JP6327490B2 - Wafer processing apparatus and wafer processing method - Google Patents
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Description
本発明は、ウェハの内部にレーザ改質領域を有するウェハを割断するウェハ加工装置及びウェハ加工方法に関するものである。 The present invention relates to a wafer processing apparatus and a wafer processing method for cleaving a wafer having a laser modified region inside the wafer.
特許文献1には、裏面を上向きにして載置された半導体基板にレーザーを照射して基板内部に改質領域を形成し、半導体基板の裏面にエキスパンドテープを装着し、エキスパンドテープの上からナイフエッジを当てて改質領域を基点として基板を割ることで、半導体基板をチップに切断することが記載されている。
In
また、特許文献1には、裏面を上向きにして載置された半導体基板にレーザーを照射して基板内部に改質領域を形成した後で基板を研削して薄くし、半導体基板の裏面にエキスパンドテープを装着し、エキスパンドテープを伸張させることで改質領域を基点として基板を割ることが記載されている。
Further,
特許文献2には、裏面を上向きにして載置された半導体基板にレーザーを照射して基板内部に改質領域を形成することで半導体基板の厚さ方向に割れを発生させ、基板の裏面を研削及びケミカルエッチングすることで割れを裏面に露出させることで、半導体基板をチップに切断することが記載されている。そして、特許文献2には、自然に或いは比較的小さな力、例えば人為的な力や基板に温度差を与えることにより熱応力を発生させたりすることにより、改質領域から厚さ方向に割れが発生することが記載されている。
In
特許文献1に記載の発明では、ナイフエッジにより局所的に外力を印加することで基板を割るが、この局所的に外力を印加するために曲げ応力やせん断応力を基板に付与させることになる。しかし、曲げ応力やせん断応力は基板全面に一様に分布させることは難しい。例えば、曲げ応力やせん断応力を基板にかける場合、どこか弱い点に応力が集中することになり、効率的に所望の部分に対して必要最低限の応力を一様に付与できない。
In the invention described in
したがって、基板の割れにばらつきが生じ、割れが緩やかに進行しなかった場合には基板がチップ内においても破壊するという問題がある。また、基板を切断する部分に対して、局所的に順番に応力を与えて切断していく場合、例えば一枚の基板から多数のチップを収集する場合などでは、多数の切断ラインが存在するため、生産性が非常に低下するという問題がある。 Therefore, there is a problem in that the substrate breaks and the substrate breaks even in the chip when the crack does not proceed slowly. In addition, when cutting a portion of the substrate by applying stress locally in order, for example, when collecting a large number of chips from a single substrate, there are a large number of cutting lines. There is a problem that productivity is greatly reduced.
また、外力を印加して基盤を割る場合に、基板を薄く加工していない場合には、ウェハを割る際に非常に大きい応力を必要とするという問題がある。 In addition, when an external force is applied and the substrate is cracked, if the substrate is not processed thinly, there is a problem that a very large stress is required when the wafer is cracked.
特にレーザー加工の改質深さ幅に対して、基板厚みが充分厚い場合は、外力を印加しても、急激な外力の影響によって、基板に対してきれいに垂直に割断できるとは限らない。そのため、いくつかレーザーパルスを基板の厚み方向に多段に照射するなどが必要な場合がある。 In particular, when the substrate thickness is sufficiently thick with respect to the modified depth of laser processing, even if an external force is applied, it is not always possible to cleave the substrate cleanly perpendicularly to the substrate due to the influence of the abrupt external force. Therefore, it may be necessary to irradiate several laser pulses in multiple stages in the thickness direction of the substrate.
また、特許文献1、2に記載の発明では、レーザーの照射により基板内部に形成された改質領域は、最終的にチップ断面に残ることとなる。そのため、チップ断面の改質領域の部分から発塵する場合がある。また、チップ断面部分が局所的に破砕した結果、その破砕した断面がきっかけとなって、チップが破断する場合もある。その結果、チップの抗折強度は小さくなるという問題点がある。
Further, in the inventions described in
特許文献2に記載の発明では、自然に改質領域から厚さ方向に割れが発生すると記載されているが、他方自然に割れる場合は必ずしも自然に割れない場合も存在する。割るという安定した効果を必然的に得るためには、時として恣意的な手段をとる必要があり、自然に割れる場合は恣意的な手段に該当しない。
In the invention described in
また、比較的小さな力として、温度差を与えることにより熱応力を発生させて、改質領域から厚さ方向に割れを発生させることも考えられる。この場合においては、基板の面内に一様な熱勾配をどのように与えるかという点が非常に難しいという問題がある。すなわち、人為的に熱勾配を与えたとしても熱伝導によって、一部熱勾配を緩和するように基板内に熱が分散していく。したがって、一定の基板を切断する程度の安定した熱勾配(安定した温度差)をどのように絶えずに形成するか、という点で極めて難しい問題がある。 In addition, as a relatively small force, it is conceivable to generate a thermal stress by giving a temperature difference to generate a crack in the thickness direction from the modified region. In this case, there is a problem that it is very difficult to give a uniform thermal gradient in the plane of the substrate. That is, even if a thermal gradient is artificially applied, heat is dispersed in the substrate so as to alleviate the partial thermal gradient by heat conduction. Therefore, there is a very difficult problem in how to constantly form a stable thermal gradient (stable temperature difference) enough to cut a certain substrate.
また、特許文献2に記載の発明では、半導体基板を研削後、裏面にケミカルエッチングするが、研削した後には、研削後の表面は固定砥粒による研削条痕が残り、付随して微小なクラックが形成され、加工変質層が残存している。その表面をケミカルエッチングした場合には、微小クラックなどの格子歪が大きい部分が選択的にエッチングされることになる。そのため、微小クラックはかえって助長され大きいクラックになる。そのため、切断起点領域だけではなく、時として、研削とエッチングによって形成された微小クラックから破断する場合もあり、安定した切断加工が難しいという問題がある。
In the invention described in
また、エッチングにより基板表面の凹凸が助長されるため、基板表面は鏡面化されていない。そのため、分割されたチップにも凹凸が残るため、凹凸の大きい部分、すなわち微小クラックから破壊することが十分に考えられ、チップの抗折強度は低くなるという問題がある。 Further, since the unevenness of the substrate surface is promoted by etching, the substrate surface is not mirror-finished. For this reason, since the unevenness remains in the divided chips, it can be considered to be broken from a large unevenness portion, that is, a micro crack, and there is a problem that the bending strength of the chip is lowered.
また、さらに、レーザー加工し、改質した部分にエッチング液が作用した場合、改質した部分は一度溶融して再結晶化して固まっているため、大きな粒界が形成されている。 Further, when the etching solution is applied to the modified portion that has been laser processed, the modified portion is once melted and recrystallized, so that a large grain boundary is formed.
こうした粒界部分にエッチング液が作用すると、粒界からシリコン粒が剥げ落ちるようにエッチングが進行するため、さらに凹凸が助長されるようにエッチングされることになる。 When an etching solution acts on such a grain boundary portion, etching proceeds so that silicon grains are peeled off from the grain boundary.
研磨工程としては、具体的には引用文献p.12_1行目において、研削工程と裏面にケミカルエッチングを施すことであると記載されている。ケミカルエッチングの場合、そのまま放置していても、クラック内にケミカルエッチング液が浸透し、クラック部分を溶かす作用がある。 Specifically, as the polishing process, it is described in the cited document p.12_1 line that the grinding process and chemical etching are performed on the back surface. In the case of chemical etching, even if it is left as it is, the chemical etching solution penetrates into the cracks and has the effect of dissolving the cracks.
特に、クラックが基板の表面上にまで先走っている場合、エッチング液がチップとチップを接着しているフィルムの間に浸透し、チップをフィルムから剥離するという問題が発生する。 In particular, when the crack has advanced to the surface of the substrate, the etching solution permeates between the chip and the film adhering the chip, thereby causing a problem of peeling the chip from the film.
また、クラックが基板の表面上にまで走っていなくても、クラックに沿ってエッチングは進行する。特に研削後に、薄くなった状態でエッチングを行う場合、クラックにエッチング液が毛細管現象によって浸透し、クラック先端を溶かしながら微小クラックをさらに深くするとともに、さらにそこへ新たなエッチング液が入り込むといった形となる。この場合、デバイス面の近傍にエッチング液が作用すると、デバイス面付近を溶かしてしまい、素子内部にまでエッチングが進行する場合がある。また、そのときに問題なくても、ウェハの壁面に残されたエッチング液がデバイス内部に入り込み、その後不良を起こすこともある。よって、ウェハ表面の加工歪を除去する一方で、それ以上にクラックを助長し、それに伴う副次的な問題を誘発することになりかねない。 Even if the crack does not run to the surface of the substrate, the etching proceeds along the crack. Especially when etching in a thin state after grinding, the etching solution penetrates into the crack by capillary action, deepens the micro crack while melting the crack tip, and further enters a new etching solution there Become. In this case, if the etching solution acts in the vicinity of the device surface, the vicinity of the device surface is melted, and etching may proceed to the inside of the element. Even if there is no problem at that time, the etching solution left on the wall surface of the wafer may enter the inside of the device and cause a defect thereafter. Therefore, while removing the processing distortion on the wafer surface, the crack may be further promoted and the accompanying secondary problems may be induced.
また、こうした場合、結果的にクラックが表面上にまで先走って、一部チップとフィルムの間にエッチング液が入り込み、処理中にチップが剥がれる問題が発生することもある。特に、研削後が進行して基板が薄くなった場合、少しの外力でクラックが進行しやすく、クラックが表面に達することでチップ剥離が発生するため、基板が薄くなった場合には、クラックをそれ以上進行させないように処理をしなければならない。 Further, in such a case, as a result, the crack may be advanced to the surface, and an etching solution may partially enter between the chip and the film, and the chip may be peeled off during processing. In particular, when grinding progresses after grinding, cracks tend to progress with a slight external force, and chip peeling occurs when the cracks reach the surface. It must be processed so that it does not progress further.
特許文献2には、基板の裏面を研削することにより改質領域から割れが発生することが記載されているが、特許文献2には基板を研削する時の基板の固定方法が記載されていない。図17に示すように基板をリテーナ等に嵌め込むことで基板の外周を支持する場合や、図18に示すように基板の一部のみを吸着する場合には、基板が全面的に一様に拘束されないため、このような場合には基板の裏面を研削したとしても改質領域から割れが発生しない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、安定した品質のチップを効率よく得ることができるウェハ加工装置及びウェハ加工方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a wafer processing apparatus and a wafer processing method capable of efficiently obtaining stable quality chips.
本発明の目的を達成するためのウェハ加工装置は、内部にレーザ光で改質領域を形成したウェハを加工するウェハ加工装置において、ウェハの表面を吸着した状態でウェハの裏面を研削砥石で研削し、改質領域から延びる微小亀裂を残して改質領域を除去する研削部と、研削後、ウェハの裏面を研磨布で研磨する研磨部と、を備える。 A wafer processing apparatus for achieving an object of the present invention is a wafer processing apparatus for processing a wafer in which a modified region is formed inside by a laser beam, and grinding the back surface of the wafer with a grinding wheel while adsorbing the surface of the wafer. And a grinding unit that removes the modified region leaving a microcrack extending from the modified region, and a polishing unit that polishes the back surface of the wafer with a polishing cloth after grinding.
この装置によれば、研削によって生じた研削熱により、研削しているウェハ表面と共に半径方向に熱膨張して広がろうとする。しかし、一方でウェハは熱容量の大きいウェハ真空チャックによって、その膨張による広がりを阻止しようとする。 According to this apparatus, due to the grinding heat generated by grinding, the wafer expands in the radial direction along with the surface of the wafer being ground. However, on the other hand, the wafer tends to be prevented from spreading due to expansion by a wafer vacuum chuck having a large heat capacity.
その結果、ウェハ裏面は熱膨張で拡大する一方、チャックされているウェハ表面は真空チャックにより膨張せず、そのままの状態を維持しようとする。その結果、ウェハ内部に形成された改質領域は、そのウェハ表面と裏面の膨張の違いに応じて、改質領域がさらに拡大するように作用し、さらに亀裂が進展するようになる。改質領域は、レーザー光が照射され、一度溶融状態になって再結晶した部分もあるため、結晶粒が大きくもろい。こうした改質領域が将来的なチップの側面に現れた場合、チップ側面から発塵するほか、チップ側面から大きな結晶粒が欠けたりすることもある。しかし、改質領域から進展した微小亀裂部分は、純粋な結晶面であるため、将来的なチップ側面にこの面が現れたとしても、チップ側面から発塵したり、大きな結晶粒となって欠けたりということは無い。 As a result, the wafer back surface expands due to thermal expansion, while the chucked wafer surface does not expand due to the vacuum chuck and tries to maintain the state as it is. As a result, the modified region formed in the wafer acts so that the modified region further expands according to the difference in expansion between the front surface and the back surface of the wafer, and further cracks progress. The modified region is irradiated with laser light, and there are portions that are once melted and recrystallized, so that the crystal grains are fragile. When such a modified region appears on the side surface of a future chip, dust is generated from the side surface of the chip, and large crystal grains may be chipped from the side surface of the chip. However, since the microcracked part that has developed from the modified region is a pure crystal surface, even if this surface appears on the future chip side surface, dust is generated from the chip side surface or chipped as large crystal grains. There is no such thing.
こうして、研削工程によってウェハを削りながら除去するとともに、微小空孔をウェハの厚み方向に進展させ改質領域を除去する。次に、研削により形成された加工変質層と、進展した微小空孔とを、際立たせるために、ウェハ全面に対して化学機械研磨を施して(後に詳細記載)、加工変質層を完全に除去する。その結果、微小空孔のみが表面に残り、その残りの領域は加工歪も残らない完全な鏡面となる。 In this way, the wafer is removed while being ground by the grinding process, and the micropores are developed in the thickness direction of the wafer to remove the modified region. Next, in order to make the work-affected layer formed by grinding and the advanced micropores stand out, the entire surface of the wafer is subjected to chemical mechanical polishing (detailed later) to completely remove the work-affected layer. To do. As a result, only the minute holes remain on the surface, and the remaining region becomes a complete mirror surface with no processing distortion.
その後、まだ割れていないウェハに対して、ウェハを割断する機構に載せて、ウェハに曲げ応力を加えてウェハを割断して、その後、エキスパンドフィルムを引っ張ってチップ同士を離間する。これにより、チップの断面にレーザー光により形成された改質領域が残らないようにすることができる。そのため、チップが割れたり、チップ断面から発塵したりとするという不具合を防ぎ、安定した品質のチップを効率よく得ることができる。 Thereafter, the wafer that has not yet been cracked is placed on a mechanism for cleaving the wafer, the wafer is cleaved by applying a bending stress to the wafer, and then the expanded film is pulled to separate the chips. Thereby, it is possible to prevent the modified region formed by the laser light from remaining on the cross section of the chip. Therefore, it is possible to prevent a problem that the chip is broken or generate dust from the cross section of the chip and efficiently obtain a chip having a stable quality.
また、研削されたウェハの裏面を化学機械研磨してからウェハを分割するので、チップの抗折強度を高くすることができる。ここで、化学機械研磨においては、引用文献2に示す研磨工程におけるエッチング処理とは大きく区別される。
In addition, since the wafer is divided after the back surface of the ground wafer is subjected to chemical mechanical polishing, the bending strength of the chip can be increased. Here, the chemical mechanical polishing is largely distinguished from the etching process in the polishing process shown in the cited
まず、本願における化学液は、引用文献2のエッチング液は異なる。引用文献2におけるエッチング液は、基板表面に液が作用することで基板を自然に溶かす、すなわちエッチングする作用を有する。それにより、クラックが発生した部分においても、エッチング液が浸透して周囲を自然とエッチングするため、レーザーによって形成された改質層をさらに大きくするという作用がある。また、従来のエッチング液の場合、先にも述べた通り、エッチング液がクラック内を浸透しすぎてクラックを進展させ、最終的にチップとフィルムの間の部分にまで浸透する。それにより、チップ表面までエッチング液が回り込み、チップ表面がエッチング液により浸食されて、それぞれのチップデバイスが機能しなくなる場合もある。
First, the chemical solution in the present application is different from the etchant of the cited
これに対して本願の化学機械研磨において使用する研磨剤(スラリー)は、静的な状況下ではエッチング作用は無い。すなわち、ウェハに対して研磨剤のみを供給したとしても、全くエッチングが進行せず、単にウェハ表面を改質するだけである。そのため、たとえ、研磨剤がウェハの切断予定ラインにあるクラック内に入り込んだとしても、周りのシリコンを溶かすことは無いため、それ以上クラックが進展することは無い。 In contrast, the abrasive (slurry) used in the chemical mechanical polishing of the present application has no etching action under static conditions. That is, even if only the polishing agent is supplied to the wafer, the etching does not proceed at all, and the wafer surface is simply modified. For this reason, even if the abrasive enters the crack in the cutting line of the wafer, the surrounding silicon is not melted, so that the crack does not further develop.
結果的に、引用文献2における研磨工程すなわちエッチング工程ではクラックが進展するかもしれないが、本願の研磨工程では、研磨剤を入れて放置しても全くウェハはエッチングされないため、クラックはほとんど進展しない。その結果、研磨剤が浸透して勝手にチップをフィルムから剥離するようなことやチップ表面の方に研磨剤が回り込んでチップを侵食し、チップデバイスが機能しなくなるという従来の問題が起こることは無い。
As a result, cracks may progress in the polishing process, ie, the etching process in the cited
ここで、化学機械研磨のメカニズムは次に示す通りである。すなわち、研磨において、まず研磨剤がウェハに供給されるが、これによりウェハ表面は化学的に改質されるだけである。次に改質された表面は柔らかくなっているため、この状態でスラリーの中に含まれる砥粒がウェハ表面に作用することで、ごく小さい応力であってもウェハ表面を効率的に除去できるのである。 Here, the mechanism of chemical mechanical polishing is as follows. That is, in polishing, the polishing agent is first supplied to the wafer, which only chemically modifies the wafer surface. Next, since the modified surface is soft, the abrasive grains contained in the slurry act on the wafer surface in this state, so the wafer surface can be efficiently removed even with a very small stress. is there.
例えば、シリコンを除去するプロセスの場合、シリカ系のスラリーを使用する。シリカ系のスラリーを使用する場合、ウェハ表面で次の反応が起こる。 For example, in the process of removing silicon, a silica-based slurry is used. When a silica-based slurry is used, the following reaction occurs on the wafer surface.
すなわち、通常研磨直後のウェハ表面はSi原子がある。このSi原子は水中における表面では水和されており、Si原子表面には-OHが存在することになる。このSi基板表面に付着したOH基と、液中に存在するシリカゾルのSiOHやシリカ粒子表面に存在するSiOHが結びつく。 That is, the wafer surface immediately after polishing usually contains Si atoms. This Si atom is hydrated on the surface in water, and -OH exists on the Si atom surface. The OH groups attached to the Si substrate surface are combined with the silica sol SiOH present in the liquid and the SiOH present on the silica particle surface.
しかし、これだけでは、エッチングが進行しない。結果的に、この状態でシリカ粒子を多量に含んだ研磨パッドを基板に対して相対的に運動させて、ある一定の運動量の下でシリカ粒子を基板表面に作用することによって、ある一定の温度環境と圧力環境の下で、化学反応が進行しながら、機械的に除去されるのである。 However, this alone does not advance the etching. As a result, a polishing pad containing a large amount of silica particles in this state is moved relative to the substrate, and the silica particles act on the substrate surface under a certain momentum. It is mechanically removed while the chemical reaction proceeds under the environment and pressure environment.
このとき、クラックに浸透したシリカゾルやシリカ粒子によって、クラックをさらに進展させる効果は働かない。クラック内へは研磨パッドが入り込むこともないため機械的な作用が働かず、結果的に化学的な除去作用も発生しないからである。 At this time, the effect of further developing the crack does not work due to the silica sol or silica particles that have penetrated the crack. This is because the polishing pad does not enter the crack, so that the mechanical action does not work and consequently no chemical removal action occurs.
こうしたことにより、研削時に発生した基板表面の加工変質層は、シリカゾルとシリカ粒子を有する化学性をもつスラリーが供給されるとともに、研磨パッドが基板に接触することで機械的な摩擦作用が働くこととあいまって、基板表面のみが化学機械的に研磨が進行して、除去される(土肥俊郎編著:詳説半導体CMP技術(工業調査会)(2001)p.40〜42)。 As a result, the process-affected layer on the substrate surface generated during grinding is supplied with a chemical slurry containing silica sol and silica particles, and a mechanical frictional action occurs when the polishing pad comes into contact with the substrate. As a result, only the substrate surface is removed by chemical mechanical polishing (edited by Toshiro Toi: Detailed explanation on semiconductor CMP technology (Industry Research Committee) (2001) p.40-42).
その結果、ウェハ表面の加工変質層はほとんどが除去される。また、形成されたウェハ表面は鏡面になる。この鏡面になる原理は、引用文献2にある化学エッチングと比較すると次の通りである。
As a result, most of the work-affected layer on the wafer surface is removed. The formed wafer surface is a mirror surface. The principle of this mirror surface is as follows when compared with the chemical etching disclosed in Cited
化学エッチングの場合は、先にも述べた通り、シリコンなどの結晶において格子歪や結晶欠陥部分が選択的にエッチングされる。そのため、エッチピットが形成されたり、結晶粒界に沿って大きくえぐれたりということが起こり、こうしたことは原理的に免れることはできない。 In the case of chemical etching, as described above, lattice strain and crystal defects are selectively etched in a crystal such as silicon. For this reason, etch pits are formed, or large pits occur along the crystal grain boundaries, which cannot be avoided in principle.
それに対して、化学機械的な研磨の場合、先にも述べた通り、機械的な作用が働かない限り、化学的な除去作用が働かない。機械的な作用、ここではすなわち研磨パッドによってウェハ表面を擦ることであるが、この機械的な作用は、基板表面の結晶状態とは全く関係無く、すべての基板表面において等確率に起こるものである。そのため、結晶状態に関係無くすべての表面が一様に除去される中で、化学的に作用が働くため、表面は一様な表面で結晶欠陥も無く、鏡面になるのである。ここで、鏡面といっても相対的な観点から曖昧であるため、本願では、化学機械研磨によって得られた鏡面というように定義する。 On the other hand, in the case of chemical mechanical polishing, as described above, the chemical removal action does not work unless the mechanical action works. The mechanical action, here the rubbing of the wafer surface by means of the polishing pad, will occur with equal probability on all substrate surfaces, irrespective of the crystalline state of the substrate surface. . Therefore, since all the surfaces are uniformly removed regardless of the crystal state, the chemical action is exerted, so that the surface is uniform and free of crystal defects and becomes a mirror surface. Here, since the mirror surface is ambiguous from a relative viewpoint, in this application, it is defined as a mirror surface obtained by chemical mechanical polishing.
このような化学機械研磨を行うことによって、引用文献2とは大きく異なり、理想的な鏡面状態を得ることができるとともに、チップとフィルム間にエッチング液が浸透することによる侵食を防ぐことができる。
By performing such chemical mechanical polishing, an ideal mirror surface state can be obtained, which is greatly different from the cited
尚、化学機械研磨を行った後において、チップはまだ完全に割れてはいない。一部化学機械研磨後における表面部分に改質層から進展した微小空孔を残すだけである。尚、改質層は前の研削加工処理で既に除去されている。 Note that after chemical mechanical polishing, the chip is not yet completely broken. It only leaves the micropores that have developed from the modified layer on the surface portion after partial chemical mechanical polishing. The modified layer has already been removed by the previous grinding process.
この改質層から進展した微小空孔を残した状態が、例えば引用文献2に示すような研削とエッチングを施した表面状態に形成されていた場合、改質層から進展した微小空孔と、研削後のエッチング処理により助長された凹凸とを明確に区別することはできなくなる。よって、チップを割断する際に、必ずしも微小空孔から破断するのではなく、場合によっては、研削した研削条痕をエッチングにてさらに助長した凹凸部分から破断する場合も考えられる。
When the state of leaving the microvoids that have advanced from the modified layer is formed in a surface state that has been subjected to grinding and etching as shown in, for example, cited
本願のように、表面に化学機械研磨を施した場合、処理後のウェハ表面には凹凸はほとんどなく、唯一改質層から進展した微小空孔だけが残されることになる。よって、この状態で割断処理する場合、微小空孔からさらに亀裂が進展して割断することになる。 When the surface is subjected to chemical mechanical polishing as in the present application, there is almost no unevenness on the surface of the wafer after processing, and only the microscopic voids that have advanced from the modified layer are left. Therefore, when the cleaving process is performed in this state, cracks further develop from the minute holes and cleave.
また、本発明の目的を達成するためのウェハ加工方法は、内部にレーザ光で改質領域を形成したウェハを加工するウェハ加工方法において、ウェハの表面を吸着した状態でウェハの裏面を研削砥石で研削し、改質領域から延びる微小亀裂を残して改質領域を除去する研削工程と、研削後、ウェハの裏面を研磨布で研磨する研磨工程と、を備える。 Further, a wafer processing method for achieving the object of the present invention is a wafer processing method for processing a wafer in which a modified region is formed inside with a laser beam. And a grinding step of removing the modified region leaving a microcrack extending from the modified region, and a polishing step of polishing the back surface of the wafer with a polishing cloth after grinding.
本発明によれば、安定した品質のチップを効率よく得ることができる。 According to the present invention, stable quality chips can be obtained efficiently.
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
本発明は、レーザーダイシング装置1と、研削装置2と、レーザーダイシング装置1により加工されたウェハを研削装置2へ搬送する搬送装置(図示せず)と、研削装置2により研削されたウェハをチップへ分割する分割装置とで構成された切断装置により行われる。
The present invention includes a
<装置構成について>
(1)レーザーダイシング装置1について
図1は、レーザーダイシング装置1の概観構成を示す図である。同図に示すように、本実施の形態のレーザーダイシング装置1は、主として、ウェハ移動部11、レーザー光学部20と観察光学部30とからなるレーザーヘッド40、制御部50等から構成されている。
<About device configuration>
(1) About
ウェハ移動部11は、ウェハWを吸着保持する吸着ステージ13と、レーザーダイシング装置1の本体ベース16に設けられ、吸着ステージ13をXYZθ方向に精密に移動させるXYZθテーブル12等からなる。このウェハ移動部11によって、ウェハWが図のXYZθ方向に精密に移動される。
The
ウェハWは、表面の一方の面に粘着材を有するBGテープBが貼付され、裏面が上向きとなるように吸着ステージ13に載置される。
The wafer W is placed on the
なお、ウェハWは、一方の面に粘着材を有するダイシングシートが貼付され、このダイシングシートを介してフレームと一体化された状態で吸着ステージ13に載置されるようにしてもよい。この場合には、表面が上向きとなるように吸着ステージ13に載置される。
Note that the wafer W may be placed on the
レーザー光学部20は、レーザー発振器21、コリメートレンズ22、ハーフミラー23、コンデンスレンズ(集光レンズ)24、レーザー光をウェハWに対して平行に微小移動させる駆動手段25等で構成されている。レーザー発振器21から発振されたレーザー光は、コリメートレンズ22、ハーフミラー23、コンデンスレンズ24等の光学系を経てウェハWの内部に集光される。集光点のZ方向位置は、後出のZ微動手段27によるコンデンスレンズ24のZ方向微動によって調整される。
The laser
なお、レーザー光の条件は、光源が半導体レーザー励起Nd:YAGレーザー、波長が1064nm、レーザー光スポット断面積が3.14×10−8cm2、発振形態がQスイッチパルス、繰り返し周波数が100kHz、パルス幅が30ns、出力が20μJ/パルス、レーザー光品質がTEM00、偏光特性が直線偏光である。また、コンデンスレンズ24の条件は、倍率が50倍、N.A.が0.55、レーザー光波長に対する透過率が60パーセントである。
The laser light conditions are as follows: the light source is a semiconductor laser pumped Nd: YAG laser, the wavelength is 1064 nm, the laser light spot cross-sectional area is 3.14 × 10 −8 cm 2 , the oscillation mode is a Q switch pulse, the repetition frequency is 100 kHz, The pulse width is 30 ns, the output is 20 μJ / pulse, the laser light quality is TEM00, and the polarization characteristic is linearly polarized light. The condition of the
観察光学部30は、観察用光源31、コリメートレンズ32、ハーフミラー33、コンデンスレンズ34、観察手段としてのCCDカメラ35、画像処理部38、テレビモニタ36等で構成されている。
The observation
観察光学部30では、観察用光源31から出射された照明光がコリメートレンズ32、ハーフミラー33、コンデンスレンズ24等の光学系を経てウェハWの表面を照射する。ウェハWの表面からの反射光はコンデンスレンズ24、ハーフミラー23及び33、コンデンスレンズ34を経由して観察手段としてのCCDカメラ35に入射し、ウェハWの表面画像が撮像される。
In the observation
この撮像データは画像処理部38に入力され、ウェハWのアライメントに用いられるとともに、制御部50を経てテレビモニタ36に写し出される。
This imaged data is input to the
制御部50は、CPU、メモリ、入出力回路部等からなり、レーザーダイシング装置1の各部の動作を制御する。
The
なお、レーザーダイシング装置1は、図示しないウェハカセットエレベータ、ウェハ搬送手段、操作板、及び表示灯等から構成されている。
The
ウェハカセットエレベータは、ウェハが格納されたカセットを上下移動して搬送位置に位置決めする。搬送手段はカセットと吸着ステージ13との間でウェハを搬送する。
The wafer cassette elevator moves a cassette in which wafers are stored up and down to position it at a transfer position. The transfer means transfers the wafer between the cassette and the
操作板には、ダイシング装置10の各部を操作するスイッチ類や表示装置が取付けられている。表示灯は、ダイシング装置10の加工中、加工終了、非常停止等の稼動状況を表示する。
On the operation plate, switches for operating each part of the dicing
図2は、駆動手段25の細部を説明する概念図である。駆動手段25は、コンデンスレンズ24を保持するレンズフレーム26、レンズフレーム26の上面に取り付けられレンズフレーム26を図のZ方向に微小移動させるZ微動手段27、Z微動手段27を保持する保持フレーム28、保持フレーム28をウェハWと平行に微小移動させるリニア微動手段であるPZ1、PZ2等から構成される。
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating details of the driving means 25. The driving means 25 includes a
Z微動手段27には電圧印加によって伸縮する圧電素子が用いられている。この圧電素子の伸縮によってコンデンスレンズ24がZ方向に微小送りされて、レーザー光の集光点のZ方向位置が精密に位置決めされるようになっている。
The Z fine movement means 27 uses a piezoelectric element that expands and contracts when a voltage is applied. Due to the expansion and contraction of the piezoelectric element, the
保持フレーム28は、図示しない4本のピアノ線からなる2対の平行バネで支持され、XY方向には移動自在で、Z方向の移動が拘束されている。なお、保持フレーム28の支持方法はこれに限らず、例えば複数のボールで上下に挟み込み、Z方向の移動を拘束するとともにXY方向に移動自在に支持してもよい。
The holding
リニア微動手段PZ1、PZ2には、Z微動手段27と同じく圧電素子が用いられており、一端がレーザーヘッド40のケース本体に固定され、他端が保持フレーム28の側面に当接している。
For the linear fine movement means PZ1 and PZ2, a piezoelectric element is used similarly to the Z fine movement means 27, one end is fixed to the case main body of the
図3は、駆動手段25の平面図である。図3に示すように、リニア微動手段PZ1、PZ2はX方向に2個配置されており、夫々一端がレーザーヘッド40のケース本体に固定され、他端が保持フレーム28の側面に当接している。したがって、印加電圧を制御することによってコンデンスレンズ24をX方向に往復微動送りすることができ、レーザー光をX方向に往復微動送りさせたり振動させたりすることができる。
FIG. 3 is a plan view of the driving means 25. As shown in FIG. 3, two linear fine movement means
なお、リニア微動手段PZ1、PZ2のうちどちらか一方に圧電素子を用い、他方をバネ材等の弾性部材にしてもよい。また、リニア微動手段を円周上に3個配置するようにしてもよい。 A piezoelectric element may be used for one of the linear fine movement means PZ1 and PZ2, and the other may be an elastic member such as a spring material. Also, three linear fine movement means may be arranged on the circumference.
レーザー発振器21からレーザー光Lが出射され、レーザー光Lはコリメートレンズ22、ハーフミラー23、コンデンスレンズ24等の光学系を経由してウェハWの内部に照射される。照射されるレーザー光Lの集光点のZ方向位置は、XYZθテーブル12によるウェハWのZ方向位置調整、及びZ微動手段27によるコンデンスレンズ24の位置制御によって、ウェハ内部の所定位置に正確に設定される。
Laser light L is emitted from the
この状態でXYZθテーブル12がダイシング方向であるX方向に加工送りされるとともに、レーザーヘッド40に設けられたリニア微動手段PZ1、PZ2によってコンデンスレンズ24が往復微小移動され、レーザー光LがウェハWと平行にX方向、又は任意のXY方向に振動され、レーザー光Lの集光点がウェハ内部で微小振動しながら改質領域Pを形成してゆく。これにより、ウェハWの切断ラインに沿って、ウェハW内部に多光子吸収による改質領域Pが1ライン形成される。
In this state, the XYZθ table 12 is processed and fed in the X direction, which is the dicing direction, and the
なお、必要に応じ、Z微動手段27によるZ方向の振動を加えてもよい。また、レーザー光Lを加工方向であるX方向にゆっくり往復微動送りさせながらウェハWをX方向に送ることにより、レーザー光Lをミシン目のように行きつ戻りつの状態で繰返し照射するようにしてもよい。 In addition, you may add the vibration of the Z direction by the Z fine movement means 27 as needed. In addition, the laser beam L is repeatedly reciprocated in the X direction, which is the processing direction, and the wafer W is sent in the X direction, so that the laser beam L is repeatedly irradiated in a state of going back and forth like a perforation. Also good.
切断ラインに沿って改質領域が1ライン形成されると、XYZθテーブル12がY方向に1ピッチ割り出し送りされ、次のラインも同様に改質領域が形成される。 When one line of the reformed region is formed along the cutting line, the XYZθ table 12 is indexed and fed by one pitch in the Y direction, and the reformed region is similarly formed on the next line.
全てのX方向と平行な切断ラインに沿って改質領域が形成されると、XYZθテーブル12が90°回転され、先程のラインと直交するラインも同様にして全て改質領域が形成される。 When the modified region is formed along all the cutting lines parallel to the X direction, the XYZθ table 12 is rotated by 90 °, and the modified region is formed in the same manner for all the lines orthogonal to the previous line.
(2)研削装置2について
図4は、研削装置2の概観構成を示す斜視図である。研削装置2の本体112には、アライメントステージ116、粗研削ステージ118、精研削ステージ120、研磨ステージ122、研磨布洗浄ステージ123、研磨布ドレッシングステージ127、及びウェハ洗浄ステージ124が設けられている。
(2) About
粗研削ステージ118、精研削ステージ120、研磨ステージ122は、図5に示すように仕切板125(図4では省略)によって仕切られ、各々のステージ118、120、122で使用する加工液が隣接するステージに飛散するのが防止されている。
As shown in FIG. 5, the rough
仕切板125は、図5に示すように、インデックステーブル134に固定されるとともに、インデックステーブル134に設置された4台のチャック132、136、138、140を仕切るように十字形状に形成されている。
As shown in FIG. 5, the
粗研削ステージ118は、粗研削を行うステージであり、図5に示すように、本体112の側面、天板128、及び仕切板125によって囲まれている。精研削ステージ120は、精研削を行うステージであり、粗研削ステージ118と同様に、本体112の側面、天板129、及び仕切板125によって囲まれている。仕切板125の上面及び側面にはブラシ(図示せず)が配設され、粗研削ステージ118、精研削ステージ120を外部から隔離している。また、天板128、129には、各ステージのヘッドが挿通される貫通孔128A、129Aが形成されている。
The rough
研磨ステージ122は、化学機械研磨を行うものであり、他のステージから隔離するために、図5に示すように、天板126Aを有するケーシング126によって覆われている。なお、天板126Aには、各ステージのヘッドが挿通される貫通孔126Cが形成されている。
The polishing
ケーシング126の仕切板125が通過する側面には、図6に示すように、ブラシ126Bが取り付けられており、このブラシ126Bは、チャック140が加工位置に位置した時に、仕切板125の上面125A及び側面125Bに接触される。これにより、チャック140が加工位置に位置すると、ケーシング126、仕切板125、及びブラシ126Bによってが略気密状態に保持される。
As shown in FIG. 6, a
研磨ステージ122は、化学機械研磨を行うものであるため、研磨加工液に化学研磨剤が含有されている。このような研磨加工液に研削加工液が混入すると、化学研磨剤の濃度が低下し、加工時間が長くなるという不具合が生じる。研磨ステージ122を略機密状態に保つことにより、精研削ステージ120で使用される研削加工液や加工屑が研磨ステージ122に浸入するのを防止でき、また、研磨ステージ122で使用される研磨加工液が研磨ステージ122から飛散するのを防止できる。したがって、双方の加工液が混入することに起因する加工不具合を防止できる。
Since the polishing
図7は、研磨ステージ122の構造図である。研磨ステージ122では、研磨布516と、研磨布156から供給されるスラリーとによって研磨され、粗研磨、精研磨によりウェハWの裏面に生じている加工変質層が除去される。加工変質層とは、研削によって生じた条痕や加工歪(結晶が変質している)等の総称である。
FIG. 7 is a structural diagram of the polishing
研磨ステージ122の研磨布156は、モータ158の出力軸160に連結された研磨ヘッド161に取り付けられている。モータ158の側面には、直動ガイドを構成するガイドブロック162、162が設けられており、ガイドブロック162、162が、サポートプレート164の側面に設けられたガイドレール166に上下移動自在に係合されている。したがって、研磨布156はモータ158とともに、サポートプレート164に対して上下移動自在に取り付けられている。
The polishing
サポートプレート164は、水平に配置されたアーム168の先端に設けられている。アーム168の基端部は、ケーシング170内に配置されたモータ172の出力軸174に接続されている。したがって、モータ172が駆動されると、アーム168は出力軸174を中心に回動することができる。これにより、研磨布56を研磨位置(図3の実線参照)と、研磨布洗浄ステージ123による研磨布洗浄位置(図3の2点鎖線参照)と、研磨布ドレッシングステージ127によるドレス位置との範囲内で移動させることができる。研磨布156は、研磨布洗浄位置に移動された際に、研磨布洗浄ステージ123によって、その表面が洗浄されて表面に付着している研磨屑等が除去される。なお、研磨布156としては、発泡ポリウレタン、研磨布等を例示することができ、研磨布洗浄ステージ123には、研磨屑を除去するブラシ等の除去部材が設けられている。この除去部材は、研磨布156の洗浄時に回転駆動され、研磨布156も同様にモータ158によって回転駆動される。研磨布ドレッシングステージ127には、研磨布156と同じ材料、例えば発泡ポリウレタンが採用されている。
The
ケーシング170の側面には、直動ガイドを構成するガイドブロック176、176が設けられ、このガイドブロック176、176が、ねじ送り装置用のハウジング178の側面に設けられたガイドレール180に上下移動自在に係合されている。また、ケーシング170の側面には、ナット部材179が突設されている。ナット部材179は、ハウジング178に形成された開口部(図示せず)を介してハウジング178内に配設されたねじ送り装置のねじ棒181に螺合されている。ねじ棒181の上端には、モータ182の出力軸184が連結されている。したがって、モータ82が駆動されて、ねじ棒181が回転されると、ねじ送り装置の送り作用と、ガイドブロック176とガイドレール180の直進作用とによって、ケーシング70が上下移動される。これによって、研磨布156が上下方向に大きく移動され、研磨ヘッド161とウェハWとの間隔が所定の間隔に設定される。
Guide blocks 176 and 176 constituting linear motion guides are provided on the side surface of the
モータ158の上面には、エアシリンダ装置186のピストン188がアーム168の貫通孔169を介して連結されている。また、エアシリンダ装置186には、シリンダの内圧Pを制御するレギュレータ190が接続されている。したがって、このレギュレータ190によって内圧Pが制御されると、ウェハWに対する研磨布156の押圧力(圧接力)を制御することができる。
The
なお、本実施の形態では、研磨体として研磨布156を適用したが、これに限定されるものではなく、加工変質層の除去が可能であれば、例えば研磨砥石や砥粒の電気泳動等を適用してもよい。研磨砥石や砥粒の電気泳動等を適用した場合には、定量研磨を行うことが好ましい。
In the present embodiment, the polishing
図4の説明に戻る。アライメントステージ116は、図示しない搬送装置によりレーザーダイシング装置1から搬送されたウェハWを所定の位置に位置合わせするステージである。このアライメントステージ116で位置合わせされたウェハWは、図示しない搬送用ロボットに吸着保持された後、空のチャック132に向けて搬送され、このチャック132の吸着面に吸着保持される。
Returning to the description of FIG. The
チャック132は、インデックステーブル134に設置され、また、同機能を備えたチャック136、138、140が、インデックステーブル134の回転軸135を中心とする円周上に90度の間隔をもって設置されている。回転軸135には、モータ(図示せず)のスピンドル(図示せず)が連結されている。
The
チャック136は、図4においては粗研削ステージ118に位置されており、吸着したウェハWがここで粗研削される。チャック138は、図4においては精研削ステージ120に位置され、吸着したウェハWがここで仕上げ研削(精研削、スパークアウト)される。チャック140は、図4においては研磨ステージ122に位置され、吸着したウェハWがここで研磨され、研削で生じた加工変質層、及びウェハWの厚みのバラツキ分が除去される。
The
ここで、チャック132、136、138、140について説明する。チャック136、138、140はチャック132と同様の構成を有するため、チャック132について説明し、チャック136、138、140については説明を省略する。
Here, the
図8は、チャック132の詳細を示す図であり、(a)はチャック132の平面図、(b)は(a)におけるA−A’断面図、(c)は(b)におけるB部拡大図である。
8A and 8B are diagrams showing details of the
チャック132は、緻密体で形成されたチャック本体132bに、多孔質材(例えば、ポーラスセラミックス)で形成された載置台132aが嵌めこまれることにより構成される。チャック本体132bの載置台132aが嵌めこまれる下側には、真空吸着のために吸着孔132cが形成されている。なお、チャック132は、熱伝導率の低い材質で形成されることが望ましい。
The
載置台132aには、図8(c)に示すように、ウェハWがBGテープBを介して載置される。載置台132aは、図8(c)に示すように、ウェハWを載置台132aに載置した時に、ウェハWの外周の一部が載置台132aからはみ出すよう形成されているが、その幅xは約1.5mm程度である。なお、本実施の形態で用いられるウェハWは、直径が約12インチ、厚さtは約775μmである。 As shown in FIG. 8C, the wafer W is placed on the mounting table 132a via the BG tape B. As shown in FIG. 8C, the mounting table 132a is formed so that a part of the outer periphery of the wafer W protrudes from the mounting table 132a when the wafer W is mounted on the mounting table 132a. Is about 1.5 mm. The wafer W used in the present embodiment has a diameter of about 12 inches and a thickness t of about 775 μm.
吸着孔132cは、図2(a)、(b)に示すように、載置台132aの略全域を覆うように配置されている。吸着孔132cには、図示しない流体継手が連結され、この流体継手に連結された図示しないサクションポンプが空気を吸引する。したがって、ウェハWの略全面が載置台132aの表面にしっかりと真空吸着される。これにより、位置ずれを起こすことなく、ウェハWと載置台132aとを面で密着させることができる。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
チャック132、136、138、140は、図7に示すように、その下面にスピンドル194とモータ192が各々連結され、これらのモータ192の駆動力によって回転される。モータ192は、支持部材193を介してインデックステーブル134に支持されている。これにより、チャック132、136、138、140をモータ137で移動させる毎に、スピンドル194をチャック132、136、138、140から切り離したり、次の移動位置に設置されたスピンドル194にチャック132、136、138、140を連結したりする手間を省くことができる。
As shown in FIG. 7, the
モータ192の下部には、シリンダ装置117のピストン119が連結されている。このピストン119が伸長されると、チャック132、136、138、140の下部に形成された凹部(図示せず)に嵌入されて連結される。そして、チャック132、136、138、140は、ピストン119の継続する伸長動作によって、インデックステーブル134から上昇移動され、カップ型砥石146、154による研削位置に位置される。
A
制御部100は、CPU、メモリ、入出力回路部等からなり、研削装置2の各部の動作を制御する。
The
チャック132に吸着保持されたウェハWは、制御部100に接続された一対の測定ゲージ(図示せず)によってその厚みが測定される。これらの測定ゲージは、それぞれ接触子を有し、接触子はウェハWの上面(裏面)に、他の接触子はチャック132の上面に接触されている。これらの測定ゲージは、チャック132の上面を基準点としてウェハWの厚みをインプロセスゲージ読取値の差として検出することができる。なお、測定ゲージによる厚み測定はインラインで実施してもよい。また、ウェハWの厚み測定の方法はこれに限られない。
The thickness of the wafer W attracted and held by the
制御部100によりインデックステーブル134が図4の矢印R方向に90度回転されることで、厚みが測定されたウェハWが粗研削ステージ118に位置され、粗研削ステージ118のカップ型砥石146によってウェハWの裏面が粗研削される。このカップ型砥石146は、図4に示すように、モータ148の図示しない出力軸に連結され、また、モータ148のサポート用ケーシング150を介して砥石送り装置152に取り付けられている。砥石送り装置152は、カップ型砥石146をモータ148とともに昇降移動させるもので、この下降移動によりカップ型砥石146がウェハWの裏面に押し付けられる。これにより、ウェハWの裏面の粗研削が行われる。制御部100は、カップ型砥石146の下降移動量を設定し、モータ148を制御する。なお、カップ型砥石46の下降移動量、即ちカップ型砥石146による研削量は、予め登録されているカップ型砥石146の基準位置と、測定ゲージで検出されたウェハWの厚みとに基づいて設定される。また、制御部100は、モータ148の回転数を制御することで、カップ型砥石146の回転数を制御する。
The index table 134 is rotated 90 degrees in the direction of arrow R in FIG. 4 by the
粗研削ステージ118で裏面が粗研削されたウェハWは、ウェハWからカップ型砥石146が退避移動した後、制御部100に接続された測定ゲージ(図示せず)によってその厚みが測定される。制御部100によりインデックステーブル134が図4の矢印R方向に90度回転されることで、厚みが測定されたウェハWが精研削ステージ120に位置され、精研削ステージ120のカップ型砥石154によって精研削、スパークアウトされる。この精研削ステージ120の構造は、粗研削ステージ118の構造と同一なので、ここではその説明を省略する。また、カップ型砥石154による研削量は制御部100により設定され、カップ型砥石154の加工移動量及び回転数は制御部100により制御される。
The thickness of the wafer W whose back surface has been roughly ground by the rough
精研削ステージ120で裏面が精研削されたウェハWは、ウェハWからカップ型砥石154が退避移動した後、制御部100に接続された測定ゲージ(図示せず)によってその厚みが測定される。制御部100によりインデックステーブル134が図4の矢印R方向に90度回転されると、厚みが測定されたウェハWが研磨ステージ122に位置され、研磨ステージ122の研磨布156によって化学機械研磨が行われ、ウェハWの裏面が鏡面加工される。研磨布156の上下移動距離は、制御部100により設定され、制御部100によりモータ182が制御されることで研磨布156の位置が制御される。また、制御部100によりモータ158の回転数、すなわち研磨布156の回転数が制御される。
The thickness of the wafer W whose back surface has been precisely ground by the
研磨ステージ122で研磨されたウェハWは、制御部100によりアーム168が回動され、研磨布156がウェハWの上方位置から退避移動した後に、ロボット(図示せず)のハンド(図示せず)で吸着保持されてウェハ洗浄ステージ124に搬送される。ウェハ洗浄ステージ124としては、リンス洗浄機能、及びスピン乾燥機能を有するステージが適用されている。研磨終了したウェハWは、加工変質層が除去されているので、容易に破損することはなく、よって、ロボットによる搬送時、及びウェハ洗浄ステージ124における洗浄時において破損しない。
The wafer W polished by the polishing
ウェハ洗浄ステージ124で洗浄乾燥終了したウェハWは、ロボット(図示せず)のハンド(図示せず)に吸着保持されて、カセット(図示せず)の所定の棚に収納される。
The wafer W that has been cleaned and dried by the
(3)分割装置について
次に分割装置(不図示)について説明する。分割装置は、従来の通常の分割装置を使用することができる。例えば、再表2004−100240に開示されている、以下のような構成の分割装置を使用することができる。
(3) Dividing device Next, a dividing device (not shown) will be described. As the dividing apparatus, a conventional normal dividing apparatus can be used. For example, a dividing apparatus having the following configuration disclosed in Tables 2004-100240 can be used.
即ち、ダイシングテープの周縁部は枠状のフレームに固定されている。ダイシングテープ周縁部の内側部分の下面にはリング部材が当接している。このリング部材の上面外周縁部は滑らかにR面取りがされている。ダイシングテープの下方には、UV光源(UV光照射手段)が配されている。 That is, the peripheral edge of the dicing tape is fixed to the frame-like frame. A ring member is in contact with the lower surface of the inner portion of the peripheral portion of the dicing tape. The outer peripheral edge of the upper surface of this ring member is smoothly rounded. A UV light source (UV light irradiation means) is arranged below the dicing tape.
UV光源よりUV光をダイシングテープに向けて照射するとともに、フレームを下の方向に押し下げる。UV光の照射により、ダイシングテープの粘着剤を硬化させたり、テープの粘着力を変化させたりできる。 While irradiating the UV light from the UV light source toward the dicing tape, the frame is pushed down. By irradiation with UV light, the adhesive of the dicing tape can be cured or the adhesive strength of the tape can be changed.
同時に、フレームに下方向に力が付与され、下方に押し下げられる。これによりダイシングテープはエキスパンドされ、チップ同士の間隔が広げられる。この時、リング部材の上面外周縁部が滑らかにR面取りされているので、ダイシングテープSはスムーズにエキスパンドされる。 At the same time, a downward force is applied to the frame and pushed downward. As a result, the dicing tape is expanded, and the interval between the chips is widened. At this time, since the outer peripheral edge of the upper surface of the ring member is smoothly rounded, the dicing tape S is smoothly expanded.
フレームFを押し下げるための機構としては、公知の各種直動装置が採用できる。たとえば、シリンダ部材(油圧、空圧等による)、モータとねじ(シャフトとしての雄ねじと軸受としての雌ねじとの組み合わせ)よりなる直動装置が採用できる。 As a mechanism for pushing down the frame F, various known linear motion devices can be employed. For example, a linear motion device composed of a cylinder member (by hydraulic pressure, pneumatic pressure, etc.), a motor and a screw (a combination of a male screw as a shaft and a female screw as a bearing) can be employed.
UV光の照射強度(電力)、波長領域、照射時間等の照射条件は、ダイシングテープSの粘着剤の材質、ウェハのサイズ、割断後のチップのサイズ等に応じて適宜の値が選択できる。 Irradiation conditions such as UV light irradiation intensity (power), wavelength region, and irradiation time can be selected according to the material of the adhesive of the dicing tape S, the size of the wafer, the size of the chip after cleaving, and the like.
ここでUV光源については、必ずしも有する必要はなくダイシングテープの粘着力を調整することにより、適切にチップを割断することが可能である。 Here, the UV light source is not necessarily required, and the chip can be appropriately cleaved by adjusting the adhesive strength of the dicing tape.
(4)分割装置の他の実施形態について
図21は、分割装置300の概略を示す図である。図21において、(A)は、分割装置300の平面図であり、(B)は、分割装置300の側面図である。分割装置300は、ウェハ302を吸着固定するためのウェハチャック304と、ウェハチャック304を撓ませるための撓ませ手段306と、真空ポンプ308とを主に含んで構成される。
(4) Other Embodiments of Dividing Device FIG. 21 is a diagram showing an outline of the
ウェハチャック304は、独立吸着孔を有する独立吸着チャック310と、前記独立吸着孔に連通する螺旋溝を有する連通溝チャック312と、を主に含んで構成され、独立吸着チャック310と、連通溝チャック312とは重ね合わさっている。
The
連通溝チャック312と、独立吸着チャック310の厚みは、それぞれ約1mmであり、二つ重なることによって約2mm程度になる。それぞれアクリル等の樹脂素材を部材として作製されることが好ましい。しかしながら、樹脂素材に限定するものではなく、セラミック等その他の素材でも良く、ウエアを真空吸着した後に、ウェハチャックを撓ませることができるものならば、どんな素材を選択しても良い。また、ウェハチャック304の素材そのものが必ずしも撓む必要はなく、ウェハチャック304全体として撓む構成、構造であればよい。
The thicknesses of the
撓ませ手段306は、先端が丸まった棒状体であり、ウェハチャック304裏面の中心部を下方から上方に突き上げることによりウェハチャック304を半球状に撓ませることができる。
The bending means 306 is a rod-shaped body having a rounded tip, and can bend the
ウェハ302は、外周を例えば金属などのフレームで固定されたエキスパンドフィルム314上に貼り付けられたままでウェハチャック304に載せられて、真空吸着される。エキスパンドフィルム314は、多少通気性がある方が好ましく、通気性があることにより、ウェハ302自身が真空力により直接ウェハチャック304に吸着される。
The
ウェハチャック304は、ウェハ302を吸着したまま撓ませ手段により、半球状に撓ませられる。これにより、ウェハ302は、切断ラインに沿って分割される。
The
次に、チャック撓ませ手段の他の実施形態について図22を参照して説明する。図22は、チャック撓ませ手段の他の実施形態を示す説明図である。この図において、チャック撓ませ手段320以外は、図21と同じなので説明を省略する。 Next, another embodiment of the chuck bending means will be described with reference to FIG. FIG. 22 is an explanatory view showing another embodiment of the chuck bending means. In this figure, the parts other than the chuck bending means 320 are the same as those in FIG.
図22に示すように、チャック撓ませ手段320は、かまぼこ形状を成している。また、この分割装置300は、チャック撓ませ手段320をウェハ302に対して相対的に回転させる手段(図示せず)も備えている。
As shown in FIG. 22, the chuck bending means 320 has a kamaboko shape. The
ウェハ302に形成されている分割ラインは、ウェハ表面内で違いに垂直であるX軸、Y軸を考えたとき、このX軸方向、Y軸方向にある場合が多い。そこで、次のようにしてウェハ302を分割する。即ち、チャック撓ませ手段320の一側面が、X軸に平行になるようにチャック撓ませ手段320の位置を合わせる。次に、分割ラインがX軸に平行になるようにウェハ302を位置合わせウェハチャック304に載せて真空吸着させる。
The dividing lines formed on the
チャック撓ませ手段320をウェハチャック304の下面に押しつけることによってウェハチャック304と共にウェハ302を撓ませてX方向に分割する。次に、チャック撓ませ手段320をウェハチャック304から離して、90度回転させ、前記一側面がY軸に平行になるようにして、再度ウェハチャック304の下面に押しつけることにより、ウェハ302をY方向に分割する。これにより、ウェハ302は、X方向、Y方向ともに分割ラインに沿って割ることができる。
By pressing the chuck bending means 320 against the lower surface of the
ここで、ウェハ302を真空吸着せず、弾性フィルムであるダイシングフィルムを介してチャック撓ませ手段320に押せてウェハ302を撓ませた場合は、ある一部でウェハが先に割れると、その割れた部分でウェハが急峻に曲がり、そこでチャック撓ませ手段320の曲率が吸収されるため、部分的にウェハが曲がらず、分割されないままでチャック撓ませ手段320に倣うことがある。
Here, when the
そこで、ウェハ302をまずウェハチャック304に真空吸着させて、ウェハチャック304でウェハ302を平面に矯正した後、そのウェハチャック304ごと撓ませると、ウェハ302内の各部分は、ウェハチャック304の撓みに対応して、ウェハ302は吸着されたまま倣うので、ウェハ302の面内に、一様に一定の曲げ応力が印加されるため、分割残りがなく、ウェハ302を分割することができる。
Therefore, when the
<半導体基板の切断方法>
次に、半導体基板の切断方法について説明する。図9は、半導体基板の切断方法の処理の流れを示すフローチャートである。
<Semiconductor substrate cutting method>
Next, a method for cutting the semiconductor substrate will be described. FIG. 9 is a flowchart showing a process flow of the semiconductor substrate cutting method.
(1)レーザー改質工程(ステップS10)
表面にBGテープBが貼付されたウェハWが、裏面が上向きとなるようにレーザーダイシング装置1の吸着ステージ13に載置される。以下の処理はレーザーダイシング装置1で行われ、制御部50により制御される。
(1) Laser modification process (step S10)
The wafer W with the BG tape B attached to the front surface is placed on the
レーザー発振器21からレーザー光Lが出射されると、レーザー光Lはコリメートレンズ22、ハーフミラー23、コンデンスレンズ24等の光学系を経由してウェハWの内部に照射され、ウェハWの内部に改質領域Pが形成される。
When the laser light L is emitted from the
本実施の形態では、最終的に生成されるチップの厚さが略50μmであるため、図10に示すように、ウェハWの表面から略60μm〜略80μmの深さにレーザー光を照射する。ウェハWの表面(デバイス面)を効率的に破断するためには、ウェハW表面からチップTの厚み分だけ裏面側に位置する面である基準面に近い比較的深い位置にレーザ改質領域を形成する必要があるからである。 In the present embodiment, since the thickness of the finally produced chip is about 50 μm, the laser beam is irradiated to a depth of about 60 μm to about 80 μm from the surface of the wafer W as shown in FIG. In order to efficiently break the surface (device surface) of the wafer W, the laser modified region is formed at a relatively deep position near the reference surface, which is a surface located on the back surface side by the thickness of the chip T from the surface of the wafer W. This is because it needs to be formed.
制御部50は、パルス状の加工用のレーザー光LをウェハWの表面に平行に走査して、ウェハW内部に複数の不連続な改質領域P、P、…を並べて形成する。改質領域Pの内部には、微小空孔(以下、クラックという)Kが形成される。以下、複数の不連続な改質領域P、P、…が並べて形成された領域を改質層という。
The
図11に示す切断ラインLのすべてに沿って改質層が形成されたら、ステップS10の処理を終了する。 When the modified layer is formed along all of the cutting lines L shown in FIG. 11, the process of step S10 is terminated.
(2)研削除去工程(ステップS12)
レーザー改質工程(ステップS10)により切断ラインLに沿って改質領域が形成されたら、搬送装置(図示せず)によりウェハWをレーザーダイシング装置1から研削装置2へ搬送する。以下の処理は研削装置2で行われ、制御部100により制御される。
(2) Grinding removal process (step S12)
When the modified region is formed along the cutting line L by the laser modification process (step S10), the wafer W is transferred from the
搬送されたウェハWの裏面を上側、すなわちウェハWの表面に貼付されたBGテープBを下側にしてチャック132(例示、チャック136、148、140でも可)に載置させ、ウェハWの略全面をチャック132に真空吸着させる。
The transferred wafer W is placed on a chuck 132 (eg, chucks 136, 148, 140 are also acceptable) with the back surface of the wafer W on the upper side, that is, the BG tape B attached to the front surface of the wafer W on the lower side. The entire surface is vacuum-adsorbed to the
インデックステーブル134を回転軸135を中心に回転させてチャック132を粗研削ステージ118に搬入し、ウェハWを粗研削する。
The index table 134 is rotated about the
粗研削は、チャック132を回転させるとともにカップ型砥石146を回転させることにより行う。本実施の形態では、カップ型砥石146として例えば、東京精密製ビトリファイド♯325を用い、カップ型砥石146の回転数は略3000rpmである。
Rough grinding is performed by rotating the
粗研削後、インデックステーブル134を回転軸135を中心に回転させてチャック132を精研削ステージ120に搬入し、チャック132を回転させるとともにカップ型砥石154を回転させてウェハWを精研削する。本実施の形態では、カップ型砥石154として例えば、東京精密製レジン♯2000を用い、カップ型砥石154の回転数は略2400rpmである。
After the rough grinding, the index table 134 is rotated around the
本実施の形態では、図12に示すように、粗研削と精研削とをあわせて目標面まで、すなわちウェハWの表面から略50μmの深さまで研削を行う。本実施の形態では、粗研削で略700μmの研削を行い、精研削で略30〜40μmの研削を行うが、厳密に決まっているわけではなく、粗研削と精研削との時間が略同一となるように研削量を決定してもよい。 In the present embodiment, as shown in FIG. 12, rough grinding and fine grinding are combined to perform grinding to the target surface, that is, from the surface of the wafer W to a depth of approximately 50 μm. In this embodiment, rough grinding is performed to approximately 700 μm and fine grinding is performed to approximately 30 to 40 μm. However, it is not strictly determined, and the times of rough grinding and precision grinding are substantially the same. The grinding amount may be determined so that
したがって、図12に示すように、改質層は研削工程で除去され、最終的な製品であるチップT断面にはレーザー光による改質領域Pは残らない。そのため、チップ断面から改質層が破砕し、破砕した部分からチップTが割れたり、また破砕した部分から発塵したりということをなくすことができる。 Therefore, as shown in FIG. 12, the modified layer is removed by the grinding process, and the modified region P by the laser beam does not remain in the cross section of the chip T which is the final product. Therefore, it can be avoided that the modified layer is crushed from the chip cross section, the chip T is broken from the crushed portion, and dust is generated from the crushed portion.
また、本実施の形態においては、この研削除去工程において、改質層内のクラックをウェハWの厚み方向に進展させる亀裂進展工程が含まれる。図13は、クラックが進展する仕組みを説明する図であり、(a)は研削時の概略図、(b)はウェハW裏面の様子、(c)はウェハW表面の様子、(d)は研削時のウェハWの断面図である。 Further, in the present embodiment, this grinding removal step includes a crack propagation step in which the cracks in the modified layer propagate in the thickness direction of the wafer W. FIGS. 13A and 13B are diagrams for explaining the mechanism by which cracks progress. FIG. 13A is a schematic diagram during grinding, FIG. 13B is a state of the back surface of the wafer W, FIG. 13C is a state of the surface of the wafer W, and FIG. It is sectional drawing of the wafer W at the time of grinding.
研削によって、図13(a)に示す研削面、すなわちウェハW裏面は、図13(b)に示すように研削熱によって膨張する。それに対し、研削面の反対側の面、すなわちウェハW表面は、図13(c)に示すように真空チャックにより略全面が減圧吸着されており、熱膨張による位置ずれが生じないように横方向への変位に対して物理的に拘束されている。 By grinding, the grinding surface shown in FIG. 13A, that is, the back surface of the wafer W is expanded by grinding heat as shown in FIG. 13B. On the other hand, the surface opposite to the grinding surface, that is, the surface of the wafer W is adsorbed almost at a reduced pressure by a vacuum chuck as shown in FIG. 13 (c), so that the position shift due to thermal expansion does not occur. Is physically constrained to displacement
すなわち、図13(d)に示すように、ウェハWの裏面(研削面)は熱膨張によって円盤状の場合外周方向に広がろうとする(熱膨張による変位)のに対し、ウェハWの表面(吸着面)はその広がろうとするウェハ面内の各点各点を物理的に位置ずれしないように拘束されている。そのため、ウェハ内部に歪が生じ、この内部歪によりクラックがウェハWの厚み方向に進展する。この内部歪は、熱膨張により膨張する部分と、物理拘束されるウェハ面内各点との間に均等に働く。内部歪による亀裂進展は、最も研削量が大きく、摩擦力も大きくなる、すなわち摩擦熱も大きくできる研削初期、すなわち粗研削時が最も効率良い。 That is, as shown in FIG. 13D, the back surface (grinding surface) of the wafer W tends to spread in the outer circumferential direction due to thermal expansion (displacement due to thermal expansion) when it is disk-shaped (displacement due to thermal expansion). The suction surface is constrained so that each point in the wafer surface to be spread is not physically displaced. For this reason, distortion occurs in the wafer, and cracks propagate in the thickness direction of the wafer W due to the internal distortion. This internal strain works equally between the portion that expands due to thermal expansion and each point in the wafer surface that is physically constrained. Crack growth due to internal strain is most efficient at the initial stage of grinding, ie, during rough grinding, where the amount of grinding is the largest and the frictional force is increased, that is, the frictional heat is increased.
レーザ改質領域は、チップの厚みに近い比較的深い位置に形成される。したがって、研削初期では研削表面からレーザ改質層までの距離は比較的遠くなるが、改質層から目標面は、亀裂進展させる程度に比較的近い位置にある。そのため、亀裂進展のためには、粗研削の初期に研削熱によってウェハWの熱膨張を促すとよい。 The laser modified region is formed at a relatively deep position close to the thickness of the chip. Therefore, the distance from the ground surface to the laser modified layer is relatively long at the beginning of grinding, but the target surface from the modified layer is relatively close to the extent of crack propagation. Therefore, in order to propagate cracks, it is preferable to promote thermal expansion of the wafer W by grinding heat at the initial stage of rough grinding.
ウェハWを熱膨張させる条件、すなわち摩擦熱をよい多く発生させるための条件(例えば、研削液を少なくする等)で研削を行ったとしても、研削のせん断応力がすぐに改質層におよぼされるものでもない。本実施の形態では、研削によるせん断応力によって亀裂が進展するのではなく、研削熱による熱膨張が亀裂進展の支配的要素である。 Even if grinding is performed under conditions for thermally expanding the wafer W, that is, conditions for generating a large amount of frictional heat (for example, reducing the amount of grinding fluid), the shear stress of the grinding immediately affects the modified layer. It is not what is done. In the present embodiment, the crack does not propagate due to the shear stress due to grinding, but the thermal expansion due to the grinding heat is the dominant element of the crack propagation.
内部歪によりクラックを進展させる場合には、ウェハW面内の剛性ばらつきなどに起因することなく、どのようなウェハWであってもウェハW面内各点一様にクラックを進展させることができる。したがって、人為的な応力を付与する場合のように、ウェハW面内の欠陥の存在などに起因する剛性の弱い部分に応力が集中する事を防ぐことができる。 In the case of developing a crack due to internal strain, the crack can be uniformly propagated at each point in the wafer W surface regardless of the rigidity variation in the wafer W surface and the like. . Therefore, it is possible to prevent stress from being concentrated on a portion having low rigidity due to the presence of defects in the wafer W surface as in the case of applying artificial stress.
また、人為的に外力を与えた場合においては、材料の弱い部分に応力が集中するため、クラックを一様に緩やかに進展させるという制御は困難であり、完全にウェハが割断される。それに対し、本実施の形態における内部歪によるクラックの進展の場合、熱膨張の度合いよる内部歪であることから、クラックを微妙に進展させることが可能となる。すなわち、目標面とウェハWの表面との間にまでクラックを進展させることができる。したがって、後に説明する分割・離間工程(ステップS18)で効率よく分割することが可能となる。 In addition, when an external force is applied artificially, stress concentrates on a weak part of the material, so that it is difficult to control the cracks to uniformly and slowly progress, and the wafer is completely cleaved. On the other hand, in the case of the progress of the crack due to the internal strain in the present embodiment, it is possible to cause the crack to be advanced slightly because it is the internal strain due to the degree of thermal expansion. That is, it is possible to propagate the crack to the target surface and the surface of the wafer W. Therefore, it is possible to efficiently divide in the dividing / separating step (step S18) described later.
なお、ウェハWの熱膨張による内部歪は、温度差に起因するいわゆる熱応力とは区別される。熱応力は温度勾配に比例して発生するが、本実施の形態では発生した熱はチャック132、136、138、140へ逃げていくため、熱応力は発生しない。
The internal strain due to thermal expansion of the wafer W is distinguished from so-called thermal stress caused by a temperature difference. Although the thermal stress is generated in proportion to the temperature gradient, in the present embodiment, the generated heat escapes to the
(3)化学機械研磨工程(ステップS14)
この工程は研削装置2で行われ、制御部100により制御される。
(3) Chemical mechanical polishing process (step S14)
This process is performed by the grinding
精研削後、インデックステーブル134を回転軸135を中心に回転させてチャック132を研磨ステージ122に搬入し、研磨ステージ122の研磨布156によって化学機械研磨が行われ、研削除去工程(ステップS12)においてウェハWの裏面に形成された加工変質層が除去され、ウェハW裏面が鏡面加工される。
After the fine grinding, the index table 134 is rotated around the
本実施の形態では、研磨布156としてポリウレタン含浸不繊布(例えば、東京精密製TS200L)を用い、スラリーとしてコロイダルシリカを用い、研磨布156の回転数は略300rpmである。
In this embodiment, a polyurethane-impregnated non-woven cloth (for example, TS200L manufactured by Tokyo Seimitsu) is used as the polishing
研削除去工程(ステップS12)により、ウェハWの裏面は、図14に示すような凹凸が多数形成されている。化学エッチングにより研磨を行う場合には、表面形状がそのまま保たれるため、凹部から割れが発生する恐れがあるし、表面が鏡面化されない。それに対し、本実施の形態では、化学機械研磨であるため、加工により生じた加工歪を除去され、表面の凹凸が除去されて鏡面化される。 Due to the grinding and removing process (step S12), the back surface of the wafer W has a large number of irregularities as shown in FIG. In the case of polishing by chemical etching, the surface shape is maintained as it is, so that there is a possibility that cracks are generated from the recesses, and the surface is not mirror-finished. On the other hand, in this embodiment, since chemical mechanical polishing is used, the processing distortion caused by the processing is removed, and the surface irregularities are removed to make a mirror surface.
すなわち、最終製品であるチップTの品質向上のためには、砥石を用いた研削除去工程と、研磨布を使用した化学液を含んだ遊離砥粒による化学機械研磨工程の二つが必要不可欠となる。 That is, in order to improve the quality of the final product, the chip T, two steps are necessary: a grinding removal process using a grindstone and a chemical mechanical polishing process using free abrasive grains containing a chemical solution using a polishing cloth. .
(4)エキスパンドテープ貼付工程(ステップS16)
化学機械研磨工程(ステップS14)が行われたウェハWの裏面にエキスパンドテープFを貼り付ける。エキスパンドテープは弾性テープの一種であり、伸縮自在である。
(4) Expanding tape attaching process (step S16)
The expanded tape F is attached to the back surface of the wafer W on which the chemical mechanical polishing step (step S14) has been performed. The expanded tape is a kind of elastic tape and can be expanded and contracted.
本実施の形態では、化学機械研磨工程(ステップS14)においてウェハWの裏面が鏡面化されているため、エキスパンドテープFとウェハとの密着性も格段に向上する。また、最終的に生成されるチップTの抗折強度をあげることもできる。 In the present embodiment, since the back surface of the wafer W is mirror-finished in the chemical mechanical polishing step (step S14), the adhesion between the expanded tape F and the wafer is also greatly improved. In addition, the bending strength of the finally generated chip T can be increased.
(5)分割・離間工程(ステップS18)
エキスパンドテープ貼付工程(ステップS16)でエキスパンドテープFが裏面に貼付されたウェハWを、図15に示すように分割装置にウェハWの表面を上に載置する。研削除去工程(ステップS12)においてクラックが目標面より表面側へ進展しているため、図15に示すように、ウェハWのエキスパンドテープFが貼付されている側には進展したクラックが形成されている。
(5) Division / separation step (step S18)
The wafer W having the expanded tape F attached to the back surface in the expand tape attaching step (step S16) is placed on the surface of the wafer W on the dividing device as shown in FIG. In the grinding removal process (step S12), since the crack has progressed from the target surface to the surface side, as shown in FIG. 15, the developed crack is formed on the side of the wafer W on which the expanded tape F is applied. Yes.
その後、図16に示すように、エキスパンドテープFを外側へ拡張する(エキスパンド)と、進展したクラックをもとにウェハWが破断される。すなわち、ウェハWが切断ラインで破断され、複数のチップTに分割される。その後、エキスパンドテープFをさらに拡張すると個々のチップTが離間する。 Thereafter, as shown in FIG. 16, when the expanded tape F is expanded outward (expanded), the wafer W is broken based on the developed crack. That is, the wafer W is broken at the cutting line and divided into a plurality of chips T. Thereafter, when the expanded tape F is further expanded, the individual chips T are separated.
本実施の形態では、研削除去工程(ステップS12)において、クラックを目標面より下側に進展させることによって、この分割・離間工程においてエキスパンドテープFを引っ張るだけで、効率よくウェハWをチップTに分割することが可能となる。また、クラックを進展させるときに完全にウェハを割断しないため、作業効率がよい。 In the present embodiment, in the grinding and removing step (step S12), the wafer is efficiently transferred to the chip T simply by pulling the expanded tape F in the dividing / separating step by causing the crack to propagate downward from the target surface. It becomes possible to divide. Moreover, since the wafer is not completely cleaved when the crack is advanced, the work efficiency is good.
また、本実施の形態では、化学機械研磨工程(ステップS14)でウェハW裏面が鏡面加工されているため、エキスパンドする際にエキスパンドテープFとチップTとがずれを起こして部分的に剥離することがない。 In this embodiment, since the back surface of the wafer W is mirror-finished in the chemical mechanical polishing step (step S14), the expanding tape F and the chip T are displaced and partially peeled when expanding. There is no.
<<研削による亀裂進展評価>>
次に、上記研削除去工程(ステップS12)における研削による亀裂進展評価について図19、図20を参照して説明する。研削方法、分割離間方法、それらの条件等は基本的に上記ステップS10からS18の通りである。図19は、亀裂進展評価の条件について示した図であり、図20は、亀裂進展評価の評価結果を示した図である。
<< Evaluation of crack growth by grinding >>
Next, crack growth evaluation by grinding in the grinding removal step (step S12) will be described with reference to FIGS. The grinding method, the division / separation method, the conditions thereof, and the like are basically as described in steps S10 to S18. FIG. 19 is a diagram showing the conditions for crack growth evaluation, and FIG. 20 is a diagram showing the evaluation results for crack growth evaluation.
図19の(A)、(B)、(C)において、横軸は共通し、各位置が互いに対応しており、研削時間(s)を示す。図19の(A)の縦軸は、切り込み速度(研削速度)(μm/s)を示し、(B)の縦軸は、研磨中の砥石への給水のON、OFFを示し、(C)の縦軸は、研削中のウェハW裏面の温度(℃)を示す。 In (A), (B), and (C) of FIG. 19, the horizontal axis is common, and each position corresponds to each other, and indicates the grinding time (s). The vertical axis of (A) in FIG. 19 indicates the cutting speed (grinding speed) (μm / s), and the vertical axis in (B) indicates ON / OFF of water supply to the grindstone being polished, (C) The vertical axis indicates the temperature (° C.) of the back surface of the wafer W during grinding.
図19の(A)に示すように、研削速度を変えながら粗研削を合計710μm行い、その後、精研削を13μm(図示せず)行い、さらに化学機械研磨(図示せず)を2μm行った。ウェハの際、図19の(B)に示すように、粗研削の途中に砥石又はウェハへの給水の中断期間を設けた。研削開始後t1秒経過後に給水を中止し、研削開始後t2秒経過後に給水を再開した。給水は、10L/minの流量で行った。その後、上記ステップS16、S18工程を行って、ウェハを割断し、その割断状態を観察して評価した。チップが割れたり、発塵したりせず良好に割れた場合を○とし、チップが割れたり発塵したものは×として、図20に結果をまとめた。 As shown in FIG. 19A, a total of 710 μm of rough grinding was performed while changing the grinding speed, and then 13 μm (not shown) of fine grinding was performed, followed by 2 μm of chemical mechanical polishing (not shown). At the time of wafering, as shown in FIG. 19B, an interruption period of water supply to the grindstone or the wafer was provided during the rough grinding. Water supply was stopped after lapse of t1 seconds from the start of grinding, and water supply was resumed after lapse of t2 seconds from the start of grinding. Water supply was performed at a flow rate of 10 L / min. Then, the said step S16, S18 process was performed, the wafer was cleaved, and the cleaved state was observed and evaluated. The results are summarized in FIG. 20, where the case where the chip did not crack or generate dust and was cracked satisfactorily was marked as ◯, and that where the chip cracked or dusted was marked as x.
図19の(C)に示すように、ウェハWの裏面温度は、給水が中止された研削開始後t1秒経過後に急に上昇を初め、給水が再開された研削開始後t2秒経過直後に下降し始めた。 As shown in FIG. 19C, the back surface temperature of the wafer W starts to rise rapidly after elapse of t1 seconds after the start of grinding when water supply is stopped, and decreases immediately after elapse of t2 seconds after the start of grinding when water supply is resumed. Began to do.
図20に示すように、研削によりウェハWの裏面温度が70℃以上になった場合、良好にウェハの割断が行われた。これは、研削の熱によりレーザーによって形成されたクラックが進展したためと考えられる。 As shown in FIG. 20, when the back surface temperature of the wafer W became 70 ° C. or higher by grinding, the wafer was cleaved satisfactorily. This is presumably because cracks formed by the laser progressed due to the heat of grinding.
よって、本発明に係る研削装置は、ウェハの温度測定する手段と、研削中に砥石又はウェハへの給水をON、OFFする手段と、研削開始から所定の時間経過後にウェハ温度が所定の値になるまでウェハへの給水をOFFするように制御する手段とを備えることができる。これにより、レーザーによって形成されたクラックを進展させ、ウェハの割断を良好に行うことができる。 Therefore, the grinding apparatus according to the present invention includes a means for measuring the temperature of the wafer, a means for turning on / off water supply to the grindstone or the wafer during grinding, and the wafer temperature to a predetermined value after a predetermined time has elapsed since the start of grinding. And a means for controlling the water supply to the wafer to be turned off. Thereby, the crack formed with the laser can be advanced and the wafer can be cleaved satisfactorily.
以上、説明したように、本実施の形態によれば、研削によりレーザー光により形成された改質領域内のクラックを進展させることができるため、チップTの断面にレーザー光により形成された改質領域が残らないようにすることができる。そのため、チップTが割れたり、チップT断面から発塵したりとするという不具合を防ぐことができる。したがって、安定した品質のチップを効率よく得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, since the crack in the modified region formed by the laser beam can be propagated by grinding, the modified component formed by the laser beam on the cross section of the chip T. It is possible to prevent the area from remaining. For this reason, it is possible to prevent a problem that the chip T is broken or dust is generated from the cross section of the chip T. Therefore, a stable quality chip can be obtained efficiently.
(付記)
上記に詳述した実施形態についての記載から把握されるとおり、本明細書では以下に示す発明を含む多様な技術思想の開示を含んでいる。
(Appendix)
As can be understood from the description of the embodiment described in detail above, the present specification includes disclosure of various technical ideas including the invention described below.
(付記1)本発明の第1態様に係る半導体基板の切断方法は、切断ラインに沿ってウェハの裏面からレーザー光を入射して前記ウェハの内部に改質領域を形成することで前記改質領域内に微小空孔を形成する改質領域形成工程と、前記改質領域形成工程で改質領域が形成されたウェハの表面の略全面を各領域独立して一様にテーブルに吸着させる吸着工程と、前記吸着工程で表面の略全面がテーブルに吸着されたウェハを裏面から研削して前記改質領域を除去するとともに、前記微小空孔を前記ウェハの厚み方向に進展させる研削工程と、前記研削工程で前記微小空孔が前記ウェハの厚み方向に進展されたウェハを化学機械的に研磨する工程と、前記基板内に残された微小空孔を基に、切断ラインに沿って割断する工程と、割断後複数のチップに分割する分割工程と、を含むことを特徴とする。 (Additional remark 1) The semiconductor substrate cutting method according to the first aspect of the present invention is such that the modified region is formed inside the wafer by entering laser light from the back surface of the wafer along the cutting line. A modified region forming process for forming minute vacancies in the region, and an adsorption for substantially uniformly adsorbing the entire surface of the wafer on which the modified region has been formed in the modified region forming step to the table independently in each region A grinding step of grinding the wafer having substantially the entire surface adsorbed on the table in the adsorption step from the back surface to remove the modified region and causing the micropores to propagate in the thickness direction of the wafer; Cleaving along the cutting line based on the step of chemically and mechanically polishing the wafer in which the micropores are developed in the thickness direction of the wafer in the grinding step, and the micropores left in the substrate Process and multiple chips after cleaving Characterized in that it comprises a a dividing step of dividing the.
この第1態様に係る半導体基板の切断方法によれば、切断ラインに沿ってウェハの裏面からレーザー光を入射してウェハの内部に改質領域を形成することで改質領域内に微小空孔を形成し、改質領域が形成されたウェハの表面の略全面をテーブルに基板の各位値を独立して一様に吸着させた状態でウェハを裏面から研削して改質領域を除去する。 According to the method for cutting a semiconductor substrate according to the first aspect, a laser beam is incident from the back surface of the wafer along the cutting line to form a modified region inside the wafer, thereby forming micropores in the modified region. The modified region is removed by grinding the wafer from the back surface in a state where substantially the entire surface of the wafer on which the modified region has been formed is adsorbed uniformly and independently on each surface of the substrate.
(付記2)本発明の第2態様に係る半導体基板の切断方法は、切断ラインに沿って、ウェハの裏面からレーザー光を入射して前記ウェハの内部に改質領域を形成することで、前記改質領域内に微小空孔を形成する改質領域形成工程と、前記改質領域形成工程で改質領域が形成されたウェハの表面の略全面を一様かつ各領域内で独立してテーブルに吸着させる工程と、前記ウェハを吸着した状態で、前記レーザー光を入射してウェハ内部に形成した改質領域より手前の部分まで研削除去し、該改質領域から延びる微小亀裂を基板の深さ方向に進展させる第1の研削工程と、前記ウェハ内部に形成した改質領域を研削除去する第2の研削工程と、ウェハ表面を改質する化学スラリーと研磨パッドを用いて化学機械研磨を行いながら、前記改質領域から延びる微小亀裂を残しながら、前記第1及び第2の研削工程で導入された加工変質層を除去して表面を鏡面化する工程とウェハ厚み方向に進展した微小亀裂を基に、ウェハに割断する工程と、割断した後に、割断されたチップを離間する工程と、を有することを特徴とする。 (Supplementary Note 2) The method for cutting a semiconductor substrate according to the second aspect of the present invention includes forming a modified region in the wafer by entering laser light from the back surface of the wafer along the cutting line, A modified region forming step for forming micropores in the modified region, and a substantially entire surface of the wafer on which the modified region is formed in the modified region forming step is uniformly and independently settable in each region. And in a state where the wafer is adsorbed, the laser beam is incident to grind and remove to a portion before the modified region formed inside the wafer, and microcracks extending from the modified region are removed from the depth of the substrate. A first grinding process that progresses in the vertical direction, a second grinding process that grinds and removes the modified region formed inside the wafer, and chemical mechanical polishing using a chemical slurry and a polishing pad that modify the wafer surface. While performing the reforming region Cleaved on the wafer based on the process of removing the work-affected layer introduced in the first and second grinding processes to make the surface mirror-finished and the micro-cracks that have developed in the wafer thickness direction And a step of separating the cleaved chip after cleaving.
この第2態様に係る半導体基板の切断方法によれば、初期に改質領域をウェハ内部の深い位置に形成し、初期に第1の研削工程で研削熱を発生させながら除去加工していくことで、改質領域に形成された亀裂をウェハのさらに深い位置にまで進展させることが可能となる。 According to the method for cutting a semiconductor substrate according to the second aspect, the modified region is initially formed at a deep position inside the wafer, and is initially removed while generating grinding heat in the first grinding step. Thus, the crack formed in the modified region can be advanced to a deeper position on the wafer.
しかし、第1の研削工程で、改質していない領域と同じ容量で、レーザーで改質した領域も研削除去加工すると、改質領域は結晶粒界が大きいため、大きな結晶粒が欠け落ちたり、またこうした結晶粒に伴って、さらに致命的な亀裂が進展することもある。よって、第1の研削工程は、結晶性が一定である改質領域手前の部分まで研削を行うとよい。 However, in the first grinding step, if the laser-modified region is ground and removed with the same capacity as the unmodified region, the modified region has a large grain boundary, so that large crystal grains may be lost. In addition, more fatal cracks may develop along with these crystal grains. Therefore, in the first grinding step, it is preferable to perform grinding to a portion before the modified region where the crystallinity is constant.
第2の研削工程では、主としてレーザーで改質された領域を研削する。この際、研削砥石も番手が高い、すなわち第1の研削工程と比べて細かい粒度の研削砥石を使用し、第1の研削工程と比較して、改質領域から派生した致命的なクラックや欠陥を誘発することのないように、穏やかな研削加工を行う。第2の研削工程は改質領域だけであり、第1の研削工程と比較しても研削レートは小さい条件とし、細かく削り落とす。 In the second grinding step, the region modified mainly by the laser is ground. At this time, the grinding wheel also has a high count, that is, a grinding wheel having a finer particle size than the first grinding process is used, and fatal cracks and defects derived from the modified region compared to the first grinding process. Gently grind so that it doesn't trigger. The second grinding step is only the modified region, and the grinding rate is set to a low condition even when compared with the first grinding step, and the fine grinding is performed.
そして、レーザー改質領域が除去された後に、最終的に化学機械研磨を行う。化学機械研磨では、ウェハを改質する化学液を供給しつつ、高分子や不織布などの研磨パッドをウェハに押しつけて、化学的かつ機械的に研磨を行う。 Then, after the laser modified region is removed, chemical mechanical polishing is finally performed. In chemical mechanical polishing, a chemical solution for modifying a wafer is supplied, and a polishing pad such as a polymer or nonwoven fabric is pressed against the wafer to perform chemical and mechanical polishing.
仮に、先ほどの改質領域に、化学機械研磨を行う場合、改質領域は大きい結晶粒が欠け落ちる場合がある。化学機械研磨では不織布や発泡ポリウレタンなどの研磨パッドを使用するため、こうしたパッド表面に欠け落ちた結晶粒が入り込むと研磨中絶えず欠け落ちた結晶粒によってスクラッチを発生させてしまう。このような場合、研削加工での加工変質層を除去しつつ、鏡面化するという目的を果たすまでもなく、研磨面をスクラッチだらけにしてしまうことになる。 If chemical mechanical polishing is performed on the modified region, large crystal grains may be lost in the modified region. In chemical mechanical polishing, a polishing pad such as a nonwoven fabric or polyurethane foam is used. Therefore, when crystal grains dropped off on the surface of the pad, scratches are generated due to the crystal grains constantly dropped during polishing. In such a case, it is necessary to remove the work-affected layer in the grinding process and achieve a mirror finish, and the polished surface is full of scratches.
そうしたことから、化学機械研磨工程に導入される状態では、先の第2の研削工程においてレーザーによって導入された改質層は完全に除去されていなければならない。 Therefore, in the state introduced into the chemical mechanical polishing process, the modified layer introduced by the laser in the second grinding process must be completely removed.
(付記3)本発明の第3態様に係る半導体基板の切断方法は、上記第2態様に係る半導体基板の切断方法において、前記改質領域形成工程は、前記ウェハの表面から略60μm〜略80μmの深さに前記改質領域を形成し、前記第1の研削工程は、前記微小空孔を前記ウェハの表面から略50μmの深さと前記ウェハの表面との間まで進展させることを特徴とする。 (Supplementary Note 3) The method for cutting a semiconductor substrate according to the third aspect of the present invention is the method for cutting a semiconductor substrate according to the second aspect, wherein the modified region forming step is about 60 μm to about 80 μm from the surface of the wafer. The modified region is formed at a depth of about 5 μm, and the first grinding step causes the minute holes to extend from the surface of the wafer to a depth of about 50 μm and the surface of the wafer. .
これにより、ウェハの表面から略60μm〜略80μmの深さに改質領域が形成され、微小空孔がウェハの表面から略50μmの深さとウェハの表面との間まで進展される。そのため、チップの断面にレーザー光により形成された改質領域が残らないようにワークを研削しても、微小空孔をワークに残すことができる。 As a result, a modified region is formed at a depth of about 60 μm to about 80 μm from the surface of the wafer, and microvoids are developed from the surface of the wafer to a depth of about 50 μm and the surface of the wafer. Therefore, even if the workpiece is ground so that the modified region formed by the laser beam does not remain on the cross section of the chip, minute holes can be left in the workpiece.
(付記4)本発明の第4態様に係る半導体基板の切断方法は、上記第1態様に係る半導体基板の切断方法において、前記研削工程は、研削中のウェハの温度が70℃以上になるまで、研削中に砥石に水を供給することを中断する工程を含むことを特徴とする。 (Supplementary Note 4) The semiconductor substrate cutting method according to the fourth aspect of the present invention is the semiconductor substrate cutting method according to the first aspect, wherein the grinding step is performed until the temperature of the wafer being ground reaches 70 ° C. or higher. The method includes the step of interrupting the supply of water to the grindstone during grinding.
この第4態様に係る半導体基板の切断方法によれば、研削中のウェハの温度を制御することができる。これにより、微小空孔をウェハの厚み方向に進展させることができる。 According to the semiconductor substrate cutting method according to the fourth aspect, the temperature of the wafer being ground can be controlled. As a result, the minute holes can be advanced in the thickness direction of the wafer.
(付記5)本発明の第5態様に係る半導体基板の切断方法は、上記第2態様又は第3態様に係る半導体基板の切断方法において、前記第1の研削工程は、研削中のウェハの温度が70℃以上になるまで、研削中に砥石に水を供給することを中断する工程を含むことを特徴とする。 (Supplementary Note 5) The semiconductor substrate cutting method according to the fifth aspect of the present invention is the semiconductor substrate cutting method according to the second aspect or the third aspect, wherein the first grinding step is a temperature of the wafer being ground. The method includes a step of interrupting the supply of water to the grindstone during grinding until the temperature reaches 70 ° C. or higher.
この第5態様に係る半導体基板の切断方法によれば、研削中のウェハの温度を制御することができる。これにより、微小空孔をウェハの厚み方向に進展させることができる。 According to the semiconductor substrate cutting method according to the fifth aspect, the temperature of the wafer being ground can be controlled. As a result, the minute holes can be advanced in the thickness direction of the wafer.
(付記6)本発明の第6態様に係る半導体基板の切断方法は、上記第1態様又は第4態様に係る半導体基板の切断方法において、前記分割工程は、前記ウェハの表面に弾性テープを貼付する工程と、前記弾性テープを拡張する工程と、を含むことを特徴とする。 (Supplementary Note 6) The method for cutting a semiconductor substrate according to the sixth aspect of the present invention is the method for cutting a semiconductor substrate according to the first aspect or the fourth aspect, wherein the dividing step includes attaching an elastic tape to the surface of the wafer. And a step of expanding the elastic tape.
この第6態様に係る半導体基板の切断方法によれば、ウェハの表面に弾性テープを貼付して拡張することで、ウェハを複数のチップに分割することができる。 According to the method for cutting a semiconductor substrate according to the sixth aspect, the wafer can be divided into a plurality of chips by affixing an elastic tape to the surface of the wafer and expanding it.
(付記7)本発明の第7態様に係る半導体基板の切断装置は、切断ラインに沿ってウェハの裏面からレーザー光を入射して前記ウェハの内部に改質領域を形成するレーザーダイシング手段と、前記ウェハを裏面から研削して前記改質領域を除去する研削手段と、前記レーザーダイシング手段から前記研削手段へ前記ウェハを搬送する搬送手段と、前記ウェハを切断ラインに沿って分割する分割手段と、を備えた半導体基板の切断装置であって、前記レーザーダイシング手段は、前記ウェハの表面が下向きに載置されるテーブルと、前記ウェハに向けてレーザー光を照射して前記改質領域を形成する照射手段と、前記レーザー光が照射される位置が変わるように前記照射手段を制御する第1の制御手段と、を備え、前記研削手段は、前記ウェハの表面が下向きに載置され、前記ウェハの略全面を吸着する吸着テーブルと、前記ウェハを研削する砥石と、前記砥石の高さ及び回転数を制御する第2の制御手段と、を備えたことを特徴とする。 (Appendix 7) A semiconductor substrate cutting device according to a seventh aspect of the present invention includes laser dicing means for forming a modified region in the wafer by making laser light incident from the back surface of the wafer along the cutting line; Grinding means for grinding the wafer from the back surface to remove the modified region, conveying means for conveying the wafer from the laser dicing means to the grinding means, and dividing means for dividing the wafer along a cutting line The laser dicing means forms the modified region by irradiating a laser beam toward the wafer and a table on which the surface of the wafer is placed downward. And a first control means for controlling the irradiation means so that a position irradiated with the laser light is changed, and the grinding means includes the wafer A suction table having a surface mounted downward and sucking substantially the entire surface of the wafer; a grinding wheel for grinding the wafer; and a second control means for controlling the height and rotation speed of the grinding stone. It is characterized by.
これにより、チップの断面にレーザー光により形成された改質領域が残らないようにすることができる。そのため、チップが割れたり、チップ断面から発塵したりとするという不具合を防き、安定した品質のチップを効率よく得ることができる。 Thereby, it is possible to prevent the modified region formed by the laser light from remaining on the cross section of the chip. For this reason, it is possible to prevent a problem that the chip is broken or generate dust from the chip cross section, and it is possible to efficiently obtain a chip having a stable quality.
(付記8)本発明の第8態様に係る半導体基板の切断装置は、上記第7態様に係る半導体基板の切断装置において、前記第1の制御手段は、前記ウェハの表面から略60μm〜略80μmの深さに前記改質領域を形成させるように前記照射手段を制御し、前記第2の制御手段は、前記ウェハの表面から略50μmの深さと前記ウェハの表面との間まで前記改質領域内の微小空孔を進展させるように前記砥石の高さ及び回転数を制御することを特徴とする。 (Supplementary Note 8) The semiconductor substrate cutting device according to the eighth aspect of the present invention is the semiconductor substrate cutting device according to the seventh aspect, wherein the first control means is approximately 60 μm to approximately 80 μm from the surface of the wafer. The irradiation unit is controlled so as to form the modified region at a depth of about 2 μm, and the second control unit is configured such that the modified region extends from the surface of the wafer to a depth of about 50 μm and the surface of the wafer. The height and the number of rotations of the grindstone are controlled so as to advance the minute holes in the inside.
これにより、チップの断面にレーザー光により形成された改質領域が残らないようにワークを研削しても、微小空孔をワークに残すことができる。 Thereby, even if the workpiece is ground so that the modified region formed by the laser beam does not remain on the cross section of the chip, the minute holes can be left in the workpiece.
(付記9)本発明の第9態様に係る半導体基板の切断装置は、上記第7態様又は第8態様に係る半導体基板の切断装置において、研削中のウェハの温度測定する手段と、研削中に砥石又はウェハへの給水をON、OFFする手段と、研削開始から所定の時間経過後にウェハ温度が所定の値になるまでウェハへの給水をOFFするように制御する手段とをさらに備えたことを特徴とする。 (Supplementary Note 9) A semiconductor substrate cutting device according to a ninth aspect of the present invention is the semiconductor substrate cutting device according to the seventh aspect or the eighth aspect, wherein the means for measuring the temperature of the wafer being ground, A means for turning on / off the water supply to the grindstone or the wafer, and a means for controlling to turn off the water supply to the wafer until the wafer temperature reaches a predetermined value after a predetermined time has elapsed since the start of grinding. Features.
これにより、微小空孔をウェハの厚み方向に進展させることができる。 As a result, the minute holes can be advanced in the thickness direction of the wafer.
1…レーザーダイシング装置,2…研削装置,W…ワーク,B…BGテープ,F…エキスパンドテープ,11…ウェハ移動部,13…吸着ステージ,20…レーザー光学部,30…観察光学部,40…レーザーヘッド,50…制御部,118…粗研削ステージ,120…精研削ステージ,122…研磨ステージ,132、136、138、140…チャック,146、154…カップ型砥石,156…研磨布,300…分割装置
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記ウェハの表面を吸着した状態で前記ウェハの裏面を研削砥石で研削し、前記改質領域から延びる微小亀裂を前記ウェハの表面側に露出させない状態で前記改質領域を除去する研削部と、
前記研削後、前記ウェハの裏面を研磨布で研磨する研磨部と、
を備えるウェハ加工装置。 To divide the wafer into chips, the wafer processing apparatus for processing said wafer forming the modified region in the laser beam therein,
Grinding the back surface of the wafer with a grinding wheel while adsorbing the surface of the wafer, and removing the modified region without exposing microcracks extending from the modified region to the surface side of the wafer;
After the grinding, a polishing portion for polishing the back surface of the wafer with a polishing cloth,
A wafer processing apparatus comprising:
前記ウェハの表面を吸着した状態で前記ウェハの裏面を研削砥石で研削し、前記改質領域から延びる微小亀裂を前記ウェハの表面側に露出させない状態で前記改質領域を除去する研削工程と、
前記研削後、前記ウェハの裏面を研磨布で研磨する研磨工程と、
を備えるウェハ加工方法。 To divide the wafer into chips, in a wafer processing method of processing the wafer forming the modified region in the laser beam therein,
Grinding the back surface of the wafer with a grinding wheel while adsorbing the front surface of the wafer, and removing the modified region without exposing microcracks extending from the modified region to the front surface side of the wafer;
After the grinding, a polishing step of polishing the back surface of the wafer with a polishing cloth;
A wafer processing method comprising:
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