JP5886538B2 - ウェーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウェーハの裏面側から表面の分割予定ラインを検出し、検出した分割予定ラインに沿って切断を行い個々のデバイスに分割する方法に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の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、その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は、分割予定ラインに沿って切断することにより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。

ウェーハをデバイスに分割する前には、電子機器等の軽量化、小型化を図るために、ウェーハの裏面が研削され、その厚みが５０μｍ乃至３０μｍと薄く形成される。

一方、ウェーハを薄く加工すると紙のように腰がなくなり、搬送が困難になるとともに、ウェーハの裏面に電極となる金属膜を被覆する工程においても取り扱いが困難になるという問題がある。

そこで、ウェーハの裏面研削時に表面のデバイスが形成された領域の裏側のみを研削してその周囲にリング状補強部を形成し、その後の取り扱いを容易とする発明が本出願人により提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００７−１９４６１号公報

しかし、ウェーハを裏面側から切断してデバイスに分割するには、裏面側から表面の分割予定ラインを検出する必要があるところ、裏面に金属膜が被覆されていると、赤外線による撮像によってもウェーハの表面に形成された分割予定ラインを裏面から検出することができないことがあり、実質的に裏面から切断を行うことができないという問題がある。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、リング状補強部が形成され裏面に金属膜が被覆されたウェーハを裏面側から個々のデバイスに分割できるようにすることを課題とする。

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、以下の各工程を含む。
（１）ウェーハの表面に保護部材を貼着して保護部材側を研削装置のチャックテーブルに
保持する保持工程、
（２）ウェーハの裏面のうちデバイス領域の裏側に相当する部分を研削砥石により研削し
て凹部を形成するとともに、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、
（３）ウェーハの裏面に金属膜を被覆する金属膜被覆工程、
（４）ウェーハの表面にダイシングテープを貼着するとともにウェーハを収容する開口部
を有するフレームにダイシングテープの周縁部を貼着してダイシングテープを介してウェ
ーハをフレームで支持し、フレームで支持されたウェーハのダイシングテープ側を切削装
置の保持テーブルに保持し、金属膜が被覆されたリング状補強部を切削ブレードにより切削し、ウェーハ表面に形成されたアライメントマークが存在する位置に対応する該リング状補強部上の位置にウェーハの分割加工時に形成される溝より太い溝を形成して金属膜を除去する溝形成工程、
（５）赤外線カメラを備えた撮像手段によって溝を撮像して表面に形成された分割予定ラ
インを検出するアライメント工程、
（６）検出された分割予定ラインを切削ブレードによって切削して個々のデバイスに分割
する分割工程。

本発明は、溝形成工程において金属膜が被覆されたリング状補強部を切削ブレードによって切削し、ウェーハ表面に形成されたアライメントマークが存在する位置に対応する該リング状補強部上の位置にウェーハの分割加工時に形成される溝より太い溝を形成して金属膜を除去することにより、アライメント工程において赤外線で該太い溝を撮像することによってウェーハ表面に形成された分轄予定ラインを検出することができるため、ウェーハの裏面側から分割予定ラインを切断して個々のデバイスに分割することができる。

ウェーハの表面に保護部材を貼着する状態を示す斜視図である。 表面に保護部材を貼着したウェーハを示す斜視図である。 ウェーハの裏面を研削して凹部を形成する状態を示す斜視図である。 凹部が形成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たウェーハを示す断面図である。 ウェーハがダイシングテープを介して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。 リング状補強部を切削して溝を形成する状態を示す斜視図である。 溝が形成されたウェーハの一例を示す斜視図である。 リング状補強部を切削して溝を形成する状態を示す断面図である。 赤外線カメラによりアライメントマークを撮像する状態を略示的に示す断面図である。 ウェーハを切削する状態を示す斜視図である。

図１に示すウェーハ１の表面１ａには、複数のデバイス１００が形成されたデバイス領域１０を備えており、デバイス領域１０は、外周余剰領域１１によって囲繞されている。デバイス領域１０においては、複数のデバイス１００が分割予定ライン１０１によって区画されて形成されている。外周余剰領域１１における分割予定ライン１０１の延長線上には、分割予定ライン１０１を検出するためのアライメントマーク１１０が形成されている。また、ウェーハ１の周縁部には、結晶方位を示すマークであるノッチ１２０が形成されている。

（１）保持工程
図１及び図２に示すように、ウェーハ１の表面１ａに保護部材２を貼着する。保護部材２としては、例えば粘着テープ、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなる硬質基板等を使用することができる。

表面１ａに保護部材２が貼着されたウェーハ１は、例えば図３に示す研削装置３のチャックテーブル３０に保持される。この研削装置３は、被研削物を保持し図示しないモータによって駆動されて回転するチャックテーブル３０と、チャックテーブル３０に保持された被研削物を研削する研削手段３１とを備えている。研削手段３１は、鉛直方向の軸心を有し回転可能な回転軸３１０と、回転軸３１０の下端に装着されたホイール３１１と、ホイール３１１の下面に円環状に固着された研削砥石３１２と、回転軸３１０を回転駆動する駆動部３１３とを備えており、全体として昇降可能となっている。研削砥石３１２は、その回転軌道の最外周の直径が、ウェーハ１のデバイス領域１０の半径より大きくデバイス領域１０の直径より小さくなるように形成されており、かつ、回転軌道の最内周の直径がデバイス領域１０の半径より小さくなるように形成されている。チャックテーブル３０では、保護部材２側が保持され、ウェーハ１の裏面１ｂが露出した状態となる。

（２）裏面研削工程
裏面１ｂが露出した状態でウェーハ１がチャックテーブル３０に保持されると、チャックテーブル３０を回転させるとともに、駆動部３１３が回転軸３１０を回転させながら研削手段３１が降下することにより、円軌道を描いて回転する研削砥石３１２をウェーハ１の裏面１ｂに接触させる。

図３に示すように、研削砥石３１１は、ウェーハ１の裏面１ｂの回転中心に常時接触させるとともに、裏面１ｂのうち表面１ａのデバイス領域１０の裏側に相当する部分にのみ接触させ、所望の厚さとなるまで研削加工を行う。そうすると、図４に示すように、デバイス領域１０の裏側に相当する部分に凹部１２が形成される。また、凹部１２の外周側には、表面１ａの外周余剰領域１１を含むリング状補強部１３が形成される。凹部１２の厚さは例えば３０μｍほどまで薄化し、リング状補強部１３の厚さは当初のウェーハ１の厚さのまま、例えば７００μｍである。

（３）金属膜被覆工程
裏面研削工程終了後、ウェーハ１の裏面１ｂに、各デバイスの電極となる金属膜を被覆する。金属膜の被覆には、例えば図５に示す減圧成膜装置４を用いることができる。この減圧成膜装置４においては、チャンバー４０の内部に静電式にてウェーハＷを保持する保持部４１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４２が励磁部材４３に支持された状態で配設されている。このスパッタ源４２には、高周波電源４４が連結されている。また、チャンバー４０の一方の側部には、スパッタガスを導入する導入口４５が設けられ、他方の側部には減圧源に連通する減圧口４６が設けられている。

減圧成膜装置４においては、保護部材２側が保持部４１において静電式にて保持されることにより、ウェーハ１の裏面１ｂがスパッタ源４２に対向して保持される。そして、励磁部材４３によって磁化されたスパッタ源４２に高周波電源４４から４０ｋＨｚ程度の高周波電力を印加し、減圧口４６からチャンバー４０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４５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４２に衝突して粒子がはじき出されてウェーハ１の裏面１ｂに堆積し、図６に示すように、裏面１ｂ全体、すなわち凹部１２の底面１２ａ及びリング状補強部１３の裏面１３ｂに金属膜１４が被覆される。金属膜としては、例えば金、銀、チタン等があり、その厚さは３０乃至６０μｍほどである。

金属膜被覆工程は、デバイス領域１０の裏側が研削されて薄くなった状態で行われるが、ウェーハ１にはリング状補強部１３が形成されているため、裏面研削工程から金属膜被覆工程へのウェーハ１の搬送や、金属膜被覆工程におけるウェーハ１の取り扱いが容易となる。なお、金属膜被覆工程には、蒸着やＣＶＤ等を用いてもよい。

（４）溝形成工程
金属膜被膜工程の後、保護部材２をウェーハ１の表面１ａから剥離し、図７に示すように、ウェーハ１の表面１ａにダイシングテープ５０を貼着する。ダイシングテープ５０の周縁部には、ウェーハ１を収容するための開口部５１ａを有するリング状のフレーム５１が貼着され、ウェーハ１がダイシングテープ５０を介してフレーム５１で支持される。

このようにしてダイシングテープ５０を介してフレーム５１によって支持されたウェーハ１は、図８に示すように、ダイシングテープ５０側が切削装置６の保持テーブル６０に保持され、金属膜１４が被覆された裏面側が露出する。

この切削装置６には、切削手段６１を備えている。切削手段６１は、ハウジング６１０によって回転可能に支持されたスピンドル６１１の先端部に切削ブレード６１２が装着されナット６１３によって固定された構成となっており、切削ブレード６１２の前方及び後方には一対の切削水ノズル６１４が配設されている。

ハウジング６１０には、赤外線カメラ６２０を用いて赤外線による撮像を行ってウェーハの切削すべき位置を検出する撮像手段６２が固定されている。撮像手段６２には、画像情報を記憶するメモリと、赤外線カメラ６２０が取得した画像情報と予め記憶させた画像情報とのパターンマッチングを行うＣＰＵとを備えている。

ウェーハの結晶方位を示すノッチ１２０とアライメントマーク１１０との位置関係は予め設定されており、その位置関係の誤差は数十μｍ程度であるため、切削装置６の制御部にその位置関係を認識させ、撮像手段６２によってノッチ１２０を検出し、ノッチ１２０の位置からアライメントマーク１１０があるであろう位置を求め、その位置に切削ブレード６１２を位置づける。そして、図９に示すように、保持テーブル６０に保持されたウェーハ１をＸ軸方向に移動させるとともに、切削ブレード６１２を高速回転させて切削手段６１を降下させることにより、リング状補強部１３に被覆された金属膜１４に切削ブレード６１２を切り込ませ、切削ブレード６１２が切り込んだ部分の金属膜を部分的に除去する。除去した部分には、Ｘ軸方向に沿った溝７ａが形成される。また、保持テーブル６０を９０度回転させてから同様の切削を行い、溝７ａに水平方向に直交する方向の溝７ｂを形成する。このようにして、図１に示した分割予定ライン１０１の延長上の表面１ａ側に形成されたアライメントマーク１１０が存在するであろう位置に、図１０に示すように溝７ａ、７ｂを形成する。

溝７ａ、７ｂの幅は、ノッチ１２０とアライメントマーク１１０との距離の誤差範囲である数十μｍを越える幅とする。具体的には、溝７ａ、７ｂの幅を、ウェーハの通常のダイシング加工時に形成される溝より太く、例えば０．５〜１．５ｍｍ程度の幅となるようにすることにより、アライメントマーク１１０の裏側の金属膜を除去することができる。そのためには、刃厚が溝７ａ、７ｂの溝幅と同程度ある切削ブレードを使用することが望ましい。また、図１１に示すように、刃厚が薄い切削ブレード６１２を使用する場合は、切削ブレードを少しずつＹ軸方向に送りながら何度も切削を行うことにより、所望の幅を有する溝７ａ、７ｂを形成することができる。例えば、刃厚が３０μｍの切削ブレードを使用して幅１ｍｍの溝を形成する場合は、３０〜４０回ほどＹ軸方向に送りながら切削を行うことにより、幅が１ｍｍの溝を形成することができる。

かかる切削時には、切削ブレード６１２の刃先がウェーハ１の凹部１２の底面１２ａよりも高い位置となるように制御することにより、図１０に示すように、デバイス領域１０を傷つけることなく溝７ａ、７ｂを形成することができる。また、溝７ａ、７ｂは、少なくとも一方の分割予定ラインの方向と他方の分割予定ラインの方向とに一本ずつ形成すればよい。

（５）アライメント工程
溝７ａ、７ｂの形成後、図１２に示すように、赤外線カメラ６２０の直下に溝７ａ、７ｂが位置するようにウェーハ１を移動させる。そして、溝７ａ（７ｂ）を赤外線撮像し、撮像手段６２がアライメントマーク１１０を検出する。図１に示したように、アライメントマーク１１０は分割予定ライン１０１の延長線上に形成されているため、アライメントマーク１１０の検出を通じて間接的に分割予定ライン１０１を検出することができる。そして、分割予定ライン１０１と切削ブレード６１２のＹ軸方向の位置を合わせる。

（６）分割工程
アライメント工程の後、図１３に示すように、ウェーハ１をＸ軸方向に送りながら、検出したアライメントマーク１１０の延長線上にある分割予定ライン１０１に高速回転する切削ブレード６１２を切り込ませる。１本の分割予定ラインを切削した後は、隣り合う分割予定ラインの間隔ずつ切削ブレード６１２をＹ軸方向に割り出し送りしながら順次切削を行うことにより、同方向の分割予定ライン１０１がすべて切削され、切削溝８が形成される。また、保持テーブル６０を９０度回転させてから同様の切削を行うと、すべての分割予定ライン１０１が切削されて個々のデバイス１００に分割される。

このように、溝形成工程においてリング状補強部１３に被覆された金属膜１４を除去することにより、アライメント工程において赤外線による撮像によってウェーハ１の表面１ａに形成された分轄予定ライン１０１を検出することができるため、ウェーハ１の裏面１ｂ側から分割予定ライン１０１を切断して個々のデバイス１００に分割することができる。

なお、分割工程においては、溝形成工程で使用した切削装置６を使用することができるが、溝形成工程において刃厚の厚い切削ブレードを使用した場合は、刃厚の薄いタイプのものに交換して分割工程を実施する。また、２つの切削手段を有するタイプの切削装置を用いた場合は、一方の切削手段に溝形成用の刃厚の厚い切削ブレードを装着し、他方の切削手段に分割加工用の刃厚の薄い切削ブレードを装着するようにすれば、切削ブレードを交換せずに効率良く溝形成工程と分割工程とを実施することができる。

１：ウェーハ
１ａ：表面
１０：デバイス領域 １００：デバイス １０１：分割予定ライン
１１：外周余剰領域 １１０：アライメントマーク
１ｂ：裏面
１２０：ノッチ
１２：凹部 １３：リング状補強部 １４：金属膜
２：保護部材
３：研削装置
３０：チャックテーブル
３１：研削手段
３１０：回転軸 ３１１：ホイール ３１２：研削砥石 ３１３：駆動部
４：減圧成膜装置
４０：チャンバー ４１：保持部 ４２：スパッタ源 ４３：励磁部材
４４：高周波電源 ４５：導入口 ４６：減圧口
５０：ダイシングテープ ５１：フレーム
６：切削装置
６０：保持テーブル
６１：切削手段
６１０：ハウジング ６１１：スピンドル ６１２：切削ブレード
６１３：ナット ６１４：切削水ノズル
６２：撮像手段 ６２０：赤外線カメラ
７ａ、７ｂ：溝８：切削溝

Claims (1)

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部材を貼着して該保護部材側を研削装置のチャックテーブルに保
   持する保持工程と、
   該ウェーハの裏面のうち該デバイス領域の裏側に相当する部分を研削砥石により研削し
   て凹部を形成するとともに、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、
   該ウェーハの裏面に金属膜を被覆する金属膜被覆工程と、
   該ウェーハの表面にダイシングテープを貼着するとともに該ウェーハを収容する開口部
   を有するフレームに該ダイシングテープの周縁部を貼着して該ダイシングテープを介して
   該ウェーハを該フレームで支持し、該フレームで支持されたウェーハの該ダイシングテー
   プ側を切削装置の保持テーブルに保持し、該金属膜が被覆されたリング状補強部を切削ブレードにより切削し、ウェーハ表面に形成されたアライメントマークが存在する位置に対応する該リング状補強部上の位置にウェーハの分割加工時に形成される溝より太い溝を形成して金属膜を除去する溝形成工程と、
   赤外線カメラを備えた撮像手段によって該溝を撮像して表面に形成された分割予定ライ
   ンを検出するアライメント工程と、
   検出された分割予定ラインを切削ブレードによって切削して個々のデバイスに分割する
   分割工程と、
   を含むウェーハの加工方法。

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