JP7118521B2 - Wafer processing method - Google Patents
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Description
本発明は、WL-CSPウェーハの加工方法に関する。 The present invention relates to a method for processing a WL-CSP wafer.
WL-CSP(Wafer-level Chip Size Package)ウェーハとは、ウェーハの状態で再配線層や電極(金属ポスト)を形成後、表面側を樹脂封止し、切削ブレード等で各パッケージに分割する技術であり、ウェーハを個片化したパッケージの大きさが半導体デバイスチップの大きさになるため、小型化及び軽量化の観点からも広く採用されている。 WL-CSP (Wafer-level Chip Size Package) wafer is a technology that forms rewiring layers and electrodes (metal posts) in the wafer state, seals the front side with resin, and divides it into individual packages using a cutting blade, etc. Since the size of the package obtained by singulating the wafer becomes the size of the semiconductor device chip, it is widely used from the viewpoint of miniaturization and weight reduction.
WL-CSPウェーハの製造プロセスでは、複数のデバイスが形成されたデバイスウェーハのデバイス面側に再配線層を形成し、更に再配線層を介してデバイス中の電極に接続する金属ポストを形成した後、金属ポスト及びデバイスを樹脂で封止する。 In the WL-CSP wafer manufacturing process, a rewiring layer is formed on the device surface side of the device wafer on which multiple devices are formed. , metal posts and devices are sealed with resin.
次いで、封止材を薄化するとともに金属ポストを封止材表面に露出させた後、金属ポストの端面に電極バンプと呼ばれる外部端子を形成する。その後、切削装置等でWL-CSPウェーハを切削して個々のCSPへと分割する。 Next, after thinning the encapsulating material and exposing the metal posts on the surface of the encapsulating material, external terminals called electrode bumps are formed on the end faces of the metal posts. After that, the WL-CSP wafer is cut by a cutting device or the like to be divided into individual CSPs.
半導体デバイスを衝撃や湿気等から保護するために、封止材で封止することが重要である。通常、封止材として、エポキシ樹脂中にSiCからなるフィラーを混入した封止材を使用することで、封止材の熱膨張率を半導体デバイスチップの熱膨張率に近づけ、熱膨張率の差によって生じる加熱時のパッケージの破損を防止している。 In order to protect semiconductor devices from shock, moisture, etc., it is important to seal them with a sealing material. Normally, by using an encapsulating material in which a filler made of SiC is mixed in an epoxy resin, the coefficient of thermal expansion of the encapsulating material is brought close to that of the semiconductor device chip, and the difference in the coefficient of thermal expansion is reduced. This prevents damage to the package during heating caused by
WL-CSPウェーハは、一般的に切削装置を使用して個々のCSPに分割される。この場合、WL-CSPウェーハは、分割予定ラインを検出するために利用するデバイスが樹脂で覆われているため、表面側からデバイスのターゲットパターンを検出することができない。 A WL-CSP wafer is typically separated into individual CSPs using a cutting device. In this case, in the WL-CSP wafer, the target pattern of the device cannot be detected from the front side because the device used for detecting the line to be divided is covered with resin.
その為、WL-CSPウェーハの樹脂上に形成された電極バンプをターゲットにして分割予定ラインを割り出したり、樹脂の上面にアライメント用のターゲットを印刷する等して分割予定ラインと切削ブレードとのアライメントをおこなっていた。 For this reason, the electrode bumps formed on the resin of the WL-CSP wafer are used as targets to determine the division lines, or an alignment target is printed on the upper surface of the resin to align the division lines with the cutting blade. was doing
しかし、電極バンプや樹脂上に印刷されたターゲットはデバイスのように高精度には形成されていないため、アライメント用のターゲットとしては精度が低いという問題がある。従って、電極バンプや印刷されたターゲットに基づいて分割予定ラインを割り出した場合、分割予定ラインから外れてデバイス部分を切削してしまうという恐れがあった。 However, since electrode bumps and targets printed on resin are not formed with such high accuracy as devices, there is a problem that accuracy is low as targets for alignment. Therefore, when the dividing lines are determined based on the electrode bumps or the printed target, there is a possibility that the device portion may be cut away from the dividing lines.
そこで、例えば特開2013-74021号公報では、ウェーハの外周で露出するデバイスウェーハのパターンを基にアライメントする方法が提案されている。 Therefore, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-74021 proposes a method of performing alignment based on the pattern of the device wafer exposed at the outer periphery of the wafer.
しかし、一般にウェーハの外周ではデバイス精度が悪く、ウェーハの外周で露出するパターンを基にアライメントを実施すると、分割予定ラインとは外れた位置でウェーハを分割してしまう恐れがある上、ウェーハによってはデバイスウェーハのパターンが外周で露出していないものもある。 However, device accuracy is generally poor at the outer periphery of the wafer, and if alignment is performed based on the pattern exposed at the outer periphery of the wafer, there is a risk that the wafer will be split at a position outside the planned split line. Some device wafer patterns are not exposed at the periphery.
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、ウェーハ表面に被覆されたカーボンブラックを含む封止材を通してアライメント工程を実施可能なウェーハの加工方法を提供することである。 The present invention has been made in view of these points, and its object is to provide a wafer processing method capable of performing an alignment process through a sealing material containing carbon black coated on the wafer surface. That is.
本発明によると、表面に交差して形成された複数の分割予定ラインによって区画されたチップ領域にそれぞれデバイスが形成されたデバイスウェーハの表面が封止材で封止され、該封止材の該チップ領域にそれぞれ複数のバンプが形成されたウェーハの加工方法であって、該デバイスウェーハの表面側から可視光撮像手段によって該封止材を透過して該デバイスウェーハのアライメントマークを検出し、該アライメントマークに基づいて切削すべき該分割予定ラインを検出するアライメント工程と、該アライメント工程を実施した後、該デバイスウェーハの表面側から該分割予定ラインに沿って切削ブレードによって該デバイスウェーハを切削し、該封止材によって表面が封止された個々のデバイスチップに分割する分割工程と、を備え、該アライメント工程は、該可視光撮像手段によって撮像する領域に斜光手段によって斜めから光を照射しながら実施し、該封止材は、カーボンブラックを含み、該カーボンブラックの含有率は、0.1質量%以上0.2質量%以下であり、該アライメント工程では、該可視光撮像手段の垂直照明と該斜光手段からの該光とを、該可視光撮像手段によって撮像する領域に照射することを特徴とするウェーハの加工方法が提供される。 According to the present invention, the surface of a device wafer in which devices are respectively formed in chip regions partitioned by a plurality of planned division lines formed across the surface is sealed with a sealing material. A method for processing a wafer having a plurality of bumps formed in each chip region, wherein alignment marks of the device wafer are detected through the encapsulant by visible light imaging means from the front surface side of the device wafer, an alignment step of detecting the planned division line to be cut based on the alignment mark; and after performing the alignment step, cutting the device wafer with a cutting blade from the front surface side of the device wafer along the planned division line. and a dividing step of dividing into individual device chips whose surfaces are sealed with the sealing material, and the alignment step includes obliquely irradiating the region to be imaged by the visible light imaging means with oblique light means. The sealing material contains carbon black, the carbon black content is 0.1% by mass or more and 0.2% by mass or less, and in the alignment step, the visible light imaging means A wafer processing method is provided, characterized in that a region to be imaged by the visible light imaging means is irradiated with vertical illumination and the light from the oblique light means .
本発明のウェーハの加工方法によると、斜光手段で斜めから光を照射しながら可視光撮像手段によって封止材を透過してデバイスウェーハに形成されたアライメントマークを検出し、アライメントマークに基づいてアライメントを実施できるようにしたので、従来のようにウェーハの表面の外周部分の封止材を除去することなく簡単にアライメント工程を実施できる。よって、ウェーハの表面側から切削ブレードによって分割予定ラインを切削して、ウェーハを上面が封止材で封止された個々のデバイスチップに分割することができる。 According to the wafer processing method of the present invention, the alignment mark formed on the device wafer through the sealing material is detected by the visible light imaging means while irradiating light obliquely by the oblique light means, and alignment is performed based on the alignment mark. can be performed, the alignment process can be easily performed without removing the sealing material from the outer peripheral portion of the surface of the wafer as in the conventional art. Therefore, the wafer can be divided into individual device chips whose upper surface is sealed with a sealing material by cutting the dividing line with a cutting blade from the front surface side of the wafer.
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(A)を参照すると、WL-CSPウェーハ27の分解斜視図が示されている。図1(B)はWL-CSPウェーハ27の斜視図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Referring to FIG. 1(A), an exploded perspective view of the WL-
図1(A)に示されているように、デバイスウェーハ11の表面11aには格子状に形成された複数の分割予定ライン(ストリート)13によって区画された各領域にLSI等のデバイス15が形成されている。
As shown in FIG. 1(A),
デバイスウェーハ、(以下、単にウェーハと略称することがある)11は予め裏面11bが研削されて所定の厚さ(100~200μm程度)に薄化された後、図2に示すように、デバイス15中の電極17に電気的に接続された複数の金属ポスト21を形成した後、ウェーハ11の表面11a側を金属ポスト21が埋設するように封止材23で封止する。
A device wafer (hereinafter sometimes simply referred to as a wafer) 11 has its
封止材23としては、質量%でエポキシ樹脂又はエポキシ樹脂+フェノール樹脂10.3%、シリカフィラー8.53%、カーボンブラック0.1~0.2%、その他の成分4.2~4.3%を含む組成とした。その他の成分としては、例えば、金属水酸化物、三酸化アンチモン、二酸化ケイ素等を含む。
The encapsulating
このような組成の封止材23でウェーハ11の表面11aを被覆してウェーハ11の表面11aを封止すると、封止材23中にごく少量含まれているカーボンブラックにより封止材23が黒色となるため、封止材23を通してウェーハ11の表面11aを見ることは通常困難である。
When the
ここで封止材23中にカーボンブラックを混入させるのは、主にデバイス15の静電破壊を防止するためであり、現在のところカーボンブラックを含有しない封止材は市販されていない。
The reason why carbon black is mixed into the sealing
他の実施形態として、デバイスウェーハ11の表面11a上に再配線層を形成した後、再配線層上にデバイス15中の電極17に電気的に接続された金属ポスト21を形成するようにしても良い。
As another embodiment, after forming a rewiring layer on the
次いで、単結晶ダイアモンドからなるバイト切削工具を有する平面切削装置(サーフェスプレイナー)やグラインダーと呼ばれる研削装置を使用して封止材23を薄化する。封止材23を薄化した後、例えばプラズマエッチングにより金属ポスト21の端面を露出させる。
Next, the
次いで、露出した金属ポスト21の端面によく知られた方法によりハンダ等の金属バンプ25を形成して、WL-CSPウェーハ27が完成する。本実施形態のWL-CSPウェーハ27では、封止材23の厚さは100μm程度である。
Then,
WL-CSPウェーハ27を切削装置で切削するのに当たり、図3に示すように、好ましくは、WL-CSPウェーハ27を外周部が環状フレームFに貼着された粘着テープとしてのダイシングテープTに貼着する。これにより、WL-CSPウェーハ27はダイシングテープTを介して環状フレームFに支持された状態となる。
When cutting the WL-CSP wafer 27 with a cutting device, as shown in FIG. to wear As a result, the WL-
しかし、WL-CSPウェーハ27を切削装置で切削するのに当たり、環状フレームFを使用せずに、WL-CSPウェーハ27の裏面に粘着テープを貼着する形態でもよい。
However, when the WL-
本発明のウェーハの加工方法では、まず、WL-CSPウェーハ27の表面側から可視光撮像手段によって封止材23を通してデバイスウェーハ11の表面11aを撮像し、デバイスウェーハ11の表面に形成されている少なくとも2つのターゲットパターン等のアライメントマークを検出し、これらのアライメントマークに基づいて切削すべき分割予定ライン13を検出するアライメント工程を実施する。
In the wafer processing method of the present invention, first, the
このアライメント工程について、図4を参照して詳細に説明する。アライメント工程を実施する前に、ウェーハ11の裏面11b側を外周部が環状フレームFに装着されたダイシングテープTに貼着する。
This alignment process will be described in detail with reference to FIG. Before performing the alignment process, the
アライメント工程では、図4に示すように、ダイシングテープTを介して切削装置のチャックテーブル10でWL-CSPウェーハ27を吸引保持し、デバイスウェーハ11の表面11aを封止している封止材23を上方に露出させる。そして、クランプ12で環状フレームFをクランプして固定する。
In the alignment process, as shown in FIG. 4, the WL-
アライメント工程では、可視光撮像手段(可視光撮像ユニット)26のCCD等の撮像素子でWL-CSPウェーハ27の表面を撮像する。しかし、封止材23中にはシリカフィラー、カーボンブラック等の成分が含まれており、更に封止材23の表面には凹凸があるため、可視光撮像ユニット26の垂直照明では封止材23を透過してデバイスウェーハ11の表面11aを撮像しても、撮像画像がピンボケとなってしまい、ターゲットパターン等のアライメントマークを検出するのが困難である。
In the alignment step, the surface of the WL-
そこで、本実施形態のアライメント工程では、可視光撮像ユニット26の垂直照明に加えて斜光手段28から撮像領域に斜めから光を照射し、撮像画像のピンボケを改善し、アライメントマークの検出を可能としている。
Therefore, in the alignment process of the present embodiment, in addition to the vertical illumination of the visible
斜光手段28から照射する光は白色光が好ましく、WL-CSPウェーハ27の表面に対する入射角は30°~60°の範囲内が好ましい。好ましくは、可視光撮像ユニット26は、露光時間等を調整できるエキスポージャーを備えている。
The light emitted from the oblique light means 28 is preferably white light, and the incident angle with respect to the surface of the WL-
次いで、これらのアライメントマークを結んだ直線が加工送り方向と平行となるようにチャックテーブル10をθ回転し、更にアライメントマークと分割予定ライン13の中心との距離だけ図5に示す切削ユニット18を加工送り方向と直交する方向に移動することにより、切削すべき分割予定ライン13を検出する。
Next, the chuck table 10 is rotated by .theta. so that the straight line connecting these alignment marks is parallel to the processing feed direction, and the cutting
アライメント工程を実施した後、WL-CSPウェーハ27の表面側から切削ブレードによってWL-CSPウェーハ27を分割予定ライン13に沿って切削し、個々のデバイスチップに分割する分割工程を実施する。
After performing the alignment process, the WL-
図5(A)に示したように、切削装置の切削ユニット18は、スピンドルハウジング20中に回転可能に収容されたスピンドル22の先端に装着された切削ブレード24を有している。
As shown in FIG. 5A, the cutting
分割工程では、図5(A)に示したように、WL-CSPウェーハ27の表面側から分割予定ライン13に沿って、切削ブレード24によって表面が封止材23で封止されたWL-CSPウェーハ27をダイシングテープTに至るまで切削し、WL-CSPウェーハ27を表面が封止材23で封止された個々のデバイスチップ(CSP)29に分割する。
In the dividing step, as shown in FIG. 5A, a WL-CSP whose surface is sealed with a sealing
この分割工程を、第1の方向に伸長する分割予定ライン13に沿って次々と実施した後、チャックテーブル10を90°回転し、第1の方向に直交する第2の方向に伸長する分割予定ライン13に沿って次々と実施することにより、図5(B)に示したように、WL-CSPウェーハ27を表面が封止材23によって封止された個々のCSP29に分割することができる。
After performing this dividing step one after another along the dividing
このようにして製造したデバイスチップ(CSP)29は、CSP29の表裏を反転してバンプ25をマザーボードの導電パッドに接続するフリップチップボンディングにより、マザーボードに実装することができる。
A device chip (CSP) 29 manufactured in this way can be mounted on a mother board by flip-chip bonding in which the
11 デバイスウェーハ
13 分割予定ライン
15 デバイス
18 切削ユニット
21 金属ポスト
23 封止材
24 切削ブレード
25 バンプ
26 可視光撮像手段
27 WL-CSPウェーハ
28 斜光手段
29 デバイスチップ(CSP)
11
Claims (1)
該デバイスウェーハの表面側から可視光撮像手段によって該封止材を透過して該デバイスウェーハのアライメントマークを検出し、該アライメントマークに基づいて切削すべき該分割予定ラインを検出するアライメント工程と、
該アライメント工程を実施した後、該デバイスウェーハの表面側から該分割予定ラインに沿って切削ブレードによって該デバイスウェーハを切削し、該封止材によって表面が封止された個々のデバイスチップに分割する分割工程と、を備え、
該アライメント工程は、該可視光撮像手段によって撮像する領域に斜光手段によって斜めから光を照射しながら実施し、
該封止材は、カーボンブラックを含み、
該カーボンブラックの含有率は、0.1質量%以上0.2質量%以下であり、
該アライメント工程では、該可視光撮像手段の垂直照明と該斜光手段からの該光とを、該可視光撮像手段によって撮像する領域に照射することを特徴とするウェーハの加工方法。 A surface of a device wafer in which devices are respectively formed in chip regions partitioned by a plurality of planned division lines formed across the surface is sealed with a sealing material, and a plurality of chips are formed in the chip regions of the sealing material. A method of processing a wafer on which bumps of
an alignment step of detecting an alignment mark of the device wafer through the encapsulant from the front surface side of the device wafer with visible light imaging means, and detecting the planned division line to be cut based on the alignment mark;
After performing the alignment step, the device wafer is cut from the front surface side of the device wafer with a cutting blade along the dividing lines to divide into individual device chips whose surfaces are sealed with the sealing material. a dividing step;
The alignment step is carried out while obliquely irradiating the region to be imaged by the visible light imaging means with oblique light means,
The encapsulant comprises carbon black,
The content of the carbon black is 0.1% by mass or more and 0.2% by mass or less ,
A method of processing a wafer , wherein in the alignment step, a region to be imaged by the visible light imaging means is irradiated with the vertical illumination of the visible light imaging means and the light from the oblique illumination means .
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