JP5544228B2

JP5544228B2 - ウェーハの加工方法

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Publication number: JP5544228B2
Application number: JP2010159478A
Authority: JP
Inventors: カール・プリワッサ; 智隆田渕
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2010-07-14
Filing date: 2010-07-14
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2030-07-14
Also published as: DE102011078726A1; JP2012023175A; DE102011078726B4

Description

本発明は、デバイス領域の裏面を研削することによりデバイス領域の周囲にリング状補強部が形成されたウェーハからリング状補強部を除去する方法に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが表面側に複数形成されたウェーハは、ダイシング装置等を用いて個々のデバイスに分割され、各種電子機器に組み込まれて広く使用されている。電子機器の小型化、軽量化等を図るために、個々のデバイスに分割される前のウェーハは、裏面が研削され、その厚さが例えば１００μｍ〜５０μｍになるように形成される。また、こうして形成された複数のデバイスを積層させて機能を向上させる技術も提案され、実用に供されている（例えば特許文献１参照）。

ウェーハを薄く加工すると、その後のウェーハの取り扱いが困難になることから、ウェーハのデバイス領域の裏面側のみを研削してその周囲にリング状補強部を形成してその後のウェーハの取り扱いを容易とする発明が本出願人によって提案され、実用に供されている（例えば特許文献２参照）。

特開２００３−２４９６２０号公報特開２００７−１９４６１号公報

しかし、デバイス領域とリング状補強部とを分離してからリング状補強部を除去する際には、リング状補強部が破損することがあり、除去作業に時間がかかるという問題がある。また、リング状補強部が破損すると、デバイス領域を傷つけてしまうこともある。さらに、リング状補強部を除去するための特別な装置が必要になるという問題もある。このように、リング状補強部を除去することには様々な困難を伴う。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、デバイス領域の外周側にデバイス領域よりも厚いリング状補強部が形成されたウェーハにおいて、リング状補強部を破損させることなく容易に除去することができるようにすることである。

本発明は、複数のデバイスが形成されたデバイス領域とデバイス領域を囲繞する外周余剰領域とが表面に形成されたウェーハについて、ウェーハの裏面のうちデバイス領域の裏側を研削して外周余剰領域の裏側にリング状補強部を形成する工程を含み、リング状補強部が形成されたウェーハに所定の加工を施した後、リング状補強部を除去するウェーハの加工方法に関するもので、少なくとも以下の各工程を含む。
（１）ウェーハを収容する開口部を有するフレームの開口部にウェーハを収容しウェーハの表面及びフレームにダイシングテープを貼着し、ダイシングテープを介して該ウェーハを該フレームに支持させるフレーム配設工程、
（２）フレームに支持されたウェーハを保持テーブルに保持し、切削ブレードによってリング状補強部とデバイス領域との境界部をダイシングテープとともに切断してデバイス領域とリング状補強部とを分離するリング状補強部分離工程、
（３）ダイシングテープを介してフレームに支持されたリング状補強部をフレームとともに保持テーブルから離脱させてリング状補強部を除去するリング状補強部除去工程。

リング状補強部分離工程において、保持テーブルにはリング状補強部とデバイス領域との境界部に対応する位置に切削ブレードの切刃を逃がすための環状の逃げ溝が形成されている場合は、リング状補強部とデバイス領域との境界部をダイシングテープとともに切断してデバイス領域とリング状補強部とを分離する前に、逃げ溝を避けて境界部の内側を切削ブレードで切断し、切削ブレードをダイシングテープを貫通させずに切り込ませてリング状補強部とデバイス領域とを分離することが望ましい。リング状補強部除去工程の後、保持テーブルに保持されたデバイス領域のみからなるウェーハを個々のデバイスに分割する分割工程が実施される。

リング状補強部除去工程の後、保持テーブルに保持されたデバイス領域のみからなるウェーハを収容する開口部を有するフレームの開口部にデバイス領域のみからなるウェーハを収容し、ウェーハの裏面及びフレームにダイシングテープを貼着してダイシングテープを介してウェーハを該フレームに支持させ、ウェーハを個々のデバイスに分割する分割工程が実施されるようにしてもよい。

本発明では、リング状補強部が形成されたウェーハの表面をダイシングテープに貼着してフレームと一体化させ、その状態でデバイス領域とリング状補強部との境界部をダイシングテープとともに切断してデバイス領域とリング状補強部とを分離してから、リング状補強部をフレームとともに除去するようにしたため、ダイシングテープを介してフレームと一体化された状態でリング状補強部を除去することができる。したがって、リング状補強部を破損させることなく短時間で除去することができる。また、リング状補強部が破損しないことにより、デバイス領域を傷つけてしまうことも防止することができる。

さらに、デバイス領域とリング状補強部との境界部を切断する前に、境界部の内側の逃げ溝が存在しない領域においてダイシングテープを完全切断しないようにウェーハを切断することにより予めデバイス領域とリング状補強部とを分離させることで、保持テーブルに形成された逃げ溝の影響でビビリ振動が生じるのを防止することができ、デバイス領域の外周に裏面チッピングが発生するのを防止することができる。

ウェーハ及び保護部材を示す分解斜視図である。ウェーハの表面に保護部材が貼着された状態を示す斜視図である。ウェーハにリング状補強部を形成する工程を示す斜視図である。リング状補強部が形成されたウェーハを示す斜視図である。リング状補強部が形成されたウェーハを示す断面図である。リング状補強部が形成されたウェーハがフレームに支持された状態及び切削装置の保持テーブルを示す分解斜視図である。リング状補強部分離工程においてデバイス領域とリング状補強部との境界部を切削する状態を示す斜視図である。リング状補強部分離工程の第１の変更例を示す断面図である。リング状補強部分離工程の第２の変更例を示す断面図である。リング状補強部分離工程の第３の変更例を示す断面図である。フレームとともにリング状補強部を除去する状態を示す斜視図である。デバイス領域のみからなるウェーハを分割する状態を示す斜視図である。デバイス領域のみからなるウェーハにダイシングテープを貼着してフレームと一体化させる状態を示す斜視図である。フレームに支持されデバイス領域のみからなるウェーハから保護部材を剥離する状態を示す斜視図である。フレームに支持されデバイス領域のみからなるウェーハを分割する状態を示す斜視図である。

図１に示すウェーハＷの表面Ｗａにおいては、ストリートＳによって区画されて複数のデバイスＤが形成されており、デバイスＤが形成された部分がデバイス領域Ｗ１を構成している。また、デバイス領域Ｗ１の外周側には、デバイスが形成されていない領域である外周余剰領域Ｗ２が形成され、デバイス領域Ｗ１は外周余剰領域Ｗ２によって囲繞された構成となっており、境界部Ｗ１２によってデバイス領域Ｗ１と外周余剰領域Ｗ２とが仕切られた構成となっている。

（１）保護部材貼着工程
このウェーハＷの裏面Ｗｂを研磨するにあたり、ウェーハＷの表面Ｗａに、デバイスＤを保護するためにテープ等からなる保護部材１を貼着し、図２に示す状態とする。なお、図２は、ウェーハＷの表面Ｗａに保護部材１を貼着し表裏を反転させた状態を示している。

（２）裏面研削工程
次に、ウェーハＷの裏面Ｗｂのうちデバイス領域Ｗ１に相当する部分、すなわちデバイス領域１の裏側を研削して所望の厚さにする。かかる研削には、例えば図３に示す研削装置２を用いることができる。

この研削装置２は、ウェーハを保持する保持テーブル２０と、保持テーブル２０に保持されたウェーハに対して研削を施す研削部２１とを備えている。研削部２１は、鉛直方向の軸心を有する回転軸２２と、回転軸２２の下端に装着されたホイール２３と、ホイール２３の下面に固着された砥石部２４とから構成される。砥石部２４は、その回転軌道の最外周の直径がデバイス領域Ｗ１の半径より大きくデバイス領域Ｗ１の直径より小さくなるように、かつ、回転軌道の最内周の直径がデバイス領域Ｗ１の半径より小さくなるように形成されている。

ウェーハＷは、保護部材１側が保持テーブル２０によって保持され、裏面Ｗｂが露出した状態となる。そして、保持テーブル２０が回転すると共に、ホイール２３が回転しながら研削部２１が下降することにより、回転する砥石部２４が、回転するウェーハＷの裏面Ｗｂに接触して研削が行われる。このとき、砥石部２４を、ウェーハＷの裏面の回転中心に常時接触させると共に外周余剰領域Ｗ２の裏面に接触させないように制御する。

このような制御によって、裏面Ｗｂのうちデバイス領域Ｗ１の裏面側のみが研削され、図４及び図５にも示すように、裏面Ｗｂに研削面Ｗ３が形成され、外周余剰領域Ｗ２の裏側には、研削前と同様の厚さを有するリング状補強部Ｗ４が残存する。例えば、リング状補強部Ｗ４の幅は２〜３ｍｍ程度あればよい。また、リング状補強部Ｗ４の厚さは例えば７００μｍ程度あることが望ましい。一方、デバイス領域Ｗ１の厚さは、例えば３０μｍ程度にまで薄くすることができる。裏面研削工程終了後は、保護部材１をウェーハＷの表面Ｗａから剥離する。

（３）任意的工程
なお、ウェーハＷを分割後に複数枚のチップを積層させる場合には、裏面研削工程の後、デバイス領域Ｗ１の個々のデバイスＤにＴＳＶ（Through Silicon Via)加工を施す。また、裏面研削工程の後、蒸着等により研削面Ｗ３に金、銀、チタン等からなる金属膜を形成する。

（４）フレーム配設工程
次に、図６に示す環状のフレームＦ１の開口部Ｆ１０にウェーハＷを収容し、ウェーハＷの表面Ｗａ及びフレームＦ１にダイシングテープＴ１を貼着することによりダイシングテープＴ１によって開口部Ｆ１０を塞ぎ、ダイシングテープＴ１を介してウェーハＷがフレームＦ１に支持された状態とする。この状態においては、ウェーハＷの裏面Ｗｂ側が露出する。

こうしてフレームＦ１に支持されたウェーハＷは、切削装置３の保持テーブル３０に保持される。この保持テーブル３０は、ガラスにより形成されたバキューム領域３００と、バキューム領域３００の外周側に形成された円環状の逃げ溝３０１と、逃げ溝３０１の外周側に形成されたフレーム支持部３０２とから構成される。逃げ溝３０１は、ウェーハＷを保持した状態において、デバイス領域Ｗ１と外周余剰領域Ｗ２との境界部Ｗ１２の下方に位置する。保持テーブル３０は、回転軸３１を介して回転駆動部３２に連結されており、保持テーブル３０は、回転駆動部３２による駆動により回転可能となっている。保持テーブル３０の下方には、フレーム支持部３０２を透過させてウェーハＷの切削すべき領域を撮像し検出するための撮像手段３３が配設されている。ダイシングテープＴ１を介してフレームＦ１に支持されたウェーハＷは、ダイシングテープＴ１側がバキューム領域３００において吸引され、ウェーハＷの裏面Ｗｂが露出した状態となる。なお、撮像手段３３が保持テーブル３０の下方に配設されず、上方に配設されている場合は、境界部Ｗ１２を撮像して切削すべき領域を検出する。

切削装置３には、図７に示す切削手段３４を備えている。切削手段３４は、水平方向の回転軸を有するスピンドル３４０と、スピンドル３４０に装着された切削ブレード３４１と、切削ブレード３４１に対して切削水を供給する切削水ノズル３４２とを備えている。

（５）リング状補強部分離工程
図７に示すように、保持テーブル３０を回転させながら、切削ブレード３４１の刃先が図６に示した逃げ溝３０１に収容されるように、回転する切削ブレード３４１をデバイス領域Ｗ１と外周余剰領域Ｗ２との境界部Ｗ１２の若干内側に切り込ませる。そうすると、円形に切断されてデバイス領域Ｗ１とリング状補強部Ｗ４とが分離される。

なお、逃げ溝３０１に切削ブレード３４１が収容されるように境界部Ｗ１２を切削する前に、図８に示すように、逃げ溝３０１を避けて切削ブレード３４１をウェーハＷを貫通するとともにダイシングテープＴ１を貫通しない深さまで切り込ませ、境界部Ｗ１２の内側を切削することが望ましい（図８の（１））。このように切削すると、デバイス領域Ｗ１とリング状補強部Ｗ４とが予め分離される。そしてその後、逃げ溝３０１に切削ブレード３４１が収容されるように境界部Ｗ１２をダイシングテープＴ１とともに切断する（図８の（２））。このようにして２段階の切削を行うと、第１段階の切削によってデバイス領域Ｗ１がリング状補強部Ｗ４から分離されるため、逃げ溝３０１の影響で第２段階の切削時にビビリ振動が生じても、それがデバイス領域Ｗ１に伝わることがないため、デバイス領域Ｗ１の裏面にチッピングが生じるのを防止することができる。

図８に示した２段階の切削では、第１段階の切削の切削位置と第２段階の切削の切削位置とが離れているため、第１段階の切削の切削位置と第２段階の切削の切削位置との間にリング状のリング端材Ｗ５が残存する。そこで、このような端材が残らないようにするために、図９に示すように、３段階の切削を行うことが望ましい。まず、第１段階の切削では、図８に示した例と同様に、切削ブレード３４１がウェーハＷを貫通するように逃げ溝３０１を避けて境界部Ｗ１２の内側を切削する（図９の（１））。次に、第２段階の切削では、切削ブレード３４１がウェーハＷを貫通するように逃げ溝３０１を避けて、第１段階の切削における切削箇所の外側を切削する（図９の（２））。最後に、第３段階の切削では、第２段階の切削における切削箇所の外側を、切削ブレード３４１が逃げ溝３０１に収容されるように切削する（図９の（３））。第１、第２、第３段階の切削を隙間なく行うことにより、リング状のリング端材が生じるのを回避することができる。

リング状のリング端材５を生じさせないようにするための方法としては、図１０に示すように、第１段階の切削で、切削ブレード３４１がウェーハＷを貫通するように逃げ溝３０１を避けて境界部Ｗ１２の内側を切削し（図１０の（１））、第２段階の切削で、切削ブレード３４１がウェーハＷを貫通するように逃げ溝３０１を避けて第１の切削における切削箇所の外側を切削し（図１０の（２））、第３段階の切削で、第２段階の切削における切削箇所の外側を、切削ブレード３４１が逃げ溝３０１に収容されるように、リング状補強部Ｗ４も含めて境界部Ｗ１２の外側を切削するようにしてもよい（図１０の（３））。

（６）リング状補強部除去工程
次に、図１１に示すように、デバイス領域Ｗ１からリング状補強部Ｗ４を除去する。リング状補強部Ｗ４は、ダイシングテープＴ１に貼着されており、ダイシングテープＴ１にはフレームＦ１が貼着されているため、フレームＦ１を持ち上げるだけで、ダイシングテープＴ１とともにリング状補強部Ｗ４を除去することができる。したがって、リング状補強部Ｗ４を除去するための特別な装置が不要であり、リング状補強部Ｗ４が破損して除去作業に時間がかかることがなく、リング状補強部Ｗ４が破損することに起因してデバイス領域が傷つけられることもない。リング状補強部除去工程によってリング状補強部Ｗ４がダイシングテープＴ１及びフレームＦ１とともに除去されると、図１１に示すように、表面にダイシングテープＴ１’が貼着されたデバイス領域Ｗ１のみからなるウェーハＷ’のダイシングテープＴ１が保持テーブル３０において保持された状態となる。

（７）分割工程
次に、撮像手段３３による撮像を行い、ガラスによって形成されたバキューム領域３００及びダイシングテープＴ１’を透過させて切削すべきストリートを検出する。そして、図１２に示すように、保持テーブル３０と切削手段３４とを水平方向に相対移動させながら高速回転する切削ブレード３４１を検出したストリートに切り込ませて表裏を貫通する切削溝Ｇを順次形成していく。また、同方向のストリートがすべて切削された後、保持テーブル３０を９０度回転させて同様の切削を行うと、ストリートが縦横に切削され個々のデバイスに分割される。すべてのデバイスは、その後、ウェーハ全面吸着用の吸着パッドによってまとめて搬送される。なお、保持テーブル３０の下方に撮像手段３３が配設されていない場合や、バキューム領域３００が金属等により形成され光を透過させない場合は、赤外線による撮像手段を保持テーブル３０の上方に配設し、ウェーハＷの裏面側から表面側のストリートを検出することができる。

（８）ダイシングテープ貼り替え工程
図１３に示すように、上記リング状補強部除去工程の後に、デバイス領域Ｄ１のみからなるウェーハＷ’の研削面Ｗ３にダイシングテープＴ２を貼着するようにしてもよい。ウェーハＷ’は、環状のフレームＦ２の開口部Ｆ２０に収容され、ウェーハＷ’の研削面Ｗ３及びフレームＦ２にダイシングテープＴ２を貼着することにより、ダイシングテープＴ２によって開口部Ｆ２０を塞ぎ、ダイシングテープＴ２を介してウェーハＷ’がフレームＦ２に支持された状態となる。すなわちこの状態では、ウェーハＷ’の表面ＷａにダイシングテープＴ１が貼着されており、ウェーハＷ’の研削面Ｗ３にダイシングテープＴ２が貼着される。そして、図１４に示すように、表裏を反転させ、ウェーハ’の表面Ｗａ側からダイシングテープＴ１を剥離する。このようにして、ウェーハＷ’の研削面Ｗ３にダイシングテープＴ２が貼着され、ウェーハＷ’がダイシングテープＴ２を介してフレームＦに支持された状態となる。

（９）分割工程
次に、ダイシングテープ貼り替え工程によって、ウェーハＷ’の表面ＷａからダイシングテープＴ１が剥離され研削面Ｗ３にダイシングテープＴ２が貼着された状態で、保持テーブル３０においてダイシングテープＴ２側を保持し、図１５に示すように、ウェーハＷ’のストリートに切削ブレード３４１を切り込ませてウェーハＷ’の表裏を貫通する切削溝Ｇを形成する。ただし、ダイシングテープＴ２は貫通させない。また、同方向のストリートがすべて切削された後、保持テーブル３０を９０度回転させて同様の切削を行うと、ストリートが縦横に切削され個々のデバイスに分割される。すべてのデバイスは、その後、ウェーハ前面吸着用の吸着パッドによってまとめて搬送される。

以上のようにして、リング状補強部Ｗ４を破損させることなくリング状補強部Ｗ４を除去してからデバイス領域Ｗ１のみからなるウェーハＷ’を分割して個々のデバイスを形成することができる。

Ｗ、Ｗ’：ウェーハ
Ｗａ：表面Ｗ１：デバイス領域Ｗ２：外周余剰領域Ｄ：デバイスＳ：ストリート
Ｗ１２：境界部
Ｗｂ：裏面Ｗ３：研削面Ｗ４：リング状補強部Ｗ５：リング端材
Ｔ１、Ｔ１’、Ｔ２：ダイシングテープ
Ｆ１、Ｆ２：フレームＦ１０、Ｆ２０：開口部
１：保護部材
２：研削装置
２０：保持テーブル２１：研削部２２：回転軸２３：ホイール２４：砥石部
３：切削装置
３０：保持テーブル
３００：バキューム領域３０１：逃げ溝３０２：フレーム支持部
３１：回転軸３２：回転駆動部３３：撮像手段
３４：切削手段３４０：スピンドル３４１：切削ブレード３４２：切削水ノズル

Claims

複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とが表面に形成されたウェーハについて、該ウェーハの裏面のうち該デバイス領域の裏側を研削して該外周余剰領域の裏側にリング状補強部を形成する工程を含み、該リング状補強部が形成されたウェーハに所定の加工を施した後、該リング状補強部を除去するウェーハの加工方法であって、
ウェ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ェーハを収容し該ウェーハの表面及び該フレームにダイシングテープを貼着し、該ダイシングテープを介して該ウェーハを該フレームに支持させるフレーム配設工程と、
該フレームに支持されたウェーハを保持テーブルに保持し、切削ブレードによって該リング状補強部と該デバイス領域との境界部を該ダイシングテープとともに切断して該デバイス領域と該リング状補強部とを分離するリング状補強部分離工程と、
該ダイシングテープを介して該フレームに支持されたリング状補強部を該フレームとともに該保持テーブルから離脱させて該リング状補強部を除去するリング状補強部除去工程と
から少なくとも構成されるウェーハの加工方法。
リング状補強部分離工程において、保持テーブルにはリング状補強部とデバイス領域との境界部に対応する位置に切削ブレードの切刃を逃がすための環状の逃げ溝が形成されていて、
該リング状補強部と該デバイス領域との境界部をダイシングテープとともに切断して該デバイス領域と該リング状補強部とを分離する前に、逃げ溝を避けて該境界部の内側を切削ブレードで切断し、該切削ブレードを該ダイシングテープを貫通させずに切り込ませて該リング状補強部と該デバイス領域とを分離する
請求項１記載のウェーハの加工方法。
リング状補強部除去工程の後、保持テーブルに保持されたデバイス領域のみからなるウェーハを個々のデバイスに分割する分割工程が実施される
請求項１記載のウェーハの加工方法。
リング状補強部除去工程の後、保持テーブルに保持されたデバイス領域のみからなるウェーハを収容する開口部を有するフレームの該開口部に該デバイス領域のみからなるウェーハを収容し、該ウェーハの裏面及び該フレームにダイシングテープを貼着して該ダイシングテープを介して該ウェーハを該フレームに支持させ、
該ウェーハを個々のデバイスに分割する分割工程が実施される
請求項１記載のウェーハの加工方法。