JP6143331B2 - ウエーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウエーハのデバイス領域に対応する裏面を研削することにより円形凹部と該円形凹部を囲繞するリング状補強部が形成されたウエーハからリング状補強部を除去するウエーハの加工方法に関する。

半導体デバイス製造プロセスにおいては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に形成された分割予定ライン（ストリート）によって複数の領域が区画され、この区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。

そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切削することにより、半導体ウエーハは半導体デバイスチップに分割される。分割されるウエーハは、分割予定ラインに沿って切削する前に裏面を研削して所定の厚みに加工される。

近年、電子機器の小型化、軽量化を図るため、個々のデバイスに分割される前のウエーハの厚さはより薄く、例えば５０〜１００μｍ程度にすることが要求されている。このように薄く加工されたウエーハは紙のように腰がなくなり取扱いが困難になるため、搬送等において破損する恐れがある。

そこで、ウエーハのデバイス領域に対応する裏面のみを研削し、デバイス領域を囲繞する外周余剰領域に対応するウエーハの裏面にリング状補強部を残存させる研削方法が、例えば特開２００７―１９４６１号公報に開示されている。

このように裏面の外周にリング状補強部が形成されたウエーハを分割予定ラインに沿って分割する方法として、リング状補強部を除去した後、ウエーハの表面側から切削ブレードで切削する方法が提案されている（特開２００７−１９３７９号公報参照）。

デバイス領域とリング状補強部とを分離してからリング状補強部を除去する際には、リング状補強部やデバイス領域が破損したり、リング状補強部の除去用に特別な装置が必要になる恐れがあったが、その恐れを解決するための加工方法が特開２０１２−２３１７５号公報に開示されている。

特開２００７―１９４６１号公報 特開２００７−１９３７９号公報 特開２０１２−２３１７５号公報

然し、引用文献３に開示されたリング状補強部除去工程においては、リング状補強部とデバイス領域との境界部に切削ブレードを切り込ませるが、リング状補強部に切削ブレードが接触する恐れがあったり、切削ブレードの刃先出し量をリング状補強部の高さより高く設定する必要があるため、刃先の曲がりや破損が発生し易い恐れがあった。

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、デバイス領域とリング状補強部とを分離する際に、リング状補強部と切削ブレードとの接触による破損がなく、切削ブレードの刃先出し量を長く突出させる必要のない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、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有するウエーハの加工方法であって、該デバイス領域に対応するウエーハの裏面を研削して円形凹部と該円形凹部を囲繞するリング状補強部を形成する研削工程と、基材と粘着層とからなるダイシングテープの該粘着層に該ウエーハの表面を貼着するとともに該ダイシングテープの外周部を環状フレームに貼着し、該ダイシングテープを介して該ウエーハを該環状フレームで支持するフレーム配設工程と、該フレーム配設工程を実施した後、該環状フレームに支持された該ウエーハの裏面側をチャックテーブルで保持して該ダイシングテープの基材側を露出させる保持工程と、該保持工程を実施した後、切削ブレードによって該外周余剰領域を含む該リング状補強部と該デバイス領域との境界部を該ダイシングテープとともに切断して該デバイス領域と該リング状補強部とを分離す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を実施した後、該ダイシングテープを介して該環状フレームに支持された該リング状補強部を該環状フレームとともに該チャックテーブルから離脱させて、該リング状補強部を除去するリング状補強部除去工程と、を備え、前記チャックテーブルはウエーハの裏面に形成された該円形凹部の直径より小さい外径を有しており、該リング状補強部分離工程では、該チャックテーブルを該ウエーハの該円形凹部中に位置付けつつ該ダイシングテープを露出させて該環状フレームに支持されたウエーハを該チャックテーブルで保持し、該ダイシングテープ側から該切削ブレードを切り込ませて該デバイス領域と該リング状補強部とを分離することを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。

好ましくは、本発明のウエーハの加工方法は、前記リング状補強部除去工程を実施した後、前記デバイス領域のみからなる前記ウエーハの裏面を第２ダイシングテープに貼着するとともに該第２ダイシングテープの外周部を第２環状フレームに貼着して、該第２ダイシングテープを介して該ウエーハを該第２環状フレームで支持し、該ウエーハの表面に貼着された前記ダイシングテープを剥離するダイシングテープ貼り替え工程と、該ダイシングテープ貼り替え工程を実施した後、該デバイス領域のみからなる該ウエーハを切削して個々のデバイスに分割する分割工程と、を更に備えている。

本発明のウエーハの加工方法によると、リング状補強部除去工程において、平坦なダイシングテープ側から切削ブレードを切り込ませるので、リング状補強部が突出しているために懸念されるリング状補強部と切削ブレードとの接触による破損がなく、切削ブレードの刃先をリング状補強部の高さより長く突出させる必要がなく、安定的な切削加工が可能となる。

更に、リング状補強部除去工程において、ウエーハの円形凹部内に収まる直径の小径チャックテーブルを利用すれば、リング状補強部が突出しても問題なくウエーハの保持が可能となるため、実施が容易になるという効果を奏する。

半導体ウエーハの表面側斜視図である。 保護テープが貼着された半導体ウエーハの裏面側斜視図である。 円形凹部研削工程を示す斜視図である。 円形凹部研削工程の説明図である。 図５（Ａ）は円形凹部研削工程実施後のウエーハの斜視図、図５（Ｂ）はその断面図である。 フレーム配設工程を示す斜視図である。 保持工程を説明する分解斜視図である。 リング状補強部分離工程を示す斜視図である。 リング状補強部分離工程を示す断面図である。 リング状補強部分離工程実施の断面図である。 リング状補強部除去工程を示す分解斜視図である。 リング状補強部除去工程を示す断面図である。 ダイシングテープ貼り替え工程を示す斜視図である。 分割工程を示す斜視図である。

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１１の表面側斜視図が示されている。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、該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。

このように構成されたウエーハ１１は、複数のデバイス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をその表面１１ａに備えている。また、ウエーハ１１の外周には、シリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。

ウエーハ１１の表面１１ａには、保護テープ貼着工程により保護テープ２３が貼着される。従って、ウエーハ１１の表面１１ａは保護テープ２３によって保護され、図２に示すように、裏面１１ｂが露出する状態となり、研削工程では裏面１１ｂを上側にして研削装置のチャックテーブル２４に吸引保持される。

本実施形態のウエーハの加工方法では、まずウエーハ１１の裏面１１ｂを研削する研削工程が実施される。この研削工程は、図３に示すような研削装置の研削ユニット１０により実施される。

研削ユニット１０は、スピンドルハウジング１２中に回転可能に収容されたスピンドル１４と、スピンドル１４の先端に固定されたホイールマウント１６と、ホイールマウント１６に着脱可能に装着された研削ホイール１８とを含んでいる。研削ホイール１８は、環状のホイール基台２０と、ホイール基台２０の下端部外周に固着された複数の研削砥石２２とから構成される。

この研削工程では、図３及び図４に示すように、チャックテーブル２４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１８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作動して研削ホイール１６の研削砥石２２をウエーハ１１のデバイス領域１７に対応する裏面１１ｂに接触させる。

そして、研削ホイール１８を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りして、ウエーハ１１のデバイス領域１７に対応する裏面１１ｂの研削を実施する。接触式又は非接触式の厚み測定ゲージによりデバイス領域１７の厚みを測定しながらデバイス領域１７を所望の厚み（例えば５０μｍ）に研削する。

その結果、ウエーハ１１の裏面１１ｂには、図５に示すように、デバイス領域１７に対応する領域が研削除去されて円形状の凹部２６が形成されるとともに、外周余剰領域１９に対応する領域が残存されてリング状補強部２８が形成される。

ここで、チャックテーブル２４に保持されたウエーハ１１と研削ホイール１６を構成する研削砥石２２の外周との関係について図４を参照して説明する。チャックテーブル２４の回転中心Ｐ１と研削砥石２２の回転中心Ｐ２は偏心しており、研削砥石２２の回転軌跡の外径はウエーハ１１のデバイス領域１７と外周余剰領域１９との境界線３０の直径より小さく、境界線３０の半径より大きい寸法に設定され、環状に配置された研削砥石２２がチャックテーブル２４の回転中心Ｐ１を通過するようになっている。

本実施形態のウエーハの加工方法では、上述した研削工程を実施した後、図６に示すように、環状フレームＦの開口部Ｆ１にウエーハ１１を収容して、ウエーハ１１の表面１１ａを基材と粘着層を積層してなるダイシングテープＴの粘着層側に貼着し、ダイシングテープＴの外周部を環状フレームＦに貼着して、フレームユニット２５を形成するフレーム配設工程を実施する。フレームユニット２５では、ウエーハ１１はダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持される。

フレーム配設工程実施後、図７に示すように、フレームユニット２５の表裏を反転して切削装置のチャックテーブル３２でウエーハ１１の裏面１１ｂ側を吸引保持する保持工程を実施する。

チャックテーブル３２は、ＳＵＳ等の金属から形成された枠体３４と、枠体３２に囲繞されたポーラスセラミックス等から形成された吸引保持部３６を含んでいる。枠体３４の上面には環状の逃げ溝３８が形成されている。

この保持ステップで使用するチャックテーブル３２は、図９（Ａ）に示すように、チャックテーブル３２の外径がウエーハ１１に形成された円形凹部２６の直径よりも僅かばかり小さく形成されており、ウエーハ１１の円形凹部２６がチャックテーブル３２に嵌合し、吸引保持部３６でウエーハ１１の裏面側が吸引保持される構成となっている。

保持工程実施後、切削ブレードによってリング状補強部２８とデバイス領域１７との境界部をダイシングテープＴとともに切断して、デバイス領域１７とリング状補強部２８とを分離するリング状補強部分離工程を実施する。

このリング状補強部分離工程は、図８及び図９（Ａ）に示すような切削装置の切削ユニット４０を用いて実施する。切削ユニット４０は、スピンドルハウジング４１中に回転可能に収容されたスピンドル４２と、スピンドル４２の先端部に装着された切削ブレード４４と、切削ブレード４４の概略上半分を覆うホイールカバー４６とを含んでいる。ホイールカバー４６には、切削ブレード４４の両側で水平方向に伸長するブレードクーラーノズル４８が装着されている。

リング状補強部分離工程では、図８及び図９（Ａ）に示すように、矢印Ａ方向に高速回転する切削ブレード４４をチャックテーブル３２の枠体３４に形成した環状の逃げ溝３８の上方に位置付ける。

そして、切削ブレード４４をダイシングテープＴを介してリング状補強部２８とデバイス領域１７との境界部にウエーハ１１を貫通するまで切り込ませ、チャックテーブル３２を矢印Ｒ方向にゆっくりと回転させながら、切削ブレード４４によってリング状補強部２８とデバイス領域１７との境界部をダイシングテープＴとともに切断して、デバイス領域１７とリング状補強部２８とを分離する図１０に示す環状分離溝５０を形成する。

このリング状補強部分離工程で実施するチャックテーブルの他の実施形態として、図９（Ｂ）に示すようなチャックテーブル３２Ａを使用することができる。チャックテーブル３２Ａは、ウエーハ１１のデバイス領域１７の直径よりも小さい外径を有する枠体３４Ａと、枠体３４Ａに囲繞された吸引保持部３６Ａとから構成される。

このチャックテーブル３２Ａを使用して実施するリング状補強部分離工程では、図９（Ｂ）に示すように、切削ブレード４４をダイシングテープＴを介してリング状補強部２８とデバイス領域１７との境界部に切り込ませると、切削ブレード４４はチャックテーブル３２Ａの外径とウエーハ１１のリング状補強部２８との間の空間に切り込むことになるため、図９（Ａ）に示したチャックテーブル３２の枠体３４に形成した環状の逃げ溝３８を配設する必要がない。

リング状補強部分離工程実施後、図１１及び図１２に示すように、ダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持されたリング状補強部２８を環状フレームＦとともにチャックテーブル３２から離脱させて、リング状補強部２８を除去するリング状補強部除去工程を実施する。このリング状補強部除去工程を実施すると、チャックテーブル３２に吸引保持されたウエーハ１１のデバイス領域１７がダイシングテープＴとともに残存する。

リング状補強部除去工程実施後、表面１１ａがダイシングテープＴに覆われたウエーハ１１のデバイス領域１７をチャックテーブル３２から取り外し、図１３（Ａ）に示すように、外周部が第２の環状フレームＦ´に貼着された第２のダイシングテープＴ´にデバイス領域１７の裏面側を貼着し、図１３（Ｂ）に示すように、デバイス領域１７からダイシングテープＴを剥離するダイシングテープ貼り替え工程を実施する。

ダイシングテープ貼り替え工程実施後、図１４に示すように、デバイス領域１７のみからなるウエーハ１１を切削ブレード４４Ａで分割予定ライン１３に沿って切削して、第２のダイシングテープＴ´まで切り込む切削溝５４を分割予定ライン１３に沿って形成し、ウエーハ１１のデバイス領域１７を個々のデバイス１５に分割する分割工程を実施する。

この分割工程では、第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って切削溝５４を形成した後、チャックテーブル（図８参照）３２を９０度回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って同様な切削溝５４を形成する。

上述した本実施形態のウエーハの加工方法では、リング状補強部分離工程において、平坦なダイシングテープＴ側から切削ブレード４４を切り込ませるので、ウエーハ１１のリング状補強部２８が突出しているために懸念されるリング状補強部２８と切削ブレード４４との接触による破損が起こることなく、切削ブレード４４の刃先をリング状補強部２８の高さよりも長く突出させる必要がなく、ウエーハ１１の安定的な切削加工が可能になる。

また、ウエーハ１１の円形凹部２６内に収まる直径の小径のチャックテーブル３２，３２Ａを利用すれば、ウエーハ１１のリング状補強部２８が突出しても問題なくチャックテーブル３２，３２Ａでウエーハ１１を保持することができるため、リング状補強部分離工程を容易に実施することができる。

１０ 切削ユニット
１１ 半導体ウエーハ
１３ 分割予定ライン
１５ デバイス
１７ デバイス領域
１８ 研削ホイール
１９ 外周余剰領域
２２ 研削砥石
２５ フレームユニット
２６ 円形凹部
２８ リング状補強部
３２，３２Ａ チャックテーブル
３８ 環状逃げ溝
４０ 切削ユニット
４４，４４Ａ 切削ブレード
５０ 環状分離溝
Ｔ ダイシングテープ
Ｔ´ 第２のダイシングテープ
Ｆ 環状フレーム
Ｆ´ 第２の環状フレーム

Claims (2)

1. 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有するウエーハの加工方法であって、
   該デバイス領域に対応するウエーハの裏面を研削して円形凹部と該円形凹部を囲繞するリング状補強部を形成する研削工程と、
   基材と粘着層とからなるダイシングテープの該粘着層に該ウエーハの表面を貼着するとともに該ダイシングテープの外周部を環状フレームに貼着し、該ダイシングテープを介して該ウエーハを該環状フレームで支持するフレーム配設工程と、
   該フレーム配設工程を実施した後、該環状フレームに支持された該ウエーハの裏面側をチャックテーブルで保持して該ダイシングテープの基材側を露出させる保持工程と、
   該保持工程を実施した後、切削ブレードによって該外周余剰領域を含む該リング状補強部と該デバイス領域との境界部を該ダイシングテープとともに切断して該デバイス領域と該リング状補強部とを分離す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を実施した後、該ダイシングテープを介して該環状フレームに支持された該リング状補強部を該環状フレームとともに該チャックテーブルから離脱させて、該リング状補強部を除去するリング状補強部除去工程と、を備え、
   前記チャックテーブルはウエーハの裏面に形成された該円形凹部の直径より小さい外径を有しており、
   該リング状補強部分離工程では、該チャックテーブルを該ウエーハの該円形凹部中に位置付けつつ該ダイシングテープを露出させて該環状フレームに支持されたウエーハを該チャックテーブルで保持し、該ダイシングテープ側から該切削ブレードを切り込ませて該デバイス領域と該リング状補強部とを分離することを特徴とするウエーハの加工方法。
2. 前記リング状補強部除去工程を実施した後、前記デバイス領域のみからなる前記ウエーハの裏面を第２ダイシングテープに貼着するとともに該第２ダイシングテープの外周部を第２環状フレームに貼着して、該第２ダイシングテープを介して該ウエーハを該第２環状フレームで支持し、該ウエーハの表面に貼着された前記ダイシングテープを剥離するダイシングテープ貼り替え工程と、
   該ダイシングテープ貼り替え工程を実施した後、該デバイス領域のみからなる該ウエーハを切削して個々のデバイスに分割する分割工程と、を更に備えた請求項１記載のウエーハの加工方法。

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