JP2013089713A - ウエーハの研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノッチを起点に発生したクラックによってデバイスが破損される恐れを低減可能なウエーハの研削方法を提供する。
【解決手段】複数のバンプを有するデバイスが形成されたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを表面に備え、外周縁にウエーハの結晶方位を示すＶ字状切欠き２３が形成されたウエーハの裏面を研削して所定厚みへと薄化するウエーハの研削方法であって、ウエーハの表面からウエーハの仕上げ厚みに至る深さのクラック防止部としての切削溝２５を該Ｖ字状切欠きの頂点に対向させてウエーハの該外周余剰領域に形成するステップと、ウエーハの表面に保護部材を配設する保護部材配設ステップと、該保護部材を介してウエーハをチャックテーブルで保持して裏面を露出させたウエーハの裏面を研削手段で研削して該仕上げ厚みへと薄化するステップと、を具備する。
【選択図】図３

Description

本発明は、それぞれ複数のバンプを有するデバイスが形成されたデバイス領域とデバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを表面に有し、外周縁にノッチが形成されたウエーハの裏面を研削するウエーハの研削方法に関する。

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、シリコンや化合物半導体からなるウエーハの表面にストリートと呼ばれる格子状の分割予定ラインが形成され、分割予定ラインによって区画される各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成される。これらのウエーハは裏面が研削されて所定の厚みへと薄化された後、ストリートに沿って切削装置等によって分割されることで個々の半導体デバイスが製造される。

一般的にウエーハには、ウエーハの結晶方位を示すオリエンテーションフラットやノッチが形成される。オリエンテーションフラットは半導体ウエーハの外周の一部を直線的に切り取ることによって形成されるため、この切り取られた部分は半導体デバイスとして使用することができないため、ウエーハ上に形成される有効チップ数の減少をきたすという問題がある。

そこで、近年では半導体ウエーハの外周にノッチを形成し、このノッチを露光パターンの位置決め等の基準とする方法が広く採用されている。デバイス製造工程等においてこのノッチを位置決めピンに係合させたときにノッチに欠けが発生し易いため、この欠けの防止のためにノッチに面取り加工を施す方法が特開平２−８７５２３号公報に開示されている。

近年、半導体デバイスの軽薄短小化を実現するための技術として、デバイス表面にバンプと呼ばれる金属突起物を複数形成し、これらのバンプを配線基板に形成された電極に相対させて直接接合するフリップチップボンディングと呼ばれる実装技術が実用化されている（例えば、特開２００１−２３７２７８号公報参照）。

バンプ付きウエーハでは、通常、外周部のデバイスが形成されていない外周余剰領域にはバンプも形成されていない。特開平３−３２３９号公報は外周部にバンプを形成しないバンプ付きウエーハを開示している。

特開平２−８７５２３号公報 特開２００１−２３７２７８号公報 特開平３−３２３９号公報

ウエーハの裏面研削時にバンプ付きウエーハの表面側をチャックテーブルで保持した際、バンプが形成されたデバイス領域はチャックテーブルで保持されるが、バンプが形成されていない外周余剰領域はチャックテーブルの保持面から浮いた状態となる。従って、この状態で研削砥石でウエーハを押圧しつつウエーハの裏面を研削すると、外周余剰領域からクラックが発生し易い。

特に、ノッチが形成されたバンプ付きウエーハでは、ノッチを起点にクラックが発生し、このクラックがデバイス領域に達するとデバイスを破損させるため非常に問題となる。

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、ノッチを起点に発生したクラックによってデバイスが破損される恐れを低減可能なウエーハの研削方法を提供することである。

本発明によると、交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域に複数のバンプを有するデバイスがそれぞれ形成されたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを表面に備え、外周縁にウエーハの結晶方位を示すＶ字状切欠きが形成されたウエーハの裏面を研削して所定厚みへと薄化するウエーハの研削方法であって、該Ｖ字状切欠きを起点に発生したクラックが該デバイス領域に伸長することを防止するウエーハの表面からウエーハの仕上げ厚みに至る深さのクラック防止部を該Ｖ字状切欠きの頂点に対向させてウエーハの該外周余剰領域に形成するクラック防止部形成ステップと、ウエーハの表面に保護部材を配設する保護部材配設ステップと、該保護部材配設ステップを実施した後、該保護部材を介してウエーハをチャックテーブルで保持して裏面を露出させる保持ステップと、該チャックテーブルで保持されたウエーハの裏面を研削手段で研削して該仕上げ厚みへと薄化する研削ステップと、を具備したことを特徴とするウエーハの研削方法が提供される。

好ましくは、クラック防止部形成ステップでは、切削ブレードでウエーハの表面からウエーハの仕上げ厚みに至る深さの溝を形成する。代替案として、クラック防止部形成ステップでは、ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザビームを照射してウエーハの表面からウエーハの仕上げ厚みに至る深さの溝を形成する。

他の代替案では、クラック防止部形成ステップでは、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザビームを照射してウエーハの表面からウエーハの仕上げ厚みに至る深さの改質層を形成する。

本発明のウエーハの研削方法では、まずＶ字状切欠きであるノッチに対向してウエーハの外周余剰領域に、Ｖ字状切欠きを起点に発生したクラックがデバイス領域に伸長することを防止するウエーハの表面から仕上げ厚みに至る深さのクラック防止部が形成される。

その後、ウエーハの裏面が研削されるため、Ｖ字状切欠きを起点にクラックが発生してもクラック防止部によってクラックの伸長が防止され、クラックがデバイス領域に到達してデバイスを破損してしまう恐れを低減できる。

また、Ｖ字状切欠きを起点にクラックが発生してウエーハの外周余剰領域の一部が割れた状態でも、保護部材によってウエーハの形態を保つため、後の搬送、ハンドリング時等に支障をきたす恐れがない。

本発明の研削方法で研削するのに適した半導体ウエーハの斜視図である。 クラック防止部形成ステップの第１実施形態を示す斜視図である。 クラック防止部の第１実施形態を示すウエーハの斜視図である。 クラック防止部の第２実施形態を示すウエーハの斜視図である。 クラック防止部形成ステップの第２実施形態を示す斜視図である。 レーザビーム照射ユニットのブロック図である。 クラック防止部の第３実施形態を示すウエーハの斜視図である。 クラック防止部形成ステップの第３実施形態を示す斜視図である。 クラック防止部の第４実施形態を示すウエーハの斜視図である。 保護部材配設ステップを示す分解斜視図である。 本発明の研削方法を実施するのに適した研削装置の斜視図である。 保持ステップを示す側面図である。 研削ステップを示す側面図である。

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、本発明の研削方法により研削するのに適した半導体ウエーハ１１の斜視図が示されている。半導体ウエーハ１１は表面１１ａ及び裏面１１ｂを有しており、表面１１ａには複数のストリート（分割予定ライン）１３が直交して形成されており、ストリート１３によって区画された各領域にそれぞれデバイス１５が形成されている。

図１の拡大図に示すように、各デバイス１５の４辺には複数の突起状のバンプ１７が形成されている。半導体ウエーハ１１はその表面１１ａに複数のデバイス１５が形成されたデバイス領域１９と、デバイス領域１９を囲繞する外周余剰領域２１を有している。外周余剰領域２１にはデバイス１５が形成されていないので、バンプ１７も形成されていないことになる。

更に、半導体ウエーハ１１はその外周縁にウエーハの結晶方位を示すＶ字状切欠きであるノッチ２３を有している。このノッチ２３はフォトリソグラフィでデバイスを形成する際に露光パターンの位置決め等のために用いられる。半導体ウエーハ１１の厚みは例えば７００μｍである。

本発明のウエーハの研削方法では、ノッチ２３を起点に発生したクラックがデバイス領域１９に伸長することを防止するウエーハの表面１１ａからウエーハ１１の仕上げ厚みに至る深さのクラック防止部をノッチ２３の頂点に対向したウエーハ１１の外周余剰領域２１に形成するクラック防止部形成ステップを実施する。

このクラック防止部形成ステップの第１実施形態では、図２に示す切削装置の切削ユニット１０を使用して実施する。切削ユニット１０はモータにより高速回転されるスピンドル１２と、スピンドル１２の先端部に装着された切削ブレード１４とを含んでいる。

クラック防止部形成ステップの第１実施形態では、図２に示すように高速回転する切削ブレード１４でノッチ２３を有する外周余剰領域２１に切り込み、ウエーハ１１を保持した切削装置の図示しないチャックテーブルを矢印Ｘ１方向に加工送りすることにより、図３に示すようなウエーハの仕上げ厚みに至る深さ（例えば１２０μｍ）の切削溝２５を形成する。

図４を参照すると、本発明第２実施形態のクラック防止部の斜視図が示されている。本実施形態では、切削ブレード１４でノッチ２３の内側の外周余剰領域２１を円形に切削し、ウエーハ１１の表面１１ａからウエーハの仕上げ厚みに至る深さの円形溝２７を形成する。

図５を参照すると、本発明第２実施形態のクラック防止部形成ステップの斜視図が示されている。本実施形態では、ウエーハ１１に対して吸収性を有する波長（例えば３５５ｎｍ）のレーザビームをノッチ２３を含む外周余剰領域２１に照射して、ウエーハ１１の表面１１ａからウエーハ１１の仕上げ厚みに至る深さのレーザ加工溝２５を形成する 。

１６はレーザ加工装置のレーザビームの照射ユニットであり、ケーシング１８中に収容された図３のブロック図に示すレーザビームの発生ユニット２０と、ケーシング１８の先端部に取り付けられた集光器２２とから構成される。２４は顕微鏡及びカメラを有する撮像ユニットであり、レーザ加工すべき領域を検出するために用いられる。

図６に示すように、レーザビーム発生ユニット２０は、ＹＡＧレーザ又はＹＶＯ４レーザを発振するレーザ発振器２６と、繰り返し周波数設定手段２８と、パルス幅調整手段３０と、パワー調整手段３２とを含んでいる。

レーザビーム発生ユニット２０のパワー調整手段３２により所定パワーに調整されたレーザビームは、集光器２２のミラー３４で反射され、更に集光用対物レンズ３６によって集光されてチャックテーブル３８に保持されている半導体ウエーハ１１に照射される。

図７を参照すると、本発明第３実施形態のクラック防止部の斜視図が示されている。本実施形態では、例えば図５に示したのと同様なレーザビーム照射ユニット１６を用いて、ウエーハ１１に対して吸収性を有する波長（例えば３５５ｎｍ）のレーザビームをデバイス領域１９と外周余剰領域２１との境界部に照射して、境界部全周にレーザ加工溝２９を形成する。このレーザ加工溝２９は、ウエーハ１１の表面１１ａからウエーハ１１の仕上げ厚みに至る深さの溝とする。

次に、図８及び図９を参照して、本発明第３実施形態のクラック防止部形成ステップについて説明する。本実施形態では、図６に示したなレーザビーム発生ユニット２０のレーザ発振器２６にＹＡＧレーザ又はＹＶＯ４レーザを採用し、ウエーハ１１に対して透過性を有する波長である１０６４ｎｍのレーザビームを発振する。

このレーザビームを集光器２２によりウエーハ１１の表面１１ａ近傍に集光し、ウエーハ１１を保持したチャックテーブルを矢印Ｘ１方向に加工送りして、図９に示すようにウエーハ１１の表面１１ａからウエーハの仕上げ厚みに至る深さの改質層３１を形成する。この改質層３１は溶融再硬化層として形成され、周囲よりも強度の劣った領域となる。

クラック防止部形成ステップは上述した第１乃至第３実施形態に加えて、エッチングによりノッチ２３部分を除去するような方法でもよい。

本発明の研削方法では、クラック防止部形成ステップ実施後、ウエーハ１１の表面１１ａに保護部材を配設する保護部材配設ステップを実施する。例えば、図１０に示すように、保護部材として保護テープ３３を採用し、ウエーハ１１の表面１１ａに保護テープ３３を貼着する。

保護部材配設ステップを実施した後、図１１に示すような研削装置４２を使用して、ウエーハ１１の裏面１１ｂを研削手段（研削ユニット）で研削してウエーハ１１を仕上げ厚み（例えば１００μｍ）へと薄化する研削ステップを実施する。

図４において、４４は研削装置４２のベースであり、ベース４４の後方にはコラム４６が立設されている。コラム４６には、上下方向に伸びる一対のガイドレール４８が固定されている。

この一対のガイドレール４８に沿って研削ユニット（研削手段）５０が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット５０は、スピンドルハウジング５２と、スピンドルハウジング５２を保持する支持部５４を有しており、支持部５４が一対のガイドレール４８に沿って上下方向に移動する移動基台５６に取り付けられている。

研削ユニット５０は、スピンドルハウジング５２中に回転可能に収容されたスピンドル５８と、スピンドル５８を回転駆動するモータ６０と、スピンドル５８の先端に固定されたホイールマウント６２と、ホイールマウント６２に着脱可能に装着された研削ホイール６４とを含んでいる。

研削装置４２は、研削ユニット５０を一対の案内レール４８に沿って上下方向に移動するボールねじ７０とパルスモータ７２とから構成される研削ユニット送り機構７４を備えている。パルスモータ７２を駆動すると、ボールねじ７０が回転し、移動基台５６が上下方向に移動される。

ベース４４の上面には凹部４４ａが形成されており、この凹部４４ａにチャックテーブル機構７６が配設されている。チャックテーブル機構７６はチャックテーブル７８を有し、図示しない移動機構によりウエーハ着脱位置Ａと、研削ユニット５０に対向する研削位置Ｂとの間でＹ軸方向に移動される。８０，８２は蛇腹である。ベース４４の前方側には、研削装置４２のオペレータが研削条件等を入力する操作パネル８４が配設されている。

ウエーハ１１の表面１１ａに保護テープ３３を貼着する保護部材配設ステップを実施した後、図１２に示すように、保護テープ３３を介してウエーハ１１をチャックテーブル７８で吸引保持してウエーハ１１の裏面１１ｂを露出させる保持ステップを実施する。図１２に示す吹き出し部分に示された拡大断面図において、２３ａはノッチ２３の頂点の位置を示しており、２５は切削溝、ｔ１はウエーハの仕上げ厚みをそれぞれ示している。

図１３に示すように、研削ユニット５０のスピンドル５８の先端に固定されたホイールマウント６２には、研削ホイール６４が図示しないねじにより着脱可能に装着されている。研削ホイール６４は、ホイール基台６６の自由端部（下端部）に複数の研削砥石６８を環状に配設して構成されている。

裏面研削ステップでは、チャックテーブル７８を矢印ａで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール６４を矢印ｂで示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、研削ユニット送り機構７４を駆動して研削ホイール６４の研削砥石６８をウエーハ１１の裏面１１ｂに接触させる。

そして、研削ホイール６４を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りする。接触式又は非接触式の厚み測定ゲージでウエーハ１１の厚さを測定しながら、ウエーハ１１を仕上げ厚み、例えば１００μｍに研削する。

切削溝２５はウエーハ１１の仕上げ厚みに至る深さ、例えば１２０μｍの深さを有しているため、ウエーハ１１を仕上げ厚み１００μｍに研削すると、ノッチ２３を含む外周余剰領域２１がデバイス領域１９から分離される。よって、ノッチ２３の頂点２３ａから発生したクラック３５は切削溝２５によって遮断され、クラック３５がデバイス領域１９に到達することが防止される。

改質層３１が形成された図９に示す実施形態においては、ウエーハ１１の裏面１１ｂを研削してウエーハ１１を仕上げ厚みである１００μｍに薄化すると、改質層３１は脆弱な層であるため、ノッチ２３を含む外周余剰領域２１に外力を加えることにより、ノッチ２３を含む外周余剰領域２１は改質層３１部分で破断される。

何れの実施形態においても、ウエーハ１１の裏面１１ｂを研削して、ウエーハ１１を仕上げ厚みへと薄化することにより、ノッチ２３を含む外周余剰領域２１がウエーハ１１の他の部分から除去される。よって、ウエーハ１１のその後の搬送、ハンドリング時等において、ノッチを起点にクラックが発生することが防止される。

１１ 半導体ウエーハ
１４ 切削ブレード
１５ デバイス
１７ バンプ
１９ デバイス領域
２１ 外周余剰領域
２３ ノッチ（Ｖ形状切欠き）
２５ 切削溝
２５´ レーザ加工溝
２７ 円形切削溝
１６ レーザビーム照射ユニット
２０ レーザビーム発生ユニット
２２ 集光器
２４ 撮像ユニット
３１ 改質層
３３ 保護テープ
４２ 研削装置
５０ 研削ユニット
６４ 研削ホイール
７８ チャックテーブル

Claims (4)

1. 交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域に複数のバンプを有するデバイスがそれぞれ形成されたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを表面に備え、外周縁にウエーハの結晶方位を示すＶ字状切欠きが形成されたウエーハの裏面を研削して所定厚みへと薄化するウエーハの研削方法であって、
   該Ｖ字状切欠きを起点に発生したクラックが該デバイス領域に伸長することを防止するウエーハの表面からウエーハの仕上げ厚みに至る深さのクラック防止部を該Ｖ字状切欠きの頂点に対向させてウエーハの該外周余剰領域に形成するクラック防止部形成ステップと、
   ウエーハの表面に保護部材を配設する保護部材配設ステップと、
   該保護部材配設ステップを実施した後、該保護部材を介してウエーハをチャックテーブルで保持して裏面を露出させる保持ステップと、
   該チャックテーブルで保持されたウエーハの裏面を研削手段で研削して該仕上げ厚みへと薄化する研削ステップと、
   を具備したことを特徴とするウエーハの研削方法。
2. 前記クラック防止部形成ステップでは、切削ブレードでウエーハの表面から該ウエーハの仕上げ厚みに至る深さの溝を形成する請求項１記載のウエーハの研削方法。
3. 前記クラック防止部形成ステップでは、ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザビームを照射してウエーハの表面から該ウエーハの仕上げ厚みに至る深さの溝を形成する請求項１記載のウエーハの研削方法。
4. 前記クラック防止部形成ステップでは、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザビームを照射してウエーハの表面から該ウエーハの仕上げ厚みに至る深さの改質層を形成する請求項１記載のウエーハの研削方法。

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