JP2018014370A - ウエーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】研削工程において薄化された後の工程でウエーハを破損させることなく、個々のデバイスに分割する加工方法を提供する。【解決手段】加工方法は、ウエーハ１０の表面に保護部材２１を敷設する工程と、保護部材側をチャックテーブルに保持し裏面を研削して薄化する研削工程と、ウエーハの裏面側を吸引保持してチャックテーブルから搬出してウエーハの裏面にダイシングテープＴを貼着すると共に開口部を有するフレームＦでダイシングテープの外周を支持する工程と、吸引保持すると共にフレームを保持してレーザー加工装置まで搬送し、レーザー加工装置の保持テーブルにダイシングテープを介してウエーハの裏面を保持すると共にフレームを保持する工程と、保護部材側から分割予定ライン１２に沿ってレーザー光線を照射することで個々のデバイス１４に分割する工程と、表面から保護部材を除去する工程とから構成される。【選択図】図７

Description

本発明は、研削装置で薄化されたウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ、メモリー、イメージセンサー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ウエーハは、ウエーハの表面に保護テープが貼着され研削装置によって裏面が研削されて薄化された後、ダイシング装置によって個々のデバイスに分割され、携帯電話、パソコン、デジタルカメラ等の電気機器に利用される。

ところで、ウエーハを個々のデバイスに分割する方法としては、ウエーハの裏面にダイシングテープを貼着すると共に、該ウエーハを切削装置の保持テーブルに保持し、切削ブレードによって分割予定ラインに沿って切削し、個々のデバイスに分割することが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。更に、個々に分割されるデバイスの薄化を可能とする技術として、ウエーハの表面から分割予定ラインに沿って所定の深さ（デバイスの仕上がり厚さに相当する深さ）の切削溝を形成し、その後、表面に切削溝が形成されたウエーハの表面に保護テープを貼着しウエーハの裏面を研削して該裏面に切削溝を表出させ個々のデバイスに分割する、所謂先ダイシングと呼ばれる技術も知られている（例えば、特許文献２を参照。）。

特開２００９−０２８８１０号公報 特開２００２−１１８０８１号公報

研削装置によって裏面を研削して薄化した後に、特許文献１に記載されたダイシング装置によって個々のデバイスに分割する場合、例えば、ウエーハの厚みが５０μｍ以下に薄化されると研削装置のチャックテーブルからウエーハを搬出し、その後ウエーハの裏面にダイシングテープを貼着すると共にフレームで支持する工程に搬送する際に、ウエーハの強度が不足し破損するという問題が生じる。更に、研削加工後に保護テープをウエーハの表面から剥離して後工程に送ると、後工程において施される加工中にデバイスが形成されているウエーハの表面側が汚染されるという問題もある。

また、特許文献１には、ダイシングテープとウエーハの裏面との間にダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）が配設されたウエーハを切削ブレードで切断すると、デバイスの裏面に欠けが生じるという問題点が指摘されており、これは、ＤＡＦの柔軟性に起因してデバイスに物理的な力が加わることが原因であると推定される。

更に、特許文献２に記載されたような先ダイシングと称する技術によってウエーハを個々のデバイスに分割する場合であって、分割された後のウエーハの裏面にＤＡＦを配設する場合、蛇行する分割溝に沿ってレーザー光線を照射してウエーハの裏面に配設されるＤＡＦをデバイスに対応して分割しなければならず、生産性が悪いという問題がある。

本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、研削工程において薄化された後の工程でウエーハを破損させることなく、個々のデバイスに分割することができる加工装置を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、複数の分割予定ラインによって区画された表面に複数のデバイスが形成されたウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法であって、ウエーハの表面に保護部材を敷設する保護部材敷設工程と、該ウエーハの該保護部材側をチャックテーブルに保持しウエーハの裏面を研削して薄化する研削工程と、該ウエーハの裏面側を吸引保持して該チャックテーブルから搬出してウエーハの裏面にダイシングテープを貼着すると共にウエーハを収容する開口部を有するフレームで該ダイシングテープの外周を支持するウエーハ支持工程と、該ウエーハの表面に敷設された保護部材側を吸引保持すると共にフレームを保持してレーザー加工装置まで搬送し、該レーザー加工装置の保持テーブルにダイシングテープを介してウエーハの裏面を保持すると共にフレームを保持する搬送工程と、該ウエーハの表面に敷設された該保護部材側から分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射することで該ウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの分割工程と、該ウエーハの表面から保護部材を除去する保護部材除去工程と、から少なくとも構成されるウエーハの加工方法が提供される。

該保護部材敷設工程において、ウエーハの表面側に対し、保護部材となる液状樹脂を敷設するように構成することができ、また、該ウエーハ支持工程において、ダイシングテープとウエーハとの間にダイアタッチフィルムが介在するように構成することもできる。

本発明によって構成されるウエーハの加工方法は、ウエーハの表面に保護部材を敷設する保護部材敷設工程と、該ウエーハの該保護部材側をチャックテーブルに保持しウエーハの裏面を研削して薄化する研削工程と、該ウエーハの裏面側を吸引保持して該チャックテーブルから搬出してウエーハの裏面にダイシングテープを貼着すると共にウエーハを収容する開口部を有するフレームで該ダイシングテープの外周を支持するウエーハ支持工程と、該ウエーハの表面に敷設された保護部材側を吸引保持すると共にフレームを保持してレーザー加工装置まで搬送し、該レーザー加工装置の保持テーブルにダイシングテープを介してウエーハの裏面を保持すると共にフレームを保持する搬送工程と、該ウエーハの表面に敷設された該保護部材側から分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射することで該ウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの分割工程と、該ウエーハの表面から保護部材を除去する保護部材除去工程と、から少なくとも構成されることにより、薄化されたウエーハを損傷させることなく、容易にウエーハを個々のデバイスに分割することができるとともに、ウエーハを個々のデバイスに分割する加工を実施する際に、ウエーハの表面が保護部材によって保護されていることから、汚染されることが防止される。

さらに、薄化されたウエーハの裏面にＤＡＦが配設されていても、レーザー光線によってウエーハと共にＤＡＦを切断するので、切削ブレードの如く物理的な応力が加わらずデバイスに損傷を与えることもない。

本発明の保護部材敷設工程を実施するための保護部材敷設装置にウエーハを載置する状態を示す図面である。 本発明の保護部材敷設工程を説明するための説明図である。 本発明の研削工程の説明をするための説明図である。 本発明の研削工程を終えたウエーハをウエーハ保持工程に搬出する状態を示す図面である。 本発明のウエーハ支持工程を説明するための説明図である。 本発明の分割工程を実施するレーザー加工装置の全体斜視図である。 図６に示すレーザー加工装置を用いて分割工程、保護部材除去工程を実施する状態を示す図面である。

以下、本発明に基づき構成されるウエーハの加工方法の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ、詳細に説明する。

図１に示されているように、本実施形態において加工されるウエーハ１０は、半導体基板の表面側の複数の分割予定ライン１２によって区画された領域に形成されたデバイス１４とからなっている。

図１には、上述したウエーハ１０と共に、保護部材敷設装置２０の一部を構成する保持手段２２が示されている。該保持手段２２の吸着チャック２４は、通気性を有するポーラスセラミックからなり、図示しない吸引手段に接続され、該吸引手段を作動させることにより載置される被加工物を吸引保持可能に構成されている。

上述したウエーハ１０を用意したならば、保護部材敷設工程を実施する。より具体的には、先ず、ウエーハ１０のデバイスが形成された表側の１０ａ側を上にして該保持手段２２の吸着チャック２４上に載置し吸引保持する。そして、図２（ａ）に示すように、保持手段２２上に載置されたウエーハ１０の表面１０ａ側に、液体樹脂２１、例えば、水溶性のポリビニルアルコール (ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ，ＰＶＡ）を噴射する噴射ノズル２６を位置付け、保持手段２２を図中の矢印で示す方向に１００ｒｐｍの回転速度で回転させるとともに、概略断面図で示す該噴射ノズル２６から液状樹脂を噴射する。噴射ノズル２６は、噴射ノズル２６の本体中央の流通路を通る液状樹脂（ＰＶＡ）を、先端部で外周側から供給される圧縮エアー（Ａｉｒ）に巻き込みながら噴射ノズル２６の先端部から霧状に噴射する。なお、図２（ａ）では、噴射ノズル２６を極めて簡略化して示したが、一般的に知られたエアーブラシ等の構成を採用することができる。

ウエーハ１０に対して所定量の液状樹脂を噴射した後、噴射ノズル２６からの噴射を停止し、ウエーハ１０を保持した保持手段２２を保護部材敷設装置２０に備えられた紫外線照射器２８の直下に移動させる。保持手段２２が紫外線照射器２８の直下に移動させられたならば、紫外線照射器２８から紫外線を照射して、該液状樹脂を硬化させることにより、保護部材２１が敷設される保護部材敷設工程が完了する。なお、本実施形態では、水溶性の紫外線硬化型樹脂としてポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を採用したが、本発明はこれに限定されず、紫外線を照射することにより硬化する液状樹脂としては、水溶性フェノール樹脂、アクリル系水溶性樹脂等の水溶性樹脂を用いることができる。

図３には、ウエーハ１０の裏面１０ｂ側を研削する研削装置３０の一部が示されており、研削装置３０は、回転自在に装着されたホイールマウント３２と、該ホイールマウント３２の下面に装着され環状に研削砥石３４が配設された研削ホイール３３と、ホイールマウント３２を矢印３２ａで示す方向に回転させる図示しない電動モータと、を備えている。先ず、上述した保護部材敷設工程が完了したウエーハ１０を適宜の搬送手段により搬送し、該保護部材２１側を下にして、研削装置３０のチャックテーブル６上に載置して吸引保持する。チャックテーブル６上にウエーハ１０が吸引保持されたならば、チャックテーブル６は、図示しない回転駆動機構によって矢印６ａで示す方向に、例えば３００ｒｐｍの回転速度で回転させられ、上方に位置付けられた研削ホイール３３は、該電動モータにより、矢印３２ａで示す方向に、例えば６０００ｒｐｍの回転速度にて回転させられる。そして、図示しない研削送り手段により、例えば１μｍ／秒の下降速度で下降させられることにより、チャックテーブル６上のウエーハ１０の裏面１０ｂ側に対して研削加工が施され、ウエーハ１０を所望の厚さに研削して薄化する研削工程が完了する。なお、図３では、研削ホイール３３による研削加工の概略を説明したが、例えば、粗研削と、仕上げ研削とに分けて研削工程を実行することにより薄化するようにしてもよい。

上述した研削工程が完了したならば、図４に示すように、ウエーハ１０の裏面１０ｂ側全面を吸引保持する吸引パッド５０を用いて、研削装置３０のチャックテーブル６から該ウエーハ１０を搬出する。吸引パッド５０は、図示しない吸引手段に接続され、ウエーハ１０の裏面１０ｂと接触する下面側全面に微細な空気孔が設けられており、該空気孔からウエーハ１０を吸引保持することが可能に構成されて、図示しない移動手段を用いて、該チャックテーブル６からウエーハ１０を搬出可能に構成される。そして、該吸引パッド５０は、ウエーハ１０の全面を吸引するように構成されていることから、ウエーハ１０が研削されて薄化されていても、搬出時にウエーハ１０が破損することが防止される。

該チャックテーブル６から搬出されたウエーハ１０は、図５（ａ）に示すように、次のフレーム支持工程に搬送され、ウエーハ１０の裏面１０ｂ側に対し、ＤＡＦ１６を介してダイシングテープＴを貼着すると共にウエーハ１０を収容する環状の開口部を有するフレームＦで該ダイシングテープＴの外周を支持するウエーハ支持工程を実施する。図５（ｂ）に示すように、このウエーハ支持工程を実施することにより、ダイシングテープＴ上には、上方に保護部材２１、下方にＤＡＦ１６が一体化されたウエーハ１０が支持された状態となる。なお、図５に示す実施形態では、ウエーハ１０の裏面１０ｂとダイシングテープＴの間にＤＡＦ１６が介在しており、ウエーハ１０は、ＤＡＦ１６を介してダイシングテープＴに貼着されるように構成されるが、本発明では、必ずしもＤＡＦ１６を介在させることに限定されるわけではなく、ＤＡＦ１６を介在させずにウエーハ１０をダイシングテープＴに直接貼着しフレームＦに支持させることとしてもよい。

上述するウエーハ支持工程が実施されたならば、該ウエーハ１０の表面１０ａ側に敷設された保護部材２１側を吸引保持すると共にフレーム１０を保持して、図６に示すレーザー加工装置４０まで搬送し、該レーザー加工装置４０の保持テーブル６４にダイシングテープＴを介してウエーハ１０の裏面１０ｂ側を保持すると共にフレームＦを保持する搬送工程を実施する。このように、上述したウエーハ支持工程により一体化されたウエーハ１０およびフレームＦを搬送するに当たり、ウエーハ１０の表面１０ａに敷設された保護部材２１を吸引保持すると共にフレームＦをも保持することで、既に薄化されたウエーハ１０が撓んで破損することが抑制される。さらに、ウエーハ１０の保護部材２１側を吸引保持する手段として、例えば、図４に示す吸引パッド５０と同様の手段を用いてウエーハ１０を吸引保持して搬送すれば、よりウエーハ１０の破損を防止することができると共に、ウエーハ１０の表面を汚染することがない。

図６には、本発明に従いレーザー加工を実施するレーザー加工装置４０の全体斜視図が示されている。図に示すレーザー加工装置４０は、基台４１と、例えば、ダイシングテープＴを介して環状のフレームＦに保持されたウエーハ１０を保持する保持手段４２と、保持手段４２を移動させる移動手段４３と、保持手段４２に保持される被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射機構４４と、撮像手段５０と、を備えている。

保持手段４２は、図中に矢印Ｘで示すＸ方向において移動自在に基台４１に搭載された矩形状のＸ方向可動板６０と、図中に矢印Ｙで示すＹ方向において移動自在にＸ方向可動板６０に搭載された矩形状のＹ方向可動板６１と、Ｙ方向可動板６１の上面に固定された円筒状の支柱６２と、支柱６２の上端に固定された矩形状のカバー板６３とを含む。カバー板６３には該カバー板６３上に形成された長穴を通って上方に延びる円形状の被加工物を保持する保持テーブル６４の上面には、多孔質材料から形成され実質上水平に延在する円形状の吸着チャック６５が配置されている。吸着チャック６５は、支柱６２を通る流路によって図示しない吸引手段に接続されている。なお、Ｘ方向は図６に矢印Ｘで示す方向であり、Ｙ方向は図６に矢印Ｙで示す方向であってＸ方向に直交する方向である。

移動手段４３は、Ｘ方向移動手段８０と、Ｙ方向移動手段８２と、を含む。Ｘ方向移動手段８０は、モータの回転運動を直線運動に変換してＸ方向可動板６０に伝達し、基台４１上の案内レールに沿ってＸ方向可動板６０をＸ方向において進退させる。Ｙ方向移動手段８２は、モータの回転運動を直線運動に変換し、Ｙ方向可動板６１に伝達し、Ｘ方向可動板６０上の案内レールに沿ってＹ方向可動板６１をＹ方向において進退させる。なお、図示は省略するが、Ｘ方向移動手段８０、Ｙ方向移動手段８２には、それぞれ位置検出手段が配設されており、保持テーブル６４のＸ方向の位置、Ｙ方向の位置が正確に検出され、図示しない制御手段から指示される信号に基づいてＸ方向移動手段８０、Ｙ方向移動手段８２が駆動され、任意の位置に保持テーブル６４を正確に位置付けることが可能になっている。また、撮像手段５０は、保持手段４２の上方に位置し、保持テーブル６４を移動させることにより保持テーブル６４に載置されたウエーハ１０を撮像することが可能になっている。

上述したレーザー加工装置４０を用いて、保持テーブル６４上に搬送されたウエーハ１０に対してレーザー加工を実施する。より具体的には、保持テーブル６４の吸着チャック６５上に保持されたウエーハ１０上には、分割予定ライン１２が形成された方向を示す図示しないアライメントマークが形成されており、該アライメントマークを、撮像手段５０を用いて撮像し、パターンマッチング等の画像処理を実行しレーザー光線照射機構４４の集光器４４ａに対するウエーハ１０の相対位置、および方向を調整するアライメントを行う。

該アライメントが完了したら、分割予定ライン１２に沿ってレーザー加工を実施する。レーザー加工を実施する場合は、先ず、保持テーブル６４を、レーザー光線照射機構４４の集光器４４ａが位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の分割予定ライン１２の一端を集光器４４ａの直下に位置付ける。そして、集光器４４ａから照射されるパルスレーザー光線の集光点をウエーハ１０の表面付近に位置付ける。次に、レーザー光線照射手段４４からウエーハ１０に対して吸収性を有する波長（本実施形態においては、３５５ｎｍ）のパルスレーザー光線を発振しつつ、保持テーブル６４を、図７（ａ）において矢印Ｘで示す方向に所定の移動速度で加工送りすることで、集光器４４ａをウエーハ１０の分割予定ライン１２に沿って相対移動させる。分割予定ライン１２の他端が集光器４４ａの直下に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止すると共に保持テーブル６４の移動を停止する。さらに、パルスレーザー光線の照射位置を隣接する未加工の分割予定ライン１２に移動すべく、Ｙ方向移動手段８２を作動して保持テーブル６４をＹ軸方向に移動、すなわち、割り出し送りする。該割り出し送り動作によりパルスレーザー光線の照射位置を隣接する未加工の分割予定ライン１２に移動したら、Ｘ方向移動手段８０を作動して、パルスレーザー光線の照射位置を未加工の分割予定ライン１２の一端部に位置付ける。その後、パルスレーザー光線の発振を再度開始し、保持テーブル６４を図７（ａ）において矢印Ｘで示す方向に所定の移動速度で移動させ、集光器４４ａをウエーハ１０の分割予定ライン１２に沿って相対移動させる。このような作動を繰り返すことにより、図７（ｂ）に示すように、全ての分割予定ライン１２に対してレーザー光線を照射し、保護部材２１、ウエーハ１０、ＤＡＦ１６のそれぞれを同時に分割するウエーハの分割工程が実施される。

本実施形態におけるレーザー加工装置によるレーザー加工条件は、例えば以下のように設定される。
波長 ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数 ：５０ｋＨｚ
平均出力 ：５Ｗ
スポット径 ：φ５μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒
なお、上記したレーザー加工条件は単なる一例にすぎず、保護部材２１、ウエーハ１０、ＤＡＦ１６のそれぞれが同時に分割されるように設定される条件の範囲で任意に設定することができる。

上述したウエーハの分割工程が実施されたならば、該ウエーハの表面から保護部材を除去する保護部材除去工程を実施する。より具体的には、上述した保護部材敷設工程において形成された保護部材２１は水溶性樹脂であるため、レーザー加工装置３０に配設された図示しない洗浄領域において、ウエーハ１０の表面に洗浄水を供給し保護部材２１を除去する。このようにして保護部材２１を除去したウエーハ１０（図７（ｃ）を参照。）の表面１０ａから全ての保護部材２１を除去し、ウエーハ１０の表面１０ａ側が露出した状態となる。

本発明によれば、該レーザー加工を施す前にウエーハ１０の表面全体に保護部材２１が形成されていることにより、レーザー光線を照射する際に飛散するデブリがデバイス１３に直接付着せず、保護部材２１に付着している。よって、保護部材除去工程が実行されることにより、ウエーハ１０上に飛散したデブリも保護部材２１と共に除去され、ウエーハ１０の表面は綺麗な状態となって、ウエーハ１０の表面１０ａに形成されたデバイス１４が汚染されることがない。また、ウエーハ１０を薄化する研削工程が終了した状態では、既に保護部材２１がウエーハ１０の表面１０ａに形成されているため、次工程に搬出する際にもウエーハ１０の強度が向上し、破損等の発生が抑制される。

本発明に基づくウエーハの加工方法は、上記したように実施されるが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変形例を含むことが可能である。例えば、本実施形態では、ウエーハの表面側に噴射され保護部材となる液状樹脂として、水により容易に除去することが可能な水溶性樹脂を採用したが、これに限定されず、他の液状樹脂を採用することも可能であり、例えば、特定の薬剤により除去することが可能な液状樹脂であってもよい。さらに、上記した実施形態では、保護部材除去工程をレーザー加工装置３０に配設された図示しない洗浄領域において、ウエーハ１０の表面に洗浄水を供給することにより実施したが、別途配設される独立した洗浄装置において保護部材を除去するようにすることもできる。

１０：ウエーハ
１２：分割予定ライン
１４：デバイス
１６：ダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）
２０：保護部材敷設装置
２２：保持手段
２４：吸着チャック
２６：噴射ノズル
２８：紫外線照射器
３０：研削装置
３３：研削ホイール
４０：レーザー加工装置
４４：レーザー光線照射機構

Claims (3)

1. 複数の分割予定ラインによって区画された表面に複数のデバイスが形成されたウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法であって、
   ウエーハの表面に保護部材を敷設する保護部材敷設工程と、
   該ウエーハの該保護部材側をチャックテーブルに保持しウエーハの裏面を研削して薄化する研削工程と、
   該ウエーハの裏面側を吸引保持して該チャックテーブルから搬出してウエーハの裏面にダイシングテープを貼着すると共にウエーハを収容する開口部を有するフレームで該ダイシングテープの外周を支持するウエーハ支持工程と、
   該ウエーハの表面に敷設された保護部材側を吸引保持すると共にフレームを保持してレーザー加工装置まで搬送し、該レーザー加工装置の保持テーブルにダイシングテープを介してウエーハの裏面を保持すると共にフレームを保持する搬送工程と、
   該ウエーハの表面に敷設された該保護部材側から分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射することで該ウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの分割工程と、
   該ウエーハの表面から保護部材を除去する保護部材除去工程と、
   から少なくとも構成されるウエーハの加工方法。
2. 該保護部材敷設工程において、ウエーハの表面側に対し、保護部材となる液状樹脂を敷設する請求項１に記載のウエーハの加工方法。
3. 該ウエーハ支持工程において、ダイシングテープとウエーハとの間にダイアタッチフィルムが介在する請求項１、又は２に記載のウエーハの加工方法。