JP2008053500A - ウエーハの分割方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】切断面に欠けを生じさせることなく、また、デバイスの表面にデブリを付着させることなくウエーハを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】表面に格子状のストリートによって区画された領域にデバイスが形成され、裏面に金属層が積層されたウエーハを、ストリートに沿って分割するウエーハの分割方法であって、ウエーハの表面側からストリートに沿って切削ブレードにより切削し、裏面から所定厚さの残存部を残して切削溝を形成する切削溝形成工程と、切削溝形成工程によって形成された切削溝に沿ってレーザー光線を照射し、残存部および金属層を切断する切断工程とを含む。
【選択図】図9
【解決手段】表面に格子状のストリートによって区画された領域にデバイスが形成され、裏面に金属層が積層されたウエーハを、ストリートに沿って分割するウエーハの分割方法であって、ウエーハの表面側からストリートに沿って切削ブレードにより切削し、裏面から所定厚さの残存部を残して切削溝を形成する切削溝形成工程と、切削溝形成工程によって形成された切削溝に沿ってレーザー光線を照射し、残存部および金属層を切断する切断工程とを含む。
【選択図】図9
Description
本発明は、表面に格子状のストリートによって区画された領域にデバイスが形成され、裏面に金属層が積層されたウエーハを、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。
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等のデバイスを形成する。また、デバイスの電気的特性を良好にするためにウエーハの裏面に鉛や金等の金属層(厚さが1〜10μm)を積層させた半導体ウエーハが実用化されている。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体チップを製造している。
このような半導体ウエーハのストリートに沿った分割は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われている。この切削装置は、被加工物である半導体ウエーハ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半導体ウエーハを切削するための切削手段と、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移動手段とを具備している。切削手段は、高速回転せしめられる回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードを含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径3μm程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって固定して形成されている。(例えば、特許文献1参照。)
特開2002−359212号公報
一方、近年半導体ウエーハ等の板状の被加工物を分割する方法として、被加工物に形成されたストリートに沿ってパルスレーザー光線を照射することによりレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝に沿ってメカニカルブレーキング装置によって割断する方法が提案されている。(例えば、特許文献2参照。)
特開平10−305421号公報
而して、裏面に鉛や金等の金属層を積層させた半導体ウエーハを切削装置の切削ブレードによって切削すると、切削ブレードに目詰まりが生じて切削ブレードの寿命を低下するとともに、切削抵抗が増大することから切断部の上下に欠けが発生してデバイスの品質を低下させるという問題がある。
一方、レーザー加工装置を用いて半導体ウエーハのストリートに沿ってパルスレーザー光線を照射することによりレーザー加工溝を形成すると、半導体ウエーハへのレーザー光線の照射によりデブリが発生し、このデブリがデバイスの表面に付着してデバイスの品質を低下させるという問題がある。従って、半導体ウエーハのストリートに沿ってレーザー加工溝を形成する際には、予め半導体ウエーハの表面に保護被膜を被覆し、この保護被膜を通してレーザー光線を照射するようにしているが、半導体ウエーハの表面に保護被膜を被覆する工程を追加しなければならず、生産性が悪い。
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、切断面に欠けを生じさせることなく、また、デバイスの表面にデブリを付着させることなくウエーハを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である。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、表面に格子状のストリートによって区画された領域にデバイスが形成され、裏面に金属層が積層されたウエーハを、ストリートに沿って分割するウエーハの分割方法であって、
ウエーハの表面側からストリートに沿って切削ブレードにより切削し、裏面から所定厚さの残存部を残して切削溝を形成する切削溝形成工程と、
該切削溝形成工程によって形成された切削溝に沿ってレーザー光線を照射し、該残存部および該金属層を切断する切断工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの分割方法が提供される。
ウエーハの表面側からストリートに沿って切削ブレードにより切削し、裏面から所定厚さの残存部を残して切削溝を形成する切削溝形成工程と、
該切削溝形成工程によって形成された切削溝に沿ってレーザー光線を照射し、該残存部および該金属層を切断する切断工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの分割方法が提供される。
上記切削溝形成工程においてウエーハの裏面側に残される該残存部の厚さは、50〜100μmに設定することが望ましい。
また、上記切削溝形成工程において形成される切削溝の幅は、上記切断工程において照射されるレーザー光線のスポット径より大きく設定されている。
また、上記切削溝形成工程において形成される切削溝の幅は、上記切断工程において照射されるレーザー光線のスポット径より大きく設定されている。
本発明によるウエーハの分割方法によれば、切削溝形成工程においてはウエーハの表面側からストリートに沿って切削ブレードにより切削し、裏面から所定厚さの残存部を残して切削溝を形成するので、切削ブレードによって金属層を切削しないため、切削ブレードに目詰まりが生ずることがない。従って、切削ブレードの目詰まりによる寿命の低下を抑制することができるとともに、切削抵抗が増大することもないので切断部の上下に欠けが発生することも防止できる。また、切断工程においては切削溝に沿ってレーザー光線を照射し、残存部および金属層を切断するのでレーザー光線を照射することによりデブリが発生するが、このデブリは切削溝の内部で飛散してデバイスの表面に付着することはない。従って、ウエーハの表面に保護被膜を被覆する必要がない。
以下、本発明によるウエーハの分割方法について添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
図1には、ウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図が示されている。図1に示す半導体ウエーハ2は、例えば厚さが400μmのシリコンウエーハからなっており、表面2aには複数のストリート21が格子状に形成されている。そして、半導体ウエーハ2の表面2aには、格子状に形成された複数のストリート21によって区画された複数の領域にIC、LSI等のデバイス22が形成されている。このように形成された半導体ウエーハ2の裏面2bには、鉛、金等の金属層23が金属蒸着によって積層されて形成されている。なお、金属層23の厚さは、図示の実施形態においては5μmに設定されている。
上述した半導体ウエーハ2は、図3の(a)および(b)に示すように環状のフレーム4の内側開口部を覆うように外周部が装着されたダイシングテープ40の表面40aに半導体ウエーハ2の裏面2bに積層された金属層23側を貼着する(ウエーハ支持工程)。なお、上記ダイシングテープ40は、図示の実施形態においては厚さが80μmのポリ塩化ビニル(PVC)からなるシート基材の表面に、アクリル樹脂系の粘着層が厚さが5μm程度塗布されている。
上述したウエーハ支持工程を実施したならば、ダイシングテープ40に貼着されたウエーハ2を、ストリート21に沿って切削ブレードにより切削し、裏面2bから所定厚さの残存部を残して切削溝を形成する切削溝形成工程を実施する。この切削溝形成工程は、図4に示す切削装置5を用いて実施する。図4に示す切削装置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ブレード521を備えた切削手段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、図示しない移動機構によって図4において矢印Xで示す加工送り方向および矢印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。切削ブレード521は円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径3μm程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって固定して形成されている。上記撮像手段53は、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)等で構成されており、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。
このように構成された切削装置5を用いて切削溝形成工程を実施するには、チャックテーブル51上に上述したウエーハ支持工程においてウエーハ2が貼着されたダイシングテープ40を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、ダイシングテープ40を介してウエーハ2をチャックテーブル51上に保持する。なお、図4においてはダイシングテープ40が装着された環状のフレーム4を省いて示しているが、環状のフレーム4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る。このようにして、半導体ウエーハ2を吸引保持したチャックテーブル51は、図示しない切削送り機構によって撮像手段53の直下に位置付けられる。
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半導体ウエーハ2の切削すべき領域を検出するアライメント工程を実行する。即ち、撮像手段53および図示しない制御手段は、半導体ウエーハ2の所定方向に形成されているストリート21と、切削ブレード521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(アライメント工程)。また、半導体ウエーハ2に形成されている上記所定方向に対して直角に延びるストリート21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。
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半導体ウエーハ2に形成されているストリート21を検出し、切削領域のアライメントが行われたならば、半導体ウエーハ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に示すように半導体ウエーハ2は切削すべきストリート21の一端(図5において左端)が切削ブレード521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。そして、切削ブレード521を図5において矢印521aで示す方向に所定の回転速度で回転し、2点鎖線で示す待機位置から図示しない切り込み送り機構によって図5において実線で示すように下方に所定量切り込み送りする。この切り込み送り位置は、図示の実施形態においてはチャックテーブル51の表面に切削ブレード521の外周縁が接触した基準位置から135μm上側に設定されている。図示の実施形態においてはダイシングテープ40の厚さが80μmに設定されているので、切削ブレード521の外周縁がダイシングテープ5の表面から55μm上側を通過することになる。従って、半導体ウエーハ2の裏面2bには厚さが5μmの金属層23が積層されているので、切削ブレード521の外周縁は半導体ウエーハ2の裏面2bから50μm上側を通過することになる。
上述したように切削ブレード521の切り込み送りを実施したならば、切削ブレード521を図5において矢印521aで示す方向に所定の回転速度で回転しつつ、チャックテーブル51を図5において矢印X1で示す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に保持された半導体ウエーハ2の右端が切削ブレード521の直下を通過したらチャックテーブル51の移動を停止する。
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70μm
切削ブレードの回転速度:40000rpm
切削送り速度 :50mm/秒
切削ブレード :外径52mm、厚さ70μm
切削ブレードの回転速度:40000rpm
切削送り速度 :50mm/秒
上述した切断工程を半導体ウエーハ2に形成された全てのストリート21に実施する。この結果、図6に示すように半導体ウエーハ2にはストリート21に沿って切削溝210が形成される。この切削溝210は、上記加工条件においては、幅が70μmで深さが350μmに形成される。従って、半導体ウエーハ2にはストリート21に沿って形成された切削溝210の底面から裏面2bまでは厚さ(t)が50μmの残存部211が残される。なお、切削溝210の幅は、後述する切断工程において照射されるレーザー光線のスポット径より大きく設定されている。また、半導体ウエーハ2のストリート21に沿って形成された残存部211の厚さ(t)は、50〜100μmが望ましい。即ち、残存部211の厚さ(t)が50μm未満になると半導体ウエーハ2の搬送時に破損する虞があり、残存部211の厚さ(t)が100μmより厚くなると後述する切断工程の負担か多くなる。
上述した切削溝形成工程においては、切削溝210は半導体ウエーハ2の裏面2bに積層された金属層23に達しない範囲で形成されるので、切削ブレード521に目詰まりが生ずることがない。従って、切削ブレード521の目詰まりによる寿命の低下を抑制することができるとともに、切削抵抗が増大することもないので切断部の上下に欠けが発生することも防止できる。
上述した切削溝形成工程を実施したならば、切削溝210に沿ってレーザー光線を照射し、上記残存部211および金属層23を切断する切断工程を実施する。この切断工程は、図7に示すレーザー加工装置6を用いて実施する。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、図示しない移動機構によって図7において矢印Xで示す加工送り方向および矢印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内には図示しない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や繰り返し周波数設定手段を備えたパルスレーザー光線発振手段が配設されている。上記ケーシング621の先端部には、パルスレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線を集光するための集光器622が装着されている。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、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)等で構成されており、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を用いて上記切削溝形成工程が実施された半導体ウエーハ2に切削溝210に沿ってレーザー光線を照射し、上記残存部211および金属層23を切断する切断工程を実施するには、チャックテーブル61上に半導体ウエーハ2の裏面2bに積層された金属層23側が貼着されたダイシングテープ40を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、ダイシングテープ40を介して半導体ウエーハ2をチャックテーブル61上に保持する。なお、図7においてはダイシングテープ40が装着された環状のフレーム4を省いて示しているが、環状のフレーム4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る。半導体ウエーハ2を吸引保持したチャックテーブル61は、図示しない移動機構によって撮像手段63の直下に位置付けられる。
チャックテーブル61が撮像手段63の直下に位置付けられると、撮像手段63および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ2のレーザー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63および図示しない制御手段は、半導体ウエーハ2の所定方向に形成されているストリート21(切削溝210が形成されている)と、ストリート21に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段62の集光器622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、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する(アライメント工程)。また、半導体ウエーハ2に形成されている上記所定方向に対して直角に延びるストリート21(切削溝210が形成されている)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。
以上のようにしてチャックテーブル61上に保持された半導体ウエーハ2に形成されているストリート21(切削溝210が形成されている)を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、図8で示すようにチャックテーブル61をレーザー光線照射手段62の集光器622が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート21に形成された切削溝210の一端(図8において左端)をレーザー光線照射手段62の集光器622の直下に位置付ける。そして、集光器622からシリコンウエーハ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を図8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、レーザー光線照射手段62の集光器622の照射位置がストリート21に形成された切削溝210の他端(図8において右端)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の移動を停止する。このとき、集光器622から照射されるパルスレーザー光線の集光点Pを切削溝210の底面付近に合わせる。
なお、上記切断工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の光源 :YVO4レーザーまたはYAGレーザー
波長 :355nm
繰り返し周波数 :10kHz
平均出力 :1.5W
集光スポット径 :φ10μm
加工送り速度 :150mm/秒
レーザー光線の光源 :YVO4レーザーまたはYAGレーザー
波長 :355nm
繰り返し周波数 :10kHz
平均出力 :1.5W
集光スポット径 :φ10μm
加工送り速度 :150mm/秒
上記加工条件においては上記切断工程を3回繰り返し実行することにより、図9に示すように上記残存部211および金属層23にレーザー加工溝220が形成され切断することができる。この切断工程においては、パルスレーザー光線を照射することによりデブリが発生するが、このデブリは切削溝210の内部で飛散してデバイス22の表面に付着することはない。従って、半導体ウエーハ2の表面に保護被膜を被覆する必要がない。上述した切断工程を半導体ウエーハ2に形成された全てのストリートに21に実施することにより、半導体ウエーハ2は個々の半導体チップ(デバイス)に分割される。
2:半導体ウエーハ
21:ストリート体
22:デバイス
23:金属層
210:切削溝
211:残存部
220:レーザー加工溝
4:環状のフレーム
40:ダイシングテープ
5:切削装置
51:切削装置のチャックテーブル
52:切削手段
521:切削ブレード
53:撮像手段
6:レーザー加工装置
61:レーザー加工装置のチャックテーブル
62:レーザー光線照射手段
622:集光器
63:撮像手段
21:ストリート体
22:デバイス
23:金属層
210:切削溝
211:残存部
220:レーザー加工溝
4:環状のフレーム
40:ダイシングテープ
5:切削装置
51:切削装置のチャックテーブル
52:切削手段
521:切削ブレード
53:撮像手段
6:レーザー加工装置
61:レーザー加工装置のチャックテーブル
62:レーザー光線照射手段
622:集光器
63:撮像手段
Claims (3)
- 表面に格子状のストリートによって区画された領域にデバイスが形成され、裏面に金属層が積層されたウエーハを、ストリートに沿って分割するウエーハの分割方法であって、
ウエーハの表面側からストリートに沿って切削ブレードにより切削し、裏面から所定厚さの残存部を残して切削溝を形成する切削溝形成工程と、
該切削溝形成工程によって形成された切削溝に沿ってレーザー光線を照射し、該残存部および該金属層を切断する切断工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの分割方法。 - 該切削溝形成工程においてウエーハの裏面側に残される該残存部の厚さは、50〜100μmに設定されている、請求項1記載のウエーハの分割方法。
- 該切削溝形成工程において形成される切削溝の幅は、該切断工程において照射されるレーザー光線のスポット径より大きく設定されている、請求項1又は2記載のウエーハの分割方法。
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