JP6370648B2

JP6370648B2 - ワークの分割方法

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Publication number: JP6370648B2
Application number: JP2014183063A
Authority: JP
Inventors: 泰吉湯平; 南順崔
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2014-09-09
Filing date: 2014-09-09
Publication date: 2018-08-08
Anticipated expiration: 2034-09-09
Also published as: JP2016058510A

Description

本発明は、表面にデバイスが形成され裏面に金属膜が形成されたワークを個々のデバイスに分割する方法に関する。

ＩＣ，ＬＳＩなどのデバイスが分割予定ラインによって区画されて表面に形成されたワークを個々のデバイスに分割する方法として、分割予定ラインに切削ブレードを切り込ませて切削により分割予定ラインを破断する手法がある。

しかし、裏面に金属膜が形成されたワークについてもかかる手法を採用すると、金属膜が延性を有するために、分割予定ラインの未分離や金属膜の引きちぎれといった分割不良を起こす場合があった。

そこで、裏面に金属膜が形成されたワークについては、ダイシングテープに金属膜側を貼着してダイシングテープによってワークを支持し、ワークの表面側から分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射して内部に改質層を形成するとともに、ダイシングテープを透過する波長のレーザー光線をワークの裏面側から分割予定ラインに沿って照射し金属膜に集光して金属膜をアブレーション加工し、その後、分割起点に外力を加えることにより、ワークを個々のデバイスに分割する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−５９９８９号公報

しかし、表面側からレーザー光線を照射してワークの内部に改質層を形成する工程と、裏面側からレーザー光線を照射して金属膜をアブレーション加工する工程とを実施するためには、両工程の間にワークの表裏を反転させる工程を経る必要があり、このことが、生産性を低下させる要因となっている。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、表面にデバイスが形成され裏面に金属膜が形成されたワークの内部に改質層を形成するとともに裏面側の金属膜をアブレーション加工した後に外力を加えて個々のデバイスに分割する場合において、ワークの反転に付随する生産性の低下を防ぐことを目的とする。

本発明は、複数の分割予定ラインによって区画された表面側領域にデバイスが形成され裏面に金属膜が形成されたワークを分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割するワークの分割方法であって、ワークの裏面にダイシングテープを貼着し、前記ダイシングテープを介して前記裏面側を保持テーブルに保持する保持工程と、前記保持工程の後、前記ワークの表面側から前記ワークを透過する波長のレーザー光線を前記ワークの裏面側に集光して照射し分割予定ラインに沿って金属膜を切断する金属膜切断工程と、該裏面側が該保持テーブルに保持されたワークに対して透過性を有する波長のレーザー光線を前記ワークの表面側から前記ワークの内部に集光点を位置付けて前記分割予定ラインに沿って照射し、前記ワークに前記分割予定ラインに沿って改質層を形成する改質層形成工程と、前記改質層形成工程及び前記改質層形成工程が実施されたワークに外力を加えて前記改質層が形成された分割予定ラインに沿ってワークを破断し、個々のデバイスに分割する分割工程と、を含む。

本発明では、金属膜切断工程及び改質層形成工程におけるレーザー光線の照射をともにワークの表面側から行うことにより、ワークを分割する。したがって、金属膜切断工程と改質層形成工程との間でワークの表裏を反転させる必要がないため、生産性を向上させることができる。また、金属膜切断工程では、金属膜にダイシングテープが貼着されているため、デブリの飛散を防止することができ、特別な保護膜等を被覆する必要がない。加えて、ワーク裏面側を保持するためワーク表面に保護部材を貼着する必要もなく、その分コストを低下させることもできる。

ワークの一例を示す斜視図。ワークの一例を示す正面図。ダイシングテープを介してワークがリングフレームに支持された状態を示す斜視図。ワークがダイシングテープを介して保持手段に保持された状態を示す拡大断面。金属膜切断工程の例を示す拡大断面図。改質層形成工程の例を示す拡大断面図。改質層が形成されたワークの例を示す拡大断面図。改質層が形成されたワークの別の例を示す拡大断面図。分割工程の例を示す拡大断面図。分割されたワークがエキスパンド装置に載置された状態を示す断面図。エキスパンド工程を示す断面図。

図１に示すウェーハ１０は、本発明が適用されるワークの一例であり、縦横に設けられた複数の分割予定ライン１３によって区画された表面１１側の領域にデバイス１４が形成されている。デバイス１４は、ＳｉＣ等の基板の上に形成されている。ウェーハ１４の外周部には、結晶方位を示すマークであるオリエンテーションフラット１６が形成されている。

ウェーハＷに形成されたデバイス１４は、例えばパワー半導体デバイスであり、図２に示すように、ウェーハＷの裏面１２には、金属膜２０が被覆されている。金属膜２０は、例えばニッケルフィルムであり、その厚さは例えば５μｍである。

以下では、ウェーハ１０を分割予定ライン１３に沿って破断し、個々のデバイス１４ごとのチップに分割する方法について説明する。

１保持工程
図３に示すように、ウェーハ１０の裏面１２側の金属膜２０には、ダイシングテープ３０が貼着される。ダイシングテープ３０の外周にはリングフレーム３１が貼着されており、ウェーハ１０は、ダイシングテープ３０を介してリングフレーム３１によって支持された状態となる。ダイシングテープ３０としては、例えば、塩化ビニル等の樹脂シートからなる基材の片面に粘着層が敷設されたものが使用される。また、リングフレーム３１としては、例えばステンレス等の剛性を有する金属製のものが使用される。

次に、図４に示すように、レーザー加工装置の保持テーブル５０においてダイシングテープ３０側を保持することにより、ダイシングテープ３０を介してウェーハ１０の裏面１２が保持テーブル５０に保持される。

２金属膜切断工程
保持工程の後に、図１に示したいずれかの分割予定ライン１３をカメラ等で撮像して検出し、レーザー加工装置の図５に示すレーザー照射部５１を、検出した分割予定ライン１３の上方に位置させる。そして、レーザー照射部５１からウェーハＷを透過するレーザー光線５２をウェーハ１０の裏面１２側の金属膜２０に集光して照射し、その状態でレーザー照射部５１と保持テーブル５０とを分割予定ライン１３に沿って相対的に移動（加工送り）させる。例えば、保持テーブル５０を固定しておき、レーザー照射部５１をＸ軸方向に移動させる。また、レーザー照射部５１を固定しておき、保持テーブル５０をＸ軸方向に移動させてもよい。レーザー光線は、例えば以下の条件で照射する。
繰り返し周波数：２５［ｋＨｚ］
波長：５３２［ｎｍ］
ビームピッチ：１［μｍ］
ビーム径：１〜２［μｍ］

このようにして、金属膜２０にレーザー光線５２を集光してレーザー照射部５１と保持テーブル５０とをＸ軸方向に相対的に加工送りすると、分割予定ライン１３に沿って金属膜２０がアブレーション加工され、アブレーション溝２１が形成されて、金属膜２０が切断される。金属膜２０にはダイシングテープ３０が貼着されており、金属膜２０の上方には基板が位置しているため、金属膜２０がアブレーション加工されることにより生じるデブリがダイシングテープ３０に付着し、デブリが飛散することはないため、デブリ飛散防止用の保護膜等は不要である。

このようにして行う金属膜２０のアブレーション加工を、レーザー照射部５１または保持テーブル５０をＹ軸方向にインデックス送りながら、一方向のすべての分割予定ライン１３に沿って行うことにより、ウェーハ１０の裏面１２側に、分割予定ライン１３に沿ってアブレーション溝２１を形成する。また、一方向のすべての分割予定ライン１３についてアブレーション溝２１が形成された後、例えば保持テーブル５０を９０度回転させてから、同様のアブレーション加工を行うと、すべての分割予定ライン１３に沿って縦横にアブレーション溝２１が形成され、金属膜２０が切断される。

なお、金属膜切断工程では、レーザー照射部５１から照射されるレーザー光線を、位相変調システムを介することにより、位相変調された複数のレーザー光線に分岐させ、当該複数のレーザー光線を同時に照射してアブレーション加工することもできる。複数のレーザー光線を同時に照射することで、金属膜２０を効率よく切断することができる。したがって、単一のレーザー光線を用いる場合の通常の加工送り速度は５０ｍｍ／秒であるが、例えばレーザー光線を６分岐させることで、加工送り速度を３００ｍｍ／秒と大幅に速くでき、生産性が大幅に向上することが確認された。また、加工送りの速度を速くしても、アブレーション溝２１の両側で金属膜２０がはがれるなどの問題が生じないことも確認された。

３改質層形成工程
次に、ウェーハＷの内部にレーザー光線を集光して改質層を形成する。図６に示すように、金属膜切断工程が終了した後も、ダイシングテープ３０側が保持テーブル５０に保持されたままの状態を維持する、すなわち、金属膜切断工程から改質層形成工程に移行するにあたり、ウェーハ１０の表裏を反転したりして保持状態を変える必要はない。

ダイシングテープ３０側が保持テーブル５０に保持された状態で、いずれかの分割予定ライン１３をカメラ等で撮像して検出し、レーザー照射部５１を、検出した分割予定ライン１３の上方に位置させる。そして、図６に示すように、ウェーハ１０に対して透過性を有する波長のレーザー光線５３をウェーハ１０の表面１１側からウェーハ１０の内部に集光点を位置付けて照射する。そして、その状態でレーザー照射部５１と保持テーブル５０とを分割予定ライン１３に沿って相対的に移動させる。例えば、保持テーブル５０を固定しておき、レーザー照射部５１をＸ軸方向に移動させる。レーザー照射部５１を固定しておき、保持テーブル５０をＸ軸方向に移動させてもよい。

このようにして、ウェーハ１０の内部にレーザー光線５３を集光してレーザー照射部５１と保持テーブル５０とをＸ軸方向に相対的に加工送りすると、分割予定ライン１３に沿って、ウェーハ１０の内部に改質層１５が形成される。改質層１５は、密度、屈折率、機械的強度、その他の物理的特性が周囲とは異なる領域のことであり、金属膜切断工程で形成したアブレーション溝２１の上方（表面１１に近い側）に位置している。

このようにして行う改質層１５の形成を、レーザー照射部または保持テーブル５０をＹ軸方向にインデックス送りながら、一方向のすべての分割予定ライン１３に沿って行うことにより、一方向の分割予定ライン１３に沿って改質層１５を形成する。また、一方向のすべての分割予定ライン１３について改質層１５が形成された後、例えば保持テーブル５０を９０度回転させてから、同様の加工を行うと、図７に示すように、すべての分割予定ライン１３に沿って縦横に改質層１５が形成される。

図８に示すウェーハ１０Ａのように、例えばウェーハ１０よりも厚く形成されたものについては、後の分割工程における分割を円滑に行うために、改質層を複数層形成してもよい。例えば図８に示したウェーハ１０Ａには、ウェーハ１０Ａの厚さ方向に６層の改質層１５ａ〜１５ｆが形成されている。

このように、複数層の改質層１５ａ〜１５ｆを形成する場合は、例えば、最初にレーザー光線をウェーハ内部の最も金属層２０に近い側に集光して改質層１５ｆを形成し、集光点を表面１１側に上昇させ、改質層１５ｅ，１５ｄ，１５ｃ，１５ｂ，１５ａの順に形成していく。このように、裏面１２に近い側から改質層を形成していくことで、レーザー光線の光路に改質層が存在しないため、改質層においてレーザー光線が屈折等するのを防止することができ、所望の集光点にレーザー光線を集光することができる。

４分割工程
次に、例えば図９に示すように、間隔をあけて平行に配置された一対のバー６０の上にウェーハ１０の表面１１を載置し、ダイシングテープ３０を上方に向けた状態とする。このとき、分割予定ライン１３に沿って形成された改質層１５及びアブレーション溝２１が、一対のバー６０の中間に位置し、かつ、改質層１５及びアブレーション溝２１がバー６０と平行となるように、ウェーハ１０がバー６０に載置される。図９の例では、改質層１５、アブレーション溝２１及びバー６０がＸ軸方向に向いている。また、２つのバー６０の間の間隔は、例えば１．８ｍｍとする。

こうしてバー６０の上にウェーハ１０が載った状態で、改質層１５及びアブレーション溝２１が形成された分割予定ライン１３に沿って、ダイシングテープ１３側からブレード６１を押圧してウェーハ１０の厚さ方向（Ｚ軸方向）に外力を加える。例えば、この外力の強さを例えば５００［ＭＰａ］、ウェーハ１０のＺ軸方向の押圧量を２０［μｍ］とする。なお、ブレード６１に代えて、他の押圧部材を用いてもよい。

このようにして、分割予定ライン１３に沿ってダイシングテープ１３側からブレード６１を押圧すると、改質層１５を起点として分割予定ライン１３に沿ってウェーハ１０が破断する。このような押圧をすべての分割予定ライン１３に沿って行うと、ウェーハ１０が個々のデバイスごとのチップに分割される。個々のチップは、ダイシングテープ３０に貼着されたままとなっている。金属膜２０にはダイシングテープ３０が貼着されているため、分割予定ライン１３の破断時に改質層１５から生じる屑が飛散して金属膜２０に付着するのを防ぐことができる。また、分割の際、屑等がワーク表面に付着することを防止するためにウェーハ１０の表面１１に保護テープを設けてもよい。

５エキスパンド工程
分割工程の後に、図１０に示すように、ダイシングテープ３０は、ダイシングテープ３０を面方向に伸張させるエキスパンド装置の支持台７０に載置される。支持台７０の外周側には、リングフレーム３１を固定するクランプ部７１が配設されている。クランプ部７１は、リングフレーム３１を下方から支持する載置台７２と、載置台７２との間でリングフレーム３１を挟持する押さえ部７３とを備えている。クランプ部７１は、シリンダ７４によって昇降可能に支持されている。

図１０に示したように、リングフレーム３１が載置台７２に載置され、ダイシングテープ３０が支持台７０に載置されると、押さえ部７３が回転してリングフレーム３１を固定する。そして、シリンダ７４がクランプ部７１を下降させることにより、ダイシングテープ３１を面方向に伸張させる。そうすると、図１１に示すように、隣り合うチップ１７の間隔が広がり、ダイシングテープ３０から個々のチップ１７を剥離しやすくなる。例えばこのときのクランプ部７１の下降速度は［５ｍｍ／秒］であり、下降量は２５［ｍｍ］である。そしてこの後、チップ１７をコレット等で吸着してダイシングテープ３０からピックアップする。チップ間の間隔が広くなっていることにより、ピックアップをしやすくなる。

以上のように、金属膜切断工程及び改質層形成工程におけるレーザー光線の照射をともにウェーハ１０の表面１１側から行うため、金属膜切断工程と改質層形成工程との間でウェーハ１０の表裏を反転させる必要がなく、生産性を向上させることができる。また、金属膜切断工程では、金属膜２０にダイシングテープ３０が貼着されているため、デブリの飛散を防止することができ、特別な保護膜等を被覆する必要がない。加えて、ワーク表面側を保持することがないため、ワーク表面に保護部材を貼着する必要もなく、その分コストを低下させることもできる。図８に示したように改質層を複数層形成した場合も、アブレーション溝２１の両側で金属膜２０がはがれるなどの問題が生じないことも確認された。

金属膜切断工程及び改質層形成工程におけるウェーハ１０の保持状態を変える必要がないため、１本の分割予定ラインについてアブレーション溝２１を形成した直後にその分割予定ラインに沿って改質層の形成を行い、金属膜切断工程と改質層形成工程とを交互に行うこともできる。かかる方法によれば、レーザー光線を照射すべき分割予定ラインの検出、加工送り等の回数が減るため、さらに生産性を向上させることができる。この場合は、レーザー加工装置にレーザー照射部を２つ備えていることが望ましい。

１０，１０Ａ：ウェーハ（ワーク）１１：表面１２：裏面
１３：分割予定ライン１４：デバイス１５，１５ａ〜１５ｆ：改質層
１６：オリエンテーションフラット１７：チップ
２０：金属膜２１：アブレーション溝
３０：ダイシングテープ３１：リングフレーム
５０：保持テーブル５１：レーザー照射部５２，５３：レーザー光線
６０：バー６１：ブレード
７０：支持台７１：クランプ部７２：載置台７３：押さえ部７４：シリンダ

Claims

複数の分割予定ラインによって区画された表面側領域にデバイスが形成され裏面に金属膜が形成されたワークを分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割するワークの分割方法であって、
ワークの裏面にダイシングテープを貼着し、前記ダイシングテープを介して前記裏面側を保持テーブルに保持する保持工程と、
前記保持工程の後、前記ワークの表面側から前記ワークを透過する波長のレーザー光線を前記ワークの裏面側に集光して照射し分割予定ラインに沿って金属膜を切断する金属膜切断工程と、
該裏面側が該保持テーブルに保持されたワークに対して透過性を有する波長のレーザー光線を前記ワークの表面側から前記ワークの内部に集光点を位置付けて前記分割予定ラインに沿って照射し、前記ワークに前記分割予定ラインに沿って改質層を形成する改質層形成工程と、
前記金属膜切断工程及び前記改質層形成工程が実施されたワークに外力を加えて前記改質層が形成された分割予定ラインに沿ってワークを破断し、個々のデバイスに分割する分割工程と、
を含む、ワークの分割方法。