JP2016082162A - ウエーハの加工方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板の表面に積層された機能層によってデバイスが形成されたウエーハにレーザー光線を照射することにより生成されるデブリがデバイスの表面に付着しないようにしたウエーハの分割方法を提供する。【解決手段】ウエーハ２を構成する機能層２１の表面に粘着層が敷設された保護テープ３を貼着し、ウエーハの保護テープ側を被加工物保持手段の保持面５１上に保持して裏面側から基板および機能層に対して吸収性を有する波長のレーザー光線ＬＢを照射し保護テープに至るレーザー加工溝を形成することによりウエーハを個々のデバイスに分割するとき、レーザー光線を照射することにより生成されるデブリがデバイスの表面に付着しないように保護テープの粘着層がデバイスと密着して隙間がないように貼着する。【選択図】図４

Description

本発明は、基板の表面に積層された機能層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複数の分割予定ラインに沿って分割するウエーハの加工方法に関する。
当業者には周知の如く、半導体デバイス製造工程においては、シリコン等の基板の表面に絶縁膜と機能膜が積層された機能層によって複数のＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスをマトリックス状に形成した半導体ウエーハが形成される。このように形成された半導体ウエーハは上記デバイスが分割予定ラインによって区画されており、この分割予定ラインに沿って分割することによって個々の半導体デバイスを製造している。
近時においては、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップの処理能力を向上するために、シリコン等の基板の表面に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）が積層された機能層によって半導体デバイスを形成せしめた形態の半導体ウエーハが実用化されている。
このような半導体ウエーハの分割予定ラインに沿った分割は、通常、ダイサーと呼ばれている切削装置によって行われている。この切削装置は、被加工物である半導体ウエーハを保持する被加工物保持手段としてのチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された半導体ウエーハを切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる移動手段とを具備している。切削手段は、高速回転せしめられる回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードを含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径３μｍ程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって固定して形成されている。
しかるに、上述したＬｏｗ−ｋ膜はウエーハの素材と異なるため、切削ブレードによって同時に切削することが困難である。即ち、Ｌｏｗ−ｋ膜は雲母のように非常に脆いことから、切削ブレードにより分割予定ラインに沿って切削すると、Ｌｏｗ−ｋ膜が剥離し、この剥離が回路にまで達しデバイスに致命的な損傷を与えるという問題がある。
上記問題を解消するために、半導体ウエーハに形成された分割予定ラインの両側に分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射し、ストリートに沿って２条のレーザー加工溝を形成して機能層を分断し、この２条のレーザー加工溝の外側間に切削ブレードを位置付けて切削ブレードと半導体ウエーハを相対移動することにより、半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切断するウエーハの分割方法が下記特許文献１に開示されている。
特開２００５−６４２３１号公報
而して、上記特許文献１に記載されたように半導体ウエーハに形成された分割予定ラインの両側に分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射することにより分割予定ラインに沿って２条のレーザー加工溝を形成して機能層を分断し、この２条のレーザー加工溝の外側間に切削ブレードを位置付けて半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切断するウエーハの分割方法は、次のような問題がある。
（１）機能層を分断するために少なくとも２条のレーザー加工溝を分割予定ラインに沿って形成する必要があり生産性が悪い。
（２）レーザー加工溝を形成する際に機能層の分断が不十分であると切削ブレードのズレや倒れが発生したり、切削ブレードに偏摩耗が生ずる。
（３）ウエーハの表面からレーザー加工溝を形成するとデブリが飛散するので、ウエーハの表面に保護膜を被覆する必要があり生産性が悪い。
（４）２条のレーザー加工溝を形成するためにレーザー光線を少なくとも２度照射することでウエーハに熱歪が残留し、デバイスの抗折強度が低下する。
（５）切削ブレードの幅を超える範囲で２条のレーザー加工溝を形成するために、分割予定ラインの幅を広くする必要があり、ウエーハに形成されるデバイスの数が減少する。
（６）機能層の表面にSiO2、SiO、SiN、SiNOを含むパシベーション膜が形成されているウエーハにおいては、レーザー光線を照射するとパシベーション膜を透過して機能層が加工され逃げ場を失って横方向に加工が広がってしまう所謂アンダーカット現象が発生する。
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、基板の表面に積層された機能層によってデバイスが形成されたウエーハを、上記問題を解消して個々のデバイスに分割することができるウエーハの加工方法を提供することである。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、基板の表面に積層された機能層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複数のストリートに沿って分割するウエーハの加工方法であって、
ウエーハを構成する機能層の表面に粘着層が敷設された保護テープの粘着層側を対面させて機能層の表面に保護テープを貼着する保護テープ貼着工程と、
該保護テープ貼着工程が実施されたウエーハの保護テープ側を被加工物保持手段の保持面上に保持し、ウエーハを構成する基板の裏面側から基板および機能層に対して吸収性を有する波長のレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射し、分割予定ラインに沿って保護テープに至るレーザー加工溝を形成することによりウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハ分割工程と、を含み、
該保護テープ貼着工程は、ウエーハ分割工程においてレーザー光線を照射することにより分割予定ラインに沿って生成されるデブリがデバイスの表面に付着しないように、保護テープの粘着層がデバイスと密着して隙間がないように貼着される、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。
本発明によるウエーハの加工方法においては、ウエーハを構成する機能層の表面に粘着層が敷設された保護テープの粘着層側を対面させて機能層の表面に保護テープを貼着する保護テープ貼着工程と、該保護テープ貼着工程が実施されたウエーハの保護テープ側を被加工物保持手段の保持面上に保持し、ウエーハを構成する基板の裏面側から基板および機能層に対して吸収性を有する波長のレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射し、分割予定ラインに沿って保護テープに至るレーザー加工溝を形成することによりウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハ分割工程とを含み、保護テープ貼着工程は、ウエーハ分割工程においてレーザー光線を照射することにより分割予定ラインに沿って生成されるデブリがデバイスの表面に付着しないように、保護テープの粘着層がデバイスと密着して隙間がないように貼着されるので、ウエーハ分割工程において基板および機能層に対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射することによりデブリが発生するが、保護テープの粘着層が機能層に形成されたデバイスと密着して隙間がないように貼着されているので、デバイスにデブリが付着することがない。
また、本発明によるウエーハの加工方法においては、次の作用効果が得られる。
（１）機能層を分断するために複数のレーザー加工溝を分割予定ラインに沿って形成する必要がないため生産性が向上する。
（２）機能層にレーザー加工溝を形成しないので、切削ブレードのズレや倒れ、切削ブレードに偏摩耗が生ずることはない。
（３）ウエーハの表面からレーザー光線を照射しないので、ウエーハの表面に保護膜を被覆する必要がない。
（４）基板の裏面側から切削溝を形成するので、幅広い分割予定ラインが不要となり、ウエーハに形成することができるデバイスの数を増大することができる。
（５）ウエーハの表面からレーザー光線を照射しないので、機能層の表面にSiO2、SiO、SiN、SiNOを含むパシベーション膜が形成されているウエーハにおいては、パシベーション膜を透過して機能層が加工され一時的に熱の逃げ場を失って横方向に加工が広がってしまうことが抑制される。
本発明によるウエーハの加工方法によって分割される半導体ウエーハを示す斜視図および要部拡大断面図。 本発明によるウエーハの加工方法における保護テープ貼着工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるウエーハ分割工程を実施するためのレーザー加工装置の要部斜視図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるウエーハ分割工程の第１の実施形態を示す説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における切削溝形成工程を実施するための切削装置の要部斜視図。 本発明によるウエーハの加工方法における切削溝形成工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるウエーハ分割工程の第２の実施形態を示す説明図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるウエーハ分割工程の第２の実施形態を示す説明図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるウエーハ支持工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における保護テープ剥離工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるデバイス分離工程を実施するためのデバイス分離装置の斜視図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるデバイス分離工程の説明図。
以下、本発明によるウエーハの加工方法について添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
図１の（a）および(b)には、本発明によるウエーハの加工方法によって個々のデバイスに分割される半導体ウエーハの斜視図および要部拡大断面図が示されている。図１の（a）および(b)に示す半導体ウエーハ２は、厚みが２００μmのシリコン等の基板２０の表面２０aに絶縁膜と回路を形成する機能膜が積層された機能層２１によって複数のＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス２２がマトリックス状に形成されている。そして、各デバイス２２は、格子状に形成された分割予定ライン２３によって区画されている。なお、図示の実施形態においては、機能層２１を形成する絶縁膜は、ＳｉＯ２ 膜または、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）からなっており、厚みが１０μmに設定されている。このようにして構成された機能層２１は、表面２１aにSiO2、SiO、SiN、SiNOを含むパシベーション膜が形成されている。
上述した半導体ウエーハ２を分割予定ラインに沿って分割するウエーハの加工方法について説明する。
先ず、半導体ウエーハ２を構成するに機能層２１の表面に粘着層が敷設された保護テープの粘着層側を対面させて機能層２１の表面に保護テープを貼着する保護テープ貼着工程を実施する。即ち、図２の(a)および(b)に示すように半導体ウエーハ２を構成するに機能層２１の表面２１aに粘着層３１が敷設された保護テープ３の粘着層３１側を対面させ機能層２１の表面２１aに保護テープ３を貼着する。なお、保護テープ３は、図示の実施形態においては厚さが１００μｍのポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなるシート状基材の表面にアクリル樹脂系の粘着層３１が厚さ５μｍ程度塗布されている。この保護テープ貼着工程は、後述するウエーハ分割工程においてレーザー光線を照射することにより分割予定ライン２３に沿って生成されるデブリがデバイスの表面に付着しないように、保護テープ３の粘着層３１が機能層２１に形成されたデバイスと密着して隙間がないように貼着されることが重要である。このため、上記図２の(a)および(b)に示すように半導体ウエーハ２を構成するに機能層２１の表面に貼着された保護テープ３に対して、図２の(c)に示すように押圧ローラ４を転動させて押圧することにより、粘着層３１が機能層２１によって形成されたデバイスと密着して隙間がないように貼着する。
上述した保護テープ貼着工程を実施したならば、半導体ウエーハ２の保護テープ３側を被加工物保持手段の保持面上に保持し、半導体ウエーハ２を構成するに基板２０の裏面側から基板２０および機能層２１に対して吸収性を有する波長のレーザー光線を分割予定ライン２３に沿って照射し、分割予定ライン２３に沿って保護テープ３に至るレーザー加工溝を形成することにより半導体ウエーハ２を個々のデバイスに分割するウエーハ分割工程を実施する。このウエーハ分割工程は、図３に示すレーザー加工装置５を用いて実施する。図３に示すレーザー加工装置５は、被加工物を保持する被加工物保持手段としてのチャックテーブル５１と、該チャックテーブル５１の上面である保持面上に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２と、チャックテーブル５１上に保持された被加工物を撮像する撮像手段５３を具備している。チャックテーブル５１は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない移動機構によって図３において矢印Ｘで示す加工送り方向および矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられるようになっている。
上記レーザー光線照射手段５２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング５２１の先端に装着された集光器５２２からパルスレーザー光線を照射する。また、上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の先端部に装着された撮像手段５３は、図示の実施形態においては可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。
上述したレーザー加工装置５を用いて実施するウエーハ分割工程の第１の実施形態について、図３および図４を参照して説明する。
このウエーハ分割工程は、先ず上述した図３に示すレーザー加工装置５のチャックテーブル５１の上面である保持面上に上記保護テープ貼着工程が実施された半導体ウエーハ２の保護テープ３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５１上に半導体ウエーハ２を保護テープ３を介して吸着保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル５１上に保持された半導体ウエーハ２は、基板２０の裏面２０bが上側となる。このようにして、半導体ウエーハ２を吸引保持したチャックテーブル５１は、図示しない加工送り手段によって撮像手段５３の直下に位置付けられる。
チャックテーブル５１が撮像手段５３の直下に位置付けられると、撮像手段５３および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ２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作業を実行する。即ち、撮像手段５３および図示しない制御手段は、半導体ウエーハ２の所定方向に形成されている分割予定ライン２３と、分割予定ライン２３に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２の集光器５２２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、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する（アライメント工程）。また、半導体ウエーハ２に形成されている上記所定方向に対して直交する方向に延びる分割予定ライン２３に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。このとき、半導体ウエーハ２の分割予定ライン２３が形成されている機能層２１の表面は下側に位置しているが、撮像手段５３が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成された撮像手段を備えているので、基板２０の裏面２０bから透かして分割予定ライン２３を撮像することができる。
以上のようにしてチャックテーブル５１上に保持されている半導体ウエーハ２に形成されている分割予定ライン２３を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、図４の（ａ）で示すようにチャックテーブル５１をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２の集光器５２２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の分割予定ライン２３の一端（図４の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段５２の集光器５２２の直下に位置付ける。次に、集光器５２２から照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐを基板２０の裏面２０b付近に位置付ける。そして、集光器５２２から基板２０および機能層２１に対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル５１を図４の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の送り速度で移動せしめる。そして、図４の（ｂ）で示すようにレーザー光線照射手段５２の集光器５２２の照射位置が分割予定ライン２３の他端の位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル５１の移動を停止する。
なお、上記ウエーハ分割工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
波長 ：３５５ｎｍのパルスレーザー
繰り返し周波数 ：２００ｋＨｚ
平均出力 ：３W
集光スポット径 ：φ１０μｍ
加工送り速度 ：３００ｍｍ／秒
上述したように所定の分割予定ライン２３に沿って上記ウエーハ分割工程を実施したら、チャックテーブル５１を矢印Ｙで示す方向に半導体ウエーハ２に形成された分割予定ライン２３の間隔だけ割り出し送りし（割り出し送り工程）、上記ウエーハ分割工程を遂行する。このようにして所定方向に形成された全ての分割予定ライン２３に沿って上記ウエーハ分割工程を実施したならば、チャックテーブル５１を９０度回動せしめて、上記所定方向に形成された分割予定ライン２３に対して直交する方向に延びる分割予定ライン２３に沿って上記ウエーハ分割工程を実行する。この結果、図４の(c)に示すように半導体ウエーハ２を構成する基板２０および機能層２１には分割予定ライン２３に沿って保護テープ３に至るレーザー加工溝２４が形成され、半導体ウエーハ２は個々のデバイスに分割される。このウエーハ分割工程においては、基板２０および機能層２１に対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射することによりデブリが発生するが、保護テープ３の粘着層３１が上述したように機能層２１に形成されたデバイスと密着して隙間がないように貼着されているので、デバイスにデブリが付着することがない。なお、パルスレーザー光線を照射することによって発生したデブリは、保護テープ３の粘着層３１における分割予定ライン２３と対応する領域に付着する。
次に、ウエーハ分割工程の第２の実施形態について、図５乃至図８を参照して説明する。
ウエーハ分割工程の第２の実施形態においては、先ず、半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面側から分割予定ライン２３と対応する領域に切削ブレードを位置付けて機能層２１に至らない一部を残して切削溝を形成する切削溝形成工程を実施する。この切削溝形成工程は、図５に示す切削装置６を用いて実施する。図５に示す切削装置６は、被加工物を保持する被加工物保持手段としてのチャックテーブル６１と、該チャックテーブル６１の上面である保持面に保持された被加工物を切削する切削手段６２と、該チャックテーブル６１に保持された被加工物を撮像する撮像手段６３を具備している。チャックテーブル６１は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない加工送り手段によって図５において矢印Ｘで示す加工送り方向に移動せしめられるとともに、図示しない割り出し送り手段によって矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられるようになっている。
上記切削手段６２は、実質上水平に配置されたスピンドルハウジング６２１と、該スピンドルハウジング６２１に回転自在に支持された回転スピンドル６２２と、該回転スピンドル６２２の先端部に装着された切削ブレード６２３を含んでおり、回転スピンドル６２２がスピンドルハウジング６２１内に配設された図示しないサーボモータによって矢印６２３aで示す方向に回転せしめられるようになっている。切削ブレード６２３は、アルミニウムによって形成された円盤状の基台６２４と、該基台６２４の側面外周部に装着された環状の切れ刃６２５とからなっている。環状の切れ刃６２５は、基台６２４の側面外周部に粒径が３〜４μｍのダイヤモンド砥粒をニッケルメッキで固めた電鋳ブレードからなっており、図示の実施形態においては厚みが４０μｍで外径が５２mmに形成されている。
上記撮像手段６３は、スピンドルハウジング６２１の先端部に装着されており、図示の実施形態においては可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。
上述した切削装置６を用いて切削溝形成工程を実施するには、図５に示すようにチャックテーブル６１の上面である保持面上に上記保護テープ貼着工程が実施された半導体ウエーハ２の保護テープ３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６１上に半導体ウエーハ２を保護テープ３を介して吸着保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル６１上に保持された半導体ウエーハ２は、基板２０の裏面２０bが上側となる。このようにして、半導体ウエーハ２を吸引保持したチャックテーブル６１は、図示しない加工送り手段によって撮像手段６３の直下に位置付けられる。
チャックテーブル６１が撮像手段６３の直下に位置付けられると、撮像手段６３および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ２の切削すべき領域を検出するアライメント工程を実行する。即ち、撮像手段６３および図示しない制御手段は、半導体ウエーハ２の所定方向に形成されている分割予定ライン２３と対応する領域と、切削ブレード６２３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、切削ブレード６２３による切削領域のアライメントを遂行する（アライメント工程）。また、半導体ウエーハ２に上記所定方向と直交する方向に形成された分割予定ライン２３と対応する領域に対しても、同様に切削ブレード６２３による切削位置のアライメントが遂行される。このとき、半導体ウエーハ２の分割予定ライン２３が形成されている機能層２１の表面は下側に位置しているが、撮像手段６３が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成された撮像手段を備えているので、ウエーハを構成する基板２０の裏面２０bから透かして分割予定ライン２３を撮像することができる。
以上のようにしてチャックテーブル６１上に保持されている半導体ウエーハ２の分割予定ライン２３と対応する領域を検出し、切削領域のアライメントが行われたならば、半導体ウエーハ２を保持したチャックテーブル６１を切削領域の切削開始位置に移動する。このとき、図６の（ａ）で示すように半導体ウエーハ２は切削すべき分割予定ライン２３と対応する領域の一端（図６の（ａ）において左端）が切削ブレード６２３の直下より所定量右側に位置するように位置付けられる。
このようにしてチャックテーブル６１即ち半導体ウエーハ２が切削加工領域の切削開始位置に位置付けられたならば、切削ブレード６２３を図６（ａ）において２点鎖線で示す待機位置から矢印Z１で示すように下方に切り込み送りし、図６の（ａ）において実線で示すように所定の切り込み送り位置に位置付ける。この切り込み送り位置は、図６の（ａ）および図６の（ｃ）に示すように切削ブレード６２３の下端が半導体ウエーハ２を構成する機能層２１に至らない位置（例えば、機能層２１が積層されている基板２０の表面２０aから裏面２０b側に５〜１０μｍの位置）に設定されている。
次に、切削ブレード６２３を図６の（ａ）において矢印６２３aで示す方向に所定の回転速度で回転せしめ、チャックテーブル６１を図６の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の切削送り速度で移動せしめる。そして、チャックテーブル６１が図６の（ｂ）で示すように分割予定ライン２３に対応する位置の他端（図６の（ｂ）において右端）が切削ブレード６２３の直下より所定量左側に位置するまで達したら、チャックテーブル６１の移動を停止する。このようにチャックテーブル６１を切削送りすることにより、図６の（d）で示すように半導体ウエーハ２の基板２０には裏面２０bから表面２０a側に一部２０１を残して切削溝２５が形成される(切削溝形成工程)。
次に、切削ブレード６２３を図６の（ｂ）において矢印Z2で示すように上昇させて２点鎖線で示す待機位置に位置付け、チャックテーブル６１を図６の（ｂ）において矢印Ｘ２で示す方向に移動して、図６の（ａ）に示す位置に戻す。そして、チャックテーブル６１を紙面に垂直な方向（割り出し送り方向）に分割予定ライン２３の間隔に相当する量だけ割り出し送りし、次に切削すべき分割予定ライン２３に対応する領域を切削ブレード６２３と対応する位置に位置付ける。このようにして、次に切削すべき分割予定ライン２３に対応する領域を切削ブレード６２３と対応する位置に位置付けたならば、上述した切削溝形成工程を実施する。
なお、上記切削溝形成工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
切削ブレード ：外径５２ｍｍ、厚さ４０μｍ
切削ブレードの回転速度：３００００ｒｐｍ
切削送り速度 ：５０ｍｍ／秒
上述した切削溝形成工程を半導体ウエーハ２に所定方向に形成された全ての分割予定ライン２３に対応する領域に実施したならば、チャックテーブル６１を９０度回動せしめて、上記所定方向に形成された分割予定ライン２３に対して直交する方向に延びる分割予定ライン２３に沿って上記切削溝形成工程を実行する。
上述したように切削溝形成工程を実施したならば、半導体ウエーハ２の保護テープ３側を被加工物保持手段の保持面上に保持し、半導体ウエーハ２を構成するに基板２０の裏面側から切削溝２５の底に沿って基板２０および機能層２１に対して吸収性を有する波長のレーザー光線を分割予定ライン２３に沿って照射し、分割予定ライン２３に沿って保護テープ３に至るレーザー加工溝を形成することにより半導体ウエーハ２を個々のデバイスに分割するウエーハ分割工程を実施する。このウエーハ分割工程は、上記図３に示すレーザー加工装置５を用いて実施する。
先ず、上述した図７に示すようにレーザー加工装置５のチャックテーブル５１上に上述した切削溝形成工程が実施された半導体ウエーハ２が貼着された保護テープ３側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、保護テープ３を介して半導体ウエーハ２をチャックテーブル５１上に保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル５１に保持された半導体ウエーハ２は、基板２０の裏面２０bが上側となる。なお、図７においては保護テープ３が装着された環状のフレームFを省いて示しているが、環状のフレームFはチャックテーブル５１に配設された適宜のフレーム保持手段に保持される。このようにして、半導体ウエーハ２を吸引保持したチャックテーブル５１は、図示しない加工送り手段によって撮像手段５３の直下に位置付けられる。
チャックテーブル５１が撮像手段５３の直下に位置付けられると、撮像手段５３および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ２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作業を実行する。即ち、撮像手段５３および図示しない制御手段は、半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面２０b側から所定方向に形成された切削溝２５と、該切削溝２５に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２の集光器５２２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、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する（アライメント工程）。また、半導体ウエーハ２に上記所定方向と直交する方向に形成された切削溝２５に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。
上述したアライメント工程を実施したならば、図８で示すようにチャックテーブル５１をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２の集光器５２２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の切削溝２５を集光器５２２の直下に位置付ける。このとき、図８の（ａ）で示すように半導体ウエーハ２は、切削溝２５の一端(図８の（ａ）において左端)が集光器５２２の直下に位置するように位置付けられる。そして、図８の（c）に示すように集光器５２２から照射されるパルスレーザー光線LBの集光点Ｐを切削溝２５の底面付近に合わせる。次に、レーザー光線照射手段５２の集光器５２２から基板２０および機能層２１に対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル５１を図８の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、図８の（ｂ）で示すように切削溝２５の他端（図８の（ｂ）において右端）が集光器５２２の直下位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル５１の移動を停止する（ウエーハ分割工程）。
次に、チャックテーブル５１を紙面に垂直な方向（割り出し送り方向）に切削溝２５の間隔だけ（分割予定ライン２３の間隔に相当する）移動する。そして、レーザー光線照射手段５２の集光器５２２からパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル５１を図８の（ｂ）において矢印Ｘ２で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめ、図８の（ａ）に示す位置に達したらパルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル５１の移動を停止する。
上述したウエーハ分割工程を実施することにより、図８の（d）に示すように半導体ウエーハ２には上記切削溝形成工程において残存されている基板２０の一部２０１および機能層２１にレーザー加工溝２４が形成される。この結果、上記切削溝形成工程において残存されている基板２０の一部２０１および機能層２１は、レーザー加工溝２４によって切断される。そして、上述したウエーハ分割工程を半導体ウエーハ２に形成された全ての分割予定ライン２３に沿って実施する。従って、半導体ウエーハ２を構成する基板２０および機能層２１には分割予定ライン２３に沿って保護テープ３に至るレーザー加工溝２４が形成され、半導体ウエーハ２は個々のデバイスに分割される。このウエーハ分割工程においては、基板２０および機能層２１に対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射することによりデブリが発生するが、保護テープ３の粘着層３１が上述したように機能層２１に形成されたデバイスと密着して隙間がないように貼着されているので、デバイスにデブリが付着することがない。なお、パルスレーザー光線を照射することによって発生したデブリは、保護テープ３の粘着層３１における分割予定ライン２３と対応する領域に付着する。
なお、上述したウエーハ分割工程の第２の実施形態においては、半導体ウエーハ２を構成する基板２０に切削溝２５が形成されているので、上記図４に示すウエーハ分割工程の第１の実施形態よりもパルスレーザー光線の出力を小さくして実施することができる。
上述したウエーハ分割工程を実施したならば、半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面をダイシングテープを貼着するとともに半導体ウエーハ２を収容する大きさの開口部を備えた環状のフレームでダイシングテープを介して半導体ウエーハ２を支持するウエーハ支持工程を実施する。例えば、図９(a)および(b)に示すように、環状のフレームFの内側開口部を覆うように外周部が装着されたダイシングテープTの表面に半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面２０bを貼着する。従って、ダイシングテープTの表面に貼着された半導体ウエーハ２は、機能層２１の表面に貼着されている保護テープ３が上側となる。なお、ダイシングテープTは、例えば厚み１００μｍのポリエチレンフィルムの表面に粘着剤が塗布されている。なお、図９に示す実施形態においては、ダイシングテープTに外周部が装着されたダイシングテープTの表面に半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面を貼着する例を示したが、半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面にダイシングテープTを貼着するとともにダイシングテープTの外周部を環状のフレームFに同時に装着してもよい。
次に、図１０(a)に示すようにウエーハ支持工程が実施された半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面に貼着されている保護テープ３を剥離する保護テープ剥離工程を実施する。このようにして半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面から剥離された保護テープ３の粘着層３１には、図１０(b)に示すように上記ウエーハ分割工程においてパルスレーザー光線を照射することにより発生したデブリ２６が付着されている。このように、上記ウエーハ分割工程においてパルスレーザー光線を照射することにより発生したデブリ２６が保護テープ３の粘着層３１に付着して除去されるので、半導体ウエーハ２を構成する機能層２１に形成されたデバイス２２に付着することはない。
上述したウエーハ支持工程および保護テープ剥離工程を実施したならば、半導体ウエーハ２が貼着されているダイシングテープTを拡張してウエーハを分割予定ライン２３に沿って個々のデバイスに分離するデバイス分離工程を実施する。このデバイス分離工程は、図１１に示すデバイス分離装置７を用いて実施する。図１１に示すデバイス分離装置７は、上記環状のフレームFを保持するフレーム保持手段７１と、該フレーム保持手段７１に保持された環状のフレームFに装着されたダイシングテープTを拡張するテープ拡張手段７２と、ピックアップコレット７３を具備している。フレーム保持手段７１は、環状のフレーム保持部材７１１と、該フレーム保持部材７１１の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ７１２とからなっている。フレーム保持部材７１１の上面は環状のフレームFを載置する載置面７１１ａを形成しており、この載置面７１１ａ上に環状のフレームFが載置される。そして、載置面７１１ａ上に載置された環状のフレームFは、クランプ７１２によってフレーム保持部材７１１に固定される。このように構成されたフレーム保持手段７１は、テープ拡張手段７２によって上下方向に進退可能に支持されている。
テープ拡張手段７２は、上記環状のフレーム保持部材７１１の内側に配設される拡張ドラム７２１を具備している。この拡張ドラム７２１は、環状のフレームFの内径より小さく該環状のフレームFに装着されたダイシングテープTに貼着される半導体ウエーハ２の外径より大きい内径および外径を有している。また、拡張ドラム７２１は、下端に支持フランジ７２２を備えている。図示の実施形態におけるテープ拡張手段７２は、上記環状のフレーム保持部材７１１を上下方向に進退可能な支持手段７２３を具備している。この支持手段７２３は、上記支持フランジ７２２上に配設された複数のエアシリンダ７２３aからなっており、そのピストンロッド７２３bが上記環状のフレーム保持部材７１１の下面に連結される。このように複数のエアシリンダ７２３aからなる支持手段７２３は、図１２の（ａ）に示すように環状のフレーム保持部材７１１を載置面６１１ａが拡張ドラム７２１の上端と略同一高さとなる基準位置と、図１２の（ｂ）に示すように拡張ドラム７２１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せしめる。
以上のように構成されたデバイス分離装置７を用いて実施するデバイス分離工程について図１２を参照して説明する。即ち、半導体ウエーハ２が貼着されているダイシングテープTが装着された環状のフレームFを、図１２の（ａ）に示すようにフレーム保持手段７１を構成するフレーム保持部材７１１の載置面７１１ａ上に載置し、クランプ７１２によってフレーム保持部材７１１に固定する（フレーム保持工程）。このとき、フレーム保持部材７１１は図１２の（ａ）に示す基準位置に位置付けられている。次に、テープ拡張手段７２を構成する支持手段７２３としての複数のエアシリンダ７２３ａを作動して、環状のフレーム保持部材７１１を図１２の（ｂ）に示す拡張位置に下降せしめる。従って、フレーム保持部材７１１の載置面７１１ａ上に固定されている環状のフレームFも下降するため、図１２の（ｂ）に示すように環状のフレームFに装着されたダイシングテープTは拡張ドラム７２１の上端縁に接して拡張せしめられる（テープ拡張工程）。この結果、ダイシングテープTに貼着されている半導体ウエーハ２には放射状に引張力が作用するため、個々のデバイス２２に分離されるとともにデバイス間に間隔Sが形成される。また、ダイシングテープTに貼着されている半導体ウエーハ２に放射状の引張力が作用すると、半導体ウエーハ２は個々のデバイス２２に分離されるとともにデバイス間に間隔Sが形成される。
次に、図１２の（c）に示すようにピックアップコレット７３を作動してデバイス２２を吸着し、ダイシングテープTから剥離してピックアップし、図示しないトレーまたはダイボンディング工程に搬送する。なお、ピックアップ工程においては、上述したようにダイシングテープTに貼着されている個々のデバイス２２間の隙間Sが広げられているので、隣接するデバイス２２と接触することなく容易にピックアップすることができる。
２：半導体ウエーハ
２０：基板
２１：機能層
２２：デバイス
２３：分割予定ライン
２４：レーザー加工溝
２５：切削溝
４：押圧ローラ
５：レーザー加工装置
５１：レーザー加工装置のチャックテーブル
５２：レーザー光線照射手段
５２２：集光器
６：切削装置
６１：切削装置のチャックテーブル
６２：切削手段
６２３：切削ブレード
７：デバイス分離装置
７１：フレーム保持手段
７２：テープ拡張手段
７３：ピックアップコレット
F：環状のフレーム
T：ダイシングテープ

Claims (1)

  1. 基板の表面に積層された機能層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複数のストリートに沿って分割するウエーハの加工方法であって、
    ウエーハを構成する機能層の表面に粘着層が敷設された保護テープの粘着層側を対面させて機能層の表面に保護テープを貼着する保護テープ貼着工程と、
    該保護テープ貼着工程が実施されたウエーハの保護テープ側を被加工物保持手段の保持面上に保持し、ウエーハを構成する基板の裏面側から基板および機能層に対して吸収性を有する波長のレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射し、分割予定ラインに沿って保護テープに至るレーザー加工溝を形成することによりウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハ分割工程と、を含み、
    該保護テープ貼着工程は、ウエーハ分割工程においてレーザー光線を照射することにより分割予定ラインに沿って生成されるデブリがデバイスの表面に付着しないように、保護テープの粘着層がデバイスと密着して隙間がないように貼着される、
    ことを特徴とするウエーハの加工方法。
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