JP2012204371A - ウエーハの分割方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ウエーハの裏面側に大きい欠けが生じることのないウエーハの分割方法を提供することである。
【解決手段】 複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて表面に形成されたウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの分割方法であって、ウエーハをレーザ加工装置のチャックテーブルで保持する第１保持工程と、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザビームをウエーハ内部に集光点を合わせて照射して、該分割予定ラインの両側のウエーハの裏面側に切削ブレードの切刃の幅よりも間隔が大きく該分割予定ラインの幅よりも間隔が小さい一対の改質層を形成する改質層形成工程と、ウエーハを外周部が環状フレームに貼着されたダイシングテープに貼着するウエーハ貼着工程と、該改質層形成工程及び該ウエーハ貼着工程実施後、ウエーハを該ダイシングテープを介して切削装置のチャックテーブルで保持する第２保持工程と、切削ブレードで該各分割予定ラインを切削してウエーハを個々のデバイスに分割する分割工程と、を具備したことを特徴とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、半導体ウエーハ等のウエーハを分割予定ラインに沿って分割するウエーハの分割方法に関する。
表面にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが複数形成され、個々のデバイスが格子状に形成されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって区画された半導体ウエーハは、切削装置によってストリートに沿って切削することで個々のデバイスへと分割され、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。
ウエーハは、ダイシングテープを介して環状フレームに支持され、この状態で切削装置のチャックテーブルに搭載される。ウエーハの切削には、切削ブレードを回転可能に支持する切削手段を備えたダイサーと呼ばれる切削装置が広く使用されている。
切削ブレードはダイアモンド、ＣＢＮ等の超砥粒を金属や樹脂で固めた厚さ２０〜４０μｍ程度の環状の切刃を有し、この切刃を分割予定ラインに位置付けて切削ブレードを３００００ｒｐｍ程度の高速で回転しつつウエーハへと切り込み、チャックテーブルを加工送りすることでウエーハを切削して分割溝を形成し、ウエーハを個々のデバイスへと分割する。
特開平１０−３１２９７９号公報
しかし、切削ブレードでウエーハを分割予定ラインに沿って切削して分割溝を形成し、ウエーハを個々のデバイスに分割すると、分割溝の両側のウエーハの裏面側に比較的大きい欠けが生じてデバイスの抗折強度を低下させるという問題がある。
このような問題は、ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスに限らず石英板を切削ブレードで切削して水晶振動子を形成する場合のように、回路を有さないデバイスを切削する場合においても同様に生じるものである。
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、裏面側に大きい欠けが生じることのないウエーハの分割方法を提供することである。
本発明によると、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて表面に形成されたウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの分割方法であって、ウエーハをレーザ加工装置のチャックテーブルで保持する第１保持工程と、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザビームをウエーハ内部に集光点を合わせて照射して、該分割予定ラインの両側のウエーハの裏面側に切削ブレードの切刃の幅よりも間隔が大きく該分割予定ラインの幅よりも間隔が小さい一対の改質層を形成する改質層形成工程と、ウエーハを外周部が環状フレームに貼着されたダイシングテープに貼着するウエーハ貼着工程と、該改質層形成工程及び該ウエーハ貼着工程実施後、ウエーハを該ダイシングテープを介して切削装置のチャックテーブルで保持する第２保持工程と、切削ブレードで該各分割予定ラインを切削してウエーハを個々のデバイスに分割する分割工程と、を具備したことを特徴とするウエーハの分割方法が提供される。
本発明のウエーハの分割方法によると、切削ブレードによってウエーハを個々のデバイスに分割する分割工程を実施する前に、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザビームをウエーハに照射して、分割予定ラインの両側で且つウエーハの裏面側に切削ブレードの切刃の幅よりも大きく分割予定ラインの幅よりも小さい間隔を有する一対の改質層を形成する改質層形成工程を実施するので、分割予定ラインの両側に形成された改質層によって切刃の破砕力が遮断され、ウエーハ裏面側に形成される分割溝の両側に大きい欠けが生じることがない。
半導体ウエーハの表面側に保護テープを貼着する様子を示す分解斜視図である。 レーザ加工装置のチャックテーブルで半導体ウエーハの表面に貼着された保護テープ側を吸引保持する様子を示す分解斜視図である。 改質層形成工程を説明する斜視図である。 レーザビーム発生ユニットのブロック図である。 ダイシングテープを介して環状フレームに支持された半導体ウエーハの斜視図である。 半導体ウエーハを切削ブレードで切削している様子を示す斜視図である。 ウエーハ切削時のウエーハの縦断面図である。
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、半導体ウエーハ１１の表面１１ａに保護テープ２３を貼着する様子を示す分解斜視図が示されている。
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、複数の分割予定ライン１３によって区画された各領域にそれぞれＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。
このように構成されたウエーハ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を備えている。また、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。
本発明のウエーハの分割方法では、ウエーハ１１の表面１１ａに形成されたデバイス１５を保護するために、図１に示すようにウエーハ１１の表面１１ａに保護テープ２３が貼着される。
次いで、図２に示すように、レーザ加工装置のチャックテーブル１２でウエーハ１１を保護テープ２３を下にして吸引保持する。従って、ウエーハ１１の裏面１１ｂが露出した状態となる。
このようにウエーハ１１の裏面１１ｂを露出させた状態でレーザ加工装置のチャックテーブル１２でウエーハ１１を吸引保持し、ウエーハ１１の内部に改質層を形成する改質層形成工程を実施する。この改質層形成工程について、図３及び図４を参照して詳細に説明する。
図３はレーザ加工装置１０の要部斜視図を示している。レーザ加工装置１０のチャックテーブル１２上には保護テープ２３が表面１１ａに貼着されたウエーハ１１が裏面１１ｂを上にして吸引保持されている。
１４はレーザビーム発生ユニットであり、図４に示すように、ハウジング１６中に、レーザ発振器２２、繰り返し周波数設定手段２４、パルス幅調整手段２６、パワー調整手段２８が収容されて構成されている。
レーザビーム発生ユニット１４のパワー調整手段２８で所定パワーに調整されたレーザビームは、集光器（レーザ照射ヘッド）１８によりウエーハ１１の内部に集光されて照射され、ウエーハ内部に改質層３４を形成する。
ケーシング１６の先端部には、集光器１８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手段２０が配設されている。撮像手段２０は、可視光によって半導体ウエーハ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。
撮像手段２０は更に、半導体ウエーハ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レーザ加工装置１０のコントローラに送信される。
改質層形成工程を実施するに当たり、撮像手段２０の赤外線撮像素子によりウエーハ１１の表面１１ａ側の加工すべき第１の方向に伸長する分割予定ライン１３を撮像し、集光器１８とレーザ加工すべき分割予定ライン１３とを整列させるアライメントを実施する。
さらに、チャックテーブル１２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を撮像手段１８の赤外線撮像素子で撮像して、集光器１８と第２の方向に伸長する分割予定ライン１３とのアライメントを実施する。
アライメント実施後、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をウエーハ１１の裏面１１ｂ近傍に集光点を合わせて照射し、チャックテーブル１２をＸ軸方向に加工送りしながら分割予定ライン１３の両側で且つウエーハ１１の裏面１１ｂ近傍に後で使用する切削ブレードの切刃の幅よりも間隔が大きく分割予定ライン１３の幅よりも間隔が小さい一対の改質層３４を形成する。
第１の方向に伸長する各分割予定ライン１３の全てについて同様な一対の改質層３４を形成する。次いで、チャックテーブル１２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について同様な一対の改質層３４を形成する。
上述した実施形態ではウエーハ１１の裏面１１ｂ側からレーザビームを照射しているが、表面１１ａ側からレーザビームを照射して、ウエーハ１１の裏面１１ｂ近傍に改質層を形成するようにしてもよい。
この場合には、ウエーハ１１のデバイス１５を保護する保護テープ２３を貼着する必要は無く、レーザ加工装置１０のチャックテーブル１２でウエーハ１１を直接吸引保持する。
或いは、図５に示すダイシングテープＴを介して環状フレームＦでウエーハ１１を支持した状態で、チャックテーブル１２でダイシングテープＴを介してウエーハ１１を吸引保持する。
改質層形成工程の加工条件は例えば以下の通りである。
光源 ： ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ： ＹＶＯ４レーザ
波長 ： １０６４ｎｍ
平均出力 ： １Ｗ
パルス幅 ： ４０ｎｓ
集光スポット径 ： φ１μｍ
繰り返し周波数 ： １００ｋＨｚ
送り速度 ： １００ｍｍ／ｓ
改質層形成工程実施後、改質層３４が形成されたウエーハ１１を、図５に示すように、外周部が環状フレームＦに貼着されているダイシングテープＴに貼着し、ウエーハ１１をダイシングテープＴを介して環状フレームＦで支持する。そして、保護テープ２３をウエーハ１１の表面１１ａから剥離する。改質層形成工程を実施する前に、ウエーハ１１をダイシングテープＴを介して環状フレームＦで支持する支持工程を実施するようにしてもよい。
このようにウエーハ１１をダイシングテープＴを介して環状フレームＦで支持した後、図６に示すように、切削装置３６のチャックテーブル３８によりウエーハ１１をダイシングテープＴを介して吸引保持する。
図６において、４０は切削装置３６の切削ユニットであり、スピンドルハウジング４２中に収容された図示しないモータにより回転駆動されるスピンドルと、スピンドルの先端に着脱可能に装着された切削ブレード４４とを含んでいる。
切削ブレード４４は、ホイールカバー４６で覆われており、ホイールカバー４６のパイプ４８は切削水供給源に接続されている。切削ブレード４４は、円形基台の外周にニッケル母材又はニッケル合金母材中にダイアモンド砥粒が分散された切刃（砥石部）４４ａが電着されて構成されている。
ウエーハ１１の切削時には、切削水ノズル５０から切削水を噴射しながら、切削ブレード４４を矢印Ａ方向に高速（例えば３００００ｒｐｍ）で回転させて、チャックテーブル３８をＸ軸方向に加工送りすることにより、図７に示すように、ウエーハ１１が分割予定ライン１３に沿って切削されて切削溝（分割溝）５２が形成される。
改質層形成工程により、分割予定ライン１３の両側のウエーハ１１の裏面１１ｂ近傍に一対の改質層３４が形成されているので、この改質層３４によって切刃４４ａの破砕力が遮断され、分割溝５２の両側のウエーハ１１の裏面１１ｂに大きな欠けが生じることがない。
第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３を切削ブレード４４で切削した後、チャックテーブル３８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に沿っても同様な切削を実施して、ウエーハ１１を個々のデバイス１５に分割する。
１０ レーザ加工装置
１１ 半導体ウエーハ
１３ 分割予定ライン（ストリート）
１４ レーザビーム発生ユニット
１５ デバイス
１８ 集光器
２０ 撮像手段
３４ 改質層
３６ 切削装置
４４ 切削ブレード
４４ａ 切刃
５２ 切削溝（分割溝）

Claims (1)

  1. 複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて表面に形成されたウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの分割方法であって、
    ウエーハをレーザ加工装置のチャックテーブルで保持する第１保持工程と、
    ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザビームをウエーハ内部に集光点を合わせて照射して、該分割予定ラインの両側のウエーハの裏面側に切削ブレードの切刃の幅よりも間隔が大きく該分割予定ラインの幅よりも間隔が小さい一対の改質層を形成する改質層形成工程と、
    ウエーハを外周部が環状フレームに貼着されたダイシングテープに貼着するウエーハ貼着工程と、
    該改質層形成工程及び該ウエーハ貼着工程実施後、ウエーハを該ダイシングテープを介して切削装置のチャックテーブルで保持する第２保持工程と、
    切削ブレードで該各分割予定ラインを切削してウエーハを個々のデバイスに分割する分割工程と、
    を具備したことを特徴とするウエーハの分割方法。
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