JP2014236034A

JP2014236034A - ウェーハの加工方法

Info

Publication number: JP2014236034A
Application number: JP2013114916A
Authority: JP
Inventors: カール・プリワッサ; Puriwassa Karl
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2014-12-15
Also published as: DE102014210285A1

Abstract

【課題】良好な改質層を形成できる新たなウェーハの加工方法を提供する。
【解決手段】交差する複数の分割予定ライン（１３）で区画された表面（１１ａ）の各領域にそれぞれデバイス（１５）が形成されたデバイス領域（１７）とデバイス領域を囲繞する外周余剰領域（１９）とを備えたウェーハ（１１）の加工方法であって、ウェーハのデバイス領域に対面する凹部（２６）と、凹部を囲繞して立設されウェーハの外周余剰領域を接触保持する保持面（２４ａ）を有した外周部（２４）と、を備えた保持手段（２０）で、ウェーハの表面側を保持する保持ステップと、保持手段で保持されたウェーハの内部にレーザービーム（３０）の集光点（３２）を位置付けた状態で、レーザービームをウェーハの裏面（１１ｂ）側から分割予定ラインに沿って照射して改質層（３４）を形成する改質層形成ステップと、を備え、改質層形成ステップでは、ウェーハの外周余剰領域を除くデバイス領域に改質層を形成する構成とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、ウェーハの内部にレーザービームを集光させて分割の起点となる改質層を形成するウェーハの加工方法に関する。

ウェーハを複数のチップに分割するために、ウェーハの内部にレーザービームを集光させて分割の起点となる改質層を形成するウェーハの加工方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。分割予定ラインに沿って改質層を形成し、応力を加えることで、ウェーハを分割予定ラインに沿って分割できる。

ところで、加工対象となるウェーハの表面側には、ＩＣ等のデバイスの他に、ＴＥＧ（ＴｅｓｔＥｌｅｍｅｎｔｓＧｒｏｕｐ）と呼ばれるテスト用の素子や、膜等が形成されている。デバイスは、分割予定ラインで区画された領域内にのみ形成され、分割予定ラインと重なる領域には形成されないが、ＴＥＧや膜等は、分割予定ラインと重なる領域にも形成される。

上述の加工方法では、レーザービームをウェーハの表面側から照射するので、分割予定ラインと重なる領域にＴＥＧや膜等が形成されていると、改質層の形成予定領域に到達するレーザービームの光強度は低下してしまう。そのため、分割に適した良好な改質層を形成できない恐れがある。

一方で、ウェーハに貼着したテープを介してレーザービームを照射する加工方法も検討されている（例えば、特許文献２参照）。この加工方法を用いて、ウェーハの裏面側からレーザービームを照射すれば、上述の問題を解決できる。

特許第３４０８８０５号公報特開２００６−１４８１７５号公報

しかしながら、テープを介してレーザービームを照射すると、照射されたレーザービームの一部がテープで吸収されてレーザービームの利用効率が低下してしまう。また、レーザービームの照射によって、テープが劣化する恐れもある。

ウェーハにテープを貼着しないで、ウェーハの裏面側からレーザービームを照射する加工方法も考えられる。しかしながら、この加工方法は、ウェーハをテープで固定保持しないので、レーザービームの照射で改質層の形成予定領域が膨張すると、ウェーハは反ってしまう。ウェーハが反ると、レーザービームの集光位置にずれが生じ、ウェーハの厚み方向における改質層の形成位置がばらつく。

また、ウェーハの反りを防ぐために、ウェーハの表面側にテープを貼着することも考えられる。しかしながら、この加工方法で分割したチップをピックアップする際には、ウェーハの裏面側にテープを貼着した上で表面側のテープを剥離除去し、ウェーハの表面側を露出させる必要があるので、工程が煩雑になる。また、このようなテープの貼り替えを行うと、テープのコストも高くなってしまう。

さらに、この加工方法は、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）や撮像デバイス等が形成されたウェーハの加工には適さない。ＭＥＭＳは、脆弱な構造体なので、テープの貼着及び剥離で破損する恐れがあり、撮像デバイスにテープの糊等の異物が付着すると、予定する撮像特性を得られなくなるためである。

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、良好な改質層を形成できる新たな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、交差する複数の分割予定ラインで区画された表面の各領域にそれぞれデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えたウェーハの加工方法であって、ウェーハのデバイス領域に対面する凹部と、該凹部を囲繞して立設されウェーハの外周余剰領域を接触保持する保持面を有した外周部と、を備えた保持手段で、ウェーハの表面側を保持する保持ステップと、該保持手段で保持されたウェーハの内部にレーザービームの集光点を位置付けた状態で、該レーザービームをウェーハの裏面側から該分割予定ラインに沿って照射して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では、ウェーハの該外周余剰領域を除く該デバイス領域に該改質層を形成することを特徴とする、ウェーハの加工方法が提供される。

本発明によれば、デバイス領域に対面する凹部を備えた保持手段でウェーハの表面側を保持するので、デバイス領域は保持手段と接触しない。そのため、ウェーハの表面側にテープを貼着してデバイスを保護する必要はなくなる。

また、外周余剰領域を除く領域に改質層を形成するので、デバイス領域は外周余剰領域で固定保持され、ウェーハの表面側または裏面側をテープで固定保持しなくても、加工中の反りを抑制できる。つまり、ウェーハの表面側または裏面側にテープを貼着しなくても、ウェーハの厚み方向における改質層の形成位置を一定にできる。

このように、本発明によれば、ウェーハの表面側にテープを貼着しなくて良いので、ＭＥＭＳのような脆弱な構造体や、異物の付着によって性能が低下する撮像デバイス等に不良を発生させることなく、ウェーハに良好な改質層を形成できる。

さらに、ウェーハの裏面側にテープを貼着しなくて良いので、ウェーハの裏面側から照射されたレーザービームの一部がテープで吸収されてレーザービームの利用効率が低下するようなことはない。また、レーザービームの照射によってテープが劣化することもない。

通常、チップのピックアップは、チップの裏面がテープに貼着された状態で実施されるので、ウェーハの表面側にテープを貼着した場合には、ピックアップを実施するまでにウェーハの裏面側にテープを貼着するとともに、表面側のテープを除去する必要があった。これに対して、本発明では、分割したチップをピックアップする際にも、テープの貼り替えを行わずに済むので、工程の煩雑化を抑制し、テープのコストを低く抑える事ができる。

その上、レーザービームをウェーハの裏面側から照射するので、表面側からレーザービームを照射する場合と比較して、加工幅を小さくできる。これにより、ストリートリダクションを実現して、チップの取り数を増やすことができる。

このように、本発明により、良好な改質層を形成できる新たなウェーハの加工方法を提供できる。

本実施の形態において加工対象となるウェーハの構成例を示す斜視図である。保持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、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り、図３（Ｂ）は、改質層形成ステップを実施した後のウェーハの状態を模式的に示す平面図である。図４（Ａ）は、境界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り、図４（Ｂ）は、境界改質層形成ステップを実施した後のウェーハの状態を模式的に示す平面図である。テープ貼着ステップを模式的に示す斜視図である。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、エキスパンドステップを模式的に示す一部断面側面図である。図７（Ａ）は、第２の態様に係るウェーハの加工方法の境界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り、図７（Ｂ）は、境界改質層形成ステップを実施した後のウェーハの状態を模式的に示す平面図である。

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。なお、本実施の形態では、表面側にデバイスが形成されたウェーハを加工対象とするウェーハの加工方法について説明するが、本発明の加工対象はこれに限定されない。

本実施の形態のウェーハの加工方法は、保持ステップ（図２参照）と、改質層形成ステップ（図３参照）と、境界改質層形成ステップ（図４参照）と、テープ貼着ステップ（図５参照）と、エキスパンドステップ（図６参照）と、を含む。

保持ステップでは、保持手段（保持テーブル）２０の凹部２６と、ウェーハ１１のデバイス領域１７とを対面させるように、ウェーハ１１を保持手段２０に保持させる（図２参照）。

改質層形成ステップでは、ウェーハ１１の分割予定ライン（ストリート）１３に沿ってレーザービーム３０を照射し、分割の起点となる改質層３４を形成する（図３参照）。この改質層形成ステップでは、ウェーハ１１の外周余剰領域１９を除く領域（すなわち、デバイス領域１７）にのみ改質層３４が形成される。

境界改質層形成ステップでは、ウェーハ１１のデバイス領域１７と外周余剰領域１９との境界付近にレーザービーム３０を照射し、分割の起点となる境界改質層３６を形成する（図４参照）。

テープ貼着ステップでは、ウェーハ１１にエキスパンドテープ４０を貼着する（図５参照）。エキスパンドステップでは、エキスパンドテープ４０を拡張して、改質層３４及び境界改質層３６を起点にウェーハ１１を分割する（図６参照）。以下、本実施の形態に係る加工方法の各ステップ等について詳述する。

図１は、本実施の形態において加工対象となるウェーハの構成例を示す斜視図である。図１に示すように、加工対象となるウェーハ１１は、円盤状の外形を有する半導体ウェーハであり、中央のデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲む外周余剰領域１９とを備えている。

ウェーハ１１の表面１１ａ側のデバイス領域１７は、交差する複数の分割予定ライン１３で複数の領域に区画されており、各領域にはＭＥＭＳ等のデバイス１５が形成されている。ウェーハ１１の外周１１ｅは面取り加工されており、断面形状は円弧状になっている（図２参照）。

本実施の形態のウェーハの加工方法では、まず、ウェーハ１１を保持手段２０に保持させる保持ステップを実施する。図２に示すように、保持手段２０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いる。

保持手段２０は、ウェーハ１１のデバイス領域１７に対応する中央部２２と、中央部２２を囲む外周部２４とを備えている。中央部２２は外周部２４より窪んでおり、ウェーハ１１のデバイス領域１７に対応する凹部２６が形成されている。

外周部２４は、ウェーハ１１の外周余剰領域１９を吸引保持可能な保持面２４ａを備えている。保持面２４ａには、保持手段２０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を吸引保持する吸引力が発生する。

保持ステップでは、まず、ウェーハ１１のデバイス領域１７と保持手段２０の凹部２６とを対面させるように、保持手段２０の上方にウェーハ１１を位置付ける。そして、ウェーハ１１の外周余剰領域１９と外周部２４の保持面２４ａとを接触させ、外周余剰領域１９を保持面２４ａで吸引する。これにより、ウェーハ１１は保持手段２０に保持される。

上述のように、保持手段２０には凹部２６が形成されているので、ウェーハ１１を保持手段２０に保持させても、中央部２２の表面２２ａとウェーハ１１のデバイス領域１７とは接触しない。よって、ウェーハ１１の表面１１ａ側にテープを貼着してデバイス１５を保護する必要はなくなる。

保持ステップの後には、分割の起点となる改質層３４をデバイス領域１７に形成する改質層形成ステップを実施する。図３（Ａ）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り、図３（Ｂ）は、改質層形成ステップを実施した後のウェーハの状態を模式的に示す平面図である。

図３（Ａ）に示すように、改質層形成ステップにおいては、デバイス領域１７の上方にレーザー加工ヘッド２８を位置付け、保持手段２０とレーザー加工ヘッド２８とを相対移動させながら、ウェーハ１１に向けてレーザービーム３０を照射する。

レーザービーム３０は、例えば、ＹＡＧ、ＹＶＯ４等をレーザー媒質として発振され、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側から照射される。また、レーザービーム３０は、保持手段２０とレーザー加工ヘッド２８との相対移動により、分割予定ライン１３に沿って照射される。レーザービーム３０の集光点３２は、ウェーハ１１の内部に位置付けられる。

ウェーハ１１としてシリコンウェーハを用いる場合には、赤外領域の波長（例えば、１０６４ｎｍ）のレーザービーム３０を用いる。このような波長のレーザービーム３０を用いることで、ウェーハ１１の内部に良好な改質層３４を形成できる。

改質層３４は、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、ウェーハ１１のデバイス領域１７にのみ形成される。つまり、ウェーハ１１の外周余剰領域１９には、改質層３４を形成しない。これにより、デバイス領域１７は、外周余剰領域１９で固定保持されるので、レーザービーム３０の照射で改質層３４の形成予定領域が膨張しても、ウェーハ１１の反りは抑制される。よって、ウェーハ１１の表面１１ａ側または裏面１１ｂ側にテープを貼着しなくても、ウェーハ１１の厚み方向における改質層３４の形成位置を一定にできる。

また、ウェーハ１１の表面１１ａ側にテープを貼着しなくて良いので、ＭＥＭＳのような脆弱な構造体や、異物の付着によって性能が低下する撮像デバイス等に不良を発生させることなく、ウェーハ１１に良好な改質層３４を形成できる。

さらに、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側にテープを貼着しなくて良いので、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側から照射されたレーザービーム３０の一部がテープで吸収されてレーザービーム３０の利用効率が低下するようなことはない。また、レーザービーム３０の照射によってテープが劣化することもない。

通常、チップのピックアップは、チップの裏面がテープに貼着された状態で実施されるので、ウェーハの表面側にテープを貼着した場合には、ピックアップを実施するまでにウェーハの裏面側にテープを貼着するとともに、表面側のテープを除去する必要がある。これに対して、本発明では、ウェーハ１１の分割後にチップをピックアップする際にも、テープの貼り替えを行わずに済むので、工程の煩雑化を抑制し、テープのコストを低く抑える事ができる。

その上、レーザービーム３０をウェーハ１１の裏面１１ｂ側から照射するので、表面１１ａ側からレーザービーム３０を照射する場合と比較して、加工幅を小さくできる。これにより、ストリートリダクションを実現して、チップの取り数を増やすことができる。

改質層形成ステップの後には、デバイス領域１７と外周余剰領域１９との境界付近に分割の起点となる境界改質層３６を形成する境界改質層形成ステップを実施する。図４（Ａ）は、境界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り、図４（Ｂ）は、境界改質層形成ステップを実施した後のウェーハの状態を模式的に示す平面図である。

図４（Ａ）に示すように、境界改質層形成ステップにおいては、ウェーハ１１のデバイス領域１７と外周余剰領域１９との境界付近にレーザー加工ヘッド２８を位置付け、保持手段２０を回転させながら、ウェーハ１１に向けてレーザービーム３０を照射する。

レーザービーム３０は、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側から、デバイス領域１７と外周余剰領域１９との境界に沿って照射される。その結果、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、デバイス領域１７と外周余剰領域１９との境界に沿う境界改質層３６が形成される。なお、境界改質層形成ステップの他の条件は、改質層形成ステップと同じで良い。

境界改質層形成ステップの後には、ウェーハ１１にエキスパンドテープ４０を貼着するテープ貼着ステップを実施する。図５は、テープ貼着ステップを模式的に示す斜視図である。テープ貼着ステップでは、図５に示すように、円環状のフレーム３８に張られたエキスパンドテープ４０をウェーハ１１の裏面１１ｂ側に貼着する。

テープ貼着ステップの後には、エキスパンドテープ４０を拡張して、改質層３４及び境界改質層３６を起点にウェーハ１１を分割するエキスパンドステップを実施する。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、エキスパンドステップを模式的に示す一部断面側面図である。

まず、図６（Ａ）に示すように、エキスパンドテープ４０を介してウェーハ１１が保持されたフレーム３８を環状テーブル４２に載置し、環状テーブル４２のクランプ４４でフレーム３８を挟持固定する。この状態で、拡張ドラム４６の上端部は、ウェーハ１１の外周とフレーム３８の内周との間に位置付けられ、エキスパンドテープ４０に当接される。

次に、昇降機構４８で環状テーブル４２を下降させると、図６（Ｂ）に示すように、拡張ドラム４６は環状テーブル４２に対して相対的に上昇し、エキスパンドテープ４０は拡張ドラム４６によって押し上げられて拡張される。

その結果、改質層３４及び境界改質層３６にエキスパンドテープ４０を拡張する方向の応力が作用し、ウェーハ１１のデバイス領域１７は、改質層３４及び境界改質層３６を起点として複数のチップに分割されるとともに、外周余剰領域１９も分断される。

なお、エキスパンドステップを実施する前に、外周余剰領域１９の分断の起点となる外周余剰領域分断起点を形成する外周余剰領域分断起点形成ステップを実施しても良い。この場合、例えば、レーザービームや切削ブレードで外周余剰領域１９に放射状の溝等を形成し、外周余剰領域分断起点として用いることができる。

また、上述したウェーハの加工方法において、境界改質層形成ステップ、テープ貼着ステップ、エキスパンドステップの順序は変更できる。例えば、テープ貼着ステップ、境界改質層形成ステップ、エキスパンドステップの順に実施しても良い。

この第２の態様に係るウェーハの加工方法では、改質層形成ステップの後に、円環状のフレーム３８に張られたエキスパンドテープ４０をウェーハ１１の裏面１１ｂ側に貼着するテープ貼着ステップを実施する（図５参照）。

テープ貼着ステップの後には、境界改質層形成ステップを実施する。図７（Ａ）は、第２の態様に係るウェーハの加工方法の境界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り、図７（Ｂ）は、境界改質層形成ステップを実施した後のウェーハの状態を模式的に示す平面図である。

境界改質層形成ステップでは、まず、図７（Ａ）に示すように、裏面１１ｂ側に貼着されたエキスパンドテープ４０を介してウェーハ１１をチャックテーブル５０に吸着保持させる。そして、ウェーハ１１のデバイス領域１７と外周余剰領域１９との境界付近にレーザー加工ヘッド２８を位置付け、チャックテーブル５０を回転させながら、ウェーハ１１に向けてレーザービーム３０を照射する。

この第２の態様では、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側にエキスパンドテープ４０が貼着されているので、レーザービーム３０は、ウェーハ１１の表面１１ａ側から照射される。この境界改質層形成ステップにより、図７（Ｂ）に示すように、デバイス領域１７と外周余剰領域１９との境界に沿った境界改質層３６が形成される。

境界改質層形成ステップの後には、エキスパンドテープ４０を拡張して、改質層３４及び境界改質層３６を起点にウェーハ１１を分割するエキスパンドステップを実施する（図６参照）。これにより、ウェーハ１１は、改質層３４及び境界改質層３６を起点として複数のチップに分割される。

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、境界改質層３６を形成する境界改質層形成ステップを実施しているが、境界改質層形成ステップを他のステップに代えても良い。

例えば、切削ブレードで切削加工する切削ステップや、ウェーハ１１に吸収され易い波長（例えば、３５５ｎｍ）のレーザービームでアブレーション加工するアブレーションステップを実施して、デバイス領域１７と外周余剰領域１９とを分離することもできる。この場合、デバイス領域１７と外周余剰領域１９との境界領域をフルカットしても良いし、ハーフカットしても良い。

フルカットする場合には、エキスパンドステップを実施する前に外周余剰領域１９を除去しておくと良い。例えば、フルカットした後に外周余剰領域１９を除去してからテープ貼着ステップを実施すれば、エキスパンドステップを実施する前に外周余剰領域１９を除去できる。この場合、エキスパンドステップにおいて改質層３４に応力を加え易くなるので、ウェーハ１１を確実に分割できる。

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。

１１ウェーハ
１１ａ表面
１１ｂ裏面
１１ｅ外周
１３分割予定ライン（ストリート）
１５デバイス
１７デバイス領域
１９外周余剰領域
２０保持手段（保持テーブル）
２２中央部
２２ａ表面
２４外周部
２４ａ保持面
２６凹部
２８レーザー加工ヘッド
３０レーザービーム
３２集光点
３４改質層
３６境界改質層
３８フレーム
４０エキスパンドテープ
４２環状テーブル
４４クランプ
４６拡張ドラム
４８昇降機構
５０チャックテーブル

Claims

交差する複数の分割予定ラインで区画された表面の各領域にそれぞれデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えたウェーハの加工方法であって、
ウェーハのデバイス領域に対面する凹部と、該凹部を囲繞して立設されウェーハの外周余剰領域を接触保持する保持面を有した外周部と、を備えた保持手段で、ウェーハの表面側を保持する保持ステップと、
該保持手段で保持されたウェーハの内部にレーザービームの集光点を位置付けた状態で、該レーザービームをウェーハの裏面側から該分割予定ラインに沿って照射して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では、ウェーハの該外周余剰領域を除く該デバイス領域に該改質層を形成することを特徴とする、ウェーハの加工方法。