JP6552250B2 - ウェーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェーハ等のウェーハを個々のデバイスチップに分割するウェーハの加工方法に関する。

表面に複数のデバイスが形成されたウェーハを複数のデバイスチップに分割するために、ウェーハの内部にレーザービームの集光点を位置付けて分割予定ラインに沿ってレーザービームをウェーハに照射して、分割の起点となる改質層をウェーハ内部に形成するウェーハの加工方法が提案され、実施されている（例えば、特開２００５−８６１６１号公報参照）。

レーザービームは分割予定ライン（ストリート）に沿ってウェーハの端部から端部まで照射されてウェーハ内部に改質層を形成し、この改質層がウェーハを各デバイスチップに分割する際の分割起点となる。

ウェーハは平坦な表面及び裏面と、表面から裏面に至る外周縁に形成された円弧状の面取り部とを有しており、粘着テープを介してチャックテーブルに吸引保持され、レーザー加工が実施される。

特開２００５−８６１６１号公報

ウェーハが貼着された粘着テープがチャックテーブルに吸引保持されると、外周縁に形成された面取り部が僅かながらも粘着テープに貼着されているため、ウェーハの面取り部は外周方向へ斜め下向きの力で引っ張られる。その状態でウェーハにレーザービームを照射してウェーハ内部に改質層を形成すると、面取り部近傍及びその他の領域でも、改質層の形成が不安定になる。

即ち、斜め下向きの力が働く領域では、改質層からの亀裂の伸展が長くなり、斜め下向きの力が働かない領域では改質層からの亀裂の伸展が短い。その結果、ウェーハ内部で改質層の形成が不均一になるという課題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ウェーハの面取り部が斜め下向きに引っ張られることに起因する改質層の不均一性を解消することが可能なウェーハの加工方法を提供することである。

本発明によると、交差して形成された複数の分割予定ラインによって区画された各領域にデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを表面に有し、外周縁に該表面から裏面に至る円弧状の面取り部を備えるウェーハの加工方法であって、ウェーハの表面又は裏面の何れか一方と、該面取り部とに粘着テープを貼着する粘着テープ貼着ステップと、該粘着テープ貼着ステップを実施した後、該粘着テープをチャックテーブルの保持面で保持し、レーザービーム又は切削ブレードを用いてウェーハを該外周余剰領域に沿って加工し、該デバイス領域と該面取り部とを分離する分離ステップと、該分離ステップを実施した後、該粘着テープをチャックテーブルの保持面で吸引保持し、ウェーハの内部に集光点を位置付けてウェーハの露出した面からレーザービームを照射し、ウェーハの内部に該分割予定ラインに沿った改質層を形成する改質層形成ステップと、を備え、該デバイス領域と該面取り部とを分離することで、該面取り部に貼着した該粘着テープが該チャックテーブルに吸引保持される際、該粘着テープに貼着された該面取り部が該保持面に向かって該粘着テープで外周方向に斜め下向きに引っ張られても、該デバイス領域に形成した該改質層から伸展する亀裂に影響を及ぼすことを抑制可能なことを特徴とするウェーハの加工方法が提供される。

好ましくは、粘着テープ貼着ステップでは、環状フレームの開口を覆うようにウェーハが貼着された粘着テープの外周部を環状フレームに貼着してフレームユニットを形成する。

好ましくは、ウェーハの加工方法は、粘着テープ貼着ステップを実施する前に、ウェーハの裏面を研削砥石で研削してウェーハを薄化する研削ステップを更に備える。

本発明のウェーハの加工方法によると、改質層形成ステップを実施する前に、面取り部をデバイス領域から分離する分離ステップを実施するので、面取り部が粘着テープを介して斜め下向きに引っ張られることに起因する改質層の不均一性を解消することができる。

半導体ウェーハの表面側斜視図である。 表面に保護テープが貼着された半導体ウェーハの裏面側斜視図である。 研削ステップを示す一部断面側面図である。 図４（Ａ）はフレームユニットの斜視図、図４（Ｂ）はフレームユニットの一部断面図である。 図５（Ａ）は分離ステップの第１実施形態を示す斜視図、図５（Ｂ）は分離ステップ実施後の断面図である。 分離ステップの第２実施形態を示す斜視図である。 改質層形成ステップを示す断面図である。 改質層形成ステップ実施後のフレームユニットの斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、半導体ウェーハ（以下、単にウェーハと略称することがある）１１の斜視図が示されている。図１に示す半導体ウェーハ１１は、例えば厚さが７００μｍのシリコンウェーハからなっており、表面１１ａに複数の分割予定ライン（ストリート）１３が格子状に形成されていると共に、複数の分割予定ライン１３によって区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

このように形成されたウェーハ１１は、複数のデバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を表面１１ａに備えている。また、半導体ウェーハ１１の外周縁には、表面１１ａから裏面１１ｂに至る円弧状の面取り部１１ｅが形成されていると共に、面取り部１１ｅの一部にはシリコンウェーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。

ウェーハ１１の裏面１１ｂを研削するのに当たり、ウェーハ１１の表面１１ａには、保護テープ貼着ステップにより保護テープ２３が貼着される。従って、ウェーハ１１の表面１１ａは保護テープ２３によって保護され、図２に示すように裏面１１ｂが露出する形態となる。

このように、ウェーハ１１の表面１１ａに保護テープ２３を貼着した後、ウェーハ１１の裏面を研削してウェーハ１１を所定の厚みに加工する研削ステップを実施する。研削ステップでは、図３に示すように、研削装置のチャックテーブル１０でウェーハ１１の表面１１ａに貼着された保護テープ２３を吸引保持し、ウェーハ１１の裏面１１ｂを露出させる。

図３において、研削ユニット１２のスピンドル１４の先端に固定されたホイールマウント１６には、図示しないねじにより研削ホイール１８が着脱可能に装着されている。研削ホイール１８は、環状のホイール基台２０の自由端部（下端部）外周に複数の研削砥石２２を環状に固着して構成されている。

研削ステップでは、チャックテーブル１０を矢印ａで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール１８を矢印ｂで示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させると共に、研削ユニット送り機構を駆動して研削ホイール１８の研削砥石２２をウェーハ１１の裏面１１ｂに接触させる。

そして、研削ホイール１８を所定の研削送り速度で下方に研削送りしながら研削を実施する。接触式又は非接触式の厚み測定ゲージでウェーハ１１の厚みを測定しながら、ウェーハ１１を所定の厚み、例えば１００μｍに研削する。

研削ステップ実施後、粘着テープ貼着ステップを実施する。粘着テープ貼着ステップでは、図４（Ａ）に示すように、環状フレームＦの開口を塞ぐように粘着テープであるダイシングテープＴの外周部を環状フレームＦに貼着し、ダイシングテープＴにウェーハ１１の表面側を貼着してフレームユニット２５を形成する。フレームユニット２５では、ウェーハ１１の裏面１１ｂが上方に露出される。

後で説明する改質層形成ステップでは、一般的にウェーハ１１の裏面１１ｂ側からレーザービームを照射するが、本発明のウェーハの加工方法はこれに限定されるものではなく、例えばＭＥＭＳデバイスが表面に形成されたウェーハでは、レーザービームを表面側から照射する場合がある。この場合には、フレームユニット２５のダイシングテープＴに、ウェーハ１１の裏面１１ｂを貼着しウェーハ１１の表面１１ａを露出させる。

図４（Ｂ）に示すように、ダイシングテープＴはポリオレフィン等の基材２７の表面に粘着層２９を塗布して形成されている。ウェーハ１１の表面１１ａをダイシングテープＴに貼着すると、ウェーハ１１の外周縁に形成された面取り部１１ｅが僅かながらもダイシングテープＴの粘着層２９に貼着しているため、面取り部１１ｅは外周方向へ斜め下向きの力で引っ張られることになる。

本発明のウェーハの加工方法では、この面取り部１１ｅに働く外周方向斜め下向きの力がデバイス領域１７に影響を及ぼさないようにするために、面取り部１１ｅをウェーハ１１のデバイス領域１７から分離する分離ステップを実施する。このデバイス領域の分離ステップの第１実施形態について図５を参照して説明する。

図５（Ａ）は分離ステップの第１実施形態を示す斜視図、図５（Ｂ）はその一部断面図である。分離ステップの第１実施形態では、フレームユニット２５のダイシングテープＴをチャックテーブル２４の吸引保持部２６の保持面で吸引保持し、レーザービーム照射ユニットの集光器（レーザーヘッド）２８からウェーハ１１に対して吸収性を有する波長（例えば３５５ｎｍ）のレーザービームをデバイス領域１７と外周余剰領域１９の境界部に対応するウェーハ１１の裏面１１ｂに照射し、チャックテーブル２４を矢印ａ方向に低速で回転させながら、ウェーハ１１をアブレーション加工により完全切断する円形の分離溝３１を形成する。この分離溝３１により、ウェーハ１１のデバイス領域１７は面取り部１１ｅから分離されたことになる。

図６を参照すると、分離ステップの第２実施形態の斜視図が示されている。第２実施形態の分離ステップでは、切削ユニット３０の切削ブレード３２を高速回転させながらデバイス領域１７と外周余剰領域１９との境界部にあたるウェーハ１１の裏面１１ｂからダイシングテープＴに達するまで切り込み、チャックテーブル２４Ａを矢印ａ方向に少なくとも１回転させることにより、ウェーハ１１を完全切断する円形の分離溝３１を形成する。

分離ステップを実施した後、図７に示すように、ダイシングテープＴをチャックテーブル２４の吸引保持部２６の保持面で吸引保持し、レーザービーム照射ユニットの集光器２８から集光点をウェーハ内部に位置付けて、ウェーハ１１に対して透過性を有する波長（例えば１０６４ｎｍ）のレーザービームＬＢを、第１の方向に伸長する分割予定ライン１３に対応するウェーハ１１の裏面１１ｂに照射し、チャックテーブル２４を矢印Ｘ１方向に加工送りすることにより、レーザービームＬＢが分割予定ライン１３に沿ってウェーハ１１の端部から端部まで照射されて内部に改質層３３を形成する。

この改質層形成ステップを、第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って実施した後、チャックテーブル２４を９０°回転してから、第１の方向と直交する第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って同様な改質層形成ステップを実施する。

この改質層形成ステップにおける加工条件は、例えば次のように設定されている。

光源 ：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４パルスレーザー
波長 ：１０６４ｎｍ
平均出力 ：０．２Ｗ
繰り返し周波数 ：８０ｋＨｚ
集光スポット径 ：φ１μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／ｓ

図８を参照すると、改質層形成ステップ実施後のフレームユニット２５の斜視図が示されている。本実施形態のウェーハの加工方法では、改質層形成ステップを実施する前に、面取り部１１ｅをウェーハ１１のデバイス領域１７から分離する分離ステップを実施するので、ダイシングテープＴに貼着された面取り部１１ｅが外周方向へ斜め下向きの力で引っ張られても、この引っ張り力は分離溝３１で遮断することができ、均一な改質層３３をデバイス領域１７の全ての分割予定ライン１３に沿って形成することができる。

１１ 半導体ウェーハ
１３ 分割予定ライン（ストリート）
１５ デバイス
１７ デバイス領域
１８ 研削ホイール
１９ 外周余剰領域
２２ 研削砥石
２３ 保護テープ
２５ フレームユニット
２７ 基材
２８ 集光器（レーザーヘッド）
２９ 粘着層
３０ 切削ユニット
３１ 分離溝
３２ 切削ブレード
３３ 改質層
Ｔ ダイシングテープ（粘着テープ）

Claims (3)

1. 交差して形成された複数の分割予定ラインによって区画された各領域にデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを表面に有し、外周縁に該表面から裏面に至る円弧状の面取り部を備えるウェーハの加工方法であって、
   ウェーハの表面又は裏面の何れか一方と、該面取り部とに粘着テープを貼着する粘着テープ貼着ステップと、
   該粘着テープ貼着ステップを実施した後、該粘着テープをチャックテーブルの保持面で保持し、レーザービーム又は切削ブレードを用いてウェーハを該外周余剰領域に沿って加工し、該デバイス領域と該面取り部とを分離する分離ステップと、
   該分離ステップを実施した後、該粘着テープをチャックテーブルの保持面で吸引保持し、ウェーハの内部に集光点を位置付けてウェーハの露出した面からレーザービームを照射し、ウェーハの内部に該分割予定ラインに沿った改質層を形成する改質層形成ステップと、を備え、
   該デバイス領域と該面取り部とを分離することで、該面取り部に貼着した該粘着テープが該チャックテーブルに吸引保持される際、該粘着テープに貼着された該面取り部が該保持面に向かって該粘着テープで外周方向に斜め下向きに引っ張られても、該デバイス領域に形成した該改質層から伸展する亀裂に影響を及ぼすことを抑制可能なことを特徴とするウェーハの加工方法。
2. 該粘着テープ貼着ステップでは、環状フレームの開口を覆うように該粘着テープの外周部を環状フレームに貼着してフレームユニットを形成することを特徴とする請求項１記載のウェーハの加工方法。
3. 該粘着テープ貼着ステップを実施する前に、ウェーハの裏面を研削砥石で研削してウェーハを薄化する研削ステップを更に備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のウェーハの加工方法。

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