JP2015103567A

JP2015103567A - ウエーハの加工方法

Info

Publication number: JP2015103567A
Application number: JP2013241211A
Authority: JP
Inventors: 直子山本; Naoko Yamamoto
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-11-21
Filing date: 2013-11-21
Publication date: 2015-06-04

Abstract

【課題】更なる抗折強度の向上を可能とするウエーハの加工方法を提供することである。
【解決手段】表面に形成された交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたウエーハの加工方法であって、砥粒とボンド材とからなる切り刃を有する第１切削ブレードで該分割予定ラインに沿ってウエーハの表面を切削して、ウエーハの仕上げ厚みに至る切削溝を形成する第１切削ステップと、該第１切削ステップを実施した後、該第１切削ブレードよりも細かい砥粒とボンド材とからなり、且つ、該第１切削ブレードよりも厚みが厚い切り刃を有する第２切削ブレードで該切削溝に沿ってウエーハを切削して、該第１切削ステップで形成した該切削溝の側壁を研磨する第２切削ステップと、該第２切削ステップを実施した後、ウエーハの裏面を研削して該仕上げ厚みへとウエーハを薄化するとともにウエーハの裏面に該切削溝を露出させ、ウエーハを個々のチップへと分割する分割ステップと、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図５

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、略円板形状であるシリコンウエーハ、ガリウムヒ素ウエーハ等の半導体ウエーハの表面に格子状に形成されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、区画された各領域にＩＣ，ＬＳＩ等のデバイスを形成する。

このような半導体ウエーハ（以下、単にウエーハと略称することがある）は、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、切削装置（ダイシング装置）によって個々のデバイスチップに分割され、分割されたデバイスチップは携帯電話、パソコン等の各種電子機器に広く利用されている。

デバイスチップの抗折強度を向上させるために、研削後のウエーハ裏面を研磨して、研削で生成された研削歪を除去することが行われている（例えば、特開２０１０−１７７４３０号公報参照）。

特開２０１０−１７７４３０号公報

しかし、ウエーハを切削ブレードによって分割予定ラインに沿って切削して個々のデバイスチップに分割すると、デバイスチップの側面には切削歪が生成されるため、この切削歪を除去して、デバイスチップの抗折強度をさらに向上することが切望されている。

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、更なる抗折強度の向上を可能とす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、表面に形成された交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたウエーハの加工方法であって、砥粒とボンド材とからなる切り刃を有する第１切削ブレードで該分割予定ラインに沿ってウエーハの表面を切削して、ウエーハの仕上げ厚みに至る切削溝を形成する第１切削ステップと、該第１切削ステップを実施した後、該第１切削ブレードよりも細かい砥粒とボンド材とからなり、且つ、該第１切削ブレードよりも厚みが厚い切り刃を有する第２切削ブレードで該切削溝に沿ってウエーハを切削して、該第１切削ステップで形成した該切削溝の側壁を研磨する第２切削ステップと、該第２切削ステップを実施した後、ウエーハの裏面を研削して該仕上げ厚みへとウエーハを薄化するとともにウエーハの裏面に該切削溝を露出させ、ウエーハを個々のチップへと分割する分割ステップと、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。

本発明のウエーハの加工方法では、ウエーハの表面に第１切削ブレードで切削溝を形成した後、第１切削ブレードよりも砥粒の粒径が細かく、厚みが厚い第２切削ブレードで切削溝を再度切削する。

その結果、チップの外周側面となる切削溝の側壁に第１切削ブレードで生成された歪は、第２切削ブレードによって除去されるため、チップの更なる抗折強度の向上を図ることができる。

ウエーハを研削して薄化後、第１切削ブレードでウエーハを個々のチップへと分割した後、第２切削ブレードをチップ間に通してチップ側面を研磨しようとしてもチップ同士が動いてしまい、チップ側面の研磨は困難である。本発明では、ハーフカットした切削溝の側壁を第２切削ブレードで研磨するので、そのような問題が発生することがない。

本発明加工方法の第１及び第２切削ステップを実施するのに適した切削装置の斜視図である。半導体ウエーハの表面側斜視図である。第１切削ステップを示す斜視図である。第１切削ステップを示す拡大断面図である。第２切削ステップを説明する拡大断面図である。分割ステップを示す斜視図である。

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、本発明のウエーハの加工方法で切削ステップを実施するのに適した切削装置（ダイシング装置）２の斜視図が示されている。

切削装置２は２スピンドルタイプの切削装置であり、チャックテーブル４において被加工物を吸引保持し、チャックテーブル４が切削送り方向（Ｘ軸方向）に往復移動しながら、割り出し送り方向（Ｙ軸方向）及び切り込み送り方向（Ｚ軸方向）に移動する第１の切削手段６及び第２の切削手段８の作用により被加工物が切削される構成となっている。

チャックテーブル４は切削送り手段１０によってＸ軸方向に移動可能となっており、第１の切削手段６と一体に形成された第１カメラ（第１撮像手段）１３を有する第１のアライメント手段１２及び第２の切削手段８と一体に形成された第２カメラ（第２撮像手段）１５を有する第２のアライメント手段１４によって、チャックテーブル４に吸引保持されたウエーハ１１の切削すべき領域であるストリートが検出され、そのストリートと切削ブレードとのＹ軸方向の位置合わせがなされた後に、切削が行われる。

切削送り手段１０は、Ｘ軸方向に配設された一対のＸ軸ガイドレール１６と、Ｘ軸ガイドレール１６に摺動可能に支持されたＸ軸移動基台１８と、Ｘ軸移動基台１８に形成されたナット部（図示せず）に螺合するＸ軸ボールねじ２０と、Ｘ軸ボールねじ２０を回転駆動するＸ軸パルスモータ２２とから構成される。

チャックテーブル４を回転可能に支持する支持基台２４はＸ軸移動基台１８に固定されており、Ｘ軸パルスモータ２２に駆動されてＸ軸ボールねじ２０が回転することによって、チャックテーブル４がＸ軸方向に移動される。

一方、第１切削手段１２及び第２切削手段１４は、ガイド手段２６によってＹ軸方向に割り出し送り可能に支持されている。ガイド手段２６は、チャックテーブル４の移動を妨げないようにＸ軸に直交するＹ軸方向に配設される垂直コラム２８と、垂直コラム２８の側面においてＹ軸方向に配設された一対のＹ軸ガイドレール３０と、Ｙ軸ガイドレール３０と平行に配設された第１のボールねじ３２及び第２のボールねじ３４と、第１のボールねじ３２に連結された第１のＹ軸パルスモータ３６と、第２のボールねじ３４に連結された第２のＹ軸パルスモータ３８とから構成される。

Ｙ軸ガイドレール３０は、第１の支持部材４０及び第２の支持部材４２をＹ軸方向に摺動可能に支持しており、第１の支持部材４０及び第２の支持部材４２に備えたナット（図示せず）が第１のボールねじ３２及び第２のボールねじ３４にそれぞれ螺合している。

第１のＹ軸パルスモータ３６および第２のＹ軸パルスモータ３８に駆動されて第１のボールねじ３２及び第２のボールねじ３４がそれぞれ回転することにより、第１の支持部材４０及び第２の支持部材４２がそれぞれ独立してＹ軸方向に移動される。

第１の支持部材４０及び第２の支持部材４２のＹ軸方向の位置はリニアスケール４４によって計測され、Ｙ軸方向の位置の精密制御に供される。なお、リニアスケールを各支持部材ごとに別個に設けることも可能ではあるが、一本のリニアスケール４４で第１の支持部材４０及び第２の支持部材４２の双方の位置を計測するほうが、両者の間隔を精密に制御することができる。

第１の支持部材４０には、第１の切削手段６が取り付けられた第１の移動部材４６が上下方向（Ｚ軸方向）に摺動可能に取り付けられており、第１のＺ軸パルスモータ４８を駆動すると、第１の移動部材４６がＺ軸方向に移動される。

同様に、第２の支持部材４２には、第２の切削手段８が取り付けられた第２の移動部材５０が上下方向（Ｚ軸方向）に摺動可能に取り付けられており、第２のＺ軸パルスモータ５２を駆動することにより、第２の移動部材５０がＺ軸方向に移動される。

第１の切削手段６は回転駆動されるスピンドル６９（図３参照）と、スピンドル６９の先端に装着された第１切削ブレード７０とを含んでいる。同様に、第２の切削手段８は、回転駆動されるスピンドルと、スピンドルの先端に装着された第２切削ブレード７２（図５参照）とを含んでいる。

図２を参照すると、切削装置２による切削対象である半導体ウエーハ（以下、単にウエーハと称することがある）１１の表面側斜視図が示されている。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各領域にＩＣ，ＬＳＩ等のデバイス１５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、チャックテーブル４でウエーハ１１の裏面１１ｂ側を吸引保持し、図３及び図４に示すように、第１切削ブレード７０で分割予定ライン１３に沿ってウエーハ１１の表面１１ａを切削して、ウエーハ１１の仕上げ厚みに至る切削溝５４を形成する第１切削ステップを実施する。

この第１切削ステップでは、ウエーハ１１を吸引保持したチャックテーブル４を図３で矢印Ｘ１方向に加工送りしながら、矢印Ａ方向に高速回転（例えば３００００ｒｐｍ）する第１切削ブレード７０を第１の方向に伸長する分割予定ライン１３に沿ってウエーハ１１に切り込ませ、ウエーハ１１の仕上げ厚みに至る切削溝５４を形成する。

分割予定ライン１３のピッチずつ第１切削ブレード７０を割り出し送りしながら、第１の方向に伸長する分割予定ライン１３を全て切削して同様な切削溝５４を形成する。次いで、チャックテーブル４を９０°回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する分割予定ライン１３に沿って同様な切削溝５４を形成する。

ここで、第１切削ブレード７０は＃２０００粒径のダイアモンド砥粒をニッケルメッキで固めた切り刃を有しており、切り刃の幅は例えば３０μｍである。第１切削ステップを実施すると、図４に示すように、切削溝５４の側壁５４ａに切削歪が生成される。

よって、本発明のウエーハの加工方法では、第１切削ブレード７０の切り刃よりも細かい砥粒とボンド材とからなり、且つ、第１切削ブレード７０の切り刃よりも厚みが厚い切刃を有する第２切削ブレード７２で、図５に示すように、切削溝５４に沿ってウエーハ１１を切削して、第１切削ステップで形成した切削溝５４の側壁５４ａを研磨する第２切削ステップを実施する。

ここで第２切削ブレード７２は、第１切削ブレード７０の切り刃よりも例えば５〜３０μｍ厚い切り刃を有していることが好ましい。さらに好ましくは、第１切削ブレード７０の切り刃よりも１０〜２０μｍ厚い切り刃を有している。例えば、第２切削ブレード７２の切り刃は、＃５０００粒径のダイアモンド砥粒をニッケルメッキで固めた切り刃を有しており、切り刃の幅は５０μｍである。

好ましくは、所定本数の切削溝５４に沿って第２切削ステップを実施した後、第２カメラ１５で切削溝５４を撮像してカーフチェックを実施して、第２切削ステップの切削位置を確認し、補正の必要があれば第２切削ブレード７２をＹ軸方向に補正量だけ移動した後、第２切削ステップを継続するようにする。

このようなカーフチェックを実施することにより、第２切削ブレード７２の中心は常に切削溝５４の中心に位置付けられ、第２切削ブレード７２で第１切削ステップで形成した切削溝５４の側壁５４ａを研磨することができる。

本実施形態の第２切削ステップでは、ウエーハ１１がチップに分割されていないハーフカットの切削溝５４に第２切削ブレード７２を通すので、デバイス１５は動くことなく、切削溝５４の側壁、即ち分割後のデバイスチップの側面の研磨が可能となる。

第２切削ステップを実施した後、ウエーハ１１の裏面１１ｂを研削してウエーハ１１を仕上げ厚みへと薄化するとともに、ウエーハ１１の裏面１１ｂに切削溝５４を露出させ、ウエーハ１１を個々のデバイスチップ１５へと分割する分割ステップを実施する。

この分割ステップについて図６を参照して説明する。分割ステップでは、図６（Ａ）に示すように、ウエーハ１１の表面に保護テープ１７を貼着し、研削装置のチャックテーブル５６によりウエーハ１１の表面１１ａ側を保護テープ１７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５８は、モータにより回転駆動されるスピンドル６０と、スピンドル６０の先端に固定されたホイールマウント６２と、ホイールマウント６２に複数のねじ６３で着脱可能に固定された研削ホイール６４とを含んでいる。研削ホイール６４は、環状のホイール基台６８と、ホイール基台６８の下端外周部に環状に固着された複数の研削砥石６８とから構成される。

分割ステップでは、チャックテーブル５６を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール６４をチャックテーブル５６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６８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６４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を仕上げ厚みへと薄化すると、図６（Ｂ）に示すように、ウエーハ１１の裏面１１ｂに切削溝５４が露出して、ウエーハ１１が個々のデバイスチップ１５へと分割される。

本実施形態のウエーハの加工方法によると、ウエーハ１１の表面１１ａに第１切削ブレード７０で切削溝５４を形成した後、第１切削ブレード７０の切り刃よりも粒径が細かく、厚みが厚い切り刃を有する第２切削ブレード７０で切削溝５４を再度切削する。

デバイスチップ１５の外周側面となる切削溝５４の側壁５４ａに第１切削ブレード７０で生成された歪は、第２切削ブレード７２により研磨されて除去されるため、デバイスチップ１５の更なる抗折強度の向上を図ることができる。

４チャックテーブル
６第１の切削手段
８第２の切削手段
１１半導体ウエーハ
１３分割予定ライン
１５デバイス（デバイスチップ）
１７保護テープ
５４切削溝
５４ａ側壁
５６チャックテーブル
６４研削ホイール
６８研削砥石
７０第１切削ブレード
７２第２切削ブレード

Claims

表面に形成された交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたウエーハの加工方法であって、
砥粒とボンド材とからなる切り刃を有する第１切削ブレードで該分割予定ラインに沿ってウエーハの表面を切削して、ウエーハの仕上げ厚みに至る切削溝を形成する第１切削ステップと、
該第１切削ステップを実施した後、該第１切削ブレードよりも細かい砥粒とボンド材とからなり、且つ、該第１切削ブレードよりも厚みが厚い切り刃を有する第２切削ブレードで該切削溝に沿ってウエーハを切削して、該第１切削ステップで形成した該切削溝の側壁を研磨する第２切削ステップと、
該第２切削ステップを実施した後、ウエーハの裏面を研削して該仕上げ厚みへとウエーハを薄化するとともにウエーハの裏面に該切削溝を露出させ、ウエーハを個々のチップへと分割する分割ステップと、
を備えたことを特徴とするウエーハの加工方法。