JP2023115617A - ウェーハの加工方法 - Google Patents

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ヨンソク キム
Yong Suk Kim
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Abstract

【課題】加工溝の形成によって生じるダメージを修復できる加工方法を提供する。【解決手段】ウェーハ100の第1加工溝114および第2加工溝115の第1縁面部120および第2縁面部121を、レーザ光線401を照射することにより溶融させている。したがって、第1縁面部120および第2縁面部121の表面を平坦化することができるとともに、第1縁面部120および第2縁面部121のダメージを修復することが可能となる。その結果、ウェーハ100が分割されて形成されるチップ116の抗折強度を上げることができる。【選択図】図5

Description

本発明は、ウェーハに加工溝を形成するウェーハの加工方法に関する。
ウェーハに加工溝を形成する技術がある(特許文献1参照)。
特開2005-064231号公報
しかし、ウェーハに加工溝を形成すると、ウェーハに、クラックや欠けなどのダメージが生じることがある。
本発明の目的は、加工溝の形成によって生じるダメージの少なくとも一部を修復できる加工方法を提供する事にある。
本発明にかかるウェーハの加工方法(本加工方法)は、複数の分割予定ラインが形成されたウェーハを該分割予定ラインに沿って加工するウェーハの加工方法であって、該分割予定ラインに沿って加工溝を形成する加工溝形成ステップと、該加工溝の溝底と、側面と、縁面と、の少なくともいずれかの部分にエネルギーを供給して溶融させ、該加工溝形成ステップによって生じたダメージの少なくとも一部を修復するエネルギー供給ステップと、を備えることを特徴とする。
本加工方法では、ウェーハには、機能層が積層されていてもよく、該加工溝形成ステップは、少なくとも該機能層を除去する深さの一対の加工予備溝を形成すること、および、該一対の加工予備溝の間に該加工溝を形成することを含んでいてもよい。
本加工方法において、該加工溝形成ステップでは、ウェーハを複数のチップに分割する該加工溝を形成してもよく、該エネルギー供給ステップは、他のチップよりもエネルギーの供給対象のチップを相対的に押し上げ、該エネルギーの供給対象のチップの側面を露出する側面露出ステップをさらに備えてもよく、該側面露出ステップにおいて露出した側面に対して、該エネルギーを供給してもよい。
本加工方法では、該エネルギー供給ステップは、レーザ光線を照射するステップであってもよい。
また、該レーザ光線の波長は、ウェーハに対して吸収性を有する波長であってもよい。
また、該レーザ光線の波長は、500~1000nmの範囲の波長であってもよい。
また、ウェーハには、機能層が積層されていてもよく、該エネルギー供給ステップでは、該加工溝の溝底と、側面と、縁面との少なくともいずれかにおける該機能層からなる部分に該エネルギーを供給し、該機能層からなる部分に生じたダメージの少なくとも一部を修復してもよい。
本加工方法では、加工溝形成ステップの後、エネルギー供給ステップを実施して、加工溝の溝底と、側面と、縁面と、の少なくともいずれかの部分にエネルギーを供給し、この部分(レーザ照射部分)を溶融させ再結晶化する。溶融することで、レーザ照射部分を平坦化することができるとともに、加工溝の形成によって発生したクラックおよび欠け等を結合することができるため、レーザ照射部分のダメージを軽減することが可能となる。すなわち、ダメージの少なくとも一部を修復することができる。その結果、ウェーハが分割されて形成されるチップの抗折強度を上げることができる。
ウェーハを含むワークセットを示す斜視図である。 加工システムの構成を示すブロック図である。 第1切削装置の構成を示す斜視図である。 レーザ加工装置の構成を示す斜視図である。 図5(a)は、加工溝形成ステップの例を示す説明図であり、図5(b)は、エネルギー供給ステップの例を示す説明図である。 図6(a)は、加工溝形成ステップの他の例を示す説明図であり、図6(b)および(c)は、エネルギー供給ステップの他の例を示す説明図である。 図7(a)は、加工溝形成ステップのさらに他の例を示す説明図であり、図7(b)は、エネルギー供給ステップのさらに他の例を示す説明図である。 加工システムの他の構成を示すブロック図である。 図9(a)は機能層除去工程を示す説明図であり、図9(b)は加工溝形成ステップのさらに他の例を示す説明図であり、図9(c)はエネルギー供給ステップのさらに他の例を示す説明図であり、図9(d)は、分割ステップの例を示す説明図である。 レーザ加工装置における保持部の他の例を示す説明図である。 押し上げ部材を示す説明図である。 エネルギー供給ステップの他の例を示す説明図である。 エネルギー供給ステップの他の例を示す説明図である。 発振器から発振されるレーザ光線の波長と、各レーザ光線を用いて実施された溶融ステップの結果との関係を示す表を示す図である。
本実施形態では、被加工物として、図1に示すようなウェーハ100が用いられる。ウェーハ100は、円形状を有し、表面に、第1の方向に延びる複数の第1分割予定ライン103、および、第1の方向に直交する第2の方向に延びる複数の第2分割予定ライン104が形成されている。これら第1分割予定ライン103および第2分割予定ライン104によって区画された各領域には、たとえば、図示しないデバイスが形成されていてもよい。
本実施形態では、ウェーハ100は、図1に示すように、ワークセット110の状態で取り扱われる。ワークセット110は、ウェーハ100を収容可能な開口112を有する環状フレーム111と、環状フレーム111の開口112に位置づけられたウェーハ100とを、ダイシングテープ113によって一体化させることによって形成されている。本実施形態では、ウェーハ100は、このようなワークセット110の状態で、図2に示す加工システム1において加工される。
図2に示す加工システム1は、ウェーハ100を加工するシステムであり、ウェーハ100を切削加工する第1切削装置2、ウェーハ100をレーザ加工するレーザ加工装置4、これらの間でウェーハ100を搬送する搬送装置5、および、これらの装置を制御する制御部7を備えている。
まず、第1切削装置2の構成について説明する。図3に示すように、第1切削装置2は、基台10を備えており、この基台10上には、加工送り機構14が配設されている。加工送り機構14は、保持テーブル21を含む保持部20を、切削機構45の第1切削ブレード46に対して相対的に、保持テーブル21の保持面22に平行な加工送り方向(X軸方向)に沿って移動させる。
加工送り機構14は、X軸方向に延びる一対のガイドレール15、ガイドレール15に載置されたX軸テーブル16、ガイドレール15と平行に延びるボールネジ17、および、ボールネジ17を回転させるモータ18を含んでいる。
一対のガイドレール15は、X軸方向に平行に、基台10の上面に配置されている。X軸テーブル16は、一対のガイドレール15上に、これらのガイドレール15に沿ってスライド可能に設置されている。X軸テーブル16上には、保持部20が載置されている。
ボールネジ17は、X軸テーブル16に設けられたナット部(図示せず)に螺合されている。モータ18は、ボールネジ17の一端部に連結されており、ボールネジ17を回転駆動する。ボールネジ17が回転駆動されることで、X軸テーブル16および保持部20が、ガイドレール15に沿って、加工送り方向であるX軸方向に沿って移動する。
保持部20は、ワークセット110のウェーハ100(図1参照)を保持する保持テーブル21、保持テーブル21の周囲に配されているカバー板24、および、保持テーブル21の周囲に備えられた2つのクランプ部25を備えている。また、保持部20は、カバー板24の下方に、保持テーブル21を支持してXY平面内で回転させるθテーブル23を有している。
保持テーブル21は、図1に示したウェーハ100を保持する部材であり、円板状に形成されている。保持テーブル21は、ポーラス材からなる保持面22を備えている。保持面22は、図示しない吸引源に連通可能である。保持テーブル21は、この保持面22によって、ワークセット110におけるウェーハ100を吸引保持する。
保持テーブル21の周囲に備えられた2つのクランプ部25は、保持テーブル21に保持されているウェーハ100の周囲の環状フレーム111を挟持固定する。
基台10上の後方側(-X方向側)には、門型コラム11が、加工送り機構14を跨ぐように立設されている。門型コラム11の前面(+X方向側の面)には、切削機構45を移動させる切削機構移動機構13が設けられている。
切削機構移動機構13は、切削機構45を、Y軸方向に割り出し送りするとともに、Z軸方向に切込み送りする。切削機構移動機構13は、切削機構45を割り出し送り方向(Y軸方向)に移動する割り出し送り機構30、および、切削機構45を切込み送り方向(Z軸方向)に移動する切込み送り機構40を備えている。
割り出し送り機構30は、門型コラム11の前面に配設されている。割り出し送り機構30は、Y軸方向に沿って、切込み送り機構40および切削機構45を往復移動させることにより、Y軸方向における切削機構45の位置を調整する。
割り出し送り機構30は、Y軸方向に延びる一対のガイドレール31、ガイドレール31に載置されたY軸テーブル34、ガイドレール31と平行に延びるボールネジ32、および、ボールネジ32を回転させるモータ33を含んでいる。
一対のガイドレール31は、Y軸方向に平行に、門型コラム11の前面に配置されている。Y軸テーブル34は、一対のガイドレール31上に、これらのガイドレール31に沿ってスライド可能に設置されている。Y軸テーブル34上には、切込み送り機構40および切削機構45が取り付けられている。
ボールネジ32は、Y軸テーブル34に設けられたナット部(図示せず)に螺合されている。モータ33は、ボールネジ32の一端部に連結されており、ボールネジ32を回転駆動する。ボールネジ32が回転駆動されることで、Y軸テーブル34、切込み送り機構40および切削機構45が、ガイドレール31に沿って、割り出し送り方向であるY軸方向に移動する。
切込み送り機構40は、切削機構45をZ軸方向(上下方向)に沿って往復移動させる。Z軸方向は、X軸方向およびY軸方向に直交するとともに、保持テーブル21の保持面22に対して直交する方向である。
切込み送り機構40は、Z軸方向に延びる一対のガイドレール41、ガイドレール41に載置された支持部材42、ガイドレール41と平行に延びるボールネジ43、および、ボールネジ43を回転させるモータ44を含んでいる。
一対のガイドレール41は、Z軸方向に平行に、Y軸テーブル34に配置されている。支持部材42は、撮像機構48を備えており、一対のガイドレール41に、これらのガイドレール41に沿ってスライド可能に設置されている。支持部材42の下端部には、切削機構45が取り付けられている。
ボールネジ43は、支持部材42の背面側に設けられたナット部(図示せず)に螺合されている。モータ44は、ボールネジ43の一端部に連結されており、ボールネジ43を回転駆動する。ボールネジ43が回転駆動されることで、支持部材42および切削機構45が、ガイドレール41に沿って、切込み送り方向であるZ軸方向に移動する。
切削機構45は、保持テーブル21に保持されたウェーハ100を切削するものであり、ウェーハ100を切削する第1切削ブレード46を回転可能に支持している。
切削機構45は、第1切削ブレード46に加えて、第1切削ブレード46を装着して回転するスピンドル、スピンドルを回転可能に支持するハウジング、および、スピンドルを回転駆動するモータ等を備えている(全て図示せず)。切削機構45では、モータによってスピンドルとともに高速回転する第1切削ブレード46により、ウェーハ100に対する切削加工が実施される。
次に、レーザ加工装置4の構成について説明する。図4に示すように、レーザ加工装置4は、直方体状の基台51、および、基台51の一端に立設された立壁部52を備えている。
基台51の上面には、保持テーブル56を備えた保持部55、保持テーブル56を割り出し送り方向であるY軸方向に移動させるY軸移動機構60、および、保持テーブル56を加工送り方向であるX軸方向に移動させるX軸移動機構70を備えている。保持テーブル56は、ウェーハ100を保持するための保持面57を備えている。
Y軸移動機構60は、保持テーブル56を、レーザ光線照射機構80に対して、保持面57に平行なY軸方向に移動させる。Y軸移動機構60は、Y軸方向に延びる一対のガイドレール63、ガイドレール63に載置されたY軸テーブル64、ガイドレール63と平行に延びるボールネジ65、および、ボールネジ65を回転させる駆動モータ66を含んでいる。
一対のガイドレール63は、Y軸方向に平行に、基台51の上面に配置されている。Y軸テーブル64は、一対のガイドレール63上に、これらのガイドレール63に沿ってスライド可能に設置されている。Y軸テーブル64上には、X軸移動機構70および保持部55が載置されている。
ボールネジ65は、Y軸テーブル64に設けられたナット部(図示せず)に螺合されている。駆動モータ66は、ボールネジ65の一端部に連結されており、ボールネジ65を回転駆動する。ボールネジ65が回転駆動されることで、Y軸テーブル64、X軸移動機構70および保持部55が、ガイドレール63に沿って、Y軸方向に移動する。
X軸移動機構70は、保持テーブル56を、レーザ光線照射機構80に対して、保持面57に平行なX軸方向に移動させる。X軸移動機構70は、X軸方向に延びる一対のガイドレール71、ガイドレール71上に載置されたX軸テーブル72、ガイドレール71と平行に延びるボールネジ73、および、ボールネジ73を回転させる駆動モータ75を備えている。
一対のガイドレール71は、X軸方向に平行に、Y軸テーブル64の上面に配置されている。X軸テーブル72は、一対のガイドレール71上に、これらのガイドレール71に沿ってスライド可能に設置されている。X軸テーブル72上には、保持部55が載置されている。
ボールネジ73は、X軸テーブル72に設けられたナット部(図示せず)に螺合されている。駆動モータ75は、ボールネジ73の一端部に連結されており、ボールネジ73を回転駆動する。ボールネジ73が回転駆動されることで、X軸テーブル72および保持部55が、ガイドレール71に沿って、加工送り方向(X軸方向)に移動する。
保持部55は、ウェーハ100を保持するために用いられる。本実施形態では、ウェーハ100は、図1に示したワークセット110として、保持部55に保持される。
保持部55は、ウェーハ100を保持する保持テーブル56、保持テーブル56の周囲に設けられた4つのクランプ部58、および、保持テーブル56を支持してXY平面内で回転させるθテーブル59を有している。
保持テーブル56は、ウェーハ100を保持するための部材であり、円板状に形成されている。保持テーブル56は、ポーラス材からなる保持面57を備えている。この保持面57は、図示しない吸引源に連通可能である。保持テーブル56は、この保持面57によって、ワークセット110におけるウェーハ100を吸引保持する。
保持テーブル56の周囲に設けられた4つのクランプ部58は、保持テーブル56に保持されているウェーハ100の周囲の環状フレーム111を、四方から挟持固定する。
レーザ加工装置4の立壁部52の前面には、レーザ光線照射機構80が設けられている。
レーザ光線照射機構80は、保持テーブル56に保持されたウェーハ100にレーザ光線を照射する。レーザ光線照射機構80は、ウェーハ100にレーザ光線を照射する加工ヘッド(集光器)81、ウェーハ100を撮像するカメラ82、加工ヘッド81およびカメラ82を支持するアーム部83、および、アーム部83をZ軸方向に移動させるZ軸移動機構85を有している。
Z軸移動機構85は、Z軸方向に延びる一対のガイドレール86、ガイドレール86上に載置されたZ軸テーブル89、ガイドレール86と平行に延びるボールネジ87、および、ボールネジ87を回転させる駆動モータ88を備えている。
一対のガイドレール86は、Z軸方向に平行に、立壁部52の前面に配置されている。Z軸テーブル89は、一対のガイドレール86上に、これらのガイドレール86に沿ってスライド可能に設置されている。Z軸テーブル89上には、アーム部83が取り付けられている。
ボールネジ87は、Z軸テーブル89に設けられたナット部(図示せず)に螺合されている。駆動モータ88は、ボールネジ87の一端部に連結されており、ボールネジ87を回転駆動する。ボールネジ87が回転駆動されることで、Z軸テーブル89およびアーム部83が、ガイドレール86に沿って、Z軸方向に移動する。
アーム部83は、Z軸テーブル89に、-Y方向に突出するように取り付けられている。加工ヘッド81は、保持部55の保持テーブル56に対向するように、アーム部83の先端に支持されている。
アーム部83および加工ヘッド81の内部には、レーザ光線発振器および集光レンズ等の、レーザ光線照射機構80の光学系(図示せず)が配設されている。レーザ光線照射機構80は、これらの光学系を用いて生成されたレーザ光線を、加工ヘッド81の下端から、保持テーブル56に保持されているウェーハ100に向けて照射するように構成されている。レーザ光線照射機構80から照射されるレーザ光線の波長は、本実施形態では、被加工物であるウェーハ100に対して吸収性を有する波長である。
図2に示した搬送装置5は、たとえば、ロボットハンド等の保持部材(図示せず)によって、ウェーハ100を含むワークセット110を保持することが可能である。搬送装置5は、たとえば、図示しない収容部に対してワークセット110を搬出および搬入すること、および、ワークセット110を、第1切削装置2とレーザ加工装置4との間で搬送することが可能である。なお、搬送装置5を用いることなく、作業者が、ワークセット110の搬送を実施してもよい。
制御部7は、制御プログラムに従って演算処理を行うCPU、および、メモリ等の記憶媒体等を備えている。制御部7は、加工システム1の各部材を制御して、ウェーハ100の加工を実施する。
以下に、制御部7によって制御される、加工システム1におけるウェーハ100の加工方法について説明する。本実施形態にかかる加工方法は、複数の分割予定ライン103・104が形成されたウェーハ100を、これらの分割予定ライン103・104に沿って加工する方法である。
[加工溝形成ステップ]
まず、加工溝形成ステップについて説明する。このステップでは、第1切削装置2を用いて、図1に示した第1分割予定ライン103および第2分割予定ライン104に沿って、ウェーハ100に加工溝を形成する。加工溝形成ステップは、以下の保持工程および切削工程を含んでいる。
[保持工程]
この工程では、搬送装置5あるいは作業者によって、図1に示したワークセット110のウェーハ100が、ダイシングテープ113を介して、図3に示した第1切削装置2における保持部20の保持テーブル21に載置される。さらに、保持部20のクランプ部25によって、ワークセット110の環状フレーム111が支持される。この状態で、制御部7が、図示しない吸引源に保持テーブル21の保持面22を連通させることにより、保持面22によってウェーハ100を吸引保持する。このようにして、ウェーハ100を含むワークセット110が、保持部20によって保持される。
[切削工程]
この工程では、第1の方向に形成された複数の第1分割予定ライン103および第2分割予定ライン104(図1参照)に沿って、ウェーハ100を切削する。
具体的には、まず、制御部7が、図3に示した保持部20のθテーブル23を制御して、保持テーブル21の保持面22に保持されているウェーハ100の第1分割予定ライン103がX軸方向に平行となるように、保持テーブル21を回転させる。その後、制御部7は、加工送り機構14を制御して、保持部20を、切削機構45の下方の所定の切削開始位置に配置する。
さらに、制御部7は、割り出し送り機構30を制御して、第1切削ブレード46におけるY軸方向での位置を、ウェーハ100における1つの第1分割予定ライン103に合わせる。
その後、制御部7は、第1切削ブレード46を高速回転させながら、切込み送り機構40を制御して、切削機構45の第1切削ブレード46を、保持面22に吸引保持されているウェーハ100を切断(フルカット)する所定の切削高さにまで下降させる。
この状態で、制御部7は、加工送り機構14を制御して、ワークセット110を保持している保持部20を、X軸方向に移動させる。これにより、回転する第1切削ブレード46が、1つの第1分割予定ライン103に沿って、ウェーハ100を切削する。その結果、ウェーハ100に、図5(a)に示すように、第1分割予定ライン103に沿う加工溝(切削溝)である第1加工溝114が形成される。この場合、第1加工溝114は、ウェーハ100を切断してダイシングテープ113に達する深さとなるように形成される。
その後、制御部7は、切込み送り機構40を制御して、第1切削ブレード46を、ウェーハ100から離してその上方に配置する。さらに、制御部7は、加工送り機構14を制御して、保持部20を切削開始位置に戻す。そして、制御部7は、割り出し送り機構30を制御して、第1切削ブレード46におけるY軸方向での位置を、ウェーハ100における次に切削される別の第1分割予定ライン103に合わせて、この第1分割予定ライン103に沿ってウェーハ100を切削する。
このようにして、制御部7は、ウェーハ100における全ての第1分割予定ライン103に沿って、ウェーハ100を切削する。
次に、制御部7は、図3に示した保持部20のθテーブル23を制御して、保持テーブル21の保持面22に保持されているウェーハ100の第2分割予定ライン104がX軸方向に平行となるように、保持テーブル21を回転させる。
その後、制御部7は、第1分割予定ライン103に沿った切削と同様に、加工送り機構14、割り出し送り機構30、切込み送り機構40および切削機構45を制御して、第1切削ブレード46によって、ウェーハ100に、図5(a)に示すように、全ての第2分割予定ライン104に沿う第2加工溝115を形成する。この第2加工溝115も、第1加工溝114と同様の深さを有する。
これにより、第1加工溝114および第2加工溝115によって、ウェーハ100が、複数のチップ116に分割される。
また、切削工程の後、ワークセット110は、搬送装置5あるいは作業者によって、レーザ加工装置4に搬送される。
[エネルギー供給ステップ]
次に、エネルギー供給ステップについて説明する。このステップでは、加工溝形成ステップにおいて形成された第1加工溝114および第2加工溝115の溝底と、側面と、縁面との少なくともいずれかの部分に、たとえば局所的(部分的)にエネルギーを供給して溶融させ、加工溝形成ステップによって生じたダメージの少なくとも一部を修復する。このダメージ(ダメージ層)は、たとえば、溝形成時に発生するクラック、傷、および欠けなどを含む加工変質部分(加工変質層)である。
本実施形態では、エネルギー供給ステップにおいて、レーザ加工装置4を用いて、第1加工溝114および第2加工溝115の縁面にレーザ光線を照射する。エネルギー供給ステップは、以下の保持工程、および、レーザ光線照射工程を含んでいる。第1加工溝114および第2加工溝115の縁面は、図5(a)に示すウェーハ100の表面における第1加工溝114および第2加工溝115の開口の周辺部分(チップ116の端部)であり、加工溝114・115に沿って延在する第1縁面部120および第2縁面部121を含んでいる。なお、加工溝114・115の縁面は、たとえば、加工溝114・115の脇の上面と表現することもできる。
[保持工程]
この工程では、搬送装置5あるいは作業者によって、図1に示したワークセット110のウェーハ100が、ダイシングテープ113を介して、図4に示したレーザ加工装置4における保持部55の保持テーブル56に載置される。さらに、保持部55のクランプ部58によって、ワークセット110の環状フレーム111が支持される。この状態で、制御部7が、図示しない吸引源に保持テーブル56の保持面57を連通させることにより、保持面57によってウェーハ100を吸引保持する。このようにして、ウェーハ100を含むワークセット110が、保持部55によって保持される。
[レーザ光線照射工程]
この工程では、第1加工溝114および第2加工溝115の縁面に、レーザ光線を照射する。具体的には、まず、制御部7が、図4に示した保持部55のθテーブル59を制御して、保持テーブル56の保持面57に保持されているウェーハ100の第1加工溝114がX軸方向に平行となるように、保持テーブル56を回転させる。その後、制御部7は、X軸移動機構70を制御して、保持部55を、レーザ光線照射機構80の加工ヘッド81の下方の所定の照射開始位置に配置する。
さらに、制御部7は、Y軸移動機構60を制御して、加工ヘッド81の下方に、ウェーハ100における1つの第1加工溝114の第1縁面部120(図5(a)参照)を配置する。また、制御部7は、レーザ光線照射機構80のZ軸移動機構85を制御して、加工ヘッド81の高さを、適切に調整する。
この状態で、制御部7は、レーザ光線照射機構80の光学系を制御してレーザ光線を生成し、加工ヘッド81から下方にレーザ光線を照射するとともに、X軸移動機構70を制御して、ワークセット110を保持している保持部55を、X軸方向に移動させる。これにより、図5(b)に示すように、加工ヘッド81から出力されるレーザ光線401が、1つの第1加工溝114の第1縁面部120に沿って照射される。
その後、制御部7は、レーザ光線401の照射を停止するとともに、X軸移動機構70を制御して、保持部55を照射開始位置に戻す。そして、制御部7は、Y軸移動機構60を制御して、加工ヘッド81の下方に第1加工溝114の第2縁面部121を配置して、この第2縁面部121に沿ってレーザ光線401を照射する。
このようにして、制御部7は、ウェーハ100における全ての第1加工溝114の第1縁面部120および第2縁面部121に沿って、レーザ光線401を照射する。
次に、制御部7は、図4に示した保持部55のθテーブル59を制御して、保持テーブル56の保持面57に保持されているウェーハ100の第2加工溝115がX軸方向に平行となるように、保持テーブル21を回転させる。
その後、制御部7は、第1加工溝114に沿ったレーザ照射と同様に、Y軸移動機構60、X軸移動機構70およびレーザ光線照射機構80を制御して、全ての第2加工溝115の第1縁面部120および第2縁面部121に沿って、レーザ光線401を照射する。
以上のように、本実施形態では、加工溝形成ステップの後、エネルギー供給ステップを実施して、ウェーハ100の第1加工溝114および第2加工溝115の第1縁面部120および第2縁面部121に、レーザ光線401を照射することにより、エネルギーを供給する。これにより、第1縁面部120および第2縁面部121は、レーザ光線401によって溶融される。
また、本実施形態では、ウェーハ100に対して吸収性を有する波長のレーザ光線401を用いているため、第1縁面部120および第2縁面部121の表面だけでなく、表面から所定の厚みまでの部分(表面近傍部分)も溶融される。そして、第1縁面部120および第2縁面部121の溶融領域は、レーザ照射の後、冷却されて固められる。
このような溶融および冷却のプロセスにより、本実施形態では、レーザ光線401の照射部分(レーザ照射部分)である第1縁面部120および第2縁面部121の溶融領域を結晶成長させて種結晶を形成し、その後に再結晶化することができる。したがって、第1縁面部120および第2縁面部121の表面を平坦化することができる。さらに、第1加工溝114および第2加工溝115の形成時に第1縁面部120および第2縁面部121の表面および表面近傍部分に発生したクラックおよび欠け等を、結合することができる。このため、第1縁面部120および第2縁面部121のダメージを軽減することが可能となる。すなわち、ダメージの少なくとも一部を修復(あるいは除去)することができる。その結果、ウェーハ100が分割されて形成されるチップ116の抗折強度を上げることができる。
また、エネルギー供給ステップでは、加工溝形成ステップによって生じたダメージを修復するために、第1加工溝114および第2加工溝115の溝底、側面および縁面のいずれかの部分に局所的(部分的)にレーザ光線を照射している。これにより、ウェーハ100の表面にデバイスが形成されている場合にも、レーザ光線がデバイスに悪影響を及ぼすことを抑制することができる。また、局所的にレーザ光線を照射することで、エネルギー供給ステップにかかる時間を短くすることができるので、生産性を向上させることができる。
なお、加工溝の形成後に、レーザ光線の照射によって加工溝に付着した加工屑をこそぎとる、レーザクリーニングといわれる手法がある。これに関し、レーザクリーニングでは、UV波長のレーザ光線を加工溝に照射することによって、加工溝の表面に付着した加工屑にレーザ光線を吸収させてアブレーションさせ、この加工屑を除去する。すなわち、レーザクリーニングは、表面に付着している加工屑を昇華させて除去するために実施される。
一方、本実施形態では、レーザ光線401の照射により、ウェーハ100における第1縁面部120および第2縁面部121等のレーザ照射部分の表面を平坦化させるだけでなく、内部(表面近傍部分)に形成されたクラック等を結合させて、ダメージを修復する。したがって、レーザ光線401は、レーザ照射部分の表面に吸収されすぎないことが好ましい。このため、本実施形態では、レーザクリーニングで照射される波長よりも長い波長、たとえば、500~1000nmの範囲の波長のレーザ光線401を用いて、レーザ照射部分の表面、および、表面から所定の厚みまでの部分(表面近傍部分)を溶融することが好ましい。表面近傍部分は、たとえば、表面から0.5μm~1.5μm、あるいは、0.5μm~4μm程度までの厚みの部分である。
なお、上述の実施形態では、制御部7は、加工溝形成ステップにおける切削工程において、切削機構45の第1切削ブレード46の高さを、ウェーハ100を切断(フルカット)する高さに設定し、これにより、ウェーハ100を切断してダイシングテープ113に達する深さの第1加工溝114および第2加工溝115を形成し、ウェーハ100を複数のチップ116に分割している。これに関し、加工溝形成ステップにおける切削工程では、切削機構45の第1切削ブレード46の高さを、ウェーハ100を切断する高さよりも高く設定することにより、ウェーハ100をハーフカットしてもよい。この場合、図6(a)に示すように、第1加工溝114および第2加工溝115は、ダイシングテープ113に達しない深さとなるように形成される。
また、この場合、第1加工溝114および第2加工溝115の第1縁面部120および第2縁面部121だけでなく、溝底122にもレーザ光線401を照射することが好ましい。
すなわち、この場合、図6(b)に示すように、制御部7は、エネルギー供給ステップにおけるレーザ光線照射工程において、加工ヘッド81から出力されるレーザ光線401を、第1加工溝114(第2加工溝115)の溝底122に沿って照射する。その後、制御部7は、図6(c)に示すように、レーザ光線401を、第1加工溝114(第2加工溝115)の第1縁面部120および第2縁面部121に沿って照射する。この構成では、第1縁面部120および第2縁面部121だけでなく、溝底122のダメージを軽減することも可能となる。
なお、制御部7は、溝底122の全面にレーザ光線401が照射されるように、たとえばY軸移動機構60を用いて、適宜、レーザ光線401におけるY軸方向の位置を調整することが好ましい。
また、溝底122の角付近には、加工ヘッド81からのレーザ光線401を上方から照射することが困難な場合もある。このような場合には、加工ヘッド81を傾ける、あるいは、加工ヘッド81から出力されるレーザ光線401の向きをミラー(図示せず)によって変更することによって、溝底122の角付近に、斜めからレーザ光線401を照射してもよい。このようなミラーは、たとえば、レーザ光線照射機構80における加工ヘッド81の内部に配置される。
なお、ウェーハ100の表面(デバイス面)には、図7(a)に示すように、機能層105が積層されていてもよい。
機能層105は、たとえば、low-k膜(低誘電膜)やデバイス、配線層などが積層された構成である。
この構成では、加工溝形成ステップにおいて、機能層105を除去しウェーハ100をハーフカットしてダイシングテープ113に達しない第1加工溝114および第2加工溝115を形成し、エネルギー供給ステップにおいて、図7(b)に示すように、その溝底122に、レーザ光線401を照射することが好ましい。
さらに、ウェーハ100に機能層105が設けられている場合、エネルギー供給ステップにおいて、第1加工溝114および第2加工溝115の溝底と、側面と、縁面との少なくともいずれかにおける機能層105からなる部分にエネルギーを供給し、この部分に生じたダメージの少なくとも一部を修復してもよい。すなわち、図7(b)に示した例では、第1加工溝114および第2加工溝115の機能層105からなる第1縁面部120および第2縁面部121にレーザ光線401を照射し、機能層105を溶融させて、そのダメージを除去しても良い。
なお、ウェーハ100によっては、機能層105が厚い場合、たとえば、機能層105が、ウェーハ100の本体である基板層(基材層)よりも厚い場合もある。たとえば、基板層の厚さが10μm程度である一方、機能層の厚さ20~30μmとなる場合もある。このように機能層105が厚い場合には、機能層105に生じたダメージが、ウェーハ100がチップ化された時のチップの抗折強度に影響する。
このため、機能層105が厚い場合には、機能層105に形成された第1加工溝114および第2加工溝115の縁面、側面および溝底の少なくともいずれか(すなわち、加工溝114・115における機能層105から形成されている部分のいずれか)にレーザ光線401を照射して、照射部分を溶融させ固めることで、ダメージの一部を修復することが特に効果的である。
このように、ウェーハ100に機能層105が設けられている場合、加工溝114・115の溝底と、側面と、縁面との少なくともいずれかにおける機能層105からなる部分および/または基板層からなる部分にレーザ光線401を照射して溶融させ、そのダメージの一部を修復してもよい。
なお、加工溝114・115の溝底122が機能層105からなる場合とは、たとえば、加工溝114・115が機能層105のみからなる場合(加工溝114・115が基板層に到達していない場合)である。このような加工溝114・115は、たとえば、レーザ光線を基板層に照射したくない場合に形成される。 また、機能層105にレーザ光線を照射する場合、レーザ光線401の熱により機能層105に新たなダメージが生じないように、レーザ光線401の出力を、レーザ光線401の照射面の表層が溶融される程度にとどめることが好ましい。
また、ウェーハ100の表面に機能層105が積層されている場合、ウェーハ100に対して、以下のような加工方法を実施してもよい。この場合、加工システム1は、図8に示すように、図2に示した第1切削装置2、レーザ加工装置4、搬送装置5および制御部7に加えて、第2切削装置3をさらに備えている。この第2切削装置3は、図3に示した第1切削装置2の構成において、第1切削装置2の第1切削ブレード46よりも薄い第2切削ブレード47を有している。
この加工方法では、加工溝形成ステップにおいて、第1切削装置2を用いた切削加工を実施する前に、制御部7は、図9(a)に示すように、レーザ加工装置4を用いて、ウェーハ100における第1分割予定ライン103および第2分割予定ライン104の両側に、加工ヘッド81からレーザ光線401を照射する。これにより、第1分割予定ライン103および第2分割予定ライン104の両側の機能層105を除去して、一対の加工予備溝117を形成する(加工溝形成ステップの機能層除去工程)。この加工予備溝117の深さは、少なくとも機能層105を除去する深さである。また、一対の加工予備溝117の間隔は、後に形成される第1加工溝114および第2加工溝115の幅よりも大きい。
その後、ウェーハ100を含むワークセット110は、第1切削装置2に搬送される。そして、制御部7が、第1切削装置2の第1切削ブレード46を用いて、一対の加工予備溝117の間を切削する。これにより、図9(b)に示すように、ウェーハ100に、第1分割予定ライン103に沿う第1加工溝114、および、第2分割予定ライン104に沿う第2加工溝115が、一対の加工予備溝117の間に形成される(加工溝形成ステップの切削工程)。この場合、第1加工溝114および第2加工溝115は、ダイシングテープ113に達しない深さとなるように形成される。
その後、ウェーハ100を含むワークセット110は、レーザ加工装置4に搬送される。そして、制御部7は、図9(c)に示すように、レーザ加工装置4の加工ヘッド81によって、第1加工溝114および第2加工溝115の溝底122に、レーザ光線401を照射して、溝底122のダメージを修復する(エネルギー供給ステップ)。また、エネルギー供給ステップでは、一対の加工予備溝117の溝底、縁面、および側面の少なくともいずれかにもレーザ光線401を照射して、加工溝形成ステップの機能層除去工程によって加工予備溝117の溝底、縁面および縁面(開口の周辺部分)に生じたダメージを修復しても良い。
次に、ウェーハ100を含むワークセット110は、第2切削装置3に搬送される。そして、制御部7が、第2切削装置3の第2切削ブレード47を用いて、図9(d)に示すように、第1加工溝114および第2加工溝115の溝底122を、ダイシングテープ113に至る深さの分割溝118が形成されるように切削(フルカット)する。これにより、ウェーハ100が、複数のチップ116に分割される(分割ステップ)。
この加工方法では、図9(b)に示すように、加工溝形成ステップの切削工程において、第1切削装置2の第1切削ブレード46が、機能層105が除去されている加工予備溝117の間を切削する。このため、第1切削ブレード46によって、第1加工溝114および第2加工溝115の両側のウェーハ100の表面から機能層105が剥がされてしまうことを、防止することができる。
また、第1加工溝114および第2加工溝115の溝底122をフルカットする前に、溝底122にレーザ光線401を照射して、溝底122のダメージを修復している。このため、フルカットにより形成されるチップ116の抗折強度を高めることができる。
なお、図9(a)~(d)に示した加工方法を実施する場合、図8に示すような2台の第1切削装置2および第2切削装置3を用いることに代えて、比較的に厚い第1切削ブレード46と比較的に薄い第2切削ブレード47との2つの切削ブレードを有する、いわゆるデュアルダイサーとしての第1切削装置2を用いてもよい。そして、第1切削装置2が、図9(b)に示した第1切削ブレード46による第1加工溝114および第2加工溝115の形成と、図9(d)に示した第2切削ブレード47による分割溝118の形成とを、ともに実施してもよい。
あるいは、加工システム1は、上述したデュアルダイサーとしての機能と、レーザ加工装置4と同様のレーザ加工機能との双方を有する1つの加工装置によって、図9(a)~(d)に示した加工方法を実施してもよい。
また、上述した実施形態では、加工システム1は、図2あるいは図8に示すように、ウェーハ100に第1加工溝114および第2加工溝115を形成するために、第1切削装置2を備えている。これに関し、加工システム1は、第1切削装置2に代えて、第1加工溝114および第2加工溝115を形成するための、レーザ加工装置4とは別の、溝形成用のレーザ加工装置を備えていてもよい。
溝形成用のレーザ加工装置は、たとえば、図4に示したレーザ加工装置4と同様の構成を有する。ただし、第1加工溝114および第2加工溝115を形成するためのレーザ光線と、ウェーハ100のダメージを修復するためのレーザ光線とでは、波長および出力等が互いに異なる。このため、溝形成用のレーザ加工装置は、第1加工溝114および第2加工溝115を形成するために適したレーザ光線を照射するように構成されている。
あるいは、加工システム1では、レーザ加工装置4が、二種類のレーザ光線発振器を備えており、第1加工溝114および第2加工溝115を形成するために適したレーザ光線と、ウェーハ100のダメージを修復するために適したレーザ光線とを、切換えながら照射できるように構成されていてもよい。この場合、加工システム1は、1台のレーザ加工装置4によって、上述した加工溝形成ステップとエネルギー供給ステップとを実施することができる。
また、上述した実施形態では、エネルギー供給ステップにおいて、第1加工溝114および第2加工溝115の縁面(第1縁面部120、第2縁面部121)および/または溝底122に、レーザ光線401を照射している。これに関し、第1加工溝114および第2加工溝115の側面に、レーザ光線401を照射してもよい。
この場合、たとえば、図4に示したレーザ加工装置4の保持部55は、図10に示すように、保持テーブル56に代えて、保持機構90を有している。
保持機構90は、保持台91の周囲に、ウェーハ100の周囲の環状フレーム111を挟持固定するクランプ部58を備えている。また、保持機構90は、保持台91上に固定されたボールねじ式の移動機構93、および、移動機構93に支持されている押し上げ部材92を有している。
移動機構93は、図10および図11に矢印501によって示すように押し上げ部材92をY軸方向に沿って移動させるとともに、上下方向に移動させることが可能である。押し上げ部材92は、図11に示すように、ウェーハ100の直径よりも長い略板状の部材であり、ダイシングテープ113を介してウェーハ100に接するように、ウェーハ100の直径方向に延在している。押し上げ部材92におけるウェーハ100に接する部分の幅は、第1加工溝114および第2加工溝115によってウェーハ100を分割することによって得られるチップ116の幅と同程度である。
この構成では、加工溝形成ステップにおいて、図5(a)に示すように、ウェーハ100を複数のチップ116に分割する第1加工溝114および第2加工溝115を形成する。
そして、エネルギー供給ステップにおいて、図10に示したレーザ加工装置4における保持部55のクランプ部58によって、ワークセット110の環状フレーム111が支持される(保持工程)。
そして、制御部7は、図10に示すように、加工ヘッド81から出力されるレーザ光線401が、X軸方向に延びる1つの第1加工溝114に沿う1列のチップ116に照射されるように、Y軸移動機構60(図4参照)およびθテーブル59を調整する。さらに、制御部7は、加工ヘッド81から出力されるレーザ光線401が、ウェーハ100の表面に対して斜めから照射されるように、加工ヘッド81の傾きを調整する。なお、加工ヘッド81の傾きを調整することに代えて、加工ヘッド81の内部に配置されたミラー(図示せず)によって、レーザ光線401を傾けてもよい。
この状態で、制御部7は、保持機構90を制御して、レーザ光線401が照射される一列のチップ116(エネルギーの供給対象のチップ116)の下方に押し上げ部材92を位置付けて、押し上げ部材92によって、これらのチップ116を、他のチップ116よりも相対的に押し上げる。これにより、制御部7は、図12に示すように、レーザ光線401が照射されるチップ116の4つの側面のうちの、X軸方向に平行な2つの側面の1つである第1側面123を、加工ヘッド81に対向するように露出させる(側面露出ステップ)。
なお、チップ116の側面は、第1加工溝114および第2加工溝115の側面に対応するものである。
この状態で、制御部7は、加工ヘッド81からレーザ光線401を照射するとともに、X軸移動機構70(図4参照)によって保持部55をX軸方向に移動させる。これにより、押し上げられた一列のチップ116における露出した第1側面123に対して、順次、加工ヘッド81からのレーザ光線401が照射されて、エネルギーが供給される。なお、制御部7は、第1側面123の全面にレーザ光線401が照射されるように、適宜、レーザ光線401の傾きを調整することが好ましい。
その後、制御部7は、Y軸移動機構60(図4参照)によってレーザ光線401が照射されるチップ116の列を変えるとともに、移動機構93を制御してこれらのチップ116を押し上げ部材92によって押し上げて、その第1側面123にレーザ光線401を照射する。このようにして、制御部7は、ウェーハ100における全てのチップ116の第1側面123に対して、レーザ光線401を照射する。
次に、制御部7は、θテーブル59(図10参照)によってウェーハ100を含むワークセット110の向きを180度回転させて、図13に示すように、チップ116の第1側面123に対向する第2側面124に対して、レーザ光線401を照射する。
このようにして、制御部7は、θテーブル59によってワークセット110の向きを変えながら、ウェーハ100における全てのチップ116の4つの側面に対して、レーザ光線401を照射する。これにより、チップ116の全ての側面を溶融させて、そのダメージの少なくとも一部を修復することができる。
また、上述したように、レーザ光線照射機構80は、ウェーハ100に対して吸収性を有する波長のレーザ光線を出力する。たとえば、ウェーハ100がシリコンウェーハである場合、レーザ光線照射機構80から出力されるレーザ光線の波長は、シリコンに対して吸収性を有する波長である500~1000nmの範囲の波長である。
図14は、レーザ光線照射機構80から出力されるレーザ光線の波長と、各レーザ光線を用いて実施されたエネルギー供給ステップの結果(加工結果)との関係を示す表を示す図である。この表に示すように、波長が500~1000nmの範囲の波長である場合には、シリコンウェーハであるウェーハ100のレーザ照射部分を、良好に溶融することが可能であった。
一方、波長が355nm以下である場合には、シリコンウェーハであるウェーハ100のレーザ照射部分を、十分に溶融することが困難であった。また、波長が1064nmである場合にも、レーザ光線がウェーハ100を透過してしまうため、レーザ照射部分を良好に溶融することが困難であった。
なお、本実施形態では、被加工物としてのウェーハ100の材料は、Si,GeおよびGaAsなどの液相成長する材料であることが好ましい。液相成長する材料は、レーザ光線の照射により溶融しやすい。このため、ウェーハ100のダメージを、レーザ光線の照射によって良好に修復することができる。
なお、エネルギー供給ステップにおいては、ウェーハ100に形成されたデバイスに悪影響を生じさせないように、第1加工溝114および第2加工溝115の少なくとも一部にエネルギーを供給して、第1加工溝114および第2加工溝115の形成時に発生するダメージの少なくとも一部を修復することができればよい。したがって、エネルギー供給ステップでは、どのような形態でエネルギーを供給してもよい。たとえば、レーザ光線の照射に代えて、プラズマあるいはイオンビーム等を照射することによって、ダメージを修復してもよい。
1:加工システム、2:第1切削装置、3:第2切削装置、
4:レーザ加工装置、5:搬送装置、7:制御部、10:基台、
11:門型コラム、13:切削機構移動機構、
14:加工送り機構、15:ガイドレール、16:X軸テーブル、
17:ボールネジ、18:モータ、20:保持部、21:保持テーブル、22:保持面、
23:θテーブル、24:カバー板、25:クランプ部、30:割り出し送り機構、
31:ガイドレール、32:ボールネジ、33:モータ、34:Y軸テーブル、
40:切込み送り機構、41:ガイドレール、42:支持部材、43:ボールネジ、
44:モータ、45:切削機構、46:第1切削ブレード、47:第2切削ブレード、
48:撮像機構、51:基台、52:立壁部、55:保持部、56:保持テーブル、
57:保持面、58:クランプ部、59:θテーブル、60:Y軸移動機構、
63:ガイドレール、64:Y軸テーブル、65:ボールネジ、66:駆動モータ、
70:X軸移動機構、71:ガイドレール、72:X軸テーブル、73:ボールネジ、
75:駆動モータ、80:レーザ光線照射機構、81:加工ヘッド、82:カメラ、
83:アーム部、85:Z軸移動機構、86:ガイドレール、87:ボールネジ、
88:駆動モータ、89:Z軸テーブル、90:保持機構、91:保持台、
92:押し上げ部材、93:移動機構、100:ウェーハ、
103:第1分割予定ライン、104:第2分割予定ライン、105:機能層、
110:ワークセット、111:環状フレーム、112:開口、
113:ダイシングテープ、114:第1加工溝、115:第2加工溝、
116:チップ、117:加工予備溝、118:分割溝、120:第1縁面部、
121:第2縁面部、122:溝底、123:第1側面、401:レーザ光線

Claims (7)

  1. 複数の分割予定ラインが形成されたウェーハを該分割予定ラインに沿って加工するウェーハの加工方法であって、
    該分割予定ラインに沿って加工溝を形成する加工溝形成ステップと、
    該加工溝の溝底と、側面と、縁面と、の少なくともいずれかの部分にエネルギーを供給して溶融させ、該加工溝形成ステップによって生じたダメージの少なくとも一部を修復するエネルギー供給ステップと、
    を備えることを特徴とする、
    ウェーハの加工方法。
  2. ウェーハには、機能層が積層されており、
    該加工溝形成ステップは、少なくとも該機能層を除去する深さの一対の加工予備溝を形成すること、および、該一対の加工予備溝の間に該加工溝を形成することを含む、
    ことを特徴とする、
    請求項1に記載のウェーハの加工方法。
  3. 該加工溝形成ステップでは、ウェーハを複数のチップに分割する該加工溝を形成し、
    該エネルギー供給ステップは、他のチップよりもエネルギーの供給対象のチップを相対的に押し上げ、該エネルギーの供給対象のチップの側面を露出する側面露出ステップをさらに備え、該側面露出ステップにおいて露出した側面に対して、該エネルギーを供給する、
    ことを特徴とする、
    請求項1に記載のウェーハの加工方法。
  4. 該エネルギー供給ステップは、レーザ光線を照射するステップであることを特徴とする、
    請求項1に記載のウェーハの加工方法。
  5. 該レーザ光線の波長は、ウェーハに対して吸収性を有する波長であることを特徴とする、
    請求項4に記載のウェーハの加工方法。
  6. 該レーザ光線の波長は、500~1000nmの範囲の波長であることを特徴とする、
    請求項4に記載のウェーハの加工方法。
  7. ウェーハには、機能層が積層されており、
    該エネルギー供給ステップは、
    該加工溝の溝底と、側面と、縁面との少なくともいずれかにおける該機能層からなる部分に該エネルギーを供給し、該機能層からなる部分に生じたダメージの少なくとも一部を修復する事を特徴とする、
    請求項1に記載のウェーハの加工方法。
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