JP7486327B2

JP7486327B2 - チップの製造方法

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Publication number: JP7486327B2
Application number: JP2020038084A
Authority: JP
Inventors: 太朗荒川
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2020-03-05
Filing date: 2020-03-05
Publication date: 2024-05-17
Anticipated expiration: 2040-03-05
Also published as: JP2021141210A

Description

本発明は、チップの製造方法に関する。

半導体製造工程においては、ウェーハの表面に格子状に形成された複数の分割予定ラインに沿って切削することにより、デバイスが形成された領域を分割して個々のデバイスチップを製造する技術が知られている。ウェーハの分割において、光デバイスウェーハの結晶成長用基板となるサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の硬質脆性材料は、従来用いられているダイシングソー（切削装置）による切削加工が困難である。そこで、近年ではレーザー加工装置によるレーザービームでウェーハを複数のデバイスに分割する技術が注目されている。

レーザー加工装置を使用したレーザー加工方法として、透過性を有する波長のレーザービームをウェーハの内部に照射して改質層を形成し、拡張装置等でウェーハに外力を付与することにより、強度が低下した改質層に沿って複数のデバイスチップへと分割する技術が開示されている（特許文献１、２、３参照）。このレーザー加工方法は、切削装置による切削加工で必ず発生する切削屑の発生が殆ど無く、切り代も非常に小さいため、分割予定ラインの縮小化に寄与する。

特許第３４０８８０５号公報特開２００５－１２９６０７号公報特開２００７－１８９０５７号公報

しかしながら、上記レーザー加工方法は、ウェーハに対して外力を付与して分割する際に、各デバイスチップの側面から分割屑が発生するため、加工装置内に分割屑が飛散して汚染源となってしまうという問題があった。また、分割屑がデバイスチップの側面や表面に付着した状態で、ウェーハがクリーンルーム内を運搬されると、クリーンルーム全体のクリーン度に影響を及ぼす可能性がある。

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、チップ分割の際の分割屑による加工装置やクリーンルーム内の汚染を抑制することができ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、表面に形成された交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハを該分割予定ラインに沿って分割して複数のデバイスチップを形成するチップの製造方法であって、該ウェーハの表面あるいは裏面に、エキスパンド性を有し、該ウェーハの外径より大きな外径を有する第一の保護部材を貼着する第一の保護部材貼着ステップと、該第一の保護部材貼着ステップの後、該ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザービームを、該第一の保護部材を貼着した面とは反対の面から、ウェーハの内部に集光点を位置付けて該分割予定ラインに沿って照射するレーザービーム照射ステップと、該レーザービーム照射ステップの前または後に、該ウェーハの該第一の保護部材貼着ステップで該第一の保護部材を貼着した面とは反対側の面に、エキスパンド性を有し、該ウェーハの外径より大きな外径を有する第二の保護部材を貼着する第二の保護部材貼着ステップと、該レーザービーム照射ステップおよび該第二の保護部材貼着ステップの後、該第一の保護部材および該第二の保護部材が該ウェーハに貼着された状態で、該ウェーハに外力を付与して該分割予定ラインに沿って分割し複数のデバイスチップを形成する分割ステップと、を有し、該第二の保護部材貼着ステップでは、該第一の保護部材の粘着力によって、該ウェーハの該反対側の面の全体を覆った状態で該第二の保護部材が固定されすることを特徴とする。

該チップの製造方法において、該ウェーハの表面側に貼着する該第一の保護部材あるいは該第二の保護部材は、該ウェーハのデバイスが形成されている領域に糊層を有しなくてもよい。

該チップの製造方法において、該分割ステップは、該第一の保護部材および該第二の保護部材の少なくとも一方を拡張することで該ウェーハに外力を付与してもよい。

本願発明は、チップ分割の際の分割屑による加工装置やクリーンルーム内の汚染を抑制することができる。

図１は、実施形態に係るチップの製造方法の加工対象のウェーハの一例を示す斜視図である。図２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３は、図２に示す第一の保護部材貼着ステップの一例を示す斜視図である。図４は、図２に示すレーザービーム照射ステップの一例を示す斜視図である。図５は、図２に示す第二の保護部材貼着ステップの一例を示す斜視図である。図６は、図２に示す分割ステップの一状態を一部断面で示す側面図である。図７は、図２に示す分割ステップの図６の後の一状態を一部断面で示す側面図である。

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の製造方法について、図面に基づいて説明する。まず、実施形態の加工対象であるウェーハ１０の構成について説明する。図１は、実施形態に係るチップの製造方法の加工対象のウェーハ１０の一例を示す斜視図である。

図１に示すように、ウェーハ１０は、シリコン（Ｓｉ）、サファイア、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）または炭化ケイ素等を基板１１とする円板状の半導体ウェーハ、光デバイスウェーハ等のウェーハである。ウェーハ１０は、基板１１の表面１２に格子状に設定された複数の分割予定ライン１３と、分割予定ライン１３によって区画された領域に形成されたデバイス１４と、を有している。デバイス１４は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）、またはＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサである。デバイス１４が形成された表面１２と反対側に位置するウェーハ１０の面を裏面１５とする。

ウェーハ１０の表面１２には、デバイス領域１６と、外周余剰領域１７とが形成されている。デバイス領域１６は、デバイス１４が形成されるとともに、分割予定ライン１３が設定される領域を示す。デバイス領域１６は、基板１１の中央に位置する。外周余剰領域１７は、デバイス１４が形成されないとともに、分割予定ライン１３が設定されない領域を示す。外周余剰領域１７は、デバイス領域１６を囲繞する。なお、図１では、便宜的にデバイス領域１６と外周余剰領域１７との境界を点線で示しているが、実際には境界に線は存在しない。

実施形態において、ウェーハ１０は、分割予定ライン１３に沿って内部に改質層１８（図４等参照）が形成される。ウェーハ１０は、分割予定ライン１３に形成された改質層１８に沿って個々のデバイス１４に分割されて、デバイスチップ１９に製造される。なお、デバイスチップ１９は、図１において、正方形状であるが、長方形状であってもよい。

改質層１８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１８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等である。改質層１８は、ウェーハ１０の他の部分よりも機械的な強度等が低い。

次に、実施形態に係るチップの製造方法を説明する。図２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。チップの製造方法は、図２に示すように、第一の保護部材貼着ステップ１０１と、レーザービーム照射ステップ１０２と、第二の保護部材貼着ステップ１０３と、分割ステップ１０４と、を含む。

（第一の保護部材貼着ステップ１０１）
図３は、図２に示す第一の保護部材貼着ステップ１０１の一例を示す斜視図である。第一の保護部材貼着ステップ１０１は、ウェーハ１０の表面１２あるいは裏面１５に第一の保護部材２０を貼着するステップである。実施形態の第一の保護部材貼着ステップ１０１では、ウェーハ１０の裏面１５に第一の保護部材２０を貼着する。

第一の保護部材２０は、エキスパンド性を有する。第一の保護部材２０は、例えば、エキスパンド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エキスパンド性および粘着性を有する合成樹脂で構成された糊層と、を含む。

第一の保護部材貼着ステップ１０１では、図３に示すように、まず、第一の保護部材２０を、環状フレーム５０の裏面側に貼着する。環状フレーム５０は、ウェーハ１０の外径より大きな開口を有する。第一の保護部材貼着ステップ１０１では、次に、ウェーハ１０を、環状フレーム５０の開口の所定の位置に位置決めし、裏面１５側を第一の保護部材２０に貼着させる。これにより、ウェーハ１０を、環状フレーム５０および第一の保護部材２０に固定させる。

（レーザービーム照射ステップ１０２）
図４は、図２に示すレーザービーム照射ステップ１０２の一例を示す斜視図である。レーザービーム照射ステップ１０２は、第一の保護部材貼着ステップ１０１の後に行われる。レーザービーム照射ステップ１０２は、レーザービーム６０を、第一の保護部材２０を貼着した面とは反対の面から、ウェーハ１０の内部に集光点６１を位置付けて分割予定ライン１３に沿って照射するステップである。

図４に示すように、実施形態のレーザービーム照射ステップ１０２では、レーザー加工装置６５によるステルスダイシング加工によって、ウェーハ１０の表面１２側から分割予定ライン１３に沿ってレーザービーム６０を内部に照射して改質層１８を形成する。レーザービーム６０は、ウェーハ１０に対して透過性を有する波長のレーザービームである。レーザー加工装置６５は、チャックテーブル６６と、レーザービーム照射ユニット６７と、撮像ユニット６８と、チャックテーブル６６とレーザービーム照射ユニット６７とを相対的に移動させる移動ユニットと、を備える。

レーザービーム照射ステップ１０２では、まず、第一の保護部材２０を介してウェーハ１０の裏面１５側をチャックテーブル６６に吸引保持する。次に、移動ユニットによってチャックテーブル６６を加工位置まで移動させる。次に、撮像ユニット６８でウェーハ１０を撮像することによって、分割予定ライン１３を検出する。分割予定ライン１３が検出されたら、ウェーハ１０の分割予定ライン１３と、レーザービーム照射ユニット６７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。

レーザービーム照射ステップ１０２では、レーザービーム照射ユニット６７に対してチャックテーブル６６を相対的に移動させながら、ウェーハ１０の表面１２側からパルス状のレーザービーム６０を、ウェーハ１０の内部に集光点６１を位置付けて照射する。レーザービーム６０は、ウェーハ１０に対して透過性を有する波長のレーザービームである。レーザー加工装置６５がウェーハ１０に対して透過性を有する波長のレーザービーム６０を照射することにより、基板１１の内部に分割予定ライン１３に沿った改質層１８が形成される。

（第二の保護部材貼着ステップ１０３）
図５は、図２に示す第二の保護部材貼着ステップ１０３の一例を示す斜視図である。第二の保護部材貼着ステップ１０３は、実施形態ではレーザービーム照射ステップ１０２の後に行われるが、本発明ではレーザービーム照射ステップ１０２の前に行われてもよい。第二の保護部材貼着ステップ１０３は、ウェーハ１０の第一の保護部材貼着ステップ１０１で第一の保護部材２０を貼着した面とは反対側の面に第二の保護部材３０を貼着するステップである。実施形態の第二の保護部材貼着ステップ１０３では、ウェーハ１０の表面１２に第二の保護部材３０を貼着する。

第二の保護部材３０は、エキスパンド性を有する。第二の保護部材３０は、例えば、ＧｌｕＦｒｅｅ（登録商標）シート、株式会社ディスコ製のＣＯＮＤＯｘ（登録商標）等である。第二の保護部材３０は、実施形態において、糊層を有せず、非粘着性で伸縮性を有する基材層のみで構成されるＧｌｕＦｒｅｅシートである。第二の保護部材３０の外径は、実施形態において、環状フレーム５０の開口より小さく、かつウェーハ１０の外径より大きい。

第二の保護部材貼着ステップ１０３では、図５に示すように、環状フレーム５０および第一の保護部材２０に固定されたウェーハ１０の表面１２側から、ウェーハ１０の表面１２全体を覆うように第二の保護部材３０を貼着する。第二の保護部材３０は、第一の保護部材２０の粘着力によって、ウェーハ１０の表面１２全体を覆った状態で固定される。

第二の保護部材３０のサイズおよび材質は、実施形態に限定されない。第二の保護部材３０は、例えば、ウェーハ１０と同径で、エキスパンド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エキスパンド性および粘着性を有する合成樹脂で構成された糊層と、を含むテープでもよい。この場合、糊層は、外周余剰領域１７に対応する部分にのみ積層される。

（分割ステップ１０４）
図６は、図２に示す分割ステップ１０４の一状態を一部断面で示す側面図である。図７は、図２に示す分割ステップ１０４の図６の後の一状態を一部断面で示す側面図である。分割ステップ１０４は、レーザービーム照射ステップ１０２および第二の保護部材貼着ステップ１０３の後に行われる。分割ステップ１０４は、第一の保護部材２０および第二の保護部材３０がウェーハ１０に貼着された状態で、ウェーハ１０に外力を付与して分割予定ライン１３に沿って分割し複数のデバイスチップ１９を形成するステップである。

図６および図７に示すように、実施形態の分割ステップ１０４では、拡張装置７０が第一の保護部材２０に放射方向に外力を与えることによってウェーハ１０を分割する。拡張装置７０は、チャックテーブル７１と、クランプ部材７２と、昇降ユニット７３と、突き上げ部材７４と、コロ部材７５と、を備える。突き上げ部材７４は、チャックテーブル７１の外周かつ同軸に設けられる円筒形状である。コロ部材７５は、チャックテーブル７１の保持面と同一平面上または僅かに上方、かつ突き上げ部材７４の上端に、回転自在に設けられる。

図６に示すように、分割ステップ１０４では、まず、第一の保護部材２０を介してウェーハ１０の裏面１５側をチャックテーブル７１の保持面に載置し、環状フレーム５０の外周部をクランプ部材７２で固定する。この際、コロ部材７５は、環状フレーム５０の内縁とウェーハ１０の外縁との間の第一の保護部材２０に当接する。

図７に示すように、分割ステップ１０４では、次に、昇降ユニット７３によって、チャックテーブル７１および突き上げ部材７４を一体的に上昇させる。この際、第一の保護部材２０は、外周部が環状フレーム５０を介してクランプ部材７２で固定されているため、環状フレーム５０の内縁とウェーハ１０の外縁との間の部分が面方向に拡張される。さらに、突き上げ部材７４の上端に設けられたコロ部材７５が第一の保護部材２０との摩擦を緩和する。

分割ステップ１０４では、第一の保護部材２０の拡張の結果、第一の保護部材２０に放射状に引張力が作用する。第一の保護部材２０に放射状の引張力が作用すると、図７に示すように、第一の保護部材２０が貼着されたウェーハ１０が、分割予定ライン１３に沿った改質層１８を破断基点にして、個々のデバイス１４毎に分割されて、デバイスチップ１９毎に個片化される。ウェーハ１０がデバイスチップ１９に分割された後は、ウェーハ１０および第一の保護部材２０から第二の保護部材３０を剥離する。そして、例えば、ピックアップ工程において、周知のピッカーで第一の保護部材２０からデバイスチップ１９が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の製造方法は、第一の保護部材貼着ステップ１０１と、レーザービーム照射ステップ１０２と、第二の保護部材貼着ステップ１０３と、分割ステップ１０４と、を有する。第一の保護部材貼着ステップ１０１では、ウェーハ１０の表面１２あるいは裏面１５（実施形態では裏面１５）にエキスパンド性を有する第一の保護部材２０を貼着する。レーザービーム照射ステップ１０２では、第一の保護部材２０を貼着した面とは反対の面（実施形態では表面１２）から、分割予定ライン１３に沿ってレーザービーム６０を照射する。この際、レーザービーム６０は、ウェーハ１０に対して透過性を有する波長を有し、集光点６１がウェーハ１０の内部に位置付けられる。第二の保護部材貼着ステップ１０３では、ウェーハ１０の第一の保護部材貼着ステップ１０１で第一の保護部材２０を貼着した面（実施形態では裏面１５）とは反対側の面（実施形態では表面１２）にエキスパンド性を有する第二の保護部材３０を貼着する。分割ステップ１０４では、第一の保護部材２０および第二の保護部材３０がウェーハ１０に貼着された状態で、ウェーハ１０に外力を付与して分割予定ライン１３に沿って分割し複数のデバイスチップ１９を形成する。

上記チップの製造方法によると、ウェーハ１０に外力を加えて分割する際には、ウェーハ１０の表面１２および裏面１５がいずれも保護部材（第一の保護部材２０および第二の保護部材３０）で覆われている状態である。このため、各デバイスチップ１９の側面等から発生する分割屑が加工装置内に飛散して汚染源になることを抑制することができる。また、ウェーハ１０をデバイスチップ１９に分割した後にクリーンルーム内を運搬する場合においても、例えば、分割屑を保護部材に覆われた内部に留めおく、または保護部材を剥離する際に適切に除去することができる。これにより、運搬中のデバイスチップ１９の側面や表面１２から分割屑が意図せず落ちることによるクリーンルーム内の汚染を抑制することができる。

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、レーザービーム照射ステップ１０２では、改質層１８の代わりにシールドトンネルを形成してもよい。

また、レーザービーム照射ステップ１０２において、第一の保護部材２０をウェーハ１０の表面１２側に貼着し、第二の保護部材３０をウェーハ１０の裏面１５側に貼着した状態で、レーザービーム６０をウェーハ１０の裏面１５側から照射してもよい。この場合、第二の保護部材３０は、鏡面、または少なくとも散乱を生じない程度の平滑面であり、かつレーザービーム６０に対して透過性を有する。また、第一の保護部材２０は、糊層が、デバイス領域１６に対応する部分に積層されない。

すなわち、第一の保護部材２０および第二の保護部材３０のいずれかがウェーハ１０の表面１２または裏面１５に貼着され、他方を裏面１５または表面１２に貼着される。この際、第一の保護部材２０が貼着されている側からレーザービーム６０を照射する場合、少なくとも第一の保護部材２０は、鏡面、または少なくとも散乱を生じない程度の平滑面であり、かつレーザービーム６０に対して透過性を有する。同様に、第二の保護部材３０が貼着されている状態で、第二の保護部材３０が貼着されている側からレーザービーム６０を照射する場合、少なくとも第二の保護部材３０は、鏡面、または少なくとも散乱を生じない程度の平滑面であり、かつレーザービーム６０に対して透過性を有する。また、ウェーハ１０の表面１２側に貼着される第一の保護部材２０または第二の保護部材３０は、少なくともデバイス領域１６に対応する部分に糊層が積層されない。

また、分割ステップ１０４は、実施形態では第一の保護部材２０を拡張することでウェーハ１０に外力を付与したが、本発明では第二の保護部材３０を拡張することでウェーハ１０に外力を付与してもよい。また、分割ステップ１０４は、拡張装置７０が第一の保護部材２０または第二の保護部材３０を拡張するものに限定されず、例えば、ブレーキング装置が分割予定ライン１３に沿ってウェーハ１０の厚み方向に押圧力を付与するものでもよい。

また、第二の保護部材３０は、実施形態では基材層のみで構成され、または基材層と基材層の外縁部に積層され外周余剰領域１７のみに貼着する糊層とで構成されていたが、本発明では、これらに限定されない。第二の保護部材３０は、例えば、第一の保護部材２０と同様に、基材層と、基材層の一方の表面の全体に積層された糊層とで構成された所謂エキスパンドシートでもよい。

１０ウェーハ
１１基板
１２表面
１３分割予定ライン
１４デバイス
１５裏面
１６デバイス領域
１７外周余剰領域
１８改質層
１９デバイスチップ
２０第一の保護部材
３０第二の保護部材
５０環状フレーム
６０レーザービーム
６１集光点
７０拡張装置

Claims

表面に形成された交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハを該分割予定ラインに沿って分割して複数のデバイスチップを形成するチップの製造方法であって、
該ウェーハの表面あるいは裏面に、エキスパンド性を有し、該ウェーハの外径より大きな外径を有する第一の保護部材を貼着する第一の保護部材貼着ステップと、
該第一の保護部材貼着ステップの後、該ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザービームを、該第一の保護部材を貼着した面とは反対の面から、ウェーハの内部に集光点を位置付けて該分割予定ラインに沿って照射するレーザービーム照射ステップと、
該レーザービーム照射ステップの前または後に、該ウェーハの該第一の保護部材貼着ステップで該第一の保護部材を貼着した面とは反対側の面に、エキスパンド性を有し、該ウェーハの外径より大きな外径を有する第二の保護部材を貼着する第二の保護部材貼着ステップと、
該レーザービーム照射ステップおよび該第二の保護部材貼着ステップの後、該第一の保護部材および該第二の保護部材が該ウェーハに貼着された状態で、該ウェーハに外力を付与して該分割予定ラインに沿って分割し複数のデバイスチップを形成する分割ステップと、
を有し、
該第二の保護部材貼着ステップでは、該第一の保護部材の粘着力によって、該ウェーハの該反対側の面の全体を覆った状態で該第二の保護部材が固定されることを特徴とする、チップの製造方法。
該ウェーハの表面側に貼着する該第一の保護部材あるいは該第二の保護部材は、該ウェーハのデバイスが形成されている領域に糊層を有しないことを特徴とする、
請求項１に記載のチップの製造方法。
該分割ステップは、該第一の保護部材および該第二の保護部材の少なくとも一方を拡張することで該ウェーハに外力を付与することを特徴とする、
請求項１または２に記載のチップの製造方法。