JP2023069381A - ウエーハの加工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】レーザー光線を照射してウエーハを加工する際に、分割予定ラインからはみ出した領域にクラックが進展しデバイスに損傷を与えるという問題を解消できるウエーハの加工方法を提供する。【解決手段】ウエーハ10の加工方法は、ウエーハ10に対して透過性を有する波長のレーザー光線LBを照射して細孔130と細孔130を囲繞する変質筒140からなるシールドトンネル102、104を形成するシールドトンネル形成工程と、ウエーハ10に外力を付与してウエーハ10を個々のデバイスチップ12に分割する分割工程と、を含む。シールドトンネル形成工程において、少なくともシールドトンネル一個分の間隔を空けて、分割予定ライン14にシールドトンネル102を連続して形成する第一の形成ステップと、該間隔が空いた分割予定ラインの領域にシールドトンネル104を連続して形成する第二の形成ステップと、を含み構成される。【選択図】図3
Description
本発明は、ウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハの加工方法に関する。
IC、LSI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た表面に形成されたウエーハは、ダイシング装置、レーザー加工装置によって個々のデバイスチップに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
レーザー加工装置は、ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを撮像し加工すべき領域を検出する撮像手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハにレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段とを相対的に加工送りする加工送り手段と、から概ね構成されていて、ウエーハを高精度に加工することができる(例えば特許文献1を参照)。
レーザー光線照射手段は、ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を照射してアブレーション加工を施すタイプのもの(例えば特許文献2を参照)、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射して内部に改質層を形成する内部加工を施すタイプのもの(例えば特許文献3を参照)、ウエーハに対して透過性を有する波長であると共に集光器の開口数(NA)をウエーハの屈折率(N)で除した値が0.05~0.2の範囲でレーザー光線を照射して内部に細孔と該細孔を囲繞する変質筒からなるシールドトンネルを形成するタイプのもの(例えば特許文献4を参照)とがある。
ところで、上記したレーザー加工装置によって、レーザー光線を分割予定ラインに沿って照射して個々のデバイスチップに分割すると、ウエーハを構成する素材の結晶構造に起因して、レーザー光線の照射によって分割予定ラインからはみ出した領域にクラックが進展し、デバイスに損傷を与えるという問題がある。
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、レーザー光線を照射してウエーハを加工する際に、分割予定ラインからはみ出した領域にクラックが進展しデバイスに損傷を与えるという問題を解消できるウエーハの加工方法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、複数のデバイスが複数の分割予定ラインによって区画された表面に形成されたウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハの加工方法であって、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射して細孔と該細孔を囲繞する変質筒からなるシールドトンネルを形成するシールドトンネル形成工程と、ウエーハに外力を付与してウエーハを個々のデバイスチップに分割する分割工程と、を含み、該シールドトンネル形成工程において、少なくともシールドトンネル一個分の間隔を空けて、分割予定ラインにシールドトンネルを連続して形成する第一の形成ステップと、該間隔が空いた分割予定ラインの領域にシールドトンネルを連続して形成する第二の形成ステップと、を含み構成されるウエーハの加工方法が提供される。
該第一の形成ステップで形成されたシールドトンネルと該第二の形成ステップで形成されたシールドトンネルとは、厚さ方向に交互に段差が形成されることが好ましい。また、該シールドトンネル形成工程において、ウエーハの厚み方向にシールドトンネルを積層させことが好ましい。該シールドトンネル形成工程において、シールドトンネルを積層させる際に、該第一の形成ステップで形成されたシールドトンネルの上方にシールドトンネルを形成する第三の形成ステップと、該第二の形成ステップで形成されたシールドトンネルの上方にシールドトンネルを形成する第四の形成ステップと、を含むことが好ましい。
該シールドトンネル形成工程において、ウエーハの厚み方向にシールドトンネルを積層する際に、下方のシールドトンネルに接触しないように、上方のシールドトンネルを隣接して積層させることが好ましい。該レーザー光線の波長は532nmであり、1パルス当たりのパワーは、2.0~4.0・10-5Jであり、スポットの間隔は10~15μmであることが好ましい。
本発明のウエーハの加工方法は、複数のデバイスが複数の分割予定ラインによって区画された表面に形成されたウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハの加工方法であって、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射して細孔と該細孔を囲繞する変質筒からなるシールドトンネルを形成するシールドトンネル形成工程と、ウエーハに外力を付与してウエーハを個々のデバイスチップに分割する分割工程と、を含み、該シールドトンネル形成工程において、少なくともシールドトンネル一個分の間隔を空けて、分割予定ラインにシールドトンネルを連続して形成する第一の形成ステップと、該間隔が空いた分割予定ラインの領域にシールドトンネルを連続して形成する第二の形成ステップと、を含み構成されることから、分割予定ラインからはみ出した領域にクラックが進展することが抑制でき、さらに、連続して隣接するようにレーザー光線を照射した場合に生じる熱だまりの影響が回避され、デバイスが形成された領域へクラックが進展してデバイスが損傷するという問題を解消することができる。
以下、本発明に基づいて構成されるウエーハの加工方法に係る実施形態について、添付図面を参照しながら、詳細に説明する。
以下、本発明に基づいて構成される加工方法を実施するのに好適なレーザー加工装置について添付図面を参照しながら説明すると共に、本実施形態のウエーハの加工方法について説明する。
図1には、レーザー加工装置1の全体斜視図が示されている。レーザー加工装置1は、基台2上に配設され、後述するウエーハ10(図2を参照)を保持する保持手段3と、該保持手段3をX軸方向及びY軸方向に移動させる移動手段4と、保持手段3に保持されたウエーハ10を撮像する撮像手段6と、保持手段3に保持されたウエーハ10にレーザー光線を照射して所望の加工を施すレーザー光線照射手段7と、移動手段4の側方に立設される垂直壁部5a及び該垂直壁部5aの上端部から水平方向に延びる水平壁部5bからなる枠体5とを備えている。図示は省略するが、撮像手段6及びレーザー光線照射手段7を構成する光学系は、水平壁部5bの内部に収容され保持されている。
保持手段3は、図1に示すように、X軸方向において移動自在に基台2に搭載された矩形状のX軸方向可動板31と、Y軸方向において移動自在にX軸方向可動板31に搭載された矩形状のY軸方向可動板32と、Y軸方向可動板32の上面に固定された円筒状の支柱33と、支柱33の上端に固定された矩形状のカバー板34とを含む。カバー板34にはカバー板34上に形成された長穴を通って上方に延びるチャックテーブル35が配設されている。チャックテーブル35は、X座標及びY座標で特定されるXY平面を保持面としウエーハ10を保持する手段であり、支柱33内に収容された図示を省略する回転駆動手段により回転可能に構成される。チャックテーブル35の上面には、通気性を有する多孔質材料から形成された該保持面を構成する吸着チャック36が配設されている。吸着チャック36は、支柱33を通る流路によって図示しない吸引手段に接続されており、吸着チャック36の周囲には、後述するウエーハ10をチャックテーブル35に保持する際に使用される4つのクランプ37が等間隔で配置されている。
移動手段4は、上記したチャックテーブル35をX軸方向に移動するX軸移動手段4aと、チャックテーブル35をY軸方向に移動するY軸移動手段4bとを備えている。X軸移動手段4aは、モータ42aの回転運動を、ボールねじ42bを介して直線運動に変換してX軸方向可動板31に伝達し、基台2上にX軸方向に沿って配設された一対の案内レール2A、2Aに沿ってX軸方向可動板31をX軸方向に移動させる。Y軸移動手段4bは、モータ44aの回転運動を、ボールねじ44bを介して直線運動に変換し、Y軸方向可動板32に伝達し、X軸方向可動板31上においてY軸方向に沿って配設された一対の案内レール31a、31aに沿ってY軸方向可動板32をY軸方向に移動させる。
上記したレーザー加工装置1は、図示を省略する制御手段によって制御される。該制御手段は、コンピュータにより構成され、制御プログラムに従って演算処理する中央演算処理装置(CPU)と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ(ROM)と、検出した検出値、演算結果等を一時的に格納するための読み書き可能なランダムアクセスメモリ(RAM)と、入力インターフェース、及び出力インターフェースとを備えている(詳細についての図示は省略)。該制御手段には、撮像手段6、レーザー光線照射手段7、移動手段4を構成するX軸移動手段4a、Y軸移動手段4b等が接続され、制御される。
本発明に基づき構成されるウエーハの加工方法によって、例えば、図2に示すウエーハ10が加工される。ウエーハ10は、例えば100μm程度の厚みのSiCのウエーハであり、複数のデバイス12が分割予定ライン14によって区画された表面10aに形成されている。ウエーハ10は、上記のレーザー加工装置1によって加工される際には、図に示すように、ウエーハ10を収容可能な開口部Faを有する環状のフレームFによって、粘着テープTを介して支持される。以下に説明する本実施形態のウエーハの加工方法を実行することにより、ウエーハ10が個々のデバイスチップに分割される。
本実施形態のウエーハの加工方法では、まず、ウエーハ10に対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射して細孔と該細孔を囲繞する変質筒からなるシールドトンネルを形成するシールドトンネル形成工程を実施する。以下に、本実施形態のシールドトンネル形成工程を実施する手順について、より具体的に説明する。
シールドトンネル形成工程を実施するに際し、上記したウエーハ10を用意したならば、図1に示すレーザー加工装置1のチャックテーブル35の吸着チャック36に、ウエーハ10を載置して吸引保持し、クランプ37によってフレームFを挟持して固定する。次いで、上記した移動手段4を作動して、ウエーハ10を撮像手段6の直下に位置づけて撮像し、該ウエーハ10のデバイス12、分割予定ライン14の位置情報を検出して上記した制御手段に記憶する。さらに、該位置情報に基づいて、該移動手段4等を作動して、ウエーハ10の所定の分割予定ライン14をX軸方向に整合させる。
次いで、図3(a)に示すように、ウエーハ10をレーザー光線照射手段7の集光器71の直下に位置付け、制御手段に記憶された該位置情報に基づいて、該X軸移動手段4aを作動してウエーハ10をX軸方向に加工送りしながら、分割予定ライン14が形成された領域にレーザー光線LBを照射する。分割予定ライン14の一部を拡大して示す図3(b)から理解されるように、分割予定ライン14の中央領域に沿った内部にシールドトンネル102、104を備えた分割層100を形成する。
上記のレーザー光線LBを照射するに際し、本実施形態のレーザー光線照射手段7の集光器71を構成する集光レンズの開口数(NA)は、例えば、ウエーハ10の屈折率(N)で除した値が0.05~0.2の範囲になるように設定されており、レーザー光線LBの波長を、例えば、ウエーハ10に対して透過性を有する532nmとし、平均出力を0.2~0.4W、繰り返し周波数を10kHz、1パルス当たりのエネルギーを、2.0~4.0・10-5Jとし、スポットの間隔を10~15μmに設定している。このようなレーザー加工条件に基づき集光点をウエーハ10の内部に位置付けてレーザー光線LBを照射することで、図3(c)に示すように、シールドトンネル102、104が形成され、後述する外力が付加されることにより分割の起点となる分割層100が形成される。なお、該シールドトンネル102、104は、図3(c)の下方に拡大して示す斜視図から理解されるように、細孔130と、細孔130を囲繞する変質筒140とからなり、例えば、細孔130の直径は略1μmであり、変質筒140の直径は略10μmである。
上記のシールドトンネル形成工程では、例えば、分割予定ライン14の中央領域に沿って、少なくともシールドトンネル1個分の間隔(例えば10~15μm)を空けて、先にシールドトンネル102を連続して形成する第一の形成ステップを実施する。次いで、該間隔が空いた分割予定ライン14の中央領域に対し、シールドトンネル104を連続して形成する第二の形成ステップを実施する。すなわち、X軸方向に沿って、シールドトンネル102と、シールドトンネル104とを交互に形成して、分割層100を形成する。このようにして、分割層100を形成する際に、第一の形成ステップと第二の形成ステップとを実施することによって、分割予定ライン14からはみ出した領域にクラックが進展することが抑制でき、さらに、連続して隣接するようにレーザー光線LBを照射した場合に生じる熱だまりの影響が回避され、デバイス12が形成された領域へクラックが進展してデバイス12が損傷するという問題が回避できる。
上記したように、所定の分割予定ライン14に沿ってシールドトンネル102、104からなる分割層100を形成したならば、ウエーハ10をY軸方向に割り出し送りして、Y軸方向で隣接する未加工の分割予定ライン14を集光器71の直下に位置付ける。そして、上記したのと同様にしてレーザー光線LBの集光点を分割予定ライン14の中央領域の内部に位置付けて照射し、上記した第一の形成ステップと第二の形成ステップとを順に実行する。これにより、シールドトンネル102、104を形成して分割層100を形成する。同様にして、ウエーハ10をX軸方向、及びY軸方向に加工送りして、X軸方向に沿うすべての分割予定ライン14に沿って上記と同様の分割層100を形成する。次いで、ウエーハ10を、図3(a)の矢印R1で示す方向に90度回転させて、既に分割層100を形成した分割予定ライン14に直交する未加工の分割予定ライン14をX軸方向に整合させる。そして、残りの分割予定ライン14の中央領域の内部に対しても、上記したのと同様にしてレーザー光線LBの集光点を位置付けて照射して、図3(a)の下方に示すように、ウエーハ10の表面10aに形成された全ての分割予定ライン14に沿って分割層100を形成し、本実施形態のシールドトンネル形成工程が完了する。
上記したシールドトンネル形成工程を実施したならば、例えば、図4に示す分割装置50を使用して、ウエーハ10に外力を付与してウエーハ10を個々のデバイスチップ12’に分割する分割工程を実施する。
図示の分割装置50は、ウエーハ10を保持する環状のフレームFを保持するフレーム保持部材51と、フレーム保持部材51の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ52と、フレーム保持部材51の内側に配設される拡張ドラム55とを備えている。この拡張ドラム55の外径は、環状のフレームFの内径より小さく、また、拡張ドラム55の内径は、ウエーハ10の外径より大きく設定されている。また、拡張ドラム55の外側には、フレーム保持部材51を上下方向に進退させる複数のエアシリンダ53が配設され、エアシリンダ53によって上下方向に進退させられるピストンロッド54がフレーム保持部材51の下面に連結される。このように複数のエアシリンダ53、ピストンロッド54からなる支持手段は、図4にて実線で示すように環状のフレーム保持部材51を拡張ドラム55の上端と略同一高さとなる基準位置と、2点鎖線で示すように環状のフレーム保持部材51を拡張ドラム55の上端から所定量下方の拡張位置に選択的に移動させ得るように構成される。
上述した分割装置50の作用について説明する。分割予定ライン14に沿って分割層100が形成されたウエーハ10を支持した環状のフレームFを、フレーム保持部材51の載置面上に載置し、クランプ52によってフレーム保持部材51に固定する。このとき、エアシリンダ53のピストンロッド54は伸長しており、ウエーハ10は、図4にて実線で示す基準位置に位置付けられる。
図中実線で示す基準位置に位置付けられたウエーハ10を支持するフレーム保持部材51は、外力付与手段を構成する複数のエアシリンダ53が作動して下降させられ、環状のフレームFも下降する。これにより、図中2点鎖線で示すように環状のフレームFに装着された粘着テープTは相対的に上昇する拡張ドラム55の上端縁に当接して拡張させられる。この結果、粘着テープTに貼着されているウエーハ10には放射状に引っ張る外力が作用し、分割層100によって脆弱化された分割予定ライン14が分割起点となり、個々デバイスチップ12’に分割される。以上により、分割工程が完了する。
本発明は、上記した実施形態に限定されない。上記のシールドトンネル形成工程においてシールドトンネルを形成するに際し、ウエーハ10の厚み方向にレーザー光線LBを照射する際に集光点の位置を上下方向にずらすことにより、シールドトンネルを積層させるように形成してもよい。例えば、厚みが500μmの厚みのウエーハ10に対して実施される該シールドトンネル形成工程において、図5に示すウエーハ10の断面図から理解されるように、少なくともシールドトンネル1個分の間隔を空けてウエーハ10のX軸方向に整合させた分割予定ライン14にシールドトンネル111を連続して形成する該第一の形成ステップを実行し、該間隔が空いた分割予定ライン14の領域に、シールドトンネル112を連続して形成する第二の形成ステップを実行し、該形成されたシールドトンネル111の上方にシールドトンネル113を形成する第三の形成ステップを実行し、該第二の形成ステップで形成されたシールドトンネル112の上方にシールドトンネル114を形成する第四の形成ステップと、を実行するようにしてもよい。図6に示す実施形態では、上記した第一~四の形成ステップに加え、シールドトンネル113、114にさらに積層するように、シールドトンネル115、116を形成する第五、第六の形成ステップを実施して分割層110を形成している。そして、シールドトンネル111~116を形成するレーザー光線LBを照射する際の集光点の位置は、それぞれが上下方向にずらされるように位置付けられ、第一の形成ステップで形成されたシールドトンネル111と第二の形成ステップで形成されたシールドトンネル112とが、ウエーハ10の厚さ方向において交互に段差を設けて形成されている。これにより、厚みのある被加工物に対してシールドトンネル形成工程を実施する際に、さらに効果的に熱だまりによる影響が回避され、分割層110によってデバイス12が形成された領域にクラックが進展することが防止される。本実施形態においては、第三~第六の形成ステップにおいてシールドトンネル113~116を形成する際にも、厚さ方向において交互に段差を設けて形成されており、同様の効果を奏する。なお、上記の第一~第六の形成ステップにおいては、厚み方向にシールドトンネルを積層する際、下方のシールドトンネルに接触しないように上方のシールドトンネルを積層している。これにより、下方のシールドトンネルに上方のシールドトンネルを接触するように形成した場合に比べ、クラックの発生を抑制することができる。
1:レーザー加工装置
2:基台
2A:案内レール
3:保持手段
31:X軸方向可動板
32:Y軸方向可動板
33:支柱
34:カバー板
35:チャックテーブル
36:吸着チャック
37:クランプ
4:移動手段
4a:X軸移動手段
4b:Y軸移動手段
5:枠体
5a:垂直壁部
5b:水平壁部
6:撮像手段
7:レーザー光線照射手段
71:集光器
10:ウエーハ
10a:表面
12:デバイス
14:分割予定ライン
50:分割装置
51:フレーム保持部材
52:クランプ
53:エアシリンダ
54:ピストンロッド
55:拡張ドラム
100、110:分割層
102、104:シールドトンネル
111~116:シールドトンネル
LB:レーザー光線
2:基台
2A:案内レール
3:保持手段
31:X軸方向可動板
32:Y軸方向可動板
33:支柱
34:カバー板
35:チャックテーブル
36:吸着チャック
37:クランプ
4:移動手段
4a:X軸移動手段
4b:Y軸移動手段
5:枠体
5a:垂直壁部
5b:水平壁部
6:撮像手段
7:レーザー光線照射手段
71:集光器
10:ウエーハ
10a:表面
12:デバイス
14:分割予定ライン
50:分割装置
51:フレーム保持部材
52:クランプ
53:エアシリンダ
54:ピストンロッド
55:拡張ドラム
100、110:分割層
102、104:シールドトンネル
111~116:シールドトンネル
LB:レーザー光線
Claims (6)
- 複数のデバイスが複数の分割予定ラインによって区画された表面に形成されたウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハの加工方法であって、
ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射して細孔と該細孔を囲繞する変質筒からなるシールドトンネルを形成するシールドトンネル形成工程と、
ウエーハに外力を付与してウエーハを個々のデバイスチップに分割する分割工程と、
を含み、
該シールドトンネル形成工程において、少なくともシールドトンネル一個分の間隔を空けて、分割予定ラインにシールドトンネルを連続して形成する第一の形成ステップと、
該間隔が空いた分割予定ラインの領域にシールドトンネルを連続して形成する第二の形成ステップと、を含み構成されるウエーハの加工方法。 - 該第一の形成ステップで形成されたシールドトンネルと該第二の形成ステップで形成されたシールドトンネルとは、厚さ方向に交互に段差が形成される請求項1に記載のウエーハの加工方法。
- 該シールドトンネル形成工程において、ウエーハの厚み方向にシールドトンネルを積層させる請求項1又は2に記載のウエーハの加工方法。
- 該シールドトンネル形成工程において、シールドトンネルを積層させる際に、該第一の形成ステップで形成されたシールドトンネルの上方にシールドトンネルを形成する第三の形成ステップと、該第二の形成ステップで形成されたシールドトンネルの上方にシールドトンネルを形成する第四の形成ステップと、を含む請求項3に記載のウエーハの加工方法。
- 該シールドトンネル形成工程において、ウエーハの厚み方向にシールドトンネルを積層する際に、下方のシールドトンネルに接触しないように、上方のシールドトンネルを隣接して積層させる請求項3又は4に記載のウエーハの加工方法。
- 該レーザー光線の波長は532nmであり、1パルス当たりのパワーは、2.0~4.0・10-5Jであり、スポットの間隔は10~15μmである請求項1~5のいずれかに記載されたウエーハの加工方法。
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