(57)【要約】      （修正有）【課題】分割後のチップ側面に分割屑を殆ど残存ない半導体ウエーハの分割方法を提供する。【解決手段】表面に分割予定ラインで区画された領域にデバイスが形成された半導体ウエーハ１１を該分割予定ラインに沿って分割して複数のデバイスチップ１５Ａを形成する分割方法であって、ウエーハに対して透過性を有するレーザ光を分割予定ラインに沿ってウエーハの内部に集光して内部改質層を形成する工程と、該改質層形成工程の前又は後に、ウエーハに粘着テープＴを貼着する工程と、該改質層形成工程及び該テープ貼着工程を実施した後、ウエーハに外力を付与して分割し、複数のデバイスチップを形成する工程と、該デバイスチップをピックアップ手段９２で粘着テープからピックアップする工程と、該デバイスチップをピックアップした状態で、少なくともデバイスチップの側面に洗浄流体９６を供給して該側面に付着した分割屑を除去する洗浄ステップとを含む。【選択図】図７
2013105823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に設定された交差する複数の分割予定ラインで区画される各領域にそれぞれデバイスが形成された板状物を該分割予定ラインに沿って分割して複数のデバイスチップを形成する板状物の分割方法であって、
板状物に対して透過性を有する波長のレーザビームの集光点を板状物の内部に位置付けるとともに、該分割予定ラインに沿って該レーザビームを板状物に照射することで板状物の内部に該分割予定ラインに沿った改質層を形成する改質層形成ステップと、
該改質層形成ステップを実施する前又は後に、板状物に粘着テープを貼着するテープ貼着ステップと、
該改質層形成ステップ及び該テープ貼着ステップを実施した後、板状物に外力を付与して該改質層を分割起点に板状物を分割して複数のデバイスチップを形成する分割ステップと、
該分割ステップで形成されたデバイスチップをピックアップ手段で該粘着テープからピックアップするピックアップステップと、
該ピックアップ手段で該デバイスチップをピックアップした状態で、少なくとも該デバイスチップの側面に洗浄流体を供給して該側面に付着した分割屑を除去する洗浄ステップと、
を具備したことを特徴とする板状物の分割方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエーハ等の板状物に対して透過性を有する波長のレーザビームを照射して板状物内部に改質層を形成した後、改質層を起点に板状物を分割して複数のデバイスチップを形成する板状物の分割方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ、ＬＥＤ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたシリコンウエーハ、サファイアウエーハ等のウエーハは、加工装置によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。
【０００３】
ウエーハの分割には、ダイシングソーと呼ばれる切削装置を用いたダイシング方法が広く採用されている。ダイシング方法では、ダイアモンド等の砥粒を金属や樹脂で固めて厚さ３０μｍ程度とした切削ブレードを、３００００ｒｐｍ程度の高速で回転させつつウエーハへと切り込ませることでウエーハを切削し、個々のデバイスチップへと分割する。
【０００４】
一方、近年では、ウエーハに対して透過性を有する波長（例えば１０６４ｎｍ）のレーザビームの集光点を分割予定ラインに対応するウエーハの内部に位置付けて、レーザビームを分割予定ラインに沿って照射してウエーハ内部に改質層を形成し、その後外力を付与してウエーハを個々のデバイスチップに分割する方法が提案されている（例えば、特許第３４０８８０５号公報参照）。
【０００５】
改質層とは密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域のことであり、溶融再硬化領域、屈折率変化領域、絶縁破壊領域の他、クラック領域やこれらが混在した領域も含まれる。
【０００６】
レーザ加工装置による改質層の形成は、ダイシングソーによるダイシング方法に比べて加工速度を早くすることができるとともに、サファイアやＳｉＣ等の硬度の高い素材からなるウエーハであっても比較的容易に加工することができる。また、改質層を例えば１０μｍ以下等の狭い幅とすることができるので、ダイシング方法で加工する場合に対してウエーハ１枚当たりのデバイス取り量を増やすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３４０８８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、特許文献１に開示されたような分割方法で分割されて形成されたチップ側面（分割断面）には分割屑が往々にして残存する。分割屑がチップ側面に残存していると、ピックアップ工程等の後工程で装置内部を分割屑で汚染してしまい、後に処理するウエーハまで汚染させてしまう恐れがある。
【０００９】
ウエーハの表面にデバイスが形成されている場合には、分割屑がデバイスの表面に付着するとデバイス品質を低下させる上、後工程のボンディングやパッケージングに支障をきたすという問題がある。
【００１０】
ウエーハに外力を付与して個々のチップに分割した後のチップ間には間隔がほぼないため、分割後にウエーハを洗浄してもチップ側面に残存する分割屑を除去することは非常に難しい。
【００１１】
本発明はこのような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、分割後のチップ側面に分割屑を殆ど残存させることのない板状物の分割方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によると、表面に設定された交差する複数の分割予定ラインで区画される各領域にそれぞれデバイスが形成された板状物を該分割予定ラインに沿って分割して複数のデバイスチップを形成する板状物の分割方法であって、板状物に対して透過性を有する波長のレーザビームの集光点を板状物の内部に位置付けるとともに、該分割予定ラインに沿って該レーザビームを板状物に照射することで板状物の内部に該分割予定ラインに沿った改質層を形成する改質層形成ステップと、該改質層形成ステップを実施する前又は後に、板状物に粘着テープを貼着するテープ貼着ステップと、該改質層形成ステップ及び該テープ貼着ステップを実施した後、板状物に外力を付与して該改質層を分割起点に板状物を分割して複数のデバイスチップを形成する分割ステップと、該分割ステップで形成されたデバイスチップをピックアップ手段で該粘着テープからピックアップするピックアップステップと、該ピックアップ手段で該デバイスチップをピックアップした状態で、少なくとも該デバイスチップの側面に洗浄流体を供給して該側面に付着した分割屑を除去する洗浄ステップと、を具備したことを特徴とする板状物の分割方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、分割後のデバイスチップがピックアップされた状態でその側面（分割面）に洗浄流体が供給されるため、分割で生じてデバイスチップの側面に付着している分割屑が効果的に洗浄される。従って、デバイスチップの側面に分割屑を残存させることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ウエーハ内部に改質層を形成するのに適したレーザ加工装置の概略斜視図である。
【図２】レーザビーム照射ユニットのブロック図である。
【図３】半導体ウエーハの表面側斜視図である。
【図４】テープ貼着ステップを示す分解斜視図である。
【図５】改質層形成ステップを示す断面図である。
【図６】分割ステップを示す分割装置の縦断面図である。
【図７】洗浄ステップを示す一部断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明の板状物の分割方法において、改質層を形成するのに適したレーザ加工装置２の概略斜視図が示されている。
【００１６】
レーザ加工装置２は、静止基台４上にＸ軸方向に移動可能に搭載された第１スライドブロック６を含んでいる。第１スライドブロック６は、ボールねじ８及びパルスモータ１０から構成される加工送り手段１２により一対のガイドレール１４に沿って加工送り方向、すなわちＸ軸方向に移動される。
【００１７】
第１スライドブロック６上には第２スライドブロック１６がＹ軸方向に移動可能に搭載されている。すなわち、第２スライドブロック１６はボールねじ１８及びパルスモータ２０から構成される割り出し送り手段２２により一対のガイドレール２４に沿って割り出し方向、すなわちＹ軸方向に移動される。
【００１８】
第２スライドブロック１６上には円筒支持部材２６を介してチャックテーブル２８が搭載されており、チャックテーブル２８は加工送り手段１２及び割り出し送り手段２２によりＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能である。チャックテーブル２８には、チャックテーブル２８に吸引保持されたウエーハを支持する環状フレームをクランプするクランプ３０が設けられている。
【００１９】
静止基台４にはコラム３２が立設されており、このコラム３２にはレーザビーム照射ユニット３４を収容するケーシング３５が取り付けられている。レーザビーム照射ユニット３４は、図２に示すように、ＹＡＧレーザ又はＹＶＯ４レーザを発振するレーザ発振器６２と、繰り返し周波数設定手段６４と、パルス幅調整手段６６と、パワー調整手段６８とを含んでいる。
【００２０】
レーザビーム照射ユニット３４のパワー調整手段６８により所定パワーに調整されたパルスレーザビームは、ケーシング３５の先端に取り付けられた集光器３６のミラー７０で反射され、更に集光用対物レンズ７２によって集光されてチャックテーブル２８に保持されている光デバイスウエーハ１１に照射される。
【００２１】
ケーシング３５の先端部には、集光器３６とＸ軸方向に整列してレーザ加工すべき加工領域を検出する撮像ユニット３８が配設されている。撮像ユニット３８は、可視光によって光デバイスウエーハ１１の加工領域を撮像する通常のＣＣＤ等の撮像素子を含んでいる。
【００２２】
撮像ユニット３８は更に、光デバイスウエーハ１１に赤外線を照射する赤外線照射手段と、赤外線照射手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、この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赤外線ＣＣＤ等の赤外線撮像素子から構成される赤外線撮像手段を含んでおり、撮像した画像信号はコントローラ（制御手段）４０に送信される。
【００２３】
コントローラ４０はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）４２と、制御プログラム等を格納するリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）４４と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４６と、カウンタ４８と、入力インターフェイス５０と、出力インターフェイス５２とを備えている。
【００２４】
５６は案内レール１４に沿って配設されたリニアスケール５４と、第１スライドブロック６に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される加工送り量検出ユニットであり、加工送り量検出ユニット５６の検出信号はコントローラ４０の入力エンターフェイス５０に入力される。
【００２５】
６０はガイドレール２４に沿って配設されたリニアスケール５８と第２スライドブロック１６に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される割り出し送り量検出ユニットであり、割り出し送り量検出ユニット６０の検出信号はコントローラ４０の入力インターフェイス５０に入力される。
【００２６】
撮像ユニット３８で撮像した画像信号もコントローラ４０の入力インターフェイス５０に入力される。一方、コントローラ４０の出力インターフェイス５２からはパルスモータ１０、パルスモータ２０、レーザビーム照射ユニット３４等に制御信号が出力される。
【００２７】
図３を参照すると、本発明の分割方法の加工対象となる半導体ウエーハ１１の表面側斜視図が示されている。図３に示す半導体ウエーハ１１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１１ａに複数の分割予定ライン（ストリート）１３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１３によって区画された各領域（チップ領域）にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。
【００２８】
このように構成された半導体ウエーハ１１は、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９をその表面１１ａの平坦部に備えている。また、半導体ウエーハ１１の外周には、シリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。
【００２９】
尚、以下の説明では、本発明の分割方法の加工対象として半導体ウエーハ１１について説明するが、本発明の分割方法はサファイア基板上に発光層が積層された光デバイスウエーハや、表面にデバイスが形成されていないウエーハ等の板状被加工物（板状物）に適用可能である。
【００３０】
本発明の板状物の分割方法では、図４に示すように、ウエーハ１１の表面１１ａに粘着テープＴを貼着するテープ貼着ステップを実施する。粘着テープＴの外周部は環状フレームＦに貼着されている。
【００３１】
これにより、テープ貼着ステップ実施後には、ウエーハ１１は粘着テープＴを介して環状フレームＦに支持され、その裏面１１ｂが上方に露出される。尚、このテープ貼着ステップは、後で説明する改質層形成ステップを実施した後に実施するようにしてもよい。
【００３２】
テープ貼着ステップを実施した後、図５に示すように、レーザ加工装置２のチャックテーブル２８で粘着テープＴを介して半導体ウエーハ１１を吸引保持し、半導体ウエーハ１１の裏面１１ｂを露出させる。
【００３３】
そして、撮像ユニット３８の赤外線撮像素子でウエーハ１１をその裏面１１ｂ側から撮像し、分割予定ライン１３に対応する領域を集光器３６とＸ軸方向に整列させるアライメントを実施する。このアライメントには、よく知られたパターンマッチング等の画像処理を利用する。
【００３４】
第１の方向に伸長する分割予定ライン１３のアライメントを実施後、チャックテーブル２８を９０度回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する分割予定ライン１３のアライメントを実施する。
【００３５】
アライメント実施後、図５に示すように、半導体ウエーハ１１に対して透過性を有する波長のレーザビームの集光点Ｐをウエーハ内部に位置付け、チャックテーブル２８を矢印Ｘ１方向に加工送りすることにより、ウエーハ１１の裏面１１ｂ側からレーザビームを分割予定ライン１３に沿って照射して、ウエーハ１１の内部に分割起点となる改質層２３を形成する。
【００３６】
チャックテーブル２８をＹ軸方向に割り出し送りしながら、第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に対応するウエーハ１１の内部に改質層２３を形成する。次いで、チャックテーブル２８を９０度回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿ってウエーハ１１の内部に同様な改質層２３を形成する。
【００３７】
改質層２３は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。例えば、溶融再硬化領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等を含み、これらの領域が混在した領域も含むものである。
【００３８】
この改質層形成ステップの加工条件は、例えば次のように設定されている。
【００３９】
光源                    ：ＬＤ励起Ｑスイッチ  Ｎｄ：ＹＶＯ４パルスレーザ
波長                    ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数          ：８０ｋＨｚ
パルス出力              ：１．２Ｗ
加工送り速度            ：３００ｍｍ／ｓ
【００４０】
改質層形成ステップ実施後、改質層２３が形成されたウエーハ１１に外力を付与してウエーハを分割予定ライン１３に沿って個々のデバイスチップに分割する分割ステップを実施する。
【００４１】
尚、粘着テープＴをウエーハ１１の表面１１ａに貼着せずに改質層形成ステップを実施した場合には、分割ステップを実施する前にウエーハ１１の表面１１ａに粘着テープＴを貼着し、粘着テープＴの外周部を環状フレームＦに貼着する。
【００４２】
この分割ステップは、図６に示すような分割装置７６により実施するのが好ましい。図６（Ａ）において、分割装置７６は環状フレームＦを保持するフレーム保持ユニット７８と、フレーム保持ユニット７８に保持された環状フレームＦに装着された粘着テープＴを拡張する拡張ドラム８０を具備している。
【００４３】
フレーム保持ユニット７６は、環状のフレーム保持部材８２と、フレーム保持部材８２の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ８４とから構成される。フレーム保持部材８２の上面は環状フレームＦを載置する載置面８２ａに形成されており、この載置面８２ａ上に環状フレームＦが載置される。
【００４４】
フレーム保持ユニット７８は、エアシリンダ８８から構成される駆動手段８６により、環状のフレーム保持部材８２をその載置面８２ａが拡張ドラム８０の上端と略同一高さとなる基準位置と、拡張ドラム８０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する。エアシリンダ８８のピストンロッド９０がフレーム保持部材８２の下面に連結されている。
【００４５】
分割ステップでは、図６（Ａ）に示すように、ウエーハ１１を粘着テープＴを介して支持した環状フレームＦを、フレーム保持部材８２の載置面８２ａ上に載置し、クランプ８４によってフレーム保持部材８２を固定する。この時、フレーム保持部材８２はその載置面８２ａが拡張ドラム８０の上端と略同一高さとなる基準位置に位置付けられる。
【００４６】
次いで、エアシリンダ８８を駆動してフレーム保持部材８２を図６（Ｂ）に示す拡張位置に下降する。これにより、フレーム保持部材８２の載置面８２ａ上に固定されている環状フレームＦも下降するため、環状フレームＦに貼着された粘着テープＴは拡張ドラム８０の上端縁に当接して主に半径方向に拡張される。
【００４７】
その結果、粘着テープＴに貼着されているウエーハ１１には放射状に引張力が作用する。このようにウエーハ１１に放射状に引張力が作用すると、ウエーハ１１は改質層２３を分割起点として分割予定ライン１３に沿って破断され、個々のデバイスチップ１５Ａに分割される。
【００４８】
分割ステップを実施してデバイスウエーハ１１を個々のデバイスチップ１５Ａに分割した後、図７に示すように、ピックアップコレット９２によりデバイスチップ１５Ａを粘着テープＴからピックアップするピックアップステップを実施する。
【００４９】
デバイスウエーハ１１を個々のデバイスチップ１５Ａに分割すると、デバイスチップ１５Ａの側面には分割屑が付着するが、本実施形態では、ピックアップコレット９２でデバイスチップ１５Ａをピックアップした状態でエアノズル９４から洗浄エア９６をデバイスチップ１５Ａの側面に吹き付けて、デバイスチップ１５Ａを洗浄する洗浄ステップを実施する。
【００５０】
この洗浄ステップでは、ピックアップコレット９２を回転しながらエアノズル９４から洗浄エア９６をデバイスチップ１５Ａに吹き付けて、デバイスチップ１５Ａの側面に付着した分割屑を除去するようにする。
【００５１】
洗浄エアはイオン化エアが好ましい。この洗浄ステップでデバイスチップ１５Ａに吹き付けるのは洗浄エアに限定されるものではなく、洗浄水等の液体でもよく、更に気体と液体との混合流体を吹き付けるようにしてもよい。洗浄後のデバイスチップ１５Ａはトレー等に収容する。
【００５２】
上述した本実施形態の板状物の分割方法では、分割後のデバイスチップ１５Ａはピックアップされた状態でその側面（分割面）に洗浄エアが供給されるため、分割で生じてデバイスチップ１５Ａの側面に付着している分割屑が効果的に洗浄される。従って、デバイスチップの側面に分割屑が残存することは殆どない。
【符号の説明】
【００５３】
２    レーザ加工装置
１１    半導体ウエーハ
１３    分割予定ライン
１５    デバイス
１５Ａ    デバイスチップ
２３    改質層
２８    チャックテーブル
３４    レーザビーム照射ユニット
３６    集光器
３８    撮像ユニット
７６    分割装置
９２    ピックアップコレット
９６    洗浄エア
【図１】
2013105823.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2013105823.tif 000007
【図６】
2013105823.tif 000008
【図７】
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