JP6137999B2 - ウェーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＩＣ等のデバイスが形成されたウェーハを複数のデバイスチップへと分割するウェーハの加工方法に関する。

表面にＩＣ等のデバイスが形成されたウェーハは、例えば、ストリート（分割予定ライン）に沿って仕上げ厚みより深い溝を形成された後に、裏面側を研削されることで複数のデバイスチップへと分割される（例えば、特許文献１参照）。

ＤＢＧ（Dicing Before Grinding）と呼ばれるこの加工方法では、ウェーハを薄く加工する前に溝を形成するので、ウェーハを薄く加工した後に切削する従来の加工方法と比較してデバイスチップの破損等を抑制できる。

ところで、このＤＢＧでは、切削によって溝の幅に相当する領域を除去するので、必ずしもデバイスチップの取り数を十分に確保できないという問題がある。この問題に対して、近年では、切削による溝をウェーハに形成しないステルスダイシング技術（例えば、特許文献２参照）を用いたＳＤＢＧ（Stealth Dicing Before Grinding）と呼ばれる加工方法が検討されている。

ＳＤＢＧでは、ウェーハの内部にレーザー光線を集光させて多光子吸収による改質層を形成し、この改質層を分割の起点としてウェーハを複数のデバイスチップへと分割する。このＳＤＢＧでは、切削による溝を形成しないので、ストリートの幅を縮小してデバイスチップの取り数を増やすことができる。

特開平１１−４０５２０号公報 特許第３４０８８０５号公報

しかしながら、改質層を形成するためにウェーハにレーザー光線を照射すると、被照射領域の膨張等によってウェーハが反ってしまう。また、改質層は他の領域と比較して脆くなっているので、改質層の形成後、研削の前にウェーハを搬送等すると、衝撃によってウェーハが割れてしまう恐れもある。

本発明はかかる問題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、ウェーハの反り及び研削前の割れを防止できるウェーハの加工方法を提供することである。

本発明によれば、表面に格子状に形成された分割予定ラインで区画された各領域にデバイスが形成されたウェーハを該分割予定ラインに沿って分割し、デバイスチップを形成するウェーハの加工方法であって、ウェーハの表面側に保護部材を貼着する保護部材貼着ステップと、該保護部材貼着ステップの後に、ウェーハの裏面側から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該分割予定ラインに沿って照射し、ウェーハ内部に該分割予定ラインに沿った分割起点となる改質層を形成する改質層形成ステップと、該改質層形成ステップの後に、ウェーハの裏面側に剛性のある補強ウェーハを貼着する補強ウェーハ貼着ステップと、該補強ウェーハ貼着ステップの後に、該補強ウェーハ側を露出させつつ研削装置のチャックテーブルの保持面にウェーハを保持し、該補強ウェーハを研削して除去し、更にウェーハの裏面を研削してウェーハを所定の厚みに形成するとともに該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チップに分割する研削ステップと、を備えることを特徴とするウェーハの加工方法が提供される。

本発明のウェーハの加工方法は、ウェーハの内部に分割の起点となる改質層を形成する改質層形成ステップと、ウェーハの裏面側に補強ウェーハを貼着する補強ウェーハ貼着ステップと、研削によって補強ウェーハを除去すると共にウェーハを所定の厚みに加工して複数のデバイスチップへと分割する研削ステップと、を備えている。

この構成によれば、ウェーハの裏面側に補強ウェーハを貼着するので、ウェーハの反り及び研削前の割れを防止できる。また、ウェーハの裏面側に貼着された補強ウェーハは、ウェーハを加工する際の研削によって除去されるので、補強ウェーハを剥離する工程も不要である。

保護部材貼着ステップを模式的に示す斜視図である。 改質層形成ステップを模式的に示す一部断面側面図である。 図３（Ａ）は、補強ウェーハ貼着ステップを模式的に示す斜視図であり、図３（Ｂ）は、補強ウェーハ貼着ステップを模式的に示す一部断面側面図である。 図４（Ａ）は、研削ステップを模式的に示す斜視図であり、図４（Ｂ）は、研削ステップを模式的に示す一部断面側面図である。 図５（Ａ）は、研削ステップにおいてウェーハが仕上げ厚みまで加工された状態を模式的に示す斜視図であり、図５（Ｂ）は、研削ステップにおいてウェーハが仕上げ厚みまで加工された状態を模式的に示す一部断面側面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態に係るウェーハの加工方法は、保護部材貼着ステップ（図１参照）、改質層形成ステップ（図２参照）、補強ウェーハ貼着ステップ（図３参照）、研削ステップ（図４及び図５参照）を含む。

保護部材貼着ステップでは、ウェーハの表面側に保護部材を貼着する。改質層形成ステップでは、ウェーハのストリート（分割予定ライン）に沿ってレーザー光線を照射し、分割の起点となる改質層を形成する。

補強ウェーハ貼着ステップでは、ウェーハの裏面側に補強ウェーハを貼着する。研削ステップでは、研削によって補強ウェーハを除去すると共に、ウェーハを仕上げ厚みに加工して改質層を起点に複数のデバイスチップへと分割する。以下、本実施の形態に係るウェーハの加工方法について詳述する。

本実施の形態のウェーハの加工方法では、まず、ウェーハの表面側に、デバイスを保護するための保護部材を貼着する保護部材貼着ステップを実施する。図１は、保護部材貼着ステップを模式的に示す斜視図である。

図１（Ａ）に示すように、ウェーハ１１は、例えば、円盤状の外形を有する半導体ウェーハであり、その表面１１ａは、中央のデバイス領域１３と、デバイス領域１３を囲む外周余剰領域１５とに分けられている。

デバイス領域１３は、格子状に配列されたストリート（分割予定ライン）１７でさらに複数の領域に区画されており、各領域にはＩＣ等のデバイス１９が形成されている。ウェーハ１１の外周面は面取り加工されており、その断面形状は円弧状である。

保護部材貼着ステップでは、このウェーハ１１の表面１１ａ側にデバイス１９を保護するための保護部材２１を貼着する。保護部材２１は、例えば、柔軟性のある樹脂製のフィルムであり、表面２１ａ側には、ウェーハ１１に対して接着性を示す接着層が形成されている。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、接着層が形成された保護部材２１の表面２１ａ側をウェーハ１１の表面１１ａ側に密着させることで、保護部材２１はウェーハ１１に貼着される。保護部材２１がウェーハ１１に貼着されると、保護部材貼着ステップは終了する。

保護部材貼着ステップの後には、ウェーハ１１のストリート１７に沿ってレーザー光線を照射し、分割の起点となる改質層を形成する改質層形成ステップを実施する。図２は、改質層形成ステップを模式的に示す一部断面側面図である。

この改質層形成ステップは、図２に示すレーザー加工装置２で実施される。レーザー加工装置２は、ウェーハ１１を吸引保持する保持テーブル４を備えている。保持テーブル４は、モータ等の回転機構（不図示）と連結されており、鉛直方向に延びる回転軸の周りに回転する。また、保持テーブル４の下方には、移動機構（不図示）が設けられており、保持テーブル４は、この移動機構で水平方向に移動する。

保持テーブル４の表面は、ウェーハ１１を吸引保持する保持面４ａとなっている。この保持面４ａには、保持テーブル４の内部に形成された流路（不図示）を通じて吸引源（不図示）の負圧が作用し、ウェーハ１１を吸引する吸引力が発生する。

保持テーブル４の上方には、レーザー加工ヘッド６が配置されている。レーザー加工ヘッド６は、レーザー発振器（不図示）で発振されたレーザー光線Ｌを、チャックテーブル６に吸引保持されたウェーハ１１の内部に集光させる。

改質層形成ステップでは、まず、保持テーブル４の保持面４ａに保護部材２１の裏面２１ｂを接触させて、吸引源の負圧を作用させる。これにより、ウェーハ１１は、保護部材２１を介して保持テーブル４に吸引保持される。この状態では、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側が上方に露出される。

次に、保持テーブル４を移動、回転させて、レーザー加工ヘッド６を加工対象のストリート１７に位置合わせする。位置合わせの後には、レーザー加工ヘッド６からウェーハ１１の裏面１１ｂ側に向けてレーザー光線Ｌを照射すると共に、保持テーブル４及びレーザー加工ヘッド６を加工対象のストリート１７と平行な第１の方向に相対移動（加工送り）させる。

レーザー加工ヘッド６から照射するレーザー光線Ｌの波長は、ウェーハ１１に吸収され難い波長（透過性を有する波長）とする。例えば、ウェーハ１１がシリコンでなる場合には、赤外領域の波長のレーザー光線Ｌを用いる。このような波長のレーザー光線Ｌを、上述のように相対移動させながら照射することで、加工対象のストリート１７に沿う改質層２３が形成される。

加工対象のストリート１７に沿う改質層２３を形成した後には、レーザー光線Ｌの照射を停止して、保持テーブル４とレーザー加工ヘッド６とを加工対象のストリート１７と垂直に相対移動（割り出し送り）させる。これにより、レーザー加工ヘッド６は、隣接するストリート１７に位置合わせされる。

位置合わせの後には、隣接するストリート１７に沿って同様の改質層２３を形成する。この動作を繰り返し、第１の方向に伸びる全てのストリート１７に沿って改質層２３を形成した後には、ウェーハ１１を吸引保持する保持テーブル４を９０°回転させて、第１の方向と直交する第２の方向に伸びるストリート１７に沿って改質層２３を形成する。全てのストリート１７に沿って改質層２３が形成されると、改質層形成ステップは終了する。

改質層形成ステップの後には、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に補強ウェーハを貼着する補強ウェーハ貼着ステップを実施する。図３（Ａ）は、補強ウェーハ貼着ステップを模式的に示す斜視図であり、図３（Ｂ）は、補強ウェーハ貼着ステップを模式的に示す一部断面側面図である。なお、この補強ウェーハ貼着ステップは、ウェーハ１１をカセット等へ搬送する前に実施される。

図３に示すように、補強ウェーハ２５は、ウェーハ１１と同等の外径を有する円盤状に形成されており、ウェーハ１１を支持するために必要な剛性を備えている。また、補強ウェーハ２５は、十分に平坦な表面２５ａ及び裏面２５ｂを有している。

補強ウェーハ２５としては、ウェーハ１１と同様の半導体ウェーハ（例えば、ベアシリコンウェーハ）を用いることができる。このように、ウェーハ１１と補強ウェーハ２５との材質を共通にすることで、後の研削ステップにおいて補強ウェーハ２５の除去とウェーハ１１の加工とを連続的に実施できる。

ただし、補強ウェーハ２５の構成はこれに限定されない。平坦な表面及び裏面を有し、後の研削ステップにおいて適切に除去できる剛体板であれば、補強ウェーハ２５として使用できる。また、ウェーハ１１の補強に必要な剛性を確保できれば、補強ウェーハ２５はウェーハ１１より薄くても良い。

補強ウェーハ貼着ステップでは、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側又は補強ウェーハ２５の表面２５ａ側に接着剤を塗布し、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側と補強ウェーハ２５の表面２５ａ側とを密着させる。これにより、補強ウェーハ２５はウェーハ１１に貼着される。

なお、補強ウェーハ２５とウェーハ１１との貼着に使用される接着剤は、後の研削ステップの妨げとならないものとする。例えば、接着剤に研磨材を混合することで、研削ステップにおける研削砥石の目詰まりを防いで適切な研削を実現できる。また、接着剤の塗布量を少なくすることで研削に影響が出ないようにしても良い。補強ウェーハ２５がウェーハ１１に貼着されると、補強ウェーハ貼着ステップは終了する。

補強ウェーハ貼着ステップの後には、研削によって補強ウェーハ２５を除去すると共に、ウェーハ１１を仕上げ厚みに加工して改質層２３を起点に複数のデバイスチップへと分割する研削ステップを実施する。

図４（Ａ）は、研削ステップを模式的に示す斜視図であり、図４（Ｂ）は、研削ステップを模式的に示す一部断面側面図である。図５（Ａ）は、研削ステップにおいてウェーハ１１が仕上げ厚みまで加工された状態を模式的に示す斜視図であり、図５（Ｂ）は、研削ステップにおいてウェーハ１１が仕上げ厚みまで加工された状態を模式的に示す一部断面側面図である。

この研削ステップは、図４及び図５に示す研削装置８で実施される。研削装置８は、ウェーハ１１を吸引保持する保持テーブル１０を備えている。保持テーブル１０は、モータ等の回転機構（不図示）と連結されており、鉛直方向に延びる回転軸の周りに回転する。また、保持テーブル１０の下方には、移動機構（不図示）が設けられており、保持テーブル１０は、この移動機構で水平方向に移動する。

保持テーブル１０の表面は、ウェーハ１１を吸引保持する保持面１０ａとなっている。この保持面１０ａには、保持テーブル１０の内部に形成された流路（不図示）を通じて吸引源（不図示）の負圧が作用し、ウェーハ１１を吸引する吸引力が発生する。

保持テーブル１０の上方には研削機構１２が配置されている。研削機構１２は、鉛直方向に延びる回転軸の周りに回転するスピンドル１４を備えている。スピンドル１４は、昇降機構（不図示）で昇降される。

スピンドル１４の下端側には、円盤状のホイールマウント１６が固定されており、このホイールマウント１６には、研削ホイール１８が装着されている。研削ホイール１８は、アルミニウム、ステンレス等の金属材料で形成されたホイール基台１８ａを備えている。ホイール基台１８ａの円環状の下面には、全周にわたって複数の研削砥石１８ｂが固定されている。

この研削ステップでは、まず、保持テーブル１０の保持面１０ａに保護部材２１の裏面２１ｂを接触させて、吸引源の負圧を作用させる。これにより、ウェーハ１１は、保護部材２１を介して保持テーブル１０に吸引保持される。この状態では、補強ウェーハ２５の裏面２５ｂ側が上方に露出されている。

次に、保持テーブル１０とスピンドル１４とを、それぞれ所定の回転方向に回転させつつ、スピンドル１４を下降させ、図４（Ａ）に示すように、補強ウェーハ２５の裏面２５ｂ側に研削砥石１８ｂを接触させる。スピンドル１４を所定の送り速度で下降させることで、補強ウェーハ２５は研削される。なお、補強ウェーハ２５を含む被加工物の厚みは、厚み測定センサ（不図示）でリアルタイムに測定される。

この研削によって補強ウェーハ２５が完全に除去された後には、引き続きウェーハ１１の裏面１１ｂ側が研削される。図５に示すように、ウェーハ１１が仕上げ厚みに近づくと、研削ホイール１８からの負荷によって改質層２３に沿うクラック２７が形成される。その結果、ウェーハ１１は、ストリート１７に沿って複数のデバイスチップ２９に分割される。ウェーハ１１が仕上げ厚みまで研削されると、研削ステップは終了する。

以上のように、本実施の形態に係るウェーハの加工方法は、ウェーハ１１の内部に分割の起点となる改質層２３を形成する改質層形成ステップと、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に補強ウェーハ２５を貼着する補強ウェーハ貼着ステップと、研削によって補強ウェーハ２５を除去すると共にウェーハ１１を所定の厚みに加工して複数のデバイスチップ２９へと分割する研削ステップと、を備えている。

この構成によれば、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に補強ウェーハ２５を貼着するので、ウェーハ１１の反り及び研削前の割れを防止できる。また、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に貼着された補強ウェーハ２５は、ウェーハ１１を加工する際の研削によって除去されるので、補強ウェーハ２５を剥離する工程も不要である。

さらに、本実施の形態に係るウェーハの加工方法では、ウェーハ１１の表面１１ａ側に柔軟性のある保護テープ２１を貼着しているので、ウェーハ１１の表面１１ａに到達する適切なクラック２７を伸展させやすい。この場合、デバイスチップ２９の側面に相当する領域に改質層２３を形成しなくても適切なクラック２７が形成されるので、デバイスチップ２９の側面に相当する領域に改質層２３を形成する構成と比較して、デバイスチップ２９の抗折強度を高めることができる。

なお、本発明は上記実施の形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施の形態では、レーザー加工装置２の保持テーブル４にウェーハ１１を保持させた状態で補強ウェーハ貼着ステップを実施しているが、本発明はこれに限定されない。

補強ウェーハ貼着ステップは、ウェーハ１１に衝撃や負荷が加わる恐れのある工程の前に実施されればよい。例えば、ウェーハ１１をアンロードするタイミングにおいて、補強ウェーハ貼着ステップを実施できる。この場合、補強ウェーハは、アンロードテーブルに保持されたウェーハに貼着される。

その他、上記実施の形態に係る構成、方法などは、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

２ レーザー加工装置
４ 保持テーブル
４ａ 保持面
６ レーザー加工ヘッド
８ 研削装置
１０ 保持テーブル
１０ａ 保持面
１２ 研削機構
１４ スピンドル
１６ ホイールマウント
１８ 研削ホイール
１８ａ ホイール基台
１８ｂ 研削砥石
１１ ウェーハ
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１３ デバイス領域
１５ 外周余剰領域
１７ ストリート（分割予定ライン）
１９ デバイス
２１ 保護部材
２１ａ 表面
２１ｂ 裏面
２３ 改質層
２５ 補強ウェーハ
２５ａ 表面
２５ｂ 裏面
２７ クラック
２９ デバイスチップ
Ｌ レーザー光線

Claims (1)

1. 表面に格子状に形成された分割予定ラインで区画された各領域にデバイスが形成されたウェーハを該分割予定ラインに沿って分割し、デバイスチップを形成するウェーハの加工方法であって、
   ウェーハの表面側に保護部材を貼着する保護部材貼着ステップと、
   該保護部材貼着ステップの後に、ウェーハの裏面側から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該分割予定ラインに沿って照射し、ウェーハ内部に該分割予定ラインに沿った分割起点となる改質層を形成する改質層形成ステップと、
   該改質層形成ステップの後に、ウェーハの裏面側に剛性のある補強ウェーハを貼着する補強ウェーハ貼着ステップと、
   該補強ウェーハ貼着ステップの後に、該補強ウェーハ側を露出させつつ研削装置のチャックテーブルの保持面にウェーハを保持し、該補強ウェーハを研削して除去し、更にウェーハの裏面を研削してウェーハを所定の厚みに形成するとともに該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チップに分割する研削ステップと、を備えることを特徴とするウェーハの加工方法。

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