JP6234312B2 - 積層基板の加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、第一基板上に接着層を介して第二基板が貼着された積層ウエーハを個々のチップに分割する積層基板の加工方法に関する。

例えば、加速度センサや圧力センサ等のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）デバイスの製造プロセスでは、ウエーハ上に形成された複数のストリート（分割予定ライン）で区画された各領域にＭＥＭＳデバイスを配設したデバイスウエーハ（第一基板）が形成される。その後、デバイスウエーハをストリートに沿って例えば特開２００８−３０７６４６号公報に開示される切削装置で切削して分割することで、個々のＭＥＭＳデバイスを製造する。

多くのＭＥＭＳデバイスには、ＭＥＭＳ構造を保護するキャップと呼ばれる保護カバーが配設されている。このような保護カバーが配設されたＭＥＭＳデバイスは、デバイスウエーハ（第一基板）とカバープレート（第二基板）を貼り合わせ積層ウエーハ（積層基板）を形成した後、積層ウエーハをストリートに沿って分割することにより製造される。

第一基板上に接着層を介して第二基板が貼着された積層基板を切削ブレードで分割する場合、積層基板の第一基板にダイシングテープを貼着し、切削装置のチャックテーブルでダイシングテープを介して積層基板を吸引保持し、第二基板側から切削ブレードを切り込ませて積層基板を個々のチップに分割していた（例えば、特開２００６−２２８８１６号公報参照）。

特開２００８−３０７６４６号公報 特開２００６−２２８８１６号公報

しかし、積層基板を切削ブレードで切削して個々のチップに分割する場合、接着層の接着力が十分でないと、接着層から第一基板が剥離してしまうという問題がある。切削除去すべきストリート以外の領域で第一基板が剥離してしまうと、その領域のチップは不良となってしまうため、改善が要望されている。

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、被加工物によらず第一基板の剥離によるチップ不良を低減可能な積層基板の加工方法を提供することである。

本発明によると、第一基板上に接着層を介して第二基板が貼着され、所定の幅を有するストリートが複数設定された積層基板の加工方法であって、該積層基板に対して吸収性を有する波長のレーザービームを該ストリートに沿って該第二基板側から照射して、該ストリートの幅内の両側にそれぞれ該第一基板に達する一対のレーザー加工溝を形成するレーザー加工溝形成ステップと、該レーザー加工溝形成ステップを実施した後、該ストリート内で該一対のレーザー加工溝に挟まれた領域を、該一対のレーザー加工溝からはみ出さない幅の切削ブレードで切削する切削ステップと、を備えたことを特徴とする積層基板の加工方法が提供される。

本発明のレーザー加工溝ステップでは、レーザービームの照射によって第一基板に達するレーザー加工溝を形成するため、積層基板には物理的負荷がかかることがない。従って、接着層の接着力が十分でない積層基板でも剥離が生じることはない。

一方、レーザービームの照射によって形成できるレーザー加工溝の深さには限界があり、積層基板が厚い場合には複数パスのレーザービームの照射が必要となり、レーザー加工のみで積層基板を完全に切断しようとすると生産性が非常に悪い。

本願発明では、ストリート内の両側に一対のレーザー加工溝を形成し、一対のレーザー加工溝間の領域を切削ブレードで切削して積層基板を完全切断してチップに分割するか、或いは不完全切断した後、チップに分割する。よって、生産性を落とすことなく、ストリート以外の領域で第一基板の剥離が生じることなく加工でき、第一基板の剥離によるチップ不良を低減し得る。

積層基板の断面図である。 レーザー加工溝形成ステップを示す斜視図である。 レーザービーム発生ユニットのブロック図である。 レーザー加工溝形成ステップを示す断面図である。 図５（Ａ）は切削ステップの第１実施形態を示す断面図、図５（Ｂ）は切削ステップの第２実施形態を示す断面図である。 図６（Ａ）は第１実施形態の切削ステップにより分割されたチップの断面図、図６（Ｂ）は切削時にストリート内の第一基板が飛んだ場合の断面図である。 研削による分割ステップを示す一部断面側面図である。 テープエキスパンドによる分割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、積層基板１０の断面図が示されている。積層基板１０は、第一基板１２上に接着層１６を介して第二基板１４が貼着されて構成されている。積層基板１０の一例としては、複数のデバイスが形成されたデバイスウエーハ上にＳｉからなるカバー基板が貼着されて構成されている。

図２を参照すると、レーザー加工溝形成ステップを示す斜視図が示されている。第一基板１２の表面１２ａ上には格子状に形成された複数のストリート（分割予定ライン）１３により区画された各領域にデバイス１５が形成されている。

レーザー加工装置のレーザービーム照射ユニット１８は、ケーシング２０中に収容された図３に示すレーザービーム発生ユニット２０と、レーザービーム発生ユニット２０が発生したレーザービームを集光して積層基板１０に照射する集光器２２とを含んでいる。

レーザービーム照射ユニット１８のケーシング２０には撮像ユニット２４が取り付けられている。撮像ユニット２４は、可視光線によって撮像する通常のＣＣＤ等の撮像素子の他に、積層基板１０に赤外線を照射する赤外線照射手段と、赤外線に対応した電気信号を出力する赤外線ＣＣＤ等の赤外線撮像素子を含んでおり、撮像した画像信号は図示しない制御手段に送信される。

図３に示すように、レーザービーム発生ユニット２０は、ＹＡＧパルスレーザー又はＹＶＯ４パルスレーザー等からなるレーザー発振器２６と、繰り返し周波数設定手段２８と、パルス幅調整手段３０と、パワー調整手段３２とを含んでいる。レーザー発振器２６で発振されたパルスレーザービームがパワー調整手段３２で所定パワーに調整されて、集光器２２から積層基板１０に照射される。

図２を再び参照すると、積層基板１０の第一基板１２がレーザー加工装置の図示しないチャックテーブルに吸引保持されている。本発明実施形態の積層基板の加工方法では、レーザー加工溝形成ステップを実施する前に、レーザー加工すべきストリート１３を検出するアライメントステップを実施する。

このアライメントステップでは、撮像ユニット２４の赤外線撮像素子で第二基板１４を透かして第一基板１２の表面１２ａを撮像し、レーザー加工すべきストリート１３を集光器２２とＸ軸方向に整列させる。

アライメントステップ実施後、積層基板１０に対して吸収性を有する波長のレーザービームをレーザービーム照射ユニット１８の集光器２２からストリート１３に沿って第二基板１４側から照射して、図示しないチャックテーブルをＸ軸方向に加工送りすることにより、図４に示すように、ストリート１３の幅Ｗ１の内側の両側にそれぞれ第一基板１２に達する一対のレーザー加工溝１７を形成する（レーザー加工溝形成ステップ）。

積層基板１０をＹ軸方向に割り出し送りしながら、第１の方向に伸長するストリート１３の幅内の両側に第一基板１２に達する一対のレーザー加工溝１７を次々と形成する。第１の方向に伸長する全てのストリート１３の幅内の両側に一対のレーザー加工溝１７を形成した後、図示しないチャックテーブルを９０°回転して、第１の方向に直交する第２の方向に伸長するストリート１３の幅内の両側にそれぞれ第一基板１２に達する一対のレーザー加工溝１７を形成する。

尚、レーザー加工溝形成ステップでのレーザー加工条件は例えば以下のとおりである。

光源 ：ＹＡＧパルスレーザー
波長 ：３５５ｎｍ（ＹＡＧパルスレーザーの第三高調波）
平均出力 ：３．０Ｗ
繰り返し周波数 ：２０ｋＨｚ
集光スポット径 ：１．０μｍ
送り速度 ：１００ｍｍ／ｓ

レーザー加工溝形成ステップを実施した後、ストリート１３内で一対のレーザー加工溝１７に挟まれた領域を、一対のレーザー加工溝１７からはみ出さない幅の切削ブレードで切削する切削ステップを実施する。

この切削ステップの第１実施形態では、図５（Ａ）に示すように、スピンドル３４の先端に装着された切削ブレード３６を高速回転させながら積層基板１０に第二基板１２側から切り込み、積層基板１０を吸収保持した図示しないチャックテーブルをＸ軸方向に加工送りすることにより、積層基板１０を完全切断する（フルカットする）。

切削ステップの第１実施形態では、積層基板１０をダイシングテープＴ１に貼着し、切削ブレード３６の先端がダイシングテープＴ１に達するまでフルカットし、切削溝１９を形成する。

第１の方向に伸長する全てのストリート１３に沿って同様な切削溝１９を形成した後、積層基板１０を吸引保持する図示しないチャックテーブルを９０°回転してから、第２の方向に伸長するストリート１３に沿って積層基板１０をフルカットし、同様な切削溝１９を形成することにより、積層基板１０を個々のチップ２１に分割する。

図６（Ａ）を参照すると、このようにして形成されたチップ２１の断面図が示されている。切削ステップでは、ストリート１３内で一対のレーザー加工溝１７に挟まれた領域を切削ブレード３６で切削するため、切削時の衝撃により、図６（Ｂ）に示すように、往々にしてストリート１３内の第一基板１２が飛散してチップ２１Ａが製造される。

図５（Ｂ）を参照すると、第２実施形態の切削ステップの断面図が示されている。第２実施形態の切削ステップでは、高速回転する切削ブレード３６で積層基板１０の第一基板１２を完全切断するのではなく、不完全切断（ハーフカット）して、第二基板１４側から第一基板１２に部分的に切り込む切削溝２３を形成する。

第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って切削溝２３を形成した後、積層基板１０を吸引保持する図示しないチャックテーブルを９０°回転してから、第２の方向に伸長する全てのストリート１３に沿って同様な切削溝２３を形成する。

第２実施形態の切削ステップを実施した後、積層基板１０を個々のチップに分割する分割ステップを実施する。分割ステップの第１実施形態は、図７に示すように、研削により実施する。

図７において、研削ユニット３８は、モータにより回転駆動されるスピンドル４０と、スピンドル４０の先端に固定されたホイールマウント４２と、ホイールマウント４２に着脱可能に装着された研削ホイール４４とを含んでいる。研削ホイール４４は、環状のホイール基台４６と、ホイール基台４６の下端部外周に固着された複数の研削砥石４８とから構成される。

研削ステップでは、積層基板１０の第二基板１４の表面に保護テープＴ２を貼着し、チャックテーブル５０で積層基板１０の保護テープＴ２側を吸引保持し、第一基板１２の裏面１２ｂを露出させる。

そして、チャックテーブル５０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４４を矢印ｂで示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、図示しない切削ユニット送り機構を作動して、研削砥石４８を第一基板１２の裏面１２ｂに接触させる。

そして、研削ホイール４４を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りすると、第一基板１２が切削溝２３に至るまで研削されて、積層基板１０が個々のデバイスチップに分割される。

分割ステップの第２実施形態は、切削溝２３が形成された積層基板１０に外力を付与することにより、積層基板１０を個々のチップに分割する。この第２実施形態の分割ステップでは、図８（Ａ）に示すように、切削溝２３が形成された積層基板１０の第一基板１２側を外周部が環状フレームＦに貼着されたエキスパンドテープＴ３に貼着する。

そして、環状フレームＦを、フレーム保持部材５８の載置面５８ａ上に載置し、クランプ６０によってフレーム保持部材５８を固定する。この時、フレーム保持部材５８はその載置面５８ａが拡張ドラム５６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６４を駆動してフレーム保持部材５８を図８（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５８の載置面５８ａ上に固定されている環状フレームＦも下降するため、環状フレームＦに貼着されたエキスパンドテープＴ３は拡張ドラム５６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、エキスパンドテープＴ３に貼着されている積層基板１０には放射状に引っ張り力が作用する。このように積層基板１０に放射状に引っ張り力が作用すると、切削溝２３が分割起点となって、積層基板１０は切削溝２３に沿って破断され個々のチップ２１Ｂに分割される。

上述した実施形態の積層基板の加工方法では、第一基板１２の表面に格子状に形成されたストリート１３によって区画されて複数のデバイス１５が形成されている第一基板１２について説明したが、本発明の積層基板の加工方法は、パターンを有する基板に限定されるものではなく、パターンがない被加工物や分割方向が一方向の被加工物も含むものである。

１０ 積層基板
１２ 第一基板
１３ ストリート
１４ 第二基板
１５ デバイス
１６ 接着層
１７ レーザー加工溝
１８ レーザービーム照射ユニット
１９，２３ 切削溝
２０ レーザービーム発生ユニット
２１，２１Ａ，２１Ｂ チップ
２２ 集光器
２４ 撮像ユニット
３６ 切削ブレード
４４ 研削ホイール
４８ 研削砥石
５２ 分割装置
５４ フレーム保持ユニット
５６ 拡張ドラム

Claims (1)

1. 第一基板上に接着層を介して第二基板が貼着され、所定の幅を有するストリートが複数設定された積層基板の加工方法であって、
   該積層基板に対して吸収性を有する波長のレーザービームを該ストリートに沿って該第二基板側から照射して、該ストリートの幅内の両側にそれぞれ該第一基板に達する一対のレーザー加工溝を形成するレーザー加工溝形成ステップと、
   該レーザー加工溝形成ステップを実施した後、該ストリート内で該一対のレーザー加工溝に挟まれた領域を、該一対のレーザー加工溝からはみ出さない幅の切削ブレードで切削する切削ステップと、
   を備えたことを特徴とする積層基板の加工方法。

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