JP5553585B2

JP5553585B2 - ウエーハの加工方法

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Publication number: JP5553585B2
Application number: JP2009278354A
Authority: JP
Inventors: 康隆溝本
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2009-12-08
Filing date: 2009-12-08
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2029-12-08
Also published as: JP2011124262A

Description

本発明は、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，ＬＳＩ等のデバイスが格子状に形成された分割予定ラインによって区画された領域にそれぞれ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を表面に有する半導体ウエーハは、裏面が研削されて所定の厚さに薄化された後、ダイシング装置（切削装置）によって分割予定ラインに沿って切削することにより個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。

ところで、半導体ウエーハには、半導体ウエーハ前半プロセス中におけるウエーハの割れや発塵防止のために、ウエーハの外周に面取り部が形成されている。よって、ウエーハの裏面を研削してウエーハを薄化すると、ウエーハの外周に形成された面取り部が鋭利なナイフエッジ状になり、ウエーハが破損し易くなると共にオペレーターがナイフエッジで負傷する恐れがあるという問題がある。そこで、ウエーハの裏面を研削する前にウエーハの外周に形成された面取り部を除去する技術が特許第３５１５９１７号公報で提案されている。

特許第３５１５９１７号公報

しかし、ウエーハの外周から面取り部を除去してウエーハの裏面を研削し、その後研磨パッドで研磨すると、ウエーハの外周に形成された垂直な断面にダレが生じて裏面が僅かに湾曲するという問題がある。

また、ウエーハの外周を円形に切削して面取り部を除去すると、ウエーハの外周が垂直な断面に形成されることから、研削工程でウエーハの裏面を研削するとウエーハの外周が研削砥石の衝撃を受け欠けが生じ易いという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ウエーハの外周にダレが生じないとともに欠けが生じないウエーハの加工方法を提供することである。

本発明によると、複数のデバイスが格子状に形成された分割予定ラインによって区画された領域に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を表面に有するウエーハの加工方法であって、紫外線を照射することにより粘着力が低下する粘着層を表面に有する保護テープをウエーハの表面に貼着する保護テープ貼着工程と、チャックテーブルで該保護テープ側を吸引保持してウエーハの裏面から該デバイス領域と該外周余剰領域との境界部に切削ブレードを位置づけてウエーハを切削してリング状の切削溝を形成し、該外周余剰領域を補助リングに形成する補助リング形成工程と、該補助リング形成工程実施後、ウエーハの該デバイス領域に対応する裏面と該外周余剰領域に対応する裏面を研削して、ウエーハを所定の厚さに形成する裏面研削工程と、該裏面研削工程実施後、研削されたウエーハの裏面全体を研磨パッドで研磨する研磨工程と、該研磨工程実施後、紫外線を照射することにより粘着力が低下する粘着層を表面に有するダイシングテープにウエーハの裏面を貼着するとともに、該ダイシングテープの外周部分を環状フレームに貼着してウエーハを該環状フレームで支持するウエーハ支持工程と、該ウエーハ支持工程実施後、該保護テープの裏面から該デバイス領域に対応するウエーハの裏面に紫外線を照射して該保護テープの該デバイス領域に対応する領域の粘着力を低下させるとともに、該ダイシングテープの裏面から該外周余剰領域に対応する領域の該ダイシングテープに紫外線を照射して該外周余剰領域に対応する領域の該ダイシングテープの粘着力を低下させる紫外線照射工程と、紫外線照射工程実施後、ウエーハの該外周余剰領域が貼着されたままの該保護テープをウエーハの該デバイス領域から剥離し、ウエーハの該デバイス領域のみを該ダイシングテープに残存させる保護テープ剥離工程と、該保護テープ剥離工程実施後、ウエーハの該デバイス領域を該分割予定ラインに沿って切削してウエーハの該デバイス領域を個々のデバイスに分割するウエーハ分割工程と、を備えたことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。

本発明によると、ウエーハの外周余剰領域を除去することなく補助リングとして残存させてウエーハの裏面を研削するとともに研磨パッドで研磨するようにしたので、ウエーハの外周に形成された垂直な断面にダレが生じて裏面が僅かに湾曲するという問題を解消できる。

また、外周余剰領域がデバイス領域を囲繞したまま保護テープに貼着された状態でウエーハの裏面を研削するので、研削砥石の衝撃はウエーハのデバイス領域の外周エッジ部分で緩和され、ウエーハの外周に欠けを生じさせることがない。

保護テープ貼着工程を示す斜視図である。チャックテーブルでウエーハを保持するウエーハ保持工程を示す斜視図である。切削ブレードでデバイス領域と外周余剰領域との境界部を円形に切削する補助リング形成工程を示す斜視図である。補助リング形成工程を示す断面図である。裏面研削工程を示す斜視図である。裏面研削工程後のウエーハの断面図である。研磨工程の説明図である。ウエーハ支持工程の説明図である。紫外線照射工程を示す説明図である。保護テープ剥離工程を示す説明図である。ウエーハ分割工程の説明図である。ピックアップ工程の説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１に示した半導体ウエーハ１１は、例えば厚さが７００μｍのシリコンウエーハからなっており、表面１１ａに複数の分割予定ライン（ストリート）１３が格子状に形成されているとともに、該複数の分割予定ライン１３によって区画された複数の領域にそれぞれＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

このように構成されたウエーハ１１は、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。また、ウエーハ１１の外周にはシリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。

本発明のウエーハ加工方法では、ウエーハ１１の表面１１ａに形成されたデバイス１５を保護するために、図１に示すようにウエーハ１１の表面１１ａに保護テープ２３が貼着される。この保護テープ２３は、紫外線を照射することにより粘着力が低下する粘着層を有する保護テープ、即ち紫外線硬化型保護テープである。

次いで、図２に示すように切削装置のチャックテーブル１０で保護テープ２３側を吸引保持し、デバイス領域１７と外周余剰領域１９との境界部を切削してリング状の切削溝を形成する補助リング形成工程を実施する。

この補助リング形成工程では、図３に示すようにチャックテーブル１０で保護テープ２３側が吸引保持されるため、ウエーハ１１の裏面１１ｂが露出する。切削ユニット１２のスピンドルハウジング１４中に回転可能に収容されたスピンドル１６の先端には切削ブレード１８が装着されており、切削ブレード１８は図示しないモータにより矢印Ａ方向に高速で回転される。

そして、ウエーハ１１のデバイス領域１７と外周余剰領域１９との境界部に対応するウエーハ１１の裏面１１ｂに高速回転している切削ブレード１８を位置付け、チャックテーブル１０を矢印Ｂ方向に低速で回転させながらデバイス領域１７と外周余剰領域１９との境界部を図４に示すように保護テープ２３に至る深さまで切削してリング状の切削溝２０を形成し、外周余剰領域１９を補助リングとして残存させる（補助リング形成工程）。図４において２２は面取り部を示している。

切削ブレード１８でウエーハ１１のデバイス領域１７と外周余剰領域１９の境界部を円形に切削する補助リング形成工程では、ウエーハの切削屑が飛散するが、ウエーハ１１の表面１１ａは保護テープ２３で保護されているため、ウエーハ１１の表面が切削屑により汚染されることがない。

補助リング形成工程を実施後、研削装置を用いてウエーハ１１の裏面１１ｂを研削する裏面研削工程を実施する。即ち、図５に示すように、研削装置のチャックテーブル２４で保護テープ２３側を吸引保持し、リング状切削溝２０が形成されたウエーハ１１の裏面１１ｂを露出させる。

図５において、研削装置のスピンドル２８の先端部にはホイールマウント３０が固定されており、このホイールマウント３０には研削ホイール２６がねじ３１で装着されている。研削ホイール２６は、環状基台３２の自由端部に例えば粒径０．３〜１．０μｍのダイアモンド砥粒をビトリファイドボンド等で固めた複数の研削砥石３４が固着されて構成されている。

この裏面研削工程では、チャックテーブル２４を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２６をチャックテーブル２４と同一方向に、即ち矢印ｂ方向に６０００ｒｐｍで回転させると共に、図示しない研削ユニット送り機構を作動して研削砥石３４をウエーハ１１の裏面１１ｂに接触させる。

そして、研削ホイール２６を所定の研削送り速度（例えば３〜５μｍ／秒）で下方に所定量研削送りして、ウエーハ１１のデバイス領域１７及び外周余剰領域１９に対応する裏面１１ｂを研削する。図示しない接触式の厚み測定ゲージによってウエーハ１１の厚みを測定しながらウエーハ１１を所望の厚み、例えば５０μｍに仕上げる。

裏面研削の終了した状態のウエーハ１１の断面図が図６に示されている。本実施形態の裏面研削工程では、外周余剰領域１９を保護テープ２３に貼着したまま研削を遂行するため、研削砥石３４が当たる外周余剰領域１９のエッジ部分は衝撃を受けて欠けが生じ易くなるが、デバイス領域１７のエッジ部分は外周余剰領域１９が存在するため、研削砥石３４の衝撃が緩和されてデバイス領域１７の外周に欠けが生じることがない。

ウエーハ１１が薄く研削されると、面取り部２２は符号２２ａで示すようにナイフエッジ形状となり欠けが生じ易いが、外周余剰領域１９は後で廃棄されるため問題となることはない。

裏面研削工程が終了すると、研削歪を除去するために研磨工程を実施する。この研磨工程では、図７（Ａ）に示すように、研磨装置のチャックテーブル２４（研削装置と共用）で裏面研削が実施されたウエーハ１１に貼着された保護テープ２３側を吸引保持する。研磨装置のスピンドル２７の先端には基台３３と基台３３に貼着された研磨パッド３５から構成される研磨ホイール２９が装着されている。

図７（Ｂ）に示すように、研磨パッド３５をチャックテーブル２４で吸引保持されたウエーハ１１の裏面に当接させ、チャックテーブル２４を矢印ａ方向に回転するとともに研磨ホイール２９を矢印ｂ方向に回転しながらウエーハ１１の研削面を研磨する。これにより、研削面に残存していた研削歪が除去される。

本実施形態の加工方法では、ウエーハ１１の外周余剰領域１９を除去することなく補助リングとして残存させて、ウエーハ１１の裏面１１ｂを研削すると共に研磨パッド３５で研磨するので、従来技術で問題であったウエーハ１１の外周に形成された垂直な断面にダレが生じて裏面１１ｂが僅かに湾曲するという問題を解消できる。

研磨工程実施後、ウエーハ１１をダイシングテープＴを介して環状フレームＦで支持するウエーハ支持工程を実施する。このウエーハ支持工程は、図８に示すように外周部分が環状フレームＦに貼着されているダイシングテープＴに、表面１１ａに保護テープ２３が貼着されている状態のウエーハ１１の裏面１１ｂを貼着することにより実施する。

ダイシングテープＴは、紫外線を照射することにより粘着力が低下する粘着層を有する粘着テープ、即ち紫外線硬化型粘着テープである。ウエーハ支持工程を実施したことにより、ウエーハ１１はダイシングテープＴを介して環状フレームＦで支持されたことになる。

次いで、保護テープ２３の選択された領域に紫外線を照射するとともに、ダイシングテープＴの選択された領域に紫外線を照射する紫外線照射工程を実施する。即ち、この紫外線照射工程では、図９に示すようにウエーハ１１のデバイス領域１５の大きさに対応する大きさの紫外線照射器３６を保護テープ２３の裏面に対向させて、保護テープ２３の裏面からデバイス領域１５に対応する保護テープ２３の裏面に紫外線を照射して、保護テープ２３のデバイス領域１５に対応する領域の粘着力を低下させる。

更に、ウエーハ１１の外周余剰領域１９に対応する大きさのリング状紫外線照射器３８をダイシングテープＴの裏面に対向させて、ダイシングテープＴの裏面から外周余剰領域１９に対応する領域のダイシングテープＴに紫外線を照射して、外周余剰領域１９に対応する領域のダイシングテープＴの粘着力を低下させる。

次いで、保護テープ２３を剥離すると、図１０に示すようにウエーハ１１の外周余剰領域１９が保護テープ２３に貼着されたまま保護テープ２３はウエーハ１１のデバイス領域１７から剥離され、ウエーハ１１のデバイス領域１７のみがダイシングテープ１７に貼着されたまま残存する。

次いで、図３に示すような切削装置のチャックテーブル１０でダイシングテープＴを介してウエーハ１１のデバイス領域１７を吸引保持し、図１１に示すように切削ブレード１８Ａを矢印Ａ方向に高速回転させながらデバイス領域１７に切り込ませると共に、図示しないチャックテーブルを矢印Ｘ１方向に加工送りして分割予定ライン１３に沿って切削溝４０を形成する。

第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って切削溝４０を形成したならば、チャックテーブル１０を９０度回転してから第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って同様な切削溝４０を形成することにより、ウエーハ１１のデバイス領域１７を個々のデバイス１５に分割する（ウエーハ分割工程）。

ウエーハ分割工程が終了したウエーハ１１は、次いでデバイスピックアップ工程に供され、個々のデバイス１５がダイシングテープＴからピックアップされる。デバイスピックアップ工程では、図１２に示すようなテープ拡張装置４２によりダイシングテープＴを半径方向に拡張し、ピックアップしようとするデバイス間の間隙を広げてからデバイス１５をピックアップする。

図１２（Ａ）に示すように、テープ拡張装置４２は固定円筒４４と、固定円筒４４の外側に配置された駆動手段により上下方向に移動される移動円筒４６とから構成される。分割済みのウエーハ１１を支持した環状フレームＦを移動円筒４６上に搭載し、クランプ４８で固定する。この時、固定円筒４４の上面と移動円筒４６の上面とは概略同一平面状に保持されている。

図１２（Ａ）で矢印Ａ方向に移動円筒４６を移動すると、移動円筒４６は図１２（Ｂ）に示すように固定円筒４４に対して降下し、それに伴いダイシングテープＴは半径方向に拡張される。

次いで、ダイシングテープＴの下側からダイシングテープＴに紫外線を照射すると、ダイシングテープＴの粘着力が低下する。よって、ピックアップ装置５０による個々のデバイス１５のピックアップ作業を容易に且つ円滑に行うことができる。

１０チャックテーブル
１１半導体ウエーハ
１２切削ユニット
１５デバイス
１７デバイス領域
１８切削ブレード
１９外周余剰領域
２０リング状切削溝
２２面取り部
２３保護テープ
２４チャックテーブル
２６研削ホイール
２９研磨ホイール
３４研削砥石
３５研磨パッド
Ｔダイシングテープ
Ｆ環状フレーム
３６，３８紫外線照射器
４２テープ拡張装置
５０ピックアップ装置

Claims

複数のデバイスが格子状に形成された分割予定ラインによって区画された領域に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を表面に有するウエーハの加工方法であって、
紫外線を照射することにより粘着力が低下する粘着層を表面に有する保護テープをウエーハの表面に貼着する保護テープ貼着工程と、
チャックテーブルで該保護テープ側を吸引保持してウエーハの裏面から該デバイス領域と該外周余剰領域との境界部に切削ブレードを位置づけてウエーハを切削してリング状の切削溝を形成し、該外周余剰領域を補助リングに形成する補助リング形成工程と、
該補助リング形成工程実施後、ウエーハの該デバイス領域に対応する裏面と該外周余剰領域に対応する裏面を研削して、ウエーハを所定の厚さに形成する裏面研削工程と、
該裏面研削工程実施後、研削されたウエーハの裏面全体を研磨パッドで研磨する研磨工程と、
該研磨工程実施後、紫外線を照射することにより粘着力が低下する粘着層を表面に有するダイシングテープにウエーハの裏面を貼着するとともに、該ダイシングテープの外周部分を環状フレームに貼着してウエーハを該環状フレームで支持するウエーハ支持工程と、
該ウエーハ支持工程実施後、該保護テープの裏面から該デバイス領域に対応するウエーハの裏面に紫外線を照射して該保護テープの該デバイス領域に対応する領域の粘着力を低下させるとともに、該ダイシングテープの裏面から該外周余剰領域に対応する領域の該ダイシングテープに紫外線を照射して該外周余剰領域に対応する領域の該ダイシングテープの粘着力を低下させる紫外線照射工程と、
紫外線照射工程実施後、ウエーハの該外周余剰領域が貼着されたままの該保護テープをウエーハの該デバイス領域から剥離し、ウエーハの該デバイス領域のみを該ダイシングテープに残存させる保護テープ剥離工程と、
該保護テープ剥離工程実施後、ウエーハの該デバイス領域を該分割予定ラインに沿って切削してウエーハの該デバイス領域を個々のデバイスに分割するウエーハ分割工程と、
を備えたことを特徴とするウエーハの加工方法。