JP2005064232A - ウエーハの加工方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 素子の品質を低下させることなくウエーハの裏面に金属膜を形成することができるウエーハの加工方法を提供する。
【解決手段】 表面に格子状に配列されたストリートによって複数の領域が区画され、この区画された領域に素子が形成されたウエーハの裏面に金属膜を形成するウエーハの加工方法であって、ウエーハの裏面に金属膜を形成する金属膜形成工程を実施する前に、ウエーハに形成されたストリートに沿って透過性を有するレーザー光線を照射して変質層を形成するレーザー光線照射工程を実施する。
【選択図】 図3

Description

本発明は、表面に格子状に配列された分割予定ライン(ストリート)によって複数の領域が区画され、この区画された領域に発光ダイオードやトランジスタ等の個別半導体素子が形成されたウエーハの加工方法に関する。
表面に格子状に配列された分割予定ライン(ストリート)によって複数の領域が区画され、この区画された領域に発光ダイオードやトランジスタ等の個別半導体素子が形成されたウエーハは、裏面が研削されて所定の厚さに形成され、その後、裏面に金、アルミニウム、チタン等の金属膜が1μm程度被覆される。そして、裏面に金属膜が形成されたウエーハをストリートに沿ってダイシングすることにより、個々の素子に分割される。このように個々に分割された素子は、携帯電話やパソコン等の電気機器に広く用いられている。上述した素子を組み込んだ電気機器の軽量化、小型化を図るために素子の厚さを極力薄く(例えば、100μm以下)することが要求されている。
一方、上記ウエーハの裏面への金属膜の形成は、PCV(Physical Vapor Dposition)装置やCVD(Chemical Vapor Dposition)装置が用いられる。このような金属膜形成装置によってウエーハの裏面に金属膜を形成する際にチャンバー内が高温となることから、ウエーハの厚さが100μm程度に薄くなると剛性が低下し、そりが発生して金属膜の形成に支障が生じ、金属膜を均一に形成することができないという問題がある。
上記問題を解決するために本出願人は、ガラス基板等からなる剛性の高い保護部材にウエーハの表面を接着剤によって貼着してウエーハを保護部材と一体化し、この一体化された状態でウエーハの裏面を所定の厚さに研削した後、金属膜形成装置によってウエーハの裏面に金属膜を形成するウエーハの製造方法を特願2002−240578号として提案した。
而して、ウエーハの厚さが100μm程度に薄くなると、金属膜形成装置によってウエーハの裏面に金属膜を形成する際にチャンバー内の熱によってウエーハにクラック発生し、素子の品質を低下させるという問題がある。
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、素子の品質を低下させることなくウエーハの裏面に金属膜を形成することができるウエーハの加工方法を提供することにある。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、表面に格子状に配列されたストリートによって複数の領域が区画され、この区画された領域に素子が形成されたウエーハの裏面に金属膜を形成するウエーハの加工方法であって、
ウエーハの裏面に金属膜を形成する金属膜形成工程を実施する前に、ウエーハに形成されたストリートに沿って透過性を有するレーザー光線を照射して変質層を形成するレーザー光線照射工程を実施する、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。
また、本発明によれば、表面に格子状に配列されたストリートによって複数の領域が区画され、この区画された領域に素子が形成されたウエーハの加工方法であって、
ウエーハに形成されたストリートに沿って透過性を有するレーザー光線を照射して変質層を形成するレーザー光線照射工程と、
ストリートに沿って変質層が形成されたウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成する裏面研削工程と、
ウエーハの裏面に金属膜を被覆する金属膜形成工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。
更に、本発明によれば、表面に格子状に配列されたストリートによって複数の領域が区画され、この区画された領域に素子が形成されたウエーハの加工方法であって、
ウエーハの表面に保護部材が貼着された状態でウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成する裏面研削工程と、
ウエーハに形成されたストリートに沿って透過性を有するレーザー光線を照射して変質層を形成するレーザー光線照射工程と、
ウエーハの裏面に金属膜を被覆する金属膜形成工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。
本発明の他の特徴については、以下に述べる説明によって明らかにされる。
本発明によれば、ウエーハの裏面に金属膜を形成する金属膜形成工程を実施する前に、ウエーハに形成されたストリートに沿って透過性を有するレーザー光線を照射して変質層を形成するレーザー光線照射工程を実施するので、金属膜形成工程においてウエーハに熱ショックが作用しても、強度が低下した変質層に沿ってクラックが生ずることになり、素子が損傷することはない。
以下、本発明によるウエーハの加工方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1には、本発明に従って分割されるウエーハおよびこのウエーハを貼着する保護部材の斜視図が示されている。図1に示すウエーハ2は、円形状に形成されその表面2aに複数の分割予定ライン(ストリート)21が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート21によって区画された複数の領域に個別半導体素子22が形成されている。保護部材3は、ガラス板等の剛性の高い材料によって円盤状に形成され、その表面3aおよび裏面3bは平坦に形成されている。この保護部材3は、ガラス基板によって構成する場合には厚さが1〜3mm程度とすることが好ましい。なお、保護部材3を構成する材料としては、ガラス基板の他にセラミックス、ステンレス鋼等の金属材料、樹脂等を用いることができる。
上記のように形成されたウエーハ2および保護部材3は、図2に示すように保護部材3の表面3aにウエーハ2の表面2aと対面させ、接着剤によって貼着し一体化する。従って、ウエーハ2は個別半導体素子22が形成されていない裏面2bが露出する状態となる。なお、接着剤としては、アクリル系、エステル系、ウレタン系等の樹脂からなる接着剤を用いることができる。また、保護部材3としてガラス板を用いた場合には、紫外線によって接着力が低下する接着剤を用いれば、後でウエーハ2と保護部材3を剥離する際に、保護部材3を透過させて紫外線を接着剤に照射することができるため、ウエーハ2と保護部材3を容易に剥離することができる。
上述したようにウエーハ2を保護部材3に貼着し両者を一体化したならば、ウエーハ2の表面2aに形成されたストリート21に沿って透過性を有するレーザー光線を照射して変質層を形成するレーザー光線照射工程を実施する。即ち、図3に示すようにレーザー加工装置のチャックテーブル4にウエーハ2を一体化した保護部材3を載置し、図示しない吸引手段によってウエーハ2と一体化した保護部材3をチャックテーブル4上に保持する。なお、チャックテーブル4上にウエーハ2と一体化した保護部材3を保持したならば、チャックテーブル4を図示しない撮像手段の直下に位置付け、ウエーハ2に形成されたストリート21を撮像してアライメント作業を実施する。このとき、ストリート21が形成されたウエーハ2の表面2aは下側に位置付けられているので、撮像手段は赤外線カメラで構成され赤外線を照射してウエーハ2の裏面2bから光を透過してストリートを撮像する。次に、図3の(a)に示すようにウエーハ2を保持したチャックテーブル4をレーザー加工領域のレーザー加工開始位置に移動し、所定のストリート21の一端(図3において左端)をレーザー光線照射手段5の照射位置に位置付ける。
このようにしてチャックテーブル4即ちウエーハ2がレーザー加工領域のレーザー加工開始位置に位置付けられたならば、レーザー光線照射手段5から透過性を有するパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル4即ちウエーハ2を図3の(a)において矢印で示す方向に所定の送り速度で移動せしめる。そして、図3の(b)で示すようにレーザー光線照射手段5の照射位置がストリート21の他端(図3において右端)の位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル4即ちウエーハ2の移動を停止する。このレーザー光線照射工程においては、パルスレーザー光線の集光点Pをウエーハ2の表面2a(下側の面)に合わせることにより、表面2aから内部に向けて変質層23が形成される。
なお、上記レーザー光線照射工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の光源 ;YVO4レーザーまたはYAGレーザー
波長 ;1064nm
繰り返し周波数 :100kHz
パルス幅 ;25ns
集光スポット径 ;φ1μm
加工送り速度 ;100mm/秒
上述したレーザー光線照射工程をウエーハ2に形成された全てのストリート21に沿って実施することにより、図4に示すように保護部材3と一体化されたウエーハ2には、ストリート21に沿って内部に変質層23が形成される。なお、変質層23をウエーハ2の表面2aから裏面2bに達するようにストリート21に沿って積層するようにパルスレーザー光線を照射してもよい。
上述したようにレーザー光線照射工程を実施したならば、ストリート21に沿って内部に変質層23が形成されたウエーハ2の裏面2bを研削して所定の厚さに形成する裏面研削工程を実施する。この裏面研削工程は、図5に示すようにチャックテーブル61と研削砥石621を備えた研削手段62を具備する研削装置6によって行われる。即ち、チャックテーブル61上に保護部材3と一体化されたウエーハ2をウエーハ2を上にして保持し、例えば、チャックテーブル61を例えば300rpmで回転しつつ、研削手段62の研削砥石621を例えば6000rpmで回転せしめてウエーハ2の裏面2bに接触せしめて研削することにより、ウエーハ2を所定の厚さ(例えば、100μm)に形成する。
上述したように裏面研削工程を実施したならば、ウエーハ2の裏面2aに金属膜を形成する金属膜形成工程を実施する。金属膜形成工程は、薄膜形成装置を用いて行われる。薄膜形成装置としては、PVD(Physical Vaper Dposition)装置、CVD(Chemical Vaper Dposition)装置を用いることができる。以下、薄膜形成装置について図6を参照して説明する。図6に示す薄膜形成装置7は、スパッタチャンバー70を形成するスパッタ槽71を具備している。スパッタチャンバー70内には、その下部に被処理物を静電的に保持する被処理物保持手段72が配設され、その上部には被処理物保持手段72と対向して励磁手段73が配設されている。この励磁手段73に金(Au)等のスパッタ源74が支持され、スパッタ源74には高周波電源75が接続される。また、スパッタ槽71には、その一側にスパッタチャンバー70内にアルゴンガス等のスパッタガスを導入する導入口76が設けられているとともに、その他側に減圧源に連通する減圧口77が設けられている。
以上のように構成された薄膜形成装置7の被処理物保持手段72上に、保護部材3と一体化されたウエーハ2をウエーハ2を上にして保持される。そして、励磁手段73によって磁化されたスパッタ源74に高周波電源75から40kHz程度の高周波電力を印加し、減圧口77からスパッタチャンバー70内を10−2Pa〜10−4Pa程度に減圧するとともに、導入口76からアルゴンガス等のスパッタガスをスパッタチャンバー70内に導入してプラズマを発生させる。この結果、プラズマ中のアルゴンイオンが金(Au)等のスパッタ源74である金(Au)に衝突して粒子がはじき出され、この粒子が被処理物保持手段82に保持されたウエーハ2の裏面2bに堆積して、図7に示すように金(Au)の薄膜24が1μm程度の厚さで形成される。金属膜形成工程においてスパッタチャンバー70内はかなりの高温となるため、100μm程度に薄く形成されたウエーハ2には熱ショックによってクラックが発生することがある。しかるに、本発明においては上述したレーザー光線照射工程においてウエーハ2に形成されたストリート21に沿って内部に変質層23が形成されており、この変質層23は強度が低下しているので、強度が低下した変質層23即ちストリート21に沿ってクラックが生ずることになり、個別半導体素子22が損傷することはない。なお、変質層23即ちストリート21に沿ってクラックが発生しても密着しているので、金属膜形成工程において金属がクラック内に侵入することはない。
上述したように金属膜形成工程を実施したならば、裏面2bに金属薄膜24が形成されウエーハ2をダイシングテープに貼着するとともに、ウエーハ2と接着されている保護部材3を剥離するダイシングテープ装着工程を実行する。このダイシングテープ装着工程は、図8の(a)に示すように環状の支持フレーム8の内側開口部を覆うように装着された塩化ビニールテープ等からなる伸長可能なダイシングテープ9の上面に保護部材3と一体化されたウエーハ2を貼着する。即ち、ウエーハ2の裏面2bに形成された金属薄膜24側をダイシングテープ9に貼着する。なお、ダイシングテープ9としては、紫外線等の外的刺激によって粘着力が低下する性質を有するUVテープを用いことが望ましい。このようにして保護部材3と一体化されたウエーハ2をダイシングテープ9に貼着したならば、図8の(b)に示すように保護部材3を剥離する。このとき、保護部材3としてガラス板を用いた場合には、保護部材3を透過させて紫外線を接着剤に照射することにより保護部材3をウエーハ2から容易に剥離することができる。
上記ダイシングテープ装着工程を実行したならば、ウエーハ2を個々の個別半導体素子22に分離する半導体素子分離工程を実施する。この半導体素子分離工程は、図9および図10に示すピックアップ装置10によって実施される。ここで、ピックアップ装置10について説明する。図示のピックアップ装置10は、上記支持フレーム8を載置する載置面111が形成された円筒状のベース11と、該ベース11内に同心的に配設され支持フレーム8に装着されたダイシングテープ9を押し広げるための拡張手段12を具備している。拡張手段12は、上記ダイシングテープ9におけるウエーハ2が存在する領域91を支持する筒状の拡張部材121を具備している。この拡張部材121は、図示しない昇降手段によって図10の(a)に示す基準位置と該基準位置から上方の図10の(b)に示す拡張位置の間を上下方向(円筒状のベース11の軸方向)に移動可能に構成されている。なお、図示の実施形態においては拡張部材121内には、紫外線照射ランプ113が配設されている。
上述したピックアップ装置10を用いて実施する半導体素子分離工程について、図9および図10を参照して説明する。
上述したように支持フレーム8に装着された伸長可能なダイシングテープ9の上面に支持されたウエーハ2は、図9および図10の(a)に示すように支持フレーム8が円筒状のベース11の載置面111上に載置され、クランプ14によってベース11に固定される。次に、図10の(b)に示すように上記ダイシングテープ9におけるウエーハ2が存在する領域91を支持した拡張手段12の拡張部材121を図示しない昇降手段によって図10(a)の基準位置から上方の図10の(b)に示す拡張位置まで移動する。この結果、伸長可能なダイシングテープ9は拡張されるので、ダイシングテープ9に装着されたウエーハ2に引張力が作用する。この結果、ウエーハ2は変質層23が形成され強度が低下せしめられたストリート21に沿って破断され、このときウエーハ2の裏面2bに形成された金属薄膜24もストリート21に沿って破断される。なお、ダイシングテープ9を拡張する前に、または拡張の際にウエーハ2のストリート21にレーザー光線(連続波)の照射による熱ショックまたは音波振動を与えてストリート21に沿った分割を促進することが望ましい。
次に、図9に示すようにピックアップ装置10の上方に配置されたピックアップコレット15を作動して、個々に分離された個別半導体素子22をダイシングテープ9の上面から離脱し、図示しないトレーに搬送する。このとき、拡張部材121内に配設された紫外線照射ランプ113を点灯してダイシングテープ9に紫外線を照射し、ダイシングテープ9の粘着力を低下せしめることにより、より容易に離脱することができる。
以上、本発明によるウエーハの加工方法の一実施形態について説明したが、上記各工程は種々の変形が可能である。例えば、上記レーザー光線照射工程においては、ウエーハ2を保護部材3に接着することなく実施することができる。即ち、ウエーハ2の状態でその裏面2b側または表面2a側からストリート21に沿って透過性を有するレーザー光線を照射して内部に変質層23を形成してもよい。このようにしてレーザー光線照射工程を実施した後に、ウエーハ2の表面2aを保護部材3に接着して一体化し、上記裏面研削工程を実施してもよい。即ち、ウエーハ2の表面2aを保護部材3に接着して一体化する工程は、裏面研削工程を実施する前であればよい。また、上述した実施形態においては、レーザー光線照射工程を実施してから裏面研削工程を実施する例を示したが、裏面研削工程を先に実施しウエーハ2を所定の厚さに形成した後に、レーザー光線照射工程を実施してもよい。
更に、上記レーザー光線照射工程を実施した後、ウエーハ2の表面2aに保護部材3が貼着された状態でウエーハ2の内部にストリート21に沿って形成された変質層23にクラックを発生させるウエーハ分割工程を実施してもよい。このウエーハ分割工程は、ウエーハ2に音波振動またはレーザー光線(連続波)の照射による熱ショック等の刺激を与えることにより、強度が低下せしめられた変質層23に沿って積極的にクラックを発生させることができる。なお、ウエーハ分割工程は、レーザー光線照射工程を実施した後であれば、上記裏面研削工程を実施する前に実施してもよく、また、上記金属膜形成工程の前または後に実施してもよい。このように変質層23に沿って積極的にクラックを発生させることにより、上述した半導体素子分離工程においてはウエーハ2の裏面2bに形成された金属薄膜24の破断が容易となる。
本発明によって加工されるウエーハおよびウエーハを貼着する保護部材の斜視図。 図1に示すウエーハと保護部材を一体化した状態を示す斜視図。 本発明による加工方法におけるレーザー光線照射工程の説明頭。 レーザー光線照射工程が実施されたウエーハの斜視図。 本発明による加工方法における裏面研削工程の説明図。 本発明による加工方法における金属膜形成工程の説明図。 金属膜形成工程を実施したウエーハを拡大して示す断面図 本発明による加工方法におけるダイシングテープ装着工程を示す説明図。 本発明による加工方法における素子分離工程に用いるピックアップ装置の斜視図。 本発明による加工方法における素子分離工程の説明図。
符号の説明
2:ウエーハ
3:保護部材
4:レーザー加工装置のチャックテーブル
5:レーザー光線照射手段
6:研削装置
61:研削装置のチャックテーブル
62:研削手段
7:薄膜形成装置
70:スパッタチャンバー
71:スパッタ槽
74:スパッタ源
8:支持フレーム
9:ダイシングテープ
10:ピックアップ装置
11:円筒状のベース
12:拡張手段
15:ピックアップコレット

Claims (8)

  1. 表面に格子状に配列されたストリートによって複数の領域が区画され、この区画された領域に素子が形成されたウエーハの裏面に金属膜を形成するウエーハの加工方法であって、
    ウエーハの裏面に金属膜を形成する金属膜形成工程を実施する前に、ウエーハに形成されたストリートに沿って透過性を有するレーザー光線を照射して変質層を形成するレーザー光線照射工程を実施する、
    ことを特徴とするウエーハの加工方法。
  2. 表面に格子状に配列されたストリートによって複数の領域が区画され、この区画された領域に素子が形成されたウエーハの加工方法であって、
    ウエーハに形成されたストリートに沿って透過性を有するレーザー光線を照射して変質層を形成するレーザー光線照射工程と、
    ストリートに沿って変質層が形成されたウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成する裏面研削工程と、
    ウエーハの裏面に金属膜を被覆する金属膜形成工程と、を含む、
    ことを特徴とするウエーハの加工方法。
  3. 裏面研削工程を実施する前に、ウエーハの表面に保護部材を貼着する工程を含む、請求項2記載のウエーハの加工方法。
  4. レーザー光線照射工程を実施した後、ウエーハの表面に保護部材が貼着された状態で、ウエーハに刺激を与え変質層に沿ってクラックを発生させるウエーハ分割工程を含む、請求項3記載のウエーハの加工方法。
  5. 金属膜形成工程を実施した後に、裏面に金属膜が被覆されたウエーハを変質層に沿って分離する素子分離工程を含む、請求項2から4のいずれかに記載のウエーハの加工方法。
  6. 表面に格子状に配列されたストリートによって複数の領域が区画され、この区画された領域に素子が形成されたウエーハの加工方法であって、
    ウエーハの表面に保護部材が貼着された状態でウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成する裏面研削工程と、
    ウエーハに形成されたストリートに沿って透過性を有するレーザー光線を照射して変質層を形成するレーザー光線照射工程と、
    ウエーハの裏面に金属膜を被覆する金属膜形成工程と、を含む、
    ことを特徴とするウエーハの加工方法。
  7. レーザー光線照射工程を実施した後、ウエーハの表面に保護部材が貼着された状態で、ウエーハに刺激を与え変質層に沿ってクラックを発生させるウエーハ分割工程を含む、請求項6記載のウエーハの加工方法。
  8. 金属膜形成工程を実施した後に、裏面に金属膜が被覆されたウエーハを変質層に沿って分離する素子分離工程を含む、請求項6又は7に記載のウエーハの加工方法。
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