特許第6366393号(P6366393)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6366393
(24)【登録日】2018年7月13日
(45)【発行日】2018年8月1日
(54)【発明の名称】ウェーハの加工方法
(51)【国際特許分類】
   H01L 21/301 20060101AFI20180723BHJP
   B23K 26/53 20140101ALI20180723BHJP
【FI】
   H01L21/78 Q
   H01L21/78 W
   H01L21/78 B
   B23K26/53
【請求項の数】2
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2014-144722(P2014-144722)
(22)【出願日】2014年7月15日
(65)【公開番号】特開2016-21501(P2016-21501A)
(43)【公開日】2016年2月4日
【審査請求日】2017年5月16日
(73)【特許権者】
【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
(72)【発明者】
【氏名】植木 篤
【審査官】 高橋 宣博
(56)【参考文献】
【文献】 特開2013−055137(JP,A)
【文献】 国際公開第2009/069510(WO,A1)
【文献】 国際公開第2007/060724(WO,A1)
【文献】 特開2006−156638(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L 21/301−21/304
H01L 21/78
B23K 26/00 ー26/70
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
格子状の分割予定ラインによって複数の領域に区画され、各領域にデバイスが形成されたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞し、該格子状の分割予定ラインによって複数の領域に区画された外周余剰領域と、を表面に有するウェーハを該分割予定ラインに沿って分割するウェーハの加工方法であって、
ウェーハを透過する波長のレーザー光線によって該分割予定ラインに沿った改質層をウェーハの内部に形成する改質層形成ステップと、
エキスパンドテープを介して環状のフレームの開口にウェーハが支持されたウェーハユニットを準備するウェーハユニット準備ステップと、
該改質層形成ステップ及び該ウェーハユニット準備ステップを実施した後に、該ウェーハユニットのウェーハを、該エキスパンドテープを介してチャックテーブルの保持面に載置するとともに、該フレームをフレーム保持手段で保持する拡張準備ステップと、
該拡張準備ステップを実施した後に、該チャックテーブルを該フレーム保持手段に対して突き上げるように該チャックテーブルと該フレーム保持手段とを相対移動させて該エキスパンドテープを拡張し、該改質層を起点にウェーハを該分割予定ラインに沿って複数のチップに分割しつつ該チップの間隔を拡張する拡張ステップと、
該拡張ステップを実施した後に、該エキスパンドテープを介して該チャックテーブルの該保持面でウェーハを吸引保持し該チップの間隔を維持しつつ、該フレーム保持手段に対する該チャックテーブルの突き上げ状態を解除する突き上げ解除ステップと、
該突き上げ解除ステップを実施した後に、該拡張ステップで拡張されて弛んだ該チャックテーブル外周と該フレーム内周との間の該エキスパンドテープに刺激を与えて、弛みを除去する弛み除去ステップと、を備え、
該改質層形成ステップでは、所定の該分割予定ラインで該外周余剰領域を除いて該改質層を形成することで、該外周余剰領域で形成される端材チップの面積を大きくすることを特徴とするウェーハの加工方法。
【請求項2】
該改質層形成ステップでは、該拡張ステップにおいて該デバイス領域が複数の該チップに分割される程度に該外周余剰領域に該改質層を形成することを特徴とする請求項1記載のウェーハの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、分割の起点となる改質層を形成してウェーハを複数のチップへと分割するウェーハの加工方法に関する。
【背景技術】
【0002】
携帯電話に代表される小型軽量な電子機器では、IC等のデバイスを備えるデバイスチップが必須の構成となっている。デバイスチップ(以下、チップ)は、例えば、シリコン等の材料でなるウェーハの表面をストリートと呼ばれる複数の分割予定ラインで区画し、各領域にデバイスを形成した後、このストリートに沿ってウェーハを分割することで製造される。
【0003】
近年では、ウェーハのストリートに沿って分割の起点となる改質層を形成し、外力を付与して複数のチップへと分割する分割方法が実用化されている。この分割方法では、例えば、改質層が形成されたウェーハにエキスパンドテープの中央部を貼着し、この中央部を突き上げるようにエキスパンドテープを拡張することでウェーハに外力を付与している。
【0004】
ところで、エキスパンドテープを拡張して拡げたチップの間隔を維持するために、エキスパンドテープの外周部を固定した環状のフレームの内周とウェーハの外周との間の領域を加熱し、拡張後のエキスパンドテープの弛んだ部分を部分的に収縮させる方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この方法でチップの間隔を拡げた状態に維持すれば、後のハンドリング等を容易にできる。また、この方法によれば、テープの弛みによるチップ同士のこすれを防いで破損を回避できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2007−27562号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述の方法では、フレームの内周とウェーハの外周との間の領域を加熱する前に、拡張されたエキスパンドテープをチャックテーブルで吸引してチップの間隔を維持しつつ、エキスパンドテープの突き上げを解除してウェーハとフレームとを同じ高さに位置付けている。
【0007】
しかしながら、エキスパンドテープの突き上げを解除すると、フレームの内周とウェーハの外周との間でエキスパンドテープが撓んで隆起し、チャックテーブルからエキスパンドテープが捲れてしまうことがあった。この場合、特に、エキスパンドテープの捲れた部分では、チップの間隔を適切に維持できなくなる。
【0008】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エキスパンドテープの隆起に起因するチャックテーブルからの捲れを抑制したウェーハの加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明によれば、格子状の分割予定ラインによって複数の領域に区画され、各領域にデバイスが形成されたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞し、該格子状の分割予定ラインによって複数の領域に区画された外周余剰領域と、を表面に有するウェーハを該分割予定ラインに沿って分割するウェーハの加工方法であって、ウェーハを透過する波長のレーザー光線によって該分割予定ラインに沿った改質層をウェーハの内部に形成する改質層形成ステップと、エキスパンドテープを介して環状のフレームの開口にウェーハが支持されたウェーハユニットを準備するウェーハユニット準備ステップと、該改質層形成ステップ及び該ウェーハユニット準備ステップを実施した後に、該ウェーハユニットのウェーハを、該エキスパンドテープを介してチャックテーブルの保持面に載置するとともに、該フレームをフレーム保持手段で保持する拡張準備ステップと、該拡張準備ステップを実施した後に、該チャックテーブルを該フレーム保持手段に対して突き上げるように該チャックテーブルと該フレーム保持手段とを相対移動させて該エキスパンドテープを拡張し、該改質層を起点にウェーハを該分割予定ラインに沿って複数のチップに分割しつつ該チップの間隔を拡張する拡張ステップと、該拡張ステップを実施した後に、該エキスパンドテープを介して該チャックテーブルの該保持面でウェーハを吸引保持し該チップの間隔を維持しつつ、該フレーム保持手段に対する該チャックテーブルの突き上げ状態を解除する突き上げ解除ステップと、該突き上げ解除ステップを実施した後に、該拡張ステップで拡張されて弛んだ該チャックテーブル外周と該フレーム内周との間の該エキスパンドテープに刺激を与えて、弛みを除去する弛み除去ステップと、を備え、該改質層形成ステップでは、所定の該分割予定ラインで該外周余剰領域を除いて該改質層を形成することで、該外周余剰領域で形成される端材チップの面積を大きくすることを特徴とするウェーハの加工方法が提供される。
【0010】
本発明において、該改質層形成ステップでは、該拡張ステップにおいて該デバイス領域が複数の該チップに分割される程度に該外周余剰領域に該改質層を形成することが好ましい。
【発明の効果】
【0011】
本発明に係るウェーハの加工方法では、改質層形成ステップにおいて、所定の分割予定ラインで外周余剰領域を除いて改質層を形成し、端材チップを大面積化しているので、エキスパンドテープが撓んで隆起してもチャックテーブルから捲れ難くなる。このように、本発明によれば、エキスパンドテープの隆起に起因するチャックテーブルからの捲れを抑制したウェーハの加工方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】本実施形態のウェーハユニットを模式的に示す斜視図である。
図2】改質層形成ステップを模式的に示す一部断面側面図である。
図3】エキスパンドテープの向きと改質層との関係を模式的に示す斜視図である。
図4図4(A)は、拡張準備ステップを模式的に示す図であり、図4(B)は、拡張ステップを模式的に示す図である。
図5図5(A)は、突き上げ解除ステップを模式的に示す図であり、図5(B)は、弛み除去ステップを模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本実施形態に係るウェーハの加工方法は、ウェーハユニット準備ステップ(図1参照)、改質層形成ステップ(図2参照)、拡張準備ステップ(図4(A)参照)、拡張ステップ(図4(B)参照)、突き上げ解除ステップ(図5(A)参照)、及び弛み除去ステップ(図5(B)参照)を含む。
【0014】
ウェーハユニット準備ステップでは、ウェーハがエキスパンドテープを介して環状のフレームに支持されたウェーハユニットを準備する。改質層形成ステップでは、ウェーハの内部にレーザー光線を集光させて、ストリート(分割予定ライン)に沿う改質層を形成する。
【0015】
拡張準備ステップでは、チップ間隔維持装置が備えるチャックテーブルにウェーハを載置し、フレーム保持テーブル(フレーム保持手段)でフレームを保持する。拡張ステップでは、チャックテーブルをフレーム保持テーブルに対して突き上げるように移動させて、エキスパンドテープを拡張する。これにより、改質層が形成されたストリートに沿ってウェーハは複数のチップに分割され、また、チップの間隔が拡げられる。
【0016】
突き上げ解除ステップでは、チャックテーブルでウェーハを吸引保持してチップの間隔を維持しつつ、チャックテーブルの突き上げ状態を解除する。弛み除去ステップでは、チャックテーブルの外周とフレームの内周との間でエキスパンドテープに刺激を与え、エキスパンドテープの弛みを除去する。以下、本実施形態に係るウェーハの加工方法について詳述する。
【0017】
まず、ウェーハユニットを準備するウェーハユニット準備ステップを実施する。図1は、本実施形態のウェーハユニットを模式的に示す斜視図である。図1に示すように、ウェーハユニット1は、例えば、シリコン等の材料で形成された円盤状のウェーハ11を含む。
【0018】
ウェーハ11の表面11aは、中央のデバイス領域13と、デバイス領域13を囲む外周余剰領域15とに分けられる。このデバイス領域13及び外周余剰領域15は、格子状に配列されたストリート(分割予定ライン)17でさらに複数の小領域に区画されており、デバイス領域13内の各小領域には、IC等のデバイス19が形成されている。
【0019】
ウェーハユニット準備ステップでは、例えば、ウェーハ11の裏面11b側に、ウェーハ11より大径のエキスパンドテープ21を貼着する。エキスパンドテープ21は、樹脂等の材料で形成されており、外力を付与することで拡張される。このエキスパンドテープ21の外周部には、略円形の開口を備えた環状のフレーム23が貼着される。
【0020】
これにより、ウェーハ11は、エキスパンドテープ21を介して環状のフレーム23に支持される。なお、図1では、ウェーハ11の裏面11b側にエキスパンドテープ21を貼着しているが、ウェーハ11の表面11a側にエキスパンドテープ21を貼着しても良い。
【0021】
ウェーハユニット準備ステップの後には、ウェーハ11のストリート17に沿って改質層を形成する改質層形成ステップを実施する。図2は、改質層形成ステップを模式的に示す一部断面側面図である。この改質層形成ステップは、例えば、図2に示すレーザー加工装置2で実施される。
【0022】
レーザー加工装置2は、ウェーハ11を吸引保持する保持テーブル4を備えている。保持テーブル4は、モータ等の回転駆動源(不図示)と連結されており、鉛直軸の周りに回転する。また、保持テーブル4の下方には、移動機構(不図示)が設けられており、保持テーブル4は、この移動機構で水平方向に移動する。
【0023】
保持テーブル4の上面は、ウェーハ11の裏面11b側(エキスパンドテープ21側)を吸引保持する保持面4aとなっている。保持面4aには、保持テーブル4の内部に形成された流路(不図示)を通じて吸引源(不図示)の負圧が作用し、ウェーハ11を吸引する吸引力が発生する。保持テーブル4の周囲には、環状のフレーム23を挟持固定する複数のクランプ6が配置されている。
【0024】
保持テーブル4の上方には、レーザー加工ヘッド8が配置されている。レーザー加工ヘッド8は、レーザー発振器(不図示)で発振したレーザービームLを、保持テーブル4に吸引保持されたウェーハ11の内部に集光させる。レーザー発振器は、ウェーハ11に吸収され難い波長(ウェーハ11を透過する波長)のレーザービームLを発振できるように構成されている。
【0025】
改質層形成ステップでは、まず、ウェーハ11の裏面11b側(エキスパンドテープ21側)を保持テーブル4の保持面4aに接触させて、吸引源の負圧を作用させる。これにより、ウェーハ11は、表面11a側が上方に露出した状態で保持テーブル4に吸引保持される。
【0026】
次に、保持テーブル4を移動、回転させて、レーザー加工ヘッド8を加工対象のストリート17の上方に位置付ける。その後、レーザー加工ヘッド8からウェーハ11に向けてレーザービームLを照射しつつ、保持テーブル4を加工対象のストリート17と平行な方向に移動させる。これにより、レーザービームLの集光点近傍に多光子吸収を生じさせて、ストリート17に沿う改質層25を形成できる。
【0027】
この改質層形成ステップでは、図1に示すように、一部のストリート17で外周余剰領域15内に改質層25を形成しない。すなわち、所定のストリート17では、デバイス領域13にのみ改質層25を形成している。
【0028】
このように、所定のストリート17で外周余剰領域15を除いて改質層25を形成すれば、外周余剰領域15で分割される端材チップを大面積化できる。その結果、後述するように、ウェーハ11の外周とフレーム23の内周との間においてエキスパンドテープ21が撓んで隆起しても、エキスパンドテープ21は捲れ難くなる。
【0029】
なお、このような所定のストリート17(デバイス領域13にのみ改質層25が形成されたストリート17)の本数が多くなると、ウェーハ11のデバイス領域13を適切に分割できなくなる。そこで、所定のストリート17の本数は、デバイス領域13を適切に分割できる程度に調整される。
【0030】
また、例えば、ロール状に巻回されたエキスパンドテープ21を用いる場合には、エキスパンドテープ21の向き等に応じて上述した所定のストリート17を設定することが好ましい。図3は、エキスパンドテープ21の向きと改質層25との関係を模式的に示す斜視図である。
【0031】
図3に示すように、ロール状に巻回されたエキスパンドテープ21は、繰り出し方向D1と垂直な幅方向D2において、繰り出し方向D1より拡張し難く、また、縮みやすくなっているため撓み易い。よって、エキスパンドテープ21は、幅方向D2においてウェーハ11の外周とフレーム23の内周との間で隆起し保持テーブル4から捲れ易い。
【0032】
そこで、このような場合には、幅方向D2の端部Aに対応する外周余剰領域15において、端材チップがより大面積化されるように所定のストリート17を設定する。これにより、エキスパンドテープ21の捲れをより適切に防止できる。
【0033】
全てのストリート17に沿って改質層25が形成されると、改質層形成ステップは終了する。なお、本実施形態では、ウェーハユニット準備ステップを実施した後に改質層形成ステップを実施しているが、改質層形成ステップを実施した後にウェーハユニット準備ステップを実施しても良い。
【0034】
ウェーハユニット準備ステップ及び改質層形成ステップの後には、エキスパンドテープ21を拡張するための準備を行う拡張準備ステップを実施する。図4(A)は、拡張準備ステップを模式的に示す図である。
【0035】
拡張準備ステップ及びそれ以降のステップは、図4(A)等に示すチップ間隔維持装置12で実施される。チップ間隔維持装置12は、ウェーハ11を保持するチャックテーブル14を備えている。チャックテーブル14は、ステンレス等の金属材料でなる円盤状の枠体16と、枠体16の上面中央部に配置された多孔質部材18とを含む。
【0036】
多孔質部材18は、ウェーハ11より大径の円盤状に形成されており、チャックテーブル14の下方に設けられた吸引路20、バルブ22等を介して吸引源24に接続されている。多孔質部材18の上面は、ウェーハ11を保持する保持面18aとなっており、吸引源24の負圧を作用させてウェーハ11を吸引保持できる。
【0037】
枠体16の下方には、チャックテーブル昇降機構26が設けられている。チャックテーブル昇降機構26は、シリンダケース28と、シリンダケース28に挿通されたピストンロッド30とを備え、ピストンロッド30の上端部には枠体16が固定されている。チャックテーブル14の高さ位置は、このチャックテーブル昇降機構26で調節される。
【0038】
枠体16の外側には、フレーム23を載置するフレーム保持テーブル(フレーム保持手段)32が設けられている。フレーム保持テーブル32の中央部には、チャックテーブル14に対応する円形の開口が形成されており、チャックテーブル14は、この開口内に位置付けられる。フレーム保持テーブル32の下方には、フレーム保持テーブル32を支持する支持脚34が設けられている。
【0039】
フレーム保持テーブル32の上方には、フレーム保持テーブル32に載置されたフレーム23を上方から固定するプレート36が設けられている。プレート36の中央部には、フレーム保持テーブル32の開口に対応する開口が形成されている。ウェーハ11とエキスパンドテープ21の一部とは、プレート36の開口から上方に露出する。
【0040】
拡張準備ステップでは、ウェーハ11の表面11a側が上方に露出するように、フレーム保持テーブル32の上面にフレーム23を載置して、プレート36で固定する。これにより、フレーム23は、フレーム保持テーブル32に保持され、ウェーハ11は、エキスパンドテープ21を介してチャックテーブル14の保持面18aに載置される。なお、この拡張準備ステップでは、吸引路20のバルブ22を閉じておく。
【0041】
拡張準備ステップの後には、拡張ステップを実施する。図4(B)は、拡張ステップを模式的に示す図である。拡張ステップでは、チャックテーブル14をフレーム保持テーブル32に対して突き上げるように相対移動させる。具体的には、図4(B)に示すように、チャックテーブル昇降機構26でチャックテーブル14を上昇させる。
【0042】
なお、この拡張ステップでも吸引路20のバルブ22は閉じておき、ウェーハ11をチャックテーブル14に吸引させないようにする。環状フレーム23は、フレーム保持テーブル32とプレート36とで挟持固定されているので、チャックテーブル14をフレーム保持テーブル32に対して上昇させると、エキスパンドテープ21は拡張する。
【0043】
これにより、ウェーハ11にはエキスパンドテープ21を拡張する方向の外力が加わる。その結果、ウェーハ11のデバイス領域13は、改質層21が形成されたストリート17に沿って複数のチップ27aに分割され、また、ウェーハ11のデバイス領域13は、改質層21が形成されたストリート17に沿って複数の端材チップ27bに分割される。
【0044】
本実施形態では、所定のストリート17で外周余剰領域15を除くように改質層25を形成しているので、ウェーハ11の外周余剰領域15は、面積の比較的大きい端材チップ27bに分割される。なお、このエキスパンドテープ21の拡張によって、分割されたチップ27a及び端材チップ27bの間隔は十分に拡げられる。
【0045】
拡張ステップの後には、チャックテーブル14の突き上げ状態を解除する突き上げ解除ステップを実施する。図5(A)は、突き上げ解除ステップを模式的に示す図である。突き上げ解除ステップでは、図5(A)に示すように、吸引路20のバルブ22を開いて、保持面18aに吸引源24の負圧を作用させる。
【0046】
これにより、間隔が拡げられた状態のチップ27a及び端材チップ27bを、エキスパンドテープ21を介してチャックテーブル14で吸引保持できる。チップ27a及び端材チップ27bを吸引保持した後には、チャックテーブル14をフレーム保持テーブル32と略同じ高さまで下降させる。
【0047】
エキスパンドテープ21は、先の拡張ステップで拡張されているので、チャックテーブル14をフレーム保持テーブル32と略同じ高さまで下降させると、ウェーハ11の外周とフレーム23の内周との間でエキスパンドテープ21が弛み、隆起21aを生じる。
【0048】
本実施形態では、上述のように端材チップ27bが大面積化されているので、チャックテーブル14の吸引力を各端材チップ27bに十分作用させて、隆起21aに起因するエキスパンドテープ21の捲れを抑制できる。
【0049】
突き上げ解除ステップの後には、ウェーハ11の外周とフレーム23の内周との間のエキスパンドテープ21の弛みを除去する弛み除去ステップを実施する。図5(B)は、弛み除去ステップを模式的に示す図である。弛み除去ステップでは、図5(B)に示すように、例えば、遠赤外線ヒータ(刺激付与手段)38をウェーハ11の外周とフレーム23の内周との間に位置付けて、エキスパンドテープ21に遠赤外線を照射する。
【0050】
具体的には、例えば、エキスパンドテープ21を約180℃に加熱するような遠赤外線を遠赤外線ヒータ38から照射する。なお、この弛み除去ステップでも、吸引路20のバルブ22は開いておく。これにより、チップ27a及び端材チップ27bをチャックテーブル14で吸引保持したまま、ウェーハ11の外周とフレーム23の内周との間の領域でエキスパンドテープ21を加熱、収縮させて、弛みを除去できる。
【0051】
以上のように、本実施形態に係るウェーハの加工方法では、改質層形成ステップにおいて、所定のストリート(分割予定ライン)17で外周余剰領域15を除いて改質層25を形成し、端材チップ27bを大面積化するので、端材チップ27bをチャックテーブル14で十分に吸引保持できる。そのため、エキスパンドテープ21が撓んで隆起21aを生じても、エキスパンドテープ21はチャックテーブル14から捲れ難くなる。
【0052】
よって、チップ27a及び端材チップ27bの間隔をチャックテーブル14で適切に維持できる。上述の原理から、本実施形態に係るウェーハの加工方法は、特に、チップ27aの面積が小さい場合に効果的である。
【0053】
なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、弛み除去ステップにおいてエキスパンドテープ21に遠赤外線を照射しているが、エキスパンドテープ21に別の刺激を与えて弛みを除去しても良い。
【0054】
その他、上記実施形態に係る構成、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
【符号の説明】
【0055】
1 ウェーハユニット
11 ウェーハ
11a 表面
11b 裏面
13 デバイス領域
15 外周余剰領域
17 ストリート(分割予定ライン)
19 デバイス
21 エキスパンドテープ
21a 隆起
23 フレーム
25 改質層
27a チップ
27b 端材チップ
2 レーザー加工装置
4 保持テーブル
4a 保持面
6 クランプ
8 レーザー加工ヘッド
12 チップ間隔維持装置
14 チャックテーブル
16 枠体
18 多孔質部材
18a 支持面
20 吸引路
22 バルブ
24 吸引源
26 チャックテーブル昇降機構
28 シリンダケース
30 ピストンロッド
32 フレーム保持テーブル(フレーム保持手段)
34 支持脚
36 プレート
38 遠赤外線ヒータ(刺激付与手段)
図1
図2
図3
図4
図5