JP5819605B2 - 基板の分割方法 - Google Patents

Description

本発明は、貫通電極が形成された半導体ウェーハ等からなる基板を分割して複数のチップを得る際などに用いて好適な基板の分割方法に関する。

半導体技術分野において複数の半導体チップを重ねてパッケージングする場合、従来のワイヤボンディングに代えて、チップの内部に形成した貫通電極どうしを直接接続してチップを重ねる技術は、パッケージの一層の小型化・薄型化が可能であるといった利点があり、実用化されている。貫通電極を有するチップは、例えば、分割予定ラインによって多数のチップ領域が区画された基板の各チップ領域に貫通電極を形成し、次いで基板の上面をエッチングして貫通電極の上面を突出させ、この後、基板を分割予定ラインに沿って分割するといった方法で、１枚の基板から多数のチップが製造される。

この種の基板を分割する方法としては、基板の内部に、基板の表面側から分割予定ラインに沿って基板を透過する波長のレーザー光線を集光して照射することによって改質層を形成し、次いで改質層に外力を加えることによって基板を分割予定ラインに沿って分割する方法が知られている（特許文献１，２等）。

特開２００５−２８４２３号公報 特許第３４０８８０５号公報

しかして、貫通電極を形成した基板を、基板の内部に上記改質層を形成して分割する場合には、貫通電極を突出させるエッチング処理を行うと基板の表面が粗くなってしまい、この粗くなった表面側からレーザー光線を照射すると基板の内部にレーザー光線が十分に集光されないといった不具合が起こる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主な技術的課題は、貫通電極を有する基板の内部にレーザー光線を照射し改質層を形成して基板を分割するにあたり、基板の内部にレーザー光線を十分に集光することができる基板の分割方法を提供することにある。

本発明の基板の分割方法は、貫通電極が形成された基板の上面をエッチングによって除去し、該貫通電極の上面を該基板の上面から突出させる電極頭出し工程と、前記基板の内部に、分割予定ラインに沿って基板を透過する波長のレーザー光線を集光して改質層を形成するとともに、該改質層から基板の裏面側に到達するクラックを形成する改質層形成工程と、前記電極頭出し工程と前記改質層形成工程との後に、前記改質層に外力を加えることによって前記分割予定ラインに沿って基板を分割する分割工程と、を含む基板の分割方法であって、前記電極頭出し工程を、前記改質層形成工程の後であって前記基板とともに前記貫通電極および前記改質層を前記改質層が除去され、かつ前記クラックが残る深さまで研削した後に行うことを特徴とする。

本発明によれば、改質層形成工程を行う際には、基板の上面はまだエッチングされていないため粗くなってはおらず、このため、基板に照射されるレーザー光線は基板の内部に十分に集光する。

本発明で言う基板は特に限定はされないが、例えば、シリコンやガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）等からなる半導体ウェーハ、半導体製品のパッケージ、セラミック、ガラス、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）系の無機材料基板、液晶表示装置を制御駆動するＬＣＤドライバ等の各種電子部品、ミクロンオーダーの加工位置精度が要求される各種加工材料等が挙げられる。

また、本発明で言う改質層とは、密度、屈折率、機械的強度、あるいはその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域のことであり、例えば、溶融処理層、クラック層、絶縁破壊層、屈折率変化層等が挙げられ、さらにこれらの単独状態、または混在状態を含むものとされる。

本発明によれば、貫通電極を有する基板の内部にレーザー光線を照射し改質層を形成して基板を分割するにあたり、基板の内部にレーザー光線を十分に集光することができる基板の分割方法が提供されるといった効果を奏する。

本発明の一実施形態の分割方法で分割される基板が粘着テープを介して環状のフレームに支持された状態を示す斜視図である。 一実施形態の分割方法を模式的に示す断面図である。 一実施形態の分割方法における分割工程の具体例を示す側面図である。 本発明の他の実施形態の分割方法を模式的に示す断面図である。 本発明のさらに他の実施形態の分割方法を模式的に示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、下記の各実施形態で参照する図面は、理解を容易とするために基板等の縦横比を実際のものとは異なり誇張して描いていることを予め付記しておく。

（１）基板
図１の符号１は、本発明の一実施形態の分割方法が適用されて分割される基板である。基板１は、例えばシリコンウェーハ等の半導体ウェーハであり、表面１ａには格子状に設定される分割予定ライン２によって多数のチップ領域３が区画され、これらチップ領域３には例えば電子回路等が形成されている。また、各チップ領域３には、図２（ａ）に示すように厚さ方向に貫通する複数の貫通電極４が形成されている。

基板１は、図１に示すように環状のフレーム１０に貼り付けられた伸縮性を有する粘着テープ１１に表面１ａ側が露出して貼着された状態で分割される。粘着テープ１１は片面が粘着面となっており、その粘着面に、フレーム１０と基板１の裏面１ｂ（図２参照）が貼り付けられる。そして基板１はフレーム１０の開口部１０ａに同心状に位置付けられて裏面１ｂが粘着テープ１１に貼着されている。本実施形態は、基板１を分割予定ライン２に沿って切断して多数のチップ領域３、すなわちチップに分割する方法であり、以下、その手順を説明する。

（２）分割方法
本実施形態においては、はじめに、図２（ａ）に示すように、基板１の内部に分割予定ライン２に沿って本発明に係る改質層５を形成する（改質層形成工程）。改質層５の形成は、透過性を有するレーザー光線Ｌを基板１の表面１ａ側から内部に集光点を合わせて照射することにより形成する。

図２（ａ）では、改質層５を厚さ方向に一層の状態で形成しているが、基板１が厚い場合などにおいては、分割予定ライン２に沿って行うレーザー光線Ｌの照射を、集光点を段階的に変更しながら複数回照射して改質層５を複数層形成してもよい。その場合には、既に形成した改質層５の影響でレーザー光線Ｌが目的の深さに集光しないことを回避するために、集光点を表面１ａ側より深い方から順に浅い方に変更していく。改質層５を形成するレーザー光線Ｌとしては、例えば波長が１０６４ｎｍのＹＶＯ４パルスレーザー光線が挙げられ、例えば、繰り返し周波数：１００ｋＨｚ、パルス幅：２５ｎｓ、集光スポット径：φ１μｍといった条件で照射される。

次に、基板１の上面である表面１ａをエッチングによって除去し、図２（ｂ）に示すように貫通電極４の上面４ａを基板１の表面１ａから所定高さ突出させる（電極頭出し工程）。エッチングは、基板１の材料に応じた溶液（基板１が例えばシリコンの場合には、水酸化カリウムやフッ酸等）中での化学反応を利用した周知のウェットエッチングが採用される。また、この他には周知のドライエッチングでエッチングする場合もある。

次に、基板１内に形成した改質層５に外力を加えることによって、図２（ｃ）に示すように分割予定ライン２に沿って基板１を分割する（分割工程）。改質層５に外力を加えるには、例えば図３に示すように、上面が円形状の基板載置台２０の上に粘着テープ１１を介して基板１を載置し、フレーム１０を押し下げて粘着テープ１１を放射方向に拡張する手法が好適である。このようにして粘着テープ１１が拡張されると、基板１は、改質層５を起点として図２（ｃ）に示すように各チップ領域３、すなわちチップ３に分割される。

以上で基板１は多数のチップ３に分割され、分割されたチップ３は、この後粘着テープ１１から剥離してピックアップされ、次の工程に移される。

（３）実施形態の作用効果
上記実施形態の分割方法によれば、基板１の内部に改質層５を形成してから基板１の表面１ａをエッチングするため、改質層５を形成する際には、基板１の表面１ａはエッチングによって粗くなってはおらず平坦な状態が保持されている。このため、基板１に照射されるレーザー光線Ｌは、基板１の表面１ａの状態に影響を受けることなく基板１の内部に透過し、目的の集光点に対し十分に集光する。

（４）他の実施形態
図４および図５は、それぞれ本発明の他の実施形態を示しており、以下、これらについて説明する。

図４に示す分割方法においては、図４（ａ）に示すように、はじめに上記実施形態と同様にレーザー光線Ｌの照射により基板１の内部に分割予定ライン２に沿って改質層５を形成する改質層形成工程を行うが、この場合には、改質層５の形成と同時に、基板１の内部に改質層５から基板１の裏面１ｂ側に到達するクラック６を形成する。クラック６は、例えば照射するレーザー光線Ｌのパワーを増大させたり、裏面１ｂに近い箇所にレーザー光線Ｌを集光させたりすることにより形成することができる。

次に、図４（ｂ）に示すように、基板１の表面１ａをエッチングによって除去し、貫通電極４の上面４ａを基板１の表面１ａから所定高さ突出させる電極頭出し工程を行う。この場合のエッチングによる表面１ａの除去深さは、同図に示すように、改質層５が除去され、かつクラック６が残る深さとされる。次いで、図４（ｃ）に示すように粘着テープ１１を拡張して基板１を分割する分割工程を行う。分割工程では、基板１がクラック６を起点として多数のチップ３に分割される。

図４に示した分割方法では、電極頭出し工程でのエッチングにより改質層５を除去しており、このため分割後に得られるチップ３の分割面に改質層５は存在しない。このため、得られるチップ３においては改質層５の残存による抗折強度の低下といった不具合が生じないばかりか、分割面がクラック６による劈開面となるため抗折強度の向上が図られる。また、改質層５は基板１にある程度の厚さがないと形成することが困難なものであるが、図４に示す分割方法によれば、先に改質層５を形成してからエッチングにより基板１を目的厚さに加工するため、比較的薄いチップを得る際に好適な方法である。

図５に示す分割方法においては、はじめに図５（ａ）に示すように基板１の内部にレーザー光線Ｌを照射することにより分割予定ライン２に沿って改質層５と基板１の裏面１ｂ側に到達するクラック６を形成する改質層形成工程を行う。次に、図５（ｂ）に示すように、基板１の表面１ａとともに貫通電極４を研削して基板１を所定厚さまで加工する。この場合の研削による表面１ａの除去深さは、同図に示すように、改質層５が除去され、かつクラック６が残る深さとされる。

次に、図５（ｃ）に示すように、クラック６がある程度残る深さまで基板１の表面１ａをエッチングによって除去し、貫通電極４の上面４ａを基板１の表面１ａから所定高さ突出させる電極頭出し工程を行う。次いで、図５（ｄ）に示すように粘着テープ１１を拡張して基板１を分割する分割工程を行い、クラック６を起点として基板１を多数のチップ３に分割する。

図５に示した分割方法によると、改質層５を形成した後、基板１と貫通電極４を研削して改質層５を除去するため、得られるチップ３においては分割面に改質層５が存在せず、改質層５の残存による抗折強度の低下といった不具合は生じない。

１…基板
１ａ…基板の上面（表面）
２…分割予定ライン
４…貫通電極
４ａ…貫通電極の上面
５…改質層
Ｌ…レーザー光線

Claims (1)

1. 貫通電極が形成された基板の上面をエッチングによって除去し、該貫通電極の上面を該基板の上面から突出させる電極頭出し工程と、
   前記基板の内部に、分割予定ラインに沿って基板を透過する波長のレーザー光線を集光して改質層を形成するとともに、該改質層から基板の裏面側に到達するクラックを形成する改質層形成工程と、
   前記電極頭出し工程と前記改質層形成工程との後に、前記改質層に外力を加えることによって前記分割予定ラインに沿って基板を分割する分割工程と、
   を含む基板の分割方法であって、
   前記電極頭出し工程を、前記改質層形成工程の後であって前記基板とともに前記貫通電極および前記改質層を前記改質層が除去されかつ前記クラックが残る深さまで研削した後に行うことを特徴とする基板の分割方法。

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