JP7144162B2

JP7144162B2 - ウェハ分断装置及び方法

Info

Publication number: JP7144162B2
Application number: JP2018049083A
Authority: JP
Inventors: 雅喜金澤; 健二五十嵐
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2022-09-29
Anticipated expiration: 2038-03-16
Also published as: JP2019161150A

Description

本発明は、改質層が内部に形成されたウェハを分断するウェハ分断装置及び方法に関するものである。

特許文献１には、シリコンウェハ等の半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という）をチップに分断する分断装置が開示されている。この分断装置は、切断ラインに沿って、ウェハの裏面からレーザを入射して、ウェハの内部に微小空孔を含む予備改質領域及び予備改質領域と結合する深さの位置に本改質領域を形成する。本改質領域を形成する際には、予備改質領域から派生した微小亀裂をウェハの厚み方向に伸展させる。その後、ウェハを裏面から研削して予備改質領域及び本改質領域を除去するとともに派生した微小亀裂を残し、この微小亀裂を起点として切断ラインに沿って複数のチップに分割する。

特開２０１２－１０９３５８号公報

しかしながら、上述したような分断装置では、予備改質領域及び本改質領域を研削して除去した後に残存する微小亀裂が、ウェハの表面から裏面に亘って連続して形成されるものではないため、ウェハをチップに分断する際には、ウェハをマウントしたエキスパンドテープを拡張する等して外部から力を加えることにより微小亀裂を起点としてウェハをチップに分断する必要があった。

そこで、ウェハの分断をスムーズに行うために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るウェハ分断装置は、改質層が内部に形成されたウェハを研削手段が研削して、前記ウェハ内の亀裂を伸展させて前記ウェハを分断するウェハ分断装置であって、前記ウェハを吸着保持する保持手段と、前記保持手段を水平方向に振動させる加振手段と、を備えている。

この構成によれば、加振手段が保持手段を振動させた状態で研削手段がウェハの裏面を研削することにより、ウェハ内の亀裂の形成が促進され、亀裂がウェハの表面から裏面に亘って連続して形成されるため、ウェハに外力を付与することなくウェハを分断することができる。

また、上記目的を達成するために、本発明に係るウェハ分断方法は、改質層が内部に形成されたウェハを研削手段が研削して、前記ウェハ内の亀裂を伸展させて前記ウェハを分断するウェハ分断方法であって、前記研削手段は、前記ウェハを吸着保持する保持手段が水平方向に振動した状態で研削を行う。

本発明は、加振手段が保持手段を振動させた状態で研削手段がウェハの裏面を研削することにより、ウェハ内の亀裂の形成が促進され、亀裂がウェハの表面から裏面に亘って連続して形成されるため、ウェハに外力を付与することなくウェハを分断することができる。

本発明の一実施形態に係る分断装置を模式的に示す一部省略斜視図。メインユニット及び搬送ユニットの内部構造を示す縦断面図。メインユニットの平面図。ウェハ内の亀裂が進展した様子を示す模式図。加工中の分断装置を示す模式図。

本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下では、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。

また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。

また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。

図１は、スピンドル送り機構２５及び搬送ユニット３を省略した研削装置１の基本的構成を示す斜視図である。図２は、図１に示すメインユニット２及び搬送ユニット３の内部構造を示す縦断面図である。図３は、メインユニット２の平面図である。

研削装置１は、内部に改質層が形成されたウェハＷの裏面を研削することによりウェハＷを分断する分断装置として機能する。研削装置１は、砥石２１を備えるメインユニット２と、メインユニット２の下方に配置された搬送ユニット３と、を備えている。

メインユニット２は、アーチ状のコラム２２と、砥石２１が取り付けられたスピンドル２３と、スピンドル２３を垂直方向Ｖに摺動可能に支持する３つのリニアガイド２４と、スピンドル２３を垂直方向Ｖに昇降させるスピンドル送り機構２５と、を備えている。

スピンドル２３は、コラム２２の前面２２ａに垂直方向Ｖに亘って凹設された溝２２ｂ内に収容されている。スピンドル２３は、砥石２１を下端に取り付けたサドル２３ａと、サドル２３ａ内に設けられて砥石２１を回転させる図示しないモータと、を備えている。

リニアガイド２４は、コラム２２の前方に配置された２つの前方リニアガイド２４ａと、溝２２ｂに配置された１つの後方リニアガイド２４ｂと、で構成される。

前方リニアガイド２４ａは、溝２２ｂの縁部に配置されており、サドル２３ａの前方端部を支持するように取り付けられている。後方リニアガイド２４ｂは、溝２２ｂの底部に配置されており、サドル２３ａの後方中央を支持するように取り付けられている。

前方リニアガイド２４ａ及び後方リニアガイド２４ｂは、垂直方向Ｖに沿って互いに平行に設けられている。これにより、前方リニアガイド２４ａと後方リニアガイド２４ｂとは、サドル２３ａの案内レールとして機能する。なお、スピンドル２３を支持するリニアガイド２４の設置個数は、上述した３つの場合に限定されず、２つであっても４つ以上であっても構わない。

スピンドル送り機構２５は、サドル２３ａに連結されたスライダ２５ａと、スライダ２５ａを昇降させるボールネジ２５ｂと、ボールネジ２５ｂを回転させるモータ２５ｃと、を備えている。モータ２５ｃが駆動してボールネジ２５ｂが正回転し、スライダ２５ａが垂直方向Ｖと平行なボールネジ２５ｂの送り込み方向Ｄ２に下降することにより、サドル２３ａが下降する。

メインユニット２には、ウェハＷの厚みを計測する図示しないインプロセスゲージが設けられている。インプロセスゲージが計測したウェハＷの厚みが所望の値に達すると、モータ２５ｃが駆動してボールネジ２５ｂが逆回転し、スライダ２５ａに連結されたサドル２３ａが上昇することで、ウェハＷと砥石２１とが離間する。

メインユニット２には、ウェハＷの厚みを測定する図示しない公知のインプロセスゲージが設けられている。インプロセスゲージが計測したウェハＷの厚みが所望の値に達すると、モータ２５ｃが駆動してボールネジ２５ｂが逆回転し、スライダ２５ａに連結されたサドル２３ａが上昇することで、ウェハＷと砥石２１とが離間する。

搬送ユニット３は、ウェハＷを吸着保持可能なチャック３１と、チャック３１を載置するスライダ３２と、スライダ３２を駆動させるスライダ駆動機構３３と、を備えている。

チャック３１は、図示しない真空源に接続されており、ウェハＷをチャック３１上に真空吸着することができる。また、チャック３１は、モータ３１ａによってチャック３１の中心を通る垂直軸回りに回動可能である。

スライダ３２は、レール３２ａ上を摺動可能であり、これにより、チャック３１とスライダ３２とは、一体になってスライドするようになっている。

スライダ駆動機構３３は、ベルト・プーリ機構３３ａを介してモータ３３ｂによりスライダ３２を摺動させる。このようにして、チャック３１上に真空吸着されたウェハＷは、研削加工前に、スライダ３２によって砥石２１の下方まで搬入され、研削加工後に、砥石２１の下方からメインユニット２の後方まで搬出される。

搬送ユニット３には、加工中にチャック３１を振動させるバイブレータ４が設けられている。具体的には、バイブレータ４は、チャック３１の下端に取り付けられている。バイブレータ４の振動は、垂直方向Ｖ又は水平方向の何れであっても構わない。

研削装置１の動作は、図示しない制御ユニット５によって制御される。制御ユニット５は、研削装置１を構成する構成要素をそれぞれ制御するものである。制御ユニット５は、例えば、ＣＰＵ、メモリ等により構成される。なお、制御ユニット５の機能は、ソフトウェアを用いて制御することにより実現されても良く、ハードウェアを用いて動作することにより実現されても良い。

次に、研削装置１の作用について図面に基づいて説明する。図４は、ウェハＷ内の亀裂ｃが進展する様子を示す模式図である。図５は、研削装置１がウェハＷを裏面研削している様子を示す模式図である。

研削装置１では、サファイア又は炭化ケイ素等の難削材製基板の裏面ｗ２（デバイスが形成された表面ｗ１とは反対側の面）を研削する。図４（ａ）に示すように、研削装置１が研削するウェハＷは、デバイスが形成された表面ｗ１にバッググラインドテープ６が貼着されている。また、ウェハＷの内部には、改質層ＲＬが形成されている。

改質層ＲＬは、テーブル７上に載置されたウェハＷの裏面ｗ２から入射したレーザがウェハＷの内部で集光することにより、レーザの集光点に微小な空孔である改質領域ＲＲが形成され、この改質領域ＲＲから上下に垂直に、すなわちウェハＷの厚み方向に向かって微小な亀裂ｃが発生することにより形成される。このようなレーザ加工は、ウェハＷのバターンにＢＨＣ（Backside half cut）が生じない条件下で行われる。

改質層ＲＬは、レーザの集光点を移動させることによって所望の位置に形成可能であり、ウェハＷをチップに分断する際の分断予定ラインに沿って形成される。図４（ａ）に示すウェハＷでは、改質領域ＲＲがウェハＷの径方向及び厚み方向に沿って所定の間隔を空けて形成されている。

図４（ｂ）に示すように、内部に改質層ＲＬが形成されたウェハＷの表面ｗ１をチャック３１で吸着保持して、砥石２１でウェハＷの裏面研削を行うと、ウェハＷ内部の亀裂ｃが上下に垂直に進展するものの、砥石２１でウェハＷの裏面ｗ２を研削するだけでは、亀裂ｃがウェハＷの表面ｗ１から裏面ｗ２に亘って連続して形成されず、やむを得ずウェハＷに外力を付与する等して亀裂ｃを起点としてウェハＷを割断しなければならない場合がある。

しかしながら、図５に示すように、バイブレータ４がチャック３１を振動させた状態で砥石２１がウェハＷの裏面ｗ２を研削することにより、ウェハＷ内の亀裂ｃの形成が促進され、図４（ｃ）に示すように、亀裂ｃがウェハＷ内の表面ｗ１から裏面ｗ２に亘って連続して形成されるため、ウェハＷに外力を付与することなくウェハＷを分断することができる。

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。

１・・・研削装置
２・・・メインユニット
３・・・搬送ユニット
４・・・バイブレータ（加振手段）
５・・・制御ユニット
６・・・バッググラインドテープ
７・・・テーブル
２１・・・砥石
２２・・・コラム
２２ａ・・・前面
２２ｂ・・・溝
２３・・・スピンドル
２３ａ・・・サドル
２４・・・リニアガイド
２４ａ・・・前方リニアガイド
２４ｂ・・・後方リニアガイド
２５・・・スピンドル送り機構
２５ａ・・・（スピンドル送り機構）スライダ
２５ｂ・・・ボールネジ
２５ｃ・・・（スピンドル送り機構の）モータ
３１・・・チャック（保持手段）
３１ａ・・・（チャックの）モータ
３２・・・（搬送ユニットの）スライダ
３２ａ・・・レール
３３・・・スライダ駆動機構
３３ａ・・・ベルト・プーリ機構
３３ｂ・・・（スライダ駆動機構の）モータ
Ｄ２・・・送り込み方向
ＲＬ・・・改質層
ＲＲ・・・改質領域
Ｖ・・・垂直方向
Ｗ・・・ウェハ
ｃ・・・亀裂
ｗ１・・・表面
ｗ２・・・裏面

Claims

改質層が内部に形成されたウェハを研削手段が研削して、前記ウェハ内の亀裂を伸展させて前記ウェハを分断するウェハ分断装置であって、
前記ウェハを吸着保持する保持手段と、
前記保持手段を水平方向に振動させる加振手段と、
を備えていることを特徴とするウェハ分断装置。
改質層が内部に形成されたウェハを研削手段が研削して、前記ウェハ内の亀裂を伸展させて前記ウェハを分断するウェハ分断方法であって、
前記研削手段は、前記ウェハを吸着保持する保持手段が水平方向に振動した状態で研削を行うことを特徴とするウェハ分断方法。