JP2020061495A

JP2020061495A - ウェーハの加工方法

Info

Publication number: JP2020061495A
Application number: JP2018192855A
Authority: JP
Inventors: 美玲樋田; Yoshitama Toida
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2018-10-11
Filing date: 2018-10-11
Publication date: 2020-04-16

Abstract

【課題】コストを抑制しながらもプラズマエッチングを行うことができるウェーハの加工方法を提供すること。【解決手段】ウェーハの加工方法は、デバイスが形成されたデバイス領域とデバイス領域を囲む外周余剰領域とを備えるウェーハを分割する方法である。ウェーハの加工方法は、ウェーハの表面に粘着テープを配設する保護部材配設ステップＳＴ１と、基板に対して吸収性を有する波長のレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射し、デバイス領域に対応した裏面側に機能層に至らない深さのレーザー加工溝を形成するレーザー加工溝形成ステップＳＴ３と、ウェーハの裏面側にプラズマ化したエッチングガスを供給し、基板を分割するプラズマエッチングステップＳＴ４と、ウェーハの裏面側からレーザー光線をレーザー加工溝に露出する機能層に照射し切断する機能層切断ステップＳＴ５と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ウェーハの加工方法、特にプラズマダイシングに関する。

シリコン基板等からなる半導体ウェーハは、個々のデバイスチップに分割するため、切削ブレードやレーザー光線を用いた加工方法が適用されることが知られている。これらの加工方法は、分割予定ライン（ストリート）を１本ずつ加工してウェーハをデバイスチップに分割する。近年の電子機器の小型化からデバイスチップの軽薄短小化、コスト削減が進み、サイズが従来のように１０ｍｍを超えるようなデバイスチップから２ｍｍ以下のようなサイズの小さなデバイスチップが数多く生産されている。サイズの小さなデバイスチップを製造する場合、１枚のウェーハに対する分割予定ラインの数が激増し、１ラインずつの加工では加工時間も長くなってしまう。

そこで、ウェーハの分割予定ライン全てを一括で加工するプラズマダイシングという手法が開発されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に示されたプラズマダイシングは、マスクによって遮蔽された領域以外をプラズマエッチングによって除去し、ウェーハ単位で加工を実施するため、分割予定ラインの本数が多くなっても加工時間が劇的に長くなることがないという効果がある。

しかしながら、特許文献１に示されたプラズマダイシングは、エッチングによって除去する領域のみを正確に露出させるために、それぞれのウェーハの分割予定ラインにあった精密なマスクを準備する必要がある（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。

特開２００６−１１４８２５号公報特開２０１３−０５５１２０号公報特開２０１４−１９９８３３号公報

しかしながら、特に、特許文献２及び特許文献３に示されたマスクは、製造コスト及び製造工数の抑制、マスクを位置合わせする技術の確立など、切削加工等に比べてコストが高く難易度の高い課題が残されていた。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、コストを抑制しながらもプラズマエッチングを行うことができるウェ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、本発明のウェーハの加工方法は、基板の表面に機能層が積層され複数の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む外周余剰領域とを備えるウェーハを、該複数のデバイスを区画する分割予定ラインに沿って分割するウェーハの加工方法であって、ウェーハの表面に保護部材を配設する、保護部材配設ステップと、該ウェーハの該保護部材側を研削装置のチャックテーブルで保持し、ウェーハの裏面側の該デバイス領域を研削し、ウェーハの裏面に円形凹部を形成する円形凹部形成ステップと、該ウェーハの該保護部材側をレーザー加工装置のチャックテーブルで保持し、該基板に対して吸収性を有する波長のレーザー光線を、該分割予定ラインに沿って該ウェーハの該円形凹部の領域に照射し、該円形凹部の領域に該機能層に至らない深さのレーザー加工溝を形成するレーザー加工溝形成ステップと、該ウェーハの該保護部材側をプラズマ装置のチャックテーブルで保持し、該ウェーハの裏面側にプラズマ化したガスを供給し、該レーザー加工溝の底に残存する基板をエッチングして除去し、該基板を該分割予定ラインに沿ってチップに分割するプラズマエッチングステップと、プラズマエッチングで分割された該ウェーハの裏面側から、レーザー光線の集光点をレーザー加工溝の底で露出する該機能層に照射し、該機能層を切断する機能層切断ステップと、を備えることを特徴とする。

前記ウェーハの加工方法において、該プラズマエッチングステップを実施した該ウェーハ裏面側の基板にプラズマ化した不活性ガスを供給し、基板の裏面に歪み層を形成する歪み層形成ステップを備えても良い。

本願発明のウェーハの加工方法は、コストを抑制しながらもプラズマエッチングを行うことができるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係るウェーハの加工方法の加工対象のウェーハの一例を示す斜視図である。図２は、実施形態１に係るウェーハの加工方法の流れを示すフローチャートである。図３は、図２に示されたウェーハの加工方法の円形凹部形成ステップを示す側断面図である。図４は、図２に示されたウェーハの加工方法のレーザー加工溝形成ステップを一部断面で示す側面図である。図５は、図２に示されたウェーハの加工方法のレーザー加工溝形成ステップ後のウェーハの要部の断面図である。図６は、図２に示されたウェーハの加工方法のプラズマエッチングステップで用いられるプラズマ装置の構成を示す断面図である。図７は、図２に示されたウェーハの加工方法のプラズマエッチングステップ後のウェーハの断面図である。図８は、図２に示されたウェーハの加工方法のプラズマエッチングステップ後のウェーハの要部の断面図である。図９は、図２に示されたウェーハの加工方法の機能層切断ステップを示す断面図である。図１０は、図２に示されたウェーハの加工方法の機能層切断ステップ後のウェーハの要部の断面図である。図１１は、実施形態２に係るウェーハの加工方法の流れを示すフローチャートである。図１２は、図１１に示されたウェーハの加工方法のプラズマエッチングステップ及び歪み層形成ステップで用いられるプラズマ装置の構成を示す断面図である。図１３は、図１１に示されたウェーハの加工方法の歪み層形成ステップ後のウェーハの要部の断面図である。

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。

〔実施形態１〕
本発明の実施形態１に係るウェーハの加工方法を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係るウェーハの加工方法の加工対象のウェーハの一例を示す斜視図である。図２は、実施形態１に係るウェーハの加工方法の流れを示すフローチャートである。

実施形態１に係るウェーハの加工方法は、図１に示すウェーハ１の加工方法である。実施形態１では、ウェーハ１は、シリコン、サファイア、又はガリウムヒ素などを基板２とする円板状の半導体ウェーハや光デバイスウェーハである。ウェーハ１は、図１に示すように、基板２の表面３に機能層４が積層され、デバイス領域１１０と、デバイス領域１１０を囲む外周余剰領域１２０とを備える。デバイス領域１１０は、基板２の表面３に積層された機能層４によって複数のデバイス５が形成されている。機能層４は、ＳｉＯＦ、ＢＳＧ（ＳｉＯＢ）等の無機物系の膜やポリイミド系、パリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）を含む。機能層４は、基板２の表面３に積層されている。なお、本明細書は、以下、基板２の裏面７をウェーハ１の裏面とし、機能層４の表面８をウェーハ１の表面とする。

デバイス５は、表面３の交差する複数の分割予定ライン６で区画された各領域にそれぞれ形成されている。即ち、分割予定ライン６は、複数のデバイス５を区画するものである。デバイス５を構成する回路は、機能層４により形成されている。なお、実施形態１において、デバイス５は、切削加工によりウェーハ１から分割されるデバイスよりも小型であり、例えば、１ｍｍ×１ｍｍ程度の大きさであり、プラズマエッチング（プラズマダイシングともいう）により個々に分割されるのに好適なものである。また、ウェーハ１は、分割予定ライン６の少なくとも一部において、機能層４側に図示しない金属膜とＴＥＧ（Test Element Group）とのうち少なくとも一方が形成されている。ＴＥＧは、デバイス５に発生する設計上や製造上の問題を見つけ出すための評価用の素子である。外周余剰領域１２０は、デバイス領域１１０の全周に亘ってデバイス領域１１０を囲繞するとともに、デバイス５が未形成の領域である。

実施形態１に係るウェーハの加工方法は、ウェーハ１を分割予定ライン６に沿ってデバイス５を含む個々のチップ９（図１に示す）に分割する方法である。ウェーハの加工方法は、図２に示すように、保護部材配設ステップＳＴ１と、円形凹部形成ステップＳＴ２と、レーザー加工溝形成ステップＳＴ３と、プラズマエッチングステップＳＴ４と、機能層切断ステップＳＴ５とを備える。

（保護部材配設ステップ）
保護部材配設ステップＳＴ１は、ウェーハ１の表面８に保護部材である粘着テープ２００を配設するステップである。実施形態１において、保護部材配設ステップＳＴ１は、図１に示すように、ウェーハ１よりも大径な粘着テープ２００をウェーハ１の表面８に貼着し、粘着テープ２００の外周縁に環状フレーム２０１を貼着する。実施形態１では、保護部材として粘着テープ２００を用いるが、本発明では、保護部材は、粘着テープ２００に限定されない。ウェーハの加工方法は、ウェーハ１の表面８に粘着テープ２００を貼着すると、円形凹部形成ステップＳＴ２に進む。

（円形凹部形成ステップ）
図３は、図２に示されたウェーハの加工方法の円形凹部形成ステップを示す側断面図である。円形凹部形成ステップＳＴ２は、ウェーハ１の粘着テープ２００側を図３に示す研削装置６０のチャックテーブル６１で保持し、ウェーハ１の裏面７側のデバイス領域１１０を研削し、ウェーハ１の裏面７に円形凹部３００を形成するステップである。

円形凹部形成ステップＳＴ２では、研削装置６０が、チャックテーブル６１の保持面６２に粘着テープ２００を介してウェーハ１の機能層４側を吸引保持する。円形凹部形成ステップＳＴ２では、研削装置６０が、図３に示すように、スピンドル６３により研削ホイール６４を回転しかつチャックテーブル６１を軸心回りに回転しながら研削水を供給するとともに、研削ホイール６４の研削用砥石６５をチャックテーブル６１に保持されたウェーハ１の裏面７のデバイス領域１１０に対応する位置に当接させて、研削ホイール６４を所定の送り速度でチャックテーブル６１に近づける。研削ホイール６４の研削用砥石６５６は環状に固定され、環状の研削用砥石６５の輪がなす直径は、デバイス領域１１０の直径より小さく、デバイス領域１１０の半径より大きい。

円形凹部形成ステップＳＴ２では、研削装置６０が、研削用砥石６５を裏面７のデバイス領域１１０に対応する位置に当接させ、かつ外周余剰領域１２０に対応する位置には当接させないことによって、デバイス領域１１０を研削して薄化し、外周余剰領域１２０を薄化しない。なお、裏面７のデバイス領域１１０に対応する位置とは、裏面７のデバイス領域１１０と基板２の厚さ方向に重なる位置を示し、裏面７の外周余剰領域１２０に対応する位置とは、裏面７の外周余剰領域１２０と基板２の厚さ方向に重なる位置を示している。

円形凹部形成ステップＳＴ２では、研削装置６０が、デバイス領域１１０が所定の厚さになるまでウェーハ１を研削して、裏面７のデバイス領域１１０に対応する位置に円形凹部３００を形成する。ウェーハの加工方法は、裏面７に円形凹部３００を形成して、所定の厚さまでウェーハ１のデバイス領域１１０を薄化するとレーザー加工溝形成ステップＳＴ３に進む。

（レーザー加工溝形成ステップ）
図４は、図２に示されたウェーハの加工方法のレーザー加工溝形成ステップを一部断面で示す側面図である。図５は、図２に示されたウェーハの加工方法のレーザー加工溝形成ステップ後のウェーハの要部の断面図である。

レーザー加工溝形成ステップＳＴ３は、ウェーハ１の粘着テープ２００を図４に示すレーザー加工装置１０のチャックテーブル１３で吸引保持し、基板２に対して吸収性を有する波長のレーザー光線１１を分割予定ライン６に沿ってウェーハ１の円形凹部３００の領域である底３０１に照射し、円形凹部３００の底３０１に機能層４に至らない深さのレーザー加工溝３０２を基板２に形成するステップである。実施形態１において、レーザー加工溝形成ステップＳＴ３では、図４に示すように、レーザー加工装置１０のチャックテーブル１３の保持面１４に粘着テープ２００を介してウェーハ１の機能層４側を吸引保持する。レーザー加工溝形成ステップＳＴ３では、レーザー加工装置１０の図示しない赤外線カメラがウェーハ１の裏面７を撮像して分割予定ライン６を検出し、ウェーハ１とレーザー光線照射ユニット１２との位置合わせを行なうアライメントを遂行する。

レーザー加工溝形成ステップＳＴ３では、レーザー加工装置１０は、例えば、図４に示す点線で示す位置から実線で示す位置に向かってチャックテーブル１３に対してレーザー光線照射ユニット１２を分割予定ライン６に沿って相対的に移動させながら基板２に対して吸収性を有する波長のレーザー光線１１をデバイス領域１１０の各分割予定ライン６に向かって照射する。即ち、レーザー加工溝形成ステップＳＴ３では、レーザー加工装置１０は、チャックテーブル１３に対してレーザー光線照射ユニット１２を分割予定ライン６に沿って相対的に移動させながらレーザー光線照射ユニット１２がデバイス領域１１０即ち円形凹部３００の上方に位置すると、レーザー光線照射ユニット１２からレーザー光線１１を各分割予定ライン６に向かって照射する。また、レーザー加工溝形成ステップＳＴ３では、レーザー加工装置１０は、チャックテーブル１３に対してレーザー光線照射ユニット１２を分割予定ライン６に沿って相対的に移動させながらレーザー光線照射ユニット１２がデバイス領域１１０即ち円形凹部３００の上方から離れて例えば外周余剰領域１２０の上方に位置すると、レーザー光線照射ユニット１２からのレーザー光線１１の照射を停止する。

レーザー加工溝形成ステップＳＴ３では、レーザー加工装置１０は、図４に示すように、ウェーハ１の円形凹部３００の底３０１のうちのデバイス領域１１０の分割予定ライン６に対応した位置にアブレーション加工を保施して、ウェーハ１の円形凹部３００の底３０１の分割予定ライン６に対応した位置に分割予定ライン６に沿ってレーザー加工溝３０２を形成する。なお、本発明では、ウェーハ１の円形凹部３００の底３０１のうちのデバイス領域１１０の分割予定ライン６に対応した位置は、ウェーハ１の円形凹部３００の底３０１のうちのデバイス領域１１０の各分割予定ライン６と基板２の厚さ方向に重なる位置を示している。

レーザー加工溝形成ステップＳＴ３において形成されるレーザー加工溝３０２は、図５に示すように、ウェーハ１の円形凹部３００の底３０１から凹に形成され、機能層４に至らない深さに形成されるとともに、デバイス領域１１０の分割予定ライン６に沿って直線状に延びている。

レーザー加工溝形成ステップＳＴ３では、レーザー加工装置１０は、ウェーハ１の円形凹部３００の底３０１のうちのデバイス領域１１０の分割予定ライン６に対応する位置にレーザー加工溝３０２を形成するとともに、外周余剰領域１２０に対応する位置にはレーザー加工溝３０２を形成することが規制されている。即ち、レーザー加工溝形成ステップＳＴ３では、レーザー加工装置１０は、図５に示すように、外周余剰領域１２０に対応した位置にはレーザー加工溝３０２を形成しない。

レーザー加工溝形成ステップＳＴ３では、レーザー加工装置１０は、ウェーハ１の円形凹部３００の底３０１に機能層４に至らない深さのレーザー加工溝３０２を形成して、レーザー加工溝３０２の底３０３に基板２の母材を残存させる。ウェーハの加工方法は、図５に示すように、ウェーハ１の円形凹部３００のデバイス領域１１０の全ての分割予定ライン６と対応する位置にレーザー加工溝３０２を形成すると、プラズマエッチングステップＳＴ４に進む。なお、レーザー加工溝形成ステップＳＴ３では、レーザー加工装置１０は、チャックテーブル１３に対してレーザー光線照射ユニット１２を分割予定ライン６に沿って相対的に複数回移動させる場合、レーザー光線１１の集光点の位置を回数を重ねるにつれ高い位置（裏面７に近い位置）に設定し複数層のレーザー加工溝３０２を形成するのが好ましい。

（プラズマエッチングステップ）
図６は、図２に示されたウェーハの加工方法のプラズマエッチングステップで用いられるプラズマ装置の構成を示す断面図である。図７は、図２に示されたウェーハの加工方法のプラズマエッチングステップ後のウェーハの断面図である。図８は、図２に示されたウェーハの加工方法のプラズマエッチングステップ後のウェーハの要部の断面図である。

プラズマエッチングステップＳＴ４は、ウェーハ１の粘着テープ２００側を図６に示すプラズマ装置２０のプラズマエッチングチャンバー２５内のチャックテーブル２１で保持し、ウェーハ１の裏面７側にプラズマ化したエッチングガスを供給し、レーザー加工溝３０２の底３０３（図５に示す）に残存する基板２をエッチングして除去し、基板２を分割予定ライン６に沿って分割するステップである。プラズマエッチングステップＳＴ４は、ウェーハ１の基板２をプラズマダイシングするステップである。

プラズマエッチングステップＳＴ４では、プラズマ装置２０の制御ユニット２２が、ゲート作動ユニット２３を作動してゲート２４を図６中の下方に移動させ、プラズマエッチングチャンバー２５の開口２６を開ける。次に、図示しない搬出入手段によってレーザー加工溝形成ステップＳＴ３が実施されたウェーハ１を開口２６を通してプラズマエッチングチャンバー２５内の密閉空間２７に搬送し、下部電極２８を構成する被加工物保持部２９のチャックテーブル２１（静電チャック、ＥＳＣ：Electrostatic chuck）上に粘着テープ２００を介してウェーハ１の機能層４側を載置する。このとき、制御ユニット２２は、昇降駆動ユニット３０を作動して上部電極３１を上昇させておく。制御ユニット２２は、被加工物保持部２９内に設けられた電極３２，３３に電力を印加してチャックテーブル２１上にウェーハ１を吸着保持する。

制御ユニット２２は、ゲート作動ユニット２３を作動してゲート２４を上方に移動させ、プラズマエッチングチャンバー２５の開口２６を閉じる。制御ユニット２２は、昇降駆動ユニット３０を作動して上部電極３１を下降させ、上部電極３１を構成するガス噴出部３４の下面と下部電極２８を構成するチャックテーブル２１に保持されたウェーハ１との間の距離をプラズマエッチング処理に適した所定の電極間距離に位置付ける。

制御ユニット２２は、ガス排出ユニット３５を作動してプラズマエッチングチャンバー２５内の密閉空間２７を真空排気して、密閉空間２７の圧力を所定の圧力に維持するとともに、冷媒供給ユニット３６を作動させて下部電極２８内に設けられた冷媒導入通路３７、冷却通路３８及び冷媒排出通路３９に冷媒であるヘリウムガスを循環させて、下部電極２８の異常昇温を抑制する。

次に、制御ユニット２２は、ガス供給ユニット４０を作動しエッチングガスを上部電極３１の複数の噴出口４１から下部電極２８のチャックテーブル２１上に保持されたウェーハ１に向けて噴出するとともに、エッチングガスを供給した状態で、高周波電源４２から上部電極３１にプラズマを作り維持する高周波電力を印加し、高周波電源４２から下部電極２８にイオンを引き込むための高周波電力を印加する。これにより、下部電極２８と上部電極３１との間の空間にプラズマ化されたエッチングガスが発生し、このプラズマ化されたエッチングガスがウェーハ１側に引き込まれて、ウェーハ１の裏面７、円形凹部３００の底３０１、レーザー加工溝３０２の内面及び底３０３等をエッチングして、レーザー加工溝３０２を基板２の表面３に向かって進行させる。

なお、実施形態１では、基板２がシリコンで構成される場合、エッチングガスとして、ＳＦ_６、Ｃ_４Ｆ_８又はＣＦ_４等を用いるが、エッチングガスは、これらに限定されない。

プラズマエッチングステップＳＴ４では、制御ユニット２２は、レーザー加工溝３０２の深さ即ち円形凹部３００の厚さに応じて、ウェーハ１をプラズマエッチングする所定時間が予め設定されている。プラズマエッチングステップＳＴ４において、所定時間、プラズマエッチングされたウェーハ１は、図７及び図８に示すように、裏面７及び円形凹部３００の底３０１全体がエッチングされて、厚さ１０１分薄化されている。また、所定時間、プラズマエッチングされたウェーハ１は、図８に示すように、レーザー加工溝３０２の底３０３に残存する基板２がエッチングされ除去され、レーザー加工溝３０２が機能層４に到達している。ウェーハ１は、デバイス領域１１０おいて、基板２のデバイス領域１１０がレーザー加工溝３０２により分割され、レーザー加工溝３０２内に機能層４が露出して、レーザー加工溝３０２の底に機能層４が残っている。

また、所定時間、プラズマエッチングされたウェーハ１は、レーザー加工溝形成ステップＳＴ３において外周余剰領域１２０にはレーザー加工溝３０２が形成されていないために、外周余剰領域１２０が分割されずに、デバイス領域１１０を囲繞するリング形状を維持している。また、実施形態１において、プラズマエッチングステップＳＴ４において形成されるレーザー加工溝３０２は、裏面７から表面３に向かうにしたがって幅が徐々に狭く形成されている。

ウェーハの加工方法は、プラズマエッチングステップＳＴ４において、所定時間、プラズマエッチングを行うと、機能層切断ステップＳＴ５に進む。なお、図７及び図８は、プラズマエッチングステップＳＴ４後のウェーハ１がレーザー加工溝３０２の底の基板２が除去されている例を示しているが、本発明では、レーザー加工溝３０２の底３０３に僅かに基板２が残っていても良い。また、本発明のウェーハの加工方法は、プラズマエッチングステップＳＴ４において、ウェーハ１の裏面７全体をエッチングするとともにレーザー加工溝３０２を基板２の表面３に向かって進行させるエッチングステップと、エッチングステップに次いでウェーハ１の裏面７、レーザー加工溝３０２の内面及び底３０３に被膜を堆積させる被膜堆積ステップとを交互に繰り返す、所謂ボッシュ法でウェーハ１をプラズマエッチングしても良い。

（機能層切断ステップ）
図９は、図２に示されたウェーハの加工方法の機能層切断ステップを示す断面図である。図１０は、図２に示されたウェーハの加工方法の機能層切断ステップ後のウェーハの要部の断面図である。

機能層切断ステップＳＴ５は、プラズマエッチングステップＳＴ４のプラズマエッチングで機能層４に到達したレーザー加工溝３０２で分割されたウェーハ１の裏面７側から図９に示すレーザー加工装置５０が機能層４に対して吸収性を有する波長のレーザー光線５１の集光点５１−１をレーザー加工溝３０２の底で露出する機能層４に位置づけて照射し、機能層４をレーザー加工溝３０２に沿って切断するステップである。

機能層切断ステップＳＴ５では、レーザー加工装置５０が、チャックテーブルに粘着テープ２００を介してウェーハ１の機能層４側を保持し、図９に示すように、レーザー光線照射ユニット５２とチャックテーブルとを分割予定ライン６に沿って相対的に移動させながらレーザー光線照射ユニット５２から機能層４に対して吸収性を有する波長（例えば、３５５ｎｍ）のレーザー光線５１の集光点５１−１をレーザー加工溝３０２の底に露出した機能層４に設定して、レーザー光線５１を機能層４に照射する。機能層切断ステップＳＴ５では、各分割予定ライン６において、レーザー加工溝３０２の底で露出した機能層４にアブレーション加工を施して、レーザー加工溝３０２の底で露出した機能層４を切断して、ウェーハ１のデバイス領域１１０を個々のチップ９に分割する。

なお、機能層切断ステップＳＴ５では、図示しない分割予定ライン６に形成された金属膜やＴＥＧも分割する。ウェーハの加工方法は、図１０に示すように、全ての分割予定ライン６においてレーザー加工溝３０２の底で露出した機能層４を分割すると、終了する。その後、チップ９は、図示しないピックアップにより粘着テープ２００からピックアップされる。また、実施形態１では、レーザー加工溝形成ステップＳＴ３をレーザー加工装置１０が行い、機能層切断ステップＳＴ５をレーザー加工装置１０とは別のレーザー加工装置５０が行っていたが、本発明は、レーザー加工溝形成ステップＳＴ３及び機能層切断ステップＳＴ５を一つのレーザー加工装置で行っても良い。

実施形態１に係るウェーハの加工方法は、レーザー加工溝形成ステップＳＴ３において裏面７から分割予定ライン６に沿ってレーザー加工溝３０２を形成した後、プラズマエッチングステップＳＴ４において裏面７側からプラズマエッチングすることで、レーザー加工溝３０２を基板２の表面３に向かって進行させて、ウェーハ１を分割するため、マスクを不要としたプラズマダイシングを実現することができる。このために、ウェーハの加工方法は、切削加工により分割するデバイスよりも小型であるためにプラズマエッチングで分割するのに好適なデバイス５を備えるウェーハ１の加工方法において、高価なマスクが不要となる。その結果、ウェーハの加工方法は、コストを抑制しながらもウェーハ１にプラズマエッチングを行ってウェーハ１を個々のデバイス５即ちチップ９に分割することができる。

また、ウェーハの加工方法は、レーザー加工溝形成ステップＳＴ３及び円形凹部形成ステップＳＴ２前の保護部材配設ステップＳＴ１において、機能層４側に粘着テープ２００が貼着されている。このために、レーザー加工溝形成ステップＳＴ３及び研削ステップＳＴ５時に発生するデブリ及びコンタミがデバイス５に付着することを抑制することができる。

また、ウェーハの加工方法は、機能層切断ステップＳＴ５において、レーザー加工溝３０２の溝底に残った機能層４にレーザー光線５１を照射して分割するので、プラズマエッチングステップＳＴ４後に、レーザー加工溝３０２の底にＬｏｗ−ｋ膜等の樹脂を含む機能層４が残ったとしても、Ｌｏｗ−ｋ膜等の機能層４が積層されたウェーハ１を個々のデバイス５に分割することができる。また、ウェーハの加工方法は、機能層切断ステップＳＴ５前の保護部材配設ステップＳＴ１において、機能層４側に粘着テープ２００が貼着され、機能層切断ステップＳＴ５において、裏面７側からレーザー光線５１をレーザー加工溝３０２の底の機能層４に照射するので、アブレーション加工時に発生するデブリがデバイス５に付着することを抑制することができる。

また、ウェーハの加工方法は、円形凹部形成ステップＳＴ２において、ウェーハ１の裏面７に円形凹部３００が形成されて、デバイス領域１１０を薄化しているために、プラズマエッチングステップＳＴ４において、レーザー加工溝３０２を機能層４に到達させるのに要する所要時間を抑制することができるとともに、アウトガスの量を抑制することができる。

また、ウェーハの加工方法は、円形凹部形成ステップＳＴ２において、ウェーハ１の裏面７に円形凹部３００が形成されて、デバイス領域１１０を薄化しているために、レーザー加工溝形成ステップＳＴ３において形成するレーザー加工溝３０２の深さを抑制でき、発生するデブリの量及びレーザー加工溝３０２の形成にかかる所要時間を抑制することができる。

また、ウェーハの加工方法は、レーザー加工溝形成ステップＳＴ３において、外周余剰領域１２０にはレーザー加工溝３０２を形成しないために、プラズマエッチングステップＳＴ４後のウェーハ１の外周余剰領域１２０を分割せずに、デバイス領域１１０を囲繞するリング形状に維持している。その結果、ウェーハの加工方法は、レーザー加工装置１０からプラズマ装置２０のプラズマエッチングチャンバー２５にウェーハ１を搬送する際のウェーハ１の割れを抑制することが出来る。また、ウェーハの加工方法は、プラズマ装置２０のプラズマエッチングチャンバー２５外にウェーハ１を搬出する際も、外周余剰領域１２０がリング形状を維持しているため、ウェーハ１の撓みによるデバイス５同士の擦れが発生しにくいという効果もある。

また、ウェーハの加工方法は、プラズマエッチングステップＳＴ４において、基板２を分割予定ライン６に沿って分割するために、個々に分割されたチップ９の側面がプラズマエッチングによって除去された面である。このために、ウェーハの加工方法は、切削加工による欠けが個々に分割されたチップ９の側面に残らず、抗折強度が高いチップ９を製造できる、という効果も奏する。

また、実施形態１に係るウェーハの加工方法は、レーザー加工溝形成ステップＳＴ３の前に円形凹部形成ステップＳＴ２を実施してウェーハ１の裏面７側のデバイス領域１１０を研削するので、レーザー加工溝形成ステップＳＴ３の前においてウェーハ１の裏面７が梨地面（細かい凹凸を有する面）であっても、レーザー加工溝形成ステップＳＴ３の前に円形凹部３００の底３０１を平坦化することができる。その結果、実施形態１に係るウェーハの加工方法は、レーザー加工溝形成ステップＳＴ３において、赤外線カメラが撮像した画像に基づいてアライメントを遂行した際のレーザー光線照射ユニット１２と分割予定ライン６との位置ずれを抑制することができる。

〔実施形態２〕
本発明の実施形態２に係るウェーハの加工方法を図面に基づいて説明する。図１１は、実施形態２に係るウェーハの加工方法の流れを示すフローチャートである。図１２は、図１１に示されたウェーハの加工方法のプラズマエッチングステップ及び歪み層形成ステップで用いられるプラズマ装置の構成を示す断面図である。図１３は、図１１に示されたウェーハの加工方法の歪み層形成ステップ後のウェーハの要部の断面図である。なお、図１１、図１２及び図１３は、実施形態１と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

実施形態２に係るウェーハの加工方法は、図１３に示すように、歪み層形成ステップＳＴ１１を備え、プラズマ装置２０−３（図１２に示す）がプラズマエッチングステップＳＴ４及び歪み層形成ステップＳＴ１１との双方で用いられること以外、実施形態１と同じである。プラズマ装置２０−３は、図１２に示すように、プラズマエッチングチャンバー２５内の密閉空間２７に不活性ガスを供給する不活性ガス供給ユニット４３を備えている。なお、不活性ガス供給ユニット４３が供給する不活性ガスは、アルゴンガス（Ａｒ）、ヘリウムガス（Ｈｅ）等の希ガス、希ガスに窒素ガス（Ｎ_２）又は水素ガス（Ｈ_２）等を混合した混合ガス等で構成することができる。

歪み層形成ステップＳＴ１１は、プラズマエッチングステップＳＴ４を実施したウェーハ１の裏面７側の基板２にプラズマ化した不活性ガスを供給し、基板２の裏面７及びレーザー加工溝３０２の内面に歪み層１３０を形成するステップである。歪み層形成ステップＳＴ１１では、プラズマ装置２０−３が、プラズマエッチングステップＳＴ４から引き続き、チャックテーブル２１上にウェーハ１を吸着保持し、密閉空間２７の圧力を所定の圧力に維持するとともに、下部電極２８の異常昇温を抑制した状態で、不活性ガス供給ユニット４３を作動して不活性ガスを上部電極３１の複数の噴出口４１から下部電極２８のチャックテーブル２１上に保持されたウェーハ１に向けて噴出する。そして、歪み層形成ステップＳＴ１１では、制御ユニット２２は、不活性ガスを供給した状態で、高周波電源４２から上部電極３１にプラズマを作り維持する高周波電力を印加し、高周波電源４２から下部電極２８にイオンを引き込むための高周波電力を印加する。これにより、下部電極２８と上部電極３１との間の空間に等方性を有するプラズマ化した不活性ガスが発生し、このプラズマ化した不活性ガスがウェーハ１の裏面７側の基板２に衝突する。

歪み層形成ステップＳＴ１１では、プラズマ装置２０−３は、所定時間、プラズマ化した不活性ガスをウェーハ１の裏面７、レーザー加工溝３０２の内面に衝突させて、裏面７及びレーザー加工溝３０２の内面の表層に結晶欠陥、歪みを付与して、図１３に示すように、歪み層１３０を形成する。即ち、歪み層１３０は、ウェーハ１の裏面７及びレーザー加工溝３０２の内面の表層に結晶欠陥、歪みが形成された層であり、ウェーハ１に含有される銅（Ｃｕ）などの金属を主とする不純物を捕捉して、デバイス５の不純物による金属汚染を抑制する所謂ゲッタリング層としての機能を発揮する層である。実施形態２において、ウェーハの加工方法は、所定時間、プラズマ化した不活性ガスをウェーハ１の裏面７、レーザー加工溝３０２の内面に衝突させると、機能層切断ステップＳＴ５に進む。

実施形態２に係るウェーハの加工方法は、レーザー加工溝形成ステップＳＴ３において裏面７から分割予定ライン６に沿ってレーザー加工溝３０２を形成した後、プラズマエッチングステップＳＴ４において裏面７側からプラズマエッチングするので、マスクを不要としたプラズマダイシングを実現することができる。その結果、ウェーハの加工方法は、実施形態１と同様に、コストを抑制しながらもウェーハ１にプラズマエッチングを行ってウェーハ１を個々のデバイス５即ちチップ９に分割することができる。

また、実施形態２に係るウェーハの加工方法は、プラズマエッチングステップＳＴ４後に、歪み層形成ステップＳＴ１１において、ウェーハ１の裏面７にプラズマ化した不活性ガスを供給して、歪み層１３０を形成する。その結果、ウェーハの加工方法は、プラズマエッチングステップＳＴ４後に分割されたウェーハ１の裏面７がプラズマエッチングによって歪み層が無くなりゲッタリング層としての機能を喪失しているが、歪み層形成ステップＳＴ１１において、ゲッタリング層としての機能を発揮する歪み層１３０を形成するので、デバイス５即ちチップ９にゲッタリング効果を付与することが出来る。また、ウェーハの加工方法は、歪み層形成ステップＳＴ１１をプラズマエッチングステップＳＴ４に引き続き実施して、プラズマエッチングステップＳＴ４と歪み層形成ステップＳＴ１１とを同一のプラズマ装置２０−３のプラズマエッチングチャンバー２５内で実施出来るので、効率的な加工となる。

〔実施形態３〕
本発明の実施形態３に係るウェーハの加工方法を説明する。実施形態４に係るウェーハの加工方法は、プラズマエッチングステップＳＴ４において、電極に高周波電力を印加して密閉空間内でエッチングガスなどをプラズマするものではなく、プラズマ状態にしたエッチングガスなどをプラズマエッチングチャンバー内の密閉空間に導入するリモートプラズマ方式のプラズマエッチング装置を用いる。

実施形態３に係るウェーハの加工方法は、プラズマエッチングステップＳＴ４において、リモートプラズマ方式のプラズマ装置を用いるので、プラズマ装置ではプラズマ化したエッチングガスに混入するイオンが供給管の内面に衝突してプラズマエッチングチャンバー内の密閉空間に到達することを抑制でき、ラジカルが高濃度なエッチングガスを供給できるので、より幅の狭いレーザー加工溝３０２であっても基板２をデバイス５毎に分割することができる。

なお、実施形態３に係るウェーハの加工方法は、実施形態２と同様に、歪み層形成ステップＳＴ１１を実施しても良い。なお、歪み層形成ステップＳＴ１１を実施する場合、実施形態２と同様に、プラズマ装置は、プラズマエッチングチャンバー内の密閉空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給ユニットを備えるのが望ましい。

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。例えば、本発明では、分割予定ライン６に形成される機能層４、金属膜及びＴＥＧをレーザー加工溝形成ステップＳＴ３の前に、表面からレーザー光線を照射して、アブレーションで除去しても良い。また、本発明は、ウェーハ１の裏面７に予め酸化被膜が形成されている場合、プラズマエッチングステップＳＴ４において、この酸化被膜をマスクとしてプラズマエッチングを行っても良い。また、本発明は、デバイス５のサイズが上記実施形態に記載されたものに限定されない。

また、本発明のウェーハの加工方法は、レーザー加工溝形成ステップＳＴ３の前に、ウェーハ１の裏面、円形凹部３００の内面及び底３０１に水溶性樹脂からな水溶性保護膜を被覆する水溶性保護膜形成ステップを実施して、レーザー加工溝形成ステップＳＴ３の後に、ウェーハ１の裏面７側を洗浄して、水溶性保護膜をデブリとともに除去する洗浄ステップを実施しても良い。

１ウェーハ
２基板
３表面
４機能層
５デバイス
６分割予定ライン
７裏面
８表面
９チップ
１０レーザー加工装置
１１レーザー光線
１３チャックテーブル
２０，２０−３プラズマ装置
２１チャックテーブル
５１レーザー光線
５１−１集光点
６０研削装置
６１チャックテーブル
１１０デバイス領域
１２０外周余剰領域
１３０歪み層
２００粘着テープ（保護部材）
３００円形凹部
３０１底（円形凹部の領域）
３０２レーザー加工溝
３０３底
ＳＴ１保護部材配設ステップ
ＳＴ２円形凹部形成ステップ
ＳＴ３レーザー加工溝形成ステップ
ＳＴ４プラズマエッチングステップ
ＳＴ５機能層切断ステップ
ＳＴ１１歪み層形成ステップ

Claims

基板の表面に機能層が積層され複数の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む外周余剰領域とを備えるウェーハを、該複数のデバイスを区画する分割予定ラインに沿って分割するウェーハの加工方法であって、
ウェーハの表面に保護部材を配設する、保護部材配設ステップと、
該ウェーハの該保護部材側を研削装置のチャックテーブルで保持し、ウェーハの裏面側の該デバイス領域を研削し、ウェーハの裏面に円形凹部を形成する円形凹部形成ステップと、
該ウェーハの該保護部材側をレーザー加工装置のチャックテーブルで保持し、該基板に対して吸収性を有する波長のレーザー光線を、該分割予定ラインに沿って該ウェーハの該円形凹部の領域に照射し、該円形凹部の領域に該機能層に至らない深さのレーザー加工溝を形成するレーザー加工溝形成ステップと、
該ウェーハの該保護部材側をプラズマ装置のチャックテーブルで保持し、該ウェーハの裏面側にプラズマ化したガスを供給し、該レーザー加工溝の底に残存する基板をエッチングして除去し、該基板を該分割予定ラインに沿ってチップに分割するプラズマエッチングステップと、
プラズマエッチングで分割された該ウェーハの裏面側から、レーザー光線の集光点をレーザー加工溝の底で露出する該機能層に照射し、該機能層を切断する機能層切断ステップと、を備えるウェーハの加工方法。
該プラズマエッチングステップを実施した該ウェーハ裏面側の基板にプラズマ化した不活性ガスを供給し、基板の裏面に歪み層を形成する歪み層形成ステップを備える請求項１に記載のウェーハの加工方法。