JP6366393B2 - ウェーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、分割の起点となる改質層を形成してウェーハを複数のチップへと分割するウェーハの加工方法に関する。

携帯電話に代表される小型軽量な電子機器では、ＩＣ等のデバイスを備えるデバイスチップが必須の構成となっている。デバイスチップ（以下、チップ）は、例えば、シリコン等の材料でなるウェーハの表面をストリートと呼ばれる複数の分割予定ラインで区画し、各領域にデバイスを形成した後、このストリートに沿ってウェーハを分割することで製造される。

近年では、ウェーハのストリートに沿って分割の起点となる改質層を形成し、外力を付与して複数のチップへと分割する分割方法が実用化されている。この分割方法では、例えば、改質層が形成されたウェーハにエキスパンドテープの中央部を貼着し、この中央部を突き上げるようにエキスパンドテープを拡張することでウェーハに外力を付与している。

ところで、エキスパンドテープを拡張して拡げたチップの間隔を維持するために、エキスパンドテープの外周部を固定した環状のフレームの内周とウェーハの外周との間の領域を加熱し、拡張後のエキスパンドテープの弛んだ部分を部分的に収縮させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法でチップの間隔を拡げた状態に維持すれば、後のハンドリング等を容易にできる。また、この方法によれば、テープの弛みによるチップ同士のこすれを防いで破損を回避できる。

特開２００７−２７５６２号公報

上述の方法では、フレームの内周とウェーハの外周との間の領域を加熱する前に、拡張されたエキスパンドテープをチャックテーブルで吸引してチップの間隔を維持しつつ、エキスパンドテープの突き上げを解除してウェーハとフレームとを同じ高さに位置付けている。

しかしながら、エキスパンドテープの突き上げを解除すると、フレームの内周とウェーハの外周との間でエキスパンドテープが撓んで***し、チャックテーブルからエキスパンドテープが捲れてしまうことがあった。この場合、特に、エキスパンドテープの捲れた部分では、チップの間隔を適切に維持できなくなる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エキスパンドテープの***に起因するチャックテーブルからの捲れを抑制したウェーハの加工方法を提供することである。

本発明によれば、格子状の分割予定ラインによって複数の領域に区画され、各領域にデバイスが形成されたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞し、該格子状の分割予定ラインによって複数の領域に区画された外周余剰領域と、を表面に有するウェーハを該分割予定ラインに沿って分割するウェーハの加工方法であって、ウェーハを透過する波長のレーザー光線によって該分割予定ラインに沿った改質層をウェーハの内部に形成する改質層形成ステップと、エキスパンドテープを介して環状のフレームの開口にウェーハが支持されたウェーハユニットを準備するウェーハユニット準備ステップと、該改質層形成ステップ及び該ウェーハユニット準備ステップを実施した後に、該ウェーハユニットのウェーハを、該エキスパンドテープを介してチャックテーブルの保持面に載置するとともに、該フレームをフレーム保持手段で保持する拡張準備ステップと、該拡張準備ステップを実施した後に、該チャックテーブルを該フレーム保持手段に対して突き上げるように該チャックテーブルと該フレーム保持手段とを相対移動させて該エキスパンドテープを拡張し、該改質層を起点にウェーハを該分割予定ラインに沿って複数のチップに分割しつつ該チップの間隔を拡張する拡張ステップと、該拡張ステップを実施した後に、該エキスパンドテープを介して該チャックテーブルの該保持面でウェーハを吸引保持し該チップの間隔を維持しつつ、該フレーム保持手段に対する該チャックテーブルの突き上げ状態を解除する突き上げ解除ステップと、該突き上げ解除ステップを実施した後に、該拡張ステップで拡張されて弛んだ該チャックテーブル外周と該フレーム内周との間の該エキスパンドテープに刺激を与えて、弛みを除去する弛み除去ステップと、を備え、該改質層形成ステップでは、所定の該分割予定ラインで該外周余剰領域を除いて該改質層を形成することで、該外周余剰領域で形成される端材チップの面積を大きくすることを特徴とするウェーハの加工方法が提供される。

本発明において、該改質層形成ステップでは、該拡張ステップにおいて該デバイス領域が複数の該チップに分割される程度に該外周余剰領域に該改質層を形成することが好ましい。

本発明に係るウェーハの加工方法では、改質層形成ステップにおいて、所定の分割予定ラインで外周余剰領域を除いて改質層を形成し、端材チップを大面積化しているので、エキスパンドテープが撓んで***してもチャックテーブルから捲れ難くなる。このように、本発明によれば、エキスパンドテープの***に起因するチャックテーブルからの捲れを抑制したウェーハの加工方法を提供できる。

本実施形態のウェーハユニットを模式的に示す斜視図である。 改質層形成ステップを模式的に示す一部断面側面図である。 エキスパンドテープの向きと改質層との関係を模式的に示す斜視図である。 図４（Ａ）は、拡張準備ステップを模式的に示す図であり、図４（Ｂ）は、拡張ステップを模式的に示す図である。 図５（Ａ）は、突き上げ解除ステップを模式的に示す図であり、図５（Ｂ）は、弛み除去ステップを模式的に示す図である。

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本実施形態に係るウェーハの加工方法は、ウェーハユニット準備ステップ（図１参照）、改質層形成ステップ（図２参照）、拡張準備ステップ（図４（Ａ）参照）、拡張ステップ（図４（Ｂ）参照）、突き上げ解除ステップ（図５（Ａ）参照）、及び弛み除去ステップ（図５（Ｂ）参照）を含む。

ウェーハユニット準備ステップでは、ウェーハがエキスパンドテープを介して環状のフレームに支持されたウェーハユニットを準備する。改質層形成ステップでは、ウェーハの内部にレーザー光線を集光させて、ストリート（分割予定ライン）に沿う改質層を形成する。

拡張準備ステップでは、チップ間隔維持装置が備えるチャックテーブルにウェーハを載置し、フレーム保持テーブル（フレーム保持手段）でフレームを保持する。拡張ステップでは、チャックテーブルをフレーム保持テーブルに対して突き上げるように移動させて、エキスパンドテープを拡張する。これにより、改質層が形成されたストリートに沿ってウェーハは複数のチップに分割され、また、チップの間隔が拡げられる。

突き上げ解除ステップでは、チャックテーブルでウェーハを吸引保持してチップの間隔を維持しつつ、チャックテーブルの突き上げ状態を解除する。弛み除去ステップでは、チャックテーブルの外周とフレームの内周との間でエキスパンドテープに刺激を与え、エキスパンドテープの弛みを除去する。以下、本実施形態に係るウェーハの加工方法について詳述する。

まず、ウェーハユニットを準備するウェーハユニット準備ステップを実施する。図１は、本実施形態のウェーハユニットを模式的に示す斜視図である。図１に示すように、ウェーハユニット１は、例えば、シリコン等の材料で形成された円盤状のウェーハ１１を含む。

ウェーハ１１の表面１１ａは、中央のデバイス領域１３と、デバイス領域１３を囲む外周余剰領域１５とに分けられる。このデバイス領域１３及び外周余剰領域１５は、格子状に配列されたストリート（分割予定ライン）１７でさらに複数の小領域に区画されており、デバイス領域１３内の各小領域には、ＩＣ等のデバイス１９が形成されている。

ウェーハユニット準備ステップでは、例えば、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に、ウェーハ１１より大径のエキスパンドテープ２１を貼着する。エキスパンドテープ２１は、樹脂等の材料で形成されており、外力を付与することで拡張される。このエキスパンドテープ２１の外周部には、略円形の開口を備えた環状のフレーム２３が貼着される。

これにより、ウェーハ１１は、エキスパンドテープ２１を介して環状のフレーム２３に支持される。なお、図１では、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側にエキスパンドテープ２１を貼着しているが、ウェーハ１１の表面１１ａ側にエキスパンドテープ２１を貼着しても良い。

ウェーハユニット準備ステップの後には、ウェーハ１１のストリート１７に沿って改質層を形成する改質層形成ステップを実施する。図２は、改質層形成ステップを模式的に示す一部断面側面図である。この改質層形成ステップは、例えば、図２に示すレーザー加工装置２で実施される。

レーザー加工装置２は、ウェーハ１１を吸引保持する保持テーブル４を備えている。保持テーブル４は、モータ等の回転駆動源（不図示）と連結されており、鉛直軸の周りに回転する。また、保持テーブル４の下方には、移動機構（不図示）が設けられており、保持テーブル４は、この移動機構で水平方向に移動する。

保持テーブル４の上面は、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側（エキスパンドテープ２１側）を吸引保持する保持面４ａとなっている。保持面４ａには、保持テーブル４の内部に形成された流路（不図示）を通じて吸引源（不図示）の負圧が作用し、ウェーハ１１を吸引する吸引力が発生する。保持テーブル４の周囲には、環状のフレーム２３を挟持固定する複数のクランプ６が配置されている。

保持テーブル４の上方には、レーザー加工ヘッド８が配置されている。レーザー加工ヘッド８は、レーザー発振器（不図示）で発振したレーザービームＬを、保持テーブル４に吸引保持されたウェーハ１１の内部に集光させる。レーザー発振器は、ウェーハ１１に吸収され難い波長（ウェーハ１１を透過する波長）のレーザービームＬを発振できるように構成されている。

改質層形成ステップでは、まず、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側（エキスパンドテープ２１側）を保持テーブル４の保持面４ａに接触させて、吸引源の負圧を作用させる。これにより、ウェーハ１１は、表面１１ａ側が上方に露出した状態で保持テーブル４に吸引保持される。

次に、保持テーブル４を移動、回転させて、レーザー加工ヘッド８を加工対象のストリート１７の上方に位置付ける。その後、レーザー加工ヘッド８からウェーハ１１に向けてレーザービームＬを照射しつつ、保持テーブル４を加工対象のストリート１７と平行な方向に移動させる。これにより、レーザービームＬの集光点近傍に多光子吸収を生じさせて、ストリート１７に沿う改質層２５を形成できる。

この改質層形成ステップでは、図１に示すように、一部のストリート１７で外周余剰領域１５内に改質層２５を形成しない。すなわち、所定のストリート１７では、デバイス領域１３にのみ改質層２５を形成している。

このように、所定のストリート１７で外周余剰領域１５を除いて改質層２５を形成すれば、外周余剰領域１５で分割される端材チップを大面積化できる。その結果、後述するように、ウェーハ１１の外周とフレーム２３の内周との間においてエキスパンドテープ２１が撓んで***しても、エキスパンドテープ２１は捲れ難くなる。

なお、このような所定のストリート１７（デバイス領域１３にのみ改質層２５が形成されたストリート１７）の本数が多くなると、ウェーハ１１のデバイス領域１３を適切に分割できなくなる。そこで、所定のストリート１７の本数は、デバイス領域１３を適切に分割できる程度に調整される。

また、例えば、ロール状に巻回されたエキスパンドテープ２１を用いる場合には、エキスパンドテープ２１の向き等に応じて上述した所定のストリート１７を設定することが好ましい。図３は、エキスパンドテープ２１の向きと改質層２５との関係を模式的に示す斜視図である。

図３に示すように、ロール状に巻回されたエキスパンドテープ２１は、繰り出し方向Ｄ１と垂直な幅方向Ｄ２において、繰り出し方向Ｄ１より拡張し難く、また、縮みやすくなっているため撓み易い。よって、エキスパンドテープ２１は、幅方向Ｄ２においてウェーハ１１の外周とフレーム２３の内周との間で***し保持テーブル４から捲れ易い。

そこで、このような場合には、幅方向Ｄ２の端部Ａに対応する外周余剰領域１５において、端材チップがより大面積化されるように所定のストリート１７を設定する。これにより、エキスパンドテープ２１の捲れをより適切に防止できる。

全てのストリート１７に沿って改質層２５が形成されると、改質層形成ステップは終了する。なお、本実施形態では、ウェーハユニット準備ステップを実施した後に改質層形成ステップを実施しているが、改質層形成ステップを実施した後にウェーハユニット準備ステップを実施しても良い。

ウェーハユニット準備ステップ及び改質層形成ステップの後には、エキスパンドテープ２１を拡張するための準備を行う拡張準備ステップを実施する。図４（Ａ）は、拡張準備ステップを模式的に示す図である。

拡張準備ステップ及びそれ以降のステップは、図４（Ａ）等に示すチップ間隔維持装置１２で実施される。チップ間隔維持装置１２は、ウェーハ１１を保持するチャックテーブル１４を備えている。チャックテーブル１４は、ステンレス等の金属材料でなる円盤状の枠体１６と、枠体１６の上面中央部に配置された多孔質部材１８とを含む。

多孔質部材１８は、ウェーハ１１より大径の円盤状に形成されており、チャックテーブル１４の下方に設けられた吸引路２０、バルブ２２等を介して吸引源２４に接続されている。多孔質部材１８の上面は、ウェーハ１１を保持する保持面１８ａとなっており、吸引源２４の負圧を作用させてウェーハ１１を吸引保持できる。

枠体１６の下方には、チャックテーブル昇降機構２６が設けられている。チャックテーブル昇降機構２６は、シリンダケース２８と、シリンダケース２８に挿通されたピストンロッド３０とを備え、ピストンロッド３０の上端部には枠体１６が固定されている。チャックテーブル１４の高さ位置は、このチャックテーブル昇降機構２６で調節される。

枠体１６の外側には、フレーム２３を載置するフレーム保持テーブル（フレーム保持手段）３２が設けられている。フレーム保持テーブル３２の中央部には、チャックテーブル１４に対応する円形の開口が形成されており、チャックテーブル１４は、この開口内に位置付けられる。フレーム保持テーブル３２の下方には、フレーム保持テーブル３２を支持する支持脚３４が設けられている。

フレーム保持テーブル３２の上方には、フレーム保持テーブル３２に載置されたフレーム２３を上方から固定するプレート３６が設けられている。プレート３６の中央部には、フレーム保持テーブル３２の開口に対応する開口が形成されている。ウェーハ１１とエキスパンドテープ２１の一部とは、プレート３６の開口から上方に露出する。

拡張準備ステップでは、ウェーハ１１の表面１１ａ側が上方に露出するように、フレーム保持テーブル３２の上面にフレーム２３を載置して、プレート３６で固定する。これにより、フレーム２３は、フレーム保持テーブル３２に保持され、ウェーハ１１は、エキスパンドテープ２１を介してチャックテーブル１４の保持面１８ａに載置される。なお、この拡張準備ステップでは、吸引路２０のバルブ２２を閉じておく。

拡張準備ステップの後には、拡張ステップを実施する。図４（Ｂ）は、拡張ステップを模式的に示す図である。拡張ステップでは、チャックテーブル１４をフレーム保持テーブル３２に対して突き上げるように相対移動させる。具体的には、図４（Ｂ）に示すように、チャックテーブル昇降機構２６でチャックテーブル１４を上昇させる。

なお、この拡張ステップでも吸引路２０のバルブ２２は閉じておき、ウェーハ１１をチャックテーブル１４に吸引させないようにする。環状フレーム２３は、フレーム保持テーブル３２とプレート３６とで挟持固定されているので、チャックテーブル１４をフレーム保持テーブル３２に対して上昇させると、エキスパンドテープ２１は拡張する。

これにより、ウェーハ１１にはエキスパンドテープ２１を拡張する方向の外力が加わる。その結果、ウェーハ１１のデバイス領域１３は、改質層２１が形成されたストリート１７に沿って複数のチップ２７ａに分割され、また、ウェーハ１１のデバイス領域１３は、改質層２１が形成されたストリート１７に沿って複数の端材チップ２７ｂに分割される。

本実施形態では、所定のストリート１７で外周余剰領域１５を除くように改質層２５を形成しているので、ウェーハ１１の外周余剰領域１５は、面積の比較的大きい端材チップ２７ｂに分割される。なお、このエキスパンドテープ２１の拡張によって、分割されたチップ２７ａ及び端材チップ２７ｂの間隔は十分に拡げられる。

拡張ステップの後には、チャックテーブル１４の突き上げ状態を解除する突き上げ解除ステップを実施する。図５（Ａ）は、突き上げ解除ステップを模式的に示す図である。突き上げ解除ステップでは、図５（Ａ）に示すように、吸引路２０のバルブ２２を開いて、保持面１８ａに吸引源２４の負圧を作用させる。

これにより、間隔が拡げられた状態のチップ２７ａ及び端材チップ２７ｂを、エキスパンドテープ２１を介してチャックテーブル１４で吸引保持できる。チップ２７ａ及び端材チップ２７ｂを吸引保持した後には、チャックテーブル１４をフレーム保持テーブル３２と略同じ高さまで下降させる。

エキスパンドテープ２１は、先の拡張ステップで拡張されているので、チャックテーブル１４をフレーム保持テーブル３２と略同じ高さまで下降させると、ウェーハ１１の外周とフレーム２３の内周との間でエキスパンドテープ２１が弛み、***２１ａを生じる。

本実施形態では、上述のように端材チップ２７ｂが大面積化されているので、チャックテーブル１４の吸引力を各端材チップ２７ｂに十分作用させて、***２１ａに起因するエキスパンドテープ２１の捲れを抑制できる。

突き上げ解除ステップの後には、ウェーハ１１の外周とフレーム２３の内周との間のエキスパンドテープ２１の弛みを除去する弛み除去ステップを実施する。図５（Ｂ）は、弛み除去ステップを模式的に示す図である。弛み除去ステップでは、図５（Ｂ）に示すように、例えば、遠赤外線ヒータ（刺激付与手段）３８をウェーハ１１の外周とフレーム２３の内周との間に位置付けて、エキスパンドテープ２１に遠赤外線を照射する。

具体的には、例えば、エキスパンドテープ２１を約１８０℃に加熱するような遠赤外線を遠赤外線ヒータ３８から照射する。なお、この弛み除去ステップでも、吸引路２０のバルブ２２は開いておく。これにより、チップ２７ａ及び端材チップ２７ｂをチャックテーブル１４で吸引保持したまま、ウェーハ１１の外周とフレーム２３の内周との間の領域でエキスパンドテープ２１を加熱、収縮させて、弛みを除去できる。

以上のように、本実施形態に係るウェーハの加工方法では、改質層形成ステップにおいて、所定のストリート（分割予定ライン）１７で外周余剰領域１５を除いて改質層２５を形成し、端材チップ２７ｂを大面積化するので、端材チップ２７ｂをチャックテーブル１４で十分に吸引保持できる。そのため、エキスパンドテープ２１が撓んで***２１ａを生じても、エキスパンドテープ２１はチャックテーブル１４から捲れ難くなる。

よって、チップ２７ａ及び端材チップ２７ｂの間隔をチャックテーブル１４で適切に維持できる。上述の原理から、本実施形態に係るウェーハの加工方法は、特に、チップ２７ａの面積が小さい場合に効果的である。

なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、弛み除去ステップにおいてエキスパンドテープ２１に遠赤外線を照射しているが、エキスパンドテープ２１に別の刺激を与えて弛みを除去しても良い。

その他、上記実施形態に係る構成、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

１ ウェーハユニット
１１ ウェーハ
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１３ デバイス領域
１５ 外周余剰領域
１７ ストリート（分割予定ライン）
１９ デバイス
２１ エキスパンドテープ
２１ａ ***
２３ フレーム
２５ 改質層
２７ａ チップ
２７ｂ 端材チップ
２ レーザー加工装置
４ 保持テーブル
４ａ 保持面
６ クランプ
８ レーザー加工ヘッド
１２ チップ間隔維持装置
１４ チャックテーブル
１６ 枠体
１８ 多孔質部材
１８ａ 支持面
２０ 吸引路
２２ バルブ
２４ 吸引源
２６ チャックテーブル昇降機構
２８ シリンダケース
３０ ピストンロッド
３２ フレーム保持テーブル（フレーム保持手段）
３４ 支持脚
３６ プレート
３８ 遠赤外線ヒータ（刺激付与手段）

Claims (2)

1. 格子状の分割予定ラインによって複数の領域に区画され、各領域にデバイスが形成されたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞し、該格子状の分割予定ラインによって複数の領域に区画された外周余剰領域と、を表面に有するウェーハを該分割予定ラインに沿って分割するウェーハの加工方法であって、
   ウェーハを透過する波長のレーザー光線によって該分割予定ラインに沿った改質層をウェーハの内部に形成する改質層形成ステップと、
   エキスパンドテープを介して環状のフレームの開口にウェーハが支持されたウェーハユニットを準備するウェーハユニット準備ステップと、
   該改質層形成ステップ及び該ウェーハユニット準備ステップを実施した後に、該ウェーハユニットのウェーハを、該エキスパンドテープを介してチャックテーブルの保持面に載置するとともに、該フレームをフレーム保持手段で保持する拡張準備ステップと、
   該拡張準備ステップを実施した後に、該チャックテーブルを該フレーム保持手段に対して突き上げるように該チャックテーブルと該フレーム保持手段とを相対移動させて該エキスパンドテープを拡張し、該改質層を起点にウェーハを該分割予定ラインに沿って複数のチップに分割しつつ該チップの間隔を拡張する拡張ステップと、
   該拡張ステップを実施した後に、該エキスパンドテープを介して該チャックテーブルの該保持面でウェーハを吸引保持し該チップの間隔を維持しつつ、該フレーム保持手段に対する該チャックテーブルの突き上げ状態を解除する突き上げ解除ステップと、
   該突き上げ解除ステップを実施した後に、該拡張ステップで拡張されて弛んだ該チャックテーブル外周と該フレーム内周との間の該エキスパンドテープに刺激を与えて、弛みを除去する弛み除去ステップと、を備え、
   該改質層形成ステップでは、所定の該分割予定ラインで該外周余剰領域を除いて該改質層を形成することで、該外周余剰領域で形成される端材チップの面積を大きくすることを特徴とするウェーハの加工方法。
2. 該改質層形成ステップでは、該拡張ステップにおいて該デバイス領域が複数の該チップに分割される程度に該外周余剰領域に該改質層を形成することを特徴とする請求項１記載のウェーハの加工方法。