JP2013211364A - ウェーハの収容方法 - Google Patents

Abstract

【課題】分割予定ラインに沿って内部に改質層が形成されたウェーハをカセットに収容し搬送する場合において、ウェーハが割れないようにする。
【解決手段】ウェーハの出し入れを許容する開口部９０と、開口部９０の両側部に設けられた一対の側壁９１と、一対の側壁９１の内側の面に対向して形成され開口部９０から背部９５にかけて設けられた支持棚９２とを少なくとも備えたカセット９に、交差する分割予定ラインＬに沿って改質層８が形成されたウェーハを収容する場合において、分割予定ラインＬの方向が支持棚９２に交差するようにウェーハＷを収容することにより、ウェーハＷの自重が分割予定ラインＬに集中しないようにして、カセット９の搬送中等にウェーハＷが割れるのを防ぐ。
【選択図】図７

Description

本発明は、レーザー光の照射により内部に改質層が形成されたウェーハをカセットに収容する方法に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ、ＬＥＤ等のデバイスが分割予定ラインによって区画されて複数形成されたウェーハは、分割予定ラインに沿って切断されて個々のデバイスに分割され、各種電子機器等に利用されている。

ウェーハを個々のデバイスに分割する方法として、ウェーハに対して透過性を有する波長を有するレーザー光線の集光点を分割予定ラインの内部に合わせて照射することにより改質層を形成し、その後、改質層に対して外力を加えることにより個々のデバイスに分割する技術が提案され、実用に供されている（例えば、特許文献１参照）。レーザー光線の照射時は、ウェーハの表面側に形成されたデバイスが邪魔になることから、ウェーハの裏面側からレーザー光を照射している。

特許第３４０８８０５号公報

しかし、分割予定ラインの内部に改質層が形成されたウェーハは、分割予定ラインに沿って割れやすい状態となっているため、ウェーハをカセットに収容する際や、ウェーハが収容されたカセットを、ウェーハをデバイスに分割する分割工程やウェーハの裏面を研削する研削工程に搬送する際に、ウェーハが割れることがあるという問題がある、

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、分割予定ラインに沿って内部に改質層が形成されたウェーハをカセットに収容し搬送する場合において、ウェーハが割れないようにすることを課題とする。

本発明は、複数の交差する分割予定ラインによって区画された領域にデバイスが形成されたウェーハをカセットに収容するウェーハの収容方法に関するもので、ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を、分割予定ラインの内部に集光点を位置付けて照射し、分割予定ラインに沿って改質層を形成する改質層形成工程と、ウェーハの出し入れを許容する開口部と、開口部の両側部に設けられた一対の側壁と、一対の側壁の内側の面に対向して形成され開口部から背部にかけて設けられた支持棚とを少なくとも備えたカセットに、分割予定ラインに沿って改質層が形成されたウェーハを収容する収容工程とを含み、収容工程において、分割予定ラインの方向が支持棚に交差するようにウェーハを収容することを特徴とする。

収容工程においては、ウェーハに形成された分割予定ラインの方向が支持棚に対して４５度の角度で交差するようにウェーハを収容することが望ましい。

本発明では、複数の交差する分割予定ラインに沿って改質層が形成されたウェーハをカセットに収容する収容工程において、支持棚がのびる方向に対して分割予定ラインの方向が交差するようにウェーハを収容することにより、ウェーハの自重が分割予定ラインに集中しないようにしたため、カセットの搬送中等にウェーハが割れるのを防ぐことができる。特に、分割予定ラインの方向が支持棚に対して４５度の角度で交差するようにウェーハをカセットに収容すると、ウェーハの自重による曲げモーメントが交差する分割予定ラインに対して最小となり、より確実にウェーハの割れを防止することができる。

ウェーハ及び保護テープを示す分解斜視図である。 ウェ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である。 レーザー加工装置の一例を示す斜視図である。 ウェーハの内部に改質層を形成する状態を示す断面図である。 ウェーハの内部に改質層を形成する状態を示す斜視図である。 ウェーハの内部に改質層が形成されたウェーハを示す斜視図である。 ウェーハをカセットに収容する状態を示す斜視図である。 ウェーハをカセットに収容する状態を示す平面図である。 ウェーハの裏面を研削する状態を示す斜視図である。 ウェーハの裏面を拡張テープに貼着し保護テープをウェーハの裏面から剥離する状態を示す斜視図である。 ウェーハを分割する状態を示す断面図である。

図１に示すウェーハＷの表面Ｗ１には、複数の交差する分割予定ラインＬが形成され、分割予定ラインＬによって区画された領域にデバイスＤが形成されている。以下では、このウェーハＷを分割予定ラインＬに沿って個々のデバイスＤに分割し、分割されたウェーハＷをカセットに収容する方法について説明する。

（１）改質層形成工程
図１に示すウェーハＷの表面Ｗ１には保護テープＴ１が貼着され、図２に示すように、表面Ｗ１に形成されたデバイスＤが保護テープＴ１によって保護され、裏面Ｗ２が露出した状態となる。なお、図２は、ウェーハＷの表面Ｗ１に保護テープＴ１を貼着してから裏返した状態を示している。このようにして表面Ｗ１に保護テープＴ１が貼着されたウェーハＷの分割予定ラインＬの内部に、例えば図３に示すレーザー加工装置１を用いて改質層を形成する。

レーザー加工装置1は、ウェーハを保持する保持手段２と、ウェーハに対してレーザー光線を照射する加工手段３とを備えている。

保持手段２は、保持手段Ｘ方向送り部４によってＸ軸方向に移動可能に支持されているとともに、保持手段Ｙ方向送り部５によってＹ軸方向に移動可能に支持されている。一方、加工手段３は、加工手段Ｙ方向送り部６によってＹ軸方向に移動可能に支持されているとともに、加工手段Ｚ方向送り部７によってＺ軸方向に移動可能に支持されている。

保持手段Ｘ方向送り部４は、Ｘ軸方向の軸心を有するボールネジ４０と、ボールネジ４０に平行に配設された一対のガイドレール４１と、ボールネジ４０の一端に連結されたモータ４２と、ボールネジ４０に螺合するナットを内部に有するとともに下部がガイドレール４１に摺接するスライド部４３とから構成され、モータ４２に駆動されてボールネジ４０が回動するのに伴い、スライド部４３がガイドレール４１上をＸ軸方向に摺動する構成となっている。

スライド部４３には、保持手段２をＹ軸方向に移動させる保持手段Ｙ方向送り部５が配設されている。保持手段Ｙ方向送り部５は、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ５０と、ボールネジ５０に平行に配設された一対のガイドレール５１と、ボールネジ５０の一端に連結されたパルスモータ５２と、ボールネジ５０に螺合するナットを内部に有するとともに下部がガイドレール５１に摺接する移動基台５３とから構成され、パルスモータ５２に駆動されてボールネジ５０が回動するのに伴い、移動基台５３がガイドレール５１上をＹ軸方向に摺動する構成となっている。移動基台５３には、パルスモータを内部に備え保持手段２を回転させる回転駆動部５４が配設されている。

加工手段Ｙ方向送り部６は、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ６０と、ボールネジ６０に平行に配設された一対のガイドレール６１と、ボールネジ６０の一端に連結されたパルスモータ６２と、ボールネジ６０に螺合するナットを内部に有するとともに下部がガイドレール６１に摺接するスライド部６３とから構成され、パルスモータ６２に駆動されてボールネジ６０が回動するのに伴い、スライド部６３がガイドレール６１上をＹ軸方向に摺動し、これに伴い加工手段３もＹ軸方向に移動する構成となっている。

加工手段Ｚ方向送り部７は、Ｚ軸方向の軸心を有するボールネジ７０と、ボールネジ７０に平行に配設された一対のガイドレール７１と、ボールネジ７０の一端に連結されたパルスモータ７２と、ボールネジ７０に螺合するナットを内部に有するとともに側部がガイドレール７１に摺接し加工手段３を支持する昇降部７３とから構成され、パルスモータ７２に駆動されてボールネジ７０が回動するのに伴い昇降部７３がガイドレール７１にガイドされてＺ軸方向に昇降し、これに伴い加工手段３もＺ軸方向に昇降する構成となっている。

加工手段３は、レーザー光を下方に向けて照射するレーザー光照射ヘッド３０を備えており、レーザー光照射ヘッド３０は、ハウジング３１の先端部に固定されている。また、ハウジング３１の側部には、ウェーハを撮像してレーザー光を照射すべき位置を検出する検出手段３２が配設されている。検出手段３２は、例えば赤外線カメラ３２ａを備えている。

レーザー加工装置１において、表面Ｗ１に保護テープＴ１が貼着されたウェーハＷは、裏面Ｗ２側を上方に露出させ、保護テープＴ１側が保持手段２に吸引保持される。

ウェーハＷを保持した保持手段２は、図１に示した保持手段Ｘ方向送り部４によって駆動されてＸ軸方向に移動し、ウェーハＷが検出手段３２の直下に位置付けされる。そして、赤外線カメラ３２ａによる撮像及びパターンマッチング等の処理によって、表面Ｗ１に形成された分割予定ラインＬが検出され、レーザー光照射ヘッド３０と、検出された分割予定ラインＬとのＹ軸方向の位置合わせが行われる。

レーザー光照射ヘッド３０と分割予定ラインＬとの位置合わせがなされると、保持手段Ｘ方向送り部４によって保持手段２をＸ軸方向に移動させながら、検出された分割予定ラインＬに対してレーザー光照射ヘッド３０からレーザー光３０ａを照射する。このとき、図４に示すように、レーザー光３０ａの集光点がウェーハＷの内部に位置するように照射を行うと、Ｘ軸方向に平行な分割予定ラインＬに沿ってウェーハＷの内部に改質層８が形成される。なお、改質層とは、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性のいずれかがその周囲とは異なる状態となった層のことをいう。

図５に示すように、このようにして行うレーザー光の照射を、加工手段３をＹ軸方向に送りながら、同方向のすべての分割予定ラインＬについて行った後、保持手段２を９０度回転させてから同様にレーザー光の照射を行うと、図６に示すように、すべての分割予定ラインＬに沿って改質層８が形成される。なお、レーザー光照射時の加工条件は、例えば以下のとおりとする。
波長 ：１３００［ｎｍ］
平均出力 ：１［Ｗ］
繰り返し周波数 ：９０［ｋＨｚ］
パルス幅 ：１０［ｐｓ］
スポット径 ：１［μｍ］

（２）収容工程
改質層８が形成されたウェーハＷは、図７に示すカセット９に収容される。このカセット９は、ウェーハＷの出し入れを許容する出入り口となる開口部９０と、開口部９０の両側部に立設された一対の側壁９１と、一対の側壁９１の内側の面に対向して形成され開口部９０からカセット９の背部９５にかけてのびる支持棚９２と、一対の側壁９１の上部の間に架設された天板９３と、天板９３の上面に設けられた把持部９４とを備えている。

支持棚９２は、側壁９１の内側の面を水平方向に切り欠いて凹状に形成された複数の溝９２ａによって構成されており、各溝９２ａにおいて、ウェーハＷの外周部を支持することができる。

ウェーハＷは、開口部９０から各溝９２ａに挿入する。図７に示すように、挿入方向であるＡ方向、すなわち支持棚９２が開口部９０から背部９５にかけてのびる方向に対して分割予定ラインＬが交差するように、ウェーハＷをカセット９に収容する。

ウェーハＷのカセット９への収容時には、例えば図８に示す保持部材９５によってウェーハＷが保持される。この保持部材９５は、２つのフィンガー９５０とこれらを連結する基部９５１とによって形成され、２つのフィンガー９５０及び基部９５１の上面には、ウェーハＷを吸引する吸引部９５２を備えている。

ウェーハＷが保持部材９５によって下方から支持され吸引部９５２によって吸引された状態で、保持部材９５がカセット９の開口部９０から内部に進入し、吸引部９５２による吸引を解除するとともに保持部材９５を降下させると、ウェーハＷの外周部が支持棚９２に支持される。支持棚９２に収容されたウェーハＷには、支持棚９２の長手方向に沿ってウェーハＷの自重が支えられ、曲げモーメントは支持棚９２に直交する方向に働くことになる。

ここで、保持部材９５の内部に形成された改質層８は、分割予定ラインＬに沿って形成されているため、仮に、分割予定ラインＬの方向と支持棚９２の長手方向とが平行であるとすると、改質層８にウェーハＷの自重による曲げモーメントが集中し、ウェーハＷが分割予定ラインＬに沿って割れるおそれがある。しかし、図７及び図８に示すように、支持棚９２がのびる方向に対して分割予定ラインＬが交差するようにウェーハＷを収容しているため、ウェーハＷの自重による曲げモーメントが分割予定ラインＬに集中せず、支持棚９２がのびる方向、すなわちウェーハＷの支持方向と、自重が集中する方向とがずれているため、ウェーハＷが分割予定ラインＬに沿って割れにくい。特に、図８に示すように、分割予定ラインＬの方向と支持棚９２がのびる方向とが交差してなす角θが４５度となるようにウェーハＷを収容すると、支持棚９２の方向に対して平行にウェーハを収容する場合と比較して、分割予定ラインＬに作用する曲げモーメントが
［数１］

となり、９０度の角度で交差する分割予定ラインＬに対して曲げモーメントを最小にすることができるため、より確実にウェーハＷの割れを防止することができる。このようにしてウェーハＷがカセット９に収容されると、カセット９は、後の研削工程や分割工程に搬送される際に、ウェーハＷが割れるのを防ぐことができる。

（３）研削工程
研削工程では、例えば図９に示す研削装置１０を用いることができる。研削装置１０は、ウェーハＷを保持して回転可能なチャックテーブル１００と、ウェーハに研削を施す研削手段１０１とを備えている。研削手段１０１は、回転軸１０２の下端にマウント１０３を介して研削ホイール１０４が装着されて構成され、研削ホイール１０４の下面には研削砥石１０４ａが複数固着されている。

内部に改質層８が形成されたウェーハＷは、図７に示したカセット９から取り出され、保護テープＴ１側がチャックテーブル１００に吸引保持される。そして、チャックテーブル１００が矢印Ｂ方向に例えば３００［ＲＰＭ］の回転速度で回転するとともに、研削手段１０１が矢印Ｃ方向に例えば６０００［ＲＰＭ］回転速度で回転し、研削手段１０１が例えば１［μｍ／ｓ］の速度で降下することにより、ウェーハＷの裏面Ｗ２が研削される。そして、ウェーハＷが所定の厚さに形成されると、研削手段１を上昇させて研削を終了する。そして、研削の際にウェーハＷは改質層８が形成された分割予定ラインＬによって個々のデバイスに分割される。

（４）分離工程
図１０に示すように、研削されたウェーハＷの裏面Ｗ２側を拡張テープＴ２に貼着する。拡張テープＴ２の周縁部には、リング状のフレームＦが貼着されている。また、保護テープＴ１をウェーハＷの表面Ｗ１から剥離する。そうすると、ウェーハＷが拡張テープＴ２を介してフレームＦに支持された状態となる。

次に、図１１に示すウェーハ拡張装置１１を用いてウェーハＷを分割予定ラインＬに沿って分離する。ウェーハ拡張装置１１は、ウェーハを保持する保持テーブル１１０と、フレームＦを支持するフレーム保持部１１１とを備えており、保持テーブル１１０とフレーム保持部１１１とは相対的に昇降可能となっている。フレーム保持部１１１は、フレームＦを下方から支持するテーブル部１１１ａと、テーブル部１１１ａに載置されたフレームＦを上方から押さえる押さえ部１１１ｂとを備えている。

拡張テープＴ２のうち、ウェーハＷに貼着された部分を保持テーブル１１０に載置し、フレームＦに貼着された部分をフレーム保持部１１１のテーブル部１１１ａに載置し、押さえ部１１１ｂによってフレームＦを押さえる。そして、フレーム保持部１１１に対して保持テーブル１１０を相対的に上昇させると、拡張テープＴ２が水平方向に伸張され、ウェーハＷも同方向に引っ張られるため、個々のデバイスＤに分離される。なお、研削工程を実施しない場合は、分離工程において、ウェーハは、改質層が形成された分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割される。

１：レーザー加工装置
２：保持手段
３：加工手段
３０：レーザー光照射ヘッド ３１：ハウジング ３２：検出手段
４：保持手段Ｘ方向送り部
４０：ボールネジ ４１：ガイドレール ４２：モータ ４３：スライド部
５：保持手段Ｙ方向送り部
５０：ボールネジ ５１：ガイドレール ５２：パルスモータ ５３：移動基台
５４：回転駆動部
６：加工手段Ｙ方向送り部
６０：ボールネジ ６１：ガイドレール ６２：パルスモータ ６３：スライド部
７：加工手段Ｚ方向送り部
７０：ボールネジ ７１：ガイドレール ７２：パルスモータ ７３：昇降部
８：改質層
９：カセット
９０：開口部 ９１：側壁 ９２：支持棚 ９２ａ：溝 ９３：天板 ９４：把持部
９５：保持部材
１０：研削装置
１００：チャックテーブル １０１：研削手段 １０２：マウント
１０３：研削ホイール １０３ａ：研削砥石
１１：ウェーハ拡張装置
１１０：保持テーブル
１１１：フレーム保持部 １１１ａ：テーブル部 １１１ｂ：押さえ部
Ｗ：ウェーハ
Ｗ１：表面 Ｌ：分割予定ライン Ｄ：デバイス
Ｗ２：裏面
Ｔ１：保護テープ Ｔ２：拡張テープ Ｆ：フレーム

Claims (2)

1. 複数の交差する分割予定ラインによって区画された領域にデバイスが形成されたウェーハをカセットに収容するウェーハの収容方法であって、
   ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を、分割予定ラインの内部に集光点を位置付けて照射し、該分割予定ラインに沿って改質層を形成する改質層形成工程と、
   ウェーハの出し入れを許容する開口部と、該開口部の両側部に設けられた一対の側壁と、該一対の側壁の内側の面に対向して形成され該開口部から背部にかけて設けられた支持棚とを少なくとも備えたカセットに、該分割予定ラインに沿って改質層が形成されたウェーハを収容する収容工程と、
   を含み、
   該収容工程において、該分割予定ラインの方向が該支持棚に交差するように該ウェーハを収容するウェーハの収容方法。
2. 前記収容工程において、前記ウェーハに形成された分割予定ラインの方向が該支持棚に対して４５度の角度で交差するようにウェーハを収容する
   請求項１に記載のウェーハの収容方法。

Images