JP2018074123A - ウエーハの加工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】表面が複数の分割予定ラインによって複数のデバイスに区画されたウエーハを、デバイスの品質を低下させることなく個々のデバイスに効率よく分割することができるウエーハの加工方法を提供する。
【解決手段】ウエーハ10の表面10aに保護部材(保護テープ)を配設する保護部材配設工程と、裏面10bを研削して薄化する裏面研削工程と、から、保護部材を剥離して表面に粘着テープTを貼着すると共に開口部を有するフレームFで粘着テープの外周を貼着して支持するフレーム支持工程と、裏面から分割予定ラインに対応して切削ブレードを位置付けて表面に至らない切削溝を形成する切削溝形成工程と、裏面から切削溝100に沿ってレーザー光線を照射して分割予定ラインを完全に切断する切断工程と、ウェーハから個々のデバイスをピックアップするピックアップ工程と、から少なくとも構成される。
【選択図】図6
【解決手段】ウエーハ10の表面10aに保護部材(保護テープ)を配設する保護部材配設工程と、裏面10bを研削して薄化する裏面研削工程と、から、保護部材を剥離して表面に粘着テープTを貼着すると共に開口部を有するフレームFで粘着テープの外周を貼着して支持するフレーム支持工程と、裏面から分割予定ラインに対応して切削ブレードを位置付けて表面に至らない切削溝を形成する切削溝形成工程と、裏面から切削溝100に沿ってレーザー光線を照射して分割予定ラインを完全に切断する切断工程と、ウェーハから個々のデバイスをピックアップするピックアップ工程と、から少なくとも構成される。
【選択図】図6
Description
本発明は、複数の分割予定ラインによって複数のデバイスに区画されたウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法に関する。
IC、LSI等の複数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エーハは、切削ブレードを備えたダイシング装置によって個々のデバイスに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
近年、デバイスの高速化を図るためにシリコンウエーハ等の半導体基板の表面に低誘電率絶縁膜、所謂Low−k膜を複数形成し、IC、LSIとなる機能層を形成することが知られている。ここで、Low−k膜はウエーハの表面側全体に形成されることから、分割予定ライン上にも積層され、これを切削ブレードで切断するとLow−k膜が雲母のように剥離し、デバイスの品質を低下させるという問題がある。
そこで、ウエーハの表面側からレーザー光線を照射して分割予定ラインに沿ってLow−k膜を除去し、その除去した領域に切削ブレードを位置付けてダイシングすることにより個々のデバイスに分割する方法が提案され実用に供されている(例えば、特許文献1を参照。)。
上記した特許文献1に記載の加工方法によれば、Low−k膜を直接ダイシングによって除去する場合に生じる問題は解消されるものの、切削ブレードがLow−k膜に触れないように切削ブレードの幅を超えてLow−k膜をストリート上から除去するために、少なくとも2条のレーザー加工溝を分割予定ラインに形成する必要があり、生産性が悪いという問題がある。
さらに、上記した特許文献1に記載された加工方法が実施される中で、例えば、以下のような問題があることが判明した。
(1)レーザー光線をウエーハの表面側に照射してLow−k膜を除去するレーザーグルービングを実施しても、Low−k膜の除去が不十分であると、その後実施されるダイシング時の切削ブレードのずれやたおれが発生することがあり、該切削ブレードが偏摩耗することがある。
(2)ウエーハの表面側からレーザーグルービングを行うと、所謂デブリが飛散してデバイスの品質を低下させることから、それを防止すべく別途保護膜を塗布する必要が生じ、生産性を低下させる。
(3)レーザー光線を複数照射することで、ウエーハに熱歪が残留し、デバイスの抗折強度の低下を招く虞がある。
(4)切削ブレードの幅を超えるように、幅広にレーザー加工溝を形成するため、幅の広いストリートが必要になり、デバイスを形成するための領域が圧迫され、デバイスの取り個数が減少する。
(5)Low−k膜の上面に、外界の水分や金属イオンから内部を保護するためのパシベーション(SiN、SiO2)膜があり、ウエーハの表面側からレーザー光線を照射すると、該パシベーション膜を透過してLow−k膜が加工されることになり、Low−k膜において発生した熱の逃げ場がなく、Low−k膜が剥離する等、横方向に加工が広がって(「アンダーカット」とも呼ばれる。)しまい、デバイスの品質を低下させる要因となる。
(1)レーザー光線をウエーハの表面側に照射してLow−k膜を除去するレーザーグルービングを実施しても、Low−k膜の除去が不十分であると、その後実施されるダイシング時の切削ブレードのずれやたおれが発生することがあり、該切削ブレードが偏摩耗することがある。
(2)ウエーハの表面側からレーザーグルービングを行うと、所謂デブリが飛散してデバイスの品質を低下させることから、それを防止すべく別途保護膜を塗布する必要が生じ、生産性を低下させる。
(3)レーザー光線を複数照射することで、ウエーハに熱歪が残留し、デバイスの抗折強度の低下を招く虞がある。
(4)切削ブレードの幅を超えるように、幅広にレーザー加工溝を形成するため、幅の広いストリートが必要になり、デバイスを形成するための領域が圧迫され、デバイスの取り個数が減少する。
(5)Low−k膜の上面に、外界の水分や金属イオンから内部を保護するためのパシベーション(SiN、SiO2)膜があり、ウエーハの表面側からレーザー光線を照射すると、該パシベーション膜を透過してLow−k膜が加工されることになり、Low−k膜において発生した熱の逃げ場がなく、Low−k膜が剥離する等、横方向に加工が広がって(「アンダーカット」とも呼ばれる。)しまい、デバイスの品質を低下させる要因となる。
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、ウエーハの表面に絶縁膜が複数積層されて機能層が形成されると共に、複数の分割予定ラインによって複数のデバイスに区画されたウエーハを、デバイスの品質を低下させることなく個々のデバイスに効率よく分割することができるウエーハの加工方法を提供することにある。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法であって、ウエーハの表面に保護部材を配設する保護部材配設工程と、該ウエーハの裏面を研削して薄化する裏面研削工程と、該ウエーハの表面から該保護部材を剥離して該ウエーハの表面に粘着テープを貼着すると共に該ウエーハを収容する開口部を有するフレームで該粘着テープの外周を貼着して該粘着テープを介して該フレームで支持するフレーム支持工程と、該ウエーハの裏面から分割予定ラインに対応して切削ブレードを位置付けて表面に至らない切削溝を形成する切削溝形成工程と、該ウエーハの裏面から該切削溝に沿ってレーザー光線を照射して該分割予定ラインを完全に切断する切断工程と、該フレームで支持された該粘着テープから個々のデバイスをピックアップするピックアップ工程と、から少なくとも構成されるウエーハの加工方法が提供される。
本発明のウエーハの加工方法は、ウエーハの表面に保護部材を配設する保護部材配設工程と、該ウエーハの裏面を研削して薄化する裏面研削工程と、該ウエーハの表面から該保護部材を剥離して該ウエーハの表面に粘着テープを貼着すると共に該ウエーハを収容する開口部を有するフレームで該粘着テープの外周を貼着して該粘着テープを介して該フレームで支持するフレーム支持工程と、該ウエーハの裏面から分割予定ラインに対応して切削ブレードを位置付けて表面に至らない切削溝を形成する切削溝形成工程と、該ウエーハの裏面から該切削溝に沿ってレーザー光線を照射して該分割予定ラインを完全に切断する切断工程と、該フレームで支持された該粘着テープから個々のデバイスをピックアップするピックアップ工程と、から少なくとも構成されていることにより、ウエーハの表面に複数のレーザー加工溝を形成する必要がなく、生産性が向上すると共に、上述したような問題点が解決される。さらに、デバイスの裏面側からピックアップ用のコレットを作用させて粘着テープから分割後の個々のデバイスをピックアップした後、そのままデバイスの表面側を配線基板にボンディングすることが可能であり、さらに生産性を向上させることができる。
以下、本発明によるウエーハの加工方法の実施形態について添付図面を参照して、詳細に説明する。
先ず、本発明に基づくウエーハの加工方法を実施するためには、図1に示すようにウエーハ10の表面10aを保護するための保護部材としての保護テープ16を貼着する(保護部材配設工程)。ウエーハ10は、例えば厚さが700μmのシリコンの基板からなっており、表面10aに複数の分割予定ライン12が格子状に形成されているとともに、該複数の分割予定ライン12によって区画された複数の領域にIC、LSI等のデバイス14が形成されている。なお、保護テープ16としては、ポリ塩化ビニル(PVC)からなるシート状基材の表面にアクリル樹脂系の糊が塗布されているものを使用することができる。しかし、保護テープ16は、これに限定されず、次工程で実施される裏面研削工程時にウエーハ10の表面10aを保護することが可能な周知の部材であればいずれの部材も選択することができる。
先ず、本発明に基づくウエーハの加工方法を実施するためには、図1に示すようにウエーハ10の表面10aを保護するための保護部材としての保護テープ16を貼着する(保護部材配設工程)。ウエーハ10は、例えば厚さが700μmのシリコンの基板からなっており、表面10aに複数の分割予定ライン12が格子状に形成されているとともに、該複数の分割予定ライン12によって区画された複数の領域にIC、LSI等のデバイス14が形成されている。なお、保護テープ16としては、ポリ塩化ビニル(PVC)からなるシート状基材の表面にアクリル樹脂系の糊が塗布されているものを使用することができる。しかし、保護テープ16は、これに限定されず、次工程で実施される裏面研削工程時にウエーハ10の表面10aを保護することが可能な周知の部材であればいずれの部材も選択することができる。
該保護部材配設工程を実施したならば、次に裏面研削工程を実施する。該裏面研削工程では図2に示すように、保護テープ16が貼着された表面10a側を下方に、被研削面となる裏面10b側を上方に向くようにして研削装置(全体図は省略する。)の研削手段20に備えられた第1のチャックテーブル21上に載置する。第1のチャックテーブル21は、図示しない回転駆動機構により回転可能に構成され、その保持面は多孔性材料からなり、図示しない吸引手段に接続され、後述する研削工程時にウエーハ10が第1のチャックテーブル21上で位置ずれ等しないようにウエーハ10を強固に吸引保持する。
研削手段20は、第1のチャックテーブル21上に載置されたウエーハ10を研削して薄化するための構成を備えており、図示しない回転駆動機構により回転させられる回転スピンドル22と、該回転スピンドル22の下端に装着されたマウンター23と、該マウンター23の下面に取り付けられた研削ホイール24とを備え、研削ホイール24の下面には複数の研削砥石25が環状に配設されている。
ウエーハ10を第1のチャックテーブル21上に吸引保持したならば、第1のチャックテーブル21を図2において矢印21aで示す方向に例えば300rpmで回転させつつ研削ホイール24を図2において矢印22aで示す方向に、例えば6000rpmで回転させる。そして、研削砥石25をウエーハ10の裏面10bに接触させ、研削ホイール24を、例えば1μm/秒の研削送り速度で下方、すなわち、第1のチャックテーブル21に対し垂直な方向に研削送りする。この際、図示しない接触式の測定ゲージによりウエーハの厚みを測定しながら研削を進めることができ、ウエーハ10の裏面10bが研削されてシリコンウエーハ10を所定の厚さ例えば200μmとして、該裏面研削工程が完了する。
該裏面研削工程が完了したならば、次にフレーム支持工程を実施する。フレーム支持工程では、先ず図3に示すように、裏面研削工程が完了したウエーハ10の表面10a側から保護テープ16を剥離する。そして、図4(a)に示すように、保護テープ16を剥離したウエーハ10の表面10a側に粘着テープTを貼着すると共に、ウエーハ10を収容する開口部を有するフレームFに粘着テープTの外周を貼着し、粘着テープTを介してフレームFでウエーハ10を支持する。これによりウエーハ10は、ウエーハ10の表面10a側が粘着テープTを介してフレームFで支持されている状態になる。このようにしてウエーハ10が、フレームFにより支持されている状態となったならば、図4(b)に示すようにウエーハ10の裏面10b側を上方に露出させて、フレーム支持工程が完了する。
裏面研削工程が完了し、フレーム支持工程が施されたウエーハ10は、図5(a)に示す切削手段30に搬送され、切削手段30に配設された図示しないチャックテーブルの保持面上に粘着テープTが貼着された表面10a側を下方にして載置される。この切削手段30においても、該チャックテーブルの外周を囲むように例えば4箇所にフレームFを把持するクランプを設けてもよく、該クランプでフレームFを保持すると共に、該チャックテーブルのウエーハ10の保持面よりもフレームFが低い位置になるように引き下げる機能を持つように構成してもよい。
該切削手段30は、回転スピンドル32の先端部に固定された切削ブレード33を保持するスピンドルハウジング34を備えている。切削手段30により切削溝を形成する加工を実施するに際しては、裏面10bから赤外線を照射することによりウエーハ10を透過して表面10a側を撮像できる図示しない撮像手段を用いてウエーハ10の分割予定ライン12と切削ブレード33との位置合わせを行うアライメントを実施する。該アライメントを実施したならば、該アライメントにより得られた位置情報に基づき高速回転させられた切削ブレード33を下降させて、切削手段30のチャックテーブルに吸引保持されたウエーハ10の分割予定ライン12に沿って切り込ませ、該チャックテーブルと切削ブレード33とを加工送り方向(矢印Xで示す方向。)に相対移動させる。これにより、切削部分の拡大断面図として示す図5(b)に示すような分割予定ライン12に沿った切削溝100を該ウエーハ10の裏面10b側から表面10aに至らない深さ、及び所定の溝幅(例えば30μm)で形成する。なお、表面10a側には、図に示すようにLow−k膜10cが形成されており、該切削溝100は、表面10aに至らない、即ちLow−k膜10cに至らない深さで切削される。該チャックテーブルは、回転自在に構成されており、該チャックテーブルを回転させることで切削ブレード33に対するウエーハ10の方向を自在に変更することができる。これによりウエーハ10の全ての分割予定ライン12に対応して裏面10b側から上記切削溝100を形成することができ、切削溝形成工程が完了すると図5(c)に示す状態となる。
該切削溝形成工程が完了したならば、分割予定ライン12を完全に切断する切断工程を実施する。該切削溝形成工程が実施されたウエーハ10は、図6(a)に示すレーザー加工手段40を備えたレーザー加工装置(全体図は省略する。)に搬送され、レーザー加工手段40の図示しないチャックテーブルの保持面上に、粘着テープTが貼着された表面10a側を下方にして載置される。レーザー加工手段40においても、該チャックテーブルの外周を囲むように例えば4箇所にフレームFを把持するクランプを設けてもよく、該クランプでフレームFを保持するように構成してもよい。
該チャックテーブルに載置されたウエーハ10に対しレーザー加工を実施するに際し、図示しない撮像手段を用いて該チャックテーブルに吸引保持されたウエーハ10の分割予定ライン12とレーザー光線照射手段42との位置合わせを行うアライメントを実施する。アライメントを実施したならば、アライメントにより得られた位置情報に基づき、該チャックテーブル上に吸引保持されたウエーハ10の裏面10b側から分割予定ライン12に沿ってレーザー光線を照射すると共に、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段42とを加工送り方向(矢印Xで示す方向。)に相対移動させる。これにより、図6(b)に拡大断面図として示すように、切削溝100の底部、すなわち、Low−k膜10cが形成されたウエーハ10の表面10a側に、分割予定ライン12に沿ってLow−k膜10cと共にウエーハ10を完全に切断する切断部102が形成される。該チャックテーブルは図示しない位置変更手段によりレーザー光線照射手段42に対する相対的な位置を自在に変更可能に構成されており、該位置変更手段を作動させることによりウエーハ10の全ての分割予定ライン12に沿って切断部102を形成することで、該切断工程が完了する。
なお、本実施形態の切断工程において実施されるレーザー加工条件は、例えば以下のように設定されている。
光源 :YAGパルスレーザー
波長 :355nm(YAGレーザーの第3高調波)
出力 :3.0W
繰り返し周波数 :20kHz
送り速度 :100mm/秒
波長 :355nm(YAGレーザーの第3高調波)
出力 :3.0W
繰り返し周波数 :20kHz
送り速度 :100mm/秒
該切断工程を実施したならば、ピックアップ工程を実施する。本発明に基づいて構成されたウエーハの加工方法においては、切断工程を終え分割予定ライン12に沿って切断部102が形成されたウエーハ10は、既に粘着テープTを介してフレームFによって支持されており、そのままピックアップ工程を実施することができる状態となっている。該ピックアップ工程は、図7にその一部を示すピックアップ手段50にて実施されるものであり、該ピックアップ手段50は、フレーム保持部材51と、その上面部にフレームFを載置して上記フレームFを保持するクランプ52と、該クランプ52により保持されたフレームFに装着されたウエーハ10を拡張するための少なくとも上方が開口した円筒形状からなる拡張ドラム53とを備えている。フレーム保持部材51は、拡張ドラム53を囲むように設置された複数のエアシリンダ54aと、エアシリンダ54aから延びるピストンロッド54bとから構成される支持手段54により昇降可能に支持されている。
該拡張ドラム53は、フレームFの内径よりも小さく、フレームFに装着された粘着テープTに貼着されるウエーハ10の外径よりも大きく設定されている。ここで、図7に示すように、ピックアップ装置50は、フレーム保持部材51と、拡張ドラム53の上面部が略同一の高さになる位置(点線で示す。)と、支持手段54の作用によりフレーム保持部材51が下降させられ、拡張ドラム53の上端部が、フレーム保持部材51の上端部よりも高くなる位置(実線で示す。)とすることができる。
上記フレーム保持部材51を下降させて、拡張ドラム53の上端を、点線で示す位置から、実線で示すフレーム保持部材51よりも高い位置となるように相対的に変化させると、フレームFに装着された粘着テープTは拡張ドラム53の上端縁に押されて拡張させられる。この結果、粘着テープTに貼着されているウエーハ10には放射状に引張力が作用するため、上述した切断工程において分割予定ライン12に沿って形成された切断部102に沿って個々のデバイス14同士が離反する。そして、個々のデバイス14同士の間隔が広げられた状態で、ピックアップコレット55を作動させて間隔が広げられた状態のデバイス14を裏面側から吸着しピックアップする。そして、ピックアップしたデバイス14の表面側を配線基板にボンディングするボンディング工程に搬送する。以上により、ピックアップ工程が終了し、本発明によるウエーハの加工方法が完了する。
本発明は、上述した実施形態からも理解されるように、種々の作用効果を奏することができる。
例えば、ウエーハの裏面側から切削溝を形成すると共に、裏面側からレーザー光線を照射して分割予定ラインを完全に切断するようにしているので、切削溝を形成する際にはレーザー加工による加工溝がないため、切削ブレードのずれや倒れが回避され、切削ブレードが偏摩耗することを防止することができる。
例えば、ウエーハの裏面側から切削溝を形成すると共に、裏面側からレーザー光線を照射して分割予定ラインを完全に切断するようにしているので、切削溝を形成する際にはレーザー加工による加工溝がないため、切削ブレードのずれや倒れが回避され、切削ブレードが偏摩耗することを防止することができる。
また、ウエーハの裏面側から前工程で形成された切削溝に沿ってレーザー光線を照射することにより分割予定ラインを完全に切断するようにしているので、デブリがデバイスの表面側に付着することがなく、保護膜等を形成する必要がない。また、切削ブレードの幅に対応する幅広のレーザー加工溝を形成する必要がないため、レーザー光線を複数照射することによって熱歪が残留しデバイスの抗折強度が低下する等の問題が発生することを回避することができる。
さらに、ウエーハの裏面側から切削ブレードにより切削溝を形成した後、該切削溝に沿ってレーザー光線を照射して完全に切断する切断工程を実施するため、分割予定ラインの幅を大きくする必要がなく、幅の広い分割予定ラインによって取得できるデバイスの個数が減る等の問題がない。特に、レーザー光線の照射は裏面側から実施され、切削溝が形成された際の残余の部分をレーザー加工により切断されるのみであるため、表面側からレーザー光線を照射してウエーハを切断する場合のように、パシベーション膜を透過してレーザー加工されることによって熱の逃げ場が失われ、アンダーカットが生じる等の問題も回避される。
そして、本発明では、切削溝形成工程を実施する前に、ウエーハ10の表面10a側から保護テープを剥離すると共に、粘着テープTを介してフレームFで保持するフレーム支持工程を実施することにより、切削溝形成工程からピックアップ工程に至るまで、別途の保護テープ等を用いる必要がなく、粘着テープTを介してフレームFに支持された状態として個々のデバイス14に切断し、その状態でピックアップ工程が実施可能になる。よって、デバイス14を粘着テープTからピックアップし、そのままデバイスの表面側を配線基板にボンディングする作業が効率よく、且つ容易に実現される。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、種々の変形例が想定される。例えば、上述した実施形態では、裏面研削工程、切削溝形成工程、切断工程を実施する際に、ウエーハ10を、各工程が実施される研削手段20、切削手段30、レーザー加工手段40の各手段にそれぞれ配設されたチャックテーブルに搬送して保持し各加工を実施したが、上記各手段を集約して加工装置を構成し、一つのチャックテーブルにウエーハ10を保持し、該チャックテーブルを各手段に移動させることで加工を実施するようにしてもよい。そのように構成すれば、ウエーハ10を装置間で搬送しチャックテーブルを載せ替える必要がない。
10:ウエーハ
12:分割予定ライン
14:デバイス
20:研削装置
22:回転スピンドル
23:マウンター
24:研削ホイール
25:研削砥石
30:切削手段
32:回転スピンドル
33:切削ブレード
40:レーザー加工手段
42:レーザー光線照射手段
50:ピックアップ手段
100:切削溝
102:切断部
T:粘着テープ
F:フレーム
12:分割予定ライン
14:デバイス
20:研削装置
22:回転スピンドル
23:マウンター
24:研削ホイール
25:研削砥石
30:切削手段
32:回転スピンドル
33:切削ブレード
40:レーザー加工手段
42:レーザー光線照射手段
50:ピックアップ手段
100:切削溝
102:切断部
T:粘着テープ
F:フレーム
Claims (1)
- 複数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エーハを個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法であって、
ウエーハの表面に保護部材を配設する保護部材配設工程と、
該ウエーハの裏面を研削して薄化する裏面研削工程と、
該ウエーハの表面から該保護部材を剥離して該ウエーハの表面に粘着テープを貼着すると共に該ウエーハを収容する開口部を有するフレームで該粘着テープの外周を貼着して該粘着テープを介して該フレームで支持するフレーム支持工程と、
該ウエーハの裏面から分割予定ラインに対応して切削ブレードを位置付けて表面に至らない切削溝を形成する切削溝形成工程と、
該ウエーハの裏面から該切削溝に沿ってレーザー光線を照射して該分割予定ラインを完全に切断する切断工程と、
該フレームで支持された該粘着テープから個々のデバイスをピックアップするピックアップ工程と、から少なくとも構成されるウエーハの加工方法。
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