(57)【要約】【課題】裏面に絶縁膜が形成されたウェーハに対し、短時間で適切な位置に適切な改質層を形成すること。【解決手段】本発明のウェーハの加工方法は、裏面（１３）に絶縁膜（１５）が形成されたウェーハ（Ｗ）の加工方法であって、切削ブレード（２２）によってウェーハ（Ｗ）の裏面（１３）から分割予定ライン（１４）に沿って絶縁膜（１５）を除去して、切削溝（２５）を形成する絶縁膜除去工程と、ウェーハ（Ｗ）に対して透過性を有する波長のレーザー光線を切削溝（２５）に沿って照射して、ウェーハ（Ｗ）の内部に改質層（３５）を形成する改質層形成工程と、研削動作によって改質層（３５）に外力を付与して、改質層（３５）を分割起点として個々のデバイスチップに分割する分割工程とを有し、切削溝（２５）の溝底（２６）が平坦かつ表面粗さＲａ０．１μｍ以下で、レーザースポット径以上の幅を有する構成とした。【選択図】図２
2014072475.tif 000002
【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ェーハの加工方法であって、
ウェーハの裏面側から該分割予定ラインに沿って切削ブレードにより平坦な溝底を有する切削溝を形成し、該分割予定ラインに沿って絶縁膜を除去する絶縁膜除去工程と、
該絶縁膜除去工程を実施した後に、ウェーハの裏面から該切削溝を基準にしてアライメントを遂行し、ウェ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該切削溝からウェーハ表面近傍の内部に位置づけて該切削溝に沿って照射し、ウェーハ表面近傍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、ウェーハの裏面から研削手段により研削し仕上げ厚さへと薄化するとともに研削動作により該改質層を起点としてウェーハを該分割予定ラインに沿って分割する分割工程と、を備え、
該切削溝は、該平坦な溝底の表面粗さは０．１μｍ以下であり、該平坦な溝底の幅は該溝底に形成されるレーザースポット径以上の幅を有すること、を特徴とする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、半導体ウェーハや光デバイスウェーハを個々のチップに分割するウェーハの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ウェーハを個々のチップに分割する加工方法として、レーザー加工によりウェーハを分割する技術が注目されている。このレーザー加工として、ウェーハに対して透過性を有するレーザー光線を照射してウェーハ内部に脆弱な層（改質層）を形成し、この強度が低下した改質層を分割起点とする加工方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の加工方法では、ウェーハ表面の格子状のストリートに沿ってレーザー光線が照射され、ウェーハの内部に直線状の改質層が形成される。そして、脆弱な改質層に外力が加わることで、改質層に沿ってウェーハが個々のチップに分割される。
【０００３】
ところで、ウェーハの厚さが数十μｍ以下に薄くなるとレーザー光線がウェーハを透過し、ウェ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となる。そこで、薄化前のウェーハの内部に改質層を形成し、改質層の形成後に仕上げ厚さまで研削する加工方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２の加工方法では、仕上げ厚さよりも高い位置となる被研削面側に改質層が形成される。よって、ウェ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でき、改質層も除去できるため、光デバイスウェーハの加工時には輝度が向上され、半導体ウェーハの加工時には抗折強度が向上される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
ところで、ウェーハの裏面側には、金属汚染を防止するために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、研削前のレーザー加工では絶縁膜の影響によりウェーハの内部に適切な改質層を形成することができない。この場合、改質層の形成前に研削加工によってウェーハの裏面から絶縁膜を除去する方法も考えられる。この絶縁膜の除去の際には、砥石の目詰まりを防ぐために、粗研削、仕上げ研削、研磨の順に加工を行う必要があり、改質層の形成後のウェーハの薄化時にも同様な加工が必要なため、加工時間が増大するという問題があった。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、裏面に絶縁膜が形成されたウェーハに対し、短時間で適切な位置に適切な改質層を形成することができるウェーハの加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のウェーハの加工方法は、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ェーハの加工方法であって、ウェーハの裏面側から該分割予定ラインに沿って切削ブレードにより平坦な溝底を有する切削溝を形成し、該分割予定ラインに沿って絶縁膜を除去する絶縁膜除去工程と、該絶縁膜除去工程を実施した後に、ウェーハの裏面から該切削溝を基準にしてアライメントを遂行し、ウェ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該切削溝からウェーハ表面近傍の内部に位置づけて該切削溝に沿って照射し、ウェーハ表面近傍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、ウェーハの裏面から研削手段により研削し仕上げ厚さへと薄化するとともに研削動作により該改質層を起点としてウェーハを該分割予定ラインに沿って分割する分割工程と、を備え、該切削溝は、該平坦な溝底の表面粗さは０．１μｍ以下であり、該平坦な溝底の幅は該溝底に形成されるレーザースポット径以上の幅を有すること、を特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、切削ブレードによりウェーハの裏面から絶縁膜が分割予定ラインに沿って除去されることで、ウェーハの裏面に平坦な溝底を有する切削溝が形成される。また、切削溝を通じてレーザー光線が照射されることで、絶縁膜の影響を受けることなく、ウェーハの内部に改質層が形成される。このとき、切削溝の表面粗さは０．１μｍ以下であり、溝底の幅がレーザースポット径以上の幅を有するため、溝底におけるレーザー光線の散乱が抑えられる。よって、ウェーハの内部の適切な位置に適切な改質層が形成され、ウェーハを分割予定ラインに沿って良好に分割できる。また、切削ブレードによってウェーハの裏面から絶縁膜を部分的に除去するので、研削加工によってウェーハの裏面全体から絶縁膜を除去する構成と比べて加工時間を短縮できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ウェーハの裏面に切削ブレードによって平坦かつ表面粗さが小さい切削溝を形成し、切削溝を介してウェーハの内部にレーザー光線を照射することで、裏面に絶縁膜が形成されたウェーハに対し、短時間で適切な位置に適切な改質層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態に係る絶縁膜除去工程の一例を示す図である。
【図２】本実施の形態に係る改質層形成工程の一例を示す図である。
【図３】本実施の形態に係る分割工程の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本実施の形態に係るウェーハの加工方法について説明する。本実施の形態に係るウェーハの加工方法は、裏面に絶縁膜が形成されたウェーハに対して、切削装置による絶縁膜除去工程、レーザー加工装置による改質層形成工程、研削装置による分割工程が実施される。絶縁膜除去工程では、ウェーハの裏面に形成された絶縁膜が切削ブレードにより分割予定ラインに沿って除去される。この切削ブレードによる切削加工により、ウェーハの裏面には分割予定ラインに沿って平坦かつ表面粗さの小さい溝底を有する切削溝が形成される。
【００１２】
改質層形成工程では、レーザー加工によってウェーハの内部に分割予定ラインに沿った改質層が形成される。このレーザー加工では、ウェ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が切削溝からウェーハ表面近傍の内部に位置づけられ、切削溝に沿ってレーザー光線が照射される。これにより、絶縁膜にレーザー光線の照射が阻害されることなく、ウェーハの内部に分割予定ラインに沿った改質層が形成される。分割工程では、研削手段によりウェーハが仕上げ厚さまで薄化されるとともに、研削動作により改質層が起点となってウェーハが分割予定ラインに沿って分割される。
【００１３】
以下、本実施の形態に係るウェーハの加工方法の詳細について説明する。図１を参照して、絶縁膜除去工程について説明する。図１は、本実施の形態に係る絶縁膜除去工程の一例を示す図である。なお、本実施の形態では、一度の切削加工によって切削溝を形成する構成としたが、この構成に限定されない。例えば、ウェーハの材質等に応じて、粒径の異なるブレードを用いて数段階に分けて切削溝を形成してもよい。また、図１Ａは、ウェーハの裏面を上向きにした状態を示している。
【００１４】
図１Ａに示すように、ウェーハＷは、シリコン、ガリウム砒素等の半導体基板上に多数のデバイス１１を配設して構成される。ウェーハＷは、略円板状に形成されており、表面１２に配列された格子状の分割予定ライン１４によって複数の領域に区画されている。各領域には、ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１１が形成されている。ウェーハＷの裏面１３には、銅等の侵入による金属汚染を防止するために窒化膜や酸化膜等の絶縁膜１５が形成されている。また、ウェーハＷの外縁には、結晶方位を示すノッチ１６が形成されている。
【００１５】
なお、ウェーハＷは半導体ウェーハに限られず、絶縁膜１５は金属汚染防止用の窒化膜や酸化膜等に限定されない。ウェーハＷは、セラミック、ガラス、サファイア系の無機材料基板にＬＥＤ等の光デバイスが形成された光デバイスウェーハでもよい。また、絶縁膜１５は、ウェーハＷの裏面１３に形成されたものであればよく、例えば樹脂膜で構成されてもよい。
【００１６】
図１Ｂに示すように、絶縁膜除去工程では、ウェーハＷの表面１２に保護テープ１７が貼着され、裏面１３を上方に向けた状態で切削装置（不図示）に搬入される。切削装置に搬入されたウェーハＷは、保護テープ１７を介してチャックテーブル２１に保持される。また、切削ブレード２２がウェーハＷの分割予定ライン１４に位置付けられ、高速回転した切削ブレード２２によってウェーハＷが裏面１３側から切り込まれる。そして、ウェーハＷに対して切削ブレード２２が相対移動されることで、分割予定ライン１４に沿ってウェーハＷの裏面１３から絶縁膜１５が除去される。
【００１７】
これにより、ウェーハＷの裏面１３に平坦な溝底２６を有する切削溝２５が形成され、切削溝２５によりウェーハＷの裏面１３が絶縁膜１５から外部に露出される。切削溝２５は、後段の改質層形成工程におけるレーザー光線の照射領域となっている。すなわち、切削溝２５を通じてウェーハＷの内部にレーザー光線が照射されることで、絶縁膜１５の影響を受けることなく分割予定ライン１４に沿った改質層３５が形成される（図２参照）。この場合、切削溝２５の溝底２６は、レーザー光線の錯乱が防止されるように、平坦かつ表面粗さＲａ０．１μｍ以下に形成されている。
【００１８】
ここでは、切削ブレード２２として、先端に平坦面を有し、溝底２６に形成されるレーザースポット径以上の厚さ有するブレードが用いられる。また、切削溝２５は、表面粗さＲａ０．１μｍ以下となる切削条件で加工される。例えば、切削ブレード２２として、厚さ０．６ｍｍ、砥粒径２．０μｍ〜４．０μｍのダイヤモンド砥粒を樹脂で固めたレジンブレードが用いられ、スピンドル回転数が３００００ｒｐｍ、切削送り速度（チャックテーブル２１の送り速度）が１ｍｍ／ｓ、切り込み量が裏面１３から０．０１ｍｍに設定される。
【００１９】
絶縁膜除去工程では、切削ブレード２２を用いてレーザー光線の照射領域である分割予定ライン１４上の絶縁膜１５が除去される。このため、研削加工によってウェーハＷの裏面１３全体から絶縁膜１５を除去する構成と比較して、短時間で効率的に絶縁膜１５を除去することができる。なお、切削溝２５の溝底２６は、完全な平坦ではなく、改質層３５の形成に影響を与えない程度の反りや凹凸形状を含んでいてもよい。すなわち、切削溝２５の溝底２６は、実質的に平坦と見なせる程度に形成されていればよい。
【００２０】
図２を参照して、改質層形成工程について説明する。図２は、本実施の形態に係る改質層形成工程の一例を示す図である。
【００２１】
図２に示すように、絶縁膜除去工程の後には改質層形成工程が実施される。改質層形成工程では、レーザー加工装置（不図示）のチャックテーブル３１上に保護テープ１７を介してウェーハＷが保持される。また、撮像装置（不図示）によりウェーハＷの裏面１３が撮像され、ウェーハＷの裏面１３の切削溝２５を基準としてアライメントされる。次に、加工ヘッド３２の射出口がウェーハＷの切削溝２５に位置付けられ、加工ヘッド３２によってウェーハＷの裏面１３側からレーザー光線が照射される。レーザー光線は、ウェーハＷに対して透過性を有する波長であり、ウェーハＷの表面１２近傍の内部に集光するように調整されている。
【００２２】
レーザー光線は、切削溝２５の溝底２６を通じてウェーハＷの内部に照射されることで、絶縁膜１５に妨げられることがない。また、切削溝２５の溝底２６が平坦かつ表面粗さＲａ０．１μｍ以下に形成されているため、溝底２６におけるレーザー光線の錯乱が抑えられ、ウェーハＷの内部の適切な位置が適切に改質される。そして、レーザー光線の集光点が調整されながら、切削溝２５に沿ってレーザー光線が照射されることで、ウェーハＷの内部に分割予定ライン１４に沿った良好な改質層３５が形成される。
【００２３】
この場合、先ず、ウェーハＷ表面近傍に集光点が調整され、全ての切削溝２５に沿って改質層３５の下端部が形成されるようにレーザー加工される。そして、集光点の高さを上動させる度に切削溝２５に沿ってレーザー加工が繰り返されることで、ウェーハＷの内部に所定厚さの改質層３５が形成される。このようにして、ウェーハＷの内部に分割予定ライン１４に沿った分割起点が形成される。
【００２４】
ところで、ウェーハＷが数十μｍ以下に薄くなると、レーザー光線がウェーハＷを透過し過ぎて、ウェーハＷの内部に良好な改質層３５を形成できない場合がある。このため、本実施の形態では、分割工程によるウェーハＷの薄化前に改質層形成工程を実施することで、ウェーハＷの内部に良好な改質層３５を形成することを可能にしている。
【００２５】
なお、改質層３５は、レーザー光線の照射によってウェーハＷの内部の密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲と異なる状態となり、周囲よりも強度が低下する領域のことをいう。改質層３５は、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域であり、これらが混在した領域でもよい。
【００２６】
図３を参照して、分割工程について説明する。図３は、本実施の形態に係る分割工程の一例を示す図である。なお、本実施の形態では、一度の研削加工によって切削溝を形成する構成としたが、この構成に限定されない。例えば、ウェーハの材質等に応じて、粗研削加工、仕上げ研削加工、研磨加工を行うことで、ウェーハを分割予定ラインに沿って分割してもよい。
【００２７】
図３に示すように、改質層形成工程の後には分割工程が実施される。図３Ａに示すように、分割工程では、研削装置（不図示）のチャックテーブル４１上に保護テープ１７を介してウェーハＷが保持される。また、チャックテーブル４１に保持されたウェーハＷの上方に研削手段４２が位置付けられる。そして、研削手段４２の研削ホイール４３がＺ軸回りに回転しながらチャックテーブル４１に近付けられ、研削ホイール４３とウェーハＷの裏面１３とが平行状態で回転接触することでウェーハＷが研削される。このウェーハＷの研削により、ウェーハＷの裏面１３から絶縁膜１５が除去されるだけでなく、切削溝２５による凹凸形状も取り除かれる。
【００２８】
研削加工中は、ハイトゲージ（不図示）によってウェーハＷの厚さがリアルタイムに測定される。そして、ハイトゲージの測定結果が仕上げ厚さＬに近付くように研削手段４２の送り量が制御される。また、ウェーハＷの内部には、仕上げ厚さＬを超える高さ位置まで改質層３５が形成されている。
【００２９】
図３Ｂに示すように、研削動作によって各改質層３５に対して研削ホイール４３から研削負荷が強く作用する。これにより、ウェーハＷに改質層３５を起点として分割予定ライン１４沿った割れが生じ、ウェーハＷが個々のデバイスチップＣに分割される。そして、ウェーハＷが仕上げ厚さＬまで薄化されると、研削動作が停止される。このようにして、ウェーハＷが所望の仕上げ厚さＬまで薄化されながら、分割予定ライン１４に沿って個々のデバイスチップＣに分割される。
【００３０】
ところで、本件出願人が切削溝２５の表面粗さ０．１μｍ以上の場合に、同一のレーザー加工条件で改質層３５を形成して研削を行ったところ、分割工程において分割予定ライン１４の各所に未分割領域が発生した。これは、切削溝２５の表面が粗いため、改質層形成工程におけるレーザー光線の錯乱等の影響により、ウェーハＷの内部に改質層３５が適切に形成されなかったためだと考えられる。
【００３１】
以上のように、本実施の形態に係るウェーハの加工方法によれば、切削ブレード２２によりウェーハＷの裏面１３から絶縁膜１５が分割予定ライン１４に沿って除去されることで、ウェーハＷの裏面１３に平坦な溝底２６を有する切削溝２５が形成される。また、切削溝２５を通じてレーザー光線が照射されることで絶縁膜１５の影響を受けることなく、ウェーハＷの内部に改質層３５が形成される。このとき、切削溝２５の表面粗さは０．１μｍ以下であり、溝底２６の幅がレーザースポット径以上の幅を有するため、溝底２６におけるレーザー光線の錯乱が抑えられる。よって、ウェーハＷの内部の適切な位置に適切な改質層３５が形成され、ウェーハＷを分割予定ライン１４に沿って良好に分割できる。また、切削ブレード２２によってウェーハＷの裏面１３から絶縁膜１５を部分的に除去するので、研削加工によってウェーハＷの裏面１３全体から絶縁膜１５を除去する構成と比べて加工時間を短縮できる。
【００３２】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００３３】
例えば、本実施の形態では、絶縁膜除去工程において単一の切削ブレード２２によりウェーハＷに切削溝２５が形成される構成としたが、この構成に限定されない。例えば、砥粒径の異なる一対の切削ブレード２２を用いて、一方の切削ブレード２２で切削溝２５を形成し、他方の切削ブレード２２で切削溝２５の表面粗さを調整してもよい。
【００３４】
また、本実施の形態では、改質層形成工程において改質層３５が分割予定ライン１４に沿って連続的に形成される構成としたが、この構成に限定されない。ウェーハＷが分割予定ライン１４に沿って分割可能であれば、改質層３５は分割予定ライン１４に沿って断続的に形成されてもよい。
【００３５】
また、本実施の形態においては、レーザー光線の集光点を上動させて所定の厚さの改質層３５を形成したが、この構成に限定されない。改質層３５は、レーザー加工の加工条件を調整することにより、一度のレーザー光線の照射によって形成することも可能である。また、ウェーハＷの内部には１層の改質層３５だけでなく、厚さ方向に複数層の改質層３５が形成されてもよい。
【００３６】
また、本実施の形態では、改質層３５の一部が仕上げ厚さＬを跨ぐように形成されたが、この構成に限定されない。改質層３５は、ウェーハＷ表面近傍であれば、仕上げ厚さＬよりもウェーハＷの裏面１３側（上側）に形成されてもよい。この場合、ウェーハＷが仕上げ厚さＬまで研削されることで改質層３５が除去され、抗折強度の向上を図ることができる。また、ウェーハＷが光デバイスウェーハの場合には輝度の向上が図られる。
【００３７】
また、粗研削加工、仕上げ研削加工、研磨加工によってウェーハＷを薄化する場合には、粗研削加工、仕上げ研削加工、研磨加工のいずれの段階でウェーハＷを分割してもよい。
【００３８】
また、本実施の形態においては、絶縁膜除去工程が切削装置、改質層形成工程がレーザー加工装置、研削工程が研削装置で実施されるが、一部の工程又は全ての工程が１つの装置で行われてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上説明したように、本発明は、裏面に絶縁膜が形成されたウェーハに対し、短時間で適切な位置に適切な改質層を形成することができるという効果を有し、特に、半導体ウェーハや光デバイスウェーハを個々のチップに分割するウェーハの加工方法に有用である。
【符号の説明】
【００４０】
１１  デバイス
１２  ウェーハの表面
１３  ウェーハの裏面
１４  分割予定ライン
１５  絶縁膜
２２  切削ブレード
２５  切削溝
２６  溝底
３５  改質層
４２  研削手段
Ｗ  ウェーハ
【図１】
2014072475.tif 000003
【図２】
2014072475.tif 000004
【図３】
2014072475.tif 000005