JP2023078910A - ウエーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエーハにクラックを発生させずに、面取り部を除去すると共にウエーハの裏面を研削して所望の厚みに仕上げることが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、ウエーハ２に対して吸収性を有する波長のレーザー光線ＬＢをデバイス領域８と外周余剰領域１０との境界からウエーハ２の外周に至る領域にウエーハ２の表面２ａ側から照射してウエーハ２の仕上がり厚さに対応する深さまで外周余剰領域１０を除去する除去工程と、ウエーハ２の表面２ａに保護部材を配設する保護部材配設工程と、保護部材側をチャックテーブルに保持し仕上がり厚さに至るまでウエーハ２の裏面２ｂを研削する裏面研削工程とを含む。
【選択図】図５

Description

本発明は、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されたデバイス領域と、デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とが表面に形成されたウエーハの裏面を研削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たデバイス領域と、デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とが表面に形成されたウエーハは、裏面が研削されて仕上がり厚みに形成された後、ダイシング装置、レーザー加工装置によって個々のデバイスチップに分割され、分割された各デバイスチップは携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

ウエーハの裏面を研削すると、ウエーハの外周余剰領域に形成された面取り部にナイフエッジが形成され、そのナイフエッジからデバイス領域に亀裂が入り、ウエーハが損傷するおそれがある。そこで、ウエーハの裏面を研削する前に、面取り部を切削ブレードで除去する技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０００－１７３９６１号公報

しかし、ウエーハを構成する半導体基板と、その基板とは異なる素材の半導体層が半導体基板の表面に積層された構造のウエーハにおいては、切削ブレードでウエーハの面取り部を除去すると、クラックが発生しデバイス領域が損傷するという問題がある。

また、ウエーハの表面にパシベーション膜、Low-k膜等が積層された一般的なウエーハにおいても前記した問題が起こり得る。

本発明の課題は、ウエーハにクラックを発生させずに、面取り部を除去すると共にウエーハの裏面を研削して所望の厚みに仕上げることができるウエーハの加工方法を提供することである。

本発明によれば、上記課題を解決する以下のウエーハの加工方法が提供される。すなわち、
「複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されたデバイス領域と、デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とが表面に形成されたウエーハの裏面を研削するウエーハの加工方法であって、
ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線をデバイス領域と外周余剰領域との境界からウエーハの外周に至る領域にウエーハの表面側から照射してウエーハの仕上がり厚さに対応する深さまで外周余剰領域を除去する除去工程と、
ウエーハの表面に保護部材を配設する保護部材配設工程と、
保護部材側をチャックテーブルに保持し仕上がり厚さに至るまでウエーハの裏面を研削する裏面研削工程と、
を含むウエーハの加工方法」が提供される。

好ましくは、該除去工程において、該境界からウエーハの外周に至る領域にレーザー光線を照射する際、レーザー光線の集光点に円運動を与える。ウエーハは、シリコン基板の上面に窒化ガリウム層または炭化ケイ素層が積層された２層構造であるのが好適である。

本発明のウエーハの加工方法においては、
ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線をデバイス領域と外周余剰領域との境界からウエーハの外周に至る領域にウエーハの表面側から照射してウエーハの仕上がり厚さに対応する深さまで外周余剰領域を除去する除去工程と、
ウエーハの表面に保護部材を配設する保護部材配設工程と、
保護部材側をチャックテーブルに保持し仕上がり厚さに至るまでウエーハの裏面を研削する裏面研削工程と、
を含むので、ウエーハにクラックを発生させずに、面取り部を除去すると共にウエーハの裏面を研削して所望の厚みに仕上げることができる。

（ａ）ウエーハの斜視図、（ｂ）（ａ）に示すウエーハの側面図。 保護膜被覆工程を示す模式図。 溝形成ステップを示す模式図。 （ａ）デバイス領域と外周余剰領域との境界にレーザー加工溝が形成されたウエーハの斜視図、（ｂ）（ａ）に示すウエーハの断面図。 （ａ）外周余剰領域除去ステップを示す模式図、（ｂ）外周余剰領域除去ステップにおけるウエーハの平面図、（ｃ）（ｂ）におけるＣ部拡大図。 仕上がり厚さに対応する深さまで外周余剰領域が除去されたウエーハの斜視図、（ｂ）（ａ）に示すウエーハの側面図。 保護部材配設工程を示す模式図。 ウエーハをチャックテーブルに載せる状態を示す模式図。 裏面研削工程を示す模式図。 （ａ）裏面研削工程を開始した際の模式図、（ｂ）裏面研削工程を終了する際の模式図。 保護部材を除去する際の模式図。

以下、本発明のウエーハの加工方法の好適実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

（ウエーハ２）
図１には、本発明の加工方法によって加工が施される円板状のウエーハ２が示されている。ウエーハ２の表面２ａは、複数のデバイス４が分割予定ライン６によって区画されたデバイス領域８と、デバイス領域８を囲繞する外周余剰領域１０とが形成されている。図１（ａ）においては、便宜的にデバイス領域８と外周余剰領域１０との境界１２を二点鎖線で示しているが、実際には境界１２を示す線は存在しない。図１（ｂ）に示すとおり、ウエーハ２の外周余剰領域１０には、面取り部１４が形成されている。

図示していないが、ウエーハ２は、シリコン基板の上面に窒化ガリウム層または炭化ケイ素層が積層された２層構造である。ただし、ウエーハ２は、表面２ａにパシベーション膜、Low-k膜等が積層されたものであってもよい。

（保護膜被覆工程）
図示の実施形態では、まず、ウエーハ２の表面２ａに保護膜を被覆する保護膜被覆工程を実施する。

図２を参照して説明すると、保護膜被覆工程では、ウエーハ２の表面２ａを上に向け、液状樹脂１６を表面２ａの中心部に滴下する。液状樹脂１６は、時間の経過によって固化する水溶性樹脂（たとえば、ポリビニルアルコール）でよい。次いで、矢印Ｒ１で示す方向にウエーハ２を回転させ、遠心力により液状樹脂１６を流動させる。これによって、液状樹脂１６からなる保護膜をほぼ均一な厚みで、ウエーハ２の表面２ａに被覆することができる。なお、図４（ｂ）において、液状樹脂１６が固化した保護膜を符号１６’で示している。

（除去工程）
保護膜被覆工程を実施した後、ウエーハ２に対して吸収性を有する波長のレーザー光線を、デバイス領域８と外周余剰領域１０との境界１２からウエーハ２の外周に至る領域にウエーハ２の表面２ａ側から照射して、ウエーハ２の仕上がり厚さに対応する深さまで外周余剰領域１０を除去する除去工程を実施する。

図示の実施形態の除去工程においては、まず、ウエーハ２の仕上がり厚さに対応する深さのレーザー加工溝を境界１２に形成する溝形成ステップを行う。

溝形成ステップは、たとえば図３に一部を示すレーザー加工装置１８を用いて実施することができる。レーザー加工装置１８は、ウエーハ２を吸引保持するチャックテーブル（図示していない。）と、チャックテーブルに吸引保持されたウエーハ２にパルスレーザー光線ＬＢを照射する集光器２０とを備える。

溝形成ステップでは、まず、ウエーハ２の表面２ａ（保護膜１６’側）を上に向けて、チャックテーブルの上面でウエーハ２を吸引保持する。次いで、レーザー加工装置１８の撮像手段（図示していない。）で上方からウエーハ２を撮像し、撮像手段で撮像したウエーハ２の画像に基づいて、ウエーハ２と集光器２０との位置関係を調整する。この際は、デバイス領域８と外周余剰領域１０との境界１２にパルスレーザー光線ＬＢの照準を合わせると共に、パルスレーザー光線ＬＢの集光点の高さをウエーハ２の表面２ａに調整する。

なお、ウエーハ２の表面２ａに被覆された保護膜１６’が透明でない場合には、赤外線カメラを用いることにより、保護膜１６’を透かしてウエーハ２の表面２ａを撮像することができる。

次いで、図３に矢印Ｒ２で示す方向に、所定の回転速度でチャックテーブルを回転させながら、ウエーハ２に対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線ＬＢを集光器２０から照射して、ウエーハ２にアブレーション加工を施す。これによって、図４に示すとおり、デバイス領域８と外周余剰領域１０との境界１２に沿って、ウエーハ２に仕上がり厚さに対応する深さのレーザー加工溝２２を形成することができる。

レーザー加工溝２２は、アブレーション加工によって形成されていることから、溶融し再固化した強度の高い壁面となっている。なお、アブレーション加工を施すとデブリが発生するが、発生したデブリは、保護膜１６’によって遮断されるので、ウエーハ２の表面２ａに付着することはない。

このような溝形成ステップは、たとえば、以下の加工条件で実施することができる。



パルスレーザー光線の波長 ：３５５ｎｍ
平均出力 ：３Ｗ
集光点の直径 ：φ１０μｍ
繰り返し周波数 ：５０ｋＨｚ
送り速度 ：１００ｍｍ／ｓ（チャックテーブルの回転速度）

溝形成ステップを行った後、ウエーハ２の仕上がり厚さに対応する深さまで、レーザー加工溝２２で仕切られた外周余剰領域１０を除去する外周余剰領域除去ステップを行う。

外周余剰領域除去ステップは、たとえば図５（ａ）に一部を示すレーザー加工装置２４を用いて実施することができる。レーザー加工装置２４は、ウエーハ２を吸引保持するチャックテーブル（図示していない。）と、ウエーハ２に対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線ＬＢを発振する発振器２６と、発振器２６が発振したパルスレーザー光線ＬＢを揺動させる２次元ガルバノスキャナー２８とを備える。

外周余剰領域除去ステップでは、まず、ウエーハ２の表面２ａを上に向けて、チャックテーブルの上面でウエーハ２を吸引保持する。次いで、レーザー加工装置２４の撮像手段（図示していない。）で上方からウエーハ２を撮像し、撮像手段で撮像したウエーハ２の画像に基づいて、ウエーハ２と２次元ガルバノスキャナー２８との位置関係を調整する。この際は、レーザー加工溝２２で仕切られた外周余剰領域１０にパルスレーザー光線ＬＢの照準を合わせると共に、パルスレーザー光線ＬＢの集光点の高さをウエーハ２の表面２ａに調整する。

次いで、所定の回転速度でチャックテーブルをＲ３方向に回転させる。そして、デバイス領域８と外周余剰領域１０との境界１２からウエーハ２の外周に至る領域に、ウエーハ２に対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線ＬＢを２次元ガルバノスキャナー２８で揺動させながら照射してアブレーション加工を施す。

外周余剰領域除去ステップにおいては、レーザー加工溝２２が形成された境界１２からウエーハ２の外周に至る領域にパルスレーザー光線ＬＢを照射する際、パルスレーザー光線ＬＢの集光点に円運動を与えるのが好ましい。この場合におけるレーザー加工痕３０の例を図５（ｂ）および図５（ｃ）に示す。パルスレーザー光線ＬＢの集光点に円運動を与えることにより、上記領域に効率よくパルスレーザー光線ＬＢを照射することができる。

このようにして、レーザー加工溝２２が形成された境界１２からウエーハ２の外周に至る領域にアブレーション加工を施し、図６に示すとおり、ウエーハ２の仕上がり厚さに対応する深さまで外周余剰領域１０を除去することができる。図示の実施形態では、レーザー加工溝２２は溶融し再固化した強度の高い壁面となっているので、レーザー加工溝２２で仕切られた外周余剰領域１０を除去しても、デバイス領域８にクラックが発生するのを防止することができる。なお、外周余剰領域除去ステップの加工条件は、溝形成ステップにおける上記加工条件と同一でよい。

外周余剰用領域除去ステップは、上記態様に限定されず、溝形成ステップで用いたレーザー加工装置１８を用いて行ってもよい。すなわち、レーザー加工装置１８を用いて、レーザー加工溝２２に沿って環状にアブレーション加工を繰り返すことにより、ウエーハ２の仕上がり厚さに対応する深さまで外周余剰領域１０を除去するようにしてもよい。

（保護膜除去工程）
除去工程を実施した後、ウエーハ２の表面２ａに被覆した保護膜１６’を除去する保護膜除去工程を実施する。図示の実施形態のように保護膜１６’が水溶性樹脂である場合には、水によって保護膜１６’を洗い流すことができる。また、保護膜１６’を水で洗い流すことにより、除去工程のアブレーション加工の際に発生したデブリ（保護膜１６’に付着しているデブリ）も洗い流すことができる。

（保護部材配設工程）
保護膜除去工程を実施した後、図７に示すとおり、ウエーハ２の表面２ａに保護部材３２を配設する保護部材配設工程を実施する。

保護部材３２は、デバイス領域８の直径とほぼ同一の直径を有する円形のシートである。保護部材３２は、シートの片面に粘着層（糊層）が敷設された粘着テープでもよく、あるいはシートに粘着層が敷設されていない熱圧着テープであってもよい。熱圧着テープは、熱可塑性の合成樹脂（たとえば、ポリオレフィン系樹脂）のテープであり、融点近傍の温度まで加熱されると、軟化ないし溶融して粘着力を発揮するテープである。

（裏面研削工程）
保護部材配設工程を実施した後、保護部材３２側をチャックテーブルに保持し、仕上がり厚さに至るまでウエーハ２の裏面２ｂを研削する裏面研削工程を実施する。

裏面研削工程は、たとえば、図８および図９に一部を示す研削装置３４を用いて実施することができる。研削装置３４は、ウエーハ２を吸引保持するチャックテーブル３６と、チャックテーブル３６に吸引保持されたウエーハ２を研削する研削手段３８とを備える。

図８に示すとおり、チャックテーブル３６の上端部分には、吸引手段（図示していない。）に接続された多孔質の円形の吸着チャック４０が配置されている。チャックテーブル３６は、吸引手段で吸着チャック４０の上面に吸引力を生成することにより、吸着チャック４０の上面に載せられたウエーハ２を吸引保持する。また、チャックテーブル３６は、上下方向を軸心として回転自在に構成されている。

図９を参照して説明すると、研削手段３８は、上下方向を軸心として回転自在に構成されたスピンドル４２と、スピンドル４２の下端に固定された円板状のホイールマウント４４とを含む。ホイールマウント４４の下面には、ボルト４６によって環状の研削ホイール４８が締結されている。研削ホイール４８の下面の外周縁部には、周方向に間隔をおいて環状に配置された複数の研削砥石５０が固定されている。

裏面研削工程では、まず、図８に示すとおり、ウエーハ２の裏面２ｂを上に向けて、チャックテーブル３６の上面でウエーハ２を吸引保持する。次いで、図９に示すとおり、所定の回転速度（たとえば３００ｒｐｍ）でチャックテーブル３６をＲ５方向に回転させる。また、所定の回転速度（たとえば６０００ｒｐｍ）でスピンドル４２をＲ６方向に回転させる。

次いで、図１０（ａ）に示すとおり、研削装置３４の昇降手段（図示していない。）でスピンドル４２を下降させ、ウエーハ２の裏面２ｂに研削砥石５０を接触させると共に、ウエーハ２の裏面２ｂに研削砥石５０を接触させる部分に研削水を供給する。そして、ウエーハ２の裏面２ｂに研削砥石５０を接触させた後は、所定の研削送り速度（たとえば１．０μｍ／ｓ）でスピンドル４２を下降させる。これによって、図１０（ｂ）に示すとおり、仕上がり厚さに至るまでウエーハ２の裏面２ｂを研削することができる。

上記のとおり、外周余剰領域除去ステップにおいて、ウエーハ２の仕上がり厚さに対応する深さまで外周余剰領域１０を除去しているので、裏面研削工程において、仕上がり厚さに至るまでウエーハ２の裏面２ｂを研削することにより、外周余剰領域１０に形成された面取り部１４を除去することができる。図示の実施形態では、デバイス領域８の外周は、レーザー加工溝２２を形成した際に強度の高い壁面となっているので、裏面研削工程においても、デバイス領域８にクラックが発生するのを防止することができる。

このようにして裏面研削工程を実施したら、図１１に示すとおり、ウエーハ２の表面２ａから保護部材３２を剥離する。

以上のとおりであり、図示の実施形態においては、アブレーション加工によって強度の高い壁面を有するレーザー加工溝２２を形成するので、レーザー加工溝２２で仕切られた外周余剰領域１０を除去し、ウエーハ２の裏面２ｂを研削しても、デバイス領域８にクラックが発生するのを防止することができる。したがって、図示の実施形態では、ウエーハ２にクラックを発生させずに、面取り部１４を除去すると共にウエーハ２の裏面２ｂを研削して所望の厚みに仕上げることができる。

２：ウエーハ
２ａ：ウエーハの表面
２ｂ：ウエーハの裏面
４：デバイス
６：分割予定ライン
８：デバイス領域
１０：外周余剰領域
１２：境界
２２：レーザー加工溝
３２：保護部材
３６：チャックテーブル
ＬＢ：レーザー光線

Claims (3)

1. 複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されたデバイス領域と、デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とが表面に形成されたウエーハの裏面を研削するウエーハの加工方法であって、
   ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線をデバイス領域と外周余剰領域との境界からウエーハの外周に至る領域にウエーハの表面側から照射してウエーハの仕上がり厚さに対応する深さまで外周余剰領域を除去する除去工程と、
   ウエーハの表面に保護部材を配設する保護部材配設工程と、
   保護部材側をチャックテーブルに保持し仕上がり厚さに至るまでウエーハの裏面を研削する裏面研削工程と、
   を含むウエーハの加工方法。
2. 該除去工程において、該境界からウエーハの外周に至る領域にレーザー光線を照射する際、レーザー光線の集光点に円運動を与える請求項１記載のウエーハの加工方法。
3. ウエーハは、シリコン基板の上面に窒化ガリウム層または炭化ケイ素層が積層された２層構造である請求項１記載のウエーハの加工方法。

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