JP2013118326A - 分割装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 帯電防止タイプのエキスパンドテープを使用しなくても、被加工物の分割によって生ずる分割屑に起因するデバイス品質の低下を低減し、後工程に支障をきたす恐れを低減可能な分割装置を提供することである。
【解決手段】 複数の分割起点が形成された被加工物がエキスパンドテープに貼着された形態の被加工物ユニットの該エキスパンドテープを拡張することにより被加工物を該分割起点に沿って個々のチップに分割する分割装置であって、該被加工物ユニットの被加工物の外周縁から半径方向外側に所定距離離れた位置の該エキスパンドテープを固定保持する保持面を有する保持手段と、該被加工物ユニットの被加工物を該エキスパンドテープ貼り機を介して支持する支持面を有する支持テーブルと、該支持テーブルと該保持手段とを鉛直方向に相対移動させることで、該支持テーブルの該支持面を該保持手段の該保持面よりも突出させる移動手段と、を具備し、該支持テーブルの該支持面は導電性部材で被覆されていることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、分割起点が形成された被加工物がエキスパンドテープに貼着された形態の被加工物ユニットにおいて、エキスパンドテープを拡張することで被加工物を分割起点に沿って個々のチップに分割する分割装置に関する。

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子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、個々のデバイスチップへと分割する。

一方、近年では、レーザビームを用いてウエーハを個々のデバイスチップに分割する方法が開発され、実用化されている。レーザビームを用いてウエーハを個々のデバイスチップに分割する方法として、以下に説明する第１及び第２の加工方法が知られている。

第１の加工方法は、ウエーハに対して透過性を有する波長（例えば１０６４ｎｍ）のレーザビームの集光点を分割予定ラインに対応するウエーハの内部に位置付けて、レーザビームを分割予定ラインに沿って照射してウエーハ内部に改質層を形成し、その後分割装置によりウエーハに外力を付与してウエーハを改質層を分割起点として個々のデバイスチップに分割する方法である（例えば、特許第３４０８８０５号参照）。

第２の加工方法は、ウエーハに対して吸収性を有する波長（例えば３５５ｎｍ）のレーザビームの集光点を分割予定ラインに対応する領域に照射してアブレーション加工により加工溝を形成し、その後外力を付与してウエーハを加工溝を分割起点として個々のデバイスチップに分割する方法である（例えば、特開平１０−３０５４２０号参照）。

レーザビームを用いる加工方法は、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、改質層又は加工溝を例えば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いう利点を有している。

分割装置としては、例えば特開２００７−１２３６５８号公報に開示されたような分割装置が知られている。この分割装置によりウエーハに外力を付与するためには、改質層又はレーザ加工溝等の分割起点が形成されたウエーハをエキスパンドテープに貼着し、このエキスパンドテープの外周部を環状フレームに貼着する。

環状フレームをフレーム保持手段で支持し、ウエーハをエキスパンドテープを介して支持テーブルで支持した後、支持テーブルと保持手段とを鉛直方向に相対移動させて支持テーブルの支持面を保持手段の保持面よりも突出させることによりエキスパンドテープを半径方向に拡張し、これによりウエーハを個々のデバイスチップに分割する。

特許第３４０８８０５号公報 特開平１０−３０５４２０号公報 特開２００７−１２３６５８号公報

ところで、ウエーハ等の被加工物を分割装置を使用して分割起点に沿って分割する際、被加工物の分割屑が発生する。分割屑は、エキスパンドテープに貼着された被加工物を分割装置の支持テーブル上に載置する際、支持テーブル上から搬出する際及び分割中にエキスパンドテープと支持テーブルとの間に摩擦が生じることで発生した静電気によって被加工物上面に付着する。

分割屑が被加工物の上面に形成されたデバイスの表面に付着するとデバイス品質を低下させる上、後工程のボンディングやパッケージングに支障をきたすという問題がある。特に、分割後洗浄できないＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）デバイス等では、分割屑の付着は大きな問題となる。

エキスパンドテープとして帯電防止タイプのものを用いることで静電付着する分割屑の量は低減できるが、帯電防止タイプのエキスパンドテープは高価であるため、帯電防止タイプのエキスパンドテープを使用した場合には製造される製品が割高となってしまうという問題がある。

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、帯電防止タイプのエキスパンドテープを使用しなくても、被加工物の分割によって生ずる分割屑に起因するデバイス品質の低下を低減し、後工程に支障をきたす恐れを低減可能な分割装置を提供することである。

本発明によると、複数の分割起点が形成された被加工物がエキスパンドテープに貼着された形態の被加工物ユニットの該エキスパンドテープを拡張することにより被加工物を該分割起点に沿って個々のチップに分割する分割装置であって、該被加工物ユニットの被加工物の外周縁から半径方向外側に所定距離離れた位置の該エキスパンドテープを固定保持する保持面を有する保持手段と、該被加工物ユニットの被加工物を該エキスパンドテープを介して支持する支持面を有する支持テーブルと、該支持テーブルと該保持手段とを鉛直方向に相対移動させることで、該支持テーブルの該支持面を該保持手段の該保持面よりも突出させる移動手段と、を具備し、該支持テーブルの該支持面は導電性部材で被覆されていることを特徴とする分割装置が提供される。

本発明によると、帯電防止タイプのエキスパンドテープを使用せずとも、被加工物の分割によって生ずる分割屑に起因するデバイス品質の低下を低減し、後工程に支障をきたす恐れを低減可能な分割装置が提供される。

本発明の分割装置では、支持テーブルの支持面が導電性部材で被覆されているので、分割中にエキスパンドテープと支持テーブルとの間の摩擦による電荷が生じても電荷が逃げ易く、静電気の発生が抑制できるため、被加工物に静電付着する分割屑を低減することができる。

改質層形成工程を説明する斜視図である。 レーザビーム照射ユニットのブロック図である。 改質層形成工程の説明図である。 分割起点としてのレーザ加工溝が形成されたウエーハの断面図である。 本発明実施形態に係る分割装置の斜視図である。 ウエーハ分割工程の説明図である。 支持面上に導電性フッ素コートを施した本発明と、通常のエキスパンドテープを使用した場合と、帯電防止エキスパンドテープを使用した場合の、テープエキスパンド時のＳｉ屑の個数を示すグラフである。

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。まず、分割起点形成工程の第１実施形態である改質層形成工程について図１乃至図３を参照して説明する。本実施形態の分割起点形成工程では、ウエーハ１１がエキスパンドテープＴに貼着され、エキスパンドテープＴの外周部が環状フレームＦに貼着された形態のウエーハユニット２１を使用する。ウエーハ１１の表面には複数の分割予定ライン１３が格子状に形成されており、分割予定ライン１３によって区画された各領域にデバイス１５が形成されている。

本実施形態の分割起点形成工程では、図１に示すように、ウエーハ１１をエキスパンドテープＴを介してレーザ加工装置のチャックテーブル１０で吸引保持し、図２に示すレーザビーム照射ユニット１２の集光器１６でウエーハ１１に対して透過性を有する波長のレーザビームを分割予定ライン１３に対応するウエーハ１１の内部に集光し、チャックテーブル１０を矢印Ｘ１方向に加工送りしながら分割予定ライン１３に沿ってレーザビームを照射することにより、ウエーハ内部に分割起点としての改質層１７を形成する。

図２に示すように、レーザビーム照射ユニット１２はレーザビーム発生ユニット１４と、集光器１６とから構成される。レーザビーム発生ユニット１４は、ＹＡＧレーザ又はＹＶＯ４レーザを発振するレーザ発振器１８と、繰り返し周波数設定手段２０と、パルス幅調整手段２２と、パワー調整手段２４とを含んでいる。

レーザビーム発生ユニット１４のパワー調整手段２４により所定パワーに調整されたパルスレーザビームは、集光器１６のミラー２６で反射され、更に集光用対物レンズ２８によって集光されてチャックテーブル１０に保持されているウエーハ１１に照射される。

チャックテーブル１０に保持されているウエーハ１１を所定ピッチで割り出し送りしながら、第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿ってウエーハ内部に改質層１７を形成する。次いで、チャックテーブル１０を９０度回転して、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿ってウエーハ内部に同様な改質層１７を形成する。

この改質層形成工程を更に詳細に説明すると、図３（Ａ）に示すように、チャックテーブル１０を集光器１６が位置するレーザビーム照射領域に移動し、所定のストリート１３の一端を集光器１６の直下に位置付ける。

そして、集光器１６からウエーハ１１に対して透過性を有する波長のレーザビームを照射しつつ、チャックテーブル１０を図３（Ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動する。

図３（Ｂ）に示すように、集光器１６の照射位置がストリート１３の他端の位置に達したら、パルスレーザビームの照射を停止するとともにチャックテーブル１０の移動を停止する。パルスレーザビームの集光点Ｐをウエーハ１１の内部に合わせることにより、ウエーハ１１の内部にストリート１３に沿って改質層１７が形成される。この改質層１７は、溶融再硬化層として形成される。改質層１７は分割工程における分割起点として利用される。

この改質層形成工程（分割起点形成工程）における加工条件は、例えば次のように設定されている。

光源 ：ＬＤ励起Ｑスイッチ Ｎｄ：ＹＶＯ４パルスレーザ
波長 ：１０６４ｎｍ
平均出力 ：０．１Ｗ
繰り返し周波数 ：５０ｋＨｚ
加工送り速度 ：２００ｍｍ／秒

上述した分割起点形成工程の第１実施形態では、ウエーハ１１に対して透過性を有する波長のレーザビームを使用して、ウエーハ１１の内部に改質層１７を形成して、この改質層を分割起点としたが、分割起点形成工程の第２実施形態では、ウエーハ１１に対して吸収性を有する波長のレーザビームを使用して、ウエーハ１１の分割予定ライン１３に沿ってアブレーション加工により図４に示すような分割起点となる浅いレーザ加工溝１９を形成する。

即ち、第２実施形態の分割起点形成工程では、ウエーハ１１に対して吸収性を有する波長のレーザビームを使用して、順次割り出し送りしながらウエーハ１１の第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿ってアブレーション加工により分割起点となる浅いレーザ加工溝１３を形成する。

次いで、チャックテーブル１０を９０度回転して、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿ってアブレーション加工により分割起点となる浅いレーザ加工溝１９を形成する。

このアブレーション加工による分割起点形成工程の加工条件は、例えば次のように設定されている。

光源 ：ＬＤ励起Ｑスイッチ Ｎｄ：ＹＶＯ４パルスレーザ
波長 ：３５５ｎｍ（ＹＶＯ４レーザの第３高調波）
平均出力 ：０．２Ｗ
繰り返し周波数 ：２００ｋＨｚ
加工送り速度 ：２００ｍｍ／秒

上述した第１及び第２実施形態の分割起点形成工程では、レーザビームの照射により分割起点となる改質層又はレーザ加工溝を形成しているが、切削ブレードによるハーフカットにより分割起点となる加工溝を形成するようにしてもよい。

次に、図５及び図６を参照して、ウエーハ１１を個々のデバイスチップに分割する本発明実施形態に係る分割装置４０及び分割装置４０を使用した分割工程について説明する。

改質層形成工程実施後、図５に示す分割装置（エキスパンド装置）４０を使用してウエーハ１１に外力を付与し、ウエーハ１１を個々のデバイスチップ１５へと割断する分割ステップを実施する。

図５に示す分割装置４０は、環状フレームＦを保持するフレーム保持ユニット４２と、フレーム保持ユニット４２に保持された環状フレームＦに装着されたエキスパンドテープＴを拡張するテープ拡張ユニット４４を具備している。

フレーム保持ユニット４２は、環状のフレーム保持部材４６と、フレーム保持部材４６の外周に配設された保持手段としての複数のクランプ４８から構成される。フレーム保持部材４６の上面は環状フレームＦを載置する載置面４６ａを形成しており、この載置面４６ａ上に環状フレームＦが載置される。

そして、載置面４６ａ上に載置された環状フレームＦは、クランプ４８によってフレーム保持ユニット４２に固定される。このように構成されたフレーム保持ユニット４２はテープ拡張ユニット４４によって上下方向に移動可能に支持されている。

テープ拡張ユニット４４は、環状のフレーム保持部材４６の内側に配設された支持テーブル５０を具備している。支持テーブル５０の上端は蓋５２で閉鎖されており、蓋５２の上面が支持テーブル５０の支持面５２ａを構成する。

本実施形態では、支持面５２ａが導電性フッ素樹脂でコーティングされている。導電性フッ素樹脂にかえて、導電性のシートやプレートを蓋５２上に載置又は貼着するようにしてもよい。この支持テーブル５０は、環状フレームＦの内径より小さく、環状フレームＦに装着されたエキスパンドテープＴに貼着されたウエーハ１１の外径より大きい内径を有している。

支持テーブル５０はその下端に一体的に形成された支持フランジ５４を有している。テープ拡張ユニット４４は更に、環状のフレーム保持部材４６を上下方向に移動する移動手段としての駆動ユニット５６を具備している。この駆動ユニット５６は支持フランジ５４上に配設された複数のエアシリンダ５８から構成されており、そのピストンロッド６０はフレーム保持部材４６の下面に連結されている。

複数のエアシリンダ５８から構成される駆動ユニット５６は、環状のフレーム保持部材４６を、その載置面４６ａが支持テーブル５０の上端である蓋５２の表面と略同一高さとなる基準位置と、支持テーブル５０の上端より所定量下方の拡張位置との間で上下方向に移動する。

以上のように構成された分割装置４０を用いて実施するウエーハ１１の分割工程について図６を参照して説明する。図６（Ａ）に示すように、ウエーハ１１をエキスパンドテープＴを介して支持した環状フレームＦを、フレーム保持部材４６の載置面４６ａ上に載置し、クランプ４８によってフレーム保持部材４６に固定する。この時、フレーム保持部材４６はその載置面４６ａが支持テーブル５０の上端と略同一高さとなる基準位置に位置付けられる。

次いで、エアシリンダ５８を駆動してフレーム保持部材４６を図６（Ｂ）に示す拡張位置に下降する。これにより、フレーム保持部材４６の載置面４６ａ上に固定されている環状フレームＦも下降するため、ウエーハユニット２１の環状フレームＦに装着されたエキスパンドテープＴは支持テーブル５０の支持面５２ａに当接しながら主に半径方向に拡張される。

支持面５２ａ上には導電性フッ素樹脂のコーティングが施されているため、このエキスパンドテープＴの拡張時にエキスパンドテープＴと支持テーブル５０の支持面５２ａとの間に摩擦が生じるが、この摩擦により生じた電荷は逃げ易くなり、静電気の発生が抑制される。

エキスパンドテープＴが半径方向に拡張されると、エキスパンドテープＴに貼着されているウエーハ１１には放射状に引張力が作用する。このようにウエーハ１１に放射状に引張力が作用すると、分割予定ライン１３に沿って形成された改質層１７が分割起点となってウエーハ１１が改質層１７に沿って割断され、個々のデバイスチップ１５に分割される。

本実施形態の分割装置４０によると、支持テーブル５０の支持面５２ａに導電性フッ素樹脂がコーティングされているので、エキスパンドテープＴと支持面５２ａとの間の摩擦により発生した電荷が逃げ易く長く滞留しないため静電気の発生が抑制され、ウエーハ１１に静電付着する分割屑を低減することができる。

上述した実施形態の分割装置４０では、クランプ４８で環状フレームＦをクランプするように構成されているが、このクランプを設けずにウエーハ１１の外周側のエキスパンドテープＴ及び環状フレームＦを上下から挟み込むようなタイプの保持手段を備えた分割装置でも良い。

また、支持テーブル５０の蓋５２は表面に開口するとともに吸引源に連通する複数の吸引孔を有しているタイプでもよい。エキスパンドテープＴとして帯電防止用のエキスパンドテープＴを使用するようにしてもよい。

実験１

エキスパンドテープＴとして塩化ビニルからなるＳＰＶ−２２４（日東電工株式会社製）を使用し、エキスパンド条件として支持テーブル５０の突き上げ速度１０ｍｍ／ｓ、突き上げ量３０ｍｍで、エキスパンド時の帯電量を測定したところ表１に示すような結果が得られた。

表１を観察すると明らかなように、支持面５２ａ上に導電性フッ素コーティングを有する本発明の分割装置４０では、保持面上に導電性フッ素コーティングを有しない従来装置に比較して、エキスパンド時の帯電量が顕著に減少していることが見て取れる。

実験２

５０×５０ｍｍ、厚み４００μｍのシリコンウエーハに１ｍｍ角で改質層を形成した後、本発明のエキスパンド装置４０及び従来のエキスパンド装置を使用してエキスパンドテープＴのエキスパンドを実施し、１００チップの表面に付着した分割屑数をカウントした。

通常のエキスパンドテープＴを使用して支持面５２ａ上に導電性フッ素コーティングをした本発明と、通常のエキスパンドテープＴを使用して支持面５２ａ上に導電性フッ素コーティング無しの従来例と、エキスパンドテープＴとして帯電防止テープを使用した従来例とを比較し、１００チップの表面に付着した分割屑数をカウントして表２に示すような結果が得られた。この表２をグラフ化した図が図７に示されている。

エキスパンド条件としては、突き上げ速度１０ｍｍ／ｓ、突き上げ量３０ｍｍで支持テーブル５０をフレーム保持部材４６に対して相対的に突き上げた。表２及び図７で通常、帯電防止テープ、導電性フッ素コートと表示されている加工条件は以下のものを採用した。

通常：ＳＰＶ−２２４（塩化ビニル、日東電工株式会社製）使用／フッ素コート無し
帯電防止テープ：Ｄ−８２０（リンテック株式会社製）使用／フッ素コート無し
導電性フッ素コート：ＳＰＶ−２２４（塩化ビニル、日東電工株式会社製）使用／フッ素コート有り

表２及び図７から明らかなように、支持テーブル５０の支持面５２ａを導電性フッ素コーティングすることにより、エキスパンドテープＴとして帯電防止テープを使用せずともほぼ同程度のシリコン屑数に抑えられることが判明した。

１１ ウエーハ
１２ レーザビーム照射ユニット
１３ 分割予定ライン
１４ レーザビーム発生ユニット
１５ デバイス
１６ 集光器
１７ 改質層
１９ レーザ加工溝
４０ 分割装置
５０ 支持テーブル
５２ 蓋
５２ａ 支持面

Claims (1)

1. 複数の分割起点が形成された被加工物がエキスパンドテープに貼着された形態の被加工物ユニットの該エキスパンドテープを拡張することにより被加工物を該分割起点に沿って個々のチップに分割する分割装置であって、
   該被加工物ユニットの被加工物の外周縁から半径方向外側に所定距離離れた位置の該エキスパンドテープを固定保持する保持面を有する保持手段と、
   該被加工物ユニットの被加工物を該エキスパンドテープを介して支持する支持面を有する支持テーブルと、
   該支持テーブルと該保持手段とを鉛直方向に相対移動させることで、該支持テーブルの該支持面を該保持手段の該保持面よりも突出させる移動手段と、を具備し、
   該支持テーブルの該支持面は導電性部材で被覆されていることを特徴とする分割装置。

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