JP2014017287A - ウエーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チップ間に粘着層を残留させず加工が可能なウエーハの加工方法を提供すること。
【解決手段】加工方法は保護テープ貼着工程と改質層形成工程と研削工程とエキスパンドテープ貼着工程と保護テープ剥離工程とテープ拡張工程とを具備している。保護テープ貼着工程ではウエーハＷの表面ＷＳに表面保護テープＴ１を貼着する。改質層形成工程ではウエーハＷに改質層Ｋを形成する。研削工程では研削動作により改質層Ｋを起点としてウエーハＷを分割する。エキスパンドテープ貼着工程では裏面ＷＲ側にエキスパンドテープＴ２を貼着する。保護テープ剥離工程ではエキスパンドテープＴ２を拡張しチップＤＴ同士を離間させる方向にテンションがかけられた状態で表面保護テープＴ１を剥離する。テープ拡張工程ではエキスパンドテープＴ２を更に拡張する。
【選択図】図５

Description

本発明は、ウエーハを個々のチップに分割するウエーハの加工方法に関する。

ウエーハの切削加工には従来ダイシングソーと呼ばれる切削装置が使用されてきたが、サファイア基板等の硬質材料の切削では切削装置による切削加工が困難であるため、近年になりレーザ加工装置によるレーザ加工により各デバイスに分割する技術が注目されている。このレーザ加工装置を使用したレーザ加工方法の一つに、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザビームを使用してウエーハの内部に脆弱な層（改質層）を形成し、強度が低下した改質層に沿って拡張装置等でウエーハに外力を付与することにより、ウエーハを各チップへ分割する技術が例えば、特許文献１に開示されている。このレーザ加工方法では、ダイシングソーの加工では必ず発生する切削屑の発生がなく、切り代もほとんどないため分割予定ラインの縮小化に対応可能である。

ダイシングソーやレーザ加工装置によって個々のデバイスに分割されたウエーハは、環状のフレームに装着されたエキスパンドテープの表面に貼着された状態で加工され、次工程に搬送される。然るに、個々のチップに分割されたウエーハ、特にレーザ加工によって個々のチップに分割されたウエーハは、隣接するチップ間の間隔が狭いため、エキスパンドテープの表面に貼着された状態で次工程に搬送する際、隣接するチップ同士が擦れてチップが損傷するという問題がある。

そこで、エキスパンドテープというテープを半径方向に拡張する拡張装置を用い、チップ間に間隙を形成し、張り替え用環状フレームユニットにより拡張した状態を維持するという手法がとられている（特許文献２）。

特許第３４０８８０５号公報 特開２０１１−０７７２１９号公報

エキスパンドテープを拡張する前に研削時にウエーハ表面に貼着して表面を保護している保護テープを剥離する必要があるが、剥離時に内部の改質層を起点として分割された状態のチップが搬送時のハンドリングの際に動くことにより、チップ間に保護テープの粘着層が挟みこまれる現象が生じる。そのままの状態で保護テープを表面から剥離してしまうと、チップ側面に粘着層が残留した状態になってしまい、デバイスの不具合等の起因となる虞がある。

本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、その目的は、チップ間に粘着層を残留させず加工が可能なウエーハの加工方法を提供することにある。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のウエーハの加工方法は、表面に格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された各領域にデバイスを有するウエーハを加工するウエーハの加工方法であって、ウエーハの表面に表面保護テープを貼着する保護テープ貼着工程と、該保護テープ貼着工程を実施した後、該表面保護テープ側を第１保持手段で保持してウエーハの裏面からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザビームを該分割予定ラインに沿って照射して、該分割予定ラインに沿って内部に改質層を形成する改質層形成工程と、該改質層形成工程を実施した後、該表面保護テープ側を第２保持手段で保持してウエーハの裏面から研削手段により研削し仕上げ厚さへと薄化するとともに研削動作により該改質層を起点としてウエーハを該分割予定ラインに沿って分割する研削工程と、該研削工程を実施した後に、研削された裏面側にエキスパンドテープを貼着するエキスパンドテープ貼着工程と、該エキスパンドテープ貼着工程を実施した後に、エキスパンドテープを拡張し隣接するチップ同士を離間させる方向にテンションがかけられた状態で表面に貼着されている表面保護テープを剥離する保護テープ剥離工程と、該保護テープ剥離工程の後に、エキスパンドテープを更に拡張して該ウエーハを該改質層が形成された該分割予定ラインに沿って隣接するチップ間に間隙を形成するテープ拡張工程と、を具備したことを特徴とする。

本発明のウエーハの加工方法は、ウエーハの表面からの表面保護テープの剥離の際に、エキスパンドテープを拡張しチップ間同士が離間させる方向にテンションがかけられた状態で表面保護テープを剥離するので、チップ間に挟み込まれた粘着層も同時に表面保護テープと共に剥離される。したがって、チップ間に粘着層が残留することなく表面保護テープを剥離することができる、ウエーハの加工が可能となる。

図１は、実施形態に係るウエーハの加工方法の保護テープ貼着工程の概要を示す図である。 図２は、実施形態に係るウエーハの加工方法の改質層形成工程の概要を示す図である。 図３は、実施形態に係るウエーハの加工方法の研削工程の概要を示す図である。 図４は、実施形態に係るウエーハの加工方法のエキスパンドテープ貼着工程の概要を示す図である。 図５は、実施形態に係るウエーハの加工方法の保護テープ剥離工程の概要を示す図である。 図６は、実施形態に係るウエーハの加工方法のテープ拡張工程の概要を示す図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態〕
本実施形態に係るウエーハの加工方法（以下、単に加工方法と呼ぶ）を、図１から図６に基づいて説明する。図１は、実施形態に係るウエーハの加工方法の保護テープ貼着工程の概要を示す斜視図である。図２は、実施形態に係るウエーハの加工方法の改質層形成工程の概要を示す側断面図である。図３は、実施形態に係るウエーハの加工方法の研削工程の概要を示す側断面図である。図４は、実施形態に係るウエーハの加工方法のエキスパンドテープ貼着工程の概要を示す側断面図である。図５は、実施形態に係るウエーハの加工方法の保護テープ剥離工程の概要を示す側断面図である。図６は、実施形態に係るウエーハの加工方法のテープ拡張工程の概要を示す側断面図である。

本実施形態に係る加工方法は、図１に示すウエーハＷを加工する加工方法であって、ウエーハＷの表面ＷＳに表面保護テープＴ１を貼着し、ウエーハＷにレーザビームＬ（図２に示す）を照射して内部に改質層Ｋ（図２等に示す）を形成して個々のチップＤＴ（図３等に示す）に分割し、チップＤＴ間に間隙Ｇ（図６に示す）を形成する方法である。なお、本実施形態に係る加工方法により個々のチップＤＴに分割される加工対象としてのウエーハＷは、本実施形態ではシリコン、サファイア、ガリウムなどを母材とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。ウエーハＷは、図１に示すように、表面ＷＳに格子状に形成された複数の分割予定ラインＳによって区画された各領域にチップＤＴを構成するデバイスＤを有している。また、本実施形態では、表面保護テープＴ１は、ウエーハＷの外形と同等の外形に形成され、粘着性の樹脂で構成された粘着層ＴａがウエーハＷの表面ＷＳ全面に貼着されることで、ウエーハＷの表面ＷＳ全面を保護する。

本実施形態に係る加工方法は、ウエーハＷにレーザビームＬを照射するレーザ加工ユニット１（図２に示す）と、ウエーハＷに研削加工を施す研削ユニット１０（図３に示す）と、研削加工が施されたウエーハＷにエキスパンドテープＴ２を貼着しかつ表面保護テープＴ１を剥離してチップＤＴ間に間隙Ｇを形成する拡張貼着ユニット２０（図５等に一部を示す）などにより実施される。

レーザ加工ユニット１は、図２に示すように、ウエーハＷを保持するチャックテーブル２（第１保持手段に相当）と、チャックテーブル２に保持されたウエーハＷに該ウエーハＷに対して透過性を有する波長のレーザビームＬを照射してウエーハＷの内部に改質層Ｋを形成するレーザビーム照射手段３と、チャックテーブル２とレーザビーム照射手段３とを相対的に移動させる移動手段（図示せず）とを少なくとも含んで構成されている。

なお、改質層Ｋとは、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲のそれとは異なる状態になった領域のことを意味し、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域、及びこれらの領域が混在した領域等を例示できる。

また、前述したレーザ加工ユニット１により内部に改質層Ｋが形成されたウエーハＷに研削加工を施す研削ユニット１０は、図３に示すように、ウエーハＷを保持するチャックテーブル１１（第２保持手段に相当）と、チャックテーブル１１を軸心回りに回転させるチャックテーブル移動手段（図示せず）と、チャックテーブル１１に保持されたウエーハＷを研削し仕上げ厚さへと薄化する研削手段１２とを含んで構成されている。

研削手段１２は、図３に示すように、チャックテーブル移動手段がウエーハＷを保持したチャックテーブル１１を回転させる方向と同方向に回転しながらウエーハＷを裏面ＷＲ側から研削して、改質層Ｋを起点としてウエーハＷを各チップＤＴに分割する研削砥石１２ａなどを備えている。

また、レーザ加工ユニット１のチャックテーブル２と研削ユニット１０のチャックテーブル１１は、表面２ａ，１１ａを構成する部分がポーラスセラミック等から形成された円盤形状であり、図示しない真空吸引経路を介して図示しない真空吸引源と接続され、表面２ａ，１１ａに載置されたウエーハＷを吸引することで保持するものである。

研削ユニット１０により各チップＤＴに分割されたウエーハＷにエキスパンドテープＴ２を貼着し、表面保護テープＴ１を剥離してチップＤＴ間に間隙Ｇを形成する拡張貼着ユニット２０は、各チップＤＴに分割されたウエーハＷの裏面ＷＲ全面にエキスパンドテープＴ２を貼着する貼着装置（図示せず）と、ウエーハＷの裏面ＷＲに貼着したエキスパンドテープＴ２を引っ張って拡張して各チップＤＴ間に間隙Ｇを形成する拡張装置２２（図５等に示す）と、ウエーハＷの表面ＷＳに貼着した表面保護テープＴ１をウエーハＷの表面ＷＳから剥離する剥離装置（図示せず）とを少なくとも含んで構成されている。また、拡張貼着ユニット２０は、研削ユニット１０のチャックテーブル１１から貼着装置、拡張装置２２及び剥離装置などへとウエーハＷを搬送する搬送装置（図示せず）などを含んで構成されている。

なお、貼着装置によってウエーハＷの裏面ＷＲ全面に貼着されるエキスパンドテープＴ２は、延性を有する材料で構成され、図４に示すように、粘着層ＴｂがウエーハＷの裏面ＷＲ全面とウエーハＷの周囲の環状フレームＦに貼着されることで、環状フレームＦに固定される。

拡張装置２２は、図５及び図６に示すように、環状フレームＦを保持するフレーム保持手段３０と、環状フレームＦの内径より小さくかつウエーハＷの外径よりも大きい外径を有する円筒状部材３１と、円筒状部材３１と環状フレームＦとをエキスパンドテープＴ２に直交する鉛直方向に相対移動させる図示しない移動用駆動源とを備えている。フレーム保持手段３０は、円筒状部材３１の周囲に設けられ、エアーアクチュエータなどにより駆動して、環状フレームＦを挟持する。

円筒状部材３１は、フレーム保持手段３０の内側に設けられ、円筒状部材３１の上端には、周方向に複数のローラ３２が回転自在に設けられている。本実施形態では、移動用駆動源は、円筒状部材３１を上昇させることにより、フレーム保持手段３０と円筒状部材３１とを相対的に移動させる。

本実施形態に係る加工方法は、保護テープ貼着工程と、改質層形成工程と、研削工程と、エキスパンドテープ貼着工程と、保護テープ剥離工程と、テープ拡張工程などを具備している。本実施形態に係る加工方法は、まず、保護テープ貼着工程において、図１に示すように、ウエーハＷのデバイスＤが形成された表面ＷＳと表面保護テープＴ１の粘着層Ｔａとを重ねて、ウエーハＷの表面ＷＳ全面に表面保護テープＴ１を貼着する。そして、改質層形成工程に進む。

改質層形成工程では、保護テープ貼着工程を実施した後、図２に示すように、表面保護テープＴ１側をレーザ加工ユニット１のチャックテーブル２に載置し、ウエーハＷをチャックテーブル２で吸引保持する。その後、レーザ加工ユニット１が、図示しない撮像手段などの取得した画像に基いて、移動手段などによりレーザビーム照射手段３のアライメントを遂行した後、チャックテーブル２とレーザビーム照射手段３とを相対的に移動手段により移動させながら、ウエーハＷの裏面ＷＲからウエーハＷに対して透過性を有する波長（例えば、１０６４ｎｍ）のレーザビームＬをウエーハＷの内部に集光点を合わせて分割予定ラインＳに沿って照射する。そして、分割予定ラインＳに沿ってウエーハＷの内部に改質層Ｋを形成する。全ての分割予定ラインＳに沿ってウエーハＷの内部に改質層Ｋを形成すると、研削工程に進む。

研削工程では、改質層形成工程を実施した後、全ての分割予定ラインＳに沿って改質層Ｋが内部に形成されたウエーハＷを、研削ユニット１０に搬送する。そして、図３に示すように、表面保護テープＴ１側をチャックテーブル１１に載置し、ウエーハＷをチャックテーブル１１で吸引保持する。その後、チャックテーブル１１をチャックテーブル移動手段により軸心回りに回転させ、研削砥石１２ａをチャックテーブル１１と同方向に回転させながら、研削砥石１２ａをウエーハＷの裏面ＷＲに接触させ、研削砥石１２ａを所定の送り速度で下方に所定量研削送りして、ウエーハＷの裏面ＷＲから研削手段１２により研削し、ウエーハＷを仕上げ厚さへと薄化する。さらに、研削時の研削砥石１２ａの研削送りする研削動作により、ウエーハＷが押圧されて、改質層Ｋを基点としてウエーハＷを分割予定ラインＳに沿って各チップＤＴに分割する。そして、エキスパンドテープ貼着工程に進む。

エキスパンドテープ貼着工程では、研削工程を実施した後に、改質層Ｋを基点として分割予定ラインＳに沿って各チップＤＴに分割されたウエーハＷを、搬送装置により研削ユニット１０のチャックテーブル１１から拡張貼着ユニット２０の貼着装置に搬送する。そして、図４に示すように、環状フレームＦの開口部中央にウエーハＷが位置するように、ウエーハＷの研削された裏面ＷＲ側にエキスパンドテープＴ２の粘着層Ｔｂを貼着する。そして、保護テープ剥離工程に進む。

保護テープ剥離工程では、エキスパンドテープ貼着工程を実施した後に、エキスパンドテープＴ２を介して環状フレームＦに固定されたウエーハＷを、搬送装置により貼着装置から拡張装置２２に搬送する。そして、環状フレームＦをフレーム保持手段３０に挟持させる。なお、研削ユニット１０のチャックテーブル１１から貼着装置や拡張装置２２へとウエーハＷを搬送する際には、表面保護テープＴ１の粘着層Ｔａの一部がチップＤＴ間に挟み込まれる。そして、円筒状部材３１を環状フレームＦの開口縁とウエーハＷの外周縁の間のエキスパンドテープＴ２に当接させるとともに、ウエーハＷを円筒状部材３１の円筒内に位置付ける。

そして、図５に示すように、移動用駆動源により円筒状部材３１を上昇させて、円筒状部材３１とフレーム保持手段３０とをエキスパンドテープＴ２に直交する方向に相対移動させて、ウエーハＷが貼着されたエキスパンドテープＴ２を下方から押圧する。そして、エキスパンドテープＴ２を拡張し隣接するチップＤＴ同士を離間させる方向に、テンションをエキスパンドテープＴ２にかける。すると、拡張装置２２は、環状フレームＦの開口縁とウエーハＷの外周縁の間のエキスパンドテープＴ２に当接した円筒状部材３１がエキスパンドテープＴ２を下方から押圧するので、全周に亘って外径が拡大するテンションをエキスパンドテープＴ２にかけることとなる。

その後、チップＤＴ同士を離間させる方向にテンションがエキスパンドテープＴ２にかけられた状態で、図５に示すように、剥離装置がウエーハＷの表面ＷＳに貼着されている表面保護テープＴ１の端をウエーハＷの表面ＷＳに沿って移動させて、当該表面ＷＳから表面保護テープＴ１を剥離する。なお、本実施形態では、保護テープ剥離工程では、拡張装置２２は、チップＤＴがエキスパンドテープＴ２の粘着層Ｔｂに対して位置ずれすることなく、隣接するチップＤＴ同士が若干離間してチップＤＴ間に数μｍ程度の間隙Ｇ１が形成されるように、拡張するテンションをエキスパンドテープＴ２にかけている。すると、拡張するテンションをエキスパンドテープＴ２にかけ、チップＤＴ同士が実際に離間しているために、表面保護テープＴ１が剥離する際にチップＤＴ間に挟み込まれた粘着層Ｔａが表面保護テープＴ１の基材などに貼着したままチップＤＴ間から抜け出る。こうして、チップＤＴ間に挟み込まれた粘着層Ｔａが表面保護テープＴ１の基材などに貼着した状態で、表面保護テープＴ１とともにウエーハＷの表面ＷＳから剥離される。

なお、本発明では、保護テープ剥離工程において、拡張装置２２がエキスパンドテープＴ２にかけるテンションは、表面保護テープＴ１が貼着した状態であっても、チップＤＴがエキスパンドテープＴ２の粘着層Ｔｂに対して位置ずれしない程度のテンションであれば良い。本発明では、保護テープ剥離工程では、チップＤＴ同士が実際に離間しても良く、チップＤＴ同士が離間しなくても良く、要するに、拡張するテンションをエキスパンドテープＴ２にかければ良い。保護テープ剥離工程では、チップＤＴ同士が実際に離間していなくても、エキスパンドテープＴ２にかけられたテンションにより、チップＤＴ同士が離間し易くなっているので、表面保護テープＴ１をウエーハＷの表面ＷＳから剥離する際に、表面保護テープＴ１などから引っ張られるなどしてチップＤＴ同士が離間して、チップＤＴ間に挟み込まれた粘着層Ｔａが表面保護テープＴ１の基材などに貼着したままチップＤＴ間から抜け出ることとなる。このように、本発明では、保護テープ剥離工程において、拡張装置２２がエキスパンドテープＴ２にかけるテンションは、表面保護テープＴ１が貼着した状態であっても、チップＤＴがエキスパンドテープＴ２の粘着層Ｔｂに対して位置ずれしない程度のテンションであれば、表面保護テープＴ１の基材及び粘着層Ｔａの材質、厚み、チップＤＴの大きさや厚みに応じて、適宜、適切なテンションとされる。そして、テープ拡張工程に進む。

テープ拡張工程では、保護テープ剥離工程の後に、図６に示すように、移動用駆動源により円筒状部材３１を更に上昇させて、円筒状部材３１とフレーム保持手段３０とをエキスパンドテープＴ２に直交する方向に更に相対移動させて、ウエーハＷが貼着されたエキスパンドテープＴ２を下方から押圧して更に拡張する。そして、ウエーハＷを改質層Ｋが形成された分割予定ラインＳに沿って隣接するチップＤＴ間に間隙Ｇを形成する。そして、隣接するチップＤＴ間に間隙Ｇを形成したウエーハＷの表面ＷＳなどに間隙Ｇを維持するための図示しない粘着テープが貼着されるなどして、ウエーハＷは、隣接するチップＤＴ間の間隙Ｇが維持された状態で、環状フレームＦなどとともに次工程に搬送される。

また、本発明では、特に、研削ユニット１０のチャックテーブル１１から貼着装置などに各チップＤＴに分割されたウエーハＷを搬送する搬送装置は、ウエーハＷの裏面ＷＲ全面などを吸引保持して、ウエーハＷを搬送するのが望ましい。ウエーハＷの裏面ＷＲ全面などを吸引保持して、ウエーハＷを搬送することで、搬送中にチップＤＴ同士が擦れ合うことがなく、チップＤＴを安定して保持でき、チップＤＴを破損させることを抑制することができる。

以上のように、本実施形態に係る加工方法によれば、ウエーハＷの表面ＷＳからの表面保護テープＴ１の剥離の際に、エキスパンドテープＴ２を拡張しチップＤＴ間同士が離間させる方向にテンションがかけられた状態で表面保護テープＴ１を剥離するので、チップＤＴ間に挟み込まれた粘着層Ｔａも同時に表面保護テープＴ１と共に剥離される。したがって、チップＤＴ間に粘着層Ｔａが残留することなく、表面保護テープＴ１を剥離することができ、ウエーハＷの加工が可能となる。

前述した実施形態では、保護テープ貼着工程において、ウエーハＷの表面ＷＳに貼着される表面保護テープＴ１の外形をウエーハＷの外形と同等に形成したが、本発明では、表面保護テープＴ１の外形をウエーハＷの外形よりも大きく形成して、表面保護テープＴ１の外縁部を図示しない環状のフレームに貼着しても良い。

また、本発明にかかる加工方法は、実施形態に記載したレーザ加工ユニット１、研削ユニット１０及び拡張貼着ユニット２０の構成に限定されることなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々の構成の装置により実施されても良い。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

２ チャックテーブル（第１保持手段）
１１ チャックテーブル（第２保持手段）
１２ 研削手段
Ｄ デバイス
ＤＴ チップ
Ｇ 間隙
Ｋ 改質層
Ｌ レーザビーム
Ｓ 分割予定ライン
Ｔ１ 表面保護テープ
Ｔ２ エキスパンドテープ
Ｗ ウエーハ
ＷＳ 表面
ＷＲ 裏面

Claims (1)

1. 表面に格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された各領域にデバイスを有するウエーハを加工するウエーハの加工方法であって、
   ウエーハの表面に表面保護テープを貼着する保護テープ貼着工程と、
   該保護テープ貼着工程を実施した後、該表面保護テープ側を第１保持手段で保持してウエーハの裏面からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザビームを該分割予定ラインに沿って照射して、該分割予定ラインに沿って内部に改質層を形成する改質層形成工程と、
   該改質層形成工程を実施した後、該表面保護テープ側を第２保持手段で保持してウエーハの裏面から研削手段により研削し仕上げ厚さへと薄化するとともに研削動作により該改質層を起点としてウエーハを該分割予定ラインに沿って分割する研削工程と、
   該研削工程を実施した後に、研削された裏面側にエキスパンドテープを貼着するエキスパンドテープ貼着工程と、
   該エキスパンドテープ貼着工程を実施した後に、エキスパンドテープを拡張し隣接するチップ同士を離間させる方向にテンションがかけられた状態で表面に貼着されている表面保護テープを剥離する保護テープ剥離工程と、
   該保護テープ剥離工程の後に、エキスパンドテープを更に拡張して該ウエーハを該改質層が形成された該分割予定ラインに沿って隣接するチップ間に間隙を形成するテープ拡張工程と、
   を具備したことを特徴とするウエーハの加工方法。

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