JP2019096911A - Laser processing system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内部にレーザ光で改質領域を形成したウェーハを割断するための技術に関する。 The present invention relates to a technique for cleaving a wafer having a reformed region formed therein by laser light.
特許文献１には、裏面を上向きにして載置された半導体基板にレーザを照射して基板内部に改質領域を形成し、半導体基板の裏面にエキスパンドテープを装着し、エキスパンドテープの上からナイフエッジを当てて改質領域を基点として基板を割ることで、半導体基板をチップに切断することが記載されている。
In
また、特許文献１には、裏面を上向きにして載置された半導体基板にレーザを照射して基板内部に改質領域を形成した後で基板を研削して薄くし、半導体基板の裏面にエキスパンドテープを装着し、エキスパンドテープを伸張させることで改質領域を基点として基板を割ることが記載されている。
Further, according to
特許文献２には、裏面を上向きにして載置された半導体基板にレーザを照射して基板内部に改質領域を形成することで半導体基板の厚さ方向に割れを発生させ、基板の裏面を研削及びケミカルエッチングすることで割れを裏面に露出させることで、半導体基板をチップに切断することが記載されている。そして、特許文献２には、自然に或いは比較的小さな力、例えば人為的な力や基板に温度差を与えることにより熱応力を発生させたりすることにより、改質領域から厚さ方向に割れが発生することが記載されている。
In
特許文献１に記載の発明では、ナイフエッジにより局所的に外力を印加することで基板を割るが、この局所的に外力を印加するために曲げ応力やせん断応力を基板に付与させることになる。しかし、曲げ応力やせん断応力は基板全面に一様に分布させることは難しい。例えば、曲げ応力やせん断応力を基板にかける場合、どこか弱い点に応力が集中することになり、効率的に所望の部分に対して必要最低限の応力を一様に付与できない。
In the invention described in
したがって、基板の割れにばらつきが生じ、割れが緩やかに進行しなかった場合には基板がチップ内においても破壊するという問題がある。また、基板を切断する部分に対して、局所的に順番に応力を与えて切断していく場合、例えば一枚の基板から多数のチップを収集する場合などでは、多数の切断ラインが存在するため、生産性が非常に低下するという問題がある。 Therefore, there is a problem that the substrate is unevenly cracked, and the substrate is broken even in the chip if the crack does not progress gradually. In addition, in the case where stress is sequentially applied locally to a portion where a substrate is to be cut for cutting, for example, in the case of collecting a large number of chips from a single substrate, a large number of cutting lines exist. There is a problem that productivity is greatly reduced.
また、外力を印加して基板を割る場合に、基板を薄く加工していない場合には、ウェーハを割る際に非常に大きい応力を必要とするという問題がある。 In addition, when an external force is applied to divide the substrate, if the substrate is not processed thin, there is a problem that a very large stress is required when the wafer is divided.
特にレーザ加工の改質深さ幅に対して、基板厚みが充分厚い場合は、外力を印加しても、急激な外力の影響によって、基板に対してきれいに垂直に割断できるとは限らない。そのため、いくつかレーザパルスを基板の厚み方向に多段に照射するなどが必要な場合がある。 In particular, in the case where the substrate thickness is sufficiently large with respect to the modification depth width of laser processing, even if an external force is applied, it is not always possible to cut neatly perpendicular to the substrate under the influence of a rapid external force. Therefore, it may be necessary to apply several laser pulses in multiple stages in the thickness direction of the substrate.
また、特許文献１、２に記載の発明では、レーザの照射により基板内部に形成された改質領域は、最終的にチップ断面に残ることとなる。そのため、チップ断面の改質領域の部分から発塵する場合がある。また、チップ断面部分が局所的に破砕した結果、その破砕した断面がきっかけとなって、チップが破断する場合もある。その結果、チップの抗折強度は小さくなるという問題点がある。
Further, in the inventions described in
特許文献２に記載の発明では、自然に改質領域から厚さ方向に割れが発生すると記載されているが、他方自然に割れる場合は必ずしも自然に割れない場合も存在する。割るという安定した効果を必然的に得るためには、時として恣意的な手段をとる必要があり、自然に割れる場合は恣意的な手段に該当しない。
In the invention described in
また、比較的小さな力として、温度差を与えることにより熱応力を発生させて、改質領域から厚さ方向に割れを発生させることも考えられる。この場合においては、基板の面内に一様な熱勾配をどのように与えるかという点が非常に難しいという問題がある。すなわち、人為的に熱勾配を与えたとしても熱伝導によって、一部熱勾配を緩和するように基板内に熱が分散していく。したがって、一定の基板を切断する程度の安定した熱勾配(安定した温度差)をどのように絶えずに形成するか、という点で極めて難しい問題がある。 It is also conceivable to generate thermal stress by giving a temperature difference as a relatively small force, and to generate a crack in the thickness direction from the modified region. In this case, there is a problem that it is very difficult to provide a uniform thermal gradient in the plane of the substrate. That is, even if the thermal gradient is artificially applied, heat is dispersed in the substrate by heat conduction to partially relieve the thermal gradient. Therefore, there is a very difficult problem in how to constantly form a stable thermal gradient (stable temperature difference) which cuts a certain substrate.
また、特許文献２に記載の発明では、半導体基板を研削後、裏面にケミカルエッチングするが、研削した後には、研削後の表面は固定砥粒による研削条痕が残り、付随して微小なクラックが形成され、加工変質層が残存している。その表面をケミカルエッチングした場合には、微小クラックなどの格子歪が大きい部分が選択的にエッチングされることになる。そのため、微小クラックはかえって助長され大きいクラックになる。そのため、切断起点領域だけではなく、時として、研削とエッチングによって形成された微小クラックから破断する場合もあり、安定した切断加工が難しいという問題がある。
In the invention described in
また、エッチングにより基板表面の凹凸が助長されるため、基板表面は鏡面化されていない。そのため、分割されたチップにも凹凸が残るため、凹凸の大きい部分、すなわち微小クラックから破壊することが十分に考えられ、チップの抗折強度は低くなるという問題がある。 Moreover, since the unevenness of the substrate surface is promoted by the etching, the substrate surface is not mirror-polished. Therefore, since the unevenness remains even in the divided chips, it is sufficiently considered that the chip is broken from a portion with large unevenness, that is, a micro crack, and there is a problem that the die strength of the chip becomes low.
また、さらに、レーザ加工し、改質した部分にエッチング液が作用した場合、改質した部分は一度溶融して再結晶化して固まっているため、大きな粒界が形成されている。 Furthermore, when the etching solution acts on the laser-processed and reformed portion, the reformed portion is once melted, recrystallized, and solidified, so that large grain boundaries are formed.
こうした粒界部分にエッチング液が作用すると、粒界からシリコン粒が剥げ落ちるようにエッチングが進行するため、さらに凹凸が助長されるようにエッチングされることになる。 When the etching solution acts on such grain boundaries, the etching proceeds so that silicon grains are peeled off from the grain boundaries, so that etching is further performed to promote unevenness.
研磨工程としては、具体的には引用文献p.12_1行目において、研削工程と裏面にケミカルエッチングを施すことであると記載されている。ケミカルエッチングの場合、そのまま放置していても、クラック内にケミカルエッチング液が浸透し、クラック部分を溶かす作用がある。 As the polishing process, specifically, it is described that the chemical etching is applied to the grinding process and the back surface in the cited document p. 12_1 line. In the case of chemical etching, even if it is left as it is, the chemical etching solution penetrates into the crack and has an effect of melting the crack portion.
特に、クラックが基板の表面上にまで先走っている場合、エッチング液がチップとチップを接着しているフィルムの間に浸透し、チップをフィルムから剥離するという問題が発生する。 In particular, when the crack has advanced to the surface of the substrate, the etchant penetrates between the chip and the film adhering the chip, causing a problem of peeling the chip from the film.
また、クラックが基板の表面上にまで走っていなくても、クラックに沿ってエッチングは進行する。特に研削後に、薄くなった状態でエッチングを行う場合、クラックにエッチング液が毛細管現象によって浸透し、クラック先端を溶かしながら微小クラックをさらに深くするとともに、さらにそこへ新たなエッチング液が入り込むといった形となる。この場合、デバイス面の近傍にエッチング液が作用すると、デバイス面付近を溶かしてしまい、素子内部にまでエッチングが進行する場合がある。また、その時に問題なくても、ウェーハの壁面に残されたエッチング液がデバイス内部に入り込み、その後不良を起こすこともある。よって、ウェーハ表面の加工歪を除去する一方で、それ以上にクラックを助長し、それに伴う副次的な問題を誘発することになりかねない。 Also, even if the crack does not extend to the surface of the substrate, the etching proceeds along the crack. In particular, when etching is performed in a thinned state after grinding, the etchant penetrates into the crack by capillary action, and while the tip of the crack is melted, the micro crack is further deepened, and a new etchant is further introduced into it. Become. In this case, when the etching solution acts in the vicinity of the device surface, the vicinity of the device surface may be melted and etching may proceed to the inside of the element. In addition, even if there is no problem at that time, the etching solution left on the wall of the wafer may enter the inside of the device and then cause a failure. Therefore, while the processing strain on the wafer surface is removed, the crack may be further promoted, and a concomitant secondary problem may be induced.
また、こうした場合、結果的にクラックが表面上にまで先走って、一部チップとフィルムの間にエッチング液が入り込み、処理中にチップが剥がれる問題が発生することもある。特に、研削後が進行して基板が薄くなった場合、少しの外力でクラックが進行しやすく、クラックが表面に達することでチップ剥離が発生するため、基板が薄くなった場合には、クラックをそれ以上進行させないように処理をしなければならない。 Further, in such a case, as a result, a crack may advance to the surface, and an etching solution may partially enter between the chip and the film, causing a problem that the chip may be peeled off during processing. In particular, when the substrate becomes thin after the grinding progresses, the crack is likely to progress with a slight external force, and chip peeling occurs when the crack reaches the surface, so the crack is generated when the substrate becomes thin. It must be processed to prevent further progress.
特許文献２には、基板の裏面を研削することにより改質領域から割れが発生することが記載されているが、特許文献２には基板を研削する時の基板の固定方法が記載されていない。図２０に示すように基板をリテーナ等に嵌め込むことで基板の外周を支持する場合や、図２１に示すように基板の一部のみを吸着する場合には、基板が全面的に一様に拘束されないため、このような場合には基板の裏面を研削したとしても改質領域から割れが発生しない。
Although
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、安定した品質のチップを効率よく得ることができる半導体基板の割断方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a method of cutting a semiconductor substrate capable of efficiently obtaining a chip of stable quality.
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体基板の割断方法の一態様は、内部にレーザ光で改質領域を形成したウェーハを割断するウェーハ割断方法において、前記ウェーハ表面を一様にテーブルに真空吸着する工程と、前記ウェーハを真空吸着した状態で前記ウェーハの裏面を研削除去し、前記改質領域から延びる微小亀裂をウェーハ深さ方向に進展させながら、前記進展した微小亀裂を残して前記改質領域を研削除去する研削工程と、前記研削工程後、前記ウェーハの裏面の化学機械研磨を行う鏡面化工程と、前記鏡面化工程後、前記ウェーハを割断する工程と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, one aspect of the method for cutting a semiconductor substrate according to the present invention is a wafer cutting method for cutting a wafer having a reformed region formed therein with a laser beam, wherein the wafer surface is uniformly tabled And vacuum-adsorbing the wafer, grinding and removing the back surface of the wafer while vacuum-adsorbing the wafer, and leaving the developed micro cracks while advancing the micro cracks extending from the modified region in the wafer depth direction. Having a grinding step of grinding and removing the modified region, a mirror surface forming step of chemical mechanical polishing of the back surface of the wafer after the grinding step, and a step of cleaving the wafer after the mirror surface forming step. It features.
本発明に係る半導体基板の割断方法の一態様において、前記研削工程は、前記ウェーハの裏面から前記改質領域より手前の部分まで研削除去し、前記改質領域から延びる微小亀裂を前記ウェーハ深さ方向に進展させる第１の研削工程と、前記進展した前記微小亀裂を残して前記ウェーハ内部に形成した前記改質領域を研削除去する第２の研削工程と、を含むことが好ましい。 In one aspect of the method for cutting a semiconductor substrate according to the present invention, in the grinding step, grinding removal is performed from the back surface of the wafer to a portion before the modified region, and micro cracks extending from the modified region are the wafer depth. It is preferable to include a first grinding process which develops in a direction, and a second grinding process which grinds and removes the modified region formed inside the wafer while leaving the developed micro cracks.
また、本発明に係る半導体基板の割断方法の一態様において、前記鏡面化工程は、前記微小亀裂を残しながら、前記研削工程で導入された加工変質層を除去して鏡面化を行うことが好ましい。 Further, in one aspect of the method for cutting a semiconductor substrate according to the present invention, it is preferable that, in the mirror-polishing step, mirror-finishing is performed by removing the damaged layer introduced in the grinding step while leaving the micro cracks. .
本発明の半導体基板の割断方法によれば、割断が確実に効率よく行え、安定した品質のチップを効率よく得ることができる。 According to the method for cutting a semiconductor substrate of the present invention, cutting can be carried out reliably and efficiently, and chips of stable quality can be obtained efficiently.
以下、添付図面に従って本発明に係る半導体基板の割断方法の好ましい実施の形態について詳説する。 Hereinafter, preferred embodiments of the method for cutting a semiconductor substrate according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
本発明は、レーザダイシング装置１と、研削装置２と、テープ剥離装置３と、レーザダイシング装置１により加工されたウェーハを研削装置２またはテープ剥離装置３へ搬送する搬送装置（図示せず）と、テープ剥離装置３により割断されたウェーハを離間するエキスパンド装置とで構成された切断装置により行われる。
The present invention comprises a
＜装置構成について＞
（１）レーザダイシング装置１について
図１は、レーザダイシング装置１の概観構成を示す図である。同図に示すように、本実施の形態のレーザダイシング装置１は、主として、ウェーハ移動部１１、レーザ光学部２０と観察光学部３０とからなるレーザヘッド４０、制御部５０等から構成されている。
<About device configuration>
(1)
ウェーハ移動部１１は、ウェーハＷを吸着保持する吸着ステージ１３と、レーザダイシング装置１の本体ベース１６に設けられ、吸着ステージ１３をＸＹＺθ方向に精密に移動させるＸＹＺθテーブル１２等からなる。このウェーハ移動部１１によって、ウェーハＷが図のＸＹＺθ方向に精密に移動される。
The wafer moving unit 11 is provided with a
ウェーハＷは、不図示のテープ貼付装置によりデバイスが形成された表面に粘着材を有するバックグラインドテープ（以下、ＢＧテープ）Ｂが貼付され、裏面が上向きとなるように吸着ステージ１３に載置される。
A back grind tape (hereinafter, BG tape) B having an adhesive material is attached to the surface of the wafer W on which a device is formed by a tape attachment device (not shown), and the wafer W is mounted on the
なお、ウェーハＷは、一方の面に粘着材を有するダイシングシートが貼付され、このダイシングシートを介してフレームと一体化された状態で吸着ステージ１３に載置されるようにしてもよい。この場合には、表面が上向きとなるように吸着ステージ１３に載置される。
The wafer W may be mounted on the
レーザ光学部２０は、レーザ発振器２１、コリメートレンズ２２、ハーフミラー２３、コンデンスレンズ（集光レンズ）２４、レーザ光をウェーハＷに対して平行に微小移動させる駆動手段２５等で構成されている。レーザ発振器２１から発振されたレーザ光は、コリメートレンズ２２、ハーフミラー２３、コンデンスレンズ２４等の光学系を経てウェーハＷの内部に集光される。集光点のＺ方向位置は、後出のＺ微動手段２７によるコンデンスレンズ２４のＺ方向微動によって調整される。
The laser
なお、レーザ光の条件は、光源が半導体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、波長が１０６４ｎｍ、レーザ光スポット断面積が３．１４×１０−８ｃｍ２、発振形態がＱスイッチパルス、繰り返し周波数が１００ｋＨｚ、パルス幅が３０ｎｓ、出力が２０μＪ／パルス、レーザ光品質がＴＥＭ００、偏光特性が直線偏光である。また、コンデンスレンズ２４の条件は、倍率が５０倍、Ｎ．Ａ．が０．５５、レーザ光波長に対する透過率が６０パーセントである。
The conditions of the laser light are that the light source is a semiconductor laser pumped Nd: YAG laser, the wavelength is 1064 nm, the laser light spot cross section is 3.14 × 10 -8
観察光学部３０は、観察用光源３１、コリメートレンズ３２、ハーフミラー３３、コンデンスレンズ３４、観察手段としてのＣＣＤカメラ３５、画像処理部３８、テレビモニタ３６等で構成されている。
The observation
観察光学部３０では、観察用光源３１から出射された照明光がコリメートレンズ３２、ハーフミラー３３、コンデンスレンズ２４等の光学系を経てウェーハＷの表面を照射する。ウェーハＷの表面からの反射光はコンデンスレンズ２４、ハーフミラー２３及び３３、コンデンスレンズ３４を経由して観察手段としてのＣＣＤカメラ３５に入射し、ウェーハＷの表面画像が撮像される。
In the observation
この撮像データは画像処理部３８に入力され、ウェーハＷのアライメントに用いられるとともに、制御部５０を経てテレビモニタ３６に写し出される。
The imaging data is input to the
制御部５０は、ＣＰＵ、メモリ、入出力回路部等からなり、レーザダイシング装置１の各部の動作を制御する。
The
なお、レーザダイシング装置１は、図示しないウェーハカセットエレベータ、ウェーハ搬送手段、操作板、及び表示灯等から構成されている。
The
ウェーハカセットエレベータは、ウェーハが格納されたカセットを上下移動して搬送位置に位置決めする。搬送手段はカセットと吸着ステージ１３との間でウェーハを搬送する。
The wafer cassette elevator moves the cassette in which the wafer is stored up and down to position it at the transfer position. The transfer means transfers the wafer between the cassette and the
操作板には、ダイシング装置１０の各部を操作するスイッチ類や表示装置が取り付けられている。表示灯は、ダイシング装置１０の加工中、加工終了、非常停止等の稼動状況を表示する。
Switches and display devices for operating each part of the
図２は、駆動手段２５の細部を説明する概念図である。駆動手段２５は、コンデンスレンズ２４を保持するレンズフレーム２６、レンズフレーム２６の上面に取り付けられレンズフレーム２６を図のＺ方向に微小移動させるＺ微動手段２７、Ｚ微動手段２７を保持する保持フレーム２８、保持フレーム２８をウェーハＷと平行に微小移動させるリニア微動手段であるＰＺ１、ＰＺ２等から構成される。
FIG. 2 is a conceptual view for explaining the details of the drive means 25. As shown in FIG. The driving means 25 includes a
Ｚ微動手段２７には電圧印加によって伸縮する圧電素子が用いられている。この圧電素子の伸縮によってコンデンスレンズ２４がＺ方向に微小送りされて、レーザ光の集光点のＺ方向位置が精密に位置決めされるようになっている。
The Z fine movement means 27 uses a piezoelectric element that expands and contracts by voltage application. The expansion and contraction of the piezoelectric element minutely feeds the condensing
保持フレーム２８は、図示しない４本のピアノ線からなる２対の平行バネで支持され、ＸＹ方向には移動自在で、Ｚ方向の移動が拘束されている。なお、保持フレーム２８の支持方法はこれに限らず、例えば複数のボールで上下に挟み込み、Ｚ方向の移動を拘束するとともにＸＹ方向に移動自在に支持してもよい。
The holding
リニア微動手段ＰＺ１、ＰＺ２には、Ｚ微動手段２７と同じく圧電素子が用いられており、一端がレーザヘッド４０のケース本体に固定され、他端が保持フレーム２８の側面に当接している。
The linear fine moving means PZ1 and PZ2 use the same piezoelectric element as the Z fine moving means 27. One end is fixed to the case main body of the
図３は、駆動手段２５の平面図である。図３に示すように、リニア微動手段ＰＺ１、ＰＺ２はＸ方向に２個配置されており、夫々一端がレーザヘッド４０のケース本体に固定され、他端が保持フレーム２８の側面に当接している。したがって、印加電圧を制御することによってコンデンスレンズ２４をＸ方向に往復微動送りすることができ、レーザ光をＸ方向に往復微動送りさせたり振動させたりすることができる。
FIG. 3 is a plan view of the drive means 25. As shown in FIG. As shown in FIG. 3, two linear fine moving means PZ1 and PZ2 are arranged in the X direction, one end of which is fixed to the case main body of the
なお、リニア微動手段ＰＺ１、ＰＺ２のうちどちらか一方に圧電素子を用い、他方をバネ材等の弾性部材にしてもよい。また、リニア微動手段を円周上に３個配置するようにしてもよい。 A piezoelectric element may be used as one of the linear fine moving means PZ1 and PZ2, and the other may be an elastic member such as a spring material. Further, three linear fine moving means may be arranged on the circumference.
レーザ発振器２１からレーザ光Ｌが出射され、レーザ光Ｌはコリメートレンズ２２、ハーフミラー２３、コンデンスレンズ２４等の光学系を経由してウェーハＷの内部に照射される。照射されるレーザ光Ｌの集光点のＺ方向位置は、ＸＹＺθテーブル１２によるウェーハＷのＺ方向位置調整、及びＺ微動手段２７によるコンデンスレンズ２４の位置制御によって、ウェーハ内部の所定位置に正確に設定される。
The laser beam L is emitted from the
この状態でＸＹＺθテーブル１２がダイシング方向であるＸ方向に加工送りされるとともに、レーザヘッド４０に設けられたリニア微動手段ＰＺ１、ＰＺ２によってコンデンスレンズ２４が往復微小移動され、レーザ光ＬがウェーハＷと平行にＸ方向、または任意のＸＹ方向に振動され、レーザ光Ｌの集光点がウェーハ内部で微小振動しながら改質領域Ｋを形成してゆく。これにより、ウェーハＷの切断ラインに沿って、ウェーハＷ内部に多光子吸収による改質領域Ｋが１ライン形成される。
In this state, the XYZθ table 12 is processed and fed in the X direction, which is the dicing direction, and the condensing
なお、必要に応じ、Ｚ微動手段２７によるＺ方向の振動を加えてもよい。また、レーザ光Ｌを加工方向であるＸ方向にゆっくり往復微動送りさせながらウェーハＷをＸ方向に送ることにより、レーザ光Ｌをミシン目のように行きつ戻りつの状態で繰り返し照射するようにしてもよい。 In addition, you may add the vibration of the Z direction by Z fine movement means 27 as needed. In addition, by sending the wafer W in the X direction while slowly reciprocating the laser beam L in the X direction which is the processing direction, the laser beam L is repeatedly irradiated in a back and forth state like a perforation. It is also good.
切断ラインに沿って改質領域が１ライン形成されると、ＸＹＺθテーブル１２がＹ方向に１ピッチ割り出し送りされ、次のラインも同様に改質領域が形成される。 When one reformed area is formed along the cutting line, the XYZθ table 12 is indexed and fed by one pitch in the Y direction, and the reformed area is similarly formed in the next line.
全てのＸ方向と平行な切断ラインに沿って改質領域が形成されると、ＸＹＺθテーブル１２が９０°回転され、先程のラインと直交するラインも同様にして全て改質領域が形成される。 When the reformed regions are formed along all the cutting lines parallel to the X direction, the XYZθ table 12 is rotated by 90 °, and all the reformed regions are similarly formed in the line orthogonal to the previous line.
（２）研削装置２について
図４は、研削装置２の概観構成を示す斜視図である。研削装置２の本体１１２には、アライメントステージ１１６、粗研削ステージ１１８、精研削ステージ１２０、研磨ステージ１２２、研磨布洗浄ステージ１２３、研磨布ドレッシングステージ１２７、及びウェーハ洗浄ステージ１２４が設けられている。
(2)
粗研削ステージ１１８、精研削ステージ１２０、研磨ステージ１２２は、図５に示すように仕切板１２５（図４では省略）によって仕切られ、各々のステージ１１８、１２０、１２２で使用する加工液が隣接するステージに飛散するのが防止されている。
The rough
仕切板１２５は、図５に示すように、インデックステーブル１３４に固定されるとともに、インデックステーブル１３４に設置された４台のチャック１３２、１３６、１３８、１４０を仕切るように十字形状に形成されている。
The
粗研削ステージ１１８は、粗研磨を行うステージであり、図５に示すように、本体１１２の側面、天板１２８、及び仕切板１２５によって囲まれている。精研削ステージ１２０は、精研磨を行うステージであり、粗研磨ステージ１１８と同様に、本体１１２の側面、天板１２９、及び仕切板１２５によって囲まれている。仕切板１２５の上面及び側面にはブラシ（図示せず）が配設され、粗研削ステージ１１８、精研削ステージ１２０を外部から隔離している。また、天板１２８、１２９には、各ステージのヘッドが挿通される貫通孔１２８Ａ、１２９Ａが形成されている。
The rough
研磨ステージ１２２は、化学機械研磨を行うものであり、他のステージから隔離するために、図５に示すように、天板１２６Ａを有するケーシング１２６によって覆われている。なお、天板１２６Ａには、各ステージのヘッドが挿通される貫通孔１２６Ｃが形成されている。
The polishing
ケーシング１２６の仕切板１２５が通過する側面には、図６に示すように、ブラシ１２６Ｂが取り付けられており、このブラシ１２６Ｂは、チャック１４０が加工位置に位置した時に、仕切板１２５の上面１２５Ａ及び側面１２５Ｂに接触される。これにより、チャック１４０が加工位置に位置すると、ケーシング１２６、仕切板１２５、及びブラシ１２６Ｂによって略気密状態に保持される。
As shown in FIG. 6, a
研磨ステージ１２２は、化学機械研磨を行うものであるため、研磨加工液に化学研磨剤が含有されている。このような研磨加工液に研削加工液が混入すると、化学研磨剤の濃度が低下し、加工時間が長くなるという不具合が生じる。研磨ステージ１２２を略機密状態に保つことにより、精研削ステージ１２０で使用される研削加工液や加工屑が研磨ステージ１２２に浸入するのを防止でき、また、研磨ステージ１２２で使用される研磨加工液が研磨ステージ１２２から飛散するのを防止できる。したがって、双方の加工液が混入することに起因する加工不具合を防止できる。
Since the polishing
図７は、研磨ステージ１２２の構造図である。研磨ステージ１２２では、研磨布１５６と、研磨布１５６から供給されるスラリとによって研磨され、粗研磨、精研磨によりウェーハＷの裏面に生じている加工変質層が除去される。加工変質層とは、研削によって生じた条痕や加工歪（結晶が変質している）等の総称である。
FIG. 7 is a structural view of the polishing
研磨ステージ１２２の研磨布１５６は、モータ１５８の出力軸１６０に連結された研磨ヘッド１６１に取り付けられている。モータ１５８の側面には、直動ガイドを構成するガイドブロック１６２、１６２が設けられており、ガイドブロック１６２、１６２が、サポートプレート１６４の側面に設けられたガイドレール１６６に上下移動自在に係合されている。したがって、研磨布１５６はモータ１５８とともに、サポートプレート１６４に対して上下移動自在に取り付けられている。
The
サポートプレート１６４は、水平に配置されたアーム１６８の先端に設けられている。アーム１６８の基端部は、ケーシング１７０内に配置されたモータ１７２の出力軸１７４に接続されている。したがって、モータ１７２が駆動されると、アーム１６８は出力軸１７４を中心に回動することができる。これにより、研磨布５６を研磨位置（図３の実線参照）と、研磨布洗浄ステージ１２３による研磨布洗浄位置（図３の２点鎖線参照）と、研磨布ドレッシングステージ１２７によるドレス位置との範囲内で移動させることができる。研磨布１５６は、研磨布洗浄位置に移動された際に、研磨布洗浄ステージ１２３によって、その表面が洗浄されて表面に付着している研磨屑等が除去される。なお、研磨布１５６としては、発泡ポリウレタン、研磨布等を例示することができ、研磨布洗浄ステージ１２３には、研磨屑を除去するブラシ等の除去部材が設けられている。この除去部材は、研磨布１５６の洗浄時に回転駆動され、研磨布１５６も同様にモータ１５８によって回転駆動される。研磨布ドレッシングステージ１２７には、研磨布１５６と同じ材料、例えば発泡ポリウレタンが採用されている。
The
ケーシング１７０の側面には、直動ガイドを構成するガイドブロック１７６、１７６が設けられ、このガイドブロック１７６、１７６が、ねじ送り装置用のハウジング１７８の側面に設けられたガイドレール１８０に上下移動自在に係合されている。また、ケーシング１７０の側面には、ナット部材１７９が突設されている。ナット部材１７９は、ハウジング１７８に形成された開口部（図示せず）を介してハウジング１７８内に配設されたねじ送り装置のねじ棒１８１に螺合されている。ねじ棒１８１の上端には、モータ１８２の出力軸１８４が連結されている。したがって、モータ８２が駆動されて、ねじ棒１８１が回転されると、ねじ送り装置の送り作用と、ガイドブロック１７６とガイドレール１８０の直進作用とによって、ケーシング７０が上下移動される。これによって、研磨布１５６が上下方向に大きく移動され、研磨ヘッド１６１とウェーハＷとの間隔が所定の間隔に設定される。
Guide blocks 176, 176 constituting a linear motion guide are provided on the side surface of the
モータ１５８の上面には、エアシリンダ装置１８６のピストン１８８がアーム１６８の貫通孔１６９を介して連結されている。また、エアシリンダ装置１８６には、シリンダの内圧Ｐを制御するレギュレータ１９０が接続されている。したがって、このレギュレータ１９０によって内圧Ｐが制御されると、ウェーハＷに対する研磨布１５６の押圧力（圧接力）を制御することができる。
The
なお、本実施の形態では、研磨体として研磨布１５６を適用したが、これに限定されるものではなく、加工変質層の除去が可能であれば、例えば研磨砥石や砥粒の電気泳動等を適用してもよい。研磨砥石や砥粒の電気泳動等を適用した場合には、定量研磨を行うことが好ましい。
In the present embodiment, although the
図４の説明に戻る。アライメントステージ１１６は、図示しない搬送装置によりレーザダイシング装置１から搬送されたウェーハＷを所定の位置に位置合わせするステージである。このアライメントステージ１１６で位置合わせされたウェーハＷは、図示しない搬送用ロボットに吸着保持された後、空のチャック１３２に向けて搬送され、このチャック１３２の吸着面に吸着保持される。
It returns to the explanation of FIG. The
チャック１３２は、インデックステーブル１３４に設置され、また、同機能を備えたチャック１３６、１３８、１４０が、インデックステーブル１３４の回転軸１３５を中心とする円周上に９０度の間隔をもって設置されている。回転軸１３５には、モータ（図示せず）のスピンドル（図示せず）が連結されている。
The
チャック１３６は、図４においては粗研削ステージ１１８に位置されており、吸着したウェーハＷがここで粗研削される。チャック１３８は、図４においては精研削ステージ１２０に位置され、吸着したウェーハＷがここで仕上げ研削（精研削、スパークアウト）される。チャック１４０は、図４においては研磨ステージ１２２に位置され、吸着したウェーハＷがここで研磨され、研削で生じた加工変質層、及びウェーハＷの厚みのバラツキ分が除去される。
The
ここで、チャック１３２、１３６、１３８、１４０について説明する。チャック１３６、１３８、１４０はチャック１３２と同様の構成を有するため、チャック１３２について説明し、チャック１３６、１３８、１４０については説明を省略する。
Here, the
図８は、チャック１３２の詳細を示す図であり、（ａ）はチャック１３２の平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は（ｂ）におけるＢ部拡大図である。
FIG. 8 is a view showing details of the
チャック１３２は、緻密体で形成されたチャック本体１３２ｂに、多孔質材（例えば、ポーラスセラミックス）で形成された載置台１３２ａが嵌めこまれることにより構成される。チャック本体１３２ｂの載置台１３２ａが嵌めこまれる下側には、真空吸着のために吸着孔１３２ｃが形成されている。なお、チャック１３２は、熱伝導率の低い材質で形成されることが望ましい。
The
載置台１３２ａには、図８（ｃ）に示すように、ウェーハＷがＢＧテープＢを介して載置される。載置台１３２ａは、図８（ｃ）に示すように、ウェーハＷを載置台１３２ａに載置した時に、ウェーハＷの外周の一部が載置台１３２ａからはみ出すよう形成されているが、その幅ｘは約１．５ｍｍ程度である。なお、本実施の形態で用いられるウェーハＷは、直径が約１２インチ、厚さｔは約７７５μｍである。 As shown in FIG. 8C, the wafer W is mounted on the mounting table 132a via the BG tape B. The mounting table 132a is formed so that when the wafer W is mounted on the mounting table 132a, as shown in FIG. 8C, a part of the outer periphery of the wafer W protrudes from the mounting table 132a. Is about 1.5 mm. The wafer W used in the present embodiment has a diameter of about 12 inches and a thickness t of about 775 μm.
吸着孔１３２ｃは、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、載置台１３２ａの略全域を覆うように配置されている。吸着孔１３２ｃには、図示しない流体継手が連結され、この流体継手に連結された図示しないサクションポンプが空気を吸引する。したがって、ウェーハＷの略全面が載置台１３２ａの表面にしっかりと真空吸着される。これにより、位置ずれを起こすことなく、ウェーハＷと載置台１３２ａとを面で密着させることができる。
As shown in FIGS. 8A and 8B, the suction holes 132c are arranged to cover substantially the entire area of the mounting table 132a. A fluid coupling (not shown) is connected to the
チャック１３２、１３６、１３８、１４０は、図７に示すように、その下面にスピンドル１９４とモータ１９２が各々連結され、これらのモータ１９２の駆動力によって回転される。モータ１９２は、支持部材１９３を介してインデックステーブル１３４に支持されている。これにより、チャック１３２、１３６、１３８、１４０をモータ１３７で移動させる毎に、スピンドル１９４をチャック１３２、１３６、１３８、１４０から切り離したり、次の移動位置に設置されたスピンドル１９４にチャック１３２、１３６、１３８、１４０を連結したりする手間を省くことができる。
As shown in FIG. 7, the
モータ１９２の下部には、シリンダ装置１１７のピストン１１９が連結されている。このピストン１１９が伸長されると、チャック１３２、１３６、１３８、１４０の下部に形成された凹部（図示せず）に嵌入されて連結される。そして、チャック１３２、１３６、１３８、１４０は、ピストン１１９の継続する伸長動作によって、インデックステーブル１３４から上昇移動され、砥石１４６、１５４による研削位置に位置される。
The
制御部１００は、ＣＰＵ、メモリ、入出力回路部等からなり、研削装置２の各部の動作を制御する。
The
チャック１３２に吸着保持されたウェーハＷは、制御部１００に接続された一対の測定ゲージ（図示せず）によってその厚みが測定される。これらの測定ゲージは、それぞれ接触子を有し、接触子はウェーハＷの上面（裏面）に、他の接触子はチャック１３２の上面に接触されている。これらの測定ゲージは、チャック１３２の上面を基準点としてウェーハＷの厚みをインプロセスゲージ読取値の差として検出することができる。なお、測定ゲージによる厚み測定はインラインで実施してもよい。また、ウェーハＷの厚み測定の方法はこれに限られない。
The thickness of the wafer W held by suction by the
制御部１００によりインデックステーブル１３４が図４の矢印Ｒ方向に９０度回転されることで、厚みが測定されたウェーハＷが粗研削ステージ１１８に位置され、粗研削ステージ１１８のカップ型砥石１４６によってウェーハＷの裏面が粗研削される。このカップ型砥石１４６は、図４に示すように、モータ１４８の図示しない出力軸に連結され、また、モータ１４８のサポート用ケーシング１５０を介して砥石送り装置１５２に取り付けられている。砥石送り装置１５２は、カップ型砥石１４６をモータ１４８とともに昇降移動させるもので、この下降移動によりカップ型砥石１４６がウェーハＷの裏面に押し付けられる。これにより、ウェーハＷの裏面の粗研削が行われる。制御部１００は、カップ型砥石１４６の下降移動量を設定し、モータ１４８を制御する。なお、カップ型砥石４６の下降移動量、即ちカップ型砥石１４６による研削量は、予め登録されているカップ型砥石１４６の基準位置と、測定ゲージで検出されたウェーハＷの厚みとに基づいて設定される。また、制御部１００は、モータ１４８の回転数を制御することで、カップ型砥石１４６の回転数を制御する。
The index table 134 is rotated by 90 degrees in the direction of arrow R in FIG. 4 by the
粗研削ステージ１１８で裏面が粗研削されたウェーハＷは、ウェーハＷからカップ型砥石１４６が退避移動した後、制御部１００に接続された測定ゲージ（図示せず）によってその厚みが測定される。制御部１００によりインデックステーブル１３４が図４の矢印Ｒ方向に９０度回転されることで、厚みが測定されたウェーハＷが精研削ステージ１２０に位置され、精研削ステージ１２０のカップ型砥石１５４によって精研削、スパークアウトされる。この精研削ステージ１２０の構造は、粗研削ステージ１１８の構造と同一なので、ここではその説明を省略する。また、カップ型砥石１５４による研削量は制御部１００により設定され、カップ型砥石１５４の加工移動量及び回転数は制御部１００により制御される。
The thickness of the wafer W whose back surface is roughly ground in the rough
精研削ステージ１２０で裏面が精研削されたウェーハＷは、ウェーハＷからカップ型砥石１５４が退避移動した後、制御部１００に接続された測定ゲージ（図示せず）によってその厚みが測定される。制御部１００によりインデックステーブル１３４が図４の矢印Ｒ方向に９０度回転されると、厚みが測定されたウェーハＷが研磨ステージ１２２に位置され、研磨ステージ１２２の研磨布１５６によって化学機械研磨が行われ、ウェーハＷの裏面が鏡面加工される。研磨布１５６の上下移動距離は、制御部１００により設定され、制御部１００によりモータ１８２が制御されることで研磨布１５６の位置が制御される。また、制御部１００によりモータ１５８の回転数、すなわち研磨布１５６の回転数が制御される。
The thickness of the wafer W whose back surface is finely ground by the
研磨ステージ１２２で研磨されたウェーハＷは、制御部１００によりアーム１６８が回動され、研磨布１５６がウェーハＷの上方位置から退避移動した後に、ロボット（図示せず）のハンド（図示せず）で吸着保持されてウェーハ洗浄ステージ１２４に搬送される。ウェーハ洗浄ステージ１２４としては、リンス洗浄機能、及びスピン乾燥機能を有するステージが適用されている。研磨終了したウェーハＷは、加工変質層が除去されているので、容易に破損することはなく、よって、ロボットによる搬送時、及びウェーハ洗浄ステージ１２４における洗浄時において破損しない。
After the
ウェーハ洗浄ステージ１２４で洗浄乾燥終了したウェーハＷは、ロボット（図示せず）のハンド（図示せず）に吸着保持されて、カセット（図示せず）の所定の棚に収納される。
The wafer W which has been cleaned and dried in the
（３）テープ剥離装置３について
図９はテープ剥離装置３の構成を示す側面図である。ウェーハＷへのＢＧテープＢまたはエキスパンドテープＥの貼着はテープ剥離装置３により行われる。さらに研削装置２により研削、研磨されたウェーハＷはテープ剥離装置３により割断が行われる。
(3) About tape peeling apparatus 3 FIG. 9: is a side view which shows the structure of the tape peeling apparatus 3. As shown in FIG. The sticking of the BG tape B or the expand tape E to the wafer W is performed by the tape peeling device 3. Further, the wafer W ground and polished by the grinding
テープ剥離装置３は、不図示の駆動装置により回転可能に設けられたテーブル２１１を備えている。テーブル２１１の上面には、ウェーハＷを載置する弾性体２１２が取り付けられている。
The tape peeling device 3 includes a table 211 rotatably provided by a drive device (not shown). An
テーブル２１１の上方には供給リール２１３、剥離用ローラ２１４が設けられ、ウェーハＷの表面に貼着されたＢＧテープＢを剥離する剥離用フィルム２１５が供給リール２１３から繰り出され、ガイドローラ２１６、２１７を経て巻取りリール２１８に巻き取られるようになっている。
A
剥離用ローラ２１４の近傍（例えばテーブル２１１の外周部上方など）にはウェーハＷの割断を行う押圧部材２１９が備えられている。
In the vicinity of the peeling roller 214 (e.g., above the outer peripheral portion of the table 211), a pressing
テーブル２１１の上面に取り付けられた弾性体２１２は、圧縮永久歪の小さい空隙の無い弾性体であり、ウェーハＷに形成されているチップＣのサイズ以下の間隔で図１０に示すように格子状または平行に並ぶ溝２１２ａ、２１２ａ・・が形成されている。弾性体２１２は、不図示の真空発生源と接続され、溝２１２ａ、２１２ａ・・等により、表面にＢＧテープＢが貼着され、裏面に貼着されたエキスパンドテープＥを介してフレームＦにマウントされたウェーハＷを吸着固定可能に形成されている。
The
弾性体２１２の素材としては例えばＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）やＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）等が好適に使用できる。なお、溝２１２ａは孔形状、凹凸形状であっても良い。
As a raw material of the
例えば図１１（ａ）に示す、小さい空隙が多数形成されているスポンジ状の弾性体２１２ＢをウェーハＷの割断の際に使用した場合、空隙が小さくなることや、空隙が扁平することによる圧縮永久歪が発生する。このため、繰り返し弾性体２１２Ｂを使用すると、変形により徐々に弾性係数が変化して安定した割断をすることができない。
For example, in the case of using a sponge-like
また、図１１（ｂ）に示すように、溝や孔、凹凸などが無い弾性体２１２Ｃでは、一部の弾性体が押し込まれた際に、体積が一定であるため押し込んだ周りの部分が盛り上がることとなる。この場合、局所的に押圧してウェーハを沈み込ませて割断しようとしても、応力が分散して効率的に割断することが困難となる。
Further, as shown in FIG. 11B, in the
これに対し、弾性体２１２は、図１１（ｃ）に示すように、上からの押圧に対して溝２１２ａにより横方向の変形の余地があるため、均一な変形が起こり、割断を望む切断ラインＳに対して応力が集中し、確実に効率よく割断が行える。
On the other hand, as shown in FIG. 11C, since the
押圧部材２１９は、図１０に示すように、半径Ｒが改質層Ｐの形成されている切断ラインＳの間隔Ｌよりも小さく形成さえている。半径Ｒが間隔Ｌよりも小さいことにより、押圧部材２１９は１つの切断ラインＳを押圧する際に、他の切断ラインＳを押圧することが無くなる。これにより、割断を望む切断ラインＳに対して応力が集中し、確実に効率よく割断が行える。
The pressing
ウェーハＷの割断は、図１２に示すように、切断ラインＳに沿って改質層Ｐが形成されたウェーハＷの表面にＢＧテープＢ、裏面側へエキスパンドテープＥが貼着されて行われる。テープ剥離装置３は、図１２に示すように押圧部材２１９が格子状に形成されている切断ラインＳの一方と平行になるように、テーブル２１１を回転させてウェーハＷの位置を調整する。
The cutting of the wafer W is performed by sticking the BG tape B and the expanding tape E to the back surface side on the front surface of the wafer W on which the modified layer P is formed along the cutting line S, as shown in FIG. The tape peeling device 3 adjusts the position of the wafer W by rotating the table 211 so that the
この状態で押圧部材２１９がウェーハＷへ押圧されるとともに転動されて、一方の切断ラインＳに沿ってウェーハＷが割断される。一方の切断ラインＳの割断後、ウェーハＷが載置されたテーブル２１１不図示の駆動手段により９０度回転することで他方の切断ラインＳと押圧部材２１９が平行になるように配置される。この状態で押圧部材２１９がウェーハＷへ押圧されるとともに転動されて他方の切断ラインＳに沿ってウェーハＷが割断される。
In this state, the pressing
ウェーハＷは表面及び裏面にＢＧテープＢ、エキスパンドテープＥが貼着されているので、一つの切断ラインＳを割断後、その隣の切断ラインＳを割断する際、ＢＧテープＢ、エキスパンドテープＥにより位置が拘束され、既に割断された切断ラインＳにおいてチップ間隔が大きく広がることがなくなる。これにより、弾性体２１２による縦方向の変形だけでなく、チップＣの間隔が大きく広がることによる横方向の変形によって押圧部材２１９の局所的な応力が分散されてしまうことがなくなり、応力を集中させて確実に効率よく割断が行える。
Since BG tape B and expand tape E are stuck on the front and back of wafer W, after cutting one cutting line S, when cutting the next cutting line S, BG tape B and expanding tape E are used. The position is restrained, and the chip interval does not greatly spread at the cutting line S which has already been cut. This prevents the local stress of the
また、表面及び裏面にＢＧテープＢ、エキスパンドテープＥが貼着されることにより、ウェーハＷが割断された際に生じる破片などが弾性体２１２に付着することが無く、次のウェーハＷを弾性体２１２に載置しても破片による悪影響が生じない。
Further, BG tape B and expand tape E are attached to the front and back surfaces, so that fragments and the like generated when the wafer W is cut do not adhere to the
剥離用ローラ２１４は、弾性体２１２よりも柔らかい弾性体により形成されている。ＢＧテープＢは、貼着面に例えば紫外線硬化型粘着剤を有しており、テープ剥離装置３内または外部に設けられた不図示の紫外線照射装置により紫外線を照射されて粘着力が低下される。粘着力が低下したＢＧテープＢ上へは、図９に示すように剥離用ローラ２１４を下方に押圧しながら横方向（図９に示す矢印Ａ方向）に転動させることによって剥離用フィルム２１５が貼着される。
The peeling
剥離用フィルム２１５が貼着された後、巻取りリール２１８及びガイドローラ２１７を含む巻取りユニット２１８Ａは、剥離用フィルム２１５を巻取りながら剥離用ローラ２１４とともに横方向（図９に示す矢印Ｂ方向）へ移動することで、ＢＧテープＢがウェーハＷ上より剥離される。
After the
剥離用ローラ２１４により剥離用フィルム２１５を貼着する際またはＢＧテープＢを剥離する際には、図１３（ａ）に示すようにチップＣを分割する切断ラインＳが剥離用ローラ２１４に対して平行に配置されているウェーハＷを、テーブル２１１を４５度回転させることにより、図１３（ｂ）に示すように剥離用ローラ２１４に対して切断ラインＳが傾斜して交差するように配置させる。
When sticking the
これにより、これにより剥離用フィルム２１５の貼着時やＢＧテープＢの剥離時に割断されたチップＣの位置がずれることが無くなり、エキスパンド後のチップＣのピックアップなどの後の工程に悪影響を及ぼさない。
Thereby, the position of the chip C which has been cut at the time of sticking of the
（４）エキスパンド装置について
次にエキスパンド装置（不図示）について説明する。エキスパンド装置は、従来の通常のエキスパンド装置を使用することができる。例えば、特開２００７−１７３５８７に開示されている、以下のような構成のエキスパンド装置を使用することができる。
(4) Expanding Device Next, the expanding device (not shown) will be described. The expanding device can use a conventional ordinary expanding device. For example, the expand device of the following composition currently indicated by JP, 2007-173587, A can be used.
即ち、エキスパンドテープＥの周縁部は枠状のフレームＦに固定されている。エキスパンドテープＥ周縁部の内側部分の下面にはリング部材が当接している。このリング部材の上面外周縁部は滑らかにＲ面取りがされている。フレームＦに下方向に力が付与され、下方に押し下げられる。これによりダイシングテープはエキスパンドされ、チップ同士の間隔が広げられる。この時、リング部材の上面外周縁部が滑らかにＲ面取りされているので、エキスパンドテープＥはスムーズにエキスパンドされる。 That is, the peripheral portion of the expand tape E is fixed to the frame F. A ring member is in contact with the lower surface of the inner portion of the peripheral portion of the expand tape E. The upper peripheral edge of the ring member is chamfered smoothly by R-chamfering. A downward force is applied to the frame F and pushed downward. Thereby, the dicing tape is expanded and the distance between the chips is expanded. At this time, since the upper outer peripheral edge portion of the ring member is smoothly chamfered by R, the expand tape E is expanded smoothly.
フレームＦを押し下げるための機構としては、公知の各種直動装置が採用できる。例えば、シリンダ部材（油圧、空圧等による）、モータとねじ（シャフトとしての雄ねじと軸受としての雌ねじとの組み合わせ）よりなる直動装置が採用できる。 As a mechanism for pressing down the frame F, various known linear motion devices can be adopted. For example, a linear motion device comprising a cylinder member (by hydraulic pressure, pneumatic pressure or the like), a motor and a screw (combination of an external thread as a shaft and an internal thread as a bearing) can be employed.
＜半導体基板の切断方法＞
次に、半導体基板の切断方法について説明する。図１４は、半導体基板の切断方法の処理の流れを示すフローチャートである。
<Method of cutting semiconductor substrate>
Next, a method of cutting a semiconductor substrate will be described. FIG. 14 is a flowchart showing the flow of processing of the semiconductor substrate cutting method.
（１）ＢＧテープ貼付工程（ステップＳ１）
本発明の半導体基板の切断方法では、まずウェーハＷの回路パターン等が形成されている表面側へＢＧテープＢが貼着される（ステップＳ１）。
(1) BG tape sticking process (step S1)
In the method of cutting a semiconductor substrate according to the present invention, first, the BG tape B is attached to the surface side on which a circuit pattern or the like of the wafer W is formed (step S1).
ウェーハＷへのＢＧテープＢの貼着は、不図示のテープ貼着装置により行われる。ＢＧテープＢを貼着する際には、チップＣを分割する切断ラインＳがテープを貼り付ける貼着用ローラに対して傾斜して交差するように、テーブル２１１を４５度回転させる。これにより、ＢＧテープＢをウェーハＷへ貼着している最中に貼着用ローラの加圧力でウェーハＷが切断ラインＳに沿って割断してしまうことが無い。 The sticking of the BG tape B to the wafer W is performed by a tape sticking device (not shown). When sticking the BG tape B, the table 211 is rotated 45 degrees so that the cutting line S for dividing the chip C inclines and intersects the sticking roller to which the tape is stuck. As a result, the wafer W is not cut along the cutting line S by the pressure of the bonding roller while the BG tape B is bonded to the wafer W.
（２）レーザ改質工程（ステップＳ２）
表面にＢＧテープＢが貼付されたウェーハＷが、裏面が上向きとなるようにレーザダイシング装置１の吸着ステージ１３に載置される。以下の処理はレーザダイシング装置１で行われ、制御部５０により制御される。
(2) Laser reforming process (step S2)
The wafer W with the BG tape B attached to the front surface is mounted on the
レーザ発振器２１からレーザ光Ｌが出射されると、レーザ光Ｌはコリメートレンズ２２、ハーフミラー２３、コンデンスレンズ２４等の光学系を経由してウェーハＷの内部に照射され、ウェーハＷの内部に改質領域Ｋが形成される。
When the laser beam L is emitted from the
本実施の形態では、最終的に生成されるチップの厚さが略５０μｍであるため、ウェーハＷの表面から略６０μｍ〜略８０μｍの深さにレーザ光を照射する。ウェーハＷの表面（デバイス面）を効率的に破断するためには、ウェーハＷ表面からチップＣの厚み分だけ裏面側に位置する面である基準面に近い比較的深い位置にレーザ改質領域を形成する必要があるからである。 In the present embodiment, since the thickness of the finally generated chip is approximately 50 μm, the laser beam is irradiated from the surface of the wafer W to a depth of approximately 60 μm to approximately 80 μm. In order to break the surface (device surface) of the wafer W efficiently, the laser modification area is located relatively deep near the reference surface, which is the surface located on the back side by the thickness of the chip C from the surface of the wafer W It is necessary to form.
制御部５０は、パルス状の加工用のレーザ光ＬをウェーハＷの表面に平行に走査して、ウェーハＷ内部に複数の不連続な改質領域Ｋ…を並べて形成する。改質領域Ｋの内部には、微小空孔（以下、クラックという）が形成される。以下、複数の不連続な改質領域Ｋ、…が並べて形成された領域を改質層という。
The
図１０に示す切断ラインＳの全てに沿って改質層が形成されたら、ステップＳ２の処理を終了する。 When the modified layer is formed along all the cutting lines S shown in FIG. 10, the process of step S2 is ended.
（３）研削除去工程（ステップＳ３）
レーザ改質工程（ステップＳ２）により切断ラインＳに沿って改質領域Ｋが形成されたら、 搬送装置（図示せず）によりウェーハＷをレーザダイシング装置１から研削装置２へ搬送する。以下の処理は研削装置２で行われ、制御部１００により制御される。
(3) Grinding removal process (step S3)
After the reformed region K is formed along the cutting line S in the laser reforming step (step S2), the wafer W is transferred from the
搬送されたウェーハＷを裏面を上側、すなわちウェーハＷの表面に貼付されたＢＧテープＢを下側にしてチャック１３２（例示、チャック１３６、１４８、１４０でも可）に載置させ、ウェーハＷの略全面をチャック１３２に真空吸着させる。
The transferred wafer W is placed on the chuck 132 (for example, the
インデックステーブル１３４を回転軸１３５を中心に回転させてチャック１３２を粗研削ステージ１１８に搬入し、ウェーハＷを粗研磨する。
The index table 134 is rotated about the
粗研磨は、チャック１３２を回転させるとともにカップ型砥石１４６を回転させることにより行う。本実施の形態では、カップ型砥石１４６として例えば、東京精密製ビトリファイド♯３２５を用い、カップ型砥石１４６の回転数は略３０００ｒｐｍである。
Rough polishing is performed by rotating the
粗研磨後、インデックステーブル１３４を回転軸１３５を中心に回転させてチャック１３２を精研削ステージ１２０に搬入し、チャック１３２を回転させるとともにカップ型砥石１５４を回転させてウェーハＷを精研磨する。本実施の形態では、カップ型砥石１５４として粗例えば、東京精密製レジン♯２０００を用い、カップ型砥石１５４の回転数は略２４００ｒｐｍである。
After rough polishing, the index table 134 is rotated about the
本実施の形態では、図１５に示すように、粗研磨と精研磨とをあわせて目標面まで、すなわちウェーハＷの表面から略５０μｍの深さまで研削を行う。本実施の形態では、粗研磨で略７００μｍの研削を行い、精研磨で略３０〜４０μｍの研削を行うが、厳密に決まっているわけではなく、粗研磨と精研磨との時間が略同一となるように研削量を決定してもよい。 In the present embodiment, as shown in FIG. 15, the rough polishing and the fine polishing are combined and grinding is performed to a target surface, that is, to a depth of approximately 50 μm from the surface of the wafer W. In the present embodiment, rough grinding is performed for approximately 700 μm, and precise grinding is performed for approximately 30 to 40 μm, but this is not strictly determined, and the time for rough polishing and fine polishing is approximately the same. The grinding amount may be determined to be
したがって、図１５に示すように、改質層は研削工程で除去され、最終的な製品であるチップＣ断面にはレーザ光による改質領域Ｋは残らない。そのため、チップ断面から改質層が破砕し、破砕した部分からチップＣが割れたり、また破砕した部分から発塵したりということをなくすことができる。 Therefore, as shown in FIG. 15, the modified layer is removed in the grinding process, and the modified region K by the laser light does not remain on the cross section of the chip C which is the final product. Therefore, the reforming layer can be broken from the cross section of the chip, and the chip C can be prevented from being broken from the broken portion and dusting from the broken portion.
また、本実施の形態においては、この研削除去工程において、改質層内のクラックをウェーハＷの厚み方向に進展させる亀裂進展工程が含まれる。図１６は、クラックが進展する仕組みを説明する図であり、（ａ）は研削時の概略図、（ｂ）はウェーハＷ裏面の様子、（ｃ）はウェーハＷ表面の様子、（ｄ）は研削時のウェーハＷの断面図である。 Further, in the present embodiment, the grinding and removing step includes a crack extension step of causing the crack in the modified layer to propagate in the thickness direction of the wafer W. FIG. 16 is a view for explaining the mechanism of crack development, in which (a) is a schematic view at the time of grinding, (b) is a back surface of the wafer W, (c) is a surface of the wafer W, (d) is It is sectional drawing of the wafer W at the time of grinding.
研削によって、図１６（ａ）に示す研削面、すなわちウェーハＷ裏面は、図１６（ｂ）に示すように研削熱によって膨張する。それに対し、研削面の反対側の面、すなわちウェーハＷ表面は、図１６（ｃ）に示すように真空チャックにより略全面が減圧吸着されており、熱膨張による位置ずれが生じないように横方向への変位に対して物理的に拘束されている。 By grinding, the grinding surface shown in FIG. 16 (a), that is, the back surface of the wafer W is expanded by the grinding heat as shown in FIG. 16 (b). On the other hand, as shown in FIG. 16C, the surface opposite to the grinding surface, that is, the surface of the wafer W, has its entire surface vacuum-adsorbed by the vacuum chuck as shown in FIG. Physically constrained against displacement.
すなわち、図１６（ｄ）に示すように、ウェーハＷの裏面（研削面）は熱膨張によって円盤状の場合外周方向に広がろうとする（熱膨張による変位）のに対し、ウェーハＷの表面（吸着面）はその広がろうとするウェーハ面内の各点を物理的に位置ずれしないように拘束されている。そのため、ウェーハ内部に歪が生じ、この内部歪によりクラックがウェーハＷの厚み方向に進展する。この内部歪は、熱膨張により膨張する部分と、物理拘束されるウェーハ面内各点との間に均等に働く。内部歪による亀裂進展は、最も研削量が大きく、摩擦力も大きくなる、すなわち摩擦熱も大きくできる研削初期、すなわち粗研磨時が最も効率よい。 That is, as shown in FIG. 16D, the back surface (ground surface) of wafer W tends to expand in the outer peripheral direction (displacement due to thermal expansion) in the case of a disk due to thermal expansion. The suction surface is constrained so as not to cause physical misalignment of each point on the wafer plane where the spreading is attempted. Therefore, strain occurs inside the wafer, and the crack develops in the thickness direction of the wafer W due to this internal strain. This internal strain works equally between the portion that expands due to thermal expansion and each point in the wafer plane that is physically constrained. Crack growth due to internal strain is most efficient at the initial stage of grinding where the amount of grinding is large and the frictional force is also large, that is, the frictional heat can also be large, that is, at the time of rough polishing.
レーザ改質領域は、チップの厚みに近い比較的深い位置に形成される。したがって、研削初期では研削表面からレーザ改質層までの距離は比較的遠くなるが、改質層から目標面は、亀裂進展させる程度に比較的近い位置にある。そのため、亀裂進展のためには、粗研磨の初期に研削熱によってウェーハＷの熱膨張を促すとよい。 The laser modified region is formed at a relatively deep position close to the thickness of the chip. Therefore, although the distance from the grinding surface to the laser modification layer is relatively long at the initial stage of grinding, the target surface from the modification layer is at a position relatively close to the extent to which a crack is to be developed. Therefore, for the crack growth, the thermal expansion of the wafer W may be promoted by the grinding heat at the beginning of the rough polishing.
ウェーハＷを熱膨張させる条件、すなわち摩擦熱をよい多く発生させるための条件(例えば、研削液を少なくする等)で研削を行ったとしても、研削のせん断応力がすぐに改質層に及ぼされるものでもない。本実施の形態では、研削によるせん断応力によって亀裂が進展するのではなく、研削熱による熱膨張が亀裂進展の支配的要素である。 Even if grinding is performed under the conditions for thermal expansion of the wafer W, that is, the conditions for generating a large amount of frictional heat (for example, reducing the amount of grinding fluid), shear stress of grinding is immediately exerted on the modified layer It is not a thing. In the present embodiment, the crack does not progress due to the shear stress due to grinding, but the thermal expansion due to the grinding heat is the dominant factor of the crack progress.
内部歪によりクラックを進展させる場合には、ウェーハＷ面内の剛性ばらつきなどに起因することなく、どのようなウェーハＷであってもウェーハＷ面内各点一様にクラックを進展させることができる。したがって、人為的な応力を付与する場合のように、ウェーハＷ面内の欠陥の存在などに起因する剛性の弱い部分に応力が集中することを防ぐことができる。 In the case where a crack is caused to progress by internal strain, the crack can be made to progress uniformly at every point on the wafer W surface regardless of any wafer W without causing the rigidity variation in the wafer W surface or the like. . Therefore, as in the case of applying artificial stress, it is possible to prevent stress from concentrating on a portion of low rigidity caused by the presence of a defect or the like in the wafer W plane.
また、人為的に外力を与えた場合においては、材料の弱い部分に応力が集中するため、クラックを一様に緩やかに進展させるという制御は困難であり、完全にウェーハが割断される。それに対し、本実施の形態における内部歪によるクラックの進展の場合、熱膨張の度合いよる内部歪であることから、クラックを微妙に進展させることが可能となる。すなわち、目標面とウェーハＷの表面との間にまでクラックを進展させることができる。したがって、後に説明するウェーハ割断工程（ステップＳ６）で効率よく分割することが可能となる。 In addition, when an external force is applied artificially, stress concentrates on the weak part of the material, so it is difficult to control the crack to propagate uniformly and gently, and the wafer is completely cut. On the other hand, in the case of the progress of the crack due to the internal strain in the present embodiment, since the internal strain is due to the degree of the thermal expansion, it is possible to finely develop the crack. That is, the crack can be advanced to between the target surface and the surface of the wafer W. Therefore, it is possible to efficiently divide in the wafer cutting process (step S6) described later.
なお、ウェーハＷの熱膨張による内部歪は、温度差に起因するいわゆる熱応力とは区別される。熱応力は温度勾配に比例して発生するが、本実施の形態では発生した熱はチャック１３２、１３６、１３８、１４０へ逃げていくため、熱応力は発生しない。
The internal strain due to the thermal expansion of the wafer W is distinguished from the so-called thermal stress caused by the temperature difference. Thermal stress is generated in proportion to the temperature gradient, but in the present embodiment, the generated heat escapes to the
（４）化学機械研磨工程（ステップＳ４）
この工程は研削装置２で行われ、制御部１００により制御される。
(4) Chemical mechanical polishing process (step S4)
This process is performed by the grinding
精研磨後、インデックステーブル１３４を回転軸１３５を中心に回転させてチャック１３２を研磨ステージ１２２に搬入し、研磨ステージ１２２の研磨布１５６によって化学機械研磨が行われ、研削除去工程（ステップＳ３）においてウェーハＷの裏面に形成された加工変質層が除去され、ウェーハＷ裏面が鏡面加工される。
After precision polishing, index table 134 is rotated about rotating
本実施の形態では、研磨布１５６としてポリウレタン含浸不繊布（例えば、東京精密製ＴＳ２００Ｌ）を用い、スラリとしてコロイダルシリカを用い、研磨布１５６の回転数は略３００ｒｐｍである。
In the present embodiment, a polyurethane-impregnated non-woven cloth (for example, TS200L manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.) is used as the
研削除去工程（ステップＳ３）により、ウェーハＷの裏面は、図１７に示すような凹凸が多数形成されている。化学エッチングにより研磨を行う場合には、表面形状がそのまま保たれるため、凹部から割れが発生する恐れがあるし、表面が鏡面化されない。それに対し、本実施の形態では、化学機械研磨であるため、加工により生じた加工歪を除去され、表面の凹凸が除去されて鏡面化される。 In the back surface of the wafer W, a large number of asperities as shown in FIG. 17 are formed by the grinding and removing step (step S3). When polishing is performed by chemical etching, since the surface shape is maintained as it is, there is a possibility that a crack may be generated from the recess, and the surface is not mirror-polished. On the other hand, in the present embodiment, since the chemical mechanical polishing is performed, the processing strain generated by the processing is removed, and the surface asperity is removed and the mirror surface is formed.
すなわち、最終製品であるチップＣの品質向上のためには、砥石を用いた研削除去工程と、研磨布を使用した化学液を含んだ遊離砥粒による化学機械研磨工程の二つが必要不可欠となる。 That is, in order to improve the quality of the final product, the chip C, two steps, a grinding and removing process using a grindstone and a chemical mechanical polishing process using free abrasive grains containing a chemical liquid using a polishing cloth, are indispensable. .
（５）エキスパンドテープ貼付工程（ステップＳ５）
化学機械研磨工程（ステップＳ４）が行われたウェーハＷの裏面にはエキスパンドテープＥが貼着される。エキスパンドテープは弾性テープの一種であり、伸縮自在である。
(5) Expanding tape sticking process (step S5)
An expand tape E is attached to the back surface of the wafer W on which the chemical mechanical polishing process (step S4) has been performed. Expanded tape is a type of elastic tape and is stretchable.
ウェーハＷへのエキスパンドテープＥの貼着は、ステップＳ１のＢＧテープＢの貼着と同様に不図示のテープ貼着装置により行われる。エキスパンドテープＥを貼着する際には、ＢＧテープＢと同様にチップＣを分割する切断ラインＳがテープを貼り付ける貼着用ローラに対して傾斜して交差するように、テーブル２１１を４５度回転させる。 The sticking of the expanded tape E to the wafer W is performed by a not-shown tape sticking device in the same manner as the sticking of the BG tape B in step S1. When sticking the expand tape E, the table 211 is rotated 45 degrees so that the cutting line S for dividing the chip C in the same manner as the BG tape B inclines and intersects the sticking roller to which the tape is stuck. Let
これにより、エキスパンドテープＥをウェーハＷへ貼着している最中に貼着用ローラの加圧力でウェーハＷが切断ラインＳに沿って割断してしまうことが無い。 As a result, the wafer W is not cut along the cutting line S by the pressure of the bonding roller during bonding of the expand tape E to the wafer W.
（６）ウェーハ割断工程（ステップＳ６）
エキスパンドテープＥが貼着されたウェーハＷはテープ剥離装置３へ搬送され、ウェーハＷへ押圧部材２１８を押圧し、切断ラインＳに沿ってウェーハＷを割断することでウェーハＷが個々のチップＣに分割される。
(6) Wafer cutting process (step S6)
The wafer W to which the expand tape E is attached is conveyed to the tape peeling apparatus 3, and the
ウェーハＷの割断では、図１２に示すように押圧部材２１９が格子状に形成されている切断ラインである切断ラインＳの一方と平行になるように、ウェーハＷが上面に弾性体２１２が設けられたテーブル２１１上に載置される。この状態で押圧部材２１９がウェーハＷへ押圧されるとともに転動されて、一方の切断ラインＳに沿ってウェーハＷが割断される。一方の切断ラインＳの割断後、ウェーハＷが載置されたテーブル２１１が不図示の駆動手段により９０度回転されて他方の切断ラインＳと押圧部材２１９が平行になるように配置され、他方の切断ラインＳに沿ってウェーハＷが割断される。
In the cutting of the wafer W, as shown in FIG. 12, the
テーブル２１１の上面に取り付けられた弾性体２１２は、圧縮永久歪の小さい空隙の無い弾性体であり、ウェーハＷに形成されているチップＣのサイズ以下の間隔で図１０に示すように格子状または平行に並ぶ溝２１２ａ、２１２ａ・・が形成されている。これにより、弾性体２１２は、図１１（ｃ）に示すように、上からの押圧に対して溝２１２ａにより横方向の変形の余地があるため、均一な変形が起こり、割断を望む切断ラインＳに対して応力が集中し、確実に効率よく割断が行える。
The
押圧部材２１９は、図１０に示すように、半径ｒが改質領域Ｋの形成されている切断ラインＳの間隔ｌよりも小さく形成されていることにより、押圧部材１９は１つの切断ラインＳを押圧する際に、他の切断ラインＳを押圧することが無くなる。これにより、割断を望む切断ラインＳに対して応力が集中し、確実に効率よく割断が行える。
As shown in FIG. 10, the pressing
ウェーハＷの割断では、表面及び裏面にＢＧテープＢ、エキスパンドテープＥが貼着されているので、一つの切断ラインＳを割断後その隣の切断ラインＳを割断する際、ＢＧテープＢ、エキスパンドテープＥにより位置が拘束されて既に割断された切断ラインＳにおいてチップ間隔が大きく広がることがなくなる。これにより、弾性体２１２による縦方向の変形だけでなく、チップＣの間隔が大きく広がることによる横方向の変形によって押圧部材２１８の局所的な応力が分散されてしまうことがなくなり、応力を集中させて確実に効率よく割断が行える。
In cutting the wafer W, the BG tape B and the expand tape E are stuck on the front and back surfaces, so when cutting one cutting line S and cutting the next cutting line S, the BG tape B, expanding tape The position of the chip is restrained by E, and the chip interval does not greatly spread at the already cut cutting line S. This prevents the local stress of the
また、表面及び裏面にＢＧテープＢ、エキスパンドテープＥが貼着されることにより、ウェーハＷが割断された際に生じる破片などが弾性体２１２に付着することが無く、次のウェーハＷを弾性体２１２に載置しても破片による悪影響が生じない。
Further, BG tape B and expand tape E are attached to the front and back surfaces, so that fragments and the like generated when the wafer W is cut do not adhere to the
（７）ＢＧテープ剥離工程（ステップＳ７）
割断されたウェーハＷは、剥離用フィルム２１５が剥離用ローラ２１４によりＢＧテープＢへ貼着されＢＧテープＢが剥離される。
(7) BG tape peeling process (step S7)
The
剥離用ローラ２１４は、弾性体２１２よりも柔らかい弾性体により形成されている。ＢＧテープＢは、貼着面に例えば紫外線硬化型粘着剤を有しており、テープ剥離装置３内または外部に設けられた不図示の紫外線照射装置により紫外線を照射されて粘着力が低下される。粘着力が低下したＢＧテープＢ上へは、図９に示すように剥離用ローラ２１４を下方に押圧しながら横方向（図９に示す矢印Ａ方向）に転動させることによって剥離用フィルム２１５が貼着される。
The peeling
剥離用フィルム２１５が貼着された後、２巻取りリール１８及びガイドローラ２１７を含む巻取りユニット２１８Ａは、剥離用フィルム２１５を巻取りながら剥離用ローラ２１４とともに横方向（図９に示す矢印Ｂ方向）へ移動することで、ＢＧテープＢがウェーハＷ上より剥離される。
After the
剥離用ローラ２１４により剥離用フィルム２１５を貼着する際またはＢＧテープＢを剥離する際には、図１３（ａ）に示すようにチップＣを分割する切断ラインＳが剥離用ローラ２１４に対して平行に配置されているウェーハＷを、テーブル２１１を４５度回転させることにより、図１３（ｂ）に示すように剥離用ローラ２１４に対してストリートＳが傾斜して交差するように配置させる。
When sticking the
これにより、これにより剥離用フィルム２１５の貼着時やＢＧテープＢの剥離時に割断されたチップＣの位置がずれることが無くなり、エキスパンド後のチップＣのピックアップなどの後の工程に悪影響を及ぼさない。
Thereby, the position of the chip C which has been cut at the time of sticking of the
（８）ウェーハ離間工程（ステップＳ８）
ＢＧテープＢを剥離した後、ウェーハＷはエキスパンドテープＥを下にして不図示のエキスパンドテーブル上に載置され、フレームＦを押し下げる、またはフレームＦを固定してテーブルを上昇させることによりエキスパンドテープＥを引き伸ばしチップＣの間隔が広げられる。
(8) Wafer separation step (step S8)
After peeling off the BG tape B, the wafer W is placed on the expand table (not shown) with the expand tape E down, and the frame F is pushed down or the frame F is fixed to raise the table to expand the expand tape E. And the distance between the chips C is increased.
エキスパンド後のウェーハＷはチップＣ毎にエキスパンドテープＥよりピックアップされ、後の各種工程へ搬送される。 The expanded wafer W is picked up from the expanded tape E for each chip C, and is transported to various subsequent processes.
<<研磨による亀裂進展評価>>
次に、上記研削除去工程（ステップＳ３）における研磨による亀裂進展評価について図１８、図１９を参照して説明する。研磨方法、分割離間方法、それらの条件等は基本的に上記ステップＳ１からＳ８の通りである。図１８は、亀裂進展評価の条件について示した図であり、図１９は、亀裂進展評価の評価結果を示した図である。
<< Evaluation of crack growth by polishing >>
Next, crack growth evaluation by polishing in the grinding and removing step (step S3) will be described with reference to FIGS. The polishing method, the division and separation method, the conditions thereof, and the like are basically as described in steps S1 to S8. FIG. 18 is a diagram showing conditions of crack growth evaluation, and FIG. 19 is a diagram showing evaluation results of crack growth evaluation.
図１８の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）において、横軸は共通し、各位置が互いに対応しており、研磨時間（ｓ）を示す。図１８の（Ａ）の縦軸は、切り込み速度（研磨速度）（μｍ／ｓ）を示し、（Ｂ）の縦軸は、研磨中の砥石への給水のＯＮ、ＯＦＦを示し、（Ｃ）の縦軸は、研磨中のウェーハＷ裏面の温度（℃）を示す。 In (A), (B) and (C) of FIG. 18, the horizontal axes are common, the respective positions correspond to each other, and the polishing time (s) is indicated. The vertical axis in (A) of FIG. 18 shows the cutting speed (polishing speed) (μm / s), and the vertical axis in (B) shows ON and OFF of the water supply to the grinding wheel during polishing (C) The vertical axis of represents the temperature (° C.) of the back surface of the wafer W during polishing.
図１８の（Ａ）に示すように、研磨速度を変えながら粗研磨を合計７１０μｍ行い、その後、精研磨を１３μｍ（図示せず）行い、さらに化学機械研磨（図示せず）を２μｍ行った。ウェーハの際、図１８の（Ｂ）に示すように、粗研磨の途中に砥石またはウェーハへの給水の中断期間を設けた。研磨開始後ｔ１秒経過後に給水を中止し、研磨開始後ｔ２秒経過後に給水を再開した。給水は、１０Ｌ／minの流量で行った。その後、上記ステップＳ５、Ｓ６、Ｓ７工程を行って、ウェーハを割断し、その割断状態を観察して評価した。チップが割れたり、発塵したりせず良好に割れた場合を○とし、チップが割れたり発塵したものは×として、図１９に結果をまとめた。 As shown in FIG. 18A, rough polishing was performed 710 μm in total while changing the polishing rate, then fine polishing was performed 13 μm (not shown), and chemical mechanical polishing (not shown) was performed 2 μm. In the case of a wafer, as shown in FIG. 18B, an interruption period of water supply to the grindstone or wafer was provided in the middle of the rough polishing. The water supply was stopped after t1 seconds after the start of polishing, and was restarted after t2 seconds after the start of polishing. Water supply was performed at a flow rate of 10 L / min. Thereafter, the above steps S5, S6, and S7 were performed to cut the wafer, and the cut state was observed and evaluated. The results are summarized in FIG. 19 with ○ being a case where the chip was cracked or not broken without causing dust generation, and “×” when the chip was broken or dusted.
図１８の（Ｃ）に示すように、ウェーハＷの裏面温度は、給水が中止された研磨開始後ｔ１秒経過後に急に上昇を初め、給水が再開された研磨開始後ｔ２秒経過直後に下降し始めた。 As shown in FIG. 18C, the back surface temperature of the wafer W starts to rise sharply after lapse of t1 seconds after the start of polishing when the water supply is stopped, and drops immediately after lapse of t2 seconds after the start of polishing when the water supply is resumed. Began to do.
図１９に示すように、研磨によりウェーハＷの裏面温度が７０℃以上になった場合、良好にウェーハの割断が行われた。これは、研磨の熱によりレーザによって形成されたクラックが進展したためと考えられる。 As shown in FIG. 19, when the back surface temperature of the wafer W became 70 ° C. or more by polishing, the wafer was favorably cut. It is considered that this is because the crack formed by the laser has been developed by the heat of polishing.
よって、本発明に係る研削装置は、ウェーハの温度測定する手段と、研削中に砥石またはウェーハへの給水をＯＮ、ＯＦＦする手段と、研削開始から所定の時間経過後にウェーハ温度が所定の値になるまでウェーハへの給水をＯＦＦするように制御する手段とを備えることができる。これにより、レーザによって形成されたクラックを進展させ、ウェーハの割断を良好に行うことができる。 Therefore, in the grinding apparatus according to the present invention, the means for measuring the temperature of the wafer, the means for turning on and off the water supply to the grinding wheel or wafer during grinding, and the wafer temperature to a predetermined value after a predetermined time has elapsed from the start of grinding. And means for controlling to turn off the water supply to the wafer until it becomes Thereby, the crack formed by the laser can be advanced, and the wafer can be favorably cut.
以上、説明したように、本実施の形態によれば、研削によりレーザ光により形成された改質領域内のクラックを進展させることができるため、チップＣの断面にレーザ光により形成された改質領域が残らないようにすることができる。そのため、チップＣが割れたり、チップＣ断面から発塵したりとするという不具合を防ぐことができる。したがって、安定した品質のチップを効率よく得ることができる。また、ウェーハの切断ラインに対して押圧部材の応力を集中させ、割断が確実に効率よく行うことが可能となる。さらに、ウェーハを載置する弾性体上に割断時の汚染を残さず、割断を連続して行ってもウェーハに悪影響を及ぼさない。 As described above, according to the present embodiment, since the crack in the modified region formed by the laser light can be made to propagate by grinding, the modification formed by the laser light on the cross section of the chip C It is possible not to leave an area. Therefore, it is possible to prevent the problem that the chip C is broken or dust is generated from the cross section of the chip C. Therefore, chips of stable quality can be obtained efficiently. In addition, the stress of the pressing member can be concentrated on the wafer cutting line, and cutting can be performed reliably and efficiently. Furthermore, the contamination at the time of cutting is not left on the elastic body on which the wafer is placed, and even if the cutting is continuously performed, the wafer is not adversely affected.
（付記）
上記に詳述した実施形態についての記載から把握されるとおり、本明細書では以下に示す発明を含む多様な技術思想の開示を含んでいる。
(Supplementary note)
As can be appreciated from the description of the embodiments detailed above, the present specification includes the disclosure of various technical ideas including the invention described below.
（付記１）ウェーハの表面にバックグラインドテープを貼着する工程と、前記バックグラインドテープが表面に貼着された前記ウェーハの切断ラインに沿って裏面からレーザ光を入射して前記ウェーハの内部に改質領域を形成することで前記改質領域内に微小空孔を形成する改質領域形成工程と、前記改質領域形成工程で改質領域が形成されたウェーハの表面の略全面を各領域独立して一様にテーブルに真空吸着させる真空吸着工程と、前記吸着工程で表面の略全面がテーブルに吸着されたウェーハを裏面から研削して前記改質領域を除去するとともに、前記微小空孔を前記ウェーハの厚み方向に進展させる研削工程と、前記研削工程後、前記研削工程で前記微小空孔が前記ウェーハの厚み方向に進展されたウェーハを化学機械的に研磨する工程と、化学機械的に研磨された前記ウェーハの裏面にエキスパンドテープを貼着する工程と、前記エキスパンドテープが裏面に貼着された前記ウェーハを、前記バックグラインドテープを介して押圧部材で押圧して前記ウェーハを割断する割断工程と、前記バックグラインドテープを剥離する剥離用テープを帖着し、剥離用ローラで前記バックグラインドテープの剥離を行う剥離工程と、割段された前記ウェーハを、前記エキスパンドテープを引き伸ばすことにより複数のチップに分割する分割離間工程と、を含むことを特徴とする半導体基板の切断方法。 (Supplementary Note 1) A step of attaching a back grind tape to the surface of the wafer, and laser light is incident from the back surface along the cutting line of the wafer on which the back grind tape is attached to the inside of the wafer. A modified region forming step of forming microvoids in the modified region by forming the modified region, and substantially all over the surface of the wafer on which the modified region is formed in the modified region forming step The vacuum adsorption step of vacuum suction to the table independently and uniformly, and the wafer whose almost entire surface is adsorbed to the table in the adsorption step is ground from the back surface to remove the modified region, and the microvoids Grinding the wafer in the thickness direction of the wafer, and after the grinding step, chemically mechanically polishing the wafer in which the microvoids are grown in the thickness direction of the wafer in the grinding step Approximately, a step of attaching an expand tape to the back surface of the chemical mechanical polished wafer, and pressing the wafer having the expand tape attached to the back surface by a pressing member via the back grind tape Cutting the wafer, peeling a peeling tape for peeling the backgrind tape, and peeling the backgrind tape with a peeling roller; And c) dividing and separating the plurality of chips by stretching the expanded tape.
付記１に記載された発明によれば、ウェーハの表面にはテープを貼り付ける機構により、保護用のバックグラインドテープが貼着される。バックグラインドテープ貼着後、切断ラインに沿ってウェーハの裏面からレーザ光を入射してウェーハの内部に改質領域を形成することで改質領域内に微小空孔が形成される。改質領域が形成されたウェーハ表面の略全面をテーブルに基板の各位値を独立して一様に吸着させた状態でウェーハを裏面から研削して改質領域を除去する。
According to the invention described in
この時に、研削によって生じた研削熱により、研削しているウェーハ表面とともに半径方向に熱膨張して広がろうとする。しかし、一方でウェーハは熱容量の大きいウェーハ真空チャックによって、その膨張による広がりを阻止しようとする。 At this time, the grinding heat generated by grinding causes thermal expansion in the radial direction with the surface of the wafer being ground to spread. However, on the other hand, the wafer tries to prevent the expansion due to the wafer vacuum chuck having a large thermal capacity.
その結果、ウェーハ表面は熱膨張で拡大する一方、チャックされているウェーハ裏面は真空チャックにより膨張せず、そのままの状態を維持しようとする。その結果、ウェーハ内部に形成された改質領域は、そのウェーハ表面と裏面の膨張の違いに応じて、改質領域がさらに拡大するように作用し、さらに亀裂が進展するようになる。改質領域は、レーザ光が照射され、一度溶融状態になって再結晶した部分もあるため、結晶粒が大きくもろい。こうした改質領域が将来的なチップの側面に現れた場合、チップ側面から発塵するほか、チップ側面から大きな結晶粒が欠けたりすることもある。しかし、改質領域から進展した微小亀裂部分は、純粋な結晶面であるため、将来的なチップ側面にこの面が現れたとしても、チップ側面から発塵したり、大きな結晶粒となって欠けたりということは無い。 As a result, the wafer surface expands due to thermal expansion, while the back surface of the chucked wafer is not expanded by the vacuum chuck and tries to maintain the state as it is. As a result, the modified region formed inside the wafer acts to further expand the modified region according to the difference in expansion between the front surface and the back surface of the wafer, and cracks further develop. Since the modified region is irradiated with laser light and there is a portion that is once melted and recrystallized, crystal grains are large and fragile. If such a modified region appears on the side of the chip in the future, dust may be generated from the side of the chip and large grains may be missing from the side of the chip. However, the microcracks developed from the modified region are pure crystal faces, so even if this face appears on the side of the chip in the future, dust may be generated from the side of the chip or large crystal grains may be chipped. There is no such thing.
こうして、研削工程によってウェーハを削りながら除去するとともに、微小空孔をウェーハの厚み方向に進展させ改質領域を除去する。次に、研削により形成された加工変質層と、進展した微小空孔とを、際立たせるために、ウェーハ全面に対して化学機械研磨を施して(後に詳細記載)、加工変質層を完全に除去する。その結果、微小空孔のみが表面に残り、その残りの領域は加工歪も残らない完全な鏡面となる。その後、まだ割れていないウェーハの裏面に対して、テープを貼り付ける機構内によりエキスパンドフィルムが貼着される。 Thus, the grinding process removes the wafer while shaving it, and microvoids are developed in the thickness direction of the wafer to remove the reformed region. Next, chemical mechanical polishing is performed on the entire surface of the wafer (to be described in detail later) in order to highlight the processing-altered layer formed by grinding and the developed microvoids, and the processing-altered layer is completely removed. Do. As a result, only the microvoids remain on the surface, and the remaining area becomes a perfect mirror surface with no processing distortion. Thereafter, the expanded film is attached to the back surface of the wafer not broken yet by the mechanism for attaching the tape.
エキスパンドフィルムが貼着されたウェーハは反転されて、バックグラインドテープを剥離する機構内に設けられたテーブル上に載置される。続いて、切断ラインと平行に位置づけられた、剥離機構内に設けられている押圧部材により一方の切断ラインが割断される。一方の切断ラインが全て割断された後、ウェーハが９０度回転して他方の切断ラインが割断される。 The wafer on which the expanded film is attached is inverted and placed on a table provided in a mechanism for peeling backgrind tape. Subsequently, one cutting line is cut by a pressing member provided in the peeling mechanism, which is positioned parallel to the cutting line. After all one cutting line is cut, the wafer is rotated 90 degrees and the other cutting line is cut.
割断後、紫外線照射や加熱などによりバックグラインドテープの粘着力が低減される。粘着力が低減されたバックグラインドテープには、剥離用ローラにより剥離用テープが貼着されて剥離が行われる。バックグラインドテープが剥離されたウェーハはエキスパンドフィルムが拡張されてチップの離間が行われる。これにより、チップの断面にレーザ光により形成された改質領域が残らないようにすることができる。そのため、チップが割れたり、チップ断面から発塵したりとするという不具合を防ぎ、安定した品質のチップを効率よく得ることができる。 After cutting, the adhesive power of the back grind tape is reduced by ultraviolet irradiation or heating. A peeling tape is attached to the backgrind tape with reduced adhesive strength by a peeling roller, and peeling is performed. In the wafer from which the back grinding tape has been peeled off, the expanded film is expanded to separate the chips. Thereby, it is possible to prevent the modified region formed by the laser light from remaining in the cross section of the chip. Therefore, it is possible to prevent a defect such as cracking of the chip or dust generation from the cross section of the chip, and to efficiently obtain a chip of stable quality.
また、研削されたウェーハの裏面を化学機械研磨してからウェーハを分割するので、チップの抗折強度を高くすることができる。ここで、化学機械研磨においては、引用文献２に示す研磨工程におけるエッチング処理とは大きく区別される。
In addition, since the back surface of the ground wafer is subjected to chemical mechanical polishing and then the wafer is divided, it is possible to increase the die strength of the chip. Here, chemical mechanical polishing is largely distinguished from the etching process in the polishing process shown in the cited
まず、本願における化学液は、引用文献２のエッチング液は異なる。引用文献２におけるエッチング液は、基板表面に液が作用することで基板を自然に溶かす、すなわちエッチングする作用を有する。それにより、クラックが発生した部分においても、エッチング液が浸透して周囲を自然とエッチングするため、レーザによって形成された改質層をさらに大きくするという作用がある。また、従来のエッチング液の場合、先にも述べた通り、エッチング液がクラック内を浸透しすぎてクラックを進展させ、最終的にチップとフィルムの間の部分にまで浸透する。それにより、チップ表面までエッチング液が回り込み、チップ表面がエッチング液により浸食されて、それぞれのチップデバイスが機能しなくなる場合もある。
First, the chemical solution in the present application is different from the etching solution in
これに対して本願の化学機械研磨において使用する研磨剤(スラリ)は、静的な状況下ではエッチング作用は無い。すなわち、ウェーハに対して研磨剤のみを供給したとしても、全くエッチングが進行せず、単にウェーハ表面を改質するだけである。そのため、たとえ、研磨剤がウェーハの切断予定ラインにあるクラック内に入り込んだとしても、周りのシリコンを溶かすことは無いため、それ以上クラックが進展することは無い。 On the other hand, the abrasive (slurry) used in the chemical mechanical polishing of the present invention has no etching action under static conditions. That is, even if only the polishing agent is supplied to the wafer, the etching does not proceed at all, but merely reforms the wafer surface. Therefore, even if the abrasive gets into the crack in the wafer cutting line, the surrounding silicon will not be melted, and therefore the crack will not progress further.
結果的に、引用文献２における研磨工程すなわちエッチング工程ではクラックが進展するかもしれないが、本願の研磨工程では、研磨剤を入れて放置しても全くウェーハはエッチングされないため、クラックはほとんど進展しない。その結果、研磨剤が浸透して勝手にチップをフィルムから剥離するようなことやチップ表面の方に研磨剤が回り込んでチップを侵食し、チップデバイスが機能しなくなるという従来の問題が起こることは無い。
As a result, although cracks may develop in the polishing process, ie, the etching process in
ここで、化学機械研磨のメカニズムは次に示す通りである。すなわち、研磨において、まず研磨剤がウェーハに供給されるが、これによりウェーハ表面は化学的に改質されるだけである。次に改質された表面は柔らかくなっているため、この状態でスラリの中に含まれる砥粒がウェーハ表面に作用することで、ごく小さい応力であってもウェーハ表面を効率的に除去できるのである。 Here, the mechanism of chemical mechanical polishing is as follows. That is, in polishing, an abrasive is first supplied to the wafer, but this only chemically modifies the wafer surface. Next, since the modified surface is softened, the abrasive particles contained in the slurry in this state act on the wafer surface, so that even a very small stress can efficiently remove the wafer surface. is there.
例えば、シリコンを除去するプロセスの場合、シリカ系のスラリを使用する。シリカ系のスラリを使用する場合、ウェーハ表面で次の反応が起こる。 For example, in the case of a process for removing silicon, a silica-based slurry is used. When using a silica-based slurry, the following reaction occurs at the wafer surface:
［数１］
Ｓｉ（−ＯＨ）＋ＳｉＯＨ＝ＳｉＯ２＋Ｈ２Ｏ
すなわち、通常研磨直後のウェーハ表面はＳｉ原子がある。このＳｉ原子は水中における表面では水和されており、Ｓｉ原子表面には-OHが存在することになる。このＳｉ基板表面に付着したOH基と、液中に存在するシリカゾルのＳｉＯＨやシリカ粒子表面に存在するＳｉＯＨが結びつく。
[Equation 1]
Si (-OH) + SiOH = SiO2 + H2O
That is, usually, the wafer surface immediately after polishing contains Si atoms. The Si atom is hydrated on the surface in water, and -OH is present on the surface of the Si atom. The OH groups attached to the surface of the Si substrate are connected to SiOH of the silica sol present in the liquid and SiOH present on the surface of the silica particles.
しかし、これだけでは、エッチングが進行しない。結果的に、この状態でシリカ粒子を多量に含んだ研磨パッドを基板に対して相対的に運動させて、ある一定の運動量の下でシリカ粒子を基板表面に作用することによって、ある一定の温度環境と圧力環境の下で、化学反応が進行しながら、機械的に除去されるのである。 However, this does not advance etching. As a result, in this state, the polishing pad containing a large amount of silica particles is moved relative to the substrate to cause the silica particles to act on the substrate surface under a certain momentum, thereby obtaining a certain temperature. Under the environment and pressure environment, the chemical reaction proceeds and is mechanically removed.
このとき、クラックに浸透したシリカゾルやシリカ粒子によって、クラックをさらに進展させる効果は働かない。クラック内へは研磨パッドが入り込むこともないため機械的な作用が働かず、結果的に化学的な除去作用も発生しないからである。 At this time, the effect of further developing the crack does not work by the silica sol or the silica particle that has penetrated the crack. Since the polishing pad does not enter into the cracks, no mechanical action occurs, and as a result, no chemical removal action occurs.
こうしたことにより、研削時に発生した基板表面の加工変質層は、シリカゾルとシリカ粒子を有する化学性をもつスラリが供給されるとともに、研磨パッドが基板に接触することで機械的な摩擦作用が働くこととあいまって、基板表面のみが化学機械的に研磨が進行して、除去される(土肥俊郎編著：詳説半導体ＣＭＰ技術(工業調査会)(２００１)ｐ．４０〜４２)。 As a result, the process-altered layer on the substrate surface generated during grinding is supplied with a chemical slurry having silica sol and silica particles, and a mechanical friction action is exerted by the polishing pad contacting the substrate. At the same time, only the substrate surface is chemically and mechanically polished and removed (Toshio Tohi, editor: Detailed Description of Semiconductor CMP Technology (Industrial Survey Committee) (2001), p. 40-42).
その結果、ウェーハ表面の加工変質層はほとんどが除去される。また、形成されたウェーハ表面は鏡面になる。この鏡面になる原理は、引用文献２にある化学エッチングと比較すると次の通りである。
As a result, most of the damaged layer on the wafer surface is removed. Also, the formed wafer surface is a mirror surface. The principle of this mirror surface is as follows in comparison with the chemical etching in the cited
化学エッチングの場合は、先にも述べた通り、シリコンなどの結晶において格子歪や結晶欠陥部分が選択的にエッチングされる。そのため、エッチピットが形成されたり、結晶粒界に沿って大きくえぐれたりということが起こり、こうしたことは原理的に免れることはできない。 In the case of chemical etching, as described above, lattice distortions and crystal defects are selectively etched in crystals such as silicon. As a result, etch pits are formed, or large etching occurs along grain boundaries, which can not be avoided in principle.
それに対して、化学機械的な研磨の場合、先にも述べた通り、機械的な作用が働かない限り、化学的な除去作用が働かない。機械的な作用、ここではすなわち研磨パッドによってウェーハ表面を擦ることであるが、この機械的な作用は、基板表面の結晶状態とは全く関係無く、全ての基板表面において等確率に起こるものである。そのため、結晶状態に関係無くすべての表面が一様に除去される中で、化学的に作用が働くため、表面は一様な表面で結晶欠陥も無く、鏡面になるのである。ここで、鏡面といっても相対的な観点から曖昧であるため、本願では、化学機械研磨によって得られた鏡面というように定義する。 On the other hand, in the case of chemical mechanical polishing, as mentioned above, chemical removal does not work unless mechanical action works. A mechanical action, here rubbing of the wafer surface with the polishing pad, is one that occurs equally on all substrate surfaces, regardless of the crystalline state of the substrate surface at all. . Therefore, since all the surfaces are uniformly removed regardless of the crystalline state, the surface functions chemically, so that the surface is a uniform surface, with no crystal defects, and becomes a mirror surface. Here, since a mirror surface is vague from a relative viewpoint, in the present application, it is defined as a mirror surface obtained by chemical mechanical polishing.
このような化学機械研磨を行うことによって、引用文献２とは大きく異なり、理想的な鏡面状態を得ることができるとともに、チップとフィルム間にエッチング液が浸透することによる侵食を防ぐことができる。
By performing such chemical mechanical polishing, it is possible to obtain an ideal mirror surface state, which is largely different from the cited
なお、化学機械研磨を行った後において、チップはまだ完全に割れてはいない。一部化学機械研磨後における表面部分に改質層から進展した微小空孔を残すだけである。なお、改質層は前の研削加工処理で既に除去されている。 After chemical mechanical polishing, the chip is not completely broken yet. It only leaves microvoids developed from the modified layer on the surface part after chemical mechanical polishing. The modified layer has already been removed in the previous grinding process.
この改質層から進展した微小空孔を残した状態が、例えば引用文献２に示すような研削とエッチングを施した表面状態に形成されていた場合、改質層から進展した微小空孔と、研削後のエッチング処理により助長された凹凸とを明確に区別することはできなくなる。よって、チップを割断する際に、必ずしも微小空孔から破断するのではなく、場合によっては、研削した研削条痕をエッチングにてさらに助長した凹凸部分から破断する場合も考えられる。
When the state in which the microvoids developed from the modified layer are left is formed in the surface state subjected to grinding and etching as shown in, for example, cited
本願のように、表面に化学機械研磨を施した場合、処理後のウェーハ表面には凹凸はほとんどなく、唯一改質層から進展した微小空孔だけが残されることになる。よって、この状態で割断処理する場合、微小空孔からさらに亀裂が進展して割断することになる。 As in the present application, when chemical mechanical polishing is applied to the surface, there are few irregularities on the surface of the wafer after processing, and only microvoids developed from the modified layer are left. Therefore, when the cutting process is performed in this state, the crack further propagates from the microvoids and is cut.
このように、本願発明の方法においては、研削後及び化学機械研磨を施した後においても、微小空孔が大きくなり亀裂が進展するものの、完全に基板は分割されていない。仮に、研削中ないしは化学機械研磨中に亀裂が進展して完全に基板が分割されてしまうと、特にウェーハ外周部のチップは研削や研磨時のせん断応力に耐え切れず、吸着テーブルから剥がされてチッピングを起こしてしまう問題がある。 As described above, in the method of the present invention, even after the grinding and the chemical mechanical polishing, although the microvoids become large and the crack develops, the substrate is not completely divided. If, during grinding or chemical mechanical polishing, a crack develops and the substrate is completely divided, especially the chip on the outer peripheral portion of the wafer can not withstand the shear stress at the time of grinding or polishing and is peeled off from the suction table. There is a problem of causing chipping.
しかし、本願発明においては、研削、研磨を行った後においても、亀裂は進展するものの、完全に分断されていない。完全に分断されていない状態から亀裂をさらに進展させて完全に割断するためには、さらに割断する工程が必要となる。割断工程としては、ウェーハ裏面にエキスパンドテープを貼り付けた後、そのテープを介して押圧部材を押圧して、局所的にウェーハに曲げ応力を与える。これにより、研削によって進展された亀裂を起点として、効率よく割断することが可能となる。 However, in the present invention, even after grinding and polishing, although the crack develops, it is not completely separated. In order to further develop the crack from the completely undivided state and completely cut it, a further cutting step is required. In the cleaving process, after an expand tape is attached to the back surface of the wafer, a pressing member is pressed via the tape to locally apply a bending stress to the wafer. This makes it possible to efficiently cut from the crack developed by grinding as a starting point.
ここで、エキスパンドテープが貼着されていない場合、押圧部材でウェーハが直接押圧され、ウェーハが割断された際にその割れの振動がウェーハ面内を伝播される。伝播した振動は、切断ラインの他の部分が付随的に割ることや、切断ライン以外の部分を割ることがある。 Here, when the expand tape is not stuck, the wafer is directly pressed by the pressing member, and when the wafer is cut, the vibration of the crack is propagated in the wafer plane. The propagated vibration may cause the other parts of the cutting line to be divided or to divide other than the cutting line.
しかし、エキスパンドテープを貼り付けて、テープを介して押圧部材により応力を付与することにより、ウェーハが割断される際にテープが割れの振動を吸収するため、余計な振動を発生させることない。また、エキスパンドテープは皺や寄りがなく伸ばされた状態で貼着されているため、絶えず一定の張力をウェーハへ付与し、ウェーハが拘束された状態となる。ウェーハが割断される際においてウェーハを拘束した状態にすると、ウェーハの様々な部分の曲げ変形が拘束され、ウェーハ内部の剛性弱い箇所である進展した亀裂部分に対して、押圧部材の押圧力が曲げではなく、せん断的な応力として集中する。これにより、本来切断する箇所のみが効率よく切断され、切断ライン以外の箇所においては、保護された状態になり、割れることは無い。 However, by attaching the expand tape and applying stress by the pressing member through the tape, the tape absorbs the vibration of the crack when the wafer is cut, and thus unnecessary vibration is not generated. In addition, since the expand tape is stuck in a stretched state without wrinkles or deviations, a constant tension is constantly applied to the wafer, and the wafer is in a restrained state. When the wafer is cut, when the wafer is restrained, bending deformation of various portions of the wafer is restrained, and the pressing force of the pressing member is bent against the developed crack portion which is a weak rigid portion inside the wafer. Rather, it concentrates as shear stress. As a result, only the originally cut portion is efficiently cut, and the portion other than the cut line is protected and does not break.
特に、ウェーハ両面ともにテープが貼り付けられている場合、割れの振動は完全に封じ込められるとともに、ウェーハの曲げも一層拘束されていることから、効率的な割断が可能となる。 In particular, when the tape is attached to both sides of the wafer, the vibration of the crack is completely contained and the bending of the wafer is further restrained, which enables efficient cutting.
（付記２）ウェーハの表面にバックグラインドテープを貼着する工程と、前記バックグラインドテープが表面に貼着された前記ウェーハの切断ラインに沿って裏面からレーザ光を入射して前記ウェーハの内部に改質領域を形成することで、前記改質領域内に微小空孔を形成する改質領域形成工程と、前記改質領域形成工程で改質領域が形成されたウェーハの表面の略全面を一様かつ各領域内で独立してテーブルに吸着させる工程と、前記ウェーハを吸着した状態で、前記レーザ光を入射してウェーハ内部に形成した改質領域より手前の部分まで研削除去し、該改質領域から延びる微小亀裂を基板の深さ方向に進展させる第1の研削工程と、前記ウェーハ内部に形成した改質領域を研削除去する第２の研削工程と、ウェーハ表面を改質する化学スラリと研磨パッドを用いて化学機械研磨を行いながら、前記改質領域から延びる微小亀裂を残しながら、前記第１及び第２の研削工程で導入された加工変質層を除去して表面を鏡面化する工程と、表面を鏡面化された前記ウェーハの裏面にエキスパンドテープを貼着する工程と、前記エキスパンドテープが裏面に貼着された前記ウェーハを、前記バックグラインドテープを介して押圧部材で押圧して前記ウェーハを割断する割断工程と、前記バックグラインドテープを剥離する剥離用テープを貼着し、剥離用ローラで前記バックグラインドテープの剥離を行う剥離工程と、割段された前記ウェーハを、前記エキスパンドテープを引き伸ばすことにより複数のチップに分割する分割離間工程と、を含むことを特徴とする半導体基板の切断方法。 (Supplementary Note 2) A step of attaching a back grind tape to the surface of the wafer, and laser light is incident from the back surface along the cutting line of the wafer on which the back grind tape is attached to the inside of the wafer. By forming the modified region, a modified region forming step of forming microvoids in the modified region, and the substantially entire surface of the wafer on which the modified region is formed in the modified region forming step The step of causing the table to be adsorbed independently on each table in a similar manner and in a state in which the wafer is adsorbed, the laser beam is incident to grind and remove a portion before the reformed region formed inside the wafer. Grinding process for developing micro cracks extending from the quality area in the depth direction of the substrate, second grinding process for grinding and removing the reformed area formed inside the wafer, and chemical processes for reforming the wafer surface While performing chemical mechanical polishing using a lary and a polishing pad, the work-altered layer introduced in the first and second grinding steps is removed to mirror the surface while leaving micro cracks extending from the modified region A step of attaching an expand tape to the back surface of the wafer whose surface is mirrored, and pressing the wafer with the expanded tape attached to the back surface by a pressing member via the back grind tape Cutting the wafer, peeling a peeling tape for peeling the back grind tape, and peeling the back grinding tape with a peeling roller; And c) dividing and separating the plurality of chips by stretching the expanded tape.
付記２に記載された発明によれば、初期に改質領域をウェーハ内部の深い位置に形成し、初期に第１の研削工程で研削熱を発生させながら除去加工していくことで、改質領域に形成された亀裂をウェーハのさらに深い位置にまで進展させることが可能となる。
According to the invention described in
しかし、第１研削工程で、改質していない領域と同じ容量で、レーザで改質した領域も研削除去加工すると、改質領域は結晶粒界が大きいため、大きな結晶粒が欠け落ちたり、こうした結晶粒に伴って、さらに致命的な亀裂が進展したりすることもある。よって、第１の研削工程は、結晶性が一定である改質領域手前の部分まで研削を行うとよい。 However, in the first grinding process, if the area modified by laser is also ground and removed with the same capacity as the area not modified, large grain boundaries may be chipped off because the modified area has large grain boundaries. Along with these crystal grains, more fatal cracks may develop. Therefore, in the first grinding process, grinding may be performed to a portion before the reforming region where the crystallinity is constant.
第２の研削工程では、主としてレーザで改質された領域を研削する。この際、研削砥石も番手が高い、すなわち第１の研削工程と比べて細かい粒度の研削砥石を使用し、第１の研削工程と比較して、改質領域から派生した致命的なクラックや欠陥を誘発することのないように、穏やかな研削加工を行う。第２研削工程は改質領域だけであり、第１の研削工程と比較しても研削レートは小さい条件とし、細かく削り落とす。 In the second grinding step, the mainly laser-modified area is ground. At this time, the grinding wheel also has a higher count, that is, a grinding wheel having a finer grain size than the first grinding process, and fatal cracks and defects derived from the modified region as compared to the first grinding process. Do a gentle grinding so as not to induce. The second grinding process is only in the reforming region, and the grinding rate is set to be smaller than the first grinding process, and the grinding is finely cut.
そして、レーザ改質領域が除去された後に、最終的に化学機械研磨を行う。化学機械研磨では、ウェーハを改質する化学液を供給しつつ、高分子や不織布などの研磨パッドをウェーハに押し付けて、化学的かつ機械的に研磨を行う。 Then, after the laser modified region is removed, chemical mechanical polishing is finally performed. In chemical mechanical polishing, while supplying a chemical solution for modifying a wafer, polishing pads such as polymers and non-woven fabrics are pressed against the wafer to carry out polishing chemically and mechanically.
仮に、先程の改質領域に、化学機械研磨を行う場合、改質領域は大きい結晶粒が欠け落ちる場合がある。化学機械研磨では不織布や発泡ポリウレタンなどの研磨パッドを使用するため、こうしたパッド表面に欠け落ちた結晶粒が入り込むと研磨中絶えず欠け落ちた結晶粒によってスクラッチを発生させてしまう。このような場合、研削加工での加工変質層を除去しつつ、鏡面化するという目的を果たすまでもなく、研磨面をスクラッチだらけにしてしまうことになる。 If chemical mechanical polishing is performed in the above-described modified region, large grains may be chipped off in the modified region. Since chemical mechanical polishing uses a polishing pad such as non-woven fabric or foamed polyurethane, if such broken crystal grains enter the surface of the pad, scratches will be generated by the constantly broken crystal grains during polishing. In such a case, the polished surface will be covered with scratches, without the purpose of achieving a mirror finish while removing the damaged layer in the grinding process.
そうしたことから、化学機械研磨工程に導入される状態では、先の第２の研削工程においてレーザによって導入された改質層は完全に除去されていなければならない。 Therefore, in the state of being introduced into the chemical mechanical polishing process, the modified layer introduced by the laser in the previous second grinding process must be completely removed.
（付記３）前記切断ラインに沿ってレーザ光により改質層が形成され、表面に前記バックグラインドテープが貼着され、裏面に前記エキスパンドテープが貼着されたウェーハを弾性体が上面に取り付けられたテーブル上に載置し、前記押圧部材が前記切断ラインと平行になるように前記テーブルを回転させ、前記押圧部材を前記ウェーハに押圧するとともに転動させて前記切断ラインを割断することを特徴とする付記１または付記２に記載の半導体基板の切断方法。
(Supplementary Note 3) A modified layer is formed by laser light along the cutting line, the back grind tape is attached to the front surface, and the expanded body is attached to the back surface. And the table is rotated so that the pressing member is parallel to the cutting line, and the pressing member is pressed against the wafer and rolled to cut the cutting line. The cutting method of the semiconductor substrate according to
付記３に記載された発明によれば、ウェーハの割断ではバックグラインドテープが表面に貼着され、裏面から入射されたレーザ光により改質層が形成されたウェーハは裏面が研削、研磨された後にテープを貼り付ける機構によりエキスパンドテープが裏面に貼着される。 According to the invention described in Appendix 3, in the cutting of the wafer, the back grind tape is attached to the surface, and after the back surface is ground and polished, the wafer on which the modified layer is formed by the laser beam incident from the back surface. The expand tape is attached to the back surface by the tape attachment mechanism.
バックグラインドテープとエキスパンドテープが両面に貼着されたウェーハはバックグラインドテープを剥離する機構に設けられた、弾性体が上面に取り付けられたテーブル上に載置される。続いて剥離機構内に設けられている押圧部材が切断ラインと平行に位置づけられ、押圧されるとともに転動されて一方の切断ラインが割断される。 The wafer with the back grind tape and the expand tape stuck on both sides is placed on a table provided on the mechanism for peeling the back grind tape, and an elastic body is attached to the upper surface. Subsequently, a pressing member provided in the peeling mechanism is positioned in parallel to the cutting line, and is pressed and rolled to cut one cutting line.
一方の切断ラインが全て割断された後、ウェーハが９０度回転して他方の切断ラインが割断される。割断されたウェーハは紫外線照射や加熱などによりバックグラインドテープの粘着力が低減される。粘着力が低減されたバックグラインドテープには、剥離用ローラにより剥離用テープが貼着されて剥離が行われる。バックグラインドテープが剥離されたウェーハはエキスパンドフィルムが拡張されてチップの離間が行われる。これにより、割断が確実に効率よく行われ、割断を連続して行っても後のウェーハに悪影響を及ぼすことなく連続して割断を行うことが可能となる。 After all one cutting line is cut, the wafer is rotated 90 degrees and the other cutting line is cut. The tackiness of the backgrind tape is reduced by ultraviolet irradiation, heating or the like of the cut wafer. A peeling tape is attached to the backgrind tape with reduced adhesive strength by a peeling roller, and peeling is performed. In the wafer from which the back grinding tape has been peeled off, the expanded film is expanded to separate the chips. By this, the cutting is surely and efficiently performed, and even if the cutting is continuously performed, it is possible to perform the cutting continuously without adversely affecting the subsequent wafer.
（付記４）前記押圧部材は前記切断ラインの間隔よりも小さい半径に形成されていることを特徴とする付記３に記載の半導体基板の切断方法。 (Supplementary note 4) The method of cutting a semiconductor substrate according to supplementary note 3, wherein the pressing member is formed to have a radius smaller than the distance between the cutting lines.
付記４に記載された発明によれば、押圧部材の半径は押圧するウェーハに形成された切断ラインの間隔よりも小さい半径となるように形成されている。切断ラインの間隔よりも小さい半径であるため、押圧部材が複数の切断ラインを一度に押圧して応力が分散することがない。これにより一つの切断ラインに応力を集中させて作用させることが可能となり、割断が確実に効率よく行える。 According to the invention described in Appendix 4, the radius of the pressing member is formed to be smaller than the distance between the cutting lines formed on the wafer to be pressed. Since the radius is smaller than the distance between the cutting lines, the pressing member does not press the plurality of cutting lines at once to disperse the stress. As a result, stress can be concentrated on one cutting line to act, and cutting can be performed reliably and efficiently.
（付記５）前記弾性体には前記ウェーハに形成されたチップのサイズ以下の間隔で溝、孔、または凹凸が形成されていることを特徴とする付記３または付記４に記載の半導体基板の切断方法。 (Supplementary Note 5) A cutting of the semiconductor substrate according to Supplementary note 3 or Supplementary note 4 or 5, wherein grooves, holes or concavities are formed at intervals equal to or less than the size of a chip formed on the wafer. Method.
付記５に記載された発明によれば、ウェーハが載置される弾性体は表面に溝加工、孔加工、または凹凸加工が施されている。弾性体には初期の弾性係数と、幾度か使用した後の弾性係数の変化が少ないように圧縮永久歪の小さい空隙のない弾性体が好ましい。弾性体にウェーハに形成されたチップのサイズ以下の間隔で溝、孔、または凹凸が形成されていることにより、ウェーハは局所的に変形することが可能となり、割断が確実に効率よく行える。 According to the invention described in Appendix 5, the elastic body on which the wafer is placed is subjected to groove processing, hole processing, or concavo-convex processing on the surface. The elastic body is preferably an elastic body having a small compression set so that there is little change in the initial elastic modulus and the elastic modulus after being used several times. By forming grooves, holes or irregularities at intervals equal to or less than the size of the chip formed on the wafer in the elastic body, the wafer can be locally deformed, and cutting can be performed reliably and efficiently.
（付記６）前記バックグラインドテープまたは前記エキスパンドテープを貼着させる際には、格子状に形成された前記切断ラインに対して傾斜して交差する方向に貼着用ローラを転動させて貼着させることを特徴とする付記３から付記５のいずれか１項に記載の半導体基板の切断方法。 (Supplementary Note 6) When the back grind tape or the expand tape is attached, the attachment roller is rolled and attached in a direction intersecting with the cutting line formed in a grid shape in a slanting direction and crossing. 24. A method of cutting a semiconductor substrate according to any one of appendices 3 to 5, wherein
付記６に記載された発明によれば、バックグラインドテープやエキスパンドテープをウェーハ表面及び裏面に貼着させる際には、ウェーハが載置されたテーブルを４５度程度回転させることにより、格子状に形成された切断ラインに対して傾斜して交差する方向に貼着用ローラを押圧した後、転動させてテープの貼着が行われる。 According to the invention described in Appendix 6, when attaching a back grind tape or an expand tape to the front and back surfaces of the wafer, the table on which the wafer is placed is rotated about 45 degrees to form a grid. After the sticking roller is pressed in a direction that inclines and intersects the cut line, the tape is rolled by rolling.
仮にテープ貼着用ローラの押圧力により切断ラインが割断された場合、貼着面に気泡が入ることや、チップ方向の崩れにより精度よくテープを貼り付けることが困難となる。切断ラインに対して傾斜するように交差させてテープ貼着ローラを移動させることにより、割断が確実に効率よく行え、後の工程にも悪影響を及ぼすことがない。 If the cutting line is cut by the pressing force of the tape bonding roller, it becomes difficult to stick the tape with high accuracy due to air bubbles entering the bonding surface and collapse of the tip direction. By moving the tape application roller so as to intersect with the cutting line so as to incline, cutting can be performed reliably and efficiently without adversely affecting subsequent processes.
１…レーザダイシング装置，２…研削装置，３…テープ剥離装置，１１…ウェーハ移動部，１３…吸着ステージ，２０…レーザ光学部，３０…観察光学部，４０…レーザヘッド，５０…制御部，１１８…粗研削ステージ，１２０…精研削ステージ，１２２…研磨ステージ，１３２、１３６、１３８、１４０…チャック，１４６、１５４…カップ型砥石，１５６…研磨布，２１１…テーブル，２１２…弾性体，２１２ａ…溝，２１３…供給リール，２１４…剥離用ローラ，２１５…剥離用テープ，２１６、２１７…ガイドローラ，２１８…巻取りリール，２１９…押圧部材，Ｂ…ＢＧテープ，Ｃ…チップ，Ｅ…エキスパンドテープ，Ｆ…フレーム，Ｋ…改質領域，Ｌ…レーザ光，Ｓ…切断ライン，Ｗ…ワーク
DESCRIPTION OF
Claims (4)
ウェハの裏面側から対物レンズを通してレーザ光を照射し、前記ウェハの厚さ方向において前記ウェハの中間位置よりも前記ウェハの表面側に寄った位置に前記レーザ光を集光させて、前記ウェハの内部にレーザ改質領域を形成し、前記レーザ改質領域から延びるクラックは前記ウェハの裏面にまで到達しないレーザ改質領域形成手段と、
前記ウェハを裏面から研削する際に前記クラックの一部を残して前記レーザ改質領域を除去できるように前記レーザ光の集光点の位置を精密に位置決めするために、前記対物レンズを光軸方向に微小移動させる対物レンズ微動手段と、
を備える、レーザ加工システム。 In laser processing systems to improve chip strength,
Laser light is irradiated from the back side of the wafer through the objective lens, and the laser light is condensed at a position closer to the front surface side of the wafer than the intermediate position of the wafer in the thickness direction of the wafer. Laser modifying region forming means for forming a laser modifying region inside, and a crack extending from the laser modifying region not reaching the back surface of the wafer;
The optical axis of the objective lens is used to precisely position the focusing point of the laser beam so that the laser modification region can be removed leaving a part of the crack when the wafer is ground from the back side. Objective lens fine moving means for making a minute movement in the direction;
A laser processing system comprising:
請求項１記載のレーザ加工システム。 It further comprises imaging means for imaging the surface of the wafer through the objective lens,
The laser processing system according to claim 1.
請求項１又は２に記載のレーザ加工システム。 The apparatus further comprises wafer holding means for holding the wafer in a state where a protective tape is attached to the surface of the wafer.
The laser processing system according to claim 1.
請求項１から３のいずれか１項に記載のレーザ加工システム。
After the grinding is performed, the wafer further includes dividing means for applying an external force to the wafer to divide it into chips, without forming a starting point for new division on the surface of the wafer.
The laser processing system according to any one of claims 1 to 3.
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