JP2015149386A - ウェーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】過度に加工装置を大型化させることなくウェーハを加工できるようにする。
【解決手段】デバイス領域Ｗ１に対応するウェーハＷの裏面Ｗ２を研削して凹部３を形成するとともに凹部３を囲繞する環状凸部２を形成する研削ステップと、ウェーハＷの外径サイズ以下かつ凹部３の外径以上のサイズを有し外的刺激により粘着力が低下する粘着シート５を凹部３の底部３ａに貼着する粘着シート貼着ステップと、分割予定ラインＳに沿ってウェーハＷを個々のデバイスチップ８に分割する分割ステップと、デバイスチップ８に対応する粘着シート５に外的刺激を付与してデバイスチップ８をピックアップするピックアップステップとを実施し、ウェーハＷの搬送、分割時においてリングフレームを不要とする。よって、リングフレームのサイズに合わせて過度に加工装置を大型化させることなくウェーハＷを加工できる。
【選択図】図７

Description

本発明は、ウェーハの加工方法に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが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、裏面が研削され所定の厚みに形成された後、切削装置などによって個々のデバイスチップに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

ここで、研削によってウェーハが薄くなると、剛性が低下するため、その後の工程においてウェーハの取り扱いが困難となるという問題があることから、例えば下記の特許文献１では、ウェーハの裏面のうち、デバイスが複数形成されたデバイス領域に対応する領域に凹部を形成し、凹部の外周側に外周余剰領域を含むリング状の凸部を形成して剛性を高める発明が提案されている。また、同特許文献では、リング状の凸部を形成してから各種工程を経た後、ウェーハの分割時において凸部を除去する方法が開示されている。そして、凸部が除去されたウェーハは、ハンドリングを容易にするために粘着シートを介してリングフレームに貼着される。

特開２００７−０１９４６１号公報

しかしながら、近年においてはウェーハの大口径化にともないウェーハを加工する加工装置も大型化せざるをえなくなっており、できる限り装置を小型化することが切望されている。また、ウェーハと一体となった状態のリングフレームを搬送、保持する機構を装置に設けることとなると、ウェーハのサイズよりも大きいリングフレームのサイズに合わせて装置も過度に大型化してしまうという問題がある。

本発明は、上記の事情にかんがみてなされたものであり、過度に加工装置を大型化させることなくウェーハを加工できるようにすることを目的とする。

本発明は、交差する複数の分割予定ラインで区画された表面の各領域にそれぞれ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備えたウェーハの加工方法であって、該デバイス領域に対応するウェーハの裏面を研削して凹部を形成するとともに該凹部を囲繞する環状凸部を形成する研削ステップと、該研削ステップを実施した後、ウェーハの外径サイズ以下かつ該凹部の外径以上のサイズを有し、外的刺激により粘着力が低下する粘着シートを該凹部の底部に貼着する粘着シート貼着ステップと、該粘着シート貼着ステップを実施した後、該分割予定ラインに沿ってウェーハを分割する分割ステップと、該分割ステップを実施した後、デバイスに対応する該粘着シートに該外的刺激を付与してデバイスをピックアップするピックアップステップと、を備える。

また、本発明は、上記粘着シート貼着ステップを実施した後、上記分割ステップを実施する前に、上記粘着シートが貼着された上記凹部に埋め込み部材を埋め込む埋め込みステップを更に実施することができる。

本発明にかかるウェーハの加工方法は、研削ステップを実施してウェーハの裏面に凹部を形成するとともに該凹部を囲繞する環状凸部を形成した後、粘着シート貼着ステップにおいて、ウェーハの外径サイズ以下でかつ凹部の外径以上のサイズを有し、外的刺激で粘着力が低下する粘着シートをウェーハに形成された凹部の底部に貼着するため、粘着シートが底部に貼着された状態でウェーハをダイシングできるとともに分割された個々のデバイスをピックアップできる。
したがって、ウェーハの搬送や分割の際にリングフレームを使用する必要がないため、ウェーハのハンドリングが容易となるとともに、リングフレームのサイズに合わせて過度に加工装置を大型化させることなくウェーハを加工することができる。

また、本発明の加工方法では、粘着シート貼着ステップを実施した後分割ステップを実施する前に、埋め込みステップを実施して埋め込み部材を隙間なくウェーハの凹部に埋めるため、従来の加工装置に備える平坦な保持面を有する保持テーブルでウェーハを保持し該分割ステップを実施できる。

保護テープ貼着ステップを示す斜視図である。 研削ステップを示す斜視図である。 金属膜形成ステップを示す断面図である。 粘着シート貼着ステップを示す斜視図である。 粘着シート貼着ステップを示す断面図である。 埋め込みステップを示す断面図である。 分割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。

以下では、図１（ａ）に示すウェーハＷを個々のデバイスチップに形成するための加工方法について説明する。ウェーハＷは、被加工物の一例であって、特に材質等が限定されるものではない。ウェーハＷの表面Ｗａには、縦横に交差する複数の分割予定ラインＳによって区画された各領域にそれぞれデバイスＤが形成されており、該表面Ｗａは、デバイスＤが形成されたデバイス領域Ｗ１とデバイス領域Ｗ１を囲繞する外周余剰領域Ｗ２とを備えている。一方、ウェーハＷの表面Ｗａと反対側にある面には、デバイスＤは形成されておらず、研削によって薄化される裏面Ｗｂとなっている。

（１）保護テープ貼着ステップ
まず、図１（ａ）に示すように、ウェーハＷと略同径の保護テープ１をデバイス領域Ｗ１及び外周余剰領域Ｗ２を覆うようにしてウェーハＷの表面Ｗａ側に貼着する。これにより、図１（ｂ）に示すように、ウェーハＷと保護テープ１とが一体となって形成される。なお、保護テープ１の貼着に代えて、粘着剤を介してハードプレートを貼着するようにしてもよい。

（２）研削ステップ
保護テープ貼着ステップを実施した後、図２に示すように、研削手段１０を用いて、被加工物を保持する保持手段２０に保持されるウェーハＷの裏面Ｗｂに対して研削を施す。研削手段１０は、鉛直方向に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の下端に連結された研削ホイール１３と、研削ホイール１３の下部に環状に固着された研削砥石１４とを少なくとも備えている。研削手段１０は、図示しないモータによってスピンドル１１を所定の回転速度で回転させることにより、研削ホイール１３を所定の回転速度で回転させることができる。研削砥石１４は、自身の回転軌道の最外周の直径が、ウェーハＷの直径よりも小さく、かつ、ウェーハＷの半径と同等かウェーハＷの半径よりもわずかに大きくなるように構成されている。

研削手段１０によってウェーハＷを研削する際には、図１（ｂ）で示した保護テープ１と一体となったウェーハＷを、図２に示す保持テーブル２０の保持面２１に保護テープ１側から載置し、ウェーハＷの裏面Ｗｂを上向きに露出させる。その後、図示しない吸引源の作動により保持テーブル２０の保持面２１でウェーハＷを吸引保持するとともに、保持手段２０を研削手段１０の下方に移動させ、保持テーブル２０を例えば矢印Ａ方向に回転させる。研削手段１０は、スピンドル１１が回転し、研削ホイール１３を例えば矢印Ａ方向に回転させながらウェーハＷの裏面Ｗｂに接近する方向に下降させ、回転するウェーハＷの裏面Ｗｂに研削砥石１４を接触させて研削を行う。

このとき、研削手段１０は、研削砥石１４をウェーハＷの裏面Ｗｂの回転中心に常に接触させ、該裏面Ｗｂのうち、図１（ａ）で示したデバイス領域Ｗ１に対応する領域、すなわちデバイス領域Ｗ１の裏側のみを研削する。このようにして、図２に示すように、ウェーハＷの裏面Ｗｂのうち、デバイス領域Ｗ１に対応する部分のみを除去して凹部３を形成するとともに、ウェーハＷの裏面Ｗｂのうち、図１（ａ）で示した外周余剰領域Ｗ２に対応するリング状の領域を残して、凹部３を囲繞する環状凸部２を形成する。

（３）金属膜形成ステップ
研削ステップを実施した後、図３に示すように、ウェーハＷに形成された凹部３に金属膜４を形成する。金属膜４の形成は、例えばスパッタリングや蒸着によって行うことができる。また、ＣＶＤによる化学的蒸着によって凹部３に金属膜４を形成することも可能である。なお、本工程は必須ではない。

（４）粘着シート貼着ステップ
研削ステップを実施した後（金属膜形成ステップを実施した場合はその後）、図４及び図５に示すように、ウェーハＷの裏面Ｗｂに形成された凹部３の底部３ａに粘着シート５を貼着する。このとき、図１（ｂ）で示した保護テープ１をウェーハＷの表面Ｗａから剥離してもよいし、後記の埋め込みステップや分割ステップの前に剥離するようにしてもよい。金属膜形成ステップを実施した後の場合は、凹部３の底部３ａに金属膜４を介して粘着シート５を貼着する。

粘着シート５は、図５に示すように、ウェーハＷの外径サイズ以下のサイズで、かつ凹部３の外径サイズ以上のサイズを有している。すなわち、粘着シート５は、少なくとも凹部３の底部３ａを覆う程度の大きさとなっている。また、粘着シート５は、外的刺激によって粘着力が低下する性質を有しており、例えば紫外線や熱などを付与することによって発泡する発泡剤を含む発泡剥離テープを使用することができる。

このように構成される粘着シート５を、凹部３の底部３ａを覆うように貼着することでウェーハＷと粘着シート５とを一体として形成する。粘着シート５は、少なくとも凹部３の底部３ａに沿って貼着されていればよいが、凹部３の内周側壁から環状凸部２の表面に至るまで粘着シート５を貼着してもよい。

（５）埋め込みステップ
次に、図６に示すように、図５で示した粘着シート５が貼着された凹部３に埋め込み部材６を埋め込む。埋め込み部材６としては、例えば紫外線硬化性の液状樹脂、樹脂シート及びシリコンなどを使用する。流動性を有する液状樹脂を埋め込み部材６として凹部３に流入させれば、隙間なく凹部３を埋めることができる。なお、上記粘着シート５が紫外線を受けて発泡する発泡剥離テープである場合には、埋め込み部材６としては、粘着シート５の発泡剤を発泡させる紫外線の波長と異なる波長で硬化する紫外線硬化性の液状樹脂や樹脂シートを用いることで、粘着シート５と埋め込み部材６とで個別に粘着力を低下させることができるため、後記のピックアップステップを円滑に行うことができる。粘着シート貼着ステップにおいてウェーハＷの表面Ｗａから保護テープ１を剥離しなかった場合は、埋め込みステップの実施前または実施中に保護テープ１を剥離してもよいが、ここでは剥離を行わず、後記の分割ステップの前に剥離を行うようにしてもよい。

また、埋め込み部材６として、ガラスなどの透明部材により形成されるハードプレートを使用してもよい。埋め込みステップは、上記粘着シート貼着ステップを実施した後、後記の分割ステップを実施する前に実施する。なお、本工程は必須ではない。

（６）分割ステップ
埋め込みステップを実施した後、図７に示すように、ウェーハＷに切削を行う切削手段３０によってウェーハＷを個々のチップに分割する。切削手段３０は、回転可能なスピンドル３１と、スピンドル３１の先端に着脱可能に装着された切削ブレード３２とを少なくとも備えており、スピンドル３１の回転によって切削ブレード３２も回転する構成となっている。

図７に示すように、ウェーハＷを、図６に示した凹部３に埋め込まれた埋め込み部材６側を保持テーブル２０ａの保持面２１に載置する。この段階で、ウェーハＷの表面Ｗａから保護テープ１が剥離されていない場合は、保護テープ１を表面Ｗａから剥離する。分割ステップにおける分割直前に保護テープ１を剥離するようにすると、粘着シート到着ステップ及び埋め込みステップにおいて、保護テープ１によってデバイスＤが保護されるため、好ましい。その後、図示しない吸引源の作動により、保持テーブル２０ａの保持面２１でウェーハＷを吸引保持する。このとき、凹部３に埋め込まれた埋め込み部材６の下面が平坦な状態となっているため、ウェーハＷは保持テーブル２０ａの保持面２１上で平坦に保持される。

その後、切削手段３０のスピンドル３１が回転し、切削ブレード３２を例えば矢印Ｂ方向に回転させつつ、切削手段３０を鉛直方向に下降させ、回転する切削ブレード３２をウェーハＷの表面Ｗａに切り込ませる。この際、切削ブレード３２を、粘着シート５に至るまで切り込ませて切削を行うことにより金属膜４を切断して溝７を形成する。このような切削を図４に示した縦横に交差する全ての分割予定ラインＳに沿って切削ブレード３２によって行い、分割予定ラインＳの全てに溝７を形成し、ウェーハＷを個々のデバイスチップ８に分割する。

埋め込みステップを実施しないで分割ステップを実施する場合には、図５に示したウェーハＷの凹部３に嵌合する保持面を有する保持テーブルでウェーハＷを保持させ、分割ステップを実施することが望ましい。

なお、分割ステップは、切削手段３０によるダイシングに限定されるものではない。例えば、レーザ加工装置を用いたレーザダイシングやプラズマエッチング装置を用いたプラズマダイシングによって分割ステップを実施してもよい。

（７）ピックアップステップ
分割ステップを実施した後、図８に示すように、コレット５０によってデバイスチップ８毎に搬送する。コレット５０は、デバイスチップ８を吸着する吸着面を有しており、上下方向及び水平方向に移動可能となっている。各デバイスチップ８を搬送する際には、ウェーハＷの下方に配置されているＵＶランプ４０によって、各デバイスチップ８に対応する粘着シート５に紫外線を照射して粘着力を低下させる。

ここで、粘着シート５が発泡剥離テープである場合には、ＵＶランプ４０は、粘着シート５の発泡剤を発泡させる波長の紫外線を、粘着シート５のうち搬送しようとするデバイスチップ８に対応する部分のみに向けて照射する。これにより、発泡剤が発泡して粘着シート５の粘着力が低下するため、粘着シート５からデバイスチップ８を剥離しやすくなる。埋め込み部材６として、粘着シート５の発泡剤を発泡させる紫外線の波長と異なる波長で硬化する紫外線硬化性樹脂を用いた場合は、埋め込み部材６を硬化させずに粘着シート５の発泡剤を発泡させる波長の紫外線を使用することで、埋め込み部材６の粘着力を低下させることなく粘着シート５のみの粘着力を低下させることができる。

次いで、コレット５０は、デバイスチップ８の上面を吸着するとともに上昇し、デバイスチップ８を粘着シート５からピックアップする。そして、粘着シート５から全てのデバイスチップ８がピックアップされて搬送された時点でピックアップステップが終了する。

以上のとおり、本発明の加工方法は、粘着シート貼着ステップを実施した後に分割ステップを実施するため、ウェーハＷの外径よりも小さいがデバイス領域Ｗ１に対応する凹部３の外径よりも大きい粘着シート５を凹部３の底部３ａに貼着した状態でウェーハＷを個々のデバイスチップ８に分割できる。凹部３の外周側に環状凸部２が形成されたウェーハＷは、厚さが均一なウェーハよりも剛性が高い上に、粘着シート５を凹部３の底部３ａに貼着したことにより、ウェーハＷの搬送、分割時においてリングフレームを使用する必要がないため、ウェーハＷのハンドリングが容易となるとともに、リングフレームのサイズに合わせて過度に加工装置を大型化させることなくウェーハＷを加工することが可能となる。また、粘着シート５が凹部３の底部３ａに貼着されている状態でウェーハＷを分割するため、分割によって形成されたデバイスがバラバラにならず、後のピックアップステップによってピックアップすることができる。
また、本発明の加工方法では、粘着シート貼着ステップを実施した後分割ステップを実施する前に、埋め込みステップを実施するため、埋め込み部材６を隙間なくウェーハＷの凹部３に埋めることができ、平坦な保持面を有する従来の保持テーブルを用いてウェーハＷを保持し分割ステップを実施できる。

従来において、ウェーハに形成された環状凸部と凹部との境界を切削ブレードで切削して環状凸部を除去した後にウェーハを個々のデバイスチップに分割する場合、当該境界の切削時にウェーハを破損させないようにするためには、環状凸部の内周に沿って境界の比較的内側を切削して環状凸部を除去しなくてはならず、デバイス領域を狭めてしまうという問題があるが、本発明の加工方法では、環状凸部を除去することなく分割ステップを実施するため、デバイス領域として使用可能なウェーハＷの有効領域を広げることが可能となる。

Ｗ：ウェーハ Ｗａ：表面 Ｗｂ：裏面
Ｓ：分割予定ライン Ｄ：デバイス Ｗ１：デバイス領域 Ｗ２：外周余剰領域
１：保護テープ ２：環状凸部 ３：凹部 ３ａ：底部 ４：金属膜 ５：粘着シート ６：埋め込み部材 ７：溝 ８：デバイスチップ
１０：研削手段 １１：スピンドル １２：スピンドルハウジング １３：研削ホイール
１４：研削砥石
２０，２０ａ：保持テーブル ２１：保持面
３０：切削手段 ３１：スピンドル ３２：切削ブレード
４０：ＵＶランプ ５０：コレット

Claims (2)

1. 交差する複数の分割予定ラインで区画された表面の各領域にそれぞれ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備えたウェーハの加工方法であって、
   該デバイス領域に対応するウェーハの裏面を研削して凹部を形成するとともに該凹部を囲繞する環状凸部を形成する研削ステップと、
   該研削ステップを実施した後、ウェーハの外径サイズ以下かつ該凹部の外径以上のサイズを有し、外的刺激により粘着力が低下する粘着シートを該凹部の底部に貼着する粘着シート貼着ステップと、
   該粘着シート貼着ステップを実施した後、該分割予定ラインに沿ってウェーハを分割する分割ステップと、
   該分割ステップを実施した後、デバイスに対応する該粘着シートに該外的刺激を付与してデバイスをピックアップするピックアップステップと、を備えたウェーハの加工方法。
2. 前記粘着シート貼着ステップを実施した後、前記分割ステップを実施する前に、前記粘着シートが貼着された前記凹部に埋め込み部材を埋め込む埋め込みステップを更に備えたウェーハの加工方法。

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