JP4985291B2 - ウェハの加工方法 - Google Patents
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例えば、ウェハ状の加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、前記加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域(クラック領域を含む改質領域、溶融処理領域を含む改質領域、屈折率が変化した領域を含む改質領域)を形成し、この改質領域によって、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記加工対象物のレーザ光入射面から所定距離内側に、切断の起点となる領域を形成し、その領域を起点とした割断によって加工対象物を切断する技術が提案されている(特許文献1参照)。
ウェハの微小片がチップ上に形成された半導体装置に付着すると、半導体装置の動作不良を招くことから、ウェハから切断分離されたチップの歩留まりや品質が低下するという技術的課題がある。
また、半導体装置としてMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を利用して作製された各種センサ素子(圧電素子や静電容量素子から成る圧力センサ,加速度センサ,超音波センサなど)やマイクロマシンが形成されている場合には、センサ素子やマイクロマシンを構成する可動部材にウェハの微小片が付着すると、その微小片により可動部材の動きが妨げられるため、センサ素子やマイクロマシンの性能低下を招くおそれがある。
ウェハ(10)を複数個のチップ(12)に切断分離するとき、または、ウェハ(10)を複数個のチップ(12)に切断分離した後に、当該チップ(12)の切断面(12a)である外周側壁面に対し、ウェハ(10)の形成材料の微小片を分子間力および静電気力によって固着保持させるウェハ(10)の加工方法であって、
前記ウェハ(10)を複数個のチップ(12)に切断分離し、各チップ(12)間に空隙(Z)を設ける第1工程と、
前記ウェハ(10)の外周全体または外周の一部の箇所に発塵防止液(19)を塗布し、前記各チップ(12)間の空隙(Z)に発塵防止液(19)を浸入させ、前記各チップ(12)の切断面(12a)全体を発塵防止液(19)に浸漬させる第2工程と、
前記発塵防止液(19)を蒸発させ、前記ウェハ(10)の形成材料の微小片を分子間力および静電気力によって前記各チップ(12)の切断面(12a)に対して固着保持させる第3工程と
を備えたことを技術的特徴とする。
ウェハ(10)を複数個のチップ(12)に切断分離するとき、または、ウェハ(10)を複数個のチップ(12)に切断分離した後に、当該チップ(12)の切断面(12a)である外周側壁面に対し、ウェハ(10)の形成材料の微小片を分子間力および静電気力によって固着保持させるウェハ(10)の加工方法であって、
前記ウェハ(10)の外周全体または外周の一部の箇所に発塵防止液(19)を塗布する第1工程と、
前記ウェハ(10)を複数個のチップ(12)に切断分離し、各チップ(12)間に空隙(Z)を形成する際に、その空隙(Z)に前記発塵防止液(19)を浸入させ、前記各チップ(12)の切断面(12a)全体を前記発塵防止液(19)に浸漬させる第2工程と、
前記発塵防止液(19)を蒸発させ、前記ウェハ(10)の形成材料の微小片を分子間力および静電気力によって前記各チップ(12)の切断面(12a)に対して固着保持させる第3工程と
を備えたことを技術的特徴とする。
請求項1または請求項2に記載のウェハ(10)の加工方法において、
前記発塵防止液(19)は、水、界面活性剤、溶剤からなるグループから選択されたいずれか1つを含むことを技術的特徴とする。
請求項1〜3のいずれか1項に記載のウェハ(10)の加工方法において、
前記第2工程では、
前記ウェハ(10)の裏面(10a)に貼着されたダイシングフィルム(11)と、そのダイシングフィルム(11)は伸長性および通気性を有することと、
前記ウェハ(10)が載置されるエキスパンド装置のステージ(SG)と、そのステージ(SG)は通気性を有することとを備え、
前記ダイシングフィルム(11)を伸張させて前記各チップ(12)間に空隙(Z)を形成し、前記ステージ(SG)の下側から前記ダイシングフィルム(11)を介して、前記各チップ(12)間の空隙(Z)に対して下方向(矢印γ方向)から吸引力を印加することを技術的特徴とする。
請求項1〜4のいずれか1項に記載のウェハ(10)の加工方法において、
前記第2工程では、前記ウェハ(10)を様々な方向に傾けて高低差を生じさせ、前記ウェハ(10)の高い箇所から低い箇所へ前記発塵防止液(19)を垂れ落ちさせることにより、前記各チップ(12)の切断面(12a)全体に前記発塵防止液(19)を行き渡らせることを技術的特徴とする。
請求項1〜4のいずれか1項に記載のウェハの加工方法において、
前記第2工程では、前記ウェハ(10)を傾け、前記ウェハ(10)の高い箇所から低い箇所へ前記発塵防止液(19)を流下させることにより、前記各チップ(12)の切断面(12a)全体に発塵防止液(19)を行き渡らせ、その後に前記発塵防止液(19)を排出することにより、前記各チップ(12)の切断面(12a)全体を発塵防止液(19)で洗い流すことを技術的特徴とする。
請求項1〜6のいずれか1項に記載のウェハ(10)の加工方法において、
前記第2工程では、前記ウェハ(10)に塗布された前記発塵防止液(19)を吸引することにより、前記各チップ(12)の切断面(12a)全体に発塵防止液(19)を行き渡らせることを技術的特徴とする。
請求項1〜7のいずれか1項に記載のウェハ(10)の加工方法において、
前記各チップ(12)の切断面(12a)と、前記各チップ(12)の上面に形成されている素子形成領域(10c)との間に段差(12b)が形成されていることを技術的特徴とする。
請求項1〜8のいずれか1項に記載のウェハ(10)の加工方法において、
前記各チップ(12)の切断面(12a)と、前記各チップ(12)の上面に形成されている素子形成領域(10c)との間に溝状の凹部(12c)が形成されていることを技術的特徴とする。
請求項1〜9のいずれか1項に記載のウェハ(10)の加工方法において、
前記ウェハ(10)の内部へ集光点(P)を合わせてレーザ光(L)(L)を照射することにより、前記ウェハ(10)の切断予定ラインに沿って前記ウェハ(10)の内部に、多光子吸収による少なくとも1層の改質領域(R:Ga〜Gc)を形成し、その改質領域(R:Ga〜Gc)を切断の起点とした割断により、前記ウェハ(10)を切断予定ラインに沿って前記各チップ(12)に切断分離することを技術的特徴とする。
請求項1〜10のいずれか1項に記載のウェハ(10)の加工方法において、
前記ウェハ(10)は半導体ウェハであることを技術的特徴とする。
請求項1によれば、ウェハ(10)を複数個のチップ(12)に切断分離するとき、または、ウェハ(10)を複数個のチップ(12)に切断分離した後に、当該チップ(12)の切断面(12a)である外周側壁面に対し、ウェハ(10)の形成材料の微小片を分子間力および静電気力によって固着保持させるため、切断分離時または切断分離後に、チップの切断面からウェハの形成材料の微小片が剥離するのを防止できる。
そのため、素子形成領域(10c)に可動部材(16)などの半導体装置を形成した場合に、その半導体装置に発塵防止液(19)が付着することがなく、発塵防止液が半導体装置に悪影響を及ぼすのを防止できる。
また、半導体装置としてモノリシックICが形成されている場合には、モノリシックICを構成する半導体素子や配線に発塵防止液(19)が付着すると、発塵防止液により半導体素子や配線が侵されて動作不良を招くおそれがあるが、請求項1によれば、そのような動作不良を防止できる。
反対に、発塵防止液(19)の濡れ性が低すぎると、各チップ(12)の切断面(12a)全体に発塵防止液が十分に付着しないおそれがある。
反対に、発塵防止液(19)の液量が少なすぎると、各チップ(12)の切断面(12a)全体に発塵防止液が十分に付着しないおそれがある。
請求項2では、ウェハ(10)の外周全体または外周の一部の箇所に発塵防止液(19)を塗布する第1工程と、ウェハ(10)を複数個のチップ(12)に切断分離し、各チップ(12)間に空隙(Z)を形成する際に、その空隙(Z)に発塵防止液(19)を浸入させ、各チップ(12)の切断面(12a)全体を発塵防止液(19)に浸漬させる第2工程と、発塵防止液(19)を蒸発させ、ウェハ(10)の形成材料の微小片を分子間力および静電気力によって各チップ(12)の切断面(12a)に対して固着保持させる第3工程とを備える。
請求項2の第3工程の作用・効果は、請求項1の第3工程の前記作用・効果と同じである。
それに対して、請求項2では、ウェハ(10)を各チップ(12)に切断分離するときに各チップ(12)の切断面(12a)全体が発塵防止液(19)に浸漬されるため、切断分離後だけでなく、切断分離時にもウェハの形成材料の微小片が剥離するのを防止可能なことから、請求項1よりも更に効果的である。
請求項1または請求項2では、請求項3のように、発塵防止液(19)として、水、界面活性剤、溶剤からなるグループから選択されたいずれか1つを含むものが使用できる。
ここで、発塵防止液(19)として水を用いる場合には、分子間力として特に水素の共有結合(水素結合)が強く働く。
そこで、この場合には、水に界面活性剤を添加することにより、各チップ(12)の切断面(12a)に対する発塵防止液(19)の濡れ性を高め、ウェハ(10)の撥水性に抗して毛細管現象により各チップ(12)の空隙(Z)に発塵防止液(19)が浸入するのを促進させることが可能になり、各チップの切断面全体を確実に発塵防止液に浸漬させることができる。
尚、発塵防止液(19)として用いる溶剤には、前記作用・効果が得られるならば、どのような材料を用いてもよく、カット・アンド・トライで実験的に最適な材料を選択すればよい。
請求項4では、請求項1〜3の第2工程にて、ダイシングフィルム(11)を伸張させて各チップ(12)間に空隙(Z)を形成し、ステージ(SG)の下側からダイシングフィルム(11)を介して、各チップ(12)間の空隙(Z)に対して下方向(矢印γ方向)から吸引力を印加する。
すると、ダイシングフィルム(11)を介して発塵防止液(19)に対しても吸引力が印加され、その吸引力と毛細管現象の相乗効果により、各チップ(12)の切断面(12a)全体に発塵防止液(19)が効率的に行き渡る。
このとき、各チップ(12)間の空隙(Z)に浸入させた発塵防止液(19)には、各チップ(12)の切断面(12a)から剥離したウェハ(10)の形成材料の微小片が浮遊しているため、発塵防止液と共に微小片も排出され、一旦剥離した微小片が各チップの切断面に付着するのを防止できる。
尚、前記吸引力は、前記作用・効果が確実に得られるように、カット・アンド・トライで実験的に最適値を求めて設定すればよい。
請求項5によれば、請求項1〜4の第2工程にて、ウェハ(10)を様々な方向に傾けて高低差を生じさせ、ウェハ(10)の高い箇所から低い箇所へ発塵防止液(19)を垂れ落ちさせることにより、各チップ(12)の切断面(12a)全体に発塵防止液(19)を効率的に行き渡らせることができる。
請求項6によれば、請求項1〜4の第2工程にて、ウェハ(10)を傾け、ウェハ(10)の高い箇所から低い箇所へ発塵防止液(19)を流下させることにより、各チップ(12)の切断面(12a)全体に発塵防止液(19)を効率的に行き渡らせることができる。その後に、各チップ(12)の切断面(12a)全体に行き渡らせた発塵防止液(19)を排出することにより、各チップ(12)の切断面(12a)全体を発塵防止液(19)で洗い流す。
請求項7によれば、請求項1〜6の第2工程にて、ウェハ(10)に塗布された発塵防止液(19)を吸引することにより、各チップ(12)の切断面(12a)全体に発塵防止液(19)を効率的に行き渡らせることができる。
このとき、各チップ(12)間の空隙(Z)に浸入させた発塵防止液(19)には、各チップ(12)の切断面(12a)から剥離したウェハ(10)の形成材料の微小片が浮遊しているため、発塵防止液と共に微小片も吸引され、一旦剥離した微小片が各チップ(12)の切断面(12a)に付着するのを防止できる。
請求項8では、各チップ(12)の切断面(12a)と、各チップ(12)の上面に形成されている素子形成領域(10c)との間に段差(12b)が形成されている。
そのため、各チップ(12)の切断面(12a)が発塵防止液(19)に浸漬される際に、各チップの切断面に付着した発塵防止液が表面張力により各チップの上面に向けて這い上がったとしても、その這い上がった発塵防止液は各チップの段差(12b)によって留められる。
請求項9では、各チップ(12)の切断面(12a)と、各チップ(12)の上面に形成されている素子形成領域(10c)との間に溝状の凹部(12c)が形成されている。
そのため、各チップ(12)の切断面(12a)が発塵防止液(19)に浸漬される際に、各チップの切断面に付着した発塵防止液が表面張力により各チップの上面に向けて這い上がったとしても、その這い上がった発塵防止液は各チップの凹部(12c)に流れ込んで留められる。
レーザダイシング技術によってウェハ(10)から切断分離された各チップ(12)の切断面(12a)には、改質領域(R:Ga〜Gc)が露出しているが、改質領域はウェハが溶融後に再固化したものであるため極めて脆く崩れ易くなっていることから、当該切断面のうちでも特に改質領域からウェハの形成材料の微小片が剥離するおそれがある。
請求項10によれば、請求項1〜9の前記作用・効果により、改質領域(R:Ga〜Gc)を含めた各チップ(12)の切断面(12a)全体からウェハ(10)の形成材料の微小片が剥離するのを確実に防止できる。
請求項11によれば、半導体ウェハ(10)から切断分離された半導体チップ(12)について、そのチップの切断面(12a)からウェハの形成材料の微小片が剥離するのを防止できる。そのため、半導体ウェハ(10)の微小片が当該ウェハ(チップ)の表面における素子形成領域(10c)に形成された半導体装置に付着するのを防止可能になり、半導体チップ(12)の歩留まりや品質を向上させることができる。
例えば、半導体装置としてMEMS技術を利用して作製された各種センサ素子(圧電素子や静電容量素子から成る圧力センサ,加速度センサ,超音波センサなど)やマイクロマシンが形成されている場合には、センサ素子やマイクロマシンを構成する可動部材(16)にウェハ(10)の微小片が付着すると、その微小片により可動部材の動きが妨げられるため、センサ素子やマイクロマシンの性能低下を招くおそれがあるが、請求項11の発明によれば、そのような性能低下を防止できる。
また、半導体装置としてモノリシックICが形成されている場合には、回路を構成する半導体素子や配線にウェハの微小片が付着すると、その微小片が回路の短絡故障を招くおそれがあるが、請求項11の発明によれば、そのような故障を防止できる。
図1および図2は、第1実施形態においてウェハ10にレーザ光を照射して改質領域を形成する様子を説明するための説明図であり、図1(A)はウェハ10の一部平面図を表し、図1(B)および図2はウェハ10の一部縦断面を模式的に表したものである。
尚、図1(B)は、図1(A)に示すX−X線断面図である。
また、図2は、図1(A)に示す切断予定ラインKに相当するY−Y線断面図である。
ダイシングフィルム11は、基材11aおよび接着層(粘着層)11bから形成されており、ウェハ10の裏面10a側全面に対して接着層11bによって接着されている。
基材11aは、加熱により伸張するか又は伸張方向に力を加えることにより伸張する伸張性を有したプラスチック製フィルムによって形成されている。
接着層(粘着層)11bは、基材11aの表面側全面に塗布された接着材料または粘着材料によって形成されている。
尚、レーザ光Lには、例えば、YAG(Yttrium Aluminium Garnet)レーザで1064nmの赤外光領域の波長のレーザ光を用いればよい。
すなわち、ウェハ10の内部における集光点Pの箇所は、レーザ光Lの多光子吸収によって局所的に加熱され、その加熱により一旦溶融した後に再固化する。このように、ウェハ10の内部にて溶融後に再固化した領域が改質領域Rとなる。
つまり、溶融処理領域とは、相変化した領域や結晶構造が変化した領域である。言い換えれば、溶融処理領域とは、ウェハ10の内部にて、単結晶シリコンが非晶質シリコンに変化した領域、単結晶シリコンが多結晶シリコンに変化した領域、単結晶シリコンが非晶質シリコンおよび多結晶シリコンを含む構造に変化した領域のいずれかの領域である。尚、ウェハ10は、バルクシリコンウェハであるため、溶融処理領域は主に多結晶シリコンから成る。
そのため、ウェハ10の内部における集光点Pの箇所以外にはレーザ光Lがほとんど吸収されず、ウェハ10の表面10bが溶融したり変質することはない。
すなわち、レーザ光Lの走査またはウェハ10の移動により、ウェハ10の切断予定ラインKに沿いながら、ウェハ10に対して集光点Pを相対的に移動させればよい。
尚、ウェハ10の内部における集光点Pの深さは、ウェハ10の表面(レーザ光Lの入射面)10bから集光点Pまでの距離である。
ところで、図1および図2に示す例では、3層の改質領域群Ga〜Gcを設けているが、改質領域群の層数についてはウェハ10の板厚に応じて適宜設定すればよく、2層以下または4層以上の改質領域群を設けるようにしてもよい。
例えば、レーザ光Lが入射するウェハ10の表面10bに対して近い位置の改質領域群Gcを先に形成し、その後にレーザ光Lが入射するウェハ10の表面10bに対して遠い位置の改質領域群Gaを形成した場合には、改質領域群Gaの形成時に照射されたレーザ光Lが先に形成された改質領域群Gcによって散乱されるため、改質領域群Gaを構成する各改質領域Rの寸法にバラツキが生じ、改質領域群Gaを均一に形成することができない。
[ア]レーザ光Lを出射するレーザ光源と集光レンズCVから構成されたヘッド(レーザヘッド)を、ウェハ10の表裏面10b,10aに対して垂直方向に上下動させる方法。
[イ]ウェハ10が載置保持された載置台を、ウェハ10の表裏面10b,10aに対して垂直方向に上下動させる方法。
[ウ]前記[ア][イ]を組み合わせ、ヘッドおよび載置台の両方を相互に逆方向に上下動させる方法。この方法によれば、複数層の改質領域群Ga〜Gcを形成するのに要する時間を前記[ア][イ]の方法よりも短縮できる。
尚、図3は、図4に示すX−X線断面図である。
また、図4では、可動部材16の図示を省略してある。
ここで、貼り合わせSOI構造のウェハ10は、例えば、貼り合わせる面(鏡面)を熱酸化して酸化膜を形成した2枚のウェハ同士を、その酸化膜を介して張り合わせた後、片側のウェハを所望の厚さになるように研削することで得られ、研磨したウェハがSOI層15になり、研磨していないウェハが基板Si層13になり、前記酸化膜が埋込酸化層14になる。
尚、可動部材16は、高濃度に不純物が拡散されたSOI層15によって形成されている。
可動部材16を形成するSOI層15の周囲にはトレンチが形成され、そのトレンチによって可動部材16を構成する各部分は可動可能に独立されている。
そして、ダイシングフレーム17の位置を保持した状態で、エキスパンド装置のステージSGを上昇させ、ステージSGの平坦な上面によりダイシングフィルム11の裏面側を押し上げ、ダイシングフィルム11を切断予定ラインKに対して水平方向(矢印β,β’方向)に伸張させることにより、各改質領域群Ga〜Gcに引張応力を印加する。
尚、図5および図6は、図7に示すX−X線断面図である。
また、図7では、可動部材16の図示を省略してある。
ここで、ダイシングフレーム18の外形寸法は、図3に示したダイシングフレーム17よりも一回り小さく設定されているため、ウェハ10から切断分離された各チップ12間に所定間隔の空隙(隙間)Zが設けられた状態で各チップ12の位置が保持される。
尚、発塵防止液19には、溶剤蒸発硬化性(溶剤乾燥硬化性)を有する液状接着剤を用いる。
尚、各チップ12の切断面12aとは、ウェハ10から切断分離された各チップ12の外周側壁面である。
ここで、ウェハ10の表面10bにおいて、特に素子形成領域10cに形成された可動部材16には発塵防止液19が付着しないようにする。
第1実施形態によれば、以下の作用・効果を得ることができる。
すなわち、センサ素子やマイクロマシンを構成する可動部材16にウェハ10の微小片が付着すると、その微小片により可動部材16の動きが妨げられるため、センサ素子やマイクロマシンの性能低下を招くおそれがあるが、第1実施形態によれば、そのような性能低下を防止できる。
すなわち、モノリシックICを構成する半導体素子や配線にウェハ10の微小片が付着すると、その微小片が回路の短絡故障を招くおそれがあるが、第1実施形態によれば、そのような故障を防止できる。
そのため、発塵防止液19が素子形成領域10cに形成された可動部材16などの半導体装置に付着することがなく、発塵防止液19が半導体装置に悪影響を及ぼすのを防止できる。
また、半導体装置としてモノリシックICが形成されている場合には、モノリシックICを構成する半導体素子や配線に発塵防止液19が付着すると、発塵防止液19に含まれる溶剤や接着材料により半導体素子や配線が侵されて動作不良を招くおそれがあるが、第1実施形態によれば、そのような動作不良を防止できる。
但し、ウェハ10の素子形成領域10cに発塵防止液19が付着するのを防止可能であるならば、ウェハ10の外周に限らず、ウェハ10の中央部に発塵防止液19を塗布してもよい。
反対に、発塵防止液19の濡れ性が低すぎると、各チップ12の切断面12a全体に発塵防止液19が十分に付着せず、各チップ12の切断面12a全体を被覆膜20が確実に被覆できなくなるおそれがある。
反対に、発塵防止液19の液量が少なすぎると、各チップ12の切断面12a全体に発塵防止液19が十分に付着せず、各チップ12の切断面12a全体を被覆膜20が確実に被覆できなくなるおそれがある。
第1実施形態は、以下のように変形(変更)して具体化してもよく、その場合でも、前記[1−1]〜[1−4]と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。
第1実施形態の発塵防止液19として、溶剤蒸発性(溶剤乾燥性)を有する液状粘着剤を用いる。
その場合は、発塵防止液19に含まれる溶剤が蒸発すると、発塵防止液19に含まれる粘着材料の粘度が増大して各チップ12の切断面12aに付着し、その粘度が増大した粘着材料によって各チップ12の切断面12a全体が被覆されるため、ウェハ10の形成材料の微小片が剥離するのを確実に防止できる。
第1実施形態では、各チップ12が切断分離されたウェハ10の表面10bを上向きにしてウェハ10を水平に配置した状態で、ウェハ10の外周全体に発塵防止液19を塗布している。しかし、発塵防止液19の毛細管現象による空隙Zへの浸入を確実に起こすことが可能であるならば、以下のようにしてもよい。
第1実施形態では、発塵防止液19として溶剤蒸発硬化性を有する液状接着剤を用いている。しかし、発塵防止液19として以下の液体を用いてもよい。
その後、水が蒸発すると、各チップ12の切断面12aに水が残ることはない。しかし、改質領域Rを含めた各チップ12の切断面12aから剥離しかかっているウェハ10の形成材料の微小片は、水による分子間力(イオン結合、共有結合、双極子結合、ファンデルワールス結合)および静電気力によって各チップ12の切断面12aに固着保持されるため、その微小片が各チップ12の切断面12a全体から剥離するのを確実に防止できる。
尚、発塵防止液19として水を用いる場合には、分子間力として特に水素の共有結合(水素結合)が強く働く。
そこで、発塵防止液19として水を用いる場合には、水に界面活性剤を添加することにより、各チップ12の切断面12aに対する発塵防止液19の濡れ性を高め、ウェハ10の撥水性に抗して毛細管現象により各チップ12の空隙Zに発塵防止液19が浸入するのを促進させることが可能になり、各チップ12の切断面12a全体を確実に発塵防止液19に浸漬させることができる。
しかし、改質領域Rを含めた各チップ12の切断面12aから剥離しかかっているウェハ10の形成材料の微小片は、溶剤による分子間力および静電気力によって各チップ12の切断面12aに固着保持されるため、その微小片が各チップ12の切断面12a全体から剥離するのを確実に防止できる。
ここで、ダイシングフィルム11の接着層(粘着層)11bを形成する接着材料(粘着材料)には、前記作用・効果が得られるならば、どのような材料を用いてもよく、カット・アンド・トライで実験的に最適な材料を選択すればよい。
例えば、有機溶剤には、アルコール、アセトン、ヘキサンなどがあり、無機溶剤には二硫化炭素などがある。
また、発塵防止液19として、水、界面活性剤、各種溶剤を適宜混合したものを用いてもよい。
図8は、第2実施形態においてウェハ10を切断分離した後の様子を説明するためにウェハ10の縦断面を模式的に表した説明図であり、図7に示すX−X線断面図である。
第2実施形態において、第1実施形態と異なるのは以下の点だけである。
すると、ダイシングフィルム11に貫通形成されている微細孔を介して発塵防止液19に対しても吸引力が印加され、その吸引力と毛細管現象の相乗効果により、各チップ12の切断面12a全体に発塵防止液19が効率的に行き渡る。
このとき、各チップ12間の空隙Zに満たされた発塵防止液19には、各チップ12の切断面12aから剥離したウェハ10の形成材料の微小片が浮遊しているため、発塵防止液19と共に微小片も排出され、一旦剥離した微小片が各チップ12の切断面12aに付着するのを防止できる。
このとき、各チップ12の切断面12aに対して垂直下方向から吸引力を印加することにより、各チップ12間の空隙Zに空気の流れが生じるため、発塵防止液19に含まれる溶剤の蒸発が促進される。
尚、前記吸引力は、前記作用・効果が確実に得られるように、カット・アンド・トライで実験的に最適値を求めて設定すればよい。
ところで、吸引台21は、略円環状に限らず、通気性を有する構造であればどのような構造でもよく、例えば、格子状、網状、厚み方向に多数の微細孔が貫通形成された構造、全体が多孔質材料によって形成された構造などにしてもよい。
図9〜図11は、第3実施形態においてウェハ10を切断分離する様子を説明するための説明図であり、図9および図11はウェハ10の縦断面を模式的に表し、図10はウェハ10の平面図を表したものである。
尚、図9および図11は、図10に示すX−X線断面図である。
また、図10では、可動部材16の図示を省略してある。
そして、ダイシングフレーム17の位置を保持した状態で、エキスパンド装置のステージSGを上昇させ、ステージSGの平坦な上面によりダイシングフィルム11の裏面側を押し上げ、ダイシングフィルム11を切断予定ラインKに対して水平方向(矢印β,β’方向)に伸張させることにより、各改質領域群Ga〜Gcに引張応力を印加し、ウェハ10を各切断予定ラインKに沿って個々のチップ12に切断分離する。
ところで、第1実施形態では、ウェハ10を各チップ12に切断分離するときに、ウェハ10の形成材料の微小片が剥離するものの、切断分離後には当該微小片の剥離を防止できる。
それに対して、第3実施形態では、ウェハ10を各チップ12に切断分離するときに各チップ12の切断面12a全体が発塵防止液19に浸漬されるため、切断分離後だけでなく、切断分離時にもウェハ10の形成材料の微小片が剥離するのを防止可能なことから、第1実施形態よりも更に効果的である。
また、第3実施形態と第2実施形態とを併用してもよい。
図12(A)は、第4実施形態においてウェハ10を切断分離した後の様子を説明するためにウェハ10の要部縦断面を模式的に表した説明図である。
すなわち、第4実施形態では、各チップ12の外周縁部に位置する基板Si層13の外周側壁面に対して、各チップ12の外周縁部に位置する埋込酸化層14およびSOI層15の外周側壁面が後退しており、基板Si層13の外周側壁面と各層14,15の外周側壁面との間に段差12bが形成されている。
よって、各チップ12の段差12bの寸法形状を、各チップ12の切断面12aに対する発塵防止液19の濡れ性に合わせて適宜設定しておけば、発塵防止液19を各チップ12の段差12bによって確実に留め、発塵防止液19がそれ以上に這い上がるのを阻止することが可能になるため、ウェハ10の素子形成領域10cに発塵防止液19が付着するのを防止できる。
特に、発塵防止液19として、ウェハ10の形成材料である単結晶シリコンに対して高い濡れ性を有するアルコールを用いた場合や、界面活性剤を添加した場合には、発塵防止液19の液量を制御するだけでは前記[1−2]の作用・効果を十分に得られないおそれがあるが、発塵防止液19の液量を最適化すると共に第4実施形態を実行すれば、前記[1−2]の作用・効果を確実に得られる。
図12(B)は、第5実施形態においてウェハ10を切断分離した後の様子を説明するためにウェハ10の要部縦断面を模式的に表した説明図である。
すなわち、第5実施形態では、各チップ12の上面において、素子形成領域10cを囲むように溝状の凹部12cが形成されている。
よって、各チップ12の凹部12cの寸法形状を、各チップ12の切断面12aに対する発塵防止液19の濡れ性に合わせて適宜設定しておけば、発塵防止液19を各チップ12の凹部12cに収容して確実に留め、発塵防止液19が各チップ12の上面に不要に拡がるのを阻止することが可能になるため、ウェハ10の素子形成領域10cに発塵防止液19が付着するのを防止できる。
従って、第5実施形態によれば、第1実施形態の前記[1−2]の作用・効果を更に高めることができる。
図12(C)は、第6実施形態においてウェハ10を切断分離した後の様子を説明するためにウェハ10の要部縦断面を模式的に表した説明図である。
そのため、第6実施形態によれば、第4実施形態と第5実施形態の相乗効果を得ることができる。
図13は、第7実施形態においてウェハ10を切断分離した後の様子を説明するためにウェハ10の縦断面を模式的に表した説明図である。
第7実施形態において、第1実施形態と異なるのは以下の点だけである。
すると、ダイシングフィルム11の接着層(粘着層)11bから気化した接着材料(粘着材料)が加熱容器31内の気流に乗って巻き上げられ、各チップ12の切断面12a全体に接着材料(粘着材料)が効率的に行き渡るため、その接着材料(粘着材料)から成る被覆膜20によって各チップ12の切断面12a全体を確実に被覆できる。
また、半導体装置としてモノリシックICが形成されている場合には、モノリシックICを構成する半導体素子や配線に気化した接着材料(粘着材料)が付着すると、接着材料(粘着材料)により半導体素子や配線が侵されて動作不良を招くおそれがあるが、第7実施形態によれば、そのような動作不良を防止できる。
また、ダイシングフィルム11の接着層(粘着層)11bを形成する接着材料(粘着材料)には、前記作用・効果が得られるならば、どのような材料を用いてもよく、カット・アンド・トライで実験的に最適な材料を選択すればよい。
ところで、電気ヒーター32を赤外線ランプに置き換え、赤外線ランプからダイシングフィルム11に赤外光を照射して加熱するようにしてもよい。
図13は、第8実施形態においてウェハ10を切断分離した後の様子を説明するためにウェハ10の縦断面を模式的に表した説明図である。
そして、接着層(粘着層)11bの接着材料(粘着材料)が液化すると、その液化した接着材料(粘着材料)が表面張力により各チップ12の切断面12aに這い上がって付着することにより、その接着材料(粘着材料)から成る薄い被覆膜20によって各チップ12の切断面12a全体が被覆される。
尚、各チップ12の切断面12aに対する接着層(粘着層)11bの接着材料(粘着材料)の濡れ性を最適化することにより、各チップ12の切断面12a全体を被覆膜20が確実に被覆可能にした上で、ウェハ10の素子形成領域10cに接着層(粘着層)11bの接着材料(粘着材料)が付着するのを防止できる。
反対に、接着層(粘着層)11bの接着材料(粘着材料)の濡れ性が低すぎると、各チップ12の切断面12a全体に接着材料(粘着材料)が十分に付着せず、各チップ12の切断面12a全体を被覆膜20が確実に被覆できなくなるおそれがある。
図13は、第9実施形態においてウェハ10を切断分離した後の様子を説明するためにウェハ10の縦断面を模式的に表した説明図である。
第9実施形態において、第7実施形態と異なるのは以下の点だけである。
このとき、第1実施形態および第3実施形態とは異なり、各チップ12間の空隙12aを発塵防止液19によって満たすのではなく、空隙12aから露出したダイシングテープ11上に発塵防止液19が拡がる程度に発塵防止液19の液量を少なくしておく。
発塵防止液19が加熱されると、発塵防止液19に含まれる接着材料(粘着材料)が気化し、その気化した接着材料が各チップ12の切断面12aに付着することにより、その接着材料から成る薄い被覆膜20によって各チップ12の切断面12a全体が被覆される。
尚、発塵防止液19に含まれる接着材料(粘着材料)には、前記作用・効果が得られるならば、どのような材料を用いてもよく、カット・アンド・トライで実験的に最適な材料を選択すればよい。
また、発塵防止液19の液量は、前記作用・効果が確実に得られるように、カット・アンド・トライで実験的に最適な液量に設定しておく。
図14は、第10実施形態においてウェハ10を切断分離した後の様子を説明するためにウェハ10の縦断面を模式的に表した説明図である。
第10実施形態において、第1実施形態と異なるのは以下の点だけである。
このとき、選択CVD法の成膜条件を適宜設定することにより、各チップ12の上面に形成されている素子形成領域10cの表面上には被覆膜41が形成されないようにした上で、各チップ12の切断面12aの表面上にだけ被覆膜41が形成されるようにする。
尚、被覆膜41の材質は、各チップ12の切断面12a全体を確実に被覆してウェハ10の形成材料の微小片の剥離を防止可能な膜であれば、どのような材質の膜であってもよく、カット・アンド・トライで実験的に最適な材質を選択すればよい。
図14および図15は、第11実施形態においてウェハ10を切断分離した後の様子を説明するためにウェハ10の縦断面を模式的に表した説明図である。
第11実施形態において、第1実施形態と異なるのは以下の点だけである。
そして、図15(A)に示すように、各チップ12の上面に形成されている素子形成領域10cを覆うマスク42をウェハ10上に載置する。
薄板状のマスク42は、各チップ12の素子形成領域10cを覆う矩形状の本体部42aと、各本体部42aの角部分をそれぞれ連結固定する十字状の接続部42bとから形成されている。
そして、図15(B)に示すように、CVD法またはPVD法を用い、ウェハ10の表面上に被覆膜41を形成する。
このとき、各チップ12の切断面12aの表面上に被覆膜41が形成されるだけでなく、マスク42の表面上にも被覆膜41が形成される。
従って、第11実施形態によれば、第10実施形態と同様の作用・効果が得られる。
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記各実施形態と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。
その場合、ウェハとしては、例えば、SIMOX(Separation by IMplanted OXygen)構造のウェハ、ガラスなどの絶縁基板上に多結晶シリコンまたは非晶質シリコンを固相成長法や溶融再結晶化法により形成したSOI構造のウェハ、サファイアなどの基板上にIII−V族化合物半導体層を結晶成長させた半導体発光素子に用いられるウェハ、陽極接合を用いてシリコン基板とガラス基板とを貼り合わせて形成したウェハなどがある。
その場合、多光子吸収による改質領域Rは、上記各実施形態のような溶融処理領域を含むものに限らず、ウェハの形成材料に合わせた適宜なものにすればよい。例えば、ウェハの形成材料がガラスを含む場合には、多光子吸収による改質領域Rを、クラック領域を含むものか又は屈折率が変化した領域を含むものにすればよい。
尚、クラック領域または屈折率が変化した領域を含む改質領域については、特許文献1に開示されているため、説明を省略する。
しかし、曲率を有した物(例えば、半球状の物)の曲面(膨らんだ方の面)をウェハ10の切断予定ラインに押し当てて押圧力を印加することにより、複数層の改質領域群Ga〜Gcに剪断応力を発生させ、ウェハ10を切断分離するようにしてもよい。
しかし、ウェハ10の切断分離方法は限定する必要がなく、例えば、ダイヤモンド砥粒を埋め込んだダイシングブレードを高速回転させてウェハを切断するブレードダイシング技術を利用してもよい。
10a…ウェハ10の裏面
10b…ウェハ10の表面
10c…素子形成領域
11…ダイシングフィルム
11a…ダイシングフィルム11の基材
11b…ダイシングフィルム11の接着層
12…チップ
12a…チップ12の切断面
12b…チップ12の段差
12c…チップ12の凹部
13…基板Si層
14…埋込酸化層
15…SOI層
16…可動部材
17,18…ダイシングフレーム
19…発塵防止液
20,41…被覆膜
21…吸引台
31…加熱容器
31a…排気口
32…電気ヒーター
42…マスク
42a…マスク42の本体部
42b…マスク42の接続部
L…レーザ光
CV…集光レンズ
P…集光点
R…改質領域
Ga〜Gc…改質領域群
K…切断予定ライン
Z…各チップ12間の空隙
SG…エキスパンド装置のステージ
Claims (11)
- ウェハを複数個のチップに切断分離するとき、または、ウェハを複数個のチップに切断分離した後に、当該チップの切断面である外周側壁面に対し、ウェハの形成材料の微小片を分子間力および静電気力によって固着保持させるウェハの加工方法であって、
前記ウェハを複数個のチップに切断分離し、各チップ間に空隙を設ける第1工程と、
前記ウェハの外周全体または外周の一部の箇所に発塵防止液を塗布し、前記各チップ間の空隙に発塵防止液を浸入させ、前記各チップの切断面全体を発塵防止液に浸漬させる第2工程と、
前記発塵防止液を蒸発させ、前記ウェハの形成材料の微小片を分子間力および静電気力によって前記各チップの切断面に対して固着保持させる第3工程と
を備えたことを特徴とするウェハの加工方法。 - ウェハを複数個のチップに切断分離するとき、または、ウェハを複数個のチップに切断分離した後に、当該チップの切断面である外周側壁面に対し、ウェハの形成材料の微小片を分子間力および静電気力によって固着保持させるウェハの加工方法であって、
前記ウェハの外周全体または外周の一部の箇所に発塵防止液を塗布する第1工程と、
前記ウェハを複数個のチップに切断分離し、各チップ間に空隙を形成する際に、その空隙に前記発塵防止液を浸入させ、前記各チップの切断面全体を前記発塵防止液に浸漬させる第2工程と、
前記発塵防止液を蒸発させ、前記ウェハの形成材料の微小片を分子間力および静電気力によって前記各チップの切断面に対して固着保持させる第3工程と
を備えたことを特徴とするウェハの加工方法。 - 請求項1または請求項2に記載のウェハの加工方法において、
前記発塵防止液は、水、界面活性剤、溶剤からなるグループから選択されたいずれか1つを含むことを特徴とするウェハの加工方法。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のウェハの加工方法において、
前記第2工程では、
前記ウェハの裏面に貼着されたダイシングフィルムと、そのダイシングフィルムは伸長性および通気性を有することと、
前記ウェハが載置されるエキスパンド装置のステージと、そのステージは通気性を有することと
を備え、
前記ダイシングフィルムを伸張させて前記各チップ間に空隙を形成し、前記ステージの下側から前記ダイシングフィルムを介して、前記各チップ間の空隙に対して下方向から吸引力を印加することを特徴とするウェハの加工方法。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のウェハの加工方法において、
前記第2工程では、前記ウェハを様々な方向に傾けて高低差を生じさせ、前記ウェハの高い箇所から低い箇所へ前記発塵防止液を垂れ落ちさせることにより、前記各チップの切断面全体に前記発塵防止液を行き渡らせることを特徴とするウェハの加工方法。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のウェハの加工方法において、
前記第2工程では、前記ウェハを傾け、前記ウェハの高い箇所から低い箇所へ前記発塵防止液を流下させることにより、前記各チップの切断面全体に発塵防止液を行き渡らせ、その後に前記発塵防止液を排出することにより、前記各チップの切断面全体を発塵防止液で洗い流すことを特徴とするウェハの加工方法。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載のウェハの加工方法において、
前記第2工程では、前記ウェハに塗布された前記発塵防止液を吸引することにより、前記各チップの切断面全体に発塵防止液を行き渡らせることを特徴とするウェハの加工方法。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載のウェハの加工方法において、
前記各チップの切断面と、前記各チップの上面に形成されている素子形成領域との間に段差が形成されていることを特徴とするウェハの加工方法。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載のウェハの加工方法において、
前記各チップの切断面と、前記各チップの上面に形成されている素子形成領域との間に溝状の凹部が形成されていることを特徴とするウェハの加工方法。 - 請求項1〜9のいずれか1項に記載のウェハの加工方法において、
前記ウェハの内部へ集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、前記ウェハの切断予定ラインに沿って前記ウェハの内部に、多光子吸収による少なくとも1層の改質領域を形成し、その改質領域を切断の起点とした割断により、前記ウェハを切断予定ラインに沿って前記各チップに切断分離することを特徴とするウェハの加工方法。 - 請求項1〜10のいずれか1項に記載のウェハの加工方法において、
前記ウェハは半導体ウェハであることを特徴とするウェハの加工方法。
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