JP6633447B2 - ウエーハの加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ウエーハの内部にレーザー光線の集光点を位置付けて改質層を形成し個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法に関する。
IC、LSI等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは、ダイシング装置、レーザー加工装置等によって個々のデバイスに分割され携帯電話やパソコン等の電気機器に利用される。
また、ウエーハの表面に保護テープを貼着しウエーハの裏面を研削して薄化した後、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レーザー光線の集光点を分割予定ラインに対応する内部に位置付けて照射し、分割予定ラインに沿って分割起点となる改質層を形成する技術が提案されている(例えば、特許文献1を参照。)。
上記特許文献1に開示された技術によれば、従来のダイシング装置等によって分割予定ラインに沿って分割起点を形成する場合と比べ、分割予定ラインの幅を狭くすることができ、1枚のウエーハによって製造されるデバイスの数量をより多く設定することが可能になる。
特許第3408805号公報
図9に基づき、上記従来の技術についてより具体的に説明する。図示するように、複数のデバイス120が分割予定ライン130によって区画され表面に形成されたウエーハ100を用意し、該ウエーハ100の表面側に保護テープ110を貼着する。そして、レーザー加工装置6のチャックテーブル60上に該ウエーハ100の保護テープ側を載置し、ウエーハ100の裏面側からウエーハ100に対して透過性を有する波長のレーザー光線を、集光器72を介して分割予定ライン130に対応する内部に位置付けて照射し、分割予定ライン130に沿って分割起点となる改質層140を連続的に形成する。
ここで、本発明者は、ウエーハ内部に改質層を形成するレーザー加工時に、改質層が形成される分割予定ラインとは異なる箇所において、ウエーハが割れる現象(図中、実線Cで示す。)が発生する場合があり、当該割れ現象によってウエーハの表面に形成されているデバイスが部分的に破損し、該デバイスの生産効率を著しく低下させるという問題があることを発見した。
上記問題点を踏まえ、本発明者は、上記割れ現象が発生する原因について鋭意検討を行った結果、以下の知見を見出した。
裏面側を研削する研削工程が完了したウエーハをチャックテーブルから搬出して次工程の改質層を形成する位置に搬送する搬送手段は、研削装置のチャックテーブルに保持されたウエーハを吸引パッドによって吸引する。該ウエーハを吸引した際、該吸引パッドの吸引力がウエーハ内部に不均一な内部応力を発生させ、この内部応力が十分に解放されないまま、次工程の改質層形成工程において使用されるチャックテーブルに該ウエーハを載置して吸引保持させると、該吸引パッドによって生じさせられた内部応力が部分的にウエーハ内部に残留することになる。そして、次の該ウエーハ内部に改質層を形成する工程において、ウエーハに対してレーザー光線が照射されることをきっかけにして、前記した残留内部応力が意図しない位置に割れ現象を生じさせるのである。
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、ウエーハ内部に改質層を形成するレーザー加工時に、意図しない箇所に割れ現象が生じることを防止することができるウエーハの加工方法を提供することにある。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、複数のデバイスが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を個々のデバイスに分割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テープを貼着する保護テープ貼着工程と、ウエーハを吸引保持する保持面を有した第1のチャックテーブルにウエーハの保護テープ側を保持する保持工程と、該第1のチャックテーブルに吸引保持されたウエーハの裏面を研削して薄化する研削工程と、ウエーハを吸引保持する吸引パッドを備えた搬送手段によって該第1のチャックテーブルに保持したウエーハの裏面を吸引保持し該第1のチャックテーブルから搬出する搬出工程と、該搬送手段により、ウエーハを吸引保持する保持面を有した第2のチャックテーブルにウエーハを搬送しウエーハの保護テープ側を該保持面に保持して該搬送手段の吸引パッドをウエーハの裏面から離反させる搬送工程と、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レーザー光線の集光点を分割予定ラインに対応するウエーハ内部に位置付けて照射して分割予定ラインに沿って改質層を形成する改質層形成工程と、を少なくとも含み、該搬送工程は、該搬送手段の吸引パッドに保持されたウエーハを該第2のチャックテーブルの保持面に載置する載置ステップと、該吸引パッドの吸引力を遮断し該吸引パッドと該保持面とでウエーハを挟持する挟持ステップと、該挟持ステップを実行した後、該保持面に吸引力を作用させ該保持面にウエーハの保護テープ側を吸引保持して該吸引パッドをウエーハの裏面から離反させる保持ステップと、を含むウエーハの加工方法が提供される。
本発明は、ウエーハの表面に保護テープを貼着する保護テープ貼着工程と、
ウエーハを吸引保持する保持面を有した第1のチャックテーブルにウエーハの保護テープ側を保持する保持工程と、該第1のチャックテーブルに吸引保持されたウエーハの裏面を研削して薄化する研削工程と、ウエーハを吸引保持する吸引パッドを備えた搬送手段によって該第1のチャックテーブルに保持したウエーハの裏面を吸引保持し該第1のチャックテーブルから搬出する搬出工程と、該搬送手段により、ウエーハを吸引保持する保持面を有した第2のチャックテーブルにウエーハを搬送しウエーハの保護テープ側を該保持面に保持して該搬送手段の吸引パッドをウエーハの裏面から離反させる搬送工程と、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レーザー光線の集光点を分割予定ラインに対応するウエーハ内部に位置付けて照射して分割予定ラインに沿って改質層を形成する改質層形成工程と、を少なくとも含み、該搬送工程は、該搬送手段の吸引パッドに保持されたウエーハを該第2のチャックテーブルの保持面に載置する載置ステップと、該吸引パッドの吸引力を遮断し該吸引パッドと該保持面とでウエーハを挟持する挟持ステップと、該挟持ステップを実行した後、該保持面に吸引力を作用させ該保持面にウエーハの保護テープ側を吸引保持して該吸引パッドをウエーハの裏面から離反させる保持ステップと、を含むように構成されていることにより、ウエーハを吸引パッドから第2のチャックテーブルに移し替える際に、吸引パッドの吸引力を遮断してウエーハの内部応力が解放され、該吸引パッドによって生成されたウエーハへの内部応力が残存することなく第2のチャックテーブルに移し替えられて吸引保持され、ウエーハの裏面からレーザー光線を照射しても、部分的にデバイスが破損するという問題が解消する。
本発明のウエーハの加工方法において被加工物となるシリコンウエーハに保護テープを貼着する保護テープ貼着工程を説明するための説明図。 図1のシリコンウエーハを研削装置の第1のチャックテーブルに保持させる保持工程を説明するための説明図。 図1のシリコンウエーハを研削する研削工程を説明するための説明図。 研削装置の第1のチャックテーブルからシリコンウエーハを搬出する搬出工程の概略を説明するための概略図。 図4に示した搬出工程をより具体的に説明するための説明図。 第1のチャックテーブルから搬出されたシリコンウエーハを改質層形成工程で使用する第2のチャックテーブルに搬送する搬送工程の概略を説明するための説明図。 図6に示した搬送工程をより具体的に説明するための説明図。 レーザー加工装置にてシリコンウエーハに改質層を形成する改質層形成工程を説明するための説明図。 本発明の従来技術を説明するための説明図。
以下、本発明によるウエーハの加工方法を実施する具体的な実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図1に示すように、本実施形態にて被加工物となる、例えばシリコンウエーハ10の表面10a側に、該表面を保護する保護テープ20を貼着する(保護テープ貼着工程)。なお、シリコンウエーハ10の表面10aには、複数の分割予定ライン14が格子状に形成され、分割予定ライン14によってシリコンウエーハ10の表面が複数の領域に区画されている。該複数の領域のそれぞれには、IC等のデバイス12が形成されている。研削前のシリコンウエーハ10は、例えば755μmの厚さを有しており、保護テープ20は、厚さが100μmのポリ塩化ビニル(PVC)からなるシート状基材の表面にアクリル樹脂系の糊が厚さ5μm程度塗布されているものを使用することができる。
上記した保護テープ貼着工程を実施したならば、図2に示すように、保護テープ20が貼着された表面10a側を下方に、被加工面となる裏面10b側が上方に向くようにして研削装置4(全体構成については省略する。)に備えられた第1のチャックテーブル30の保持面32上にシリコンウエーハ10を載置する。第1のチャックテーブル30は、図示しない回転駆動機構により回転可能に構成され、保持面32は多孔性材料からなり、図示しない吸引手段に接続され、後述する研削工程時にシリコンウエーハ10が第1のチャックテーブル30上で位置ずれ等しないように強固に吸引保持する。
図3に示すように、研削装置4は、第1のチャックテーブル30上に載置されたシリコンウエーハ10を研削して薄化するための研削手段40を備えている。研削手段40は、図示しない回転駆動機構により回転させられる回転スピンドル42と、該回転スピンドル42の下端に装着されたマウンター44と、該マウンター44の下面に取り付けられた研削ホイール46とを備え、研削ホイール46の下面には環状に研削砥石48が配設されている。
シリコンウエーハ10を第1のチャックテーブル30上に吸引保持したならば、第1のチャックテーブル30を図3において矢印30aで示す方向に例えば300rpmで回転させつつ、研削手段40の研削スピンドル42を図3において矢印42aで示す方向に、例えば3400rpmで回転させる。そして、研削砥石48をシリコンウエーハ10の裏面10bに接触させ、研削ホイール48を、例えば1μm/秒の研削送り速度で下方、すなわち、第1のチャックテーブル30の保持面32に対し垂直な方向に所定量研削送りする。この際、図示しない接触式の測定ゲージによりシリコンウエーハの厚みを測定しながら研削を進めることができ、シリコンウエーハ10の裏面10bが研削されてシリコンウエーハ10を所定の厚さ例えば60μmとして、研削工程が完了する。
該研削工程が完了したならば、図4に示すように、第1のチャックテーブル30からシリコンウエーハ10を離反させて搬出する搬出工程を実施する。該搬出工程については、図5を用いてより具体的に説明する。該搬出工程を実施するための搬送手段50(全体構成については省略する。)は、搬送アーム52と、搬送アーム52の先端下方に向け配設された吸引パッド54とを備えている。該搬送アーム52は、図示しない移動機構により、水平方向、及び上下方向に対して自在に移動可能に構成されている。該吸引パッド54は、第1のチャックテーブル30と略同形状の円盤形状をなし、吸引パッド54の下面に配設される吸引部56は、通気可能な多孔性材料からなると共に、搬送アーム52を介して図示しない吸引手段に接続されている。
該搬出工程が開始されると、図5(a)に示すように、搬送アーム52が該移動機構により移動させられ、先端部に配設された吸引パッド54が、第1のチャックテーブル30上に吸引保持されているシリコンウエーハ10の直上に位置付けられる。吸引パッド54がシリコンウエーハ10の直上に位置付けられたならば、該移動機構を作動させて、搬送アーム52を下降させる。そして、図示しない近接センサで吸引パッド54の吸引部56とシリコンウエーハ10の距離を測定しながら、第1のチャックテーブル30上のシリコンウエーハ10の裏面10bに当接させて第1のチャックテーブル30と吸引パッド54とでシリコンウエーハ10が挟持された状態とする(図5(b)を参照。)。
シリコンウエーハ10が第1のチャックテーブル30と吸引パッド54とで挟持された状態で、搬送手段50の図示しない吸引手段を作動させることにより、シリコンウエーハ10が第1のチャックテーブル30側の保持面32と該吸引部56との双方から吸引された状態とする。その後、第1のチャックテーブル30に作用していた吸引力を遮断して、吸引パッド54からのみ吸引された状態にした後、搬送アーム52を上昇させてシリコンウエーハ10を第1のチャックテーブル30から離反させることにより該搬出工程が完了する(図5(c)を参照。)。
該搬出工程が完了したならば、図6に示すように、改質層を形成するためのレーザー加工装置6(全体図は省略する)に備えられた第2のチャックテーブル60に対してシリコンウエーハ10を搬送する搬送工程を実施する。該搬送工程では、該シリコンウエーハ10の保護テープ20側を該保持面62に保持して該搬送手段50の吸引パッド54をシリコンウエーハ10の裏面10bから離反させる。なお、第2のチャックテーブル60の上面には、第1のチャックテーブル30と同様に、シリコンウエーハ10を吸引保持する保持面62が形成されており、該保持面62は通気可能な多孔質材料からなり、図示しない吸引手段に接続されている。また、本実施形態の該レーザー加工装置6は、研削装置4に隣接して配置されており、搬送手段50が該研削装置4からレーザー加工装置6に対してシリコンウエーハ10を搬送するように構成されている。該搬送工程については、図7を参照しながらより具体的に説明する。
図7(a)に示すように、図示しない移動機構を作用させて搬送アーム52と共に吸引パッド54を移動し、改質層を形成するレーザー加工装置6の第2のチャックテーブル60の直上に位置付けする。吸引パッド54が第2のチャックテーブル62の直上に位置付けられたならば、さらに該移動機構を作動させて、搬送アーム52を下降させる。下降の際は、図示しない近接センサで吸引パッド54が吸引保持しているシリコンウエーハ10と、第2のチャックテーブル61の保持面62との距離を測定しながら、シリコンウエーハ10の保護テープ20側を第2のチャックテーブル60の保持面62に当接させて、シリコンウエーハ10が第2のチャックテーブル60上に載置された状態とする(載置ステップ)。
該載置ステップの実行により吸引パッド54に保持されたシリコンウエーハ10を第2のチャックテーブル60に当接した状態にしたならば(図7(b)を参照)、第2のチャックテーブル60の保持面62に吸引手段からの負圧を作用させることなく、吸引パッド54に作用する吸引力を遮断する。なお、当該遮断は、吸引パッド54に接続される吸引経路を物理的に遮断して吸引力を作用しないようにする場合に限定されず、図示しない吸引手段に備えられた吸引ポンプを停止する場合等、吸引パッド54からシリコンウエーハ10に対して吸引力が作用しない状態とすることすべてを含む。これにより、シリコンウエーハ10は、該吸引パッド54、及び、第2のチャックテーブル60のいずれからも吸引されず、吸引パッド54と、第2のチャックテーブル60とで物理的に挟持された状態となる(挟持ステップ)。
上記挟持ステップが実行された後、第2のチャックテーブル60の保持面62に図示しない吸引手段の吸引力を作用させて、シリコンウエーハ10の保護テープ20側を吸引する。シリコンウエーハ10が第2のチャックテーブル60上に吸引されたならば、搬送アーム52を上昇させて吸引パッド54をシリコンウエーハ10の裏面10bから離反させ、シリコンウエーハ10が第2のチャックテーブル60にのみ吸引保持された状態とする(保持ステップ)。上記した載置ステップ、挟持ステップ、保持ステップを実行することにより、該搬送工程が完了する。
該搬送工程が完了したならば、図8に示すように、レーザー加工装置6に備えられたレーザー光線照射手段70からレーザー光線を照射してシリコンウエーハ10の内部に、分割予定ライン14に沿った分割起点となる改質層10cを形成する改質層形成工程を実施する。より具体的には、レーザー加工装置6のレーザー光線照射手段70を起動し、シリコンウエーハ10の裏面10b側から、シリコンウエーハ10に対して透過性を有する波長のレーザー光線をレーザー光線照射手段70に配設されたレーザー発振器(図示は省略)により発振し、集光器72を介してシリコンウエーハ10の内部に集光点を位置付け、分割予定ライン14に沿ってレーザー光線を照射し、第2のチャックテーブル60を図8の矢印Xで示す方向に所定の加工送り速度で移動させる。そして、レーザー光線照射手段70と、図示しない第2のチャックテーブル60を移動させるX方向移動手段、Y方向移動手段、第2のチャックテーブル60を回転させる回転手段等を制御して、シリコンウエーハ10上のすべての分割予定ライン14に沿って分割起点となる改質層10cを形成する。すべての分割予定ライン14に沿って該改質層10cが形成されたならば、周知の外力付与手段を用いてシリコンウエーハ10に外力を付与して個々のデバイス12に分割することができる。
上記レーザー光線照射手段70により実行される改質層形成工程は、例えば、以下のようなレーザー加工条件で実施される。なお、上記したように、シリコンウエーハ10は、755μmの厚さから上記研削工程を経て裏面が研削され、60μmの厚さに形成されている。
波長 :1342nm
平均出力 :0.18W
繰り返し周波数 :80kHz
スポット径 :φ1μm
加工送り速度 :180mm/秒
集光点位置 :表面10aから32μm(裏面10bから28μm)
本発明は、上記のように構成されていることにより、下記のごとく格別な効果を奏する。
シリコンウエーハ10が載置されるレーザー加工装置6の第2のチャックテーブル60にシリコンウエーハ10を搬送する搬送工程では、吸引パッド54に保持されたシリコンウエーハ10を第2のチャックテーブル60の保持面62に当接させた後、第2のチャックテーブルに吸引力を作用させる前に、吸引パッド54に作用する吸引力を遮断し、シリコンウエーハ10を、吸引パッド54、及び、第2のチャックテーブル60のいずれからも吸引されず、且つ吸引パッド54と、第2のチャックテーブル60とで物理的に挟持された状態とする。これにより、吸引パッド54に吸引保持されることでシリコンウエーハ10の内部に発生していた内部応力が一旦完全に解放される。そして、シリコンウエーハ10は、吸引パッド54と第2のチャックテーブル60とで物理的に挟持されているため、位置ずれ等を起こすこともなく、第2のチャックテーブル60により吸引保持される。したがって、改質層形成工程において、割れ現象が発生せず、シリコンウエーハ10上に形成されたデバイス12が部分的に破壊されることが防止されて、生産効率を悪化させることがない。
なお、本実施形態においては、研削装置の第1のチャックテーブルからレーザー加工装置の第2のチャックテーブルにシリコンウエーハを搬送する際に、搬送手段に備えられた一の吸引パッドによって搬出工程、及び搬送工程を行うようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、搬出工程を実行する吸引パッドが研削装置の第1のチャックテーブルからシリコンウエーハを搬出したあと、一旦、別の例えば洗浄用のテーブルに該シリコンウエーハを載置し、洗浄後、そのシリコンウエーハを別の吸引パッドで吸引し、改質層形成工程で使用される第2のチャックテーブルに搬送する搬送工程を実行することも含む。その際は、該洗浄用のテーブルから該第2のチャックテーブルに搬送すべく、上記した実施形態と同様の搬送工程が実行される。
本実施形態においては、被加工物としてシリコンウエーハを採用したが、本発明はこれに限定されず、研削工程を実行した後に、分割予定ラインに沿ってウエーハ内部に改質層が形成されるウエーハであればいずれの材料のウエーハに対しても実行することができ、例えば、サファイア、炭化珪素(SiC)、LT(リチウムタンタレート)、LN(リチウムナイオベート)等からなるウエーハにも適用可能である。
4:研削装置
6:レーザー加工装置
10:シリコンウエーハ
10a:表面
10b:裏面
10c:改質層
12:デバイス
14:分割予定ライン
20:保護テープ
30:第1のチャックテーブル
50:搬送手段
52:搬送アーム
54:吸引パッド
60:第2のチャックテーブル
70:レーザー光線照射手段
72:集光器

Claims (1)

  1. 複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハを個々のデバイスに分割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テープを貼着する保護テープ貼着工程と、
    ウエーハを吸引保持する保持面を有した第1のチャックテーブルにウエーハの保護テープ側を保持する保持工程と、
    該第1のチャックテーブルに吸引保持されたウエーハの裏面を研削して薄化する研削工程と、
    ウエーハを吸引保持する吸引パッドを備えた搬送手段によって該第1のチャックテーブルに保持したウエーハの裏面を吸引保持し該第1のチャックテーブルから搬出する搬出工程と、
    該搬送手段により、ウエーハを吸引保持する保持面を有した第2のチャックテーブルにウエーハを搬送しウエーハの保護テープ側を該保持面に保持して該搬送手段の吸引パッドをウエーハの裏面から離反させる搬送工程と、
    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レーザー光線の集光点を分割予定ラインに対応するウエーハ内部に位置付けて照射して分割予定ラインに沿って改質層を形成する改質層形成工程と、を少なくとも含み、
    該搬送工程は、
    該搬送手段の吸引パッドに保持されたウエーハを該第2のチャックテーブルの保持面に載置する載置ステップと、
    該吸引パッドの吸引力を遮断し該吸引パッドと該保持面とでウエーハを挟持する挟持ステップと、
    該挟持ステップを実行した後、該保持面に吸引力を作用させ該保持面にウエーハの保護テープ側を吸引保持して該吸引パッドをウエーハの裏面から離反させる保持ステップと、
    を含むウエーハの加工方法。
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