JP7344695B2

JP7344695B2 - チップの製造方法

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Publication number: JP7344695B2
Application number: JP2019135648A
Authority: JP
Inventors: 香織横山
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2019-07-23
Filing date: 2019-07-23
Publication date: 2023-09-14
Anticipated expiration: 2039-07-23
Also published as: JP2021019163A

Description

本発明は、チップの製造方法に関する。

半導体デバイスウエーハなどの被加工物を分割する方法として、被加工物に対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点を被加工物の内部に位置付けて照射して改質層を形成した後、改質層を破断起点として分割する技術が知られている（特許文献１参照）。レーザービームはデバイスの回路などを構成する金属層を通過しないので、金属層のない被加工物の裏面からレーザービームを照射する必要がある。この際、デバイス面側を保持面として保持することによってデバイスを損傷しないように、被加工物の外周のみ支持し、デバイス領域が中空であるチャックテーブルが開示されている（特許文献２および３参照）。

特開２００２－１９２３７０号公報特開２０１２－１７８５２３号公報実公平０２－００１５８１号公報

しかしながら、被加工物が大口径である場合、自重によって中心部分が垂下する可能性がある。被加工物が垂下すると、被加工物の内部に形成される改質層の位置が変化するため、分割加工が不安定になる問題が発生する可能性があった。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、デバイスの損傷を抑制しつつ、安定的に被加工物を加工することが可能であるチップの製造方法を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のチップの製造方法は、表面に複数の分割予定ラインが設定され、該分割予定ラインによって区画された領域にデバイスが形成されたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域と、を有する被加工物に対して、該分割予定ラインに沿ってレーザービームを照射して分割しチップを製造するチップの製造方法であって、該被加工物の外周余剰領域を保持する外周保持部と、該外周保持部に囲まれ、デバイス領域に対応する領域に形成された凹部と、該凹部から突出し、該被加工物の分割予定ラインに対応して格子状に形成された分割予定ライン保持部と、を備えた保持ジグを準備する保持ジグ準備ステップと、該保持ジグの分割予定ライン保持部を該被加工物の分割予定ラインに対応して位置づけ、該被加工物の表面側を該保持ジグに対面させて載置することで該デバイス領域に接触せずに該被加工物を保持する被加工物保持ステップと、該被加工物保持ステップの後、該被加工物の裏面側から該被加工物に対して透過性を有する波長のレーザービームを該被加工物の内部に集光点を位置付けて照射し、分割起点となる改質層を形成する改質層形成ステップと、該改質層形成ステップの後、該改質層に外力を付与することで該被加工物を分割しチップを形成する分割ステップと、を含み、該保持ジグは、被加工物に形成されたノッチあるいはオリエンテーションフラットに対応して形成された位置合わせ部をさらに有し、該位置合わせ部を用いて該分割予定ライン保持部の向きと被加工物の分割予定ラインの向きとを合わせることを特徴とする。

該保持ジグは、チャックテーブルであってもよい。

また、本発明のチップの製造方法は、表面に複数の分割予定ラインが設定され、該分割予定ラインによって区画された領域にデバイスが形成されたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域と、を有する被加工物に対して、該分割予定ラインに沿ってレーザービームを照射して分割しチップを製造するチップの製造方法であって、該被加工物の外周余剰領域を保持する外周保持部と、該外周保持部に囲まれ、デバイス領域に対応する領域に形成された凹部と、該凹部から突出し、該被加工物の分割予定ラインに対応して格子状に形成された分割予定ライン保持部と、を備えた保持ジグを準備する保持ジグ準備ステップと、該保持ジグの分割予定ライン保持部を該被加工物の分割予定ラインに対応して位置づけ、該被加工物の表面側を該保持ジグに対面させて載置することで該デバイス領域に接触せずに該被加工物を保持する被加工物保持ステップと、該被加工物保持ステップの後、該被加工物の裏面側から該被加工物に対して透過性を有する波長のレーザービームを該被加工物の内部に集光点を位置付けて照射し、分割起点となる改質層を形成する改質層形成ステップと、該改質層形成ステップの後、該改質層に外力を付与することで該被加工物を分割しチップを形成する分割ステップと、を含み、該保持ジグは、キャリアであることを特徴とする。

本願発明は、デバイスの損傷を抑制しつつ、安定的に被加工物を加工することができる。

図１は、実施形態に係るチップの製造方法の被加工物の斜視図である。図２は、図１の被加工物の一部を拡大した平面図である。図３は、実施形態に係るチップの製造方法の流れを示すフローチャートである。図４は、図３の保持ジグ準備ステップで準備する保持ジグの斜視図である。図５は、図３の被加工物保持ステップの一状態を示す平面図である。図６は、図３の被加工物保持ステップの図５の後の一状態を示す断面図である。図７は、図３の改質層形成ステップの一例を示す断面図である。図８は、図３の分割ステップの一例を示す断面図である。図９は、図３の分割ステップの図８の後の一状態を示す断面図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換または変更を行うことができる。

〔実施形態〕
本発明の実施形態に係るチップ２の製造方法を図面に基づいて説明する。まず、実施形態に係るチップ２の製造方法の加工対象である被加工物１の構成について説明する。図１は、実施形態に係るチップ２の製造方法の被加工物１の斜視図である。図２は、図１の被加工物１の一部を拡大した平面図である。

実施形態において、チップ２の製造方法の加工対象である被加工物１は、シリコン、サファイア、ガリウムヒ素などの基板３を有する円板状の半導体デバイスウエーハ、光デバイスウエーハなどのウエーハである。被加工物１は、デバイス部分に凹凸のあるバンプウエーハなどでもよい。被加工物１は、実施形態において、直径が８ｉｎｃｈ、かつ、厚みが４００μｍである円板状のウエーハである。実施形態に係るチップ２の製造方法は、図１および図２に示す被加工物１を分割して複数のチップ２を形成する方法である。

被加工物１は、図１および図２に示すように、基板３の表面８に設定される複数の分割予定ライン４と、分割予定ライン４によって区画されるデバイス７と、を有する。分割予定ライン４は、第一の方向１１と平行に延びる複数の第一の分割予定ライン５と、第一の方向１１と直交する第二の方向１２と平行に延びる複数の第二の分割予定ライン６と、を含む。

デバイス７は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）、あるいはＬＳＩ（Large Scale Integration）などの集積回路、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、あるいはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などのイメージセンサ、またはＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）などである。

被加工物１の基板３の表面８には、デバイス領域１３と、外周余剰領域１４とが形成されている。デバイス領域１３は、デバイス７が形成されるとともに、分割予定ライン４が設定される領域を示す。デバイス領域１３は、基板３の中央に位置する。外周余剰領域１４は、デバイス７が形成されないとともに、分割予定ライン４が設定されない領域を示す。外周余剰領域１４は、デバイス領域１３を囲繞する。

実施形態において、被加工物１は、分割予定ライン４に沿って個々のデバイス７に分割されて、チップ２に製造される。チップ２は、基板３の一部分と、基板３上のデバイス７と、を含む。チップ２は、図１および図２において、正方形状であるが、長方形状であってもよい。被加工物１の基板３の側面には、位置合わせ部１０が形成される。位置合わせ部１０は、実施形態において、オリエンテーションフラット（Orientation Flat）である。位置合わせ部１０は、ノッチであってもよい。

被加工物１は、環状フレーム２０およびエキスパンドテープ２１に支持される。環状フレーム２０は、被加工物１の外径より大きな開口を有する。エキスパンドテープ２１は、環状フレーム２０の裏面側に貼着される。エキスパンドテープ２１は、伸縮性を有する合成樹脂で構成された基材層と、基材層に積層されかつ伸縮性及び粘着性を有する合成樹脂で構成された粘着層とを含む。被加工物１は、環状フレーム２０の開口の所定の位置に位置決めされ、裏面９がエキスパンドテープ２１に貼着されることによって、環状フレーム２０およびエキスパンドテープ２１に固定される。

次に、実施形態に係るチップ２の製造方法を説明する。図３は、実施形態に係るチップ２の製造方法の流れを示すフローチャートである。チップ２の製造方法は、図３に示すように、保持ジグ準備ステップＳＴ１１と、被加工物保持ステップＳＴ１２と、改質層形成ステップＳＴ１３と、分割ステップＳＴ１４とを含む。

図４は、図３の保持ジグ準備ステップＳＴ１１で準備する保持ジグ３０の斜視図である。保持ジグ準備ステップＳＴ１１は、図４に示すような保持ジグ３０を準備するステップである。

保持ジグ３０は、実施形態において、円板状のジグである。保持ジグ３０は、保持する対象の被加工物１とほぼ同形状であって、被加工物１より大きな外形を有することが好ましいが、これに限定されない。保持ジグ３０は、表面３６に、外周保持部３１と、凹部３２と、分割予定ライン保持部３３と、テープ貼着部３４と、位置合わせ部３５と、を有する。

外周保持部３１は、輪形状に形成される。外周保持部３１は、被加工物１の外周余剰領域１４を保持する。外周保持部３１の内径は、被加工物１の外径より小さい。外周保持部３１の外径は、被加工物１の外径より大きい。

凹部３２は、外周保持部３１に囲まれたデバイス領域１３に対応する領域に形成される。凹部３２は、分割予定ライン保持部３３によって区画された領域に形成される。凹部３２は、保持ジグ３０の表面３６側から、外周保持部３１よりも凹んで形成される。

分割予定ライン保持部３３は、凹部３２から突出して形成される。分割予定ライン保持部３３は、被加工物１の分割予定ライン４に対応して格子状に形成される。分割予定ライン保持部３３の幅は、少なくとも、隣接するデバイス７の間隔より小さければよく、分割予定ライン４の幅より大きくてもよい。また、分割予定ライン保持部３３は、全ての分割予定ライン４に対応して形成されてなくてもよい。例えば、チップ２のサイズが約４～６ｍｍであり、かつ分割予定ライン４の幅が約１００μｍである場合、分割予定ライン保持部３３の幅は、約１～２ｍｍであり、分割予定ライン保持部３３同士の間隔は、約２００～５００ｍｍであることが好ましい。分割予定ライン保持部３３の厚み方向の高さは、外周保持部３１の厚み方向の高さと同一である。

テープ貼着部３４は、外周保持部３１のさらに外周側に輪状に形成される。テープ貼着部３４は、外周保持部３１を囲繞するように形成される。テープ貼着部３４は、外周保持部３１から突出して形成される。テープ貼着部３４は、被加工物１に貼着したエキスパンドテープ２１を貼着する領域である。テープ貼着部３４の内径は、被加工物１の外径より大きい。

位置合わせ部３５は、被加工物１に形成された位置合わせ部１０に対応して形成される。位置合わせ部３５は、実施形態において、テープ貼着部３４の内周から、外周保持部３１側へ突出する突起である。

図５は、図３の被加工物保持ステップＳＴ１２の一状態を示す平面図である。図６は、図３の被加工物保持ステップＳＴ１２の図５の後の一状態を示す断面図である。被加工物保持ステップＳＴ１２は、図５および図６に示すように、デバイス領域１３に接触せずに被加工物１を保持するステップである。

被加工物保持ステップＳＴ１２では、具体的には、図５に示すように、まず、保持ジグ３０の位置合わせ部３５が、被加工物１の位置合わせ部１０に一致するように、被加工物１の表面８側を保持ジグ３０に対面させて載置する。これにより、分割予定ライン保持部３３の向きと被加工物１の分割予定ライン４の向きとが合わせられる。すなわち、保持ジグ３０の分割予定ライン保持部３３が、被加工物１の分割予定ライン４に対応して位置づけられる。この際、被加工物１のデバイス７が保持ジグ３０の凹部３２に位置付けられるので、保持ジグ３０は、デバイス領域１３に接触せずに被加工物１を保持することができる。

次に、被加工物保持ステップＳＴ１２では、実施形態において、図６に示すように、保持ジグ３０のテープ貼着部３４に被加工物１に貼着したエキスパンドテープ２１を貼着することによって、保持ジグ３０と被加工物１とを一体化させる。これにより、保持ジグ３０は、キャリアとして用いられる。次に、被加工物保持ステップＳＴ１２では、保持ジグ３０の裏面３７側を、移動ユニット４０の載置部に対面させるようにして、保持ジグ３０を移動ユニット４０に固定する。

図７は、図３の改質層形成ステップＳＴ１３の一例を示す断面図である。改質層形成ステップＳＴ１３は、被加工物保持ステップＳＴ１２の後、図７に示すように、分割起点となる改質層１５を形成するステップである。

改質層１５とは、密度、屈折率、機械的強度またはその他の物理的特性が周囲のそれとは異なる状態になった領域のことを意味する。改質層１５は、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域、およびこれらの領域が混在した領域などである。改質層１５は、被加工物１の他の部分よりも機械的な強度等が低い。

改質層形成ステップＳＴ１３では、具体的には、図７に示すように、まず、移動ユニット４０をレーザー加工装置５０の加工位置まで移動させる。次に、レーザー加工装置５０の撮像ユニットで被加工物１を撮像することによって、分割予定ライン４を検出する。分割予定ライン４が検出されたら、被加工物１の分割予定ライン４と、レーザー加工装置５０の照射部との位置合わせを行うアライメントを遂行する。

改質層形成ステップＳＴ１３では、次に、レーザー加工装置５０によるレーザービーム５１を被加工物１に対して照射する。この際、移動ユニット４０は、オペレータから登録された加工内容情報に基づいて、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに移動するとともにＺ軸方向と平行な軸心回りに回転する。これにより、移動ユニット４０は、被加工物１の分割予定ライン４に沿って相対的に移動する。加工内容情報は、被加工物１の分割予定ライン４の数を含む。改質層形成ステップＳＴ１３では、実施形態において、第一の方向１１をＸ軸方向に一致させる。改質層形成ステップＳＴ１３では、実施形態において、第二の方向１２をＹ軸方向に一致させる。

改質層形成ステップＳＴ１３では、被加工物１の裏面９側から被加工物１に対して透過性を有する波長であってパルス状のレーザービーム５１を、被加工物１の内部に集光点５２を位置付けて照射する。レーザー加工装置５０が被加工物１に対して透過性を有する波長のレーザービーム５１を照射するので、基板３の内部に分割予定ライン４に沿った改質層１５が形成される。

改質層形成ステップＳＴ１３では、レーザー加工装置５０が、各パスにおいて、レーザービーム５１の集光点５２の厚み方向の位置を異ならせて、分割予定ライン４に基板３の厚み方向に改質層１５を複数形成する。改質層形成ステップＳＴ１３では、例えば、レーザー加工装置５０が被加工物１に対して相対的に三パスのレーザービーム５１を照射することによって、基板３の厚み方向に改質層１５を三つ形成する。基板３の厚み方向に形成する改質層１５は、三つに限定されない。

図８は、図３の分割ステップＳＴ１４の一例を示す断面図である。図９は、図３の分割ステップＳＴ１４の図８の後の一状態を示す断面図である。分割ステップＳＴ１４は、改質層形成ステップＳＴ１３の後、図８および図９に示すように、改質層１５に外力を付与することで被加工物１を分割しチップ２を形成するステップである。

分割ステップＳＴ１４では、具体的には、図８に示すように、まず、保持ジグ３０を、被加工物１、環状フレーム２０およびエキスパンドテープ２１から取り外す。分割ステップＳＴ１４では、次に、被加工物１を、基板３の表面８側を上方に向けた状態で、分割装置６０のフレーム保持部６１上に載置する。分割ステップＳＴ１４では、フレーム保持部６１上に載置された環状フレーム２０をクランプ部６２で挟み込んで、被加工物１を固定する。この際、エキスパンドテープ２１を水平な状態に維持し、かつ、分割装置６０の吸引保持部６３に当接させておく。吸引保持部６３は、環状フレーム２０およびフレーム保持部６１よりも小径の円筒状の拡張ドラム６４の上端に取り付けられる。

分割ステップＳＴ１４では、図９に示すように、分割装置６０が複数のエアシリンダ６５でフレーム保持部６１およびクランプ部６２を下降させる。エキスパンドテープ２１は、拡張ドラム６４の上端の吸引保持部６３に当接しているので、面方向に拡張される。分割ステップＳＴ１４では、拡張の結果、エキスパンドテープ２１に放射状の引張力が作用する。エキスパンドテープ２１に放射状の引張力が作用すると、エキスパンドテープ２１が貼着された被加工物１が、分割予定ライン４に沿った改質層１５を破断起点にして、個々のデバイス７毎に分割される。これにより、個々のチップ２毎に個片化される。

分割ステップＳＴ１４では、実施形態において、クランプ部６２およびフレーム保持部６１を下降させてエキスパンドテープ２１を拡張したが、拡張ドラム６４を上昇させてもよい。すなわち、拡張ドラム６４をクランプ部６２及びフレーム保持部６１に対して相対的に上昇させ、クランプ部６２及びフレーム保持部６１を拡張ドラム６４に対して相対的に下降させればよい。チップ２の製造方法は、分割予定ライン４に沿って被加工物１を分割すると、終了する。

チップ２に分割された被加工物１は、例えば、分割装置６０がクランプ部６２及びフレーム保持部６１を上昇させた後、エキスパンドテープ２１の環状フレーム２０と被加工物１との間が加熱されることによって、収縮する。被加工物１は、分割装置６０から取り外された後、例えば、ピックアップ工程において、チップ２が周知のピッカーでエキスパンドテープ２１からピックアップされる。

以上説明したように、実施形態に係るチップ２の製造方法は、保持ジグ準備ステップＳＴ１１と、被加工物保持ステップＳＴ１２と、改質層形成ステップＳＴ１３と、分割ステップＳＴ１４と、を含む。保持ジグ準備ステップＳＴ１１では、保持ジグ３０を準備する。保持ジグ３０は、外周保持部３１と、凹部３２と、分割予定ライン保持部３３と、を備える。外周保持部３１は、被加工物１の外周余剰領域１４を保持する。凹部３２は、外周保持部３１に囲まれ、デバイス領域１３に対応する領域に形成された。分割予定ライン保持部３３は、凹部３２から突出し、被加工物１の分割予定ライン４に対応して格子状に形成される。被加工物保持ステップＳＴ１２では、保持ジグ３０の分割予定ライン保持部３３を被加工物１の分割予定ライン４に対応して位置づけ、被加工物１の表面８側を保持ジグ３０に対面させて載置することで、デバイス領域１３に接触せずに被加工物１を保持する。改質層形成ステップＳＴ１３では、被加工物保持ステップＳＴ１２の後、被加工物１の裏面９側から被加工物１に対して透過性を有する波長のレーザービーム５１を被加工物１の内部に集光点５２を位置付けて照射し、分割起点となる改質層１５を形成する。分割ステップＳＴ１４では、改質層形成ステップＳＴ１３の後、改質層１５に外力を付与することで被加工物１を分割しチップ２を形成する。

保持ジグ３０は、デバイス７に対応する領域が中空となるように、被加工物１の外周余剰領域１４および分割予定ライン４に対応する領域を保持する。これにより、保持ジグ３０は、デバイス７を保持することなく、かつ被加工物１を撓ませることなく、被加工物１を保持することができる。保持ジグ３０がデバイス７を保持しないので、デバイス７の損傷を抑制することができる。したがって、例えば、ＭＥＭＳのような繊細な構造体が形成されたウエーハの分割にも適用できる。また、被加工物１を撓ませることなく被加工物１を保持することができるので、加工時にレーザービーム５１の集光点５２が被加工物１内部で一定の深さを保つことができる。すなわち、安定的に被加工物１を加工することが可能なので、分割不良または斜め割れなどの加工不良を抑制できるという効果を奏する。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

例えば、上記実施形態では、保持ジグ３０をキャリアとして用いたが、チャックテーブルとして用いてもよい。保持ジグ３０をチャックテーブルとして用いる場合は、まず、被加工物１をチャックテーブルに載置する前に、撮像ユニットなどを用いて被加工物１の位置合わせ部１０を検出する。次に、被加工物１の位置合わせ部１０と保持ジグ３０の位置合わせ部３５とが一致するように、チャックテーブルの角度または被加工物１の角度を調整する。

１被加工物
２チップ
４分割予定ライン
７デバイス
８表面
９裏面
１０位置合わせ部
１３デバイス領域
１４外周余剰領域
１５改質層
３０保持ジグ
３１外周保持部
３２凹部
３３分割予定ライン保持部
３５位置合わせ部
５１レーザービーム
５２集光点

Claims

表面に複数の分割予定ラインが設定され、該分割予定ラインによって区画された領域にデバイスが形成されたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域と、を有する被加工物に対して、該分割予定ラインに沿ってレーザービームを照射して分割しチップを製造するチップの製造方法であって、
該被加工物の外周余剰領域を保持する外周保持部と、該外周保持部に囲まれ、デバイス領域に対応する領域に形成された凹部と、該凹部から突出し、該被加工物の分割予定ラインに対応して格子状に形成された分割予定ライン保持部と、を備えた保持ジグを準備する保持ジグ準備ステップと、
該保持ジグの分割予定ライン保持部を該被加工物の分割予定ラインに対応して位置づけ、該被加工物の表面側を該保持ジグに対面させて載置することで、該デバイス領域に接触せずに該被加工物を保持する被加工物保持ステップと、
該被加工物保持ステップの後、該被加工物の裏面側から該被加工物に対して透過性を有する波長のレーザービームを該被加工物の内部に集光点を位置付けて照射し、分割起点となる改質層を形成する改質層形成ステップと、
該改質層形成ステップの後、該改質層に外力を付与することで該被加工物を分割しチップを形成する分割ステップと、
を含み、
該保持ジグは、被加工物に形成されたノッチあるいはオリエンテーションフラットに対応して形成された位置合わせ部をさらに有し、
該位置合わせ部を用いて該分割予定ライン保持部の向きと被加工物の分割予定ラインの向きとを合わせることを特徴とするチップの製造方法。
該保持ジグは、チャックテーブルであることを特徴とする、
請求項１に記載のチップの製造方法。
表面に複数の分割予定ラインが設定され、該分割予定ラインによって区画された領域にデバイスが形成されたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域と、を有する被加工物に対して、該分割予定ラインに沿ってレーザービームを照射して分割しチップを製造するチップの製造方法であって、
該被加工物の外周余剰領域を保持する外周保持部と、該外周保持部に囲まれ、デバイス領域に対応する領域に形成された凹部と、該凹部から突出し、該被加工物の分割予定ラインに対応して格子状に形成された分割予定ライン保持部と、を備えた保持ジグを準備する保持ジグ準備ステップと、
該保持ジグの分割予定ライン保持部を該被加工物の分割予定ラインに対応して位置づけ、該被加工物の表面側を該保持ジグに対面させて載置することで、該デバイス領域に接触せずに該被加工物を保持する被加工物保持ステップと、
該被加工物保持ステップの後、該被加工物の裏面側から該被加工物に対して透過性を有する波長のレーザービームを該被加工物の内部に集光点を位置付けて照射し、分割起点となる改質層を形成する改質層形成ステップと、
該改質層形成ステップの後、該改質層に外力を付与することで該被加工物を分割しチップを形成する分割ステップと、
を含み、
該保持ジグは、キャリアであることを特徴とするチップの製造方法。