特許 5939752 ウェーハの分割方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5939752

(24)【登録日】2016年5月27日

(45)【発行日】2016年6月22日

(54)【発明の名称】ウェーハの分割方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/301 20060101AFI20160609BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/78 S

   H01L21/78 B

   H01L21/78 Q

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2011-190647(P2011-190647)

(22)【出願日】2011年9月1日

(65)【公開番号】特開2013-55120(P2013-55120A)

(43)【公開日】2013年3月21日

【審査請求日】2014年8月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】110001014

【氏名又は名称】特許業務法人東京アルパ特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100087099

【弁理士】

【氏名又は名称】川村 恭子

(74)【代理人】

【識別番号】100063174

【弁理士】

【氏名又は名称】佐々木 功

(74)【代理人】

【識別番号】100124338

【弁理士】

【氏名又は名称】久保 健

(72)【発明者】

【氏名】荒井 一尚

【審査官】 竹口 泰裕

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００８／１４６７４４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０９−００７９７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ２１／３０１、２１／７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて表面に形成されたウェーハを個々のデバイスに分割するウェーハの分割方法であって、
ウェ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の内部に位置づけて照射し、該分割予定ラインの内部に該ウェーハの表面側から裏面側に至る改質層を形成する改質層形成工程と、
ウェーハをエッチングするエッチングガスまたはエッチング液を該ウェーハに供給し、該改質層を侵食させて該ウェーハを個々のデバイスに分割するエッチング工程と、
から少なくとも構成され、
該改質層形成工程の前に該ウェーハの表面に保護部材を貼着し、耐エッチングマスクを該ウェーハの裏面に被覆し該分割予定ラインに沿って該耐エッチングマスクを除去して該ウェーハ裏面を露出させる溝を形成する耐エッチングマスク形成工程が含まれる
ウェーハの分割方法。

【請求項2】

複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて表面に形成されたウェーハを個々のデバイスに分割するウェーハの分割方法であって、
ウェ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の内部に位置づけて照射し、該分割予定ラインの内部に該ウェーハの表面側から裏面側に至る改質層を形成する改質層形成工程と、
ウェーハをエッチングするエッチングガスまたはエッチング液を該ウェーハに供給し、該改質層を侵食させて該ウェーハを個々のデバイスに分割するエッチング工程と、
から少なくとも構成され、
該改質層形成工程の前に該ウェーハの裏面に保護部材を貼着し、耐エッチングマスクを該ウェーハの表面に被覆し該分割予定ラインに沿って該耐エッチングマスクを除去して該ウェーハ表面を露出させる溝を形成する耐エッチングマスク形成工程が含まれる
ウェーハの分割方法。

【請求項3】

前記耐エッチングマスク形成工程において、ダイシング又はレーザー照射により前記分割予定ラインに沿って前記耐エッチングマスクを除去して溝を形成し、
前記改質層形成工程では、該溝を介してレーザー光線を照射する
請求項１又は２に記載のウェーハの分割方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、各種ウェーハを個々のチップに分割するウェーハの分割方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが分割予定ラインによって区画されて表面に形成されたウェーハは、個々のデバイスに分割され、携帯電話機、パソコン等の各種電気機器等に利用されている。

【0003】

ウェーハを個々のデバイスに分割する方法として、ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を分割予定ラインの内部に集光することにより分割予定ラインに沿って改質層を形成し、その後、ウェーハに対して外力を加えることにより、改質層を起点としてデバイスに分割する技術が提案され、実用に供されている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第３４０８８０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、ウェーハに外力を加えて個々のデバイスに分割すると、改質層が粉砕されるため、微粉末がデバイスの表面に付着し、デバイスの品質を低下させるという問題がある。

【0006】

また、ウェーハの分割後は改質層がデバイスの側面に残存するため、残存した改質層がデバイスの抗折強度を低下させるという問題がある。

【0007】

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、レーザー光線の照射によりウェーハの内部に改質層を形成し、改質層を起点としてウェーハを個々のデバイスに分割する場合において、デバイスの品質および抗折強度を低下させないようにすることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて表面に形成されたウェーハを個々のデバイスに分割するウェーハの分割方法に関し、ウェ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の内部に位置づけて照射し、分割予定ラインの内部にウェーハの表面側から裏面側に至る改質層を形成する改質層形成工程と、ウェーハをエッチングするエッチングガスまたはエッチング液をウェーハに供給し、改質層を侵食させてウェーハを個々のデバイスに分割するエッチング工程と、から少なくとも構成され、改質層形成工程の前にウェーハの表面に保護部材を貼着し、耐エッチングマスクをウェーハの裏面に被覆し分割予定ラインに沿って耐エッチングマスクを除去してウェーハ裏面を露出させる溝を形成する耐エッチングマスク形成工程が含まれる。

【0009】

また、本発明は、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて表面に形成されたウェーハを個々のデバイスに分割するウェーハの分割方法であって、ウェ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の内部に位置づけて照射し、分割予定ラインの内部にウェーハの表面側から裏面側に至る改質層を形成する改質層形成工程と、ウェーハをエッチングするエッチングガスまたはエッチング液をウェーハに供給し、改質層を侵食させてウェーハを個々のデバイスに分割するエッチング工程と、から少なくとも構成され、改質層形成工程の前にウェーハの裏面に保護部材を貼着し、耐エッチングマスクをウェーハの表面に被覆し分割予定ラインに沿って耐エッチングマスクを除去してウェーハ表面を露出させる溝を形成する耐エッチングマスク形成工程が含まれる。

【0010】

上記発明において、耐エッチングマスク形成工程では、ダイシング又はレーザー照射により分割予定ラインに沿って耐エッチングマスクを除去して溝を形成し、改質層形成工程では、溝を介してレーザー光線を照射するとよい。

【発明の効果】

【0011】

本発明では、エッチング工程においてエッチングガスまたはエッチング液によって改質層を侵食させるようにしたことで、改質層が粉砕されないため、微粉末を発生させずにデバイスに分割することができる。したがって、微粉末がデバイスの表面に付着してデバイスの品質を低下させることがない。

【0012】

また、エッチングによって改質層が除去されるため、改質層の残存に起因するデバイスの抗折強度の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】ウェーハの一例を示す斜視図である。

【図2】ウェーハの表面を保護部材に貼着しフレームに支持させた状態を示す斜視図である。

【図3】レーザー加工装置の一例を示す斜視図である。

【図4】改質層形成工程を示す斜視図である。

【図5】改質層形成工程を示す断面図である。

【図6】エッチング工程を示す斜視図である。

【図7】分割されたウェーハを示す斜視図である。

【図8】分割されたウェーハを示す断面図である。

【図9】ウェーハの分割方法の第二の例をステップごとに示す断面図である。

【図10】ウェーハの裏面を保護部材に貼着しフレームに支持させた状態を示す斜視図である。

【図11】ウェーハの分割方法の第三の例をステップごとに示す断面図である。

【図12】分割されたウェーハを示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

１ 第1の実施形態
図１に示すウェーハＷにおいては、表面Ｗ１に、縦横に分割予定ラインＬが形成されている。そして、分割予定ラインＬによって区画された領域には、デバイスＤが複数形成されている。

【0015】

（１）保護部材貼着工程
このウェーハＷを裏返し、図２に示すように、表面Ｗ１を粘着テープ等からなる保護部材Ｐに貼着する。保護部材Ｐの周縁部にはリング状に形成されたフレームＦが貼着されており、ウェーハＷは、保護部材Ｐを介してフレームＦに支持される。このとき、ウェーハＷの裏面Ｗ２が露出した状態となる。

【0016】

（２）改質層形成工程
次に、このウェーハＷに対してレーザー光線を照射し、分割予定ラインＬに沿って、その内部に改質層を形成する。改質層の形成には、例えば図３に示すレーザー加工装置１を使用することができる。

【0017】

このレーザー加工装置１は、被加工物を保持するチャックテーブル２と、チャックテーブル２に保持された被加工物に対してレーザー光線を照射するレーザー照射手段３とを備えている。

【0018】

保持手段２は、ウェーハＷを吸引保持する保持面２０と、フレームＦを固定する固定部２１とから構成されている。固定部２１は、フレームＦを上方から押圧する押さえ部２１０を備えている。

【0019】

保持手段２は、加工送り手段４によって加工送り方向（Ｘ軸方向）に移動可能に支持されているとともに、割り出し送り手段５によってＸ軸方向に対して水平方向に直交する割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に移動可能に支持されている。加工送り手段４及び割り出し送り手段５は、制御手段６によって制御される。

【0020】

加工送り手段４は、平板状の基台５３上に配設され、Ｘ軸方向の軸心を有するボールネジ４０と、ボールネジ４０と平行に配設された一対のガイドレール４１と、ボールネジ４０の一端に連結されたモータ４２と、図示しない内部のナットがボールネジ４０に螺合すると共に下部がガイドレール４１に摺接するスライド部４３とから構成されている。この加工送り手段４は、制御手段６による制御の下でモータ４２に駆動されてボールネジ４０が回動するのに伴い、スライド部４３がガイドレール４１上をＸ軸方向に摺動して保持手段２をＸ軸方向に移動させる構成となっている。

【0021】

保持手段２及び加工送り手段４は、割り出し送り手段５によってＹ軸方向に移動可能に支持されている。割り出し送り手段５は、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ５０と、ボールネジ５０に平行に配設された一対のガイドレール５１と、ボールネジ５０の一端に連結されたモータ５２と、図示しない内部のナットがボールネジ５０に螺合すると共に下部がガイドレール５１に摺接する基台５３とから構成されている。この割り出し送り手段５は、制御手段６による制御の下でモータ５２に駆動されてボールネジ５０が回動するのに伴い、基台５３がガイドレール５１上をＹ軸方向に摺動して保持手段２及び加工送り手段４をＹ軸方向に移動させる構成となっている。

【0022】

レーザー照射手段３は、壁部１０に固定された基台３０と、基台３０の先端部に固定された照射ヘッド３１とを備えている。照射ヘッド３１は、鉛直方向の光軸を有するレーザー光線を照射する機能を有しており、集光レンズを備えている。

【0023】

保持手段２においては、保護部材Ｐを介してウェーハＷが保持面２０に吸引保持され、フレームＦが固定部２１に固定される。そして、図示しないカメラによる撮像によってウェーハＷの表面Ｗ１を撮像し、分割予定ラインＬを検出する。なお、カメラがウェーハＷの裏面Ｗ２側に位置する本発明の場合は、赤外線カメラを用いて裏面Ｗ２側から透過させて表面Ｗ１を撮像する。

【0024】

分割予定ラインＬの検出後、その分割予定ラインＬと照射ヘッド３１のＹ軸方向の位置をあわせる。そして、図４に示すように、保持手段２に保持されたウェーハＷをＸ軸方向に送りながら、ウェーハＷに対して透過性を有する波長のレーザー光線３１ａを照射ヘッド３１から分割予定ラインＬに沿って照射する。レーザー光線３１ａは、分割予定ラインＬの内部の集光点に集光する。例えば以下の加工条件にてレーザー照射を行う。
レーザー光線の波長： １０６４［ｎｍ］
平均出力： ０．３［Ｗ］
繰り返し周波数： １００［ｋＨｚ］
スポット径： １［μｍ］
送り速度： １００［ｍｍ／秒］

【0025】

このような加工条件の下で分割予定ラインＬの内部にレーザー光線を集光すると、図５に示すように、分割予定ラインＬに沿ってウェーハＷの内部に表面Ｗ１側から裏面Ｗ２側に至る改質層Ｒ１が形成される。改質層Ｒ１の形成時は、必要に応じて集光点をウェーハＷの厚さ方向に移動させることにより、改質層Ｒ１の深さを調整する。

【0026】

同様に、保持手段２のＹ軸方向の割り出し送りとともに、順次分割予定ラインＬに沿ってレーザー照射を行い、さらに、保持手段２を９０度回転させてから同様のレーザー照射を行うと、図６に示すように、すべての分割予定ラインＬに沿って、その内部に改質層Ｒ１が形成される。

【0027】

（３）エッチング工程
このようにしてすべての分割予定ラインＬに沿って改質層Ｒ１が形成された後、図６に示すように、裏面Ｗ２側からエッチングガス７を供給して裏面Ｗ２側に対してドライエッチングを行う。図示していないが、エッチングガス７の供給は、密閉された真空室内で行う。エッチングガスとしては、例えばプラズマ化したSF₆（六フッ化硫黄）を使用する。

【0028】

そうすると、図７及び図８に示すように、改質層Ｒ１に沿ってエッチングガスによる侵食が行われ、改質層Ｒ１が除去され、改質層Ｒ１が形成されていた部分に溝Ｇ１が形成され、溝Ｇ１によって個々のデバイスＤに分割される。

【0029】

なお、エッチングガスによるドライエッチングに代えて、エッチング液によるウェットエッチングを用いることもできる。ウェットエッチングの場合は、ウェーハＷをエッチング液、例えばKOH（水酸化カリウム）に浸漬する。なお、ウェーハＷの裏面Ｗ２もエッチングされるが、改質層Ｒ１の方がエッチング速度が速いため、問題にはならない。

【0030】

２ 第２の実施形態
（１）保護部材貼着工程
図９（ａ）に示すように、ウェーハＷの表面Ｗ１を粘着テープ等からなる保護部材Ｐに貼着する。保護部材Ｐの周縁部には、図２に示したようにリング状に形成されたフレームＦが貼着されており、ウェーハＷは、保護部材Ｐを介してフレームＦに支持される。このとき、ウェーハＷの裏面Ｗ２が露出した状態となる。保護部材貼着工程は、少なくとも後述する改質層形成工程の前に行うようにする。

【0031】

（２）耐エッチングマスク形成工程
次に、図９（ａ）に示すように、ウェーハＷの裏面Ｗ２に耐エッチングマスクＭ１を被覆する。耐エッチングマスクＭ１としては、例えば、レジスト膜、SiO_２（二酸化ケイ素）膜等を使用することができる。耐エッチングマスクＭ１は、例えば、熱酸化法によって形成することができる。

【0032】

裏面Ｗ２全面に耐エッチングマスクＭ１を被覆した後、図９（ｂ）に示すように、耐エッチングマスクＭ１のうち、分割予定ラインＬの裏面側に対面する部分を除去し、溝Ｇ２を形成する。耐エッチングマスクＭ１がレジスト膜の場合は、例えばフォトマスクを使用し、耐エッチングマスクＭ１のうち、分割予定ラインＬの上方に位置する部分を露光させて除去することができる。また、耐エッチングマスクＭ１がSiO_２膜の場合は、ダイシングによって除去することができる。

【0033】

さらに、耐エッチングマスクＭ１に対してレーザー光線を照射することによっても溝Ｇ２を形成することができる。この場合の加工条件は、例えば以下のとおりである。
レーザー光線の波長： ３５５［ｎｍ］
平均出力： １．０［Ｗ］
繰り返し周波数： １０［ｋＨｚ］
スポット径： ２０［μｍ］
送り速度： １００［ｍｍ／秒］

【0034】

（３）改質層形成工程
次に、図９（ｃ）に示すように、ウェーハＷに対して透過性を有する波長のレーザー光線３１ａを照射ヘッド３１から照射し、ウェーハＷの裏面Ｗ２側から溝Ｇ２の下方のウェーハＷの内部に集光する。そうすると、溝Ｇ２は分割予定ラインＬに対応してその上方に形成されているため、分割予定ラインＬに沿って改質層Ｒ２が形成される。レーザー加工の条件は、上記第１の実施形態における改質層形成工程と同様である。

【0035】

（４）エッチング工程
ウェーハＷの内部に改質層Ｒ２が形成された後、第１の実施形態と同様に、ドライエッチング又はウェットエッチングによって、改質層Ｒ２を侵食させる。そうすると、図９（ｄ）に示すように、改質層Ｒ２が除去され、分割予定ラインＬに沿って溝Ｇ３が形成され、個々のデバイスＤに分割される。

【0036】

なお、保護部材貼着工程は、耐エッチングマスク形成工程の前、後のいずれに行うようにしてもよい

【0037】

３ 第３の実施形態
（１）保護部材貼着工程
図１０に示すように、ウェーハＷの裏面Ｗ２を粘着テープ等からなる保護部材Ｐに貼着する。保護部材Ｐの周縁部には、リング状に形成されたフレームＦが貼着されており、ウェーハＷは、保護部材Ｐを介してフレームＦに支持される。このとき、ウェーハＷの表面Ｗ１が露出した状態となる。表面Ｗ１においては、分割予定ラインＬによって区画されて複数のデバイスＤが形成されている。保護部材貼着工程は、少なくとも後述する改質層形成工程の前に行うようにする。

【0038】

（２）耐エッチングマスク形成工程
図１１（ａ）に示すように、表面Ｗ１に耐エッチングマスクＭ２を被覆する。上記第２の実施形態と同様に、耐エッチングマスクＭ２としては、例えば、レジスト膜等を使用することができる。

【0039】

次に、図１１（ｂ）に示すように、耐エッチングマスクＭ２のうち、分割予定ラインＬに対面する部分を除去し、分割予定ラインＬに沿って溝Ｇ４を形成する。溝Ｇ４の除去方法は、上記第２の実施形態における耐エッチングマスク形成工程と同様である。

【0040】

（３）改質層形成工程
図１１（ｃ）に示すように、ウェーハＷに対して透過性を有するレーザー光線３１ａを照射ヘッド３１から照射し、ウェーハＷの表面Ｗ１側から溝Ｇ４の下方のウェーハＷの内部に集光する。そうすると、溝Ｇ４は分割予定ラインＬの上方に形成されているため、分割予定ラインＬに沿って改質層Ｒ３が形成される。レーザー加工の条件は、上記第１の実施形態と同様である。

【0041】

（４）エッチング工程
ウェーハＷの内部に改質層Ｒ３が形成された後、第１の実施形態と同様に、ドライエッチング又はウェットエッチングによって、改質層Ｒ３を侵食させる。そうすると、図１１（ｄ）及び図１２に示すように、改質層Ｒ３が除去され、分割予定ラインＬに沿って溝Ｇ５が形成され、個々のデバイスＤに分割される。

【0042】

以上のように、第１、第２、第３の実施形態のいずれにおいても、ウェーハＷの分割予定ラインＬに沿ってウェーハＷの内部に改質層を形成した後、エッチングによって改質層を侵食させて除去するため、改質層から微粉末が発生することがない。したがって、微粉末がデバイスの表面に付着してデバイスの品質を低下させることがない。また、エッチングによって改質層が除去されるため、改質層の残存に起因するデバイスの抗折強度の低下を防止することができる。

【符号の説明】

【0043】

１：レーザー加工装置
２：保持手段 ２０：保持面 ２１：固定部
３：レーザー加工手段
３０：基台 ３１：照射ヘッド
４：加工送り手段
４０：ボールネジ ４１：ガイドレール ４２：モータ ４３：スライド部
５：割り出し送り手段
５０：ボールネジ ５１：ガイドレール ５２：モータ ５３：基台
６：制御手段
Ｗ：ウェーハ
Ｗ１：表面 Ｌ：分割予定ライン Ｄ：デバイス
Ｗ２：裏面
Ｐ：保護部材 Ｆ：フレーム
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３：改質層
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５：溝
Ｍ１、Ｍ２：耐エッチングマスク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】