JP2018050010A

JP2018050010A - 加工方法

Info

Publication number: JP2018050010A
Application number: JP2016186082A
Authority: JP
Inventors: 幸太深谷; kota Fukaya
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2016-09-23
Filing date: 2016-09-23
Publication date: 2018-03-29

Abstract

【課題】ウェーハをエキスパンドによって一括で分割して加工時間を短くして生産性を向上させること。【解決手段】紫外線硬化型粘着テープ（Ｔ）が貼着されたウェーハ（Ｗ）の表面の分割予定ラインに沿ってウェーハを分割する加工方法が、分割予定ラインに沿ってウェーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射して、ウェーハ内部に分割予定ラインに沿って改質層（１３）を形成するステップと、紫外線硬化型粘着テープの粘着層（１６）に紫外線を照射して粘着層を硬化するステップと、紫外線硬化型粘着テープをウェーハ径方向外側に拡張して、改質層を起点にしてウェーハを分割予定ラインに沿って分割するステップとを有する構成にした。【選択図】図４

Description

本発明は、ウェーハを分割予定ラインに沿って分割する加工方法に関する。

ウェーハとして、例えば、サファイア基板上に積層されたＧａＮ系等の窒化物半導体を分割予定ラインで区画して、サファイア基板上にＬＥＤ等の複数の発光素子を形成したものが知られている。このようなウェーハは、分割予定ラインに沿って個々のデバイスチップに分割されて携帯機器、パーソナルコンピュータ、音響装置等の各種電子機器に使用される。サファイア基板はモース硬度が高いことから切削ブレードを用いたメカニカルダイシングが比較的困難であり、レーザー加工を用いたウェーハの分割方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の分割方法では、ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線が照射され、ウェーハ内に分割予定ラインに沿った改質層が形成される。そして、ウェーハ内の改質層に外力が付与されることで、改質層を起点にしてウェーハが個々のデバイスに分割される。通常、サファイア基板等の硬質なウェーハは、ブレーキングによってウェーハに対して外力が加えられる。ブレーキングでは、分割予定ライン上に押圧刃が押し付けられ、押圧刃の押圧力が改質層に作用することでウェーハが個々のデバイスチップに分割される。

特開２００８−００６４９２号公報

しかしながら、ブレーキングで分割予定ラインに沿って１ラインずつウェーハを分割しなければならないため、加工時間が長くなって生産性が悪くなる。特に近年では、１ｍｍ角以下の小チップも開発されており、デバイスの小チップ化によって分割予定ラインが増加して生産性がさらに悪化するという問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ウェーハを一括で分割して生産性を向上させることができる加工方法を提供することを目的の１つとする。

本発明の一態様の加工方法は、所定積算光量の紫外線を照射すると粘着層が硬化する紫外線硬化型粘着テープが貼着されたウェーハの表面に形成された分割予定ラインに沿ってウェーハを分割する加工方法であって、該分割予定ラインに沿ってウェーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射して、ウェーハ内部に該分割予定ラインに沿って改質層を形成する改質層形成ステップと、紫外線硬化型粘着テープの粘着層に紫外線を照射して粘着層を硬化する粘着層硬化ステップと、該改質層形成ステップ及び該粘着層硬化ステップを実施した後に、該紫外線硬化型粘着テープをウェーハ径方向外側に拡張して、ウェーハを該改質層を起点に該分割予定ラインに沿って分割するテープ拡張ステップと、から構成される。

この構成によれば、ウェーハに対する改質層の形成後に紫外線硬化型粘着テープの粘着層に紫外線が照射され、紫外線硬化型粘着テープが径方向外側に拡張されることでウェーハ内部の改質層に外力が付与される。このとき、粘着層が硬化した紫外線硬化型粘着テープが拡張されるため、引張力が改質層にダイレクトに伝わってウェーハが改質層を起点に良好に分割される。このため、紫外線硬化型粘着テープの拡張によってウェーハが一括で分割されるため、１ライン毎にウェーハを分割する方法と比較して生産性を大幅に向上させることができる。

本発明によれば、粘着層が硬化した紫外線硬化型粘着テープを拡張させてウェーハの改質層に外力を付与することで、ウェーハが一括で分割されて生産性を大幅に向上させることができる。

本実施の形態のウェーハの斜視図である。比較例のウェーハの加工方法の説明図である。本実施の形態の改質層形成ステップの一例を示す図である。本実施の形態の粘着層硬化ステップの一例を示す図である。本実施の形態のテープ拡張ステップの一例を示す図である。本実施の形態のテープ拡張時の分割状態の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態の加工方法について説明する。先ず、加工対象となるウェーハについて説明する。図１は、本実施の形態のウェーハの説明図である。図２は、比較例のウェーハの加工方法の説明図である。

図１に示すように、ウェーハＷは、サファイア基板１１（図２参照）等の結晶成長用基板の上面に、エピタキシャル成長によって発光層１２が積層されている。ウェーハＷの発光層１２は格子状の分割予定ラインＬによって区画されており、発光層が区画されることでＬＥＤ等の光デバイスＤが形成されている。また、ウェーハＷの裏面にはダイシングテープとして紫外線硬化型粘着テープＴが貼着されており、紫外線硬化型粘着テープＴの外周にはリングフレームＦが貼着されている。すなわち、ウェーハＷは、紫外線硬化型粘着テープＴを介してリングフレームＦに支持された状態で搬送される。

紫外線硬化型粘着テープＴはテープ基材１５（図２Ｂ参照）に粘着層１６（図２Ｂ参照）が塗布されており、粘着層１６に所定積算量の紫外線を照射すると粘着層１６が硬化するように形成されている。粘着層１６が硬化することで、紫外線硬化型粘着テープＴからウェーハＷを剥がし易くなっている。なお、ウェーハＷは、サファイア基板に光デバイスＤが形成された光デバイスウェーハに限らず、後述する改質層１３を形成できるものであればよく、例えば、半導体基板に半導体デバイスが形成された半導体ウェーハや、ＣＳＰ（Chip Size Package）基板等のパッケージ基板でもよい。

ところで、図２Ａの比較例に示すように、通常は硬質のウェーハＷを分割する場合には、ウェーハＷに対して分割予定ラインＬ（図１参照）に沿った改質層１３を形成した後に、ブレーキングによって改質層１３に押圧刃５１で外力を付与して１ラインずつ分割する。しかしながら、ブレーキング動作を繰り返さなければならないため、全ての分割予定ラインＬに沿ってウェーハＷを分割し終えるのに長い時間を要していた。また、エキスパンドによって紫外線硬化型粘着テープＴを拡張して改質層１３に外力を付与することも考えられるが、紫外線硬化型粘着テープＴの引張力が改質層１３に伝わらずにウェーハＷを分割することができない。

これは、図２Ｂに示すように、紫外線硬化型粘着テープＴのテープ基材１５に粘着層１６を介してウェーハＷが貼着されているため、エキスパンドによって紫外線硬化型粘着テープＴが拡張されても柔軟な粘着層１６の繊維が伸びることによって引張力が吸収されるからだと思われる。すなわち、テープ基材１５側の粘着層１６の下面１７とウェーハＷ側の粘着層１６の上面１８とがバラバラに動くようになっており、紫外線硬化型粘着テープＴの拡張に連れられてウェーハＷに強い引張力が作用することがない。よって、紫外線硬化型粘着テープＴの拡張ではウェーハＷの改質層１３に十分な外力を付与することができない。

より具体的には、粘着層１６の下面１７の点群Ｐ１と粘着層１６の上面１８の点群Ｐ２は、テープ拡張前は上下方向で対向しており、テープ拡張時には粘着層１６の下面１７の点群Ｐ１だけがテープ基材１５の拡張に連れられて大きく変位する。粘着層１６の下面１７はテープ基材１５と共に拡張される一方で、粘着層１６の上面１８はウェーハＷと共にその場に留まるように、粘着層１６の下面１７と上面１８がバラバラに変位する。このように、紫外線硬化型粘着テープＴが拡張されても、粘着層１６の柔軟性によって紫外線硬化型粘着テープＴの引張力が吸収されてしまう。

そこで、本実施の形態では、紫外線硬化型粘着テープＴの粘着層１６に紫外線を照射して硬化させることで、粘着層１６の柔軟な変形を抑えるようにしている。そして、紫外線硬化型粘着テープＴを拡張することで、テープ基材１５の引張力が粘着層１６を介してウェーハＷの改質層１３にダイレクトに作用して、改質層１３を起点にウェーハＷを個々のデバイスチップＣに分割することが可能になっている（図５参照）。これにより、エキスパンドによってウェーハＷが一括で分割されるため、ブレーキングによる分割と比較して、デバイスチップＣの生産性を向上させることが可能になっている。

以下、図３から図６を参照して、加工方法について詳細に説明する。図３は本実施の形態の改質層形成ステップ、図４は本実施の形態の粘着層硬化ステップ、図５は本実施の形態のテープ拡張ステップのそれぞれ一例を示す図である。図６は、本実施の形態のテープ拡張時の分割状態の一例を示す図である。

図３に示すように、先ず改質層形成ステップが実施される。形質層形成ステップでは、レーザー加工装置（不図示）の保持テーブル２１上に紫外線硬化型粘着テープＴを介してウェーハＷが保持され、ウェーハＷの周囲のリングフレームＦがクランプ部２２に保持される。また、加工ヘッド２３の出射口がウェーハＷの分割予定ラインの真上に位置付けられ、加工ヘッド２３からウェーハＷに向けてレーザー光線が照射される。レーザー光線は、ウェーハＷに対して透過性を有する波長であり、ウェーハＷの内部で集光するように調整されている。

そして、レーザー光線の集光点が調整されながら、ウェーハＷに対して加工ヘッド２３が相対移動されることで、ウェーハＷの内部に分割予定ラインに沿った改質層１３が形成される。この場合、先ずウェーハＷの表面１４付近に集光点が調整され、全ての分割予定ラインに沿って改質層１３の下端部が形成されるようにレーザー加工される。そして、集光点の高さを上動させる度に分割予定ラインに沿ってレーザー加工が繰り返されることで、ウェーハＷの内部に複数段（本実施の形態では２段）の改質層１３が形成される。このようにして、ウェーハＷの内部に分割予定ラインに沿った分割起点が形成される。

なお、改質層１３とは、レーザー光線の照射によってウェーハＷの内部の密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲と異なる状態となり、周囲よりも強度が低下する領域のことをいう。また、改質層１３は、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域であり、これらが混在した領域でもよい。また、本実施の形態では、ウェーハＷの内部に２段の改質層１３が形成されたが、この構成に限定されない。改質層１３は、ウェーハＷの分割起点になるように形成されていればよく、例えば、ウェーハＷが薄い場合等には改質層１３が１段だけ形成されていてもよい。

図４Ａに示すように、改質層形成ステップの後には粘着層硬化ステップが実施される。粘着層硬化ステップでは、紫外線照射装置（不図示）のガラス製の支持テーブル３１上に紫外線硬化型粘着テープＴを介してウェーハＷが支持される。そして、支持テーブル３１の下方に設けられたＵＶ照射器３２から紫外線硬化型粘着テープＴの粘着層１６に所定積算光量以下の紫外線が照射される。これにより、粘着層１６の粘着力が減少されてウェーハＷと紫外線硬化型粘着テープＴの粘着性が低下する一方で、粘着層１６が硬化されて柔軟性が低下している。

また、ＵＶ照射器３２は、ウェーハＷの直径よりも僅かに大きな照射面を有しており、紫外線硬化型粘着テープＴの粘着層１６のうちウェーハＷが粘着された箇所に紫外線を照射するようにしている。これにより、紫外線硬化型粘着テープＴの粘着層１６のうちリングフレームＦが貼着された箇所に紫外線が照射されることがなく、紫外線硬化型粘着テープＴによるリングフレームＦに対する粘着力が低下することがない。よって、紫外線硬化型粘着テープＴからリングフレームＦが外れることなく、リングフレームＦによってウェーハＷを搬送することができる。

ここで、図４Ｂに示すように、積算光量が１６０［ｍＪ／ｃｍ^２］になるまでは粘着層１６（図４Ａ参照）の粘着力が急激に減少し、積算光量が１６０［ｍＪ／ｃｍ^２］を超えると粘着層１６の粘着力が緩やかに減少する。このため、１６０［ｍＪ／ｃｍ^２］を所定積算光量として、所定積算光量以下の紫外線を粘着層１６に照射することで、粘着層１６の粘着力を確保しつつ粘着層１６を硬化させることができる。例えば、５０［ｍＪ／ｃｍ^２］の紫外線を照射することで、通常の半分の粘着力を残しつつ粘着層１６を半硬化させることができ、後段のテープ拡張時のウェーハＷの剥離を抑えることができる。

また、粘着層１６を硬化させるのに必要な所定積算光量の紫外線を粘着層１６に照射すると、粘着層１６の粘着力が大幅に低下する。しかしながら、テープ拡張時には、紫外線硬化型粘着テープＴの径方向に力が作用するが、紫外線硬化型粘着テープＴとウェーハＷの剥離方向には強い力が作用しないため、所定積算光量の紫外線を粘着層１６に照射して硬化させてもよい。このように、粘着層硬化ステップでは、粘着層１６を硬化させるのに必要な所定積算光量以下の紫外線を照射することが好ましく、特に粘着層１６を半硬化させるのに必要な所定積算光量以下の紫外線を照射することがより好ましい。

図５Ａに示すように、粘着層硬化ステップの後にはテープ拡張ステップが実施される。テープ拡張ステップでは、エキスパンド装置（不図示）の環状テーブル４１上にリングフレームＦがクランプ部４２で保持され、ウェーハＷとリングフレームＦの間に拡張ドラム４３の上端が位置付けられている。拡張ドラム４３は複数のシリンダ４４によって昇降可能に支持されており、拡張ドラム４３の上端には転接ローラ４５が設けられている。拡張ドラム４３が上方に移動して紫外線硬化型粘着テープＴが突き上げられることで、拡張ドラム４３が環状テーブル４１に対して相対的に上昇される。

図５Ｂに示すように、紫外線硬化型粘着テープＴが突き上げられることで、紫外線硬化型粘着テープＴが径方向外側に拡張される。このとき、紫外線硬化型粘着テープＴは転接ローラ４５を介して拡張ドラム４３に当接しているため、紫外線硬化型粘着テープＴの拡張時に生じる摩擦力が抑えられている。また、紫外線硬化型粘着テープＴの粘着層１６が硬化しているため、紫外線硬化型粘着テープＴを介してウェーハＷの改質層１３にダイレクトに引張力が付与される。この結果、ウェーハＷは強度が低下した改質層１３を分割起点として、分割予定ラインに沿って個々のデバイスチップＣに分割される。

より詳細には、図６に示すように、紫外線硬化型粘着テープＴの粘着層１６が硬化しているため、テープ基材１５側の粘着層１６の下面１７とウェーハＷ側の粘着層１６の上面１８とが硬化前のようにバラバラに動くことができない。紫外線硬化型粘着テープＴが径方向外側に拡張されると、テープ基材１５の拡張に連れられて粘着層１６に引張力が作用する。粘着層１６が硬化しているため、粘着層１６の糊が伸びずに繊維に沿って下面１７から亀裂１９が入り始め、粘着層１６の上面１８まで亀裂１９が入り込む。粘着層１６の上面１８に固定されたウェーハＷにも引張力が強く作用して、ウェーハＷの内部の改質層１３に十分な強さの外力が付与される。

これにより、ウェーハＷの内部の改質層１３を分割起点にしてウェーハＷに亀裂１９が入って、ウェーハＷが個々のデバイスチップＣ（図５Ｂ参照）に分割される。このとき、粘着層１６を硬化させるのに必要な所定積算光量以下の紫外線を照射して、粘着層１６に多少の粘着力を残しているため、テープ拡張中に紫外線硬化型粘着テープＴからデバイスチップＣが剥がれることがない。このように、通常はウェーハＷの分割後に紫外線を照射して紫外線硬化型粘着テープＴの粘着力を失わせる紫外線照射処理をウェーハＷの分割前に実施することで、エキスパンドによって一括でウェーハＷを分割して生産性を向上させている。

以上のように、本実施の形態の加工方法によれば、ウェーハＷに対する改質層１３の形成後に紫外線硬化型粘着テープＴの粘着層１６に紫外線が照射され、紫外線硬化型粘着テープＴが径方向外側に拡張されることでウェーハＷ内部の改質層１３に外力が付与される。このとき、粘着層１６が硬化した紫外線硬化型粘着テープＴが拡張されるため、引張力が改質層１３にダイレクトに伝わってウェーハＷが改質層１３を起点に良好に分割される。このため、紫外線硬化型粘着テープＴの拡張によってウェーハＷが一括で分割されるため、１ライン毎にウェーハＷを分割する方法と比較して生産性を大幅に向上させることができる。

なお、本実施の形態では、改質層形成ステップを実施した後に、粘着層硬化ステップを実施する構成にしたが、この構成に限定されない。改質層形成ステップ及び粘着層硬化ステップの順番は特に限定されず、粘着層硬化ステップを実施した後に改質層形成ステップを実施してもよい。

また、本実施の形態では、所定積算光量として１６０［ｍＪ／ｃｍ^２］を例示したが、この構成に限定されない。所定積算光量は、粘着層にウェーハに対する最低限の粘着力を保持させる光量であればよく、粘着層の厚み、粘着層の材質等によって可変される。

また、本実施の形態では、所定積算光量以下で紫外線を粘着層に照射するが、所定積算光量の近傍では粘着層の粘着力が低下するので、粘着層を半硬化させる場合と比較して分割効率は低下する。しかしながら、粘着層を全く硬化させないものと比較すると、分割効率が向上しており、特にデバイスチップのサイズが１０ｍｍ角等の大サイズの場合には、所定積算光量の近傍であっても分割効率が明らかに向上する。

また、本実施の形態では、モース硬度が高いサファイアウェーハを一例として説明したが、ウェーハＷの材質は特に限定されない。ウェーハＷは、レーザー加工によって改質層１３を形成することができる被加工物であればよい。

また、本実施の形態及び変形例を説明したが、本発明の他の実施の形態として、上記実施の形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。

また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施形態をカバーしている。

また、本実施の形態では、ウェーハを個々のデバイスチップに分割する加工方法について説明したが、紫外線硬化型粘着テープを硬化させた後に、テープ拡張によって分割して生産性を向上させることができる他の被加工物に適用することも可能である。

以上説明したように、本発明は、粘着層が硬化した紫外線硬化型粘着テープを拡張させてウェーハの改質層に外力を付与するという効果を有し、特に、サファイアウェーハ等の硬質ウェーハを個々のデバイスチップに分割する加工方法に有用である。

１０サファイア基板
１３改質層
１５テープ基材
１６粘着層
２１保持テーブル
２３加工ヘッド
３１支持テーブル
３２ＵＶ照射器
４１環状テーブル
４３拡張ドラム
Ｌ分割予定ライン
Ｔ紫外線硬化型粘着テープ
Ｗウェーハ

Claims

所定積算光量の紫外線を照射すると粘着層が硬化する紫外線硬化型粘着テープが貼着されたウェーハの表面に形成された分割予定ラインに沿ってウェーハを分割する加工方法であって、
該分割予定ラインに沿ってウェーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射して、ウェーハ内部に該分割予定ラインに沿って改質層を形成する改質層形成ステップと、
紫外線硬化型粘着テープの粘着層に紫外線を照射して粘着層を硬化する粘着層硬化ステップと、
該改質層形成ステップ及び該粘着層硬化ステップを実施した後に、該紫外線硬化型粘着テープをウェーハ径方向外側に拡張して、ウェーハを該改質層を起点に該分割予定ラインに沿って分割するテープ拡張ステップと、
から構成される加工方法。
該粘着層硬化ステップにおいては、該所定積算光量以下の紫外線を照射すること、を特徴とする請求項１記載の加工方法。