JP7258421B2 - ウェーハの加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画された表面の各領域に形成されたウェーハを個々のデバイスチップに分割するウェーハの加工方法に関する。
携帯電話やパソコン等の電子機器に使用されるデバイスチップの製造工程では、まず、半導体等の材料からなるウェーハの表面に複数の交差する分割予定ライン（ストリート）を設定する。そして、該分割予定ラインで区画される各領域にＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large-Scale Integrated circuit）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等のデバイスを形成する。
その後、開口を有する環状のフレームに該開口を塞ぐように貼られたダイシングテープと呼ばれる粘着テープを該ウェーハの裏面に貼着し、ウェーハと、粘着テープと、環状のフレームと、が一体となったフレームユニットを形成する。そして、フレームユニットに含まれるウェーハを該分割予定ラインに沿って加工して分割すると、個々のデバイスチップが形成される。
ウェーハの分割には、例えば、切削装置が使用される。切削装置は、粘着テープを介してウェーハを保持するチャックテーブル、ウェーハを切削する切削ユニット等を備える。切削ユニットは、円環状の砥石部を備える切削ブレードと、該切削ブレードの中央の貫通孔に突き通され切削ブレードを回転させるスピンドルと、を備える。
ウェーハを切削する際には、チャックテーブルの上にフレームユニットを載せ、粘着テープを介してチャックテーブルにウェーハを保持させ、スピンドルを回転させることで切削ブレードを回転させ、切削ユニットを所定の高さ位置に下降させる。そして、チャックテーブルと、切削ユニットと、をチャックテーブルの上面に平行な方向に沿って相対移動させ分割予定ラインに沿って切削ブレードにウェーハを切削させる。すると、ウェーハが分割される。
その後、切削装置からフレームユニットを搬出し、粘着テープに紫外線を照射する等の処理を施して粘着テープの粘着力を低下させ、デバイスチップをピックアップする。デバイスチップの生産効率が高い加工装置として、ウェーハの分割と、粘着テープへの紫外線の照射と、を一つの装置で連続して実施できる切削装置が知られている（特許文献１参照）。粘着テープ上からピックアップされたデバイスチップは、所定の配線基板等に実装される。
特許第３０７６１７９号公報
切削装置によりウェーハを切削してストリートに沿った分割溝を形成すると、該分割溝の周囲にチッピング等の欠陥が形成される場合がある。形成されるデバイスチップに許容される範囲を超える大きさのチッピングが生じていると、該デバイスチップの性能が損なわれる。そこで、ウェーハを切削した後に形成されたデバイスチップを観察して、チッピングが生じていないか、または、生じていたとしても許容範囲に収まる大きさであるか等の状態を確認したいとの要望がある。
ところで、粘着テープは、例えば、塩化ビニールシート等で形成された基材層と、該基材層上に配設された糊層と、を含む。ウェーハを切削してストリートに沿って分割溝を形成し、形成されたデバイスチップの裏面側を観察する場合、粘着テープを通して該デバイスチップを観察することとなる。しかしながら、粘着テープは糊層を含み、該糊層に含まれる糊が光を散乱させて視界を妨げるため、デバイスチップの裏面側を明瞭に観察できないとの問題がある。
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、形成されるデバイスチップの裏面側を明瞭に観察し、分割溝の状態を高い精度で確認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、複数のデバイスが、分割予定ラインによって区画された表面の各領域に形成されたウェーハを個々のデバイスチップに分割するウェーハの加工方法であって、ウェーハを収容する開口を有するフレームの該開口内にウェーハを位置付け、該ウェーハの裏面と該フレームの外周とに熱圧着シートを配設する熱圧着シート配設工程と、該熱圧着シートを加熱し熱圧着により該ウェーハと該フレームとを該熱圧着シートを介して一体化する一体化工程と、切削ブレードを回転可能に備えた切削装置を用いて該ウェーハを分割予定ラインに沿って切削して分割溝を形成し、該ウェーハを個々のデバイスチップに分割する分割工程と、該分割工程の前または後に、該熱圧着シートの該ウェーハに熱圧着された第１の面とは反対側の第２の面のうち、該第１の面の該ウェーハに熱圧着された領域に重なる領域を平坦化する平坦化工程と、平坦化された該第２の面側から該熱圧着シートを通して該デバイスチップの裏面側を観察し、該分割溝の状態を確認する裏面観察工程と、を備え、該平坦化工程は、バイト工具によって該熱圧着シートの該第２の面の該領域を切削することにより実施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。
また、好ましくは、該裏面観察工程では、該デバイスチップの裏面が写る画像を撮像ユニットによって取得する。
また、好ましくは、該熱圧着シートは、ポリオレフィン系シート、ポリエステル系シートのいずれかである。
また、好ましくは、該ポリオレフィン系シートは、ポリエチレンシート、ポリプロピレンシート、ポリスチレンシートのいずれかであり、該ポリエステル系シートは、ポリエチレンテレフタレートシート、ポリエチレンナフタレートシートのいずれかである。
また、好ましくは、該一体化工程において、該ポリオレフィン系シートが該ポリエチレンシートである場合に加熱温度は１２０℃～１４０℃であり、該ポリオレフィン系シートが該ポリプロピレンシートである場合に加熱温度は１６０℃～１８０℃であり、該ポリオレフィン系シートが該ポリスチレンシートである場合に加熱温度は２２０℃～２４０℃であり、該ポリエステル系シートが該ポリエチレンテレフタレートシートである場合に加熱温度は２５０℃～２７０℃であり、該ポリエステル系シートが該ポリエチレンナフタレートシートである場合に加熱温度は１６０℃～１８０℃である。
また、好ましくは、該ウェーハは、Ｓｉ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ガラスのいずれかで構成される。
本発明の一態様に係るウェーハの加工方法では、フレームユニットを形成する際に、糊層を有する粘着テープを使用せず、糊層を備えないポリオレフィン系シートを用いてフレームと、ウェーハと、を一体化する。ポリオレフィン系シートを介してフレームと、ウェーハと、を一体化させる一体化工程は、熱圧着により実現される。一体化工程を実施した後は、切削ブレードによりウェーハを切削してウェーハを個々のデバイスチップに分割する。
その後、ウェーハが分割されて形成されたデバイスチップの裏面側を熱圧着シートを通して観察する。そして、分割溝の状態を確認し該分割溝の周囲にチッピングが形成されていないか、チッピングが形成されていた場合にその大きさが許容範囲を超えていないか等を確認する。
ところで、一体化工程では、フレームユニットを形成する際、例えば、ロール状に巻き取られた熱圧着シートを引き出して使用する。熱圧着シートの表面は、ロール状に巻き取られた状態で互いに密着しないように平坦化されていない。そして、熱圧着シートのウェーハに熱圧着されている第１の面とは反対側の第２の面が平坦でなければ、熱圧着シートを通してデバイスチップの裏面側を観察しようとしても該第２の面において光の散乱が生じてしまう。この場合、デバイスチップの裏面側を明瞭に観察できない。
そこで、本発明の一態様に係るウェーハの加工方法では、該分割工程の前または後に平坦化工程を実施して、該熱圧着シートの該第２の面を平坦化する。平坦化工程を実施すると、熱圧着シートを通してデバイスチップの裏面側を明瞭に観察できるため、チッピングの有無等を高精度に確認できる。
したがって、本発明の一態様によると、形成されるデバイスチップの裏面側を明瞭に観察し、分割溝の状態を高い精度で確認できるウェーハの加工方法が提供される。
ウェーハを模式的に示す斜視図である。 チャックテーブルの保持面上にウェーハ及びフレームを位置付ける様子を模式的に示す斜視図である。 熱圧着シート配設工程を模式的に示す斜視図である。 一体化工程の一例を模式的に示す斜視図である。 一体化工程の一例を模式的に示す斜視図である。 一体化工程の一例を模式的に示す斜視図である。 図７（Ａ）は、熱圧着シートを切断する様子を模式的に示す斜視図であり、図７（Ｂ）は、形成されたフレームユニットを模式的に示す斜視図である。 分割工程を模式的に示す斜視図である。 図９（Ａ）は、バイト切削装置を模式的に示す斜視図であり、図９（Ｂ）は、バイト切削装置のチャックテーブルを模式的に示す側面図である。 裏面観察工程を模式的に示す斜視図である。
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。まず、本実施形態に係るウェーハの加工方法で加工されるウェーハについて説明する。図１は、ウェーハ１を模式的に示す斜視図である。
ウェーハ１は、例えば、Ｓｉ（シリコン）、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、ＧａＮ（ガリウムナイトライド）、ＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）、若しくは、その他の半導体等の材料、または、サファイア、ガラス、石英等の材料からなる略円板状の基板等である。該ガラスは、例えば、アルカリガラス、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス等である。
ウェーハ１の表面１ａは格子状に配列された複数の分割予定ライン３で区画される。また、ウェーハ１の表面１ａの分割予定ライン３で区画された各領域にはＩＣやＬＳＩ、ＬＥＤ等のデバイス５が形成される。本実施形態に係るウェーハ１の加工方法では、ウェーハ１を分割予定ライン３に沿って切削して分割することで、個々のデバイスチップを形成する。
ウェーハ１は、切削装置で切削される。ウェーハ１を該切削装置に搬入する前に、ウェーハ１と、熱圧着シートと、フレームと、が一体化され、フレームユニットが形成される。ウェーハ１は、フレームユニットの状態で切削装置に搬入され、切削される。形成された個々のデバイスチップは熱圧着シートに支持される。その後、熱圧着シートを拡張することでデバイスチップ間の間隔を広げ、ピックアップ装置によりデバイスチップをピックアップする。このとき、該熱圧着シートは、ダイシングテープとしても機能する。
環状のフレーム７（図２等参照）は、例えば、金属等の材料で形成され、ウェーハ１の径よりも大きい径の開口７ａを備える。フレームユニットを形成する際は、ウェーハ１は、フレーム７の開口７ａ内に位置付けられ、開口７ａに収容される。
熱圧着シート９（図３等参照）は、例えば、ポリオレフィン系シート、ポリエステル系シート等の柔軟性を有する樹脂系シートである。そして、熱圧着シート９は、フレーム７の外径よりも大きい径を有し、糊層を備えない。また、熱圧着シート９は、熱可塑性を有するシートである。
ここで、ポリオレフィン系シートは、アルケンをモノマーとして合成されるポリマーのシートである。熱圧着シート９に使用されるポリオレフィン系シートは、例えば、ポリエチレンシート、ポリプロピレンシート、または、ポリスチレンシート等の可視光に対して透明または半透明なシートである。
また、ポリエステル系シートは、ジカルボン酸（２つのカルボキシル基を有する化合物）と、ジオール（２つのヒドロキシル基を有する化合物）と、をモノマーとして合成されるポリマーのシートである。熱圧着シート９に使用されるポリエステル系シートは、例えば、ポリエチレンテレフタレートシート、または、ポリエチレンナフタレートシート等の可視光に対して透明または半透明なシートである。
熱圧着シート９は、糊層を備えないため室温ではウェーハ１及びフレーム７に貼着できない。しかしながら、熱圧着シート９は熱可塑性を有し、所定の圧力を印加しながらウェーハ１及びフレーム７と接合させた状態で融点近傍の温度まで加熱すると、部分的に溶融してウェーハ１及びフレーム７に接着できる。そこで、本実施形態に係るウェーハ１の加工方法では以上のような熱圧着により、ウェーハ１と、フレーム７と、熱圧着シート９と、を一体化してフレームユニットを形成する。
次に、本実施形態に係るウェーハ１の加工方法の各工程について説明する。まず、ウェーハ１と、熱圧着シート９と、フレーム７と、を一体化させる準備のために、熱圧着シート配設工程を実施する。図２は、チャックテーブル（バキュームテーブル）２の保持面２ａ上にウェーハ１及びフレーム７を位置付ける様子を模式的に示す斜視図である。図２に示す通り、熱圧着シート配設工程は、上部に保持面２ａを備えるチャックテーブル２上で実施される。
チャックテーブル２は、上部中央にフレーム７の外径よりも大きな径の多孔質部材を備える。該多孔質部材の上面は、チャックテーブル２の保持面２ａとなる。チャックテーブル２は、図３に示す如く一端が該多孔質部材に通じた排気路を内部に有し、該排気路の他端側には吸引源２ｂが配設される。排気路には、連通状態と、切断状態と、を切り替える切り替え部２ｃが配設され、切り替え部２ｃが連通状態であると保持面２ａに置かれた被保持物に吸引源２ｂにより生じた負圧が作用し、被保持物がチャックテーブル２に吸引保持される。
熱圧着シート配設工程では、まず、図２に示す通り、チャックテーブル２の保持面２ａ上にウェーハ１と、フレーム７と、を載せる。この際、ウェーハ１の表面１ａ側を下方に向け、フレーム７の開口７ａ内にウェーハ１を位置付ける。次に、ウェーハ１の裏面１ｂと、フレーム７の外周と、に熱圧着シート９を配設する。図３は、熱圧着シート配設工程を模式的に示す斜視図である。図３に示す通り、ウェーハ１と、フレーム７と、を覆うように両者の上に熱圧着シート９を配設する。
なお、熱圧着シート配設工程では、チャックテーブル２の保持面２ａよりも大きな径の熱圧着シート９が使用される。後に実施される一体化工程でチャックテーブル２による負圧を熱圧着シート９に作用させる際に、保持面２ａの全体が熱圧着シート９により覆われていなければ、負圧が隙間から漏れてしまい、熱圧着シート９に適切に圧力を印加できないためである。
本実施形態に係るウェーハ１の加工方法では、次に、熱圧着シート９を加熱し、熱圧着によりウェーハ１と該フレーム７とを該熱圧着シート９を介して一体化する一体化工程を実施する。図４は、一体化工程の一例を模式的に示す斜視図である。図４では、可視光に対して透明または半透明である熱圧着シート９を通して視認できるものを破線で示す。
一体化工程では、まず、チャックテーブル２の切り替え部２ｃを作動させて吸引源２ｂをチャックテーブル２の上部の多孔質部材に接続する連通状態とし、吸引源２ｂによる負圧を熱圧着シート９に作用させる。すると、大気圧により熱圧着シート９がウェーハ１及びフレーム７に対して密着する。
次に、吸引源２ｂにより熱圧着シート９を吸引しながら熱圧着シート９を加熱して、熱圧着を実施する。熱圧着シート９の加熱は、例えば、図４に示す通り、チャックテーブル２の上方に配設されるヒートガン４により実施される。
ヒートガン４は、電熱線等の加熱手段と、ファン等の送風機構と、を内部に備え、空気を加熱し噴射できる。負圧を熱圧着シート９に作用させながらヒートガン４により熱圧着シート９に上面から熱風４ａを供給し、熱圧着シート９を所定の温度に加熱すると、熱圧着シート９がウェーハ１及びフレーム７に熱圧着される。
また、熱圧着シート９の加熱は、他の方法により実施されてもよく、例えば、所定の温度に加熱された部材でウェーハ１及びフレーム７を上方から押圧することで実施される。図５は一体化工程の他の一例を模式的に示す斜視図である。図５では、可視光に対して透明または半透明である熱圧着シート９を通して視認できるものを破線で示す。
図５に示す一体化工程では、例えば、内部に熱源を備えるヒートローラー６を使用する。図５に示す一体化工程においても、まず、吸引源２ｂによる負圧を熱圧着シート９に作用させ、大気圧により熱圧着シート９をウェーハ１及びフレーム７に密着させる。
その後、ヒートローラー６を所定の温度に加熱して、チャックテーブル２の保持面２ａの一端に該ヒートローラー６を載せる。そして、ヒートローラー６を回転させ、該一端から他端にまでチャックテーブル２上でヒートローラー６を転がす。すると、熱圧着シート９がウェーハ１及びフレーム７に熱圧着される。この際、ヒートローラー６により熱圧着シート９を押し下げる方向に力を印加すると、大気圧より大きい圧力で熱圧着が実施される。尚、ヒートローラー６の表面をフッ素樹脂で被覆することが好ましい。
また、内部に熱源を備え、平たい底板を有するアイロン状の押圧部材をヒートローラー６に代えて使用して熱圧着シート９の熱圧着を実施してもよい。この場合、該押圧部材を所定の温度に加熱して熱板とし、チャックテーブル２に保持された熱圧着シート９を該押圧部材で上方から押圧する。
熱圧着シート９の加熱は、さらに他の方法により実施されてもよい。図６は、一体化工程のさらに他の一例を模式的に示す斜視図である。図６では、可視光に対して透明または半透明である熱圧着シート９を通して視認できるものを破線で示す。図６に示す一体化工程では、チャックテーブル２の上方に配された赤外線ランプ８を使用して熱圧着シート９を加熱する。赤外線ランプ８は、少なくとも熱圧着シート９の材料が吸収性を有する波長の赤外線８ａを照射可能である。
図６に示す一体化工程においても、まず、吸引源２ｂによる負圧を熱圧着シート９に作用させ、熱圧着シート９をウェーハ１及びフレーム７に密着させる。次に、赤外線ランプ８を作動させて、熱圧着シート９に赤外線８ａを照射して熱圧着シート９を加熱する。すると、熱圧着シート９がウェーハ１及びフレーム７に熱圧着される。
いずれかの方法により熱圧着シート９がその融点近傍の温度にまで加熱されると、熱圧着シート９がウェーハ１及びフレーム７に熱圧着される。熱圧着シート９を熱圧着した後は、切り替え部２ｃを作動させてチャックテーブル２の多孔質部材と、吸引源２ｂと、の連通状態を解除し、チャックテーブル２による吸着を解除する。
次に、フレーム７の外周からはみ出した熱圧着シート９を切断して除去する。図７（Ａ）は、熱圧着シート９を切断する様子を模式的に示す斜視図である。切断には、図７（Ａ）に示す通り、円環状のカッター１０が使用される。該カッター１０は、貫通孔を備え、該貫通孔に突き通された回転軸の回りに回転可能である。
まず、円環状のカッター１０をフレーム７の上方に位置付ける。このとき、カッター１０の回転軸をチャックテーブル２の径方向に合わせる。次に、カッター１０を下降させてフレーム７と、カッター１０と、で熱圧着シート９を挟み込み、熱圧着シート９を切断する。すると、熱圧着シート９に切断痕９ａが形成される。
さらに、カッター１０をフレーム７に沿ってフレーム７の開口７ａの周りを一周させ、切断痕９ａにより熱圧着シート９の所定の領域を囲む。そして、熱圧着シート９の該領域を残すように切断痕９ａの外周側の領域の熱圧着シート９を除去する。すると、フレーム７の外周からはみ出した領域を含め熱圧着シート９の不要な部分を除去できる。
なお、熱圧着シートの切断には超音波カッターを使用してもよく、上述の円環状のカッター１０を超音波帯の周波数で振動させる振動源を該カッター１０に接続してもよい。また、熱圧着シート９を切断する際は、切断を容易にするために該熱圧着シート９を冷却して硬化させてもよい。以上により、ウェーハ１とフレーム７とが熱圧着シート９を介して一体化されたフレームユニット１１が形成される。図７（Ｂ）は、形成されたフレームユニット１１を模式的に示す斜視図である。
なお、熱圧着を実施する際に熱圧着シート９は、好ましくは、その融点以下の温度に加熱される。加熱温度が融点を超えると、熱圧着シート９が溶解してシートの形状を維持できなくなる場合があるためである。また、熱圧着シート９は、好ましくは、その軟化点以上の温度に加熱される。加熱温度が軟化点に達していなければ熱圧着を適切に実施できないためである。すなわち、熱圧着シート９は、その軟化点以上でかつその融点以下の温度に加熱されるのが好ましい。
さらに、一部の熱圧着シート９は、明確な軟化点を有しない場合もある。そこで、熱圧着を実施する際に熱圧着シート９は、好ましくは、その融点よりも２０℃低い温度以上でかつその融点以下の温度に加熱される。
また、例えば、熱圧着シート９として使用されるポリオレフィン系シートがポリエチレンシートである場合、加熱温度は１２０℃～１４０℃とされるのが好ましい。また、該ポリオレフィン系シートがポリプロピレンシートである場合、加熱温度は１６０℃～１８０℃とされるのが好ましい。さらに、ポリオレフィン系シートがポリスチレンシートである場合、加熱温度は２２０℃～２４０℃とされるのが好ましい。
さらに、例えば、熱圧着シート９として使用されるポリエステル系シートがポリエチレンテレフタレートシートである場合、加熱温度は２５０℃～２７０℃とされる。また、該ポリエステル系シートがポリエチレンナフタレートシートである場合、加熱温度は１６０℃～１８０℃とされる。
ここで、加熱温度とは、一体化工程を実施する際の熱圧着シート９の温度をいう。例えば、ヒートガン４、ヒートローラー６、赤外線ランプ８等の熱源では出力温度を設定できる機種が実用に供されているが、該熱源を使用して熱圧着シート９を加熱しても、熱圧着シート９の温度が設定された該出力温度にまで達しない場合もある。そこで、熱圧着シート９を所定の温度に加熱するために、熱源の出力温度を熱圧着シート９の融点よりも高く設定してもよい。
次に、本実施形態に係るウェーハ１の加工方法では、フレームユニット１１の状態となったウェーハ１を切削ブレードで切削して分割する分割工程を実施する。分割工程は、例えば、図８に示す切削装置で実施される。図８は、分割工程を模式的に示す斜視図である。
切削装置１２は、被加工物を切削する切削ユニット１４と、被加工物を保持するチャックテーブル（不図示）と、を備える。切削ユニット１４は、円環状の砥石部を備える切削ブレード１８と、該切削ブレード１８の中央の貫通孔に先端側が突き通され切削ブレード１８を回転させるスピンドル（不図示）と、を備える。切削ブレード１８は、例えば、中央に該貫通孔を備える環状基台と、該環状基台の外周部に配設された環状の砥石部と、を備える。
該スピンドルの基端側は、スピンドルハウジング１６の内部に収容されたスピンドルモータ（不図示）に接続されており、スピンドルモータを作動させると切削ブレード１８を回転できる。
切削ブレード１８により被加工物を切削すると、切削ブレード１８と、被加工物と、の摩擦により熱が発生する。また、被加工物が切削されると被加工物から切削屑が発生する。そこで、切削により生じた熱及び切削屑を除去するため、被加工物を切削する間、切削ブレード１８及び被加工物に純水等の切削水が供給される。切削ユニット１４は、例えば、切削ブレード１８等に切削水を供給する切削水供給ノズル２０を切削ブレード１８の側方に備える。
ウェーハ１を切削する際には、チャックテーブルの上にフレームユニット１１を載せ、熱圧着シート９を介してチャックテーブルにウェーハ１を保持させる。そして、チャックテーブルを回転させウェーハ１の分割予定ライン３を切削装置１２の加工送り方向に合わせる。また、分割予定ライン３の延長線の上方に切削ブレード１８が配設されるように、チャックテーブル及び切削ユニット１４の相対位置を調整する。
次に、スピンドルを回転させることで切削ブレード１８を回転させる。そして、切削ユニット１４を所定の高さ位置に下降させ、チャックテーブルと、切削ユニット１４と、をチャックテーブルの上面に平行な方向に沿って相対移動させる。すると、回転する切削ブレード１８の砥石部がウェーハ１に接触しウェーハ１が切削され、分割予定ライン３に沿った分割溝３ａがウェーハ１に形成される。
一つの分割予定ライン３に沿って切削を実施した後、チャックテーブル及び切削ユニット１４を加工送り方向とは垂直な割り出し送り方向に移動させ、他の分割予定ライン３に沿って同様にウェーハ１の切削を実施する。一つの方向に沿った全ての分割予定ライン３に沿って切削を実施した後、チャックテーブルを保持面に垂直な軸の回りに回転させ、同様に他の方向に沿った分割予定ライン３に沿ってウェーハ１を切削する。ウェーハ１のすべての分割予定ライン３に沿ってウェーハ１を切削すると、分割工程が完了する。
切削装置１２は、切削ユニット１４の近傍に洗浄ユニット（不図示）を備えてもよい。切削ユニット１４により切削されたウェーハ１は、該洗浄ユニットに搬送され、該洗浄ユニットにより洗浄されてもよい。例えば、洗浄ユニットはフレームユニット１１を保持する洗浄テーブルと、フレームユニット１１の上方を往復移動できる洗浄水供給ノズルと、を備える。
洗浄テーブルを保持面に垂直な軸の回りに回転させ、洗浄水供給ノズルから純水等の洗浄液をウェーハ１に供給しながら、洗浄水供給ノズルを該保持面の中央の上方を通る経路で往復移動させると、ウェーハ１の表面１ａ側を洗浄できる。
分割工程を実施すると、ウェーハ１は個々のデバイスチップに分割される。形成されたデバイスチップは、熱圧着シート９に支持される。ウェーハ１を切削する際は、ウェーハ１を確実に分割するために、切削ブレード１８の下端の高さ位置がウェーハ１の裏面１ｂよりも低い高さ位置となるように切削ユニット１４が所定の高さに位置付けられる。そのため、ウェーハ１を切削すると、熱圧着シート９も切削され、熱圧着シート９に由来する切削屑が発生する。
フレームユニット１１に熱圧着シート９ではなく粘着テープを使用する場合、粘着テープの糊層に由来する切削屑が発生する。この場合、切削水供給ノズル２０から噴射される切削水に該切削屑が取り込まれ、ウェーハ１の表面１ａ上に拡散される。糊層に由来する切削屑はデバイス５の表面に再付着しやすい上、切削後に実施されるウェーハ１の洗浄工程等で除去するのも容易ではない。糊層に由来した切削屑が付着すると、形成されるデバイスチップの品質の低下が問題となる。
これに対して、本実施形態に係るウェーハ１の加工方法では、フレームユニット１１に糊層を備えた粘着テープではなく、糊層を備えない熱圧着シート９を使用する。熱圧着シート９に由来する切削屑が発生し、切削水に取り込まれてウェーハの表面上に拡散されても、該切削屑はウェーハ１に付着せず、その後の洗浄工程等においてより確実に除去される。したがって、該切削屑によるデバイスチップの品質低下が抑制される。
また、切削装置１２によりウェーハ１を切削して分割予定ライン３に沿った分割溝３ａを形成すると、分割溝３ａの周囲でデバイスチップにチッピング等の欠陥が形成される場合がある。デバイスチップに許容される範囲を超える大きさのチッピングが生じていると、該デバイスチップの性能が損なわれる。そこで、分割工程を実施した後、形成されたデバイスチップを観察して、チッピングが生じていないか、または、生じていたとしても許容範囲に収まる大きさであるか等の状態を確認する。
デバイスチップの裏面側においてチッピングの有無等を確認する場合、熱圧着シート９を通して該裏面側を観察することになる。例えば、フレームユニット１１に熱圧着シート９ではなく糊層を備える粘着テープを使用する場合、該粘着テープを通して該裏面側を観察することとなる。
しかしながら、粘着テープは糊層を含み、該糊層に含まれる糊が視界を妨げるため、デバイスチップの裏面側を明瞭に観察できない。これに対して、本実施形態に係るウェーハ１の加工方法では、フレームユニット１１に糊層を含まない熱圧着シート９が使用されるため、糊層により視界が妨げられることはない。
ただし、上述の一体化工程では、フレームユニット１１を形成する際、例えば、ロール状に巻き取られた熱圧着シート９を引き出して使用する。熱圧着シート９の表面は、ロール状に巻き取られた状態で互いに密着しないように平坦化されていない。熱圧着シート９のウェーハ１に熱圧着されている第１の面とは反対側の第２の面が平坦でなければ、熱圧着シート９を通してデバイスチップの裏面側を観察しようとしても該第２の面において光の散乱が生じ、デバイスチップの裏面側を明瞭には観察できない。
熱圧着シート９は、例えば、該第２の面に１０～２０μｍ程度の凹凸形状を有し、該凹凸形状が光の散乱を生じさせる。そこで、本実施形態に係るウェーハ１の加工方法では、分割工程の前または後に、該熱圧着シート９の該第２の面のうち該第１の面の該ウェーハ１に熱圧着された領域に重なる領域を平坦化する平坦化工程を実施する。平坦化工程は、例えば、環状軌道上を移動可能なバイト工具を備えるバイト切削装置により実施される。図９（Ａ）は、平坦化工程を実施するバイト切削装置２２を模式的に示す斜視図である。
バイト切削装置２２は、各構成要素を支持する基台２４を有する。基台２４の前側部分の上面には、バイト切削装置２２の各構成要素を操作する際に使用される操作盤２６が配設されている。基台２４の上面にはＸ軸方向に沿った開口２８が設けられている。該開口２８の内部には、ウェーハ１（デバイスチップ）を含むフレームユニット１１を吸引保持するチャックテーブル３０が上面に載るＸ軸方向移動テーブル３２が備えられている。
チャックテーブル３０の上面にはウェーハ１の径よりも大きい径の多孔質部材３０ａが配設され、多孔質部材３０ａの上面がウェーハ１（デバイスチップ）を保持する保持面となる。チャックテーブル３０の上面の多孔質部材３０ａの外側には、フレームユニット１１のフレーム７を吸引保持する複数の吸引口３０ｂが形成されている。チャックテーブル３０は、一端が該多孔質部材３０ａ及び吸引口３０ｂに通じ他端が図示しない吸引源（不図示）に接続された吸引路（不図示）を内部に備える。
図９（Ｂ）に、チャックテーブル３０の側面図及びフレームユニット１１の断面図を模式的に示す。図９（Ｂ）に示す通り、多孔質部材３０ａの上面は、チャックテーブル３０の外周部よりも上方に突出した平坦な円状の中央領域と、該中央領域からチャックテーブル３０の外周部にかけて傾斜する環状の傾斜領域と、から構成される。該中央領域は、ウェーハ１の径と同等またはそれ以上の径を有する。
フレームユニット１１をチャックテーブル３０に保持させる際には、まず、ウェーハ１に熱圧着された熱圧着シート９の第１の面９ｂ側を下方に向けた状態でフレームユニット１１をチャックテーブル３０の上方に位置付ける。そして、多孔質部材３０ａの上面の該中央領域にウェーハ１の表面１ａが重なるようにフレームユニット１１の位置を調整し、その後、フレームユニット１１をチャックテーブル３０に下降させる。
フレームユニット１１をチャックテーブル３０の上に載せて該吸引源を作動させると、フレームユニット１１に負圧が作用して、フレームユニット１１はチャックテーブル３０に吸引保持される。このとき、多孔質部材３０ａの該中央領域の上方で熱圧着シート９の第２の面９ｃが上方に突出する。
なお、フレームユニット１１は、搬出入領域３４に位置付けられたチャックテーブル３０に吸引保持される。そして、フレームユニット１１を保持したチャックテーブル３０は、Ｘ軸方向移動機構により加工領域３６に向けて移動される。加工領域３６の上方には、被加工物をバイト切削するバイト切削ユニット３８が配設されている。バイト切削装置２２の基台２４の後方端部には支持部２４ａが立設されており、該支持部２４ａによりバイト切削ユニット３８が支持されている。
支持部２４ａの前面には、Ｚ軸方向に沿って伸長する一対のＺ軸ガイドレール４０が設けられ、それぞれのＺ軸ガイドレール４０には、Ｚ軸移動プレート４２がスライド可能に取り付けられている。Ｚ軸移動プレート４２の裏面側（後面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｚ軸ガイドレール４０に平行なＺ軸ボールねじ４４が螺合されている。
Ｚ軸ボールねじ４４の上端には、Ｚ軸パルスモータ４６が連結されている。Ｚ軸パルスモータ４６でＺ軸ボールねじ４４を回転させれば、Ｚ軸移動プレート４２は、Ｚ軸ガイドレール４０に沿ってＺ軸方向に移動する。Ｚ軸移動プレート４２の前面側下部には、バイト切削ユニット３８が固定されている。Ｚ軸移動プレート４２をＺ軸方向に移動させれば、バイト切削ユニット３８をＺ軸方向に移動できる。
バイト切削ユニット３８は、基端側に連結されたモータにより回転するスピンドル４８と、該スピンドル４８の下端側に配設されたマウント５０と、を備える。円板状のマウント５０の外周部には、バイト工具５２が装着されている。バイト工具５２は、被加工物に接触して被加工物をバイト切削するダイヤモンドからなる切刃が備えられている。ただし、切刃の素材はダイヤモンドに限定されない。該モータを作動させると、バイト工具５２がスピンドル４８の回転に従って回転軌道上を移動する。
平坦化工程を実施する際には、まず、搬出入領域３４にチャックテーブル３０を位置付け、チャックテーブル３０にフレームユニット１１を吸引保持させる。そして、バイト切削ユニット３８のスピンドル４８を所定の速度で回転させながらバイト切削ユニット３８を所定の高さに下降させる。次に、チャックテーブル３０を加工領域３６に移動させ、回転軌道上を移動するバイト工具５２の切刃を熱圧着シート９の第２の面９ｃに接触させる。すると熱圧着シート９の第２の面９ｃがバイト切削される。
ここで、バイト切削ユニット３８が位置付けられる該所定の高さは、バイト工具５２の該切刃が熱圧着シート９の第２の面９ｃのうち第１の面９ｂのウェーハ１に熱圧着された領域に重なる領域に接触する高さである。そして、バイト切削ユニット３８の下方を通過するようにチャックテーブル３０を移動させると熱圧着シート９の第２の面９ｃの中央の該重なる領域が切削されて、第２の面９ｃに形成されている凹凸形状が除去され、該第２の面９ｃが平坦化される。
平坦化工程により、第２の面９ｃの該凹凸形状が除去されていると第２の面９ｃにおける光の散乱が抑制されるため、熱圧着シート９を通してウェーハ１（デバイスチップ）を裏面１ｂ側から高精度に観察できる。本実施形態に係るウェーハの加工方法では、次に、平坦化された第２の面９ｃ側から熱圧着シート９を通してデバイスチップの裏面側を観察し、分割溝３ａの状態を確認する裏面観察工程を実施する。
図１０は、裏面観察工程を模式的に示す斜視図である。図１０には、撮像ユニット５４及びフレームユニット１１の斜視図と、該撮像ユニット５４により撮像され取得される画像５６の例が模式的に示されている。図１０のフレームユニット１１の斜視図では、該フレームユニット１１のうち熱圧着シート９を通して視認できるものを破線で示している。
平坦化工程により熱圧着シート９の第２の面９ｃが平坦化されているため、図１０に例示する通り、撮像ユニット５４により撮像される画像５６は明瞭な画像となる。そして、画像５６には、分割工程で形成された分割溝３ａと、該分割溝３ａによりウェーハ１が分割されることで形成された個々のデバイスチップの裏面５ａと、が写る。また、分割溝３ａの周囲においてデバイスチップの端部にチッピング５ｂ等の欠陥が形成された場合、画像５６には、該チッピング５ｂ等の欠陥が鮮明に写る。
本実施形態に係るウェーハの加工方法では、デバイスチップに形成されたチッピング５ｂ等の欠陥を詳細に評価できるため、形成されたデバイスチップの良否を的確に判定できる。さらに、該欠陥を詳細に評価できると、該欠陥が生じにくいウェーハ１の加工条件を選定する際にも有利となる。
裏面観察工程を実施して良品であると判定された個々のデバイスチップは、その後、ピックアップ装置によりフレームユニット１１からピックアップされ、所定の実装対象に実装されて使用される。該ピックアップ装置は、例えば、フレーム７の開口７ａの内側で熱圧着シート９を径方向外側に拡張する拡張機構を備える。該拡張機構により熱圧着シート９を拡張して個々のデバイスチップの間隔を広げると、デバイスチップのピックアップを容易にできる。
さらに、該ピックアップ装置は、フレームユニット１１の熱圧着シート９側から個々のデバイスチップを突き上げる棒状の突き上げ機構を備えてもよく、該突き上げ機構の先端にデバイスチップのピックアップを容易にする補助機構を備えてもよい。該補助機構は、例えば、熱圧着シート９にエアーを吹き付けられる噴気孔、熱圧着シート９を加熱できる加熱機構、熱圧着シート９を冷却できる冷却機構、熱圧着シート９に超音波を付与できる超音波振動子のいずれかである。
なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、熱圧着シート９に使用できるポリエステル系シートが、例えば、ポリエチレンシート、ポリプロピレンシート、または、ポリスチレンシートである場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。例えば、ポリオレフィン系シートには他の材料が使用されてもよく、プロピレンとエチレンとのコポリマーや、オレフィン系エラストマー等でもよい。
また、例えば、上記実施形態では、熱圧着シート９に使用できるポリエステル系シートが、例えば、ポリエチレンテレフタレートシート、または、ポリエチレンナフタレートシートである場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。例えば、ポリエステル系シートには他の材料が使用されてもよく、ポリトリメチレンテレフタレートシートや、ポリブチレンテレフタレートシート、ポリブチレンナフタレートシート等でもよい。
さらに、上記実施形態では、ウェーハ１を切削する分割工程の後に、熱圧着シート９の第２の面９ｃを平坦化する平坦化工程を実施する場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。すなわち、本発明の一態様に係るウェーハの加工方法では、該分割工程の前に該平坦化工程を実施してもよい。この場合においても、裏面観察工程を実施する際にデバイスチップの裏面側を明瞭に観察できる。
また、上記実施形態では、平坦化工程においてバイト切削装置２２を使用して熱圧着シート９の第２の面９ｃを平坦化する場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。すなわち、本発明の一態様に係るウェーハの加工方法では、他の方法により該第２の面９ｃを平坦化してもよい。例えば、平坦化工程では、図５に示すヒートローラー６を加熱し第２の面９ｃに接触させながら転がすことにより該第２の面９ｃを平坦化してもよい。
さらに、一体化工程において図５に示すヒートローラー６を使用して熱圧着シート９の第１の面９ｂをフレーム７及びウェーハ１に熱圧着する場合、該熱圧着を実施すると同時にヒートローラー６により熱圧着シート９の第２の面９ｃが平坦化される。すなわち、一体化工程と、平坦化工程と、が同時に実施されたことになる。この場合、別途熱圧着シート９の第２の面９ｃを平坦化する平坦化工程を実施する必要はない。
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。
１ ウェーハ
１ａ 表面
１ｂ 裏面
３ 分割予定ライン
３ａ 分割溝
５ デバイス
５ａ デバイスチップの裏面
５ｂ チッピング
７ フレーム
７ａ 開口
９ ポリオレフィン系シート
９ａ 切断痕
９ｂ 第１の面
９ｃ 第２の面
１１ フレームユニット
２ チャックテーブル
２ａ 保持面
２ｂ 吸引源
２ｃ 切り替え部
４ ヒートガン
４ａ 熱風
６ ヒートローラー
８ 赤外線ランプ
８ａ 赤外線
１０ カッター
１２ 切削装置
１４ 切削ユニット
１６ スピンドルハウジング
１８ 切削ブレード
２０ 切削水供給ノズル
２２ バイト切削装置
２４ 基台
２４ａ 支持部
２６ 操作盤
２８ 開口
３０ チャックテーブル
３０ａ 多孔質部材
３０ｂ 吸引口
３２ Ｘ軸方向移動テーブル
３４ 搬入出領域
３６ 加工領域
３８ バイト切削ユニット
４０ ガイドレール
４２ 移動プレート
４４ ボールねじ
４６ パルスモータ
４８ スピンドル
５０ マウント
５２ バイト工具
５４ 撮像ユニット
５６ 画像

Claims (6)

  1. 複数のデバイスが、分割予定ラインによって区画された表面の各領域に形成されたウェーハを個々のデバイスチップに分割するウェーハの加工方法であって、
    ウェーハを収容する開口を有するフレームの該開口内にウェーハを位置付け、該ウェーハの裏面と該フレームの外周とに熱圧着シートを配設する熱圧着シート配設工程と、
    該熱圧着シートを加熱し熱圧着により該ウェーハと該フレームとを該熱圧着シートを介して一体化する一体化工程と、
    切削ブレードを回転可能に備えた切削装置を用いて該ウェーハを分割予定ラインに沿って切削して分割溝を形成し、該ウェーハを個々のデバイスチップに分割する分割工程と、
    該分割工程の前または後に、該熱圧着シートの該ウェーハに熱圧着された第１の面とは反対側の第２の面のうち、該第１の面の該ウェーハに熱圧着された領域に重なる領域を平坦化する平坦化工程と、
    平坦化された該第２の面側から該熱圧着シートを通して該デバイスチップの該裏面側を観察し、該分割溝の状態を確認する裏面観察工程と、
    を備え、
    該平坦化工程は、バイト工具によって該熱圧着シートの該第２の面の該領域を切削することにより実施することを特徴とするウェーハの加工方法。
  2. 該裏面観察工程では、該デバイスチップの裏面が写る画像を撮像ユニットによって取得することを特徴とする請求項１記載のウェーハの加工方法。
  3. 該熱圧着シートは、ポリオレフィン系シート、ポリエステル系シートのいずれかであることを特徴とする請求項１記載のウェーハの加工方法。
  4. 該ポリオレフィン系シートは、ポリエチレンシート、ポリプロピレンシート、ポリスチレンシートのいずれかであり、
    該ポリエステル系シートは、ポリエチレンテレフタレートシート、ポリエチレンナフタレートシートのいずれかであることを特徴とする請求項３記載のウェーハの加工方法。
  5. 該一体化工程において、
    該ポリオレフィン系シートが該ポリエチレンシートである場合に加熱温度は１２０℃～１４０℃であり、該ポリオレフィン系シートが該ポリプロピレンシートである場合に加熱温度は１６０℃～１８０℃であり、該ポリオレフィン系シートが該ポリスチレンシートである場合に加熱温度は２２０℃～２４０℃であり、
    該ポリエステル系シートが該ポリエチレンテレフタレートシートである場合に加熱温度は２５０℃～２７０℃であり、該ポリエステル系シートが該ポリエチレンナフタレートシートである場合に加熱温度は１６０℃～１８０℃である
    ことを特徴とする請求項４記載のウェーハの加工方法。
  6. 該ウェーハは、Ｓｉ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ガラスのいずれかで構成されることを特徴とする請求項１記載のウェーハの加工方法。
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