JP2017084932A - ウエーハの加工方法 - Google Patents

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雄輝 小川
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Abstract

【課題】基板の表面にイメージセンサーが形成されたウエーハであっても、品質を低下させることなく個々のイメージセンサーに分割することができるウエーハの加工方法を提供する。【解決手段】基板の表面に積層された機能層によってイメージセンサーが形成されたウエーハを、該イメージセンサーを区画する複数の分割予定ラインに沿って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貼着する保護部材貼着工程と、ウエーハを構成する基板の裏面側から分割予定ラインと対応する領域に切削ブレードを位置付けて機能層に至らない一部を残して分割溝を形成する分割溝形成工程と、分割溝形成工程が実施された基板の裏面側から分割溝の底に沿ってレーザー光線を照射し、残存されている基板の一部および機能層を切断するウエーハ分割工程とを含む。【選択図】図７

Description

本発明は、基板の表面に積層された機能層によってデバイスとしてのイメージセンサーが形成されたウエーハを、イメージセンサーを区画する複数の分割予定ラインに沿って分割するウエーハの加工方法に関する。
当業者には周知の如く、半導体デバイス製造工程においては、シリコン等の基板の表面に絶縁膜と機能膜が積層された機能層によって複数のＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスをマトリックス状に形成した半導体ウエーハが形成される。このように形成された半導体ウエーハは上記デバイスが分割予定ラインによって区画されており、この分割予定ラインに沿って分割することによって個々の半導体デバイスを製造している。
近時においては、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップの処理能力を向上するために、シリコン等の基板の表面に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）が積層された機能層によって半導体デバイスを形成せしめた形態の半導体ウエーハが実用化されている。
このような半導体ウエーハの分割予定ラインに沿った分割は、通常、ダイサーと呼ばれている切削装置によって行われている。この切削装置は、被加工物である半導体ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された半導体ウエーハを切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる移動手段とを具備している。切削手段は、高速回転せしめられる回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードを含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径３μｍ程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって固定して形成されている。
しかるに、上述したＬｏｗ−ｋ膜はウエーハの素材と異なるため、切削ブレードによって同時に切削することが困難である。即ち、Ｌｏｗ−ｋ膜は雲母のように非常に脆いことから、切削ブレードにより分割予定ラインに沿って切削すると、Ｌｏｗ−ｋ膜が剥離し、この剥離が回路にまで達しデバイスに致命的な損傷を与えるという問題がある。
上記問題を解消するために、ウエーハに形成された分割予定ラインの両側に分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射し、分割予定ラインに沿って２条のレーザー加工溝を形成して機能層を分断し（機能層分断工程）、この２条のレーザー加工溝の外側間に切削ブレードを位置付けて切削ブレードとウエーハを相対移動することにより、ウエーハを分割予定ラインに沿って切断するウエーハの分割方法が下記特許文献１に開示されている。
なお、ウエーハの表面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とデブリが飛散するので、機能層分断工程を実施する前にウエーハの表面にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等の水溶性樹脂からなる保護膜を被覆し、飛散したデブリが直接デバイスに付着するのを防止している。
特開２００５−６４２３０号公報
しかるに、シリコン等の基板の表面に形成されるデバイスがＣＭＯＳやＣＣＤ等のイメージセンサーの場合には、ウエーハの表面にＰＶＡ等の水溶性樹脂からなる保護膜を被覆しても飛散した比較的大きなデブリが保護膜を貫通して、イメージセンサーを構成する繊細な画素にダメージを与え、イメージセンサーの品質を低下させるという問題がある。
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、基板の表面にイメージセンサーが形成されたウエーハであっても、品質を低下させることなく個々のイメージセンサーに分割することができるウエーハの加工方法を提供することである。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、基板の表面に積層された機能層によってイメージセンサーが形成されたウエーハを、該イメージセンサーを区画する複数の分割予定ラインに沿って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貼着する保護部材貼着工程と、
ウエーハを構成する基板の裏面側から分割予定ラインと対応する領域に切削ブレードを位置付けて機能層に至らない一部を残して分割溝を形成する分割溝形成工程と、
該分割溝形成工程が実施された基板の裏面側から該分割溝の底に沿ってレーザー光線を照射し、残存されている基板の一部および機能層を切断するウエーハ分割工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。
上記保護部材貼着工程を実施した後、上記分割溝形成工程を実施する前にウエーハを構成する基板の裏面を研削して所定の厚みに形成する裏面研削工程を実施する。
また、上記ウエーハ分割工程が実施されたウエーハの裏面を環状のフレームの内側開口部を覆うように外周部が装着された粘着テープの表面に貼着するとともにウエーハの表面に貼着されている保護部材を剥離するウエーハ支持工程を実施する。
本発明によるウエーハの加工方法は、ウエーハの表面に保護部材を貼着する保護部材貼着工程と、ウエーハを構成する基板の裏面側から分割予定ラインと対応する領域に切削ブレードを位置付けて機能層に至らない一部を残して分割溝を形成する分割溝形成工程と、分割溝形成工程が実施された基板の裏面側から分割溝の底に沿ってレーザー光線を照射し、残存されている基板の一部および機能層を切断するウエーハ分割工程とを含んでいるので、ウエーハ分割工程においては、ウエーハを構成するに基板の裏面側から分割溝の底に沿ってレーザー光線を照射し、残存されている基板の一部および機能層を切断するため、比較的大きなデブリが飛散してもウエーハの表面に形成されたイメージセンサーに落下することは皆無であり、イメージセンサーを構成する繊細な画素にダメージを与えることはなく、イメージセンサーの品質を低下させるという問題が解消する。
また、本発明によるウエーハの加工方法においては、ウエーハ分割工程は分割溝形成工程において残存されている基板の一部および機能層を切断するので、切断する厚みが１５〜２０μｍと薄いため、レーザー光線の照射によって完全切断することができる。
更に、本発明によるウエーハの加工方法においては、ウエーハ分割工程は従来技術のように上記分割溝を形成する切削ブレードの幅を超えて２条のレーザー加工溝を形成する必要がないので、分割予定ラインの幅を狭くすることが可能となり、１枚のウエーハに形成できるイメージセンサーの量が増加でき生産性の向上を図ることができる。
本発明によるウエーハの加工方法によって分割される半導体ウエーハを示す斜視図および要部拡大断面図。 本発明によるウエーハの加工方法における保護部材貼着工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における裏面研削工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における分割溝形成工程を実施するための切削装置の要部斜視図。 本発明によるウエーハの加工方法における分割溝形成工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるウエーハ分割工程を実施するためのレーザー加工装置の要部斜視図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるウエーハ分割工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるウエーハ支持工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるピックアップ工程を実施するためのピックアップ装置の斜視図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるイメージセンサー分離工程の説明図。
以下、本発明によるウエーハの加工方法について添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
図１の（ａ）および（ｂ）には、本発明によるウエーハの加工方法によって個々のイメージセンサーに分割される半導体ウエーハの斜視図および要部拡大断面図が示されている。図１の（ａ）および（ｂ）に示す半導体ウエーハ２は、例えば厚みが６００μｍのシリコン等の基板２０の表面２０ａに絶縁膜と機能膜が積層された機能層２１が形成されており、この機能層２１に格子状に形成された複数の分割予定ライン２２によって区画された複数の領域にＣＭＯＳやＣＣＤ等のイメージセンサー２３が形成されている。なお、図示の実施形態においては、機能層２１は厚みが１０μｍに設定されており、機能層２１を形成する絶縁膜はＳｉＯ２膜または、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）からなっている。なお、イメージセンサー２３の大きさは１７ｍｍ×１３ｍｍに設定されている。
上述した半導体ウエーハ２を分割予定ラインに沿って分割するウエーハの加工方法について説明する。
先ず、半導体ウエーハ２を構成する基板２０に積層された機能層２１の表面２１ａに、イメージセンサー２３を保護するために図２に示すように保護部材３を貼着する（保護部材貼着工程）。なお、保護部材３は、図示の実施形態においては例えば厚さが１００μｍのポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなるシート状基材の表面にアクリル樹脂系の粘着層が厚さ５μｍ程度塗布された保護テープが用いられている。また保護部材としては、ガラス基板等の剛性を有するハードプレートを用いることができる。
上述した保護部材貼着工程を実施したならば、半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面を研削して半導体ウエーハ２を所定の厚みに形成する裏面研削工程を実施する。この裏面研削工程は、図３の（ａ）に示す研削装置４を用いて実施する。図３の（ａ）に示す研削装置４は、被加工物を保持するチャックテーブル４１と、該チャックテーブル４１に保持された被加工物を研削する研削手段４２を具備している。チャックテーブル４１は、保持面である上面に被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない回転駆動機構によって図３の（ａ）において矢印４１ａで示す方向に回転せしめられる。研削手段４２は、スピンドルハウジング４２１と、該スピンドルハウジング４２１に回転自在に支持され図示しない回転駆動機構によって回転せしめられる回転スピンドル４２２と、該回転スピンドル４２２の下端に装着されたマウンター４２３と、該マウンター４２３の下面に取り付けられた研削ホイール４２４とを具備している。この研削ホイール４２４は、円環状の基台４２５と、該基台４２５の下面に環状に装着された研削砥石４２６とからなっており、基台４２５がマウンター４２３の下面に締結ボルト４２７によって取り付けられている。
上記研削装置４を用いて上記裏面研削工程を実施するには、図３の（ａ）に示すようにチャックテーブル４１の上面（保持面）に上記保護部材貼着工程が実施された半導体ウエーハ２の保護部材３側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することによってチャックテーブル４１上に半導体ウエーハ２を保護部材３を介して吸引保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル４１上に保持された半導体ウエーハ２は、基板２０の裏面２０ｂが上側となる。このようにチャックテーブル４１上に半導体ウエーハ２を保護部材３を介して吸引保持したならば、チャックテーブル４１を図３の（ａ）において矢印４１ａで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削手段４２の研削ホイール４２４を図３の（ａ）において矢印４２４ａで示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転せしめて、図３の（ｂ）に示すように研削砥石４２６を被加工面である半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面２０ｂに接触せしめ、研削ホイール４２４を図３の（ａ）および（ｂ）において矢印４２４ｂで示すように例えば１μｍ／秒の研削送り速度で下方（チャックテーブル４１の保持面に対し垂直な方向）に所定量研削送りする。この結果、半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面２０ｂが研削されて半導体ウエーハ２は所定の厚みに形成される。なお、図示の実施形態においては、基板２０の厚みが１００μｍになるように設定されており、従って半導体ウエーハ２は機能層２１の厚み（１０μｍ）を加えた１１０μｍの厚みに形成される。
上述した裏面研削工程を実施したならば、半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面２０ｂ側から分割予定ライン２２と対応する領域に切削ブレードを位置付けて機能層に至らない一部を残して分割溝を形成する分割溝形成工程を実施する。この分割溝形成工程は、図４に示す切削装置５を用いて実施する。図４に示す切削装置５は、被加工物を保持する被加工物保持手段としてのチャックテーブル５１と、該チャックテーブル５１の上面である保持面に保持された被加工物を切削する切削手段５２と、該チャックテーブル５１に保持された被加工物を撮像する撮像手段５３を具備している。チャックテーブル５１は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない加工送り手段によって図４において矢印Ｘで示す加工送り方向に移動せしめられるとともに、図示しない割り出し送り手段によって矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられるようになっている。
上記切削手段５２は、実質上水平に配置されたスピンドルハウジング５２１と、該スピンドルハウジング５２１に回転自在に支持された回転スピンドル５２２と、該回転スピンドル５２２の先端部に装着された切削ブレード５２３を含んでおり、回転スピンドル５２２がスピンドルハウジング５２１内に配設された図示しないサーボモータによって矢印５２３ａで示す方向に回転せしめられるようになっている。切削ブレード５２３は、アルミニウムによって形成された円盤状の基台５２４と、該基台５２４の側面外周部に装着された環状の切れ刃５２５とからなっている。環状の切れ刃５２５は、基台５２４の側面外周部に粒径が３〜４μｍのダイヤモンド砥粒をニッケルメッキで固めた電鋳ブレードからなっており、図示の実施形態においては厚みが３０μｍで外径が５０ｍｍに形成されている。
上記撮像手段５３は、スピンドルハウジング５２１の先端部に装着されており、図示の実施形態においては可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。
上述した切削装置５を用いて分割溝形成工程を実施するには、図４に示すようにチャックテーブル５１の上面である保持面上に上記保護部材貼着工程が実施された半導体ウエーハ２の保護部材３側を載置する。そして、図示しない吸引手段によってチャックテーブル５１上に半導体ウエーハ２を保護部材３を介して吸着保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル５１上に保持された半導体ウエーハ２は、基板２０の裏面２０ｂが上側となる。このようにして、半導体ウエーハ２を吸引保持したチャックテーブル５１は、図示しない加工送り手段によって撮像手段５３の直下に位置付けられる。
チャックテーブル５１が撮像手段５３の直下に位置付けられると、撮像手段５３および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ２の切削すべき領域を検出するアライメント工程を実行する。即ち、撮像手段５３および図示しない制御手段は、半導体ウエーハ２の所定方向に形成されている分割予定ライン２２と対応する領域と、切削ブレード５２３との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、切削ブレード５２３による切削領域のアライメントを遂行する（アライメント工程）。また、半導体ウエーハ２に上記所定方向と直交する方向に形成された分割予定ライン２２と対応する領域に対しても、同様に切削ブレード５２３による切削位置のアライメントが遂行される。このとき、半導体ウエーハ２の分割予定ライン２２が形成されている機能層２１の表面は下側に位置しているが、撮像手段５３が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成された撮像手段を備えているので、ウエーハを構成する基板２０の裏面２０ｂから透かして分割予定ライン２２を撮像することができる。
以上のようにしてチャックテーブル５１上に保持されている半導体ウエーハ２の分割予定ライン２２と対応する領域を検出し、切削領域のアライメントが行われたならば、半導体ウエーハ２を保持したチャックテーブル５１を切削領域の切削開始位置に移動する。このとき、図５の（ａ）で示すように半導体ウエーハ２は切削すべき分割予定ライン２２と対応する領域の一端（図５の（ａ）において左端）が切削ブレード５２３の直下より所定量右側に位置するように位置付けられる。
このようにしてチャックテーブル５１即ち半導体ウエーハ２が切削加工領域の切削開始位置に位置付けられたならば、切削ブレード５２３を図５（ａ）において２点鎖線で示す待機位置から矢印Ｚ１で示すように下方に切り込み送りし、図５の（ａ）において実線で示すように所定の切り込み深さ位置に位置付ける。この切り込み深さ位置は、図５の（ａ）および図５の（ｃ）に示すように切削ブレード５２３の下端が半導体ウエーハ２を構成する機能層２１に至らない位置（例えば、機能層から１０〜５μｍ残すために基板２０の裏面２０ｂから９０〜９５μｍの位置）に設定されている。
次に、切削ブレード５２３を図５の（ａ）において矢印５２３ａで示す方向に所定の回転速度で回転せしめ、チャックテーブル５１を図５の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の切削送り速度で移動せしめる。そして、チャックテーブル５１が図５の（ｂ）で示すように分割予定ライン２２に対応する位置の他端（図５の（ｂ）において右端）が切削ブレード５２３の直下より所定量左側に位置するまで達したら、チャックテーブル５１の移動を停止する。このようにチャックテーブル５１を切削送りすることにより、図５の（ｄ）で示すように半導体ウエーハ２の基板２０には裏面２０ｂから表面２０ａ側に一部２０１を残して分割溝２４が形成される（分割溝形成工程）。
次に、切削ブレード５２３を図５の（ｂ）において矢印Ｚ２で示すように上昇させて２点鎖線で示す待機位置に位置付け、チャックテーブル５１を図５の（ｂ）において矢印Ｘ２で示す方向に移動して、図５の（ａ）に示す位置に戻す。そして、チャックテーブル５１を紙面に垂直な方向（割り出し送り方向）に分割予定ライン２２の間隔に相当する量だけ割り出し送りし、次に切削すべき分割予定ライン２２に対応する領域を切削ブレード５２３と対応する位置に位置付ける。このようにして、次に切削すべき分割予定ライン２２に対応する領域を切削ブレード５２３と対応する位置に位置付けたならば、上述した分割溝形成工程を実施する。
なお、上記分割溝形成工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
切削ブレード ：外径５０ｍｍ、厚さ２０μｍ
切削ブレードの回転速度：２００００ｒｐｍ
切削送り速度 ：５０ｍｍ／秒
上述した分割溝形成工程を半導体ウエーハ２に所定方向に形成された全ての分割予定ライン２２に対応する領域に実施したならば、チャックテーブル５１を９０度回動せしめて、上記所定方向に形成された分割予定ライン２２に対して直交する方向に延びる分割予定ライン２３に沿って上記分割溝形成工程を実施する。
上述したように分割溝形成工程を実施したならば、半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面側から分割溝２４の底に沿って基板２０および機能層２１に対して吸収性を有する波長のレーザー光線を照射し、残存されている基板２０の一部および機能層２１を切断するウエーハ分割工程を実施する。このウエーハ分割工程は、図６に示すレーザー加工装置６を用いて実施する。図６に示すレーザー加工装置６は、被加工物を保持する被加工物保持手段としてのチャックテーブル６１と、該チャックテーブル６１の上面である保持面上に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段６２と、チャックテーブル６１上に保持された被加工物を撮像する撮像手段６３を具備している。チャックテーブル６１は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない移動機構によって図６において矢印Ｘで示す加工送り方向および矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられるようになっている。
上記レーザー光線照射手段６２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング６２１の先端に装着された集光器６２２からパルスレーザー光線を照射する。また、上記レーザー光線照射手段６２を構成するケーシング６２１の先端部に装着された撮像手段６３は、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子（ＣＣＤ）等を備え、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。
上述したレーザー加工装置６を用いて実施するウエーハ分割工程について、図６および図７を参照して説明する。
このウエーハ分割工程は、先ず図６に示すレーザー加工装置６のチャックテーブル６１の上面である保持面上に上記分割溝形成工程が実施された半導体ウエーハ２の保護部材３側を載置する。そして、図示しない吸引手段によってチャックテーブル６１上に半導体ウエーハ２を保護部材３を介して吸引保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル６１上に保持された半導体ウエーハ２は、基板２０の裏面２０ｂが上側となる。このようにして、半導体ウエーハ２を吸引保持したチャックテーブル６１は、図示しない加工送り手段によって撮像手段５３の直下に位置付けられる。
チャックテーブル６１が撮像手段６３の直下に位置付けられると、撮像手段６３および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ２のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段６３および図示しない制御手段は、半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面２０ｂ側から所定方向に形成された分割溝２４と、該分割溝２４に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段６２の集光器６２２との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する（アライメント工程）。また、半導体ウエーハ２に上記所定方向と直交する方向に形成された分割溝２４に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。
上述したアライメント工程を実施したならば、図７の（ａ）で示すようにチャックテーブル６１をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段６２の集光器６２２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の分割溝２４を集光器６２２の直下に位置付ける。このとき、図７の（ａ）で示すように半導体ウエーハ２は、分割溝２４の一端（図７の（ａ）において左端）が集光器６２２の直下に位置するように位置付けられる。そして、図７の（ｃ）に示すように集光器６２２から照射されるパルスレーザー光線ＬＢの集光点Ｐを分割溝２４の底面付近に合わせる。次に、レーザー光線照射手段６２の集光器６２２から基板２０および機能層２１に対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル６１を図７の（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せしめる。そして、図７の（ｂ）で示すように分割溝２４の他端（図７の（ｂ）において右端）が集光器６２２の直下位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル６１の移動を停止する（ウエーハ分割工程）。
上述したウエーハ分割工程を実施することにより、図７の（ｄ）に示すように半導体ウエーハ２には上記分割溝形成工程において残存されている基板２０の一部２０１および機能層２１にレーザー加工溝２５が形成される。この結果、上記分割溝形成工程において残存されている基板２０の一部２０１および機能層２１は、レーザー加工溝２５によって切断される。
次に、チャックテーブル６１を紙面に垂直な方向（割り出し送り方向）に分割溝２４の間隔だけ（分割予定ライン２２の間隔に相当する）移動する。そして、レーザー光線照射手段６２の集光器６２２からパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル６１を図７の（ｂ）において矢印Ｘ２で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめ、図７の（ａ）に示す位置に達したらパルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル６１の移動を停止する。このようにウエーハ分割工程を実施することにより、図７の（ｄ）に示すように半導体ウエーハ２には上記分割溝形成工程において残存されている基板２０の一部２０１および機能層２１にレーザー加工溝２５が形成され、上記分割溝形成工程において残存されている基板２０の一部２０１および機能層２１は、レーザー加工溝２５によって切断される。
なお、上記ウエーハ分割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。
波長 ：３５５ｎｍのパルスレーザー
繰り返し周波数 ：２０ｋＨｚ
平均出力 ：２Ｗ
集光スポット径 ：φ８μｍ
集光レンズのＮＡ ：０．０５
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒
上述したように所定方向に形成された全ての分割溝２４に沿って上記ウエーハ分割工程を実施したならば、チャックテーブル６１を９０度回動せしめて、上記所定方向に形成された分割溝２４に対して直交する方向に延びる分割溝２４に沿って上記ウエーハ分割工程を実施する。この結果、半導体ウエーハ２を構成する基板２０および機能層２１には分割予定ライン２２に沿って保護部材３に至るレーザー加工溝２５が形成され、半導体ウエーハ２は個々のイメージセンサー２３に分割される。
上述したウエーハ分割工程は、レーザー加工装置６のチャックテーブル６１の上面である保持面上に上記分割溝形成工程が実施された半導体ウエーハ２の保護部材３側を保持し、半導体ウエーハ２を構成するに基板２０の裏面側から分割溝２４の底に沿って基板２０および機能層２１に対して吸収性を有する波長のレーザー光線を照射し、保護部材３に至るレーザー加工溝２５を形成するので、比較的大きなデブリが飛散しても半導体ウエーハ２の表面に形成されたイメージセンサー２３に落下することは皆無であり、イメージセンサー２３を構成する繊細な画素にダメージを与えことはなく、イメージセンサーの品質を低下させるという問題が解消する。
また、上述したウエーハ分割工程は、上記分割溝形成工程において残存されている基板２０の一部２０１および機能層２１にレーザー加工溝２５を形成することよって切断するので、切断する厚みが１５〜２０μｍ（機能層１０μｍ＋５〜１０μｍ）と薄いため、レーザー光線の照射によって完全切断することができる。
更に、上述したウエーハ分割工程は、従来技術のように上記分割溝２４を形成する切削ブレード５２３の幅を超えて２条のレーザー加工溝を形成する必要がないので、分割予定ラインの幅を狭くすることが可能となり、１枚のウエーハに形成できるイメージセンサーの量が増加でき生産性の向上を図ることができる。
次に、ウエーハ分割工程が実施された半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面を環状のフレームの内側開口部を覆うように外周部が装着された粘着テープの表面に貼着するとともに半導体ウエーハ２の表面に貼着されている保護部材３を剥離するウエーハ支持工程を実施する。即ち、図８（ａ）に示すように、環状のフレーム７の内側開口部を覆うように外周部が装着された粘着テープ７０の表面に半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面２０ｂを貼着し、図８（ｂ）に示すように半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面に貼着されている保護部材３を剥離する。従って、粘着テープ７０の表面に貼着された半導体ウエーハ２は、図８（ｂ）に示すように半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面２１ａが上側となる。なお、粘着テープ７０は、例えば厚み１００μｍのポリエチレンフィルムの表面に粘着剤が塗布されている。なお、図８（ａ）および（ｂ）に示す実施形態においては、環状のフレーム７に外周部が装着された粘着テープ７０の表面に半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面を貼着する例を示したが、半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面に粘着テープ７０を貼着するとともに粘着テープ７０の外周部を環状のフレーム７に同時に装着してもよい。
上述したウエーハ支持工程を実施したならば、粘着テープ７０に貼着されている半導体ウエーハ２が個々に分割されたイメージセンサー２３をピックアップするピックアップ工程を実施する。このピックアップ工程は、図９に示すピックアップ装置８を用いて実施する。図９に示すピックアップ装置８は、上記環状のフレーム７を保持するフレーム保持手段８１と、該フレーム保持手段８１に保持された環状のフレーム７に装着された粘着テープ７０を拡張するテープ拡張手段８２と、ピックアップコレット８３を具備している。フレーム保持手段８１は、環状のフレーム保持部材８１１と、該フレーム保持部材８１１の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ８１２とからなっている。フレーム保持部材８１１の上面は環状のフレーム７を載置する載置面８１１ａを形成しており、この載置面８１１ａ上に環状のフレーム７が載置される。そして、載置面８１１ａ上に載置された環状のフレーム７は、クランプ８１２によってフレーム保持部材８１１に固定される。このように構成されたフレーム保持手段８１は、テープ拡張手段８２によって上下方向に進退可能に支持されている。
テープ拡張手段８２は、上記環状のフレーム保持部材８１１の内側に配設される拡張ドラム８２１を具備している。この拡張ドラム８２１は、環状のフレーム７の内径より小さく該環状のフレーム７に装着された粘着テープ７０に貼着される半導体ウエーハ２の外径より大きい内径および外径を有している。また、拡張ドラム８２１は、下端に支持フランジ８２２を備えている。図示の実施形態におけるテープ拡張手段８２は、上記環状のフレーム保持部材８１１を上下方向に進退可能な支持手段８２３を具備している。この支持手段８２３は、上記支持フランジ８２２上に配設された複数のエアシリンダ８２３ａからなっており、そのピストンロッド８２３ｂが上記環状のフレーム保持部材８１１の下面に連結される。このように複数のエアシリンダ８２３ａからなる支持手段８２３は、図１０の（ａ）に示すように環状のフレーム保持部材８１１を載置面８１１ａが拡張ドラム８２１の上端と略同一高さとなる基準位置と、図１０の（ｂ）に示すように拡張ドラム８２１の上端より所定量下方の拡張位置の間を上下方向に移動せしめる。
以上のように構成されたピックアップ装置８を用いて実施するピックアップ工程について図１０を参照して説明する。即ち、個々のイメージセンサー２３に分割された半導体ウエーハ２が貼着されている粘着テープ７０が装着された環状のフレーム７を、図１０の（ａ）に示すようにフレーム保持手段８１を構成するフレーム保持部材８１１の載置面８１１ａ上に載置し、クランプ８１２によってフレーム保持部材８１１に固定する（フレーム保持工程）。このとき、フレーム保持部材８１１は図１０の（ａ）に示す基準位置に位置付けられている。次に、テープ拡張手段８２を構成する支持手段８２３としての複数のエアシリンダ８２３ａを作動して、環状のフレーム保持部材８１１を図１０の（ｂ）に示す拡張位置に下降せしめる。従って、フレーム保持部材８１１の載置面８１１ａ上に固定されている環状のフレーム７も下降するため、図１０の（ｂ）に示すように環状のフレーム７に装着された粘着テープ７０は拡張ドラム８２１の上端縁に接して拡張せしめられる（テープ拡張工程）。この結果、粘着テープ７０に貼着されている半導体ウエーハ２には放射状に引張力が作用するため、個々のイメージセンサー２３に分離されるとともにイメージセンサー２３間に間隔Ｓが形成される。また、環状のフレーム７に貼着されている半導体ウエーハ２に放射状の引張力が作用すると、半導体ウエーハ２は個々のイメージセンサー２３に分離されるとともにイメージセンサー２３間に間隔Ｓが形成される。
次に、図１０の（ｃ）に示すようにピックアップコレット８３を作動してイメージセンサー２３を吸着し、粘着テープ７０から剥離してピックアップし、図示しないトレーまたはダイボンディング工程に搬送する。なお、ピックアップ工程においては、上述したように粘着テープ７０に貼着されている個々のイメージセンサー２３間の隙間Ｓが広げられているので、隣接するイメージセンサー２３と接触することなく容易にピックアップすることができる。
２：半導体ウエーハ
２０：基板
２１：機能層
２２：分割予定ライン
２３：イメージセンサー
２４：分割溝
２５：レーザー加工溝
３：保護部材
４：研削装置
４１：研削装置のチャックテーブル
４２：研削手段
４２６：研削砥石
５：切削装置
５１：切削装置のチャックテーブル
５２：切削手段
５２３：切削ブレード
６：レーザー加工装置
６１：レーザー加工装置のチャックテーブル
６２：レーザー光線照射手段
６２２：集光器
７：環状のフレーム
７０：粘着テープ
８：ピックアップ装置
８１：フレーム保持手段
８２：テープ拡張手段
８３：ピックアップコレット

Claims (3)

  1. 基板の表面に積層された機能層によってイメージセンサーが形成されたウエーハを、該イメージセンサーを区画する複数の分割予定ラインに沿って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貼着する保護部材貼着工程と、
    ウエーハを構成する基板の裏面側から分割予定ラインと対応する領域に切削ブレードを位置付けて機能層に至らない一部を残して分割溝を形成する分割溝形成工程と、
    該分割溝形成工程が実施された基板の裏面側から該分割溝の底に沿ってレーザー光線を照射し、残存されている基板の一部および機能層を切断するウエーハ分割工程と、を含む、
    ことを特徴とするウエーハの加工方法。
  2. 該保護部材貼着工程を実施した後、該分割溝形成工程を実施する前にウエーハを構成する基板の裏面を研削して所定の厚みに形成する裏面研削工程を実施する、請求項１記載のウエーハの加工方法。
  3. 該ウエーハ分割工程が実施されたウエーハの裏面を環状のフレームの内側開口部を覆うように外周部が装着された粘着テープの表面に貼着するとともにウエーハの表面に貼着されている保護部材を剥離するウエーハ支持工程を実施する、請求項１記載のウエーハの加工方法。
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