JP5029298B2

JP5029298B2 - 分断方法

Info

Publication number: JP5029298B2
Application number: JP2007288893A
Authority: JP
Inventors: 和彦杉浦
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-11-06
Filing date: 2007-11-06
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2027-11-06
Also published as: JP2009117608A

Description

本発明は、レーザを用いた加工対象物の分断方法に関するものである。

従来、板状の加工対象物の分断方法の一例として特許文献１に示すものがあった。

特許文献１に示される分断方法は、加工対象物である基板の裏面に伸張性のエキスパンドテープを装着し、基板の表面をレーザ光入射面として基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより多光子吸収による改質領域を形成し、この改質領域によって、基板の切断予定ラインに沿ってレーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域を形成し、エキスパンドテープを伸張させることにより、切断起点領域を起点として基板を複数の部分に、互いに間隔があくように切断する工程を備えるものである。
特開２００５−１００１号公報

しかしながら、特許文献１に示される分断方法の場合、エキスパンドテープを伸張すると、切断予定ライン部分に一度に大きな力が加わり、基板から破片が発生するという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、破片の発生を抑制することができる分断方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の分断方法は、板状の加工対象物の分断方法であって、加工対象物の内部に集光点を合わせて分断予定ラインに沿ってレーザ光を照射することにより、加工対象物の内部に改質領域を形成する改質領域形成工程と、加工対象物に力を印加する工程であり、一回の印加では分断に至らない力を複数回印加して、改質領域を起点として加工対象物を分断する力印加工程とを備え、改質領域形成工程では、加工対象物の厚さ方向における集光点の位置を変えながら複数回レーザ光を照射するものであり、改質領域形成工程と力印加工程とは、加工対象物へのレーザ光の照射と力の印加を交互に行うことを特徴とするものである。

このように、一回の印加では分断に至らない力を複数回印加することによって、できるだけ自然に分断が進行するようにできるので、一度に大きな力を印加する場合に比べて破片の発生を抑制することができる。また、このようにすることによって、必要に応じてレーザ光を照射できる。

また、請求項２に示すように、加工対象物の一方の面に伸張性のフィルムを装着する装着工程を備えるものであり、力印加工程では、フィルムを伸ばすことによって加工対象物に力を印加するようにしてもよい。

このようにすることによって、加工対象物に対して容易に力を印加できると共に、その加工対象物が分断した後にばらばらになることを抑制することができる。

また、力印加工程では、請求項３又は請求項４に示すように、印加する力を回数毎に強くしていくようにしてもよいし、強さの異なる第１の力と第２の力とを交互に印加するようにしてもよい。このようにすることによって、分断に至るまでの時間を短縮することができるので好ましい。

また、請求項５に示すように、加工対象物の分断状態を監視する監視手段を備え、力印加工程では、分断状態に応じて加工対象物に印加する力を制御するようにしてもよい。

例えば、請求項６に示すように、加工対象物の分断が開始すると力の印加を停止するようにしてもよい。また、請求項７に示すように、加工対象物の分断が開始すると力の印加を弱めるようにしてもよい。このようにすることによって、より一層自然に分断が進行しやすくできるので好ましい。

また、請求項８に示すように、力印加工程では、加工対象物の平行方向に複数方向から個別に力を印加するようにしてもよい。

このようにすることによって、加工対象物における部位に応じて力の印加を変えることができるので好ましい。

以下、本発明の一実施の形態について、図１〜図４を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における分断前のシリコンウェハと分断装置の概略構成を示す平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。図３は、本発明の実施の形態における分断後のシリコンウェハと分断装置の概略構成を示す断面図である。図４は、本発明の実施の形態における印加する力と時間の関係を示すグラフである。

本実施の形態における分断方法は、例えば、複数のＩＣやセンサなどが形成されたシリコンウェハやＳＯＩ基板などからなる加工対象物１０を分断装置にて複数のチップに分断する方法に関するものである。より具体的には、加工対象物１０にレーザ光によって改質領域を設けて、その改質領域を起点として複数のチップに分断する方法であり、所謂レーザダイシング方法に関するものである。

図１及び図２などに示すように、分断装置は、片面に紫外線（以下ＵＶと称す）硬化型粘着剤を有しエキスパンド可能なダイシングテープ（伸張性のフィルム）４０と、このダイシングテープ４０の周縁部を固定するリング状のフレーム２０と、ダイシングテープ４０を伸ばす（エキスパンドする）エキスパンド装置３０などを備える。また、図示は省略するが分断装置は、加工対象物１０にレーザ光を照射するレーザ光源、このレーザ光源やエキスパンド装置３０を駆動制御する制御装置などを含むものである。

なお、レーザ光源としては、例えばＹＡＧレーザが採用されており、この波長は１０６４ｎｍとなっている。そして、このレーザ光源は、制御装置からの指令を受けて、周波数がおよそ８０ｋＨｚのレーザ光を照射することが可能となっている。また、エキスパンド装置３０は、ＸＹＺθ方向に駆動可能なステージ、このステージを駆動するステッピングモータなどを備えるものである。

ここで、本実施の形態における分断方法に関して説明する。

まず、加工対象物１０の一方の面にダイシングテープ４０を装着する（装着工程）。つまり、図２に示すように、周縁部をフレーム２０に固定されたダイシングテープ４０に加工対象物１０を載置することによって、加工対象物１０にダイシングテープ４０を貼り付ける。

次に、加工対象物１０の内部に集光点を合わせて分断予定ライン（例えば、碁盤の目状）に沿ってレーザ光を照射することにより、加工対象物１０の内部に多光子吸収による改質領域１１を形成する（改質領域形成工程）。このとき、加工対象物１０の改質領域１１では、分子間力のバランスが崩れた状態となっている。

次に、改質領域１１が形成された加工対象物１０を分断するために、エキスパンド装置３０にてダイシングテープ４０を伸ばして加工対象物１０に力を印加するエキスパンド工程（力印加工程）を実施する。これは、図３に示すように、ダイシングテープ４０の加工対象物１０の搭載面とは反対側から垂直方向にエキスパンド装置３０にて押圧する（紙面下側から上側に押圧）。つまり、ダイシングテープ４０と加工対象物１０とは接着しているので、ダイシングテープ４０を伸ばすことによって加工対象物１０に水平方向の力を印加するものである。換言すると、加工対象物１０には放射状に力が印加されることとなる。これによって、加工対象物１０は、改質領域１１を起点として分断（亀裂）が進行して分断領域１１ａが形成されチップ状に分離される。

本実施の形態におけるエキスパンド工程は、図４に示すように、一回の印加では分断に至らない力を複数回印加して、改質領域１１を起点として加工対象物１０を分断するものである。図４において、実線が本実施の形態における印加する力と時間との関係を示すものであり、点線が従来のエキスパンド工程における印加する力と時間との関係を示すものである。つまり、従来のエキスパンド工程においては、改質領域１１が形成された加工対象物１０に対して、いっきに大きな力を印加して分断していた。しかしながら、このようにすると、分断予定ライン部分（改質領域、もしくは改質領域とそれ以外の部分）に一度に大きな力が加わり、基板から破片が発生するという問題があった。

そこで、本実施の形態においては、このように分断予定ライン部分に一度に大きな力が加わらないようにするために、一回の印加では分断に至らない力を一旦加工対象物１０に印加して力を弱めるという力の印加を複数回行うものである。このように、一回の印加では分断に至らない力を複数回印加することによって、できるだけ自然に分断（亀裂）が進行するようにできるので、一度に大きな力を印加する場合に比べて破片の発生を抑制することができる。

なお、エキスパンド工程後は、ダイシングテープ側からＵＶを照射し、ダイシングテープ４０の粘着剤を硬化させ粘着力を低下させる。そして、分断されたチップは、チップマウント用のコレットに吸引され、リードフレーム等のパッケージ基材にマウントされる。

また、上述のように、ダイシングテープ４０を伸ばすことによって加工対象物１０に力を印加することによって、加工対象物１０に対して容易に力を印加できると共に、その加工対象物１０が分断した後にばらばらになることを抑制することができる。

また、本実施の形態においては、ダイシングテープ４０を伸ばすことによって加工対象物１０に力を印加する例を採用したが本発明はこれに限定されるものではない。一回の印加では分断に至らない力を複数回印加して、改質領域１１を起点として加工対象物１０を分断することができれば特に限定されるものではない。

（変形例１）
また、図５は、変形例１における印加する力と時間の関係を示すグラフである。変形例１におけるエキスパンド工程（力印加工程）は、図５に示すように、加工対象物１０に印加する力を回数毎に強くしていくようにしてもよい。このようにすることによって、分断に至るまでの時間（加工対象物１０をチップに分割するまでの時間）を短縮することができるので好ましい。

（変形例２）
また、図６は、変形例２における印加する力と時間の関係を示すグラフである。変形例２におけるエキスパンド工程（力印加工程）は、図６に示すように、強さの異なる第１の力と第２の力とを交互に印加するようにしてもよい。このようにすることによって、分断に至るまでの時間（加工対象物１０をチップに分割するまでの時間）を短縮することができるので好ましい。

（変形例３）
図７は、変形例３における印加する力と時間の関係を示すグラフである。図８は、変形例３における分断後のシリコンウェハと分断装置の概略構成を示す断面図である。変形例３として、加工対象物１０の分断状態を監視する監視手段を備え、分断状態に応じて加工対象物１０に印加する力を制御するようにしてもよい。

つまり、図８に示すように、分断装置の制御装置（図示省略）は、加工対象物１０の上方（ダイシングテープ４０とは反対方向）に配置されたカメラ５０にて加工対象物１０の分断状態を監視する。そして、分断装置の制御装置（図示省略）は、分断状態に応じて、エキスパンド装置３０の駆動を制御する。カメラ５０を用いて分断状態を監視する場合、分断が開始して分断予定ラインの厚みが薄くなることによる色の変化によって行う。

例えば、図７に示すように、制御装置は、加工対象物１０の分断が開始すると力の印加を弱めるようにする。このようにすることによって、より一層自然に分断が進行しやすくできるので好ましい。また、制御装置は、加工対象物１０の分断が開始すると力の印加を停止するようにしてもよい。このようにすることによっても、より一層自然に分断が進行しやすくできるので好ましい。

なお、加工対象物１０に印加する力を弱める場合、印加する回数毎に弱くしてもよい。

また、変形例３においては、分断状態を監視するための装置としてカメラ５０を採用したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、光学式センサを用いて、加工対象物１０での反射率を計測することによって分断状態を監視してもよいし、加工対象物１０までの距離を計測することによって分断状態を監視するようにしてもよい。

特に、シリコン基板の分断に用いる場合、分断状態を監視する装置としては、可視光領域のカメラ以外に、透過画像を得られる赤外領域の画像を用いることが効果的である。

（変形例４）
また、図９（ａ）〜（ｃ）は、変形例４におけるエキスパンド装置の概略構成を示す断面図である。図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、エキスパンド装置は、複数に分割されて、加工対象物１０の平行方向に複数方向から個別に力を印加するようにしてもよい。

例えば、図９（ａ）に示すように、二つに分割され独立して駆動可能なエキスパンド装置３１ａ，３１ｂとしてもよい。また、図９（ｂ）に示すように、四つに分割され独立して駆動可能なエキスパンド装置３２ａ〜３２ｄとしてもよい。また、図９（ｃ）に示すように、八つに分割され独立して駆動可能なエキスパンド装置３３ａ〜３３ｈとしてもよい。このようにすることによって、加工対象物１０における部位に応じて力の印加を変えることができるので好ましい。

（変形例５）
また、図１０（ａ）〜（ｃ）は、変形例５における分断方法を示す工程別断面図である。変形例５として、加工対象物１０へのレーザ光の照射と力の印加とを交互に行うようにしてもよい。換言すると、加工対象物１０への改質領域の形成と力の印加とを交互に行うよう。この変形例５における改質領域形成工程では、加工対象物１０の厚さ方向における集光点の位置を変えながら複数回レーザ光を照射する。つまり、加工対象物１０の厚さ方向の位置を変えながら改質領域を形成する。

そして、図１０（ａ）に示すように、加工対象物１０への最初のレーザ光の照射で一段目の改質領域１１_１を形成した後に、図１０（ｂ）に示すように、加工対象物１０に一回の印加では分断に至らない力を印加する。そして、図１０（ｃ）に示すように、加工対象物１０への二回目のレーザ光の照射で二段目の改質領域１１_２を形成した後に、図１０（ｃ）に示すように、加工対象物１０に一回の印加では分断に至らない力を印加する。このように、改質領域の形成と力の印加を繰り返し行う。

このようにすることによって、必要に応じてレーザ光を照射できるので好ましい。

なお、変形例１乃至変形例５は、それぞれ独立して実施することも可能であるが、適宜組み合わせて実施することも可能である。

本発明の実施の形態における分断前のシリコンウェハと分断装置の概略構成を示す平面図である。図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。本発明の実施の形態における分断後のシリコンウェハと分断装置の概略構成を示す断面図である。本発明の実施の形態における印加する力と時間の関係を示すグラフである。変形例１における印加する力と時間の関係を示すグラフである。変形例２における印加する力と時間の関係を示すグラフである。変形例３における印加する力と時間の関係を示すグラフである。変形例３における分断後のシリコンウェハと分断装置の概略構成を示す断面図である。（ａ）〜（ｃ）は、変形例４におけるエキスパンド装置の概略構成を示す断面図である。（ａ）〜（ｃ）は、変形例５における分断方法を示す工程別断面図である。

符号の説明

１０加工対象物、１１，１１_１，１１_２改質領域、１１ａ分断領域、２０フレーム、３０、３１ａ，３１ｂ、３２ａ〜３２ｄ、３３ａ〜３３ｈエキスパンド装置、４０ダイシングテープ、５０カメラ

Claims

板状の加工対象物の分断方法であって、
前記加工対象物の内部に集光点を合わせて分断予定ラインに沿ってレーザ光を照射することにより、当該加工対象物の内部に改質領域を形成する改質領域形成工程と、
前記加工対象物に力を印加する工程であり、一回の印加では分断に至らない力を複数回印加して、前記改質領域を起点として前記加工対象物を分断する力印加工程と、を備え、
前記改質領域形成工程では、前記加工対象物の厚さ方向における集光点の位置を変えながら複数回レーザ光を照射するものであり、
前記改質領域形成工程と前記力印加工程とは、前記加工対象物への前記レーザ光の照射と力の印加を交互に行うことを特徴とする分断方法。
前記加工対象物の一方の面に伸張性のフィルムを装着する装着工程を備え、前記力印加工程では、前記フィルムを伸ばすことによって前記加工対象物に力を印加することを特徴とする請求項１に記載の分断方法。
前記力印加工程では、印加する力を回数毎に強くしていくことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の分断方法。
前記力印加工程では、強さの異なる第１の力と第２の力とを交互に印加することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の分断方法。
前記加工対象物の分断状態を監視する監視手段を備え、前記力印加工程では、前記分断状態に応じて前記加工対象物に印加する力を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の分断方法。
前記力印加工程では、前記加工対象物の分断が開始すると力の印加を停止することを特徴とする請求項５に記載の分断方法。
前記力印加工程では、前記加工対象物の分断が開始すると力の印加を弱めることを特徴とする請求項５に記載の分断方法。
前記力印加工程では、前記加工対象物の平行方向に複数方向から個別に力を印加することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の分断方法。