JP2017041525A

JP2017041525A - ウエーハの分割方法

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Publication number: JP2017041525A
Application number: JP2015161919A
Authority: JP
Inventors: 智隆田渕; Tomotaka Tabuchi; 良彰淀; Yoshiaki Yodo
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2015-08-19
Filing date: 2015-08-19
Publication date: 2017-02-23
Anticipated expiration: 2035-08-19
Also published as: JP6576735B2

Abstract

【課題】金属層を備えたウエーハを良好かつ迅速に分割すること。
【解決手段】表面に格子状の分割予定ライン（１３）で区画されたデバイス層（１１）を形成し、裏面に金属層（１２）が形成されたウエーハ（Ｗ）を、分割予定ラインに沿って分割するウエーハの分割方法であり、ウエーハの表面から金属層に達しない所定の残し量の残存部分（１７）を残すように分割溝（１５）を形成する分割溝形成工程と、ウエーハの表面に保護テープ（４２）を貼着する保護テープ貼着工程と、分割予定ラインに沿って外力を加えてウエーハの残存部分を分割すると共に金属層を分割する分割工程とを有する構成にした。
【選択図】図６

Description

本発明は、金属層を備えるウエーハを個々のチップに分割するウエーハの分割方法に関する。

従来、半導体ウエーハの裏面に電極としての金属層を備えたものや、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）用の光デバイスウエーハの裏面に反射膜としての金属層を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなウエーハは、デバイス面側に切削ブレードで分割溝を形成し、分割溝から露出した金属層をレーザアブレーションで切断することで分割していた。もしくは、ウエーハのデバイス面側から先行の切削ブレードで金属層の直前まで切り込み、後続の切削ブレードで金属層だけを切断するステップカットで分割していた。

特開２０１３−２０７０９９号公報

ところで、金属層の切断に要する時間を短縮するために、ブレーキングやテープエキスパンドによって金属層を切断させたいという要望がある。しかしながら、金属層は延性（靱性）の金属で形成されているため、ブレーキングやテープエキスパンドでは金属層が延びて切断し難いという問題がある。すなわち、上記したように切削ブレードで金属層を残してウエーハが切削されていても、ブレーキングやテープエキスパンドでは金属層を良好に切断することができず、チップの側面から金属層が大きく延出するおそれがあった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、金属層を備えたウエーハを良好かつ迅速に分割することができるウエーハの分割方法を提供することを目的とする。

本発明のウエーハの分割方法は、表面が格子状の分割予定ラインで区画されデバイスを形成し、裏面に金属層を備えるウエーハを、該分割予定ラインに沿って分割するウエーハの分割方法であって、表面から該金属層に達しない所定の残し量を残して分割溝を形成する分割溝形成工程と、表面もしくは裏面のどちらかに保護テープを貼着する保護テープ貼着工程と、該分割溝形成工程の後、該分割予定ラインに沿って外力を加えて該残し量を残したウエーハを分割するとともに該金属層を分割する分割工程と、からなる。

この構成によれば、ウエーハには金属層に達しない位置まで分割溝が形成されることで、分割溝の形成位置では金属層上に所定の残し量だけウエーハが残存している。このウエーハの残存部分によって、分割予定ラインに沿って金属層の剛性が高められると共に、残存部分に固定された金属層の延性が抑えられている。一方で、ウエーハに形成された分割溝によって分割予定ラインに沿ってウエーハが割れ易くなっている。このように、金属層の延びが抑えられた状態で分割予定ラインに沿って外力が加わることで、ウエーハの分割時の衝撃で金属層を良好に分割することができる。

本発明のウエーハの分割方法において、該分割溝形成工程は、プラズマエッチングで該分割溝を形成する。

本発明のウエーハの分割方法において、該分割工程での外力は、少なくともウエーハの径以上の長さのスキージを該分割予定ラインに沿ってウエーハに押付けることで加えられる。

本発明のウエーハの分割方法において、該分割溝形成工程の該残し量を、５μｍ以上３０μｍ以下とする。

本発明によれば、ウエーハには分割予定ラインに沿って金属層に達しない位置まで分割溝を形成し、分割予定ラインに沿って外力を加えることで、金属層を備えたウエーハを良好かつ迅速に分割することができる。

本実施の形態に係るウエーハの斜視図である。比較例に係る金属層の切断の説明図である。本実施の形態に係る金属層の切断の説明図である。本実施の形態に係るプラズマエッチングで形成した分割溝の説明図である。本実施の形態に係るスキージによるウエーハのブレーキングの説明図である。本実施の形態に係るウエーハの分割方法の説明図である。他の比較例に係る金属層の切断の説明図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係るウエーハの斜視図である。図２は、比較例に係る金属層の切断の説明図である。なお、ウエーハは、裏面に金属層を備えたものであればよく、図１に示す構成に限定されない。

図１に示すように、ウエーハＷの表面にはデバイス層１１が設けられ、ウエーハＷの裏面には金属層１２が設けられている。デバイス層１１は、格子状の分割予定ライン１３で区画されており、区画された各領域に各種のデバイス１４が形成されている。金属層１２は、半導体の電極やＬＥＤの反射膜として機能するものであり、ニッケル、銀、銅、アルミ、チタン等の延性の金属で形成されている。なお、ウエーハＷは、シリコン、ガリウム砒素等の半導体基板に半導体デバイスが形成された半導体ウエーハでもよいし、セラミック、ガラス、サファイア系の無機材料基板に光デバイスが形成された光デバイスウエーハでもよい。

このようなウエーハＷを分割する場合には、例えば、先行の切削ブレードでデバイス層１１側から金属層１２の直前まで切り込んで、後続の切削ブレードで金属層１２を切断する方法が考えらえる。しかしながら、金属層１２を切削ブレードで切断する場合には、金属層１２が延性の金属で形成されているため、切削ブレードが金属によって目詰まりし易く、切削速度も低速にしなければならない。そこで、切削ブレードで金属層１２の直前まで切り込んだ後に、ブレーキングやテープエキスパンドによって金属層１２を切断してウエーハＷを個々にチップに分割する方法が検討されている。

この場合、図２の図示左側に示すように、切削ブレードによってウエーハＷの分割予定ライン１３に沿って分割溝１５が金属層１２の表面に達しており、分割溝１５によって金属層１２がウエーハＷの表面側から露出している。そして、図２の図示右側に示すように、ウエーハＷに対してチップＣ同士を引き離すようにして、分割溝１５から露出した金属層１２に外力が加えられる。しかしながら、上記したように、金属層１２は延性を有しているため、金属層１２の露出部分が延びて金属層１２が破断され難く、金属層１２が破断されたとしてもチップＣの側面に金属層１２の延びによってバリが残ってしまう。

ここで、本件発明者らが、ウエーハＷの表面から金属層１２に達しない所定の残し量の残存部分１７（図３参照）を残して分割溝１５を形成したところ、ウエーハＷを良好に分割できることを発見した。これは、ウエーハＷの残存部分１７によって、残存部分１７の裏面に固定された金属層１２の剛性が高められると共に、金属層１２の延びが抑えられているからだと考えられる。このように、ウエーハＷの分割溝１５を金属層１２まで達しない深さにすることで、分割予定ライン１３に沿ってウエーハＷを割り易くすると共に、ウエーハＷの分割時の衝撃で金属層１２を切断し易くしている。

以下、図３を参照して、ウエーハの裏面に備えられた金属層の切断について説明する。図３は、本実施の形態に係る金属層の切断の説明図である。

図３の図示左側に示すように、ウエーハＷには、所定の残し量だけ残して分割溝１５を形成することで、分割溝１５と金属層１２との間にウエーハＷの残存部分１７が残されている。ウエーハＷの残存部分１７の裏面には金属層１２が固定されているため、分割溝１５の形成箇所においても金属層１２の剛性が高められている。この状態で、ウエーハＷに対してチップＣ同士を引き離す方向に外力が加えられると、分割溝１５の底面を分割起点として残存部分１７に亀裂２１が入り込む。この亀裂２１によって残存部分１７が左右に割れ、残存部分１７の右側と左側にそれぞれ固定された金属層１２が左右方向に引っ張られる。

図３の図示右側に示すように、左右に割れたウエーハＷの残存部分１７のそれぞれに金属層１２が固定されているため、金属層１２の延びが抑えられた状態で金属層１２が左右に引き裂かれる。このとき、金属層１２は、残存部分１７に亀裂２１が入った箇所でのみ左右に延びが生じており、金属層１２の延びが最小限に抑えられている。すなわち、残存部分１７に亀裂２１が入った箇所でのみ金属層１２に歪（単位長さ当たりの変形量）が生じるため、図２に示すような金属層１２の露出部分のように広範囲で歪が生じることがなく、金属層１２が左右に大きく延びることがない。

なお、ウエーハＷに分割溝１５を形成する際の所定の残し量、すなわち残存部分１７の厚みは、５μｍ以上、３０μｍ以下であることが好ましい。残存部分１７の厚みが５μｍよりも小さいと、ウエーハＷの分割時に残存部分１７が粉砕して金属層１２を固定することができず、残存部分１７で金属層１２の延びを十分に抑えることができない。一方で、残存部分１７の厚みが３０μｍよりも大きいと、分割溝１５の底面から残存部分１７に亀裂２１が入り難くなってウエーハＷを個々のチップに分割し難くなる。このように、ウエーハＷに対して適切な残し量を残すことで金属層１２を備えたウエーハＷを良好に分割可能にしている。

図４を参照して、プラズマエッチングで形成した分割溝について説明する。図４は、本実施の形態に係るプラズマエッチングで形成した分割溝の説明図である。なお、図４の図示左側はウエーハの上面模式図、図４の図示右側はａ−ａ線、ｂ−ｂ線における部分断面図を示している。

図４の図示左側に示すように、ウエーハＷの上面にはプラズマエッチングによって分割予定ライン１３に沿う分割溝１５が形成されている。また、格子状の分割予定ライン１３の交差点２２では、分割溝１５を介して部分的に金属層１２が露出している。すなわち、分割予定ライン１３の交差点２２におけるａ−ａ断面では、分割溝１５が深くプラズマエッチングされて金属層１２の表面が上方に露出している。一方で、分割予定ライン１３の直線部分のｂ−ｂ断面では、分割予定ライン１３の交差点２２ほどプラズマエッチングが進んでおらず、所定の残し量の残存部分１７が残されている。

これは、ウエーハＷのプラズマエッチングでは、分割予定ライン１３の直線部分よりも、分割予定ライン１３の交差点２２でエッチングレートが高くなるからである。分割予定ライン１３の直線部分について所定の残し量だけウエーハＷの残存部分１７を残すようにプラズマエッチングすることで、分割予定ライン１３の交差点２２では所定の残し量以上にプラズマエッチングが進んで金属層１２が露出される。このように、プラズマエッチングによって分割溝１５を形成することで、ウエーハＷの分割予定ライン１３に沿って部分的に金属層１２を露出させる破線状の分割溝１５が形成され、ウエーハＷを割れ易くしている。

図５を参照して、スキージによるウエーハのブレーキングについて説明する。図５は、本実施の形態に係るスキージによるウエーハのブレーキングの説明図である。なお、図５Ａはウエーハに対して裏面からスキージを当てた状態、図５Ｂはウエーハに対して表面からスキージを当てた状態をそれぞれ示している。

図５Ａに示すように、ウエーハＷの金属層１２側から保護テープ４２を介してスキージ５２が押し当てられると、スキージ５２からの押圧力が金属層１２を介してウエーハＷの残存部分１７に伝達される。ウエーハＷの残存部分１７に亀裂２１が入り込んで、スキージ５２の先端部分を支点にして残存部分１７が左右に開いて分割される。このとき、スキージ５２の先端部分から近い位置で金属層１２が変形しているため、金属層１２が切断するために必要な十分な変形量が得られない。よって、ウエーハＷの残存部分１７は切断されるものの、金属層１２は切断されない可能性がある。

そこで、図５Ｂに示すように、本実施の形態ではウエーハＷの分割溝１５側から保護テープ４２を介してスキージ５２を押し当てるようにしている。分割溝１５の底面からウエーハＷの残存部分１７に亀裂２１が入り込んで、スキージ５２の先端部分を支点にして残存部分１７が左右に開いて分割される。このとき、スキージ５２の先端部分から金属層１２までが遠く離れているため、金属層１２の変形量が大きくなってウエーハＷの残存部分１７と共に金属層１２も左右に大きく引き裂かれる。このように、スキージ５２をウエーハＷの表面側から当てることで金属層１２を切断し易くしている。

以下、図６を参照して、ウエーハの分割方法について説明する。図６は、本実施の形態に係るウエーハの分割方法の説明図である。なお、図６Ａは分割溝形成工程、図６Ｂは保護テープ貼着工程、図６Ｃは分割工程のそれぞれ一例を示している。

図６Ａに示すように、先ず分割溝形成工程が実施される。分割溝形成工程では、プラズマエッチングにより、ウエーハＷの表面から金属層１２に達しない所定の残し量を残して分割溝１５が形成される。エッチング装置（不図示）のチャックテーブル３１上にウエーハＷが保持され、ウエーハＷの表面に向けてエッチングガスが噴射され、エッチングガスがプラズマすることでウエーハＷがプラズマエッチングされる。ウエーハＷの表面はレジスト膜３２によってマスクされているため、マスクされていない分割予定ライン１３（図４参照）だけがウエーハＷの厚み方向にエッチングされる。

この場合、異方性プラズマエッチングでウエーハＷがエッチングされるため、分割予定ライン１３においてウエーハＷの表面に対して垂直にエッチングが進められる。よって、レジスト膜３２で覆われたデバイス１４が削られることなく、分割予定ライン１３に対して所定の残し量の残存部分１７を残すようにして分割溝１５が形成される。上記したように、分割予定ライン１３の直線部分の分割溝１５は所定の残し量のウエーハＷの残存部分１７を残すが、分割予定ライン１３の交差点２２（図４参照）の分割溝１５は金属層１２が露出するまでエッチングが進められる。分割溝１５が形成されると、ウエーハＷの上面からレジスト膜３２が剥がされる。

図６Ｂに示すように、分割溝形成工程の後に保護テープ貼着工程が実施される。保護テープ貼着工程では、ウエーハＷの表面に保護テープ４２が貼着される。テープマウンタ（不図示）のチャックテーブル４１にウエーハＷが載置され、ローラ等によってウエーハＷの表面に保護テープ４２が貼り付けられる。なお、保護テープ貼着工程は、テープマウンタで実施される構成に限らず、オペレータによる手作業で実施されてもよい。また、分割後のウエーハＷの搬送が容易になるように、ウエーハＷは、リングフレーム（不図示）に貼られたテープ（不図示）に貼着されてもよい。

図６Ｃに示すように、保護テープ貼着工程の後に分割工程が実施される。分割工程では、分割予定ライン１３（図４参照）に沿って外力が加えられて、所定の残し量を残したウエーハＷが分割されると共に金属層１２が分割される。ブレーキング装置（不図示）では、一対の支持台５１が間を空けて配置され、一対の支持台の上方には少なくともウエーハＷの径以上の長さのスキージ５２が配置されている。上記したようにウエーハＷは表面には保護テープ４２が貼着され、一対の支持台５１にウエーハＷの裏面に貼着した支持テープ５３を介して載置されている。このとき、一対の支持台５１の間でスキージ５２の真下に分割溝１５が位置付けられる。

保護テープ４２を介してスキージ５２がウエーハＷの分割予定ライン１３に沿って押し付けられることで、ウエーハＷの分割予定ライン１３に沿って外力が加えられる。これにより、強度の低下したウエーハＷの残存部分１７に亀裂２１が入ってウエーハＷが左右に分割される。このとき、ウエーハＷの残存部分１７には金属層１２が固定されて一体になっているため、残存部分１７の分割に伴って金属層１２も分割される。この場合、ウエーハＷの裏面側からではなく、ウエーハＷの表面側からスキージ５２が押し付けられることで、金属層１２が適切に切断される（図５Ｂ参照）。

このスキージ５２によるウエーハＷのブレーキングが全ての分割予定ライン１３に沿って実施されることで、ウエーハＷが個々のチップＣに分割される。なお、本実施の形態に係る分割工程では、ウエーハＷに対して上方からスキージ５２を押し付けることでウエーハＷを分割する構成にしたが、この構成に限定されない。ウエーハＷの向きを上下反転させ、ウエーハＷに下方からスキージ５２を押し付けることでウエーハＷを分割するようにしてもよい。このような構成でも、強度の低下した分割溝１５の形成部分に向けてスキージ５２を押し付けることで、ウエーハＷを個々のチップＣに分割することが可能である。

ところで、図７の図示左側に示すように、金属層１２付きのウエーハＷを分割する方法としては、分割溝１５を形成する代わりに、分割起点として改質層１９を形成する構成も考えられる。しかしながら、この分割方法では、本実施の形態に係る分割方法とは異なり、改質層１９の形成部分にもウエーハＷが存在している。このため、上記したブレーキングによってウエーハＷの表面側からスキージ５２が押し付けられても、改質層１９に残存したウエーハＷが邪魔になって、改質層１９を内側に閉じることができず、ウエーハＷを分割することができない。

一方で、図７の図示右側に示すように、改質層１９を外側に開く方向、すなわちウエーハＷの下面側からスキージ５２を押し付ける構成も考えられる。しかしながら、スキージ５２の先端部分から近い位置で金属層１２が変形するため、金属層１２が切断するために必要な十分な変形量が得られず分割できない可能性がある。また、ウエーハＷに改質層１９を形成するためにはウエーハＷの内部に何層にも改質層１９を形成しなければならない。さらに、エキスパンドで改質層１９に外力を加える方法も考えられるが、改質層１９で外力が分散（吸収）されることで、金属層１２に外力が加わり難い。

以上のように、本実施の形態に係るウエーハＷの分割方法によれば、ウエーハＷには金属層１２に達しない位置まで分割溝１５が形成されることで、分割溝１５の形成位置では金属層１２上に所定の残し量だけウエーハＷが残存している。このウエーハＷの残存部分１７によって、分割予定ライン１３に沿って金属層１２の剛性が高められると共に、残存部分１７に固定された金属層１２の延性が抑えられている。一方で、ウエーハＷに形成された分割溝１５によって分割予定ライン１３に沿ってウエーハＷが割れ易くなっている。このように、金属層１２の延びが抑えられた状態で分割予定ライン１３に沿って外力が加わることで、ウエーハＷの分割時の衝撃で金属層１２を良好に分割することが可能である。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記した実施の形態においては、分割溝形成工程としてプラズマエッチングによってウエーハＷに分割溝１５を形成する構成について説明したが、この構成に限定されない。分割溝形成工程は、ウエーハＷの表面から金属層に達しない所定の残し量を残して分割溝１５を形成すればよく、例えば、切削装置（不図示）によるダイシングやレーザー加工装置（不図示）によるレーザアブレーションによってウエーハＷに分割溝１５を形成してもよい。このような構成であっても、ウエーハＷと共に金属層１２を分割することが可能である。

また、上記した実施の形態においては、保護テープ貼着工程としてウエーハＷの表面に保護テープ４２を貼着する構成について説明したが、この構成に限定されない。保護テープ貼着工程は、ウエーハＷの表面もしくは裏面のどちらかに保護テープ４２を貼着すればよい。例えば、テープエキスパンドでウエーハＷを分割する場合にはウエーハＷの裏面に保護テープ４２が貼着されていてもよい。

また、上記した実施の形態においては、分割工程としてスキージを該分割予定ラインに沿ってウエーハに押付けるブレーキングによってウエーハＷと共に金属層１２を分割する構成にしたが、この構成に限定されない。分割工程は、分割予定ライン１３に沿って外力を加えて残し量を残したウエーハＷと共に金属層１２を分割すればよく、例えば、テープエキスパンドによってウエーハＷと共に金属層１２を分割してもよい。

また、上記した実施の形態においては、テープマウンタにおいてウエーハＷに保護テープ４２が貼着される構成にしたが、この構成に限定されない。エッチング装置のチャックテーブル３１やブレーキング装置の一対の支持台５１上でウエーハＷに保護テープ４２が貼着されてもよい。

以上説明したように、本発明は、金属層を備えたウエーハを良好かつ迅速に分割することができるという効果を有し、特に、裏面に延性の金属層が形成されたシリコンウエーハの分割方法に有用である。

１１デバイス層
１２金属層
１３分割予定ライン
１４デバイス
１５分割溝
１７残存部分
４２保護テープ
５２スキージ
Ｗウエーハ

Claims

表面が格子状の分割予定ラインで区画されデバイスを形成し、裏面に金属層を備えるウエーハを、該分割予定ラインに沿って分割するウエーハの分割方法であって、
表面から該金属層に達しない所定の残し量を残して分割溝を形成する分割溝形成工程と、
表面もしくは裏面のどちらかに保護テープを貼着する保護テープ貼着工程と、
該分割溝形成工程の後、該分割予定ラインに沿って外力を加えて該残し量を残したウエーハを分割するとともに該金属層を分割する分割工程と、
からなるウエーハの分割方法。
該分割溝形成工程は、プラズマエッチングで該分割溝を形成する請求項１記載のウエーハの分割方法。
該分割工程での外力は、少なくともウエーハの径以上の長さのスキージを該分割予定ラインに沿ってウエーハに押付けることで加えられる請求項１または２記載のウエーハの分割方法。
該分割溝形成工程の該残し量を、５μｍ以上３０μｍ以下とする請求項１から３のいずれかに記載のウエーハの分割方法。