JP2016004829A - ウエーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型のデバイスであってもエキスパンド分割が可能なウエーハの加工方法を提供すること。
【解決手段】ウエーハの加工方法は薄化工程とオゾン洗浄工程とレーザー光線照射工程とテープ貼着工程と分割工程を含む。薄化工程は薄化研削及び研磨を行いウエーハＷを所定の厚みに薄化し裏面ＷＲを平坦化する。オゾン洗浄工程は薄化工程実施後にウエーハＷＲの裏面ＷＲに紫外線を照射してオゾン洗浄を行う。レーザー光線照射工程はウエーハＷ裏面ＷＲ側からウエーハＷ内部に集光点を位置付けて分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射して内部に改質層を形成する。テープ貼着工程はオゾン洗浄工程及びレーザー光線照射工程実施後にウエーハＷの裏面ＷＲにエキスパンドテープを装着する。分割工程はウエーハＷを分割予定ラインに沿って分割する。
【選択図】図３

Description

本発明は、環状のフレームに装着されたエキスパンドテープに貼着されたウエーハを、所定のストリートに沿って複数個のチップに分割するウエーハの加工方法に関する。

半導体デバイス製造工程では、略円板形状である半導体ウエーハの表面に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって区画された複数の領域に、ＩＣやＬＳＩ等のデバイスを形成することが行われる。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによってデバイスが形成された領域毎にウエーハを分割加工し、個々のデバイスチップを製造することが行われている。また、サファイヤ基板等で形成される光デバイスウエーハも同様の分割加工がなされることが知られている。このような半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等を分割予定ラインに沿って分割する方法として、特許文献１に開示されるように、ウエーハに対して透過性を有する波長のパルス状の加工用レーザービーム（パルスレーザー光線）を照射してウエーハ内部に改質層を形成し、その後外力を与えて分割する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、上記レーザー加工方法を用いてストリートに沿って改質層が形成されたウエーハの裏面にダイボンディング用の接着フィルムを貼着し、この接着フィルムを介してウエーハをエキスパンドテープに貼着した後、エキスパンドテープを拡張することにより改質層が形成されることによって強度が低下せしめられたストリートに沿って個々のデバイスに分割されるとともに、接着フィルムを分割された各デバイスの外周縁に沿って破断する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特許第３４０８８０５号公報 特開２００４−２７３８９５号公報

しかし、デバイスが小さい場合（例えば３mm×３mm 以下）、エキスパンドテープを拡張しても、所々でウエーハの裏面に貼着した接着フィルムやデバイスの分割が不十分となってしまう問題がある。

本発明は、上記問題にかんがみなされたもので、その目的は、小型のデバイスであってもエキスパンド分割が可能なウエーハの加工方法を提供することである。

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、表面に分割予定ラインに区画されてデバイスが形成されたウエーハの加工方法であって、ウエーハの裏面を薄化研削及び研磨を行い所定の厚みに薄化し裏面を平坦化する薄化工程と、該薄化工程を実施した後に、ウエーハの該裏面に紫外線を照射してオゾン洗浄を行うオゾン洗浄工程と、ウエーハ裏面側からウエーハ内部に集光点を位置付けて分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射して内部に改質層を形成するレーザー光線照射工程と、該オゾン洗浄工程及び該レーザー光線照射工程を実施した後に、ウエーハの該裏面にエキスパンドテープを装着するテープ貼着工程と、該テープ貼着工程を実施した後に、該エキスパンドテープを拡張して該分割予定ラインに沿って形成された改質層に張力を作用させて、ウエーハを該分割予定ラインに沿って分割する分割工程とを含むことを特徴とする。

また、前記ウエーハの加工方法において、該テープ貼着工程において、ウエーハの該裏面にダイボンディング用の接着フィルムを貼着した後に該接着フィルム側に該エキスパンドテープを貼着し、該分割工程において、該エキスパンドテープを拡張して該接着フィルム及び該分割予定ラインに沿って形成された改質層に張力を作用させて、該接着フィルム及びウエーハを該分割予定ラインに沿って破断分割することが好ましい。

本発明は、ウエーハ裏面側にオゾン洗浄を行うことにより裏面の濡れ性が向上しエキスパンドテープや接着フィルムの粘着層との密着性が向上するので、小型のデバイスであっても良好にデバイスの分割及び接着フィルムの破断を行う事が出来る。

図１は、実施形態に係るウエーハの加工方法が施されるウエーハ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薄化工程の概要を示す断面図である。 図３は、実施形態に係るオゾン洗浄工程の概要を示す断面図である。 図４は、実施形態に係るウエーハの加工方法のレーザー光線照射工程の概要を示す断面図である。 図５は、実施形態に係るウエーハの加工方法の貼着工程の概要を示す断面図である。 図６は、実施形態に係るウエーハの加工方法の分割工程の概要を示す断面図である。

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〕
実施形態に係るウエーハの加工方法を、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が施されるウエーハを示す斜視図、図２は、実施形態に係るウエーハの加工方法の薄化工程の概要を示す断面図、図３は、実施形態に係るオゾン洗浄工程の概要を示す断面図、図４は、実施形態に係るウエーハの加工方法のレーザー光線照射工程の概要を示す断面図、図５は、実施形態に係るウエーハの加工方法の貼着工程の概要を示す断面図、図６は、実施形態に係るウエーハの加工方法の分割工程の概要を示す断面図である。

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）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にレーザー光線Ｌ（図４に示す）を照射して内部に改質層Ｋ（図４等に示す）を形成して個々のデバイスチップＤＴ（図６等に示す）に分割する方法である。なお、本実施形態に係る加工方法により個々のデバイスチップ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に複数の分割予定ラインＳによって区画された各領域にデバイスチップＤＴを構成するデバイスＤが形成されている。デバイスＤとして、ＩＣ（integrated circuit）、ＬＳＩ（large scale integration）、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems：微少電気機械システム）が、各領域に形成される。また、ウエーハＷの表面ＷＳには、ＳｉＯＦ、ＢＳＧ（ＳｉＯＢ）等の無機物系の膜やポリイミド系、パリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）などの表面膜が積層されている。

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。

実施形態に係る加工方法は、薄化工程と、オゾン洗浄工程と、レーザー光線照射工程と、テープ貼着工程と、分割工程とを含む。

薄化工程は、ウエーハＷの裏面ＷＲを薄化研削及び研磨を行いウエーハＷを所定の厚みに薄化し、裏面ＷＲを平坦化する工程である。薄化工程では、まず、ウエーハＷの表面ＷＳに図１に示す保護テープＴＧを貼着する。そして、薄化研削及び研磨を行う加工装置１０のチャックテーブル１１（図２に示す）のポーラス状の保持面１１ａ上に、保護テープＴＧを介してウエーハＷの表面ＷＳを載置する。チャックテーブル１１に図示しない真空吸引経路を介して接続された真空吸引源により保持面１１ａを吸引して、図２に示すように、保護テープＴＧを介してウエーハＷの表面ＷＳ側をチャックテーブル１１の保持面１１ａで吸引保持する。

そして、軸心回りに回転するチャックテーブル１１に保持されたウエーハＷの裏面ＷＲを、軸心回りに回転する薄化研削及び研磨する研削研磨手段１２の下方に位置付ける。そして、研削研磨手段１２を徐々に下降していき、図２に示すように、ウエーハＷの裏面ＷＲに研削送りする。ウエーハＷの裏面ＷＲを研削して、ウエーハＷを所定の厚みに薄化するとともに、ウエーハＷの裏面ＷＲを平坦化する。なお、研削研磨手段１２のウエーハＷの裏面ＷＲを薄化研削及び研磨するホイールとして、Ｐｏｌｉｇｒｉｎｄシリーズ（株式会社ディスコ製）、ＤＰホイール（Ｄｒｙ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：株式会社ディスコ製）を用いるのが望ましい。これらのホイールを用いることで、裏面ＷＲを平坦にしながらもデバイスチップＤＴの抗折強度の低下を抑制することができる。そして、オゾン洗浄工程に進む。

オゾン洗浄工程は、薄化工程を実施した後に、ウエーハＷの裏面ＷＲに紫外線を照射してオゾン洗浄を行う工程である。オゾン洗浄工程では、まず、オゾン洗浄を行うオゾン洗浄装置２０のステージ２１（図３に示す）の保持面２１ａ上に、保護テープＴＧを介してウエーハＷの表面ＷＳを載置し、保護テープＴＧを介してウエーハＷの表面ＷＳ側をステージ２１の保持面２１ａで保持する。

そして、ステージ２１に保持されたウエーハＷの裏面ＷＲ上に紫外線を照射する紫外線照射器２３を位置付ける。なお、紫外線照射器２３は、ウエーハＷの裏面ＷＲの全面に対応するように、紫外線を照射する複数本の低圧水銀ランプ２２がステージ２１の保持面２１ａに対向して配置されている。低圧水銀ランプ２２から１２ｍＷ／ｃｍ^２〜１８ｍＷ／ｃｍ^２の照度で例えば９０秒などの所定時間紫外線をウエーハＷの裏面ＷＲの全面に照射する。このとき、低圧水銀ランプ２２は、主に、波長が１８５ｎｍ、２５４ｎｍの紫外線を照射する。ウエーハＷの裏面ＷＲ全面に紫外線を照射すると、紫外線照射器２３がオゾンを生成し、その生成したオゾンを利用して、ウエーハＷの裏面ＷＲ上の有機化合物を酸化・分解し、ウエーハＷの裏面ＷＲの有機物汚染の除去、表面改質を行う。そして、レーザー光線照射工程に進む。

レーザー光線照射工程は、ウエーハＷ裏面ＷＲ側からウエーハＷ内部に集光点を位置付けて分割予定ラインＳに沿ってレーザー光線Ｌ（図４に示す）を照射して内部に改質層Ｋを形成する工程である。レーザー光線照射工程では、レーザー光線Ｌを照射するレーザー加工装置３０のチャックテーブル３１（図４に示す）のポーラス状の保持面３１ａ上に、保護テープＴＧを介してウエーハＷの表面ＷＳを載置する。チャックテーブル３１に図示しない真空吸引経路を介して接続された真空吸引源により保持面３１ａを吸引して、図４に示すように、保護テープＴＧを介してウエーハＷの表面ＷＳ側をチャックテーブル３１の保持面３１ａで吸引保持する。

そして、レーザー加工装置３０の図示しない撮像手段が取得した画像に基いて、アライメントを遂行する。その後、チャックテーブル３１とレーザー光線照射手段３２とを相対的に移動手段により移動させながら、図４に示すように、チャックテーブル３１に保持されたウエーハ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）のレーザー光線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に沿った改質層ＫをウエーハＷ内部に形成する。そして、テープ貼着工程に進む。

テープ貼着工程は、オゾン洗浄工程及びレーザー光線照射工程を実施した後に、ウエーハＷの裏面ＷＲにエキスパンドテープＴＥを装着する工程である。テープ貼着工程において、図５に示すように、まず、ウエーハＷの裏面ＷＲにダイボンディング用の接着フィルムＦＡを貼着する。なお、ダイボンディング用の接着フィルムＦＡとは、デバイスチップＤＴを実装、積層するのに用いる特殊粘着フィルムのことをいう。ダイボンディング用の接着フィルムＦＡを貼着した後、接着フィルムＦＡ側にエキスパンドテープＴＥを貼着する。なお、エキスパンドテープＴＥの外縁部には、環状フレームＦを貼着しておき、保護テープＴＧを剥離する。なお、保護テープＴＧが、紫外線が照射されることで粘着力を低下させるものである場合には、ウエーハＷの表面ＷＳ側に紫外線を照射した後、保護テープＴＧを剥離する。そして、分割工程に進む。

分割工程は、テープ貼着工程を実施した後に、エキスパンドテープＴＥを拡張して分割予定ラインＳに沿って形成された改質層Ｋに張力を作用させて、ウエーハＷを分割予定ラインＳに沿って分割する工程である。分割工程において、図６に示すように、環状フレームＦを分割装置４０のクランプ部４１に挟持し、押圧部材４２をエキスパンドテープＴＥの下面に当接させる。そして、図６に示すように、押圧部材４２を上昇させて、ウエーハＷが貼着されたエキスパンドテープＴＥを半径方向に拡張して、ウエーハＷ及び接着フィルムＦＡに半径方向に拡大する外力を付与して、接着フィルムＦＡ及び分割予定ラインＳに沿って形成された改質層Ｋに張力を作用させる。そして、改質層Ｋを起点に、接着フィルムＦＡ及びウエーハＷを分割予定ラインＳに沿って個々のデバイスチップＤＴに破断分割する。その後、分割されたデバイスチップＤＴ及び接着フィルムＦＡは、エキスパンドテープＴＥから取り外されて、次工程に搬送される。

実施形態に係る加工方法によれば、薄化工程後に、裏面ＷＲ側にオゾン洗浄を行うことにより裏面ＷＲの有機物が除去され、裏面ＷＲの濡れ性が向上し、裏面ＷＲの接着フィルムＦＡやエキスパンドテープＴＥの粘着層との密着性が向上する。このために、分割工程において、エキスパンドテープＴＥを拡張した際に、裏面ＷＲに貼着した接着フィルムＦＡやエキスパンドテープＴＥの粘着層がウエーハＷの裏面ＷＲと相対的に位置ずれすることを抑制でき、エキスパンドテープＴＥの拡張によって、改質層Ｋに張力を確実に付与することができる。よって、小型のデバイスチップＤＴであってもエキスパンドテープＴＥを拡張させることで、良好にデバイスチップＤＴの分割及び接着フィルムＦＡの破断を行う事が出来る。また、裏面ＷＲを研削研磨手段１２のホイールで平坦化した後にオゾン洗浄を行うので、デバイスチップＤＴの抗折強度の低下を抑制することができる。

次に、本発明の発明者らは、本発明の効果を確認した。結果を表１に示す。

確認においては、直径が３００ｍｍで厚みが２００μｍのシリコンウエーハＷを、１ｍｍ×１ｍｍの大きさのデバイスチップＤＴに分割するとともに、ウエーハＷの裏面ＷＲに厚さ２０μｍの接着フィルムＦＡ（リンテック社製ＬＥ−５０００Ｓ−２０）を貼着した。本発明品１及び比較例１では、２０００番の研削ホイールを用いてウエーハＷの裏面ＷＲを平坦にし、本発明品２及び比較例２では、Ｐｏｌｉｇｒｉｎｄシリーズ（株式会社ディスコ製）を用いてウエーハＷの裏面ＷＲを平坦にし、本発明品３及び比較例３では、ＤＰホイール（Ｄｒｙ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：株式会社ディスコ製）を用いてウエーハＷの裏面ＷＲを平坦にした。なお、Ｐｏｌｉｇｒｉｎｄシリーズ及びＤＰホイール（Ｄｒｙ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）を用いてウエーハＷの裏面ＷＲを平坦にすると、デバイスチップＤＴの抗折強度の低下を抑制しながらもウエーハＷの裏面ＷＲを鏡面に形成することができる。

また、比較例１〜３では、オゾン洗浄工程を実施せずに、本発明品１〜３では、オゾン洗浄工程を実施した。本発明品１〜３及び比較例１〜３において、ウエーハＷをデバイスチップＤＴに分割した際の分割率（ウエーハＷ及び接着フィルムＦＡを分割できたデバイスチップＤＴの割合）を計測した。

表１によれば、比較例１の分割率が９０％、比較例２の分割率が７０％、比較例３の分割率が７０％であるのに対し、本発明品１〜３の分割率が１００％となり、オゾン洗浄工程を実施することで、デバイスチップＤＴ及び接着フィルムＦＡの破断を行うことができる旨が明らかとなった。

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。たとえば、本発明では、レーザー光線照射工程を実施した後にオゾン洗浄工程を実施してもよい。要するに、本発明では、テープ貼着工程を実施する前にオゾン洗浄工程を実施すればよい。

Ｄ デバイス
ＤＴ デバイスチップ
Ｋ 改質層
Ｌ レーザー光線
Ｓ 分割予定ライン
ＦＡ 接着フィルム
ＴＥ エキスパンドテープ
Ｗ ウエーハ
ＷＳ 表面
ＷＲ 裏面

Claims (2)

1. 表面に分割予定ラインに区画されてデバイスが形成されたウエーハの加工方法であって、
   ウエーハの裏面を薄化研削及び研磨を行い所定の厚みに薄化し裏面を平坦化する薄化工程と、
   該薄化工程を実施した後に、ウエーハの該裏面に紫外線を照射してオゾン洗浄を行うオゾン洗浄工程と、
   ウエーハ裏面側からウエーハ内部に集光点を位置付けて分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射して内部に改質層を形成するレーザー光線照射工程と、
   該オゾン洗浄工程及び該レーザー光線照射工程を実施した後に、ウエーハの該裏面にエキスパンドテープを装着するテープ貼着工程と、
   該テープ貼着工程を実施した後に、該エキスパンドテープを拡張して該分割予定ラインに沿って形成された改質層に張力を作用させて、ウエーハを該分割予定ラインに沿って分割する分割工程と、
   を含むことを特徴とするウエーハの加工方法。
2. 該テープ貼着工程において、ウエーハの該裏面にダイボンディング用の接着フィルムを貼着した後に該接着フィルム側に該エキスパンドテープを貼着し、
   該分割工程において、該エキスパンドテープを拡張して該接着フィルム及び該分割予定ラインに沿って形成された改質層に張力を作用させて、該接着フィルム及びウエーハを該分割予定ラインに沿って破断分割すること、
   を特徴とする請求項１記載のウエーハの加工方法。

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