JP7132710B2

JP7132710B2 - ウェーハの加工方法

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Publication number: JP7132710B2
Application number: JP2017225601A
Authority: JP
Inventors: 大悟下房
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2017-11-24
Filing date: 2017-11-24
Publication date: 2022-09-07
Anticipated expiration: 2037-11-24
Also published as: JP2019096760A

Description

本発明は、交差する複数の分割予定ラインを有したウェーハの加工方法に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが格子状の分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウェーハは、分割予定ラインに沿って分割することによってデバイスを有する個々のチップに分割される。個々に分割されたチップを金属フレームや基板上にマウント（ダイボンディング）するために、例えばダイアタッチフィルム（DAF）と称される接着フィルム等の接着層を形成したチップが広く採用されている。

ウェーハを分割した後にチップが分散しないようにするため、例えば、ウェーハを研削して薄化することでウェーハを個々のチップに分割してから、ウェーハの裏面に上記接着フィルムを貼着し、その後、レーザダイシングにより接着層を分断する方法がある（例えば、下記の特許文献１を参照）。

しかし、かかる方法においては、複数のチップに分割されたウェーハに接着フィルムを貼着する際に、チップの配置が僅かにずれる所謂ダイシフトと呼ばれる現象が生じる。ダイシフトが発生してレーザビームの照射予定ラインがチップに重なると、チップにレーザビームが照射されて、チップを損傷させる恐れがある。そこで、例えば、下記の特許文献２には、ダイシフトが発生してもチップを損傷しないようダイシフトに追従させてレーザビームを照射するために、レーザビームの照射予定ラインを設定する方法が提案されている。

特開２００９－１２３８３５号公報特開２０１２－１７４７３２号公報

しかし、上記特許文献２の方法では、ダイシフトにあわせてレーザビームの照射予定ラインを設定するため、直線的に加工する通常の加工に比べて加工時間がかかり、チップの生産性が低下するという問題がある。

本発明の目的は、生産性を低下させることなく接着フィルムが積層されたチップを形成しうるウェーハの加工方法を提供することである。

本発明は、交差する複数の分割予定ラインを有したウェーハの加工方法であって、ウェーハの該分割予定ラインに沿ってウェーハの表面から仕上げ厚みに至る深さの溝を形成する溝形成ステップと、該溝形成ステップを実施した後、ウェーハの表面に外的刺激で硬化する樹脂を供給して該溝を該樹脂で充填するとともにウェーハの表面を該樹脂のみで被覆し、該外的刺激を該樹脂に付与して該樹脂を硬化させる被覆ステップと、該被覆ステップを実施した後、該樹脂を直接保持することによりウェーハの表面側を保持手段で保持し、ウェーハの裏面を研削して該仕上げ厚みへと薄化することで該溝を露出させ、ウェーハを複数のチップへと分割する分割ステップと、該分割ステップを実施した後、ウェーハの裏面に、ダイボンディングのための接着フィルムを貼着する接着フィルム貼着ステップと、該接着フィルム貼着ステップを実施した後、ウェーハの裏面側から該接着フィルムを該溝に沿ってダイシングする接着フィルムダイシングステップと、を備えた構成となっている。

本発明は、上記接着フィルムダイシングステップを実施した後、裏面に上記接着フィルムが積層された上記チップを上記樹脂上からピックアップするピックアップステップを更に備えた構成となっている。

また、本発明は、上記接着フィルムダイシングステップを実施した後、ウェーハの裏面にシートを貼着するとともにウェーハ上から上記樹脂を除去する転写ステップと、該転写ステップを実施した後、該シート上から裏面に上記接着フィルムが積層されたチップをピックアップするピックアップステップと、を更に備えた構成となっている。

本発明に係るウェーハの加工方法は、分割予定ラインに沿ってウェーハの表面から仕上げ厚みに至る深さの溝を形成する溝形成ステップと、ウェーハの表面に外的刺激で硬化する樹脂を供給して溝を樹脂で充填するとともにウェーハの表面を樹脂で被覆し、外的刺激を樹脂に付与し硬化させる被覆ステップと、樹脂を介してウェーハの表面側を保持手段で保持し、ウェーハの裏面を研削して仕上げ厚みへと薄化することで溝を露出させ、ウェーハを複数のチップへと分割する分割ステップと、ウェーハの裏面に接着フィルムを貼着する接着フィルム貼着ステップと、ウェーハの裏面側から接着フィルムを溝に沿ってダイシングする接着フィルムダイシングステップとを備えたため、硬化した樹脂により複数のチップを固定した状態で裏面に接着フィルムを貼着することができ、ダイシフトが発生することがない。したがって、ダイシフトにあわせて接着フィルムをダイシングする必要がなくなり、チップの生産性を低下させない。

本発明は、上記接着フィルムダイシングステップを実施した後、裏面に上記接着フィルムが積層された上記チップを上記樹脂上からピックアップするピックアップステップを更に備えたため、次の工程（例えば実装工程）にチップを効率よく移送することができる。

また、本発明は、上記接着フィルムダイシングステップを実施した後、ウェーハの裏面にシートを貼着するとともにウェーハ上から上記樹脂を除去する転写ステップと、該転写ステップを実施した後、該シート上から裏面に上記接着フィルムが積層されたチップをピックアップするピックアップステップとを更に備えたため、上記同様に、チップの移送を効率よく行うことができる。

ウェーハの一例の構成を示す斜視図である。溝形成ステップを示す斜視図である。被覆ステップを示す断面図である。ウェーハの表面に樹脂が硬化した状態で被覆された状態を示す断面図である。分割ステップを示す斜視図である。接着フィルム貼着ステップを示す断面図である。接着フィルムダイシングステップを示す断面図である。ピックアップステップを示す断面図である。転写ステップを示す断面図である。ピックアップステップの他の例を示す断面図である。

図１に示すウェーハＷは、円形板状の基板を有する被加工物の一例であって、その表面Ｗａに交差する複数の分割予定ラインＳを有し、分割予定ラインＳによって区画された各領域にそれぞれデバイスＤが形成されている。一方、ウェーハＷの表面Ｗａと反対側の裏面Ｗｂは、研削砥石による研削やレーザビームの照射等による加工が施される面となっている。ウェーハＷを構成する基板の材質は、特に限定されず、例えば、シリコン（Si）、シリコンカーバイド（SiC）、ガラス、セラミックス、サファイア等である。以下では、ウェーハＷを、デバイスＤを有する個々のチップへと分割するウェーハの加工方法について説明する。

（１）溝形成ステップ
図２に示すように、ウェーハＷを切削する切削手段１０によってウェーハＷの分割予定ラインＳに沿ってウェーハＷの表面Ｗａから仕上げ厚みの深さに至る溝Ｍを形成する。切削手段１０は、水平方向（図示の例ではＹ軸方向）の軸心を有するスピンドル１１と、スピンドル１１を回転可能に囲繞するスピンドルハウジング１２と、スピンドル１１の先端に装着された切削ブレード１３とを少なくとも備え、スピンドル１１の回転によって切削ブレード１３も回転する構成となっている。切削手段１０には、切削手段１０を加工送り方向（図示の例ではＸ軸方向）と直交するインデックス送り方向（Ｙ軸方向）に移動させる図示しない移動手段と、切削手段１０を鉛直方向に昇降させる昇降手段とが接続されている。

ウェーハＷを図示しない保持テーブルで保持したら、保持テーブルを切削手段１０の下方に移動させるとともに、スピンドル１１を回転させることにより切削ブレード１３をＹ軸方向の軸心を中心として例えば矢印Ｒ方向に回転させながら、切削手段１０をウェーハＷの表面Ｗａに接近する方向に下降させる。切削ブレード１３をウェーハＷの表面ＷａからＸ軸方向に向く一列分の分割予定ラインＳに沿って切り込ませて切削を行うことにより溝Ｍを形成する。溝Ｍは、ウェーハＷの表裏面を完全切断しない深さで、かつ、所望の仕上げ厚みに相当する深さに設定されている。

Ｘ軸方向に向く一列分の分割予定ラインＳに沿って溝Ｍを形成したら、切削手段１０をＹ軸方向にインデックス送りしながら、Ｘ軸方向に向く全ての分割予定ラインＳに対して上記の切削を繰り返し行って溝Ｍを形成する。その後、保持テーブルが回転することによりウェーハＷを９０°回転させ、Ｙ軸方向に向いている分割予定ラインＳをＸ軸方向に向かせて上記同様の切削を繰り返し行い、全ての分割予定ラインＳに沿って溝Ｍを形成する。

（２）被覆ステップ
溝形成ステップを実施した後、例えば、図３（ａ）に示すプレス装置２０において、ウェーハＷの表面Ｗａに樹脂２を供給して被覆し、外的刺激を樹脂２に付与することにより樹脂２を硬化させる。プレス装置２０は、ウェーハＷを吸引保持し表面Ｗａに樹脂２を被覆させる樹脂被覆手段２１と、樹脂被覆手段２１と対向して配設された支持台２６とを少なくとも備えている。樹脂被覆手段２１は、枠体の内部に配設されウェーハＷを吸引保持する保持面２２ａを有する吸引保持部２２を備えている。吸引保持部２２は、一端がバルブ２４を介して吸引源２５に接続された吸引路２３に連通している。樹脂被覆手段２１には、図示していないが、上下方向に移動可能な昇降手段が接続されており、樹脂被覆手段２１の全体が昇降可能となっている。支持台２６は、例えばガラスによって構成されている。

被覆ステップを開始する際には、支持台２６にシート１を載置しておき、図示しない樹脂供給ノズルからシート１の上に樹脂２を塗布する。樹脂２としては、例えば、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化樹脂や加熱によって硬化する熱硬化性樹脂を使用することができる。また、樹脂２は、例えば、ポリイミド系の樹脂、エポキシ系の樹脂、アクリル系の樹脂等により構成されている。シート１は、例えばＰＥＴフィルムによって構成されている。なお、シート１は必ずしもなくてもよい。

バルブ２４のポートを切り替えることにより、吸引路２３を通じて吸引源２５と吸引保持部２２とを連通させ、保持面２２ａに吸引力を作用させる。吸引保持部２２の保持面２２ａでウェーハＷの裏面Ｗｂ側を吸引保持するとともに、樹脂被覆手段２１が支持台２６の真上に移動することにより、ウェーハＷの表面Ｗａ側を支持台２６と対面させる。次いで、昇降手段によって吸引保持部２２を支持台２６に接近する方向に下降させ、図３（ｂ）に示すように、ウェーハＷの表面Ｗａ側から樹脂２をプレスすると、樹脂２がウェーハＷの径方向に押し拡げられる。つまり、吸引保持部２２で保持したウェーハＷでプレスすることで、ウェーハＷの表面Ｗａの中心から外周部分にかけて樹脂２を徐々に引き伸ばしていき、樹脂２を溝Ｍの中に充填させるとともにウェーハＷの表面Ｗａの全面に被覆させる。

樹脂２が紫外線硬化樹脂からなる場合は、図４に示すように、例えば、支持台２６の下方に配設された複数のＵＶランプ２７によって紫外線をウェーハＷの表面Ｗａに被覆された樹脂２に向けて照射し外的刺激を付与する。その結果、図４の網掛けで図示するように、外的刺激によって硬化した樹脂２ａがウェーハＷの表面Ｗａの全面に被覆した状態となる。また、溝Ｍの中にも硬化した樹脂２ａが隙間無く満たされている。樹脂２が熱硬化樹脂によって構成される場合は、例えばヒータ等によって樹脂２を加熱することにより硬化させるとよい。本実施形態に示す被覆ステップでは、プレスによりウェーハＷの表面Ｗａに樹脂２を被覆した場合を説明したが、この場合に限定されず、例えばスピンコートや金型成形によってウェーハＷの表面Ｗａに樹脂２を被覆してもよい。

（３）分割ステップ
被覆ステップを実施した後、図５に示すように、樹脂２ａを介してウェーハＷの表面Ｗａ側を保持手段４０で保持し、保持手段４０の上方側に配設された研削手段３０によってウェーハＷの裏面Ｗｂを研削することにより、ウェーハＷを複数のチップＣへと分割する。研削手段３０は、鉛直方向の軸心を有するスピンドル３１と、スピンドル３１の下端にマウント３２を介して装着された研削ホイール３３と、研削ホイール３３の下部にリング状に固着された研削砥石３４とを備えている。研削手段３０には、図示しない昇降手段が接続されており、昇降手段によって研削ホイール３３を回転させながら研削手段３０の全体を昇降させることができる。

ウェーハＷを研削する場合、ウェーハＷの表面Ｗａに被覆された樹脂２ａ側を保持手段４０で吸引保持し、ウェーハＷの裏面Ｗｂを上向きに露出させる。次いで、保持手段４０を例えば矢印Ａ方向に回転させつつ、研削手段３０は、研削ホイール３３を例えば矢印Ａ方向に回転させながら、所定の研削送り速度で下降させ、回転する研削砥石３４でウェーハＷの裏面Ｗｂを押圧しながら所定の仕上げ厚みに至るまで研削してウェーハＷを薄化することにより溝Ｍを露出させる。そして、研削動作によって露出した溝Ｍを起点にしてウェーハＷを複数のチップＣへと分割する。

（４）接着フィルム貼着ステップ
分割ステップを実施した後、図６に示すように、ウェーハＷの裏面Ｗｂに接着フィルム３を貼着する。接着フィルム３は、少なくともウェーハＷと略同径の大きさを有し、例えば、ポリイミド系の樹脂、エポキシ系の樹脂、アクリル系の樹脂等により構成されるシート状のダイアタッチフィルム（DAF）と称される接着フィルムである。複数のチップＣに分割されたウェーハＷの表面Ｗａ側は、樹脂２ａによって各チップＣが動かないように強固に固定されているため、接着フィルム３をウェーハＷの裏面Ｗｂに貼着するときにダイシフトが発生することはない。なお、接着フィルム３のサイズ（外径）は、ウェーハＷのサイズ（外径）に応じて適宜変更することができる。

（５）接着フィルムダイシングステップ
接着フィルム貼着ステップを実施した後、図７に示すように、例えば、レーザビーム照射手段５０を用いて、レーザビームＬＢをウェーハＷの裏面Ｗｂ側から照射して接着フィルム３を溝Ｍに沿ってダイシングする。レーザビーム照射手段５０は、接着フィルム３に対して吸収性を有する波長のレーザビームＬＢを発振する発振器（図示せず）と、レーザビームＬＢを集光するための集光器５１とを少なくとも備えている。レーザビーム照射手段５０は、上下方向に移動可能となっており、上下に集光器５１を移動させてレーザビームＬＢの集光位置を調整することができる。

レーザビームＬＢの照射によるダイシングを実施する場合は、ウェーハＷのシート１側を保持手段６０で保持し、保持手段６０をレーザビーム照射手段５０の下方に移動させる。次いで、保持手段６０を所定の速度で水平方向（例えばＹ方向）に加工送りしながら、集光器５１によって、接着フィルム３に対して吸収性を有する波長のレーザビームＬＢの集光点を溝Ｍに位置付けた状態で、レーザビームＬＢをウェーハＷの裏面Ｗｂ側から溝Ｍに沿って照射する。このようにして、全ての溝Ｍに沿ってレーザビームＬＢを繰り返し照射することにより、接着フィルム３をダイシングして完全切断（フルカット）する。

接着フィルムダイシングステップは、レーザビームＬＢの照射によるダイシングに限定されない。例えば、切削ブレードを用いて接着フィルム３をダイシングしてもよい。本実施形態では、樹脂２ａが隣り合うチップＣ間の溝Ｍの中にも充填された状態で固まっていることから、接着フィルム３の下面（ウェーハＷの裏面Ｗｂと接触する面）が強固に裏面Ｗｂに接着されるため、従来のように、例えばダイシングテープ等の糊層上に貼着された接着フィルムを切削ブレードでダイシングする場合と比べて、バリの発生が小さくなる。

（６）ピックアップステップ
接着フィルムダイシングステップを実施した後、図８に示すように、裏面Ｗｂに接着フィルム３が積層されたチップＣを樹脂２ａ上からピックアップする。例えば、反転機能を有する反転ピッカー（図示せず）を用いて接着フィルム３側を吸着して上昇することにより、チップＣを樹脂２ａから離反させてピックアップすることができる。そして、ピックアップされたチップＣは、反転ピッカーによって表裏が反転され、金属フレームや基板上にダイボンディングされる。

このように、本発明に係るウェーハの加工方法は、分割予定ラインＳに沿ってウェーハＷの表面Ｗａから仕上げ厚みに至る深さの溝Ｍを形成する溝形成ステップと、ウェーハＷの表面Ｗａに外的刺激で硬化する樹脂２を供給して溝Ｍを樹脂２で充填するとともにウェーハＷの表面Ｗａを樹脂２で被覆し、外的刺激を樹脂２に付与し硬化させる被覆ステップと、樹脂２ａを介してウェーハＷの表面Ｗａ側を保持手段４０で保持し、ウェーハＷの裏面Ｗｂを研削して仕上げ厚みへと薄化することで溝Ｍを露出させ、ウェーハＷを複数のチップＣへと分割する分割ステップと、ウェーハＷの裏面Ｗｂに接着フィルム３を貼着する接着フィルム貼着ステップと、ウェーハＷの裏面Ｗｂ側から接着フィルム３を溝Ｍに沿ってダイシングする接着フィルムダイシングステップとを備えたため、硬化した樹脂２ａにより複数のチップＣを固定した状態で裏面Ｗｂに接着フィルム３を貼着することができ、ダイシフトが発生することがない。したがって、ダイシフトにあわせて接着フィルム３をダイシングする必要がなくなり、チップＣの生産性を低下させない。
接着フィルムダイシングステップを実施した後は、ピックアップステップを実施して樹脂２ａの上からチップＣをピックアップできるため、次の工程（例えば実装工程）にチップＣを効率よく移送することができる。

上記のピックアップステップでは、上記接着フィルムダイシングステップを実施した後、ウェーハＷの表裏面を反転させることなく、チップＣを樹脂２ａからピックアップしたが、この場合に限られない。例えば、接着フィルムダイシングステップを実施した後、図９に示すように、転写ステップを実施する。具体的には、ウェーハＷの表裏を反転させて、中央に開口を有するフレーム４に貼着されたシート５の上に接着フィルム３を介してウェーハＷの裏面Ｗｂを貼着するとともに、ウェーハＷの表面Ｗａを上向きにさせる。その後、ウェーハＷの上（表面Ｗａ）から樹脂２ａを引き剥がして除去する。

転写ステップを実施した後、図１０に示すように、シート５の上から裏面Ｗｂに接着フィルム３が積層されたチップＣを例えばコレットなどの搬送手段でピックアップする。チップＣがピックアップされた後、金属フレームや基板上にダイボンディングされる。このように、転写ステップを実施してウェーハＷの表裏面を反転させ、表面Ｗａ側からチップＣをピックアップする構成とした場合においても、例えば実装工程にチップＣを効率よく移送することができる。

１：シート２：樹脂３：接着フィルム４：フレーム５：シート
１０：切削手段１１：スピンドル１２：スピンドルハウジング１３：切削ブレード
２０：プレス装置２１：樹脂被覆手段２２：吸引保持部２２ａ：保持面
２３：吸引路２４：バルブ２５：吸引源２６：支持台２７：ＵＶランプ
３０：研削手段３１：スピンドル３２：マウント３３：研削ホイール
３４：研削砥石４０：保持手段５０：レーザビーム照射手段５１：集光器
６０：保持手段

Claims

交差する複数の分割予定ラインを有したウェーハの加工方法であって、
ウェーハの該分割予定ラインに沿ってウェーハの表面から仕上げ厚みに至る深さの溝を形成する溝形成ステップと、
該溝形成ステップを実施した後、ウェーハの表面に外的刺激で硬化する樹脂を供給して該溝を該樹脂で充填するとともにウェーハの表面を該樹脂のみで被覆し、該外的刺激を該樹脂に付与して該樹脂を硬化させる被覆ステップと、
該被覆ステップを実施した後、該樹脂を直接保持することによりウェーハの表面側を保持手段で保持し、ウェーハの裏面を研削して該仕上げ厚みへと薄化することで該溝を露出させ、ウェーハを複数のチップへと分割する分割ステップと、
該分割ステップを実施した後、ウェーハの裏面に、ダイボンディングのための接着フィルムを貼着する接着フィルム貼着ステップと、
該接着フィルム貼着ステップを実施した後、ウェーハの裏面側から該接着フィルムを該溝に沿ってダイシングする接着フィルムダイシングステップと、を備えたウェーハの加工方法。
前記接着フィルムダイシングステップを実施した後、裏面に前記接着フィルムが積層された前記チップを前記樹脂上からピックアップするピックアップステップを更に備えた、請求項１に記載のウェーハの加工方法。
前記接着フィルムダイシングステップを実施した後、ウェーハの裏面にシートを貼着するとともにウェーハ上から前記樹脂を除去する転写ステップと、
該転写ステップを実施した後、該シート上から裏面に前記接着フィルムが積層されたチップをピックアップするピックアップステップと、を更に備えた、請求項１に記載のウェーハの加工方法。