(57)【要約】【課題】割れや欠けの発生を抑制しながらウェーハを適切に分割できる新たなウェーハの加工方法を提供する。【解決手段】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を第１分割予定ラインに沿って照射し、ウェーハの内部に第１改質層を形成する第１レーザー加工ステップと、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を第２分割予定ラインに沿って照射し、第１分割予定ラインと第２分割予定ラインとが交差する交差領域内の非加工領域を除くウェーハの内部に第２改質層を形成する第２レーザー加工ステップと、ウェーハの裏面を研削してウェーハを所定の厚みまで薄くするとともに、第１改質層と第２改質層とを起点にウェーハを複数のチップへと分割する研削ステップと、を含み、第２レーザー加工ステップでは、非加工領域に第２改質層を形成しない。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に伸長する複数の第１分割予定ラインと該第１方向に交差する第２方向に伸長する複数の第２分割予定ラインとで区画される表面側の各領域にそれぞれデバイスが形成された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を該第１分割予定ラインに沿って照射し、ウェーハの内部に第１改質層を形成する第１レーザー加工ステップと、
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を該第２分割予定ラインに沿って照射し、該第１分割予定ラインと該第２分割予定ラインとが交差する交差領域内の非加工領域を除くウェーハの内部に第２改質層を形成する第２レーザー加工ステップと、
該第１レーザー加工ステップと該第２レーザー加工ステップとを実施した後、ウェーハの裏面を研削してウェーハを所定の厚みまで薄くするとともに、該第１改質層と該第２改質層とを起点にウェーハを複数のチップへと分割する研削ステップと、を備え、
該第２レーザー加工ステップでは、該非加工領域に第２改質層を形成しないことを特徴とするウェーハの加工方法。
【請求項２】
該非加工領域は、該第１分割予定ラインの幅方向の中央の位置を中心として該第２方向に伸長する１５０μｍ以上２５０μｍ以下の領域であることを特徴とする請求項１に記載の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、ウェーハの内部をレーザービームで改質するウェーハの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機やパーソナルコンピュータに代表される電子機器では、電子回路等のデバイスを備えるデバイスチップが必須の構成要素になっている。デバイスチップは、例えば、シリコン等の半導体材料でなるウェーハの表面を複数の分割予定ライン（ストリート）で区画し、各領域にデバイスを形成した後、この分割予定ラインに沿ってウェーハを分割することによって製造される。
【０００３】
ウェーハを分割する方法の一つに、透過性のレーザービームをウェーハの内部に集光させて、多光子吸収により改質された改質層（改質領域）を形成するＳＤ（Stealth Dicing）と呼ばれる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。分割予定ラインに沿って改質層を形成した後に、ウェーハに対して力を加えることで、改質層を起点にウェーハを分割できる。
【０００４】
ところで、このＳＤでは、形成されるデバイスチップに改質層が残留して、デバイスチップの抗折強度を十分に高められないことが多い。そこで、改質層を形成した後にウェーハの裏面を研削して、改質層を除去しながらウェーハを複数のデバイスチップへと分割するＳＤＢＧ（Stealth Dicing Before Grinding）と呼ばれる方法が実用化されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１９２３７０号公報
【特許文献２】国際公開第２００３／７７２９５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のＳＤＢＧでは、研削の際に加わる力を利用してウェーハを分割するので、ウェーハを分割するための別の工程を必ずしも要しない。一方で、ＳＤＢＧでは、デバイスチップへの分割後にも継続する研削によりデバイスチップの角同士が接触し、デバイスチップに割れや欠けが発生し易かった。
【０００７】
本発明はかかる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、割れや欠けの発生を抑制しながらウェーハを適切に分割できる新たな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】
【０００８】
本発明の一態様によれば、第１方向に伸長する複数の第１分割予定ラインと該第１方向に交差する第２方向に伸長する複数の第２分割予定ラインとで区画される各領域にそれぞれデバイスが形成された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を該第１分割予定ラインに沿って照射し、ウェーハの内部に第１改質層を形成する第１レーザー加工ステップと、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を該第２分割予定ラインに沿って照射し、該第１分割予定ラインと該第２分割予定ラインとが交差する交差領域内の非加工領域を除くウェーハの内部に第２改質層を形成する第２レーザー加工ステップと、該第１レーザー加工ステップと該第２レーザー加工ステップとを実施した後、ウェーハの裏面を研削してウェーハを所定の厚みまで薄くするとともに、該第１改質層と該第２改質層とを起点にウェーハを複数のチップへと分割する研削ステップと、を備え、該第２レーザー加工ステップでは、該非加工領域に第２改質層を形成しないことを特徴とするウェーハの加工方法が提供される。
【０００９】
本発明の一態様において、該非加工領域は、該第１分割予定ラインの幅方向の中央の位置を中心として該第２方向に伸長する１５０μｍ以上２５０μｍ以下の領域であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様に係るウェーハの加工方法では、交差領域内に設定される非加工領域に第２改質層を形成しないので、割れや欠けの発生を抑制しながらウェーハを適切に分割できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１（Ａ）は、ウェーハの構成例を模式的に示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、ウェーハに保護部材が貼付される様子を模式的に示す斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は、第１レーザー加工ステップを模式的に示す一部断面側面図であり、図２（Ｂ）は、第２レーザー加工ステップを模式的に示す一部断面側面図である。
【図３】第１改質層及び第２改質層が形成されたウェーハを模式的に示す図である。
【図４】研削ステップを模式的に示す一部断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。本実施形態に係るウェーハの加工方法は、第１レーザー加工ステップ（図２（Ａ）参照）、第２レーザー加工ステップ（図２（Ｂ）参照）、及び研削ステップ（図４参照）を含む。第１レーザー加工ステップでは、第１方向に伸長する（延びる）第１分割予定ライン（第１ストリート）に沿ってウェーハにレーザービームを照射し、ウェーハの内部に第１改質層を形成する。
【００１３】
第２レーザー加工ステップでは、第２方向に伸長する（延びる）第２分割予定ライン（第２ストリート）に沿ってウェーハにレーザービームを照射し、第１分割予定ラインと第２分割予定ラインとが交差する交差領域内の非加工領域を除くウェーハの内部に第２改質層を形成する。研削ステップでは、裏面を研削してウェーハを薄くするとともに、複数のチップ（デバイスチップ）へと分割する。以下、本実施形態に係るウェーハの加工方法について詳述する。
【００１４】
図１（Ａ）は、本実施形態で加工されるウェーハの構成例を模式的に示す斜視図である。図１（Ａ）に示すように、ウェーハ１１は、シリコン（Ｓｉ）等の半導体材料を用いて円盤状に形成されている。ウェーハ１１の表面１１ａ側は、第１方向Ｄ１に伸長する複数の第１分割予定ライン（第１ストリート）１３ａと、第２方向Ｄ２に伸長する複数の第２分割予定ライン（第２ストリート）１３ｂと、で複数の領域に区画されており、各領域には、ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が設けられている。
【００１５】
なお、本実施形態では、シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハ１１を用いているが、ウェーハ１１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば、セラミックス等の材料でなるウェーハ１１を用いることもできる。同様に、デバイス１５の種類、数量、大きさ、配置等にも制限はない。また、第１分割予定ライン１３ａが伸長する第１方向Ｄ１と第２分割予定ライン１３ｂが伸長する第２方向Ｄ２とは、互いに交差していれば良く、互いに垂直である必要はない。
【００１６】
本実施形態に係るウェーハの加工方法を実施する前には、上述したウェーハ１１の表面１１ａ側に樹脂等でなる保護部材を貼付しておく。図１（Ｂ）は、ウェーハ１１に保護部材が貼付される様子を模式的に示す斜視図である。保護部材２１は、例えば、ウェーハ１１と同等の径を持つ円形のフィルム（テープ）であり、その表面２１ａ側には、粘着力を有する糊層が設けられている。
【００１７】
そのため、図１（Ｂ）に示すように、保護部材２１の表面２１ａ側を被加工物１１の表面１１ａ側に密着させることで、被加工物１１の表面１１ａ側に保護部材２１を貼付できる。被加工物１１の表面１１ａ側に保護部材２１を貼付することで、後の各ステップで加わる衝撃を緩和して、ウェーハ１１の表面１１ａ側に設けられたデバイス１５等を保護できる。
【００１８】
ウェーハ１１の表面１１ａ側に保護部材２１を貼付した後には、第１分割予定ライン１３ａに沿ってレーザービームを照射し、ウェーハ１１の内部に第１改質層を形成する第１レーザー加工ステップを行う。図２（Ａ）は、第１レーザー加工ステップを模式的に示す一部断面側面図である。第１レーザー加工ステップは、例えば、図２（Ａ）に示すレーザー加工装置２を用いて行われる。
【００１９】
レーザー加工装置２は、ウェーハ１１を吸引、保持するためのチャックテーブル４を備えている。チャックテーブル４は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル４の下方には、移動機構（不図示）が設けられており、チャックテーブル４は、この移動機構によって水平方向に移動する。
【００２０】
チャックテーブル４の上面の一部は、ウェーハ１１に貼付された保護部材２１を吸引、保持する保持面４ａとなっている。保持面４ａは、チャックテーブル４の内部に形成された吸引路（不図示）等を通じて吸引源（不図示）に接続されている。吸引源の負圧を保持面４ａに作用させることで、ウェーハ１１は、保護部材２１を介してチャックテーブル４に保持される。
【００２１】
チャックテーブル４の上方には、レーザー照射ユニット６が配置されている。レーザー照射ユニット６は、レーザー発振器（不図示）でパルス発振されたレーザービームＬを所定の位置に照射、集光する。レーザー発振器は、ウェーハ１１に対して透過性を有する波長（吸収され難い波長）のレーザービームＬをパルス発振できるように構成されている。
【００２２】
第１レーザー加工ステップでは、まず、ウェーハ１１に貼付されている保護部材２１の裏面２１ｂをチャックテーブル４の保持面４ａに接触させて、吸引源の負圧を作用させる。これにより、ウェーハ１１は、裏面１１ｂ側が上方に露出した状態でチャックテーブル４に保持される。
【００２３】
次に、チャックテーブル４を移動、回転させて、例えば、対象となる第１分割予定ライン１３ａの延長線上にレーザー照射ユニット６を合わせる。そして、図２（Ａ）に示すように、レーザー照射ユニット６からウェーハ１１の裏面１１ｂに向けてレーザービームＬを照射しながら、対象の第１分割予定ライン１３ａに対して平行な方向にチャックテーブル４を移動させる。
【００２４】
レーザービームＬは、ウェーハ１１の内部の所定の深さの位置に集光させる。このように、ウェーハ１１に対して透過性を有する波長のレーザービームＬを、ウェーハ１１の内部に集光させることで、ウェーハ１１の内部を改質して分割の起点となる第１改質層１７ａを形成できる。
【００２５】
この第１改質層１７ａは、後の研削によって除去される深さの位置に形成されることが望ましい。例えば、後にウェーハ１１を裏面１１ｂ側から研削して３０μｍ程の厚みまで薄くする場合には、表面１１ａから７０μｍ程の深さの位置に第１改質層１７ａを形成すると良い。
【００２６】
また、第１改質層１７ａは、例えば、第１分割予定ライン１３ａと第２分割予定ライン１３ｂとが交差する交差領域Ａ（図３参照）にも連続的、一体的に形成される。上述のような動作を繰り返し、全ての第１分割予定ライン１３ａに沿って第１改質層１７ａが形成されると、第１レーザー加工ステップは終了する。なお、第１改質層１７ａは、表面１１ａにクラックが到達する条件で形成されることが望ましい。また、各第１分割予定ライン１３ａに対して、異なる深さの位置に複数の第１改質層１７ａを形成しても良い。
【００２７】
第１レーザー加工ステップの後には、第２分割予定ライン１３ｂに沿ってウェーハにレーザービームＬを照射し、ウェーハ１１の内部に第２改質層を形成する第２レーザー加工ステップを行う。図２（Ｂ）は、第２レーザー加工ステップを模式的に示す一部断面側面図である。第２レーザー加工ステップは、引き続きレーザー加工装置２を用いて行われる。
【００２８】
第２レーザー加工ステップでは、まず、チャックテーブル４を移動、回転させて、例えば、対象となる第２分割予定ライン１３ｂの延長線上にレーザー照射ユニット６を合わせる。そして、図２（Ｂ）に示すように、レーザー照射ユニット６からウェーハ１１の裏面１１ｂに向けてレーザービームＬを照射しながら、対象の第２分割予定ライン１３ｂに対して平行な方向にチャックテーブル４を移動させる。
【００２９】
レーザービームＬは、ウェーハ１１の内部の所定の深さの位置に集光させる。これにより、ウェーハ１１の内部を改質して分割の起点となる第２改質層１７ｂを形成できる。この第２改質層１７ｂは、第１改質層１７ａと同等の深さの位置に形成されることが望ましい。また、第２改質層１７ｂは、表面１１ａにクラックが到達する条件で形成されることが望ましい。
【００３０】
この第２レーザー加工ステップでは、第１分割予定ライン１３ａと第２分割予定ライン１３ｂとが交差する交差領域Ａの一部に第２改質層１７ｂを形成しない。図３は、第１改質層１７ａ及び第２改質層１７ｂが形成されたウェーハ１１を模式的に示す図である。なお、図３では、説明の便宜上、ウェーハ１１の表面１１ａ側に形成されたデバイス１５と、ウェーハ１１の内部に形成された第１改質層１７ａ及び第２改質層１７ｂとを、ともに実線で表している。
【００３１】
図３に示すように、第２改質層１７ｂは、第１分割予定ライン１３ａと第２分割予定ライン１３ｂとが交差する交差領域Ａ内の非加工領域Ｂを除くウェーハ１１の内部に形成される。すなわち、第２レーザー加工ステップでは、非加工領域Ｂによって分断される非連続的、離散的な第２改質層１７ｂを形成する。
【００３２】
非加工領域Ｂの大きさ、配置等は任意だが、例えば、第１分割予定ライン１３ａの幅方向の中央の位置を中心として第２方向Ｄ２に伸長する１５０μｍ以上２５０μｍ以下の長さの領域を非加工領域Ｂに設定することが望ましく、２００μｍ程度の長さの領域を非加工領域Ｂに設定するとより望ましい。なお、この場合には、非加工領域Ｂは、第１改質層１７ａに対して概ね対称に設定されることになる。
【００３３】
このように、交差領域Ａの非加工領域Ｂに第２改質層１７ｂを形成しないことで、少なくとも、後の研削の初期の段階では、ウェーハ１１を分割せずに研削できる（非加工領域Ｂによって繋がったままの状態で研削できる）。よって、ウェーハ１１から分割されたチップの角同士が交差領域Ａで接触して割れや欠けが発生する確率を下げられる。
【００３４】
上述のような動作を繰り返し、全ての第２分割予定ライン１３ｂに沿って第２改質層１７ｂが形成されると、第２レーザー加工ステップは終了する。なお、この第２レーザー加工ステップでも、各第２分割予定ライン１３ｂに対して、異なる深さの位置に複数の第２改質層１７ｂを形成して良い。また、本実施形態では、第１レーザー加工ステップ後に第２レーザー加工ステップを行っているが、第２レーザー加工ステップの後に第１レーザー加工ステップを行っても良い。
【００３５】
第１レーザー加工ステップ及び第２レーザー加工ステップの後には、裏面１１ｂを研削してウェーハ１１を薄くするとともに、複数のチップへと分割する研削ステップを行う。図４は、研削ステップを模式的に示す一部断面側面図である。
【００３６】
研削ステップは、例えば、図４に示す研削装置１２を用いて行われる。研削装置１２は、ウェーハ１１を吸引、保持するためのチャックテーブル１４を備えている。チャックテーブル１４は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル１４の下方には、移動機構（不図示）が設けられており、チャックテーブル１４は、この移動機構によって水平方向に移動する。
【００３７】
チャックテーブル１４の上面の一部は、ウェーハ１１に貼付された保護部材２１を吸引、保持する保持面１４ａとなっている。保持面１４ａは、チャックテーブル１４の内部に形成された吸引路（不図示）等を通じて吸引源（不図示）に接続されている。吸引源の負圧を保持面１４ａに作用させることで、ウェーハ１１は、保護部材２１を介してチャックテーブル１４に保持される。
【００３８】
チャックテーブル１４の上方には、研削ユニット１６が配置されている。研削ユニット１６は、昇降機構（不図示）に支持されたスピンドルハウジング（不図示）を備えている。スピンドルハウジングには、スピンドル１８が収容されており、スピンドル１８の下端部には、円盤状のマウント２０が固定されている。
【００３９】
マウント２０の下面には、マウント２０と概ね同径の研削ホイール２２が装着されている。研削ホイール２２は、ステンレス、アルミニウム等の金属材料で形成されたホイール基台２４を備えている。ホイール基台２４の下面には、複数の研削砥石２６が環状に配列されている。
【００４０】
スピンドル１８の上端側（基端側）には、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されており、研削ホイール２２は、この回転駆動源で発生する力によって、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。研削ユニット１６の内部又は近傍には、純水等の研削液をウェーハ１１等に対して供給するためのノズル（不図示）が設けられている。
【００４１】
研削ステップでは、まず、レーザー加工装置２のチャックテーブル４から搬出したウェーハ１１を、研削装置１２のチャックテーブル１４に吸引、保持させる。具体的には、ウェーハ１１に貼付されている保護部材２１の裏面２１ｂをチャックテーブル１４の保持面１４ａに接触させて、吸引源の負圧を作用させる。これにより、ウェーハ１１は、裏面１１ｂ側が上方に露出した状態でチャックテーブル１４に保持される。
【００４２】
次に、チャックテーブル１４を研削ユニット１６の下方に移動させる。そして、図４に示すように、チャックテーブル１４と研削ホイール２２とをそれぞれ回転させて、研削液をウェーハ１１の裏面１１ｂ等に供給しながらスピンドルハウジング（スピンドル１８、研削ホイール２２）を下降させる。
【００４３】
スピンドルハウジングの下降速度（下降量）は、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に研削砥石２６の下面が押し当てられる程度に調整される。これにより、裏面１１ｂ側を研削して、ウェーハ１１を薄くできる。ウェーハ１１が所定の厚み（仕上げ厚み）まで薄くなり、例えば、第１改質層１７ａ及び第２改質層１７ｂを起点に複数のチップへと分割されると、研削ステップは終了する。
【００４４】
なお、本実施形態では、１組の研削ユニット１６（研削砥石２６）を用いてウェーハ１１の裏面１１ｂ側を研削しているが、２組以上の研削ユニット（研削砥石）を用いてウェーハ１１を研削しても良い。例えば、径が大きい砥粒で構成された研削砥石を用いて粗い研削を行い、径が小さい砥粒で構成された研削砥石を用いて仕上げの研削を行うことで、研削に要する時間を大幅に長くすることなく裏面１１ｂの平坦性を高められる。
【００４５】
次に、本実施形態に係るウェーハの加工方法の効果を確認するために行った実験について説明する。本実験では、上述した非加工領域Ｂの長さが異なる複数の条件でそれぞれウェーハを加工し、各条件での割れや欠けの発生数（発生箇所）を確認した。ウェーハとしては、結晶方位に沿って分割予定ラインが設定された０°品と、結晶方位に対して４５°の角度で傾斜する分割予定ラインが設定された４５°品とを用いた。
【００４６】
また、本実験では、第１改質層に対して対称となるように、第１分割予定ラインの幅方向の中央の位置を中心として第２方向に伸長する非加工領域Ｂを設定した。実験の結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
2018063987.tif 000003
【００４８】
表１から、０°品、４５°品のいずれにおいても、第１分割予定ラインの幅方向の中央の位置を中心として第２方向に伸長する１５０μｍ以上２５０μｍ以下の長さの領域を非加工領域Ｂとして設定する場合に、割れや欠けの数を減らせているのが分かる。２００μｍの長さの領域を非加工領域Ｂとして設定する場合は、特に良好である。
【００４９】
参考のために、第１方向に伸長する２００μｍの長さの領域と、第２方向に伸長する２００μｍの長さの領域と、をともに非加工領域Ｂとして設定した実験を行った。この場合には、０°品での割れ、欠けが１８となり、４５°品での割れ、欠けが１７となった。よって、非加工領域Ｂは、第２方向（又は第１方向）にのみ設定することが望ましいと言える。
【００５０】
以上のように、本実施形態に係るウェーハの加工方法では、交差領域Ａ内に設定される所定の長さの非加工領域Ｂに第２改質層１７ｂを形成しないので、割れや欠けの発生を抑制しながらウェーハ１１を適切に分割できる。
【００５１】
なお、本発明は、上記実施形態の記載に制限されず種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、第１分割予定ラインと第２分割予定ラインとが交差する交差領域内の非加工領域を第２方向に沿って設定し、第２レーザー加工ステップで非連続的、離散的な第２改質層を形成しているが、第１方向と第２方向、第１分割予定ラインと第２分割予定ライン、第１改質層と第２改質層等の区別は便宜的なものに過ぎず、これらの関係を入れ替えることができる。
【００５２】
例えば、第１分割予定ラインと第２分割予定ラインとが交差する交差領域内の非加工領域を第１方向に沿って設定し、第１レーザー加工ステップで非連続的、離散的な第１改質層を形成しても良い。
【００５３】
その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、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できる。
【符号の説明】
【００５４】
１１  ウェーハ
１１ａ  表面
１１ｂ  裏面
１３ａ  第１分割予定ライン（第１ストリート）
１３ｂ  第２分割予定ライン（第２ストリート）
１５  デバイス
１７ａ  第１改質層
１７ｂ  第２改質層
２１  保護部材
２１ａ  表面
２１ｂ  裏面
２  レーザー加工装置
４  チャックテーブル
４ａ  保持面
６  レーザー照射ユニット
１２  研削装置
１４  チャックテーブル
１４ａ  保持面
１６  研削ユニット
１８  スピンドル
２０  マウント
２２  研削ホイール
２４  ホイール基台
２６  研削砥石
【図１】
2018063987.tif 000004
【図２】
2018063987.tif 000005
【図３】
2018063987.tif 000006
【図４】
2018063987.tif 000007