(57)【要約】【課題】  半導体ウエーハからデバイスを分割するのに半導体ウエーハの裏面の研削を不要とする半導体ウエーハの加工方法を提供することである。【解決手段】  半導体ウエーハの加工方法であって、デバイスの仕上がり厚さに相当する深さの半導体ウエーハの全領域に剥離層を形成して、該半導体ウエーハをデバイスが形成されるデバイス形成基板と該デバイス形成基板を補強する補強基板との２層構造にする剥離層形成工程と、該デバイス形成基板の上面に格子状に形成された分割予定ラインによって区画された複数の領域にそれぞれデバイスを形成するデバイス形成工程と、該デバイス形成基板の上面に形成された分割予定ラインに沿って少なくとも剥離層に至る深さの分割溝を形成する分割溝形成工程と、該デバイス形成基板の上面に保持部材を貼着する保持部材貼着工程と、該補強基板に外的刺激を付与して該剥離層を破壊し、該デバイス形成基板から該補強基板を剥離する補強基板剥離工程と、を具備したことを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエーハの加工方法であって、
デバイスの仕上がり厚さに相当する深さの半導体ウエーハの全領域に剥離層を形成して、該半導体ウエーハをデバイスが形成されるデバイス形成基板と該デバイス形成基板を補強する補強基板との２層構造にする剥離層形成工程と、
該デバイス形成基板の上面に格子状に形成された分割予定ラインによって区画された複数の領域にそれぞれデバイスを形成するデバイス形成工程と、
該デバイス形成基板の上面に形成された分割予定ラインに沿って少なくとも剥離層に至る深さの分割溝を形成する分割溝形成工程と、
該デバイス形成基板の上面に保持部材を貼着する保持部材貼着工程と、
該補強基板に外的刺激を付与して該剥離層を破壊し、該デバイス形成基板から該補強基板を剥離する補強基板剥離工程と、
を具備したことを特徴とする半導体ウエーハの加工方法。
【請求項２】
前記剥離層は、半導体ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザビームの集光点をデバイスの仕上がり厚さに相当する深さの内部に位置づけて、該半導体ウエーハの全面にレーザビームを照射して形成される請求項１記載の半導体ウエーハの加工方法。
【請求項３】
該分割溝形成工程において、該分割溝は該デバイス基板のみに形成する請求項１又は２記載の半導体ウエーハの加工方法。
【請求項４】
該分割溝形成工程において、該分割溝は該デバイス形成基板及び該補強基板に渡って形成する請求項１又は２記載の半導体ウエーハの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体ウエーハの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが格子状に形成された分割予定ラインによって区画された領域にそれぞれ形成された半導体ウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、ダイシング装置によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。
【０００３】
薄いデバイスを製造する技術として、半導体ウエーハの裏面を研削する前に、半導体ウエーハの表面に形成された分割予定ラインにデバイスの仕上がり厚さに相当する深さの分割溝を形成し、その後半導体ウエーハの裏面を研削して裏面に分割溝を表出させ、半導体ウエーハを個々のデバイスに分割する先ダイシング法と称する技術も提案され実用化されている（例えば、特開平１１−４０５２０号公報参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−４０５２０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、上述した何れの方法においても、半導体ウエーハの裏面を研削して所定の厚みに形成するため、半導体ウエーハの９０％近くが廃棄され、不経済であるという問題がある。また、例えば厚さ７００μｍの半導体ウエーハを５０μｍの厚みに研削するには２０分程度の時間を要し、生産性が悪いという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、半導体ウエーハからデバイスを分割して所望の厚みに形成された個々のデバイスを得るのに、半導体ウエーハの裏面の研削を不要とする半導体ウエ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】
本発明によると、半導体ウエーハの加工方法であって、デバイスの仕上がり厚さに相当する深さの半導体ウエーハの全領域に剥離層を形成して、該半導体ウエーハをデバイスが形成されるデバイス形成基板と該デバイス形成基板を補強する補強基板との２層構造にする剥離層形成工程と、該デバイス形成基板の上面に格子状に形成された分割予定ラインによって区画された複数の領域にそれぞれデバイスを形成するデバイス形成工程と、該デバイス形成基板の上面に形成された分割予定ラインに沿って少なくとも剥離層に至る深さの分割溝を形成する分割溝形成工程と、該デバイス形成基板の上面に保持部材を貼着する保持部材貼着工程と、該補強基板に外的刺激を付与して該剥離層を破壊し、該デバイス形成基板から該補強基板を剥離する補強基板剥離工程と、を具備したことを特徴とする半導体ウエーハの加工方法が提供される。
【０００８】
好ましくは、半導体ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザビームの集光点をデバイスの仕上がり厚さに相当する深さの内部に位置づけて、半導体ウエーハの全面にレーザビームを照射して剥離層を形成する。
【０００９】
好ましくは、分割溝形成工程において、分割溝はデバイス形成基板のみに形成する。或いは、デバイス形成基板及び補強基板に渡り分割溝を形成するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、半導体ウエーハの裏面を研削することなく半導体ウエーハを分割して所望厚さのデバイスを得ることができる。また、デバイス形成基板から剥離した補強基板はインゴットの材料として再利用できるので経済的である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】レーザ加工装置により半導体ウエーハの中に剥離層を形成している様子を示す斜視図である。
【図２】レーザビーム照射ユニットのブロック図である。
【図３】剥離層形成工程の説明図である。
【図４】剥離層が所定深さの全領域に形成された半導体ウエーハの斜視図である。
【図５】デバイス形成工程によりデバイスが形成された半導体ウエーハの斜視図である。
【図６】分割溝形成工程の説明図である。
【図７】図７（Ａ）は分割溝をデバイス形成基板のみに形成した状態を示す図、図７（Ｂ）は分割溝をデバイス形成基板及び補強基板に渡り形成した状態を示す図である。
【図８】分割溝が形成された半導体ウエーハの斜視図である。
【図９】保持部材貼着工程の説明図である。
【図１０】補強基板剥離工程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明実施形態の半導体ウエーハの加工方法について詳細に説明する。Ｗはインゴットから切り出された例えば厚さ７００μｍのシリコンウエーハ等の半導体ウエーハであり、その表面１１ａには未だデバイスが形成されていない。
【００１３】
本発明の半導体ウエーハの加工方法においては、まず、デバイスの仕上がり厚さに相当する深さの半導体ウエーハＷの全領域に剥離層を形成して、半導体ウエーハＷをデバイスが形成されるデバイス基板と該デバイス基板を補強する補強基板との二層構造にする剥離層形成工程を実施する。
【００１４】
この剥離層形成工程は、図１に概略を示すようなレーザ加工装置２により実施するのが好ましい。レーザ加工装置２のチャックテーブル４上に半導体ウエーハＷを吸引保持する。チャックテーブル４はＸ軸方向に移動可能である。
【００１５】
６はＹ軸方向に移動可能なレーザビーム照射ユニットであり、レーザビーム照射ユニット６のケーシング８中には図２に示すレーザビーム発振手段１２及びレーザビーム変調手段１４が収容されている。
【００１６】
レーザビーム発振手段１２としては、ＹＶＯ４レーザ発振器又はＹＡＧレーザ発振器を用いることができる。レーザビーム変調手段１４は、繰り返し周波数設定手段１６と、レーザビームパルス幅設定手段１８と、レーザビーム波長設定手段２０を含んでいる。
【００１７】
レーザビーム変調手段１４で変調されたレーザビームは、図３に示すように集光器（レーザヘッド）１０により半導体ウエーハＷの内部に集光されて強度の低下された剥離層（変質層）２４を形成する。
【００１８】
即ち、図３に示すように、半導体ウエーハＷに対して透過性を有する波長のレーザビーム２２を集光器１０によりデバイスの仕上がり厚さに相当する深さ“ｔ”（例えば５０μｍ）に集光し、半導体ウエーハＷの全面にレーザビーム２２を照射して半導体ウエーハＷの内部に剥離層（変質層）２４を形成する。１１ｂは半導体ウエーハＷの裏面である。
【００１９】
この剥離層２４の形成は、集光器１０からレーザビームを照射しながらチャックテーブル４をＸ軸方向に移動して１ライン分の剥離層２４を形成し、次いでレーザビーム照射ユニット６をＹ軸方向に僅かばかりインデックス送りして隣接する１ライン分の剥離層２４を形成する。
【００２０】
この繰り返しで半導体ウエーハＷの表面１１ａから所定深さｔの位置の全領域に剥離層２４を形成する。隣接する１ライン分の剥離層２４は互いに一部分オーバーラップするように形成するのが望ましい。
【００２１】
このように半導体ウエーハＷの表面１１ａから所定深さの全領域に剥離層２４を形成した状態の斜視図が図４に示されている。このように半導体ウエーハＷの内部に剥離層２４を形成することにより、半導体ウエーハＷをデバイスが形成されるデバイス形成基板２６と、デバイス形成基板２６を補強する補強基板２８との二層構造にすることができる。
【００２２】
このように半導体ウエーハＷの内部に剥離層２４を形成してから、デバイス形成基板２６の上面にデバイスを形成するデバイス形成工程を実施する。このデバイス形成工程は、従来よく知られたフォトリソグラフィ、エッチング、現像工程等を含んでいる。
【００２３】
デバイス工程が終了した半導体ウエーハＷの表面１１ａには、図５に示すように直交して形成された第１のストリート（分割予定ライン）Ｓ１と第２のストリート（分割予定ライン）Ｓ２とによって区画された各領域にそれぞれデバイスＤが形成される。剥離層加工条件は、例えば以下のように設定される。
【００２４】
光源                    ：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４パルスレーザ
波長                    ：１０６４ｎｍ〜１３００ｎｍ
繰り返し周波数          ：１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ
パルスエネルギー        ：１０μＪ〜３０μＪ
集光スポット径          ：φ１μｍ〜φ２μｍ
加工送り速度            ：１００ｍｍ／秒
【００２５】
半導体ウエーハＷの表面にデバイスＤを形成するデバイス形成工程を実施したなら、デバイス形成基板２６の上面に形成された分割予定ラインＳ１，Ｓ２に沿って少なくとも剥離層２４に至る深さの分割溝を形成する分割溝形成工程を実施する。
【００２６】
この分割溝形成工程は、図６に概略を示すような切削装置又は半導体ウエーハＷに対して吸収性を有する波長のレーザビームを利用したレーザのアブレーション加工により実施することができる。図６には切削装置の切削ユニット３０及びダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持された半導体ウエーハＷが示されている。
【００２７】
切削ユニット３０は、スピンドルハウジング３２中に回転可能に収容されたスピンドル３４と、スピンドル３４の先端に装着された切削ブレード３６を含んでいる。スピンドル３４は図示しないモータにより高速（例えば３００００ｒｐｍ）で回転される。
【００２８】
この分割溝形成工程では、ダイシングテープＴを介して環状フレームＦで支持された半導体ウエーハＷを図示しないチャックテーブルで吸引保持し、半導体ウエーハＷをＸ軸方向に移動させるとともに、切削ブレード３６を高速回転させながら下降させることにより、位置合わせされたストリートＳ１が切削される。
【００２９】
メモリに記憶されたストリートピッチずつ切削ブレード３６をＹ軸方向にインデックス送りしながら切削を行うことにより、同方向のストリートＳ１が全て切削される。更に、チャックテーブルを９０度回転させてから、上記と同様の切削を行うと、ストリートＳ２も全て切削され、個々のデバイスＤに分割される。
【００３０】
この分割溝形成工程では、好ましくは図７（Ａ）に示すように、分割溝３８をデバイス基板２６のみに形成するようにする。即ち、半導体ウエーハＷをハーフカットして分割溝３８を形成する。
【００３１】
このように、半導体ウエーハＷをハーフカットする場合には、半導体ウエーハＷを図６に示すようにダイシングテープＴを介して環状フレームＦで支持する必要がなく、半導体ウエーハＷを切削装置のチャックテーブルで直接吸引保持して切削を行うことができる。
【００３２】
しかし、本発明の分割溝形成工程は、図７（Ａ）に示した形態に限定されるものではなく、図７（Ｂ）に示すように分割溝４０をデバイス形成基板２６及び補強基板２８に渡り形成するようにしてもよい。
【００３３】
即ち、半導体ウエーハＷをフルカットして分割溝４０を形成するようにしてもよい。図６に示した状態は、半導体ウエーハＷを切削ブレード３６でフルカットしている様子を示している。
【００３４】
半導体ウエーハＷの全てのストリートＳ１，Ｓ２に沿ってハーフカットによって分割溝３８を形成した状態の斜視図が図８に示されている。次いで、図８に示したように半導体ウエーハＷを反転して、半導体ウエーハＷの表面（デバイス形成基板２６の上面）１１ａにガラス等から形成された保持部材４２をワックスで貼着する（保持部材貼着工程）。
【００３５】
このようにデバイス形成基板２６の上面に保持部材４２を貼着してから、補強基板２８を叩く等して補強基板２８に外的刺激を付与すると剥離層２４が破壊され、デバイス形成基板２６から補強基板２８を図１０に示すように剥離することができる。
【００３６】
補強基板２８をデバイス形成基板２６から剥離すると、分割溝３８がデバイス形成基板２６の裏面に表出する。よって、デバイス形成基板２６を保持部材４０に貼着しているワックスを所定の溶剤を使用して洗い流すことにより、デバイス形成基板２６から複数個のデバイスＤを得ることができる。
【００３７】
補強基板２８に付与する外的刺激の例として、特許第２８７７８００号公報に記載されているようなウォータージェットを楔のように剥離層２４に噴射して、補強基板２８をデバイス形成基板２６から剥離してもよい。
【００３８】
上述した実施形態では、剥離層２４を形成するのに半導体ウエーハＷに対して透過性を有する波長のレーザビームを利用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば特開２０００−１２４０９２号公報に開示されているように、水素イオン又はその他のイオンを半導体ウエーハＷの内部に注入してダメージ層（ポーラス層）を形成することで剥離層を形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
Ｗ    半導体ウエーハ
２    レーザ加工装置
６    レーザビーム照射ユニット
１０    集光器（レーザヘッド）
１１ａ    半導体ウエーハの表面
２２    レーザビーム
２４    剥離層（変質層）
２６    デバイス形成基板
２８    補強基板
３０    切削ユニット
３６    切削ブレード
３８，４０    分割溝
４２    保持部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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