JP2004335908A

JP2004335908A - Method and device for splitting planar member

Info

Publication number: JP2004335908A
Application number: JP2003132572A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Sakatani; 康之酒谷; Masayuki Azuma; 正幸東
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2023-05-12
Also published as: JP4432103B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To produce an extremely thin chip having a good end face shape without causing any chipping or cracking. <P>SOLUTION: In the method for splitting a planar member, a linear reforming region K is formed on the surface of the planar member W made of a fragile material or in the planar member W, and then the planar member W is split along the linear reforming region to obtain a plurality of sheets of substrate. The splitting method comprises a step for pasting a tape S to the surface of the planar member W, a step for forming a reforming region K on the surface of the planar member applies with the tape or in the planar member, and a step for expanding the tape S by applying a tension thereto after forming the reforming region. In the expanding step, the tension being applied is varied depending on the planar position of the reforming region K. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置や電子部品等のチップを製造する板状部材の分割方法及び分割装置に係り、特に、ウエーハの裏面を研削して所定の厚さに加工した後、レーザー光による改質領域形成加工を行い個々のチップに分割するのに好適な板状部材の分割方法及び分割装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、スマートカードに代表される薄型ＩＣカード等に組込まれる極薄のＩＣチップが要求されるようになってきている。このような極薄のＩＣチップは、１００μｍ以下の極薄のウエーハから個々のチップに分割することによって製造されている。
【０００３】
このような背景の下に、従来の半導体装置や電子部品等の板状部材の分割方法は、図９のフローチャートに示されるように、先ず表面に半導体装置や電子部品等が多数形成されたウエーハの表面を保護するために、片面に粘着剤を有する保護テープをウエーハ表面に貼る保護テープ貼付工程が行われる（ステップＳ１０１）。次いで、ウエーハを裏面から研削して所定の厚さに加工する裏面研削工程が行われる（ステップＳ１０３）。
【０００４】
裏面研削工程の後、片面に粘着剤を有するダイシングテープを用いてウエーハをダイシング用フレームに取り付けるフレームマウント工程が行われ、ウエーハとダイシング用のフレームとが一体化される（ステップＳ１０５）。次いで、この状態でウエーハをダイシングテープ側で吸着し、表面に貼付されている保護テープを剥離する保護テープ剥離工程が行われる（ステップＳ１０７）。
【０００５】
保護テープが剥離されたウエーハは、フレームごとダイシングソーに搬送され、高速回転するダイヤモンドブレードで個々のチップに切断される（ステップＳ１０９）。次いで、エキスパンド工程でダイシングテープが放射状に引き伸ばされて、個々のチップの間隔が広げられ（ステップＳ１１１）、チップマウント工程でリードフレーム等のパッケージ基材にマウントされる（ステップＳ１１３）。
【０００６】
ところが、この従来の板状部材の分割方法では、ウエーハの裏面研削時にウエーハの表面の汚染防止のための保護テープと、ダイシング以後のチップを保持するためのダイシングテープとを必要とし、消耗品費用の増大につながっていた。
【０００７】
また、厚さ１００μｍ以下の極薄のウエーハの場合、この従来のダイシングソーで切断する方法では、切断時にウエーハにチッピングや割れ欠けが生じ、良品チップを不良品にしてしまうという問題があった。
【０００８】
この切断時にウエーハにチッピングや割れ欠けが生じるという問題を解決する手段として、従来のダイシングソーによる切断に代えて、たとえば、特許文献１〜特許文献６等に記載されたウエーハの内部に集光点を合わせたレーザー光を入射し、ウエーハ内部に多光子吸収による改質領域を形成して個々のチップに分割するレーザー加工方法に関する技術が提案されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−１９２３６７号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開２００２−１９２３６８号公報
【００１１】
【特許文献３】
特開２００２−１９２３６９号公報
【００１２】
【特許文献４】
特開２００２−１９２３７０号公報
【００１３】
【特許文献５】
特開２００２−１９２３７１号公報
【００１４】
【特許文献６】
特開２００２−２０５１８０号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の各特許文献で提案されている技術は、従来のダイシングソーによるダイシング装置に代えて、レーザー光を用いた割断技術によるダイシング装置を提案したもので、切断時にウエーハにチッピングや割れ欠けが生じるという問題は解決するものの、エキスパンド工程において分割されるチップの端面形状が不良となる問題点を生じる。
【００１６】
図１０及び図１１は、この現象を説明する概念図である。図１０において、ウエーハＷの裏面にダイシングテープＳが貼付されており、ダイシングテープＳの周縁部は枠状のフレームＦに固定されている。レーザー光によりウエーハＷに碁盤の目状の改質領域Ｋが形成される。次いで、エキスパンド工程において、ダイシングテープＳが伸長され、その結果、ウエーハＷが改質領域を起点として分割され、複数のチップＴとなる。
【００１７】
エキスパンド工程におけるダイシングテープＳの伸長は、たとえば、ダイシングテープＳのフレームＦとウエーハＷとの間の輪環状部分に円筒状のリング部材を下から押し上げることによりなされる。
【００１８】
図１１は、エキスパンド工程におけるウエーハＷの分割を説明する概略図であり、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、断面図である。同図（ｂ）に示されるように、レーザー光により形成される改質領域Ｋは、ウエーハＷの内部に存在する。
【００１９】
エキスパンド工程において、図１１（ａ）に示されるように左右方向に均等な張力が加えられた場合、線状の改質領域Ｋの割断起点が不安定となり、分割されるチップの端面形状が直線状にならずに不良となることが多い。
【００２０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ウエーハの裏面を研削して所定の厚さに加工した後、レーザー光による改質領域形成加工を行い個々のチップに分割する際に、チッピングや割れ欠けが生じることがなく、端面形状が良好な極薄のチップを製造することのできる板状部材の分割方法及び分割装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、硬脆材よりなる板状部材の表面又は内部に線状の改質領域を形成し、該線状の改質領域に沿って前記板状部材を分割することにより複数枚の基板を得る板状部材の分割方法において、前記板状部材の表面にテープを貼付するテープ貼付工程と、前記テープが貼付された板状部材の表面又は内部に改質領域を形成する改質領域形成工程と、前記改質領域形成工程の後、前記テープに張力を加えて引き伸ばすエキスパンド工程と、を有する板状部材の分割方法であって、前記エキスパンド工程において、前記改質領域の平面位置によって加える張力を変化させることを特徴とする板状部材の分割方法及びこれに使用する分割装置を提供する。
【００２２】
本発明によれば、エキスパンド工程において、改質領域の平面位置によって加える張力を変化させる。これにより、線状の改質領域の割断起点をコントロールすることができ、その結果、チッピングや割れ欠けが生じることがなく、端面形状が良好な極薄のチップを製造することができる。
【００２３】
なお、線状の改質領域とあるが、必ずしも連続した線状である必要はなく、点線状のように、断続した線状の改質領域でもよい。このような断続した線状の改質領域でも、同様の効果が得られるからである。
【００２４】
本発明において、前記エキスパンド工程において、前記加える張力を前記改質領域の線に沿って直線状に変化させることが好ましい。このように、加える張力を改質領域の線に沿って直線状に変化させれば、割断線を改質領域の線に沿って一端から他端に進行させることができ、端面形状が良好な極薄のチップを製造することができるからである。
【００２５】
また、本発明において、前記エキスパンド工程において、前記加える張力を一方向と、該一方向と略９０度に交差する他方向とに交互に加えることが好ましい。このように、加える張力をＸ方向とＹ方向とに交互に加えれば、チップへの分割がスムースに行えるからである。
【００２６】
また、本発明において、前記改質領域形成工程において、前記板状部材にレーザー光を入射させ、前記板状部材の表面又は内部に改質領域を形成することが好ましい。板状部材の表面に線状の改質領域を形成する方法は、ダイシング、スクライビング等の方法でも可能であるが、レーザー光を使用すれば、生産性、ランニングコスト、品質等の各面で優位性が発揮できるからである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って、本発明に係る板状部材の分割方法及び分割装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２８】
図１は、本発明の板状部材の分割方法に係る第１の実施形態を表わすフローチャートである。この第１の実施形態では、先ず、表面側に多数のＩＣ回路が形成されたウエーハの裏面側をテーブルに載置し、次いで、リング状のダイシング用フレームをウエーハの外側に配置する。次いで、上方から片面に紫外線（以下ＵＶと称す）硬化型粘着剤を有するダイシングテープをフレームとウエーハの表面とに貼付し、ウエーハをフレームにマウントする（ステップＳ１１）。この状態でウエーハの表面はダイシングテープで保護されるとともに、フレームと一体化されているので搬送性がよい（以上、テープ貼付工程に相当）。
【００２９】
次いで、バックグラインダでウエーハの裏面が研削され所定の厚さ（たとえば５０μｍ）近傍まで加工される。研削の後は、研削時に生成された加工変質層を研磨加工で除去する。ここで用いられるバックグラインダは、研磨機能付きのポリッシュグラインダであり、研削後にウエーハの吸着を解除せずに、そのまま研磨して加工変質層を除去できるので、厚さ３０μｍ程度であっても破損することがない。研磨されたウエーハはバックグラインダに設けられた洗浄、乾燥装置で洗浄され、乾燥される（ステップＳ１３）。
【００３０】
次いで、所定の厚さに加工されたウエーハは、研磨機能付きのポリッシュグラインダに組込まれているレーザーダイシング装置で、個々のチップに分割されるべくダイシングされる。ここではウエーハはフレームごとテーブルに吸着され、ダイシングテープを介してウエーハの表面側からレーザー光が入射される。レーザー光の集光点がウエーハの厚さ方向の内部に設定されているので、ウエーハの表面を透過したレーザー光は、ウエーハ内部の集光点でエネルギーが集中し、ウエーハの内部に多光子吸収による改質領域が形成される（以上、改質領域形成工程に相当）。これによりウエーハは分子間力のバランスが崩れ、自然に割断するかあるいは僅かな外力を加えることにより割断されるようになる（ステップＳ１５）。
【００３１】
図２は、ポリッシュグラインダに組込まれているレーザーダイシング装置を説明する概念図である。レーザーダイシング装置１０は、同図に示されるように、マシンベース１１上にＸＹＺθテーブル１２が設けられ、ウエーハＷを吸着載置してＸＹＺθ方向に精密に移動される。同じくマシンベース１１上に設けられたホルダ１４にはダイシング用の光学系１３が取り付けられている。
【００３２】
光学系１３にはレーザー光源１３Ａが設けられ、レーザー光源１３Ａから発振されたレーザー光はコリメートレンズ、ミラー、コンデンスレンズ等の光学系を経てウエーハＷの内部に集光される。ここでは、集光点におけるピークパワー密度が１×１０^８（Ｗ／ｃｍ^２）以上でかつパルス幅が１μｓ以下の条件で、ダイシングテープに対して透過性を有するレーザー光が用いられる。なお、集光点の厚さ方向位置は、ＸＹＺθテーブル１２のＺ方向微動によって調整される。
【００３３】
また、図示しない観察光学系が設けられており、ウエーハ表面に形成されているパターンを基にウエーハのアライメントが行われ、レーザー光の入射位置が位置決めされる。アライメントが終了すると、ＸＹＺθテーブル１２がＸＹ方向に移動してウエーハのダイシングストリートに沿ってレーザー光が入射される。
【００３４】
図１に示されるステップＳ１５のレーザーダイシングの後は、ダイシングテープを放射状に伸延させ各チップ間の隙間を広げるエキスパンド工程が行われる（ステップＳ１７）。この詳細については、後述する。
【００３５】
ダイシングテープがエキスパンドされた状態でダイシングテープ側からＵＶを照射し、ダイシングテープの粘着剤を硬化させ粘着力を低下させる。なお、このＵＶ照射は、ダイシング工程の最後に行ってもよい。
【００３６】
次いで、エキスパンドされた状態で１個のチップがダイシングテープ側から突き上げピンで突き上げられてダイシングテープから剥離され、ピックアップヘッドで吸引され、表裏反転されてチップマウント用のコレットに吸引され、リードフレーム等のパッケージ基材にマウントされる（ステップＳ１９）。チップマウント工程後は、ワイヤボンディング、モールディング、リード切断成形、マーキング等のパッケージング工程が施されＩＣが完成される。以上が第１の実施形態の概略である。
【００３７】
次にエキスパンド工程の詳細について説明する。図３は、本発明に係る板状部材の分割方法の原理を説明する概念図であり、図４は、第１の実施形態の概要を示す斜視図であり、図５は、板状部材の分割装置の概要を示す平面図であり、図６は、同じく断面図である。
【００３８】
図３において、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、断面図である。同図（ｂ）に示されるように、レーザー光により形成される改質領域Ｋは、ウエーハＷの内部に存在する。同図（ａ）に示されるように、改質領域Ｋの両側のウエーハＷに加えられる張力は矢印で示され、張力の程度は矢印の長さで示される。
【００３９】
図３（ａ）に示されるように、ウエーハＷに加えられる張力が、図の上側から下側に向かって直線状に増加するように変化した場合、ウエーハＷの分割は図の下側から上側に向かって進行する。これにより、線状の改質領域Ｋの割断起点をコントロールすることができ、その結果、チッピングや割れ欠けが生じることがなく、端面形状が良好な極薄のチップを製造することができる。
【００４０】
図４、図５及び図６は、このような分割方法を行うための装置である。同図に示されるように、ダイシングテープＳの周縁部を固定するフレームＦは４分割されており、分割されたそれぞれのフレームＦの両端部近傍には独立して張力を加えられるようになっている。図６において、ダイシングテープＳは支持テーブル１６上に載置されている。
【００４１】
図５において、加えられる張力は矢印で示され、張力の程度は矢印の長さで示される。また、矢印に添付された丸数字は、張力を加える順序を示している。先ず、丸数字１の矢印で示されるように、ウエーハＷに加えられる左右方向の張力が、図の上側から下側に向かって直線状に増加するように変化して加えられ、ウエーハＷの分割は図の下側から上側に向かって進行する。
【００４２】
次いで、丸数字２の矢印で示されるように、ウエーハＷに加えられる上下方向の張力が、図の左側から右側に向かって直線状に増加するように変化して加えられ、ウエーハＷの分割は図の右側から左側に向かって進行する。
【００４３】
次いで、丸数字３の矢印で示されるように、ウエーハＷに加えられる左右方向の張力が、図の下側から上側に向かって直線状に増加するように変化して加えられ、ウエーハＷの分割は図の上側から下側に向かって進行する。
【００４４】
次いで、丸数字４の矢印で示されるように、ウエーハＷに加えられる上下方向の張力が、図の右側から左側に向かって直線状に増加するように変化して加えられ、ウエーハＷの分割は図の左側から右側に向かって進行する。このようにして、ウエーハＷの全ての分割が終了する。
【００４５】
分割されたそれぞれのフレームＦの両端部近傍に独立して張力を加えるための機構としては、公知の各種直動装置が採用できる。たとえば、モータとねじ（シャフトとしての雄ねじと軸受としての雌ねじとの組み合わせ）よりなる直動装置が採用できる。
【００４６】
なお、図５に示される構成において、短い矢印で示される箇所であっても、張力は加えている必要がある。もし、この箇所に張力を加えないと、ウエーハＷの分割予定箇所に圧縮力が加わり、その結果、この箇所にチッピングや割れ欠けが生じることがあるからである。
【００４７】
また、一旦張力が加えられ、移動したフレームＦは、その位置に固定されていなければならない。移動したフレームＦが、その後元の位置に戻った場合には、ダイシングテープＳにたるみを生じ、その後のウエーハＷの分割に悪影響を及ぼすからである。
【００４８】
以上説明した第１の実施形態によれば、エキスパンド工程において、改質領域の平面位置によって加える張力を変化させる。これにより、線状の改質領域Ｋの割断起点をコントロールすることができ、その結果、チッピングや割れ欠けが生じることがなく、端面形状が良好な極薄のチップを製造することができる。
【００４９】
次に、本発明に係る第２の実施形態について、図７に基いて説明する。この第２の実施形態は前述の第１の実施形態と比べ、エキスパンド工程のみが異なっている。したがって、共通の工程についての詳細な説明は省略する。また、図３に示される基本的な原理も共通であり、これについても説明は省略する。
【００５０】
図７に示される装置においては、第１の実施形態と異なり、フレームＦは分割されない枠状の一体ものである（図１０参照）。そして、フレームＦが固定されており、支持テーブル１８が上昇することにより、ダイシングテープＳに張力が加えられる構成が採用されている。この構成において、支持テーブル１８が傾いて上昇することにより、ウエーハＷに加えられる張力を部位によって変化させる構造となっている。
【００５１】
図７（ａ）は、ウエーハＷの分割開始前のセット状態を示している。上面にウエーハＷが貼付されたダイシングテープＳは、周縁部をフレームＦに固定され、たるみのない状態となっている。ダイシングテープＳの下面には支持テーブル１８が、全面で接触した状態にある。
【００５２】
次いで、図７（ｂ）に示されるように、支持テーブル１８の左側のみ上昇し、支持テーブル１８が傾いた状態となる。このようにすることにより、ダイシングテープＳの左側部分が右側部分よりも大きく延伸され、ウエーハＷに加えられる紙面に垂直な方向の張力が、図の右側から左側に向かって直線状に増加するように変化して加えられ、ウエーハＷの分割は図の左側から右側に向かって進行する。
【００５３】
次いで、図７（ｃ）に示されるように、支持テーブル１８の右側も上昇し、支持テーブル１８は水平状態となる。
【００５４】
次いで、図示は省略するが、支持テーブル１８の手前側のみ上昇し、支持テーブル１８が傾いた状態となる。このようにすることにより、ダイシングテープＳの手前側部分が奥側部分よりも大きく延伸され、ウエーハＷに加えられる左右方向の張力が、図の奥側から手前側に向かって直線状に増加するように変化して加えられ、ウエーハＷの分割は図の手前側から奥側に向かって進行する。
【００５５】
以下、同様な手順により交互に支持テーブル１８を傾斜させながら上昇させ、ウエーハＷの分割を進行させる。
【００５６】
支持テーブル１８を傾斜させながら上昇させるための機構としては、公知の各種直動装置が採用できる。たとえば、モータとねじ（シャフトとしての雄ねじと軸受としての雌ねじとの組み合わせ）よりなる直動装置を支持テーブル１８の下の４箇所に設け、各シャフトの先端と支持テーブル１８とをロッドエンド等の球面座で連結する構成が採用できる。
【００５７】
以上説明した第２の実施形態によれば、エキスパンド工程において、改質領域の平面位置によって加える張力を変化させる。これにより、線状の改質領域Ｋの割断起点をコントロールすることができ、その結果、チッピングや割れ欠けが生じることがなく、端面形状が良好な極薄のチップを製造することができる。
【００５８】
次に、本発明に係る第３の実施形態について、図８に基いて説明する。この第３の実施形態は前述の第１、第２の実施形態と比べ、エキスパンド工程のみが異なっている。したがって、共通の工程についての詳細な説明は省略する。また、図３に示される基本的な原理も共通であり、これについても説明は省略する。
【００５９】
図８に示される装置においては、第１の実施形態と異なり、フレームＦは分割されない枠状の一体ものである（図１０参照）。そして、フレームＦが固定されており、支持テーブル２０が回転することにより、ダイシングテープＳに張力が加えられる構成が採用されている。この構成において、支持テーブル２０の中心Ｃ_０より偏心量δだけずれた位置にある回転中心Ｃ_１を中心に支持テーブル２０が回転することにより、ウエーハＷに加えられる張力を部位によって変化させる構造となっている。
【００６０】
図８（ａ）は、この装置の平面図であり、フレームＦと、ダイシングテープＳと、ウエーハＷと、支持テーブル２０との平面的な位置関係を示している。フレームＦと、ダイシングテープＳと、ウエーハＷとは同心に配され、その中心はＣ_１である。これに対して、支持テーブル２０の中心Ｃ_０は、Ｃ_１より偏心量δだけずれた位置にあり、また支持テーブル２０の回転中心は、Ｃ_１の位置にある。したがって、支持テーブル２０を回転させると、支持テーブル２０の中心Ｃ_０の軌跡は、同図（ａ）において円２０Ａとなる。
【００６１】
図示しない分割開始前のセット状態においては、上面にウエーハＷが貼付されたダイシングテープＳは、周縁部をフレームＦに固定され、たるみのない状態となっている。ダイシングテープＳの下面には支持テーブル２０が、全面で接触した状態にある。
【００６２】
次いで、図８（ｂ）に示されるように、支持テーブル２０が上昇し、ダイシングテープＳに張力が加えられる。この際、図８（ａ）に示されるように、支持テーブル２０がウエーハＷ等に対し上側に偏心した位置にあるので、ダイシングテープＳの上側部分が下側部分よりも大きく延伸され、ウエーハＷに加えられる左右方向の張力が、図の下側から上側に向かって直線状に増加するように変化して加えられ、ウエーハＷの分割は図の上側から下側に向かって進行する。
【００６３】
次いで、図８（ａ）及び（ｂ）に示されるように、支持テーブル２０が矢印方向に回転し、これにしたがい、ダイシングテープＳの大きく延伸される部分が移動していく。その結果、ウエーハＷの分割は順次進行し、ウエーハＷの全ての分割が終了する。
【００６４】
以上説明した第３の実施形態によれば、エキスパンド工程において、改質領域の平面位置によって加える張力を変化させる。これにより、線状の改質領域Ｋの割断起点をコントロールすることができ、その結果、チッピングや割れ欠けが生じることがなく、端面形状が良好な極薄のチップを製造することができる。
【００６５】
以上、本発明に係る板状部材の分割方法及び分割装置の実施形態の各例について説明したが、本発明は上記実施形態の例に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。
【００６６】
たとえば、実施形態の例では、ダイシングテープＳが貼付されたウエーハＷの表面又は内部に改質領域を形成する改質領域形成工程にレーザーダイシング装置が採用されているが、これ以外の装置、たとえば、ダイシングソーによりウエーハＷの表面に改質領域を形成する構成の改質領域形成工程を採用できる。
【００６７】
また、実施形態の例では、硬脆材よりなる板状部材としてウエーハＷが採用されているが、これ以外の各種硬脆材をも採用できる。たとえば、各種表示素子（ＬＣ、ＥＬ等）に使用されるガラス基板の分割にも適用できる。このようなガラス基板のスクライビングによる分割では、ガラス切粉の発生によるキズの発生が大きな問題であったが、本発明によれば、この問題の有効な対処が可能である。
【００６８】
また、実施形態の例では、厚さ３０μｍ〜１００μｍ程度の極薄のウエーハに加工して極薄のチップを得るという例で説明したが、本発明の板状部材の分割方法は１００μｍ以上のチップに対しても適用することができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、エキスパンド工程において、改質領域の平面位置によって加える張力を変化させる。これにより、線状の改質領域Ｋの割断起点をコントロールすることができ、その結果、チッピングや割れ欠けが生じることがなく、端面形状が良好な極薄のチップを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る板状部材の分割方法の第１の実施形態の流れを示すフローチャート
【図２】レーザーダイシング装置を説明する概念図
【図３】本発明に係る板状部材の分割方法の原理を説明する概念図
【図４】本発明に係る板状部材の分割方法の第１の実施形態の概要を示す斜視図
【図５】板状部材の分割装置の概要を示す平面図
【図６】同じく断面図
【図７】第２の実施形態を説明する概念図
【図８】第３の実施形態を説明する概念図
【図９】従来の板状部材の分割方法の流れを示すフローチャート
【図１０】従来のエキスパンド工程を説明する概念図
【図１１】従来のエキスパンド工程におけるウエーハの分割を説明する概略図
【符号の説明】
１０…レーザーダイシング装置、１１…マシンベース、１２…ＸＹＺθテーブル、１３…光学系、１３Ａ…レーザー光源、１４…ホルダ、Ｆ…フレーム、Ｋ…改質領域、Ｓ…ダイシングテープ、Ｗ…ウエーハ（板状部材）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for dividing a plate-shaped member for manufacturing chips such as semiconductor devices and electronic components, and in particular, after grinding the back surface of a wafer to a predetermined thickness, modifying the wafer by laser light. The present invention relates to a method and an apparatus for dividing a plate-like member suitable for dividing into individual chips by performing region forming processing.
[0002]
[Prior art]
In recent years, an ultra-thin IC chip incorporated in a thin IC card represented by a smart card has been required. Such an ultra-thin IC chip is manufactured by dividing an ultra-thin wafer of 100 μm or less into individual chips.
[0003]
Against this background, a conventional method of dividing a plate-shaped member such as a semiconductor device or an electronic component, as shown in the flowchart of FIG. In order to protect the surface of the wafer, a protective tape attaching step of attaching a protective tape having an adhesive on one surface to the wafer surface is performed (Step S101). Next, a back surface grinding step of grinding the wafer from the back surface and processing the wafer to a predetermined thickness is performed (Step S103).
[0004]
After the back surface grinding step, a frame mounting step of attaching the wafer to the dicing frame using a dicing tape having an adhesive on one side is performed, and the wafer and the dicing frame are integrated (step S105). Next, in this state, a protective tape peeling step of sucking the wafer on the dicing tape side and peeling the protective tape attached to the surface is performed (step S107).
[0005]
The wafer from which the protective tape has been peeled is transported together with the frame to a dicing saw, and cut into individual chips by a high-speed rotating diamond blade (step S109). Next, the dicing tape is radially stretched in the expanding step to increase the distance between individual chips (step S111), and is mounted on a package base material such as a lead frame in the chip mounting step (step S113).
[0006]
However, this conventional method for dividing a plate-shaped member requires a protective tape for preventing contamination of the wafer surface when grinding the back surface of the wafer, and a dicing tape for holding chips after dicing, and consumables cost is reduced. Increased.
[0007]
Further, in the case of an extremely thin wafer having a thickness of 100 μm or less, the conventional method of cutting with a dicing saw has a problem in that the chip is chipped or cracked at the time of cutting, and a good chip becomes a defective product.
[0008]
As means for solving the problem of chipping or cracking of the wafer at the time of this cutting, instead of cutting with a conventional dicing saw, for example, a focusing point is set inside a wafer described in Patent Documents 1 to 6 and the like. There has been proposed a technique relating to a laser processing method in which a laser beam combined with a laser beam is incident, a modified region is formed inside a wafer by multiphoton absorption, and the wafer is divided into individual chips.
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-192667
[Patent Document 2]
JP 2002-192368 A
[Patent Document 3]
JP 2002-192369 A
[Patent Document 4]
JP-A-2002-192370
[Patent Document 5]
JP 2002-192371 A
[Patent Document 6]
JP-A-2002-205180
[Problems to be solved by the invention]
However, the technology proposed in each of the above-mentioned patent documents proposes a dicing device using a cutting technique using a laser beam instead of a dicing device using a conventional dicing saw, and the wafer is chipped or cracked at the time of cutting. However, the problem that the end face shape of the chip divided in the expanding step becomes defective occurs.
[0016]
FIG. 10 and FIG. 11 are conceptual diagrams illustrating this phenomenon. In FIG. 10, a dicing tape S is attached to the back surface of the wafer W, and a peripheral portion of the dicing tape S is fixed to a frame F. The laser beam forms a grid-shaped modified area K on the wafer W. Next, in the expanding step, the dicing tape S is expanded, and as a result, the wafer W is divided from the modified region as a starting point, and becomes a plurality of chips T.
[0017]
The expansion of the dicing tape S in the expanding step is performed by, for example, pushing up a cylindrical ring member from below into an annular portion between the frame F and the wafer W of the dicing tape S.
[0018]
FIGS. 11A and 11B are schematic diagrams illustrating division of the wafer W in the expanding step. FIG. 11A is a plan view, and FIG. 11B is a cross-sectional view. As shown in FIG. 2B, the modified region K formed by the laser beam exists inside the wafer W.
[0019]
In the expanding step, when a uniform tension is applied in the left-right direction as shown in FIG. 11A, the starting point of the linear modified region K becomes unstable, and the end face shape of the divided chip becomes linear. It often becomes defective without becoming in a state.
[0020]
The present invention has been made in view of such circumstances, and after grinding the back surface of a wafer and processing it to a predetermined thickness, forming a modified region by laser light and dividing the wafer into individual chips. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for dividing a plate-like member capable of producing an extremely thin chip having a favorable end face shape without causing chipping or cracking.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the object, the present invention forms a linear modified region on the surface or inside of a plate-shaped member made of a hard and brittle material, and forms the plate-shaped member along the linear modified region. In a method of dividing a plate-like member to obtain a plurality of substrates by dividing, a tape attaching step of attaching a tape to the surface of the plate-like member, and modifying the surface or inside of the plate-like member to which the tape is attached A modified region forming step of forming a region, and after the modified region forming step, an expanding step of applying tension to the tape and expanding the tape, and a method of dividing a plate-shaped member, wherein in the expanding step, Provided are a method for dividing a plate-like member, wherein a tension applied is changed according to a planar position of a reforming region, and a dividing device used for the method.
[0022]
According to the present invention, in the expanding step, the applied tension is changed depending on the planar position of the modified region. This makes it possible to control the starting point of cleavage of the linear modified region, and as a result, it is possible to produce an extremely thin chip having a favorable end face shape without causing chipping or cracking.
[0023]
In addition, although there is a linear modified region, it is not always necessary to be a continuous linear region, and an intermittent linear modified region such as a dotted line may be used. This is because a similar effect can be obtained even in such an intermittent linear reformed region.
[0024]
In the present invention, in the expanding step, it is preferable that the applied tension is changed linearly along a line of the modified region. As described above, if the applied tension is changed linearly along the line of the reforming region, the cutting line can be advanced from one end to the other end along the line of the reforming region, and the end face shape is good. This is because an extremely thin chip can be manufactured.
[0025]
In the present invention, in the expanding step, it is preferable that the applied tension is alternately applied in one direction and another direction intersecting the one direction at substantially 90 degrees. The reason is that if the applied tension is alternately applied in the X direction and the Y direction, division into chips can be performed smoothly.
[0026]
Further, in the present invention, in the modified region forming step, it is preferable that a laser beam is incident on the plate-shaped member to form a modified region on the surface or inside the plate-shaped member. The method of forming the linear modified region on the surface of the plate-like member can be performed by a method such as dicing or scribing. However, if a laser beam is used, it is superior in various aspects such as productivity, running cost, and quality. It is because the nature can be exhibited.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a method and an apparatus for dividing a plate member according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0028]
FIG. 1 is a flowchart showing a first embodiment according to the method for dividing a plate-shaped member of the present invention. In the first embodiment, first, the back side of a wafer having a large number of IC circuits formed on the front side is placed on a table, and then a ring-shaped dicing frame is arranged outside the wafer. Next, a dicing tape having an ultraviolet (hereinafter referred to as UV) curable pressure-sensitive adhesive on one surface is attached to the frame and the surface of the wafer from above, and the wafer is mounted on the frame (step S11). In this state, the surface of the wafer is protected by a dicing tape and is integrated with the frame, so that the wafer has good transportability (the above corresponds to the tape attaching step).
[0029]
Next, the back surface of the wafer is ground by a back grinder and processed to a vicinity of a predetermined thickness (for example, 50 μm). After the grinding, the affected layer generated during the grinding is removed by polishing. The back grinder used here is a polish grinder with a polishing function, and can be polished as it is to remove the work-affected layer without releasing the wafer after grinding, so that the back grinder is broken even if it is about 30 μm thick. Nothing. The polished wafer is washed and dried by a washing and drying device provided in the back grinder (Step S13).
[0030]
Next, the wafer processed to a predetermined thickness is diced to be divided into individual chips by a laser dicing apparatus incorporated in a polishing grinder having a polishing function. Here, the wafer is attracted to the table together with the frame, and laser light is incident from the front side of the wafer via a dicing tape. Since the laser light focus point is set inside the thickness direction of the wafer, the laser light transmitted through the wafer surface concentrates energy at the focus point inside the wafer and absorbs multiple photons inside the wafer. Thus, a modified region is formed (the above corresponds to a modified region forming step). As a result, the balance of the intermolecular force of the wafer is lost, and the wafer is naturally split or split by applying a slight external force (step S15).
[0031]
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a laser dicing device incorporated in a polish grinder. As shown in FIG. 1, an XYZθ table 12 is provided on a machine base 11 of the laser dicing apparatus 10, and the laser dicing apparatus 10 precisely moves the wafer W in the XYZθ direction by mounting the wafer W by suction. Similarly, an optical system 13 for dicing is mounted on a holder 14 provided on the machine base 11.
[0032]
The optical system 13 is provided with a laser light source 13A, and the laser light oscillated from the laser light source 13A is focused inside the wafer W via an optical system such as a collimator lens, a mirror, and a condensing lens. Here, a laser beam that is transparent to the dicing tape is used under the condition that the peak power density at the focal point is 1 × 10 ⁸ (W / cm ² ) or more and the pulse width is 1 μs or less. Note that the position of the focal point in the thickness direction is adjusted by fine movement of the XYZθ table 12 in the Z direction.
[0033]
Further, an observation optical system (not shown) is provided, and the wafer is aligned based on the pattern formed on the wafer surface, and the incident position of the laser beam is positioned. When the alignment is completed, the XYZθ table 12 moves in the X and Y directions, and laser light is incident along the dicing street of the wafer.
[0034]
After the laser dicing in step S15 shown in FIG. 1, an expanding step of radially extending the dicing tape to widen the gap between the chips is performed (step S17). The details will be described later.
[0035]
In a state where the dicing tape is expanded, UV is irradiated from the dicing tape side to cure the adhesive of the dicing tape and reduce the adhesive strength. This UV irradiation may be performed at the end of the dicing step.
[0036]
Next, in the expanded state, one chip is pushed up from the dicing tape side by a push-up pin, peeled off from the dicing tape, sucked by the pickup head, turned upside down, sucked by the chip mount collet, and sucked into the lead frame, etc. (Step S19). After the chip mounting step, a packaging step such as wire bonding, molding, lead cutting, and marking is performed to complete the IC. The above is the outline of the first embodiment.
[0037]
Next, details of the expanding step will be described. FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the principle of the plate member dividing method according to the present invention, FIG. 4 is a perspective view showing an outline of the first embodiment, and FIG. It is a top view which shows the outline | summary of a division | segmentation apparatus, FIG. 6 is a sectional view similarly.
[0038]
3A is a plan view, and FIG. 3B is a cross-sectional view. As shown in FIG. 2B, the modified region K formed by the laser beam exists inside the wafer W. As shown in FIG. 3A, the tension applied to the wafers W on both sides of the modified region K is indicated by an arrow, and the degree of the tension is indicated by the length of the arrow.
[0039]
As shown in FIG. 3A, when the tension applied to the wafer W changes so as to increase linearly from the upper side to the lower side of the figure, the division of the wafer W is performed from the lower side of the figure to the upper side. Proceed toward. This makes it possible to control the starting point of cleavage of the linear modified region K. As a result, it is possible to produce an extremely thin chip having a favorable end face shape without causing chipping or cracking.
[0040]
FIGS. 4, 5, and 6 show apparatuses for performing such a dividing method. As shown in the figure, the frame F for fixing the peripheral portion of the dicing tape S is divided into four parts, and tension can be independently applied to the vicinity of both ends of each of the divided frames F. I have. In FIG. 6, a dicing tape S is placed on a support table 16.
[0041]
In FIG. 5, the applied tension is indicated by an arrow, and the degree of the tension is indicated by the length of the arrow. Further, the circle numbers attached to the arrows indicate the order in which the tension is applied. First, as shown by an arrow with a circle number 1, the lateral tension applied to the wafer W is changed and applied so as to increase linearly from the upper side to the lower side in the figure, and the wafer W is divided. Proceeds from the lower side of the figure toward the upper side.
[0042]
Next, as shown by the arrow of the circle numeral 2, the vertical tension applied to the wafer W is changed and applied so as to increase linearly from the left side to the right side of the figure, and the division of the wafer W is performed. Proceed from right to left in the figure.
[0043]
Next, as shown by the arrow of the circle number 3, the tension in the left-right direction applied to the wafer W is changed so as to increase linearly from the lower side to the upper side in the figure, and the wafer W is divided. Proceeds from the upper side to the lower side of the figure.
[0044]
Next, as shown by the arrow of the circled number 4, the vertical tension applied to the wafer W is changed and applied so as to increase linearly from the right side to the left side in the figure, and the division of the wafer W is performed. Proceed from left to right in the figure. Thus, all divisions of the wafer W are completed.
[0045]
As a mechanism for independently applying tension to the vicinity of both ends of each of the divided frames F, various known linear motion devices can be adopted. For example, a linear motion device including a motor and a screw (a combination of a male screw as a shaft and a female screw as a bearing) can be employed.
[0046]
Note that in the configuration shown in FIG. 5, tension needs to be applied even at a location indicated by a short arrow. If no tension is applied to this portion, a compressive force is applied to the portion where the wafer W is to be divided, and as a result, chipping or cracking may occur at this portion.
[0047]
Further, the frame F that has been once subjected to the tension and moved has to be fixed at that position. This is because, when the moved frame F returns to the original position thereafter, the dicing tape S becomes slack and adversely affects the subsequent division of the wafer W.
[0048]
According to the first embodiment described above, in the expanding step, the applied tension is changed depending on the planar position of the modified region. This makes it possible to control the starting point of cleavage of the linear modified region K. As a result, it is possible to produce an extremely thin chip having a favorable end face shape without causing chipping or cracking.
[0049]
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. This second embodiment differs from the first embodiment only in the expanding step. Therefore, a detailed description of the common steps is omitted. In addition, the basic principle shown in FIG. 3 is common, and the description thereof is omitted.
[0050]
In the apparatus shown in FIG. 7, unlike the first embodiment, the frame F is a frame-shaped integral body that is not divided (see FIG. 10). The frame F is fixed, and a configuration is employed in which the tension is applied to the dicing tape S by raising the support table 18. In this configuration, when the support table 18 is tilted up, the tension applied to the wafer W is changed depending on the position.
[0051]
FIG. 7A shows a set state before the division of the wafer W is started. The dicing tape S on which the wafer W is stuck on the upper surface has a peripheral portion fixed to the frame F and has no slack. The support table 18 is in contact with the entire lower surface of the dicing tape S.
[0052]
Next, as shown in FIG. 7B, only the left side of the support table 18 rises, and the support table 18 is in a tilted state. By doing so, the left portion of the dicing tape S is stretched more than the right portion, and the tension applied to the wafer W in the direction perpendicular to the paper surface increases linearly from the right side to the left side in the drawing. The division of the wafer W proceeds from the left side to the right side in the figure.
[0053]
Next, as shown in FIG. 7C, the right side of the support table 18 also rises, and the support table 18 is in a horizontal state.
[0054]
Next, although not shown, only the front side of the support table 18 rises, and the support table 18 is in a tilted state. By doing so, the front side portion of the dicing tape S is stretched more than the back side portion, and the lateral tension applied to the wafer W increases linearly from the back side to the front side in the figure. The division of the wafer W proceeds from the near side to the far side in the drawing.
[0055]
Hereinafter, the support table 18 is alternately raised while being inclined by a similar procedure, and the division of the wafer W is advanced.
[0056]
As a mechanism for raising the support table 18 while tilting the same, various known linear motion devices can be employed. For example, linear motion devices composed of a motor and a screw (a combination of a male screw as a shaft and a female screw as a bearing) are provided at four places below the support table 18, and the tip of each shaft and the support table 18 are connected to a rod end or the like. A configuration of connecting with a spherical seat can be adopted.
[0057]
According to the second embodiment described above, in the expanding step, the applied tension is changed depending on the planar position of the modified region. This makes it possible to control the starting point of cleavage of the linear modified region K. As a result, it is possible to produce an extremely thin chip having a favorable end face shape without causing chipping or cracking.
[0058]
Next, a third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. The third embodiment differs from the first and second embodiments only in the expanding step. Therefore, a detailed description of the common steps is omitted. In addition, the basic principle shown in FIG. 3 is common, and the description thereof is omitted.
[0059]
In the device shown in FIG. 8, unlike the first embodiment, the frame F is a frame-shaped integral body that is not divided (see FIG. 10). The frame F is fixed, and a configuration is adopted in which the tension is applied to the dicing tape S by rotating the support table 20. In this configuration, by supporting table 20 around the rotation center C ₁ of the center C ₀ in a position shifted by the eccentricity δ of the support table 20 is rotated, a structure for varying the tension applied to the wafer W by site Has become.
[0060]
FIG. 8A is a plan view of the apparatus, and shows a planar positional relationship among the frame F, the dicing tape S, the wafer W, and the support table 20. A frame F, and the dicing tape S, the wafer W is arranged concentrically and the center thereof is C _1. On the other hand, the center C ₀ of the support table 20 is located at a position shifted by an eccentricity δ from C ₁ , and the rotation center of the support table 20 is located at C ₁ . Thus, by rotating the support table 20, the locus of the center _{C 0} of the support table 20 is a circle 20A in FIG. (A).
[0061]
In the set state before the start of division (not shown), the dicing tape S with the wafer W attached to the upper surface is fixed to the frame F at the peripheral edge, and is in a state without slack. The support table 20 is in contact with the entire lower surface of the dicing tape S.
[0062]
Next, as shown in FIG. 8B, the support table 20 is raised, and tension is applied to the dicing tape S. At this time, as shown in FIG. 8A, since the support table 20 is at a position eccentric to the upper side with respect to the wafer W or the like, the upper portion of the dicing tape S is extended more than the lower portion, and the wafer W Is applied so as to increase linearly from the lower side to the upper side in the figure, and the division of the wafer W proceeds from the upper side to the lower side in the figure.
[0063]
Next, as shown in FIGS. 8A and 8B, the support table 20 rotates in the direction of the arrow, and accordingly, the portion of the dicing tape S that is greatly stretched moves. As a result, the division of the wafer W proceeds sequentially, and all divisions of the wafer W are completed.
[0064]
According to the third embodiment described above, in the expanding step, the applied tension is changed depending on the planar position of the modified region. This makes it possible to control the starting point of cleavage of the linear modified region K. As a result, it is possible to produce an extremely thin chip having a favorable end face shape without causing chipping or cracking.
[0065]
As described above, each example of the embodiment of the dividing method and the dividing device of the plate-shaped member according to the present invention has been described. However, the present invention is not limited to the examples of the above-described embodiment, and various modes can be adopted.
[0066]
For example, in the example of the embodiment, a laser dicing apparatus is used in a modified region forming step of forming a modified region on the surface or inside of the wafer W to which the dicing tape S is stuck, but other devices, for example, Alternatively, a modified region forming step of forming a modified region on the surface of the wafer W with a dicing saw can be employed.
[0067]
Further, in the example of the embodiment, the wafer W is adopted as the plate-shaped member made of the hard and brittle material, but other various hard and brittle materials can also be adopted. For example, the present invention can be applied to division of a glass substrate used for various display elements (LC, EL, and the like). In such division by scribing of a glass substrate, generation of scratches due to generation of glass chips was a serious problem. However, according to the present invention, this problem can be effectively dealt with.
[0068]
Further, in the example of the embodiment, an example in which an ultrathin wafer having a thickness of about 30 μm to 100 μm is processed to obtain an ultrathin chip has been described. It can also be applied to
[0069]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the expanding step, the applied tension is changed depending on the planar position of the modified region. This makes it possible to control the starting point of cleavage of the linear modified region K, and as a result, it is possible to manufacture an extremely thin chip having a favorable end face shape without causing chipping or cracking.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing a flow of a first embodiment of a method for dividing a plate member according to the present invention. FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a laser dicing apparatus. FIG. 3 is a diagram showing division of a plate member according to the present invention. FIG. 4 is a conceptual view for explaining the principle of the method. FIG. 4 is a perspective view showing an outline of a first embodiment of a plate member dividing method according to the present invention. FIG. 5 is a plan view showing an outline of a plate member dividing apparatus. FIG. 6 is a cross-sectional view of the same. FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating a second embodiment. FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating a third embodiment. FIG. FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating a conventional expanding process. FIG. 11 is a schematic diagram illustrating wafer division in a conventional expanding process.
10 laser dicing apparatus, 11 machine base, 12 XYZθ table, 13 optical system, 13A laser light source, 14 holder, F frame, K modified area, S dicing tape, W wafer (plate) Shaped member)

Claims

A plate-like member obtained by forming a linear modified region on the surface or inside of a plate member made of a hard and brittle material, and dividing the plate member along the linear modified region. In the method of dividing the member,
Tape attaching step of attaching a tape to the surface of the plate-like member,
A modified region forming step of forming a modified region on the surface or inside of the plate-shaped member to which the tape is attached,
After the modified region forming step, an expanding step of applying tension to the tape and stretching it,
A method for dividing a plate-like member having:
In the expanding step, a tension to be applied is changed depending on a planar position of the modified region, and the plate-like member is divided.

2. The method according to claim 1, wherein, in the expanding step, the applied tension is changed linearly along a line of the modified region. 3.

3. The method according to claim 1, wherein in the expanding step, the applied tension is alternately applied in one direction and another direction intersecting the one direction at substantially 90 degrees. 4.

The plate-shaped member according to any one of claims 1 to 3, wherein, in the modified region forming step, a laser beam is incident on the plate-shaped member to form a modified region on the surface or inside the plate-shaped member. How to split.

A tape is attached to the surface, and a plurality of substrates are divided by dividing the plate-shaped member made of a hard and brittle material having a linear modified region formed on the surface or inside thereof along the linear modified region. A plate-like member dividing device to obtain,
An apparatus for dividing a plate-shaped member, comprising expanding means for expanding the tape by applying tension thereto and changing the applied tension depending on the planar position of the modified region.