JP7233816B2 - ウェーハの加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、デバイスが形成されたウェーハの加工方法に関する。
デバイスチップの製造工程では、互いに交差する複数の分割予定ライン（ストリート）によって区画された複数の領域にそれぞれＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等のデバイスが形成されたウェーハが用いられる。このウェーハを分割予定ラインに沿って分割することにより、デバイスをそれぞれ備える複数のデバイスチップが得られる。
ウェーハの分割には、例えば、ウェーハを切削する円環状の切削ブレードが装着されるスピンドル（回転軸）を備えた切削装置が用いられる。切削ブレードを回転させ、分割予定ラインに沿ってウェーハに切り込ませることにより、ウェーハが分割予定ラインに沿って切断、分割される。
一方、近年では、レーザー加工によってウェーハを分割する技術が着目されている。例えば、ウェーハに対して透過性を有するレーザービームをウェーハの内部に集光させ、ウェーハの内部に改質された領域（改質層）を分割予定ラインに沿って形成する手法が提案されている（特許文献１参照）。改質層が形成された領域は、ウェーハの他の領域よりも脆くなる。そのため、改質層が形成されたウェーハに外力を付与すると、改質層を起点としてウェーハが分割予定ラインに沿って分割される。
改質層が形成されたウェーハには、例えば外力の付与によって拡張可能なシート（エキスパンドシート）が貼着される。このシートを拡張することにより、ウェーハに外力が付与され、ウェーハが分割予定ラインに沿って分割される。また、改質層が形成されたウェーハに対して研削加工を施すことにより、改質層からクラックを発生させてウェーハを分割する手法も提案されている（特許文献２参照）。
特開２０１１－４９４５４号公報 特開２０１５－３７１７２号公報
上記のように、レーザー加工によってウェーハを分割する場合、ウェーハの厚さや材質等によっては、各分割予定ラインに沿ってウェーハの厚さ方向に改質層が複数層形成されることがある。この複数層の改質層は、例えば、レーザービームの集光点の鉛直方向における位置（高さ）をウェーハの下面側から上面側に向かって段階的に変えながら、一の分割予定ラインに沿ってレーザービームをウェーハの上面側（裏面側）から複数回ずつ照射することによって形成される。これにより、例えばウェーハが比較的厚い場合であっても、改質層を起点としてウェーハが適切に分割される。
ここで、互いに交差する第１分割予定ライン及び第２分割予定ラインに沿ってそれぞれ複数層の改質層を形成する場合は、一般的に、第１分割予定ラインに沿う複数層の改質層をウェーハの下面側から上面側に渡って形成し、その後、第２分割予定ラインに沿う複数層の改質層をウェーハの下面側から上面側に渡って形成する。そのため、第２分割予定ラインに沿って改質層を形成する際、第１分割予定ラインと第２分割予定ラインとの交差領域には、既にウェーハの下面側から上面側に渡って複数層の改質層が形成されている。
そして、第２分割予定ラインに沿って改質層を形成する際には、この交差領域にレーザービームが照射される。すると、既に交差領域に形成されている改質層にレーザービームが照射されてレーザービームの乱反射（スプラッシュ）が生じ、レーザービームが第２分割予定ラインからはみ出すことがある。その結果、ウェーハの下面側（表面側）に形成されたデバイスにレーザービームが照射され、デバイスが損傷する恐れがある。
特に、第２分割予定ラインに沿ってウェーハの下面側に改質層を形成する際には、交差領域においてウェーハの下面から上面に渡って形成されている多数の改質層にレーザービームが照射される。そのため、レーザービームの乱反射が生じやすく、デバイスの損傷も生じやすい。
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、レーザービームの照射によるデバイスの損傷を抑制することが可能なウェーハの加工方法の提供を目的とする。
本発明の一態様によれば、複数の第１分割予定ラインと、該第１分割予定ラインと交差する複数の第２分割予定ラインとによって区画された複数の領域の表面側にデバイスが形成されたウェーハの加工方法であって、該ウェーハの表面側に保護部材を貼着する保護部材貼着ステップと、該ウェーハに対して透過性を有するレーザービームの集光点の高さを、該保護部材を介してチャックテーブルによって保持された該ウェーハの内部のうち該ウェーハの表面側に位置する第１領域の高さに合わせた状態で、該レーザービームを該ウェーハの裏面側から複数の該第１分割予定ラインに沿って照射し、続いて、レーザービームの集光点を該ウェーハの裏面側にずらした高さに合わせ、該第１分割予定ラインに沿って照射することにより、該第１領域に、該ウェーハの分割起点として機能する複数の第１改質層を該第１分割予定ラインに沿って形成する第１ステップと、該第１ステップの実施後、該レーザービームの集光点の高さを、該ウェーハの内部のうち該ウェーハの表面側に位置する第１領域の高さに合わせた状態で、該レーザービームを該ウェーハの裏面側から複数の該第２分割予定ラインに沿って照射し、続いて、レーザービームの集光点を、該ウェーハの裏面側にずらした高さに合わせ、該第２分割予定ラインに沿って照射することにより、該第１領域に、該ウェーハの分割起点として機能する複数の第１改質層を該第２分割予定ラインに沿って形成する第２ステップと、該第２ステップの実施後、該レーザービームの集光点の高さを、該ウェーハの内部のうち該ウェーハの裏面側に位置する第２領域の高さに合わせた状態で、該レーザービームを該ウェーハの裏面側から複数の該第１分割予定ラインに沿って照射し、続いて、レーザービームの集光点を、該ウェーハの裏面側にずらした高さに合わせ、該第１分割予定ラインに沿って照射することにより、該第２領域に、該ウェーハの分割起点として機能する複数の第２改質層を該第１分割予定ラインに沿って形成するとともに該ウェーハの表面から裏面に至る亀裂を形成し、該ウェーハを複数の該第１分割予定ラインに沿って分割する、該第２領域に該第２改質層を該第１分割予定ラインに沿って形成する第３ステップと、該第３ステップの実施後、該レーザービームの集光点の高さを、該ウェーハの内部のうち該ウェーハの表面側に位置する第２領域の高さに合わせた状態で、該レーザービームを該ウェーハの裏面側から複数の該第２分割予定ラインに沿って照射し、続いて、レーザービームの集光点を、該ウェーハの裏面側にずらした高さに合わせ、該第２分割予定ラインに沿って照射することにより、該第２領域に、該ウェーハの分割起点として機能する複数の第２改質層を該第２分割予定ラインに沿って形成するとともに、該第２分割予定ラインの該ウェーハの表面から裏面に至る亀裂を形成し、該ウェーハを複数の該第２分割予定ラインに沿って分割する、該第２領域に第２改質層を該第２分割予定ラインに沿って形成する第４ステップと、該第４ステップの実施後、該ウェーハの裏面側を研削して該ウェーハを所定の厚さまで薄化する研削ステップと、を備えることを特徴とするウェーハの加工方法が提供される。
なお、好ましくは、該第１ステップ及び該第２ステップでは、該第１改質層から該ウェーハの表面に至る亀裂を生じさせる。また、好ましくは、該第１ステップ及び該第２ステップでは、該ウェーハの表面と該第１改質層との距離が該所定の厚さよりも大きくなるように該第１改質層を形成し、該研削ステップでは、該ウェーハを該所定の厚さまで薄化することにより、該第１改質層を除去する。また、好ましくは、該第１領域に形成される第１改質層の層数は、該第２領域に形成される該第２改質層の総数よりも少ない。
本発明の一態様に係るウェーハの加工方法では、まず、複数の第１分割予定ライン及び複数の第２分割予定ラインに沿って、ウェーハの内部のうちウェーハの表面側（下面側）に位置する第１領域に第１改質層が形成される。その後、複数の第１分割予定ライン及び複数の第２分割予定ライン１３ｂに沿って、ウェーハの内部のうちウェーハの裏面側（上面側）に位置する第２領域に第２改質層が形成される。
上記のウェーハの加工方法では、複数の第１分割予定ライン及び複数の第２分割予定ラインに沿って第１領域に第１改質層を形成する際、第２領域には改質層が形成されていない。そのため、レーザービームの集光点を第１領域に位置付けてレーザービームをウェーハに照射する際、第２領域におけるレーザービームの乱反射（スプラッシュ）が生じにくい。これにより、レーザービームのデバイスへの照射が生じにくくなり、デバイスの破損が抑制される。
ウェーハを示す斜視図である。 レーザー加工装置を示す一部断面側面図である。 図３（Ａ）は第１改質層形成ステップにおけるウェーハの一部を拡大して示す断面図であり、図３（Ｂ）は第１改質層形成ステップ後のウェーハの一部を拡大して示す断面図である。 図４（Ａ）は第２改質層形成ステップにおけるウェーハの一部を拡大して示す断面図であり、図４（Ｂ）は第２改質層形成ステップ後のウェーハの一部を拡大して示す断面図である。 研削装置を示す側面図である。 研削ステップ後のウェーハの一部を拡大して示す断面図である。
以下、添付図面を参照して本発明の一態様に係る実施形態を説明する。まず、本実施形態に係るウェーハの加工方法によって加工することが可能なウェーハの構成例について説明する。図１は、ウェーハ１１を示す斜視図である。
ウェーハ１１は、例えばシリコン等の材料を用いて円盤状に形成され、表面１１ａ及び裏面１１ｂを備える。ウェーハ１１は、互いに交差するように格子状に配列された複数の分割予定ライン（ストリート）によって複数の領域に区画されている。
具体的には、ウェーハ１１には、長さ方向が第１の方向（矢印Ａで示す方向）に沿うように配列された複数の第１分割予定ライン１３ａと、長さ方向が第１の方向と概ね垂直な第２の方向（矢印Ｂで示す方向）に沿うように配列された第２分割予定ライン１３ｂとが設定されている。第１分割予定ライン１３ａと第２分割予定ライン１３ｂとは、互いに交差するように配列され、ウェーハ１１は第１分割予定ライン１３ａ及び第２分割予定ライン１３ｂによって複数の領域に区画されている。
第１分割予定ライン１３ａ及び第２分割予定ライン１３ｂによって区画された複数の領域の表面１１ａ側にはそれぞれ、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等でなるデバイス１５が形成されている。ウェーハ１１を第１分割予定ライン１３ａ及び第２分割予定ライン１３ｂに沿って分割すると、デバイス１５をそれぞれ備える複数のデバイスチップが得られる。
なお、ウェーハ１１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えばウェーハ１１は、シリコン以外の半導体（ＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＩｎＰ、ＧａＮ等）、サファイア、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等の材料によって形成されていてもよい。また、デバイス１５の種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。
ウェーハ１１を分割する際は、例えば、第１分割予定ライン１３ａ及び第２分割予定ライン１３ｂに沿って分割起点が形成される。この分割起点は、ウェーハ１１を分割する際に分割の起点（分割のきっかけ）として機能する。例えば分割起点は、ウェーハ１１に対してレーザー加工を施し、ウェーハ１１の内部を第１分割予定ライン１３ａ及び第２分割予定ライン１３ｂに沿って改質（変質）させることによって形成される。
ウェーハ１１内部の改質された領域（改質層）は、ウェーハ１１の他の領域よりも脆くなる。そして、改質層が形成されたウェーハ１１に対し、例えばウェーハ１１の半径方向外側に向かう外力を付与すると、改質層からウェーハ１１の厚さ方向に沿って亀裂が進展し、ウェーハ１１が改質層を起点として分割される。すなわち、改質層はウェーハ１１の分割起点として機能する。これにより、ウェーハ１１が第１分割予定ライン１３ａ及び第２分割予定ライン１３ｂに沿って分割され、デバイス１５をそれぞれ備える複数のデバイスチップが得られる。
レーザー加工によってウェーハ１１に分割起点を形成する際は、まず、ウェーハ１１の表面１１ａ側に保護部材１７を貼着する（保護部材貼着ステップ）。保護部材１７としては、例えば、樹脂等でなりウェーハ１１と概ね同径の円形に形成されたフィルム状のテープが用いられる。保護部材１７によって、ウェーハ１１の表面１１ａ側に形成された複数のデバイス１５が覆われ、保護される。
なお、ウェーハ１１の加工や搬送の便宜のため、ウェーハ１１を環状のフレームによって支持してもよい。具体的には、ウェーハ１１の表面１１ａ側に、ウェーハ１１よりも径の大きい円形の保護部材１７を貼着するとともに、保護部材１７の外周部に、ウェーハ１１よりも径の大きい円形の開口を備える環状のフレームを貼着する。これにより、ウェーハ１１が保護部材１７を介して環状のフレームによって支持されたフレームユニットが構成される。
次に、ウェーハ１１をレーザー加工装置で保持する。図２は、レーザー加工装置２を示す一部断面側面図である。レーザー加工装置２は、ウェーハ１１を保持するチャックテーブル（保持テーブル）４と、レーザービーム８を照射するレーザー照射ユニット６とを備える。
チャックテーブル４はモータ等の回転駆動源（不図示）と連結されており、この回転駆動源はチャックテーブル４を鉛直方向（Ｚ軸方向、上下方向）に概ね平行な回転軸の周りで回転させる。また、チャックテーブル４の下方には移動機構（不図示）が設けられており、この移動機構はチャックテーブル４を加工送り方向（Ｘ軸方向、第１水平方向）及び割り出し送り方向（Ｙ軸方向、第２水平方向）に沿って移動させる。
チャックテーブル４の上面は、ウェーハ１１を保持する保持面４ａを構成する。保持面４ａは、ウェーハ１１の形状に対応して円形に形成されている。ただし、保持面４ａの形状はウェーハ１１の形状等に応じて適宜変更できる。保持面４ａは、チャックテーブル４の内部に形成された流路（不図示）を介して吸引源（不図示）と接続されている。
チャックテーブル４の上方には、レーザー照射ユニット６が設けられている。レーザー照射ユニット６は、所定の波長のレーザービームをパルス発振するレーザー発振器と、レーザー発振器から発振されたレーザービームを所定の位置で集光させる集光器とを備える。レーザー照射ユニット６は、チャックテーブル４によって保持されたウェーハ１１に向かってレーザービーム８を照射する。
なお、レーザービーム８の波長は、レーザービーム８がウェーハ１１に対して透過性を示すように設定される。そのため、レーザー照射ユニット６からウェーハ１１には、ウェーハ１１を透過する（ウェーハ１１に対して透過性を有する）レーザービーム８が照射される。
チャックテーブル４に連結された回転駆動源及び移動機構と、レーザー照射ユニット６とはそれぞれ、レーザー加工装置２を構成する各構成要素を制御する制御部（不図示）と接続されている。この制御部によって、チャックテーブル４の位置や、レーザービーム８の照射条件（集光点の位置、パワー、スポット径、繰り返し周波数等）が制御される。
ウェーハ１１は、保護部材１７を介してチャックテーブル４によって保持される。具体的には、ウェーハ１１の表面１１ａ側（保護部材１７側）とチャックテーブル４の保持面４ａとが対向するように、ウェーハ１１がチャックテーブル４上に配置される。この状態で、保持面４ａに吸引源の負圧を作用させると、ウェーハ１１がチャックテーブル４によって吸引保持される。
次に、レーザー照射ユニット６からウェーハ１１に向かってレーザービーム８を照射する。このとき、レーザービーム８は、ウェーハ１１の内部（ウェーハの表面１１ａと裏面１１ｂとの間の領域）で集光される。また、レーザービーム８の照射条件（パワー、スポット径、繰り返し周波数等）は、ウェーハ１１の内部が多光子吸収によって改質（変質）されるように調整される。
レーザービーム８をウェーハ１１に照射しながら、チャックテーブル４を水平方向（図２ではＸ軸方向）に移動させることにより、ウェーハ１１の内部に線状の改質層（変質層）１９が形成される。改質層１９が形成された領域は、ウェーハ１１の他の領域よりも脆くなる。そして、例えば改質層１９が形成されたウェーハ１１に外力を付与すると、改質層１９からウェーハ１１の厚さ方向に亀裂が進展し、ウェーハ１１が改質層１９を起点として分割される。すなわち、改質層１９は分割起点として機能する。
なお、ウェーハ１１の厚さや材質等によっては、ウェーハ１１の厚さ方向に改質層１９が複数層形成されることがある。改質層１９を複数層形成することにより、例えばウェーハ１１が比較的厚い場合であっても、改質層１９を起点としてウェーハ１１が適切に分割される。
複数層の改質層１９を形成する場合は、一般的に、第１分割予定ライン１３ａ（図１参照）に沿う複数層の改質層１９をウェーハ１１の下面側（表面１１ａ側）から上面側（裏面１１ｂ側）に渡って形成し、その後、第２分割予定ライン１３ｂ（図１参照）に沿う複数層の改質層１９をウェーハの下面側から上面側に渡って形成する。そのため、第２分割予定ライン１３ｂに沿って改質層１９を形成する際、第１分割予定ライン１３ａと第２分割予定ライン１３ｂとの交差領域１３ｃ（図１参照）には、既にウェーハ１１の下面側から上面側に渡って複数層の改質層１９が形成されている。
そして、第２分割予定ライン１３ｂに沿って改質層１９を形成する際には、この交差領域１３ｃにレーザービーム８が照射される。すると、既に交差領域１３ｃに形成されている改質層１９にレーザービーム８が照射されてレーザービーム８の乱反射（スプラッシュ）が生じ、レーザービーム８が第２分割予定ライン１３ｂからはみ出すことがある。その結果、ウェーハ１１の下面側（表面１１ａ側）に形成されたデバイス１５（図１参照）にレーザービーム８が照射され、デバイス１５が損傷する恐れがある。
特に、第２分割予定ライン１３ｂに沿ってウェーハ１１の下面側（表面１１ａ側）に改質層１９を形成する際には、交差領域１３ｃにおいてウェーハ１１の下面から上面に渡って既に形成されている多数の改質層１９にレーザービーム８が照射される。そのため、レーザービーム８の乱反射が生じやすく、デバイス１５の損傷も生じやすい。
そこで、本実施形態に係るウェーハの加工方法では、複数の第１分割予定ライン１３ａ及び複数の第２分割予定ライン１３ｂに沿って、ウェーハ１１の内部のうちウェーハ１１の表面１１ａ側に位置する第１領域１１ｃ（図３（Ａ）等参照）に改質層を形成し、その後、複数の第１分割予定ライン１３ａ及び複数の第２分割予定ライン１３ｂに沿って、ウェーハ１１の内部のうちウェーハ１１の裏面１１ｂ側に位置する第２領域１１ｄ（図３（Ａ）等参照）に改質層を形成する。
具体的には、まず、ウェーハ１１の第１領域１１ｃに、複数の第１分割予定ライン１３ａ及び複数の第２分割予定ライン１３ｂに沿って第１改質層（第１変質層）２３ａを形成する（第１改質層形成ステップ）。図３（Ａ）は、第１改質層形成ステップにおけるウェーハ１１の一部を拡大して示す断面図である。
ウェーハ１１の表面１１ａ側には、デバイス層（機能層）２１を介して保護部材１７が貼着されている。なお、デバイス層２１は、ウェーハ１１の表面１１ａ側に形成された複数のデバイス１５（図１参照）を構成する各種の機能膜（導電膜、絶縁膜等）を含む層に相当する。
第１改質層形成ステップでは、まず、チャックテーブル４（図２参照）を回転させ、第１分割予定ライン１３ａ（図１参照）の長さ方向をチャックテーブル４の加工送り方向に合わせる。また、レーザービーム８の集光点の高さを、ウェーハ１１の第１領域１１ｃの高さに合わせる。そして、レーザー照射ユニット６からウェーハ１１に向かってレーザービーム８を照射しながらチャックテーブル４を加工送り方向に移動させ、レーザービーム８を第１分割予定ライン１３ａに沿って照射する。
レーザービーム８の照射により、ウェーハ１１の第１領域１１ｃに第１分割予定ライン１３ａに沿って線状の第１改質層２３ａが形成されるとともに、第１改質層２３ａからウェーハ１１の厚さ方向に沿って亀裂（クラック）２５ａが進展する。なお、亀裂２５ａは、第１改質層２３ａから表面１１ａ又は裏面１１ｂの一方に向かって形成される場合もあるし、第１改質層２３ａから表面１１ａ及び裏面１１ｂの双方に向かって形成される場合もある。
次に、レーザービーム８の集光点をウェーハ１１の裏面１１ｂ側に移動させ、同様にレーザービーム８を第１領域１１ｃに照射する。その結果、第１領域１１ｃには、平面視で重畳する複数の第１改質層２３ａが一の第１分割予定ライン１３ａに沿って形成される。なお、図３（Ａ）には２層の第１改質層２３ａが形成された場合を示しているが、第１改質層２３ａの層数はウェーハ１１の厚さや材質層に応じて変更可能であり、１又は３以上の任意の数に設定できる。
複数の第１改質層２３ａが形成されると、一の第１改質層２３ａから進展した亀裂２５ａと、他の第１改質層２３ａから進展した亀裂２５ａとが連結される。図３（Ａ）においては、１層目の第１改質層２３ａ（表面１１ａ側の第１改質層２３ａ）から裏面１１ｂ側に向かって進展した亀裂２５ａと、２層目の第１改質層２３ａ（裏面１１ｂ側の第１改質層２３ａ）から表面１１ａ側に向かって進展した亀裂２５ａとが、互いに連結されている。
その後、他の第１分割予定ライン１３ａに沿って、同様に第１改質層２３ａが形成される。その結果、ウェーハ１１の第１領域１１ｃには、全ての第１分割予定ライン１３ａに沿って線状の第１改質層２３ａが形成される。
次に、チャックテーブル４を回転させ、第２分割予定ライン１３ｂ（図１参照）の長さ方向をチャックテーブル４の加工送り方向に合わせる。そして、同様の手順により、全ての第２分割予定ライン１３ｂに沿って第１改質層２３ａを形成する。その結果、ウェーハ１１の第１領域１１ｃには、第１分割予定ライン１３ａ及び第２分割予定ライン１３ｂに沿って第１改質層２３ａが格子状に形成される。
なお、第２分割予定ライン１３ｂに沿って第１改質層２３ａを形成する際、レーザービーム８は、第２領域１１ｄを介して第１領域１１ｃに照射される。ここで、仮に第２領域１１ｄに改質層が形成されていると、レーザービーム８が該改質層に照射されて乱反射し（スプラッシュ）、デバイス層２１に含まれるデバイス１５に照射されることがある。これにより、デバイス１５が破損する恐れがある。
一方、上記の第１改質層形成ステップでは、第１分割予定ライン１３ａに沿う第１改質層２３ａを第１領域１１ｃのみに形成する。そのため、第２分割予定ライン１３ｂに沿って第１改質層２３ａを形成する際、第２領域１１ｄには改質層が形成されておらず、第２領域１１ｄにおけるレーザービーム８の乱反射が生じにくい。これにより、レーザービーム８のデバイス１５への照射が生じにくくなり、デバイス１５の破損が抑制される。
なお、第１分割予定ライン１３ａ及び第２分割予定ライン１３ｂに沿って複数層の第１改質層２３ａを形成する場合、第１改質層２３ａを形成する順番に制限はない。例えば、第１分割予定ライン１３ａに沿って複数層の第１改質層２３ａを形成した後、第２分割予定ライン１３ｂに沿って複数層の第１改質層２３ａを形成してもよいし、第１分割予定ライン１３ａ及び第２分割予定ライン１３ｂに沿って１層ずつ第１改質層２３ａを形成する工程を繰り返してもよい。
図３（Ｂ）は、第１改質層形成ステップ後のウェーハ１１の一部を拡大して示す断面図である。ウェーハ１１の第１領域１１ｃには、第１分割予定ライン１３ａの長さ方向（図３（Ｂ）の紙面左右方向）に沿う第１改質層２３ａと、第２分割予定ライン１３ｂの長さ方向（図３（Ｂ）の紙面前後方向）に沿う第１改質層２３ａとが形成される。図３（Ｂ）には、第１分割予定ライン１３ａ及び第２分割予定ライン１３ｂに沿って第１改質層２３ａが２層ずつ形成されたウェーハ１１の例を示している。
なお、第１改質層２３ａが形成されると、ウェーハ１１の第１改質層２３ａが形成された領域が膨張し、この膨張によってウェーハ１１に反りが発生することがある。ウェーハ１１に反りが生じると、第１分割予定ライン１３ａ及び第２分割予定ライン１３ｂの位置が変動してしまい、レーザービーム８を第１分割予定ライン１３ａ及び第２分割予定ライン１３ｂに沿って照射しにくくなる。特に、第１分割予定ライン１３ａ及び第２分割予定ライン１３ｂの本数が多く、その間隔が狭い場合（例えば５ｍｍ以下）は、ウェーハ１１の膨張による第１分割予定ライン１３ａ及び第２分割予定ライン１３ｂの位置の変動が大きくなりやすい。
そこで、第１改質層形成ステップでは、図３（Ａ）に示すように第１改質層２３ａからウェーハ１１の表面１１ａに至る亀裂２５ａを生じさせることが好ましい。具体的には、ウェーハ１１の表面１１ａに最も近い第１改質層２３ａを形成する際、第１改質層２３ａからウェーハ１１の表面１１ａに達する亀裂２５ａが形成されるように、レーザービーム８の照射条件を設定する。
例えば、ウェーハ１１として直径１２インチ、厚さ７７５μｍのシリコンウェーハを用いる場合、レーザービーム８の集光点を、ウェーハ１１の表面１１ａからの距離（深さ）が２００μｍ以下の地点に位置付ける。そして、複数の第１分割予定ライン１３ａ及び複数の第２分割予定ライン１３ｂに沿ってレーザービーム８を照射する。なお、レーザービーム８の照射条件は、例えば以下のように設定される。
光源 ：ＹＡＧパルスレーザー
波長 ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数 ：６０ｋＨｚ
平均出力 ：１．８Ｗ
加工送り速度 ：９００ｍｍ／ｓ
上記の条件でレーザービーム８を照射すると、ウェーハ１１の表面１１ａに最も近い第１改質層２３ａからウェーハ１１の表面１１ａに達する亀裂２５ａが連続的に形成される。その結果、ウェーハ１１の表面１１ａ側の一部の領域が、第１分割予定ライン１３ａ及び第２分割予定ライン１３ｂに沿って分割される。
このようにウェーハ１１の表面１１ａ側を分割すると、第１改質層２３ａを形成してもウェーハ１１の反りが生じにくくなることが確認された。これにより、第１分割予定ライン１３ａ及び第２分割予定ライン１３ｂの歪みが抑制され、レーザービーム８を第１分割予定ライン１３ａ及び第２分割予定ライン１３ｂに沿って照射しやすくなる。
また、第１改質層２３ａが形成された時点では、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側（第２領域１１ｄ側）は分割されずに連結されている。そのため、第１改質層２３ａの形成によってウェーハ１１の表面１１ａ側（第１領域１１ｃ側）に膨張が生じても、ウェーハ１１全体の歪みや反りが生じにくく、第１分割予定ライン１３ａ及び第２分割予定ライン１３ｂの位置の変動が抑制される。
次に、ウェーハ１１の第２領域１１ｄに、複数の第１分割予定ライン１３ａ及び複数の第２分割予定ライン１３ｂに沿って第２改質層（変質層）２３ｂを形成する（第２改質層形成ステップ）。図４（Ａ）は、第２改質層形成ステップにおけるウェーハ１１の一部を拡大して示す断面図である。
第２改質層形成ステップでは、第１改質層形成ステップと同様の手順により、レーザービーム８を複数の第１分割予定ライン１３ａ及び複数の第２分割予定ライン１３ｂに沿って照射する。ただし、レーザービーム８をウェーハ１１に照射する際、レーザービーム８の集光点の高さは、ウェーハ１１の第２領域１１ｄの高さに合わせる。
その結果、ウェーハ１１の第２領域１１ｄには複数の第１分割予定ライン１３ａ及び複数の第２分割予定ライン１３ｂに沿って第２改質層２３ｂが形成されるとともに、第２改質層２３ｂからウェーハ１１の厚さ方向に沿って亀裂（クラック）２５ｂが形成される。なお、第２改質層形成ステップでは、図４（Ａ）に示すように第２改質層２３ｂからウェーハ１１の裏面１１ｂに至る亀裂２５ｂが形成されるように、レーザービーム８の照射条件を設定する。
図４（Ｂ）は、第２改質層形成ステップ後のウェーハ１１の一部を拡大して示す断面図である。図４（Ｂ）には、第１分割予定ライン１３ａ及び第２分割予定ライン１３ｂに沿って第２改質層２３ｂが２層ずつ形成されたウェーハ１１の例を示している。また、１層目の第２改質層２３ｂ（表面１１ａ側の第２改質層２３ｂ）から裏面１１ｂ側に向かって進展した亀裂２５ｂと、２層目の第２改質層２３ｂ（裏面１１ｂ側の第２改質層２３ｂ）から表面１１ａ側に向かって進展した亀裂２５ｂとが、互いに連結されている。
なお、第２領域１１ｄに形成される第２改質層２３ｂの層数は、第１改質層２３ａの層数と同様に、適宜設定できる。また、第１分割予定ライン１３ａ及び第２分割予定ライン１３ｂに沿って複数層の第２改質層２３ｂを形成する場合、第２改質層２３ｂを形成する順番は第１改質層形成ステップと同様に適宜設定できる。さらに、亀裂２５ｂの進展の態様は、第１領域１１ｃに形成された亀裂２５ａと同様である。
第２改質層形成ステップを実施すると、第１改質層形成ステップで形成された亀裂２５ａと、第２改質層形成ステップで形成された亀裂２５ｂとが連結され、ウェーハ１１の裏面１１ｂから表面１１ａに至る複数の亀裂（クラック）２７が、第１分割予定ライン１３ａ及び第２分割予定ライン１３ｂに沿って連続的に形成される。その結果、ウェーハ１１が第１分割予定ライン１３ａ及び第２分割予定ライン１３ｂに沿って分割され、デバイス１５（図１参照）をそれぞれ備える複数のデバイスチップが得られる。
なお、第１改質層形成ステップで第１領域１１ｃに形成された亀裂２５ａは、ウェーハ１１の表面１１ａに達していない場合がある。しかしながら、第２改質層形成ステップでウェーハ１１の裏面１１ｂに達する亀裂２５ｂを形成すると、この亀裂２５ｂの形成をきっかけとして、亀裂２５ａがウェーハ１１の表面１１ａに達するように進展する。
また、ウェーハ１１が分割される際、ウェーハ１１の表面１１ａ側には保護部材１７が貼着されている。そのため、ウェーハ１１が複数のデバイスチップに分割された後も、各デバイスチップの配置は保護部材１７によって維持される。
なお、第１領域１１ｃに形成される第１改質層２３ａの層数と、第２領域１１ｄに形成される第２改質層２３ｂの層数とは、ウェーハ１１の厚さや材質等に応じて調節することが好ましい。例えば、ウェーハ１１が直径１２インチ、厚さ７７５μｍのシリコンウェーハである場合、第１領域１１ｃに２層の第１改質層２３ａを形成し、第２領域１１ｄに５層の第２改質層２３ｂを形成すると、ウェーハ１１が適切に分割されることが確認された。
また、第１領域１１ｃに形成される第１改質層２３ａの層数は、第２領域１１ｄに形成される第２改質層２３ｂの層数よりも少ないことが好ましい。これにより、ウェーハ１１の反りがより生じにくくなることが確認された。
次に、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側を研削してウェーハ１１を所定の厚さまで薄化する（研削ステップ）。研削ステップでは、例えば研削装置を用いてウェーハ１１を研削する。図５は研削装置１２を示す側面図である。
研削装置１２は、ウェーハ１１を保持するチャックテーブル（保持テーブル）１４を備える。チャックテーブル１４はモータ等の回転駆動源（不図示）と接続されており、この回転駆動源はチャックテーブル１４を鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りで回転させる。また、チャックテーブル１４の下方には移動機構（不図示）が設けられており、この移動機構はチャックテーブル１４を加工送り方向に沿って移動させる。
チャックテーブル１４の上面は、ウェーハ１１を保持する保持面１４ａを構成する。保持面１４ａは、ウェーハ１１の形状に対応して円形に形成されている。ただし、保持面１４ａの形状はウェーハ１１の形状等に応じて適宜変更できる。保持面１４ａは、チャックテーブル１４の内部に形成された流路（不図示）を介して吸引源（不図示）と接続されている。
チャックテーブル１４の上方には、研削ユニット１６が配置されている。研削ユニット１６は、昇降機構（不図示）によって支持されたスピンドルハウジング（不図示）を備えている。スピンドルハウジングにはスピンドル１８が収容されており、スピンドル１８の下端部には円盤状のマウント２０が固定されている。
マウント２０の下面側には、マウント２０と概ね同径の研削ホイール２２が装着される。研削ホイール２２は、ステンレス、アルミニウム等の金属材料で形成された円環状の基台２４を備える。また、基台２４の下面側には、直方体状に形成された複数の研削砥石２６が固定されている。複数の研削砥石２６は、基台２４の外周に沿って環状に配列されている。
スピンドル１８の上端側（基端側）には、モータ等の回転駆動源（不図示）が接続されている。研削ホイール２２は、この回転駆動源から伝わる力によって、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りで回転する。また、研削ユニット１６の内部には、純水等の研削液を供給するための研削液供給路（不図示）が設けられている。研削液は、ウェーハ１１に研削加工を施す際に、ウェーハ１１及び研削砥石２６に向かって供給される。
研削ステップでは、まず、ウェーハ１１の表面１１ａ側（保護部材１７側）と保持面１４ａとが対向するように、ウェーハ１１がチャックテーブル１４上に配置される。この状態で、保持面１４ａに吸引源の負圧を作用させると、ウェーハ１１は裏面１１ｂ側が上方に露出した状態でチャックテーブル１４によって吸引保持される。
次に、チャックテーブル１４を移動させ、研削ユニット１６の下方に配置する。そして、チャックテーブル１４と研削ホイール２２とをそれぞれ回転させて、研削液をウェーハ１１の裏面１１ｂ側に供給しながらスピンドル１８を下降させる。なお、スピンドル１８の下降速度は、研削砥石２６の下面が適切な力でウェーハ１１の裏面１１ｂ側に押し付けられるように調整される。
研削砥石２６がウェーハ１１の裏面１１ｂ側に接触すると、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側が研削され、ウェーハ１１が薄化される。そして、ウェーハ１１の厚さが所定の厚さ（仕上げ厚さ）になるまで、ウェーハ１１の研削が継続される。なお、仕上げ厚さは、ウェーハ１１の分割によって得られるデバイスチップの最終的な厚さに相当する。
図６は、研削ステップ後のウェーハ１１の一部を拡大して示す断面図である。研削ステップを実施すると、第１分割予定ライン１３ａ及び第２分割予定ライン１３ｂに沿って分割されたウェーハ１１が仕上げ厚さまで薄化される。
なお、研削加工後のウェーハ１１に第１改質層２３ａ（図３（Ａ）等参照）が残存すると、ウェーハ１１の分割によって得られたデバイスチップの抗折強度が低下する。そこで、前述の第１改質層形成ステップでは、ウェーハ１１の厚さ方向におけるウェーハ１１の表面１１ａと第１改質層２３ａとの距離が、仕上げ厚さよりも大きくなるように、第１改質層２３ａを形成することが好ましい。すなわち、ウェーハ１１の表面１１ａからの距離（深さ）が仕上げ厚さ以下である領域には、第１改質層２３ａを形成しないことが好ましい。
上記の場合、研削ステップにおいてウェーハ１１の厚さが仕上げ厚さとなるまでウェーハ１１を研削すると、第１改質層２３ａが全て除去される。そのため、研削加工後のウェーハ１１に第１改質層２３ａが残存せず、デバイスチップの抗折強度の低下が抑制される。
以上の通り、本実施形態に係るウェーハの加工方法は、複数の第１分割予定ライン１３ａ及び複数の第２分割予定ライン１３ｂに沿って第１領域１１ｃに第１改質層２３ａを形成する第１改質層形成ステップと、複数の第１分割予定ライン１３ａ及び複数の第２分割予定ライン１３ｂに沿って第２領域１１ｄに第２改質層２３ｂを形成する第２改質層形成ステップとを備える。
上記のウェーハの加工方法では、複数の第１分割予定ライン１３ａ及び複数の第２分割予定ライン１３ｂに沿って第１領域１１ｃに第１改質層２３ａを形成する際、第２領域１１ｄには改質層が形成されていない。そのため、レーザービーム８の集光点を第１領域１１ｃに位置付けてレーザービーム８をウェーハ１１に照射する際、第２領域１１ｄにおけるレーザービーム８の乱反射（スプラッシュ）が生じにくい。これにより、レーザービーム８のデバイス１５への照射が生じにくくなり、デバイス１５の破損が抑制される。
なお、従来のように、エキスパンドシートを用いて改質層が形成されたウェーハを分割する手法や、改質層が形成されたウェーハに研削加工を施すことによってウェーハを分割する手法を用いる場合、ウェーハ全体に意図した通りの外力が付与されず、ウェーハが適切に分割されないことがある。また、ウェーハに改質層を形成する工程を実施した時点では、改質層が分割予定ラインに沿って適切に形成されているか否かを確認することが困難であり、後の工程でウェーハが適切に分割されるか否かが予想しにくい。
一方、本実施形態に係るウェーハの加工方法では、ウェーハ１１の表面１１ａ側から裏面１１ｂ側に渡って改質層を形成することによって生じる亀裂によって、ウェーハ１１が分割される。これにより、ウェーハ１１が第１分割予定ライン１３ａ及び第２分割予定ライン１３ｂに沿って適切に分割される。また、第１改質層形成ステップ及び第２改質層形成ステップを実施した時点で、既にウェーハ１１の分割工程が完了しているため、後の工程（研削ステップ等）を実施する前にウェーハ１１が適切に分割されているか否かを容易に確認できる。
なお、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
１１ ウェーハ
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１１ｃ 第１領域
１１ｄ 第２領域
１３ａ 第１分割予定ライン
１３ｂ 第２分割予定ライン
１３ｃ 交差領域
１５ デバイス
１７ 保護部材
１９ 改質層（変質層）
２１ デバイス層（機能層）
２３ａ 第１改質層（第１変質層）
２３ｂ 第２改質層（第２変質層）
２５ａ，２５ｂ 亀裂（クラック）
２７ 亀裂（クラック）
２ レーザー加工装置
４ チャックテーブル（保持テーブル）
４ａ 保持面
６ レーザー照射ユニット
８ レーザービーム
１２ 研削装置
１４ チャックテーブル（保持テーブル）
１４ａ 保持面
１６ 研削ユニット
１８ スピンドル
２０ マウント
２２ 研削ホイール
２４ 基台
２６ 研削砥石

Claims (4)

  1. 複数の第１分割予定ラインと、該第１分割予定ラインと交差する複数の第２分割予定ラインとによって区画された複数の領域の表面側にデバイスが形成されたウェーハの加工方法であって、
    該ウェーハの表面側に保護部材を貼着する保護部材貼着ステップと、
    該ウェーハに対して透過性を有するレーザービームの集光点の高さを、該保護部材を介してチャックテーブルによって保持された該ウェーハの内部のうち該ウェーハの表面側に位置する第１領域の高さに合わせた状態で、該レーザービームを該ウェーハの裏面側から複数の該第１分割予定ラインに沿って照射し、続いて、レーザービームの集光点を該ウェーハの裏面側にずらした高さに合わせ、該第１分割予定ラインに沿って照射することにより、該第１領域に、該ウェーハの分割起点として機能する複数の第１改質層を該第１分割予定ラインに沿って形成する第１ステップと、
    該第１ステップの実施後、該レーザービームの集光点の高さを、該ウェーハの内部のうち該ウェーハの表面側に位置する第１領域の高さに合わせた状態で、該レーザービームを該ウェーハの裏面側から複数の該第２分割予定ラインに沿って照射し、続いて、レーザービームの集光点を、該ウェーハの裏面側にずらした高さに合わせ、該第２分割予定ラインに沿って照射することにより、該第１領域に、該ウェーハの分割起点として機能する複数の第１改質層を該第２分割予定ラインに沿って形成する第２ステップと、
    該第２ステップの実施後、該レーザービームの集光点の高さを、該ウェーハの内部のうち該ウェーハの裏面側に位置する第２領域の高さに合わせた状態で、該レーザービームを該ウェーハの裏面側から複数の該第１分割予定ラインに沿って照射し、続いて、レーザービームの集光点を、該ウェーハの裏面側にずらした高さに合わせ、該第１分割予定ラインに沿って照射することにより、該第２領域に、該ウェーハの分割起点として機能する複数の第２改質層を該第１分割予定ラインに沿って形成するとともに該ウェーハの表面から裏面に至る亀裂を形成し、該ウェーハを複数の該第１分割予定ラインに沿って分割する、該第２領域に該第２改質層を該第１分割予定ラインに沿って形成する第３ステップと、
    該第３ステップの実施後、該レーザービームの集光点の高さを、該ウェーハの内部のうち該ウェーハの表面側に位置する第２領域の高さに合わせた状態で、該レーザービームを該ウェーハの裏面側から複数の該第２分割予定ラインに沿って照射し、続いて、レーザービームの集光点を、該ウェーハの裏面側にずらした高さに合わせ、該第２分割予定ラインに沿って照射することにより、該第２領域に、該ウェーハの分割起点として機能する複数の第２改質層を該第２分割予定ラインに沿って形成するとともに、該第２分割予定ラインの該ウェーハの表面から裏面に至る亀裂を形成し、該ウェーハを複数の該第２分割予定ラインに沿って分割する、該第２領域に第２改質層を該第２分割予定ラインに沿って形成する第４ステップと、
    該第４ステップの実施後、該ウェーハの裏面側を研削して該ウェーハを所定の厚さまで薄化する研削ステップと、を備えることを特徴とするウェーハの加工方法。
  2. 該第１ステップ及び該第２ステップでは、該第１改質層から該ウェーハの表面に至る亀裂を生じさせ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. 該第１ステップ及び該第２ステップでは、該ウェーハの表面と該第１改質層との距離が該所定の厚さよりも大きくなるように該第１改質層を形成し、
    該研削ステップでは、該ウェーハを該所定の厚さまで薄化することにより、該第１改質層を除去する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。
  4. 該第１領域に形成される該第１改質層の層数は、該第２領域に形成される該第２改質層の層数よりも少ないことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のウェーハの加工方法。
JP2019027325A 2019-02-19 2019-02-19 ウェーハの加工方法 Active JP7233816B2 (ja)

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