JP2013149900A

JP2013149900A - 被加工物の分割方法

Info

Publication number: JP2013149900A
Application number: JP2012010960A
Authority: JP
Inventors: Kazunao Arai; 一尚荒井
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-01-23
Filing date: 2012-01-23
Publication date: 2013-08-01

Abstract

【課題】分割屑を効率的に被加工物上から除去することが可能であり、洗浄時間を短縮し得る分割方法を提供する。
【解決手段】被加工物の分割予定ラインに沿って分割起点を形成する分割起点形成ステップ、被加工物にプラズマ洗浄を施して被加工物の表面を親水化させるプラズマ洗浄ステップ、被加工物の裏面にテープを貼着するテープ貼着ステップ、を実施する分割前ステップと、分割前ステップを実施した後、分割起点が形成されるとともに表面が親水化されてテープが裏面に貼着された被加工物に外力を付与して分割予定ラインに沿って分割する分割ステップと、分割ステップを実施した後、被加工物上に洗浄液を供給して分割屑を除去する洗浄ステップと、を備えたことを特徴とする被加工物の分割方法とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の被加工物を分割予定ラインに沿って分割する分割方法に関する。

従来、半導体ウェーハの分割方法において、レーザビームにより形成される改質層（変質層）やレーザ加工溝、切削ブレードにより形成される切削溝等の分割起点を被加工物に形成した後、外力を付与して分割する方法が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

そして、分割後の被加工物は、例えば特許文献３に開示されるスピンナ洗浄装置を用いて洗浄され、分割時に発生した分割屑を除去することが行われている。

特開２００５−１２９６０７号公報特開２００７−１８９０５７号公報特開２０１０−９８０９３号公報

しかし、分割で発生した分割屑を完全に洗浄により除去するのは難しく、洗浄にも非常に長い時間を要しており、洗浄時間を短縮するとともに分割屑の効率的な除去を可能とすることが切望されている。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、分割屑を効率的に被加工物上から除去することが可能であり、洗浄時間を短縮し得る分割方法を提供することである。

本発明によると、複数の交差する分割予定ラインが設定された被加工物を分割予定ラインに沿って分割する被加工物の分割方法であって、被加工物の分割予定ラインに沿って分割起点を形成する分割起点形成ステップ、被加工物にプラズマ洗浄を施して被加工物の表面を親水化させるプラズマ洗浄ステップ、被加工物の裏面にテープを貼着するテープ貼着ステップ、を実施する分割前ステップと、分割前ステップを実施した後、分割起点が形成されるとともに表面が親水化されてテープが裏面に貼着された被加工物に外力を付与して分割予定ラインに沿って分割する分割ステップと、分割ステップを実施した後、被加工物上に洗浄液を供給して分割屑を除去する洗浄ステップと、を備えたことを特徴とする被加工物の分割方法が提供される。

本発明によれば、従来に比べて分割屑を効率的に被加工物上から除去することが可能であり、洗浄時間を短縮し得る分割方法が提供される。具体的には、分割と洗浄に先立って行われるプラズマ洗浄ステップによって、被加工物の表面が親水化処理されるため、従来に比べて洗浄時に分割屑が被加工物上から除去され易くなる。

被加工物であるウェーハの斜視図である。分割起点形成ステップについて説明する斜視図である。平行平板型のプラズマ洗浄装置の例について説明する概略図である。テープ貼着ステップについて説明する斜視図である。プラズマ洗浄ステップの他の実施例について説明する概略図である。（Ａ）は分割装置に被加工物をセットした状態について説明する概略図である。（Ｂ）は被加工物を分割する状態について説明する概略図である。スピンナ洗浄装置による洗浄ステップについて説明する概略図である。

本発明は、複数の交差する分割予定ラインが設定された被加工物を分割予定ラインに沿って分割するウェーハの分割方法であり、以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。

図１は、被加工物の実施形態である半導体ウェーハ１１（以下、単に「ウェーハ１１」とも記載される）について示す図である。ウェーハ１１は、例えば厚さが７００μｍのシリコンウェーハからなっており、表面１１ａに複数の交差する分割予定ライン（ストリート）１３が格子状に形成されているとともに、該複数の分割予定ライン１３によって区画された複数の領域にそれぞれデバイス１５が形成されている。

このように構成されたウェーハ１１は、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。ウェーハ１１の外周にはシリコンウェーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ１２が形成されている。なお、被加工物としては、分割予定ラインが規定されておらずパターンを有しないものも想定される。

そして、本実施形態では、このようなウェーハ１１について、まず、分割前ステップが実施される。この分割前ステップは、分割起点形成ステップと、プラズマ洗浄ステップと、テープ貼着ステップの３つのステップを少なくとも含むものであり、３つのステップを実施する順番は、特に限定されるものではない。

まず、ウェーハ１１の分割予定ライン１３に沿って分割起点を形成する分割起点形成ステップについて説明する。分割起点は、図２に示す本実施形態のようにレーザ加工装置による分割予定ライン１３に沿った改質層（変質層）を形成するほか、レーザ加工装置によるレーザ加工溝の形成や、切削ブレードによる切削加工による切削溝の形成（ハーフカット）等が考えられる。

図２には、ウェーハ１１の内部に分割予定ライン１３に沿って改質層を形成するレーザ加工装置の要部が示されている。レーザ加工装置は、ウェーハ１１を保持するチャックテーブル１０と、チャックテーブル１０に保持されたウェーハ１１にレーザビームを照射するレーザビーム照射ユニット２と、チャックテーブル１０に保持されたウェーハ１１を撮像するＣＣＤカメラ等の撮像手段４を具備して構成できる。

チャックテーブル１０は、ウェーハ１１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り図１において矢印Ｘで示す加工送り方向及び矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動される。

レーザビーム照射ユニット２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング６を有している。ケーシング６内には、ＹＡＧレーザ発振器或いはＹＶＯ４レーザ発振器等のパルスレーザビーム発振器及び繰り返し周波数設定手段を備えたパルスレーザビーム発振手段が配設されている。ケーシング６の先端部には、パルスレーザビーム発振手段から発振されたパルスレーザビームを集光するための集光器８が装着されている。

撮像手段４は、可視光線によって撮像する撮像素子（ＣＣＤ）等を備えて構成されており、撮像した画像信号は図示しない制御手段に送信される。

以上の構成とするレーザ加工装置を用い、集光器８からウェーハ１１に対して透過性を有するパルスレーザビームを照射しつつ、チャックテーブル１０を矢印Ｘ方向に所定の送り速度で移動させることで、ウェーハ１１の内部に分割予定ライン１３に沿った改質層（溶融再硬化層）が形成される。なお、パターンのないウェーハ（予め分割予定ラインが設定されていないウェーハ）については、この改質層の形成（分割基点の形成）にあたり、チップサイズ等（デバイスサイズ等）に基づいて分割予定ラインが設定される。

改質層は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。改質層形成の際の加工条件は、例えば次のように設定されている。
光源：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４パルスレーザ
波長：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
パルス出力：１０μＪ
集光スポット径：φ１μｍ
加工送り速度：１００ｍｍ／秒

この改質層の形成は、第１の方向（図２におけるＸ軸方向）に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って実施した後、チャックテーブル１０を９０度回転してから、第１の方向と直角の第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って実施される。

以上のようにして、分割起点形成ステップが実施される。次に、ウェーハ１１にプラズマ洗浄を施してウェーハ１１の表面を親水化させるプラズマ洗浄ステップについて説明する。

このプラズマ洗浄ステップは、例えば、図３に示すような周知の平行平板型のプラズマ洗浄装置３０を用いて実施することができる。このプラズマ洗浄装置３０の例では、反応容器３１内に上部シャワー電極３２と下部電極３４（ステージ）が設けられ、下部電極３４上にウェーハ１１が配設される。

このような平行平板型のプラズマ洗浄装置３０では、ＤＰ方式（ＤｉｒｅｃｔＰｌａｓｍａ方式）、ＲＩＥ方式（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ方式）として知られているいずれの方式が実施できる。

プラズマ洗浄装置３０において、上部シャワー電極３２からはプラズマ生成用ガスが供給されるとともに、上部シャワー電極３２と下部電極３４の間にＲＦ電源３５（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｙｅｎｃｙ電源）による電圧が印加されることにより、ウェーハ１１の表面にプラズマが発生する。なお、プラズマ生成用ガスとしては、例えば、Ｈｅ（ヘリウム）やＡｒ（アルゴン）などの希ガスを主成分とするものを用いることが考えられる。

そして、ウェーハ１１の表面１１ａにプラズマを発生させすることにより、ウェーハ１１の表面の親水性を向上させることができ（親水化処理）、後述する洗浄ステップの際には、分割起点形成ステップの際に生じる付着物（異物）や、分割ステップにより生じる分割屑を効率よく除去することが可能となる。

以上のようにして、プラズマ洗浄ステップが実施される。なお、プラズマ洗浄ステップは、分割起点形成ステップを実施する前または後のいずれの段階で実施してもよいが、分割起点形成ステップを実施する後に実施される場合には、分割起点形成ステップの際に生じる切削屑やレーザ加工屑（デブリ）等の付着物（異物）がプラズマ（プラズマの照射）によって除去されることも期待できる。

次に、図４に示すように、ウェーハ１１の裏面に粘着テープＴ（テープ）を貼着するテープ貼着ステップについて説明する。

この粘着テープＴは、後述する分割ステップを実施する際に、分割予定ラインにウェーハ１１を分離させる外力を付与するためのものである。粘着テープＴは、環状フレームＦで囲まれた領域を塞ぐように設けられ、ウェーハ１１を粘着テープＴに貼着すると、ウェーハ１１が粘着テープＴを介して環状フレームＦに固定される。

また、テープ貼着ステップは、実施の形態に応じた適切なタイミングにおいて、分割ステップの前に適宜実施されることになる。

例えば、プラズマ洗浄ステップと分割起点形成ステップを実施する前にテープ貼着ステップが実施される場合では、粘着テープＴに貼着された状態のウェーハ１１についてプラズマ洗浄が実施されることになる。

この場合には、図３に示される平行平板型のプラズマ洗浄装置３０ではなく、図５に示すように、プラズマ４２をウェーハ１１の表面１１ａに噴出させる形態のプラズマ洗浄装置４０を使用することが考えられる。

また、プラズマ洗浄ステップと分割起点形成ステップを実施した後にテープ貼着ステップが実施される場合では、粘着テープＴに貼着されていないウェーハ１１単体についてプラズマ洗浄が実施されることになる。

この場合には、上述の図３に示す平行平板型のプラズマ洗浄装置３０を利用することが考えられる。つまり、プラズマ洗浄装置３０を利用する場合では、下部電極３４にウェーハ１１を載置してプラズマ洗浄を実施するため、プラズマ洗浄ステップの実施後に、図４に示すように粘着テープＴが貼着される。

次いで、以上に説明した分割起点形成ステップ、プラズマ洗浄ステップ、テープ貼着ステップを実施する分割前ステップを実施した後に、分割ステップが実施される。即ち、分割起点が形成されるとともに表面が親水化されて粘着テープＴが裏面に貼着されたウェーハ１１に外力を付与して分割予定ラインに沿って分割する分割ステップが実施される。

この分割ステップでは、既に形成された分割起点に外力を付与することで、ウェーハ１１を個々の半導体チップ（デバイス）に分割する。本実施形態では、図６（Ａ）に示す分割装置６０を用いることとし、ウェーハ１１を粘着テープＴを介して支持した環状フレームＦを、フレーム保持部材６６の載置面６６ａ上に載置し、クランプ６８によってフレーム保持部材６６に固定する。このとき、フレーム保持部材６６はその載置面６６ａが拡張ドラム６１の上端と略同一高さとなる基準位置に位置付けられる。

次いで、エアシリンダ６５を駆動してフレーム保持部材６６を図６（Ｂ）に示す拡張位置に下降する。これにより、フレーム保持部材６６の載置面６６ａ上に固定されている環状フレームＦも下降するため、環状フレームＦに装着された粘着テープＴは拡張ドラム６１の上端縁に当接して主に半径方向に拡張される。

その結果、粘着テープＴに貼着されているウェーハ１１には放射状に引張力が作用する。このようにウェーハ１１に放射状に引張力が作用すると、分割予定ライン１３（図２参照）に沿って形成された改質層２０は強度が低下されているので、この改質層２０が分割基点となってウェーハ１１は改質層２０に沿って破断され、個々の半導体チップ（デバイス）１５に分割される。

次いで、以上の分割ステップを実施した後、ウェーハ１１上に洗浄液を供給して分割屑を除去する洗浄ステップが実施される。本実施形態では、図７に示すようなスピンナ洗浄装置７０を用いて洗浄ステップが実施される。

スピンナ洗浄装置７０は、スピンナテーブル機構７２と、スピンナテーブル機構７２を包囲して配設された洗浄水受け機構７６と、スピンナテーブル７７に保持されたウェーハ１１を洗浄するための洗浄水供給手段７４と、洗浄されたウェーハ１１を乾燥するためのエア供給手段７９を具備する。

スピンナテーブル機構７２は、スピンナテーブル（保持テーブル）７７と、スピンナテーブル７７を回転駆動する電動モータ７１を有する。

スピンナテーブル７７は多孔性材料から形成された吸着チャック（保持面）を具備しており、吸着チャックが図示しない吸引手段に連通され、吸着チャック上にウェーハ１１が吸引保持される。

スピンナテーブル７７には振り子タイプの一対のクランプ７７ａが配設されており、スピンナテーブル７７が回転されるとこのクランプ７７ａが遠心力で揺動して環状フレームＦがクランプされる。

スピンナテーブル７７は、電動モータ７１の出力軸７１ａに連結されて、電動モータ７１によって回転駆動される。

洗浄水供給手段７４は、スピンナテーブル７７に保持された加工後のウェーハ１１に向けて洗浄水を噴出する洗浄水ノズル７８と、洗浄水ノズル７８を支持するアーム８０と、アーム８０に支持された洗浄水ノズル７８を揺動する正転・逆転可能な電動モータ８２とを有する。洗浄水ノズル７８はアーム８０を介して図示しない洗浄水供給源に接続されている。

以上の構成において、洗浄水供給源とエア源に接続された洗浄水ノズル７８から純水とエアとからなる洗浄水を噴射しながらウェーハ１１を低速回転（例えば８００ｒｐｍ）させることによりウェーハ１１が洗浄される。

そして、洗浄水によるウェーハ１１の洗浄が行われる際には、この洗浄ステップよりも前に行われるプラズマ洗浄ステップによって、被加工物の表面が親水化処理されるため、従来に比べて洗浄時に分割屑が被加工物上から除去され易くなる。これにより、分割屑を効率的に被加工物上から除去することが可能であり、洗浄時間を短縮し得ることになる。

なお、洗浄が終了したら、乾燥工程が実行される。即ち、洗浄水ノズル７８を待機位置に位置付けるとともに、エア供給手段７９のエアノズル８４の噴出口をスピンナテーブル７７上に保持されたウェーハ１１の外周部上方に位置付ける。

そして、スピンナテーブル７７を例えば２０００ｒｐｍで回転しつつエアノズル８４からスピンナテーブル７７に保持されているウェーハ１１に向けてエアを噴出する。この時、エアノズル８４から噴出されたエアがスピンナテーブル７７に保持されたウェーハ１１の外周部に当たる位置から中心部に当たる位置までの揺動範囲で揺動される。その結果、ウェーハ１１の表面が乾燥される。

なお、洗浄ステップの形態としては、上述のようにスピンナ洗浄装置を用いた洗浄のほか、例えば、分割ステップ実施後に被加工物（ウェーハ）を洗浄液に浸漬する形態や、洗浄液中に浸漬した被加工物を分割する（分割ステップと洗浄ステップを同時に実施）する形態も考えられる。

１１ウェーハ
１１ａ表面
１３分割予定ライン
１５デバイス
２０改質層
３０プラズマ洗浄装置
３１反応容器
３２上部シャワー電極
３４下部電極
３５ＲＦ電源
６０分割装置
７０スピンナ洗浄装置
Ｆ環状フレーム
Ｔ粘着テープ

Claims

複数の交差する分割予定ラインが設定された被加工物を該分割予定ラインに沿って分割する被加工物の分割方法であって、
該被加工物の該分割予定ラインに沿って分割起点を形成する分割起点形成ステップ、
該被加工物にプラズマ洗浄を施して該被加工物の表面を親水化させるプラズマ洗浄ステップ、
該被加工物の裏面にテープを貼着するテープ貼着ステップ、を実施する分割前ステップと、
該分割前ステップを実施した後、該分割起点が形成されるとともに表面が親水化されて該テープが裏面に貼着された該被加工物に外力を付与して該分割予定ラインに沿って分割する分割ステップと、
該分割ステップを実施した後、該被加工物上に洗浄液を供給して分割屑を除去する洗浄ステップと、
を備えたことを特徴とする被加工物の分割方法。