JP4462997B2 - ウェーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、薄く形成されたウェーハの取り扱いを容易とするためのウェーハの加工方法に関するものである。

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。そして、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、その厚みが例えば１００μｍ〜５０μｍになるように形成される。

ところが、研削によりウェーハが薄くなると、剛性がなくなるために、その後の工程での取り扱いが困難となる。例えばプローブテストのために、ウェーハの裏面に金、銀、チタン等からなる金属膜を被覆することが困難となり、デバイスの電気的試験も困難となる。そこで、ウェーハの表面に支持体を接着させた状態で裏面の研削を行う手法も提案されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。

特開２００４−２２６３４号公報 特開２００３−２０９０８３号公報

しかしながら、ウェーハの表面に支持体を接着すると、後にその支持体を剥離する必要がある。そして、剥離した後も表面に形成されたデバイスに接着剤が残存することがあるという問題があり、接着剤を完全に取り除くためには煩雑な作業を要し、この点においても取り扱いが困難となる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、研削により薄くなったウェーハを安定的に支持し、煩雑な作業も不要としてその後の加工時の取り扱いを容易とすることである。

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から表面が構成されるウェーハを加工するウェーハの加工方法であって、外周余剰領域に接着剤を介して保護部材を貼着する保護部材貼着工程と、保護部材側を研削装置のチャックテーブルにおいて保持してウェーハの裏面を研削する裏面研削工程と、裏面研削工程の後に、表面に保護部材が貼着されたウェーハの裏面に膜を形成する膜形成工程と、膜形成工程の後に、外周余剰領域に貼着された保護部材が環状となって残るように、保護部材に切削ブレードを作用させ、保護部材と切削ブレードとを相対的に回転させながら保護部材を切断する保護部材切断工程と、保護部材のうち、保護部材切断工程において切断されデバイス領域を覆う部分を除去し、デバイス領域を露出させてデバイスの電気的テストを行うテスト工程と、ウェーハをデバイスごと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を特徴としている。

分割工程の前には、環状となって残された保護部材の内周に沿ってウェーハを切断して外周余剰領域をデバイス領域から分離させる外周余剰領域分離工程が遂行されることが好ましい。

保護部材は、ガラス、シリコン、セラミックスのいずれかにより形成され、接着剤はポリイミド樹脂により形成されることが望ましいが、これらに限定されるものではない。

本発明においては、ウェーハの表面の外周余剰領域に接着剤を介して保護部材を貼着し、その状態で保護部材側を保持して裏面を研削することとしたため、研削によりウェーハの厚みが例えば１００μｍ〜５０μｍのように薄くなったとしても、保護部材によってウェーハが補強されているために取り扱いが容易であり、しかも、接着剤が付着するのは外周余剰領域のみであり、デバイス領域には接着剤が付着しないため、後に接着剤を除去する等の煩雑な作業は不要である。

また、表面に保護部材が貼着されたウェーハの裏面に膜を形成する膜形成工程においては、保護部材によって補強されることによりウェーハの面が平坦な状態となっているため、取り扱いが容易であり、金属膜を均等かつ平坦に形成することができる。

更に、保護部材のうち外周余剰領域に貼着された部分を環状に残して切断する保護部材切断工程と、環状以外の部分を除去してデバイス領域を露出させてデバイスの電気的テストを行うテスト工程とが遂行されることで、外周余剰領域が保護部材に支持された状態でテスト工程が遂行されるため、支持状態が安定する。

ウェーハをデバイスごとに分割する分割工程においては、環状に残された保護部材をウェーハと共に切断することもできるし、環状に残された保護部材の内周に沿ってウェーハを切断して外周余剰領域をデバイス領域から分離させた後に個々のデバイスに分割することもできる。

図１に示すウェーハ１４の表面１４ａには、縦横に形成されたストリート１５に区画されて多数のデバイス１６が形成されており、デバイス間を仕切るストリート１５を縦横に切断することにより、個々のデバイスごとのチップとなる。ウェーハ１４の表面１４ａは、デバイスが形成されている領域であるデバイス領域１８と、デバイス領域１８を囲繞しデバイスが形成されていない外周余剰領域１７とから構成されている。個々のデバイス１６にはバンプが形成されていることもある。

ウェーハ１４を所望の厚みに形成するためには裏面１４ｂを研削する必要があるが、その前に、図２に示すように、ウェーハ１４の表面１４ａにおける外周余剰領域１７に、開口部１２を有するリング状の接着剤１１を介して保護部材１０を貼着し、図３及び図４に示すように、ウェーハ１４と保護部材１０とが接着剤１１を介して一体となった状態とする（保護部材貼着工程）。接着剤としては、例えばポリイミド樹脂を用いることができ、その厚みは５μｍ程度と極めて薄いものが好ましいが、デバイス領域１８にバンプが形成されている場合は、バンプの高さに等しい厚みを持たせれば、後の工程でバンプに応力が集中してウェーハ１４が破損するのを防止することができ、デバイス領域に接着剤が付着することもない。また、保護部材１０としては、シリコン、ガラス、セラミックス等で形成されたものを使用することができ、図示の例ではウェーハ１４と同様の外径を有する円形に形成されており、例えば５００μｍ程度の厚みがあることが好ましい。

このようにしてウェーハ１４と保護部材１０とが接着剤１１を介して貼着されると、次に、ウェーハ１４の裏面を研削する（裏面研削工程）。裏面研削工程には、例えば図５に示す研削装置１を用いることができる。

研削装置１は、少なくともウェーハを保持して回転可能なチャックテーブル２と、スピンドルの回転に伴い回転する研削砥石３と、研削砥石３を回転駆動する駆動部４と、駆動部４を支持し上下方向の移動をガイドするガイド部５と、ガイド部５を介して研削砥石３及び駆動部４を上下方向に精密に移動させる移動用駆動部６とを備えている。

ウェーハ１４に対して保護部材１０を貼着した後は、ウェーハ１４の裏面１４ｂ側を上にし、保護部材１０側を下側にして研削装置１のチャックテーブル２に載置して保持し、チャックテーブル２の移動によりウェーハ１４を研削砥石３の直下に位置付けた後に、研削砥石３を回転させながら下降させてウェーハ１４の裏面１４ｂに接触させることにより、裏面研削工程が遂行される。研削時には、ウェーハ１４のデバイス領域１８は保護部材１０によって保護される。

裏面が研削されたウェーハ１４は、図６に示すように薄く形成され、表面に保護部材１０が貼着されたままの状態で、次に、裏面１４ｂに金、銀、チタン等からなる金属膜を形成する。

膜形成工程には、例えば図７に示す減圧成膜装置３０を用いる。この減圧成膜装置３０においては、スパッタチャンバー３１の内部に静電式にてウェーハを保持する保持部３２が配設されており、その上方の対向する位置には励磁部材３３に支持された状態で金属からなるスパッタ源３４が配設されている。このスパッタ源３４には、高周波電源３５が連結されている。また、スパッタチャンバー３１の一方の側部には、スパッタガスを導入する導入口３６が設けられ、もう一方の側部には減圧源に連通する減圧口３７が設けられている。

保護部材１０側が保持部３２において静電式にて保持されることにより、ウェーハ１４の裏面１４ｂがスパッタ源３４に対向して保持される。そして、励磁部材３３によって磁化されたスパッタ源３４に高周波電源３５から４０ｋＨｚ程度の高周波電力をくわえ、減圧口３７からスパッタチャンバー３１の内部を１０^−２Ｐａ〜１０^−４Ｐａ程度に減圧して減圧環境にすると共に、導入口３６からアルゴンガスを導入してプラズマを発生させると、プラズマ中のアルゴンイオンがスパッタ源３４に衝突して粒子がはじき出されてウェーハ１４の裏面に堆積し、図８に示すように、ウェーハ１４の裏面１４ｂ側に金属膜４０が形成される（膜形成工程）。膜形成工程は、研削により薄くなったウェーハ１４が保護部材１０と一体となったままの状態で遂行されるため、剛性がなくなったウェーハでも取り扱いが容易となる。また、ウェーハの面が平坦な状態となっているため、金属膜４０を均等かつ平坦に形成することができる。なお、膜形成工程には、蒸着やＣＶＤ等を用いても良い。

次に、図９に示すように、切削装置の保持テーブル５０において金属膜４０側を保持して保護部材１０を露出させた状態とする。そして、高速回転する切削ブレード５１を保護部材１０に作用させ、保持テーブル５０を回転させることにより保護部材１０と切削ブレード５１とを相対的に回転させながら、切削ブレード５１を切断線１３に沿って保護部材１０の厚さ分だけ切り込ませ、ウェーハ１４は切削せずに、保護部材１０のみを切断線１３に沿って円形にくり抜き、保護部材１０を環状に残す。切削ブレード５１を作用させる位置は、図１０に示すようにデバイス領域１８と外周余剰領域１７との境界である。このように切削した後に、保護部材１０のうち、デバイス領域１８を覆う部分を除去することにより、図１１に示すように、保護部材１０が環状に残り、ウェーハ１４の外周領域を補強して薄いウェーハを太鼓の皮のように張った状態で支持し、ウェーハ１４のデバイス領域１８が露出した状態となる（保護部材切断工程）。デバイス領域１８には接着剤が付着していないため、接着剤を除去するという煩雑な作業は不要である。

そして次に、図１２に示すように、金属膜が形成されたウェーハ１４の裏面側を保持テーブル６０において保持し、表面側のデバイスに対してプローブ６１を接触させることにより、各デバイスの電気的特性を試験する（テスト工程）。このとき、保持テーブル６０をアースに接続することにより、金属膜を介してウェーハ１４をアースに接続する。テスト工程も、保護部材１０とウェーハ１４とが一体となった状態で行われ、外周余剰領域１７が保護部材１０に支持された状態となっているため、支持状態が安定し、取り扱いが容易であり、作業を円滑に行うことができる。

テスト工程終了後は、図１３に示すように、外周部にフレーム７０が貼着されたテープ７１の粘着面に、金属膜４０が形成されたウェーハ１４の裏面側を貼着し、ウェーハ１４の表面１４ａが露出した状態とする。そして、図１４に示すように、テープ７１を介してフレーム７０と一体となったウェーハ１４を回転させると共に、高速回転する切削ブレード５１を、テープ７１を切断しない程度にリング状の保護部材１０の内側に切り込ませることにより、保護部材１０の内周に沿ってウェーハ１４を切削する。このように切削を行い、図１５に示すように、外周余剰領域１７及び保護部材１０を取り去ることにより、ウェーハ１４のうち、外周余剰領域１７が分離され、デバイス領域１８のみがテープ７１に貼着された状態でフレーム７０と一体となる（外周余剰領域分離工程）。

次に、図１６に示すように、ウェーハ１４をＸ軸方向に移動させると共に、高速回転する切削ブレード５１をウェーハ１４のストリートに切り込ませて縦横に切削することにより、個々のデバイス１６に分割される（分割工程）。

なお、図１７に示すように、外周余剰領域１７及び保護部材１０も含めて縦横に切削するようにした場合は、外周余剰領域分離工程は必要とされない。

以上の説明においては、ほぼ円形のウェーハを加工する場合を例に挙げて説明したが、矩形のウェーハを加工する場合にも本発明を適用することができる。例えば図１８に示す矩形のウェーハ８０を加工する場合は、保護部材貼着工程では、矩形のデバイス領域８１を囲繞する外周余剰領域８２に、この外周余剰領域８２の形状に対応した接着剤８３を介して矩形の保護部材８４を貼着する。裏面研削工程、膜形成工程及びテスト工程は円形のウェーハの場合と同様に行われる。

保護部材切断工程では、ウェーハ８０をＸ軸方向に移動させると共に、保護部材８４と切削ブレードとを９０度ずつ相対的に回転させながら、保護部材８４が環状となって残るように直線上に切削を行う。そして、保護部材８４のうち、デバイス領域８１を覆う部分を除去し、円形のウェーハの場合と同様の方法でテスト工程を遂行する。分割工程についても円形のウェーハの場合と同様であるが、分割工程の前に外周余剰領域分離工程が遂行される場合は、ウェーハ８０をＸ軸方向に移動させながら、保護部材８４の内周に沿って直線上に切削を行い、ウェーハ８０を９０度ずつ回転させながら同様に直線上に切削を行うと、外周余剰領域８２及び保護部材８４を取り去ることができる。外周余剰領域分離工程が遂行されない場合は、円形のウェーハの場合と同様に、外周余剰領域８２及び保護部材８４をデバイス領域８１と共に切削する。

本発明では、ウェーハが保護部材により補強されるため、加工時にウェーハの取り扱いが容易となり、特に薄く形成されるウェーハの加工に利用することができる。

ウェーハの一例を示す斜視図である。 ウェーハ、接着剤及び保護部材の一例を示す斜視図である。 保護部材が貼着されたウェーハを示す斜視図である。 保護部材が貼着されたウェーハを示す断面図である。 研削装置の一例を示す斜視図である。 裏面研削後のウェーハ及び保護部材を示す斜視図である。 成膜装置の一例を示す断面図である。 裏面に金属膜が被覆されたウェーハ及び保護部材を示す一部拡大断面図である。 保護部材切断工程の一例を示す斜視図である。 保護部材切断工程の一例を示す断面図である。 保護部材切断工程終了後のウェーハ及び保護部材を示す斜視図である。 テスト工程の一例を示す斜視図である。 保護部材がリング状に残り裏面に金属膜が形成されたウェーハがテープを介してフレームと一体となった状態を示す斜視図である。 外周余剰領域分離工程の一例を示す斜視図である。 外周余剰領域及びリング状の保護部材が除去されたウェーハがテープを介してフレームと一体となった状態を示す斜視図である。 分割工程の一例を示す斜視図である。 分割工程の別の例を示す斜視図である。 矩形のウェーハ、接着剤及び保護部材を示す斜視図である。

１：研削装置 ２：チャックテーブル ３：研削砥石 ４：駆動部 ５：ガイド部
６：移動用駆動部
１０：保護部材 １１：接着剤 １２開口部
１４：ウェーハ １５：ストリート １６：デバイス １７：外周余剰領域
１８：デバイス領域
３０：減圧成膜装置 ３１：スパッタチャンバー ３２：保持部 ３３：励磁部材
３４：スパッタ源 ３５：高周波電源 ３６：導入口 ３７：減圧口
４０：金属膜
５０：保持テーブル ５１：切削ブレード
６０：保持テーブル ６１：プローブ
７０：フレーム ７１：テープ
８０：ウェーハ ８１：デバイス領域 ８２：外周余剰領域 ８３：接着剤
８４：保護部材

Claims (3)

1. 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から表面が構成されるウェーハを加工するウェーハの加工方法であって、該外周余剰領域に接着剤を介して保護部材を貼着する保護部材貼着工程と、該保護部材側を研削装置のチャックテーブルにおいて保持して該ウェーハの裏面を研削する裏面研削工程と、
   該裏面研削工程の後に、表面に保護部材が貼着されたウェーハの裏面に膜を形成する膜形成工程と、
   該膜形成工程の後に、該外周余剰領域に貼着された保護部材が環状となって残るように、該保護部材に切削ブレードを作用させ、該保護部材と該切削ブレードとを相対的に回転させながら該保護部材を切断する保護部材切断工程と、
   該保護部材のうち、該保護部材切断工程において切断され前記デバイス領域を覆う部分を除去し、該デバイス領域を露出させてデバイスの電気的テストを行うテスト工程と、
   ウェーハをデバイスごとに分割する分割工程と、
   から少なくとも構成されるウェーハの加工方法。
2. 前記分割工程の前に、前記保護部材切断工程において環状となって残された保護部材の内周に沿って前記ウェーハを切断して前記外周余剰領域を前記デバイス領域から分離させる外周余剰領域分離工程が遂行される請求項１に記載のウェーハの加工方法。
3. 保護部材は、ガラス、シリコン、セラミックスのいずれかにより形成され、接着剤はポリイミド樹脂により形成される請求項１または２に記載のウェーハの加工方法。

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