JP2024064517A - ウエーハの加工方法 - Google Patents

ウエーハの加工方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2024064517A
JP2024064517A JP2022173157A JP2022173157A JP2024064517A JP 2024064517 A JP2024064517 A JP 2024064517A JP 2022173157 A JP2022173157 A JP 2022173157A JP 2022173157 A JP2022173157 A JP 2022173157A JP 2024064517 A JP2024064517 A JP 2024064517A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wafer
grinding
bonding layer
coordinates
outermost periphery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022173157A
Other languages
English (en)
Inventor
勇人 伊賀
Yuto Iga
和也 平田
Kazuya Hirata
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Disco Corp
Original Assignee
Disco Abrasive Systems Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Disco Abrasive Systems Ltd filed Critical Disco Abrasive Systems Ltd
Priority to JP2022173157A priority Critical patent/JP2024064517A/ja
Priority to CN202311334828.6A priority patent/CN117954307A/zh
Priority to DE102023210304.4A priority patent/DE102023210304A1/de
Priority to US18/492,240 priority patent/US20240145248A1/en
Priority to KR1020230141625A priority patent/KR20240060455A/ko
Priority to TW112140498A priority patent/TW202418479A/zh
Publication of JP2024064517A publication Critical patent/JP2024064517A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02002—Preparing wafers
    • H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
    • H01L21/02008—Multistep processes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/53—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
    • B32B38/0004—Cutting, tearing or severing, e.g. bursting; Cutter details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
    • B32B38/0012—Mechanical treatment, e.g. roughening, deforming, stretching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B41/00—Arrangements for controlling or monitoring lamination processes; Safety arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02002—Preparing wafers
    • H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
    • H01L21/02008—Multistep processes
    • H01L21/0201—Specific process step
    • H01L21/02013—Grinding, lapping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02002—Preparing wafers
    • H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
    • H01L21/02008—Multistep processes
    • H01L21/0201—Specific process step
    • H01L21/02016—Backside treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/185—Joining of semiconductor bodies for junction formation
    • H01L21/187—Joining of semiconductor bodies for junction formation by direct bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
    • B32B38/0012—Mechanical treatment, e.g. roughening, deforming, stretching
    • B32B2038/0016—Abrading
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2310/00—Treatment by energy or chemical effects
    • B32B2310/08—Treatment by energy or chemical effects by wave energy or particle radiation
    • B32B2310/0806—Treatment by energy or chemical effects by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
    • B32B2310/0843—Treatment by energy or chemical effects by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using laser

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

【課題】加工時間を短縮し、ウエーハの面取り部を確実に除去する加工方法を提供する。【解決手段】方法は、接合層２０の最外周１７の座標を生成する座標生成工程と、第一のウエーハ１０に対して透過性を有する波長のレーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４の集光点Ｐ１～Ｐ４を第一のウエーハの裏面１０ｂから面取り部１０Ｃを除去する内部に位置付けて照射し、改質層Ｓ１～Ｓ４を形成する改質層形成工程と、第二のウエーハ１２側をチャックテーブル３５に保持し、第一のウエーハの裏面を研削して薄化する研削工程と、を含む。改質層形成工程において、接合層の最外周の座標に基づきレーザー光線の集光点を第一のウエーハの内側から外側に向かって徐々に接合層に近づくように最上段の集光点から最下段の集光点に至る下り階段状に複数形成し、最下段の集光点により形成された改質層から伸びるクラック１１が座標生成工程において生成された接合層２０の最外周の座標に至る。【選択図】図６

Description

本発明は、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表面に形成されたウエーハは、ダイシング装置によって個々のデバイスチップに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
また、デバイスの集積度を向上させるため、パターンを形成した後の２枚のウエーハを貼り合わせ、一方のウエーハの裏面を研削して薄化する場合がある。
ところが、一方のウエーハを研削して薄化すると、ウエーハの外周に形成された面取り部がナイフエッジのような鋭利な形状となり、作業者のケガを誘発したり、該ナイフエッジから発生したクラックがウエーハの内部に進展してデバイスチップが損傷したりするという問題がある。
そこで、研削して薄化するウエーハの外周に切削ブレード又は研削砥石を直接位置付けて該面取り部を除去し、ナイフエッジの発生を抑制する技術が提案されている（例えば、特許文献１、２を参照）。
特開２０１０－２２５９７６号公報 特開２０１６－９６２９５号公報
しかし、上記した特許文献１、２に開示された技術では、切削ブレードや研削砥石による面取り部の除去に相当の時間が掛かり、生産性が悪いという問題があることに加え、他方のウエーハに傷が付いてしまうという問題がある。
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、２枚のウエーハを貼り合わせた積層ウエーハの一方のウエーハの面取り部の除去に時間が掛かり、生産性が悪いという問題と共に、他方のウエーハに傷が付いてしまうという問題を解消することができるウエーハの加工方法を提供することにある。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する面取り部が形成された外周余剰領域とを表面に備えた第一のウエーハの該表面と第二のウエーハの表面又は裏面とを接合層によって貼り合わせたウエーハの加工方法であって、該接合層の最外周を検出して該接合層の最外周の座標を生成する座標生成工程と、該第一のウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を該第一のウエーハの裏面から該面取り部を除去する内部に位置付けて照射し改質層を形成する改質層形成工程と、該第二のウエーハ側をチャックテーブルに保持し、該第一のウエーハの裏面を研削して薄化する研削工程と、を含み、該改質層形成工程において、該接合層の最外周の座標に基づきレーザー光線の集光点をウエーハの内側から外側に向かって徐々に該接合層に近づくように最上段の集光点から最下段の集光点に至り下り階段状に複数形成し、該最下段の集光点により形成された改質層から伸びるクラックが、該座標生成工程において生成された接合層の最外周の座標に至るウエーハの加工方法が提供される。
該研削工程において、裏面の研削によって改質層が除去され、該クラックによって面取り部が第一のウエーハから除去されることが好ましい。
本発明のウエーハの加工方法は、複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する面取り部が形成された外周余剰領域とを表面に備えた第一のウエーハの該表面と第二のウエーハの表面又は裏面とを接合層によって貼り合わせたウエーハの加工方法であって、該接合層の最外周を検出して該接合層の最外周の座標を生成する座標生成工程と、該第一のウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を該第一のウエーハの裏面から該面取り部を除去する内部に位置付けて照射し改質層を形成する改質層形成工程と、該第二のウエーハ側をチャックテーブルに保持し、該第一のウエーハの裏面を研削して薄化する研削工程と、を含み、該改質層形成工程において、該接合層の最外周の座標に基づきレーザー光線の集光点をウエーハの内側から外側に向かって徐々に該接合層に近づくように最上段の集光点から最下段の集光点に至り下り階段状に複数形成し、該最下段の集光点により形成された改質層から伸びるクラックが、該座標生成工程において生成された接合層の最外周の座標に至ることから、従来の面取り部の除去に比べて加工時間が短縮されて生産性が向上することに加え第二のウエーハに傷が付く、という問題も解消する。さらに、上記した構成により、最下段の改質層から伸びるクラックが接合層の内側に進展しないことから、接合層の影響を受けることなく、第一のウエーハの面取り部を確実に除去することができる。
加工装置の全体斜視図である。 図１に示す加工装置に装着されるレーザー光線照射手段の光学系を示すブロック図である。 （ａ）被加工物であるウエーハの斜視図、（ｂ）（ａ）に示すウエーハの一部を拡大した側面図である。 （ａ）座標生成工程の実施態様を示す斜視図、（ｂ）座標生成工程により撮像された接合層２０が表示手段に表示された状態を示す概念図である。 図４において撮像手段により撮像されたウエーハの概念図である。 （ａ）改質層形成工程の実施態様を示す斜視図、（ｂ）改質層形成工程において集光点が複数形成される位置を示す概念図、（ｃ）改質層形成工程において形成される改質層及びクラックを示す概念図である。 （ａ）研削工程の実施態様を示す斜視図、（ｂ）研削工程によって薄化されたウエーハの一部を拡大して示す側面図である。
以下、本発明に基づいて実施されるウエーハの加工方法に係る実施形態について、添付図面を参照しながら、詳細に説明する。
図１には、本実施形態のウエーハの加工方法を実施するのに好適な加工装置１の全体斜視図が示されている。加工装置１は、図示のようなウエーハＷにレーザー加工を施す装置である。ウエーハＷは、第一のウエーハ１０と第二のウエーハ１２とを貼り合わせて積層したウエーハである（追って詳述する）。加工装置１は、上記のウエーハＷを保持する図示を省略する回転駆動手段を備えたチャックテーブル３５を含む保持手段３と、少なくとも赤外線を捉えて画像を撮像する赤外線カメラを含む撮像手段６と、ウエーハＷを構成する第一のウエーハ１０に対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段７と、チャックテーブル３５とレーザー光線照射手段７とを相対的にＸ軸方向に加工送りするためのＸ軸送り手段４ａと、チャックテーブル３５とレーザー光線照射手段７とを、該Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に相対的に加工送りするためのＹ軸送り手段４ｂと、赤外線照射手段８と、表示手段９と、各作動部を制御する制御手段１００と、を備えている。なお、上記した撮像手段６には、赤外線カメラに加え、可視光線を捉えて撮像する一般的なカメラも配設されている。
加工装置１は、基台２上に配設されており、上記した構成に加え、Ｘ軸送り手段４ａ、Ｙ軸送り手段４ｂの側方に立設される垂直壁部５ａ、及び垂直壁部５ａの上端部から水平方向に延びる水平壁部５ｂからなる枠体５を備えている。
保持手段３は、上記のチャックテーブル３５を含んでウエーハＷを保持する手段であり、図１に示すように、Ｘ軸方向において移動自在に基台２に搭載された矩形状のＸ軸方向可動板３１と、Ｙ軸方向において移動自在にＸ軸方向可動板３１に搭載された矩形状のＹ軸方向可動板３２と、Ｙ軸方向可動板３２の上面に固定された円筒状の支柱３３と、支柱３３の上端に固定された矩形状のカバー板３４とを備えている。チャックテーブル３５は、カバー板３４上に形成された長穴を通って上方に延びるように配設され、支柱３３内に収容された図示を省略する回転駆動手段により回転可能に構成される。チャックテーブル３５の保持面は、通気性を有する多孔質材料の吸着チャック３６から形成され、支柱３３を通る流路によって図示しない吸引手段に接続されている。赤外線照射手段８は、チャックテーブル３５に隣接するカバー板３４上であって、チャックテーブル３５の中心を通るＸ軸線上に配設されており、チャックテーブル３５に載置されるウエーハＷの側方から水平に赤外線Ｇを照射するように配置されている。
Ｘ軸送り手段４ａは、モータ４２の回転運動を、ボールねじ４３を介して直線運動に変換してＸ軸方向可動板３１に伝達し、基台２上にＸ軸方向に沿って配設された一対の案内レール２Ａ、２Ａに沿ってＸ軸方向可動板３１をＸ軸方向に移動させる。Ｙ軸送り手段４ｂは、モータ４５の回転運動を、ボールねじ４４を介して直線運動に変換し、Ｙ軸方向可動板３２に伝達し、Ｘ軸方向可動板３１上においてＹ軸方向に沿って配設された一対の案内レール３１ａ、３１ａに沿ってＹ軸方向可動板３２をＹ軸方向に移動させる。このような構成を備えていることにより、チャックテーブル３５を加工装置１上の任意のＸ座標、Ｙ座標位置に移動させることができる。
枠体５の水平壁部５ｂの内部には、上記のレーザー光線照射手段７を構成する光学系、及び撮像手段６が収容されている。水平壁部５ｂの先端部下面側には、該レーザー光線照射手段７の一部を構成する集光器７１が配設されている。撮像手段６は、保持手段３に保持されるウエーハＷを撮像して、後述する接合層２０の最外周１７やウエーハＷの中心Ｃを検出する手段であり、上記の集光器７１に対して図中矢印Ｘで示すＸ軸方向で隣接する位置に配設されている。
図２には、上記したレーザー光線照射手段７の光学系の概略を示すブロック図が示されている。レーザー光線照射手段７は、レーザー光線ＬＢを発振する発振器７２と、発振器７２が発振したレーザー光線ＬＢの出力を調整するアッテネータ７３と、アッテネータ７３を通過したレーザー光線ＬＢを分岐してチャックテーブル３５に保持されたウエーハＷの内部に集光点を下り階段状に複数形成する集光点形成手段７４とを備えている。
本実施形態の集光点形成手段７４は、例えば、図２に示すように、第１の１／２波長板７５ａ、第１のビームスプリッター７６ａ、第２の１／２波長板７５ｂ、第２のビームスプリッター７６ｂ、第３の１／２波長板７５ｃ、第３のビームスプリッター７６ｃ、第１のビームエキスパンダー７７ａ、第２のビームエキスパンダー７７ｂ、第３のビームエキスパンダー７７ｃ、第１の反射ミラー７８ａ、第２の反射ミラー７８ｂ、第３の反射ミラー７８ｃ、第４の反射ミラー７７ｄ、及び第４のビームスプリッター７９を備えている。
上記した発振器７２から照射されアッテネータ７３を通過したレーザー光線ＬＢは、第１の１／２波長板７５ａを介して第１のビームスプリッター７６ａに導かれ、該第１の１／２波長板７５ａの回転角度が適宜調整されることにより、上記したレーザー光線ＬＢに対し１／４の光量となる第１の分岐レーザー光線ＬＢ１（ｓ偏光）が第１のビームスプリッター７６ａから分岐され、第１のビームエキスパンダー７７ａに導かれる。また、第１のビームスプリッター７６ａにより分岐されなかった残余のレーザー光線（ｐ偏光）は、第２の１／２波長板７５ｂを介して第２のビームスプリッター７６ｂに導かれ、該第２の１／２波長板７５ｂの回転角度が適宜調整されることにより、上記したレーザー光線ＬＢに対し１／４の光量となる第２の分岐レーザー光線ＬＢ２（ｓ偏光）が第２のビームスプリッター７６ｂから分岐され、第２のビームエキスパンダー７７ｂに導かれる。さらに、第２のビームスプリッター７６ｂにより分岐されなかった残余のレーザー光線（ｐ偏光）は、第３の１／２波長板７５ｃを介して第３のビームスプリッター７６ｃに導かれ、第３の１／２波長板７５ｃの回転角度が適宜調整されることにより、上記したレーザー光線ＬＢに対し１／４の光量となる第３の分岐レーザー光線ＬＢ３（ｓ偏光）が第３のビームスプリッター７６ｃから分岐され、第３のビームエキスパンダー７７ｃに導かれる。第３のビームスプリッター７６ｃにより分岐されなかった残余のレーザー光線（ｐ偏光）は、上記したレーザー光線ＬＢに対し１／４の光量となる第４の分岐レーザー光線ＬＢ４（ｐ偏光）となり、第４の反射ミラー７８ｄに導かれる。上記したように、第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４は、上記したレーザー光線ＬＢに対して、それぞれが１／４の光量で分岐される。
第１の分岐レーザー光線ＬＢ１はｓ偏光であることから、第１のビームエキスパンダー７７ａによってビーム径が調整された後、第１の反射ミラー７８ａによって反射されて第４のビームスプリッター７９に導かれて反射して集光器７１の集光レンズ７１ａに導かれる。また、第２の分岐レーザー光線ＬＢ２もｓ偏光であり、第２のビームエキスパンダー７７ｂによってビーム径が調整された後、第２の反射ミラー７８ｂによって反射されて第４のビームスプリッター７９に導かれて反射して集光器７１の集光レンズ７１ａに導かれる。さらに、第３の分岐レーザー光線ＬＢ３もｓ偏光であり、第３のビームエキスパンダー７７ｃによってビーム径が調整された後、第３の反射ミラー７８ｃによって反射されて第４のビームスプリッター７９に導かれて反射して集光器７１の集光レンズ７１ａに導かれる。そして、第４の反射ミラー７８ｄによって反射された第４の分岐レーザー光線ＬＢ４はｐ偏光であり、第４のビームスプリッター７９を直進して、集光器７１の集光レンズ７１ａに導かれる。第１～３のビームエキスパンダー７７ａ～７７ｃによって各ビーム径の大きさが、ＬＢ１＞ＬＢ２＞ＬＢ３＞ＬＢ４となるように適宜調整されると共に、第１～４の反射ミラー７８ａ～７８ｄの角度が適宜調整されることで、第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４に対応する集光点Ｐ１～Ｐ４が、図２に示すように、上下方向及び水平方向の異なる位置に形成され、集光点Ｐ４から集光点Ｐ１に向けて、図中左方側に向けて下り階段状に形成される。
なお、上記した集光点形成手段７４では、説明の都合上、アッテネータ７３を通過したレーザー光線ＬＢを、第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４に分岐（分岐数４）して、集光点を４つ形成している。しかし、本発明はこれに限定されず、１／２波長板、ビームスプリッター、ビームエキスパンダー、反射ミラー等を適宜増設することで、さらに多くの分岐レーザー光線を形成するように設定する（例えば８分岐）ことが可能であり、分岐数に応じた、例えば８つの集光点を下り階段状に形成することができる。
制御手段１００は、コンピュータにより構成され、制御プログラムに従って演算処理する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）と、検出した検出値、演算結果等を一時的に格納するための読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、入力インターフェース、及び出力インターフェースとを備えている（詳細についての図示は省略）。制御手段１００には、加工すべきウエーハＷの外周、ウエーハＷの中心、後述する接合層２０の最外周１７の座標、及びレーザー光線ＬＢを照射する加工位置に対応する座標等を記憶する座標記憶部１０２が配設されており、Ｘ軸送り手段４ａ、Ｙ軸送り手段４ｂ、撮像手段６、レーザー光線照射手段７、赤外線照射手段８、表示手段９、上記したチャックテーブル３５の回転駆動手段等が接続され、座標記憶部１０２に記憶された情報に基づいて各作動部が制御される。
本実施形態の加工装置１は、概ね上記したとおりの構成を備えており、以下に本実施形態のウエーハの加工方法について説明する。
本実施形態で実施されるウエーハの加工方法の被加工物は、例えば図３（ａ）、（ｂ）に示すウエーハＷである。ウエーハＷは、例えば直径が３００ｍｍであり、第一のウエーハ１０と第二のウエーハ１２とを貼り合わせた積層ウエーハである。第一のウエーハ１０は、例えばシリコン基板の内部に酸化膜層が形成されたＳＯｉウエーハであり、図示の如く複数のデバイスＤが分割予定ラインＬによって区画され表面１０ａに形成されている。ウエーハ１０の表面１０ａは、上記した複数のデバイスＤが形成された中心よりのデバイス領域１０Ａと該デバイス領域１０Ａを囲繞する外周余剰領域１０Ｂとを備え、外周余剰領域１０Ｂの外周端部には、曲面状に形成された環状の面取り部１０Ｃが形成されている。さらに、外周余剰領域１０Ｂの外周には、ウエーハ１０の結晶方位を示すノッチ１０ｄが形成されている。なお、図３（ａ）では、デバイス領域１０Ａと外周余剰領域１０Ｂとを区分する区分線１６を記載しているが、区分線１６は説明の都合上記載したものであり、実際のウエーハ１０の表面１０ａに付されているものではない。
本実施形態の第二のウエーハ１２は、第一のウエーハ１０と同様に結晶方位を示すノッチ１２ｄを備えており、第一のウエーハ１０と略同一の構成を備えていることから、その余の詳細については説明を省略する。ウエーハＷは、図３（ａ）に加え図３（ｂ）から理解されるように、第一のウエーハ１０を反転して表面１０ａを下方に向け、第一のウエーハ１０の表面１０ａと、第二ウエーハ１２の表面１２ａとを適宜の接着剤による接合層２０を介して形成されている。このとき、図示のように、第一のウエーハ１０のノッチ１０ｄと、第二のウエーハ１２のノッチ１２ｄとを一致させることにより結晶方位を一致させて両ウエーハを積層する。なお、本発明のウエーハの加工方法により加工されるウエーハＷは、上記した第一のウエーハ１０の表面１０ａと第二のウエーハ１２の表面１２ａとを接合して積層したウエーハＷに限定されず、第一のウエーハ１０の表面１０ａと、第二のウエーハ１２の裏面１２ｂとを接合した積層ウエーハであってもよい。
本実施形態のウエーハの加工方法を実施するに際し、上記のウエーハＷを、図１に基づき説明した加工装置１に搬送し、第一のウエーハ１０側を上方に、第二のウエーハ１２側を下方に向けてチャックテーブル３５に載置し、上記した吸引手段を作動して吸引保持する。次いで、Ｘ軸送り手段４ａ、Ｙ軸送り手段４ｂを作動して、ウエーハＷを撮像手段６の直下に位置付け、接合層２０の最外周の座標を生成する座標生成工程を実施する。該座標生成工程について、図４、５を参照しながら、より具体的に説明する。
本実施形態の座標生成工程を実施するに際し、上記したＸ軸送り手段４ａを作動して、図４（ａ）に示すように、ウエーハＷの外周領域を撮像手段６の直下に位置付ける。上記したように、チャックテーブル３５のＸ軸方向で隣接するカバー板３４上には、赤外線照射手段８が配設されている。赤外線照射手段８において赤外線Ｇを照射する先端部８１は、チャックテーブル３５に保持されたウエーハＷの接合層２０が形成された高さに調整され、ウエーハＷの側方から水平に赤外線Ｇを照射する。該赤外線Ｇは、ウエーハＷを構成するウエーハ１０、１２のシリコン基板を透過するが、接着剤により形成された接合層２０の最外周１７で反射する。その様子が、上方に位置付けられた撮像手段６によって撮像され、図４（ｂ）に示すように最外周１７の位置を示す光の反射が表示手段９に表示されて、制御手段１００によって最外周１７が検出される。このようにウエーハＷに側方から赤外線Ｇを照射して、撮像手段６によって接合層２０の最外周１７を検出すると共に、上記したチャックテーブル３５を、図４（ａ）に矢印Ｒ１で示す方向に回転させる。これにより、ウエーハＷの接合層２０の全周における最外周１７のＸ座標Ｙ座標で規定される座標を生成する（座標生成工程）。そして、上記したウエーハＷの接合層２０の最外周１７の座標と、撮像手段６により別途検出した中心Ｃの座標（ｘ０，ｙ０）、ノッチ１０ｄの座標等を、制御手段１００の座標記憶部１０２に記憶する。
ここで、図５に示すように、制御手段１００の座標記憶部１０２に記憶されたウエーハＷの接合層２０の最外周１７の座標とウエーハＷの中心Ｃの座標とに基づき、上記したレーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４の集光点Ｐ１～Ｐ４を位置付けて改質層を形成する加工位置１８のＸＹ座標を設定する。該加工位置１８は、接合層２０の最外周１７に沿うように設定されるものであり、より具体的には、レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４の集光点Ｐ１～Ｐ４を、ウエーハＷの外周において、内側から外側に向かって徐々に接合層２０に近づくように、且つ図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、最上段の集光点Ｐ４から最下段の集光点Ｐ１に至り下り階段状に複数形成し、該集光点Ｐ１～Ｐ４による改質層Ｓ１～Ｓ４を形成した際に、最下段の集光点Ｐ１によって形成される改質層Ｓ１から伸びるクラック１１がウエーハ１０の表面１０ａ側に達する際に、座標生成工程において生成された接合層２０の最外周１７の座標に至るように設定する。このように設定された該加工位置１８の座標は、制御手段１００の座標記憶部１０２に記憶する。なお、接合層２０の最外周１７は、ウエーハＷの外周端から概ね０．５ｍｍ内側に形成されることから、加工位置１８の座標は、ウエーハＷの中心Ｃから約１４９．５ｍｍの円周上に設定されることになる。
上記したように加工位置１８を設定したならば、制御手段１００によってＸ軸送り手段４ａ及びＹ軸送り手段４ｂを作動して、図６（ａ）に示すように、ウエーハＷの加工位置１８をレーザー光線照射手段７の集光器７１の直下に位置付ける。次いで、上記したレーザー光線照射手段７を作動して第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４を照射する。図６（ｂ）に示すように、第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４の集光点Ｐ１～Ｐ４は、第一のウエーハ１０の内側から外側に向かって徐々に接合層２０に近づくように下り階段状に複数形成される。なお、上記した第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４によって形成される各集光点Ｐ１～Ｐ４の間隔は、例えば、水平方向で見て１０μｍ、上下方向で見て１～１０μｍの範囲で設定される。
図示の実施形態では、接合層２０の最外周１７に対応して設定される加工位置１８を説明の都合上、一条の環状の破線で示すが、上記したように、本実施形態の加工装置のレーザー光線照射手段７は、集光点Ｐ１～Ｐ４を下り階段状に複数形成するものであることから、実際には、加工位置１８のＸ座標Ｙ座標を、各集光点Ｐ１～Ｐ４のそれぞれに対応するように設定する。
そして、該チャックテーブル３５を図６（ａ）に矢印Ｒ２で示す方向に回転させると共にＸ軸送り手段４ａ、Ｙ軸送り手段４ｂを作動して、図６（ｃ）に示すように、上記の加工位置１８に沿った内部に改質層Ｓ１～Ｓ４を末広がりになるように形成して、該改質層Ｓ１～Ｓ４を連結するクラック１１が加工位置１８に沿って形成される。この結果、上記したように、最下段の集光点Ｐ１によって形成された改質層Ｓ１から伸びるクラック１１が、上記した座標生成工程において生成された接合層２０の最外周１７の座標に至る。本実施形態ではチャックテーブル３５を２回転させることで、加工位置１８に沿う同一箇所に２回、上記の第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４を照射する。以上のように改質層形成工程を実施することで、第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４を、曲面で形成された面取り部１０Ｃにおける乱反射が回避されて、高精度に改質層Ｓ１～Ｓ４を形成してクラック１１を生成することができる。
上記した改質層形成工程のレーザー加工を実施する際のレーザー加工条件は、例えば以下のように設定される。
波長 ：１３４２ｎｍ
繰り返し周波数 ：６０ｋＨｚ
出力 ：２．４Ｗ
分岐数 ：４
チャックテーブル回転速度：１０７．３ｄｅｇ／ｓ（周速度 ２８０ｍｍ／ｓ）
上記したように改質層形成工程を実施したならば、ウエーハＷを、図７（ａ）に示す研削装置６０（一部のみを示している）に搬送する。図示のように、研削装置６０は、チャックテーブル６１上に吸引保持されたウエーハＷを研削して薄化するための研削手段６２を備えている。研削手段６２は、図示しない回転駆動機構により回転させられる回転スピンドル６３と、回転スピンドル６３の下端に装着されたホイールマウント６４と、ホイールマウント６４の下面に取り付けられる研削ホイール６５とを備え、研削ホイール６５の下面には複数の研削砥石６６が環状に配設されている。
上記した改質層形成工程を施したウエーハＷを研削装置６０に搬送し、第二のウエーハ１２側をチャックテーブル６１に載置して吸引保持したならば、研削手段６２の回転スピンドル６３を図７（ａ）において矢印Ｒ３で示す方向に、例えば６０００ｒｐｍで回転させつつ、チャックテーブル６１を矢印Ｒ４で示す方向に、例えば３００ｒｐｍで回転させる。そして、図示しない研削水供給手段により、研削水をウエーハＷの第一のウエーハ１０の裏面１０ｂ上に供給しつつ、研削砥石６６を第一のウエーハ１０の裏面１０ｂに接触させ、研削ホイール６５を、矢印Ｒ５で示す方向に、例えば１μｍ／秒の研削送り速度で研削送りする。この際、図示しない接触式又は非接触式の測定ゲージによりウエーハＷの厚みを測定しながら研削を進めることができ、図７（ｂ）に示すように、第一のウエーハ１０の裏面１０ｂを所定量研削することで、上記した改質層Ｓ１～Ｓ４が除去され、クラック１１によって、第一のウエーハ１０のノッチ１０ｄを含む面取り部１０Ｃが飛散して除去される。面取り部１０Ｃが除去されウエーハＷを研削する研削工程が完了したならば、研削手段６２を停止し、説明を省略する洗浄、乾燥工程等を経て、本実施形態のウエーハの加工方法が完了する。
上記したように、本実施形態に係るウエーハの加工方法の改質層形成工程を実施することで、複数の集光点Ｐ１～Ｐ４が下り階段状で設定されて、ウエーハＷを構成する第一のウエーハ１０の内部に末広がりに改質層Ｓ１～Ｓ４が形成され、該改質層Ｓ１～Ｓ４間を接続するようにクラック１１が進展し、該クラック１１は、上記した接合層２０に向かって斜め下方に延びつつ、上記した座標生成工程によって生成された接合層２０の最外周１７の座標に進展している。このようなウエーハＷに対し、上記の研削工程を実施することで、破砕力が付与されて、クラック１１によって面取り部１０Ｃが除去されることから、従来の面取り部の除去に比べて加工時間が短縮されて生産性が向上することに加え、他方のウエーハ（第二のウエーハ１２）に傷が付く、という問題も解消する。さらに、上記した構成により、最下段の改質層Ｓ１から伸びるクラック１１が接合層２０の内側に進展しないことから、接合層２０の影響を受けることなく、面取り部１０Ｃを確実に除去することができる。
なお、上記した実施形態では、レーザー光線照射手段７を構成する集光点形成手段７４を、１／２波長板、ビームスプリッター、ビームエキスパンダー、及び反射ミラー等を複数組み合わせることにより実現したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図２に示す集光点形成手段７４に替えて、空間光変調器（ＬＣＯＳ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）を配設し、発振器７２から照射されたレーザー光線ＬＢを入射して、該レーザー光線ＬＢを複数に分岐し、分岐された各レーザー光線の集光点を、ウエーハの内側から外側に向かって徐々に接合層２０に近づくように下り階段状に複数形成し、複数の該集光点に対応して改質層を末広がりに形成するようにしてもよい。
また、上記した実施形態では、ウエーハＷを、第一のウエーハ１０の面取り部１０Ｃを残した状態で研削装置６０に搬送して研削工程を実施し、研削時の破砕力によって改質層Ｓ１～Ｓ４に形成されたクラック１１を起点として面取り部１０Ｃを除去したが、本発明はこれに限定されず、研削装置６０に搬入し研削工程を実施する前に、ウエーハ１０の外周に外力を付与することにより、改質層Ｓ１～Ｓ４に形成されたクラック１１によって面取り部１０Ｃを除去してもよい。
１：加工装置
２：基台
３：保持手段
３４：カバー板
３５：チャックテーブル
４ａ：Ｘ軸送り手段
４ｂ：Ｙ軸送り手段
５：枠体
６：撮像手段
７：レーザー光線照射手段
７１：集光器
７２：発振器
７３：アッテネータ
７４：集光点形成手段
７５ａ：第１の１／２波長板
７５ｂ：第２の１／２波長板
７５ｃ：第３の１／２波長板
７６ａ：第１のビームスプリッター
７６ｂ：第２のビームスプリッター
７６ｃ：第３のビームスプリッター
７７ａ：第１のビームエキスパンダー
７７ｂ：第２のビームエキスパンダー
７７ｃ：第３のビームエキスパンダー
７８ａ：第１の反射ミラー
７８ｂ：第２の反射ミラー
７８ｃ：第３の反射ミラー
７８ｄ：第４の反射ミラー
７９：第４のビームスプリッター
８：赤外線照射手段
９：表示手段
１０：第一のウエーハ
１０Ａ：デバイス領域
１０Ｂ：外周余剰領域
１０Ｃ：面取り部
１０ａ：表面
１０ｂ：裏面
１０ｄ：ノッチ
１１：クラック
１２：第二のウエーハ
１２ａ：表面
１２ｂ：裏面
１２ｄ：ノッチ
１６：区分線
１８：加工位置
２０：接合層
６０：研削装置
６１：チャックテーブル
６２：研削手段
６３：回転スピンドル
６４：ホイールマウント
６５：研削ホイール
６６：研削砥石
１００：制御手段
１０２：座標記憶部
Ｄ：デバイス
Ｌ：分割予定ライン
Ｗ：ウエーハ

Claims (2)

  1. 複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する面取り部が形成された外周余剰領域とを表面に備えた第一のウエーハの該表面と第二のウエーハの表面又は裏面とを接合層によって貼り合わせたウエーハの加工方法であって、
    該接合層の最外周を検出して該接合層の最外周の座標を生成する座標生成工程と、
    該第一のウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を該第一のウエーハの裏面から該面取り部を除去する内部に位置付けて照射し改質層を形成する改質層形成工程と、
    該第二のウエーハ側をチャックテーブルに保持し、該第一のウエーハの裏面を研削して薄化する研削工程と、を含み、
    該改質層形成工程において、該接合層の最外周の座標に基づきレーザー光線の集光点をウエーハの内側から外側に向かって徐々に該接合層に近づくように最上段の集光点から最下段の集光点に至り下り階段状に複数形成し、該最下段の集光点により形成された改質層から伸びるクラックが、該座標生成工程において生成された接合層の最外周の座標に至るウエーハの加工方法。
  2. 該研削工程において、裏面の研削によって改質層が除去され、該クラックによって面取り部が第一のウエーハから除去される請求項１に記載のウエーハの加工方法。
JP2022173157A 2022-10-28 2022-10-28 ウエーハの加工方法 Pending JP2024064517A (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022173157A JP2024064517A (ja) 2022-10-28 2022-10-28 ウエーハの加工方法
CN202311334828.6A CN117954307A (zh) 2022-10-28 2023-10-16 贴合晶片的加工方法
DE102023210304.4A DE102023210304A1 (de) 2022-10-28 2023-10-19 Bearbeitungsverfahren für einen verbundwafer
US18/492,240 US20240145248A1 (en) 2022-10-28 2023-10-23 Processing method of bonded wafer
KR1020230141625A KR20240060455A (ko) 2022-10-28 2023-10-23 첩합 웨이퍼의 가공 방법
TW112140498A TW202418479A (zh) 2022-10-28 2023-10-24 貼合晶圓的加工方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022173157A JP2024064517A (ja) 2022-10-28 2022-10-28 ウエーハの加工方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024064517A true JP2024064517A (ja) 2024-05-14

Family

ID=90732061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022173157A Pending JP2024064517A (ja) 2022-10-28 2022-10-28 ウエーハの加工方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20240145248A1 (ja)
JP (1) JP2024064517A (ja)
KR (1) KR20240060455A (ja)
CN (1) CN117954307A (ja)
DE (1) DE102023210304A1 (ja)
TW (1) TW202418479A (ja)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5307593B2 (ja) 2009-03-25 2013-10-02 株式会社ディスコ 積層ウェーハの分割方法
JP2016096295A (ja) 2014-11-17 2016-05-26 株式会社ディスコ ２層構造ウェーハの加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN117954307A (zh) 2024-04-30
KR20240060455A (ko) 2024-05-08
DE102023210304A1 (de) 2024-05-08
TW202418479A (zh) 2024-05-01
US20240145248A1 (en) 2024-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2020069530A (ja) レーザ加工装置及びレーザ加工方法
JP6152013B2 (ja) ウェーハの加工方法
TWI775991B (zh) 晶圓加工方法
WO2020090905A1 (ja) レーザ加工装置及びレーザ加工方法
JP2024064517A (ja) ウエーハの加工方法
JP2024067757A (ja) ウエーハの加工方法
JP2024051279A (ja) ウエーハの加工方法及び加工装置
JP2024041253A (ja) ウエーハの加工方法及び加工装置
JP7487039B2 (ja) レーザー加工装置
TW202433552A (zh) 貼合晶圓的加工方法
JP6824577B2 (ja) ウェーハの加工方法
JP2013089713A (ja) ウエーハの研削方法
WO2020090894A1 (ja) レーザ加工装置及びレーザ加工方法
JP2020136457A (ja) ウェーハの加工方法
JP2024082239A (ja) 加工装置
US20240194501A1 (en) Wafer processing apparatus
JP7132786B2 (ja) ウェーハの加工方法
JP7486973B2 (ja) ウエーハの加工方法
CN118156224A (zh) 加工装置
WO2020090913A1 (ja) レーザ加工装置及びレーザ加工方法
JP2024124660A (ja) ウエーハの加工方法
JP2021068872A (ja) ウエーハの加工方法
JP2024127237A (ja) ウエーハの加工方法
TW202326856A (zh) 表面處理裝置
JP2024126092A (ja) ウエーハの加工方法