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