JP5977633B2

JP5977633B2 - 加工方法

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Publication number: JP5977633B2
Application number: JP2012206913A
Authority: JP
Inventors: 高澤　徹; 徹高澤
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2032-09-20
Also published as: JP2014063812A; CN103681492B; CN103681492A; KR20140038305A; KR101966997B1

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の薄い板状物を多数のチップに分割する加工方法に係り、特に接着シートが貼着された板状物の加工方法に関する。

多数のデバイスが表面に形成された半導体ウェーハ等の円板状ウェーハは、デバイス間の分割予定ラインに沿って分割されて半導体チップに個片化される。ところで、チップを実装する際の接着層を予め裏面に形成しておくために、ＤＡＦ（Die Attach Film）等の接着層形成用の接着シートをウェーハの裏面に貼着した状態でウェーハを分割する技術が提供されている。その場合、接着シートはウェーハよりもやや大径に形成されており、ウェーハの裏面に貼着された接着シートは、ウェーハの外周から一部がはみ出ている。

接着シートはウェーハの分割時に、ウェーハとともに分割されるが、分割予定ラインに沿った分割起点を有するウェーハに貼着されたエキスパンドテープ等を拡張することでウェーハに外力を付与してウェーハを分割する方法を採った際には、ウェーハの外周からはみ出た部分も分断され、その際に生じた接着シートの破断屑がウェーハの表面に付着してしまうという問題があった。

そこで、この問題を解決すべく、エキスパンドシートの拡張中にエアブロー手段でウェーハ表面に対して空気を噴出し、接着シートの破断屑がウェーハ表面に付着しないようにする技術が提案されている（特許文献１）。

特開２００９−２７２５０３号公報

しかしながら上記文献に記載の技術によっても、接着シートの破断屑がウェーハ表面に付着することを完全に防止することは難しかった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主な技術的課題は、裏面に接着シートを貼着したウェーハ等の板状物を拡張して分割する際に、板状物の表面に接着シートの破断屑が付着することを完全に防止しうる加工方法を提供することにある。

本発明の加工方法は、表面に保護部材が配設されるとともに分割予定ラインに沿って分割起点が形成された板状物の加工方法であって、板状物より大径の接着シートを介して板状物をエキスパンドテープ上に配設する貼着ステップと、該貼着ステップを実施した後、板状物の表面に前記保護部材が配設された状態で前記エキスパンドテープを拡張して板状物の外周側にはみ出した前記接着シートを分断する第一拡張ステップと、該第一拡張ステップを実施した後、板状物の表面に配設された前記保護部材を除去する保護部材除去ステップと、該保護部材除去ステップを実施した後、前記エキスパンドテープを拡張して板状物を前記分割起点から前記分割予定ラインに沿って分割するとともに板状物に対応する前記接着シートを該分割予定ラインに沿って破断する第二拡張ステップと、を備えることを特徴とする。

本発明の加工方法では、板状物の表面に保護部材を配設した状態で第一拡張ステップが遂行され、この時点で少なくとも板状物の外周側にはみ出した接着シートが破断される。破断の際に生じた接着シートの破断屑は、保護部材上に付着する。第一拡張ステップを実施した後、破断屑が付着した保護部材は板状物上から除去されるため、破断屑が板状物の表面に付着することを完全に防ぐことができる。

本発明では、前記第二拡張ステップを実施した後、板状物が分割されて形成された個々のチップ間の間隔を維持した状態で前記エキスパンドテープに環状フレームを貼着し、該環状フレームの開口に板状物が分割されて形成された複数の該チップを収容した形態とする環状フレーム貼着ステップを備える形態を含む。この形態によれば、分割後の個々のチップ間の間隔が維持され、環状フレームをハンドリングすることでチップを破損させることなく搬送等を行うことができる。

本発明によれば、裏面に接着シートを貼着したウェーハ等の板状物を拡張して分割する際に、板状物の表面に接着シートの破断屑が付着することを完全に防止しうる加工方法が提供される。

本発明の一実施形態に係る加工方法の保護部材貼着ステップを示す斜視図である。一実施形態の加工方法の裏面研削ステップを示す斜視図である。一実施形態の加工方法の改質層形成ステップを示す斜視図改質層形成ステップの詳細を示すウェーハの一部断面図である。一実施形態の加工方法の貼着ステップを示す斜視図である。一実施形態の加工方法の第一拡張ステップを示す斜視図である。第一拡張ステップを示す断面図である。第一拡張ステップ後の状態を示す斜視図である。一実施形態の加工方法の保護部材除去ステップを示す斜視図である。一実施形態の加工方法の第二拡張ステップを示す斜視図である。第二拡張ステップを示す断面図である。一実施形態の加工方法の（ａ）環状フレーム貼着ステップを示す断面図、（ｂ）環状フレーム貼着ステップ後のエキスパンドテープ切断を示す断面図である。エキスパンドテープ切断後にエキスパンド装置からウェーハを搬出した状態を示す斜視図である。他の実施形態のエキスパンド装置を示す断面図であって、（ａ）ウェーハをセットした状態、（ｂ）第一拡張ステップを行った状態、（ｃ）第二拡張ステップを行った状態を示している。

以下、図面を参照して本発明の加工方法を含む一実施形態に係るウェーハの加工方法を説明する。

（１）保護部材貼着ステップ
図１に示すように、半導体ウェーハ等の円板状のウェーハ（板状物）１の表面１ａ全面に、保護部材１１を貼着する。ウェーハ１の表面（図１では下面側が表面）１ａには複数の分割予定ラインが格子状に設定され、分割予定ラインで区画された複数の矩形状の各デバイス領域に、ＬＳＩ等の電子回路を有するデバイス２がそれぞれ形成されている。保護部材１１は、例えば可撓性を有する樹脂シートの片面に粘着層が形成されたものなどが用いられ、粘着層を介してウェーハ１の表面１ａを覆って貼着される。保護部材１１としては、シリコンウェーハやガラス基板、セラミックス基板等のハードプレートを用い、接着剤等によってウェーハに貼着する形態でもよい。

（２）裏面研削ステップ
次に、図２に示すように、保護部材１１側を保持テーブル２１に合わせてウェーハ１を保持テーブル２１で保持し、上方に露出するウェーハ１の裏面１ｂを研削手段２２で研削してウェーハ１を所定の厚さ（例えば５０〜１００μｍ程度）に薄化する。

保持テーブル２１は、多孔質材料によって形成された円形状の水平な保持面上に、空気吸引による負圧作用によって被加工物を吸着して保持する一般周知の負圧チャックテーブルであり、図示せぬ回転駆動機構により軸回りに回転させられる。研削手段２２は、鉛直方向に延び、図示せぬモータによって回転駆動されるスピンドル２３の先端に、フランジ２４を介して研削ホイール２５が固定されたもので、保持テーブル２１の上方に上下動可能に配設されている。研削ホイール２５の下面外周部には、多数の砥石２６が環状に配列されて固着されている。砥石２６はウェーハ１の材質に応じたものが用いられ、例えば、ダイヤモンドの砥粒をメタルボンドやレジンボンド等の結合剤で固めて成形したダイヤモンド砥石等が用いられる。

研削ステップでは、保護部材１１側を保持面に合わせてウェーハ１を保持テーブル２１上に載置し、負圧チャックによりウェーハ１を吸着保持する。そして、保持テーブル２１を所定速度で一方向に回転させた状態から研削手段２２を下降させ、回転する研削ホイール２５の砥石２６をウェーハ１の裏面１ｂに押し付けて、裏面１ｂ全面を研削する。

（３）改質層形成ステップ
次に、ウェーハ１に対して透過性を有する波長のレーザビームを分割予定ラインに沿って照射し、ウェーハ１の内部に分割予定ラインに沿った改質層を形成する。改質層の形成は、図３に示すように、上記保持テーブル２１と同様の回転可能な負圧チャック式の保持テーブル３１の保持面に保護部材１１側を合わせてウェーハ１を保持テーブル３１上に載置し、負圧チャックによりウェーハ１を吸着保持する。そして、保持テーブル３１の上方に配設されたレーザ照射手段３２の照射部３３から、図４に示すようにウェーハ１に対して透過性を有する波長のレーザビームＬを、研削された裏面１ｂ側から、集光点をウェーハ１の内部に位置付けた状態で分割予定ラインに沿って照射し、改質層１ｃを形成する。

保持テーブル３１は図３に示すＸ方向およびＹ方向に移動可能とされ、ウェーハ１に対するレーザビームＬの走査は、例えば保持テーブル３１をＸ方向に移動させる加工送りによってなされる。その場合、保持テーブル３１をＹ方向に移動させる割り出し送りによってレーザビームＬを照射する分割予定ラインを選択する。また、分割予定ラインをＸ方向に沿った状態とするには、保持テーブル３１を回転させる。改質層１ｃは、レーザビームＬの被照射面（ウェーハ１の裏面１ｂ）から一定深さの位置に一定の層厚で形成されるようにする。改質層１ｃは、ウェーハ１内の他の部分よりも強度が低下した特性を有し、後の第二拡張ステップでウェーハ１の分割起点となる。

（４）貼着ステップ
次に、図５に示すように、ウェーハ１より大径の接着シート１２を介してウェーハ１の裏面１ｂ側をエキスパンドテープ１３上に配設する。エキスパンドテープ１３は、例えばポリ塩化ビニルやポリオレフィン等の伸縮性を有する合成樹脂シート等の片面に粘着層が形成されたもので、この場合、ウェーハ１よりも大きな矩形状のものやロール状に巻回されたものが用いられる。

貼着ステップは、エキスパンドテープ１３の粘着層側に、ＤＡＦ等からなる接着シート１２を円形状に配設し、次いでその接着シート１２上に、ウェーハ１の裏面１ｂ側を合わせて貼着する。なお、予め円形状の接着シート１２が配設されているエキスパンドシート１３にウェーハ１を貼着してもよい。あるいは、ウェーハ１の裏面１ｂに接着シート１２を貼着し、その接着シート１２をエキスパンドテープ１３の粘着層に貼着してもよい。接着シート１２はウェーハ１より大径の円形状に形成され、ウェーハ１の外周側には接着シート１２のはみ出し部１２ａが表出する状態となる。

（５）第一拡張ステップ
次に、ウェーハ１の表面１ａに保護部材１１が配設された状態でエキスパンドテープ１３を拡張し、ウェーハ１の外周側にはみ出した接着シート１２のはみ出し部１２ａを分断する。

第一拡張ステップでは、図６および図７に示すエキスパンド装置４０を用いる。エキスパンド装置４０は、エキスパンドテープ１３の四辺の端縁をそれぞれ把持し、端縁に直交する外側に引っ張るクランプ部材４１を有している。クランプ部材４１は、断面Ｌ字状のフレーム４２を上下対称の状態で組み合わせた構成であり、各フレーム４２の内側には、複数のローラ４３が近接して配列されている。これらローラ４３は、フレーム４２の長手方向に直交する回転軸を中心として回転可能にフレーム４２に支持されている。エキスパンドテープ１３は上下のローラ４３間に挟持され、挟持された状態においてエキスパンドテープ１３が端縁に沿った方向に伸びると、それに追従してローラ４３は転動する。

エキスパンドテープ１３の拡張は、まず、エキスパンド装置４０の各クランプ部材４１の上下のフレーム４２間にエキスパンドテープ１３の四辺の端縁を通し、上下のフレーム４２を互いに近付けて上下のローラ４３でエキスパンドテープ１３を挟持する。次いでクランプ部材４１を外側（図６および図７の矢印方向）に移動させてエキスパンドテープ１３を拡張する。クランプ部材４１のローラ４３で挟持していることにより、拡張によって偏った歪みがエキスパンドテープ１１３に生じても、ローラ４３が転動することでその歪みは解放され、エキスパンドテープ１３は均一に拡張される。

このようにエキスパンドテープ１３を拡張することにより、図８に示すようにウェーハ１の外周側にはみ出した接着シート１２のはみ出し部１２ａのみを分断する。ここでは、まだウェーハ１を分割せず、はみ出し部１２ａが分断される程度までエキスパンドテープ１３を拡張する。

はみ出し部１２ａを分断させる際には、少なくともはみ出し部１２ａを冷却しておくと分断しやすいため好ましい。はみ出し部１２ａを冷却するには、例えば表面側から直接、あるいは裏面側のエキスパンドテープ１３を介してはみ出し部１２ａに冷却させたエア等の冷却流体を吹き付けることで可能である。また、エキスパンド装置４０全体を冷却チャンバー内に収容し、冷却チャンバー内の雰囲気温度を例えば０℃〜−３０℃程度に設定して全体を冷却した状態で拡張するといった手法を採ってもよい。

はみ出し部１２ａが分断されると、図８に示すようにはみ出し部１２ａから接着シート１２の破断屑１２ｂが生じるが、これら破断屑１２ｂがウェーハ１上に飛散しても、ウェーハ１の表面１ａに貼着されている保護部材１１上に付着する。

（６）保護部材除去ステップ
次に、図９に示すように、ウェーハ１の表面１ａに配設された保護部材１１を除去する。除去された保護部材１１の表面には、接着シート１２の分断時に生じて飛散した接着シート１２の破断屑１２ｂが付着しており、保護部材１１が除去されたウェーハ１の表面１ａは清浄な状態である。

（７）第二拡張ステップ
次に、図１０に示すように、再びエキスパンド装置４０によってエキスパンドテープ１３を拡張する。これにより、ウェーハ１を分割起点である上記改質層１ｃから分割予定ラインに沿って分割するとともに、デバイス２に対応する接着シート１２を分割予定ラインに沿って破断し、図１１に示すように表面にデバイス２を有する接着シート１２付きのチップ３に個片化する。

（８）環状フレーム貼着ステップ
次に、ウェーハ１が分割されて形成された個々のチップ３間の間隔を維持した状態で、図１２（ａ）に示すように、エキスパンドテープ１３の粘着層が形成されている表面側に環状フレーム１４を貼着する。環状フレーム１４は、内周が接着シート１２の外周よりも大きく、かつ、クランプ部材４１の内側に配設可能な大きさを有するものであって、ステンレス等の剛性を有する金属板によって形成されている。環状フレーム１４はウェーハ１と同心状になるようエキスパンドテープ１３に貼着され、これによりウェーハ１が分割されて形成された複数のチップ３は、環状フレーム１４の開口１４ａに収容された状態となる。

この後、図１２（ｂ）に示すように、環状フレーム１４の裏面側のエキスパンドテープ１３の貼着部分をカッター５０により切断する。これにより、図１３に示す外周に環状フレーム１４が貼着されたエキスパンドテープ１３の中心に接着シート１２付きの複数のチップ３が貼着された状態のものが、エキスパンド装置４０から搬出される。チップ３は環状フレーム１４を用いることによりハンドリングされ、次の工程（例えば接着シート１２付きチップ３をエキスパンドテープ１３からピックアップするピックアップ工程）に移される。

（９）一実施形態の作用効果
以上による一実施形態の加工方法では、ウェーハ１の表面１ａに保護部材１１を配設した状態で第一拡張ステップが遂行され、この時点でウェーハ１の外周側の接着シート１２のはみ出し部１２ａが分断される。そして分断の際に生じた接着シート１２の破断屑１２ｂは、保護部材１１上に付着する。第一拡張ステップを実施した後、破断屑１２ｂが付着した保護部材１１はウェーハ１から除去されるため、破断屑１２ｂがウェーハ１の表面１ａに付着することを完全に防ぐことができる。

本実施形態では、第二拡張ステップを実施してウェーハ１を複数のチップ３に分割した後、分割後の個々のチップ３間の間隔を維持した状態でエキスパンドテープ１３に環状フレーム１４を貼着している。これにより、エキスパンドテープ１３は環状フレーム１４に拡張したままの状態で保持され、分割後の個々のチップ３間の間隔が維持される。したがって環状フレーム１４をハンドリングすることで、チップ３を破損させることなく搬送等を行うことができる。

また、保護部材１１はウェーハ表面への接着シート１２の破断屑１２ｂの付着を防止するものであるが、はじめの加工である裏面研削ステップの前にウェーハ表面に貼着しているため、裏面研削ステップ以降、保護部材１１を除去するまでに行う加工において、保護部材１１によって例えば保持テーブル２１，３１が表面１ａに直接当接せず、デバイス２を保護するためのものとして活用することができるといった利点がある。

（１０）他の実施形態
図１４は、上記と異なるエキスパンド装置６０を用いてエキスパンドテープ１３を拡張する様子を示している。すなわち、このエキスパンド装置６０でも上記の第一拡張ステップや第二拡張ステップを行うことができる。

この場合のエキスパンド装置６０は、円筒状のテーブル６１の周囲に、シリンダ装置６２によって昇降可能な昇降テーブル６３が配設された構成となっており、ウェーハ１は、接着シート１２を介してウェーハ１が貼着されたエキスパンドテープ１３に上記環状フレーム１４が予め貼着された状態でセットされる。テーブル３１の内部には、エキスパンドテープ１３に向けて冷却流体を吹き付けるノズル６４が配設されている。

ウェーハ１の拡張は、まず、図１４（ａ）に示すように、昇降テーブル６３の高さ位置をテーブル６１と同じとして、テーブル６１の上端面にエキスパンドテープ１３上のウェーハ１を載置し、昇降テーブル６３上に環状フレーム１４を載置する。次いで、昇降テーブル６３に設けたクランプ６５で環状フレーム１４を昇降テーブル６３に固定する。

そして、図１４（ｂ）に示すようにノズル６４から冷却流体を噴出させることで接着シート１２を冷却した状態で、シリンダ装置６２を縮小させ、接着シート１２のはみ出し部１２ａを分断する第一拡張ステップを行う。昇降テーブル６３が下降すると、エキスパンドテープ１３は外側に拡張され、接着シート１２のはみ出し部１２ａが分断される。

次いで、ウェーハ１の表面から保護部材１１を除去してから、図１４（ｃ）に示すようにさらに昇降テーブル６３を下降させてエキスパンドテープ１３を拡張し、ウェーハ１をチップ３に分割する第二拡張ステップを行う。

このようにエキスパンド装置６０によっても第一拡張ステップおよび第二拡張ステップを行うことができる。第一拡張ステップにおいてはウェーハ１の表面１ａに保護部材１１が貼着されているため、第一拡張ステップで生じる接着シート１２のはみ出し部１２ａの破断屑１２ｂがウェーハ１の表面１ａに付着することはない。

なお、上記実施形態では、ウェーハ１の分割予定ラインに沿って形成する分割起点を、レーザビーム照射による改質層１ｃで構成しているが、分割起点は、例えばウェーハ１の表面１ａ側に形成する溝でもよく、その溝は、切削ブレードで形成した切削溝や、ウェーハ１に対し吸収性を有する波長のレーザビームを照射して形成するレーザ加工溝等が挙げられる。

また、ウェーハ１の裏面研削と分割起点を形成する順序は任意であり、上記実施形態とは逆に、分割起点を形成してからウェーハ１の裏面研削を行ってもよい。

１…ウェーハ（板状物）
１ａ…ウェーハの表面
１ｃ…改質層（分割起点）
３…チップ
１１…保護部材
１２…接着シート
１２ａ…接着シートのはみ出し部
１３…エキスパンドテープ
１４…環状フレーム
１４ａ…環状フレームの開口

Claims

表面に保護部材が配設されるとともに分割予定ラインに沿って分割起点が形成された板状物の加工方法であって、
板状物より大径の接着シートを介して板状物をエキスパンドテープ上に配設する貼着ステップと、
該貼着ステップを実施した後、板状物の表面に前記保護部材が配設された状態で前記エキスパンドテープを拡張して板状物の外周側にはみ出した前記接着シートを分断する第一拡張ステップと、
該第一拡張ステップを実施した後、板状物の表面に配設された前記保護部材を除去する保護部材除去ステップと、
該保護部材除去ステップを実施した後、前記エキスパンドテープを拡張して板状物を前記分割起点から前記分割予定ラインに沿って分割するとともに板状物に対応する前記接着シートを該分割予定ラインに沿って破断する第二拡張ステップと、
を備えることを特徴とする加工方法。
前記第二拡張ステップを実施した後、板状物が分割されて形成された個々のチップ間の間隔を維持した状態で前記エキスパンドテープに環状フレームを貼着し、該環状フレームの開口に板状物が分割されて形成された複数の該チップを収容した形態とする環状フレーム貼着ステップを備えることを特徴とする請求項１に記載の加工方法。