-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen eines Wafers
in einzelne Vorrichtungen.
-
Ein
Wafer, auf dessen Oberfläche
mehrere Vorrichtungen, wie etwa eine IC, LSI und ähnliche ausgebildet
sind, wobei diese durch vorbestimmte Trennlinien untergliedert sind,
wird durch Schneiden entlang der vorbestimmten Trennlinien in einzelne Vorrichtungen
getrennt, und die einzelnen Vorrichtungen werden dann in einer Vielzahl
von elektronischen Vorrichtungen verwendet. In den letzten Jahren
entstand in einer Anstrengung, elektronische Vorrichtungen kompakt
und leicht zu machen ebenso wie mehrere Vorrichtungen zu stapeln,
eine Nachfrage danach, die Enddicken der Vorrichtungen extrem dünn, das
heißt
100 μm oder
sogar 50 μm
oder dünner
zu machen.
-
Als
ein Verfahren zur Verringerung der Enddicke von Vorrichtungen wurde
eine Technologie, die als vorab Zerteilen (Pre-Dicing) bezeichnet
wird, vorgeschlagen und in die Tat umgesetzt. Beim vorab Zerteilen
werden Rillen mit einer der Enddicke der Vorrichtung entsprechenden
Tiefe in dem Wafer ausgebildet, indem eine mit einer sehr hohen
Geschwindigkeit rotierende Schneidklinge entlang vorbestimmter Linien
in einer Vorderseite des Wafers geführt wird, woraufhin eine Rückseite
des Wafers geschliffen wird, um die Rillen von der Rückseite
des Wafers freizulegen (siehe zum Beispiel
JP-A-11-40520 ).
-
Die
Ränder
der Vorrichtung werden jedoch manchmal angeschlagen, wenn die Schneidklinge entlang
der vorbestimmten Trennlinien schneidet, was die Festigkeit der
Vorrichtungen verringert.
-
Entsprechend
versucht die vorliegende Erfindung die Festigkeit der Vorrichtung
in einem Fall zu verbessern, in dem nach dem Ausbilden von Rillen
in einer Vorderseite eines Wafers, die Rillen dazu gebracht werden,
durch Schleifen der Rückfläche des Wafers
von einer Rückseite
des Wafers zu erscheinen.
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Wafertrennverfahren zum Trennen
eines Wafers, dessen Vorderseite mit mehreren durch vorbestimmte
Trennlinien untergliederten Vorrichtungen ausgebildet ist, in einzelne
Vorrichtungen. Das Wafertrennverfahren weist zumindest auf: einen
Rillenausbildungsschritt zum Halten einer Rückflächenseite des Wafers auf einem
Auf- bzw. Einspanntisch einer Laserbeareitungseinrichtung und Be-
bzw. Ausspritzen der vorbestimmten Trennlinien eines auf dem Einspanntisch gehaltenen
Wafers mit einem fadenartigen Hochdruckwasserstrom, während ein
Laserstrahl durch den fadenartigen Hochdruckwasserstrom auf die
vorbestimmten Trennlinien geleitet wird, um Rillen mit einer Tiefe
auszubilden, die etwa äquivalent
zu einer Enddicke der Vorrichtungen ist, und einen Wafertrennschritt
zum Befestigen eines Schutzelements an der Vorderfläche eines
Wafers, in der die Rillen ausgebildet sind, Halten des Wafers an
seiner Schutzelementseite auf einem Haltetisch einer Schleifvorrichtung
und Schleifen der Rückfläche des
auf dem Einspanntisch gehaltenen Wafers, um die Rillen von der Rückfläche des
Wafers freizulegen und den Wafer in einzelne Vorrichtungen zu trennen.
-
Das
Wafertrennverfahren kann ferner aufweisen: nach dem Wafertrennschritt
einen Aufnahmeschritt zum Bewegen des Wafers zu einem Aufnahmerahmen,
welcher den Wafer mit Klebeband hält, und zum Aufnehmen von Vorrichtungen
von dem auf dem Aufnahmerahmen gehaltenen Wafer. Außerdem können die
vorbestimmten Trennlinien in einer nicht linearen Weise ausgebildet
werden.
-
In
der vorliegenden Erfindung werden die Ränder der Vorrichtungen nicht
abgestoßen,
weil die vorbestimmten Trennlinien des Wafers mit einem fadenartigen
Hochdruckwasserstrom ausgespritzt werden, während ein Laserstrahl durch
den fadenartigen Hochdruckwasserstrom auf die vorbestimmten Trennlinien
geleitet wird, um Rillen mit einer Tiefe auszubilden, die ungefähr äquivalent
zu einer Enddicke der Vorrichtungen ist. Da der von dem Laserstrahl
bestrahlte Abschnitt des Wafers außerdem durch das Hochdruckwasser
gekühlt
wird, tritt keine wärmebedingte
Verformung auf. Daher kann die vorliegende Erfindung die Festigkeit
der Vorrichtungen verbessern.
-
Andere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der
folgenden Beschreibung deutlich, wenn sie in Verbindung mit den
beigefügten
Zeichnungen genommen wird, wobei gleiche Bezugszeichen über ihre
einzelnen Ansichten die gleichen oder ähnliche Teile bezeichnen.
-
1 zeigt
eine Perspektivansicht einer Laserbeareitungseinrichtung;
-
2 zeigt
eine Perspektivansicht eines Wafers;
-
3 zeigt
eine Strukturansicht einer Bearbeitungsvorrichtung, die einen Teil
der Laserbearbeitungseinrichtung bildet;
-
4 zeigt
eine Vorderansicht einer in einem Wafer ausgebildeten Rille;
-
5 zeigt
eine Perspektivansicht einer Schleifvorrichtung;
-
6 zeigt
eine Vorderansicht der Befestigung eines Schutzelements an dem Wafer;
-
7 zeigt
eine Vorderansicht des Schleifens einer Rückfläche des Wafers;
-
8 zeigt
eine Perspektivansicht des Bewegens des Wafers zu einem Aufnahmerahmen;
-
9 zeigt
eine Vorderansicht der Vorrichtungsaufnahme; und
-
10 zeigt
eine Draufsicht eines Wafers, in dem vorbestimmte Trennlinien in
einer nicht linearen Weise ausgebildet sind.
-
Wie
in 1 gezeigt, ist eine Laserbearbeitungseinrichtung 1 eine
Vorrichtung, die den Laserstrahl auf einen Wafer leitet und ihn
bearbeitet und besteht aus einem Auf- bzw. Einspanntisch 2 zum Halten
eines zu bearbeitenden Zielwafers und einer Bearbeitungseinrichtung 3,
um den Laserstrahl auf den auf dem Einspanntisch 2 gehaltenen
Wafer zu leiten, und bearbeitet ihn.
-
Wie
in 2 gezeigt, hat ein Zielwafer W mehrere Vorrichtungen
D, die durch vorbestimmte Trennlinien S untergliedert und in einer
Vorderfläche W1
des Wafers W ausgebildet sind, so daß der Wafer W durch Trennen
des Wafers W in Breiten- und Längsrichtung
entlang der vorbestimmten Trennlinien S in einzelne Vorrichtungen
D getrennt wird.
-
Der
in 1 gezeigte Einspanntisch 2 hält den Wafer
W und ist fähig,
sich in einer X-Achsenrichtung zu bewegen ebenso wie zu rotieren.
Eine Ausrichtungseinrichtung 4 erfaßt die vorbestimmten Trennlinien
S, die in dem Wafer W ausgebildet sind, der über einem Weg der Bewegung
in der X-Achsenrichtung
des Einspanntischs 2 angeordnet ist. Die Ausrichtungseinrichtung 4 hat
eine Bildabtasteinheit 4a, die den Wafer W abbildet. Die
vorbestimmten Trennlinien S werden durch einen Musterabgleich eines
von der Bildabtasteinheit 4a aufgenommenen Bilds und eines
früher
gespeicherten Bilds erfaßt.
-
Die
Bearbeitungseinrichtung 3 ist über dem Weg der Bewegung in
der X-Achsenrichtung des Einspanntischs 2 angeordnet. Wie
in 3 gezeigt, weist die Bearbeitungseinrichtung 3 einen
Bearbeitungskopf 30, der fähig ist, sich in einer Y-Achsenrichtung
und in einer Z-Achsenrichtung zu bewegen und einen Laserstrahl auf
den Wafer W nach unten zu leiten, eine Ausgangsleistungseinstelleinheit 31,
welche die Laserstrahlausgangsleistung einstellt, einen Laseremitter 32,
der einen Laserstrahl in einen Impulslaserstrahl oszilliert, und
eine Wiederholungsfrequenz-Festlegungseinheit 33 auf, die
eine Wiederholungsfrequenz des Pulslaserstrahls festlegt.
-
Wie
in 3 gezeigt, ist in einem unteren Ende des Verarbeitungskopfs 30 eine Öffnung mit
einem Innendurchmesser von 20–50 μm ausgebildet, und
der von der Ausgangsleistungseinstelleinheit 31 emittierte
Laserstrahl wird über einen
Reflektor 30b aus der Öffnung 30a emittiert.
Ferner ist der Bearbeitungskopf 30 mit einer Wassereingangsleitung 30c versehen,
die über
eine Pumpe mit einer Wasserquelle 35 verbunden ist. Von
der Pumpe 34 unter Druck gesetztes Wasser wird ein fadenartiger
Hochdruckwasserstrom, der von der Wassereingangsleitung 30c eingespeist
wird und aus der Öffnung 30a ausgespritzt
wird. Der Hochdruckwasserstrom wird mit einem Druck von 5–50 MPa
ausgespritzt.
-
Unter
Bezug auf 1 beschrieben wird der auf dem
Einspanntisch 2 gehaltene Wafer W zu einer Position direkt
unter der Ausrichtungseinrichtung 4 bewegt, wenn der Einspanntisch 2 sich
in eine +X-Richtung bewegt, die Vorderfläche des Wafers W wird von der
Bildabtasteinheit 4a abgebildet, und die zu bearbeitende
vorbestimmte Trennlinie wird erfaßt und mit dem Bearbeitungskopf 30 in
der Y-Achsenrichtung
ausgerichtet. Wenn der Einspanntisch 2 dann weiter in die
gleiche Richtung transportiert wird, wird der Bearbeitungskopf 30 über der
vorbestimmten Trennlinie positioniert.
-
Wie
in 3 gezeigt, wird der Einspanntisch 2 für die Bearbeitung
in der X-Achsenrichtung transportiert, ein fadenartiger Hochdruckwasserstrom 36, der
von der Pumpe 34 aus der Wasserquelle 35 gesaugt
wird und unter Druck gesetzt wird, wird von der Öffnung 30a nach unten
ausgespritzt. Die Bearbeitungsvorschubgeschwindigkeit ist zu diesem
Zeitpunkt zum Beispiel 50–200
mm/s. Der Durchmesser des Hochdruckwasserstroms 36 entspricht
dem Innendurchmesser der Öffnung 30a.
-
Ein
Laserstrahl 37, dessen Frequenz von der Wiederholungsfrequenz-Festlegungseinheit 33 festgelegt
wird und der von dem Laseremitter 33 emittiert wird und
dessen Ausgangsleistung von der Ausgangsleistungseinstelleinhit 31 eingestellt
wird, geht durch den ausgespritzten Hochdruckwasserstrom 36.
Während
der Hochdruckwasserstrom 36 gegen die vorbestimmte Trennlinie
S ausgespritzt wird, wird der Laserstrahl 37 auf die vorbestimmte
Trennlinie S geleitet. Folglich wird, wie in 4 gezeigt,
eine Rille G in der Vorderfläche
W1 des Wafers W ausgebildet. Wenn die Dicke des Wafers zum Beispiel
700 μm ist, und
die Enddicke der Vorrichtung 50 μm
ist, dann wird eine Tiefe der Rille G so gefertigt, daß sie etwa 60 μm ist, was
ungefähr
der Enddicke der Vorrichtung entspricht. Die Wellenlängen des
Laserstrahls 37 sind 335 nm, 532 nm und 1064 nm, die Wiederholungsfrequenz
ist 20–100
kHz, und die mittlere Ausgangsleistung ist 5–30 W.
-
Die
Tiefe der Rille G kann entsprechend der Anzahl von Durchgängen unterhalb
der Öffnung 30a eingestellt
werden. Die mit jedem Durchgang ausgebildete Tiefe ist 5–30 μm. Wenn die
mit jedem Durchgang ausgebildete Tiefe zum Beispiel 20 μm ist und die
gewünschte
Tiefe der Rille G 60 μm
ist, dann braucht der Einspanntisch 2 nur eineinhalb mal
hin und her bewegt werden.
-
Wenn,
während
der Einspanntisch 2 in die X-Achsenrichtung bewegt wird, außerdem das
Ausspritzen des Hochdruckwasserstroms 36 und die Emission
des Laserstrahls 37 ausgeführt werden, während die
Bearbeitungseinrichtung 3 in die Y-Achsenrichtung transportiert
wird, werden nacheinander in einem Abstand, der einem Abstand zwischen
benachbarten vorbestimmten Trennlinien entspricht, in allen vorbestimmten
Trennlinien S in der gleichen Richtung Rillen G bis zu einer Tiefe
ausgebildet, die ungefähr äquivalent
zu der Enddicke der Vorrichtungen ist. Wenn der Laserstrahl 37 ferner,
wie vorstehend beschrieben, emittiert wird, nachdem der Einspanntisch 2 um
90 Grad gedreht wurde, werden Rillen G in allen vorbestimmten Trennlinien
S ausgebildet (entspricht einem Rillenausbildungsschritt).
-
Es
sollte bemerkt werden, daß in
dem Verfahren zum Bilden einer Rille unter Verwendung eines Laserstrahls
keine Seite der Rille angeschlagen wird bzw. ausbricht. Außerdem kann
ein Hochdruckwasserstrom das Spritzen von Trümmern oder Teilchen verhindern
und kann auf diese Weise das Anhaften von Trümmern oder Teilchen an der
Oberfläche
des Wafers verhindern.
-
Nachdem,
wie vorstehend beschrieben, Rillen in allen vorbestimmten Trennlinien
S ausgebildet sind, wird eine Rückfläche W2 des
Wafers W zum Beispiel unter Verwendung der in 5 gezeigten Schleifvorrichtung 5 geschliffen.
Die Schleifvorrichtung 5 besteht aus einem Haltetisch 6 zum
Halten des Wafers W und einer Schleifeinrichtung 7 zum Schleifen
der Rückfläche W2 des
auf dem Haltetisch 6 gehaltenen Wafers W.
-
Der
Haltetisch 6 ist sowohl in einer horizontalen Richtung
beweglich als auch drehbar. Außerdem verfügt die Schleifeinrichtung 7 über eine
Schleifscheibe 72, die über
ein Scheibenauflager 71 auf einer Spitze einer Spindel 70 montiert
ist, deren Mittelachse in einer vertikalen Richtung verläuft. Ein Schleifstein 73 ist
fest auf eine untere Oberfläche
der Schleifscheibe 72 montiert.
-
Die
Schleifvorrichtung 7 kann von einem Schleifzuführmechanismus 8 angehoben
und abgesenkt werden. Die Schleifzuführeinrichtung 8 weist eine
vertikal positionierte Kugelgewindespindel 80, ein Paar
Führungsschienen 81,
die parallel zu der Kugelgewindespindel 80 angeordnet sind,
einen Impulsmotor 82, der die Kugelgewindespindel 80 rotiert, und
einen Schlitten 83 auf, dessen Innenmutter in die Kugelgewindespindel 80 eingreift,
während
die Seiten des Schlittens 83 in gleitendem Kontakt mit
den Führungsschienen 81 sind,
um die Schleifvorrichtung 7 zu halten. Während die
Kugelgewindespindel 80 von dem Impulsmotor 82 gedreht
wird, hebt und senkt sich der Schlitten 83 entlang der
Führungsschienen 81,
was bewirkt, daß die
Schleifvorrichtung 7 sich ebenfalls hebt und senkt.
-
Beim
Schleifen der Rückfläche W2 des
Wafers W wird ein Schutzelement 9 an der Vorderfläche W1 des
Wafers W befestigt, in der, wie in 6 gezeigt,
Rillen G ausgebildet sind. Dann wird der Wafer W, wie in 7 gezeigt,
auf dem Haltetisch 6 von der Seite des Schutzelements 9 gehalten,
so daß die Rückfläche W2 des
Wafers W freiliegt. In diesem Zustand wird der Haltetisch 6 dann
gedreht, und gleichzeitig wird die Schleifvorrichtung 7 abgesenkt,
während
die Spindel rotiert, der rotierende Schleifstein 73 wird
gegen die Rückfläche W2 des
Wafers W kontaktiert, und die Rückfläche W2 des
Wafers W wird geschliffen. Dann, während das Schleifen fortgesetzt wird,
werden die Rillen G schließlich
von der Rückflächenseite
freigelegt und der Wafer W durch die Rillen wird in die einzelnen
Vorrichtungen D geteilt (entspricht einem Waferteilungsschritt).
Wenn die Dicke des Wafers W 700 μm
ist, die Enddicke der Vorrichtung 50 μm ist und die Tiefe der Rille
G 60 μm
ist, dann legt das Abschleifen von 640 μm der Rückfläche W2 des Wafers W die Rillen
G frei, und das Abschleifen von weiteren 10 μm bildet Vorrichtungen mit einer
Enddicke von 50 μm.
Die Vorrichtungen D sind an dem Schutzelement 9 befestigt,
und daher wird die Form des Wafers W als ein ganzes aufrechterhalten.
-
Als
nächstes
wird, wie in 8 gezeigt, ein Klebeband T an
der Rückfläche W2 des
Wafers W befestigt, und das Schutzelement 9 wird von der
Vorderfläche
W1 des Wafers abgenommen. Ein ringförmiger Aufnahmerahmen F ist
an einem Außenrand des
Klebebands T befestigt, und daher bilden die Vorrichtungen, welche
die Form des Wafers W aufrechterhalten haben, über das Klebeband T eine einzige
Einheit mit dem Aufnahmerahmen F und werden gelagert, während sie
zu dem Aufnahmerahmen F bewegt werden.
-
Dann
werden, wie in 9 gezeigt, an einer Aufnahmevorrichtung 10 die
Ränder
dieses Teils des Klebebands T, an dem die Vorrichtungen D befestigt sind,
von einem Bandlager 11 gehalten, während der Aufnahmerahmen F
von einem Rahmenlager 12 gehalten wird und von einem Befestigungselement 13 an
seinem Platz befestigt wird, woraufhin das Rahmenlager 12 gesenkt
wird, um das Klebeband T zu dehnen, um die Abstände zwischen Vorrichtungen
zu spreizen. Dann wird immer eine der Vorrichtungen D von einer
Ansaugbefestigung 15, die sich an einer Spitze eines Arms 14 befindet,
durch einen Sog bzw. Unterdruck befestigt und angehoben, von dem
Klebeband T abgzogen und aufgenommen, und alle Vorrichtungen werden
in ein nicht gezeigtes Gehäuse gelegt
(entspricht einem nicht gezeigten Aufnahmeschritt).
-
Da
die Rillen G, wie vorstehend beschrieben, durch Laserstrahlemission
ausgebildet werden, gibt es kein Abschlagen oder Ausbrechen der
Ränder
der Vorrichtung. Da außerdem
der Hochdruckwasserstrom die Kühlung
des bearbeiteten Abschnitts fördert,
gibt es keine Wärmeverformung
aufgrund des Laserstrahls. Im Gegensatz zu einer Vorrichtungschipfestigkeit
von ungefähr
600 MPa, die durch Ausbilden von Rillen durch Schneiden mit einer
Schneidklinge und dann Schleifen von der Rückfläche des Wafers erzielt wird,
haben daher Vorrichtungen, die unter Verwendung der vorliegenden
Erfindung ausgebildet werden, eine Chipfestigkeit von ungefähr 1000
MPa, was bestätigt,
daß die
Chipfestigkeit erheblich verbessert wird.
-
Es
sollte bemerkt werden, daß selbst
in einem Fall, in dem vorbestimmten Trennlinien Sa wie bei dem in 10 gezeigten
Wafer Wa in einer nicht linearen Weise ausgebildet sind und Vorrichtungen D1,
D2 und D3 mit verschiedenen Größen ausgebildet
werden, der Laserstrahl durch flexible Steuerung der Y-Achsenbewegung
des in 1 und 3 gezeigten Bearbeitungskopfs 30 auf
die vorbestimmten Trennlinien Sa geleitet werden kann und Rillen
ausgebildet werden können,
woraufhin der Wafer durch Schleifen der Rückfläche des Wafers in Vorrichtungen
mit verschiedenen Größen geteilt
werden kann.
-
Da
offensichtlich viele sich weit voneinander unterscheidende Variationen
der vorliegenden Erfindung gemacht werden können, ohne von ihrem Geist und
Schutzbereich abzuweichen, versteht sich, daß die vorliegende Erfindung
nicht auf ihre hier beschriebenen spezifischen Ausführungsformen,
sondern nur auf den in den folgenden Patentansprüchen dargelegten Umfang beschränkt ist.