(57)【要約】【課題】ウェーハの内部に改質層を形成してから外力を加えることにより改質層を起点としてウェーハを分割する場合において、確実にウェーハを分割できるようにする。【解決手段】熱収縮性の基材を備えた粘着テープ６２を支持フレーム６１に貼着し支持フレーム６１の中央に形成された開口部を塞ぐとともに開口部に位置する粘着テープ６２にウェーハ１０を貼着してワークセット６３を形成し、ウェーハ１０の内部にレーザ光を集光し分割予定ラインに沿って改質層１５を形成し、粘着テープ６２の基材を加熱して熱収縮させウェーハ１０に応力を与え、ワークセット６３を冷却して基材を固化させ、粘着テープ６２を拡張し分割予定ラインに沿って形成された改質層１５を起点にウェーハ１０を分割する。基材の固化により応力が生じた状態が維持され、プリブレイクが生じ、ウェーハを確実に分割することができる。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分割予定ラインを備えたウェーハを該分割予定ラインに沿って分割する分割装置であって、
熱収縮性の基材を備えた粘着テープをリング状の支持フレームに貼着して該支持フレームの中央に形成された開口部を塞ぐとともに該開口部に位置する該粘着テープにウェーハを貼着して形成されたワークセットを保持するチャックテーブルと、
該ウェーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザ光を該ウェーハの内部に焦点をあわせて集光し、該分割予定ラインに沿って改質層を形成するレーザ加工手段と、
該粘着テープのうち該ウェーハが貼着される領域を加熱し、該ウェーハが貼着される領域の該基材を熱収縮させる加熱手段と、
熱収縮した該基材を冷却して固化させる冷却手段と、
該基材が固化した該ワークセットの該粘着テープを拡張し、該分割予定ラインに沿って該ウェーハを分割する拡張手段と、
を少なくとも備えた分割装置。
【請求項２】
前記拡張手段は、前記粘着テープのうち、前記ウェーハ及び前記支持フレームが貼着されていない領域のみを拡張する、請求項１記載の分割装置。
【請求項３】
請求項1記載の分割装置を用いて、前記分割予定ラインに沿って前記ウェーハを分割する分割方法であって、
前記熱収縮性の基材を備えた粘着テープを前記支持フレームに貼着して該支持フレームの中央に形成された開口部を塞ぐとともに該開口部に位置する該粘着テープに該ウェーハを貼着してワークセットを形成するワークセット形成工程と、
前記チャックテーブルにおいて該ワークセットを保持し、前記レーザ加工手段を用いて該ウェーハの内部に焦点をあわせて集光し、該分割予定ラインに沿って前記改質層を形成するレーザ加工工程と、
前記加熱手段を用いて該粘着テープの該基材を加熱して熱収縮させ該ウェーハに応力を与える加熱工程と、
該加熱工程の後、前記冷却手段を用いて該ワークセットを冷却して該基材を固化させる冷却工程と、
該冷却工程の後、前記拡張手段を用いて該支持フレームの該開口部に位置する該粘着テープを拡張し、該分割予定ラインに沿って形成された該改質層を起点にウェーハを分割する分割工程と、
から構成されるウェーハの分割方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハを分割する分割装置及び分割方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面に複数のデバイスが形成されたサファイア基板などの基板（ウェーハ）を分割予定ラインに沿って分割する方法として、ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザ光をウェーハ内部に集光して改質層を形成し、分割予定ラインに外力を加えることにより、改質層を起点とする亀裂を生じさせてウェーハを分割する分割方法がある（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１０７６号公報
【特許文献２】特開２００８−６４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、この分割方法においては、チップサイズが小さい場合、チップが正方形でなく分割予定ラインの数が縦方向と横方向とで異なる場合、チップのサイズが均一でない場合などにおいては、テープを拡張しても、分割されない部分が生じうる。
【０００５】
本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、テープの拡張によって確実にウェーハを分割できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第一の発明は、分割予定ラインを備えたウェーハを該分割予定ラインに沿って分割する分割装置であって、熱収縮性の基材を備えた粘着テープをリング状の支持フレームに貼着して支持フレームの中央に形成された開口部を塞ぐとともに開口部に位置する粘着テープにウェーハを貼着して形成されたワークセットを保持するチャックテーブルと、ウェーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザをウェーハの内部に焦点をあわせて集光し、分割予定ラインに沿って改質層を形成するレーザ加工手段と、粘着テープのうちウェーハが貼着される領域を加熱し、ウェーハが貼着される領域の基材を熱収縮させる加熱手段と、熱収縮した基材を冷却して固化させる冷却手段と、基材が固化したワークセットの粘着テープを拡張し、分割予定ラインに沿ってウェーハを分割する拡張手段と、を少なくとも備える。
拡張手段は、粘着テープのうち、ウェーハ及び支持フレームが貼着されていない領域のみを拡張することが望ましい。
【０００７】
第二の発明は、上記分割装置を用いて、分割予定ラインに沿ってウェーハを分割する分割方法であって、熱収縮性の基材を備えた粘着テープを支持フレームに貼着して支持フレームの中央に形成された開口部を塞ぐとともに開口部に位置する粘着テープにウェーハを貼着してワークセットを形成するワークセット形成工程と、チャックテーブルにおいてワークセットを保持し、レーザ加工手段を用いてウェーハの内部に焦点をあわせて集光し、分割予定ラインに沿って改質層を形成するレーザ加工工程と、加熱手段を用いて粘着テープの基材を加熱して熱収縮させウェーハに応力を与える加熱工程と、加熱工程の後、冷却手段を用いてワークセットを冷却して基材を固化させる冷却工程と、冷却工程の後、拡張手段を用いて支持フレームの開口部に位置する粘着テープを拡張し、分割予定ラインに沿って形成された改質層に沿ってウェーハを分割する分割工程と、から構成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ウェーハの内部に分割予定ラインに沿って改質層を形成し、ウェーハに貼着されている粘着テープを加熱して基材を熱収縮させてウェーハに応力を生じさせてから、粘着テープを冷却して固化させ、粘着テープを拡張して分割予定ラインに沿って個々のチップに分割するため、チップサイズが小さい場合、チップが正方形でなく分割予定ラインの数が縦方向と横方向とで異なる場合、チップのサイズが均一でない場合などを含め、ウェーハを確実に分割してチップ化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ウェーハを示す斜視図。
【図２】分割方法を示すフローチャート。
【図３】ワークセット形成工程を示す斜視図。
【図４】レーザ加工装置を示す斜視図。
【図５】レーザ加工手段を示すブロック図。
【図６】レーザ加工工程を示す断面図。
【図７】加熱工程実施前のワークセットを示す断面図。
【図８】加熱工程実施後のワークセットを示す断面図。
【図９】冷却手段を示す斜視図。
【図１０】冷却工程を示す断面図。
【図１１】拡張工程を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１に示すウェーハ１０は、例えばサファイア基板などの表面１１に、複数のデバイス１３が格子状に並んで形成されている。ウェーハ１０は、複数の分割予定ライン１２に沿って個々のデバイス１３に分割される。以下では、図２のフローチャートを参照してウェーハ１０の分割方法２０について説明する。
【００１１】
（１）ワークセット形成工程２１
図３に示す環状の支持フレーム６１には、中央に開口部６１０が形成されており、支持フレーム６１の下面側に粘着テープ６２の粘着面を貼着することにより、開口部６１０が塞がれる。そして、開口部６１０に位置する粘着面にウェーハ１０を貼着することにより、ウェーハ１０が粘着テープ６２を介して支持フレーム６１に支持されたワークセット６３が形成される。このワークセット６３では、デバイス１３（図１参照）が形成された表面１１（図１参照）側を粘着テープ６２に貼り付け、裏面１６側を露出させる。粘着テープ６２は、熱収縮性を有する基材の一面に粘着材が敷設されて構成されている。
【００１２】
（２）レーザ加工工程２２
図４に示すレーザ加工装置３０は、ウェーハ１０にパルスレーザ光を照射して改質層を形成する装置であり、レーザ加工工程２２以降の工程において使用される。レーザ加工装置３０は、基台３１と、ワークセット６３を保持するチャックテーブル３２と、チャックテーブル３２に保持されたウェーハ１０にパルスレーザ光を照射するレーザ加工手段３６と、チャックテーブル３２とレーザ加工手段３６とを相対的に±Ｘ方向に移動させる加工送り手段３３と、チャックテーブル３２とレーザ加工手段３６とを相対的に±Ｙ方向に移動させる割出し送り手段３４と、チャックテーブル３２とレーザ加工手段３６とを相対的に±Ｚ方向に移動させる移動手段３５と、チャックテーブル３２に保持されたウェーハ１０を撮影する撮像手段３７と、図３に示した粘着テープ６２を加熱する加熱手段３８と、粘着テープ６２を冷却する冷却手段３９と、ワークセット６３を搬送する搬送手段４０とを備えている。
【００１３】
加工送り手段３３は、例えばボールねじ機構を備え、±Ｘ方向に平行なねじ軸３３１をモータ３３２が回転させることにより、ねじ軸３３１と係合した移動部３３３がガイド３３４に案内されて±Ｘ方向に移動する。チャックテーブル３２は、移動部３３３に固定され、移動部３３３の移動に伴って、基台３１に対して±Ｘ方向に移動する。
【００１４】
割出し送り手段３４は、例えばボールねじ機構を備え、±Ｙ方向に平行なねじ軸３４１をモータ３４２が回転させることにより、ねじ軸３４１と係合した移動部３４３がガイド３４４に案内されて±Ｙ方向に移動する。移動手段３５は、移動部３４３に固定され、移動部３４３の移動に伴って、基台３１に対して±Ｙ方向に移動する。
【００１５】
移動手段３５は、例えばボールねじ機構を備え、±Ｚ方向に平行なねじ軸（不図示）をモータ３５２が回転させることにより、ねじ軸と係合した移動部３５３がガイド３５４に案内されて±Ｚ方向に移動する。レーザ加工手段３６は、移動部３５３に固定され、移動部３５３の移動に伴って、基台３１に対して±Ｚ方向に移動する。また、レーザ加工手段３６は、移動手段３５の移動に伴って、基台３１に対して±Ｙ方向に移動可能であり、−Ｚ方向にパルスレーザ光を照射する集光器３６５を備えている。
【００１６】
撮像手段３７は、レーザ加工手段３６に固定され、レーザ加工手段３６の移動に伴って、基台３１に対して±Ｙ方向及び±Ｚ方向に移動する。
【００１７】
加熱手段３８は、ワークセット６３が載置される円筒状の載置台３８１と、載置台３８１の内側に配設されたヒータ３８２と、載置台３８１及びヒータ３８２を覆うカバー３８３と、カバー３８３を昇降させる昇降手段３８４とを備えている。昇降手段３８４は、例えばエアーシリンダにより構成される。
【００１８】
冷却手段３９は、ワークセット６３が載置される載置台３９１と、支持フレーム６１を固定する固定部３９２と、載置台３９１に載置されたワークセット６３に向けて冷却エアーを噴出する冷却ノズル３９３と、載置台３９１、固定部３９２及び冷却ノズル３９２を覆うカバー３９４と、カバー３９４を昇降させる昇降手段３９５と、冷却ノズル３９３に冷却エアーを供給する冷却エアー源と備えている。昇降手段３９５は、例えばエアーシリンダにより構成される。
【００１９】
搬送手段４０は、ワークセット６３を吸引保持する保持部４０１と、保持部４０１を旋回及び昇降させるアーム部４０２と、アーム部４０２を±Ｙ方向に移動させる移動部４０３とを備えている。
【００２０】
レーザ加工装置３０は、チャックテーブル３２に載置されたウェーハ１０を撮像手段３７が撮影し、撮影された画像から分割予定ライン１２の位置を検出し、検出された分割予定ライン１２に沿ってレーザ加工手段３６がパルスレーザ光を照射することにより、ウェーハ１０の内部に改質層を形成する。
【００２１】
図５に示すように、レーザ加工手段３６は、パルスレーザ光を放射するパルスレーザ光線発振手段３６１と、パルスレーザ光線発振手段３６１が放射したパルスレーザ光を伝送する伝送光学系３６４と、伝送光学系３６４が伝送したパルスレーザ光を−Ｚ方向に照射する集光器３６５とを備えている。
【００２２】
パルスレーザ光線発振手段３６１は、放射するパルスレーザ光の繰り返し周波数を設定する繰り返し周波数設定手段３６３と、繰り返し周波数設定手段３６３が設定した繰り返し周波数にしたがってパルス状のパルスレーザ光を発振するパルスレーザ光線発振器３６２とを備えている。
【００２３】
集光器３６５は、照射する光を集光する集光レンズ３６６を備える。レーザ加工手段３６が照射するパルスレーザ光は、集光レンズ３６６から−Ｚ方向に距離４２だけ離れた位置にある焦点４１に集光される。
【００２４】
図６に示すように、レーザ加工工程２２では、まず、ウェーハ１０の表面１１側を下にして、チャックテーブル３２の保持面３２１に、粘着テープ６２に貼着されたウェーハ１０を載置し、チャックテーブル３２でワークセット６３を保持する。ウェーハ１０の表面１１には、例えばエピタキシャル成長などによって窒化ガリウム（ＧａＮ）などを材料とする半導体層１４が形成されている。デバイス１３（図１参照）は、この半導体層１４に形成されている。
【００２５】
次に、図４に示した移動手段３５が、チャックテーブル３２の保持面３２１から＋Ｚ方向に距離４３だけ離れた位置に焦点４１が位置するよう、レーザ加工手段３６（図４参照）を位置付けるとともに、図４に示した加工送り手段３３及び割出し送り手段３４が、いずれかの分割予定ライン１２（図１参照）の−Ｘ方向の端に焦点４１が位置するよう、チャックテーブル３２及びレーザ加工手段３６を位置付け、レーザ加工手段３６から集光器３６５を介してウェーハ１０に向けて分割予定ライン１２に沿ってパルスレーザ光を照射する。このパルスレーザ光は、ウェーハ１０を透過する波長を有し、ウェーハ１０の裏面１６からウェーハ１０の内部に入射して、焦点４１に集光される。
【００２６】
そして、レーザ加工手段３６からウェーハ１０に対してパルスレーザ光を照射しながら、加工送り手段３３がチャックテーブル３２を−Ｘ方向に移動させる。そうすると、焦点４１の位置にパルスレーザ光のエネルギーが集中して、改質層１５が形成される。焦点４１は、チャックテーブル３２の移動に伴って、ウェーハ１０に対して相対的に＋Ｘ方向に移動する。集光器３６５が照射するパルスレーザ光は、所定の繰り返し周波数を有するパルス状であるため、改質層１５は、分割予定ライン１２に沿って点線状に形成される。
【００２７】
分割予定ライン１２の＋Ｘ方向の端に焦点４１が達したら、レーザ加工手段３６は、パルスレーザ光の照射を止める。このようにして、一本の分割予定ライン１２に沿って、改質層１５が形成される。改質層形成工程２２では、これを繰り返すことにより、全ての分割予定ライン１２に沿って、改質層１５を形成する。
【００２８】
（３）加熱工程
ウェーハ１０に改質層１５が形成されたワークセット６３は、図５に示した搬送手段４０によって加熱手段３８に搬送され、載置台３８１に載置される。ワークセット３８１の載置時は、昇降手段３８４がカバー３８３を上昇させる。
【００２９】
載置台３８１にワークセット６３が載置されると、図７に示すように、ヒータ３８２をオンとし、ワークセット６３を構成する粘着テープ６２の基材を加熱する。加熱する箇所は、粘着テープ６２のうち、ウェーハＷが貼着された部分である。この基材は熱収縮性を有しており、その部分の粘着テープ６２が加熱されると基材が熱収縮し、ウェーハ１０の表裏面で張力の違いが発生して内部に応力が発生し、図８に示すように、粘着テープ６２に貼着されたウェーハ１０が反った状態となる。
【００３０】
（４）冷却工程
加熱工程の後、図４に示した搬送手段４０が、ウェーハ１０に反りが生じたワークセット６３を冷却手段３９に搬送する。冷却手段３９を構成する載置台３９１の下方には、載置台３９１を昇降する昇降手段３９６が配設されている。
【００３１】
ワークセット６３を構成するウェーハ１０は、載置台３９１の上に載置される。そして、図１０に示すように、冷却ノズル３９３をウェーハ１０に近づけ、冷却ノズル３９３からワークセット６３に向けて冷却エアー３９３ａを噴出してワークセット６２を冷却し、熱収縮した粘着テープ６２の基材を固化させる。そうすると、ウェーハ１０に応力が生じた状態が維持される。また、図１０において拡大して示すように、分割予定ライン１２に沿ってウェーハ１０の改質層１５の上部に亀裂１７が形成され、ウェーハ１０にプリブレイクが生じる。
【００３２】
（５）分割工程
冷却工程の後、図１１に示すように、昇降手段３９６が載置テーブル３９１を上昇させることにより、フレーム６３に対しウェーハ１０を相対的に上昇させ、図３に示した開口部６１０に位置する粘着テープ６２、すなわち、粘着テープ６２のうちウェーハ２０及び支持フレーム６１が貼着されていない領域を放射状に拡張する。そうすると、分割予定ライン１２に沿って形成された改質層１５及び亀裂１７を起点にウェーハ１０が分割され、個々のチップ１８が形成される。図１１の例では、冷却手段３９が、粘着テープ６２を拡張しウェーハ１０を分割予定ライン１２に沿って分割する拡張手段を兼ねている。
【００３３】
以上のように、加熱工程でウェーハ１０に応力を発生させ、冷却工程ではその状態で粘着テープ６２の基材を冷却する固化させることにより、改質層１５からウェーハＷの凸状に湾曲する面にプリブレイクを生じさせ、その後、分割工程において粘着テープ６２を拡張するため、チップサイズが０．３ｍｍ以下のように小さい場合、チップが正方形でなく分割予定ラインの数が縦方向と横方向とで異なる場合、チップのサイズが均一でない場合などにおいても、ウェーハ１０を個々のチップ３８に確実に分割することができる。
【００３４】
以上説明した実施形態は、一例であり、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、ウェーハ１０は、サファイア基板に限らず、他の材料で形成されたものであってもよい。また、半導体層１４は、ＧａＮに限らず、他の材料で形成されたものであってもよい。また、冷却手段と拡張手段とが別個に配設されていてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１０  ウェーハ、１１  表面、１２  分割予定ライン、１３  デバイス、
１４  半導体層、１５  改質層、１６  裏面、１７  亀裂、１８  チップ、
２０  分割方法、２１  ワークセット形成工程、２２  レーザ加工工程、
２３  加熱工程、２４  冷却工程、２５  分割工程、
３０  レーザ加工装置、３１  基台、３２  チャックテーブル、３２１  保持面、
３３  加工送り手段、３４  割出し送り手段、３５  移動手段、
３３１，３４１  ねじ軸、３３２，３４２，３５２  モータ、
３３３，３４３，３５３  移動部、３３４，３４４，３５４  ガイド、
３６  レーザ加工手段、３６１  パルスレーザ光線発振手段、
３６２  パルスレーザ光線発振器、３６３  繰り返し周波数設定手段、
３６４  伝送光学系、３６５  集光器、３６６  集光レンズ、
３７  撮像手段、
３８  加熱手段、３８１  載置台、３８２  ヒータ、３８３  カバー、
３８４  昇降手段、
３９  冷却手段、３９１  載置台、３９２  固定部、３９３  冷却ノズル、
３９４  カバー、３９５  昇降手段、
４０  搬送手段、４０１  保持部、４０２  アーム部、４０３  移動部、
４１  焦点、４２，４３  距離、
６１  フレーム、６２  粘着テープ、６３  ワークセット、
７１  恒温槽、７２  蓄熱材、８１  外力付与手段、
９０  テープ拡張装置、９１  フレーム保持部、９２  クランプ、９３  拡張ドラム
【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】
2015126088.tif 000009
【図８】
2015126088.tif 000010
【図９】
2015126088.tif 000011
【図１０】
2015126088.tif 000012
【図１１】
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