特開 2015-233066 板状物の分割方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-233066(P2015-233066A)

(43)【公開日】2015年12月24日

(54)【発明の名称】板状物の分割方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/301 20060101AFI20151201BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20151201BHJP

   B23K 26/364 20140101ALI20151201BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/78 Q

   H01L21/78 B

   B23K26/53

   B23K26/364

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-118983(P2014-118983)

(22)【出願日】2014年6月9日

(71)【出願人】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】100075384

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 昂

(74)【代理人】

【識別番号】100172281

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 知広

(72)【発明者】

【氏名】服部 篤

【テーマコード（参考）】

4E168

5F063

【Ｆターム（参考）】

4E168AD02

4E168AE01

4E168CA06

4E168CA07

4E168CB01

4E168CB07

4E168CB23

4E168DA02

4E168DA24

4E168DA32

4E168DA43

4E168FC00

4E168HA01

4E168JA12

5F063AA05

5F063BA31

5F063CB02

5F063CB03

5F063CB05

5F063CB06

5F063CB07

5F063CB23

5F063CB29

5F063DD26

5F063DD27

5F063DD31

5F063DD68

5F063DD99

5F063DE03

5F063DE34

5F063EE73

(57)【要約】

【課題】 分割不良を発生させる恐れを低減可能な板状物の分割方法を提供することである。
【解決手段】 交差する複数の分割予定ラインを表面に有する板状物の分割方法であって、板状物の該分割予定ラインに沿って分割起点を形成する分割起点形成ステップと、該分割起点形成ステップを実施する前又は後に、板状物の裏面にエキスパンドシートを貼着するエキスパンドシート貼着ステップと、該エキスパンドシート貼着ステップを実施した後、該エキスパンドシートを拡張することで板状物に外力を付与して、該分割起点から板状物を分割する分割ステップと、を備え、該エキスパンドシート貼着ステップを実施する前に、板状物の裏面をドライ洗浄して板状物の裏面に付着した有機物を除去するドライ洗浄ステップ、を更に備えたことを特徴とする。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

交差する複数の分割予定ラインを表面に有する板状物の分割方法であって、
板状物の該分割予定ラインに沿って分割起点を形成する分割起点形成ステップと、
該分割起点形成ステップを実施する前又は後に、板状物の裏面にエキスパンドシートを貼着するエキスパンドシート貼着ステップと、
該エキスパンドシート貼着ステップを実施した後、該エキスパンドシートを拡張することで板状物に外力を付与して、該分割起点から板状物を分割する分割ステップと、を備え、
該エキスパンドシート貼着ステップを実施する前に、板状物の裏面をドライ洗浄して板状物の裏面に付着した有機物を除去するドライ洗浄ステップ、を更に備えたことを特徴とする板状物の分割方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウェーハ等の板状物（板状被加工物）の分割方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された領域に形成された半導体ウェーハ等のウェーハは、ダイシング装置、又はレーザー加工装置によって個々のデバイスチップに分割され、分割されたデバイスチップは携帯電話やパソコン等の各種電子機器に広く利用されている。

【0003】

近年、広く利用されているレーザー加工装置を用いたレーザー加工方法の一つとして、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ウェーハ内部に集光点を合わせて分割予定ラインに沿って照射して、ウェーハ内部に分割起点となる改質層を形成するレーザー加工方法がある。

【0004】

分割起点となる改質層をウェーハ内部に形成後、例えば特開２０１０−２０６１３６号公報に開示されるようなエキスパンド装置を使用して、エキスパンドシートを拡張してウェーハに外力を付与し、ウェーハを分割起点となる改質層に沿って破断して個々のデバイスチップに分割する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０−２０６１３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、エキスパンドシートを拡張してウェーハを個々のチップに分割する際、ウェーハの裏面に油分等の有機物が付着しているとエキスパンドシートへのウェーハの貼着力が低下して、エキスパンドシートの拡張時にウェーハやチップがエキスパンドシートから剥離する等、分割不良が発生するという問題がある。

【0007】

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、分割不良を発生させる恐れを低減可能な板状物の分割方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明によると、交差する複数の分割予定ラインを表面に有する板状物の分割方法であって、板状物の該分割予定ラインに沿って分割起点を形成する分割起点形成ステップと、該分割起点形成ステップを実施する前又は後に、板状物の裏面にエキスパンドシートを貼着するエキスパンドシート貼着ステップと、該エキスパンドシート貼着ステップを実施した後、該エキスパンドシートを拡張することで板状物に外力を付与して、該分割起点から板状物を分割する分割ステップと、を備え、該エキスパンドシート貼着ステップを実施する前に、板状物の裏面をドライ洗浄して板状物の裏面に付着した有機物を除去するドライ洗浄ステップ、を更に備えたことを特徴とする板状物の分割方法が提供される。

【発明の効果】

【0009】

本発明の板状物の分割方法では、板状物の裏面をエキスパンドシートに貼着する前に、板状物の裏面に付着している有機物をドライ洗浄して除去する。よって、板状物の裏面には油分等が付着していないため、板状物はエキスパンドシート上に強固に固定される。従って、エキスパンドシートを拡張するとウェーハに外力を十分加えることができるため、分割不良を発生させる恐れを低減し得る。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】半導体ウェーハの表面側斜視図である。

【図2】ドライ洗浄ステップを示す模式図である。

【図3】エキスパンドシート貼着ステップを示す斜視図である。

【図4】分割起点形成ステップを示す斜視図である。

【図5】レーザービーム発生ユニットのブロック図である。

【図6】分割起点形成ステップの他の実施形態を示す斜視図である。

【図7】分割ステップを示す一部断面側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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、半導体ウェーハ１１の表面側斜視図が示されている。半導体ウェーハ（以下、単にウェーハと略称することがある）１１は、例えば厚さが７００μｍのシリコンウェーハからなっており、表面１１ａに複数の分割予定ライン（ストリート）１３が格子状に形成されているとともに、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。１１ｂは半導体ウェーハ１１の裏面である。

【0012】

本発明の板状物の分割方法では、板状物の裏面に油分等の有機物が付着しているとエキスパンドシートへの貼着力が低下するため、板状物の裏面をドライ洗浄することを特徴とする。

【0013】

例えば、図２に示すように、複数の低圧水銀ランプ８を点灯して、ウェーハ１１の裏面１１ｂに紫外線を照射する。低圧水銀ランプ８で照射する紫外線は、波長１８４．９ｎｍと波長２５３．７ｎｍに二つのピークを有している。

【0014】

低圧水銀ランプ８から紫外線を照射すると、大気中の酸素は波長１８４．９ｎｍの紫外線を吸収してオゾンを生成する。生成されたオゾンは、さらに波長２５３．７ｎｍの紫外線を吸収して酸素と活性酸素を発生する。

【0015】

非常に不安定な活性酸素はウェーハ１１の裏面１１ｂ上の油分等の有機化合物と結びついて、これをＨ_２Ｏ、ＣＯ_２、ＮＯ_ｘ等の気体に酸化して分解する。従って、ウェーハ１１の裏面１１ｂの有機物が効果的に除去される（ドライ洗浄ステップ）。

【0016】

ドライ洗浄ステップは、低圧水銀ランプ８による紫外線照射に替えて、図示しないプラズマ照射器を使用したプラズマ照射で行っても良い。プラズマ生成用ガスとしては、アルゴン（Ａｒ）と水素ガス（Ｈ_２）の混合気体を用いるのが好ましい。

【0017】

プラズマ照射器によりウェーハ１１の裏面１１ｂにプラズマを照射すると、ウェーハ１１の裏面１１ｂが親水化処理されるとともに、ウェーハ１１の裏面１１ｂに付着していた油分等の有機物も除去される。

【0018】

ドライ洗浄ステップ実施後、図３に示すように、ウェーハ１１の裏面１１ｂに粘着シートであるエキスパンドシートＴを貼着するエキスパンドシート貼着ステップを実施する。エキスパンドシートＴの外周部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウェーハ１１はエキスパンドシートＴを介して環状フレームＦに支持された形態となる。

【0019】

エキスパンドシート貼着ステップを実施した後、ウェーハ１１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ウェーハ１１の内部に位置付けた状態で、レーザービームをウェーハ１１の裏面１１ｂ側から分割予定ライン１３に沿って照射して、ウェーハ１１の内部に分割予定ライン１３に沿った分割起点となる改質層を形成する分割起点形成ステップを実施する。

【0020】

この分割起点形成ステップを、図４乃至図６を参照して説明する。図４を参照すると、レーザービーム照射ユニット１０は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング１２を有している。

【0021】

ケーシング１２内には、図５に示されたレーザービーム発生ユニット１４が収容されており、ケーシング１２の先端部には、レーザービーム発生ユニット１４から発生されたレーザービームを集光する集光器１６が装着されている。

【0022】

レーザービーム発生ユニット１２は、図５に示すように、ＹＡＧパルスレーザー発振器或いはＹＶＯ４パルスレーザー発振器等のパルスレーザー発振器２２と、繰り返し周波数設定手段２４と、パルス幅調整手段２６と、パワー調整手段２８を含んでいる。

【0023】

レーザービーム照射ユニット１０のケーシング１２には撮像ユニット（撮像手段）１８が装着されている。撮像ユニット１８は、可視光線によって撮像するＣＣＤ等の通常の撮像素子の他に、ウェーハ１１に赤外線を照射する赤外線照射手段と、赤外線に対応した電気信号を出力する赤外線ＣＣＤ等の赤外線撮像素子を含んで構成されており、撮像した画像信号は図示しない制御手段に送信される。

【0024】

レーザー加工装置を用いてウェーハ１１の内部に分割起点となる改質層を形成するには、図４に示すように、レーザー加工装置のチャックテーブル２０上にエキスパンドシートＴを上にしてウェーハ１１の表面１１ａ側を載置する。

【0025】

そして、図示しない吸引手段によってチャックテーブル２０上にウェーハ１１を吸引保持する。従って、チャックテーブル２０上に吸引保持されたウェーハ１１は裏面１１ｂが上側となり、エキスパンドシートＴが上方に露出する。

【0026】

分割起点（改質層）形成ステップを実施する前に、撮像ユニット１８によってウェーハ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１８及び図示しない制御手段は、ウェーハ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レーザービーム照射ユニット１０の集光器１６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。

【0027】

次いで、ウェーハ１１に形成されている第１の方向に対して直交する第２の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。

【0028】

この時、ウェーハ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１８が赤外線撮像素子を備えているので、エキスパンドシートＴ及びウェーハ１１の裏面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。

【0029】

アライメント実施後、チャックテーブル２０をレーザービームを照射するレーザービーム照射ユニット１０の集光器１６が位置するレーザービーム照射位置に移動し、第１の方向に伸長する分割予定ライン１３の一端を集光器１６の直下に位置付ける。

【0030】

そして、集光器１６からエキスパンドシートＴ及びウェーハ１１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ウェーハ１１の内部に位置付けた状態で、ウェーハ１１の裏面側からパルスレーザビームを照射しつつ、チャックテーブル２０を矢印Ｘ１方向に所定の送り速度で移動する。集光器１６のレーザービーム照射位置が分割予定ライン１３の他端に達したなら、パルスレーザビームの照射を停止するとともにチャックテーブル２０の移動を停止する。

【0031】

次いで、チャックテーブル２０を分割予定ライン１３のピッチだけＹ軸方向に割り出し送りして、隣接する分割予定ライン１３の他端に集光器１６を位置付け、チャックテーブル２０を矢印Ｘ２方向に所定の送り速度で加工送りしながら、隣接する分割予定ライン１３に対応するウェーハ１１の内部に同様な改質層を形成する。

【0032】

チャックテーブル２０をＸ１方向及びＸ２方向に交互に加工送りしながら、第１の方向に伸長する分割予定ライン１３に対応するウェーハの内部に分割起点となる改質層を形成する。

【0033】

第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って改質層を形成したならば、チャックテーブル２０を９０°回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する分割予定ライン１３に沿ってウェーハ１１の内部に同様な改質層を形成する。

【0034】

改質層は、密度、屈折率、機械的強度等の物理特性が周囲とは異なる状態になった領域をいい、溶融再硬化層として形成される。改質層がウェーハ１１の内部に形成されると、改質層から上下方向に伸びるマイクロクラックが形成される。

【0035】

この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。

【0036】

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
集光スポット径 ：φ１μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒
分割起点（改質層）形成ステップ実施後、改質層が形成されたウェーハ１１に外力を付与して改質層を分割起点にウェーハ１１を分割予定ライン１３に沿って個々のチップに分割する分割ステップを実施する。

【0037】

ここで、本発明の板状物の分割方法は、ドライ洗浄ステップを実施した後に分割起点形成ステップを実施する形態に限定されるものではない。まず、分割起点形成ステップを実施してから、ドライ洗浄ステップを実施し、その後にエキスパンドシート貼着ステップを実施するようにしても良い。

【0038】

この実施形態では、図６に示すように、ウェーハ１１の表面１１ａに保護テープ１９を貼着し、保護テープ１９を介してレーザー加工装置のチャックテーブル２０でウェーハ１１を吸引保持し、ウェーハ１１の裏面１１ｂを露出させる。そして、撮像ユニット１８を使用してウェーハ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。

【0039】

アライメント実施後、図４を参照して説明した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同様に、分割予定ライン１３に沿ってウェーハ１１の内部に分割起点となる改質層を形成する。

【0040】

このようにウェーハ１１の内部に分割予定ラインに沿って改質層を形成してから、図２を参照して説明したドライ洗浄ステップを実施する。ドライ洗浄ステップ実施後、図３に示すエキスパンドシート貼着ステップを実施する。

【0041】

上述した分割起点形成ステップの実施形態では、ウェーハ１１の内部に形成された改質層を分割起点としているが、分割起点形成ステップはこれに限定されるものではなく、ウェーハ１１に対して吸収性を有する波長のレーザービームを分割予定ライン１３に沿って照射して分割予定ラインに沿ったレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝を分割起点とするようにしても良いし、或いは、切削ブレードで分割予定ラインに沿って切削溝を形成し、この切削溝を分割起点とするようにしても良い。

【0042】

分割起点形成ステップ実施後、分割起点が形成されたウェーハ１１に外力を付与して分割起点からウェーハ１１を個々のチップに分割する分割ステップを実施する。分割ステップは、例えば図７に示す分割装置（エキスパンド装置）３０を用いて実施する。

【0043】

分割装置３０は、環状フレームＦを保持するフレーム保持手段３２と、フレーム保持手段３２に保持された環状フレームＦに装着されたエキスパンドシートＴを拡張する拡張ドラム３４を具備している。フレーム保持手段３２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。

【0044】

分割装置３０は更に、環状のフレーム保持部材３６を上下方向に移動する駆動手段４０を具備している。駆動手段４０は複数のエアシリンダ４２から構成されており、そのピストンロッド４４がフレーム保持部材３６の下面に連結されている。

【0045】

分割ステップでは、図７（Ａ）に示すように、ウェーハ１１をエキスパンドシートＴを介して支持した環状フレームＦを、分割装置３０のフレーム保持部材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。この時、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。

【0046】

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７（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を下降するため、環状フレームＦに貼着されたエキスパンドシート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。

【0047】

その結果エキスパンドシートＴに貼着されているウェーハ１１には放射状に引っ張り力が作用する。このようにウェーハ１１に放射状に引っ張り力が作用すると、ウェーハ１１は改質層、又はレーザー加工溝、又は切削溝を分割起点に分割予定ライン１３に沿って個々のチップに２１に分割される。

【0048】

上述した実施形態では、板状物として半導体ウェーハ１１に本発明の原理を適用した例について説明したが、被加工物である板状物は半導体ウェーハ１１に限定されるものではなく、光デバイスウェーハ、ガラスウェーハ、セラミックスウェーハ等の他の板状物も含むものである。

【0049】

上述した本発明の板状物の分割方法では、エキスパンドシート貼着ステップを実施する前に、ウェーハ等の板状物の裏面をドライ洗浄して板状物の裏面に付着した油分等の有機物を除去するドライ洗浄ステップを実施しているため、板状物はエキスパンドシートＴ上に強固に固定される。

【0050】

よって、分割ステップでエキスパンドシートを拡張すると、ウェーハ１１に十分に外力が付与されるため、ウェーハ１１を分割起点から確実に個々のチップに分割することができる。

【符号の説明】

【0051】

８ 低圧水銀ランプ
１０ レーザービーム照射ユニット
１１ 半導体ウェーハ
１３ 分割予定ライン
１４ レーザービーム発生ユニット
１５ デバイス
１６ 集光器
１８ 撮像ユニット
１９ 保護テープ
２０ チャックテーブル
３０ 分割装置
３２ フレーム保持手段
３４ 拡張ドラム
４０ 駆動手段
４２ エアシリンダ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】