JP4554901B2 - ウエーハの加工方法 - Google Patents
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Description
本発明は、表面に格子状に配列された分割予定ライン（ストリート）によって複数の領域が区画され、この区画された領域に発光ダイオードやトランジスタ等の個別半導体素子が形成されたウエーハの加工方法に関する。
表面に格子状に配列された分割予定ライン（ストリート）によって複数の領域が区画され、この区画された領域に発光ダイオードやトランジスタ等の個別半導体素子が形成されたウエーハは、裏面が研削されて所定の厚さに形成され、その後、裏面に金、アルミニウム、チタン等の金属膜が１μｍ程度被覆される。そして、裏面に金属膜が形成されたウエーハをストリートに沿ってダイシングすることにより、個々の素子に分割される。このように個々に分割された素子は、携帯電話やパソコン等の電気機器に広く用いられている。上述した素子を組み込んだ電気機器の軽量化、小型化を図るために素子の厚さを極力薄く（例えば、１００μｍ以下）することが要求されている。
一方、上記ウエーハの裏面への金属膜の形成は、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置が用いられる。このような金属膜形成装置によってウエーハの裏面に金属膜を形成する際にチャンバー内が高温となることから、ウエーハの厚さが１００μｍ程度に薄くなると剛性が低下し、そりが発生して金属膜の形成に支障が生じ、金属膜を均一に形成することができないという問題がある。
上記問題を解決するために本出願人は、ガラス基板等からなる剛性の高い保護部材にウエーハの表面を接着剤によって貼着してウエーハを保護部材と一体化し、この一体化された状態でウエーハの裏面を所定の厚さに研削した後、金属膜形成装置によってウエーハの裏面に金属膜を形成するウエーハの製造方法を特願２００２−２４０５７８号として提案した。
而して、ウエーハの厚さが１００μｍ程度に薄くなると、金属膜形成装置によってウエーハの裏面に金属膜を形成する際にチャンバー内の熱によってウエーハにクラック発生し、素子の品質を低下させるという問題がある。
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、素子の品質を低下させることなくウエーハの裏面に金属膜を形成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、表面に格子状に配列されたストリートによって複数の領域が区画され、この区画された領域に素子が形成されたウエーハの加工方法であって、
ウエーハに形成されたストリートに沿って透過性を有するレーザー光線を照射して変質層を形成するレーザー光線照射工程と、
ストリートに沿って変質層が形成されたウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成する裏面研削工程と、
ウエーハの裏面に金属膜を被覆する金属膜形成工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。
ウエーハに形成されたストリートに沿って透過性を有するレーザー光線を照射して変質層を形成するレーザー光線照射工程と、
ストリートに沿って変質層が形成されたウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成する裏面研削工程と、
ウエーハの裏面に金属膜を被覆する金属膜形成工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。
また、本発明によれば、表面に格子状に配列されたストリートによって複数の領域が区画され、この区画された領域に素子が形成されたウエーハの加工方法であって、
ウエーハの表面に保護部材が貼着された状態でウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成する裏面研削工程と、
ウエーハに形成されたストリートに沿って透過性を有するレーザー光線を照射して変質層を形成するレーザー光線照射工程と、
ウエーハの裏面に金属膜を被覆する金属膜形成工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。
本発明の他の特徴については、以下に述べる説明によって明らかにされる。
ウエーハの表面に保護部材が貼着された状態でウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成する裏面研削工程と、
ウエーハに形成されたストリートに沿って透過性を有するレーザー光線を照射して変質層を形成するレーザー光線照射工程と、
ウエーハの裏面に金属膜を被覆する金属膜形成工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。
本発明の他の特徴については、以下に述べる説明によって明らかにされる。
本発明によれば、ウエーハに形成されたストリートに沿って透過性を有するレーザー光線を照射して変質層を形成するレーザー光線照射工程と、ストリートに沿って変質層が形成されたウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成する裏面研削工程と、ウエーハの裏面に金属膜を被覆する金属膜形成工程とを含んでいるので、金属膜形成工程においてウエーハに熱ショックが作用しても、強度が低下した変質層に沿ってクラックが生ずることになり、素子が損傷することはない。
また、本発明によれば、ウエーハの表面に保護部材が貼着された状態でウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成する裏面研削工程と、ウエーハに形成されたストリートに沿って透過性を有するレーザー光線を照射して変質層を形成するレーザー光線照射工程と、 ウエーハの裏面に金属膜を被覆する金属膜形成工程とを含んでいるので、金属膜形成工程においてウエーハに熱ショックが作用しても、強度が低下した変質層に沿ってクラックが生ずることになり、素子が損傷することはない。
また、本発明によれば、ウエーハの表面に保護部材が貼着された状態でウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成する裏面研削工程と、ウエーハに形成されたストリートに沿って透過性を有するレーザー光線を照射して変質層を形成するレーザー光線照射工程と、 ウエーハの裏面に金属膜を被覆する金属膜形成工程とを含んでいるので、金属膜形成工程においてウエーハに熱ショックが作用しても、強度が低下した変質層に沿ってクラックが生ずることになり、素子が損傷することはない。
以下、本発明によるウエーハの加工方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１には、本発明に従って分割されるウエーハおよびこのウエーハを貼着する保護部材の斜視図が示されている。図１に示すウエーハ２は、円形状に形成されその表面２ａに複数の分割予定ライン（ストリート）２１が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート２１によって区画された複数の領域に個別半導体素子２２が形成されている。保護部材３は、ガラス板等の剛性の高い材料によって円盤状に形成され、その表面３ａおよび裏面３ｂは平坦に形成されている。この保護部材３は、ガラス基板によって構成する場合には厚さが１〜３ｍｍ程度とすることが好ましい。なお、保護部材３を構成する材料としては、ガラス基板の他にセラミックス、ステンレス鋼等の金属材料、樹脂等を用いることができる。
上記のように形成されたウエーハ２および保護部材３は、図２に示すように保護部材３の表面３ａにウエーハ２の表面２ａと対面させ、接着剤によって貼着し一体化する。従って、ウエーハ２は個別半導体素子２２が形成されていない裏面２ｂが露出する状態となる。なお、接着剤としては、アクリル系、エステル系、ウレタン系等の樹脂からなる接着剤を用いることができる。また、保護部材３としてガラス板を用いた場合には、紫外線によって接着力が低下する接着剤を用いれば、後でウエーハ２と保護部材３を剥離する際に、保護部材３を透過させて紫外線を接着剤に照射することができるため、ウエーハ２と保護部材３を容易に剥離することができる。
上述したようにウエーハ２を保護部材３に貼着し両者を一体化したならば、ウエーハ２の表面２ａに形成されたストリート２１に沿って透過性を有するレーザー光線を照射して変質層を形成するレーザー光線照射工程を実施する。即ち、図３に示すようにレーザー加工装置のチャックテーブル４にウエーハ２を一体化した保護部材３を載置し、図示しない吸引手段によってウエーハ２と一体化した保護部材３をチャックテーブル４上に保持する。なお、チャックテーブル４上にウエーハ２と一体化した保護部材３を保持したならば、チャックテーブル４を図示しない撮像手段の直下に位置付け、ウエーハ２に形成されたストリート２１を撮像してアライメント作業を実施する。このとき、ストリート２１が形成されたウエーハ２の表面２ａは下側に位置付けられているので、撮像手段は赤外線カメラで構成され赤外線を照射してウエーハ２の裏面２ｂから光を透過してストリートを撮像する。次に、図３の（ａ）に示すようにウエーハ２を保持したチャックテーブル４をレーザー加工領域のレーザー加工開始位置に移動し、所定のストリート２１の一端（図３において左端）をレーザー光線照射手段５の照射位置に位置付ける。
このようにしてチャックテーブル４即ちウエーハ２がレーザー加工領域のレーザー加工開始位置に位置付けられたならば、レーザー光線照射手段５から透過性を有するパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル４即ちウエーハ２を図３の（ａ）において矢印で示す方向に所定の送り速度で移動せしめる。そして、図３の（ｂ）で示すようにレーザー光線照射手段５の照射位置がストリート２１の他端（図３において右端）の位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル４即ちウエーハ２の移動を停止する。このレーザー光線照射工程においては、パルスレーザー光線の集光点Ｐをウエーハ２の表面２ａ（下側の面）に合わせることにより、表面２ａから内部に向けて変質層２３が形成される。
なお、上記レーザー光線照射工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の光源 ；ＹＶＯ４レーザーまたはＹＡＧレーザー
波長 ；１０６４ｎｍ
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
パルス幅 ；２５ｎｓ
集光スポット径 ；φ１μｍ
加工送り速度 ；１００ｍｍ／秒
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集光スポット径 ；φ１μｍ
加工送り速度 ；１００ｍｍ／秒
上述したレーザー光線照射工程をウエーハ２に形成された全てのストリート２１に沿って実施することにより、図４に示すように保護部材３と一体化されたウエーハ２には、ストリート２１に沿って内部に変質層２３が形成される。なお、変質層２３をウエーハ２の表面２ａから裏面２ｂに達するようにストリート２１に沿って積層するようにパルスレーザー光線を照射してもよい。
上述したようにレーザー光線照射工程を実施したならば、ストリート２１に沿って内部に変質層２３が形成されたウエーハ２の裏面２ｂを研削して所定の厚さに形成する裏面研削工程を実施する。この裏面研削工程は、図５に示すようにチャックテーブル６１と研削砥石６２１を備えた研削手段６２を具備する研削装置６によって行われる。即ち、チャックテーブル６１上に保護部材３と一体化されたウエーハ２をウエーハ２を上にして保持し、例えば、チャックテーブル６１を例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削手段６２の研削砥石６２１を例えば６０００ｒｐｍで回転せしめてウエーハ２の裏面２ｂに接触せしめて研削することにより、ウエーハ２を所定の厚さ（例えば、１００μｍ）に形成する。
上述したように裏面研削工程を実施したならば、ウエーハ２の裏面２ａに金属膜を形成する金属膜形成工程を実施する。金属膜形成工程は、薄膜形成装置を用いて行われる。薄膜形成装置としては、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｅｒ Ｄｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｅｒ Ｄｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置を用いることができる。以下、薄膜形成装置について図６を参照して説明する。図６に示す薄膜形成装置７は、スパッタチャンバー７０を形成するスパッタ槽７１を具備している。スパッタチャンバー７０内には、その下部に被処理物を静電的に保持する被処理物保持手段７２が配設され、その上部には被処理物保持手段７２と対向して励磁手段７３が配設されている。この励磁手段７３に金（Ａｕ）等のスパッタ源７４が支持され、スパッタ源７４には高周波電源７５が接続される。また、スパッタ槽７１には、その一側にスパッタチャンバー７０内にアルゴンガス等のスパッタガスを導入する導入口７６が設けられているとともに、その他側に減圧源に連通する減圧口７７が設けられている。
以上のように構成された薄膜形成装置７の被処理物保持手段７２上に、保護部材３と一体化されたウエーハ２をウエーハ２を上にして保持される。そして、励磁手段７３によって磁化されたスパッタ源７４に高周波電源７５から４０ｋＨｚ程度の高周波電力を印加し、減圧口７７からスパッタチャンバー７０内を１０−２Ｐａ〜１０−４Ｐａ程度に減圧するとともに、導入口７６からアルゴンガス等のスパッタガスをスパッタチャンバー７０内に導入してプラズマを発生させる。この結果、プラズマ中のアルゴンイオンが金（Ａｕ）等のスパッタ源７４である金（Ａｕ）に衝突して粒子がはじき出され、この粒子が被処理物保持手段８２に保持されたウエーハ２の裏面２ｂに堆積して、図７に示すように金（Ａｕ）の薄膜２４が１μｍ程度の厚さで形成される。金属膜形成工程においてスパッタチャンバー７０内はかなりの高温となるため、１００μｍ程度に薄く形成されたウエーハ２には熱ショックによってクラックが発生することがある。しかるに、本発明においては上述したレーザー光線照射工程においてウエーハ２に形成されたストリート２１に沿って内部に変質層２３が形成されており、この変質層２３は強度が低下しているので、強度が低下した変質層２３即ちストリート２１に沿ってクラックが生ずることになり、個別半導体素子２２が損傷することはない。なお、変質層２３即ちストリート２１に沿ってクラックが発生しても密着しているので、金属膜形成工程において金属がクラック内に侵入することはない。
上述したように金属膜形成工程を実施したならば、裏面２ｂに金属薄膜２４が形成されウエーハ２をダイシングテープに貼着するとともに、ウエーハ２と接着されている保護部材３を剥離するダイシングテープ装着工程を実行する。このダイシングテープ装着工程は、図８の（ａ）に示すように環状の支持フレーム８の内側開口部を覆うように装着された塩化ビニールテープ等からなる伸長可能なダイシングテープ９の上面に保護部材３と一体化されたウエーハ２を貼着する。即ち、ウエーハ２の裏面２ｂに形成された金属薄膜２４側をダイシングテープ９に貼着する。なお、ダイシングテープ９としては、紫外線等の外的刺激によって粘着力が低下する性質を有するＵＶテープを用いことが望ましい。このようにして保護部材３と一体化されたウエーハ２をダイシングテープ９に貼着したならば、図８の（ｂ）に示すように保護部材３を剥離する。このとき、保護部材３としてガラス板を用いた場合には、保護部材３を透過させて紫外線を接着剤に照射することにより保護部材３をウエーハ２から容易に剥離することができる。
上記ダイシングテープ装着工程を実行したならば、ウエーハ２を個々の個別半導体素子２２に分離する半導体素子分離工程を実施する。この半導体素子分離工程は、図９および図１０に示すピックアップ装置１０によって実施される。ここで、ピックアップ装置１０について説明する。図示のピックアップ装置１０は、上記支持フレーム８を載置する載置面１１１が形成された円筒状のベース１１と、該ベース１１内に同心的に配設され支持フレーム８に装着されたダイシングテープ９を押し広げるための拡張手段１２を具備している。拡張手段１２は、上記ダイシングテープ９におけるウエーハ２が存在する領域９１を支持する筒状の拡張部材１２１を具備している。この拡張部材１２１は、図示しない昇降手段によって図１０の（ａ）に示す基準位置と該基準位置から上方の図１０の（ｂ）に示す拡張位置の間を上下方向（円筒状のベース１１の軸方向）に移動可能に構成されている。なお、図示の実施形態においては拡張部材１２１内には、紫外線照射ランプ１１３が配設されている。
上述したピックアップ装置１０を用いて実施する半導体素子分離工程について、図９および図１０を参照して説明する。
上述したように支持フレーム８に装着された伸長可能なダイシングテープ９の上面に支持されたウエーハ２は、図９および図１０の（ａ）に示すように支持フレーム８が円筒状のベース１１の載置面１１１上に載置され、クランプ１４によってベース１１に固定される。次に、図１０の（ｂ）に示すように上記ダイシングテープ９におけるウエーハ２が存在する領域９１を支持した拡張手段１２の拡張部材１２１を図示しない昇降手段によって図１０（ａ）の基準位置から上方の図１０の（ｂ）に示す拡張位置まで移動する。この結果、伸長可能なダイシングテープ９は拡張されるので、ダイシングテープ９に装着されたウエーハ２に引張力が作用する。この結果、ウエーハ２は変質層２３が形成され強度が低下せしめられたストリート２１に沿って破断され、このときウエーハ２の裏面２ｂに形成された金属薄膜２４もストリート２１に沿って破断される。なお、ダイシングテープ９を拡張する前に、または拡張の際にウエーハ２のストリート２１にレーザー光線（連続波）の照射による熱ショックまたは音波振動を与えてストリート２１に沿った分割を促進することが望ましい。
上述したように支持フレーム８に装着された伸長可能なダイシングテープ９の上面に支持されたウエーハ２は、図９および図１０の（ａ）に示すように支持フレーム８が円筒状のベース１１の載置面１１１上に載置され、クランプ１４によってベース１１に固定される。次に、図１０の（ｂ）に示すように上記ダイシングテープ９におけるウエーハ２が存在する領域９１を支持した拡張手段１２の拡張部材１２１を図示しない昇降手段によって図１０（ａ）の基準位置から上方の図１０の（ｂ）に示す拡張位置まで移動する。この結果、伸長可能なダイシングテープ９は拡張されるので、ダイシングテープ９に装着されたウエーハ２に引張力が作用する。この結果、ウエーハ２は変質層２３が形成され強度が低下せしめられたストリート２１に沿って破断され、このときウエーハ２の裏面２ｂに形成された金属薄膜２４もストリート２１に沿って破断される。なお、ダイシングテープ９を拡張する前に、または拡張の際にウエーハ２のストリート２１にレーザー光線（連続波）の照射による熱ショックまたは音波振動を与えてストリート２１に沿った分割を促進することが望ましい。
次に、図９に示すようにピックアップ装置１０の上方に配置されたピックアップコレット１５を作動して、個々に分離された個別半導体素子２２をダイシングテープ９の上面から離脱し、図示しないトレーに搬送する。このとき、拡張部材１２１内に配設された紫外線照射ランプ１１３を点灯してダイシングテープ９に紫外線を照射し、ダイシングテープ９の粘着力を低下せしめることにより、より容易に離脱することができる。
以上、本発明によるウエーハの加工方法の一実施形態について説明したが、上記各工程は種々の変形が可能である。例えば、上記レーザー光線照射工程においては、ウエーハ２を保護部材３に接着することなく実施することができる。即ち、ウエーハ２の状態でその裏面２ｂ側または表面２ａ側からストリート２１に沿って透過性を有するレーザー光線を照射して内部に変質層２３を形成してもよい。このようにしてレーザー光線照射工程を実施した後に、ウエーハ２の表面２ａを保護部材３に接着して一体化し、上記裏面研削工程を実施してもよい。即ち、ウエーハ２の表面２ａを保護部材３に接着して一体化する工程は、裏面研削工程を実施する前であればよい。また、上述した実施形態においては、レーザー光線照射工程を実施してから裏面研削工程を実施する例を示したが、裏面研削工程を先に実施しウエーハ２を所定の厚さに形成した後に、レーザー光線照射工程を実施してもよい。
更に、上記レーザー光線照射工程を実施した後、ウエーハ２の表面２ａに保護部材３が貼着された状態でウエーハ２の内部にストリート２１に沿って形成された変質層２３にクラックを発生させるウエーハ分割工程を実施してもよい。このウエーハ分割工程は、ウエーハ２に音波振動またはレーザー光線（連続波）の照射による熱ショック等の刺激を与えることにより、強度が低下せしめられた変質層２３に沿って積極的にクラックを発生させることができる。なお、ウエーハ分割工程は、レーザー光線照射工程を実施した後であれば、上記裏面研削工程を実施する前に実施してもよく、また、上記金属膜形成工程の前または後に実施してもよい。このように変質層２３に沿って積極的にクラックを発生させることにより、上述した半導体素子分離工程においてはウエーハ２の裏面２ｂに形成された金属薄膜２４の破断が容易となる。
２：ウエーハ
３：保護部材
４：レーザー加工装置のチャックテーブル
５：レーザー光線照射手段
６：研削装置
６１：研削装置のチャックテーブル
６２：研削手段
７：薄膜形成装置
７０：スパッタチャンバー
７１：スパッタ槽
７４：スパッタ源
８：支持フレーム
９：ダイシングテープ
１０：ピックアップ装置
１１：円筒状のベース
１２：拡張手段
１５：ピックアップコレット
３：保護部材
４：レーザー加工装置のチャックテーブル
５：レーザー光線照射手段
６：研削装置
６１：研削装置のチャックテーブル
６２：研削手段
７：薄膜形成装置
７０：スパッタチャンバー
７１：スパッタ槽
７４：スパッタ源
８：支持フレーム
９：ダイシングテープ
１０：ピックアップ装置
１１：円筒状のベース
１２：拡張手段
１５：ピックアップコレット
Claims (7)
- 表面に格子状に配列されたストリートによって複数の領域が区画され、この区画された領域に素子が形成されたウエーハの加工方法であって、
ウエーハに形成されたストリートに沿って透過性を有するレーザー光線を照射して変質層を形成するレーザー光線照射工程と、
ストリートに沿って変質層が形成されたウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成する裏面研削工程と、
ウエーハの裏面に金属膜を被覆する金属膜形成工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法。 - 裏面研削工程を実施する前に、ウエーハの表面に保護部材を貼着する工程を含む、請求項１記載のウエーハの加工方法。
- レーザー光線照射工程を実施した後、ウエーハの表面に保護部材が貼着された状態で、ウエーハに刺激を与え変質層に沿ってクラックを発生させるウエーハ分割工程を含む、請求項２記載のウエーハの加工方法。
- 金属膜形成工程を実施した後に、裏面に金属膜が被覆されたウエーハを変質層に沿って分離する素子分離工程を含む、請求項１から３のいずれかに記載のウエーハの加工方法。
- 表面に格子状に配列されたストリートによって複数の領域が区画され、この区画された領域に素子が形成されたウエーハの加工方法であって、
ウエーハの表面に保護部材が貼着された状態でウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成する裏面研削工程と、
ウエーハに形成されたストリートに沿って透過性を有するレーザー光線を照射して変質層を形成するレーザー光線照射工程と、
ウエーハの裏面に金属膜を被覆する金属膜形成工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法。 - レーザー光線照射工程を実施した後、ウエーハの表面に保護部材が貼着された状態で、ウエーハに刺激を与え変質層に沿ってクラックを発生させるウエーハ分割工程を含む、請求項５記載のウエーハの加工方法。
- 金属膜形成工程を実施した後に、裏面に金属膜が被覆されたウエーハを変質層に沿って分離する素子分離工程を含む、請求項５又は６に記載のウエーハの加工方法。
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