JP2005252126A - Method of working wafer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面に格子状に形成された分割予定ラインによって区画された領域に機能素子が配設されたウエーハを、分割予定ラインに沿って分割するウエーハの分割方法に関する。 The present invention relates to a wafer dividing method for dividing a wafer in which functional elements are arranged in regions partitioned by scheduled dividing lines formed in a lattice shape on the surface along the scheduled dividing lines.
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等の回路(機能素子)を形成する。そして、半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切断することにより回路が形成された領域を分割して個々の半導体チップを製造している。また、サファイヤ基板の表面にフォトダイオード等の受光素子(機能素子)やレーザーダイオード等の発光素子(機能素子)等が積層された光デバイスウエーハも分割予定ラインに沿って切断することにより個々のフォトダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。 In the semiconductor device manufacturing process, a plurality of regions are partitioned by dividing lines called streets arranged in a lattice pattern on the surface of a substantially disc-shaped semiconductor wafer, and circuits such as ICs, LSIs, etc. are partitioned in these partitioned regions. (Functional element) is formed. Then, by cutting the semiconductor wafer along the planned dividing line, the region where the circuit is formed is divided to manufacture individual semiconductor chips. In addition, an optical device wafer in which a light receiving element (functional element) such as a photodiode or a light emitting element (functional element) such as a laser diode is laminated on the surface of a sapphire substrate is cut along individual lines by dividing each photo. Divided into optical devices such as diodes and laser diodes, they are widely used in electrical equipment.
上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の分割予定ラインに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われている。この切削装置は、半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる切削送り手段とを具備している。切削手段は、回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードおよび回転スピンドルを回転駆動する駆動機構を備えたスピンドルユニットを含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径3μm程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって基台に固定し厚さ20μm程度に形成されている。 The cutting along the division lines such as the above-described semiconductor wafer and optical device wafer is usually performed by a cutting device called a dicer. This cutting apparatus includes a chuck table for holding a workpiece such as a semiconductor wafer or an optical device wafer, a cutting means for cutting the workpiece held on the chuck table, and a chuck table and the cutting means. And a cutting feed means for moving it. The cutting means includes a spindle unit having a rotary spindle, a cutting blade mounted on the spindle, and a drive mechanism for driving the rotary spindle to rotate. The cutting blade is composed of a disk-shaped base and an annular cutting edge mounted on the outer periphery of the side surface of the base. The cutting edge is fixed to the base by electroforming, for example, diamond abrasive grains having a particle size of about 3 μm. It is formed to a thickness of about 20 μm.
しかるに、切削ブレードは20μm程度の厚さを有するため、チップを区画する分割予定ラインとしては幅が50μm程度必要となり、ウエーハの面積に対する分割予定ラインが占める面積比率が大きく、生産性が悪いという問題がある。また、サファイヤ基板、炭化珪素基板等はモース硬度が高いため、上記切削ブレードによる切断は必ずしも容易ではない。 However, since the cutting blade has a thickness of about 20 μm, the dividing line that divides the chip needs to have a width of about 50 μm, and the area ratio of the dividing line to the area of the wafer is large, resulting in poor productivity. There is. Moreover, since the sapphire substrate, the silicon carbide substrate, and the like have high Mohs hardness, cutting with the cutting blade is not always easy.
一方、近年半導体ウエーハ等の板状の被加工物を分割する方法として、その被加工物に対して透過性を有するパルスレーザー光線を用い、分割すべき領域の内部に集光点を合わせてパルスレーザー光線を照射するレーザー加工方法も試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、被加工物の一方の面側から内部に集光点を合わせて被加工物に対して透過性を有する赤外光領域のパルスレーザー光線を照射し、被加工物の内部に分割予定ラインに沿って変質層を連続的に形成し、この変質層が形成されることによって強度が低下した分割予定ラインに沿って外力を加えることにより、被加工物を分割するものである。(例えば、特許文献1参照。)
而して、ウエーハの分割予定ラインに沿って変質層を形成し、該変質層が形成された分割予定ラインに沿って外力を加えることにより分割されたチップの側面には変質層が残留しており、この変質層がチップの抗折強度を低下させるという問題がある。また、ウエーハは個々のチップに分割する前に研削装置によって裏面が研削され所定の厚さに形成されることから、ウエーハの裏面には研削によって生じたマイクロクラックが残留しており、このマイクロクラックと上記残留変質層とが相まってチップの抗折強度をより低下させる。 Thus, an altered layer is formed along the planned division line of the wafer, and the altered layer remains on the side surface of the chip divided by applying an external force along the planned division line on which the altered layer is formed. In addition, there is a problem that this deteriorated layer reduces the bending strength of the chip. In addition, since the back surface of the wafer is ground to a predetermined thickness by a grinding device before being divided into individual chips, microcracks generated by grinding remain on the back surface of the wafer. In combination with the above-mentioned residual deteriorated layer, the bending strength of the chip is further reduced.
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、ウエーハの分割予定ラインに沿ってパルスレーザー光線を照射することにより変質層を形成し、該変質層が形成された分割予定ラインに沿って分割されたチップの抗折強度を向上させることができるウエーハの加工方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned facts, and the main technical problem thereof is to form a deteriorated layer by irradiating a pulsed laser beam along a planned division line of the wafer, and to form the divided layer in which the deteriorated layer is formed. It is an object of the present invention to provide a wafer processing method capable of improving the bending strength of chips divided along a predetermined line.
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、表面に格子状に形成された分割予定ラインによって区画された領域に機能素子が配設されたウエーハを、分割予定ラインに沿って分割するウエーハの加工方法であって、
ウエーハに対して透過性を有するパルスレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を形成する変質層形成工程と、
変質層が形成された分割予定ラインに沿って外力を付与し、ウエーハを分割予定ラインに沿って個々のチップに分割する分割工程と、
個々に分割されたチップを裏面を上にして互いに間隔を設けて支持部材に配設するチップ支持工程と、
該支持部材に互いに間隔を設けて配設されたチップの側面に残留している変質層を除去する変質領域除去工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。
In order to solve the above-described main technical problem, according to the present invention, a wafer in which functional elements are arranged in a region partitioned by a predetermined division line formed in a lattice shape on the surface is divided along the predetermined division line. Wafer processing method,
A deteriorated layer forming step of irradiating the wafer with a pulsed laser beam having transparency to the dividing line and forming a deteriorated layer along the dividing line inside the wafer;
A dividing step of applying an external force along the planned division line on which the altered layer is formed, and dividing the wafer into individual chips along the planned division line;
A chip support step in which the individually divided chips are arranged on the support member with the back side up and spaced apart from each other;
An altered region removing step of removing the altered layer remaining on the side surface of the chip disposed at a distance from the support member,
A method for processing a wafer is provided.
また、本発明によれば、表面に格子状に形成された分割予定ラインによって区画された領域に機能素子が配設されたウエーハを、分割予定ラインに沿って分割するウエーハの加工方法であって、
ウエーハに対して透過性を有するパルスレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を形成する変質層形成工程と、
該変質層形成工程を実施する前または後にウエーハの表面を保持テープに貼着するテープ貼着工程と、
保持テープに装着されたウエーハの変質層が形成された分割予定ラインに沿って外力を付与し、ウエーハを分割予定ラインに沿って個々のチップに分割する分割工程と、
個々のチップに分割されたウエーハが貼着された保持テープを拡張して各チップ間に隙間を形成するテープ拡張工程と、
該保持テープが拡張され各チップ間に隙間が形成された状態でチップの側面に残留している変質層を除去する変質層除去工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。
Further, according to the present invention, there is provided a wafer processing method for dividing a wafer in which functional elements are arranged in a region partitioned by a predetermined division line formed in a lattice shape on a surface along the predetermined division line. ,
A deteriorated layer forming step of irradiating the wafer with a pulsed laser beam having transparency to the dividing line and forming a deteriorated layer along the dividing line inside the wafer;
A tape adhering step for adhering the surface of the wafer to the holding tape before or after performing the deteriorated layer forming step;
A dividing step of applying an external force along the planned dividing line on which the altered layer of the wafer mounted on the holding tape is formed, and dividing the wafer into individual chips along the planned dividing line;
A tape expansion step of expanding a holding tape to which a wafer divided into individual chips is attached to form a gap between the chips;
An altered layer removing step of removing the altered layer remaining on the side surface of the chip in a state where the holding tape is expanded and a gap is formed between the chips,
A method for processing a wafer is provided.
上記変質層除去工程は、エッチング特にプラズマエッチングによって遂行されることが望ましい。更に、上記分割工程は、上記テープ拡張工程において保持テープを拡張することにより遂行されることが望ましい。 The deteriorated layer removing step is preferably performed by etching, particularly plasma etching. Furthermore, it is preferable that the dividing step is performed by expanding the holding tape in the tape expanding step.
本発明におけるウエーハの加工方法は上記工程からなっているので、表面に格子状に形成された分割予定ラインに沿ってパルスレーザー光線を照射することにより変質層を形成し、該変質層が形成された分割予定ラインに沿って分割されたチップの側面に残留している変質層が除去されるので、分割されたチップの抗折強度を向上させることができる。 Since the wafer processing method in the present invention comprises the above steps, the altered layer is formed by irradiating a pulse laser beam along the planned division lines formed on the surface in a lattice pattern, and the altered layer is formed. Since the deteriorated layer remaining on the side surfaces of the chips divided along the division lines is removed, the bending strength of the divided chips can be improved.
以下、本発明によるウエーハの加工方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a wafer processing method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1には、本発明に従って加工されるウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図が示されている。図1に示す半導体ウエーハ2は、シリコンウエーハからなっており、表面2aに複数の分割予定ライン21が格子状に形成されているとともに、該複数の分割予定ライン21によって区画された複数の領域に機能素子としての回路22が形成されている。
FIG. 1 shows a perspective view of a semiconductor wafer as a wafer to be processed according to the present invention. A
このように構成された半導体ウエーハ2は、その表面2aを環状のフレームに装着された保持テープに貼着するテープ貼着工程を実施する。テープ貼着工程は、図2に示すように環状のフレーム3に装着された伸長可能な保持テープ30の表面に半導体ウエーハ2の表面2aを貼着する(従って、半導体ウエーハ2のの裏面2bが上側となる)。なお、上記保持テープ30は、図示の実施形態においては厚さが100μmのポリ塩化ビニル(PVC)からなる伸縮可能なシート基材の表面にアクリル樹脂系の糊が厚さが5μm程度塗布されている。この糊は紫外線等の外的刺激によって粘着力が低下する性質を有するものが用いられている。
The
テープ貼着工程を実施することにより半導体ウエーハ2の表面2aを環状のフレーム3に装着された保持テープ30に貼着したならば、半導体ウエーハ2の裏面2bを研削して所定の厚さに形成する研削工程を実施する。この研削工程は、図3に示す研削装置4によって実施する。即ち、研削工程は、先ず図3に示すように研削装置4のチャックテーブル41上に半導体ウエーハ2の保持テープ30側を載置し(従って、半導体ウエーハ2は裏面2bが上側となる)、図示しない吸引手段によってチャックテーブル41上に半導体ウエーハ2を吸着保持する。なお、図3においては、保持テープ30が装着された環状のフレーム3を省いて示しているが、環状のフレーム3はチャックテーブル41に配設された適宜のクランプ機構に保持されている。このようにして、チャックテーブル41上に半導体ウエーハ2を保持したならば、チャックテーブル41を例えば300rpmで回転しつつ研削砥石42を備えた研削工具43を例えば6000rpmで回転せしめて半導体ウエーハ2の裏面2bに接触することにより、半導体ウエーハ2の裏面2bを研削し、半導体ウエーハ2を所定の厚さに形成する。
If the
次に、所定の厚さに研削加工された半導体ウエーハ2の裏面2b側からウエーハに対して透過性を有するパルスレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を形成する変質層形成工程を実施する。この変質層形成工程は、図4乃至6に示すレーザー加工装置5を用いて実施する。図4乃至図6に示すレーザー加工装置5は、被加工物を保持するチャックテーブル51と、該チャックテーブル51上に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段52と、チャックテーブル51上に保持された被加工物を撮像する撮像手段53を具備している。チャックテーブル51は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない移動機構によって図4において矢印Xで示す加工送り方向および矢印Yで示す割り出し送り方向に移動せしめられるようになっている。
Next, a pulsed laser beam having transparency to the wafer is irradiated along the planned dividing line from the
上記レーザー光線照射手段52は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング521を含んでいる。ケーシング521内には図5に示すようにパルスレーザー光線発振手段522と伝送光学系523とが配設されている。パルスレーザー光線発振手段522は、YAGレーザー発振器或いはYVO4レーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器522aと、これに付設された繰り返し周波数設定手段522bとから構成されている。伝送光学系523は、ビームスプリッタの如き適宜の光学要素を含んでいる。上記ケーシング521の先端部には、それ自体は周知の形態でよい組レンズから構成される集光レンズ(図示せず)を収容した集光器524が装着されている。上記パルスレーザー光線発振手段522から発振されたレーザー光線は、伝送光学系523を介して集光器524に至り、集光器524から上記チャックテーブル51に保持される被加工物に所定の集光スポット径Dで照射される。この集光スポット径Dは、図6に示すようにガウス分布を示すパルスレーザー光線が集光器524の対物集光レンズ524aを通して照射される場合、D(μm)=4×λ×f/(π×W)、ここでλはパルスレーザー光線の波長(μm)、Wは対物レンズ524aに入射されるパルスレーザー光線の直径(mm)、fは対物レンズ524aの焦点距離(mm)、で規定される。
The laser beam irradiation means 52 includes a
上記レーザー光線照射手段52を構成するケーシング521の先端部に装着された撮像手段53は、図示の実施形態においては可視光線によって撮像する通常の撮像素子(CCD)の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子(赤外線CCD)等で構成されており、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。
In the illustrated embodiment, the image pickup means 53 mounted on the tip of the
上述したレーザー加工装置5を用いて実施する変質層形成工程について、図4、図7および図8を参照して説明する。
この変質層形成行程は、先ず上述した図4に示すレーザー加工装置5のチャックテーブル51上に半導体ウエーハ2のダイシングテープ30側を載置し(従って、半導体ウエーハ2は裏面2bが上側となる)、図示しない吸引手段によってチャックテーブル51上に半導体ウエーハ2を吸着保持する。なお、図4、図7および図8においては、保持テープ30が装着された環状のフレーム3を省いて示しているが、環状のフレーム3はチャックテーブル51に配設された適宜のクランプ機構に保持されている。このようにして半導体ウエーハ2を吸引保持したチャックテーブル51は、図示しない移動機構によって撮像手段53の直下に位置付けられる。
The deteriorated layer forming step performed using the laser processing apparatus 5 described above will be described with reference to FIGS. 4, 7, and 8.
In this deteriorated layer forming step, the dicing
チャックテーブル51が撮像手段53の直下に位置付けられると、撮像手段53および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ2のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段53および図示しない制御手段は、半導体ウエーハ2の所定方向に形成されている分割予定ライン21と、分割予定ライン21に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段52の集光器524との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する。また、半導体ウエーハ2に形成されている上記所定方向に対して直角に延びる分割予定ライン21に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。このとき、半導体ウエーハ2の分割予定ライン21が形成されている表面2aは下側に位置しているが、撮像手段53が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子(赤外線CCD)等で構成された撮像手段を備えているので、裏面2bから透かして分割予定ライン21を撮像することができる。
When the chuck table 51 is positioned immediately below the image pickup means 53, an alignment operation for detecting a processing region to be laser processed of the
以上のようにしてチャックテーブル51上に保持されている半導体ウエーハ2に形成されている分割予定ライン21を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、図7の(a)で示すようにチャックテーブル51をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段52の集光器524が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の分割予定ライン21の一端(図7の(a)において左端)をレーザー光線照射手段52の集光器524の直下に位置付ける。そして、集光器524から透過性を有するパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル51即ち半導体ウエーハ2を図7の(a)において矢印X1で示す方向に所定の送り速度で移動せしめる。そして、図7の(b)で示すようにレーザー光線照射手段52の集光器524の照射位置が分割予定ライン21の他端の位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル51即ち半導体ウエーハ2の移動を停止する。この変質層形成工程においては、パルスレーザー光線の集光点Pを半導体ウエーハ2の表面2a(下面)付近に合わせることにより、表面2a(下面)に露出するとともに表面2aから内部に向けて変質層210が形成される。この変質層210は、溶融再固化層として形成される。このように変質層210を半導体ウエーハ2の表面2aに露出して形成することにより、変質層210に沿って外力を付与することによる分割が容易となる。
If the division planned
なお、上記変質層形成工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
光源 ;LD励起QスイッチNd:YVO4スレーザー
波長 ;1064nmのパルスレーザー
パルス出力 :10μJ
集光スポット径 ;φ1μm
パルス幅 ;100nsec
集光点のピークパワー密度;3.2×1010W/cm2
繰り返し周波数 :400kHz
加工送り速度 ;400mm/秒
Note that the processing conditions in the deteriorated layer forming step are set as follows, for example.
Light source: LD excitation Q switch Nd: YVO4 laser wavelength: 1064 nm pulse laser Pulse output: 10 μJ
Condensing spot diameter: φ1μm
Pulse width: 100 nsec
Peak power density at condensing point; 3.2 × 10 10 W / cm 2
Repetition frequency: 400 kHz
Processing feed rate: 400mm / sec
なお、半導体ウエーハ2の厚さが厚い場合には、図8に示すように集光点Pを段階的に変えて上述した変質層形成工程を複数回実行することにより、複数の変質層210を形成する。なお、上述した加工条件においては1回に形成される変質層の厚さは約50μmであるため、図示の実施形態においては厚さが300μmのウエーハ2に対して6層の変質層を形成する。この結果、半導体ウエーハ2の内部に形成される変質層210は、分割予定ライン21に沿って表面2aから裏面2bに渡って形成される。このようにして、半導体ウエーハ2に形成された全ての分割予定ライン21に沿って変質層形成工程を実施することにより、図9に示すように半導体ウエーハ2には全ての分割予定ライン21に沿って変質層210が形成される。
When the thickness of the
上述した変質層形成工程によって半導体ウエーハ2の内部に分割予定ライン21に沿って変質層210を形成したならば、半導体ウエーハ2を分割予定ライン21に沿って分割する分割行程を実施する。この分割工程は、図示の実施形態においては図10に示す分割装置6を用いて実施する。図10に示す分割装置6は、上記環状のフレーム3を保持するフレーム保持手段61と、該フレーム保持手段61に保持された環状のフレーム3に装着された保持テープ30を拡張するテープ拡張手段62を具備している。フレーム保持手段61は、環状のフレーム保持部材611と、該フレーム保持部材611の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ機構612とからなっている。フレーム保持部材611の上面は環状のフレーム3を載置する載置面611aを形成しており、この載置面611a上に環状のフレーム3が載置される。そして、載置面611a上に載置された環状のフレーム3は、クランプ機構612によってフレーム保持部材611に固定される。このように構成されたフレーム保持手段61は、テープ拡張手段62によって上下方向に進退可能に支持されている。
If the deteriorated
テープ拡張手段62は、上記環状のフレーム保持部材611の内側に配設される拡張ドラム621を具備している。この拡張ドラム621は、環状のフレーム3の内径より小さく該環状のフレーム3に装着された保持テープ30に貼着される半導体ウエーハ2の外径より大きい内径および外径を有している。また、拡張ドラム621は、下端に支持フランジ622を備えている。図示の実施形態におけるテープ拡張手段62は、上記環状のフレーム保持部材611を上下方向に進退可能な支持手段63を具備している。この支持手段63は、上記支持フランジ622上に配設された複数のエアシリンダ631からなっており、そのピストンロッド632が上記環状のフレーム保持部材611の下面に連結される。このように複数のエアシリンダ631からなる支持手段63は、環状のフレーム保持部材611を載置面611aが拡張ドラム621の上端と略同一高さとなる基準位置と、拡張ドラム621の上端より所定量下方の拡張位置の間を上下方向に移動せしめる。従って、複数のエアシリンダ631からなる支持手段63は、拡張ドラム621とフレーム保持部材611とを上下方向に相対移動する拡張移動手段として機能する。
The tape expansion means 62 includes an
以上のように構成された分割装置6を用いて実施する分割工程について図11を参照して説明する。即ち、図9に示すように半導体ウエーハ2(分割予定ライン21に沿って変質層210が形成されている)を保持テープ30を介して支持した環状のフレーム3を、図11の(a)に示すようにフレーム保持手段61を構成するフレーム保持部材611の載置面611a上に載置し、クランプ機構612によってフレーム保持部材611に固定する。このとき、フレーム保持部材611は図11の(a)に示す基準位置に位置付けられている。次に、テープ拡張手段62を構成する支持手段63としての複数のエアシリンダ631を作動して、環状のフレーム保持部材611を図11の(b)に示す拡張位置に下降せしめる(テープ拡張工程)。従って、フレーム保持部材611の載置面611a上に固定されている保持フレーム30も下降するため、図11の(b)に示すように環状のフレーム3に装着された保持テープ30は拡張ドラム621の上端縁に当接して拡張せしめられる。この結果、保持テープ30に貼着されている半導体ウエーハ2は放射状に引張力が作用する。このように半導体ウエーハ2に放射状に引張力が作用すると、各分割予定ライン21に沿って形成された変質層210は強度が低下せしめられているので、半導体ウエーハ2は変質層210に沿って破断され個々の半導体チップ220に分割される。なお、上記拡張工程における保持テープ30の拡張量即ち伸び量はフレーム保持部材611の下方への移動量によって調整することができ、本発明者等の実験によると保持テープ30を20mm程度を引き伸ばしたときに半導体ウエーハ2を変質層210に沿って破断することができた。
A dividing process performed using the
なお、分割工程は上述した分割方法の外に、次のような分割方法を用いることができる。
即ち、保持テープ30に貼着された半導体ウエーハ2(分割予定ライン21に沿って変質層210が形成されている)を柔軟なゴムシート上に載置し、その上面をローラーによって押圧することによって、半導体ウエーハ2を変質層210が形成され強度が低下した分割予定ライン21に沿って割断する方法を用いることができる。また、変質層210が形成され強度が低下した分割予定ライン21に沿って例えば周波数が28kHz程度の縦波(疎密波)からなる超音波を作用せしめる方法や、変質層210が形成され強度が低下した分割予定ライン21に沿って押圧部材を作用せしめる方法、或いは変質層210が形成され強度が低下した分割予定ライン21に沿ってレーザー光線を照射してヒートショックを与える方法等を用いることができる。
In addition to the dividing method described above, the following dividing method can be used for the dividing step.
That is, by placing the semiconductor wafer 2 (the altered
上述した分割工程を実施したならば、個々に分割されたチップを裏面を上にして互いに間隔を設けて支持部材に配設するチップ支持工程を実施する。このチップ支持工程は、図示の実施形態においては先ず上記図11の(b)に示すように個々に分割されたチップ220を保持テープ30の表面から剥離する。このとき、保持テープ30に紫外線を照射することにより、保持テープ30の表面に塗布されたアクリル樹脂系の糊は粘着力が低下するのでチップ220を容易に剥離することができる。次に、保持テープ30の表面から剥離したチップ220を図12に示すように支持部材7の表面に裏面220bを上にして互いに間隔Sを設けて配置する。なお、支持部材7は厚さが3mm程度のガラス板によって形成されており、その表面にアクリル樹脂系の糊が厚さが5μm程度塗布されている。この糊は紫外線等の外的刺激によって粘着力が低下する性質を有するものが用いられている。従って、支持部材7の表面に配置されたチップ220は、その表面220aが貼着される。なお、半導体ウエーハ2を変質層210に沿って破断することによって分割されたチップ220の側面には、変質層210が残留している。
If the dividing step described above is performed, a chip supporting step is performed in which the individually divided chips are arranged on the support member with the back surface facing upward. In the illustrated embodiment, in the illustrated embodiment, first, the individually divided
上述したチップ支持工程を実施したならば、支持部材7に互いに間隔Sを設けて配設されたチップ220の側面に残留している変質層210を除去する変質層除去工程を実施する。この変質層除去工程は、図示の実施形態においては、図13に示すプラズマエッチング装置8によって実施する。図13に示すプラズマエッチング装置8は、密閉空間81aを形成するハウジング81を具備している。このハウジング81は、底壁811と上壁812と左右側壁813、814と後側が側壁815および前側側壁(図示せず)とからなっており、右側側壁814には被加工物搬出入用の開口814aが設けられている。開口814aの外側には、開口814aを開閉するためのゲート82が上下方向に移動可能に配設されている。このゲート82は、ゲート作動手段83によって作動せしめられる。ゲート作動手段83は、エアシリンダ831と該エアシリンダ831内に配設された図示しないピストンに連結されたピストンロッド832とからなっており、エアシリンダ831がブラケット833を介して上記ハウジング81の底壁811に取り付けられており、ピストンロッド832の先端(図において上端)が上記ゲート82に連結されている。このゲート作動手段83によってゲート82が開けられることにより、被加工物としての上記支持部材7の表面に互いに間隔を設けて配置されたチップ220を開口814aを通して搬出入することができる。また、ハウジング81を構成する底壁811には排気口811aが設けられており、この排気口811aがガス排出手段84に接続されている。
If the above-described chip supporting process is performed, the deteriorated layer removing process for removing the deteriorated
上記ハウジング81によって形成される密閉空間81aには、下部電極85と上部電極86が対向して配設されている。
下部電極85は、導電性の材料によって形成されており、円盤状の被加工物保持部851と、該被加工物保持部851の下面中央部から突出して形成された円柱状の支持部852とからなっている。このように被加工物保持部851と円柱状の支持部852とから構成された下部電極85は、支持部852がハウジング81の底壁811に形成された穴811bを挿通して配設され、絶縁体87を介して底壁811にシールされた状態で支持されている。このようにハウジング81の底壁811に支持された下部電極85は、支持部852を介して高周波電源88に電気的に接続されている。
In the sealed
The
下部電極85を構成する被加工物保持部851の上部には、上方が開放された円形状の嵌合凹部851aが設けられており、該嵌合凹部851aにポーラスセラミック材によって形成された円盤状の吸着保持部材853が嵌合される。嵌合凹部851aにおける吸着保持部材853の下側に形成される室851bは、被加工物保持部851および支持部852に形成された連通路852aによって吸引手段89に連通されている。従って、吸着保持部材853上に被加工物を載置して吸引手段89を作動して連通路852aを負圧源に連通することにより室851bに負圧が作用し、吸着保持部材853上に載置された被加工物が吸引保持される。また、吸引手段89を作動して連通路852aを大気に開放することにより、吸着保持部材853上に吸引保持された被加工物の吸引保持が解除される。
A circular
下部電極85を構成する被加工物保持部851の下部には、冷却通路851bが形成されている。この冷却通路851bの一端は支持部852に形成された冷媒導入通路852bに連通され、冷却通路851bの他端は支持部852に形成された冷媒排出通路852cに連通されている。冷媒導入通路852bおよび冷媒排出通路852cは、冷媒供給手段90に連通されている。従って、冷媒供給手段90が作動すると、冷媒が冷媒導入通路852b、冷却通路851bおよび冷媒排出通路852cを通して循環せしめられる。この結果、後述するプラズマ処理時に発生する熱は下部電極85から冷媒に伝達されるので、下部電極85の異常昇温が防止される。
A
上記上部電極86は、導電性の材料によって形成されており、円盤状のガス噴出部861と、該ガス噴出部861の上面中央部から突出して形成された円柱状の支持部862とからなっている。このようにガス噴出部861と円柱状の支持部862とからなる上部電極86は、ガス噴出部861が下部電極85を構成する被加工物保持部851と対向して配設され、支持部862がハウジング81の上壁812に形成された穴812aを挿通し、該穴812aに装着されたシール部材91によって上下方向に移動可能に支持されている。支持部862の上端部には作動部材863が取り付けられており、この作動部材863が昇降駆動手段92に連結されている。なお、上部電極86は、支持部862を介して接地されている。
The
上部電極86を構成する円盤状のガス噴出部861には、下面に開口する複数の噴出口861aが設けられている。この複数の噴出口861aは、ガス噴出部861に形成された連通路861bおよび支持部862に形成された連通路862aを介してガス供給手段93に連通されている。ガス供給手段93は、SF6、CF4、C2F6等のフッ素系ガスとヘリウム(He)を主体とするプラズマ発生用の混合ガスを供給する。
The disc-shaped
図示の実施形態におけるプラズマエッチング装置8は、上記ゲート作動手段83、ガス排出手段84、高周波電源88、吸引手段89、冷媒供給手段90、昇降駆動手段92、ガス供給手段93等を制御する制御手段94を具備している。この制御手段94にはガス排出手段84からハウジング81によって形成される密閉空間81a内の圧力に関するデータが、冷媒供給手段90から冷媒温度(即ち電極温度)に関するデータが、ガス供給手段93からガス流量に関するデータが入力され、これらのデータ等に基づいて制御手段94は上記各手段に制御信号を出力する。
The
図示の実施形態におけるプラズマエッチング装置8は以上のように構成されており、以下上述したようにチップ支持工程が実施され支持部材7に互いに間隔Sを設けて配設されたチップ220をプラズマエッチングする例について説明する。
先ずゲート作動手段83を作動してゲート82を図13において下方に移動せしめ、ハウジング81の右側側壁814に設けられた開口814aを開ける。次に、図示しない搬出入手段によって上述したようにチップ220を支持した支持部材7を開口814aからハウジング81によって形成される密閉空間81aに搬送し、下部電極85を構成する被加工物保持部851の吸着保持部材853上に支持部材7側を載置する。このとき、昇降駆動手段92を作動して上部電極86を上昇せしめておく。そして、吸引手段89を作動して上述したように室851bに負圧を作用することにより、吸着保持部材853上に載置された支持部材7は吸引保持される(図14参照)。
The
First, the gate actuating means 83 is actuated to move the
表面にチップ220が配設された支持部材7が吸着保持部材853上に吸引保持されたならば、ゲート作動手段83を作動してゲート82を図13において上方に移動せしめ、ハウジング81の右側側壁814に設けられた開口814aを閉じる。そして、昇降駆動手段92を作動して上部電極86を下降させ、図14に示すように上部電極86を構成するガス噴射部861の下面と下部電極85を構成する被加工物保持部851に保持された支持部材7に支持されているチップ220の上面との間の距離をプラズマエッチング処理に適した所定の電極間距離(D)に位置付ける。なお、この電極間距離(D)は、図示の実施形態においては10mmに設定されている。
When the
次に、ガス排出手段84を作動してハウジング81によって形成される密閉空間81a内を真空排気する。密閉空間81a内を真空排気したならば、ガス供給手段93を作動にてフッ素系ガスとヘリウムとの混合ガスをプラズマ発生用ガスとして上部電極86に供給する。ガス供給手段93から供給された混合ガスは、支持部862に形成された連通路862aおよびガス噴出部861に形成された連通路861bを通して複数の噴出口861aから下部電極85の吸着保持部材853上に保持された支持部材7の表面に配設されているチップ220に向けて噴出される。そして、密閉空間81a内を所定のガス圧力に維持する。このように、プラズマ発生用の混合ガスを供給した状態で、高周波電源88から下部電極85と上部電極86との間に高周波電圧を印加する。これにより、下部電極85と上部電極86との間の空間にプラズマが発生し、このプラズマにより生じる活性物質がチップ220の裏面および側面に作用するので、チップ220の裏面および側面がエッチングされる。この結果、上述した研磨加工によってチップ220の裏面に生じたマイクロクラックが除去されるとともに、上述した変質層形成工程において形成されチップ220の側面に残留している変質層210も除去される。
Next, the gas discharge means 84 is operated to evacuate the sealed
直径6インチ、厚さ500μmのシリコンウエーハを厚さ300μmになるまで研削した後、上述した変質層形成工程および分割工程を実施して縦(a)2mm、横(b)2mm、厚さ(h)300μmのチップを製作し、上述したプラズマエッチング装置によりSF6+Heを主成分とするエッチングガスを用いて3分間プラズマエッチングを実施した。このプラズマエッチングにおいては、チップ間の間隔Sを35μm、200μm、500μm、1000μmのグループに分けてそれぞれ100個実施した。そして、図15に示すようにチップ220を一定距離(L)に配置された一対の支点ロールA、A上に載置し、このチップ220の支点ロール間の中央の一点に押圧ロールBを載置して、この押圧ロールBに荷重Pをかける3点曲げ試験を行い、抗折強度を調べた。
チップの内部に生じる内部応力(σ)は、抗折強度と呼ばれ、次式で表される。
σ=3PL/2bh2
ここで、Pは破断荷重、b、h、Lの単位はmm、Pの単位はニュートン(N)、σの単位はメガパスカル(MPa)である。
上述した各グループのチップ100個について3点曲げ試験を行い、半導体チップが破断した時点における破断荷重Pに基づいて上記式を用いて抗折強度を算出し、その平均値を求めた。その結果、抗折強度(平均値)は、図16に示すようにチップ間の間隔Sを35μmにしてプラズマエッチングしたチップが680メガパスカル(MPa)、チップ間の間隔Sを200μmにしてプラズマエッチングしたチップが900メガパスカル(MPa)、チップ間の間隔Sを500μmにしてプラズマエッチングしたチップが1020メガパスカル(MPa)、チップ間の間隔Sを1000μmにしてプラズマエッチングしたチップが1190メガパスカル(MPa)であった。
なお、図16に示す比較例は、上述したプラズマエッチングを実施する前のチップ100個について、上述した3点曲げ試験を行い、チップが破断した時点における破断荷重Pに基づいて上記式を用いて抗折強度を算出し、その平均値を求めたものである。その結果、抗折強度(平均値)は、図16に示すように300メガパスカル(MPa)であった。
After a silicon wafer having a diameter of 6 inches and a thickness of 500 μm is ground to a thickness of 300 μm, the above-described deteriorated layer forming step and dividing step are performed to obtain a length (a) of 2 mm, a width (b) of 2 mm, and a thickness (h ) A 300 μm chip was manufactured, and plasma etching was performed for 3 minutes by using the above-described plasma etching apparatus using an etching gas mainly containing
The internal stress (σ) generated inside the chip is called bending strength and is expressed by the following equation.
σ = 3PL / 2bh 2
Here, P is the breaking load, b, h, and L are in mm, P is in Newton (N), and σ is in megapascal (MPa).
A three-point bending test was performed on 100 chips of each group described above, and the bending strength was calculated using the above formula based on the breaking load P at the time when the semiconductor chip broke, and the average value was obtained. As a result, as shown in FIG. 16, the bending strength (average value) is 680 megapascals (MPa) for the plasma-etched chips with an inter-chip spacing S of 35 μm, and the inter-chip spacing S is 200 μm. Chips were 900 megapascals (MPa), 1020 megapascals (MPa) were plasma etched with an inter-chip spacing S of 500 μm, and 1190 megapascals (MPa) were plasma etched with an inter-chip spacing S of 1000 μm. )Met.
In the comparative example shown in FIG. 16, the above-described three-point bending test is performed on 100 chips before the above-described plasma etching is performed, and the above formula is used based on the breaking load P when the chip is broken. The bending strength is calculated and the average value is obtained. As a result, the bending strength (average value) was 300 megapascals (MPa) as shown in FIG.
以上のように、上述したプラズマエッチングを実施することによりチップの抗折強度が向上することが判る。そして、チップ間の間隔Sを大きくしてプラズマエッチングを実施することにより、プラズマ放電により生じる活性物質をチップの側面にも十分に作用させることができ、チップの側面に形成されている変質領域を除去できることが判る。 As described above, it can be seen that the bending strength of the chip is improved by performing the above-described plasma etching. Then, by performing the plasma etching with the space S between the chips being increased, the active substance generated by the plasma discharge can sufficiently act on the side surface of the chip, and the altered region formed on the side surface of the chip can be reduced. It can be seen that it can be removed.
次に、チップ間に間隔を設けた状態でプラズマエッチングを実施する他の実施形態について説明する。この実施形態においては、図17に示すように上記プラズマエッチング装置8の下部電極85に上記分割装置6を組み合わせた構成とする。即ち、プラズマエッチング装置8の底壁811上に分割装置6が下部電極85を包囲して配設されている。そして、上述した図9に示すように半導体ウエーハ2(分割予定ライン21に沿って変質層210が形成されている)を保持テープ30を介して支持した環状のフレーム3を、図18の(a)に示すようにフレーム保持手段61を構成するフレーム保持部材611の載置面611a上に載置し、クランプ機構612によってフレーム保持部材611に固定する。このとき、フレーム保持部材611は図18の(a)に示す基準位置に位置付けられている。次に、テープ拡張手段62を構成する支持手段63としての複数のエアシリンダ631を作動して、環状のフレーム保持部材611を図18の(b)に示す拡張位置に下降せしめる。従って、フレーム保持部材611の載置面611a上に固定されている保持フレーム30も下降するため、図18の(b)に示すように環状のフレーム3に装着された保持テープ30は拡張ドラム721の上端縁に当接して拡張せしめられる(テープ拡張工程)。この結果、保持テープ30に貼着されている半導体ウエーハ2は放射状に引張力が作用する。このように半導体ウエーハ2に放射状に引張力が作用すると、各分割予定ライン21に沿って形成された変質層210は強度が低下せしめられているので、半導体ウエーハ2は変質層210に沿って破断され個々の半導体チップ220に分割される。そして、半導体チップ220間には互いに隙間Sが形成される。このように図17および図18に示す実施形態においては、テープ拡張工程を実施することにより、ウエーハを分割予定ラインに沿って個々のチップに分割する分割工程が実施されるとともに各チップ間に隙間Sが形成される。なお、テープ拡張工程を実施する前に上述した分割工程を実施しておいてもよい。
Next, another embodiment in which plasma etching is performed with a space between chips will be described. In this embodiment, as shown in FIG. 17, the
上述したテープ拡張工程を実施したならば、図13に示す吸引手段89を作動して吸着保持部材853上に上述したように互いに間隔Sが設けられた半導体チップ220を貼着している保持テープ30を吸引保持する。そして上述したプラズマエッチング処理による変質層除去工程を実施する。
If the tape expansion process described above is performed, the holding tape in which the suction means 89 shown in FIG. 13 is actuated and the
以上、本発明を図示の実施形態の基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。例えば上記変質層除去工程はプラズマエッチング(ドライエッチング)する例を示したが、変質層除去工程としてはウエットエッチングしてもよく、また、化学機械研磨(CMP)を用いてもよい。 Although the present invention has been described based on the illustrated embodiment, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications are possible within the scope of the gist of the present invention. For example, although the above-described deteriorated layer removing step shows an example of plasma etching (dry etching), wet layer etching or chemical mechanical polishing (CMP) may be used as the deteriorated layer removing step.
2:半導体ウエーハ
21:分割予定ライン
22:回路
210:変質層
220:半導体チップ
3:環状のフレーム
30:ダイシングテープ
4:研磨装置
41:研磨装置のチャックテーブル
43:研磨工具
5:レーザー加工装置
51:レーザー加工装置のチャックテーブル
51:レーザー光線照射手段
53:撮像手段
6:分割装置
61:フレーム保持手段
62:テープ拡張手段
63:支持手段
7:支持部材
8:プラズマエッチング装置
81:ハウジング
82:ゲート
83:ゲート作動手段
84:排出手段
85:下部電極
86:上部電極
88:高周波電源
89:吸引手段
90:冷媒供給手段
92:昇降駆動手段
93:ガス供給手段
94:制御手段
2: Semiconductor wafer 21: Planned division line 22: Circuit 210: Alteration layer 220: Semiconductor chip 3: Annular frame 30: Dicing tape 4: Polishing device 41: Chuck table of polishing device 43: Polishing tool 5: Laser processing device 51 : Laser processing apparatus chuck table 51: Laser beam irradiation means 53: Imaging means 6: Dividing apparatus 61: Frame holding means 62: Tape expansion means 63: Support means 7: Support member 8: Plasma etching apparatus 81: Housing 82: Gate 83 : Gate operation means 84: Discharge means 85: Lower electrode 86: Upper electrode 88: High frequency power supply 89: Suction means 90: Refrigerant supply means 92: Lifting drive means 93: Gas supply means 94: Control means
Claims (7)
ウエーハに対して透過性を有するパルスレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を形成する変質層形成工程と、
変質層が形成された分割予定ラインに沿って外力を付与し、ウエーハを分割予定ラインに沿って個々のチップに分割する分割工程と、
個々に分割されたチップを裏面を上にして互いに間隔を設けて支持部材に配設するチップ支持工程と、
該支持部材に互いに間隔を設けて配設されたチップの側面に残留している変質層を除去する変質領域除去工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法。 A wafer processing method for dividing a wafer in which a functional element is disposed in a region partitioned by a planned division line formed in a lattice shape on a surface, along the planned division line,
A deteriorated layer forming step of irradiating the wafer with a pulsed laser beam having transparency to the dividing line and forming a deteriorated layer along the dividing line inside the wafer;
A dividing step of applying an external force along the planned division line on which the altered layer is formed, and dividing the wafer into individual chips along the planned division line;
A chip support step in which the individually divided chips are arranged on the support member with the back side up and spaced apart from each other;
An altered region removing step of removing the altered layer remaining on the side surface of the chip disposed at a distance from the support member,
A method for processing a wafer.
ウエーハに対して透過性を有するパルスレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を形成する変質層形成工程と、
該変質層形成工程を実施する前または後にウエーハの表面を保持テープに貼着するテープ貼着工程と、
保持テープに装着されたウエーハの変質層が形成された分割予定ラインに沿って外力を付与し、ウエーハを分割予定ラインに沿って個々のチップに分割する分割工程と、
個々のチップに分割されたウエーハが貼着された保持テープを拡張して各チップ間に隙間を形成するテープ拡張工程と、
該保持テープが拡張され各チップ間に隙間が形成された状態でチップの側面に残留している変質層を除去する変質層除去工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法。 A wafer processing method for dividing a wafer in which a functional element is disposed in a region partitioned by a planned division line formed in a lattice shape on a surface, along the planned division line,
A deteriorated layer forming step of irradiating the wafer with a pulsed laser beam having transparency to the dividing line and forming a deteriorated layer along the dividing line inside the wafer;
A tape adhering step for adhering the surface of the wafer to the holding tape before or after performing the deteriorated layer forming step;
A dividing step of applying an external force along the planned dividing line on which the altered layer of the wafer mounted on the holding tape is formed, and dividing the wafer into individual chips along the planned dividing line;
A tape expansion step of expanding a holding tape to which a wafer divided into individual chips is attached to form a gap between the chips;
An altered layer removing step of removing the altered layer remaining on the side surface of the chip in a state where the holding tape is expanded and a gap is formed between the chips,
A method for processing a wafer.
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