JP2013021209A - ウエーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 保護膜剤の過剰使用を抑えるとともに短時間での保護膜形成を可能とするウエーハの加工方法を提供することである。
【解決手段】 表面に形成された複数の交差する分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたウエーハの加工方法であって、ウエーハの表面側を水溶性保護シートで覆うとともに、該水溶性保護シートとウエーハとの間を減圧してウエーハの表面側に該水溶性保護シートを貼着する水溶性保護シート貼着ステップと、該水溶性保護シート貼着ステップを実施した後、ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザビームを該水溶性保護シートを介して該分割予定ラインに沿ってウエーハに照射して、ウエーハにレーザ加工溝を形成するレーザ加工ステップと、該レーザ加工ステップを実施した後、ウエーハに洗浄水を供給して該水溶性保護シートをウエーハ上から除去する水溶性保護シート除去ステップと、を具備したことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハの表面に水溶性の保護膜を被覆してから、レーザビームによりアブレーション加工を施すウエーハの加工方法に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ、ＬＥＤ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたシリコンウエーハ、サファイアウエーハ等のウエーハは、加工装置によっ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、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。

ウエーハの分割には、ダイサーと呼ばれる切削装置を用いたダイシング方法が広く採用されている。ダイシング方法では、ダイアモンド等の砥粒を金属や樹脂で固めて厚さ３０μｍ程度とした切削ブレードを、３００００ｒｐｍ程度の高速で回転させつつウエーハへと切り込ませることでウエーハを切削し、個々のデバイスへと分割する。

一方、近年では、ウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザビームをウエーハに照射することでレーザ加工溝を形成し、このレーザ加工溝に沿ってブレーキング装置でウエーハを割断して個々のデバイスへと分割する方法が提案されている。

レーザ加工装置によるレーザ加工溝の形成は、ダイサーによるダイシング方法に比べて加工速度を早くすることができるとともに、サファイアやＳｉＣ等の硬度の高い素材からなるウエーハであっても比較的容易に加工することができる。また、加工溝を例えば１０μｍ以下等の狭い幅とすることができるので、ダイシング方法で加工する場合に対してウエーハ１枚当たりのデバイス取り量を増やすことができる。

ところが、ウエーハにパルスレーザビームを照射すると、パルスレーザビームが照射された領域に熱エネルギーが集中してデブリが発生する。このデブリがデバイス表面に付着するとデバイスの品質を低下させるという問題が生じる。

そこで、例えば特開２００６−１４０３１１号公報には、このようなデブリによる問題を解消するために、ウエーハの加工面にＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）等の水溶性樹脂を塗布して保護膜を被覆し、この保護膜を通してウエーハにパルスレーザビームを照射するようにしたレーザ加工装置が提案されている。

近年、半導体デバイスの軽薄短小化を実現するための技術として、デバイス表面にバンプと呼ばれる金属突起物を複数形成し、これらのバンプを配線基板に形成された電極に相対させて直接接合するフリップチップボンディングと呼ばれる実装技術が実用化されている。

特開２００６−１４０３１１号公報 特開２００４−３２２１６８号公報

ところが、デバイス上に例えば数百μｍもの高さを有するバンプが形成されたウエーハでは、バンプを被覆する保護膜を形成するために非常に多量の保護膜剤を使用する必要がある上、保護膜の形成に時間がかかるという問題がある。

特に、特許文献２に開示されたスピンコート法で水溶性保護膜を形成する場合には、供給した水溶性樹脂のうち９０％以上が飛散して廃棄されてしまうため、非常に不経済である。

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、保護膜剤の過剰使用を抑えるとともに短時間での保護膜形成を可能とする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、表面に形成された複数の交差する分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたウエーハの加工方法であって、ウエーハの表面側を水溶性保護シートで覆うとともに、該水溶性保護シートとウエーハとの間を減圧してウエーハの表面側に該水溶性保護シートを貼着する水溶性保護シート貼着ステップと、該水溶性保護シート貼着ステップを実施した後、ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザビームを該水溶性保護シートを介して該分割予定ラインに沿ってウエーハに照射して、ウエーハにレーザ加工溝を形成するレーザ加工ステップと、該レーザ加工ステップを実施した後、ウエーハに洗浄水を供給して該水溶性保護シートをウエーハ上から除去する水溶性保護シート除去ステップと、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。

本発明によると、減圧雰囲気中で水溶性保護シートをウエーハ表面に貼着して保護膜とするため、保護膜剤の過剰使用が抑えられるとともに短時間での保護膜形成が可能となる。

本発明のウエーハの加工方法の加工対象となる半導体ウエーハの斜視図である。 水溶性保護シート貼着ステップを示す一部断面側面図である。 レーザ加工ステップを示す斜視図である。 レーザビーム照射ユニットのブロック図である。 水溶性保護シート除去ステップを示す一部断面側面図である。 水溶性保護シート除去ステップ後のウエーハの断面図である。

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、本発明の加工方法が適用される半導体ウエーハＷの斜視図が示されている。半導体ウエーハＷの表面においては、第１の分割予定ライン（ストリート）Ｓ１と第２の分割予定ライン（ストリート）Ｓ２とが直交して形成されており、第１の分割予定ラインＳ１と第２の分割予定ラインＳ２とによって区画された各領域にそれぞれデバイスＤが形成されている。図１の拡大図に示すように、各デバイスＤの四辺には複数の突起状のバンプ５が形成されている。

本発明のウエーハの加工方法では、まず図２に示す水溶性保護シート貼着ステップを実施する。この水溶性保護シート貼着ステップでは、図２（Ａ）に示すように、気密空間１０内に保持テーブル１２を設置し、保持テーブル１２でウエーハＷを吸引保持する。

そして、例えばＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）等から形成された水溶性保護シート１６をウエーハＷ上に載置する。水溶性保護シート１６の厚みは、バンプ５の高さより厚いものを用いるとバンプ５を完全に保護シート１６中に埋設でき、レーザビーム入射面を平坦にできるため、好ましい。

次いで、減圧手段１４を作動して気密空間１０内を減圧すると、ウエーハＷと水溶性保護シート１６との間の空気が排出されて、図２（Ｂ）に示すように、水溶性保護シート１６がウエーハＷに密着する。ウエーハＷの外周からはみ出した水溶性保護シート１６はウエーハ外周に沿って切り取ってもよい。

水溶性保護シート貼着ステップを実施した後、水溶性保護シート１６が貼着されたウエーハＷを気密空間１０内から取り出して、図３に示すように、レーザ加工装置のチャックテーブル４０上に載置する。水溶性保護シート１６は減圧によりウエーハＷ表面に密着しているため、気密空間１０内から取り出しても貼着状態が維持されている。

図３において、レーザ加工装置のレーザビーム照射ユニット２０は、ケーシング２２中に収容された図４に示すレーザビーム発生ユニット２４と、ケーシング２２の先端に装着された集光器（レーザヘッド）２６とから構成される。

図４に示されるように、レーザビーム発生ユニット２４は、ＹＡＧレーザ発振器等のレーザ発振器２８と、繰り返し周波数設定手段３０と、パルス幅調整手段３２と、レーザ発振器２８から発振されたレーザビームのパワーを調整するパワー調整手段３４とを含んでいる。

レーザ加工ステップを実施する前に、チャックテーブル４０に吸引保持されたウエーハＷの加工領域を撮像ユニット４２の直下に移動し、撮像ユニット４２でウエーハＷの加工領域を撮像する。

そして、レーザビームを照射するレーザビーム照射ユニット２０の集光器２６と第１の分割予定ラインＳ１との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理が実行され、レーザビーム照射位置のアライメントを遂行する。

第１の分割予定ラインＳ１のアライメントが終了すると、チャックテーブル４０を９０度回転してから、第１の分割予定ラインＳ１と直交する第２の分割予定ラインＳ２についても同様なアライメントを実施する。

アライメント実施後、チャックテーブル４０を移動して第１の分割予定ラインＳ１の加工開始位置を集光器２６の直下に位置づけ、レーザビーム発生ユニット２４のパワー調整手段３４により所定パワーに調整されたパルスレーザビームを、図４に示す集光器２６のミラー３６で反射してから集光用対物レンズ３８で水溶性保護シート１６を介してウエーハＷの表面に集光する。

このように集光器２６でパルスレーザビームを水溶性保護シート１６を介してウエーハＷの表面に集光しながら、チャックテーブル４０を所定の送り速度（例えば１００ｍｍ／秒）でＸ軸方向に移動しながら、第１の分割予定ラインＳ１に沿ってアブレーション加工によりレーザ加工溝４１（図５及び図６参照）を形成する。

レーザビーム照射ユニット２０をＹ軸方向にインデックス送りしながら、全ての第１の分割予定ラインＳ１に沿って同様なレーザ加工溝４１を形成する。第１の分割予定ラインＳ１に沿ってのレーザ加工ステップ終了後、チャックテーブル４０を９０度回転してから、第２の分割予定ラインＳ２についてもアブレーション加工により同様なレーザ加工溝４１を形成する。

尚、本実施形態のレーザ加工ステップでのレーザ加工条件は例えば以下の通りである。

光源 ：ＹＡＧパルスレーザ
波長 ：３５５ｎｍ（ＹＡＧレーザの第３高調波）
出力 ：３．０Ｗ
繰り返し周波数 ：２０ｋＨｚ
集光スポット径 ：１．０μｍ
送り速度 ：１００ｍｍ／秒

レーザ加工ステップを実施することによって、ウエーハＷには第１及び第２の分割予定ラインＳ１，Ｓ２に沿って図５及び図６に示すようにレーザ加工溝４１が形成される。レーザ加工ステップ実施時に、レーザビームの照射によってデブリが発生しても、このデブリは水溶性保護シート１６によって遮断され、デバイスＤの電子回路及びバンプ等に付着することはない。

レーザ加工ステップ実施後、図５に示すように、洗浄水供給源４４に接続された洗浄水ノズル４６から洗浄水４８を水溶性保護シート１６に供給して、ウエーハＷ上から水溶性保護シート１６を水に溶かして除去する。洗浄水４８としては例えば純水が使用される。水溶性保護シート除去ステップ実施後のウエーハＷの断面図が図６に示されている。

水溶性保護シート除去ステップでは、例えばスピンナ洗浄装置のスピンナテーブルで水溶性保護シート１６の貼着されたウエーハＷを吸引保持し、洗浄水供給源４４とエア源に接続された洗浄水ノズルから純水とエアとからなる洗浄水を噴射しながらウエーハＷを低速回転（例えば３００ｒｐｍ）させてウエーハＷを洗浄して、水溶性保護シート１６を除去するようにしてもよい。

レーザ加工ステップが終了し、第１及び第２の分割予定ラインＳ１，Ｓ２に沿ってレーザ加工溝４１の形成されたウエーハＷは、ブレーキング装置に装着されてウエーハＷに外力を付与することにより、レーザ加工溝４１に沿って個々のデバイスＤに分割される。

上述した本実施形態のウエーハの加工方法では、水溶性保護シート１６をウエーハＷの表面に貼着して保護膜とするため、保護膜剤の過剰使用が抑制されるとともに、短時間での保護膜形成が可能である。

上述した実施形態では、水溶性保護シート貼着ステップで、保持テーブル１２でウエーハＷを直接保持しているが、水溶性保護シート１６の貼着前に、ウエーハＷの裏面を粘着テープに貼着し、粘着テープの外周部を環状フレームに貼着してから、水溶性保護シート貼着ステップ以下の各ステップを実施するようにしてもよい。これにより、ウエーハＷのハンドリング性が向上する。

Ｗ 半導体ウエーハ
Ｓ１ 第１の分割予定ライン
Ｓ２ 第２の分割予定ライン
Ｄ デバイス
５ バンプ
１０ 気密空間
１２ 保持テーブル
１４ 減圧手段
１６ 水溶性保護シート
２０ レーザビーム照射ユニット
２４ レーザビーム発生ユニット
２６ 集光器（レーザヘッド）
３０ 集光用対物レンズ
４０ チャックテーブル
４１ レーザ加工溝

Claims (1)

1. 表面に形成された複数の交差する分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたウエーハの加工方法であって、
   ウエーハの表面側を水溶性保護シートで覆うとともに、該水溶性保護シートとウエーハとの間を減圧してウエーハの表面側に該水溶性保護シートを貼着する水溶性保護シート貼着ステップと、
   該水溶性保護シート貼着ステップを実施した後、ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザビームを該水溶性保護シートを介して該分割予定ラインに沿ってウエーハに照射して、ウエーハにレーザ加工溝を形成するレーザ加工ステップと、
   該レーザ加工ステップを実施した後、ウエーハに洗浄水を供給して該水溶性保護シートをウエーハ上から除去する水溶性保護シート除去ステップと、
   を具備したことを特徴とするウエーハの加工方法。

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