KR20230050239A - 디바이스 칩의 제조 방법 - Google Patents

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고지 와타나베
가즈키 하시모토
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

[과제] 피가공물의 적절한 분할을 가능하게 하는 디바이스 칩의 제조 방법을 제공한다.
[해결수단] 복수의 교차하는 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 마련된 디바이스를 구성하는 적층체를 표면측에 구비하는 피가공물을 분할하여 디바이스 칩을 제조하는 디바이스 칩의 제조 방법으로서, 피가공물의 표면측으로부터 적층체에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저 빔을 분할 예정 라인을 따라 조사하여, 적층체를 분단하는 가공홈을 분할 예정 라인을 따라 형성하는 가공홈 형성 단계와, 가공홈 형성 단계 후, 피가공물의 표면측에 수지층을 형성하는 수지층 형성 단계와, 수지층 형성 단계 후, 분할 예정 라인을 따라 피가공물 및 수지층을 분할하는 분할 단계를 포함한다.

Description

디바이스 칩의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING DEVICE CHIP}
본 발명은 피가공물을 분할하여 디바이스 칩을 제조하는 디바이스 칩의 제조 방법에 관한 것이다.
디바이스 칩의 제조 프로세스에서는, 서로 교차하는 복수의 분할 예정 라인(스트리트)에 의해 구획된 복수의 영역에 각각 디바이스가 형성된 웨이퍼가 이용된다. 이 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라 분할함으로써, 디바이스를 각각 구비하는 복수의 디바이스 칩이 얻어진다. 디바이스 칩은, 휴대 전화, 퍼스널 컴퓨터 등의 여러 가지 전자 기기에 삽입된다.
웨이퍼의 분할에는, 절삭 장치가 이용된다. 절삭 장치는, 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 피가공물을 절삭하는 절삭 유닛을 구비한다. 절삭 유닛에는 스핀들이 내장되어 있고, 스핀들의 선단부에 환형의 절삭 블레이드가 장착된다. 웨이퍼를 척 테이블로 유지하고, 절삭 블레이드를 회전시키면서 웨이퍼에 절입시킴으로써, 웨이퍼가 분할 예정 라인을 따라 절삭되어 복수의 디바이스 칩으로 분할된다.
또한, 최근에는, 레이저 가공에 의해 웨이퍼를 분할하는 프로세스의 개발도 진행되고 있다. 예컨대, 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔을 웨이퍼의 내부에서 집광시키면서, 레이저 빔을 분할 예정 라인을 따라 주사함으로써, 웨이퍼의 내부에 개질층이 분할 예정 라인을 따라 형성된다. 웨이퍼의 개질층이 형성된 영역은, 다른 영역보다 취약해진다. 그 때문에, 개질층이 형성된 웨이퍼에 외력을 부여하면, 개질층이 분할 기점으로서 기능하여 웨이퍼가 분할 예정 라인을 따라 분할된다.
웨이퍼의 분할에 의해 얻어진 디바이스 칩은, 와이어 본딩 실장, 플립 칩 실장 등의 여러 가지 실장 방식에 의해 실장된다. 예컨대, 디바이스 칩은, 디바이스를 밀봉하는 필름형의 수지층(접착 필름)을 통해, 실장 기판이나 다른 디바이스 칩에 접합된다(특허문헌 1 참조).
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2016-92188호 공보
디바이스 칩의 제조에 이용되는 피가공물(웨이퍼 등)의 표면측에는, 전극으로서 기능하는 도전막, 층간 절연막으로서 기능하는 절연막(예컨대, 저유전율 절연막(Low-k막)) 등의 각종 박막이 적층된 적층체가 형성된다. 이 적층체에 의해, 디바이스나 디바이스의 검사를 행하기 위한 TEG(Test Element Group) 등이 구성된다. 그리고, 디바이스를 밀봉하는 수지층을 피가공물에 형성한 후에 피가공물을 분할함으로써, 수지를 포함하는 본딩재를 갖는 디바이스 칩이 얻어진다.
또한, 적층체는, 디바이스의 외측의 분할 예정 라인 상에도 형성되어 있다. 그리고, 피가공물을 복수의 디바이스 칩으로 분할할 때, 분할 예정 라인 상에 잔존하는 적층체가 피가공물의 적절한 분할의 방해가 되는 경우가 있다. 예컨대, 절삭 블레이드로 피가공물을 절삭하면, 분할 예정 라인 상의 적층체에 포함되는 박막이 절삭 블레이드의 회전에 말려들어 박리되어, 디바이스의 손상이나 수지층의 박리가 유발될 우려가 있다. 또한, 개질층이 형성된 피가공물에 외력을 부여하여 피가공물을 분할할 때에도, 분할 예정 라인 상에 존재하는 기능층이 피가공물과 함께 적절하게 분단되지 않아, 적층체의 박리 등이 생기는 경우가 있다.
본 발명은 이러한 문제을 감안하여 이루어진 것이며, 피가공물이 적절한 분할을 가능하게 하는 디바이스 칩의 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 일양태에 따르면, 복수의 교차하는 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 마련된 디바이스를 구성하는 적층체를 표면측에 구비하는 피가공물을 분할하여 디바이스 칩을 제조하는 디바이스 칩의 제조 방법으로서, 상기 피가공물의 표면측으로부터 상기 적층체에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저 빔을 상기 분할 예정 라인을 따라 조사하여, 상기 적층체를 분단하는 가공홈을 상기 분할 예정 라인을 따라 형성하는 가공홈 형성 단계와, 상기 가공홈 형성 단계 후, 상기 피가공물의 표면측에 수지층을 형성하는 수지층 형성 단계와, 상기 수지층 형성 단계 후, 상기 분할 예정 라인을 따라 상기 피가공물 및 상기 수지층을 분할하는 분할 단계를 포함하는 디바이스 칩의 제조 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 일양태에 따르면, 복수의 교차하는 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 마련된 디바이스를 구성하는 적층체를 표면측에 구비하는 피가공물을 분할하여 디바이스 칩을 제조하는 디바이스 칩의 제조 방법으로서, 상기 피가공물의 표면측으로부터 상기 적층체에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저 빔을 상기 분할 예정 라인을 따라 조사하여, 상기 적층체를 분단하는 가공홈을 상기 분할 예정 라인을 따라 형성하는 가공홈 형성 단계와, 상기 가공홈 형성 단계 후, 상기 피가공물의 표면측에 지지 부재를 고정하는 지지 부재 고정 단계와, 상기 지지 부재 고정 단계 후, 상기 피가공물의 이면측을 연삭하는 이면 연삭 단계와, 상기 이면 연삭 단계 후, 상기 지지 부재를 상기 피가공물의 표면측으로부터 제거하는 지지 부재 제거 단계와, 상기 지지 부재 제거 단계 후, 상기 피가공물의 표면측에 수지층을 형성하는 수지층 형성 단계와, 상기 수지층 형성 단계 후, 상기 분할 예정 라인을 따라 상기 피가공물 및 상기 수지층을 분할하는 분할 단계를 포함하는 디바이스 칩의 제조 방법이 제공된다.
또한, 바람직하게는, 상기 디바이스 칩의 제조 방법은, 상기 이면 연삭 단계 후, 상기 피가공물의 이면측에 패턴을 형성하는 이면 패턴 형성 단계를 더 포함한다. 또한, 바람직하게는, 상기 디바이스 칩의 제조 방법은, 상기 가공홈 형성 단계 전에, 상기 피가공물의 표면측에 보호막을 형성하는 보호막 형성 단계를 더 포함한다. 또한, 바람직하게는, 상기 디바이스 칩의 제조 방법은, 상기 가공홈 형성 단계 후, 상기 피가공물의 표면측으로부터 플라즈마 상태의 에칭 가스를 공급하여, 상기 피가공물 또는 상기 적층체에 잔존하는 가공 변형 또는 이물을 제거하는 플라즈마 에칭 단계를 더 포함한다.
또한, 바람직하게는, 상기 분할 단계에서는, 절삭 블레이드를 회전시키면서 상기 피가공물 및 상기 수지층에 접촉시켜, 상기 피가공물 및 상기 수지층을 상기 분할 예정 라인을 따라 절단한다. 또한, 바람직하게는, 상기 디바이스 칩의 제조 방법은, 상기 분할 단계 전에, 신장성을 갖는 익스팬드 시트를 상기 피가공물에 접착하는 익스팬드 시트 접착 단계를 더 포함하고, 상기 분할 단계는, 상기 피가공물에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔을, 상기 레이저 빔의 집광점을 상기 피가공물의 내부에 위치시켜 조사함으로써, 상기 피가공물에 개질층을 상기 분할 예정 라인을 따라 형성하는 개질층 형성 단계와, 상기 개질층 형성 단계 후, 상기 익스팬드 시트를 확장하는 확장 단계를 포함한다.
본 발명의 일양태에 따른 디바이스 칩의 제조 방법에서는, 피가공물의 분할 전에, 적층체를 분단하는 가공홈이 분할 예정 라인을 따라 형성된다. 이에 의해, 피가공물의 분할 시에 있어서의 적층체의 박리가 회피되어, 디바이스의 손상이나 수지층의 박리가 방지된다.
도 1의 (A)는 피가공물을 나타내는 사시도이고, 도 1의 (B)는 피가공물의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 2는 환형의 프레임에 의해 지지된 피가공물을 나타내는 사시도이다.
도 3의 (A)는 보호막 형성 단계에 있어서의 피가공물을 나타내는 단면도이고, 도 3의 (B)는 보호막 형성 단계 후의 피가공물의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 4의 (A)는 가공홈 형성 단계에 있어서의 피가공물을 나타내는 단면도이고, 도 4의 (B)는 가공홈 형성 단계 후의 피가공물의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 5는 플라즈마 에칭 단계에 있어서의 피가공물을 나타내는 단면도이다.
도 6의 (A)는 지지 부재 고정 단계에 있어서의 피가공물을 나타내는 사시도이고, 도 6의 (B)는 지지 부재 고정 단계 후의 피가공물의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 7의 (A)는 이면 연삭 단계에 있어서의 피가공물을 나타내는 사시도이고, 도 7의 (B)는 이면 연삭 단계 후의 피가공물의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 8은 패턴층이 형성된 피가공물의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 9는 지지 부재 제거 단계에 있어서의 피가공물을 나타내는 사시도이다.
도 10은 수지층 형성 단계에 있어서의 피가공물을 나타내는 사시도이다.
도 11의 (A)는 분할 단계에 있어서의 피가공물을 나타내는 단면도이고, 도 11의 (B)는 가공홈의 내측에 커프(kerf)(벤 자국)가 형성된 피가공물의 일부를 나타내는 단면도이고, 도 11의 (C)는 한쌍의 가공홈 사이에 커프이 형성된 피가공물의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 12의 (A)는 개질층 형성 단계에 있어서의 피가공물을 나타내는 단면도이고, 도 12의 (B)는 개질층 형성 단계 후의 피가공물의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 13의 (A)는 확장 단계에 있어서의 피가공물을 나타내는 단면도이고, 도 13의 (B)는 확장 단계 후의 피가공물의 일부를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일양태에 따른 실시형태를 설명한다. 먼저, 본 실시형태에 따른 디바이스 칩의 제조 방법에 이용하는 것이 가능한 피가공물의 구성예에 대해서 설명한다. 도 1의 (A)는 피가공물(11)을 나타내는 사시도이다.
예컨대 피가공물(11)은, 실리콘 등의 반도체를 포함하는 원반형의 웨이퍼(기판)이며, 서로 대략 평행한 표면(제1 면)(11a) 및 이면(제2 면)(11b)을 구비한다. 단, 피가공물(11)의 재질, 형상, 구조, 크기 등에 제한은 없다. 예컨대 피가공물(11)은, 실리콘 이외의 반도체(GaAs, SiC, InP, GaN 등), 사파이어, 유리, 세라믹스, 수지, 금속 등을 포함하는 기판이어도 좋다.
피가공물(11)의 표면(11a)측에는, 적층된 복수의 박막을 포함하는 적층체(13)가 마련되어 있다. 적층체(13)는, 전극, 배선, 단자 등으로서 기능하는 도전막, 층간 절연막으로서 기능하는 절연막(예컨대, 저유전율 절연막(Low-k막)) 등의 각종 박막을 포함하며, 피가공물(11)의 표면(11a)측의 전체에 걸쳐 형성되어 있다.
피가공물(11)은, 서로 교차하도록 격자형으로 배열된 복수의 분할 예정 라인(스트리트)(15)에 의해, 복수의 직사각 형상의 영역으로 구획되어 있다. 그리고, 분할 예정 라인(15)에 의해 구획된 복수의 영역에는 각각, IC(Integrated Circuit), LSI(Large Scale Integration), LED(Light Emitting Diode), MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 디바이스 등의 디바이스(17)가 형성되어 있다. 단, 디바이스(17)의 종류, 수량, 형상, 구조, 크기, 배치 등에 제한은 없다.
디바이스(17)에는, 디바이스(17)의 표면으로부터 돌출하는 복수의 접속 전극(범프)(19)이 마련되어 있다. 예컨대 접속 전극(19)은, 땜납 등의 금속 재료를 포함하는 구형의 전극이며, 디바이스(17)에 포함되는 다른 전극 등과 접속되어 있다.
도 1의 (B)는 피가공물(11)의 일부를 나타내는 단면도이다. 적층체(13) 중 분할 예정 라인(15)에 의해 둘러싸인 복수의 영역이, 각각 디바이스(17)를 구성하고 있다. 예컨대, 피가공물(11)의 표면(11a)측과 적층체(13)에 포함되는 박막에 의해 반도체 소자가 구성된다. 또한, 적층체(13)에 포함되는 박막(Low-k막 등)의 일부는, 분할 예정 라인(15) 상에도 형성되어 있다. 또한, 적층체(13) 중 분할 예정 라인(15) 상에 형성된 부분은, 디바이스(17)의 검사에 이용되는 TEG 등을 구성하고 있어도 좋다.
피가공물(11)의 분할 예정 라인(15)에 의해 구획된 복수의 영역의 내부에는 각각, 복수의 전극(매립 전극, 관통 전극)(21)이 매립되어 있다. 전극(21)은, 피가공물(11)의 두께 방향을 따라 기둥형으로 형성되며, 디바이스(17)에 접속되어 있다. 또한, 전극(21)의 재질에 제한은 없고, 예컨대, 동, 텅스텐, 알루미늄 등의 금속이 이용된다.
전극(21)은 각각 디바이스(17)로부터 피가공물(11)의 이면(11b)측을 향하여 형성되어 있고, 전극(21)의 길이(높이)는 피가공물(11)의 두께 미만이다. 그 때문에, 전극(21)은 피가공물(11)의 이면(11b)측에서 노출되지 않으며, 피가공물(11)의 내부에 매몰된 상태로 되어 있다. 또한, 피가공물(11)과 전극(21) 사이에는, 피가공물(11)과 전극(21)을 절연하는 절연층(도시하지 않음)이 마련되어 있다.
피가공물(11)에 대하여 절삭 가공, 레이저 가공 등의 각종 가공을 실시함으로써, 피가공물(11)이 분할 예정 라인(15)을 따라 분할되어, 디바이스(17)를 각각 구비하는 복수의 디바이스 칩이 제조된다. 피가공물(11)을 가공할 때에는, 피가공물(11)의 취급의 편의를 위해, 피가공물(11)이 환형의 프레임에 의해 지지된다.
도 2는 환형의 프레임(23)에 의해 지지된 피가공물(11)을 나타내는 사시도이다. 프레임(23)은, SUS(스테인레스강) 등의 금속을 포함하는 환형의 부재이며, 프레임(23)의 중앙부에는 프레임(23)을 두께 방향으로 관통하는 원형의 개구(23a)가 마련되어 있다. 또한, 개구(23a)의 직경은 피가공물(11)의 직경보다 크다.
피가공물(11)의 이면(11b)측에는, 피가공물(11)보다 직경이 큰 원형의 테이프(25)가 접착된다. 예컨대 테이프(25)는, 원형으로 형성된 필름형의 기재와, 기재 상에 마련된 점착층(풀층)을 포함한다. 기재는, 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 수지를 포함한다. 또한, 점착층은, 에폭시계, 아크릴계, 또는 고무계의 접착제 등을 포함한다. 또한, 점착층은, 자외선의 조사에 의해 경화하는 자외선 경화형의 수지여도 좋다.
피가공물(11)이 프레임(23)의 개구(23a)의 내측에 배치된 상태로, 테이프(25)의 중앙부가 피가공물(11)의 이면(11b)측에 접착되며, 테이프(25)의 외주부가 프레임(23)에 접착된다. 이에 의해, 피가공물(11)이 테이프(25)를 통해 프레임(23)에 의해 지지된다.
다음에, 피가공물(11)을 분할하여 디바이스 칩을 제조하는 디바이스 칩의 제조 방법의 구체예에 대해서 설명한다. 본 실시형태에서는, 적층체(13)를 분단하는 가공홈을 분할 예정 라인(15)을 따라 형성하고, 피가공물(11)의 표면(11a)측에 수지층을 형성한 후, 피가공물(11) 및 수지층을 분할 예정 라인(15)을 따라 분할함으로써, 디바이스 칩을 제조한다.
먼저, 피가공물(11)의 표면(11a)측(적층체(13)측)에 보호막을 형성한다(보호막 형성 단계). 도 3의 (A)는 보호막 형성 단계에 있어서의 피가공물(11)을 나타내는 단면도이다. 예컨대 보호막 형성 단계에서는, 스핀 코터(2)에 의해 피가공물(11)에 보호막이 형성된다.
스핀 코터(2)는, 피가공물(11)을 유지하는 스피너 테이블(척 테이블)(4)을 구비한다. 스피너 테이블(4)의 상면은, 피가공물(11)을 유지하는 평탄한 유지면(4a)을 구성하고 있다. 유지면(4a)은, 스피너 테이블(4)의 내부에 형성된 유로(도시하지 않음), 밸브 등을 통해, 이젝터 등의 흡인원(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
스피너 테이블(4)에는, 스피너 테이블(4)을 연직 방향(높이 방향, 상하 방향)과 대략 평행한 회전축의 둘레로 회전시키는 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)이 연결되어 있다. 또한, 스피너 테이블(4)의 주위에는, 프레임(23)을 파지하여 고정하기 위한 복수의 클램프(6)가 마련되어 있다.
스피너 테이블(4)의 상방에는, 보호막의 원료인 보호막재(10)를 공급하는 보호막재 공급 유닛(8)이 마련되어 있다. 예컨대 보호막재 공급 유닛(8)은, 스피너 테이블(4)에 의해 유지된 피가공물(11)을 향하여 보호막재(10)를 적하하는 노즐을 구비한다.
보호막 형성 단계에서는, 먼저, 피가공물(11)이 스피너 테이블(4)에 의해 유지된다. 구체적으로는, 피가공물(11)은, 표면(11a)측(적층체(13)측)이 상방을 향하며 이면(11b)측(테이프(25)측)이 유지면(4a)에 대면하도록, 스피너 테이블(4) 상에 배치된다. 또한, 복수의 클램프(6)에 의해 프레임(23)이 고정된다. 이 상태에서 유지면(4a)에 흡인원의 흡인력(부압)을 작용시키면, 피가공물(11)이 테이프(25)를 통해 스피너 테이블(4)에 의해 흡인 유지된다.
다음에, 스피너 테이블(4)을 회전시키면서, 보호막재 공급 유닛(8)의 노즐로부터 피가공물(11)을 향하여 보호막재(10)를 공급한다. 이에 의해, 피가공물(11)의 표면(11a)측이 보호막재(10)에 의해 덮인다. 그 후, 피가공물(11)에 도포된 보호막재(10)를 건조, 경화시킴으로써, 피가공물(11)의 표면(11a)측에 보호막이 형성된다.
도 3의 (B)는 보호막 형성 단계 후의 피가공물(11)의 일부를 나타내는 단면도이다. 피가공물(11)의 표면(11a)측에는, 보호막(27)이 적층체(13) 및 접속 전극(19)을 덮도록 형성된다.
또한, 보호막(27)의 재질에 제한은 없다. 예컨대, 보호막재(10)(도 3의 (A) 참조)로서, PVA(폴리비닐알코올), PEG(폴리에틸렌글리콜), PEO(산화폴리에틸렌), PVP(폴리비닐피로리돈) 등의 수용성의 수지가 이용된다. 이 경우에는, 수용성의 수지를 포함하는 보호막(27)이 형성된다. 또한, 피가공물(11)의 표면(11a)측에 수지제의 테이프를 보호막(27)으로서 접착하여도 좋다.
다음에, 피가공물(11)의 표면(11a)측으로부터 적층체(13)에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저 빔을 분할 예정 라인(15)을 따라 조사하여, 적층체(13)를 분단하는 가공홈을 분할 예정 라인(15)을 따라 형성한다(가공홈 형성 단계). 도 4의 (A)는 가공홈 형성 단계에 있어서의 피가공물(11)을 나타내는 단면도이다.
가공홈 형성 단계에서는, 레이저 가공 장치(20)에 의해 피가공물(11)에 레이저 가공이 실시된다. 또한, X축 방향(가공 이송 방향, 제1 수평 방향)과 Y축 방향(인덱싱 이송 방향, 제2 수평 방향)은, 서로 수직인 방향이다. 또한, Z축 방향(연직 방향, 상하 방향, 높이 방향)은, X축 방향 및 Y축 방향과 수직인 방향이다.
레이저 가공 장치(20)는, 피가공물(11)을 유지하는 척 테이블(유지 테이블)(22)을 구비한다. 척 테이블(22)의 상면은, 수평 방향(XY 평면 방향)에 대략 평행한 원형의 평탄면이며, 피가공물(11)을 유지하는 유지면(22a)을 구성하고 있다. 유지면(22a)은, 척 테이블(22)의 내부에 형성된 유로(도시하지 않음), 밸브(도시하지 않음) 등을 통해, 이젝터 등의 흡인원(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
척 테이블(22)에는, 척 테이블(22)을 X축 방향 및 Y축 방향을 따라 이동시키는 볼나사식의 이동 기구(도시하지 않음)가 연결되어 있다. 또한, 척 테이블(22)에는, 척 테이블(22)을 유지면(22a)과 대략 수직인 회전축의 둘레로 회전시키는 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)이 연결되어 있다. 또한, 척 테이블(22)의 주위에는, 프레임(23)을 파지하여 고정하는 복수의 클램프(24)가 마련되어 있다.
또한, 레이저 가공 장치(20)는, 레이저 조사 유닛(26)을 구비한다. 레이저 조사 유닛(26)은, YAG 레이저, YVO4 레이저, YLF 레이저 등의 레이저 발진기(도시하지 않음)와, 척 테이블(22)의 상방에 배치된 레이저 가공 헤드(28)를 구비한다. 레이저 가공 헤드(28)에는, 레이저 발진기로부터 출사한 펄스 발진의 레이저 빔을 피가공물(11)에 유도하는 광학계가 내장되어 있고, 광학계는 레이저 빔을 집광시키는 집광 렌즈 등의 광학 소자를 포함한다. 레이저 조사 유닛(26)으로부터 조사되는 레이저 빔(30)에 의해, 적층체(13)가 가공된다.
가공홈 형성 단계에서는, 먼저, 피가공물(11)이 척 테이블(22)에 의해 유지된다. 구체적으로는, 피가공물(11)은, 표면(11a)측(적층체(13)측)이 상방을 향하며 이면(11b)측(테이프(25)측)이 유지면(22a)에 대면하도록, 척 테이블(22) 상에 배치된다. 또한, 프레임(23)이 복수의 클램프(24)에 의해 고정된다. 이 상태에서, 유지면(22a)에 흡인원의 흡인력(부압)을 작용시키면, 피가공물(11)이 테이프(25)를 통해 척 테이블(22)에 의해 흡인 유지된다.
다음에, 척 테이블(22)을 회전시켜, 소정의 분할 예정 라인(15)의 길이 방향을 가공 이송 방향(X축 방향)에 맞춘다. 또한, 레이저 빔(30)이 조사되는 영역과, 분할 예정 라인(15)의 폭 방향에 있어서의 양단의 내측의 영역(예컨대, 분할 예정 라인(15)의 폭 방향에 있어서의 중앙)의 Y축 방향에 있어서의 위치가 일치하도록, 척 테이블(22)의 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)에 있어서의 위치를 조절한다. 또한, 레이저 빔(30)의 집광점이 적층체(13)의 표면 또는 내부와 동일한 높이 위치(Z축 방향에서의 위치)에 위치되도록, 레이저 가공 헤드(28)의 위치나 광학계의 배치를 조절한다.
그리고, 레이저 가공 헤드(28)로부터 레이저 빔(30)을 조사하면서, 척 테이블(22)을 가공 이송 방향(X축 방향)을 따라 이동시킨다. 이에 의해, 척 테이블(22)과 레이저 빔(30)이 가공 이송 방향(X축 방향)을 따라 소정의 속도(가공 이송 속도)로 상대적으로 이동한다. 그 결과, 레이저 빔(30)이 피가공물(11)의 표면(11a)측(적층체(13)측)으로부터 분할 예정 라인(15)을 따라 조사된다.
또한, 레이저 빔(30)의 조사 조건은, 적층체(13)에 어블레이션 가공이 실시되도록 설정된다. 구체적으로는, 레이저 빔(30)의 파장은, 적어도 레이저 빔(30)의 일부가 적층체(13)에 흡수되도록 설정된다. 즉, 레이저 빔(30)은, 적층체(13)에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저 빔이다. 또한, 레이저 빔(30)의 다른 조사 조건도, 적층체(13)에 어블레이션 가공이 적절하게 실시되도록 적절하게 설정된다. 예컨대, 레이저 빔(30)의 조사 조건은 이하와 같이 설정할 수 있다.
파장: 355 ㎚
평균 출력: 2 W
반복 주파수: 200 ㎑
가공 이송 속도: 400 ㎜/s
적층체(13)에 레이저 빔(30)이 분할 예정 라인(15)을 따라 조사되면, 적층체(13) 중 레이저 빔(30)이 조사된 영역이 어블레이션 가공에 의해 제거된다. 그 결과, 피가공물(11)의 표면(11a)측에 선형의 가공홈(29)이 분할 예정 라인(15)을 따라 형성된다.
가공홈(29)은, 그 깊이가 적층체(13)의 두께 이상이 되도록 형성된다. 그 때문에, 가공홈(29)이 형성되면, 적층체(13)가 분할 예정 라인(15)을 따라 분단되고, 가공홈(29)의 내측에서 피가공물(11)의 표면(11a)측이 노출된다. 또한, 레이저 빔(30)의 조사 조건에 따라서는, 피가공물(11)의 표면(11a)측의 일부도 약간 제거되어, 적층체(13)의 두께를 넘는 깊이의 가공홈(29)이 형성된다.
가공홈 형성 단계에서는, 각 분할 예정 라인(15) 상의 동일한 영역에 레이저 빔(30)을 복수회씩 조사함으로써, 원하는 깊이의 가공홈(29)을 형성하여도 좋다. 이 경우에는, 레이저 빔(30)의 평균 출력을 억제하면서 깊은 가공홈(29)을 형성할 수 있게 된다.
또한, 레이저 빔(30)은, 적층체(13) 중 레이저 빔(30)이 조사되는 영역(피조사 영역)이 선형 또는 직사각 형상이 되도록 정형되어도 좋다. 이 경우에는, 피조사 영역의 길이 방향(긴 쪽 방향)이 분할 예정 라인(15)의 폭 방향을 따르도록 레이저 빔(30)이 적층체(13)에 조사되어, 폭이 넓은 가공홈(29)이 형성된다.
또한, 각 분할 예정 라인(15)의 내측에 가공홈(29)을 복수개씩 형성하여도 좋다. 예컨대, 분할 예정 라인(15)의 폭 방향에 있어서의 일단측과 타단측에, 서로 대략 평행한 한쌍의 가공홈(29)이 형성된다(도 11의 (C) 참조). 이 경우에는, 분할 예정 라인(15)의 일단측에 레이저 빔(30)을 조사하여 한쪽의 가공홈(29)을 형성한 후, 분할 예정 라인(15)의 타단측에 레이저 빔(30)을 조사하여 다른쪽의 가공홈(29)을 형성한다. 또한, 레이저 빔(30)을 2개소에서 집광하도록 분기시킨 상태로 분할 예정 라인(15)을 따라 주사함으로써, 한쌍의 가공홈(29)을 동시에 형성할 수도 있다.
피가공물(11) 또는 적층체(13)에 어블레이션 가공이 실시되면, 피가공물(11) 또는 적층체(13)의 용융물(데브리)이 발생하여 비산한다. 그러나, 피가공물(11)의 표면(11a)측에 보호막(27)이 형성되어 있으면, 데브리가 피가공물(11)이나 적층체(13)에 부착하기 어려워져, 피가공물(11) 및 디바이스(17)의 오염이 방지된다.
그 후, 동일한 순서를 반복하여, 다른 분할 예정 라인(15)을 따라 레이저 빔(30)이 조사된다. 그 결과, 모든 분할 예정 라인(15)을 따라 가공홈(29)이 격자형으로 형성된다.
도 4의 (B)는 가공홈 형성 단계 후의 피가공물(11)의 일부를 나타내는 단면도이다. 가공홈 형성 단계를 실시함으로써, 적층체(13)를 분단하여 피가공물(11)의 표면(11a)측에 이르는 가공홈(29)이 분할 예정 라인(15)을 따라 형성된다.
가공홈 형성 단계가 완료하면, 보호막(27)이 제거된다. 이에 의해, 보호막(27)에 부착된 데브리 등의 이물이 보호막(27)과 함께 제거된다. 보호막(27)이 수용성의 수지를 포함하는 경우에는, 피가공물(11)에 순수 등의 세정액을 공급하는 것만으로 보호막(27)을 용이하게 제거할 수 있어, 보호막(27)을 제거하는 공정이 간략화된다.
또한, 가공홈 형성 단계에 있어서 발생하는 데브리의 양이 적은 경우나, 데브리의 비산이 문제가 되지 않는 경우 등에는, 보호막 형성 단계를 생략할 수도 있다. 이 경우에는, 가공홈 형성 단계 후에 보호막(27)을 제거하는 공정도 생략된다.
다음에, 피가공물(11)의 표면(11a)측으로부터 플라즈마 상태의 에칭 가스를 공급하여, 피가공물(11) 또는 적층체(13)에 잔존하는 가공 변형 또는 이물을 제거한다(플라즈마 에칭 단계). 도 5는 플라즈마 에칭 단계에 있어서의 피가공물(11)을 나타내는 단면도이다. 플라즈마 에칭 단계에서는, 플라즈마 처리 장치(40)에 의해 피가공물(11) 및 적층체(13)에 플라즈마 에칭을 실시한다. 또한, 플라즈마 에칭 단계에 있어서, 피가공물(11)은 프레임(23)에 의해 지지되어 있지 않아도 좋다.
플라즈마 처리 장치(40)는, 챔버(42)를 구비한다. 챔버(42)의 내부는, 플라즈마 처리가 행해지는 처리 공간에 상당한다. 챔버(42)의 측벽(42a)에는, 피가공물(11)의 반입 및 반출 시에 피가공물(11)이 통과하는 개구(42b)가 마련되어 있다.
측벽(42a)의 외측에는, 개구(42b)를 개방 및 폐색하는 게이트(44)가 마련되어 있다. 또한, 게이트(44)에는, 에어 실린더 등의 개폐 유닛(46)이 연결되어 있다. 개폐 유닛(46)으로 게이트(44)를 하방으로 이동시켜 개구(42b)를 노출시킴으로써, 피가공물(11)의 처리 공간에의 반입, 및, 피가공물(11)의 처리 공간으로부터의 반출이 가능해진다. 또한, 개폐 유닛(46)으로 게이트(44)를 상방으로 이동시켜 개구(42b)를 폐색함으로써, 처리 공간이 밀폐된다.
챔버(42)의 바닥벽(42c)에는 파이프 등의 배관(48)이 접속되어 있고, 배관(48)에는 배기 펌프 등의 감압 유닛(50)이 접속되어 있다. 게이트(44)로 개구(42b)를 폐색한 상태로 감압 유닛(50)을 작동시키면, 챔버(42)의 내부가 배기되어, 감압된다.
챔버(42)의 내부에는, 테이블 베이스(52)가 마련되어 있다. 테이블 베이스(52)는, 원기둥형의 유지부(54)와, 유지부(54)에 연결된 원기둥형의 지지부(56)를 구비한다. 지지부(56)의 직경은 유지부(54)의 직경보다 작고, 지지부(56)는 유지부(54)의 하면의 중앙부로부터 하방을 향하여 형성되어 있다.
유지부(54)의 상면 상에는, 피가공물(11)을 유지하는 척 테이블(유지 테이블)(58)이 마련되어 있다. 척 테이블(58)은, 절연체를 포함하는 원반형의 본체부(60)를 구비하고 있고, 본체부(60)의 내부에는 복수의 전극(62)이 매립되어 있다. 복수의 전극(62)은 각각, 전극(62)에 소정의 전압(예컨대, 5 ㎸ 정도의 고전압)을 인가 가능한 DC 전원(64)에 접속되어 있다.
또한, 척 테이블(58)의 본체부(60)에는, 본체부(60)의 상면에서 개구하는 복수의 흡인로(60a)가 마련되어 있다. 흡인로(60a)는, 테이블 베이스(52)의 내부에 형성된 흡인로(52a)를 통해 흡인 펌프(66)에 접속되어 있다.
척 테이블(58)에 의해 피가공물(11)을 유지할 때에는, 먼저, 척 테이블(58) 상에 피가공물(11)을 배치하여, 흡인 펌프(66)를 작동시킨다. 이에 의해, 피가공물(11)이 흡인 펌프(66)의 흡인력에 의해 척 테이블(58)의 상면에서 흡인된다. 이 상태에서, DC 전원(64)에 의해 복수의 전극(62)에 전압을 인가하여 전극(62) 간에 전위차를 발생시키면, 정전기의 힘에 의해 피가공물(11)이 흡착 유지된다. 이에 의해, 챔버(42)의 내부가 감압된 상태라도 피가공물(11)을 척 테이블(58) 상에서 유지할 수 있게 된다.
또한, 테이블 베이스(52)의 내부에는, 유로(52b)가 형성되어 있다. 유로(52b)의 양단은, 냉매를 순환시키는 순환 유닛(68)에 접속되어 있다. 순환 유닛(68)을 작동시키면, 냉매가 유로(52b)의 일단으로부터 타단을 향하여 흘러, 테이블 베이스(52)가 냉각된다.
챔버(42)의 상부에는, 에칭 가스를 공급하는 가스 공급 유닛(70)이 접속되어 있다. 가스 공급 유닛(70)은, 챔버(42)의 외부에서 에칭 가스를 플라즈마화시켜, 플라즈마 상태의 에칭 가스를 챔버(42)의 내부에 공급한다.
구체적으로는, 가스 공급 유닛(70)은, 챔버(42)에 공급되는 에칭 가스가 흐르는 금속제의 공급관(72)을 구비한다. 공급관(72)의 일단측(하류측)은, 챔버(42)의 상벽(42d)을 통해 챔버(42)의 내부에 접속되어 있다. 또한, 공급관(72)의 타단측(상류측)은, 밸브(74a), 유량 컨트롤러(76a), 밸브(78a)를 통해 가스 공급원(80a)에 접속되고, 밸브(74b), 유량 컨트롤러(76b), 밸브(78b)를 통해 가스 공급원(80b)에 접속되고, 밸브(74c), 유량 컨트롤러(76c), 밸브(78c)를 통해 가스 공급원(80c)에 접속되어 있다.
가스 공급원(80a, 80b, 80c)으로부터 각각 소정의 가스가 소정의 유량으로 공급되면, 공급관(72) 내에서 혼합 가스가 생성된다. 이 혼합 가스가, 피가공물(11)의 에칭에 이용되는 에칭 가스가 된다. 예컨대, 가스 공급원(80a)은 SF6 등의 불소계 가스를 공급하고, 가스 공급원(80b)은 산소 가스(O2 가스)를 공급하고, 가스 공급원(80c)은 He 등의 불활성 가스를 공급한다. 단, 가스 공급원(80a, 80b, 80c)으로부터 공급되는 가스의 성분, 유량비 등은, 가공 대상물의 재질이나 가공 조건에 따라 임의로 변경할 수 있다.
또한, 가스 공급 유닛(70)은, 공급관(72) 내에서 생성된 에칭 가스에 고주파 전압을 인가하는 전극(82)을 구비한다. 전극(82)은, 공급관(72)의 중류부에 공급관(72)을 둘러싸도록 마련되어 있고, 전극(82)에는 고주파 전원(84)이 접속되어 있다. 고주파 전원(84)은, 예컨대 전압값이 0.5 ㎸ 이상 5 ㎸ 이하, 주파수가 450 ㎑ 이상 2.45 ㎬ 이하인 고주파 전압을 전극(82)에 인가한다.
전극(82) 및 고주파 전원(84)을 이용하여 공급관(72)을 흐르는 에칭 가스에 고주파 전압을 작용시키면, 에칭 가스가 이온 및 라디칼을 포함하는 플라즈마 상태로 변화한다. 그리고, 플라즈마 상태의 에칭 가스가, 공급관(72)의 하류단에서 개구하는 공급구(72a)로부터 챔버(42)의 내부에 공급된다. 이와 같이 하여, 챔버(42)의 외부에서 플라즈마화한 에칭 가스가 챔버(42)의 내부에 공급된다.
챔버(42)의 상벽(42d)의 내측에는, 분산 부재(86)가 공급구(72a)를 덮도록 장착되어 있다. 공급관(72)으로부터 챔버(42)의 내부에 유입된 플라즈마 상태의 에칭 가스는, 분산 부재(86)에 의해 척 테이블(58)의 상방에서 분산된다.
또한, 챔버(42)의 측벽(42a)에는 파이프 등의 배관(88)이 접속되어 있고, 배관(88)에는 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급원(도시하지 않음)이 접속되어 있다. 불활성 가스 공급원으로부터 배관(88)을 통해 챔버(42)에 불활성 가스가 공급되면, 챔버(42)의 내부가 불활성 가스(이너 가스)로 채워진다. 또한, 배관(88)은, 밸브(도시하지 않음), 유량 컨트롤러(도시하지 않음) 등을 통해 가스 공급원(80c)에 접속되어 있어도 좋다. 이 경우에는, 가스 공급원(80c)으로부터 배관(88)을 통해 챔버(42)의 내부에 불활성 가스가 공급된다.
가스 공급 유닛(70)으로부터 공급된 에칭 가스는, 공급구(72a)의 하방에 마련된 분산 부재(86)로 분산되어, 척 테이블(58)에 의해 유지된 피가공물(11)의 전체에 공급된다. 그리고, 플라즈마화한 에칭 가스가 피가공물(11) 및 적층체(13)(도 4의 (B) 참조)에 작용하여, 피가공물(11) 및 적층체(13)에 플라즈마 에칭이 실시된다.
가공홈 형성 단계 후의 피가공물(11) 및 적층체(13)에 플라즈마 상태의 가스가 공급되면, 레이저 가공에 의해 가공홈(29)의 내부나 가공홈(29)의 주변에 형성된 가공 변형(가공흔)이 제거된다. 또한, 피가공물(11)이나 적층체(13)에 부착되어 있는 데브리 등의 이물이 제거된다. 이에 의해, 최종적으로 피가공물(11)을 분할하여 얻어지는 디바이스 칩의 항절 강도의 저하나 품질 저하가 억제된다.
또한, 챔버(42)의 외부에서 플라즈마화된 에칭 가스가 금속을 포함하는 공급관(72)을 통과할 때, 에칭 가스에 포함되는 이온이 공급관(72)의 내벽에 흡착하여, 챔버(42)의 내부에 도달하기 어려워진다. 그 결과, 라디칼의 비율이 높은 에칭 가스가 챔버(42) 내에 도입되어, 피가공물(11) 및 적층체(13)에 공급된다. 라디칼의 비율이 높은 에칭 가스는, 피가공물(11) 및 적층체(13)의 내부의 좁은 영역에 들어가기 쉽기 때문에, 에칭 가스에 의해 가공홈(29)(도 4의 (B) 참조)의 내측에 에칭 처리가 실시되기 쉬워진다.
상기 플라즈마 에칭을 실시할 때는, 적층체(13) 상에 마스크층을 형성하여도 좋다. 예컨대 마스크층은, 피가공물(11) 또는 적층체(13)의 분할 예정 라인(15)과 중첩되는 영역이 노출되도록 패터닝된다. 이 마스크층을 통해 플라즈마 상태의 에칭 가스를 공급함으로써, 피가공물(11) 및 적층체(13) 중 레이저 가공이 실시된 영역이 부분적으로 에칭된다.
마스크층의 재질이나 형성 방법에 제한은 없다. 예컨대 마스크층은, 감광성의 수지를 포함하는 레지스트 등에 의해 형성할 수 있다. 또한, 가공홈 형성 단계 후에 보호막(27)(도 4의 (B) 참조)을 제거하지 않고, 보호막(27)을 마스크층으로서 이용할 수도 있다. 이 경우에는, 플라즈마 에칭 단계 후에 보호막(27)이 제거된다.
또한, 가공홈 형성 단계에 있어서 피가공물(11) 또는 적층체(13)가 가공 변형이나 데브리가 발생하기 어려운 가공 조건으로 가공되는 경우, 가공홈 형성 단계 후의 세정으로 데브리가 확실하게 제거되는 경우, 피가공물(11) 또는 적층체(13)에 가공 변형나 데브리가 잔존하여도 디바이스 칩의 동작 및 품질에 문제가 없는 경우 등에는, 플라즈마 에칭 단계를 생략하여도 좋다.
다음에, 피가공물(11)의 표면(11a)측에 지지 부재를 고정한다(지지 부재 고정 단계). 도 6의 (A)는 지지 부재 고정 단계에 있어서의 피가공물(11)을 나타내는 사시도이다.
지지 부재(31)는, 후술하는 이면 연삭 단계(도 7의 (A) 참조)에 있어서 피가공물(11)을 지지하는 부재이다. 예컨대 지지 부재(31)로서, 유리, 실리콘, 수지, 세라믹스 등을 포함하는 원반형의 기판(지지 기판)이 이용된다. 지지 부재(31)는, 접착층(33)을 통해 피가공물(11)의 표면(11a)측(적층체(13)측)에 접합된다. 접착층(33)으로서는, 에폭시계, 아크릴계, 또는 고무계의 접착제, 자외선 경화형의 수지 등을 이용할 수 있다.
도 6의 (B)는 지지 부재 고정 단계 후의 피가공물(11)의 일부를 나타내는 단면도이다. 지지 부재(31)가 피가공물(11)에 고정되면, 피가공물(11)이 지지 부재(31)에 의해 지지된다. 또한, 지지 부재(31)로서, 유연한 시트형의 부재를 이용할 수도 있다. 예컨대, 테이프(25)(도 2 참조)와 재질 및 구조가 동일한 지지 테이프를, 지지 부재(31)로서 피가공물(11)에 접착하여도 좋다.
다음에, 피가공물(11)의 이면(11b)측을 연삭한다(이면 연삭 단계). 도 7의 (A)는 이면 연삭 단계에 있어서의 피가공물(11)을 나타내는 사시도이다. 이면 연삭 단계에서는, 연삭 장치(100)에 의해 피가공물(11)이 연삭된다.
연삭 장치(100)는, 피가공물(11)을 유지하는 척 테이블(유지 테이블)(102)을 구비한다. 척 테이블(102)의 상면은, 수평 방향과 대략 평행한 원형의 평탄면이며, 피가공물(11)을 유지하는 유지면(102a)을 구성하고 있다. 유지면(102a)은, 척 테이블(102)의 내부에 형성된 유로(도시하지 않음), 밸브(도시하지 않음) 등을 통해, 이젝터 등의 흡인원(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
척 테이블(102)에는, 척 테이블(102)을 수평 방향을 따라 이동시키는 이동 기구(도시하지 않음)가 연결되어 있다. 또한, 척 테이블(102)에는, 척 테이블(102)을 연직 방향과 대략 평행한 회전축의 둘레로 회전시키는 모터 등의 회전 구동원이 연결되어 있다.
척 테이블(102)의 상방에는, 연삭 유닛(104)이 마련되어 있다. 연삭 유닛(104)은, 연직 방향을 따라 배치된 원기둥형의 스핀들(106)을 구비한다. 스핀들(106)의 선단부(하단부)에는, 금속 등을 포함하는 원반형의 마운트(108)가 고정되어 있다. 또한, 스핀들(106)의 기단부(상단부)에는, 스핀들(106)을 회전시키는 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)이 연결되어 있다.
마운트(108)에는, 환형의 연삭 휠(110)이 장착된다. 연삭 휠(110)은, 피가공물(11)을 연삭하는 가공 공구이며, 볼트 등의 고정구에 의해 마운트(108)의 하면측에 고정된다. 연삭 휠(110)은, 회전 구동원으로부터 스핀들(106) 및 마운트(108)를 통해 전달되는 동력에 의해, 연직 방향과 대략 평행한 회전축의 둘레를 회전한다.
연삭 휠(110)은, 환형의 베이스(112)를 구비한다. 베이스(112)는, 알루미늄, 스테인레스 등의 금속을 포함하며, 마운트(108)와 대략 동직경으로 형성된다. 또한, 베이스(112)의 하면측에는, 복수의 연삭 지석(114)이 고정되어 있다. 예컨대, 복수의 연삭 지석(114)은 직방체형으로 형성되며, 베이스(112)의 둘레 방향을 따라 대략 등간격으로 환형으로 배열된다.
연삭 지석(114)은, 다이아몬드, cBN(cubic Boron Nitride) 등을 포함하는 지립과, 지립을 고정하는 결합재(본드재)를 포함한다. 결합재로서, 메탈 본드, 레진 본드, 비트리파이드 본드 등이 이용된다. 단, 연삭 지석(114)의 재질, 형상, 구조, 크기 등에 제한은 없다. 또한, 연삭 지석(114)의 수도 임의로 설정할 수 있다.
이면 연삭 단계에서는, 먼저, 피가공물(11)이 척 테이블(102)에 의해 유지된다. 구체적으로는, 피가공물(11)은, 표면(11a)측(적층체(13)측, 지지 부재(31)측)이 유지면(102a)에 대면하며 이면(11b)측이 상방에 노출되도록, 척 테이블(102) 상에 배치된다. 이 상태로 유지면(102a)에 흡인원의 흡인력(부압)을 작용시키면, 피가공물(11)이 지지 부재(31)를 통해 척 테이블(102)에 의해 흡인 유지된다.
다음에, 척 테이블(102)을 이동시켜, 피가공물(11)을 연삭 유닛(104)의 하방에 배치한다. 이때, 척 테이블(102)의 회전축(피가공물(11)의 중심)과 연삭 지석(114)의 궤도(회전 경로)가 중첩되도록, 척 테이블(102)과 연삭 유닛(104)의 위치 관계가 조절된다.
그리고, 척 테이블(102)과 연삭 휠(110)을 각각 회전시키면서, 연삭 휠(110)을 하강시켜, 회전하는 복수의 연삭 지석(114)을 피가공물(11)의 이면(11b)측에 접촉시킨다. 이에 의해, 피가공물(11)의 이면(11b)측이 연삭되어, 피가공물(11)이 박화된다.
도 7의 (B)는 이면 연삭 단계 후의 피가공물(11)의 일부를 나타내는 단면도이다. 피가공물(11)의 연삭은, 피가공물(11)에 매립된 전극(21)이 피가공물(11)의 이면(11b)에서 노출될 때까지 계속된다. 이에 의해, 피가공물(11)을 두께 방향으로 관통하는 관통 전극이 형성된다.
또한, 피가공물(11)의 연삭 후에 다른 처리를 실시함으로써, 전극(21)을 피가공물(11)의 이면(11b)에서 노출시켜도 좋다. 예컨대, 이면 연삭 단계에 있어서 전극(21)이 피가공물(11)의 이면(11b)에서 노출되기 직전까지 피가공물(11)을 연삭한 후, 피가공물(11)의 이면(11b)측에 드라이 에칭, 웨트 에칭, 연마 가공 등의 처리를 실시함으로써, 전극(21)을 피가공물(11)의 이면(11b)에서 노출시켜도 좋다. 이 경우, 연삭 지석(114)이 전극(21)에 접촉하여 전극(21)에 포함되는 금속이 비산하는 것을 방지할 수 있다.
다음에, 피가공물(11)의 이면(11b)측에 패턴을 형성한다(이면 패턴 형성 단계). 도 8은 패턴층(35)이 형성된 피가공물(11)의 일부를 나타내는 단면도이다.
패턴층(35)은, 적층체(13)와 마찬가지로 소정의 기능을 갖는 기능층이며, 절연막, 도전막, 또는 이들 적층체의 패턴을 포함한다. 예컨대 패턴층(35)은, 전극(21)에 접속되는 접속 전극, 접속 전극끼리를 절연하는 절연층, 접속 전극에 접속되는 배선, 단자, 소자 등을 포함한다.
패턴층(35)은, 피가공물(11)의 분할에 의해 얻어지는 디바이스 칩의 구조 및 기능, 디바이스 칩의 실장처의 구조 및 기능 등에 따라 적절하게 설계된다. 또한, 패턴층(35)의 형성이 불필요한 경우에는, 이면 패턴 형성 단계를 생략할 수 있다.
다음에, 지지 부재(31)를 피가공물(11)의 표면(11a)측으로부터 제거한다(지지 부재 제거 단계). 도 9는 지지 부재 제거 단계에 있어서의 피가공물(11)을 나타내는 사시도이다.
지지 부재 제거 단계에서는, 먼저, 피가공물(11)의 이면(11b)측에 테이프(39)를 접착한다. 구체적으로는, 피가공물(11)이 환형의 프레임(37)의 개구(37a)의 내측에 배치된 상태로, 테이프(39)의 중앙부가 피가공물(11)의 이면(11b)측에 접착되며, 테이프(39)의 외주부가 프레임(37)에 접착된다. 이에 의해, 피가공물(11)이 테이프(39)를 통해 프레임(37)에 의해 지지된다.
또한, 프레임(37), 테이프(39)의 구성, 재질 등은 각각, 프레임(23), 테이프(25)(도 2 참조)와 동일하다. 또한, 후술하는 바와 같이, 테이프(39)로서 신장성을 갖는 시트(익스팬드 시트)를 이용하여도 좋다.
다음에, 피가공물(11)을 유지한 상태로 지지 부재(31)를 피가공물(11)로부터 멀어지는 방향으로 이동시킴으로써, 지지 부재(31)를 피가공물(11)로부터 박리한다. 이에 의해, 피가공물(11)로부터 지지 부재(31)가 제거된다.
또한, 지지 부재(31)를 박리할 때에는, 미리 접착층(33)에 소정의 처리를 실시하여, 접착층(33)의 점착력을 저하시켜도 좋다. 이에 의해, 지지 부재(31)를 피가공물(11)로부터 분리하기 쉬워진다. 예컨대, 접착층(33)이 자외선 경화형의 수지인 경우에는, 접착층(33)에 자외선을 조사한 후에 지지 부재(31)를 제거한다. 또한, 지지 부재(31)의 제거 후에 피가공물(11)에 접착층(33)이 잔존하는 경우에는, 피가공물(11)에 세정 처리를 실시하여도 좋다.
다음에, 피가공물(11)의 표면(11a)측에 수지층을 형성한다(수지층 형성 단계). 도 10은 수지층 형성 단계에 있어서의 피가공물(11)을 나타내는 사시도이다.
수지층(41)은, 피가공물(11)의 분할에 의해 얻어지는 디바이스 칩을 실장할 때의 언더필재에 상당한다. 예컨대, 수지층(41)으로서 NCF(Non Conductive Film)가 이용된다. NCF는, 수지를 시트형으로 성형함으로써 얻어지는 필름이며, 접착성 및 절연성을 갖는다.
수지층(41)(NCF)은, 피가공물(11)과 대략 동직경으로 형성되며, 적층체(13)의 전체를 덮도록 피가공물(11)의 표면(11a)측에 접착된다. 이에 의해, 피가공물(11)의 표면(11a)측에 수지층(41)이 형성되고, 디바이스(17) 및 접속 전극(19)이 수지층(41)에 의해 밀봉된다.
단, 수지층(41)의 종류에 제한은 없다. 예컨대, NCP(Non Conductive Paste)를 피가공물(11)의 표면(11a)측에 도포함으로써 수지층(41)을 형성하여도 좋다. 또한, 수지층(41)의 재료에도 제한은 없다. 예컨대, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 실리콘계 수지, 폴리이미드계 수지 등을 주성분으로 하는 수지층(41)이 이용된다. 또한, 수지층(41)에는, 산화제, 필러 등의 각종 첨가제가 함유되어 있어도 좋다.
상기 공정을 거쳐, 피가공물(11), 적층체(13) 및 수지층(41)을 구비하며, 적층체(13)를 분단하는 가공홈(29)이 분할 예정 라인(15)을 따라 마련된 웨이퍼(홈을 갖는 웨이퍼)가 얻어진다. 즉, 상기 공정은 홈을 갖는 웨이퍼의 제조 방법에 상당한다.
다음에, 분할 예정 라인(15)을 따라 피가공물(11) 및 수지층(41)을 분할한다(분할 단계). 도 11의 (A)는 분할 단계에 있어서의 피가공물(11)을 나타내는 단면도이다. 예컨대 분할 단계에서는, 절삭 장치(120)에 의해 피가공물(11) 및 수지층(41)이 절단된다.
절삭 장치(120)는, 피가공물(11)을 유지하는 척 테이블(유지 테이블)(122)을 구비한다. 척 테이블(122)의 상면은, 수평 방향(XY 평면 방향)과 대략 평행한 원형의 평탄면이며, 피가공물(11)을 유지하는 유지면(122a)을 구성하고 있다. 유지면(122a)은, 척 테이블(122)의 내부에 형성된 유로(도시하지 않음), 밸브(도시하지 않음) 등을 통해, 이젝터 등의 흡인원(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
척 테이블(122)에는, 척 테이블(122)을 X축 방향을 따라 이동시키는 볼나사식의 이동 기구(도시하지 않음)가 연결되어 있다. 또한, 척 테이블(122)에는, 척 테이블(122)을 유지면(122a)과 대략 수직인 회전축의 둘레로 회전시키는 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)이 연결되어 있다. 또한, 척 테이블(122)의 주위에는, 프레임(37)을 파지하여 고정하는 복수의 클램프(124)가 마련되어 있다.
척 테이블(122)의 상방에는, 절삭 유닛(126)이 마련되어 있다. 절삭 유닛(126)은, 통형의 하우징(128)을 구비한다. 하우징(128)에는, Y축 방향을 따라 배치된 원기둥형의 스핀들(130)이 수용되어 있다. 스핀들(130)의 선단부(일단부)는 하우징(128)의 외부에 노출되고, 스핀들(130)의 기단부(타단부)에는 모터 등의 회전 구동원이 연결되어 있다.
스핀들(130)의 선단부에는, 환형의 절삭 블레이드(132)가 장착된다. 절삭 블레이드(132)는, 회전 구동원으로부터 스핀들을 통해 전달되는 동력에 의해, Y축 방향과 대략 평행한 회전축의 둘레를 회전한다.
절삭 블레이드(132)로서는, 예컨대 허브 타입의 절삭 블레이드(허브 블레이드)가 이용된다. 허브 블레이드는, 금속 등을 포함하는 환형의 베이스와, 베이스의 외주 가장자리를 따라 형성된 환형의 절삭날이 일체가 되어 구성된다. 허브 블레이드의 절삭날은, 다이아몬드 등을 포함하는 지립과, 지립을 고정하는 니켈 도금층 등의 결합재를 포함하는 전주 지석에 의해 구성된다. 단, 절삭 블레이드(132)로서 와셔 타입의 절삭 블레이드(와셔 블레이드)를 이용할 수도 있다. 와셔 블레이드는, 지립과, 금속, 세라믹스, 수지 등을 포함하며 지립을 고정하는 결합재를 포함하는 환형의 절삭날에 의해서만 구성된다.
절삭 유닛(126)에는, 볼나사식의 이동 기구(도시하지 않음)가 연결되어 있다. 이 이동 기구는, 절삭 유닛(126)을 Y축 방향을 따라 이동시키며, Z축 방향을 따라 승강시킨다.
분할 단계에서는, 먼저, 피가공물(11)이 척 테이블(122)에 의해 유지된다. 구체적으로는, 피가공물(11)은, 표면(11a)측(적층체(13)측, 수지층(41)측)이 상방을 향하며 이면(11b)측(테이프(25)측)이 유지면(122a)에 대면하도록, 척 테이블(122) 상에 배치된다. 또한, 프레임(37)이 복수의 클램프(124)에 의해 고정된다. 이 상태에서, 유지면(122a)에 흡인원의 흡인력(부압)을 작용시키면, 피가공물(11)이 테이프(39)를 통해 척 테이블(122)에 의해 유지된다.
다음에, 척 테이블(122)을 회전시켜, 소정의 분할 예정 라인(15)의 길이 방향을 가공 이송 방향(X축 방향)에 맞춘다. 또한, 절삭 블레이드(132)가 소정의 분할 예정 라인(15)의 연장선 상에 배치되도록, 절삭 유닛(126)의 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)에 있어서의 위치를 조절한다. 또한, 절삭 블레이드(132)의 하단이 테이프(39)의 상면보다 하방에 배치되도록, 절삭 유닛(126)의 높이를 조정한다. 이때의 수지층(41)의 상면과 절삭 블레이드(132)의 하단의 높이의 차가, 절삭 블레이드(132)의 절입 깊이에 상당한다.
그리고, 절삭 블레이드(132)를 회전시키면서, 척 테이블(122)을 X축 방향을 따라 이동시킨다. 이에 의해, 척 테이블(122)과 절삭 블레이드(132)가 X축 방향을 따라 상대적으로 이동하고(가공 이송), 절삭 블레이드(132)가 분할 예정 라인(15)을 따라 피가공물(11), 패턴층(35) 및 수지층(41)에 절입된다. 그 결과, 피가공물(11), 패턴층(35) 및 수지층(41)이 분할 예정 라인(15)을 따라 분할된다. 그 후, 동일한 순서를 반복하여, 모든 분할 예정 라인(15)을 따라 피가공물(11), 패턴층(35) 및 수지층(41)을 절삭한다.
도 11의 (B)는 가공홈(29)의 내측에 커프(벤 자국)(43)가 형성된 피가공물(11)의 일부를 나타내는 단면도이다. 절삭 후의 피가공물(11), 패턴층(35) 및 수지층(41)에는, 수지층(41)의 상면으로부터 패턴층(35)의 하면에 이르는 커프(43)가 분할 예정 라인(15)을 따라 격자형으로 형성된다. 그 결과, 디바이스(17)와, 패턴층(35) 및 수지층(41)의 개편(個片)을 각각 구비하는 복수의 디바이스 칩(45)이 제조된다.
또한, 분할 단계에서는, 적층체(13)가 제거된 영역에 상당하는 가공홈(29)의 내측(가공홈(29)의 폭 방향에 있어서의 양단 사이)에 절삭 블레이드(132)가 절입되도록, 척 테이블(122)과 절삭 블레이드(132)의 위치 관계가 조절된다. 그 때문에, 절삭 블레이드(132)는 적층체(13)에 접촉하지 않고 피가공물(11) 등을 절삭한다. 이에 의해, 회전하는 절삭 블레이드가 적층체(13)에 접촉하여 적층체(13)에 막 박리가 생기는 것을 회피할 수 있어, 디바이스(17)의 손상, 수지층(41)의 박리 등이 방지된다.
도 11의 (C)는, 한쌍의 가공홈(29) 사이에 커프(43)가 형성된 피가공물(11)의 일부를 나타내는 단면도이다. 피가공물(11) 및 적층체(13)에 한쌍의 가공홈(29)이 형성되어 있는 경우에는, 한쌍의 가공홈(29) 사이에 절삭 블레이드(132)가 절입되도록, 척 테이블(122)과 절삭 블레이드(132)의 위치 관계가 조절된다. 이에 의해, 적층체(13)의 막 박리가 디바이스(17)에 상당하는 영역에 전파되는 것을 회피할 수 있다.
피가공물(11) 등의 분할에 의해 얻어진 디바이스 칩(45)에는, 수지층(41)의 개편이 부착되어 있다. 그리고, 디바이스 칩(45)은, 수지층(41)의 개편을 통해 실장 기판이나 다른 디바이스 칩에 실장된다. 즉, 수지층(41)의 개편은 언더필재로서 기능한다.
또한, 피가공물(11), 패턴층(35) 및 수지층(41)은 각각, 다른 층과 동시에 절삭하여도 좋고, 개별로 절삭하여도 좋다. 예컨대, 제1 절삭 블레이드로 수지층(41)을 절삭하고, 그 후, 피가공물(11) 및 패턴층(35)을 제2 절삭 블레이드로 절삭하여도 좋다. 이 경우, 제1 절삭 블레이드와 제2 절삭 블레이드는, 동일한 절삭 블레이드여도 다른 절삭 블레이드여도 좋다.
여기서, 만약 가공홈(29)의 형성 전에 수지층(41)이 형성되고, 가공홈(29)을 형성하기 위한 레이저 빔(30)(도 4의 (A) 참조)이 수지층(41)을 통해 적층체(13)에 조사되면, 레이저 빔(30)의 조사에 의해 생기는 열이나 데브리에 기인하여 수지층(41)이 변질, 경화하여, 수지층(41)의 유연성이 소실되는 경우가 있다. 이 경우, 디바이스 칩(45)을 실장할 때에 수지층(41)의 개편이 변형되기 어려워져, 디바이스 칩(45)의 접속 전극(19)과 실장처의 전극의 접속을 할 수 없거나, 또는 불완전하게 될 우려가 있다.
그러나, 본 실시형태에 있어서는, 레이저 빔(30)의 조사에 의해 가공홈(29)을 형성하는 공정(도 4의 (A) 참조) 후에, 수지층(41)을 형성하는 공정(도 10 참조)이 실시된다. 이에 의해, 레이저 빔의 조사에 의한 수지층(41)의 변질을 회피하여, 디바이스 칩(45)의 본딩 불량을 방지할 수 있다.
또한, 상기에서는 절삭 블레이드(132)에 의해 피가공물(11) 등을 절삭하여 분할하는 형태에 대해서 설명하였지만, 분할 방법은 절삭 가공에 한정되지 않는다. 예컨대, 피가공물(11)의 이면(11b)측에 패턴층(35)이 형성되지 않은 경우에는, 절삭 가공 및 연삭 가공을 이용하여 피가공물(11) 등을 분할할 수도 있다.
구체적으로는, 먼저, 커프(43)를 형성하는 대신에, 피가공물(11) 및 수지층(41)을 절삭 블레이드(132)로 절삭함으로써 절삭홈을 분할 예정 라인(15)을 따라 형성한다. 이때, 절삭 블레이드(132)의 절입 깊이는, 절삭 블레이드(132)의 하단이 피가공물(11)의 표면(11a)보다 하방이며 또한 이면(11b)보다 상방에 위치되도록 조절된다. 그 결과, 수지층(41)을 분단하여 피가공물(11)의 내부에 이르는 절삭홈이 각 분할 예정 라인(15)을 따라 형성된다.
다음에, 피가공물(11)의 이면(11b)측을 연삭하여 박화한다. 피가공물(11)의 연삭에는, 예컨대 연삭 장치(100)(도 7의 (A) 참조)가 이용된다. 절삭홈이 피가공물(11)의 이면(11b)측에 노출될 때까지 피가공물(11)을 연삭하면, 피가공물(11)이 복수의 디바이스 칩(45)으로 분할된다. 그 결과, 수지층(41)의 개편이 부착된 디바이스 칩(45)이 제조된다.
또한, 상기 절삭홈은, 수지층(41)의 형성 전에 실시할 수도 있다. 구체적으로는, 먼저, 가공홈(29)이 형성된 피가공물(11)(도 4의 (B) 참조)에 대하여 상기 절삭 가공을 실시하여, 피가공물(11)의 내부에 이르는 절삭홈을 각 분할 예정 라인(15)을 따라 형성한다. 다음에, 피가공물(11)의 표면(11a)측에 수지층(41)을 형성한다(도 10 참조). 그 후, 절삭홈이 피가공물(11)의 이면(11b)측에 노출될 때까지 피가공물(11)을 연삭하여, 피가공물(11)을 복수의 디바이스 칩(45)으로 분할한다.
다음에, 수지층(41)을 분할 예정 라인(15)을 따라 분할한다. 또한, 수지층(41)의 분할 방법에 제한은 없고, 예컨대 절삭 블레이드에 의한 절삭 가공이나 레이저 빔의 조사에 의한 어블레이션 가공에 의해 수지층(41)이 분할된다. 또한, 후술하는 바와 같이 익스팬드 시트의 확장에 의한 외력의 부여에 의해 수지층(41)을 분할하여도 좋다. 그 결과, 수지층(41)의 개편이 부착된 디바이스 칩(45)이 제조된다.
또한, 예컨대 분할 단계에서는, 피가공물(11)에 분할 기점(분할의 시작점)을 형성한 후에 피가공물(11)에 외력을 부여함으로써, 피가공물(11) 등을 분할하여도 좋다. 이하, 분할 기점의 형성과 외력의 부여에 의해 피가공물(11) 등을 분할하는 방법의 구체예에 대해서 설명한다.
먼저, 분할 단계 전에, 신장성을 갖는 시트(익스팬드 시트)를 피가공물(11)에 접착한다(익스팬드 시트 접착 단계). 예컨대, 테이프(39)(도 9 참조)로서, 외력의 부여에 의해 확장 가능한 익스팬드 시트가 이용된다. 이 경우에는, 피가공물(11)이 익스팬드 시트를 통해 프레임(37)에 의해 지지된다. 익스팬드 시트의 기재로서는, 신장성이 뛰어난 폴리올레핀, 폴리염화비닐 등의 수지를 이용하는 것이 바람직하다.
단, 익스팬드 시트는 테이프(39)와는 별도의 시트여도 좋다. 예컨대, 분할 단계 전에 피가공물(11)로부터 테이프(39)를 박리하고, 별도 익스팬드 시트를 피가공물(11)에 접착하여도 좋다.
다음에, 분할 단계를 실시한다. 분할 단계에서는, 먼저, 피가공물(11)에 레이저 빔을 조사함으로써, 피가공물(11)에 개질층을 분할 예정 라인(15)을 따라 형성한다(개질층 형성 단계). 도 12의 (A)는 개질층 형성 단계에 있어서의 피가공물(11)을 나타내는 단면도이다.
개질층 형성 단계에서는, 레이저 가공 장치(140)에 의해 피가공물(11)에 레이저 가공이 실시된다. 레이저 가공 장치(140)의 구성은, 레이저 가공 장치(20)(도 4의 (A) 참조)와 동일하다. 구체적으로는, 레이저 가공 장치(140)는, 척 테이블(유지 테이블)(142), 복수의 클램프(144), 및 레이저 조사 유닛(146)을 구비한다. 또한, 척 테이블(142)은 피가공물(11)을 유지하는 유지면(142a)을 구비하고, 레이저 조사 유닛(146)은 레이저 발진기(도시하지 않음)와 레이저 가공 헤드(148)를 구비한다. 또한, 개질층 형성 단계에서는 레이저 가공 장치(20)(도 4의 (A) 참조)를 이용할 수도 있다.
개질층 형성 단계에서는, 먼저, 피가공물(11)이 척 테이블(142)에 의해 유지된다. 구체적으로는, 피가공물(11)은, 표면(11a)측(적층체(13)측, 수지층(41)측)이 유지면(142a)에 대면하며 이면(11b)측(테이프(39)측)이 상방을 향하도록, 척 테이블(142) 상에 배치된다. 또한, 프레임(37)이 복수의 클램프(144)에 의해 고정된다. 이 상태에서, 유지면(142a)에 흡인원의 흡인력(부압)을 작용시키면, 피가공물(11)이 수지층(41)을 통해 척 테이블(142)에 의해 흡인 유지된다.
또한, 수지층(41)에는, 수지층(41)의 표면을 보호하는 보호 부재가 마련되어 있어도 좋다. 이 경우에는, 피가공물(11)은 수지층(41) 및 보호 부재를 통해 척 테이블(142)에 의해 유지된다. 이에 의해, 수지층(41)과 척 테이블(142)의 유지면(142a)의 접촉을 회피할 수 있다. 또한, 보호 부재의 재질의 예는, 지지 부재(31)(도 9 참조)와 동일하다.
다음에, 척 테이블(142)을 회전시켜, 소정의 분할 예정 라인(15)의 길이 방향을 가공 이송 방향(X축 방향)에 맞춘다. 또한, 레이저 빔(150)이 조사되는 영역과, 분할 예정 라인(15)의 폭 방향에 있어서의 양단의 내측의 영역(예컨대, 가공홈(29)의 폭 방향에 있어서의 중앙)의 Y축 방향에 있어서의 위치가 일치하도록, 척 테이블(142)의 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)에 있어서의 위치를 조절한다. 또한, 레이저 빔(150)의 집광점이 피가공물(11)의 내부와 동일한 높이 위치에 위치되도록, 레이저 가공 헤드(148)의 위치나 광학계의 배치를 조절한다.
그리고, 레이저 가공 헤드(148)로부터 레이저 빔(150)을 조사하면서, 척 테이블(142)을 가공 이송 방향(X축 방향)을 따라 이동시킨다. 이에 의해, 척 테이블(142)과 레이저 빔(150)이 가공 이송 방향(X축 방향)을 따라 소정의 속도(가공 이송 속도)로 상대적으로 이동한다. 그 결과, 레이저 빔(150)은, 집광점이 피가공물(11)의 내부에 위치된 상태로, 피가공물(11)의 이면(11b)측으로부터 분할 예정 라인(15)을 따라 조사된다.
또한, 레이저 빔(150)의 조사 조건은, 피가공물(11)의 레이저 빔(150)이 조사된 영역이 다광자 흡수에 의해 개질되어 변질되도록 설정된다. 구체적으로는, 레이저 빔(150)의 파장은, 적어도 레이저 빔(150)의 일부가 피가공물(11)을 투과하도록 설정된다. 즉, 레이저 빔(150)은, 피가공물(11)에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔이다. 또한, 다른 레이저 빔(150)의 조사 조건도, 피가공물(11)이 적절하게 개질되도록 설정된다. 예컨대, 피가공물(11)이 실리콘 웨이퍼인 경우에는, 레이저 빔(150)의 조사 조건의 예는 이하와 같이 설정된다.
파장: 1064 ㎚
평균 출력: 1 W
반복 주파수: 100 ㎑
가공 이송 속도: 800 ㎜/s
레이저 빔(150)을 피가공물(11)에 조사하면, 피가공물(11)의 내부가 다광자 흡수에 의해 개질되어 변질되고, 피가공물(11)의 내부에 개질층(변질층)(47)이 분할 예정 라인(15) 및 가공홈(29)을 따라 형성된다. 그 후, 동일한 순서를 반복함으로써, 다른 분할 예정 라인(15) 및 가공홈(29)을 따라 레이저 빔(150)이 조사된다. 그 결과, 피가공물(11)의 내부에 격자형의 개질층(47)이 형성된다.
또한, 개질층(47)은, 피가공물(11)의 두께 방향에 복수층 형성되어도 좋다. 예컨대, 피가공물(11)이 두께 200 ㎛ 이상의 실리콘 웨이퍼 등인 경우에는, 2층 이상의 개질층(47)을 형성함으로써, 피가공물(11)이 적절하게 분할되기 쉬워진다. 복수의 개질층(47)을 형성하는 경우는, 피가공물(11)의 두께 방향에 있어서의 레이저 빔(150)의 집광점을 바꾸면서, 각 분할 예정 라인(15)을 따라 레이저 빔(150)을 각각 복수회씩 조사한다.
도 12의 (B)는 개질층 형성 단계 후의 피가공물(11)의 일부를 나타내는 단면도이다. 개질층(47)은, 피가공물(11)의 내부의 레이저 빔(150)(도 12의 (A) 참조)이 집광한 영역 또는 그 근방에, 분할 예정 라인(15) 및 가공홈(29)을 따라 형성된다. 또한, 개질층(47)이 형성되면, 개질층(47)에서 크랙(균열)(49)이 발생하고, 크랙(49)은 개질층(47)으로부터 피가공물(11)의 표면(11a) 및 이면(11b)을 향하여 진전한다.
피가공물(11) 중 개질층(47) 및 크랙(49)이 형성된 영역은, 피가공물(11)의 다른 영역보다 취약해진다. 그 때문에, 피가공물(11)에 외력을 부여하면, 피가공물(11)이 개질층(47) 및 크랙(49)을 기점으로 하여 분할 예정 라인(15) 및 가공홈(29)을 따라 분할된다. 즉, 개질층(47) 및 크랙(49)은 분할 기점으로서 기능한다.
단, 레이저 빔(150)의 조사 조건, 피가공물(11)의 두께 등에 따라서는, 크랙(49)이 피가공물(11)의 표면(11a) 및 이면(11b)에 달하는 경우가 있다. 이 경우에는, 개질층 형성 단계에 있어서 피가공물(11)이 분할 예정 라인(15)을 따라 분할된다.
다음에, 테이프(39)(익스팬드 시트)를 확장한다(확장 단계). 도 13의 (A)는 확장 단계에 있어서의 피가공물(11)을 나타내는 단면도이다.
확장 단계에서는, 테이프(39)를 반경 방향 외측을 향하여 인장함으로써 확장시킨다. 이에 의해, 피가공물(11), 패턴층(35) 및 수지층(41)에 외력이 부여되고, 피가공물(11), 패턴층(35) 및 수지층(41)이 분할 예정 라인(15)을 따라 분단된다.
테이프(39)의 확장은, 작업자가 수동으로 행하여도 좋고, 전용의 확장 장치를 이용하여 자동으로 실시하여도 좋다. 도 13의 (A)에는, 확장 장치(160)에 의해 테이프(39)가 확장되는 예를 나타내고 있다.
확장 장치(160)는, 중공의 원기둥형으로 형성된 드럼(162)을 갖는다. 드럼(162)의 상단부에는, 복수의 굴림대(164)가 드럼(162)의 둘레 방향을 따라 배열되어 있다. 또한, 드럼(162)의 외측에는, 복수의 기둥형의 지지 부재(166)가 배치되어 있다. 지지 부재(166)의 하단부에는 각각, 지지 부재(166)를 연직 방향을 따라 이동(승강)시키는 에어 실린더(도시하지 않음)가 연결되어 있다.
복수의 지지 부재(166)의 상단부에는, 환형의 테이블(168)이 고정되어 있다. 테이블(168)의 중앙부에는, 테이블(168)을 두께 방향으로 관통하는 원형의 개구가 마련되어 있다. 또한, 테이블(168)의 개구의 직경은 드럼(162)의 직경보다 크고, 드럼(162)의 상단부는 테이블(168)의 개구에 삽입 가능하게 되어 있다. 또한, 테이블(168)의 외주부에는, 프레임(37)을 파지하여 고정하는 복수의 클램프(170)가 배치되어 있다.
피가공물(11)을 분할할 때는, 먼저, 에어 실린더(도시하지 않음)에 의해 지지 부재(166)를 이동시켜, 굴림대(164)의 상단과 테이블(168)의 상면을 대략 동일한 높이 위치에 배치한다. 그리고, 테이블(168) 상에 프레임(37)을 배치하고, 복수의 클램프(170)에 의해 프레임(37)을 고정한다. 이때 피가공물(11)은, 드럼(162)의 내측의 영역과 중첩되도록 배치된다.
다음에, 에어 실린더(도시하지 않음)에 의해 지지 부재(166)를 하강시켜, 테이블(168)을 끌어 내린다. 이에 의해, 테이프(39)가 굴림대(164)에 의해 지지된 상태로 반경 방향 외측을 향하여 인장된다. 그 결과, 테이프(39)가 방사형으로 확장된다.
도 13의 (B)는 확장 단계 후의 피가공물(11)의 일부를 나타내는 단면도이다. 테이프(39)가 확장되면, 테이프(39)가 접착되어 있는 피가공물(11)에 외력이 부여된다. 그 결과, 개질층(47) 또는 크랙(49)(도 12의 (B) 참조)이 분할 기점으로서 기능하고, 피가공물(11)이 분할 예정 라인(15)을 따라 분할된다. 또한, 피가공물(11)에 형성되어 있는 패턴층(35) 및 수지층(41)도, 피가공물(11)과 함께 분할 예정 라인(15)을 따라 분할된다.
또한, 적층체(13) 중 개질층(47)과 중첩되는 영역은, 홈 형성 단계(도 4의 (A) 및 도 4의 (B) 참조)에 있어서 제거되어 있다. 그 때문에, 피가공물(11)이 분할될 때, 적층체(13)의 파단으로 유발되어 적층체(13)에 포함되는 박막이 박리되는 현상이 생기기 어려워져, 디바이스(17)의 손상이 방지된다.
피가공물(11) 등이 분할 예정 라인(15)을 따라 분할되면, 디바이스(17)가 수지층(41)의 개편에 의해 밀봉된 복수의 디바이스 칩(45)이 제조된다. 또한, 테이프(39)의 확장에 의해, 디바이스 칩(45) 사이에 간극이 형성된다. 그리고, 디바이스 칩(45)은 테이프(39)로부터 박리되어 픽업되고, 실장 기판이나 다른 디바이스 칩에 실장된다.
또한, 개질층(47)을 형성하였을 때에 크랙(49)(도 12의 (B) 참조)이 피가공물(11)의 표면(11a) 및 이면(11b)에 달하고 있는 경우에는, 확장 단계의 실시 전에 이미 피가공물(11)이 분할 예정 라인(15)을 따라 분할되어 있다. 이 경우에는, 테이프(39)의 확장에 의해 수지층(41)이 분할 예정 라인(15)을 따라 분단되며, 디바이스 칩(45) 사이에 간극이 형성된다.
이상과 같이, 본 실시형태에 따른 디바이스 칩의 제조 방법으로서는, 피가공물(11)의 분할 전에, 적층체(13)를 분단하는 가공홈(29)이 분할 예정 라인(15)을 따라 형성된다. 이에 의해, 피가공물(11)의 분할 시에 있어서의 적층체(13)의 박리가 회피되고, 디바이스(17)의 손상이나 수지층(41)의 박리가 방지된다.
또한, 본 실시형태에 따른 디바이스 칩의 제조 방법에서는, 레이저 빔(30)의 조사에 의해 적층체(13)를 분단하는 가공홈(29)이 분할 예정 라인(15)을 따라 형성된 후에, 피가공물(11)의 표면(11a)측에 수지층(41)이 형성된다. 이에 의해, 가공홈(29)을 형성하기 위한 레이저 빔(30)이 수지층(41)에 조사되어 수지층(41)이 변질되는 것을 회피할 수 있어, 수지층(41)의 개편을 통해 디바이스 칩(45)을 실장할 때의 본딩 불량이 방지된다.
또한, 본 실시형태에 따른 디바이스 칩의 제조 방법에서는, 피가공물(11)의 연삭 및 박화에 의해 피가공물(11)의 강성이 저하하기 전에, 레이저 빔(30)의 조사에 의해 가공홈(29)이 형성된다. 이에 의해, 가공홈(29)을 형성하기 위한 레이저 가공을 실시할 때, 피가공물(11)의 변형(휘어짐)이나 파손이 생기기 어려워져, 피가공물(11)의 취급이 용이해진다.
또한, 상기 실시형태에 따른 구조, 방법 등은, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한에 있어서 적절하게 변경하여 실시할 수 있다.
11 피가공물 11a 표면(제1 면)
11b 이면(제2 면) 13 적층체
15 분할 예정 라인(스트리트) 17 디바이스
19 접속 전극(범프) 21 전극(매립 전극, 관통 전극)
23 프레임 23a 개구
25 테이프 27 보호막
29 가공홈 31 지지 부재
33 접착층 35 패턴층
37 프레임 37a 개구
39 테이프 41 수지층
43 커프(벤 자국) 45 디바이스 칩
47 개질층(변질층) 49 크랙(균열)
2 스핀 코터 4 스피너 테이블(척 테이블)
4a 유지면 6 클램프
8 보호막재 공급 유닛 10 보호막재
20 레이저 가공 장치 22 척 테이블(유지 테이블)
22a 유지면 24 클램프
26 레이저 조사 유닛 28 레이저 가공 헤드
30 레이저 빔 40 플라즈마 처리 장치
42 챔버 42a 측벽
42b 개구 42c 바닥벽
42d 상벽 44 게이트
46 개폐 유닛 48 배관
50 감압 유닛 52 테이블 베이스
52a 흡인로 52b 유로
54 유지부 56 지지부
58 척 테이블(유지 테이블) 60 본체부
60a 흡인로 62 전극
64 DC 전원 66 흡인 펌프
68 순환 유닛 70 가스 공급 유닛
72 공급관 72a 공급구
74a, 74b, 74c 밸브 76a, 76b, 76c 유량 컨트롤러
78a, 78b, 78c 밸브 80a, 80b, 80c 가스 공급원
82 전극 84 고주파 전원
86 분산 부재 88 배관
100 연삭 장치 102 척 테이블(유지 테이블)
102a 유지면 104 연삭 유닛
106 스핀들 108 마운트
110 연삭 휠 112 베이스
114 연삭 지석 120 절삭 장치
122 척 테이블(유지 테이블) 122a 유지면
124 클램프 126 절삭 유닛
128 하우징 130 스핀들
132 절삭 블레이드 140 레이저 가공 장치
142 척 테이블(유지 테이블) 142a 유지면
144 클램프 146 레이저 조사 유닛
148 레이저 가공 헤드 150 레이저 빔
160 확장 장치 162 드럼
164 굴림대 166 지지 부재
168 테이블 170 클램프

Claims (7)

  1. 복수의 교차하는 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 마련된 디바이스를 구성하는 적층체를 표면측에 구비하는 피가공물을 분할하여 디바이스 칩을 제조하는 디바이스 칩의 제조 방법으로서,
    상기 피가공물의 표면측으로부터 상기 적층체에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저 빔을 상기 분할 예정 라인을 따라 조사하여, 상기 적층체를 분단하는 가공홈을 상기 분할 예정 라인을 따라 형성하는 가공홈 형성 단계와,
    상기 가공홈 형성 단계 후, 상기 피가공물의 표면측에 수지층을 형성하는 수지층 형성 단계와,
    상기 수지층 형성 단계 후, 상기 분할 예정 라인을 따라 상기 피가공물 및 상기 수지층을 분할하는 분할 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 디바이스 칩의 제조 방법.
  2. 복수의 교차하는 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 마련된 디바이스를 구성하는 적층체를 표면측에 구비하는 피가공물을 분할하여 디바이스 칩을 제조하는 디바이스 칩의 제조 방법으로서,
    상기 피가공물의 표면측으로부터 상기 적층체에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저 빔을 상기 분할 예정 라인을 따라 조사하여, 상기 적층체를 분단하는 가공홈을 상기 분할 예정 라인을 따라 형성하는 가공홈 형성 단계와,
    상기 가공홈 형성 단계 후, 상기 피가공물의 표면측에 지지 부재를 고정하는 지지 부재 고정 단계와,
    상기 지지 부재 고정 단계 후, 상기 피가공물의 이면측을 연삭하는 이면 연삭 단계와,
    상기 이면 연삭 단계 후, 상기 지지 부재를 상기 피가공물의 표면측으로부터 제거하는 지지 부재 제거 단계와,
    상기 지지 부재 제거 단계 후, 상기 피가공물의 표면측에 수지층을 형성하는 수지층 형성 단계와,
    상기 수지층 형성 단계 후, 상기 분할 예정 라인을 따라 상기 피가공물 및 상기 수지층을 분할하는 분할 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 디바이스 칩의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 이면 연삭 단계 후, 상기 피가공물의 이면측에 패턴을 형성하는 이면 패턴 형성 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 디바이스 칩의 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가공홈 형성 단계 전에, 상기 피가공물의 표면측에 보호막을 형성하는 보호막 형성 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 디바이스 칩의 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가공홈 형성 단계 후, 상기 피가공물의 표면측으로부터 플라즈마 상태의 에칭 가스를 공급하여, 상기 피가공물 또는 상기 적층체에 잔존하는 가공 변형 또는 이물을 제거하는 플라즈마 에칭 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 디바이스 칩의 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분할 단계에서는, 절삭 블레이드로 상기 피가공물 및 상기 수지층을 상기 분할 예정 라인을 따라 절단하는 것을 특징으로 하는, 디바이스 칩의 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분할 단계 전에, 신장성을 갖는 익스팬드 시트를 상기 피가공물에 접착하는 익스팬드 시트 접착 단계를 더 포함하고,
    상기 분할 단계는,
    상기 피가공물에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔을, 상기 레이저 빔의 집광점을 상기 피가공물의 내부에 위치시켜 조사함으로써, 상기 피가공물에 개질층을 상기 분할 예정 라인을 따라 형성하는 개질층 형성 단계와,
    상기 개질층 형성 단계 후, 상기 익스팬드 시트를 확장하는 확장 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 디바이스 칩의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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