JP2015115350A - ウェーハ加工装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】改質層が形成されたウェーハを効率よく分割するとともに、チップを吹き飛ばすことなく、分割屑を除去する。【解決手段】載置テーブル１２には、分割予定ラインに沿って内部に改質層が形成されたウェーハ２０が載置され、水槽１３は、載置テーブル１２に載置されたウェーハ２０を洗浄水３０に水没させる。超音波供給部１４は、洗浄水３０に水没したウェーハ２０に超音波を供給し、超音波供給部１４によって供給される超音波により、ウェーハ２０を分割予定ラインに沿って分割して小片化することにより複数のチップを生成するとともに、生成されたチップを洗浄する。【選択図】図１

Description

本発明は、ウェーハを分割するウェーハ加工装置に関する。
ウェーハを分割する方法として、分割すべき領域の内部に集光点を合わせ、ウェーハに対して透過性を有するパルスレーザー光線を照射して被加工物の内部に改質層を形成した後、改質層が形成されることにより強度が低下した分割予定ラインに沿ってウェーハに外力を加えることによりウェーハを分割する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。改質層が形成されたウェーハに外力を加える方法としては、ウェーハを液槽内に配置し、超音波発振器で発生した超音波を作用させる方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−１９２３６７号公報 特開２００５−１３５９６４号公報
しかし、ウェーハに改質層を形成しただけではウェーハが分割されず、改質層が形成された分割予定ラインに沿ってウェーハに外力を加える必要があるため、生産性が低いという問題がある。
また、ウェーハに外力を加えて分割すると、分割により分割屑が発生するため、発生した分割屑を除去する必要がある。しかし、ノズルからエアを噴出するなどして分割屑を吹き飛ばそうとすると、分割されたチップまで吹き飛ばされてしまう可能性がある。
本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、改質層が形成されたウェーハを効率よく分割するとともに、チップを吹き飛ばすことなく、分割屑を除去することを目的とする。
本発明は、ウェーハを分割するウェーハ加工装置であって、該ウェーハを透過する波長のパルスレーザー光を、該ウェーハの内部に集光点を位置付け分割予定ラインに沿って照射することにより内部に改質層が形成されたウェーハが載置される載置テーブルと、該載置テーブルに載置された該ウェーハを洗浄水に水没させる水槽と、該洗浄水に水没した該ウェーハに対して超音波を供給する超音波供給部と、を備え、該超音波供給部によって供給される超音波により、該ウェーハを該分割予定ラインに沿って分割して小片化することにより複数のチップを生成するとともに、生成された該チップを洗浄する。
前記超音波供給部は、超音波を発生させる超音波発振部と、該超音波発振部によって発生する超音波の周波数及び出力を変化させる可変器と、を備え、該可変器は、前記チップを洗浄するときに該超音波発振部によって発生する超音波の周波数及び出力を、前記ウェーハを分割するときに該超音波発振部によって発生する超音波の周波数及び出力と異なる周波数及び出力とすることが好ましい。
前記載置テーブルは、前記ウェーハが載置される載置面を上下に貫通する貫通孔を備え、前記超音波供給部は、該載置面の下方に該載置面から離間して配置された超音波発振部を備え、該超音波発振部によって発生した超音波が該貫通孔を通過し、該ウェーハに対して下面側から供給されることが好ましい。
前記超音波供給部は、前記載置テーブルの上方に前記水槽内の水面に接して配置された超音波発振部を備え、該超音波発振部によって発生した超音波が、前記ウェーハに対して上面側から供給されることが好ましい。
前記載置テーブルは、前記ウェーハが載置される載置面を上下に貫通する貫通孔を備え、前記該超音波供給部は、該載置面の下方に該載置面から離間して配置された第１の超音波発振部と、前記載置テーブルの上方に前記水槽内の水面に接して配置された第２の超音波発振部と、を備え、該第１の超音波発振部によって発生した超音波が該貫通孔を通過し、該ウェーハに対して下面側から供給されるとともに、該第２の超音波発振部によって発生した超音波が、該ウェーハに対して上面側から供給されることが好ましい。
本発明に係るウェーハ加工装置によれば、ウェーハを洗浄水に水没させて超音波を供給するため、ウェーハを分割予定ラインに沿って効率よく分割することができるとともに、分割により発生した分割屑を洗浄して除去することができる。
分割に最適な周波数及び出力と洗浄に最適な周波数及び出力とは異なるため、超音波発振部によって発生する超音波の周波数及び出力を変化させる可変器を備えると、分割時と洗浄時とで異なる周波数及び出力の超音波を供給すれば、効率よく分割及び洗浄を行うことができる。
載置テーブルの載置面に貫通孔を設け、超音波発振部を載置面の下方に載置面から離間して配置すれば、分割屑を貫通孔から落下させることが可能となるため、洗浄効果が高くなる。
超音波発振部を載置テーブルの上方に設ければ、ウェーハから落下した分割屑が超音波発振部に堆積しないため、洗浄効果が高くなる。
第１の超音波発振部によって発生した超音波が該貫通孔を通過しウェーハに対して下面側から供給されるとともに、第２の超音波発振部によって発生した超音波がウェーハに対して上面側から供給され、ウェーハの上下両面から超音波を供給すれば、超音波が効率よくウェーハに作用するため、ウェーハを確実に分割することができる。
第１のウェーハ加工装置を示す側面視断面図。 第２のウェーハ加工装置を示す側面視断面図。 第２のウェーハ加工装置の変形例を示す側面視断面図。 第２のウェーハ加工装置の変形例の動作を示す側面視断面図。 第３のウェーハ加工装置を示す側面視断面図。 第４のウェーハ加工装置を示す側面視断面図。 第５のウェーハ加工装置を示す側面視断面図。
図１に示すウェーハ加工装置１０は、ウェーハ２０が載置される載置テーブル１２と、載置テーブル１２に載置されたウェーハ２０を洗浄水３０に水没させるための水槽１３と、洗浄水３０に水没したウェーハ２０に対して超音波を供給する超音波供給部１４とを備えている。
ウェーハ２０は、分割予定ラインによって区画され、表面の区画された各領域内にデバイスが形成されている。ウェーハ２０を分割予定ラインに沿って分割して小片化することにより、複数のチップが生成される。表面には、デバイス保護のために保護テープ２２が貼着されている。
載置テーブル１２に載置されるウェーハ２０には、分割予定ラインに沿って内部に改質層が形成されている。改質層は、例えば特許文献１に記載されているように、ウェーハ２０を透過する波長（例えば赤外光領域）のパルスレーザー光を、ウェーハ２０の内部に集光点を位置付けて分割予定ラインに沿って照射することによって形成されたものである。
載置テーブル１２は、ＸＹ平面に平行な載置面２１を有する。ウェーハ２０は、載置面２１に載置される。載置テーブル１２は、水槽１３内に配置されている。
水槽１３には、洗浄水供給源（不図示）から洗浄水３０が供給される。水槽１３は、洗浄水３０を排水するための排水口３１を有する。排水口３１は、載置テーブル１２の載置面２１よりも高い位置であって、載置面２１に載置されるウェーハ２０の上側の面よりも高い位置に配置されている。これにより、載置面２１に載置されたウェーハ２０は、洗浄水３０に水没する。水槽１３には、新しい洗浄水３０が図示しない洗浄水供給源から供給され、古い洗浄水３０は排水口３１から排水される。
超音波供給部１４は、超音波を発生させる超音波発振部４１と、超音波発振部４１によって発生する超音波の周波数や出力強度を変化させる可変器４２とを備えている。超音波発振部４１は、載置面２１の下側（−Ｚ側）の面に固定され、超音波発振部４１によって発生した超音波は、載置面２１を振動させ、載置面２１に載置されたウェーハ２０に下側から作用する。
次に、ウェーハ加工装置１０の動作について説明する。まず、表面にデバイスが形成され、内部に改質層が形成され、表面に保護テープ２２が貼着されたウェーハ２０を、載置面２１に載置する。ウェーハ２０を載置する向きは、保護テープ２２が貼着されている側の面を上にしてもよいし、保護テープ２２が貼着されていない側の面を上にしてもよい。
次に、超音波発振部４１が超音波を発生させる。超音波発振部４１によって発生する超音波がウェーハ２０の分割に最適な周波数及び出力強度になるよう、可変器４２が超音波発振部４１を制御する。超音波発振部４１によって発生した超音波は、載置面２１を介して、下側からウェーハ２０に作用する。例えば、周波数を２０〜５０［ｋＨｚ］、出力を５００〜１０００［Ｗ］とし、大きな出力及び大きな振幅を有する超音波を用いてウェーハ２０に振動を与える。超音波による外力が加えられることにより、強度の弱い改質層を起点として割れが発生し、ウェーハ２０が分割予定ラインに沿って分割されて小片化し、複数のチップが生成される。
次に、超音波発振部４１によって発生する超音波が、分割時とは異なりウェーハ２０の洗浄に最適な周波数及び出力強度になるよう、可変器４２が超音波発振部４１を制御する。これにより、生成されたチップ（特に、割れた溝の部分）が洗浄され、分割によって発生した分割屑が除去される。除去された分割屑は、洗浄水３０とともに、排水口３１から排出される。例えば、周波数を１００〜５００［ｋＨｚ］として分割時より大きくし、出力を２００〜１０００［Ｗ］として分割時より小さくするか分割時と同等とすることにより、比較的小さい振幅で分割屑だけを振動させてウェーハ２０から除去する。
このように、ウェーハ２０を洗浄水３０に水没させて超音波を供給することにより、ウェーハ２０全体に超音波による外力が働くため、ウェーハ２０を効率よく分割することができる。特に、大きさの異なるデバイスが混在しているマルチチップの場合、長さの短い分割予定ラインが存在するため、ウェーハに貼着したダイシングテープを拡張することによって外力を加えたのでは、長さの短い分割予定ラインがうまく分割されない場合があるが、超音波によって外力を加えれば、長さの短い分割予定ラインも確実に分割することができる。また、ウェーハ２０が洗浄水３０に水没しているので、分割によって発生した分割屑が洗浄水３０によって除去される。更に、超音波により洗浄効果が高まるので、分割屑が確実に除去される。エアーノズル・水ノズル・超音波洗浄ノズルのようなノズルから流体を吹き付けて洗浄する場合と異なり、分割されて小片化したチップが吹き飛ばされることはない。
なお、分割時と洗浄時とで超音波の周波数や出力を変えず、同じ周波数及び同じ出力で分割と洗浄とを行う構成とすれば、可変器４２は、なくてもよい。しかし、分割に最適な周波数及び出力と、洗浄に最適な周波数及び出力とは異なるので、可変器４２を設け、分割時と洗浄時とで超音波の周波数や出力を変えることが望ましい。
載置テーブル１２は、ウェーハ２０が載置されるものであればよく、載置されたウェーハ２０を保持しない構成であってもよいし、保持する構成であってもよい。また、載置テーブル１２は、保持したウェーハ２０を回転させるものであってもよい。
図２に示すウェーハ加工装置１０Ａは、載置テーブル１２Ａ及び超音波供給部１４Ａの構成が、図１に示したウェーハ加工装置１０の載置テーブル１２及び超音波供給部１４と異なっている。
載置テーブル１２Ａは、ウェーハ２０が載置される載置面２１を上下に貫通した貫通孔２１１を有している。貫通孔２１１の内径は、ウェーハ２０の外径よりもやや小さく、ウェーハ２０を載置面２１の上に載置すると、ウェーハ２０の下側の面の大部分が、洗浄水３０内に露出した状態となる。
超音波供給部１４Ａは、超音波発振部４１及び可変器４２に加えて、超音波発振部４１を支持する支持部４３を有する。超音波発振部４１は、支持部４３に支持されて、載置テーブル１２Ａの下方に載置面２１から離間して配置されている。超音波発振部４１によって発生した超音波は、洗浄水３０を伝って貫通孔２１１を通過し、ウェーハ２０に下側から作用する。
超音波発振部４１によって発生する超音波がウェーハ２０の分割に最適な周波数及び出力強度になるよう、可変器４２が超音波発振部４１を制御する。なお、図３に示すウェーハ加工装置１０Ｅのように、超音波発振部４１を昇降させる昇降手段４５を備え、図４に示すように、昇降手段４５が超音波発振部４１を下降させて超音波発振部４１をウェーハ２０から遠ざけるなどして、超音波発振部４１とウェーハ２０との距離を調整することによっても超音波出力を調整することができる。昇降手段４５は、例えば、図３及び図４の例のようにシリンダ４５０と昇降ロッド４５１とから構成されるものや、昇降モータを含むものなどで構成される。
なお、載置面２１にウェーハ２０を載置する向きは、どちら向きでもよいが、保護テープ２２が貼着された側の面を上にすれば、分割屑が貫通孔２１１を通って下に落ちるので、洗浄効果が高くなる。
図５に示すウェーハ加工装置１０Ｂは、載置テーブル１２Ｂの構成が、図２に示したウェーハ加工装置１０Ａの載置テーブル１２Ａと異なっている。
載置テーブル１２Ｂは、載置面２１に上下に貫通した多数の貫通孔２１１Ｂを有する。貫通孔２１１Ｂの内径は、ウェーハ２０の外径よりも十分小さい。このため、載置面２１に載置されたウェーハ２０の位置が多少ずれたとしても、ウェーハ２０が貫通孔２１１Ｂから落下することはない。
超音波発振部４１によって発生した超音波は、洗浄水３０を伝って貫通孔２１１Ｂを通過し、貫通孔２１１Ｂから露出した部分に作用するとともに、載置面２１を振動させ、貫通孔２１１Ｂから露出していない部分にも作用する。また、保護テープ２２が貼着された側の面を上にしてウェーハ２０を載置面２１に載置すれば、分割屑が貫通孔２１１Ｂを通って下に落ちるので、洗浄効果が高くなる。
図５に示すウェーハ加工装置１０Ｂにおいても、超音波発振部４１によって発生する超音波がウェーハ２０の分割に最適な周波数及び出力強度になるよう、可変器４２が超音波発振部４１を制御する。なお、図３及び図４に示したように、超音波発振部４１を昇降可能とし、超音波発振部４１とウェーハ２０との距離を調整することによって超音波出力を調整可能としてもよい。
図６に示すウェーハ加工装置１０Ｃは、超音波供給部１４Ｂの構成が、図２に示したウェーハ加工装置１０Ａの超音波供給部１４Ａと異なっている。
超音波供給部１４Ｂは、超音波発振部４１Ｂ及び可変器４２Ｂに加えて、超音波発振部４１Ｂを支持する支持部４４を有する。支持部４４は、±Ｘ方向と平行な支軸を中心として超音波発振部４１Ｂを回動可能に支持している。超音波発振部４１Ｂを回動させて実線で図示した位置にすることより、超音波発振部４１Ｂは、水槽１３内の洗浄水３０の水面に接して配置される。すなわち、載置テーブル１２Ａの上方に水面に接して超音波発振部４１Ｂが配置され、超音波発振部４１Ｂの下側の面は、水面より下に位置付けられる。なお、超音波発振部４１Ｂ全体が洗浄水３０に水没する構成であってもよいし、超音波発振部４１Ｂの上側の面が水面より上に位置付けられる構成であってもよい。また、超音波発振部４１Ｂは、載置面２１に載置されたウェーハ２０の上面に密着する構成であってもよいし、ウェーハ２０から離間する構成であってもよい。超音波発振部４１Ｂによって発生した超音波は、直接あるいは洗浄水３０を伝って、ウェーハ２０に上面側から作用する。
また、超音波発振部４１Ｂを回動させて二点鎖線で図示した位置に持ち上げることにより、ウェーハ２０を載置面２１に載置したり、分割及び洗浄が終わったウェーハ２０を載置面２１から取り出したりすることができる。
保護テープ２２が貼着された側の面を上にしてウェーハ２０を載置面２１に載置すれば、分割屑が貫通孔２１１を通って下に落ちる。超音波発振部４１Ｂがウェーハ２０の上側に配置されているので、貫通孔２１１から下に落ちた分割屑が超音波発振部４１Ｂの上に堆積せず、水槽１３内に落ちる。これにより、洗浄効果を高めることができる。
図７に示したウェーハ加工装置１０Ｄは、図２に示したウェーハ加工装置１０Ａに加えて、更に、図４に示したウェーハ加工装置１０Ｃの超音波供給部１４Ｂを有し、合計２つの超音波供給部１４Ａ，１４Ｂを有する。
載置テーブル１２Ａは、載置面２１を上下に貫通する貫通孔２１１を備えている。超音波供給部１４Ａは、載置面２１の下方に載置面２１から離間して配置された第１の超音波発振部４１と、載置テーブル１２Ａの上方に水槽内の水面に接して配置された第２の超音波発振部４１Ｂとを備えている。
超音波供給部１４Ａの第１の超音波発振部４１によって発生した超音波は、貫通孔２１１を通って、ウェーハ２０に下面側から作用する。また、超音波供給部１４Ｂの第２の超音波発振部４１Ｂによって発生した超音波は、ウェーハ２０に上面側から作用する。ウェーハ２０の上下両面から超音波を作用させることにより、ウェーハ２０に加わる外力が強くなり、ウェーハ２０を確実に分割することができる。
なお、超音波供給部１４Ｂは、可変器４２Ｂを有さず、超音波供給部１４Ａの可変器４２が、超音波発振部４１Ｂによって発生する超音波の周波数及び出力を変化させる構成であってもよい。
１０，１０Ａ〜１０Ｅ ウェーハ加工装置、
１２，１２Ａ，１２Ｂ 載置テーブル、２１ 載置面、２１１，２１１Ｂ 貫通孔、
１３ 水槽、３１ 排水口、
１４，１４Ａ，１４Ｂ 超音波供給部、４１，４１Ｂ 超音波発振部、
４２，４２Ｂ 可変器、４３，４４ 支持部、
４５ 昇降手段、４５０ シリンダ、４５１ 昇降ロッド
２０ ウェーハ、２２ 保護テープ、３０ 洗浄水

Claims (5)

  1. ウェーハを分割するウェーハ加工装置であって、
    該ウェーハを透過する波長のパルスレーザー光を、該ウェーハの内部に集光点を位置付け分割予定ラインに沿って照射することにより内部に改質層が形成されたウェーハが載置される載置テーブルと、
    該載置テーブルに載置された該ウェーハを洗浄水に水没させる水槽と、
    該洗浄水に水没した該ウェーハに対して超音波を供給する超音波供給部と、
    を備え、
    該超音波供給部によって供給される超音波により、該ウェーハを該分割予定ラインに沿って分割して小片化することにより複数のチップを生成するとともに、生成された該チップを洗浄する、ウェーハ加工装置。
  2. 前記超音波供給部は、
    超音波を発生させる超音波発振部と、
    該超音波発振部によって発生する超音波の周波数及び出力を変化させる可変器と、
    を備え、
    該可変器は、前記チップを洗浄するときに該超音波発振部によって発生する超音波の周波数及び出力を、前記ウェーハを分割するときに該超音波発振部によって発生する超音波の周波数及び出力と異なる周波数及び出力とする、請求項１記載のウェーハ加工装置。
  3. 前記載置テーブルは、前記ウェーハが載置される載置面を上下に貫通する貫通孔を備え、
    前記超音波供給部は、該載置面の下方に該載置面から離間して配置された超音波発振部を備え、
    該超音波発振部によって発生した超音波が該貫通孔を通過し、該ウェーハに対して下面側から供給される、請求項１または２記載のウェーハ加工装置。
  4. 前記超音波供給部は、前記載置テーブルの上方に前記水槽内の水面に接して配置された超音波発振部を備え、
    該超音波発振部によって発生した超音波が、前記ウェーハに対して上面側から供給される、請求項１または２記載のウェーハ加工装置。
  5. 前記載置テーブルは、前記ウェーハが載置される載置面を上下に貫通する貫通孔を備え、
    前記該超音波供給部は、
    該載置面の下方に該載置面から離間して配置された第１の超音波発振部と、
    前記載置テーブルの上方に前記水槽内の水面に接して配置された第２の超音波発振部と、
    を備え、
    該第１の超音波発振部によって発生した超音波が該貫通孔を通過し、該ウェーハに対して下面側から供給されるとともに、該第２の超音波発振部によって発生した超音波が、該ウェーハに対して上面側から供給される、請求項１または２記載のウェーハ加工装置。
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