JP6836491B2

JP6836491B2 - デバイスが形成された基板を個々のチップに分割するための方法および装置

Info

Publication number: JP6836491B2
Application number: JP2017214429A
Authority: JP
Inventors: 明福永; 学辻村
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2017-11-07
Filing date: 2017-11-07
Publication date: 2021-03-03
Anticipated expiration: 2037-11-07
Also published as: TWI791654B; JP2019087628A; WO2019093133A1; TW202018792A

Description

本願は、デバイスが形成された基板を個々のチップに分割するための方法および装置に関する。

半導体デバイス製造工程においては、シリコン等の半導体基板の表面に絶縁膜と機能膜が積層された機能層によって、ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスをマトリックス状に形成した半導体ウェハが形成される。このように形成された半導体ウェハはデバイスが格子状に形成された分割予定ラインによって区画されている。この分割予定ラインに沿って分割することによって個々の半導体デバイスを製造している。

Ｌｏｗ−ｋのような低密度材料やＡｉｒ−ｇａｐ構造のような低密度構造、様々な金属材料等、機械的切断が行いにくい材料・構造が半導体領域で採用されてきている。今後ＩｏＴデバイスのようなチップサイズがミリメートルレベルの小さいデバイスが大量に生産されると考えられるが、チップの収率を上げるためにはストリート幅（カット幅）を小さくすることが必要になる。

特開平７−２７６２４４号公報

デバイスが形成された基板をダイシングブレードで完全に切断する場合は、たとえばブレード幅が１５μｍぐらいあるので、分割予定ラインの幅が５０μｍくらい必要になる。また、レーザーを用いて分割を行う場合、分割幅を狭くするために焦点深度が得られなくなってきている。また、レーザーを用いる場合、レーザーにより発生する熱がデバイスにダメージを与えることがあり得る。また、ストリート幅が狭くなるほど、切断に伴うわずかなチッピング（欠け）がデバイス部分に伝わる可能性が高くなり、不良となってしまう。そこで、より狭い幅でチップを切断しても高い収率が得られるダイシング方法が求められている。また、チップサイズの小さいとダイシング距離が長くなるので、生産性向上が求められる。

［形態１］形態１によれば、デバイスが形成された基板を個々のチップに分割する方法が提供される。かかる方法によれば、前記基板のデバイスが形成されていない裏面に酸化剤およびアルカリ剤を含む加工液を供給するステップと、前記加工液を供給しながら、前記基板の裏面から前記基板を分割予定ラインに沿って加工するステップと、前記基板のデバイスが形成されている表面から、前記基板を分割予定ラインに沿って加工するステップと、を有する。

［形態２］形態２によれば、形態１による方法において、前記加工液の酸化剤は過酸化水素を含む。

［形態３］形態３によれば、形態２による方法において、前記加工液の過酸化水素の濃度は０．５％以上である。

［形態４］形態４によれば、形態３による方法において、前記加工液の過酸化水素の濃度は１．０％以上である。

［形態５］形態５によれば、形態１から形態４のいずれか１つの形態による方法において、前記加工液のアルカリ剤は水酸化カリウムを含む。

［形態６］形態６によれば、形態５による方法において、前記加工液の前記水酸化カリウムの濃度は１０％〜４０％の範囲内である。

［形態７］形態７によれば、形態１から形態４のいずれか１つの形態による方法において、前記加工液のアルカリ剤は水酸化テトラメチルアンモニウムを含む。

［形態８］形態８によれば、形態７による方法において、前記加工液の水酸化テトラメチルアンモニウムの濃度は１０％〜２５％の範囲内である。

［形態９］形態９によれば、形態１から形態８のいずれか１つの形態による方法において、前記基板の裏面からの加工は、ダイシングブレードによる切削である。

［形態１０］形態１０によれば、形態１から形態８のいずれか１つの形態による方法において、前記基板の裏面からの加工は、レーザーを使用する。

［形態１１］形態１１によれば、形態１から形態１０のいずれか１つの形態による方法において、さらに、前記基板の裏面を加工する前に、前記基板の裏面の全体を研削するステップを有する。

［形態１２］形態１２によれば、形態１１による方法において、さらに、前記基板の裏面の全体を研削した後に、前記基板の裏面の全体を研磨するステップを有する。

［形態１３］形態１３によれば、形態１１または形態１２による方法において、前記基板の裏面の全体を研削する前に、前記基板のデバイスが形成されていない周縁部に対してナイフエッジ防止加工を施すステップを有する。

［形態１４］形態１４によれば、形態１から形態１３のいずれか１つの形態による方法において、裏面の加工後の前記基板の裏面に粘着テープを張り付けるステップを有し、前記基板の表面から加工するステップは、分割予定ラインに沿って、デバイス形成層の厚みだけを切削し、前記方法はさらに、前記基板の表面を加工した後に、前記粘着テープを引っ張ることで、前記基板を分割予定ラインに沿って分割するステップを有する。

［形態１５］形態１５によれば、デバイスが形成された基板を個々のチップに分割するための切削装置が提供される。かかる切削装置は、基板の裏面を上向きに保持するための第１テーブルと、前記第１テーブルに保持された基板の裏面に分割予定ラインに沿って切削溝を形成するための第１切削機構と、前記第１テーブルに保持された基板の裏面に酸化剤およびアルカリ剤を供給するための供給機構と、基板の表面を上向きに保持するための第２テーブルと、前記第２テーブルに保持された基板の表面に分割予定ラインに沿って加工するための第２切削機構と、を有する。

［形態１６］形態１６によれば、形態１５による切削装置において、前記第１切削機構は、切削ブレードを備える。

［形態１７］形態１７によれば、形態１５または形態１６による切削装置において、前記第２切削機構は、切削ブレードを備える。

［形態１８］形態１８によれば、形態１５による切削装置において、前記第１切削機構は、レーザー加工装置を備える。

［形態１９］形態１７によれば、形態１５または形態１６による切削装置において、前記第２切削機構は、レーザー加工装置を備える。

一実施形態による、デバイスが形成された基板を個々のチップに分割するための切削装置を概略的に示す斜視図である。図１に示される切削装置に装備される切削装置の加工液供給機構を示す図である。一実施形態による、加工される基板の斜視図および一部断面図である。図３に示される基板の表面にダイシングテープが貼り付けられ、ダイシングテープの外周部がフレームに支持された状態を示す斜視図である。一実施形態による、基板の裏面の加工方法を概略的に示す図である。一実施形態による、加工液を供給しながら基板の裏面を切削する様子を示す図である。一実施形態による、基板の表面の加工方法を概略的に示す図である。一実施形態による、レーザー加工装置を概略的に示す斜視図である。一実施形態による、基板の表面の加工方法を概略的に示す図である。一実施形態による、基板の裏面をレーザーにより加工して切削溝を形成している時の様子を概略的に示す図である。一実施形態による、ダイシングテープを引っ張ることで、デバイスが形成された基板を個々のチップに分割する様子を概略的に示す図である。一実施形態による、ダイシングテープを引っ張ることで、デバイスが形成された基板を個々のチップに分割する様子を概略的に示す図である。一実施形態による、デバイスが形成された基板を個々のチップに分割する方法を概略的に示すフローチャートである。

以下に、本発明に係るデバイスが形成された基板を個々のチップに分割するための方法および装置の実施形態を添付図面とともに説明する。添付図面において、同一または類似の要素には同一または類似の参照符号が付され、各実施形態の説明において同一または類似の要素に関する重複する説明は省略することがある。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。

図１は、一実施形態による、デバイスが形成された基板を個々のチップに分割するための方法を実施するための切削装置を概略的に示す斜視図である。図１に示される切削装置１は、図示しない装置ハウジングにより全体がカバーされている。この装置ハウジング内には、被加工物（基板１００）を保持する被加工物保持機構としてのチャックテーブル３が備えられている。チャックテーブル３は、図示しない移動機構により、基板１００が配置される平面内の直交する二方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）にそれぞれ移動可能に構成される。また、チャックテーブル３は、図示しない回転機構によってＸＹ平面内で回転可能に構成されている。なお、チャックテーブル３には、被加工物として後述する基板１００をダイシングテープＴを介して支持する環状のフレームＦを固定するためのクランプ（不図示）が設けられている。

図１に示される切削装置１は、切削機構としてのスピンドルユニット４を備えている。スピンドルユニット４は、基板１００の平面に平行な直交する二方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）に移動可能に構成される。また、スピンドルユニット４は、基板１００の平面に垂直な方向（Ｚ軸方向）に移動可能に構成される。このスピンドルユニット４は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向に移動調整されるスピンドルハウジング４１と、該スピンドルハウジング４１に回転自在に支持された回転スピンドル４２と、該回転スピンドル４２に装着された切削ブレード４３とを備えている。回転スピンドル４２は、図示しないサーボモータによって回転するように構成されている。切削ブレード４３は、アルミニウムによって形成された円盤状の基台と、該基台の外周部側面にダイヤモンド砥粒をニッケルメッキで固めて厚さが例えば５０μmに形成された環状の切刃から構成することができる。

図示の実施形態における切削装置１は、切削ブレード４３の環状の切刃による切削加工部に加工液を供給する加工液供給機構５を備えている。この加工液供給機構５は、切削ブレード４３により基板を切削しているときに、切削箇所に加工液を供給するための加工液供給ノズル５３１を備える。加工液供給ノズル５３１は、切削ブレード４３と同期して移動可能に構成することができる。たとえば、加工液供給ノズル５３１は、スピンドルハウジング４１に取り付けてもよい。また、加工液供給ノズル５３１を複数設けてもよく、切削ブレード４３の両側にそれぞれ設けるようにしてもよい。

図１に示されるように、切削装置１は制御装置２００を備える。チャックテーブル３、スピンドルユニット４、加工液供給機構５、および後述の撮像装置７などの切削装置１の各種の動作機構は制御装置２００に接続され、制御装置２００によりこれらの動作が制御される。制御装置２００は、たとえば、入出力機構、記憶装置、およびプロセッサなどを備える汎用コンピュータや専用のコンピュータから構成することができる。

図２に示されるように、加工液供給機構５は、加工液を構成するための純水を貯留する純水貯留タンク５２１と、酸化剤を貯留するための酸化剤貯留タンク５２２と、アルカリ剤を貯留するためのアルカリ剤貯蔵タンク５２３と、防食剤を貯留するための防食剤貯留タンク５２４を備えている。純水貯留タンク５２１には、従来一般に加工液として用いられている純水が貯留される。

酸化剤貯留タンク５２２には、酸化剤として、たとえば過酸化水素を含む液体（たとえば過酸化水素水）とすることができる。好ましくは、過酸化水素の濃度は０．５質量％以上であり、より好ましくは１．０質量％以上である。また、酸化剤として、過酸化物、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、次亜塩素酸塩、亜塩素酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、過硫酸塩、重クロム酸塩、過マンガン酸塩、セリウム酸塩、およびオゾン水等を用いることができる。

アルカリ剤貯留タンク５２３には、アルカリ剤として、たとえば、水酸化カリウム、水酸化テトラメチルアンモニウムを含む液体（たとえばこれらの水溶液）とすることができる。水酸化カリウムの濃度は１０質量％〜４０質量％の範囲内であることが好ましい。水酸化テトラメチルアンモニウムの濃度は１０質量％〜２５質量％の範囲内であることが好ましい。

防食剤貯留タンク５２４に貯留される防食剤としては、配線材料として用いられる銅、コバルト、タングステン等の金属材料の腐食を防止するものであれば良く、例えばベンゾトリアゾールなどのトリアゾール系防食剤などを用いることができる。

図２に示されているように、純水貯留タンク５２１と酸化剤貯留タンク５２２とアルカ
リ剤貯留タンク５２３と防食剤貯留タンク５２４とは、それぞれ電磁流量調整弁５２１ａ，５２２ａ，５２３ａ，５２４ａを介して加工液貯留タンク５２５に接続されている。この加工液貯留タンク５２５には、電磁流量調整弁５２１ａ，５２２ａ，５２３ａ，５２４ａを調整することにより、純水貯留タンク５２１と酸化剤貯留タンク５２２とアルカリ剤貯留タンク５２３と防食剤貯留タンク５２４とに貯留された純水と酸化剤とアルカリ剤と防食剤とが流入される。なお、加工液貯留タンク５２５に貯留される加工液を構成する純水と酸化剤とアルカリ剤と防食剤の割合は任意であるが、各成分の濃度が上述した範囲になるようにすることが望ましい。加工液貯留タンク５２５には攪拌機５２５ａが配置され、さらに、液位計５２５ｂ、ｐＨ計５２５ｃ、酸化還元電位計５２５ｄが設置され、それぞれ加工液の液位、ｐＨ、および酸化還元電位を測定することができる。攪拌機５２５ａ、液位計５２５ｂ、ｐＨ計５２５ｃ、酸化還元電位計５２５ｄ、および電磁流量調整弁５２１ａ，５２２ａ，５２３ａ，５２４ａは、制御装置２００に接続されている。制御装置２００は、これらの機器の動作の制御を行い、また、これらの測定器からの信号を受信する。制御装置２００が測定器からの測定値に基づいて電磁流量調整弁５２１ａ，５２２ａ，５２３ａ，５２４ａを調整することで、加工液の成分濃度を所定範囲に維持するように構成することができる。

上述した純水と酸化剤とアルカリ剤と防食剤とからなる加工液を貯留する加工液貯留タンク５２５は、加工液供給ポンプ５２６および電磁流量調整弁５２６ａを介して加工液供給ノズル５３１に供給される。なお、加工液供給ポンプ５２６および電磁流量調整弁５２６ａは、制御装置２００に接続されており、制御装置２００により動作が制御される。

図２に示されているように、図示の加工液供給機構５は、加工液供給ノズル５３１から噴出されて切削ブレード４３による切削領域に供給された加工液を受ける加工液受けトレイ５３０と、加工液受けトレイ５３０で受けた加工液を貯留するための加工液受け容器５２７と、加工液受け容器５２７に配置された液位計５２７ａと、加工液受け容器５２７に受け入れられた加工液を加工液貯留タンク５２５に戻す加工液戻しポンプ５２８と、加工液戻しポンプ５２８と加工液貯留タンク５２５とを接続する配管中に配設されたフィルタ５２９とを備えている。従って、加工液戻しポンプ５２８を作動することにより、切削作業時に切削ブレード４３による切削領域に供給され加工液受けトレイ５３０で受けて加工液受け容器５２７に貯留された加工液は、フィルタ５２９を介して加工液貯留タンク５２５に戻すことができる。加工液受け容器５２７に貯留された加工液の液位を液位計５２７ａにより測定し、液位計５２７ａの信号に基づいて加工液戻しポンプ５２８を動作させることで加工液を循環させることができる。加工液貯留タンク５２５に貯留されている加工液の液位が所定値以下に達したら、上記電磁流量調整弁５２１ａ，５２２ａ，５２３ａ，５２４ａを調整して純水貯留タンク５２１と酸化剤貯留タンク５２２とアルカリ剤貯留タンク５２３と防食剤貯留タンク５２４から純水と酸化剤とアルカリ剤と防食剤とをそれぞれ設定された濃度となるように加工液貯留タンク５２５に供給する。

図１に示されるように、一実施形態における切削装置１は、チャックテーブル３上に保持された被加工物を撮像し、上記切削ブレード４３によって切削すべき領域を検出するための撮像装置７を備えている。この撮像装置７は、照明装置、顕微鏡やＣＣＤカメラ等の光学機構を備える。特に、撮像装置７は、赤外線を被加工物に照射する赤外線光源および赤外線カメラを備えることが好ましい。これは、半導体材料などから構成される被加工物の表面に形成されている分割予定ラインを被加工物の裏面から検出できるようにするためである。一例として、撮像装置７は、特開平７−７５９５５号公報（特許文献３）に開示されているアライメントユニットと同様または類似の構成とすることができる。また、切削装置１は、撮像装置７によって撮像された画像を表示する表示装置を備えてもよい。

次に、一実施形態によるデバイスが形成された基板を個々のチップに分割する方法を説
明する。
図３（ａ）は、一実施形態による基板の分割方法によって分割される基板の斜視図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示される基板１００の要部拡大断面図である。図３（ａ）および図３（ｂ）に示される基板１００は、厚みが７５０μmのシリコン等の半導体基板の表面１００ａに複数のデバイス１１２が形成されている。形成されるデバイス１１２の種類および数は任意である。基板１００の表面１００ａに形成されているデバイス１１２は、分割予定ライン１１１によって区画されている。なお、分割予定ライン１１１は、光学的に認識できるものであれば任意の構成とすることができる。例えば、分割予定ライン１１１は、前述の撮像装置７で隣接するデバイス１１２の間の空間を分割予定ライン１１１と認識できるものでもよい。

上述した基板１００を分割予定ライン１１１に沿って分割する加工方法について説明する。
先ず、基板１００の表面１００ａにダイシングテープＴを貼着し該ダイシングテープＴの外周部を環状のフレームＦによって支持する基板支持工程を実施する。図４に示すように、環状のフレームＦの内側開口部を覆うように外周部が装着されたダイシングテープＴの表面に基板１００の表面１００ａを貼着する。従って、ダイシングテープＴの表面に貼着された基板１００は、裏面１００ｂが上側となる。このようにしてダイシングテープＴを介して環状のフレームＦに支持された基板１００は、チャックテーブル３上に配置される。

チャックテーブル３上に基板１００が載置されたならば、図示しない吸引機構が作動して基板１００をチャックテーブル３上に吸引保持する。また、基板１００をダイシングテープＴを介して支持する環状のフレームＦは、図示しないクランプによって固定される。このようにして基板１００を吸引保持したチャックテーブル３は、撮像装置７の直下まで移動される。チャックテーブル３が撮像装置７の直下に位置付けられると、撮像装置７によって基板１００の表面１００ａに形成されている分割予定ライン１１１を検出するとともに、分割予定ライン１１１と切削ブレード４３との精密位置合わせ作業を実施する（アライメント工程）。なお、基板１００がシリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、インジウムリン（ＩｎＰ）などの半導体基板であれば、赤外線領域で高い透過性を有するので、上述のように赤外線光源および赤外線カメラを使用することで、基板１００の裏面１００ｂからでも表面１００ａに形成された分割予定ライン１１１を検出することができる。

上述したようにアライメント工程が実施されたならば、基板１００の裏面１００ｂを加工する。具体的には、切削ブレード４３を回転させながら、切削ブレード４３と基板１００とを相対的に移動させて、基板１００の裏面１００ｂに切削溝１３０を形成する。図５（ａ）は、基板１００の裏面１００ｂを切削ブレード４３により加工している様子を示す断面図である。図５（ａ）に示されるように、切削ブレード４３の下端は、基板１００に達するが、基板の表面１００ａ（図５では下面）には達しない位置とされる。つまり、基板１００は完全には切断されずに裏面１００ｂに溝が形成される。たとえば、切削溝１３０の深さは、デバイスが形成されている基板１００の全体の厚さの８０％から９０％の深さとすることができる。図５（ｂ）は、基板１００の裏面１００ｂに分割予定ライン１１１に沿って切削溝１３０が形成された状態を示す断面図である。全ての分割予定ライン１１１に沿って切削溝１３０を形成するまで、上述の切削工程を実施する。なお、切削溝１３０は、基板１００の表面１００ａに形成されている分割予定ライン１１１に対応する位置に形成されるが、切削溝１３０の幅は任意である。たとえば、切削溝１３０は、表面１００ａの分割予定ライン１１１よりも幅広でもよく、また、分割予定ライン１１１と同程度でもよく、あるいは分割予定ライン１１１より狭くてもよい。

上述した基板１００の裏面１００ｂの切削工程を実施する際には、加工液供給機構５を構成する電磁流量調整弁５２６ａを開くとともに加工液供給ポンプ５２６を作動することにより、加工液貯留タンク５２５に貯留された加工液が加工液供給ノズル５３１に供給される。この結果、図６に示すように加工液供給ノズル５３１から純水、酸化剤、アルカリ剤、および防腐剤が所望の割合で混合された加工液が切削ブレード４３による切削領域に供給される。このように、純水と酸化剤とアルカリ剤と防食剤が混合された加工液が切削ブレード４３による切削領域に供給されることになる。基板１００の裏面１００ｂにアルカリ剤が供給されるので、基板１００と切削ブレード４３が接触している部分に対してエッチング作用が働き、切削ブレード４３による機械的作用による切削と、アルカリ剤のエッチングによる化学的作用とにより基板１００の裏面１００ｂに切削溝１３０を形成することができる。また、加工液に酸化剤が含まれているので、基板１００の露出している面は速やかに酸化されるので、切削ブレード４３に接触していない部分はエッチングされない。そのため、切削ブレード４３に接触している部分だけを選択的・効率的に機械的・化学的に切削することができる。また、基板１００が切削ブレード４３により機械的に削られるときに基板１００の接触部分の温度が上昇するので、温度上昇によりエッチング速度が向上する。基板１００が切削ブレード４３により機械的に削られるときに機械的作用により基板１００に局所的な欠陥が形成される。基板１００を構成するシリコン等に欠陥があるとアルカリ剤によるエッチング作用が促進される。そのため、本実施形態による機械的・化学的な切削は、単に切削ブレード４３による機械的な切削の場合よりも加工速度が大きくなる。さらに、加工液に酸化剤およびアルカリ剤が含まれるので、酸化した基板の裏面にゴミが付着しにくくなり、加工後の基板１００の洗浄が容易になる。また、アルカリにおいては、多くの材料のゼータ電位がマイナスになるので、切削屑などのゴミが基板１００に付着しにくくなる。

基板１００の裏面１００ｂに分割予定ライン１１１に沿って切削溝１３０を形成したら、次に基板１００の表面１００ａから分割予定ライン１１１に沿って加工することで基板１００を切断して個別のチップに分割する。このとき、基板１００の表面１００ａに貼り付けたダイシングテープＴを剥がし、基板１００を反転させ、基板１００の裏面１００ａにダイシングテープＴを貼り付ける。基板１００の表面１００ａの加工は、上述の基板１００の裏面１００ｂに切削溝１３０を形成する方法と類似の方法で行うことができる。かかる切断工程の実施形態について、図７を参照して説明する。なお、図７に示す切断工程の実施形態は、切削装置１または同様の切削装置を用いて実施することができる。ただし、切削ブレード４３の厚さが基板１００の裏面１００ｂに切削工程を実施した切削ブレード４３の厚さ（５０μm）より薄い例えば１５μmに形成されている。

一実施形態による基板１００の表面１００ａからの切断工程は、基板１００の裏面１００ｂにダイシングテープＴが貼られた状態で行われる。基板１００の裏面１００ｂにダイシングテープＴを介して上述したようにチャックテーブル３上に吸引保持する。このようにして基板１００を吸引保持したチャックテーブル３は、撮像装置７の直下まで移動される。チャックテーブル３が撮像装置７の直下に位置付けられると、撮像装置７によって基板１００の表面１００ａに形成されている分割予定ライン１１１を検出するとともに、分割予定ライン１１１と切削ブレード４３との精密位置合わせ作業を実施する（アライメント工程）。

上述したようにアライメント工程が実施されたならば、基板１００の表面１００ａを加工する。具体的には、切削ブレード４３を回転させながら、切削ブレード４３と基板１００とを相対的に移動させて、基板１００の表面１００ａから基板を切断する。図７（ａ）は、基板１００の表面１００ａを切削ブレード４３により加工している様子を示す断面図である。図７（ａ）に示されるように、切削ブレード４３の下端は、基板１００の裏面１００ｂに形成された切削溝１３０の底面に達している。そのため、図７（ｂ）に示される
ように、基板１００は、かかる工程により基板１００の表面１００ａから形成される切削溝１３２と、先の工程で基板１００の裏面１００ｂに形成された切削溝１３０によって切断される。なお、この基板１００の表面１００ａからの切断工程において切削領域に供給する加工液としては純水だけでもよい。かかる切断工程により基板１００は、基板１００は分割予定ライン１１１に沿って切断され個々のデバイスに分割される。

次に、一実施形態によるデバイスが形成された基板を個々のチップに分割する方法を説明する。かかる切断工程の実施形態について、図８および図９を参照して説明する。この実施形態による方法は、図８に示すレーザー加工装置６０を用いて実施することができる。図８に示すレーザー加工装置６０は、被加工物を保持するチャックテーブル６１と、該チャックテーブル６１上に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射装置６２と、チャックテーブル６１上に保持された被加工物を撮像する撮像装置６３とを備えている。チャックテーブル６１は、被加工物を吸引保持するように構成されている。また、チャックテーブル６１は、チャックテーブル６１の表面に平行な直交する二方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）に移動可能に構成される。

上記レーザー光線照射装置６２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング６２１を含んでいる。ケーシング６２１内には図示しないパルスレーザー光線発振器や繰り返し周波数設定機構を備えたパルスレーザー光線発振装置が備えられている。上記ケーシング６２１の先端部には、パルスレーザー光線発振装置から発振されたパルスレーザー光線を集光するための集光器６２２が装着されている。なお、レーザー光線照射装置６２は、集光器６２２によって集光されるパルスレーザー光線の集光点位置を調整するための集光点位置調整機構（図示せず）を備えている。

上記レーザー光線照射装置６２を構成するケーシング６２１の先端部に装着された撮像装置６３は、被加工物を照明する照明装置と、該照明装置によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子（ＣＣＤ）等を備え、撮像した画像信号を図示しない制御装置に送る。

上述したレーザー加工装置６０を用いた切断工程は、基板１００の裏面１００ｂにダイシングテープＴが貼り付けられた状態で行われる。まず、図５に示される基板１００の裏面１００ｂの切削工程が実施された基板１００のダイシングテープＴ側をチャックテーブル６１上に載置する。図示しない吸引機構を作動することにより、ダイシングテープＴを介して基板１００をチャックテーブル６１上に吸引保持する（ウェハ保持工程）。なお、図８においてはダイシングテープＴが装着された環状のフレームＦを省いて示しているが、環状のフレームＦはチャックテーブル６１に配設された適宜のフレーム保持機構に保持される。このようにして、基板１００を吸引保持したチャックテーブル６１は、図示しない移動機構によって撮像装置６３の直下に位置付けられる。

チャックテーブル６１が撮像装置６３の直下に位置付けられると、撮像装置６３および図示しない制御装置によって基板１００のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像装置６３および図示しない制御装置は、基板１００の所定方向に形成されている分割予定ライン１１１と、レーザー光線を照射するレーザー光線照射装置６２の集光器６２２との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する（アライメント工程）。また、基板１００に上記所定方向と直交する方向に形成された分割予定ライン１１１に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。

上述したアライメント工程を実施したならば、レーザー光線照射装置６２により、基板１００の表面１００ａを加工する。図９（ａ）は、レーザー光線照射装置６２により、分
割予定ライン１１に沿ってレーザー加工溝１３３を形成しているときの様子を示す断面図である。図９（ｂ）は、レーザー光線照射装置６２により、分割予定ライン１１に沿って改質層１３４を形成しているときの様子を示す断面図である。レーザー加工工程を実施することにより、基板１００は、分割予定ライン１１１に沿って形成されるレーザー加工溝１３３または改質層１３４によって切断される。全ての分割予定ライン１１に沿ってレーザー加工工程を実施することで、基板１００は分割予定ライン１１１に沿って切断され個々のデバイスに分割される。

図５とともに説明した実施形態においては、基板１００の裏面の加工に切削ブレード４３を用いているが、他の実施形態として、切削ブレード４３に代えてレーザーを使用することもできる。図１０は、基板１００の裏面１００ｂをレーザーにより加工して切削溝１３０を形成している時の様子を概略的に示す図である。レーザーによる基板１００の裏面１００ｂの加工は、図８に示されるレーザー加工装置６０と同様または類似の装置を用いて行うことができる。

一実施形態において、上述の基板１００の裏面１００ｂの加工工程の前に基板１００の裏面１００ｂの全体を研削する工程（バックグラインド工程）を備えてもよい。バックグラインド工程は、半導体デバイス１１２をパッケージに適した厚みに薄化するために、基板１００の裏面１００ｂの全体を研削する工程である。バックグラインド工程は、公知の任意の装置で行うことができる。さらに、バックグラインド工程により基板１００の裏面１００ｂの全体を研削して基板を薄化した後に、基板１００の裏面１００ｂを平坦化するために、基板１００の裏面１００ｂを研磨する工程を備えてもよい。基板の裏面の研磨は、化学機械的研磨装置（ＣＭＰ装置）などの任意の研磨装置で行うことができる。また、基板の裏面の研削（バックグラインド工程）を行う前に、基板上でデバイス１１２が形成されていない周縁部に対してナイフエッジ防止加工を施してもよい。ナイフエッジ防止加工は、公知の装置など任意の装置を用いて行うことができる。

一実施形態において、デバイスが形成された基板を個々のチップに分割するのに、ダイシングテープを引っ張ることで、基板を分割するようにしてもよい。たとえば、図５とともに説明したように、基板１００の裏面１００ｂに切削溝１３０を形成し、その後、基板１００の表面１００ａに切削溝１３２を形成する。ただし、基板１００の表面１００ａに切削溝１３２を形成するときに、図７で示される実施形態とは異なり、切削ブレード４３の下端が裏面１００ｂに形成された切削溝１３０の底面に達しない位置に設定する。たとえば、基板１００の表面１００ａに形成される切削溝１３２の深さがデバイス１１２が形成される層の厚さと同程度になるようにする。図１１は、ダイシングテープを引っ張ることで、デバイスが形成された基板を個々のチップに分割する様子を概略的に示す図である。図１１に示される実施形態においては、上述のように基板１００の表面１００ａに形成された切削溝１３２は、基板１００の裏面１００ｂに形成された切削溝１３０の底面に達していない。切削溝１３２が浅いので、切削溝１３２の溝の幅を小さくすることができる。図１１に示されるように、基板１００の裏面１００ｂにダイシングテープを貼り付けた状態で、ダイシングテープＴを基板１００の平面に平行な方向に引っ張ることで、基板１００は切削溝１３０および切削溝１３２のところで分割されることになり、デバイス１１２が形成された基板１００を個々のチップに分割することができる。

図１２は、ダイシングテープを引っ張ることで、デバイスが形成された基板を個々のチップに分割する様子を概略的に示す図である。図１２に示される実施形態においては、基板１００の表面１００ａからレーザーにより分割予定ライン１１１の下に改質層１３４が形成されている。この状態で、ダイシングテープＴを基板１００の平面に平行な方向に引っ張ることで、基板１００は切削溝１３０および改質層１３４ところで分割されることになり、デバイス１１２が形成された基板１００を個々のチップに分割することができる。

図１３は、本明細書で開示するデバイスが形成された基板を個々のチップに分割する方法を概略的に示すフローチャートである。本フローは、シリコン等の半導体基板にデバイス１１２が形成されている状態から開始される。デバイス１１２が形成されている面が基板１００の表面１００ａである。まず、基板１００上でデバイス１１２が形成されていない周縁部に対してナイフエッジ防止加工を施す（Ｓ１０２）。半導体基板には、その取扱い中の破損や発塵防止などの観点から、その周縁部に面取り加工が為されている。この状態の基板をそのまま次に示すバックグラインド工程で処理すると、周縁部がナイフエッジ状に残ることになり、その後の取り扱いにおいて、割れや欠け、あるいは発塵などの工程上の問題を引き起こす恐れがある。そこで、バックグラインドにより基板の厚みを減じる場合には、表面側の周縁部に対して、バックグラインド後の厚みよりも若干深い厚さで研削する。このナイフエッジ防止加工を施す工程は上述のように任意の装置を用いて任意の方法で行うことができる。また、かかる工程は、バックグラインドを行わない、あるいは上述のナイフエッジの影響が少ないなど、不要であれば省略してもよい。次に、基板１００の全体を薄くするために、基板１００の裏面１００ｂの全体に対してバックグラインド工程を施す（Ｓ１０４）。上述のように、バックグラインド工程は任意の装置で行うことができる。また、かかる工程は不要であれば省略してもよい。バックグラインド工程により基板１００を薄化したら、基板１００の裏面１００ｂを研磨する（Ｓ１０８）。バックグラインド工程で基板１００を研削すると、基板１００の裏面１００ｂの平坦性が悪くなることがあるので、基板の裏面１００ｂの平坦性を高めるためである。基板１００の裏面１００ｂの研磨は、上述のようにＣＭＰ装置などで任意の方法で行うことができる。裏面研磨の工程は不要であれば省略してもよい。次に、基板１００の裏面１００ｂを加工する（Ｓ１０８）。基板１００の裏面１００ｂの加工は、上述のように切削ブレード４３やレーザー加工装置６０により、分割予定ライン１１１に沿って切削溝１３０を形成することで行うことができる。また、上述のように、裏面加工の際に、酸化剤およびアルカリ剤を含む加工液を使用する。そのため、化学・機械的に基板１００裏面１００ｂを効率的に加工することができる。次に、基板１００の表面１００ａを加工することで、基板１００を個々のチップに分割する（Ｓ１１０）。基板１００の表面１００ａの加工は、上述のように、切削ブレード４３やレーザー加工装置６０により、分割予定ライン１１１に沿って行うことができる。

以上のように、本開示による実施形態によるデバイスが形成された基板を個々のチップに分割する方法においては、まず、基板の裏面に切削溝を形成してから、基板の表面から基板を個々のチップに分割する。そのため、基板の表面だけから基板を切削して分割する場合に比べて、基板の切削の深さを浅くすることができる。よって、基板の表面に形成される分割予定ラインの幅を狭くすることができ、デバイス形成の収率を高くすることができる。また、基板の裏面の加工に酸化剤およびアルカリ剤を含む加工液を使用しているので、裏面を化学・機械的に効率的に加工することができる。

１…切削装置
３…チャックテーブル
５…加工液供給機構
７…撮像装置
１３…搬出・搬入機構
４３…切削ブレード
６０…レーザー加工装置
１００…基板
１００ａ…表面
１００ｂ…裏面
１１１ａ…分割予定ライン
１１１ｂ…分割予定ライン
１１１ａ，ｂ…分割予定ライン
１１２…半導体デバイス
１３０…切削溝
１３２…切削溝
１３３…レーザー加工溝
１３４…改質層
５２１…純水貯留タンク
５２２…酸化剤貯留タンク
５２３…アルカリ剤貯留タンク
５２５…加工液貯留タンク
５３１…第１の加工液供給ノズル
５３２…第２の加工液供給ノズル
Ｔ…ダイシングテープ

Claims

デバイスが形成された基板を個々のチップに分割する方法であって、
前記基板のデバイスが形成されていない裏面に酸化剤およびアルカリ剤を含む加工液を供給するステップと、
前記加工液を供給しながら、前記基板の裏面から前記基板を分割予定ラインに沿って加工するステップと、
前記基板のデバイスが形成されている表面から、前記基板を分割予定ラインに沿って加工するステップと、を有し、
前記加工液のアルカリ剤は水酸化カリウムを含む、
方法。
請求項１に記載の方法であって、
前記加工液の前記水酸化カリウムの濃度は１０質量％〜４０質量％の範囲内である、
方法。
デバイスが形成された基板を個々のチップに分割する方法であって、
前記基板のデバイスが形成されていない裏面に酸化剤およびアルカリ剤を含む加工液を供給するステップと、
前記加工液を供給しながら、前記基板の裏面から前記基板を分割予定ラインに沿って加工するステップと、
前記基板のデバイスが形成されている表面から、前記基板を分割予定ラインに沿って加工するステップと、を有し、
前記加工液のアルカリ剤は水酸化テトラメチルアンモニウムを含む、
方法。
請求項３に記載の方法であって、
前記加工液の水酸化テトラメチルアンモニウムの濃度は１０質量％〜２５質量％の範囲内である、
方法。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法であって、
前記加工液の酸化剤は過酸化水素を含む、
方法。
請求項５に記載の方法であって、前記加工液の過酸化水素の濃度は０．５質量％以上である、
方法。
請求項６に記載の方法であって、前記加工液の過酸化水素の濃度は１．０質量％以上である、
方法。
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法であって、
前記基板の裏面からの加工は、ダイシングブレードによる切削である、
方法。
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法であって、
前記基板の裏面からの加工は、レーザーを使用する、
方法。
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法であって、さらに、
前記基板の裏面を加工する前に、前記基板の裏面の全体を研削するステップを有する、
方法。
請求項１０に記載の方法であって、さらに、
前記基板の裏面の全体を研削した後に、前記基板の裏面の全体を研磨するステップを有する、
方法。
請求項１０または１１に記載の方法であって、
前記基板の裏面の全体を研削する前に、前記基板のデバイスが形成されていない周縁部に対してナイフエッジ防止加工を施すステップを有する、
方法。
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の方法であって、
裏面の加工後の前記基板の裏面に粘着テープを張り付けるステップを有し、
前記基板の表面から加工するステップは、分割予定ラインに沿って、デバイス形成層の厚みだけを切削し、
前記方法はさらに、前記基板の表面を加工した後に、前記粘着テープを引っ張ることで、前記基板を分割予定ラインに沿って分割するステップを有する、
方法。
デバイスが形成された基板を個々のチップに分割するための切削装置であって、
基板の裏面を上向きに保持するための第１テーブルと、
前記第１テーブルに保持された基板の裏面に分割予定ラインに沿って切削溝を形成するための第１切削機構と、
前記第１テーブルに保持された基板の裏面に酸化剤およびアルカリ剤を供給するための供給機構と、
基板の表面を上向きに保持するための第２テーブルと、
前記第２テーブルに保持された基板の表面に分割予定ラインに沿って加工するための第２切削機構と、を有し、
前記アルカリ剤は水酸化カリウムを含む、
切削装置。
請求項１４に記載の切削装置であって、
前記水酸化カリウムの濃度は１０質量％〜４０質量％の範囲内である、
切削装置。
デバイスが形成された基板を個々のチップに分割するための切削装置であって、
基板の裏面を上向きに保持するための第１テーブルと、
前記第１テーブルに保持された基板の裏面に分割予定ラインに沿って切削溝を形成するための第１切削機構と、
前記第１テーブルに保持された基板の裏面に酸化剤およびアルカリ剤を供給するための供給機構と、
基板の表面を上向きに保持するための第２テーブルと、
前記第２テーブルに保持された基板の表面に分割予定ラインに沿って加工するための第２切削機構と、を有し、
前記アルカリ剤は水酸化テトラメチルアンモニウムを含む、
切削装置。
請求項１６に記載の切削装置であって、
前記水酸化テトラメチルアンモニウムの濃度は１０質量％〜２５質量％の範囲内である、
切削装置。
請求項１４乃至１７のいずれか一項に記載の切削装置であって、
前記第１切削機構は、切削ブレードを備える、
切削装置。
請求項１４乃至１８のいずれか一項に記載の切削装置であって、
前記第２切削機構は、切削ブレードを備える、
切削装置。
請求項１４乃至１７のいずれか一項に記載の切削装置であって、
前記第１切削機構は、レーザー加工装置を備える、
切削装置。
請求項１４乃至１８のいずれか一項に記載の切削装置であって、
前記第２切削機構は、レーザー加工装置を備える、
切削装置。