JP2018041896A - 積層ウェーハの加工方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】不透過層が形成された積層ウェーハを良好に分割すること。【解決手段】シリコン基板（Ｗ１）の表面側にガラス基板（Ｗ２）が接着された積層ウェーハ（Ｗ）の加工方法であり、赤外線が透過しにくい不透過層（１４）が形成されたシリコン基板の裏面側から、デバイスが形成されていない外周余剰領域を切り込んでシリコン基板を露出させ、外周余剰領域で露出したシリコン基板の上方に赤外線カメラを位置づけてシリコン基板の表面側の分割予定ラインを検出してアライメントを実施し、シリコン基板用の第１切削ブレードで分割予定ラインに沿って切り込んでシリコン基板を分割し、ガラス基板用の第２切削ブレードでシリコン基板を分割した溝に沿って切り込んでガラス基板を分割する構成にした。【選択図】図７

Description

本発明は、積層ウェーハを分割予定ラインに沿って分割する積層ウェーハの加工方法に関する。
従来、積層ウェーハとしてはシリコン基板の表面にガラス基板を樹脂で接着したものが知られており、この種の積層ウェーハの加工方法として超音波ブレードで切削する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の加工方法では、シリコン基板の裏面に保護テープが貼着され、ガラス基板を上方に向けた状態でチャックテーブルに保護テープ側が保持される。そして、撮像手段でガラス基板を透過してシリコン基板の表面の分割予定ラインが検出されてアライメントされ、分割予定ラインに沿って超音波ブレードでガラス基板及びシリコン基板が切削される。
特開２００７−０８１２６４号公報
ところで、積層ウェーハのシリコン基板の裏面側に金属膜や梨地面等が形成されたものが存在している。金属膜や梨地面は赤外線を通し難い不透過層であるため、シリコン基板を上方に向けた状態では赤外線カメラを用いたアライメントができず、特許文献１の加工方法のように積層ウェーハをガラス基板側から切削する必要がある。しかしながら、シリコン基板の裏面に金属膜が形成されていると金属バリが発生し、シリコン基板の裏面に梨地面が形成されていると裏面チッピングが悪化したりして、分割後のチップに不良が発生し易くなるという不具合が生じていた。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、不透過層が形成された積層ウェーハを良好に分割することができる積層ウェーハの加工方法を提供することを目的の１つとする。
本発明の一態様の積層ウェーハの加工方法は、シリコン基板の表面に複数の分割予定ラインによって区画されたデバイスが複数形成されたシリコン基板の該表面側に樹脂でガラス基板が接着された積層ウェーハの加工方法であって、シリコン基板の裏面には赤外線が透過しにくい不透過層が形成され、該ガラス基板側に保護テープが貼着された積層ウェーハの該保護テープを介して該ガラス基板側を切削装置のチャックテーブル上面に載置する載置ステップと、該載置ステップを実施した後に、該切削装置の切削ブレードで該複数のデバイスが形成されていない外周余剰領域の該不透過層を切削して除去しシリコン基板を露出させる外周余剰領域シリコン基板露出ステップと、該外周余剰領域シリコン基板露出ステップを実施した後に、該外周余剰領域の露出したシリコン基板上に赤外線カメラを位置づけて該シリコン基板を透過して該表面側の分割予定ラインを検出してアライメントを行うアライメントステップと、該アライメントステップを実施した後に、該積層ウェーハの該シリコン基板側から第１切削ブレードを該樹脂の途中まで切り込み、該シリコン基板を該分割予定ラインに沿って分割する第１切削ステップと、該第１切削ステップを実施した後に、該第１切削ステップで切削した溝に沿って、第２切削ブレードを該保護テープの途中まで切り込み、該ガラス基板を該分割予定ラインに沿って分割する第２切削ステップと、を備える。
この構成によれば、積層ウェーハのシリコン基板の裏面を覆う不透過層のうち、デバイスが形成されていない外周余剰領域が除去されてシリコン基板が部分的に露出される。この露出したシリコン基板に赤外線カメラを位置づけることで、シリコン基板を透過した赤外線によってシリコン基板の表面側の分割予定ラインが検出されてアライメントが実施される。また、シリコン基板の裏面の不透過層側から切り込まれるため、バリが生じ難くなると共に裏面チッピングが生じ難くなっている。よって、不透過層が形成された積層ウェーハを分割予定ラインに沿って良好に分割することができる。
本発明によれば、シリコン基板の裏面の不透過層のうち外周余剰領域を除去してアライメントを可能にし、シリコン基板の裏面の不透過層側から切り込むことで、不透過層に起因した不具合を解消しつつ積層ウェーハを良好に分割することができる。
本実施の形態の積層ウェーハの分解斜視図である。 比較例の積層ウェーハの加工方法の説明図である。 本実施の形態の載置ステップの一例を示す図である。 本実施の形態の外周余剰領域シリコン基板露出ステップの一例を示す図である。 本実施の形態のアライメントステップの一例を示す図である。 本実施の形態の第１切削ステップの一例を示す図である。 本実施の形態の第２切削ステップの一例を示す図である。
以下、添付図面を参照して、本実施の形態の積層ウェーハの加工方法について説明する。先ず、加工対象となる積層ウェーハについて説明する。図１は、本実施の形態の積層ウェーハの分解斜視図である。図２は、比較例の積層ウェーハの加工方法の説明図である。
図１に示すように、積層ウェーハＷは、シリコン基板Ｗ１の表面１１側にガラス基板Ｗ２を透明な樹脂１３（図３参照）で接着して形成されている。シリコン基板Ｗ１の表面１１には、複数の分割予定ラインＬが格子状に配置され、分割予定ラインＬによって区画された複数のデバイスＤが形成されている。シリコン基板Ｗ１の表面１１は、デバイスＤが形成されたデバイス領域Ａ１と、デバイス領域Ａ１の周囲でデバイスＤが形成されていない外周余剰領域Ａ２とに分かれている。また、シリコン基板Ｗ１の裏面１２には、金属層や梨地面等のように赤外線を通し難い不透過層１４が形成されている。
図２Ａの比較例に示すように、通常、このように構成された積層ウェーハＷは、シリコン基板Ｗ１の裏面１２が不透過層１４で覆われているため、ガラス基板Ｗ２側から分割予定ラインＬ（図１参照）に沿って加工される。この方法では、積層ウェーハＷのガラス基板Ｗ２側を上方に向けた状態で、リングフレームＦに貼着された保護テープＴに積層ウェーハＷのシリコン基板Ｗ１側が貼着される。また、ガラス基板Ｗ２用の切削ブレード３９が超音波振動されることで、ガラス基板Ｗ２とシリコン基板Ｗ１が切削ブレード３９で分割予定ラインＬに沿って一緒に超音波切削される。
ところで、積層ウェーハＷは切削ブレード３９によってダウンカットされているため、シリコン基板Ｗ１の裏面１２の不透過層１４が悪化し易くなっている。このため、超音波切削によって切削ブレード３９に対するシリコン基板Ｗ１の切削抵抗が低下されているが、シリコン基板Ｗ１の不透過層１４のバリやチッピング等を抑えることができない。超音波切削でガラス基板Ｗ２とシリコン基板Ｗ１を一度に加工する代わりに、ガラス基板Ｗ２とシリコン基板Ｗ１とを個別に加工することも考えられるが、このように２段階に分けたステップカットであっても不透過層１４の悪化を防止できない。
例えば、図２Ｂの図示左側に示すように、シリコン基板Ｗ１の裏面１２に不透過層１４として金属膜１５が形成されていると、シリコン基板Ｗ１の金属膜１５の切削によって分割後のチップに金属バリ１６が発生する。金属バリ１６によってチップが不良になると共に、金属バリ１６が保護テープＴに食い込んでチップが剥離できなくなる。また、図２Ｂの図示右側に示すように、シリコン基板Ｗ１の裏面１２に不透過層１４として梨地面１７が形成されていると、シリコン基板Ｗ１の梨地面１７と保護テープＴの貼着面積が減少して貼着力が弱くなり、シリコン基板Ｗ１の裏面チッピングが悪化してしまう。
また、特にシリコン基板Ｗ１が薄く（数十μｍ）形成されている場合には、シリコン基板Ｗ１に裏面チッピングが生じると共にクラックが伸長して、分割後のチップが破損してしまっていた。このように、シリコン基板Ｗ１の裏面１２に不透過層１４が形成される場合には、積層ウェーハＷをガラス基板Ｗ２側から切削すると分割後のチップが不良になり易くなる。一方で、積層ウェーハＷを表裏反転させてシリコン基板Ｗ１側から切削しようとすると、赤外線カメラによる撮像が不透過層１４によって遮られるため、分割予定ラインＬを検出することができず、アライメントを実施することができない。
そこで、本実施の形態の積層ウェーハＷの加工方法では、シリコン基板Ｗ１の裏面１２の不透過層１４のうち外周余剰領域Ａ２に相当する箇所を除去してアライメントを可能にし（図５参照）、シリコン基板Ｗ１の裏面１２側から分割予定ラインＬに沿って切削するようにしている（図６及び図７参照）。これにより、バリや裏面チッピングの発生を抑えて、積層ウェーハＷを分割予定ラインＬに沿って良好に分割することが可能になっている。なお、本実施の形態では、不透過層１４として金属膜１５や梨地面１７が形成された積層ウェーハＷを加工する構成にしたが、この構成に限定されない。本実施の形態の積層ウェーハＷの加工方法は、金属膜１５や梨地面１７以外の不透過層１４、すなわちシリコン基板Ｗ１の裏面１２で赤外線の透過量を減少させる不透過層１４が形成された積層ウェーハＷに対しても有効である。
以下、図３から図７を参照して、積層ウェーハの加工方法について詳細に説明する。図３は本実施の形態の載置ステップ、図４は本実施の形態の外周余剰領域シリコン基板露出ステップ、図５は本実施の形態のアライメントステップ、図６は本実施の形態の第１切削ステップ、図７は本実施の形態の第２切削ステップのそれぞれ一例を示す図である。
図３に示すように、切削装置の稼働前に載置ステップが実施される。載置ステップでは、リングフレームＦに支持された積層ウェーハＷがトリミング用の切削装置（不図示）に搬入される。積層ウェーハＷは、リングフレームＦに貼着された保護テープＴが積層ウェーハＷのガラス基板Ｗ２に貼着され、保護テープＴを介してガラス基板Ｗ２側が切削装置のチャックテーブル３１の上面に載置される。このとき、積層ウェーハＷの中心がチャックテーブル３１の回転軸に一致するようにして、積層ウェーハＷが保護テープＴを介してチャックテーブル３１に吸引保持される。
図４に示すように、載置ステップが実施された後に外周余剰領域シリコン基板露出ステップが実施される。外周余剰領域シリコン基板露出ステップでは、複数のデバイスＤ（図１参照）が形成されていない外周余剰領域Ａ２にトリミング用の切削ブレード３２が位置付けられ、切削ブレード３２によって不透過層１４が切り込まれる。続いて、切削ブレード３２に対してチャックテーブル３１が回転することで、外周余剰領域Ａ２から不透過層１４が除去されて積層ウェーハＷの外周に沿って段部２１が形成される。不透過層１４が部分的に除去されることでシリコン基板Ｗ１が部分的に露出される。
この場合、トリミング用の切削ブレード３２としては、金属層等の不透過層１４で目詰まりせず、段部２１の表面粗さを出来る限り滑らかすることができるものが好ましい。また、トリミング用の切削ブレード３２の先端形状が平坦であるため、不透過層１４を除去した段部底面２２が平坦に形成されている。このように、シリコン基板Ｗ１の裏面１２側からデバイス領域Ａ１の不透過層１４を残して、外周余剰領域Ａ２の不透過層１４が全周に亘って除去されて、アライメントステップにおける赤外線カメラ３６（図５参照）による赤外線の透過領域が形成されている。
図５Ａに示すように、外周余剰領域シリコン基板露出ステップが実施された後にアライメントステップが実施される。アライメントステップでは、トリミング用の切削装置から分割用の切削装置（不図示）に積層ウェーハＷが搬入されて、シリコン基板Ｗ１側を上方に向けた状態で保護テープＴを介してガラス基板Ｗ２側がチャックテーブル３５の上面に保持される。外周余剰領域Ａ２の露出したシリコン基板Ｗ１の上方に赤外線カメラ３６が位置付けられて、シリコン基板Ｗ１の段部２１が撮像される。このとき、赤外線カメラ３６からシリコン基板Ｗ１の段部２１に向けて赤外線が照射され、シリコン基板Ｗ１を透過して表面１１で反射した反射光が赤外線カメラ３６に取り込まれることで撮像画像が生成される。
図５Ｂに示すように、分割予定ラインＬはシリコン基板Ｗ１の表面全体を横切るように延在しているため、不透過層１４が除去された段部２１の真下の分割予定ラインＬが撮像される。このとき、段部底面２２が平坦かつ滑らかに形成されているため、段部底面２２での赤外線の散乱が抑えられた状態でシリコン基板Ｗ１を透過して表面１１（図５Ａ参照）側の分割予定ラインＬが検出される。この分割予定ラインＬの撮像画像に基づいて、シリコン基板Ｗ１用の第１切削ブレード３７の幅方向の中心位置が分割予定ラインＬの幅方向の中心位置に位置づけられるようにアライメントが実施される。
図６に示すように、アライメントステップが実施された後に第１切削ステップが実施される。第１切削ステップでは、シリコン基板Ｗ１用の第１切削ブレード３７によって積層ウェーハＷの上段のシリコン基板Ｗ１が分割される。第１切削ブレード３７としては、シリコン切削に適したブレードが選択され、例えば、砥粒の粒径が細かい電鋳ブレードが使用される。積層ウェーハＷの径方向外側で第１切削ブレード３７が分割予定ラインＬ（図１参照）に位置けられると、シリコン基板Ｗ１の下方の樹脂１３の途中まで切り込み可能な深さに第１切削ブレード３７が降ろされ、この第１切削ブレード３７に対してチャックテーブル３５が切削送りされる。
これにより、第１切削ブレード３７で積層ウェーハＷのシリコン基板Ｗ１側から樹脂１３の途中まで切り込まれ、分割予定ラインＬ（図５Ｂ参照）に沿ってシリコン基板Ｗ１が分割される。この切削送りが繰り返されることで、シリコン基板Ｗ１が全ての分割予定ラインＬに沿って切削され、積層ウェーハＷの上段のシリコン基板Ｗ１に格子状の溝２３が形成される。また、第１切削ブレード３７がガラス基板Ｗ２を切り込まずにシリコン基板Ｗ１だけを分割するため、第１切削ブレード３７に目潰れ等が生じ難くなってシリコン基板Ｗ１に対する切削性能の低下が抑えられている。
また、積層ウェーハＷが第１切削ブレード３７で不透過層１４側からダウンカットで切り込まれるため、不透過層１４を切削することに起因した不具合を抑えることができる。すなわち、不透過層１４が金属膜であっても、不透過層１４の真下のシリコン基板Ｗ１によって金属膜の変形が抑えられて金属バリが生じ難くなっている。また、不透過層１４が梨地面であっても、梨地面が積層ウェーハＷの上面に位置しているため、積層ウェーハＷの下面に梨地面が位置する場合のようにチッピングが悪化することがない。このように、シリコン基板Ｗ１に不透過層１４が形成されていても、金属バリやチッピング等の不良要因が抑えられる。
図７に示すように、第１切削ステップが実施された後に第２切削ステップが実施される。第２切削ステップでは、ガラス基板Ｗ２用の第２切削ブレード３８によって積層ウェーハＷの下段のガラス基板Ｗ２が分割される。第２切削ブレード３８としては、ガラス切削に適したブレードが選択され、例えば、第１切削ブレード３７（図６参照）よりも砥粒の粒径が粗く、且つ幅が狭いレジンブレードが使用される。積層ウェーハＷの径方向外側で第２切削ブレード３８がシリコン基板Ｗ１上の溝２３に位置付けられると、ガラス基板Ｗ２の下方の保護テープＴの途中まで切り込み可能な深さに第２切削ブレード３８が降ろされ、この第２切削ブレード３８に対してチャックテーブル３５が切削送りされる。
これにより、第２切削ブレード３８で積層ウェーハＷが保護テープＴの途中まで切り込まれ、シリコン基板Ｗ１の溝２３（分割予定ラインＬ）に沿ってガラス基板Ｗ２が分割される。この切削送りが繰り返されることで、ガラス基板Ｗ２が全ての分割予定ラインＬに沿って切削され、積層ウェーハＷが個々のチップに分割される。また、第２切削ブレード３８が第１切削ブレード３７よりも幅狭に形成されているため、シリコン基板Ｗ１を粒径の粗い第２切削ブレード３８で傷付けることなくガラス基板Ｗ２だけを良好に切削することが可能になっている。
以上のように、本実施の形態の積層ウェーハＷの加工方法によれば、積層ウェーハＷのシリコン基板Ｗ１の裏面１２を覆う不透過層１４のうち、デバイスＤが形成されていない外周余剰領域Ａ２が除去されてシリコン基板Ｗ１が部分的に露出される。この露出したシリコン基板Ｗ１に赤外線カメラ３６を位置づけることで、シリコン基板Ｗ１を透過した赤外線によってシリコン基板Ｗ１の表面１１側の分割予定ラインＬが検出されてアライメントが実施される。また、シリコン基板Ｗ１の裏面１２の不透過層１４側から切り込まれるため、バリが生じ難くなると共に裏面チッピングが生じ難くなっている。よって、不透過層１４が形成された積層ウェーハＷを分割予定ラインＬに沿って良好に分割することができる。
なお、本実施の形態では、載置ステップ、外周余剰領域シリコン基板露出ステップをトリミング用の切削装置で実施し、アライメントステップ、第１切削ステップ、第２切削ステップを分割用の切削装置で実施する構成にしたが、この構成に限定されない。載置ステップ、外周余剰領域シリコン基板露出ステップ、アライメントステップ、第１切削ステップ、第２切削ステップを全て同じ切削装置で実施してもよい。
また、本実施の形態及び変形例を説明したが、本発明の他の実施の形態として、上記実施の形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。
また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施形態をカバーしている。
また、本実施の形態では、シリコン基板にガラス基板を積層した積層ウェーハを加工する構成について説明したが、不透過層に起因した不具合を解消しつつ積層ウェーハを良好に分割することができる他の積層ウェーハの加工方法に適用することも可能である。
以上説明したように、本発明は、不透過層が形成された積層ウェーハを良好に分割することができるという効果を有し、特に、薄い厚みのシリコン基板にガラス基板を貼着した積層ウェーハを切削する積層ウェーハの加工方法に有用である。
１１ シリコン基板の表面
１２ シリコン基板の裏面
１３ 樹脂
１４ 不透過層
１５ 金属膜（不透過層）
１７ 梨地面（不透過層）
２３ シリコン基板の溝
３２ トリミング用の切削ブレード
３６ 赤外線カメラ
３７ シリコン基板用の第１切削ブレード
３８ ガラス基板用の第２切削ブレード
Ａ１ デバイス領域
Ａ２ 外周余剰領域
Ｄ デバイス
Ｌ 分割予定ライン
Ｔ 保護テープ
Ｗ 積層ウェーハ
Ｗ１ シリコン基板
Ｗ２ ガラス基板

Claims (1)

  1. シリコン基板の表面に複数の分割予定ラインによって区画されたデバイスが複数形成されたシリコン基板の該表面側に樹脂でガラス基板が接着された積層ウェーハの加工方法であって、
    シリコン基板の裏面には赤外線が透過しにくい不透過層が形成され、
    該ガラス基板側に保護テープが貼着された積層ウェーハの該保護テープを介して該ガラス基板側を切削装置のチャックテーブル上面に載置する載置ステップと、
    該載置ステップを実施した後に、該切削装置の切削ブレードで該複数のデバイスが形成されていない外周余剰領域の該不透過層を切削して除去しシリコン基板を露出させる外周余剰領域シリコン基板露出ステップと、
    該外周余剰領域シリコン基板露出ステップを実施した後に、該外周余剰領域の露出したシリコン基板上に赤外線カメラを位置づけて該シリコン基板を透過して該表面側の分割予定ラインを検出してアライメントを行うアライメントステップと、
    該アライメントステップを実施した後に、該積層ウェーハの該シリコン基板側から第１切削ブレードを該樹脂の途中まで切り込み、該シリコン基板を該分割予定ラインに沿って分割する第１切削ステップと、
    該第１切削ステップを実施した後に、該第１切削ステップで切削した溝に沿って、第２切削ブレードを該保護テープの途中まで切り込み、該ガラス基板を該分割予定ラインに沿って分割する第２切削ステップと、
    を備える積層ウェーハの加工方法。
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