JP6086828B2

JP6086828B2 - 円形ウエーハの加工方法

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Publication number: JP6086828B2
Application number: JP2013133680A
Authority: JP
Inventors: 純郎増地
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2033-06-26
Also published as: JP2015012000A

Description

本発明は、結晶方位を示すマークが裏面に形成された円形ウエーハの加工方法に関する。

半導体ウエーハ等のウエーハは裏面が研削されて所定の厚さに薄化された後、裏面に粘着テープであるダイシングテープが装着されて環状フレームに装着されるとともに、裏面研削時にウエーハの表面に貼着されていた表面保護テープが除去される転写ステップを経て、切削装置又はレーザー加工装置等で個々のデバイスチップへと分割される。

ウエーハを環状フレームに装着するには所定の位置関係で装着する必要があるが、従来は、ウエーハに形成されたノッチやオリエンテーションフラット等、ウエーハの結晶方位を示すマークを基準にウエーハを環状フレームに対して位置付けていた。

しかし、ノッチやオリエンテーションフラット等の切欠きをウエーハの外周部に形成すると、ウエーハ上に形成できるデバイス数が減ってしまうことになる。特に、オリエンテーションフラットはウエーハ面を大きく切り欠くため、近年広く使用されているφ８インチやφ１２インチのウエーハでは、オリエンテーションフラットに替えてより小さい切欠きのノッチが採用されている。

特開２００５−８６０７４号公報

しかし、ノッチが外周部に形成されたウエーハでは、ウエーハにデバイスを形成する際の熱処理工程等において、ノッチを起点に割れが発生する恐れもあり、ノッチをなくしてウエーハの裏面に結晶方位を示すマークをマーキングする方法が検討されている。

しかし、ウエーハの裏面に形成されたマークは、裏面研削工程においてウエーハを所定の厚さに薄化すると除去されてしまい、ウエーハを環状フレームに装着するウエーハの転写時に環状フレームに対する基準がなくなってしまうという問題がある。

切削装置又はレーザー加工装置でのウエーハの位置決めは環状フレームを基準に実施されるため、ウエーハが環状フレームに対して所定の向きで装着されていないと、切削装置又はレーザー加工装置で加工位置を検出するアライメントで不具合が生じる恐れがある。

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、結晶方位を示すマークが裏面に形成されたウエーハにおいて、裏面研削後もウエーハの結晶方位を判別可能な円形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、裏面に結晶方位を示すマークが形成された円形ウエーハの加工方法であって、円形ウエーハの表面に基材と該基材上に配設された糊層とからなる表面保護テープを装着する保護テープ装着ステップと、該保護テープ装着ステップを実施した後、円形ウエーハの該マークに対応した位置の該表面保護テープにレーザービームを照射して該表面保護テープを変色させることで、該表面保護テープに円形ウエーハの結晶方位を示す印を形成する印形成ステップと、該印形成ステップを実施した後、円形ウエーハを該表面保護テープを介して保持手段で保持して円形ウエーハの裏面を研削手段で研削する研削ステップと、を備え、該研削ステップでマークが除去された後も該表面保護テープに形成された該印で円形ウエーハの結晶方位を判別可能とすることを特徴とする円形ウエーハの加工方法が提供される。

好ましくは、円形ウエーハの加工方法は、前記研削ステップを実施した後、円形ウエーハの裏面に粘着テープを装着し、前記印をもとに環状フレームと円形ウエーハとを所定の向きに位置付けて該粘着テープの外周を該環状フレームに装着する環状フレーム装着ステップと、該環状フレーム装着ステップを実施した後、該表面保護テープを円形ウエーハの表面から除去する表面保護テープ除去ステップと、を更に備えている。

好ましくは、前記表面保護テープは、少なくとも前記印形成ステップで該レーザービームが照射される領域の該基材中に添加剤を含んでおり、該印形成ステップでは、該基材中に該レーザービームの集光点を位置付けて照射された該レーザービームが該添加剤に吸収されることで該表面保護テープが変色して該印が形成される。

本発明の円形ウエーハの加工方法では、表面保護テープにレーザービームを照射して表面保護テープをウエーハの裏面に形成された結晶方位を示すマークに対応して変色させることで、ウエーハの結晶方位を示す印を表面保護テープに形成する。その後、ウエーハの裏面を研削するため、ウエーハの裏面研削後も表面保護テープに形成された印を基準にウエーハの結晶方位を判別することができる。

レーザーマーキングやインクジェットプリンタ等によってウエーハに形成されたマークに対応した印を表面保護テープに形成すると、レーザーマーキングでは表面保護テープが掘削され、インクジェットプリンタでは表面保護テープにインクが付着することで表面保護テープには微小な凹凸が形成される。表面保護テープに凹凸が形成された状態でウエーハの裏面を研削すると、研削されたウエーハには凹凸に対応して局所的に厚みばらつきが生じてしまう問題がある。

本発明の円形ウエーハの加工方法では、表面保護テープを局所的に変色させてウエーハの結晶方位を示す印とするため、表面保護テープに凹部や凸部が形成されることはないので、裏面研削後のウエーハを高精度に平坦化できる。

保護テープ装着ステップを示す斜視図である。印形成ステップを示すレーザー加工装置の要部斜視図である。表面保護テープに形成された印の例を示す平面図である。裏面研削ステップを示す研削装置の要部斜視図である。環状フレーム装着ステップを示す斜視図である。表面保護テープ除去ステップを説明する斜視図である。切削ステップを示す切削装置の要部斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、半導体ウエーハ（以下、単にウエーハと略称することがある）１１の表面１１ａに表面保護テープ１９を装着する様子を示す斜視図が示されている。

半導体ウエーハ１１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１１ａに複数の分割予定ライン（ストリート）１３が格子状に形成されているとともに、複数の分割予定ライン１３によって区画された各領域にＩＣ，ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

半導体ウエーハ１１は、例えば４５センチメートルの直径を有しており、その裏面１１ｂにはシリコンウエーハの結晶方位を示すマーク１７が形成されている。ウエーハ１１は結晶方位を示すノッチまたはオリエンテーションフラット等、外周縁の一部が欠けた切欠き部を有しないため、ここでは円形ウエーハと称することにする。

ウエーハ１１の裏面１１ｂの研削に先立って、ウエーハ１１の表面１１ａには、表面１１ａに形成されたデバイス１３を保護するための表面保護テープ１９が貼着される。表面保護テープ１９は、ポリエチレン塩化ビニル、ポリオレフィン等の樹脂から形成された基材２１と、基材２１上に配設された例えばアクリル系、ゴム系の糊層（粘着層）２３から形成される。

基材２１中には、添加剤２５が分散して含有されている。添加剤２５はレーザービームの吸収率が高い顔料から形成され、添加剤２５にレーザービームのエネルギーが吸収されると、その熱効果により添加剤２５の分子密度が上がり、凝縮されることにより濃色に発色する。

更に高いエネルギーが添加剤２５に照射され続けると、添加剤２５によって吸収率が上がり、添加剤周辺の素材の高分子が炭化して黒く発色する。また、添加剤２５中に金属イオンを含む場合には、レーザービームが照射されることでイオンの結晶構造や結晶中の水和量が変化して化学変化により発色する。

本実施形態の表面保護テープ１９では、基材２１中に添加剤２５を含むことが望ましいが、添加剤２５の含有は必ずしも必須ではなく、レーザービームが表面保護テープ１９に照射されると、その熱効果により基材２１内に気泡が発生し、基材２１内部に形成された気泡が表面層で閉じ込められ、表面保護テープ１９の基材２１が変色する。特に、濃色の基材２１を採用すると、レーザービームの照射により発生した気泡により薄い基材色に発色し、その視認性も良い。

好ましくは、表面保護テープ１９の基材２１全面に添加剤２５が分散されて含有されている。あるいは、基材２１の一部に添加剤２５が含有されていても良い。一部に添加剤２５が含有されている場合には、ウエーハ１１の裏面１１ｂに形成されたマーク１７に対応して添加剤混入領域を位置付けて、ウエーハ１１の表面１１ａに表面保護テープ１９を貼着する。

このようにウエーハ１１の表面１１ａに表面保護テープ１９を貼着した後、表面保護テープ１９にウエーハ１１の裏面１１ｂに形成されたマーク１７に対応する印を形成する印形成ステップを実施する。

この印形成ステップは、図２に示すようにレーザービームの照射により実施する。印形成ステップでは、レーザー加工装置の図示しないチャックテーブルによりウエーハ１１の裏面１１ｂ側を吸引保持し、表面保護テープ１９を露出させる。

そして、例えば特許第５１９８２０３号又は特許第５２７４９６６号に記載されているような、チャックテーブルの下に配置された撮像ユニットよりウエーハ１１の裏面１１ｂを撮像して、裏面１１ｂに形成されたマーク１７の位置を検出する。

図２において、レーザービーム照射ユニット１０はハウジング１２内に収容されたレーザービーム発生ユニットと、レーザービーム発生ユニットから発生されたレーザービームを集光する集光器（レーザーヘッド）１４とを含んでいる。

レーザービーム発生ユニットは、ＹＡＧレーザー発振器またはＹＶＯ４レーザー発振器等のレーザー発振器と、レーザー発振器から発信されたレーザーの繰り返し周波数及び／又は波長を変更するレーザービーム変調ユニットを含んでいる。

しかし、レーザー発振器はＹＡＧレーザー発振器またはＹＶＯ４レーザー発振器に限定されるものではなく、表面保護テープ１９に照射したレーザービームが基材２１中にほぼ吸収されるためには短波長のレーザービームが好ましい。

ハウジング１２には顕微鏡及びカメラ等を含む撮像ユニット１６が取り付けられており、カメラとしては可視光で撮像する通常のカメラの他、赤外線カメラも含んでいる。従って、上述したチャックテーブルの下に配設された撮像ユニットによりマーク１７を検出する形態に替えて、撮像ユニット１６の赤外線カメラで表面保護テープ１９を透かしてウエーハ１１の裏面１１ｂに形成されたマーク１７を検出するようにしてもよい。

上述した裏面アライメントでマーク１７を検出後、あるいは撮像ユニット１６の赤外線カメラでマーク１７を検出後、ウエーハ１１のマーク１７に対応した位置の表面保護テープ１９にレーザービームを照射して、表面保護テープ１９を変色させることで表面保護テープ１９にウエーハ１１の結晶方位を示す例えば図３（Ａ）に示すような印２７を形成する。

表面保護テープ１９の基材２１に添加剤２５が分散して含有されている場合には、ウエーハ１１の裏面１１ｂに形成されたマーク１７に対応した位置の表面保護テープ１９にレーザービームを照射すると、添加剤２５にレーザービームのエネルギーが吸収され、その熱効果で添加剤２５の分子密度が上がり、添加剤２５が凝縮されることにより濃色に変色する。

一方、表面保護テープ１９の基材２１中に添加剤２５が含有されていない場合には、レーザービームをウエーハ１１の裏面１１ｂに形成されたマークに対応した位置の表面保護テープ１９に照射すると、その熱効果により基材２１内に気泡が発生し、気泡によりレーザービーム照射領域が変色することにより、表面保護テープ１９に印２７を形成することができる。

この印形成ステップで形成する印は、図３（Ａ）に示す印２７に限定されるものではなく、図３（Ｂ）に示すような長い直線の印２７Ａでも良く、あるいはウエーハ１１の結晶方位を示す印であれば直線に限定されず他の形状でも良い。

印形成ステップを実施した後、ウエーハ１１を表面保護テープ１９を介して研削装置のチャックテーブルで吸引保持して、ウエーハ１１の裏面１１ｂを研削する研削ステップを実施する。

この研削ステップでは、図４に示すように、研削装置のチャックテーブル１８で表面保護テープ１９を介してウエーハ１１を吸引保持し、ウエーハ１１の裏面１１ｂを露出させる。

研削装置の研削ユニット２０は、回転駆動をされるスピンドル２２と、スピンドル２２の先端に固定されたホイールマウント２４と、ホイールマウント２４に複数のねじ２８により着脱可能に装着された研削ホイール２６とを含んでいる。研削ホイール２６は、ホイール基台３０と、ホイール基台３０の自由端部（下端部）に環状に固着された複数の研削砥石３２とから構成されている。

研削ステップでは、チャックテーブル１８を矢印ａで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２６を矢印ｂで示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、図示しない研削ユニット送り機構を駆動して研削ホイール２６の研削砥石３２をウエーハ１１の裏面１１ｂに接触させる。

そして、研削ホイール２６を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りする。接触式又は非接触式の厚み測定技術でウエーハ１１の厚さを測定しながら、ウエーハ１１を所定の厚さ、例えば１００μｍに研削する。

研削ステップを実施した後、図５に示すように、ウエーハ１１の裏面１１ｂに粘着テープであるダイシングテープＴを装着し、表面保護テープ１９に形成された印２７を元に、環状フレームＦとウエーハ１１とを所定の向きに位置付けて、ダイシングテープＴの外周を環状フレームＦに装着する環状フレーム装着ステップを実施する。

図５に示したように、環状フレームＦは互いに平行な一対の第一方向切欠き部３４ａ，３４ｂと、第一方向切欠き部３４ａ，３４ｂに直交する方向に伸長する互いに平行な一対の第二方向切欠き部３６ａ，３６ｂを有している。

従って、この環状フレーム装着ステップでは、例えば表面保護テープ１９に形成された印２７の伸長方向を環状フレームＦの第一方向切欠き部３４ａ，３４ｂと平行に位置付けた状態で、ダイシングテープＴの外周部を環状フレームＦに装着する。

環状フレーム装着ステップを実施した後、表面保護テープ１９をウエーハ１１の表面１１ａから除去する表面保護テープ除去ステップを実施する。表面保護テープ１９をウエーハ１１の表面１１ａから除去した状態が図６に示されている。

表面保護テープ除去ステップを実施した後、高速回転する切削ブレード４６をダイシングテープＴに切り込ませつつ分割予定ライン１３に沿ってウエーハ１１を切削する切削ステップを実施する。

図７に示すように、切削装置の切削ユニット４０は、スピンドルハウジング４２中に回転可能に収容されたスピンドル４４と、スピンドル４４の先端部に装着された切削ブレード４６とから構成されている。

この切削ステップでは、切削装置のチャックテーブル３８でダイシングテープＴを介してウエーハ１１を吸引保持し、切削ブレード４６を矢印Ａ方向に高速回転させながらダイシングテープＴまで切り込ませつつ、チャックテーブル３８を矢印Ｘ１方向に加工送りしながら、分割予定ライン１３に沿ってウエーハ１１を切削してウエーハ１１を個々のデバイスチップ１５に分割する。図７において、４８は切削ブレード４６で切削した切削溝である。

切削ユニット４０を分割予定ライン１３のピッチずつ割出し送りしながら、第一の方向に伸長する分割予定ライン１３を全て切削する。次いで、チャックテーブル３８を９０度回転してから、第一の方向と直交する第二の方向に伸長する分割予定ライン１３を全て切削すると、ウエーハ１１は個々のデバイスチップ１５に分割される。

ウエーハ１１の分割ステップは、切削ブレード４６による分割に限定されるものではなく、レーザー加工装置によるアブレーション加工又はウエーハ１１内部に分割起点となる改質層を形成し、ウエーハ１１に外力を付与してウエーハ１１をこの改質層に沿って分割するようにしてもよい。

１０レーザービーム照射ユニット
１１半導体ウエーハ
１３分割予定ライン
１４集光器（レーザーヘッド）
１５デバイス
１７マーク
１９表面保護テープ
２１基材
２３糊層
２５添加剤
２６研削ホイール
２７、２７Ａ印
３２研削砥石
３４Ａ、３４Ｂ第一方向切欠き部
３６ａ、３６ｂ第二方向切欠き部
４６切削ブレード
Ｆ環状フレーム
Ｔダイシングテープ

Claims

裏面に結晶方位を示すマークが形成された円形ウエーハの加工方法であって、
円形ウエーハの表面に基材と該基材上に配設された糊層とからなる表面保護テープを装着する保護テープ装着ステップと、
該保護テープ装着ステップを実施した後、円形ウエーハの該マークに対応した位置の該表面保護テープにレーザービームを照射して該表面保護テープを変色させることで、該表面保護テープに円形ウエーハの結晶方位を示す印を形成する印形成ステップと、
該印形成ステップを実施した後、円形ウエーハを該表面保護テープを介して保持手段で保持して円形ウエーハの裏面を研削手段で研削する研削ステップと、を備え、
該研削ステップでマークが除去された後も該表面保護テープに形成された該印で円形ウエーハの結晶方位を判別可能とすることを特徴とする円形ウエーハの加工方法。
前記研削ステップを実施した後、円形ウエーハの裏面に粘着テープを装着し、前記印をもとに環状フレームと円形ウエーハを所定の向きに位置付けて該粘着テープの外周を該環状フレームに装着する環状フレーム装着ステップと、
該環状フレーム装着ステップを実施した後、該表面保護テープを円形ウエーハの表面から除去する表面保護テープ除去ステップと、
を更に備えた請求項1記載の円形ウエーハの加工方法。
前記表面保護テープは、少なくとも前記印形成ステップで該レーザービームが照射される領域の該基材中に添加剤を含んでおり、
該印形成ステップでは、該基材中に該レーザービームの集光点を位置付けて照射された該レーザービームが該添加剤に吸収されることで該表面保護テープが変色して該印が形成されることを特徴とする請求項１又は２記載の円形ウエーハの加工方法。