JP2022138844A - 半導体チップが形成されたウェーハの加工方法及びそれに用いる加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体チップが形成されたウェーハの周縁部を切削または研削加工するときに、切削深さを均一にしてまたはチッピングの発生を防止して、ウェーハの周縁部を所期の形状に高精度で加工する。【解決手段】表面に回路が形成された半導体ウェーハＷの周縁部を加工する加工方法では、高速に回転する加工工具を低速で回転する前記半導体ウェーハに当接させてウェーハの周縁部を切削または研削加工する。その際、低速で回転する半導体ウェーハに加工工具が当接する位置の近傍であって、回転方向に半導体ウェーハを加工する前の加工予定位置に、レーザ光を照射して、加工予定位置の表面を溶融して非晶質化する。レーザ光照射位置を、半導体ウェーハを加工する前の加工予定位置とし、レーザ光の照射ステップを経た加工予定位置のみを切削または研削加工するよう制御装置が制御する。【選択図】 図１

Description

本発明は、表面に多数の半導体チップが形成されたウェーハの加工方法及びそれに用いる加工装置に係り、特にウェーハの薄板化またはテラス加工において好適な、レーザ照射を利用する、半導体チップが形成されたウェーハの加工方法及びそれに用いる加工装置に関する。

半導体チップが多数形成されたウェーハ等では、基材の例えばシリコンウェーハを裏面から研削して薄板化し、その後各半導体チップに分割する方法が用いられている。ウェーハの周縁部に発生した亀裂や傷がウェーハの中心部まで進展して半導体チップの形成歩留まりが低下するのを防止するため、ウェーハの薄板化に先立ち、周縁部だけ所定厚み研削するテラス加工や、周縁部を整形する加工が実施される。

ウェーハの周縁部を加工する従来技術が、特許文献１や特許文献２開示されている。特許文献１では、専用の加工装置を使用せずに、大口径のウェーハから小径のウェーハを形成する、またはレーザ加工装置を使用せずに、割れがあるウェーハから取り扱い容易な形状のウェーハを作成するために、ダイシング装置をチャックテーブルに取り付けてウェーハを加工している。さらに、チャックテーブルの回転だけでなく、チャックテーブルのＸ軸方向の移動とブレードのＹ軸方向の移動を用いて、任意の曲線状にウェーハをカットして、取り扱い容易なウェーハ形状を得ている。

また、特許文献２では、ウェーハのエッジトリミング加工において、厚さが不均一となっているウェーハの不均一部分を認識して再加工するとともに、所望の切削深さに加工している。具体的には、回転する切削ブレードをウェーハの上方から降ろし、ウェーハの外周縁に所定深さ切り込みながら、ウェーハを回転させて外周縁を切削加工する。この時外周縁に形成される切削痕を撮像し、ウェーハの回転角度ごとの切削痕の深さを記憶し、回転角度ごとに切削痕が所定深さに達しているか否かを判断し、所定深さに達していない部分を再度切削加工している。

半導体チップが形成されたウェーハの裏面を研削してウェーハを薄板化することが、特許文献３に記載されている。この公報に記載のウェーハの薄板化では、板厚が数十μｍ以下になる裏面研削でも半導体基板の周辺部に割れや欠けが発生しないようにするために、ウェーハの面取り部を、裏面研削の目標板厚より若干深い深さで切削している。そして、表面の平坦部に半導体素子保護テープを張り付け、刃物で平坦部の形状に合わせて円形に切断し、その後裏面研削用砥石でウェーハの裏面を研削している。これにより、保護テープが巻き込まれる事態に起因する、及びナイフエッジ状の面取り部が残ることに起因するウェーハの周辺の割れや欠けを防止している。

特開平１１－５４４６１号公報 特開２０１３－１４９８２２号公報 特開２０００－１７３９６１号公報

上記特許文献１に記載のウェーハの加工装置では、欠け等のあるウェーハの周囲部をダイシングブレードで切断して小径のウェーハを製作している。しかしながらこの公報に記載の装置では、ダイシングブレードで切断するだけであり、ダイシングブレードの摩耗等により加工中に新たな亀裂が発生して中心部に進展することについては考慮されていない。つまり加工部が結晶性を帯びているウェーハでは、加工方位と結晶方位が相違する場所が多々あるので、ダイシングブレードで機械的に加工すると、予期しない方向にチッピング等の微小割れが発生する虞れがある。

特許文献２に記載のウェーハの加工方法では、ウェーハの厚みの変化に応じて切削ブレードで同一個所を複数回切削することが記載されている。しかしこの公報に記載の方法においても、切削ブレードで機械的にウェーハを加工するだけであるから、結晶方位と加工方向との相違等に起因して、予期しない方向にチッピング等の微視的な割れが発生する虞れがある。

また特許文献３には、ウェーハの裏面研削において、保護テープを貼り付けた後に刃物で周縁部を切削することが記載されている。この公報に記載の方法でもやはり、結晶方位性のあるウェーハをただ切削工具で切削しているだけであるから、加工方向とウェーハの結晶方位が相違しそれに工具の摩耗等が加わると、ウェーハが予期しない方向等に欠けるまたは微小亀裂が発生する虞れがある。

本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、半導体チップが形成されたウェーハの周縁部を切削または研削加工するときに、砥石や切削具等の工具の摩耗等が生じることが予期される場合であっても、切削深さを均一にしてまたはチッピングの発生を防止して、ウェーハの周縁部を所期の形状に高精度で加工することにある。

上記目的を達成する本発明の特徴は、表面に回路が形成された半導体ウェーハの周縁部を加工する加工方法において、高速に回転する加工工具を低速で回転する前記半導体ウェーハに当接させて前記半導体ウェーハの周縁部を切削または研削加工するステップと、低速で回転する前記半導体ウェーハに前記加工工具が当接する位置の近傍であって、前記半導体ウェーハを加工する前の加工予定位置にレーザ光を照射して、前記加工予定位置の表面を溶融して非晶質化するステップとを含み、前記加工予定位置は、前記加工工具が配設された位置よりも前記半導体ウェーハの回転方向の後ろ側であって、前記加工工具が未だ当接していない面を有する位置であり、前記レーザ光の照射ステップを経た前記加工予定位置のみを前記切削または研削加工するよう制御装置が制御することにある。

そしてこの特徴において、前記加工工具が配設された位置よりも前記半導体ウェーハの回転方向の後ろ側の前記加工予定位置の代わりに、前記半導体ウェーハの回転方向の前側にある前記半導体ウェーハを加工した後の位置であって、前記加工で発生した摩擦熱が実質的には完全に放散されない位置を加工予定位置とし、前記加工予定位置を最初に切削または研削加工するパスにおいては、レーザ光を予め当該加工予定位置に照射しておくことが好ましい。

また、前記半導体ウェーハがＳｉ基板、サファイア基板、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板、タンタル酸リチウム基板、ニオブ酸リチウム基板の少なくともいずれかで構成されているときは、前記レーザ光を波長が５３２ｎｍ以上の長波長のパルスレーザ光とするのが好ましく、前記半導体ウェーハが酸化ガリウム基板から構成されているときは、前記レーザ光を紫外エキシマレーザ光とすることが望ましい。

上記目的を達成する本発明の他の特徴は、表面に半導体チップが多数形成された半導体ウェーハを加工する加工装置において、前記半導体ウェーハの周縁部を切削または研削し高速に回転する加工工具と、前記半導体ウェーハを低速に回転する回転ベッドと、前記加工工具の回転と前記半導体ウェーハの回転を制御する制御装置を備え、前記加工工具で前記ウェーハの周縁部を加工するときに、前記加工工具が前記半導体ウェーハに当接する位置の近傍であって前記加工工具が切削または研削加工する前の位置に前記ウェーハの加工表面を溶融して非晶質化するレーザ光を照射する、レーザ光照射装置を設け、前記制御装置は、前記加工工具が切削または研削加工する加工予定位置を、予めレーザ光照射するよう制御することにある。

そしてこの特徴において、前記レーザ光照射装置は、パルスレーザ光を出射することが好ましく、前記半導体ウェーハが酸化ガリウム基板から構成されるときに、前記レーザ光照射装置は紫外エキシマレーザであることが望ましく、前記半導体ウェーハがＳｉ基板、サファイア基板、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板、タンタル酸リチウム基板、ニオブ酸リチウム基板の少なくともいずれかで構成されるときに、前記レーザ光照射装置は、波長が５３２ｎｍ以上の長波長のパルスレーザ光を出射可能であることが望ましい。

本発明によれば、半導体チップが形成されたウェーハの周縁部を切削または研削加工するときに、切削または研削加工予定位置を加工前に予めレーザ照射により非晶質化して改質したので、切削または研削加工において所期の加工位置で加工することができ、切削深さを均一にでき、またチッピングの発生を防止できる。これにより、ウェーハの周縁部を所期の形状に高精度で加工できる。

本発明に係る半導体チップが形成されたウェーハの加工装置の一実施例の正面図である。 図１に示したレーザ加工装置の配置を説明するための、レーザ加工装置の上面図である。 本発明に係るウェーハ加工の一実施例の手順を説明する図である。 本発明に係る半導体チップが形成されたウェーハの加工装置の他の実施例の正面図である。 図４に示したレーザ加工装置の配置を説明するための、レーザ加工装置の上面図である。 本発明に係るウェーハ加工の他の実施例の手順を説明する図である。

以下、本発明に係る半導体チップが形成されたウェーハの加工装置及び加工方法を、図面を用いて説明する。図１は、半導体チップが形成されたウェーハＷをテラス加工するのに用いるウェーハ面取り装置１００を含むウェーハ加工装置３００の一実施例の正面図である。ウェーハ面取り装置１００は、ウェーハＷや種々の脆性板状体の周縁部を加工する装置であり、例えば、Ｓｉウェーハや、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＬＴ等の化合物半導体を加工可能である。本実施例の以下の記載では、ウェーハ面取り装置１００で加工する被加工物として、シリコンウェーハＷを例にとり説明するが、その他の材料製のウェーハや板状体、貼り合わせウェーハであっても同様に加工できる。

ウェーハ面取り装置１００は、ウェーハ送りユニット１０２と研削ユニット１０４を備える。ウェーハ送りユニット１０２は水平に配置されたベースプレート１０６を備え、ベースプレート１０６上には、１対のＹ軸ガイドレール１０８が間隔を置いて平行に配置され、各Ｙ軸ガイドレール上にはＹ軸リニアガイド１１０が配設されている。Ｙ軸リニアガイド１１０上には、Ｙ軸テーブル１１２が載置されている。Ｙ軸テーブル１１２は、Ｙ軸モータ１１４で駆動されるＹ軸ボールねじ１１６により、Ｙ軸ガイドレール１０８に沿ってＹ方向に直動する。

Ｙ軸テーブル１１２上にはＹ軸ガイドレール１０８に直交して、１対のＸ軸ガイドレール１２０が間隔を置いて平行に配設され、各Ｘ軸ガイドレール１２０上にはＸ軸リニアガイド１２２が配設されている。Ｘ軸リニアガイド１２２上にはＸ軸テーブル１２４が載置されている。Ｘ軸テーブル１２４は、Ｘ軸モータ１２６で駆動されるＸ軸ボールねじ１２８により、Ｘ軸ガイドレール１２０に沿ってＸ方向に直動する。

Ｘ軸テーブル１２４上には、Ｚ軸ベース１３０がＸ軸テーブル１２４に対して垂直に設けられており、Ｚ軸ベース１３０にはＺ軸ガイドレール１３２が配設されている。Ｚ軸ガイドレール１３２にはＺ軸リニアガイド１３４が取り付けられており、Ｚ軸リニアガイド１３４の反Ｚ軸ガイドレール面側にはＺ軸テーブル１３６が上下方向に移動可能に配設されている。Ｚ軸テーブル１３６は、Ｚ軸モータ１３８で駆動されるＺ軸ボールねじ１４０により、上下方向に移動可能になっている。すなわち、Ｚ軸モータ１３８を駆動するとＺ軸ボールねじ１４０が回動し、Ｚ軸テーブル１３６がＺ軸ガイドレール１３２に沿って昇降する。

Ｚ軸テーブル１３６上には、ワークを回転させるのに用いる保持台である回転ベッドとしての吸着テーブル１６０を回転駆動するθ軸モータ１５０が、配設されている。θ軸モータ１５０は、θ軸シャフト１５２に連結されており、θ軸シャフト１５２の上端部に、吸着テーブル１６０が水平に接続されている。吸着テーブル１６０はいわゆる真空チャックであり、被加工物であるウェーハＷを真空吸着して載置し、その状態でウェーハＷをテラス加工する。ここで、θ軸はＺ軸に平行な上下方向を向いた回転軸線である。

このように構成したウェーハ送りユニット１０２では、Ｙ軸モータ１１４を制御装置２５２が駆動制御することにより、吸着テーブル１６０は図１で左右方向であるＹ方向に移動し、同様に、制御装置２５２がＸ軸モータ１２６を駆動制御することにより、吸着テーブル１６０は図１で紙面表裏方向であるＸ方向に移動する。また、制御装置２５２がθ軸モータ１５０を駆動することにより、Ｚ軸に平行なθ軸周りに吸着テーブル１６０は比較的低速で回転する。

一方、研削砥石１８０が取り付けられる研削ユニット１０４においては、ベースプレート１０６上に架台１７４が配設されている。架台１７４上には、外周モータ１７６が設けられており、外周モータ１７６はスピンドル１７８に連結されている。スピンドル１７８の中心軸線ＣＨはＺ軸に平行である。スピンドル１７８の下端部には、研削砥石１８０が着脱可能に取り付けられる。スピンドル１７８は、外周モータ１７６により比較的高速に回転駆動される。クーラント１９０を吐出するノズル１９２が、研削砥石１８０の近傍に配置されており、研削砥石１８０がワークに当接する研削位置へクーラント１９０を噴射する。

上記のように構成したテラス加工装置では、従来のウェーハの面取り装置１００と同様の構成を採用しているが、本発明においては、上述の従来の機械的な研削加工に加えて、レーザ加工を研削加工時に併用することを特徴とする。そのため、ウェーハ面取り装置１００にレーザ加工装置２００が付加されている。このレーザ加工装置２００を備えたウェーハ面取り装置１００を、以下ウェーハ加工装置３００と呼ぶ。

ウェーハ加工装置３００では、ウェーハ面取り装置１００の近傍に、レーザ加工装置２００を配置する。この様子を図２を用いて説明する。図２は、レーザ加工装置２００の主要部を含むウェーハ加工装置３００の上面図である。図１では、理解しやすいようにレーザ加工装置２００をウェーハ送りユニット１０２を挟んで研削ユニット１０４の反対側に配置しているが、図２に示すようにレーザ加工装置２００は、研削砥石１８０がウェーハにＷに当接する位置の近傍に、照射位置が位置するように配置される。

レーザ加工装置２００は、レーザ光源２１０と、このレーザ光源２１０から出射した光を２つに分光するビームスプリッタ２１２を備える。ビームスプリッタ２１２で分光された一方の光である第１の分光２２０は、ガルバノミラー２２２及びｆ－θレンズ２２４を介してＺ軸方向に位置を調整されて照射位置Ｐ_Ｉである端面２４２に照射される。他方の光である第２の分光２３０は、同様にガルバノミラー２３２、ｆ－θレンズ２３４を介して半径方向に位置を調整されて、照射位置Ｐ_Ｉであるテラス加工面２４４に照射される。ウェーハＷの研削加工前の位置である照射位置Ｐ_Ｉでは、これら２つの分光が各面２４２、２４４を照射して、研削前のウェーハＷを加熱する。

なお、テラス加工の形態によっては、テラス加工で形成される上下方向に広がる端面２４２が、円筒面ではなく円錐面となる。その場合、第１の分光２２０は、角度を持って端面２４２に入射する。また、研削加工時に発生する摩擦熱を併用して、次回研削面をさらに改質する場合には、レーザ光の照射位置Ｐ_Ｉをクーラント１９０の冷却効果が進む前の位置、すなわち研削加工直後の位置（図ではウェーハの回転方向が右方向であるから、研削位置Ｐ_ｇよりも右側）にすることも可能である。

レーザ加工装置２００の各光学部品２１２、２２２、２２４、２３２、２３４は、筐体または保持具２５４内に配設され、これらは本実施例では、ウェーハ面取り装置１００の制御装置２５２の上面に配置されている。すなわち、制御装置２５２は架台としても働き、加工スペースの有効活用を図っている。ウェーハ面取り装置１００の制御装置２５２の上部には、レーザ加工装置２００の制御装置２５０が組み込まれており、レーザ光源２１０のレーザ光の出射や、ガルバノミラー２２２、２３２の照射位置や回動等を制御する。

このように構成したウェーハ加工装置３００を用いてウェーハＷをテラス加工する本発明の加工方法を図１～３を用いて説明する。ここで、図３は、ウェーハＷのテラス加工の様子を、ウェーハの部分正面図で示した図である。図３（ａ）は、テラス加工前の状態を示し、図３（ｂ）は研削加工前のレーザ加工状態を示し、図３（ｃ）は研削加工中の状態を示す。図３（ｄ）は、テラス加工を終えた状態を示す。ウェーハ面取り装置１００を用いたテラス加工では、初めにウェーハＷを吸着テーブル１６０に載置し、真空吸着する。それとともに、Ｚ軸モータ１３８を駆動して吸着テーブル１６０の高さを調整して、ウェーハＷの高さを研削砥石１８０の加工位置に合わせ、Ｘ軸モータ１２６を駆動してウェーハＷの回転軸となるθ軸と研削砥石１８０の中心軸線ＣＨのＸ軸方向位置に一致させる。この時、Ｙ軸モータ１１４は駆動しないか、またはウェーハＷが研削砥石１８０に接近し過ぎていたら退避位置まで退避しているように駆動する。

次いで制御装置２５２が外周モータ１７６を高速に、θ軸モータ１５０を低速にそれぞれ同一方向の移動になるように回転制御する。例えば、外周モータ１７６に連結したスピンドル１７８に取り付けた研削砥石１８０の回転速度が３０００ｒｐｍ、ウェーハＷの外周速度が５ｍｍ／ｓとなる回転速度に、それぞれのモータ１７６、１５０を制御する。

この状態で、制御装置２５２がＹ軸モータ１１４を駆動して、ウェーハＷを研削砥石１８０にＹ軸方向に接近させる（図３（ａ）参照）。そして、ウェーハＷが研削砥石１８０に当接する地点の近傍まで接近したら、Ｙ軸モータ１１４の回転速度を低下させ、ウェーハＷのＹ軸方向送り速度を減速し、ウェーハＷに研削砥石１８０を当接させる。その後、１研削当たりの半径方向研削幅となるようにウェーハＷのＹ軸方向送り量を決定し、決定した送り量の下でウェーハＷの全周にわたり研削を開始する（図３（ｃ）参照）。一旦研削が開始されると研削位置に向けてノズル（冷却液供給手段）１９２からクーラント１９０が噴出され、研削により生じた研削屑や砥石の摩耗粉等を研削位置から排除するとともに、研削個所を冷却する。

１研削で（１パス当たり）可能な半径研削幅が所望テラス加工部Ｐ_Ｔの幅以上であれば、全周にわたり研削が終了すると、Ｙ軸モータ１１４を駆動してウェーハＷを研削位置から退避する。１研削当たり可能な半径方向研削幅が所望テラス加工部Ｐ_Ｔの幅より小さければ、複数回（複数パス）だけ上記を繰り返す。また、一般にウェーハにテラス加工を施す場合は、ウェーハの厚み方向、すなわちＺ方向に複数回の研削が必要であるから、Ｚ軸モータを駆動して所定Ｚ軸方向送り量だけＺ方向にウェーハＷを移動させて、研削高さ位置を変更する。ウェーハＷの高さ位置が下方に変化したので、再びＹ軸モータ１１４を駆動してウェーハＷに当接させ、所定Ｙ軸方向送り量で所定半径方向幅の研削を実行する。これを繰り返し、ウェーハＷにおいて所定厚さまでテラス加工を施したら（図３（ｄ）参照）、次のウェーハＷの加工に移る。なお、図３（ｂ）は、以下に詳述するレーザ加工状態を示す図であり、ウェーハ送りユニット１０２において周方向位置を、その他の図（図３（ａ）、（ｂ）、（ｄ））とは変えて示している。上記テラス加工においては、制御装置２５２が、研削砥石１８０の研削速度や、ウェーハＷの回転速度、及び研削砥石１８０とウェーハＷの位置を制御する。

ところでウェーハＷに研削砥石１８０を当接させると、それらの間の回転速度の違いから摩擦が発生し、ウェーハＷの表面をダイヤモンド等の高硬度の砥粒が削り取る。そのため、ウェーハＷの表面には瞬時に大きな摩擦力が加わり、砥粒が安定して研削砥石１８０に保持されていない状態、すなわち研削砥石１８０が摩耗する状態ではウェーハＷを想定外に傷つけ、好ましくない欠陥が生じる虞れがある。

そこで、研削砥石１８０が研削する予定の箇所（加工予定位置）Ｐ_Ｔを予めレーザ光で破壊して砥粒による研削負荷を低減する、もしくは研削のガイドとする。すなわち、ウェーハＷにおける砥粒が取り去る個所をレーザ光で予め微視的に定めることで、砥粒がその部分を通り過ぎると、レーザ光で微視的に破壊して非晶質化した部分からだけウェーハが剥がれ取られ、意図しない剥離が防止されることになる。このレーザ光による破壊は、砥粒による破壊とは異なり微視的であり、ウェーハＷを一時的に溶融して液相またはそれに近い状態にして非晶質化するものであるから、砥粒による剪断応力が著しく軽減される。

このようなレーザ光によるウェーハＷの予改質の状態を、図３（ｂ）に示す。ウェーハＷの予改質であるので、研削加工の前に実施する。そのため、研削位置Ｐ_ｇよりもウェーハＷの回転方向における後ろの位置（図ではウェーハＷが右回転するので、研削位置Ｐ_ｇよりも左側）にレーザ光の照射位置Ｐ_Ｉを設定する。なお、上述したように、現在の研削加工後にさらにウェーハＷの厚み方向位置を変えて研削加工するのであれば、研削加工終了後の位置、すなわちウェーハＷの回転方向の前側の位置に予改質のためのレーザ照射位置Ｐ_Ｉを設定してもよい。この場合、研削加工による摩擦熱を利用できる、研削加工終了直後位置にレーザ照射位置Ｐ_Ｉを設定すると、クーラント１９０により摩擦熱が放散される前に、ウェーハＷの表面を研削時の摩擦熱を含めて予改質して非晶質化でき、効果的にウェーハを予改質できる。

本実施例に示したレーザ加工装置２００を用いたレーザ加工について、以下にさらに説明する。レーザ光はパルスレーザ光であり、その波長は被加工物であるウェーハＷの材質に応じて変化させることが好ましい。被加工物が、Ｓｉ（シリコン）、サファイア、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、ＬｉＴａＯ_３（タンタル酸リチウム）、ＬｉＮｂＯ_３（ニオブ酸リチウム）等のウェーハや基板の場合には、波長が比較的長い５３２ｎｍ以上のナノ秒パルスレーザを用いることがテラス加工面の熱吸収の面で好ましい。

その際、ＧａＮやＳｉＣ基板またはウェーハの場合には、レーザ吸収率の高い流動性物質をウェーハや基板の表面に塗布してレーザ光を照射するようにしてもよい。この場合、ウェーハＷの内部に到達する前に流動性物質に吸収されるレーザ光の割合が高いので、レーザ光で発生する熱はウェーハＷの界面すなわちテラス加工面２４２、２４４に集中し、より効果的にウェーハＷを溶融でき、テラス加工面２４２、２４４を平坦化できる。一方、Ｇａ_２Ｏ_３（酸化ガリウム）の場合には、波長の短い、例えば波長２５０～２６０ｎｍの紫外エキシマレーザを用いることにより、ウェーハＷの予改質が可能になる。

本実施例によれば、制御装置２５２が、予め記憶されたプログラミングにしたがって、研削加工直前のウェーハＷにレーザ光を照射して、加工表面を一旦溶融して改質したのちウェーハＷをテラス加工するように制御するので、研削砥石１８０の砥粒がウェーハＷから剥離する領域を予め定めることが可能になる。したがって、ウェーハＷの意図しない部分が砥粒により剥がし取られることを防止でき、加工面における欠陥や亀裂、チッピング等の不具合の発生を防止できる。これによりテラス部に起因する亀裂が半導体ウェーハ上に形成されたチップ部へ進展するのを防止し、半導体製造の歩留まりを向上できる。

次に、本発明に係る半導体チップが形成されたウェーハの加工の他の実施例を図４ないし図６を用いて説明する。本実施例の加工は、半導体チップが形成されたウェーハＷの周縁部を切断する、トリミング加工である。トリミング加工であり、使用する工具は円板状のダイシングブレード１８２である。図４は、図１に対応するウェーハ加工装置３０１の正面図であり、図５は、レーザ加工装置２０１の配置を示す、レーザ加工装置２０１部分の上面図である。図６は、トリミング加工の様子を説明するための図であり、ウェーハとダイシングブレード１８２及びレーザ加工装置２０１の相対関係を示す図である。

図４に示すウェーハ加工装置３０１を参照して、図１のウェーハ面取り装置１００は研削ユニット１０４を備えていたが、本実施例のウェーハ加工装置３０１はその代りに切削ユニット１０５を有するダイシング装置１０１を備える。ダイシング装置１０１の切削ユニット１０５は、図１の研削ユニット１０４とほぼ同様の構成であるが、スピンドル１７８が横軸に形成されており、スピンドル１７８の先端部に円板状のカッターであるダイシングブレード１８２が取り付けられている点で、図１の研削ユニット１０４と相違する。切削ユニット１０５では、ダイシングブレード１８２を高速で回転させながら降下させ、吸着テーブル１６０に載置したウェーハＷに当接させて、ウェーハの周縁部を所定形状に切断する。

また、レーザ加工装置２０１も図１の場合に比べて簡単化され、レーザ光源２１０から出射された出射光２１６は、ガルバノミラー２３２で方向を変えられてｆ－θレンズ２３４に入射する。そして、ガルバノミラー２３２及びｆ－θレンズ２３４で位置を調整されて、ウェーハＷのエッジトリミング部またはトリミング加工部Ｐ_ＴＲに照射される（図６（ａ）参照）。

図５に示すように、本実施例においても、レーザ加工装置２０１は、ダイシングブレード１８２を用いたダイシング加工部（トリミング加工部）Ｐ_ＴＲの近傍であって直前の位置に配置される。すなわち、ウェーハＷが右回転しているので、トリミング加工部Ｐ_ＴＲよりも左側にレーザ加工装置２０１の照射位置Ｐ_Ｉが設定されている。

制御装置２５２は予め記憶されたプログラムにしたがって、ウェーハＷのダイシング加工前にレーザ加工装置２０１が、加工予定位置であるトリミング加工部Ｐ_ＴＲを溶融し非晶質化するよう制御する。したがって、ウェーハＷは微視的に破壊され、その破壊部分からダイシングを進める。これにより、意図しない剥離や亀裂がウェーハＷの中央部へ進展するのを防止できる。

図５では、レーザ照射位置Ｐ_Ｉとトリミング加工部Ｐ_ＴＲの間にクーラント１９０用のノズル１９２を配置しているので、レーザ照射後であってダイシング加工前にウェーハＷは冷却される。クーラント１９０による冷却熱がレーザ照射位置Ｐ_Ｉに伝達すると、レーザ照射の効率が低下する。このような効率の低下を嫌う場合には、レーザ加工装置２０１による照射位置Ｐ_Ｉをトリミング加工部Ｐ_ＴＲの後ろの位置、すなわち図５で右側に配置することも可能である。

その場合、レーザ光が発生する熱とともにクーラント１９０ではまだ十分に放散されていないダイシング加工時の摩擦熱を利用できる利点がある。ただし、本方法は、ウェーハＷの厚み方向に複数回（複数パス）ダイシング加工を実施する場合にのみ有効であり、その場合であっても初め（１回目の加工パス）のダイシング加工では、レーザ照射によるウェーハＷの予改質の恩恵を得られない。これを回避するためには、１回目のパスでは、ダイシング加工をしないで、レーザ光の照射だけしながらウェーハを回転させ、次の回（次のパス）からは通常通りウェーハＷをダイシング加工した後にレーザ加工を実施するよう制御装置２５２が制御する。

この場合であってもレーザ光を用いた初回のウェーハの改質ではダイシング加工時の摩擦熱を利用することはできないので、ダイシング加工の後ろ側の位置にレーザ光の照射位置Ｐ_Ｉを設定するときは、１回目のパスだけはウェーハＷ上のトリミング線Ｌ_ＴＲに沿ってより大出力のレーザ光を出射するのが望ましい。

図６に、ダイシング装置１０１とレーザ加工装置２０１を備えるウェーハ加工装置３０１を用いた、ダイシング加工方法を示す。ダイシングブレード１８２を例えば５００ｒｐｍで高速にＲ方向（図５参照）に回転し、ウェーハＷを外周速度５ｍｍ／ｓで低速に回転する。レーザをウェーハＷに照射位置Ｐ_Ｉで照射する（図６（ａ））。照射位置Ｐ_Ｉは、ダイシングブレード１８２を用いてウェーハＷをトリミング加工するトリミング線Ｌ_ＴＲ上に設定される。そして、照射位置Ｐ_Ｉは、ウェーハＷにダイシングブレード１８２が当接するダイシング加工位置１９６よりウェーハＷの回転方向において、後ろ側の位置に設定される。

同一ウェーハＷの、照射位置Ｐ_ＩよりウェーハＷの回転方向に後ろ側の位置であるダイシング加工位置１９６では、照射位置Ｐ_Ｉでレーザ光が照射されて改質されたウェーハＷがダイシングブレード１８２を用いて切削される（図６（ｂ））。図６（ａ）と図６（ｂ）の工程を所望加工パスだけ繰り返す。最終的にウェーハＷは、所望形状に周縁部を切断されて、トリミング加工が終了する（図６（ｃ））。

本実施例においても、ダイシング直前のウェーハにレーザ光を照射して、加工表面を一旦溶融して非晶質に改質するので、ダイシングブレードが切削する領域と切削しない領域とを微視的に予め区別することが可能になる。したがって、微視的にウェーハＷの意図しない部分が切削されることを防止でき、加工面における欠陥や亀裂、チッピング等の不具合の発生を防止できる。これによりエッジトリミング部に起因する亀裂が半導体ウェーハ上に形成されたチップ部へ進展するのを防止し、半導体製造の歩留まりを向上できる。

なお、上記各実施例で説明したレーザ加工を、少なくともテラス加工またはトリミング加工における最後の工程前もしくは仕上げ工程の前に実施すれば、薄板化工程等の次工程に平坦化され亀裂やチッピングのない状態でウェーハを提供できる。したがって、加工の複雑さを排したい場合や途中の加工では亀裂やチッピングの発生する虞れが少ない場合等には、レーザ加工を省くこともできる。しかしながら、研削砥石やダイシングブレードにおける摩耗の発生タイミングを予期することは困難であるから、毎研削または切削パスの実施前に上記各実施例に示したレーザ加工を併用することが望ましい。

１００…ウェーハ面取り装置、１０１…ダイシング装置、１０２…ウェーハ送りユニット、１０４…研削ユニット、１０５…切削ユニット、１０６…ベースプレート、１０８…Ｙ軸ガイドレール、１１０…Ｙ軸リニアガイド、１１２…Ｙ軸テーブル、１１４…Ｙ軸モータ、１１６…Ｙ軸ボールねじ、１２０…Ｘ軸ガイドレール、１２２…Ｘ軸リニアガイド、１２４…Ｘ軸テーブル、１２６…Ｘ軸モータ、１２８…Ｘ軸ボールねじ、１３０…Ｚ軸ベース、１３２…Ｚ軸ガイドレール、１３４…Ｚ軸リニアガイド、１３６…Ｚ軸テーブル、１３８…Ｚ軸モータ、１４０…Ｚ軸ボールねじ、１５０…θ軸モータ、１５２…θ軸シャフト、１６０…吸着テーブル（回転ベッド）、１７４…架台、１７６…外周モータ、１７８…スピンドル、１８０…研削砥石（加工工具）、１８２…ダイシングブレード（加工工具）、１９０…冷却液（クーラント）、１９２…冷却液供給手段（ノズル）、１９６…ダイシング加工位置、２００、２０１…レーザ加工装置、２１０…レーザ光源、２１２…ビームスプリッタ、２１６…出射光、２２０…（第１の）分光、２２２…ガルバノミラー、２２４…ｆ－θレンズ、２３０…（第２の）分光、２３２…ガルバノミラー、２３４…ｆ－θレンズ、２４２…（テラス加工）端面、２４４…テラス加工面、２５０…（レーザ加工装置の）制御装置、２５２…制御装置、２５４…保持具（筐体）、３００、３０１…ウェーハ加工装置、ＣＨ…中心軸線、Ｌ_ＴＲ…トリミング線、Ｐ_Ｉ…（レーザ）照射位置、Ｐ_ｇ…研削位置、Ｐ_Ｔ…テラス加工部（加工予定位置）、Ｐ_ＴＲ…トリミング加工部（ダイシング加工部、加工予定位置））、Ｒ…回転方向、Ｗ…ウェーハ

Claims (8)

1. 表面に回路が形成された半導体ウェーハの周縁部を加工する加工方法において、
   高速に回転する加工工具を低速で回転する前記半導体ウェーハに当接させて前記半導体ウェーハの周縁部を切削または研削加工するステップと、
   低速で回転する前記半導体ウェーハに前記加工工具が当接する位置の近傍であって、前記半導体ウェーハを加工する前の加工予定位置にレーザ光を照射して、前記加工予定位置の表面を溶融して非晶質化するステップとを含み、
   前記加工予定位置は、前記加工工具が配設された位置よりも前記半導体ウェーハの回転方向の後ろ側であって、前記加工工具が未だ当接していない面を有する位置であり、前記レーザ光の照射ステップを経た前記加工予定位置のみを前記切削または研削加工するよう制御装置が制御することを特徴とする半導体ウェーハの加工方法。
2. 前記加工工具が配設された位置よりも前記半導体ウェーハの回転方向の後ろ側の前記加工予定位置の代わりに、前記半導体ウェーハの回転方向の前側にある、前記半導体ウェーハの加工後の位置であって、前記加工で発生した摩擦熱が実質的には完全に放散されない位置を加工予定位置とし、前記加工予定位置を最初に切削または研削加工するパスにおいては、レーザ光を予め当該加工予定位置に照射しておくことを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハの加工方法。
3. 前記半導体ウェーハがＳｉ基板、サファイア基板、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板、タンタル酸リチウム基板、ニオブ酸リチウム基板の少なくともいずれかで構成されているときは、前記レーザ光を波長が５３２ｎｍ以上の長波長のパルスレーザ光としたことを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハの加工方法。
4. 前記半導体ウェーハが酸化ガリウム基板から構成されているときは、前記レーザ光を紫外エキシマレーザ光としたことを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハの加工方法。
5. 表面に半導体チップが多数形成された半導体ウェーハを加工する加工装置において、
   前記半導体ウェーハの周縁部を切削または研削し高速に回転する加工工具と、前記半導体ウェーハを低速に回転する回転ベッドと、前記加工工具の回転と前記半導体ウェーハの回転を制御する制御装置を備え、
   前記加工工具で前記半導体ウェーハの周縁部を加工するときに、前記加工工具が前記半導体ウェーハに当接する位置の近傍であって前記加工工具が切削または研削加工する前の位置に前記ウェーハの加工表面を溶融して非晶質化するレーザ光を照射する、レーザ光照射装置を設け、
   前記制御装置は、前記加工工具が切削または研削加工する加工予定位置を、予めレーザ光照射するよう制御することを特徴とする半導体ウェーハの加工装置。
6. 前記レーザ光照射装置は、パルスレーザ光を出射する装置であることを特徴とする請求項５に記載の半導体ウェーハの加工装置。
7. 前記半導体ウェーハが酸化ガリウム基板から構成されるときに、前記レーザ光照射装置は紫外エキシマレーザであることを特徴とする請求項５に記載の半導体ウェーハの加工装置。
8. 前記半導体ウェーハがＳｉ基板、サファイア基板、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板、タンタル酸リチウム基板、ニオブ酸リチウム基板の少なくともいずれかで構成されるときに、前記レーザ光照射装置は、波長が５３２ｎｍ以上の長波長のパルスレーザ光を出射可能な装置であることを特徴とする請求項５に記載の半導体ウェーハの加工装置。

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