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JP7083572B2 - ウェーハの加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、金属層を含むパターンがストリートに形成されたウェーハの加工方法に関する。
表面にＩＣ（Integrated Circuit）等のデバイスが形成されたウェーハをストリート（分割予定ライン）に沿って分割することにより、デバイスをそれぞれ含む複数のデバイスチップが得られる。このウェーハの分割は、例えばウェーハを切削する円環状の切削ブレードが装着された切削装置を用いて行われる。切削ブレードを回転させ、ストリートに沿ってウェーハに切り込ませることにより、ウェーハを切削して分割できる。
ウェーハの分割によって得られたデバイスチップは様々な電子機器に内蔵されており、近年、電子機器の小型化・薄型化に伴いデバイスチップにも小型化・薄型化が求められている。そこで、ウェーハの裏面を研削砥石で研削することによってデバイスチップを薄化する手法が用いられている。
ウェーハの裏面を研削砥石で研削すると、研削された領域には微細な凹凸やクラックが形成される。この凹凸やクラックが形成された領域（破砕層）が存在するとウェーハの抗折強度が低下するため、破砕層は研削加工後に研磨パッドによる研磨やドライエッチングなどによって除去される。
一方、ウェーハに破砕層が残存していると、ウェーハの内部に含有される銅等の金属元素が破砕層に捕獲されるゲッタリング効果が得られることが知られている。そのため、ウェーハの裏面側に破砕層が形成されていると、金属元素がウェーハの裏面側に捕獲され、ウェーハの表面側に形成されたデバイスの近傍に金属元素が移動することを防止できる。これにより、ウェーハ内部の金属元素に起因するデバイスの不良（電流のリーク等）が抑制される。
しかしながら、ウェーハの抗折強度を向上させるために破砕層を除去するとゲッタリング効果も失われてしまう。そこで、破砕層を除去した後、ウェーハの裏面に破砕層よりもさらに微細な凹凸やクラック（歪み）を形成し、この歪みが形成された領域（歪み層）で金属元素を捕獲する方法が提案されている。これにより、ウェーハの抗折強度を大きく低下させることなく金属元素のゲッタリング効果を得ることができる。
特許文献１には、ウェーハの裏面を研削することによって形成された破砕層をプラズマエッチング処理によって除去した後、プラズマ化した不活性ガスをウェーハの裏面に照射して歪み層（ゲッタリング層）を形成する手法が開示されている。
特開２０１０－１７７４３０号公報
ウェーハに形成されたデバイスを区画するストリートには、デバイス評価用のＴＥＧ（Test Element Group）や、デバイス作製時に形成される絶縁膜等をストリート上で支持するための柱状の金属パターン（ピラー）等、デバイスの構成要素とはならない金属層を含むパターン（ダミーパターン）が形成されることが多い。このダミーパターンはウェーハを分割して得られるデバイスチップの動作には関与しないため、切削ブレードでウェーハを切削する際にウェーハと共に切削され、除去される。
しかしながら、金属層を含むダミーパターンを切削ブレードによって切削すると、切削ブレードと金属層とが接触して金属の突起（バリ）が発生する。そして、このバリが形成されたウェーハに対して上記の歪み層の形成等を目的とするプラズマ加工を施すと、バリが形成された領域で放電が生じ、デバイスが破損してしまう恐れがある。
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、ウェーハにプラズマ加工を施す際の放電の発生を抑制し、デバイスの破損を防止することが可能なウェーハの加工方法の提供を課題とする。
本発明の一態様によれば、複数のストリートによって区画された表面側の領域にそれぞれデバイスが形成され、該ストリートに金属層を含むパターンが形成されたウェーハの加工方法であって、該ウェーハの表面側に水溶性の保護膜を形成する保護膜形成ステップと、該ウェーハに対して吸収性を有する波長のレーザービームを該パターンが形成された該ストリートに沿って照射し、該パターンを除去しつつレーザー加工溝を形成するレーザー加工ステップと、該ウェーハの表面側から該保護膜を除去する保護膜除去ステップと、該レーザー加工溝の幅よりも薄い切削ブレードで、該ウェーハの仕上げ厚さを超える深さの切削溝を、該レーザー加工溝の内側に形成する切削溝形成ステップと、該切削溝が形成された該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、該保護部材を介して該ウェーハをチャックテーブルで保持し、該ウェーハの裏面側を研削して該ウェーハを該仕上げ厚さまで薄化し、該切削溝を該ウェーハの裏面に表出させて該ウェーハを複数のデバイスチップに分割する研削ステップと、該ウェーハの研削によって該ウェーハの裏面側に形成された破砕層を除去する破砕層除去ステップと、該破砕層が除去された該ウェーハの裏面側に、不活性ガスを用いたプラズマ加工によって歪み層を形成する歪み層形成ステップと、を備えるウェーハの加工方法が提供される。
また、本発明の一態様において、該破砕層除去ステップでは、研磨パッドによる研磨加工によって該破砕層を除去してもよい。
また、本発明の一態様において、該破砕層除去ステップでは、ハロゲンを含むガスを用いたプラズマエッチング加工によって該破砕層を除去してもよい。
また、本発明の一態様において、該パターンは、ＴＥＧ及びピラーであってもよい。
本発明の一態様に係るウェーハの加工方法では、ウェーハのストリートに形成された金属層を含むダミーパターンをレーザービームの照射によって除去した後、該ストリートに沿ってウェーハを切削する。これにより、切削ブレードによるダミーパターンの切削を回避し、ウェーハの切削時における金属バリの発生が抑制される。そのため、ウェーハにプラズマ加工を施してウェーハの裏面に歪み層を形成する際、放電の発生が抑制され、デバイスの損傷が防止される。
ウェーハの構成例を示す平面図である。 環状フレームによって支持された状態のウェーハを示す斜視図である。 ウェーハに保護膜が形成される様子を示す一部断面側面図である。 図４（Ａ）はウェーハにレーザービームが照射される様子を示す一部断面側面図であり、図４（Ｂ）は金属層を含むパターンが形成されたストリートの拡大平面図であり、図４（Ｃ）は金属層を含むパターンが除去されレーザー加工溝が形成されたストリートの拡大平面図である。 ウェーハに形成された保護膜が除去される様子を示す一部断面側面図である。 図６（Ａ）はウェーハに切削溝が形成される様子を示す一部断面側面図であり、図６（Ｂ）は切削溝が形成されたストリートの拡大平面図である。 図７（Ａ）はウェーハに保護部材が貼着される様子を示す斜視図であり、図７（Ｂ）は保護部材が貼着されたウェーハを示す斜視図である。 ウェーハの裏面側が研削される様子を示す側面図である。 ウェーハの裏面側が研磨される様子を示す側面図である。 プラズマ処理装置の構成例を示す断面模式図である。 歪み層が形成された状態のウェーハの拡大断面図である。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。まず、本実施形態に係るウェーハの加工方法によって加工されるウェーハの例について説明する。図１は、ウェーハ１１の構成例を示す平面図である。
ウェーハ１１は、シリコン等の材料によって円盤状に形成され、格子状に配列された複数のストリート（分割予定ライン）１３によって複数の領域に区画されている。また、ウェーハ１１の表面側には、ストリート１３によって区画された領域にそれぞれＩＣ（Integrated Circuit）等で構成されるデバイス１５が形成されている。
なお、本実施形態ではシリコン等の材料でなる円盤状のウェーハ１１を用いるが、ウェーハ１１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば、シリコン以外の半導体、セラミックス、樹脂、金属等の材料でなるウェーハ１１を用いることもできる。同様に、デバイス１５の種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。
また、少なくとも一部のストリート１３には、金属層を含むパターン１７が形成されている。パターン１７は、デバイス１５の構成要素とはならない金属層を含むパターン（ダミーパターン）であり、例えばデバイス評価用のＴＥＧや、デバイス作製時に形成される絶縁膜等をストリート上で支持するための柱状の金属パターン（ピラー）などによって構成される。なお、図１ではパターン１７が一部のストリート１３に配置された例を示すが、パターン１７は全てのストリート１３に配置されていてもよい。
ストリート１３に沿ってウェーハ１１を分割することにより、デバイス１５をそれぞれ含む複数のデバイスチップが得られる。本実施形態では、まずウェーハ１１の表面側にウェーハ１１の厚さ未満の深さの溝をストリート１３に沿って形成し（ハーフカット）、その後、ウェーハ１１の裏面側を研削砥石で研削することによってデバイスウェーハ１１を複数のデバイスチップに分割する例について説明する。
ウェーハ１１の表面側に溝を形成する際には、例えば円環状の切削ブレードが装着された切削装置を用いることができる。切削装置を用いる場合、切削ブレードを回転させてウェーハ１１に切り込ませることによりウェーハ１１に溝を形成できる。ただし、少なくとも一部のストリート１３には金属層を含むパターン１７が形成されているため、この方法でストリート１３に沿って溝を形成すると、パターン１７が切削ブレードによって切削されることになる。
パターン１７には金属層が含まれており、この金属層を切削ブレードによって切削すると、金属層が切削ブレードによって引き延ばされて金属の突起（バリ）が発生する。このバリがウェーハ１１に残存すると、後の工程（後述の歪み層形成ステップ等）でプラズマ加工を行う際、バリが形成された領域で放電が生じ、デバイス１５が破損してしまう恐れがある。
そこで、本実施形態に係るウェーハの加工方法では、切削ブレードによるウェーハ１１の切削に先立ち、ウェーハ１１にレーザービームを照射することによってパターン１７を除去する。これにより、切削ブレードによるパターン１７の切削を回避してバリの発生を防止し、プラズマ加工時における放電の発生を抑制できる。以下、本実施形態に係るウェーハの加工方法の具体例を説明する。
まず、切削装置やレーザー加工装置等の各種加工装置にウェーハ１１を保持するため、ウェーハ１１を環状フレームで支持する。図２は、環状フレーム２１によって支持された状態のウェーハ１１を示す斜視図である。なお、図２ではパターン１７の図示を省略している。
樹脂等でなる円盤状の粘着テープ１９の外周に沿って環状フレーム２１を貼着するとともに、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側を粘着テープ１９に貼着する。これにより、ウェーハ１１は表面１１ａが上方の露出した状態で環状フレーム２１に支持される。
次に、ウェーハ１１の表面１１ａ側に水溶性の保護膜を形成する（保護膜形成ステップ）。図３は、ウェーハ１１の表面１１ａ側に水溶性の保護膜２３が形成される様子を示す一部断面側面図である。保護膜２３は、例えばスピンコーター２を用いて形成できる。スピンコーター２は、ウェーハ１１を支持するスピンナテーブル４と、ウェーハ１１を支持する環状フレーム２１を固定するクランプ６と、ウェーハ１１に向かって水溶性の樹脂等でなる保護膜２３の材料を噴射するノズル８ａとを備える。
まず、スピンナテーブル４上にウェーハ１１を配置するとともに環状フレーム２１をクランプ６によって固定する。スピンナテーブル４の上面の一部は、粘着テープ１９を介してウェーハ１１を吸引保持する保持面４ａとなっている。この保持面４ａは、スピンナテーブル４の内部に形成された吸引路（不図示）等を介して吸引源（不図示）に接続されている。吸引源の負圧を保持面４ａに作用させることで、ウェーハ１１がスピンナテーブル４によって吸引保持される。
なお、スピンナテーブル４の代わりに、機械的な方法や電気的な方法等によってウェーハ１１を保持するチャックテーブルを用いてもよい。
そして、保持面４ａでウェーハ１１を吸引保持したスピンナテーブル４を鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転させつつ、スピンナテーブル４の上方に配置したノズル８ａからＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）等の水溶性の樹脂を噴射する。これにより、ウェーハ１１に付着した水溶性の樹脂が遠心力によってウェーハ１１の外周部まで流動し、ウェーハ１１の表面１１ａ側に水溶性の保護膜２３が形成される。
保護膜２３は、後の工程でウェーハ１１の表面１１ａに対してレーザービームを照射した際、加工領域から飛散した微粒子（デブリ）がウェーハ１１の表面１１ａに付着することを防止するために形成される。ただし、保護膜形成ステップは必ずしも実施する必要はなく、例えばレーザービームの照射をデブリが生じにくい加工条件で行う場合や、デブリの付着が問題となりにくい場合などには、保護膜形成ステップを省略することもできる。
次に、ウェーハ１１に対して吸収性を有する波長のレーザービームをパターン１７が形成されたストリート１３に沿って照射し、パターン１７を除去しつつレーザー加工溝を形成する（レーザー加工ステップ）。ウェーハ１１へのレーザービームの照射は、レーザー加工装置を用いて行う。図４（Ａ）は、ウェーハ１１にレーザービームが照射される様子を示す一部断面側面図である。
レーザー加工装置１０は、ウェーハ１１を吸引保持するチャックテーブル１２と、ウェーハ１１に対して吸収性を有する波長のレーザービームを照射するレーザー照射ユニット１４と、ウェーハ１１を支持する環状フレーム２１を固定するクランプ１６とを備える。
まず、チャックテーブル１２上にウェーハ１１を配置するとともに環状フレーム２１をクランプ１６によって固定する。チャックテーブル１２の上面の一部は、粘着テープ１９を介してウェーハ１１を吸引保持する保持面１２ａとなっている。この保持面１２ａは、チャックテーブル１２の内部に形成された吸引路（不図示）等を介して吸引源（不図示）に接続されている。
なお、チャックテーブル１２の代わりに、機械的な方法や電気的な方法等によってウェーハ１１を保持するチャックテーブルを用いてもよい。
チャックテーブル１２の保持面１２ａ上に粘着テープ１９を介してウェーハ１１を配置した状態で、吸引源の負圧を保持面１２ａに作用させることで、ウェーハ１１がチャックテーブル１２によって吸引保持される。そして、ウェーハ１１を保持した状態のチャックテーブル１２をレーザー照射ユニット１４の下方に移動させる。
次に、レーザー照射ユニット１４からウェーハ１１にレーザービームを照射する。レーザー照射ユニット１４は、ウェーハ１１に対して吸収性を有する波長のパルスレーザービームを照射する機能を有する。なお、ウェーハ１１の表面１１ａ側に保護膜２３が形成されている場合は、保護膜２３を介してウェーハ１１にレーザービームが照射される。
レーザー照射ユニット１４からウェーハ１１にレーザービームを照射しながら、レーザービームがストリート１３に沿って照射されるように、チャックテーブル１２をストリート１３の長さ方向に沿って移動させる。これにより、ウェーハ１１がアブレーション加工され、ウェーハ１１の表面１１ａ側にストリート１３に沿って直線状のレーザー加工溝１１ｃが形成できる。
また、パターン１７が形成されているストリート１３にレーザービームが照射されると、レーザービームの照射によってパターン１７が除去される。図４（Ｂ）は、パターン１７が形成されたストリート１３の拡大平面図である。図４（Ｂ）には、パターン１７としてデバイス評価用のＴＥＧ２５、及びデバイス１５の作製時に形成される絶縁膜等をストリート上で支持するための柱状の金属パターンであるピラー２７が形成されている例を示す。なお、図４（Ｂ）では、ＴＥＧ２５及びピラー２７が形成された領域にそれぞれハッチングを付している。
ストリート１３に沿ってレーザービームを照射すると、ＴＥＧ２５及びピラー２７にもレーザービームが照射されてＴＥＧ２５及びピラー２７が除去される。図４（Ｃ）は、ＴＥＧ２５及びピラー２７が除去され、レーザー加工溝１１ｃが形成されたストリート１３の拡大平面図である。図４（Ｃ）では、レーザー加工溝１１ｃが形成された領域にハッチングを付している。なお、パターン１７は主にデバイス１５の製造過程で用いられるものであり、ウェーハ１１を分割して得られるデバイスチップの動作には関与しないため、除去されてもデバイスチップの機能に影響はない。
レーザービームの照射条件（レーザービームのパワー、スポット径、繰り返し周波数等）は、ウェーハ１１にレーザー加工溝１１ｃを形成可能で、且つパターン１７の除去が可能となるように設定される。
なお、レーザー加工ステップでは、同一のストリート１３に沿って複数回レーザービームを照射してもよい。この場合、ストリート１３の幅方向におけるレーザービームの照射位置を段階的に変えることで、ストリート１３に沿って形成されるレーザー加工溝１１ｃの幅を制御することができる。
また、レーザービームの照射によってパターン１７を完全に除去する必要はなく、少なくともレーザー加工溝１１ｃの幅が後の工程でウェーハ１１を切削する切削ブレードの幅よりも広くなるようにレーザービームを照射すればよい。図４（Ｃ）には、ストリート１３にピラー２７の一部が残留している例を示す。
また、レーザー加工ステップにおけるレーザービームの照射は、全てのストリート１３に対して行ってもよいし、パターン１７が形成されたストリート１３のみに対して行ってもよい。パターン１７が形成されたストリート１３のみにレーザービームを照射する場合は、予めパターン１７が形成されたストリート１３を把握しておく。
次に、ウェーハ１１の表面１１ａ側から保護膜２３を除去する（保護膜除去ステップ）。図５は、ウェーハ１１の表面１１ａ側に形成された水溶性の保護膜２３が除去される様子を示す一部断面側面図である。
まず、保護膜形成ステップと同様にしてウェーハ１１をスピンナテーブル４によって吸引保持する。そして、保持面４ａでウェーハ１１を吸引保持したスピンナテーブル４を鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転させつつ、スピンナテーブル４の上方に位置するノズル８ｂから純水を噴射する。これにより、ウェーハ１１の表面１１ａ側に形成された水溶性の保護膜２３がウェーハ１１上に堆積したデブリとともに除去される。
このように、保護膜２３は水溶性の樹脂によって形成されているため（保護膜形成ステップ）、純水によって洗い流すことができる。そのため、保護膜２３を極めて容易に除去することができる。なお、保護膜２３の除去は純水と気体（エアー等）との混合流体をウェーハ１１に噴射することによって行ってもよい。
なお、保護膜形成ステップを実施せず、ウェーハ１１の表面１１ａに保護膜を形成しない場合は、保護膜除去ステップの実施も不要である。
次に、レーザー加工ステップで形成されたレーザー加工溝１１ｃの幅よりも薄い切削ブレードで、ウェーハ１１の仕上げ厚さを超える深さの切削溝をレーザー加工溝１１ｃの内側に形成する（切削溝形成ステップ）。図６（Ａ）は、ウェーハ１１に切削溝１１ｄが形成される様子を示す一部断面側面図である。
切削溝形成ステップでは、切削装置１８を用いて切削溝を形成する。図６（Ａ）に示すように、切削装置１８はウェーハ１１を吸引保持するチャックテーブル２０と、チャックテーブル２０によって保持された被加工物を切削する切削ユニット２２と、ウェーハ１１を支持する環状フレーム２１を固定するクランプ２４とを備える。
まず、チャックテーブル２０上にウェーハ１１を配置するとともに環状フレーム２１をクランプ２４によって固定する。チャックテーブル２０の上面の一部は、粘着テープ１９を介してウェーハ１１を吸引保持する保持面２０ａとなっている。この保持面２０ａは、チャックテーブル２０の内部に形成された吸引路（不図示）等を介して吸引源（不図示）に接続されている。吸引源の負圧を保持面２０ａに作用させることで、ウェーハ１１がチャックテーブル２０に吸引保持される。
なお、チャックテーブル２０の代わりに、機械的な方法や電気的な方法等によってウェーハ１１を保持するチャックテーブルを用いてもよい。
チャックテーブル２０の上方には、ウェーハ１１を切削するための切削ユニット２２が配置されている。切削ユニット２２は、保持面２０ａに対して概ね平行な方向に軸心をとるスピンドル２６を備えており、スピンドル２６の先端部には環状の切削ブレード２８が装着されている。切削ブレード２８は、例えばダイヤモンド砥粒をニッケルメッキで固定した電鋳砥石によって構成される。また、スピンドル２６はモータ等の回転駆動源（不図示）と連結されており、スピンドル２６に装着された切削ブレード２８は回転駆動源から伝わる力によって回転する。
切削溝形成ステップではまず、チャックテーブル２０の保持面２０ａ上に粘着テープ１９を介してウェーハ１１を配置し、吸引源の負圧を作用させる。これにより、ウェーハ１１は表面１１ａ側が上方に露出した状態でチャックテーブル２０によって保持される。
次に、スピンドル２６を回転させ、切削ブレード２８をウェーハ１１の表面１１ａ側からレーザー加工溝１１ｃの底部にストリート１３に沿って切り込ませ、チャックテーブル２０を加工送り方向、すなわち、保持面２０ａと概ね平行で、スピンドル２６の軸心と概ね垂直な方向に移動させる。これにより、レーザー加工溝１１ｃの底部にはストリート１３に沿って直線状の切削溝１１ｄが形成される。
切削ブレード２８をウェーハ１１に切り込ませる際、ウェーハ１１の表面１１ａから切削ブレード２８の下端までの距離は、ウェーハ１１の厚さ未満であり、且つ、ウェーハ１１の仕上げ厚さを超える値に設定される。ウェーハ１１の仕上げ厚さは、ウェーハ１１を最終的にデバイスチップに加工した際の、該デバイスチップの厚さに対応する。
なお、切削ブレード２８の幅は、レーザー加工溝形成ステップで形成されたレーザー加工溝１１ｃの幅よりも小さい。そして、切削溝形成ステップではレーザー加工溝１１ｃの底部の一部に切削ブレード２８を切り込ませる。そのため、切削溝１１ｄはレーザー加工溝１１ｃの内側に形成される。
図６（Ｂ）は、切削溝１１ｄが形成されたストリート１３の拡大平面図である。切削溝１１ｄは、その幅がレーザー加工溝１３ｃの幅よりも狭く、平面視でレーザー加工溝１３ｃの内側の領域に形成されている。なお、図６（Ｂ）では、切削溝１１ｄが形成された領域にハッチングを付している。
レーザー加工ステップで形成されたレーザー加工溝１３ｃの底部は、パターン１７が除去されて金属層が残存しない領域である。そして、切削溝形成ステップではこのレーザー加工溝１３ｃの底部を切削ブレード２８で切削するため、パターン１７が切削ブレード２８によって切削されることがなく、金属層の切削によるバリの発生が防止される。
次に、ウェーハ１１の表面１１ａ側に保護部材を貼着する（保護部材貼着ステップ）。図７（Ａ）はウェーハ１１に保護部材２９が貼着される様子を示す斜視図である。図７（Ａ）に示すように、ウェーハ１１の表面１１ａ側にデバイス１５を覆うように円盤状の保護部材２９を貼着する。保護部材２９としては、例えば柔軟性のある樹脂等からなるテープを用いることができる。
図７（Ｂ）は、保護部材２９が貼着されたウェーハ１１を示す斜視図である。保護部材２９により、ウェーハ１１の表面１１ａ側に形成されたデバイス１５が後の工程（研削ステップ、破砕層除去ステップ及び歪み層形成ステップ）において保護される。なお、図７（Ｂ）ではウェーハ１１が粘着テープ１９から剥離され環状フレーム２１から離脱した状態を示している。
次に、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側を研削してウェーハ１１を仕上げ厚さまで薄化し、切削溝１１ｄを裏面１１ｂに表出させてウェーハ１１を複数のデバイスチップに分割する（研削ステップ）。図８は、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側が研削される様子を示す側面図である。
ウェーハ１１の研削は、例えば図８に示す研削装置３０を用いて行われる。研削装置３０は、ウェーハ１１を吸引保持するためのチャックテーブル３２を備えている。チャックテーブル３２はモータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル３２の下方には移動機構（不図示）が設けられており、この移動機構はチャックテーブル３２を水平方向に移動させる機能を有する。
チャックテーブル３２の上面によってウェーハ１１を吸引保持する保持面３２ａが構成される。保持面３２ａは、チャックテーブル３２の内部に形成された吸気路（不図示）等を介して吸引源（不図示）に接続されている。保持面３２ａ上に保護部材２９を介してウェーハ１１を配置した状態で、吸引源の負圧を保持面３２ａに作用させることで、ウェーハ１１がチャックテーブル３２によって吸引保持される。
なお、このチャックテーブル３２の代わりに、機械的な方法や電気的な方法等によってウェーハ１１を保持するチャックテーブルを用いてもよい。
チャックテーブル３２の上方には研削ユニット３４が配置されている。研削ユニット３４は、昇降機構（不図示）によって支持されたスピンドルハウジング（不図示）を備えている。スピンドルハウジングにはスピンドル３６が収容されており、スピンドル３６の下端部には円盤状のマウント３８が固定されている。
マウント３８の下面には、マウント３８と概ね同径の研削ホイール４０が装着されている。研削ホイール４０は、ステンレス、アルミニウム等の金属材料で形成されたホイール基台４２を備えている。ホイール基台４２の下面には、複数の研削砥石４４が配列されている。
スピンドル３６の上端側（基端側）にはモータ等の回転駆動源（不図示）が連結されており、研削ホイール４０はこの回転駆動源から発生する力によって鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。研削ユニット３４の内部又は近傍には、純水等の研削液をウェーハ１１等に対して供給するためのノズル（不図示）が設けられている。
ウェーハ１１を研削する際はまず、保持面３２ａ上に保護部材２９を介してウェーハ１１を配置した状態で、吸引源の負圧を保持面３２ａに作用させる。これにより、ウェーハ１１は裏面１１ｂ側が上方に露出した状態でチャックテーブル３２によって吸引保持される。
次に、チャックテーブル３２を研削ユニット３４の下方に移動させる。そして、チャックテーブル３２と研削ホイール４０とをそれぞれ回転させて、研削液をウェーハ１１の裏面１１ｂ側に供給しながらスピンドル３６を下降させる。なお、スピンドル３６の位置及び下降速度は、研削砥石４４の下面が適切な力でウェーハ１１の裏面１１ｂ側に押し当てられるように調整される。これにより、裏面１１ｂ側が研削されてウェーハ１１が薄化される。
ウェーハ１１が薄化され、切削溝１１ｄがウェーハ１１の裏面１１ｂに表出すると、ウェーハ１１はデバイス１５をそれぞれ含む複数のデバイスチップに分割される。そして、ウェーハ１１が仕上げ厚さまで薄化されると研削加工は完了する。
なお、本実施形態では１組の研削ユニットを用いてウェーハ１１を研削したが、２組以上の研削ユニットを用いてウェーハ１１を研削しても良い。この場合には、例えば、径が大きい砥粒で構成された研削砥石を用いて粗い研削を行い、径が小さい砥粒で構成された研削砥石を用いて仕上げの研削を行うことで、研削に要する時間を大幅に長くすることなく裏面１１ｂの平坦性を高められる。
研削砥石でウェーハ１１の裏面１１ｂ側を研削すると、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側には微細な凹凸やクラックが形成される。この凹凸やクラックが形成された領域（破砕層）が存在するとウェーハ１１を分割して得たデバイスチップの抗折強度が低下する。そのため、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に形成された破砕層を除去する（破砕層除去ステップ）。破砕層は、例えば研磨パッドを用いた研磨加工によって除去することができる。図９は、研磨パッドによってウェーハ１１の裏面１１ｂ側が研磨される様子を示す側面図である。
ウェーハ１１の研磨は、例えば図９に示す研磨装置４６を用いて行われる。研磨装置４６は、ウェーハ１１を吸引保持するためのチャックテーブル４８を備えている。チャックテーブル４８はモータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル４８の下方には移動機構（不図示）が設けられており、この移動機構はチャックテーブル４８を水平方向に移動させる機能を有する。
チャックテーブル４８の上面によってウェーハ１１を吸引保持する保持面４８ａが構成される。保持面４８ａは、チャックテーブル４８の内部に形成された吸気路（不図示）等を介して吸引源（不図示）に接続されている。保持面４８ａ上に保護部材２９を介してウェーハ１１を配置した状態で、吸引源の負圧を保持面４８ａに作用させることで、ウェーハ１１がチャックテーブル４８によって吸引保持される。
なお、このチャックテーブル４８の代わりに、機械的な方法や電気的な方法等によってウェーハ１１を保持するチャックテーブルを用いてもよい。
チャックテーブル４８の上方には、研磨ユニット５０が配置されている。研磨ユニット５０は、昇降機構（不図示）に支持されたスピンドルハウジング（不図示）を備えている。スピンドルハウジングにはスピンドル５２が収容されており、スピンドル５２の下端部には、円盤状のマウント５４が固定されている。
マウント５４の下面には研磨パッド５６が装着されている。この研磨パッド５６は、例えば、不織布や発泡ウレタン等でなる研磨布を含んでいる。スピンドル５２の上端側（基端側）にはモータ等を含む回転駆動源（不図示）が連結されており、研磨パッド５６はこの回転駆動源で発生する力によって鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。
なお、研磨ユニット５０の内部には、チャックテーブル４８によって保持されたウェーハ１１に研磨液を供給するための供給路（不図示）が形成されていてもよい。この供給路を通じて、ウェーハ１１に対して反応性を持つ液体に砥粒を分散したスラリーなどを研磨液としてウェーハ１１に供給できる。
破砕層除去ステップでは、まず、保護部材２９をチャックテーブル４８の保持面４８ａに接触させて、吸引源の負圧を作用させる。これにより、ウェーハ１１はその裏面１１ｂ側が上方に露出した状態でチャックテーブル４８によって吸引保持される。なお、ウェーハ１１は研削ステップによって複数のデバイスチップ３１に分割されている。
次に、チャックテーブル４８を研磨ユニット５０の下方に移動させる。そして、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に研磨液を供給しながら、チャックテーブル４８と研磨パッド５６とをそれぞれ回転させて、スピンドル５２を下降させる。なお、スピンドル５２の下降量は、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に研磨パッド５６の下面（研磨面）が押し当てられる程度に調整される。
このようにウェーハ１１の裏面１１ｂを研磨することにより、研削ステップにおける研削加工によってウェーハ１１の裏面１１ｂ側に形成された破砕層が除去される。破砕層を除去することにより、デバイスチップ３１の抗折強度を向上させることができる。
なお、上記ではウェーハ１１に研磨液を供給する湿式研磨について説明したが、ウェーハ１１の研磨には研磨液を用いない乾式研磨を用いてもよい。また、破砕層の除去の方法は研磨パッド５６による研磨加工に限られない。例えば、ハロゲンガスを用いたプラズマエッチング加工によって破砕層を除去してもよい。プラズマエッチング加工の詳細については後述する。
次に、不活性ガスを用いたプラズマ加工によって、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に微細な凹凸又はクラックからなる歪みを形成する（歪み層形成ステップ）。この歪みの形成には、プラズマ処理装置を用いることができる。図１０は、歪みの形成に用いることができるプラズマ処理装置６０の構成例を示す断面模式図である。
プラズマ処理装置６０は、処理空間６２を形成する真空チャンバ６４を備えている。真空チャンバ６４は、底壁６４ａと、上壁６４ｂと、第１側壁６４ｃと、第２側壁６４ｄと、第３側壁６４ｅと、第４側壁（不図示）とを含む直方体状に形成されており、第２側壁６４ｄには、ウェーハ１１を搬入搬出するための開口６６が設けられている。
開口６６の外側には、開口６６を開閉するゲート６８が設けられている。このゲート６８は、開閉機構７０によって上下に移動する。開閉機構７０は、エアシリンダ７２と、ピストンロッド７４とを含んでいる。エアシリンダ７２はブラケット７６を介して真空チャンバ６４の底壁６４ａに固定されており、ピストンロッド７４の先端はゲート６８の下部に連結されている。
開閉機構７０でゲート６８を開くことにより、開口６６を通じてウェーハ１１を真空チャンバ６４の処理空間６２に搬入し、又は、ウェーハ１１を真空チャンバ６４の処理空間６２から搬出できる。真空チャンバ６４の底壁６４ａには排気口７８が形成されている。この排気口７８は、真空ポンプ等の排気機構８０と接続されている。
真空チャンバ６４の処理空間６２には、下部電極８２と上部電極８４とが対向するように配置されている。下部電極８２は導電性の材料で形成されており、円盤状の保持部８６と、保持部８６の下面中央から下方に突出する円柱状の支持部８８とを含む。
支持部８８は、真空チャンバ６４の底壁６４ａに形成された開口９０に挿通されている。開口９０内において、底壁６４ａと支持部８８との間には環状の絶縁部材９２が配置されており、真空チャンバ６４と下部電極８２とは絶縁されている。下部電極８２は、真空チャンバ６４の外部において高周波電源９４と接続されている。
保持部８６の上面には凹部が形成されており、この凹部には、ウェーハ１１が載置されるテーブル９６が設けられている。テーブル９６には吸引路（不図示）が形成されており、この吸引路は、下部電極８２の内部に形成された流路９８を通じて吸引源１００と接続されている。
また、保持部８６の内部には、冷却流路１０２が形成されている。冷却流路１０２の一端は、支持部８８に形成された冷媒導入路１０４を通じて冷媒循環機構１０６と接続されており、冷却流路１０２の他端は、支持部８８に形成された冷媒排出路１０８を通じて冷媒循環機構１０６と接続されている。この冷媒循環機構１０６を作動させると、冷媒は、冷媒導入路１０４、冷却流路１０２、冷媒排出路１０８の順に流れ、下部電極８２を冷却する。
上部電極８４は、導電性の材料で形成されており、円盤状のガス噴出部１１０と、ガス噴出部１１０の上面中央から上方に突出する円柱状の支持部１１２とを含む。支持部１１２は、真空チャンバ６４の上壁６４ｂに形成された開口１１４に挿通されている。開口１１４内において、上壁６４ｂと支持部１１２との間には環状の絶縁部材１１６が配置されており、真空チャンバ６４と上部電極８４とは絶縁されている。
上部電極８４は、真空チャンバ６４の外部において高周波電源１１８と接続されている。また、支持部１１２の上端部には、昇降機構１２０と連結された支持アーム１２２が取り付けられており、この昇降機構１２０及び支持アーム１２２によって、上部電極８４は上下に移動する。
ガス噴出部１１０の下面には、複数の噴出口１２４が設けられている。この噴出口１２４は、ガス噴出部１１０に形成された流路１２６及び支持部１１２に形成された流路１２８を通じて、第１のガス供給源１３０、及び第２のガス供給源１３２に接続されている。第１のガス供給源１３０、第２のガス供給源１３２、流路１２６，１２８、及び噴出口１２４によって、真空チャンバ６４内にガスを導入するガス導入部が構成される。
開閉機構７０、排気機構８０、高周波電源９４、吸引源１００、冷媒循環機構１０６、高周波電源１１８、昇降機構１２０、第１のガス供給源１３０、第２のガス供給源１３２等は、制御装置１３４に接続されている。
排気機構８０から制御装置１３４には、処理空間６２の圧力に関する情報が入力される。また、冷媒循環機構１０６から制御装置１３４には、冷媒の温度に関する情報（すなわち、下部電極８２の温度に関する情報）が入力される。
さらに、制御装置１３４には、第１のガス供給源１３０、第２のガス供給源１３２から、各ガスの流量に関する情報が入力される。制御装置１３４は、これらの情報や、ユーザーから入力される他の情報等に基づいて、上述した各構成を制御する制御信号を出力する。
歪み層形成ステップでは、まず、開閉機構７０でプラズマ処理装置６０のゲート６８を下降させる。次に、開口６６を通じてウェーハ１１を真空チャンバ６４の処理空間６２に搬入し、下部電極８２のテーブル９６に裏面１１ｂ側が上方に露出するように載置する。なお、ウェーハ１１の搬入時には、昇降機構１２０で上部電極８４を上昇させ、下部電極８２と上部電極８４との間隔を広げておくことが好ましい。
その後、吸引源１００の負圧を作用させて、ウェーハ１１をテーブル９６上に固定する。また、開閉機構７０でゲート６８を上昇させて、処理空間６２を密閉する。さらに、上部電極８４と下部電極８２とがプラズマ加工に適した所定の位置関係となるように、昇降機構１２０で上部電極８４の高さ位置を調節する。また、排気機構８０を作動させて、処理空間６２を真空（低圧）とする。
なお、処理空間６２の減圧後、吸引源１００の負圧によってウェーハ１１を保持することが困難な場合は、ウェーハ１１を電気的な力（代表的には静電引力）等によってテーブル９６上に保持する。例えば、テーブル９６の内部に電極を埋め込み、この電極に電力を供給することにより、テーブル９６とウェーハ１１との間に電気的な力を作用させることができる。
この状態で、プラズマ加工用のガスを所定の流量で供給しつつ、下部電極８２及び上部電極８４に所定の高周波電力を供給する。本実施形態に係る歪み層形成ステップでは、処理空間６２内を所定の圧力（例えば、５Ｐａ以上５０Ｐａ以下）に維持し、第１のガス供給源１３０から希ガス等の不活性ガスを所定の流量で供給しながら下部電極８２及び上部電極８４に所定の高周波電力（例えば、１０００Ｗ以上３０００Ｗ以下）を付与する。
これにより、下部電極８２と上部電極８４との間にプラズマが発生し、プラズマ化した不活性ガスから発生したイオンが下部電極８２側に引き付けられ、ウェーハ１１の裏面１１ｂに照射される。そして、ウェーハ１１の裏面１１ｂがスパッタされ、裏面１１ｂには微細な凹凸やクラック（歪み）が形成される。この歪みが形成された領域（歪み層）は、ウェーハ１１の内部に含有される金属元素を捕獲するゲッタリング層として機能する。
図１１は、歪み層３３が形成された状態のウェーハ１１の拡大断面図である。テーブル９６上には、研削ステップを経て複数のデバイスチップ３１に分割されたウェーハ１１が保護部材２９を介して配置されおり、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側は上部電極８４（図１０参照）に向かって露出している。このウェーハ１１に対して不活性ガスを用いたプラズマ加工を施すと、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側には歪み層３３が形成される。
この歪み層形成ステップでは、パターン１７（図１等参照）をレーザービームの照射によって除去した後に切削ブレードで切削され（レーザー加工ステップ、切削溝形成ステップ）、バリの発生が抑制されたウェーハ１１に対してプラズマ加工を施す。そのため、プラズマ加工時における放電の発生を抑制することができ、デバイス１５の破損を防止できる。
歪み層３３の形成により、ウェーハ１１の内部に含有される金属元素がウェーハ１１の裏面１１ｂ側に捕獲されるゲッタリング効果が得られる。なお、プラズマ加工によって形成された歪み層３３は、研削ステップで形成される破砕層と比較してその厚さが著しく小さい（例えば１／１０以下）。そのため、歪み層３３の形成によってウェーハ１１の抗折強度が大幅に低下することはない。
以上の通り、本実施形態に係るウェーハの加工方法では、ウェーハ１１のストリート１３に形成されたパターン１７をレーザービームの照射によって除去した後、該ストリート１３に沿ってウェーハ１１を切削する。これにより、切削ブレード２８によるパターン１７の切削を回避し、ウェーハ１１の切削時におけるバリの発生が抑制される。そのため、ウェーハ１１にプラズマ加工を施してウェーハ１１の裏面１１ｂに歪み層３３を形成する際、デバイスチップ３１間で露出した金属バリへの放電の発生が抑制され、デバイスの損傷が防止される。
なお、本実施形態では、研磨パッド５６による研磨加工によって破砕層を除去する破砕層除去ステップについて説明したが（図９参照）、破砕層除去ステップでは図１０に示すプラズマ処理装置６０を用いたプラズマエッチング加工によって破砕層を除去することもできる。
プラズマエッチング加工によって破砕層を除去する場合は、図１１と同様、複数のデバイスチップ３１に分割されたウェーハ１１をプラズマ処理装置６０のテーブル９６上に保護部材２９を介して配置する。この状態でエッチング用のガスを供給しつつ、下部電極８２及び上部電極８４に高周波電力を供給する。
具体的には、処理空間６２内を所定の圧力（例えば、５０Ｐａ以上３００Ｐａ以下）に維持し、第２のガス供給源１３２からＳＦ６等のハロゲンを含むガスを所定の流量で供給しながら下部電極８２及び上部電極８４に所定の高周波電力（例えば、１０００Ｗ以上３０００Ｗ以下）を付与する。なお、下部電極８２と上部電極８４との間の距離は、歪み層形成ステップの実施時よりも広くする。これにより、ウェーハ１１に印加される電圧は歪み層形成ステップの実施時よりも低くなる。
上記の工程により、下部電極６５と上部電極６６との間にプラズマが発生し、プラズマによって生じる活性物質がウェーハ１１の裏面１１ｂに作用してウェーハ１１の裏面１１ｂがエッチングされる。このようにして、ウェーハ１１の裏面１１ｂに形成された破砕層が除去される。
このプラズマエッチング加工も、レーザー加工ステップ及び切削溝形成ステップを経てバリの発生が抑制されたウェーハ１１に対して行われる。そのため、破砕層除去ステップにおいても放電を抑制してデバイス１５の損傷を防止できる。
その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、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。
１１ ウェーハ
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１１ｃ レーザー加工溝
１１ｄ 切削溝
１３ ストリート
１５ デバイス
１７ パターン
１９ 粘着テープ
２１ 環状フレーム
２３ 保護膜
２５ ＴＥＧ
２７ ピラー
２９ 保護部材
３１ デバイスチップ
３３ 歪み層
２ スピンコーター
４ スピンナテーブル
４ａ 保持面
６ クランプ
８ａ ノズル
８ｂ ノズル
１０ レーザー加工装置
１２ チャックテーブル
１２ａ 保持面
１４ レーザー照射ユニット
１６ クランプ
１８ 切削装置
２０ チャックテーブル
２０ａ 保持面
２２ 切削ユニット
２４ クランプ
２６ スピンドル
２８ 切削ブレード
３０ 研削装置
３２ チャックテーブル
３２ａ 保持面
３４ 研削ユニット
３６ スピンドル
３８ マウント
４０ 研削ホイール
４２ ホイール基台
４４ 研削砥石
４６ 研磨装置
４８ チャックテーブル
４８ａ 保持面
５０ 研磨ユニット
５２ スピンドル
５４ マウント
５６ 研磨パッド
６０ プラズマ処理装置
６２ 処理空間
６４ 真空チャンバ
６４ａ 底壁
６４ｂ 上壁
６４ｃ 第１側壁
６４ｄ 第２側壁
６４ｅ 第３側壁
６６ 開口
６８ ゲート
７０ 開閉機構
７２ エアシリンダ
７４ ピストンロッド
７６ ブラケット
７８ 排気口
８０ 排気機構
８２ 下部電極
８４ 上部電極
８６ 保持部
８８ 支持部
９０ 開口
９２ 絶縁部材
９４ 高周波電源
９６ テーブル
９８ 流路
１００ 吸引源
１０２ 冷却流路
１０４ 冷媒導入路
１０６ 冷媒循環機構
１０８ 冷媒排出路
１１０ ガス噴出部
１１２ 支持部
１１４ 開口
１１６ 絶縁部材
１１８ 高周波電源
１２０ 昇降機構
１２２ 支持アーム
１２４ 噴出口
１２６ 流路
１２８ 流路
１３０ 第１のガス供給源
１３２ 第２のガス供給源
１３４ 制御装置

Claims (4)

  1. 複数のストリートによって区画された表面側の領域にそれぞれデバイスが形成され、該ストリートに金属層を含むパターンが形成されたウェーハの加工方法であって、
    該ウェーハの表面側に水溶性の保護膜を形成する保護膜形成ステップと、
    該ウェーハに対して吸収性を有する波長のレーザービームを該パターンが形成された該ストリートに沿って照射し、該パターンを除去しつつレーザー加工溝を形成するレーザー加工ステップと、
    該ウェーハの表面側から該保護膜を除去する保護膜除去ステップと、
    該レーザー加工溝の幅よりも薄い切削ブレードで、該ウェーハの仕上げ厚さを超える深さの切削溝を、該レーザー加工溝の内側に形成する切削溝形成ステップと、
    該切削溝が形成された該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、
    該保護部材を介して該ウェーハをチャックテーブルで保持し、該ウェーハの裏面側を研削して該ウェーハを該仕上げ厚さまで薄化し、該切削溝を該ウェーハの裏面に表出させて該ウェーハを複数のデバイスチップに分割する研削ステップと、
    該ウェーハの研削によって該ウェーハの裏面側に形成された破砕層を除去する破砕層除去ステップと、
    該破砕層が除去された該ウェーハの裏面側に、不活性ガスを用いたプラズマ加工によって歪み層を形成する歪み層形成ステップと、を備えることを特徴とするウェーハの加工方法。
  2. 該破砕層除去ステップでは、研磨パッドによる研磨加工によって該破砕層を除去することを特徴とする請求項１記載のウェーハの加工方法。
  3. 該破砕層除去ステップでは、ハロゲンを含むガスを用いたプラズマエッチング加工によって該破砕層を除去することを特徴とする請求項１記載のウェーハの加工方法。
  4. 該パターンは、ＴＥＧ及びピラーであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のウェーハの加工方法。
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