(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
基板の表面に積層された機能層に、格子状に形成された複数の分割予定ラインと該分割予定ラインに区画された複数の領域にデバイスが形成され、デバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えるウエーハの加工方法であって、
機能層の表面に外的刺激によって硬化する保護テープを貼着する保護テープ貼着ステップと、
基板の裏面側から分割予定ラインに沿って切削ブレードで切削し、機能層に至らない残存部を残した切削溝を形成する切削溝形成ステップと、
該切削溝形成ステップを実施した後、基板に吸収性を有する波長のレーザー光線を該切削溝に沿って照射し、該残存部を分割してウエーハをデバイスチップに分割する分割ステップと、を備え、
該切削溝形成ステップでは、外周余剰領域に切削溝を形成しない非加工部を形成するウエーハの加工方法。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【0013】
〔実施形態〕
実施形態に係るウエーハの加工方法を、
図1から
図16に基づいて説明する。
図1は、実施形態に係るウエーハの加工方法の加工対象のウエーハを示す斜視図、
図2は、実施形態に係るウエーハの加工方法の加工対象のウエーハの要部の断面図、
図3(a)は、実施形態に係るウエーハの加工方法の保護テープ貼着ステップの保護テープ貼着前のウエーハなどを示す斜視図、
図3(b)は、実施形態に係るウエーハの加工方法の保護テープ貼着ステップの保護テープ貼着後のウエーハを示す斜視図、
図4は、実施形態に係るウエーハの加工方法の保護テープ貼着ステップ後のウエーハが切削装置のチャックテーブルに保持された状態を示す斜視図、
図5(a)は、実施形態に係るウエーハの加工方法の高さ記録ステップ前の概要を示す側面図、
図5(b)は、実施形態に係るウエーハの加工方法の高さ記録ステップ後の概要を示す側面図、
図6(a)は、実施形態に係るウエーハの加工方法の厚み記録ステップ前の概要を示す側面図、
図6(b)は、実施形態に係るウエーハの加工方法の厚み記録ステップ後の概要を示す側面図、
図7(a)は、実施形態に係るウエーハの加工方法の切削溝形成ステップの切削溝形成開始時を示す断面図、
図7(b)は、実施形態に係るウエーハの加工方法の切削溝形成ステップの切削溝形成終了時を示す断面図、
図8(a)は、
図7(a)中のVIIIA−VIIIA線に沿う断面図、
図8(b)は、
図7(b)中のVIIIB−VIIIB線に沿う断面図、
図9は、実施形態に係るウエーハの加工方法の切削溝形成ステップ後のウエーハがレーザー加工装置のチャックテーブルに保持された状態を示す斜視図、
図10は、実施形態に係るウエーハの加工方法の分割ステップの概要を示す断面図、
図11(a)は、実施形態に係るウエーハの加工方法の分割ステップのレーザー加工溝形成前のウエーハの要部の断面図、
図11(b)は、実施形態に係るウエーハの加工方法の分割ステップのレーザー加工溝形成後のウエーハの要部の断面図、
図12は、実施形態に係るウエーハの加工方法の分割ステップのレーザー加工溝形成途中のウエーハなどを示す斜視図、
図13は、実施形態に係るウエーハの加工方法の分割ステップのレーザー加工溝形成途中のウエーハなどを示す他の斜視図、
図14は、
図9中のXIV部をレーザー加工装置の撮像手段が撮像して得た画像の一例を示す図、
図15は、
図12及び
図13中のXV部をレーザー加工装置の撮像手段が撮像して得た画像の一例を示す図、
図16は、実施形態に係るウエーハの加工方法のフローの一例を示す図である。
【0014】
実施形態に係るウエーハの加工方法(以下、単に加工方法と呼ぶ)は、
図1及び
図2に示すウエーハWを加工する加工方法であって、表面Baに機能層FLが積層された基板Bの裏面Bb側から切削溝CR(
図8などに示す)を形成した後に、切削溝CRの底面にレーザー光線L(
図10に示す)を照射して個々のデバイスチップDT(
図13に示す)に分割する方法である。なお、本実施形態に係る加工方法により個々のデバイスチップDTに分割される加工対象としてのウエーハWは、
図1及び
図2に示すように、厚さが50μm〜300μmのシリコン、サファイア、ガリウムなどを母材とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハで構成された基板Bと、基板Bの表面Baに絶縁膜と回路を形成する機能膜が積層された機能層FLとを備えている。ウエーハWは、基板Bの表面Baに積層された機能層FLに格子状に形成された複数の分割予定ラインS1,S2と分割予定ラインS1,S2に区画された複数の領域にIC、LSI等のデバイスチップDTを構成するデバイスDが形成されたものである。即ち、デバイスチップDTは、デバイスDを含んで構成される。
【0015】
なお、分割予定ラインS1,S2として、互いに平行な複数の分割予定ラインS1と、これら複数の分割予定ラインS1に直交する複数の平行な複数の分割予定ラインS2とが設けられている。また、ウエーハWは、デバイスDが形成されたデバイス領域DRと、デバイス領域DRを囲繞するとともにデバイスDが形成されていない外周余剰領域GRとを備える。
【0016】
本実施形態では、機能層FLを形成する絶縁膜は、SiO
2膜または、SiOF、BSG(SiOB)等の無機物系の膜やポリイミド系、パリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁体被膜(Low−k膜)からなり、厚みが、10μmに設定されている。このようにして構成された機能層FLは、表面にSiO
2、SiN等を含むパシベーション膜が形成されている。分割予定ラインS1,S2上の機能層FLの表面は、
図2に示すように、デバイスD上の機能層FLの表面よりも若干低く形成されている。
【0017】
実施形態に係る加工方法は、ウエーハWを分割予定ラインS1,S2に沿って分割する加工方法であって、
図16に示すように、保護テープ貼着ステップST1と、高さ記録ステップST2と、厚み記録ステップST3と、切削溝形成ステップST4と、分割ステップST5とを備える。
【0018】
実施形態に係る加工方法は、まず、保護テープ貼着ステップST1において、
図3(a)に示すように、ウエーハWを構成する機能層FLの表面に外的刺激によって硬化する粘着層を有する保護テープTGを対向させた後、機能層FLの表面に、
図3(b)に示すように、デバイスDを保護するために保護テープTGを貼着する。なお、保護テープTGは、ポリエチレンフィルム等の樹脂シートなどで構成された母材と母材の表面に設けられた粘着層とを含んで構成される。粘着層は、外的刺激としての紫外線が照射されたり、外的刺激として加熱されることにより硬化するものを用いることができる。そして、高さ記録ステップST2に進む。
【0019】
高さ記録ステップST2では、
図4に示すように、保護テープ貼着ステップST1が実施されたウエーハWの保護テープTG側を切削装置10のチャックテーブル11の保持面に載置する。そして、チャックテーブル11に図示しない真空吸引経路を介して接続された真空吸引源により保持面を吸引して、保護テープTGを介してウエーハWをチャックテーブル11の保持面に吸引保持する。
【0020】
そして、
図5(a)に示すように、ウエーハWの所定の分割予定ラインS1,S2の一端を切削装置10の高さ位置測定器12の直下に位置付ける。次に、高さ位置測定器12を作動するとともに、切削装置10の図示しない加工送り手段などを作動してチャックテーブル11を分割予定ラインS1,S2に沿って移動する。そして、
図5(b)に示すように、分割予定ラインS1,S2の他端が高さ位置測定器12の直下に達したら、加工送り手段を停止するとともに高さ位置測定器12を停止する。そして、高さ位置測定器12によって、チャックテーブル11に吸引保持されたウエーハWの所定の分割予定ラインS1,S2と対応する基板Bの裏面Bbの高さ位置が検出される。なお、高さ位置測定器12として、レーザー光線を基板Bの裏面Bbに照射して裏面Bbの高さ位置を測定するもの、レーザー変位計、背圧センサ、マイクロゲージなどを用いることができる。そして、厚み記録ステップST3に進む。
【0021】
厚み記録ステップST3では、
図6(a)に示すように、ウエーハWの所定の分割予定ラインS1,S2の一端を切削装置10の厚み測定器13の直下に位置付ける。次に、厚み測定器13を作動するとともに、切削装置10の図示しない加工送り手段などを作動してチャックテーブル11を分割予定ラインS1,S2に沿って移動する。そして、
図6(b)に示すように、分割予定ラインS1,S2の他端が厚み測定器13の直下に達したら、加工送り手段を停止するとともに厚み測定器13を停止する。そして、厚み測定器13によって、チャックテーブル11に吸引保持されたウエーハWの所定の分割予定ラインS1,S2と対応する領域の厚みが検出される。厚みは、ウエーハW全体の厚み、基板Bの厚み、機能層FLの厚みから種々選択できる。なお、厚み測定器13として、超音波を基板Bの裏面Bbに放射して厚みを測定するもの、超音波厚さ計、レーザー干渉計などを用いることができる。そして、切削溝形成ステップST4に進む。
【0022】
切削溝形成ステップST4では、チャックテーブル11に吸引保持されたウエーハWの基板Bの裏面Bb側から分割予定ラインS1,S2に沿って切削装置10の切削ブレード14で切削し、機能層FLに至らない残存部UP(
図8(a)及び
図8(b)に示す)を残した切削溝CRを形成するステップである。また、切削溝形成ステップST4では、ウエーハWの外周余剰領域GRに切削溝CRを形成しない非加工部UC(
図7(b)などに示す)を形成するステップである。切削溝形成ステップST4では、切削装置10の図示しない撮像手段が取得した画像に基いて、基板Bの裏面Bbの分割予定ラインS1,S2と対応する領域と切削ブレード14(
図4に示す)との位置合わせを行うためのパターンマッチングなどの画像処理を実行してアライメントを遂行する。
【0023】
その後、基板Bの裏面Bb側から分割予定ラインS1,S2と対応する領域に切削ブレード14を位置付けて、切削ブレード14が機能層FLに至らない基板Bの一部を残して切削溝CR(
図7及び
図8などに示す)を順に形成する。分割予定ラインS1,S2と対応する領域に切削溝CRを形成する際には、分割予定ラインS1,S2と対応する領域の一端よりも若干中央寄りのデバイス領域DRの端に
図7(a)に二点鎖線で示すように切削ブレード14を対向させる。その後、機能層FLの表面から例えば厚みが10μm程度の残存部UPが生じるように、高さ記録ステップST2で測定した裏面Bbの高さ位置及び厚さ記録ステップST3で測定した厚さに基づいて、分割予定ラインS1,S2に対応する表面の高さ位置を算出して、
図7(a)に示すように、切削ブレード14を機能層FLに至らないようにウエーハWに切り込ませる。
【0024】
そして、チャックテーブル11を移動させて、切削ブレード14を分割予定ラインS1,S2の他端に向けて移動させる。その後、切削ブレード14が
図7(b)に示すように分割予定ラインS1,S2と対応する領域の他端よりも若干中央寄りのデバイス領域DRの端に位置した後、
図7(b)に二点鎖線で示すように切削ブレード14を上昇させる。このように、切削溝形成ステップST4においては、ウエーハWの外周余剰領域GRに非加工部UC(
図9に示す)を残し、分割予定ラインS1,S2に沿って切削溝CRを形成する。即ち、切削溝形成ステップST4では、ウエーハWの外周余剰領域GRに切削ブレード14による切削加工が施されない非加工部UCをウエーハWの全周に亘って形成する。すべての分割予定ラインS1,S2と対応する領域に切削溝CRを形成すると、分割ステップST5に進む。
【0025】
分割ステップST5は、切削溝形成ステップST4を実施した後、残存部UPを分割してウエーハWをデバイスチップDTに分割するステップである。分割ステップST5では、まず、切削溝形成ステップST4が実施されたウエーハWにレーザー光線Lを照射するレーザー加工装置20のチャックテーブル21(
図9に示す)のポーラス状の保持面上に、保護テープTGを介してウエーハWを載置する。チャックテーブル21に図示しない真空吸引経路を介して接続された真空吸引源により保持面を吸引して、
図9に示すように、保護テープTGを介してウエーハWをチャックテーブル21の保持面で吸引保持する。
【0026】
そして、レーザー加工装置20の撮像手段22が取得した画像(一例を
図14に示す)に基いて、アライメントを遂行する。その後、チャックテーブル21とレーザー加工装置20のレーザー光線照射手段23とをチャックテーブル21に保持されたウエーハWの分割予定ラインS1,S2に沿って相対的に移動手段により移動させながら、
図10及び
図11(a)に示すように、ウエーハWの基板Bに吸収性を有する波長(例えば、355nm)のレーザー光線Lを切削溝CRに沿って照射する。本実施形態では、各分割予定ラインS1,S2の全長に亘って残存部UPの表面に焦点が合わされたレーザー光線Lを照射し、各分割予定ラインS1,S2の全長に亘ってアブレーション加工を施して、
図11(b)に示すように、レーザー加工溝LRを形成する(ステップST51)。こうして、分割ステップST5では、非加工部UCを含む各分割予定ラインS1,S2の全長に対応した領域にレーザー光線Lを照射して、
図12に示すように、非加工部UCの表面にレーザー加工溝LRを形成する。
【0027】
具体的には、分割ステップST5では、まず、チャックテーブル21とレーザー加工装置20のレーザー光線照射手段23とを分割予定ラインS1に沿って相対的に移動させながら、レーザー光線Lを複数の分割予定ラインS1に一つずつ順に照射してレーザー加工溝LRを形成する(ステップST51)。そして、レーザー加工装置20の図示しない制御手段が複数の分割予定ラインS1のうち所定の分割予定ラインS1にレーザー光線Lを照射しているか否かを判定する(ステップST52)。レーザー加工装置20の制御手段が所定の分割予定ラインS1にレーザー光線Lを照射していると判定する(ステップST52:Yes)と、非加工部UCに形成されたレーザー加工溝LRを撮像手段22で撮像し、
図15に一例を示す画像を得る。そして、制御手段が、
図15に一例を示す画像において、例えば、切削溝CRの幅方向の中央などの予め定められた基準線SL(
図15中に二点鎖線で示し、所望のレーザー光線照射位置に相当する)と、レーザー加工溝LRの位置とのずれ量DAを加工位置補正情報として検出するずれ量検出ステップを実施する(ステップST53)。なお、所定の分割予定ラインS1は、複数の分割予定ラインS1のうち加工開始から数本目のものを用いることができる。
【0028】
そして、制御手段は、以降の分割予定ラインS1にレーザー光線Lを照射する際に、ずれ量DAである加工位置補正情報に基いて、レーザー光線Lの照射位置を補正する位置補正ステップを実施する(ステップST54)。具体的には、制御手段は、ずれ量DAに基づいて、レーザー加工溝LRが基準線SL上に形成されるように、レーザー光線照射手段23とウエーハWとの相対的な位置を補正する。制御手段は、所定の分割予定ラインS1にレーザー光線Lを照射していないと判定する(ステップST52:No)又は、位置補正ステップST54を実施した後に、全ての分割予定ラインS1,S2にレーザー加工溝LRを形成したか否かを判定(ステップST55)し、全ての分割予定ラインS1,S2にレーザー加工溝LRを形成していないと判定(ステップST55:No)し、ステップST51に戻る。
【0029】
また、制御手段は、全ての分割予定ラインS1にレーザー加工溝LRを形成すると、チャックテーブル21を90度回転させた後、チャックテーブル21とレーザー加工装置20のレーザー光線照射手段23とを分割予定ラインS2に沿って相対的に移動させながら、レーザー光線Lを複数の分割予定ラインS2に一つずつ順に照射してレーザー加工溝LRを形成する(ステップST51)。そして、制御手段は、所定の分割予定ラインS2にレーザー光線Lを照射しているか否かを判定する(ステップST52)。制御手段は、所定の分割予定ラインS2にレーザー光線Lを照射していると判定する(ステップST52:Yes)と、非加工部UCに形成されたレーザー加工溝LRを撮像手段22で撮像し、
図15に一例を示す画像からずれ量DAを検出するずれ量検出ステップを実施する(ステップST53)。なお、所定の分割予定ラインS2は、複数の分割予定ラインS2のうち加工開始から数本目のものを用いることができる。
【0030】
そして、制御手段は、加工位置補正情報に基いて、レーザー光線Lの照射位置を補正する位置補正ステップを実施する(ステップST54)。制御手段は、所定の分割予定ラインS2にレーザー光線Lを照射していないと判定する(ステップST52:No)又は、位置補正ステップST54を実施した後に、全ての分割予定ラインS1,S2にレーザー加工溝LRを形成したか否かを判定(ステップST55)し、全ての分割予定ラインS1,S2にレーザー加工溝LRを形成していないと判定(ステップST55:No)すると、ステップST51に戻り、全ての分割予定ラインS1,S2にレーザー加工溝LRを形成したと判定(ステップST55:Yes)すると、チャックテーブル21の吸引保持を解除するなどして、加工方法を終了する。
【0031】
実施形態に係る加工方法によれば、切削溝形成ステップST4でウエーハWの外周余剰領域GRに非加工部UCを形成するので、ウエーハWの外周に補強部があるような状態になるため、切削溝CRが形成されていても、切削装置10からレーザー加工装置20などへの搬送時、ウエーハWの割れが発生しにくくなると言う効果を奏する。さらに、加工方法によれば、分割ステップST5においてレーザー加工溝LRを形成する際(ステップST51)に、非加工部UCにもレーザー光線Lを照射することで、平坦な表面である非加工部UCでレーザー光線Lの照射位置を明確に確認する事が可能である。このために、加工方法によれば、レーザー光線Lの照射位置のずれ量DAを発見したり、発見したずれ量DAを補正値として利用して、所望の位置にレーザー光線Lを照射することができるという効果もある。したがって、加工方法によれば、搬送時にウエーハWが破損することを抑制でき、レーザー光線Lの照射位置を容易に補正することができる、という効果を奏する。
【0032】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、前述した実施形態では、位置補正ステップST54において、レーザー加工装置20の制御手段がずれ量DAに基づいてレーザー光線Lの照射位置を補正したが、本発明では、撮像手段22が撮像して得た画像をレーザー加工装置20のオペレータが目視し、ずれ量DAを読み取って、オペレータがレーザー光線Lの照射位置を補正してもよい。