JP2011228565A - ウェーハの分割方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェーハの表面側のデバイスを破損させることないウェーハの分割方法を提供する。
【解決手段】ウェーハＷのデバイス領域Ｗａに相当する大きさの凹部１０ａをサポート部材１に形成し、ウェーハＷのデバイス領域Ｗａを凹部１０ａに対面させてウェーハＷの外周余剰領域Ｗｂとサポート部材１の外周部１０ｂとを接着することにより、デバイス領域Ｗａをサポート部材１に接触させずに保持する。そして、その状態でウェーハをデバイスに分割した後、サポート部材１をウェーハから剥離することにより、ウェーハをサポート部材から剥離するときにデバイスが破損するのを防ぐことができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、ウェーハにレーザ光を照射してデバイスに分割する方法に関する。

近年、パルスレーザ光を用いてウェーハを個々のデバイスに分割する加工方法が試みられている。このレーザ光を用いた分割方法では、例えば被加工物がシリコンウェーハの場合は、被加工物の一方の面から内部に集光点を合わせてシリコンウェーハに対して透過性を有する例えば波長が１０６４ｎｍ のパルスレーザ光を照射し、ウェーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を連続的に形成する。そして、この変質層が形成されることによって強度が低下した分割予定ラインに沿って外力を加えることにより、被加工物を分割予定ラインに沿って分割することができる（例えば、特許文献１参照）。実際の加工時には、ウェーハのデバイスが形成された表面側に保護テープを貼着し、保護テープ側をレーザ加工装置のチャックテーブルに保持し、露出しているウェーハの裏面側からパルスレーザ光を照射している。

特許３４０８８０５号公報

しかし、例えばウェーハの表面側のデバイスが、加速度センサー等のマイクロマシンデバイスのように非常に脆いデバイスの場合には、表面側に保護テープを貼着してしまうと、その剥離時にデバイスが破損してしまうという問題がある。

本発明は、上記事実に鑑みてなされたものであり、その課題は、ウェーハの表面側のデバイス面を破損させることないウェーハの分割方法を提供することである。

本発明は、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画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が表面に形成されたウェーハを分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割するウェーハの分割方法に関するもので、ウェーハと同径またはウェーハよりも大きい外径を有するサポート部材の表面にウェーハのデバイス領域に相当する大きさの凹部を形成するサポート部材準備ステップと、サポート部材準備ステップの後に、ウェーハのデバイス部を凹部に対面させサポート部材の表面上にウェーハを載置し、外周余剰領域及びサポート部材の外周部に接着剤を塗布し、サポート部材の外周部にウェーハの外周余剰領域を固着する固着ステップと、固着ステップの後に、ウェーハに対して透過性を有するレーザ光をウェーハの裏面側から分割予定ラインに沿って照射し、ウェーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を形成する変質層形成ステップと、変質層形成ステップが実施されたウェーハの裏面に、環状のフレームに貼着されたエキスパンドテープを貼着するエキスパンドテープ貼着ステップと、エキスパンドテープ貼着ステップの後に、サポート部材をウェーハの表面から取り外すサポート部材取り外しステップと、サポート部材取り外しステップの後に、エキスパンドテープを拡張することによりウェーハを分割予定ラインに沿って破断するテープ拡張ステップとを含む。

このウェーハの分割方法では、変質層形成ステップにおいて、ウェーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を形成すると共にデバイス領域と外周余剰領域との境界部に沿ってウェーハに対して透過性を有するレーザ光をウェーハの裏面側から照射して境界部に沿ってウェーハの内部に変質層を形成し、サポート部材取り外しステップにおいて、ウェーハを境界部に沿って形成された変質層に沿って破断してサポート部材と共にサポート部材に固着されたウェーハの外周余剰領域をエキスパンドテープから取り外すようにしてもよい。

本発明では、ウェーハのデバイス領域に相当する大きさの凹部をサポート部材に形成し、ウェーハのデバイス領域を凹部に対面させてウェーハの外周余剰領域とサポート部材の外周部とを接着することにより、デバイス領域をサポート部材に接触させずにウェーハを保持し、その状態でウェーハをデバイスに分割した後、サポート部材をウェーハから剥離するため、ウェーハをサポート部材から剥離するときにデバイスが破損するのを防ぐことができる。

本発明をステップごとに示したフローチャートである。 ウェーハの一例を示す斜視図である。 凹部が形成されたサポート部材を示す断面図である。 ウェーハのデバイス領域とサポート部材の凹部とが対面した状態を略示的に示す断面図である。 ウェーハとサポート部材とが接着された状態を略示的に示す断面図である。 ウェーハの内部に変質層を形成する状態を略示的に示す断面図である。 ウェーハをエキスパンドテープに貼着した状態を略示的に示す断面図である。 接着剤に紫外線を照射する状態を略示的に示す断面図である。 ウェーハからサポート部材を取り外す状態を略示的に示す断面図である。 ウェーハがテープ拡張装置の保持テーブルに保持された状態を略示的に示す断面図である。 テープ拡張装置においてエキスパンドテープを拡張させた状態を略示的に示す断面図である。 ウェーハの境界部に沿って変質層を形成する状態を略示的に示す断面図である。 サポート部材と共にサポート部材に固着されたウェーハの外周余剰領域をエキスパンドテープから取り外す状態を略示的に示す断面図である。

以下では、図１に示すフローチャートに沿って、適宜他の図を参照しながら、図２に示すウェーハＷを分割する場合について説明する。

図２に示すウェーハＷは、複数のデバイスＤが形成されたデバイス領域Ｗａと、デバイス領域Ｗａを囲繞しデバイスが形成されていない外周余剰領域Ｗｂとから構成されている。デバイス領域Ｗａと外周余剰領域Ｗｂとは、境界部Ｗａｂによって仕切られている。デバイスＤは、分割予定ラインＬによって区画されて形成され、表面Ｗ１側に形成されている。デバイスＤには、例えばマイクロマシンデバイスのように機械的強度が弱いものが含まれる。

［１］第１の実施形態
（１）サポート部材準備ステップ（ステップＳ１）
図３に示すように、表面に凹部１０ａが形成されたサポート部材１を準備する。このサポート部材１は、例えば厚さが７００μｍ程度のシリコンウェーハ、ガラス等であり、ウェーハＷと同径か、または、ウェーハＷよりも大径に形成されている。凹部１０ａは、例えば平板状のサポート部材１の表面を研削砥石によって研削することによって形成することができる。凹部１０ａは、ウェーハＷのデバイス領域Ｗａに相当する大きさに形成され、デバイス領域Ｗａと同径か、またはデバイス領域Ｗａよりも若干大径に形成される。また、凹部１０ａは、例えば４０〜５０μｍの深さを有するように形成する。凹部１０ａの外周側は、凹部１０ａよりもリング状に厚く形成された外周部１０ｂを構成している。

（２）固着ステップ（ステップＳ２）
サポート部材準備ステップの後に、図４に示すように、ウェーハＷの表面側において突出したデバイス領域Ｗａとサポート部材１の凹部１０ａとを対面させる。そして、図５に示すように、ウェーハＷの外周余剰領域Ｗｂ及びサポート部材１の外周部１０ｂの表面に接着剤２を塗布し、サポート部材１の外周部１０ｂにウェーハＷの外周余剰領域Ｗｂを固着する。接着剤２としては、紫外線硬化樹脂を用いる。このようにしてウェーハＷとサポート部材１とを貼り合わせることにより、ウェーハＷのデバイス領域Ｗａは、凹部１０ａに収容され、サポート部材１と接触しない状態となる。すなわち、凹部１０ａの深さと接着剤２の厚さとを足した値は、ウェーハＷのデバイス領域Ｗａの突出部分の高さよりも大きい。

（３）変質層形成ステップ（ステップＳ３）
固着ステップの後に、図６に示すように、ウェーハＷに対して透過性を有するレーザ光３ａをレーザ光照射ヘッド３からウェーハＷの裏面Ｗ２側に照射し、レーザ光３ａをウェーハＷの内部に集光させる。このレーザ光３ａの照射は、サポート部材１とともにウェーハＷを図６における前後方向に移動させながら、図１に示した分割予定ラインＬに沿って行う。そうすると、ウェーハＷの内部に変質層Ｃが形成される。この変質層Ｃは、後に外力を加えて切断を行う際の起点となるものであり、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性のいずれかがその周囲とは異なる状態となった層のことであり、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。この変質層Ｃは、図２に示したすべての分割予定ラインＬに沿って形成する。

（４）エキスパンドテープ貼着ステップ（ステップＳ４）
次に、図７に示すように、変質層形成ステップが実施されたウェーハＷの裏面Ｗ２に、エキスパンドテープＴを貼着する。このエキスパンドテープＴは、例えばポリ塩化ビニルからなるシート基材の一方の面に粘着層を塗布して構成され、伸張可能に形成されている。エキスパンドテープＴの周縁部には環状のフレームＦが貼着されており、ウェーハＷは、エキスパンドテープＴを介してフレームＦと一体化される。

（５）サポート部材取り外しステップ（ステップＳ５）
サポート部材１がガラスなどの紫外線を透過させる材質により形成され、接着剤２が紫外線硬化樹脂で構成されている場合は、エキスパンドテープ貼着ステップの後に、図８に示すように、サポート部材１側から紫外線を照射し、接着剤２を硬化させて接着力を低下させる。そして、接着剤２の接着力が低下した後、図９に示すように、サポート部材１を剥離して取り外す。デバイス領域Ｗａがサポート部材に貼着されていないため、取り外し時にデバイスが破損することがない。

（６）テープ拡張ステップ（ステップＳ６）
サポート部材取り外しステップの後に、図１０に示すように、テープ拡張装置４の保持テーブル４０にテープＴ側を載置し、フレームＦをフレーム保持部４１において保持する。フレーム保持部４１は、シリンダ４２によって駆動されるピストン４３に固定されており、ピストン４３とともに昇降する構成となっている。テープ拡張ステップでは、図１１に示すように、フレーム保持部４１が保持テーブル４０との関係で相対的に下降するようにフレーム保持部４１と保持テーブル４０とを上下方向に相対移動させる。そうすると、下降するフレームＦによってテープＴが伸張されて拡張し、これによって変質層Ｃに対して水平方向の外力がはたらくため、変質層ＣにおいてウェーハＷが破断され、個々のデバイスＤごとに分割される。

以上のように、固着ステップにおいてはデバイス領域Ｗａがサポート部材１と接触しない状態でウェーハＷが保持されるため、サポート部材取り外しステップにおいてウェーハからサポート部材を取り外す際にデバイスが破損するおそれがない。したがって、テープ拡張ステップにおいては、破損のない個々のデバイスを得ることができる。

［２］第２の実施形態
第２の実施形態として、第１の実施形態で用いた紫外線硬化樹脂からなる接着剤２に代えて、図１２に示すように、例えばエポキシ樹脂、ワックス等の、紫外線硬化樹脂以外の接着剤２ａを用いた場合について説明する。

サポート部材準備ステップ（ステップＳ１）は、第１の実施形態の場合と同様に行われる。次の固着ステップ（ステップＳ２）も、接着剤の種類が異なる以外は、第１の実施形態の場合と同様に行われる。

変質層形成ステップ（ステップＳ３）では、図１２に示すように、ウェーハＷの内部に分割予定ラインに沿って変質層Ｃを形成するとともに、ウェーハＷとレーザ光照射ヘッド３とを相対的に回転させながら、裏面Ｗ２側から、デバイス領域Ｗａと外周余剰領域Ｗｂとの境界部Ｗａｂに沿って、ウェーハＷに対して透過性を有するレーザ光３ｂをレーザ光照射ヘッド３から照射してウェーハＷの内部に集光し、境界部Ｗａｂに沿ってウェーハＷの内部に変質層Ｃａｂを形成する。

エキスパンドテープ貼着工程（ステップＳ４）を第１の実施形態と同様に行った後、サポート部材取り外しステップ（ステップＳ５）では、図１３に示すように、例えば外周余剰領域Ｗｂと内径がほぼ等しいサイズの硬質リング部材をエキスパンドテープＴ側から押圧するなどにより、図１２に示した変質層Ｃａｂに沿って破断させてデバイス領域Ｗａと外周余剰領域Ｗｂとに分離させた後、サポート部材１及び接着剤２ａとともに外周余剰領域Ｗｂを取り外す。

その後、第１の実施形態と同様にテープ拡張ステップ（ステップＳ６）を実施し、個々のデバイスＤごとに分割する。第２の実施形態においても、固着ステップにおいてはデバイス領域Ｗａがサポート部材１と接触しない状態でウェーハＷが保持されるため、サポート部材取り外しステップにおいてウェーハからサポート部材を取り外す際にデバイスが破損するおそれがない。したがって、テープ拡張ステップにおいて、破損のない個々のデバイスを得ることができる。

Ｗ：ウェーハ
Ｗ１：表面 Ｗ２：裏面 Ｗａ：デバイス領域 Ｗｂ：外周余剰領域 Ｗａｂ：境界部
Ｌ：分割予定ライン Ｄ：デバイス Ｃ、Ｃａｂ：変質層
Ｔ：エキスパンドテープ Ｆ：フレーム
１：サポート部材 １０ａ：凹部 １０ｂ：外周部
２、２ａ：接着剤
３：レーザ光照射ヘッド ３ａ、３ｂ：レーザ光
４：テープ拡張装置 ４０：保持テーブル ４１：フレーム保持部

Claims (2)

1. 複数のデバイスが分割予定ラインによって区画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が表面に形成されたウェーハを分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割するウェーハの分割方法であって、
   該ウェーハと同径または該ウェーハよりも大きい外径を有するサポート部材の表面に該ウェーハの該デバイス領域に相当する大きさの凹部を形成するサポート部材準備ステップと、
   該サポート部材準備ステップの後に、該ウェーハの該デバイス部を該凹部に対面させ該サポート部材の表面上に該ウェーハを載置し、該外周余剰領域及び該サポート部材の外周部に接着剤を塗布し、該サポート部材の外周部に該ウェーハの該外周余剰領域を固着する固着ステップと、
   該固着ステップの後に、該ウェーハに対して透過性を有するレーザ光を該ウェーハの裏面側から該分割予定ラインに沿って照射し、該ウェーハの内部に該分割予定ラインに沿って変質層を形成する変質層形成ステップと、
   該変質層形成ステップが実施された該ウェーハの裏面に、環状のフレームに貼着されたエキスパンドテープを貼着するエキスパンドテープ貼着ステップと、
   該エキスパンドテープ貼着ステップの後に、該サポート部材を該ウェーハの表面から取り外すサポート部材取り外しステップと、
   該サポート部材取り外しステップの後に、該エキスパンドテープを拡張することにより該ウェーハを該分割予定ラインに沿って破断するテープ拡張ステップと、
   を含むウェーハの分割方法。
2. 前記変質層形成ステップにおいて、前記ウェーハの内部に前記分割予定ラインに沿って変質層を形成すると共に、前記デバイス領域と前記外周余剰領域との境界部に沿って該ウェーハに対して透過性を有するレーザ光を該ウェーハの裏面側から照射し、該境界部に沿ってウェーハの内部に変質層を形成し、
   前記サポート部材取り外しステップにおいて、該ウェーハを該境界部に沿って形成された変質層に沿って破断し、該サポート部材と共に該サポート部材に固着された該ウェーハの該外周余剰領域を前記エキスパンドテープから取り外す、
   請求項１記載のウェーハの分割方法。

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