JP2022138928A

JP2022138928A - ウェーハのテラス加工方法及びそれに用いる加工装置

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Publication number: JP2022138928A
Application number: JP2021039091A
Authority: JP
Inventors: 太良津留; Taira Tsuru
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2021-03-11
Filing date: 2021-03-11
Publication date: 2022-09-26

Abstract

【課題】半導体ウェーハのテラス部の加工において、チッピング等の不具合の発生要因となり得る、テラス部の表面の凹凸または残留加工応力を低減する。【解決手段】表面に回路が形成された半導体ウェーハＷの周縁部をテラス加工する加工方法において、高速に回転する研削砥石１８０を低速で同じ方向に回転する半導体ウェーハに当接させてウェーハの周縁部を段差状にテラス加工するステップと、低速で回転する半導体ウェーハに研削砥石が当接する位置の近傍であって、回転方向の、半導体ウェーハの研削が済んだ位置に、レーザ光２２０、２３０を照射して半導体ウェーハのテラス加工表面を溶融して平坦化するステップとを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、ウェーハの周縁部をレーザ加工する加工方法及びそれに用いる加工装置に係り、特にウェーハの周縁部に段差状に形成したテラス部をレーザを用いて加工する方法及びそれに用いる加工装置に関する。

貼り合わせウェーハの周縁部においてチッピングが発生するのを防止するためやウェーハの薄板化の前段階として、ウェーハの周縁部を段差状に加工する、いわゆるテラス加工をウェーハに施す場合がある。このようなウェーハのテラス加工の例が、特許文献1に開示されている。

この公報では、テラス平坦部の周方向厚みやばらつきを低減するために、貼り合わせウェーハのテラス加工において、初めに、テラス加工済みの貼り合わせウェーハの周縁部の周方向厚み分布を測定する。その後、測定した周方向厚み分布におけるばらつきを補償する面内補正条件を、テラス加工条件にフィードバックし、このフィードバックされたテラス加工条件に基づき、ウェーハのテラス部を再度テラス加工する。再度のテラス加工時には、補正されたテラス加工条件に応じて、貼り合わせウェーハを回転させながら厚み方向、すなわち上下方向に加工条件に追従させて加工する。

ところでシリコンウェーハの加工では、従来高速回転する研削砥石と低速回転するウェーハを組み合わせて所望の厚みまでウェーハの周縁部の研削を進め、後工程であるエッチングで未除去分を除去してテラス部を形成することが一般的である。テラス部はこのように形成するが、一般のウェーハ上のチップ形成面では、加工後の面が所望の面となるように、レーザ加工を用いることもある。このようなレーザ加工の例が特許文献２に記載されている。

特許文献２に記載のレーザ加工方法では、デブリの発生を抑制しつつ、ＳｉＣウェーハにアスペクト比が大きい凹部または貫通孔を形成することを課題にして、波長５００ｎｍ以上、パルスエネルギー５０μＪ以下、かつ繰り返し周波数２００ｋＨｚ以上のパルスレーザ光を照射してＳｉＣ材料上に凹部または貫通孔を形成している。そして、パルスレーザ光の照射領域を、パルスレーザの吸収係数がＳｉＣよりも大きい光吸収層で覆っている。

レーザ加工の他の例が、特許文献３に記載されている。この公報に記載のレーザ加工においては、ＲＩＥやダイサーでは不可能な、半導体材料の高精度な精密加工を実現するために、照射するレーザ光の波長に対して高い吸収率を有する流動体物質を、半導体材料の加工対象面に接触させ、半導体材料の裏面側からレーザ光をパルス照射する。その際、レーザ光の波長を半導体材料の光吸収体から外れた波長とする。これにより、溝表面の割れ、欠け、チッピング等の加工傷を抑制できる。

特開２０２０－１３１４１０号公報特開２０１４－４６２８号公報特開２０１４－２２６６８５号公報

ウェーハのテラス加工は、貼り合わせウェーハ等では薄板化の起点を形成するための加工であり、半導体チップが形成される平面部を含んでその後に実施される、薄板化加工等が半導体チップ部に及ぼす影響を無くす、もしくは少なくすることを目的とする。したがって、加工されたテラス部にチッピングやひび、割れ等が発生することを極力避ける必要があり、そのためにはテラス部を平坦化する必要がある。

特許文献１に記載の従来のテラス部の加工では、テラス部を一旦加工したのち、その厚みを測定し、厚みの変動分布に応じて再度加工し、その際変動量に応じて研削砥石とウェーハの相対位置を変えているので、従来一般的な方法に比べてテラス部の厚みの均一化が図られるという利点を有する。しかしながら、最終加工まで、テラス部の厚みを測定するという工程を必要とし、この工程は研削中には外乱により精密な測定が困難であるから、一旦研削を中止して行わざるを得ず、テラス部の加工に多大な時間を要する。また、テラス部の厚みは確かに均一化されるものの、研削後の表面は砥石の粗さに起因する微小な凹凸が存在し、この凹凸がチッピングの原因になり得る。

特許文献２には、レーザ加工においてデブリを少なくしてアスペクト比の大きい凹部または貫通孔を高精度に形成することが記載されている。しかし、この公報に記載のものは、研削後のウェーハのような巨視的にはほぼ平坦面であるが、微視的には微小な凹凸が形成されている平面にレーザ光を照射して、平面に形成された研削痕のような凹凸を無くして、ウェーハの表面を微視的にも平坦化することについては考慮されていない。

また特許文献３には、マスクが必要なエッチングに代わり、低エネルギ消費で半導体材料の加工を可能にするレーザ加工法が提示されている。この公報では、レーザ光を半導体材料の裏面から照射するので、テラス部の加工のように、半導体材料の上面を研削砥石で研削加工する場合には、レーザ加工を研削加工と別個に行うか、レーザ加工のみで半導体ウェーハの加工を済ますことが求められる。前者の場合には、加工工程が重複し多大な加工時間になる。一方後者の場合には、レーザ加工における１パス当たりの加工深さには制限があり、もしくはレーザ出力を増大させる必要があり、いずれにしてもレーザ加工のみで所望の厚さまでウェーハを加工することは、時間や設備の制限があり困難になる。

本発明は、上記従来の技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は半導体ウェーハのテラス部の加工において、チッピング等の不具合の発生要因である、テラス部の表面の凹凸または残留加工応力を低減することにある。本発明の他の目的は、上記目的に加え、レーザ加工技術を応用しても加工時間を増大させることなく、ウェーハのテラス部の平坦化を実現することにある。

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ウェーハのテラス加工方法において、高速に回転する研削砥石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ウェーハの周縁部を段差状にテラス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研削砥石が当接する位置の近傍であって、回転方向の、前記半導体ウェーハの研削が済んだ位置に、レーザ光を照射して前記半導体ウェーハのテラス加工表面を溶融して平坦化するステップとを含むことにある。

そしてこの特徴において、前記レーザ光の照射位置は、研削加工で発生した加工熱が実質的に完全には放散されない位置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、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のが好ましい。

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テラス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研削し高速に回転する研削砥石と、前記半導体ウェーハを低速に回転する回転ベッドと、前記研削砥石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、前記研削砥石で前記半導体ウェーハの周縁部をテラス加工するときに、前記研削砥石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研削砥石が研削加工した後の位置に前記半導体ウェーハのテラス加工表面を溶融して平坦化するレーザ光を照射する、レーザ光照射装置を設けたことにある。

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ものであり、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照射装置であり、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、ウェーハのテラス部の加工において、研削砥石を用いた研削とウェーハへのレーザ照射によるアニールとを組み合わせたことにより、チッピング等の不具合の発生要因となり得る、テラス部の表面の凹凸または残留加工応力を低減できる。また、レーザ加工装置を研削装置に隣り合って配置することにより、研削加工とアニールを同一のウェーハ上で実行することができ、ウェーハのテラス部の加工時間を増大させることなく、ウェーハのテラス部の平坦化を実現できる。

本発明に係るウェーハ加工装置の一実施例の正面図である。テラス加工の進行状態を説明する模式図である。本発明に係る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。本発明に係るレーザ加工前後におけるウェーハのテラス加工面の状態を示す写真であり、（ａ）は加工後を示し、（ｂ）は加工前を示す。本発明に係るレーザ加工前後におけるウェーハのテラス加工面の状態を示す写真であり、（ａ）は加工後を示し、（ｂ）は加工前を示す。

以下、本発明に係るウェーハのテラス加工装置及び加工方法を、図面を用いて説明する。図１は、ウェーハＷのテラス加工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は、シリコンウェーハを２個積層して貼り合わせた貼り合わせウェーハ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、被加工物である貼り合わせウェーハ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、吸着テーブル１６０はＺ軸に平行なθ軸周りに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１７２上に架台１７４が配設されている。ここでベースプレート１７２は、図１に示すように、ウェーハ送りユニット１０２に配置されたベースプレート１０６と一体になっていてもよいし、あるいは別体となっても良い。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。クーラントとしての研削液を吐出するノズル（図示せず）が、必要に応じて配置されており、研削砥石１８０がワークに当接する研削位置へ研削液を噴射する。

図２に、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す。図２（ａ）は、テラス加工前の状態を示し、図２（ｂ）はテラス加工中の状態を示す。図２（ｃ）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２（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の全周にわたる研削を開始する（図２（ｂ）参照）。一旦研削が開始されると研削位置に向けてノズルからクーラントが噴出され、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Ｗにテラス加工を施す場合は、ウェーハＷ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１３８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２（ｄ）参照）、次のウェーハＷの加工に移る。なお、図２（ｃ）は、詳細を後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２（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、および研削砥石１８０とウェーハＷの位置を制御する。

以上の記載においては、従来のテラス加工時と同様にウェーハ面取り装置１００を用いているが、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。

図１および図３～図５を参照して、レーザ加工装置２００を加えた本発明に係るウェーハ加工装置３００によるテラス加工を説明する。図３はウェーハ面取り装置１００とレーザ加工装置２００の相対位置関係を示す、ウェーハ加工装置３００の一部だけを示した上面図である。図４は、ウェーハＷをテラス加工した後のウェーハＷのテラス加工面Ｓ_Ｔの状態を拡大して示す写真であり、図４（ａ）は本発明によるウェーハ加工方法を施したウェーハＷのテラス加工面Ｓ_Ｔの一例の拡大写真であり、図４（ｂ）は従来のウェーハＷのテラス加工面Ｓ_Ｔの一例の拡大写真である。図５は、図４のウェーハＷのテラス加工部Ｐ_Ｔの断面写真（透過型電子顕微鏡ＴＥＭ画像）であり、図５（ａ）は図４（ａ）に対応し、図５（ｂ）は図４（ｂ）に対応する写真である。

ウェーハ面取り装置１００の近傍には、レーザ加工装置２００が配置されている。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３に示すように、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、レーザ加工装置２００は配置される。

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および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の研削加工を終えた直後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、研削後のウェーハＷを加熱する。なお、テラス加工の形態によっては、テラス加工により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。

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のレーザ光の出射タイミングや出射強度、ガルバノミラー２２２、２３２の照射位置や回動等を制御する。

ところでウェーハの研削加工時には、ウェーハＷと研削砥石１８０の間の接線方向の相対移動に起因する摩擦があり、この摩擦により摩擦熱が発生する。ウェーハＷの加工においては、摩擦熱は工具の消耗を早めることや研削条件を変えるので、従来摩耗粉や研削砥石片の除去の効果も含めて、クーラントを加工部に噴射していた。その結果、ウェーハＷはクーラントにより急速に冷却されている。

このような研削加工を経たウェーハＷでは、ウェーハＷのテラス加工面Ｓ_Ｔを微視的に観察すると、図４（ｂ）に示すように、研削砥石１８０が移動する方向に沿って、研削砥石１８０が有する砥粒等に起因する縞模様が観察される。ここで、図４では、テラス加工面Ｓ_ＴをウェーハＷの上方から見ており、５００倍に拡大して示している。また図５（ｂ）に示すように、ウェーハＷのテラス加工部Ｐ_ＴをウェーハＷの厚さ方向に切断した断面図では、表面の複数個所（図５（ｂ）の場合には丸囲み部分Ｎｏ．１～３の３か所）に厚さ方向の微小傷が観察される。さらにウェーハＷの内部にも傷または欠陥（丸囲みＮｏ．４）の発生がみられる。ここで、図５ではウェーハＷを厚さ方向（図２（ｄ）のＡ－Ａ線）で切断しており、ウェーハＷの表面にはカーボン層２６２を形成して、表面を保護している。なお本実施例では、ウェーハＷはＳｉ（シリコン）ウェーハである。また、試料表面位置を２６４で示している。

ウェーハＷにテラス加工を施すのは、ウェーハＷの周縁部に発生した亀裂や割れがウェーハＷの中心部に進展し、それによりウェーハＷの中心部に形成した回路が損傷され、半導体装置（チップ）の歩留まりが低下する、ことを防止するためである。しかしながら、テラス加工をしたことにより、テラス加工部Ｐ_Ｔには図４（ｂ）、図５（ｂ）に示すように新たな傷（図５（ｂ）の丸囲み部分のＮｏ．１～４）が発生しており、この傷はウェーハＷから半導体チップを形成する以後の工程における、歩留まり低下要因になりかねない。すなわちこのような微小傷が、半導体内部までの割れや亀裂に進展することも完全には除外できない。また、テラス加工時にクーラントで冷却しているので、研削加工時の加工応力が残留応力としてそのままウェーハＷに残り易くなる。

これらの現状の課題に鑑み、研削加工を阻害することなく、研削加工後の半導体ウェーハＷを効果的に溶融するために、本発明ではレーザ加工装置２００を設け、局所的に加熱することで、表面に凹凸の生じていたテラス加工部Ｐ_Ｔの加工面Ｓ_Ｔを微小傷のない平坦な面に変換するとともに、クーラントによる冷却を阻害することなく、摩擦熱を効果的に利用している。

特に、テラス加工時に発生する摩擦熱をレーザ加工に加える、換言すれば、摩擦熱が十分に放散される前にレーザ加工を施すことにより、レーザ加工の効果がより増大する、もしくはレーザ強度を小さくすることができる。そのため、本実施例では、半導体ウェーハＷが回転する方向の位置であって、研削加工位置Ｐ_ｇよりも回転方向前側位置（図３ではウェーハＷが右回転しているので右側）に、好ましくは研削直後の位置に、レーザ照射位置Ｐ_Ｉを配置している。これにより、レーザ照射位置Ｐ_Ｉでのクーラントによる冷却速度を低下させ、テラス加工部Ｐ_ＴからウェーハＷに亀裂等が発生するのを抑制している。

本発明で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Ｓ_Ｔ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Ｗの場合には、レーザ吸収率の高い流動性物質をウェーハＷ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Ｓ_Ｔ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Ｓ_Ｔ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光を用いることにより、レーザアニーリングが可能になる。

以上説明したように、本発明の上記実施例によれば、テラス加工において、研削加工直後のウェーハにレーザ光を照射して、加工表面を一旦溶融するとともに残留加工応力を解放するので、テラス加工部の研削加工後の凹凸表面が平坦化されるとともに、微小傷を消滅させることが可能になる。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。

なお、上記レーザ加工を、少なくともテラス加工における研削の最終パスもしくは仕上げ研削で実施すれば、薄板化工程等の次工程に平坦化され亀裂等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、研削粗加工であり、最終的には仕上げ加工が想定される場合には、レーザ加工を省くこともできる。しかしながら、研削砥石の摩耗や砥粒の研削砥石からの脱落が発生するタイミングを予期することは困難であるから、毎研削パスごとにレーザ加工を併用することがより望ましい。

１００…ウェーハ面取り装置、１０２…ウェーハ送りユニット、１０４…研削ユニット、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、１７２…ベースプレート、１７４…架台、１７６…外周モータ、１７８…スピンドル、１８０…研削砥石、２００…レーザ加工装置、２１０…レーザ光源、２１２…ビームスプリッタ、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（Ｓ_Ｔ）、２５０…（レーザ加工装置の）制御装置、２５２…制御装置、２５４…保持具（筐体）、２６２…カーボン層、２６４…試料表面位置、３００…ウェーハ加工装置、ＣＨ…中心軸線、Ｐ_Ｉ…レーザ照射位置、Ｐ_ｇ…研削位置、Ｐ_Ｔ…テラス加工部、Ｓ_Ｔ…テラス加工面、Ｗ…（半導体）ウェーハ

Claims

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ウェーハのテラス加工方法において、
高速に回転する研削砥石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ウェーハの周縁部を段差状にテラス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研削砥石が当接する位置の近傍であって、回転方向の、前記半導体ウェーハの研削が済んだ位置に、レーザ光を照射して前記半導体ウェーハのテラス加工表面を溶融して平坦化するステップとを含むことを特徴とする半導体ウェーハのテラス加工方法。
前記レーザ光の照射位置は、研削加工で発生した加工熱が実質的に完全には放散されない位置であることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハのテラス加工方法。
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テラス加工方法。
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テラス加工方法。
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テラス加工するのに用いる加工装置において、
前記半導体ウェーハの周縁部を研削し高速に回転する研削砥石と、前記半導体ウェーハを低速に回転する回転ベッドと、前記研削砥石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、
前記研削砥石で前記半導体ウェーハの周縁部をテラス加工するときに、前記研削砥石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研削砥石が研削加工した後の位置に前記半導体ウェーハのテラス加工表面を溶融して平坦化するレーザ光を照射する、レーザ光照射装置を設けたことを特徴とする半導体ウェーハの加工装置。
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。
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照射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。
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。