特許 6831248 ウエーハの加工方法及び粘着テープ

(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】6831248

(24)【登録日】2021年2月1日

(45)【発行日】2021年2月17日

(54)【発明の名称】ウエーハの加工方法及び粘着テープ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/301 20060101AFI20210208BHJP

   B23K 26/364 20140101ALI20210208BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/78 B

   H01L21/78 M

   B23K26/364

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2017-4825(P2017-4825)

(22)【出願日】2017年1月16日

(65)【公開番号】特開2018-116950(P2018-116950A)

(43)【公開日】2018年7月26日

【審査請求日】2019年11月8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】100075177

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 尚純

(74)【代理人】

【識別番号】100113217

【弁理士】

【氏名又は名称】奥貫 佐知子

(74)【代理人】

【識別番号】100202496

【弁理士】

【氏名又は名称】鹿角 剛二

(74)【代理人】

【識別番号】100202692

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 吉文

(72)【発明者】

【氏名】関家 一馬

【審査官】 内田 正和

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１８６２００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５２３５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２７７４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／０００６７６５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

Ｂ２３Ｋ ２６／３６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を照射してウエーハを個々のチップに分割するウエーハの加工方法であって、
レーザー光線の照射によってガスを発生する粘着テープにウエーハを貼着する粘着テープ貼着工程と、
チャックテーブルに粘着テープ側を保持しウエーハを露出させる保持工程と、
該チャックテーブルとレーザー光線とを相対的に移動しながらウエーハを分割する分割工程と、
該分割工程の際、粘着テープに到達したレーザー光線の照射によって、個々に分割されたチップの側面をエッチするエッチングガスを発生させ、該エッチングガスによって分割されたチップの側面にエッチング加工を施して該チップの側面にデブリが付着するのを防止する品質加工工程と、
から少なくとも構成されるウエーハの加工方法。

【請求項2】

該粘着テープは、糊層とシートとから構成され、レーザー光線の照射によってエッチングガスが発生する物質が、粘着テープの糊層又はシートに混入されている請求項１に記載のウエーハの加工方法。

【請求項3】

該粘着テープは、糊層とシートとから構成され、レーザー光線の照射によってエッチングガスが発生する物質で構成されている請求項１に記載のウエーハの加工方法。

【請求項4】

該エッチングガスが発生する物質とは、フッ素系樹脂である請求項２、又は３に記載のウエーハの加工方法。

【請求項5】

ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を照射してウエーハを個々のチップに分割する際に使用される粘着テープであって、
レーザー光線が照射されることにより分割されたチップの側面にデブリが付着することを防止してエッチするエッチングガスが発生する粘着テープ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウエーハにレーザー光線を照射して個々のチップに分割するウエーハの加工方法、及び粘着テープに関する。

【背景技術】

【0002】

ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは、ダイシング装置、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、携帯電話、パソコン、テレビ等の電気機器に利用される。

【0003】

ダイシング装置は、チャックテーブルに保持されたウエーハの分割予定ラインに対して切削ブレードを位置付けて切込み、個々のチップに分割する構成であることから、切削ブレードの切込み深さを調整することで、ウエーハを支持する粘着テープを僅かに切削して残しウエーハを完全切断することができる（例えば、特許文献１を参照。）。

【0004】

また、切削ブレードを用いずに、レーザー光線の集光点をウエーハの分割予定ラインに位置付けて照射してウエーハを相対移動させることでウエーハを個々のチップに分割する構成も知られており、切削ブレードを使用する場合に比して分割予定ラインを狭くすることができ、１枚のウエーハから取り出せるチップの数を増やして生産効率を向上させることを実現している（例えば、特許文献２を参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平０８−０８８２０２号公報

【特許文献2】特開２００４−１８８４７５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、特許文献２に記載されたレーザー光線を照射してウエーハを個々のチップに分割する構成では、レーザー光線がウエーハに照射されてウエーハが分割される際に溶融物（デブリ）が飛散してチップの側面に付着し、チップの抗折強度を低下させたり、チップをピックアップする際にデブリが落下して他のチップを汚染したりして、ワイヤーボンディング等の妨げになるという問題がある。

【0007】

本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、レーザー光線を照射してウエーハを加工する際に、レーザー光線の照射によって分割された個々のチップの側面にデブリが付着する等して品質を損ねるようなことを抑制するウエーハの加工方法、及び粘着テープを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を照射してウエーハを個々のチップに分割するウエーハの加工方法であって、レーザー光線の照射によってガスを発生する粘着テープにウエーハを貼着する粘着テープ貼着工程と、チャックテーブルに粘着テープ側を保持しウエーハを露出させる保持工程と、該チャックテーブルとレーザー光線とを相対的に移動しながらウエーハを分割する分割工程と、該分割工程の際、粘着テープに到達したレーザー光線の照射によって、個々に分割されたチップの側面をエッチするエッチングガスを発生させ、該エッチングガスによって分割されたチップの側面にエッチング加工を施して該チップの側面にデブリが付着するのを防止する品質加工工程と、から少なくとも構成されるウエーハの加工方法が提供される。

【0009】

該粘着テープは、糊層とシートとから構成され、レーザー光線の照射によってエッチングガスが発生する物質が、粘着テープの糊層又はシートに混入されているように構成することができる。さらに、粘着テープを構成する糊層、シートはレーザー光線の照射によってエッチングガスが発生する物質で構成することもできる。該エッチングガスが発生する物質とは、フッ素系樹脂であることが好ましい。

【0010】

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を照射してウエーハを個々のチップに分割する際に使用される粘着テープであって、レーザー光線が照射されることにより分割されたチップの側面にデブリが付着することを防止してエッチするエッチングガスが発生する粘着テープが提供される。

【発明の効果】

【0011】

本発明に基づき構成されたウエーハの加工方法は、レーザー光線の照射によってガスを発生する粘着テープにウエーハを貼着する粘着テープ貼着工程と、チャックテーブルに粘着テープ側を保持しウエーハを露出させる保持工程と、該チャックテーブルとレーザー光線とを相対的に移動しながらウエーハを分割する分割工程と、該分割工程の際、粘着テープに到達したレーザー光線の照射によって、個々に分割されたチップの側面をエッチするエッチングガスを発生させ、該エッチングガスによって分割されたチップの側面にエッチング加工を施して該チップの側面にデブリが付着するのを防止する品質加工工程と、から少なくとも構成されることから、レーザー光線が粘着テープに至った際にプラズマ化されたエッチングガス等が発生し個々に分割されたチップの側面に品質を損ねない加工を施すことが可能となる。

【0012】

本発明に基づき構成された粘着テープは、ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を照射してウエーハを個々のチップに分割する際に使用される粘着テープであって、レーザー光線が照射されることにより分割されたチップの側面にデブリが付着することを防止してエッチするエッチングガスが発生するように構成されていることから、レーザー光線が粘着テープに至った際にプラズマ化されたエッチングガス等が発生し個々に分割されたチップの側面に品質を損ねない加工を施すことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明に基づき構成されたウエーハの加工方法を実現すべく構成されたレーザー加工装置、及び粘着テープを介してフレームに保持されたウエーハの斜視図である。

【図2】図１に記載されたレーザー加工装置のレーザー光線照射手段の概略を説明するためのブロック図である。

【図3】図２に記載されたレーザー光線照射手段においてＡで示す部位の一部拡大断面図を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明に基づき構成されたウエーハの加工方法、及び粘着テープについて添付図面を参照ながら詳細に説明する。図１には、本発明に基づき構成されるウエーハの加工方法を実現するレーザー加工装置２の全体斜視図が示されている。レーザー加工装置２は、被加工物を保持する保持手段２２と、静止基台２ａ上に配設され該保持手段２２を移動させる移動手段２３と、該保持手段２２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２４と、該静止基台２ａ上の移動手段２３の側方に立設される垂直壁部５１、及び該垂直壁部５１の上端部から水平方向に延びる水平壁部５２からなる枠体５０とを備えている。枠体５０の水平壁部５２内部には、レーザー光線照射手段２４の光学系が内蔵されており、その構成についてはおって詳述する。なお、保持手段２２は、図中左上方に拡大して示す粘着テープＴを介して環状のフレームＦに保持された被加工物（ウエーハ１０）を保持する。

【0015】

該保持手段２２は、図中に矢印Ｘで示すＸ方向において移動自在に基台２ａに搭載された矩形状のＸ方向可動板３０と、図中に矢印Ｙで示すＹ方向において移動自在にＸ方向可動板３０に搭載された矩形状のＹ方向可動板３１と、Ｙ方向可動板３１の上面に固定された円筒状の支柱３２と、支柱３２の上端に固定された矩形状のカバー板３３とを含む。カバー板３３には該カバー板３３上に形成された長穴を通って上方に延びる円形状の被加工物を保持し、図示しない回転駆動手段により周方向に回転可能に構成されたチャックテーブル３４が配設されている。チャックテーブル３４の上面には、多孔質材料から形成され実質上水平に延在する円形状の吸着チャック３５が配置されている。吸着チャック３５は、支柱３２を通る流路によって図示しない吸引手段に接続されている。なお、Ｘ方向は図１に矢印Ｘで示す方向であり、Ｙ方向は矢印Ｙで示す方向であってＸ方向に直交する方向である。Ｘ方向、Ｙ方向で規定される平面は実質上水平である。

【0016】

移動手段２３は、Ｘ方向移動手段４０と、Ｙ方向移動手段４２と、を含む。Ｘ方向移動手段４０は、モータの回転運動を、ボールねじを介して直線運動に変換してＸ方向可動板３０に伝達し、基台２ａ上の案内レールに沿ってＸ方向可動板３０をＸ方向において進退させる。Ｙ方向移動手段４２は、モータの回転運動を、ボールねじを介して直線運動に変換し、Ｙ方向可動板３１に伝達し、Ｘ方向可動板３０上の案内レールに沿ってＹ方向可動板３１をＹ方向において進退させる。なお、図示は省略するが、Ｘ方向移動手段４０、Ｙ方向移動手段４２には、それぞれ位置検出手段が配設されており、チャックテーブル３４のＸ方向の位置、Ｙ方向の位置、周方向の回転位置が正確に検出され、後述する制御手段から指示される信号に基づいてＸ方向移動手段４０、Ｙ方向移動手段４２、及び図示しない回転駆動手段が駆動され、任意の位置および角度にチャックテーブル３４を正確に位置付けることが可能になっている。

【0017】

図１に示すように、被加工物となるウエーハ１０は複数のデバイス１４が分割予定ライン１２によって区画され表面に形成されており、粘着テープＴを介して環状のフレームＦに支持された状態でチャックテーブル３４に保持される。そして、レーザー光線照射手段２４を作動させて集光器２４ａからＳｉ（シリコン）からなるウエーハ１０に対して吸収性を有する波長のレーザー光線ＬＢを照射しながら、上記したＸ方向移動手段４０、Ｙ方向移動手段４２を作動させることにより、該分割予定ライン１２に対して所謂アブレーション加工を実施し、分割溝１００を形成する。

【0018】

図２に基づいて、本発明のウエーハの加工方法を実現すべく構成されたレーザー光線照射手段２４をより具体的に説明する。レーザー光線照射手段２４は、Ｓｉからなるウエーハ１０に対して吸収性を有する３５５ｎｍ波長のレーザー光線を集光器２４ａから照射するためのレーザー発振器２４ｂを備えている。レーザー発振器２４ｂから発振されたレーザー光線は、透過率を調整することによりレーザー光線の出力を調整するアッテネータ２４ｃに入射される。アッテネータ２４ｃにて所望の出力に調整されたレーザー光線は、ウエーハ１０側に方向を変換する反射ミラー２４ｄにて方向が変換される。反射ミラー２４ｄにて方向が変換されたレーザー光線は、集光器２４ａの集光レンズＬを介してチャックテーブル３４上に保持されたウエーハ１０の所定の位置に照射される。なお、集光レンズＬは、複数のレンズを適宜組み合わせた集合体から構成することができる。

【0019】

図１に記載されたレーザー加工装置２は、図示しない制御手段を備えており、該制御手段は、コンピュータにより構成され、制御プログラムに従って演算処理する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）と、検出した検出値、演算結果等を一時的に格納するための読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、入力インターフェース、及び出力インターフェースとを備えている（詳細についての図示は省略）。該制御手段は、レーザー加工装置に配設された各種手段を制御するものであり、レーザー光線照射手段２４のレーザー発振器２４ｂ、アッテネータ２４ｃの制御等も行う。

【0020】

図１〜３に基づいて、上記したウエーハ１０を支持する粘着テープＴについて、詳細に説明する。図３（ａ）は、本実施形態の図２の一点鎖線Ａで囲む部位の一部拡大断面図を示している。粘着テープＴは、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル等から形成されたシートｔｂと、シートｔｂ上に形成されたゴム系やアクリル系の糊層（粘着層）ｔａとから構成され、該糊層ｔａ上にウエーハ１０が貼着され支持される。ウエーハ１０は、表面側にデバイス１４、分割予定ライン１２が形成されたデバイス層を備えており、裏面側が粘着テープＴに貼着される。該糊層ｔａを形成する材料には、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン（４フッ化エチレン樹脂））の粉末が混入されて糊層ｔａ内に均等に分散されており、該糊層ｔａに対して該３５５ｎｍ波長のレーザー光線が照射されると、ＰＴＦＥが混入されていることでプラズマ化されたフッ素ガスが発生する。なお、図１では説明の都合上省略しているが、プラズマ化されたフッ素ガスを発生させるため、レーザー加工装置２の少なくともレーザー加工領域は、所謂真空放電雰囲気中に置かれている。

【0021】

上述したレーザー加工装置によるレーザー加工時の加工条件は、例えば以下のように設定される。
ウエーハ ：Ｓｉウエーハ
レーザー波長 ：３５５ｎｍ
平均出力 ：３．０Ｗ
繰り返し周波数 ：２０ｋＨｚ
集光スポット径 ：φ１０μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒

【0022】

本実施形態のレーザー加工装置２、及び被加工物となるウエーハ１０、及び該ウエーハ１０が貼着される粘着テープＴは、概ね以上のような構成を備えており、該レーザー加工装置２によって実施される本発明のウエーハの加工方法の作用について以下に説明する。

【0023】

本発明に基づき構成されるウエーハの加工方法を実施するに際し、先ずレーザー光線の照射によってプラズマ化されたフッ素ガスを発する粘着テープＴに該ウエーハ１０を貼着する粘着テープ貼着工程を実施する。なお、以下の各工程は、適宜オペレータの指示によって実施がなされる。

【0024】

粘着テープ貼着工程が実施されたならば、ウエーハ１０をチャックテーブル３４に保持する保持工程を実施する。より具体的には、図１に示すレーザー加工装置２のチャックテーブル３４に粘着テープＴ側を下にして載置し、図示しない吸引手段を作動させて吸着チャック３５を介して吸引保持し、ウエーハ１０を上方に露出させてクランプ等により環状フレームＦをクランプして固定する。

【0025】

上記した保持工程を実施したならば、ウエーハを個々のデバイスに分割する分割工程を実施する。分割工程を実施するに際し、先ずウエーハ１０の加工領域（分割予定ライン１２）を撮像する撮像手段２６を用いて、ウエーハ１０の加工領域と、レーザー光線照射手段２４の集光器２４ａの照射位置との位置合わせを行うアライメントを実施する。アライメントにより検出された位置情報は、該制御手段に適宜記憶される。

【0026】

アライメント実施後、チャックテーブル３４を移動して分割予定ライン１２の一端にレーザー光線の照射位置を位置付ける。そして、上記したレーザー加工条件、すなわち、レーザー光線照射手段２４の集光器２４ａによりウエーハ１０に対して吸収性を有する波長（３５５ｎｍ）のレーザー光線ＬＢをウエーハ１０の表面位置に集光して照射しつつ、移動手段２３を作動してチャックテーブル３４を矢印Ｘで示す方向に所定の加工送り速度で移動させる。

【0027】

上述したように、分割工程が開始されると、レーザー光線照射手段２４の集光器２４ａからレーザー光線ＬＢがウエーハ１０の表面に形成されたデバイス１４の間に位置する分割予定ライン１２に照射される（図３（ａ）を参照。）。レーザー光線照射手段２４のレーザー発振器２４ｂから照射されるレーザー光線ＬＢの出力は、アッテネータ２４ｃによって予めウエーハ１０を完全分割し且つ該ウエーハ１０を支持する粘着テープＴを僅かに加工する程度に調整されている。

【0028】

集光器２４ａから照射されるレーザー光線ＬＢの出力が所定の値に調整されていることにより、ウエーハ１０が完全切断されて分割溝１００が形成されると、粘着テープＴにレーザー光線ＬＢが達する。図３（ｂ）に示すように、レーザー光線ＬＢが粘着テープＴのＰ点に到達すると、粘着テープＴのウエーハ１０側に位置する糊層ｔａに混入されたＰＴＦＥと反応してプラズマ化されたフッ素ガスＧが発生し放出される。該フッ素ガスＧは、ウエーハ１０に形成された分割溝１００を構成するデバイス１４の側壁１０１に接しながら上方に噴出される。該フッ素ガスＧにはデバイスチップを構成するＳｉに対して腐食作用を奏する機能を有し、分割溝１００が形成されることにより表出したデバイス１４の側壁１０１に対してエッチ作用を奏する所謂ドライエッチングがなされる。これにより、レーザー光線の照射により生じるデブリが側壁１０１に付着することが抑制され、結果的に個々にチップ化されたデバイス１４の品質を損ねない加工が実施される（品質加工工程）。なお、このドライエッチングが施される際のガス発生条件等を調整することにより、エッチング過程で生成される不揮発性反応生成物や、エッチングガスの解離や再結合過程で生成されるプラズマ重合膜（フロロカーボン膜）等により側壁保護膜が形成され、ウエーハ１０が個々のチップに分割された際の側壁１０１にデブリが付着せずデバイス１４の品質を低下させることを抑制する効果を奏することもできる。

【0029】

上述したように分割工程、品質加工工程を実施することにより、分割予定ライン１２の他端が集光器２４ａの照射位置に達したならば、レーザー光線の照射を停止すると共にチャックテーブル３４の移動を停止する。この結果、ウエーハ１０の所定の分割予定ライン１２に沿って分割溝１００が形成される。

【0030】

上述したレーザー加工により、所定の分割予定ライン１２の一端から他端に渡り分割溝１００が形成されたならば、保持手段２２、移動手段２３、及び図示しない回転駆動手段を作動してチャックテーブル３４を移動させて、集光器２４ａに対するウエーハ１０の位置を変更しながらその余の分割予定ライン１２に対し同様の加工を施す。これによりウエーハ１０の全ての分割予定ライン１２に沿って分割溝１００が形成され、分割溝１００を形成する際に生じたデブリがデバイス１４の側壁１０１にデブリが付着することが防止されてウエーハ１０が分割予定ライン１２に沿って個々のデバイス１４に分割されてチップ化され分割工程、品質加工工程が完了する。

【0031】

本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の技術的範囲に含まれる限り種々の変形例を想定することができる。上記の実施形態では、ウエーハ１０が貼着される粘着テープＴを、図３（ａ）に示したように糊層ｔａと、シートｔｂから構成し、チップ化されたデバイス１４の側面にデブリが付着することを防止するためのＰＴＦＥの微粉末を糊層ｔａに混入して形成した例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、粘着テープＴを構成する糊層ｔａのみならず、シートｔｂにも該ＰＴＦＥを混入するように形成してもよい。

【0032】

上記実施形態では、粘着テープＴを構成する糊層ｔａ、シートｔｂに対して、分割されたチップの側面に品質を損ねない加工を施すガスを発生させるべくＰＴＦＥの微粉末を混入して形成したが、本発明は、これに限定されず、例えば以下に示すような、他のフッ素系樹脂を選択することもできる。

【0033】

＜フッ素系樹脂の例＞
ＰＦＡ：テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体
ＦＥＰ：テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（４．６フッ化）
ＥＴＦＥ：テツロフルオロエチレン・エチレン共重合体
ＰＶＤＦ：ポリビニリデンフルオライド（２フッ化）
ＰＣＴＦＥ：ポリクロロトリフルオロエチレン（３フッ化）
ＥＣＴＦＥ：クロロトリフル・エチレン共重合体

【0034】

また、本実施形態では、粘着テープＴをポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル等から形成されたシートｔｂと、シートｔｂ上に形成されたゴム系やアクリル系の糊層（粘着層）ｔａとから構成し、糊層ｔａ、シートｔｂに対して、分割されたチップの側面に品質を損ねない加工を施すガスを発生させるべくＰＴＦＥの微粉末を混入して形成したが、これに限定されず、糊層ｔａ、シートｔｂ自体を上述したフッ素系樹脂を主成分とする樹脂で形成することもできる。

【符号の説明】

【0035】

２：レーザー加工装置
２ａ：静止基台
１０：ウエーハ
１２：分割予定ライン
１４：デバイス
２２：保持手段
２３：移動手段
２４：レーザー光線照射手段
２４ａ：集光器
２４ｂ：レーザー発振器
２４ｃ：アッテネータ
２４ｄ：反射ミラー
３０：Ｘ方向可動板
３１：Ｙ方向可動板
３２：支柱
３３：カバー板
３４：チャックテーブル
３５：吸着チャック
４２：Ｘ方向移動手段
４３：Ｙ方向移動手段
５０：枠体
１００：分割溝
１０１：側壁
Ｇ：フッ素ガス
Ｔ：粘着テープ
Ｆ：フレーム

【図1】

【図2】

【図3】