JP2007214457A - ウェーハ加工装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェーハにダメージを与えることなくチップに分割する。
【解決手段】表面に形成されたパターンを保護する保護用テープが貼着されたウェーハＷの裏面を砥石で研削加工し次いで研磨加工する平面加工装置１０Ａと、研磨後のウェーハにレーザー光を照射し内部へ改質領域を形成して切断加工を行うレーザーダイシング装置１０Ｂと、切断加工後のウェーハをプラズマにより洗浄する洗浄手段１９と、洗浄後のウェーハへＵＶ光を照射するＵＶ照射装置１８と、フレームＦをマウントするテープマウンタ１１と、保護用テープ２１を剥離するテープテープリムーバー１２と、ウェーハＷの各チップＴ間の間隔を拡張するエキスパンダ１３とを備えたことにより、装置内の少ない移動距離で裏面の研削からＵＶ光の照射、フレームへのマウント、剥離、及びエキスパンドまでの各工程を行うことが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウェーハ加工装置及び方法に係り、特に、半導体ウェーハの平面加工からチップサイズに切断されたウェーハのマウントまでを一貫ラインで行うことができるウェーハ加工装置及び方法に関する。

半導体装置や電子部品等の製造工程では、先ず表面に半導体装置や電子部品等が形成されたウェーハに対して、プロービング、ダイシング、ダイボンディング、及びワイヤボンディング等の各工程を経た後、樹脂モールドされて半導体装置や電子部品等の完成品となるのが一般的である。

ところで近年、メモリーカードや薄型ＩＣカード等に組込まれる極薄の半導体装置や電子部品の需要が高まっており、厚さが１００μｍ以下の極薄ウェーハの要求が増大している。このため、従来ではプロービング工程の後に、ダイシング工程によってウェーハを個々のチップに分割していたが、これに代えて、ダイシング工程の前にウェーハの裏面を研削（バックグラインド）し、１００μｍ以下の極薄ウェーハとしてからダイシングを行うようになってきた。

このような背景の下に、従来の半導体装置や電子部品等のチップ製造方法では、図１３のフロー図に示されるように、以下のような手順でチップの製造が行われる。

先ず、表面に半導体装置や電子部品等が多数形成されたウェーハの表面を保護するため、片面に粘着剤を有する保護シート（保護テープとも称される）がウェーハ表面に貼られる（ステップＳ１０１）。次に、ウェーハを裏面から研削して所定の厚さに加工する裏面研削工程が行われる（ステップＳ１０３）。

裏面研削工程の後、片面に粘着剤を有するダイシングシート（ダイシングテープとも称される）を用いてウェーハをダイシング用フレームに取付けるフレームマウント工程が行われ、ウェーハとダイシング用のフレームとが一体化される（ステップＳ１０５）。この状態でウェーハをダイシングシート側で吸着し、表面に貼付されている保護シートが剥離される（ステップＳ１０７）。

保護シートが剥離されたウェーハは、フレームごとダイシングソーに搬送され、高速回転するダイヤモンドブレードで個々のチップに切断される（ステップＳ１０９）。切断された個々のチップは、図１４に示されるように、ダイシングシートＳに貼付されたままバラバラにならず、ウェーハ状態を保っているので、ここでは、便宜上このウェーハ状態を保ったチップＴの集合体をもウェーハＷと呼ぶことにする。

切断されたウェーハＷは、エキスパンド工程において、ダイシングシートＳが放射状に引き伸ばされて、個々のチップＴの間隔が広げられ（ステップＳ１１１）、チップマウント工程において、リードフレーム等のパッケージ基材にマウントされる（ステップＳ１１３）。以上のような工程によりチップの製造が行われる。

ところが、従来のチップ製造方法では、厚さが１００μｍ以下の極薄のウェーハＷをダイシングソーにより切断した際、切断時にウェーハＷにチッピングや割れが生じ、多くの不良チップが発生する問題があった。

この問題を解決する手段として、従来のダイシングソーによる切断に代えて、ウェーハＷの内部に集光点を合わせたレーザー光を入射させ、ウェーハ内部に多光子吸収による改質領域を形成して個々のチップＴに分割するレーザー加工方法に関する技術が提案されている（たとえば、特許文献１〜６参照。）。
特開２００２−１９２３６７号公報 特開２００２−１９２３６８号公報 特開２００２−１９２３６９号公報 特開２００２−１９２３７０号公報 特開２００２−１９２３７１号公報 特開２００２−２０５１８０号公報

上記の特許文献１〜６で提案されている技術は、従来のダイシングソーによるダイシング装置に代えて、図１５に示されるように、レーザー光源ＬＳから出射されたレーザー光ＬをウェーハＷの内部に集光させ、ウェーハＷの内部に連続して改質領域Ｋを形成することによりウェーハＷを割断するダイシング装置（以下、レーザーダイシング装置と称する）を提案したものである。

レーザーダイシング装置では、高速回転するダイヤモンドブレードに代えて、レーザー光によりウェーハがチップに分割されるため、ウェーハに大きな力がかからず、チッピングや割れが発生しない。また、ウェーハに直接接触する部分がなく、熱や切削屑が発生しないため、切削水を必要としない。更に、内部に改質領域を形成してウェーハの割段を行いチップに分割するため、チップの間隔がダイヤモンドブレードによる切断よりも非常に狭く、一枚のウェーハからより多くのチップを得られる。

しかしながら、レーザーダイシング装置では、ダイシング後に各工程に使用される装置間を搬送される際、チップ間隔が狭いため、隣り合うチップが接触してチップにダメージが発生する問題があった。

本発明は、このような問題に対してなされたものであり、レーザーダイシング装置によりダイシングされたウェーハを、ダメージを与えることなくチップに分割するウェーハ加工装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明のウェーハ加工装置は、前記目的を達成するために、表面に形成されたパターンを保護する保護用テープが貼着されたウェーハの裏面を砥石で研削加工する研削手段と、研削加工後の前記ウェーハを研磨布に押圧しながら前記ウェーハの裏面を研磨加工する研磨手段と、研磨後の前記ウェーハにレーザー光を照射し、前記ウェーハ内部へ改質領域を形成して切断加工を行う改質領域形成手段と、切断加工後の前記ウェーハをプラズマにより洗浄する洗浄手段と、洗浄後の前記ウェーハの表面に紫外線光を照射する照射手段と、紫外線光照射後の前記ウェーハの裏面にダイシングテープを貼着して前記ウェーハをフレームへマウントするテープマウント手段と、前記ダイシングテープが貼着された前記ウェーハの表面に貼着されている前記保護用テープの剥離を行うテープ剥離手段と、前記保護用テープが剥離された前記切断後のウェーハの前記ダイシングテープが貼着された側より、前記ダイシングテープのエキスパンドとエキスパンドされた状態の保持を行なう保持リングを押圧して該ダイシングテープのエキスパンドを行い、前記切断後のウェーハの各チップ間の間隔を拡張するエキスパンド手段と、を備えたことを特徴としている。

また、本発明は、前記発明において、前記ウェーハ加工装置には、前記ウェーハＷをマウントするフレームを供給するフレーム供給手段と、前記保持リングの貯蔵と前記エキスパンド手段への前記保持リングの供給とを行なう保持リング供給手段と、前記エキスパンド手段によりエキスパンドされ、該保持リングによりエキスパンドされた状態が保持された前記ウェーハをカセットへ収納するウェーハ収納手段とが備えられていることを特徴としている。

本発明によれば、表面に形成されたパターンを保護する保護用テープが貼着されたウェーハの裏面が研削され、次いで研磨され、その後にレーザーダイシングされ、プラズマ洗浄されたウェーハがウェーハマウント装置の照射手段へ全面吸着の面搬送装置により搬送されてくる。照射手段では、保護シート貼着面へ紫外線光（以下、ＵＶ光と称する）の照射工程が行われ、保護シートの粘着力を低下させる。紫外線照射処理をされたウェーハは、ウェーハマウント装置内のテープマウント手段により、裏面へダイシングテープが貼着されてフレーム供給手段より供給されたフレームへマウントされる。

フレームにマウントされたウェーハは、ウェーハマウント装置内のテープ剥離手段により保護シートが剥離される。保護シートが剥離されたウェーハは、保持リング供給手段より供給された保持リングが、ダイシングテープ側より、ウェーハマウント装置内のエキスパンド手段によって押圧されてエキスパンドされる。エキスパンドされて各チップ間の間隔が広がり、保持リングによりエキスパンド状態が保持されたウェーハは、ウェーハ収納手段によりカセットへ収納されてウェーハマウント装置から搬出される。

これにより、ウェーハは、装置内の少ない移動距離で、裏面の研削加工から始まって、ＵＶ光照射工程、フレームへのマウント、保護シート剥離、及びエキスパンドまでの各工程を終了することが可能となる。よって、搬送中や各工程の作業中にチップへダメージを与える可能性が最小限に抑えられる。また、エキスパンドされた状態でカセットへ格納されるため、チップマウント工程を直ちに進められるのでスループットの向上が可能となる。

また、本発明では、前記発明において、前記テープマウント手段は、前記ウェーハへ前記ダイシングテープを貼着する際、前記ウェーハと前記ダイシングテープの間へダイアタッチフィルムを貼着することも特徴としている。

これにより、ダイボンディングを行う工程が簡略化され、スループットの向上が可能となる。

以上説明したように、本発明のウェーハ加工装置及び方法によれば、装置内の少ない移動距離で、裏面の研削加工から始まって、ＵＶ光照射工程、フレームへのマウント、保護シート剥離、及びエキスパンドまでの各工程を終了することが可能となり、レーザーダイシング装置によりダイシングされたウェーハを、ダメージを与えることなくチップに分割することができる。

以下、添付図面に従って、本発明に係るウェーハ加工装置及び方法の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、本発明が適用されるウェーハ加工装置１０の全体構成を示す平面図である。このウェーハ加工装置１０は、上流側（左側）より、平面加工装置１０Ａ、レーザーダイシング装置１０Ｂ、及びウェーハマウント装置１０Ｃで構成されている。以下、順に説明する。

図２は、平面加工装置１０Ａの斜視図であり、図３は平面図である。図２に示されるように平面加工装置１０Ａの本体１１２には、カセット収納ステージ１１４、アライメントステージ１１６、粗研削ステージ１１８、精研削ステージ１２０、研磨ステージ１２２、研磨布洗浄ステージ１２３、研磨布ドレッシングステージ１２７、及びウェーハ洗浄ステージ１２４が設けられている。

また、粗研削ステージ１１８、精研削ステージ１２０、研磨ステージ１２２は、図３の二点鎖線で示される仕切板１２５によって仕切られ、各々のステージ１１８、１２０、１２２で使用する加工液が隣接するステージに飛散するのが防止されている。

仕切板１２５は図５、図６に示されるようにインデックステーブル１３４に固定されるとともに、インデックステーブル１３４に設置された４台のチャック（保持手段に相当）１３２、１３６、１３８、１４０を仕切るように十字形状に形成されている。また、研磨ステージ１２２は、他のステージから隔離するために、天板２００を有するケーシング２０２によって覆われている。

このケーシング２０２の、仕切板１２５が通過する側面には、図７の如くブラシ２０４が取り付けられており、このブラシ２０４は、チャック１４０が加工位置に位置した時に、仕切板１２５の上面１２５Ａ及び側面１２５Ｂに接触される。

これにより、チャック１４０が加工位置に位置すると、ケーシング２０２、仕切板１２５、及びブラシ２０４によって研磨ステージ１２２が略気密状態に保持されるので、精研削ステージ１２０で使用される研削加工液や加工屑が研磨ステージ１２２に浸入するのを防止でき、また、研磨ステージ１２２で使用される研磨加工液が研磨ステージ１２２から飛散するのを防止できる。

したがって、双方の加工液が混入することに起因する加工不具合を防止できる。本例の研磨ステージ１２２は、化学機械研磨を行うもので、研磨加工液に化学研磨剤が含有されているので、このような研磨加工液に研削加工液が混入すると、化学研磨剤の濃度が低下し、加工時間が長くなるという不具合が生じる。よって、仕切板１２５を設けることによって、前記不具合を解消できる。

なお、粗研削ステージ１１８は、図５、図６の如く本体１１２の側面、天板２０６、及び仕切板１２５によって囲まれており、また、精研削ステージ１２０も同様に本体１１２の側面、天板２０８、及び仕切板１２５によって囲まれている。これらの天板２００、２０６、２０８には、各ステージのヘッドが挿通される貫通孔２０１、２０７、２０９が形成されている。

図６の符号２１０は、粗研削ステージ１１８を外部から隔離するためのブラシであり、このブラシ２１０は仕切板１２５の上面及び側面に接触されている。

図２、図３に示されるカセット収納ステージ１１４には、２台のカセット１２６、１２６が着脱自在にセットされ、これらのカセット１２６、１２６には裏面研削前のウェーハＷが多数枚収納されている。このウェーハＷは、搬送用ロボット１３０のハンド１３１によって１枚ずつ保持されて、次工程のアライメントステージ１１６に順次搬送される。

搬送用ロボット１３０は、本体１１２に立設された図示しないビームに昇降装置を介して吊り下げ支持してもよく、また、本体１１２の上面１１２Ａに設置してもよい。搬送用ロボット１３０を吊り下げ支持すると、カセット収納ステージ１１４とアライメントステージ１１６との間隔を狭くすることができるので、平面加工装置１０Ａの小型化を図ることができる。ロボット１３０は、汎用の６軸関節ロボットであり、その構成は周知であるので、ここではその説明を省略する。

アライメントステージ１１６は、カセット１２６から搬送されたウェーハＷを所定の位置に位置合わせするステージである。このアライメントステージ１１６で位置合わせされたウェーハＷは、搬送用ロボット１３０のハンド１３１に再度吸着保持された後、空のチャック１３２に向けて搬送され、このチャック１３２の吸着面に吸着保持される。

チャック１３２は、インデックステーブル１３４に設置され、また、同機能を備えたチャック１３６、１３８、１４０が、インデックステーブル１３４の図３の破線で示される回転軸１３５を中心とする円周上に９０度の間隔をもって設置されている。

また、回転軸１３５には、図３に破線で示されるモータ（移動手段に相当）１３７のスピンドル（不図示）が連結されている。チャック１３６は、粗研削ステージ１１８に位置されており、吸着したウェーハＷがここで粗研削される。

また、チャック１３８は、精研削ステージ１２０に位置され、吸着したウェーハＷがここで仕上げ研削（精研削、スパークアウト）される。更に、チャック１４０は、研磨ステージ１２２に位置され、吸着したウェーハＷがここで研磨され、研削で生じた加工変質層、及びウェーハＷの厚さのバラツキ分が除去される。

チャック１３２、１３６、１３８、１４０は、図４の如くその下面にスピンドル１９４と回転用モータ１９２が各々連結され、これらのモータ１９２の駆動力によって回転される。モータ１９２は、支持部材１９３を介してインデックステーブル１３４に支持されている。

したがって、本実施の形態の平面加工装置１０Ａは、モータ１９２とスピンドル１９４がチャック１３２、１３６、１３８、１４０に連結された状態で、チャック１３２、１３６、１３８、１４０がモータ１３７によって移動される装置である。

これにより、チャック１３２、１３６、１３８、１４０をモータ１３７で移動させる毎に、スピンドル１９４をチャック１３２、１３６、１３８、１４０から切り離したり、次の移動位置に設置されたスピンドル１９４にチャック１３２、１３６、１３８、１４０を連結したりする手間を省くことができる。

本実施の形態のチャック１３２、１３６、１３８、１４０は、その吸着面がセラミックス等の焼結体からなるポーラス材で形成されている。これによってウェーハＷがポーラス材の表面にしっかりと吸着保持される。

図３に示されるウェーハＷのチャック位置に位置されているチャック１３２は、ウェーハＷが搬送されてくるまえに、その吸着面がクリーナ装置１４２（図３参照）によって洗浄される。クリーナ装置１４２は、レール１４４にスライド移動自在に設けられ、吸着面を洗浄する際に、レール１４４に沿って移動されチャック１３２上に位置される。

クリーナ装置１４２は除去部材１４３を有し、この除去部材１４３がチャック１３２の吸着面に当接されて吸着面に付着したスラッジ等のゴミを除去する。除去部材１４３は、チャック１３２の吸着面がセラミックス等の焼結体からなるポーラス材の場合には、そのポーラス材が用いられている。

チャック３２に吸着保持されたウェーハＷは、たとえば一対の測定ゲージ１３６、１３８によってその厚さを測定することもできる。これらの測定ゲージ１３６、１３８は、それぞれ図示しない接触子を有し、一方の接触子はウェーハＷの上面（裏面）に、他方の接触子はチャック１３２の上面に接触されている。これらの測定ゲージ１３６、１３８は、チャック１３２の上面を基準点としてウェーハＷの厚さをインプロセスゲージ読取値の差として検出することができる。

厚さが測定されたウェーハＷは、インデックステーブル３４の図２、図３の矢印Ａ方向の９０度の回動で粗研削ステージ１１８に位置され、粗研削ステージ１１８のカップ型砥石１４６によってウェーハＷの裏面が粗研削される。

このカップ型砥石１４６は図２に示されるように、モータ１４８の図示しない出力軸に連結され、また、モータ１４８のサポート用ケーシング１５０を介して砥石送り装置１５２に取り付けられている。砥石送り装置１５２は、カップ型砥石１４６をモータ１４８とともに昇降移動させるもので、この下降移動によりカップ型砥石１４６がウェーハＷの裏面に押し付けられる。

これにより、ウェーハ１２６の裏面粗研削が行われる。カップ型砥石１４６の下降移動量は、即ち、カップ型砥石１４６による研削量は、予め登録されているカップ型砥石１４６の基準位置と、測定ゲージ２３６、２３８で検出されたウェーハＷの厚さとに基づいて設定される。

粗研削ステージ１１８で裏面が粗研削されたウェーハＷは、ウェーハＷからカップ型砥石１４６が退避移動した後、図示しない厚さ測定ゲージによってその厚さが測定される。厚さが測定されたウェーハＷは、インデックステーブル１３４の同方向の９０度の回動で精研削ステージ１２０に位置され、精研削ステージ１２０のカップ型砥石１５４によって精研削、スパークアウトされる。

この精研削ステージ１２０の構造は、粗研削ステージ１１８の構造と同一なので、ここではその説明を省略する。なお、本実施の形態では、研削ステージを２か所設けたが、研削ステージは１か所でもよい。また、測定ゲージによる厚さ測定は、インラインで実施してもよい。

精研削ステージ１２０で裏面が精研削されたウェーハＷは、ウェーハＷからカップ型砥石１５４が退避移動した後、図示しない厚さ測定ゲージによってその厚さが測定される。厚さが測定されたウェーハＷは、インデックステーブル１３４の同方向の９０度の回動で研磨ステージ１２２に位置され、研磨ステージ１２２の図４に示される研磨布１５６と、研磨布１５６から供給されるスラリとによって研磨され、その裏面に生じている加工変質層が除去される。なお、測定ゲージによる厚さ測定は、インラインで実施してもよい。

図４は、研磨ステージ１２２の構造図である。図４に示される研磨ステージ１２０の研磨布１５６は、モータ（回転手段に相当）１５８の出力軸１６０に連結された研磨ヘッド１６１に取り付けられている。また、モータ１５８の側面には、直動ガイドを構成するガイドブロック１６２、１６２が設けられており、このガイドブロック１６２、１６２が、サポートプレート１６４の側面に設けられたガイドレール１６６に上下移動自在に係合されている。したがって、研磨布１５６はモータ１５８とともに、サポートプレート１６４に対して上下移動自在に取り付けられている。

サポートプレート１６４は、水平に配置された長尺アーム１６８の先端に設けられている。このアーム１１６８の基端部は、ケーシング７０内に配置されたモータ１７２の出力軸１７４に接続されている。したがって、モータ１７２が駆動されると、アーム１６８は出力軸１７４を中心に回動することができる。

これにより、研磨布１５６を図２の実線で示した研磨位置と、研磨布洗浄ステージ１２３による研磨布洗浄位置と、研磨布ドレッシングステージ１２７によるドレス位置との範囲内で移動させることができる。研磨布１５６は、研磨布洗浄位置に移動された際に、研磨布洗浄ステージ１２３によって、その表面が洗浄されて表面に付着している研磨屑等が除去される。

なお、研磨布１５６としては、発泡ポリウレタン、研磨布等を例示することができ、研磨布洗浄ステージ２３には、研磨屑を除去するブラシ等の除去部材が設けられている。この除去部材は、研磨布１５６の洗浄時に回転駆動され、研磨布１５６も同様にモータ１５８（図４参照）によって回転駆動される。研磨布ドレッシングステージ１２７には、研磨布１５６と同じ材料、たとえば発泡ポリウレタンが採用されている。

ケーシング１７０の側面には、直動ガイドを構成するガイドブロック１７６、１７６が設けられ、このガイドブロック１７６、１７６が、ねじ送り装置用ハウジング１７８の側面に設けられたガイドレール１８０に上下移動自在に係合されている。また、ケーシング１７０の側面には、ナット部材１８２が突設されている。

このナット部材１８２は、ハウジング１７８に形成された開口部１７９を介してハウジング１７８内に配設され、ねじ送り装置（位置決め送り機構に相当）のねじ棒１８０に螺合されている。ねじ棒１８０の上端には、モータ１８２の出力軸１８４が連結されている。

したがって、モータ１８２が駆動されて、ねじ棒１８４が回転されると、ねじ送り装置の送り作用と、ガイドブロック１７６とレール１８０の直進作用とによって、ケーシング１７０が上下移動される。これによって、研磨布１５６が上下方向に大きく移動され、研磨ヘッド１６１とウェーハＷとの間隔が所定の間隔に設定される。

ところで、モータ１５８の上面には、エアシリンダ装置（加圧機構に相当）１８６のピストン１８８がアーム１６８の貫通孔１６９を介して連結されている。また、エアシリンダ装置１８６には、シリンダの内圧Ｐを制御するレギュレータ１９０が接続されている。したがって、このレギュレータ１９０によって内圧Ｐを制御すると、ウェーハＷに対する研磨布１５６の押圧力（圧接力）を制御することができる。

研磨ステージ１２２で研磨されたウェーハＷは、アーム１６８の回動で研磨布１５６がウェーハＷの上方位置から退避移動した後に、図３に示されるロボット１９６のハンド１９７で吸着保持されてウェーハ洗浄ステージ１２４に搬送される。なお、図２ではロボット９６の図示を省略している。

研磨終了したウェーハＷは、加工変質層が除去されているので、容易に破損することはなく、よって、ロボット１９６による搬送時、及びウェーハ洗浄ステージ１２４における洗浄時において破損しない。

ウェーハ洗浄ステージ１２４としては、リンス洗浄機能、及びスピン乾燥機能を有するステージが適用されている。ウェーハ洗浄ステージ１２４で洗浄乾燥終了したウェーハＷは、ロボット１３０のハンド１３１に吸着保持されて、カセット１２６の所定の棚に収納される。以上が、平面加工装置１０Ａにおけるウェーハ平面加工工程の流れである。

次に、レーザーダイシング装置１０Ｂの構成について説明する。図８はレーザーダイシング装置１０Ｂの構成を模式的に表した側面図である。

レーザーダイシング装置１０Ｂは、２ヘッドの装置であり、チャックテーブル２１２、図示しないガイドベース（Ｘガイドベース、Ｙガイドベース、Ｚガイドベース）、レーザーヘッド２３１、２３１、及び図示しない制御手段等が備えられている。

チャックテーブル２１２は、ウェーハＷを吸着載置し、不図示のθ回転軸により、θ方向に回転されるとともに、Ｘガイドベース上に取り付けられた不図示のＸテーブルによりＸ方向（紙面に垂直方向）に加工送りされる。

チャックテーブル２１２の上方には、図示しないＹガイドベースが設けられている。このＹガイドベースには、図示しない２個のＹテーブルが設けられ、それぞれのＹテーブルには、図示しない２組のＺガイドレールが取り付けられている。それぞれのＺガイドレールには、不図示のＺテーブルが設けられ、それぞれのＺテーブルには、ホルダ２３２を介してレーザーヘッド２３１が取付けられており、２個のレーザーヘッド２３１、２３１はそれぞれ独立してＺ方向に移動されるとともに、独立してＹ方向に割り出し送りされるようになっている。

レーザーダイシング装置１０Ｂは、この他に図示しないウェーハ搬送手段、操作板、テレビモニタ、及び表示灯等から構成されている。

操作板には、レーザーダイシング装置１０Ｂの各部を操作するスイッチ類や表示装置が取付けられている。テレビモニタは、図示しないＣＣＤカメラで撮像したウェーハ画像の表示、又はプログラム内容や各種メッセージ等を表示する。表示灯は、レーザーダイシング装置１０Ｂの加工中、加工終了、非常停止等の稼動状況を表示する。

レーザーヘッド２３１は、レーザーダイシング装置１０Ｂのベース２１１に設けられたチャックテーブル２１２に載置されたウェーハＷにレーザー光Ｌを照射するよう、ウェーハＷの上方に位置付けられている。

レーザーヘッド２３１は、レーザー発振器２３１Ａ、コリメートレンズ２３１Ｂ、ミラー２３１Ｃ、コンデンスレンズ２３１Ｄ等からなり、図８に示されるように、レーザー発振器２３１Ａから発振されたレーザー光Ｌは、コリメートレンズ２３１Ｂで水平方向に平行光線とされ、ミラー２３１Ｃで垂直方向に反射され、コンデンスレンズ２３１Ｄによって集光されるように構成されている。

レーザー光Ｌの集光点を、チャックテーブル２１２に載置されたウェーハＷの厚さ方向内部に設定すると、ウェーハＷの表面を透過したレーザー光Ｌは集光点でエネルギーが集中され、ウェーハ内部の集光点近傍に多光子吸収によるクラック領域、溶融領域、屈折率変化領域等の改質領域を形成する。

また、レーザーヘッド２３１は、図示しない傾斜機構を有しており、レーザー光Ｌをウェーハ面に対して任意の角度に傾斜させて照射させることができるようになっている。

ウェーハ内部の集光点近傍に形成される改質領域Ｋについては、既述の図１５の如くである。この図１５は、ウェーハＷの内部に入射されたレーザー光Ｌが集光点に改質領域Ｋを形成した状態を示ししている。この状態でウェーハＷが水平方向に移動され、改質領域Ｋが連続して形成される。

ウェーハＷは改質領域Ｋ、Ｋ…を起点として自然に割断するか、又は僅かな外力を加えることによって改質領域Ｋ、Ｋ…を起点として割断される。この場合、ウェーハＷは表面や裏面にはチッピングが発生せずに容易にチップに分割される。

レーザーダイシング装置１０ＢでウェーハＷをレーザーダイシングする場合、通常、図１６に示されるように、ウェーハＷは片方の面に粘着剤を有するダイシングシートＳを介してダイシング用のフレームＦにマウントされ、レーザーダイシング工程中はこの状態で搬送される。

次に、ウェーハマウント装置１０Ｃの構成について説明する。図９はウェーハマウント装置１０Ｃの構成を模式的に表した平面図である。

ウェーハマウント装置１０Ｃは、テープマウント（テープマウント手段）１１、テープリムーバ（テープ剥離手段）１２、及びテープエキスパンダ（エキスパンド手段）１３、プラズマ洗浄装置（洗浄手段）１９、ＵＶ照射装置（照射手段）１８を備えている。更に、テープマウント１１近傍にはフレームストッカー（フレーム供給手段）１５、エキスパンダ１３近傍にはリングストッカー（保持リング供給手段）１７、及びカセットストッカー（ウェーハ収納手段）１４がそれぞれ設けられている。

ウェーハマウント装置１０Ｃへは、全面吸着式の搬送装置４１の吸着パッド４２により、レーザーダイシング後のウェーハＷが搬送されてくる。ウェーハＷは、既述したように、表面に形成されたパターンを保護する保護用シート２１が貼着され、裏面を平坦に研削及び研磨された後にレーザーダイシングされたものであり、保護用シート２１が貼着された表面側を下に向けて吸着パッド４２に吸着されるようになっている。

搬送装置４１によりウェーハマウント装置１０Ｃへ搬送されてきたウェーハＷは、先ず、プラズマ洗浄装置１９へ搬送される。プラズマ洗浄装置１９は、酸素、水素等のプラズマを発生させてウェーハＷへ当て、ウェーハＷ上に残る有機汚染物を除去し、レーザーダイシングにより形成された改質領域の質を改善する。これにより、エキスパンド時の欠けの発生を抑える。プラズマ洗浄装置１９としては、例えば松下電工株式会社製大気圧プラズマクリーニング装置（製品名：Ａｉｐｌａｓｍａ）等が好適に利用可能である。

プラズマ洗浄装置１９により洗浄されたウェーハＷは、ＵＶ照射装置１８へ搬送される。ＵＶ照射装置１８は、図１０に示されるように、複数のＵＶ発光管２６、２６…がケース２７内に平行に並べられ、上方に向けて紫外線光を照射するようになっている。

ウェーハＷは、ＵＶ照射装置１８上を搬送装置４１により搬送されて通過する際に、保護用シート２１が貼着された表面にＵＶ光が照射され、貼着された保護用シート２１の粘着力が低下する。これにより、保護用シート２１の剥離が容易になる。

なお、ＵＶ照射装置１８は、ケース２７内に平行にＵＶ発光管２６を並べた構造で説明したが、この構造に限らず、図１６に示されるＵＶ照射装置１８Ａのように、断面凹面形状の反射板２８を有し、中央部に設けられたＵＶ発光管２６から照射されたＵＶ光を上方へ平行に反射する構造等、様々な構造が適用可能である。

ＵＶ照射装置１８を通過したウェーハＷは、テーブル１６まで搬送され、図１１（ａ）に示されるように、保護用シート２１が貼着された表面側を下にしてテーブル１６に載置されるようになっている。

テーブル１６には、不図示の真空吸着機構が設けられており、フレームストッカー１５から搬送装置３１のアーム３２により供給されるフレームＦ（図１４参照）とウェーハＷとを吸着する。テーブル１６は、不図示の駆動装置によりガイド３６に沿って移動し、テープマウント１１の下方を通過するようになっている。

テープマウント１１は、ガイド３６の上方に位置し、テーブル１６上に吸着載置されたウェーハＷの裏面側へ、図１１（ｂ）に示されるように、ダイシングテープ２２によりフレームＦをマウントするようになっている。

テープマウント１１において、ダイシングテープ２２が供給リール３７に巻きつけられており、ダイシングテープ２２が不図示のガイドリールを経て、ウェーハＷに対して平行に広がるように巻取りリール３８へ巻き取られるようになっている。

ウェーハＷをダイシングテープ２２によりフレームＦへマウントする際には、テープマウント１１の下方に位置したフレームＦとウェーハＷとへ、テープマウント１１に設けられた不図示のローラによりダイシングテープ２２を押圧して貼着することによりマウントする。

このとき、ウェーハＷとダイシングテープ２２との間には、ダイシングされたチップと基板とを接合する際に使用されるダイアタッチフィルム２３（以下、ＤＡＦと称する）が貼着される。これにより、ダイボンディングを行う工程が簡略化され、スループットの向上が可能となる。

ダイシングテープ２２を貼着した後は、テープマウント１１に設けられた不図示のカッターにより不要な部分が切断除去されるようになっている。

テープリムーバ１２は、図１１（ｃ）に示されるように、ダイシングテープ２２によりフレームＦがマウントされたウェーハＷの表面より保護シート２１を剥離するようになっている。

フレームＦがマウントされたウェーハＷは、テーブル１６から搬送装置３９によりテープリムーバ１２上へ保護シート２１が貼着された表面側が上となるように反転させながら搬送され、不図示のアームにより保護シート２１が剥離されるようになっている。保護シート２１は、ＵＶ照射装置１８により照射されたＵＶ光により粘着力が低下されているため、ウェーハＷ上から容易に剥離することが可能である。

エキスパンダ１３は、リングストッカー１７から搬送装置３３のアーム３４により供給される保持リングＲを、フレームＦにマウントされたウェーハＷのダイシングテープ２２側より押圧し、ダイシングされたウェーハＷのエキスパンドを行う装置である。

このエキスパンダ１３へは、搬送装置３９により保護シート２１が剥離された後のウェーハＷが搬送される。エキスパンダ１３は、図１１（ｄ）に示されるように、フレームＦをフレーム固定機構２５により固定し、保持リングＲを押し上げ機構２４によりダイシングテープ２２へ押圧してダイシングテープ２２を放射状にエキスパンドする装置である。これにより、ウェーハＷは個々のチップＴに分割される。

保持リングＲはフレームＦに嵌合してエキスパンド状態を保持するためのリングである。エキスパンド後のウェーハＷは、保持リングＲごと搬送装置３９によりテープリムーバ１２側へ戻される。テープリムーバ１２上のエキスパンド後のウェーハＷは、不図示の移動手段によってガイド３５上を移動し、図１１（ｅ）に示されるように、カセットストッカー１４に載置されたカセットＣ内へ順次収納されるようになっている。

カセットストッカー１４は、カセットＣを載置して上下するエレベータを備え、ウェーハＷを収納する位置を順次変更していく収納装置である。そして、カセットＣの全ての収納位置へウェーハＷが収納された時点で、不図示の搬送装置によりカセットＣをウェーハマウント装置１０から搬出し、新しいカセットＣがカセットストッカー１４へセットされるようになっている。

次に、ウェーハマウント方法について説明する。図１２はウェーハマウント方法の動作順序を示したフロー図である。

まず、ウェーハマウント装置１０Ｃには、図１０に示されるように、ウェーハＷが、全面吸着型の搬送装置４１により保護用シート２１側を下方に向けて吸着されて搬送されてくる。このウェーハＷは、パターンが形成された表面側（下面側）へ保護シート２１が貼着され、裏面（上面）を研削された後にレーザーダイシングされたものである。

搬送されてきたウェーハＷは、プラズマ洗浄装置１９へ載置され、プラズマ洗浄が行われる（ステップＳ１）。ウェーハＷは、プラズマ洗浄によりウェーハＷ上に残る有機汚染物が除去され、レーザーダイシングにより形成された改質領域の質が改善される。

プラズマ洗浄後、ウェーハＷは、ＵＶ照射装置１８上を通過する（ステップＳ２）。このとき、ＵＶ照射装置１８から保護用シート２１へ向けてＵＶ光が照射され、保護用シート２１の粘着力が低下する。

ＵＶ照射装置１８を通過したウェーハＷは、図１１（ａ）に示されるように、保護用シート２１が貼着された表面側を下にしてテーブル１６へ載置される。

テーブル１６へ載置されたウェーハＷは、不図示の真空吸着機構によりテーブル１６へ吸着される。ウェーハＷが吸着された後、フレームＦが搬送装置３１のアーム３２によりフレームストッカー１５から供給される。

ウェーハＷは、フレームＦの中心に位置し、テーブル１６がガイド３６に沿って移動することによりフレームＦとともにテープマウント１１下方へ移動する。

テープマウント１１の下方へウェーハＷが移動した後、図１１（ｂ）に示されるように、不図示のローラによりダイシングテープ２２がウェーハＷの裏面とフレームＦへ貼着され、不図示のカッターにより不要部分が切断されてウェーハＷがフレームＦへマウントされる（ステップＳ３）。

ダイシングテープ２２がウェーハＷの裏面へ貼着される際には、ウェーハＷとダイシングテープ２２の間には、チップと基板を接合する際に使用されるＤＡＦ２３が貼着される。これにより、エキスパンド後のダイボンディング工程が簡略化され、スループットの向上が可能となる。

テープマウント１１によりフレームＦへマウントされたウェーハＷは、搬送装置３９により、反転して保護シート２１を上に向けながらテープリムーバ１２へ搬送される。テープリムーバ１２へ送られたウェーハＷは、表面に貼着された保護シート２１が剥離される（ステップＳ４）。

保護シート２１が剥離されたウェーハＷは、エキスパンダ１３へ搬送装置３９により搬送される。エキスパンダ１３は、図１１（ｅ）に示されるように、フレームＦをフレーム固定機構２５により固定し、リングストッカー１７から搬送装置３３のアーム３４により供給された保持リングＲをダイシングテープ２２側から押圧してウェーハＷのエキスパンドを行う（ステップＳ５）。

ウェーハＷは、エキスパンドされて個々のチップＴ、Ｔ…へ分割され、保持リングＲは、フレームＦに嵌合してエキスパンド状態を保持する。これにより、ウェーハＷはエキスパンドされた状態のまま搬送することが可能となる。

エキスパンドされたウェーハＷは、カセットストッカー１４に載置されたカセットＣへ保持リングＲごと順次収納されていく（ステップＳ６）。

カセットストッカー１４は、カセットＣを上下させてウェーハＷの収納位置を調整する。カセットＣの全てのウェーハ収納部へウェーハＷが収納されると、カセットＣはウェーハマウント装置１０より搬送され、新しいカセットＣがカセットストッカー１４へ載置される。

以上説明したように、本発明に係わるウェーハ加工装置及びウェーハ加工方法によれば、平面加工装置１０Ａにより平面加工（裏面研削、表面研磨）され、レーザーダイシング装置１０ＢによりダイシングされたウェーハＷを、装置内の少ない移動距離で、ＵＶ光照射工程、フレームへのマウント、保護シート剥離、及びエキスパンドまでの各工程を終了し、エキスパンド状態を保ったままカセットに収納することが可能となる。

これにより、搬送中や各工程の作業中にチップへダメージを与える可能性が最小限に抑えられ、極薄のウェーハであっても高品質にチップ形状へ加工可能である。

また、エキスパンドされた状態でカセットへ格納されるため、チップマウント工程を直ちに進められるのでスループットの向上が可能となる。

本発明に係るウェーハ加工装置の構成を模式的に表した平面図 ウェーハの平面加工装置の全体斜視図 図２に示した平面加工装置の平面図 図２に示した平面加工装置の研磨ステージの構造を示す断面図 図２に示した平面加工装置の仕切板を示す斜視図 図５に示した仕切板の平面図 図６に示した仕切板の７−７線に沿う断面図 レーザーダイシング装置の構成を模式的に表した側面図 ウェーハマウント装置の構成を模式的に表した平面図 ウェーハマウント装置のＵＶ光照射装置の構造を模式的に示した側面図 ＵＶ光照射後のウェーハマウント装置の動作順序を模式的に示した側面図 ウェーハマウント装置の動作順序を示したフロー図 従来の半導体装置や電子部品等のチップ製造方法を示したフロー図 フレームにマウントされたウェーハの斜視図 レーザーダイシングの原理を示した側面断面図 別のＵＶ照射装置の構造を模式的に示した側面図

符号の説明

１０…ウェーハ加工装置、１０Ａ…平面加工装置、１０Ｂ…レーザーダイシング装置、１０Ｃ…ウェーハマウント装置、１１…テープマウント（テープマウント手段）、１２…テープリムーバ（テープ剥離手段）、１３…テープエキスパンダ（エキスパンド手段）、１４…カセットストッカー、１５…フレームストッカー（ダイシングフレーム供給手段）、１６…テーブル、１７…リングストッカー（保持リング供給手段）、１８、１８Ａ…ＵＶ照射装置（照射手段）、２１…保護シート、２２…ダイシングテープ、２３…ダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）、１１４…カセット収納ステージ、１１６…アライメントステージ、１１８…粗研削ステージ、１２０…精研削ステージ、１２２…研磨ステージ、１２３…研磨布洗浄ステージ、１２４…ウェーハ洗浄ステージ、２３１…レーザーヘッド、２３１Ｄ…コンデンスレンズ、Ｌ…レーザー光、Ｃ…カセット、Ｆ…フレーム、Ｋ…改質領域、Ｒ…保持リング、Ｗ…ウェーハ

Claims (4)

1. 表面に形成されたパターンを保護する保護用テープが貼着されたウェーハの裏面を砥石で研削加工する研削手段と、
   研削加工後の前記ウェーハを研磨布に押圧しながら前記ウェーハの裏面を研磨加工する研磨手段と、
   研磨後の前記ウェーハにレーザー光を照射し、前記ウェーハ内部へ改質領域を形成して切断加工を行う改質領域形成手段と、
   切断加工後の前記ウェーハをプラズマにより洗浄する洗浄手段と、
   洗浄後の前記ウェーハの表面に紫外線光を照射する照射手段と、
   紫外線光照射後の前記ウェーハの裏面にダイシングテープを貼着して前記ウェーハをフレームへマウントするテープマウント手段と、
   前記ダイシングテープが貼着された前記ウェーハの表面に貼着されている前記保護用テープの剥離を行うテープ剥離手段と、
   前記保護用テープが剥離された前記切断後のウェーハの前記ダイシングテープが貼着された側より、前記ダイシングテープのエキスパンドとエキスパンドされた状態の保持を行なう保持リングを押圧して該ダイシングテープのエキスパンドを行い、前記切断後のウェーハの各チップ間の間隔を拡張するエキスパンド手段と、
   を備えたことを特徴とするウェーハ加工装置。
2. 前記ウェーハ加工装置には、前記ウェーハをマウントするフレームを供給するフレーム供給手段と、
   前記保持リングの貯蔵と前記エキスパンド手段への前記保持リングの供給とを行なう保持リング供給手段と、
   前記エキスパンド手段によりエキスパンドされ、該保持リングによりエキスパンドされた状態が保持された前記ウェーハをカセットへ収納するウェーハ収納手段とが備えられていることを特徴とする請求項１に記載のウェーハ加工装置。
3. 前記テープマウント手段は、前記ウェーハへ前記ダイシングテープを貼着する際、前記ウェーハと前記ダイシングテープの間へダイアタッチフィルムを貼着することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のウェーハ加工装置。
4. 表面に形成されたパターンを保護する保護用テープが貼着されたウェーハの裏面を研削加工し、研削後の前記ウェーハの裏面を研磨加工し、研磨後の前記ウェーハにレーザー光を照射して内部へ改質領域を形成し、改質領域形成後の前記ウェーハをプラズマ洗浄し、洗浄後の前記ウェーハの表面に紫外線光を照射し、ダイシングテープを介して前記ウェーハをフレームへマウントし、前記保護用テープを前記ウェーハから剥離し、前記ダイシングテープのエキスパンドを行い各チップ間の間隔を拡張するウェーハ加工方法において、
   同一のウェーハマウント装置上でプラズマ洗浄、紫外線光の照射、フレームへのマウント、保護シートの剥離、及びダイシングテープのエキスパンドを行うことを特徴とするウェーハ加工方法。
   

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