JP2019161150A - ウェハ分断装置及び方法 - Google Patents

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雅喜 金澤
Masaki Kanazawa
雅喜 金澤
五十嵐 健二
Kenji Igarashi
健二 五十嵐
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株式会社東京精密
Tokyo Seimitsu Co Ltd
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Abstract

【課題】ウェハの分断をスムーズに行うウェハ分断装置及び方法を提供する。【解決手段】研削装置1は、改質層RLが内部に形成されたウェハWを研削する砥石21と、ウェハ21を吸着保持するチャック31を振動させるバイブレータ4と、を備えている。研削装置1は、チャック31を振動させながらウェハWを裏面研削することにより、ウェハW内の亀裂cを伸展させてウェハを分断する。【選択図】図5

Description

本発明は、改質層が内部に形成されたウェハを分断するウェハ分断装置及び方法に関するものである。
特許文献1には、シリコンウェハ等の半導体ウェハ(以下、「ウェハ」という)をチップに分断する分断装置が開示されている。この分断装置は、切断ラインに沿って、ウェハの裏面からレーザを入射して、ウェハの内部に微小空孔を含む予備改質領域及び予備改質領域と結合する深さの位置に本改質領域を形成する。本改質領域を形成する際には、予備改質領域から派生した微小亀裂をウェハの厚み方向に伸展させる。その後、ウェハを裏面から研削して予備改質領域及び本改質領域を除去するとともに派生した微小亀裂を残し、この微小亀裂を起点として切断ラインに沿って複数のチップに分割する。
特開2012−109358号公報
しかしながら、上述したような分断装置では、予備改質領域及び本改質領域を研削して除去した後に残存する微小亀裂が、ウェハの表面から裏面に亘って連続して形成されるものではないため、ウェハをチップに分断する際には、ウェハをマウントしたエキスパンドテープを拡張する等して外部から力を加えることにより微小亀裂を起点としてウェハをチップに分断する必要があった。
そこで、ウェハの分断をスムーズに行う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。
上記目的を達成するために、本発明に係るウェハ分断装置は、改質層が内部に形成されたウェハを研削手段が研削して、前記ウェハ内の亀裂を伸展させて前記ウェハを分断するウェハ分断装置であって、前記ウェハを吸着保持する保持手段と、前記チャック手段を振動させる加振手段と、を備えている。
この構成によれば、加振手段が保持手段を振動させた状態で研削手段がウェハの裏面を研削することにより、ウェハ内の亀裂の形成が促進され、亀裂がウェハの表面から裏面に亘って連続して形成されるため、ウェハに外力を付与することなくウェハを分断することができる。
また、上記目的を達成するために、本発明に係るウェハ分断方法は、改質層が内部に形成されたウェハを研削手段が研削して、前記ウェハ内の亀裂を伸展させて前記ウェハを分断するウェハ分断方法であって、前記研削手段は、前記ウェハを吸着保持する保持手段が振動した状態で研削を行う。
この構成によれば、加振手段が保持手段を振動させた状態で研削手段がウェハの裏面を研削することにより、ウェハ内の亀裂の形成が促進され、亀裂がウェハの表面から裏面に亘って連続して形成されるため、ウェハに外力を付与することなくウェハを分断することができる。
本発明は、加振手段が保持手段を振動させた状態で研削手段がウェハの裏面を研削することにより、ウェハ内の亀裂の形成が促進され、亀裂がウェハの表面から裏面に亘って連続して形成されるため、ウェハに外力を付与することなくウェハを分断することができる。
本発明の一実施形態に係る分断装置を模式的に示す一部省略斜視図。 メインユニット及び搬送ユニットの内部構造を示す縦断面図。 メインユニットの平面図。 ウェハ内の亀裂が進展した様子を示す模式図。 加工中の分断装置を示す模式図。
本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下では、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。
また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。
また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。
図1は、スピンドル送り機構25及び搬送ユニット3を省略した研削装置1の基本的構成を示す斜視図である。図2は、図1に示すメインユニット2及び搬送ユニット3の内部構造を示す縦断面図である。図3は、メインユニット2の平面図である。
研削装置1は、内部に改質層が形成されたウェハWの裏面を研削することによりウェハWを分断する分断装置として機能する。研削装置1は、砥石21を備えるメインユニット2と、メインユニット2の下方に配置された搬送ユニット3と、を備えている。
メインユニット2は、アーチ状のコラム22と、砥石21が取り付けられたスピンドル23と、スピンドル23を垂直方向Vに摺動可能に支持する3つのリニアガイド24と、スピンドル23を垂直方向Vに昇降させるスピンドル送り機構25と、を備えている。
スピンドル23は、コラム22の前面22aに垂直方向Vに亘って凹設された溝22b内に収容されている。スピンドル23は、砥石21を下端に取り付けたサドル23aと、サドル23a内に設けられて砥石21を回転させる図示しないモータと、を備えている。
リニアガイド24は、コラム22の前方に配置された2つの前方リニアガイド24aと、溝22bに配置された1つの後方リニアガイド24bと、で構成される。
前方リニアガイド24aは、溝22bの縁部に配置されており、サドル23aの前方端部を支持するように取り付けられている。後方リニアガイド24bは、溝22bの底部に配置されており、サドル23aの後方中央を支持するように取り付けられている。
前方リニアガイド24a及び後方リニアガイド24bは、垂直方向Vに沿って互いに平行に設けられている。これにより、前方リニアガイド24aと後方リニアガイド24bとは、サドル23aの案内レールとして機能する。なお、スピンドル23を支持するリニアガイド24の設置個数は、上述した3つの場合に限定されず、2つであっても4つ以上であっても構わない。
スピンドル送り機構25は、サドル23aに連結されたスライダ25aと、スライダ25aを昇降させるボールネジ25bと、ボールネジ25bを回転させるモータ25cと、を備えている。モータ25cが駆動してボールネジ25bが正回転し、スライダ25aが垂直方向Vと平行なボールネジ25bの送り込み方向D2に下降することにより、サドル23aが下降する。
メインユニット2には、ウェハWの厚みを計測する図示しないインプロセスゲージが設けられている。インプロセスゲージが計測したウェハWの厚みが所望の値に達すると、モータ25cが駆動してボールネジ25bが逆回転し、スライダ25aに連結されたサドル23aが上昇することで、ウェハWと砥石21とが離間する。
メインユニット2には、ウェハWの厚みを測定する図示しない公知のインプロセスゲージが設けられている。インプロセスゲージが計測したウェハWの厚みが所望の値に達すると、モータ25cが駆動してボールネジ25bが逆回転し、スライダ25aに連結されたサドル23aが上昇することで、ウェハWと砥石21とが離間する。
搬送ユニット3は、ウェハWを吸着保持可能なチャック31と、チャック31を載置するスライダ32と、スライダ32を駆動させるスライダ駆動機構33と、を備えている。
チャック31は、図示しない真空源に接続されており、ウェハWをチャック31上に真空吸着することができる。また、チャック31は、モータ31aによってチャック31の中心を通る垂直軸回りに回動可能である。
スライダ32は、レール32a上を摺動可能であり、これにより、チャック31とスライダ32とは、一体になってスライドするようになっている。
スライダ駆動機構33は、ベルト・プーリ機構33aを介してモータ33bによりスライダ32を摺動させる。このようにして、チャック31上に真空吸着されたウェハWは、研削加工前に、スライダ32によって砥石21の下方まで搬入され、研削加工後に、砥石21の下方からメインユニット2の後方まで搬出される。
搬送ユニット3には、加工中にチャック31を振動させるバイブレータ4が設けられている。具体的には、バイブレータ4は、チャック31の下端に取り付けられている。バイブレータ4の振動は、垂直方向V又は水平方向の何れであっても構わない。
研削装置1の動作は、図示しない制御ユニット5によって制御される。制御ユニット5は、研削装置1を構成する構成要素をそれぞれ制御するものである。制御ユニット5は、例えば、CPU、メモリ等により構成される。なお、制御ユニット5の機能は、ソフトウェアを用いて制御することにより実現されても良く、ハードウェアを用いて動作することにより実現されても良い。
次に、研削装置1の作用について図面に基づいて説明する。図4は、ウェハW内の亀裂cが進展する様子を示す模式図である。図5は、研削装置1がウェハWを裏面研削している様子を示す模式図である。
研削装置1では、サファイア又は炭化ケイ素等の難削材製基板の裏面w2(デバイスが形成された表面w1とは反対側の面)を研削する。図4(a)に示すように、研削装置1が研削するウェハWは、デバイスが形成された表面w1にバッググラインドテープ6が貼着されている。また、ウェハWの内部には、改質層RLが形成されている。
改質層RLは、テーブル7上に載置されたウェハWの裏面w2から入射したレーザがウェハWの内部で集光することにより、レーザの集光点に微小な空孔である改質領域RRが形成され、この改質領域RRから上下に垂直に、すなわちウェハWの厚み方向に向かって微小な亀裂cが発生することにより形成される。このようなレーザ加工は、ウェハWのバターンにBHC(Backside half cut)が生じない条件下で行われる。
改質層RLは、レーザの集光点を移動させることによって所望の位置に形成可能であり、ウェハWをチップに分断する際の分断予定ラインに沿って形成される。図4(a)に示すウェハWでは、改質領域RRがウェハWの径方向及び厚み方向に沿って所定の間隔を空けて形成されている。
図4(b)に示すように、内部に改質層RLが形成されたウェハWの表面w1をチャック31で吸着保持して、砥石21でウェハWの裏面研削を行うと、ウェハW内部の亀裂cが上下に垂直に進展するものの、砥石21でウェハWの裏面w2を研削するだけでは、亀裂cがウェハWの表面w1から裏面w2に亘って連続して形成されず、やむを得ずウェハWに外力を付与する等して亀裂cを起点としてウェハWを割断しなければならない場合がある。
しかしながら、図5に示すように、バイブレータ4がチャック31を振動させた状態で砥石21がウェハWの裏面w2を研削することにより、ウェハW内の亀裂cの形成が促進され、図4(c)に示すように、亀裂cがウェハW内の表面w1から裏面w2に亘って連続して形成されるため、ウェハWに外力を付与することなくウェハWを分断することができる。
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 ・・・研削装置
2 ・・・メインユニット
3 ・・・搬送ユニット
4 ・・・バイブレータ(加振手段)
5 ・・・制御ユニット
6 ・・・バッググラインドテープ
7 ・・・テーブル
21 ・・・砥石
22 ・・・コラム
22a ・・・前面
22b ・・・溝
23 ・・・スピンドル
23a ・・・サドル
24 ・・・リニアガイド
24a ・・・前方リニアガイド
24b ・・・後方リニアガイド
25 ・・・スピンドル送り機構
25a ・・・(スピンドル送り機構)スライダ
25b ・・・ボールネジ
25c ・・・(スピンドル送り機構の)モータ
31 ・・・チャック(保持手段)
31a ・・・(チャックの)モータ
32 ・・・(搬送ユニットの)スライダ
32a ・・・レール
33 ・・・スライダ駆動機構
33a ・・・ベルト・プーリ機構
33b ・・・(スライダ駆動機構の)モータ
D2 ・・・送り込み方向
RL ・・・改質層
RR ・・・改質領域
V ・・・垂直方向
W ・・・ウェハ
c ・・・亀裂
w1 ・・・表面
w2 ・・・裏面

Claims (2)

  1. 改質層が内部に形成されたウェハを研削手段が研削して、前記ウェハ内の亀裂を伸展させて前記ウェハを分断するウェハ分断装置であって、
    前記ウェハを吸着保持する保持手段と、
    前記チャック手段を振動させる加振手段と、
    を備えていることを特徴とするウェハ分断装置。
  2. 改質層が内部に形成されたウェハを研削手段が研削して、前記ウェハ内の亀裂を伸展させて前記ウェハを分断するウェハ分断方法であって、
    前記研削手段は、前記ウェハを吸着保持する保持手段が振動した状態で研削を行うことを特徴とするウェハ分断方法。
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