JP2012110942A - 加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】デバイスの抗折強度が低下することを抑制すること。
【解決手段】ワークＷをワークＷの露出面に直交する方向を回転軸として回転させながら、圧力が６．０[ＭＰａ]以上１４．０[ＭＰａ]以下、より好ましくは圧力が８．０[ＭＰａ]以上１２．０[ＭＰａ]以下の水をワークＷの露出面に供給することによって、スクライブ工程においてワークＷの切断面付近に付着したデブリを除去する。これにより、ワークＷの切断面付近に付着したデブリを効果的に除去することができるので、デバイスの抗折強度が低下することを抑制できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークに設定された分割予定ラインに沿ってスクライブ加工を行うスクライブ工程を含む加工方法に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状の半導体ウェーハは、その表面に格子状に設定された分割予定ラインによって複数の領域に区画され、分割予定ラインによって区画された領域にＩＣやＬＳＩなどの半導体デバイスが形成される。そして、分割予定ラインに沿って半導体ウェーハを切断することによって半導体デバイスが形成された領域を分割することにより、個々の半導体デバイスが製造される。

半導体ウェーハを分割予定ラインに沿って切断する方法としては、半導体ウェーハに対し吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射することによって、分割予定ラインに沿ってスクライブ加工を行う加工方法が提案されている（特許文献１参照）。なお、スクライブ加工とは、アブレーション加工，溶融加工，若しくはこれらの加工が混在した加工によって行う半導体ウェーハの除去加工のことを意味する。

特開２００４−１８８４７５号公報

しかしながら、上述の加工方法によれば、分割予定ラインに沿ってスクライブ加工を行った際、デブリと呼ばれる加工屑が発生し、このデブリが半導体ウェーハの切断面付近に付着することがある。デブリが半導体ウェーハの切断面付近に付着した場合、分割後の半導体デバイスの抗折強度が低下してしまう。このため、半導体デバイスの抗折強度が低下することを抑制可能な加工方法の提供が期待されていた。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、デバイスの抗折強度が低下することを抑制可能な加工方法を提供することにある。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る加工方法は、ワークに設定された分割予定ラインに沿ってワークの露出面にレーザービームを照射して、該分割予定ラインに沿ってスクライブ加工を行うスクライブ工程を含む加工方法であって、該スクライブ工程の後に、ワークをワークの露出面に直交する方向を回転軸として回転させながら圧力が６．０ＭＰａ以上１４．０ＭＰａ以下の水を該露出面に供給して、該スクライブ工程においてワークの加工された箇所付近に付着したデブリを除去するデブリ除去工程を含む。

本発明に係る加工方法によれば、ワークの加工された箇所付近に付着したデブリを効果的に除去することができるので、デバイスの抗折強度が低下することを抑制できる。

図１は、本発明の一実施形態であるレーザー加工装置の全体構成を示す斜視図である。 図２は、実施例及び比較例１，２によって得られたデバイスの抗折強度及びデブリ高さを示す図である。 図３は、３点曲げ評価法を説明するための図である。 図４は、実施例によって得られたデバイスのＳＥＭ写真を示す図である。 図５は、比較例２によって得られたデバイスのＳＥＭ写真を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である加工方法について説明する。

〔レーザー加工装置の構成〕
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態である加工方法において用いられるレーザー加工装置の構成について説明する。

図１は、本発明の一実施形態であるレーザー加工装置の構成を示す斜視図である。図１に示すように、本発明の一実施形態であるレーザー加工装置１は、静止基台２と、矢印Ｘで示す加工送り方向（Ｘ軸方向）に移動可能に静止基台２に配設されワークＷを保持するチャックテーブル機構３と、Ｘ軸方向と直交する矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に移動可能に静止基台２に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構４と、矢印Ｚで示す集光点位置調整方向（Ｚ軸方向）に移動可能にレーザー光線照射ユニット支持機構４に配設されたレーザー光線照射ユニット５と、を備える。

ワークＷは、特に限定されないが、例えばシリコンウェーハやガリウムヒ素ウェーハ等の半導体ウェーハ、チップ実装用として半導体ウェーハの裏面に設けられるＤＡＦ（Die Attach Film）等の粘着部材、半導体製品のパッケージ部材、セラミックス，ガラス，サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）等の無機材料基板、ＬＣＤドライバー等の各種電子部品、ミクロンオーダーの加工位置精度が要求される各種加工材料等を例示することができる。

チャックテーブル機構３は、Ｘ軸方向に沿って平行に静止基台２上に配設された一対の案内レール３１，３１と、Ｘ軸方向に移動可能に一対の案内レール３１，３１上に配設された第１の滑動ブロック３２と、Ｙ軸方向に移動可能に第１の滑動ブロック３２上に配設された第２の滑動ブロック３３と、円筒部材３４によって第２の滑動ブロック３３上に支持されたカバーテーブル３５と、ワークＷを保持するチャックテーブル３６と、を備える。

チャックテーブル３６は、多孔性材料によって形成された吸着チャック３６１を備え、図示しない吸引手段によってワークＷを吸着チャック３６１上に保持するようになっている。このように構成されたチャックテーブル３６は、円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータによって回転される。チャックテーブル３６には、ダイジングテープＴを介してワークＷを支持する環状のフレームＦを固定するためのクランプ３６２が配設されている。

第１の滑動ブロック３２の下面には、一対の案内レール３１，３１と嵌合する一対の被案内溝３２１，３２１が設けられている。また、第１の滑動ブロック３２の上面には、Ｙ軸方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２，３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１，３２１が一対の案内レール３１，３１に嵌合することによって、一対の案内レール３１，３１に沿ってＸ軸方向に移動可能に構成されている。

チャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１，３１に沿ってＸ軸方向に移動させるための加工送り手段３７を備える。加工送り手段３７は、一対の案内レール３１，３１間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１の一端は、静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されている。雄ネジロッド３７１の他端は、パルスモータ３７２の出力軸に伝動連結されている。

雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。これにより、第１の滑動ブロック３２は、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転及び逆転駆動することによって、一対の案内レール３１，３１に沿ってＸ軸方向に移動する。

第２の滑動ブロック３３の下面には、第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２，３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１，３３１が設けられている。第２の滑動ブロック３３は、一対の被案内溝３３１，３３１を一対の案内レール３２２，３２２に嵌合させることにより、Ｙ軸方向に移動可能に構成されている。

チャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２，３２２に沿って第２の滑動ブロック３３をＹ軸方向に移動させるための第１の割り出し送り手段３８を備える。第１の割り出し送り手段３８は、一対の案内レール３２２，３２２間に平行に配設された雄ネジロッド３８１と、雄ネジロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３８１の一端は、第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されている。雄ネジロッド３８１の他端は、パルスモータ３８２の出力軸に伝動連結されている。

雄ネジロッド３８１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。これにより、第２の滑動ブロック３３は、パルスモータ３８２によって雄ネジロッド３８１を正転及び逆転駆動することにより、一対の案内レール３２２，３２２に沿ってＹ軸方向に移動する。

レーザー光線照射ユニット支持機構４は、Ｙ軸方向に沿って平行に静止基台２上に配設された一対の案内レール４１，４１と、Ｙ軸方向に移動可能に一対の案内レール４１，４１上に配設された可動支持基台４２と、を備える。可動支持基台４２は、一対の案内レール４１，４１上を移動可能に配設された移動支持部４２１と、移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２と、を備える。装着部４２２の一側面には、Ｚ軸方向に延びる一対の案内レール４２３，４２３が平行に設けられている。

レーザー光線照射ユニット支持機構４は、一対の案内レール４１，４１に沿って可動支持基台４２をＹ軸方向に移動させるための第２の割り出し送り手段４３を備える。第２の割り出し送り手段４３は、一対の案内レール４１，４１間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、雄ネジロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１の一端は、静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されている。雄ネジロッド４３１の他端は、パルスモータ４３２の出力軸に伝動連結されている。

雄ネジロッド４３１は、図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。図示しない雌ネジブロックは、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられている。これにより、可動支持基台４２は、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転及び逆転駆動することによって、一対の案内レール４１，４１に沿ってＹ軸方向に移動する。

レーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザー光線照射手段５２と、を備える。ユニットホルダ５１は、装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３，４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１，５１１を備える。ユニットホルダ５１は、被案内溝５１１，５１１を一対の案内レール４２３，４２３に嵌合することにより、Ｚ軸方向に移動可能に支持される。

レーザー光線照射ユニット５は、一対の案内レール４２３，４２３に沿ってユニットホルダ５１をＺ軸方向に移動させるための移動手段５３を備える。移動手段５３は、一対の案内レール４２３，４２３間に配設された図示しない雄ネジロッドと、図示しない雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５３２等の駆動源を有する。ユニットホルダ５１とレーザー光線照射手段５２とは、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロッドを正転及び逆転駆動することにより、一対の案内レール４２３，４２３に沿ってＺ軸方向に移動される。本実施形態では、レーザー光線照射手段５２は、パルスモータ５３２を正転駆動した場合、上方に移動し、パルスモータ５３２を逆転駆動した場合には、下方に移動するようになっている。

レーザー光線照射手段５２は、ユニットホルダ５１に固定された実質上水平に延出する円筒形状のケーシング５２１と、ケーシング５２１内に配設されたパルスレーザー光線発振手段６と、ケーシング５２１の先端に装着されたパルスレーザー光線発振手段６から発振されたレーザー光線を集光する加工ヘッド７と、を備える。パルスレーザー光線発振手段６は、ＹＡＧレーザー発信器又はＹＶＯ４レーザー発振器により構成されるパルスレーザー光線発振器６１と、パルスレーザー光線発振器６１に付設された繰り返し周波数設定手段６２と、を備える。このように構成されたパルスレーザー光線発振手段６は、例えば波長３５５ｎｍのパルスレーザー光線を発振する。

〔スクライブ工程〕
このような構成を有するレーザー加工装置１では、ワークＷは、環状のフレームＦに装着されたダイジングテープＴの表面に貼着された状態でチャックテーブル３６の吸着チャック３６１上に搬送され、吸着チャック３６１に吸引保持される。このようにしてワークＷを吸引保持したチャックテーブル３６は、加工送り手段３７の作動によって一対の案内レール３１，３１に沿って移動し、撮像手段１１の直下に位置付けられる。

チャックテーブル３６が撮像手段１１の直下に位置付けられると、撮像手段１１及び図示しない制御手段によってワークＷの所定方向に形成されている分割予定ラインと、加工ヘッド７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、加工領域のアライメントを実行する。また、ワークＷに形成されている所定方向に対して直交する方向に延びる分割予定ラインに対しても、同様に加工領域のアライメントが実行される。

以上のようにして、チャックテーブル３６上に保持されているワークＷに形成されている分割予定ラインを検出し、加工領域のアライメントが実行されると、ワークＷを保持したチャックテーブル３６をレーザー光線照射手段５２の加工領域に移動する。そして、ワークＷに形成された所定の分割予定ラインを加工ヘッド７の直下に位置付け、レーザー光線照射手段５２と加工送り手段３７を作動させることにより、チャックテーブル３６に保持されたワークＷを所定の分割予定ラインに沿ってスクライブ加工する。

〔デブリ除去工程〕
上述のスクライブ工程によれば、分割予定ラインに沿ってスクライブ加工を行った際、デブリと呼ばれる加工屑が発生し、このデブリがワークＷの切断面付近に付着することがある。デブリがワークＷの切断面に付着した場合、分割後のデバイスの抗折強度が低下してしまう。このため、スクライブ工程が完了した後、以下に示すデブリ除去工程を実施することによって、ワークＷの切断面に付着したデブリを除去する。すなわち、このデブリ除去工程では、ワークＷをワークＷの露出面に直交する方向を回転軸として回転させながら、圧力が６．０[ＭＰａ]以上１４．０[ＭＰａ]以下、より好ましくは圧力が８．０[ＭＰａ]以上１２．０[ＭＰａ]以下の水をワークＷの露出面に供給することによって、スクライブ工程においてワークＷの切断面付近に付着したデブリを除去する。このようなデブリ除去工程によれば、ワークＷの切断面付近に付着したデブリを効果的に除去することができるので、デバイスの抗折強度が低下することを抑制できる。なお、上述の水の圧力の上限値は、水を供給する配管の強度によって決まる値である。

〔実験例〕
最後に、図２乃至図５を参照して、デブリ除去工程の実験例について説明する。

本実験例は、以下に示す条件で実験を行った。
（１）ワーク
ガリウムヒ素ウェーハ 厚さｔ：１００［μｍ］ デバイス寸法：４．０×６．０［ｍｍ］
（２）スクライブ加工条件（フルカット）
波長：３５５[ｎｍ]
出力：２．０［Ｗ］
繰り返し周波数：３０［ｋＨｚ］
送り速度：４００［ｍｍ／秒］
パス数：１０
レーザー光焦点位置：ワーク表面にＪＦ（Just Focus）
（３）保護膜
ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）膜
（４）デブリ除去条件
実施例：ワークの露出面に直交する方向を回転軸として回転速度１０００［ｒｐｍ］でワークを回転させながら、３００秒間、圧力１０．０［ＭＰａ］の水を流量２００［ｍｌ／ｍｉｎ］でワークの露出面に供給した。
比較例１：デブリ除去工程を実施せず
比較例２：ワークの露出面に直交する方向を回転軸として回転速度６００［ｒｐｍ］でワークを回転させながら、６０秒間、圧力０．３３［ＭＰａ］の空気と圧力１〜３［ＭＰａ］の水とをワークの露出面に供給した。
（５）評価方法
実施例及び比較例１，２によって得られたデバイスの抗折強度を３点曲げ評価法によって評価した。具体的には、図３に示すように、デバイスＤの表面側及び研削面（裏面）側にそれぞれ支持部材Ｒ１及び支持部材Ｒ２，Ｒ３を配置し、支持部材Ｒ１に破壊強度Ｆを加えることによってデバイスＤが破壊された時の最大応力σを抗折強度として図３中の数式を用いて算出することにより、デバイスＤの抗折強度を評価した。なお、本実験では、支点間距離Ｌは２[ｍｍ]、デバイスＤの厚さｈは１００×１０^−３[ｍｍ]、デバイスＤの幅ｂは４[ｍｍ]とした。また、実施例及び比較例１，２によって得られたデバイスのデブリ高さをＳＥＭ観察によって評価した。

図２は、実施例及び比較例１，２によって得られたデバイスの抗折強度及びデブリ高さ（デバイス側面からのデブリの突出長さ）を示す図である。図２に示すように、実施例によって得られたデバイスは、比較例１，２によって得られたデバイスと比較して、デブリ高さが小さく、且つ、抗折強度が大きくなっていることが確認された。図４（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、実施例によって得られたデバイスのＳＥＭ写真，図４（ａ）に示すＳＥＭ写真の部分拡大図，及び図４（ｂ）に示す領域Ｒ１の拡大図である。図５（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、比較例２によって得られたデバイスのＳＥＭ写真，図５（ａ）に示すＳＥＭ写真の部分拡大図，及び図５（ｂ）に示す領域Ｒ２の拡大図である。これらＳＥＭ写真から明らかなように、実施例によって得られたデバイスでは、比較例２によって得られたデバイスと比較して、デブリが除去されていることが確認された。

以上のことから、実施例のデブリ除去工程によれば、ワークの切断面付近に付着したデブリを効果的に除去し、デバイスの抗折強度が低下することを抑制できることが知見された。また、保護膜を使用した場合であっても、分割予定ラインに隣接する表面の保護膜はスクライブ加工の影響によって無くなっているので、通常の洗浄方法ではデブリが無くならないことが知見された。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、上記実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち上記実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例、及び運用技術等は、全て本発明の範疇に含まれる。

１ レーザー加工装置
Ｗ ワーク

Claims (1)

1. ワークに設定された分割予定ラインに沿ってワークの露出面にレーザービームを照射して、該分割予定ラインに沿ってスクライブ加工を行うスクライブ工程を含む加工方法であって、
   該スクライブ工程の後に、ワークをワークの露出面に直交する方向を回転軸として回転させながら圧力が６．０ＭＰａ以上１４．０ＭＰａ以下の水を該露出面に供給して、該スクライブ工程においてワークの加工された箇所付近に付着したデブリを除去するデブリ除去工程を含むこと
   を特徴とする加工方法。