JP2021015889A - 被加工物の加工方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】裏面に材質の異なる部材が積層された被加工物を効率よく分割する被加工物の加工方法を提供すること。【解決手段】実施形態に係る被加工物の加工方法は、保持ステップと、分割起点形成ステップと、を備える。保持ステップは、被加工物１０１の裏面１０７側を保持テーブル１１に保持するステップである。分割起点形成ステップは、保持ステップの実施後に、被加工物１０１の表面１０３側から、被加工物１０１に対して透過性を有する波長のレーザー光線１５を被加工物１０１の内部に集光点１６を合わせた状態で照射し、被加工物１０１の内部に改質層１２１を形成するとともに、集光点１６から裏面１０７側に漏れたレーザー光線１５によって、被加工物１０１の裏面１０７に積層された被加工物１０１とは材質の異なる部材１０９に分割起点１２９を形成するステップである。【選択図】図６

Description

本発明は、被加工物の加工方法に関する。
裏面にＤＡＦ（Die Attached Film）が貼着された被加工物を分割する場合、被加工物を分割した後に、被加工物とは別にＤＡＦを分割する技術が知られている（特許文献１参照）。また、裏面にメタル膜が形成された被加工物を分割する場合、被加工物を分割した後に、被加工物とは別にＤＡＦを分割する技術が知られている（特許文献２参照）。
特開２０１４−１３０９１０号公報 特開２００６−０７３６９０号公報
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の技術のように、２回の工程に分けて分割する場合、分割の効率が悪いという問題があった。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、裏面に材質の異なる部材が積層された被加工物を効率よく分割する被加工物の加工方法を提供することである。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の被加工物の加工方法は、被加工物の加工方法であって、被加工物の裏面には被加工物とは材質の異なる部材が積層され、被加工物の裏面側を保持テーブルに保持する保持ステップと、該保持ステップの実施後に、被加工物の表面側から、被加工物に対して透過性を有する波長のレーザー光線を被加工物の内部に集光点を合わせた状態で照射し、被加工物の内部に改質層を形成するとともに、該集光点から裏面側に漏れたレーザー光線によって該部材に分割起点を形成する分割起点形成ステップと、を備えることを特徴とする。
該分割起点形成ステップの実施後に、被加工物の表面側をエキスパンドテープに貼着する貼着ステップと、該エキスパンドテープを拡張して、該分割起点に沿って被加工物及び該部材を分割する分割ステップと、を備えてもよい。
該部材は、ＤＡＦまたはメタル膜であってもよい。
本願発明は、裏面に材質の異なる部材が積層された被加工物を効率よく分割することができる。
図１は、実施形態に係る被加工物の加工方法の加工対象の被加工物を含む被加工物ユニットの斜視図である。 図２は、実施形態に係る被加工物の加工方法を示すフローチャートである。 図３は、図２の分割起点形成ステップを実施する加工装置の斜視図である。 図４は、図３に示された加工装置のレーザー照射ユニットの構成を模式的に示す図である。 図５は、図４に示されたレーザー照射ユニットが照射したレーザー光線のスポット形状の一例を示すウェーハの要部の平面図である。 図６は、図２の分割起点形成ステップを説明する断面図である。 図７は、図２の分割ステップを説明する断面図である。 図８は、図２の分割ステップを説明する断面図である。
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
〔実施形態〕
本発明の実施形態に係る被加工物の加工方法を図面に基づいて説明する。まず、実施形態に係る被加工物の加工方法の加工対象を説明する。図１は、実施形態に係る被加工物の加工方法の加工対象の被加工物１０１を含む被加工物ユニット１００の斜視図である。なお、図１は、本実施形態の説明のため、実際よりも被加工物１０１及び被加工物ユニット１００に対してデバイス１０５等を大きく模式的に示しており、以降の図面についても同様である。
実施形態に係る被加工物の加工方法の加工対象である被加工物ユニット１００は、被加工物１０１と、被加工物１０１の裏面１０７に積層された被加工物１０１とは異なる部材１０９と、を少なくとも含む。被加工物ユニット１００において、被加工物１０１と部材１０９とは、本実施形態では、径方向の大きさが互いに等しい円板状に形成されているが、本発明はこれに限定されず、いずれか一方がいずれか他方よりも大径な円板状に形成されていてもよく、角形状等の他の形状に形成されていても良い。
被加工物１０１は、図１に示すように、本実施形態では、シリコン、サファイア、ガリウムヒ素又はＳｉＣ（炭化ケイ素）などを基板１０２とする円板状の半導体ウェーハや光デバイスウェーハである。被加工物１０１は、図１に示すように、交差（本実施形態では、直交）する複数の分割予定ライン１０４で区画された基板１０２の表面１０３の各デバイス領域にそれぞれデバイス１０５が形成されている。
部材１０９は、本実施形態では、被加工物１０１の裏面１０７に貼着されたＤＡＦ（Die Attach Film）、または、被加工物１０１の裏面１０７に成膜されたメタル膜であるが、本発明ではこれに限定されない。部材１０９の一例であるＤＡＦは、被加工物ユニット１００から個々に分割されたデバイス１０５を他のデバイスチップや他の基板等に固定するためのものであり、伸縮性を有する延性材である。部材１０９の他の例であるメタル膜は、例えば、デバイス１０５の電極やヒートシンク等である。
被加工物ユニット１００は、被加工物１０１と部材１０９とが共に各分割予定ライン１０４に沿って分割されて、個々の部材１０９付きのデバイス１０５に分割される。
次に、実施形態に係る被加工物の加工方法を説明する。図２は、実施形態に係る被加工物の加工方法を示すフローチャートである。図３は、図２の分割起点形成ステップＳＴ１２を実施する加工装置１０の斜視図である。図４は、図３に示された加工装置１０のレーザー照射ユニットの構成を模式的に示す図である。図５は、図４に示されたレーザー照射ユニットが照射したレーザー光線のスポット形状の一例を示すウェーハの要部の平面図である。図６は、図２の分割起点形成ステップＳＴ１２を説明する断面図である。図７及び図８は、図２の分割ステップＳＴ１４を説明する断面図である。実施形態に係る被加工物の加工方法は、図２に示すように、保持ステップＳＴ１１と、分割起点形成ステップＳＴ１２と、貼着ステップＳＴ１３と、分割ステップＳＴ１４と、を備える。
実施形態に係る被加工物の加工方法において、保持ステップＳＴ１１と、分割起点形成ステップＳＴ１２とは、図３に示す加工装置１０により実施される。加工装置１０は、図３に示すように、保持面１２で被加工物ユニット１００（被加工物１０１及び部材１０９）を保持する保持テーブル１１と、保持テーブル１１に保持された被加工物ユニット１００（被加工物１０１及び部材１０９）に向けてレーザー光線１５（図６参照）を照射するレーザー照射ユニット１４と、保持テーブル１１を水平内の一方向であるＸ軸方向に移動させるＸ軸移動ユニット１７と、保持テーブル１１を水平内の別の一方向であるＹ軸方向に移動させるＹ軸移動ユニット１８と、保持テーブル１１に保持された被加工物ユニット１００（被加工物１０１及び部材１０９）を撮像する撮像ユニット１９と、各部及び各ユニットを制御する不図示の制御ユニットと、を備える。
レーザー照射ユニット１４は、図４に示すように、被加工物１０１の基板１０２に対して透過性を有する波長のレーザー光線１５を発振するレーザー発振器１４４と、レーザー発振器１４４から出射されたレーザー光線１５を保持テーブル１１の保持面１２に保持した被加工物１０１に向けて反射するミラー１４５と、レーザー光線１５を被加工物１０１の内部に集光する集光レンズ１４９と、レーザー光線１５の集光点１６をＸ軸方向とＹ軸方向との双方に直交するＺ軸方向に移動する図示しない集光点位置調整手段と、レーザー光線１５の被加工物１０１の表面１０３におけるスポット形状１５１を楕円形に成形する楕円スポット整形手段１４６とを備える。
実施形態１では、楕円スポット整形手段１４６は、ミラー１４５と集光レンズ１４９との間に配置され、平凹シリンドリカルレンズ１４７と平凸シリンドリカルレンズ１４８とから構成される。レーザー光線１５は、平凹シリンドリカルレンズ１４７で線状に集光されてから平凸シリンドリカルレンズ１４８で楕円形状のスポット形状１５１を有するコリメートビーム（平行光線）に変換される。
実施形態１では、楕円スポット整形手段１４６は、レーザー光線１５の被加工物１０１の表面１０３における楕円形のスポット形状１５１の長軸を、図５に示すように、被加工物１０１の加工送り方向であるＸ軸方向と平行に位置付ける。
保持ステップＳＴ１１は、被加工物１０１の裏面１０７側、すなわち、被加工物ユニット１００の部材１０９側を、図３に示す加工装置１０の保持テーブル１１に保持させるステップである。
保持ステップＳＴ１１では、具体的には、本実施形態では、まず、図６に示すように、保持テーブル１１で保持される側である被加工物ユニット１００の部材１０９側に、部材１０９側を保護し、被加工物ユニット１００（被加工物１０１及び部材１０９）より径の大きい保護テープ１１１を貼着し、さらに、保護テープ１１１の外周に環状のフレーム１１２を貼着する。保持ステップＳＴ１１では、次に、図６に示すように、保護テープ１１１を介して、被加工物ユニット１００の部材１０９側を、保持テーブル１１の保持面１２で吸引保持させる。なお、加工装置１０の保持テーブル１１は、不図示の真空源が接続されており、保持面１２で吸引保持することができる。
分割起点形成ステップＳＴ１２は、保持ステップＳＴ１１の実施後に、図６に示すように、被加工物１０１の表面１０３側から、被加工物１０１に対して透過性を有する波長のレーザー光線１５を被加工物１０１の内部に集光点１６を合わせた状態で照射し、被加工物１０１の内部に改質層１２１を形成するとともに、集光点１６から裏面１０７側に漏れたレーザー光線１５によって部材１０９に分割起点１２９を形成するステップである。
分割起点形成ステップＳＴ１２では、具体的には、まず、レーザー光線１５の照射の前に、撮像ユニット１９により被加工物ユニット１００（被加工物１０１及び部材１０９）を撮像して、被加工物ユニット１００（被加工物１０１及び部材１０９）とレーザー照射ユニット１４との位置合わせを行うアライメントを遂行する。
分割起点形成ステップＳＴ１２では、次に、被加工物１０１に対して透過性を有する波長のレーザー光線１５の集光点１６を被加工物１０１の内部に合わせる。分割起点形成ステップＳＴ１２では、そして、被加工物１０１の内部にレーザー光線１５の集光点１６を合わせた状態で、レーザー照射ユニット１４によりレーザー光線１５を照射しながら、Ｘ軸移動ユニット１７またはＹ軸移動ユニット１８により被加工物ユニット１００（被加工物１０１及び部材１０９）を保持する保持テーブル１１側を移動させることで、レーザー光線１５を分割予定ライン１０４に沿って照射する。
これにより、分割起点形成ステップＳＴ１２では、集光点１６が合わせられた位置を中心に、被加工物１０１の内部に分割予定ライン１０４に沿って改質層１２１のラインを形成するとともに、集光点１６から裏面１０７側に漏れたレーザー光線１５によって、改質層１２１に対して厚み方向に対向する部材１０９の内部の位置を中心に、部材１０９の内部に分割予定ライン１０４に沿って分割起点１２９のラインを形成する。
図６では、−Ｙ方向側から順に、Ｘ軸方向に沿う６本の分割予定ライン１０４に沿って、被加工物ユニット１００の被加工物１０１及び部材１０９のそれぞれ内部に、改質層１２１及び分割起点１２９のそれぞれのラインが形成された状態を示している。分割起点形成ステップＳＴ１２では、最終的に、全ての分割予定ライン１０４に沿って、被加工物１０１及び部材１０９のそれぞれの内部に改質層１２１及び分割起点１２９のそれぞれのラインを形成する。
分割起点形成ステップＳＴ１２では、本実施形態では、さらに、全ての分割予定ライン１０４について、被加工物１０１の内部の第１の所定深さ、及び第２の所定深さにレーザー光線１５の集光点１６を位置付けて、合計２回、レーザー光線１５を照射させることにより、被加工物１０１の内部に改質層１２１を形成するとともに、２回のうち集光点１６を被加工物１０１の内部の最深の所定深さに位置付ける際に、集光点１６から裏面１０７側に漏れたレーザー光線１５により、分割起点１２９を形成する。なお、分割起点形成ステップＳＴ１２におけるレーザー光線１５の照射回数は、上記した様態の２回に限定されず、被加工物１０１の厚み及びレーザー光線１５の照射条件等に応じて、適宜変更することができる。
ここで、分割起点形成ステップＳＴ１２では、レーザー光線１５の集光点１６が合わせられた位置の裏面１０７からの被加工物１０１の厚さ方向の距離１３１を、極力短く、即ち集光点１６が部材１０９のより近いことが望ましい。即ち、距離１３１は、集光点１６で集光したレーザー光線１５の漏れ光がその熱により部材１０９を溶かして変質させて、部材１０９の内部の分割予定ライン１０４の直下に分割起点１２９を形成できる距離である。
実施形態に係る被加工物の加工方法では、分割起点形成ステップＳＴ１２の実施を終了すると、保持ステップＳＴ１１で被加工物ユニット１００（被加工物１０１及び部材１０９）に装着した保護テープ１１１及びフレーム１１２を取り外す。
貼着ステップＳＴ１３は、図７に示すように、分割起点形成ステップＳＴ１２の実施後に、被加工物１０１の表面１０３側を、エキスパンドテープ１４１に貼着するステップである。
貼着ステップＳＴ１３では、具体的には、本実施形態では、まず、図７に示すように、
被加工物１０１の表面１０３側に、被加工物ユニット１００（被加工物１０１及び部材１０９）より径の大きく伸縮性を有するエキスパンドテープ１４１の粘着層側を貼着し、エキスパンドテープ１４１の粘着層側の外周に環状のフレーム１４２を貼着する。
実施形態に係る被加工物の加工方法において、分割ステップＳＴ１４は、図７及び図８に示す分割装置２０により実施される。分割装置２０は、図７及び図８に示すように、エキスパンドテープ１４１の外周部分が貼着されたフレーム１４２を固定するフレーム固定ユニット２１と、エキスパンドテープ１４１を拡張するテープ拡張ユニット２２と、各ユニットを制御する不図示の制御ユニットと、を備える。フレーム固定ユニット２１及びテープ拡張ユニット２２は、平面形状が概ね同軸の円形に形成されている。テープ拡張ユニット２２は、フレーム固定ユニット２１に対して径方向の内側に、フレーム固定ユニット２１に形成された開口内に設けられている。
分割ステップＳＴ１４は、図７及び図８に示すように、エキスパンドテープ１４１を拡張して、改質層１２１及び分割起点１２９に沿って被加工物１０１及び部材１０９を分割することで、被加工物ユニット１００を一度に分割するステップである。
分割ステップＳＴ１４では、まず、図７に示すように、フレーム固定ユニット２１により、フレーム１４２を全周にわたって外周側から挟持することにより、フレーム１４２を固定する。分割ステップＳＴ１４では、次に、図８に示すように、テープ拡張ユニット２２をフレーム固定ユニット２１に対して鉛直方向に沿う軸心に沿って上方に向けて相対的に移動させることで、エキスパンドテープ１４１のフレーム１４２の内周縁と被加工物ユニット１００の外周縁との間の環状領域１４３を被加工物１０１の表面１０３と直交する方向に押圧してエキスパンドテープ１４１を拡張する。
これにより、分割ステップＳＴ１４では、エキスパンドテープ１４１の拡張により改質層１２１及び分割起点１２９に、同時にかつ同程度に、エキスパンドテープ１４１の延びる方向に沿う離間方向の外力を付与して、分割予定ライン１０４に沿って形成された分割の起点である改質層１２１及び分割起点１２９から被加工物１０１及び部材１０９をそれぞれ一度に破断する。この結果、分割ステップＳＴ１４では、被加工物ユニット１００の被加工物１０１及び部材１０９が各分割予定ライン１０４に沿って分割されて、個々に分割された部材１０９付きのデバイス１０５が得られる。
このように、実施形態に係る被加工物の加工方法を経て、被加工物１０１及び部材１０９を含む被加工物ユニット１００から、個々に分割された部材１０９付きのデバイス１０５が得られる。
実施形態に係る被加工物の加工方法は、分割起点形成ステップＳＴ１２で、スポット形状１５１を長軸がＸ軸方向と平行な楕円形に形成して、被加工物１０１の表面１０３側から、被加工物１０１に対して透過性を有する波長のレーザー光線１５を被加工物１０１の内部に集光点１６を合わせた状態で照射することで、被加工物１０１の内部に改質層１２１を形成するとともに、集光点１６から裏面１０７側に漏れたレーザー光線１５によって部材１０９に分割起点１２９を形成する。このため、実施形態に係る被加工物の加工方法は、改質層１２１及び分割起点１２９に同時に離間方向の外力を付与することで、材質の異なる層である被加工物１０１及び部材１０９を一度に分割することができるという作用効果を奏する。すなわち、実施形態に係る被加工物の加工方法は、ことができるという作用効果を奏する。裏面１０７に材質の異なる部材１０９が積層された被加工物１０１を効率よく分割することができるという作用効果を奏する。
また、実施形態に係る被加工物の加工方法は、スポット形状１５１を長軸がＸ軸方向と平行な楕円形に形成し、前述した距離１３１となる位置に集光点１６を設定して、レーザー光線１５を照射する。スポット形状が真円状の場合、集光点から漏れる光は分割予定ライン１０４の下方で分割予定ライン１０４の外側の位置に照射されてしまう恐れがある。これに対して、本実施形態の被加工物の加工方法は、スポット形状が楕円状であるのでＸ方向と直交するＹ方向への広がりを小さくすることができ、集光点１６から漏れるレーザー光が分割予定ライン１０４の下方で、分割予定ライン１０４より外側ではなく分割予定ライン１０４の幅内、すなわち直下に収まって照射されやすくなる。また、一度の分割予定ライン１０４に沿ったレーザー光線１５の照射により、改質層１２１及び分割起点１２９を同時に形成することができるので、従来のように２回に分けて加工するよりも改質層１２１を起点とした分割ラインと分割起点１２９を起点とした分割ラインとのずれが小さくなる。このため、実施形態に係る被加工物の加工方法は、従来のように被加工物１０１と部材１０９とを別々に分割した場合に発生するおそれのあった被加工物１０１の分割ラインと部材１０９の分割ラインとの間に生じるラインずれの現象を大幅に抑制することができるという作用効果を奏する。
実施形態に係る被加工物の加工方法は、分割起点形成ステップＳＴ１２の実施後に、被加工物１０１の表面１０３側をエキスパンドテープ１４１に貼着する貼着ステップＳＴ１３と、エキスパンドテープ１４１を拡張して、改質層１２１及び分割起点１２９に沿って被加工物１０１及び部材１０９を分割する分割ステップＳＴ１４と、を備える。このため、実施形態に係る被加工物の加工方法は、エキスパンドテープ１４１を使用して改質層１２１及び分割起点１２９に同時に離間方向の外力を付与することで、好適に、材質の異なる層である被加工物１０１及び部材１０９を一度に分割することができるという作用効果を奏する。
実施形態に係る被加工物の加工方法は、部材１０９は、ＤＡＦまたはメタル膜が使用されている。このため、実施形態に係る被加工物の加工方法は、従来では被加工物１０１の分割工程とは別の分割工程が必要であったＤＡＦまたはメタル膜が被加工物１０１に積層されている場合でも、一度で効率よく分割することができるという作用効果を奏する。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
１０ 加工装置
１１ 保持テーブル
１２ 保持面
１４ レーザー照射ユニット
１５ レーザー光線
１６ 集光点
２０ 分割装置
２１ フレーム固定ユニット
２２ テープ拡張ユニット
１００ 被加工物ユニット
１０１ 被加工物
１０２ 基板
１０３ 表面
１０４ 分割予定ライン
１０５ デバイス
１０７ 裏面
１０９ 部材
１２１ 改質層
１２９ 分割起点
１３１ 距離
１３９ 厚さ
１４１ エキスパンドテープ
１４２ フレーム
１４３ 環状領域

Claims (3)

  1. 被加工物の加工方法であって、
    被加工物の裏面には被加工物とは材質の異なる部材が積層され、
    被加工物の裏面側を保持テーブルに保持する保持ステップと、
    該保持ステップの実施後に、被加工物の表面側から、被加工物に対して透過性を有する波長のレーザー光線を被加工物の内部に集光点を合わせた状態で照射し、被加工物の内部に改質層を形成するとともに、該集光点から裏面側に漏れたレーザー光線によって該部材に分割起点を形成する分割起点形成ステップと、
    を備えることを特徴とする、被加工物の加工方法。
  2. 該分割起点形成ステップの実施後に、被加工物の表面側をエキスパンドテープに貼着する貼着ステップと、
    該エキスパンドテープを拡張して、該分割起点に沿って被加工物及び該部材を分割する分割ステップと、
    を備える事を特徴とする請求項１に記載の被加工物の加工方法。
  3. 該部材は、ＤＡＦまたはメタル膜であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の被加工物の加工方法。
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