JP6537414B2 - ウエーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、表面に複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて形成されたウエーハを加工する加工方法に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等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、分割予定ラインに沿って分割することにより個々のデバイスに分割される。ウエーハを分割する方法として、例えば、ウエーハの裏面を研削してウエーハを薄化した後、ウエーハの表面に保護テープを貼着した状態でウエーハの裏面側からレーザビームを照射してウエーハの内部に改質層を形成し、環状フレームに貼着された粘着シートをウエーハの裏面に貼着してからウエーハの表面から保護テープを剥離する転写工程を実施した後、粘着シートを拡張することにより、ウエーハに外力を付与して改質層に沿ってウエーハを個々のデバイスに分割する方法がある（例えば、下記の特許文献１及び２を参照）。

ここで、ウエーハよりも大きい保護テープをウエーハの表面に貼着すれば、ウエーハの裏面を研削後、転写工程を実施しなくても、保護テープを拡張することによりウエーハを分割できると考えられるが、保護テープを大きくすると、研削装置等が大型化するとともに、使用するテープ面積が大きくなる分コストもかかるため、保護テープはウエーハと同じサイズに形成されている。

特開２００９−２００１４０号公報 特開２００５−１２９６０７号公報

上記のようにウエーハに外力を付与して分割した後は、ウエーハの内部に改質層が残っている場合があり、割れなどのダメージの起点になり得るため、プラズマエッチングやウェットエッチング等で残存した改質層を除去することが必要となる。しかし、上記のような転写工程を実施して表面から保護テープが剥がされた状態のウエーハにプラズマエッチングやウェットエッチングを施すと、ウエーハのパターン面がプラズマ等にさらされてしまい、デバイスを破壊する可能性が高くなるため、ウエーハの表面を保護する保護膜などが必要になる。

また、ウエーハを分割する前にプラズマエッチングやウェットエッチングを実施することも考えられるが、ウエーハにはカーフ（溝）がない状態となっていることから、各デバイスの間にプラズマガスやエッチング液が入り込む隙間がなく、デバイスの側面のダメージを除去することができないという問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、ウエーハの表面から保護テープを剥離する転写工程を省いてウエーハを分割できるようにするとともに、各デバイス側面のダメージ除去のためのプラズマエッチングやウェットエッチングを行い得るようにすることを目的としている。

本発明は、表面に複数のデバイスが複数の分割予定ラインによって区画されて形成されたウエーハを加工する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を貼着する表面保護工程と、該表面保護工程を実施した後、該保護部材側を保持手段で保持し、ウエーハの裏面を研削し所定の厚みまで薄化する裏面研削工程と、該裏面研削工程を実施した後、ウエーハの裏面からウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザービームを照射してウエーハの内部に改質層を形成する改質層形成工程と、テープを環状フレームに貼り付けるとともにウエーハの表面に貼着された該保護部材に貼り付けるテープ貼着工程と、該テープ貼着工程を実施した後、該テープと該保護部材とを拡張することによりウエーハに外力を付与し該改質層を分割起点にウエーハを該分割予定ラインに沿って分割する分割工程と、を含み、該テープは、ウエーハの外径よりも直径が短い開口を有する環状テープからなる。

また、本発明は、表面に複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて形成されたウエーハを加工する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を貼着する表面保護工程と、該表面保護工程を実施した後、ウエーハの裏面からウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザービームを照射しウエーハの内部に改質層を形成する改質層形成工程と、該改質層形成工程を実施した後、該保護部材側を保持手段で保持し、ウエーハの裏面を研削して所定の厚みまで薄化するとともに、ウエーハを個々のデバイスに分割する分割工程と、テープを環状フレームに貼り付けるとともにウエーハの表面に貼着された該保護部材に貼り付けるテープ貼着工程と、該テープ貼着工程を実施した後、該テープと該保護部材とを拡張することによりウエーハに外力を付与し個々のデバイスの間隔を拡げる拡張工程と、を含み、該テープは、ウエーハの外径よりも直径が短い開口を有する環状テープからなる。

さらに、上記両発明において、拡張されたテープを熱収縮させる熱収縮工程をさらに含む構成としてもよい。

本発明のウエーハの加工方法は、ウエーハの表面に保護部材を貼着する表面保護工程と、ウエーハの裏面を研削し所定の厚みまで薄化する裏面研削工程と、ウエーハの裏面からウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザービームを照射してウエーハの内部に改質層を形成する改質層形成工程と、該テープを環状フレームに貼り付けるとともにウエーハの表面に貼着された保護部材に貼り付けるテープ貼着工程と、テープと保護部材とを拡張することによりウエーハに外力を付与し改質層を分割起点にウエーハを分割する分割工程とを含むため、ウエーハの表面から保護部材を剥がす転写工程を実施しなくても、環状フレームと保護部材とに貼り付けたテープを拡張することにより、ウエーハを分割することができる。分割後のウエーハの表面には、保護部材が残っているため、例えばプラズマエッチングやウェットエッチングを分割後のウエーハに施しても、デバイスが破壊されることがない。

また、本発明のウエーハの加工方法は、ウエーハの表面に保護部材を貼着する表面保護工程と、ウエーハの内部に改質層を形成する改質層形成工程と、ウエーハの裏面を所定の厚みまで研削して薄化するとともにウエーハを個々のデバイスに分割する分割工程と、テープを環状フレームとウエーハの保護部材とに貼り付けるテープ貼着工程と、テープと保護部材とを拡張してウエーハに外力を付与しデバイスの間隔を拡張する拡張工程とを含むため、ウエーハの表面から保護部材を剥がすことなく、環状フレームと保護部材とに貼り付けたテープを拡張することにより、ウエーハに外力を付与して個々のデバイスの間隔を拡げ、各デバイスの間に隙間を形成することができる。そのため、例えば、プラズマガスやエッチング液が隙間に入りやすくなることから、デバイス側面のダメージ除去のためのプラズマエッチングやウェットエッチングを行うことができる。

上記テープがウエーハの外径よりも小さい開口を有する環状テープからなることにより、環状テープを拡張するときに、その拡張方向の力を保護テープに伝えやすくなるため、分割工程又は拡張工程を円滑に行うことができる。

さらに、本発明のウエーハの加工方法は、拡張されたテープを熱収縮させる熱収縮工程をさらに含むため、テープの伸びきって弛んだ部分を熱収縮させることにより、テープを弛みなく張った状態にすることが可能となる。したがって、各デバイスの間隔を維持しつつ、例えば各デバイスをピックアップするピックアップ工程に分割後のウエーハを移動させることができる。

表面保護工程を示す斜視図である。 裏面研削工程を示す斜視図である。 改質層形成工程を示す断面図である。 テープの例を示す平面図である。 （ａ）は、テープ貼着工程を示す平面図である。（ｂ）は、図５（ａ）のａ−ａ線断面図である。 （ａ）は、分割工程の開始前を示す断面図である。（ｂ）は、分割工程によりウエーハが個々のデバイスに分割された状態を示す断面図である。 （ａ）は、熱収縮工程を示す断面図である。（ｂ）は、環状テープが熱収縮された状態を示す断面図である。 改質層形成工程の第２例を示す断面図である。 （ａ）は、分割工程の第２例を示す断面図である。（ｂ）は、分割工程の第２例によりウエーハが個々のデバイスに分割された状態を示す断面図である。 （ａ）は、拡張工程の開始前を示す断面図である。（ｂ）は、拡張工程により各デバイスの間隔が拡張された状態を示す断面図である。

１ ウエーハの加工方法の第１例
図１に示すウエーハＷは、円板状の被加工物であって、その表面Ｗａには、格子状の分割予定ラインＳによって区画された領域のそれぞれにデバイスＤが形成されている。一方、表面Ｗａと反対側にある裏面Ｗｂは、研削される被研削面となっている。以下では、ウエーハＷを加工するウエーハの加工方法について説明する。

（１）表面保護工程
図１に示すように、ウエーハＷの表面Ｗａに保護テープ１を貼着する。保護テープ１は、円板状の保護部材の一例であって、ウエーハＷと同径のサイズで形成されており、ウエーハＷの表面Ｗａの全面を覆うことが可能となっている。保護テープ１の材質は、例えば、ポリオレフィン、特殊エラストマー等で構成されている。このように構成される保護テープ１をウエーハＷの表面Ｗａに貼着して表面Ｗａの全面を覆うことにより、各デバイスＤを保護する。

（２）裏面研削工程
表面保護工程を実施した後、図２に示すように、ウエーハＷの裏面Ｗｂを所定の厚みに至るまで研削する。ウエーハＷを研削する際は、ウエーハＷの裏面Ｗｂが上向きに露出するように、回転軸２０を有する保持手段２に保護テープ１側を載置する。保持手段２には、図示しない吸引源が接続されている。保持手段２の上方には、ウエーハＷに研削を施す研削手段３が配設されている。研削手段３は、鉛直方向の軸心を有するスピンドル４と、スピンドル４の下部にマウンタ５を介して装着された研削ホイール６とから構成され、研削ホイール６の下部には環状に固着された研削砥石７を備えている。研削手段３は、研削ホイール６を回転させながら、全体が昇降可能となっている。

ウエーハＷを保持手段２で吸引保持したら、回転軸２０が回転し保持手段２を例えば矢印Ａ方向に回転させるとともに、研削手段３は、研削ホイール６を例えば矢印Ａ方向に回転させながら、研削砥石７がウエーハＷの裏面Ｗｂに当接するまで下降させる。そして、研削砥石７で裏面Ｗｂを押圧しながら研削してウエーハＷを所定の厚みに至るまで薄化する。

（３）改質層形成工程
裏面研削工程を実施した後、図３に示すように、ウエーハＷをレーザー加工装置におけるチャックテーブル８に搬送し、チャックテーブル８の上方に配置されたレーザー照射手段９を用いてウエーハＷの内部に改質層を形成する。具体的には、レーザー照射手段９の下方にチャックテーブル８を移動させ、レーザー照射手段９が、ウエーハＷの裏面Ｗｂ側からウエーハＷに対して透過性を有する波長のパルスレーザービーム１０を入射させ、ウエーハＷの内部にパルスレーザービーム１０を集光させることにより、ウエーハＷの内部に改質層１００を形成する。このようにして、図１に示した全ての分割予定ラインＳに沿ってパルスレーザービーム１０を照射してウエーハＷの内部に改質層１００を形成する。

（４）テープ準備工程
ウエーハＷに保護テープ１を貼着したまま、後記の分割工程を実施するために、図４に示す環状テープ１１を準備する。環状テープ１１の中央部には、図１に示したウエーハＷの外径よりも短い直径を有する開口部１１０を有している。環状テープ１１は、保護テープ１よりも薄く、伸縮性の高い材質で構成されることが好ましい。この環状テープ１１は、開口部１１０を有するため、放射方向に伸びやすい。ウエーハの加工方法の第１例で用いられるテープとしては、実施形態に示す環状テープ１１の構成に限定されず、開口のないテープを用いてもよい。

（５）テープ貼着工程
環状テープ１１を準備したら、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、環状テープ１１の外周側を、中央に開口を有する環状フレーム１２に貼り付けるとともに、環状テープ１１の内周側を、ウエーハＷの表面Ｗａに貼着されている保護テープ１に貼り付け、保護テープ１及びウエーハＷによって開口部１１０を閉じる。こうして、ウエーハＷは、環状テープ１１を介して環状フレーム１２によって支持される。開口のないテープを用いる場合は、該テープを環状フレーム１２に貼り付けるとともに保護テープ１の全面に貼着する。

（６）分割工程
テープ貼着工程を実施した後、図６（ａ）に示すように、外力付与手段１３を用いて環状テープ１１と保護テープ１とを拡張することにより、ウエーハＷに外力を付与し改質層１００を分割起点にしてウエーハＷを分割する。外力付与手段１３は、ウエーハＷを保持する保持テーブル１４と、保持テーブル１４の外周側に配設され環状フレーム１２が載置されるフレーム載置台１５と、フレーム載置台１５に載置された環状フレーム１２をクランプするクランプ部１６と、フレーム載置台１５の下部に連結されフレーム載置台１５を上下方向に昇降させる昇降手段１７とを備える。昇降手段１７は、シリンダ１７ａと、シリンダ１７ａにより昇降駆動されるピストン１７ｂとにより構成され、ピストン１７ｂが上下に移動することにより、フレーム載置台１５を昇降させることができる。

ウエーハＷを分割する際には、保持テーブル１４に保護テープ１側を載置するとともに、フレーム載置台１５に環状フレーム１２を載置する。その後、クランプ部１６が環状フレーム１２の上部を押さえて固定する。このとき、環状テープ１１の全体が弛みなく張った状態となる。次いで、図６（ｂ）に示すように、ピストン１７ｂが下方に移動しフレーム載置台１５を下降させることにより、保持テーブル１４に対して相対的にフレーム載置台１５を下降させる。これにより、環状テープ１１及び保護テープ１が放射状に拡張される。すなわち、環状テープ１１が放射状に拡張されると、これにともない保護テープ１も放射状に拡張され、ウエーハＷに対して放射方向の外力が付与される。その結果、図６（ａ）に示した改質層１００が分割起点となり、図１に示した分割予定ラインＳに沿ってウエーハＷが個々のデバイスＤに分割される。環状テープ１１を使用することにより、環状テープ１１を拡張するときに、その拡張方向の力を保護テープ１に伝えやすくなるため、分割工程を円滑に行うことができる。

（７）熱収縮工程
分割工程を実施した後、拡張された環状テープ１１は、図７（ａ）に示すように、伸びきって弛んでいるため、例えばヒータ１８を用いて環状テープ１１を熱収縮させる。具体的には、ヒータ１８が、環状テープ１１の弛んでいる部分に熱風を当てて環状テープ１１を熱収縮させる。図７（ｂ）に示すように、熱風の当てられた部分が縮むと、環状テープ１１の全体が弛みなく張った状態に戻る。これにより、各デバイスＤの間隔を維持しながら、各デバイスをピックアップするピックアップ工程にウエーハＷを移すことができる。

このように、ウエーハの加工方法の第１例では、表面保護工程の後に裏面研削工程を実施することにより表面Ｗａに保護テープ１が貼着されたウエーハＷの裏面Ｗｂを研削した後、改質層形成工程を実施してウエーハＷの内部に改質層１００を形成し、テープ貼着工程を実施して環状テープ１１を環状フレーム１２と保護テープ１とに貼り付け、その後、分割工程を実施して環状テープ１１及び保護テープ１を拡張することでウエーハＷに外力を付与し改質層１００を分割起点に分割するように構成したため、ウエーハＷの表面Ｗａから保護テープ１を剥離する転写工程を省いて、ウエーハＷを個々のデバイスＤに分割することができる。分割後のウエーハＷの表面Ｗａには、保護テープ１が貼着された状態のままであるため、プラズマエッチングやウェットエッチングをウエーハＷに施しても、デバイスＤが破壊されることはない。

２ ウエーハの加工方法の第２例
（１）表面保護工程
次に、ウエーハの加工方法の第２例について説明する。ウエーハの加工方法の第１例と同様に、図８に示す保護テープ１をウエーハＷ１の表面Ｗａに貼着して表面Ｗａの全面を覆うことにより、図１に示したデバイスＤを保護する。

（２）改質層形成工程
表面保護工程を実施した後、図８に示すように、ウエーハＷ１をレーザー加工装置におけるチャックテーブル８ａに搬送し、レーザー照射手段９ａを用いてウエーハＷ１の内部に改質層を形成する。具体的には、レーザー照射手段９ａは、ウエーハＷ１の裏面Ｗｂ側からウエーハＷ１に対して透過性を有する波長のパルスレーザービーム１０ａを入射させることにより、図１に示したすべての分割予定ラインＳに沿ってウエーハＷ１の内部にパルスレーザービーム１０ａを集光させ、ウエーハＷ１の内部に改質層１００ａを形成する。

（３）分割工程
改質層形成工程を実施した後、図９に示すように、保持手段２ａの上方に配設された研削手段３ａを用いてウエーハＷ１の裏面Ｗｂを所定の厚みに至るまで研削するとともに、改質層１００ａを分割起点にウエーハＷ１を分割する。具体的には、図９（ａ）に示すように、ウエーハＷ１の裏面Ｗｂが上向きに露出するようにウエーハＷ１を保持手段２ａで吸引保持したら、保持手段２ａを例えば矢印Ａ方向に回転させるとともに、研削手段３ａは、研削ホイール６を例えば矢印Ａ方向に回転させながら、研削砥石７がウエーハＷ１の裏面Ｗｂに当接するまで下降させる。続いて、図９（ｂ）に示すように、研削砥石７でウエーハＷ１の裏面Ｗｂを押圧しながら研削してウエーハＷ１を所定の厚みに至るまで薄化すると、改質層１００ａが分割起点となり、ウエーハＷ１が個々のデバイスＤに分割される。

（４）テープ準備工程
ウエーハＷ１に保護テープ１を貼着したまま、後記の拡張工程を実施するために、図４で示したのと同様の環状テープ１１を準備する。ウエーハの加工方法の第２例においても、環状テープ１１のほか、開口のないテープを用いてもよい。

（５）テープ貼着工程
環状テープ１１を準備したら、ウエーハの加工方法の第１例と同様に、図１０に示す環状テープ１１の外周側を環状フレーム１２に貼り付けるとともに、環状テープ１１の内周側を保護テープ１に貼り付ける。開口のないテープを用いる場合は、該テープを環状フレーム１２に貼り付けるとともに保護テープ１の全面に貼着する。

（６）拡張工程
テープ貼着工程を実施した後、図１０に示すように、外力付与手段１３ａを用いて環状テープ１１と保護テープ１とを拡張することにより、各デバイスＤの間の間隔を拡げる。具体的には、図１０（ａ）に示す保持テーブル１４に保護テープ１側を載置するとともに、フレーム載置台１５に環状フレーム１２を載置する。続いて、クランプ部１６が環状フレーム１２の上部を押さえて固定する。このとき、環状テープ１１の全体が弛みなく張った状態となる。次いで、図１０（ｂ）に示すように、ピストン１７ｂが下方に移動しフレーム載置台１５を下降させ、保持テーブル１４に対して相対的にフレーム載置台１５を下降させる。これにより、環状テープ１１及び保護テープ１が放射状に拡張されることにより、ウエーハＷ１に放射方向の外力が付与され、各デバイスＤの間隔が拡がって隙間１９が形成される。この隙間１９は、プラズマガスやエッチング液が入り込める程度の幅を有している。環状テープ１１を使用することにより、環状テープ１１を拡張するときに、その拡張方向の力を保護テープ１に伝えやすくなるため、拡張工程を円滑に行うことができる。

（７）熱収縮工程
拡張工程を実施した後、ウエーハの加工方法の第１例と同様に、例えば、図示しないヒータによって、環状テープ１１の伸びきって弛んだ部分に熱風を当てて熱収縮させる。これにより、環状テープ１１の全体が弛みなく張った状態に戻るため、各デバイスＤの間隔を維持しながら、各デバイスをピックアップするピックアップ工程にウエーハＷ１を移すことができる。

このように、ウエーハの加工方法の第２例では、表面保護工程の後に改質層形成工程を実施することにより、表面Ｗａに保護テープ１が貼着されたウエーハＷ１の内部に改質層１００ａを形成し、ウエーハＷ１の裏面Ｗｂを研削して改質層１００ａを分割起点にウエーハＷ１を個々のデバイスＤに分割した後、テープ貼着工程を実施して環状テープ１１を環状フレーム１２と保護テープ１とに貼り付け、その後、拡張工程を実施して環状テープ１１及び保護テープ１を拡張することでウエーハＷ１に外力を付与し各デバイスＤの間隔を拡げるように構成したため、各デバイスＤの間に隙間１９を形成することができる。よって、例えばウエーハＷ１にプラズマエッチングやウェットエッチングを施す際に、プラズマガスやエッチング液が隙間１９に入り込み、デバイス側面のダメージを除去することが可能となる。

１：保護テープ ２，２ａ：保持手段 ２０：回転軸 ３，３ａ：研削手段
４：スピンドル ５：マウンタ ６：研削ホイール ７：研削砥石
８，８ａ：チャックテーブル ９，９ａ：レーザー照射手段
１０，１０ａ：パルスレーザービーム １００，１００ａ：改質層
１１：環状テープ １２：環状フレーム １３，１３ａ：外力付与手段
１４：保持テーブル １５：フレーム載置台 １６：クランプ部
１７：昇降手段 １７ａ：シリンダ １７ｂ：ピストン １８：ヒータ １９：隙間

Claims (3)

1. 表面に複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて形成されたウエーハを加工する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を貼着する表面保護工程と、
   該表面保護工程を実施した後、該保護部材側を保持手段で保持し、ウエーハの裏面を研削し所定の厚みまで薄化する裏面研削工程と、
   該裏面研削工程を実施した後、ウエーハの裏面からウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザービームを照射しウエーハの内部に改質層を形成する改質層形成工程と、
   テープを環状フレームに貼り付けるとともにウエーハの表面に貼着された該保護部材に貼り付けるテープ貼着工程と、
   該テープ貼着工程を実施した後、該テープと該保護部材とを拡張することによりウエーハに外力を付与し該改質層を分割起点にウエーハを該分割予定ラインに沿って分割する分割工程と、を含み、
   該テープは、ウエーハの外径よりも直径が短い開口を有する環状テープからなる
   ウエーハの加工方法。
2. 表面に複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて形成されたウエーハを加工する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を貼着する表面保護工程と、
   該表面保護工程を実施した後、ウエーハの裏面からウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザービームを照射しウエーハの内部に改質層を形成する改質層形成工程と、
   該改質層形成工程を実施した後、該保護部材側を保持手段で保持し、ウエーハの裏面を研削して所定の厚みまで薄化するとともに、ウエーハを個々のデバイスに分割する分割工程と、
   テープを環状フレームに貼り付けるとともにウエーハの表面に貼着された該保護部材に貼り付けるテープ貼着工程と、
   該テープ貼着工程を実施した後、該テープと該保護部材とを拡張することによりウエーハに外力を付与し個々のデバイスの間隔を拡げる拡張工程と、を含み、
   該テープは、ウエーハの外径よりも直径が短い開口を有する環状テープからなる
   ウエーハの加工方法。
3. 拡張された前記テープを熱収縮させる熱収縮工程をさらに含むことを特徴とする
   請求項１または２に記載のウエーハの加工方法。

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