JP2010103327A - デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 デバイスを傷つけることなく、表面に保護部材が貼り合わされた貼り合わせウエーハを切削して個々のデバイスに分割するデバイスの製造方法を提供することである。
【解決手段】 デバイスウエーハの上に保護ウエーハが貼り合わされた貼り合わせウエーハを切削して個々のデバイスに分割するデバイスの製造方法であって、保護ウエーハとデバイスウエーハが貼り合わされる前又は後に、保護ウエーハの溝中に充填材を充填する充填ステップと、切削予定ラインに沿って保護ウエーハを第１の切削ブレードで充填材まで至るがデバイスウエーハには至らない深さに切り込むことで、保護ウエーハを分割する第１切削ステップと、切削予定ラインに沿って第２の切削ブレードで電極を避けながらデバイスウエーハを分割する第２切削ステップと、第２切削ステップを実施した後に、充填材を除去して電極を露出させる充填材除去ステップとを含んでいる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、デバイスウエーハの表面に、該デバイスを保護する保護ウエーハが貼り合わされた貼り合わせウエーハを切削予定ラインに沿って分割するデバイスの製造方法に関する。

表面にＩＣ、ＬＳＩ、固体撮像素子等のデバイスが複数形成され、それぞれのデバイスが格子状に形成されたストリートと呼ばれる切削予定ラインによって区画された半導体ウエーハは、切削装置によってストリートに沿って切削されることで個々のデバイスへと分割され、分割されたデバイスは携帯電話等の各種電子機器に広く利用されている。

半導体ウエーハの切削には、切削ブレードを含む切削手段を備えたダイサーと呼ばれる切削装置が広く使用されている。切削ブレードはダイヤモンドやＣＢＮ等の超砥粒を金属や樹脂で固めた厚み１５〜３００μｍ程度の環状の切刃を有し、この切削ブレードが３００００ｒｐｍ程度の高速で回転しつつ被加工物へと切り込み、被加工物の一部を切削除去することで被加工物を分割する。

例えば、固体撮像素子が形成された半導体ウエーハの切削においては、切削時に発生する切削屑が素子の表面に付着することでデバイス不良が発生するため、切削後の素子上に切削屑を残存させないことが非常に重要となる。

一度付着して乾燥した切削屑は後の洗浄工程では取り除くことが非常に難しいため、特開２００６−２８９５０９号公報では切削中に発生する切削屑を切削水とともに除去する機構が提案されており、特開２００６−１５０８４４号公報では加工用剤を用いて切削屑が切削中に半導体ウエーハ表面に付着することを防止する方法が提案されている。

ところが、これらの方法をもっても完全に切削屑の付着を防止することは難しいという問題がある。そこで、切削屑の付着防止のために半導体ウエーハの表面に保護部材をつけて保護部材ごと半導体ウエーハを切削する方法が以前から広く採用されている。

例えば、シリコン基板上に固体撮像素子が形成された半導体ウエーハ（デバイスウエーハ）の場合には、半導体ウエーハ表面が受光面となるため、保護部材としてガラスウエーハが用いられる。

ところが、固体撮像素子が形成された半導体ウエーハにおいては、固体撮像素子を作動させるための電極が素子を囲繞する形で形成されており、保護部材としてのガラスウエーハがデバイスウエーハに貼り合わされた状態で各デバイスへと分割した上に、電極上面部分のガラスウエーハを除去する必要がある。
特開２００６−２８９５０９号公報 特開２００６−１５０８４４号公報

そこで、デバイスウエーハを各デバイスへと分割した後に、個々のデバイスの電極上面部分のガラスウエーハを除去する方法では作業効率が悪いため、切削ブレードで電極上面部分のガラスウエーハを切削除去した後、デバイスウエーハを切削して各デバイスへと分割する方法が考えられる。

しかし、この場合には、ガラスウエーハを切削することで発生するガラスの切削屑が電極に当たり、電極を傷つけてしまう恐れがある。電極が傷つけられると、後のボンディング工程においてボンディング不良が生じ、その結果、デバイスに不良が生じてしまうという問題がある。

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、デバイスウエーハの表面に保護部材が貼り合わされた貼り合わせウエーハを切削して個々のデバイスに分割可能なデバイスの製造方法を提供することである。

本発明によると、表面に格子状に形成された複数の切削予定ラインによって区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたデバイスウエーハの表面に、該デバイスを保護する保護ウエーハが貼り合わされた貼り合わせウエーハを該切削予定ラインに沿って分割するデバイスの製造方法であって、前記各デバイスは、素子と、該素子の外周に形成された電極とを含み、前記保護ウエーハは、第１の面に該デバイスウエーハの前記切削予定ラインに対応した格子状に形成された溝を有し、該溝が該デバイスウエーハ表面の該切削予定ラインに合致されて貼り合わされており、該溝の幅は、前記切削予定ラインと、該切削予定ラインの両側に形成された前記電極とを包括する幅であり、前記デバイスの製造方法は、該保護ウエーハと該デバイスウエーハが貼り合わされる前又は後に、前記溝中に充填材を充填する充填ステップと、該保護ウエーハの第２の面側から該切削予定ラインに沿って第１の切削ブレードで該充填材まで至るが前記デバイスウエーハには至らない深さに切り込むことで、前記保護ウエーハを分割する第１切削ステップと、該保護ウエーハの前記第２の面側から該切削予定ラインに沿って第２の切削ブレードで前記電極を避けながら該デバイスウエーハを分割する第２切削ステップと、該第２切削ステップを実施した後に、前記充填材を除去して前記電極を露出させる充填材除去ステップと、を具備したことを特徴とするデバイスの製造方法が提供される。

好ましくは、第２の切削ブレードの刃厚は第１の切削ブレードの刃厚に比べて薄く形成されている。充填材は水溶性、温水溶解性、又は低温溶解性の何れかの特性を有する樹脂から構成されており、充填材除去ステップは、充填材の特性に応じて水洗浄ステップ、温水洗浄ステップ、又は低温溶解ステップの何れかから構成される。

本発明によると、保護ウエーハには電極部分と切削予定ラインに対応した領域に溝が形成されてこの溝中に充填材が充填されており、第１の切削ブレードで充填材の途中まで切り込むことで、電極部分を充填材で覆った状態で電極上部部分の保護ウエーハが除去されるため、保護ウエーハの切削屑が電極を傷つけることが防止される。

更に、デバイスウエーハに貼り合わされた保護ウエーハに溝が形成されて溝中に充填材が充填されているため、切削時の切り込み量の管理が容易となり、第１の切削ブレードでは保護ウエーハのみ、第２の切削ブレードではデバイスウエーハのみを切削することが容易に可能となる。

保護ウエーハに形成された溝によって切削中に刃先が固定されない状態の切削ブレードがばたつき、保護ウエーハに欠け（チッピング）を発生させる恐れがあるが、溝中に充填材が充填されているため切削時の切削ブレードのばたつきを防止し、欠けの発生を防止できる。

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を参照すると、本発明のデバイスの製造方法を実施するのに適した切削装置（ダイシング装置）２の斜視図が示されている。

切削装置２は２スピンドルタイプの切削装置であり、チャックテーブル４において被加工物を吸引保持し、チャックテーブル４が切削送り方向（Ｘ軸方向）に往復移動しながら、割り出し送り方向（Ｙ軸方向）及び切り込み送り方向（Ｚ軸方向）に移動する第１の切削手段６及び第２の切削手段８の作用により被加工物が切削される構成となっている。

例えば、半導体ウエーハＷをダイシングする場合は、図１に示すように、ダイシングテープＴを介して環状フレームＦに保持された半導体ウエーハＷが、チャックテーブル４に載置されて吸引保持される。

チャックテーブル４は切削送り手段１０によってＸ軸方向に移動可能となっており、第１の切削手段６と一体に形成された第１カメラ（第１撮像手段）１３を有する第１のアライメント手段１２及び第２の切削手段８と一体に形成された第２カメラ（第２撮像手段）１５を有する第２のアライメント手段１４によって、チャックテーブル４に吸引保持されたウエーハＷの切削すべき領域であるストリートが検出され、そのストリートと切削ブレードとのＹ軸方向の位置合わせがなされた後に、切削が行われる。

切削送り手段１０は、Ｘ軸方向に配設された一対のＸ軸ガイドレール１６と、Ｘ軸ガイドレール１６に摺動可能に支持されたＸ軸移動基台１８と、Ｘ軸移動基台１８に形成されたナット部（図示せず）に螺合するＸ軸ボールねじ２０と、Ｘ軸ボールねじ２０を回転駆動するＸ軸パルスモータ２２とから構成される。

チャックテーブル４を回転可能に支持する支持基台２４はＸ軸移動基台１８に固定されており、Ｘ軸パルスモータ２２に駆動されてＸ軸ボールねじ２０が回転することによって、チャックテーブル４がＸ軸方向に移動される。

一方、第１切削手段１２及び第２切削手段１４は、ガイド手段２６によってＹ軸方向に割り出し送り可能に支持されている。ガイド手段２６は、チャックテーブル４の移動を妨げないようにＸ軸に直交するＹ軸方向に配設される垂直コラム２８と、垂直コラム２８の側面においてＹ軸方向に配設された一対のＹ軸ガイドレール３０と、Ｙ軸ガイドレール３０と平行に配設された第１のボールねじ３２及び第２のボールねじ３４と、第１のボールねじ３２に連結された第１のＹ軸パルスモータ３６と、第２のボールねじ３４に連結された第２のＹ軸パルスモータ３８とから構成される。

Ｙ軸ガイドレール３０は、第１の支持部材４０及び第２の支持部材４２をＹ軸方向に摺動可能に支持しており、第１の支持部材４０及び第２の支持部材４２に備えたナット（図示せず）が第１のボールねじ３２及び第２のボールねじ３４にそれぞれ螺合している。

第１のＹ軸パルスモータ３６および第２のＹ軸パルスモータ３８に駆動されて第１のボールねじ３２及び第２のボールねじ３４がそれぞれ回転することにより、第１の支持部材４０及び第２の支持部材４２がそれぞれ独立してＹ軸方向に移動される。

第１の支持部材４０及び第２の支持部材４２のＹ軸方向の位置はリニアスケール４４によって計測され、Ｙ軸方向の位置の精密制御に供される。なお、リニアスケールを各支持部材ごとに別個に設けることも可能ではあるが、一本のリニアスケール４４で第１の支持部材４０及び第２の支持部材４２の双方の位置を計測するほうが、両者の間隔を精密に制御することができる。

第１の支持部材４０には、第１の切削手段６が取り付けられた第１の移動部材４６が上下方向（Ｚ軸方向）に摺動可能に取り付けられており、第１のＺ軸パルスモータ４８を駆動すると、第１の移動部材４６がＺ軸方向に移動される。

同様に、第２の支持部材４２には、第２の切削手段８が取り付けられた第２の移動部材５０が上下方向（Ｚ軸方向）に摺動可能に取り付けられており、第２のＺ軸パルスモータ５２を駆動することにより、第２の移動部材５０がＺ軸方向に移動される。

次に、図２乃至図４を参照して、第１切削手段６の構成について説明する。図２を参照すると、スピンドル５６と、スピンドル５６に装着されるブレードマウント６０との関係を示す分解斜視図が示されている。

第１切削手段６のスピンドルハウジング５４中には、図示しないサーボモータにより回転駆動されるスピンドル５６が回転可能に収容されている。スピンドル５６はテーパ部５６ａ及び先端小径部５６ｂを有しており、先端小径部５６ｂには雄ねじ５８が形成されている。

６０はボス部（凸部）６２と、ボス部６２と一体的に形成された固定フランジ６４とから構成されるブレードマウントであり、ボス部６２には雄ねじ６６が形成されている。さらに、ブレードマウント６０は装着穴６７を有している。

ブレードマウント６０は、装着穴６７をスピンドル５６の先端小径部５６ｂ及びテーパ部５６ａに挿入して、ナット６８を雄ねじ５８に螺合して締め付けることにより、図３に示すようにスピンドル５６の先端部に取り付けられる。

図３はブレードマウント６０が固定されたスピンドル５６と、第１切削ブレード７０との装着関係を示す分解斜視図である。第１切削ブレード７０はハブブレードと呼ばれ、円形ハブ７４を有する円形基台７２の外周にニッケル母材中にダイヤモンド砥粒が分散された切刃７６が電着されて構成されている。

第１切削ブレード７０の装着穴７８をブレードマウント６０のボス部６２に挿入し、固定ナット８０をボス部６２の雄ねじ６６に螺合して締め付けることにより、図４に示すように第１切削ブレード７０がスピンドル５６に取り付けられる。

第２切削手段８は、上述した第１切削手段６と概略同様に構成されており、重複を避けるためその説明を省略する。第１、第２切削手段としては前述のハブブレードがスピンドルに取り付けられたものに換えて、ダイヤモンド砥粒がレジンやメタルでリング状に固められたワッシャーブレードと呼ばれるブレードをスピンドルに取り付けてもよい。ここで注意すべきは、第１切削手段６の第１切削ブレード７０の厚みは第２切削手段８の第２切削ブレード８４の厚みよりも厚く形成されていることである。

次に、図５乃至図１１を参照して、本発明実施形態のデバイスの製造方法について説明する。まず図５を参照すると、デバイスウエーハ（半導体ウエーハ）８２の表面側斜視図が示されている。デバイスウエーハ８２の表面においては、格子状に形成された複数のストリート（切削予定ライン）８４によって区画された領域に多数のデバイス８６が形成されている。

デバイス８６は、素子８８と、素子８８に電気的に接続されるように素子の外周に形成された複数の電極９０を含んでいる。素子８８は、例えばＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の固体撮像素子から構成される。

図６を参照すると、ガラス等の透明物質から形成された保護ウエーハ９２の斜視図が示されている。保護ウエーハ９２の第１の面９２ａ上にはデバイスウエーハ８２の切削予定ライン８４のピッチに対応したピッチの溝９４が格子状に形成されている。

好ましい実施形態においては、保護ウエーハ９２はガラスから形成されているため、ガラスウエーハということがある。溝９４の深さは、保護ウエーハ９２の厚みに応じて変化し、例えば５０〜３００μｍ程度が好ましい。

図７に示すように、保護ウエーハ９２は反転されて、溝９４がデバイスウエーハ８２の切削予定ライン８４に合致されて貼り合わされ、貼り合わせウエーハ９６が得られる。保護ウエーハ９２は透明であるため、保護ウエーハ９２の第２の面９２ｂ側から溝９４を視認することができる。

図８を参照すると、貼り合わせウエーハ９６の拡大縦断面図が示されている。保護ウエーハ９２に形成された溝９４の幅は、切削予定ライン８４及び該切削予定ライン８０の両側に形成された電極９０を包括する幅に形成されている。

本実施形態のデバイスの製造方法によると、まず第１ステップとして、図９に示されるように保護ウエーハ９２の溝９４中に充填材９８を充填する充填ステップを実行する。この充填ステップは、保護ウエーハ９２とデバイスウエーハ８２とが貼り合わされる前に行うか、或いは保護ウエーハ９２をデバイスウエーハ８２を貼り合わせた後に溝９４中に充填材を注入するようにしてもよい。

充填材９８としては、水溶性、温水溶解性、又は低温溶解性の何れかの特性を有する樹脂が好ましい。温水溶解性樹脂としては、例えば日化精工株式会社製の商品名「アクアワックス」が使用可能であり、水溶性樹脂としては、例えば電気化学工業株式会社製の商品名「光反応型仮止め材」、日化精工株式会社製の商品名「アクアワックス」が使用可能であり、低温溶解性樹脂としては、例えば日化精工株式会社製の商品名「シフトワックス」を使用可能である。

充填ステップを実施した後、図１０（Ａ）に示すように、第１切削ブレード７０で保護ウエーハ９２を分割する第１切削ステップを実施する。この第１切削ステップは、保護ウエーハ９２の第２の面９２ｂ側から切削予定ライン８４に沿って第１切削ブレード７０で電極９４上の充填材９８を僅かの厚さに残す程度に切り込むことで実施する。第１切削ブレード７０の幅、即ち第１切削ブレード７０の切刃７６の厚さは、概略溝９４の幅程度であるのが好ましい。

第１切削ステップを実施すると、図１０（Ｂ）に示すように充填材９８を僅かに残して保護ウエーハ９２に第１切削溝１０２が形成される。このように保護ウエーハ９２に第１切削溝１０２を形成したならば、保護ウエーハ９２の第２の面９２ｂ側から切削予定ライン８４に沿って第２切削ブレード１０４で電極９０を避けながらデバイスウエーハ８２を切削して、デバイスウエーハ８２を分割する第２切削ステップを実施する。

第２切削ステップはデバイスウエーハ８２の表面上に形成された電極９０を避けながら実施するため、第２切削ブレード１０４の刃厚は第１切削ブレード７０の刃厚よりも薄いことが好ましい。

しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、第２切削ブレード１０４を第１切削ブレード７０に代わって第１切削ステップに利用してもよい。この場合には、保護ウエーハ９２の第２の面９２ｂ側から溝９４の両側近辺の保護ウエーハ９２を第２切削ブレード１０４で２回に分けて切削する。

第２切削ステップが終了すると、図１０（Ｃ）に示すように、充填材９８を溝９４中に僅かに残して保護ウエーハ９２に第１切削溝１０２が形成され、残された充填材９８及びデバイスウエーハ８２に渡り第２切削溝１０６が形成される。

図１０（Ａ）に示す第１切削ステップを実施する前に、貼り合わせウエーハ９６はデバイスウエーハ８２側をダイシングテープ１００に貼着され、ダイシングテープ１００の外周側を図１に示す環状フレームＦに貼着して、貼り合わせウエーハ９６をダイシングテープ１００を介して環状フレームＦで支持するようにする。

第２切削ステップが終了すると、充填材９８を除去して電極９０を露出させる充填材除去ステップを実施する。充填材除去ステップは、充填材９８が温水溶解性樹脂である場合には、貼り合わせウエーハ９６を温水で洗浄することにより実施し、水溶性樹脂である場合には、貼り合わせウエーハ９６を水で洗浄することにより実施し、低温溶解性樹脂である場合には、貼り合わせウエーハ９６を低温に加熱し充填材９８を溶解することにより実施する。

充填材除去ステップを実施後には、図１１に示すように電極９０上の充填材９８が除去されて電極９０が露出し、保護ウエーハ９２は第１切削溝１０２で分割され、デバイスウエーハ８２は第２切削溝１０６で分割された状態となる。

よって、ダイシングテープ１００をデバイスウエーハ８２から剥離することにより、貼り合わせウエーハ９６を各デバイス８６の電極９０が露出して素子８８がガラス等の保護部材で保護された保護部材付きデバイス８６Ａに分割することができる。

本発明のデバイスの製造方法を実施するのに適した切削装置の斜視図である。 スピンドルと、スピンドルに固定されるべきブレードマウントとの関係を示す分解斜視図である。 ブレードマウントと、ブレードマウントに装着されるべき切削ブレードとの関係を示す分解斜視図である。 切削ブレードがスピンドルに装着された状態の斜視図である。 デバイスウエーハ（半導体ウエーハ）の表面側斜視図である。 保護ウエーハの斜視図である。 デバイスウエーハに保護ウエーハが貼り合わされた貼り合わせウエーハの斜視図である。 貼り合わせウエーハの拡大縦断面図である。 充填ステップにより溝中に充填材を充填した後の貼り合わせウエーハの断面図である。 図１０（Ａ）は第１切削ステップを説明する断面図、図１０（Ｂ）は第２切削ステップを説明する断面図、図１０（Ｃ）は第１及び第２切削ステップを実施した後の貼り合わせウエーハの断面図である。 充填材除去ステップ実施後の貼り合わせウエーハの断面図である。

符号の説明

２ 切削装置
４ チャックテーブル
６ 第１切削手段
８ 第２切削手段
７０ 第１切削ブレード
８２ デバイスウエーハ（半導体ウエーハ）
８４ 分割予定ライン（ストリート）
８６ デバイス
８８ 素子
９０ 電極
９２ 保護ウエーハ
９４ 溝
９６ 貼り合わせウエーハ
９８ 充填材
１０２ 第１切削溝
１０４ 第２切削ブレード
１０６ 第２切削溝

Claims (4)

1. 表面に格子状に形成された複数の切削予定ラインによって区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたデバイスウエーハの表面に、該デバイスを保護する保護ウエーハが貼り合わされた貼り合わせウエーハを該切削予定ラインに沿って分割するデバイスの製造方法であって、
   前記各デバイスは、素子と、該素子の外周に形成された電極とを含み、
   前記保護ウエーハは、第１の面に該デバイスウエーハの前記切削予定ラインに対応した格子状に形成された溝を有し、該溝が該デバイスウエーハ表面の該切削予定ラインに合致されて貼り合わされており、
   該溝の幅は、前記切削予定ラインと、該切削予定ラインの両側に形成された前記電極とを包括する幅であり、
   前記デバイスの製造方法は、
   該保護ウエーハと該デバイスウエーハが貼り合わされる前又は後に、前記溝中に充填材を充填する充填ステップと、
   該保護ウエーハの第２の面側から該切削予定ラインに沿って第１の切削ブレードで該充填材まで至るが前記デバイスウエーハには至らない深さに切り込むことで、前記保護ウエーハを分割する第１切削ステップと、
   該保護ウエーハの前記第２の面側から該切削予定ラインに沿って第２の切削ブレードで前記電極を避けながら該デバイスウエーハを分割する第２切削ステップと、
   該第２切削ステップを実施した後に、前記充填材を除去して前記電極を露出させる充填材除去ステップと、
   を具備したことを特徴とするデバイスの製造方法。
2. 前記第２の切削ブレードの刃厚は前記第１の切削ブレードの刃厚に比べて薄いことを特徴とする請求項１記載のデバイスの製造方法。
3. 前記充填材は水溶性、温水溶解性、又は低温溶解性の何れかの特性を有する樹脂から構成され、
   前記充填材除去ステップは、前記充填材の特性に対応して水洗浄ステップ、温水洗浄ステップ、又は低温溶解ステップの何れかから構成される請求項１又は２記載のデバイスの製造方法。
4. 前記デバイスは半導体イメージセンサから構成され、前記保護ウエーハはガラスウエーハから構成される請求項１〜３の何れかに記載のデバイスの製造方法。

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