JP5912283B2 - 粘着テープ及びウエーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウエーハに外力を付与する際に使用される粘着テープ及び該粘着テープを使用したウエーハの加工方法に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ、ＬＥＤ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シリコンウエーハ、サファイアウエーハ等のウエーハは、加工装置によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。

ウエーハの分割には、ダイサーと呼ばれる切削装置を用いたダイシング方法が広く採用されている。ダイシング方法では、ダイアモンド等の砥粒を金属や樹脂で固めて厚さ３０μｍ程度とした切削ブレードを、３００００ｒｐｍ程度の高速で回転させつつウエーハへと切り込ませることでウエーハを切削し、個々のデバイスへと分割する。

一方、近年では、ウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザビームをウエーハに照射することでレーザ加工溝を形成し、このレーザ加工溝に沿ってブレーキング装置でウエーハに外力を付与してウエーハを割断し、個々のデバイスへと分割する方法が提案されている（例えば、特開平１０−３０５４２０号公報参照）。

レーザビームを使用した加工方法の他の実施形態として、ウエーハに対して透過性を有する波長（例えば１０６４ｎｍ）のレーザビームの集光点を分割予定ラインに対応するウエーハの内部に位置付けて、レーザビームを分割予定ラインに沿って照射してウエーハ内部に変質層を形成し、その後ブレーキング装置によってウエーハに外力を付与してウエーハを割断し、個々のデバイスへと分割する方法も提案されている（例えば、特許第３４０８８０５号公報参照）。

レーザ加工装置によるレーザ加工溝又は変質層の形成は、ダイサーによるダイシング方法に比べて加工速度を早くすることができるとともに、サファイアやＳｉＣ等の硬度の高い素材からなるウエーハであっても比較的容易に加工することができる。

また、加工溝又は変質層を例えば１０μｍ以下等の狭い幅とすることができるので、ダイシング方法で加工する場合に対してウエーハ１枚当たりのデバイス取り量を増やすことが出来る。

レーザ加工装置によるウエーハの加工では、ウエーハを外周部が環状フレームに貼着されたダイシングテープに貼着し、ウエーハをダイシングテープを介して環状フレームで支持する。そして、レーザ加工装置のチャックテーブルにダイシングテープを介してウエーハが吸引保持された状態でレーザビームが照射される。

特開平１０−３０５４２０号公報 特許第３４０８８０５号公報

しかし、エキスパンド装置（分割装置）を使用してウエーハを割断する際、ウエーハが貼着された粘着テープが半径方向にエキスパンドしてウエーハに外力が付与されるため、粘着テープがエキスパンドする際エキスパンド装置との摩擦により粘着テープに静電気が発生し、デバイスの機能が破壊されたり、ウエーハ割断時の屑がデバイスに付着してデバイスの品質が低下するという問題がある。

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、静電気の発生を抑制できる粘着テープ及び該粘着テープを使用したウエーハの加工方法を提供することである。

請求項１記載の発明によると、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて表面に形成されたウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法であって、ウエーハを収容する開口部を有する環状フレームの該開口部にウエーハを収容して表面に粘着層を有する粘着テープの該表面側をウエーハと該環状フレームとに貼着してウエーハユニットに一体化して、ウエーハを環状フレームで支持する一体化工程と、該一体化工程の後にウエーハの該分割予定ラインに沿って分割の起点を形成する分割起点形成工程と、該一体化工程と該分割起点形成工程とを実施した後に、該粘着テープを介してウエーハに外力を付与して、該分割の起点が形成された該分割予定ラインに沿ってウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの分割工程と、を具備し、該分割起点形成工程を実施した後、該粘着テープの裏面側から静電気除去剤を噴射して該粘着テープの該裏面に帯電防止層を形成することを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。

本発明の粘着テープはシート状基材の裏面に帯電防止層が形成されているので、分割予定ラインに沿って分割の起点が形成されたウエーハを粘着テープに貼着して、該粘着テープを半径方向にエキスパンドすることによりウエーハに外力を付与してウエーハを分割しても、粘着テープに発生する静電気が抑制され、デバイスの機能が破壊されたり、分割屑が付着してデバイスの品質が低下するという問題を解消できる。

レーザ加工装置の斜視図である。 一体化工程を説明する斜視図である。 レーザビーム照射ユニットのブロック図である。 ウエーハの分割予定ラインに沿って分割の起点となるレーザ加工溝を形成する分割起点形成工程を示す斜視図である。 粘着テープの裏面に静電気除去剤をスプレーしている状態を示す斜視図である。 エキスパンド装置（分割装置）の斜視図である。 ウエーハの分割工程を示す縦断面図である。

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は、本発明のウエーハの加工方法を実施するのに適したレーザ加工装置２の概略構成図を示している。レーザ加工装置２は、静止基台４上にＸ軸方向に移動可能に搭載された第１スライドブロック６を含んでいる。

第１スライドブロック６は、ボールねじ８及びパルスモータ１０から構成される加工送り手段１２により一対のガイドレール１４に沿って加工送り方向、すなわちＸ軸方向に移動される。

第１スライドブロック６上には第２スライドブロック１６がＹ軸方向に移動可能に搭載されている。すなわち、第２スライドブロック１６はボールねじ１８及びパルスモータ２０から構成される割り出し送り手段２２により一対のガイドレール２４に沿って割り出し方向、すなわちＹ軸方向に移動される。

第２スライドブロック１６上には円筒支持部材２６を介してチャックテーブル２８が搭載されており、チャックテーブル２８は加工送り手段１２及び割り出し送り手段２２によりＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能である。チャックテーブル２８には、チャックテーブル２８に吸引保持されたウエーハをクランプするクランプ３０が設けられている。

静止基台４にはコラム３２が立設されており、このコラム３２にはレーザビーム照射ユニット３４を収容するケーシング３５が取り付けられている。レーザビーム照射ユニット３４は、図３に示すように、ＹＡＧレーザ又はＹＶＯ４レーザを発振するレーザ発振器６２と、繰り返し周波数設定手段６４と、パルス幅調整手段６６と、パワー調整手段６８とを含んでいる。

レーザビーム照射ユニット３４のパワー調整手段６８により所定パワーに調整されたパルスレーザビームは、ケーシング３５の先端に取り付けられた集光器３６のミラー７０で反射され、更に集光用対物レンズ７２によって集光されてチャックテーブル２８に保持されているウエーハ１１に照射される。

ケーシング３５の先端部には、集光器３６とＸ軸方向に整列してレーザ加工すべき加工領域を検出する撮像手段３８が配設されている。撮像手段３８は、可視光によって半導体ウエーハの加工領域を撮像する通常のＣＣＤ等の撮像素子を含んでいる。

撮像手段３８は更に、半導体ウエーハに赤外線を照射する赤外線照射手段と、赤外線照射手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、この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赤外線ＣＣＤ等の赤外線撮像素子から構成される赤外線撮像手段を含んでおり、撮像した画像信号はコントローラ（制御手段）４０に送信される。

コントローラ４０はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）４２と、制御プログラム等を格納するリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）４４と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４６と、カウンタ４８と、入力インターフェイス５０と、出力インターフェイス５２とを備えている。

５６は案内レール１４に沿って配設されたリニアスケール５４と、第１スライドブロック６に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される加工送り量検出手段であり、加工送り量検出手段５６の検出信号はコントローラ４０の入力エンターフェイス５０に入力される。

６０はガイドレール２４に沿って配設されたリニアスケール５８と第２スライドブロック１６に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される割り出し送り量検出手段であり、割り出し送り量検出手段６０の検出信号はコントローラ４０の入力インターフェイス５０に入力される。

撮像手段３８で撮像した画像信号もコントローラ４０の入力インターフェイス５０に入力される。一方、コントローラ４０の出力インターフェイス５２からはパルスモータ１０、パルスモータ２０、レーザビーム照射ユニット３４等に制御信号が出力される。

図２に示すように、レーザ加工装置２の加工対象であるウエーハ１１の表面１１ａにおいては、複数のストリート（分割予定ライン）１３が直交して形成されており、直交するストリート１３によって区画された各領域にデバイス１５が形成されている。ウエーハ１１は、多数のデバイス１５が形成されたデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９をその表面１１ａに備えている。

ウエーハ１１の裏面１１ｂは粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周部が環状フレームＦに貼着されてウエーハユニット２１が形成される。ダイシングテープＴは、塩化ビニル等のシート基材上に例えばアクリル樹脂から形成された粘着層が配設されて構成されている。

ウエーハユニット２１では、ウエーハ１１はダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持された状態となり、レーザ加工時には、ウエーハ１１がダイシングテープＴを介してチャックテーブル２８に吸引保持され、クランプ３０により環状フレームＦがクランプされて固定される。

次に、図４乃至図７を参照して、本発明実施形態のウエーハの加工方法について詳細に説明する。まず、撮像手段３８でウエーハ１１の加工領域を撮像して、レーザビームを照射するレーザビーム照射ユニット３４の集光器３６と第１の方向に伸長するストリート１３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、レーザビーム照射位置のアライメントを実施する。次いで、チャックテーブル２８を９０度回転して、第２の方向に伸長するストリート１３と集光器２８とのアライメントを実施する。

上述したアライメント工程が終了したならば、本発明の加工方法の第１実施形態では、図４に示すように、ウエーハ１１に対して吸収性を有する波長のパルスレーザビームを集光器３６を介してウエーハ１１の加工すべきストリート１３の一端から照射を開始し、チャックテーブル２８を矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動させ、ストリート１３に沿って分割の起点となるレーザ加工溝７４を形成する。

第１の方向に伸長する全てのストリート１３に沿って分割の起点となるレーザ加工溝７４を形成したならば、チャックテーブル２８を９０度回転してから、第２の方向に伸長する全てのストリート１３に沿って同様なレーザ加工溝７４を形成する。

第１実施形態のレーザ加工条件例は例えば以下の通りである。

光源 ：ＹＡＧパルスレーザ
波長 ：３５５ｎｍ（ＹＡＧレーザの第３高調波）
平均出力 ：３．５Ｗ
集光スポット径 ：１０μｍ
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／ｓ

ウエーハの分割予定ライン１３に沿って分割の起点となる分割起点形成工程は、ウエーハ１１に対して透過性を有する波長のレーザビームを使用しても実施することができる。この第２実施形態では、集光器３６からウエーハ１１に対して透過性を有するパルスレーザビームの集光点をウエーハ１１の内部に合わせてパルスレーザビームをストリート１３に沿って照射しつつ、チャックテーブル２８を図４において矢印Ｘ１で示す方向に所定の送り速度で移動して、ウエーハ１１の内部に変質層を形成する。

第１の方向に伸長する全てのストリート１３に沿ってウエーハ１１の内部に変質層を形成してから、チャックテーブル２８を９０度回転し、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する全てのストリート１３に沿ってウエーハ内部に同様な変質層を形成する。この変質層、溶融再硬化層として形成される。

この第２実施形態におけるレーザ加工条件は例えば以下の通りである。

光源 ：ＹＡＧパルスレーザ
波長 ：１０６４ｎｍ
平均出力 ：１．０Ｗ
集光スポット径 ：１μｍ
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
加工送り速度 ：５０ｍｍ／ｓ

第１実施形態又は第２実施形態の分割起点形成工程実施後、図５に示すように、ダイシングテープＴの裏面側からスプレーノズル７６により静電気除去剤７８を噴射してダイシングテープＴの裏面に帯電防止層を形成する。

静電気除去剤７８としては、ショーワグローブ株式会社が提供する「静電気除去スプレーＳＢ−８」を使用することができる。尚、この静電気除去剤７８のダイシングテープＴの裏面側への噴射は、分割起点形成工程を実施する前に行うようにしてもよい。

ウエーハ１１に分割の起点となる分割起点形成工程実施後、図６に示すエキスパンド装置（分割装置）８０を用いてウエーハ１１を分割起点となるレーザ加工溝７４に沿って個々のチップに分割するウエーハ分割工程を実施する。

図６に示すエキスパンド装置８０は、環状フレームＦを保持するフレーム保持手段８２と、フレーム保持手段８２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を拡張するテープ拡張手段８４を具備している。

フレーム保持手段８２は、環状のフレーム保持部材８６と、フレーム保持部材８６の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ８８から構成される。フレーム保持部材８６の上面は環状フレームＦを載置する載置面８６ａを形成しており、この載置面８６ａ上に環状フレームＦが載置される。

そして、載置面８６ａ上に載置された環状フレームＦは、クランプ８８によってフレーム保持手段８６に固定される。このように構成されたフレーム保持手段８２はテープ拡張手段８４によって上下方向に移動可能に支持されている。

テープ拡張手段８４は、環状のフレーム保持部材８６の内側に配設された拡張ドラム９０を具備している。拡張ドラム９０の上端は蓋９２で閉鎖されている。この拡張ドラム９０は、環状フレームＦの内径より小さく、環状フレームＦに装着されたダイシングテープＴに貼着されるウエーハ１１の外径より大きい内径を有している。

拡張ドラム９０はその下端に一体的に形成された支持フランジ９４を有している。テープ拡張手段８４は更に、環状のフレーム保持部材８６を上下方向に移動する駆動手段９６を具備している。この駆動手段９６は支持フランジ９４上に配設された複数のエアシリンダ９８から構成されており、そのピストンロッド１００はフレーム保持部材８６の下面に連結されている。

複数のエアシリンダ９８から構成される駆動手段９６は、環状のフレーム保持部材８６を、その載置面８６ａが拡張ドラム９０の上端である蓋９２の表面と略同一高さとなる基準位置と、拡張ドラム９０の上端より所定量下方の拡張位置との間で上下方向に移動する。

以上のように構成されたエキスパンド装置８０を用いて実施するウエーハ１１の分割工程について図７を参照して説明する。図７（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８６の載置面８６ａ上に載置し、クランプ８８によってフレーム保持部材８６に固定する。この時、フレーム保持部材８６はその載置面８６ａが拡張ドラム９０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９８を駆動してフレーム保持部材８６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８６の載置面８６ａ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に装着されたダイシングテープＴは拡張ドラム９０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、ストリート１３に沿って形成されたレーザ加工溝７４が分割起点となってウエーハ１１がレーザ加工溝７４に沿って割断され、個々の半導体チップ（デバイス）１５に分割される。

ウエーハ１１の内部に分割起点となる変質層が形成された第２実施形態の場合には、ウエーハ１１に放射状に引張力が作用すると、ストリート１３に沿って形成された変質層は強度が低下されているので、この変質層が分割起点となってウエーハ１１が変質層に沿って割断され、個々の半導体チップ（デバイス）１５に分割される。

シリコンウエーハ１１を図２に示すようにダイシングテープＴを介して環状フレームＦで支持し、１．０ｍｍ間隔でレーザビームを照射して変質層を分割予定ラインの内部に形成し、１．０ｍｍ×１．０ｍｍの複数の正方形に区画し、ダイシングテープＴをエキスパンドした。ダイシングテープＴの裏面を擦り、ウエーハ１１の帯電量と周囲に飛散して付着したサイズ５μｍ以上の屑の数を比較したところ表１に示すような結果が得られた。

表１から明らかな通り、ダイシングテープＴの裏面に帯電防止層を有する本発明の粘着テープでは、帯電防止層を有しない従来の粘着テープに比較してウエーハの帯電量が顕著に減少している。更に、チップ表面の屑の数及びテープ表面の屑の数も従来の粘着テープに比較して顕著に減少している。

本実施形態のダイシングテープ（粘着テープ）Ｔは、シート状基材、とシート状基材の表面に配設された粘着層と、シート状基材の裏面にコーティングされた帯電防止層とから形成されているので、図７（Ｂ）に示すテープ拡張時に、ダイシングテープＴの裏面に形成された帯電防止層が拡張ドラム９０の蓋９２と摺動接触しても、ダイシングテープＴに発生する静電気が抑制され、分割工程実施時にデバイス１５の機能が破壊されたり、ウエーハ１１の割断時の屑が付着してデバイス１５の品質が低下するという問題を解消することができる。

Ｔ ダイシングテープ（粘着テープ）
Ｆ 環状フレーム
２ レーザ加工装置
１１ ウエーハ
１３ 分割予定ライン（ストリート）
１５ デバイス
２８ チャックテーブル
３４ レーザビーム照射ユニット
３６ 集光器
７４ レーザ加工溝
８０ エキスパンド装置（分割装置）
８２ フレーム保持手段
８４ テープ拡張手段
９０ 拡張ドラム
９８ エアシリンダ

Claims (1)

1. 複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて表面に形成されたウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法であって、
   ウエーハを収容する開口部を有する環状フレームの該開口部にウエーハを収容して表面に粘着層を有する粘着テープの該表面側をウエーハと該環状フレームとに貼着してウエーハユニットに一体化して、ウエーハを環状フレームで支持する一体化工程と、
   該一体化工程の後に、ウエーハの該分割予定ラインに沿って分割の起点を形成する分割起点形成工程と、
   該一体化工程と該分割起点形成工程とを実施した後に、該粘着テープを介してウエーハに外力を付与して、該分割の起点が形成された該分割予定ラインに沿ってウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの分割工程と、を具備し、
   該分割起点形成工程を実施した後、該粘着テープの裏面側から静電気除去剤を噴射して該粘着テープの該裏面に帯電防止層を形成することを特徴とするウエーハの加工方法。

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