(57)【要約】【課題】デバイスチップの抗折強度を向上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、ウェーハの表面側に保護テープを貼着する保護部材貼着ステップＳＴ１と、保護テープを介してウェーハをチャックテーブルで保持し、ウェーハの裏面側を研削し所定の厚さまで薄化する研削ステップＳＴ４と、研削ステップＳＴ４で研削したウェーハの裏面側を、研磨パッドで研磨し、研削ステップＳＴ４で形成された破砕層を除去する研磨ステップＳＴ５と、研磨ステップＳＴ５で研磨したウェーハの裏面側にプラズマ状態にした不活性ガスを供給し、ウェーハの裏面側の加工歪みの表層を除去するプラズマ加工ステップＳＴ６とを備える。【選択図】図２
2020136401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の表面に格子状の分割予定ラインと該分割予定ラインに区画された各領域にデバイスが形成されたウェーハの加工方法であって、
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、
該保護部材を介してウェーハをチャックテーブルで保持し、ウェーハの裏面側を研削し所定の厚さまで薄化する研削ステップと、
該研削ステップで研削したウェーハの裏面側を、研磨パッドで研磨し、該研削ステップで形成された破砕層を除去する研磨ステップと、
該研磨ステップで研磨したウェーハの裏面側にプラズマ状態にした不活性ガスを供給し、ウェーハの裏面側の表層を除去するプラズマ加工ステップと、
を備えるウェーハの加工方法。
【請求項２】
該研磨ステップでは、砥粒を含む該研磨パッドを用いてウェーハの裏面側を研磨し、該研削ステップで形成された破砕層を除去しつつ該砥粒でゲッタリング層となる微細な加工歪みを形成する請求項１に記載のウェーハの加工方法。
【請求項３】
該プラズマ加工ステップでは、ウェーハの裏面側の表層にアモルファス層からなる予備ゲッタリング層を形成する請求項１又は請求項２に記載のウェーハの加工方法。
【請求項４】
該研削ステップを実施する前に、該半導体基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を該分割予定ラインに沿って照射し、該分割予定ラインに沿った改質層をウェーハの内部に形成する改質層形成ステップを備え、該研削ステップによる研削応力によって該改質層を破断起点にしてウェーハが分割される請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のウェーハの加工方法。
【請求項５】
該研削ステップを実施する前に、ウェーハの表面側から該分割予定ラインに沿って切削ブレードで仕上げ厚さを超える深さの切削溝を形成する切削ステップを備え、該研削ステップでは該切削溝が裏面側に表出してウェーハが分割される請求項１から請求項３のうちいずれか一項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】
デバイスチップは、薄化、小型化が進んでいるが、抗折強度の向上が常に求められている。半導体デバイスウェーハを薄化する際、研削砥石による破砕層が抗折強度を落としており、研磨によって破砕層を除去して抗折強度をアップさせる手法が実施されている。しかしながら、破砕層を除去すると、チップのゲッタリング効果が失われ、メモリーデバイスなどではデバイス不良の原因となってしまう。そこで、ゲッタリングドライポリッシュという手法が考案された（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に示された手法は、砥粒を含む研磨パッドで乾式研磨を行う手法であり、研磨によって破砕層を除去しつつゲッタリング効果を発揮する程度の小さな傷を形成するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４８７１６１７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、さらなるデバイスチップの抗折強度の向上が望まれている。
【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、デバイスチップの抗折強度を向上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、半導体基板の表面に格子状の分割予定ラインと該分割予定ラインに区画された各領域にデバイスが形成されたウェーハの加工方法であって、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、該保護部材を介してウェーハをチャックテーブルで保持し、ウェーハの裏面側を研削し所定の厚さまで薄化する研削ステップと、該研削ステップで研削したウェーハの裏面側を、研磨パッドで研磨し、該研削ステップで形成された破砕層を除去する研磨ステップと、該研磨ステップで研磨したウェーハの裏面側にプラズマ状態にした不活性ガスを供給し、ウェーハの裏面側の表層を除去するプラズマ加工ステップと、を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、該研磨ステップでは、砥粒を含む該研磨パッドを用いてウェーハの裏面側を研磨し、該研削ステップで形成された破砕層を除去しつつ該砥粒でゲッタリング層となる微細な加工歪みを形成しても良い。
【０００９】
前記ウェーハの加工方法において、該プラズマ加工ステップでは、ウェーハの裏面側の表層にアモルファス層からなる予備ゲッタリング層を形成しても良い。
【００１０】
前記ウェーハの加工方法において、該研削ステップを実施する前に、該半導体基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を該分割予定ラインに沿って照射し、該分割予定ラインに沿った改質層をウェーハの内部に形成する改質層形成ステップを備え、該研削ステップによる研削応力によって該改質層を破断起点にしてウェーハが分割されても良い。
【００１１】
前記ウェーハの加工方法において、該研削ステップを実施する前に、ウェーハの表面側から該分割予定ラインに沿って切削ブレードで仕上げ厚さを超える深さの切削溝を形成する切削ステップを備え、該研削ステップでは該切削溝が裏面側に表出してウェーハが分割されても良い。
【発明の効果】
【００１２】
本願発明のウェーハの加工方法は、デバイスチップの抗折強度を向上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】
【００１３】
【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、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保護部材貼着ステップを示す斜視図である。
【図４】図４は、図２に示されたウェーハの加工方法の保護部材貼着ステップ後のウェーハの斜視図である。
【図５】図５は、図２に示されたウェーハの加工方法の予備研削ステップを示す側断面図である。
【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を示す側断面図である。
【図７】図７は、図２に示されたウェーハの加工方法の研削ステップ及び研磨ステップを実施する研削研磨装置の構成例を示す斜視図である。
【図８】図８は、図２に示されたウェーハの加工方法の研削ステップを示す側断面図である。
【図９】図９は、図２に示されたウェーハの加工方法の研磨ステップを示す側断面図である。
【図１０】図１０は、図２に示されたウェーハの加工方法の研磨ステップ後のウェーハの要部を拡大して示す断面図である。
【図１１】図１１は、図２に示されたウェーハの加工方法のプラズマ加工ステップで用いられるプラズマ装置の構成を示す断面図である。
【図１２】図１２は、図２に示されたウェーハの加工方法のプラズマ加工ステップ中のウェーハの要部を拡大して示す断面図である。
【図１３】図１３は、図２に示されたウェーハの加工方法のプラズマ加工ステップ後のウェーハの要部を拡大して示す断面図である。
【図１４】図１４は、実施形態２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１５】図１５は、図１４に示されたウェーハの加工方法の切削ステップを示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
〔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、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。
【００１６】
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の加工方法である。ウェーハ１は、シリコン、サファイア、又はガリウムヒ素などを半導体基板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である。なお、実施形態１では、ウェーハ１の半導体基板２は、シリコンにより構成されている。ウェーハ１は、図１に示すように、半導体基板２の表面３に格子状の分割予定ライン４と、分割予定ライン４に区画された各領域にデバイス５が形成されている。
【００１７】
デバイス５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。
【００１８】
実施形態１に係るウェーハの加工方法は、ウェーハ１を分割予定ライン４に沿って個々のデバイスチップ６に分割するとともに、デバイスチップ６を仕上げ厚さ１００まで薄化する方法である。なお、デバイスチップ６は、半導体基板２の一部と、半導体基板２の表面３に形成されたデバイス５とにより構成される。ウェーハの加工方法は、図２に示すように、保護部材貼着ステップＳＴ１と、予備研削ステップＳＴ２と、改質層形成ステップＳＴ３と、研削ステップＳＴ４と、研磨ステップＳＴ５と、プラズマ加工ステップＳＴ６とを備える。
【００１９】
（保護部材貼着ステップ）
図３は、図２に示されたウェーハの加工方法の保護部材貼着ステップを示す斜視図である。図４は、図２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斜視図である。保護部材貼着ステップＳＴ１は、ウェーハ１の表面３側に保護部材である保護テープ２０を貼着するステップである。
【００２０】
実施形態１において、保護部材貼着ステップＳＴ１では、図３及び図４に示すように、ウェーハ１と同径の保護テープ２０をウェーハ１の表面３に貼着する。実施形態１では、保護部材として保護テープ２０を用いるが、本発明では、保護部材は、保護テープ２０に限定されない。ウェーハの加工方法は、図４に示すように、ウェーハ１の表面３に保護テープ２０を貼着すると、予備研削ステップＳＴ２に進む。
【００２１】
（予備研削ステップ）
図５は、図２に示されたウェーハの加工方法の予備研削ステップを示す側断面図である。予備研削ステップＳＴ２は、改質層形成ステップＳＴ３、研削ステップＳＴ４及び研磨ステップＳＴ５の前に、ウェーハ１の半導体基板２の裏面７を予め研削するステップである。
【００２２】
実施形態１において、予備研削ステップＳＴ２では、研削装置３０が、チャックテーブル３１の保持面３２に保護テープ２０を介してウェーハ１の半導体基板２の表面３側を吸引保持する。切削ステップＳＴ１０では、図５に示すように、スピンドル３３により予備研削用の研削ホイール３４を回転しかつチャックテーブル３１を軸心回りに回転させ、研削液ノズル３５から研削液３６を供給しつつ、研削ホイール３４の予備研削用砥石３７をウェーハ１の半導体基板２の裏面７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、予備研削用砥石３７でウェーハ１の裏面７を研削する。
【００２３】
予備研削ステップＳＴ２では、後述するレーザー光線４４でウェーハ１表面３に近いウェーハ１の内部の所望の深さ（高さ）にレーザー光線４４を集光し改質層８を形成できる所定の厚さになるまで、ウェーハ１を研削する。実施形態１において、ウェーハの加工方法は、所定の厚さまでウェーハ１を研削すると改質層形成ステップＳＴ３に進む。
【００２４】
（改質層形成ステップ）
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を示す側断面図である。改質層形成ステップＳＴ３は、研削ステップＳＴ４を実施する前に、ウェーハ１の半導体基板２に対して透過性を有する波長（実施形態では、１３００ｎｍ〜１０６４ｎｍ）のレーザー光線４４を、ウェーハ１の半導体基板２の裏面７側から分割予定ライン４に沿って照射し、分割予定ライン４に沿った改質層８をウェーハ１の半導体基板２の内部に形成するステップである。
【００２５】
なお、改質層８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。また、改質層８は、ウェーハ１の他の部分よりも機械的な強度等が低い。
【００２６】
実施形態１において、改質層形成ステップＳＴ３では、レーザー加工装置４０が保護テープ２０を介してウェーハ１の半導体基板２の表面３側をチャックテーブル４１の保持面４２に吸引保持する。改質層形成ステップＳＴ３では、レーザー加工装置４０が、チャックテーブル４１とレーザー光線照射ユニット４３とを分割予定ライン４に沿って相対的に移動させながら、図６に示すように、レーザー光線照射ユニット４３の集光点４４−１を半導体基板２の内部に設定して、パルス状のレーザー光線４４を分割予定ライン４に沿って照射する。
【００２７】
実施形態１において、改質層形成ステップＳＴ３では、レーザー加工装置４０が、チャックテーブル４１に吸引保持されたウェーハ１に対してレーザー光線照射ユニット４３を図６中に点線で示す位置から図６中に実線で示す位置に向かうように、チャックテーブル４１を移動させながらレーザー光線４４を照射する。改質層形成ステップＳＴ３では、レーザー光線４４がウェーハ１に対して透過性を有する波長を有するために、図６に示すように、半導体基板２の内部に分割予定ライン４に沿って改質層８を形成する。改質層形成ステップＳＴ３では、改質層８は、研削ステップＳＴ４で除去されるウェーハ１内部の領域に形成される。また、本発明では、改質層形成ステップＳＴ３の前でかつ保護部材貼着ステップＳＴ１の前に、デバイス５を形成する半導体基板２の表面３の機能層をレーザー光線でアブレーション加工し、分割予定ライン４に沿った機能層が除去されたレーザー加工溝を形成しても良い。
【００２８】
改質層形成ステップＳＴ３では、全ての分割予定ライン４に沿って半導体基板２の内部に改質層８を形成すると、レーザー光線４４の照射、チャックテーブル４１の吸引保持を解除して、研削ステップＳＴ４に進む。研削ステップＳＴ４は、図７に示された研削研磨装置５０により実施される。
【００２９】
（研削研磨装置）
図７は、図２に示されたウェーハの加工方法の研削ステップ及び研磨ステップを実施する研削研磨装置の構成例を示す斜視図である。研削研磨装置５０は、図７に示すように、装置本体５１と、第１の研削ユニット５２と、第２の研削ユニット５３と、研磨ユニット５４と、ターンテーブル５５上に設置された例えば４つのチャックテーブル５６と、カセット５７，５８と、位置合わせユニット５９と、搬入ユニット６０と、搬出ユニット６１と、洗浄ユニット６２と、搬出入ユニット６３と、図示しない制御ユニットとを主に備えている。
【００３０】
第１の研削ユニット５２は、スピンドルの下端に装着された研削砥石５２−１を有する研削ホイール５２−２を回転させながら粗研削位置３０２のチャックテーブル５６に保持されたウェーハ１の裏面７に鉛直方向と平行なＺ軸方向に沿って押圧することによって、ウェーハ１の裏面７を粗研削するためのものである。同様に、第２の研削ユニット５３は、スピンドルの下端に装着された研削砥石５３−１を有する研削ホイール５３−２を回転させながら仕上げ研削位置３０３に位置するチャックテーブル５６に保持された粗研削済みのウェーハ１の裏面７にＺ軸方向に沿って押圧することによって、ウェーハ１の裏面７を仕上げ研削するためのものである。
【００３１】
なお、実施形態１において、第１の研削ユニット５２及び第２の研削ユニット５３の研削ホイール５２−２，５３−２の回転中心である軸心と、チャックテーブル５６の回転中心である軸心とは、互いにほぼ平行であるとともに、水平方向に間隔をあけて配置されている。なお、実施形態１では、研削ユニット５２，５３は、ウェーハ１に純水等の研削液５２−４，５３−４（図８に示す）を供給しながらウェーハ１の裏面７を研削する。
【００３２】
研磨ユニット５４は、図７に示すように、スピンドルの下端に装着された研磨工具５４−２の研磨パッド５４−１をチャックテーブル５６の保持面に対向して配置させる。研磨ユニット５４は、研磨工具５４−２を回転させながら、研磨位置３０４に位置するチャックテーブル５６の保持面で保持された仕上げ研削済みのウェーハ１の裏面７にＺ軸方向に沿って押圧する。研磨ユニット５４は、研磨工具５４−２の研磨パッド５４−１がウェーハ１の裏面７にＺ軸方向に沿って押圧することによって、ウェーハ１の裏面７を研磨するためのものである。
【００３３】
研磨パッド５４−１は、研磨布、ゴムまたはエラストマー等の柔軟性を有するベース材に砥粒が分散されて構成される。実施形態１において、研磨パッド５４−１の砥粒は、硬度がウェーハ１と同等以上であることを条件としており、これは、硬度がウェーハ１と同じ程度か、あるいはウェーハ１よりは高いもののウェーハ１とそれほど変わらない硬度という意味であり、ウェーハ１よりも格段に硬度が高いものは除外される。次に、砥粒は、粒径が５μｍ以下でブロッキー形状であることが条件であり、これは、粒径が微小であること、そして、形状が鋭利な角を有さない立方八面体等の多面体状であって比較的球状に近いということを意味する。ちなみにブロッキー形状とは反対に鋭利な角を有するものはアンギュラ形状と呼ばれ、このアンギュラ形状の砥粒は本発明では不適当とされる。
【００３４】
また、実施形態１において、砥粒は、いわゆる一般砥粒であって、具体的には、ウェーハ１の半導体基板２がシリコンである場合には、シリコンのモース硬度：７と同等以上であるものが選択され、例えば多結晶あるいは単結晶の酸化シリコン（ＳｉＯ２）が用いられる。また、モース硬度が９のＧＣ（グリーン・カーボランダム）やＷＡ（ホワイト・アランダム）といった一般砥粒を用いることもできるが、モース硬度が１０のダイヤモンドは硬すぎて不向きである。
【００３５】
また、実施形態１では、研磨ユニット５４は、研磨液などの加工液を供給することなく、ウェーハ１の裏面７に乾式研磨、所謂ドライポリッシュを施す。
【００３６】
ターンテーブル５５は、装置本体５１の上面に設けられた円盤状のテーブルであり、水平面内で回転可能に設けられ、所定のタイミングで回転駆動される。このターンテーブル５５上には、例えば４つのチャックテーブル５６が、例えば９０度の位相角で等間隔に配設されている。これら４つのチャックテーブル５６は、保持面に真空チャックを備えたチャックテーブル構造のものであり、保持面に保護テープ２０を介して表面３側が載置されたウェーハ１を真空吸着して保持する。これらチャックテーブル５６は、研削時及び研磨時には、鉛直方向と平行な軸を回転軸として、回転駆動機構によって水平面内で回転駆動される。このようなチャックテーブル５６は、ターンテーブル５５の回転によって、搬入搬出位置３０１、粗研削位置３０２、仕上げ研削位置３０３、研磨位置３０４、搬入搬出位置３０１に順次移動される。
【００３７】
カセット５７，５８は、複数のスロットを有するウェーハ１を収容するための収容器である。一方のカセット５７は、研削研磨前の表面３に保護テープ２０が貼着されたウェーハ１を収容し、他方のカセット５８は、研削研磨後のウェーハ１を収容する。また、位置合わせユニット５９は、カセット５７から取り出されたウェーハ１が仮置きされて、その中心位置合わせを行うためのテーブルである。
【００３８】
搬入ユニット６０は、吸着パッドを有し、位置合わせユニット５９で位置合わせされた研削研磨前のウェーハ１を吸着保持して搬入搬出位置３０１に位置するチャックテーブル５６上に搬入する。搬出ユニット６１は、搬入搬出位置３０１に位置するチャックテーブル５６上に保持された研削研磨後のウェーハ１を吸着保持して洗浄ユニット６２に搬出する。
【００３９】
搬出入ユニット６３は、例えば円形型ハンド６３−１を備えるロボットピックであり、円形型ハンド６３−１によってウェーハ１を吸着保持してウェーハ１を搬送する。具体的には、搬出入ユニット６３は、研削研磨前のウェーハ１をカセット５７から位置合わせユニット５９へ搬出するとともに、研削研磨後のウェーハ１を洗浄ユニット６２からカセット５８へ搬入する。洗浄ユニット６２は、研削研磨後のウェーハ１を洗浄し、研削及び研磨された加工面に付着している研削屑及び研磨屑等のコンタミネーションを除去する。
【００４０】
制御ユニットは、研削研磨装置５０を構成する上述した構成要素をそれぞれ制御するものである。即ち、制御ユニットは、ウェーハ１に対する研磨動作を研削研磨装置５０に実行させるものである。制御ユニットは、コンピュータプログラムを実行可能なコンピュータである。制御ユニットは、ＣＰＵ（central  processing  unit）のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置と、ＲＯＭ（read  only  memory）又はＲＡＭ（random  access  memory）のようなメモリを有する記憶装置と、入出力インタフェース装置とを有する。制御ユニットの演算処理装置は、記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムを実行して、研削研磨装置５０を制御するための制御信号を生成する。制御ユニットの演算処理装置は、生成した制御信号を入出力インタフェース装置を介して研削研磨装置５０の各構成要素に出力する。
【００４１】
（研削ステップ）
図８は、図２に示されたウェーハの加工方法の研削ステップを示す側断面図である。研削ステップＳＴ４は、保護テープ２０を介してウェーハ１をチャックテーブル５６の保持面で吸引保持し、ウェーハ１の裏面７側を研削し所定の厚さまで薄化するステップである。実施形態１において、研削ステップＳＴ４は、表面３に保護テープ２０が貼着されたウェーハ１を収容したカセット５７と、ウェーハ１を収容していないカセット５８とが研削研磨装置５０の装置本体５１に取り付けられ、オペレータが加工内容情報を制御ユニットに登録し、オペレータから加工動作の開始指示が入力されると、研削研磨装置５０により実施される。
【００４２】
研削ステップＳＴ４では、研削研磨装置５０が、搬出入ユニット６３にカセット５７からウェーハ１を取り出させ、位置合わせユニット５９へ搬出させ、位置合わせユニット５９にウェーハ１の中心位置合わせを行わせる。研削ステップＳＴ４では、研削研磨装置５０が、搬入ユニット６０に中心位置合わせされたウェーハ１を搬入搬出位置３０１に位置するチャックテーブル５６上に搬入させる。
【００４３】
研削ステップＳＴ４では、研削研磨装置５０が、ウェーハ１の表面３側を保護テープ２０を介してチャックテーブル５６に吸引保持し、裏面７を露出させて、ターンテーブル５５でウェーハ１を粗研削位置３０２、仕上げ研削位置３０３に順に搬送する。研削ステップＳＴ４では、研削研磨装置５０が、粗研削位置３０２及び仕上げ研削位置３０３において、図８に示すように、スピンドルにより研削ホイール５２−２，５３−２を回転しかつチャックテーブル５６を軸心回りに回転しながら研削液ノズル５２−３，５３−３から研削液５２−４，５３−４を供給するとともに、研削砥石５２−１，５３−１をウェーハ１の半導体基板２の裏面７に当接させてチャックテーブル５６に所定の送り速度で近づけることによって、研削砥石５２−１，５３−１でウェーハ１の裏面７に粗研削、仕上げ研削を順に施す。研削ステップＳＴ４では、所定の厚さになるまで、ウェーハ１を研削する。
【００４４】
また、実施形態１において、研削ステップＳＴ４では、研削ステップＳＴ４の粗研削位置３０２における第１の研削ユニット５２の研削ホイール５２−２，５３−２から作用する研削応力によって、改質層８を破断起点にして、ウェーハ１が分割予定ライン４に沿って個々のデバイスチップ６に分割される。実施形態１において、ウェーハの加工方法は、所定の厚さまでウェーハ１を研削すると研磨ステップＳＴ５に進む。なお、研削ステップＳＴ４後のウェーハ１は、裏面７の表層に図示しない破砕層が形成されている。破砕層は、結晶欠陥、歪みなどの加工歪みである。
【００４５】
（研磨ステップ）
図９は、図２に示されたウェーハの加工方法の研磨ステップを示す側断面図である。図１０は、図２に示されたウェーハの加工方法の研磨ステップ後のウェーハの要部を拡大して示す断面図である。研磨ステップＳＴ５は、研削ステップＳＴ４で研削したウェーハ１の裏面７側を研磨パッド５４−１で研磨し、研削ステップＳＴ４で形成された破砕層を除去するステップである。実施形態１では、研磨ステップＳＴ５は、研削ステップＳＴ４で研削したウェーハ１の裏面７側を砥粒を含む研磨パッド５４−１で研磨し、研削ステップＳＴ４で形成された破砕層を除去しつつ砥粒でゲッタリング層１０となる微細な加工歪み１１を形成するステップである。
【００４６】
実施形態１では、ゲッタリング層１０は、ウェーハ１に付着した銅（Ｃｕ）イオンなどの金属を主とする不純物を捕捉して、デバイス５の不純物による金属汚染を抑制する所謂ゲッタリング能力を発揮する層である。加工歪み１１は、ウェーハ１の半導体基板２の裏面７の表層に形成された微細な結晶欠陥、歪みである。加工歪み１１の結晶欠陥、歪みは、破砕層の結晶欠陥、歪みよりも小さい。
【００４７】
研磨ステップＳＴ５では、研削研磨装置５０が、ターンテーブル５５を回転して、仕上げ研削後のウェーハ１を保持したチャックテーブル５６を研磨位置３０４に移動させ、研磨位置３０４において、図９に示すように、スピンドルにより研磨工具５４−２を回転しかつチャックテーブル５６を軸心回りに回転しながら、研磨パッド５４−１をウェーハ１の半導体基板２の裏面７に当接させてチャックテーブル５６に所定の送り速度で近づけることによって、研磨パッド５４−１でウェーハ１の裏面７に乾式研磨を施す。研磨ステップＳＴ５では、研削研磨装置５０が、所定時間、乾式研磨すると、研磨ユニット５４により研磨を終了して、研磨ユニット５４により研磨されたウェーハ１を搬入搬出位置３０１に位置付け、搬出ユニット６１により洗浄ユニット６２に搬入し、洗浄ユニット６２で洗浄し、洗浄後のウェーハ１を搬出入ユニット６３でカセット５８へ搬入する。
【００４８】
ウェーハの加工方法は、プラズマ加工ステップＳＴ６に進む。なお、研磨ステップＳＴ５後のウェーハ１は、図１０に示すように、裏面７の表層にゲッタリング層１０となる微細な結晶欠陥、歪みなどの微細な加工歪み１１が形成されている。
【００４９】
このように、研削ステップＳＴ４及び研磨ステップＳＴ５において、研削研磨装置５０は、ターンテーブル５５でウェーハ１を粗研削位置３０２、仕上げ研削位置３０３、研磨位置３０４及び搬入搬出位置３０１に順に搬送し、粗研削、仕上げ研削、研磨を順に施して、ウェーハ１の裏面７を高精度に平坦化する。なお、研削研磨装置５０は、ターンテーブル５５が９０度回転する度に、研削研磨前のウェーハ１が搬入搬出位置３０１のチャックテーブル５６に搬入される。研削研磨装置５０は、カセット５７内の全てのウェーハ１に研削研磨を施すと、加工動作を終了する。
【００５０】
（プラズマ加工ステップ）
図１１は、図２に示されたウェーハの加工方法のプラズマ加工ステップで用いられるプラズマ装置の構成を示す断面図である。図１２は、図２に示されたウェーハの加工方法のプラズマ加工ステップ中のウェーハの要部を拡大して示す断面図である。図１３は、図２に示されたウェーハの加工方法のプラズマ加工ステップ後のウェーハの要部を拡大して示す断面図である。
【００５１】
プラズマ加工ステップＳＴ６は、図１１に示すプラズマ装置７０が研磨ステップＳＴ５で研磨したウェーハ１の裏面７側にプラズマ状態にした不活性ガス４００（図１２に示す）を供給し、ウェーハ１をプラズマ加工して、ウェーハ１の裏面７側の表層を構成するシリコン４０１を除去するとともにゲッタリング層１０を形成するステップである。実施形態１では、プラズマ加工ステップＳＴ６は、ウェーハ１をプラズマ加工して、ウェーハ１の裏面７側の加工歪み１１の表層を構成するシリコン４０１を除去するステップである。プラズマ加工ステップＳＴ６では、プラズマ装置７０が、プラズマエッチングチャンバー７１内の密閉空間７２内に位置する下部電極７３を構成するチャックテーブル７４（静電チャック、ＥＳＣ：Electrostatic  chuck）上に保護テープ２０を介してウェーハ１の表面３側を載置し、電極７５，７６に電力を印加してチャックテーブル７４上にウェーハ１を吸着保持する。
【００５２】
プラズマ加工ステップＳＴ６では、プラズマ装置７０が、プラズマエッチングチャンバー７１内の密閉空間７２を密閉し、ガス排出ユニット７７を作動して密閉空間７２内を真空排気して、密閉空間７２の圧力を所定の圧力に維持するとともに、冷媒供給ユニット７８を作動させて下部電極７３内に設けられた冷媒導入通路７９、冷却通路８０及び冷媒排出通路８１に冷媒であるヘリウムガスを循環させて、下部電極７３の異常昇温を抑制する。
【００５３】
プラズマ加工ステップＳＴ６では、不活性ガス供給ユニット８２を作動して不活性ガスを上部電極８４の複数の噴出口８５から下部電極７３のチャックテーブル７４上に保持されたウェーハ１に向けて噴出する。そして、プラズマ加工ステップＳＴ６では、プラズマ装置が、不活性ガスを供給した状態で、高周波電源８３から上部電極８４にプラズマを作り維持する高周波電力を印加し、高周波電源８３から下部電極７３にイオンを引き込むための高周波電力を印加する。これにより、下部電極７３と上部電極８４との間の空間にプラズマ状態にした不活性ガス４００（図１２に示す）が発生し、このプラズマ状態にした不活性ガス４００がウェーハ１の裏面７に衝突する。なお、実施形態１では、プラズマ装置７０が、不活性ガスとして、アルゴンガスを供給するが、本発明では、不活性ガスは、アルゴンガスに限定されない。
【００５４】
実施形態１において、プラズマ加工ステップＳＴ６では、図１２に示すように、チャックテーブル７４の保持面の表層がマイナス４０２に帯電されて、チャックテーブル７４の保持面にウェーハ１が吸着保持され、プラスに帯電されたプラズマ状態にした不活性ガス４００がウェーハ１に引き付けられて、裏面７に衝突する。すると、プラズマ加工ステップＳＴ６では、ウェーハ１の裏面７側の加工歪み１１の表層のシリコン４０１が除去されるとともに、加工歪み１１の表層を微少な結晶歪み層であるアモルファス状のアモルファス層１２−１に変質させ、裏面７側の加工歪み１１の表層にアモルファス層１２−１からなる予備ゲッタリング層１２（図１３に示す）を形成する。アモルファス層１２−１は、加工歪み１１よりも小さい結晶欠陥、歪みが付与されてアモルファス状をなす層であり、ウェーハ１に含有される銅（Ｃｕ）イオンなどの金属を主とする不純物を捕捉して、デバイス５の不純物による金属汚染を抑制する所謂ゲッタリング能力を発揮する。こうして、ウェーハ１は、半導体基板２の裏面７に加工歪み１１と予備ゲッタリング層１２とを含むゲッタリング層１０が形成される。
【００５５】
ウェーハの加工方法は、所定時間、プラズマ状態にした不活性ガス４００をウェーハ１の裏面７に衝突させると終了する。なお、プラズマ加工ステップ後のウェーハ１は、図１３に示すように、仕上げ厚さ１００まで薄化しているとともに、裏面７の表層に予備ゲッタリング層１２と加工歪み１１とを含むゲッタリング層１０とが形成されている。
【００５６】
実施形態１に係るウェーハの加工方法は、乾式研磨を行う研磨ステップＳＴ５において、ゲッタリング層１０となる微細な加工歪み１１を形成し、プラズマ加工ステップＳＴ６において、不活性ガスを用いたプラズマ加工を実施することで、研磨されたウェーハ１の裏面７の微細な加工歪み１１の表層を除去する。その結果、実施形態１に係るウェーハの加工方法は、ゲッタリング能力を付与しても、デバイスチップ６の抗折強度を向上することができる。
【００５７】
また、実施形態１に係るウェーハの加工方法は、プラズマ加工ステップＳＴ６において、プラズマ加工によって微細な加工歪み１１の表層を除去するとともに、加工歪み１１よりも結晶欠陥、歪みが小さい予備ゲッタリング層１２を形成するので、研磨ステップＳＴ５により形成された加工歪み１１のみからなるゲッタリング層１０を備えるデバイスチップよりも抗折強度を向上させることができる。
【００５８】
さらに、ウェーハの加工方法は、プラズマ加工で半導体基板２の裏面７に予備ゲッタリング層１２を含むゲッタリング層１０を形成するため、微細な傷をランダムに形成する加工歪み層に比べゲッタリング層１０を裏面７の全面にくまなく確実に形成できるという効果も奏する。
【００５９】
また、ウェーハの加工方法は、研削ステップＳＴ４と研磨ステップＳＴ５とを同一の研削研磨装置５０を用いて行い、研磨ステップＳＴ５後にプラズマ装置までの搬送中にウェーハ１に金属汚染のリスクが生じるが、研磨ステップＳＴ５において既に形成された加工歪み１１によってデバイスチップ６の金属汚染を回避できるという効果もある。
【００６０】
また、ウェーハの加工方法は、プラズマ加工ステップＳＴ６では、不活性ガスによるプラズマ加工を実施するので、ＳＦ６等のガスを使う場合に比べ排気ガスの無害化処理が不要であり、設備の簡略化が可能であるという効果もある。
【００６１】
〔実施形態２〕
本発明の実施形態２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１４は、実施形態２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１５は、図１４に示されたウェーハの加工方法の切削ステップを示す側断面図である。なお、図１４及び図１５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。
【００６２】
実施形態２に係るウェーハの加工方法は、図１４に示すように、改質層形成ステップＳＴ３の代わりに切削ステップＳＴ１０を備えること以外、実施形態１と同じである。切削ステップＳＴ１０は、研削ステップＳＴ４を実施する前に、ウェーハ１の半導体基板２の表面３側から分割予定ライン４に沿って切削ブレード９４で仕上げ厚さ１００を超える深さの切削溝９を形成するステップである。実施形態２において、ウェーハの加工方法は、切削ステップＳＴ１０を保護部材貼着ステップＳＴ１の前に実施するが、本発明では、研削ステップＳＴ４の前であれば、予備研削ステップＳＴ２の後に実施しても良い。
【００６３】
実施形態２において、切削ステップＳＴ１０では、ウェーハ１の裏面７にダイシングテープ２１を貼着し、切削装置９０が、チャックテーブル９１の保持面９２にダイシングテープ２１を介してウェーハ１の裏面７側を吸引保持する。切削ステップＳＴ１０では、図１５に示すように、切削ステップＳＴ１０では、切削装置９０が、チャックテーブル９１と切削ユニット９３の切削ブレード９４とを分割予定ライン４に沿って相対的に移動させながら、図１５に示すように、切削ブレード９４を表面３から仕上げ厚さ１００を超える深さ切り込ませて、切削溝９を形成する。本発明では、切削ステップＳＴ１０において、ダイシングテープ２１を裏面７に貼着せずに切削加工しても良い。
【００６４】
実施形態２において、切削ステップＳＴ１０では、切削装置９０が、チャックテーブル９１に吸引保持されたウェーハ１に対して切削ブレード９４を図１５中に二点鎖線で示す位置から図１５中に実線で示す位置に向かうように、チャックテーブル９１を移動させながら分割予定ライン４に沿ってウェーハ１に切り込ませる。
【００６５】
切削ステップＳＴ１０では、全ての分割予定ライン４に沿って半導体基板２に切削溝９を形成すると、切削ブレード９４を用いた切削、チャックテーブル９１の吸引保持を解除して、保護部材貼着ステップＳＴ１に進む。実施形態２に係るウェーハの加工方法の保護部材貼着ステップＳＴ１では、ウェーハ１の表面３に保護テープ２０を貼着した後、裏面７側からダイシングテープ２１を剥がす。また、実施形態２に係るウェーハの加工方法の研削ステップＳＴ４では、切削溝９が裏面７側表出して、ウェーハ１が個々のデバイスチップ６に分割される。また、本発明では、切削ステップＳＴ１０の前でかつ保護部材貼着ステップＳＴ１の前に、デバイス５を形成する半導体基板２の表面３の機能層をレーザー光線でアブレーション加工し、分割予定ライン４に沿って機能層が除去されたレーザー加工溝を形成しても良い。なお、この場合、レーザー加工溝は、切削溝９より太い幅である。
【００６６】
実施形態２に係るウェーハの加工方法は、乾式研磨を行う研磨ステップＳＴ５において、ゲッタリング層１０となる微細な加工歪み１１を形成し、プラズマ加工ステップＳＴ６において、不活性ガスを用いたプラズマ加工を実施することで、研磨されたウェーハ１の裏面７の微細な加工歪み１１の表層を除去する。その結果、実施形態２に係るウェーハの加工方法は、実施形態１と同様に、デバイスチップ６の抗折強度を向上することができる。
【００６７】
次に、本発明の発明者らは、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。結果を以下の表１に示す。
【００６８】
【表１】
2020136401.tif 000003
【００６９】
確認においては、比較例１、比較例２、本発明品１、及び本発明品２のデバイスチップ６の抗折強度を測定した。比較例１は、株式会社ディスコ製の製品名ＤＰＥＧの研磨工具を用いて、保護部材貼着ステップＳＴ１、予備研削ステップＳＴ２、改質層形成ステップＳＴ３、研削ステップＳＴ４及び研磨ステップＳＴ５を実施して、加工歪み１１のみからなるゲッタリング層１０を形成した。比較例２は、株式会社ディスコ製の製品名ＤＰ０８の研磨工具を用いて、保護部材貼着ステップＳＴ１、予備研削ステップＳＴ２、改質層形成ステップＳＴ３、研削ステップＳＴ４及び研磨ステップＳＴ５を実施して、加工歪み１１のみからなるゲッタリング層１０を形成した。
【００７０】
本発明品１は、株式会社ディスコ製の製品名ＤＰＥＧの研磨工具を用いて、保護部材貼着ステップＳＴ１、予備研削ステップＳＴ２、改質層形成ステップＳＴ３、研削ステップＳＴ４及び研磨ステップＳＴ５、プラズマ加工ステップＳＴ６を実施して、加工歪み１１と予備ゲッタリング層１２とを含むゲッタリング層１０を形成した。本発明品２は、株式会社ディスコ製の製品名ＤＰ０８の研磨工具を用いて、保護部材貼着ステップＳＴ１、予備研削ステップＳＴ２、改質層形成ステップＳＴ３、研削ステップＳＴ４及び研磨ステップＳＴ５、プラズマ加工ステップＳＴ６を実施して、加工歪み１１と予備ゲッタリング層１２とを含むゲッタリング層１０を形成した。
【００７１】
また、表１は、比較例１、比較例２、本発明品１、及び本発明品２それぞれにおいて、大きさが１０ｍｍ×１０ｍｍでかつ厚さが２５μｍのデバイスチップ６を複数製造し、各デバイスチップ６の抗折強度を、支点間の距離を１．４ｍｍとした三点曲げにより測定し、複数のデバイスチップ６の抗折強度の平均値を示す。
【００７２】
表１によれば、比較例１の抗折強度が１３５０ＭＰａであるのに対し、本発明品１の抗折強度が２１０７ＭＰａであり、本発明品１の抗折強度が比較例１の抗折強度の１．５倍を超えた。表１によれば、比較例２の抗折強度が１６７０ＭＰａであるのに対し、本発明品２の抗折強度が３６３１ＭＰａであり、本発明品２の抗折強度が比較例２の抗折強度の２．１倍を超えた。
【００７３】
したがって、表１によれば、研磨ステップＳＴ５後にプラズマ加工ステップＳＴ６を実施することで、デバイスチップ６の抗折強度を向上できることが明らかとなった。
【００７４】
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、上記実施形態では、研磨ステップＳＴ５において、所謂乾式研磨を施して、裏面７に微細な加工歪み１１を形成したが、本発明では、研磨ステップＳＴ５において、ＣＭＰ（化学機械研磨：Chemical  Mechanical  Polishing）加工等の加工液を供給しながら裏面７を研磨して、加工歪み１１を形成することなく研削ステップＳＴ４で形成された破砕層を除去しても良い。即ち、研磨ステップＳＴ５は、研削ステップＳＴ４で研削したウェーハ１の裏面７側を、研磨パッドで研磨し、研削ステップＳＴ４で形成された破砕層を除去するステップであり、プラズマ加工ステップＳＴ６は、研磨ステップＳＴ５で研磨したウェーハ１の裏面７側にプラズマ状態にした不活性ガス４００を供給し、ウェーハ１の裏面７側にゲッタリング層１０を形成するステップでも良い。また、本発明の研磨ステップＳＴ５は、ＣＭＰ研磨に限らず、研磨布やエラストマーにシリカなどの砥粒を含む研磨パッド、特開２００２−２８３２４３号公報に記載されたように、シリカ、アルミナ、ホルステライト、ステアタイト、ムライト、立方晶窒化硼素、ダイヤモンド、窒化珪素、炭化珪素、炭化硼素、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、酸化鉄、酸化マグネシウム、酸化ジルコニア、酸化セリウム、酸化クロム、酸化錫、酸化チタンのうちの１種又は２種以上の砥粒を含む研磨パッドで乾式研磨（ドライポリッシュ）をしても良い。
【符号の説明】
【００７５】
１  ウェーハ
２  半導体基板
３  表面
４  分割予定ライン
５  デバイス
６  デバイスチップ
７  裏面
８  改質層
９  切削溝
１０  ゲッタリング層
１１  加工歪み
１２  予備ゲッタリング層
１２−１  アモルファス層
２０  保護テープ（保護部材）
４４  レーザー光線
５４−１  研磨パッド
５６  チャックテーブル
１００  仕上げ厚さ
４００  プラズマ状態にした不活性ガス
ＳＴ１  保護部材貼着ステップ
ＳＴ３  改質層形成ステップ
ＳＴ４  研削ステップ
ＳＴ５  研磨ステップ
ＳＴ６  プラズマ加工ステップ
ＳＴ１０  切削ステップ
【図１】
2020136401.tif 000004
【図２】
2020136401.tif 000005
【図３】
2020136401.tif 000006
【図４】
2020136401.tif 000007
【図５】
2020136401.tif 000008
【図６】
2020136401.tif 000009
【図７】
2020136401.tif 000010
【図８】
2020136401.tif 000011
【図９】
2020136401.tif 000012
【図１０】
2020136401.tif 000013
【図１１】
2020136401.tif 000014
【図１２】
2020136401.tif 000015
【図１３】
2020136401.tif 000016
【図１４】
2020136401.tif 000017
【図１５】
2020136401.tif 000018