JP5307384B2

JP5307384B2 - ウエーハの分割方法

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Description

本発明は、表面に複数のストリートが格子状に形成されているとともに該複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハを、該ストリートに沿って個々のデバイス（チップ）に分割するウエーハの分割方法に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々のデバイスを製造している。また、サファイヤ基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハも所定のストリートに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。

半導体ウエーハ等の板状の被加工物を分割する方法として、その被加工物に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を用い、分割すべき領域の内部に集光点を合わせてパルスレーザー光線を照射するレーザー加工方法も試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、被加工物の一方の面側から内部に集光点を合わせて被加工物に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射し、被加工物の内部にストリートに沿って変質層を連続的に形成し、この変質層が形成されることによって強度が低下したストリートに沿って外力を加えることにより、被加工物を分割するものである。（例えば、特許文献２参照。）
特許第３４０８８０５号公報

上記レーザー加工方法を用いてストリートに沿って変質層が形成されたウエーハを環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着した後、ダイシングテープを拡張することにより、ウエーハを変質層が形成されることによって強度が低下せしめられたストリートに沿って個々のデバイスに分割する方法が提案されている。（例えば、特許文献３参照。）
特開２００４−２７３８９５号公報

而して、ストリートに沿って内部に変質層が形成されたウエーハは非常に割れやすく、変質層が形成されたウエーハをレーザー加工装置からダイシングテープに貼着するために搬送する搬送工程および変質層が形成されたウエーハをダイシングテープに貼着する際、更にダイシングテープに貼着されたウエーハをテープ拡張装置まで搬送する搬送工程においてウエーハが破損するという問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、ストリートに沿って内部に変質層が形成されたウエーハを搬送工程等において破損することなくストリートに沿って分割することができるウエーハの分割方法を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、表面に複数のストリートが格子状に形成されているとともに複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハを、複数のストリートに沿って分割するウエーハの分割方法であって、
ウエーハの表面に保護テープを貼着する保護テープ貼着工程と、
表面に該保護テープが貼着されたウエーハをレーザー加工装置のチャックテーブル上に裏面を上にして該保護テープ側を保持し、ウエーハの裏面側からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を複数のストリートに沿って照射し、ウエーハの内部に複数のストリートに沿って変質層を形成する変質層形成工程と、
該変質層形成工程を実施した後に、ウエーハを吸引保持して搬送するウエーハ搬送装置を用いてウエーハの裏面全面を吸引保持し、テープ貼着装置の支持テーブル上にウエーハの裏面を上にして該保護テープ側を載置する第１の搬送工程と、
該テープ貼着装置の該支持テーブル上に載置されたウエーハの裏面およびウエーハを囲繞して配置された環状のフレームにダイシングテープを貼着するダイシングテープ貼着工程と、
該ダイシングテープ貼着工程を実施した後に、ウエーハおよび該環状のフレームを吸引保持して反転するウエーハ反転装置を用いてウエーハの裏面全面を該ダイシングテープを介して吸引保持するとともに該環状のフレームを吸引保持し、保持したウエーハおよび該環状のフレームの表裏を反転してウエーハの表面に貼着された該保護テープを上側にするウエーハ反転工程と、
該ウエーハ反転工程を実施した後に、ウエーハおよび該環状のフレームを吸引保持して搬送するウエーハおよびフレーム搬送装置を用いてウエーハの表面全面を該保護テープを介して吸引保持するとともに該環状のフレームを吸引保持して該ウエーハ反転装置による吸引保持を解除し、テープ拡張装置の環状のフレーム保持部材上に該環状のフレームを載置するとともに該テープ拡張装置のウエーハ保持テーブル上にウエーハの表面に貼着された該保護テープを上にして該ダイシングテープ側を載置する第２の搬送工程と、
該テープ拡張装置の該フレーム保持部材上に載置された該環状のフレームを固定するとともに該ウエーハ保持テーブル上に載置されたウエーハを該ダイシングテープを介して吸引保持し、ウエーハの表面に貼着された該保護テープを剥離する保護テープ剥離工程と、
該保護テープ剥離工程を実施した後に、該ウエーハ保持テーブルによるウエーハの吸引保持を解除し、該ダイシングテープを拡張することによりウエーハを変質層が形成された複数のストリートに沿って個々のデバイスに分割するウエーハ分割工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの分割方法が提供される。

本発明によるウエーハの分割方法においては、変質層形成工程が実施され内部に複数のストリートに沿って変質層が形成されたウエーハをテープ貼着装置に搬送する第１の搬送工程と、テープ貼着装置においてダイシングテープ貼着工程が実施されたウエーハの表裏を反転するウエーハ反転工程およびウエーハ反転工程において表裏が反転されたウエーハをテープ拡張装置に搬送する第２の搬送工程を実施する際にはウエーハの全面を保護テープを介して吸引保持するとともに環状のフレームを吸引保持してウエーハ反転装置による吸引保持を解除するので、変質層形成工程を実施することによりウエーハの内部にストリートに沿って変質層が形成されていても、ウエーハが破損することはない。
また、テープ拡張装置においてウエーハの表面に貼着された保護テープを剥離する保護テープ剥離工程を実施する際にはウエーハ保持テーブル上に載置されたウエーハの裏面全面をダイシングテープを介して吸引保持するので、変質層形成工程を実施することによりウエーハの内部にストリートに沿って変質層が形成されていても、ウエーハが破損することはない。
従って、ダイシングテープを拡張することによりウエーハを変質層が形成された複数のストリートに沿って個々のデバイスに分割するウエーハ分割工程を実施する前にウエーハが破損することはない。

以下、本発明によるウエーハの分割方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１には、本発明によるウエーハの分割方法に従って分割されるウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図が示されている。図１に示す半導体ウエーハ２は、例えば厚さが１５０μmのシリコンウエーハからなっており、表面２ａには複数のストリート２１が格子状に形成されている。そして、半導体ウエーハ２の表面２aには、複数のストリート２１によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス２２が形成されている。以下、この半導体ウエーハ２を個々のデバイス２２（チップ）に分割するウエーハの分割方法について説明する。

上述した半導体ウエーハ２の表面２ａには、デバイス２２を保護するために図２に示すように保護テープ３を貼着する（保護テープ貼着工程）。この保護テープ３は、図示の実施形態においては厚さが１５０μｍのポリオレフィンシートが用いられている。

保護テープ貼着工程を実施することにより半導体ウエーハ２の表面２ａに保護テープ３を貼着したならば、半導体ウエーハ２の裏面側からシリコンウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線をストリート２１に沿って照射し、半導体ウエーハ２の内部にストリート２１に沿って変質層を形成する変質層形成工程を実施する。この変質層形成工程は、図示の実施形態においては図３に示すレーザー加工装置を用いて実施する。図３に示すレーザー加工装置４は、被加工物を保持するチャックテーブル４１と、該チャックテーブル４１上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４２と、チャックテーブル４１上に保持された被加工物を撮像する撮像手段４３を具備している。チャックテーブル４１は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない移動機構によって図３において矢印Ｘで示す加工送り方向および矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられるようになっている。

上記レーザー光線照射手段４２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング４２１を含んでいる。ケーシング４２１内には図示しないＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器や繰り返し周波数設定手段を備えたパルスレーザー光線発振手段が配設されている。上記ケーシング４２１の先端部には、パルスレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線を集光するための集光器４２２が装着されている。

上記レーザー光線照射手段４２を構成するケーシング４２１の先端部に装着された撮像手段４３は、図示の実施形態においては可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該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、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。

上述したレーザー加工装置４を用いて変質層形成工程を実施するには、図３に示すようにレーザー加工装置４のチャックテーブル４１上に半導体ウエーハ２の保護テープ３側を載置する。そして、図示しない吸引手段によってチャックテーブル４１上に半導体ウエーハ１０を吸着保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル４１上に吸引保持された半導体ウエーハ２は裏面２ｂが上側となる。

上述したようにウエーハ保持工程を実施したならば、半導体ウエーハ２を形成するシリコンウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を半導体ウエーハ２の裏面２ｂ側からストリート２１に沿って照射し、半導体ウエーハ２の内部にストリート２１に沿って変質層を形成する変質層形成工程を実施する。変質層形成工程を実施するには、先ず半導体ウエーハ２を吸引保持したチャックテーブル２１は、図示しない移動機構によって撮像手段４３の直下に位置付けられる。そして、撮像手段４３および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ２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作業を実行する。即ち、撮像手段４３および図示しない制御手段は、半導体ウエーハ２の所定方向に形成されているストリート２１と、ストリート２１に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段４２の集光器４２２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、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する。また、半導体ウエーハ２に形成されている上記所定方向に対して直交する方向に延びるストリート２１に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される（アライメント工程）。このとき、半導体ウエーハ２のストリート２１が形成されている表面２ａは下側に位置しているが、撮像手段４３が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成された撮像手段を備えているので、裏面２ｂ側から透かしてストリート２１を撮像することができる。

以上のようにしてアライメント工程を実施したならば、図４の（ａ）で示すようにチャックテーブル４１をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段４２の集光器４２２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート２１の一端（図４の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段４２の集光器４２２の直下に位置付ける。そして、集光器４２２からシリコンウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル４１を図４の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の送り速度で移動せしめる。そして、図４の（ｂ）で示すように集光器４２２の照射位置がストリート２１の他端（図４の（b）において右端）位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル４１の移動を停止する。この変質層形成工程においては、パルスレーザー光線の集光点Ｐを半導体ウエーハ２の表面２ａ（下面）付近に合わせることにより、半導体ウエーハ２には表面２ａ（下面）に露出するとともに表面２ａから内部に向けて変質層２１０が形成される。この変質層２１０は、溶融再固化層として形成される。

上記変質層形成工程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のパルスレーザー
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
集光点のエネルギー密度：２．０×１０E１１W／cm²
集光スポット径：φ１μｍ
加工送り速度：１００ｍｍ／秒

なお、半導体ウエーハ２の厚さが厚い場合には、図５に示すように集光点Ｐを段階的に変えて上述した変質層形成工程を複数回実行することにより、複数の変質層２１０を形成する。例えば、上述した加工条件においては１回に形成される変質層の厚さは約５０μｍであるため、上記変質層形成工程を例えば２回実施して１００μmの変質層２１０を形成する。また、厚さが１５０μｍの半導体ウエーハ２に対して３層の変質層を形成し、半導体ウエーハ２の内部にストリート２１に沿って表面２ａから裏面２ｂに渡って変質層を形成してもよい。また、変質層２１０は、表面２ａおよび裏面２ｂに露出しないように内部だけに形成してもよい。

以上のようにして、半導体ウエーハ２の所定方向に延在する全てのストリート２１に沿って上記変質層形成工程を実行したならば、チャックテーブル４１を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して直交する方向に延びる各ストリート２１に沿って上記変質層形成工程を実行する。

このようにして、半導体ウエーハ２に形成された全てのストリート２１に沿って上記変質層形成工程を実行したならば、半導体ウエーハ２の裏面全面を吸引保持し、テープ貼着装置の支持テーブル上に半導体ウエーハ２の裏面を上にして保護テープ３側を載置する第１の搬送工程を実施する。この第１の搬送工程は、図６に示すウエーハ搬送装置５を用いて実施する。図６に示すウエーハ搬送装置５は、保持パッド５１と、該保持パッド５１を支持する支持手段５２を具備している。保持パッド５１は、下面に円形状の凹部５１１aが形成された保持枠体５１１と、該保持枠体５１１の凹部５１１aに嵌合するポーラスなセラミックスによって形成された吸着パッド５１２からなっている。この吸着パッド５１２は、上記半導体ウエーハ２の裏面全面を保持し得る大きさに形成されている。また、保持枠体５１１に形成された凹部５１１aは、吸引通路５１１bを介して図示しない吸引手段に連通されている。従って、図示しない吸引手段が作動すると、吸引通路５１１bおよび凹部５１１aを介して吸着パッド５１２の下面に負圧が作用せしめられる。上記支持手段５２は保持パッド５１を上下方向に昇降せしめる昇降手段(図示せず)を備えており、図示しない移動手段によって水平方向に移動可能に構成されている。

上記ウエーハ搬送装置５を用いて上述した第１の搬送工程を実施するには、図６の(a)に示すように上記レーザー加工装置４のチャックテーブル４１上で上記変質層形成工程が実施された半導体ウエーハ２の直上に保持パッド５１を移動し、この保持パッド５１を図示しない昇降手段によって下降せしめ、吸着パッド５１２の下面を半導体ウエーハ２の裏面２b（上面）に接触される。そして、図示しない吸引手段を作動して吸着パッド５１２の下面に負圧を作用せしめることにより、吸着パッド５１２の下面に半導体ウエーハ２の裏面２b全面を吸引保持する。このようにして吸着パッド５１２の下面に半導体ウエーハ２の裏面２b全面を吸引保持したならば、図６の(b)に示すように保持パッド５１を図示しない昇降手段によって上昇せしめる。次に、図示しない移動手段を作動して保持パッド５１を図６の(c)に示すようにテープ貼着装置６の支持テーブル６１の直上に移動し、更に図示しない昇降手段を作動して下降せしめ、吸着パッド５１２の下面に吸引保持された半導体ウエーハ２の表面２aに貼着されている保護テープ３を支持テーブル６１の中央部に形成されたウエーハ載置領域６１１の上面に載置する。なお、テープ貼着装置６の支持テーブル６１の中央部に形成されるウエーハ載置領域６１１は、後述する環状のフレームの上面と半導体ウエーハ２の裏面２b（上面）を同一高さにするために外周部より僅かに高く形成されている。このようにして保持パッド５１に吸引保持された半導体ウエーハ２の表面２aに貼着されている保護テープ３をテープ貼着装置６を構成する支持テーブル６１のウエーハ載置領域６１１上に載置したならば、保持パッド５１による半導体ウエーハ２の吸引保持を解除し、保持パッド５１を上昇させるとともに待機位置に移動せしめる。このような第１の搬送工程においては、上述したように保持パッド５１を構成する吸着パッド５１２の下面に半導体ウエーハ２の裏面２b全面を吸引保持するので、上記変質層形成工程を実施することにより半導体ウエーハ２の内部にストリート２１に沿って変質層２１０が形成されていても、半導体ウエーハ２が破損することはない。

上述した第１の搬送工程を実施したならば、テープ貼着装置６の支持台６に載置された半導体ウエーハ２の裏面２bおよび半導体ウエーハ２を囲繞して配置された環状のフレームにダイシングテープを貼着するダイシングテープ貼着工程を実施する。即ち、図７の(a)に示すようにテープ貼着装置６の支持テーブル６１の外周部上面に環状のフレームFを載置する（フレーム載置工程）。なお、このフレーム載置工程は、上記第１の搬送工程を実施する前に実施してもよい。テープ貼着装置６の支持テーブル６１の外周部上面に環状のフレームFを載置したならば、図７の(b)に示すように半導体ウエーハ２の裏面２bおよび環状のフレームFにダイシングテープTを貼着する。なお、ダイシングテープTは、図示の実施形態においては厚さが１００μｍのポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなるシート基材の表面(図７の７(b)において下面)にアクリル樹脂系の粘着剤が厚さが５μｍ程度塗布されている。

上述したダイシングテープ貼着工程を実施したならば、半導体ウエーハ２の裏面２b全面をダイシングテープTを介して吸引保持するとともに環状のフレームFを吸引保持し、保持した半導体ウエーハ２および環状のフレームFの表裏を反転して半導体ウエーハ２の表面２aに貼着された保護テープ３を上側にするウエーハ反転工程を実施する。このウエーハ反転工程は、図８に示すウエーハ反転装置を用いて実施する。図８に示すウエーハ反転装置７は、保持パッド７１と、該保持パッド７１を支持する支持手段７２を具備している。保持パッド７１は、中央部下面に形成された円形状の凹部７１１aおよび該円形状の凹部７１１aを囲繞して形成された環状の凹部７１１bを備えた保持枠体７１１と、該保持枠体７１１の円形の凹部７１１aに嵌合するポーラスなセラミックスによって形成された円形の第１の吸着パッド７１２および環状の凹部７１１bに嵌合するポーラスなセラミックスによって形成された環状の第２の吸着パッド７１３からなっている。この円形の第１の吸着パッド７１２は上記半導体ウエーハ２の裏面全面を保持し得る大きさに形成されており、環状の第２の吸着パッド７１３は環状のフレームFを保持し得る大きさに形成されている。また、保持枠体７１１に形成された円形の凹部７１１aおよび環状の凹部７１１bは、吸引通路７１１cを介して図示しない吸引手段に連通されている。従って、図示しない吸引手段が作動すると、吸引通路７１１cと円形の凹部７１１aおよび環状の凹部７１１bを介して第１の吸着パッド７１２および第２の吸着パッド７１３の表面に負圧が作用せしめられる。上記支持手段７２は保持パッド７１を反転する反転手段 (図示せず)を備えており、図示しない移動手段によって上下方向および水平方向に移動可能に構成されている。

上記ウエーハ反転装置７を用いて上述したウエーハ反転工程を実施するには、図８の(a)に示すように上記テープ貼着装置６の支持テーブル６１に載置され上述したダイシングテープ貼着工程が実施された半導体ウエーハ２および環状のフレームFの直上に保持パッド7１を移動し、この保持パッド７１を図８の(b)に示すように下降せしめ、第１の吸着パッド７１２および第２の吸着パッド７１３の表面(下面)をダイシングテープTにおける半導体ウエーハ２の貼着領域および環状のフレームFの上面に接触させる。そして、図示しない吸引手段を作動して第１の吸着パッド７１２および第２の吸着パッド７１３の表面(下面)に負圧を作用せしめることにより、第１の吸着パッド７１２および第２の吸着パッド７１３の表面(下面)にダイシングテープTを介して半導体ウエーハ２の裏面２b全面および環状のフレームFを吸引保持する。このようにして第１の吸着パッド７１２および第２の吸着パッド７１３の表面(下面)にダイシングテープTを介して半導体ウエーハ２の裏面２b全面および環状のフレームFを吸引保持したならば、図８の(c)に示すように保持パッド７１をテープ貼着装置６の支持台６上から移動して反転する。この結果、図８の(c)に示すように環状のフレームFに装着されたダイシングテープTに貼着されている半導体ウエーハ２の表面２aに貼着された保護テープ３が上側となる。このウエーハ反転工程においても上述したように第１の吸着パッド７１２の表面にダイシングテープTを介して半導体ウエーハ２の裏面２b全面を吸引保持するので、上記変質層形成工程を実施することにより半導体ウエーハ２の内部にストリート２１に沿って変質層２１０が形成されていても、半導体ウエーハ２が破損することはない。

上述したウエーハ反転工程を実施したならば、上記ウエーハ反転装置７の保持パッド７１に保持されている半導体ウエーハ２の表面全面を保護テープ３を介して吸引保持するとともに環状のフレームFを吸引保持し、テープ拡張装置に搬送する第２の搬送工程を実施する。この第２の搬送工程は、図９に示すウエーハおよびフレーム搬送装置８を用いて実施する。図９に示すウエーハおよびフレーム搬送装置８は、保持パッド８１と、該保持パッド８１を支持する支持手段８２を具備している。保持パッド８１は、上記反転装置の保持パッド７１と実質的に同一の構成でよく、中央部下面に形成された円形状の凹部８１１aおよび該円形状の凹部８１１aを囲繞して形成された環状の凹部８１１bを備えた保持枠体８１１と、該保持枠体８１１の円形の凹部８１１aに嵌合するポーラスなセラミックスによって形成された円形の第１の吸着パッド８１２および環状の凹部８１１bに嵌合するポーラスなセラミックスによって形成された環状の第２の吸着パッド８１３からなっている。この円形の第１の吸着パッド８１２は上記半導体ウエーハ２の表面全面を保持し得る大きさに形成されており、環状の第２の吸着パッド８１３は環状のフレームFを保持し得る大きさに形成されている。また、保持枠体８１１に形成された円形の凹部８１１aおよび環状の凹部８１１bは、吸引通路８１１cを介して図示しない吸引手段に連通されている。従って、図示しない吸引手段が作動すると、吸引通路８１１bと円形の凹部８１１aおよび環状の凹部８１１bを介して第１の吸着パッド８１２および第２の吸着パッド８１３の表面に負圧が作用せしめられる。上記支持手段８２は、図示しない移動手段によって保持パッド８１を上下方向および水平方向に移動可能に構成されている。

上記ウエーハおよびフレーム搬送装置８を用いて上述した第２の搬送工程を実施するには、図９の(a)に示すように上記ウエーハ反転装置７の保持パッド７１に保持されている半導体ウエーハ２および環状のフレームFの直上に保持パッド８１を移動し、この保持パッド８１を図９の(b)に示すように下降せしめ、第１の吸着パッド８１２および第２の吸着パッド８１３の表面(下面)を半導体ウエーハ２の表面に貼着された保護テープ３および環状のフレームFの上面に接触される。そして、図示しない吸引手段を作動して第１の吸着パッド８１２および第２の吸着パッド８１３の表面(下面)に負圧を作用することにより、第１の吸着パッド８１２の表面(下面)に保護テープ３を介して半導体ウエーハ２の表面２a全面を吸引保持するとともに第２の吸着パッド８１３の表面(下面)に環状のフレームFを吸引保持する。そして、上記ウエーハ反転装置７の保持パッド７１による吸引保持を解除する（ウエーハ移し替え）。このようにして保持パッド８１に半導体ウエーハ２の表面２a全面および環状のフレームFを吸引保持したならば、ウエーハおよびフレーム搬送装置８は保持パッド８１に保持した半導体ウエーハ２および環状のフレームFをテープ拡張装置に搬送する。

ここで、テープ拡張装置について、図１０および図１１を参照して説明する。
図１０および図１１に示すテープ拡張装置９は、円盤状の支持基台９０と、該支持基台９０の上方に配設され上記環状のフレームFを保持するフレーム保持手段９１と、該フレーム保持手段９１を上下方向に移動可能に支持する進退手段９２と、支持基台９０の中央部上面に配設され上記半導体ウエーハ２を保持する保持面を備えたウエーハ保持テーブル９３を具備している。フレーム保持手段９１は、環状のフレーム保持部材９１１と、該フレーム保持部材９１１の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ９１２とからなっている。フレーム保持部材９１１の上面には環状のフレームFを載置する載置面９１１ａが形成されており、この載置面９１１ａ上に環状のフレームFが載置される。そして、載置面９１１ａ上に載置された環状のフレームFは、クランプ９１２によってフレーム保持部材９１１に固定される。

上記進退手段９２は、上記支持基台９０上に配設された複数のエアシリンダ９２１からなっており、ピストンロッド９２２が上記環状のフレーム保持部材９１１の下面に連結される。このように複数のエアシリンダ９２１からなる進退手段９２は、環状のフレーム保持部材９１１を載置面９１１ａがウエーハ保持テーブル９３の上面である保持面と略同一高さとなる基準位置と、ウエーハ保持テーブル９３の上面より所定量下方の拡張位置の間を上下方向に移動せしめる。

上記ウエーハ保持テーブル９３は、図１１に示すように円盤状の本体９３１と、該本体９３１を支持する支持部９３２とからなっている。円盤状の本体９３１の上面には円形状の凹部９３１aが形成されている、該凹部９３１aにポーラスなセラミックスによって形成された円形状の吸着チャック９３３が嵌合される。この吸着チャック９３３は、上記半導体ウエーハ２の裏面全面を吸引保持し得る大きさに形成されている。また、本体９３１に形成された凹部９３１aは、吸引通路９３１bを介して図示しない吸引手段に連通されている。従って、図示しない吸引手段が作動すると、吸引通路９３１bおよび凹部９３１aを介して吸着チャック９３３の上面（保持面）に負圧が作用せしめられる。

以上のように構成されたテープ拡張装置９に、上記ウエーハおよびフレーム搬送装置８の保持パッド８１に保持された半導体ウエーハ２および環状のフレームFが搬送される（第２の搬送工程）。即ち、図１２に示すように上記ウエーハおよびフレーム搬送装置８の保持パッド８１をテープ拡張装置９の直上に移動するとともに下降せしめ、保持パッド８１に保持された半導体ウエーハ２をダイシングテープTを介してウエーハ保持テーブル９３の上面(保持面)に載置するとともに、環状のフレームFをフレーム保持手段９１を構成する環状のフレーム保持部材９１１の載置面９１１ａ上に載置する（ウエーハ載置工程）。このとき、環状のフレーム保持部材９１１は図１１および図１２に示す基準位置に位置付けられている。この第２の搬送工程においても上述したようにウエーハおよびフレーム搬送装置８の保持パッド８１を構成する第１の吸着パッド８１２の表面に保護テープ３を介して半導体ウエーハ２の表面２a全面を吸引保持するとともに第２の吸着パッド８１３の表面(下面)に環状のフレームFを吸引保持されているので、上記変質層形成工程を実施することにより半導体ウエーハ２の内部にストリート２１に沿って変質層２１０が形成されていても、半導体ウエーハ２が破損することはない。

上述した第２の搬送工程を実施したならば、ウエーハおよびフレーム搬送装置８の保持パッド８１による半導体ウエーハ２および環状のフレームFの吸引保持を解除し、ウエーハおよびフレーム搬送装置８を退避させた後、図１３の(a)に示すようにクランプ９１２によってフレーム保持部材９１１に固定する。次に、テープ拡張装置９の図示しない吸引手段を作動し、吸引通路９３１bおよび凹部９３１aを介して吸着チャック９３３の上面（保持面）に負圧を作用せしめ、吸着チャック９３３の上面（保持面）にダイシングテープTを介して半導体ウエーハ２の裏面２b全面を吸引保持する。このように吸着チャック９３３の上面（保持面）にダイシングテープTを介して半導体ウエーハ２の裏面２bを吸引保持した状態で、図１３の(b)に示すように半導体ウエーハ２の表面２aに貼着されている保護テープ３を剥離する（保護テープ剥離工程）。このように、保護テープ３を剥離する際には、吸着チャック９３３の上面（保持面）にダイシングテープTを介して半導体ウエーハ２の裏面２b全面を吸引保持しているので、上記変質層形成工程を実施することにより半導体ウエーハ２の内部にストリート２１に沿って変質層２１０が形成されていても、半導体ウエーハ２が破損することはない。

上述したように保護テープ剥離工程を実施したならば、ウエーハ保持テーブル９３による半導体ウエーハ２の吸引保持を解除する。そして、ダイシングテープTを拡張することにより半導体ウエーハ２を変質層が形成されたストリート２１に沿って個々のデバイス２２に分割するウエーハ分割工程を実施する。このウエーハ分割工程について、図１４の(a)および(b)を参照して説明する。図１４の(a)は、上記保護テープ剥離工程が実施されウエーハ保持テーブル９３による半導体ウエーハ２の吸引保持を解除した状態が示されている。図１４の(a)に示す状態から、進退手段９２としての複数のエアシリンダ９２１を作動して、環状のフレーム保持部材９１１を図１４の（ｂ）に示す拡張位置に下降せしめる。従って、フレーム保持部材９１１の載置面９１１ａ上に固定されている環状のフレームFも下降するため、図１４の（ｂ）に示すように環状のフレームFに装着されたダイシングテープTはウエーハ保持テーブル９３の外周縁に当接して拡張せしめられる（テープ拡張工程）。この結果、ダイシングテープTに貼着されている半導体ウエーハ２は放射状に引張力が作用する。このように半導体ウエーハ２に放射状に引張力が作用すると、ストリート２１に沿って形成された変質層２１０は強度が低下せしめられているので、この変質層２１０が分割起点となって半導体ウエーハ２は変質層２１０に沿って破断され個々のデバイス２２に分割される。なお、上記ウエーハ保持テーブル９３による半導体ウエーハ２の吸引保持の解除は、上記テープ拡張工程中に実施してもよい。また、上記テープ拡張工程を実施する際には、ウエーハ保持テーブル９３を加熱しダイシングテープTにおける半導体ウエーハ２が貼着されている領域を加熱して軟化せしめることが望ましい。

本発明によるウエーハの分割方法によって個々のデバイスに分割されるウエーハとしての半導体ウエーハを示す斜視図。図１に示す半導体ウエーハの表面に保護テープが貼着された状態を示す斜視図。本発明によるウエーハの分割方法における変質層形成工程を実施するためのレーザー加工装置の要部斜視図。本発明によるウエーハの分割方法における変質層形成工程の説明図。図４に示す変質層形成行程において半導体ウエーハの内部に変質層を積層して形成した状態を示す説明図。本発明によるウエーハの分割方法における第１の搬送工程の説明図。本発明によるウエーハの分割方法におけるダイシングテープ貼着工程の説明図。本発明によるウエーハの分割方法におけるウエーハ反転工程の説明図。本発明によるウエーハの分割方法の第２の搬送工程におけるウエーハ移し替え工程の説明図。本発明によるウエーハの分割方法におけるウエーハ分割工程を実施するためのテープ拡張装置の斜視図。図１０に示すテープ拡張装置の断面図。本発明によるウエーハの分割方法の第２の搬送工程におけるウエーハ載置工程の説明図。本発明によるウエーハの分割方法における保護テープ剥離工程の説明図。本発明によるウエーハの分割方法におけるウエーハ分割工程の説明図。

符号の説明

２：半導体ウエーハ
２１：ストリート
２２：デバイス
３：保護テープ
４：レーザー加工装置
４１：レーザー加工装置のチャックテーブル
４２：レーザー光線照射手段
５：ウエーハ搬送装置
５１：保持パッド
５２：支持手段
６：テープ貼着装置
６１：支持テーブル
７：ウエーハ反転装置
７１：保持パッド
７２：支持手段
８：ウエーハおよびフレーム搬送装置
８１：保持パッド
８２：支持手段
９：テープ拡張装置
９１：フレーム保持手段
９２：進退手段
９３：ウエーハ保持テーブル
F：環状のフレーム
T：ダイシングテープ

Claims

表面に複数のストリートが格子状に形成されているとともに複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハを、複数のストリートに沿って分割するウエーハの分割方法であって、
ウエーハの表面に保護テープを貼着する保護テープ貼着工程と、
表面に該保護テープが貼着されたウエーハをレーザー加工装置のチャックテーブル上に裏面を上にして該保護テープ側を保持し、ウエーハの裏面側からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を複数のストリートに沿って照射し、ウエーハの内部に複数のストリートに沿って変質層を形成する変質層形成工程と、
該変質層形成工程を実施した後に、ウエーハを吸引保持して搬送するウエーハ搬送装置を用いてウエーハの裏面全面を吸引保持し、テープ貼着装置の支持テーブル上にウエーハの裏面を上にして該保護テープ側を載置する第１の搬送工程と、
該テープ貼着装置の該支持テーブル上に載置されたウエーハの裏面およびウエーハを囲繞して配置された環状のフレームにダイシングテープを貼着するダイシングテープ貼着工程と、
該ダイシングテープ貼着工程を実施した後に、ウエーハおよび該環状のフレームを吸引保持して反転するウエーハ反転装置を用いてウエーハの裏面全面を該ダイシングテープを介して吸引保持するとともに該環状のフレームを吸引保持し、保持したウエーハおよび該環状のフレームの表裏を反転してウエーハの表面に貼着された該保護テープを上側にするウエーハ反転工程と、
該ウエーハ反転工程を実施した後に、ウエーハおよび該環状のフレームを吸引保持して搬送するウエーハおよびフレーム搬送装置を用いてウエーハの表面全面を該保護テープを介して吸引保持するとともに該環状のフレームを吸引保持して該ウエーハ反転装置による吸引保持を解除し、テープ拡張装置の環状のフレーム保持部材上に該環状のフレームを載置するとともに該テープ拡張装置のウエーハ保持テーブル上にウエーハの表面に貼着された該保護テープを上にして該ダイシングテープ側を載置する第２の搬送工程と、
該テープ拡張装置の該フレーム保持部材上に載置された該環状のフレームを固定するとともに該ウエーハ保持テーブル上に載置されたウエーハを該ダイシングテープを介して吸引保持し、ウエーハの表面に貼着された該保護テープを剥離する保護テープ剥離工程と、
該保護テープ剥離工程を実施した後に、該ウエーハ保持テーブルによるウエーハの吸引保持を解除し、該ダイシングテープを拡張することによりウエーハを変質層が形成された複数のストリートに沿って個々のデバイスに分割するウエーハ分割工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの分割方法。