JP2015233066A - 板状物の分割方法 - Google Patents

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【課題】 分割不良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を表面に有する板状物の分割方法であって、板状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と、該分割起点形成ステップを実施する前又は後に、板状物の裏面にエキスパンドシートを貼着するエキスパンドシート貼着ステップと、該エキスパンドシート貼着ステップを実施した後、該エキスパンドシートを拡張することで板状物に外力を付与して、該分割起点から板状物を分割する分割ステップと、を備え、該エキスパンドシート貼着ステップを実施する前に、板状物の裏面をドライ洗浄して板状物の裏面に付着した有機物を除去するドライ洗浄ステップ、を更に備えたことを特徴とする。【選択図】図2

Description

本発明は、ウェーハ等の板状物(板状被加工物)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複数の分割予定ラインによって区画された領域に形成された半導体ウェーハ等のウェーハは、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。
近年、広く利用されているレーザー加工装置を用いたレーザー加工方法の一つとして、ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザービームをウェーハ内部に集光点を合わせて分割予定ラインに沿って照射して、ウェーハ内部に分割起点となる改質層を形成するレーザー加工方法がある。
分割起点となる改質層をウェーハ内部に形成後、例えば特開2010−206136号公報に開示されるようなエキスパンド装置を使用して、エキスパンドシートを拡張してウェーハに外力を付与し、ウェーハを分割起点となる改質層に沿って破断して個々のデバイスチップに分割する。
特開2010−206136号公報
しかし、エキスパンドシートを拡張してウェーハを個々のチップに分割する際、ウェーハの裏面に油分等の有機物が付着しているとエキスパンドシートへのウェーハの貼着力が低下して、エキスパンドシートの拡張時にウェーハやチップがエキスパンドシートから剥離する等、分割不良が発生す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、分割不良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。
本発明によると、交差する複数の分割予定ラインを表面に有する板状物の分割方法であって、板状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と、該分割起点形成ステップを実施する前又は後に、板状物の裏面にエキスパンドシートを貼着するエキスパンドシート貼着ステップと、該エキスパンドシート貼着ステップを実施した後、該エキスパンドシートを拡張することで板状物に外力を付与して、該分割起点から板状物を分割する分割ステップと、を備え、該エキスパンドシート貼着ステップを実施する前に、板状物の裏面をドライ洗浄して板状物の裏面に付着した有機物を除去するドライ洗浄ステップ、を更に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。
本発明の板状物の分割方法では、板状物の裏面をエキスパンドシートに貼着する前に、板状物の裏面に付着している有機物をドライ洗浄して除去する。よって、板状物の裏面には油分等が付着していないため、板状物はエキスパンドシート上に強固に固定される。従って、エキスパンドシートを拡張するとウェーハに外力を十分加えることができるため、分割不良を発生させる恐れを低減し得る。
半導体ウェーハの表面側斜視図である。 ドライ洗浄ステップを示す模式図である。 エキスパンドシート貼着ステップを示す斜視図である。 分割起点形成ステップを示す斜視図である。 レーザービーム発生ユニットのブロック図である。 分割起点形成ステップの他の実施形態を示す斜視図である。 分割ステップを示す一部断面側面図である。
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、半導体ウェーハ11の表面側斜視図が示されている。半導体ウェーハ(以下、単にウェーハと略称することがある)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、複数の分割予定ライン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。11bは半導体ウェーハ11の裏面である。
本発明の板状物の分割方法では、板状物の裏面に油分等の有機物が付着しているとエキスパンドシートへの貼着力が低下するため、板状物の裏面をドライ洗浄することを特徴とする。
例えば、図2に示すように、複数の低圧水銀ランプ8を点灯して、ウェーハ11の裏面11bに紫外線を照射する。低圧水銀ランプ8で照射する紫外線は、波長184.9nmと波長253.7nmに二つのピークを有している。
低圧水銀ランプ8から紫外線を照射すると、大気中の酸素は波長184.9nmの紫外線を吸収してオゾンを生成する。生成されたオゾンは、さらに波長253.7nmの紫外線を吸収して酸素と活性酸素を発生する。
非常に不安定な活性酸素はウェーハ11の裏面11b上の油分等の有機化合物と結びついて、これをHO、CO、NO等の気体に酸化して分解する。従って、ウェーハ11の裏面11bの有機物が効果的に除去される(ドライ洗浄ステップ)。
ドライ洗浄ステップは、低圧水銀ランプ8による紫外線照射に替えて、図示しないプラズマ照射器を使用したプラズマ照射で行っても良い。プラズマ生成用ガスとしては、アルゴン(Ar)と水素ガス(H)の混合気体を用いるのが好ましい。
プラズマ照射器によりウェーハ11の裏面11bにプラズマを照射すると、ウェーハ11の裏面11bが親水化処理されるとともに、ウェーハ11の裏面11bに付着していた油分等の有機物も除去される。
ドライ洗浄ステップ実施後、図3に示すように、ウェーハ11の裏面11bに粘着シートであるエキスパンドシートTを貼着するエキスパンドシート貼着ステップを実施する。エキスパンドシートTの外周部は環状フレームFに貼着されている。これにより、ウェーハ11はエキスパンドシートTを介して環状フレームFに支持された形態となる。
エキスパンドシート貼着ステップを実施した後、ウェーハ11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ウェーハ11の内部に位置付けた状態で、レーザービームをウェーハ11の裏面11b側から分割予定ライン13に沿って照射して、ウェーハ11の内部に分割予定ライン13に沿った分割起点となる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を、図4乃至図6を参照して説明する。図4を参照すると、レーザービーム照射ユニット10は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング12を有している。
ケーシング12内には、図5に示されたレーザービーム発生ユニット14が収容されており、ケーシング12の先端部には、レーザービーム発生ユニット14から発生されたレーザービームを集光する集光器16が装着されている。
レーザービーム発生ユニット12は、図5に示すように、YAGパルスレーザー発振器或いはYVO4パルスレーザー発振器等のパルスレーザー発振器22と、繰り返し周波数設定手段24と、パルス幅調整手段26と、パワー調整手段28を含んでいる。
レーザービーム照射ユニット10のケーシング12には撮像ユニット(撮像手段)18が装着されている。撮像ユニット18は、可視光線によって撮像するCCD等の通常の撮像素子の他に、ウェーハ11に赤外線を照射する赤外線照射手段と、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を含んで構成されており、撮像した画像信号は図示しない制御手段に送信される。
レーザー加工装置を用いてウェーハ11の内部に分割起点となる改質層を形成するには、図4に示すように、レーザー加工装置のチャックテーブル20上にエキスパンドシートTを上にしてウェーハ11の表面11a側を載置する。
そして、図示しない吸引手段によってチャックテーブル20上にウェーハ11を吸引保持する。従って、チャックテーブル20上に吸引保持されたウェーハ11は裏面11bが上側となり、エキスパンドシートTが上方に露出する。
分割起点(改質層)形成ステップを実施する前に、撮像ユニット18によってウェーハ11のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメントを実施する。即ち、撮像ユニット18及び図示しない制御手段は、ウェーハ11の第1の方向に伸長する分割予定ライン13と、分割予定ライン13に沿ってレーザービームを照射するレーザービーム照射ユニット10の集光器16との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザービーム照射位置のアライメントを遂行する。
次いで、ウェーハ11に形成されている第1の方向に対して直交する第2の方向に伸長する分割予定ライン13に対しても、同様にレーザービーム照射位置のアライメントを遂行する。
この時、ウェーハ11の分割予定ライン13が形成されている表面11aは下側に位置しているが、撮像ユニット18が赤外線撮像素子を備えているので、エキスパンドシートT及びウェーハ11の裏面11b側から透かして分割予定ライン13を撮像することができる。
アライメント実施後、チャックテーブル20をレーザービームを照射するレーザービーム照射ユニット10の集光器16が位置するレーザービーム照射位置に移動し、第1の方向に伸長する分割予定ライン13の一端を集光器16の直下に位置付ける。
そして、集光器16からエキスパンドシートT及びウェーハ11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ウェーハ11の内部に位置付けた状態で、ウェーハ11の裏面側からパルスレーザビームを照射しつつ、チャックテーブル20を矢印X1方向に所定の送り速度で移動する。集光器16のレーザービーム照射位置が分割予定ライン13の他端に達したなら、パルスレーザビームの照射を停止するとともにチャックテーブル20の移動を停止する。
次いで、チャックテーブル20を分割予定ライン13のピッチだけY軸方向に割り出し送りして、隣接する分割予定ライン13の他端に集光器16を位置付け、チャックテーブル20を矢印X2方向に所定の送り速度で加工送りしながら、隣接する分割予定ライン13に対応するウェーハ11の内部に同様な改質層を形成する。
チャックテーブル20をX1方向及びX2方向に交互に加工送りしながら、第1の方向に伸長する分割予定ライン13に対応するウェーハの内部に分割起点となる改質層を形成する。
第1の方向に伸長する全ての分割予定ライン13に沿って改質層を形成したならば、チャックテーブル20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に沿ってウェーハ11の内部に同様な改質層を形成する。
改質層は、密度、屈折率、機械的強度等の物理特性が周囲とは異なる状態になった領域をいい、溶融再硬化層として形成される。改質層がウェーハ11の内部に形成されると、改質層から上下方向に伸びるマイクロクラックが形成される。
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。
光源 :LD励起Qスイッチ Nd:YVO4パルスレーザー
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
分割起点(改質層)形成ステップ実施後、改質層が形成されたウェーハ11に外力を付与して改質層を分割起点にウェーハ11を分割予定ライン13に沿って個々のチップに分割する分割ステップを実施する。
ここで、本発明の板状物の分割方法は、ドライ洗浄ステップを実施した後に分割起点形成ステップを実施する形態に限定されるものではない。まず、分割起点形成ステップを実施してから、ドライ洗浄ステップを実施し、その後にエキスパンドシート貼着ステップを実施するようにしても良い。
この実施形態では、図6に示すように、ウェーハ11の表面11aに保護テープ19を貼着し、保護テープ19を介してレーザー加工装置のチャックテーブル20でウェーハ11を吸引保持し、ウェーハ11の裏面11bを露出させる。そして、撮像ユニット18を使用してウェーハ11のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメントを実施する。
アライメント実施後、図4を参照して説明した分割起点となる改質層を形成する改質層形成ステップと同様に、分割予定ライン13に沿ってウェーハ11の内部に分割起点となる改質層を形成する。
このようにウェーハ11の内部に分割予定ラインに沿って改質層を形成してから、図2を参照して説明したドライ洗浄ステップを実施する。ドライ洗浄ステップ実施後、図3に示すエキスパンドシート貼着ステップを実施する。
上述した分割起点形成ステップの実施形態では、ウェーハ11の内部に形成された改質層を分割起点としているが、分割起点形成ステップはこれに限定されるものではなく、ウェーハ11に対して吸収性を有する波長のレーザービームを分割予定ライン13に沿って照射して分割予定ラインに沿ったレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝を分割起点とするようにしても良いし、或いは、切削ブレードで分割予定ラインに沿って切削溝を形成し、この切削溝を分割起点とするようにしても良い。
分割起点形成ステップ実施後、分割起点が形成されたウェーハ11に外力を付与して分割起点からウェーハ11を個々のチップに分割する分割ステップを実施する。分割ステップは、例えば図7に示す分割装置(エキスパンド装置)30を用いて実施する。
分割装置30は、環状フレームFを保持するフレーム保持手段32と、フレーム保持手段32に保持された環状フレームFに装着された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。フレーム保持手段32は、環状のフレーム保持部材36と、フレーム保持部材36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。
分割装置30は更に、環状のフレーム保持部材36を上下方向に移動する駆動手段40を具備している。駆動手段40は複数のエアシリンダ42から構成されており、そのピストンロッド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、ウェーハ11を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、分割装置30のフレーム保持部材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を下降するため、環状フレームFに貼着された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。
その結果エキスパンドシートTに貼着されているウェーハ11には放射状に引っ張り力が作用する。このようにウェーハ11に放射状に引っ張り力が作用すると、ウェーハ11は改質層、又はレーザー加工溝、又は切削溝を分割起点に分割予定ライン13に沿って個々のチップに21に分割される。
上述した実施形態では、板状物として半導体ウェーハ11に本発明の原理を適用した例について説明したが、被加工物である板状物は半導体ウェーハ11に限定されるものではなく、光デバイスウェーハ、ガラスウェーハ、セラミックスウェーハ等の他の板状物も含むものである。
上述した本発明の板状物の分割方法では、エキスパンドシート貼着ステップを実施する前に、ウェーハ等の板状物の裏面をドライ洗浄して板状物の裏面に付着した油分等の有機物を除去するドライ洗浄ステップを実施しているため、板状物はエキスパンドシートT上に強固に固定される。
よって、分割ステップでエキスパンドシートを拡張すると、ウェーハ11に十分に外力が付与されるため、ウェーハ11を分割起点から確実に個々のチップに分割することができる。
8 低圧水銀ランプ
10 レーザービーム照射ユニット
11 半導体ウェーハ
13 分割予定ライン
14 レーザービーム発生ユニット
15 デバイス
16 集光器
18 撮像ユニット
19 保護テープ
20 チャックテーブル
30 分割装置
32 フレーム保持手段
34 拡張ドラム
40 駆動手段
42 エアシリンダ

Claims (1)

  1. 交差する複数の分割予定ラインを表面に有する板状物の分割方法であって、
    板状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と、
    該分割起点形成ステップを実施する前又は後に、板状物の裏面にエキスパンドシートを貼着するエキスパンドシート貼着ステップと、
    該エキスパンドシート貼着ステップを実施した後、該エキスパンドシートを拡張することで板状物に外力を付与して、該分割起点から板状物を分割する分割ステップと、を備え、
    該エキスパンドシート貼着ステップを実施する前に、板状物の裏面をドライ洗浄して板状物の裏面に付着した有機物を除去するドライ洗浄ステップ、を更に備えたことを特徴とする板状物の分割方法。
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