JP5992256B2

JP5992256B2 - ウェーハの分割方法

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Publication number: JP5992256B2
Application number: JP2012185126A
Authority: JP
Inventors: 誠下谷
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-08-24
Filing date: 2012-08-24
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2032-08-24
Also published as: JP2014044995A

Description

本発明は、分割予定ラインに沿ってウェーハを各チップに分割する分割方法に関し、特に、ブレーキング装置を用いてウェーハを分割する分割方法に関する。

表面にデバイスの形成されたウェーハは、例えば、分割予定ラインに沿って分割の起点となる溝（分割起点溝）を形成された後に曲げ応力を加えられ、分割起点溝において各チップに分割される。この分割処理には、分割起点溝の形成された分割予定ラインを挟むようにウェーハを支持する一対の支持刃と、分割予定ラインに沿ってウェーハに下向きの押圧力を加える押圧刃とを備えるブレーキング装置を用いるのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

上述のブレーキング装置は、ウェーハの表面に形成されるデバイスパターンや分割起点溝などを撮像するための撮像手段を下方に備えている。ウェーハは、ブレーキング装置において表面を下向きに載置され、撮像された画像に基づいて支持刃及び押圧刃を位置付けられる。支持刃に下側の面（表面）を支持された状態で、上方の押圧刃により下向きに曲げ応力を加えられることで、ウェーハは分割起点溝に沿って分割される。

特開２００９−１４８９８２号公報

上述のブレーキング装置を用いる分割方法において、ウェーハは、所定の方向（以下、第１方向）に延びる複数の分割起点溝に沿って押圧刃で力を加えられ、短冊状に分割される。第１方向に延びる全ての分割起点溝でウェーハが分割された後には、分割された複数のウェーハ片は、互いの位置関係を維持した状態で鉛直軸周りに９０°回転される。そして、複数のウェーハ片は、第１方向に直交する方向（以下、第２方向）に延びる複数の分割起点溝に沿って押圧刃で力を加えられ、各チップに分割される。

しかしながら、この分割方法では、第１方向に延びる分割起点溝で分割された複数のウェーハ片は、第２方向に延びる分割起点溝で分割されるまでの間に動いてしまい、ウェーハ片の相互の位置関係が変わってしまうことがある。ウェーハ片の位置関係が変わってしまうと、第２方向に延びる分割起点溝の位置もずれてしまい、押圧刃により力を加える方法でウェーハ片を適切に分割するのは困難になる。この問題は、ウェーハを小チップ（例えば、１ｍｍ角以下）に分割する場合には特に深刻である。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、分割予定ラインに沿ってウェーハを適切に分割可能なウェーハの分割方法を提供することを目的とする。

本発明のウェーハの分割方法は、表面に分割予定ラインによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウェーハを該分割予定ラインに沿って分割するウェーハの分割方法であって、該表面側に保護テープを貼着する保護テープ貼着工程と、該保護テープ貼着工程を実施した後に、該保護テープを保持手段に保持しウェーハの裏面から該分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射し分割する起点となる分割起点領域を形成するレーザー光線照射工程と、該レーザー光線照射工程を実施した後に、ウェーハの露呈する裏面側から、外部刺激を与えることにより硬化する液状樹脂を供給しウェーハの外周全周に渡って該樹脂が該保護テープに至りウェーハ全体が該樹脂に埋没するまで樹脂を塗布し、該樹脂に外部刺激を与えて硬化させウェーハを樹脂で被覆する樹脂被覆工程と、樹脂被覆工程の後に、押圧手段により該樹脂側から押圧することにより該分割予定ラインに沿って外力を付与しウェーハを該分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割する分割工程と、該分割工程を実施した後に、ウェーハから該樹脂を剥離する樹脂除去工程と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、ウェーハ全体を埋没させるようにウェーハの裏面側から樹脂を塗布して硬化させるので、ウェーハは、裏面全面及び外周全周を樹脂で被覆された状態で保護テープに固定される。これにより、後の分割工程において分割されたウェーハ片の相対位置がずれてしまうことはないので、分割予定ラインに沿ってウェーハを適切に分割可能となる。

本発明によれば、分割予定ラインに沿ってウェーハを適切に分割可能なウェーハの分割方法を提供できる。

本実施の形態に係る分割方法の対象となるウェーハの全体図である。本実施の形態のレーザー光線照射工程においてウェーハに改質層が形成される様子を示す図である。本実施の形態の樹脂被覆工程においてウェーハに樹脂が塗布される様子を示す図である。本実施の形態の樹脂被覆工程においてウェーハに塗布された樹脂が硬化される様子を示す図である。本実施の形態の分割工程においてウェーハが分割される様子を示す図である。本実施の形態の樹脂除去工程においてウェーハから樹脂が剥離される様子を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係るウェーハの分割方法について説明する。図１は、本実施の形態に係る分割方法の対象となるウェーハの全体図である。図１Ａは、ウェーハの斜視図を示し、図１Ｂは、ウェーハの中心線に沿う断面図を示す。図１に示すように、ウェーハＷは、略円板状の外形形状を有しており、表面Ｗ１に配列された格子状の分割予定ライン（不図示）で複数の領域に区画されている。ウェーハＷにおいて分割予定ラインで区画された各領域には、デバイスＤが形成されている。

このウェーハＷは、保護テープ貼着工程、レーザー光線照射工程、樹脂被覆工程、分割工程、樹脂除去工程を含む分割方法で分割される。保護テープ貼着工程では、デバイスＤの形成されたウェーハＷの表面Ｗ１側に保護テープＴを貼着する（図１Ｂ参照）。レーザー光線照射工程では、分割予定ラインに沿ってウェーハＷの裏面Ｗ２側にレーザー光線を照射し、分割の起点となる改質層（分割起点領域）Ａを形成する（図２参照）。

樹脂被覆工程では、ウェーハＷ全体を埋没させるようにウェーハＷの裏面Ｗ２側から液状の樹脂Ｒを塗布して硬化させ、ウェーハＷの裏面Ｗ２全面及び外周Ｗ３全周を樹脂Ｒで被覆する（図３、図４参照）。分割工程では、ウェーハＷの裏面Ｗ２側から分割予定ラインに沿って外力を付与し、ウェーハＷをデバイスＤに対応する複数のチップＣに分割する（図５参照）。樹脂除去工程では、分割されたウェーハＷから樹脂Ｒを剥離して除去する（図６参照）。

本実施の形態では、樹脂被覆工程においてウェーハＷの裏面Ｗ２側からウェーハＷ全体を埋没させるように樹脂Ｒを塗布するので、ウェーハＷは、裏面Ｗ２全面及び外周Ｗ３全周を樹脂Ｒで被覆された状態で保護テープＴに固定される。これにより、後の分割工程での位置ずれを防止して、分割予定ラインに沿ってウェーハＷを適切に分割できるようになる。以下、本実施の形態に係るウェーハの分割方法の詳細について説明する。

図１Ｂに示すように、まず、保護テープ貼着工程において、環状のフレームＦに張られた保護テープＴをウェーハＷの表面Ｗ１側に貼着させる。後のレーザー光線照射工程や分割工程などにおいて、ウェーハＷは、表面Ｗ１側を支持された状態で処理される。このため、ウェーハＷの表面Ｗ１側に保護テープＴを貼着させることで、表面Ｗ１側のデバイスＤを保護テープＴによって保護する。

保護テープ貼着工程の後には、レーザー光線照射工程が実施される。図２は、レーザー光線照射工程においてウェーハに改質層（分割起点領域）が形成される様子を示す図である。レーザー光線照射工程では、図２に示すように、レーザー加工装置１により分割の起点となる改質層（分割起点領域）Ａが形成される。レーザー加工装置１は、ポーラスセラミック材による吸着面を有する保持テーブル（保持手段）１１と、保持テーブル１１の上方の加工ヘッド１２とを備えている。

ウェーハＷは、表面Ｗ１に貼着された保護テープＴを介して保持テーブル１１に保持される。また、加工ヘッド１２の射出口がウェーハＷの分割予定ラインに位置付けられ、ウェーハＷの裏面Ｗ２側に向けてレーザー光線が照射される。レーザー光線は、ウェーハＷに対して透過性を有する波長であり、ウェーハＷの内部に集光するように調整されている。レーザー光線の集光点が調整された状態で、ウェーハＷに対して加工ヘッド１２が相対移動されることで、ウェーハＷの内部に分割予定ラインに沿う改質層Ａが形成される。

具体的には、まず、ウェーハＷの表面Ｗ１（下面）付近に集光点が調整され、全ての分割予定ラインの表面Ｗ１近傍に改質層Ａを形成するようにレーザー光線が照射される。次に、集光点の高さが裏面Ｗ２側（上方）に移動され、再び分割予定ラインに沿ってレーザー光線が照射される。このように、レーザー光線の照射と集光点の移動とが繰り返されることで、ウェーハＷの内部に所定の厚さの改質層Ａが形成される。この改質層Ａは、例えば、レーザー光線の照射によってウェーハＷの内部の密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲と異なる状態に改質された領域である。

なお、本実施の形態では、分割の起点となる分割起点領域として改質層Ａを形成しているが、本発明のレーザー光線照射工程で形成される分割起点領域は改質層に限定されない。例えば、分割起点領域として、レーザーアブレーションによる分割起点溝を形成しても良い。

レーザー光線照射工程の後には、樹脂被覆工程が実施される。図３は、樹脂被覆工程においてウェーハに樹脂が塗布される様子を示す図である。図４は、樹脂被覆工程においてウェーハに塗布された樹脂が硬化される様子を示す図である。

図３Ａに示すように、樹脂被覆工程では、まず、樹脂塗布装置２においてウェーハＷの裏面Ｗ２側に液状の樹脂Ｒが塗布される。樹脂塗布装置２は、下方に向けて液状物を吐出可能なノズル２１を備えており、このノズル２１から、ウェーハＷを被覆する樹脂Ｒが吐出される。ノズル２１から裏面Ｗ２の中央付近に滴下された樹脂Ｒは、スピンテーブル（不図示）などによりウェーハＷを回転させることで放射状に広がる。そして、図３Ｂ及び図４に示すように、ウェーハＷの裏面Ｗ２及び外周Ｗ３は、樹脂Ｒで覆われる。

この樹脂被覆工程では、ウェーハＷの外周Ｗ３を覆う樹脂Ｒが、外周Ｗ３全周に渡って保護テープＴにまで至るように、樹脂Ｒの滴下量は調節される。このように、ウェーハＷの全体を樹脂Ｒに埋没させて樹脂Ｒを硬化させることで、ウェーハＷを保護テープＴに強固に固定できる。その結果、後の分割工程におけるウェーハＷの位置ずれを防止して、適切な分割が可能になる。

ウェーハＷに塗布される樹脂Ｒは、例えば、紫外光を照射されることで硬化される無溶剤の光硬化樹脂（光硬化性樹脂）である。ただし、外部刺激により硬化する樹脂Ｒであれば、光硬化樹脂でなくとも良い。例えば、樹脂Ｒとして、熱硬化樹脂（熱硬化性樹脂）などを用いることもできる。

ウェーハＷに樹脂Ｒを塗布した後には、図４に示すように、紫外光照射装置３で樹脂Ｒに紫外光ＵＶを照射する。紫外光照射装置３は、保護テープＴを介してウェーハＷを保持する保持テーブル３１と、保持テーブル３１の上方の紫外光源３２とを備えている。この保持テーブル３１にウェーハＷを保持させ、紫外光源３２から紫外光ＵＶを照射させることで、ウェーハＷの裏面Ｗ２及び外周Ｗ３に塗布された樹脂Ｒは硬化される。樹脂Ｒが硬化されると、樹脂被覆工程は終了する。

樹脂被覆工程の後には、分割工程が実施される。図５は、分割工程においてウェーハが分割される様子を示す図である。図５に示すように、本実施の形態の分割工程では、ウェーハＷは、ブレーキング装置４で分割される。ブレーキング装置４は、ウェーハＷの載置される一対の支持刃４１（４１ａ，４１ｂ）と、支持刃４１の上方に設けられた押圧刃（押圧手段）４２と、支持刃４１の下方においてウェーハＷを撮像するカメラ４３とを備える。押圧刃４２は、支持刃４１ａと支持刃４１ｂとの間に位置付けられており、押圧機構（不図示）で上下動される。

分割工程では、まず、保護テープＴを介してウェーハＷを支持刃４１上に載置させ、カメラ４３でウェーハＷの表面Ｗ１側を撮像させる。改質層Ａは、レーザー光線の照射により改質された領域であり、ウェーハＷの他の領域とは異なる透過率及び反射率を有している。このため、カメラ４３で撮像される画像（撮像画像）に基づいて、改質層Ａの位置を認識できる。

カメラ４３でウェーハＷの表面Ｗ１側を撮像させた後には、撮像画像に基づきウェーハＷを支持刃４１に対して相対移動させ、改質層Ａを支持刃４１ａと支持刃４１ｂとの間に位置付ける。すなわち、図５Ａに示すように、改質層Ａを押圧刃４２の直下に位置付ける。

その後、図５Ｂに示すように、押圧刃４２を降下させてウェーハＷを樹脂Ｒ側から押圧させる。ウェーハＷは、支持刃４１によって改質層Ａの両側を下方から支持されている。また、樹脂Ｒは、押圧刃４２の押圧で撓む程度の弾性を有している。このため、押圧刃４２が降下されると、ウェーハＷの改質層Ａには、押圧刃４２による下向きの曲げ応力が加えられる。このように、分割予定ラインに沿って形成された改質層Ａに曲げ応力が加えられることで、ウェーハＷは分割予定ラインに沿って分割される。

具体的には、まず、第１方向に延びる分割予定ラインの改質層Ａに沿って押圧刃４２で力を加え、ウェーハＷを短冊状のウェーハ片（不図示）に分割する。第１方向に延びる全ての分割予定ラインでウェーハＷを分割した後には、複数のウェーハ片を支持刃４１及び押圧刃４２に対して９０°回転させる。そして、第１方向に直交する第２方向に延びる分割予定ラインに沿って押圧刃４２で力を加え、複数のウェーハ片を個々のデバイスＤに対応するチップＣに分割する（図５Ａ、図５Ｂ）。

この分割工程において、ウェーハＷは、樹脂Ｒに埋没された状態で分割されるので、分割後のウェーハ片の水平方向の動きは樹脂Ｒによって抑制される。また、ウェーハＷは、樹脂Ｒと保護テープＴとで上下を挟み込まれるように保持されているので、分割後のウェーハ片の鉛直方向の動きも抑制される。これにより、分割されたウェーハ片の相対位置がずれてしまうことはなくなるので、ウェーハＷは、分割予定ラインに沿って適切に分割される。

分割工程の後には、樹脂除去工程が実施される。図６は、樹脂除去工程においてウェーハから樹脂が除去される様子を示す図である。樹脂除去工程では、まず、樹脂Ｒをヒーター（不図示）で加熱し、軟化させる。樹脂Ｒの軟化は、加水処理などで樹脂Ｒを膨潤させるようにして行っても良い。次に、図６に示すように、樹脂Ｒの一端を把持し、中心を挟んで対称な他端側に向けて樹脂Ｒを引っ張る。その結果、樹脂ＲはウェーハＷから剥離されるように除去される。樹脂除去工程は、例えば、剥離装置（不図示）によって行われるが、オペレータの手作業により行われても良い。

以上のように、本実施の形態に係るウェーハの分割方法によれば、ウェーハＷ全体を埋没させるようにウェーハＷの裏面Ｗ２側から樹脂Ｒを塗布して硬化させるので、ウェーハＷは、裏面Ｗ２全面及び外周Ｗ３全周を樹脂Ｒで被覆された状態で保護テープＴに固定される。つまり、ウェーハＷは、樹脂Ｒと保護テープＴとで上下を挟み込まれると共に、樹脂Ｒで外周Ｗ３全周を覆われているので、分割工程で分割されたウェーハ片の水平方向の動き及び鉛直方向の動きはいずれも抑制される。これにより、分割されたウェーハ片の相対位置がずれてしまうことはなくなるので、分割予定ラインに沿ってウェーハＷを適切に分割できる。

なお、本発明は上記実施の形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施の形態では、ウェーハの裏面全面及び外周全周に樹脂を塗布する方法を示しているが、分割されたウェーハ片の位置ずれを防止できれば、樹脂は部分的に塗布されても良い。

また、本発明の分割方法の対象となるウェーハの種類は特に限定されない。例えば、シリコンウェーハ、ガリウム砒素（GaAs）基板、シリコンカーバイド（SiC）基板、窒化ガリウム（GaN）基板などの各種半導体基板、セラミック基板、ガラス基板、サファイア基板などの各種絶縁体基板を適宜用いることができる。

その他、上記実施の形態に係る構成、方法などは、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

本発明は、ウェーハを小チップ（例えば、１ｍｍ角以下）に分割する場合などに有用である。

１レーザー加工装置
２樹脂塗布装置
３紫外光照射装置
４ブレーキング装置
１１保持テーブル（保持手段）
１２加工ヘッド
２１ノズル
３１保持テーブル
３２紫外光源
４１，４１ａ，４１ｂ支持刃
４２押圧刃（押圧手段）
４３カメラ
Ａ改質層（分割起点領域）
Ｆフレーム
Ｃチップ
Ｄデバイス
Ｒ樹脂
Ｔ保護テープ
ＵＶ紫外光
Ｗウェーハ
Ｗ１表面
Ｗ２裏面
Ｗ３外周

Claims

表面に分割予定ラインによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウェーハを該分割予定ラインに沿って分割するウェーハの分割方法であって、
該表面側に保護テープを貼着する保護テープ貼着工程と、
該保護テープ貼着工程を実施した後に、該保護テープを保持手段に保持しウェーハの裏面から該分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射し分割する起点となる分割起点領域を形成するレーザー光線照射工程と、
該レーザー光線照射工程を実施した後に、ウェーハの露呈する裏面側から、外部刺激を与えることにより硬化する液状樹脂を供給しウェーハの外周全周に渡って該樹脂が該保護テープに至りウェーハ全体が該樹脂に埋没するまで樹脂を塗布し、該樹脂に外部刺激を与えて硬化させウェーハを樹脂で被覆する樹脂被覆工程と、
樹脂被覆工程の後に、押圧手段により該樹脂側から押圧することにより該分割予定ラインに沿って外力を付与しウェーハを該分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割する分割工程と、
該分割工程を実施した後に、ウェーハから該樹脂を剥離する樹脂除去工程と、
を備えるウェーハの分割方法。