特許 7558044 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-19

(45)【発行日】2024-09-30

(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 20060101AFI20240920BHJP

   B24B 27/06 20060101ALI20240920BHJP

   B24B 7/04 20060101ALI20240920BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 601Z

H01L21/304 631

B24B27/06 M

B24B7/04 A

B23K26/53

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020198411

(22)【出願日】2020-11-30

(65)【公開番号】P2022086416

(43)【公開日】2022-06-09

【審査請求日】2023-09-25

(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】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】中村 勝

【審査官】宮久保 博幸

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－００９８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１７３９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１６３４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０８８１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０５５０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４ー０３３１５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０５３３５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０３８８７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／２０８３５９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／０９０８９６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ２４Ｂ ２７／０６

Ｂ２４Ｂ ７／０４

Ｂ２３Ｋ ２６／５３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面に複数の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有し、外周に面取り部を有したウェーハの裏面を研削して仕上げ厚みへと薄化するウェーハの加工方法であって、
ウェーハの表面から該面取り部に、切削ブレードを該仕上げ厚みを超える深さに切り込ませつつ外周縁に沿って切削し、該外周余剰領域に環状の段差部を形成するトリミングステップと、
該トリミングステップ実施後、ウェーハの表面側に保護部材を貼着する保護部材貼着ステップと、
該保護部材貼着ステップ実施後、ウェーハを裏面から研削して該仕上げ厚みへと薄化する研削ステップと、を備え、
該トリミングステップ実施後で該研削ステップ実施前に、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の該段差部に照射し、該研削で付与される外力で破断する分割起点を該段差部に形成し、該研削ステップで発生する該段差部の欠片を細分化するレーザ加工ステップを更に備えるウェーハの加工方法。

【請求項2】

該レーザ加工ステップで形成される該分割起点は、ウェーハの外周縁に沿って形成される環状改質層であり、該環状改質層は同心円に複数形成されている請求項１に記載のウェーハの加工方法。

【請求項3】

該レーザ加工ステップで形成される該分割起点は、ウェーハの外周縁に沿って形成される環状改質層であり、それぞれの該環状改質層のウェーハの厚さ方向での幅は、外側の該環状改質層の方が内側の該環状改質層より大きく形成されている請求項２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】

半導体デバイスチップは、シリコンなどの基板の表面にデバイスが形成されたウェーハを、薄くし、個々のチップに分割して製造される。ウェーハは搬送中の破損を防ぐため、外周縁は面取りされたＲ形状を有している。ウェーハを薄くするために、デバイスの無い裏面側から研削し、５０μｍ以下という極薄に薄化すると、Ｒ形状が所謂ナイフエッジとなって鋭利に残り、エッジに欠けが発生しやすくなってしまう。

【0003】

そこで、ウェーハの外周縁に沿ってウェーハのデバイス面側のＲを切削して除去する所謂エッジトリミング技術が開発された（例えば、特許文献１参照）。エッジトリミング技術は、薄く研削してもエッジ欠けが発生するのを抑制できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０００－１７３９６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に示されたエッジトリミング技術は、エッジに残された段差部が研削中に欠け、環状の大きなピースの端材が発生する。この端材が、研削装置の排水ケース等に溜まり、定期的な清掃が必要になるというも課題が残された。

【0006】

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、エッジトリミングされたウェーハを研削する際に生じる端材の大きさ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、表面に複数の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有し、外周に面取り部を有したウェーハの裏面を研削して仕上げ厚みへと薄化するウェーハの加工方法であって、ウェーハの表面から該面取り部に、切削ブレードを該仕上げ厚みを超える深さに切り込ませつつ外周縁に沿って切削し、該外周余剰領域に環状の段差部を形成するトリミングステップと、該トリミングステップ実施後、ウェーハの表面側に保護部材を貼着する保護部材貼着ステップと、該保護部材貼着ステップ実施後、ウェーハを裏面から研削して該仕上げ厚みへと薄化する研削ステップと、を備え、該トリミングステップ実施後で該研削ステップ実施前に、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の該段差部に照射し、該研削で付与される外力で破断する分割起点を該段差部に形成し、該研削ステップで発生する該段差部の欠片を細分化するレーザ加工ステップを更に備えることを特徴とする。

【0008】

前記ウェーハの加工方法において、該レーザ加工ステップで形成される該分割起点は、ウェーハの外周縁に沿って形成される環状改質層であり、該環状改質層は同心円に複数形成されても良い。

【0009】

前記ウェーハの加工方法において、該レーザ加工ステップで形成される該分割起点は、ウェーハの外周縁に沿って形成される環状改質層であり、それぞれの該環状改質層のウェーハの厚さ方向での幅は、外側の該環状改質層の方が内側の該環状改質層より大きく形成されても良い。

【発明の効果】

【0010】

本発明のウェーハの加工方法は、エッジトリミングされたウェーハを研削する際に生じる端材の大きさ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】

【0011】

【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の一例を示す斜視図である。

【図2】図２は、図１中のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。

【図3】図３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4】図４は、図３に示されたウェーハの加工方法のトリミングステップを一部断面で示す側面図である。

【図5】図５は、図３に示されたウェーハの加工方法の保護部材貼着ステップ後のウェーハの断面図である。

【図6】図６は、図３に示されたウェーハの加工方法のレーザ加工ステップを一部断面で示す側面図である。

【図7】図７は、図３に示されたウェーハの加工方法のレーザ加工ステップ後のウェーハの要部の断面図である。

【図8】図８は、図３に示されたウェーハの加工方法の研削ステップを一部断面で示す側面図である。

【図9】図９は、図３に示されたウェーハの加工方法の研削ステップの終了間際を一部断面で示す側面図である。

【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の一例を示す斜視図である。図２は、図１中のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。図３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。

【0014】

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の加工方法である。実施形態１に係るウェーハの加工方法の加工対象のウェーハ１は、シリコン、ガリウムヒ素、ＳｉＣ（炭化ケイ素）又はサファイア、などを母材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である。ウェーハ１は、表面２にデバイス領域１０と、外周余剰領域１１とを有する。デバイス領域１０は、複数の分割予定ライン３によって格子状に区画された領域に複数のデバイス４が形成された領域である。デバイス４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である。

【0015】

外周余剰領域１１は、デバイス領域１０の全周に亘ってデバイス領域１０を囲繞しているとともに、デバイス４が形成されていない領域である。

【0016】

また、ウェーハ１は、図２に示すように、外周に面取り部５を有している。面取り部５は、表面２から裏面６に亘って形成され、厚み方向の中央が最も外周側に位置するように断面円弧状に形成されている。

【0017】

実施形態１に係るウェーハの加工方法は、ウェーハ１の裏面６を研削して、ウェーハ１を仕上げ厚み７（図２に示す）へと薄化する方法である。実施形態１に係るウェーハの加工方法は、図３に示すように、トリミングステップ１００１と、保護部材貼着ステップ１００２と、レーザ加工ステップ１００３と、研削ステップ１００４とを備える。

【0018】

（トリミングステップ）
図４は、図３に示されたウェーハの加工方法のトリミングステップを一部断面で示す側面図である。トリミングステップ１００１は、ウェーハ１の表面２から面取り部５に、切削ブレード２４を仕上げ厚み７を超える深さ８に切り込ませつつ外周縁に沿って切削し、外周余剰領域１１に環状の段差部９を形成するステップである。

【0019】

トリミングステップ１００１では、切削装置２０が、チャックテーブル２１の保持面２２にウェーハ１の裏面６側を吸引保持する。トリミングステップ１００１では、切削装置２０は、スピンドル２３により軸心回りに切削ブレード２４を回転し、切削ブレード２４の切り刃２４１の下端を、ウェーハ１の外周縁である面取り部５とチャックテーブル２１の加工送り方向に沿って並ぶとともに、ウェーハ１の表面２から仕上げ厚み７を超える距離分下方の位置に配置する。なお、前述した距離は、深さ８と同じ距離である。

【0020】

トリミングステップ１００１では、切削装置２０が、図４に示すように、チャックテーブル２１を切削ブレード２４に近付く方向に加工送りして、切削ブレード２４をウェーハ１の面取り部５に切り込ませ、チャックテーブル２１を軸心回りに回転する。トリミングステップ１００１では、切削装置２０が、切削ブレード２４をウェーハ１の表面２側から面取り部５に仕上げ厚み７を超える深さ８切り込ませて、表面２側から深さ８分、面取り部５を除去して、段差部９を形成する。実施形態１では、段差部９は、ウェーハ１の外縁よりも内周側でかつ表面２から表面２に対して直交する方向に形成された垂直面９１と、垂直面９１の裏面６側の端から外縁に向かって表面２と平行に形成された水平面９２とにより構成される。なお、垂直面９１と水平面９２とは、ウェーハ１の全周に形成されて、段差部９は、ウェーハ１の外周縁の全周に形成されて、環状に形成されている。

【0021】

このように、実施形態１において、トリミングステップ１００１では、切削装置２０が切り刃２４１の下端が表面２よりも下方に位置付けられた切削ブレード２４をウェーハ１に対して相対的に水平方向に移動させてウェーハ１に切り込ませ、ウェーハ１をチャックテーブル２１で軸心回りに回転させることで表面２側面取り部５を除去している。しかしながら、本発明では、トリミングステップ１００１では、切削装置２０が、ウェーハ１の面取り部５の上方に位置付けられた切削ブレード２４の切り刃２４１の下端を仕上げ厚み７を超える深さ８まで下降することでウェーハ１の面取り部５に切り込ませ、ウェーハ１をチャックテーブル２１で軸心回りに回転させる所謂チョッパーカットで、表面２側から面取り部５を除去しても良い。ウェーハの加工方法は、ウェーハ１の全周に亘って表面２側から仕上げ厚み７を超える深さ８分、面取り部５を除去して、段差部９を形成すると保護部材貼着ステップ１００２に進む。

【0022】

（保護部材貼着ステップ）
図５は、図３に示されたウェーハの加工方法の保護部材貼着ステップ後のウェーハの断面図である。保護部材貼着ステップ１００２は、トリミングステップ１００１実施後、ウェーハ１の表面２側に保護部材１２を貼着するステップである。実施形態１では、保護部材１２は、ウェーハ１の外径と同等の外径を有する円板状に形成され、硬質な樹脂又は金属により構成されたサブストレートであるが、本発明では、保護部材１２は、非粘着性でかつ可撓性を有する樹脂により構成された基材層と、基材層上に積層されかつ粘着性及び可撓性を有する樹脂により構成された糊層とを備える保護テープでも良い。実施形態１において、保護部材貼着ステップ１００２では、図５に示すように、ウェーハ１の表面２側に保護部材１２を貼着すると、レーザ加工ステップ１００３に進む。

【0023】

（レーザ加工ステップ）
図６は、図３に示されたウェーハの加工方法のレーザ加工ステップを一部断面で示す側面図である。図７は、図３に示されたウェーハの加工方法のレーザ加工ステップ後のウェーハの要部の断面図である。レーザ加工ステップ１００３は、トリミングステップ１００１実施後で研削ステップ１００４実施前に、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３４を環状の段差部９に照射し、研削ステップ１００４の研削で付与される外力である押圧力で破断する分割起点である環状改質層１３を段差部９に形成し、研削ステップ１００４で発生する段差部９の欠片である端材１４（図７に示す）を細分化するステップである。

【0024】

なお、環状改質層１３は、平面形状がウェーハ１の外周縁に沿って環状に形成された改質層であって、密度、屈折率、機械的強度または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する。環状改質層１３は、例えば、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、およびこれらの領域が混在した領域等である。環状改質層１６は、ウェーハ１の他の部分よりも機械的な強度等が低い。このように、実施形態１において、レーザ加工ステップ１００３で形成する分割起点は、ウェーハ１の外周縁に沿って形成された環状改質層１３である。

【0025】

実施形態１において、レーザ加工ステップ１００３では、保護部材貼着ステップ１００２実施後に、レーザ加工装置３０が、保護部材１２を介してウェーハ１の表面２側をチャックテーブル３１の保持面３２に吸引保持する。レーザ加工ステップ１００３では、レーザ加工装置３０は、段差部９の上方にレーザビーム３４を照射するレーザビーム照射ユニット３３を位置付ける。レーザ加工ステップ１００３では、レーザ加工装置３０は、集光点３５を段差部９の内部に設定して、図６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３４をレーザビーム照射ユニット３３から段差部９に照射しつつチャックテーブル３１を軸心回りに回転して、段差部９の内部に環状の環状改質層１３をウェーハ１即ち面取り部５の全周に亘って形成する。

【0026】

レーザ加工ステップ１００３では、レーザ加工装置３０により、環状改質層１３は、図７に示すように、互いに同心円となりかつ段差部９即ちウェーハ１と同軸となる段差部９内の位置に複数形成される。実施形態１では、レーザ加工ステップ１００３では、レーザ加工装置３０が、段差部９内に環状改質層１３を同心円上に３つ形成する。

【0027】

また、レーザ加工ステップ１００３では、レーザ加工装置３０が同心円に複数形成する環状改質層１３は、それぞれの環状改質層１３のウェーハ１の厚さ方向での幅１３１が、外側の環状改質層１３の方が内側の環状改質層１３より大きく形成される。実施形態１において、レーザ加工ステップ１００３では、レーザ加工装置３０が最も外周側の環状改質層１３を形成する際には、集光点３５を厚さ方向に異なる複数（実施形態１では、３つ）の高さに設定し、各高さでレーザビーム３４を照射しつつウェーハ１を軸心回りに少なくとも１周回転させる。実施形態１において、レーザ加工ステップ１００３では、図７に示すように、レーザ加工装置３０は、段差部９の内部に最も外周側の環状改質層１３を厚さ方向に三層形成する。

【0028】

また、レーザ加工装置３０が径方向の中央の環状改質層１３を形成する際には、集光点３５を厚さ方向に異なる複数（最も外周側の環状改質層１３を形成する際よりも少数で、かつ実施形態１では、２つ）の高さに設定し、各高さでレーザビーム３４を照射しつつウェーハ１を軸心回りに少なくとも１周回転させる。実施形態１において、レーザ加工ステップ１００３では、図７に示すように、レーザ加工装置３０は、段差部９の内部に径方向の中央の環状改質層１３を厚さ方向に二層形成する。

【0029】

また、レーザ加工装置３０が最も内周側の環状改質層１３を形成する際には、集光点３５を厚さ方向に径方向の中央の環状改質層１３を形成する際よりも少数（実施形態１では、１つ）の高さに設定し、設定した高さでレーザビーム３４を照射しつつウェーハ１を軸心回りに少なくとも１周回転させる。実施形態１において、レーザ加工ステップ１００３では、図７に示すように、レーザ加工装置３０は、段差部９の内部に最も内周側の環状改質層１３を厚さ方向に一層形成する。

【0030】

こうして、最も外周側の環状改質層１３のウェーハ１の厚さ方向での幅１３１が、径方向の中央の環状改質層１３の幅１３１よりも大きく形成され、径方向の中央の環状改質層１３のウェーハ１の厚さ方向での幅１３１が、最も内周側の環状改質層１３の幅１３１よりも大きく形成される。

【0031】

また、レーザ加工ステップ１００３では、レーザ加工装置３０が、外側の環状改質層１３を内側の環状改質層１３よりも裏面６寄りに形成する。実施形態１において、レーザ加工ステップ１００３では、レーザ加工装置３０が、最も外周側の環状改質層１３を径方向の中央の環状改質層１３よりも裏面６寄りに形成し、径方向の中央の環状改質層１３を最も内周側の環状改質層１３よりも裏面６寄りに形成する。実施形態１において、レーザ加工ステップ１００３では、ウェーハ１の段差部９の内部に環状改質層１３を同心円に複数形成すると、研削ステップ１００４に進む。

【0032】

（研削ステップ）
図８は、図３に示されたウェーハの加工方法の研削ステップを一部断面で示す側面図である。図９は、図３に示されたウェーハの加工方法の研削ステップの終了間際を一部断面で示す側面図である。研削ステップ１００４は、保護部材貼着ステップ１００２実施後、でかつレーザ加工ステップ１００３実施後、ウェーハ１の裏面６を研削して、仕上げ厚み７へと薄化するステップである。

【0033】

研削ステップ１００４では、研削装置４０が、保護部材１２を介してウェーハ１の表面２側をチャックテーブル４１の保持面４２に吸引保持する。研削ステップ１００４では、研削装置４０が、図８に示すように、供給ノズル４３からウェーハ１の裏面６に研削水を供給しながらチャックテーブル４１を軸心回りに回転させつつ研削ホイール４４を軸心回りに回転させて、研削砥石４５をウェーハ１の裏面６に接触させてから研削砥石４５でウェーハ１をチャックテーブル４１に向けて押圧して、ウェーハ１の裏面６を研削加工する。研削ステップ１００４では、図９に示すように、研削装置４０が仕上げ厚み７になるまでウェーハ１を研削加工して薄化する。

【0034】

研削ステップ１００４では、研削装置４０が、ウェーハ１の裏面６を研削すると、段差部９の内部に環状改質層１３が形成されているので、研削で付与される外力である研削砥石４５からの押圧力により、ウェーハ１が環状改質層１３を起点に破断する。また、研削ステップ１００４では、研削装置４０が、ウェーハ１の裏面６を研削すると、外周側の環状改質層１３が内周側の環状改質層１３よりも裏面６寄りに形成されているので、段差部９のうちの研削砥石４５が到達した環状改質層１３よりの外周側から順に端材１４としてウェーハ１から分離する。

【0035】

実施形態１において、研削ステップ１００４では、段差部９のうち最も外周側の環状改質層１３よりも外周側がまず端材１４としてウェーハ１から分離し、次に、径方向の中央の環状改質層１３よりも外周側が端材１４としてウェーハ１から分離し、最後に最も内周側の環状改質層１３よりも外周側が端材１４としてウェーハ１から分離する。こうして、実施形態１において、研削ステップ１００４では、ウェーハ１の段差部９が、環状改質層１３を起点として、複数の端材１４となってウェーハ１から分離する。このために、実施形態１に係るウェーハ１の加工方法は、研削ステップ１００４においてウェーハ１から分離する端材１４の大きさを、従来の加工方法でウェーハ１から段差部９全体が分離する従来の欠片の大きさよりも小型化である。ウェーハの加工方法は、仕上げ厚み７までウェーハ１を薄化すると終了する。

【0036】

以上説明した実施形態１に係るウェーハの加工方法は、レーザ加工ステップ１００３において、段差部９の内部に環状改質層１３を形成するので、研削ステップ１００４の研削で付与される押圧力で段差部９が小さく破断し、発生する端材１４を小さくすることができるという効果を奏する。

【0037】

その結果、実施形態１に係るウェーハの加工方法は、エッジトリミングされたウェーハ１を研削する際に生じる端材１４の大きさを抑制することができるという効果を奏する。

【0038】

また、実施形態１に係るウェーハの加工方法は、環状改質層１３を同心円状で、且つ外側の環状改質層１３の厚さ方向の幅１３１を大きく形成することで、研削が進むにつれて端材１４が外周側から順にウェーハ１から分離し、段差部９のスムーズな破断が促進されるという効果を奏する。

【0039】

また、実施形態１に係るウェーハの加工方法は、研削ステップ１００４時に、端材１４発生の衝撃や、環状改質層１３の研削により、研削砥石４５の消耗が促進されるという効果もある。

【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、本発明では、環状の段差部９にウェーハ１の直径方向の改質層を複数形成し、端材１４の周方向の長さが短くなるようにしても良い。また、本発明では、環状改質層１３は、連続的でも、断続的でもよく、例えば２ｍｍ以下の連続的な改質層の間に０．１ｍｍの改質層が無い領域が挟まれて、破線状の環状改質層１３を形成してもいい。

【符号の説明】

【0041】

１ ウェーハ
２ 表面
４ デバイス
５ 面取り部
６ 裏面
７ 仕上げ厚み
８ 深さ
９ 段差部
１０ デバイス領域
１１ 外周余剰領域
１２ 保護部材
１３ 環状改質層（分割起点）
１４ 端材（欠片）
３４ レーザビーム
１３１ 幅
１００１ トリミングステップ
１００２ 保護部材貼着ステップ
１００３ レーザ加工ステップ
１００４ 研削ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】