KR20210031604A - 웨이퍼의 가공 방법 - Google Patents

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KR20210031604A
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laser processing
street
groove
processing
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KR1020200102983A
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요시테루 니시다
히데카즈 이이다
켄타 치토
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

(과제) 디바이스칩의 항절 강도의 저하를 억제하는 것이 가능한 웨이퍼의 가공 방법을 제공한다.
(해결 수단) 기능층을 표면측에 구비한 웨이퍼의 가공 방법에 있어서, 레이저 빔을 조사하는 것에 의해, 스트리트를 따라 기능층을 제거하면서, 스트리트를 따라 레이저 가공 홈을 형성하는 레이저 가공 단계와, 절삭 블레이드로 웨이퍼를 절삭하는 것에 의해, 절삭 홈을, 스트리트를 따라 레이저 가공 홈의 내측에 형성하는 절삭 홈 형성 단계와, 웨이퍼의 이면측을 연삭하여 웨이퍼를 박화하는 것에 의해, 절삭 홈을 웨이퍼의 이면측에 노출시켜 웨이퍼를 복수의 디바이스칩으로 분할하는 연삭 단계와, 웨이퍼의 이면측에 플라즈마 상태의 가스를 공급하여, 복수의 디바이스칩의 이면측 및 측부에 형성된 가공 변형을 제거하는 가공 변형 제거 단계를 구비하고, 가공 변형 제거 단계에서는, 레이저 가공 홈의 주변에 형성된 열영향층을 제거한다.

Description

웨이퍼의 가공 방법{METHOD FOR PROCESSING WAFER}
본 발명은, 복수의 디바이스를 구성하는 기능층을 구비한 웨이퍼의 가공 방법에 관한 것이다.
디바이스칩의 제조 공정에서는, 격자형으로 배열된 복수의 스트리트(분할 예정 라인)에 의해 구획된 복수의 영역의 표면측에 각각 IC(Integrated Circuit), LSI(Large Scale Integration) 등의 디바이스가 형성된 웨이퍼가 이용된다. 이 웨이퍼를 스트리트를 따라 분할하는 것에 의해, 디바이스를 각각 구비한 복수의 디바이스칩을 얻을 수 있다. 디바이스칩은, 휴대 전화나 퍼스널 컴퓨터로 대표되는 다양한 전자 기기에 탑재된다.
최근에는, 전자 기기의 소형화, 박형화에 수반하여, 디바이스칩도 박형화가 요구되어 있다. 그래서, 웨이퍼의 분할 전에, 웨이퍼의 이면측을 연삭하는 것에 의해 웨이퍼를 박화하는 공정이 실시되는 경우가 있다. 웨이퍼를 연삭하여 박화한 후에 분할하는 것에 의해, 박형화된 디바이스칩을 얻을 수 있다.
또한, 웨이퍼를 박화하면서 복수의 디바이스칩으로 분할하는 방법으로서, 선(先)다이싱(DBG: Dicing Before Grinding)으로 칭해지는 프로세스가 제안되고 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 선다이싱 프로세스에서는, 우선, 절삭 블레이드를 웨이퍼의 표면측에 절입시켜, 깊이가 웨이퍼의 두께 미만의 절삭 홈을 스트리트를 따라 형성한다(하프 컷). 그 후, 웨이퍼의 이면측을 연삭하여, 웨이퍼의 이면측에 절삭 홈이 노출할 때까지 웨이퍼를 박화하는 것에 의해, 웨이퍼를 복수의 디바이스칩으로 분할한다. 이 선다이싱 프로세스를 이용하면, 웨이퍼의 이면측에서의 깨짐(치핑)의 발생이 억제되는 등의 효과를 얻을 수 있다.
일본 공개특허공보 제2003-173987호
웨이퍼를 분할할 때, 웨이퍼의 스트리트 상에는, 디바이스를 구성하는 각종의 막(절연막, 도전막 등)을 포함하는 층(기능층)의 일부가 잔존하고 있는 경우가 있다. 이 웨이퍼를 절삭 블레이드로 스트리트를 따라 절삭하면, 기능층이 회전하는 절삭 블레이드에 말려 들어가 박리되는 경우가 있다. 그리고, 이 기능층의 박리가 스트리트 상으로부터 디바이스까지 도달하면, 디바이스가 파손될 우려가 있다.
따라서, 웨이퍼를 절삭 블레이드에 의해 절삭하기 전에, 스트리트 상에 잔존하는 기능층을 레이저 빔의 조사에 의해 제거하는 방법이 이용되는 경우가 있다. 구체적으로는, 우선, 웨이퍼의 표면측에 레이저 빔을 스트리트를 따라 조사하는 것에 의해, 기능층을 스트리트를 따라 제거한다. 그 후, 절삭 블레이드로 웨이퍼를 스트리트를 따라 절삭하여, 웨이퍼를 분할한다. 이 방법을 이용하면, 스트리트 상에서 기능층이 제거된 상태에서, 웨이퍼가 절삭 블레이드에 의해 절삭된다. 그 때문에, 절삭 블레이드와 기능층의 접촉이 회피되어, 기능층의 박리에 의한 디바이스의 파손이 방지된다.
그러나, 레이저 빔을 스트리트를 따라 조사하면, 웨이퍼에는 스트리트를 따라 레이저 가공 홈이 형성된다. 그리고, 레이저 가공 홈의 주변에는, 레이저 빔의 조사에 의해 생긴 열의 영향에 의해, 미세한 요철이나 크랙 등의 변형이 형성된다. 이 변형이 형성된 영역(열영향층)을 포함하는 웨이퍼가 복수의 디바이스칩으로 분할되면, 디바이스칩에 열영향층이 잔존하여, 디바이스칩의 항절 강도(굽힘 강도)가 저하된다는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 문제에 감안하여 이루어진 것이며, 디바이스칩의 항절 강도의 저하를 억제하는 것이 가능한 웨이퍼의 가공 방법의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 복수의 스트리트에 의해 구획된 복수의 영역에 배치된 복수의 디바이스를 구성하는 기능층을 표면측에 구비한 웨이퍼의 가공 방법에 있어서, 상기 웨이퍼의 표면측에, 상기 웨이퍼에 대해 흡수성을 가지는 레이저 빔을 상기 스트리트를 따라 조사하는 것에 의해, 상기 스트리트를 따라 상기 기능층을 제거하면서, 상기 스트리트를 따라 레이저 가공 홈을 형성하는 레이저 가공 단계와, 상기 레이저 가공 홈의 폭보다 얇은 절삭 블레이드로 상기 웨이퍼의 표면측을 상기 스트리트를 따라 절삭하는 것에 의해, 상기 웨이퍼의 마무리 두께를 초과하는 깊이의 절삭 홈을, 상기 스트리트를 따라 상기 레이저 가공 홈의 내측에 형성하는 절삭 홈 형성 단계와, 상기 절삭 홈 형성 단계의 실시 후에, 상기 웨이퍼의 표면측에 보호 부재를 점착하는 보호 부재 점착 단계와, 상기 보호 부재를 통해 상기 웨이퍼를 연삭 장치의 척 테이블에 의해 유지하고, 상기 웨이퍼의 이면측을 연삭하여 상기 웨이퍼의 두께가 상기 마무리 두께가 될 때까지 상기 웨이퍼를 박화하는 것에 의해, 상기 절삭 홈을 상기 웨이퍼의 이면측에 노출시켜 상기 웨이퍼를 복수의 디바이스칩으로 분할하는 연삭 단계와, 상기 웨이퍼의 이면측에 플라즈마 상태의 가스를 공급하여, 복수의 상기 디바이스칩의 이면측 및 측부에 형성되어 있는 가공 변형을 제거하는 가공 변형 제거 단계를 구비하고, 상기 가공 변형 제거 단계에서는, 상기 레이저 가공 홈의 주변에 형성되어 있는 열영향층을 제거하는 웨이퍼의 가공 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태에 의하면, 복수의 스트리트에 의해 구획된 복수의 영역에 배치된 복수의 디바이스를 구성하는 기능층을 표면측에 구비한 웨이퍼의 가공 방법에 있어서, 상기 웨이퍼의 표면측에, 상기 웨이퍼에 대해 흡수성을 가지는 레이저 빔을 상기 스트리트를 따라 조사하는 것에 의해, 상기 스트리트를 따라 상기 기능층을 제거하면서, 상기 스트리트를 따라 상기 웨이퍼의 마무리 두께를 초과하는 깊이의 레이저 가공 홈을 형성하는 레이저 가공 단계와, 상기 레이저 가공 단계의 실시 후, 상기 웨이퍼의 표면측에 보호 부재를 점착하는 보호 부재 점착 단계와, 상기 보호 부재를 통해 상기 웨이퍼를 연삭 장치의 척 테이블에 의해 유지하고, 상기 웨이퍼의 이면측을 연삭하여 상기 웨이퍼의 두께가 상기 마무리 두께가 될 때까지 상기 웨이퍼를 박화하는 것에 의해, 상기 레이저 가공 홈을 상기 웨이퍼의 이면측에 노출시켜 상기 웨이퍼를 복수의 디바이스칩으로 분할하는 연삭 단계와, 상기 웨이퍼의 이면측에 플라즈마 상태의 가스를 공급하여, 복수의 상기 디바이스칩의 이면측 및 측부에 형성되어 있는 가공 변형을 제거하는 가공 변형 제거 단계를 구비하고, 상기 가공 변형 제거 단계에서는, 상기 레이저 가공 홈의 주변에 형성되어 있는 열영향층을 제거하는 웨이퍼의 가공 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태에 의하면, 복수의 스트리트에 의해 구획된 복수의 영역에 배치된 복수의 디바이스를 구성하는 기능층을 표면측에 구비한 웨이퍼의 가공 방법에 있어서, 상기 웨이퍼에 대해 흡수성을 가지는 레이저 빔을 상기 스트리트를 따라 조사하는 것에 의해, 상기 스트리트를 따라 상기 기능층을 제거하면서, 상기 스트리트를 따라 레이저 가공 홈을 형성하여 상기 웨이퍼를 복수의 디바이스칩으로 분할하는 레이저 가공 단계와, 상기 레이저 가공 단계의 실시 후에, 상기 웨이퍼의 표면측에 보호 부재를 점착하는 보호 부재 점착 단계와, 상기 보호 부재 점착 단계의 실시 후에, 상기 웨이퍼의 이면측에 플라즈마 상태의 가스를 공급하여, 상기 레이저 가공 홈의 주변에 형성되어 있는 열영향층을 제거하는 열영향층 제거 단계를 구비한 웨이퍼의 가공 방법이 제공된다.
본 발명의 일 양태와 관련되는 웨이퍼의 가공 방법에서는, 레이저 빔의 조사에 의해 레이저 가공 홈이 형성되어, 복수의 디바이스칩으로 분할된 웨이퍼에 대해, 플라즈마 상태의 가스를 공급하는 것에 의해, 레이저 가공 홈의 주변에 형성되어 있는 열영향층을 제거한다. 이에 의해, 디바이스칩에 열영향층이 잔존하는 것을 방지하여, 디바이스칩의 항절 강도의 저하를 억제할 수 있다.
도 1(A)은 웨이퍼를 도시한 사시도이며, 도 1(B)는 웨이퍼를 도시한 단면도이다.
도 2(A)는 레이저 가공 단계에 있어서의 웨이퍼를 도시한 일부 단면 정면도이며, 도 2(B)는 레이저 가공 홈이 형성된 웨이퍼의 일부를 도시한 확대 평면도이다.
도 3(A)는 절삭 홈 형성 단계에 있어서의 웨이퍼를 도시한 일부 단면 정면도이며, 도 3(B)는 절삭 홈이 형성된 웨이퍼의 일부를 도시한 확대 평면도이다.
도 4(A)는 보호 부재 점착 단계에 있어서의 웨이퍼를 도시한 사시도이며, 도 4(B)는 보호 부재가 점착된 웨이퍼를 도시한 사시도이다.
도 5는 연삭 단계에 있어서의 웨이퍼를 도시한 정면도이다.
도 6은 플라즈마 처리 장치를 도시한 단면 모식도이다.
도 7은 플라즈마 상태의 가스가 공급되는 웨이퍼의 일부를 도시한 확대 단면도이다.
도 8(A)는 레이저 가공 홈이 형성된 웨이퍼의 일부를 도시한 확대 단면도이며, 도 8(B)는 레이저 가공 홈의 주변의 열영향층이 제거된 웨이퍼의 일부를 도시한 확대 단면도이다.
도 9(A)는 레이저 분할 홈이 형성된 웨이퍼의 일부를 도시한 확대 단면도이며, 도 9(B)는 레이저 분할 홈의 주변의 열영향층이 제거된 웨이퍼의 일부를 도시한 확대 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 우선, 본 실시 형태와 관련되는 웨이퍼의 가공 방법에 의해 가공 가능한 웨이퍼의 구성예에 대해 설명한다. 도 1(A)는 웨이퍼(11)를 도시한 사시도이며, 도 1(B)는 웨이퍼(11)를 도시한 단면도이다.
예컨대, 웨이퍼(11)는, 실리콘 등에 의해 원반 형상으로 형성되고, 표면(11a) 및 이면(11b)을 구비한다. 또한, 웨이퍼(11)는, 격자형으로 배열된 복수의 스트리트(분할 예정 라인)(13)에 의해 복수의 직사각형 형상의 영역으로 구획되어 있고, 이 영역에는 각각 IC(Integrated Circuit), LSI(Large Scale Integration) 등의 디바이스(15)가 형성되어 있다.
또한, 웨이퍼(11)의 재질, 형상, 구조, 크기 등에 제한은 없다. 예컨대 웨이퍼(11)는, 실리콘 이외의 반도체(GaAs, InP, GaN, SiC 등), 세라믹스, 수지, 금속 등의 재료로 이루어지는 임의의 크기 및 형상의 기판이라도 좋다. 또한, 웨이퍼(11)에 형성되는 디바이스(15)의 종류, 수량, 형상, 구조, 크기, 배치 등에도 제한은 없다.
도 1(B)에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(11)의 표면(11a)측에는, 복수의 디바이스(15)를 구성하는 기능층(디바이스 층)(17)이 형성되어 있다. 이 기능층(17)은, 디바이스(15)를 구성하는 각종의 막(절연막, 도전막 등)을 포함하는 층이다. 예컨대 기능층(17)은, 디바이스(15)의 전극이나 배선을 구성하는 도전막이나, 디바이스(15)의 층간 절연막을 구성하는 저유전율 절연막(Low-k막), 디바이스(15)를 보호하는 패시베이션막 등의 절연막을 포함하고 있다. 기능층(17) 중에서, 스트리트(13)에 의해 구획된 영역이, 각각 디바이스(15)에 상당한다.
웨이퍼(11)를 스트리트(13)를 따라 절단하면, 웨이퍼(11)는 디바이스(15)를 각각 구비한 복수의 디바이스칩으로 분할된다. 웨이퍼(11)의 분할에는, 예컨대, 환형의 절삭 블레이드로 웨이퍼(11)를 절삭하는 절삭 장치가 이용된다. 절삭 장치는, 웨이퍼(11)를 유지하는 척 테이블과, 웨이퍼(11)를 절삭하는 절삭 블레이드가 장착되는 절삭 유닛을 구비한다.
절삭 블레이드를 회전시키고, 척 테이블에 의해 유지된 웨이퍼(11)에 스트리트(13)를 따라 절입시키는 것에 의해, 웨이퍼(11)가 스트리트(13)를 따라 절삭된다. 그리고, 모든 스트리트(13)를 따라 웨이퍼(11)를 절삭하면, 웨이퍼(11)가 복수의 디바이스칩으로 분할된다.
그러나, 도 1(B)에 도시한 바와 같이, 기능층(17)의 일부는 웨이퍼(11)의 스트리트(13) 상에도 형성되고 있다. 그리고, 이 웨이퍼(11)에 절삭 블레이드를 스트리트(13)를 따라 절입시키면, 스트리트(13) 상에 잔존하는 기능층(17)이 회전하는 절삭 블레이드에 말려 들어가 박리되는 경우가 있다. 예컨대, 기능층(17)에 포함되는 Low-k막이 스트리트(13)에 잔존하고 있으면, 이 Low-k막이 절삭 블레이드에 의해 박리되기 쉽다. 그리고, 기능층(17)의 박리가 디바이스(15)까지 도달하면, 디바이스(15)가 파손될 우려가 있다.
따라서, 본 실시 형태와 관련되는 웨이퍼의 가공 방법에서는, 우선, 웨이퍼(11)의 표면(11a) 측에 레이저 빔을 스트리트(13)를 따라 조사하는 것에 의해, 스트리트(13)를 따라 기능층(17)을 제거하면서, 스트리트(13)를 따라 레이저 가공 홈을 형성한다(레이저 가공 단계). 도 2(A)는, 레이저 가공 단계에 있어서의 웨이퍼(11)를 도시한 일부 단면 정면도이다.
레이저 가공 단계에서는, 레이저 가공 장치(10)를 이용하여 웨이퍼(11)에 레이저 빔을 조사한다. 레이저 가공 장치(10)는, 웨이퍼(11)를 유지하는 척 테이블(유지 테이블)(12)과, 척 테이블(12)에 의해 유지된 웨이퍼(11)를 향해 레이저 빔(16)을 조사하는 레이저 조사 유닛(14)를 구비한다.
척 테이블(12)의 상면은, 웨이퍼(11)를 유지하는 유지면(12a)을 구성한다. 예컨대 유지면(12a)은, 웨이퍼(11)보다 직경이 큰 원형으로 형성된다. 다만, 유지면(12a)의 형상에 제한은 없고, 웨이퍼(11)의 형상에 따라 적절하게 설정된다. 또한, 유지면(12a)은, 척 테이블(12)의 내부에 형성된 유로(도시하지 않음)를 통해 이젝터 등의 흡인원(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
또한, 웨이퍼(11)를 유지하는 척 테이블의 종류나 구조에 제한은 없다. 예컨대, 척 테이블(12)을 대신하여, 기계적인 방법이나 전기적인 방법에 의해 웨이퍼(11)를 유지하는 척 테이블을 이용해도 좋다.
척 테이블(12)에는, 이동 기구(도시하지 않음) 및 회전 기구(도시하지 않음)가 접속되어 있다. 이동 기구는, 척 테이블(12)을, 서로 수직인 가공 이송 방향(제1 수평 방향) 및 인덱싱 이송 방향(제2 수평 방향)을 따라 이동시킨다. 또한, 회전 기구는, 척 테이블(12)을 연직 방향(상하 방향)과 대략 평행한 회전축의 주위로 회전시킨다.
척 테이블(12)의 상방에는, 레이저 조사 유닛(14)이 배치되어 있다. 레이저 조사 유닛(14)은, 척 테이블(12)에 의해 유지된 웨이퍼(11)를 향해, 웨이퍼(11)를 가공하기 위한 레이저 빔(16)을 조사한다. 구체적으로는, 레이저 조사 유닛(14)은, YAG 레이저, YVO4 레이저 등의 레이저 발진기와, 레이저 발진기에 의해 펄스 발진된 레이저 빔을 미리 정해진 위치에서 집광시키는 집광기를 구비한다.
레이저 빔(16)의 파장은, 레이저 빔(16)의 적어도 일부가 웨이퍼(11)에 흡수되도록(레이저 빔(16)이 웨이퍼(11)에 대해 흡수성을 가지도록) 설정된다. 또한, 레이저 빔(16)의 조사 조건(파워, 스폿 직경, 반복 주파수 등)은, 레이저 빔(16)이 웨이퍼(11)에 조사되었을 때에, 웨이퍼(11)에 어블레이션 가공이 실시되도록 설정된다.
레이저 가공 단계에서는, 우선, 웨이퍼(11)를 척 테이블(12)에 의해 유지한다. 구체적으로는, 웨이퍼(11)는, 표면(11a) 측(기능층(17) 측, 도 1(B) 참조)이 상방으로 노출되고, 이면(11b) 측이 유지면(12a)과 대향하도록, 척 테이블(12) 상에 배치된다. 이 상태에서, 유지면(12a)에 흡인원의 부압을 작용시키면, 웨이퍼(11)가 척 테이블(12)에 의해 흡인 유지된다. 또한, 웨이퍼(11)의 이면(11b) 측에는, 웨이퍼(11)를 보호하는 보호 테이프 등이 점착되어 있어도 좋다.
다음에, 1개의 스트리트(13)(도 1(A) 참조)의 길이 방향과 가공 이송 방향이 대략 평행이 되도록, 척 테이블(12)을 회전시킨다. 또한, 레이저 빔(16)의 집광점이 1개의 스트리트(13)의 연장선 상에 위치되도록, 척 테이블(12)의 위치를 조정한다. 또한, 레이저 빔(16)이 웨이퍼(11)의 표면(11a) 측에서 집광되도록, 레이저 빔(16)의 집광점의 높이를 조정한다.
그리고, 도 2(A)에 도시한 바와 같이, 레이저 조사 유닛(14)으로부터 레이저 빔(16)을 조사하면서, 척 테이블(12)을 가공 이송 방향(화살표 A로 나타내는 방향)을 따라 이동시킨다. 이에 의해, 레이저 빔(16)이 1개의 스트리트(13)를 따라 웨이퍼(11)의 표면(11a) 측에 조사되어, 웨이퍼(11)에 어블레이션 가공이 실시된다.
웨이퍼(11)의 표면(11a) 측에 레이저 빔(16)을 조사하면, 기능층(17)(도 1(B) 참조)이 1개의 스트리트(13)를 따라 제거되고, 아울러 웨이퍼(11)의 표면(11a) 측에 미리 정해진 깊이의 레이저 가공 홈(11c)이 1개의 스트리트(13)를 따라 선형으로 형성된다. 또한, 기능층(17)은, 레이저 빔(16)의 조사에 의한 어블레이션에 의해 제거되어도 좋고, 웨이퍼(11)에 레이저 가공 홈(11c)이 형성된 결과로써 제거되어도 좋다.
도 2(B)는, 레이저 가공 홈(11c)이 형성된 웨이퍼(11)의 일부를 도시한 확대 평면도이다. 웨이퍼(11)에 레이저 빔(16)이 스트리트(13)를 따라 조사되면, 웨이퍼(11)에는, 스트리트(13)의 폭(인접하는 디바이스(15)의 간격)보다 폭이 작은 선형의 레이저 가공 홈(11c)이, 스트리트(13)를 따라 형성된다. 또한, 레이저 가공 홈(11c)의 폭은, 예컨대 레이저 빔(16)의 스폿 직경을 제어하는 것에 의해 조정된다.
도 2(B)에서는, 레이저 가공 홈(11c)이 형성된 영역에 모양을 부여하고 있다. 또한, 도 2(B)에서는 도시를 생략하고 있지만, 레이저 빔(16)의 조사에 의해, 레이저 가공 홈(11c)과 겹치는 영역에 있어서 기능층(17)(도 1(B) 참조)이 제거된다.
그 후, 동일한 순서를 반복하여, 모든 스트리트(13)를 따라 기능층(17)을 제거하는 것과 함께, 레이저 가공 홈(11c)을 형성한다. 이에 의해, 웨이퍼(11)의 표면(11a) 측에는 레이저 가공 홈(11c)이 격자형으로 형성된다. 또한, 레이저 가공 단계에서는, 각 스트리트(13)를 따라 복수 회씩 레이저 빔(16)을 조사해도 좋다.
또한, 레이저 가공 단계에서는, 웨이퍼(11)에 레이저 빔(16)을 조사하기 전에, 웨이퍼(11)의 표면(11a) 측에 보호막을 형성해도 좋다. 웨이퍼(11)의 표면(11a) 측에 보호막을 형성하고, 이 보호막을 통해 웨이퍼(11)에 레이저 빔(16)을 조사하면, 레이저 빔(16)의 조사에 의해 발생한 가공 부스러기(데브리)가 웨이퍼(11)의 표면(11a) 측에 부착하는 것을 방지할 수 있다. 이 보호막은, 레이저 가공 홈(11c)의 형성이 완료된 후에 제거된다.
보호막으로서는, 예컨대 PVA(폴리비닐 알코올), PEG(폴리에틸렌 글리콜) 등의 수용성의 수지를 이용할 수 있다. 보호막이 수용성의 수지로 이루어지는 경우, 웨이퍼(11)의 표면(11a) 측에 순수 등을 공급하는 것에 의해, 보호막을 용이하게 제거할 수 있다.
다음에, 절삭 블레이드로 웨이퍼(11)의 표면(11a) 측을 스트리트(13)를 따라 절삭하는 것에 의해, 스트리트(13)를 따라 레이저 가공 홈(11c)의 내측에 절삭 홈을 형성한다(절삭 홈 형성 단계). 도 3(A)는, 절삭 홈 형성 단계에 있어서의 웨이퍼(11)를 도시한 일부 단면 정면도이다.
절삭 홈 형성 단계에서는, 절삭 장치(20)를 이용하여 웨이퍼(11)를 절삭한다. 절삭 장치(20)는, 웨이퍼(11)를 유지하는 척 테이블(유지 테이블)(22)과, 척 테이블(22)에 의해 유지된 웨이퍼(11)를 절삭하는 절삭 유닛(24)을 구비한다.
척 테이블(22)의 상면은, 웨이퍼(11)를 유지하는 유지면(22a)을 구성한다. 예컨대, 유지면(22a)은, 웨이퍼(11)보다 직경이 큰 원형으로 형성된다. 다만, 유지면(22a)의 형상에 제한은 없고, 웨이퍼(11)의 형상에 따라 적절하게 설정된다. 또한, 유지면(22a)은, 척 테이블(22)의 내부에 형성된 유로(도시하지 않음)를 통해 이젝터 등의 흡인원(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
또한, 웨이퍼(11)를 유지하는 척 테이블의 종류나 구조에 제한은 없다. 예컨대, 척 테이블(22)을 대신하여, 기계적인 방법이나 전기적인 방법 등에 의해 웨이퍼(11)를 유지하는 척 테이블을 이용해도 좋다.
척 테이블(22)에는, 이동 기구(도시하지 않음) 및 회전 기구(도시하지 않음)가 접속되어 있다. 이동 기구는, 척 테이블(22)을 가공 이송 방향(도 3(A)에 있어서의 전후 방향)을 따라 이동시킨다. 또한, 회전 기구는, 척 테이블(22)을 연직 방향과 대략 평행한 회전축의 주위로 회전시킨다.
척 테이블(22)의 상방에는, 절삭 유닛(24)이 배치되어 있다. 절삭 유닛(24)은, 유지면(22a)과 대략 평행하고, 또한 가공 이송 방향과 대략 수직인 방향을 따라 배치된 원통형의 스핀들(26)을 구비한다. 이 스핀들(26)의 선단부(일단부)에는, 웨이퍼(11)를 절삭하는 환형의 절삭 블레이드(28)가 장착된다. 절삭 블레이드(28)는, 예컨대 다이아몬드 지립을 니켈 도금으로 고정한 전기 주조 지석에 의해 구성된다.
스핀들(26)의 기단부(타단부)에는, 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)이 접속되어 있다. 이 회전 구동원에 의해 스핀들(26)을 회전시키면, 스핀들(26)에 장착된 절삭 블레이드(28)가 회전한다.
또한, 절삭 유닛(24)에는, 이동 기구(도시하지 않음)가 접속되어 있다. 이동 기구는, 절삭 유닛(24)을 인덱싱 이송 방향(도 3(A)에 있어서의 좌우 방향) 및 연직 방향을 따라 이동시킨다. 이 이동 기구에 따라, 절삭 블레이드(28)의 인덱싱 이송 방향에 있어서의 위치와, 절삭 블레이드(28)의 높이(절입 깊이)가 조정된다.
절삭 홈 형성 단계에서는, 우선, 웨이퍼(11)를 척 테이블(22)에 의해 유지한다. 구체적으로는, 웨이퍼(11)는, 표면(11a) 측이 상방으로 노출되고, 이면(11b) 측이 유지면(22a)과 대향하도록, 척 테이블(22) 상에 배치된다. 이 상태에서, 유지면(22a)에 흡인원의 부압을 작용시키면, 웨이퍼(11)가 척 테이블(22)에 의해 흡인 유지된다. 또한, 웨이퍼(11)의 이면(11b) 측에는, 웨이퍼(11)를 보호하는 보호 테이프 등이 점착되어 있어도 좋다.
다음에, 1개의 스트리트(13)가 길이 방향과 가공 이송 방향이 대략 평행이 되도록, 척 테이블(22)을 회전시킨다. 또한, 절삭 블레이드(28)의 하단이 레이저 가공 홈(11c)의 바닥보다 하방이고, 또한 웨이퍼(11)의 이면(11b) 보다 상방에 배치되도록, 절삭 유닛(24)의 높이를 조정한다. 또한, 절삭 블레이드(28)가 1개의 스트리트(13)의 연장선 상에 배치되도록, 절삭 유닛(24)의 인덱싱 이송 방향에 있어서의 위치를 조정한다.
이 상태에서, 절삭 블레이드(28)를 회전시키면서 척 테이블(22)을 가공 이송 방향을 따라 이동시킨다. 이에 의해, 절삭 블레이드(28)가 스트리트(13)를 따라 웨이퍼(11)의 표면(11a) 측에 절입하여, 웨이퍼(11)에는 선형의 절삭 홈(11d)이 스트리트(13)를 따라 형성된다.
또한, 절삭 홈 형성 단계에서는, 웨이퍼(11)에 형성되어 있는 레이저 가공 홈(11c)의 폭보다 얇은(폭이 작은) 절삭 블레이드(28)가 이용된다. 그리고, 절삭 블레이드(28)는, 그 전체가 평면에서 보았을 때 레이저 가공 홈(11c)과 겹치고, 레이저 가공 홈(11c)의 폭 방향의 양단의 사이(레이저 가공 홈(11c)의 내측)를 통과하도록 이동한다.
그 때문에, 절삭 블레이드(28)는, 레이저 가공 홈(11c)의 내부에서 노출하는 웨이퍼(11)의 한 쌍의 측면에 접촉하지 않고, 레이저 가공 홈(11c)의 바닥에 절입한다. 그 결과, 레이저 가공 홈(11c)보다 폭이 작은 절삭 홈(11d)이, 평면에서 보았을 때 레이저 가공 홈(11c)의 내측에, 레이저 가공 홈(11c)의 바닥으로부터 웨이퍼(11)의 이면(11b) 측을 향해 형성된다.
또한, 절삭 블레이드(28)의 절입 깊이(웨이퍼(11)의 표면(11a)과 절삭 블레이드(28)의 하단의 높이의 차)는, 후술하는 연삭 단계에서 연삭된 후의 웨이퍼(11)의 두께(웨이퍼(11)의 마무리 두께), 즉 연삭 단계에서의 웨이퍼(11)의 두께의 목표치를 넘도록 설정된다. 그 때문에, 절삭 홈(11d)의 깊이(웨이퍼(11)의 표면(11a)과 절삭 홈(11d)의 바닥의 높이의 차)는, 웨이퍼(11)의 마무리 두께보다 크게 된다.
도 3(B)는, 절삭 홈(11d)이 형성된 웨이퍼(11)의 일부를 도시한 확대 평면도이다. 웨이퍼(11)가 절삭 블레이드(28)에 의해 스트리트(13)를 따라 절삭되면, 스트리트(13) 상에는, 레이저 가공 홈(11c)의 폭보다 폭이 작은 절삭 홈(11d)이, 레이저 가공 홈(11c)의 내측에 스트리트(13)를 따라 형성된다. 도 3(B)에서는, 절삭 홈(11d)이 형성된 영역에, 레이저 가공 홈(11c)이 형성된 영역과는 상이한 모양을 부여하고 있다.
여기서, 상술한 레이저 가공 단계에 있어서, 레이저 가공 홈(11c)과 겹치는 영역에서는 기능층(17)(도 1(B) 참조)이 제거되어 있다. 그 때문에, 절삭 블레이드(28)에 의해 레이저 가공 홈(11c)의 내측을 절삭할 때, 절삭 블레이드(28)와 기능층(17)의 접촉은 생기지 않는다. 이에 의해, 기능층(17)이 회전하는 절삭 블레이드(28)에 말려 들어가 박리되는 것을 방지할 수 있다.
그 후, 동일한 순서를 반복하여, 모든 스트리트(13)를 따라 절삭 홈(11d)을 형성한다. 이에 의해, 웨이퍼(11)의 표면(11a) 측에는, 웨이퍼(11)의 마무리 두께를 초과하는 깊이의 절삭 홈(11d)이, 스트리트(13)를 따라 격자형으로 형성된다.
다음에, 웨이퍼(11)의 표면(11a) 측에 보호 부재를 점착한다(보호 부재 점착 단계). 도 4(A)는, 보호 부재 점착 단계에 있어서의 웨이퍼(11)를 도시한 사시도이다.
보호 부재 점착 단계에서는, 예컨대 직경이 웨이퍼(11)와 동등한 원형으로 형성된 보호 부재(19)가, 웨이퍼(11)의 표면(11a) 측에 점착된다. 이 보호 부재(19)는, 웨이퍼(11)의 표면(11a) 측의 전체를 덮도록 웨이퍼(11)에 점착된다.
보호 부재(19)로서는, 예컨대 유연한 수지로 이루어지는 보호 테이프가 이용된다. 구체적으로는, 보호 부재(19)는, 원형의 기재와, 기재 상에 설치된 점착층(풀층)을 구비한다. 기재는, 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 수지로 이루어지고, 점착층은, 에폭시계, 아크릴계, 또는 고무계의 접착제 등으로 이루어진다. 또한, 점착층에는, 자외선의 조사에 의해 경화하는 자외선 경화형의 수지를 이용할 수도 있다.
다만, 보호 부재(19)는, 웨이퍼(11)의 표면(11a) 측 및 복수의 디바이스(15)를 보호 가능하면, 그 재료에 제한은 없다. 예컨대, 보호 부재(19)는, 실리콘, 유리, 세라믹스 등으로 이루어지고 판형으로 형성된 고강성의 기판이라도 좋다.
도 4(B)는, 보호 부재(19)가 점착된 웨이퍼(11)를 도시한 사시도이다. 보호 부재(19)에 의해, 후의 공정(연삭 단계, 가공 변형 제거 단계 등)의 실시 중, 웨이퍼(11)의 표면(11a) 측 및 복수의 디바이스(15)가 보호된다.
다음에, 웨이퍼(11)의 이면(11b) 측을 연삭하여 웨이퍼(11)를 박화하는 것에 의해, 절삭 홈(11d)을 이면(11b)에 노출시켜 웨이퍼(11)를 복수의 디바이스칩으로 분할한다(연삭 단계). 도 5는, 연삭 단계에 있어서의 웨이퍼(11)를 도시한 정면도이다.
연삭 단계에서는, 연삭 장치(40)를 이용하여 웨이퍼(11)를 연삭한다. 연삭 장치(40)는, 웨이퍼(11)를 유지하는 척 테이블(유지 테이블)(42)과, 척 테이블(42)에 의해 유지된 웨이퍼(11)를 연삭하는 연삭 유닛(44)을 구비한다.
척 테이블(42)의 상면은, 웨이퍼(11)를 유지하는 유지면(42a)을 구성한다. 예컨대, 유지면(42a)은, 웨이퍼(11)보다 직경이 큰 원형으로 형성된다. 다만, 유지면(42a)의 형상에 제한은 없고, 웨이퍼(11)의 형상에 따라 적절하게 설정된다. 또한, 유지면(42a)은, 척 테이블(42)의 내부에 형성된 유로(도시하지 않음)를 통해 이젝터 등의 흡인원(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
또한, 웨이퍼(11)를 유지하는 척 테이블의 종류나 구조에 제한은 없다. 예컨대, 척 테이블(42)을 대신하여, 기계적인 방법이나 전기적인 방법 등에 의해 웨이퍼(11)를 유지하는 척 테이블을 이용해도 좋다.
척 테이블(42)에는, 이동 기구(도시하지 않음) 및 회전 기구(도시하지 않음)가 접속되어 있다. 이동 기구는, 척 테이블(42)을 수평 방향을 따라 이동시킨다. 또한, 회전 기구는, 척 테이블(42)을 연직 방향과 대략 평행한 회전축의 주위로 회전시킨다.
척 테이블(42)의 상방에는, 연삭 유닛(44)이 배치되어 있다. 연삭 유닛(44)은, 이동 기구(승강 기구, 도시하지 않음)에 따라 연직 방향으로 이동하는 원통형의 하우징(도시하지 않음)을 구비하고, 이 하우징에는 회전축이 되는 원통형의 스핀들(46)이 수용되어 있다. 스핀들(46)의 선단부(하단부)는 하우징의 하단으로부터 하방에 돌출하고 있고, 이 선단부에는 금속 등으로 이루어지는 원반 형상의 마운트(48)가 고정되어 있다.
마운트(48)의 하면 측에는, 마운트(48)와 대략 동일 직경의 연삭 휠(50)이 장착된다. 연삭 휠(50)은, 스테인레스, 알루미늄 등의 금속으로 이루어지는 원환 형상의 휠베이스(52)를 구비한다. 또한, 휠베이스(52)의 하면 측에는, 직방체형으로 형성된 복수의 연삭 지석(54)이, 휠베이스(52)의 외주를 따라 대략 등간격으로 고정되어 있다. 이 복수의 연삭 지석(54)의 하면이 웨이퍼(11)에 접촉하는 것에 의해, 웨이퍼(11)가 연삭된다.
스핀들(46)의 기단부(상단부)에는, 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)이 접속되어 있다. 연삭 휠(50)은, 이 회전 구동원으로부터 스핀들(46) 및 마운트(48)를 통해 전달되는 회전력에 의해, 연직 방향에 대략 평행한 회전축의 주위로 회전한다.
또한, 연삭 유닛(44)의 근방에는, 척 테이블(42)에 의해 유지된 웨이퍼(11)에 순수 등의 연삭액을 공급하는 노즐(도시하지 않음)이 설치되어 있다. 웨이퍼(11)가 복수의 연삭 지석(54)에 의해 연삭될 때, 노즐로부터 웨이퍼(11) 및 복수의 연삭 지석(54)을 향해 연삭액이 공급된다.
연삭 단계에서는, 우선, 웨이퍼(11)를 척 테이블(42)에 의해 유지한다. 구체적으로는, 웨이퍼(11)는, 표면(11a) 측이 유지면(42a)과 대향하고, 이면(11b) 측이 상방으로 노출하도록, 척 테이블(42) 상에 배치된다. 이 상태에서, 유지면(42a)에 흡인원의 부압을 작용시키면, 웨이퍼(11)가 척 테이블(42)에 의해 흡인 유지된다.
다음에, 웨이퍼(11)를 유지한 척 테이블(42)을 연삭 유닛(44)의 하방으로 이동시킨다. 그리고, 척 테이블(42)과 연삭 휠(50)을 각각 미리 정해진 방향으로 미리 정해진 회전수로 회전시키면서, 연삭 휠(50)을 척 테이블(42)을 향해 하강시킨다. 이 때의 연삭 휠(50)의 하강 속도는, 복수의 연삭 지석(54)이 적절한 힘으로 웨이퍼(11)의 이면(11b) 측에 접촉되도록 조정된다.
회전하는 복수의 연삭 지석(54)의 하면이 웨이퍼(11)의 이면(11b) 측에 접촉하면, 웨이퍼(11)의 이면(11b) 측이 깍여진다. 이에 의해, 웨이퍼(11)에 연삭 가공이 실시되어, 웨이퍼(11)가 얇아진다. 그리고, 웨이퍼(11)가 미리 정해진 두께(마무리 두께)가 될 때까지 박화되면, 웨이퍼(11)의 연삭이 완료된다.
또한, 웨이퍼(11)가 복수의 연삭 지석(54)에 의해 연삭될 때에는, 노즐로부터 웨이퍼(11) 및 복수의 연삭 지석(54)에 연삭액이 공급된다. 이 연삭액에 의해, 웨이퍼(11) 및 복수의 연삭 지석(54)이 냉각되는 것과 동시에, 웨이퍼(11)의 연삭에 의해 생긴 부스러기(연삭 부스러기)가 씻겨진다.
웨이퍼(11)의 두께가 마무리 두께가 될 때까지 웨이퍼(11)가 박화되면, 스트리트(13)를 따라 형성되어 있는 절삭 홈(11d)이 웨이퍼(11)의 이면(11b)에 노출된다(도 5 참조). 이에 의해, 웨이퍼(11)가 디바이스(15)를 각각 구비한 복수의 디바이스칩(21)으로 분할된다.
다음에, 웨이퍼(11)의 이면(11b) 측에 플라즈마 상태의 가스를 공급하여, 복수의 디바이스칩(21)의 이면 및 측부에 형성된 가공 변형을 제거한다(가공 변형 제거 단계).
레이저 가공 단계(도 2(A) 참조)를 실시하면, 레이저 가공 홈(11c)의 주변에는, 레이저 빔(16)의 조사에 의해 형성된 미세한 요철이나 크랙 등의 변형(가공 변형)이 잔존하는 경우가 있다. 예컨대, 레이저 가공 단계의 실시 후에, 레이저 가공 홈(11c)의 내부에 노출하는 웨이퍼(11)의 측면 및 그 주변 등에, 가공 변형이 잔존한다.
또한, 절삭 홈 형성 단계(도 3(A) 참조)를 실시하면, 절삭 홈(11d)의 주변에는, 절삭 블레이드(28)와의 접촉에 의해 형성된 미세한 요철이나 크랙 등의 변형(가공 변형)이 잔존하는 경우가 있다. 예컨대, 절삭 홈 형성 단계의 실시 후, 절삭 홈(11d)의 내부에 노출하는 웨이퍼(11)의 측면 및 그 주변 등에, 가공 변형이 잔존한다.
또한, 연삭 단계(도 5 참조)를 실시하면, 웨이퍼(11)의 이면(11b) 측에는, 복수의 연삭 지석(54)과의 접촉에 의해 형성된 미세한 요철이나 크랙 등의 변형(가공 변형)이 잔존하는 경우가 있다.
상기한 가공 변형을 포함한 웨이퍼(11)를 분할하는 것에 의해 복수의 디바이스칩(21)을 제조하면, 디바이스칩(21)에 가공 변형이 잔존한다. 그리고, 이 가공 변형에 의해 디바이스칩(21)의 항절 강도(굽힘 강도)가 저하하여, 디바이스칩(21)의 품질이 저하한다. 그 때문에, 본 실시 형태에서는, 복수의 디바이스칩(21)으로 분할된 웨이퍼(11)에 대해 플라즈마 처리를 실시하는 것에 의해, 가공 변형을 제거한다.
가공 변형 제거 단계에서는, 플라즈마 처리 장치를 이용하여 웨이퍼(11)에 플라즈마 처리를 실시한다. 도 6은, 플라즈마 처리 장치(60)를 도시한 단면 모식도이다.
플라즈마 처리 장치(60)는, 플라즈마 처리가 진행되는 처리 공간(62)을 형성하는 챔버(64)를 구비한다. 챔버(64)는, 저벽(64a)과, 상벽(64b)과, 제1 측벽(64c)과, 제2 측벽(64d)과, 제3 측벽(64e)과, 제4 측벽(도시하지 않음)을 포함하는 직방체형으로 형성되어 있다. 또한, 제2 측벽(64d)에는, 웨이퍼(11)를 반입 및 반출하기 위한 개구(66)가 설치되어 있다.
개구(66)의 외측에는, 개구(66)를 개폐하는 게이트(68)가 설치되어 있다. 이 게이트(68)는 개폐 기구(70)에 접속되고 있고, 개폐 기구(70)는 게이트(68)를 연직 방향(상하 방향)을 따라 이동시킨다. 예컨대, 개폐 기구(70)는, 피스톤 로드(74)를 구비한 에어 실린더(72)에 의해 구성된다. 피스톤 로드(74)의 상단부는, 게이트(68)의 하부에 연결되어 있다. 또한, 에어 실린더(72)는 브래킷(76)을 통해 챔버(64)의 저벽(64a)에 고정되어 있다.
개폐 기구(70)로 게이트(68)를 하강시켜 개구(66)를 노출시키는 것에 의해, 개구(66)를 통해 웨이퍼(11)를 챔버(64)의 처리 공간(62)에 반입하거나, 또는, 개구(66)를 통해 웨이퍼(11)를 챔버(64)의 처리 공간(62)으로부터 반출하는 것이 가능해진다.
또한, 챔버(64)의 저벽(64a)에는, 챔버(64)의 내부와 외부를 접속하는 배기구(78)가 형성되어 있다. 이 배기구(78)에는, 처리 공간(62)을 감압하기 위한 배기 기구(80)가 접속되어 있다. 배기 기구(80)는, 예컨대 진공 펌프에 의해 구성된다.
챔버(64)의 처리 공간(62)에는, 하부 전극(82)과 상부 전극(84)이 서로 대향하도록 배치되어 있다. 하부 전극(82)은 도전성의 재료로 이루어지고, 원반 형상의 유지부(86)와, 유지부(86)의 하면의 중앙부로부터 하방을 향해 돌출하는 원기둥 형상의 지지부(88)를 포함한다.
지지부(88)는, 챔버(64)의 저벽(64a)에 형성된 개구(90)에 삽입되어 있다. 개구(90) 내의 저벽(64a)과 지지부(88)의 사이에는, 환형의 절연 부재(92)가 배치되어 있고, 이 절연 부재(92)에 의해 챔버(64)와 하부 전극(82)이 절연되어 있다. 또한, 하부 전극(82)은, 챔버(64)의 외부에서 고주파 전원(94)에 접속되어 있다.
유지부(86)의 상면 측에는 오목부가 형성되고 있고, 이 오목부에는, 웨이퍼(11)가 재치되는 테이블(96)이 설치되어 있다. 테이블(96)의 상면은, 웨이퍼(11)를 유지하는 유지면을 구성한다. 또한, 테이블(96)의 내부에는 유로(도시하지 않음)가 형성되고 있고, 테이블(96)의 상면은, 이 유로와 하부 전극(82)의 내부에 형성되어 있는 유로(98)를 통해, 이젝터 등의 흡인원(100)에 접속되어 있다.
또한, 유지부(86)의 내부에는, 냉각 유로(102)가 형성되어 있다. 냉각 유로(102)의 일단측은, 지지부(88)에 형성된 냉매 도입로(104)를 통해 냉매 순환 기구(106)에 접속되어 있다. 또한, 냉각 유로(102)의 타단측은, 지지부(88)에 형성된 냉매 배출로(108)를 통해 냉매 순환 기구(106)에 접속되어 있다. 냉매 순환 기구(106)를 작동시키면, 냉매가 냉매 도입로(104), 냉각 유로(102), 냉매 배출로(108)를 차례로 흘러, 하부 전극(82)이 냉각된다.
상부 전극(84)은, 도전성의 재료로 이루어지고, 원반 형상의 가스 분출부(110)와, 가스 분출부(110)의 상면의 중앙부로부터 상방을 향해 돌출하는 원기둥 형상의 지지부(112)를 포함한다. 지지부(112)는, 챔버(64)의 상벽(64b)에 형성된 개구(114)에 삽입되어 있다. 개구(114) 내의 상벽(64b)과 지지부(112)의 사이에는, 환형의 절연 부재(116)가 배치되어 있고, 이 절연 부재(116)에 의해 챔버(64)와 상부 전극(84)이 절연되어 있다. 또한, 상부 전극(84)은, 챔버(64)의 외부에서 고주파 전원(118)과 접속되어 있다.
지지부(112)의 상단부에는, 승강 기구(120)와 연결된 지지 암(122)이 장착되어 있다. 승강 기구(120) 및 지지 암(122)에 의해, 상부 전극(84)은 연직 방향(상하 방향)으로 이동한다.
가스 분출부(110)의 하면측에는, 복수의 분출구(124)가 설치되어 있다. 이 분출구(124)는, 가스 분출부(110)의 내부에 형성된 유로(126)와, 지지부(112)의 내부에 형성되어 있는 유로(128)를 통해, 제1 가스 공급원(130) 및 제2 가스 공급원(132)에 접속되어 있다. 제1 가스 공급원(130)과 제2 가스 공급원(132)은, 서로 다른 성분의 가스를 유로(128)에 공급할 수 있다.
플라즈마 처리 장치(60)의 각 구성 요소(개폐 기구(70), 배기 기구(80), 고주파 전원(94), 흡인원(100), 냉매 순환 기구(106), 고주파 전원(118), 승강 기구(120), 제1 가스 공급원(130), 제2 가스 공급원(132) 등)는, 플라즈마 처리 장치(60)를 제어하는 제어부(제어 유닛, 제어 장치)(134)에 접속되어 있다. 제어부(134)는, 컴퓨터 등에 의해 구성되고, 플라즈마 처리 장치(60)의 구성 요소 각각의 동작을 제어한다.
가공 변형 제거 단계에서는, 우선, 개폐 기구(70)로 플라즈마 처리 장치(60)의 게이트(68)를 하강시키고, 개구(66)를 노출시킨다. 그리고, 반송 기구(도시하지 않음)에 의해, 개구(66)를 통해 웨이퍼(11)를 챔버(64)의 처리 공간(62)에 반입하고, 테이블(96) 상에 배치한다. 이 때 웨이퍼(11)는, 이면(11b) 측이 상방(상부 전극(84) 측)에 노출하도록 배치된다. 또한, 웨이퍼(11)의 반입 시에는, 승강 기구(120)로 상부 전극(84)을 상승시켜, 하부 전극(82)과 상부 전극(84)의 간격을 확장해 두는 것이 바람직하다.
다음에, 테이블(96)의 상면에 흡인원(100)의 부압을 작용시켜, 웨이퍼(11)를 테이블(96)에 의해 흡인 유지한다. 또한, 개폐 기구(70)로 게이트(68)를 상승시켜 개구(66)를 닫아, 처리 공간(62)을 밀폐한다. 또한, 상부 전극(84)과 하부 전극(82)이 플라즈마 처리에 적절한 미리 정해진 위치 관계가 되도록, 승강 기구(120)로 상부 전극(84)의 높이 위치를 조절한다. 그리고, 배기 기구(80)를 작동시켜, 처리 공간(62)을 감압 상태(예컨대, 50 Pa 이상 300 Pa 이하)로 한다.
또한, 처리 공간(62)이 감압되었을 때에 웨이퍼(11)를 흡인원(100)의 부압에 의해 테이블(96) 상에 유지하는 것이 곤란하게 되는 경우는, 웨이퍼(11)를 전기적인 힘(대표적으로는 정전 인력) 등에 의해 테이블(96) 상에 유지한다. 예컨대, 테이블(96)의 내부에는 복수의 전극이 매립되어 있고, 이 전극에 미리 정해진 전압을 인가하는 것에 의해, 테이블(96)과 웨이퍼(11)의 사이에 쿨롱 힘을 작용시켜, 웨이퍼(11)를 테이블(96)에 흡착시킨다. 즉, 테이블(96)은 정전 척 테이블로서 기능한다.
그리고, 제1 가스 공급원(130)으로부터, 유로(128), 유로(126), 복수의 분출구(124)를 통해, 하부 전극(82)과 상부 전극(84)의 사이에 에칭용의 가스(에칭 가스)를 공급한다. 또한, 하부 전극(82) 및 상부 전극(84)에, 미리 정해진 고주파 전력(예컨대, 1000W 이상 3000W 이하)을 부여한다. 그 결과, 하부 전극(82)과 상부 전극(84)의 사이에 존재하는 가스가 플라즈마화되고, 플라즈마 상태의 가스가 웨이퍼(11)의 이면(11b) 측에 공급된다.
도 7은, 플라즈마 상태의 가스가 공급되는 웨이퍼(11)의 일부를 도시한 확대 단면도이다. 복수의 분출구(124)로부터 분출한 가스(140)는, 하부 전극(82)과 상부 전극(84)의 사이에서, 이온이나 라디칼을 포함한 플라즈마 상태가 된다. 그리고, 플라즈마 상태의 가스(140)가, 복수의 디바이스칩(21)으로 분할된 웨이퍼(11)의 이면(11b) 측에 공급된다. 그 결과, 플라즈마 상태의 가스(140)가 웨이퍼(11)에 작용하여, 웨이퍼(11)에 플라즈마 에칭이 실시된다.
또한, 가스(140)의 성분에 제한은 없고, 웨이퍼(11)의 재질에 따라 적절하게 선택된다. 예컨대, 웨이퍼(11)가 실리콘 웨이퍼인 경우에는, CF4, SF6 등의 불소계의 가스를 포함한 가스(140)를 이용할 수 있다.
플라즈마 상태의 가스(140)는, 웨이퍼(11)의 이면(11b)에 조사되는 것과 동시에, 인접하는 디바이스칩(21) 간의 간극(레이저 가공 홈(11c) 및 절삭 홈(11d))에 인입된다. 이에 의해, 웨이퍼(11)의 이면(11b) 측(디바이스칩(21)의 이면측에 대응)에 형성된 가공 변형이나, 인접하는 디바이스칩(21) 간의 간극에서 노출하는 웨이퍼(11)의 측부(디바이스칩(21)의 측부에 대응)에 형성된 가공 변형이, 플라즈마 에칭에 의해 제거된다.
여기서, 상술한 레이저 가공 단계(도 2(A) 참조)에서는, 레이저 빔(16)의 조사에 의해 생기는 열에 기인하여, 특히 레이저 가공 홈(11c)의 주변에, 열 변형에 의한 요철 등의 가공 변형이 형성되기 쉽다. 그리고, 이 열에 의한 가공 변형이 형성된 영역(열영향층, 열변형층)이 웨이퍼(11)에 잔존하면, 디바이스칩(21)의 항절 강도에 악영향을 준다.
도 8(A)는, 레이저 가공 홈(11c)이 형성된 웨이퍼(11)의 일부를 도시한 확대 단면도이다. 레이저 가공 홈(11c)의 주변에는, 레이저 빔(16)의 조사에 의해 형성된 열영향층(열변형층)(11e)이 잔존한다. 도 8(A)에는, 열영향층(11e)이, 레이저 가공 홈(11c)의 양측단(레이저 가공 홈(11c)의 내부에서 노출하는 웨이퍼(11)의 한 쌍의 측면) 및 레이저 가공 홈(11c)의 바닥을 따라 잔존하고 있는 상태를 나타내고 있다. 열영향층(11e)은, 레이저 빔(16)의 조사 조건에 따라 미리 정해진 두께(예컨대 20㎛ 이하)로 형성된다.
열영향층(11e)이 형성된 웨이퍼(11)에 플라즈마 상태의 가스(140)를 공급하면, 가스(140)가 웨이퍼(11)의 이면(11b) 측으로부터 절삭 홈(11d)에 인입되어, 레이저 가공 홈(11c)에 도달한다. 그리고, 가스(140)에 의해 레이저 가공 홈(11c)의 주변에 형성된 열영향층(11e)에 플라즈마 에칭이 실시되어, 열영향층(11e)이 제거된다.
도 8(B)는, 레이저 가공 홈(11c)의 주변의 열영향층(11e)이 제거된 웨이퍼(11)의 일부를 도시한 확대 단면도이다. 플라즈마 상태의 가스(140)의 공급에 의해 열영향층(11e)이 제거되는 것에 의해, 디바이스칩(21)의 항절 강도의 저하가 억제된다.
또한, 상기한 가공 변형 제거 단계의 실시 후에, 웨이퍼(11)의 이면(11b) 측에 변형층(게더링층)을 형성하여도 좋다(변형층 형성 단계). 이 변형층은, 상술한 레이저 가공 단계나 절삭 홈 형성 단계에서 웨이퍼(11)에 형성된 가공 변형보다, 더 미세한 요철이나 크랙이 형성된 영역에 상당한다.
웨이퍼(11)의 이면(11b) 측에 변형층이 존재하면, 웨이퍼(11)의 내부에 존재하는 금속 원소(구리 등)가 변형층에 포획되는 게더링 효과를 얻을 수 있다는 것이 확인되고 있다. 그 때문에, 웨이퍼(11)의 이면(11b) 측에 변형층을 형성하면, 복수의 디바이스(15)가 형성되어 있는 웨이퍼(11)의 표면(11a) 측에 금속 원소가 이동하기 어려워지고, 금속 원소에 기인하는 디바이스(15)의 동작 불량(전류의 누설 등)이 생기기 어려워진다.
변형층의 형성에는, 플라즈마 처리 장치(60)(도 6 참조)를 이용할 수 있다. 예컨대, 플라즈마 처리 장치(60)에 의해 불활성 가스를 플라즈마 상태로 하여 웨이퍼(11)의 이면(11b) 측에 공급하는 것에 의해, 변형층이 형성된다.
구체적으로는, 가공 변형 제거 단계에 있어서 가공 변형의 제거가 완료된 후, 제1 가스 공급원(130)으로부터 챔버(64)로의 에칭 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 제2 가스 공급원(132)으로부터 챔버(64)에 불활성 가스(예컨대, He, Ar 등의 희가스)를 공급하면서, 하부 전극(82) 및 상부 전극(84)에 미리 정해진 고주파 전력을 부여한다.
이에 의해, 하부 전극(82)과 상부 전극(84)의 사이에 불활성 가스가 플라즈마화되고, 플라즈마 상태의 불활성 가스가 웨이퍼(11)의 이면(11b)에 조사된다. 그 결과, 웨이퍼(11)의 이면(11b)이 스퍼터링되어, 이면(11b)에 미세한 요철 또는 크랙(변형)이 형성된다. 이 변형이 형성된 영역(변형층)은, 웨이퍼(11)의 내부에 함유되어 있는 금속 원소를 포획하는 게더링층으로서 기능한다.
또한, 불활성 가스를 이용한 플라즈마 처리에 의해 형성되는 변형층의 두께는 극히 작다. 예컨대, 변형층의 두께는, 레이저 가공 단계나 절삭 홈 형성 단계에서 웨이퍼(11)에 형성된 가공 변형의 두께의 1/10 이하이다. 그 때문에, 변형층이 디바이스칩(21)의 항절 강도에 미치는 영향은 작다.
이상과 같이, 본 실시 형태와 관련되는 웨이퍼의 가공 방법에서는, 레이저 빔(16)의 조사에 의해 레이저 가공 홈(11c)이 형성되고, 복수의 디바이스칩(21)으로 분할된 웨이퍼(11)에 대해, 플라즈마 상태의 가스를 공급하는 것에 의해, 레이저 가공 홈(11c)의 주변에 형성되어 있는 열영향층(11e)을 제거한다. 이에 의해, 디바이스칩(21)에 열영향층(11e)이 잔존하는 것을 방지하여, 디바이스칩(21)의 항절 강도의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 상기의 실시형태에서는, 웨이퍼(11)에 레이저 가공 홈(11c) 및 절삭 홈(11d)이 형성되는 예에 대해 설명했다(도 2(A) 및 도 3(A) 참조). 다만, 레이저 가공 단계에서는, 레이저 빔(16)의 조사에 의해, 웨이퍼(11)의 마무리 두께를 초과하는 깊이의 레이저 가공 홈(11c)를, 스트리트(13)를 따라 형성해도 좋다.
웨이퍼(11)의 마무리 두께를 초과하는 깊이의 레이저 가공 홈(11c)이 형성된 웨이퍼(11)를, 웨이퍼(11)의 두께가 마무리 두께가 될 때까지 박화하면(연삭 단계), 레이저 가공 홈(11c)이 웨이퍼(11)의 이면(11b) 측에서 노출한다. 이에 의해, 웨이퍼(11)가 복수의 디바이스칩(21)으로 분할된다.
상기와 같이, 레이저 가공 홈(11c)의 깊이를 웨이퍼(11)의 마무리 두께보다 크게 하면, 절삭 블레이드(28)로 웨이퍼(11)를 절삭하는 공정(절삭 홈 형성 단계)을 생략할 수 있다. 이에 의해, 절삭 장치(20)의 준비 및 가동이 불필요하게 되는 것과 동시에, 공정 수가 삭감된다.
또한, 레이저 가공 단계에서는, 레이저 빔(16)의 조사에 의해, 웨이퍼(11)의 표면(11a)으로부터 이면(11b)에 이르는 레이저 가공 홈을 스트리트(13)를 따라 형성해도 좋다. 이 경우, 레이저 빔(16)의 조사에 의해 웨이퍼(11)가 스트리트(13)를 따라 분할된다.
도 9(A)는, 웨이퍼(11)의 표면(11a)으로부터 이면(11b)에 이르는 레이저 가공 홈(레이저 분할 홈)(11f)이 형성된 웨이퍼(11)의 일부를 도시한 확대 단면도이다. 레이저 빔(16)의 조사에 의해 레이저 가공 홈(11f)이 스트리트(13)를 따라 형성되면, 웨이퍼(11)가 스트리트(13)를 따라 분할된다. 즉, 레이저 가공 단계에 있어서 웨이퍼(11)가 복수의 디바이스칩(21)으로 분할된다.
레이저 가공 단계에서 레이저 가공 홈(11f)을 형성하면, 절삭 홈(11d)의 형성이 불필요하게 되어, 절삭 홈 형성 단계를 생략할 수 있다. 그리고, 연삭 단계는, 웨이퍼(11)가 복수의 디바이스칩(21)으로 분할된 상태에서 실시되어, 복수의 디바이스칩(21)의 이면측이 각각 연삭된다. 다만, 레이저 가공 단계에서 얻어진 디바이스칩(21)의 두께가 이미 원하는 범위 내에 있는 경우에는, 연삭 단계를 생략할 수 있다.
또한, 레이저 빔(16)의 조사에 의해 레이저 가공 홈(11f)을 형성하면, 레이저 가공 홈(11f)의 주변에는 열영향층(열변형층)(11g)이 형성된다. 도 9(A)에는, 열영향층(11g)이, 레이저 가공 홈(11f)의 양측단(레이저 가공 홈(11f)의 내부에서 노출하는 웨이퍼(11)의 한 쌍의 측면)을 따라 잔존하고 있는 상태를 나타내고 있다.
플라즈마 처리 장치(60)(도 6 참조)를 이용하여, 열영향층(11g)이 형성된 웨이퍼(11)의 이면(11b) 측에 플라즈마 상태의 가스(140)를 공급하면, 플라즈마 상태의 가스(140)가 레이저 가공 홈(11f)에 인입된다. 이에 의해, 레이저 가공 홈(11f)의 주변에 형성되어 있는 열영향층(11g)이 제거된다(열영향층 제거 단계). 도 9(B)는, 레이저 가공 홈(11f)의 주변의 열영향층(11g)이 제거된 웨이퍼(11)의 일부를 도시한 확대 단면도이다.
또한, 웨이퍼(11)의 마무리 두께를 초과하는 깊이의 레이저 가공 홈(11c)이나, 웨이퍼(11)의 표면(11a)으로부터 이면(11b)에 이르는 레이저 가공 홈(11f)은, 한 번의 레이저 빔(16)의 조사에 의해 형성하는 것이 곤란한 경우가 있다. 그 경우는, 각 스트리트(13)를 따라 복수 회씩 레이저 빔(16)을 조사하는 것에 의해, 레이저 가공 홈(11c,11f)을 형성한다.
또한, 상기한 실시형태에서는, 챔버(64)에 공급된 가스를 챔버(64)의 내부에서 플라즈마화시키는 플라즈마 처리 장치(60)(도 6 참조)에 대해 설명했다. 다만, 플라즈마 처리 장치(60)는, 챔버(64)의 외부에서 플라즈마화된 가스를 챔버(64)의 내부에 공급해도 좋다.
챔버(64)의 외부에서 플라즈마화된 가스를 챔버(64) 내에 도입하여 웨이퍼(11)에 공급하면, 웨이퍼(11)에 형성된 간극(레이저 가공 홈(11c,11f), 절삭 홈(11d) 등)에 가스가 인입하기 쉬워지는 것이 확인되고 있다. 이것은, 플라즈마 상태의 가스가 챔버(64)의 외부에서 내부로 배관을 통해 도입될 때, 가스에 포함되는 이온이 배관의 내벽으로의 흡착 등에 의해 제외되어, 라디칼의 비율이 높은 가스가 웨이퍼(11)에 공급되는 것에 기인한다고 추측된다.
그 때문에, 챔버(64)의 외부에서 플라즈마화된 가스를 웨이퍼(11)에 공급하면, 플라즈마 상태의 가스가, 레이저 가공 홈(11c,11f)이나 절삭 홈(11d)의 내부를, 웨이퍼(11)의 표면(11a) 측을 향해 진행하기 쉬워진다. 이에 의해, 웨이퍼(11)의 표면(11a) 측에 형성된 가공 변형(예컨대, 도 8(A)에 도시한 열영향층(11e) 등)이 제거되기 쉬워진다.
그 외, 상기 실시형태와 관련되는 구조, 방법 등은, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한 적절하게 변경하여 실시할 수 있다.
11　웨이퍼 11a　표면
11b　이면 11c　레이저 가공 홈
11d　절삭 홈 11e　열영향층(열변형층)
11f　레이저 가공 홈(레이저 분할 홈) 11g　열영향층(열변형층)
13　스트리트(분할 예정 라인) 15　디바이스
17　기능층(디바이스 층) 19　보호 부재
21　디바이스칩 10　레이저 가공 장치
12　척 테이블(유지 테이블) 12a　유지면
14　레이저 조사 유닛 16　레이저 빔
20　절삭 장치 22　척 테이블(유지 테이블)
22a　유지면 24　절삭 유닛
26　스핀들 28　절삭 블레이드
40　연삭 장치 42　척 테이블(유지 테이블)
42a　유지면 44　연삭 유닛
46　스핀들 48　마운트
50　연삭 휠 52　휠베이스
54　연삭 지석 60　플라즈마 처리 장치
62　처리 공간 64　챔버
64a　저벽 64b　상벽
64c　제1 측벽 64d　제2 측벽
64e　제3 측벽 66　개구
68　게이트 70　개폐 기구
72　에어 실린더 74　피스톤 로드
76　브래킷 78　배기구
80　배기 기구 82　하부 전극
84　상부 전극 86　유지부
88　지지부 90　개구
92　절연 부재 94　고주파 전원
96　테이블 98　유로
100　흡인원 102　냉각 유로
104　냉매 도입로 106　냉매 순환 기구
108　냉매 배출로 110　가스 분출부
112　지지부 114　개구
116　절연 부재 118　고주파 전원
120　승강 기구 122　지지 암
124　분출구 126　유로
128　유로 130　제1 가스 공급원
132　제2 가스 공급원 134　제어부(제어 유닛, 제어장치)
140　가스

Claims (3)

  1. 복수의 스트리트에 의해 구획된 복수의 영역에 배치된 복수의 디바이스를 구성하는 기능층을 표면측에 구비한 웨이퍼의 가공 방법에 있어서,
    상기 웨이퍼의 표면측에, 상기 웨이퍼에 대해 흡수성을 가지는 레이저 빔을 상기 스트리트를 따라 조사하는 것에 의해, 상기 스트리트를 따라 상기 기능층을 제거하면서, 상기 스트리트를 따라 레이저 가공 홈을 형성하는 레이저 가공 단계와,
    상기 레이저 가공 홈의 폭보다 얇은 절삭 블레이드로 상기 웨이퍼의 표면측을 상기 스트리트를 따라 절삭하는 것에 의해, 상기 웨이퍼의 마무리 두께를 초과하는 깊이의 절삭 홈을, 상기 스트리트를 따라 상기 레이저 가공 홈의 내측에 형성하는 절삭 홈 형성 단계와,
    상기 절삭 홈 형성 단계의 실시 후에, 상기 웨이퍼의 표면측에 보호 부재를 점착하는 보호 부재 점착 단계와,
    상기 보호 부재를 통해 상기 웨이퍼를 연삭 장치의 척 테이블에 의해 유지하고, 상기 웨이퍼의 이면측을 연삭하여 상기 웨이퍼의 두께가 상기 마무리 두께가 될 때까지 상기 웨이퍼를 박화하는 것에 의해, 상기 절삭 홈을 상기 웨이퍼의 이면측에 노출시켜 상기 웨이퍼를 복수의 디바이스칩으로 분할하는 연삭 단계와,
    상기 웨이퍼의 이면측에 플라즈마 상태의 가스를 공급하여, 복수의 상기 디바이스칩의 이면측 및 측부에 형성된 가공 변형을 제거하는 가공 변형 제거 단계를 구비하고,
    상기 가공 변형 제거 단계에서는, 상기 레이저 가공 홈의 주변에 형성되어 있는 열영향층을 제거하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 가공 방법.
  2. 복수의 스트리트에 의해 구획된 복수의 영역에 배치된 복수의 디바이스를 구성하는 기능층을 표면측에 구비한 웨이퍼의 가공 방법에 있어서,
    상기 웨이퍼의 표면측에, 상기 웨이퍼에 대해 흡수성을 가지는 레이저 빔을 상기 스트리트를 따라 조사하는 것에 의해, 상기 스트리트를 따라 상기 기능층을 제거하면서, 상기 스트리트를 따라 상기 웨이퍼의 마무리 두께를 초과하는 깊이의 레이저 가공 홈을 형성하는 레이저 가공 단계와,
    상기 레이저 가공 단계의 실시 후에, 상기 웨이퍼의 표면측에 보호 부재를 점착하는 보호 부재 점착 단계와,
    상기 보호 부재를 통해 상기 웨이퍼를 연삭 장치의 척 테이블에 의해 유지하고, 상기 웨이퍼의 이면측을 연삭하여 상기 웨이퍼의 두께가 상기 마무리 두께가 될 때까지 상기 웨이퍼를 박화하는 것에 의해, 상기 레이저 가공 홈을 상기 웨이퍼의 이면측에 노출시켜 상기 웨이퍼를 복수의 디바이스칩으로 분할하는 연삭 단계와,
    상기 웨이퍼의 이면측에 플라즈마 상태의 가스를 공급하여, 복수의 상기 디바이스칩의 이면측 및 측부에 형성되어 있는 가공 변형을 제거하는 가공 변형 제거 단계를 구비하고,
    상기 가공 변형 제거 단계에서는, 상기 레이저 가공 홈의 주변에 형성되어 있는 열영향층을 제거하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 가공 방법.
  3. 복수의 스트리트에 의해 구획된 복수의 영역에 배치된 복수의 디바이스를 구성하는 기능층을 표면측에 구비한 웨이퍼의 가공 방법에 있어서,
    상기 웨이퍼에 대해 흡수성을 가지는 레이저 빔을 상기 스트리트를 따라 조사하는 것에 의해, 상기 스트리트를 따라 상기 기능층을 제거하면서, 상기 스트리트를 따라 레이저 가공 홈을 형성하여 상기 웨이퍼를 복수의 디바이스칩으로 분할하는 레이저 가공 단계와,
    상기 레이저 가공 단계의 실시 후에, 상기 웨이퍼의 표면측에 보호 부재를 점착하는 보호 부재 점착 단계와,
    상기 보호 부재 점착 단계의 실시 후에, 상기 웨이퍼의 이면측에 플라즈마 상태의 가스를 공급하여, 상기 레이저 가공 홈의 주변에 형성되어 있는 열영향층을 제거하는 열영향층 제거 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 가공 방법.
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