールネジ４５０に螺合する移動基台４５１と、ボールネジ４５０を回動させるパルスモータ４５２と、ボールネジ４５０と平行に配設されたガイドレール４５３とから構成され、移動基台４５１の内部のナット（図示せず）がボールネジ４５０に螺合している。移動基台４５１は、パルスモータ４５２によって駆動されてボールネジ４５０が回動するのに伴ってガイドレール４５３にガイドされてＹ軸方向に移動し、これに伴い切削手段４１もＹ軸方向に移動する構成となっている。

ダイシングテープＴを介してダイシングフレームＦに支持されたウェーハＷはその裏面Ｗｂ側が露出した状態でチャックテーブル４０に吸引保持される。そして、チャックテーブル４０が＋Ｘ方向に移動することによりウェーハ１が赤外線カメラ４３０の直下に位置付けられ、赤外線カメラ４３０によって金属膜６及びウェーハＷを透過させてウェーハＷの表面Ｗａが撮像され、その画像に基づいてアライメント手段４３によってストリートＳが検出されると共に、そのストリートＳと切削ブレード４１２とのＹ軸方向の位置合わせが行われる。

そして更に切削送り手段４２によってチャックテーブル４０を＋Ｘ方向に移動させると共に、切削ブレード４１２を高速回転させながら切り込み送り手段４４によって切削手段４１を下降させ、検出されたストリートに向けて切削ブレード４１２を切り込ませ、当該ストリートを切削する。

割り出し送り手段４５によって切削手段４１をストリートの間隔ずつ割り出し送りさせながら順次同様の切削を行い、同方向のストリートがすべて切削された後は、チャックテーブル４０を９０度回転させながら同様の切削を行うことにより、ウェーハＷが個々のデバイスＤに分割される（分割工程）。各ストリートを切削する際は、ストリートＳの延長線上のリング状補強部Ｗ４も切削するようにすれば、後にリング状補強部Ｗ４を除去する必要がない。

なお、分割工程の前に、リング状補強部Ｗ４の内周に沿ってその若干内側を切断し、図１３に示すように、リング状補強部Ｗ４を除去するようにしてもよい（リング状補強部分離工程）。かかるリング状補強部分離工程は、例えば、ダイシングテープＴを介してダイシングフレームＦに支持されたウェーハＷを回転させながらリング状補強部Ｗ４の内周に沿って切削することによって実現される。このように、リング状補強部Ｗ４を分割工程の前に除去しておけば、分割工程においてはデバイス領域Ｗ１のみを切削すればよく、リング状補強部Ｗ４を切削する必要がないため、ウェーハＷを保持するチャックテーブル４０（図１２参照）の移動ストロークを短くすることができ、分割工程を効率良く遂行することができる。

上記分割工程では、ウェーハＷの裏面側からダイシングする場合について説明したが、分割工程では、表面側からダイシングするようにしてもよい。この場合は、図１４に示すように、ウェーハＷの裏面に形成された凹部Ｗ３の深さに相当する高さの凸部７を有するダイシングテープＴ１を用い、その凸部７がウェーハＷの凹部Ｗ３に収容されるようにウェーハＷの裏面を貼着し、図１５及び図１６に示す状態とする。すなわち凸部７は、凹部Ｗ３とリング状補強部Ｗ４との段差を吸収する役割を果たすものであり、凸部７の外径は、凹部Ｗ３の外径より若干小さい程度が好ましい。なお、凸部７は、ダイシングテープＴ１とは異なる別の部材であってもよい。

次に、例えば図１２に示した切削装置４によって、個々のデバイスＤに分割することができる。ここで、ウェーハＷはストリートＳが形成された表面Ｗａが露出した状態でダイシングされるため、アライメントの際の撮像に用いるカメラは赤外線カメラである必要はない。また、ダイシングの前にリング状補強部Ｗ４を上記と同様に除去するようにしてもよい。

なお、上記の例では膜形成工程及びテスト工程を経た後に分割工程を遂行する場合について説明したが、膜形成工程及びテスト工程を経ずに分割工程が行われる場合もある。その場合も、裏面からのダイシング及び表面からダイシングの双方が可能である。また、分割工程の前にリング状補強部を除去することもできる。

また、ウェーハの裏面のうちデバイス領域に相当する領域に凹部を形成し、凹部の外周側に外周余剰領域を含むリング状補強部を形成する方法としては、裏面のうち形成すべき凹部以外の部分をマスキングし、マスキングされていない部分にフッ素系ガスによってプラズマエッチングを施したりフッ素系エッチング液でウェットエッチングを施したりすることにより凹部を形成してリング状補強部を形成する方法や、ＣＭＰによって凹部を形成してリング状補強部を形成する方法もある。

ウェーハ及び保護部材を示す斜視図である。ウェーハの表面に保護部材が貼着された状態を示す斜視図である。裏面研削工程の一例を示す斜視図である。裏面研削工程における砥石部の回転軌道とウェーハとの位置関係を示す説明図である。凹部及びリング状補強部が形成され保護部材が貼着されたウェーハを示す斜視図である。凹部及びリング状補強部が形成され保護部材が貼着された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。裏面に金属膜が形成され表面に保護部材が貼着されたウェーハを示す断面図である。同ウェーハから保護部材を剥離する状態を示す斜視図である。テスト工程の一例を示す斜視図である。ウェーハがダイシングテープを介してダイシングフレームに支持された状態を示す斜視図である。切削装置の一例を示す斜視図である。ウェーハからリング状補強部を除去する状態を示す斜視図である。凸部が形成されたダイシングテープにウェーハを貼着する状態を示す斜視図である。凸部が形成されたダイシングテープにウェーハが貼着された状態を示す斜視図である。凸部が形成されたダイシングテープにウェーハが貼着された状態を示す断面図である。

Ｗ：ウェーハ
Ｗａ：表面
Ｓ：ストリートＤ：デバイスＷ１：デバイス領域Ｗ２：外周余剰領域
Ｗｂ：裏面
Ｗ３：凹部
Ｗ４：リング状補強部
Ｔ、Ｔ１：ダイシングテープＦ：フレーム
１：保護部材
２：研削装置
２０：チャックテーブル２１：研削部２２：回転軸２３：ホイール
２４：砥石部
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：切削装置
４０：チャックテーブル
４００：駆動源４０１：移動基台
４１：切削手段
４１０：ハウジング４１１：スピンドル４１２：切削ブレード
４１３：支持部
４２：切削送り手段
４２０：ボールネジ４２１：パルスモータ４２２：ガイドレール
４３：アライメント手段
４３０：赤外線カメラ
４４：切り込み送り手段
４４０：壁部４４１：ボールネジ４４２：パルスモータ
４４３：ガイドレール
４５：割り出し送り手段
４５０：ボールネジ４５１：移動基台４５２：パルスモータ
４５３：ガイドレール
５０：保持テーブル５１：プローブ
６：金属膜
７：凸部

Claims

複数のデバイスが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を表面に備えたウェーハを加工するウェーハの加工方法であって、
該ウェーハの表面側を研削装置のチャックテーブルに保持し、該ウェーハの裏面のうち該デバイス領域に相当する領域を研削して凹部を形成し、該凹部の外周側に該外周余剰領域を含むリング状補強部を形成する裏面研削工程と、
該リング状補強部の内周に沿ってウェーハを切断して該リング状補強部を該デバイス領域から分離させるリング状補強部分離工程と、
該リング状補強部分離工程の後に、該リング状補強部が分離されたウェーハの表面をダイシングテープに貼着してダイシングフレームで支持し、該ウェーハの裏面側からダイシングして個々のデバイスに分割する分割工程とが少なくとも遂行され、
該研削装置は、回転軸と該回転軸に装着され砥石部が固着されたホイールとを備えた研削部を含み、該砥石部の回転軌道の最外周の直径は前記デバイス領域の半径より大きく該デバイス領域の直径より小さく、該砥石部の回転軌道の最内周の直径は該デバイス領域の半径より小さく、該裏面研削工程では、該チャックテーブルを回転させながら、該砥石部を該ウェーハの裏面の回転中心に常時接触させると共に該外周余剰領域の裏面に接触させない
ウェーハの加工方法。