JP2019186398A - ウエーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、ピックアップ工程においてデバイスを破損させることなく、確実にピックアップできるウエーハの加工を実施ことができる加工装置を提供することにある。【解決手段】本発明のウエーハの加工方法によれば、ウエーハを収容する開口を有するフレームにウエーハを収容すると共に、ダイシングテープでウエーハとフレームとを貼着し一体ユニットを形成する一体ユニット形成工程と、ウエーハを個々のデバイスに分割する分割工程と、デバイスをダイシングテープからピックアップするピックアップ工程と、を少なくとも含み、該分割工程と該ピックアップ工程との間に一体ユニットを水中に浸漬し超音波を付与してデバイスのピックアップを促進する超音波付与工程を実施するウエーハの加工方法が提供される。【選択図】図４

Description

本発明は、ピックアップ工程においてデバイスを確実にピックアップできるウエーハの加工方法に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは、ウエーハを収容する開口を有するフレームに収容されると共に粘着性を有するダイシングテープによってフレームと貼着されて一体ユニットとされ、ダイシング装置によって個々のデバイスに分割される。

ダイシング装置によって個々に分割されたデバイスは、ダイシングテープからピックアップされて携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

ウエーハを個々のデバイスに分割するダイシング装置としては、切削ブレードを回転可能に備え、ウエーハ上に形成された分割予定ラインを切断するタイプのもの（例えば、特許文献１を参照。）、ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を照射してアブレーション加工によって分割予定ラインに溝を形成するタイプのもの（例えば、特許文献２を参照。）、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を分割予定ラインの内部に位置付けて照射し、分割予定ラインの内部に改質層を形成するタイプのもの（例えば、特許文献３を参照。）ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を分割予定ラインに位置付けて照射し分割予定ラインに細孔と細孔を囲繞する非晶質とからなるシールドトンネルを形成するタイプのもの（例えば、特許文献４を参照。）等が存在する。

特開２０１０−０５０２１４号公報 特開平１０−３０５４２０号公報 特許第３４０８８０５号公報 特開２０１４−２２１４８３号公報

上記のいずれのタイプのダイシング装置においても、分割されたデバイスは、ダイシングテープからピックアップされて、次工程に搬送されて配線基板等に配設される。しかし、近年、ダイシング装置において個々のデバイスに分割されるウエーハの厚みが、７０μｍ、５０μｍと、年々薄化してきており、上記のダイシング装置によって個々のデバイスに分割する分割工程を実施した後、ダイシングテープからデバイスを剥離してピックアップする際に、ダイシングテープの粘着層がデバイスの外周に付着したまま離れず、デバイスが損傷する、という問題がある。

本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、ピックアップ工程においてデバイスを損傷させることなく、確実にピックアップできるウエーハの加工方法を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法であって、ウエーハを収容する開口を有するフレームにウエーハを収容すると共に、ダイシングテープでウエーハとフレームとを貼着し一体ユニットを形成する一体ユニット形成工程と、ウエーハを個々のデバイスに分割する分割工程と、デバイスをダイシングテープからピックアップするピックアップ工程と、を少なくとも含み、該分割工程と該ピックアップ工程との間に一体ユニットを水中に浸漬し超音波を付与してデバイスのピックアップを促進する超音波付与工程を実施するウエーハの加工方法が提供される。

好ましくは、該超音波付与工程において付与される超音波の周波数は、２０〜４０ｋＨｚであり、５０〜７０秒間付与される。

本発明のウエーハの加工方法は、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法であって、ウエーハを収容する開口を有するフレームにウエーハを収容すると共に、ダイシングテープでウエーハとフレームとを貼着し一体ユニットを形成する一体ユニット形成工程と、ウエーハを個々のデバイスに分割する分割工程と、デバイスをダイシングテープからピックアップするピックアップ工程と、を少なくとも含み、該分割工程と該ピックアップ工程との間に一体ユニットを水中に浸漬し超音波を付与してデバイスのピックアップを促進する超音波付与工程を実施することから、超音波によって発生するキャビテーション、及び振動によって、デバイスの外周がダイシングテープから僅かに剥がれ、さらに、剥がれた箇所に水が進入することによりピックアップされやすい状態にされ、ピックアップ工程においてデバイスが損傷するという問題が解消し、確実にデバイスをピックアップすることができる。

本実施例の一体ユニット形成工程を説明するための斜視図である。 本実施例の分割工程を実施するダイシング装置の斜視図である。 本実施例の分割工程の他の実施態様を説明するための斜視図である。 本実施例の超音波付与工程を実施する超音波付与装置の斜視図である。 図４に示す超音波付与装置の作動を説明するための一部拡大図である。 本実施例のピックアップ工程を実施するピックアップ装置の斜視図である。 図６に示すピックアップ装置の作用を説明するための側面図である。

以下、本発明に基づき実施されるウエーハの加工方法の実施例について添付図面を参照して、詳細に説明する。

本実施例のウエーハの加工方法は、少なくとも、一体ユニット形成工程、分割工程、超音波付与工程、及びピックアップ工程を含んで構成される。以下、順を追って説明する。

（一体ユニット形成工程）
図１を参照しながら、本実施例の一体ユニット形成工程について説明する。図１に示すように、本実施例のウエーハの加工方法を実施するに際し、まず、複数のデバイス１４が分割予定ライン１２によって区画され表面に形成されたウエーハ１０を用意し、ウエーハ１０を収容する開口を有する環状のフレームＦにウエーハ１０を収容すると共に、ダイシングテープＴにウエーハ１０の裏面１０ｂ側、及びフレームＦを貼着し、ウエーハ１０、ダイシングテープＴ、及びフレームＦを一体とした一体ユニット２を形成する。以上により、一体ユニット形成工程が完了する。

（分割工程）
上記した一体ユニット形成工程が完了し、一体ユニット２を用意したならば、ウエーハ１０を個々のデバイス１４に分割する分割工程を実施する。以下に、図２、又は図３を参照しながら分割工程について説明する。

図２（ａ）に示すように、分割工程は、たとえば、スピンドルユニット３１を備えた切削装置３０（装置全体の図示は省略する。）により実行される。スピンドルユニット３１は、回転スピンドル３２の先端部に固定された切削ブレード３３を保持するスピンドルハウジング３４を備えている。所定の厚さ（例えば、７０μｍ）で形成された切削加工前のウエーハ１０の表面１０ａ側は、直交する複数の分割予定ライン１２により複数の領域に区画されており、区画された各領域にデバイス１４が形成されている。回転スピンドル３２と共に高速回転させられる切削ブレード３３を、切削装置３０の保持テーブル（図示は省略する。）に吸引保持されたウエーハ１０に対して下降させて切り込ませ、該保持テーブルを切削ブレード３３に対して矢印Ｘで示す加工送り方向に移動させることで、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図を示す図２（ｂ）に示されるように、分割予定ライン１２に沿ってウエーハ１０を完全に分割する深さで、所定の溝幅（例えば、３０μｍ）の分離溝１００を形成する。なお、図２（ｂ）は、説明の都合上、分離溝１００を強調して記載したものであり、実際の寸法（３０〜５０μｍ）に従ったものではない。

切削装置３０は、切削ブレード３３の切削方向に沿った矢印Ｘで示す加工送り方向、該加工送り方向と直交する割り出し送り方向、切削ブレード３３をウエーハ１０に向けて上下動させる切り出し方向、いずれに対しても予め記憶されたプログラムに従って制御可能に構成されており、ウエーハ１０の分割予定ライン１２上のすべてに上記と同様な分離溝１００を形成し、該分割工程が完了する。

本発明における分割工程は、上記した切削装置３０を用いてウエーハ１０を分割する方法に限定されず、たとえば、図３に示すレーザー加工装置４０を用いてもよい。より具体的には、レーザー加工装置４０（装置全体の図示は省略する。）のレーザー光線照射手段４２により、ウエーハ１０を分割予定ライン１２に沿ってウエーハ１０に対して吸収性を有する波長のレーザー光線ＬＢを照射しアブレーション加工を実施して、ウエーハ１０を分割する所定の溝幅（例えば、３０μｍ）の分離溝１１０を形成し、個々のデバイス１４に分割してもよい。なお、本発明の分割工程を実施するためのレーザー加工装置は、上記したアブレーション加工を実施するレーザー加工装置４０に限定されず、ウエーハ１０に対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を分割予定ラインの内部に位置付けて照射し、分割予定ラインの内部に改質層を形成するタイプのレーザー加工装置、又は、ウエーハ１０に対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を分割予定ラインに位置付けて照射し分割予定ラインに細孔と細孔を囲繞する非晶質とからなるシールドトンネルを形成するタイプのレーザー加工装置であってもよい。さらに、本発明の分割工程は、切削ブレードによって切削することのみによってウエーハ１０を分割予定ラインに沿って完全に分割すること、レーザー光線の照射することのみによってウエーハ１０を分割予定ライン１２に沿って完全に分割することに限定されず、切削ブレードによる切削、又はレーザー光線の照射の後に、外力を付加することによってウエーハ１０を個々のデバイス１４に分割する場合をも含む。

（超音波付与工程）
本実施例では、上記した分割工程と、後述するピックアップ工程との間に、一体ユニット２を水中に浸漬し超音波を付与してデバイスのピックアップを促進する超音波付与工程を実施する。図４を参照しながら、超音波付与工程について、より具体的に説明する。

図４に示すように、分割工程を実施することにより一体ユニット２のウエーハ１０を個々のデバイス１４に分割したならば、この一体ユニット２のフレームＦを図示しない搬送手段によって保持し、超音波付与装置５０に搬送する。超音波付与装置５０は、水Ｗが貯留された超音波付与漕５２、及び超音波付与漕５２内の底部に設置される円盤形状の超音波発振器６０を含む。超音波付与装置５０に搬送された一体ユニット２は、超音波付与漕５２の水Ｗ中に浸漬されて、超音波発振器６０の上面に位置付けられる。

図５に示す一部拡大図を参照しながら、超音波付与工程の作用について説明する。ウエーハ１０がダイシングテープＴと共に水Ｗ中に浸漬され、超音波発振器６０の上面に位置付けられたならば、出力５００Ｗの超音波発振器６０を作動させて周波数が２０〜４０ｋＨｚの超音波を発し、５０〜７０秒間程度、超音波付与漕５２内の水Ｗを介してウエーハ１０及びダイシングテープＴに超音波の振動を付与する。このように水Ｗに超音波振動を付与することにより、水Ｗに超音波が伝播し、振動加速度、直進流に加え、キャビテーションが発生する。このキャビテーションの作用、すなわち、断続的に気泡が発生し消滅する作用により、図中Ｈで示すように、分割工程によって分割されたデバイス１４の外周がダイシングテープＴから僅かに剥がれ始め、この剥離箇所Ｈへの水Ｗの進入が許容される。そして、この剥離箇所Ｈに進入した水Ｗ中のキャビテーションの作用により剥離がさらに進行し、後述するピックアップ工程によってピックアップする際に、剥離が促進される状態となる。なお、超音波をウエーハ１０及びダイシングテープＴに付与する時間は、デバイス１４の外周がダイシングテープＴから剥がれるが、デバイス１４がダイシングテープＴから完全には離脱しない程度の範囲で設定される。このように、ダイシングテープＴに保持された個々のデバイス１４は、後述するピックアップ工程において剥離しやすい状態となり、超音波付与工程が完了する。

（ピックアップ工程）
超音波付与工程が完了したならば、超音波付与漕５２から一体ユニット２を取り出し、乾燥工程等を経て、図６に示すピックアップ工程を実施するピックアップ装置７０に搬送される。図６、及び図７を参照しながら、より具体的に説明する。

図６に示すピックアップ装置７０は、一体ユニット２のフレームＦを保持するフレーム保持手段７１と、フレーム保持手段７１に保持されたフレームＦに装着されているダイシングテープＴを拡張するテープ拡張手段７２と、を備えている。フレーム保持手段７１は、環状のフレーム保持部材７１１と、フレーム保持部材７１１の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ７３とを備えている。フレーム保持部材７１１の上面は環状のフレームＦを載置するように平坦面７１１ａが形成されており、この平坦面７１１ａ上に環状のフレームＦが載置される。そして、該平坦面７１１ａ上に載置されるフレームＦは、クランプ７３によってフレーム保持部材７１１に固定される。このように構成されたフレーム保持手段７１は、テープ拡張手段７２によって上下方向に進退可能に支持されている。

テープ拡張手段７２は、上記環状のフレーム保持部材７１１の内側に配設される拡張ドラム７２１を具備している。この拡張ドラム７２１は、環状のフレームＦの内径より小さく環状のフレームＦに装着されたダイシングテープＴに貼着されるウエーハ１０の外径より大きい内径を有している。また、拡張ドラム７２１は、下端に支持フランジ７２２を備えている。図示の実施例におけるテープ拡張手段７２は、上記のフレーム保持部材７１１を上下方向に進退可能な支持手段７４を備えている。この支持手段７４は、支持フランジ７２２上に配設された複数のエアシリンダ７４ａからなっており、エアシリンダ７４ａの作用によって進退するピストンロッド７４ｂがフレーム保持部材７１１の下面に連結される。このように複数のエアシリンダ７４ａからなる支持手段７４は、図７に実線で示すように、フレーム保持部材７１１を、平坦面７１１ａが拡張ドラム７２１の上端と略同一高さとなる基準位置と、点線で示す拡張ドラム７２１の上端より所定量下方の拡張位置との間で上下方向に移動させる。拡張ドラム７２１の内部には、押上手段７６が配設される。押上手段７６は、エアシリンダ７６ａと、エアシリンダ７６ａによって進退されるプッシュロッド７６ｂからなり、図示しない移動手段により、拡張ドラム７２１内のＸＹ方向の任意の座標位置に位置付けることが可能に構成される。そして、図７に示すように、ピックアップ装置７０には、ウエーハ１０から個々に分割されたデバイス１４を吸着してピックアップし、次工程、又は図示しない回収トレーへ搬送するためのピックアップコレット７５が備えられている。

ピックアップ装置７０は概ね上記したとおりの構成を備え、ピックアップ装置７０により実施されるピックアップ工程について説明する。
図７に示すように、分割工程、超音波付与工程を終えたウエーハ１０から個々のデバイス１４をピックアップする際には、複数のエアシリンダ７４ａからなる支持手段７４を作動して、フレーム保持部材７１１を下げ、拡張ドラム７２１の上端が、図７に点線で示すようにフレーム保持部材７１１よりも所定量上方となる拡張位置にする。フレーム保持部材７１１が拡張位置に位置付けられることにより、ダイシングテープＴに貼着され保持されたウエーハ１０には、放射状に引張力が作用して、個々のデバイス１４間に間隔が形成される。次いで、図示しない制御手段により、ピックアップコレット７５、及び押上手段７６を移動して、ピックアップ対象となるデバイス１４の上下に位置付ける。そして、押上手段７６のプッシュロッド７６ｂを伸長しデバイス１４を下方から押し上げると共に、ピックアップコレット７５を作動して、デバイス１４をピックアップコレット７５の先端部で吸着してダイシングテープＴから剥離しピックアップし、図示しない回収トレーまたは次工程（例えば、ダイボンディング工程）に搬送する。図示しない制御手段に記憶された制御プログラムによって、ウエーハ１０に形成されたデバイス１４の全てを、このピックアップ装置７０によってピックアップすることでピックアップ工程が完了する。

本実施例では、このピックアップ工程が実施される前に、超音波付与工程が実施されている。これにより、デバイス１４の外周がダイシングテープＴから剥がされており、ピックアップする際には、既に剥離しやすい状態とされている。よって、ピックアップコレット７５によって吸着する際に、デバイス１４がダイシングテープＴから容易に剥離されて、損傷する等の問題が生じることが防止され、確実にピックアップすることができる。

上記した実施例では、超音波発振器６０を作動させて周波数が２０〜４０ｋＨｚの超音波を発し、５０〜７０秒間程度、超音波付与漕５２内の水Ｗを介してウエーハ１０及びダイシングテープＴに超音波振動を付与したが、本発明はこれに限定されるものではない。ダイシング装置によって実施される分割工程の分割方法によっては、ダイシングテープＴからデバイス１４が剥離される際の剥離しやすさが異なるため、分割工程の分割方法に応じて適宜調整される。その際の超音波発振器６０によって発振される周波数、及び超音波を付与する時間は、ダイシングテープＴに保持されたデバイス１４の外周が僅かに剥がれ、中央部分はダイシングテープＴに貼着された状態が残るように調整される。

また、ダイシングテープＴが紫外線の照射によって粘着力が低下するＵＶテープである場合は、分割工程の実施後、超音波付与工程を実施する前に紫外線を照射する紫外線照射工程を実施することが好ましい。これにより、デバイス１４を損傷させることなく、より確実にダイシングテープＴからピックアップすることができる。

２：一体ユニット
１０：ウエーハ
１２：分割予定ライン
１４：デバイス
３０：切削装置
３１：スピンドルユニット
３２：回転スピンドル
３３：切削ブレード
３４：スピンドルハウジング
４０：レーザー加工装置
４２：レーザー光線照射手段
５０：超音波付与装置
５２：超音波付与漕
６０：超音波発振器
７０：ピックアップ装置
７１：フレーム保持手段
７１１：フレーム保持部材
７２：テープ拡張手段
７２１：拡張ドラム
７３：クランプ
７４：支持手段
７５：ピックアップコレット
７６：押上手段
１００：分割溝
Ｔ：ダイシングテープ
Ｆ：フレーム

Claims (2)

1. 複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法であって、
   ウエーハを収容する開口を有するフレームにウエーハを収容すると共に、ダイシングテープでウエーハとフレームとを貼着し一体ユニットを形成する一体ユニット形成工程と、
   ウエーハを個々のデバイスに分割する分割工程と、
   デバイスをダイシングテープからピックアップするピックアップ工程と、
   を少なくとも含み、
   該分割工程と該ピックアップ工程との間に一体ユニットを水中に浸漬し超音波を付与してデバイスのピックアップを促進する超音波付与工程を実施するウエーハの加工方法。
2. 該超音波付与工程において付与される超音波の周波数は２０〜４０ｋＨｚであり、５０〜７０秒間付与される請求項１に記載のウエーハの加工方法。