JP2015065209A - ウェーハの分割方法 - Google Patents

Abstract

【課題】改質層形成時に生じるウェーハの反りを低減することにより、研削時にウェーハが不定形に割れて破損するのを防ぐ。【解決手段】第１改質層形成工程で、ウェーハ１０にレーザ光３１を照射し、ウェーハ１０の内部に第１改質層１３を形成し、第２改質層形成工程で、ウェーハ１０にレーザ光３１を照射し、ウェーハ１０の内部の第１改質層１３よりも表面１７に近い位置に第２改質層１４を形成し、研削工程で、ウェーハ１０の裏面１２を研削し、第１改質層１３を除去する。そして、第２改質層１４を起点としてウェーハ１０を分割する。分割の起点となる第２改質層１４よりも裏面１２に近い位置に第１改質層１３を形成することにより、ウェーハ１０の表裏の応力バランスが取れ、ウェーハ１０の反りを低減することができるので、研削時にウェーハ１０が不定形に割れて破損するのを防ぐことができる。【選択図】図５

Description

本発明は、ウェーハを分割する分割方法に関する。

表面に複数のデバイスが形成されたウェーハをデバイスごとのチップに分割するため、ウェーハの内部にレーザ光を集光して改質層を形成する方法がある。この方法では、分割予定ラインであるストリートに沿って改質層が形成されたウェーハを研削して薄化し、外力を加えるなどすると、改質層を起点としてウェーハが割断され、ウェーハが個々のデバイスに分割される（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特開２００９−２９０１４８号公報 特許３７６２４０９号

デバイスを含むデバイス層をウェーハの基板表面に形成する工程は、常温よりも高い温度で実施される。その後、ウェーハの温度が常温に下がると、基板とデバイス層とでは熱膨張係数が異なるため、デバイス層よりも基板のほうが大きく収縮し、基板の内部に応力が生じる。このような状態のウェーハの内部に改質層を形成すると、ウェーハに反りが生じる。そして、研削装置でウェーハを研削するために、研削装置の保持テーブルにウェーハを吸着保持すると、ウェーハの反りを伸ばそうとする力がウェーハに加わり、ウェーハが不定形に割れるという問題がある。特に、チップのサイズが小さいほど、ウェーハの内部に形成される改質層の量が多くなるので、ウェーハの表裏の応力バランスが崩れやすく、反りが大きくなる。例えば６インチサイズのウェーハでは、１ｍｍ程度の反りが生じる場合があり、ウェーハが不定形に割れやすい。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、改質層形成時に生じるウェーハの反りを低減することにより、研削時にウェーハが不定形に割れて破損するのを防ぐことを目的とする。

第一発明に係るウェーハの分割方法は、格子状に設けられた複数のストリートによって区画された各領域にデバイスが形成されているウェーハに対して透過性を有する波長のレーザ光を該ウェーハの内部に集光することにより、該ウェーハの内部に改質層を形成し、該改質層を起点として該ウェーハをデバイスごとのチップに分割する分割方法であって、該ウェーハの該デバイスが形成されている表面とは反対側の裏面の側から該レーザ光を照射し、該ウェーハの内部に第１改質層を形成する第１改質層形成工程と、該ウェーハの該裏面側から該レーザ光を照射し、該ウェーハの内部の該第１改質層よりも該表面に近い位置に第２改質層を該ストリートに沿って形成する第２改質層形成工程と、研削装置に装着された研削砥石で、該第１改質層及び該第２改質層が形成された該ウェーハの該裏面を研削し、該ウェーハを所定の厚さまで薄化することにより、該第１改質層を除去する研削工程と、該ウェーハに外力を加えることにより、該第２改質層を起点として該ウェーハを分割する外力付与工程と、を備える。
第二発明に係るウェーハの分割方法は、格子状に設けられた複数のストリートによって区画された各領域にデバイスが形成されているウェーハに対して透過性を有する波長のレーザ光を該ウェーハの内部に集光することにより、該ウェーハの内部に改質層を形成し、該改質層を起点として該ウェーハを個々のデバイスごとのチップに分割する分割方法であって、該ウェーハの該デバイスが形成されている表面とは反対側の裏面側から該レーザ光を照射し、該ウェーハの内部に第１改質層を形成する第１改質層形成工程と、該ウェーハの該裏面側から該レーザ光を照射し、該ウェーハの内部の該第１改質層よりも該表面に近い位置に第２改質層を該ストリートに沿って形成する第２改質層形成工程と、研削装置に装着された研削砥石で、該第１改質層及び該第２改質層が形成された該ウェーハの該裏面を研削し、該ウェーハを所定の厚さまで薄化することにより、該第１改質層を除去するとともに、該第２改質層を起点として該ウェーハを分割する研削工程と、を備える。

本発明に係るウェーハの分割方法によれば、分割の起点となる第２改質層よりも裏面に近い位置に第１改質層を形成することにより、ウェーハの表裏の応力バランスが取れ、ウェーハの反りを低減することができるので、研削時にウェーハが不定形に割れて破損するのを防ぐことができる。
また、研削時に加わる研削負荷でウェーハを分割することにより、外力付与工程が不要となるので、ウェーハの分割にかかる時間を短縮することができる。

ウェーハを示す側面視断面図及び平面図。 分割方法を示すフロー図。 第１改質層形成工程を示す側面視断面図。 ウェーハ内部に形成された第１改質層を示す平面視内部透視図。 第２改質層形成工程を示す側面視断面図。 ウェーハ内部に形成された第２改質層を示す平面視内部透視図。 研削工程を示す側面視断面図。 研削されたウェーハを示す側面視断面図。 分割されたウェーハを示す側面視断面図。

図１に示すウェーハ１０は、サファイア、シリコンカーバイド、シリコンなどによって形成された基板１１の−ｚ側の面に、窒化カリウム系化合物などをエピタキシャル成長するなどしてデバイス層１５を形成したものである。デバイス層１５には、光デバイスなどのデバイス１６が複数形成されている。各デバイス１６は、±ｘ方向に平行な複数のストリート１８と、±ｙ方向に平行な複数のストリート１８とによって格子状に区画された各領域内に形成されている。このストリート１８を分割予定ラインとしてウェーハ１０を複数のチップに分割することにより、デバイス１６を備えたチップが複数形成される。基板１１とデバイス層１５とでは熱膨張係数が異なる。このため、基板１１の表面１７の側には、外側に拡がろうとする内部応力が加わり、裏面１２の側には、内側に縮まろうとする内部応力が加わった状態となっている。

図２に示すように、ウェーハ１０を複数のチップに分割する分割方法は、ウェーハ１０の内部に第１改質層を形成する第１改質層形成工程２１と、ウェーハ１０の内部に第２改質層を形成する第２改質層形成工程２２と、第１改質層及び第２改質層が形成されたウェーハ１０を研削する研削工程２３と、研削されたウェーハ１０に外力を加えて分割する外力付与工程２４とから構成されている。以下、各工程について詳しく説明する。

（１）第１改質層形成工程
図３に示すように、レーザ加工装置のレーザ発光部３０からウェーハ１０に対してレーザ光３１を照射する。レーザ光３１の波長は、基板１１を透過する波長であり、照射されたレーザ光３１は、基板１１の内部に集光する。これにより、レーザ光３１が集光した集光点３２の周辺に、第１改質層１３が形成される。
なお、ウェーハ１０の表面１７の側からレーザ光３１を照射すると、レーザ光３１がデバイス層１５で反射してしまうので、レーザ光３１は、ウェーハ１０の裏面１２側から照射する。

第１改質層１３は、ウェーハ１０の裏面１２から所定の深さ４３だけ−ｚ方向に入ったウェーハ１０の裏面１２に比較的近い基板１１の内部に形成する。例えば、ウェーハ１０とレーザ発光部３０とを±ｚ方向に相対的に移動させて、ウェーハ１０の裏面１２よりも−ｚ方向に深さ４３だけ離れた位置に、レーザ光３１の集光点３２が合うように調整し、ウェーハ１０とレーザ発光部３０とを±ｘ方向に相対的に移動させながら、ウェーハ１０にレーザ光３１を照射して、第１改質層１３を形成する。ただし、レーザ光３１の集光点３２がストリート１８の真上（＋ｚ方向）付近を通る間は、レーザ発光部３０の発光を止めることにより、ストリート１８の真上付近には、第１改質層１３を形成しない。これを、ウェーハ１０とレーザ発光部３０とを±ｙ方向に相対的に移動させて繰り返すことにより、互いに平行な複数の第１改質層１３を形成する。

同様に、ウェーハ１０とレーザ発光部３０とを±ｙ方向に相対的に移動させながら、ウェーハ１０にレーザ光３１を照射して、第１改質層１３を形成し、これを、ウェーハ１０とレーザ発光部３０とを±ｘ方向に相対的に移動させて繰り返すことにより、互いに平行な複数の第１改質層１３を形成する。このようにして、図４に示すように、ストリート１８の真上付近を除くウェーハ１０の内部の広い範囲に、第１改質層１３を形成する。このように第１改質層１３を形成することにより、基板１１の裏面１２側に加わっている内部応力が分散して、小さくなる。

（２）第２改質層形成工程
図５に示すように、レーザ加工装置のレーザ発光部３０からウェーハ１０に対してレーザ光３１を照射し、第２改質層１４を形成する。第１改質層形成工程２１と同様に、レーザ光３１は、ウェーハ１０の裏面１２の側から照射する。第２改質層１４が形成される深さ４４は、第１改質層１３が形成される深さ４３よりも大きい。このため、第２改質層１４は、第１改質層１３よりも、ウェーハ１０の表面１７に近い基板１１の内部に形成される。

例えば、ウェーハ１０とレーザ発光部３０とを±ｚ方向に相対的に移動させて、ウェーハ１０の裏面１２よりも−ｚ方向に深さ４４だけ離れた位置に、レーザ光３１の集光点３２が合うように調整し、ウェーハ１０とレーザ発光部３０とを±ｙ方向に相対的に移動させて、レーザ光３１の集光点３２がストリート１８の真上を通るようにし、ウェーハ１０とレーザ発光部３０とを±ｘ方向に相対的に移動させて、ウェーハ１０にレーザ光３１を照射し、第２改質層１４を形成する。第１改質層１３は、ストリート１８の真上付近には形成されていないので、レーザ光３１が集光点３２に集光する際の邪魔にはならない。これを、ストリート１８ごとに繰り返すことにより、互いに平行な複数の第２改質層１４を形成する。

同様に、ウェーハ１０とレーザ発光部３０とを±ｙ方向に相対的に移動させながら、ウェーハ１０にレーザ光３１を照射して、ストリート１８に沿って第２改質層１４を形成し、これを、ストリート１８ごとに繰り返すことにより、互いに平行な複数の第２改質層１４を形成する。このようにして、図６に示すように、すべてのストリート１８に沿って、ウェーハ１０の内部に第２改質層１４を形成する。このように、第２改質層１４よりもウェーハ１０の裏面１２に近い位置に、第２改質層１４よりも多くの第１改質層１３を形成することにより、基板１１内部の応力のバランスが矯正され、ウェーハ１０の反りを低減することができる。

（３）研削工程
図７に示すように、デバイス層１５が形成されている表面１７の側を下にして、研削装置５０の保持手段５１の上にウェーハ１０を載置し、保持面５１１を介して吸引するなどしてウェーハ１０を保持する。ウェーハ１０の反りが低減されているので、ウェーハ１０を吸引保持してもウェーハ１０に無理な力が加わらない。このため、ウェーハ１０が不定形に割れるのを防ぐことができる。

次に、回転軸５１９を中心として保持手段５１を回転させながら、回転軸５２９を中心として研削手段５２に装着された研削砥石５９を回転させ、研削送り手段５３が研削手段５２を−ｚ方向に移動させて、回転している研削砥石５９をウェーハ１０の裏面１２に当接させて、ウェーハ１０の裏面１２を研削する。図示していないが、研削時はウェーハ１０の表面１７に表面保護テープを貼着してデバイス層１５を保護する。

図８に示すように、ウェーハ１０を研削した研削量４５が、第１改質層１３が設けられている深さ４３よりも大きくなると、研削により第１改質層１３が除去される。第２改質層１４は、第１改質層１３よりもウェーハ１０の表面１７に近い位置に形成されているので、第１改質層１３が除去された後も残存する。そして、ウェーハ１０の厚さ４６が所定の厚さになったら、研削を終了する。

（４）外力付与工程
研削により所定の厚さまで薄化されたウェーハ１０に外力を加えることにより、図９に示すように、第２改質層１４を起点として±ｚ方向（厚さ方向）に延びる割れ１９を生じさせ、ウェーハ１０を分割する。ウェーハ１０に外力を加える方法には、例えば、ウェーハ１０をダイシングテープに貼着し、ダイシングテープを拡張することにより、ウェーハ１０に外力を加える方法や、治具をウェーハ１０に押し当てる方法などがある。

なお、研削工程２３において、研削砥石５９からウェーハ１０に加えられる研削負荷により第２改質層１４を起点とした割れ１９が生じる場合には、外力付与工程２４を実行しなくてもよい。これにより、ウェーハ１０の分割にかかる時間を短縮することができる。

上述したように、保持手段５１でウェーハ１０を保持した時点では、割れは生じない。研削を開始した後も、第１改質層１３と第２改質層１４とに力が分散されるので、割れは生じない。研削により第１改質層１３が除去されると、第２改質層１４に力が集中するようになるので、第２改質層１４を起点とした割れ１９が生じ、±ｚ方向に延びていく。したがって、研削により第１改質層１３だけでなく第２改質層１４を除去しても、割れ１９が残り、ウェーハ１０を分割することができる。

このように、第１改質層形成工程２１で第１改質層１３を形成する位置は、研削工程２３で除去される位置であるのに対し、第２改質層形成工程２２で第２改質層１４を形成する位置は、第１改質層１３よりもウェーハ１０の表面１７に近い位置であれば、研削工程２３で除去される位置であってもよいし、研削工程２３で除去されない位置であってもよい。

ストリート１８の真上付近には第１改質層１３を形成しないので、第２改質層形成工程２２で、第１改質層１３が邪魔にならず、第１改質層１３よりも深い位置に第２改質層１４を形成することができる。

なお、第１改質層形成工程２１を第２改質層形成工程２２よりもあとに実施する構成であってもよい。その場合、第１改質層１３は、ストリート１８の真上付近を含むウェーハ１０全体にわたって形成する構成であってもよい。

また、第１改質層形成工程２１では、±ｘ方向に平行な線状の第１改質層１３と、±ｙ方向に平行な線状の第１改質層１３とを両方形成するのではなく、どちらか一方向の第１改質層１３だけを形成する構成であってもよい。

１０ ウェーハ、
１１ 基板、１２ 裏面、１３ 第１改質層、１４ 第２改質層、１５ デバイス層、
１６ デバイス、１７ 表面、１８ ストリート、１９ 割れ、
２０ 分割方法、２１ 第１改質層形成工程、２２ 第２改質層形成工程、
２３ 研削工程、２４ 外力付与工程、
３０ レーザ発光部、３１ レーザ光、３２ 集光点、
４３，４４ 深さ、４５ 研削量、４６ 厚さ、
５０ 研削装置、５１ 保持手段、５１１ 保持面、５１９，５２９ 回転軸、
５２ 研削手段、５３ 研削送り手段、５９ 研削砥石

Claims (2)

1. 格子状に設けられた複数のストリートによって区画された各領域にデバイスが形成されているウェーハに対して透過性を有する波長のレーザ光を該ウェーハの内部に集光することにより、該ウェーハの内部に改質層を形成し、該改質層を起点として該ウェーハをデバイスごとのチップに分割する分割方法であって、
   該ウェーハの該デバイスが形成されている表面とは反対側の裏面側から該レーザ光を照射し、該ウェーハの内部に第１改質層を形成する第１改質層形成工程と、
   該ウェーハの該裏面側から該レーザ光を照射し、該ウェーハの内部の該第１改質層よりも該表面に近い位置に第２改質層を該ストリートに沿って形成する第２改質層形成工程と、
   研削装置に装着された研削砥石で、該第１改質層及び該第２改質層が形成された該ウェーハの該裏面を研削し、該ウェーハを所定の厚さまで薄化することにより、該第１改質層を除去する研削工程と、
   該ウェーハに外力を加えることにより、該第２改質層を起点とし該ウェーハを分割する外力付与工程と、
   を備える、ウェーハの分割方法。
2. 格子状に設けられた複数のストリートによって区画された各領域にデバイスが形成されているウェーハに対して透過性を有する波長のレーザ光を該ウェーハの内部に集光することにより、該ウェーハの内部に改質層を形成し、該改質層を起点として該ウェーハをデバイスごとのチップに分割する分割方法であって、
   該ウェーハの該デバイスが形成されている表面とは反対側の裏面側から該レーザ光を照射し、該ウェーハの内部に第１改質層を形成する第１改質層形成工程と、
   該ウェーハの該裏面側から該レーザ光を照射し、該ウェーハの内部の該第１改質層よりも該表面に近い位置に第２改質層を該ストリートに沿って形成する第２改質層形成工程と、
   研削装置に装着された研削砥石で、該第１改質層及び該第２改質層が形成された該ウェーハの該裏面を研削し、該ウェーハを所定の厚さまで薄化することにより、該第１改質層を除去するとともに、該第２改質層を起点として該ウェーハを分割する研削工程と、
   を備える、ウェーハの分割方法。

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