JP2023021579A - ウェーハの分割方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ウェーハを分割する際にウェーハの表面側に付着する保護フィルム由来の屑の量を低減する。【解決手段】表面に複数の分割予定ラインが格子状に設定され、複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域の各々にデバイスが形成されたウェーハを、各分割予定ラインに沿って分割するウェーハの分割方法であって、各分割予定ラインに沿って、ウェーハの分割の起点となる分割起点を形成する分割起点形成ステップと、オレフィン系樹脂で形成されており、粘着剤が設けられていない一面を有する保護フィルムの一面を、ウェーハの表面側に密着させる保護フィルム密着ステップと、ウェーハの表面側と支持テーブルとを向き合わせた状態で、支持テーブルでウェーハを支持する支持ステップと、ウェーハの裏面側からウェーハに外力を付与して、分割起点からウェーハを分割する分割ステップと、を備えるウェーハの分割方法を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、表面に複数の分割予定ラインが格子状に設定されたウェーハを各分割予定ラインに沿って分割するウェーハの分割方法に関する。
サファイアウェーハ、シリコンウェーハ等のウェーハを個々のチップに分割する分割方法として、ウェーハに対してスクライブ工程及びブレーキング工程を行うことが知られている（例えば、特許文献１参照）。
具体的には、まず、ウェーハの一面に設定された複数の分割予定ラインに沿って、ダイヤモンド針等のスクライバ（スクライビングツールとも言う）で、ウェーハの一面側をけがく（スクライブ工程）。
その後、ブレーキング装置の支持台とウェーハ１１の一面側とを対面させる様に、支持台でウェーハを支持し、次いで、ブレーキング装置のブレードをウェーハの他面側に押し当てることで、ウェーハに外力を付与する。各分割予定ラインにブレードを押し当てることで、ウェーハは各分割予定ラインに沿って複数のチップに分割される（ブレーキング工程）。
なお、ウェーハの一面（表面）側において、格子状に配置された複数の分割予定ラインで区画される複数の領域の各々には、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ＩＣ（Integrated Circuit）等のデバイスが形成されていることがある。
ブレーキング工程では、ウェーハの表面が下側に配置されるので、ブレーキング工程でのデバイスへのダメージを低減するために、スクライブ工程の後、且つ、ブレーキング工程の前に、ウェーハの表面側を樹脂製の保護フィルムで覆うことが考えられる。続く、ブレーキング工程では、ウェーハの表面側が保護フィルムを介して支持台に対面させられる。
特開２００９－１４８９８２号公報
ブレーキング工程では、ウェーハの表面側と、保護フィルムとの間での摩擦に起因して、ウェーハの表面側に微細な粉状の屑が付着することがある。例えば、保護フィルムがポリエチレンテレフタラート（polyethylene terephthalate）で形成されている場合、ウェーハと保護フィルムとの摩擦により、保護フィルムを構成する樹脂の屑が、ウェーハの表面側に付着する。
本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、ウェーハを分割する際にウェーハの表面側に付着する保護フィルム由来の屑の量を低減することを目的とする。
本発明の一態様によれば、表面に複数の分割予定ラインが格子状に設定され、該複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域の各々にデバイスが形成されたウェーハを、各分割予定ラインに沿って分割するウェーハの分割方法であって、各分割予定ラインに沿って、該デバイスが形成されている領域に比べて機械的強度が低く、該ウェーハの分割の起点となる分割起点を形成する分割起点形成ステップと、該分割起点形成ステップの後、オレフィン系樹脂で形成されており、粘着剤が設けられていない一面を有する保護フィルムの該一面を、該ウェーハの表面側に密着させる保護フィルム密着ステップと、該保護フィルム密着ステップの後、該ウェーハの表面側と支持テーブルとを向き合わせた状態で、該支持テーブルで該ウェーハを支持する支持ステップと、該支持ステップの後、該ウェーハの裏面側から該ウェーハに外力を付与して、該分割起点から該ウェーハを分割する分割ステップと、を備えるウェーハの分割方法が提供される。
好ましくは、該支持ステップでは、弾性を有する該支持テーブルで該ウェーハを支持する。
また、好ましくは、該分割起点形成ステップでは、該ウェーハを透過する波長を有するパルス状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た状態で、該レーザービームの集光点と、該ウェーハとを、各分割予定ラインに沿って相対的に移動させることで、各分割予定ラインに沿って、該分割起点として機能する改質層を形成する。
本発明の一態様に係るウェーハの分割方法では、分割起点形成ステップの後、オレフィン系樹脂で形成されており、粘着剤が設けられていない一面を有する保護フィルムの該一面を、該ウェーハの表面側に密着させる（保護フィルム密着ステップ）。
保護フィルム密着ステップの後、支持ステップを経て、分割ステップを行う。分割ステップは、保護フィルムと、ウェーハの表面側とが、密着した状態で行われる。それゆえ、保護フィルムとウェーハとの擦れを低減できる。
更に、保護フィルムがオレフィン系樹脂で形成されているので、保護フィルムとウェーハとが多少擦れたとしても、比較的脆いポリエチレンテレフタラートで保護フィルムが形成されている場合に比べて、ウェーハの表面側に付着する保護フィルム由来の屑の量を低減できる。
ウェーハの分割方法を示すフロー図である。 ウェーハユニットの斜視図である。 分割起点形成ステップを示す図である。 保護フィルム密着ステップを示す図である。 支持ステップを示す図である。 分割ステップを示す図である。
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。図１は、ウェーハ１１（図２参照）の分割方法を示すフロー図である。まず、分割対象となる円板状のウェーハ１１について説明する。
図２は、ウェーハ１１を含むウェーハユニット２１の斜視図である。ウェーハ１１は、例えば、主としてシリコンで形成されており、それぞれ略円形の表面１１ａ及び裏面１１ｂを有する。
ウェーハ１１は、例えば、７５μｍの厚さ（即ち、表面１１ａから裏面１１ｂまでの距離）と、約２００ｍｍ（８インチ）の直径と、を有する。表面１１ａには、互いに直交する態様で（即ち、格子状に）、複数の分割予定ライン１３が設定されている。
複数の分割予定ライン１３で区画された複数の領域の各々には、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等のデバイス１５が形成されており、表面１１ａ側には、デバイス１５の構造、形状等に起因して僅かな凹凸が形成されている。
なお、ウェーハ１１は、シリコンに限定されず、他の化合物半導体や、サファイア、ガラスで形成されていてもよい。また、ウェーハ１１の形状、構造、大きさ等に制限はなく、デバイス１５の種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも特段の制限はない。
ウェーハ１１を分割するときには、樹脂製のダイシングテープ１７を介して金属製の環状フレーム１９でウェーハ１１が支持されたウェーハユニット２１を形成する。ダイシングテープ１７は、ウェーハ１１の直径よりも大きな直径を有する円形のテープである。
ダイシングテープ１７は、例えば、基材層及び粘着層（糊層）の積層構造を有する。基材層の一面の全体には、紫外線（ＵＶ）硬化型樹脂、熱硬化性樹脂等の粘着性の樹脂で形成された粘着層が形成されている。
このダイシングテープ１７の略中央部に、ウェーハ１１が貼り付けられ、ダイシングテープ１７の外周部には、環状フレーム１９の一面が貼り付けられる。この様に、ウェーハユニット２１を形成した後、レーザー加工装置２を用いてウェーハ１１に分割起点を形成する（分割起点形成ステップＳ１０）。
次に、図３を参照して、分割起点形成ステップＳ１０で使用されるレーザー加工装置２について説明する。レーザー加工装置２は、略平坦な保持面４ａを有する円板状のチャックテーブル４を有する。保持面４ａには、エジェクタ等の吸引源（不図示）により発生された負圧が伝達する。
チャックテーブル４の下部には、不図示の回転駆動源が連結されており、チャックテーブル４は、所定の回転軸の周りに回転可能である。回転駆動源の下部には、ボールねじ式の加工送り機構（不図示）が設けられている。加工送り機構は、加工送り方向６に沿ってチャックテーブル４及び回転駆動源を移動させる。
加工送り機構の下部には、ボールねじ式の割り出し送り機構（不図示）が設けられている。割り出し送り機構は、水平面内において加工送り方向６に直交する割り出し送り方向に沿って、加工送り機構、チャックテーブル４及び回転駆動源を一体的に移動させる。
チャックテーブル４の側方には、チャックテーブル４の周方向に沿って複数のクランプ機構８が設けられている。各クランプ機構８は、ダイシングテープ１７を介して保持面４ａでウェーハ１１を吸引保持する際に、環状フレーム１９をクランプする。
保持面４ａの上方には、レーザービーム照射ユニット１０のヘッド部１２が設けられている。ヘッド部１２には、集光レンズ（不図示）が設けられており、レーザービーム照射ユニット１０のレーザー発振器（不図示）から出射されたパルス状のレーザービームは、ヘッド部１２から保持面４ａへ向けて照射される。
このパルス状のレーザービーム１４は、ウェーハ１１を透過する波長を有する。なお、ヘッド部１２の近傍には、表面１１ａ側を撮像するための所定の光学系及び撮像素子を有する顕微鏡カメラユニット（不図示）が設けられている。
次に、分割起点形成ステップＳ１０について説明する。図３は、分割起点形成ステップＳ１０を示す図である。分割起点形成ステップＳ１０では、まず、ダイシングテープ１７を介して裏面１１ｂ側を保持面４ａで吸引保持し、各クランプ機構８で環状フレーム１９を挟持する。
そして、上方に露出した表面１１ａ側において１つの分割予定ライン１３の離れた２箇所を顕微鏡カメラユニットで撮像してアライメントを行い、アライメント結果に応じて回転駆動源を作動させて、１つの分割予定ライン１３を加工送り方向６と略平行にする。
次いで、レーザービーム１４の集光点１４ａを、ウェーハ１１の内部の所定深さに位置付けた状態で、集光点１４ａが１つの分割予定ライン１３に沿って移動する様に、集光点１４ａに対してチャックテーブル４を加工送り方向６に移動させる。
この様に、集光点１４ａとウェーハ１１とを１つの分割予定ライン１３に沿って相対的に移動させることで、デバイス１５が形成されている領域に比べて機械的強度が低く、ウェーハ１１の分割の起点となる改質層（分割起点）２３をウェーハ１１に形成する。分割起点形成ステップＳ１０では、例えば、次の様に加工条件を設定する。
レーザービームの波長 ：１０６４ｎｍ
平均出力 ：０．３Ｗ
パルスの繰り返し周波数：８０ｋＨｚ
加工送り速度 ：３００ｍｍ／ｓ
パス数 ：２
なお、パス数とは、１つの分割予定ライン１３に沿ってレーザービーム１４を照射する回数を意味する。例えば、１回目の照射（即ち、第１のパス）では、集光点１４ａを表面１１ａから約５０μｍの深さに位置付けて１つの分割予定ライン１３に沿って改質層２３を形成する。
次いで、２回目の照射（即ち、第２のパス）では、集光点１４ａを表面１１ａから約２５μｍの深さに位置付けて同じ１つの分割予定ライン１３に沿って改質層２３を形成する。この様にして、１つの分割予定ライン１３に沿ってウェーハ１１の異なる深さの各々に、改質層２３が形成される。
１つの分割予定ライン１３に沿ってパス数に対応する数の改質層２３を形成した後、チャックテーブル４を割り出し送り方向に所定長さだけ割り出し送りして、当該１つの分割予定ライン１３に隣接する他の分割予定ライン１３に沿って同様に改質層２３を形成する。
一の方向に沿う全ての分割予定ライン１３に沿って改質層２３を形成した後、チャックテーブル４を９０度回転させて、一の方向と直交する他の方向に沿う全ての分割予定ライン１３に沿って同様に改質層２３を形成する。
なお、改質層２３の形成に伴い、改質層２３から表面１１ａ側及び裏面１１ｂ側に向かってクラック（不図示）が形成されるが、この時点でのクラックは、表面１１ａ及び裏面１１ｂには達しない。
分割起点形成ステップＳ１０の後、粘着剤が設けられていない一面２５ａを有する円形の保護フィルム２５の当該一面２５ａを、表面１１ａ側に密着させる（保護フィルム密着ステップＳ２０）。
本実施形態の保護フィルム２５は、オレフィン系樹脂で形成されている。オレフィン系樹脂は、それぞれアルケンをモノマーとして合成される高分子化合物であるポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィンや、エチレン・酢酸ビニル共重合体等の様なアルケンのモノマーと他の種類のモノマーとの共重合を含む。
保護フィルム２５は、オレフィン系樹脂で形成されているので、一般的に（例えば、ポリエチレンテレフタラートに比べて）、機械的性質として伸び率が比較的高く、更に、比較的高い柔軟性を有する。
保護フィルム２５を表面１１ａ側に押し当てると、保護フィルム２５の一面２５ａに粘着層が無くても、静電気、分子間力、減圧吸着等の作用により、一面２５ａが表面１１ａ側に密着する。
なお、本実施形態では、保護フィルム２５の一面２５ａに粘着層を構成する粘着剤を設けないことで、保護フィルム２５を剥がした後の表面１１ａ側に、粘着剤が残らないという利点がある。
保護フィルム密着ステップＳ２０では、ロール状に巻回されている保護フィルム２５の巻回体（不図示）から、所定の大きさの保護フィルム２５を切り取って、これを表面１１ａ側に押圧する。
例えば、作業者が、所定の大きさの保護フィルム２５を表面１１ａに配置した後、ウェーハ１１よりも大径の円板状の押圧体（不図示）を所定の温度に加熱し、当該押圧体を保護フィルム２５に押圧する。但し、同様の作業を、所定の装置（不図示）に自動的に実行させてもよい。
保護フィルム２５の形状は、例えば円形であり、その直径は、ウェーハ１１の直径よりも大きい。ウェーハ１１の直径よりも大きいサイズの保護フィルム２５をウェーハ１１に密着させると、ウェーハ１１の直径方向の外側に位置する保護フィルム２５の一面２５ａの環状領域は、ダイシングテープ１７の粘着層に貼り付く。
仮に、保護フィルム２５の直径がウェーハ１１の直径よりも小さい場合、後続の工程で使用される支持テーブル２４（図５参照）に保護フィルム２５が貼り付いて、表面１１ａ側から保護フィルム２５が剥離する恐れがある。これに対して、保護フィルム２５の直径をウェーハ１１の直径よりも大きくすることで、表面１１ａ側から支持テーブル２４への保護フィルム２５の剥離を防止できる。
但し、保護フィルム２５の直径は、フレームの内径より大きくてもよい。この場合、保護フィルム２５の一部は、環状フレーム１９に密着する。これにより、後続する工程で保護フィルム２５を剥離する際に、保護フィルム２５と環状フレーム１９との密着領域に剥離開始点を設定できる。
環状フレーム１９には粘着層が設けられていないので、保護フィルム２５と環状フレーム１９との密着領域に剥離開始点を設定することで、保護フィルム２５とダイシングテープ１７との接着領域に剥離開始点を設定する場合に比べて、保護フィルム２５の剥離が容易になる。
保護フィルム密着ステップＳ２０の後、改質層２３を起点としてウェーハ１１を分割するためのブレーキング装置２０（図５参照）に、ウェーハユニット２１を搬送する。図５に示す様に、ブレーキング装置２０は、比較的底が浅い有底円筒形の枠体２２を有する。
枠体２２の中央部には、ゴムで形成され弾性を有する円板状の支持テーブル２４が配置されている。支持テーブル２４の直径は、ウェーハ１１の直径よりも大きく、環状フレーム１９の内径よりも小さい。また、支持テーブル２４の上面２４ａは、枠体２２の上面２２ａよりも高い位置にある。
枠体２２の内側の底面であって、支持テーブル２４の外側には、環状フレーム１９の水平方向の位置ずれを防止するための突起２２ｂが設けられている。突起２２ｂは、例えば、枠体２２の周方向に沿って環状に形成されている。
突起２２ｂの外側に環状フレーム１９の内側が配置された後、環状フレーム１９の上方には、枠体２２の内径と略同じ外径を有する環状の押さえ部材２６が配置される。押さえ部材２６と、枠体２２の内側の底面とにより、環状フレーム１９は挟持される。
なお、環状フレーム１９を押さえ部材２６及び枠体２２で挟持したとき、ダイシングテープ１７には、放射状に拡張される向きに若干の引張応力がかかるが、この引張応力だけでは、ウェーハ１１を分割するには不十分である。
支持テーブル２４の上方には、ステンレス鋼で形成された円柱状のローラー２８（図６参照）が設けられている。ローラー２８の長手方向の長さは、例えば、ウェーハ１１の直径以上、且つ、環状フレーム１９の内径以下である。
ローラー２８は、水平面内の所定方向に沿って回転移動できる。また、ローラー２８の移動方向は、水平面内において枠体２２に対して相対的に９０度回転可能に構成されている。
ローラー２８が回転移動する際のローラー２８の下端の高さは、支持テーブル２４よりも上方の所定位置に固定されている。但し、ローラー２８の下端の高さは、適宜調節可能である。上面２４ａからのローラー２８の下端の高さを調整することで、ウェーハ１１に対するローラー２８の押し込み量を調整できる。
保護フィルム密着ステップＳ２０後のウェーハ１１は、表面１１ａ側と上面２４ａとを向き合わせた状態で、支持テーブル２４で支持される（支持ステップＳ３０）。図５は、支持ステップＳ３０を示す図である。
また、支持ステップＳ３０では、環状フレーム１９の水平方向の位置が突起２２ｂで固定されると共に、環状フレーム１９の鉛直方向の位置が押さえ部材２６及び枠体２２で固定される。
支持ステップＳ３０の後、ローラー２８を上面２４ａに対して回転移動させることで、裏面１１ｂ側からウェーハ１１に外力を付与する。これにより、ウェーハ１１を複数のチップ（不図示）に分割する（分割ステップＳ４０）。
図６は、分割ステップＳ４０を示す図である。分割ステップＳ４０では、まず、ローラー２８の進行方向を、一の方向の分割予定ライン１３と略平行にして、ローラー２８を移動させる。
これにより、一の方向に沿う各分割予定ライン１３に略均一に外力が付与され、一の方向に沿う各分割予定ライン１３の一端から他端に亘って、クラックが、順次、改質層２３から表面１１ａ及び裏面１１ｂへ伸展する。
次いで、ローラー２８の進行方向を、水平面内において枠体２２に対して相対的に９０度回転させて、他の方向の分割予定ライン１３と略平行にする。その上で、ローラー２８を回転移動させる。これにより、他の方向に沿う各分割予定ライン１３に略均一に外力が付与される。
この様な外力の付与により、他の方向に沿う各分割予定ライン１３の一端から他端に亘って、クラックが、順次、改質層２３から表面１１ａ及び裏面１１ｂへ伸展する。各分割予定ライン１３に沿って形成されたクラックが表面１１ａ及び裏面１１ｂに達することで、ウェーハ１１は、複数のチップに分割される。
本実施形態の分割ステップＳ４０では、保護フィルム２５の一面２５ａと、ウェーハ１１の表面１１ａ側とが、密着した状態で行われるので、保護フィルム２５とウェーハ１１との擦れを低減できる。
更に、保護フィルム２５がオレフィン系樹脂で形成されているので、保護フィルム２５とウェーハ１１とが多少擦れたとしても、比較的脆いポリエチレンテレフタラートで保護フィルム２５が形成されている場合に比べて、ウェーハ１１の表面１１ａ側に付着する保護フィルム２５由来の屑の量を低減できる。
分割ステップＳ４０の後、ブレーキング装置２０からウェーハユニット２１を取り出し、ウェーハ１１から保護フィルム２５を剥離する（保護フィルム剥離ステップＳ５０）。保護フィルム２５の剥離は、作業者の手作業により行われてもよく、剥離装置（不図示）により自動的に行われてもよい。
保護フィルム剥離ステップＳ５０の後、ダイシングテープ１７の粘着性を低下させる（粘着性低下ステップＳ６０）。例えば、粘着層がＵＶ硬化型樹脂の場合、ダイシングテープ１７にＵＶを照射する。また、粘着層が熱硬化性樹脂の場合、ダイシングテープ１７を所定温度に加熱することで、粘着性を低下させる。
粘着性低下ステップＳ６０の後、エキスパンド装置（不図示）を用いて、ダイシングテープ１７を拡張させてチップ間の間隔を広げる（エキスパンドステップＳ７０）。その後、コレット等を用いて各チップをピックアップする（ピックアップステップＳ８０）。
その他、上述の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。例えば、分割起点形成ステップＳ１０では、改質層２３の形成に代えて、ダイヤモンドスクライバ等のスクライバで各分割予定ライン１３に沿って表面１１ａ側をけがくことで、表面１１ａ側に分割起点を形成することもできる。
なお、保護フィルム２５が比較的厚い（例えば、５０μｍ超である）場合には、支持テーブル２４は、必ずしも全体がゴムで形成されていなくてもよい。例えば、支持テーブル２４は、その一部がステンレス鋼等の金属で形成されてもよい。
しかし、支持テーブル２４の一部が金属で形成されている場合であっても、デバイス１５の損傷をより確実に防ぐために、ゴムで形成された円形の弾性層を、支持テーブル２４の最上部に設けられる方が好ましい。
また、分割ステップＳ４０では、ローラー２８に代えて、直線状のブレード又はブレークバーを、各分割予定ライン１３に対応する裏面１１ｂ側に順次押し当てることにより、ウェーハ１１に外力を付与してもよい。
２：レーザー加工装置、４：チャックテーブル、４ａ：保持面
６：加工送り方向、８：クランプ機構、１０：レーザービーム照射ユニット
１１：ウェーハ、１１ａ：表面、１１ｂ：裏面、１３：分割予定ライン、１５：デバイス
１２：ヘッド部、１４：レーザービーム、１４ａ：集光点
１７：ダイシングテープ、１９：環状フレーム、２１：ウェーハユニット
２０：ブレーキング装置、２２：枠体、２２ａ：上面、２２ｂ：突起
２３：改質層（分割起点）、２５：保護フィルム、２５ａ：一面
２４：支持テーブル、２４ａ：上面、２６：押さえ部材、２８：ローラー

Claims (3)

  1. 表面に複数の分割予定ラインが格子状に設定され、該複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域の各々にデバイスが形成されたウェーハを、各分割予定ラインに沿って分割するウェーハの分割方法であって、
    各分割予定ラインに沿って、該デバイスが形成されている領域に比べて機械的強度が低く、該ウェーハの分割の起点となる分割起点を形成する分割起点形成ステップと、
    該分割起点形成ステップの後、オレフィン系樹脂で形成されており、粘着剤が設けられていない一面を有する保護フィルムの該一面を、該ウェーハの表面側に密着させる保護フィルム密着ステップと、
    該保護フィルム密着ステップの後、該ウェーハの表面側と支持テーブルとを向き合わせた状態で、該支持テーブルで該ウェーハを支持する支持ステップと、
    該支持ステップの後、該ウェーハの裏面側から該ウェーハに外力を付与して、該分割起点から該ウェーハを分割する分割ステップと、
    を備えることを特徴とするウェーハの分割方法。
  2. 該支持ステップでは、弾性を有する該支持テーブルで該ウェーハを支持することを特徴とする請求項１に記載のウェーハの分割方法。
  3. 該分割起点形成ステップでは、該ウェーハを透過する波長を有するパルス状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た状態で、該レーザービームの集光点と、該ウェーハとを、各分割予定ラインに沿って相対的に移動させることで、各分割予定ラインに沿って、該分割起点として機能する改質層を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載のウェーハの分割方法。
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