JP6634300B2

JP6634300B2 - ウエーハの加工方法

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Publication number: JP6634300B2
Application number: JP2016014173A
Authority: JP
Inventors: テウベ
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2016-01-28
Filing date: 2016-01-28
Publication date: 2020-01-22
Anticipated expiration: 2036-01-28
Also published as: JP2017135270A

Description

本発明は、レーザビームの照射によってウエーハの内部に改質層を形成するウエーハの加工方法に関する。

ウエーハを個々のデバイスに分割する方法として、例えば、ストリートに沿ってウエーハの内部にレーザビームを照射して分割起点となる改質層を形成し、改質層を起点にウエーハの厚さ方向の表面側に向けてクラックを発生させた後、ウエーハの裏面を研削して個々のデバイスに分割する加工方法がある（例えば、下記の特許文献１を参照）。

特許第３７６２４０９号公報

しかし、上記のような加工方法において、ウエーハが例えば２５〜６５μｍの仕上げ厚みに薄化されると、ウエーハの研削中にデバイス同士が衝突してデバイスに欠けが生じやすい。つまり、ウエーハを分割するときは研削砥石をウエーハに押し当てながら研削するため、脆い改質層部分を研削する際に研削砥石の押し当て力が強く、かつ研削時に生じる振動が大きいと、デバイス同士がぶつかり合い、特にデバイスの角部分に欠けが発生するという問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、ウエーハの研削中にデバイス同士が衝突するのを防ぎ、デバイスに欠けが発生するのを防止することを目的とする。

本発明は、交差する複数の分割予定ラインが表面に設定されたウエーハの加工方法であって、ウエーハの裏面側からウエーハに対して透過性を有する波長の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する改質層形成工程と、該改質層が形成されたウエーハの裏面側からウエーハを所定の厚みまで同一の研削砥石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を含み、該分割工程では、研削送り速度がウエーハの薄化につれて段階的に遅くなるように少なくとも１つ以上の変速点が設定され、該変速点のうち最初の１つは、研削する領域が該改質層にさしかかる前に設定されることを特徴とする。
また、本発明は、交差する複数の分割予定ラインが表面に設定されたウエーハの加工方法であって、ウエーハの裏面側からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザビームを照射してウエーハの内部にウエーハの厚み方向に所定の間隔を設けて複数の改質層を形成する改質層形成工程と、該改質層が形成されたウエーハの裏面側からウエーハ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を含み、該分割工程では、研削送り速度がウエーハの薄化につれて段階的に遅くなるように少なくとも１つ以上の変速点が設定され、該変速点のうち最初の１つは、研削する領域がウエーハの表面側に近い改質層にさしかかる前に設定されることを特徴とする。
さらに、本発明は、交差する複数の分割予定ラインが表面に設定されたウエーハの加工方法であって、ウエーハの裏面側からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザビームを照射してウエーハの内部にウエーハの厚み方向に互いにつながる複数の改質層を形成する改質層形成工程と、該改質層が形成されたウエーハの裏面側からウエーハ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を含み、該分割工程では、研削送り速度がウエーハの薄化につれて段階的に遅くなるように少なくとも１つ以上の変速点が設定され、該変速点のうち最初の１つは、研削する領域がウエーハの裏面側に近い改質層にさしかかる前に設定されることを特徴とする。

本発明のウエーハの加工方法は、ウエーハの内部に改質層を形成する改質層形成工程と、ウエーハの裏面側からウエーハを所定の厚みまで同一の研削砥石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を含み、該分割工程では、研削送り速度がウエーハの薄化につれて段階的に遅くなるように少なくとも１つ以上の変速点が設定され、該変速点のうち最初の１つは、研削する領域が該改質層にさしかかる前に設定されるため、改質層を研削するときに押し当て力が弱まるとともに研削時に生じる振動も小さくなり、デバイス同士が衝突するのを防止でき、デバイスの角部分に欠けが発生するのを防ぐことができる。

ウエーハの一例を示す斜視図である。改質層形成工程を示す斜視図である。改質層形成工程を示す一部拡大断面図である。（ａ）は、分割工程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、研削砥石が研削送り速度の変速点に到達する前の状態を示す一部拡大断面図である。（ｂ）は、研削砥石が研削送り速度の変速点に到達した状態を示す一部拡大断面図である。複数の改質層が間隔をあけて形成されたウエーハを分割する場合の研削送り速度の変速点の設定位置を説明する一部拡大断面図である。複数の改質層がつながって形成されたウエーハを分割する場合の研削送り速度の変速点の設定位置を説明する一部拡大断面図である。（ａ）は、テープ拡張工程を示す断面図である。（ｂ）は、テープ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。

図１に示すウエーハＷは、円形板状の基板を有する被加工物の一例であって、その表面Ｗａに交差する複数の分割予定ラインＳが設定されて区画された各領域にそれぞれデバイスＤが形成されている。一方、ウエーハＷの表面Ｗａと反対側にある面は、研削が施され薄化される裏面Ｗｂとなっている。加工前のウエーハＷの厚みは、特に限定されず、例えば１００〜８００μｍに形成されている。以下では、添付の図面を参照しながら、ウエーハの加工方法について説明する。

（１）改質層形成工程
図２に示すように、ウエーハＷを保持する保持手段１の上方側に配設されたレーザビーム照射手段２を用いて、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レーザビーム２３を照射してウエーハＷの内部に改質層を形成する。保持手段１の上面は、図示しない吸引源からの吸引作用を受けてウエーハＷを吸引保持する保持面１０となっている。保持手段１は、図示しない移動手段によってＸ軸方向（加工送り方向）及びＹ軸方向（割り出し送り方向）に移動可能となっている。

レーザビーム照射手段２は、ウエーハＷに対して透過性を有する波長のレーザビーム２３を発振するレーザ発振器２０と、レーザビーム２３を集光するための集光器２１と、レーザビーム２３の出力を調整する図示しない出力調整器とを少なくとも備えている。レーザビーム照射手段２は、上下方向に移動可能となっており、上下に集光器２１を移動させてレーザビーム２３の集光位置を調整することができる。

ウエーハＷの内部に改質層を形成する際には、ウエーハＷの表面Ｗａに保護テープＴを貼着してから、保持手段１にウエーハＷを搬送する。具体的には、保持手段１の保持面１０に、保護テープＴを介してウエーハＷの表面Ｗａ側を載置した後、ウエーハＷの表面Ｗａ側を保持面１０で吸引保持し、ウエーハＷの裏面Ｗｂ側を上向きに露出させる。

次いで、レーザビーム照射手段２から保持手段１に吸引保持されたウエーハＷに向けてレーザビーム２３を照射し、図３に示すように、ウエーハＷの内部に改質層３を形成する。具体的には、レーザビーム照射手段２は、図２で示した集光器２１をウエーハＷに接近する方向に下降させ、レーザビーム２３の集光点２２をウエーハＷの表面Ｗａ側に近い位置に位置づけるように調整する。集光点２２をウエーハＷの内部に位置づけた状態で、図２に示した保持手段１を所定の加工送り速度で例えばＸ軸方向に加工送りさせつつ、レーザビーム照射手段２は、レーザビーム２３をウエーハＷの裏面Ｗｂ側から分割予定ラインＳに沿って照射することにより改質層３を形成する。レーザビーム２３を照射する分割予定ラインＳの切り替えは、保持手段１をＹ軸方向に割り出し送りすることによって行われる。

ここで、改質層３は、集光点２２の上方側に形成され、改質層３の上端３０と下端３１との間の幅Ｈは、例えば２０〜３０μｍ程度となっている。ウエーハＷの内部に形成される改質層３の数は、特に限定されず、１層でもよいし、２層以上でもよい。したがって、ウエーハＷの内部に複数の改質層３を形成する場合は、図２に示したレーザビーム照射手段２は、集光器２１の位置をずらして、より表面Ｗａ側にレーザビーム２３の集光点２２を位置づけてレーザビーム２３を照射して改質層３を形成する。続いて、レーザビーム照射手段２は、集光器２１の位置を上方側にずらして、表面Ｗａ側から裏面Ｗｂ側へと均等な間隔をあけてレーザビーム２３を照射することにより、複数の改質層３を形成する。

（２）分割工程
図４に示すように、保持手段１ａの上方側に配設された研削手段４によって、改質層３が形成されたウエーハＷの裏面Ｗｂ側から所定の厚みまで研削して薄化するとともにウエーハＷを個々のデバイスＤに分割する。研削手段４は、鉛直方向の軸心を有するスピンドル４０と、スピンドル４０の下部にマウンタ４１を介して装着された研削ホイール４２と、研削ホイール４２の下部にリング状に固着された研削砥石４３とを備え、研削ホイール４２を回転させながら、全体が昇降可能となっている。研削砥石４３の下面は、ウエーハＷを研削する研削面４３０となっている。

ウエーハＷを分割するときは、図４（ａ）に示すように、保護テープＴ側を保持手段１ａで保持してウエーハＷの裏面Ｗｂを上向きに露出させ、保持手段１ａを例えば矢印Ａ方向に回転させる。研削手段４は、研削ホイール４２を例えば矢印Ａ方向に回転させつつ所定の研削送り速度で下降させ、図４（ｂ）に示すように、研削砥石４３の研削面４３０でウエーハＷの裏面Ｗｂを押圧しながら所定の仕上げ厚みに至るまで研削して個々のデバイスＤに分割する。仕上げ厚みとしては、例えば、２５〜６５μｍの範囲内に設定される。

次に、研削ホイール４２の研削送り速度について詳しく説明する。分割工程では、図５（ａ）に示すように、研削ホイール４２の研削送り速度が、ウエーハＷの薄化につれて段階的に遅くなるように少なくとも１つ以上の変速点が設定され、変速点の１つは、研削砥石４３で研削する領域が改質層３にさしかかる前の位置に設定される。ここで、変速点を設定するためには、研削砥石４３で研削する領域が改質層３にさしかかる位置（改質層３の上端３０の位置）をあらかじめ把握する必要がある。改質層３の位置は、図３で示したレーザビーム２３の集光点２２の位置を基準にして算出できるため、改質層３の上端３０の位置は、集光点２２から上方側の２０〜３０μｍの位置にあると把握することができる。

改質層３の上端３０の位置を把握したら、改質層３の上端３０から上方側に幅Ｍ１を設けた位置に変速点Ｃ１を設定するとよい。幅Ｍ１は、特に限定されず、例えば、１５μｍ程度である。このようにウエーハＷの内部に変速点Ｃ１を設定してからウエーハＷの裏面Ｗｂを研削する。具体的には、研削砥石４３の研削面４３０が変速点Ｃ１に到達するまでは、例えば１〜２μｍ／ｓの研削送り速度で研削ホイール４２をウエーハＷに接近する方向に研削送りしつつ、研削砥石４３でウエーハＷの裏面Ｗｂを研削する。

図５（ｂ）に示すように、ウエーハＷの厚みが薄化するにつれて、研削砥石４３の研削面４３０が変速点Ｃ１に到達したら、研削ホイール４２の研削送り速度を例えば０．２〜０．４μｍ／ｓに変速する。その結果、研削砥石４３で研削する領域が改質層３にさしかかるときに、研削砥石４３の押し当て力が弱くなるとともに研削時に生じる振動も小さくなり、隣り合うデバイスＤ同士がぶつかり合うのを防ぐことができる。

図６に示すように、ウエーハＷの内部において、ウエーハＷの厚み方向に所定の間隔Ｌ１，Ｌ２を設けて複数の改質層３ａ，３ｂ，３ｃが形成されている場合は、ウエーハＷの表面Ｗａ側に近い改質層３ａの上端３０から上方側に幅Ｍ２（例えば１５μｍ）を設けた変速点Ｃ２を設定するとよい。図６の例では、改質層３ａ，３ｂとの間隔Ｌ１と、改質層３ｂ、３ｃとの間隔Ｌ２とが改質されていない領域となっているため、図５に示した研削砥石４３がウエーハＷの裏面Ｗｂ側に近い改質層３ｃにさしかかる前から研削ホイール４２の研削送り速度を低速にしなくても、研削時の振動等が間隔Ｌ１，Ｌ２に吸収され、ウエーハＷの加工品質に悪影響が出ることはない。

図７に示すように、ウエーハＷの内部において、ウエーハＷの厚み方向に複数の改質層３ｄ，３ｅ，３ｆが互いにつながって形成されている場合は、一番上の改質層３ｆの上端３０から上方側に幅Ｍ３（例えば１５μｍ）を設けた変速点Ｃ３を設定するとよい。図７の例では、複数の改質層３ｄ，３ｅ，３ｆの間に改質されていない領域が存在せず、研削時の振動等が吸収されないことから、研削砥石４３が一番上に位置する改質層３ｆにさしかかる前から研削ホイール４２の研削送り速度を低速にすることが好ましい。

（３）テープ拡張工程
分割工程を実施した後、図８に示すように、テープ拡張手段５を用いて、分割された各デバイスＤの間隔を拡げる。テープ拡張手段５は、図８（ａ）に示すように、ウエーハＷを保持する保持テーブル５０と、保持テーブル５０の外周側に配設され環状のフレーム７が載置されるフレーム載置台５１と、フレーム載置台５１に載置されたフレーム７をクランプするクランプ部５２と、フレーム載置台５１の下部に連結されフレーム載置台５１を上下方向に昇降させる昇降手段５３とを備える。昇降手段５３は、シリンダ５３ａと、シリンダ５３ａにより昇降駆動されるピストン５３ｂとにより構成され、ピストン５３ｂが上下に移動することにより、フレーム載置台５１を昇降させることができる。

まず、拡張可能なテープ６をフレーム７の下部に貼着するとともに、テープ６をウエーハＷに貼着されている保護テープＴの全面に貼着する。続いて保持テーブル５０に保護テープＴ側を載置するとともに、フレーム載置台５１にフレーム７を載置する。その後、クランプ部５２がフレーム７の上部を押さえて動かないように固定する。

次いで、図８（ｂ）に示すように、ピストン５３ｂが下方に移動しフレーム載置台５１を下降させ、保持テーブル５０に対して相対的にフレーム載置台５１を下降させる。これにより、保護テープＴ及びテープ６が放射状に拡張され、ウエーハＷに対して放射方向の外力が付与され、各デバイスＤの間隔が拡がり各デバイスＤの間に隙間８が形成される。これにより、各デバイスＤのピックアップを容易にすることができる。

以上のとおり、本発明のウエーハの加工方法に含まれる分割工程では、研削ホイール４２の研削送り速度はウエーハＷの薄化につれて段階的に遅くなるように少なくとも１つ以上の変速点が設定され、変速点の１つ（例えば、変速点Ｃ１）は、研削砥石４３で研削する領域が改質層３にさしかかる前に設定されるため、研削砥石４３が改質層３にさしかかるときに押し当て力が弱まるとともに研削時に生じる振動も小さくなり、デバイスＤ同士が衝突するのを防止でき、デバイスＤの角部分に欠けが発生するのを防ぐことができる。さらには、研削砥石４３の摩耗量も少なくて済むため、作業効率も向上する。

１，１ａ：保持手段１０：保持面２：レーザビーム照射手段２０：レーザ発振器
２１：集光器２２：集光点２３：レーザビーム
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ：改質層３０：上端３１：下端
４：研削手段４０：スピンドル４１：マウンタ４２：研削ホイール
４３：研削砥石４３０：研削面５：テープ拡張手段５０：保持テーブル
５１：フレーム載置台５２：クランプ部５３：昇降手段５３ａ：シリンダ
５３ｂ：ピストン６：テープ７：フレーム８：隙間

Claims

交差する複数の分割予定ラインが表面に設定されたウエーハの加工方法であって、
ウエーハの裏面側からウエーハに対して透過性を有する波長の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する改質層形成工程と、
該改質層が形成されたウエーハの裏面側からウエーハを所定の厚みまで同一の研削砥石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を含み、
該分割工程では、研削送り速度がウエーハの薄化につれて段階的に遅くなるように少なくとも１つ以上の変速点が設定され、
該変速点のうち最初の１つは、研削する領域が該改質層にさしかかる前に設定されることを特徴とするウエーハの加工方法。
交差する複数の分割予定ラインが表面に設定されたウエーハの加工方法であって、
ウエーハの裏面側からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザビームを照射して
ウエーハの内部にウエーハの厚み方向に所定の間隔を設けて複数の改質層を形成する改質層形成工程と、
該改質層が形成されたウエーハの裏面側からウエーハ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を含み、
該分割工程では、研削送り速度がウエーハの薄化につれて段階的に遅くなるように少なくとも１つ以上の変速点が設定され、
該変速点のうち最初の１つは、研削する領域がウエーハの表面側に近い改質層にさしかかる前に設定されることを特徴とするウエーハの加工方法。
交差する複数の分割予定ラインが表面に設定されたウエーハの加工方法であって、
ウエーハの裏面側からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザビームを照射して
ウエーハの内部にウエーハの厚み方向に互いにつながる複数の改質層を形成する改質層形成工程と、
該改質層が形成されたウエーハの裏面側からウエーハ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を含み、
該分割工程では、研削送り速度がウエーハの薄化につれて段階的に遅くなるように少なくとも１つ以上の変速点が設定され、
該変速点のうち最初の１つは、研削する領域がウエーハの裏面側に近い改質層にさしかかる前に設定されることを特徴とするウエーハの加工方法。