JP2014165338A

JP2014165338A - レーザー加工方法

Info

Publication number: JP2014165338A
Application number: JP2013035056A
Authority: JP
Inventors: Kazuma Sekiya; 一馬関家
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-02-25
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2014-09-08

Abstract

【課題】環状フレームを使用することなくウエーハの裏面側からレーザービームを照射してウエーハの内部に改質層を形成するレーザー加工方法を提供する。
【解決手段】ウエーハ１１と同等以上のサイズを有する粘着テープ１２にウエーハの裏面側１１ｂを貼着する貼着ステップと、ウエーハに照射するレーザービームに対して透明性を有するプレート１４の保持面上に液体を介してウエーハが貼着された粘着テープを密着させ、プレートで粘着テープを介してウエーハを保持する保持ステップと、保持ステップを実施した後、プレートの保持面の背面側からプレートに保持されたウエーハの内部に集光点Ｐを位置付けた状態でウエーハに対して透過性を有する波長のレーザービームをプレートを介してウエーハの裏面側から分割予定ラインに沿って照射して、ウエーハの内部に改質層１９を形成する改質層形成ステップとを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、ウエーハのレーザー加工方法に関する。

半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハを個々のチップに分割する方法として、特許第３４０８８０５号公報に開示されるように、ウエーハに対して透過性を有する波長（例えば１０６４ｎｍ）のレーザー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、レーザー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チップに分割する方法がある。

特開２０１０−０３４２５０号公報には、内部に改質層が形成されたウエーハに貼着されたテープを拡張することで、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に個々のチップに分割する方法が開示されている。

一般にウエーハ表面側には様々な材質の膜が積層されていたり凹凸が形成されているため、ウエーハの内部にレーザービームの集光点を位置付けてウエーハの表面側からレーザービームを照射することができず、ウエーハの裏面側からレーザービームを照射してウエーハ内部に改質層を形成するのが一般的である。

この場合、ウエーハの表面側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、レーザー加工装置のチャックテーブルで粘着テープを介してウエーハを吸引保持し、ウエーハの裏面側からレーザービームを照射する方法がよく使用されている。

しかし、この方法では、ウエーハに外力を付与してウエーハを個々のチップに分割した後、チップを裏面側からピックアップするため、後のハンドリングでチップの表裏を反転する必要がある。

この問題を解決するため、特開２０１０−０２９９２７号公報では、ウエーハの裏面側を粘着テープに貼着して、ウエーハの表面側をレーザー加工装置のチャックテーブルで吸引保持しながら粘着テープを介してウエーハの裏面側からレーザービームを照射して、ウエーハの内部に改質層を形成する方法が提案されている。この場合、ハンドリングを容易にするために、粘着テープの外周部は環状フレームに貼着された状態でレーザー加工が実施される。

特許第３４０８８０５号公報特開２０１０−０３４２５０号公報特開２０１０−０２９９２７号公報

しかし、環状フレームを使用した場合、ウエーハに外力を付与するために粘着テープを拡張しようとしても、拡張量には制限があるために十分に粘着テープを拡張することができず分割が不十分となる恐れがある。

また、拡張して伸びた粘着テープが弛み、ウエーハを分割して形成されたチップ同士が接触してチップの外周が損傷するという問題も生じる。

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、環状フレームを使用することなくウエーハの裏面側からレーザービームを照射してウエーハの内部に改質層を形成するレーザー加工方法を提供することである。

本発明によると、表面に形成された交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にデバイスが形成されたウエーハに対して透過性を有する波長のレーザービームを照射してレーザー加工を施すレーザー加工方法であって、ウエーハと同等以上のサイズを有する粘着テープにウエーハの裏面側を貼着する貼着ステップと、該貼着ステップを実施した後、該ウエーハに照射するレーザービームに対して透明性を有するプレートの保持面上に液体を介して該ウエーハが貼着された該粘着テープを密着させ、該プレートで該粘着テープを介して該ウエーハを保持する保持ステップと、該保持ステップを実施した後、該プレートの該保持面の背面側から該プレートに保持された該ウエーハの内部に集光点を位置付けた状態で、該ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザービームを該プレートを介して該ウエーハの裏面側から該分割予定ラインに沿って照射して、該ウエーハの内部に改質層を形成する改質層形成ステップと、を備えたことを特徴とするレーザー加工方法が提供される。

好ましくは、本発明のレーザー加工方法は、改質層形成ステップを実施した後、粘着テープの外周縁を挟持手段で挟持して粘着テープを拡張し、改質層を起点にウエーハを個々のチップに分割する分割ステップを更に備えている。

好ましくは、本発明のレーザー加工方法は、分割ステップを実施した後、粘着テープの外周部を環状フレームに貼着して粘着テープを介して環状フレームでウエーハを支持した形態とする環状フレーム貼着工程を更に備えている。

好ましくは、プレートは、保持面に開口する吸引部と、一端が吸引部と連通し他端が吸引源に連通する吸引路とを有し、保持ステップは、プレートの保持面上に液体を介してウエーハを載置する載置ステップと、載置ステップを実施した後、吸引源を作動させてプレート上のウエーハを粘着テープを介して吸引してウエーハが貼着された粘着テープをプレートに密着させる密着ステップと、密着ステップを実施した後、吸引源の作動を停止させる吸引停止ステップとを含んでいる。

本発明のレーザー加工方法では、液体を介してウエーハが貼着された粘着テープを透明プレートに密着させるため、ウエーハは粘着テープを介して透明プレートに保持される。更に、透明プレートを介してウエーハの裏面側からレーザービームを照射してウエーハ内部に改質層を形成するため、環状フレームを使用する必要がなく、後の分割ステップにおいて粘着テープの拡張量に制限がなく、粘着テープを十分拡張してウエーハを確実にチップに分割できる。

更に、粘着テープ拡張後に環状フレームを貼着することができるため、拡張された粘着テープによるチップ同士の接触に起因したチップ損傷が生じる恐れがない。

貼着ステップを示す分解斜視図である。保持ステップを説明する斜視図である。改質層形成ステップを示す一部断面側面図である。レーザービーム発生ユニットのブロック図である。分割ステップを説明する一部断面側面図である。環状フレーム貼着ステップを示す断面図である。載置ステップを示す断面図である。密着ステップを示す断面図である。吸引停止ステップを示す断面図である。第２実施形態の改質層形成ステップを示す断面図である。

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、本発明実施形態に係る貼着ステップを示す分解斜視図が示されている。半導体ウエーハ（以下、単にウエーハと略称することがある）１１の表面１１ａには、格子状に形成された複数の分割予定ライン１３によって区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

本実施形態の貼着ステップでは、ウエーハ１１と同等以上のサイズを有する粘着テープ１２にウエーハ１１の裏面１１ｂ側が貼着され、ウエーハ１１の表面１１ａが露出する形態となる。

貼着ステップを実施した後、図２（Ａ）に示すように、ウエーハに照射するレーザービームに対して透明性を有するガラス等のプレート１４上にノズル１６から、プレート１４の保持面１４ａ上を液体１７を滴下して保持面１４ａを液体でカバーする。本実施形態では、液体として純水を使用した。

次いで、図２（Ｂ）に示すように、プレート１４の保持面１４ａ上に液体１７を介して、ウエーハ１１が貼着された粘着テープ１２を密着させ、プレート１４で粘着テープ１２を介してウエーハ１１を保持する保持ステップを実施する。

この保持ステップでは、プレート１４の保持面１４ａとウエーハ１１の裏面１１ｂとの間に介在した液体１７によりウエーハ１１をプレート１４で保持しているため、強力ではないがある程度の保持力を発揮することができ、ウエーハ１１を定位置に保持することができる。

保持ステップを実施した後、図３に示す集光器（レーザーヘッド）１８と図４に示すレーザービーム発生ユニット２０とを含むレーザービーム照射ユニットを使用して、ウエーハ１１の内部に改質層１９を形成する改質層形成ステップを実施する。

レーザービーム発生ユニット２０は、図４のブロック図に示すように、ウエーハ１１に対して透過性を有する波長のＹＡＧレーザー又はＹＶＯ４レーザーを発振するレーザー発振器２２と、繰り返し周波数設定手段２４と、パルス幅調整手段２６と、パワー調整手段２８とを含んでいる。

改質層形成ステップでは、レーザービーム発生ユニット２０のパワー調整手段２８により所定パワーに調整されたウエーハ１１に対して透過性を有する波長（例えば１０６４ｎｍ）のパルスレーザービームを、図３に示すように、プレート１４の下側に配置された集光器１８からウエーハ１１の内部に集光点Ｐを位置付けた状態で、プレート１４を介してウエーハ１１の裏面１１ｂ側から照射し、プレート１４を矢印Ｘ１方向に加工送りすることにより、分割予定ライン１３に沿ってウエーハ１１の内部に改質層１９を形成する。

この改質層形成ステップを、第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って実施した後、プレート１４を９０度回転してから、第１の方向と直交する第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って同様な改質層形成ステップを実施する。

このように、全ての分割予定ライン１３に沿ってウエーハ１１の内部に改質層１９を形成した後、図５に示すように、粘着テープ１２の外周縁の概略直交する方向の４か所（図５では２か所のみ図示）を挟持手段３０で挟持して、挟持手段３０を矢印Ａ方向に移動することにより、粘着テープ１２を半径方向に拡張する。粘着テープ１２が十分に拡張されると、改質層１９を分割起点にウエーハ１１が個々のデバイスチップ１５に分割される（分割ステップ）。

分割ステップを実施する前に、例えば加熱によって液体１７を蒸発させてプレート１４からウエーハ１１を剥離し、その後粘着テープ１２を拡張する分割ステップを実施する。

本実施形態の分割ステップでは、挟持手段３０により実施する粘着テープ１２の拡張量に制限がなく、粘着テープ１２を十分拡張できるため、ウエーハ１１の分割が不十分になることはなく、ウエーハ１１は個々のデバイスチップ１５に確実に分割される。

分割ステップを実施した後、図６に示すように、粘着テープ１２の外周部に環状フレームＦを貼着して、粘着テープ１２を介して環状フレームＦでウエーハ１１を支持した形態とする環状フレーム貼着ステップを実施する。

本実施形態では、粘着テープ１２を十分拡張後に環状フレームＦを粘着テープ１２に貼着することができるため、拡張された粘着テープ１２によるデバイスチップ１５同士の接触に起因したデバイスチップ１５の損傷が生じる恐れがない。

環状フレーム貼着ステップを実施した後、ウエーハ１１から分割されたデバイスチップ１５を粘着テープ１２からピックアップするピックアップステップを実施する。このピックアップステップ実施時に、隣接するデバイスチップ１５の間隔が十分あいているため、デバイスチップ１５同士の接触に起因したデバイスチップ１５の損傷を防止することができる。

次に、図７乃至図９を参照して、保持ステップの第２実施形態について説明する。本実施形態の保持ステップでは、保持面１４ａに開口した吸引部として作用する環状吸引溝３２を有するプレート１４Ａを使用する。環状吸引溝（吸引部）３２は、吸引路３３及び電磁切替弁３４を介して真空吸引源３６又は噴出エア源３８に選択的に接続される。

本実施形態の保持ステップでは、まず図７に示すように、プレート１４Ａの保持面１４ａ上に純水等の液体１７を介してウエーハ１１の裏面１１ｂ側を載置する載置ステップを実施する。このとき、電磁切替弁３４は遮断位置となっている。

次いで、図８に示すように、電磁切替弁３４を切り替えて真空吸引源３６を吸引路３３を介して環状吸引溝３２に連通し、真空吸引源３６の作動によりプレート１４Ａ上のウエーハ１１を粘着テープ１２を介して吸引して、ウエーハ１１が貼着された粘着テープ１２をプレート１４Ａ上に密着させる密着ステップを実施する。

密着ステップを実施した後、図９に示すように、電磁切替弁３４を遮断位置に切り替えて、吸引源３６による吸引を停止させる吸引停止ステップを実施する。ウエーハ１１は粘着テープ１２を介してプレート１４Ａの保持面１４ａ上に密着しているため、吸引源３６による吸引を停止してもこの密着状態が阻害されることはない。

よって、本実施形態の保持ステップを実施した後は、粘着テープ１２に貼着されたウエーハ１１は、粘着テープ１２を介してプレート１４Ａの保持面１４ａ上に十分密着しているため、図１０に示すように上下を判定してプレート１４Ａを上側にしてウエーハ１１の表面１１ａを下向きの状態にしても、ウエーハ１１はプレート１４Ａから落ちることはない。

従って、集光器１８がウエーハ１１の上側に配設されている従来のレーザー加工装置を利用できるため、ウエーハ１１の表面側をレーザー加工装置のチャックテーブルで保持して、プレート１４Ａの保持面１４ａの背面側から集光器１８でウエーハ１１の内部に集光点を位置付けた状態でウエーハ１１にレーザービームを照射し、チャックテーブルを矢印Ｘ１方向に加工送りすることにより、ウエーハ１１の分割予定ライン１３に沿ってウエーハ１１の内部に改質層１９を形成することができる。

本実施形態で、粘着テープ１２をプレート１４Ａから剥離する必要がある場合には、電磁切替弁３４を切り替えて環状吸引溝３２を吸引路３３を介して噴出エア源３８に接続し、環状吸引溝３２からエアを噴出することにより粘着テープ１２をプレート１４Ａから剥離する。

１１ウエーハ
１２粘着テープ
１３分割予定ライン
１５デバイス
１７液体
１８集光器
１９改質層
２０レーザービーム発生ユニット
３０挟持手段
３２環状吸引溝
３３吸引路
３４電磁切替弁
３６真空吸引源
３８噴出エア源

Claims

表面に形成された交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にデバイスが形成されたウエーハに対して透過性を有する波長のレーザービームを照射してレーザー加工を施すレーザー加工方法であって、
ウエーハと同等以上のサイズを有する粘着テープにウエーハの裏面側を貼着する貼着ステップと、
該貼着ステップを実施した後、該ウエーハに照射するレーザービームに対して透明性を有するプレートの保持面上に液体を介して該ウエーハが貼着された該粘着テープを密着させ、該プレートで該粘着テープを介して該ウエーハを保持する保持ステップと、
該保持ステップを実施した後、該プレートの該保持面の背面側から該プレートに保持された該ウエーハの内部に集光点を位置付けた状態で、該ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザービームを該プレートを介して該ウエーハの裏面側から該分割予定ラインに沿って照射して、該ウエーハの内部に改質層を形成する改質層形成ステップと、
を備えたことを特徴とするレーザー加工方法。
前記貼着ステップでは前記ウエーハよりも大きいサイズの粘着テープに該ウエーハを貼着し、
前記改質層形成ステップを実施した後、該粘着テープの外周縁を挟持手段で挟持して該粘着テープを拡張し、該改質層を起点に該ウエーハを個々のチップに分割する分割ステップを、更に備えた請求項１記載のレーザー加工方法。
前記分割ステップを実施した後、該粘着テープの外周部を環状フレームに貼着して該粘着テープを介して該環状フレームで該ウエーハを支持した形態とする環状フレーム貼着工程、を更に備えた請求項２記載のレーザー加工方法。
前記プレートは、該保持面に開口する吸引部と、一端が該吸引部と連通し他端が吸引源に連通する吸引路とを有し、
前記保持ステップは、該プレートの該保持面上に該液体を介してウエーハを載置する載置ステップと、
該載置ステップを実施した後、該吸引源を作動させて該プレート上の該ウエーハを該粘着テープを介して吸引して該ウエーハが貼着された該粘着テープを該プレートに密着させる密着ステップと、
該密着ステップを実施した後、該吸引源の作動を停止させる吸引停止ステップと、
を含む請求項１〜３の何れかに記載のレーザー加工方法。