JP5164363B2 - Manufacturing method of semiconductor wafer - Google Patents
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Description
本発明は、シリコン等の半導体基板の表面にIC、LSI等の複数のデバイスが分割予定ラインによって形成されているウエーハであって、そのウエーハを分割予定ラインに沿って裏面側から分割加工ができるようにした半導体ウエーハおよび該半導体ウエーハの製造方法に関するものである。 The present invention is a wafer in which a plurality of devices such as IC and LSI are formed on a surface of a semiconductor substrate such as silicon by a planned dividing line, and the wafer can be divided from the back side along the planned dividing line. The present invention relates to a semiconductor wafer and a method for manufacturing the semiconductor wafer.
従来この種の半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って分割する手段としては、ブレードを装備した切削装置(ダイシング装置)またはレーザー光線を照射するレーザー加工装置によって分割予定ラインが切削加工またはレーザー加工されて個々のデバイスに分割される技術が公知になっている。そして、分割された個々のデバイスは種々の電気器機に使用されるものである。 Conventionally, as a means for dividing this type of semiconductor wafer along the planned dividing line, the dividing planned line is cut or laser processed individually by a cutting device (dicing device) equipped with a blade or a laser processing device that irradiates a laser beam. A technique for dividing the device into a plurality of devices is known. The divided individual devices are used for various electric appliances.
ダイシング装置は半導体ウエーハの表面側から撮像装置を用いて分割予定ラインを検出し、適正に分割できるようにアライメントした後に分割の加工するものであるが、半導体ウエーハの表面側から加工すると、ダイシング装置においては切削水を供給しながら切削加工を行っても、切削屑または発塵粉体等がデバイスの表面に多少付着する。 The dicing apparatus detects the planned division line from the surface side of the semiconductor wafer using an imaging device, aligns it so that it can be properly divided, and then processes the division. In, even if cutting is performed while supplying cutting water, cutting waste or dusting powder or the like slightly adheres to the surface of the device.
レーザー加工装置においては、半導体ウエーハの表面側から変質領域形成加工ができないので、ウエーハの裏面側から分割予定ラインに沿って半導体ウエーハの内部に集光点を合わせてレーザー光線を照射し、内部に変質領域を形成する必要がある。
(特許文献1参照)。
In the laser processing equipment, the altered region formation processing cannot be performed from the front side of the semiconductor wafer. Therefore, the laser beam is irradiated to the inside of the semiconductor wafer by aligning the condensing point along the division line from the back side of the wafer. A region needs to be formed.
(See Patent Document 1).
ところで、レーザー加工装置による変質領域形成加工において、半導体ウエーハの内部に集光点を合わせて変質領域を形成するので、半導体ウエーハの裏面側から変質領域を形成するためには、半導体ウエーハの裏面側から分割予定ラインを検出してアライメントを行う必要がある。 By the way, in the altered region forming processing by the laser processing apparatus, the altered region is formed by aligning the condensing point inside the semiconductor wafer. Therefore, it is necessary to perform alignment by detecting the division line.
しかし、半導体ウエーハの厚みが厚い場合や、アライメントするためのキーパターンとなる特徴的なパターンが存在しない場合や、赤外線を遮蔽する層が形成されているような場合などにおいては、裏面側から赤外線カメラによって分割予定ラインを検出できない場合があって、裏面側からの加工ができないという問題点を有している。
本発明が解決しようとする問題点は、どのような状況にあっても裏面側から分割予定ラインをアライメントできるようにすること、並びに、裏面側から分割作業等の加工ができるようにした半導体ウエーハの製造方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is that a semiconductor wafer that allows alignment of the division line from the back side and processing such as division work from the back side in any situation. It is to provide a manufacturing method.
本発明に係る半導体ウエーハの製造方法においては、撮像カメラを備えたチャックテーブルにおいてウェーハの表面側を保持し、撮像カメラによりウエーハの表面を撮像して分割予定ラインを検出し、検出された領域に対応するウエーハの裏面から基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を基板の内部に位置付けて照射し、基板の内部にアライメントマークを形成することを主要な特徴とする。 In the method for manufacturing a semiconductor wafer according to the present invention, the surface of the wafer is held by a chuck table provided with an imaging camera, the surface of the wafer is imaged by the imaging camera to detect a division line, and the detected area is detected. The main feature is that an alignment mark is formed inside the substrate by irradiating a focused point of a laser beam having a wavelength transmissive to the substrate from the back surface of the corresponding wafer.
そして、製造方法の発明において、基板は、シリコン基板でありレーザー光線の波長は1064nmであり、ピークパワー密度は108W/cm2以上であることを付加的な要件として含むものである。 In the invention of the manufacturing method, the substrate includes a silicon substrate, the wavelength of the laser beam is 1064 nm, and the peak power density is 10 8 W / cm 2 or more as additional requirements.
本発明に係る半導体ウエーハの製造方法においては、撮像カメラを備えたチャックテーブルにおいてウェーハの表面側を保持し、撮像カメラにより半導体ウエーハの表面側のデバイスや分割予定ラインのパターン画像を撮影し、その画像に基づき決められた位置に正確に且つ速やかにアライメントマークを形成することができるという利点がある。 In the semiconductor wafer manufacturing method according to the present invention , the wafer surface is held on the chuck table provided with the imaging camera, and the device on the surface side of the semiconductor wafer and the pattern image of the planned division line are photographed by the imaging camera. There is an advantage that the alignment mark can be formed accurately and promptly at a position determined based on the image.
本発明に係る裏面側からアライメントして分割ができるシリコン基板で形成された半導体ウエーハと、その半導体ウエーハを製造する装置の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、製造される半導体ウエーハを示すもので、(A)図は表面側を(B)図は裏面側を示す斜視図であり、図2は、その半導体ウエーハを製造するための装置を示す斜視図である。 Embodiments of a semiconductor wafer formed of a silicon substrate that can be aligned and divided from the back side according to the present invention and an apparatus for manufacturing the semiconductor wafer will be described with reference to the drawings. 1A and 1B show a semiconductor wafer to be manufactured. FIG. 1A is a perspective view showing a front surface side and FIG. 1B is a perspective view showing a back surface side. FIG. 2 shows an apparatus for manufacturing the semiconductor wafer. It is a perspective view shown.
まず、図1において、裏面側からアライメントして分割ができる半導体ウエーハ1は、所要大きさのシリコン基板で形成されたもので、その基板表面に予めIC、LSI等の複数のデバイス2が、分割予定ライン3によって整然と区画された状態で形成されたものであり、一つの側面に方向性を確立させるオリフラ4を有するものである。そして、このような半導体ウエーハ1の基板内部には、裏面側から分割予定ラインを検出するためのアライメントマーク5が複数形成されたものである。
First, in FIG. 1, a
図2は、裏面側からアライメントして分割ができる半導体ウエーハ1の製造装置10を示すものであって、該製造装置10の作業台11上には、半導体ウエーハ1を表裏反転させて載置して保持するチャックテーブル12が回転自在に、且つX軸とY軸方向とに移動可能な手段を介して設けられている。そして、このチャックテーブル12には、載置した半導体ウエーハ1の表面を撮像するための第1の撮像カメラ13と第2の撮像カメラ14とが、少なくとも、X軸方向において対象位置に設けられている。また、Y軸方向に設けることもできる。
FIG. 2 shows a
X軸とY軸方向に移動可能な手段としては、作業台11上においてX軸方向に一対のレール状部材15を配設し、該レール状部材15に沿ってX軸方向に往復移動する板状の架台16を配設し、該架台16上に一対のガイドレール17を介してY軸方向に往復移動するベース板18を配設し、該ベース板18上に起立させた筒体部19を介してチャックテーブル12が回転自在に配設されている。
As means capable of moving in the X-axis and Y-axis directions, a pair of rail-
この場合に、架台16はモータ20によって駆動され、且つ一対のレール状部材15間に配設したねじ桿21によってX軸方向に往復移動させられ、ベース板18はモータ22によって駆動され、且つ一対のガイドレール17間に配設したねじ桿23によってY軸方向に往復移動させられる構成になっている。
In this case, the
また、作業台11上には、レーザー光発生装置25が配設されている。このレーザー光発生装置25は、前記チャックテーブル12がX軸方向に移動するためのレール状部材15と直交する方向、即ちY軸方向に移動可能な手段と上下方向に移動可能な手段とを介して配設されており、チャックテーブル12側に位置する端部にレーザー光線照射部26が下方に向けて設けられている。
Further, a
Y軸方向に移動可能な手段としては、一対のT字状を呈するガイドレール部材27が配設され、該ガイドレール部材27に対して、そのガイドレール部材27を両側から抱えるようにして嵌合し摺動する溝部を備えたL字状の支持プレート28が配設され、該支持プレート28における起立部28aにレーザー光発生装置25を支持させてある。そして、支持プレート28は、モータ29によって駆動され且つ一対のガイドレール部材27間に配設されたねじ桿30に係合してY軸方向に往復移動させられる構成になっている。
As a means movable in the Y-axis direction, a pair of T-shaped
また、上下方向に移動可能な手段としては、支持プレート28の起立部28aに対するレーザー光発生装置25の取り付け構造に特徴がある。この取り付け構造として、上記Y軸方向に移動可能な手段と略同じ構造を採用している。即ち、起立部28aにおける取付面に一対のT字状を呈するガイドレール部材31が垂直方向に形成されると共に、モータ32によって駆動されるねじ桿(図示せず)が配設されており、それらガイドレール部材とねじ桿とに係合してレーザー光発生装置25が上下方向に移動できるように取り付けられた構成になっている。
Further, the means that can be moved in the vertical direction is characterized by the structure for attaching the
このような構成の製造装置10を用い、裏面側からアライメントして分割ができる半導体ウエーハ1の製造方法について説明する。
一般的に半導体ウエーハ1は、オリフラ4を有するシリコン基板の表面にIC、LSI等の複数のデバイス2が、分割予定ライン3によって整然と区画された状態で形成されたものであって、図2に示したように、その半導体ウエーハ1を裏返しにし表面側を下に向け、オリフラ4で設定された位置に方向付けをしてチャックテーブル12上に載置し、従来から行われているように吸着固定する。
A manufacturing method of the
In general, a
載置された半導体ウエーハ1の表面側は、図3に示したように、第1の撮像カメラ13と第2の撮像カメラ14とによって対称位置のデバイス2および分割予定ライン3の一部が映し出され、図4に示したように、それぞれ拡大した画像13a、14aがディスプレイ40の画面上に隣接表示される。
On the surface side of the
この隣接表示された拡大画像に基づき、決められた位置または領域、例えば、分割予定ライン3の交点位置やデバイス2におけるキーパターン2aとなる特徴的な形状部分等の領域を検出し、その領域(位置や部分)に対してレーザー光線照射部26を正確に位置合わせし、図5に示したように、レーザー光線26aの集光点を基板内部の略中央部に位置付けて照射し、基板内部にアライメントマーク5を形成するのである。
Based on the enlarged image displayed adjacently, a predetermined position or region, for example, an intersection position of the planned
アライメントマーク5を形成するための決められた領域が、例えば、分割予定ライン3の交点位置であれば、隣接表示された画像13a、14aにおいて、対応する交点位置にのみアライメントマーク5を形成するのであり、決められた領域が特徴的な形状部分のキーパターン2aであれば、仮想線で示したように、その対応する部分にのみアライメントマーク5をピンポイントで形成するのである。
For example, if the determined region for forming the
この場合に、アライメントマーク5の形成は、裏面側から赤外線カメラで分割予定ライン3を検出してアライメントするための基準点となるものであって、分割予定ライン3の交点位置に形成するのが好ましいが、検出し易い特徴的なパターンがデバイス2の中にあれば、それをキーパターン2a(基準点)として選択することは構わないのである。そして、デバイス2の中のキーパターン2aは、分割予定ライン3からどれだけの位置関係にあるかが正確に算出できているので、アライメント作業の時に、そのアライメントマーク5に基づいて正確な分割予定ライン3を検出(算出)することができるのである。
In this case, the
レーザー光線26aの照射で基板内部に形成されたアライメントマーク5は、スポット状に変質された部分、つまり、スポット状の溶解変質部分であって、赤外線カメラで検出することができるものである。このようなアライメントマーク5を形成するためのレーザー光線26aの出力は、その波長が1064nmであり、ピークパワー密度が108W/cm2以上のものである。
The
このようにして一方向、即ち、X軸方向についてのアライメントマーク5を形成した後に、チャックテーブル12の吸着固定を解除し、半導体ウエーハ1を持ち上げ90度回転させ、オリフラ4で位置合わせして再度チャックテーブル12上に載置し吸着固定して、前記と同様の工程を経てY軸方向について対称位置にアライメントマーク5を形成し、X軸方向とY軸方向のアライメントができるように、クロスする方向にアライメントマーク5を形成するのである。
After forming the
いずれにしても、半導体ウエーハ1の裏面側から赤外線カメラで検出できるアライメントマーク5を基板の内部に形成したことによって、裏面側から分割予定ライン3を正確に検出して分割のためのアライメントを行って、半導体ウエーハ1の表面側に形成されているデバイス2に不都合を生じさせないで、裏面側から全ての分割作業ができるのであり、その分割作業はレーザー光による分割またはブレードによる分割のいずれにも利用することができるものである。
In any case, the
1 半導体ウエーハ
2 デバイス
2a キーパターン
3 分割予定ライン
4 オリフラ
5 アライメントマーク
10 製造装置
11 作業台
12 チャックテーブル
13 第1の撮像カメラ
14 第2の撮像カメラ
13a、14a 画像
15 一対のレール状部材
16 架台
17 一対のガイドレール
18 ベース板
19 筒体部
20、22、29、32 モータ
21、23、30 ねじ桿
25 レーザー光線発生装置
26 レーザー光線照射部
26a レーザー光線
27、31 一対のガイドレール部材
28 支持プレート
28a 起立部
40 ディスプレイ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
を特徴とする半導体ウエーハの製造方法。 A chuck table equipped with an imaging camera holds the front side of the wafer, images the surface of the wafer by the imaging camera, detects the division lines, and transmits to the substrate from the back side of the wafer corresponding to the detected area. A method for producing a semiconductor wafer, comprising: irradiating a condensing point of a laser beam having a characteristic wavelength inside a substrate, and forming an alignment mark inside the substrate.
を特徴とする請求項1に記載の半導体ウエーハの製造方法。 2. The method of manufacturing a semiconductor wafer according to claim 1, wherein the substrate is a silicon substrate, the wavelength of the laser beam is 1064 nm, and the peak power density is 10 8 W / cm 2 or more.
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