特許 7453013 ウエーハの加工方法

(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】

(24)【登録日】2024-03-11

(45)【発行日】2024-03-19

(54)【発明の名称】ウエーハの加工方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20240312BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20240312BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 601Z

H01L21/304 631

B23K26/53

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2020023244

(22)【出願日】2020-02-14

(65)【公開番号】P2021129037

(43)【公開日】2021-09-02

【審査請求日】2022-12-16

(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】110003524

【氏名又は名称】弁理士法人愛宕綜合特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100113217

【弁理士】

【氏名又は名称】奥貫 佐知子

(74)【代理人】

【識別番号】100202496

【弁理士】

【氏名又は名称】鹿角 剛二

(74)【代理人】

【識別番号】100202692

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 吉文

(72)【発明者】

【氏名】中村 勝

【審査官】三浦 みちる

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０４０７８３４５（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２００６－１０８５３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１１１６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０７１０７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ２３Ｋ ２６／５３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のデバイスが表面に形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞し面取り部が形成された外周余剰領域とを含むウエーハの加工方法であって、
ウエーハの表面に保護部材を配設する保護部材配設工程と、
面取り部が形成された外周余剰領域の内部にウエ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位置付けて照射して改質層を環状に形成する改質層形成工程と、
環状に形成された改質層を起点として面取り部が形成された外周余剰領域をウエーハから分離する分離工程と、
該分離工程によって面取り部が除去されたウエーハの裏面を研削して薄化する研削工程と、
を含み、
該改質層形成工程において、該改質層は、ウエーハの表面から裏面に向かって円錐台形に形成されることに加え、逆円錐台形も形成されるウエーハの加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数のデバイスが表面に形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞し面取り部が形成された外周余剰領域とを含むウエーハの加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画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表面に備えたウエーハは、裏面が研削されて所定の厚みに形成された後、ダイシング装置、レーザー加工装置によって個々のデバイスチップに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

【0003】

また、ウエーハの裏面を研削して薄くすると、ウエーハの外周端に形成された面取り部がナイフエッジのように鋭く薄くなり、研削中に欠けが生じてクラックがデバイス領域に至り、デバイスを損傷させるという問題があることから、ウエーハの裏面を研削する前に、該面取り部を有する外周余剰領域にレーザー光線を照射して、外周余剰領域を除去する技術が本出願人によって提案されている（特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００６－１０８５３２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、特許文献１に記載された技術のように、レーザー光線を外周余剰領域に照射して面取り部を除去すべく、例えば、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を、該面取り部を含む外周余剰領域の内部に照射して改質層を形成して、面取り部を含むリング状の領域を改質層に沿ってウエーハから除去しようとしても、該改質層を形成した外周余剰領域の外側がウエーハから容易に外れず、作業に時間が掛かるという問題がある。

【0006】

本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、レーザー光線を、面取り部を含む外周余剰領域の内部に照射して該面取り部を含むリング状の領域を容易にウエーハから除去することができるウエーハの加工方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、複数のデバイスが表面に形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞し面取り部が形成された外周余剰領域とを含むウエーハの加工方法であって、ウエーハの表面に保護部材を配設する保護部材配設工程と、面取り部が形成された外周余剰領域の内部にウエ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位置付けて照射して改質層を環状に形成する改質層形成工程と、環状に形成された改質層を起点として面取り部が形成された外周余剰領域をウエーハから分離する分離工程と、該分離工程によって面取り部が除去されたウエーハの裏面を研削して薄化する研削工程と、を含み、該改質層形成工程において、改質層は、ウエーハの表面から裏面に向かって円錐台形に形成されることに加え、逆円錐台形も形成されるウエーハの加工方法が提供される。

【0008】

該改質層形成工程において、改質層は、ウエーハの表面から裏面に向かって円錐台形に形成されることに加え、逆円錐台形も形成されるようにすることが好ましい。

【発明の効果】

【0009】

本発明のウエーハの加工方法は、複数のデバイスが表面に形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞し面取り部が形成された外周余剰領域とを含むウエーハの加工方法であって、ウエーハの表面に保護部材を配設する保護部材配設工程と、面取り部が形成された外周余剰領域の内部にウエ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位置付けて照射して改質層を環状に形成する改質層形成工程と、環状に形成された改質層を起点として面取り部が形成された外周余剰領域をウエーハから分離する分離工程と、該分離工程によって面取り部が除去されたウエーハの裏面を研削して薄化する研削工程と、を含み、該改質層形成工程において、改質層は、ウエーハの表面から裏面に向かって円錐台形に形成されることに加え、逆円錐台形も形成されることから、面取り部を含むリング状の外周余剰領域を、容易に分離して除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】 参考例の保護部材配設工程の実施態様を示す斜視図である。

【図2】改質層形成工程を実施する際にウエーハをチャックテーブルに載置し保持させる態様を示す斜視図である。

【図3】改質層形成工程の実施態様を示す斜視図である。

【図4】（ａ）図３に示す改質層形成工程を実施することで外周余剰領域の内部に改質層が形成される態様を示す一部拡大断面図、（ｂ）（ａ）に示す参考例の改質層形成工程とは別の実施形態の実施態様を示す一部拡大断面図である。

【図5】（ａ）図４（ａ）に示す改質層形成工程を実施した後、分離工程を実施する場合の一部を拡大して示す側面図、（ｂ）図４（ｂ）に示す改質層形成工程を実施した後、分離工程を実施する場合の一部を拡大して示す側面図である。

【図6】（ａ）研削装置のチャックテーブルにウエーハを載置する態様を示す斜視図、（ｂ）研削工程の実施態様を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明に基づいて構成されるウエーハの加工方法に掛かる参考例及び実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

【0012】

本発明に基づき構成された参考例について説明する。本参考例のウエーハの加工方法において加工対象となるのは、例えば、図１に示すように、ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイス１２が分割予定ライン１４によって表面１０ａに区画されたデバイス領域１０Ａと、デバイス領域１０Ａを囲繞する外周余剰領域１０Ｂとを備えたシリコン（Ｓｉ）のウエーハ１０である。外周余剰領域１０Ｂを形成するウエーハ１０の外周側の端部には、面取り部１０ｃが形成されている。ウエーハ１０の直径は、例えば３００ｍｍであり、厚みは７８０μｍである。本参考例のウエーハ１０は、裏面１０ｂが研削されて所定の厚みに形成された後、個々のデバイスチップに分割される。なお、図１に記載されたウエーハ１０の表面１０ａには、デバイス領域１０Ａと、外周余剰領域１０Ｂとを区分する二点鎖線で示す線Ｌが環状に記載されているが、線Ｌは、説明の都合上付した仮想線であり、ウエーハ１０上に実際に付与されているものではない。

【0013】

本参考例のウエーハの加工方法を実施するに際し、まず、図１に示すように、ウエーハ１０の表面１０ａに、保護部材として機能する粘着テープ２０を貼着する（保護部材配設工程）。粘着テープ２０は、例えば、ＰＥＴ、ＰＶＣ等の基材フィルムの表面に糊剤が付与されたものが使用されるが、特に限定されるものではない。

【0014】

次いで、粘着テープ２０が貼着され一体とされたウエーハ１０を、図２、図３に示すレーザー加工装置３０（一部のみ示している）に搬送して、チャックテーブル３２の保持面３２ａ上に、ウエーハ１０の裏面１０ｂ側を上方に、粘着テープ２０側を下方に向けて載置して吸引保持させる（図２を参照）。ウエーハ１０をチャックテーブル３２に吸引保持したならば、所定のアライメント工程を実施し、レーザー光線を照射すべき位置を検出し、図３に示すように、レーザー光線照射手段３４を構成する集光器３４ａの下方に位置付ける。このとき、レーザー光線を照射すべき加工位置は、デバイス領域１０Ａと、外周余剰領域１０Ｂとを区分する線Ｌよりも僅かに外側の外周余剰領域１０Ｂの内部であって、面取り部１０ｃよりも内側に設定される。

【0015】

上記したように、ウエーハ１０をレーザー加工装置３０のチャックテーブル３２に保持させて、集光器３４ａの下方に位置付けたならば、外周余剰領域１０Ｂの内部に、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線ＬＢの集光点（焦点）を位置付けて照射して改質層を環状に形成する改質層形成工程を実施する。本参考例における改質層形成工程について、図４（ａ）も併せて参照しながらより具体的に説明する。

【0016】

本参考例における改質層形成工程では、環状の改質層を複数形成する。まず、厚みが７８０μｍであるウエーハ１０の上面を構成する裏面１０ｂから見て、下面を構成する表面１０ａに近い深さが７５０μｍの位置Ｐ１に、レーザー光線ＬＢの集光点を位置付ける。レーザー光線ＬＢの集光点を該位置Ｐ１に位置付けたならば、レーザー光線照射手段３４の集光器３４ａからレーザー光線ＬＢを照射しながら、図３に示すように、チャックテーブル３２を矢印Ｒ１で示す方向に回転させて、外周余剰領域１０Ｂの内部に改質層を環状に形成する。

【0017】

なお、上記したレーザー加工を実施する際のレーザー加工条件は、例えば以下のように設定される。
波長 ：１３４２ｎｍ
繰り返し周波数 ：６０ｋＨｚ
平均出力 ：１．６Ｗ
チャックテーブル回転数 ：０．５回／秒

【0018】

上記したように、レーザー光線ＬＢの集光点を位置Ｐ１に位置付けてウエーハ１０の外周余剰領域１０Ｂの内部に環状の改質層を形成したならば、一旦レーザー光線ＬＢの照射を停止して、集光点の位置を該Ｐ１よりも４μｍ内側（デバイス領域１０Ａ側）に移動し、上面（裏面１０ｂ）側に９０μｍ、すなわち、裏面１０ｂから見て６６０μｍの深さ位置に移動してレーザー光線ＬＢを照射して、上記と同様に、外周余剰領域１０Ｂの内部に改質層を形成する。以降、同様にして、図４（ａ）中の（１）で示す矢印の方向に沿って、集光点の位置を、４μｍずつ内側に、９０μｍずつ上方に移動（Ｐ１…Ｐ２…Ｐ３）させながら位置付けて、レーザー光線ＬＢを照射して改質層１００を形成する。なお、本参考例において裏面１０ｂに最も近い位置Ｐ３は、例えば、最初の位置Ｐ１から２８μｍ内側に移動した位置であって、その深さは、裏面１０ｂから１２０μｍの深さ位置である。

【0019】

このようにして形成された改質層１００は、ウエーハ１０の表面１０ａ（下面）から裏面１０ｂ（上面）に向かって、垂直方向に対して約２．４度の傾斜角度θを形成し、改質層１００によって円錐台形が形成される。なお、図４では、説明の都合上、改質層１００によって形成される傾斜角度を実際より大きく記載している。また、改質層１００を形成する際の垂直方向に対する傾斜角度は、上記した２．４度に限定されず、集光点の位置を内側に移動させる際の間隔を適宜調整して、例えば、２度～５度程度の範囲で形成するとよい。以上により、改質層形成工程が完了する。

【0020】

次いで、環状に形成された改質層１００を起点として外周余剰領域１０Ｂをウエーハ１０から分離する分離工程を実施する。該分離工程は、図５（ａ）に示すように、ウエーハ１０をチャックテーブル３２に吸引保持した状態で、改質層１００が形成された位置から外側の外周余剰領域１０Ｂの下面を構成する表面１０ａに対し、例えば、分離レバーＭの爪部Ｍａを位置付け、上方（矢印Ｒ２で示す方向）に引き上げる。これにより、面取り部１０ｃを含むリング状の外周余剰領域１０Ｂが改質層１００の傾斜に沿って容易に分離され、デバイス領域１０Ａを含むウエーハ１０がチャックテーブル３２上に円錐台形で残される。なお、図示は省略しているが、ウエーハ１０の外周余剰領域１０Ｂにおいて、均等の間隔で少なくとも３箇所に分離レバーＭの爪部Ｍａを位置付けることが好ましい。以上により分離工程が完了する。

【0021】

上記した分離工程を実施したならば、面取り部１０ｃが除去されたウエーハ１０を、図６（ａ）に示す研削装置４０（一部のみを示している）に搬送して、ウエーハ１０の裏面１０ｂを上方に、粘着テープ２０側を下方に向け、チャックテーブル４２の保持面４２ａに載置して吸引保持する。

【0022】

研削装置４０は、図６（ｂ）に示すように、研削手段４４を備えている。研削手段４４は、回転自在に配設されたスピンドル４４ａと、スピンドル４４ａを回転駆動するための駆動源としてのサーボモータ（図示は省略）とを備えている。スピンドル４４ａの下端部には、円盤状のマウント４４ｂが配設され、マウント４４ｂの下面には、研削ホイール４４ｃが配設されている。そして、研削ホイール４４ｃの下面には、複数の研削砥石４４ｄが環状に配設されている。

【0023】

研削工程を実施するに際し、チャックテーブル４２に吸引保持されたウエーハ１０を、図６（ｂ）に示すように、研削手段４４の下方に位置付ける。次いで、チャックテーブル４２を矢印Ｒ４で示す方向に、例えば、３００ｒｐｍの回転速度で回転させると共に、スピンドル４４ａを矢印Ｒ５で示す方向に、６０００ｒｐｍの回転速度で回転させる。次いで、図示しない研削送り手段を作動して、研削手段４４を矢印Ｒ６で示す方向に下降させて、ウエーハ１０の裏面１０ｂに当接させる。研削手段４４の研削砥石４４ｄがウエーハ１０の裏面１０ｂに当接して裏面１０ｂを研削する際の研削送り速度は、例えば０．１μｍ／秒に設定される。該研削工程において、ウエーハ１０が所望の厚み、例えば１００μｍになるまで研削されたならば、研削工程を完了する。

【0024】

上記したように、本参考例によれば、改質層形成工程を実施する際に、改質層１００がウエーハ１０の表面１０ａから裏面１０ｂに向かって円錐台形に形成され、分離工程を実施することにより面取り部１０ｃを含む外周余剰領域１０Ｂを分離していることから、ウエーハ１０の裏面１０ｂを研削して薄化する研削工程を実施しても、ナイフエッジが形成されることがない。また、面取り部１０ｃを含む外周余剰領域１０Ｂをウエーハ１０から分離する際には、改質層１００によって円錐台形が形成されていることから、外周余剰領域１０Ｂが容易に分離される。

【0025】

上記した参考例では、改質層１００を形成する際に、図４（ａ）に示すように、改質層１００によって、ウエーハ１０の表面１０ａから裏面１０ａに向かって円錐台形を形成した後、上記した分離工程を実施したが、本発明に基づき構成される実施形態の改質層形成工程では、図４（ｂ）に示すように、ウエーハ１０の表面１０ａから裏面１０ｂに向かって改質層１００による円錐台形を形成することに加え、裏面１０ｂ側を底面として表面１０ａ側を上面とする円錐台形、すなわち、上記した改質層１００によって形成される円錐台形に対して逆円錐台形となる改質層１１０を形成する。この改質層１００、改質層１１０を形成する本発明の実施形態について、図４（ｂ）を参照しながら、より具体的に説明する。

【0026】

まず、先に説明した改質層形成工程と同様に、ウエーハ１０の上面を構成する裏面１０ｂから見て、表面１０ａに近い深さが７５０μｍであって、外周余剰領域１０Ｂの内部の位置Ｐ４（＝Ｐ１）に、レーザー光線ＬＢの集光点を位置付ける。レーザー光線ＬＢの集光点を該位置Ｐ４に位置付けたならば、上記した改質層形成工程と同様のレーザー加工条件に基づいてレーザー光線照射手段３４の集光器３４ａからレーザー光線ＬＢを照射し、図３に示すように、チャックテーブル３２を矢印Ｒ１で示す方向に回転させて、外周余剰領域１０Ｂの内部に改質層を環状に形成する。次いで、一旦レーザー加工を停止して、集光点の位置を、該Ｐ４よりも４μｍ内側（デバイス領域１０Ａ側）に、上面（裏面１０ｂ）側に９０μｍ（裏面１０ｂから見て６６０μｍの深さ位置）移動させ、上記と同様に（２）で示す方向に集光点の位置を順次移動させて同様の加工を繰り返し、外周余剰領域１０Ｂの内部であってＰ５で示す位置まで複数の改質層を形成する。

【0027】

上記したように、集光点を位置Ｐ５に位置付けて改質層を形成したならば、次に、レーザー光線ＬＢの照射を一旦停止し、裏面１０ｂからみて、上記した位置Ｐ４と同じ深さ、すなわち、裏面１０ｂから見て深さが７５０μｍの位置であって、位置Ｐ４から見て、２８μｍ内側の位置Ｐ６に集光点の位置を位置付けてレーザー光線ＬＢを照射してチャックテーブル３２を回転させて、環状の改質層を形成する。このように、位置Ｐ６に改質層を形成したならば、一旦レーザー光線ＬＢの照射を停止して、集光点の位置を該Ｐ６よりも４μｍ外側（外周余剰領域１０Ｂ側）に移動し、上面（裏面１０ｂ）側に９０μｍ、すなわち裏面１０ｂから見て６６０μｍの深さ位置に移動させ、上記と同様に（３）で示す方向に集光点の位置を順次移動させて同様の加工を繰り返し、外周余剰領域１０Ｂの内部であってＰ７で示す位置まで複数の改質層を形成する。Ｐ７で示す位置まで改質層を形成したならば、さらに集光点の位置を該Ｐ７よりも４μｍ外側（外周余剰領域１０Ｂ側）に移動し、上面（裏面１０ｂ）側に９０μｍ高い位置Ｐ８に移動させてチャックテーブル３２を回転させながらレーザー光線ＬＢを照射して改質層を形成する。なお、位置Ｐ８は、上下方向で見て位置Ｐ５と重なる位置である。位置Ｐ８に改質層を形成したならば、さらに、集光点の位置を、（４）で示す方向、すなわち、４μｍ外側（外周余剰領域１０Ｂ側）、上面（裏面１０ｂ）側に９０μｍ高い位置に順次移動させてチャックテーブル３２を回転させながらレーザー光線ＬＢを照射して、Ｐ９で示す位置まで、改質層を形成する。

【0028】

上記したように、位置Ｐ９に対応する位置に環状の改質層を形成したならば、次いで、集光点をＰ１０で示す位置に位置付ける。位置Ｐ１０は、上記した位置Ｐ８と深さ位置が一致し、上下方向で見て、位置Ｐ７と一致する位置である。このような位置Ｐ９に集光点を位置付けたならば、上記したのと同様のレーザー加工条件でレーザー光線を照射し、チャックテーブル３２を回転させながら、改質層を形成する。そして、集光点の位置を、（５）で示す方向、すなわち、４μｍ内側（デバイス領域１０Ａ側）、上面（裏面１０ｂ）側に９０μｍ高い位置に順次移動させて、レーザー光線ＬＢを照射して、Ｐ１１で示す位置まで改質層を形成し、改質層形成工程が完了する。

【0029】

上記した実施形態によれば、図４（ｂ）に（２）、（５）に示す方向において改質層１００が形成されることで、ウエーハ１０の表面１０ａから裏面１０ｂに向かう円錐台形が形成されると共に、（３）、（４）に示す方向において改質層１１０が形成されることで、改質層１００によって形成される円錐台形とは上下が逆の逆円錐台形が形成される。なお、このように改質層形成工程を実施することで、上下方向で見て重なる位置に改質層を形成することがあっても、必ず下方側の改質層を先に形成することになることから、改質層１００、及び改質層１１０が良好に形成される。

【0030】

上記した実施形態によって改質層１００、１１０が形成された場合であっても、図５（ｂ）に示すように、上記した参考例と同様の分離工程を実施することで、環状に形成された改質層１００、１１０を起点として、面取り部１０ｃを含むリング状の外周余剰領域１０Ｂの分離が容易に実現される。以上のようにして改質層形成工程が実施されたならば、上記した研削工程を実施して、所望の厚さになるまでウエーハ１０を薄化する。

【0031】

上記した実施形態によって改質層１００、１１０を形成した後、ウエーハ１０から外周余剰領域１０Ｂが分離される際には、改質層１００と改質層１１０によって囲まれた領域１０ｄがさらに分離されるため、より容易に外周余剰領域１０Ｂが分離されると共に、ウエーハ１０の外周端が、裏面１０ｂを研削加工してもナイフエッジが形成されない良好な形状となる。

【符号の説明】

【0032】

１０：ウエーハ
１０Ａ：デバイス領域
１０ａ：表面
１０Ｂ：外周余剰領域
１０ｂ：裏面
１０ｃ：面取り部
１２：デバイス
１４：分割予定ライン
２０：粘着テープ
３０：レーザー加工装置
３２：チャックテーブル
３４：レーザー光線照射手段
３４ａ：集光器
４０：研削装置
４２：チャックテーブル
４４：研削手段
４４ｃ：研削ホイール
４４ｄ：研削砥石
１００、１１０：改質層
ＬＢ：レーザー光線
Ｍ：分離レバー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】