JP2020188071A - ウェーハの加工方法 - Google Patents

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成規 原田
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稔 松澤
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太朗 荒川
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太朗 荒川
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Sumiko Kawamura
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Abstract

【課題】品質を低下させることなくデバイスチップを形成する。【解決手段】デバイスが表面に形成されたウェーハを個々のデバイスチップに分割するウェーハの加工方法であって、ウェーハの裏面または表面にポリエステル系シートを配設するポリエステル系シート配設工程と、該ポリエステル系シートを加熱し押圧して該ウェーハと一体化させる一体化工程と、磁石を備える第1のフレームと、第2のフレームと、で構成されるフレームを使用して、磁力によりポリエステル系シートの外周部を挟持してポリエステル系シートを該フレームで支持するフレーム支持工程と、該ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザービームを分割予定ラインに沿って該ウェーハに照射して該ウェーハに改質層を形成し、該ウェーハを個々のデバイスチップに分割する分割工程と、該ポリエステル系シートを加熱し、該デバイスチップをピックアップするピックアップ工程と、を備える。【選択図】図4

Description

本発明は、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画された表面の各領域に形成されたウェーハを個々のデバイスチップに分割するウェーハの加工方法に関する。
携帯電話やパソコン等の電子機器に使用されるデバイスチップの製造工程では、まず、半導体等の材料からなるウェーハの表面に複数の交差する分割予定ライン(ストリート)を設定する。そして、該分割予定ラインで区画される各領域にIC(Integrated Circuit)、LSI(Large-Scale Integrated circuit)、LED(Light Emitting Diode)等のデバイスを形成する。
その後、開口を有する環状のフレームに該開口を塞ぐように貼られたダイシングテープと呼ばれる粘着テープを該ウェーハの裏面または表面に貼着し、ウェーハと、粘着テープと、環状のフレームと、が一体となったフレームユニットを形成する。そして、フレームユニットに含まれるウェーハを該分割予定ラインに沿って加工して分割すると、個々のデバイスチップが形成される。
ウェーハの分割には、例えば、レーザー加工装置が使用される。レーザー加工装置は、粘着テープを介してウェーハを保持するチャックテーブル、及びウェーハに対して透過性を有する波長のレーザービームを該ウェーハの内部に集光するレーザー加工ユニットを備える。
ウェーハを分割する際には、チャックテーブルの上にフレームユニットを載せ、粘着テープを介してチャックテーブルにウェーハを保持させる。そして、チャックテーブルと、レーザー加工ユニットと、をチャックテーブルの上面に平行な方向に沿って相対移動させながら該レーザー加工ユニットから各分割予定ラインに沿ってウェーハに該レーザービームを照射する。該レーザービームがウェーハの内部に集光されると、分割の起点となる改質層が形成される(特許文献1参照)。
その後、レーザー加工装置からフレームユニットを搬出し、粘着テープを径方向外側に拡張すると、ウェーハが分割されて個々のデバイスチップが形成される。形成されたデバイスチップを粘着テープからピックアップする際には、予め、粘着テープに紫外線を照射する等の処理を施して粘着テープの粘着力を低下させておく。デバイスチップの生産効率が高い加工装置として、ウェーハの分割と、粘着テープへの紫外線の照射と、を一つの装置で連続して実施できる加工装置が知られている(特許文献2参照)。
特許第3408805号公報 特許第3076179号公報
粘着テープは、例えば、塩化ビニールシート等で形成された基材層と、該基材層上に配設された糊層と、を含む。レーザー加工装置では、分割起点となる改質層をウェーハの内部に形成するためにレーザービームをウェーハの内部に集光させるが、該レーザービームの漏れ光の一部が粘着テープの糊層に達する。そして、レーザービームの照射による熱的な影響により粘着テープの糊層が溶融し、ウェーハから形成されたデバイスチップの裏面側または表面側に糊層の一部が固着する。
この場合、粘着テープからデバイスチップをピックアップする際に粘着テープに紫外線を照射する等の処理を実施しても、ピックアップされたデバイスチップの裏面または表面側には糊層の該一部が残存してしまう。そのため、デバイスチップの品質の低下が問題となる。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、形成されるデバイスチップの裏面または表面側に糊層が付着せず、デバイスチップに糊層の付着に由来する品質の低下が生じないウェーハの加工方法を提供することである。
本発明の一態様によれば、複数のデバイスが、分割予定ラインによって区画された表面の各領域に形成されたウェーハを個々のデバイスチップに分割するウェーハの加工方法であって、ウェーハの裏面または該表面にポリエステル系シートを配設するポリエステル系シート配設工程と、該ポリエステル系シートを加熱し押圧して該ウェーハと、該ポリエステル系シートと、を一体化させる一体化工程と、該一体化工程の前または後に、該ウェーハを収容できる大きさの開口部を有し複数の磁石を備える第1のフレームと、該ウェーハを収容できる大きさの開口部を有する第2のフレームと、で構成されるフレームを使用して、該磁石により生じる磁力により該第1のフレームと、該第2のフレームと、の間に該ポリエステル系シートの外周部を挟持して該ポリエステル系シートを該フレームで支持するフレーム支持工程と、該ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点を該ウェーハの内部に位置付け、該レーザービームを該分割予定ラインに沿って該ウェーハに照射して該ウェーハに改質層を形成し、該ウェーハを個々のデバイスチップに分割する分割工程と、該ポリエステル系シートの各デバイスチップに対応する個々の領域において、該ポリエステル系シートを加熱し、該ポリエステル系シート側から該デバイスチップを突き上げ、該ポリエステル系シートから該デバイスチップをピックアップするピックアップ工程と、を備えることを特徴とするウェーハの加工方法が提供される。
また、好ましくは、該ピックアップ工程では、該ポリエステル系シートを拡張して各デバイスチップ間の間隔を広げる。
また、好ましくは、該ポリエステル系シートは、ポリエチレンテレフタレートシート、ポリエチレンナフタレートシートのいずれかである。
さらに、好ましくは、該一体化工程において、該ポリエステル系シートが該ポリエチレンテレフタレートシートである場合に加熱温度は250℃〜270℃であり、該ポリエステル系シートが該ポリエチレンナフタレートシートである場合に加熱温度は160℃〜180℃である。
また、好ましくは、該ウェーハは、Si、GaN、GaAs、ガラスのいずれかで構成される。
本発明の一態様に係るウェーハの加工方法では、フレームユニットに糊層を有する粘着テープを使用せず、糊層を備えないポリエステル系シートを用いてフレームと、ウェーハと、を一体化する。ポリエステル系シートと、ウェーハと、を一体化させる一体化工程は、加熱及び押圧により実現される。
本発明の一態様に係るウェーハの加工方法では、ウェーハを収容できる大きさの開口部を有する第1のフレームと、ウェーハを収容できる大きさの開口部を有する第2のフレームと、で構成されるフレームが使用される。第1のフレームは複数の磁石を備え、第1のフレーム及び第2のフレームは、該磁石により生じる磁力により互いに引き寄せられる。
そして、フレーム支持工程では、該第1のフレームと、該第2のフレームと、の間にポリエステル系シートを配し、該第1のフレームと、該第2のフレームと、で挟持して該ポリエステル系シートをフレームで支持できる。
すなわち、ポリエステル系シートが糊層を備えていなくても、該一体化工程及びフレーム支持工程を実施することで、ウェーハと、ポリエステル系シートと、フレームと、を一体化させてフレームユニットを形成できる。
その後、ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザービームをウェーハに照射し、分割予定ラインに沿った改質層をウェーハの内部に形成して該ウェーハを分割する。その後、ポリエステル系シートの各デバイスチップに対応する個々の領域において、該ポリエステル系シートを加熱し、該ポリエステル系シート側から該デバイスチップを突き上げ、ポリエステル系シートからデバイスチップをピックアップする。ピックアップされたデバイスチップは、それぞれ、所定の実装対象に実装される。なお、ピックアップの際にポリエステル系シートを加熱すると、ポリエステル系シートの粘着力が低下しデバイスチップにかかる負荷を軽減できる。
ウェーハの内部に改質層を形成する際、レーザービームの漏れ光がポリエステル系シートに達する。しかしながら、ポリエステル系シートは糊層を備えないため、該糊層が溶融してデバイスチップの裏面または表面側に固着することがない。
すなわち、本発明の一態様によると、糊層を備えないポリエステル系シートを用いてフレームユニットを形成できるため、糊層を備えた粘着テープが不要であり、結果として糊層の付着に起因するデバイスチップの品質低下が生じない。
したがって、本発明の一態様によると、形成されるデバイスチップの裏面または表面側に糊層が付着せず、デバイスチップに糊層の付着に由来する品質の低下が生じないウェーハの加工方法が提供される。
図1(A)は、ウェーハの表面を模式的に示す斜視図であり、図1(B)は、ウェーハの裏面を模式的に示す斜視図である。 チャックテーブルの保持面上にウェーハを位置付ける様子を模式的に示す斜視図である。 ポリエステル系シート配設工程を模式的に示す斜視図である。 一体化工程の一例を模式的に示す斜視図である。 図5(A)は、フレーム支持工程を模式的に示す斜視図であり、図5(B)は、形成されたフレームユニットを模式的に示す斜視図である。 図6(A)は、分割工程を模式的に示す斜視図であり、図6(B)は、分割工程を模式的に示す断面図である。 ピックアップ装置へのフレームユニットの搬入を模式的に示す斜視図である。 図8(A)は、フレーム支持台の上に固定されたフレームユニットを模式的に示す断面図であり、図8(B)は、ピックアップ工程を模式的に示す断面図である。
添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。まず、本実施形態に係るウェーハの加工方法で加工されるウェーハについて説明する。図1(A)は、ウェーハ1の表面を模式的に示す斜視図であり、図1(B)は、ウェーハ1の裏面を模式的に示す斜視図である。
ウェーハ1は、例えば、Si(シリコン)、SiC(シリコンカーバイド)、GaN(ガリウムナイトライド)、GaAs(ヒ化ガリウム)、若しくは、その他の半導体等の材料、または、サファイア、ガラス、石英等の材料からなる略円板状の基板等である。該ガラスは、例えば、アルカリガラス、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス等である。
ウェーハ1の表面1aは格子状に配列された複数の分割予定ライン3で区画される。また、ウェーハ1の表面1aの分割予定ライン3で区画された各領域にはICやLSI、LED等のデバイス5が形成される。本実施形態に係るウェーハ1の加工方法では、分割予定ライン3に沿った改質層をウェーハ1の内部に形成し、該改質層を起点にしてウェーハ1を分割し、個々のデバイスチップを形成する。
ウェーハ1に改質層を形成する際には、ウェーハ1に対して透過性を有する波長のレーザービームを分割予定ライン3に沿ってウェーハ1に照射し、該レーザービームをウェーハ1の内部に集光させる。このとき、該レーザービームは、図1(A)に示す表面1a側からウェーハ1に照射されてもよく、または、図1(B)に示す裏面1b側からウェーハ1に照射されてもよい。尚、裏面1b側からウェーハ1にレーザービームを照射する場合、赤外線カメラを備えたアライメント手段を用いてウェーハ1を透過して表面1a側の分割予定ライン3を検出し、分割予定ライン3に沿ってレーザービームを照射する。
ウェーハ1に改質層を形成するレーザー加工が実施されるレーザー加工装置6(図6(A)参照)にウェーハ1を搬入する前に、ウェーハ1と、ポリエステル系シートと、フレームと、が一体化され、フレームユニットが形成される。ウェーハ1は、フレームユニットの状態でレーザー加工装置6に搬入され、加工される。
そして、ポリエステル系シートを拡張するとウェーハ1を分割でき、ウェーハ1を分割することで形成された個々のデバイスチップは該ポリエステル系シートに支持される。その後、ポリエステル系シートをさらに拡張することでデバイスチップ間の間隔を広げ、ピックアップ装置によりデバイスチップをピックアップする。
環状のフレーム7(図5(A)及び図5(B)等参照)は、例えば、金属等の材料で形成され、ウェーハ1を収容できる大きさの開口部7bを有する第1のフレーム7aと、ウェーハ1を収容できる大きさの開口部7gを有する第2のフレーム7fと、の2つの部材で構成される。例えば、第1のフレーム7aと、第2のフレーム7fと、は略同一の形状である。
第1のフレーム7aは、上面7c上に複数のピン7dを備える。また、第1のフレーム7aの上面7cには、複数の磁石7eが埋め込まれて配設される。第2のフレーム7fには、厚さ方向に貫通する複数の貫通孔7iが設けられる。第1のフレーム7aと、第2のフレーム7fと、を重ね合わせた際に、第1のフレーム7aのピン7dが該貫通孔7iに嵌め入れられるように、第2のフレーム7fの該貫通孔7iは第1のフレーム7aのピン7dに対応する数、位置及び大きさで形成される。
ポリエステル系シート9(図3等参照)は、柔軟性を有する樹脂系シートであり、表裏面が平坦である。そして、ポリエステル系シート9は、フレーム7を構成する第1のフレーム7aの開口部7b及び第2のフレーム7fの開口部7gの径よりも大きい径を有し、糊層を備えない。ポリエステル系シート9は、ジカルボン酸(2つのカルボキシル基を有する化合物)と、ジオール(2つのヒドロキシル基を有する化合物)と、をモノマーとして合成されるポリマーのシートであり、例えば、ポリエチレンテレフタレートシート、または、ポリエチレンナフタレートシート等の可視光に対して透明または半透明なシートである。ただし、ポリエステル系シート9はこれに限定されず、不透明でもよい。
ポリエステル系シート9は、粘着性を備えないため室温ではウェーハ1に貼着できない。しかしながら、ポリエステル系シート9は熱可塑性を有するため、所定の圧力を印加し押圧しながらウェーハ1と接合させた状態で融点近傍の温度まで加熱すると、部分的に溶融してウェーハ1に接着できる。
本実施形態に係るウェーハ1の加工方法では、加熱及び押圧によりウェーハ1の裏面1b側にポリエステル系シート9を接着し、ポリエステル系シート9の外周部を第1のフレーム7aと、第2のフレーム7fと、の間に挟持してフレームユニットを形成する。
次に、本実施形態に係るウェーハ1の加工方法の各工程について説明する。まず、ウェーハ1と、ポリエステル系シート9と、を一体化させる準備のために、ポリエステル系シート配設工程を実施する。図2は、チャックテーブル2の保持面2a上にウェーハ1を位置付ける様子を模式的に示す斜視図である。図2に示す通り、ポリエステル系シート配設工程は、上部に保持面2aを備えるチャックテーブル2上で実施される。
チャックテーブル2は、上部中央にウェーハ1の外径よりも大きな径の多孔質部材を備える。該多孔質部材の上面は、チャックテーブル2の保持面2aとなる。チャックテーブル2は、図3に示す如く一端が該多孔質部材に通じた排気路を内部に有し、該排気路の他端側には吸引源2bが配設される。排気路には、連通状態と、切断状態と、を切り替える切り替え部2cが配設され、切り替え部2cが連通状態であると保持面2aに置かれた被保持物に吸引源2bにより生じた負圧が作用し、被保持物がチャックテーブル2に吸引保持される。
ポリエステル系シート配設工程では、まず、図2に示す通り、チャックテーブル2の保持面2a上にウェーハ1を載せる。このとき、後述の分割工程においてレーザービームが照射される被照射面を表面1a及び裏面1bのいずれとするかを考慮して、ウェーハ1の向きを選択する。例えば、該被照射面を表面1aとする場合、表面1a側を下方に向ける。また、例えば、該被照射面を裏面1bとする場合、裏面1b側を下方に向ける。以下、レーザービームの被照射面を表面1aとする場合を例に本実施形態に係るウェーハの加工方法について説明するが、ウェーハ1の向きはこれに限定されない。
チャックテーブル2の保持面2a上にウェーハ1を載せた後、ウェーハ1の裏面1b(または表面1a)上にポリエステル系シート9を配設する。図3は、ポリエステル系シート配設工程を模式的に示す斜視図である。図3に示す通り、ウェーハ1を覆うようにウェーハ1の上にポリエステル系シート9を配設する。
なお、ポリエステル系シート配設工程では、ポリエステル系シート9の径よりも小さい径の保持面2aを備えるチャックテーブル2が使用される。後に実施される一体化工程でチャックテーブル2による負圧をポリエステル系シート9に作用させる際に、保持面2aの全体がポリエステル系シート9により覆われていなければ、負圧が隙間から漏れてしまい、ポリエステル系シート9に適切に圧力を印加できないためである。
本実施形態に係るウェーハ1の加工方法では、次に、ポリエステル系シート9を加熱し押圧してウェーハ1と、該ポリエステル系シート9と、を一体化する一体化工程を実施する。図4は、一体化工程の一例を模式的に示す斜視図である。図4では、可視光に対して透明または半透明であるポリエステル系シート9を通して視認できるものを破線で示す。
一体化工程では、まず、チャックテーブル2の切り替え部2cを作動させて吸引源2bをチャックテーブル2の上部の多孔質部材に接続する連通状態とし、吸引源2bによる負圧をポリエステル系シート9に作用させる。すると、大気圧によりポリエステル系シート9がウェーハ1に対して密着する。
次に、吸引源2bによりポリエステル系シート9を吸引しながらポリエステル系シート9を加熱し押圧して、熱圧着を実施する。ポリエステル系シート9の加熱及び押圧は、例えば、所定の温度に加熱された部材でウェーハ1を上方から押圧することで実施する。一体化工程では、例えば、内部に熱源を備えるヒートローラー4を使用する。
ヒートローラー4を所定の温度に加熱して、チャックテーブル2の保持面2aの一端に該ヒートローラー4を載せる。そして、ヒートローラー4を回転させ、該一端から他端にまでチャックテーブル2上でヒートローラー4を転がす。すると、ポリエステル系シート9がウェーハ1に熱圧着される。この際、ヒートローラー4によりポリエステル系シート9を押し下げる方向に力を印加すると、大気圧より大きい圧力で熱圧着が実施される。尚、ヒートローラー4の表面をフッ素樹脂で被覆することが好ましい。
また、内部に熱源を備え、平たい底板を有するアイロン状の押圧部材をヒートローラー4に代えて使用してポリエステル系シート9の加熱及び押圧を実施してもよい。この場合、該押圧部材の該底板を所定の温度に加熱して熱板とし、チャックテーブル2に保持されたポリエステル系シート9を該押圧部材で上方から押圧する。
ポリエステル系シート9を熱圧着した後は、切り替え部2cを作動させてチャックテーブル2の多孔質部材と、吸引源2bと、の連通状態を解除し、チャックテーブル2による吸着を解除する。
なお、熱圧着を実施する際にポリエステル系シート9は、好ましくは、その融点以下の温度に加熱される。加熱温度が融点を超えると、ポリエステル系シート9が溶解してシートの形状を維持できなくなる場合があるためである。また、ポリエステル系シート9は、好ましくは、その軟化点以上の温度に加熱される。加熱温度が軟化点に達していなければ熱圧着を適切に実施できないためである。すなわち、ポリエステル系シート9は、その軟化点以上でかつその融点以下の温度に加熱されるのが好ましい。
さらに、一部のポリエステル系シート9は、明確な軟化点を有しない場合もある。そこで、熱圧着を実施する際にポリエステル系シート9は、好ましくは、その融点よりも20℃低い温度以上でかつその融点以下の温度に加熱される。
また、ポリエステル系シート9がポリエチレンテレフタレートシートである場合、加熱温度は250℃〜270℃とされるのが好ましい。また、該ポリエステル系シート9がポリエチレンナフタレートシートである場合、加熱温度は160℃〜180℃とされるのが好ましい。
ここで、加熱温度とは、一体化工程を実施する際のポリエステル系シート9の温度をいう。例えば、ヒートローラー4等の熱源では出力温度を設定できる機種が実用に供されているが、該熱源を使用してポリエステル系シート9を加熱しても、ポリエステル系シート9の温度が設定された該出力温度にまで達しない場合もある。そこで、ポリエステル系シート9を所定の温度に加熱するために、熱源の出力温度をポリエステル系シート9の融点よりも高く設定してもよい。
本実施形態に係るウェーハ1の加工方法では、該一体化工程の前または後に、ポリエステル系シート9をフレーム7で支持するフレーム支持工程を実施する。図5(A)は、フレーム支持工程を模式的に示す斜視図である。フレーム支持工程では、該第1のフレーム7aと、該第2のフレーム7fと、の間にポリエステル系シート9の外周部を挟持してポリエステル系シート9を該フレーム7で支持する。
まず、第1のフレーム7aの上面7cの上にポリエステル系シート9を載せる。この際、第1のフレーム7aの開口部7bをすべて塞ぐようにポリエステル系シート9の位置を決める。次に、第2のフレーム7fを下方に下面7hを向けた状態でポリエステル系シート9の上に載せる。この際、第2のフレーム7fの貫通孔7iが第1のフレーム7aのピン7dに嵌め入れられるように第2のフレーム7fの位置を決める。
第1のフレーム7aと、第2のフレーム7fと、を重ねると第1のフレーム7aが備える複数の磁石7eにより生じる磁力が作用して両フレームが互いに引き寄せられ、ポリエステル系シート9の外周部が両フレーム間に挟持される。したがって、ポリエステル系シート9がフレーム7に支持される。このとき、第1のフレーム7aのピン7dが第2のフレーム7fの貫通孔7iに嵌め入れられるため、第1のフレーム7a及び第2のフレーム7fは、互いに水平方向にずれることがない。
なお、一体化工程の後にフレーム支持工程を実施する場合について説明したが、本実施形態に係るウェーハの加工方法はこれに限定されない。例えば、フレーム支持工程の後に一体化工程を実施してもよい。この場合、一体化工程における加熱によりポリエステル系シート9の外周部が第1のフレーム7a及び第2のフレーム7fに接着されて、ポリエステル系シート9がより強い力でフレーム7に支持される。
次に、本実施形態に係るウェーハの加工方法では、フレームユニット11の状態となったウェーハ1をレーザー加工して、分割予定ライン3に沿った改質層をウェーハ1の内部に形成して該ウェーハ1を分割する分割工程を実施する。分割工程は、例えば、図6(A)に示すレーザー加工装置で実施される。図6(A)は、分割工程を模式的に示す斜視図であり、図6(B)は、分割工程を模式的に示す断面図である。
レーザー加工装置6は、ウェーハ1にレーザービーム10を照射するレーザー加工ユニット8と、ウェーハ1を保持するチャックテーブル(不図示)と、を備える。レーザー加工ユニット8は、レーザーを発振できるレーザー発振器(不図示)を備え、ウェーハ1に対して透過性を有する波長の(ウェーハ1を透過できる波長の)レーザービーム10を出射できる。該チャックテーブルは、上面に平行な方向に沿って移動(加工送り)できる。
レーザー加工ユニット8は、該レーザー発振器から出射されたレーザービーム10を該チャックテーブルに保持されたウェーハ1に照射する。レーザー加工ユニット8が備える加工ヘッド8aは、レーザービーム10の集光点8bをウェーハ1の内部の所定の高さ位置に位置付ける機構を有する。
ウェーハ1をレーザー加工する際には、チャックテーブルの上にフレームユニット11を載せ、ポリエステル系シート9を介してチャックテーブルにウェーハ1を保持させる。次に、チャックテーブルを回転させウェーハ1の分割予定ライン3をレーザー加工装置6の加工送り方向に合わせる。また、分割予定ライン3の延長線の上方に加工ヘッド8aが配設されるように、チャックテーブル及びレーザー加工ユニット8の相対位置を調整する。そして、レーザービーム10の集光点8bを所定の高さ位置に位置付ける。
次に、レーザー加工ユニット8からウェーハ1の内部にレーザービーム10を照射しながらチャックテーブルと、レーザー加工ユニット8と、をチャックテーブルの上面に平行な加工送り方向に沿って相対移動させる。すなわち、レーザービーム10の集光点8bをウェーハ1の内部に位置付け、レーザービーム10を分割予定ライン3に沿ってウェーハ1に照射する。すると、改質層3aがウェーハ1の内部に形成される。なお、図6(A)においては、ウェーハ1の内部に形成された改質層3aを破線で示している。
分割工程におけるレーザービーム10の照射条件は、例えば、以下のように設定される。ただし、レーザービーム10の照射条件は、これに限定されない。
波長 :1064nm
繰り返し周波数:50kHz
平均出力 :1W
送り速度 :200mm/秒
一つの分割予定ライン3に沿ってウェーハ1の内部に改質層3aを形成した後、チャックテーブル及びレーザー加工ユニット8を加工送り方向とは垂直な割り出し送り方向に相対的に移動させ、他の分割予定ライン3に沿って同様にウェーハ1をレーザー加工する。一つの方向に沿った全ての分割予定ライン3に沿って改質層3aを形成した後、チャックテーブルを保持面に垂直な軸の回りに回転させ、他の方向に沿った分割予定ライン3に沿って同様にウェーハ1をレーザー加工する。
レーザー加工ユニット8によりウェーハ1の内部にレーザービーム10を集光させて改質層3aを形成すると、該レーザービーム10の漏れ光がウェーハ1の下方のポリエステル系シート9に到達する。
例えば、フレームユニット11にポリエステル系シート9ではなく粘着テープが使用される場合、該粘着テープの糊層にレーザービーム10の漏れ光が照射されると粘着テープの糊層が溶融し、ウェーハ1の裏面1b側に糊層の一部が固着する。この場合、ウェーハ1が分割されて形成されるデバイスチップの裏面側には糊層の該一部が残存してしまう。そのため、デバイスチップの品質の低下が問題となる。
これに対して、本実施形態に係るウェーハの加工方法では、フレームユニット11に糊層を備えないポリエステル系シート9を使用する。そのため、レーザービーム10の漏れ光がポリエステル系シート9に到達しても、ウェーハ1の裏面1b側に糊層が固着することはない。したがって、ウェーハ1から形成されたデバイスチップの品質は良好に保たれる。
次に、ポリエステル系シート9を径方向外側に拡張することでウェーハ1を分割してデバイスチップを形成する。その後、ポリエステル系シート9から個々の該デバイスチップをピックアップするピックアップ工程を実施する。ポリエステル系シート9の拡張には、図7下部に示すピックアップ装置12を使用する。図7は、ピックアップ装置12へのフレームユニット11の搬入を模式的に示す斜視図である。
ピックアップ装置12は、ウェーハ1の径よりも大きい径を有する円筒状のドラム14と、フレーム支持台18を含むフレーム保持ユニット16と、を備える。フレーム保持ユニット16のフレーム支持台18は、該ドラム14の径よりも大きい径の開口を備え、該ドラム14の上端部と同様の高さに配設され、該ドラム14の上端部を外周側から囲む。
フレーム支持台18の外周側には、クランプ20が配設される。フレーム支持台18の上にフレームユニット11を載せ、クランプ20によりフレームユニット11のフレーム7を把持させると、フレームユニット11がフレーム支持台18に固定される。
フレーム支持台18は、鉛直方向に沿って伸長する複数のロッド22により支持され、各ロッド22の下端部には、該ロッド22を昇降させるエアシリンダ24が配設される。複数のエアシリンダ24は、円板状のベース26に支持される。各エアシリンダ24を作動させると、フレーム支持台18がドラム14に対して引き下げられる。
ドラム14の内部には、ポリエステル系シート9に支持されたデバイスチップを下方から突き上げる突き上げ機構28が配設される。突き上げ機構28は、ペルチェ素子、電熱線等の熱源を内包する加熱部28aを上端に備える。また、ドラム14の上方には、デバイスチップを吸引保持できるコレット30(図8(B)参照)が配設される。突き上げ機構28及びコレット30は、フレーム支持台18の上面に沿った水平方向に移動可能である。また、コレット30は、切り替え部30b(図8(B)参照)を介して吸引源30a(図8(B)参照)に接続される。
ポリエステル系シート9を拡張する際、まず、ピックアップ装置12のドラム14の上端の高さと、フレーム支持台18の上面の高さと、が概略一致するように、エアシリンダ24を作動させてフレーム支持台18の高さを調節する。例えば、フレーム支持台18の上面の高さ位置は、ドラム14の上端よりも第1のフレーム7aの厚さの分だけ低い高さ位置に位置付けられてもよい。次に、レーザー加工装置6から搬出されたフレームユニット11をピックアップ装置12のドラム14の上に載せる。
その後、クランプ20によりフレーム支持台18の上にフレームユニット11のフレーム7を固定する。図8(A)は、フレーム支持台18の上に固定されたフレームユニット11を模式的に示す断面図である。ウェーハ1の内部には、分割予定ライン3に沿って改質層3aが形成されている。
次に、エアシリンダ24を作動させてフレーム保持ユニット16のフレーム支持台18をドラム14に対して引き下げる。すると、図8(B)に示す通り、ポリエステル系シート9が径方向外側に拡張される。図8(B)は、拡張されたポリエステル系シート9を模式的に示す断面図である。
ポリエステル系シート9が拡張されると、ウェーハ1に径方向外側に向いた力が働き、ウェーハ1が改質層3aを起点として分割され、個々のデバイスチップ1cが形成される。ポリエステル系シート9をさらに拡張すると、ポリエステル系シート9に支持された各デバイスチップ1cの間隔が広げられ、個々のデバイスチップ1cのピックアップが容易となる。
本実施形態に係るウェーハの加工方法では、ウェーハ1を分割して個々のデバイスチップ1cを形成した後、ポリエステル系シート9からデバイスチップ1cをピックアップするピックアップ工程を実施する。ピックアップ工程では、ピックアップの対象となるデバイスチップ1cを決め、該デバイスチップ1cの下方に突き上げ機構28を移動させ、該デバイスチップ1cの上方にコレット30を移動させる。
その後、加熱部28aを作動させて温度を上昇させ、加熱部28aをポリエステル系シート9の該デバイスチップ1cに対応する領域に接触させて該領域を加熱する。さらに、突き上げ機構28を作動させてポリエステル系シート9側から該デバイスチップ1cを突き上げる。そして、切り替え部30bを作動させてコレット30を吸引源30aに連通させる。すると、コレット30により該デバイスチップ1cが吸引保持され、デバイスチップ1cがポリエステル系シート9からピックアップされる。ピックアップされた個々のデバイスチップ1cは、その後、所定の配線基板等に実装されて使用される。
なお、ポリエステル系シート9の該領域を加熱部28aにより加熱する際、例えば、該領域をポリエステル系シート9の融点近傍の温度に加熱する。ポリエステル系シート9は融点近傍の温度である間は粘着力が低下するため、ポリエステル系シート9からの剥離時にデバイスチップにかかる負荷が軽減される。
例えば、粘着テープを使用してフレームユニット11を形成する場合、分割工程においてウェーハ1に照射されるレーザービーム10の漏れ光が粘着テープに到達し、粘着テープの糊層がデバイスチップの裏面側に固着する。そして、糊層の付着によるデバイスチップの品質の低下が問題となる。
これに対して、本実施形態に係るウェーハの加工方法によると、熱圧着により糊層を備えないポリエステル系シート9を用いたフレームユニット11の形成が可能となるため、糊層を備えた粘着テープが不要である。結果として裏面側への糊層の付着によるデバイスチップの品質低下が生じない。
なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、ポリエステル系シート9が、例えば、ポリエチレンテレフタレートシート、または、ポリエチレンナフタレートシートである場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。例えば、ポリエステル系シートは、他の材料が使用されてもよく、ポリトリメチレンテレフタレートシートや、ポリブチレンテレフタレートシート、ポリブチレンナフタレートシート等でもよい。
その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、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できる。
1 ウェーハ
1a 表面
1b 裏面
3 分割予定ライン
3a 改質層
5 デバイス
7,7a,7f フレーム
7b,7g 開口部
7c 上面
7d ピン
7e 磁石
7h 下面
7i 貫通孔
9 ポリエステル系シート
11 フレームユニット
2 チャックテーブル
2a 保持面
2b,30a 吸引源
2c,30b 切り替え部
4 ヒートローラー
6 レーザー加工装置
8 レーザー加工ユニット
8a 加工ヘッド
8b 集光点
10 レーザービーム
12 ピックアップ装置
14 ドラム
16 フレーム保持ユニット
18 フレーム支持台
20 クランプ
22 ロッド
24 エアシリンダ
26 ベース
28 突き上げ機構
28a 加熱部
30 コレット

Claims (5)

  1. 複数のデバイスが、分割予定ラインによって区画された表面の各領域に形成されたウェーハを個々のデバイスチップに分割するウェーハの加工方法であって、
    ウェーハの裏面または該表面にポリエステル系シートを配設するポリエステル系シート配設工程と、
    該ポリエステル系シートを加熱し押圧して該ウェーハと、該ポリエステル系シートと、を一体化させる一体化工程と、
    該一体化工程の前または後に、該ウェーハを収容できる大きさの開口部を有し複数の磁石を備える第1のフレームと、該ウェーハを収容できる大きさの開口部を有する第2のフレームと、で構成されるフレームを使用して、該磁石により生じる磁力により該第1のフレームと、該第2のフレームと、の間に該ポリエステル系シートの外周部を挟持して該ポリエステル系シートを該フレームで支持するフレーム支持工程と、
    該ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点を該ウェーハの内部に位置付け、該レーザービームを該分割予定ラインに沿って該ウェーハに照射して該ウェーハに改質層を形成し、該ウェーハを個々のデバイスチップに分割する分割工程と、
    該ポリエステル系シートの各デバイスチップに対応する個々の領域において、該ポリエステル系シートを加熱し、該ポリエステル系シート側から該デバイスチップを突き上げ、該ポリエステル系シートから該デバイスチップをピックアップするピックアップ工程と、
    を備えることを特徴とするウェーハの加工方法。
  2. 該ピックアップ工程では、該ポリエステル系シートを拡張して各デバイスチップ間の間隔を広げることを特徴とする請求項1記載のウェーハの加工方法。
  3. 該ポリエステル系シートは、ポリエチレンテレフタレートシート、ポリエチレンナフタレートシートのいずれかであることを特徴とする請求項1記載のウェーハの加工方法。
  4. 該一体化工程において、該ポリエステル系シートが該ポリエチレンテレフタレートシートである場合に加熱温度は250℃〜270℃であり、該ポリエステル系シートが該ポリエチレンナフタレートシートである場合に加熱温度は160℃〜180℃であることを特徴とする請求項3記載のウェーハの加工方法。
  5. 該ウェーハは、Si、GaN、GaAs、ガラスのいずれかで構成されることを特徴とする請求項1記載のウェーハの加工方法。
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