JP2021048150A

JP2021048150A - ウエーハの加工方法

Info

Publication number: JP2021048150A
Application number: JP2019167984A
Authority: JP
Inventors: 巻子大前; Makiko Omae
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2019-09-17
Filing date: 2019-09-17
Publication date: 2021-03-25
Anticipated expiration: 2039-09-17
Also published as: JP7355568B2

Abstract

【課題】ウエーハをダイシングする際にデバイスチップが飛散するのを防止することができ、かつデバイスチップの品質の低下を防止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】ウエーハの加工方法は、ウエーハ２の表面２ａに保護部材８を配設し研削装置１０のチャックテーブル１２でウエーハ２を保持してウエーハ２の裏面２ｂを研削する研削工程と、研削工程の直後、研削され濡れ性が向上したウエーハ２の裏面２ｂに熱圧着シート３８を配設して加熱すると共に押圧して熱圧着シート３８をウエーハ２の裏面２ｂに圧着する熱圧着工程と、ウエーハ２の表面２ａに切削ブレード５０を位置づけて分割予定ライン４を切削して個々のデバイスチップに分割する分割工程とから少なくとも構成される。【選択図】図３

Description

本発明は、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チップ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、研削装置によって裏面が研削されて所望の厚みに形成された後、ダイシング装置によって個々のデバイスチップに分割され、分割された各デバイスチップは携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

ウエーハの裏面には、ウエーハがダイシング装置に搬送される前に紫外線硬化型の粘着層を有するダイシングテープが貼着され、ダイシングテープの周縁は、ウエーハを収容する開口部を有するフレームに貼着される。これによってウエーハは、ダイシングテープを介してフレームに支持される（たとえば特許文献１参照）。

そして、フレームに支持されたウエーハは、ダイシング装置のチャックテーブルに保持され、回転する切削ブレードによって個々のデバイスチップに分割される。

その後、ダイシングテープに紫外線が照射され、粘着層の硬化によって粘着力が低下したダイシングテープからデバイスチップがピックアップされる。

特開平１１−３３００１１号公報

しかし、デバイスチップの大きさが１ｍｍ角以下（たとえば０．０３ｍｍ角、厚み０．０２ｍｍ）と小さいと、ウエーハをダイシングする際にデバイスチップがダイシングテープの粘着層上で動いてしまい、デバイスチップの外周に欠けが生じて品質が低下するという問題がある。

また、ダイシングテープに紫外線を僅かに照射して粘着層を硬化させるとダイシングテープの粘着層上でのデバイスチップの動きを抑制できるものの、粘着力の低下によってダイシングテープの粘着層からデバイスチップが剥離して飛散するという問題がある。

上記事実に鑑みてなされた本発明の課題は、ウエーハをダイシングする際にデバイスチップが飛散するのを防止することができ、かつデバイスチップの品質の低下を防止することができるウエーハの加工方法を提供することである。

本発明は上記課題を解決するために以下のウエーハの加工方法を提供する。すなわち、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チップ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し研削装置のチャックテーブルでウエーハを保持してウエーハの裏面を研削する研削工程と、該研削工程の直後、研削され濡れ性が向上したウエーハの裏面に熱圧着シートを配設して加熱すると共に押圧して熱圧着シートをウエーハの裏面に圧着する熱圧着工程と、ウエーハの表面に切削ブレードを位置づけて分割予定ラインを切削して個々のデバイスチップに分割する分割工程と、から少なくとも構成されるウエーハの加工方法を本発明は提供する。

好ましくは、該分割工程の前に該保護部材をウエーハの表面から剥離する。該熱圧着シートはポリオレフィン系シートまたはポリエステル系シートであるのが好適である。該熱圧着シートは、該ポリオレフィン系シートのうち、ポリエチレンシート、ポリプロピレンシートまたはポリスチレンシートのいずれかであるのが好都合である。該熱圧着工程における該熱圧着シートの加熱温度は、該熱圧着シートが該ポリエチレンシートの場合には１２０℃〜１４０℃であり、該熱圧着シートが該ポリプロピレンシートの場合には１６０℃〜１８０℃であり、該熱圧着シートが該ポリスチレンシートの場合には２２０℃〜２４０℃であるのが好ましい。該熱圧着シートは、該ポリエステル系シートのうち、ポリエチレンテレフタレートシートまたはポリエチレンナフタレートシートのいずれかであるのが好適である。該熱圧着工程における該熱圧着シートの加熱温度は、該熱圧着シートが該ポリエチレンテレフタレートシートの場合には２５０℃〜２７０℃であり、該熱圧着シートが該ポリエチレンナフタレートシートの場合には１６０℃〜１８０℃であるのが好都合である。

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し研削装置のチャックテーブルでウエーハを保持してウエーハの裏面を研削する研削工程と、該研削工程の直後、研削され濡れ性が向上したウエーハの裏面に熱圧着シートを配設して加熱すると共に押圧して熱圧着シートをウエーハの裏面に圧着する熱圧着工程と、ウエーハの表面に切削ブレードを位置づけて分割予定ラインを切削して個々のデバイスチップに分割する分割工程と、から少なくとも構成されていることから、ウエーハをダイシングする際に、熱圧着シートからデバイスチップが飛散するのを防止することができ、かつデバイスチップの外周に欠けが生じないように熱圧着シート上でのデバイスチップの動きを抑制することができ、デバイスチップの品質の低下を防止することができる。

ウエーハの斜視図。（ａ）研削工程を実施している状態を示す斜視図、（ｂ）研削工程を実施した状態を示す斜視図。（ａ）ウエーハの裏面に熱圧着シートを配設している状態を示す斜視図、（ｂ）熱圧着シートを加熱している状態を示す斜視図、（ｃ）熱圧着シートを切断している状態を示す斜視図。分割工程を実施している状態を示す斜視図。

以下、本発明のウエーハの加工方法の好適実施形態について図面を参照しつつ説明する。

図１には、本発明のウエーハの加工方法によって加工が施される円板状のウエーハ２が示されている。図示の実施形態のウエーハ２はシリコン（Ｓｉ）から形成されている。ウエーハ２の表面２ａは格子状の分割予定ライン４によって複数の矩形領域に区画されており、複数の矩形領域のそれぞれにはＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス６が形成されている。なお、ウエーハ２の裏面２ｂはシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）によって覆われている。

図示の実施形態のウエーハの加工方法では、まず、ウエーハ２の表面２ａに保護部材８を配設し、研削装置のチャックテーブルでウエーハ２を保持してウエーハ２の裏面２ｂを研削する研削工程を実施する。デバイス６を保護するための保護部材８は、図１に示すとおり、ウエーハ２の直径と同一の直径を有する円形の粘着テープでよい。

研削工程におけるウエーハ２の裏面２ｂの研削は、たとえば図２に一部を示す研削装置１０を用いて実施することができる。研削装置１０は、ウエーハ２を吸引保持するチャックテーブル１２と、チャックテーブル１２に吸引保持されたウエーハ２を研削する研削手段１４とを備える。

上面においてウエーハ２を吸引保持するチャックテーブル１２は、上下方向に延びる軸線を中心として回転自在に構成されている。研削手段１４は、上下方向を軸心として回転自在に構成されたスピンドル１６と、スピンドル１６の下端に固定された円板状のホイールマウント１８とを含む。ホイールマウント１８の下面にはボルト２０によって環状の研削ホイール２２が固定されている。研削ホイール２２の下面の外周縁部には、周方向に間隔をおいて環状に配置された複数の研削砥石２４が固定されている。

研削工程では、デバイス６を保護するための保護部材８をウエーハ２の表面２ａに配設した後、図２に示すとおり、ウエーハ２の裏面２ｂを上に向けて、チャックテーブル１２の上面でウエーハ２を吸引保持する。次いで、上方からみて反時計回りに所定の回転速度（たとえば３００ｒｐｍ）でチャックテーブル１２を回転させる。また、上方からみて反時計回りに所定の回転速度（たとえば６０００ｒｐｍ）でスピンドル１６を回転させる。

次いで、研削装置１０の昇降手段（図示していない。）でスピンドル１６を下降させ、ウエーハ２の裏面２ｂに研削砥石２４を接触させる。そして、所定の研削送り速度（たとえば１．０μｍ／ｓ）でスピンドル１６を下降させる。これによって、ウエーハ２の裏面２ｂを研削しシリコン酸化膜を除去して、ウエーハ２の裏面２ｂの濡れ性を向上させることができる。なお、図２（ｂ）には、研削工程を実施したことによって、ウエーハ２の径方向中心から放射状に複数の弧状研削痕２６がウエーハ２の裏面２ｂに発生した状態が示されている。

研削工程の直後、研削され濡れ性が向上したウエーハ２の裏面２ｂに熱圧着シートを配設して加熱すると共に押圧して熱圧着シートをウエーハ２の裏面２ｂに圧着する熱圧着工程を実施する。

熱圧着工程は、たとえば図３に示すチャックテーブル２８と、加熱ローラ３０とを用いて実施することができる。チャックテーブル２８は上下方向に延びる軸線を中心として回転自在に構成されている。チャックテーブル２８は、吸引手段（図示していない。）に接続された多孔質の円板状の吸着チャック３２と、吸着チャック３２の外周を囲む円筒部材３４とを備える。図３を参照することによって理解されるとおり、吸着チャック３２の直径はウエーハ２の直径よりも大きい。

円筒状の加熱ローラ３０は、回転軸３０ａを中心として回転自在に、かつ、チャックテーブル２８の上面に沿って移動自在に構成されている。加熱ローラ３０には電気ヒータおよび温度センサ（いずれも図示していない。）が内蔵されており、適宜の制御装置によって加熱ローラ３０の外周面の温度が調整される。加熱ローラ３０の外周面にはフッ素樹脂がコーティングされている。

熱圧着工程では、まず、図３（ａ）に示すとおり、ウエーハ２の裏面２ｂを上に向けて研削工程直後のウエーハ２をチャックテーブル２８の吸着チャック３２の上面に載せる。また、図示の実施形態では環状フレーム３６も吸着チャック３２の上面に載せる。環状フレーム３６の内径はウエーハ２の直径よりも大きく、環状フレーム３６の外径は吸着チャック３２の直径よりも小さい。

次いで、ウエーハ２の裏面２ｂに円形の熱圧着シート３８を配設する。熱圧着シート３８の直径は、吸着チャック３２の直径よりも大きく、かつ円筒部材３４の外径よりも小さい。したがって、ウエーハ２と、環状フレーム３６と、吸着チャック３２の上面の露出部分とが熱圧着シート３８によって覆われる。また、熱圧着シート３８の厚みは２０〜１００μｍ程度でよい。

熱圧着シート３８は、適宜の温度に加熱されると粘着力を発揮すると共に軟化するシートである。熱圧着シート３８としては、ポリオレフィン系シートまたはポリエステル系シートを用いることができる。熱圧着シート３８として用いることができるポリオレフィン系シートは、たとえば、ポリエチレン（ＰＥ）シート、ポリプロピレン（ＰＰ）シート、ポリスチレン（ＰＳ）シートを挙げることができる。また、熱圧着シート３８として用いることができるポリエステル系シートは、たとえば、ポリエチレンテレフタレートシート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）シートを挙げることができる。なお、熱圧着シート３８には粘着層（糊層）は形成されていない。

ウエーハ２の裏面２ｂに熱圧着シート３８を配設した後、吸着チャック３２に接続された吸引手段を作動させて吸着チャック３２に吸引力を生成する。そうすると、熱圧着シート３８の直径が吸着チャック３２の直径よりも大きく、熱圧着シート３８によって吸着チャック３２が覆われているため、ウエーハ２と環状フレーム３６と熱圧着シート３８とがチャックテーブル２８に吸引保持されると共に、熱圧着シート３８がウエーハ２および環状フレーム３６に密着する。

次いで、加熱ローラ３０のヒータを作動させ、熱圧着シート３８が粘着力を発揮すると共に軟化する温度に加熱ローラ３０の外周面の温度を調整する。次いで、図３（ｂ）に示すとおり、加熱ローラ３０で熱圧着シート３８を下方に押圧しながら加熱ローラ３０を転がすことにより、熱圧着シート３８を加熱して軟化させると共に熱圧着シート３８に粘着力を発揮させる。これによって軟化した熱圧着シート３８がウエーハ２の裏面２ｂに一層密着すると共に、熱圧着シート３８の粘着力によって熱圧着シート３８がウエーハ２の裏面２ｂおよび環状フレーム３６に圧着する。なお、加熱ローラ３０の外周面にはフッ素樹脂がコーティングされているから、熱圧着シート３８が粘着力を発揮しても熱圧着シート３８が加熱ローラ３０に貼り付くことはない。

熱圧着工程では、研削工程直後のウエーハ２の裏面２ｂの濡れ性が向上した状態で、ウエーハ２の裏面２ｂに熱圧着シート３８を圧着するので、ウエーハ２の裏面２ｂと熱圧着シート３８との間の接合力は、ウエーハ２の裏面２ｂの濡れ性が向上していない状態でウエーハ２の裏面２ｂに熱圧着シート３８を圧着した場合の接合力よりも強い。なお、研削工程の直後とは、研削工程を実施してから、ウエーハ２の裏面２ｂの濡れ性が、研削工程を実施する前と同程度の濡れ性に戻るまでの時間（たとえば１時間程度）よりも充分短い時間（たとえば５〜１０分程度）であり、すなわち、研削工程を実施してから、研削工程を実施する前と同程度のシリコン酸化膜がウエーハ２の裏面２ｂに再度形成されるまでの時間よりも充分短い時間である。

熱圧着工程における熱圧着シート３８（ポリオレフィン系シート）の加熱温度は、熱圧着シート３８がポリエチレンシートの場合には１２０℃〜１４０℃であり、熱圧着シート３８がポリプロピレンシートの場合には１６０℃〜１８０℃であり、熱圧着シート３８がポリスチレンシートの場合には２２０℃〜２４０℃であるのが好ましい。

熱圧着工程における熱圧着シート３８（ポリエステル系シート）の加熱温度は、熱圧着シート３８がポリエチレンテレフタレートシートの場合には２５０℃〜２７０℃であり、熱圧着シート３８がポリエチレンナフタレートシートの場合には１６０℃〜１８０℃であるのが好適である。

熱圧着工程において熱圧着シート３８をウエーハ２の裏面２ｂおよび環状フレーム３６に熱圧着した後、熱圧着シート３８を環状フレーム３６に沿って切断する。熱圧着シート３８を切断する際は、たとえば図３（ｃ）に示すとおり、ウエーハ２と環状フレーム３６と熱圧着シート３８とをチャックテーブル２８で吸引保持した状態で、環状フレーム３６の径方向中間部の上方に円形のカッター４０を位置づける。

次いで、高速回転させたカッター４０の刃先を熱圧着シート３８の上面から下面に至るまで切り込ませると共に、カッター４０に対してチャックテーブル２８を回転させる。これによって、熱圧着シート３８を環状フレーム３６に沿って切断することができる。図３（ｃ）には、環状フレーム３６に沿って熱圧着シート３８を切断した部分が符号４２で示されている。なお、後述の分割工程を実施する前に保護部材８をウエーハ２の表面２ａから除去する。

熱圧着工程を実施した後、ウエーハ２の表面２ａに切削ブレードを位置づけて分割予定ライン４を切削して個々のデバイスチップに分割する分割工程を実施する。分割工程は、たとえば図４に一部を示すダイシング装置４４を用いて実施することができる。

ダイシング装置４４は、ウエーハ２を吸引保持するチャックテーブル（図示していない。）と、チャックテーブルに吸引保持されたウエーハ２を切削する切削手段４６とを備える。チャックテーブルは、回転自在に構成されていると共に、図４に矢印Ｘで示すＸ軸方向に移動自在に構成されている。切削手段４６は、Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向（図４に矢印Ｙで示す方向）を軸心として回転自在に構成されたスピンドル４８と、スピンドル４８の先端に固定された環状の切削ブレード５０とを含む。なお、Ｘ軸方向およびＹ軸方向が規定する平面は実質上水平である。

分割工程では、まず、ウエーハ２の表面２ａを上に向けて、チャックテーブルの上面でウエーハ２を吸引保持する。次いで、ダイシング装置４４の撮像手段（図示していない。）で上方からウエーハ２を撮像し、撮像手段で撮像したウエーハ２の画像に基づいて、ウエーハ２の分割予定ライン４をＸ軸方向に整合させると共に、Ｘ軸方向に整合させた分割予定ライン４を切削ブレード５０の下方に位置づける。次いで、図４に示すとおり、Ｘ軸方向に整合させた分割予定ライン４に、矢印Ａで示す方向に高速回転させた切削ブレード５０の刃先をウエーハ２の表面２ａから裏面２ｂに至るまで切り込ませると共に、切削手段４６に対してチャックテーブルを相対的にＸ軸方向に加工送りすることによって、分割予定ライン４に沿ってウエーハ２を切削する。なお、図４には、分割予定ライン４に沿ってウエーハ２を切削した部分が符号５２で示されている。

そして、分割予定ライン４のＹ軸方向の間隔の分だけ、チャックテーブルに対して切削ブレード５０を相対的にＹ軸方向に割り出し送りしながらウエーハ２の切削を繰り返し、Ｘ軸方向に整合させた分割予定ライン４のすべてに沿ってウエーハ２を切削する。また、チャックテーブルを９０度回転させた上で、割り出し送りしながらウエーハ２の切削を繰り返し、格子状の分割予定ライン４のすべてに沿ってウエーハ２を切削する。これによって、ウエーハ２を個々のデバイス６ごとのデバイスチップに分割することができる。

以上のとおりであり、図示の実施形態のウエーハの加工方法においては、研削工程の直後、研削され濡れ性が向上したウエーハ２の裏面２ｂに熱圧着シート３８を熱圧着しており、ウエーハ２の裏面２ｂの濡れ性が向上していない状態でウエーハ２の裏面２ｂに熱圧着シート３８を圧着した場合よりも、ウエーハ２の裏面２ｂと熱圧着シート３８とが強く接合し、また、熱圧着シート３８には粘着層が存在しないため、ウエーハ２をダイシングする際に、熱圧着シート３８からデバイスチップが飛散するのを防止することができ、かつデバイスチップの外周に欠けが生じないように熱圧着シート３８上でのデバイスチップの動きを抑制することができ、デバイスチップの品質の低下を防止することができる。

２：ウエーハ
２ａ：ウエーハの表面
２ｂ：ウエーハの裏面
４：分割予定ライン
６：デバイス
８：保護部材
１０：研削装置
１２：チャックテーブル
３８：熱圧着シート
５０：切削ブレード

Claims

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チップ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し研削装置のチャックテーブルでウエーハを保持してウエーハの裏面を研削する研削工程と、
該研削工程の直後、研削され濡れ性が向上したウエーハの裏面に熱圧着シートを配設して加熱すると共に押圧して熱圧着シートをウエーハの裏面に圧着する熱圧着工程と、
ウエーハの表面に切削ブレードを位置づけて分割予定ラインを切削して個々のデバイスチップに分割する分割工程と、
から少なくとも構成されるウエーハの加工方法。
該分割工程の前に該保護部材をウエーハの表面から剥離する請求項１記載のウエーハの加工方法。
該熱圧着シートはポリオレフィン系シートまたはポリエステル系シートである請求項１記載のウエーハの加工方法。
該熱圧着シートは、該ポリオレフィン系シートのうち、ポリエチレンシート、ポリプロピレンシートまたはポリスチレンシートのいずれかである請求項３記載のウエーハの加工方法。
該熱圧着工程における該熱圧着シートの加熱温度は、該熱圧着シートが該ポリエチレンシートの場合には１２０℃〜１４０℃であり、該熱圧着シートが該ポリプロピレンシートの場合には１６０℃〜１８０℃であり、該熱圧着シートが該ポリスチレンシートの場合には２２０℃〜２４０℃である請求項４記載のウエーハの加工方法。
該熱圧着シートは、該ポリエステル系シートのうち、ポリエチレンテレフタレートシートまたはポリエチレンナフタレートシートのいずれかである請求項３記載のウエーハの加工方法。
該熱圧着工程における該熱圧着シートの加熱温度は、該熱圧着シートが該ポリエチレンテレフタレートシートの場合には２５０℃〜２７０℃であり、該熱圧着シートが該ポリエチレンナフタレートシートの場合には１６０℃〜１８０℃である請求項６記載のウエーハの加工方法。