JP6095325B2 - バンプ付きデバイスウェーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体デバイスウェーハの加工方法に関し、より詳しくは、薄化された半導体デバイスウェーハのハンドリングを容易にする技術に関する。

半導体デバイスウェーハや、光デバイスウェーハ等の複数のデバイスを表面に有するウェーハの加工では、例えば、ウェーハの厚みを５０μｍ以下とするように、ウェーハの裏面を研削する薄化が行われる。

ウェーハの厚みが５０μｍ以下となるようなものでは、より厚いものと比較して、ハンドリング（取り扱い）が非常に難しくなる。例えば、ウェーハの外周に欠けが生じたり、剛性が著しく低下するという問題が生じる。

そこで、ガラスや、シリコンからなるキャリアウェーハ（サポートウェーハ、サポートプレートとも称される）の上に、ウェーハの表面（デバイス面）を接着剤等で貼着した状態として、ウェーハの裏面研削を施す技術が知られている（特許文献１参照）。

特開２００４−２０７６０６号公報

しかしながら、半導体ウェーハの表面に複数のバンプが形成されるバンプ付きデバイスウェーハでは、バンプにより形成される凹凸部位に接着剤が入り込んでしまい、ウェーハをキャリアウェーハから剥離した後に、この微細な凹凸に入り込んだ接着剤を完全に除去するのは非常に難しいという問題がある。そして、残留した接着剤により、デバイス不良が生じることが懸念される。

他方、バンプ付きデバイスウェーハでは、デバイスが形成されるデバイス領域と、デバイスが形成されない外周余剰領域が構成されるが、外周余剰領域にはバンプが形成されないため、デバイス領域と外周余剰領域とでは上面高さ（デバイスウェーハの裏面を基準とした高さ）が異なることになる。

このため、保持テーブルでウェーハを保持し、ウェーハの裏面を研削して薄化をする際において、仮に、外周余剰領域を下側から保持しなければ、外周余剰領域が保持テーブルから浮いたままとなるため、ウェーハが破損することが懸念される。

本発明は、以上の問題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、バンプ付きデバイスウェーハでも破損させることなく薄化加工することができ、かつ、バンプにより形成される凹凸部部位への接着剤の付着によるデバイス不良を生じさせることのない、バンプ付きデバイスウェーハの加工方法を提供することである。

請求項１に記載の発明によると、表面に形成された交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれ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備え、デバイスは複数のバンプを有するバンプ付きデバイスウェーハの加工方法であって、デバイスウェーハのデバイス領域に対応する領域に形成されたバンプの高さに相当する深さを有した凹部と、デバイスウェーハの外周余剰領域に対応し凹部を囲繞する環状凸部と、を備え、環状凸部上面に環状溝が形成されたデバイスウェーハの表面が支持されるキャリアウェーハを準備するキャリアウェーハ準備ステップと、キャリアウェーハの環状溝に環状凸部上面から突出するよう接着剤を配設する接着剤配設ステップと、接着剤配設ステップを実施した後、キャリアウェーハの表面とデバイスウェーハの表面を貼り合せ接着剤でデバイスウェーハをキャリアウェーハに固定するとともにキャリアウェーハの凹部にバンプを収容する、ウェーハ貼り合せステップと、ウェーハ貼り合せステップを実施した後、デバイスウェーハの裏面側を研削、又は、研磨して所定厚みへと薄化する薄化ステップと、薄化ステップを実施した後、キャリアウェーハの環状溝の内周と凹部の外周との間の領域に対応するデバイスウェーハの部位に対し切削ブレードで切り込み、デバイスウェーハのデバイス領域をキャリアウェーハから切り離す、切り離しステップと、を備え、環状溝に配設される接着剤の量は、接着剤が環状溝からあふれ出ない量に設定されることを特徴とするバンプ付きデバイスウェーハの加工方法が提供される。

本発明では、デバイスウェーハの外周余剰領域に対応した領域のみが、接着剤を介してキャリアウェーハに貼着されるため、デバイスやバンプには接着剤が付着することがなく、接着剤除去の必要性や、接着剤残留によるデバイス不良といった不具合が生じない。

更に、デバイスウェーハのデバイス領域に対応するキャリアウェーハの中央領域には凹部が形成されるため、デバイスウェーハの裏面を研削して薄化する際には、バンプは凹部に収容されるとともに、外周余剰領域は、キャリアウェーハの環状凸部に支持されることになり、デバイスウェーハの破損を防止できることになる。

ウェーハの斜視図である。 ウェーハ貼り合わせステップを説明する斜視図である。 凹部を形成したキャリアウェーハの断面図である。 環状溝を形成したキャリアウェーハの断面図である。 切削装置の外観の斜視図である。 切削装置による環状溝の形成について示す斜視図である。 切削装置による環状溝の形成について示す一部断面側面図である。 接着剤配設ステップを実施した後のキャリアウェーハの断面図である。 ウェーハ貼り合わせステップを説明する断面図である。 貼り合わされたウェーハとキャリアウェーハの断面図である。 薄化ステップを示す斜視図である。 薄化ステップ後のキャリアウェーハに貼り合わされたウェーハの断面図である。 切り離しステップを説明する断面図である。

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に示したデバイスウェーハ１１（以下、単に「ウェーハ１１」とも記載される）は、例えば厚さが７００μｍのシリコンウェ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、該複数の分割予定ライン１３によって区画された複数の領域にそれぞれデバイス１５が形成されている。

このように構成されたウェーハ１１は、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。ウェーハ１１の外周にはシリコンウェ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。

そして、図１の拡大図に示すように、各デバイス１５の４辺には複数の突起状（ボール状）のバンプ５２が形成されている。このバンプ５２は、デバイス１５の表面から突出するように配置されており、これにより、デバイス領域１７の上面高さが、外周余剰領域１９の上面高さよりも高くなる。

以上のように、本発明において加工の対象となるウェーハ１１は、表面に形成された交差する複数の分割予定ライン１３で区画された各領域にそれぞれデバイス１５が形成されたデバイス領域１７とデバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９とを備え、デバイス１５は複数のバンプ５２を有するバンプ付きデバイスウェーハとして構成される。

そして、本発明のデバイスウェーハの加工方法では、後に説明する薄化ステップにおいて、例えば、５０μｍ以下に薄化されるウェーハ１１の欠けや、剛性低下による不具合発生を防止するために、図２に示すようなキャリアウェーハ６１を準備するキャリアウェーハ準備ステップが実施される。

キャリアウェーハ６１は円盤状の部材にて構成され、裏返されたウェーハ１１の表面１１ａを支持するためのものである。

キャリアウェーハ６１は、例えば、シリコン、ガラス、セラミックス、金属（例えばステンレス）、合成樹脂などの材料により形成され、後に説明する薄化ステップにおいて、例えば５０μｍ以下に薄化されたウェーハ１１でも安定的に支持できるように構成される。

キャリアウェーハ６１には、図３に示すように、デバイスウェーハ１１のデバイス領域１７に対応する領域に形成されたバンプの高さＨ（図９参照）に相当する深さを有した凹部６７が形成される。この凹部６７は、キャリアウェーハ６１のセンター部分、及びその周囲を、図示せぬ旋削装置にて旋削することで形成することができる。

そして、凹部６７が形成されることによって、デバイスウェーハ１１の外周余剰領域１９に対応し凹部６７を囲繞する環状凸部６２が形成される。

さらに、図４に示すように、このように形成された環状凸部６２の上面に溝加工を施すことにより、環状溝６３が形成される。この環状溝６３は、例えば、図５に示される切削装置３０を用いることで行うことができる。

この切削装置３０は、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されるチャックテーブル３１と、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に往復動可能に構成される切削ユニット３２を備えている。

切削ユニット３２は、図６に示されるようにスピンドル３４の先端に装着された切削ブレード３６を備え、切削ブレード３６は図示せぬモータにて矢印Ａ方向に高速で回転する。一方、チャックテーブル３１は、キャリアウェーハ６１を吸引保持し、図示せぬモータにて矢印Ｂ方向に回転する。

そして、図７に示すように、切削ブレード３６を環状凸部６２の位置において下方に移動させ、切削ブレード３６をキャリアウェーハ６１の表面６１ａに到達させるとともに、チャックテーブル３１を少なくとも一回転させる。これにより、環状凸部６２において、環状に連続する環状溝６３が形成される。

また、図５に示される切削装置３０は、撮像ユニット３５を備えるアライメント機構３７や、撮像ユニット３５によって取得された画像を表示するための表示モニタ３８や、オペレータが必要な情報を入力するための操作パネル３９が設けられ、図１に示す分割予定ライン１３に沿ったウェーハ１１の切削加工も行える構成としている。

なお、本実施形態では、環状凸部６２に設ける凹部の形態として、図５に示される切削装置３０を利用して環状溝６３を形成することとしたが、このほかにも、例えば、エッチングや別形態の装置などを用いることにより、環状凸部６２に有底の縦穴部を複数箇所に形成する形態なども考えられる。このように、凹部の具体的な形態については、本実施形態に限定されるものではない。

以上のようにして、デバイスウェーハ１１のデバイス領域１７に対応する領域に形成されたバンプの高さに相当する深さを有した凹部６７と、デバイスウェーハ１１の外周余剰領域１９に対応し凹部６７を囲繞する環状凸部６２と、を備え、環状凸部６２上面に環状溝６３が形成されたデバイスウェーハ１１の表面が支持されるキャリアウェーハ６１を準備するキャリアウェーハ準備ステップが実施される。

以上のようにして、キャリアウェーハ準備ステップが実施され、その後に、図８に示すように、キャリアウェーハ６１の環状溝６３に環状凸部６２から突出するように接着剤６４を環状溝６３に配設する接着剤配設ステップが実施される。

接着剤６４は、キャリアウェーハ６１の素材に応じて適宜選定されるものであり、特に限定されるものではないが、例えば、エポキシ接着剤などの熱硬化性樹脂を使用することが考えられる。また、接着剤６４は塗布により環状溝６３に配設する形態とするほか、予め円環状に構成されたものを環状溝６３に挿入するなどして配設することも考えられ、具体的な手法については、特に限定されるものではない。

なお、接着剤配設ステップにおいて、環状溝６３に配設される接着剤６４の量は、後述するウェーハ貼り合わせステップを実施した際、つまりは、図１０に示す状態において、接着剤６４がデバイスウェーハ１１のデバイス領域１７に到達しない量に設定されることが好ましい。換言すれば、接着剤６４がデバイスウェーハ１１の外周余剰領域１９（あるいはキャリア余剰領域６９）に納まる量に設定されることが好ましい。さらに好ましくは、接着剤６４が環状溝６３からあふれ出ない量に設定されることが好ましい。

このような接着剤６４の量の設定によれば、デバイス領域１７まで接着剤６４が到達することが防がれ、デバイス１５やバンプ５２への接着剤６４の付着を防ぐことができる。換言すれば、接着剤６４を外周余剰領域１９（あるいはキャリア余剰領域６９）に留めることが可能となるのである。なお、接着剤６４の量が、環状溝６３からあふれ出ない量に設定されることによれば、デバイス１５への接着剤６４の付着を確実に防ぐことが可能となる。

以上のようにして、接着剤６４の上端部が、キャリアウェーハ６１の環状凸部６２から突出するように、環状溝６３内に接着剤６４が配設される。これにより、図９に示すように、ウェーハ１１を裏返し、表面１１ａをキャリアウェーハ６１の表面６１ａに近づけた際には、まずはウェーハ１１の外周余剰領域１９が、キャリアウェーハ６１の環状凸部６２から突出する接着剤６４に対して接触することになる。そして、図１０に示すように、接着剤６４を介してウェーハ１１の外周余剰領域１９とキャリアウェーハ６１の環状凸部６２が結合される。

さらに、この際、キャリアウェーハ６１の凹部６７には、デバイスウェーハ１１の表面１１ａから突出するバンプ５２，５２が収容される。ここで、凹部６７には接着剤が存在しないため、バンプ５２，５２やデバイス１５の表面に接着剤が付着することはない。

以上のようにして、接着剤配設ステップを実施した後、キャリアウェーハ６１の表面６１ａとデバイスウェーハ１１の表面１１ａを貼り合せ接着剤６４でデバイスウェーハ１１をキャリアウェーハ６１に固定するとともにキャリアウェーハ６１の凹部６７にバンプ５２を収容する、ウェーハ貼り合せステップが実施され、図１０に示される状態となる。

以上のようにウェーハ貼り合わせステップが実施された後に、キャリアウェーハ６１と一体になったデバイスウェーハ１１の裏面１１ｂ側を研削、又は、研磨して所定厚みへと薄化する薄化ステップを実施する。

この薄化ステップは、図１１に示される研削装置２を用いて行うことができる。スピンドル２２の先端部にはホイールマウント２４が固定されており、このホイールマウント２４には研削ホイール２６が螺子２７で装着されている。研削ホイール２６は、環状基台２８の自由端部に例えば粒径４〜６μｍのダイアモンド砥粒をビトリファイドボンドやレジンボンド等で固めた複数の研削砥石２９が固着されて構成されている。

そして、この薄化ステップにおいては、デバイスウェーハ１１は剛性を呈するキャリアウェーハ６１に支持された状態で研削されるため、例えば、反りの発生やウェーハ１１の外周部に欠けが発生するなどといった不具合の発生を防止することが可能となる。なお、薄化ステップによる研削によって生じた研削歪を除去するために、薄化ステップの後にウェーハ１１の裏面に研磨を施すこととしてもよい。

さらに、デバイスウェーハ１１の外周余剰領域１９が環状凸部６２によって下側から保持されるため、外周余剰領域１９が浮いた状態となることはない。これにより、外周余剰領域１９が保持されないことを起因とするデバイスウェーハ１１の破損を防止できる。

以上のようにして、図１２に示すように、所定の厚さとなるまでデバイスウェーハ１１の裏面１１ｂが薄化される。薄化されたデバイスウェーハ１１はキャリアウェーハ６１と一体とされているため、キャリアウェーハ６１からデバイスウェーハ１１を切り離す切り離しステップが実施される。

この切り離しステップでは、図１３に示すように、上述したキャリアウェーハ準備ステップにおける環状溝６３の形成と同様に、切削ユニット３２を用いた加工が行われる。

具体的には、切り離しステップでは、薄化ステップを実施した後、キャリアウェーハ６１の環状溝６３の内周と凹部６７の外周との間の領域６８に対応するデバイスウェーハ１１の部位１１ｃに対し切削ブレード３６で切り込み、デバイスウェーハ１１のデバイス領域１７をキャリアウェーハ６１から切り離すことが行われる。

これにより、デバイスウェーハ１１においては、切削ブレード３６で切り込みがなされる部位１１ｃを境としてデバイス領域１７を含む内側の部位と、デバイス領域１７を含まない外側の部位に分断され、デバイス領域１７を含む内側の部位をキャリアウェーハ６１から切り離すことができる。

そして、キャリアウェーハ６１から切り離されたデバイスウェーハ１１においては、バンプ５２やデバイス１５について接着剤が付着していることがないため、接着剤にともなうデバイス不良が発生することがない。

以上のようにして、キャリアウェーハ６１から分離されたデバイスウェーハ１１は、切削装置やレーザ加工装置を用いることにより、分割予定ライン１３（図１参照）に沿って個々のデバイス１５（図１参照）に分割される。

２ 研削装置
１１ デバイスウェーハ
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１２ ノッチ
１５ デバイス
１７ デバイス領域
１９ 外周余剰領域
５２ バンプ
６１ キャリアウェーハ
６１ａ 表面
６２ 環状凸部
６３ 環状溝
６４ 接着剤
６７ 凹部

Claims (1)

1. 表面に形成された交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれ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備え、該デバイスは複数のバンプを有するバンプ付きデバイスウェーハの加工方法であって、
   該デバイスウェーハの該デバイス領域に対応する領域に形成された該バンプの高さに相当する深さを有した凹部と、該デバイスウェーハの該外周余剰領域に対応し該凹部を囲繞する環状凸部と、を備え、該環状凸部上面に環状溝が形成された該デバイスウェーハの表面が支持されるキャリアウェーハを準備するキャリアウェーハ準備ステップと、
   該キャリアウェーハの該環状溝に該環状凸部上面から突出するよう接着剤を配設する接着剤配設ステップと、
   該接着剤配設ステップを実施した後、該キャリアウェーハの表面と該デバイスウェーハの表面を貼り合せ該接着剤で該デバイスウェーハを該キャリアウェーハに固定するとともに該キャリアウェーハの該凹部に該バンプを収容する、ウェーハ貼り合せステップと、
   該ウェーハ貼り合せステップを実施した後、該デバイスウェーハの裏面側を研削、又は、研磨して所定厚みへと薄化する薄化ステップと、
   該薄化ステップを実施した後、該キャリアウェーハの該環状溝の内周と該凹部の外周との間の領域に対応する該デバイスウェーハの部位に対し切削ブレードで切り込み、該デバイスウェーハの該デバイス領域を該キャリアウェーハから切り離す、切り離しステップと、を備え、
   該環状溝に配設される該接着剤の量は、該接着剤が該環状溝からあふれ出ない量に設定されることを特徴とするバンプ付きデバイスウェーハの加工方法。

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