JP2017034129A - 被加工物の加工方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】デバイスチップへの砥粒の付着を防止した被加工物の加工方法を提供する。
【解決手段】被加工物の加工方法であって、被加工物(11)に対して透過性を有する波長のレーザー光線(L)を被加工物の裏面(11b)側から分割予定ライン(13)に沿って照射し、デバイスチップ(19)の仕上がり厚さに相当する位置より裏面側に改質層(17)を形成する改質層形成工程と、改質層形成工程を実施した後、被加工物の裏面を研削して被加工物をデバイスチップの仕上がり厚さに加工する裏面研削工程と、改質層形成工程を実施した後、改質層が形成された分割予定ラインに沿って被加工物を個々のデバイスチップに分割する分割工程と、裏面研削工程及び分割工程を実施した後、砥粒を含まない研磨液を被加工物に供給しながら砥粒を含む研磨パッド(44)を用いて被加工物の裏面を研磨することで、被加工物の裏面の研削歪を除去する研磨工程と、を含む。
【選択図】図2

Description

本発明は、板状の被加工物を複数のデバイスチップへと分割する被加工物の加工方法に関する。
携帯電話機やパーソナルコンピュータに代表される電子機器では、電子回路(デバイス)を備えるデバイスチップが必須の構成要素になっている。デバイスチップは、例えば、シリコン等の半導体材料でなるウェーハの表面を複数の分割予定ライン(ストリート)で区画し、各領域に電子回路を形成した後、この分割予定ラインに沿ってウェーハを分割することによって製造される。
ウェーハを分割する方法の一つに、透過性のあるレーザー光線をウェーハの内部に集光させて多光子吸収による改質領域(改質層)を形成し、この改質領域を分割の起点としてウェーハをデバイスチップへと分割するステルスダイシング(SD:Stealth Dicing)が知られている(例えば、特許文献1参照)。
ステルスダイシングでは、切削等によってウェーハに溝を形成する必要が無いので、分割予定ラインの幅を縮小してデバイスチップの取り数を増やすことができる。一方、このステルスダイシングには、残留する改質領域に起因してデバイスチップの抗折強度が低下し易いという問題があった。
この問題を解決するために、ウェーハの裏面側からデバイスチップの仕上がり厚さに達しない深さの位置に改質領域を形成した後、このウェーハの裏面側を研削して改質領域を除去しながらデバイスチップへと分割するSDBG(Stealth Dicing Before Grinding)が検討されている(例えば、特許文献2、特許文献3参照)。
ところで、ウェーハを研削すると、被研削面である裏面に研削歪が発生してデバイスチップの抗折強度は低下してしまう。そこで、ウェーハを研削した後には、CMP(Chemical Mechanical Polishing)等の方法でウェーハを研磨して研削歪を除去している。
特開2002−192370号公報 国際公開第2003/77295号 特開2006−12902号公報
しかしながら、上述のSDBGによって研削、分割されたウェーハをCMPで研磨すると、研磨液に含まれる遊離砥粒が隣接するデバイスチップの隙間に侵入して側面に付着する。デバイスチップの側面に砥粒が付着すると、その後の工程において不具合が発生し易くなってしまう。
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、デバイスチップへの砥粒の付着を防止した被加工物の加工方法を提供することである。
本発明によれば、板状の被加工物を分割予定ラインに沿って複数のデバイスチップに分割する被加工物の加工方法であって、該被加工物に対して透過性を有する波長のレーザー光線を該被加工物の裏面側から該分割予定ラインに沿って照射し、該デバイスチップの仕上がり厚さに相当する位置より裏面側に改質層を形成する改質層形成工程と、該改質層形成工程を実施した後、該被加工物の該裏面を研削して該被加工物を該デバイスチップの仕上がり厚さに加工する裏面研削工程と、該改質層形成工程を実施した後、該改質層が形成された該分割予定ラインに沿って該被加工物を個々の該デバイスチップに分割する分割工程と、該裏面研削工程及び該分割工程を実施した後、砥粒を含まない研磨液を該被加工物に供給しながら砥粒を含む研磨パッドを用いて該被加工物の裏面を研磨することで、該被加工物の該裏面の研削歪を除去する研磨工程と、を備えることを特徴とする被加工物の加工方法が提供される。
本発明において、該研磨工程を実施した後、該被加工物の該裏面にゲッタリング層を形成するゲッタリング層形成工程を更に備えることが好ましい。
また、本発明において、該研磨パッドの硬度(Asker−C)は、55度〜90度であり、該研磨パッドの圧縮率は、2%〜15%であり、該研磨パッドに含まれる該砥粒の材質は、ダイヤモンド、グリーンカーボランダム、ホワイトアランダム、セリア又はジルコニアであり、該研磨パッドに含まれる該砥粒の粒径は、0.01μm〜10μmであることが好ましい。
また、本発明において、該研磨液は、アルカリ溶液であることが好ましい。
本発明に係る被加工物の加工方法では、研磨工程において、砥粒を含まない研磨液を被加工物に供給しながら砥粒を含む研磨パッドを用いて被加工物を研磨するので、砥粒を含む研磨液を用いる従来の方法のように、デバイスチップの側面に砥粒が付着することはない。
被加工物等を模式的に示す斜視図である。 改質層形成工程を模式的に示す斜視図である。 図3(A)及び図3(B)は、裏面研削工程及び分割工程を模式的に示す一部断面側面図である。 図4(A)は、研磨工程を模式的に示す一部断面側面図であり、図4(B)は、研磨工程後の被加工物を模式的に示す断面図である。
添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本実施形態に係る被加工物の加工方法は、改質層形成工程(図2参照)、裏面研削工程(図3(A)、及び図3(B)参照)、分割工程(図3(A)、及び図3(B)参照)、研磨工程(図4(A)、及び図4(B)参照)、及びゲッタリング層形成工程を含む。
改質層形成工程では、透過性を有する波長のレーザー光線を被加工物に照射して、分割予定ラインに沿う改質層を形成する。裏面研削工程では、被加工物の裏面を研削して、被加工物をデバイスチップの仕上がり厚さに加工する。分割工程では、被加工物を分割予定ラインに沿ってデバイスチップに分割する。
研磨工程では、砥粒を含まない研磨液を被加工物に供給しながら、砥粒を含む研磨パッドを用いて被加工物の裏面を研磨する。これにより、被加工物の裏面の研削歪が除去される。ゲッタリング層形成工程では、被加工物の裏面にゲッタリング層を形成する。以下、本実施形態に係る被加工物の加工方法について詳述する。
図1は、本実施形態で加工される被加工物等を模式的に示す斜視図である。図1に示すように、被加工物11は、例えば、シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハであり、その表面11a側は、中央のデバイス領域と、デバイス領域を囲む外周余剰領域とに分けられている。デバイス領域は、格子状に配列された複数の分割予定ライン(ストリート)13でさらに複数の領域に区画されており、各領域には、IC、LSI等のデバイス15が形成されている。
なお、本実施形態では、シリコン等の半導体材料でなるウェーハを被加工物11として用いるが、被加工物11の材質、形状等に制限はない。例えば、セラミック、樹脂、金属等の材料でなる基板を被加工物11として用いることもできる。同様に、分割予定ライン13の配置やデバイス15の種類等にも制限はない。
本実施形態に係る被加工物の分割方法では、まず、この被加工物11の表面11a側に保護部材21を貼り付ける。保護部材21は、例えば、被加工物11と概ね同形の粘着テープ、樹脂基板、被加工物11と同種又は異種のウェーハ等であり、その第1面21a側には、接着剤等でなる接着層が設けられる。
よって、被加工物11の表面11a側に保護部材21の第1面21a側を接触させることで、保護部材21を被加工物11に貼り付けることができる。このように被加工物11に保護部材21を貼り付けることで、研削時に加わる荷重等によるデバイス15の破損を防止できる。
被加工物11に保護部材21を貼り付けた後には、透過性を有する波長のレーザー光線を被加工物11に照射して、分割予定ラインに沿う改質層を形成する改質層形成工程を実施する。図2は、改質層形成工程を模式的に示す斜視図である。改質層形成工程は、例えば、図2に示すレーザー加工装置2で実施される。
レーザー加工装置2は、被加工物11を吸引、保持するチャックテーブル4を備えている。チャックテーブル4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4の下方には、テーブル移動機構(不図示)が設けられており、チャックテーブル4は、このテーブル移動機構によって水平方向に移動する。
チャックテーブル4の上面は、被加工物11に貼り付けられた保護部材21の第2面21b側を吸引、保持する保持面となっている。この保持面には、チャックテーブル4の内部に形成された流路(不図示)等を通じて吸引源(不図示)の負圧が作用し、保護部材21を吸引するための吸引力が発生する。
チャックテーブル4の上方には、レーザー加工ユニット6が配置されている。レーザー加工ユニット6と隣接する位置には、被加工物11を撮像するためのカメラ8が設置されている。レーザー加工ユニット6は、レーザー発振器(不図示)でパルス発振されたレーザー光線Lを下方に照射する。レーザー発振器は、被加工物11に吸収され難い波長(透過性を有する波長)のレーザー光線Lをパルス発振できるように構成されている。
改質層形成工程では、まず、被加工物11に貼り付けられた保護部材21の第2面21bをチャックテーブル4の保持面に接触させて、吸引源の負圧を作用させる。これにより、被加工物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4に吸引、保持される。
次に、被加工物11を保持したチャックテーブル4を移動、回転させて、レーザー加工ユニット6を加工対象の分割予定ライン15の端部に合わせる。そして、レーザー加工ユニット6から被加工物11の裏面11bに向けてレーザー光線Lを照射させつつ、チャックテーブル4を加工対象の分割予定ライン13に平行な方向に移動させる。すなわち、被加工物11の裏面11b側から分割予定ライン13に沿ってレーザー光線Lを照射する。
この時、レーザー光線Lの集光点の位置は、被加工物11の内部であって、デバイスチップの仕上がり厚さに相当する位置より裏面11b側に合わせる。これにより、レーザー光線Lの集光点近傍を多光子吸収で改質して、加工対象の分割予定ライン15に沿う改質層17を形成できる。すなわち、改質層17は、デバイスチップの仕上がり厚さに相当する位置より裏面11b側に形成される。全ての分割予定ライン15に沿って改質層17が形成されると、改質層形成工程は終了する。
改質層形成工程の後には、被加工物11の裏面11bを研削する裏面研削工程と、被加工物11をデバイスチップに分割する分割工程とを実施する。図3(A)及び図3(B)は、裏面研削工程及び分割工程を模式的に示す一部断面側面図である。裏面研削工程及び分割工程は、例えば、図3(A)及び図3(B)に示す研削装置12で実施される。
研削装置12は、被加工物11を吸引、保持するチャックテーブル14を備えている。チャックテーブル14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14の下方には、テーブル移動機構(不図示)が設けられており、チャックテーブル14は、このテーブル移動機構で水平方向に移動する。
チャックテーブル14の上面は、被加工物11に貼り付けられた保護部材21の第2面21b側を吸引、保持する保持面14aとなっている。この保持面14aには、チャックテーブル14の内部に形成された流路(不図示)等を通じて吸引源(不図示)の負圧が作用し、保護部材21を吸引するための吸引力が発生する。
チャックテーブル14の上方には、研削ユニット16が配置されている。研削ユニット16は、研削ユニット昇降機構(不図示)に支持されたスピンドルハウジング18を備える。スピンドルハウジング18には、スピンドル20が収容されており、スピンドル20の下端部には、円盤状のマウント22が固定されている。
マウント22の下面には、マウント22と概ね同径の研削ホイール24が装着されている。研削ホイール24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26を備えている。ホイール基台26の下面には、複数の研削砥石28が環状に配列されている。
スピンドル20の上端側(基端側)には、モータ等の回転駆動源(不図示)が連結されている。研削ホイール24は、この回転駆動源から伝達される回転力によって、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。
裏面研削工程及び分割工程では、まず、被加工物11に貼り付けられた保護部材21の第2面21bをチャックテーブル14の保持面14aに接触させて、吸引源の負圧を作用させる。これにより、被加工物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14に吸引、保持される。
次に、チャックテーブル14を研削ホイール24の下方に移動させる。そして、図3(A)に示すように、チャックテーブル14と研削ホイール24とをそれぞれ回転させて、純水等の研削液を供給しながらスピンドルハウジング18を下降させる。スピンドルハウジング18の下降量は、被加工物11の裏面11bに研削砥石28の下面が押し当てられる程度に調整される。
これにより、被加工物11の裏面11b側を研削できる。この研削は、例えば、被加工物11の厚さを測定しながら行われる。本実施形態では、分割予定ライン13に沿って改質層17を形成しているので、被加工物11は、研削の際に加わる圧力で改質層17を起点に破断され、分割予定ラインに沿って分割される。
図3(B)に示すように、被加工物11が仕上がり厚さまで薄くなり、全ての分割予定ライン13に沿って複数のデバイスチップ19に分割されると、裏面研削工程及び分割工程は終了する。
なお、本実施形態では、デバイスチップ19の仕上がり厚さに相当する位置より裏面11b側に改質層17を形成しているので、被加工物11をデバイスチップの仕上がり厚さまで薄くすると、改質層17は被加工物11から完全に除去される。そのため、残留する改質層17に起因してデバイスチップ19の抗折強度が低下することはない。
分割工程の後には、被加工物11の裏面11bを研磨する研磨工程を実施する。図4(A)は、研磨工程を模式的に示す一部断面側面図である。研磨工程は、例えば、図4(A)に示す研磨装置32で実施される。研磨装置32は、被加工物11を吸引、保持するチャックテーブル34を備えている。
チャックテーブル34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34の下方には、テーブル移動機構(不図示)が設けられており、チャックテーブル34は、このテーブル移動機構で水平方向に移動する。
チャックテーブル34の上面は、被加工物11に貼り付けられた保護部材21の第2面21b側を吸引、保持する保持面34aとなっている。この保持面34aには、チャックテーブル34の内部に形成された流路(不図示)等を通じて吸引源(不図示)の負圧が作用し、保護部材21を吸引するための吸引力が発生する。
チャックテーブル34の上方には、研磨ユニット36が配置されている。研磨ユニット36は、研磨ユニット昇降機構(不図示)に支持されたスピンドルハウジング38を備える。スピンドルハウジング38には、スピンドル40が収容されており、スピンドル40の下端部には、円盤状のマウント42が固定されている。
マウント42の下面には、マウント42と概ね同径の研磨パッド44が装着されている。この研磨パッド44は、例えば、不織布や発泡ウレタン等でなる研磨布と、研磨布に固定された砥粒とで構成される。研磨パッド44の厚さは、例えば、3mm以上であり、研磨パッド44の下面(研磨面)全体には、深さが2.5mm以上の溝が格子状に形成されている。
研磨パッド44の硬度(Asker−C)は、55度〜90度であることが望ましく、研磨パッド44の圧縮率は、2%〜15%であることが望ましい。なお、圧縮率は、300g/cmの荷重をかけた場合の研磨パッド44の厚さをt1、2000g/cmの荷重をかけた場合の研磨パッド44の厚さをt2として、(t1−t2)/t1×100で求められる。研磨パッド44の圧縮率を2%〜15%とすることで、高い研磨レートを維持しながら被加工物11のエッジの欠けを抑制できる。
また、砥粒の材質は、例えば、ダイヤモンド、グリーンカーボランダム、ホワイトアランダム、セリア、ジルコニア等であり、砥粒の粒径は、例えば、0.01μm〜10μm、望ましくは、0.1μm〜2μmである。ただし、砥粒の材質や砥粒の粒径は、被加工物11の材質等に応じて任意に変更できる。
スピンドル40の上端側(基端側)には、モータ等の回転駆動源(不図示)が連結されている。研磨パッド44は、この回転駆動源から伝達される回転力によって、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。
被加工物11の裏面11bを研磨する際には、まず、被加工物11に貼り付けられた保護部材21の第2面21bをチャックテーブル34の保持面34aに接触させて、吸引源の負圧を作用させる。これにより、被加工物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34に吸引、保持される。
次に、チャックテーブル34を研磨パッド44の下方に移動させる。そして、図4(A)に示すように、チャックテーブル34と研磨パッド44とをそれぞれ回転させて、研磨液を供給しながらスピンドルハウジング38を下降させる。スピンドルハウジング38の下降量は、被加工物11の裏面11bに研磨パッド44の下面(研磨面)が押し当てられる程度に調整される。これにより、被加工物11の裏面11bを研磨して研削歪を除去できる。
研磨液としては、例えば、砥粒を含まないアルカリ溶液を用いる。研磨液に砥粒を含ませると、隣接するデバイスチップ19の隙間に砥粒が残留し易くなるためである。本実施形態では、砥粒を含む研磨パッド44を用いるので、研磨液に砥粒を含ませなくても被加工物11を適切に研磨できる。なお、アルカリ溶液としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等を用いることができる。
図4(B)は、研磨工程後の被加工物11を模式的に示す断面図である。本実施形態の研磨工程では、上述のように、砥粒を含まない研磨液を用いて被加工物11を研磨するので、分割溝15に相当するデバイスチップ19の側面に砥粒が付着することはない。
研磨工程の後には、被加工物11の裏面にゲッタリング層を形成するゲッタリング層形成工程を実施する。ゲッタリング層形成工程は、例えば、研磨工程で使用された研磨装置32を用いて、研磨工程と同様の方法で実施される。ただし、このゲッタリング層形成工程では、研磨パッド44の下面(研磨面)を被加工物11の裏面11bに押し当てることなく接触させる。つまり、研磨パッド44から被加工物11に圧力をかけない。
このように、被加工物11の裏面11bを研磨パッド44によって僅かに擦ることで、微細な歪を含むゲッタリング層が形成される。このゲッタリング層によって、金属元素等によるデバイス15の汚染を防止できる。なお、裏面研削工程で形成される研削歪を僅かに残存させて、ゲッタリング層とすることもできる。この場合には、研磨工程の後にゲッタリング層形成工程を実施する必要はない。
以上のように、本実施形態に係る被加工物の加工方法では、研磨工程において、砥粒を含まない研磨液を被加工物11に供給しながら砥粒を含む研磨パッド44を用いて被加工物11を研磨するので、砥粒を含む研磨液を用いる従来の方法のように、デバイスチップ19の側面に砥粒が付着することはない。
なお、本発明は、上記実施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、上記実施形態では、裏面研削工程と分割工程とを同時に実施しているが、裏面研削工程と分割工程とを別々に実施しても良い。
具体的には、例えば、分割工程を実施した後に、裏面研削工程を実施することができる。この場合、分割工程には、例えば、被加工物11に貼り付けたエキスパンドテープを拡張する方法や、被加工物11を分割予定ライン13に沿って押圧刃で押圧する方法等を採用できる。
もちろん、上記実施形態に係る裏面研削工程及び分割工程を実施した後に、必要に応じて、エキスパンドテープを拡張する分割工程や、押圧刃で押圧する分割工程を追加で実施しても良い。
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 被加工物
11a 表面
11b 裏面
13 分割予定ライン(ストリート)
15 デバイス
17 改質層
19 デバイスチップ
21 保護部材
21a 第1面
21b 第2面
L レーザー光線
2 レーザー加工装置
4 チャックテーブル
6 レーザー加工ユニット
8 カメラ
12 研削装置
14 チャックテーブル
14a 保持面
16 研削ユニット
18 スピンドルハウジング
20 スピンドル
22 マウント
24 研削ホイール
26 ホイール基台
28 研削砥石
32 研磨装置
34 チャックテーブル
34a 保持面
36 研磨ユニット
38 スピンドルハウジング
40 スピンドル
42 マウント
44 研磨パッド

Claims (4)

  1. 板状の被加工物を分割予定ラインに沿って複数のデバイスチップに分割する被加工物の加工方法であって、
    該被加工物に対して透過性を有する波長のレーザー光線を該被加工物の裏面側から該分割予定ラインに沿って照射し、該デバイスチップの仕上がり厚さに相当する位置より裏面側に改質層を形成する改質層形成工程と、
    該改質層形成工程を実施した後、該被加工物の該裏面を研削して該被加工物を該デバイスチップの仕上がり厚さに加工する裏面研削工程と、
    該改質層形成工程を実施した後、該改質層が形成された該分割予定ラインに沿って該被加工物を個々の該デバイスチップに分割する分割工程と、
    該裏面研削工程及び該分割工程を実施した後、砥粒を含まない研磨液を該被加工物に供給しながら砥粒を含む研磨パッドを用いて該被加工物の裏面を研磨することで、該被加工物の該裏面の研削歪を除去する研磨工程と、
    を備えることを特徴とする被加工物の加工方法。
  2. 該研磨工程を実施した後、該被加工物の該裏面にゲッタリング層を形成するゲッタリング層形成工程を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の被加工物の加工方法。
  3. 該研磨パッドの硬度(Asker−C)は、55度〜90度であり、
    該研磨パッドの圧縮率は、2%〜15%であり、
    該研磨パッドに含まれる該砥粒の材質は、ダイヤモンド、グリーンカーボランダム、ホワイトアランダム、セリア又はジルコニアであり、
    該研磨パッドに含まれる該砥粒の粒径は、0.01μm〜10μmであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の被加工物の加工方法。
  4. 該研磨液は、アルカリ溶液であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の被加工物の加工方法。
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