JP2012059989A

JP2012059989A - 分割方法

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Publication number: JP2012059989A
Application number: JP2010202916A
Authority: JP
Inventors: Yasukichi Yuhira; 泰吉湯平; Kenji Furuta; 健次古田
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2010-09-10
Publication date: 2012-03-22
Anticipated expiration: 2030-09-10
Also published as: JP5615107B2

Abstract

【課題】裏面に金属膜が形成されたワークを、分割不良を起こすことなく分割する。
【解決手段】環状フレーム１１の開口部１１ａに配設されたダイシングテープ１２に金属膜５側を貼着してワーク１を支持する。次に、ワーク１の表面１ａ側からレーザービームＬＢを照射して分割予定ライン２に沿ってワーク１の内部に改質領域（分割起点）Ｐを形成し、また、金属膜５を加工するために分割予定ライン２の位置を検出する。この後、検出した分割予定ライン２の位置に基づき、ダイシングテープ１２を透過する波長のレーザービームＬＢをダイシングテープ１２を介して分割予定ライン２に沿って金属膜５に集光し、金属膜５をアブレーション加工する。この後、分割起点に外力を加えてワーク１を分割する。
【選択図】図８

Description

本発明は、裏面に金属膜が形成された半導体ウェーハ等のワークを分割して複数のチップを得る分割方法に関する。

半導体デバイス製造工程においては、円板状の半導体ウェーハ等のワークの表面に格子状の分割予定ラインによって多数の矩形領域を区画し、これら矩形領域の表面にＩＣやＬＳＩ等の電子回路を形成し、次いで裏面を研削した後に研磨するなど必要な処理を施してから、全ての分割予定ラインを切断する、すなわちダイシングして、多数の半導体チップを得ている。

ワークのダイシングは、通常、高速回転させた切削ブレードをワークに切り込ませて切断するダイサーと称される切削装置によって行われているが、レーザービームを照射して分割起点を形成し、テープエキスパンド等を用いて外力を分割起点に加えることにより切断する割断式の分割方法も行われている（特許文献１等参照）。

特開２００５−０２８４２３号公報

しかして、ワークの裏面に金属膜が形成されている場合、金属膜は延性を有するため、上記の割断式分割方法を採ると、未分離や金属膜の引きちぎれといった分割不良を起こす場合があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、その主な技術的課題は、裏面に金属膜が形成されたワークを、分割不良を起こすことなく分割することができる分割方法を提供することにある。

本発明の分割方法は、表面側の分割予定ラインによって区画された領域ごとにデバイスが形成され、裏面側に金属膜が形成されたワークの分割方法であって、環状フレームの開口部に配設されたダイシングテープに前記金属膜側を貼着することによって該環状フレームの開口部にワークを支持する支持工程と、該支持工程の後に、ワークの表面側からの加工によって前記分割予定ラインに沿ってワークに分割起点を形成する分割起点形成工程と、前記支持工程の後に、前記金属膜を加工するために前記分割予定ラインの位置を検出する検出工程と、該検出工程の後に、該検出工程で検出した前記分割予定ラインの位置に基づいて前記ダイシングテープを透過する波長のレーザービームを、該ダイシングテープを介して該分割予定ラインに沿って前記金属膜に集光して該金属膜をアブレーション加工するアブレーション加工工程と、前記分割起点形成工程およびアブレーション加工工程の後に、前記分割起点に外力を加えることによって該分割起点を起点としてワークを前記分割予定ラインに沿って分割する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、ワークの裏面の金属膜に対し分割予定ラインに沿ってアブレーション加工を施すため、金属膜は分割予定ラインに沿って分割された状態となる。このため、ワークの分割起点に外力を加えると、金属膜の影響を受けることなくワークは分割予定ラインに沿って割断され、未分離や金属膜の引きちぎれといった分割不良が起こらない。

本発明の前記検出工程は、ワークの表面側からの撮像によって行うことができる。

また、前記検出工程は、次のプロセスで行うこともできる。すなわち、前記分割起点はワークを透過する波長のレーザービームの集光によって形成された改質領域であって、該検出工程を、前記分割起点形成工程の後に、改質領域を形成したレーザービームの抜け光によって前記金属膜に形成された加工痕を撮像することによって行う。

なお、本発明で言うワークは特に限定はされないが、例えば、シリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）等からなる半導体ウェーハ、チップ実装用としてウェーハの裏面に設けられるＤＡＦ（Die Attach Film）等の粘着部材、半導体製品のパッケージ、セラミック、ガラス、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）系の無機材料基板、液晶表示装置を制御駆動するＬＣＤドライバ等の各種電子部品、ミクロンオーダーの加工位置精度が要求される各種加工材料等が挙げられる。

本発明によれば、裏面に金属膜が形成されたワークを、分割不良を起こすことなく分割することができる分割方法が提供されるといった効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る方法で多数のチップ（デバイス）に分割されるワークの（ａ）平面図、（ｂ）側面図である。ダイシングテープを介してワークを環状フレームに支持した状態を示す斜視図である。一実施形態の方法を好適に実施するレーザー加工装置の斜視図である。レーザー加工装置でワークの内部に改質領域を形成する分割起点形成工程を行っている状態を示す側面図である。分割起点形成工程の細部を示す断面図である。レーザー加工装置でワーク裏面の金属膜にアブレーション加工を施すアブレーション加工工程を行っている状態を示す側面図である。アブレーション加工工程の細部を示す断面図である。ワークの一部断面図であって、（ａ）ワークに分割起点が形成された状態、（ｂ）分割起点形成後に金属膜がアブレーション加工された状態、を示している。他の形態のチャックテーブルでワークを保持してアブレーション加工工程を行っている状態を示す側面図である。さらに他の形態のチャックテーブルでワークを保持して分割起点形成工程およびアブレーション加工工程を行う状態を示す側面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１の符号１は、一実施形態の分割方法で分割される半導体ウェーハ等の円板状のワークを示している。図１（ａ）に示すように、ワーク１の表面１ａには分割予定ライン２が格子状に形成されており、これによって該表面１ａには多数の矩形状のデバイス領域３が区画されている。各デバイス領域３の表面には、ＩＣやＬＳＩ等による図示せぬ電子回路が形成されている。図１（ｂ）に示すように、ワーク１の裏面１ｂには、例えばＡｕ等を含む多層構成からなる金属膜５が形成されている。

本実施形態は、ワーク１を分割予定ライン２に沿って金属膜５とともに切断、分割して各デバイス領域３を多数のチップとして得る方法である。以下、その方法を工程順に説明する。

はじめに、図２に示すように環状フレーム１１の開口部１１ａに配設されたダイシングテープ１２に金属膜５側を貼着して、ワーク１を環状フレーム１１の開口部１１ａに支持する（支持工程）。

ダイシングテープ１２としては、例えば塩化ビニル等の樹脂シート等からなる基材（例えばリンテック社製：Ｄ−６６８）の片面に紫外線硬化型樹脂等からなる粘着層が形成されたものが用いられる。ダイシングテープ１２は、該粘着層を介して環状フレーム１１の片面に開口部１１ａを覆って貼着されている。ワーク１は、環状フレーム１１の開口部１１ａに同心状に配置され、金属膜５側がダイシングテープ１２の粘着層に貼着される。環状フレーム１１はステンレス等の剛性を有する金属板からなるものであり、この環状フレーム１１を取り扱うことによりワーク１は搬送される。

次に、上記支持工程の後に、ワーク１の表面１ａ側からの加工により、分割予定ライン２に沿ってワーク１に分割起点を形成する（分割起点形成工程）。分割起点とは、周囲と比べると脆弱で外力を加えられることにより切断可能となる状態の形状や性質を言い、例えば、ワーク１の表面１ａ側に形成する一定深さの溝や、ワーク１の内部に形成する改質領域等が挙げられる。

ここでは、図３に示すレーザー加工装置２０で改質領域を形成して分割起点を形成するものとする。なお、ここで言う改質領域とは、密度、屈折率、機械的強度、あるいはその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域のことであり、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挙げられ、さらにこれらの単独状態、または混在状態を含むものとされる。
以下、図３のレーザー加工装置２０を説明する。

レーザー加工装置２０は基台２１を有しており、この基台２１上には、ＸＹ移動テーブル２２が、水平なＸ軸方向およびＹ軸方向に移動自在に設けられている。このＸＹ移動テーブル２２には、裏面１ｂに金属膜５が形成されたワーク１を保持するチャックテーブル５１が設置されている。チャックテーブル５１の上方には、チャックテーブル５１に保持されたワーク１に向けてレーザービームを照射するレーザー加工手段６０の照射部６２が、チャックテーブル５１に対向する状態に配設されている。

ＸＹ移動テーブル２２は、基台２１上にＸ軸方向に移動自在に設けられたＸ軸ベース３０と、このＸ軸ベース３０上にＹ軸方向に移動自在に設けられたＹ軸ベース４０との組み合わせで構成されている。Ｘ軸ベース３０は、基台２１上に固定されたＸ軸方向に延びる一対の平行なガイドレール３１に摺動自在に取り付けられており、モータ３２でボールねじ３３を作動させるＸ軸駆動機構３４によってＸ軸方向に移動させられる。一方、Ｙ軸ベース４０は、Ｘ軸ベース３０上に固定されたＹ軸方向に延びる一対の平行なガイドレール４１に摺動自在に取り付けられており、モータ４２でボールねじ４３を作動させるＹ軸駆動機構４４によってＹ軸方向に移動させられる。

Ｙ軸ベース４０の上面には、円筒状のチャックベース５０がＺ軸方向（上下方向）を回転軸として回転自在に支持されており、このチャックベース５０上に、チャックテーブル５１が同心状に固定されている。チャックテーブル５１は、真空吸引作用によりワーク１を吸着して保持する一般周知の真空チャック式のものである。チャックテーブル５１は、図示せぬ回転駆動手段によってチャックベース５０と一体に回転駆動される。チャックテーブル５１の周囲には、上記環状フレーム１１を着脱自在に保持する一対のクランプ５２が、互いに１８０°離れた位置に配設されている。これらクランプ５２は、ステー（図４参照）５３を介してチャックベース５０に取り付けられている。

ＸＹ移動テーブル２２においては、Ｘ軸ベース３０がＸ軸方向に移動する時が、レーザービームを分割予定ライン２に沿って照射する加工送りとされる。そして、Ｙ軸ベース４０がＹ軸方向に移動することにより、レーザービームを照射する対象の分割予定ライン２を切り替える割り出しがなされる。なお、加工送り方向と割り出し方向は、この逆、つまり、Ｙ軸方向が加工送り方向、Ｘ軸方向が割り出し方向に設定されてもよく、限定はされない。

レーザー加工手段６０は、チャックテーブル５１の上方に向かってＹ軸方向に延びる直方体状のケーシング６１を有しており、このケーシング６１の先端に、上記照射部６２が設けられている。ケーシング６１は、基台２１に立設されたコラム２３に、鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿って上下動可能に設けられており、コラム２３内に収容された図示せぬ上下駆動手段によって上下動させられる。

ケーシング６１内には、レーザー加工手段６０の構成要素として、レーザービームの発振器や、発振器が発振したレーザービームの出力を調整する出力調整器等が収容されている。この場合の発振器は、例えばＹＡＧやＹＶＯ等のワーク１を透過する波長のレーザービームを発振可能なものが用いられる。照射部６２は、発振器で発振されたレーザービームを下方に方向転換させるミラーや、このミラーによって方向転換されたレーザービームを集光する集光レンズ等を備えている。レーザー加工手段６０によれば、ケーシング６１内で発振されたレーザービームが照射部６２から下方に向けて照射される。

ケーシング６１の先端であって照射部６２の近傍には、分割予定ライン２を検出するための撮像手段７０が配設されている。この撮像手段７０は、チャックテーブル５１に保持されたワーク１を照明する照明手段や光学系、および光学系で捕らえられた像を撮像するＣＣＤ等からなる撮像素子等を備えている。

分割起点形成工程は、図４に示すように、上記レーザー加工装置２０のチャックテーブル５１上にダイシングテープ１２を介してワーク１を載置するとともに、環状フレーム１１をクランプ５２で保持し、チャックテーブル５１の真空運転を行ってワーク１をチャックテーブル５１に吸着して保持する。次いで、撮像手段７０によりワーク１の表面１ａを撮像して分割予定ライン２を検出する。そして検出結果である分割予定ライン２の位置に基づき、レーザー加工手段６０の照射部６２から、図５に示すように透過性を有するレーザービームＬＢをワーク１の内部に集光点を合わせた状態として分割予定ライン２に沿って走査する。図５の矢印は、レーザービームＬＢの走査方向を示している。

分割予定ライン２に沿ったレーザービームＬＢの走査は、チャックテーブル５１を回転させることで分割予定ライン２を加工送りと平行に設定し、Ｘ軸ベース３０をＸ軸方向に移動させる加工送りによってなされる。また、照射する分割予定ライン２の切り替えは、Ｙ軸ベース４０をＹ軸方向に移動させる割り出しによってなされる。これにより、図５および図８（ａ）に示すように、ワーク１の内部に分割予定ライン２に沿って改質領域Ｐを形成する。

レーザービームＬＢの照射によりワーク１の内部に全ての分割予定ライン２に沿って改質領域Ｐを形成したら、チャックテーブル５１へのワーク１の保持、ならびにクランプ５２による環状フレーム１１の保持を一旦解除し、図６に示すようにワーク１を表裏逆にして表面１ａをチャックテーブル５１に合わせて載置するとともに、環状フレーム１１をクランプ５２で保持し、チャックテーブル５１の真空運転を行ってワーク１をチャックテーブル５１に吸着して保持する。これにより金属膜５側が上方に配されるが、その金属膜５の上面（ダイシングテープ１２が貼着されている面）には、上記分割起点形成工程で改質領域Ｐを形成したレーザービームの抜け光による加工痕が出現している。

この加工痕は、レーザービームＬＢの走査軌跡を現しており、すなわち分割予定ライン２に沿った格子状に形成された状態となっている。ここでは、金属膜５の上面を撮像手段７０によりダイシングテープ１２を通して撮像し、レーザービームＬＢの加工痕を、金属膜５０を加工するための分割予定ライン２の位置として検出する（検出工程）。

次いで、検出結果である分割予定ライン２の位置に基づき、レーザー加工手段６０の照射部６２から、図７に示すようにダイシングテープ１２を透過する波長のレーザービームＬＢを金属膜５に集光点を合わせた状態としてダイシングテープ１２を介し分割予定ライン２に沿って走査する。図７の矢印は、レーザービームＬＢの走査方向を示している。ここでのレーザービームＬＢはアブレーション加工用であり、金属膜５には、図８（ｂ）に示すように、アブレーション加工されることにより分割予定ライン２に沿った部分が除去される加工が施される（アブレーション加工工程）。

ダイシングテープ１２を透過してアブレーション加工するレーザービームＬＢは、例えばＵＶ波長で、出力：１.００Ｗ、加工送り速度：２００ｍｍ／Ｓ、繰り返し周波数：１６０ｋＨｚ、１本の分割予定ライン２への走査回数：１回、といった条件で行われる。なお、アブレーション加工では、デブリと呼ばれる溶融して蒸散した成分が周囲に落下して付着することがあるが、この場合、デブリはダイシングテープ１２に付着し、金属膜５が汚染することがない。

レーザービームＬＢの照射により、金属膜５に全ての分割予定ライン２に沿ってアブレーション加工を行ったら、チャックテーブル５１へのワーク１の保持、ならびにクランプ５２による環状フレーム１１の保持を解除する。そして環状フレーム１１を扱うことでワーク１を搬出し、次の分割工程に移す。

分割工程では、分割予定ライン２に沿ってワーク１の内部に形成した分割起点（改質領域Ｐ）に外力を加える。分割起点に外力が加えられると、分割起点を起点としてワーク１が分割予定ライン２に沿って割断、分割される。これにより、各デバイス領域３が個片化して多数のチップが得られる。

分割起点である改質領域Ｐに外力を加える方法としては、例えばダイシングテープ１２を拡張してワーク１全体に放射方向への引っ張り応力を加えるなどの方法が好適である。このようにしてダイシングテープ１２上でワーク１が分割されると、各チップ（デバイス）はダイシングテープ１２上に粘着して残り、この後、ピックアップ工程で各チップがピックアップされる。

以上のようにしてワーク１を分割する本実施形態の分割方法によれば、ワーク１の裏面１ｂの金属膜５に対し分割予定ライン２に沿ってアブレーション加工を施すことにより、金属膜５は分割予定ライン２に沿って分割された状態となる。このため、分割起点として改質領域Ｐが形成されているワーク１の該改質領域Ｐに外力を加えると、金属膜５の影響を受けることなくワーク１は分割起点、すなわち分割予定ライン２に沿って円滑に割断される。したがって、未分離や金属膜５の引きちぎれといった分割不良が起こらない。

また、金属膜５をアブレーション加工する際には、ダイシングテープ１２を貼着したままダイシングテープ１２を透過するレーザービームＬＢを金属膜５に照射しており、金属５を露出させるためにワーク１を別のダイシングテープに張り替えるという作業は必要としていない。すなわち、ピックアップ工程まで金属膜５側を一貫してダイシングテープ１２に貼着したままの状態とすることができる。これにより、分割後にダイシングテープ１２からピックアップしたチップ（デバイス）を基板等に実装する作業を円滑に行うことができる。

また、金属膜５に対し分割予定ライン２に沿ってアブレーション加工するために、分割予定ライン２の位置を金属膜５に対応させて検出するにあたっては、改質領域Ｐを形成した際に金属膜５に出現するレーザービームＬＢの加工痕を撮像することにより行っている。撮像手段７０では、金属膜５を通してワーク１の表面１ａに形成された分割予定ライン２は撮像することはできないが、このような加工痕は撮像することができるため、金属膜５に対応する分割予定ライン２の位置を容易、かつ適確に検出することができる。

上記実施形態のアブレーション加工工程では、ワーク１の表面１ａ側をチャックテーブル５１に合わせて保持しているが、表面１ａに形成された各デバイス領域３の電子回路を保護したい場合には、表面１ａに適宜な保護テープを貼着し、表面１ａがチャックテーブル５１に直接当たらないようにするとよい。また、この他の方法としては、図９に示すように、外周部を残して上面に凹所５１ａが形成されたチャックテーブル５１を用い、外周部以外の製品として有効なデバイス領域３が凹所５１ａに臨んで表面１ａがチャックテーブル５１に当たらないようにワーク１を保持するようにしてもよい。

図９に示した上面に凹所５１ａが形成されたチャックテーブル５１にあっては、図１０に示すように、凹所５１ａ内に、上方に向けてレーザービームＬＢを照射する照射部５４を水平方向に移動可能に設け、この照射部５４からワーク１に向けてレーザービームＬＢを照射するように構成することもできる。このようなチャックテーブル５１では、同図に示すようにワーク１を上側に配して保持した状態で、上側の照射部６２よりワーク１の表面１ａ側からワーク１に照射したレーザービームＬＢでワーク１内に分割起点（改質領域Ｐ）を形成し、凹所５１ａ内に設けた下側の照射部５４からレーザービームＬＢをダイシングテープ１２を介して金属膜５（図１０では図示略）に照射してアブレーション加工を施すことができる。

この場合においては、上側の照射部６２からレーザービームＬＢを照射して分割起点を形成する際には、最初に撮像手段７０でワーク１の表面１ａを撮像して検出した分割予定ライン２に沿って行い、また、下側の照射部５４からダイシングテープ１２を介して金属膜５にアブレーション加工を行う際にも、最初に検出した分割予定ライン２の位置に基づき、金属膜５に対し該分割予定ライン２に沿ってレーザービームＬＢを照射する。すなわち、金属膜５をアブレーション加工するために分割予定ライン２の位置を検出する検出工程は、最初に行う撮像手段７０によるワーク１の表面１ａ側からの撮像によって行われ、アブレーション加工を施す段階で金属膜５側から改めてその検出工程を行う必要はない。これは、ワーク１をチャックテーブル５１から動かさないため、最初に検出した分割予定ライン２の位置データを一貫して用いることができるからである。

また、上記実施形態では、分割起点形成工程の後にアブレーション加工工程を行っているが、これら工程の順序は任意であり、アブレーション加工工程の後に分割起点形成工程を行ってもよい。

１…ワーク、１ａ…ワークの表面、１ｂ…ワークの裏面、２…分割予定ライン、３…デバイス領域、５…金属膜、１１…環状フレーム、１１ａ…環状フレームの開口部、１２…ダイシングテープ、ＬＢ…レーザービーム、Ｐ…改質領域（分割起点）。

Claims

表面側の分割予定ラインによって区画された領域ごとにデバイスが形成され、裏面側に金属膜が形成されたワークの分割方法であって、
環状フレームの開口部に配設されたダイシングテープに前記金属膜側を貼着することによって該環状フレームの開口部にワークを支持する支持工程と、
該支持工程の後に、ワークの表面側からの加工によって前記分割予定ラインに沿ってワークに分割起点を形成する分割起点形成工程と、
前記支持工程の後に、前記金属膜を加工するために前記分割予定ラインの位置を検出する検出工程と、
該検出工程の後に、該検出工程で検出した前記分割予定ラインの位置に基づいて前記ダイシングテープを透過する波長のレーザービームを、該ダイシングテープを介して該分割予定ラインに沿って前記金属膜に集光して該金属膜をアブレーション加工するアブレーション加工工程と、
前記分割起点形成工程およびアブレーション加工工程の後に、前記分割起点に外力を加えることによって該分割起点を起点としてワークを前記分割予定ラインに沿って分割する工程と、
を含むことを特徴とする分割方法。
前記検出工程は、ワークの表面側からの撮像によって行うことを特徴とする請求項１に記載の分割方法。
前記分割起点はワークを透過する波長のレーザービームの集光によって形成された改質領域であって、
前記検出工程は前記分割起点形成工程の後に、該改質領域を形成したレーザービームの抜け光によって前記金属膜に形成された加工痕を撮像することによって行うことを特徴とする請求項１に記載の分割方法。