(57)【要約】【課題】ストリートに沿って強度が低下せしめられたウエーハをストリートに沿って割断する際に飛散する破砕微粒子がウエーハの表面に形成されたデバイスに付着するのを抑制することができるウエーハの分割方法を提供する。【解決手段】表面に複数のストリートが格子状に形成され該複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されているとともにストリートに沿って破断基点となる加工が施され強度が低下せしめられているウエーハの裏面が環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に貼着された状態で、ウエーハをストリートに沿って分割するウエーハの分割方法であって、ダイシングテープに貼着されたウエーハの露出部に導電性部材を被覆してアースした状態でウエーハに外力を付与し、ウエーハを強度が低下せしめられているストリートに沿って破断する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数のストリートが格子状に形成され該複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されているとともにストリートに沿って破断基点となる加工が施され強度が低下せしめられているウエーハの裏面が環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に貼着された状態で、ウエーハをストリートに沿って分割するウエーハの分割方法であって、
該ダイシングテープに貼着されたウエーハの露出部に導電性部材を被覆してアースした状態でウエーハに外力を付与し、ウエーハを強度が低下せしめられているストリートに沿って破断する、
ことを特徴とするウエーハの分割方法。
【請求項２】
導電性部材は、導電性素材が編み込まれた布からなっている、請求項１記載のウエーハの分割方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に複数のストリートが格子状に形成されているとともに該複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハを、ストリートに沿って個々のデバイスに分割するウエーハの分割方法に関する。
【０００２】
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々のデバイスを製造している。また、サファイア基板や炭化珪素基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。
【０００３】
上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと呼ばれている切削装置によって行われている。この切削装置は、半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の被加工物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被加工物を切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる切削送り手段とを具備している。切削手段は、回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードおよび回転スピンドルを回転駆動する駆動機構を含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径３μｍ程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって基台に固定し厚さ２０μｍ程度に形成されている。
【０００４】
しかるに、サファイア基板、炭化珪素基板等はモース硬度が高いため、上記切削ブレードによる切断は必ずしも容易ではない。更に、切削ブレードは２０μｍ程度の厚さを有するため、デバイスを区画するストリートとしては幅が５０μｍ程度必要となる。このため、ストリートの占める面積比率が高くなり、生産性が悪いという問題がある。
【０００５】
一方、ウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を内部に集光点を合わせストリートに沿って照射し、ウエーハの内部にストリートに沿って破断の起点となる変質層を連続的に形成し、この破断起点となる変質層が形成され強度が低下せしめられたストリートに沿って外力を加えることにより、ウエーハを分割する方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００６】
また、ウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに対して吸収性を有するパルスレーザー光線をストリートに沿って照射することにより破断の起点となるレーザー加工溝を形成し、この破断起点となるレーザー加工溝が形成され強度が低下せしめられたストリートに沿って外力を付与することにより割断する方法が提案されている。（例えば、特許文献２参照。）
【０００７】
更に、ウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ウエーハの表面にストリートに沿ってダイヤモンドスクライバを用いて破断の起点となるスクライブ溝を形成し、この破断起点となるスクライブ溝が形成され強度が低下せしめられたストリートに沿って外力を付与することにより割断する方法も実用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３４０８８０５号公報
【特許文献２】特開平１０−３０５４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように分割の破断起点となる変質層、レーザー加工溝、スクライブ溝を形成して割断する方法は、ストリートの幅を狭くできるとともにサファイア基板や炭化珪素基板等のモース硬度が高いウエーハを分割することができるという利点がある。
しかるに、分割の破断起点となる変質層、レーザー加工溝、スクライブ溝をストリートに沿って形成した後、ウエーハに外力を付与することによりストリートに沿って破断すると、破断する際に破砕微粒子が飛散するとともに静電気が生成される。このため、飛散した破砕微粒子が静電吸引力によりウエーハに形成されたデバイスの表面に付着してデバイスの品質を低下させるという問題がある。特に、加速度センサー等のマイクロマシン(MEMS)デバイスが形成されたウエーハのように分割後に洗浄水を噴射して洗浄することを嫌うウエーハやラインセンサー等のイメージセンサーデバイスが形成されたウエーハにおいては品質の低下が著しい。
【００１０】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、ストリートに沿って破断基点となる加工が施され強度が低下せしめられたウエーハをストリートに沿って割断する際に飛散する破砕微粒子がウエーハの表面に形成されたデバイスに付着するのを抑制することができるウエーハの分割方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、表面に複数のストリートが格子状に形成され該複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されているとともにストリートに沿って破断基点となる加工が施され強度が低下せしめられているウエーハの裏面が環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に貼着された状態で、ウエーハをストリートに沿って分割するウエーハの分割方法であって、
該ダイシングテープに貼着されたウエーハの露出部に導電性部材を被覆してアースした状態でウエーハに外力を付与し、ウエーハを強度が低下せしめられているストリートに沿って破断する、
ことを特徴とするウエーハの分割方法が提供される。
【００１２】
上記導電性部材は、導電性素材が編み込まれた布からなっている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によるウエーハの分割方法においては、ウエーハを破断基点となる加工が施され強度が低下せしめられているストリートに沿って破断する際に、ダイシングテープに貼着されたウエーハの露出部に導電性部材を被覆してアースした状態でウエーハに外力を付与するので、ウエーハの破断時に生成される静電気の帯電量が導電性部材を介してアースされることにより著しく低減されるため、ウエーハの表面に付着する破砕微粒子を激減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明によるウエーハの分割方法によって個々のデバイスに分割されるウエーハの斜視図。
【図２】図１に示すウエーハの表面に保護部材を貼着した状態を示す斜視図。
【図３】本発明によるウエーハの分割方法における変質層形成工程を実施するためのレーザー加工装置の要部斜視図。
【図４】本発明によるウエーハの分割方法における変質層形成行程の説明図。
【図５】本発明によるウエーハの分割方法におけるウエーハ支持工程の説明図。
【図６】本発明によるウエーハの分割方法におけるウエーハ破断工程を実施するためのテープ拡張装置の斜視図。
【図７】本発明によるウエーハの分割方法におけるウエーハ破断工程の説明図。
【図８】本発明によるウエーハの分割方法におけるピックアップ工程の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明によるウエーハの分割方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１には、複数のマイクロマシンデバイスが形成された機能ウエーハの斜視図が示されている。図１に示すウエーハ１０は、シリコンウエーハからなっており、表面１０ａには複数のストリート１０１が格子状に形成されている。そして、ウエーハ１０の表面１０aには、格子状に形成された複数のストリート１０１によって区画された複数の領域にそれぞれマイクロマシン等のデバイス１０２が形成されている。
【００１７】
以下、上述した複数のデバイス１０２が形成されたウエーハ１０を複数のストリート１０１に沿って個々のデバイス１０２に分割する方法について説明する。ウエーハ１０を複数のストリート１０１に沿って分割するために、ウエーハ１０にストリート１０１に沿って強度を低下せしめる加工を施し、この強度が低下した個所を破断起点としてウエーハ１０をストリート１０１に沿って割断する。このウエーハ１０にストリート１０１に沿って強度を低下せしめる加工の一例として、以下ウエーハ１０にストリート１０１に沿ってレーザー光線を照射し、ウエーハ１０の内部にストリート１０１に沿って変質層を形成する加工方法について説明する。
【００１８】
上記ウエーハ１０にストリート１０１に沿ってレーザー光線を照射し、ウエーハ１０の内部にストリート１０１に沿って変質層を形成するには、ウエーハ１０の表面１０ａに形成されたデバイス１０２を保護するために、図２に示すようにウエーハ１０の表面１０ａに塩化ビニル等からなる保護部材１１を貼着する（保護部材貼着工程）。
【００１９】
保護部材貼着工程を実施することによりウエーハ１０の表面１０ａに保護部材１１を貼着したならば、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ストリート１０１に沿って照射し、ウエーハ１０の内部に複数のストリート１０１に沿って変質層を形成する変質層形成工程を実施する。
この変質層形成工程は、図３に示すレーザー加工装置２を用いて実施する。図３に示すレーザー加工装置２は、被加工物を保持するチャックテーブル２１と、該チャックテーブル２１上に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段２２と、チャックテーブル２１上に保持された被加工物を撮像する撮像手段２３を具備している。チャックテーブル２１は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない加工送り手段によって図３において矢印Ｘで示す方向に加工送りされるとともに、図示しない割り出し送り手段によって図３において矢印Ｙで示す方向に割り出し送りされるようになっている。
【００２０】
上記レーザー光線照射手段２２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング２２１の先端に装着された集光器２２２からパルスレーザー光線を照射する。また、上記レーザー光線照射手段２２を構成するケーシング２２１の先端部に装着された撮像手段２３は、図示の実施形態においては可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。
【００２１】
上述したレーザー加工装置２を用いて実施する変質層形成工程について、図３および図４を参照して説明する。
変質層形成工程を実施するには、先ず上述した図３に示すレーザー加工装置２のチャックテーブル２１上にウエーハ１０の表面１０ａに貼着された保護部材１１側を載置し、図示しない吸引手段を作動してチャックテーブル２１上にウエーハ１０を吸引保持する。従って、チャックテーブル２１上に保持されたウエーハ１０は、裏面１０bが上側となる。このようにしてウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル２１は、図示しない加工送り手段によって撮像手段２３の直下に位置付けられる。
【００２２】
チャックテーブル２１が撮像手段２３の直下に位置付けられると、撮像手段２３および図示しない制御手段によってウエーハ１０のストリート１０１に沿ってレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段２３および図示しない制御手段は、ウエーハ１０の所定方向に形成されているストリート１０１と、該ストリート１０１に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段２２の集光器２２２との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する。また、ウエーハ１０に形成されている複数のストリート１０１と直交する方向に形成されている複数のストリート１０１に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。このとき、ウエーハ１０の複数のストリート１０１が形成されている表面１０ａは下側に位置しているが、撮像手段２３が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成された撮像手段を備えているので、裏面１０ｂから透かしてストリート１０１を撮像することができる。
【００２３】
以上のようにしてチャックテーブル２１上に保持されたウエーハ１０に形成されているストリート１０１を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、図４の（ａ）で示すようにチャックテーブル２１をレーザー光線照射手段２２の集光器２２２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート１０１の一端（図４の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段２２の集光器２２２の直下に位置付ける。そして、集光器２２２からシリコンウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル２１を図４の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、図４の（ｂ）で示すようにレーザー光線照射手段２２の集光器２２２の照射位置にストリート１０１の他端（図４の（b）において右端）が達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル２１の移動を停止する。この変質層形成工程においては、パルスレーザー光線の集光点Ｐをウエーハ１０の厚み方向中間部に合わせる。この結果、ウエーハ１０の内部には、ストリート１０１に沿って変質層１１０が形成される。この変質層１１０は、溶融再固化層として形成される。上述した変質層形成工程をウエーハ２に形成された全てのストリート１０１に沿って実施する。
【００２４】
上記変質層形成工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
光源                    ：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４レーザー
波長                    ：１０６４ｎｍのパルスレーザー
平均出力                ：１W
繰り返し周波数          ：１００ｋＨｚ
集光スポット径          ：φ１μｍ
加工送り速度            ：１００ｍｍ／秒
【００２５】
上述した変質層形成工程によってウエーハ１０の内部に複数のストリート１０１に沿って変質層１１０を形成したならば、ストリート１１０に沿って変質層が形成されたウエーハ１０の裏面を環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着するウエーハ支持工程を実施する。即ち、図５に示すように環状のフレーム１２の内側開口部を覆うように外周部が装着されたダイシングテープ１３の表面にウエーハ１０の裏面１０bを貼着する。そして、ウエーハ１０の表面１０ａに貼着された保護部材１１を剥離する。なお、上記ダイシングテープ１３は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やポリオレフィン(PO)からなる厚さが３０〜２００μｍのシート基材によって形成されており、その表面に粘着剤が厚さ５μｍ程度塗布されている。
【００２６】
次に、ダイシングテープ１３に貼着されたウエーハ１０の露出部に導電性部材を被覆してアースした状態でウエーハ１０に外力を付与し、ウエーハ１０を強度が低下せしめられているストリート１０１に沿って破断するウエーハ破断工程を実施する。このウエーハ破断工程は、図６に示すテープ拡張装置４を用いて実施する。図６に示すテープ拡張装置４は、上記環状のフレーム１２を保持するフレーム保持手段４１と、該フレーム保持手段４１に保持された環状のフレーム１３に装着されたダイシングテープ１３を拡張するテープ拡張手段４２と、ピックアップコレット４３を具備している。フレーム保持手段４１は、環状のフレーム保持部材４１１と、該フレーム保持部材４１１の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ４１２とからなっている。フレーム保持部材４１１の上面は環状のフレーム１２を載置する載置面４１１ａを形成しており、この載置面４１１ａ上に環状のフレーム１２が載置される。そして、載置面４１１ａ上に載置された環状のフレーム１２は、クランプ４１２によってフレーム保持部材４１１に固定される。このように構成されたフレーム保持手段４１は、テープ拡張手段４２によって上下方向に進退可能に支持されている。
【００２７】
テープ拡張手段４２は、上記環状のフレーム保持部材４１１の内側に配設される拡張ドラム４２１を具備している。この拡張ドラム４２１は、環状のフレーム１２の内径より小さく該環状のフレームFに装着されたダイシングテープTに貼着される半導体ウエーハ２の外径より大きい内径および外径を有している。また、拡張ドラム４２１は、下端に支持フランジ４２２を備えている。図示の実施形態におけるテープ拡張手段４２は、上記環状のフレーム保持部材４１１を上下方向に進退可能な支持手段４２３を具備している。この支持手段４２３は、上記支持フランジ４２２上に配設された複数のエアシリンダ４２３aからなっており、そのピストンロッド４２３bが上記環状のフレーム保持部材４１１の下面に連結される。このように複数のエアシリンダ４２３aからなる支持手段４２３は、図７の（ａ）に示すように環状のフレーム保持部材４１１を載置面４１１ａが拡張ドラム４２１の上端と略同一高さとなる基準位置と、図７の（c）に示すように拡張ドラム４２１の上端より所定量下方の拡張位置の間を上下方向に移動せしめる。
以上のように構成されたテープ拡張装置４の各部部材は金属材等の導電性材料によって形成されており、支持フランジ４２２がアースされている。
【００２８】
以上のように構成されたテープ拡張装置４を用いて実施するウエーは破断工程について図７を参照して説明する。即ち、ウエーハ１０が貼着されているダイシングテープ１３が装着された環状のフレーム１２を、図７の（ａ）に示すようにフレーム保持手段４１を構成するフレーム保持部材４１１の載置面４１１ａ上に載置し、クランプ４１２によってフレーム保持部材４１１に固定する（フレーム保持工程）。このとき、フレーム保持部材４１１は図７の（ａ）に示す基準位置に位置付けられている。
【００２９】
上述したフレーム保持工程を実施したならば、図７の(b)に示すようにフレーム保持手段４１に保持された環状のフレーム１２に装着されたダイシングテープ１３に貼着されているウエーハ１０の露出部に導電性部材５を被覆する（導電性部材被覆工程）。なお、導電性部材５としては、図示の実施形態においては導電性素材が編み込まれた導電性布が用いられている。この導電性布としては、株式会社ガードナーが製造販売する商品番号GK340Gを用いることができる。このようにして、ウエーハ１０の露出部に導電性部材５を被覆することにより、ウエーハ１０は導電性部材５およびテープ拡張装置８を構成する各部材を介してアースされた状態となる。なお、ウエーハ１０の露出部を被覆する導電性部材としては、ウエーハ１０の表面に形成されたデバイス１０２に接触してもデバイスに損傷を与えないものであればよく、導電性ウレタン、導電性ゴム、導電性スポンジ等を用いることができる。
【００３０】
上述したように導電性部材被覆工程を実施したならば、テープ拡張手段４２を構成する支持手段４２３としての複数のエアシリンダ４２３ａを作動して、環状のフレーム保持部材４１１を図７の（c）に示す拡張位置に下降せしめる。従って、フレーム保持部材４１１の載置面４１１ａ上に固定されている環状のフレーム１２も下降するため、図７の（c）に示すように環状のフレーム１２に装着されたダイシングテープ１３は拡張ドラム４２１の上端縁に接して拡張せしめられる（テープ拡張工程）。この結果、ダイシングテープ１２に貼着されているウエーハ１０は放射状に引張力が作用する。このようにウエーハ１０に放射状に引張力が作用すると、ストリート１０１に沿って形成された変質層１１０は強度が低下せしめられているので、ウエーハ１０は強度が低下せしめられている変質層１１０が破断起点となってストリート１０１に沿って破断され個々のデバイス１０２に分割される。このようにしてウエーハ１０が変質層１１０が形成されたストリート１０１に沿って破断する際に、破砕微粒子が飛散するとともに静電気が生成される。このとき、ウエーハ１０の露出部には導電性部材５が被覆されアースされているので、ウエーハ１０に帯電する静電気が著しく低減される。本発明者等の実験によると、導電性部材５として上述した株式会社ガードナーが製造販売する商品番号GK340Gの導電性布を用いた場合、ウエーハ１０の破断時に１．２kV帯電した静電気が０．０５kVに低減した。このようにウエーハ１０の破断時に生成される静電気の帯電量が導電性部材５を介してアースされることにより著しく低減されるので、ウエーハ１０の表面に付着する破砕微粒子を激減することができる。
【００３１】
上述したウエーハ破断工程を実施することにより、ウエーハ１０を変質層１１０が形成されたストリート１０１に沿って破断し個々のデバイス１０２に分割したならば、導電性部材５を除去した後、図８に示すようにピックアップコレット４３を作動してデバイス１０２を吸着し、ダイシングテープ１３から剥離してピックアップする。なお、ピックアップ工程においては、個々のデバイス１０２間の隙間Sが広げられているので、隣接するデバイス１０２と接触することなく容易にピックアップすることができる。
【００３２】
以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。例えば、上述した実施形態においてはウエーハのストリートに沿って破断起点となる加工を実施する加工方法として、ウエーハにストリートに沿ってレーザー光線を照射し、ウエーハの内部にストリートに沿って変質層を形成する加工方法について説明したが、破断起点となる加工としてはウエーハのストリートに沿って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、ストリートに沿って破断起点となるレーザー加工溝を形成してもよい。また、破断起点となる加工としては、ウエーハのストリートに沿ってダイヤモンドスクライバを用いて破断の起点となるスクライブ溝を形成してもよい。
また、上述した実施形態においてはウエーハのストリートに沿って破断起点となる加工を実施した後に、ウエーハの裏面を環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に貼着するウエーハ支持工程を実施した例を示したが、ウエーハの裏面を環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に貼着した状態でウエーハのストリートに沿って破断起点となる加工を実施してもよい。
また、上述した破断工程においてはウエーハが貼着されたダイシングテープを拡張してウエーハに放射状に作用する引張力を付与することにより、ウエーハを変質層が形成されたストリートに沿って破断する例を示したが、ウエーハ破断工程としては例えば特開２００６−１０７２７３号公報や特開２００６−１２８２１１号公報に開示されているようにストリート１０１に沿って強度が低下せしめられたウエーハにストリート１０１に沿って曲げ応力を作用せしめてウエーハ１０をストリート１０１に沿って破断する方法等、他の破断方法を用いてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
２：レーザー加工装置
２１：レーザー加工装置のチャックテーブル
２２：レーザー光線照射手段
２２２：集光器
２３：撮像手段
４：テープ拡張装置
４１：フレーム保持手段
４２：テープ拡張手段
４３：ピックアップコレット
１０：ウエーハ
１１：保護部材
１２：環状のフレーム
１３：ダイシングテープ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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