(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交差する複数の分割予定ラインが設定されたウェーハを薄化するとともに該分割予定ラインに沿って分割して所定の仕上げ厚みのチップを複数形成するウェーハの加工方法であって、
ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点を該ウェーハ内部の表面側であってチップの仕上げ厚みに至らない領域に位置付けた状態で、該ウェーハの裏面側から該レーザービームを分割予定ラインに沿って照射して、該ウェーハ内部の表面側に該分割予定ラインに沿った分割起点改質層を形成する分割起点改質層形成ステップと、
該分割起点改質層形成ステップを実施した後に、該レーザービームの該集光点を該ウェーハ内部の裏面側に位置付けた状態で、該ウェーハの裏面側から該レーザービームを該分割予定ラインに沿って照射して、該分割起点改質層の形成によって該ウェーハに生じる反りを低減させる反り低減改質層を該ウェーハ内部の裏面側に該分割予定ラインに沿って形成する反り低減改質層形成ステップと、
該分割起点改質層と該反り低減改質層が形成された該ウェーハの裏面を研削して少なくとも該分割起点改質層を起点に該ウェーハを分割しつつ該仕上げ厚みへと薄化し該分割起点改質層と該反り低減改質層とを除去して該仕上げ厚みのチップを複数形成する研削ステップと、
少なくとも該研削ステップを実施する前に該ウェーハの表面に保護テープを配設する保護テープ配設ステップと、を備え、
該反り低減改質層形成ステップで照射する該レーザービームの出力は、該反り低減改質層によりクラックが形成されることを抑制できる程度で、且つ、該分割起点改質層形成ステップで照射する該レーザービームの出力よりも低い値に設定され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、交差する複数の分割予定ラインが設定されたウェーハを薄化するとともに該分割予定ラインに沿って分割して所定の仕上げ厚みのチップを複数形成するウェーハの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に開示されるように、ウェーハ（半導体ウェーハ）に対して透過性を有する波長のレーザービーム（レーザー光）をウェーハの内部に集光点を合わせた状態で照射してウェーハ内部に改質層（改質領域）を形成し、その後ウェーハに外力（物理的外力）を与えることでウェーハを分割する方法が提案されている。
【０００３】
また、特許文献２では、ウェーハに対して透過性を有するレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射してウェーハの裏面から所定厚さの改質層（変質層）を形成するレーザー光線照射行程と、表面に保護シートが貼着されたウェーハを変質層に沿って分割する分割行程と、変質層に沿って分割されたウェーハの裏面を保護シートが貼着された状態で研削し変質層を除去する研削行程とを含む、ウェーハの加工方法について開示がされている。
【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２００５−０８６１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示される方法においては、ウェーハを分割して形成されたチップの側面に改質層が残存すると、チップの抗折強度（折れ曲がりに対する強度）が下がり、チップが破損し易くなるという問題がある。特にウェーハが１００μｍ以下と薄い場合には問題がより顕著となる。
【０００６】
他方、特許文献２に開示されるようにウェーハに改質層を形成した場合、レーザービームの照射によって改質層部分が熱膨張するために、改質層がウェーハの裏面側か表面側に偏って形成されると、ウェーハが反ってしまうことが懸念される。
【０００７】
そして、ウェーハに反りが生じると、研削時にウェーハを吸引保持できないという不具合や、反りによってウェーハ自体が割れてしまうという問題が生じることになる。
【０００８】
本発明は、以上の問題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、レーザービーム照射による改質層の形成により生じるウェーハの反りに起因する不具合や破損を低減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】
【０００９】
請求項１に記載の発明によると、交差する複数の分割予定ラインが設定されたウェーハを薄化するとともに分割予定ラインに沿って分割して所定の仕上げ厚みのチップを複数形成するウェーハの加工方法であって、ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点をウェーハ内部の表面側であってチップの仕上げ厚みに至らない領域に位置付けた状態で、ウェーハの裏面側からレーザービームを分割予定ラインに沿って照射して、ウェーハ内部の表面側に分割予定ラインに沿った分割起点改質層を形成する分割起点改質層形成ステップと、分割起点改質層形成ステップを実施した後に、レーザービームの集光点をウェーハ内部の裏面側に位置付けた状態で、ウェーハの裏面側からレーザービームを分割予定ラインに沿って照射して、分割起点改質層の形成によってウェーハに生じる反りを低減させる反り低減改質層をウェーハ内部の裏面側に分割予定ラインに沿って形成する反り低減改質層形成ステップと、分割起点改質層と反り低減改質層が形成されたウェーハの裏面を研削して少なくとも分割起点改質層を起点にウェーハを分割しつつ仕上げ厚みへと薄化し分割起点改質層と反り低減改質層とを除去して仕上げ厚みのチップを複数形成する研削ステップと、少なくとも研削ステップを実施する前にウェーハの表面に保護テープを配設する保護テープ配設ステップと、を備え、反り低減改質層形成ステップで照射するレーザービームの出力は、反り低減改質層によりクラックが形成されることを抑制できる程度で、且つ、分割起点改質層形成ステップで照射するレーザービームの出力よりも低い値に設定されることを特徴とするウェーハの加工方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、分割起点として作用する分割起点改質層をウェーハの表面側に形成した後、ウェーハの裏面側に反り低減改質層を形成するため、ウェーハの反りが低減でき、ウェーハの反りに起因する不具合や破損を低減できる。
【００１２】
また、分割起点改質層形成ステップにおけるレーザービーム照射の出力に比べて反り低減改質層形成ステップにおけるレーザービーム照射の出力を低くすることで、反り低減改質層からのクラック発生が抑えられ、例えば、研削前のハンドリング中にウェーハが反り低減改質層を起点に分割されるといった不具合を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】加工対象である半導体ウェーハについて示す斜視図である。
【図２】保護テープ配設ステップについて説明する斜視図である。
【図３】分割起点改質層形成ステップについて説明する側面図である。
【図４】分割起点改質層形成ステップを実施するためのレーザー加工装置の斜視図である。
【図５】レーザービーム照射ユニットのブロック図である。
【図６】反り低減改質層形成ステップについて説明する側面図である。
【図７】研削ステップを実施するための研削ユニットの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、加工対象である半導体ウェーハＷ（以下、単に「ウェーハＷ」とも表記される）の表面側斜視図が示されている。ウェーハＷの表面においては、第１分割予定ライン（ストリート）Ｓ１と第２分割予定ラインＳ２が直交して形成されており、第１分割予定ラインＳ１と第２分割予定ラインＳ２によって区画された複数の領域にそれぞれＬＳＩ等のデバイスＤが形成されている。
【００１５】
また、加工対象としては、図１に示されるようにウェーハＷの表面ＷａにデバイスＤが形成される半導体デバイスウェーハ（シリコンウェーハ）や、光デバイスウェーハ（サファイアウェーハ）等のデバイスウェーハの他、デバイスが形成されていないウェーハである場合も想定される。
【００１６】
以上のようなウェーハＷについて加工を行う本発明の実施形態について、以下順に説明する。まず、本実施形態では、図２に示すように、ウェーハの表面やウェーハ表面に形成されたデバイスＤを保護するためにウェーハＷの表面Ｗａに保護テープ１０を配設する保護テープ配設ステップが実施される。保護テープ１０については、例えば、粘着層を有しウェーハＷに対して貼着されるテープが使用される。
【００１７】
この保護テープ貼着ステップは、詳しくは後述する研削ステップを実施する前までに実施されればよい。しかし、後述する分割起点改質層（改質層）の厚みによっては分割起点改質層（改質層）が形成された後のウェーハＷは強度が低下し、ウェーハＷに対する保護テープ１０の貼着によりウェーハＷが破損することが懸念されるため、分割起点改質層（改質層）が形成される前に実施されることが好ましい。
【００１８】
次いで、図３に示すように、ウェーハＷに対して透過性を有する波長のレーザービームＬＢの集光点ＰをウェーハＷ内部の表面Ｗａ側であってチップの仕上げ厚みＨ１に至らない領域に位置付けた状態で、ウェーハＷの裏面Ｗｂ側からレーザービームＬＢを分割予定ラインＳ１に沿って照射して、ウェーハＷ内部の表面Ｗａ側に分割予定ラインＳ１に沿った分割起点改質層Ｌ１を形成する分割起点改質層形成ステップが実施される。
【００１９】
ここで、「ウェーハＷ内部の表面側」とは、後述する研削ステップがなされる前のウェーハＷの全厚みＨａの厚み方向中央線ＣＬを基準とし、厚み方向中央線ＣＬよりもウェーハＷの表面Ｗａに近い側のことをいう。また、「ウェーハＷの裏面Ｗｂ側」とは、同じく厚み方向中央線ＣＬを基準とし、厚み方向中央線ＣＬよりもウェーハＷの裏面Ｗｂに近い側のことをいう。
【００２０】
そして、図４に示すように、本実施形態では、レーザー加工装置２０のレーザービーム照射ユニット２４を用い、集光器２８からレーザービームをウェーハＷの裏面Ｗｂに対して照射することにより、分割起点改質層Ｌ１を形成することとしている。
【００２１】
レーザービーム照射ユニット２４のケーシング２６内には、図５のブロック図に示すように、レーザー発振手段３４と、レーザービーム変調手段３６が配設されている。レーザー発振手段３４としては、ＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器を用いることができる。レーザービーム変調手段３６は、繰り返し周波数設定手段３８と、レーザービームパルス幅設定手段４０と、レーザービーム波長設定手段４２を含んで構成される。
【００２２】
レーザービーム変調手段３６を構成する繰り返し周波数設定手段３８、レーザービームパルス幅設定手段４０及びレーザービーム波長設定手段４２は周知の形態のものであり、本明細書においてはその詳細な説明を省略する。
【００２３】
以上の構成において、レーザー加工装置２０のチャックテーブル２２の保持面に、保護テープ１０を介してウェーハＷが保持された状態とするとともに、チャックテーブル２２をＸ軸方向へ加工送りすることで、分割予定ラインＳ１に沿った分割起点改質層Ｌ１が形成される。チャックテーブル２２をＹ軸方向にインデックス送りをし、全ての分割予定ラインＳ１について改質層を形成する。その後、チャックテーブル２２を９０度回転させ、同様に分割予定ラインＳ２（図２）に沿って改質層を形成する。
【００２４】
なお、図３に示すように、本実施形態では、ウェーハＷ内部の表面Ｗａ側において、一列の分割予定ラインＳ１について、分割起点改質層Ｌ１に加え、分割起点改質層Ｌ２が形成することとしている。このように、複数層の分割起点改質層Ｌ１，Ｌ２を形成することとしてもよい。また、ウェーハＷの表面Ｗａに最も近い位置に形成される分割起点改質層Ｌ１は、例えば、表面Ｗａから仕上げ厚みＨ１（例えば６０μｍ）だけ内側（裏面Ｗｂ側）の位置から１０μｍの間隔をあけた位置とすることが考えられる。
【００２５】
また、分割起点改質層形成ステップにおける加工条件は、例えば次のように設定される。
光源                ：ＹＡＧパルスレーザ、又は、ＹＶＯ４パルスレーザ
波長                ：１０６４ｎｍ
出力                ：１．５Ｗ〜１．９Ｗ
加工送り速度        ：７００ｍｍ／秒
【００２６】
次いで、図６に示すように、分割起点改質層形成ステップを実施した後に、レーザービームＬＢの集光点ＰをウェーハＷ内部の裏面Ｗｂ側に位置付けた状態で、ウェーハの裏面Ｗｂ側からレーザービームＬＢを分割予定ラインＳ１に沿って照射して、分割起点改質層Ｌ１，Ｌ２の形成によってウェーハＷに生じる反りを低減させる反り低減改質層ＬｚをウェーハＷ内部の裏面Ｗｂ側に分割予定ラインＳ１に沿って形成する反り低減改質層形成ステップが実施される。
【００２７】
この反り低減改質層形成ステップでは、厚み方向中央線ＣＬを挟んで分割起点改質層Ｌ１，Ｌ２と反対側に反り低減改質層Ｌｚが形成されることになり、分割起点改質層Ｌ１，Ｌ２の形成によりウェーハＷに生じる反りの発生を抑制することができる。
【００２８】
具体的には、ウェーハＷの表面Ｗａに近い側に分割起点改質層Ｌ１，Ｌ２が形成されることによって、表面Ｗａに近い側が熱膨張し、板状（円盤板状）のウェーハＷ全体として反りが生じることが懸念される。このように反りが生じると、ウェーハＷの外周側が浮き上がってハンドリング（ウェーハＷの搬送）に支障が出ることや、後述する研削ステップにおける吸着保持に支障が出てしまうことになる。そして、強制的に反りを矯正する、つまり、例えば、チャックテーブルで吸引保持することとすると、ウェーハＷに負荷がかかりウェーハＷの割れが生じるという不具合につながってしまうことになる。
【００２９】
このような観点から、厚み方向中央線ＣＬを挟んで反対側となるウェーハＷの裏面Ｗｂ側に近い側に反り低減改質層Ｌｚを形成することによって、裏面Ｗｂ側に近い側に熱膨張を生じさせることで、表面Ｗａ側の熱膨張に抗する応力を生じさせ、ウェーハＷ全体としての反りの発生を抑制することとする。
【００３０】
なお、反り低減改質層Ｌｚの位置としては、ウェーハＷの裏面Ｗｂ側であって、分割起点改質層Ｌ１，Ｌ２に起因する反りの影響を抑制させるのに好適な位置であれば特に限定されるものではない。
【００３１】
ここで、ウェーハＷの種別や、分割起点改質層Ｌ１，Ｌ２の層の数や位置によっては、反り低減改質層Ｌｚを形成する前段階で、或は、反り低減改質層Ｌｚの形成によってウェーハＷの裏面Ｗｂなどにクラックが形成されてしまうことが懸念される。このようにクラックが形成されてしまうと後述する研削ステップを実施する以前のハンドリング中にウェーハＷが破損するおそれが高くなる。
【００３２】
このような観点から、反り低減改質層Ｌｚを形成させる条件については、例えば、次のような条件とすることが考えられる。まず、反り低減改質層Ｌｚが形成されるウェーハＷの厚み方向の位置について、厚み方向中央線ＣＬから反り低減改質層Ｌｚまでの距離Ｗｎを、厚み方向中央線ＣＬから分割起点改質層Ｌ１（或は、分割起点改質層Ｌ２）までの距離Ｗｍよりも小さくする。例えば、ウェーハＷの裏面Ｗｂから１２０μｍ〜２００μｍの位置に形成することが好ましい。
【００３３】
これにより、反り低減改質層ＬｚがウェーハＷの厚み方向おいてより深い位置に形成されるため、反り低減改質層ＬｚによるウェーハＷの裏面Ｗｂなどにクラックが形成されることを効果的に抑制することができる。
【００３４】
また、反り低減改質層形成ステップで照射するレーザービームの出力を、上述した分割起点改質層形成ステップで照射するレーザービームの出力よりも低い値に設定することが考えられる。
【００３５】
本実施形態では、例えば次のような条件設定により、レーザービームの出力を分割起点改質層形成ステップと比較して低くすることとする。
光源                ：ＹＡＧパルスレーザ、又は、ＹＶＯ４パルスレーザ
波長                ：１０６４ｎｍ
出力                ：１．０Ｗ〜１．５Ｗ
加工送り速度        ：７００ｍｍ／秒
【００３６】
これにより、反り低減改質層Ｌｚを形成させるためのレーザーエネルギーを分割起点改質層Ｌ１を形成する場合よりも低くすることで、反り低減改質層ＬｚによるウェーハＷの裏面Ｗｂなどにクラックが形成されることを効果的に抑制することができる。
【００３７】
次いで図７に示すように、分割起点改質層Ｌ１，Ｌ２と反り低減改質層Ｌｚが形成されたウェーハＷの裏面Ｗｂを研削して少なくとも分割起点改質層Ｌ１，Ｌ２を起点にウェーハＷを分割しつつ仕上げ厚みＨ１（図３参照）へと薄化し分割起点改質層Ｌ１，Ｌ２と反り低減改質層Ｌｚとを除去して仕上げ厚みＨ１のチップを複数形成する研削ステップが実施される。
【００３８】
図７は、研削ステップを実施するための研削ユニット１１を示しており、スピンドル１８と、スピンドル１８の先端に固定されたマウンタ１３と、マウンタ１３にねじ締結され環状に配設された複数の研削砥石５２を有する研削ホイール２１と、スピンドル１８を回転駆動する図示せぬサーボモータを有して構成される。
【００３９】
研削ユニット１１の下方にはチャックテーブル３５が配置されており、チャックテーブル３５に保護テープ１０を介してウェーハＷが吸引保持された状態となっている。この吸引保持の際には、上述した反り低減改質層形成ステップにより反り低減改質層Ｌｚが形成されており、ウェーハＷについて反りの発生が抑えられているため、吸引保持がなされた際にウェーハＷがたわみ、割れてしまうなどといった不具合が防がれることになる。
【００４０】
そして、チャックテーブル３５を矢印ａで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削砥石５２を矢印ｂで示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、研削ホイール２１の研削砥石５２をウェーハＷの裏面Ｗｂに接触させる。そして、研削ホイール２１を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りする。
【００４１】
この結果、ウェーハＷの裏面Ｗｂが次第に研削され、反り低減改質層Ｌｚ、さらには、分割起点改質層Ｌ２，Ｌ１が順次除去されて、最終的な仕上げ厚みＨ１（例えば６０μｍ：図３参照）に薄化される。
【００４２】
そして、薄化の段階で、研削の押圧力がウェーハＷに付与されることで、分割起点改質層Ｌ２，Ｌ１を起点として分割予定ラインに沿って、ウェーハＷが個々のチップへと分割される。
【符号の説明】
【００４３】
１０    保護テープ
１１    研削ユニット
２０    レーザー加工装置
２４    レーザービーム照射ユニット
２６    ケーシング
２８    集光器
ＣＬ    厚み方向中央線
Ｄ    デバイス
Ｌ１    分割起点改質層
Ｌ２    分割起点改質層
ＬＢ    レーザービーム
Ｌｚ    低減改質層
Ｐ    集光点
Ｓ１    分割予定ライン
Ｓ２    分割予定ライン
Ｗ    ウェーハ
Ｗａ    表面
Ｗｂ    裏面
【図１】
0006008541.tif 000002
【図２】
0006008541.tif 000003
【図３】
0006008541.tif 000004
【図４】
0006008541.tif 000005
【図５】
0006008541.tif 000006
【図６】
0006008541.tif 000007
【図７】
0006008541.tif 000008