JP2019153731A - ウェーハの加工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】チップサイズを小さくしても良好に個片化することができるようにすること。【解決手段】ウェーハ（Ｗ）における複数個のデバイス（Ｄ）をひとかたまりとして区画する分割予定ライン（Ｌ）を分割し、グループ片（Ｇ）を形成する。次いで、１つのグループ片をエキスパンドテープ（Ｔ２）に貼り替える。その後、それぞれのグループ片毎に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分割予定ラインに沿って照射して改質層（Ｒ）を形成してからエキスパンドテープをエキスパンドし、改質層が形成されたグループ片を個々のデバイスに分割する。【選択図】図８
Description
本発明は、ウェーハを個々のデバイスに分割するウェーハの加工方法に関する。
近年、半導体ウェーハ等の板状のウェーハを分割する方法として、そのウェーハに対して透過性を有するパルスレーザー光線を用い、分割すべき領域の内部に集光点を合わせてパルスレーザー光線を照射するレーザー加工方法が試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、ウェーハの一方の面側から内部に集光点を合わせて透過性を有するパルスレーザー光線を照射し、この照射によって、ウェーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を連続的に形成する。そして、変質層が連続的に形成されることで強度が低下した分割予定ラインに沿ってウェーハに外力を加えることにより、ウェーハを分割している（例えば、特許文献１参照）。
かかる分割では、改質層が形成されたウェーハをエキスパンドテープに貼着した後、エキスパンドテープを拡張することで外力を加える方法が知られており、この方法によって、それぞれの分割予定ラインに沿って一括でウェーハを分割可能となっている。
しかしながら、上記のようにウェーハを分割する場合、チップサイズが小さく（例えば一辺が１ｍｍ以下に）なると、分割予定ラインにおいて分割が不十分になる箇所が発生する、という問題がある。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、チップサイズを小さくしても良好に個片化することができるウェーハの加工方法を提供することを目的の１つとする。
本発明の一態様のウェーハの加工方法は、表面に複数の分割予定ラインが格子状に形成され区画された複数の領域に個々のデバイスが形成されたウェーハを、分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割するウェーハの加工方法であって、複数個のデバイスをひとかたまりとして区画する分割予定ラインを分割しグループ片を形成するグループ化ステップと、１つのグループ片又は相互に離間させた複数個のグループ片をエキスパンドテープに貼り替える貼り替えステップと、貼り替えステップを実施した後、それぞれのグループ片毎に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分割予定ラインに沿って照射して改質層を形成する改質層形成ステップと、改質層形成ステップを実施した後に、改質層が形成されたグループ片をエキスパンドテープをエキスパンドして個々のデバイスに分割する分割ステップと、から構成されることを特徴とする。
本発明の一態様のウェーハの加工方法は、表面に複数の分割予定ラインが格子状に形成され区画された複数の領域に個々のデバイスが形成されたウェーハを、分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割するウェーハの加工方法であって、ウェーハをエキスパンドテープに貼着するエキスパンドテープ貼着ステップと、複数個のデバイスをひとかたまりとして区画する分割予定ラインに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分割予定ラインに沿って照射して改質層を形成しエキスパンドテープをエキスパンドして分割しグループ片に分割するグループ化ステップと、それぞれのグループ片毎に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分割予定ラインに沿って照射して改質層を形成する改質層形成ステップと、改質層形成ステップを実施した後に、グループ化ステップよりも更にエキスパンドして複数のグループ片を個々のデバイスに分割する分割ステップと、から構成されることを特徴とする。
これらの方法によれば、ウェーハを分割して複数個のデバイス毎のグループ片となるようグループ化している。そして、グループ片を他のエキスパンドテープに貼り替えたり、複数のグループ片がエキスパンドテープに貼着された状態としたりしている。これにより、エキスパンドによって個々のデバイスに分割するときに、エキスパンドテープに貼着されるグループ片を単独としたり、複数のグループ片を適当な距離離間させたりし、グループ片毎にエキスパンドによる力を加えることができる。この結果、チップサイズが小さくなってもエキスパンドテープのエキスパンドによる分割を良好に実施することができる。
本発明によれば、ウェーハをグループ化して形成されたグループ片にエキスパンドによる力を加えるので、チップサイズを小さくしても良好に個片化することができる。
以下、添付図面を参照して、第１及び第２の実施の形態のウェーハの加工方法について説明する。先ず、図１を参照して、各実施の形態のウェーハの加工方法によって加工されるウェーハについて説明する。図１は、ウェーハの概略平面図である。
図１に示すように、ウェーハＷは、略円板状に形成されている。ウェーハＷの表面には、複数の分割予定ラインＬが格子状に配置され、分割予定ラインＬによって区画された複数の領域に個々のデバイスＤが形成されている。図１においては、ウェーハＷが環状をなすフレームＦ１に装着されたエキスパンドテープＴ１の上面に貼着されてフレームＦ１に保持された状態を示す。
ウェーハＷは、ＳＤ加工によって改質層が形成された後、エキスパンドテープＴ１をエキスパンドすることで分割予定ラインＬに沿って個々のデバイスＤに分割される。加工対象のウェーハＷとしては、半導体基板、無機材料基板等の各種ウェーハが用いられてもよい。半導体基板としては、シリコン、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、シリコンカーバイド等の各種基板が用いられてもよい。無機材料基板としては、サファイア、セラミックス、ガラス等の各種基板が用いられてもよい。また、ウェーハＷとして、デバイス形成後のリチウムタンタレート、リチウムナイオベート、さらに生セラミックス、圧電素子が用いられてもよい。
［第１の実施の形態］
続いて、図２乃至図９を参照して、第１の実施の形態のウェーハの加工方法について説明する。図２乃至図５はグループ化ステップ、図６は貼り替えステップ、図７は改質層形成ステップ、図８及び図９は分割ステップの説明図をそれぞれ示している。
続いて、図２乃至図９を参照して、第１の実施の形態のウェーハの加工方法について説明する。図２乃至図５はグループ化ステップ、図６は貼り替えステップ、図７は改質層形成ステップ、図８及び図９は分割ステップの説明図をそれぞれ示している。
第１の実施の形態では、最初に、ウェーハＷからグループ片Ｇ（図４参照）を形成するグループ化ステップを実施する。グループ化ステップでは、図２に示すグループ化用貼着ステップ、図３及び図４に示すグループ化用改質層形成ステップ、図５に示すグループ化用分割ステップを実施する。
図２に示すように、グループ化用貼着ステップでは、環状をなすフレームＦ１の内側にウェーハＷを配置してから、ウェーハＷの裏面（下面）側とフレームＦ１の下面側とにエキスパンドテープＴ１を一体に貼着する。これにより、エキスパンドテープＴ１を介してフレームＦ１にウェーハＷが装着された状態となる（図１参照）。
グループ化用貼着ステップを実施した後に、図３に示すように、グループ化用改質層形成ステップを実施する。グループ化用改質層形成ステップでは、先ず、レーザー加工装置（不図示）の保持テーブル１０上にて、エキスパンドテープＴ１を介してウェーハＷを吸着保持し、ウェーハＷの周囲のフレームＦ１をクランプ部１１に挟み込んで保持する。
次いで、ウェーハＷの分割予定ラインＬの真上に加工ヘッド１２の出射口を位置付け、加工ヘッド１２からウェーハＷに向けてレーザー光線が照射する。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の内部に集光点を位置付けるように調整される。このように調整しつつ、ウェーハＷに対して加工ヘッド１２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Ｌに沿った改質層Ｒが形成される。
ここで、グループ化用改質層形成ステップでは、ウェーハＷの全ての分割予定ラインＬに改質層Ｒを形成せず、一部の分割予定ラインＬに対して改質層Ｒを形成する。具体的には、図４の矢印付き線Ａにて示すように、同図の上下及び左右方向に並ぶ複数個のデバイスＤおきに位置する分割予定ラインＬに改質層Ｒ（図３参照）を形成する。矢印付き線Ａは、ウェーハＷにて上下及び左右方向に並ぶ複数個のデバイスＤをひとかたまりのブロックとして区画し、かかるブロックの外縁側に位置する分割予定ラインＬに改質層Ｒが形成されることとなる。
グループ化用改質層形成ステップを実施した後に、図５に示すように、グループ化用分割ステップを実施する。グループ化用分割ステップでは、エキスパンド装置（不図示）の環状テーブル２１上にフレームＦ１をクランプ部２２で保持し、ウェーハＷとフレームＦ１の間に拡張ドラム２３の上端を位置付ける。このとき、拡張ドラム２３はウェーハＷよりも大径であり、ウェーハＷとフレームＦ１との間のエキスパンドテープＴ１に対して拡張ドラム２３の外周エッジが下側から接触する。拡張ドラム２３は複数のシリンダ２４によって昇降可能に支持され、拡張ドラム２３の上端には転接ローラ２５が設けられている。シリンダ２４の駆動により拡張ドラム２３を環状テーブル２１に対して相対的に上昇移動し、エキスパンドテープＴ１を突き上げる。この突き上げによって、エキスパンドテープＴ１が放射方向に拡張（エキスパンド）され、ウェーハＷは強度が低下した改質層Ｒを分割起点とし、改質層Ｒが形成された分割予定ラインＬに沿って分割される。この結果、グループ化用改質層形成ステップで区画された複数個のデバイスＤを含むブロック毎にウェーハＷが分割され、かかるブロックが個々のグループ片Ｇ（図４参照）として形成される。
グループ化ステップを実施した後に、貼り替えステップを実施する。貼り替えステップでは、図５の二点鎖線に示すように、複数形成されたグループ片Ｇのうちの１つのグループ片Ｇをピッカー（不図示）等によってピックアップする。そして、図６に示すように、かかる１つのグループ片Ｇを環状のフレームＦ２の内側に配置し、グループ片Ｇの裏面（下面）側とフレームＦ２の下面側とに上記のエキスパンドテープＴ１とは別のエキスパンドテープＴ２を一体に貼着する。これにより、図４のエキスパンドテープＴ１から図６に示す別のエキスパンドテープＴ２にグループ片Ｇが貼り替えられる。
貼り替えステップは、上記の要領にて、全て或いは複数個のグループ片Ｇを１枚のエキスパンドテープＴ２に対して１つずつ貼着して貼り替えを行い、エキスパンドテープＴ２を介してフレームＦ２にグループ片Ｇが装着されたものを複数形成する。
貼り替えステップを実施した後に、図７に示すように、改質層形成ステップを実施する。改質層形成ステップは、上記のグループ化用改質層形成ステップに対し、改質層Ｒを形成する対象をウェーハＷからグループ片Ｇに変更し、且つ、レーザー光線の照射位置を変更したものである。なお、以下の説明では、グループ化用改質層形成ステップと改質層形成ステップとで同じレーザー加工装置を用いた場合を説明するが、それらのステップにて異なるレーザー加工装置を用いてもよい。
改質層形成ステップでは、先ず、レーザー加工装置（不図示）の保持テーブル１０上にて、エキスパンドテープＴ２を介してグループ片Ｇを吸着保持し、グループ片Ｇの周囲のフレームＦ２をクランプ部１１に挟み込んで保持する。次いで、グループ片Ｇの分割予定ラインＬの真上に加工ヘッド１２の出射口を位置付け、加工ヘッド１２からグループ片Ｇに向けてレーザー光線を照射する。レーザー光線は、グループ片Ｇ（ウェーハＷ）に対して透過性を有する波長であり、グループ片Ｇの内部に集光点を位置付けるように調整される。このように調整しつつ、グループ片Ｇに対して加工ヘッド１２が相対移動されることで、グループ片Ｇの内部に分割予定ラインＬに沿った改質層Ｒが形成される。改質層形成ステップにあっては、グループ片Ｇの全ての分割予定ラインＬに沿って改質層Ｒを形成する。
改質層形成ステップは、１つのグループ片Ｇに対して上記のように改質層Ｒを形成した後、必要に応じて他のグループ片Ｇに対しても同じ要領で改質層Ｒを形成し、それぞれのグループ片Ｇ毎に改質層Ｒを形成する。
改質層形成ステップを実施した後に、図８に示すように、分割ステップを実施する。分割ステップは、上記のグループ化用分割ステップに対して分割する対象をウェーハＷからグループ片Ｇに変更したものである。なお、以下の説明では、グループ化用分割ステップと分割ステップとで同じエキスパンド装置を用いた場合を説明するが、それらのステップにて異なるエキスパンド装置を用いてもよい。
分割ステップでは、エキスパンド装置（不図示）の環状テーブル２１上にフレームＦ２をクランプ部２２で保持し、グループ片ＧとフレームＦ２の間に拡張ドラム２３の上端を位置付ける。このとき、グループ片ＧとフレームＦ２との間のエキスパンドテープＴ２に対して拡張ドラム２３の外周エッジが下側から接触する。そして、シリンダ２４の駆動により拡張ドラム２３を環状テーブル２１に対して相対的に上昇移動し、エキスパンドテープＴ２を突き上げて、エキスパンドテープＴ２が放射方向に拡張（エキスパンド）する。これにより、グループ片Ｇは強度が低下した改質層Ｒを分割起点とし、改質層Ｒが形成された分割予定ラインＬに沿って分割され、図９にも示すように、デバイスＤに応じて個々のチップＣが形成される。このグループ片Ｇにおいては、隣接するチップＣの間に間隙Ｓ１が形成され、ピッカー（不図示）等によるチップＣのピックアップを行えるようになる。
分割ステップは、１つのグループ片Ｇに対して上記のように分割した後、必要に応じて他のグループ片Ｇに対しても同じ要領で分割し、それぞれのグループ片Ｇ毎にエキスパンドテープＴ２の拡張による各チップＣへの分割を実施する。
以上のように、第１の実施の形態の加工方法によれば、ウェーハＷを上述のようなグループ片Ｇに分割してから、１つのグループ片ＧをエキスパンドテープＴ２に貼り替えてエキスパンドを実施している。これにより、ウェーハＷの全ての分割予定ラインＬに改質層を形成した状態でエキスパンドを実施する場合に比べ、それぞれの分割予定ラインＬに加わる引っ張り力を増大させることができる。この結果、ウェーハＷにおいて、チップＣのサイズが小さくなり分割予定ラインＬの数が多くなっても、エキスパンドによる分割を良好に実施することができる。
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態のウェーハの加工方法について説明する。第２の実施の形態では、エキスパンドテープ貼着ステップ、グループ化ステップ、改質層形成ステップ、分割ステップの順に実施する。なお、第２の実施の形態において、第１の実施の形態のウェーハの加工方法と同様な構成については簡略化して説明する。
次に、第２の実施の形態のウェーハの加工方法について説明する。第２の実施の形態では、エキスパンドテープ貼着ステップ、グループ化ステップ、改質層形成ステップ、分割ステップの順に実施する。なお、第２の実施の形態において、第１の実施の形態のウェーハの加工方法と同様な構成については簡略化して説明する。
第２の実施の形態におけるエキスパンドテープ貼着ステップは、図２に示した第１の実施の形態のグループ化用貼着ステップと同様の方法を実施し、エキスパンドテープＴ１を介してフレームＦ１にウェーハＷが装着された状態（図１参照）とする。
第２の実施の形態におけるグループ化ステップは、エキスパンドテープ貼着ステップの実施後、先ず、第１の実施の形態のグループ化用改質層形成ステップ（図３及び図４参照）及びグループ化用分割ステップ（図５参照）と同様の方法を実施する。ここで、エキスパンドテープＴ１のエキスパンドにてウェーハＷを複数のグループ片Ｇに分割するあたり、図１０に示すように、隣り合うグループ片Ｇ同士が適当な距離離間するよう間隙Ｓ２を形成する。
グループ片Ｇに分割後、第１の実施の形態では貼り替えステップを実施していたが、第２の実施の形態では、グループ化ステップにて、図１１に示すように、エキスパンドテープＴ１の弛みを除去する。
具体的には、ウェーハＷの外周とフレームＦ１の内周との間のエキスパンドテープＴ１のテンションが緩むことで弛みが発生するが、ウェーハＷの上方に位置付けられたヒータ３０によってエキスパンドテープＴ１の弛みを熱収縮（ヒートシュリンク）する。ヒータ３０は、エキスパンドテープＴ１の弛みに対して遠赤外線をスポット照射しながらウェーハＷの中心回りに旋回し、ウェーハＷの外周とフレームＦ１の内周との間の領域を加熱する。これにより、エキスパンドテープＴ１のウェーハＷの外周側が集中的に加熱され、エキスパンドテープＴ１の弛みが全周に亘って収縮される。なお、第２の実施の形態において、エキスパンドテープＴ１は、エキスパンド性を有すると共に所定温度以上の加熱で収縮性を発現する材質で形成される。
第２の実施の形態における改質層形成ステップは、第１の実施の形態における改質層形成ステップ（図７参照）に対し、改質層Ｒを形成する対象を複数のグループ片Ｇに変更し、それぞれのグループ片Ｇ毎にレーザー光線を照射する。
第２の実施の形態における分割ステップは、第１の実施の形態における分割ステップ（図８参照）に対し、エキスパンドする対象をグループ化ステップでエキスパンドしたエキスパンドテープＴ１に変更したものである。従って、分割ステップにおいて、エキスパンドテープＴ１がグループ化ステップよりも更にエキスパンドし、図１２に示すように、エキスパンドテープＴ１に貼着された各グループ片ＧにてデバイスＤに応じた個々のチップＣを形成する。
以上のように、第２の実施の形態の加工方法によれば、グループ化ステップと分割ステップとの両方でエキスパンドテープＴ１をエキスパンドすることで、ウェーハＷからグループ片Ｇを形成し、グループ片ＧからチップＣを個片化している。このように２回のエキスパンドによって２段階で分割するので、それぞれの分割で分割する分割予定ラインＬの数を減らすことができる。これにより、ウェーハＷの全ての分割予定ラインＬに改質層を形成した状態でエキスパンドを実施する場合に比べ、２回の分割両方において分割予定ラインＬに加わる引っ張り力を増大させることができる。従って、ウェーハＷ全体で分割不良が発生することを防止でき、第２の実施の形態においても、チップサイズが小さい場合のエキスパンドによる分割を良好に実施することができる。
なお、グループ化ステップにおける分割起点として改質層Ｒを形成した場合を説明したが、これに限定されるものでない。例えば、レーザー加工溝や切削溝をウェーハＷの表面から厚み方向の途中まで形成するハーフカット（溝形成加工）を行い、上述したエキスパンド或いはブレーキングによって個々のグループ片Ｇに分割してもよい。また、レーザー加工や切削ブレードによる切削加工によって、ウェーハＷの厚み方向に貫通する溝を形成して完全に切断するフルカットによって分割してもよい。
また、第１の実施の形態における貼り替えステップは、図１３に示すように、エキスパンドテープＴ２に貼着するグループ片Ｇを複数個としてもよい。図１３では、４個のグループ片Ｇが相互に離間するように貼着されており、貼り替えステップ実施後、それぞれのグループ片Ｇ毎にレーザー光線を照射して改質層を形成する。その後、上述と同様にしてエキスパンドテープＴ２をエキスパンドすることで、図１４に示すように、分割予定ラインＬに沿って分割されて個々のチップＣが形成される。このようにグループ片Ｇを分割しても、小さいチップサイズとした場合のエキスパンドに対応して良好に分割することができる。
また、本発明の各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各実施の形態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。更には、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。従って、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。
以上説明したように、本発明は、ウェーハを分割して良好に個片化することができるという効果を有し、特にチップサイズを小さい場合に有用である。
Ｃ チップ
Ｄ デバイス
Ｇ グループ片
Ｌ 分割予定ライン
Ｒ 改質層
Ｔ１ エキスパンドテープ
Ｔ２ エキスパンドテープ
Ｗ ウェーハ
Ｄ デバイス
Ｇ グループ片
Ｌ 分割予定ライン
Ｒ 改質層
Ｔ１ エキスパンドテープ
Ｔ２ エキスパンドテープ
Ｗ ウェーハ
Claims (2)
- 表面に複数の分割予定ラインが格子状に形成され区画された複数の領域に個々のデバイスが形成されたウェーハを、分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割するウェーハの加工方法であって、
複数個のデバイスをひとかたまりとして区画する分割予定ラインを分割しグループ片を形成するグループ化ステップと、
１つのグループ片又は相互に離間させた複数個のグループ片をエキスパンドテープに貼り替える貼り替えステップと、
該貼り替えステップを実施した後、それぞれのグループ片毎に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該分割予定ラインに沿って照射して改質層を形成する改質層形成ステップと、
改質層形成ステップを実施した後に、改質層が形成されたグループ片をエキスパンドテープをエキスパンドして個々のデバイスに分割する分割ステップと、
から構成されるウェーハの加工方法。 - 表面に複数の分割予定ラインが格子状に形成され区画された複数の領域に個々のデバイスが形成されたウェーハを、分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割するウェーハの加工方法であって、
ウェーハをエキスパンドテープに貼着するエキスパンドテープ貼着ステップと、
複数個のデバイスをひとかたまりとして区画する分割予定ラインに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分割予定ラインに沿って照射して改質層を形成しエキスパンドテープをエキスパンドして分割しグループ片に分割するグループ化ステップと、
それぞれのグループ片毎に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該分割予定ラインに沿って照射して改質層を形成する改質層形成ステップと、
改質層形成ステップを実施した後に、該グループ化ステップよりも更にエキスパンドして複数の該グループ片を個々のデバイスに分割する分割ステップと、
から構成されるウェーハの加工方法。
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