JP6961289B2 - ウェーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、封止樹脂によって被覆されたウェーハを加工するためのウェーハの加工方法に関する。

近年、ウェーハの状態でパッケージングまで行うＷＬ−ＣＳＰ（Wafer Level Chip Size Package）が注目されている。ＷＬ−ＣＳＰでは、ウェーハの表面側に形成された複数のデバイスを封止樹脂（モールド樹脂）によって被覆し、その後、このウェーハをストリート（分割予定ライン）に沿って各デバイスに対応する複数のパッケージデバイスチップへと分割する。

ところで、表面側のみが封止樹脂で被覆された上述のようなウェーハを分割すると、形成されるパッケージデバイスチップの側面には、ウェーハの切断面が露出してしまう。そこで、ストリートに沿って溝を形成し、表面側を被覆するための封止樹脂をこの溝にも充填することで、パッケージデバイスチップの周囲にウェーハを露出させない技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１００５３５号公報

しかしながら、デバイスを保護する目的で形成される封止樹脂は厚いので、ＩＲカメラ（赤外線カメラ）等を用いたとしても、ウェーハの表面側からデバイスのパターン等を容易に検出できない。つまり、このようなウェーハでは、デバイスの特徴的なパターン（キーパターン）に基づいて分割予定ラインの位置や向きを特定することができなかった。

これに対して、封止樹脂から露出している突起電極（バンプ）に基づいてストリートの位置や向きを特定する方法も考えられる。ところが、突起電極の形状や位置等にはばらつきがあるため、この方法では、必ずしもストリートの位置や向きを高精度に特定できなかった。

本発明はかかる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、デバイスを有する表面側が封止樹脂で被覆されたウェーハのストリートを高精度に特定して、このウェーハを適切に加工できるウェーハの加工方法を提供することである。

本発明の一態様によれば、交差する複数のストリートで区画された表面側の各領域にそれぞれデバイスを有し、該表面側が封止樹脂で被覆されたウェーハを加工するウェーハの加工方法であって、赤外線領域に感度のある撮像ユニットでウェーハを撮像し、該封止樹脂を介して該ストリートの位置を検出する検出ステップと、該検出ステップで検出された該ストリートの位置をもとにウェーハを該ストリートに沿って切削ブレードで切削して複数のチップへと分割する分割ステップと、該検出ステップを実施する前に、該検出ステップで撮像される撮像領域内の薄化対象領域の該封止樹脂を、該分割ステップで使用する該切削ブレードと同じ該切削ブレードで切削して薄化する薄化ステップと、該薄化ステップを実施する前に、該薄化対象領域を決定する薄化対象領域決定ステップと、を備え、該薄化対象領域決定ステップでは、該薄化対象領域の幅を該切削ブレードの幅よりも広く設定し、該薄化ステップでは、該薄化対象領域の該封止樹脂の一部を該切削ブレードで切削して薄化した後に、該切削ブレードを割り出し送り方向に該切削ブレードの幅の１／２以下の移動量で移動させて、該薄化対象領域の該封止樹脂の別の一部を該切削ブレードで切削して薄化するウェーハの加工方法が提供される。該薄化対象領域決定ステップでは、該チップに使用されないウェーハの外周余剰領域に存在する該デバイスのパターンのうちで、該チップに使用される該デバイスに隣接する該デバイスのパターンを該検出ステップにおいて撮像できるように、該薄化対象領域を設定しても良い。

本発明の一態様において、該ウェーハには、該デバイスに接続され、該封止樹脂から先端が露出する突起電極が設けられており、該薄化対象領域決定ステップでは、該封止樹脂から露出した該突起電極をもとに該薄化対象領域を決定するようにしても良い。

また、本発明の一態様において、該ウェーハは、結晶方位を示すマークを備え、該薄化対象領域決定ステップでは、該マークをもとに該薄化対象領域を決定するようにしても良い。

本発明の一態様に係るウェーハの加工方法では、赤外線領域に感度のある撮像ユニットでウェーハを撮像する前に、撮像領域内の薄化対象領域の封止樹脂を切削ブレードで切削して封止樹脂を薄化するので、厚い封止樹脂が形成されている場合でも、封止樹脂を介してストリートの位置を高精度に検出できる。よって、本発明の一態様によれば、デバイスを有する表面側が封止樹脂で被覆されたウェーハを適切に加工できる。

図１（Ａ）は、ウェーハの構成例を模式的に示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、ウェーハの構成例を模式的に示す断面図である。 図２（Ａ）は、薄化対象領域決定ステップを説明するための平面図であり、図２（Ｂ）は、薄化ステップを説明するための一部断面側面図である。 図３（Ａ）は、検出ステップを説明するための一部断面側面図であり、図３（Ｂ）は、分割ステップを説明するための一部断面側面図である。 変形例に係る薄化対象領域決定ステップを説明するための平面図である。

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。本実施形態に係るウェーハの加工方法は、薄化対象領域決定ステップ（図２（Ａ）参照）、薄化ステップ（図２（Ｂ）参照）、検出ステップ（図３（Ａ）参照）、及び分割ステップ（図３（Ｂ）参照）を含む。

薄化対象領域決定ステップでは、赤外線領域に感度のある撮像ユニットでウェーハの表面側を撮像してストリートの位置を検出できるように、ウェーハの表面側を被覆する封止樹脂を薄くする薄化の対象となる領域（薄化対象領域）を決定する。薄化ステップでは、この薄化の対象となる領域の封止樹脂を切削ブレードで切削して薄化する。

検出ステップでは、赤外線領域に感度のある撮像ユニットで薄化の対象となる領域（封止樹脂が薄化された後の領域）を含む撮像領域を撮像し、封止樹脂を介してストリートの位置を検出する。分割ステップでは、検出されたストリートの位置をもとにウェーハをストリートに沿って切削ブレードで切削して複数のチップへと分割する。以下、本実施形態に係るウェーハの加工方法について詳述する。

図１（Ａ）は、本実施形態で加工されるウェーハの構成例を模式的に示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、ウェーハの構成例を模式的に示す断面図である。ウェーハ１１は、例えば、シリコン等の半導体材料で円盤状に形成されており、その表面１１ａ側は、中央のデバイス領域と、デバイス領域を囲む外周余剰領域とに分けられている。このウェーハ１１の外周縁には、結晶方位を示すノッチ（マーク）１１ｃが設けられている。なお、ノッチ１１ｃの代わりに、オリエンテーションフラット等の他のマークが設けられても良い。

デバイス領域は、格子状に配列され交差する複数のストリート（分割予定ライン）１３で更に複数の領域に区画されており、各領域には、ＩＣ、ＬＳＩ等の集積回路を含むデバイス１５が形成されている。なお、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）では、デバイス領域に形成されるデバイス１５のみを示しているが、デバイス１５のパターン（回路パターン等）自体は、外周余剰領域にも同様に形成される。

各デバイス１５の表面１１ａ側には、半田等の金属材料で球状に形成された複数の突起電極（バンプ）１７が配置されている。この突起電極１７は、各デバイス１５の配線、端子等に接続されている。また、ウェーハ１１の表面１１ａ側は、可視光を殆ど透過させない封止樹脂（モールド樹脂）２１によって被覆されている。突起電極１７の先端側の一部は、この封止樹脂２１から露出している。

図１（Ｂ）に示すように、封止樹脂２１は、予めウェーハ１１のストリート１３に沿って形成されるカーフ（切り口）にも充填されている。この状態を実現するには、例えば、ウェーハ１１の表面１１ａ側からストリート１３に沿う溝を形成し、この溝を含む表面１１ａ側を封止樹脂２１で被覆した後に、ウェーハ１１を裏面１１ｂ側から研削して溝内の封止樹脂２１を裏面１１ｂ側に露出させれば良い。

なお、本実施形態では、シリコン等の半導体でなる円盤状のウェーハ１１を用いるが、ウェーハ１１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば、他の半導体、セラミックス、樹脂、金属等の材料でなる基板をウェーハ１１として用いることもできる。同様に、デバイス１５の種類、数量、大きさ、配置等にも制限はない。

本実施形態に係るウェーハの加工方法を実施する前には、このウェーハ１１の裏面１１ｂ側に保護部材３１（図２（Ｂ）等参照）を貼付しておくと良い。保護部材３１は、例えば、ウェーハ１１と同等の径を持つ円形のフィルム（テープ）であり、その表面側には、粘着力を有する糊層が設けられている。

そのため、保護部材３１の表面側を被加工物１１の裏面１１ｂ側に密着させれば、被加工物１１の裏面１１ｂ側に保護部材３１を貼付できる。被加工物１１の裏面１１ｂ側に保護部材３１を貼付することで、後の各ステップで加わる衝撃を緩和して、ウェーハ１１の破損等を防止できる。

本実施形態に係るウェーハの加工方法では、まず、封止樹脂２１を薄くする薄化の対象となる領域（薄化対象領域）を決定する薄化対象領域決定ステップを行う。図２（Ａ）は、薄化対象領域決定ステップを説明するための平面図である。なお、図２（Ａ）では、説明の便宜上、ウェーハ１１の構成要素の一部を省略している。また、この薄化対象領域決定ステップは、切削装置２（図２（Ｂ）等参照）で行われる。

切削装置２は、ウェーハ１１を吸引、保持するためのチャックテーブル（不図示）を備えている。チャックテーブルは、モータ等の回転駆動源に連結されており、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブルの下方には、加工送り機構が設けられており、チャックテーブルは、この加工送り機構によって加工送り方向に移動する。

チャックテーブルの上方には、ウェーハ１１を切削するための切削ユニット４（図２（Ｂ）等参照）が配置されている。切削ユニット４は、水平方向に概ね平行な回転軸となるスピンドル６（図２（Ｂ）等参照）を備えている。スピンドル６の一端側には、環状の切削ブレード８（図２（Ｂ）等参照）が装着されている。スピンドル６の他端側にはモータ等の回転駆動源（不図示）が連結されており、スピンドル６に装着された切削ブレード８は、この回転駆動源から伝わる力によって回転する。

また、切削ユニット４に隣接する位置には、赤外線領域に感度のあるＩＲカメラ（赤外線カメラ）等の撮像ユニット（撮像手段）１０（図３（Ａ）等参照）が配置されている。切削ユニット４及び撮像ユニット１０は、昇降機構（不図示）及び割り出し送り機構（不図示）に支持されており、昇降機構によって鉛直方向に移動（昇降）し、割り出し送り機構によって加工送り方向に垂直な割り出し送り方向に移動する。

切削装置２でストリート１３の位置を特定するには、例えば、撮像ユニット１０でウェーハ１１を撮像して得られる画像から、各デバイス１５（外周余剰領域のパターンを含む）に共通する特徴的なパターンを探し出し、このパターンの位置を特定できれば良い。そこで、本実施形態の薄化対象領域決定ステップでは、撮像ユニット１０でウェーハ１１を撮像して特徴的なパターンの写る画像が得られるように、後の薄化ステップで封止樹脂２１を薄く加工する薄化の対象となる領域（薄化対象領域）２３を決定する。

この領域２３内の封止樹脂２１は、後に薄く加工されることになる。よって、図２（Ａ）に示すように、デバイスチップに使用されない外周余剰領域を領域２３として設定することが望ましい。これにより、封止樹脂２１の薄化に起因するデバイスチップの品質低下を防止できる。上述のように、デバイス１５のパターン自体は外周余剰領域にも形成されているので、この場合も、デバイス１５のパターンを利用してストリート１３を検出するのに支障はない。

また、この領域２３の幅（例えば、検出の対象とするストリート１３に対して垂直な方向の長さ）は、撮像ユニット１０を用いて特徴的なパターンの写る画像を適切に取得できる程度に広く設定されることが望ましい。後述するように、本実施形態では、分割ステップに使用される切削ブレード８を用いて薄化ステップが行われるので、例えば、領域２３の幅を、切削ブレード８の幅（厚み）よりも広く設定すると良い。

本実施形態では、図２（Ａ）に示すように、第１方向に延びるストリート１３に沿って離れた２つの領域と、第１方向に対して交差する第２方向に延びるストリート１３に沿って離れた２つの領域と、を薄化の対象となる領域２３に設定している。このように、ストリート１３に沿って離れた少なくとも２つ以上の領域で特徴的なパターンを検出できるように領域２３を設定することで、ストリート１３の位置を高精度に検出できるようになる。

なお、撮像ユニット１０でウェーハ１１を撮像すべき領域は、例えば、封止樹脂２１から露出している突起電極１７の位置や、結晶方位を示すノッチ１１ｃの位置に基づいて決定される。すなわち、領域２３の位置も、封止樹脂２１から露出している突起電極１７の位置や、結晶方位を示すノッチ１１ｃの位置に基づいて決定できる。

この薄化対象領域決定ステップでは、まず、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側（保護部材３１が貼付されている場合には保護部材３１）をチャックテーブルの保持面に接触させて、吸引源の負圧を作用させる。これにより、ウェーハ１１は、表面１１ａ側が上方に露出した状態でチャックテーブルに吸引、保持される。

次に、撮像ユニット１０（図３（Ａ）参照）等でウェーハ１１の突起電極１７又はノッチ１１ｃを含む領域を撮像し、突起電極１７又はノッチ１１ｃの位置を特定する。そして、特定された突起電極１７やノッチ１１ｃの位置に基づき、領域２３の位置を決定する。決定された領域２３の位置は、切削装置２の制御ユニット（不図示）等に記憶される。図２（Ａ）に示すように、全ての領域２３が決定されると、薄化対象領域決定ステップは終了する。

薄化対象領域決定ステップの後には、薄化の対象となる領域２３の封止樹脂２１を切削ブレード８で切削して、赤外線（赤外光）が透過する程度まで薄く加工する薄化ステップを行う。図２（Ｂ）は、薄化ステップを説明するための一部断面側面図である。この薄化ステップも、上述した切削装置２で行われる。

薄化ステップでは、まず、チャックテーブルを回転させるとともに、チャックテーブルと切削ユニット４とを相対的に移動させて、薄化の対象となる領域２３の上方に切削ユニット４の位置を合わせる。次に、回転させた切削ブレード８の下端を、封止樹脂２１の上面より低くウェーハ１１の表面１１ａより高い位置まで下降させる。必要に応じて、チャックテーブルを加工送り方向に移動させる。

これにより、薄化の対象となる領域２３に切削ブレード８を切り込ませて封止樹脂２１を薄くできる。切削ブレード８の下降量は、例えば、薄化後の封止樹脂２１の厚みが１５μｍ〜３５μｍ、好ましくは、２０μｍ〜３０μｍ程度となるように調整される。これにより、撮像ユニット１０を用いて特徴的なパターンの写る画像を適切に取得できるようになる。

上述した薄化対象領域決定ステップでは、領域２３の幅を切削ブレード８の幅より広く設定している。そのため、領域２３に切削ブレード８を切り込ませて封止樹脂２１の一部を薄くした後には、切削ブレード８を割り出し送り方向に移動させ、切削ブレード８を封止樹脂２１の別の位置に切り込ませる。これにより、封止樹脂２１の別の一部を薄くできる。

ここで、割り出し送り方向への切削ブレード８の移動量は、切削ブレード８の厚み以下の範囲で任意に設定できるが、代表的には、切削ブレード８の厚みの１／２以下にすると良い。これにより、図２（Ｂ）に示すように、薄化された封止樹脂２１の表面２１ａを平坦にして、ストリート１３の検出精度を高められる。上述のような動作を繰り返し、薄化対象領域決定ステップで決定された全ての領域２３の封止樹脂２１が薄化されると、薄化ステップは終了する。

薄化ステップの後には、撮像ユニット１０で薄化の対象となる領域２３を含む撮像領域を撮像し、封止樹脂２１を介してストリート１３の位置を検出する検出ステップを行う。図３（Ａ）は、検出ステップを説明するための一部断面側面図である。この検出ステップも、引き続き切削装置２で行われる。

検出ステップでは、まず、チャックテーブルと撮像ユニット１０とを相対的に移動させて、薄化後の封止樹脂２１（すなわち、領域２３）の上方に撮像ユニット１０の位置を合わせる。そして、撮像ユニット１０でウェーハ１１の領域２３を含む撮像領域を撮像する。これにより、領域２３の写った画像が形成される。

上述のように、撮像ユニット１０は、赤外線領域に感度を有している。また、領域２３の封止樹脂２１は、赤外線が透過する程度まで薄化されている。よって、撮像ユニット１０でウェーハ１１の領域２３を含む撮像領域を撮像して得られる画像には、デバイス１５の特徴的なパターンが写ることになる。

上述したデバイスの特徴的なパターンからストリート１３までの距離は、ウェーハの仕様で決まっており、加工装置２（制御ユニット）にとって既知である。よって、制御ユニットは、予め登録されている特徴的なパターンに合致するパターンを画像中から探し出し、そのパターンの位置を特定することで、対象のストリート１３の位置を特定（検出）できる。

検出ステップの後には、検出されたストリート１３の位置をもとにウェーハ１１をストリート１３に沿って切削ブレード８で切削して複数のチップへと分割する分割ステップを行う。図３（Ｂ）は、分割ステップを説明するための一部断面側面図である。この分割ステップも、引き続き切削装置２で行われる。

分割ステップでは、まず、検出ステップで検出されたストリート１３の位置に応じてチャックテーブルを回転させ、任意のストリート１３を加工送り方向に対して平行にする。更に、チャックテーブルと切削ユニット４とを相対的に移動させて、切削ブレード８を、任意の分割予定ライン１３の延長線上に合わせる。その後、回転させた切削ブレード８の下端を、ウェーハ１１の裏面１１ｂより低い位置まで下降させて、チャックテーブルを加工送り方向に移動させる。

これにより、対象のストリート１３に沿って形成されたカーフ内の封止樹脂２１に切削ブレード８を切り込ませ、封止樹脂２１によって結合されているウェーハ１１をストリート１３に沿って切断できる。上述の動作を繰り返し、封止樹脂２１によって結合されているウェーハ１１が全ての分割予定ライン１３に沿って複数のチップへと分割されると、分割ステップは終了する。

以上のように、本実施形態に係るウェーハの加工方法では、赤外線領域に感度のある撮像ユニット１０でウェーハ１１を撮像する前に、撮像領域内の領域（薄化対象領域）２３の封止樹脂（モールド樹脂）２１を切削ブレード８で切削して封止樹脂２１を薄化するので、厚い封止樹脂２１が形成されている場合でも、封止樹脂２１を介してストリート１３の位置を高精度に検出できる。よって、本実施形態に係るウェーハの加工方法によれば、デバイス１５を有する表面１１ａ側が封止樹脂２１で被覆されたウェーハ１１を適切に加工できる。

なお、本発明は、上記実施形態の記載に制限されず種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態の薄化対象領域決定ステップでは、第１方向に延びるストリート１３に沿う２つの領域と、第２方向に延びるストリート１３に沿う２つの領域と、を薄化の対象となる領域２３に設定しているが、薄化の対象となる領域の設定方法に制限はない。

図４は、変形例に係る薄化対象領域決定ステップを説明するための平面図である。図４に示すように、変形例に係る薄化対象領域決定ステップでは、第１方向に延びるストリート１３の全体に相当する領域と、第２方向に延びるストリート１３の全体に相当する領域と、を薄化の対象となる領域２７に設定している。この場合も、後の検出ステップでストリート１３の位置を高精度に検出できる。

また、上記実施形態では、予め封止樹脂２１を裏面１１ｂ側に露出させたウェーハ１１を用いているが、例えば、上述の方法で検出されるストリート１３の位置をもとにウェーハ１１をストリート１３に沿って切削ブレード８で切削した後、裏面１１ｂ側を研削等の方法で加工しても良い。

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

１１ ウェーハ
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１３ ストリート（分割予定ライン）
１５ デバイス
１７ 突起電極（バンプ）
２１ 封止樹脂（モールド樹脂）
２３，２７ 領域（薄化対象領域）
３１ 保護部材
２ 切削装置
４ 切削ユニット
６ スピンドル
８ 切削ブレード
１０ 撮像ユニット（撮像手段）

Claims (4)

1. 交差する複数のストリートで区画された表面側の各領域にそれぞれデバイスを有し、該表面側が封止樹脂で被覆されたウェーハを加工するウェーハの加工方法であって、
   赤外線領域に感度のある撮像ユニットでウェーハを撮像し、該封止樹脂を介して該ストリートの位置を検出する検出ステップと、
   該検出ステップで検出された該ストリートの位置をもとにウェーハを該ストリートに沿って切削ブレードで切削して複数のチップへと分割する分割ステップと、
   該検出ステップを実施する前に、該検出ステップで撮像される撮像領域内の薄化対象領域の該封止樹脂を、該分割ステップで使用する該切削ブレードと同じ該切削ブレードで切削して薄化する薄化ステップと、
   該薄化ステップを実施する前に、該薄化対象領域を決定する薄化対象領域決定ステップと、を備え、
   該薄化対象領域決定ステップでは、該薄化対象領域の幅を該切削ブレードの幅よりも広く設定し、
   該薄化ステップでは、該薄化対象領域の該封止樹脂の一部を該切削ブレードで切削して薄化した後に、該切削ブレードを割り出し送り方向に該切削ブレードの幅の１／２以下の移動量で移動させて、該薄化対象領域の該封止樹脂の別の一部を該切削ブレードで切削して薄化することを特徴とするウェーハの加工方法。
2. 該薄化対象領域決定ステップでは、該チップに使用されないウェーハの外周余剰領域に存在する該デバイスのパターンのうちで、該チップに使用される該デバイスに隣接する該デバイスのパターンを該検出ステップにおいて撮像できるように、該薄化対象領域を設定することを特徴とする請求項１に記載のウェーハの加工方法。
3. 該ウェーハには、該デバイスに接続され、該封止樹脂から先端が露出する突起電極が設けられており、
   該薄化対象領域決定ステップでは、該封止樹脂から露出した該突起電極をもとに該薄化対象領域を決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のウェーハの加工方法。
4. 該ウェーハは、結晶方位を示すマークを備え、
   該薄化対象領域決定ステップでは、該マークをもとに該薄化対象領域を決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のウェーハの加工方法。

Images