JP6071702B2

JP6071702B2 - ウエーハの加工方法

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Publication number: JP6071702B2
Application number: JP2013073670A
Authority: JP
Inventors: 純郎増地
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2033-03-29
Also published as: JP2014199832A

Description

本発明は、ウエーハの加工方法に関し、特に、裏面にダイボンディング用接着剤が装着された複数のチップを形成するウエーハの加工方法に関する。

半導体デバイスを基板上にダイボンディングするには、基板上の半導体デバイス搭載位置に半田やＡｕ−Ｓｉ共晶、樹脂ペースト等の接着剤を供給してその上に半導体デバイスを載置して接着する方法が用いられている。

近年では、例えば、特開２０００−１８２９９５号公報に開示されているように、予め半導体ウエーハの裏面にＤＡＦ（ダイアタッチフィルム）と称されるシート状の接着フィルムを貼着しておく方法が広く採用されている。

即ち、ダイアタッチフィルムが貼着された半導体ウエーハを個々のデバイスへと分割することで、ダイボンディング用接着剤（ＤＡＦ）が裏面に装着された半導体チップを形成する。その後、半導体チップ裏面のＤＡＦを介して基板上に半導体チップをダイボンディングすることで、使用する接着剤を最小限とし、また半導体チップの搭載エリアを最小にできるというメリットがある。

一方、近年、電気機器の小型化、軽量化を達成するために、ウエーハの厚さをより薄く、例えば５０μｍ程度にすることが要求されている。このように薄く研削されたウエーハは取扱いが困難になり、搬送等において破損する恐れがある。

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て円形凹部を形成し、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補強部として作用する環状凸部を形成するウエーハの研削方法が、例えば特開２００７―１９４６１号公報で提案されている。

特開２０００−１８２９９５号公報特開２００７―１９４６１号公報

しかし、特開２００７―１９４６１号公報に開示されるように裏面に円形凹部が形成されるとともに円形凹部を囲繞する環状凸部が形成されたウエーハの裏面に、シート状の接着フィルムを平坦に貼着するのは難しいという問題がある。

即ち、ウエーハの裏面全面にシート状の接着フィルムを貼着しようとすると、環状凸部と円形凹部との段差によって接着フィルムとウエーハとの間に空気が残存し易く、平坦に接着フィルムを貼着できないという問題が生じる。一方、円形凹部のみに接着フィルムを貼着するには、円形凹部と同一サイズの接着フィルムを高精度に位置決めして接着する必要があり、非常に難しい。

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、ダイボンディング用接着剤が裏面に装着された非常に薄いチップを容易に形成可能な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、ウエーハの加工方法であって、ウエーハより小径の研削ホイールでウエーハの裏面を研削して、ウエーハの裏面に円形凹部と該円形凹部を囲繞する環状凸部とを形成する円形凹部形成ステップと、該円形凹部形成ステップを実施した後、ウエーハの該円形凹部に液状ダイボンディング用接着剤を充填する接着剤充填ステップと、該接着剤充填ステップを実施した後、該液状ダイボンディング用接着剤を仮硬化させる仮硬化ステップと、該仮硬化ステップを実施した後、ウエーハの裏面全面を研削して該環状凸部の上面と仮硬化された該液状ダイボンディング用接着剤の上面とを面一にするとともに、仮硬化された該液状ダイボンディング用接着剤の上面を平坦化する裏面研削ステップと、該裏面研削ステップを実施した後、ウエーハを分割して複数のチップを形成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。

好ましくは、前記接着剤充填ステップでは、回転可能なテーブルに保持されたウエーハの電気円形凹部に液状ダイボンディング用接着剤を滴下するとともに、該テーブルを回転させることで該円形凹部に該液状ダイボンディング用接着剤を充填する。

本発明のウエーハの加工方法によると、ウエーハの裏面に円形凹部と円形凹部を囲繞する環状凸部を形成した後、円形凹部内に液状のダイボンディング用接着剤を充填するため、接着フィルムとして作用するダイボンディング用接着剤を容易にウエーハの裏面に装着できる。

円形凹部内に充填された液状ダイボンディング用接着剤は仮硬化され、研削されて平坦化された後、ウエーハがダイボンディング用接着剤とともに個々のチップへと分割されるため、平坦なダイボンディング用接着剤が裏面に装着されたチップを容易に形成できる。

半導体ウエーハの表面側斜視図である。表面に保護テープが貼着された半導体ウエーハの裏面側斜視図である。円形凹部形成ステップを示す斜視図である。円形凹部形成ステップの説明図である。図５（Ａ）は円形凹部形成ステップ実施後のウエーハの斜視図、図５（Ｂ）はその断面図である。フレーム配設工程を示す斜視図である。液状ダイボンディング用接着剤充填装置の一部破断斜視図である。液状ダイボンディング用接着剤充填ステップを示す縦断面図である。仮硬化ステップを説明する断面図である。裏面研削ステップを示す斜視図である。裏面研削ステップ後の仮硬化されたダイボンディング用接着剤が裏面に装着されたウエーハの断面図である。分割ステップを示す一部断面側面図である。

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。

このように構成されたウエーハ１１は、複数のデバイス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をその表面１１ａに備えている。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。

ウエーハ１１の表面１１ａには、保護テープ貼着工程により保護テープ２３が貼着される。従って、ウエーハ１１の表面１１ａは保護テープ２３によって保護され、図２に示すように、裏面１１ｂが露出する状態となり、研削工程では裏面１１ｂを上側にして研削装置のチャックテーブル２４に吸引保持される。

本実施形態のウエーハの加工方法では、まずウエーハ１１のデバイス領域１７に対応する裏面１１ｂを研削して円形凹部とこの円形凹部を囲繞する環状凸部とを形成する円形凹部形成ステップを実施する。この円形凹部形成ステップは、図３に示すような研削装置の研削ユニット１０により実施される。

研削ユニット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の先端に固定されたホイールマウント１６と、ホイールマウント１６に着脱可能に装着された研削ホイール１８とを含んでいる。研削ホイール１８は、環状のホイール基台２０と、ホイール基台２０の下端部外周に固着された複数の研削砥石２２とから構成される。

この円形凹部形成ステップでは、図３及び図４に示すように、チャックテーブル２４を矢印ａで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール１８を矢印ｂで示す方向に例えば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ホイール１６の研削砥石２２をウエーハ１１のデバイス領域１７に対応する裏面１１ｂに接触させる。

そして、研削ホイール１８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のデバイス領域１７に対応する裏面１１ｂの研削を実施する。接触式又は非接触式の厚み測定ゲージによりデバイス領域１７の厚みを測定しながらデバイス領域１７を所望の厚み（例えば５０μｍ）に研削する。

その結果、ウエーハ１１の裏面１１ｂには、図５に示すように、デバイス領域１７に対応する領域が研削除去されて円形状の凹部２６が形成されるとともに、外周余剰領域１９に対応する領域が残存されて環状凸部２８が形成される。

ここで、チャックテーブル２４に保持されたウエーハ１１と研削ホイール１６を構成する研削砥石２２の外周との関係について図４を参照して説明する。チャックテーブル２４の回転中心Ｐ１と研削砥石２２の回転中心Ｐ２は偏心しており、研削砥石２２の回転軌跡の外径はウエーハ１１のデバイス領域１７と外周余剰領域１９との境界線３０の直径より小さく、境界線３０の半径より大きい寸法に設定され、環状に配置された研削砥石２２がチャックテーブル２４の回転中心Ｐ１を通過するようになっている。

本実施形態のウエーハの加工方法では、上述した円形凹部形成ステップを実施した後、図６に示すように、環状フレームＦの開口部Ｆ１にウエーハ１１を収容して、ウエーハ１１の表面１１ａを基材と粘着層を積層してなるダイシングテープＴの粘着層側に貼着し、ダイシングテープＴの外周部を環状フレームＦに貼着して、フレームユニット２５を形成するフレーム配設ステップを実施する。フレームユニット２５では、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に支持される。

本発明のウエーハの加工方法は、上述したステップの順序に限定されるものではなく、フレーム配設ステップを先に実施した後、ウエーハの裏面を円形に研削する円形凹部形成ステップを実施するようにしてもよい。

フレーム配設ステップ実施後、図７に示すような液状ダイボンディング用接着剤充填装置３０を使用して、ウエーハ１１の円形凹部２６内に液状ダイボンディング用接着剤を充填する接着剤充填ステップを実施する。

液状ダイボンディング用接着剤充填装置３０は、スピンナテーブル機構３２と、スピンナテーブル機構３２を包囲して配設された洗浄水受け機構３４を具備している。スピンナテーブル機構３２は、スピンナテーブル３６と、スピンナテーブル３６を回転駆動する電動モータ３８と、電動モータ３８を上下方向に移動可能に支持する支持機構４０とから構成される。

スピンナテーブル機構３６は多孔性材料から形成された吸着チャック３６ａを具備しており、吸着チャック３６ａが図示しない吸引手段に連通されている。従って、スピンナテーブル３６は、吸着チャック３６ａ上にウエーハを載置し図示しない吸引手段により負圧を作用させることにより、吸着チャック３６ａ上にウエーハ１１を吸引保持する。

スピンナテーブル３６は、電動モータ３８の出力軸３８ａに連結されている。支持機構４０は、複数の（本実施形態においては３本）の支持脚４２と、支持脚４２にそれぞれ連結され電動モータ３８に取り付けられた複数（本実施形態においては３本）のエアシリンダ４４とから構成される。

このように構成された支持機構４０は、エアシリンダ４４を作動することにより、電動モータ３８及びスピンナテーブル３６を上昇位置であるウエーハ搬入・搬出位置と、図８に示す下降位置である作業位置に位置付け可能である。

浄水受け機構３４は、浄水受け容器４６と、浄水受け容器４６を支持する３本（図７には２本のみ図示）の支持脚４８と、電動モータ３８の出力軸３８ａに装着されたカバー部材５０とから構成される。

浄水受け容器４６は、図８に示すように、円筒状の外側壁４６ａと、底壁４６ｂと、内側壁４６ｃとから構成される。底壁４６ｂの中央部には、電動モータ３８の出力軸３８ａが挿入される穴３９が形成されており、内側壁４６ｃはこの穴３９の周辺から上方に突出するように形成されている。カバー部材５０は円盤状に形成されており、その外周縁から下方に突出するカバー部５０ａを備えている。

このように構成されたカバー部材５０は、電動モータ３８及びスピンナテーブル３６が図８に示す作業位置に位置付けられると、カバー部５０ａが浄水受け容器４６を構成する内側壁４６ｃの外側に隙間をもって重合するように位置付けられる。

液状ダイボンディング用接着剤充填装置３０は、スピンナテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１１の円形凹部２６内に液状ダイボンディング用接着剤を供給する接着剤供給手段５２を具備している。

接着剤供給手段５２は、スピンナテーブル３６に保持されたウエーハ１１の円形凹部に向けて液状ダイボンディング用接着剤５５を吐出する吐出ノズル５４と、吐出ノズル５４を支持する概略Ｌ形状のアーム５６とを含んでいる。

接着剤供給手段５２は更に、アーム５６に支持された突出ノズル５４をスピンナテーブル３６に支持されたウエーハ１１の円形凹部２６の概略中心部に対応する液状ダイボンディング用接着剤吐出位置と、スピンナテーブル３６から外れた図７に示す退避位置との間で揺動する正転・逆転可能な電動モータ５８を含んでいる。吐出ノズル４はアーム５６を介して図示しない液状ダイボンディング用接着剤供給源に接続されている。

以下、このように構成された液状ダイボンディング用接着剤充填装置３０の作用について説明する。液状ダイボンディング用接着剤充填装置３０を使用して、ウエーハ１１の円形凹部２６内に液状ダイボンディング用接着剤を充填する接着剤充填ステップを実施するには、スピンナテーブル３６を下方向に移動して作業位置に位置付ける。

更に、ダイボンディング用接着剤供給手段５２の吐出ノズル５４を図８に示す位置に位置付けて、液状ダイボンディング用接着剤５５をウエーハ１１の円形凹部２６内に吐出する。

そして、電動モータ３８を駆動してスピンナテーブル３６を矢印Ｒ１方向に回転させて吐出された液状ダイボンディング用接着剤５５をウエーハ１１の円形凹部２６の全面にスピンコーティングする。液状ダイボンディング用接着剤５５は、導電性を有するタイプが好ましい。

上述した実施形態では、円形凹部２６と環状凸部２８を有するウエーハ１１をダイシングテープＴを介して環状フレームＦで支持するフレームユニット２５を形成した後、接着剤充填ステップを実施しているが、フレームユニット２５を形成せずにウエーハ１１の表面１１ａに表面保護テープを貼着した後、ウエーハ１１の表面保護テープ側をスピンナテーブル３６で吸引保持して、接着剤充填ステップを実施するようにしてもよい。

液状ダイボンディング用接着剤５５をウエーハ１１の円形凹部２６内に充填した後、液状ダイボンディング用接着剤５５を例えば１２０度〜１４０度で加熱して、図９に示すように、仮硬化されたダイボンディング用接着剤７０とする仮硬化ステップを実施する。

仮硬化ステップを実施した後、ウエーハ１１の裏面全面を研削して環状凸部２８の上面と仮硬化されたダイボンディング用接着剤７０の上面とを面一にするとともに、仮硬化されたダイボンディング用接着剤７０の上面を平坦化する裏面研削ステップを実施する。

この裏面研削ステップは、図１０に示すような研削装置の研削ユニット（研削手段）７２により実施する。研削ユニット７２は、回転駆動されるスピンドル７４と、スピンドル７４の先端に固定されたホイールマウント７６と、ホイールマウント７６に複数のねじ８０により着脱可能に装着された研削ホイール７８とを含んでいる。研削ホイール７８は、環状基台８２と、環状基台８２の下端部に固着された複数の研削砥石８４とから構成される。

裏面研削ステップでは、研削装置のチャックテーブル８６でダイシングテープＴを介してウエーハ１１を吸引保持し、ウエーハ１１の裏面を露出させる。そして、チャックテーブル８６を例えば３００ｒｐｍで矢印ａ方向に回転させるとともに、研削ホイール７８を矢印ｂ方向に６０００ｒｐｍで回転させながら、図示しない研削ユニット送り機構を作動して研削砥石８４をウエーハ１１の環状凸部２８に接触させる。

研削ホイール７８を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りして、環状凸部２８とともに仮硬化されたダイボンディング用接着剤７０を研削する。接触式又は非接触式の厚み測定ゲージによってウエーハ１１と仮硬化されたダイボンディング用接着剤７０の厚みを測定しながら、仮硬化されたダイボンディング用接着剤７０を所定の厚みに研削する。裏面研削工程終了後の裏面に仮硬化されたダイボンディング用接着剤７０が装着されたウエーハ１１の断面図が図１１に示されている。

裏面研削ステップを実施した後、仮硬化されたダイボンディング用接着剤７０側を第２のダイシングテープに貼着し、第２のダイシングテープの外周部を環状フレームＦに貼着した後、先のダイシングテープＴをウエーハ１１の表面１１ａ及び環状フレームＦから剥離する、貼り替えステップを実施する。

貼り替えステップ実施後、ウエーハ１１を分割予定ライン１３に沿って分割して複数のデバイス１５を形成する分割ステップを実施する。この分割ステップは、例えば図１２に示すような切削ブレード９２によって実施する。切削装置のチャックテーブル８８で仮硬化されたダイボンディング用接着剤７０側を吸引保持し、ウエーハ１１の表面１１ａを露出させる。

そして、切削すべき分割予定ライン１３を検出するアライメントを実施した後、矢印Ａ方向に高速回転する切削ブレード９２を分割予定ライン１３に沿ってダイシングテープＴに達するまでウエーハ１１及び仮硬化されたダイボンディング用接着剤７０に切り込ませ、チャックテーブル８８を矢印Ｘ１方向に加工送りすることにより、ウエーハ１１を分割予定ライン１３に沿って完全切断する。

切削ブレード９２を分割予定ライン１３の間隔に基づいて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を完全切断する。次いで、チャックテーブル８８を９０度回転してから、第１の方向と直交する第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３を完全切断することにより、ウエーハ１１を裏面に仮硬化されたダイボンディング用接着剤７０が装着されたデバイスチップ１５に分割する。

分割ステップは切削ブレード９２による分割に限定されるものではなく、ウエーハに対して透過性を有する波長（例えば１０６４ｎｍ）のレーザービームをウエーハ１１の内部に集光点を合わせて照射してウエーハ内部に改質層を形成し、その後ダイシングテープＴをエキスパンドすることによりウエーハ１１を個々のデバイスチップ１５に分割するようにしてもよい。

或いは、ウエーハ１１に対して吸収性を有する波長のレーザービームをウエーハ１１に照射して、分割予定ライン１３に沿ってレーザー加工溝を形成した後、エキスパンドにより個々のデバイスチップに分割するようにしてもよい。

他の実施形態として、切削ブレード９２ではウエーハ１１のみをフルカットし、仮硬化されたダイボンディング用接着剤７０はダイシングテープＴをエキスパンドすることにより分割するようにしてもよい。

１０研削ユニット
１１半導体ウエーハ
１８研削ホイール
２２研削砥石
２６円形凹部
２８環状凸部
３０液状ダイボンディング用接着剤充填装置
５５液状ダイボンディング用接着剤
７０仮硬化されたダイボンディング用接着剤
７８研削ホイール
９２切削ブレード

Claims

ウエーハの加工方法であって、
ウエーハより小径の研削ホイールでウエーハの裏面を研削して、ウエーハの裏面に円形凹部と該円形凹部を囲繞する環状凸部とを形成する円形凹部形成ステップと、
該円形凹部形成ステップを実施した後、ウエーハの該円形凹部に液状ダイボンディング用接着剤を充填する接着剤充填ステップと、
該接着剤充填ステップを実施した後、該液状ダイボンディング用接着剤を仮硬化させる仮硬化ステップと、
該仮硬化ステップを実施した後、ウエーハの裏面全面を研削して該環状凸部の上面と仮硬化された該液状ダイボンディング用接着剤の上面とを面一にするとともに、仮硬化された該液状ダイボンディング用接着剤の上面を平坦化する裏面研削ステップと、
該裏面研削ステップを実施した後、ウエーハを分割して複数のチップを形成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。
前記接着剤充填ステップでは、回転可能なテーブルに保持されたウエーハの前記円形凹部に液状ダイボンディング用接着剤を滴下するとともに、該テーブルを回転させることで該円形凹部に該液状ダイボンディング用接着剤を充填する請求項１記載のウエーハの加工方法。