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JP6230422B2 - ウエーハの加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体ウエーハ等のウエーハの加工方法に関する。
半導体デバイス製造プロセスにおいては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に形成された分割予定ライン（ストリート）によって区画された複数の領域にそれぞれＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成し、該デバイスが形成された各領域を分割予定ラインに沿って分割することによりデバイスチップを製造している。
半導体ウエーハを個々のデバイスチップに分割する分割装置としては、一般にダイシング装置と呼ばれる切削装置が用いられており、この切削装置は非常に薄い切り刃を有する切削ブレードによって半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切削して半導体ウエーハを個々のデバイスチップに分割する。このようにして分割されたデバイスチップは、パッケージングされて携帯電話やパソコン等の各種電子機器に広く利用されている。
ところで、例えば厚さ３００μｍ以上等の比較的厚みが厚いウエーハを切削ブレードでダイシングすると、裏面チッピングが大きく発生するという問題がある。そこで、裏面チッピングを抑えるために、例えば特開昭６４−３８２０９号公報に開示された先ダイシング法（ＤＢＧ）やＷＯ２００３−０７７２９５号公報に開示された加工方法（ＳＤＢＧ）を用いることが考えられる。
先ダイシング法は、半導体ウエーハの表面から分割予定ラインに沿って所定深さ（デバイスチップの仕上がり厚さに相当する深さ）の分割溝を形成し、表面に分割溝が形成された半導体ウエーハの裏面を研削して裏面に分割溝を露出させ個々のデバイスチップに分割する技術であり、デバイスチップの厚さを１００μｍ以下に加工することが可能である。
一方、ＳＤＢＧ法はレーザー加工方法と研削方法を組み合わせた技術であり、まずウエーハに対して透過性を有する波長のレーザービームをウエーハに照射して、分割予定ラインに沿って所定深さの位置（ウエーハの表面からデバイスチップの仕上がり厚さに相当する深さ以上の位置）に改質層を形成するとともに改質層からウエーハの表面側に伸長するクラック層を形成し、その後、ウエーハの裏面を研削してウエーハを仕上がり厚みに薄化するとともに研削圧力によりウエーハをクラック層を分割起点に個々のデバイスチップに分割する技術である。
特開昭６４−３８２０９号公報 ＷＯ２００３−０７７２９５号公報
しかし、引用文献１に記載された先ダイシング法において、ウエーハの厚みの半分以上の深さのハーフカット溝を形成すると、溝形成後、後の裏面研削時に表面に形成されたデバイスを保護するためのウエーハの表面に保護テープを貼着する必要があるが、保護テープを貼着する際のハンドリング時にウエーハが破損してしまうという問題がある。
また、引用文献２に記載されたＳＤＢＧ法でも、一つの改質層から伸長させることのできるクラック層は１５０μｍ程度であるため、抗折強度を悪化させないために研削後のチップ側面に改質層を残存させないようにすると、１５０μｍ以上の厚みのチップの形成は困難であるという問題がある。
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、抗折強度を悪化させることなく比較的厚い厚みのチップを形成し得る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、交差する複数の分割予定ラインが設定されたウエーハの加工方法であって、表面チッピングを抑えることができる程度の細粒径の砥粒を含有した切削ブレードをウエーハの表面から該分割予定ラインに沿って切り込ませ、ウエーハの厚みの半分より浅く仕上げ厚みに至らない深さの複数の溝を形成する溝形成ステップと、該溝形成ステップを実施した後、ウエーハの表面に保護テープを貼着する保護テープ貼着ステップと、該保護テープ貼着ステップを実施した後、該保護テープを介してウエーハをチャックテーブルで保持する保持ステップと、該保持ステップを実施した後、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点をウエーハ内部の該仕上げ厚みより裏面側に位置付けて、該レーザービームをウエーハの裏面に向かって該分割予定ラインに沿って照射して、ウエーハ内部に該分割予定ラインに沿う改質層を形成するとともに該改質層から伸長して該溝に達し該分割予定ラインに沿うクラック層を形成するレーザー加工ステップと、該レーザー加工ステップを実施した後、ウエーハの裏面を研削手段で研削して該仕上げ厚みへと薄化するとともに該改質層を除去し、ウエーハを該分割予定ラインに沿ってチップに分割する研削ステップと、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。
本発明の加工方法では、ウエーハの表面に溝を形成した後保護テープを貼着するので、ウエーハ内部に改質層とクラック層が形成されても保護テープにより剛性を保つことができ、ハンドリング性を損なうことがない。
さらに、研削により改質層を除去するとともにウエーハを分割予定ラインに沿って分割するので、チップには改質層が残存することがなく抗折強度を悪化させることがない。
半導体ウエーハの表面側斜視図である。 溝形成ステップを示す斜視図である。 溝形成ステップを示す断面図である。 保護テープ貼着ステップを示す断面図である。 保持ステップを示す一部断面側面図である。 レーザー加工ステップを示す一部断面側面図である。 研削ステップを示す一部断面側面図である。 研削ステップ後のウエーハの断面図である。
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を参照すると、半導体ウエーハ１１の表面側斜視図が示されている。半導体ウエーハ（以下、単にウエーハと略称することがある）１１の表面１１ａには複数の分割予定ライン（ストリート）１３によって区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。ウエーハ１１の外周には、ウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ１７が形成されている。
本発明のウエーハの加工方法では、まず、ウエーハ１１の表面１１ａから分割予定ライン１３に沿って仕上げ厚みに至らない深さの複数の溝を形成する溝形成ステップを実施する。図２は溝形成ステップを示す斜視図、図３はその断面図である。図２及び図３において、ウエーハ１１を吸引保持するチャックテーブルが省略されている。
図２において、切削装置の切削ユニット（切削手段）１０は、スピンドルハウジング１２中に回転可能に収容されたスピンドル１４と、スピンドル１４の先端部に装着された切削ブレード１６とを含んでいる。
溝形成ステップでは、矢印Ａ方向に高速回転する切削ブレード１６をウエーハ１１の分割予定ライン１３に所定深さ（ウエーハの仕上げ厚みに至らない深さ）切り込ませ、図示しないチャックテーブルを矢印Ｘ１方向に加工送りしながらウエーハ１１の表面１１ａから分割予定ライン１３に沿って仕上げ厚みに至らない深さの溝１９を形成する。
切削ユニット１０を分割予定ライン１３のピッチずつ割り出し送りしながら、第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って溝１９を形成する。次いで、ウエーハ１１を吸引保持した図示しないチャックテーブルを９０°回転し、第１の方向と直交する第２の方向に伸長する分割予定ライン１３に沿って同様な溝１９を形成する。
この溝形成ステップでは、従来の先ダイシング法で形成する溝の深さに比べて浅い溝１９を形成する。このように浅い溝１９を形成するため、細粒径の砥粒を含有した切削ブレード１６が使用可能であり、溝形成時の表面チッピングを抑えることが可能である。
溝形成ステップを実施した後、ウエーハ１１の表面１１ａに保護テープ２１を貼着する保護テープ貼着ステップを実施する。図４は保護テープ貼着ステップ実施後の断面図を示している。
保護テープ貼着ステップを実施した後、図５に示すように、レーザー加工装置のチャックテーブル１８で保護テープ２１を介してウエーハ１１を保持する保持ステップを実施する。この保持ステップを実施すると、ウエーハ１１の裏面１１ｂが露出される。
保持ステップを実施した後、図６に示すように、ウエーハ１１に対して透過性を有する波長のレーザービームＬＢの集光点Ｐを集光器２０でウエーハ１１内部の仕上げ厚みｔより裏面１１ｂ側に位置付けて、レーザービームＬＢをウエーハ１１の裏面１１ｂに向かって分割予定ライン１３に沿って照射し、分割予定ライン１３に沿った改質層２３を形成するとともに改質層２３から溝１９に向かって伸長する分割予定ライン１３に沿ったクラック層２５を形成するレーザー加工ステップを実施する。仕上げ厚みｔは例えば３００μｍである。
このレーザー加工ステップは、チャックテーブル１８を分割予定ライン１３のピッチずつ割り出し送りしながら、第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って実施した後、チャックテーブル１８を９０°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に沿っても同様に実施する。
このレーザー加工ステップにおける加工条件は、例えば次のように設定されている。
光源 ：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４パルスレーザー
波長 ：１０６４ｎｍ
パルス出力 ：０．２Ｗ
繰り返し周波数 ：８０ｋＨｚ
集光スポット径 ：φ１μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒
レーザー加工ステップを実施した後、ウエーハ１１の裏面１１ｂを研削手段で研削して仕上げ厚みｔへと薄化するとともに改質層２３を除去し、ウエーハ１１を分割予定ライン１３に沿ってデバイスチップ２７に分割する研削ステップを実施する。この研削ステップについて図７を参照して説明する。
研削ステップでは、図７に示すように、研削装置のチャックテーブル２２でウエーハ１１の表面１１ａ側を保護テープ２１を介して吸引保持し、ウエーハ１１の裏面１１ｂ側を露出させる。
研削装置の研削ユニット（研削手段）２４は、モータにより回転駆動されるスピンドル２６と、スピンドル２６の先端に固定されたホイールマウント２８と、ホイールマウント２８に複数のねじで着脱可能に固定された研削ホイール３０とを含んでいる。研削ホイール３０は、環状のホイール基台３２と、ホイール基台３２の下端外周部に環状に固着された複数の研削砥石３４とから構成される。
研削ステップでは、チャックテーブル２２を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール３０をチャックテーブル２２と同一方向に、即ち矢印ｂ方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、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３０を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りして、ウエーハ１１の研削を実施する。研削を続行してウエーハ１１を仕上げ厚みｔへと薄化すると、改質層２３が除去されるとともに分割予定ライン１３に沿ったクラック層２５に研削圧力が作用して、ウエーハ１１は図８に示すように、個々のデバイスチップ２７に分割される。
本実施形態の加工方法によると、デバイスチップ２７の裏面側はクラック層２５による分割であるため、チッピングの発生が抑制される。また、ウエーハ１１の表面１１ａ側に溝１９が形成されているため、研削中に隣接するチップ同士が接触しても、表面チッピングが発生することがなく、デバイス１５は損傷することがない。
ウエーハ１１の表面１１ａ側に溝１９が形成されるため、ウエーハ１１をチップ２７に分割しチップに分割されたウエーハ１１をダイシングテープに転写した後、洗浄をすることでチップ２７のデバイス１５側を十分に洗浄可能である。
また、本発明のウエーハの加工方法は、ウエーハ１１の分割予定ライン１３に沿ってＴＥＧ（Ｔｅｓｔ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ）等が形成されているウエーハに対して有効である。
１０ 切削ユニット
１１ 半導体ウエーハ
１３ 分割予定ライン
１５ デバイス
１６ 切削ブレード
１９ 溝
２０ 集光器（レーザーヘッド）
２１ 保護テープ
２３ 改質層
２４ 研削ユニット（研削手段）
２５ クラック層
２７ デバイスチップ

Claims (1)

  1. 交差する複数の分割予定ラインが設定されたウエーハの加工方法であって、
    表面チッピングを抑えることができる程度の細粒径の砥粒を含有した切削ブレードをウエーハの表面から該分割予定ラインに沿って切り込ませ、ウエーハの厚みの半分より浅く仕上げ厚みに至らない深さの複数の溝を形成する溝形成ステップと、
    該溝形成ステップを実施した後、ウエーハの表面に保護テープを貼着する保護テープ貼着ステップと、
    該保護テープ貼着ステップを実施した後、該保護テープを介してウエーハをチャックテーブルで保持する保持ステップと、
    該保持ステップを実施した後、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点をウエーハ内部の該仕上げ厚みより裏面側に位置付けて、該レーザービームをウエーハの裏面に向かって該分割予定ラインに沿って照射して、ウエーハ内部に該分割予定ラインに沿う改質層を形成するとともに該改質層から伸長して該溝に達し該分割予定ラインに沿うクラック層を形成するレーザー加工ステップと、
    該レーザー加工ステップを実施した後、ウエーハの裏面を研削手段で研削して該仕上げ厚みへと薄化するとともに該改質層を除去し、ウエーハを該分割予定ラインに沿ってチップに分割する研削ステップと、
    を備えたことを特徴とするウエーハの加工方法。
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