JP5930840B2 - 板状物の加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、交差する複数の分割予定ラインが表面に設定された板状物を加工する板状物の加工方法に関する。

ウエーハ等の板状物は、例えば特開平１１−７４２２８号公報に開示されるような切削ブレードを備えた切削装置で分割予定ラインに沿って切削されることで分割される。或いは、特許第３４０８８０５号公報に開示されるように、板状物に対して透過性を有する波長のレーザービームの照射によって板状物内部に改質層が形成された後、外力が付与されて改質層を分割起点に分割される。

切削ブレードによる切削は微細な脆性破壊によって遂行されるため、例えば研削により３０μｍ以下と非常に薄く形成された板状物を切削ブレードで切削すると、板状物にクラックが発生し板状物が破損する恐れがある。

板状物が分割予定ライン上に金属からなるＴＥＧ（Ｔｅｓｔ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ）を有するウエーハの場合には、切削ブレードでＴＥＧを切削することで切削ブレードには目詰まりが生じるが、次いで、シリコンやＧａＡｓ、ＩｎＰとからなるウエーハを切削することで目詰まりが解消される。

特開平１１−７４２２８号公報 特許第３４０８８０５号公報

ＴＥＧの切削により切削ブレードに生じた目詰まりは、シリコンウエーハ等のウエーハを切削することで解消されるが、ウエーハの厚みが例えば３０μｍ以下と非常に薄い場合には、ＴＥＧと共にウエーハを切削しても十分に切削ブレードの目詰まりが解消できず、切削したウエーハには欠けやクラックが発生する恐れがある。

一方、薄く形成された板状物では、特許文献２に開示されたように板状物に対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点を板状物の内部に位置付けて改質層を形成しようとしても、板状物のレーザー照射面でアブレーションが発生してしまい、改質層を形成できないという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、薄く形成された板状物でも欠けやクラック等の不具合を発生させることなく加工可能な板状物の加工方法を提供することである。

本発明によると、交差する複数の分割予定ラインが設定された板状物を加工する板状物の加工方法であって、板状物の表面にテープを貼着するテープ貼着ステップと、該テープ貼着ステップを実施した後、該分割予定ラインに対応した該テープに溝を形成する溝形成ステップと、該溝形成ステップを実施した後、板状物の該テープ側をチャックテーブルで保持して板状物の裏面を所定の厚みへと研削することで、該溝形成ステップで形成された該溝に対応する領域が該溝中に陥没し他の領域に比べて厚い状態に板状物を薄化する研削ステップと、該研削ステップを実施した後、板状物を該分割予定ラインに沿って分割し、複数のチップを形成する分割ステップと、を備えたことを特徴とする板状物の加工方法が提供される。

好ましくは、分割ステップは、板状物を切削ブレードで分割予定ラインに沿って切削することで遂行される。好ましくは、溝形成ステップでテープに形成される溝の幅は、分割ステップで切削ブレードが切削除去する幅よりも広い幅を有している。

好ましくは、分割ステップは、板状物に対して透過性を有する波長のレーザービームを分割予定ラインに沿って照射して分割予定ラインに沿った改質層を形成する改質層形成ステップと、板状物に外力を付与して改質層を分割起点に板状物を分割予定ラインに沿って分割する外力付与ステップとを含んでいる。

本発明の板状物の加工方法によると、板状物には分割予定ラインに対応して厚い領域が形成されるため、薄く形成された板状物でも欠けやクラック等の不具合を発生させることなく板状物を個々のチップに分割することができる。

半導体ウエーハの表面側斜視図である。 テープ貼着ステップを示す断面図である。 溝形成ステップを示す一部断面側面図である。 吸引保持ステップを示す一部断面側面図である。 研削ステップを示す一部断面側面図である。 転写ステップを示す断面図である。 切削ブレードによる分割ステップを示す一部断面側面図である。 溝形成ステップの他の実施形態を示す一部断面側面図である。 図８に示した溝形成ステップ実施後に研削ステップ及び分割ステップを経て分割されたチップの断面図である。 テープ貼着ステップの第２実施形態を示す断面図である。 溝形成ステップの第２実施形態を示す一部断面側面図である。 研削ステップの第２実施形態を示す一部断面側面図である。 改質層形成ステップを示す一部断面側面図である。 分割ステップ（外力付与ステップ）を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明の加工方法の加工対象となる板状物の一種である半導体ウエーハ１１の表面側斜視図が示されている。

半導体ウエーハ（以下単にウエーハと略称することがある）１１は、例えば厚さが７００μｍのシリコンウエーハからなっており、表面１１ａに複数の分割予定ライン１３が格子状に形成されているとともに、複数の分割予定ラインによって区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

このように構成されたウエーハ１１は、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９をその表面の平端部に備えている。ウエーハ１１の外周部には円弧状の面取り部１１ｅが形成されている。２１はシリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチである。

本発明の加工方法の加工対象となる板状物は、図１に示した半導体ウエーハ１１に限定されるものではなく、サファイア基板上に複数の光デバイスが形成された光デバイスウエーハ、パターンを有しないＳｉＣ等のセラミックス基板、ガラス基板等の他の板状物を含むものである。

本発明の加工方法では、まず図２に示すように、ウエーハ１１の表面１１ａに表面保護テープ２３を貼着するテープ貼着ステップを実施する。テープ貼着ステップ実施後、ウエーハ１１の分割予定ライン１３に対応した表面保護テープ２３に溝を形成する溝形成ステップを実施する。この溝形成ステップでは、図３に示すように、切削装置のチャックテーブル１４でウエーハ１１の裏面１１ｂ側を吸引保持し、表面保護テープ２３を露出させる。

そして、切削ユニット１０の切削ブレード１２を矢印Ａ方向に高速で回転させながら表面保護テープ２３に所定深さ切り込み、チャックテーブル１４を紙面に垂直方向に加工送りすることにより、ウエーハ１１の分割予定ライン１３に対応した表面保護テープ２３の領域に例えば深さ１０μｍ程度の溝２５を形成する。

後述する分割ステップを切削ブレードで実施する場合、この溝形成ステップで使用する切削ブレードは分割ステップで使用する切削ブレードと同一の切削ブレードを使用してもよいし、違う切削ブレードを使用しても良い。

違う切削ブレードを使用する場合には、分割ステップで使用する切削ブレードと同じ刃厚の切削ブレード又は分割ステップで使用する切削ブレードよりも薄い切削ブレードを使用するのが好ましい。

表面保護テープ２３に溝２５を形成するのは、切削ブレード１２による切削に限定されるものではない。例えば、表面保護テープ２３に対して吸収性を有する波長のレーザービームを表面保護テープ２３に照射して、アブレーション加工により溝２５を形成するようにしてもよい。

溝形成ステップ実施後、ウエーハ１１の分割予定ライン１３に対応する領域の表面保護テープ２３に溝２５が形成された表面保護テープ２３側を、図４に示すように、研削装置のチャックテーブル１６で吸引保持する吸引保持ステップを実施する。

表面保護テープ２３がチャックテーブル１６で吸引保持されるため、図４で誇張して表示されているように、溝２５に対応するウエーハ１１の表面１１ａ側が符号２７で示すように突出し、裏面１１ｂに窪み２９が形成される。

次いで、研削装置のチャックテーブル１６で表面保護テープ２３側を吸引保持しながら、ウエーハ１１の裏面１１ｂを所定の厚みへと研削する研削ステップを実施する。この研削ステップは、図５に示すように、研削ユニット１８により実施する。

研削ユニット１８は、回転駆動されるスピンドル２０と、スピンドル２０の先端に固定されたホイールマウント２２と、ホイールマウント２２に着脱可能に装着された研削ホイール２４とを含んでいる。研削ホイール２４は、ホイール基台２６と、ホイール基台２６の下端部の外周に装着された複数の研削砥石２８とから構成される。

研削ステップでは、チャックテーブル１６を矢印ａで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２４を矢印ｂで示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、図示しない研削ユニット送り機構を駆動して研削ホイール２４の研削砥石２８をウエーハ１１の裏面１１ｂに接触させる。

そして、研削ホイール２４を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りする。接触式又は非接触式の厚み測定ゲージでウエーハ１１の厚みを測定しながら、溝２５に対応したウエーハ１１が窪んだ状態でウエーハ１１を例えば２５μｍまで薄化する。このようにウエーハ１１を研削により薄化すると、溝２５に対応した領域のウエーハの厚みは例えば３５μｍに形成される。

研削ステップ実施後、図６に示すように、外周部が環状フレームＦに貼着されたダイシングテープＴにウエーハ１１の裏面１１ｂを貼着し、表面保護テープ２３をウエーハ１１の表面１１ａから剥離する転写ステップを実施する。

転写ステップ実施後、図７に示すように、切削装置のチャックテーブル１４でダイシングテープＴを介してウエーハ１１を吸引保持し、クランプ３０で環状フレームＦをクランプして固定する。

そして、切削ブレード１２を矢印Ａ方向に高速回転しながら分割予定ライン１３に沿って形成された突出部２７を通してダイシングテープＴまで切り込み、チャックテーブル１４を紙面に垂直方向に加工送りすることにより、ウエーハ１１を第１の方向に伸長する分割予定ライン１３に沿って分割する。

次いで、チャックテーブル１４を９０度回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する分割予定ライン１３に沿って同様な分割ステップを実施して、ウエーハ１１を個々のチップに分割する。

この切削ブレード１２による分割ステップでは、分割予定ライン１３に沿って形成された突出部２７を通してダイシングテープＴまで切り込むため、例えば２５μｍ程度まで薄く研削されたウエーハでも、分割予定ライン１３に沿ったウエーハの厚みは、例えば３５μｍ程度と厚くなる。

よって、分割予定ライン１３上にＴＥＧを有するウエーハを切削した場合にも、切削ブレード１２にＴＥＧを切削することで目詰まりが生じるが、分割予定ライン１３に沿うウエーハの厚みが比較的厚く形成されているため、ＴＥＧとともにウエーハ１１を切削しても十分に切削ブレード１２の目詰まりを解消することができ、切削したウエーハ１１には欠けやクラックが発生することが防止される。

更に、上述したように、溝形成ステップで使用する切削ブレード１２と分割ステップで使用する切削ブレード１２とは同一の切削ブレードであるか、又は分割ステップで使用する切削ブレード１２の刃厚のほうが溝形成ステップで使用する切削ブレードの刃厚よりも厚いのが好ましいので、分割されたデバイスチップの端部に凸部２７の一部が残ることはない。

図８を参照すると、溝形成ステップの第２実施形態を示す一部断面側面図が示されている。第２実施形態の溝形成ステップでは、表面保護テープ２３に形成する溝２５ａを分割ステップで切削除去する幅よりも広い幅に形成する。

第２実施形態の溝形成ステップでは、幅の広い切削ブレードを使用してもよいし、形成する溝２５ａの幅よりも薄い切削ブレード１２で複数回切削することで幅の広い溝２５ａを形成してもよい。

図８に示した第２実施形態の溝形成ステップ実施後に、図５に示した研削ステップ及び図７に示した分割ステップを実施して、ウエーハ１１を個々のチップに分割すると、図９に示すようなチップ３１が形成される。即ち、外周部３３が僅かに厚いチップ３１を形成でき、チップ３１の抗折強度を向上させることができる。

次に、図１０を参照して、第２実施形態のテープ貼着ステップを説明する。第２実施形態のテープ貼着ステップでは、外周部が環状フレームＦに貼着されたダイシングテープＴにウエーハ１１の表面１１ａ側を貼着する。

次いで、図１１に示すように、切削装置のチャックテーブル１４でウエーハ１１の裏面１１ｂ側を吸引保持し、環状フレームＦをクランプ３０でクランプしてダイシングテープＴに切削ブレード１２で溝を形成する溝形成ステップを実施する。

溝形成ステップ実施後、ウエーハ１１を所定の厚みに薄化する研削ステップを実施する。この研削ステップでは、図１２に示すように、ウエーハ１１を反転して、研削装置のチャックテーブル１６でダイシングテープＴを介してウエーハ１１を吸引保持し、ウエーハ１１の裏面１１ｂ側を露出させる。そして、クランプ３２で環状フレームＦをクランプして固定する。

図５を参照して説明した研削ステップと同様に、チャックテーブル１６を矢印ａ方向に約３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２４を矢印ｂで示す方向に約６０００ｒｐｍで回転させるとともに、図示しない研削ユニット送り機構を駆動して研削ホイール２４の研削砥石２８をウエーハ１１の裏面１１ｂに接触させる。

そして、研削ホイール２４を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りする。接触式又は非接触式の厚み測定ゲージでウエーハ１１の厚みを測定しながら、ウエーハ１１を所定の厚み、例えば２５μｍに研削する。

本実施形態の研削ステップでは、研削応力がウエーハ１１の裏面に印加されるため、溝形成ステップでダイシングテープＴに形成された溝に対応して分割予定ライン１３に沿ってウエーハ１１の表面１１ａ側に突出部２７が形成され、分割予定ライン１３に沿ったウエーハ１１の厚みが例えば３５μｍ程度になる。

研削ステップ実施後、ウエーハ１１を個々のチップに分割する分割ステップを実施する。この分割ステップは、切削ブレードを使用してウエーハ１１の裏面１１ｂ側を切削して実施しても良いが、ここではレーザー加工装置を用いてウエーハ１１の内部に改質層を形成する改質層形成ステップを実施する。

この改質層形成ステップでは、図１３に示すように、レーザー加工装置のチャックテーブル３６でウエーハ１１をダイシングテープＴを介して吸引保持し、クランプ３８で環状フレームＦをクランプして固定する。

そして、レーザー加工装置の集光器（レーザー加工ヘッド）３４からウエーハ１１に対して透過性を有する波長のレーザービーム３５の集光点をウエーハ１１の内部に位置付け、ウエーハ１１の裏面１１ｂ側から分割予定ライン１３に沿ってレーザービーム３５を照射して、分割予定ライン１３に沿った改質層３７をウエーハ内部に形成する。

第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿ってウエーハ内部に改質層３７を形成した後、チャックテーブル３６を９０度回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿ってウエーハ内部に同様な改質層３７を形成する。

この改質層形成ステップでは、ウエーハ１１の厚みが非常に薄い２５μｍ程度に研削されても、分割予定ライン１３に沿った部分の厚みは３５μｍ程度であるため、レーザー照射面（裏面）１１ｂでのアブレーションの発生を抑制することができ、改質層３７を安定して形成することができる。

改質層形成ステップ実施後、分割装置（エキスパンド装置）を使用してウエーハ１１に外力を付与し、ウエーハ１１を個々のチップへと分割する外力付与ステップ（分割ステップ）を実施する。

この外力付与ステップでは、図１４（Ａ）に示すように、ウエーハ１１をダイシングテープＴを介して支持した環状フレームＦを、フレーム保持部材４６の載置面４６ａ上に載置し、クランプ４８によってフレーム保持部材４６に固定する。この時、フレーム保持部材４６はその載置面４６ａが拡張ドラム５０の上端と略同一高さとなる基準位置に位置付けられる。

次いで、エアシリンダ５８を駆動してフレーム保持部材４６を図１４（Ｂ）に示す拡張位置に下降する。これにより、フレーム保持部材４６の載置面４６ａ上に固定されている環状フレームＦを下降するため、環状フレームＦに装着されたダイシングテープＴは拡張ドラム５０の上端縁に当接して主に半径方向に拡張される。

その結果、ダイシングテープＴに貼着されているウエーハ１１には放射状に引張力が作用する。このようにウエーハ１１に放射状に引張力が作用すると、ストリート１３に沿って形成された改質層３７が分割起点となってウエーハ１１が改質層３７に沿って割断され、個々の半導体デバイスチップ３１に分割される。

１１ 半導体ウエーハ
１２ 切削ブレード
１３ 分割予定ライン
１５ デバイス
２３ 表面保護テープ
２４ 研削ホイール
Ｔ ダイシングテープ
Ｆ 環状フレーム
２５ 溝
２７ 突出部
２９ 窪み
３１ チップ
３４ 集光器（レーザー加工ヘッド）
４０ 分割装置

Claims (4)

1. 交差する複数の分割予定ラインが設定された板状物を加工する板状物の加工方法であって、
   板状物の表面にテープを貼着するテープ貼着ステップと、
   該テープ貼着ステップを実施した後、該分割予定ラインに対応した該テープに溝を形成する溝形成ステップと、
   該溝形成ステップを実施した後、板状物の該テープ側をチャックテーブルで保持して板状物の裏面を所定の厚みへと研削することで、該溝形成ステップで形成された該溝に対応する領域が該溝中に陥没し他の領域に比べて厚い状態に板状物を薄化する研削ステップと、
   該研削ステップを実施した後、板状物を該分割予定ラインに沿って分割し、複数のチップを形成する分割ステップと、
   を備えたことを特徴とする板状物の加工方法。
2. 前記分割ステップは、板状物を切削ブレードで前記分割予定ラインに沿って切削することで遂行される請求項１記載の板状物の加工方法。
3. 前記分割ステップは、板状物に対して透過性を有する波長のレーザービームを前記分割予定ラインに沿って照射して、該分割予定ラインに沿って板状物の内部に改質層を形成する改質層形成ステップと、
   板状物に外力を付与して該改質層を分割起点に板状物を該分割予定ラインに沿って分割する外力付与ステップと、を含んでいる請求項１記載の板状物の加工方法。
4. 前記溝形成ステップで前記テープに形成される前記溝の幅は、前記分割ステップで前記切削ブレードが切削除去する幅よりも広い請求項２記載の板状物の加工方法。

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