(57)【要約】【課題】シリコン等の高価な半導体からなる半導体デバイスを製造するにあたり、半導体の廃棄量を少なくする。【解決手段】表面Ｗ１にデバイスＤが形成されたウェーハＷに対して透過性を有するレーザー光３１ａを裏面Ｗ２側から照射し、所定深さにレーザー光３１ａを集光してウェーハＷの表面Ｗ１側と裏面Ｗ２側との間に変質層Ｌを形成し、変質層Ｌより裏面側の裏面側ウェーハと変質層Ｌより表面側の表面側ウェーハとに分離し、表面側ウェーハに残存した変質層を除去して表面側ウェーハを所定の厚さに仕上げることにより、表面側ウェーハを構成するデバイスについては製品化し、裏面側ウェーハはリサイクルすることができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のデバイスが表面側に形成されたウェーハを処理するウェーハの処理方法であって、
ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザー光を該ウェーハの裏面側から照射し、該裏面側から所定深さに該レーザー光の集光点をあわせて該ウェーハの表面側と該裏面側との間に変質層を形成する変質層形成工程と、
該変質層より裏面側の裏面側ウェーハと該変質層より表面側の表面側ウェーハとに分離する分離工程と、
該表面側ウェーハに残存した変質層を除去して該表面側ウェーハを所定の厚さに仕上げる仕上げ工程と
から構成されるウェーハの処理方法。
【請求項２】
前記裏面側ウェーハをリサイクルする請求項１に記載のウェーハの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハにレーザー光を照射してその内部に変質層を形成することにより、そのウェーハを裏面側ウェーハと表面側ウェーハとに分離するウェーハの処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種電子機器に利用されているＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスは、シリコンインゴット等の半導体インゴットをスライスしてベースとなるウェーハを形成し、そのウェーハの両面を研削すると共にポリッシングして鏡面加工し、鏡面に加工されたウェーハの表面に回路を作りこんでいくことによって形成される（例えば特許文献１、２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１００７８６号公報
【特許文献２】特階２００５−３１７８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、半導体インゴットからデバイスが製造されるまでの過程においては、半導体の大半が廃棄されるため、極めて不経済であるという問題がある。具体的には、半導体インゴットの体積を１００％とすると、半導体インゴットをスライスしてベースとなるウェーハを形成する際に廃棄される体積が２０％、鏡面加工する際に廃棄される体積は２０％、デバイスが形成されたウェーハの裏面を研削してウェーハを薄く加工する際に廃棄される体積が５５％、ウェーハを個々のデバイスに分割する際に廃棄される体積は１％であり、シリコンインゴットの９６％は廃棄されることが知られている。
【０００５】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、シリコン等の高価な半導体からなる半導体デバイスを製造するにあたり、半導体の廃棄量を少なくすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、複数のデバイスが表面側に形成されたウェーハを処理するウェーハの処理方法に関するもので、ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザー光をウェーハの裏面側から照射し、裏面側から所定深さに該レーザー光を集光してウェーハの表面側と裏面側との間に変質層を形成する変質層形成工程と、変質層より裏面側の裏面側ウェーハと変質層より表面側の表面側ウェーハとに分離する分離工程と、表面側ウェーハに残存した変質層を除去して表面側ウェーハを所定の厚さに仕上げる仕上げ工程とから構成される。裏面側ウェーハは、リサイクルすることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザー光を照射してウェーハの表面側と裏面側との間に変質層を形成し、その後裏面側ウェーハと表面側ウェーハとを分離するため、裏面側ウェーハを研削せずに除去することができる。したがって、分離した裏面側ウェーハを廃棄せずにリサイクルすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１に示すレーザー加工装置１は、ウェーハにレーザー光を照射してその内部に変質層を形成して加工処理することができる装置であり、被加工物であるウェーハを保持するチャックテーブル２と、チャックテーブル２に保持された被加工物にレーザー光を照射して加工を行うレーザー光照射手段３とを備えている。
【０００９】
チャックテーブル２は、加工送り手段４によってＸ軸方向に加工送りされる。加工送り手段４は、チャックテーブル２とレーザー光照射手段３とを相対的にＸ軸方向に加工送りするもので、Ｘ軸方向に配設されたボールネジ４０と、ボールネジ４０と平行に配設された一対のガイドレール４１と、ボールネジ４０の一端に連結されたモータ４２と、内部のナットがボールネジ４０に螺合すると共に下部がガイドレール４１に摺接する移動板４３と、移動板４３上に設けた位置調整手段４４と、位置調整手段４４によって駆動されてＹ軸方向に移動可能な保持部回動手段４５とを備えており、モータ４２に駆動されてボールネジ４０が回動するのに伴い、移動板４３、位置調整手段４４及び保持部回動手段４５がガイドレール４１にガイドされてＸ軸方向に移動する構成となっている。加工送り手段４は、制御部８によって制御される。
【００１０】
位置調整手段４４は、移動板４３上においてＹ軸方向に配設されたボールネジ４４０と、ボールネジ４４０と平行に配設された一対のガイドレール４４１と、ボールネジ４４０の一端に連結されたパルスモータ４４２と、内部のナットがボールネジ４４０に螺合すると共に下部がガイドレール４４１に摺接する移動板４４３とから構成され、パルスモータ４４２によって駆動されてボールネジ４４０が回動するのに伴い、移動板４４３及び保持部回動手段４５がガイドレール４４１にガイドされてＹ軸方向に移動する構成となっている。
【００１１】
チャックテーブル２は、回転可能でありＹ軸方向に移動可能な保持部２１を備えている。保持部２１は、保持部回動手段４５に連結されており、保持部回動手段４５に備えた図示しないパルスモータによって駆動されて所望の角度回動可能となっている。また、Ｘ軸方向に伸縮可能に配設される図示しないジャバラを支持するカバー２０が配設されている。
【００１２】
レーザー光照射手段３は、ハウジング３０によって加工ヘッド３１が支持されて構成されている。加工ヘッド３１は、下方に向けてレーザー光を照射する機能を有し、照射されるレーザー光の出力、周波数等の加工条件は、制御部８によって調整される。
【００１３】
ハウジング３０の側部には、ウェーハを撮像する撮像部５０を備えたアライメント手段５が固定されている。このアライメント手段５は、ウェーハの露出面を撮像して加工すべき位置を検出する機能を有する。
【００１４】
レーザー光照射手段３及びアライメント手段５は、Ｚ軸方向送り手段６によってＺ軸方向に移動可能となっている。Ｚ軸方向送り手段６は、壁部６０と、壁部６０の一方の面においてＺ軸方向に配設されたボールネジ６１と、ボールネジ６１と平行に配設された一対のガイドレール６２と、ボールネジ６１の一端に連結されたパルスモータ６３と、内部のナットがボールネジ６１に螺合すると共に側部がガイドレールに摺接する支持部６４とから構成される。支持部６４はレーザー光照射手段３のハウジング３０を支持しており、パルスモータ６３に駆動されてボールネジ６１が回動するのに伴い支持部６４がガイドレール６２にガイドされて昇降し、支持部６４に支持されたレーザー光照射手段３も昇降する構成となっている。Ｚ軸方向送り手段６は、制御部８によって制御される。
【００１５】
Ｚ軸方向送り手段６及びレーザー光照射手段３は、割り出し送り手段７によってＹ軸方向に移動可能となっている。割り出し送り手段７は、チャックテーブル２とレーザー光照射手段３とを相対的にＹ軸方向に割り出し送りするもので、Ｙ軸方向に配設されたボールネジ７０と、ボールネジ７０と平行に配設されたガイドレール７１と、ボールネジ７０の一端に連結されたパルスモータ７２と、内部のナットがボールネジ７０に螺合すると共に下部がガイドレール７１に摺接する移動基台７３とから構成される。移動基台７３は、Ｚ軸方向送り手段６を構成する壁部６０と一体に形成されており、パルスモータ７２に駆動されてボールネジ７０が回動するのに伴い、移動基台７３及び壁部６０がガイドレール７１にガイドされてＹ軸方向に移動し、Ｚ軸方向送り手段６及びレーザー光照射手段がＹ軸方向に移動する構成となっている。割り出し送り手段７は、制御部８によって制御される。
【００１６】
図２に示すウェーハＷの表面Ｗ１には、分割予定ラインＳによって区画されて複数のデバイスＤが形成されている。このウェーハＷの表面Ｗ１には、デバイスＤを保護するための保護テープＴが貼着される。そして、図３に示すように、保護テープＴが表面Ｗ１に貼着されたウェーハＷの表裏を反転させ、保護テープＴ側が図１に示したレーザー加工装置１のチャックテーブル２に保持され、裏面Ｗ２が露出した状態となる。
【００１７】
こうしてウェーハＷがチャックテーブル２に保持されると、チャックテーブル２をＸ軸方向に移動させてウェーハＷを撮像部５０の直下に位置付け、アライメント手段５がウェーハＷのＹ軸方向の端部を検出してその端部と加工ヘッド３１とのＹ軸方向の位置合わせを行う。そして、更にチャックテーブル２を同方向に移動させると共に、図４に示すように加工ヘッド３１からウェーハＷに対して透過性を有する波長のレーザー光３１ａを照射し、ウェーハＷの内部、すなわち裏面Ｗ２と表面Ｗ１との間に集光点をあわせて変質層を形成する。
【００１８】
このとき、図１に示した制御部８において、例えば加工条件が下記のように設定され、その加工条件の下で実際の加工が行われる。
光源          ：ＬＤ励起ＱスイッチNd：YVO4レーザー
波長          ：１０６４［ｎｍ］
出力          ：１［Ｗ］
集光スポット径：Φ１［μｍ］
繰り返し周波数：１００［ｋＨｚ］
加工送り速度  ：１００［ｍｍ／ｓ］
割り出し送り量：２０［μｍ］
入射面        ：裏面
【００１９】
上記送り速度にてチャックテーブル２をＸ軸方向に往復移動させると共に、ウェーハＷの裏面Ｗ２側と表面Ｗ１側との間、例えば裏面Ｗ２から数十μｍ内部側の位置に集光点が位置するようにレーザー光を照射しながら、割り出し送り手段７がレーザー光照射手段３をＹ軸方向に割り出し送りすると、図５に示すように、集光点が変質し、変質層Ｌが平面的に形成されていく。そして、裏面Ｗ２側から全体にレーザー光が照射されると、図６に示すように、ウェーハＷの全体に変質層Ｌが形成される。変質層Ｌの厚さは、例えば３０μｍ程度である。なお、チャックテーブル２を回転させると共に、ウェーハＷの裏面Ｗ２に対してレーザー光を照射しながら割り出し送り手段７がレーザー光照射手段３をＹ軸方向にゆっくりと移動させることにより、レーザー光が円を描くようにして全体に変質層が形成されるようにしてもよい（変質層形成工程）。
【００２０】
こうして変質層Ｌが形成されると、図７及び図８に示すように、変質層Ｌよりも裏面Ｗ２側の部材である裏面側ウェーハＷｂを表面Ｗ１側の部材である表面側ウェーハＷａから剥離して分離させることができる（分離工程）。変質層Ｌの厚さが３０μｍ程度であるたため、表面側ウェーハＷａ及び裏面側ウェーハＷｂの剥離部分には、共に厚さが１５μｍ前後の変質面Ｌａ、Ｌｂが残存する。こうして分離された裏面側ウェーハＷｂは、ウェーハの形状が維持され回路が作り込まれていない部材である。したがって、裏面側ウェーハＷｂは、当初の形状及び純度が維持されており、研削されて廃液となったシリコン屑を回収してリサイクルするよりも容易に半導体材料としてリサイクルすることができる。
【００２１】
一方、裏面側ウェーハＷｂを剥離したことにより残った表面側ウェーハＷａについては、例えば図９に示す研削装置９を用いて、変質面Ｌａを研削して平坦化する。
【００２２】
研削装置９は、研削対象のウェーハを保持するチャックテーブル９０と、チャックテーブル９０に保持されたウェーハを研削する研削手段９１と、研削手段９１を研削送りする研削送り手段９２とを備えている。
【００２３】
チャックテーブル９０は、基台９００に回転可能に支持されている。また、ジャバラ９０１の伸縮を伴って基台９００が水平方向に移動することにより、チャックテーブル９０も水平移動するように構成されている。
【００２４】
研削手段９１は、垂直方向の軸心を有する回転軸９１０と、回転軸９１０を回転駆動するモータ９１１と、回転軸９１０の下端に形成されたホイールマウント９１２と、ホイールマウント９１２に装着された研削ホイール９１３とから構成される。研削ホイール９１３は、リング状の基台の下面に研削砥石９１４が円弧上に固着された構成となっており、モータ９１１によって駆動されて回転軸９１０が回転すると、研削砥石９１４も回転する。
【００２５】
研削送り手段９２は、垂直方向に配設されたボールネジ９２０と、ボールネジ９２０に連結されたパルスモータ９２１と、ボールネジ９２０と平行に配設された一対のガイドレール９２２と、図示しない内部のナットがボールネジ９２０に螺合すると共に側部がガイドレール９２２に摺接し研削手段９１を支持する昇降部９２３とから構成されており、パルスモータ９２１に駆動されてボールネジ９２０が正逆両方向に回動することにより昇降部９２３がガイドレール９２２にガイドされて昇降し、研削手段９１も昇降する構成となっている。
【００２６】
図９に示すように、チャックテーブル９０においては、表面側ウェーハＷａに貼着された保護テープＴ側が保持され、表面側ウェーハＷａの変質面Ｌａが露出した状態となる。そして、チャックテーブル９０が水平方向に移動することにより表面側ウェーハＷａが研削手段９１の下方に位置付けされる。そして、チャックテーブル９１を例えば３００［ＲＰＭ］の回転速度で回転させると共に、研削手段９１の回転軸９１０を例えば６０００［ＲＰＭ］の回転速度で回転させながら、研削送り手段９２による制御によって研削手段９１を１［μｍ／ｓ］の送り速度で下降させ、図１０に示すように、回転する研削砥石９１４を表面側ウェーハＷａの変質面Ｌａに接触させて研削を行う。このとき、研削砥石９１４が常に変質面Ｌａの回転中心に接触しながら回転するようにすると、変質面Ｌａの全面が研削され、残存した変質部分が除去される。また、研削送り手段９２による制御によって研削手段９１を所定量垂直方向に研削送りすることにより、表面側ウェーハＷａを所定の厚さに仕上げることができる（仕上げ工程）。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】レーザー加工装置の一例を示す斜視図である。
【図２】ウェーハ及び保護テープを示す分解斜視図である。
【図３】表面に保護テープが貼着されたウェーハをレーザー加工装置のチャックテーブルに保持する状態を示す斜視図である。
【図４】ウェーハの裏面側からレーザー光を照射する状態を示す斜視図である。
【図５】変質層形成工程において変質層が形成される過程を示す正面図である。
【図６】変質層が形成されたウェーハを示す正面図である。
【図７】表面側ウェーハと裏面側ウェーハとを分離した状態を示す正面図である。
【図８】分離工程を示す斜視図である。
【図９】研削装置の一例を示す斜視図である。
【図１０】仕上げ工程を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２８】
１：レーザー加工装置
２：チャックテーブル
２０：支持板  ２１：保持部
３：レーザー光照射手段
３０：ハウジング  ３１：加工ヘッド
４：加工送り手段
４０：ボールネジ  ４１：ガイドレール  ４２：モータ  ４３：移動板
４４：位置調整手段
４４０：ボールネジ  ４４１：ガイドレール  ４４２：パルスモータ  ４４３：移動板
４５：保持部回動手段
５：アライメント手段  ５０：撮像部
６：Ｚ軸方向送り手段
６０：壁部  ６１：ボールネジ  ６２：ガイドレール  ６３：パルスモータ
６４：支持部
７：割り出し送り手段
７０：ボールネジ  ７１：ガイドレール  ７２：パルスモータ  ７３：移動基台
８：制御部
９：研削装置
９０：チャックテーブル  ９００：基台  ９０１：ジャバラ
９１：研削手段
９１０：回転軸  ９１１：モータ  ９１２：ホイールマウント  ９１３：研削ホイール
９１４：研削砥石
９２：研削送り手段
９２０：ボールネジ  ９２１：パルスモータ  ９２２：ガイドレール  ９２３：昇降部
Ｗ：ウェーハ
Ｗ１：表面  Ｓ：分割予定ライン  Ｄ：デバイス
Ｗ２：裏面
Ｌ：変質層
Ｗａ：表面側ウェーハ  Ｌａ：変質面
Ｗｂ：裏面側ウェーハ  Ｌｂ：変質面
Ｔ：保護テープ
【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】
2010021398.tif 000009
【図８】
2010021398.tif 000010
【図９】
2010021398.tif 000011
【図１０】
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