JP2015133434A - 板状物の分割方法及び紫外線照射ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 チップに分割できない領域を発生させる恐れを低減可能な板状物の分割方法を提供することである。
【解決手段】 交差する複数の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分割方法であって、板状物を紫外線硬化型エキスパンドシートに貼着する貼着ステップと、該貼着ステップを実施した後、交差する該分割予定ラインで区画された領域に対応した領域に複数の微小開口が形成されたマスクを介して、該紫外線硬化型エキスパンドシートに紫外線を照射する紫外線照射ステップと、該紫外線照射ステップを実施した後、該紫外線硬化型エキスパンドシートを拡張させて板状物に外力を付与し、該分割起点に沿って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。
【選択図】図４

Description

本発明は、分割予定ラインに沿って分割起点が形成されたウエーハ等の板状物の分割方法に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが格子状に形成された分割予定ラインによって区画されて形成された半導体ウエーハ等のウエーハは、ダイシング装置又はレーザー加工装置によって個々のデバイスチップに分割され、分割されたデバイスチップは携帯電話やパソコン等の各種電子機器に広く利用されている。

ダイシング装置は、非常に薄い切り刃を有する切削ブレードによってウエーハを分割予定ラインに沿って切削して個々のデバイスチップに分割する装置であり、ウエーハを確実に個々のデバイスチップに分割することができる。

従来、ウエーハを分割予定ラインに沿って分割する方法として、レーザー加工装置が盛んに用いられている。レーザー加工装置の一つの加工方法として、ウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザービームをウエーハの内部に集光点を合わせて照射して内部に分割予定ラインに沿った改質層を形成し、この改質層で強度が低下した分割予定ラインにエキスパンド装置等により外力を付与することにより、ウエーハを個々のデバイスチップに分割する方法が実用化されている（例えば、特開２０１０−２０６１３６号公報及び特開２００５−１２９６０７号公報参照）。

一方、近年、携帯電話やパソコン等の電子機器はより軽量化、小型化が求められており、より薄いデバイスチップが要求されている。ウエーハをより薄いデバイスチップに分割する技術として、所謂先ダイシング法と称する分割技術が開発され実用化されている。

この先ダイシング法は、半導体ウエーハの表面から分割予定ラインに沿って所定深さ（デバイスチップの仕上がり厚さに相当する深さ）の分割溝を形成し、その後、表面に分割溝が形成された半導体ウエーハの裏面を研削して裏面に分割溝を露出させ個々のデバイスチップに分割する技術であり、デバイスチップの厚さを１００μｍ以下に加工することが可能である。

先ダイシング法で個々のデバイスチップに分割され、ＤＡＦ（ダイアタッチフィルム）等のダイボンディング用フィルムを介してエキスパンドシート上に貼着されたウエーハの分割方法が例えば特開２００４−１９３２４１号公報に開示されている。

特開２０１０−２０６１３６号公報 特開２００５−１２９６０７号公報 特開２００４−１９３２４１号公報

エキスパンドシートを拡張してウエーハ又はダイボンディング用フィルムを個々のチップに分割する方法では、チップサイズが例えば１ｍｍ以下と小さい場合では、チップサイズが大きい場合に比べてより大きくエキスパンドシートを拡張させる必要がある。

しかし、一般的に使用されるエキスパンド装置では、ウエーハは外周部が環状フレームに貼着されたエキスパンドシート上に貼着された状態でエキスパンド装置に投入されるので、環状フレームの内周とウエーハの外周縁との間のエキスパンドシートが主に拡張されるため、拡張量には限界があるという問題がある。

その結果、チップサイズの小さいウエーハ等の板状物では、外周付近のエキスパンドシートは拡張されるが、板状物中央付近のエキスパンドシートは十分に拡張されず、チップに分割できない領域があるという問題がある。

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、チップに分割できない領域を発生させる恐れを低減可能な板状物の分割方法を提供することである。

請求項１記載の発明によると、交差する複数の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分割方法であって、板状物を紫外線硬化型エキスパンドシートに貼着する貼着ステップと、該貼着ステップを実施した後、交差する該分割予定ラインで区画された領域に対応した領域に複数の微小開口が形成されたマスクを介して、該紫外線硬化型エキスパンドシートに紫外線を照射する紫外線照射ステップと、該紫外線照射ステップを実施した後、該紫外線硬化型エキスパンドシートを拡張させて板状物に外力を付与し、該分割起点に沿って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。

好ましくは、該板状物は、該紫外線硬化型エキスパンドシート上にダイボンディング用フィルムを介して貼着されており、該分割ステップでは、該分割起点に沿って板状物を分割するとともに該ダイボンディング用フィルムを分割する。

請求項３記載の発明によると、交差する複数の分割予定ラインに沿って複数のチップへと分割され、ダイボンディング用フィルムを介して紫外線硬化型エキスパンドシート上に貼着された板状物の加工方法であって、複数の微小開口を有するマスクを介して該紫外線硬化型エキスパンドシートに対して紫外線を照射する紫外線照射ステップと、該紫外線照射ステップを実施した後、該紫外線硬化型エキスパンドシートを拡張させて各チップに沿って該ダイボンディング用フィルム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。

好ましくは、紫外線照射ステップでは紫外線硬化型エキスパンドシートを局所的に半硬化させる。

請求項５記載の発明では、請求項１〜４に記載の板状物の分割方法に用いられる紫外線照射ユニットであって、該紫外線照射型エキスパンドシートに対して紫外線を照射する紫外線発光源と、該紫外線発光源と該紫外線照射型エキスパンドシートとの間に配設され、該紫外線照射型エキスパンドシートに貼着された板状物の交差する該分割予定ラインで区画された領域に対応した領域に複数の微小開口が形成されたマスクと、を具備したことを特徴とする紫外線照射ユニットが提供される。

本発明の板状物の分割方法では、分割ステップを実施する前に、紫外線硬化型エキスパンドシートに複数の開口を有するマスクを介して紫外線を照射する。紫外線が照射された領域は半硬化して板状物との固定が強化されるため、紫外線硬化型エキスパンドシートの拡張量が制限された状態でも板状物全体に外力を付与できる。その結果、チップサイズによらず、チップに分割できない領域を発生させる恐れを低減できる。

半導体ウエーハの表面側斜視図である。 半導体ウエーハの裏面が外周部が環状フレームに貼着されたＤＡＦ付きエキスパンドシートに貼着された状態の斜視図である。 改質層形成ステップを示す斜視図である。 紫外線照射ステップを説明する分解斜視図である。 紫外線照射ステップを説明する断面図である。 紫外線照射ユニットの断面図である。 分割ステップを説明する断面図である。 先ダイシング法での切削ステップを示す斜視図である。 切削ステップを説明する拡大断面図である。 分割ステップを示す斜視図である。 紫外線照射ステップを示す一部断面側面図である。 分割ステップを示す断面図である。

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、本発明の分割方法の加工対象である半導体ウエーハ１１の表面側斜視図が示されている。半導体ウエーハ（以下、単にウエーハと略称することがある）１１の表面１１ａには複数の分割予定ライン（ストリート）１３によって区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

ウエーハ１１の外周にはウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ１７が形成されている。このノッチ１７に代わり、ウエーハ１１の外周部分を大きく直線状に切り欠いたオリエンテーションフラットが形成されているウエーハもある。

半導体ウエーハ１１は、本発明の分割方法が適用される被加工物の一つであり、被加工物は半導体ウエーハ１１に限定されるものではなく、ガラス基板、セラミック基板等の板状物を含むものである。

次に、図２及び図３を参照して、ウエーハ１１の内部に分割起点としての改質層を形成する方法について説明する。まず、図２に示すように、ウエーハ１１の裏面を、外周部が環状フレームＦに貼着されたＤＡＦ（Ｄｉｅ Ａｔｔａｃｈ Ｆｉｌｍ）等のダイボンディング用フィルム１９付きエキスパンドシートＴに貼着する。即ち、ウエーハ１１の裏面１１ｂをダイボンディング用フィルム１９を介してエキスパンドシートＴに貼着するシート貼着ステップを実施する。

シート貼着ステップを実施した後、ウエーハ１１の内部に分割起点としての改質層を形成する分割起点形成ステップを実施する。この分割起点形成ステップでは、図３に示すように、裏面にダイボンディング用フィルム１９が貼着されたウエーハ１１をエキスパンドシートＴを介してレーザー加工装置のチャックテーブル１０で吸引保持する。

そして、従来公知の図示しないレーザービーム照射ユニットの集光器１２で、ウエーハ１１に対して透過性を有する波長のレーザービームを分割予定ライン１３に対応するウエーハ１１の内部に集光し、チャックテーブル１０を矢印Ｘ１方向に加工送りしながら分割予定ライン１３に沿ってレーザービームを照射することにより、ウエーハ内部に分割起点としての改質層２１を形成する。

チャックテーブル１０に保持されているウエーハ１１を分割予定ライン１３のピッチずつ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１３に沿ってウエーハ内部に改質層２１を形成する。

次いで、チャックテーブル１０を９０°回転して、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１３に沿ってウエーハ内部に分割起点としての同様な改質層２１を形成する。

分割予定ライン１３に沿って分割起点としての改質層２１が形成された本発明第１実施形態の分割方法では、図４及び図５に示すように、ウエーハ１１の交差する複数の分割予定ライン１３で区画された領域に対応した領域に複数の微小開口１６が形成されたマスク１４を介して、紫外線ランプ１８から紫外線硬化型エキスパンドシートＴに紫外線を照射する紫外線照射ステップを実施する。

この紫外線照射ステップを実施すると、エキスパンドシートＴの紫外線が照射された領域が半硬化してダイボンディング用フィルム１９との固定が強化される。ここで、半硬化とは、分割後のチップがピックアップ可能な程度の粘着力にまで粘着力を低下させることなく、エキスパンドテープＴの糊層を硬化させてダイボンディング用フィルム１９との固定を強化させた状態をいう。紫外線ランプ１８による紫外線照射条件としては、照度８０ｍＷ／ｃｍ^２、照射時間３秒程度が好ましい。

図４に示すマスク１４は、微小開口としてのドット１６が整列して複数形成されているが、ドット１６はランダムに形成されていても良い。１４ａはマスク１４の載置面であり、載置面１４ａ上にエキスパンドシートＴが載置される。複数のドット１６が形成されているマスク１４に替えて、網目状のマスクでも良い。

図６を参照すると、上述した紫外線照射ステップを実施するのに適した紫外線照射ユニット２０の断面図が示されている。紫外線照射ユニット２０のハウジング２２内には、紫外線硬化型エキスパンドシートＴに対して紫外線を照射する紫外線発光源としての複数の紫外線ランプ１８と、図４に示したマスク１４が配設されている。マスク１４の載置面１４ａ上に図４に示した紫外線硬化型エキスパンドシートＴが載置され、ハウジング２２の開放された上部は蓋２４により閉鎖される。

紫外線照射ステップを実施した後、紫外線硬化型エキスパンドシートＴを拡張させてウエーハ１１及びダイボンディング用フィルム１９に外力を付与し、分割起点としての改質層２１に沿ってウエーハ１１及びダイボンディング用フィルム１９を分割する分割ステップを実施する。この分割ステップは、例えば図７に示すようなエキスパンド装置３０により実施する。

図７（Ａ）において、エキスパンド装置３０は環状フレームＦを保持するフレーム保持ユニット３２と、フレーム保持ユニット３２に保持された環状フレームＦに装着された紫外線硬化型エキスパンドシートＴを拡張する拡張ドラム３４を具備している。

フレーム保持ユニット３０は、環状のフレーム保持部材３６と、フレーム保持部材の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ３８から構成される。フレーム保持部材３６の上面は環状フレームＦを載置する載置面３６ａを形成しており、この載置面３６ａ上に環状フレームＦが載置される。

フレーム保持ユニット３２は、エアシリンダ４２から構成された駆動手段４０により、環状のフレーム保持部材３６をその載置面３６ａが拡張ドラム３４の上端と略同一高さとなる基準位置と、拡張ドラム３４の上端より所定量下方の拡張位置の間を上下方向に移動する。エアシリンダ４２のピストンロッド４４がフレーム保持部材３６の下面に連結されている。

分割ステップでは、図７（Ａ）に示すように、ウエーハ１１を紫外線硬化型エキスパンドシート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３６の載置面３６ａ上に載置し、クランプ３８によってフレーム保持部材３６を固定する。この時、フレーム保持部材３６はその載置面３６ａが拡張ドラム３４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４２を駆動してフレーム保持部材３６を図７（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３６の載置面３６ａ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に装着された紫外線硬化型エキスパンドシートＴは拡張ドラム３４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、紫外線硬化型エキスパンドシートＴに貼着されているウエーハ１１及びダイボンディング用フィルム１９には放射状に引っ張り力が作用する。紫外線硬化型エキスパンドシートＴは上述した紫外線照射ステップにより部分的に半硬化されているため、ダイボンディング用フィルム１９に対する固定力が部分的に強化されているので、ダイボンディング用フィルム１９は紫外線硬化型エキスパンドシートＴに対して滑ることなく半径方向に拡張される。

これにより、ウエーハ１１の内部に形成された改質層２１は強度が低下されているので、ウエーハ１１は改質層２１が分割起点となって分割予定ライン１３に沿って破断されるとともに、ダイボンディング用フィルム１９も同時に破断されて、ウエーハ１１は裏面にダイボンディング用フィルム１９が貼着されたチップ２３に分割される。

次に、先ダイシング法を利用した半導体ウエーハに本発明の分割方法を適用した第２実施形態について図８乃至図１２を参照して説明する。第２実施形態のウエーハの分割方法では、図８に示すように、まず、切削装置のチャックテーブル（図示せず）でウエーハ１１の裏面１１ｂ側を吸引保持し、切削ブレード５２で分割予定ライン１３に沿ってウエーハ１１の表面１１ａを切削して、ウエーハ１１の仕上げ厚みに至る切削溝２５を形成する切削ステップを実施する。

図８で符号４６は切削ユニットであり、切削ユニット４６はスピンドルハウジング４８中に回転可能に収容されたスピンドル５０と、スピンドル５０の先端部に装着された切削ブレード５２とを含んでいる。

切削ステップでは、ウエーハ１１を吸引保持したチャックテーブルを図８で矢印Ｘ１方向に加工送りしながら、矢印Ａ方向に高速回転（例えば３００００ｒｐｍ）する切削ブレード５２を第１の方向に伸長する分割予定ライン１３に沿ってウエーハ１１に切り込ませ、図９に示すように、ウエーハ１１の仕上げ厚みに至る切削溝２５を形成する。

分割予定ライン１３のピッチずつ切削ブレード５２を割り出し送りしながら、第１の方向に伸長する分割予定ライン１３を全て切削して同様な切削溝２５を形成する。次いで、チャックテーブルを９０°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１３に沿って同様な切削溝２５を形成する。

切削ステップを実施した後、ウエーハ１１の裏面１１ｂを研削してウエーハ１１を仕上げ厚みへと薄化するとともに、ウエーハ１１の裏面１１ｂに切削溝２５を露出させ、ウエーハ１１を個々のデバイスチップ２３へと分割する分割ステップを実施する。

この分割ステップについて図１０を参照して説明する。分割ステップでは、図１０（Ａ）に示すように、ウエーハ１１の表面に保護テープ２７を貼着し、研削装置のチャックテーブル５６によりウエーハ１１の表面１１ａ側を保護テープ２７を介して吸引保持し、ウエーハ１１の裏面１１ｂ側を露出させる。

研削装置の研削ユニット５８は、モータにより回転駆動されるスピンドル６０と、スピンドル６０の先端に固定されたホイールマウント６２と、ホイールマウント６２に複数のねじ６３で着脱可能に固定された研削ホイール６４とを含んでいる。研削ホイール６４は、環状のホイール基台６６と、ホイール基台６６の下端外周部に環状に固着された複数の研削砥石６８とから構成される。

分割ステップでは、チャックテーブル５６を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール６４をチャックテーブル５６と同一方向に、即ち矢印ｂ方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、図示しない研削ユニット送り機構を作動して、研削砥石６８をウエーハ１１の裏面１１ｂに接触させる。

そして、研削ホイール６４を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りして、ウエーハ１１の研削を実施する。研削を続行してウエーハ１１を仕上げ厚みへと薄化すると、図６（Ｂ）に示すように、ウエーハ１１の裏面１１ｂに切削溝２５が露出して、ウエーハ１１が個々のデバイスチップ２３へと分割される。

研削装置による分割ステップでウエーハ１１が個々のデバイスチップ２３に分割されたウエーハ１１の裏面に、図２に示すように、ダイボンディング用フィルム１９を貼着し、ダイボンディング用フィルム１９を外周部が環状フレームＦに貼着された紫外線硬化型エキスパンドシートＴに貼着する。

そして、図１１に示すように、紫外線硬化型エキスパンドシートＴを図４に示したマスク１４上に載置し、紫外線ランプ１８からマスク１４を介して紫外線硬化型エキスパンドシートＴに紫外線を照射する紫外線照射ステップを実施する。

この紫外線照射ステップにより、紫外線照射型エキスパンドシートＴの糊層を選択的に半硬化させてダイボンディング用フィルム１９への固定を部分的に強化させる。紫外線照射ステップの紫外線照射条件は、第１実施形態の紫外線照射条件と同様な照度８０ｍＷ／ｃｍ^２、照射時間３秒程度が好ましい。

紫外線照射ステップを実施した後、図７に示したのと同様なエキスパンド装置３０を使用して、ダイボンディング用フィルム１９をチップに分割する分割ステップを実施する。この分割ステップでは、図１２（Ａ）に示すように、環状フレームＦをフレーム保持部材３６の載置面３６ａ上に載置し、クランプ３８によってフレーム保持部材３６に固定する。この時、フレーム保持部材３６はその載置面３６ａが拡張ドラム３４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４２を駆動してフレーム保持部材３６を図１２（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３６の載置面３６ａ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に装着された紫外線硬化型エキスパンドシートＴは拡張ドラム３４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、紫外線硬化型エキスパンドシートＴに貼着されているダイボンディング用フィルム１９に引っ張り力が作用する。紫外線硬化型エキスパンドシートＴは紫外線照射ステップにより半硬化されて、ダイボンディング用フィルム１９との間の固定が強化されているので、ダイボンディング用フィルム１９は半径方向に拡張されて各チップ２３に対応して分割される。そして、隣接するチップ２３の間の間隔は広がる。

上述した各実施形態では、半導体ウエーハ１１をダイボンディング用フィルム１９を介して紫外線硬化型粘着シートＴに貼着した例について説明したが、半導体ウエーハ１１の裏面を紫外線硬化型エキスパンドシートＴに直接貼着して、マスク１４を介して紫外線ランプ１８から紫外線硬化型エキスパンドシートＴに紫外線を照射しても、紫外線硬化型エキスパンドシートＴが部分的に半硬化されるため、紫外線硬化型エキスパンドシートＴとウエーハ１１との間の固定が部分的に強化される。

従って、紫外線硬化型エキスパンドシートＴの拡張量が制限された状態でも、分割ステップでウエーハ１１全体に引っ張り力を付与することができる。その結果、チップサイズによらず、ウエーハ１１全体をデバイスチップ２３に確実に分割することができる。

１１ 半導体ウエーハ
１２ 集光器
１３ 分割予定ライン
１４ マスク
１５ デバイス
１６ 微小開口（ドット）
１８ 紫外線ランプ
１９ ダイボンディング用フィルム
２０ 紫外線照射ユニット
２１ 改質層
２３ デバイスチップ
２５ 切削溝
３０ エキスパンド装置
５２ 切削ブレード
５８ 研削ユニット
６４ 研削ホイール

Claims (5)

1. 交差する複数の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分割方法であって、
   板状物を紫外線硬化型エキスパンドシートに貼着する貼着ステップと、
   該貼着ステップを実施した後、交差する該分割予定ラインで区画された領域に対応した領域に複数の微小開口が形成されたマスクを介して、該紫外線硬化型エキスパンドシートに紫外線を照射する紫外線照射ステップと、
   該紫外線照射ステップを実施した後、該紫外線硬化型エキスパンドシートを拡張させて板状物に外力を付与し、該分割起点に沿って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。
2. 該板状物は、該紫外線硬化型エキスパンドシート上にダイボンディング用フィルムを介して貼着されており、
   該分割ステップでは、該分割起点に沿って板状物を分割するとともに該ダイボンディング用フィルムを分割する請求項１記載の板状物の分割方法。
3. 交差する複数の分割予定ラインに沿って複数のチップへと分割され、ダイボンディング用フィルムを介して紫外線硬化型エキスパンドシート上に貼着された板状物の加工方法であって、
   複数の微小開口を有するマスクを介して該紫外線硬化型エキスパンドシートに対して紫外線を照射する紫外線照射ステップと、
   該紫外線照射ステップを実施した後、該紫外線硬化型エキスパンドシートを拡張させて各チップに沿って該ダイボンディング用フィルム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。
4. 前記紫外線照射ステップでは該紫外線照射型エキスパンドシートを局所的に半硬化させる請求項１〜３の何れかに記載の板状物の分割方法。
5. 請求項１〜４に記載の板状物の分割方法に用いられる紫外線照射ユニットであって、
   該紫外線照射型エキスパンドシートに対して紫外線を照射する紫外線発光源と、
   該紫外線発光源と該紫外線照射型エキスパンドシートとの間に配設され、該紫外線照射型エキスパンドシートに貼着された板状物の交差する該分割予定ラインで区画された領域に対応した領域に複数の微小開口が形成されたマスクと、
   を具備したことを特徴とする紫外線照射ユニット。