JP2006140341A

JP2006140341A - ウエーハの分割方法

Info

Publication number: JP2006140341A
Application number: JP2004329227A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Genda; 悟史源田; Hiroshi Nakamura; 寛中村
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2004-11-12
Filing date: 2004-11-12
Publication date: 2006-06-01
Also published as: US20060105546A1; US7459378B2

Abstract

【課題】マイクロマシーンの品質を低下させることなく所定のストリートに沿って分割することができるウエーハの分割方法を提供する。
【解決手段】ウエーハ基板２１の表面に複数のマイクロマシーンおよび各マイクロマシーンを区画する複数のストリート２１１が形成されたウエーハの分割方法であって、ウエーハ２の表面に保護テープ４を貼着する保護テープ貼着工程と、保護テープ４が貼着されたウエーハ２のウエーハ基板２１の裏面からストリートに沿って切削し、ウエーハ基板２１の表面側に所定厚さの切代を残して切削溝２３を形成する切削溝形成行程と、ストリート２１１に沿って形成された切削溝２３の切代にレーザー光線を照射し、切代を切断する切断行程とを含む。
【選択図】図１１

Description

本発明は、ウエーハ基板の表面に複数のマイクロマシーン(MEMS)が形成されたウエーハを各マイクロマシーンを区画するストリートに沿って分割するウエーハの分割方法に関する。

シリコン等からなるウエーハ基板の表面に複数のマイクロマシーン(MEMS)が形成されたウエーハは、各マイクロマシーンを区画するストリートに沿って分割し個々のマイクロマシーンデバイスに分割され、医療機器や光学機器などに広く利用されている。このようなウエーハをストリートに沿って分割するには、一般にダイサーと呼ばれる切削装置によって行われている。この切削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削するための切削ブレードを備えた切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる加工送り手段とを具備し、切削ブレードを回転しつつ被加工物を保持したチャックテーブルを加工送りすることにより，ウエーハをストリートに沿って切断する。（例えば、特許文献１参照。）
特開２００１−８５３６５号公報

しかるに、マイクロマシーンは微細で精密な構造をしているので、切削装置によってウエーハをストリートに沿って切削すると、切削時に供給する切削水が微細なマイクロマシーンに浸入して、マイクロマシーンの品質を著しく低下させるという問題がある。

上述した問題を解消するために、ウエーハ基板の表面に複数のマイクロマシーン(MEMS)が形成されたウエーハの表面に保護テープを貼着し、ウエーハの保護テープ側を切削装置のチャックテーブル上に載置して、ウエーハを裏面側から切削する方法が試みられている。

而して、上述した切削方法においても、切断されたウエーハと保護テープとの間から切削水が浸入し、マイクロマシーンの品質が低下せしめられることは避けられない。

本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その主たる技術課題は、マイクロマシーンの品質を低下させることなく所定のストリートに沿って分割することができるウエーハの分割方法を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するために、本発明によれば、ウエーハ基板の表面に複数のマイクロマシーンおよび該各マイクロマシーンを区画する複数のストリートが形成されたウエーハの分割方法であって、
該ウエーハの表面に保護テープを貼着する保護テープ貼着工程と、
該保護テープが貼着された該ウエーハの該ウエーハ基板の裏面から該ストリートに沿って切削し、該ウエーハ基板の表面側に所定厚さの切代を残して切削溝を形成する切削溝形成行程と、
該ストリートに沿って形成された該切削溝の該切代にレーザー光線を照射し、該切代を切断する切断行程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの分割法が提供される。

上記切代は５〜２０μｍに設定されていることが望ましい。

本発明においては、ウエーハの表面に保護テープを貼着し、保護テープが貼着されたウエーハのウエーハ基板の裏面からストリートに沿って切削溝を形成する切削溝形成行程を実施するので、切削溝形成行程において切削水がマイクロマシーンに侵入することはない。また、切削溝形成工程においてウエーハのウエーハ基板に形成される切削溝は、表面側に所定厚さの切代を残して形成されるので、保護テープとの間から切削水が侵入することもない。従って、マイクロマシーンに切削水が浸入することによる品質の低下を未然に防止することができる。また、切断工程はレーザー加工によって実施され加工水を用いないので、マイクロマシーンに加工水が侵入することはない。

以下、本発明によるウエーハの分割方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１には本発明に従って分割されるウエーハの斜視図が示されており、図２には図１に示すウエーハの拡大断面図が示されている。図１および図２に示す半ウエーハ２は、例えば厚さ６００μｍのシリコンからなるウエーハ基板２１の表面２１ａに複数のマイクロマシーン(MEMS)２２が形成されているとともに、各マイクロマシーンを格子状に区画する複数のストリート２１１が形成されている。

上記ウエーハ２をストリート２１１に沿って分割するには、ウエーハ２の表面（ウエーハ基板２１の表面２１ａ側）に保護テープに貼着する保護テープ貼着工程を実施する。即ち、図３に示すようにウエーハ２を、環状のフレーム３の内側開口部を覆うように装着されたポリオリフィンシート等からなる保護テープ４の表面にウエーハ基板２１の表面２１ａ側を貼着する。従って、ウエーハ２は、ウエーハ基板２１の裏面２１bが上側となる。

次に、保護テープ４に貼着されたウエーハ２をウエーハ基板２１の裏面２１bからストリート２１１に沿って切削し、ウエーハ基板２１の表面２１ａ側に所定厚さの切代を残して切削溝を形成する切削溝形成行程を実施する。この切削溝形成行程は、図４に示すようにダイシング装置として一般に用いられている切削装置５を用いることができる。切削装置５は、被加工物を保持するチャックテーブル５１と、該チャックテーブル５１上に保持された被加工物を切削する切削手段５２と、チャックテーブル５１上に保持された被加工物を撮像する撮像手段５３を具備している。

チャックテーブル５１は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない加工送り手段によって図４において矢印Ｘで示す切削送り方向に移動せしめられるとともに、図示しない割り出し送り手段によって図４において矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられるようになっている。上記切削手段５２は、スピンドルハウジング５２１と、該スピンドルハウジング５２１に回転可能に配設された回転スピンドル５２２と、該回転スピンドル５２２の先端部に装着された切削ブレード５２３とを具備しており、回転スピンドルが図示しない駆動機構によって回転駆動されるようになっている。なお、切削ブレード５２３は、図示の実施形態においては幅が３０μmの砥石ブレードが用いられている。撮像手段５３は、上記スピンドルハウジング５２１に装着され、図示の実施形態においては可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該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撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。

上述した切削装置５を用いて上記切削溝形成工程を実施するには、チャックテーブ５１上にウエーハ２の保護テープ４側を載置し、図示しない吸引手段を作動することによりチャックテーブル５１上にウエーハ２を吸引保持する。従って、ウエーハ２は、ウエーハ基板２１の裏面２１bが上側となる。なお、図４においては、保護テープ４が装着された環状のフレーム３を省いて示しているが、環状のフレーム３はチャックテーブル５１に配設された適宜のフレーム保持手段に保持されている。このようにして、チャックテーブル５１上にウエーハ２を保持したならば、チャックテーブル５１を矢印Ｘで示す方向に作動してウエーハ２を撮像手段５３の直下に位置付ける。チャックテーブル５１が撮像手段５３の直下に位置付けられると、撮像手段５３および図示しない制御手段によってウエーハ２の切削加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段５３および図示しない制御手段は、ウエーハ２の所定方向に形成されているストリート２１１と、該ストリート２１１に沿って切削加工を施す切削ブレード５２３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を実行し、切削領域のアライメントを遂行する。また、ウエーハ２に形成されている所定方向と直交する方向に形成されているストリート２１１に対しても、同様に切削領域のアライメントが遂行される。このとき、ストリート２１１が形成されているウエーハ基板２１の表面２１ａは下側に位置しているが、撮像手段５３が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成された撮像手段を備えているので、ウエーハ基板２１の裏面２１ｂから透かしてストリート２１１を撮像することができる。

以上のようにしてチャックテーブル５１上に保持されているウエーハ２に形成されているストリート２１１を検出し、切削領域のアライメントが行われたならば、ウエーハ２を保持したチャックテーブル５１を切削領域の切削開始位置に移動する。このとき、図５の（ａ）で示すようにウエーハ２は切削すべきストリート２１１の一端（図５の（ａ）において左端）が切削ブレード５２３の直下より所定量右側に位置するように位置付けられる。このようにしてチャックテーブル５１即ち半導体ウエーハ２が切削領域の切削開始位置に位置付けられたならば、切削ブレード５２３を図５の（ａ）において２点鎖線で示す待機位置から下方に切り込み送りし、図５の（ａ）において実線で示すように所定の切り込み送り位置に位置付ける。この切り込み送り位置は、切削ブレード５２３の下端がウエーハ２のウエーハ基板２１の表面２１aより所定距離（５〜２０μm）上側の位置に設定されている。

次に、切削ブレード５２3を所定の回転速度で回転せしめ、チャックテーブル５１即ちウエーハ２を図5の（ａ）において矢印Ｘ１で示す切削送り方向に所定の切削送り速度で移動せしめる。そして、チャックテーブル５１即ちウエーハ２が図５の（ｂ）で示すようにストリート２１１の他端（図５の（ｂ）において右端）が切削ブレード５２３の直下より所定量左側に位置するまで達したら、チャックテーブル５１即ちウエーハ２の移動を停止する。このようにチャックテーブル５１即ちウエーハ２を切削送りすることにより、図６で示すようにウエーハ２のウエーハ基板２１にはストリート２１１に沿って切削溝２３が形成される。この切削溝２３は、図６に示すようにウエーハ２のウエーハ基板２１の表面２１a側に所定厚さの切代２４を残して形成される。なお、切代２４の厚さSは５〜２０μｍが適当である。この切代２４の厚さSは、５μmより薄いと上記切削溝形成工程において切削抵抗により切削溝２３の溝底からクラックが発生し、２０μmより厚いと後述する切断工程においてレーザー光線を照射しても切断できない場合がある。従って、切代２４の厚さSは５〜２０μｍが適当である。

なお、上記切削溝形成工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
切削ブレード：外径５２ｍｍ、厚さ３０μｍ
切削ブレードの回転速度：３００００ｒｐｍ
切削送り速度：５０ｍｍ／秒

次に、切削ブレード５２３を図５の（ｂ）において２点鎖線で示す待機位置に位置付け、チャックテーブル５１即ち半導体ウエーハ２を図５の（ｂ）において矢印Ｘ２で示す方向に移動して、図５の（ａ）に示す位置に戻す。そして、チャックテーブル５１即ちウエーハ２を図４において矢印Ｙで示す方向にストリート２１１の間隔に相当する量だけ割り出し送りし、次に切削すべきストリート２１１を切削ブレード５２３と対応する位置に位置付ける。このようにして、次に切削すべきストリート２１１を切削ブレード５２３と対応する位置に位置付けたならば、上述した切削溝形成工程を実施する。そして、所定方向に延在する全てのストリートについて上記切削送りと上記割り出し送りを遂行したならば、チャックテーブル５１を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して直角に延びる各ストリートに沿って上記切削送りと上記割り出し送りを実行することにより、ウエーハ２に形成された全てのストリート２１１に沿って切削溝２３が形成される。

上述した切削溝形成工程においては切削加工部には切削水を供給しつつ実施されるが、ウエーハ２の表面（ウエーハ基板２１の表面２１ａ側）は保護テープ４に貼着されているので、切削水がマイクロマシーン(MEMS)２２に侵入することはない。また、上述した切削溝形成工程においてウエーハ２のウエーハ基板２１に形成される切削溝２３は、表面２１a側に所定厚さの切代２４を残して形成されるので、マイクロマシーン(MEMS)２２と保護テープ４との間から切削水が侵入することもない。従って、マイクロマシーン(MEMS)２２に切削水が浸入することによる品質の低下を未然に防止することができる。

上述した切削溝形成工程を実施したならば、ウエーハ２のストリート２１１に沿って形成された切削溝２３の切代２４にレーザー光線を照射し、切代２４を切断する切断行程を実施する。この切断行程は、図７に示すようにレーザー加工装置６によって実施する。図７に示すレーザー加工装置６は、被加工物を保持するチャックテーブル６１と、該チャックテーブル６１上に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段６２と、チャックテーブル６１上に保持された被加工物を撮像する撮像手段６３を具備している。チャックテーブル６１は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない加工送り手段によって図７において矢印Ｘで示す切削送り方向に移動せしめられるとともに、図示しない割り出し送り手段によって図７において矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられるようになっている。

上記レーザー光線照射手段６２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング６２１を含んでいる。ケーシング６２１内には図８に示すようにパルスレーザー光線発振手段６２２と伝送光学系６２３とが配設されている。パルスレーザー光線発振手段６２２は、ＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器６２２a、これに付設された繰り返し周波数設定手段６２２bから構成されている。伝送光学系６２３は、ビームスプリッタの如き適宜の光学要素を含んでいる。上記ケーシング６３の先端部には、それ自体は周知の形態でよい組レンズから構成される集光レンズ（図示せず）を収容した集光器６２４が装着されている。上記パルスレーザー光線発振手段６２２から発振されたレーザー光線は、伝送光学系６２３を介して集光器６２４に至り、集光器６２４から上記チャックテーブル６１に保持される被加工物に所定の集光スポット径Ｄで照射される。この集光スポット径Ｄは、図９に示すようにガウス分布を示すパルスレーザー光線が集光器６２４の対物レンズ６２４ａを通して照射される場合、Ｄ（μｍ）＝４×λ×ｆ／（π×Ｗ）、ここでλはパルスレーザー光線の波長（μｍ）、Ｗは対物レンズ６２４ａに入射されるパルスレーザー光線の直径（ｍｍ）、ｆは対物レンズ６２４ａの焦点距離（ｍｍ）、で規定される。

上記レーザー光線照射手段６２を構成するケーシング６２１の先端部に装着された撮像手段６３は、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。

上述したレーザー加工装置６を用いて上記切断工程を実施するには、チャックテーブル６１上に上述した切削溝形成工程が実施されたウエーハ２の保護テープ４側を載置し、図示しない吸引手段を作動することによりチャックテーブル６１上にウエーハ２を吸引保持する。従って、ウエーハ２は、ウエーハ基板２１の裏面２１bが上側となる。なお、図７においては、保護テープ４が装着された環状のフレーム３を省いて示しているが、環状のフレーム３はチャックテーブル６１に配設された適宜のフレーム保持手段に保持されている。このようにして、チャックテーブル６１上にウエーハ２を保持したならば、チャックテーブル６１を矢印Ｘで示す方向に作動してウエーハ２を撮像手段６３の直下に位置付ける。そして、撮像手段６３および図示しない制御手段によってウエーハ２のストリート２１１に沿って形成された切削溝２３とレーザー光線照射手段６２の集光器６２４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、レーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。

このようにしてレーザビーム照射位置のアライメントが行われたならば、チャックテーブル６１をレーザー光線照射手段６２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、図１０の（ａ）で示すように所定のストリート２１１の一端（図１０の（ａ）において左端）を集光器６２４の直下に位置付ける。そして、集光器６２４からシリコンからなるウエーハ基板に対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル６１即ちウエーハ２を図１０の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、図１０の（ｂ）で示すようにレーザー光線照射手段６２の集光器６２４の照射位置がストリート２１１の他端の位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル６１即ちウエーハ２の移動を停止する。この切断工程においては、パルスレーザー光線の集光点Ｐをウエーハ基板２１に形成された切削溝２３の上記切代２４の上面付近に合わせる。この結果、図１１に示すようにウエーハ２に形成された切削溝２３の切代２４にはレーザー加工溝２５が形成されて切断される。

なお、上記切断行程における加工条件は、図示の実施形態においては次のように設定されている。
レーザー：ＹＶＯ４パルスレーザー
波長：３５５ｎｍ
繰り返し周波数：５０ｋＨｚ
平均出力：１．０〜４．０Ｗ
パルス幅：１０〜２０ｎｓ
集光スポット径：φ１０〜２５μｍ
加工送り速度：５０〜２００mm／秒

上述したようにウエーハ２の所定方向のストリート２１１に沿って形成された切削溝２３の切代２４にレーザー光線を照射し切代２４を切断したならば、チャックテーブル６１またはレーザー光線照射手段６２を図７において矢印Ｙで示す方向にストリート２１１の間隔だけ割り出し送りし、再度上記レーザー光線照射しつつ加工送りを遂行する。そして、所定方向に形成された全てのストリート２１１に沿って形成された切削溝２３の切代２４に対して上記加工送りと割り出し送りを遂行したならば、チャックテーブル６１を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して直角に形成されたストリート２１１に沿って形成された切削溝２３の切代２４に対して上記加工送りと割り出し送りを実行することにより、ウエーハ２は個々のマイクロマシーンデバイスに分割される。このように、切断工程はレーザー加工装置によって実施され加工水を用いないので、マイクロマシーン(MEMS)２２に加工水が侵入することはない。

上述した切断行程を実施することによって個々に分割されたマイクロマシーンデバイスは、環状のフレーム３に装着された保護テープ４上面に貼着された状態でピックアップ行程に搬送される。

本発明によるウエーハの分割方法に従って分割されるウエーハの斜視図。図１に示すウエーハの一部を拡大して示す断面図。本発明によるウエーハの分割方法における保護テープ貼着工程を実施し、環状のフレームに装着された保護テープの表面にウエーハを貼着した状態を示す斜視図。本発明によるウエーハの分割方法における切削溝形成工程を実施するための切削装置の要部斜視図。本発明によるウエーハの分割方法における切削溝形成工程を示す説明図。本発明によるウエーハの分割方法における切削溝形成工程が実施されたウエーハの一部を拡大して示す断面図。本発明によるウエーハの分割方法における切断工程を実施するためのレーザー加工装置の要部斜視図。図７に示すレーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段の構成を簡略に示すブロック図。レーザー光線の集光スポット径を説明するための簡略図。本発明によるウエーハの分割方法における切断工程を示す説明図。本発明によるウエーハの分割方法における切断工程が実施されたウエーハの一部を拡大して示す断面図。

符号の説明

２：ウエーハ
２１：シリコン基板
２１１：ストリート
２２：マイクロマシーン(MEMS)
２３：切削溝
２４：切代
２５：レーザー加工溝
３：環状のフレーム
４：保護テープ
５：切削装置
５１：チャックテーブル
５２：切削手段
６：レーザー加工装置
６１：チャックテーブル
６２：レーザー光線照射手段
６３：撮像手段

Claims

ウエーハ基板の表面に複数のマイクロマシーンおよび該各マイクロマシーンを区画する複数のストリートが形成されたウエーハの分割方法であって、
該ウエーハの表面に保護テープを貼着する保護テープ貼着工程と、
該保護テープが貼着された該ウエーハの該ウエーハ基板の裏面から該ストリートに沿って切削し、該ウエーハ基板の表面側に所定厚さの切代を残して切削溝を形成する切削溝形成行程と、
該ストリートに沿って形成された該切削溝の該切代にレーザー光線を照射し、該切代を切断する切断行程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの分割方法。
該切代は、５〜２０μｍに設定されている、請求項１記載のウエーハの分割方法。