JP5953113B2

JP5953113B2 - 被加工物の分割方法

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Publication number: JP5953113B2
Application number: JP2012113023A
Authority: JP
Inventors: 篤服部; 吉洋川口
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-05-17
Filing date: 2012-05-17
Publication date: 2016-07-20
Anticipated expiration: 2032-05-17
Also published as: JP2013239663A

Description

本発明は、環状フレームに貼着されたエキスパンドシートを拡張することにより該エキスパンドシートに貼着され分割起点が形成されている板状の被加工物を分割起点に沿って分割し、複数のチップを得る被加工物の分割方法に関する。

半導体デバイス製造工程においては、円板状の半導体ウェーハの表面に格子状の分割予定ラインによって多数の矩形領域を区画し、これら矩形領域の表面にＩＣやＬＳＩ等の電子回路を形成し、次いで裏面を研削した後に研磨するなど必要な処理をしてから、分割予定ラインに沿ってウェーハを個々の矩形領域に分割し、多数の半導体チップを得ている。このようにして得られた半導体チップは、裏面にエポキシ樹脂等からなる厚さが例えば数μｍ〜１００μｍ程度のＤＡＦ（Die Attach Film）と称されるダイボンディング用のフィルム状接着剤が貼着され、このＤＡＦを介して、半導体チップを支持するダイボンディングフレームに対し加熱することによりボンディングされる。

一方、上記半導体ウェーハ等の板状の被加工物を分割する方法としては、被加工物の分割予定ラインに沿ってフルカットで切断する他に、分割予定ラインに沿って強度を低下させた分割起点を形成してから被加工物に外力を付与して被加工物を割断するといった方法も採用されてきている。分割起点は、切削ブレードで切削したりレーザビームを照射したりして形成した溝が挙げられる。また、近年では、透過性を有するレーザビームを被加工物の内部に照射して改質層を形成し、この改質層を起点として被加工物を分割するといった方法が提案されている（特許文献１参照）。

上記特許文献１に記載される分割方法においては、分割起点が形成された被加工物に、環状フレームに貼着されたエキスパンドシートを貼着して被加工物を環状フレームを介して支持可能なものとし、エキスパンドシートを拡張することで被加工物に外力を付与して多数のチップに分割している。エキスパンドシートは、環状フレームと被加工物とを、被加工物の表面と直交する方向に相対的に離間するように動かすことにより拡張され、分割された個々のチップ間には間隔が形成された状態となる。

ここで、環状フレーム内のエキスパンドシートを拡張したままであると、エキスパンドシートには弛みすなわち余剰分が生じているためハンドリングの際などにおいて隣り合うチップどうしが接触し、チップに欠けなどの損傷が生じるおそれがある。そこで、上記特許文献１に記載される分割方法においては、エキスパンドシートにおける被加工物の外周縁と環状フレームの内周縁との間の領域を加熱して収縮させることでエキスパンドシートの余剰分を実質的に除去し、チップ間の間隔を維持するようにしている。

特開２０１０−２０６１３６号公報

しかし、エキスパンドシートの種類によっては、加熱しても充分に収縮せず、チップ間の間隔を維持することができない場合がある。チップ間に充分な間隔が形成されないと、上記のようにハンドリングの際などにおいてチップどうしが接触して損傷するおそれが生じる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その主たる課題は、エキスパンドシートの種類によらず、被加工物を分割して形成したチップ間の間隔を維持してチップが損傷するおそれを低減することができる被加工物の分割方法を提供することにある。

本発明の被加工物の分割方法は、分割起点が形成された被加工物と、該被加工物に貼着されたエキスパンドシートと、該エキスパンドシートの外周が貼着される環状フレームと、からなる被加工物ユニットの該被加工物側を表面とし該エキスパンドシート側を裏面とし、該被加工物を該分割起点に沿って分割して複数のチップを形成するとともに形成された該チップ間の間隔を維持する被加工物の分割方法であって、前記エキスパンドシートを拡張し、前記被加工物を前記分割起点から分割して複数のチップを形成するとともに形成された該チップ間に間隔を形成する拡張ステップと、該拡張ステップを実施した後、該拡張ステップで前記エキスパンドシートが拡張されて形成された余剰分を前記被加工物の外周と前記環状フレームの内周との間で前記被加工物ユニットの裏面側に隆起させる余剰分隆起ステップと、該余剰分隆起ステップを実施した後、前記被加工物ユニットの裏面側に隆起させた前記余剰分を前記環状フレームの裏面側に圧着することで前記チップ間の間隔を維持する圧着ステップと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、拡張ステップでエキスパンドシートを拡張して被加工物をチップに分割した後、拡張により形成されたエキスパンドシートの余剰分を、余剰分隆起ステップで被加工物ユニットの裏面側に隆起させ、この隆起させた余剰分を圧着ステップで被加工物ユニットの裏面側に圧着することにより、エキスパンドシートの余剰分が実質的に除去される。余剰分を圧着するため、加熱によって収縮しにくいエキスパンドシートでも余剰分を除去することができ、よってチップ間の間隔を維持することが可能となる。

本発明によれば、エキスパンドシートの種類によらず、被加工物を分割して形成したチップ間の間隔を維持してチップが損傷するおそれを低減することができる被加工物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に係る分割方法で分割加工される半導体ウェーハ（被加工物）を備えたウェーハユニット（被加工物ユニット）の、（ａ）斜視図、（ｂ）断面図である。一実施形態の分割方法が実施される分割装置にウェーハユニットをセットした状態を示す側断面図である。同分割方法の拡張ステップを示す側断面図である。同分割方法の余剰分隆起ステップを示す側断面図である。余剰分隆起ステップで形成した表面側の余剰分を裏面側に突出させる方法の一例を示す側断面図である。同突出させる方法の他の例を示す側断面図である。同分割方法の圧着ステップを示す側断面図である。同分割方法の余剰分隆起ステップの他の方法を示す側断面図である。図８の方法で裏面側に突出された余剰分を圧着する圧着ステップを示す側断面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は、一実施形態に係るウェーハユニット（被加工物ユニット）５を示している。ウェーハユニット５は、分割加工が施されるデバイス用ウェーハ（被加工物）１と、ウェーハ１に貼着されたエキスパンドシート１１と、エキスパンドシート１１の外周が貼着された環状フレーム１０とから構成される。

［１］ウェーハユニット
ウェーハ１は、厚さが例えば数百μｍ程度の円板状の半導体ウェーハ等である。ウェーハ１には格子状の分割予定ライン２によって複数の矩形領域３が設定されており、これら矩形領域３の表面１ａ側に、例えばＩＣやＬＳＩからなる電子回路が形成されている。

ウェーハ１の裏面１ｂには環状フレーム１０に貼着された円形状のエキスパンドシート１１が貼着され、ウェーハ１は表面１ａ側が露出した状態とされる。そして、エキスパンドシート１１の外周が環状フレーム１０に貼着されてウェーハユニット５が構成される。環状フレーム１０はステンレス等の剛性を有する金属板等からなるもので、ウェーハ１は、環状フレーム１０およびエキスパンドシート１１を介してハンドリングされる。

エキスパンドシート１１は、常温では伸縮性を有し、かつ、所定温度（例えば７０℃程度）以上に加熱されると収縮する特性を有する基材の片面に、粘着層が形成されたものが用いられる。基材としては、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリオレフィン等の合成樹脂シートが挙げられる。ウェーハ１と環状フレーム１０は、片面の粘着層に貼着される。ウェーハ１は、環状フレーム１０の円形状の内周縁１０ａに対し同心状に配設され、ウェーハ１の外周縁１ｃと環状フレーム１０の内周縁１０ａとの間には、エキスパンドシート１１の環状領域１１ａが形成される。

図１（ｂ）に示すように、ウェーハ１の内部には、分割予定ライン２に沿って改質層４が予め形成されている。改質層４は透過性を有する所定波長のパルスレーザビームをウェーハ１の内部に集光点を合わせて照射することにより形成される。改質層４はウェーハ１の他の部分と比較して強度が低下しており、分割起点となる。

なお、本実施形態ではウェーハ１の分割予定ライン２に沿った分割起点を改質層４としているが、分割起点は改質層４に限られず、切削ブレードで切削したりレーザビームを照射したりして形成した溝等であってもよい。

［２］分割装置
次に、上記ウェーハ１を改質層４を分割起点として分割予定ライン２に沿って分割し、複数のチップを形成するとともに形成されたチップ間の間隔を維持する一実施形態の分割方法を説明する。一実施形態では、図２に示す分割装置２０を用いてウェーハ１を分割する。まず、この分割装置２０の構成を説明する。

分割装置２０は、ウェーハ１が載置されるテーブル３０と、テーブル３０の周囲に配設された環状フレーム１０が載置される環状の昇降テーブル４０と、テーブル３０上に負圧を発生させるための吸引源５０とを備えている。

テーブル３０は、円筒枠体３１の内部の上端部に、円板状の底板３２上に支持された状態で多孔質体からなる円板状の吸引部３３が固定された構成を有する。吸引部３３の上面がウェーハ支持面３３１となっており、ウェーハ支持面３３１は、ウェーハ１よりも径が大きく、かつ、環状フレーム１０の内径よりも小さい径に設定されている。吸引部３３の支持面３３１と円筒枠体３２の上面とは、面一に構成されている。

底板３２の中心には、吸引部３３に連通する吸引通路３２１が貫通形成されており、この吸引通路３２１には、配管５１を介して、空気を吸引する真空ポンプ等からなる吸引源５０が接続されている。また、配管５１の途中には開閉バルブ５２が介在されている。開閉バルブ５２を開いて吸引源５０が運転されると吸引部３３内が負圧となり、支持面３３１に載置されるウェーハ１が支持面３３１に吸引保持される。

昇降テーブル４０はテーブル３０の周囲にテーブル３０と同心状に、かつ、昇降可能に配設されており、シリンダ本体４５１からピストンロッド４５２が上方に延びる複数のシリンダ４５のピストンロッド４５２の伸縮により昇降する。シリンダ４５は、エア圧や油圧を用いた流体圧シリンダが用いられる。昇降テーブル４０には複数の可動式のクランプ４１が取り付けられており、これらクランプ４１によって、昇降テーブル４０に載置された環状フレーム１０が押さえつけられて固定状態となる。

［３］分割方法
次いで、上記分割装置２０を用いて行う一実施形態の分割方法を説明する。

（１）拡張ステップ
図２に示すように、分割装置２０の昇降テーブル４０の高さ位置をテーブル３０と同じとし、ウェーハユニット５を、エキスパンドシート１１を下側に配した状態で、ウェーハ１をテーブル３０の支持面３３１に同心状に載置するとともに、環状フレーム１０を昇降テーブル４０上に載置する。この状態で、円筒枠体３１の外周縁は、エキスパンドシート１１の環状領域１１ａの中間部分に位置する。次いで、クランプ４１によって環状フレーム１０を昇降テーブル４０に固定してから、図３に示すように各シリンダ４５のピストンロッド４５２を縮小して昇降テーブル４０を下降させる。

昇降テーブル４０が下降すると、エキスパンドシート１１は径方向外側に拡張される。エキスパンドシート１１の拡張に伴い、ウェーハ１には径方向外側に引っ張られる外力が付与され、改質層４を起点としてウェーハ１は分割予定ライン２に沿って割断される。すなわちウェーハ１は、各矩形領域３に分割されて複数のチップ３Ａに個片化される。各チップ３Ａの間には、エキスパンドシート１１の拡張により間隔が形成される。

（２）余剰分隆起ステップ
ウェーハ１が複数のチップ３Ａに分割されたら、開閉バルブ５２を開くとともに吸引源５０を運転し、各チップ３Ａをエキスパンドシート１１ごとテーブル３０の支持面３３１に吸引保持する。これにより、チップ３Ａは支持面３３１にチップ３Ａ間の間隔が保持された状態で固定された状態となる。この状態から、図４に示すように、各シリンダ４５のピストンロッド４５２を伸長して昇降テーブル４０をテーブル３０と同じ高さに戻す。

この動作により、チップ３Ａに分割されたウェーハ１の外周縁１ｃと環状フレーム１０の内周縁１０ａとの間の距離が縮まるので、この間のエキスパンドシート１１の環状領域１１ａの拡張状態が解除される。このため図４に示すようにエキスパンドシート１１の環状領域１１ａには余剰分１１ｂが生じ、その余剰分１１ｂはウェーハユニット５の表面５ａ側すなわち上側に隆起して互いに重なった状態に形成される。

（３）圧着ステップ
次に、上方に隆起した余剰分１１ｂをウェーハユニット５の裏面５ｂ側すなわち下側に裏返してウェーハユニット５の裏面５ｂ側に隆起させ、その余剰分１１ｂを環状フレーム１０の裏面側に圧着させる。

余剰分１１ｂをウェーハユニット５の裏面５ｂ側に隆起させるには、例えば図５に示すように上記吸引源５０から分岐させた吸引経路５３の先端に取り付けたエア吸引ノズル６１を余剰分１１ｂの下側に位置付けて余剰分１１ｂを吸引する方式が挙げられる。また、図６に示すように、余剰分１１ｂの上方に位置付けたエア噴出ノズル６２から下方の余剰分１１ｂにエアを噴出し、エア圧で余剰分１１ｂを裏面５ｂ側に隆起させる方式も可能である。

上記のような方法でウェーハユニット５の裏面５ｂ側に余剰分１１ｂを隆起させたら、図７に示すように余剰分１１ｂを環状フレーム１０側に倒し、環状フレーム１０に貼着されている部分のエキスパンドシート１１に圧着させる。この場合は、エア噴出ノズル６２から噴出させたエア圧で余剰分１１ｂを環状フレーム１０側に倒し、その状態を保持して、下側から昇降可能とされたヒータ７０を上昇させて、加熱状態のヒータ７０を余剰分１１ｂに押し付け、余剰分１１ｂを環状フレーム１０の裏面側のエキスパンドシート１１に折りたたんだ状態として圧着する。余剰分１１ｂが圧着されたらヒータ７０を下降させ、処理が完了となる。

ヒータ７０の加熱温度は、例えば１３０〜１４０℃程度に設定される。また、エキスパンドシート１１に接触するヒータ７０の圧着面は、圧着後にエキスパンドシート１１から剥離しやすいようにコーティング（例えばタフラムコーティング、「タフラム」は商標）が施されたり、微小な凹凸が形成されたりしたものとすることが好ましい。

図７に示した圧着ステップの方法は一例であり、この他には、図８に示すようにウェーハユニット５の表面５ａ側のエア噴出ノズル６２から噴出するエアの方向を外周側に傾斜させることにより、余剰分１１ｂを環状フレーム１０の裏面側に斜めに隆起させ、この状態を保持して、図９に示すようにヒータ７０で余剰分１１ｂを環状フレーム１０の裏面に押し付けて圧着する方法でも可能である。

余剰分１１ｂを環状フレーム１０の裏面側に向けて斜めに隆起させる方法としては、表面５ａ側に隆起させた余剰分１１ｂを適宜な道具を用いて裏面側に押し込んだり、上記エア吸引ノズル６１を用いて吸引したりする方法を用いてもよい。このように余剰分１１ｂを環状フレーム１０の裏面側に向けて斜めに隆起させ圧着する方法では、余剰分１１ｂの裏面側への隆起と圧着とを一連の動作で円滑に進めることができるといった利点がある。

上記圧着ステップは、エキスパンドシート１１の環状領域１１ａの複数箇所に対して、順次行うか、または同時に行う。圧着箇所は２箇所でもよいが、円周等分の複数箇所が好ましく、例えば４〜８箇所を圧着する。

圧着ステップを終えたら、チップ３Ａに分割されたウェーハ１のテーブル３０への吸引保持を解除し、クランプ４１による環状フレーム１０の固定を解除すると、環状フレーム１０をハンドリングしてウェーハ１を搬出することができる。拡張されたエキスパンドシート１１にあっては、環状領域１１ａに形成された余剰分１１ｂの複数箇所を環状フレーム１０の裏面側に圧着することで、環状フレーム１０の内側でのテンションが維持され、したがってチップ３Ａ間の間隔が維持され、チップ３Ａどうしが接触することが起こらない。

［４］作用効果
上記実施形態によれば、ウェーハ１を複数のチップ３Ａに分割した後、ウェーハ１をテーブル３０に吸引保持した状態で、昇降テーブル４０を下降させてエキスパンドシート１１を拡張してウェーハ１を複数のチップ３Ａに分割している。そして、エキスパンドシート１１の拡張を解除して形成されたエキスパンドシート１１の余剰分１１ｂの複数箇所をウェーハユニット５の裏面５ａ側に隆起させ、隆起した余剰分１１ｂを裏面側に圧着することにより、余剰分１１ｂが実質的に除去され、これにより環状フレーム１０内のエキスパンドシート１１のテンションが維持される。

このような方法により、加熱によって収縮しにくいエキスパンドシート１１であっても余剰分１１ｂを除去することができ、よってチップ３Ａ間の間隔を維持することが可能となる。その結果、ハンドリング時においてチップ３Ａどうしの接触が起こらず、チップ３Ａが損傷するおそれが低減する。

１…ウェーハ（被加工物）
３Ａ…チップ
４…改質層（分割起点）
５…ウェーハユニット（被加工物ユニット）
５ａ…ウェーハユニットの表面
５ｂ…ウェーハユニットの裏面
１０…環状フレーム
１１…エキスパンドシート
１１ｂ…余剰分

Claims

分割起点が形成された被加工物と、該被加工物に貼着されたエキスパンドシートと、該エキスパンドシートの外周が貼着される環状フレームと、からなる被加工物ユニットの該被加工物側を表面とし該エキスパンドシート側を裏面とし、該被加工物を該分割起点に沿って分割して複数のチップを形成するとともに形成された該チップ間の間隔を維持する被加工物の分割方法であって、
前記エキスパンドシートを拡張し、前記被加工物を前記分割起点から分割して複数のチップを形成するとともに形成された該チップ間に間隔を形成する拡張ステップと、
該拡張ステップを実施した後、該拡張ステップで前記エキスパンドシートが拡張されて形成された余剰分を前記被加工物の外周と前記環状フレームの内周との間で前記被加工物ユニットの裏面側に隆起させる余剰分隆起ステップと、
該余剰分隆起ステップを実施した後、前記被加工物ユニットの裏面側に隆起させた前記余剰分を前記環状フレームの裏面側に圧着することで前記チップ間の間隔を維持する圧着ステップと、
を備えることを特徴とする被加工物の分割方法。