(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
LSIやNAND型フラッシュメモリ等の各種デバイスの小型化及び高密度実装化を実現する構造として、例えばデバイスチップをチップサイズでパッケージ化したチップサイズパッケージ(CSP)が実用に供され、携帯電話やスマートフォン等に広く使用されている。更に、近年はこのCSPの中で、チップの表面のみならず全側面を封止材で封止したCSP、所謂5Sモールドパッケージが開発され実用化されている。
【0003】
従来の5Sモールドパッケージは、以下の工程によって製作されている。
(1)半導体ウェーハ(以下、ウェーハと略称することがある)の表面にデバイス(回路)及びバンプと呼ばれる外部接続端子を形成する。
(2)ウェーハの表面側から分割予定ラインに沿ってウェーハを切削し、デバイスチップの仕上がり厚さに相当する深さの切削溝を形成する。
(3)ウェーハの表面をカーボンブラック入りの封止材で封止する。
(4)ウェーハの裏面側をデバイスチップの仕上がり厚さまで研削して切削溝中の封止材を露出させる。
(5)ウェーハの表面はカーボンブラック入りの封止材で封止されているため、ウェーハ表面の外周部分の封止材を除去してターゲットパターン等のアライメントマークを露出させ、こ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を検出するアライメントを実施する。
(6)アライメントに基づいて、ウェーハの表面側から分割予定ラインに沿ってウェーハを切削して、表面及び全側面が封止材で封止された5Sモールドパッケージに分割する。
【0004】
上述したように、ウェーハの表面はカーボンブラックを含む封止材で封止されているため、ウェーハ表面に形成されているデバイス等は肉眼では全く見ることはできない。この問題を解決してアライメントを可能とするため、上記(5)で記載したように、ウェーハ表面の封止材の外周部分を除去してターゲットパターン等のアライメントマークを露出させ、こ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を検出してアライメントを実行する技術を本出願人は開発した(特開2013−074021号公報及び特開2016−015438号公報参照)。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、上記公開公報に記載されたアライメント方法では、ダイシング用の切削ブレードに替えてエッジトリミング用の幅の広い切削ブレードをスピンドルに装着してウェーハの外周部分の封止材を除去する工程が必要であり、切削ブレードの交換及びエッジトリミングにより外周部分の封止材を除去する手間が掛かり、生産性が悪いという問題がある。
【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】
【0008】
本発明によると、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表面の各領域にそれぞれ複数のバンプを有するデバイス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該分割予定ラインに沿って切削ブレードによってデバイスチップの仕上がり厚さに相当する深さの切削溝を形成する切削溝形成工程と、該切削溝形成工程を実施した後、該切削溝を含む該ウェーハの表面を封止材で封止する封止工程と、該封止工程を実施した後、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レーザー加工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、該封止材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該切削溝中の該封止材の内部に位置付けて、該ウェーハの表面側から該分割予定ラインに沿ってレーザービームを照射して、該切削溝中の該封止材の内部に改質層を形成する改質層形成工程と、該改質層形成工程を実施した後、該ウェーハの裏面側から該デバイスチップの仕上がり厚さまで該ウェーハを研削して該切削溝中の該封止材を露出させる研削工程と、該研削工程を実施した後、該切削溝中の該封止材に外力を付与して該改質層を分割起点として該封止材によって表面及び4側面が囲繞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
し、該封止材は、カーボンブラックを含み、該カーボンブラックの含有率は、0.1質量%以上0.2質量%以下であることを特徴とするウェーハの加工方法が提供される。
なお、好ましくは、該アライメント工程では、該可視光撮像手段の垂直照明と該斜光手段からの該光とを、該可視光撮像手段によって撮像する領域に照射する。
【発明の効果】
【0009】
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することができる。
【0010】
よって、封止材に対して透過性を有する波長のレーザービームを切削溝中の封止材の内部に位置付けて、ウェーハの表面側からレーザービームを照射して、封止材の内部に改質層を形成することができ、その後ウェーハの裏面側からデバイスチップの仕上がり厚さまでウェーハを研削して切削溝中の封止材を露出させ、該封止材に外力を付与することにより該改質層を分割起点としてウェーハを該封止材によって表面及び4側面が囲繞された個々のデバイスチップに分割することができる。
【発明を実施するための形態】
【0012】
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、本発明の加工方法で加工するのに適した半導体ウェーハ(以下、単にウェーハと略称することがある)11の表面側斜視図が示されている。
【0013】
半導体ウェーハ11の表面11aにおいては、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おり、直交する分割予定ライン13によって区画された各領域にはIC、LSI等のデバイス15が形成されている。
【0014】
各デバイス15の表面には複数の電極バンプ(以下、単にバンプと略称することがある)17を有しており、ウェーハ11はそれぞれ複数のバンプ17を備えた複数のデバイス15が形成されたデバイス領域19と、デバイス領域19を囲繞する外周余剰領域21とをその表面に備えている。
【0015】
本発明実施形態のウェーハの加工方法では、まず、第1の工程として、ウェーハ11の表面側から分割予定ライン13に沿って切削ブレードによってデバイスチップの仕上がり厚さに相当する深さの切削溝を形成する切削溝形成工程を実施する。この切削溝形成工程を
図2を参照して説明する。
【0016】
切削ユニット10は、スピンドル12の先端部に着脱可能に装着された切削ブレード14と、可視光撮像手段(可視光撮像ユニット)18を有するアライメントユニット16とを備えている。撮像ユニット18は、可視光で撮像する顕微鏡及びカメラを有している。
【0017】
切削溝形成工程を実施する前に、まず撮像ユニット18でウェーハ11の表面を可視光で撮像し、各デバイス15に形成されている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を実施する。
【0018】
アライメント実施後、矢印R1方向に高速回転する切削ブレード14をウェーハ11の表面11a側から分割予定ライン13に沿ってデバイスチップの仕上がり厚さに相当する深さに切り込ませ、ウェーハ11を吸引保持した図示しないチャックテーブルを矢印X1方向に加工送りすることにより、分割予定ライン13に沿って切削溝23を形成する切削溝形成工程を実施する。
【0019】
この切削溝形成工程を、切削ユニット10を分割予定ライン13のピッチずつ加工送り方向X1と直交する方向に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に沿って次々と実施する。
【0020】
次いで、図示しないチャックテーブルを90°回転した後、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形成工程を次々と実施する。
【0021】
切削溝形成工程を実施した後、
図3に示すように、ウェーハ11の表面11aに封止材20を塗布して、切削溝23を含むウェーハ11の表面11aを封止材で封止する封止工程を実施する。封止材20は流動性があるため、封止工程を実施すると、切削溝23中に封止材20が充填される。
【0022】
封止材20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85.3%、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。
【0023】
このような組成の封止材20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20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20が黒色となるため、封止材20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。
【0024】
ここで、封止材20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。
【0025】
封止材20の塗布方法は特に限定されないが、バンプ17の高さまで封止材20を塗布するのが望ましく、次いでエッチングにより封止材20をエッチングして、バンプ17の頭出しをする。
【0026】
封止工程を実施した後、ウェーハ11の表面11a側から可視光撮像手段によって封止材20を通してウェーハ11の表面11aを撮像し、ウェーハ11の表面11a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レーザー加工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。
【0027】
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。
【0028】
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を介してレーザー加工装置のチャックテーブル40でウェーハ11を吸引保持し、ウェーハ11の表面11aを封止している封止材20を上方に露出させる。そして、クランプ42で環状フレームFをクランプして固定する。
【0029】
アライメント工程では、切削装置の可視光撮像ユニット18と同様なレーザー加工装置の可視光撮像ユニット18AのCCD等の撮像素子でウェーハ11の表面11aを撮像する。しかし、封止材20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20の表面には凹凸があるため、可視光撮像ユニット18Aの垂直照明では封止材20を透過してウェーハ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。
【0030】
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18Aの垂直照明に加えて斜光手段31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。
【0031】
斜光手段31から照射する光は白色光が好ましく、ウェーハ11の表面11a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18A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。
【0032】
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40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2に示す切削ユニット10を加工送り方向X1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。
【0033】
アライメント工程を実施した後、
図5(A)に示したように、ウェーハ11の表面11a側から分割予定ライン13に沿ってレーザー加工装置のレーザーヘッド(集光器)46から封止材20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LBをその集光点を切削溝23中の封止材20の内部に位置付けて照射し、チャックテーブル40を矢印X1方向に加工送りすることにより、切削溝23中の封止材20の内部に
図5(B)に示すような改質層25を形成する改質層形成工程を実施する。
【0034】
この改質層形成工程を、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40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。
【0035】
改質層形成工程を実施した後、ウェーハ11の裏面11b側からデバイスチップの仕上がり厚さまでウェーハ11を研削して、切削溝23中の封止材20を露出させる研削工程を実施する。
【0036】
この研削工程を
図6を参照して説明する。ウェーハ11の表面11aに表面保護テープ等の保護部材22を貼着し、研削装置のチャックテーブル24で保護部材22を介してウェーハ11を吸引保持する。
【0037】
研削ユニット26は、スピンドルハウジング28中に回転可能に収容され図示しないモーターにより回転駆動されるスピンドル30と、スピンドル30の先端に固定されたホイールマウント32と、ホイールマウント32に着脱可能に装着された研削ホイール34とを含んでいる。研削ホイール34は、環状のホイール基台36と、ホイール基台36の下端外周に固着された複数の研削砥石38とから構成される。
【0038】
研削工程では、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34を矢印bで示す方向に例えば6000rpmで回転させると共に、図示しない研削ユニット送り機構を駆動して研削ホイール34の研削砥石38をウェーハ11の裏面11bに接触させる。
【0039】
そして、研削ホイール34を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りしながらウェー11の裏面11bを研削する。接触式又は非接触式の厚み測定ゲージでウェーハ11の厚さを測定しながら、ウェーハ11を所定の厚さ、例えば100μmに研削して、切削溝23中に埋設された封止材20を露出させる。
【0040】
研削工程実施後、
図7に示す分割装置50を使用してウェーハ11に外力を付与し、ウェーハ11を個々のデバイスチップ27へと分割する分割ステップを実施する。
図7に示す分割装置50は、環状フレームFを保持するフレーム保持手段52と、フレーム保持手段52に保持された環状フレームFに装着されたダイシングテープTを拡張するテープ拡張手段54を具備している。
【0041】
フレーム保持手段52は、環状のフレーム保持部材56と、フレーム保持部材56の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ58から構成される。フレーム保持部材56の上面は環状フレームFを載置する載置面56aを形成しており、この載置面56a上に環状フレームFが載置される。
【0042】
そして、載置面56a上に載置された環状フレームFは、クランプ58によってフレーム保持手段56に固定される。このように構成されたフレーム保持手段52はテープ拡張手段54によって上下方向に移動可能に支持されている。
【0043】
テープ拡張手段54は、環状のフレーム保持部材56の内側に配設された拡張ドラム60を具備している。拡張ドラム60の上端は蓋62で閉鎖されている。この拡張ドラム60は、環状フレームFの内径より小さく、環状フレームFに装着されたダイシングテープTに貼着されるウェーハ11の外径より大きい内径を有している。
【0044】
拡張ドラム60はその下端に一体的に形成された支持フランジ64を有している。テープ拡張手段54は更に、環状のフレーム保持部材56を上下方向に移動する駆動手段66を具備している。この駆動手段66は支持フランジ64上に配設された複数のエアシリンダ68から構成されており、そのピストンロッド70はフレーム保持部材56の下面に連結されている。
【0045】
複数のエアシリンダ68から構成される駆動手段66は、環状のフレーム保持部材56を、その載置面56aが拡張ドラム60の上端である蓋62の表面と略同一高さとなる基準位置と、拡張ドラム60の上端より所定量下方の拡張位置との間で上下方向に移動する。
【0046】
以上のように構成された分割装置50を用いて実施するウェーハ11の分割工程について
図8を参照して説明する。
図8(A)に示すように、ウェーハ11をダイシングテープTを介して支持した環状フレームFを、フレーム保持部材56の載置面56a上に載置し、クランプ58によってフレーム保持部材56に固定する。この時、フレーム保持部材56はその載置面56aが拡張ドラム60の上端と略同一高さとなる基準位置に位置付けられる。
【0047】
次いで、エアシリンダ68を駆動してフレーム保持部材56を
図8(B)に示す拡張位置に下降する。これにより、フレーム保持部材56の載置面56a上に固定されている環状フレームFを下降するため、環状フレームFに装着されたダイシングテープTは拡張ドラム60の上端縁に当接して主に半径方向に拡張される。
【0048】
その結果、ダイシングテープTに貼着されているウェーハ11には放射状に引っ張り力が作用する。このようにウェーハ11に放射状に引っ張り力が作用すると、分割予定ライン13に沿って切削溝23中の封止材20中に形成された改質層25が分割起点となってウェーハ11が改質層25に沿って
図9の拡大図に示すように割断され、封止材20によって表面及び4側面が囲繞された個々のデバイスチップ27に分割される。