JP2013236001A - Method for dividing plate-like object - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、交差する複数の分割予定ラインが設定されたウエーハ等の板状物を該分割予定ラインに沿って分割して、複数のチップを形成する板状物の分割方法に関する。 The present invention relates to a plate-like object dividing method for dividing a plate-like object, such as a wafer, on which a plurality of intersecting scheduled division lines are set along the scheduled division line to form a plurality of chips.
分割予定ラインに沿って切削溝、レーザー加工溝、改質層等の分割起点が形成された板状物は、特開2002−334852号公報に開示されるような分割装置で個々のチップに分割される。この分割装置では、分割起点が形成された板状物をエキスパンドテープに貼着し、エキスパンドテープを拡張することで板状物に外力を付与して板状物を分割している。 A plate-like object in which division starting points such as a cutting groove, a laser processing groove, and a modified layer are formed along a division line is divided into individual chips by a dividing apparatus as disclosed in JP-A-2002-334852. Is done. In this dividing apparatus, a plate-like object on which a division starting point is formed is attached to an expanded tape, and the expanded tape is expanded to apply an external force to the plate-like object to divide the plate-like object.
一方、近年、電子機器の小型化の要求からチップサイズも小型化する傾向にある。しかし、例えば、数mm角という小チップの場合、エキスパンドテープの拡張のみでは十分な外力を板状物に付与できず、分割できない領域が発生することがある。また、サファイアやSiC等のモース硬度高い板状物では、エキスパンドテープの拡張のみでは分割が難しい。 On the other hand, in recent years, the chip size tends to be reduced due to the demand for downsizing of electronic devices. However, for example, in the case of a small chip of several mm square, a sufficient external force cannot be applied to the plate-like object only by expanding the expanded tape, and an area that cannot be divided may occur. Moreover, it is difficult to divide a plate-like material having a high Mohs hardness such as sapphire or SiC only by expanding the expanded tape.
そこで、特開2010−45117号公報に開示されるように、分割予定ラインに沿って分割起点が形成された板状物の各分割予定ラインに断面三角形状の外力付与部材を位置付け、外力付与部材を板状物に対して押圧することで板状物を分割する方法も提案されている。 Therefore, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-45117, an external force applying member having a triangular cross-section is positioned on each division planned line of a plate-like object on which a division starting point is formed along the division planned line. There has also been proposed a method of dividing a plate-like object by pressing the plate against the plate-like object.
しかし、特許文献2に開示されたような外力付与部材を全ての分割予定ラインに押圧して板状物を分割するのは、非常に手間で時間がかかるという問題がある。特に、チップサイズが小さい板状物では分割予定ラインの数が多いため、顕著な問題となる。 However, there is a problem that it takes a lot of time and effort to divide a plate-like object by pressing an external force imparting member as disclosed in Patent Document 2 against all the planned division lines. In particular, a plate-like object having a small chip size is a significant problem because the number of lines to be divided is large.
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、未分割領域の発生を低減するとともに、モース硬度の高い板状物でも従来に比べて短時間で分割しうる板状物の分割方法を提供することである。 The present invention has been made in view of these points, and the object of the present invention is to reduce the occurrence of undivided regions and to divide a plate having a high Mohs hardness in a shorter time than before. It is to provide a method for dividing a plate-like product.
本発明によると、交差する複数の分割予定ラインが設定された第1面と該第1面の背面の第2面を有する板状物を該分割予定ラインに沿って分割して複数のチップを形成する板状物の分割方法であって、板状物に対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点を板状物内部に位置付けるとともに、該レーザービームを該分割予定ラインに沿って照射して板状物の内部に該分割予定ラインに沿った改質層を形成する改質層形成ステップと、該改質層形成ステップを実施した後、板状物の該第1面を加熱するとともに該第2面を冷却する、又は板状物の該第1面を冷却するとともに該第2面を加熱することで、該改質層を分割起点に板状物を分割する分割ステップと、を備えたことを特徴とする板状物の分割方法が提供される。 According to the present invention, a plurality of chips are obtained by dividing a plate-like object having a first surface on which a plurality of intersecting scheduled lines are set and a second surface behind the first surface along the scheduled lines. A method for dividing a plate-like object to be formed, wherein a condensing point of a laser beam having a wavelength that is transparent to the plate-like object is positioned inside the plate-like object, and the laser beam is aligned along the planned division line A modified layer forming step for forming a modified layer along the line to be divided within the plate by irradiation, and after performing the modified layer forming step, heating the first surface of the plate And the step of cooling the second surface, or cooling the first surface of the plate-like material and heating the second surface, to divide the plate-like material from the modified layer as a division starting point; and A method for dividing a plate-like object is provided.
好ましくは、板状物の分割方法は、前記改質層形成ステップを実施する前に、板状物の前記第1面に粘着テープを貼着する粘着テープ貼着ステップと、該粘着テープ貼着ステップを実施した後、該粘着テープを介してチャックテーブルで板状物を保持して前記第2面を露出させる保持ステップと、を更に備え、該改質層形成ステップでは、該チャックテーブルに保持された板状物の該第2面にレーザービームを照射し、該分割ステップでは、該チャックテーブルを加熱するとともに板状物の該第2面を冷却する、又は該チャックテーブルを冷却するとともに板状物の該第2面を加熱することで、該改質層を分割起点に板状物を分割する。 Preferably, the method for dividing the plate-like material includes an adhesive tape attaching step for attaching an adhesive tape to the first surface of the plate-like material before the modified layer forming step, and the adhesive tape attachment. And a holding step of exposing the second surface by holding the plate-like object on the chuck table via the adhesive tape after the step is performed, and holding the modified layer in the chuck table in the modified layer forming step In the dividing step, the chuck table is heated and the second surface of the plate is cooled, or the chuck table is cooled and the plate is irradiated with a laser beam. By heating the second surface of the sheet-like material, the plate-like material is divided using the modified layer as a division starting point.
本発明の分割方法では、内部に改質層が形成された板状物の第1面を加熱するとともに第2面を冷却する。或いは、板状物の第2面を加熱するとともに第1面を冷却する。第1面と第2面の熱膨張の差がストレスとなり、このストレスが改質層に印加されると改質層が分割起点となって板状物が分割されるため、未分割領域の発生を低減できるとともに、モース硬度の高い板状物でも従来に比べて短時間で分割できる。 In the dividing method of the present invention, the first surface of the plate-like object having the modified layer formed therein is heated and the second surface is cooled. Alternatively, the second surface of the plate-like object is heated and the first surface is cooled. The difference in thermal expansion between the first surface and the second surface becomes stress, and when this stress is applied to the modified layer, the modified layer becomes the starting point of the division and the plate-like object is divided, so that an undivided region is generated. In addition, a plate-like material having a high Mohs hardness can be divided in a shorter time than conventional.
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を参照すると、本発明の板状物の分割方法において分割起点となる改質層を形成するのに適したレーザ加工装置2の概略構成図が示されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Referring to FIG. 1, there is shown a schematic configuration diagram of a laser processing apparatus 2 suitable for forming a modified layer serving as a starting point of division in the plate-like object dividing method of the present invention.
レーザ加工装置2は、静止基台4上にX軸方向に移動可能に搭載された第1スライドブロック6を含んでいる。第1スライドブロック6は、ボールねじ8及びパルスモータ10から構成される加工送り手段12により一対のガイドレール14に沿って加工送り方向、すなわちX軸方向に移動される。
The laser processing apparatus 2 includes a first slide block 6 mounted on a stationary base 4 so as to be movable in the X-axis direction. The first slide block 6 is moved along the pair of
第1スライドブロック6上には第2スライドブロック16がY軸方向に移動可能に搭載されている。すなわち、第2スライドブロック16はボールねじ18及びパルスモータ20から構成される割り出し送り手段22により一対のガイドレール24に沿って割り出し方向、すなわちY軸方向に移動される。
A
第2スライドブロック16上には円筒支持部材26を介してチャックテーブル28が搭載されており、チャックテーブル28は加工送り手段12及び割り出し送り手段22によりX軸方向及びY軸方向に移動可能である。チャックテーブル28には、チャックテーブル28に吸引保持されたウエーハを支持する環状フレームをクランプするクランプ30が設けられている。
A chuck table 28 is mounted on the
静止基台4にはコラム32が立設されており、このコラム32にはレーザービーム照射ユニット34を収容するケーシング35が取り付けられている。レーザービーム照射ユニット34は、図2に示すように、YAGレーザ又はYVO4レーザを発振するレーザ発振器62と、繰り返し周波数設定手段64と、パルス幅調整手段66と、パワー調整手段68とを含んでいる。
A
レーザービーム照射ユニット34のパワー調整手段68により所定パワーに調整されたパルスレーザビームは、ケーシング35の先端に取り付けられた集光器36のミラー70で反射され、更に集光用対物レンズ72によって集光されてチャックテーブル28に保持されている光デバイスウエーハ11に照射される。
The pulse laser beam adjusted to a predetermined power by the power adjusting means 68 of the laser
ケーシング35の先端部には、集光器36とX軸方向に整列してレーザ加工すべき加工領域を検出する撮像ユニット38が配設されている。撮像ユニット38は、可視光によって光デバイスウエーハ11の加工領域を撮像する通常のCCD等の撮像素子を含んでいる。
At the tip of the
撮像ユニット38は更に、光デバイスウエーハ11に赤外線を照射する赤外線照射手段と、赤外線照射手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、この光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する赤外線CCD等の赤外線撮像素子から構成される赤外線撮像手段を含んでおり、撮像した画像信号はコントローラ(制御手段)40に送信される。
The
コントローラ40はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置(CPU)42と、制御プログラム等を格納するリードオンリーメモリ(ROM)44と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ(RAM)46と、カウンタ48と、入力インターフェイス50と、出力インターフェイス52とを備えている。
The
56は案内レール14に沿って配設されたリニアスケール54と、第1スライドブロック6に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される加工送り量検出手段であり、加工送り量検出手段56の検出信号はコントローラ40の入力エンターフェイス50に入力される。
60はガイドレール24に沿って配設されたリニアスケール58と第2スライドブロック16に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される割り出し送り量検出手段であり、割り出し送り量検出手段60の検出信号はコントローラ40の入力インターフェイス50に入力される。
撮像ユニット38で撮像した画像信号もコントローラ40の入力インターフェイス50に入力される。一方、コントローラ40の出力インターフェイス52からはパルスモータ10、パルスモータ20、レーザービーム照射ユニット34等に制御信号が出力される。
An image signal captured by the
撮像ユニット38に隣接して、冷却流体噴射ノズル39が配設されている。冷却流体噴射ノズル39からは、板状物の分割時に低温に冷却された純水等の流体を板状物の表面に噴出する。
A cooling
図3を参照すると、本発明の分割方法の加工対象となる光デバイスウエーハ11の表面側斜視図が示されている。光デバイスウエーハ11は、サファイア基板13上に窒化ガリウム(GaN)等のエピタキシャル層(発光層)15が積層されて構成されている。光デバイスウエーハ11は、エピタキシャル層15が積層された表面11aと、反射膜21が形成された裏面11bを有している。
Referring to FIG. 3, there is shown a front side perspective view of an
サファイア基板13は例えば100μmの厚みを有しており、エピタキシャル層15は例えば5μmの厚みを有している。エピタキシャル層15にLED等の複数の光デバイス19が格子状に形成された分割予定ライン(ストリート)17によって区画されて形成されている。
The
ここで、本発明の加工対象となる板状物は光デバイスウエーハ11に限定されるものではなく、表面に複数の半導体デバイスが形成された半導体ウエーハ等のウエーハ、更にデバイスが形成されていないウエーハ、セラミックス基板、ガラス基板等の板状物にも同様に適用可能である。
Here, the plate-like object to be processed in the present invention is not limited to the
次に、図5乃至図7を参照して、本発明実施形態に係る板状物の分割方法について詳細に説明する。この分割方法を実施するのに当たり、図5に示すように、光デバイスウエーハ11の表面11a側を外周部分が環状フレームFに貼着された粘着テープであるエキスパンドテープTに貼着し、光デバイスウエーハ11をエキスパンドテープTを介して環状フレームFで支持する。
Next, with reference to FIG. 5 thru | or FIG. 7, the division | segmentation method of the plate-shaped object which concerns on embodiment of this invention is demonstrated in detail. In carrying out this dividing method, as shown in FIG. 5, the
そして、図5に示すように、レーザー加工装置2のチャックテーブル28でエキスパンドテープTを介して光デバイスウエーハ11を吸引保持し、光デバイスウエーハ11の裏面11bを露出させる。
Then, as shown in FIG. 5, the
本実施形態のチャックテーブル28はヒーター付きチャックテーブルである。チャックテーブル28はSUS等から形成された第1の枠体74を有しており、第1の枠体74はその上面に円形凹部75を有している。この円形凹部75中には下から順に断熱材76、フィルムヒーター78及びアルミプレート80が積層されて嵌合されている。
The chuck table 28 of the present embodiment is a chuck table with a heater. The chuck table 28 has a
ここで、フィルムヒーター78は種々の製品が出回っているが、例えば発熱抵抗体となるニッケル合金を絶縁材のポリイミドシートで挟み込んだ薄膜の面状ヒーターから構成される。最高使用温度は約300℃である。
Here, various products are available on the
第1の枠体74上にはSUS等から形成された第2の枠体82が搭載されており、第2の枠体82の上面に形成された円形凹部83中には熱伝導率の良いポーラス部材から形成された吸引保持部84が嵌合されている。吸引保持部84は、第1の枠体74及び第2の枠体82を貫通して形成された吸引路86を介して負圧吸引源88に図示しない切替弁を介して選択的に接続される。
A
ここで、フィルムヒーター78を断熱材76を介して積層しているのは、フィルムヒーター78の熱が第1の枠体74に熱伝導されるのを抑制するためである。また、フィルムヒーター78の熱が第2の枠体82に熱伝導され易くするため、フィルムヒーター78と第2の枠体82との間にアルミプレート80を介在させているが、アルムプレートに替えて他の熱伝導率のよい金属プレートを介在させるようにしてもよい。また、フィルムヒーター78と第2の枠体82との面接触が十分確保される場合には、アルミプレート80を省略することができる。
Here, the reason why the
光デバイスウエーハ11をエキスパンドテープTを介してチャックテーブル28で吸引保持した後、撮像ユニット38の赤外線撮像素子で光デバイスウエーハ11をその裏面11b側から撮像し、分割予定ライン17に対応する領域を集光器36とX軸方向に整列させるアライメントを実施する。このアライメントには、よく知られたパターンマッチング等の画像処理を利用する。
After the
第1の方向に伸長する分割予定ライン17のアライメント実施後、チャックテーブル28を90度回転してから、第1の方向に直交する第2の方向に伸長する分割予定ライン17のアライメントを実施する。
After performing the alignment of the planned
アライメント実施後、図6に示すように、光デバイスウエーハ11の内部にレーザービームの集光点を位置づけ、光デバイスウエーハ11の裏面11b側からレーザービームを分割予定ライン17に沿って照射して、光デバイスウエーハ11の内部に分割起点となる改質層21を形成する改質層形成ステップを実施する。
After performing the alignment, as shown in FIG. 6, the condensing point of the laser beam is positioned inside the
具体的には、この改質層形成ステップは、光デバイスウエーハ11の内部にレーザービームの集光点を位置付けるとともに、光デバイスウエーハ11の裏面11b側からレーザービームを第1の方向に伸長する分割予定ライン17に沿って照射し、チャックテーブル28を図6で矢印X1方向に加工送りすることにより、光デバイスウエーハ11の内部に第1の方向に伸長する改質層21を形成する。
Specifically, in this modified layer forming step, the condensing point of the laser beam is positioned inside the
チャックテーブル28をY軸方向に割り出し送りしながら第1の方向に伸長する全ての分割予定ライン17に対応するウエーハ11の内部に改質層21を形成する。次いで、チャックテーブル28を90度回転してから、第1の方向に直交する第2の方向に伸長する全ての分割予定ライン17に対応するウエーハ11の内部に同様な改質層21を形成する。
The reformed
改質層21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。例えば、溶融再硬化領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域とを含み、これらの領域が混在した領域も含むものである。
The modified
この改質層形成ステップにおける加工条件は、例えば次のように設定されている。 The processing conditions in this modified layer forming step are set as follows, for example.
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
加工送り速度 :100mm/秒
Light source: LD excitation Q switch Nd: YVO 4 pulse laser Wavelength: 1064 nm
Repetition frequency: 100 kHz
Pulse output: 10μJ
Processing feed rate: 100 mm / sec
図7(A)を参照すると、第1の方向及び第2の方向に伸長する全ての分割予定ライン17に沿って光デバイスウエーハ11の内部に改質層21が形成された光デバイスウエーハ11をチャックテーブル28で吸引保持している状態の縦断面図が示されている。
Referring to FIG. 7A, the
このように光デバイスウエーハ11の内部に分割起点となる改質層21を形成した後、分割ステップを実施する。この分割ステップでは、図7(B)に示すように、フィルムヒーター78を高温に加熱して、光デバイスウエーハ11の表面(第1面)11aをアルミプレート80、第2の枠体82、吸引保持部84及びエキスパンドテープTを介して熱伝導により高温に加熱する。
Thus, after forming the modified
これと同時に、冷却流体噴出ノズル39から例えば5℃程度の低温に冷却された純水等の冷却流体41を噴出し、光デバイスウエーハ11の裏面(第2面)11bを冷却する。このように光デバイスウエーハ11の表面11aが高温に加熱され、裏面11bが低温に冷却されると、表面11a及び裏面11bの熱膨張差によって光デバイスウエーハ11内部に応力が発生し、この応力により光デバイスウエーハ11が改質層21を分割起点として分割予定ライン17に沿って割断され、複数の光デバイスチップ25が形成される。図7(B)で23は分割溝である。
At the same time, a cooling
上述した実施形態では、光デバイスウエーハ11の表面(第1面)11aを加熱し、裏面(第2面)11bを冷却しているが、表面11aを冷却し、裏面11bを加熱するようにしてもよい。
In the embodiment described above, the front surface (first surface) 11a of the
この場合には、チャックテーブル28として低温に冷却可能なチャックテーブルを採用し、光デバイスウエーハ11の裏面11bをヒーター又は温風等により加熱し、光デバイスウエーハ11の表裏両面の熱膨張差によって光デバイスウエーハ11の内部に応力を発生させ、この応力により改質層21を分割起点として光デバイスウエーハ11を個々の光デバイスチップ25に割断する。
In this case, a chuck table that can be cooled to a low temperature is adopted as the chuck table 28, the
11 光デバイスウエーハ
17 分割予定ライン
19 光デバイス
21 改質層
25 光デバイスチップ
28 チャックテーブル
34 レーザービーム照射ユニット
36 集光器
38 撮像ユニット
39 冷却流体噴射ノズル
74 第1の枠体
76 断熱材
78 フィルムヒーター
82 第2の枠体
DESCRIPTION OF
Claims (2)
板状物に対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点を板状物内部に位置付けるとともに、該レーザービームを該分割予定ラインに沿って照射して板状物の内部に該分割予定ラインに沿った改質層を形成する改質層形成ステップと、
該改質層形成ステップを実施した後、板状物の該第1面を加熱するとともに該第2面を冷却する、又は板状物の該第1面を冷却するとともに該第2面を加熱することで、該改質層を分割起点に板状物を分割する分割ステップと、
を備えたことを特徴とする板状物の分割方法。 A plate-like object that forms a plurality of chips by dividing a plate-like object having a first surface on which a plurality of intersecting scheduled lines are set and a second surface on the back of the first surface along the scheduled lines. Dividing method,
A condensing point of a laser beam having a wavelength that is transmissive to the plate-like object is positioned inside the plate-like object, and the laser beam is irradiated along the planned dividing line to be divided into the plate-like object. A modified layer forming step for forming a modified layer along the line;
After performing the modified layer forming step, the first surface of the plate-like material is heated and the second surface is cooled, or the first surface of the plate-like material is cooled and the second surface is heated. A dividing step of dividing the plate-like material from the modified layer as a starting point;
A method for dividing a plate-like object comprising:
板状物の前記第1面に粘着テープを貼着する粘着テープ貼着ステップと、
該粘着テープ貼着ステップを実施した後、該粘着テープを介してチャックテーブルで板状物を保持して前記第2面を露出させる保持ステップと、を更に備え、
該改質層形成ステップでは、該チャックテーブルに保持された板状物の該第2面にレーザービームを照射し、
該分割ステップでは、該チャックテーブルを加熱するとともに板状物の該第2面を冷却する、又は該チャックテーブルを冷却するとともに板状物の該第2面を加熱することで、該改質層を分割起点に板状物を分割する請求項1記載の板状物の分割方法。 Before performing the modified layer forming step,
An adhesive tape attaching step of attaching an adhesive tape to the first surface of the plate-like material;
A holding step of holding the plate-like object on the chuck table via the adhesive tape and exposing the second surface after performing the adhesive tape attaching step;
In the modified layer forming step, the second surface of the plate-like object held on the chuck table is irradiated with a laser beam,
In the dividing step, the modified layer is formed by heating the chuck table and cooling the second surface of the plate-like object, or cooling the chuck table and heating the second surface of the plate-like object. The plate-like material dividing method according to claim 1, wherein the plate-like material is divided at a division starting point.
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