JP2014060290A

JP2014060290A - ウエーハの加工方法

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Publication number: JP2014060290A
Application number: JP2012204863A
Authority: JP
Inventors: Makoto Shimotani; 誠下谷; Seiji Harada; 晴司原田
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-09-18
Filing date: 2012-09-18
Publication date: 2014-04-03
Anticipated expiration: 2032-09-18
Also published as: JP6059927B2

Abstract

【課題】レーザー光線照射後の保護膜の除去に時間を要さず生産性を向上可能なウエーハの加工方法を提供することである。
【解決手段】加工方法はウエーハＷの表面ＷＳに保護膜Ｐを形成する保護膜形成工程と保護膜形成工程を実施した後に保護膜Ｐ側からレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射してアブレーション加工を施すレーザー光線照射工程とレーザー光線照射工程を実施した後に保護膜Ｐ全面に渡って剥離用の粘着テープを貼着し粘着テープと共に保護膜ＰをウエーハＷの表面ＷＳから剥離する剥離工程とを備える。保護膜形成工程では紫外線Ｖを照射することにより硬化する樹脂にレーザー光線の波長に対して吸収性を有する粉末を混入した混合樹脂ＪをウエーハＷの表面ＷＳに塗布する。そして混合樹脂Ｊに紫外線Ｖを照射して硬化させウエーハＷの表面ＷＳに保護膜Ｐを形成する。
【選択図】図４

Description

本発明はウエーハの表面からアブレーション加工を施すウエーハの加工方法に関する。

近年、半導体ウエーハや光デバイスウエーハなどのウエーハを分割する方法として、ウエーハに形成されたストリートに沿ってレーザー光線を照射することによりレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝に沿ってメカニカルブレーキング装置によって割断する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、ウエーハのストリートに沿ってレーザー光線を照射すると、照射された領域に熱エネルギが集中してデブリと称する粘着性のある飛沫が発生し、飛散したデブリがウエーハのデバイス表面に付着し、デバイスの品質を低下させるという新たな問題が生じる。このようなデブリの問題を解決するために、ウエーハの加工面に水溶性のポリビニールアルコール等の保護膜を被覆し、保護膜を通してウエーハにレーザー光線を照射するようにしたレーザー加工方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。保護膜は水溶性であるため、レーザー光線照射後に、洗浄水で洗浄し保護膜と共にデブリを除去している。

特開平１０−３０５４２０号公報特開２００４−１８８４７５号公報

しかし、ウエーハの表面状態によっては、水溶性の保護膜を洗浄するのに時間を要し、生産性が悪いという問題がある。

本発明の目的は、レーザー光線照射後の保護膜の除去に時間を要さず生産性を向上可能なウエーハの加工方法を提供することである。

上述した課題を解決し目的を達成するために、請求項１記載の本発明に係るウエーハの加工方法は、表面に分割予定ラインによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハを該分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射してアブレーション加工を施すウエーハの加工方法であって、外部刺激により硬化する樹脂に該レーザー光線の波長に対して吸収性を有する粉末を混入した混合樹脂をウエーハの表面に塗布し、該混合樹脂に外部刺激を与えて硬化させ、ウエーハ表面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、該保護膜形成工程を実施した後に、該保護膜側から該レーザー光線を該分割予定ラインに沿って照射してアブレーション加工を施すレーザー光線照射工程と、該レーザー光線照射工程を実施した後に、該保護膜全面に渡って剥離用の粘着テープを貼着し、該粘着テープと共に該保護膜をウエーハ表面から剥離する剥離工程と、を備えることを特徴とする。

また、上記ウエーハの加工方法において、前記粉末は、Ｆｅ_２Ｏ₃、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、ＣｅＯ_２、ＣｕＯ、Ｃｕ_２Ｏ、ＳｉＯ_２及びＳｎＯからなる群から選択された金属酸化物を含むことが好ましい。

本発明のウエーハの加工方法によると、レーザー光線の波長に対して吸収性を有する粉末を混入した混合樹脂をウエーハ表面に塗布し、混合樹脂を硬化させることで保護膜を形成しているので、レーザー光線が金属酸化物などを含んだ粉末に吸収されて保護膜がバンドギャップエネルギーに達する。そして、保護膜がバンドギャップエネルギーに達することにより、保護膜の原子の結合力が破壊されて、連鎖的にウエーハ表面に形成されたＬｏｗ−ｋ膜などの表面膜及びウエーハ自体もバンドギャップエネルギーに達する。したがって、レーザー光線のエネルギーの拡散及び反射が抑制されて、ウエーハのアブレーション加工が効率的に円滑に施されるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る加工方法により加工されるウエーハを示す斜視図である。図２は、実施形態に係る加工方法の保護膜形成工程の一部を示す斜視図である。図３は、実施形態に係る加工方法の保護膜形成工程の他の一部を示す断面図である。図４は、実施形態に係る加工方法の保護膜形成工程の更に他の一部を示す断面図である。図５は、実施形態に係る加工方法のレーザー光線照射工程を示す断面図である。図６は、実施形態に係る加工方法の分割工程を示す断面図である。図７は、実施形態に係る加工方法の剥離工程を示す断面図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

本実施形態に係るウエーハの加工方法（以下、単に加工方法と呼ぶ）を、図１から図７に基づいて説明する。図１は、実施形態に係る加工方法によりアブレーション加工が施されるウエーハを示す斜視図であり、図２は、実施形態に係る加工方法の保護膜形成工程の一部の工程を示す斜視図であり、図３は、実施形態に係る加工方法の保護膜形成工程の図２に示された工程の次工程を示す断面図であり、図４は、実施形態に係る加工方法の保護膜形成工程の図３に示された工程の次工程を示す断面図であり、図５は、実施形態に係る加工方法のレーザー光線照射工程の概要を示す断面図であり、図６（ａ）は、実施形態に係る加工方法の分割工程の加工前の概要を示す断面図であり、図６（ｂ）は、実施形態に係る加工方法の分割工程の加工後の概要を示す断面図であり、図７は、実施形態に係る加工方法の剥離工程の概要を示す断面図である。

本実施形態に係る加工方法は、図１に示すウエーハＷを分割予定ラインＳに沿ってレーザー光線Ｌ（図５に示す）を照射してアブレーション加工を施して、個々のデバイスＤに分割する加工方法である。なお、本実施形態に係る加工方法により個々のデバイスＤに分割される加工対象としてのウエーハＷは、本実施形態では、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、Ｇｅ、ＡｌＮ、ＩｎＡｌＮ、ＩｎＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ基板などの円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。また、本発明では、ウエーハＷは、表面に半導体が積層されたＡｌ_２Ｏ_３などで構成された基板を含む。ウエーハＷは、図１に示すように、表面ＷＳに分割予定ラインＳによって区画された複数の領域にデバイスＤが形成されている。また、ウエーハＷの表面ＷＳには、層間絶縁膜材料としてＬｏｗ−ｋ材料（主に、ポーラス材料）で構成された図示しないいわゆるＬｏｗ−ｋ膜などの表面膜が形成されている。

本実施形態に係る加工方法は、保護膜形成工程と、レーザー光線照射工程と、分割工程と、剥離工程とを備える。

本実施形態に係る加工方法は、まず、保護膜形成工程において、図２に示すように、合成樹脂で構成されたシート状の剥離材Ｅに所定量の混合樹脂Ｊを塗布し、混合樹脂ＪにウエーハＷの表面ＷＳを相対させる。なお、剥離材Ｅは、紫外線Ｖ（図４に示す）などの光を透過する合成樹脂で構成されている。また、混合樹脂Ｊは、外部刺激により硬化する樹脂に粉末を混入したものである。なお、本実施形態では、混合樹脂Ｊを構成する樹脂は、外部刺激としての紫外線Ｖなどの光が照射されることにより硬化する樹脂である。また、樹脂に混入される粉末は、レーザー光線Ｌの波長に対して吸収性を有する粉末であって、粒径が０．２μｍ以下の粉末である。本発明では、粉末は、Ｆｅ_２Ｏ₃、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、ＣｅＯ_２、ＣｕＯ、Ｃｕ_２Ｏ、ＳｉＯ_２及びＳｎＯからなる群から選択された少なくとも一以上の金属酸化物を含んだ粉末である。また、混合樹脂Ｊは、当該混合樹脂Ｊ全体の質量のうちの３％以上でかつ３０％以下の質量の前述した粉末を含有している。

その後、図３に示すように、プレス加工装置１の載置型２の平坦な上面２ａ上に剥離材Ｅを載置し、剥離材Ｅに塗布された混合樹脂ＪにウエーハＷの表面ＷＳを重ね、ウエーハＷをプレス加工装置１の押圧型３により所定のストローク載置型２に向けて押圧する。なお、押圧型３のウエーハＷの表面ＷＳの裏側の裏面ＷＲに当接する押圧面３ａは、上面２ａと平行な平坦な面に形成されている。このために、剥離材ＥとウエーハＷの表面ＷＳとの間に挟みこまれた混合樹脂Ｊは、予め定められた一様の厚みに形成される。こうして、ウエーハＷの表面ＷＳに混合樹脂Ｊを塗布する。

そして、図４に示すように、剥離材Ｅを紫外線照射手段４の複数の紫外線ランプ４ａと相対させて、紫外線照射手段４の複数の紫外線ランプ４ａから紫外線Ｖを発光させて、剥離材Ｅを介してウエーハＷの表面ＷＳ側に紫外線Ｖを照射し、ウエーハＷの表面ＷＳ上の混合樹脂Ｊを硬化させる。なお、紫外線照射手段４の複数の紫外線ランプ４ａから混合樹脂Ｊに照射された紫外線Ｖは、混合樹脂Ｊ内の粉末に吸収されるが、紫外線Ｖを吸収した粉末により、混合樹脂Ｊの硬化が妨げられることがない。こうして、混合樹脂Ｊに外部刺激を与えて硬化させ、硬化した混合樹脂ＪによりウエーハＷ表面ＷＳに保護膜Ｐを形成する。そして、外縁部に環状フレームＦ（図５に示す）が貼着した粘着テープＴ（図５に示す）をウエーハＷの裏面ＷＲに貼着し、剥離材ＥをウエーハＷの表面ＷＳ上の保護膜Ｐから剥離する。そして、レーザー光線照射工程に進む。

レーザー光線照射工程では、保護膜形成工程を実施した後に、図５に示すように、ウエーハＷの裏面ＷＲに貼着された粘着テープＴをレーザー加工装置５のチャックテーブル６に載置し、粘着テープＴを介してチャックテーブル６にウエーハＷを保持する。そして、チャックテーブル６とレーザー光線照射手段７とを分割予定ラインＳに沿って相対的に所定の加工送り速度で移動させながら、図５に示すように、保護膜Ｐ側からレーザー光線照射手段７からレーザー光線Ｌを分割予定ラインＳに沿ってウエーハＷの表面ＷＳに照射する。

なお、レーザー加工装置５のチャックテーブル６は、表面を構成する部分がポーラスセラミック等から形成された円盤形状であり、図示しない真空吸引経路を介して図示しない真空吸引源と接続され、表面に載置されたウエーハＷを粘着テープＴを介して吸引することで保持するものである。また、レーザー加工装置５のレーザー光線照射手段７は、光源としてのＹＡＧレーザー発振器やＹＶＯレーザー発振器から発振されたレーザー光線Ｌを照射するものであって、ウエーハＷの種類、加工形態などにより適宜選択することができる。本実施形態では、レーザー加工装置５のレーザー光線照射手段７は、ＹＡＧレーザー発振器で発振された波長が３５５ｎｍ（以下）のレーザー光線ＬをウエーハＷの表面ＷＳに向けて照射する。

すると、ウエーハＷの表面ＷＳに照射されたレーザー光線Ｌが、保護膜Ｐを構成する混合樹脂Ｊの金属酸化物で構成された粉末に吸収されて、バンドギャップエネルギーに達して、分子の結合力が破壊されることによって連鎖的にウエーハＷの表面ＷＳもバンドギャップエネルギーに達する。そして、レーザー光線Ｌが照射された分割予定ラインＳには、ウエーハＷ及び保護膜Ｐの一部が昇華して、アブレーション加工が施されて、レーザー加工溝Ｍ（図６（ａ）に示す）が形成される。すべての分割予定ラインＳにアブレーション加工を施して、レーザー加工溝Ｍを形成すると、分割工程に進む。

分割工程では、図６（ａ）に示すように、ウエーハＷの表面ＷＳ上の保護膜Ｐをメカニカルブレーキング装置８の一対の支持刃９上に配置し、ウエーハＷの裏面ＷＲ上に押圧刃１０を配置する。このとき、分割対象となる分割予定ラインＳに設けられたレーザー加工溝Ｍ上に押圧刃１０を配置し、分割対象となる分割予定ラインＳに設けられたレーザー加工溝Ｍの両側に一対の支持刃９を配置する。そして、支持刃９とウエーハＷの表面ＷＳ上の保護膜Ｐとの接点を支点として、押圧刃１０によってウエーハＷに外力を付与することにより、分割予定ラインＳに沿ってウエーハＷを変位させる。これにより、ウエーハＷが、図６（ｂ）に示すように、分割対象となる分割予定ラインＳに設けられたレーザー加工溝Ｍに沿って破断される。分割工程では、分割予定ラインＳに設けられたレーザー加工溝Ｍに沿って、順にウエーハＷを破断させて、ウエーハＷを個々のデバイスＤに分割する。そして、剥離工程に進む。

剥離工程では、レーザー光線照射工程を実施した後に、分割予定ラインＳに沿って分割された保護膜Ｐ全面に渡って保護膜Ｐ剥離用の粘着テープＡを貼着する。そして、剥離用の粘着テープＡの端をウエーハＷの表面ＷＳに沿って移動させるなどして、図７に示すように、粘着テープＡと共に保護膜ＰをウエーハＷ表面ＷＳから剥離する。

以上のように、本実施形態に係る加工方法は、レーザー光線Ｌの波長に対して吸収性を有する粉末を混入した混合樹脂ＪをウエーハＷの表面ＷＳに塗布し、混合樹脂Ｊを硬化させることで保護膜Ｐを形成しているので、レーザー光線Ｌが金属酸化物などを含んだ粉末に吸収されて保護膜Ｐがバンドギャップエネルギーに達する。そして、保護膜Ｐがバンドギャップエネルギーに達することにより、保護膜Ｐの原子の結合力が破壊されて、連鎖的にウエーハＷ表面に形成されたＬｏｗ−ｋ膜などの表面膜及びウエーハＷ自体もバンドギャップエネルギーに達する。したがって、レーザー光線Ｌのエネルギーの拡散及び反射が抑制されて、ウエーハＷのアブレーション加工を効率的に円滑に施すことができる。

また、保護膜形成工程において、混合樹脂Ｊを硬化させて保護膜Ｐを形成するので、剥離時には粘着テープＡなどを保護膜Ｐに貼着し、粘着テープＡなどと共に剥離させることで、保護膜Ｐを瞬時に剥離することができる。したがって、レーザー光線Ｌの照射後の保護膜Ｐの除去に時間を要さず生産性を向上可能である。

さらに、混合樹脂Ｊが塗布された剥離材ＥにウエーハＷの表面ＷＳを重ねるなどしてウエーハＷの表面ＷＳに混合樹脂Ｊを塗布するので、ウエーハＷを軸心回りに回転させながら混合樹脂Ｊを塗布する必要がない。したがって、所謂スピンテーブルなどを用いて、混合樹脂Ｊを塗布することがないので、保護膜Ｐの形成に用いられない無駄となる混合樹脂Ｊの量を削減することができる。

また、混合樹脂Ｊが硬化して保護膜Ｐが構成されているので、保護膜Ｐを除去する際には、剥離用の粘着テープＡを保護膜Ｐに付着し、粘着テープＡと共に保護膜Ｐを除去できるので、保護膜Ｐを除去する際に、ウエーハＷを軸心回りに回転させながら洗浄液を吹き付ける必要がない。したがって、所謂スピンテーブルなどを用いて、保護膜Ｐを除去することがないので、保護膜Ｐの形成及び除去にスピンテーブルなどを用いる必要が生じることなく、レーザー光線Ｌの照射後の保護膜Ｐの除去に時間を要さず生産性を向上可能である。

本実施形態に係る加工方法では、分割工程後に剥離工程を実施しているが、本発明では、レーザー光線照射工程を行い、剥離工程を行なった後に、分割工程を実施しても良い。また、本発明では、分割工程では、支持刃９や押圧刃１０を備えたメカニカルブレーキング装置８を用いることなく、デバイスＤ間の間隔をウエーハＷの表面ＷＳに沿って拡大させる所謂エキスパンドブレーキング装置を用いて、ウエーハＷを分割予定ラインＳに沿って個々のデバイスＤに分割しても良い。

また、本実施形態に係る加工方法では、混合樹脂Ｊを構成する樹脂として、紫外線Ｖが照射されると硬化する樹脂を用いている。しかしながら、本発明では、混合樹脂Ｊを構成する樹脂として、外部刺激として、加熱されたり、可視光線が照射されることで硬化する熱硬化性樹脂の光硬化性樹脂を用いても良い。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

Ｗウエーハ
ＷＳ表面
Ｄデバイス
Ｓ分割予定ライン
Ｊ混合樹脂
Ｐ保護膜
Ｌレーザー光線
Ａ剥離用の粘着テープ

Claims

表面に分割予定ラインによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハを該分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射してアブレーション加工を施すウエーハの加工方法であって、
外部刺激により硬化する樹脂に該レーザー光線の波長に対して吸収性を有する粉末を混入した混合樹脂をウエーハの表面に塗布し、該混合樹脂に外部刺激を与えて硬化させ、ウエーハ表面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
該保護膜形成工程を実施した後に、該保護膜側から該レーザー光線を該分割予定ラインに沿って照射してアブレーション加工を施すレーザー光線照射工程と、
該レーザー光線照射工程を実施した後に、該保護膜全面に渡って剥離用の粘着テープを貼着し、該粘着テープと共に該保護膜をウエーハ表面から剥離する剥離工程と、
を備えるウエーハの加工方法。
前記粉末は、Ｆｅ_２Ｏ₃、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、ＣｅＯ_２、ＣｕＯ、Ｃｕ_２Ｏ、ＳｉＯ_２及びＳｎＯからなる群から選択された金属酸化物を含むことを特徴とする請求項１に記載のウエーハの加工方法。