特開 2024-122600 ウェーハの加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024122600

(43)【公開日】2024-09-09

(54)【発明の名称】ウェーハの加工方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20240902BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20240902BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 631

H01L21/304 601Z

B23K26/53

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023030229

(22)【出願日】2023-02-28

(71)【出願人】

【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】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】喜多 直紀

【テーマコード（参考）】

4E168

5F057

【Ｆターム（参考）】

4E168AE01

4E168HA01

4E168JA12

4E168JA13

5F057AA05

5F057AA06

5F057BA11

5F057BB03

5F057BB06

5F057BB12

5F057BC03

5F057BC06

5F057BC10

5F057CA14

5F057CA15

5F057CA16

5F057DA08

5F057DA11

5F057DA22

5F057DA31

5F057FA13

5F057FA28

5F057FA30

5F057GA27

(57)【要約】

【課題】円形凹部が形成されたウェーハの撓みを抑制することができるウェーハの加工方法を提供すること。
【解決手段】ウェーハの加工方法は、ウェーハ裏面の中央に円形凹部を形成することで円形凹部を囲繞する環状凸部を形成する凹部形成ステップ１０３と、凹部形成ステップ１０３を実施する前または後に、ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザビームを環状凸部に照射して改質層を形成する改質層形成ステップ１０２と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウェーハの加工方法であって、
ウェーハ裏面の中央に凹部を形成することで該凹部を囲繞する環状凸部を形成する凹部形成ステップと、
該凹部形成ステップを実施する前または後に、ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザビームを該環状凸部に照射して改質層を形成する改質層形成ステップと、を備えたウェーハの加工方法。

【請求項2】

該凹部形成ステップを実施する前に該改質層形成ステップを実施する、請求項１に記載のウェーハの加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウェーハの加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、薄化後のウェーハのハンドリングを容易にすべく、ウェーハ裏面の中央を研削して凹部を形成するとともに凹部を囲繞する外周凸部を形成する加工方法（例えば、特許文献１参照）が用いられている。

【0003】

特許文献１に示された加工方法により凹部が形成されたウェーハは、ウェーハの裏面に金属膜を成膜した後、ウェーハを個々のデバイスへと分割されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７－１９４６１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、ウェーハを研削して例えば１００μｍ以下へと薄く形成すると、凹部に相当するウェーハが撓んでしまうことがある。ウェーハが撓むと、カセットへの収容が困難になる上破損リスクが高まるため、改善が切望されている。

【0006】

本発明の目的は、凹部が形成されたウェーハの撓みを抑制することができるウェーハの加工方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のウェーハの加工方法は、ウェーハの加工方法であって、ウェーハ裏面の中央に凹部を形成することで該凹部を囲繞する環状凸部を形成する凹部形成ステップと、該凹部形成ステップを実施する前または後に、ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザビームを該環状凸部に照射して改質層を形成する改質層形成ステップと、を備えたことを特徴とする。

【0008】

前記ウェーハの加工方法において、該凹部形成ステップを実施する前に該改質層形成ステップを実施しても良い。

【発明の効果】

【0009】

本発明は、凹部が形成されたウェーハの撓みを抑制することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、実施形態１に係るウェーハの加工方法の加工対象のウェーハを模式的に示す斜視図である。

【図2】図２は、実施形態１に係るウェーハの加工方法の流れを示すフローチャートである。

【図3】図３は、図２に示されたウェーハの加工方法のテープ貼着ステップを模式的に示す斜視図である。

【図4】図４は、図２に示されたウェーハの加工方法の改質層形成ステップにおいて、レーザ加工装置がウェーハを吸引保持した状態を模式的に示す断面図である。

【図5】図５は、図２に示されたウェーハの加工方法の改質層形成ステップにおいて、レーザ加工装置がウェーハに改質層を形成する状態を模式的に示す断面図である。

【図6】図６は、図２に示されたウェーハの加工方法の改質層形成ステップにおいて、改質層が形成されたウェーハを模式的に示す平面図である。

【図7】図７は、図２に示されたウェーハの加工方法の改質層形成ステップにおいて、改質層が形成されたウェーハを模式的に示す断面図である。

【図8】図８は、図２に示されたウェーハの加工方法の凹部形成ステップにおいてウェーハの裏面の中央を粗研削加工する状態を模式的に示す断面図である。

【図9】図９は、図２に示されたウェーハの加工方法の凹部形成ステップにおいてウェーハの裏面に粗研削加工により形成された凹部の底を仕上げ研削する状態を模式的に示す断面図である。

【図10】図１０は、図２に示されたウェーハの加工方法の凹部形成ステップ後のウェーハを模式的に示す断面図である。

【図11】図１１は、図２に示されたウェーハの加工方法の変形例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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、置換または変更を行うことができる。

【0012】

〔実施形態１〕
本発明の実施形態１に係るウェーハの加工方法を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係るウェーハの加工方法の加工対象のウェーハを模式的に示す斜視図である。図２は、実施形態１に係るウェーハの加工方法の流れを示すフローチャートである。

【0013】

（ウェーハ）
実施形態１に係るウェーハの加工方法は、図１に示すウェーハ１を加工する加工方法である。実施形態１に係るウェーハの加工方法の加工対象の図１に示すウェーハ１は、シリコン、サファイア、ガリウムなどを基板２とする円板状の半導体ウェーハや光デバイスウェーハ等のウェーハである。ウェーハ１は、図１に示すように、基板２の表面３にデバイス領域４と、デバイス領域４を囲繞する外周余剰領域５とを備える。

【0014】

デバイス領域４は、基板２の表面３に格子状に設定された分割予定ライン６と、分割予定ライン６によって区画された各領域に形成されたデバイス７と、を有している。

【0015】

デバイス７は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）、又はＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサ、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）又は半導体メモリ（半導体記憶装置）である。外周余剰領域５は、デバイス領域４を全周に亘って囲繞し、基板２の表面３にデバイス７が形成されていない領域である。なお、実施形態１では、ウェーハ１は、外径が、３００ｍｍである。

【0016】

（ウェーハの加工方法）
次に、実施形態１に係るウェーハの加工方法を説明する。実施形態１に係るウェーハの加工方法は、図１に示されたウェーハ１を加工する加工方法である。実施形態１に係るウェーハの加工方法は、図２に示すように、テープ貼着ステップ１０１と、改質層形成ステップ１０２と、凹部形成ステップ１０３とを備える。

【0017】

（テープ貼着ステップ）
図３は、図２に示されたウェーハの加工方法のテープ貼着ステップを模式的に示す斜視図である。テープ貼着ステップ１０１は、ウェーハ１の表面３にテープ１０を貼着するステップである。

【0018】

なお、実施形態１において、テープ１０は、ウェーハ１と同径の円板状に形成され、非粘着性と可撓性を有する樹脂により構成された基材層と、基材層に積層されかつ粘着性と可撓性を有する樹脂により構成された糊層とを備え、糊層がウェーハ１の表面３に貼着される粘着テープ、又は、糊層を備えずに熱可塑性樹脂により構成されかつウェーハ１の表面に熱圧着される基材層のみから構成されるシートである。実施形態１において、テープ貼着ステップ１０１では、図３に示すように、ウェーハ１の表面３にテープ１０を相対させた後、ウェーハ１の表面３にテープ１０を貼着する。

【0019】

（改質層形成ステップ）
図４は、図２に示されたウェーハの加工方法の改質層形成ステップにおいて、レーザ加工装置がウェーハを吸引保持した状態を模式的に示す断面図である。図５は、図２に示されたウェーハの加工方法の改質層形成ステップにおいて、レーザ加工装置がウェーハに改質層を形成する状態を模式的に示す断面図である。図６は、図２に示されたウェーハの加工方法の改質層形成ステップにおいて、改質層が形成されたウェーハを模式的に示す平面図である。図７は、図２に示されたウェーハの加工方法の改質層形成ステップにおいて、改質層が形成されたウェーハを模式的に示す断面図である。

【0020】

改質層形成ステップ１０２は、凹部形成ステップ１０３を実施する前に、ウェーハ１に対して透過性を有する波長のレーザビーム２５を凹部形成ステップ１０３で形成される環状凸部１４（図１０に示す）に照射して改質層１１を形成するステップである。このように、実施形態１において、ウェーハの加工方法は、凹部形成ステップ１０３を実施する前に、改質層形成ステップ１０２を実施する。改質層形成ステップ１０２では、レーザ加工装置２０が、図４に示すように、チャックテーブル２１の保持面２２にテープ１０を介してウェーハ１の表面３側が載置されて、開閉弁２３を開いて保持面２２が吸引源２４により吸引されて、ウェーハ１の表面３側を保持面２２に吸引保持する。

【0021】

改質層形成ステップ１０２では、レーザ加工装置２０が、図５に示すように、ウェーハ１に対して透過性を有する波長のレーザビーム２５の集光点２６をウェーハ１の外周余剰領域５の内部に位置付け、チャックテーブル２１を保持面２２に対して直交する軸心回りに回転させて、ウェーハ１とレーザビーム照射ユニット２７とをウェーハ１の外縁に沿って相対的に移動させながらウェーハ１の裏面８側からウェーハ１の外周余剰領域５にウェーハ１の外縁に沿ってパルス状のレーザビーム２５を照射する。

【0022】

すると、ウェーハ１は、図６及び図７に示すように、レーザビーム２５の波長がウェーハ１に対して透過性を有する波長であるために、ウェーハ１の外周余剰領域５の内部に、ウェーハ１の外縁に沿って改質層１１が全周に亘って形成される。なお、改質層１１とは、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲のそれとは異なる状態になった領域のことを意味し、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域、及びこれらの領域が混在した領域等を例示できる。なお、改質層１１の機械的な強度は、ウェーハ１の改質層１１以外の箇所の機械的な強度よりも低い。

【0023】

また、実施形態１において、改質層形成ステップ１０２では、集光点２６を改質層１１から伸展したクラック１２（図７に示す）がウェーハ１の外周余剰領域５の裏面８に表出する位置でかつウェーハ１を厚さ方向の２等分する位置よりも表面３寄りに位置付けてレーザビーム２５をウェーハ１の外縁に沿って外周余剰領域５に照射する。また、実施形態１において、改質層形成ステップ１０２では、ウェーハ１の外周余剰領域５に径方向に間隔をあけて３本改質層１１を形成する。

【0024】

（凹部形成ステップ）
図８は、図２に示されたウェーハの加工方法の凹部形成ステップにおいてウェーハの裏面の中央を粗研削加工する状態を模式的に示す断面図である。図９は、図２に示されたウェーハの加工方法の凹部形成ステップにおいてウェーハの裏面に粗研削加工により形成された凹部の底を仕上げ研削する状態を模式的に示す断面図である。図１０は、図２に示されたウェーハの加工方法の凹部形成ステップ後のウェーハを模式的に示す断面図である。

【0025】

凹部形成ステップ１０３は、ウェーハ１の裏面８の中央に円形凹部１３（図１０に示し、凹部に相当する）を形成することで円形凹部１３を囲繞する環状凸部１４（図１０に示す）を形成するステップである。実施形態１において、凹部形成ステップ１０３は、ウェーハ１のデバイス領域４の裏面８を研削して、デバイス領域４の裏面８に円形凹部１３（凹部に相当）を形成し、外周余剰領域５をデバイス領域４よりも厚い環状凸部１４（凸部に相当）に形成する、所謂ＴＡＩＫＯ（登録商標）研削するステップである。

【0026】

実施形態１において、凹部形成ステップ１０３では、研削装置３０が、チャックテーブル３１の保持面３２にテープ１０を介してウェーハ１の表面３側が載置されて、開閉弁３３を開いて保持面３２が吸引源３４により吸引されて、ウェーハ１の表面３側を保持面３２に吸引保持する。実施形態１において、凹部形成ステップ１０３では、研削装置３０が、図８に示すように、スピンドル３７により粗研削用の研削ホイール３５を軸心回りに回転しかつチャックテーブル３１を軸心回りに回転し、研削液ノズルから研削液を供給しつつ、研削ホイール３５の粗研削用の研削砥石３６をウェーハ１の少なくともデバイス領域４の裏面８に当接させてチャックテーブル３１に所定の送り速度で近づけて、研削砥石４５でウェーハ１のデバイス領域４の裏面８を粗研削する。

【0027】

なお、実施形態１では、研削ホイール３５は、外径がウェーハ１の半径よりも小さくデバイス領域４の半径と同等程度（実施形態１では、デバイス領域４の半径と等しい）である。また、実施形態１において、凹部形成ステップ１０３では、研削装置３０が、研削ホイール３５の粗研削用の研削砥石３６をウェーハ１の中心上を通過するようにデバイス領域４の裏面８に当接させて、裏面８を粗研削して、デバイス領域４の裏面８に凹部１５を形成する。

【0028】

実施形態１において、凹部形成ステップ１０３では、研削装置３０が、ウェーハ１のデバイス領域４の厚さが所定の厚さになると、研削ホイール３５をウェーハ１の裏面８から遠ざける。実施形態１において、凹部形成ステップ１０３では、研削装置３０が、図９に示すように、スピンドル４０により仕上げ研削用の研削ホイール３８を軸心回りに回転しかつチャックテーブル３１を軸心回りに回転し、研削液ノズルから研削液を供給しつつ、研削ホイール３８の仕上げ研削用の研削砥石３９をウェーハ１のデバイス領域４の裏面８に形成された凹部１５の底に当接させてチャックテーブル３１に所定の送り速度で近づけて、研削砥石３９でウェーハ１のデバイス領域４の裏面８に形成された凹部１５の底を粗研削する。

【0029】

なお、実施形態１では、研削ホイール３８は、外径がウェーハ１の半径よりも小さくデバイス領域４の半径と同等程度（実施形態１では、デバイス領域４の半径と等しい）である。また、実施形態１において、凹部形成ステップ１０３では、研削装置３０が、研削ホイール３８の仕上げ研削用の研削砥石３９をウェーハ１の中心上を通過し、仕上げ研削用の研削ホイール３８を粗研削用の研削ホイール３５よりもウェーハ１の内周側に位置付けて、仕上げ研削用の研削ホイール３８で凹部１５の底を仕上げ研削して、円形凹部１３を形成する。

【0030】

実施形態１において、凹部形成ステップ１０３では、研削装置３０が、ウェーハ１のデバイス領域４の厚さが所定の厚さ（例えば、０μ以上を超えかつ１０μｍ以下であり、実施形態１では、１０μｍである）になると、研削ホイール３８をウェーハ１の裏面８から遠ざける。こうして、実施形態１において、凹部形成ステップ１０３では、研削装置３０は、図１０に示すように、ウェーハ１の裏面８の中央即ちデバイス領域４の裏面８に円形凹部１３を形成するとともに、円形凹部１３を囲繞する環状凸部１４を形成する。

【0031】

円形凹部１３は、裏面８のデバイス領域４と厚さ方向に重なる領域に形成され、環状凸部１４は、裏面８の外周余剰領域５と厚さ方向に重なる領域に形成される。このために、改質層形成ステップ１０２では、レーザビーム２５を環状凸部１４に照射して、環状凸部１４に改質層１１を形成することとなる。

【0032】

このように、凹部形成ステップ１０３後のウェーハ１の裏面８は、中央に形成された円形凹部１３と、円形凹部１３を囲う環状凸部１４とを有して、デバイス領域４と外周余剰領域５との間に段差が形成されている。また、ウェーハ１の表面３は、デバイス領域４と外周余剰領域５とに亘って同一平面に形成されている。なお、円形凹部１３の底面は、研削装置により研削加工等が施された研削面である。また、実施形態１において、円形凹部の底面には、図１０に示すように、ウェーハ１と同軸の段差１６が形成されている。

【0033】

こうして円形凹部１３が形成されたウェーハ１は、円形凹部１３の底面に金属膜が成膜された後、個々のデバイス７へと分割される。

【0034】

以上説明したように、実施形態１に係るウェーハの加工方法は、改質層形成ステップ１０２において環状凸部１４に改質層１１を形成することで、環状凸部１４が膨張するため、凹部形成ステップ１０３後のウェーハ１の特に円形凹部１３の撓みを解消できる。また、実施形態１に係るウェーハの加工方法は、改質層形成ステップ１０２において環状凸部１４にウェーハ１の外縁に沿って改質層１１を形成するので、環状凸部１４がウェーハ１の径方向に膨張するため、円形凹部１３に径方向に沿って縮小する応力が作用することとなる。

【0035】

その結果、実施形態１に係るウェーハの加工方法は、凹部形成ステップ１０３後のウェーハ１の特に円形凹部１３の撓みを抑制でき、円形凹部１３が形成されたウェーハ１の撓みを抑制することができるという効果を奏する。

【0036】

また、実施形態１に係るウェーハの加工方法は、凹部形成ステップ１０３を実施する前に改質層形成ステップ１０２を実施するので、円形凹部１３をウェーハ１に形成する前にウェーハ１のデバイス領域４に径方向に沿って縮小する応力が作用させることができ、凹部形成ステップ１０３において円形凹部１３が形成されても撓みを抑制でき、ウェーハ１の搬送が容易になるとともにウェーハ１の破損リスクを抑制できる。

【0037】

次に、本発明の発明者は、実施形態１に係るウェーハの加工方法の効果を確認した。結果を表１に示す。表１の本発明品は、外径が３００ｍｍでかつ厚さが７７５ｍｍのウェーハ１に、実施形態１に係るウェーハの加工方法を施して、円形凹部１３の厚さを８０μｍへと薄化し、ウェーハ１の環状凸部１４のみを支持した際の中心と外縁との軸心方向の位置ずれを撓みとして測定した。表１の比較例は、改質層形成ステップ１０２を実施することなく外径が３００ｍｍでかつ厚さが７７５ｍｍのウェーハ１に、凹部形成ステップ１０３のみを施して、円形凹部１３の厚さを８０μｍへと薄化し、ウェーハ１の環状凸部１４のみを支持した際の中心と外縁との軸心方向の位置ずれを撓みとして測定した。

【0038】

【表1】

【0039】

表１によれば、比較例の撓みが４１０μｍであるのに対し、本発明品の撓みが３４７μｍであり、実施形態１に係るウェーハの加工方法を施すことにより撓みが６３μｍ（１５％）ほど抑制できた。このために、表１によれば、改質層形成ステップ１０２において環状凸部１４に改質層１１を形成することにより、円形凹部１３が形成されたウェーハ１の撓みを抑制することができることが明らかとなった。

【0040】

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、本発明は、図１１に示すように、凹部形成ステップ１０３を実施した後に、改質層形成ステップ１０２を実施しても良い。なお、図１１は、図２に示されたウェーハの加工方法の変形例を示すフローチャートである。図１１は、実施形態１と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

【符号の説明】

【0041】

１ ウェーハ
８ 裏面
１１ 改質層
１３ 円形凹部（凹部）
１４ 環状凸部
２５ レーザビーム
１０２ 改質層形成ステップ
１０３ 凹部形成ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】