JP6121225B2

JP6121225B2 - ウエーハの加工方法

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Publication number: JP6121225B2
Application number: JP2013085222A
Authority: JP
Inventors: 一樹本嶋; 真増永
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-04-15
Filing date: 2013-04-15
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2033-04-15
Also published as: JP2014207386A

Description

本発明は、表面にデバイス領域と、デバイス領域を囲繞する外周余剰領域と、を備える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等の複数のデバイスが形成されたウエーハは、裏面を研削して所定の厚さに形成した後に、ダイシング装置等によって個々のデバイスに分割され、各種電子機器等に利用されている。近年は、電子機器等の軽量化、小型化を可能とするために、研削によりウエーハが１００μｍ〜２０μｍと極めて薄く形成されるようになっている。

ところが、このように薄く形成されたウエーハは、紙のように腰がなくなって取り扱いが困難になり、その後の搬送に支障を来したり、デバイスの裏面電極用の金、銀、チタン等の厚さ数十ｎｍの金属膜を研削した面に被覆することが困難になるという問題が生じている。そこで、ウエーハのデバイス領域に対応する裏面のみを研削し、デバイス領域を囲繞する外周余剰領域に対応するウエーハの裏面にリング状の環状補強部を形成する研削方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。

また、このようにして裏面の外周にリング状の環状補強部が形成されたウエーハをストリート（分割予定ライン）に沿って分割する方法として、リング状の環状補強部を除去した後、ウエーハの表面側から切削ブレードで切削する方法が提案されている（例えば特許文献２参照）。

特開２００７−０１９４６１号公報特開２００７−０１９３７９号公報

このように、非常に薄く研削した後、リング状の環状補強部によって反り無く維持されたウエーハの裏面に金属膜を被覆すると、異なる材質が貼り合わせれた状態により、熱膨張率の違いにより内部応力が内包される。また、環状補強部を設けていても、非常に薄く研削した面に反りが生じると、金属膜を被覆する際に当該研削した面を平坦に保持するために、金属膜を被覆すると、ウエーハの内部に内部応力が内包される。この内部応力が内包された状態のまま通常のダイシングを行うと、分割されたデバイスの側面の特に裏面側（金属膜近辺）にクラックと呼ばれるカケが発生しやすく、デバイスとしての強度を落としてしまうという虞があった。

本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、その目的は、クラックと呼ばれるカケの発生を抑制できるウエーハの加工方法を提供することにある。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のウエーハの加工方法は、複数のデバイスが複数の分割予定ラインによって区画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、該デバイス領域に対応する該ウエーハの裏面を研削して円形凹部を形成するとともに、該円形凹部の外周に環状補強部を形成して、該デバイス領域の厚みを該環状補強部の厚みより薄くする研削ステップと、該研削ステップの後に、該ウエーハの裏面に金属膜を被覆する金属膜被覆ステップと、該金属膜被覆ステップの後に、該ウエーハの表面側から該分割予定ラインに沿って切削ブレードで該ウエーハを切削し、該デバイス領域の裏面に至らない深さの複数の溝を形成して、該金属膜の被覆によって発生した該ウエーハの内部応力を分散させる溝形成ステップと、該溝形成ステップの後に、該溝の底部から該デバイス領域の裏面に至る深さの分割溝を該切削ブレードで形成し、該ウエーハを複数のデバイスに分割する分割ステップと、を備えることを特徴とする。

また、前記ウエーハの加工方法は、前記溝形成ステップの前又は後に、前記環状補強部の内周に沿って前記ウエーハを切断し、該環状補強部と前記デバイス領域とを分離する環状補強部分離ステップが実施されることが好ましい。

本願発明のウエーハの加工方法によれば、ウエーハの外周余剰領域を残して研削した面に金属膜を被覆した後、始めに裏面に至らない深さの溝を複数形成した後、改めて、溝の底部から分割溝を形成して、各デバイスに分割する。このために、裏面に至らない深さの溝を形成した際に、ウエーハの内部応力をある程度解放でき、分割する際に発生しやすい側面クラックを抑制でき、クラックと呼ばれるカケの発生を抑制することができる。

図１（ａ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の保護テープ貼着前のウエーハを示す斜視図であり、図１（ｂ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の保護テープ貼着後のウエーハを示す斜視図である。図２は、実施形態に係るウエーハの加工方法の研削ステップの概要を示す斜視図である。図３（ａ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の研削ステップ後のウエーハの斜視図であり、図３（ｂ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の研削ステップ後のウエーハの断面図である。図４は、実施形態に係るウエーハの加工方法の金属膜被覆ステップの概要を示す図である。図５は、実施形態に係るウエーハの加工方法の金属膜被覆ステップ後のウエーハの断面図である。図６（ａ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の金属膜被覆ステップ後の環状フレームに支持されたウエーハの斜視図であり、図６（ｂ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の金属膜被覆ステップ後の環状フレームに支持されたウエーハの断面図である。図７は、実施形態に係るウエーハの加工方法の保護テープ剥離ステップの概要を示す斜視図である。図８は、実施形態に係るウエーハの加工方法の環状補強部分離ステップの概要を示す断面図である。図９は、実施形態に係るウエーハの加工方法の溝形成ステップの概要を示す断面図である。図１０は、実施形態に係るウエーハの加工方法の分割ステップの概要を示す断面図である。図１１は、実施形態に係るウエーハの加工方法の分割ステップ後のウエーハの斜視図である。図１２は、実施形態に係るウエーハの加工方法の環状補強部除去ステップの概要を示す斜視図である。図１３は、実施形態の変形例に係るウエーハの加工方法の環状補強部除去ステップを示す斜視図である。図１４は、実施形態の変形例に係るウエーハの加工方法の溝形成ステップの概要を示す断面図である。図１５は、実施形態の変形例に係るウエーハの加工方法の分割ステップの概要を示す断面図である。図１６は、実施形態に係るウエーハの加工方法の分割ステップ後のウエーハの斜視図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態〕
本実施形態に係るウエーハの加工方法を、図１から図１２に基づいて説明する。図１（ａ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の保護テープ貼着前のウエーハを示す斜視図、図１（ｂ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の保護テープ貼着後のウエーハを示す斜視図、図２は、実施形態に係るウエーハの加工方法の研削ステップの概要を示す斜視図、図３（ａ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の研削ステップ後のウエーハの斜視図、図３（ｂ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の研削ステップ後のウエーハの断面図、図４は、実施形態に係るウエーハの加工方法の金属膜被覆ステップの概要を示す図、図５は、実施形態に係るウエーハの加工方法の金属膜被覆ステップ後のウエーハの断面図、図６（ａ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の金属膜被覆ステップ後の環状フレームに支持されたウエーハの斜視図、図６（ｂ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の金属膜被覆ステップ後の環状フレームに支持されたウエーハの断面図、図７は、実施形態に係るウエーハの加工方法の保護テープ剥離ステップの概要を示す斜視図、図８は、実施形態に係るウエーハの加工方法の環状補強部分離ステップの概要を示す断面図、図９は、実施形態に係るウエーハの加工方法の溝形成ステップの概要を示す断面図、図１０は、実施形態に係るウエーハの加工方法の分割ステップの概要を示す断面図、図１１は、実施形態に係るウエーハの加工方法の分割ステップ後のウエーハの斜視図、図１２は、実施形態に係るウエーハの加工方法の環状補強部除去ステップの概要を示す斜視図である。

本実施形態に係るウエーハの加工方法（以下、単に加工方法と呼ぶ）は、図１に示すウエーハＷを加工する加工方法であって、研削ステップと、金属膜被覆ステップと、溝形成ステップと、分割ステップとを少なくとも備え、ウエーハＷの裏面Ｗｂ側を研削し、切削加工によりウエーハＷを個々のデバイスＤに分割する方法である。

なお、本実施形態に係る加工方法により個々のデバイスＤに分割される加工対象としてのウエーハＷは、本実施形態ではシリコン、サファイア、ガリウムなどを母材とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。ウエーハＷは、図１に示すように、複数のデバイスＤが複数の分割予定ラインＳ１，Ｓ２によって区画されたデバイス領域Ｗ１と、デバイス領域Ｗ１を囲繞する外周余剰領域Ｗ２とが表面Ｗａに形成されている。なお、分割予定ラインＳ１，Ｓ２として、互いに平行な複数の第１の分割予定ラインＳ１と、互いに平行でかつ第１の分割予定ラインＳ１に直交する複数の第２の分割予定ラインＳ２とが設けられている。

本実施形態に係る加工方法は、まず、保護テープ貼着ステップにおいて、図１（ａ）に示すように、保護テープＴ１の粘着層（図示せず）をウエーハＷの表面Ｗａと対向させた後、図１（ｂ）に示すように、保護テープＴ１の粘着層をウエーハＷの表面Ｗａに貼着する。なお、保護テープＴ１は、ウエーハＷの外形と同等の外形に形成され、粘着層がウエーハＷの表面Ｗａ全面に貼着されることで、ウエーハＷの表面Ｗａ全面を保護するものである。そして、研削ステップに進む。

研削ステップでは、ウエーハＷの表面Ｗａ即ち保護テープＴ１を研削装置１０のチャックテーブル１１に保持させる。その後、図２に示すように、チャックテーブル１１を軸心回りに回転させるとともに、研削装置１０の研削ユニット１２をチャックテーブル１１と同じ向きに軸心回りに回転させながらウエーハＷの裏面Ｗｂに押し付ける。そして、デバイス領域Ｗ１に対応するウエーハＷの裏面Ｗｂを研削する。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、ウエーハＷの裏面Ｗｂ側に円形凹部ＷＲを形成するとともに、円形凹部ＷＲの外周に外周余剰領域Ｗ２に対応した環状補強部ＷＳを形成する。即ち、研削ステップでは、ウエーハＷの裏面Ｗｂのデバイス領域Ｗ１に対応する部分を研削ユニット１２に研削させて円形凹部ＷＲを形成し、ウエーハＷの裏面Ｗｂの外周余剰領域Ｗ２に対応する部分を研削ユニット１２に研削させずに外周余剰領域Ｗ２を残して環状補強部ＷＳを形成する。そして、金属膜被覆ステップに進む。

金属膜被覆ステップでは、研削ステップの後に、図４に示すように、ウエーハＷの表面Ｗａ即ち保護テープＴ１を金属膜被覆装置２０のチャンバー２１内の保持部２２に保持させる。この際、ウエーハＷの特に円形凹部ＷＲの底面ＷＲＢを、反りなく平坦な状態で保持部２２に保持させる。このために、研削ステップ後に、ウエーハＷの円形凹部ＷＲの底面ＷＲＢに反りなどが生じた場合には、ウエーハＷに内部応力が生じる。その後、チャンバー２１の導入口２１ａからアルゴンガスなどの希ガスを導入し、チャンバー２１内を減圧口２１ｂに接続した減圧源（図示せず）により減圧する。そして、チャンバー２１の導入口２１ａから導入されてイオン化された希ガスを、高周波電源２３により印加されて励磁部材２４に支持されたスパッタ源２５に衝突させて、スパッタ源２５を構成する金属をウエーハＷの円形凹部ＷＲの底面ＷＲＢ、内周面ＷＲＩ、残りの裏面Ｗｂ及び外周面ＷＰ全体に付着させる。こうして、図５に示すように、ウエーハＷの少なくとも裏面Ｗｂ全体に金属膜ＭＦを被覆する。このとき、ウエーハＷと金属膜ＭＦとの熱膨張率の違いにより、ウエーハＷの円形凹部ＷＲの底面ＷＲＢ等に内部応力が生じる。

その後、ウエーハＷの裏面Ｗｂを、外周部が環状フレームＦ（図６（ａ）に示す）に装着されたダイシングテープＴ２（図６（ａ）に示す）の粘着面に押し付け、円形凹部ＷＲよりも若干小さい凸状部材（図示せず）をダイシングテープＴ２を介して円形凹部ＷＲ内に挿入する。そして、ダイシングテープＴ２の粘着面をウエーハＷに被覆された金属膜ＭＦに密着させて、図６（ｂ）に示すように、ダイシングテープＴ２の粘着面を、ウエーハＷの裏面Ｗｂ全体に被覆された金属膜ＭＦに貼着させる。そして、保護テープ剥離ステップに進む。

保護テープ剥離ステップでは、図７に示すように、ウエーハＷの表面Ｗａに貼着された保護テープＴ１をウエーハＷの表面Ｗａから剥離させる。そして、環状補強部分離ステップに進む。

環状補強部分離ステップでは、溝形成ステップの前に、ウエーハＷをダイシングテープＴ２を介して切削装置３０のチャックテーブル３１に保持させる。そして、図８に示すように、チャックテーブル３１を介してウエーハＷを軸心回りに回転させながら、切削装置３０のスピンドル軸心回りに回転する切削ブレード３２−１によりウエーハＷのデバイス領域Ｗ１と外周余剰領域Ｗ２との境目を切断する。そして、環状補強部ＷＳの内周に沿って、ウエーハＷを切断して、ウエーハＷの全周に亘って、環状補強部ＷＳとデバイス領域Ｗ１とを分離する。なお、環状補強部分離ステップでは、切削ブレード３２−１によりダイシングテープＴ２の厚みの中央まで切断する。そして、溝形成ステップに進む。

溝形成ステップでは、金属膜被覆ステップの後に、チャックテーブル３１と切削装置３０のスピンドル軸心回りに回転する切削ブレード３２−２とを分割予定ラインＳ１，Ｓ２に沿って相対的に移動させながら、図９に示すように、ウエーハＷの表面Ｗａ側から分割予定ラインＳ１，Ｓ２に沿って切削ブレード３２−２でウエーハＷを切削する。そして、デバイス領域Ｗ１の裏面Ｗｂに至らない深さの複数の溝Ｓを切削ブレード３２−２で形成して、金属膜被覆ステップで生じたウエーハＷの内部応力（応力に相当）を分散（解放）させる。なお、本実施形態では、全ての分割予定ラインＳ１，Ｓ２に溝Ｓを形成する。そして、分割ステップに進む。

分割ステップでは、溝形成ステップの後に、チャックテーブル３１と切削装置３０の軸心回りに回転する切削ブレード３２−３とを分割予定ラインＳ１，Ｓ２に沿って相対的に移動させながら、図１０に示すように、ウエーハＷの表面Ｗａ側から分割予定ラインＳ１，Ｓ２に沿って切削ブレード３２−３でウエーハＷを切削する。そして、溝Ｓの底部からデバイス領域Ｗ１の裏面Ｗｂに至る深さの分割溝ＤＳを切削ブレード３２−３で形成して、図１１に示すように、ウエーハＷを複数のデバイスＤに分割して、環状補強部除去ステップに進む。環状補強部除去ステップでは、図１２に示すように、ダイシングテープＴ２から環状補強部ＷＳを除去した後、個々に分割されたデバイスＤをダイシングテープＴ２から取り外す。

実施形態に係る加工方法によれば、外周余剰領域Ｗ２を残して研削して形成したウエーハＷの円形凹部ＷＲの底面ＷＲＢ等に金属膜ＭＦを被覆した後、分割しない程度の深さの溝Ｓを複数形成する。その後、改めて、溝Ｓの底部を切削して分割溝ＤＳを形成して、ウエーハＷを各デバイスＤに分割する。このために、金属膜ＭＦを被覆する際などに生じたウエーハＷの内部応力を、複数の溝Ｓを形成した際にある程度解放することができる。よって、デバイスＤ毎に分割する際に、デバイスＤの側面に発生しやすい側面クラックを抑制することができる。したがって、実施形態に係る加工方法によれば、クラックと呼ばれるカケの発生を抑制することができる。

〔変形例〕
実施形態の変形例に係る加工方法を、図１３から図１６に基づいて説明する。図１３は、実施形態の変形例に係るウエーハの加工方法の環状補強部除去ステップを示す斜視図、図１４は、実施形態の変形例に係るウエーハの加工方法の溝形成ステップの概要を示す断面図、図１５は、実施形態の変形例に係るウエーハの加工方法の分割ステップの概要を示す断面図、図１６は、実施形態に係るウエーハの加工方法の分割ステップ後のウエーハの斜視図である。

実施形態の変形例に係る加工方法では、環状補強部分離ステップの後に、環状補強部除去ステップに進む。環状補強部除去ステップでは、図１３に示すように、ダイシングテープＴ２から環状補強部ＷＳを除去して、溝形成ステップに進む。

溝形成ステップでは、前述した実施形態と同様に、チャックテーブル３１と切削ブレード３２−２とを分割予定ラインＳ１，Ｓ２に沿って相対的に移動させながら、図１４に示すように、デバイス領域Ｗ１の裏面Ｗｂに至らない深さの複数の溝Ｓを切削ブレード３２−２で形成して、金属膜被覆ステップで生じたウエーハＷの内部応力（応力に相当）を分散（解放）させる。なお、変形例では、全ての分割予定ラインＳ１，Ｓ２に溝Ｓを形成する。そして、分割ステップに進む。

分割ステップでは、前述した実施形態と同様に、チャックテーブル３１と切削ブレード３２−３とを分割予定ラインＳ１，Ｓ２に沿って相対的に移動させながら、図１５に示すように、溝Ｓの底部からデバイス領域Ｗ１の裏面に至る深さの分割溝ＤＳを切削ブレード３２−３で形成して、図１６に示すように、ウエーハＷを複数のデバイスＤに分割する。そして、個々に分割されたデバイスＤをダイシングテープＴ２から取り外す。

変形例に係る加工方法によれば、前述した実施形態と同様に、金属膜ＭＦを被覆する際などに生じたウエーハＷの内部応力を、複数の溝Ｓを形成した際にある程度解放することができる。よって、変形例に係る加工方法によれば、デバイスＤ毎に分割する際に、デバイスＤの側面に発生しやすい側面クラックを抑制することができる。

前述した実施形態及び変形例では、全ての分割予定ラインＳ１，Ｓ２に溝Ｓを形成したが、本発明では、例えば、分割予定ラインＳ１の全てに溝Ｓを形成したり、分割予定ラインＳ２の全てに溝Ｓを形成してもよい。要するに、本発明では、溝形成ステップでは、全ての分割予定ラインＳ１，Ｓ２のうち複数に溝Ｓを形成すれば良い。

また、前述した実施形態及び変形例では、溝形成ステップの前に環状補強部分離ステップを実施している。しかしながら、本発明では、分割ステップの後、即ち溝形成ステップの後に環状補強部分離ステップを実施してよい。要するに、本発明では、溝形成ステップの前又は後に、環状補強部分離ステップが実施されればよい。さらに、本発明では、環状補強部除去ステップを適宜のタイミングで実施すればよい。

さらに、本発明では、環状補強部分離ステップ、溝形成ステップ及び分割ステップで用いる切削装置３０又は切削ブレード３２−１，３２−２，３２−３は同一であってもよく、異なっていてもよい。例えば、切削ブレード３２−１は、切削ラインが円形であるために破損を防ぐためある程度の剛性を必要とするので一定以上の厚さを有する切削ブレードが好適であり、切削ブレード３２−２と３２−３は、通常１００um以下の幅の分割予定ラインＳ１、Ｓ２に収まる程度の薄さの切削ブレードが想定される。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

Ｄデバイス
Ｓ１，Ｓ２分割予定ライン
Ｗウエーハ
Ｗａ表面
Ｗｂ裏面
Ｗ１デバイス領域
Ｗ２外周余剰領域
ＷＲ円形凹部
ＷＳ環状補強部
ＭＦ金属膜
Ｓ溝
ＤＳ分割溝

Claims

複数のデバイスが複数の分割予定ラインによって区画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、
該デバイス領域に対応する該ウエーハの裏面を研削して円形凹部を形成するとともに、該円形凹部の外周に環状補強部を形成して、該デバイス領域の厚みを該環状補強部の厚みより薄くする研削ステップと、
該研削ステップの後に、該ウエーハの裏面に金属膜を被覆する金属膜被覆ステップと、
該金属膜被覆ステップの後に、該ウエーハの表面側から該分割予定ラインに沿って切削ブレードで該ウエーハを切削し、該デバイス領域の裏面に至らない深さの複数の溝を形成して、該金属膜の被覆によって発生した該ウエーハの内部応力を分散させる溝形成ステップと、
該溝形成ステップの後に、該溝の底部から該デバイス領域の裏面に至る深さの分割溝を該切削ブレードで形成し、該ウエーハを複数のデバイスに分割する分割ステップと、を備える事を特徴とするウエーハの加工方法。
前記溝形成ステップの前又は後に、前記環状補強部の内周に沿って前記ウエーハを切断し、該環状補強部と前記デバイス領域とを分離する環状補強部分離ステップが実施されることを特徴とする請求項１記載のウエーハの加工方法。