JP2022114636A - ウエーハの分割方法、及び分割装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ウエーハを下向きに保持し分割する場合であっても、ウエーハに改質層が適正に形成されていたか否かを確認することができるウエーハの分割方法及び分割装置を提供する。【解決手段】ウエーハの分割方法は、ウエーハ10に対しレーザー光線を照射し、分割起点となる改質層を形成する改質層形成工程と、改質層形成工程の前又は後に、ウエーハをフレームFの開口部のダイシングテープに貼着するフレーム配設工程と、ウエーハを下向きにしてダイシングテープを拡張し改質層に沿ってウエーハを個々のデバイスチップ12’に分割する分割工程と、を含む。分割工程において、ウエーハの直下に設置される集塵経路36に配設されたパーティクルカウンター37によってウエーハの分割の際に飛散するパーティクルPをカウントして、パーティクルの数に基づき改質層が適正に形成されているか否かを判断する判断工程を含む。【選択図】図7
Description
本発明は、複数のデバイスチップ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チップに分割するウエーハの分割方法、及び該分割方法に好適な分割装置に関する。
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、分割の起点となる改質層が形成された後、外力の付与によって個々のデバイスチップに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される(例えば特許文献1を参照)。
ところで、ウエーハに外力を付与して個々のデバイスチップに分割すると、分割の際に、分割の起点となった改質層から微粒子(パーティクル)が飛散して、ウエーハの表面に落下して付着しデバイスチップの品質を低下させることから、本出願人によってウエーハを下向きにして分割するようにして、飛散したパーティクルがデバイスチップに付着しない技術を提案している(特許文献2を参照)。
ここで、上記した特許文献1に記載の技術に基づき、ウエーハに外力を付与して個々のデバイスチップに分割する場合、ウエーハの表面に落下したパーティクルの数量や状態を確認することで、改質層が適切に形成されているか否かを判断することが可能であったのに対し、特許文献2に記載の技術では、ウエーハを下向きに保持して分割することから、ウエーハの表面にパーティクルが落下して付着することがないため、ウエーハに改質層が適正に形成されていたか否かを、分割後に確認することができないという問題が生じた。
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、飛散したパーティクルが表面に付着しないようにウエーハを分割する場合であっても、ウエーハに改質層が適正に形成されていたか否かを分割後に確認することができるウエーハの分割方法、及び分割装置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チップに分割するウエーハの分割方法であって、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て、分割起点となる改質層を形成する改質層形成工程と、該改質層形成工程の前又は後にウエーハを収容する開口部を中央に備えたフレームの該開口部にウエーハを位置付けてフレームとウエーハとをダイシングテープで一体に貼着するフレーム配設工程と、ウエーハを下向きにしてダイシングテープを拡張して分割予定ラインに形成された改質層に沿ってウエーハを個々のデバイスチップに分割する分割工程と、を含み、該分割工程において、ウエーハの直下に設置される集塵経路に配設されたパーティクルカウンターによってウエーハの分割の際に飛散するパーティクルをカウントして、該パーティクルの数に基づき改質層が適正に形成されているか否かを判断する判断工程が含まれるウエーハの分割方法が提供される。
また、本発明によれば、ウエーハを収容する開口部を中央に備えたフレームの該開口部にウエーハを位置付けて、フレームとウエーハとをダイシングテープで一体に貼着し、複数のデバイスを区画する分割予定ラインに分割起点が形成されたウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハ分割装置であって、ウエーハを下に向けてフレームを保持するフレーム保持手段と、フレームとウエーハの間にあるダイシングテープを拡張し、ウエーハを個々のデバイスチップに分割する分割手段と、ウエーハの直下に設置される集塵経路に配設されウエーハを分割する際に飛散するパーティクルをカウントするパーティクルカウンターと、を備えた分割装置が提供される。
該パーティクルカウンターに接続され、該パーティクルカウンターによってカウントされたパーティクルの数に基づいて、改質層が適正に形成されているか否かを判断する判断手段を備えることが好ましい。
本発明のウエーハの分割方法は、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て、分割起点となる改質層を形成する改質層形成工程と、該改質層形成工程の前又は後にウエーハを収容する開口部を中央に備えたフレームの該開口部にウエーハを位置付けて、フレームとウエーハとをダイシングテープで一体に貼着するフレーム配設工程と、ウエーハを下向きにしてダイシングテープを拡張して分割予定ラインに形成された改質層に沿ってウエーハを個々のデバイスチップに分割する分割工程と、を含み、該分割工程において、ウエーハの直下に設置される集塵経路に配設されたパーティクルカウンターによってウエーハの分割の際に飛散するパーティクルをカウントして、該パーティクルの数に基づき改質層が適正に形成されているか否かを判断する判断工程が含まれていることから、ウエーハの表面にパーティクルが積層されない分割方法によってウエーハを分割した場合であっても、改質層形成工程において適正に改質層が形成されて分割されたものであるか否かを判断することができる。
また、本発明の分割装置は、ウエーハを収容する開口部を中央に備えたフレームの該開口部にウエーハを位置付けて、フレームとウエーハとをダイシングテープで一体に貼着し、複数のデバイスを区画する分割予定ラインに分割起点が形成されたウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハ分割装置であって、ウエーハを下に向けてフレームを保持するフレーム保持手段と、フレームとウエーハの間にあるダイシングテープを拡張し、ウエーハを個々のデバイスチップに分割する分割手段と、ウエーハの直下に設置される集塵経路に配設されウエーハを分割する際に飛散するパーティクルをカウントするパーティクルカウンターと、を備えていることから、表面にパーティクルが積層されないようにウエーハを分割した場合であっても、ウエーハに適正に改質層が形成されて分割されたものであるか否かを判断することができる。
以下、本発明に基づいて構成されるウエーハの分割方法、及び該ウエーハの分割方法の分割工程において使用される分割装置に係る実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態のウエーハの分割方法が施される被加工物は、例えば、図1に示すウエーハ10である。ウエーハ10は、シリコン(Si)のウエーハであり、複数のデバイス12が分割予定ライン14によって区画された表面10aに形成されたウエーハである。このウエーハ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14の内部に位置付けて照射して、分割起点となる改質層を形成する改質層形成工程について、以下に説明する。
該改質層形成工程を実施するに際し、まず、図1に示すように、保護テープT1をウエーハ10の表面10aに貼着して一体とする。保護テープT1と一体とされたウエーハ10を、図2に示すレーザー加工装置2(一部のみを示している)に搬送し、保護テープT1側を下方に、裏面10b側を上方に向けて、チャックテーブル21に載置する。チャックテーブル21は、上面に保持面21aを備えており、該保持面21aは、通気性を有する吸着チャックにより構成されている。保持面21aは、図示を省略する吸引手段に接続されており、該吸引手段を作動することで、チャックテーブル21にウエーハ10が吸引保持される。
チャックテーブル21にウエーハ10を吸引保持したならば、必要に応じて、レーザー加工装置2に配設された赤外線CCDを含む撮像手段(図示は省略する)を使用して、ウエーハ10の表面10a側に形成された分割予定ライン14の位置情報を検出するアライメントを実施する。次いで、該分割予定ライン14の位置情報に基づいて図示を省略する移動手段を作動し、図3に示すように、ウエーハ10を保持したチャックテーブル21を、レーザー光線照射手段22の集光器23の直下に位置付ける。該レーザー光線照射手段22は、図示を省略する光学系を備えており、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LBを発振し、所定の出力に調整して集光して照射する手段である。なお、上記した移動手段は、チャックテーブル21を、X方向と該X方向に直交するY方向とに移動させる手段、チャックテーブル21を回転駆動する手段、及びレーザー光線照射手段22を該X方向及び該Y方向と直交するZ方向に移動させる手段を含む。
ウエーハ10を、集光器23の直下に位置付けたならば、図3に示すように、レーザー光線照射手段22を作動すると共に、集光器23と、チャックテーブル21とを相対的にX方向に移動させる該移動手段を作動しながらレーザー光線LBの集光点Sを分割予定ライン14の内部に位置付けて照射して(図3の下段を参照)、分割起点となる改質層100を形成する。該移動手段を作動して、チャックテーブル21を、加工送り方向(X方向)、割り出し送り方向(Y方向)、及び回転方向に適宜移動して、上記したレーザー光線LBを、全ての分割予定ライン14に沿って照射することにより、全ての分割予定ライン14に沿って改質層100を形成して、改質層形成工程が完了する。
上記したレーザー加工装置2によって実施されるレーザー加工の加工条件は、例えば、以下のように設定される。
波長 :1064nm、又は1342nm
平均出力 :0.5~2.0W
繰り返し周波数 :60~90kHz
加工送り速度 :200~1000mm/秒
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該改質層形成工程を実施したならば、図4(a)に示すように、ウエーハ10を収容する開口部Faを中央に備えたフレームFの開口部Faにウエーハ10を位置付けてフレームFとウエーハ10とをダイシングテープT2で一体に貼着するフレーム配設工程を実施する。より具体的には、表面に粘着層を有するダイシングテープT2の外周をフレームFの裏面に貼着すると共に、フレームFの開口部Faの中央にウエーハ10の裏面10b側を位置付け、保護テープT1が上方に露出した状態で貼着して一体とする。本実施形態では、このフレーム配設工程を実施した後、図4(b)に示すように、ウエーハ10の表面10aから、保護テープT1を剥離して除去する。
なお、上記の実施形態では、フレーム配設工程を、改質層形成工程を実施した後に実施したが、本発明は、これに限定されず、上記した改質層形成工程の前に実施することもできる。例えば、図5(a)に示すように、改質層形成工程を実施する前の未加工のウエーハ10(図1に示すウエーハ10と同じ状態のウエーハ10)と、ウエーハ10を収容する開口部Faを中央に備えた環状のフレームFを用意し、表面に粘着層を有するダイシングテープT2の外周をフレームFの裏面に貼着すると共に、フレームFの開口部Faの中央にウエーハ10の裏面10b側を位置付けて、ウエーハ10の表面10aが上方に露出した状態で貼着して一体とする(フレーム配設工程)。
上記したように、フレーム配設工程を、改質層形成工程を実施する前に実施した場合は、フレーム配設工程を実施した後、フレームFに保持されたウエーハ10を、レーザー加工装置2に搬送し、図5(b)に示すように、フレームFを反転して上下を入れ替えてウエーハ10側を下方に位置付け、ダイシングテープT2側を上方に向けて図示を省略するチャックテーブル21に載置して吸引保持させる。次いで、上記したのと同様にウエーハ10の裏面10b側からアライメントを実施して、ウエーハ10の分割予定ライン14の位置を検出し、上記した移動手段を作動させながら、ダイシングテープT2側から、分割予定ライン14に沿って、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LBの集光点Sを分割予定ライン14の内部に位置付けて照射し、改質層100を形成(図5(b)の下段を参照)する。このようにして、全ての分割予定ライン14の内部に分割起点となる改質層100を形成(図5(b)の下段を参照)することで、改質層形成工程が完了する。
上記したように、改質層形成工程を実施する前にフレーム配設工程を実施する場合でも、ウエーハ10の表面10aに保護テープT1を貼着することが好ましい。なお、改質層形成工程を実施する前にフレーム配設工程を実施した場合に実施される上記改質層形成工程のレーザー加工条件は、図3を参照しながら説明した改質層形成工程の加工条件と同様の条件で設定するとよい。また、上記した実施形態では、改質層形成工程を実施する際に、ウエーハ10の裏面10b側からレーザー光線LBを照射したが、分割予定ライン14上にTEG(Test Element Group)等が形成されていない場合は、ウエーハ10の表面10a側からレーザー光線LBを照射して分割予定ライン14の内部に改質層100を形成してもよい。
上記した改質層形成工程、及びフレーム配設工程を実施したならば、ウエーハ10を下向きにしてダイシングテープT2を拡張し、分割予定ライン14に形成された改質層100に沿ってウエーハ10を個々のデバイスチップに分割する分割工程を実施する。
図6を参照しながら、本実施形態の分割工程を実施するのに好適な分割装置3について説明する。分割装置3は、図に示すように、ウエーハ10を収容する開口部Faを中央に備えたフレームFの開口部Faにウエーハ10を位置付けて、フレームFとウエーハ10とをダイシングテープT2で一体に貼着し、複数のデバイス12を区画する分割予定ライン14に分割起点100が形成されたウエーハ10を個々のデバイスチップに分割する分割装置である。図6を参照しながら、より具体的に説明する。
図6に示す分割装置3は、ウエーハ10側を下に向け支持するフレームFを保持するフレーム保持手段31と、フレーム保持手段31に保持されるフレームFに貼着されたダイシングテープT2を拡張し、ウエーハ10を個々のデバイスチップに分割する分割手段32と、該フレーム保持手段31の直下に、分割されるウエーハ10から飛散するパーティクルをカウントするパーティクルカウンター37を備えた集塵手段35とを備えている。
フレーム保持手段31は、上記した環状のフレームFを保持すべく環状に形成されたフレーム保持部材31aと、フレーム保持部材31aの外周に均等の間隔で配設された固定手段としての複数のクランプ31b(図示の実施形態では4つ)とを備えている。フレーム保持部材31aの下面は平坦に形成され、フレームFが装着される。そして、フレーム保持部材31aの下面に装着されたフレームFが落下しないように、クランプ31bによってフレーム保持部材31aの下面に固定される。
環状のフレーム保持部材31aの内側には、基台34に上端が固定され、基台34に垂下するように固定された拡張ドラム33が配設されている。基台34は、例えば、分割装置3を構成するハウジング(図示を省略する)の天壁に上面側が固定される。拡張ドラム33は、平面視で、フレームFの開口Faの内径より小さく、且つフレームFに装着されたダイシングテープT2に支持されるウエーハ10の外径より大きく形成される。図示の実施形態における分割手段32は、拡張ドラム33の周囲に複数(例えば4つ)配置され、基台34に上端が固定されるエアシリンダ32aと、エアシリンダ32aから下方に延び、フレーム保持部材31aの上面に下端が連結されるピストンロッド32bとを備える。エアシリンダ32aには制御用エアが供給されており、エアシリンダ32aの作用により、ピストンロッド32bが上下方向に進退することで、フレーム保持部材31aが上下方向に進退される。
集塵手段35は、集塵経路36とパーティクルカウンター37とを備えている。集塵経路36は、フレーム保持部材31aの直下に位置付けられた逆円錐形状の集塵カバー36a、及び該集塵カバー36aの底部に接続される可撓パイプ36bを備える。可撓パイプ36bには、図示を省略する吸引手段が接続されており、該吸引手段を作動することにより、集塵経路36に吸引負圧Vを生成する。集塵経路36の終端部には、図示を省略する集塵ボックスが配設されており、該集塵ボックスには、集塵経路36を通過したパーティクルが収容され、定期的に廃棄される。パーティクルカウンター37は、可撓パイプ36b上に配設され、集塵経路36を通過するパーティクルをカウントするものであり、例えば、集塵経路36にレーザー光線を照射し、パーティクルに該レーザー光線が当たって発生する散乱光の強さ(光強度)を測定する。本実施形態では、パーティクルカウンター37に判断手段40が電気的に接続されている。判断手段40は、例えば、コンピュータによって構成されており、パーティクルカウンター37からの光強度を示す電気信号が入力されることで、該電気信号(電気パルス)の大きさに基づき集塵経路36を通過するパーティクルの大きさを計測すると共に、該電気信号の数で、集塵経路36を通過するパーティクルをカウントすることができる。すなわち、本実施形態のパーティクルカウンター37及び判断手段40によれば、集塵経路36を通過するパーティクルの数を、大きさ毎にカウントすることができる。パーティクルカウンター37によってカウントされたパーティクルに関する情報、及び判断手段40によって判断された結果は、判断手段40に接続された表示手段42に表示することができる。
本実施形態の分割装置3は、概ね上記したとおりの構成を備えており、図6に加え、図7を参照しながら、本実施形態において、ウエーハ10を個々のデバイスチップ12’に分割する分割工程、及び判断工程について説明する。
本実施形態の分割工程を実施するに際し、図6に示すように、全ての分割予定ライン14に沿って改質層100が形成されたウエーハ10の表面10a側を下向きにして、フレーム保持部材31aの下面にフレームFを装着し、クランプ31bによって固定する。このとき、拡張ドラム33の下端は、図7に示すように、フレーム保持部材31aの下面と略同一高さとなる基準位置(実線で示す)に位置付けられている。次いで、分割手段32のエアシリンダ32aを作動させて、ピストンロッド32bをエアシリンダ32a内に退避させて、フレーム保持部材31aを矢印R1で示す方向に上昇させる。これにより、フレーム保持部材31aと共にフレームFも上昇し、フレームFに保持されているダイシングテープT2は、フレーム保持部材31aに対して相対的に下降する拡張ドラム33によって拡張され(2点鎖線で示す)、ダイシングテープT2には放射状の引っ張り力が作用する。これにより、図7に示すとおり、ウエーハ10が、分割予定ライン14に沿って分割されて、デバイスチップ12’が形成される(分割工程)。
上記した分割手段32を作動させる分割工程を実施するに際し、図示を省略する吸引手段を作動して、集塵経路36には吸引負圧Vが生成される。これにより、改質層100が破壊されることにより飛散するパーティクルPが、ウエーハ10の直下に位置付けられた集塵経路36の集塵カバー36aに落下して、吸引される。ここで、上記したように、集塵経路36の可撓パイプ36b上には、パーティクルカウンター37が配設されており、パーティクルカウンター37から電気信号が送られる判断手段40によって、パーティクルカウンター37を通過するパーティクルPの大きさと共に、その数がカウントされる。
判断手段40には、改質層形成工程において、ウエーハ10の分割予定ライン14に改質層100が良好に形成された状態で上記分割工程が実施された場合の、パーティクル数の合格(OK)条件が記憶されている。該合格条件は実験により求めることができる。該パーティクル数の合格条件は、例えば、小パーティクル(0.01~1.00μm)数N1、及び大パーティクル(1.00~10.00μm)数N2が、以下の条件(1)及び(2)を満たす場合である。
500 < N1 < 2000・・・(1)
0 < N2 < 50 ・・・(2)
500 < N1 < 2000・・・(1)
0 < N2 < 50 ・・・(2)
なお、上記の合格条件は、ウエーハの材質、大きさ、厚み、レーザー加工条件等に応じて変更されるべきものであり、上記の条件(1)、(2)は、単なる例示に過ぎない。また、要求される品質によっては、更に、条件とするパーティクルの大きさ条件をさらに細かく設定し、3つ以上の条件を設定するようにしてもよい。
上記したように、パーティクルカウンター37によって、集塵経路36を通過するパーティクルPの大きさと共にその数がカウントされ、判断手段40によって判断される。そして、パーティクル数が上記した合格の条件(1)、(2)を満たし、改質層が適正に形成されたと判定された場合には、図7に示すように、表示手段42に、パーティクルの大きさ、数と共に、判断結果(図示の実施形態では、「OK」)が表示される。
上記した実施形態のウエーハの分割方法、及び分割装置によれば、ウエーハの表面にパーティクルが積層されないようにウエーハを分割してデバイスチップを形成した場合であっても、改質層形成工程において適正に改質層が形成されて分割されたものであるか否かを判断することができる。
2:レーザー加工装置
21:チャックテーブル
22:レーザー光線照射手段
23:集光器
3:分割装置
31:フレーム保持手段
31a:フレーム保持部材
31b:クランプ
32:分割手段
32a:エアシリンダ
32b:ピストンロッド
33:拡張ドラム
34:基台
35:集塵手段
36a:集塵カバー
36b:可撓パイプ
37:パーティクルカウンター
10:ウエーハ
12:デバイス
12’:デバイスチップ
14:分割予定ライン
40:判断手段
42:表示手段
100:改質層
F:フレーム
Fa:開口部
T1:保護テープ
T2:ダイシングテープ
S:集光点
P:パーティクル
21:チャックテーブル
22:レーザー光線照射手段
23:集光器
3:分割装置
31:フレーム保持手段
31a:フレーム保持部材
31b:クランプ
32:分割手段
32a:エアシリンダ
32b:ピストンロッド
33:拡張ドラム
34:基台
35:集塵手段
36a:集塵カバー
36b:可撓パイプ
37:パーティクルカウンター
10:ウエーハ
12:デバイス
12’:デバイスチップ
14:分割予定ライン
40:判断手段
42:表示手段
100:改質層
F:フレーム
Fa:開口部
T1:保護テープ
T2:ダイシングテープ
S:集光点
P:パーティクル
Claims (3)
- 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チップに分割するウエーハの分割方法であって、
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て、分割起点となる改質層を形成する改質層形成工程と、
該改質層形成工程の前又は後に、ウエーハを収容する開口部を中央に備えたフレームの該開口部にウエーハを位置付けて、フレームとウエーハとをダイシングテープで一体に貼着するフレーム配設工程と、
ウエーハを下向きにしてダイシングテープを拡張して分割予定ラインに形成された改質層に沿ってウエーハを個々のデバイスチップに分割する分割工程と、を含み、
該分割工程において、ウエーハの直下に設置される集塵経路に配設されたパーティクルカウンターによってウエーハの分割の際に飛散するパーティクルをカウントして、該パーティクルの数に基づき改質層が適正に形成されているか否かを判断する判断工程が含まれるウエーハの分割方法。 - ウエーハを収容する開口部を中央に備えたフレームの該開口部にウエーハを位置付けて、フレームとウエーハとをダイシングテープで一体に貼着し、複数のデバイスを区画する分割予定ラインに分割起点が形成されたウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハ分割装置であって、
ウエーハを下に向けてフレームを保持するフレーム保持手段と、フレームとウエーハの間にあるダイシングテープを拡張し、ウエーハを個々のデバイスチップに分割する分割手段と、ウエーハの直下に設置される集塵経路に配設されウエーハを分割する際に飛散するパーティクルをカウントするパーティクルカウンターと、を備えた分割装置。 - 該パーティクルカウンターに接続され、該パーティクルカウンターによってカウントされたパーティクルの数に基づいて、改質層が適正に形成されているか否かを判断する判断手段を備える請求項2に記載の分割装置。
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---|---|---|---|
JP2021011006A JP2022114636A (ja) | 2021-01-27 | 2021-01-27 | ウエーハの分割方法、及び分割装置 |
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CN (1) | CN114823504A (ja) |
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JPH1090161A (ja) * | 1996-09-13 | 1998-04-10 | Toshiba Corp | 微粒子集塵計測方法および微粒子集塵計測装置 |
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2021
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2022
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- 2022-01-20 US US17/648,460 patent/US20220238379A1/en active Pending
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