JP7286247B2 - ウェーハの加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画された表面の各領域に形成されたウェーハを個々のデバイスチップに分割するウェーハの加工方法に関する。
携帯電話やパソコン等の電子機器に使用されるデバイスチップの製造工程では、まず、半導体等の材料からなるウェーハの表面に複数の交差する分割予定ライン（ストリート）を設定する。そして、該分割予定ラインで区画される各領域にＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large-Scale Integrated circuit）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等のデバイスを形成する。
その後、開口を有する環状のフレームに該開口を塞ぐように貼られたダイシングテープと呼ばれる粘着テープを該ウェーハの裏面または表面に貼着し、ウェーハと、粘着テープと、環状のフレームと、が一体となったフレームユニットを形成する。そして、フレームユニットに含まれるウェーハを該分割予定ラインに沿って加工して分割すると、個々のデバイスチップが形成される。
ウェーハの分割には、例えば、レーザー加工装置が使用される。レーザー加工装置は、粘着テープを介してウェーハを保持するチャックテーブル、及びウェーハに対して透過性を有する波長のレーザービームを該ウェーハの内部に集光するレーザー加工ユニットを備える。
ウェーハを分割する際には、チャックテーブルの上にフレームユニットを載せ、粘着テープを介してチャックテーブルにウェーハを保持させる。そして、チャックテーブルと、レーザー加工ユニットと、をチャックテーブルの上面に平行な方向に沿って相対移動させながら該レーザー加工ユニットから各分割予定ラインに沿ってウェーハに該レーザービームを照射する。該レーザービームがウェーハの内部に集光されると、分割の起点となる改質層が形成される（特許文献１参照）。
その後、レーザー加工装置からフレームユニットを搬出し、粘着テープを径方向外側に拡張すると、ウェーハが分割されて個々のデバイスチップが形成される。形成されたデバイスチップを粘着テープからピックアップする際には、予め、粘着テープに紫外線を照射する等の処理を施して粘着テープの粘着力を低下させておく。デバイスチップの生産効率が高い加工装置として、ウェーハの分割と、粘着テープへの紫外線の照射と、を一つの装置で連続して実施できる加工装置が知られている（特許文献２参照）。
特許第３４０８８０５号公報 特許第３０７６１７９号公報
粘着テープは、例えば、塩化ビニールシート等で形成された基材層と、該基材層上に配設された糊層と、を含む。レーザー加工装置では、分割起点となる改質層をウェーハの内部に形成するためにレーザービームをウェーハの内部に集光させるが、該レーザービームの漏れ光の一部が粘着テープの糊層に達する。そして、レーザービームの照射による熱的な影響により粘着テープの糊層が溶融し、ウェーハから形成されたデバイスチップの裏面側または表面側に糊層の一部が固着する。
この場合、粘着テープからデバイスチップをピックアップする際に粘着テープに紫外線を照射する等の処理を実施しても、ピックアップされたデバイスチップの裏面または表面側には糊層の該一部が残存してしまう。そのため、デバイスチップの品質の低下が問題となる。
本発明はかかる問題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、形成されるデバイスチップの裏面または表面側に糊層が付着せず、デバイスチップに糊層の付着に由来する品質の低下が生じないウェーハの加工方法を提供することである。
本発明の一態様によれば、複数のデバイスが、分割予定ラインによって区画された表面の各領域に形成されたウェーハを個々のデバイスチップに分割するウェーハの加工方法であって、ウェーハを収容する開口を有するフレームの該開口内にウェーハを位置付け、該ウェーハの裏面または該表面と、該フレームの外周と、に糊層を備えないポリエステル系シートを配設するポリエステル系シート配設工程と、該ポリエステル系シートを加熱し熱圧着により該ウェーハと該フレームとを該ポリエステル系シートを介して一体化する一体化工程と、該ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点を該ウェーハの内部に位置付け、該レーザービームを該分割予定ラインに沿って該ウェーハに照射して該ウェーハに改質層を形成し、該ウェーハを個々のデバイスチップに分割する分割工程と、該ポリエステル系シートの各デバイスチップに対応する個々の領域において、該ポリエステル系シートを冷却し、該ポリエステル系シート側から該デバイスチップを突き上げ、該ポリエステル系シートから該デバイスチップをピックアップするピックアップ工程と、を備えることを特徴とするウェーハの加工方法が提供される。
好ましくは、該一体化工程において、赤外線の照射によって該熱圧着を実施する。
また、好ましくは、該一体化工程において、一体化を実施した後、該フレームの外周からはみ出したポリエステル系シートを除去する。
また、好ましくは、該ピックアップ工程では、該ポリエステル系シートを拡張して各デバイスチップ間の間隔を広げる。
また、好ましくは、該ポリエステル系シートは、ポリエチレンテレフタレートシート、ポリエチレンナフタレートシートのいずれかである。
さらに、好ましくは、該一体化工程において、該ポリエステル系シートが該ポリエチレンテレフタレートシートである場合に加熱温度は２５０℃～２７０℃であり、該ポリエステル系シートが該ポリエチレンナフタレートシートである場合に加熱温度は１６０℃～１８０℃である。
また、好ましくは、該ウェーハは、Ｓｉ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ガラスのいずれかで構成される。また、好ましくは、該一体化工程において、該ポリエステル系シートに熱風を当てて該ポリエステル系シートを加熱して該熱圧着を実施する。または、好ましくは、該一体化工程において、該ポリエステル系シートをローラーで押圧して該熱圧着を実施する。
本発明の一態様に係るウェーハの加工方法では、フレームユニットを形成する際に、糊層を有する粘着テープを使用せず、糊層を備えないポリエステル系シートを用いてフレームと、ウェーハと、を一体化する。ポリエステル系シートを介してフレームと、ウェーハと、を一体化させる一体化工程は、熱圧着により実現される。
一体化工程を実施した後は、ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザービームをウェーハに照射し、分割予定ラインに沿った改質層をウェーハの内部に形成して該ウェーハを分割する。その後、ポリエステル系シートの各デバイスチップに対応する個々の領域において、該ポリエステル系シートを冷却し、該ポリエステル系シート側から該デバイスチップを突き上げ、ポリエステル系シートからデバイスチップをピックアップする。ピックアップされたデバイスチップは、それぞれ、所定の実装対象に実装される。なお、ピックアップの際にポリエステル系シートを冷却すると、ポリエステル系シートが収縮してポリエステル系シートの剥離が容易となるためデバイスチップにかかる負荷を軽減できる。
ウェーハの内部に改質層を形成する際、レーザービームの漏れ光がポリエステル系シートに達する。しかしながら、ポリエステル系シートは糊層を備えないため、該糊層が溶融してデバイスチップの裏面または表面側に固着することがない。
すなわち、本発明の一態様によると、糊層を備えないポリエステル系シートを用いてフレームユニットを形成できるため、糊層を備えた粘着テープが不要であり、結果として糊層の付着に起因するデバイスチップの品質低下が生じない。
したがって、本発明の一態様によると、形成されるデバイスチップの裏面または表面側に糊層が付着せず、デバイスチップに糊層の付着に由来する品質の低下が生じないウェーハの加工方法が提供される。
図１（Ａ）は、ウェーハの表面を模式的に示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、ウェーハの裏面を模式的に示す斜視図である。 チャックテーブルの保持面上にウェーハ及びフレームを位置付ける様子を模式的に示す斜視図である。 ポリエステル系シート配設工程を模式的に示す斜視図である。 一体化工程の一例を模式的に示す斜視図である。 一体化工程の一例を模式的に示す斜視図である。 一体化工程の一例を模式的に示す斜視図である。 図７（Ａ）は、ポリエステル系シートを切断する様子を模式的に示す斜視図であり、図７（Ｂ）は、形成されたフレームユニットを模式的に示す斜視図である。 図８（Ａ）は、分割工程を模式的に示す斜視図であり、図８（Ｂ）は、分割工程を模式的に示す断面図である。 ピックアップ装置へのフレームユニットの搬入を模式的に示す斜視図である。 図１０（Ａ）は、フレーム支持台の上に固定されたフレームユニットを模式的に示す断面図であり、図１０（Ｂ）は、ピックアップ工程を模式的に示す断面図である。
添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。まず、本実施形態に係るウェーハの加工方法で加工されるウェーハについて説明する。図１（Ａ）は、ウェーハ１の表面を模式的に示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、ウェーハ１の裏面を模式的に示す斜視図である。
ウェーハ１は、例えば、Ｓｉ（シリコン）、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、ＧａＮ（ガリウムナイトライド）、ＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）、若しくは、その他の半導体等の材料、または、サファイア、ガラス、石英等の材料からなる略円板状の基板等である。該ガラスは、例えば、アルカリガラス、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス等である。
ウェーハ１の表面１ａは格子状に配列された複数の分割予定ライン３で区画される。また、ウェーハ１の表面１ａの分割予定ライン３で区画された各領域にはＩＣやＬＳＩ、ＬＥＤ等のデバイス５が形成される。本実施形態に係るウェーハ１の加工方法では、分割予定ライン３に沿った改質層をウェーハ１の内部に形成し、該改質層を起点にしてウェーハ１を分割し、個々のデバイスチップを形成する。
ウェーハ１に改質層を形成する際には、ウェーハ１に対して透過性を有する波長のレーザービームを分割予定ライン３に沿ってウェーハ１に照射し、該レーザービームをウェーハ１の内部に集光させる。このとき、該レーザービームは、図１（Ａ）に示す表面１ａ側からウェーハ１に照射されてもよく、または、図１（Ｂ）に示す裏面１ｂ側からウェーハ１に照射されてもよい。尚、裏面１ｂ側からウェーハ１にレーザービームを照射する場合、赤外線カメラを備えたアライメント手段を用いてウェーハ１を透過して表面１ａ側の分割予定ライン３を検出し、分割予定ライン３に沿ってレーザービームを照射する。
ウェーハ１に改質層を形成するレーザー加工が実施されるレーザー加工装置１２（図８参照）にウェーハ１を搬入する前に、ウェーハ１と、ポリエステル系シートと、フレームと、が一体化され、フレームユニットが形成される。ウェーハ１は、フレームユニットの状態でレーザー加工装置１２に搬入され、加工される。
そして、ポリエステル系シートを拡張するとウェーハ１を分割でき、ウェーハ１を分割することで形成された個々のデバイスチップは該ポリエステル系シートに支持される。その後、ポリエステル系シートをさらに拡張することでデバイスチップ間の間隔を広げ、ピックアップ装置によりデバイスチップをピックアップする。
環状のフレーム７（図２等参照）は、例えば、金属等の材料で形成され、ウェーハ１の径よりも大きい径の開口７ａを備える。フレームユニットを形成する際は、ウェーハ１は、フレーム７の開口７ａ内に位置付けられ、開口７ａに収容される。
ポリエステル系シート９（図３等参照）は、柔軟性を有する樹脂系シートであり、表裏面が平坦である。そして、ポリエステル系シート９は、フレーム７の外径よりも大きい径を有し、糊層を備えない。ポリエステル系シート９は、ジカルボン酸（２つのカルボキシル基を有する化合物）と、ジオール（２つのヒドロキシル基を有する化合物）と、をモノマーとして合成されるポリマーのシートであり、例えば、ポリエチレンテレフタレートシート、または、ポリエチレンナフタレートシート等の可視光に対して透明または半透明なシートである。ただし、ポリエステル系シート９はこれに限定されず、不透明でもよい。
ポリエステル系シート９は、粘着性を備えないため室温ではウェーハ１及びフレーム７に貼着できない。しかしながら、ポリエステル系シート９は熱可塑性を有するため、所定の圧力を印加しながらウェーハ１及びフレーム７と接合させた状態で融点近傍の温度まで加熱すると、部分的に溶融してウェーハ１及びフレーム７に接着できる。そこで、本実施形態に係るウェーハ１の加工方法では以上のような熱圧着により、ウェーハ１と、フレーム７と、ポリエステル系シート９と、を一体化してフレームユニットを形成する。
次に、本実施形態に係るウェーハ１の加工方法の各工程について説明する。まず、ウェーハ１と、ポリエステル系シート９と、フレーム７と、を一体化させる準備のために、ポリエステル系シート配設工程を実施する。図２は、チャックテーブル２の保持面２ａ上にウェーハ１及びフレーム７を位置付ける様子を模式的に示す斜視図である。図２に示す通り、ポリエステル系シート配設工程は、上部に保持面２ａを備えるチャックテーブル２上で実施される。
チャックテーブル２は、上部中央にフレーム７の外径よりも大きな径の多孔質部材を備える。該多孔質部材の上面は、チャックテーブル２の保持面２ａとなる。チャックテーブル２は、図３に示す如く一端が該多孔質部材に通じた排気路を内部に有し、該排気路の他端側には吸引源２ｂが配設される。排気路には、連通状態と、切断状態と、を切り替える切り替え部２ｃが配設され、切り替え部２ｃが連通状態であると保持面２ａに置かれた被保持物に吸引源２ｂにより生じた負圧が作用し、被保持物がチャックテーブル２に吸引保持される。
ポリエステル系シート配設工程では、まず、図２に示す通り、チャックテーブル２の保持面２ａ上にウェーハ１と、フレーム７と、を載せ、フレーム７の開口７ａ内にウェーハ１を位置付ける。
このとき、後述の分割工程においてレーザービームが照射される被照射面を表面１ａ及び裏面１ｂのいずれとするかを考慮して、ウェーハ１の向きを選択する。例えば、該被照射面を表面１ａとする場合、表面１ａ側を下方に向ける。また、例えば、該被照射面を裏面１ｂとする場合、裏面１ｂ側を下方に向ける。以下、レーザービームの被照射面を表面１ａとする場合を例に本実施形態に係るウェーハの加工方法について説明するが、ウェーハ１の向きはこれに限定されない。
チャックテーブル２の保持面２ａ上にウェーハ１と、フレーム７と、を載せた後、ウェーハ１の裏面１ｂ（または表面１ａ）と、フレーム７の外周と、にポリエステル系シート９を配設する。図３は、ポリエステル系シート配設工程を模式的に示す斜視図である。図３に示す通り、ウェーハ１と、フレーム７と、を覆うように両者の上にポリエステル系シート９を配設する。
なお、ポリエステル系シート配設工程では、チャックテーブル２の保持面２ａよりも大きな径のポリエステル系シート９が使用される。後に実施される一体化工程でチャックテーブル２による負圧をポリエステル系シート９に作用させる際に、保持面２ａの全体がポリエステル系シート９により覆われていなければ、負圧が隙間から漏れてしまい、ポリエステル系シート９に適切に圧力を印加できないためである。
本実施形態に係るウェーハ１の加工方法では、次に、ポリエステル系シート９を加熱し、熱圧着によりウェーハ１と該フレーム７とを該ポリエステル系シート９を介して一体化する一体化工程を実施する。図４は、一体化工程の一例を模式的に示す斜視図である。図４では、可視光に対して透明または半透明であるポリエステル系シート９を通して視認できるものを破線で示す。
一体化工程では、まず、チャックテーブル２の切り替え部２ｃを作動させて吸引源２ｂをチャックテーブル２の上部の多孔質部材に接続する連通状態とし、吸引源２ｂによる負圧をポリエステル系シート９に作用させる。すると、大気圧によりポリエステル系シート９がウェーハ１及びフレーム７に対して密着する。
次に、吸引源２ｂによりポリエステル系シート９を吸引しながらポリエステル系シート９を加熱して、熱圧着を実施する。ポリエステル系シート９の加熱は、例えば、図４に示す通り、チャックテーブル２の上方に配設されるヒートガン４により実施される。
ヒートガン４は、電熱線等の加熱手段と、ファン等の送風機構と、を内部に備え、空気を加熱し噴射できる。負圧をポリエステル系シート９に作用させながらヒートガン４によりポリエステル系シート９に上面から熱風４ａを供給し、ポリエステル系シート９を所定の温度に加熱すると、ポリエステル系シート９がウェーハ１及びフレーム７に熱圧着される。
また、ポリエステル系シート９の加熱は、他の方法により実施されてもよく、例えば、所定の温度に加熱された部材でウェーハ１及びフレーム７を上方から押圧することで実施される。図５は一体化工程の他の一例を模式的に示す斜視図である。図５では、可視光に対して透明または半透明であるポリエステル系シート９を通して視認できるものを破線で示す。
図５に示す一体化工程では、例えば、内部に熱源を備えるヒートローラー６を使用する。図５に示す一体化工程においても、まず、吸引源２ｂによる負圧をポリエステル系シート９に作用させ、大気圧によりポリエステル系シート９をウェーハ１及びフレーム７に密着させる。
その後、ヒートローラー６を所定の温度に加熱して、チャックテーブル２の保持面２ａの一端に該ヒートローラー６を載せる。そして、ヒートローラー６を回転させ、該一端から他端にまでチャックテーブル２上でヒートローラー６を転がす。すると、ポリエステル系シート９がウェーハ１及びフレーム７に熱圧着される。この際、ヒートローラー６によりポリエステル系シート９を押し下げる方向に力を印加すると、大気圧より大きい圧力で熱圧着が実施される。尚、ヒートローラー６の表面をフッ素樹脂で被覆することが好ましい。
また、内部に熱源を備え、平たい底板を有するアイロン状の押圧部材をヒートローラー６に代えて使用してポリエステル系シート９の熱圧着を実施してもよい。この場合、該押圧部材を所定の温度に加熱して熱板とし、チャックテーブル２に保持されたポリエステル系シート９を該押圧部材で上方から押圧する。
ポリエステル系シート９の加熱は、さらに他の方法により実施されてもよい。図６は、一体化工程のさらに他の一例を模式的に示す斜視図である。図６では、可視光に対して透明または半透明であるポリエステル系シート９を通して視認できるものを破線で示す。図６に示す一体化工程では、チャックテーブル２の上方に配された赤外線ランプ８を使用してポリエステル系シート９を加熱する。赤外線ランプ８は、少なくともポリエステル系シート９の材料が吸収性を有する波長の赤外線８ａを照射可能である。
図６に示す一体化工程においても、まず、吸引源２ｂによる負圧をポリエステル系シート９に作用させ、ポリエステル系シート９をウェーハ１及びフレーム７に密着させる。次に、赤外線ランプ８を作動させて、ポリエステル系シート９に赤外線８ａを照射してポリエステル系シート９を加熱する。すると、ポリエステル系シート９がウェーハ１及びフレーム７に熱圧着される。
いずれかの方法によりポリエステル系シート９がその融点近傍の温度にまで加熱されると、ポリエステル系シート９がウェーハ１及びフレーム７に熱圧着される。ポリエステル系シート９を熱圧着した後は、切り替え部２ｃを作動させてチャックテーブル２の多孔質部材と、吸引源２ｂと、の連通状態を解除し、チャックテーブル２による吸着を解除する。
次に、フレーム７の外周からはみ出したポリエステル系シート９を切断して除去する。図７（Ａ）は、ポリエステル系シート９を切断する様子を模式的に示す斜視図である。切断には、図７（Ａ）に示す通り、円環状のカッター１０が使用される。該カッター１０は、貫通孔を備え、該貫通孔に突き通された回転軸の回りに回転可能である。
まず、円環状のカッター１０をフレーム７の上方に位置付ける。このとき、カッター１０の回転軸をチャックテーブル２の径方向に合わせる。次に、カッター１０を下降させてフレーム７と、カッター１０と、でポリエステル系シート９を挟み込み、ポリエステル系シート９を切断する。すると、ポリエステル系シート９に切断痕９ａが形成される。
さらに、カッター１０をフレーム７に沿ってフレーム７の開口７ａの周りを一周させ、切断痕９ａによりポリエステル系シート９の所定の領域を囲む。そして、ポリエステル系シート９の該領域を残すように切断痕９ａの外周側の領域のポリエステル系シート９を除去する。すると、フレーム７の外周からはみ出した領域を含めポリエステル系シート９の不要な部分を除去できる。
なお、ポリエステル系シートの切断には超音波カッターを使用してもよく、上述の円環状のカッター１０を超音波帯の周波数で振動させる振動源を該カッター１０に接続してもよい。また、ポリエステル系シート９を切断する際は、切断を容易にするために該ポリエステル系シート９を冷却して硬化させてもよい。以上により、ウェーハ１とフレーム７とがポリエステル系シート９を介して一体化されたフレームユニット１１が形成される。図７（Ｂ）は、形成されたフレームユニット１１を模式的に示す斜視図である。
なお、熱圧着を実施する際にポリエステル系シート９は、好ましくは、その融点以下の温度に加熱される。加熱温度が融点を超えると、ポリエステル系シート９が溶解してシートの形状を維持できなくなる場合があるためである。また、ポリエステル系シート９は、好ましくは、その軟化点以上の温度に加熱される。加熱温度が軟化点に達していなければ熱圧着を適切に実施できないためである。すなわち、ポリエステル系シート９は、その軟化点以上でかつその融点以下の温度に加熱されるのが好ましい。
さらに、一部のポリエステル系シート９は、明確な軟化点を有しない場合もある。そこで、熱圧着を実施する際にポリエステル系シート９は、好ましくは、その融点よりも２０℃低い温度以上でかつその融点以下の温度に加熱される。
また、ポリエステル系シート９がポリエチレンテレフタレートシートである場合、加熱温度は２５０℃～２７０℃とされるのが好ましい。また、該ポリエステル系シート９がポリエチレンナフタレートシートである場合、加熱温度は１６０℃～１８０℃とされるのが好ましい。
ここで、加熱温度とは、一体化工程を実施する際のポリエステル系シート９の温度をいう。例えば、ヒートガン４、ヒートローラー６、赤外線ランプ８等の熱源では出力温度を設定できる機種が実用に供されているが、該熱源を使用してポリエステル系シート９を加熱しても、ポリエステル系シート９の温度が設定された該出力温度にまで達しない場合もある。そこで、ポリエステル系シート９を所定の温度に加熱するために、熱源の出力温度をポリエステル系シート９の融点よりも高く設定してもよい。
次に、本実施形態に係るウェーハの加工方法では、フレームユニット１１の状態となったウェーハ１をレーザー加工して、分割予定ライン３に沿った改質層をウェーハ１の内部に形成して該ウェーハ１を分割する分割工程を実施する。分割工程は、例えば、図８（Ａ）に示すレーザー加工装置で実施される。図８（Ａ）は、分割工程を模式的に示す斜視図であり、図８（Ｂ）は、分割工程を模式的に示す断面図である。
レーザー加工装置１２は、ウェーハ１にレーザービーム１６を照射するレーザー加工ユニット１４と、ウェーハ１を保持するチャックテーブル（不図示）と、を備える。レーザー加工ユニット１４は、レーザーを発振できるレーザー発振器（不図示）を備え、ウェーハ１に対して透過性を有する波長の（ウェーハ１を透過できる波長の）レーザービーム１６を出射できる。該チャックテーブルは、上面に平行な方向に沿って移動（加工送り）できる。
レーザー加工ユニット１４は、該レーザー発振器から出射されたレーザービーム１６を該チャックテーブルに保持されたウェーハ１に照射する。レーザー加工ユニット１４が備える加工ヘッド１４ａは、レーザービーム１６の集光点１４ｂをウェーハ１の内部の所定の高さ位置に位置付ける機構を有する。
ウェーハ１をレーザー加工する際には、チャックテーブルの上にフレームユニット１１を載せ、ポリエステル系シート９を介してチャックテーブルにウェーハ１を保持させる。次に、チャックテーブルを回転させウェーハ１の分割予定ライン３をレーザー加工装置１２の加工送り方向に合わせる。また、分割予定ライン３の延長線の上方に加工ヘッド１４ａが配設されるように、チャックテーブル及びレーザー加工ユニット１４の相対位置を調整する。そして、レーザービーム１６の集光点１４ｂを所定の高さ位置に位置付ける。
次に、レーザー加工ユニット１４からウェーハ１の内部にレーザービーム１６を照射しながらチャックテーブルと、レーザー加工ユニット１４と、をチャックテーブルの上面に平行な加工送り方向に沿って相対移動させる。すなわち、レーザービーム１６の集光点１４ｂをウェーハ１の内部に位置付け、レーザービーム１６を分割予定ライン３に沿ってウェーハ１に照射する。すると、改質層３ａがウェーハ１の内部に形成される。なお、図８（Ａ）においては、ウェーハ１の内部に形成された改質層３ａを破線で示している。
分割工程におけるレーザービーム１６の照射条件は、例えば、以下のように設定される。ただし、レーザービーム１６の照射条件は、これに限定されない。
波長 ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数：５０ｋＨｚ
平均出力 ：１Ｗ
送り速度 ：２００ｍｍ／秒
一つの分割予定ライン３に沿ってウェーハ１の内部に改質層３ａを形成した後、チャックテーブル及びレーザー加工ユニット１４を加工送り方向とは垂直な割り出し送り方向に相対的に移動させ、他の分割予定ライン３に沿って同様にウェーハ１をレーザー加工する。一つの方向に沿った全ての分割予定ライン３に沿って改質層３ａを形成した後、チャックテーブルを保持面に垂直な軸の回りに回転させ、他の方向に沿った分割予定ライン３に沿って同様にウェーハ１をレーザー加工する。
レーザー加工ユニット１４によりウェーハ１の内部にレーザービーム１６を集光させて改質層３ａを形成すると、該レーザービーム１６の漏れ光がウェーハ１の下方のポリエステル系シート９に到達する。
例えば、フレームユニット１１にポリエステル系シート９ではなく粘着テープが使用される場合、該粘着テープの糊層にレーザービーム１６の漏れ光が照射されると粘着テープの糊層が溶融し、ウェーハ１の裏面１ｂ側に糊層の一部が固着する。この場合、ウェーハ１が分割されて形成されるデバイスチップの裏面側には糊層の該一部が残存してしまう。そのため、デバイスチップの品質の低下が問題となる。
これに対して、本実施形態に係るウェーハの加工方法では、フレームユニット１１に糊層を備えないポリエステル系シート９を使用する。そのため、レーザービーム１６の漏れ光がポリエステル系シート９に到達しても、ウェーハ１の裏面１ｂ側に糊層が固着することはない。したがって、ウェーハ１から形成されたデバイスチップの品質は良好に保たれる。
次に、ポリエステル系シート９を径方向外側に拡張することでウェーハ１を分割してデバイスチップを形成する。その後、ポリエステル系シート９から個々の該デバイスチップをピックアップするピックアップ工程を実施する。ポリエステル系シート９の拡張には、図９下部に示すピックアップ装置１８を使用する。図９は、ピックアップ装置１８へのフレームユニット１１の搬入を模式的に示す斜視図である。
ピックアップ装置１８は、ウェーハ１の径よりも大きい径を有する円筒状のドラム２０と、フレーム支持台２６を含むフレーム保持ユニット２２と、を備える。フレーム保持ユニット２２のフレーム支持台２６は、該ドラム２０の径よりも大きい径の開口を備え、該ドラム２０の上端部と同様の高さに配設され、該ドラム２０の上端部を外周側から囲む。
フレーム支持台２６の外周側には、クランプ２４が配設される。フレーム支持台２６の上にフレームユニット１１を載せ、クランプ２４によりフレームユニット１１のフレーム７を把持させると、フレームユニット１１がフレーム支持台２６に固定される。
フレーム支持台２６は、鉛直方向に沿って伸長する複数のロッド２８により支持され、各ロッド２８の下端部には、該ロッド２８を昇降させるエアシリンダ３０が配設される。複数のエアシリンダ３０は、円板状のベース３２に支持される。各エアシリンダ３０を作動させると、フレーム支持台２６がドラム２０に対して引き下げられる。
ドラム２０の内部には、ポリエステル系シート９に支持されたデバイスチップを下方から突き上げる突き上げ機構３４が配設される。突き上げ機構３４は、ペルチェ素子等の冷却機構を内包する冷却部３４ａを上端に備える。また、ドラム２０の上方には、デバイスチップを吸引保持できるコレット３６（図１０（Ｂ）参照）が配設される。突き上げ機構３４及びコレット３６は、フレーム支持台２６の上面に沿った水平方向に移動可能である。また、コレット３６は、切り替え部３６ｂ（図１０（Ｂ）参照）を介して吸引源３６ａ（図１０（Ｂ）参照）に接続される。
ポリエステル系シート９を拡張する際、まず、ピックアップ装置１８のドラム２０の上端の高さと、フレーム支持台２６の上面の高さと、が一致するように、エアシリンダ３０を作動させてフレーム支持台２６の高さを調節する。次に、レーザー加工装置１２から搬出されたフレームユニット１１をピックアップ装置１８のドラム２０及びフレーム支持台２６の上に載せる。
その後、クランプ２４によりフレーム支持台２６の上にフレームユニット１１のフレーム７を固定する。図１０（Ａ）は、フレーム支持台２６の上に固定されたフレームユニット１１を模式的に示す断面図である。ウェーハ１の内部には、分割予定ライン３に沿って改質層３ａが形成されている。
次に、エアシリンダ３０を作動させてフレーム保持ユニット２２のフレーム支持台２６をドラム２０に対して引き下げる。すると、図１０（Ｂ）に示す通り、ポリエステル系シート９が径方向外側に拡張される。図１０（Ｂ）は、拡張されたポリエステル系シート９を模式的に示す断面図である。
ポリエステル系シート９が拡張されると、ウェーハ１に径方向外側に向いた力が働き、ウェーハ１が改質層３ａを起点として分割され、個々のデバイスチップ１ｃが形成される。ポリエステル系シート９をさらに拡張すると、ポリエステル系シート９に支持された各デバイスチップ１ｃの間隔が広げられ、個々のデバイスチップ１ｃのピックアップが容易となる。
本実施形態に係るウェーハの加工方法では、ウェーハ１を分割して個々のデバイスチップ１ｃを形成した後、ポリエステル系シート９からデバイスチップ１ｃをピックアップするピックアップ工程を実施する。ピックアップ工程では、ピックアップの対象となるデバイスチップ１ｃを決め、該デバイスチップ１ｃの下方に突き上げ機構３４を移動させ、該デバイスチップ１ｃの上方にコレット３６を移動させる。
その後、冷却部３４ａを作動させて温度を低下させ、冷却部３４ａをポリエステル系シート９の該デバイスチップ１ｃに対応する領域に接触させて該領域を冷却する。さらに、突き上げ機構３４を作動させてポリエステル系シート９側から該デバイスチップ１ｃを突き上げる。そして、切り替え部３６ｂを作動させてコレット３６を吸引源３６ａに連通させる。すると、コレット３６により該デバイスチップ１ｃが吸引保持され、デバイスチップ１ｃがポリエステル系シート９からピックアップされる。ピックアップされた個々のデバイスチップ１ｃは、その後、所定の配線基板等に実装されて使用される。
なお、ポリエステル系シート９の該領域を冷却部３４ａにより冷却すると、ポリエステル系シート９が収縮してポリエステル系シート９と、デバイスチップと、の界面に大きな応力が生じ、剥離が容易となる。そのため、ポリエステル系シート９からの剥離時にデバイスチップにかかる負荷が軽減される。
例えば、粘着テープを使用してフレームユニット１１を形成する場合、分割工程においてウェーハ１に照射されるレーザービーム１６の漏れ光が粘着テープに到達し、粘着テープの糊層がデバイスチップの裏面側に固着する。そして、糊層の付着によるデバイスチップの品質の低下が問題となる。
これに対して、本実施形態に係るウェーハの加工方法によると、熱圧着により糊層を備えないポリエステル系シート９を用いたフレームユニット１１の形成が可能となるため、糊層を備えた粘着テープが不要である。結果として裏面側への糊層の付着によるデバイスチップの品質低下が生じない。
なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、ポリエステル系シート９が、例えば、ポリエチレンテレフタレートシート、または、ポリエチレンナフタレートシートである場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。例えば、ポリエステル系シートは、他の材料が使用されてもよく、ポリトリメチレンテレフタレートシートや、ポリブチレンテレフタレートシート、ポリブチレンナフタレートシート等でもよい。
その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
１ ウェーハ
１ａ 表面
１ｂ 裏面
３ 分割予定ライン
３ａ 改質層
５ デバイス
７ フレーム
７ａ 開口
９ ポリエステル系シート
９ａ 切断痕
１１ フレームユニット
２ チャックテーブル
２ａ 保持面
２ｂ，３６ａ 吸引源
２ｃ，３６ｂ 切り替え部
４ ヒートガン
４ａ 熱風
６ ヒートローラー
８ 赤外線ランプ
８ａ 赤外線
１０ カッター
１２ レーザー加工装置
１４ レーザー加工ユニット
１４ａ 加工ヘッド
１４ｂ 集光点
１６ レーザービーム
１８ ピックアップ装置
２０ ドラム
２２ フレーム保持ユニット
２４ クランプ
２６ フレーム支持台
２８ ロッド
３０ エアシリンダ
３２ ベース
３４ 突き上げ機構
３４ａ 冷却部
３６ コレット

Claims (9)

  1. 複数のデバイスが、分割予定ラインによって区画された表面の各領域に形成されたウェーハを個々のデバイスチップに分割するウェーハの加工方法であって、
    ウェーハを収容する開口を有するフレームの該開口内にウェーハを位置付け、該ウェーハの裏面または該表面と、該フレームの外周と、に糊層を備えないポリエステル系シートを配設するポリエステル系シート配設工程と、
    該ポリエステル系シートを加熱し熱圧着により該ウェーハと該フレームとを該ポリエステル系シートを介して一体化する一体化工程と、
    該ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点を該ウェーハの内部に位置付け、該レーザービームを該分割予定ラインに沿って該ウェーハに照射して該ウェーハに改質層を形成し、該ウェーハを個々のデバイスチップに分割する分割工程と、
    該ポリエステル系シートの各デバイスチップに対応する個々の領域において、該ポリエステル系シートを冷却し、該ポリエステル系シート側から該デバイスチップを突き上げ、該ポリエステル系シートから該デバイスチップをピックアップするピックアップ工程と、
    を備えることを特徴とするウェーハの加工方法。
  2. 該一体化工程において、赤外線の照射によって該熱圧着を実施することを特徴とする請求項１記載のウェーハの加工方法。
  3. 該一体化工程において、一体化を実施した後、該フレームの外周からはみ出したポリエステル系シートを除去することを特徴とする請求項１記載のウェーハの加工方法。
  4. 該ピックアップ工程では、該ポリエステル系シートを拡張して各デバイスチップ間の間隔を広げることを特徴とする請求項１記載のウェーハの加工方法。
  5. 該ポリエステル系シートは、ポリエチレンテレフタレートシート、ポリエチレンナフタレートシートのいずれかであることを特徴とする請求項１記載のウェーハの加工方法。
  6. 該一体化工程において、該ポリエステル系シートが該ポリエチレンテレフタレートシートである場合に加熱温度は２５０℃～２７０℃であり、該ポリエステル系シートが該ポリエチレンナフタレートシートである場合に加熱温度は１６０℃～１８０℃であることを特徴とする請求項５記載のウェーハの加工方法。
  7. 該ウェーハは、Ｓｉ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ガラスのいずれかで構成されることを特徴とする請求項１記載のウェーハの加工方法。
  8. 該一体化工程において、該ポリエステル系シートに熱風を当てて該ポリエステル系シートを加熱して該熱圧着を実施することを特徴とする請求項１記載のウェーハの加工方法。
  9. 該一体化工程において、該ポリエステル系シートをローラーで押圧して該熱圧着を実施することを特徴とする請求項１記載のウェーハの加工方法。
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