JP2017199781A - ウエーハの加工方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ウエーハ内部に改質層を形成するレーザー加工時に意図しない箇所に割れ現象が生じることを防止する。【解決手段】ウエーハ１０の表面に保護テープを貼着してから第１のチャックテーブルに保護テープ側を保持して裏面を研削して薄化し、搬送手段５０によってウエーハの裏面を吸引保持して第１のチャックテーブルから搬出した後第２のチャックテーブル６０にウエーハを搬送し、ウエーハの保護テープ側を保持面に保持して搬送手段の吸引パッド５４をウエーハの裏面から離反させ、ウエーハの裏面からレーザー光線を照射して分割予定ラインに沿って改質層を形成する工程を少なくとも含む。搬送工程では、ウエーハを第２のチャックテーブルの保持面に載置した後に吸引パッドの吸引力を遮断し吸引パッドと保持面とでウエーハを挟持し、保持面に吸引力を作用させ保護テープ側を吸引保持してから吸引パッドをウエーハの裏面から離反させる。【選択図】図７

Description

本発明は、ウエーハの内部にレーザー光線の集光点を位置付けて改質層を形成し個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法に関する。
ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは、ダイシング装置、レーザー加工装置等によって個々のデバイスに分割され携帯電話やパソコン等の電気機器に利用される。
また、ウエーハの表面に保護テープを貼着しウエーハの裏面を研削して薄化した後、ウエーハの裏面からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を分割予定ラインに対応する内部に位置付けて照射し、分割予定ラインに沿って分割起点となる改質層を形成する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
上記特許文献１に開示された技術によれば、従来のダイシング装置等によって分割予定ラインに沿って分割起点を形成する場合と比べ、分割予定ラインの幅を狭くすることができ、１枚のウエーハによって製造されるデバイスの数量をより多く設定することが可能になる。
特許第３４０８８０５号公報
図９に基づき、上記従来の技術についてより具体的に説明する。図示するように、複数のデバイス１２０が分割予定ライン１３０によって区画され表面に形成されたウエーハ１００を用意し、該ウエーハ１００の表面側に保護テープ１１０を貼着する。そして、レーザー加工装置６のチャックテーブル６０上に該ウエーハ１００の保護テープ側を載置し、ウエーハ１００の裏面側からウエーハ１００に対して透過性を有する波長のレーザー光線を、集光器７２を介して分割予定ライン１３０に対応する内部に位置付けて照射し、分割予定ライン１３０に沿って分割起点となる改質層１４０を連続的に形成する。
ここで、本発明者は、ウエーハ内部に改質層を形成するレーザー加工時に、改質層が形成される分割予定ラインとは異なる箇所において、ウエーハが割れる現象（図中、実線Ｃで示す。）が発生する場合があり、当該割れ現象によってウエーハの表面に形成されているデバイスが部分的に破損し、該デバイスの生産効率を著しく低下させるという問題があることを発見した。
上記問題点を踏まえ、本発明者は、上記割れ現象が発生する原因について鋭意検討を行った結果、以下の知見を見出した。
裏面側を研削する研削工程が完了したウエーハをチャックテーブルから搬出して次工程の改質層を形成する位置に搬送する搬送手段は、研削装置のチャックテーブルに保持されたウエーハを吸引パッドによって吸引する。該ウエーハを吸引した際、該吸引パッドの吸引力がウエーハ内部に不均一な内部応力を発生させ、この内部応力が十分に解放されないまま、次工程の改質層形成工程において使用されるチャックテーブルに該ウエーハを載置して吸引保持させると、該吸引パッドによって生じさせられた内部応力が部分的にウエーハ内部に残留することになる。そして、次の該ウエーハ内部に改質層を形成する工程において、ウエーハに対してレーザー光線が照射されることをきっかけにして、前記した残留内部応力が意図しない位置に割れ現象を生じさせるのである。
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、ウエーハ内部に改質層を形成するレーザー加工時に、意図しない箇所に割れ現象が生じることを防止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、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法であって、ウエーハの表面に保護テープを貼着する保護テープ貼着工程と、ウエーハを吸引保持する保持面を有した第１のチャックテーブルにウエーハの保護テープ側を保持する保持工程と、該第１のチャックテーブルに吸引保持されたウエーハの裏面を研削して薄化する研削工程と、ウエーハを吸引保持する吸引パッドを備えた搬送手段によって該第１のチャックテーブルに保持したウエーハの裏面を吸引保持し該第１のチャックテーブルから搬出する搬出工程と、該搬送手段により、ウエーハを吸引保持する保持面を有した第２のチャックテーブルにウエーハを搬送しウエーハの保護テープ側を該保持面に保持して該搬送手段の吸引パッドをウエーハの裏面から離反させる搬送工程と、ウエーハの裏面からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を分割予定ラインに対応するウエーハ内部に位置付けて照射して分割予定ラインに沿って改質層を形成する改質層形成工程と、を少なくとも含み、該搬送工程は、該搬送手段の吸引パッドに保持されたウエーハを該第２のチャックテーブルの保持面に載置する載置ステップと、該吸引パッドの吸引力を遮断し該吸引パッドと該保持面とでウエーハを挟持する挟持ステップと、該挟持ステップを実行した後、該保持面に吸引力を作用させ該保持面にウエーハの保護テープ側を吸引保持して該吸引パッドをウエーハの裏面から離反させる保持ステップと、を含むウエーハの加工方法が提供される。
本発明は、ウエーハの表面に保護テープを貼着する保護テープ貼着工程と、
ウエーハを吸引保持する保持面を有した第１のチャックテーブルにウエーハの保護テープ側を保持する保持工程と、該第１のチャックテーブルに吸引保持されたウエーハの裏面を研削して薄化する研削工程と、ウエーハを吸引保持する吸引パッドを備えた搬送手段によって該第１のチャックテーブルに保持したウエーハの裏面を吸引保持し該第１のチャックテーブルから搬出する搬出工程と、該搬送手段により、ウエーハを吸引保持する保持面を有した第２のチャックテーブルにウエーハを搬送しウエーハの保護テープ側を該保持面に保持して該搬送手段の吸引パッドをウエーハの裏面から離反させる搬送工程と、ウエーハの裏面からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を分割予定ラインに対応するウエーハ内部に位置付けて照射して分割予定ラインに沿って改質層を形成する改質層形成工程と、を少なくとも含み、該搬送工程は、該搬送手段の吸引パッドに保持されたウエーハを該第２のチャックテーブルの保持面に載置する載置ステップと、該吸引パッドの吸引力を遮断し該吸引パッドと該保持面とでウエーハを挟持する挟持ステップと、該挟持ステップを実行した後、該保持面に吸引力を作用させ該保持面にウエーハの保護テープ側を吸引保持して該吸引パッドをウエーハの裏面から離反させる保持ステップと、を含むように構成されていることにより、ウエーハを吸引パッドから第２のチャックテーブルに移し替える際に、吸引パッドの吸引力を遮断してウエーハの内部応力が解放され、該吸引パッドによって生成されたウエーハへの内部応力が残存することなく第２のチャックテーブルに移し替えられて吸引保持され、ウエーハの裏面からレーザー光線を照射しても、部分的にデバイスが破損するという問題が解消する。
本発明のウエーハの加工方法において被加工物となるシリコンウエーハに保護テープを貼着する保護テープ貼着工程を説明するための説明図。 図１のシリコンウエーハを研削装置の第１のチャックテーブルに保持させる保持工程を説明するための説明図。 図１のシリコンウエーハを研削する研削工程を説明するための説明図。 研削装置の第１のチャックテーブルからシリコンウエーハを搬出する搬出工程の概略を説明するための概略図。 図４に示した搬出工程をより具体的に説明するための説明図。 第１のチャックテーブルから搬出されたシリコンウエーハを改質層形成工程で使用する第２のチャックテーブルに搬送する搬送工程の概略を説明するための説明図。 図６に示した搬送工程をより具体的に説明するための説明図。 レーザー加工装置にてシリコンウエーハに改質層を形成する改質層形成工程を説明するための説明図。 本発明の従来技術を説明するための説明図。
以下、本発明によるウエーハの加工方法を実施する具体的な実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態にて被加工物となる、例えばシリコンウエーハ１０の表面１０ａ側に、該表面を保護する保護テープ２０を貼着する（保護テープ貼着工程）。なお、シリコンウエーハ１０の表面１０ａには、複数の分割予定ライン１４が格子状に形成され、分割予定ライン１４によってシリコンウエーハ１０の表面が複数の領域に区画されている。該複数の領域のそれぞれには、ＩＣ等のデバイス１２が形成されている。研削前のシリコンウエーハ１０は、例えば７５５μｍの厚さを有しており、保護テープ２０は、厚さが１００μｍのポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなるシート状基材の表面にアクリル樹脂系の糊が厚さ５μｍ程度塗布されているものを使用することができる。
上記した保護テープ貼着工程を実施したならば、図２に示すように、保護テープ２０が貼着された表面１０ａ側を下方に、被加工面となる裏面１０ｂ側が上方に向くようにして研削装置４（全体構成については省略する。）に備えられた第１のチャックテーブル３０の保持面３２上にシリコンウエーハ１０を載置する。第１のチャックテーブル３０は、図示しない回転駆動機構により回転可能に構成され、保持面３２は多孔性材料からなり、図示しない吸引手段に接続され、後述する研削工程時にシリコンウエーハ１０が第１のチャックテーブル３０上で位置ずれ等しないように強固に吸引保持する。
図３に示すように、研削装置４は、第１のチャックテーブル３０上に載置されたシリコンウエーハ１０を研削して薄化するための研削手段４０を備えている。研削手段４０は、図示しない回転駆動機構により回転させられる回転スピンドル４２と、該回転スピンドル４２の下端に装着されたマウンター４４と、該マウンター４４の下面に取り付けられた研削ホイール４６とを備え、研削ホイール４６の下面には環状に研削砥石４８が配設されている。
シリコンウエーハ１０を第１のチャックテーブル３０上に吸引保持したならば、第１のチャックテーブル３０を図３において矢印３０ａで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転させつつ、研削手段４０の研削スピンドル４２を図３において矢印４２ａで示す方向に、例えば３４００ｒｐｍで回転させる。そして、研削砥石４８をシリコンウエーハ１０の裏面１０ｂに接触させ、研削ホイール４８を、例えば１μｍ／秒の研削送り速度で下方、すなわち、第１のチャックテーブル３０の保持面３２に対し垂直な方向に所定量研削送りする。この際、図示しない接触式の測定ゲージによりシリコンウエーハの厚みを測定しながら研削を進めることができ、シリコンウエーハ１０の裏面１０ｂが研削されてシリコンウエーハ１０を所定の厚さ例えば６０μｍとして、研削工程が完了する。
該研削工程が完了したならば、図４に示すように、第１のチャックテーブル３０からシリコンウエーハ１０を離反させて搬出する搬出工程を実施する。該搬出工程については、図５を用いてより具体的に説明する。該搬出工程を実施するための搬送手段５０（全体構成については省略する。）は、搬送アーム５２と、搬送アーム５２の先端下方に向け配設された吸引パッド５４とを備えている。該搬送アーム５２は、図示しない移動機構により、水平方向、及び上下方向に対して自在に移動可能に構成されている。該吸引パッド５４は、第１のチャックテーブル３０と略同形状の円盤形状をなし、吸引パッド５４の下面に配設される吸引部５６は、通気可能な多孔性材料からなると共に、搬送アーム５２を介して図示しない吸引手段に接続されている。
該搬出工程が開始されると、図５（ａ）に示すように、搬送アーム５２が該移動機構により移動させられ、先端部に配設された吸引パッド５４が、第１のチャックテーブル３０上に吸引保持されているシリコンウエーハ１０の直上に位置付けられる。吸引パッド５４がシリコンウエーハ１０の直上に位置付けられたならば、該移動機構を作動させて、搬送アーム５２を下降させる。そして、図示しない近接センサで吸引パッド５４の吸引部５６とシリコンウエーハ１０の距離を測定しながら、第１のチャックテーブル３０上のシリコンウエーハ１０の裏面１０ｂに当接させて第１のチャックテーブル３０と吸引パッド５４とでシリコンウエーハ１０が挟持された状態とする（図５（ｂ）を参照。）。
シリコンウエーハ１０が第１のチャックテーブル３０と吸引パッド５４とで挟持された状態で、搬送手段５０の図示しない吸引手段を作動させることにより、シリコンウエーハ１０が第１のチャックテーブル３０側の保持面３２と該吸引部５６との双方から吸引された状態とする。その後、第１のチャックテーブル３０に作用していた吸引力を遮断して、吸引パッド５４からのみ吸引された状態にした後、搬送アーム５２を上昇させてシリコンウエーハ１０を第１のチャックテーブル３０から離反させることにより該搬出工程が完了する（図５（ｃ）を参照。）。
該搬出工程が完了したならば、図６に示すように、改質層を形成するためのレーザー加工装置６（全体図は省略する）に備えられた第２のチャックテーブル６０に対してシリコンウエーハ１０を搬送する搬送工程を実施する。該搬送工程では、該シリコンウエーハ１０の保護テープ２０側を該保持面６２に保持して該搬送手段５０の吸引パッド５４をシリコンウエーハ１０の裏面１０ｂから離反させる。なお、第２のチャックテーブル６０の上面には、第１のチャックテーブル３０と同様に、シリコンウエーハ１０を吸引保持する保持面６２が形成されており、該保持面６２は通気可能な多孔質材料からなり、図示しない吸引手段に接続されている。また、本実施形態の該レーザー加工装置６は、研削装置４に隣接して配置されており、搬送手段５０が該研削装置４からレーザー加工装置６に対してシリコンウエーハ１０を搬送するように構成されている。該搬送工程については、図７を参照しながらより具体的に説明する。
図７（ａ）に示すように、図示しない移動機構を作用させて搬送アーム５２と共に吸引パッド５４を移動し、改質層を形成するレーザー加工装置６の第２のチャックテーブル６０の直上に位置付けする。吸引パッド５４が第２のチャックテーブル６２の直上に位置付けられたならば、さらに該移動機構を作動させて、搬送アーム５２を下降させる。下降の際は、図示しない近接センサで吸引パッド５４が吸引保持しているシリコンウエーハ１０と、第２のチャックテーブル６１の保持面６２との距離を測定しながら、シリコンウエーハ１０の保護テープ２０側を第２のチャックテーブル６０の保持面６２に当接させて、シリコンウエーハ１０が第２のチャックテーブル６０上に載置された状態とする（載置ステップ）。
該載置ステップの実行により吸引パッド５４に保持されたシリコンウエーハ１０を第２のチャックテーブル６０に当接した状態にしたならば（図７（ｂ）を参照）、第２のチャックテーブル６０の保持面６２に吸引手段からの負圧を作用させることなく、吸引パッド５４に作用する吸引力を遮断する。なお、当該遮断は、吸引パッド５４に接続される吸引経路を物理的に遮断して吸引力を作用しないようにする場合に限定されず、図示しない吸引手段に備えられた吸引ポンプを停止する場合等、吸引パッド５４からシリコンウエーハ１０に対して吸引力が作用しない状態とすることすべてを含む。これにより、シリコンウエーハ１０は、該吸引パッド５４、及び、第２のチャックテーブル６０のいずれからも吸引されず、吸引パッド５４と、第２のチャックテーブル６０とで物理的に挟持された状態となる（挟持ステップ）。
上記挟持ステップが実行された後、第２のチャックテーブル６０の保持面６２に図示しない吸引手段の吸引力を作用させて、シリコンウエーハ１０の保護テープ２０側を吸引する。シリコンウエーハ１０が第２のチャックテーブル６０上に吸引されたならば、搬送アーム５２を上昇させて吸引パッド５４をシリコンウエーハ１０の裏面１０ｂから離反させ、シリコンウエーハ１０が第２のチャックテーブル６０にのみ吸引保持された状態とする（保持ステップ）。上記した載置ステップ、挟持ステップ、保持ステップを実行することにより、該搬送工程が完了する。
該搬送工程が完了したならば、図８に示すように、レーザー加工装置６に備えられたレーザー光線照射手段７０からレーザー光線を照射してシリコンウエーハ１０の内部に、分割予定ライン１４に沿った分割起点となる改質層１０ｃを形成する改質層形成工程を実施する。より具体的には、レーザー加工装置６のレーザー光線照射手段７０を起動し、シリコンウエーハ１０の裏面１０ｂ側から、シリコンウエーハ１０に対して透過性を有する波長のレーザー光線をレーザー光線照射手段７０に配設されたレーザー発振器（図示は省略）により発振し、集光器７２を介してシリコンウエーハ１０の内部に集光点を位置付け、分割予定ライン１４に沿ってレーザー光線を照射し、第２のチャックテーブル６０を図８の矢印Ｘで示す方向に所定の加工送り速度で移動させる。そして、レーザー光線照射手段７０と、図示しない第２のチャックテーブル６０を移動させるＸ方向移動手段、Ｙ方向移動手段、第２のチャックテーブル６０を回転させる回転手段等を制御して、シリコンウエーハ１０上のすべての分割予定ライン１４に沿って分割起点となる改質層１０ｃを形成する。すべての分割予定ライン１４に沿って該改質層１０ｃが形成されたならば、周知の外力付与手段を用いてシリコンウエーハ１０に外力を付与して個々のデバイス１２に分割することができる。
上記レーザー光線照射手段７０により実行される改質層形成工程は、例えば、以下のようなレーザー加工条件で実施される。なお、上記したように、シリコンウエーハ１０は、７５５μｍの厚さから上記研削工程を経て裏面が研削され、６０μｍの厚さに形成されている。
波長 ：１３４２ｎｍ
平均出力 ：０．１８Ｗ
繰り返し周波数 ：８０ｋＨｚ
スポット径 ：φ１μｍ
加工送り速度 ：１８０ｍｍ／秒
集光点位置 ：表面１０ａから３２μｍ（裏面１０ｂから２８μｍ）
本発明は、上記のように構成されていることにより、下記のごとく格別な効果を奏する。
シリコンウエーハ１０が載置されるレーザー加工装置６の第２のチャックテーブル６０にシリコンウエーハ１０を搬送する搬送工程では、吸引パッド５４に保持されたシリコンウエーハ１０を第２のチャックテーブル６０の保持面６２に当接させた後、第２のチャックテーブルに吸引力を作用させる前に、吸引パッド５４に作用する吸引力を遮断し、シリコンウエーハ１０を、吸引パッド５４、及び、第２のチャックテーブル６０のいずれからも吸引されず、且つ吸引パッド５４と、第２のチャックテーブル６０とで物理的に挟持された状態とする。これにより、吸引パッド５４に吸引保持されることでシリコンウエーハ１０の内部に発生していた内部応力が一旦完全に解放される。そして、シリコンウエーハ１０は、吸引パッド５４と第２のチャックテーブル６０とで物理的に挟持されているため、位置ずれ等を起こすこともなく、第２のチャックテーブル６０により吸引保持される。したがって、改質層形成工程において、割れ現象が発生せず、シリコンウエーハ１０上に形成されたデバイス１２が部分的に破壊されることが防止されて、生産効率を悪化させることがない。
なお、本実施形態においては、研削装置の第１のチャックテーブルからレーザー加工装置の第２のチャックテーブルにシリコンウエーハを搬送する際に、搬送手段に備えられた一の吸引パッドによって搬出工程、及び搬送工程を行うようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、搬出工程を実行する吸引パッドが研削装置の第１のチャックテーブルからシリコンウエーハを搬出したあと、一旦、別の例えば洗浄用のテーブルに該シリコンウエーハを載置し、洗浄後、そのシリコンウエーハを別の吸引パッドで吸引し、改質層形成工程で使用される第２のチャックテーブルに搬送する搬送工程を実行することも含む。その際は、該洗浄用のテーブルから該第２のチャックテーブルに搬送すべく、上記した実施形態と同様の搬送工程が実行される。
本実施形態においては、被加工物としてシリコンウエーハを採用したが、本発明はこれに限定されず、研削工程を実行した後に、分割予定ラインに沿ってウエーハ内部に改質層が形成されるウエーハであればいずれの材料のウエーハに対しても実行することができ、例えば、サファイア、炭化珪素（ＳｉＣ）、ＬＴ（リチウムタンタレート）、ＬＮ（リチウムナイオベート）等からなるウエーハにも適用可能である。
４：研削装置
６：レーザー加工装置
１０：シリコンウエーハ
１０ａ：表面
１０ｂ：裏面
１０ｃ：改質層
１２：デバイス
１４：分割予定ライン
２０：保護テープ
３０：第１のチャックテーブル
５０：搬送手段
５２：搬送アーム
５４：吸引パッド
６０：第２のチャックテーブル
７０：レーザー光線照射手段
７２：集光器

Claims (1)

  1. 複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法であって、
    ウエーハの表面に保護テープを貼着する保護テープ貼着工程と、
    ウエーハを吸引保持する保持面を有した第１のチャックテーブルにウエーハの保護テープ側を保持する保持工程と、
    該第１のチャックテーブルに吸引保持されたウエーハの裏面を研削して薄化する研削工程と、
    ウエーハを吸引保持する吸引パッドを備えた搬送手段によって該第１のチャックテーブルに保持したウエーハの裏面を吸引保持し該第１のチャックテーブルから搬出する搬出工程と、
    該搬送手段により、ウエーハを吸引保持する保持面を有した第２のチャックテーブルにウエーハを搬送しウエーハの保護テープ側を該保持面に保持して該搬送手段の吸引パッドをウエーハの裏面から離反させる搬送工程と、
    ウエーハの裏面からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を分割予定ラインに対応するウエーハ内部に位置付けて照射して分割予定ラインに沿って改質層を形成する改質層形成工程と、を少なくとも含み、
    該搬送工程は、
    該搬送手段の吸引パッドに保持されたウエーハを該第２のチャックテーブルの保持面に載置する載置ステップと、
    該吸引パッドの吸引力を遮断し該吸引パッドと該保持面とでウエーハを挟持する挟持ステップと、
    該挟持ステップを実行した後、該保持面に吸引力を作用させ該保持面にウエーハの保護テープ側を吸引保持して該吸引パッドをウエーハの裏面から離反させる保持ステップと、
    を含むウエーハの加工方法。
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