(57)【要約】【課題】  デバイスの裏面にチッピングを生じることのないウエーハの加工方法を提供することである。【解決手段】  表面に複数の分割予定ライン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によって区画された複数の領域にそれぞれ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を有する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であって、ウエーハの裏面に僅かにマイクロクラックが残存するようにウエーハの裏面を研削し、環状フレームに装着された粘着テープ上にウエーハの裏面を貼着し、切削装置のチャックテーブル上に該環状フレームに装着されたウエーハを該粘着テープ側を下にして保持し、切削ブレードの切刃が該粘着テープを切り込むようにウエーハの分割予定ラインに該切削ブレードを位置付けて分割予定ラインを完全切断する、各工程を具備したことを特徴とする。【選択図】図４
2010021330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数の分割予定ライン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によって区画された複数の領域にそれぞれ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を有する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であって、
ウエーハの裏面に僅かにマイクロクラックが残存するようにウエーハの裏面を研削し、
環状フレームに装着された粘着テープ上にウエーハの裏面を貼着し、
切削装置のチャックテーブル上に該環状フレームに装着されたウエーハを該粘着テープ側を下にして保持し、
切削ブレードの切刃が該粘着テープを切り込むようにウエーハの分割予定ラインに該切削ブレードを位置付けて分割予定ラインを完全切断する、
各工程を具備したことを特徴とするウエーハの加工方法。
【請求項２】
前記研削工程において、０．１μｍ以下のダイアモンド砥粒をビトリファイドボンドで結合し、焼結して形成した研削砥石でウエーハの裏面を研削することを特徴とする請求項１記載のウエーハの加工方法。
【請求項３】
前記研削工程において、ウエーハの裏面に残存する僅かなマイクロクラックは、０．０５μｍ〜０．５μｍの深さのマイクロクラックから構成されることを特徴とする請求項１又は２記載のウエーハの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハ等のウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成した後、切削装置で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。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ等の数多くのデバイスが表面に形成され、且つ個々のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画された半導体ウエーハは、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）によって分割予定ラインを切削して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、パソコン等の電気機器に利用される。
【０００３】
ウエーハは、切削装置による切削に先立ち裏面が研削されて所定の厚みに形成されるが、ウエーハの裏面には２〜３μｍ程度の深さのマイクロクラックが残存し、デバイスの抗折強度を低下させるという問題がある。
【０００４】
そこで、本出願人は、フェルトに砥粒を混入させた研削砥石を開発し、この砥石でウエーハの裏面を研磨すると、研削歪が除去されて抗折強度が向上することを見出した（特開２０００−３４３４４０号公報参照）。
【特許文献１】特開２０００−３４３４４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ウエーハの分割予定ラインに切削ブレードの切刃を位置づけてダイシングテープに到達する切り込み深さでウエーハを完全切断すると、ウエーハの裏面側に現れた切削溝に沿って比較的大きなチッピング（欠け）が生じてデバイスの品質を低下させるという新たな問題が発生した。
【０００６】
また、研削後のウエーハの裏面を研磨してマイクロクラックの無い状態にすると、抗折強度は増大するが、抗折強度以上の衝撃がウエーハに印加されると強化ガラスの如く爆発的な破壊がウエーハに生じてウエーハが粉々になるという現象が発生する。
【０００７】
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、ウエーハ切削後のデバイスの裏面にチッピングが生じることの無いウエーハの加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によると、表面に複数の分割予定ライン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によって区画された複数の領域にそれぞれ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を有する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であって、ウエーハの裏面に僅かにマイクロクラックが残存するようにウエーハの裏面を研削し、環状フレームに装着された粘着テープ上にウエーハの裏面を貼着し、切削装置のチャックテーブル上に該環状フレームに装着されたウエーハを該粘着テープ側を下にして保持し、切削ブレードの切刃が該粘着テープを切り込むようにウエーハの分割予定ラインに該切削ブレードを位置付けて分割予定ラインを完全切断する、各工程を具備したことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。
【０００９】
好ましくは、研削工程において、０．１μｍ以下のダイアモンド砥粒をビトリファイドボンドで結合し、焼結した研削砥石でウエーハの裏面を研削する。好ましくは、ウエーハの裏面に残存する僅かなマイクロクラックは、０．０５μｍ〜０．５μｍの深さのマイクロクラックから構成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のウエーハの加工方法によると、ウエーハ裏面の研削時に僅かなマイクロクラックが残存するように、或いは適度なマイクロクラックが残存するようにウエーハの裏面を研削するので、切削ブレードによる切削時に切削ブレードの衝撃力が緩和され、衝撃によって爆発的な破壊が生じることがなく、切削ブレードで切断した切削溝の両側に大きなチッピングが発生することが防止され、デバイスの品質を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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は所定の厚さに加工される前の半導体ウエーハの斜視図である。図１に示す半導体ウエーハ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、該複数のストリート１３によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。
【００１２】
このように構成された半導体ウエーハ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、半導体ウエーハ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。
【００１３】
半導体ウエーハ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、半導体ウエーハ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が露出する形態となる。
【００１４】
図３を参照すると、本発明のウエーハの加工方法を実施するのに適した研削装置２の斜視図が示されている。４は研削装置２のハウジングであり、ハウジング４の後方には二つのコラム６ａ，６ｂが垂直に立設されている。コラム６ａには、上下方向に伸びる一対のガイドレール（一本のみ図示）８が固定されている。
【００１５】
この一対のガイドレール８に沿って粗研削ユニット１０が上下方向に移動可能に装着されている。粗研削ユニット１０は、そのハウジング２０が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動する移動基台１２に取り付けられている。
【００１６】
粗研削ユニット１０は、ハウジング２０と、ハウジング２０中に回転可能に収容された図示しないスピンドルと、スピンドルを回転駆動するサーボモータ２２と、スピンドルの先端に固定された複数の粗研削用の研削砥石２６を有する研削ホイール２４を含んでいる。
【００１７】
図４（Ａ）に示すように、粗研削ユニット１０は、ハウジング２０内に収容されたスピンドル２５を有しており、スピンドル２５の先端にはマウンタ２７が固定されている。このマウンタ２７には、粗研削用の研削砥石２６を有する研削ホイール２４が螺子締結されている。
【００１８】
粗研削ユニット１０は、粗研削ユニット１０を一対の案内レール８に沿って上下方向に移動するボールねじ１４とパルスモータ１６とから構成される粗研削ユニット移動機構１８を備えている。パルスモータ１６をパルス駆動すると、ボールねじ１４が回転し、移動基台１２が上下方向に移動される。
【００１９】
他方のコラム６ｂにも、上下方向に伸びる一対のガイドレール（一本のみ図示）１９が固定されている。この一対のガイドレール１９に沿って仕上げ研削ユニット２８が上下方向に移動可能に装着されている。
【００２０】
仕上げ研削ユニット２８は、そのハウジング３６が一対のガイドレール１９に沿って上下方向に移動する図示しない移動基台に取り付けられている。仕上げ研削ユニット２８は、ハウジング３６と、ハウジング３６中に回転可能に収容された図示しないスピンドルと、スピンドルを回転駆動するサーボモータ３８と、スピンドルの先端に固定された仕上げ研削用の研削砥石４２を有する研削ホイール４０を含んでいる。
【００２１】
図４（Ｂ）に示すように、仕上げ研削ユニット２８は、ハウジング３６内に収容されたスピンドル３７を有しており、スピンドル３７の先端にはマウンタ３９が固定されている。このマウンタ３９には仕上げ研削用の研削砥石４２を有する研削ホイール４０が螺子締結されている。
【００２２】
粗研削砥石２６は、粒径２０μｍ〜３０μｍの比較的粒径の大きいダイアモンド砥粒をメタルボンドで結合し、焼結して形成されている。一方、仕上げ研削砥石４２は、０．１μｍ以下のダイアモンド砥粒をビトリファイドボンドで結合し、焼結して形成されている。
【００２３】
仕上げ研削ユニット２８は、仕上げ研削ユニット２８を一対の案内レール１９に沿って上下方向に移動するボールねじ３０とパルスモータ３２とから構成される仕上げ研削ユニット移動機構３４を備えている。パルスモータ３２を駆動すると、ボールねじ３０が回転し、仕上げ研削ユニット２８が上下方向に移動される。
【００２４】
研削装置２は、コラム６ａ，６ｂの前側においてハウジング４の上面と略面一となるように配設されたターンテーブル４４を具備している。ターンテーブル４４は比較的大径の円盤状に形成されており、図示しない回転駆動機構によって矢印４５で示す方向に回転される。
【００２５】
ターンテーブル４４には、互いに円周方向に１２０°離間して３個のチャックテーブル４６が水平面内で回転可能に配置されている。チャックテーブル４６は、ポーラスセラミック材によって円盤状に形成された吸着チャックを有しており、吸着チャックの保持面上に載置されたウエーハを真空吸引手段を作動することにより吸引保持する。
【００２６】
ターンテーブル４４に配設された３個のチャックテーブル４６は、ターンテーブル４４が適宜回転することにより、ウエーハ搬入・搬出領域Ａ、粗研削加工領域Ｂ、仕上げ研削加工領域Ｃ、及びウエーハ搬入・搬出領域Ａに順次移動される。
【００２７】
ハウジング４の前側部分には、第１のウエーハカセット５０と、第２のウエーハカセット５２と、ウエーハ搬送ロボット５４と、複数の位置決めピン５８を有する位置決めテーブル５６と、ウエーハ搬入機構（ローディングアーム）６０と、ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）６２と、スピンナユニット６３が配設されている。
【００２８】
このように構成された研削装置２の研削作業について以下に説明する。第１のウエーハカセット５０中に収容された半導体ウエーハは、ウエーハ搬送ロボット５４の上下動作及び進退動作によって搬送され、ウエーハ位置決めテーブル５６に載置される。
【００２９】
ウエーハ位置決めテーブル５６に載置されたウエーハは、複数の位置決めピン５８によって中心合わせが行われた後、ローディングアーム６０の旋回動作によって、ウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置せしめられているチャックテーブル４６に載置され、チャックテーブル４６によって吸引保持される。
【００３０】
次いで、ターンテーブル４４が１２０°回転されて、ウエーハを保持したチャックテーブル４６が粗研削加工領域Ｂに位置付けられる。このように位置付けられたウエーハに対してチャックテーブル４６を例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２４をチャックテーブル４６と同一方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させると共に、粗研削ユニット移動機構１８を作動して粗研削用の研削砥石２６をウエーハの裏面に接触させる。
【００３１】
そして、研削ホイール２４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、ウエーハの粗研削を実施する。図示しない接触式の厚み測定ゲージによってウエーハの厚みを測定しながらウエーハを所望の厚みに仕上げる。
【００３２】
粗研削が終了したウエーハを保持したチャックテーブル４６は、ターンテーブル４４を１２０°回転することにより、仕上げ研削加工領域Ｃに位置付けられ、仕上げ研削用の研削砥石４２を有する仕上げ研削ユニット２８による仕上げ研削が実施される。
【００３３】
仕上げ研削ユニット２８による仕上げ研削加工は、図４（Ｂ）に示すように、チャックテーブル４６を矢印Ａで示すように例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール４０をチャックテーブル４６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、仕上げ研削ユニット移動機構３４を作動して仕上げ研削用の研削砥石４２をウエーハの裏面に接触させる。
【００３４】
そして、研削ホイール４０を所定の研削送り速度（例えば０．２〜０．５μｍ／秒）で下方に所定量研削送りして、ウエーハの仕上げ研削を実施する。この仕上げ研削では、ウエーハの裏面に残存するマイクロクラックが０．０５μｍ〜０．５μｍ、好ましくは０．１〜０．２μｍの深さとなるように、仕上げ研削を実施する。よって、仕上げ研削実施後のウエーハの裏面には、僅かなマイクロクラック或いは適度なマイクロクラックが残存することになる。
【００３５】
図４（Ａ）に示すように、粗研削加工を実施すると、ウエーハ１１の被研削面には、多数の弧が放射状に描かれた模様を呈する研削条痕４７が残留する。この研削条痕４７は研削砥石２６により形成されたマイクロクラックである。
【００３６】
粗研削加工により形成された研削条痕４７は仕上げ研削加工により除去されるが、図４（Ｂ）に示すように、仕上げ研削加工を実施すると新たな研削条痕４９が形成される。この研削条痕４９も研削砥石４２により形成されたマイクロクラックであり、その深さは０．０５μｍ〜０．５μｍの範囲内、好ましくは０．１μｍ〜０．２μｍの範囲内である。
【００３７】
仕上げ研削を終了したウエーハを保持したチャックテーブル４６は、ターンテーブル４６を１２０°回転することにより、ウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付けられる。
【００３８】
チャックテーブル４６に保持されているウエーハの吸引保持が解除されてから、ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）６２の搬送パッド６２ｂでウエーハが吸着されて、アーム６２ａが旋回することによりスピンナユニット６３に搬送される。
【００３９】
アンローディングアーム６２によりスピナユニット６３に搬送されたウエーハは、ここで洗浄されるとともにスピン乾燥される。次いで、ウエーハ搬送ロボット５４により第２のウエーハカセット５２の所定位置にウエーハが収納される。
【００４０】
研削加工の終了したウエーハ１１は、図５に示すように外周縁部が環状フレーム４１に貼着されたダイシングテープ（粘着テープ）４３にその裏面側が貼着され、ウエーハ１１の表面から保護テープ２３が剥離される。
【００４１】
このように環状フレーム４１及びダイシングテープ４３で支持されたウエーハ１１に対して図６に示すような切削装置（ダイシング装置）６４によって切削加工が行われ、ウエーハ１１が個々のデバイス１５に分割される。以下、切削装置６４によるウエーハ１１の切削加工について説明する。
【００４２】
切削装置６４の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作手段６６が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像手段によって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示手段６８が設けられている。
【００４３】
図５に示すように、ダイシングテープ４３を介して環状フレーム４１に支持されたウエーハ１１は、図６に示したウエーハカセット７０中に複数枚（例えば２５枚）収容される。ウエーハカセット７０は上下動可能なカセットエレベータ７１上に載置される。
【００４４】
ウエーハカセット７０の後方には、ウエーハカセット７０から切削前のウエーハ１１を搬出するとともに、切削後のウエーハをウエーハカセット７０に搬入する搬出入手段７２が配設されている。
【００４５】
ウエーハカセット７０と搬出入手段７２との間には、搬出入対象のウエーハが一時的に載置される領域である仮置き領域７４が設けられており、仮置き領域７４には、ウエーハ１１を一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段７６が配設されている。
【００４６】
仮置き領域７４の近傍には、ウエーハ１１と一体となったフレーム４１を吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段７８が配設されており、仮置き領域７４に搬出されたウエーハ１１は、搬送手段７８により吸着されてチャックテーブル８０上に搬送され、このチャックテーブル８０に吸引されるとともに、複数の固定手段８１によりフレーム４１が固定されることでチャックテーブル８０上に保持される。
【００４７】
チャックテーブル８０は、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル８０のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウエーハ１１の切削すべきストリートを検出するアライメント手段８２が配設されている。
【００４８】
アライメント手段８２は、ウエーハ１１の表面を撮像する撮像手段８４を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の画像処理によって切削すべきストリートを検出することができる。撮像手段８４によって取得された画像は、表示手段６８に表示される。
【００４９】
アライメント手段８２の左側には、チャックテーブル８０に保持されたウエーハ１１に対して切削加工を施す切削手段８６が配設されている。切削手段８６はアライメント手段８２と一体的に構成されており、両者が連動してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。
【００５０】
切削手段８６は、回転可能なスピンドル８８の先端に切削ブレード９０が装着されて構成され、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。切削ブレード９０の切刃は撮像手段８４のＸ軸方向の延長線上に位置している。
【００５１】
このように構成された切削装置６４において、ウエーハカセット７０に収容されたウエーハ１１は、搬出入手段７２によってフレーム４１が挟持され、搬出入手段７２が装置後方（Ｙ軸方向）に移動し、仮置き領域７４においてその挟持が解除されることにより、仮置き領域７４に載置される。そして、位置合わせ手段７６が互いに接近する方向に移動することにより、ウエーハ１１が一定の位置に位置づけられる。
【００５２】
次いで、搬送手段７８によってフレーム４１は吸着され、搬送手段７８が旋回することによりフレーム４１と一体となったウエーハ１１がチャックテーブル８０に搬送されてチャックテーブル８０により保持される。そして、チャックテーブル８０がＸ軸方向に移動してウエーハ１１はアライメント手段８２の直下に位置づけられる。
【００５３】
アライメント手段８２が切削すべきストリートを検出するアライメントの際のパターンマッチングに用いる画像は、切削前に予め取得しておく必要がある。そこで、ウエーハ１１がアライメント手段８２の直下に位置づけられると、撮像手段８４がウエーハ１１の表面を撮像し、撮像した画像を表示手段６８に表示させる。
【００５４】
切削装置６４のオペレータは、操作手段６６を操作することにより、撮像手段８４をゆっくりと移動させながら、必要に応じてチャックテーブル８０も移動させて、パターンマッチングのターゲットとなるキーパターンを探索する。
【００５５】
オペレータがキーパターンを決定すると、そのキーパターンを含む画像が切削装置６４のアライメント手段８２に備えたメモリに記憶される。また、そのキーパターンとストリート１３の中心線との距離を座標値等によって求め、その値もメモリに記憶させておく。
【００５６】
更に、撮像手段８４を移動させることにより、隣り合うストリートとストリートとの間隔（ストリートピッチ）を座標値等によって求め、ストリートピッチの値についてもアライメント手段８２のメモリに記憶させておく。
【００５７】
ウエーハ１１のストリートに沿った切断の際には、記憶させたキーパターンの画像と実際に撮像手段８４により撮像されて取得した画像とのパターンマッチングをアライメント手段８２にて行う。
【００５８】
そして、パターンがマッチングしたときは、キーパターンとストリートの中心線との距離分だけ切削手段８６をＹ軸方向に移動させることにより、切削しようとするストリートと切削ブレード９０の切刃との位置合わせを行う。
【００５９】
切削しようとするストリートと切削ブレード９０の切刃との位置合わせが行われた状態で、チャックテーブル８０をＸ軸方向に移動させるとともに、切削ブレード９０を高速回転させながら切削手段８６を下降させると、位置合わせされたストリートが切削される。
【００６０】
メモリに記憶されたストリートピッチずつ切削手段８６をＹ軸方向にインデックス送りにしながら切削を行うことにより、同方向のストリート１３が全て切削される。更に、チャックテーブル８０を９０°回転させてから、上記と同様の切削を行うと、他方向のストリート１３も全て切削され、個々のデバイス１５に分割される。
【００６１】
切削が終了したウエーハ１１はチャックテーブル８０をＸ軸方向に移動してから、Ｙ軸方向に移動可能な搬送手段９２により把持されて洗浄装置９４まで搬送される。洗浄装置９４では、洗浄ノズルから水を噴射しながらウエーハ１１を低速回転（例えば３００ｒｐｍ）させることによりウエーハを洗浄する。
【００６２】
洗浄後、ウエーハ１１を高速回転（例えば３０００ｒｐｍ）させながらエアノズルからエアを噴出させてウエーハ１１を乾燥させた後、搬送手段７８によりウエーハ１１を吸着して仮置き領域７４に戻し、更に搬出入手段７２によりウエーハカセット７０の元の収納場所にウエーハ１１が戻される。
【００６３】
以上説明した本発明実施形態のウエーハの加工方法によって、ウエーハの裏面研削時に僅かなマイクロクラック或いは適度なマイクロクラックを残存させるようにウエーハの裏面を研削するので、切削ブレードによるウエーハの切削時に切削ブレードの衝撃力が緩和され、爆発的な破壊力が抑制されて切削ブレードで切断した切削溝の両側に大きなチッピングが発生することが防止され、デバイスの品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】半導体ウエーハの表面側斜視図である。
【図２】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。
【図３】本発明の加工方法を実施するのに適した研削装置の外観斜視図である。
【図４】図４（Ａ）は粗研削加工の説明図であり、図４（Ｂ）は仕上げ研削加工の説明図である。
【図５】ダイシングテープを介して環状フレームに支持された状態のウエーハの斜視図である。
【図６】本発明の加工方法を実施するのに適した切削装置の外観斜視図である。
【符号の説明】
【００６５】
２    研削装置
１０    粗研削ユニット
１１    半導体ウエーハ
２８    仕上げ研削ユニット
４４    ターンテーブル
４６    チャックテーブル
６４    切削装置
８０    チャックテーブル
８２    アライメント手段
８４    撮像手段
８６    切削手段
９０    切削ブレード
【図１】
2010021330.tif 000003
【図２】
2010021330.tif 000004
【図３】
2010021330.tif 000005
【図４】
2010021330.tif 000006
【図５】
2010021330.tif 000007
【図６】
2010021330.tif 000008