JP2021132156A - ウエーハの加工方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】生産性を悪化させずにＴＥＧに係る回路情報を破壊できるウエーハの加工方法を提供する。【解決手段】ウエーハの加工方法は、テスト用金属パターン１６が形成された分割予定ライン１４でデバイス１２が区画されたウエーハ１０を、個々のデバイスチップに分割するに際し、ウエーハに対して透過性のレーザー光線ＬＢの集光点Ｐ１〜Ｐ３を、ウエーハ１０の裏面１０ｂから所定深さに集光して改質層１００を形成する改質層形成工程と、ウエーハ１０に外力を付与して、改質層１００を起点として個片化する分割工程と、を含む。改質層形成工程において、先に形成された改質層１００ａで後に照射されるレーザー光線ＬＢが散乱してテスト用金属パターン１６の回路情報Ｑ１、Ｑ２を破壊するように、後に照射するレーザー光線ＬＢを、先に形成した改質層１００ａに一部重ねて位置付け照射する。【選択図】図３

Description

本発明は、テスト用金属パターンが形成された分割予定ラインによって複数のデバイスが区画され表面に形成されたウエーハを個々のデバイスチップ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、ダイシング装置によって個々のデバイスチップに分割され携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
また、分割予定ラインに対してＴＥＧ（Ｔｅｓｔ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ）と称されるデバイスの特性を検査するためのテスト用金属パターンが形成されているウエーハを個々のデバイスチップに分割するに際し、ウエーハの表面側から切削ブレードによって、又はレーザー光線の照射によって、該ＴＥＧと該デバイスとを接続する配線を含む回路情報が残らないようにＴＥＧそのものを破壊して除去するＴＥＧ除去工程と、該ＴＥＧ除去工程の後に、分割予定ラインに沿ってレーザー加工、又はダイシング加工を実施して分割起点となる改質層、又は分割溝を形成する工程と、を実施するウエーハの加工方法が提案されている（例えば、特許文献１、２を参照）。
特開２０１５−７２９８６号公報 特開２００５−２１９４０号公報
上記した特許文献１、２に記載された技術によってウエーハを個々のデバイスチップに分割する場合は、上記したＴＥＧ除去工程を実施した後、ウエーハに対し改めて分割起点、又は分割溝を形成する工程を実施する必要があり、生産性が悪いという問題がある。
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、生産性を悪化させずに分割起点を形成すると共にＴＥＧに係る回路情報を破壊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、テスト用金属パターンが形成された分割予定ラインによって複数のデバイスが区画され表面に形成されたウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハの加工方法であって、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ウエーハの裏面から所定の深さに位置付けて照射して改質層を分割予定ラインに沿って形成する改質層形成工程と、ウエーハに外力を付与し分割予定ラインの内部に形成された改質層を起点として個々のデバイスチップに分割する分割工程と、を少なくとも含み、該改質層形成工程において、先に形成された改質層で後に照射されるレーザー光線が散乱して該テスト用金属パターンの回路情報を破壊するように、後に照射するレーザー光線を先に形成した改質層に一部重ねて位置付け照射するウエーハの加工方法が提供される。
該集光点のスポット形状を楕円形に形成し該楕円形の長軸を分割予定ラインに沿って位置付けることが好ましい。
本発明のウエーハの加工方法は、テスト用金属パターンが形成された分割予定ラインによって複数のデバイスが区画され表面に形成されたウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハの加工方法であって、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ウエーハの裏面から所定の深さに位置付けて照射して改質層を分割予定ラインに沿って形成する改質層形成工程と、ウエーハに外力を付与し分割予定ラインの内部に形成された改質層を起点として個々のデバイスチップに分割する分割工程と、を少なくとも含み、該改質層形成工程において、先に形成された改質層で後に照射されるレーザー光線が散乱して該テスト用金属パターンの回路情報を破壊するように、後に照射するレーザー光線を先に形成した改質層に一部重ねて位置付け照射するものであることから、分割起点となる改質層を形成すると同時に、テスト用金属パターンとデバイスとを接続する配線を含む回路情報が形成された領域を破壊することが可能であり、生産性が悪いという問題が解消する。
本実施形態により加工されるウエーハに保護テープを貼着する態様を示す斜視図である。 （ａ）ウエーハをレーザー加工装置のチャックテーブルに載置する態様を示す斜視図、（ｂ）ウエーハに改質層形成工程を実施する態様を示す斜視図である。 図２に示す改質層形成工程を実施する際において、（ａ）第一の改質層を形成する際のウエーハの一部を拡大して示す断面図、（ｂ）第二の改質層を形成する際のウエーハの一部を拡大して示す断面図、（ｃ）第三の改質層を形成する際のウエーハの一部を拡大して示す断面図である。 改質層が形成されたウエーハの斜視図である。 （ａ）ウエーハを研削装置のチャックテーブルに載置する態様を示す斜視図、（ｂ）分割工程を実施する態様を示す斜視図、（ｃ）分割工程によりウエーハが個々のデバイスチップに分割された状態を示す斜視図である。 分割工程を経たウエーハから保護テープを剥離する態様を示す斜視図である。 （ａ）分割工程の他の実施形態においてウエーハから保護テープを剥離する態様を示す斜視図、（ｂ）ウエーハを保持する粘着テープを拡張してウエーハが個々のデバイスチップに分割される態様を示す斜視図である。
以下、本発明に基づいて構成されるウエーハの加工方法に係る実施形態について、添付図面を参照しながら、詳細に説明する。
本実施形態のウエーハの加工方法における被加工物は、例えば、図１に示すように、分割予定ライン１４によって複数のデバイス１２が区画され表面１０ａに形成されたウエーハ１０である。ウエーハ１０は、例えばシリコン（Ｓｉ）からなるウエーハであり、直径が３００ｍｍ、厚みが７８０μｍである。ウエーハ１０の表面１０ａ上の分割予定ライン１４の一部を右方に拡大して示すように、分割予定ライン１４上には、デバイス１２の特性を検査するための電極であるテスト用金属パターン（以下「ＴＥＧ」と称する）１６が形成されている。このＴＥＧ１６とデバイス１２とは、ウエーハ１０の表面１０ａ側近傍の内部で電気的に接続されて回路情報が形成されている。
本実施形態において、ウエーハ１０を個々のデバイスチップに分割するに際し、ウエーハ１０の分割予定ライン１４に沿って、内部に改質層を形成する改質層形成工程を実施する。
該改質層形成工程を実施するに際し、例えば、ウエーハ１０と同一の外径寸法で形成され、表面に粘着剤が付与された保護テープ２０を用意する。保護テープ２０は、例えば、ＰＶＣ、ＰＥＴ等からなる。この保護テープ２０を、ウエーハ１０の表面１０ａに対して貼着して一体とする。なお、保護テープ２０によってウエーハ１０の表面１０ａを保護する態様は、図１に記載された実施形態に限定されず、例えば環状のフレームの開口部にウエーハ１０を位置付け、フレームに貼着される寸法の保護テープを介して該フレームに保持させるようにしてもよい。
上記したように、保護テープ２０と一体とされたウエーハ１０を、図２に示すレーザー加工装置３０（一部のみを示している）に搬送し、図２（ａ）に示すように、ウエーハ１０の裏面１０ｂ側を上方に、保護テープ２０側を下方に向けてチャックテーブル３２の保持面３２ａに載置して吸引保持する。レーザー加工装置３０には、図２（ｂ）に示すように、レーザー光線照射手段３４が配設されている。レーザー光線照射手段３４は、図示しないレーザー発振器を含む光学系を備え、ウエーハ１０を構成するシリコン（Ｓｉ）に対して透過性を有する波長（例えば、１３４２ｎｍ）のレーザー光線ＬＢを照射することができる。また、チャックテーブル３２は、図示しない移動手段により、チャックテーブル３２を矢印Ｘで示すＸ軸方向、矢印Ｙで示すＹ軸方向に移動させることができ、且つ回転させることもできる。
ウエーハ１０をチャックテーブル３２に保持したならば、図示を省略する撮像手段を使用してアライメント工程を実施して、ウエーハ１０の裏面１０ｂ側から、表面１０ａ側に形成された分割予定ライン１４を検出する。該撮像手段は、例えば、赤外線照射手段及び赤外線ＣＣＤを備え、ウエーハ１０の表面１０ａ側を裏面１０ｂ側から透過して撮像することができる。
該アライメント工程により検出した分割予定ライン１４の位置に基づいて、チャックテーブル３２をレーザー光線照射手段３４の直下に移動し、ウエーハ１０の分割予定ライン１４をＸ軸方向に沿う方向とする所定の位置に位置付ける。次いで、レーザー光線照射手段３４から照射されるレーザー光線ＬＢの集光点を所定の分割予定ライン１４に沿った内部に位置付けて照射し、チャックテーブル３２をＸ軸方向に移動させ、分割予定ライン１４に沿った改質層１００を形成する。上記した改質層１００を形成するレーザー加工について、以下に詳述する。
改質層形成工程において改質層１００を形成するに際し、まず、図３（ａ）に示すように、所定の分割予定ライン１４の内部であって、ウエーハ１０のＴＥＧ１６が形成された表面１０ａに近い、例えば、裏面１０ｂ側から見て７００μｍの深さの位置に集光点Ｐ１の中心を位置付ける。次いで、レーザー光線照射手段３４を作動して、シリコン（Ｓｉ）からなるウエーハ１０に対して透過性を有する波長のレーザー光線ＬＢを照射し、且つチャックテーブル３２を、図２（ｂ）に示す矢印Ｘの方向（図３（ａ）の図面に垂直な方向）に移動して、第一の改質層１００ａを形成する。レーザー光線照射手段３４から照射されるレーザー光線ＬＢの集光点は、レーザー光線照射手段３４を構成する光学系の球面収差によりウエーハ１０の厚み方向（深さ方向）に伸びていることから、ウエーハ１０の内部には、厚み方向に一定の長さを有する第一の改質層１００ａが形成される。なお、図３（ａ）に示すように、ウエーハ１０の表面１０ａの近傍の内部には、分割予定ライン１４に沿って配設されたＴＥＧ１６とデバイス１２とを接続する配線を含む回路情報Ｑ１、Ｑ２が形成されている。
本実施形態におけるレーザー光線照射手段３４から照射されるレーザー光線ＬＢの集光点のスポットＳの形状は、図２（ｂ）の右上方に拡大して示すように、長軸が分割予定ライン１４に沿った方向に位置付けられた楕円形状とされている。このようにレーザー光線ＬＢの集光点のスポットＳの形状を楕円とする場合は、例えば、レーザー光線ＬＢを伝送する光学系に、ビームエキスパンド及び楕円シェービング（いずれも図示は省略する）を配設して実現することができる。該ビームエキスパンドは、レーザー光線ＬＢが集光点で集光される際に形成される小さな円形のスポットを、大きな円形のスポットに拡張し、該拡張された円形のスポットを、楕円シェービングによって楕円形状のスポットＳに変形する。
なお、本実施形態において実施される改質層形成工程におけるレーザー加工条件は、例えば、以下のとおりである。
波長 ：１３４２ｎｍ
繰り返し周波数 ：６０ｋＨｚ
平均出力 ：１．６Ｗ
加工送り速度 ：３００ｍｍ／秒
集光点位置（深さ） ：７００μｍ（Ｐ１）、５００μｍ（Ｐ２）、３００μｍ（Ｐ３）
上記したように第一の改質層１００ａを形成したならば、図３（ｂ）に示すように、先に第一の改質層１００ａを形成した所定の分割予定ライン１４に沿った内部であって、第一の改質層１００ａの位置に近い位置、例えば裏面１０ｂから見て５００μｍの深さに、集光点Ｐ２の中心を位置づける。この際、先に形成された第一の改質層１００ａに対してレーザー光線ＬＢの集光点Ｐ２の一部が重なるように照射し、且つチャックテーブル３２を図２（ｂ）に示す矢印Ｘの方向（図３（ｂ）の図面に垂直な方向）に移動して、第二の改質層１００ｂを形成する。このようにレーザー光線ＬＢを、集光点Ｐ２の一部が先に形成された第一の改質層１００ａに対して上下方向で見て重なるように照射することで、第一の改質層１００ａでレーザー光線ＬＢが散乱し、図３（ｂ）に示すように、第一の改質層１００ａの外方向に向かう散乱光ＬＢ１を形成する。この散乱光ＬＢ１がＴＥＧ１６とデバイス１２とを接続する配線を含む回路情報Ｑ１、Ｑ２に照射されることで、回路情報Ｑ１、Ｑ２が破壊される。なお、この時に照射されるレーザー光線ＬＢの平均出力は、分割予定ライン１４に沿ったウエーハ１０の内部に第二の改質層１００ｂを形成しつつ、散乱光ＬＢ１によって回路情報Ｑ１、Ｑ２が破壊され、且つ該破壊の領域が分割予定ライン１４に沿った内部に留まり、デバイス１２に該破壊が及ばない範囲で設定される。
上記したように第二の改質層１００ｂを形成したならば、図３（ｃ）に示すように、第一の改質層１００ａ及び第二の改質層１００ｂを形成した所定の分割予定ライン１４に沿った内部であって、先に形成された第二の改質層１００ｂの位置に近い裏面１０ｂから見て３００μｍの深さに集光点Ｐ３を位置づける。そして、第二の改質層１００ｂに対してレーザー光線ＬＢの集光点Ｐ３の一部が重なるように照射し、且つチャックテーブル３２を図２（ｂ）に示す矢印Ｘの方向（図３（ｃ）の図面に垂直な方向）に移動して、第三の改質層１００ｃを形成する。このように集光点Ｐ３の一部が先に形成された第二の改質層１００ｂに対して上下方向で見て重なるように照射することで、第二の改質層１００ｂでレーザー光線ＬＢが散乱して第二の改質層１００ｂの外方向に向かう散乱光ＬＢ２を形成する。この散乱光ＬＢ２もＴＥＧ１６とデバイス１２とを接続する配線を含む回路情報Ｑ１、Ｑ２に達し、回路情報Ｑ１、Ｑ２がさらに破壊される。この時に照射されるレーザー光線ＬＢの平均出力は、第三の改質層１００ｃを形成しつつ回路情報Ｑ１、Ｑ２を破壊し、該破壊が分割予定ライン１４に沿った内部に留まり、デバイス１２に影響が及ばない範囲で設定される。
上記したように、所定の分割予定ライン１４に沿った内部に、第一の改質層１００ａ、第二の改質層１００ｂ、及び第三の改質層１００ｃを含む改質層１００を形成する改質層形成工程を実施することで、所定の分割予定ライン１４に沿って形成されているＴＥＧ１６とデバイス１２を接続する配線を含む回路情報Ｑ１、Ｑ２が破壊される。このように所定の分割予定ライン１４に対して改質層１００を形成したならば、チャックテーブル３２を移動させることにより、図２（ｂ）において矢印Ｙで示すＹ軸方向にレーザー光線ＬＢの照射位置を移動（割り出し送り）して、該所定の分割予定ライン１４に隣接する未加工の分割予定ライン１４に対しても、上記と同様にして改質層１００を形成し、分割予定ライン１４に沿って形成されたＴＥＧ１６に係る回路情報Ｑ１、Ｑ２を破壊する。そして、所定の分割予定ライン１４と平行なすべての分割予定ライン１４に沿って、改質層１００を形成すると共に回路情報Ｑ１、Ｑ２を破壊したならば、チャックテーブル３２と共にウエーハ１０を９０度回転させて、上記した所定の分割予定ライン１４と直交する方向の全ての分割予定ライン１４に対しても同様のレーザー加工を実施して、改質層１００を形成すると共に分割予定ライン１４に沿って形成されたＴＥＧ１６に係る回路情報Ｑ１、Ｑ２を破壊する（図４を参照）。以上により、改質層形成工程が完了する。
なお、上記した実施形態の改質層形成工程では、改質層１００を、第一の改質層１００ａ、第二の改質層１００ｂ、及び第三の改質層１００ｃによって形成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第一の改質層１００ａと、第二の改質層１００ｂとにより回路情報Ｑ１、Ｑ２が十分に破壊され、且つ後述する分割工程による分割がこの改質層１００を分割起点として実施可能である場合は、第一の改質層１００ａ、第二の改質層１００ｂのみによって改質層１００を形成してもよく、さらには、第一の改質層１００ａ、第二の改質層１００ｂ、及び第三の改質層１００ｃに、さらに改質層を追加して形成することもできる。
上記した改質層形成工程を実施したならば、ウエーハ１０に外力を付与し、分割予定ライン１４の内部に形成された改質層１００を起点として個々のデバイスチップに分割する分割工程を実施する。分割工程の実施形態については、以下に説明する。
図５（ａ）に示すように、改質層１００が形成されたウエーハ１０を、外力付与手段として機能する研削装置４０（一部のみを示している）に搬送して、ウエーハ１０の裏面１０ｂを上方に、保護テープ２０側を下方に向け、研削装置４０に配設されたチャックテーブル４２の保持面４２ａに載置して吸引保持する。
研削装置４０は、図５（ｂ）に示すように、研削手段４４を備えている。研削手段４４は、回転自在に配設されたスピンドル４４ａと、スピンドル４４ａを回転駆動するための駆動源としてのサーボモータ（図示は省略）とを備えている。スピンドル４４ａの下端部には、円盤状のマウント４４ｂが配設され、マウント４４ｂの下面には、研削ホイール４４ｃが配設されている。そして、研削ホイール４４ｃの下面には、複数の研削砥石４４ｄが環状に配設されている。
本実施形態による分割工程を実施するに際し、チャックテーブル４２に吸引保持されたウエーハ１０を、図５（ｂ）に示すように、研削手段４４の下方に位置付ける。次いで、チャックテーブル４２を矢印Ｒ１で示す方向に、例えば、３００ｒｐｍの回転速度で回転させると共に、スピンドル４４ａを矢印Ｒ２で示す方向に、例えば、６０００ｒｐｍの回転速度で回転させる。次いで、図示しない研削送り手段を作動して、研削手段４４を矢印Ｒ３で示す方向に下降させて、ウエーハ１０の裏面１０ｂに当接させる。研削手段４４の研削砥石４４ｄがウエーハ１０の裏面１０ｂに当接して裏面１０ｂを研削する際の研削送り速度は、例えば０．１μｍ／秒に設定される。このように研削加工を実施することにより、図５（ｃ）に示すように、ウエーハ１０の裏面１０ｂが研削されると共に、ウエーハ１０に対して外力が付与されて、改質層１００を分割起点としてウエーハ１０が分割予定ライン１４に沿って個々のデバイスチップ１２’に分割され、分割工程が完了する。
上記したように分割工程を実施したならば、必要に応じて、ウエーハ１０の表面１０ａに貼着された保護テープ２０を剥離し、裏面１０ｂ側を粘着テープＴによって保持すべくテープ張替え工程を実施する。テープ張替え工程を実施する際には、図６に示すように、ウエーハ１０を収容可能な開口部を有する環状のフレームＦを用意し、フレームＦの開口部に保護テープ２０が貼着された側を上方にしてウエーハ１０を位置付け、粘着テープＴを介してフレームＦに保持させる。ウエーハ１０の裏面１０ｂを粘着テープＴに貼着したならば、ウエーハ１０の表面１０ａから保護テープ２０を剥離する。フレームＦに保持され保護テープ２０が剥離されたウエーハ１０は、図示を省略する収容手段（例えばカセット）に収容されるか、又は、そのまま次工程（例えばピックアップ工程等）に送られる。
ウエーハ１０に外力を付与し、分割予定ライン１４の内部に形成された改質層１００を分割起点として個々のデバイスチップに分割する分割工程は、上記した実施形態に限定されず、以下に示す他の実施形態によって実施されてもよい。
分割工程の他の実施形態を実施するに際しては、図７（ａ）に示すように、ウエーハ１０を収容可能な開口部を有する環状のフレームＦを用意し、フレームＦの開口部に保護テープ２０が貼着された側を上方にしてウエーハ１０を位置付け、粘着テープＴを介してフレームＦに保持させる。次いで、保護テープ２０を剥離し、その後、粘着テープＴを矢印Ｒ４で示す方向に拡張し、分割予定ライン１４に沿って形成された改質層１００を起点として、個々のデバイスチップ１２’に分割する。以上により、分割工程が完了し、個々のデバイスチップ１２’に分割されたウエーハ１０は、図示を省略する収容手段（例えばカセット）に収容されるか、又は次工程（例えばピックアップ工程等）に送られる。
本実施形態によれば、分割起点となる改質層１００を形成すると共に、ＴＥＧ１６とデバイス１２とを接続する配線を含む回路情報Ｑ１、Ｑ２を破壊することが可能であり、生産性が悪いという問題が解消する。
１０：ウエーハ
１０ａ：表面
１０ｂ：裏面
１２：デバイス
１４：分割予定ライン
１６：ＴＥＧ
２０：保護テープ
３０：レーザー加工装置
３２：チャックテーブル
３４：レーザー光線照射手段
１００：改質層
１００ａ：第一の改質層
１００ｂ：第二の改質層
１００ｃ：第三の改質層
ＬＢ：レーザー光線
ＬＢ１、ＬＢ２：散乱光
Ｑ１、Ｑ２：回路情報

Claims (2)

  1. テスト用金属パターンが形成された分割予定ラインによって複数のデバイスが区画され表面に形成されたウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハの加工方法であって、
    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ウエーハの裏面から所定の深さに位置付けて照射して改質層を分割予定ラインに沿って形成する改質層形成工程と、
    ウエーハに外力を付与し分割予定ラインの内部に形成された改質層を起点として個々のデバイスチップに分割する分割工程と、
    を少なくとも含み、
    該改質層形成工程において、先に形成された改質層で後に照射されるレーザー光線が散乱して該テスト用金属パターンの回路情報を破壊するように、後に照射するレーザー光線を先に形成した改質層に一部重ねて位置付け照射するウエーハの加工方法。
  2. 該集光点のスポット形状を楕円形に形成し該楕円形の長軸を分割予定ラインに沿って位置付ける請求項１に記載のウエーハの加工方法。
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