JP6783620B2 - ウエーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の分割予定ラインによって複数のデバイスに区画されたウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法に関する。

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表面に形成されたウエーハは、切削ブレードを備えたダイシング装置によって個々のデバイスに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

近年、デバイスの高速化を図るためにシリコンウエーハ等の半導体基板の表面に低誘電率絶縁膜、所謂Ｌｏｗ−ｋ膜を複数形成し、ＩＣ、ＬＳＩとなる機能層を形成することが知られている。ここで、Ｌｏｗ−ｋ膜はウエーハの表面側全体に形成されることから、分割予定ライン上にも積層され、これを切削ブレードで切断するとＬｏｗ−ｋ膜が雲母のように剥離し、デバイスの品質を低下させるという問題がある。

そこで、ウエーハの表面側からレーザー光線を照射して分割予定ラインに沿ってＬｏｗ−ｋ膜を除去し、その除去した領域に切削ブレードを位置付けてダイシングすることにより個々のデバイスに分割する方法が提案され実用に供されている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２００５−０６４２３１号公報

上記した特許文献１に記載の加工方法によれば、Ｌｏｗ−ｋ膜を直接ダイシングによって除去する場合に生じる問題は解消されるものの、切削ブレードがＬｏｗ−ｋ膜に触れないように切削ブレードの幅を超えてＬｏｗ−ｋ膜をストリート上から除去するために、少なくとも２条のレーザー加工溝を分割予定ラインに形成する必要があり、生産性が悪いという問題がある。

さらに、上記した特許文献１に記載された加工方法が実施される中で、例えば、以下のような問題があることが判明した。
（１）レーザー光線をウエーハの表面側に照射してＬｏｗ−ｋ膜を除去するレーザーグルービングを実施しても、Ｌｏｗ−ｋ膜の除去が不十分であると、その後実施されるダイシング時の切削ブレードのずれやたおれが発生することがあり、該切削ブレードが偏摩耗することがある。
（２）ウエーハの表面側からレーザーグルービングを行うと、所謂デブリが飛散してデバイスの品質を低下させることから、それを防止すべく別途保護膜を塗布する必要が生じ、生産性を低下させる。
（３）レーザー光線を複数照射することで、ウエーハに熱歪が残留し、デバイスの抗折強度の低下を招く虞がある。
（４）切削ブレードの幅を超えるように、幅広にレーザー加工溝を形成するため、幅の広いストリートが必要になり、デバイスを形成するための領域が圧迫され、デバイスの取り個数が減少する。
（５）Ｌｏｗ−ｋ膜の上面に、外界の水分や金属イオンから内部を保護するためのパシベーション（ＳｉＮ、ＳｉＯ_２）膜があり、ウエーハの表面側からレーザー光線を照射すると、該パシベーション膜を透過してＬｏｗ−ｋ膜が加工されることになり、Ｌｏｗ−ｋ膜において発生した熱の逃げ場がなく、Ｌｏｗ−ｋ膜が剥離する等、横方向に加工が広がって（「アンダーカット」とも呼ばれる。）しまい、デバイスの品質を低下させる要因となる。

本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、ウエーハの表面に絶縁膜が複数積層されて機能層が形成されると共に、複数の分割予定ラインによって複数のデバイスに区画されたウエーハを、デバイスの品質を低下させることなく個々のデバイスに効率よく分割することができるウエーハの加工方法を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法であって、ウエーハの表面に保護部材を配設する保護部材配設工程と、該保護部材側をチャックテーブルに保持し該ウエーハの裏面を研削して薄化する裏面研削工程と、該ウエーハの裏面から分割予定ラインに対応して切削ブレードを位置付けて表面に至らない切削溝を形成する切削溝形成工程と、該ウエーハの裏面から該切削溝に沿ってレーザー光線を照射して該分割予定ラインを完全に切断する切断工程と、表面に該保護部材が配設され該裏面研削工程及び該切断工程が完了したウエーハの裏面に仮支持部材を配設し、該ウエーハの表面から該保護部材を剥離するフ保護部材剥離工程と、該ウエーハの表面に粘着テープを貼着すると共に該ウエーハを収容する開口部を有するフレームで該粘着テープの外周を貼着して該粘着テープを介して該フレームで支持し、該ウエーハの裏面から該仮支持部材を剥離して該ウエーハの裏面を露出させる反転工程と、該ウエーハの裏面側から個々のデバイスをピックアップするピックアップ工程と、から少なくとも構成されるウエーハの加工方法が提供される。

本発明のウエーハの加工方法は、ウエーハの表面に保護部材を配設する保護部材配設工程と、該保護部材側をチャックテーブルに保持し該ウエーハの裏面を研削して薄化する裏面研削工程と、該ウエーハの裏面から分割予定ラインに対応して切削ブレードを位置付けて表面に至らない切削溝を形成する切削溝形成工程と、該ウエーハの裏面から該切削溝に沿ってレーザー光線を照射して該分割予定ラインを完全に切断する切断工程と、表面に該保護部材が配設され該裏面研削工程及び該切断工程が完了したウエーハの裏面に仮支持部材を配設し、該ウエーハの表面から該保護部材を剥離する保護部材剥
離工程と、該ウエーハの表面に粘着テープを貼着すると共に該ウエーハを収容する開口部を有するフレームで該粘着テープの外周を貼着して該粘着テープを介して該フレームで支持し、該ウエーハの裏面から該仮支持部材を剥離して該ウエーハの裏面を露出させる反転工程と、該ウエーハの裏面側から個々のデバイスをピックアップするピックアップ工程と、から少なくとも構成されていることにより、ウエーハの表面に複数のレーザー加工溝を形成する必要がなく、生産性が向上すると共に、上述したような問題点が解決される。さらに、デバイスの裏面側からピックアップ用のコレットを作用させて粘着テープから分割後の個々のデバイスをピックアップした後、そのままデバイスの表面側を配線基板にボンディングすることが可能であり、さらに生産性を向上させることができる。

本発明に基づき実施される保護部材配設工程を説明するための説明図である。 本発明に基づき実施される裏面研削工程を説明するための説明図である。 本発明に基づき実施される切削溝形成工程を説明するための説明図である。 本発明に基づき実施される切断工程を説明するための説明図である。 本発明に基づき実施される保護部材剥離工程においてウエーハの裏面に仮支持部材を貼着する工程を説明するための説明図である。 本発明に基づき実施される保護部材剥離工程においてウエーハの表面から保護テープを剥離する工程を説明するための説明図である。 本発明に基づき実施される反転工程を説明するための説明図である。 図７に示す反転工程により仮支持部材が剥離されウエーハが反転された状態を示す図である。 本発明に基づき実施されるピックアップ工程を説明するための説明図である。

以下、本発明によるウエーハの加工方法の実施形態について添付図面を参照して、詳細に説明する。
図１には本発明によるウエーハの加工方法によって加工されるウエーハ１０の斜視図が示されている。図１に示すウエーハ１０は、例えば厚さが７００μmのシリコンの基板からなっており、表面１０ａに複数の分割予定ライン１２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１２によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１４が形成されている。

先ず、本発明に基づくウエーハの加工方法を実施するためには、図１に示すようにウエーハ１０の表面１０ａにデバイス１４を保護するための保護部材としての保護テープ１６を貼着する（保護部材配設工程）。従って、ウエーハ１０の表面１０ａ側が保護テープ１６で覆われ、裏面１０ｂが露出する状態となる。なお、保護テープ１６は、図示の実施形態においてはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなるシート状基材の表面にアクリル樹脂系の糊が塗布されているものを使用しているが、これに限定されず、次工程で実施される裏面研削工程時にウエーハ１０の表面１０ａを保護することが可能な周知の部材であればいずれの部材も選択することができる。

該保護部材配設工程を実施したならば、次に裏面研削工程を実施する。該裏面研削工程では図２に示すように、保護テープ１６が貼着された表面１０ａ側を下方に、被研削面となる裏面１０ｂ側を上方に向くようにして研削装置（全体図は省略する。）の研削手段２０に備えられた第１のチャックテーブル２１上に載置する。第１のチャックテーブル２１は、図示しない回転駆動機構により回転可能に構成され、その保持面は多孔性材料からなり、図示しない吸引手段に接続され、後述する研削工程時にウエーハ１０が第１のチャックテーブル２１上で位置ずれ等しないようにウエーハ１０を強固に吸引保持する。

研削手段２０は、第１のチャックテーブル２１上に載置されたウエーハ１０を研削して薄化するための構成を備えており、図示しない回転駆動機構により回転させられる回転スピンドル２２と、該回転スピンドル２２の下端に装着されたマウンター２３と、該マウンター２３の下面に取り付けられた研削ホイール２４とを備え、研削ホイール２４の下面には複数の研削砥石２５が環状に配設されている。

ウエーハ１０を第１のチャックテーブル２１上に吸引保持したならば、第１のチャックテーブル２１を図２において矢印２１ａで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転させつつ研削ホイール２４を図２において矢印２２ａで示す方向に、例えば６０００ｒｐｍで回転させる。そして、研削砥石２５をウエーハ１０の裏面１０ｂに接触させ、研削ホイール２４を、例えば１μｍ／秒の研削送り速度で下方、すなわち、第１のチャックテーブル２１に対し垂直な方向に研削送りする。この際、図示しない接触式の測定ゲージによりウエーハの厚みを測定しながら研削を進めることができ、ウエーハ１０の裏面１０ｂが研削されてシリコンウエーハ１０を所定の厚さ例えば２００μｍとして、該裏面研削工程が完了する。

該裏面研削工程が完了したならば、次に切削溝形成工程を実施する。裏面研削工程を終えたウエーハ１０は、図３（ａ）に示す切削手段３０を備えた切削装置（全体図は省略する。）に搬送される。

研削手段２０から搬送されたウエーハ１０は、図３（ａ）に示す切削手段３０に搬送され、第２のチャックテーブル３１の保持面上に保護テープ１６が貼着された表面１０ａ側を下方にして載置される。該切削手段３０は、回転スピンドル３２の先端部に固定された切削ブレード３３を保持するスピンドルハウジング３４を備えている。切削溝を形成する加工を実施するに際し、赤外線を照射することにより裏面からウエーハを透過して表面側を撮像できる図示しない撮像手段を用いて第２のチャックテーブル３１に吸引保持されたウエーハ１０の分割予定ライン１２と切削ブレード３３との位置合わせを行うアライメントを実施する。該アライメントを実施したならば、該アライメントにより得られた位置情報に基づき高速回転させられた切削ブレード３３を下降させて、切削手段３０の第２のチャックテーブル３１に吸引保持されたウエーハ１０の分割予定ライン１２に沿って切り込ませ、該第２のチャックテーブル３１と切削ブレード３３とを加工送り方向（矢印Ｘで示す方向。）に相対移動させる。これにより、切削部分の拡大断面図として示す図３（ｂ）に示すような分割予定ライン１２に沿った切削溝１００を該ウエーハ１０の裏面１０ｂ側から表面１０ａに至らない深さ、及び所定の溝幅（例えば３０μｍ）で形成する。なお、表面１０ａ側には、図に示すようにＬｏｗ−ｋ膜１０ｃが形成されており、該切削溝１００は、表面１０ａに至らない、即ちＬｏｗ−ｋ膜１０ｃに至らない深さで切削される。該第２のチャックテーブル３１は、回転自在に構成されており、第２のチャックテーブル３１を回転させることで切削ブレード３３に対するウエーハ１０の方向を自在に変更することができる。これによりウエーハ１０の全ての分割予定ライン１２に対応して裏面１０ｂ側から上記切削溝１００を形成することができ、切削溝形成工程が完了する。なお、図３（ｂ）は、説明の都合上切削溝１００を強調して記載したものであり、実際の寸法に従ったものではない。

該切削溝形成工程が完了したならば、分割予定ライン１２を完全に切断する切断工程を実施する。該切削溝形成工程が実施されたウエーハ１０は、図４（ａ）に示すレーザー加工手段４０を備えたレーザー加工装置（全体図は省略する。）に搬送され、レーザー加工手段４０の第３のチャックテーブル４１の保持面上に、保護テープ１６が貼着された表面側１０ａを下方にして載置される。第３のチャックテーブル４１に載置されたウエーハ１０に対しレーザー加工を実施するに際し、図示しない撮像手段を用いて第３のチャックテーブル４１に吸引保持されたウエーハ１０の分割予定ライン１２とレーザー光線照射手段４２との位置合わせを行うアライメントを実施する。該アライメントを実施したならば、該アライメントにより得られた位置情報に基づき、第３のチャックテーブル４１上に吸引保持されたウエーハ１０の裏面１０ｂ側から分割予定ライン１２に沿ってレーザー光線を照射すると共に、該第３のチャックテーブル４１と該レーザー光線照射手段４２とを加工送り方向（矢印Ｘで示す方向。）に相対移動させる。これにより、図４（ｂ）に拡大断面図として示すように、切削溝１００の底部、すなわち、Ｌｏｗ−ｋ膜１０ｃが形成されたウエーハ１０の表面１０ａ側に、分割予定ライン１２に沿ってＬｏｗ−ｋ膜１０ｃと共にウエーハ１０を完全に切断する切断部１０２が形成される。第３のチャックテーブル４１は図示しない位置変更手段によりレーザー光線照射手段４２に対する相対的な位置を自在に変更可能に構成されており、該位置変更手段を作動させることによりウエーハ１０の全ての分割予定ライン１２に沿って切断部１０２を形成することで、該切断工程が完了する。

なお、本実施形態の切断工程において実施されるレーザー加工条件は例えば以下のように設定されている。

光源 ：ＹＡＧパルスレーザー
波長 ：３５５ｎｍ（ＹＡＧレーザーの第３高調波）
出力 ：３．０Ｗ
繰り返し周波数 ：２０ｋＨｚ
送り速度 ：１００ｍｍ／秒

該切断工程を実施したならば、図５に示すように、切断工程が施されたウエーハ１０の裏面１０ｂに、仮支持部材１８を貼着することにより配設する。該仮支持部材１８は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、或いは上記した保護部材として使用される保護テープと同様のポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を使用することができる。この際、ウエーハ１０は、完全に個々のデバイスに切断されているものの、保護テープ１６は切断されていないため、保護テープ１６により個々のデバイスが脱離することなく全体が保持されている。そして、ウエーハ１０を該仮支持部材１８に保持したならば、図６に示すように、保護テープ１６をウエーハ１０から剥離する。ウエーハ１０から保護テープ１６が剥離されても、該仮支持部材１８によりウエーハ１０が支持されている。以上で保護部材剥離工程が完了する。

該保護部材剥離工程が完了したならば、後述するピックアップ工程を実施する前に、ウエーハ１０をピックアップ工程に適した状態とすべく、ウエーハ１０を反転させる反転工程を実施する。該反転工程は、図７に示すように、先ずウエーハ１０の表面１０ａに粘着テープＴを貼着すると共に、ウエーハ１０を収容する開口部を有するフレームＦに粘着テープＴの外周を貼着し、粘着テープＴを介してフレームＦでウエーハ１０を支持する。これによりウエーハ１０は、その裏面１０ｂ側が仮支持部材１８で、表面１０ａ側が粘着テープＴで支持されていることになる。このようにしてウエーハ１０が、仮支持部材１８、粘着テープＴにより挟まれ支持された状態となったならば、仮支持部材１８の外側から図示しない紫外線照射手段を照射することにより仮支持部材１８を硬化させることによりウエーハ１０との粘着力を消失させる。ウエーハ１０と仮支持部材１８との粘着力が消失したならば、図８に示すようにウエーハ１０の裏面１０ｂから仮支持部材１８を剥離して、ウエーハ１０の裏面１０ｂ側が露出し、粘着テープＴを介してフレームＦにより支持された状態として、反転工程が完了する。

該反転工程が完了したならば、ピックアップ工程を実施する。該ピックアップ工程は、図９にその一部を示すピックアップ手段５０にて実施されるものであり、該ピックアップ手段５０は、フレーム保持部材５１と、その上面部にフレームＦを載置して上記フレームＦを保持するクランプ５２と、該クランプ５２により保持されたフレームＦに装着されたウエーハ１０を拡張するための少なくとも上方が開口した円筒形状からなる拡張ドラム５３とを備えている。フレーム保持部材５１は、拡張ドラム５３を囲むように設置された複数のエアシリンダ５４ａと、エアシリンダ５４ａから延びるピストンロッド５４ｂとから構成される支持手段５４により昇降可能に支持されている。

該拡張ドラム５３は、フレームＦの内径よりも小さく、フレームＦに装着された粘着テープＴに貼着されるウエーハ１０の外径よりも大きく設定されている。ここで、図９に示すように、ピックアップ装置５０は、フレーム保持部材５１と、拡張ドラム５３の上面部が略同一の高さになる位置（点線で示す）と、支持手段５４の作用によりフレーム保持部材５１が下降させられ、拡張ドラム５３の上端部が、フレーム保持部材５１の上端部よりも高くなる位置（実線で示す）とすることができる。

上記フレーム保持部材５１を下降させて、拡張ドラム５３の上端を、点線で示す位置から、実線で示すフレーム保持部材５１よりも高い位置となるように相対的に変化させると、フレームＦに装着された粘着テープＴは拡張ドラム５３の上端縁に押されて拡張させられる。この結果、粘着テープＴに貼着されているウエーハ１０には放射状に引張力が作用するため、上述した切断工程において分割予定ライン１２に沿って形成された切断部１０２に沿って個々のデバイス１４が離反する。そして、個々のデバイス１４同士の間隔が広げられた状態で、ピックアップコレット５５を作動させて間隔が広げられた状態のデバイス１４を裏面側から吸着し、粘着テープＴから剥離してピックアップし、デバイス１４の表面側を配線基板にボンディングするボンディング工程に搬送する。以上により、ピックアップ工程が終了し、本発明によるウエーハの加工方法が完了する。

本発明は、上述した実施形態からも理解されるように、種々の作用効果を奏することができる。
例えば、ウエーハの裏面側から切削溝を形成すると共に、裏面側からレーザー光線を照射して分割予定ラインを完全に切断するようにしているので、切削溝を形成する際にはレーザー加工による加工溝がないため、切削ブレードのずれや倒れが回避され、切削ブレードが偏摩耗することを防止することができる。

また、ウエーハの裏面側から前工程で形成された切削溝に沿ってレーザー光線を照射することにより分割予定ラインを完全に切断するようにしているので、デブリがデバイスの表面側に付着することがなく、保護膜等を形成する必要がない。また、該保護膜が不要になることで、レーザー光線を複数照射することによって熱歪が残留しデバイスの抗折強度が低下する等の問題が発生することを回避することができる。

さらに、ウエーハの裏面側から切削ブレードにより切削溝を形成した後、該切削溝に沿ってレーザー光線を照射して完全に切断する切断工程を実施するため、分割予定ラインの幅を大きくする必要がなく、幅の広い分割予定ラインによって取得できるデバイスの個数が減る等の問題がない。特に、レーザー光線の照射は裏面側から実施され、切削溝が形成された際の残余の部分をレーザー加工により切断されるのみであるため、表面側からレーザー光線を照射してウエーハを切断する場合のように、パシベーション膜を透過してレーザー加工されることによって熱の逃げ場が失われ、アンダーカットが生じる等の問題も回避される。

そして、上述した反転工程を実施することにより、ウエーハが完全に個々のデバイスに切断され粘着テープを介してフレーム保持された状態でピックアップ工程が実施可能になるため、デバイスを粘着テープからピックアップした後、そのままデバイスの表面を配線基板にボンディングすることが容易に実現される。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、種々の変形例が想定される。例えば、上述した実施形態では、裏面研削工程、切削溝形成工程、切断工程を実施する際に、ウエーハ１０を、各工程が実施される研削手段２０、切削手段３０、レーザー加工手段４０の各手段における第１のチャックテーブル２１、第２のチャックテーブル３１、第３のチャックテーブル４１に搬送して保持し各加工を実施したが、上記各手段を集約して加工装置を構成し、一つのチャックテーブルにウエーハ１０を保持し、該チャックテーブルを各手段に移動させることで加工を実施するようにしてもよい。

また、上述した実施形態の反転工程においては、ウエーハ１０から仮支持部材１８を剥離する際に、紫外線を照射することにより粘着力を消失させて剥離させたが、これに限定されず、例えば加熱することにより粘着力を消失する粘着テープを使用して、加熱することにより粘着テープを剥離するようにしてもよい。

１０：ウエーハ
１２：分割予定ライン
１４：デバイス
１６：保護テープ
１８：仮支持部材
２０：研削装置
２１：第１のチャックテーブル
２２：回転スピンドル
２３：マウンター
２４：研削ホイール
２５：研削砥石
３０：切削手段
３１：第２のチャックテーブル
３２：回転スピンドル
３３：切削ブレード
４０：レーザー加工手段
４１：第３のチャックテーブル
４２：レーザー光線照射手段
５０：ピックアップ手段
１００：切削溝
１０２：切断部
Ｔ：粘着テープ
Ｆ：フレーム

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表面に形成されたウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法であって、
   ウエーハの表面に保護部材を配設する保護部材配設工程と、
   該保護部材側をチャックテーブルに保持し該ウエーハの裏面を研削して薄化する裏面研削工程と、
   該ウエーハの裏面から分割予定ラインに対応して切削ブレードを位置付けて表面に至らない切削溝を形成する切削溝形成工程と、
   該ウエーハの裏面から該切削溝に沿ってレーザー光線を照射して該分割予定ラインを完全に切断する切断工程と、
   表面に該保護部材が配設され該裏面研削工程及び該切断工程が完了したウエーハの裏面に仮支持部材を配設し、該ウエーハの表面から該保護部材を剥離する保護部材剥離工程と、
   該ウエーハの表面に粘着テープを貼着すると共に該ウエーハを収容する開口部を有するフレームで該粘着テープの外周を貼着して該粘着テープを介して該フレームで支持し、該ウエーハの裏面から該仮支持部材を剥離して該ウエーハの裏面を露出させる反転工程と、
   該ウエーハの裏面側から個々のデバイスをピックアップするピックアップ工程と、から少なくとも構成されるウエーハの加工方法。