JP6808295B2 - 分割方法 - Google Patents

Description

本発明は、板状の被加工物を分割するための分割方法に関する。

半導体ウェーハに代表される板状の被加工物を複数のチップへと分割するために、透過性のあるレーザビームを被加工物の内部に集光させて、多光子吸収により改質された改質層（改質領域）を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この方法で被加工物の分割予定ライン（ストリート）に沿って改質層を形成した後に、例えば、被加工物に貼着（貼付）されているエキスパンドシートを拡張して被加工物に力を加えることで、改質層を起点に被加工物を複数のチップへと分割できる。

特開２００２−１９２３７０号公報

ところで、エキスパンドシートを拡張して被加工物に力を加える上述の方法では、被加工物の分割時に発生する微細な破片等の屑が帯電してチップの表面や裏面に付着する可能性が高い。

このような屑がチップに付着すると、例えば、チップ内に設けられている光デバイス（発光素子や受光素子等）の特性が低下したり、チップをボンディングする際に不良が発生し易くなったりする。しかしながら、帯電した屑は、チップ（被加工物）を洗浄しても容易には除去できなかった。

本発明はかかる問題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、分割時に発生する屑が被加工物に付着する可能性を低く抑えられる被加工物の分割方法を提供することである。

本発明の一態様によれば、分割予定ラインに沿って分割の起点となる起点領域が形成されるとともにエキスパンドシートが貼着された被加工物の分割方法であって、被加工物より外側で該エキスパンドシートを固定する固定ステップと、該固定ステップを実施した後に、該エキスパンドシートの下方に被加工物が配置された状態で該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該起点領域に沿って被加工物を分割する分割ステップと、を備え、該分割ステップでは、被加工物の下方から被加工物に向けて液体を噴射しつつ該エキスパンドシートを拡張する分割方法が提供される。

上述した本発明の一態様において、該液体は導電性を有することが好ましい。

本発明の一態様に係る被加工物の分割方法では、エキスパンドシートの下方に被加工物が配置された状態で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起点領域に沿って被加工物を分割するので、分割時に被加工物から発生する屑が被加工物に向かって落下することはなく、この屑が被加工物に付着し難い。

また、エキスパンドシートを拡張する際に、被加工物の下方から被加工物に向けて液体を噴射するので、分割時に被加工物から発生する屑は液体とともに除去されて、更に被加工物に付着し難くなる。このように、本発明の一態様に係る分割方法によれば、分割時に被加工物から発生する屑が被加工物に付着する可能性を低く抑えられる。

図１（Ａ）は、本実施形態で分割される被加工物の構成例を模式的に示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、保護部材貼着ステップについて説明するための斜視図である。 図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、改質層形成ステップについて説明するための一部断面側面図である。 エキスパンドシート貼着ステップについて説明するための斜視図である。 固定ステップについて説明するための図である。 分割ステップについて説明するための図である。

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１（Ａ）は、本実施形態で分割される被加工物１１の構成例を模式的に示す斜視図である。図１（Ａ）に示すように、被加工物１１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）や炭化珪素（ＳｉＣ）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）等の材料でなる円盤状のウェーハである。

この被加工物１１の表面１１ａ側は、格子状に設定された分割予定ライン（ストリート）１３で複数の領域に区画されており、各領域には、ＩＣ（Integrated Circuit）やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等のデバイス１５が形成されている。

なお、本実施形態では、シリコンや炭化珪素、サファイア等の材料でなる円盤状のウェーハを被加工物１１としているが、被加工物１１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。他の半導体、セラミックス、樹脂、金属等の材料でなる基板を被加工物１１として用いることもできる。同様に、デバイス１５の種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。

本実施形態に係る分割方法では、まず、上述した被加工物１１の表面１１ａ側に保護部材を貼着（貼付）する保護部材貼着ステップを行う。図１（Ｂ）は、保護部材貼着ステップについて説明するための斜視図である。保護部材２１は、例えば、被加工物１１と同等の径を持つ円形のフィルム（シート、テープ）であり、その表面２１ａ側には、粘着力のある糊層（粘着材層）が設けられている。

そのため、図１（Ｂ）に示すように、この表面２１ａ側を被加工物１１の表面１１ａ側に密着させることで、保護部材２１を被加工物１１の表面１１ａ側に貼着できる。保護部材２１を貼着することで、被加工物１１の表面１１ａ側に加わる衝撃を緩和して、デバイス１５等を保護できる。

保護部材貼着ステップの後には、被加工物１１に対して透過性のあるレーザビームを分割予定ライン１３に沿って照射し、分割の起点となる改質層（起点領域）を被加工物１１の内部に形成する改質層形成ステップ（起点領域形成ステップ）を行う。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、改質層形成ステップについて説明するための一部断面側面図である。この改質層形成ステップは、例えば、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すレーザ照射装置２を用いて行われる。

レーザ照射装置２は、被加工物１１を吸引、保持するためのチャックテーブル４を備えている。チャックテーブル４は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル４の下方には、移動機構（不図示）が設けられており、チャックテーブル４は、この移動機構によって水平方向に移動する。

チャックテーブル４の上面の一部は、被加工物１１を吸引、保持する保持面４ａになっている。保持面４ａは、チャックテーブル４の内部に形成された吸引路（不図示）等を介して吸引源（不図示）に接続されている。そのため、例えば、被加工物１１に貼着されている保護部材２１を保持面４ａに接触させて、吸引源の負圧を作用させれば、被加工物１１は、このチャックテーブル４によって吸引、保持される。

チャックテーブル４の上方には、レーザ照射ユニット６が配置されている。レーザ照射ユニット６は、レーザ発振器（不図示）でパルス発振されたレーザビーム３１を所定の位置に照射、集光する。レーザ発振器は、被加工物１１に対して透過性を有する波長（吸収され難い波長）のレーザビーム３１をパルス発振できるように構成されている。

改質層形成ステップでは、まず、被加工物１１に貼着されている保護部材２１の裏面２１ｂをチャックテーブル４の保持面４ａに接触させて、吸引源の負圧を作用させる。これにより、被加工物１１は、裏面１１ｂ側が上方に露出した状態でチャックテーブル４に吸引、保持される。

次に、チャックテーブル４を移動、回転させて、例えば、対象となる分割予定ライン１３の延長線上にレーザ照射ユニット６の位置を合わせる。そして、図２（Ａ）に示すように、レーザ照射ユニット６から被加工物１１の裏面１１ｂ側に向けてレーザビーム３１を照射しながら、対象の分割予定ライン１３に対して平行な方向にチャックテーブル４を移動させる。

ここで、レーザビーム３１は、被加工物１１の内部の所定の深さの位置に集光させる。このように、被加工物１１に対して透過性を有する波長のレーザビーム３１を、被加工物１１の内部に集光させることで、被加工物１１の内部を多光子吸収で改質して分割の起点となる改質層（起点領域）１７を形成できる。図２（Ｂ）に示すように、対象の分割予定ライン１３に沿って改質層１７を形成した後には、上述の動作を繰り返し、全ての分割予定ライン１３に沿って改質層１７を形成する。

全ての分割予定ライン１３に沿って改質層１７が形成されると、改質層形成ステップは終了する。なお、この改質層１７は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、表面１１ａ（又は裏面１１ｂ）にクラック（起点領域）１９が到達する条件で形成されることが望ましい。これにより、被加工物１１がより適切に分割され易くなる。また、各分割予定ライン１３に対して、異なる深さの位置に複数の改質層１７を形成しても良い。

改質層形成ステップの後には、被加工物１１の裏面１１ｂ側にエキスパンドシートを貼着（貼付）するエキスパンドシート貼着ステップを行う。図３は、エキスパンドシート貼着ステップについて説明するための斜視図である。エキスパンドシート３１は、例えば、被加工物１１よりも径の大きい円形のフィルム（テープ、シート）であり、その表面３１ａ側には、粘着力のある糊層（粘着材層）が設けられている。

そのため、例えば、この表面３１ａ側の中央部分を被加工物１１の裏面１１ｂ側に密着させることで、エキスパンドシート３１を被加工物１１の裏面１１ｂ側に貼着できる。一方で、エキスパンドシート３１の表面３１ａ側の外周部分には、被加工物１１を囲む環状のフレーム３３を貼着する。これにより、被加工物１１は、エキスパンドシート３１を介して環状のフレーム３３に支持される。

被加工物１１の裏面１１ｂ側にエキスパンドシート３１を貼着した後には、図３に示すように、被加工物１１の表面１１ａ側に貼着されている保護部材２１を剥離、除去して、被加工物１１の表面１１ａを露出させる。なお、保護部材２１の剥離、除去は、被加工物１１の裏面１１ｂ側にエキスパンドシート３１を貼着する前に行われても良い。

エキスパンドシート貼着ステップの後には、被加工物１１より外側でエキスパンドシート３１を固定する固定ステップを行う。本実施形態では、上述のように、エキスパンドシート３１の外周部分に被加工物１１を囲む環状のフレーム３３を貼着している。よって、このフレーム３３を固定すれば、被加工物１１より外側でエキスパンドシート３１が固定されることになる。

図４は、固定ステップについて説明するための図である。固定ステップは、例えば、図４に示す分割装置１２を用いて行われる。分割装置１２は、例えば、箱状の筐体１４を備えている。筐体１４の内部には、高さ方向に延びる複数の支柱１６が配置されている。各支柱１６の下端部は、筐体１４の底部１４ａに固定されている。

また、筐体１４の内部には、概ね直方体状に形成された基台１８が配置されている。この基台１８には、水平方向に延びる軸２０が設けられており、各支柱１６は、軸２０を回転できる態様で支持している。軸２０を回転させることで、例えば、基台１８の表面１８ａと裏面１８ｂとの上下の関係を入れ替えることができる。

基台１８の表面１８ａ側には、拡張ユニット２２が配置されている。なお、本実施形態では、拡張ユニット２２が備える各構成要素の上下の関係を、基台１８の表面１８ａ側が上方に向けられた状態で説明する。拡張ユニット２２は、被加工物１１を支持するための支持構造２４と、円筒状の拡張ドラム２６とを備えている。

支持構造２４は、平面視で円形の開口部を有する支持テーブル２８を含む。この支持テーブル２８の上面には、環状のフレーム４３が載せられる。支持テーブル２８の外周部分には、フレーム４３を固定するための複数のクランプ３０が設けられている。支持テーブル２８は、支持構造２４を昇降させるための昇降機構３２によって支持されている。

昇降機構３２は、基台１８の表面１８ａに固定されたシリンダケース３４と、シリンダケース３４に下端側を挿入されたピストンロッド３６とを備えている。ピストンロッド３６の上端部には、支持テーブル２８が固定されている。昇降機構３２は、例えば、エアやオイル等の流体の圧力を利用してピストンロッド３６を上下にスライドさせることで支持構造２４を昇降させる。

支持テーブル２８の開口部の内側には、拡張ドラム２６が配置されている。この拡張ドラム２６の内径（直径）は、被加工物１１の直径より大きい。一方で、拡張ドラム２６の外径（直径）は、フレーム３３の内径（直径）より小さい。また、拡張ドラム２６の下端は、基台１８の表面１８ａに固定されている。

軸２０には、回転力を伝達させるベルトやギア等の伝達部材３８を介して、モータ等の回転駆動源４０が連結されている。この回転駆動源４０から発生する力によって、拡張ユニット２２は、基台１８とともに軸２０の周りに回転する。なお、回転駆動源４０は、例えば、筐体１４の底部１４ａに固定されている。

拡張ドラム２６の下方には、被加工物１１に対して洗浄液（液体）３５（図５参照）を噴射するためのノズル４２が配置されている。このノズル４２は、例えば、洗浄液３５の噴射口が上方を向くように筐体１４の底部１４ａに固定されている。また、ノズル４２の基端側には、バルブ４４等を介して洗浄液供給源４６が接続されている。

固定ステップでは、図４に示すように、被加工物１１の表面１１ａ側が上方に露出するように、フレーム３３を支持テーブル２８の上面に載せてクランプ３０で固定する。なお、支持テーブル２８の上面にフレーム３３を載せる前には、昇降機構３２によって支持テーブル２８の上面を拡張ドラム２６の上端と同じ高さの位置、又は拡張ドラム２６の上端より低い位置に移動させておく。

固定ステップの後には、エキスパンドシート３１を拡張して被加工物１１に力を付与することで改質層１７（クラック１９）に沿って被加工物１１を分割する分割ステップを行う。図５は、分割ステップについて説明するための図である。分割ステップは、引き続き分割装置１２を用いて行われる。

この分割ステップでは、まず、基台１８を軸２０の周りに回転させて、拡張ユニット２２の上下を反転させる。これにより、図５に示すように、被加工物１１はエキスパンドシート３１の下方に配置された状態になる。

次に、バルブ４４を開いてノズル４２から洗浄液３５を上向きに噴射しながら、昇降機構３２で支持構造２４を下降（図５では上昇）させて、支持テーブル２８の上面を拡張ドラム２６の上端より下方（図５では上方）に移動させる。その結果、拡張ドラム２６は支持テーブル２８に対して上昇（図５では下降）し、エキスパンドシート３１は拡張ドラム２６で押し上げられて（図５では押し下げられて）放射状に拡張される。

エキスパンドシート３１が拡張されると、被加工物１１には、エキスパンドシート３１を拡張する方向の力（放射状の力）が作用する。これにより、被加工物１１は、改質層１７やクラック１９を起点に複数のチップ４１へと分割される。洗浄液３５としては、例えば、純水や、純水に電解質を溶解させた導電性のある電解液等を用いることができる。

被加工物１１が複数のチップ４１へと分割される際には、被加工物１１から微細な破片等でなる屑が発生する可能性が高い。これに対して、本実施形態の分割方法では、エキスパンドシート３１の下方に被加工物１１が配置された状態でエキスパンドシート３１を拡張することで被加工物１１に外力を付与して改質層（起点領域）１７やクラック（起点領域）１９に沿って被加工物１１を分割するので、分割時に被加工物１１から発生する屑が被加工物１１に向かって落下することはなく、この屑が被加工物１１に付着し難い。

また、エキスパンドシート３１を拡張する際に、被加工物１１の下方から被加工物１１に向けて洗浄液（液体）３５を噴射するので、分割時に被加工物１１から発生する屑は洗浄液３５とともに除去されて、更に被加工物１１に付着し難くなる。

なお、導電性のある電解液等を洗浄液３５として用いる場合には、被加工物１１や、被加工物１１から発生する微細な破片等でなる屑の帯電を防いで、屑が被加工物１１に付着する可能性を更に低く抑えられる。このように、本実施形態の分割方法によれば、分割時に被加工物１１から発生する屑が被加工物１１に付着する可能性を低く抑えられる。

なお、本発明は、上記実施形態等の記載に制限されず種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、被加工物１１の裏面１１ｂ側からレーザビーム３１を照射して被加工物１１に改質層１７やクラック１９を形成しているが、被加工物１１の表面１１ａ側からレーザビームを照射して改質層１７やクラック１９を形成することもできる。

また、上記実施形態では、被加工物１１の裏面１１ｂ側にエキスパンドシート３１を貼着しているが、被加工物１１の表面１１ａ側にエキスパンドシート３１を貼着しても良い。保護部材貼着ステップを省略したり、改質層形成ステップ（起点領域形成ステップ）とエキスパンドシート貼着ステップとの順序を入れ替えたりすることも可能である。

更に、上記実施形態では、改質層１７やクラック１９を分割の起点となる起点領域としているが、起点領域の態様に制限はない。被加工物１１に形成された溝や、被加工物１１の内部から表面１１ａ又は裏面１１ｂに達する複数の細孔等を起点領域とすることもできる。

その他、上記実施形態及び変形例に係る構造、方法等は、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。

１１ 被加工物
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１３ 分割予定ライン（ストリート）
１５ デバイス
１７ 改質層（起点領域）
１９ クラック（起点領域）
２１ 保護部材
２１ａ 表面
２１ｂ 裏面
３１ エキスパンドシート
３１ａ 表面
３３ フレーム
３５ 洗浄液（液体）
４１ チップ
２ レーザ照射装置
４ チャックテーブル
４ａ 保持面
６ レーザ照射ユニット
１２ 分割装置
１４ 筐体
１４ａ 底部
１６ 支柱
１８ 基台
１８ａ 表面
１８ｂ 裏面
２０ 軸
２２ 拡張ユニット
２４ 支持構造
２６ 拡張ドラム
２８ 支持テーブル
３０ クランプ
３２ 昇降機構
３４ シリンダケース
３６ ピストンロッド
３８ 伝達部材
４０ 回転駆動源
４２ ノズル
４４ バルブ
４６ 洗浄液供給源

Claims (2)

1. 分割予定ラインに沿って分割の起点となる起点領域が形成されるとともにエキスパンドシートが貼着された被加工物の分割方法であって、
   被加工物より外側で該エキスパンドシートを固定する固定ステップと、
   該固定ステップを実施した後に、該エキスパンドシートの下方に被加工物が配置された状態で該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該起点領域に沿って被加工物を分割する分割ステップと、を備え、
   該分割ステップでは、被加工物の下方から被加工物に向けて液体を噴射しつつ該エキスパンドシートを拡張することを特徴とする分割方法。
2. 該液体は導電性を有することを特徴とする請求項１に記載の分割方法。