(57)【要約】      （修正有）【課題】ウエーハの厚さを薄くしてもウエーハの厚さ方向中間部に連続した変質層を分割予定ラインに沿って正確に形成し、ウエーハを変質層が形成された分割予定ラインに沿って正確に個々のチップに分割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】剛性を有する保持プレート３の表面に粘着層を介してウエーハ２の表面を貼着するウエーハ貼着工程と、保持プレートに貼着されたウエーハの裏面を研削して所定の厚さにする研削工程と、ウエーハの裏面側から透過性を有する波長のパルスレーザー光線照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層２１０を形成する変質層形成工程と、ウエーハ裏面を環状のフレームに装着された粘着テープに貼着し、ウエーハの表面から該保持プレートを剥離するウエーハ移し替え工程と、粘着テープに貼着されているウエーハに外力を付与しウエーハを分割予定ラインに沿って破断するウエーハ破断工程とを含む。【選択図】図５
2008042110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数の分割予定ラインが格子状に形成されているとともに該複数の分割予定ライン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、該分割予定ラインに沿って個々のチップに分割するウエーハの分割方法であって、
剛性を有する保持プレートの表面に粘着層を介してウエーハの表面を貼着するウエーハ貼着工程と、
ウエーハが貼着された該保持プレートを研削装置のチャックテーブルに保持し、ウエーハの裏面を研削してウエーハを所定の厚さに形成する研削工程と、
該研削工程が実施されたウエーハが貼着されている該保持プレートをレーザー加工装置のチャックテーブルに保持し、ウエーハの裏面側から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ウエーハの内部に集光点を合わせて照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を形成する変質層形成工程と、
変質層形成工程が実施されたウエーハ裏面を環状のフレームに装着された粘着テープに貼着し、ウエーハの表面から該保持プレートを剥離するウエーハ移し替え工程と、
該環状のフレームに装着された該粘着テープに貼着されているウエーハに外力を付与し、ウエーハを変質層が形成されている分割予定ラインに沿って破断するウエーハ破断工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの分割方法。
【請求項２】
該保持プレートの表面に形成された該粘着層は外的刺激によって粘着力が低下する粘着剤が用いられ、該ウエーハ移し替え工程において該粘着層に外的刺激を付与する外的刺激付与工程を実施する、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、表面に複数の分割予定ラインが格子状に形成されているとともに該複数の分割予定ライン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、該分割予定ラインに沿って個々のチップに分割するウエーハの分割方法に関する。
【背景技術】
【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、半導体ウエーハを分割予定ライン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半導体チップを製造している。
【０００３】
上述した半導体ウエーハ等のウエーハを分割予定ラインに沿った切断は、通常、ダイサーと称さ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。しかるに、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分割予定ラインとしては幅が５０μｍ程度必要で、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。
【０００４】
一方、近年半導体ウエーハ等の板状の被加工物を分割する方法として、その被加工物に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を用い、分割すべき領域の内部に集光点を合わせてパルスレーザー光線を照射するレーザー加工方法も試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、被加工物の一方の面側から内部に集光点を合わせて被加工物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、被加工物の内部に分割予定ラインに沿って変質層を連続的に形成し、この変質層が形成されることによって強度が低下した分割予定ラインに沿って外力を加えることにより、被加工物を分割するものである。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特許第３４０８８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ウエーハの一方の面側から内部に集光点を合わせ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照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を形成するに際しては、ウエーハの裏面を研削して所定の仕上がり厚さに形成する。近年、半導体チップを搭載した装置の小型化により、チップの厚さを１００μm以下と極力薄くすることが要求されている。しかるに、ウエーハの厚さを１００μm以下に研削するとウエーハにウネリが生じ、ウエーハの一方の面側から内部に集光点を合わせてパルスレーザー光線を照射しても、ウエーハの厚さ方向中間部に連続した変質層を正確に形成することが困難となる。
【０００６】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その主たる技術課題は、ウエーハの厚さを薄くしてもウエーハの厚さ方向中間部に連続した変質層を分割予定ラインに沿って正確に形成し、ウエーハを変質層が形成された分割予定ラインに沿って正確に個々のチップに分割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】
【０００７】
上記主たる技術課題を解決するために、本発明によれば、表面に複数の分割予定ラインが格子状に形成されているとともに該複数の分割予定ライン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、該分割予定ラインに沿って個々のチップに分割するウエーハの分割方法であって、
剛性を有する保持プレートの表面に粘着層を介してウエーハの表面を貼着するウエーハ貼着工程と、
ウエーハが貼着された該保持プレートを研削装置のチャックテーブルに保持し、ウエーハの裏面を研削してウエーハを所定の厚さに形成する研削工程と、
該研削工程が実施されたウエーハが貼着されている該保持プレートをレーザー加工装置のチャックテーブルに保持し、ウエーハの裏面側から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ウエーハの内部に集光点を合わせて照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を形成する変質層形成工程と、
変質層形成工程が実施されたウエーハ裏面を環状のフレームに装着された粘着テープに貼着し、ウエーハの表面から該保持プレートを剥離するウエーハ移し替え工程と、
該環状のフレームに装着された該粘着テープに貼着されているウエーハに外力を付与し、ウエーハを変質層が形成されている分割予定ラインに沿って破断するウエーハ破断工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの分割方法が提供される。
【０００８】
上記保持プレートの表面に形成された粘着層は外的刺激によって粘着力が低下する粘着剤が用いられ、上記ウエーハ移し替え工程において粘着層に外的刺激を付与する外的刺激付与工程を実施する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、研削工程においてウエーハの裏面を研削してウエーハを所定の厚さに形成する際には、ウエーハの表面が剛性を有する保持プレートの表面に粘着層を介して貼着されているので、研削工程においてウエーハの厚さを１００μm以下に形成してもウネリが発生することがない。そして、研削工程が実施されたウエーハを保持プレートに貼着された状態で上記変質層形成工程を実施するので、ウエーハには厚さ方向中間部に連続した変質層を分割予定ラインに沿って正確に形成することができる。従って、ウエーハに外力を付与することによりウエーハを変質層が形成されている分割予定ラインに沿って正確に破断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
図１には、本発明によるウエーハの分割方法に従って個々のチップに分割されるウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図が示されている。図１に示す半導体ウエーハ２は、例えば厚さが７００μmのシリコンウエーハからなっており、表面２ａには複数の分割予定ライン２１が格子状に形成されている。そして、半導体ウエーハ２の表面２aには、複数の分割予定ライン２１によって区画された複数の領域にそれぞれデバイス２２が形成されている。以下、この半導体ウエーハ２を複数の分割予定ライン２１に沿って個々の半導体チップに分割するウエーハの分割方法について説明する。
【００１２】
先ず、図２に示すように剛性を有する保持プレート３の表面に粘着層３０を介して半導体ウエーハ２の表面２aを貼着するウエーハ貼着工程を実施する。保持プレート３は、厚さが０．３mm以上のガラス板或いはポリエチテンテレフタレート(PET)等の合成樹脂板からなっており、表面に紫外線等の外的刺激が付与されると粘着力が低下する粘着剤が塗布され粘着層３０が形成されている。なお、紫外線等の外的刺激が付与されると粘着力が低下する粘着剤としては、例えば特開２００３−１５１９４０号公報や特開２００４−２９６８３９号公報に開示された粘着剤を用いることができる。このように保持プレート３の表面に塗布された粘着層３０を介して半導体ウエーハ２の表面２aを貼着する。従って、半導体ウエーハ２は、裏面２bが上側となる。
【００１３】
上述したウエーハ貼着工程を実施したならば、保持プレート３に粘着層３０を介して貼着された半導体ウエーハ２の裏面２bを研削して、半導体ウエーハ２を所定の厚さに形成する研削工程を実施する。この研削工程は、図３に示すように被加工物を保持するチャックテーブル４１と、該チャックテーブル４１に保持された被加工物を研削する研削砥石４２を備えた研削手段４３を具備する研削装置４によって行われる。即ち、チャックテーブル４１上に半導体ウエーハ２が貼着された保持プレート３を載置し、チャックテーブル４１上に保持プレート３を介して半導体ウエーハ２を吸引保持する。従って、半導体ウエーハ２は、裏面２ｂが上側となる。このようにしてチャックテーブル４１上に保持プレート３を介して半導体ウエーハ２を保持したならば、チャックテーブル４１を例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削手段４３の研削砥石４２を例えば６０００ｒｐｍで回転せしめて半導体ウエーハ２の裏面２ｂに接触することにより研削し、半導体ウエーハ２の厚さを例えば５０μmに形成する。この研削工程において、半導体ウエーハ２は厚さが５０μmに形成されるが、その表面２aが剛性を有する保持プレート３に貼着されているので、ウネリが生ずることがない。
【００１４】
上述した研削工程を実施したならば、半導体ウエーハ２の裏面２ｂ側から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ウエーハの内部に集光点を合わせて照射し、半導体ウエーハ２の内部に分割予定ライン２１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４に示すレーザー加工装置５を用いて実施する。図４に示すレーザー加工装置５は、被加工物を保持するチャックテーブル５１と、該チャックテーブル５１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５２を具備している。チャックテーブル５１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機構によって図４において矢印Ｘで示す加工送り方向に移動せしめられるとともに、図示しない割り出し送り機構によって矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられるようになっている。上記レーザー光線照射手段５２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング５２１の先端に装着された集光器５２２からパルスレーザー光線を照射する。また、図示のレーザー加工装置５は、上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の先端部に装着された撮像手段５３を備えている。この撮像手段５３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図示しない制御手段に送る。
【００１５】
上述した図４に示すレーザー加工装置５を用いて変質層形成工程を実施するには、先ず上記研削工程が実施された半導体ウエーハ２が貼着されている保持プレート３をチャックテーブル５１上に載置し、チャックテーブル５１上に保持プレート３を介して半導体ウエーハ２を吸引保持する。従って、半導体ウエーハ２は、裏面２ｂが上側となる。このようにして、半導体ウエーハ２を吸引保持したチャックテーブル５１は、図示しない移動機構によって撮像手段５３の直下に位置付けられる。
【００１６】
チャックテーブル５１が撮像手段５３の直下に位置付けられると、撮像手段５３および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ２の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５３および図示しない制御手段は、半導体ウエーハ２の所定方向に形成されている分割予定ライン２１と、分割予定ライン２１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５２の集光器５２２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、半導体ウエーハ２に形成されている上記所定方向に対して直角に延びる分割予定ライン２１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、半導体ウエーハ２の分割予定ライン２１が形成されている表面２ａは下側に位置しているが、撮像手段５３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２ｂから透かして分割予定ライン２１を撮像することができる。
【００１７】
以上のようにしてチャックテーブル５１上に保持されている半導体ウエーハ２に形成されている分割予定ライン２１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５の（ａ）で示すようにチャックテーブル５１をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２の集光器５２２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の分割予定ライン２１の一端（図５の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段５２の集光器５２２の直下に位置付ける。そして、集光器５２２から透過性を有するパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル５１を図５の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の送り速度で移動せしめる。そして、図５の（ｂ）で示すようにレーザー光線照射手段５２の集光器５２２の照射位置が分割予定ライン２１の他端の位置に達したら、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５１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を半導体ウエーハ２の厚さ方向中間部に位置付けることにより、半導体ウエーハ２の厚さ方向中間部に分割予定ライン２１に沿って変質層２１０が形成される。この変質層形成工程においては、半導体ウエーハ２は上述したように表面が剛性を有する保持プレート３に貼着されてウネリが発生していないので、厚さ方向中間部に連続した変質層２１０を分割予定ライン２１に沿って正確に形成することができる。
【００１８】
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スレーザー
波長                    ：１０６４ｎｍのパルスレーザー
パルス出力              ：１０μＪ
パルス幅                ：４０ns
集光スポット径          ：φ１μｍ
集光点のピークパワー密度：３．２×１０１０Ｗ／cm2
繰り返し周波数          ：１００ｋＨｚ
加工送り速度            ：１００ｍｍ／秒
【００１９】
上述したように所定の分割予定ライン２１に沿って変質層形成工程を実施したならば、チャックテーブル５１を図４において矢印Ｙで示す方向に分割予定ライン２１の間隔だけ割り出し送りし、上記変質層形成工程を実施する。このようにして半導体ウエーハ２の所定方向に延在する全ての分割予定ライン２１について変質層形成工程を遂行したならば、チャックテーブル５１を９０度回動し該チャックテーブル５１に保持されている半導体ウエーハ２を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して直角に延びる各分割予定ライン２１に沿って上記変質層形成工程を実行することにより、半導体ウエーハ２の内部に全ての分割予定ライン２１に沿って変質層２１０を形成することができる。
【００２０】
次に、上述した変質層形成工程が実施された半導体ウエーハ２の裏面２ｂを環状のフレームに装着された粘着テープに貼着し、半導体ウエーハ２の表面２ａから保持プレート３を剥離するウエーハ移し替え工程を実施する。このウエーハ移し替え工程は、先ず図６の(a)に示すように環状のフレーム６の内側開口部を覆うように外周部が装着された粘着テープ６０の表面に半導体ウエーハ２の裏面２ｂを貼着する。従って、保持プレート３が上側となる。なお、上記粘着テープ６０は、図示の実施形態においては厚さが７０μｍのポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなるシート材によって形成されている。このようにして、環状のフレーム６に装着された粘着テープ６０の表面に半導体ウエーハ２の裏面２ｂを貼着したならば、図６の(b)に示すように紫外線照射器７によって保持プレート３側から紫外線を照射する（外的刺激付与工程）。紫外線照射器７から照射された紫外線は、ガラス板またはポリエチテンテレフタレート(PET)からなる保持プレート３を透過して粘着層３０に照射される。この結果、粘着層３０は上述したように紫外線等の外的刺激が付与されると粘着力が低下する粘着剤によって形成されているので、粘着力が低下せしめられる。このようにして粘着層３０の粘着力が低下せしめられることにより、図６の(c)に示すように半導体ウエーハ２の表面２ａから保持プレート３を容易に剥離することができる。
【００２１】
上述したウエーハ移し替え工程を実施したならば、環状のフレーム６に装着された粘着テープ６０に貼着されている半導体ウエーハ２に外力を付与し、半導体ウエーハ２を変質層２１０が形成されている分割予定ライン２１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、図示の実施形態においては図７に示すテープ拡張装置８を用いて実施する。図７に示す分割装置８は、上記環状のフレーム６を保持するフレーム保持手段８１と、該フレーム保持手段８１に保持された環状のフレーム６に装着された粘着テープ６０を拡張するテープ拡張手段８２を具備している。フレーム保持手段８１は、環状のフレーム保持部材８１１と、該フレーム保持部材８１１の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ８１２とからなっている。フレーム保持部材８１１の上面は環状のフレーム６を載置する載置面８１１ａを形成しており、この載置面８１１ａ上に環状のフレーム６が載置される。そして、載置面８１１ａ上に載置された環状のフレーム６は、クランプ８１２によってフレーム保持部材８１１に固定される。このように構成されたフレーム保持手段８１は、テープ拡張手段８２によって上下方向に進退可能に支持されている。
【００２２】
テープ拡張手段８２は、上記環状のフレーム保持部材８１１の内側に配設される拡張ドラム８２１を具備している。この拡張ドラム８２１は、環状のフレーム６の内径より小さく該環状のフレーム６に装着された粘着テープ６０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８２１は、下端に支持フランジ８２２を備えている。図示の実施形態におけるテープ拡張手段８２は、上記環状のフレーム保持部材８１１を上下方向に進退可能な支持手段８３を具備している。この支持手段８３は、上記支持フランジ８２２上に配設された複数のエアシリンダ８３１からなっており、そのピストンロッド８３２が上記環状のフレーム保持部材８１１の下面に連結される。このように複数のエアシリンダ８３１からなる支持手段８３は、環状のフレーム保持部材８１１を載置面８１１ａが拡張ドラム８２１の上端と略同一高さとなる基準位置と、拡張ドラム８２１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。従って、複数のエアシリンダ８３１からなる支持手段８３は、拡張ドラム８２１とフレーム保持部材８１１とを上下方向に相対移動する拡張移動手段として機能する。
【００２３】
以上のように構成されたテープ拡張装置８を用いて実施するウエーハ破断工程について図８を参照して説明する。即ち、半導体ウエーハ２（分割予定ライン２１に沿って変質層２１０が形成されている）の裏面２ｂが貼着されている粘着テープ６０が装着された環状のフレーム６を、図８の（ａ）に示すようにフレーム保持手段８１を構成するフレーム保持部材８１１の載置面８１１ａ上に載置し、クランプ８１２によってフレーム保持部材８１１に固定する。このとき、フレーム保持部材８１１は図８の（ａ）に示す基準位置に位置付けられている。次に、テープ拡張手段８２を構成する支持手段８３としての複数のエアシリンダ８３１を作動して、環状のフレーム保持部材８１１を図８の（ｂ）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８１１の載置面８１１ａ上に固定されている環状のフレーム６も下降するため、図８の（ｂ）に示すように環状のフレーム６に装着された粘着テープ６０は拡張ドラム８２１の上端縁に接して拡張せしめられる。この結果、粘着テープ６０に貼着されている半導体ウエーハ２には放射状に引張力が作用するため、半導体ウエーハ２は変質層２１０が形成されることによって強度が低下せしめられた分割予定ライン２１に沿って破断され個々の半導体チップ２０に分割される。なお、上記ウエーハ破断工程における粘着テープ６０の拡張量即ち伸び量は、フレーム保持部材８１１の下方への移動量によって調整することができ、本発明者等の実験によると粘着テープ６０を２０ｍｍ程度引き伸ばしたときに半導体ウエーハ２を変質層２１０が形成されている分割予定ライン２１に沿って破断することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明によるウエーハの分割方法によって分割されるウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図。
【図２】本発明によるウエーハの分割方法におけるウエーハ貼着工程の説明図。
【図３】本発明によるウエーハの分割方法における研削工程の説明図。
【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５】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移し替え工程の説明図。
【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を実施するためのテープ拡張装置の斜視図。
【図８】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。
【符号の説明】
【００２５】
２：半導体ウエーハ
２１：分割予定ライン
２２：デバイス
２１０：変質層
３：保持プレート
３０：粘着層
４：研削装置
４１：研削装置のチャックテーブル
４２：研削砥石
４３：研削手段
５：レーザー加工装置
５１：レーザー加工装置のチャックテーブル
５２：レーザー光線照射手段
５２２：集光器
５３：撮像手段
６：環状のフレーム
６０：保持プレート
７：紫外線照射器
８：テープ拡張装置
８１：フレーム保持手段
８１１：フレーム保持部材
８１２：クランプ
８２：テープ拡張手段
８２１：拡張ドラム
【図１】
2008042110.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2008042110.tif 000006
【図５】
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【図６】
2008042110.tif 000008
【図７】
2008042110.tif 000009
【図８】
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