JP2016111293A - ウェハ分割方法及びウェハ分割装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストでデバイスと基板との間に金属膜が介在するウェハをチップに分割可能なウェハ分割方法及びウェハ分割装置を提供する。【解決手段】ウェハＷの分割予定ライン上の金属膜ｍをブレード１１で除去してブレード加工溝ａを形成するブレード１１と、ブレード１１でブレード加工溝ａをウェハＷの裏面から透過して撮像するＩＲカメラ３０と、ＩＲカメラ３０で撮像されたブレード加工溝ａから分割予定ラインを導出する制御装置４０と、分割予定ラインに沿って基板Ｂ内にレーザー光を集光させて改質領域Ｒを形成するレーザーユニット２１と、を備えているウェハ分割装置１。【選択図】図１

Description

本発明は、ウェハ分割方法及びウェハ分割装置に関し、特に、表面を金属膜で被覆されたウェハをチップに分割するウェハ分割方法及びウェハ分割装置に関する。

半導体の製造工程においては、レーザー光を用いてウェハを分割するレーザーダイシングが広く用いられており、このレーザーダイシングでは、基板上にＬＥＤ等の多数のデバイスが形成された円板状の半導体ウェハ（以下、単に「ウェハ」と称す）を分割予定ラインに沿ってレーザー光を集光し、基板内に改質領域を形成して、分割ラインに沿ってウェハを割断し、多数のチップを得る（例えば、特許文献１参照）。

ところで、デバイスの電気特性を向上させるために、基板の表面に、銅、チタン等の金属膜が被覆されたウェハ、すなわち、デバイスと基板との間に金属膜が介在するウェハが用いられることがある。

このような金属膜が基板上を被覆するウェハを分割するレーザーダイシング装置として、レーザー光でウェハ表面の金属膜を除去した後に、ウェハの裏面側からウェハ内部にレーサー光を照射し改質領域を形成して、この改質領域に沿ってウェハを分割するもの（例えば、特許文献２を参照）が知られている。

特開２０１２−１１４３２２号公報 特開２０１２−８９７０９号公報

しかしながら、上述したようなレーザーダイシングでは、ウェハの裏面からレーザー光を照射して基板内に改質領域を形成するにあたり、ウェハの裏面からウェハの表面に形成されたデバイスの位置をＩＲカメラで把握しなければならないが、上述した基板の表面を金属膜に被覆されたウェハでは、金属膜がＩＲ光を吸収するため、ＩＲカメラがウェハの裏面側からデバイスの位置を分割予定ラインを得られず、特殊なレーザーダイシング装置を導入しなければならないという問題があった。

また、デバイスと基板との間に金属膜が介在するウェハの表面側からデバイスのパターン等を把握し、分割予定ラインを得ることも考えられるが、このような特殊なアライメントに対応した特殊な機構が必要となり、コストが増加してしまうという問題があった。

そこで、低コストでデバイスと基板との間に金属膜が介在するウェハを分割するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は、この課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、基板の表面全面に被覆された金属膜上に形成されたデバイスを有するウェハを、分割予定ラインに沿ってチップに分割するウェハ分割方法において、前記ウェハの分割予定ライン上の前記金属膜をブレードで除去してブレード加工溝を形成する金属膜除去工程と、前記ブレード加工溝をＩＲカメラで前記ウェハの裏面から透過して撮像する撮像工程と、前記ＩＲカメラで撮像された前記ブレード加工溝の配置から前記分割予定ラインを導出する分割予定ライン導出工程と、前記分割予定ラインに沿って前記基板内にレーザー光を集光させて改質領域を形成する改質領域形成工程と、を含むウェハ分割方法を提供する。

この方法によれば、基板の表面に被覆された金属膜の一部を除去して形成されたブレード加工溝をウェハの裏面から撮影し、ブレード加工溝に基づいてウェハの分割予定ラインを得て、ウェハの裏面からレーザーダイシングを実施可能なため、表面を金属膜に被覆されたウェハを特殊な装置を導入することなく従来のレーザーダイシング装置を用いて分割することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のウェハ分割方法の構成に加えて、前記金属膜除去工程では、前記ブレード加工溝が格子状に形成され、前記分割位置導出工程では、前記ブレード加工溝の交点位置に基づいて、前記ウェハの位置ズレが検出されるウェハ分割方法を提供する。

この方法によれば、ブレード加工溝の交点位置に基づいてウェハの分割予定ラインを導出することにより、ウェハの位置ズレが検出され易いため、ウェハのアライメントが簡便に行え、ウェハのレーザーダイシング加工を円滑に実施することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のウェハ分割方法の構成に加えて、前記分割位置導出工程では、前記分割予定ライン及び前記ブレード加工溝の各センターラインを略一致させるウェハ分割方法を提供する。

この方法によれば、ブレード加工溝とウェハの分割予定ラインとの各センターラインを略一致させることにより、分割予定ラインとデバイスとの間隔が確保されて、ウェハを割断する際に生じ得るチッピングでチップが破損することを抑制することができる。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れか１項記載のウェハ分割方法の構成に加えて、前記金属膜除去工程では、前記ブレードが前記基板の表面の少なくとも一部を削り取るウェハ分割方法を提供する。

この方法によれば、基板の表面の少なくとも一部が露出することにより、ＩＲカメラで撮像するウェハの表面の画像においてブレード加工溝が顕著に表れるため、ウェハの分割予定ラインが円滑に導出され、ウェハのレーザーダイシング加工を円滑に実施することができる。

請求項５記載の発明は、基板の表面全面に被覆された金属膜上に形成されたデバイスを有するウェハを、分割予定ラインに沿ってチップに分割するウェハ分割装置において、前記ウェハの分割予定ライン上の前記金属膜を除去してブレード加工溝を形成するブレードと、該ブレードで形成された前記ブレード加工溝を前記ウェハの裏面から透過して撮像するＩＲカメラと、該ＩＲカメラで撮像された前記ブレード加工溝の配置から前記分割予定ラインを導出する制御装置と、前記分割予定ラインに沿って前記基板内にレーザー光を集光させて改質領域を形成するレーザーヘッドと、を備えているウェハ分割装置を提供する。

この構成によれば、基板の表面に被覆された金属膜の一部を除去して形成されたブレード加工溝をウェハの裏面から撮影し、ブレード加工溝に基づいてウェハの分割予定ラインを得て、ウェハの裏面からレーザーダイシングを実施可能なため、表面を金属膜に被覆されたウェハを特殊な装置を導入することなく従来のレーザーダイシング装置を用いて分割することができる。

本発明は、特殊な装置を用意することなく低コストで、デバイスと基板との間に金属膜が介在するウェハを分割することができる。

本発明の一実施例に係るウェハ分割装置を示す模式図。 ウェハ分割装置を用いたウェハ分割方法を示すフローチャート。 本発明の一実施例に係るウェハ分割方法のうち、金属膜除去工程、ＢＧテープラミネート工程、ＢＧ処理工程、改質領域形成工程を示す模式図。 ウェハに形成されたブレード加工溝の配列を示す平面図。 本発明の一実施例に係るウェハ分割方法のうち、分割工程を示すフローチャート。 本発明の一実施例に係るウェハ分割方法のうち、分割工程を示す模式図。

本発明に係るウェハ分割方法は、低コストでデバイスと基板との間に金属膜が介在するウェハを分割するという目的を達成するために、基板の表面全面に被覆された金属膜上に形成されたデバイスを有するウェハを、分割予定ラインに沿ってチップに分割するウェハ分割方法において、ウェハの分割予定ライン上の金属膜をブレードで除去してブレード加工溝を形成する金属膜除去工程と、ブレード加工溝をＩＲカメラで前記ウェハの裏面から透過して撮像する撮像工程と、ＩＲカメラで撮像されたブレード加工溝の配置から分割予定ラインを導出する分割予定ライン導出工程と、分割予定ラインに沿って基板内にレーザー光を集光させて改質領域を形成する改質領域形成工程と、を含むことにより実現する。

また、本発明に係るウェハ分割装置は、低コストでデバイスと基板との間に金属膜が介在するウェハを分割するという目的を達成するために、基板の表面全面に被覆された金属膜上に形成されたデバイスを有するウェハを、分割予定ラインに沿ってチップに分割するウェハ分割装置において、ウェハの分割予定ライン上の金属膜を除去してブレード加工溝を形成するブレードと、ブレードで形成されたブレード加工溝をウェハの裏面から透過して撮像するＩＲカメラと、ＩＲカメラで撮像されたブレード加工溝の配置から分割予定ラインを導出する制御装置と、分割予定ラインに沿って基板内にレーザー光を集光させて改質領域を形成するレーザーヘッドと、を備えていることにより実現する。

以下、本発明の一実施例に係るウェハ分割装置１について、図１に基づいて説明する。図１は、ウェハ分割装置１の装置構成を示す図である。

ウェハ分割装置１は、ブレードダイシング装置１０と、レーザーダイシング装置２０と、を備えている。

ブレードダイシング装置１０は、ブレード１１と、チャックテーブル１２と、を備えている。ブレード１１は、公知のダイシングブレードであり、ニッケルブレード等のボンドと人工ダイヤとから成る。ブレード１１は、定期的にドレス処理を行い、目詰まりを防止すると共に先端形状を維持する。チャックテーブル１２は、ウェハを真空吸着して固定する。また、チャックテーブル１２が、Ｘ１、Ｙ１、θ１方向に移動することにより、ブレード１１に対してウェハＷを任意の位置に移動させることができる。

レーザーダイシング装置２０は、レーザーヘッド２１と、チャックテーブル２２と、を備えている。レーザーヘッド２１は、ウェハＷに向かってレーザーを照射し、ウェハＷ内に改質領域を形成する。チャックテーブル２２は、ウェハＷを真空吸着して固定する。また、チャックテーブル２２がＸ２、Ｙ２、θ２方向に移動することにより、レーザーヘッド２２に対してウェハＷを任意の位置に移動させることができる。

なお、ウェハ分割装置１は、ウェハＷをＢＧ処理する図示しないＢＧ装置を備えていても構わない。ウェハＷをＢＧ処理することにより、ウェハＷをレーザーダイシングする際のレーザー光の焦点深さを調整することができる。したがって、ウェハＷの厚みがレーザー光の焦点距離に応じて薄く形成されている場合には、ＢＧ装置によるＢＧ処理は必ずしも必要ではない。

ＩＲカメラ３０は、レーザーダイシング装置２０のチャックテーブル２２の上方に配置されており、チャックテーブル２２上に載置されたウェハＷに向けてＩＲ光を照射し、ウェハＷで反射したＩＲ光を受光する。ＩＲカメラ３０が取得したウェハＷの画像は、後述する制御装置４０に送られる。

ウェハ分割装置１を制御する制御装置４０は、記憶部４１と、演算部４２と、出力部４３と、を備えている。記憶部４１には、制御装置４０の動作に関するプログラムが記憶されている。演算部４２は、ＩＲカメラ３０から送られたウェハの画像から、分割予定ラインを導出する。出力部４３は、演算部４２が導出した分割予定ラインをレーザーヘッド２１に出力する。制御装置４０は、コンピュータで実現することも可能である。

ウェハ分割装置１は、ウェハＷを割断する割断装置５０を備えている。割断装置５０は、公知の構成であり、例えば、スキージ５１でウェハＷに曲げ応力を付与し、ウェハＷの分割予定ラインに沿ってウェハＷを割断するものがあるが、ウェハＷを割断可能なものであれば如何なるものであっても構わない。

次に、ウェハ分割装置１を用いたウェハ分割方法について、図に基づいて説明する。本発明の一実施例に係るウェハ分割方法は、図２に示すように、ウェハＷを用意する工程Ｓ１と、ウェハＷの金属膜Ｍを除去する金属膜除去工程Ｓ２と、ＢＧテープラミネート工程Ｓ３と、ＢＧ処理工程Ｓ４と、撮像工程Ｓ５と、アライメント工程Ｓ６と、分割予定ライン導出工程Ｓ７と、改質領域形成工程Ｓ８と、分割工程Ｓ９と、を含む。

図３は、ウェハ分割方法の一部を示す模式図であり、（ａ）は金属膜除去工程Ｓ２、（ｂ）はＢＧテープラミネート工程Ｓ３、（ｃ）はＢＧ処理工程Ｓ４、（ｄ）は改質領域形成工程Ｓ８、をそれぞれ示す。

まず、基板Ｂの表面を金属膜Ｍに被覆されると共に金属膜Ｍ上にデバイスが形成されたデバイス層Ｄが形成されたウェハＷを用意する（Ｓ１）。基板Ｂとデバイス層Ｄとの間に介在する金属膜Ｍは、例えば、銅、チタン、リン等であるが、これらに限定されるものではない。

金属膜除去工程Ｓ２では、ウェハＷの位置決め（アライメント）を行った後に、図３（ａ）に示すように、ブレード１１をウェハＷに切り込ませ、チャックテーブル１２をブレード１１に対して相対的に移動させることにより、図３（ａ）の一部拡大図に示すようにブレード加工溝ａを形成する。

ブレード加工溝ａは、記憶部４１に予め記憶された分割予定ラインに沿って形成される。デバイス層Ｄの表面を基準としたブレード加工溝ａの切込深さは、ウェハＷの強度を損なわない範囲で任意に調整される。本実施例では、ブレード加工溝ａの深さはデバイス層Ｄの表面から５〜５０μｍに設定されている。ブレード加工溝Ａは、基板Ｂまで到達して分割予定ライン上の金属膜Ｍが完全に除去されるのが好ましい。これにより、ＩＲカメラ４０が撮像する画像においてブレード加工溝ａが顕著に表れる。ブレードダイシングの加工条件は、任意に設定されて構わないが、例えば、本実施例では、ブレード幅を５０μｍ、ブレード長さを１３００μｍ、ブレード回転数を３００００ｒｐｍ、切断スピードを１０ｍｍ／ｓに設定している。

なお、ブレード加工溝ａは、図４に示すように、基板Ｂの側面から外部に連通しないように、基板Ｂの周縁を全て取り除くことなく周縁の一部（１〜５ｍｍ程度）を残して形成されている。これにより、ブレード加工溝ａが基板Ｂの外周に開口することが回避され、ＢＧ処理工程で用いられる切削水がブレード加工溝ａに浸水することを防止し、デバイスの破損を抑制することができる。なお、図４中の符号ｐは、ブレード加工溝ａの交点である。

ＢＧテープラミネート工程Ｓ３では、図３（ｂ）に示すように、デバイス層Ｄを保護するＢＧテープｔ１をデバイス層Ｄの表面に貼付する。

ＢＧ処理工程Ｓ４では、図３（ｃ）に示すように、ウェハＷの裏面を上方に向けてＢＧ装置に取り付け、ウェハＷが所望の厚みに達するまでウェハＷの裏面を研磨する。

撮像工程Ｓ５では、ウェハＷの上方に配置されたＩＲカメラ３０が、ウェハＷの裏面から表面に向かってＩＲ光を照射し、ウェハＷの表面で反射したＩＲ光を受光して、ブレード加工溝ａの位置を示す画像を得る。具体的には、ウェハＷの表面に残存する金属膜ＭはＩＲ光を吸収するため、ＩＲカメラ３０が得る画像では、黒く写る。一方、金属膜Ｍが除去されたブレード加工溝ａでは、ＩＲ光が反射するため、ＩＲカメラ３０が得る画像では、白く写る。すなわち、ＩＲカメラ３０は、ウェハＷの外形形状に応じた略円形の黒地に、ブレード加工溝ａの配列に応じた白い格子模様が描かれた画像を得る。

アライメント工程Ｓ６では、制御装置４０が、ＩＲカメラ３０が撮影した画像に示されたブレード加工溝ａの配列に基づいて、ウェハＷの位置決め（アライメント）を行う。具体的には、ウェハＷの外形に基づく外形認識によりウェハＷの中心を算出し、格子状のブレード加工溝ａが互いに交差する交点ｐを多点認識して、ウェハＷの位置ズレ（Ｘ２、Ｙ２方向の位置ズレ、θ２方向の傾き）を検出し、チャックテーブル２２をレーザーユニット２１に対して相対的に動かしてウェハＷの位置決め（アライメント）を行う。

分割予定ライン導出工程Ｓ７では、演算部４２が、ＩＲカメラ３０が撮影したウェハＷの画像におけるブレード加工溝ａの配置と記憶部４１に予め記憶された分割予定ラインの配置とを略一致させて、レーザーユニット２１から照射されるレーザー光の集光点を導出する。出力部４３は、演算部４２が導出したレーザー光の集光点に向かってレーザー光を照射する制御信号をレーザーヘッド２１に送る。ブレード加工溝ａ及び分割予定ラインのセンターラインは、互いに略一致するのが好ましい。これにより、分割予定ラインとデバイスとの間隔が確保されて、ウェハを割断する際に生じ得るチッピングによるチップの破損を抑制することができる。

改質領域形成工程Ｓ８では、図３（ｄ）に示すように、レーザーヘッド２１が分割予定ラインに沿ってレーザー光を照射し、図３（ｄ）の一部拡大図に示すようにウェハＷの厚み方向に沿って改質領域Ｒを形成する。レーザーダイシングの加工条件は、例えば、レーザー光の波長を１０８０ｎｍ、加工点出力を１．３８Ｗ、周波数を９２ｋＨｚ、切断スピードを３４５μｍ／ｓ、パルスピッチを３．７５μｍ、パルス当たりのエネルギーを１５μＪに設定することが考えられるが、ウェハ表面の金属膜の種類、厚さ等によって任意に調整される。

分割工程Ｓ９は、図５に示すように、ウェハマウント工程Ｓ９１と、ＢＧテープリムーブ工程Ｓ９２と、割断工程Ｓ９３と、リサイズ工程Ｓ９４と、を含む。図５は、本発明の一実施例に係るウェハ分割方法のうち、分割工程Ｓ９を説明する模式図であり、（ａ）はウェハマウント工程Ｓ９１、（ｂ）はＢＧテープリムーブ工程Ｓ９２、（ｃ）は割断工程Ｓ９３、（ｄ）はリサイズ工程Ｓ９４、をそれぞれ示す。

ウェハマウント工程Ｓ９１では、図５（ａ）に示すように、ウェハＷの裏面を下方に向けた状態で、ウェハを１２インチリングフレーム５２に張設されたダイシングテープ５３にマウントする。

ＢＧテープリムーブ工程Ｓ９２では、図５（ｂ）に示すように、ＢＧテープｔ１をデバイス層Ｄから剥離する。

割断工程Ｓ９３では、図５（ｃ）に示すように、ダイシングテープ５３を介してウェハＷを下方から上方に向けてスキージ５１を押し上げると共に、スキージ５１を図５（ｃ）に紙面左右方向にスライドさせる。スキージ５１がダイシングテープ５３を拡げることにより、基板Ｂ内の改質領域Ｒに応力が集中し、基板Ｂが改質領域Ｒで割断されるため、多数のチップＣが得られる。

リサイズ工程Ｓ９４では、図５（ｄ）に示すように、１２インチリングフレーム５２の内周側に８インチリングフレーム５４を配置し、８インチリングフレーム５４にカッター５５を押し当ててダイシングテープ５３を切断し、１２インチリングフレーム５２を取り除くことにより、多数のチップを８インチリングフレーム５４内に収容する。

このようにして、上述した本実施例に係るウェハ分割装置１は、基板Ｂの表面に被覆された金属膜Ｍの一部を除去して形成されたブレード加工溝ａをウェハＷの裏面からＩＲカメラで撮影し、ブレード加工溝ａに基づいてウェハＷの分割予定ラインを得て、ウェハＷの裏面からレーザーダイシングを実施可能なため、特殊な装置を用意することなく低コストで、デバイス層Ｄと基板Ｂとの間に金属膜Ｍが介在するウェハＷを分割することができる。

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。

１ ・・・ ウェハ分割装置
１０・・・ ブレードダイシング装置
１１・・・ ブレード
１２・・・ （ブレードダイシング装置の）チャックテーブル
２０・・・ レーザーダイシング装置
２１・・・ レーザーヘッド
２２・・・ （レーザーダイシング装置の）チャックテーブル
３０・・・ ＩＲカメラ
４０・・・ 制御装置
４１・・・ 記憶部
４２・・・ 演算部
４３・・・ 出力部
５０・・・ 割断装置

Claims (5)

1. 基板の表面全面に被覆された金属膜上に形成されたデバイスを有するウェハを、分割予定ラインに沿ってチップに分割するウェハ分割方法において、
   前記ウェハの分割予定ライン上の前記金属膜をブレードで除去してブレード加工溝を形成する金属膜除去工程と、
   前記ブレード加工溝をＩＲカメラで前記ウェハの裏面から透過して撮像する撮像工程と、
   前記ＩＲカメラで撮像された前記ブレード加工溝の配置から前記分割予定ラインを導出する分割予定ライン導出工程と、
   前記分割予定ラインに沿って前記基板内にレーザー光を集光させて改質領域を形成する改質領域形成工程と、
   を含むことを特徴とするウェハ分割方法。
2. 前記金属膜除去工程では、前記ブレード加工溝が格子状に形成され、
   前記分割位置導出工程では、前記ブレード加工溝の交点位置に基づいて、前記ウェハの位置ズレが検出されることを特徴とする請求項１記載のウェハ分割方法。
3. 前記分割位置導出工程では、前記分割予定ライン及び前記ブレード加工溝の各センターラインを略一致させることを特徴とする請求項１又は２記載のウェハ分割方法。
4. 前記金属膜除去工程では、前記ブレードが前記基板の表面の少なくとも一部を削り取ることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載のウェハ分割方法。
5. 基板の表面全面に被覆された金属膜上に形成されたデバイスを有するウェハを、分割予定ラインに沿ってチップに分割するウェハ分割装置において、
   前記ウェハの分割予定ライン上の前記金属膜を除去してブレード加工溝を形成するブレードと、
   該ブレードで形成された前記ブレード加工溝を前記ウェハの裏面から透過して撮像するＩＲカメラと、
   該ＩＲカメラで撮像された前記ブレード加工溝の配置から前記分割予定ラインを導出する制御装置と、
   前記分割予定ラインに沿って前記基板内にレーザー光を集光させて改質領域を形成するレーザーヘッドと、
   を備えていることを特徴とするウェハ分割装置。