JP2015073028A

JP2015073028A - ウエーハの加工方法

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Publication number: JP2015073028A
Application number: JP2013208400A
Authority: JP
Inventors: 勉前田; Tsutomu Maeda; 悟史源田; Satoshi Genda
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-10-03
Filing date: 2013-10-03
Publication date: 2015-04-16
Anticipated expiration: 2033-10-03
Also published as: TW201517150A; KR102210284B1; CN104517898A; TWI625778B; US20150096964A1; US9530695B2; JP6189700B2; KR20150039685A

Abstract

【課題】既に改質層が形成されているウエーハの意図せぬ割れの発生を抑制できるウエーハの加工方法を提供すること。
【解決手段】ウエーハの加工方法はウエーハＷを環状フレームＦの開口に粘着テープＴを介して固定しウエーハユニットＷＵを形成するウエーハユニット形成ステップと粘着テープＴを介してウエーハＷをチャックテーブル１１の保持面１１ａで吸引保持するウエーハユニット保持ステップとレーザー光線を照射し改質層ＫをウエーハＷ内部に形成する加工ステップと搬出ステップと分割ステップとを少なくとも備える。搬出ステップでは保持面１１ａから加圧された気体を噴出させて粘着テープＴと保持面１１ａとの密着を解除する密着解除ステップを実施する。その後ウエーハユニットＷＵをチャックテーブル１１から搬出する。分割ステップでは改質層Ｋを起点にウエーハＷを分割する。
【選択図】図５

Description

本発明は、ウエーハの加工方法に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ、微小電気機械システム(MEMS)等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々のデバイスを製造している。

このようなデバイスは、近年まで切削ブレードを用いた切削装置によって分割加工がされていた。しかし、切削ブレードは、２０〜４０μｍ程度の幅で分割溝を形成して分割するため、分割予定ラインにある程度の幅を要しデバイスの取れ個数が制限されてしまうこと、切削水で切削屑を除去しながら加工するため、切削水の飛散によって破損してしまうＭＥＭＳデバイスやＬｏｗ−ｋ層の剥離無き切断は切削装置での加工が難しい、等の理由によりレーザー光線を用いたレーザー加工装置による加工が活発に行われるようになってきた。

特開２０１１−１６６００２号公報

切削装置やレーザー加工装置では、ウエーハをフレームに固定したウエーハユニットの状態で加工する事が多い。ウエーハユニットの状態でチャックテーブルに粘着テープ（ダイシングテープ）を介してウエーハを吸引固定すると、チャックテーブルの保持面の微細な凹凸に粘着テープが倣って密着してしまい、保持面からウエーハを引きはがすように搬出してしまう場合がある。その場合、既に改質層が形成されているウエーハでは意図せぬ割れを発生させてしまう恐れがある。

本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、その目的は、既に改質層が形成されているウエーハの意図せぬ割れの発生を抑制できるウエーハの加工方法を提供することにある。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のウエーハの加工方法は、表面に複数の分割予定ラインによって区画された各領域にデバイスが形成されたウエーハの加工方法であって、裏面側を露出した状態でウエーハを環状フレームの開口に粘着テープを介して固定し、ウエーハユニットを形成するウエーハユニット形成ステップと、該粘着テープを介してウエーハユニットのウエーハをチャックテーブルの保持面で吸引保持するウエーハユニット保持ステップと、該チャックテーブルに保持されたウエーハユニットのウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射し、該分割予定ラインに沿った改質層をウエーハ内部に形成する加工ステップと、該加工ステップを実施した後に、該環状フレームを保持して搬送する搬送手段で該チャックテーブルからウエーハユニットを搬出する搬出ステップと、搬出ステップを実施した後に、ウエーハユニットのウエーハに外力を付与し、該改質層を起点にウエーハを分割する分割ステップと、を少なくとも備え、該搬出ステップでは、該保持面から流体を噴出させて該粘着テープと該保持面との密着を解除する密着解除ステップを実施後、該ウエーハユニットを該チャックテーブルから搬出することを特徴とする。

また、前記ウエーハの加工方法において、前記ウエーハユニット保持ステップでは、前記保持面より低い位置で前記環状フレームを固定し、前記搬出ステップでは、該環状フレームを該保持面より高い位置に上昇させた後に、前記密着解除ステップを実施することが好ましい。

本願発明のウエーハの加工方法によれば、チャックテーブルの保持面と粘着テープとの密着を解除するために、保持面から流体を噴出する。このために、ウエーハを保持面から無理に引きはがすことで発生する割れを抑制することができる。したがって、既に改質層が形成されているウエーハの意図せぬ割れの発生を抑制することができる。

図１（ａ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法が施されるウエーハを示す斜視図であり、図１（ｂ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法のウエーハユニット形成ステップで形成されたウエーハユニットの斜視図である。図２（ａ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法のウエーハユニット保持ステップの概要を示す斜視図であり、図２（ｂ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法のウエーハユニット保持ステップにより保持されたウエーハユニットなどの断面図である。図３は、実施形態に係るウエーハの加工方法の加工ステップの概要を示す断面図である。図４は、実施形態に係るウエーハの加工方法の搬出ステップの搬送手段をウエーハユニットの環状フレームに対向させた状態を示す断面図である。図５（ａ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の搬出ステップの環状フレームを保持した搬送手段を上方に移動させた状態を示す断面図であり、図５（ｂ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の搬出ステップの保持面から流体を噴出させた状態を示す断面図であり、図５（ｃ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の搬出ステップのウエーハユニットをチャックテーブルから搬出した状態を示す断面図である。図６（ａ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の分割ステップの概要を示す断面図であり、図６（ｂ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の分割ステップでウエーハを分割した状態を示す断面図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態〕
実施形態に係るウエーハの加工方法を、図１から図６に基づいて説明する。図１（ａ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法が施されるウエーハを示す斜視図、図１（ｂ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法のウエーハユニット形成ステップで形成されたウエーハユニットの斜視図、図２（ａ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法のウエーハユニット保持ステップの概要を示す斜視図、図２（ｂ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法のウエーハユニット保持ステップにより保持されたウエーハユニットなどの断面図、図３は、実施形態に係るウエーハの加工方法の加工ステップの概要を示す断面図、図４は、実施形態に係るウエーハの加工方法の搬出ステップの搬送手段をウエーハユニットの環状フレームに対向させた状態を示す断面図、図５（ａ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の搬出ステップの環状フレームを保持した搬送手段を上方に移動させた状態を示す断面図、図５（ｂ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の搬出ステップの保持面から流体を噴出させた状態を示す断面図、図５（ｃ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の搬出ステップのウエーハユニットをチャックテーブルから搬出した状態を示す断面図、図６（ａ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の分割ステップの概要を示す断面図、図６（ｂ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の分割ステップでウエーハを分割した状態を示す断面図である。

実施形態に係るウエーハの加工方法（以下、単に加工方法と呼ぶ）は、図１に示すウエーハＷを加工する加工方法であって、ウエーハＷにレーザー光線Ｌ（図３に示す）を照射して内部に改質層Ｋ（図３等に示す）を形成して個々のデバイスチップＤＴ（図６等に示す）に分割する方法である。なお、本実施形態に係る加工方法により個々のデバイスチップＤＴに分割される加工対象としてのウエーハＷは、本実施形態ではシリコン、サファイア、ガリウムなどを母材とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。ウエーハＷは、図１に示すように、表面ＷＳに複数の分割予定ラインＳによって区画された各領域にデバイスチップＤＴを構成するデバイスＤが形成されている。デバイスＤとして、ＩＣ（integrated circuit）、ＬＳＩ（large scale integration）、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems：微少電気機械システム）が、各領域に形成される。また、ウエーハＷの表面ＷＳには、ＳｉＯＦ、ＢＳＧ（ＳｉＯＢ）等の無機物系の膜やポリイミド系、パリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）などの表面膜が積層されている。

なお、改質層Ｋとは、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲のそれとは異なる状態になった領域のことを意味し、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、及びこれらの領域が混在した領域等を例示できる。

実施形態に係る加工方法は、ウエーハユニット形成ステップと、ウエーハユニット保持ステップと、加工ステップと、搬出ステップと、分割ステップとを少なくとも備える。

ウエーハユニット形成ステップでは、図１（ａ）に示すように、デバイスＤが形成された表面ＷＳの裏側の裏面ＷＲを露出した状態で、図１（ｂ）に示すように、ウエーハＷを環状フレームＦの開口に粘着テープＴを介して固定する。図１（ｂ）に示すウエーハユニットＷＵを形成する。そして、ウエーハユニット保持ステップに進む。

ウエーハユニット保持ステップでは、ウエーハＷにレーザー光線Ｌを照射するレーザー加工装置１０のチャックテーブル１１（図２（ａ）に示す）のポーラス状の保持面１１ａ上に、粘着テープＴを介してウエーハユニットＷＵのウエーハＷを載置する。チャックテーブル１１に図示しない真空吸引経路を介して接続された真空吸引源により保持面１１ａを吸引して、図２（ｂ）に示すように、粘着テープＴを介してウエーハユニットＷＵのウエーハＷの表面ＷＳ側をチャックテーブル１１の保持面１１ａで吸引保持する。また、ウエーハユニット保持ステップでは、チャックテーブル１１の周囲に設けられかつ保持面１１ａよりも低い位置のクランプ部１２を図示しないエアーアクチュエータにより駆動して、クランプ部１２でウエーハＷの周囲の環状フレームＦを挟持する。こうして、ウエーハユニット保持ステップでは、クランプ部１２により、保持面１１ａよりも低い位置で環状フレームＦを固定する。そして、加工ステップに進む。

加工ステップでは、レーザー加工装置１０の図示しない撮像手段が取得した画像に基いて、アライメントを遂行する。その後、チャックテーブル１１とレーザー光線照射手段１３とを相対的に移動手段により移動させながら、図３に示すように、チャックテーブル１１に保持されたウエーハユニットＷＵのウエーハＷの裏面ＷＲからウエーハＷに対して透過性を有する波長（例えば、１０６４ｎｍ）のレーザー光線ＬをウエーハＷの内部に集光点を合わせて分割予定ラインＳに沿って照射する。そして、分割予定ラインＳに沿った改質層ＫをウエーハＷ内部に形成する。そして、搬出ステップに進む。なお、加工ステップでは、真空吸引源により保持面１１ａ上にウエーハＷを吸引保持している。

搬出ステップでは、加工ステップを実施した後に、図４に示すように、クランプ部１２の環状フレームＦの挟持を解除し、真空吸引源による吸引を停止する。そして、環状フレームＦを保持して搬送する搬送手段２０の吸着部２１を環状フレームＦに対向させる。そして、搬送手段２０を下降させて、吸着部２１に環状フレームＦを吸着して、保持した後、図５（ａ）に示すように、粘着テープＴが保持面１１ａから剥がれない程度に、搬送手段２０及びウエーハユニットＷＵを上昇させる。図５（ａ）では、搬送手段２０が、環状フレームＦを保持面１１ａよりも若干高い位置に上昇させる。なお、搬送手段２０を環状フレームＦに対向させ、環状フレームＦを上昇させる際に、真空吸引源による吸引を実施していてもよい。

その後、搬出ステップでは、チャックテーブル１１に接続された図示しない流体噴出源により保持面１１ａから流体としての加圧された気体を噴出させて、図５（ｂ）に示すように、粘着テープＴと保持面１１ａとの密着を解除する密着解除ステップを実施する。粘着テープＴと保持面１１ａとが間隔をあけて平行になるように保つ。その後、図５（ｃ）に示すように、搬送手段２０によりウエーハユニットＷＵをチャックテーブル１１から搬出する。なお、密着解除ステップでは、流体としての加圧された液体を噴出させてもよく、加圧された気体と液体とを同時に噴出させてもよい。そして、分割ステップに進む。

分割ステップでは、搬出ステップを実施した後に、搬送手段２０によりウエーハユニットＷＵを図６に示す分割装置３０に搬送し、図６（ａ）に示すように、環状フレームＦを分割装置３０のクランプ部３１に挟持し、押圧部材３２を粘着テープＴに当接させる。そして、図６（ｂ）に示すように、押圧部材３２を上昇させて、ウエーハＷが貼着された粘着テープＴを半径方向に拡張して、ウエーハユニットＷＵのウエーハＷに半径方向に拡大する外力を付与する。そして、改質層Ｋを起点に、分割予定ラインＳに沿って個々のデバイスチップＤＴにウエーハＷを分割する。その後、分割されたデバイスチップＤＴは、粘着テープＴから取り外されて、次工程に搬送される。

実施形態に係る加工方法によれば、チャックテーブル１１の保持面１１ａと粘着テープＴとの密着を解除するために、保持面１１ａから流体としての加圧された気体を噴出する。このために、加工方法によれば、ウエーハＷを保持面１１ａから無理に引きはがすことで発生する割れを抑制することができる。したがって、加工方法によれば、既に改質層Ｋが形成されているウエーハＷの意図せぬ割れの発生を抑制することができる。

また、通常、ウエーハユニット保持ステップでは、加工の際にレーザー光線照射手段１３に衝突しないように環状フレームＦを保持面１１ａより低い位置に固定する。しかしながら、この状態のまま保持面１１ａから加圧された気体を大量に噴出するとウエーハＷが貼着された粘着テープＴがドーム状（半球状）に膨らんだ形状になってしまう。その際、改質層Ｋが形成され脆くなったウエーハＷが意図しないタイミングと意図しない方向に割れてしまう恐れもあった。

そこで、加工方法によれば、改質層Ｋの形成後に密着解除ステップを実施する際、予め環状フレームＦを保持面１１ａより高い位置に上昇させておく。このために、加工方法によれば、粘着テープＴがドーム状に変形してウエーハＷを反らせてしまい、意図しないタイミングと意図しない方向に割れてしまう事を抑制することが可能となった。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１１チャックテーブル
１１ａ保持面
２０搬送手段
Ｄデバイス
Ｆ環状フレーム
Ｋ改質層
Ｌレーザー光線
Ｓ分割予定ライン
Ｔ粘着テープ
Ｗウエーハ
ＷＳ表面
ＷＲ裏面
ＷＵウエーハユニット

Claims

表面に複数の分割予定ラインによって区画された各領域にデバイスが形成されたウエーハの加工方法であって、
裏面側を露出した状態でウエーハを環状フレームの開口に粘着テープを介して固定し、ウエーハユニットを形成するウエーハユニット形成ステップと、
該粘着テープを介してウエーハユニットのウエーハをチャックテーブルの保持面で吸引保持するウエーハユニット保持ステップと、
該チャックテーブルに保持されたウエーハユニットのウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射し、該分割予定ラインに沿った改質層をウエーハ内部に形成する加工ステップと、
該加工ステップを実施した後に、該環状フレームを保持して搬送する搬送手段で該チャックテーブルからウエーハユニットを搬出する搬出ステップと、
搬出ステップを実施した後に、ウエーハユニットのウエーハに外力を付与し、該改質層を起点にウエーハを分割する分割ステップと、を少なくとも備え、
該搬出ステップでは、該保持面から流体を噴出させて該粘着テープと該保持面との密着を解除する密着解除ステップを実施後、該ウエーハユニットを該チャックテーブルから搬出することを特徴とするウエーハの加工方法。
前記ウエーハユニット保持ステップでは、前記保持面より低い位置で前記環状フレームを固定し、
前記搬出ステップでは、該環状フレームを該保持面より高い位置に上昇させた後に、前記密着解除ステップを実施する請求項１記載のウエーハの加工方法。