JP2021077720A - ウェーハの加工方法 - Google Patents

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成規 原田
稔 松澤
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稔 松澤
逸人 木内
Itsuto Kiuchi
逸人 木内
良彰 淀
Yoshiaki Yodo
良彰 淀
太朗 荒川
Taro Arakawa
太朗 荒川
昌充 上里
Masamitsu Ueno
昌充 上里
慧美子 河村
Sumiko Kawamura
慧美子 河村
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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】複数のデバイスが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、ウェーハを収容する開口を有するフレームの該開口内にウェーハを位置付け、ウェーハの裏面または表面と、フレームの外周と、にポリオレフィン系シートを配設するポリオレフィン系シート配設工程と、該ポリオレフィン系シートを加熱し熱圧着によりウェーハと該フレームとを該ポリオレフィン系シートを介して一体化する一体化工程と、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シールドトンネルを形成し、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、該ポリオレフィン系シートに超音波を付与し、デバイスチップを突き上げ、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 Integration）、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と、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集光点が該ウェーハの内部に位置付けられた状態で該ウェーハに照射するレーザー加工ユニットと、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各分割予定ラインに沿ってウェーハに該レーザー加工ユニットから次々と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に照射されると、シールドトンネルと称されるフィラメント状の領域が分割予定ラインに沿って次々に形成される。このシールドトンネルは、ウェーハの厚さ方向に沿う細孔と、該細孔を囲繞する非晶質領域から構成されており、ウェーハの分割起点となる（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６１５１５５７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、分割起点となるシールドトンネルをウェーハに形成するためにレーザービームがウェーハの内部に照射される。このとき、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、ウェーハを収容する開口を有するフレームの該開口内にウェーハを位置付け、該ウェーハの裏面または表面と、該フレームの外周と、にポリオレフィン系シートを配設するポリオレフィン系シート配設工程と、該ポリオレフィン系シートを加熱し熱圧着により該ウェーハと該フレームとを該ポリオレフィン系シートを介して一体化する一体化工程と、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連続的にシールドトンネルを形成し、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、該ポリオレフィン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、該ポリオレフィン系シートに超音波を付与し、該ポリオレフィン系シート側から該デバイスチップを突き上げ、該ポリオレフィン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。
好ましくは、該一体化工程において、赤外線の照射によって該熱圧着を実施する。
また、好ましくは、該一体化工程において、一体化を実施した後、該フレームの外周からはみ出したポリオレフィン系シートを除去する。
また、好ましくは、該ピックアップ工程では、該ポリオレフィン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、該ポリオレフィン系シートは、ポリエチレンシート、ポリプロピレンシート、ポリスチレン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、該ポリオレフィン系シートが該ポリエチレンシートである場合に加熱温度は１２０℃〜１４０℃であり、該ポリオレフィン系シートが該ポリプロピレンシートである場合に加熱温度は１６０℃〜１８０℃であり、該ポリオレフィン系シートが該ポリスチレンシートである場合に加熱温度は２２０℃〜２４０℃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、フレームユニットを形成する際に、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オレフィン系シートを用いてフレームと、ウェーハと、を一体化する。ポリオレフィン系シートを介してフレームと、ウェーハと、を一体化させる一体化工程は、熱圧着により実現される。
一体化工程を実施した後は、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て連続的にシールドトンネルを形成して該ウェーハを分割する。その後、ポリオレフィン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、該ポリオレフィン系シートに超音波を付与し、該ポリオレフィン系シート側から該デバイスチップを突き上げ、ポリオレフィン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オレフィン系シートに超音波を付与すると、ポリオレフィン系シートの剥離が容易となるためデバイスチップにかかる負荷を軽減できる。
ウェーハの内部にシールドトンネルを形成する際、レーザービームの漏れ光がポリオレフィン系シートに達する。しかしながら、ポリオレフィン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オレフィン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及びフレームを位置付ける様子を模式的に示す斜視図である。 ポリオレフィン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。 一体化工程の一例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７（Ａ）は、ポリオレフィン系シートを切断する様子を模式的に示す斜視図であり、図７（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８（Ａ）は、分割工程を模式的に示す斜視図であり、図８（Ｂ）は、分割工程を模式的に示す断面図であり、図８（Ｃ）は、シールドトンネルを模式的に示す斜視図である。 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１０（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１０（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に沿ってウェーハ１に連側的にシールドトンネルを形成し、該シールドトンネル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にシールドトンネルを形成する際には、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にシールドトンネル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１２（図８（Ａ）参照）にウェーハ１を搬入する前に、ウェーハ１と、ポリオレフィン系シートと、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１２に搬入され、加工される。
そして、ポリオレフィン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オレフィン系シートに支持される。その後、ポリオレフィン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２等参照）は、例えば、金属等の材料で形成され、ウェーハ１の径よりも大きい径の開口７ａを備える。フレームユニットを形成する際は、ウェーハ１は、フレーム７の開口７ａ内に位置付けられ、開口７ａに収容される。
ポリオレフィン系シート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、ポリオレフィン系シート９は、フレーム７の外径よりも大きい径を有し、糊層を備えない。ポリオレフィン系シート９は、アルケン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、ポリエチレンシート、ポリプロピレンシート、または、ポリスチレン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、ポリオレフィン系シート９はこれに限定されず、不透明でもよい。
ポリオレフィン系シート９は、粘着性を備えないため室温ではウェーハ１及びフレーム７に貼着できない。しかしながら、ポリオレフィン系シート９は熱可塑性を有するため、所定の圧力を印加しながらウェーハ１及びフレーム７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及びフレーム７に接着できる。そこで、本実施形態に係るウェーハ１の加工方法では以上のような熱圧着により、ウェーハ１と、フレーム７と、ポリオレフィン系シート９と、を一体化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、ポリオレフィン系シート９と、フレーム７と、を一体化させる準備のために、ポリオレフィン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及びフレーム７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、ポリオレフィン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、上部中央にフレーム７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。
ポリオレフィン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と、フレーム７と、を載せ、フレーム７の開口７ａ内にウェーハ１を位置付ける。
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と、フレーム７と、を載せた後、ウェーハ１の裏面１ｂ（または表面１ａ）と、フレーム７の外周と、にポリオレフィン系シート９を配設する。図３は、ポリオレフィン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と、フレーム７と、を覆うように両者の上にポリオレフィン系シート９を配設する。
なお、ポリオレフィン系シート配設工程では、チャックテーブル２の保持面２ａよりも大きな径のポリオレフィン系シート９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による負圧をポリオレフィン系シート９に作用させる際に、保持面２ａの全体がポリオレフィン系シート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、ポリオレフィン系シート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、ポリオレフィン系シート９を加熱し、熱圧着によりウェーハ１と該フレーム７とを該ポリオレフィン系シート９を介して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オレフィン系シート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による負圧をポリオレフィン系シート９に作用させる。すると、大気圧によりポリオレフィン系シート９がウェーハ１及びフレーム７に対して密着する。
次に、吸引源２ｂによりポリオレフィン系シート９を吸引しながらポリオレフィン系シート９を加熱して、熱圧着を実施する。ポリオレフィン系シート９の加熱は、例えば、図４に示す通り、チャックテーブル２の上方に配設されるヒートガン４により実施される。
ヒートガン４は、電熱線等の加熱手段と、ファン等の送風機構と、を内部に備え、空気を加熱し噴射できる。負圧をポリオレフィン系シート９に作用させながらヒートガン４によりポリオレフィン系シート９に上面から熱風４ａを供給し、ポリオレフィン系シート９を所定の温度に加熱すると、ポリオレフィン系シート９がウェーハ１及びフレーム７に熱圧着される。
また、ポリオレフィン系シート９の加熱は、他の方法により実施されてもよく、例えば、所定の温度に加熱された部材でウェーハ１及びフレーム７を上方から押圧することで実施される。図５は一体化工程の他の一例を模式的に示す斜視図である。図５では、可視光に対して透明または半透明であるポリオレフィン系シート９を通して視認できるものを破線で示す。
図５に示す一体化工程では、例えば、内部に熱源を備えるヒートローラー６を使用する。図５に示す一体化工程においても、まず、吸引源２ｂによる負圧をポリオレフィン系シート９に作用させ、大気圧によりポリオレフィン系シート９をウェーハ１及びフレーム７に密着させる。
その後、ヒートローラー６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６を載せる。そして、ヒートローラー６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６を転がす。すると、ポリオレフィン系シート９がウェーハ１及びフレーム７に熱圧着される。この際、ヒートローラー６によりポリオレフィン系シート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６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６に代えて使用してポリオレフィン系シート９の熱圧着を実施してもよい。この場合、該押圧部材を所定の温度に加熱して熱板とし、チャックテーブル２に保持されたポリオレフィン系シート９を該押圧部材で上方から押圧する。
ポリオレフィン系シート９の加熱は、さらに他の方法により実施されてもよい。図６は、一体化工程のさらに他の一例を模式的に示す斜視図である。図６では、可視光に対して透明または半透明であるポリオレフィン系シート９を通して視認できるものを破線で示す。図６に示す一体化工程では、チャックテーブル２の上方に配された赤外線ランプ８を使用してポリオレフィン系シート９を加熱する。赤外線ランプ８は、少なくともポリオレフィン系シート９の材料が吸収性を有する波長の赤外線８ａを照射可能である。
図６に示す一体化工程においても、まず、吸引源２ｂによる負圧をポリオレフィン系シート９に作用させ、ポリオレフィン系シート９をウェーハ１及びフレーム７に密着させる。次に、赤外線ランプ８を作動させて、ポリオレフィン系シート９に赤外線８ａを照射してポリオレフィン系シート９を加熱する。すると、ポリオレフィン系シート９がウェーハ１及びフレーム７に熱圧着される。
いずれかの方法によりポリオレフィン系シート９がその融点近傍の温度にまで加熱されると、ポリオレフィン系シート９がウェーハ１及びフレーム７に熱圧着される。ポリオレフィン系シート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。
次に、フレーム７の外周からはみ出したポリオレフィン系シート９を切断して除去する。図７（Ａ）は、ポリオレフィン系シート９を切断する様子を模式的に示す斜視図である。切断には、図７（Ａ）に示す通り、円環状のカッター１０が使用される。該カッター１０は、貫通孔を備え、該貫通孔に突き通された回転軸の回りに回転可能である。
まず、円環状のカッター１０をフレーム７の上方に位置付ける。このとき、カッター１０の回転軸をチャックテーブル２の径方向に合わせる。次に、カッター１０を下降させてフレーム７と、カッター１０と、でポリオレフィン系シート９を挟み込み、ポリオレフィン系シート９を切断する。すると、ポリオレフィン系シート９に切断痕９ａが形成される。
さらに、カッター１０をフレーム７に沿ってフレーム７の開口７ａの周りを一周させ、切断痕９ａによりポリオレフィン系シート９の所定の領域を囲む。そして、ポリオレフィン系シート９の該領域を残すように切断痕９ａの外周側の領域のポリオレフィン系シート９を除去する。すると、フレーム７の外周からはみ出した領域を含めポリオレフィン系シート９の不要な部分を除去できる。
なお、ポリオレフィン系シートの切断には超音波カッターを使用してもよく、上述の円環状のカッター１０を超音波帯の周波数で振動させる振動源を該カッター１０に接続してもよい。また、ポリオレフィン系シート９を切断する際は、切断を容易にするために該ポリオレフィン系シート９を冷却して硬化させてもよい。以上により、ウェーハ１とフレーム７とがポリオレフィン系シート９を介して一体化されたフレームユニット１１が形成される。図７（Ｂ）は、形成されたフレームユニット１１を模式的に示す斜視図である。
なお、熱圧着を実施する際にポリオレフィン系シート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、ポリオレフィン系シート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、ポリオレフィン系シート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、ポリオレフィン系シート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、一部のポリオレフィン系シート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オレフィン系シート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、ポリオレフィン系シート９がポリエチレンシートである場合、加熱温度は１２０℃〜１４０℃とされるのが好ましい。また、該ポリオレフィン系シート９がポリプロピレンシートである場合、加熱温度は１６０℃〜１８０℃とされるのが好ましい。さらに、ポリオレフィン系シート９がポリスチレンシートである場合、加熱温度は２２０℃〜２４０℃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オレフィン系シート９の温度をいう。例えば、ヒートガン４、ヒートローラー６、赤外線ランプ８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オレフィン系シート９を加熱しても、ポリオレフィン系シート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、ポリオレフィン系シート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オレフィン系シート９の融点よりも高く設定してもよい。
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に沿ってウェーハ１に次々にシールドトンネルを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８（Ａ）に示すレーザー加工装置で実施される。図８（Ａ）は、分割工程を模式的に示す斜視図であり、図８（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１２は、ウェーハ１にレーザービーム１６を照射するレーザー加工ユニット１４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１４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１６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１４は、該レーザー発振器から出射されたレーザービーム１６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１４が備える加工ヘッド１４ａは、レーザービーム１６の集光点１４ｂ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。加工ヘッド１４ａは、集光レンズ（不図示）を内部に備える。該集光レンズの開口数（ＮＡ）は、開口数（ＮＡ）をウェーハ１の屈折率（Ｎ）で除した値が０．０５〜０．２の範囲に収まるように決定される。
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、ポリオレフィン系シート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１２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１４ａ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１４の相対位置を調整する。そして、レーザービーム１６の集光点１４ｂ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１４からウェーハ１の内部に次々にレーザービーム１６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１４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１６の集光点１４ｂをウェーハ１の内部に位置付け、レーザービーム１６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、シールドトンネル３ａと称されるフィラメント状の領域が分割予定ライン３に沿って次々に形成される。図８（Ｂ）には、シールドトンネル３ａが連続的に形成されているウェーハ１の断面図が模式的に示されている。また、図８（Ｃ）は、シールドトンネル３ａを模式的に示す斜視図である。シールドトンネル３ａは、ウェーハ１の厚さ方向に沿う細孔３ｂと、該細孔３ｂを囲繞する非晶質領域３ｃから構成されている。なお、図８（Ａ）においては、分割予定ライン３に沿って並ぶシールドトンネル３ａを実線で示している。
分割工程におけるレーザービーム１６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１６の照射条件は、これに限定されない。
波長 ：１０３０ｎｍ
平均出力 ：３Ｗ
繰り返し周波数：５０ｋＨｚ
パルス幅 ：１０ｐｓ
集光スポット径：φ１０μｍ
送り速度 ：５００ｍｍ／秒
レーザービーム１６がウェーハ１にこのように照射されると、分割予定ライン３に沿ってウェーハ１に１０μｍ間隔でシールドトンネル３ａが形成される。そして、形成されるそれぞれのシールドトンネル３ａは、φ１μｍ程度の細孔３ｂと、φ１０μｍ程度の非晶質領域３ｃと、を含む。そのため、互いに隣接するシールドトンネル３ａは、図８（Ｂ）に示す通り、互いの非晶質領域３ｃが接続された形態となる。
一つの分割予定ライン３に沿ってウェーハ１にシールドトンネル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１４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に沿ってシールドトンネル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。
ここで、レーザー加工ユニット１４によりウェーハ１にレーザービーム１６を照射してシールドトンネル３ａを形成すると、該レーザービーム１６の漏れ光がウェーハ１の下方のポリオレフィン系シート９に到達する。
例えば、フレームユニット１１にポリオレフィン系シート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１６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オレフィン系シート９を使用する。そのため、レーザービーム１６の漏れ光がポリオレフィン系シート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、ポリオレフィン系シート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、ポリオレフィン系シート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。ポリオレフィン系シート９の拡張には、図９下部に示すピックアップ装置１８を使用する。図９は、ピックアップ装置１８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１８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２０と、フレーム支持台２６を含むフレーム保持ユニット２２と、を備える。フレーム保持ユニット２２のフレーム支持台２６は、該ドラム２０の径よりも大きい径の開口を備え、該ドラム２０の上端部と同様の高さに配設され、該ドラム２０の上端部を外周側から囲む。
フレーム支持台２６の外周側には、クランプ２４が配設される。フレーム支持台２６の上にフレームユニット１１を載せ、クランプ２４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２６に固定される。
フレーム支持台２６は、鉛直方向に沿って伸長する複数のロッド２８により支持され、各ロッド２８の下端部には、該ロッド２８を昇降させるエアシリンダ３０が配設される。複数のエアシリンダ３０は、円板状のベース３２に支持される。各エアシリンダ３０を作動させると、フレーム支持台２６がドラム２０に対して引き下げられる。
ドラム２０の内部には、ポリオレフィン系シート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３４が配設される。突き上げ機構３４は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム、チタン酸鉛等の圧電セラミックス、又は水晶振動子等から構成される超音波振動子３４ａを上端に備える。また、ドラム２０の上方には、デバイスチップを吸引保持できるコレット３６（図１０（Ｂ）参照）が配設される。突き上げ機構３４及びコレット３６は、フレーム支持台２６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３６は、切り替え部３６ｂ（図１０（Ｂ）参照）を介して吸引源３６ａ（図１０（Ｂ）参照）に接続される。
ポリオレフィン系シート９を拡張する際、まず、ピックアップ装置１８のドラム２０の上端の高さと、フレーム支持台２６の上面の高さと、が一致するように、エアシリンダ３０を作動させてフレーム支持台２６の高さを調節する。次に、レーザー加工装置１２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１８のドラム２０及びフレーム支持台２６の上に載せる。
その後、クランプ２４によりフレーム支持台２６の上にフレームユニット１１のフレーム７を固定する。図１０（Ａ）は、フレーム支持台２６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には、分割予定ライン３に沿って並ぶシールドトンネル３ａが形成されている。
次に、エアシリンダ３０を作動させてフレーム保持ユニット２２のフレーム支持台２６をドラム２０に対して引き下げる。すると、図１０（Ｂ）に示す通り、ポリオレフィン系シート９が径方向外側に拡張される。図１０（Ｂ）は、拡張されたポリオレフィン系シート９を模式的に示す断面図である。
ポリオレフィン系シート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がシールドトンネル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。ポリオレフィン系シート９をさらに拡張すると、ポリオレフィン系シート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、ポリオレフィン系シート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３４を移動させ、該デバイスチップ１ｃの上方にコレット３６を移動させる。
その後、超音波振動子３４ａを作動させて超音波帯域の周波数の振動を生じさせ、超音波振動子３４ａをポリオレフィン系シート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に超音波を付与する。さらに、突き上げ機構３４を作動させてポリオレフィン系シート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３６ｂを作動させてコレット３６を吸引源３６ａに連通させる。すると、コレット３６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がポリオレフィン系シート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、ポリオレフィン系シート９の該領域に超音波振動子３４ａにより超音波を付与すると、ポリオレフィン系シート９の剥離が容易となる。そのため、ポリオレフィン系シート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１６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オレフィン系シート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、ポリオレフィン系シート９が、例えば、ポリエチレンシート、ポリプロピレンシート、または、ポリスチレン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、ポリオレフィン系シートは、他の材料が使用されてもよく、プロピレンとエチレンとのコポリマーや、オレフィン系エラストマー等でもよい。
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 シールドトンネル
３ｂ 細孔
３ｃ 非晶質領域
５ デバイス
７ フレーム
７ａ 開口
９ ポリオレフィン系シート
９ａ 切断痕
１１ フレームユニット
２ チャックテーブル
２ａ 保持面
２ｂ，３６ａ 吸引源
２ｃ，３６ｂ 切り替え部
４ ヒートガン
４ａ 熱風
６ ヒートローラー
８ 赤外線ランプ
８ａ 赤外線
１０ カッター
１２ レーザー加工装置
１４ レーザー加工ユニット
１４ａ 加工ヘッド
１４ｂ 集光点
１６ レーザービーム
１８ ピックアップ装置
２０ ドラム
２２ フレーム保持ユニット
２４ クランプ
２６ フレーム支持台
２８ ロッド
３０ エアシリンダ
３２ ベース
３４ 突き上げ機構
３４ａ 超音波振動子
３６ コレット

Claims (7)

  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、
    ウェーハを収容する開口を有するフレームの該開口内にウェーハを位置付け、該ウェーハの裏面または該表面と、該フレームの外周と、にポリオレフィン系シートを配設するポリオレフィン系シート配設工程と、
    該ポリオレフィン系シートを加熱し熱圧着により該ウェーハと該フレームとを該ポリオレフィン系シートを介して一体化する一体化工程と、
    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連続的にシールドトンネルを形成し、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、
    該ポリオレフィン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、該ポリオレフィン系シートに超音波を付与し、該ポリオレフィン系シート側から該デバイスチップを突き上げ、該ポリオレフィン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. 該一体化工程において、赤外線の照射によって該熱圧着を実施す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. 該一体化工程において、一体化を実施した後、該フレームの外周からはみ出したポリオレフィン系シートを除去す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. 該ピックアップ工程では、該ポリオレフィン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。
  5. 該ポリオレフィン系シートは、ポリエチレンシート、ポリプロピレンシート、ポリスチレン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。
  6. 該一体化工程において、該ポリオレフィン系シートが該ポリエチレンシートである場合に加熱温度は１２０℃〜１４０℃であり、該ポリオレフィン系シートが該ポリプロピレンシートである場合に加熱温度は１６０℃〜１８０℃であり、該ポリオレフィン系シートが該ポリスチレンシートである場合に加熱温度は２２０℃〜２４０℃であることを特徴とする請求項５記載のウェーハの加工方法。
  7. 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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