JP2020009791A - ウエーハの加工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】表面に絶縁膜が積層され、複数のデバイスが形成されたウエーハを分割する際に、デバイスの品質を低下させることのない加工方法を提供する。【解決手段】ウエーハ10の表面に保護部材20を配設する保護部材配設工程と、保護部材側をチャックテーブルに保持し裏面10bから切削ブレードを位置付けて、表面に積層された絶縁膜12には至らない深さの切削溝100を形成する切削溝形成工程と、裏面に対しシリコンをエッチングする第一のエッチング液を塗布し、切削溝の底に残存するシリコンを除去し絶縁膜を露出するエッチング工程と、裏面側から絶縁膜をエッチングする第二のエッチング液E2を塗布し絶縁膜を除去して個々のデバイスに分割する分割工程と、フレームの開口部にウエーハを収容してウエーハの裏面とフレームとにダイシングテープを貼着すると共に保護部材を剥離するダイシングテープ貼着工程とから少なくとも構成される。【選択図】図4
Description
本発明は、表面に絶縁膜が積層され分割予定ラインによって区画された領域に複数のデバイスが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。
電気機器に利用される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Low−k膜と称される低誘電率の絶縁膜が複数積層されてIC、LSI等の回路が形成される。
上記した絶縁膜は、分割予定ラインにも積層されており、分割予定ラインを切削ブレードによって切断すると、切断部から絶縁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ことから、レーザー光線を分割予定ラインに沿って照射してグルービングによって絶縁膜を除去し、絶縁膜が除去されたレーザー加工溝に切削ブレードを位置付けてダイシングし、ウエーハを個々のデバイスに分割する技術が提案されて実用に供されている(たとえば、特許文献1を参照。)。
上記した特許文献1に記載された技術によれば、レーザー光線によって先に絶縁膜が除去されることから、ダイシングによって絶縁膜が剥離することによる分割後のデバイスの品質の低下が抑制される。しかし、ダイシングに先立って実施されるレーザー加工によって形成される加工溝の側面に、レーザー加工時に発生する溶融物(デブリ)が付着している場合があり、ダイシングの際に高速で回転する切削ブレードがこの溶融物に接触することによって該溶融物が弾かれ、突発的にデバイスの外周に欠け等を生じさせるという問題がある。さらに、レーザー加工によるグルービングによって絶縁膜の除去が不十分であった場合は、ダイシング時に切削ブレードのズレや倒れが発生して、デバイスに積層されている絶縁膜の品質を低下させる剥離が生じるという問題がある。
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、表面に絶縁膜が積層され分割予定ラインによって区画された領域に複数のデバイスが形成されたウエーハを個々のデバイスに分割する際に、デバイスの品質を低下させることのない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、シリコン基板の表面に絶縁膜が積層され分割予定ラインによって区画された領域に複数のデバイスが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、ウエーハの保護部材側をチャックテーブルに保持しウエーハの裏面から分割予定ラインに対応する領域に切削ブレードを位置付けて、表面に積層された絶縁膜には至らない深さの切削溝をウエーハの裏面に形成する切削溝形成工程と、ウエーハの裏面に対しシリコンをエッチングする第一のエッチング液を塗布し、切削溝の底に残存するシリコンを除去し絶縁膜を露出するエッチング工程と、ウエーハの裏面側から切削溝の底に露出した絶縁膜をエッチングする第二のエッチング液を塗布し切削溝の底に露出した絶縁膜を除去して個々のデバイスに分割する分割工程と、ウエーハを収容する開口部を有するフレームの該開口部にウエーハを収容してウエーハの裏面とフレームとにダイシングテープを貼着すると共にウエーハの表面から保護部材を剥離するダイシングテープ貼着工程と、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。
好ましくは、ダイシングテープ貼着工程の後、ダイシングテープを拡張しデバイスの間隔を広げる拡張工程と、ダイシングテープからデバイスをピックアップするピックアップ工程と、を含む。
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、ウエーハの保護部材側をチャックテーブルに保持しウエーハの裏面から分割予定ラインに対応する領域に切削ブレードを位置付けて、表面に積層された絶縁膜には至らない深さの切削溝をウエーハの裏面に形成する切削溝形成工程と、ウエーハの裏面に対しシリコンをエッチングする第一のエッチング液を塗布し、切削溝の底に残存するシリコンを除去し絶縁膜を露出するエッチング工程と、ウエーハの裏面側から切削溝の底に露出した絶縁膜をエッチングする第二のエッチング液を塗布し切削溝の底に露出した絶縁膜を除去して個々のデバイスに分割する分割工程と、ウエーハを収容する開口部を有するフレームの該開口部にウエーハを収容してウエーハの裏面とフレームとにダイシングテープを貼着すると共にウエーハの表面から保護部材を剥離するダイシングテープ貼着工程と、から少なくとも構成されることにより、シリコンの溶融物が切削ブレードに接触して飛散し、突発的にデバイスの外周を損傷する等の問題が生じない。さらに、切削溝の底に残存するシリコンを第一のエッチング液を塗布するエッチング工程により除去し、切削溝の底に露出した絶縁膜を第二のエッチング液を塗布してエッチングする分割工程により切断して個々のデバイスに分割するため、絶縁膜に対してレーザー光線を照射することに起因するシリコンの溶融物(デブリ)が発生せず、デバイスの側面を汚染せずデバイスの品質を低下させることがない。また、第一のエッチング液によりデバイスの裏面、及び側面がエッチングされる結果、切削溝形成工程が実施された際に生じた加工歪も除去され、個々に分割されるデバイスの抗折強度も向上する。そして、従来のように、レーザー加工溝を形成した後に分割予定ラインに沿って切削して分割する場合の切削ブレードのズレや倒れが生じて絶縁膜が剥離する等の問題も生じない。
以下、本発明に係る実施形態のウエーハの加工方法について、添付図面を参照しながら、詳細に説明する。
本実施形態のウエーハの加工方法を実施するに際し、図1に示すように、被加工物となるウエーハ10を用意する。ウエーハ10は、シリコン(Si)基板11の表面全体に低誘電率の絶縁膜(Low−k膜)12が積層され分割予定ライン14によって区画された領域に複数のデバイス16が形成されている。ウエーハ10において、絶縁膜12、デバイス16等が形成された側が表面10aであり、反対側が裏面10bである。絶縁膜12は分割予定ライン14にも積層されており、個々のデバイス16に分割する際には、シリコン基板11と共に絶縁膜12も切断する。
(保護部材配設工程)
上記したウエーハ10を用意したならば、図1に示すように、ウエーハ10の表面10aに、保護部材20を配設する。保護部材20は、ウエーハ10と略同形状のシート状の合成樹脂からなり、例えば、塩化ビニル(PVC)からなる。保護部材20をウエーハ10に配設する際には、保護部材20側に粘着層を形成し、ウエーハ10の表面10aに保護部材20を貼着することで、図中下段に示すように、ウエーハ10の表面10aが保護部材20によって保護された状態となる。以上により、保護部材配設工程が完了する。
上記したウエーハ10を用意したならば、図1に示すように、ウエーハ10の表面10aに、保護部材20を配設する。保護部材20は、ウエーハ10と略同形状のシート状の合成樹脂からなり、例えば、塩化ビニル(PVC)からなる。保護部材20をウエーハ10に配設する際には、保護部材20側に粘着層を形成し、ウエーハ10の表面10aに保護部材20を貼着することで、図中下段に示すように、ウエーハ10の表面10aが保護部材20によって保護された状態となる。以上により、保護部材配設工程が完了する。
(切削溝形成工程)
上記した保護部材配設工程が完了したならば、図2(a)に示すように、保護部材20側をダイシング装置30(一部のみを示す。)のチャックテーブル40の吸着チャック42上に載置する。これにより、チャックテーブル40に載置されるウエーハ10は、裏面10b側が上方になる。チャックテーブル40にウエーハ10を載置したならば、チャックテーブル40に接続された図示しない吸引手段を作動して、ウエーハ10を吸引保持する。
上記した保護部材配設工程が完了したならば、図2(a)に示すように、保護部材20側をダイシング装置30(一部のみを示す。)のチャックテーブル40の吸着チャック42上に載置する。これにより、チャックテーブル40に載置されるウエーハ10は、裏面10b側が上方になる。チャックテーブル40にウエーハ10を載置したならば、チャックテーブル40に接続された図示しない吸引手段を作動して、ウエーハ10を吸引保持する。
チャックテーブル40にウエーハ10を保持したならば、ダイシング装置30を用いて、ウエーハ10の裏面10b側から分割予定ライン14に沿って絶縁膜には至らない切削溝をウエーハの裏面に形成する切削溝形成工程を実施する。以下に、より具体的に説明する。
図2(b)に示すように、ダイシング装置30は、スピンドルユニット31を備えている。スピンドルユニット31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。スピンドルハウジング34には、切削ブレード33に隣接する位置に切削水供給手段35が配設されており、切削水を切削ブレード33によるウエーハ10の切削位置に向けて供給する。切削ブレード33によって切削を実施する前に、図示しないアライメント手段を用いて、切削ブレード33と、ウエーハ10の表面10a側に形成された分割予定ライン14との位置合わせ(アライメント)を行う。該アライメント手段には、少なくとも図示しない赤外線照射手段、及び赤外線撮像手段が備えられ、裏面10b側から表面10a側の分割予定ライン14を撮像、検出することが可能に構成されている。
該アライメント手段によるアライメントを実施したならば、高速回転させられる切削ブレード33を、チャックテーブル40に保持したウエーハ10の裏面10bから分割予定ライン14に対応する領域に位置付けて下降させて切り込ませ、ウエーハ10を切削ブレード33に対して矢印Xで示すX方向(加工送り方向)に移動させる。これにより、シリコン基板11を切削して切削溝100を形成する。この切削溝100は、ウエーハ10の一部拡大側面図として示す図2(c)から理解されるように、ウエーハ10の表面10a側に積層された絶縁膜12には至らない深さの切削溝100であり、所定の溝幅(例えば、50μm)に形成される。切削溝100の底には、シリコン基板11の一部が所定の厚み(例えば、5〜10μm)の底部110として残存し、絶縁膜12は露出されない。ウエーハ10を保持するチャックテーブル40を、図示しない移動手段を作動させることで、X方向に加え、矢印Yで示すY方向、及び回転方向にも適宜移動させながら、上記した切削ブレード33による切削加工を実施し、ウエーハ10の全ての分割予定ライン14に沿って、裏面10b側から、絶縁膜12には至らない切削溝100を形成する。以上により、切削溝形成工程が完了する。
(エッチング工程)
上記した切削溝形成工程を実施したならば、切削溝100の底にシリコン基板11の一部として残存する底部110をウエットエッチングにより除去するエッチング工程を実施する。以下に、図3を参照しながら、該エッチング工程について説明する。
上記した切削溝形成工程を実施したならば、切削溝100の底にシリコン基板11の一部として残存する底部110をウエットエッチングにより除去するエッチング工程を実施する。以下に、図3を参照しながら、該エッチング工程について説明する。
エッチング工程を実施するに当たり、図3(a)に示すように、切削溝形成工程が施されたウエーハ10を、切削溝100が形成された裏面10bを上にして、エッチング用の保持テーブル52に載置し、図示しない吸引手段を作動させることにより吸引保持する。保持テーブル52にウエーハ10を吸引保持したならば、ウエーハ10の中央の上方に位置付けられた第一のエッチング液供給ノズル50から、シリコンをエッチングする第一のエッチング液E1を塗布する。シリコンをエッチング可能なエッチング液としては、周知のものを選択可能であるが、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化テトラメチンアンモニウムから選択することができる。エッチング液E1をウエーハ10の裏面10bに塗布する方法は、上記したエッチング液供給ノズル50によらず、作業者が刷毛で塗布する等の手作業によってもよい。そして、ウエーハ10の裏面10b全体に塗布された第一のエッチング液E1は、切削溝100内に流れ込み、図3(b)にウエーハ10の一部拡大側面図として示されているように、切削溝100の底に残存していた底部110を除去する。所定時間、エッチング工程を実施することにより、厚みが5〜10μmで形成された底部110が除去され、絶縁膜12が露出して、エッチング工程が完了する。なお、切削溝100の底に残存したシリコンからなる底部110と共に、ウエーハ10の裏面10b、及び切削溝100の側壁も同様に5〜10μm程度エッチングされることが見込まれる。よって、このウエーハ10の裏面10b、及び切削溝100の側壁のエッチング量を見込んで、ウエーハ10を構成するシリコン基板11の厚み、及び切削溝100を形成する切削ブレード33の厚みを予め設定しておくことで、エッチング工程時のマスクを不要とし、且つエッチング工程を終えた時のデバイスの寸法を所望の寸法にすることができる。さらに、切削溝形成工程において切削溝100の底に残存させる底部110の厚みは、上記した5〜10μmに限定されず、切削溝形成工程時に加工ばらつきがあったとしても切削溝100の底が表面10a側の絶縁膜12に達することがなく、且つこのエッチング工程に要する時間が過剰に長くならない程度の厚みに設定されるとよい。なお、ウエーハ10の裏面10b、及びデバイス16の側面(=切削溝100の側壁)がエッチングされることから、切削溝形成工程において生じた加工歪が除去されてデバイスの抗折強度が向上する。
(分割工程)
上記したエッチング工程を実施したならば、ウエーハ10を洗浄して第一のエッチング液E1を除去して乾燥させた後、分割工程を実施する。以下に、図4を参照しながら分割工程について説明する。
上記したエッチング工程を実施したならば、ウエーハ10を洗浄して第一のエッチング液E1を除去して乾燥させた後、分割工程を実施する。以下に、図4を参照しながら分割工程について説明する。
分割工程は、ウエットエッチングによって実施する。分割工程を実施するに当たり、図4(a)に示すように、保持テーブル52に保持されエッチング工程が施されたウエーハ10の中央の上方に第二のエッチング液供給ノズル60を位置付ける。第二のエッチング液供給ノズル60は、絶縁膜12をエッチングする第二のエッチング液E2をウエーハ10に向けて塗布するノズルである。低誘電率の絶縁膜12を構成する材料としては、二酸化ケイ素(SiO2)、又は二酸化ケイ素によって構成される物質が知られており、第二のエッチング液E2としては、この絶縁膜12をエッチングする、例えば、フッ化水素酸、フッ化アンモニウム、バッファードフッ酸から選択することができる。
第二のエッチング供給ノズル60からウエーハ10の裏面10b全体に第二のエッチング液E2を塗布し、塗布された第二のエッチング液E2が切削溝100内に流れ込むことで、図4(b)にウエーハ10の一部拡大側面図として示されているように、切削溝100の底に露出した絶縁膜12が除去される。これにより、切削溝100に沿う切断溝120を形成し、ウエーハ10が個々のデバイス16に分割される。第二のエッチング液E2は、絶縁膜12をエッチングし、シリコンは殆どエッチングしないものが選択されるため、シリコン基板11側がこれ以上エッチングされることが抑制される。以上のようにして、第二のエッチング液E2が供給されて切断溝120が形成されたならば、第二のエッチング液E2を洗浄して除去し、分割工程が完了する。なお、本実施形態では、第一のエッチング液供給ノズル50に替えて、第二のエッチング液供給ノズル60を用いて第二のエッチング液E2をウエーハ10に塗布するようにしたが、ノズル洗浄等を行うことにより、第一のエッチング液供給ノズル50をそのまま用いて第二のエッチング液E2を供給するようにしてもよい。さらにいえば、上記した第二のエッチング液供給ノズル60によらず、作業者が刷毛で塗布する等の手作業によってもよい。本実施形態では、絶縁膜12を切断するためのレーザー加工を実施しないため、シリコンの溶融物(デブリ)が発生せず、デバイス16の側面を汚染せず、デバイス16の品質を低下させることがない。
(ダイシングテープ貼着工程)
上記した分割工程を実施したならば、ウエーハ10にダイシングテープを貼着するダイシングテープ貼着工程を実施する。ダイシングテープ貼着工程について、図5を参照しながら、以下に説明する。
上記した分割工程を実施したならば、ウエーハ10にダイシングテープを貼着するダイシングテープ貼着工程を実施する。ダイシングテープ貼着工程について、図5を参照しながら、以下に説明する。
ダイシングテープ貼着工程を実施するに際し、まず、図5に示すように、ウエーハ10を収容する開口部を有するフレームFの開口部にウエーハ10を収容し、ウエーハ10の裏面10bとフレームFとにダイシングテープTを貼着し一体化する。さらに、フレームFにダイシングテープTを介して支持されたウエーハ10の表面10aから、保護部材20を剥離する。なお、保護部材20を剥離する際には、図示しない剥離用の保持テーブルにダイシングテープTを介してウエーハ10を吸引保持することが好ましい。以上により、ダイシングテープ貼着工程が完了する。
(拡張工程・ピックアップ工程)
上記したダイシングテープ貼着工程が完了したならば、ウエーハ10を支持するダイシングテープTを拡張し、デバイス16の間隔を広げる拡張工程、及びダイシングテープTからデバイス16をピックアップするピックアップ工程を実施する。図6を参照しながら、以下により具体的に説明する。
上記したダイシングテープ貼着工程が完了したならば、ウエーハ10を支持するダイシングテープTを拡張し、デバイス16の間隔を広げる拡張工程、及びダイシングテープTからデバイス16をピックアップするピックアップ工程を実施する。図6を参照しながら、以下により具体的に説明する。
上記したダイシングテープ貼着工程を実施したならば、まず、図6に示すピックアップ装置80に搬送する。ピックアップ装置80は、昇降可能に構成されたフレーム保持部材81と、その上面部にフレームFを載置してフレームFを保持するクランプ82と、クランプ82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83と、拡張ドラム83を囲むように設置された複数のエアシリンダ84a及びエアシリンダ84aから延びるピストンロッド84bから構成される支持手段84と、ピックアップコレット85と、を備えている。ピックアップコレット85には図示しない吸引手段が接続され、図示しないピックアップコレット移動手段によって、その作動位置が制御されて、先端部にデバイス16を吸着し、ピックアップしたデバイスを別の位置に搬送できるように構成されている。
拡張ドラム83は、フレームFの内径よりも小さく、フレームFに装着されたダイシングテープ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6に示すように、ピックアップ装置80は、フレーム保持部材81と、拡張ドラム83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84の作用によりフレーム保持部材81が下降させられ、拡張ドラム83の上端部が、フレーム保持部材81の上端部よりも相対的に高くなる位置(実線で示す)と、にすることができる。
フレーム保持部材81を下降させて、拡張ドラム83の上端を、点線で示す位置から、実線で示す高い位置になるように相対的に変化させると、フレームFに装着されたダイシングテープTは拡張ドラム83の上端縁によって拡張させられる(拡張工程)。ここで、ウエーハ10は、前記分割工程によって既に個々のデバイス16に分割されていることから、前記拡張工程が施されることで、ウエーハ10に放射状に引張力が作用され、ウエーハ10に形成された複数のデバイス16どうしの間隔が広げられる。
前記拡張工程により、隣接するデバイス16どうしの間隔が広げられたならば、ピックアップコレット85を作動させて、間隔が広げられた状態のデバイス16を先端部で吸着して、ダイシングテープT上からピックアップする(ピックアップ工程)。ダイシングテープTからピックアップされたデバイス16は、次工程に搬送されるか、又は、図示しない収容ケースに収容される。以上により、本実施形態における拡張工程、及びピックアップ工程が完了し、本実施形態のウエーハの加工が完了する。
10:ウエーハ
11:シリコン基板
12:絶縁膜
14:分割予定ライン
16:デバイス
20:保護部材
30:ダイシング装置
31:スピンドルユニット
32:回転スピンドル
33:切削ブレード
34:スピンドルハウジング
40:チャックテーブル
50:第一のエッチング液供給ノズル
52:保持テーブル
60:第二のエッチング液供給ノズル
80:ピックアップ装置
85:ピックアップコレット
100:切削溝
110:底部
120:切断溝
E1:第一のエッチング液
E2:第二のエッチング液
T:ダイシングテープ
F:フレーム
11:シリコン基板
12:絶縁膜
14:分割予定ライン
16:デバイス
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100:切削溝
110:底部
120:切断溝
E1:第一のエッチング液
E2:第二のエッチング液
T:ダイシングテープ
F:フレーム
Claims (2)
- シリコン基板の表面に絶縁膜が積層され分割予定ラインによって区画された領域に複数のデバイスが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、
ウエーハの保護部材側をチャックテーブルに保持しウエーハの裏面から分割予定ラインに対応する領域に切削ブレードを位置付けて、表面に積層された絶縁膜には至らない深さの切削溝をウエーハの裏面に形成する切削溝形成工程と、
ウエーハの裏面に対しシリコンをエッチングする第一のエッチング液を塗布し、切削溝の底に残存するシリコンを除去し絶縁膜を露出するエッチング工程と、
ウエーハの裏面側から切削溝の底に露出した絶縁膜をエッチングする第二のエッチング液を塗布し切削溝の底に露出した絶縁膜を除去して個々のデバイスに分割する分割工程と、
ウエーハを収容する開口部を有するフレームの該開口部にウエーハを収容してウエーハの裏面とフレームとにダイシングテープを貼着すると共にウエーハの表面から保護部材を剥離するダイシングテープ貼着工程と、
から少なくとも構成されるウエーハの加工方法。 - ダイシングテープ貼着工程の後、ダイシングテープを拡張しデバイスの間隔を広げる拡張工程と、
ダイシングテープからデバイスをピックアップするピックアップ工程と、を含む請求項1に記載のウエーハの加工方法。
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