(57)【要約】【課題】内部に改質層が形成されたデバイスウェーハをエキスパンドシートの拡張により改質層を起点として多数のデバイスに分割するにあたり、デバイス品質の低下を低減するとともに後工程に支障をきたすおそれを低減することができる分割方法を提供する。【解決手段】デバイスウェーハ１の裏面１ｂにエキスパンドシート１１を貼着する貼着ステップと、透過性を有する波長のレーザビームＬを分割予定ライン２に沿って照射してデバイスウェーハ１内に改質層１ｃを形成する改質層形成ステップとを行った後に、エキスパンドシート１１を拡張して改質層１ｃを起点にデバイスウェーハ１を個々のデバイス３に分割する分割ステップとを備える分割方法において、分割ステップを行う前にデバイスウェーハ１の表面１ａを水溶性の保護膜５で被覆する保護膜被覆ステップを備え、また、分割ステップの後に、保護膜５を洗浄して除去する保護膜除去ステップを備える。【選択図】図８
2013207170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にデバイスが形成されたデバイスウェーハの分割方法であって、
デバイスウェーハの裏面をエキスパンドシートに貼着する貼着ステップと、
該貼着ステップを実施する前または後にデバイスウェーハに対して透過性を有する波長のレーザビームをデバイスウェーハの分割予定ラインに沿って照射してデバイスウェーハ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、
前記貼着ステップと前記改質層形成ステップを実施した後、デバイスウェーハが貼着された前記エキスパンドシートを拡張することでデバイスウェーハに外力を付与して前記改質層を起点にデバイスウェーハを前記分割予定ラインに沿って分割する分割ステップと、を備え、
少なくとも前記分割ステップを実施する前に、デバイスウェーハの表面を水溶性の保護膜で被覆する保護膜被覆ステップと、
前記分割ステップを実施した後、前記保護膜を洗浄して除去する保護膜除去ステップと、を備えることを特徴とするデバイス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、交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にデバイスが形成されたデバイスウェーハの分割方法に関する。
に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体デバイスは、シリコンやガリウム砒素等の半導体からなるウェーハの表面に格子状の分割予定ラインによって多数の矩形状のデバイス領域が区画され、それらデバイス領域にＩＣやＬＳＩ等からなる電子回路を有するデバイスを形成し、次いでウェーハの裏面を研削して所定厚さに薄化するなどの所定の処理を施した後、ウェーハを個々のデバイスに分割するといったプロセスで製造される。この種のデバイスウェーハを分割するには、切削ブレードでデバイスウェーハを切断する方法が一般的であったが、近年では、デバイスウェーハ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内部に改質層を形成した後、デバイスウェーハに外力を与えて改質層を起点としてデバイスウェーハを割断して分割するといったレーザ加工方法も採用されてきている（特許文献１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７７７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のようにしてデバイスウェーハを分割した際には、分割面から分割屑が生じる場合があり、この分割屑がデバイスに付着すると、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おいて支障をきたすという問題を招く。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主な技術的課題は、内部に改質層が形成されたデバイスウェーハをエキスパンドシートの拡張により改質層を起点として多数のデバイスに分割するにあたり、デバイス品質の低下を低減するとともに後工程に支障をきたすおそれを低減することができる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】
【０００６】
本発明のデバイスウェーハの分割方法は、交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にデバイスが形成されたデバイスウェーハの分割方法であって、デバイスウェーハの裏面をエキスパンドシートに貼着する貼着ステップと、該貼着ステップを実施する前または後にデバイスウェーハに対して透過性を有する波長のレーザビームをデバイスウェーハの分割予定ラインに沿って照射してデバイスウェーハ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、前記貼着ステップと前記改質層形成ステップを実施した後、デバイスウェーハが貼着された前記エキスパンドシートを拡張することでデバイスウェーハに外力を付与して前記改質層を起点にデバイスウェーハを前記分割予定ラインに沿って分割する分割ステップとを備え、少なくとも前記分割ステップを実施する前に、デバイスウェーハの表面を水溶性の保護膜で被覆する保護膜被覆ステップと、前記分割ステップを実施した後、前記保護膜を洗浄して除去する保護膜除去ステップとを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明では、分割ステップを実施する前に保護膜被覆ステップでデバイスウェーハの表面を水溶性の保護膜で被覆し、この後、分割ステップでデバイスウェーハを分割する。このため、分割ステップで発生する分割屑は保護膜に付着し、後の保護膜除去ステップで分割屑は保護膜とともに除去される。したがって、デバイス品質の低下を低減するとともに後工程に支障をきたすおそれを低減することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、内部に改質層が形成されたデバイスウェーハをエキスパンドシートの拡張により改質層を起点として多数のデバイスに分割するにあたり、デバイス品質の低下を低減するとともに後工程に支障をきたすおそれを低減することができる分割方法が提供されるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る分割方法の貼着ステップを示す斜視図である。
【図２】同貼着ステップでデバイスウェーハの裏面をフレーム付きのエキスパンドシートに貼着した状態を示す断面図である。
【図３】一実施形態の分割方法の改質層形成ステップを好適に実施するレーザ加工装置の全体斜視図である。
【図４】同改質層形成ステップを行っている状態を示す側面図である。
【図５】同改質層形成ステップの細部を示す断面図である。
【図６】膜形成装置によって一実施形態の分割方法の保護膜被覆ステップを行っている状態を示す側面図である。
【図７】同保護膜被覆ステップでデバイスウェーハの表面に保護膜が被覆された状態を示す断面図である。
【図８】一実施形態の分割方法の分割ステップを示す断面図であって、（ａ）デバイスウェーハの分割前、（ｂ）デバイスウェーハの分割後を示している。
【図９】膜形成装置によって一実施形態の分割方法の保護膜除去ステップを行っている状態を示す側面図である。
【図１０】同保護膜除去ステップでデバイスの表面から保護膜が除去された状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
（１）デバイスウェーハ
図１および図２の符号１は、一実施形態の分割方法で分割される円板状のデバイスウェーハを示している。このデバイスウェーハ１は、厚さが例えば数百μｍ程度の半導体材料（例えばシリコンやガリウム砒素等）を基板とするもので、その表面１ａには格子状の分割予定ライン２によって多数の矩形状のデバイス領域３が区画されている。そして各デバイス領域３には、ＩＣやＬＳＩ等からなる電子回路が形成されている。以下の説明では、電子回路が形成されたデバイス領域３を単にデバイス３と称する。本実施形態はデバイスウェーハ１を分割予定ライン２に沿って分割し、個々のデバイス３を得る方法であり、以下のステップ順に行われる。
【００１１】
はじめに、図１および図２に示すように、デバイスウェーハ１の裏面１ｂを環状のフレーム１０に貼着されたエキスパンドシート１１に貼着し、表面１ａが露出した状態とする（貼着ステップ）。エキスパンドシート１１は、ポリ塩化ビニルやポリオレフィン等の伸縮性を有する合成樹脂シート等の基材の片面に樹脂製の粘着層が形成されたものであり、フレーム１０は、ステンレス板等の剛性を有する金属板からなるものである。エキスパンドシート１１はフレーム１０の内側の空間を覆って配設され、粘着層を介してフレーム１０の片面に貼着されている。デバイスウェーハ１は、エキスパンドシート１１の粘着層に裏面１ｂを合わせてフレーム１０と同心状に貼着される。デバイスウェーハ１は、搬送時等においてはフレーム１０およびエキスパンドシート１１を介してハンドリングされる。
【００１２】
次に、上記貼着ステップの後に、デバイスウェーハ１に対して透過性を有する波長のレーザビームを分割予定ライン２に沿って照射してデバイスウェーハ１内に分割予定ライン２に沿った改質層を形成する（改質層形成ステップ）。改質層ステップは、図３に示すレーザ加工装置２０で行うことができ、以下、レーザ加工装置２０を説明する。
【００１３】
（２）レーザ加工装置
レーザ加工装置２０は基台２１を有しており、この基台２１上には、ＸＹ移動テーブル２２が、水平なＸ軸方向およびＹ軸方向に移動自在に設けられている。このＸＹ移動テーブル２２には、デバイスウェーハ１を保持するチャックテーブル５１が設置されている。チャックテーブル５１の上方には、チャックテーブル５１に保持されたデバイスウェーハ１に向けてレーザビームを照射するレーザ照射手段６０の照射部６２が、チャックテーブル５１に対向する状態に配設されている。
【００１４】
ＸＹ移動テーブル２２は、基台２１上にＸ軸方向に移動自在に設けられたＸ軸ベース３０と、このＸ軸ベース３０上にＹ軸方向に移動自在に設けられたＹ軸ベース４０との組み合わせで構成されている。Ｘ軸ベース３０は、基台２１上に固定されたＸ軸方向に延びる一対の平行なガイドレール３１に摺動自在に取り付けられており、モータ３２でボールねじ３３を作動させるＸ軸駆動機構３４によってＸ軸方向に移動させられる。一方、Ｙ軸ベース４０は、Ｘ軸ベース３０上に固定されたＹ軸方向に延びる一対の平行なガイドレール４１に摺動自在に取り付けられており、モータ４２でボールねじ４３を作動させるＹ軸駆動機構４４によってＹ軸方向に移動させられる。
【００１５】
Ｙ軸ベース４０の上面には、円筒状のチャックベース５０がＺ軸方向（上下方向）を回転軸として回転自在に支持されており、このチャックベース５０上に、チャックテーブル５１が同心状に固定されている。チャックテーブル５１は、真空吸引作用によりデバイスウェーハ１を吸着して保持する一般周知の真空チャック式のものである。チャックテーブル５１は、図示せぬ回転駆動手段によってチャックベース５０と一体に回転駆動される。チャックテーブル５１の周囲には、上記フレーム１０を着脱自在に保持する一対のクランプ５２が、互いに１８０°離れた位置に配設されている。これらクランプ５２は、ステー（図４参照）５３を介してチャックベース５０に取り付けられている。
【００１６】
ＸＹ移動テーブル２２においては、Ｘ軸ベース３０がＸ軸方向に移動する時が、レーザビームをデバイスウェーハ１の分割予定ライン２に沿って照射する加工送りとされる。そして、Ｙ軸ベース４０がＹ軸方向に移動することにより、レーザビームを照射する対象の分割予定ライン２を切り替える割り出し送りがなされる。なお、加工送り方向と割り出し送り方向は、この逆、つまり、Ｙ軸方向が加工送り方向、Ｘ軸方向が割り出し送り方向に設定されてもよく、限定はされない。
【００１７】
レーザ照射手段６０は、チャックテーブル５１の上方に向かってＹ軸方向に延びる直方体状のケーシング６１を有しており、このケーシング６１の先端に、上記照射部６２が設けられている。ケーシング６１は、基台２１に立設されたコラム２３に、鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿って上下動可能に設けられており、コラム２３内に収容された図示せぬ上下駆動手段によって上下動させられる。
【００１８】
レーザ照射手段６０のケーシング６１内には、ＹＡＧやＹＶＯ等のパルスレーザからなるレーザビームを発振するレーザ発振ユニットや、そのレーザビームの出力を調整する出力調整ユニット等が収容されており（図示略）、該レーザ発振ユニットで発振されたレーザビームが、照射部６２から下方に向かって照射されるようになっている。
【００１９】
ケーシング６１の先端であって照射部６２の近傍には、デバイスウェーハ１の分割予定ライン２を検出するアライメント手段７０が固定されている。アライメント手段７０は、デバイスウェーハ１を撮像するカメラ７１を備えており、アライメント手段７０はカメラ７１で取得した画像に基づいて分割予定ライン２を検出（アライメント）する。
【００２０】
（３）改質層の形成
以上がレーザ加工装置２０の構成であり、このレーザ加工装置２０では、次のようにしてデバイスウェーハ１の内部に改質層が形成される。
【００２１】
はじめに、デバイスウェーハ１を、レーザ加工装置２０のチャックテーブル５１上にエキスパンドシート１１を介して載置し、真空吸引作用によってチャックテーブル５１に吸着して保持する。デバイスウェーハ１は、裏面１ｂが露出した状態でチャックテーブル５１上に保持される。また、クランプ５２によってフレーム１０を保持する。
【００２２】
そして、アライメント手段７０によって分割予定ライン２の位置を検出した後、図４および図５に示すように、レーザ照射手段６０の照射部６２からデバイスウェーハ１に対してレーザビームＬをデバイスウェーハ１の内部に集光点を位置付け、検出した分割予定ライン２に沿って走査する。
【００２３】
レーザビームＬはデバイスウェーハ１に対し透過性を有する波長のパルスレーザであり、例えば、以下の条件のレーザビームとされる。
・波長：１０６４ｎｍ  パルスレーザ
・繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
・平均出力：１．５Ｗ
【００２４】
図５に示すように、レーザ加工時のレーザビームＬは表面１ａから入射してデバイスウェーハ１内に集光し、これにより、デバイスウェーハ１の内部に分割予定ライン２に沿った改質層１ｃが形成される。改質層１ｃは、デバイスウェーハ１の表面１ａから一定深さの位置に一定の層厚で形成される。改質層１ｃは、デバイスウェーハ１内の他の部分よりも強度が低下した特性を有する。
【００２５】
レーザ加工装置２０での分割予定ライン２に沿ったレーザビームの走査は、チャックテーブル５１を回転させることで分割予定ライン２を加工送りと平行に設定し、チャックテーブル５１をＸ軸方向に移動させる加工送りによってなされる。図４の矢印Ｂはレーザ加工時のチャックテーブル５１の移動方向であり、これに伴って照射部６２は矢印Ａ方向に相対的に加工送りされる。この場合の加工送り速度は、例えば４００ｍｍ／ｓ程度とされる。また、レーザビームを照射する分割予定ライン２の切り替えは、チャックテーブル５１をＹ軸方向に移動させる割り出し送りによってなされる。これにより、デバイスウェーハ１内には、全ての分割予定ライン２に沿った改質層１ｃが形成される。
【００２６】
以上でデバイスウェーハ１に対する改質層形成ステップは終了し、続いてデバイスウェーハ１をレーザ加工装置２０から搬出して、図６に示す膜形成装置８０によりデバイスウェーハ１の表面１ａを水溶性の保護膜で被覆する（保護膜被覆ステップ）。以下、膜形成装置８０を説明する。
【００２７】
（４）膜形成装置
膜形成装置８０は、装置ケース８１内の円板状のスピンナテーブル８２上に保持したデバイスウェーハ１の上面すなわち表面１ａに、樹脂供給ノズル８３から液状の樹脂Ｐを滴下してスピンコートを施す形式のものである。
【００２８】
装置ケース８１は、上方に開口し、中心に孔８１１ａが形成された円筒状のケース本体８１１と、ケース本体８１１の孔８１１ａを塞ぐカバー８１２とからなり、カバー８１２には、下方からモータ８４の駆動軸８５が貫通している。スピンナテーブル８２は、その中心が装置ケース８１内に突出する駆動軸８５の上端に固定され、モータ８４の駆動により水平回転可能に支持されている。
【００２９】
デバイスウェーハ１は、スピンナテーブル８２の上面にエキスパンドシート１１を介して載置され、真空吸引作用によりスピンナテーブル８２の上面に吸着、保持される。スピンナテーブル８２の周縁部には、スピンナテーブル８２の回転によって遠心力が生じるとフレーム１０を上方から押さえ付けるように作動する複数の遠心クランプ８６が取り付けられており、フレーム１０はこれら遠心クランプ８６によって保持される。
【００３０】
樹脂供給ノズル８３はケース本体８１１の底部に旋回可能に支持されており、旋回により、先端の樹脂供給口８３１が、スピンナテーブル８２の中心の真上に位置付けられることが可能となっている。また、装置ケース８１内には、洗浄水供給ノズル８７が、樹脂供給ノズル８３と同様の構成で旋回可能に具備されており、スピンナテーブル８２の中心の真上に位置付けられる先端の洗浄水供給口８７１から、洗浄水Ｗが下方に向けて供給されるようになっている（図９参照）。
【００３１】
（５）保護膜の形成
保護膜被覆ステップでは、デバイスウェーハ１をエキスパンドシート１１を介してスピンナテーブル８２上に保持し、スピンナテーブル８２を回転駆動させてフレーム１０を遠心クランプ８６で保持する。そして、樹脂供給ノズル８３の樹脂供給口８３１から、自転状態のデバイスウェーハ１の表面１ａの中心に樹脂Ｐを滴下する。表面１ａに滴下された樹脂Ｐは遠心力の作用で表面１ａ全面にスピンコートされ、図７に示すように樹脂Ｐによる保護膜５が形成される。なお、保護膜被覆ステップの時には、洗浄水供給ノズル８７はケース本体８１１の内周面近傍に退避している。
【００３２】
保護膜５を形成するために使用される水溶性樹脂Ｐとしては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）等の水溶性レジストが好ましく用いられる。
【００３３】
デバイスウェーハ１の表面１ａに所定膜厚（例えば数μｍ程度）の保護膜５を形成したら保護膜被覆ステップを終え、デバイスウェーハ１を膜形成装置８０から搬出する。そして、図８に示すエキスパンド装置９０によりエキスパンドシート１１を拡張することで、デバイスウェーハ１に外力を付与して改質層１ｃを起点にデバイスウェーハ１を分割予定ライン２に沿って分割する（分割ステップ）。以下、分割ステップでのデバイスウェーハ１の分割方法を説明する。
【００３４】
（６）デバイスウェーハの分割
エキスパンド装置９０は、デバイスウェーハ１が載置される円筒状の載置ドラム９１を有している。載置ドラム９１の周囲には環状の保持テーブル９２が載置ドラム９１と同心状に配設され、保持テーブル９２には、フレーム１０を上から押さえて保持する可動クランプ９３が複数設けられている。そして、保持テーブル９２は複数のエアシリンダ９４によって昇降可能に支持された構成となっている。
【００３５】
分割ステップでは、図８（ａ）に示すように、分割装置９０の載置ドラム９１上にエキスパンドシート１１を介してデバイスウェーハ１を載置するとともに、上昇させた保持テーブル９２上にフレーム１０を載置して可動クランプ９３によりフレーム１０を上から押さえ保持する。このセット状態でエキスパンドシート１１およびデバイスウェーハ１は水平となり、続いて、図８（ｂ）に示すようにエアシリンダ９４により保持テーブル９２を下降させる。すると保持テーブル９２上のエキスパンドシート１１が放射方向に拡張され、エキスパンドシート１１上に貼着されているデバイスウェーハ１は、デバイスウェーハ１内に形成された改質層１ｃを起点として割断される。これによりデバイスウェーハ１は、チップ状の多数のデバイス３に分割される。
【００３６】
（７）保護膜の除去
デバイスウェーハ１が個々のデバイス３に分割されたら分割ステップを終え、続いて、上記膜形成装置８０により保護膜５を洗浄して除去する（保護膜除去ステップ）。
【００３７】
保護膜除去ステップでは、分割された多数のデバイス３がエキスパンドシート１１に貼着された状態のデバイスウェーハ１を図９に示すように再び膜形成装置８０にセットし、デバイスウェーハ１の表面に洗浄水Ｗを供給する。
【００３８】
洗浄水Ｗの供給は、樹脂供給ノズル８３をケース本体８１１の内周面近傍に退避させるとともに、洗浄水供給ノズル８７を旋回させて洗浄水供給口８７１をスピンナテーブル８２の中心の真上に位置付ける。そして、洗浄水供給口８７１から洗浄水Ｗを吐出しながらスピンナテーブル８２を回転させる。洗浄水Ｗは自転状態のデバイスウェーハ１の中心に供給され、遠心力によりデバイスウェーハ１の表面全面に行き渡って水溶性の保護膜５が洗浄水Ｗで溶かされ除去される。あるいは、洗浄水供給ノズル８７を往復旋回させながら洗浄水Ｗを供給してもよく、この場合には洗浄水Ｗがデバイスウェーハ１の表面全面に直接供給されるので効率よく保護膜５を除去することができる。これにより、図１０に示すように各デバイス３の表面を被覆していた保護膜５が除去される。
【００３９】
各デバイス３の表面から保護膜５が除去されたら、保護脂除去ステップを終える。この後は、デバイス３を１つ１つエキスパンドシート１１から剥離してピックアップするピックアップステップに移る。
【００４０】
以上が本実施形態の分割方法であり、本実施形態によれば、分割ステップを実施する前に保護膜被覆ステップでデバイスウェーハ１の表面１ａを水溶性の保護膜５で被覆し、この後、分割ステップでデバイスウェーハ１を多数のデバイス３に分割する。分割ステップでは、分割されたデバイス３の破断面から分割屑が発生する場合があるが、その分割屑は、保護膜５が無い場合にはデバイスウェーハ１が移動したり静電気が生じたりすることでデバイスウェーハ１の表面１ａに付着する。しかし、本実施形態のようにデバイスウェーハ１の表面１ａに保護膜５が被覆されていると分割屑は保護膜５上に付着する。そして、保護膜除去ステップで保護膜５を除去することにより、保護膜５上に付着した分割屑は保護膜５とともに除去される。したがって、ピックアップ後のデバイス３の品質が分割屑の影響を受けて低下するといった不都合が低減するとともに後工程に支障をきたすおそれを低減することができる。
【００４１】
なお、上記実施形態では、本発明の各ステップを、貼着ステップ、改質層形成ステップ、保護膜被覆ステップ、分割ステップ、保護膜除去ステップの順で行っているが、本発明では貼着ステップと改質層形成ステップの順は任意であり、上記実施形態とは逆に改質層形成ステップの後に貼着ステップを行ってもよい。また、保護膜被覆ステップは、貼着ステップの前や後、あるいは改質層形成ステップの前に実施してもよいが、分割ステップの直前で実施することが好ましい。
【符号の説明】
【００４２】
１…デバイスウェーハ、
１ａ…デバイスウェーハの表面
１ｂ…デバイスウェーハの裏面
１ｃ…改質層
２…分割予定ライン
３…デバイス（デバイス領域）
５…保護膜
１１…エキスパンドシート
Ｌ…レーザビーム
【図１】
2013207170.tif 000003
【図２】
2013207170.tif 000004
【図３】
2013207170.tif 000005
【図４】
2013207170.tif 000006
【図５】
2013207170.tif 000007
【図６】
2013207170.tif 000008
【図７】
2013207170.tif 000009
【図８】
2013207170.tif 000010
【図９】
2013207170.tif 000011
【図１０】
2013207170.tif 000012