JP7075242B2 - 被加工物の加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、被加工物の加工方法に関する。
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である被加工物の表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等の回路(機能素子)が形成される。そして、被加工物を分割予定ラインに沿って切断することにより回路が形成された領域を分割して個々のチップを製造している。
被加工物を分割予定ラインに沿って切断する方法として、分割すべき領域の内部に集光点を合わせて被加工物に対して透過性を有するパルスレーザ光線を照射するレーザ加工方法がある。このレーザ加工方法を用いた分割方法では、被加工物の一方の面側から内部に集光点を合わせて被加工物に対して透過性を有する赤外光領域のパルスレーザ光線を照射し、被加工物の内部に分割予定ラインに沿って変質層を連続的に形成し、この変質層が形成されることによって強度が低下した分割予定ラインに沿って、被加工物の裏面を研削する応力によって、被加工物を破断して個々のチップへと分割することができる(例えば、下記の特許文献1を参照)。
特許4733934号公報
しかしながら、分割されたチップ間には隙間が生じるため、チップ分割後に仕上がり厚さまで研削を実施するとチップ間の隙間に研削屑を含む研削水が浸入してチップ側面に研削屑が付着する。チップ側面に付着した研削屑は研削装置の洗浄機構で洗浄しても取り除くことは非常に困難である。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、被加工物を仕上がり厚さに形成しても、隣り合うチップ間の隙間に研削屑を含む研削水が浸入しないようにすることを目的としている。
本発明は、表面に格子状に形成された分割予定ラインによって区画された領域に機能素子が形成された被加工物を、分割予定ラインに沿って個々のチップに分割する被加工物の加工方法であって、該被加工物の表面の該機能素子が形成された領域を表面保護部材で覆う表面保護ステップと、該表面保護部材の粘着材を硬化収縮させる保護部材加熱ステップと、該被加工物の裏面側から分割予定ラインに沿って該被加工物に対して透過性を有するレーザ光線を照射し、チップの仕上がり厚さに相当する位置より裏面側に変質層を形成する変質層形成ステップと、変質層の形成された被加工物の裏面を研削し、チップの仕上がり厚さに形成する裏面研削ステップと、該被加工物を個々のチップに分割するとともにチップ間隔を拡張させる保護部材拡張ステップと、を含み、変質層形成ステップの実施前の保護部材加熱ステップで該表面保護部材の該粘着材を硬化収縮させることで、該裏面研削ステップでチップ分割が完全にされない未分割領域が被加工物に形成されることを特徴とする。上記表面保護部材は、粘着テープであることが好ましい。
本発明に係る被加工物の加工方法は、被加工物の表面の機能素子が形成された領域を表面保護部材で覆う表面保護ステップと、表面保護部材の粘着材を硬化収縮させる保護部材加熱ステップと、被加工物の裏面側から分割予定ラインに沿って被加工物に対して透過性を有するレーザ光線を照射し、チップの仕上がり厚さに相当する位置より裏面側に変質層を形成する変質層形成ステップと、変質層の形成された被加工物の裏面を研削し、チップの仕上がり厚さに形成する裏面研削ステップと、被加工物を個々のチップに分割するとともにチップ間隔を拡張させる保護部材拡張ステップとを含み、保護部材加熱ステップで表面保護部材の粘着材を硬化収縮させることで、裏面研削ステップでチップ分割が完全にされない未分割領域が被加工物に形成されるように構成したため、裏面研削時に変質層から生じる亀裂が被加工物の表面まで伸展するのを防いでチップ間に隙間を発生させない。このように、本発明によれば、研削屑を含む研削水がチップ側面に侵入するおそれを防止して、チップ側面に研削屑を付着するのを防止することができる。上記表面保護部材が、粘着テープにより構成されている場合は、上記表面保護ステップを容易に実施することができる。
表面保護ステップを示す斜視図である。 保護部材加熱ステップを示す断面図である。 変質層形成ステップを示す斜視図および断面図である。 裏面研削ステップを示す斜視図および断面図である。 保護部材拡張ステップを示す断面図である。
図1に示す被加工物Wは、円形板状の基板を有し、基板の表面Waに格子状に形成された複数の分割予定ラインSによって区画された各領域にそれぞれ機能素子(図示の例ではデバイスD)が形成されている。被加工物Wの表面Waと反対側の裏面Wbは、所定の加工が施される被加工面となっている。被加工物Wの材質、厚み及び大きさは特に限定されるものではない。以下では、被加工物Wを、分割予定ラインSに沿って個々のチップに分割する被加工物の加工方法について説明する。
(1) 表面保護ステップ
図1に示すように、被加工物Wの表面WaのデバイスDが形成された領域を表面保護部材1で覆う。本実施形態に示す表面保護部材1は、粘着性を有し、かつ、被加工物Wと略同径の大きさを有している。また、表面保護部材1は、例えば、ポリオレフィンやポリ塩化ビニル等なる基材に粘着材が積層された粘着テープであることが好ましい。表面保護部材1を被加工物Wの表面Waに貼着して、その表面Waの全面を覆うことにより、各デバイスDが保護される。表面保護部材1が粘着テープにより構成されているため、表面保護ステップを容易に実施可能となる。表面保護ステップは、図示していないが、例えば、粘着テープを被加工物Wの表面Waに貼着するテープ貼り機において実施される。
(2) 保護部材加熱ステップ
図2に示すように、被加工物Wに貼着された表面保護部材1側から加熱部材2の上に載置して、表面保護部材1を加熱する。加熱部材2は、例えば赤外線ヒータからなる。加熱部材2では、表面保護部材1を例えば80℃で1分間程度加熱することにより、表面保護部材1の粘着材を硬化収縮させる。これにより、表面保護部材1の粘着材が硬くなることから、後述する裏面研削ステップを実施するときに、研削時の応力の影響を小さくして隣り合うチップの動きを抑制することができる。加熱部材2は、表面保護部材1に温風を噴射して粘着材を加温させるヒータで構成してもよい。保護部材加熱ステップは、上記したテープ貼り機内で実施してもよいし、後記のレーザ加工装置3内で実施してもよい。
(3) 変質層形成ステップ
次いで、図3(a)に示すレーザ加工装置3に被加工物Wを搬送し、レーザ加工によって被加工物Wの内部に変質層Mを形成する。レーザ加工装置3は、被加工物Wを保持する保持テーブル30と、保持テーブル30の上方側に配設されたレーザ加工手段31とを少なくとも備えている。保持テーブル30の上面は、図示しない吸引源からの吸引作用を受けて被加工物Wを吸引保持する保持面30aとなっている。保持テーブル30の下方には、保持テーブル30とレーザ加工手段31とを鉛直方向と直交する水平方向(X軸方向及びY軸方向)に相対移動させる移動手段が接続されている。
レーザ加工手段31は、保持テーブル30に保持された被加工物Wに対して透過性を有する波長のレーザ光線LBを照射するレーザヘッド32と、先端にレーザヘッド32が取り付けられたケーシング33とを備えている。ケーシング33の内部には、レーザ光線LBを発振する発振器及びレーザ光線LBの出力を調整する出力調整器が収容され、レーザヘッド32の内部には、発振器から発振されたレーザ光線LBを集光するための集光レンズが内蔵されている。また、レーザ加工手段31は、集光レンズによって集光されるレーザ光線LBの集光点の位置を調整するための位置調整ユニット(不図示)を備えている。ケーシング33の側方には、撮像手段34が配設されている。撮像手段34は、例えばCCDイメージセンサを内蔵した赤外線カメラである。
変質層形成ステップを実施する際には、被加工物Wは表面Wa側を下にして表面保護部材1を介して保持テーブル30の保持面30aに吸引保持される。保持テーブル30を撮像手段34の直下に位置づけ、撮像手段34により被加工物Wを上方から撮像し、パターンマッチング等の画像処理を行うことにより、レーザ光線LBを照射すべき領域(分割予定ラインS)を検出する。
次いで、レーザヘッド32を被加工物Wに接近する方向に下降させ、図3(b)に示すように、被加工物Wに対して透過性を有する波長のレーザ光線LBの集光点を被加工物Wの内部の所定位置に位置づけた状態で、保持テーブル30を所定の加工送り速度でX軸方向に加工送りしながら、レーザヘッド32により被加工物Wの裏面Wb側から図1に示した分割予定ラインSに沿って照射して、チップの仕上がり厚さに相当する位置より裏面Wb側に変質層Mを形成する。変質層Mは、被加工物Wの内部の強度や物理的な特性が変化した領域であり、被加工物Wを個々のチップへと分割する際の分割起点となる。
一本の分割予定ラインSに沿ってレーザ光線LBを照射して変質層Mを形成する毎に、保持テーブル30をY軸方向に割り出し送りして次の分割予定ラインSに沿ってレーザ光線LBを照射する。X軸方向に向く全ての分割予定ラインSに対してレーザ光線LBの照射が完了したら、図3(a)に示す保持テーブル30を90°回転させ、Y軸方向に向いていた分割予定ラインSをX軸方向に向かせる。そして、全ての分割予定ラインSに沿って上記同様のレーザ加工を繰り返し行い、分割予定ラインSに沿った変質層Mを形成する。
(4) 裏面研削ステップ
次に、図4(a)に示す研削装置4を用いて、被加工物Wの裏面Wbを研削してチップの仕上がり厚さに形成する。研削装置4は、被加工物Wを保持する保持テーブル40と、保持テーブル40を回転させる回転手段41と、保持テーブル40に保持された被加工物Wに対して研削を施す研削手段42とを備えている。保持テーブル40の上面は、図示しない吸引源からの吸引作用を受けて被加工物Wを吸引保持する保持面40aとなっている。
研削手段42は、保持面40aと直交する鉛直方向の軸心を有するスピンドル43と、スピンドル43の下端にマウント44を介して装着された研削ホイール45と、研削ホイール45の下部に環状に固着された研削砥石46とを備えている。研削手段42には、図示しない昇降手段が接続され、昇降手段によって研削ホイール45を回転させながら研削手段42の全体を昇降させることができる。
被加工物Wを研削する場合は、図4(b)に示すように、被加工物Wの表面Waに貼着された表面保護部材1側を保持テーブル40の保持面40aで保持して、被加工物Wの裏面Wbを上向きに露出させ、保持テーブル40を例えば矢印A方向に回転させる。次いで、研削手段42は、研削ホイール45を例えば矢印A方向に回転させながら、所定の研削送り速度で下降させ、回転する研削砥石46で被加工物Wの裏面Wbをチップの仕上がり厚さに至るまで押圧しながら研削する。被加工物Wの研削中は、図示していないが、回転する研削砥石46と被加工物Wとの接触面に研削水を供給する。
裏面研削ステップでは、上記保護部材加熱ステップで表面保護部材1の粘着材を硬化収縮させており、研削加工が進んで被加工物Wが仕上がり厚さに形成されて研削時の応力が表面保護部材1に作用しても表面保護部材1が撓まないため、チップの動きを抑制しチップ分割が完全にされない未分割領域が被加工物Wに形成される。この未分割領域では、隣り合うチップ間に隙間が生じず、研削屑が混入した研削水が隙間に浸入するおそれがない。もっとも、被加工物Wが仕上がり厚さに達すると、被加工物Wには変質層Mが起点となってチップに分割される領域も部分的には生じるが、本実施形態に示す裏面研削ステップでは、表面保護部材1の粘着材が硬くなっているため、被加工物Wが全体として円形板状の形態を保ちながら被加工物Wを仕上がり厚さに形成することができる。
(5) 保護部材拡張ステップ
図5(a)に示すように、例えば拡張装置5を用いて、被加工物Wを個々のチップCに分割するとともにチップ間隔を拡張させる。拡張装置5は、被加工物Wを下方から支持する支持テーブル50と、支持テーブル50の外周側に配設され中央に開口を有するフレームFが載置されるフレーム載置台51と、フレーム載置台51に載置されたフレームFをクランプするクランプ部52と、フレーム載置台51の下部に連結されフレーム載置台51を上下方向に昇降させる昇降手段53とを備えている。昇降手段53は、シリンダ53aと、シリンダ53aにより昇降駆動されるピストン53bとにより構成され、ピストン53bが上下に移動することにより、フレーム載置台51を昇降させることができる。
拡張装置5に被加工物Wを搬送する際には、被加工物Wの表裏を反転させて、フレームFに貼着され開口から露出したテープTの上に被加工物Wの裏面Wbを貼着するとともに、被加工物Wの表面Waから図4に示した表面保護部材1を引き剥がす。このようにして、テープTを介してフレームFと被加工物Wとを一体に形成しておく。裏面研削ステップを実施した被加工物Wは、完全には分割されていないが、隣り合うチップCの間に図4(a)に示した変質層Mから被加工物Wの厚さ方向に亀裂6が生じている。この亀裂6は、被加工物Wの表面Waにまでは伸展していない。
被加工物Wを、テープTを介して被加工物Wの裏面Wb側を支持テーブル50に載置するとともに、フレームFをフレーム載置台51に載置する。クランプ部52によってフレームFの上面を押さえて動かないように固定する。図5(b)に示すように、ピストン53bが下方に移動しフレーム載置台51を下降させ、支持テーブル50に対して相対的にフレーム載置台51を下降させる。これにより、テープTが放射状に拡張されると、被加工物Wに放射方向の外力が付与され、被加工物Wが亀裂6に沿って個々のチップCに分割される。被加工物WのチップCへの完全分割は、隣り合うチップCの間に亀裂6が入っているため、テープTを拡張することで容易に行うことができる。所定の拡張量だけテープTを拡張することにより、隣り合うチップCの間のチップ間隔7を拡張させる。そして、全ての隣り合うチップCの間にチップ間隔7を形成したら、保護部材拡張ステップが完了する。分割されたチップCは、図示しない搬出手段等によりピックアップされて次の工程に搬送される。
以上のとおり、本発明に係る被加工物の加工方法は、被加工物Wの表面WaのデバイスDが形成された領域を表面保護部材1で覆う表面保護ステップと、表面保護部材1の粘着材を硬化収縮させる保護部材加熱ステップと、被加工物Wの裏面Wb側から分割予定ラインSに沿って被加工物Wに対して透過性を有するレーザ光線LBを照射し、チップの仕上がり厚さに相当する位置より裏面Wb側に変質層Mを形成する変質層形成ステップと、変質層Mの形成された被加工物Wの裏面Wbを研削し、チップの仕上がり厚さに形成する裏面研削ステップと、被加工物Wを個々のチップCに分割するとともにチップ間隔7を拡張させる保護部材拡張ステップとを含み、保護部材加熱ステップで表面保護部材1の粘着材を硬化収縮させることで、裏面研削ステップでチップ分割が完全にされない未分割領域が被加工物に形成されるように構成したため、裏面研削時に変質層Mから生じる亀裂6が被加工物Wの表面Waまで伸展するのを防いでチップC間に隙間を発生させない。したがって、研削屑を含む研削水がチップCの側面に侵入するおそれを防止して、チップCの側面に研削屑を付着するのを防止することができる。
1:表面保護部材 2:加熱部材 3:レーザ加工装置 30:保持テーブル
31:レーザ加工手段 32:レーザヘッド 33:ケーシング 34:撮像手段
4:研削装置 40:保持テーブル 41:回転手段 42:研削手段
43:スピンドル 44:マウント 45:研削ホイール 46:研削砥石
5:拡張装置 50:支持テーブル 51:フレーム載置台
52:クランプ部 53:昇降手段 53a:シリンダ 53b:ピストン
6:亀裂 7:チップ間隔

Claims (2)

  1. 表面に格子状に形成された分割予定ラインによって区画された領域に機能素子が形成された被加工物を、分割予定ラインに沿って個々のチップに分割する被加工物の加工方法であって、
    該被加工物の表面の該機能素子が形成された領域を表面保護部材で覆う表面保護ステップと、
    該表面保護部材の粘着材を硬化収縮させる保護部材加熱ステップと、
    該被加工物の裏面側から分割予定ラインに沿って該被加工物に対して透過性を有するレーザ光線を照射し、チップの仕上がり厚さに相当する位置より裏面側に変質層を形成する変質層形成ステップと、
    変質層の形成された被加工物の裏面を研削し、チップの仕上がり厚さに形成する裏面研削ステップと、
    該被加工物を個々のチップに分割するとともにチップ間隔を拡張させる保護部材拡張ステップと、を含み、
    変質層形成ステップの実施前の保護部材加熱ステップで該表面保護部材の該粘着材を硬化収縮させることで、該裏面研削ステップでチップ分割が完全にされない未分割領域が被加工物に形成されることを特徴とする被加工物の加工方法。
  2. 前記表面保護部材は、粘着テープであることを特徴とする請求項1記載の被加工物の加工方法。
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