JP2022079154A - ウェーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】改質層を破断起点としてウェーハを分割する際に、発生する亀裂をウェーハの厚さ方向に沿って伸展させる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、ウェーハの該デバイスが形成された表面側に保護テープを貼着する保護テープ貼着ステップ１と、保護テープの露出した面の分割予定ラインに対応した領域に溝を形成する溝形成ステップ２と、ウェーハの裏面側からウェーハに対して透過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、ウェーハの内部に改質層を形成する改質層形成ステップ３と、ウェーハの保護テープ側をチャックテーブルで保持し、ウェーハの裏面を研削砥石で研削し仕上げ厚さに薄化するとともに、ウェーハを該分割予定ラインに沿って分割する研削ステップ４と、を備え、研削ステップ４で改質層から伸びる亀裂の方向が、保護テープの溝によってウェーハの厚さ方向に案内される。【選択図】図１

Description

本発明は、ウェーハの加工方法に関する。

従来では、メモリーやＬＳＩ（Large Scale Integration）等の半導体デバイスチップを製造する方法として、半導体ウェーハの表面にデバイスを形成し、研削して仕上げ厚さまで薄化した後、ストリート（分割予定ライン）に沿って切削ブレードでダイシングする方法が一般的であった。

これに対し、レーザー光線でウェーハの内部に改質層を形成した後、裏面から研削しつつチップに分割する所謂ＳＤＢＧ（Stealth Dicing Before Grinding）加工が考案された（例えば、特許文献１）。ＳＤＢＧ加工によって、ストリートを従来のものより狭小化することでウェーハ１枚当たりのチップ取れ量を多くし、さらに、ダイシングによる欠けで低下するチップの抗折強度の強化が実現された。

特開２００４－３４９６２３号公報

ところで、ＳＤＢＧ加工において、改質層を起点として伸展する亀裂が蛇行してしまうと、抗折強度が低下したり、チップ形状が変化したりするため、ある程度のパワーのレーザー光線で所定以上の厚さの改質層を形成する必要がある。しかしながら、レーザー光線のパワーの上昇に伴い、特に改質層をチップ側面に残す加工方法の場合、チップの抗折強度が低下する可能性がある。

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、改質層を破断起点としてウェーハを分割する際に、発生する亀裂をウェーハの厚さ方向に沿って伸展させる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、分割予定ラインに区画された領域にデバイスが形成された表面を備えるウェーハの加工方法であって、ウェーハの該デバイスが形成された表面側に保護テープを貼着する保護テープ貼着ステップと、該保護テープ貼着ステップ実施後、該保護テープの露出した面の該分割予定ラインに対応した領域に溝を形成する溝形成ステップと、該溝形成ステップ実施後、ウェーハの裏面側からウェーハに対して透過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照射し、ウェーハの内部に改質層を形成する改質層形成ステップと、該改質層形成ステップ実施後、ウェーハの該保護テープ側をチャックテーブルで保持し、ウェーハの裏面を研削砥石で研削し仕上げ厚さに薄化するとともに、ウェーハを該分割予定ラインに沿って分割する研削ステップと、を備え、該研削ステップで該改質層から伸びる亀裂の方向が、該保護テープの該溝によってウェーハの厚さ方向に案内されることを特徴とする。

また、本発明のウェーハの加工方法において、該研削ステップでは、ウェーハの裏面からウェーハの厚さ方向に研削送りされる該研削砥石が該改質層に至る前に研削を終了してもよい。

また、本発明のウェーハの加工方法において、該溝は、切削ブレードまたはレーザー加工で形成されてもよい。

本願発明は、改質層を破断起点としてウェーハを分割する際に、発生する亀裂をウェーハの厚さ方向に沿って伸展させることができる。

図１は、実施形態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２は、図１に示す保護テープ貼着ステップの一例を示す斜視図である。 図３は、保護テープ貼着ステップの後のウェーハを示す斜視図である。 図４は、図１に示す溝形成ステップの一例を示す斜視図である。 図５は、溝形成ステップの一状態を一部断面で示す側面図である。 図６は、図１に示す溝形成ステップの別の一例を一部断面で示す側面図である。 図７は、図１に示す改質層形成ステップの一状態を一部断面で示す側面図である。 図８は、改質層形成ステップの後のウェーハの要部を示す断面図である。 図９は、図２に示す研削ステップの一例を一部断面で示す側面図である。 図１０は、研削ステップの後のウェーハの要部を示す断面図である。

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、置換または変更を行うことができる。

〔実施形態〕
本発明の実施形態に係るウェーハ１０の加工方法を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態に係るウェーハ１０の加工方法の流れを示すフローチャートである。ウェーハ１０の加工方法は、保護テープ貼着ステップ１と、溝形成ステップ２と、改質層形成ステップ３と、研削ステップ４と、を有する。

（保護テープ貼着ステップ１）
図２は、図１に示す保護テープ貼着ステップ１の一例を示す斜視図である。図３は、保護テープ貼着ステップ１の後のウェーハ１０を示す斜視図である。保護テープ貼着ステップ１は、ウェーハ１０のデバイス１４が形成された表面１２側に保護テープ２０を貼着するステップである。

図２に示すように、ウェーハ１０は、シリコン（Ｓｉ）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）または炭化ケイ素（ＳｉＣ）等を基板１１とする円板状の半導体ウェーハ、光デバイスウェーハ等のウェーハである。ウェーハ１０は、基板１１の表面１２に形成される複数の分割予定ライン１３と、格子状に交差する複数の分割予定ライン１３によって区画された各領域に形成されるデバイス１４とを有する。デバイス１４が形成された表面１２と反対側に位置するウェーハ１０の面を裏面１５とする。

デバイス１４は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）、あるいやＬＳＩ等の集積回路、メモリー、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、あるいはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサ、またはＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等である。ウェーハ１０は、分割予定ライン１３に沿って分割されることによって、個々のチップに個片化される。

実施形態の保護テープ貼着ステップ１では、ウェーハ１０と同径の円板形状のテープである保護テープ２０を、ウェーハ１０のデバイス１４が形成された表面１２側に貼着する。保護テープ２０は、後述の切削装置３０（図４および図５参照）、レーザー加工装置４０（図６または図７参照）または研削装置５０（図９参照）のチャックテーブル３１、４１、５１に保持されるウェーハ１０の表面１２側のデバイス１４を異物の付着や接触による損傷から保護するものである。保護テープ２０は、合成樹脂により構成された基材層２１と、基材層２１の表面および裏面の少なくともいずれかに積層された粘着性を有する糊層２２とを含む（図８および図１０参照）。保護テープ２０は、糊層２２側の面を貼着面として、ウェーハ１０の表面１２に貼着される。

（溝形成ステップ２）
図４は、図１に示す溝形成ステップ２の一例を示す斜視図である。図５は、溝形成ステップ２の一状態を一部断面で示す側面図である。溝形成ステップ２は、保護テープ貼着ステップ１実施後に実施される。溝形成ステップ２は、保護テープ２０の露出した面の分割予定ライン１３に対応した領域に溝２３を形成するステップである。

図４および図５に示す溝形成ステップ２では、切削装置３０による切削加工よって、保護テープ２０に溝２３を形成する。切削装置３０は、保持面３２を有するチャックテーブル３１と、切削ユニット３３と、チャックテーブル３１と切削ユニット３３とを相対的に移動させる不図示の移動ユニットと、不図示の撮像ユニットと、を備える。

切削ユニット３３は、円板形状の切削ブレード３４と、切削ブレード３４の回転軸となるスピンドル３５と、スピンドル３５に装着され切削ブレード３４が固定されるマウントフランジ３６と、を備える。切削ブレード３４およびスピンドル３５は、切削対象のウェーハ１０を保持するチャックテーブル３１の保持面３２に対して平行な回転軸を備える。切削ブレード３４は、スピンドル３５の先端に装着される。

図４および図５に示すに示す溝形成ステップ２では、まず、チャックテーブル３１の保持面３２にウェーハ１０の裏面１５側を吸引保持する。次に、切削ユニット３３とウェーハ１０との位置合わせを行う。具体的には、不図示の移動ユニットが、チャックテーブル３１を切削ユニット３３の下方の加工領域まで移動させ、不図示の撮像ユニットでウェーハ１０を撮影しアライメントすることで、切削ブレード３４の加工点を、ウェーハ１０の分割予定ライン１３に位置合わせする。

図４および図５に示す溝形成ステップ２では、次に、ウェーハ１０の表面１２側に向けて切削水の供給を開始させる。次に、不図示の移動ユニットによって、チャックテーブル３１と切削ユニット３３の切削ブレード３４とを分割予定ライン１３に沿って相対的に移動させながら、保護テープ２０に所定切込み量の溝２３を形成するまで切り込ませて、保護テープ２０に溝２３を形成する。

溝形成ステップ２では、レーザー光線４５によって保護テープ２０に溝２３を形成してもよい。図６は、図１に示す溝形成ステップ２の別の一例を一部断面で示す側面図である。

図６に示す溝形成ステップ２では、レーザー加工装置４０によるアブレーション加工によって、保護テープ２０に溝２３を形成する。レーザー加工装置４０は、保持面４２を有するチャックテーブル４１と、レーザー光線照射ユニット４３と、チャックテーブル４１とレーザー光線照射ユニット４３とを相対的に移動させる不図示の移動ユニットと、不図示の撮像ユニットと、を備える。

図６に示す溝形成ステップ２では、まず、チャックテーブル４１の保持面４２にウェーハ１０の裏面１５側を吸引保持する。次に、レーザー光線照射ユニット４３とウェーハ１０との位置合わせを行う。具体的には、不図示の移動ユニットがチャックテーブル４１を加工位置まで移動させ、不図示の撮像ユニットでウェーハ１０を撮像しアライメントすることで、レーザー光線照射ユニット４３の照射部４４を、ウェーハ１０の分割予定ライン１３に位置合わせする。

図６に示す溝形成ステップ２では、レーザー光線照射ユニット４３に対してチャックテーブル４１を相対的に移動させながら、ウェーハ１０の表面１２側からレーザー光線４５を、ウェーハ１０に貼着された保護テープ２０に集光点４６を位置付けて照射する。レーザー光線４５は、保護テープ２０に対して吸収性を有する波長のレーザービームである。溝形成ステップ２では、保護テープ２０の表面または表面近傍に集光点４６を位置付けたレーザー光線４５を、分割予定ライン１３に沿って照射することによって、分割予定ライン１３に沿って保護テープ２０に溝２３を形成する。

溝形成ステップ２において、溝２３は、保護テープ２０の基材層２１にのみ形成し、糊層２２には到達しないように形成される（図８および図１０参照）。また、溝２３は、溝幅が５０μｍ以上、好ましくは１００μｍ以上に形成される。また、溝２３は、溝幅が分割予定ライン１３の幅以下であるのが望ましい。

（改質層形成ステップ３）
図７は、図１に示す改質層形成ステップ３の一状態を一部断面で示す側面図である。図８は、改質層形成ステップ３の後のウェーハ１０の要部を示す断面図である。改質層形成ステップ３は、溝形成ステップ２実施後に実施される。改質層形成ステップ３は、ウェーハ１０の裏面１５側からウェーハ１０に対して透過性を有する波長のレーザー光線４５を分割予定ライン１３に沿って照射し、ウェーハ１０の内部に改質層１６を形成するステップである。

改質層１６とは、密度、屈折率、機械的強度またはその他の物理的特性が周囲のそれとは異なる状態になった領域のことを意味する。改質層１６は、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域、およびこれらの領域が混在した領域等である。改質層１６は、ウェーハ１０の他の部分よりも機械的な強度等が低い。

改質層形成ステップ３では、レーザー加工装置４０によるステルスダイシングによって、ウェーハ１０の基板１１の内部に改質層１６を形成する。レーザー加工装置４０は、図６に示す溝形成ステップ２で使用した装置と同一の装置でもよい。

改質層形成ステップ３では、まず、チャックテーブル４１の保持面４２に保護テープ２０を介してウェーハ１０の表面１２側を吸引保持する。次に、不図示の移動ユニットによってチャックテーブル４１を加工位置まで移動させ、不図示の撮像ユニットでウェーハ１０を撮像しアライメントすることによってレーザー光線照射ユニット４３の照射部４４を、ウェーハ１０の分割予定ライン１３に位置合わせする。

改質層形成ステップ３では、次に、レーザー光線照射ユニット４３に対してチャックテーブル４１を相対的に移動させながら、ウェーハ１０の裏面１５側からパルス状のレーザー光線４５を、基板１１の内部に集光点４６を位置付けて照射する。基板１１の内部に集光点４６を位置付けたレーザー光線４５を、分割予定ライン１３に沿って照射することによって、分割予定ライン１３に沿って基板１１の内部に改質層１６が形成される。すなわち、図８に示すように、溝形成ステップ２において形成した保護テープ２０の溝２３に沿った改質層１６が形成される。

（研削ステップ４）
図９は、図２に示す研削ステップ４の一例を一部断面で示す側面図である。図１０は、研削ステップ４の後のウェーハ１０の要部を示す断面図である。研削ステップ４は、改質層形成ステップ３実施後に実施される。研削ステップ４は、ウェーハ１０の裏面１５を研削し仕上げ厚さ１７に薄化するとともに、ウェーハ１０を分割予定ライン１３に沿って分割するステップである。

研削ステップ４では、研削装置５０による研削加工よって、ウェーハ１０を裏面１５側から研削して仕上げ厚さ１７に薄化する。研削装置５０は、保持面５２を有するチャックテーブル５１と、研削ユニット５３と、を備える。研削ユニット５３は、回転軸部材であるスピンドル５４と、スピンドル５４の下端に取り付けられたホイール基台５５と、ホイール基台５５の下面に装着される研削砥石５６と、研削水供給ノズル５７と、を備える。ホイール基台５５は、チャックテーブル５１の軸心と平行な回転軸で回転する。

研削ステップ４では、まず、チャックテーブル５１の保持面５２に保護テープ２０を介してウェーハ１０の表面１２側を吸引保持する。次に、チャックテーブル５１を軸心回りに回転させた状態で、ホイール基台５５を軸心回りに回転させる。研削水供給ノズル５７から研削水５８を供給するとともに、ホイール基台５５の下面に装着された研削砥石５６をチャックテーブル５１に所定の送り速度で近付けることによって、研削砥石５６でウェーハ１０を裏面１５側から研削する。

研削ステップ４では、ウェーハ１０が仕上げ厚さ１７になるまでウェーハ１０を裏面１５側から研削する。ウェーハ１０は、研削ユニット５３のホイール基台５５から研削応力が作用する。この研削応力とは、チャックテーブル５１に向けて押し付けられる方向等の応力を示す。保護テープ２０の溝２３は、分割予定ライン１３と厚み方向に重なる位置に形成されているので、上記の研削応力によって溝２３の底がチャックテーブル５１に近付く方向に押圧され、ウェーハ１０の内部において、研削応力が改質層１６に集中する。このため、ウェーハ１０は、研削応力によって、図１０に示すように、改質層１６を破断起点とする亀裂１８が伸展する。この際、改質層１６から伸びる亀裂１８の方向は、保護テープ２０の溝２３によってウェーハ１０の厚さ方向に案内される。このようにして、ウェーハ１０が分割予定ライン１３に沿って個々のチップに分割される。

以上説明したように、実施形態に係るウェーハ１０の加工方法では、ウェーハ１０の分割予定ライン１３に対応した領域の保護テープ２０に溝２３を形成することによって、改質層１６を破断起点として発生する亀裂１８が、ウェーハ１０の厚さ方向に沿って伸展させる。特に、改質層１６よりも被研削面（裏面１５）側に伸展する亀裂１８に対して伸展方向を案内する効果が高く、分割後のチップの側面に改質層１６を残す加工条件の場合であっても、抗折強度の低下を抑制する効果を奏する。

また、実施形態に係るウェーハ１０の加工方法において、溝２３は、溝幅が５０μｍ以上、好ましくは１００μｍ以上でかつ分割予定ライン１３の幅以下である。溝幅が１００μｍ未満である場合、研削応力を改質層１６に集中させることが困難な個所が生じる可能性があり、溝幅が５０μｍ未満である場合、研削応力を改質層１６に集中させることが困難である可能性がある。また、溝２３の溝幅が分割予定ライン１３の幅を超える場合、研削応力がウェーハ１０の内部で分散して、改質層１６に集中しない可能性がある。したがって、溝２３を、溝幅が５０μｍ以上、好ましくは１００μｍ以上でかつ分割予定ライン１３の幅以下にすることによって、確実に研削応力を改質層１６に集中させることができ、確実にウェーハ１０をチップに分割することができる。

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、溝形成ステップ２において切削加工で保護テープ２０に溝２３を形成する場合、実施形態の円板形状の切削ブレード３４に限定されず、カッター刃形状のブレードでもよい。この場合、バリの発生が抑制されるという効果を奏する。また、保護テープ２０は、基材層２１のみで糊層２２を有しない熱可塑性樹脂から形成され、ウェーハ１０に熱圧着して固定されるタイプを用いてもよい。

１０ ウェーハ
１１ 基板
１２ 表面
１３ 分割予定ライン
１４ デバイス
１５ 裏面
１６ 改質層
１７ 仕上げ厚さ
１８ 亀裂
２０ 保護テープ
２３ 溝
３０ 切削装置
４０ レーザー加工装置
４５ レーザー光線
５０ 研削装置
５１ チャックテーブル
５６ 研削砥石

Claims (3)

1. 分割予定ラインに区画された領域にデバイスが形成された表面を備えるウェーハの加工方法であって、
   ウェーハの該デバイスが形成された表面側に保護テープを貼着する保護テープ貼着ステップと、
   該保護テープ貼着ステップ実施後、該保護テープの露出した面の該分割予定ラインに対応した領域に溝を形成する溝形成ステップと、
   該溝形成ステップ実施後、ウェーハの裏面側からウェーハに対して透過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照射し、ウェーハの内部に改質層を形成する改質層形成ステップと、
   該改質層形成ステップ実施後、ウェーハの該保護テープ側をチャックテーブルで保持し、ウェーハの裏面を研削砥石で研削し仕上げ厚さに薄化するとともに、ウェーハを該分割予定ラインに沿って分割する研削ステップと、
   を備え、
   該研削ステップで該改質層から伸びる亀裂の方向が、該保護テープの該溝によってウェーハの厚さ方向に案内されることを特徴とする、ウェーハの加工方法。
2. 該研削ステップでは、ウェーハの裏面からウェーハの厚さ方向に研削送りされる該研削砥石が該改質層に至る前に研削を終了する、
   請求項１に記載のウェーハの加工方法。
3. 該溝は、切削ブレードまたはレーザー加工で形成される、
   請求項１または２に記載のウェーハの加工方法。

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