(57)【要約】【課題】裏面側に絶縁膜が形成されたウエーハであっても、絶縁膜の影響を受けず適切な位置に内部改質層を形成することができるウエーハの加工方法及びレーザー加工装置を提供すること。【解決手段】レーザー加工装置１はウエーハＷを保持するチャックテーブル２とウエーハＷにレーザー光線Ｌを照射するレーザー光線照射手段３とウエーハＷに放電プラズマＰを照射するリモート式大気圧プラズマ照射手段４を備えている。レーザー光線照射手段３の集光部１１とリモート式大気圧プラズマ照射手段４の噴出口２６とが隣接している。加工方法はプラズマ照射工程ではリモート式大気圧プラズマ照射手段４から放電プラズマＰを照射し絶縁膜Ｉを除去する。改質層形成工程ではウエーハＷの内部に改質層Ｋを形成する。分割工程ではウエーハＷをデバイスに分割する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に分割予定ラインによって区画された複数の領域にデバイスが形成され裏面に絶縁膜が形成されたウエーハの加工方法であって、
大気圧プラズマ照射手段によりウエーハの裏面に放電プラズマを照射して、裏面の少なくとも該分割予定ラインに対応する領域の絶縁膜を除去するプラズマ照射工程と、
該プラズマ照射工程において、ウエーハの裏面側の絶縁膜を除去した領域から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ウエーハの内部に位置付けて該分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に改質層を形成する改質層形成工程と、
該改質層形成工程を実施した後に、該分割予定ラインに沿って外力を付与しウエーハを該分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割する分割工程と
を備えるウエーハの加工方法。
【請求項２】
ウエーハを保持するための保持手段と、該保持手段に保持されたウエーハに対してレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段とを備えるレーザー加工装置であって、
該保持手段に保持されたウエーハに放電プラズマを照射するリモート式大気圧プラズマ照射手段を備え、
該レーザー光線照射手段のレーザー光線をウエーハに集光させる集光部に隣接して該リモート式大気圧プラズマ照射手段の該放電プラズマを照射する噴出口が配設されていること、
を特徴とするレーザー加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエーハを個々のチップに分割するウエーハの加工方法及びレーザー加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエーハの切削加工には従来ダイシングソーと呼ばれる切削装置が使用されてきたが、近年になりレーザー加工装置によるレーザー加工により各デバイスに分割する技術が注目されている。このレーザー加工装置を使用したレーザー加工方法の一つに、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を使用してウエーハの内部に脆弱な層（改質層）を形成し、強度が低下した改質層に沿って拡張装置等でウエーハに外力を付与することにより、ウエーハを各チップへ分割する技術が例えば、特許文献１に開示されている。
【０００３】
このレーザー加工方法では、ダイシングソーの加工では必ず発生する切削屑の発生がなく、切り代もほとんどないため分割予定ラインの縮小化に対応可能である。しかし、ウエーハの厚みが数十μｍ以下と薄くなると、レーザー光線がウエーハを透過しその反射光の影響等により、ウエーハの内部の適切な位置に適切な改質層を形成することが困難になる、という問題が生じている。
【０００４】
そこで、ウエーハの厚みを有した状態でウエーハ内部に改質層を形成し、その後仕上げ厚みまで研削している（特許文献２）。この分割方法によれば、適切な位置に適切な改質層の形成が可能であるとともに、研削で内部改質層も除去できるため、光デバイスウエーハの場合には輝度の向上が図れ、また通常のウエーハの場合には、抗折強度の向上が図れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４０８８０５号公報
【特許文献２】特開２０１２−４９１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記分割方法によると、研削前に改質層を形成する場合には裏面側には窒化膜や酸化膜等の絶縁膜が形成されている場合が多く、絶縁膜の影響で、適切にレーザー光線がウエーハ内部に形成できないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、その目的は、裏面側に絶縁膜が形成されたウエーハであっても、絶縁膜の影響を受けず適切な位置に内部改質層を形成することができるウエーハの加工方法及びレーザー加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のウエーハの加工方法は、表面に分割予定ラインによって区画された複数の領域にデバイスが形成され裏面に絶縁膜が形成されたウエーハの加工方法であって、大気圧プラズマ照射手段によりウエーハの裏面に放電プラズマを照射して、裏面の少なくとも該分割予定ラインに対応する領域の絶縁膜を除去するプラズマ照射工程と、該プラズマ照射工程において、ウエーハの裏面側の絶縁膜を除去した領域から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ウエーハの内部に位置付けて該分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に改質層を形成する改質層形成工程と、該改質層形成工程を実施した後に、該分割予定ラインに沿って外力を付与しウエーハを該分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割する分割工程とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のレーザー加工装置は、ウエーハを保持するための保持手段と、該保持手段に保持されたウエーハに対してレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段とを備えるレーザー加工装置であって、該保持手段に保持されたウエーハに放電プラズマを照射するリモート式大気圧プラズマ照射手段を備え、該レーザー光線照射手段のレーザー光線をウエーハに集光させる集光部に隣接して該リモート式大気圧プラズマ照射手段の該放電プラズマを照射する噴出口が配設されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のウエーハの加工方法は、レーザー光線を照射する分割予定ライン上の絶縁膜を事前に大気圧プラズマ照射手段から放電プラズマを照射して除去するので、レーザー光線が絶縁膜から受ける影響を抑制することができる。したがって、良好にウエーハ内部の適切な位置に適切な改質層を形成することができる。
【００１１】
また、本発明のレーザー加工装置は、レーザー光線照射手段の集光部に隣接してリモート式大気圧プラズマ照射手段の噴出口を設けたので、スループットを落とさずに絶縁膜除去を行いながらレーザー光線を照射可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施形態に係るレーザー加工装置の構成例を示す斜視図である。
【図２】図２は、実施形態に係るレーザー加工装置のリモート式大気圧プラズマ照射手段を示す図である。
【図３】図３は、実施形態に係るウエーハの加工方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
〔実施形態〕
本実施形態に係るウエーハの加工方法（以下、単に加工方法と呼ぶ）及びレーザー加工装置を、図１から図３に基づいて説明する。図１は、実施形態に係るレーザー加工装置の構成例を示す斜視図である。図２は、実施形態に係るレーザー加工装置のリモート式大気圧プラズマ照射手段の構成例を模式的に示す断面図である。図３は、実施形態に係るウエーハの加工方法の概要を示す側断面図である。
【００１５】
本実施形態に係る加工方法は、図３に示すウエーハＷを加工する加工方法であって、図１に示されたレーザー加工装置１などを用いて、ウエーハＷにレーザー光線Ｌ（図３に示す）を照射して内部に改質層Ｋ（図３に示す）を形成して個々のデバイスに分割する方法である。なお、本実施形態に係る加工方法により個々のデバイスに分割される加工対象としてのウエーハＷは、本実施形態ではシリコン、サファイア、ガリウムなどを母材とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。ウエーハＷは、表面ＷＳに分割予定ラインによって区画された複数の領域にデバイスが形成されている。ウエーハＷは、表面ＷＳと該表面ＷＳの裏側の裏面ＷＲとの双方に絶縁膜Ｉが形成されている。なお、この絶縁膜Ｉは、窒化膜や酸化膜であって、レーザー光線Ｌを拡散させる。
【００１６】
なお、改質層Ｋ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。
【００１７】
ウエーハＷにレーザー光線Ｌを照射するレーザー加工装置１は、図１に示すように、ウエーハＷを保持するためのチャックテーブル２（保持手段に相当）と、チャックテーブル２に保持されたウエーハＷに該ウエーハＷに対して透過性を有する波長のレーザー光線Ｌを照射してウエーハＷの内部に改質層Ｋを形成するレーザー光線照射手段３と、チャックテーブル２に保持されたウエーハＷに放電プラズマＰ（図３に示す）を照射するリモート式大気圧プラズマ照射手段４（大気圧プラズマ照射手段に相当）を少なくとも備えている。また、レーザー加工装置１は、チャックテーブル２とレーザー光線照射手段３及びリモート式大気圧プラズマ照射手段４とをＸ軸方向に相対的に移動させるＸ軸移動手段５と、チャックテーブル２とレーザー光線照射手段３及びリモート式大気圧プラズマ照射手段４とをＹ軸方向に相対的に移動させるＹ軸移動手段６とを備えている。
【００１８】
チャックテーブル２は、表面２ａを構成する部分がポーラスセラミック等から形成された円盤形状であり、図示しない真空吸引経路を介して図示しない真空吸引源と接続され、表面２ａに載置されたウエーハＷを吸引することで保持するものである。なお、チャックテーブル２は、表面２ａにウエーハＷの表面ＷＳ側が載置されて、ウエーハＷを保持する。また、チャックテーブル２は、Ｘ軸移動手段５によりＸ軸方向に移動自在に設けられ、かつ、Ｙ軸移動手段６によりＹ軸方向に移動自在に設けられている。
【００１９】
レーザー光線照射手段３は、図１に示すように、ウエーハＷに対して透過性を有する波長のレーザー光線Ｌを発振するレーザー発振部１０と、レーザー発振部１０から発振されたレーザー光線Ｌをチャックテーブル２に保持されたウエーハＷの内部に集光させる集光部１１とを備えている。集光部１１は、チャックテーブル２に保持されたウエーハＷの裏面ＷＲに相対して配設されている。
【００２０】
リモート式大気圧プラズマ照射手段４は、図２に示すように、互いに相対する一対の電極２１，２２と、該一対の電極２１，２２の少なくとも一方の対向面に設けられた図示しない固体誘電体と、一対の電極２１，２２間に設けられた放電空間２３中に大気圧近傍の圧力で、ヘリウムガス、ネオンガス等の希ガスが使用される処理ガスを供給するガス供給部２４と、一対の電極２１，２２間に高周波電圧を印加する高周波電源２５などを含んで構成されている。リモート式大気圧プラズマ照射手段４は、高周波電源２５により高周波電圧が印加される一対の電極２１，２２間の放電空間２３に、ガス供給部２４から処理ガスを導入し、放電空間２３で放電を起こさせて得られる放電プラズマＰを噴出口２６から放電空間２３外に設けられたウエーハＷの裏面ＷＲに向けて照射する。リモート式大気圧プラズマ照射手段４の放電プラズマＰを照射する噴出口２６は、集光部１１に隣接しかつチャックテーブル２に保持されたウエーハＷの裏面ＷＲに相対して配設されている。なお、本実施形態では、リモート式大気圧プラズマ照射手段４の噴出口２６とレーザー光線照射手段３の集光部１１とは、Ｘ軸方向に並べられている。
【００２１】
本実施形態に係る加工方法は、プラズマ照射工程と、改質層形成工程と、分割工程とを備える。本実施形態に係る加工方法は、まず、表面ＷＳ側をレーザー加工装置１のチャックテーブル２に載置し、ウエーハＷをチャックテーブル２で吸引保持する。その後、レーザー加工装置１が、図示しない撮像手段などの取得した画像に基いて、Ｘ軸移動手段５及びＹ軸移動手段６などを駆動して、レーザー光線照射手段３及びリモート式大気圧プラズマ照射手段４のアライメントを遂行する。
【００２２】
そして、本実施形態に係る加工方法は、プラズマ照射工程において、レーザー加工装置１が、Ｘ軸移動手段５を駆動してチャックテーブル２をＸ軸方向に移動させながら、リモート式大気圧プラズマ照射手段４によりウエーハＷの裏面ＷＲの分割予定ラインに対応する領域に放電プラズマＰを照射する。そして、裏面ＷＲの分割予定ラインに対応する領域の絶縁膜Ｉを除去する。
【００２３】
また、本実施形態に係る加工方法は、改質層形成工程では、チャックテーブル２をＸ軸方向に移動させながら、プラズマ照射工程において、ウエーハＷの裏面ＷＲ側の絶縁膜Ｉを除去した領域からウエーハＷの裏面ＷＲからウエーハＷに対して透過性を有する波長（例えば、１０６４ｎｍ）のレーザー光線Ｌの集光点Ｃ（図３に示す）をウエーハＷの内部に位置付けて分割予定ラインに沿って照射する。
【００２４】
そして、分割予定ラインに沿ってウエーハＷの内部に改質層Ｋを形成する。なお、本実施形態では、レーザー光線照射手段３の集光部１１とリモート式大気圧プラズマ照射手段４の噴出口２６とがＸ軸方向に並べられているので、各分割予定ラインにおいて、チャックテーブル２をＸ軸方向に移動させて、図３に示すように、リモート式大気圧プラズマ照射手段４から放電プラズマＰを照射して絶縁膜Ｉが除去された直後の裏面ＷＲの分割予定ラインに対応する領域に、レーザー光線照射手段３からレーザー光線Ｌを照射する。このように、本実施形態では、チャックテーブル２とレーザー光線照射手段３及びリモート式大気圧プラズマ照射手段４との相対的な移動方向の上流側にリモート式大気圧プラズマ照射手段４の噴出口２６を設け、下流側にレーザー光線照射手段３の集光部１１を設けて、各分割予定ライン毎にプラズマ照射工程を実施した後に改質層形成工程を実施する。全ての分割予定ラインに沿って、裏面ＷＲ側の絶縁膜Ｉを除去して、ウエーハＷの内部に改質層Ｋを形成すると、分割工程に進む。
【００２５】
分割工程では、改質層形成工程を実施した後、全ての分割予定ラインに沿って改質層Ｋが内部に形成されたウエーハＷに、例えば、研削砥石などを用いて裏面ＷＲから研削加工を施し、ウエーハＷを仕上げ厚さへと薄化する。さらに、研削加工時の研削砥石などの研削動作により、分割予定ラインに沿ってウエーハＷに外力を付与し、ウエーハＷを分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割する。そして、個々のデバイスに分割されたウエーハＷは、裏面ＷＲ全面に図示しないＤＡＦ（Die Attach Film）が貼着されるなどして、次工程に搬送される。
【００２６】
以上のように、本実施形態のウエーハの加工方法によれば、レーザー光線Ｌを照射する分割予定ライン上の絶縁膜Ｉを、レーザー光線Ｌを照射する前にリモート式大気圧プラズマ照射手段４から放電プラズマＰを照射して除去する。このために、改質層形成工程において、レーザー光線Ｌが絶縁膜Ｉから受ける影響を抑制することができる。したがって、良好にウエーハＷの内部の適切な位置に適切な改質層Ｋを形成することができる。
【００２７】
また、本発明のレーザー加工装置１によれば、レーザー光線照射手段３の集光部１１に隣接してリモート式大気圧プラズマ照射手段４の噴出口２６を設け、さらに、チャックテーブル２とレーザー光線照射手段３及びリモート式大気圧プラズマ照射手段４との相対的な移動方向の上流側に噴出口２６を設け、下流側に集光部１１を設けている。このために、チャックテーブル２とレーザー光線照射手段３及びリモート式大気圧プラズマ照射手段４とをＸ軸方向に相対的に移動させながら、噴出口２６からの放電プラズマＰの照射と集光部１１からのレーザー光線Ｌの照射とを連続して行なうことができる。したがって、スループットを落とさずに絶縁膜Ｉの除去を行いながらレーザー光線Ｌを照射可能である。
【００２８】
前述した実施形態では、大気圧プラズマ照射手段としてリモート式大気圧プラズマ照射手段４を示している。しかしながら、本発明では、リモート式大気圧プラズマ照射手段４以外の大気圧プラズマ照射手段を用いても良く、例えば、ウエーハＷの表面ＷＳ及び裏面ＷＲと平行な電極から放電プラズマＰを照射する所謂対向式の大気圧プラズマ照射手段などを用いても良い。この大気圧プラズマ照射手段などを用いた場合には、プラズマ照射工程において、ウエーハＷの裏面ＷＲ全面に放電プラズマＰを照射した後、改質層形成工程に進み、改質層形成工程において、分割予定ラインに沿ってウエーハＷの内部に改質層Ｋを形成する。要するに、本発明では、裏面ＷＲ全面にプラズマ照射工程を実施した後に改質層形成工程を実施しても良く、前述した実施形態のように、各分割予定ライン毎にプラズマ照射工程を実施した後に改質層形成工程を実施しても良い。
【００２９】
また、本発明では、ウエーハＷの裏面ＷＲのうち分割予定ラインに対応する領域のみに放電プラズマＰを照射しても良く、ウエーハＷの裏面ＷＲ全面に放電プラズマＰを照射しても良い。要するに、本発明では、プラズマ照射工程では、ウエーハＷの裏面ＷＲの少なくとも分割予定ラインに対応する領域に放電プラズマＰを照射して、少なくとも当該領域の絶縁膜Ｉを除去すれば良い。また、本発明では、分割工程では、研削加工に限らず種々の加工により、分割予定ラインに沿ってウエーハＷに外力を付与して、ウエーハＷを分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割しても良い。
【００３０】
また、本発明では、プラズマ照射工程において、裏面ＷＲの少なくとも分割予定ラインに対応する領域の絶縁膜Ｉを完全に除去しなくても良い。要するに、本発明では、プラズマ照射工程では、改質層形成工程において適切な位置に適切な改質層Ｋを形成できるのであれば、裏面ＷＲの少なくとも分割予定ラインに対応する領域の絶縁膜Ｉの少なくとも一部を除去すれば、当該絶縁膜Ｉを完全に除去しなくても良い。即ち、本発明では、プラズマ照射工程では、改質層形成工程において適切な位置に適切な改質層Ｋを形成できる程度に、裏面ＷＲの少なくとも分割予定ラインに対応する領域の絶縁膜Ｉを除去すれば良い。
【００３１】
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。
【符号の説明】
【００３２】
１  レーザー加工装置
２  チャックテーブル（保持手段）
３  レーザー光線照射手段
４  リモート式大気圧プラズマ照射手段（大気圧プラズマ照射手段）
１１  集光部
２６  噴出口
Ｃ  集光点
Ｉ  絶縁膜
Ｋ  改質層
Ｌ  レーザー光線
Ｐ  放電プラズマ
Ｗ  ウエーハ
ＷＳ  表面
ＷＲ  裏面
【図１】
2014033164.tif 000003
【図２】
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【図３】
2014033164.tif 000005