JP7139036B2 - Chip manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、板状の被加工物を分割して複数のチップを製造するチップの製造方法に関する。 The present invention relates to a chip manufacturing method for manufacturing a plurality of chips by dividing a plate-shaped workpiece.
ウェーハに代表される板状の被加工物(ワーク)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)。改質層は、他の領域に比べて脆いので、分割予定ライン(ストリート)に沿って改質層を形成してから被加工物に力を加えることで、この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。 In order to divide a plate-shaped workpiece (workpiece) represented by a wafer into multiple chips, a transparent laser beam is focused inside the workpiece and modified by multiphoton absorption. There is known a method of forming a modified layer (modified region) with a modified structure (see, for example, Patent Document 1). Since the modified layer is more fragile than other regions, the modified layer is formed along the dividing line (street) and then applied force to the workpiece, so that the modified layer is used as a starting point for processing. You can split things into multiple chips.
改質層が形成された被加工物に力を加える際には、例えば、伸張性のあるエキスパンドシート(エキスパンドテープ)を被加工物に貼って拡張する方法が採用される(例えば、特許文献2参照)。この方法では、通常、レーザビームを照射して被加工物に改質層を形成する前に、エキスパンドシートを被加工物に貼り、その後、改質層を形成してからエキスパンドシートを拡張して被加工物を複数のチップへと分割する。
When applying force to the work piece on which the modified layer is formed, for example, a method is adopted in which an extensible expand sheet (expand tape) is attached to the work piece to expand it (for example,
ところが、上述のようなエキスパンドシートを拡張する方法では、使用後のエキスパンドシートを再び使用することができないので、チップの製造に要する費用も高くなり易い。特に、粘着材がチップに残留し難い高性能なエキスパンドシートは、価格も高いので、そのようなエキスパンドシートを用いると、チップの製造に要する費用も高くなる。 However, in the method of expanding the expanded sheet as described above, since the expanded sheet cannot be reused after use, the cost required for manufacturing the chips tends to increase. In particular, a high-performance expanded sheet in which the adhesive hardly remains on the chip is expensive, and the use of such an expanded sheet increases the cost required to manufacture the chip.
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、エキスパンドシートを用いることなく板状の被加工物を分割して複数のチップを製造できるチップの製造方法を提供することである。 The present invention has been made in view of such problems, and its object is to provide a chip manufacturing method capable of manufacturing a plurality of chips by dividing a plate-shaped workpiece without using an expand sheet. It is to be.
本発明の一態様によれば、交差する複数の分割予定ラインによってチップとなる複数の領域に区画されたチップ領域と、該チップ領域を囲む外周余剰領域と、を有する板状の被加工物から複数の該チップを製造するチップの製造方法であって、被加工物を保持テーブルで直に保持する保持ステップと、該保持ステップを実施した後に、被加工物に対して透過性を有する波長のレーザビームの集光点を該保持テーブルに保持された被加工物の内部に位置づけるように該分割予定ラインに沿って被加工物の該チップ領域にのみ該レーザビームを照射し、該チップ領域の該分割予定ラインに沿って第1改質層を形成するとともに、該外周余剰領域を該第1改質層が形成されていない補強部とする第1レーザ加工ステップと、該保持ステップを実施した後に、被加工物に対して透過性を有する波長のレーザビームの集光点を該保持テーブルに保持された被加工物の内部に位置づけるように該チップ領域と該外周余剰領域との境界に沿って該レーザビームを照射し、該境界に沿って第2改質層を形成する第2レーザ加工ステップと、該第1レーザ加工ステップ及び該第2レーザ加工ステップを実施した後に、該保持テーブルから被加工物を搬出する搬出ステップと、該搬出ステップを実施した後に、被加工物に力を付与して被加工物を個々の該チップへと分割する分割ステップと、を備え、該分割ステップでは、一度の冷却または加熱により該力を付与して被加工物を個々の該チップへと分割するチップの製造方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, from a plate-like workpiece having a chip region partitioned into a plurality of regions to be chips by a plurality of intersecting dividing lines, and a peripheral surplus region surrounding the chip region A chip manufacturing method for manufacturing a plurality of said chips, comprising: a holding step of directly holding a workpiece on a holding table; irradiating the laser beam only on the chip area of the workpiece along the line to be divided so that the focal point of the laser beam is positioned inside the workpiece held on the holding table; A first laser processing step of forming a first modified layer along the planned division line, and using the outer peripheral surplus region as a reinforcing portion where the first modified layer is not formed, and the holding step were performed. Later, along the boundary between the chip area and the peripheral surplus area so as to locate the focal point of a laser beam having a wavelength that is transparent to the workpiece inside the workpiece held on the holding table. After performing a second laser processing step of irradiating the laser beam to form a second modified layer along the boundary, and performing the first laser processing step and the second laser processing step, from the holding table a carrying out step of carrying out the workpiece ; and a dividing step of applying a force to the workpiece to divide the workpiece into the individual chips after carrying out the carrying out step, wherein the dividing step comprises: A method of manufacturing a chip is provided in which the force is applied to separate the workpiece into individual chips by cooling or heating once.
本発明の一態様において、該分割ステップでは、該補強部を除去することなく一度の冷却または加熱により被加工物に該力を付与して被加工物を個々の該チップへと分割しても良い。また、本発明の一態様において、該保持テーブルの上面は、柔軟な材料によって構成されており、該保持ステップでは、該柔軟な材料で被加工物の表面側を保持しても良い。 In one aspect of the present invention, the dividing step may divide the workpiece into the individual chips by applying the force to the workpiece by cooling or heating once without removing the reinforcing portion. good. In one aspect of the present invention, the upper surface of the holding table may be made of a flexible material, and in the holding step, the flexible material may hold the surface side of the workpiece.
本発明の一態様に係るチップの製造方法では、被加工物を保持テーブルで直に保持した状態で、被加工物のチップ領域にのみレーザビームを照射して、分割予定ラインに沿う第1改質層を形成し、チップ領域と外周余剰領域との境界にレーザビームを照射して、境界に沿う第2改質層を形成した後、一度の冷却または加熱により力を付与して被加工物を個々のチップへと分割するので、被加工物に力を加えて個々のチップへと分割するためにエキスパンドシートを用いる必要がない。このように、本発明の一態様に係るチップの製造方法によれば、エキスパンドシートを用いることなく板状の被加工物を分割して複数のチップを製造できる。 In the method of manufacturing a chip according to an aspect of the present invention, while the workpiece is directly held by the holding table, only the chip region of the workpiece is irradiated with a laser beam to produce a first reform along the dividing line. After forming a modified layer and irradiating a laser beam on the boundary between the tip region and the outer peripheral surplus region to form a second modified layer along the boundary, a force is applied by cooling or heating once, and the workpiece is processed. is split into individual chips, there is no need to use an expanded sheet to apply force to the workpiece to split it into individual chips. As described above, according to the chip manufacturing method according to an aspect of the present invention, a plurality of chips can be manufactured by dividing a plate-shaped workpiece without using an expanded sheet.
また、本発明の一態様に係るチップの製造方法では、被加工物のチップ領域にのみレーザビームを照射して分割予定ラインに沿う第1改質層を形成するとともに、外周余剰領域を第1改質層が形成されていない補強部とするので、この補強部によってチップ領域は補強される。よって、搬送等の際に加わる力によって被加工物が個々のチップへと分割されてしまい、被加工物を適切に搬送できなくなることもない。 Further, in the method for manufacturing a chip according to an aspect of the present invention, only the chip region of the workpiece is irradiated with the laser beam to form the first modified layer along the line to be divided, and the outer peripheral surplus region is formed as the first modified layer. The tip region is reinforced by the reinforcing portion having no modified layer formed thereon. Therefore, there is no possibility that the workpiece will be divided into individual chips due to a force applied during transportation or the like, and the workpiece will not be properly transported.
添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。本実施形態に係るチップの製造方法は、保持ステップ(図3(A)参照)、第1レーザ加工ステップ(図3(B)等参照)、第2レーザ加工ステップ(図4等参照)、搬出ステップ、補強部除去ステップ(図6参照)、及び分割ステップ(図7参照)を含む。 An embodiment according to one aspect of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The chip manufacturing method according to the present embodiment includes a holding step (see FIG. 3A), a first laser processing step (see FIG. 3B, etc.), a second laser processing step (see FIG. 4, etc.), carrying out a reinforcement removing step (see FIG. 6) and a splitting step (see FIG. 7).
保持ステップでは、分割予定ラインによって複数の領域に区画されたチップ領域と、チップ領域を囲む外周余剰領域と、を有する被加工物(ワーク)をチャックテーブル(保持テーブル)で直に保持する。第1レーザ加工ステップでは、被加工物に対して透過性を有する波長のレーザビームを照射し、チップ領域の分割予定ラインに沿って改質層(第1改質層)を形成するとともに、外周余剰領域を改質層が形成されていない補強部とする。 In the holding step, a chuck table (holding table) directly holds a workpiece (work) having a chip area partitioned into a plurality of areas by the planned division lines and an outer peripheral surplus area surrounding the chip area. In the first laser processing step, the workpiece is irradiated with a laser beam having a wavelength having transparency to form a modified layer (first modified layer) along the dividing line of the chip region, Let the surplus area|region be the reinforcement part in which the modified layer is not formed.
第2レーザ加工ステップでは、被加工物に対して透過性を有する波長のレーザビームを照射し、チップ領域と外周余剰領域との境界に沿って改質層(第2改質層)を形成する。搬出ステップでは、チャックテーブルから被加工物を搬出する。補強部除去ステップでは、被加工物から補強部を除去する。分割ステップでは、一度の冷却または加熱により力を付与して被加工物を複数のチップへと分割する。以下、本実施形態に係るチップの製造方法について詳述する。 In the second laser processing step, the workpiece is irradiated with a laser beam having a wavelength having transparency to form a modified layer (second modified layer) along the boundary between the chip region and the peripheral surplus region. . In the unloading step, the workpiece is unloaded from the chuck table. The reinforcing portion removing step removes the reinforcing portion from the workpiece. The splitting step splits the workpiece into multiple chips by applying a force with a single cooling or heating. A method for manufacturing a chip according to this embodiment will be described in detail below.
図1は、本実施形態で使用される被加工物(ワーク)11の構成例を模式的に示す斜視図である。図1に示すように、被加工物11は、例えば、シリコン(Si)、ヒ化ガリウム(GaAs)、リン化インジウム(InP)、窒化ガリウム(GaN)、シリコンカーバイド(SiC)等の半導体、サファイア(Al2O3)、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス等の誘電体(絶縁体)、又は、タンタル酸リチウム(LiTa3)、ニオブ酸リチウム(LiNb3)等の強誘電体(強誘電体結晶)でなる円盤状のウェーハ(基板)である。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration example of a workpiece (work) 11 used in this embodiment. As shown in FIG. 1, the
被加工物11の表面11a側は、交差する複数の分割予定ライン(ストリート)13でチップとなる複数の領域15に区画されている。なお、以下では、チップとなる複数の領域15の全てを含む概ね円形の領域をチップ領域11cと呼び、チップ領域11cを囲む環状の領域を外周余剰領域11dと呼ぶ。
The
チップ領域11c内の各領域15には、必要に応じて、IC(Integrated Circuit)、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)、LED(Light Emitting Diode)、LD(Laser Diode)、フォトダイオード(Photodiode)、SAW(Surface Acoustic Wave)フィルタ、BAW(Bulk Acoustic Wave)フィルタ等のデバイスが形成されている。
Each
この被加工物11を分割予定ライン13に沿って分割することで、複数のチップが得られる。具体的には、被加工物11がシリコンウェーハの場合には、例えば、メモリやセンサ等として機能するチップが得られる。被加工物11がヒ化ガリウム基板やリン化インジウム基板、窒化ガリウム基板の場合には、例えば、発光素子や受光素子等として機能するチップが得られる。
A plurality of chips are obtained by dividing the
被加工物11がシリコンカーバイド基板の場合には、例えば、パワーデバイス等として機能するチップが得られる。被加工物11がサファイア基板の場合には、例えば、発光素子等として機能するチップが得られる。被加工物11がソーダガラスやホウケイ酸ガラス、石英ガラス等でなるガラス基板の場合には、例えば、光学部品やカバー部材(カバーガラス)として機能するチップが得られる。
If the
被加工物11がタンタル酸リチウムや、ニオブ酸リチウム等の強誘電体でなる強誘電体基板(強誘電体結晶基板)の場合には、例えば、フィルタやアクチュエータ等として機能するチップが得られる。なお、被加工物11の材質、形状、構造、大きさ、厚み等に制限はない。同様に、チップとなる領域15に形成されるデバイスの種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。チップとなる領域15には、デバイスが形成されていなくても良い。
If the
本実施形態に係るチップの製造方法では、被加工物11として円盤状のシリコンウェーハを用い、複数のチップを製造する。具体的には、まず、この被加工物11をチャックテーブルで直に保持する保持ステップを行う。図2は、本実施形態で使用されるレーザ加工装置の構成例を模式的に示す斜視図である。
In the chip manufacturing method according to the present embodiment, a disk-shaped silicon wafer is used as the
図2に示すように、レーザ加工装置2は、各構成要素が搭載される基台4を備えている。基台4の上面には、被加工物11を吸引、保持するためのチャックテーブル(保持テーブル)6をX軸方向(加工送り方向)及びY軸方向(割り出し送り方向)に移動させる水平移動機構8が設けられている。水平移動機構8は、基台4の上面に固定されX軸方向に概ね平行な一対のX軸ガイドレール10を備えている。
As shown in FIG. 2, the
X軸ガイドレール10には、X軸移動テーブル12がスライド可能に取り付けられている。X軸移動テーブル12の裏面側(下面側)には、ナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、X軸ガイドレール10に概ね平行なX軸ボールネジ14が螺合されている。
An X-axis moving table 12 is slidably attached to the
X軸ボールネジ14の一端部には、X軸パルスモータ16が連結されている。X軸パルスモータ16でX軸ボールネジ14を回転させることにより、X軸移動テーブル12はX軸ガイドレール10に沿ってX軸方向に移動する。X軸ガイドレール10に隣接する位置には、X軸方向においてX軸移動テーブル12の位置を検出するためのX軸スケール18が設置されている。
An
X軸移動テーブル12の表面(上面)には、Y軸方向に概ね平行な一対のY軸ガイドレール20が固定されている。Y軸ガイドレール20には、Y軸移動テーブル22がスライド可能に取り付けられている。Y軸移動テーブル22の裏面側(下面側)には、ナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、Y軸ガイドレール20に概ね平行なY軸ボールネジ24が螺合されている。
A pair of Y-axis guide rails 20 that are substantially parallel to the Y-axis direction are fixed to the surface (upper surface) of the X-axis moving table 12 . A Y-axis moving table 22 is slidably attached to the Y-
Y軸ボールネジ24の一端部には、Y軸パルスモータ26が連結されている。Y軸パルスモータ26でY軸ボールネジ24を回転させることにより、Y軸移動テーブル22はY軸ガイドレール20に沿ってY軸方向に移動する。Y軸ガイドレール20に隣接する位置には、Y軸方向においてY軸移動テーブル22の位置を検出するためのY軸スケール28が設置されている。
A Y-
Y軸移動テーブル22の表面側(上面側)には、支持台30が設けられており、この支持台30の上部には、チャックテーブル6が配置されている。チャックテーブル6の表面(上面)は、上述した被加工物11の裏面11b側(又は表面11a側)を吸引、保持する保持面6aになっている。保持面6aは、例えば、酸化アルミニウム等の硬度が高い多孔質材で構成されている。ただし、保持面6aは、ポリエチレンやエポキシ等の樹脂に代表される柔軟な材料で構成されていても良い。
A support table 30 is provided on the surface side (upper surface side) of the Y-axis moving table 22 , and the chuck table 6 is arranged above the support table 30 . The surface (upper surface) of the chuck table 6 serves as a holding
この保持面6aは、チャックテーブル6の内部に形成された吸引路6b(図3(A)等参照)やバルブ32(図3(A)等参照)等を介して吸引源34(図3(A)等参照)に接続されている。チャックテーブル6の下方には、回転駆動源(不図示)が設けられており、チャックテーブル6は、この回転駆動源によってZ軸方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。
The holding
水平移動機構8の後方には、柱状の支持構造36が設けられている。支持構造36の上部には、Y軸方向に伸びる支持アーム38が固定されており、この支持アーム38の先端部には、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17(図3(B)参照)をパルス発振して、チャックテーブル6上の被加工物11に照射するレーザ照射ユニット40が設けられている。
A
レーザ照射ユニット40に隣接する位置には、被加工物11の表面11a側又は裏面11b側を撮像するカメラ42が設けられている。カメラ42で被加工物11等を撮像して形成された画像は、例えば、被加工物11とレーザ照射ユニット40との位置等を調整する際に使用される。
A
チャックテーブル6、水平移動機構8、レーザ照射ユニット40、カメラ42等の構成要素は、制御ユニット(不図示)に接続されている。制御ユニットは、被加工物11が適切に加工されるように各構成要素を制御する。
Components such as the chuck table 6, the
図3(A)は、保持ステップについて説明するための断面図である。なお、図3(A)では、一部の構成要素を機能ブロックで示している。保持ステップでは、図3(A)に示すように、例えば、被加工物11の裏面11bをチャックテーブル6の保持面6aに接触させる。そして、バルブ32を開いて吸引源34の負圧を保持面6aに作用させる。
FIG. 3A is a cross-sectional view for explaining the holding step. In addition, in FIG. 3A, some components are shown as functional blocks. In the holding step, for example, the
これにより、被加工物11は、表面11a側が上方に露出した状態でチャックテーブル6に吸引、保持される。なお、本実施形態では、図3(A)に示すように、被加工物11の裏面11b側をチャックテーブル6で直に保持する。つまり、本実施形態では、被加工物11に対してエキスパンドシートを貼る必要がない。
As a result, the
保持ステップの後には、レーザビーム17を分割予定ライン13に沿って照射し、改質層(第1改質層)を形成する第1レーザ加工ステップ、及びレーザビーム17をチップ領域11cと外周余剰領域11dとの境界に沿って照射し、改質層(第2改質層)を形成する第2レーザ加工ステップを行う。なお、本実施形態では、第1レーザ加工ステップの後に第2レーザ加工ステップを行う場合について説明する。
After the holding step, a first laser processing step of irradiating the
図3(B)は、第1レーザ加工ステップについて説明するための断面図であり、図4は、第2レーザ加工ステップについて説明するための断面図であり、図5(A)は、改質層19が形成された後の被加工物11の状態を模式的に示す平面図であり、図5(B)は、改質層19を模式的に示す断面図である。なお、図3(B)及び図4では、一部の構成要素を機能ブロックで示している。
FIG. 3B is a cross-sectional view for explaining the first laser processing step, FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the second laser processing step, and FIG. FIG. 5B is a plan view schematically showing the state of the
第1レーザ加工ステップでは、まず、チャックテーブル6を回転させて、例えば、対象となる分割予定ライン13の延びる方向をX軸方向に対して平行にする。次に、チャックテーブル6を移動させて、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40の位置を合わせる。そして、図3(B)に示すように、X軸方向(すなわち、対象の分割予定ライン13の延びる方向)にチャックテーブル6を移動させる。
In the first laser processing step, first, the chuck table 6 is rotated so that, for example, the extending direction of the intended dividing
その後、対象となる分割予定ライン13上の2箇所に存在するチップ領域11cと外周余剰領域11dとの境界の一方の直上にレーザ照射ユニット40が到達したタイミングで、このレーザ照射ユニット40から被加工物11に対して透過性を有する波長のレーザビーム17の照射を開始する。本実施形態では、図3(B)に示すように、被加工物11の上方に配置されたレーザ照射ユニット40から、被加工物11の表面11aに向けてレーザビーム17が照射される。
After that, at the timing when the
このレーザビーム17の照射は、レーザ照射ユニット40が、対象となる分割予定ライン13上の2箇所に存在するチップ領域11cと外周余剰領域11dとの境界の他方の直上に到達するまで続けられる。つまり、ここでは、対象の分割予定ライン13に沿ってチップ領域11c内にのみレーザビーム17を照射する。
Irradiation of the
また、このレーザビーム17は、被加工物11の内部の表面11a(又は裏面11b)から所定の深さの位置に集光点を位置付けるように照射される。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17を、被加工物11の内部に集光させることで、集光点及びその近傍で被加工物11の一部を多光子吸収により改質し、分割の起点となる改質層19(改質層19a等)を形成できる。
Also, the
本実施形態の第1レーザ加工ステップでは、対象の分割予定ライン13に沿ってチップ領域11c内にのみレーザビーム17を照射するので、対象の分割予定ライン13に沿ってチップ領域11c内にのみ改質層19が形成される。すなわち、図5(B)に示すように、第1レーザ加工ステップでは、外周余剰領域11dに改質層19が形成されない。
In the first laser processing step of the present embodiment, since the
対象の分割予定ライン13に沿って所定の深さの位置に改質層19を形成した後には、同様の手順で、対象の分割予定ライン13に沿って別の深さの位置に改質層19を形成する。本実施形態では、図5(B)に示すように、例えば、被加工物11の表面11a(又は裏面11b)からの深さが異なる3つの位置に改質層19(改質層19a、改質層19b、改質層19c)を形成する。
After forming the modified
ただし、1つの分割予定ライン13に沿って形成される改質層19の数や位置に特段の制限はない。例えば、1つの分割予定ライン13に沿って形成される改質層19の数を1つにしても良い。また、この改質層19は、表面11a(又は裏面11b)にクラックが到達する条件で形成されることが望ましい。もちろん、表面11a及び裏面11bの両方にクラックが到達する条件で改質層19を形成しても良い。これにより、被加工物11をより適切に分割できるようになる。
However, the number and positions of the modified layers 19 formed along one
対象の分割予定ライン13に沿って必要な数の改質層19を形成した後には、上述の手順を繰り返し、他の全ての分割予定ライン13に沿って改質層19を形成する。図5(A)に示すように、全ての分割予定ライン13に沿って必要な数の改質層19が形成されると、第1レーザ加工ステップは終了する。
After forming the required number of modified
なお、この第1レーザ加工ステップでは、一つの分割予定ライン13に沿って必要な数の改質層19を形成した後に、他の分割予定ライン13に沿って同様の改質層19を形成しているが、改質層19を形成する順序等に特段の制限はない。例えば、全ての分割予定ライン13の同じ深さの位置に改質層19を形成してから、別の深さの位置に改質層19を形成しても良い。
In this first laser processing step, after forming the required number of modified
被加工物11がシリコンウェーハの場合には、例えば、次のような条件で改質層19が形成される。
被加工物:シリコンウェーハ
レーザビームの波長:1340nm
レーザビームの繰り返し周波数:90kHz
レーザビームの出力:0.1W~2W
チャックテーブルの移動速度(加工送り速度):180mm/s~1000mm/s、代表的には、500mm/s
When the
Workpiece: Silicon wafer Wavelength of laser beam: 1340 nm
Repetition frequency of laser beam: 90 kHz
Laser beam output: 0.1W to 2W
Movement speed of chuck table (processing feed speed): 180 mm/s to 1000 mm/s, typically 500 mm/s
被加工物11がヒ化ガリウム基板やリン化インジウム基板の場合には、例えば、次のような条件で改質層19が形成される。
被加工物:ヒ化ガリウム基板、リン化インジウム基板
レーザビームの波長:1064nm
レーザビームの繰り返し周波数:20kHz
レーザビームの出力:0.1W~2W
チャックテーブルの移動速度(加工送り速度):100mm/s~400mm/s、代表的には、200mm/s
When the
Workpiece: gallium arsenide substrate, indium phosphide substrate Wavelength of laser beam: 1064 nm
Repetition frequency of laser beam: 20 kHz
Laser beam output: 0.1W to 2W
Movement speed of chuck table (processing feed speed): 100 mm/s to 400 mm/s, typically 200 mm/s
被加工物11がサファイア基板の場合には、例えば、次のような条件で改質層19が形成される。
被加工物:サファイア基板
レーザビームの波長:1045nm
レーザビームの繰り返し周波数:100kHz
レーザビームの出力:0.1W~2W
チャックテーブルの移動速度(加工送り速度):400mm/s~800mm/s、代表的には、500mm/s
When the
Workpiece: Sapphire substrate Wavelength of laser beam: 1045 nm
Repetition frequency of laser beam: 100 kHz
Laser beam output: 0.1W to 2W
Movement speed of chuck table (processing feed speed): 400 mm/s to 800 mm/s, typically 500 mm/s
被加工物11がタンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の強誘電体でなる強誘電体基板の場合には、例えば、次のような条件で改質層19が形成される。
被加工物:タンタル酸リチウム基板、ニオブ酸リチウム基板
レーザビームの波長:532nm
レーザビームの繰り返し周波数:15kHz
レーザビームの出力:0.02W~0.2W
チャックテーブルの移動速度(加工送り速度):270mm/s~420mm/s、代表的には、300mm/s
When the
Workpiece: Lithium tantalate substrate, lithium niobate substrate Wavelength of laser beam: 532 nm
Repetition frequency of laser beam: 15 kHz
Laser beam output: 0.02W to 0.2W
Movement speed of chuck table (processing feed speed): 270 mm/s to 420 mm/s, typically 300 mm/s
被加工物11がソーダガラスやホウケイ酸ガラス、石英ガラス等でなるガラス基板の場合には、例えば、次のような条件で改質層19が形成される。
被加工物:ソーダガラス基板、ホウケイ酸ガラス基板、石英ガラス基板
レーザビームの波長:532nm
レーザビームの繰り返し周波数:50kHz
レーザビームの出力:0.1W~2W
チャックテーブルの移動速度(加工送り速度):300mm/s~600mm/s、代表的には、400mm/s
When the
Workpiece: soda glass substrate, borosilicate glass substrate, quartz glass substrate Wavelength of laser beam: 532 nm
Repetition frequency of laser beam: 50 kHz
Laser beam output: 0.1W to 2W
Movement speed of chuck table (processing feed speed): 300 mm/s to 600 mm/s, typically 400 mm/s
被加工物11が窒化ガリウム基板の場合には、例えば、次のような条件で改質層19が形成される。
被加工物:窒化ガリウム基板
レーザビームの波長:532nm
レーザビームの繰り返し周波数:25kHz
レーザビームの出力:0.02W~0.2W
チャックテーブルの移動速度(加工送り速度):90mm/s~600mm/s、代表的には、150mm/s
When the
Workpiece: gallium nitride substrate Wavelength of laser beam: 532 nm
Repetition frequency of laser beam: 25 kHz
Laser beam output: 0.02W to 0.2W
Movement speed of chuck table (processing feed speed): 90 mm/s to 600 mm/s, typically 150 mm/s
被加工物11がシリコンカーバイド基板の場合には、例えば、次のような条件で改質層19が形成される。
被加工物:シリコンカーバイド基板
レーザビームの波長:532nm
レーザビームの繰り返し周波数:25kHz
レーザビームの出力:0.02W~0.2W、代表的には、0.1W
チャックテーブルの移動速度(加工送り速度):90mm/s~600mm/s、代表的には、シリコンカーバイド基板の劈開方向で90mm/s、非劈開方向で400mm/s
When the
Workpiece: Silicon carbide substrate Wavelength of laser beam: 532 nm
Repetition frequency of laser beam: 25 kHz
Power of laser beam: 0.02W to 0.2W, typically 0.1W
Chuck table movement speed (processing feed speed): 90 mm/s to 600 mm/s, typically 90 mm/s in the cleavage direction of the silicon carbide substrate and 400 mm/s in the non-cleavage direction
本実施形態の第1レーザ加工ステップでは、分割予定ライン13に沿ってチップ領域11c内にのみ改質層19(改質層19a,19b,19c)を形成し、外周余剰領域11dには改質層19を形成しないので、この外周余剰領域11dによって被加工物11の強度が保たれる。これにより、搬送等の際に加わる力によって被加工物11が個々のチップへと分割されてしまうことはない。このように、第1レーザ加工ステップの後の外周余剰領域11dは、チップ領域11を補強するための補強部として機能する。
In the first laser processing step of the present embodiment, the modified layers 19 (modified
また、本実施形態の第1レーザ加工ステップでは、外周余剰領域11dに改質層19を形成しないので、例えば、改質層19から伸長するクラックが表面11a及び裏面11bの両方に到達し、被加工物11が完全に分割された状況でも、各チップが脱落、離散することはない。一般に、被加工物11に改質層19が形成されると、この改質層19の近傍で被加工物11は膨張する。本実施形態では、改質層19の形成によって発生する膨張の力を、補強部として機能するリング状の外周余剰領域11dで内向きに作用させることで、各チップを押さえつけ、その脱落、離散を防止している。
Further, in the first laser processing step of the present embodiment, since the modified
上述した第1レーザ加工ステップの後には、第2レーザ加工ステップを行う。この第2レーザ加工ステップでは、まず、チャックテーブル6を移動させて、チップ領域11cと外周余剰領域11dとの境界線上にレーザ照射ユニット40の位置を合わせる。そして、図4に示すように、レーザ照射ユニット40から被加工物11に対して透過性を有する波長のレーザビーム17を照射しながら、チャックテーブル6を回転させる。すなわち、本実施形態では、被加工物11の上方に配置されたレーザ照射ユニット40から、被加工物11の表面11aに向けてレーザビーム17が照射される。
After the first laser processing step described above, a second laser processing step is performed. In this second laser processing step, first, the chuck table 6 is moved to position the
このレーザビーム17は、被加工物11の内部の表面11a(又は裏面11b)から所定の深さの位置に集光点を位置付けるように照射される。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17を、被加工物11の内部に集光させることで、集光点及びその近傍で被加工物11の一部を多光子吸収により改質し、分割の起点となる改質層19(改質層19d)を形成できる。
The
本実施形態の第2レーザ加工ステップでは、チップ領域11cと外周余剰領域11dとの境界に沿ってレーザビーム17を照射するので、この境界に沿って改質層19が形成される。なお、チップ領域11cと外周余剰領域11dとの境界に沿って形成される改質層19の数や位置に特段の制限はない。例えば、境界に沿って形成される改質層19の数を2以上にしても良い。
In the second laser processing step of the present embodiment, the
また、この境界に沿う改質層19は、表面11a(又は裏面11b)にクラックが到達する条件で形成されることが望ましい。もちろん、表面11a及び裏面11bの両方にクラックが到達する条件で境界に沿う改質層19を形成しても良い。これにより、被加工物11をより適切に分割して、チップ領域11cから外周余剰領域11dを分離できるようになる。
Moreover, the modified
第2レーザ加工ステップで改質層19を形成するための具体的な条件等に特段の制限はない。例えば、第1レーザ加工ステップで改質層19を形成するための条件と同じ条件で境界に沿う改質層19を形成することができる。もちろん、第1レーザ加工ステップで改質層19を形成するための条件とは異なる条件で境界に沿う改質層19を形成しても良い。
There are no particular restrictions on specific conditions for forming the modified
図5(A)及び図5(B)に示すように、チップ領域11cと外周余剰領域11dとの境界に沿う環状の改質層19(改質層19d)が形成されると、第2レーザ加工ステップは終了する。なお、本実施形態では、第1レーザ加工ステップで形成された改質層19(改質層19b)と同程度の深さの位置に改質層19(改質層19d)を形成しており、この改質層19(改質層19d)から表面11a及び裏面11bにクラックを到達させている。
As shown in FIGS. 5A and 5B, when the annular modified layer 19 (modified
第1レーザ加工ステップ及び第2レーザ加工ステップの後には、チャックテーブル6から被加工物11を搬出する搬出ステップを行う。具体的には、例えば、被加工物11の表面11a(又は、裏面11b)の全体を吸着、保持できる搬送ユニット(不図示)で被加工物11の表面11aの全体を吸着してから、バルブ32を閉じて吸引源34の負圧を遮断し、被加工物11を搬出する。なお、本実施形態では、上述のように、外周余剰領域11dが補強部として機能するので、搬送等の際に加わる力によって被加工物11が個々のチップへと分割されてしまい、被加工物11を適切に搬送できなくなることはない。
After the first laser processing step and the second laser processing step, an unloading step of unloading the workpiece 11 from the chuck table 6 is performed. Specifically, for example, after the entire
搬出ステップの後には、被加工物11から補強部を除去する補強部除去ステップを行う。図6は、補強部除去ステップについて説明するための断面図である。なお、図6では、一部の構成要素を機能ブロックで示している。補強部除去ステップは、例えば、図6に示す分割装置52を用いて行われる。
After the carry-out step, a reinforcing portion removing step for removing the reinforcing portion from the
分割装置52は、被加工物11を吸引、保持するためのチャックテーブル(保持テーブル)54を備えている。このチャックテーブル54の上面の一部は、被加工物11のチップ領域11cを吸引、保持する保持面54aになっている。保持面54aは、チャックテーブル54の内部に形成された吸引路54bやバルブ56等を介して吸引源58に接続されている。
The dividing
このチャックテーブル54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54は、移動機構(不図示)によって支持されており、上述した保持面54aに対して概ね平行な方向に移動する。
The chuck table 54 is connected to a rotary drive source (not shown) such as a motor, and rotates around a rotary shaft substantially parallel to the vertical direction. Also, the chuck table 54 is supported by a moving mechanism (not shown) and moves in a direction substantially parallel to the above-described
補強部除去ステップでは、まず、被加工物11の裏面11bをチャックテーブル54の保持面54aに接触させる。そして、バルブ56を開き、吸引源58の負圧を保持面54aに作用させる。これにより、被加工物11は、表面11a側が上方に露出した状態でチャックテーブル54に吸引、保持される。なお、本実施形態では、図6に示すように、被加工物11の裏面11b側をチャックテーブル54で直に保持する。つまり、ここでも、被加工物11に対してエキスパンドシートを貼る必要がない。
In the reinforcing portion removing step, first, the
次に、外周余剰領域11dに対して上向きの力(保持面54aから離れる向きの力)を作用させる。上述のように、チップ領域11cと外周余剰領域11dとの境界には、分割の起点となる改質層19(改質層19d)が形成されている。そのため、外周余剰領域11dに対して上向きの力を作用させることで、図6に示すように、チャックテーブル54から外周余剰領域11dを持ち上げて除去できる。これにより、チャックテーブル54上には、被加工物11のチップ領域11cのみが残る。
Next, an upward force (a force directed away from the holding
補強部除去ステップの後には、被加工物11を個々のチップへと分割する分割ステップを行う。具体的には、例えば、被加工物11の内部(表面11aと裏面11bとの間)に大きな温度差を形成し、熱衝撃(サーマルショック)によって力を付与して被加工物11を分割する。図7は、分割ステップについて説明するための断面図である。なお、図7では、一部の構成要素を機能ブロックで示している。
The reinforcement removal step is followed by a splitting step of splitting the
分割ステップは、引き続き分割装置52を用いて行われる。図7に示すように、分割装置52は、チャックテーブル54の上方に配置された噴射ノズル(温度差形成ユニット)60を更に備えている。本実施形態の分割ステップでは、この噴射ノズル60から被加工物11の表面11aに冷却用の流体21を吹き付けることで、熱衝撃の発生に必要な温度差を形成する。ただし、加熱用の流体21を吹き付けることで、熱衝撃の発生に必要な温度差を形成しても良い。
The splitting step continues with splitting
冷却用の流体21としては、例えば、気化することによって更に熱を奪うことのできる液体窒素等の低温の液体を用いると良い。これにより、被加工物11の表面11a側を素早く冷却して、必要な温度差を形成し易くなる。ここで、必要な温度差とは、被加工物11を改質層19(改質層19a,19b,19c)に沿って破断するために必要な応力を超える熱衝撃が得られる温度差を言う。この温度差は、例えば、被加工物11の材質や厚み、改質層19(改質層19a,19b,19c)の状態等に応じて決まる。
As the cooling
ただし、流体21の種類や流量等に特段の制限はない。例えば、十分に冷却されたエア等の気体や、水等の液体を用いることもできる。なお、流体21として液体を用いる場合には、この液体を凍結しない程度に低い温度(例えば、凝固点より0.1℃~10℃ほど高い温度)まで冷却しておくと良い。 However, there are no particular restrictions on the type, flow rate, etc. of the fluid 21 . For example, sufficiently cooled gas such as air or liquid such as water can be used. When a liquid is used as the fluid 21, it is preferable to cool the liquid to a temperature low enough not to freeze it (for example, a temperature about 0.1° C. to 10° C. higher than the freezing point).
十分な温度差が形成されるように被加工物11を冷却すると、熱衝撃によって改質層19(改質層19a,19b,19c)からクラック23が伸長し、被加工物11は分割予定ライン13に沿って複数のチップ25へと分割される。このように、本実施形態では、一度の冷却によって必要な力を付与し、被加工物11を個々のチップ25へと分割できる。なお、本実施形態では、被加工物11を急速に冷却することによって熱衝撃を発生させているが、被加工物11を急速に加熱することによって熱衝撃を発生させても良い。
When the
以上のように、本実施形態に係るチップの製造方法では、被加工物(ワーク)11をチャックテーブル(保持テーブル)6で直に保持した状態で、被加工物11のチップ領域11cにのみレーザビーム17を照射して、分割予定ライン13に沿う改質層19(改質層19a,19b,19c)を形成し、チップ領域11cと外周余剰領域11dとの境界にレーザビーム17を照射して、境界に沿う改質層19(改質層19d)を形成した後、一度の冷却により力を付与して被加工物11を個々のチップ25へと分割するので、被加工物11に力を加えて個々のチップ25へと分割するためにエキスパンドシートを用いる必要がない。このように、本実施形態に係るチップの製造方法によれば、エキスパンドシートを用いることなく板状の被加工物11であるシリコンウェーハを分割して複数のチップ25を製造できる。
As described above, in the chip manufacturing method according to the present embodiment, while the workpiece (work) 11 is directly held by the chuck table (holding table) 6, only the
また、本実施形態に係るチップの製造方法では、被加工物11のチップ領域11cにのみレーザビーム17を照射して分割予定ライン13に沿う改質層19(改質層19a,19b,19c)を形成するとともに、外周余剰領域11dを改質層19(改質層19a,19b,19c)が形成されていない補強部とするので、この補強部によってチップ領域11cは補強される。よって、搬送等の際に加わる力によって被加工物11が個々のチップ25へと分割されてしまい、被加工物11を適切に搬送できなくなることもない。
Further, in the chip manufacturing method according to the present embodiment, only the
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、第1レーザ加工ステップの後に第2レーザ加工ステップを行っているが、第2レーザ加工ステップの後に第1レーザ加工ステップを行っても良い。また、第1レーザ加工ステップの途中で第2レーザ加工ステップを行うこともできる。 It should be noted that the present invention is not limited to the description of the above embodiment and the like, and can be implemented with various modifications. For example, in the above embodiment, the second laser processing step is performed after the first laser processing step, but the first laser processing step may be performed after the second laser processing step. Also, the second laser processing step can be performed in the middle of the first laser processing step.
また、上記実施形態では、被加工物11の裏面11b側をチャックテーブル6で直に保持して、表面11a側からレーザビーム17を照射しているが、被加工物11の表面11a側をチャックテーブル6で直に保持して、裏面11b側からレーザビーム17を照射しても良い。
In the above embodiment, the
図8は、変形例に係る保持ステップについて説明するための断面図である。この変形例に係る保持ステップでは、図8に示すように、例えば、ポリエチレンやエポキシ等の樹脂に代表される柔軟な材料でなる多孔質状のシート(ポーラスシート)44によって上面が構成されたチャックテーブル(保持テーブル)6を用いると良い。 FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining a holding step according to a modification. In the holding step according to this modified example, as shown in FIG. 8, for example, a chuck having an upper surface constituted by a porous sheet (porous sheet) 44 made of a flexible material represented by resin such as polyethylene or epoxy. A table (holding table) 6 is preferably used.
このチャックテーブル6では、シート44の上面44aで被加工物11の表面11a側を吸引、保持することになる。これにより、表面11a側に形成されているデバイス等の破損を防止できる。このシート44はチャックテーブル6の一部であり、チャックテーブル6の本体等とともに繰り返し使用される。
In this chuck table 6, the
ただし、チャックテーブル6の上面は、上述した多孔質状のシート44によって構成されている必要はなく、少なくとも、被加工物11の表面11a側に形成されているデバイス等を傷つけない程度に柔軟な材料で構成されていれば良い。また、シート44は、チャックテーブル6の本体に対して着脱できるように構成され、破損した場合等に交換できることが望ましい。
However, the upper surface of the chuck table 6 does not have to be made of the above-described
また、上記実施形態では、搬出ステップの後、分割ステップの前に、補強部除去ステップを行っているが、例えば、第1レーザ加工ステップ及び第2レーザ加工ステップの後、搬出ステップの前に、補強部除去ステップを行っても良い。なお、搬出ステップの後、分割ステップの前に、補強部除去ステップを行う場合には、補強部除去ステップの後に被加工物11を搬送する必要がないので、被加工物11を適切に搬送できなくなる等の不具合を回避し易い。
Further, in the above-described embodiment, the reinforcing portion removing step is performed after the carry-out step and before the division step. A reinforcement removing step may be performed. If the reinforcing portion removing step is performed after the carry-out step and before the dividing step, it is not necessary to transfer the
同様に、分割ステップの後に、補強部除去ステップを行うこともできる。この場合、分割ステップで付与される熱衝撃によって、チップ領域11cと外周余剰領域11dとがより確実に分割されるので、その後の補強部除去ステップにおいて補強部をより容易に除去できるようになる。
Similarly, a reinforcement removal step can be performed after the splitting step. In this case, the
また、補強部除去ステップを省略することもできる。この場合には、例えば、補強部の幅が被加工物11の外周縁から2mm~3mm程度になるように、第1レーザ加工ステップ及び第2レーザ加工ステップで改質層19を形成する範囲を調整すると良い。また、例えば、分割ステップでチップ領域11cを分割する前に、補強部に分割の起点となる溝を形成しても良い。
Also, the reinforcement removing step can be omitted. In this case, for example, the range in which the modified
図9(A)は、変形例に係る分割ステップについて説明するための断面図であり、図9(B)は、変形例に係る分割ステップでチップ領域11cを分割する前の被加工物の状態を模式的に示す平面図である。変形例に係る分割ステップでは、分割装置52で被加工物11を個々のチップへと分割する前に、例えば、分割装置52に設けられている切削ユニット62を用いて補強部に分割の起点となる溝を形成する。
FIG. 9A is a cross-sectional view for explaining the dividing step according to the modification, and FIG. 9B shows the state of the workpiece before dividing the
切削ユニット62は、保持面54aに対して概ね平行な回転軸となるスピンドル(不図示)を備えている。スピンドルの一端側には、結合材に砥粒が分散されてなる環状の切削ブレード64が装着されている。スピンドルの他端側には、モータ等の回転駆動源(不図示)が連結されており、スピンドルの一端側に装着された切削ブレード64は、この回転駆動源から伝わる力によって回転する。切削ユニット62は、例えば、昇降機構(不図示)に支持されており、切削ブレード64は、この昇降機構によって鉛直方向に移動する。
The cutting
図9(A)及び図9(B)に示すように、分割の起点となる溝を形成する際には、例えば、上述した切削ブレード64を回転させて外周余剰領域11d(すなわち、補強部)に切り込ませる。これにより、補強部に分割の起点となる溝11eを形成できる。なお、この溝11eは、例えば、分割予定ライン13に沿って形成されることが望ましい。このような溝11eを形成することで、被加工物11のチップ領域11cを外周余剰領域11dごと分割できるようになる。
As shown in FIGS. 9(A) and 9(B), when forming a groove that serves as a starting point for division, for example, the above-described
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。 In addition, the structures, methods, and the like according to the above embodiments and modifications can be modified as appropriate without departing from the scope of the present invention.
11 被加工物(ワーク)
11a 表面
11b 裏面
11c チップ領域
11d 外周余剰領域
13 分割予定ライン(ストリート)
15 領域
17 レーザビーム
19,19a,19b,19c,19d 改質層
21 流体
23 クラック
25 チップ
2 レーザ加工装置
4 基台
6 チャックテーブル(保持テーブル)
6a 保持面
6b 吸引路
8 水平移動機構
10 X軸ガイドレール
12 X軸移動テーブル
14 X軸ボールネジ
16 X軸パルスモータ
18 X軸スケール
20 Y軸ガイドレール
22 Y軸移動テーブル
24 Y軸ボールネジ
26 Y軸パルスモータ
28 Y軸スケール
30 支持台
32 バルブ
34 吸引源
36 支持構造
38 支持アーム
40 レーザ照射ユニット
42 カメラ
44 シート(ポーラスシート)
44a 上面
52 分割装置
54 チャックテーブル(保持テーブル)
54a 保持面
54b 吸引路
56 バルブ
58 吸引源
60 噴射ノズル(温度差形成ユニット)
62 切削ユニット
64 切削ブレード
11 workpiece (work)
15
44a
62 cutting
Claims (3)
被加工物を保持テーブルで直に保持する保持ステップと、
該保持ステップを実施した後に、被加工物に対して透過性を有する波長のレーザビームの集光点を該保持テーブルに保持された被加工物の内部に位置づけるように該分割予定ラインに沿って被加工物の該チップ領域にのみ該レーザビームを照射し、該チップ領域の該分割予定ラインに沿って第1改質層を形成するとともに、該外周余剰領域を該第1改質層が形成されていない補強部とする第1レーザ加工ステップと、
該保持ステップを実施した後に、被加工物に対して透過性を有する波長のレーザビームの集光点を該保持テーブルに保持された被加工物の内部に位置づけるように該チップ領域と該外周余剰領域との境界に沿って該レーザビームを照射し、該境界に沿って第2改質層を形成する第2レーザ加工ステップと、
該第1レーザ加工ステップ及び該第2レーザ加工ステップを実施した後に、該保持テーブルから被加工物を搬出する搬出ステップと、
該搬出ステップを実施した後に、被加工物に力を付与して被加工物を個々の該チップへと分割する分割ステップと、を備え、
該分割ステップでは、一度の冷却または加熱により該力を付与して被加工物を個々の該チップへと分割することを特徴とするチップの製造方法。 A chip for manufacturing a plurality of chips from a plate-like workpiece having a chip area partitioned into a plurality of areas to be chips by a plurality of intersecting dividing lines and an outer peripheral surplus area surrounding the chip area. A manufacturing method comprising:
a holding step of directly holding the workpiece on the holding table;
after performing the holding step, along the dividing line so as to locate the focal point of the laser beam having a wavelength that is transparent to the workpiece inside the workpiece held on the holding table; The laser beam is irradiated only to the chip region of the workpiece to form a first modified layer along the line to be divided in the chip region, and the first modified layer is formed in the peripheral surplus region. A first laser processing step as a reinforcement portion that is not reinforced;
After performing the holding step, the tip area and the peripheral margin are positioned so as to locate the focal point of a laser beam having a wavelength that is transparent to the workpiece inside the workpiece held on the holding table. A second laser processing step of irradiating the laser beam along the boundary with the region to form a second modified layer along the boundary;
a carry-out step of carrying out the workpiece from the holding table after performing the first laser processing step and the second laser processing step;
a splitting step of applying a force to the workpiece to split the workpiece into individual chips after performing the carrying out step;
A method of manufacturing chips, wherein in the dividing step, the force is applied by one cooling or heating to divide the workpiece into the individual chips.
該保持ステップでは、該柔軟な材料で被加工物の表面側を保持することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のチップの製造方法。 The upper surface of the holding table is made of a flexible material,
3. The method of manufacturing a tip according to claim 1, wherein in the holding step, the surface side of the workpiece is held by the flexible material.
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