JP7229844B2 - ウエーハの加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、少なくとも２層に積層された積層ウエーハの一方のウエーハを加工する積層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、裏面が研削されて所望の厚みに加工された後、ダイシング装置によって個々のデバイスチップに分割され携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
ところで、ウエーハの外周の端部には、面取り部が形成されており、ウエーハの裏面を研削して厚みが半分以下になると残りの面取り部によってナイフのように鋭利なナイフエッジが外周に形成され、そのナイフエッジからクラックが生じてウエーハが割れるという問題がある。この問題を解決すべく、ウエーハの外周において面取り部が形成される領域を、切削ブレードを用いて除去する技術が提案されている（特許文献１を参照）。
特開２０００－１７３９６１号公報
上記した特許文献１に記載された技術により、単一の材質で構成されるウエーハに対して上記した面取り部が形成される領域を、切削ブレードを用いて除去する場合は、該面取り部が良好に除去される。しかし、複数のウエーハを張り合わせて形成された積層ウエーハに対してこの技術を実施すると、積層されたウエーハ間に僅かな隙間が残存している場合があり、切削ブレードにより外周部を切削する加工を実施する際の微細な振動によって積層ウエーハを構成するウエーハの外周に割れ等の損傷が生じるという問題が発生した。
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、少なくとも２層に積層された積層ウエーハの一方のウエーハの外周部における面取り部を適正に除去することができる積層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、少なくとも２層に積層された積層ウエーハの一方のウエーハを加工する積層ウエーハの加工方法であって、一方のウエーハの上面に熱圧着シートを敷設するシート敷設工程と、該一方のウエーハの面取り部が形成された外周部に熱圧着シートを熱圧着する熱圧着工程と、該熱圧着シートと該一方の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熱圧着シート側から該一方のウエーハの外周部の内部に位置付けて照射して改質層を該内部に連続的に形成する改質層形成工程と、該熱圧着シートを拡張して該面取り部を破壊し、該一方のウエーハから該面取り部を除去する面取り部除去工程と、から少なくとも構成される積層ウエーハの加工方法が提供される。
該面取り部除去工程の後、該一方のウエーハの上面を研削して所望の厚みに加工する研削工程が含まれていてもよい。また、該熱圧着シートは、ポリオレフィン系シート、又は、ポリエステル系シートを含むことが好ましい。熱圧着シートがポリオレフィン系シートである場合は、ポリエチレンシート、ポリプロピレンシート、ポリスチレンシートのいずれかにより構成され、熱圧着シートがポリエステル系シートである場合は、ポリエチレンテレフタレートシート、又はポリエチレンナフタレートから構成されることが好ましい。
本発明の積層ウエーハの加工方法は、一方のウエーハの上面に熱圧着シートを敷設するシート敷設工程と、該一方のウエーハの面取り部が形成された外周部に熱圧着シートを熱圧着する熱圧着工程と、該熱圧着シートと該一方の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熱圧着シート側から該一方のウエーハの外周部の内部に位置付けて照射して改質層を該内部に連続的に形成する改質層形成工程と、該熱圧着シートを拡張して該面取り部を破壊し、該一方のウエーハから該面取り部を除去する面取り部除去工程と、から少なくとも構成したことにより、第一のウエーハの外周に割れを生じさせることなく、面取り部を適切に除去することができる。
積層ウエーハの一例を示す斜視図、及び一部拡大断面図である。 シート敷設工程を説明するための斜視図である。 （ａ）熱圧着工程の実施態様を示す斜視図、（ｂ）熱圧着工程における一部拡大断面図である。 （ａ）改質層形成工程の実施態様を示す斜視図、（ｂ）改質層形成工程における一部拡大断面図である。 面取り部除去工程において、熱圧着シートを拡張する態様を示す斜視図である。 面取り部除去工程において、熱圧着シートを積層ウエーハから離反させる態様を示す斜視図である。 （ａ）研削工程の実施態様を示す斜視図、（ｂ）研削工程における一部拡大側面図である。
以下、本発明に基づき構成された積層ウエーハの加工方法について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１には、本実施形態に係る積層ウエーハの加工方法によって加工される積層ウエーハ１０が記載されている。積層ウエーハ１０は、例えば、一方のウエーハを構成する第一のウエーハ１２、及び他方のウエーハを構成する第二のウエーハ１４を積層して構成される。第一のウエーハ１２は、例えば、シリコン（Ｓｉ）から形成されるマザーウエーハである。第二のウエーハ１４は、複数のデバイス１６が分割予定ライン１８によって区画され表面１４Ａに形成されたシリコン基板からなるウエーハである。積層ウエーハ１０は、第一のウエーハ１２の表面１２Ａ上に接着層を介して第二のウエーハ１４の裏面１４Ｂが接着され積層され構成される。なお、本発明の加工方法によって加工される積層ウエーハ１０は、上記した素材によって構成されることに限定されず、サファイア基板、ガラス基板、ＬＮ（リチウムナイオベート）基板等一般的に知られたウエーハを対象とすることができ、さらには、同一素材のウエーハの組み合わせによる積層ウエーハに限定されず、異なる素材のウエーハによる組み合わせであってもよい。
図１の上段右方に、積層ウエーハ１０の一部拡大断面図が示されている。図に示すように、第一のウエーハ１２の外周部１２ｂの側方端部には、丸く面取りされた面取り部１２ａが形成されている。同様に、第二のウエーハ１４の外周部１４ｂの側方端部には、丸く面取りされた面取り部１４ａが形成されている。
上記した積層ウエーハ１０を用意したならば、図１の下段に示すが如く積層ウエーハ１０を反転して、加工を施す一方のウエーハである第一のウエーハ１２の裏面１２Ｂを上方に向けて上面とした後、第一のウエーハ１２の上面（裏面１２Ｂ）に熱圧着シートを敷設するシート敷設工程を実施する。
該シート敷設工程を実施するに当たり、図２に示すように、積層ウエーハ１０よりも大判に形成された熱圧着シート２０を用意する。熱圧着シート２０は伸縮性を有し、熱圧着シート２０を構成する素材の溶融温度まで加熱することにより粘着性を発揮し、加熱した後に温度が低下しても粘着性を維持するシートである。このような特性を備えた熱圧着シート２０には、ポリオレフィン系シート、又は、ポリエステル系シートが含まれる。熱圧着シート２０としてポリオレフィン系シートを採用する場合は、例えば、ポリエチレンシート、ポリプロピレンシート、ポリスチレンシートのいずれかにより構成されるシートを選択することができる。さらに、熱圧着シート２０としてポリエステル系シートを採用する場合は、ポリエチレンテレフタレートシート、又はポリエチレンナフタレートから構成されるシートを選択することができる。なお、本実施形態の熱圧着シート２０を構成する素材としては、ポリエチレンシートが選択されているものとする。
上記した熱圧着シート２０を用意したならば、積層ウエーハ１０を回転可能に構成された図示しないテーブルに保持し、図２に示すように、熱圧着シート２０を、第一のウエーハ１２の上面に敷設する（シート敷設工程）。
該シート敷設工程を実施したならば、第一のウエーハ１２の面取り部１２ａが形成された外周部１２ｂ上に熱圧着シート２０を熱圧着する熱圧着工程を実施する。図３を参照しながら、該熱圧着工程について説明する。
該熱圧着工程を実施するに際し、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、例えば、棒状の加熱手段３０を用意する。加熱手段３０は、セラミックスからなり、図示しない電気ヒータ、及び温度センサーを内蔵し、該電気ヒータに通電することで、下端部３２を所望の温度に制御することが可能に構成される。加熱手段３０の下端部３２の下面３２ａは平坦に形成され、熱圧着シート２０との滑りやすさを考慮して、フッ素樹脂をコーティングしておくことが好ましい。
熱圧着工程では、積層ウエーハ１０の第一のウエーハ１２の面取り部１２ａが形成された外周部１２ｂの上方に、加熱手段３０の下端部３２を位置付ける。加熱手段３０を外周部１２ｂ上に位置付けたならば、加熱手段３０を下降させて、図３（ｂ）に示すように、下面３２ａによって熱圧着シート２０を所定の圧力で押し付けながら、積層ウエーハ１０を所定の速度で、図３（ａ）に矢印Ｒ１で示す方向にゆっくり回転させる。加熱手段３０によって加熱された熱圧着シート２０の温度は、ポリエチレンシートの溶融温度に達する１６０℃～２００℃程度に昇温される。このようにして加熱された熱圧着シート２０の第一のウエーハ１２との接着面２２には粘着性が発揮され、図３（ｂ）に示すように、第一のウエーハ１２の中央領域を除く外周部１２ｂと、熱圧着シート２０とが、接着面２２を介して接着される。なお、該中央領域とは、第二のウエーハ１４の表面１４Ａ上においてデバイス１６が形成されたデバイス領域を含む領域に対応する領域である。すなわち、第一のウエーハ１２と、熱圧着シート２０とは、第二のウエーハ１４上に形成されたデバイス領域を囲繞する外側領域においてのみ接着される（熱圧着工程）。
該熱圧着工程を実施したならば、熱圧着シート２０と第一のウエーハ１２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熱圧着シート２０側から第一のウエーハ１２の外周部１２ｂの内部に位置付けて照射して改質層を該内部に連続的に形成する改質層形成工程を実施する。以下に、該改質層形成工程について、図４を参照しながら説明する。
該改質層形成工程を実施するに際し、図４（ａ）に示すように、熱圧着シート２０が熱圧着された積層ウエーハ２０を、レーザー加工装置４０（一部のみ示している）に搬送し、図示しない回転可能に構成された保持テーブルに保持する。レーザー加工装置４０には、熱圧着シート２０、及び第一のウエーハ１２に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段４２が配設されている。
レーザー加工装置４０の該保持テーブルに、積層ウエーハ１０の第二のウエーハ１４側を保持した状態で、第一のウエーハ１２の外周部１２ｂの上方にレーザー光線照射手段４２を位置付ける。次いで、レーザー光線の集光点を、熱圧着シート２０越しに第一のウエーハ１２の外周部１２ｂの内部に位置付けて、レーザー光線ＬＢを照射しながら、該保持テーブルと共に、積層ウエーハ１０を矢印Ｒ２で示す方向に回転させる。これにより、改質層１００（図４（ａ）に点線で示す）を、第一のウエーハ１２の外周部１２ｂの内部に連続的に形成する。なお、この改質層１００は、上方からみて、第一のウエーハ１２に接着された熱圧着シート２０の接着面２２の内周位置に対応する領域に沿って形成されることが好ましい。さらに、必須ではないが、第一のウエーハ１２の外周部１２ｂを周方向において細かく分割するための補助改質層１１０（図４（ａ）において半径方向に点線で示す）を外周部１２ｂの内部に形成することが好ましい。
上記した改質層形成工程を実施する際のレーザー加工条件は、例えば、以下のように設定される。
波長 ：１０６４ｎｍ、又は１３４２ｎｍ
平均出力 ：０．５～２．０Ｗ
繰り返し周波数 ：６０～９０ｋＨｚ
加工送り速度 ：２００～１０００ｍｍ／秒
上記したように、改質層形成工程が実施されたならば、熱圧着シート２０を拡張して、第一のウエーハ１２の面取り部１２ａを破壊し第一のウエーハ１２から面取り部１２ａを除去する面取り部除去工程を実施する。該面取り部除去工程を、図５、及び図６を参照しながら説明する。
熱圧着シート２０は、図５に示すように、積層ウエーハ１０よりも大判に形成されており、熱圧着シート２０における接着面２２よりも外側の領域を、外方に向けて力Ｐによって拡張する。熱圧着シート２０と、第一のウエーハ１２とは、熱圧着シート２０の接着面２２を介して接着されており、熱圧着シート２０を上記したように拡張することにより、第一のウエーハ１２の面取り部１２ａを含む外周部１２ｂが改質層１００及び補助改質層１１０に沿って破断され、面取り部１２ａが破壊される。
第一のウエーハ１２の面取り部１２ａが、改質層１００及び補助改質層１１０に沿って破断されたならば、図６に示すように第一のウエーハ１２の上面（裏面１２Ｂ）から熱圧着シート２０を離反させる。上述したように、第一のウエーハ１２の中央領域と、熱圧着シート２０とは接着されておらず、面取り部１２ａを備えた外周部１２ｂのみが熱圧着シート２０と圧着されていることから、積層ウエーハ１０を構成する第一のウエーハ１２から面取り部１２ａが除去される。このようにして積層ウエーハ１０を構成する第一のウエーハ１２の面取り部１２ａが除去されることにより、第一のウエーハ１２側からみて、第二のウエーハ１４の裏面１４Ｂの外周が上方に露出する（面取り部除去工程）。
本実施形態には、該面取り部除去工程を実施した後、第一のウエーハ１２に対し、上面（裏面１２Ｂ）を研削して所望の厚みに加工する研削工程が含まれる。該研削工程を実施するに際しては、上記した面取り部除去工程が施された積層ウエーハ１０を、図７に示す研削装置５０（一部のみを示す）に搬送する。研削装置５０には、チャックテーブル５２と、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５４と、回転スピンドル５４の下端に装着されたマウンター５６と、マウンター５６に取り付けられた研削ホイールの下面に環状に研削砥石５８が配設されている。
積層ウエーハ１０を研削装置５０に搬送したならば、図７に示すように、第一のウエーハ１２の裏面１２Ｂ側を上方に、第二のウエーハ１４側を下方に向け、保護テープＴを介してチャックテーブル５２上に載置して保持する。チャックテーブル５２に積層ウエーハ１０を保持したならば、チャックテーブル５２を、図中矢印Ｒ３で示す方向に、例えば３００ｒｐｍで回転させつつ、回転スピンドル５４を、図中矢印Ｒ４で示す方向に、例えば６０００ｒｐｍで回転させる。そして、研削砥石５８を第一のウエーハ１２の裏面１２Ｂに接触させ、例えば１μｍ／秒の研削送り速度で下方に向けて研削送りする。この際、図示しない接触式、又は非接触式の厚み計測装置により第一のウエーハ１２（又は積層ウエーハ１０）の厚みを測定しながら研削を進めることができ、第一のウエーハ１２の裏面１２Ｂを研削して、積層ウエーハ１０が所望の厚みになったら、該研削工程を終了する。
上記したように、本実施形態によれば、積層ウエーハ１０の一方のウエーハ（第一のウエーハ１２）の面取り部１２ａが形成された外周部１２ｂに熱圧着シートを２０熱圧着し、熱圧着シート２０と第一のウエーハ１２に対して透過性を有する波長のレーザー光線ＬＢの集光点を熱圧着シート２０側から第一のウエーハ１２の外周部１２ｂの内部に位置付けて照射して改質層１００を内部に連続的に形成し、熱圧着シート２０を拡張して、面取り部１２ａを破壊して第一のウエーハ１２から面取り部１２ａを除去するので、第一のウエーハ１２の外周に割れを生じさせることなく、面取り部１２ａを適切に除去することができる。
上記した実施形態では、積層ウエーハ１０を、２つのウエーハ（第一のウエーハ１２、及び第二のウエーハ１４）を積層することにより形成したが、本発明はこれに限定されず、３つ以上のウエーハを積層して形成してもよい。
１０：積層ウエーハ
１２：第一のウエーハ
１２ａ：面取り部
１２ｂ：外周部
１４：第二のウエーハ
１４ａ：面取り部
１４ｂ：外周部
１６：デバイス
１８：分割予定ライン
２０：熱圧着シート
２２：接着面
３０：加熱手段
３２：下端部
３２ａ：下面
４０：レーザー加工装置
４２：レーザー光線照射手段
５０：研削装置
５２：チャックテーブル
５８：研削砥石
１００：改質層
１１０：補助改質層

Claims (4)

  1. 少なくとも２層に積層された積層ウエーハの一方のウエーハを加工する積層ウエーハの加工方法であって、
    一方のウエーハの上面に熱圧着シートを敷設するシート敷設工程と、
    該一方のウエーハの面取り部が形成された外周部に熱圧着シートを熱圧着する熱圧着工程と、
    該熱圧着シートと該一方の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該熱圧着シート側から該一方のウエーハの外周部の内部に位置付けて照射して改質層を該内部に連続的に形成する改質層形成工程と、
    該熱圧着シートを拡張して該面取り部を破壊し、該一方のウエーハから該面取り部を除去する面取り部除去工程と、
    から少なくとも構成される積層ウエーハの加工方法。
  2. 該面取り部除去工程の後、該一方のウエーハの上面を研削して所望の厚みに加工する研削工程が含まれる請求項１に記載の積層ウエーハの加工方法。
  3. 該熱圧着シートは、ポリオレフィン系シート、又は、ポリエステル系シートを含む請求項１、又は２に記載の積層ウエーハの加工方法。
  4. 該ポリオレフィン系シートは、ポリエチレンシート、ポリプロピレンシート、ポリスチレンシートのいずれかにより構成され、
    該ポリエステル系シートは、ポリエチレンテレフタレートシート、又はポリエチレンナフタレートから構成される請求項３に記載の積層ウエーハの加工方法。
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