JP2010118537A - Laser dicing method and laser dicing device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置や電子部品が形成されたウェーハの内部にレーザー光により改質層を形成して割断ラインを形成し、割断ラインに沿って個々のチップに分割するレーザーダイシング方法及びレーザーダイシング装置に関するものである。 The present invention relates to a laser dicing method and a laser dicing method in which a modified layer is formed with a laser beam inside a wafer on which a semiconductor device or an electronic component is formed to form a cutting line, and the chip is divided into individual chips along the cutting line. It relates to the device.
従来半導体装置や電子部品が形成されたウェーハを個々のチップへと分割する際には、スピンドルによって高速に回転されるブレードによりウェーハを切削切断するブレード式のダイシング装置が広く用いられていた。ブレード式のダイシング装置は、スピンドルによって高速に回転されるブレード、ウェーハを保持するウェーハテーブル、ブレードとウェーハとの相対的位置を変化させる移動手段としての各種移動軸、ウェーハテーブル上のウェーハを撮像するCCDカメラや顕微鏡等の撮像手段、ダイシング後のウェーハを洗浄する洗浄手段、各部を制御する制御手段などを備えている。 Conventionally, when a wafer on which a semiconductor device or electronic component is formed is divided into individual chips, a blade-type dicing apparatus that cuts and cuts the wafer with a blade that is rotated at high speed by a spindle has been widely used. A blade-type dicing apparatus picks up images of a blade that is rotated at high speed by a spindle, a wafer table that holds a wafer, various movement axes that change the relative position between the blade and the wafer, and a wafer on the wafer table. An imaging unit such as a CCD camera or a microscope, a cleaning unit that cleans the wafer after dicing, and a control unit that controls each unit are provided.
近年、従来のブレード式のダイシング装置に替えて、レーザー光源から出射されたレーザー光をウェーハ内部に集光し、多光子吸収による改質領域をウェーハ内部に連続して形成することによりウェーハを割断するダイシング装置(以下、レーザーダイシング装置と称する)が用いられている(例えば、特許文献1参照。)。 In recent years, instead of the conventional blade-type dicing device, the laser light emitted from the laser light source is condensed inside the wafer, and the modified region by multiphoton absorption is continuously formed inside the wafer to cleave the wafer. A dicing apparatus (hereinafter referred to as a laser dicing apparatus) is used (see, for example, Patent Document 1).
レーザーダイシング装置は、ブレードによるダイシング装置と同様にウェーハテーブル、移動手段、撮像手段、制御手段を備え、加工手段としてレーザー発振器やレンズを備えたレーザーヘッドを備えている。レーザーダイシング装置では、レーザー光を照射しながらウェーハテーブル上のウェーハを移動手段で移動させることにより、ウェーハの割断予定ラインに沿って連続した改質領域による割断ラインを1つ以上形成する。 The laser dicing apparatus includes a wafer table, moving means, imaging means, and control means as in the case of the blade dicing apparatus, and includes a laser head including a laser oscillator and a lens as processing means. In the laser dicing apparatus, the wafer on the wafer table is moved by the moving means while irradiating the laser beam, thereby forming one or more cutting lines by the modified region continuously along the planned cutting line of the wafer.
割断ラインが形成されたウェーハは固定機構や押し上げ機構を備えたエキスパンダ等の装置に搬送されエキスパンドやブレーキングが行われることにより割断ラインを起点として割断されて個々のチップに分割される。 The wafer on which the cutting line is formed is transferred to a device such as an expander having a fixing mechanism or a push-up mechanism, and is expanded or braked to be cut from the cutting line as a starting point and divided into individual chips.
このようにレーザーダイシング装置では、高速回転するダイヤモンド等により形成されるブレードに替わり、レーザー光によりウェーハがチップに分割されるため、ウェーハに大きな力がかからず、チッピングや割れが発生しない。また、ウェーハに直接接触する部分がなく熱や切削屑が発生しない為、切削水を必要としない。更に、内部に改質領域を形成してウェーハの割段を行いチップに分割するため、チップの間隔がブレードによる切断よりも非常に狭く、一枚のウェーハからより多くのチップが得られる。
しかし近年、半導体装置や電子部品は薄型化、縮小化が進み、それにともないウェーハは裏面が研磨されるなどにより薄化され、100μm以下の極薄の厚みに加工された状態でダイシングされて個々のチップに分割される。このように薄化されたウェーハは分割されたチップの強度や品質と加工速度の両立が困難である。 However, in recent years, semiconductor devices and electronic components have been made thinner and smaller, and accordingly, the wafer has been thinned by polishing the back surface and diced in a state of being processed to an extremely thin thickness of 100 μm or less. Divided into chips. In such a thinned wafer, it is difficult to achieve both the strength and quality of the divided chips and the processing speed.
またレーザーダイシングにおいては微小なクラックがウェーハ内部に形成されることから、分割した際の断面が脆くなり、チップ強度の向上が困難であった。更に、レーザーダイシングでは分割の際にエキスパンダ等の別の装置が必要であって、ウェーハをエキスパンダへ搬送する必要がある。このような搬送においては、レーザーダイシングのようにダイシング後のチップがほぼ接触している状態ではチップ同士が擦れあいチップのエッジにチッピングを生じる問題が発生する。 In laser dicing, since minute cracks are formed inside the wafer, the cross section when divided is fragile, and it is difficult to improve the chip strength. Further, in laser dicing, another device such as an expander is required for division, and it is necessary to transport the wafer to the expander. In such conveyance, when the chips after dicing are almost in contact with each other as in laser dicing, there is a problem that the chips rub against each other and chipping occurs at the edge of the chip.
このような問題に対し、プラズマによりダイシングストリートをエッチングしてウェーハをチップ化するプラズマダイシング方法も提案されているが、ダイシングストリートのみを暴露させるためのフォトリソグラフィー工程が必要であって、装置が非常に高価ものとなる問題があった。 To solve this problem, a plasma dicing method has been proposed in which dicing street is etched with plasma to form a wafer into chips. However, a photolithography process for exposing only dicing street is necessary, and the apparatus is very There was a problem of becoming expensive.
本発明はこのような問題に対して成されたものであり、レーザーダイシングされたウェーハを、専用装置を使用せずにエキスパンドして分割するとともに、チップの裏面、側面、辺、角等に存在するクラックやストレスを減少させてチップの強度を向上させるレーザーダイシング方法及びレーザーダイシング装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made for such a problem, and a laser-diced wafer is expanded and divided without using a dedicated device, and is present on the back surface, side surface, side, corner, etc. of the chip. An object of the present invention is to provide a laser dicing method and a laser dicing apparatus that reduce the cracks and stress that occur and improve the strength of the chip.
前記目的を達成するために本発明は、テープを介してフレームにマウントされたウェーハ内部へレーザー光を集光することにより前記ウェーハの割断予定ラインであるダイシングストリートに沿って前記ウェーハ内部へ改質領域を形成するレーザーダイシング工程と、前記テープを介して前記フレームにマウントされている改質領域が形成された前記ウェーハをプラズマ雰囲気に暴露することにより、前記テープを収縮させて前記ウェーハをエキスパンドして個々のチップに割断するとともに、割断された前記チップのプラズマ雰囲気に暴露されている領域をエッチングするプラズマ割断ストレスリリーフ工程と、により前記ウェーハを個々のチップへ割断することを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention improves the inside of the wafer along the dicing street, which is a cutting line of the wafer, by condensing a laser beam inside the wafer mounted on the frame via a tape. A laser dicing process for forming a region, and exposing the wafer formed with a modified region mounted on the frame via the tape to a plasma atmosphere, thereby shrinking the tape and expanding the wafer. The wafer is cleaved into individual chips by a plasma cleaving stress relief process of cleaving into individual chips and etching a region exposed to the plasma atmosphere of the cleaved chips.
また、本発明は前記発明において、前記プラズマは40℃以上80℃以下で照射される低温プラズマであることを特徴としている。 Further, the present invention is characterized in that in the above invention, the plasma is a low temperature plasma irradiated at 40 ° C. or higher and 80 ° C. or lower.
更に、本発明は前記発明において、前記テープの基材はポリオレフィン、塩化ビニル、ポリエチレン、またはポリプロピレンにより形成されることを特徴としている。 Furthermore, the present invention is characterized in that, in the above invention, the base material of the tape is formed of polyolefin, vinyl chloride, polyethylene, or polypropylene.
本発明のダイシング方法によれば、裏面を研削加工等された後にダイシングテープを介してフレームへデバイス面を貼着されてマウントされたウェーハ内部へレーザー光を集光することによりウェーハ内部へ改質領域を形成するレーザーヘッドと、ウェーハを保持するウェーハテーブルと、ウェーハテーブルとレーザーヘッドとを相対的に移動させる移動軸と、を備えたレーザーダイシング装置により、ウェーハの割断予定ラインであるダイシングストリートに沿ってウェーハ内部へ改質領域が形成される。 According to the dicing method of the present invention, after the back surface is ground or the like, the device surface is attached to the frame via a dicing tape, and the laser beam is condensed into the mounted wafer to modify the inside of the wafer. A laser dicing machine equipped with a laser head for forming a region, a wafer table for holding a wafer, and a moving axis for moving the wafer table and the laser head relative to each other on a dicing street that is a planned cutting line of the wafer. A modified region is formed along the wafer.
レーザーダイシング装置にはテープを収縮させてウェーハをエキスパンドして個々のチップに割断するとともに、テープが貼着されていないチップの割断面、エッジ、角、および研削面をプラズマ雰囲気内に暴露してエッチングするプラズマ照射部が備えられ、ダイシング後のウェーハへ40℃以上80℃以下で照射される低温プラズマが照射される。これにより、ポリオレフィン、塩化ビニル、ポリエチレン、またはポリプロピレンにより形成されたテープの基材が収縮して改質領域及び改質領域より進展して亀裂を起点としてウェーハが分割される。同時に個々のチップのプラズマ雰囲気に暴露された部分がプラズマによりエッチングされ、微小なクラックが消失しストレスが除去されてチップの強度が向上する。 In laser dicing equipment, the tape is shrunk to expand the wafer and cleave it into individual chips. At the same time, the chip, cross-section, edges, corners, and grinding surface of the chip to which no tape is attached are exposed to a plasma atmosphere. A plasma irradiation unit for etching is provided, and the wafer after dicing is irradiated with low temperature plasma irradiated at 40 ° C. or more and 80 ° C. or less. As a result, the base material of the tape formed of polyolefin, vinyl chloride, polyethylene, or polypropylene contracts and advances from the modified region and the modified region, and the wafer is divided starting from the crack. At the same time, the portions of the individual chips exposed to the plasma atmosphere are etched by the plasma, so that micro cracks disappear, stress is removed, and the strength of the chips is improved.
以上説明したように、本発明のレーザーダイシング方法及びレーザーダイシング装置によれば、プラズマ照射部を備えたレーザーダイシング装置により、フレームにテープを介してマウントされたレーザーダイシング後のウェーハがプラズマ雰囲気中に暴露され、個々のチップにエキスパンドされるとともにプラズマ雰囲気に暴露された部分がエッチングされてチップの強度を向上させることが可能となる。 As described above, according to the laser dicing method and the laser dicing apparatus of the present invention, the laser dicing wafer mounted on the frame via the tape is placed in the plasma atmosphere by the laser dicing apparatus including the plasma irradiation unit. It is possible to improve the strength of the chip by being exposed and expanded into individual chips and etching the part exposed to the plasma atmosphere.
以下、添付図面に従って本発明に係るレーザーダイシング方法及びレーザーダイシング装置の好ましい実施の形態について詳説する。まず、本発明に係わるレーザーダイシング装置の構成について説明する。図1はレーザーダイシング装置内部の構成を示した斜視図である。 Hereinafter, preferred embodiments of a laser dicing method and a laser dicing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, the configuration of the laser dicing apparatus according to the present invention will be described. FIG. 1 is a perspective view showing an internal configuration of the laser dicing apparatus.
レーザーダイシング装置1は、図1に示すように対向して配置されたレーザーヘッド2を備えた加工部3、ウェーハWを多数枚収納したカセットを載置するロードポート4、ウェーハWを搬送する搬送手段5、各部の制御及び加工に必要な各部の制御手順を記憶する制御手段6等を備えている。
As shown in FIG. 1, the
加工部3には、移動手段としてのX移動軸7上に設けられたウェーハテーブル8に、図2に示すように裏面を研削加工等された後にフレームFへテープTを介してマウントされたウェーハWが載置される。ウェーハテーブル8上部にはX移動軸7に直交するように移動手段としてのY移動軸9が設けられ、Y移動軸9上に移動手段としてのZ移動軸10が設けられている。Z移動軸10にはレーザーヘッド2が対向して設けられている。
In the
レーザーダイシング装置1には更にレーザーダイシング後のワークWをプラズマ雰囲気内に暴露するプラズマ照射部11、ウェーハW表面を撮像する不図示の撮像手段等が備えられている。
The
レーザーヘッド2は図3に示すように、レーザー発振器12、コリメートレンズ13、ミラー14、コンデンスレンズ15等からなり、レーザー発振器12から発振されたレーザー光Lは、コリメートレンズ13で水平方向に平行光線とされ、ミラー14で垂直方向に反射され、コンデンスレンズ15によって集光される。
As shown in FIG. 3, the
レーザー光Lの集光点を、ウェーハテーブル8に載置されたウェーハWの厚さ方向内部に設定すると、図4(a)に示すように、ウェーハWの表面を透過したレーザー光Lは集光点でエネルギーが集中され、ウェーハ内部の集光点近傍に多光子吸収によるクラック領域、溶融領域、屈折率変化領域等の改質領域Pを形成する。 When the condensing point of the laser beam L is set inside the thickness direction of the wafer W placed on the wafer table 8, the laser beam L transmitted through the surface of the wafer W is collected as shown in FIG. Energy is concentrated at the light spot, and a modified region P such as a crack region, a melted region, a refractive index changing region or the like due to multiphoton absorption is formed in the vicinity of the condensing point inside the wafer.
改質領域Pは、図4(b)に示すように、ウェーハWがX移動軸7により水平方向に移動されることによりウェーハW内部に複数並んで形成され、ウェーハWのダイシングストリートに沿って割段ラインKが形成される。割段ラインKはダイシングストリートに沿って複数形成され、ウェーハWは割段ラインKを起点として割断されてチップに分割される。
As shown in FIG. 4B, a plurality of modified regions P are formed in the wafer W by being moved in the horizontal direction by the
プラズマ照射部11は不図示のチャンバー構造、RF印加電極、ガス導入排気設備が備えられ、チャンバー内にレーザーダイシングされて割断ラインKが形成されたウェーハWを載置するとともに、ガスを導入してRF印加することでウェーハWをプラズマ内に暴露してウェーハWをエッチングする。
The
ウェーハWが暴露されるプラズマは40℃以上80℃以下の低温プラズマであって、例えばプラズマ源はCF4やSF6などのフッ素ガスを高周波RF放電により電離、プラズマ化するものである。エッチングの条件としては例えば高周波RF放電のRFパワーは1〜10kW程度、エッチングレートは0.5〜10μm/min程度、エッチング時間は0.5〜10min程度で行われる。
The plasma to which the wafer W is exposed is a low-temperature plasma of 40 ° C. or more and 80 ° C. or less. For example, the plasma source ionizes fluorine gas such as
これにより、ウェーハWが熱膨張するとともにポリオレフィンにより形成されるテープTはプラズマにより収縮し、ウェーハWは割断ラインKより亀裂が進展するとともにダイシングストリートに沿ってエキスパンドされて個々のチップに割断される。個々のチップはテープTが貼着されていない割断面、エッジ、角、および研削面がプラズマによりエッチングされ形成されている微小なクラックが除去されるとともに、チップに生じるストレスが除去される。 As a result, the wafer T is thermally expanded and the tape T formed of polyolefin is shrunk by the plasma, and the wafer W is cracked from the cutting line K and is expanded along the dicing street to be cut into individual chips. . Each chip has a cracked surface, edges, corners, and ground surfaces where the tape T is not adhered, and a minute crack formed by etching with plasma is removed, and stress generated in the chip is removed.
これにより、ウェーハWはレーザーダイシング装置1内でエキスパンドされるのと同時に個々のチップの表面がプラズマによりエッチングされ、微小なクラックが消失しストレスが除去されてチップの強度が向上される。
As a result, the wafer W is expanded in the
次に本発明に係わるレーザーダイシング方法について説明する。図5は本発明に係わるレーザーダイシング方法を示した側面図、図6は改質領域が形成されたウェーハを示した斜視図、図7はエキスパンドされたウェーハの拡大斜視図、図8は割断面がエッチングされたエキスパンド後のウェーハの拡大斜視図である。 Next, the laser dicing method according to the present invention will be described. FIG. 5 is a side view showing a laser dicing method according to the present invention, FIG. 6 is a perspective view showing a modified region formed wafer, FIG. 7 is an enlarged perspective view of an expanded wafer, and FIG. It is an expansion perspective view of the wafer after the expansion which was etched.
本発明のレーザーダイシング方法では図5(a)に示すように、ウェーハテーブル8に載置された裏面を研削加工等された後にフレームFへテープTを介してマウントされているウェーハWへレーザーヘッド2よりレーザー光Lを照射して改質領域Pを形成する。ウェーハWはX移動軸7により加工送りされるとともにY移動軸9によりインデックス送りされて改質領域Pが連続して形成され、図6に示すようにダイシングストリートに沿って割断ラインKが形成される。
In the laser dicing method of the present invention, as shown in FIG. 5A, the laser head is applied to the wafer W mounted on the frame F via the tape T after the back surface placed on the wafer table 8 is ground. The modified region P is formed by irradiating the laser beam L from 2. The wafer W is processed and fed by the
続いて図5(b)に示すように割断ラインKが形成されたウェーハWがプラズマ照射部11内に載置されるとともにプラズマが発生されてウェーハWがエッチングされる。プラズマは40℃以上80℃以下の低温プラズマであって、ウェーハWが熱膨張するとともにポリオレフィン、塩化ビニル、ポリエチレン、またはポリプロピレンにより形成されるテープTはプラズマにより収縮する。これにより図7に示すようにウェーハWは割断ラインKより亀裂が進展するとともにダイシングストリートに沿ってエキスパンドされて個々のチップ16に割断される。
Subsequently, as shown in FIG. 5B, the wafer W on which the cutting line K is formed is placed in the
個々のチップ16はプラズマを照射されることにより、図8に示すように、割断面である4つの側面A1、A2、A3、A4と、それぞれをつなぐ8つのエッジである辺B1からB8と、4つの角C1からC4と、研削面である面Dとがエッチングされて微小なクラックが除去されるとともにストレスが除去される。
As shown in FIG. 8, each
これにより、ウェーハWはレーザーダイシング装置1内でエキスパンドされるのと同時に個々のチップの割断面、エッジ、角、及び研削面がプラズマによりエッチングされ、微小なクラックが消失しストレスが除去されてチップの強度が向上される。
As a result, the wafer W is expanded in the
以上、説明したように、本発明に係わるレーザーダイシング方法及びレーザーダイシング装置によれば、改質領域が形成されたウェーハがプラズマ雰囲気内に暴露されることにより、ウェーハの熱膨張とテープの収縮が発生し、改質領域から亀裂が進展するとともにダイシングストリートに沿ってウェーハが個々のチップにエキスパンドされる。個々のチップはテープに貼着されていない表面がエッチングされ微小なクラックが除去されるとともに、チップに生じるストレスが除去される。これにより、レーザーダイシング装置内でエキスパンドされるのと同時にチップの強度が向上される。 As described above, according to the laser dicing method and laser dicing apparatus according to the present invention, the wafer having the modified region formed therein is exposed to the plasma atmosphere, so that the thermal expansion of the wafer and the shrinkage of the tape are caused. As it occurs, cracks propagate from the modified region and the wafer is expanded into individual chips along the dicing street. The surface of each chip that is not attached to the tape is etched to remove minute cracks, and stress generated in the chip is removed. Thereby, the strength of the chip is improved at the same time as expanding in the laser dicing apparatus.
1…レーザーダイシング装置,2…レーザーヘッド,3…加工部,4…ロードポート,5…搬送手段,6…制御手段,7…X移動軸,8…ウェーハテーブル,9…Y移動軸,10…Z移動軸,11…プラズマ照射部,12…レーザーヘッド,13…コリメートレンズ,14…ミラー,15…コンデンスレンズ,16…チップ,A1〜A4…側面,B1〜B8…辺,C1〜C4…角、F…フレーム、K…割断ライン,L…レーザー光,P…改質領域,T…テープ,W…ウェーハ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記テープを介して前記フレームにマウントされている改質領域が形成された前記ウェーハをプラズマ雰囲気に暴露することにより、前記テープを収縮させて前記ウェーハをエキスパンドして個々のチップに割断するとともに、割断された前記チップのプラズマ雰囲気に暴露されている領域をエッチングするプラズマ割断ストレスリリーフ工程と、により前記ウェーハを個々のチップへ割断することを特徴とするレーザーダイシング方法。 A laser dicing step of forming a modified region inside the wafer along a dicing street that is a cutting planned line of the wafer by condensing a laser beam inside the wafer mounted on the frame via a tape;
Exposing the modified region mounted on the frame via the tape to a plasma atmosphere, shrinking the tape to expand the wafer and cleave it into individual chips; A laser dicing method, wherein the wafer is cleaved into individual chips by a plasma cleaving stress relief process for etching a region of the cleaved chip exposed to a plasma atmosphere.
前記ウェーハを保持するウェーハテーブルと、
前記ウェーハテーブルと前記レーザーヘッドとを相対的に移動させる移動軸と、
プラズマ雰囲気に暴露された前記テープを収縮させて前記ウェーハをエキスパンドして個々のチップに割断するとともに、割断された前記チップのプラズマ雰囲気に暴露されている領域をエッチングするプラズマ照射部と、を備えたことを特徴とするレーザーダイシング装置。
A laser head that forms a modified region within the wafer by condensing the laser light into the wafer mounted on the frame via a tape;
A wafer table for holding the wafer;
A movement axis for relatively moving the wafer table and the laser head;
A plasma irradiation unit that shrinks the tape exposed to a plasma atmosphere to expand the wafer and cleave it into individual chips, and etch a region of the cleaved chip that is exposed to the plasma atmosphere. A laser dicing apparatus characterized by that.
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