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JP-2026076527-A - 被加工物の加工方法、加工装置、及びチップの製造方法

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Abstract

【課題】厚みが部分的に異なる被加工物を精度良く加工する。 【解決手段】第一領域（１５）と第一領域よりも薄い第二領域（１６）と有する被加工物（１０）を保持部材（２２）で保持し、被加工物の厚みに応じて集光点の位置を調整しながら被加工物にレーザー光線（Ｌ）を照射して内部に改質層（Ｓ）を形成し、改質層を形成する際に、少なくとも一部の第一領域と第二領域との境界を含む境界領域（Ｍ、Ｎ）には、レーザー光線が照射されないようにした。 【選択図】図４

Inventors

  • 大武 裕介
  • 前田 勉

Assignees

  • 株式会社ディスコ

Dates

Publication Date
20260512
Application Date
20241024

Claims (7)

  1. 被加工物の加工方法であって、 第一領域と、該第一領域よりも薄い第二領域と有する被加工物を、保持部材で保持する保持ステップと、 該被加工物の厚みに応じて集光点の位置を調整しながら、該被加工物にレーザー光線を照射し内部に改質層を形成する改質層形成ステップと、を備え、 該改質層形成ステップにおいて、少なくとも一部の該第一領域と、該第二領域と、の境界を含む境界領域は、該レーザー光線が照射されないことを特徴とする被加工物の加工方法。
  2. 該改質層形成ステップは、 該被加工物の厚み方向の異なる深さに該改質層を複数形成し、該レーザー光線の照射面に一番近い深さに形成される該改質層の該境界領域において、該レーザー光線が照射されないことを特徴とする、請求項１に記載の被加工物の加工方法。
  3. 該改質層形成ステップは、 該被加工物の厚み方向の異なる深さに該改質層を複数形成し、該照射面に一番近い深さに形成される該改質層の該第二領域において、該レーザー光線が照射されないことを特徴とする、請求項１に記載の被加工物の加工方法。
  4. 該第一領域は被加工物の中央に形成され、該第二領域は該第一領域を囲繞する該被加工物の外周に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の被加工物の加工方法。
  5. 該レーザー光線が照射されない該境界領域は、該第一領域と該第二領域の境界線と、該第二領域の該境界線から所定範囲を含むことを特徴とする、請求項１に記載の被加工物の加工方法。
  6. 加工装置であって、 第一領域と、該第一領域よりも薄い第二領域と有する被加工物を保持する保持部材と、 該保持部材で保持された該被加工物の厚みに応じて集光点の位置を調整しながら、該被加工物にレーザー光線を照射し内部に改質層を形成するレーザー照射ユニットと、 制御ユニットと、を備え、 該制御ユニットは、少なくとも一部の該第一領域と、該第二領域と、の境界を含む境界領域に、該レーザー光線を照射しないように該レーザー照射ユニットを制御することを特徴とする加工装置。
  7. 請求項１に記載の加工方法を用いたチップの製造方法であって、 該改質層形成ステップは、該被加工物を該チップに区画する分割予定ラインに沿って該改質層を形成し、 該改質層形成ステップの後に、該被加工物に外力を付与して、該改質層を起点に該被加工物を分割して形成される複数のチップ同士の間隔を広げるチップ間隔拡張ステップをさらに備え、 該改質層形成ステップと、該チップ間隔拡張ステップと、の少なくともいずれかにおいて、該被加工物が該改質層を起点に分割され複数のチップが製造されるチップの製造方法。

Description

本発明は、被加工物を加工する加工方法、加工装置、及びチップを製造する製造方法に関する。 被加工物を加工する加工方法や、被加工物を加工して複数のチップを製造する製造方法において、被加工物の内部にレーザー光線を集光させて改質層を形成する手法が知られている（例えば、特許文献１）。改質層を起点として被加工物を分割して複数のチップを製造する。 特開２００５－２２３２８４号公報 レーザー加工装置の斜視図である。レーザー加工装置による改質層形成ステップを示す図である。被加工物ユニットの平面図である。第一の形態の被加工物に改質層形成ステップで改質層を形成した加工例を示す断面図である。第一の形態の被加工物に改質層形成ステップで改質層を形成した加工例を示す断面図である。第一の形態の被加工物に改質層形成ステップで改質層を形成した加工例を示す断面図である。第二の形態の被加工物に改質層形成ステップで改質層を形成した加工例を示す断面図である。第二の形態の被加工物に改質層形成ステップで改質層を形成した加工例を示す断面図である。第二の形態の被加工物に改質層形成ステップで改質層を形成した加工例を示す断面図である。被加工物の外周の余剰領域における改質層の形成位置が異なる変形例の被加工物ユニットの平面図である。改質層を形成した比較例の被加工物を示す断面図である。エキスパンド装置によるチップ間隔拡張ステップを示す図である。エキスパンド装置によるチップ間隔拡張ステップを示す図である。 以下、添付図面を参照して、本開示の被加工物の加工方法、加工装置、及びチップの製造方法について説明する。各図面に示すＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は、互いに垂直な方向である。本開示による加工では、被加工物１０から複数のチップ１１（図３参照）を製造するために、被加工物１０を分割予定ライン１２（図３参照）に沿って加工する。被加工物１０は、複数の分割予定ライン１２によって格子状に区切られた複数のデバイス用区画を有しており、各デバイス用区画にチップ１１が形成されている。一例として、被加工物１０は円板状の半導体ウエーハであり、チップ１１は半導体デバイスであるが、被加工物１０の形状やチップ１１の種類は限定されない。 図３に示すように、被加工物１０は、可撓性を有するテープ２を介して、リング状のフレーム３の内側に取り付けられ、被加工物ユニット１を構成する。後述するレーザー加工装置２０とエキスパンド装置７０では、被加工物ユニット１の状態で被加工物１０の加工とチップ１１の製造（被加工物１０の分割）が行われる。被加工物１０において、テープ２に取り付けられる側の面を被保持面１３と呼び、被保持面１３とは反対側の面を照射面１４とする（図２、図４から図９、図１２参照）。被保持面１３と照射面１４は、被加工物１０の厚み方向の一方の面と他方の面である。なお、本開示の加工方法及び製造方法は、テープ２及びフレーム３に取り付けられていない状態の被加工物１０を加工する場合にも適用が可能である。 図４から図９は、図３に示す複数の分割予定ライン１２のいずれかに沿う位置で被加工物１０を断面視したものである。被加工物１０は、厚みが部分的に異なっており、Ｚ軸方向の厚みが相対的に大きい第一領域１５と、Ｚ軸方向の厚みが相対的に小さい（薄い）第二領域１６と、を有している。第一領域１５における照射面１４の高さ位置と、第二領域１６における照射面１４の高さ位置と、が互いに異なっている。 図４から図６に示す第一の形態の被加工物１０は、径方向の中央に第一領域１５を有し、第一領域１５の外側を囲繞する外周の環状部分に第二領域１６を有している。図７から図９に示す第二の形態の被加工物１０は、径方向の中央に第二領域１６を有し、第二領域１６の外側を囲繞する外周の環状部分に第一領域１５を有している。これらのいずれの形態の被加工物１０においても、第一領域１５と第二領域１６との境界には、Ｚ軸方向に延びる被加工物１０の中心軸Ｃを中心とする円筒状の段差面１７が形成されている。段差面１７は、図３のように被加工物１０を平面視した状態で、第一領域１５と第二領域１６との境界線を構成する。第一の形態の被加工物１０では、段差面１７が外周側を向いており、第二の形態の被加工物１０では、段差面１７が内周側を向いている。図３は、第一の形態の被加工物１０と第二の形態の被加工物１０の両方に対応する図であり、第一の形態の被加工物１０に適用する場合は中央が第一領域１５で外周が第二領域１６となり、第二の形態の被加工物１０に適用する場合は中央が第二領域１６で外周が第一領域１５となる。 図１及び図２は、被加工物１０を加工する加工装置であるレーザー加工装置２０を示している。レーザー加工装置２０を用いる加工では、被加工物１０に対して分割予定ライン１２に沿って照射面１４からレーザー光線Ｌを照射して被加工物１０の内部に集光させ、レーザー光線Ｌの集光点の位置に改質層Ｓ（図４から図９参照）を形成する。改質とは、照射されたレーザー光線Ｌのエネルギーなどによって、被加工物１０の内部の密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲と異なる状態となることを意味しており、改質の結果、改質層Ｓは周囲よりも強度が低下した領域になる。また、改質の状況に応じて、改質層Ｓから被加工物１０の厚み方向に向けてクラック（亀裂）が形成される。従って、被加工物１０の内部に改質層Ｓを形成することによって、改質層Ｓを起点として分割予定ライン１２に沿って被加工物１０が分割されるまたは分割されやすくなる。つまり、レーザー加工装置２０によるレーザー加工によって、分割予定ライン１２に沿う分割起点が被加工物１０の内部に形成される。なお、図２では、中央の厚みが大きく外周の厚みが小さい第一の形態の被加工物１０（図４から図６参照）を加工する状態を示しているが、レーザー加工装置２０は、中央の厚みが小さく外周の厚みが大きい第二の形態の被加工物１０（図７から図９参照）を加工することもできる。 図１２及び図１３に示すエキスパンド装置７０は、レーザー加工装置２０によって改質層Ｓを形成した被加工物１０に外力を付与して、複数のチップ１１同士の間隔を広げる。レーザー加工装置２０によって改質層Ｓを形成した段階で被加工物１０が複数のチップ１１に分割される場合と、被加工物１０に改質層Ｓを形成してからさらにエキスパンド装置７０などを用いて外力を付与することによって複数のチップ１１に分割される場合と、がある。また、レーザー加工装置２０で改質層Ｓを形成した段階で被加工物１０の一部が分割され、エキスパンド装置７０などによる外力付与によって被加工物１０の残りの部分が分割される場合もある。つまり、レーザー加工装置２０において行う後述の改質層形成ステップと、エキスパンド装置７０において行う後述のチップ間隔拡張ステップと、の少なくともいずれかにおいて、被加工物１０が改質層Ｓを起点に分割されて複数のチップ１１が製造される。複数のチップ１１への分割が改質層形成ステップとチップ間隔拡張ステップとのいずれの段階で生じるとしても、エキスパンド装置７０によって複数のチップ１１同士の間隔を広げることで、製造された複数のチップ１１をテープ２からピックアップしやすい状態になる。なお、図１２及び図１３では、中央の厚みが大きく外周の厚みが小さい第一の形態の被加工物１０（図４から図６参照）に外力を付与する状態を示しているが、エキスパンド装置７０は、中央の厚みが小さく外周の厚みが大きい第二の形態の被加工物１０（図７から図９参照）に外力を付与することもできる。以下、レーザー加工装置２０を用いて行う被加工物１０の加工の詳細と、エキスパンド装置７０を用いて行う被加工物１０への外力の付与（チップ間隔の拡張）の詳細を、順次説明する。 図１及び図２に示すように、レーザー加工装置２０は、基台２１上に備えた保持部材である保持テーブル２２に被加工物ユニット１を保持し、保持テーブル２２の上方に配置したレーザー照射ユニット２３から保持テーブル２２上の被加工物１０にレーザー光線Ｌを照射して、被加工物１０の加工を行う。 図２に示すように、保持テーブル２２は、円板状の枠体２４の上面側に凹部２５を有し、凹部２５内に多孔質材からなるポーラス板２６が取り付けられている。枠体２４の内部には、凹部２５の底部に通じる流路２７が形成されており、流路２７は開閉弁２８を介して吸引源２９に接続している。開閉弁２８を開いて吸引源２９を動作させることによって、流路２７を経由してポーラス板２６からエアを吸引して、ポーラス板２６の上面である保持面に吸引力を作用させ、テープ２を介して被加工物１０の被保持面１３を保持することができる。枠体２４の外側に、周方向に等間隔で四つのクランプ部３０が設けられている。各クランプ部３０は、支持部３１と、支持部３１に対して開閉動作が可能な押さえ部３２と、を有しており、支持部３１と押さえ部３２とによってフレーム３をＺ軸方向に挟持して固定することができる。このようにして、被加工物ユニット１が保持テーブル２２に保持される。 図１に示すように、保持テーブル２２は、Ｘ軸移動機構３４によってＸ軸方向に移動され、Ｙ軸移動機構３５によってＹ軸方向に移動される。Ｘ軸移動機構３４とＹ軸移動機構３５とで保持テーブル２２をＸ軸方向やＹ軸方向に移動させることによって、保持テーブル２２に保持された被加工物ユニット１とレーザー照射ユニット２３とを水平方向に相対的に移動させ、レーザー照射ユニット２３から被加工物１０へのレーザー光線Ｌの照射位置を水平方向に変化させることができる。 Ｘ軸移動機構３４は、Ｘ軸方向に延びる一対のＸ軸ガイドレール３６と、Ｘ軸ガイドレール３６によってＸ軸方向に移動可能に支持されるＸ軸テーブル３７と、Ｘ軸方向に延びてＸ軸テーブル３７のナット部に螺合するＸ軸ボールネジ３８と、Ｘ軸ボールネジ３８を回転させるモータ３９と、を備えている。モータ３９によってＸ軸ボールネジ３８を回転させると、Ｘ軸テーブル３７がＸ軸ガイドレール３６に沿ってＸ軸方向に移動する。 Ｙ軸移動機構３５は、Ｙ軸方向に延びる一対のＹ軸ガイドレール４０と、Ｙ軸ガイドレール４０によってＹ軸方向に移動可能に支持されるＹ軸テーブル４１と、Ｙ軸方向に延びてＹ軸テーブル４１のナット部に螺合するＹ軸ボールネジ４２と、Ｙ軸ボールネジ４２を回転させるモータ４３と、を備えている。モータ４３によってＹ軸ボールネジ４２を回転させると、Ｙ軸テーブル４１がＹ軸ガイドレール４０に沿ってＹ軸方向に移動する。Ｙ軸ガイドレール４０とＹ軸ボールネジ４２とモータ４３は基台２１の上面に支持されており、Ｙ軸テーブル４１の上面にＸ軸ガイドレール３６とＸ軸ボールネジ３８とモータ３９とが支持されている。 保持テーブル２２は、テーブル回転機構４４を介してＸ軸テーブル３７上に支持されている。テーブル回転機構４４は、図示を省略するモータによって、保持テーブル２２をＺ軸方向の軸を中心として回転させることができる。 レーザー加工装置２０は、基台２１のＹ軸方向の一端から上方に突出する立壁４５と、立壁４５から水平方向（Ｙ軸方向）に突出する突出部４６と、を備えている。レーザー照射ユニット２３は突出部４６に設けられている。 図２に示すように、レーザー照射ユニット２３の光学系は、被加工物１０に対して吸収性を有する波長のパルスレーザーであるレーザー光線Ｌを発振するレーザー発振器４７と、レーザー発振器４７が発振したレーザー光線Ｌを所定の出力に調整する出力調整部４８と、出力調整部４８で出力が調整されたレーザー光線Ｌを反射して加工ヘッド４９に導くミラー５０と、加工ヘッド４９に設けられてレーザー光線Ｌを集光する集光レンズ５１と、を備えている。加工ヘッド４９は、突出部４６のＹ軸方向の端部に配置されている（図１参照）。 図２に示すＺ軸移動機構５２を用いて、加工ヘッド４９をＺ軸方