JP2016076574A - ウエーハの分割方法 - Google Patents

Abstract

【課題】専用の装置を用いず、積層体を崩すことなく、裏面に遮光テープが貼着されている場合であっても、Low-k膜からなる積層体を有するウエーハを分割できるようにする。
【解決手段】ストリート２の幅以下の幅を有する切削ブレード３０を回転させるとともに、ストリート２に沿って切削ブレード３０を切削送りし、ストリート２に存在する積層体４を切断して切断溝７を形成する積層体切断工程と、切断溝７から基板１に対して透過性を有する波長のレーザー光線４１を入射させ切断溝７に沿って基板１の内部に改質層８を形成する内部加工工程と、改質層８を起点に基板１を分割する分割工程とを備えるため、切断溝７を介して表面１ａ側からレーザー光線４１を入射して基板１の内部に改質層８を形成することができ、積層体４を崩すことなく改質層８を起点に基板１を分割できる。
【選択図】図６

Description

本発明は、積層体を有するウエーハを個々のデバイスに分割する方法に関する。

近年、ＩＣ，ＬＳＩ等のデバイスの処理能力を向上させるため、低誘電率絶縁体被膜（Low-k膜）からなる積層体を表面に有するウエーハが実用化されており、このウエーハは、個々のデバイスに分割された後、携帯電話、パソコン等の各種電気機器に利用されている。

Low-k膜が基板の表面に積層されたウエーハを分割するためには、例えばレーザー光線の照射によるLow-k膜の切断（アブレーション加工）をした後、Low-k膜が切断された部分の基板に切削ブレードを切り込ませて切削することにより、ウエーハを分割する方法が提案されている（例えば、下記の特許文献１を参照）。

また、Low-k膜をアブレーション加工してから基板の裏面側からレーザー光線を照射して基板の内部に改質層を形成し、その後、基板に外力を付与して該改質層を起点にしてウエーハを分割する方法も提案されている（例えば、下記の特許文献２を参照）。

特許第４４７１６３２号公報 特開平２００７−１７３４７５号公報

しかし、基板の表面に積層されたLow-k膜のうちアブレーション加工により切断溝が形成された部分は非常に脆くなっているため、切断溝を介して切削ブレードを基板に切り込ませると、切削ブレードが切断溝の側面のLow-k膜に接触してLow-k膜が崩れるおそれがある。そのため、切削ブレードがLow-k膜に接触しないようにするためには、ストリートの幅を広く設定しておき、幅広のストリートに沿ってアブレーション加工する必要がある。

また、上記のように、基板の裏面側からレーザー光線を照射して基板の内部に改質層を形成するためには、裏面側からレーザー光線を照射するための特別な装置が必要となる。

さらには、フリップチップ実装（突起電極を介して実装基板にウエーハのチップを接続する実装技術）のために裏面に遮光テープが貼着されたウエーハに対しては、該裏面側からレーザー光線が入射しないため、該裏面側からのレーザー照射により基板の内部に改質層を形成することが不可能となっている。

本発明は、上記の事情にかんがみてなされたもので、専用の装置を用いなくても、積層体を崩すことなく、裏面に遮光テープが貼着されている場合であっても、Low-k膜からなる積層体を有するウエーハを分割できるようにすることを目的とする。

本発明は、基板の表面に積層された積層体によってデバイスが形成されたウエーハを、デバイスを区画するストリートに沿って個々のデバイスに分割するウエーハの分割方法であって、ストリートの幅以下の幅を有する切削ブレードを回転させてストリートに切り込ませ、ストリートに沿って切削ブレードとウエーハとを相対的に切削送りし、ストリートに存在する積層体を切断して切断溝を形成する積層体切断工程と、積層体切断工程によって形成された切断溝から基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を入射させ切断溝に沿って基板の内部に改質層を形成する内部加工工程と、改質層を起点に基板を分割する分割工程と、を備える。

本発明に係るウエーハの分割方法は、ストリートの幅以下の幅を有する切削ブレードによって基板の表面における積層体に切断溝を形成した後に、切断溝を介して基板の表面側からレーザー光線を入射させて内部に改質層し、改質層を起点に基板を分割するように構成したため、切断溝の両側面における積層体が崩れることがなく、基板の裏面側からレーザー光線を照射するための特別な装置も不要となり、ウエーハの裏面に貼着されるテープの種類が限定されることもない。また、切削ブレードを用いずに基板を分割するため、ストリートの幅を広くする必要もない。

ウエーハの一例を示す斜視図である。 Low-k膜からなる積層体が表面に形成されたウエーハの断面図である。 保持工程を示す断面図である。 積層体切断工程を示す断面図である。 積層体に切断溝が形成された状態を示すウエーハの断面図である。 内部加工工程を示す断面図である。 分割工程を示す断面図である。 保持工程の第２例を示す断面図である。 積層体切断工程の第２例を示す断面図である。 内部加工工程の第２例を示す断面図である。 分割工程の第２例を示す断面図である。

図１及び図２に示すウエーハＷは、被加工物の一例であり、円板状の基板１を備えている。基板１の表面１ａには、格子状のストリート２によって区画された各領域に積層体４から形成されるデバイス３をそれぞれ備えている。積層体４は、例えば低誘電率絶縁体被膜（Low-k膜）で構成されている。一方、基板１の裏面１ｂには、デバイス３が形成されていない。以下では、ウエーハＷを個々のデバイスごとのチップに分割する分割方法について説明する。

１ ウエーハの分割方法の第１例
（１）保持工程
図３に示すように、ウエーハＷを保持する保持面１１を有するチャックテーブル１０にウエーハＷを搬入する。ウエーハＷの裏面１ｂがテープ５に貼着され、テープ５の周縁部にはリング状のフレーム６が貼着されており、テープ５を介してフレーム６と基板１とが一体に形成されている。

チャックテーブル１０の周縁には、フレーム６を固定するクランプ手段２０が配設されている。クランプ手段２０は、チャックテーブル１０の外周側から突出した支持部２１と、支持部２１に配設されフレーム６が載置されるフレーム載置部２２と、フレーム載置部２２の一端に接続され軸部２４を有する回転支持部２３と、軸部２４を支点に回転しフレーム載置部２２に載置されたフレーム６の上面を押さえる断面Ｌ字形のクランプ部２５とを備えている。

基板１の裏面１ｂに貼着されたテープ５を下向きにして、チャックテーブル１０の保持面１１に基板１を載置するとともに、フレーム載置部２２にフレーム６を載置する。続いて、クランプ部２５が軸部２４を支点に回転することにより、フレーム６の上面を押さえてクランプする。なお、テープ５は、伸縮性を有していればよく、特に限定されるものではない。

（２）積層体切断工程
図４に示すように、切削ブレード３０を用いて基板１の表面１ａに積層された積層体４を切断する。切削ブレード３０は、図１に示したストリート２の幅以下の幅を有している。積層体４を切断するためには、切削ブレード３０を所定の回転速度で例えば矢印Ａ方向に回転させながら基板１の表面１ａに接近する方向に下降させて積層体４に切り込ませる。

次いで、図１に示したストリート２に沿って回転する切削ブレード３０を切削送りし、ストリート２上の積層体４に切削ブレード３０を切り込ませて積層体４を切断し、図５に示すように、基板１の表面１ａが露出した切断溝７を形成する。なお、切削ブレード３の水平方向の位置は変えずに、ウエーハＷを水平方向に移動させてもよい。すなわち、ストリート２に沿って切削ブレード３０とウエーハＷとを相対的に切削送りすればよい。

切削ブレード３０による切削によって形成された切断溝７の底面７ａは、レーザー光線の照射によるアブレーション加工によって形成されたアブレーション溝の底面よりも、凹凸の少ない鏡面状に形成される。ここで、積層体切断工程で用いられる切削ブレードに含まれる砥粒の粒径が細かいほど、切断溝７の底面７ａの凹凸を低減することができる。よって、例えば＃５０００の粒度を有する切削ブレードを使用することが好ましい。

（３）内部加工工程
積層体切断工程を実施した後、図６に示すように、基板１の上方側に配設されたレーザー発振器４０から基板１の内部にレーザー光線４１を集光して改質層８を形成する。具体的には、レーザー発振器４０の下方に基板１を保持したチャックテーブル１０を移動させる。その後、レーザー発振器４０は、切断溝７から露出した基板１の表面１ａに向けて、基板１に対して透過性を有する波長のレーザー光線４１を入射させ、基板１の内部にレーザー光線を集光する。

このとき、図５に示した切断溝７の底面７ａの凹凸があまりないため、レーザー光線４１が底面７ａを通過するときに、レーザー光線４１の屈折が少なくなる。したがって、基板１の内部の所望の位置にレーザー光線４１を集光して改質層８を形成することができる。このようにして全てのストリート２に沿ってレーザー光線４１を照射して基板１の内部に改質層８を形成する。

（４）分割工程
図７に示すように、チャックテーブル１０の下方に配設された拡張手段５０を用いて基板１の内部に外力を加えて基板１を分割する。図７（ａ）に示す拡張手段５０は、チャックテーブル１０の周囲に配設された拡張リング５１と、拡張リング５１を上下方向に昇降させる拡張シリンダ５２とを少なくとも備えている。

基板１を分割する際には、拡張シリンダ５２によって拡張リング５１を上昇させ、図７（ｂ）に示すように、拡張リング５１でテープ５を下方から押し上げる。これにより、テープ５を放射状に拡張させ、同図（ａ）に示した基板１の内部の改質層８に外力を加える。そして、当該外力に耐えられなくなった改質層８を起点に基板１を個々のチップＣを分割する。

２ ウエーハの分割方法の第２例
ウエーハＷを分割する方法としては、図８に示す基板１の裏面１ｂに弾性テープ９を貼着し、分割工程において基板１の表面１ａ側から外力を付与することによりウエーハＷを個々のデバイス付きのチップに分割する方法もある。

（１）保持工程
図８に示すように、基板１の裏面１ｂに貼着された弾性テープ９を下向きにして、チャックテーブル１０ａの保持面１１に基板１を載置する。続いて図示しない吸引源によって、チャックテーブル１０ａの保持面１１で基板１を吸引保持する。

（２）積層体切断工程
保持工程を実施したら、図９に示す切削ブレード３０を用いて基板１の表面１ａの積層体４を切断する。切断動作については、ウエーハの分割方法の第１例における積層体切断工程と同様となっている。すなわち、切削ブレード３０を所定の回転速度で例えば矢印Ａ方向に回転させながら基板１の表面１ａに接近する方向に下降させて積層体４のストリート２に切り込ませる。そして、回転する切削ブレード３０とウエーハＷとを相対的にストリート２に沿って切削送りさせ、切断溝７を形成する。

（３）内部加工工程
積層体切断工程を実施した後、図１０に示すように、レーザー発振器４０から基板１に向けてレーザー光線を照射し、基板１の内部に分割起点となる改質層８を形成する。加工動作については、ウエーハの分割方法の第１例における内部加工工程と同様となっている。すなわち、レーザー発振器４０は、基板１に対して透過性を有する波長のレーザー光線４１を切断溝７から露出した基板１の表面１ａに向けて照射し、基板１の内部に改質層８を形成する。そして、全てのストリート２上における切断溝７に沿ってレーザー光線４１の照射を繰り返し行い、基板１の内部に改質層８を形成する。

（４）分割工程
次に、図１１に示すように、チャックテーブル１０の上方に配設された押圧手段６０を用いて基板１の内部に外力を加えて基板１を分割する。押圧手段６０は、図１１（ａ）に示すように、基板１を押圧する押圧ブレード６１と、押圧ブレード６１を鉛直方向に昇降させる移動部６２と、移動部６２を水平に移動可能に支持するガイド部６３とを備えている。押圧ブレード６１は、少なくとも図１に示したストリート２の幅以下の幅を有し、その先端部分がストリート２に沿ってライン状に形成されている。

基板１を分割する際には、押圧手段６０は、ストリート２の上方に押圧ブレード６１を位置づける。続いて、移動部６２によって押圧ブレード６１を基板１の表面１ａに接近する方向に下降させ、押圧ブレード６１の先端部分で切断溝７を介して基板１の表面１ａを押圧して基板１の内部に外力を加える。

これにより、基板１の裏面１ｂに貼着されている弾性テープ９が凹むとともに、図１１（ｂ）に示すように、当該外力に耐えられなくなった改質層８が起点となり、１列のストリート２に沿って基板１を個々のチップＣに分割する。その後、同図（ａ）に示す移動部６２がガイド部６３に沿って水平に移動し、押圧ブレード６１を押圧していないストリート２の上方側に順次位置づけ、上記同様の押圧動作を繰り返し行い、基板１を個々のチップＣに分割する。

以上のとおり、本発明のウエーハの分割方法では、積層体切断工程を実施することにより、ストリート２の幅以下の幅を有する切削ブレード３０を用いて基板１の表面１ａにおける積層体４に凹凸の少ない底面７ａを有する切断溝７を形成することができるため、内部加工工程を実施するときに切断溝７を介して基板１の表面１ａにレーザー光線４１を入射可能となって、所望の深さにレーザー光線４１を集光して基板１の内部に改質層８を形成することができる。したがって、改質層８の形成時に切断溝７の両側面の積層体４が崩れることがない。さらに、切削ブレード３０を用いて基板を分割する場合と比べてストリート２の幅を広く設定する必要もなくなる。

また、本発明の分割方法では、基板１の表面１ａ側からレーザー照射による内部加工が可能となるため、基板１の裏面１ｂ側からレーザー照射するための特別な機構が必要なくなり、例えば、チャックテーブルをガラステーブルにしたり、ウエーハＷの表裏を反転させるための機構を設けたりする必要がない。
さらには、基板１の裏面１ｂに貼着して使用するテープの種類が限定されることはなく、例えば、基板１の裏面１ｂに遮光テープを貼着したとしても内部加工工程を実施する際に支障がない。

なお、本発明のウエーハの分割方法では、ウエーハＷを反転させることなく、積層体切断工程，内部加工工程及び分割工程を実施できるため、基板１に対するテープの貼替えが必要ない。

１：基板 １ａ：表面 １ｂ：裏面 ２：ストリート ３：デバイス
４：積層体 ５：テープ ６：フレーム ７：切断溝 ８：改質層 ９：弾性テープ
１０，１０ａ：チャックテーブル １１：保持面
２０：クランプ手段 ２１：支持部 ２２：フレーム載置部
２３：回転部 ２４：軸部 ２５：クランプ部
３０：切削ブレード
４０：レーザー発振器 ４１：レーザー光線
５０：拡張手段 ５１：拡張シリンダ ５２：拡張リング
６０：押圧手段 ６１：押圧ブレード ６２：移動部 ６３：ガイド部

Claims (1)

1. 基板の表面に積層された積層体によってデバイスが形成されたウエーハを、該デバイスを区画するストリートに沿って個々のデバイスに分割するウエーハの分割方法であって、
   該ストリートの幅以下の幅を有する切削ブレードを回転させて該ストリートに切り込ませ、該ストリートに沿って該切削ブレードとウエーハとを相対的に切削送りし、該ストリートに存在する該積層体を切断して切断溝を形成する積層体切断工程と、
   該積層体切断工程によって形成された該切断溝から基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を入射させ該切断溝に沿って基板の内部に改質層を形成する内部加工工程と、
   該改質層を起点に基板を分割する分割工程と、
   を備えるウエーハの分割方法。

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