(57)【要約】【課題】  保護膜剤の過剰使用を抑えるとともに短時間での保護膜形成を可能とするウエーハの加工方法を提供することである。【解決手段】  表面に形成された複数の交差する分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたウエーハの加工方法であって、ウエーハの表面に水溶性樹脂からなる液状保護膜剤を保護膜剤吐出手段から供給しつつウエーハと該保護膜剤吐出手段とを相対移動させ、液状保護膜剤の表面張力を利用してウエーハの表面を被覆する保護膜形成ステップと、該保護膜形成ステップを実施した後、ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザビームを該保護膜を介して該分割予定ラインに沿ってウエーハに照射して、ウエーハにレーザ加工溝を形成するレーザ加工ステップと、該レーザ加工ステップを実施した後、ウエーハに洗浄水を供給して該保護膜をウエーハ上から除去する保護膜除去ステップと、を具備したことを特徴とする。【選択図】図５
2013021211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に形成された複数の交差する分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたウエーハの加工方法であって、
ウエーハの表面に水溶性樹脂からなる液状保護膜剤を保護膜剤吐出手段から供給しつつウエーハと該保護膜剤吐出手段とを相対移動させ、液状保護膜剤の表面張力を利用してウエーハの表面を被覆する保護膜形成ステップと、
該保護膜形成ステップを実施した後、ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザビームを該保護膜を介して該分割予定ラインに沿ってウエーハに照射して、ウエーハにレーザ加工溝を形成するレーザ加工ステップと、
該レーザ加工ステップを実施した後、ウエーハに洗浄水を供給して該保護膜をウエーハ上から除去する保護膜除去ステップと、
を具備したことを特徴とするウエーハの加工方法。
【請求項２】
前記保護膜形成ステップでは、ウエーハは回転可能な保持テーブルで保持され、該保持テーブルがウエーハ上に供給された液状保護膜剤が飛散しない速度で回転するとともに、前記保護膜剤吐出手段がウエーハ上を走査しつつ液状保護膜剤を吐出する請求項１記載のウエーハの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハの表面に水溶性の保護膜を被覆してから、レーザビームによりアブレーション加工を施すウエーハの加工方法に関する。
【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、ダイサ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、個々のデバイスへと分割する。
【０００４】
一方、近年では、ウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザビームをウエーハに照射することでレーザ加工溝を形成し、このレーザ加工溝に沿ってブレーキング装置でウエーハを割断して個々のデバイスへと分割する方法が提案されている。
【０００５】
レーザ加工装置によるレーザ加工溝の形成は、ダイサ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、加工溝を例えば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。
【０００６】
ところが、ウエーハにパルスレーザビームを照射すると、パルスレーザビームが照射された領域に熱エネルギーが集中してデブリが発生する。このデブリがデバイス表面に付着するとデバイスの品質を低下させるという問題が生じる。
【０００７】
そこで、例えば特開２００６−１４０３１１号公報には、このようなデブリによる問題を解消するために、ウエーハの加工面にＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）等の水溶性樹脂を塗布して保護膜を被覆し、この保護膜を通してウエーハにパルスレーザビームを照射するようにしたレーザ加工装置が提案されている。
【０００８】
近年、半導体デバイスの軽薄短小化を実現するための技術として、デバイス表面にバンプと呼ばれる金属突起物を複数形成し、これらのバンプを配線基板に形成された電極に相対させて直接接合するフリップチップボンディングと呼ばれる実装技術が実用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１４０３１１号公報
【特許文献２】特開２００４−３２２１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、デバイス上に例えば数百μｍもの高さを有するバンプが形成されたウエーハでは、バンプを被覆する保護膜を形成するために非常に多量の保護膜剤を使用する必要がある上、保護膜の形成に時間がかかるという問題がある。
【００１１】
特に、特許文献２に開示されたスピンコート法で水溶性保護膜を形成する場合には、供給した水溶性樹脂のうち９０％以上が飛散して廃棄されてしまうため、非常に不経済である。
【００１２】
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、保護膜剤の過剰使用を抑えるとともに短時間での保護膜形成を可能とするウエーハの加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によると、表面に形成された複数の交差する分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたウエーハの加工方法であって、ウエーハの表面に水溶性樹脂からなる液状保護膜剤を保護膜剤吐出手段から供給しつつウエーハと該保護膜剤吐出手段とを相対移動させ、液状保護膜剤の表面張力を利用してウエーハの表面を被覆する保護膜形成ステップと、該保護膜形成ステップを実施した後、ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザビームを該保護膜を介して該分割予定ラインに沿ってウエーハに照射して、ウエーハにレーザ加工溝を形成するレーザ加工ステップと、該レーザ加工ステップを実施した後、ウエーハに洗浄水を供給して該保護膜をウエーハ上から除去する保護膜除去ステップと、を具備したことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。
【００１４】
好ましくは、前記保護膜形成ステップでは、ウエーハは回転可能な保持テーブルで保持され、該保持テーブルがウエーハ上に供給された液状保護膜剤が飛散しない速度で回転するとともに前記保護膜剤吐出手段がウエーハ上を走査しつつ液状保護膜剤を吐出する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、液状保護膜剤を吐出する保護膜剤吐出手段とウエーハとが相対移動しながら液状保護膜剤がウエーハ上に供給され、液状保護膜剤の表面張力を利用して保護膜が形成される。従って、保護膜剤が飛散して廃棄されることがないため、保護膜剤の過剰使用を抑えることができる。更に、液状保護膜剤の表面張力を利用して保護膜が形成されるため、短時間での保護膜形成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のウエーハの加工方法を実施するのに適したレーザ加工装置の斜視図である。
【図２】本発明のウエーハの加工方法の加工対象となる半導体ウエーハの斜視図である。
【図３】半導体ウエーハを粘着テープを介して環状フレームで支持した状態の斜視図である。
【図４】保護膜形成ステップを示す一部断面側面図である。
【図５】保護膜形成ステップを示す平面図である。
【図６】保護膜形成ステップ後のウエーハの断面図である。
【図７】レーザ加工ステップを示す斜視図である。
【図８】レーザビーム照射ユニットのブロック図である。
【図９】保護膜除去ステップを示す一部断面側面図である。
【図１０】保護膜除去ステップ後のウエーハの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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、保護膜形成装置を具備し、ウエーハをレーザ加工して個々のチップ（デバイス）に分割することのできるレーザ加工装置２の斜視図が示されている。
【００１８】
レーザ加工装置２の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作パネル４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像ユニットによって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示モニタ６が設けられている。
【００１９】
図２に示すように、加工対象の半導体ウエーハＷの表面においては、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とが直交されて形成されており、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とによって区画された領域に多数のデバイスＤが形成されている。図２の拡大図に示すように、各デバイスＤの４辺には複数の突起状のバンプ５が形成されている。
【００２０】
図３に示すように、ウエーハＷは粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周縁部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウエーハＷはダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持された状態となり、図１に示したウエーハカセット８中にウエーハが複数枚（例えば２５枚）収容される。ウエーハカセット８は上下動可能なカセットエレベータ９上に載置される。
【００２１】
ウエーハカセット８の後方には、ウエーハカセット８からレーザ加工前のウエーハＷを搬出するとともに、加工後のウエーハをウエーハカセット８に搬入する搬出入手段１０が配設されている。
【００２２】
ウエーハカセット８と搬出入手段１０との間には、搬出入対象のウエーハが一時的に載置される領域である仮置き領域１２が設けられており、仮置き領域１２にはウエーハＷを一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段１４が配設されている。
【００２３】
３０は保護膜形成装置であり、この保護膜形成装置３０は加工後のウエーハを洗浄する洗浄装置を兼用する。仮置き領域１２の近傍には、ウエーハＷと一体となったフレームＦを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段１６が配設されている。
【００２４】
仮置き領域１２に搬出されたウエーハＷは、搬送手段１６により吸着されて保護膜形成装置３０に搬送される。保護膜形成装置３０は、後で詳細に説明するようにウエーハＷの加工面に液状樹脂を塗布して保護膜を被覆する。
【００２５】
加工面に保護膜が被覆されたウエーハＷは、搬送手段１６により吸着されてチャックテーブル１８上に搬送され、チャックテーブル１８に吸引されるとともに、複数の固定手段（クランプ）１９によりフレームＦが固定されることでチャックテーブル１８上に保持される。
【００２６】
チャックテーブル１８は、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル１８のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウエーハＷのレーザ加工すべきストリートを検出するアライメントユニット２０が配設されている。
【００２７】
アライメントユニット２０は、ウエーハＷの表面を撮像する撮像ユニット２２を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の画像処理によってレーザ加工すべきストリートを検出することができる。撮像ユニット２２によって取得された画像は、表示ユニット６に表示される。
【００２８】
アライメントユニット２０の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウエーハＷに対してレーザビームを照射するレーザビーム照射ユニット２４が配設されている。レーザビーム照射ユニット２４はＹ軸方向に移動可能である。
【００２９】
図４を参照すると、保護膜形成装置３０の一部断面側面図が示されている。保護膜形成装置３０は、スピンナテーブル機構３４と、スピンナテーブル機構３４を包囲して配設された液体受け機構３６を具備している。
【００３０】
スピンナテーブル機構３４は、スピンナテーブル（保持テーブル）３８と、スピンナテーブル３８を支持する支持部材４０と、支持部材４０を介してスピンナテーブル３８を回転駆動する電動モータ４２とから構成される。電動モータ４２を回転駆動すると、スピンナテーブル３８は矢印Ａ方向に回転される。
【００３１】
スピンナテーブル３８は多孔性材料から形成された吸引保持部を有しており、吸引保持部が図示しない負圧吸引手段に連通されている。従って、スピンナテーブル３８は、吸引保持部にウエーハを載置し図示しない負圧吸引手段により負圧を作用させることにより、吸引保持部上にウエーハを吸引保持する。
【００３２】
スピンナテーブル３８には振り子タイプの４個のクランプ４４が配設されている。スピンナテーブル３８が回転されるとこれらのクランプ４４が遠心力で揺動して図３に示す環状フレームＦをクランプする。
【００３３】
液体受け機構３６は、液体受け容器４６と、支持部材４０に装着されたカバー部材４８とから構成される。液体受け容器４６は、円筒状の外側壁４６ａと、底壁４６ｂと、内側壁４６ｃとから構成される。
【００３４】
底壁４６ｂの中央部には、支持部材４０が挿入される穴４７が設けられており、内側壁４６ｃはこの穴４７の周辺から上方に突出するように形成されている。カバー部材４８は円板状に形成されており、その外周縁から下方に突出するカバー部４８ａを備えている。
【００３５】
このように構成されたカバー部材４８は、スピンナテーブル３８が図４に示す作業位置に位置付けられると、カバー部４８ａが液体受け容器４６を構成する内側壁４６ｃの外側に隙間を持って重合するように位置付けられる。
【００３６】
保護膜形成装置３０は、スピンナテーブル３８に保持された加工前のウエーハＷに水溶性樹脂からなる液状保護膜剤を吐出する保護膜剤吐出手段５０を具備している。保護膜剤吐出手段５０は、概略Ｌ形状のアーム５２と、アーム５２の先端に形成され、スピンナテーブル３８に保持された加工前のウエーハＷの加工面に向けて液状保護膜剤を吐出する液状保護膜剤供給ノズル５４と、アーム５２を揺動する正転・逆転可能な電動モータ５６とから構成される。保護膜剤供給ノズル５４はアーム５２を介して保護膜剤供給源５８に接続されている。
【００３７】
保護膜形成装置３０は、レーザ加工後のウエーハＷを洗浄する洗浄装置を兼用する。よって、保護膜形成装置３０は、スピンナテーブル３８に保持された加工後のウエーハＷを洗浄するための洗浄水供給手段６０を具備している。
【００３８】
洗浄水供給手段６０は、図９に最もよく示されるように、概略Ｌ形状のアーム６２と、アーム６２の先端に形成され、スピンナテーブル３８に保持された加工後のウエーハＷの加工面に向けて洗浄水を供給する洗浄水ノズル６４と、アーム６２を揺動する正転・逆転可能な電動モータ６６とから構成される。洗浄水ノズル６４はアーム６２を介して洗浄水供給源６８に接続されている。
【００３９】
次に、このように構成された保護膜形成装置３０を備えたレーザ加工装置２による本発明実施形態のウエーハの加工方法について詳細に説明する。ウエーハ搬送手段１６の旋回動作によって加工前のウエーハＷが保護膜形成装置３０のスピンナテーブル３８に搬送され、スピンナテーブル３８により吸引保持される。この時、洗浄水ノズル６４は、図４に示すように、スピンナテーブル３８の上方から隔離した待機位置に位置付けられている。
【００４０】
スピンナテーブル３８を矢印Ａ方向に低速、例えば３０〜５０ｒｐｍで回転させつつ、液状保護膜剤供給ノズル５４を図５において矢印Ｂ方向に揺動させながら、ウエーハＷ上に液状保護膜剤を滴下する。
【００４１】
スピンナテーブル３８が回転されているため、滴下された液状保護膜剤はウエーハＷの加工面に広がり、液状保護膜剤の表面張力を利用してウエーハＷの加工面には保護膜７が形成される。
【００４２】
図６に示すように、ウエーハＷ上に形成された保護膜７はバンプ５を完全に埋設する厚みを有していることが好ましい。代替実施形態として、スピンナテーブル３８は回転させずに、保護膜剤供給ノズル５４をウエーハＷ上を満遍なく走査させるように構成してもよい。
【００４３】
ウエーハＷの表面に保護膜７が被覆されたならば、スピンナテーブル３８の吸引保持を解除してから、ウエーハ搬送手段１６によってウエーハＷがチャックテーブル１８に搬送され、図７に示すように、チャックテーブル１８により吸引保持される。
【００４４】
図７において、レーザ加工装置のレーザビーム照射ユニット２４は、ケーシング２６中に収容された図８に示すレーザビーム発生ユニット２５と、ケーシング２６の先端に装着された集光器（レーザヘッド）２８とから構成される。
【００４５】
図８に示されるように、レーザビーム発生ユニット２５は、ＹＡＧレーザ発振器等のレーザ発振器２７と、繰り返し周波数設定手段２９と、パルス幅調整手段３１と、レーザ発振器２７から発振されたレーザビームのパワーを調整するパワー調整手段３３とを含んでいる。
【００４６】
レーザ加工ステップを実施する前に、チャックテーブル１８に吸引保持されたウエーハＷの加工領域を撮像ユニット２２の直下に移動し、撮像ユニット２２でウエーハＷの加工領域を撮像する。
【００４７】
そして、レーザビームを照射するレーザビーム照射ユニット２４の集光器２８と第１の分割予定ラインＳ１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が実行され、レーザビーム照射位置のアライメントを遂行する。
【００４８】
第１の分割予定ラインＳ１のアライメントが終了すると、チャックテーブル１８を９０度回転してから、第１の分割予定ラインＳ１と直交する第２の分割予定ラインＳ２についても同様なアライメントを実施する。
【００４９】
アライメント実施後、チャックテーブル１８を移動して第１の分割予定ラインＳ１の加工開始位置を集光器２８の直下に位置づけ、レーザビーム発生ユニット２５のパワー調整手段３３により所定パワーに調整されたパルスレーザビームを、図８に示す集光器２８のミラー３５で反射してから集光用対物レンズ３７で保護膜７を介してウエーハＷの表面に集光する。
【００５０】
このように集光器２８でパルスレーザビームを保護膜７を介してウエーハＷの表面に集光しながら、チャックテーブル１８を所定の送り速度（例えば１００ｍｍ／秒）でＸ軸方向に移動しながら、第１の分割予定ラインＳ１に沿ってアブレーション加工によりレーザ加工溝４１（図１０参照）を形成する。
【００５１】
レーザビーム照射ユニット２４をＹ軸方向にインデックス送りしながら、全ての第１の分割予定ラインＳ１に沿って同様なレーザ加工溝４１を形成する。第１の分割予定ラインＳ１に沿ってのレーザ加工ステップ終了後、チャックテーブル１８を９０度回転してから、第２の分割予定ラインＳ２についてもアブレーション加工により同様なレーザ加工溝４１を形成する。
【００５２】
尚、本実施形態のレーザ加工ステップでのレーザ加工条件は例えば以下の通りである。
【００５３】
光源                    ：ＹＡＧパルスレーザ
波長                    ：３５５ｎｍ（ＹＡＧレーザの第３高調波）
出力                    ：３．０Ｗ
繰り返し周波数          ：２０ｋＨｚ
集光スポット径          ：１．０μｍ
送り速度                ：１００ｍｍ／秒
【００５４】
レーザ加工ステップを実施することによって、ウエーハＷには第１及び第２の分割予定ラインＳ１，Ｓ２に沿って図１０に示すようにレーザ加工溝４１が形成される。レーザ加工ステップ実施時に、レーザビームの照射によってデブリが発生しても、このデブリは保護膜７によって遮断され、デバイスＤの電子回路及びバンプ等に付着することはない。
【００５５】
このようにして、ウエーハＷにレーザ加工溝４１を形成したら、チャックテーブル１８は最初のウエーハＷを吸引保持した位置に戻され、ここでウエーハＷの吸引保持を解除する。そして、ウエーハＷは搬送手段３２によって保護膜形成装置３０のスピンナテーブル３８に搬送され、スピンナテーブル３８で吸引保持される。この時、液状保護膜剤供給ノズル５４は図９に示すように、スピンナテーブル３８の上方から剥離した待機位置に位置付けられている。
【００５６】
そして、洗浄水供給源６８に接続された洗浄水ノズル６４からチャックテーブル３８に保持されたウエーハＷの保護膜７に洗浄水を供給しながら、ウエーハＷを矢印Ａ方向に低速回転（例えば８００ｒｐｍ）させることによりウエーハＷ上から保護膜７を水に溶かして除去する。洗浄水としては例えば純水が使用される。
【００５７】
保護膜除去ステップでは、保護膜形成装置３０のスピンナテーブル３８で保護膜７が形成されたウエーハＷを吸引保持し、洗浄ノズル６４を洗浄水供給源６０と図示しないエア源に接続して、洗浄水ノズル６４から純水とエアとからなる洗浄水を噴射しながらウエーハＷをスピン洗浄して保護膜７を除去するようにしてもよい。保護膜除去ステップ実施後のウエーハＷの断面図が図１０に示されている。
【００５８】
レーザ加工ステップ及び保護膜除去ステップが終了し、第１及び第２の分割予定ラインＳ１，Ｓ２に沿ってレーザ加工溝４１の形成されたウエーハＷは、ブレーキング装置に装着されてウエーハＷに外力を付与することにより、レーザ加工溝４１に沿って個々のデバイスＤに分割される。
【００５９】
上述した本実施形態のウエーハの加工方法では、保護膜剤供給ノズル５４をウエーハＷに対して揺動させながら液状保護膜剤を供給してウエーハＷの加工面に保護膜７を形成するため、保護膜剤の過剰使用が抑制されるとともに、保護膜剤の表面張力を利用して保護膜７が形成されるため、短時間での保護膜７の形成が可能となる。
【符号の説明】
【００６０】
Ｗ    半導体ウエーハ
Ｓ１    第１の分割予定ライン
Ｓ２    第２の分割予定ライン
Ｄ    デバイス
２    レーザ加工装置
５    バンプ
７    保護膜
１８    チャックテーブル
２４    レーザビーム照射ユニット
２８    集光器
３０    保護膜形成装置
３８    スピンナテーブル
５０    保護膜剤吐出手段
５４    保護膜剤供給ノズル
６０    洗浄水供給手段
６４    洗浄水ノズル
【図１】
2013021211.tif 000003
【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】
2013021211.tif 000009
【図８】
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【図９】
2013021211.tif 000011
【図１０】
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