(57)【要約】      （修正有）【課題】ウェーハ表面に被覆されたカーボンブラックを含む封止材を通してアライメント工程を実施可能なウェーハの加工方法を提供する。【解決手段】複数の分割予定ラインによって区画されたチップ領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハ２７の表面が封止材２３で封止され、バンプが形成されたウェーハの加工方法であって、ウェーハの表面１１ａ側から可視光撮像手段２６によって封止材を透過してウェーハのアライメントマークを検出し、切削すべき分割予定ラインを検出するアライメント工程と、アライメント工程を実施した後、ウェーハの表面側から分割予定ラインに沿って切削ブレードによってウェーハを切削し、封止材によって表面が封止された個々のデバイスチップに分割する分割工程と、を備える。アライメント工程は、該可視光撮像手段によって撮像する領域に斜光手段によって斜めから光を照射しながら実施する。【選択図】図４
2019054186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に交差して形成された複数の分割予定ラインによって区画されたチップ領域にそれぞれデバイスが形成されたデバイスウェーハの表面が封止材で封止され、該封止材の該チップ領域にそれぞれ複数のバンプが形成されたウェーハの加工方法であって、
該ウェーハの表面側から可視光撮像手段によって該封止材を透過してデバイスウェーハのアライメントマークを検出し、該アライメントマークに基づいて切削すべき該分割予定ラインを検出するアライメント工程と、
該アライメント工程を実施した後、該ウェーハの表面側から該分割予定ラインに沿って切削ブレードによって該ウェーハを切削し、該封止材によって表面が封止された個々のデバイスチップに分割する分割工程と、を備え、
該アライメント工程は、該可視光撮像手段によって撮像する領域に斜光手段によって斜めから光を照射しながら実施することを特徴とするウェーハの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、WL-CSPウェーハの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
WL-CSP（Wafer-level Chip Size Package）ウェーハとは、ウェーハの状態で再配線層や電極（金属ポスト）を形成後、表面側を樹脂封止し、切削ブレード等で各パッケージに分割する技術であり、ウェーハを個片化したパッケージの大きさが半導体デバイスチップの大きさになるため、小型化及び軽量化の観点からも広く採用されている。
【０００３】
WL-CSPウェーハの製造プロセスでは、複数のデバイスが形成されたデバイスウェーハのデバイス面側に再配線層を形成し、更に再配線層を介してデバイス中の電極に接続する金属ポストを形成した後、金属ポスト及びデバイスを樹脂で封止する。
【０００４】
次いで、封止材を薄化するとともに金属ポストを封止材表面に露出させた後、金属ポストの端面に電極バンプと呼ばれる外部端子を形成する。その後、切削装置等でWL-CSPウェーハを切削して個々のCSPへと分割する。
【０００５】
半導体デバイスを衝撃や湿気等から保護するために、封止材で封止することが重要である。通常、封止材として、エポキシ樹脂中にSiCからなるフィラーを混入した封止材を使用することで、封止材の熱膨張率を半導体デバイスチップの熱膨張率に近づけ、熱膨張率の差によって生じる加熱時のパッケージの破損を防止している。
【０００６】
WL-CSPウェーハは、一般的に切削装置を使用して個々のCSPに分割される。この場合、WL-CSPウェーハは、分割予定ラインを検出するために利用するデバイスが樹脂で覆われているため、表面側からデバイスのターゲットパターンを検出することができない。
【０００７】
その為、WL-CSPウェーハの樹脂上に形成された電極バンプをターゲットにして分割予定ラインを割り出したり、樹脂の上面にアライメント用のターゲットを印刷する等して分割予定ラインと切削ブレードとのアライメントをおこなっていた。
【０００８】
しかし、電極バンプや樹脂上に印刷されたターゲットはデバイスのように高精度には形成されていないため、アライメント用のターゲットとしては精度が低いという問題がある。従って、電極バンプや印刷されたターゲットに基づいて分割予定ラインを割り出した場合、分割予定ラインから外れてデバイス部分を切削してしまうという恐れがあった。
【０００９】
そこで、例えば特開２０１３−７４０２１号公報では、ウェーハの外周で露出するデバイスウェーハのパターンを基にアライメントする方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１３−０７４０２１号公報
【特許文献２】特開２０１６−０１５４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、一般にウェーハの外周ではデバイス精度が悪く、ウェーハの外周で露出するパターンを基にアライメントを実施すると、分割予定ラインとは外れた位置でウェーハを分割してしまう恐れがある上、ウェーハによってはデバイスウェーハのパターンが外周で露出していないものもある。
【００１２】
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、ウェーハ表面に被覆されたカーボンブラックを含む封止材を通してアライメント工程を実施可能なウェ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】
【００１３】
本発明によると、表面に交差して形成された複数の分割予定ラインによって区画されたチップ領域にそれぞれデバイスが形成されたデバイスウェーハの表面が封止材で封止され、該封止材の該チップ領域にそれぞれ複数のバンプが形成されたウェーハの加工方法であって、該ウェーハの表面側から可視光撮像手段によって該封止材を透過してデバイスウェーハのアライメントマークを検出し、該アライメントマークに基づいて切削すべき該分割予定ラインを検出するアライメント工程と、該アライメント工程を実施した後、該ウェーハの表面側から該分割予定ラインに沿って切削ブレードによって該ウェーハを切削し、該封止材によって表面が封止された個々のデバイスチップに分割する分割工程と、を備え、該アライメント工程は、該可視光撮像手段によって撮像する領域に斜光手段によって斜めから光を照射しながら実施することを特徴とするウェーハの加工方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のウェーハの加工方法によると、斜光手段で斜めから光を照射しながら可視光撮像手段によって封止材を透過してデバイスウェーハに形成されたアライメントマークを検出し、アライメントマークに基づいてアライメントを実施できるようにしたので、従来のようにウェーハの表面の外周部分の封止材を除去することなく簡単にアライメント工程を実施できる。よって、ウェーハの表面側から切削ブレードによって分割予定ラインを切削して、ウェーハを上面が封止材で封止された個々のデバイスチップに分割することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１（Ａ）はWL-CSPウェーハの分解斜視図、図１（Ｂ）はWL-CSPウェーハの斜視図である。
【図２】WL-CSPウェーハの拡大断面図である。
【図３】WL-CSPウェーハを外周部が環状フレームに装着されたダイシングテープに貼着する様子を示す斜視図である。
【図４】アライメント工程を示す断面図である。
【図５】図５（Ａ）は分割工程を示す断面図、図５（Ｂ）は分割工程を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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（Ａ）を参照すると、WL-CSPウェーハ２７の分解斜視図が示されている。図１（Ｂ）はWL-CSPウェーハ２７の斜視図である。
【００１７】
図１（Ａ）に示されているように、デバイスウェーハ１１の表面１１ａには格子状に形成された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ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。
【００１８】
デバイスウェーハ、（以下、単にウェーハと略称することがある）１１は予め裏面１１ｂが研削されて所定の厚さ（１００〜２００μｍ程度）に薄化された後、図２に示すように、デバイス１５中の電極１７に電気的に接続された複数の金属ポスト２１を形成した後、ウェーハ１１の表面１１ａ側を金属ポスト２１が埋設するように封止材２３で封止する。
【００１９】
封止材２３としては、質量％でエポキシ樹脂又はエポキシ樹脂＋フェノール樹脂１０．３％、シリカフィラー８．５３％、カーボンブラック０．１〜０．２％、その他の成分４．２〜４．３％を含む組成とした。その他の成分としては、例えば、金属水酸化物、三酸化アンチモン、二酸化ケイ素等を含む。
【００２０】
このような組成の封止材２３でウェーハ１１の表面１１ａを被覆してウェーハ１１の表面１１ａを封止すると、封止材２３中にごく少量含まれているカーボンブラックにより封止材２３が黒色となるため、封止材２３を通してウェーハ１１の表面１１ａを見ることは通常困難である。
【００２１】
ここで封止材２３中にカーボンブラックを混入させるのは、主にデバイス１５の静電破壊を防止するためであり、現在のところカーボンブラックを含有しない封止材は市販されていない。
【００２２】
他の実施形態として、デバイスウェーハ１１の表面１１ａ上に再配線層を形成した後、再配線層上にデバイス１５中の電極１７に電気的に接続された金属ポスト２１を形成するようにしても良い。
【００２３】
次いで、単結晶ダイアモンドからなるバイト切削工具を有する平面切削装置（サーフェスプレイナー）やグラインダーと呼ばれる研削装置を使用して封止材２３を薄化する。封止材２３を薄化した後、例えばプラズマエッチングにより金属ポスト２１の端面を露出させる。
【００２４】
次いで、露出した金属ポスト２１の端面によく知られた方法によりハンダ等の金属バンプ２５を形成して、WL-CSPウェーハ２７が完成する。本実施形態のWL-CSPウェーハ２７では、封止材２３の厚さは１００μｍ程度である。
【００２５】
WL-CSPウェーハ２７を切削装置で切削するのに当たり、図３に示すように、好ましくは、WL-CSPウェーハ２７を外周部が環状フレームＦに貼着された粘着テープとしてのダイシングテープＴに貼着する。これにより、WL-CSPウェーハ２７はダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持された状態となる。
【００２６】
しかし、WL-CSPウェーハ２７を切削装置で切削するのに当たり、環状フレームＦを使用せずに、WL-CSPウェーハ２７の裏面に粘着テープを貼着する形態でもよい。
【００２７】
本発明のウェーハの加工方法では、まず、WL-CSPウェーハ２７の表面側から可視光撮像手段によって封止材２３を通してデバイスウェーハ１１の表面１１ａを撮像し、デバイスウェーハ１１の表面に形成されている少なくとも２つのターゲットパターン等のアライメントマークを検出し、これらのアライメントマークに基づい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工程を実施する。
【００２８】
このアライメント工程について、図４を参照して詳細に説明する。アライメント工程を実施する前に、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側を外周部が環状フレームＦに装着されたダイシングテープＴに貼着する。
【００２９】
アライメント工程では、図４に示すように、ダイシングテープＴを介して切削装置のチャックテーブル１０でWL-CSPウェーハ２７を吸引保持し、デバイスウェーハ１１の表面１１ａを封止している封止材２３を上方に露出させる。そして、クランプ１２で環状フレームＦをクランプして固定する。
【００３０】
アライメント工程では、可視光撮像手段（可視光撮像ユニット）２６のＣＣＤ等の撮像素子でWL-CSPウェーハ２７の表面を撮像する。しかし、封止材２３中にはシリカフィラー、カーボンブラック等の成分が含まれており、更に封止材２３の表面には凹凸があるため、可視光撮像ユニット２６の垂直照明では封止材２３を透過してデバイスウェーハ１１の表面１１ａを撮像しても、撮像画像がピンボケとなってしまい、ターゲットパターン等のアライメントマークを検出するのが困難である。
【００３１】
そこで、本実施形態のアライメント工程では、可視光撮像ユニット２６の垂直照明に加えて斜光手段２８から撮像領域に斜めから光を照射し、撮像画像のピンボケを改善し、アライメントマークの検出を可能としている。
【００３２】
斜光手段２８から照射する光は白色光が好ましく、WL-CSPウェーハ２７の表面に対する入射角は３０°〜６０°の範囲内が好ましい。好ましくは、可視光撮像ユニット２６は、露光時間等を調整できるエキスポージャーを備えている。
【００３３】
次いで、これらのアライメントマークを結んだ直線が加工送り方向と平行となるようにチャックテーブル１０をθ回転し、更にアライメントマークと分割予定ライン１３の中心との距離だけ図５に示す切削ユニット１８を加工送り方向と直交する方向に移動することにより、切削すべき分割予定ライン１３を検出する。
【００３４】
アライメント工程を実施した後、WL-CSPウェーハ２７の表面側から切削ブレードによってWL-CSPウェーハ２７を分割予定ライン１３に沿って切削し、個々のデバイスチップに分割する分割工程を実施する。
【００３５】
図５（Ａ）に示したように、切削装置の切削ユニット１８は、スピンドルハウジング２０中に回転可能に収容されたスピンドル２２の先端に装着された切削ブレード２４を有している。
【００３６】
分割工程では、図５（Ａ）に示したように、WL-CSPウェーハ２７の表面側から分割予定ライン１３に沿って、切削ブレード２４によって表面が封止材２３で封止されたWL-CSPウェーハ２７をダイシングテープＴに至るまで切削し、WL-CSPウェーハ２７を表面が封止材２３で封止された個々のデバイスチップ（CSP）２９に分割する。
【００３７】
この分割工程を、第１の方向に伸長する分割予定ライン１３に沿って次々と実施した後、チャックテーブル１０を９０°回転し、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に沿って次々と実施することにより、図５（Ｂ）に示したように、WL-CSPウェーハ２７を表面が封止材２３によって封止された個々のCSP２９に分割することができる。
【００３８】
このようにして製造したデバイスチップ（CSP）２９は、CSP２９の表裏を反転してバンプ２５をマザーボードの導電パッドに接続するフリップチップボンディングにより、マザーボードに実装することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１１    デバイスウェーハ
１３    分割予定ライン
１５    デバイス
１８    切削ユニット
２１    金属ポスト
２３    封止材
２４    切削ブレード
２５    バンプ
２６    可視光撮像手段
２７    WL-CSPウェーハ
２８    斜光手段
２９    デバイスチップ（CSP）
【図１】
2019054186.tif 000003
【図２】
2019054186.tif 000004
【図３】
2019054186.tif 000005
【図４】
2019054186.tif 000006
【図５】
2019054186.tif 000007