JP6029312B2 - 板状物の加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、表面に交差する複数の分割予定ラインが設定されたウエーハ等の板状物の加工方法に関する。

半導体ウエーハ等の板状物は切削装置で分割予定ラインに沿って切削されて個々のチップへと分割される。或いは、レーザー加工装置で分割予定ラインに沿ってレーザー加工溝や改質層が形成された後、外力が付与されて個々のチップへと分割される。

切削装置やレーザー加工装置による加工や分割に伴って、板状物の加工屑や分割屑が発生する。そこで、例えば特開２０００−０３３３４６号公報に開示されるような洗浄装置で加工後又は分割後の板状物を洗浄して、加工屑や分割屑を洗い流すようにしている。加工後又は分割後の板状物の洗浄には高圧で噴射される洗浄水や、液体と高圧気体の混合流体が広く利用されている。

特開２０００−０３３３４６号公報

しかし、切削後や分割後のチップ間隔は非常に狭く、洗浄装置で板状物を洗浄しても、チップ間を十分に洗浄して加工屑や分割屑等の異物を除去することは非常に難しい。

チップ間に異物が残存していると、後工程やハンドリング時において異物が加工装置内部や搬送機構を汚染する恐れがある。また、デバイスや電極が形成されたチップでは、異物が付着することでデバイス不良を生じさせたり後のボンディング工程においてボンディング不良を生じさせる恐れがある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、板状物に付着する異物によって加工装置や搬送機構等が汚染される恐れを低減するとともに、デバイス不良や後工程における不良を生じさせる恐れを低減可能な板状物の加工方法を提供することである。

本発明によると、交差する複数の分割予定ラインが設定された板状物の加工方法であって、板状物に放射状に引張力を作用させて板状物を該分割予定ラインに沿って分割し、複数のチップを形成する分割ステップと、該分割ステップを実施した後、分割された板状物の上面からゲル状吸着部材を押圧して複数のチップ間に侵入させ、少なくともチップ間の異物を該ゲル状吸着部材に吸着させる異物吸着ステップと、該異物吸着ステップを実施した後、該ゲル状吸着部材を板状物上から除去することで板状物に付着していた異物を除去する除去ステップと、を備えたことを特徴とする板状物の加工方法が提供される。

本発明によると、分割された板状物にゲル状吸着部材を押圧することでゲル状吸着部材をチップ間の隙間に侵入させ、異物をゲル状吸着部材に吸着させて、板状物に付着していた異物を除去する。流体による異物除去に比べて確実に異物を取り除くことが可能となるので、より短時間での異物除去が可能となる。

また、本発明の加工方法では液体による洗浄が不要となるため、特に焼結前のセラミックスのように液体による洗浄が困難な板状物の異物除去に適している。

ダイシングテープを介して環状フレームに支持されたウエーハの斜視図である。 切削装置によりウエーハを切削している様子を示す斜視図である。 レーザー加工装置によりウエーハ内部に改質層を形成している様子を示す斜視図である。 分割ステップを示す断面図である。 異物吸着ステップを示す断面図である（その１）。 異物吸着ステップを示す断面図である（その２）。 除去ステップを示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、ダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持された板状物の一種である半導体ウエーハ（以下ウエーハと略称する）１１の斜視図が示されている。

ウエーハ１１の表面には、格子状に形成された複数の分割予定ライン１３によって区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。ウエーハ１１の切削加工又はレーザー加工装置に先立って、ウエーハ１１は外周部が環状フレームＦに装着されたダイシングテープＴに貼着される。

本発明の加工対象となる板状物は、図１に示した半導体ウエーハ１１や光デバイスウエーハ等のデバイスが表面に形成されたものの他、デバイスが形成されていない各種セラミックス、金属板、パッケージ基板、チップコンデンサ等を含むものである。

次に、図２を参照して、切削装置２を使用した分割ステップについて説明する。ウエーハ１１は、切削装置２のチャックテーブル４によりダイシングテープＴを介して吸引保持される。

６は切削装置２の切削ユニットであり、スピンドルハウジング８中に収容された図示しないモータにより回転駆動されるスピンドルと、スピンドルの先端に着脱可能に装着された切削ブレード１０とを含んでいる。

切削ブレード１０は、ホイールカバー１２で覆われており、ホイールカバー１２のパイプ１４が純水等を供給する切削水供給源に接続される。切削ブレード１０は、円形基台の外周にニッケル母材又はニッケル合金母材中にダイアモンド砥粒が分散された砥石部（切刃）が電着されて構成されている。

ウエーハ１１の切削時には、切削ブレード１０を挟むように配置された切削水ノズル１６から切削水を噴射しながら、切削ブレード１０を矢印Ａ方向に高速（例えば３００００ｒｐｍ）で回転させて、チャックテーブル４をＸ軸方向に加工送りすることにより、ウエーハ１１が分割予定ライン１３に沿って切削されて分割溝１８が形成される。

チャックテーブル４をＹ軸方向に割り出し送りしながら、第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って分割溝１８を形成する。次いで、チャックテーブル４を９０度回転してから、第１の方向と直交する第２の方向に伸長する分割予定ライン１３に沿って同様な分割溝１８を形成し、ウエーハ１１を個々のチップに分割する。

次に、図３を参照して、レーザー加工装置を使用した分割ステップについて説明する。ウエーハ１１はその表面側をダイシングテープＴに貼着し、裏面１１ｂを露出させてレーザー加工装置のチャックテーブル２０で吸引保持する。

レーザービーム照射ユニット２２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング２６を有している。ケーシング２６内には、ＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器等のパルスレーザー発振器及び繰り返し周波数設定ユニットを備えたパルスレーザービーム発振ユニットが配設されている。ケーシング２６の先端部には、パルスレーザービーム発振ユニットから発振されたパルスレーザービームを集光する集光器２８が装着されている。

２４は撮像ユニットであり、可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の他に、ウエーハ１１に赤外線を照射する赤外線照射ユニット、赤外線に対応した電気信号を出力する赤外線撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号は図示しないコントローラに送信される。

ウエーハ１１を吸引保持したチャックテーブル２０は、図示しない移動機構によって撮像ユニット２４の直下に位置付けられる。そして、撮像ユニット２４によってウエーハ１１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を実施する。

即ち撮像ユニット２４及び図示しないコントローラは、ウエーハ１１の第１の方向に伸長する分割予定ライン１３と、分割予定ライン１３に沿ってレーザービームを照射する集光器２８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、レーザービーム照射位置のアライメントを遂行する。

次いで、ウエーハ１１に形成されている第１の方向に対して直交する方向に伸長する分割予定ライン１３に対しても、同様にレーザービーム照射位置のアライメントを遂行する。このとき、ウエーハ１１の分割予定ライン１３が形成されている表面１１ａは下側に位置しているが、撮像ユニット２４が赤外線ＣＣＤを備えているので、裏面１１ｂ側から透かして分割予定ライン１３を撮像することができる。

アライメント実施後、チャックテーブル２０をＸ軸方向に移動して、第１の方向に伸長する分割予定ライン１３の一端をレーザービーム照射ユニット２２の集光器３８の直下に位置付ける。

そして、集光器２８からウエーハ１１に対して透過性を有するパルスレーザービームの集光点をウエーハ１１の内部に位置付けてパルスレーザービームを照射しつつ、チャックテーブル２０を図３において矢印Ｘ方向に所定の加工送り速度で移動することにより、ウエーハ１１の内部に分割予定ライン１３に沿って改質層２９を形成する。この改質層は、溶融再硬化層として形成される。改質層は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。

改質層形成ステップ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パルスレーザー
波長 ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
パルス出力 ：１０μＪ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒

改質層形成ステップを第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って実施した後、チャックテーブル２０を９０度回転してから、第１の方向と直交する第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って同様な改質層形成ステップを実施する。

ウエーハ１１の内部に改質層２９を形成する代わりに、アブレーション加工によりウエーハ１１の分割予定ライン１３に沿ってレーザー加工溝を形成するようにしてもよい。この場合には、ウエーハ１１の裏面１１ｂ側をダイシングテープＴに貼着し、ウエーハ１１の表面１１ａ側を露出させた状態でチャックテーブル２０によりウエーハ１１を吸引保持する。

そして、ウエーハ１１に対して吸収性を有する波長（例えば３５５ｎｍ）のパルスレーザービームを分割予定ライン１３に沿って照射して、アブレーション加工によりレーザー加工溝を形成する。

チャックテーブル２０を割り出し送りしながら、第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿ってアブレーション加工により同様なレーザー加工溝を形成する。次いで、チャックテーブル２０を９０度回転してから、第１の方向と直交する第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿ってアブレーション加工により同様なレーザー加工溝を形成する。

改質層形成ステップ又はレーザー加工溝形成ステップ実施後、図４に示すような分割装置３０によりウエーハ１１を分割して複数のチップ１７を形成する分割ステップを実施する。

図４（Ａ）において、分割装置３０は環状フレームＦを保持するフレーム保持ユニット３２と、フレーム保持ユニット３２に保持された環状フレームＦに装着されたダイシングテープＴを拡張する拡張ドラム３４を具備している。

フレーム保持ユニット３０は、環状のフレーム保持部材３６と、フレーム保持部材３６の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ３８から構成される。フレーム保持部材３６の上面は環状フレームＦを載置する載置面３６ａを形成しており、この載置面３６ａ上に環状フレームＦが載置される。

フレーム保持ユニット３２は、エアシリンダ４２から構成された駆動手段４０により、環状のフレーム保持部材３６をその載置面３６ａが拡張ドラム３４の上端と略同一高さとなる基準位置と、拡張ドラム３４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する。エアシリンダ４２のピストンロッド４４がフレーム保持部材３６の下面に連結されている。

分割ステップでは、図４（Ａ）に示すように、ウエーハ１１をダイシングテープＴを介して支持した環状フレームＦを、フレーム保持部材３６の載置面３６ａ上に載置し、クランプ３８によってフレーム保持部材３６を固定する。このとき、フレーム保持部材３６はその載置面３６ａが拡張ドラム３４の上端と略同一高さとなる基準位置に位置付けられる。

次いで、エアシリンダ４２を駆動してフレーム保持部材３６を図４（Ｂ）に示す拡張位置に下降する。これにより、フレーム保持部材３６の載置面３６ａ上に固定されている環状フレームＦも下降するため、環状フレームＦに装着されたダイシングテープＴは拡張ドラム３４の上端縁に当接して主に半径方向に拡張される。

その結果、ダイシングテープＴに貼着されているウエーハ１１には放射状に引張力が作用する。このようにウエーハ１１に放射状に引張力が作用すると、分割予定ライン１３に沿ってウエーハ内部に形成された改質層２９は強度が低下されているので、改質層２９又はレーザー加工溝が分割起点となってウエーハ１１は改質層２９又はレーザー加工溝に沿って破断され、個々のチップ１７に分割される。

切削装置又はレーザー加工装置を使用した分割ステップを実施すると、切削屑や加工屑が発生し、図５に示すように、切削屑や加工屑の異物２１がウエーハ１１に付着して残存する。

よって、本発明の加工方法では、分割されたウエーハ１１の上面からゲル状吸着部材５０を矢印Ａに示すようにウエーハ１１に対して押圧し、図６に示すように、ゲル状吸着部材５０を隣接するチップ１７間の隙間に侵入させ、異物２１をゲル状吸着部材５０に吸着させる。ゲル状吸着部材５０の押圧は、プレス機又は作業者が手により押圧する。

ゲル状吸着部材５０は、例えば、塩化ベンザルコニウム、メチルパラベン、プロピルパラベン、エタノール、ホウ酸、ジアゾリニルウレア等から形成される。

ゲル状吸着部材５０をウエーハ１１に対して十分押圧した後、図７に示すように、ゲル状吸着部材５０をウエーハ１１上から除去する除去ステップを実施する。この除去ステップを実施すると、ウエーハ１１に付着していた異物２１、特にチップ１７間の隙間に付着していた異物２１をゲル状吸着部材５０に付着させて除去することができる。

１０ 切削ブレード
１１ 半導体ウエーハ
１３ 分割予定ライン
１５ デバイス
１７ チップ
２１ 異物
２２ レーザービーム照射ユニット
２８ 集光器
２９ 改質層
３０ 分割装置
５０ ゲル状吸着部材

Claims (1)

1. 交差する複数の分割予定ラインが設定された板状物の加工方法であって、
   板状物に放射状に引張力を作用させて板状物を該分割予定ラインに沿って分割し、複数のチップを形成する分割ステップと、
   該分割ステップを実施した後、分割された板状物の上面からゲル状吸着部材を押圧して複数のチップ間に侵入させ、少なくともチップ間の異物を該ゲル状吸着部材に吸着させる異物吸着ステップと、
   該異物吸着ステップを実施した後、該ゲル状吸着部材を板状物上から除去することで板状物に付着していた異物を除去する除去ステップと、
   を備えたことを特徴とする板状物の加工方法。

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