(57)【要約】【課題】非結晶体等のウェーハであっても蛇行せずに分割すること。【解決手段】複数の分割予定ラインに沿ってウェーハ（Ｗ）を分割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を照射して分割予定ラインに沿って分割起点用改質層（６５ａ−６５ｃ）を形成するステップと、ウェーハに外力を付与して分割起点用改質層を起点にウェーハを分割予定ラインに沿って分割するステップとを有し、ウェーハの裏面（６１）側に分割起点用改質層（６５ｃ）を形成する際に、分割起点用改質層の形成に先駆けて、第１出力以下の出力でレーザービームを照射して、裏面近傍に改質層としてクラック伸長方向を誘導するクラック誘導層（６６）を形成した後に、クラック誘導層と同等位置に分割起点用改質層を形成する構成にした。【選択図】図３
2019102688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の分割予定ラインによって区画されて形成されたウェーハを加工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の内部に位置づけてウェーハの一方の面から該分割予定ラインに対応する領域に第１出力でレーザービームを照射して、ウェーハの内部に分割起点用改質層を形成する改質層形成ステップと、
該改質層形成ステップを実施後、ウェーハに外力を付与して該分割起点用改質層を起点にウェーハを該分割予定ラインに沿って分割する分割ステップとを備え、
該改質層形成ステップにおいて、
該分割起点用改質層の形成に先駆けて、該第１出力以下の出力でレーザービームを照射して、ウェーハの該一方の面近傍内部にクラック伸長方向を誘導するクラック誘導層を形成し、次いで、該クラック誘導層と同等位置又は該クラック誘導層よりも該一方の面と反対の他方の面側の位置に集光点を位置付けて該第１出力でレーザービームを照射して該分割起点用改質層を形成すると共に該分割起点用改質層から該一方の面に連通するクラックを形成させること、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、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】
ウェーハの加工方法として、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照射してウェーハの内部に改質層を形成した後、ウェーハに外力を付与して改質層を起点にウェーハを個々のチップに分割する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に記載の加工方法では、ウェーハの分割予定ラインに沿って改質層を形成して厚み方向にクラックを伸長させ、ウェーハの表面又は裏面にクラックを表出させている。そして、クラック側の伸長側にウェーハを押圧することで、ウェーハがスムーズに分割される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４４０２７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特にガラス等の非結晶体のウェーハの場合には、改質層から直線状にクラックが伸長せず、ウェーハの表面又は裏面側に表出したクラックが蛇行する場合がある。このため、ウェーハを精度よく分割することができないという問題があった。
【０００５】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、非結晶体等のウェーハであっても蛇行せずに分割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の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様のウェーハの加工方法は、複数の分割予定ラインによって区画されて形成されたウェーハを加工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の内部に位置づけてウェーハの一方の面から該分割予定ラインに対応する領域に第１出力でレーザービームを照射して、ウェーハの内部に分割起点用改質層を形成する改質層形成ステップと、該改質層形成ステップを実施後、ウェーハに外力を付与して該分割起点用改質層を起点にウェーハを該分割予定ラインに沿って分割する分割ステップとを備え、該改質層形成ステップにおいて、該分割起点用改質層の形成に先駆けて、該第１出力以下の出力でレーザービームを照射して、ウェーハの該一方の面近傍内部にクラック伸長方向を誘導するクラック誘導層を形成し、次いで、該クラック誘導層と同等位置又は該クラック誘導層よりも該一方の面と反対の他方の面側の位置に集光点を位置付けて該第１出力でレーザービームを照射して該分割起点用改質層を形成すると共に該分割起点用改質層から該一方の面に連通するクラックを形成させること、を特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、ウェーハの一方の面の近傍にクラック誘導層が形成された後に、クラック誘導層と同等位置又はクラック誘導層よりも他方の面側の位置に分割起点用改質層が形成される。分割起点用改質層からウェーハの一方の面側にクラックが伸長すると、クラック誘導層による誘導によってクラックの蛇行が抑えられる。よって、分割予定ラインに沿ってクラックを形成することができ、非結晶体等のように結晶方位がランダムなウェーハであっても良好に分割することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、分割起点用改質層の形成前にウェーハの一方の面の近傍内部にクラック誘導層を形成することで、非結晶体等のウェーハであっても蛇行せずに分割することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態のレーザー加工装置の斜視図である。
【図２】比較例のレーザー加工の説明図である。
【図３】本実施の形態のウェーハの加工方法の説明図である。
【図４】実験例のウェーハの裏面のクラックを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本実施の形態のレーザー加工装置について説明する。図１は、本実施の形態のレーザー加工装置の斜視図である。図２は、比較例のレーザー加工の説明図である。なお、レーザー加工装置は、本実施の形態のウェーハの加工方法を実施可能な構成であればよく、図１に示す構成に限定されない。
【００１１】
図１に示すように、レーザー加工装置１は、レーザービームを照射する加工ヘッド４０とウェーハＷを保持した保持テーブル３０とを相対移動させて、ウェーハＷの内部をレーザー加工するように構成されている。ウェーハＷの表面（他方の面）には複数の分割予定ライン（不図示）が格子状に配列されており、複数の分割予定ラインによって区画された各領域にはデバイスが形成されている。ウェーハＷは、ダイシングテープＴを介してリングフレームＦに支持されている。なお、ウェーハＷは特に限定されないが、レーザービームの照射によって改質層が形成されるものであればよい。
【００１２】
レーザー加工装置１の基台１０上には、加工ヘッド４０に対して保持テーブル３０をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動するテーブル移動手段２０が設けられている。テーブル移動手段２０は、基台１０上に配置されたＸ軸方向に平行な一対のガイドレール２１と、一対のガイドレール２１にスライド可能に設置されたモータ駆動のＸ軸テーブル２２とを有している。また、テーブル移動手段２０は、Ｘ軸テーブル２２の上面に配置されＹ軸方向に平行な一対のガイドレール２３と、一対のガイドレール２３にスライド可能に設置されたモータ駆動のＹ軸テーブル２４とを有している。
【００１３】
Ｘ軸テーブル２２及びＹ軸テーブル２４の背面側には、それぞれ図示しないナット部が形成されており、これらのナット部にボールネジ２５、２６が螺合されている。そして、ボールネジ２５、２６の一端部に連結された駆動モータ２７、２８が回転駆動されることで、保持テーブル３０がガイドレール２１、２３に沿ってＸ軸方向及びＹ軸方向に移動される。また、Ｙ軸テーブル２４上には、ウェーハＷを保持する保持テーブル３０が設けられている。保持テーブル３０の上面には保持面３１が形成され、保持テーブル３０の周囲にはウェーハＷの周囲のリングフレームＦを挟持固定するクランプ部３２が設けられている。
【００１４】
保持テーブル３０の後方の立壁部１１にはアーム部１２が突設されており、アーム部１２の先端には保持テーブル３０上のウェーハＷをレーザー加工する加工ヘッド４０が設けられている。加工ヘッド４０は、ウェーハＷに対して透過性を有する波長のレーザー光をウェーハＷの裏面（一方の面）側から照射して分割予定ラインに沿った改質層６３（図２参照）を形成する。改質層６３は、レーザー光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。また、改質層６３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。
【００１５】
また、レーザー加工装置１には、装置各部を統括制御する制御手段４５が設けられている。制御手段４５は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成される。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。メモリには、装置各部を制御する制御プログラムの他、レーザー加工の加工条件等が記憶されている。加工ヘッド４０に対して保持テーブル３０が加工送り方向に移動されることで、分割予定ラインに沿ってウェーハＷの内部に改質層６３が形成される。
【００１６】
図２Ａに示すように、一般にレーザー加工によってウェーハＷａに分割起点として改質層６３を形成する際には、ウェーハＷａの結晶方位に沿ってクラック６８を伸長させることで蛇行を抑えている。このため、通常はウェーハＷａの結晶方位に合わせてレシピを作成する必要がある。ウェーハＷが、結晶方位が揃ったシリコンウェーハであれば、結晶方位に合わせてレーザービームを照射することでウェーハＷａの内部でクラック６８を直線的に伸長させることができる。しかしながら、ウェーハＷが、ガラスウェーハ等の非結晶体であれば、結晶方位がランダムであるため結晶方位に合わせてレーザー加工することができない。
【００１７】
図２Ｂに示すように、非結晶体のウェーハＷｂを通常の出力のレーザービームで改質層６３を形成すると、改質層６３からウェーハＷｂの裏面６１ｂに到達したクラック６８が蛇行して、ウェーハＷｂを良好に分割することができない。図２Ｃに示すように、クラック６８の蛇行を抑えるためにレーザービームの出力を抑えると、改質層６３からウェーハＷｂの裏面６１ｂまでクラック６８が伸長せず、改質層６３をウェーハＷｂの分割起点として機能させることができない。このように、非結晶体のウェーハＷｂに適したレーザー加工方法が求められている。
【００１８】
そこで、本実施の形態では、分割起点となる改質層６３として分割起点用改質層６５に加えて、クラック６８のガイドとなる改質層６３としてクラック誘導層６６を形成している（図３参照）。分割起点用改質層６５の形成に先だって、クラック誘導層６６を分割起点用改質層６５の形成予定位置よりも裏面６１側に形成することで、分割起点用改質層６５からウェーハＷの裏面６１側に伸長したクラック６８をクラック誘導層６６によって誘導させている。クラック誘導層６６に沿ってクラック６８が伸長することで、ウェーハＷの裏面６１に到達したクラック６８の蛇行が抑えられてウェーハＷを良好に分割することが可能になっている。
【００１９】
以下、ウェーハの加工方法について説明する。図３は、本実施の形態のウェーハの加工方法の説明図である。図３Ａから図３Ｃは改質層形成ステップ、図３Ｄは分割ステップのそれぞれ一例を示す図である。
【００２０】
図３Ａに示すように、先ず改質層形成ステップが実施される。改質層形成ステップでは、ウェーハＷの内部に分割起点となる分割起点用改質層６５が形成される。この場合、ウェーハＷが保持テーブル３０上でダイシングテープＴを介して保持され（図１参照）、加工ヘッド４０の出射口がウェーハＷの分割予定ラインに位置付けられる。また、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の集光点がウェーハＷの表面６２近傍に位置付けられ、ウェーハＷの裏面６１側から分割予定ラインに対応する領域に第１出力でレーザービームが照射される。
【００２１】
そして、ウェーハＷに対して加工ヘッド４０が相対移動されることで、ウェーハＷの内部に分割予定ラインに沿った分割起点用改質層６５ａが形成されると共に、分割起点用改質層６５ａから裏面６１側に向かってクラック６８が形成される。ウェーハＷの表面６２付近に１層目の分割起点用改質層６５ａが形成されると、集光点の高さが上動されて分割予定ラインに沿ってレーザー加工されて、ウェーハＷの内部に２層目の分割起点用改質層６５ｂが形成される。このように、集光点の高さを上動させる度に分割予定ラインに沿ってレーザービームの照射が繰り返されることで、ウェーハＷの内部には複数層の分割起点用改質層６５ａ、６５ｂが形成される。
【００２２】
なお、改質層形成ステップにおける分割起点用改質層６５の加工条件は、例えば、以下のように設定されている。
ウェーハ      :ガラス基板  φ８インチ×０．５ｍｍ
レーザー種類  ：固体レーザー
波長          ：ガラス基板に対して透過性を有する波長［μｍ］
繰り返し周波数：５０［ｋＨｚ］
出力          ：０．８［Ｗ］
加工送り速度  ：７００［ｍｍ／ｓｅｃ］
加工深さ      ：上面から３７［μｍ］
【００２３】
次に、図３Ｂに示すように、ウェーハＷの最上層の分割起点用改質層６５ｃ（図３Ｃ参照）の形成に先駆けて、ウェーハＷの裏面６１近傍の内部にクラック６８の伸長方向を誘導するクラック誘導層６６が形成される。この場合、加工ヘッド４０の出射口がウェーハＷの分割予定ラインに位置付けられ、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の集光点がウェーハＷの裏面６１近傍の内部に位置付けられる。また、レーザー加工の出力条件が可変されて、ウェーハＷの裏面６１側から分割予定ラインに対応する領域に第１出力よりも小さな第２出力でレーザービームがウェーハＷに照射される。
【００２４】
そして、ウェーハＷに対して加工ヘッド４０が相対移動されることで、ウェーハＷの裏面６１近傍に分割予定ラインに沿ったクラック誘導層６６が形成される。クラック誘導層６６は、クラック６８が生じない程度の低出力のレーザービームで形成されてもよいし、ウェーハＷの裏面６１にクラック６８が到達しない程度の低出力のレーザービームで形成されてもよい。また、クラック誘導層６６は、クラック６８の伸長方向を誘導可能に形成されていればよく、例えば、分割起点用改質層６５の形成時のレーザービームの第１出力と同じ出力で形成されてもよい。
【００２５】
なお、改質層形成ステップにおけるクラック誘導層６６の加工条件は、例えば、以下のように設定されている。
レーザー種類  ：固体レーザー
波長          ：ガラス基板に対して透過性を有する波長［μｍ］
繰り返し周波数：５０［ｋＨｚ］
出力          ：０．５［Ｗ］
加工送り速度  ：７００［ｍｍ／ｓｅｃ］
加工深さ      ：上面から３２［μｍ］
【００２６】
次に、図３Ｃに示すように、ウェーハＷの裏面６１近傍の内部にクラック誘導層６６が形成された後に、クラック誘導層６６よりも僅かに深い位置に分割起点用改質層６５ｃが形成される。この場合、加工ヘッド４０の出射口がウェーハＷの分割予定ラインに位置付けられ、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の集光点がクラック誘導層６６と同等位置、すなわちクラック誘導層６６に重なる位置に位置付けられる。また、レーザー加工の出力条件が元に戻されて、ウェーハＷの表面６２と反対の裏面６１側から分割予定ラインに対応する領域に第１出力でレーザービームがウェーハＷに照射される。
【００２７】
そして、ウェーハＷに対して加工ヘッド４０が相対移動されることで、クラック誘導層６６に重なるように分割起点用改質層６５ｃが形成されると共に、分割起点用改質層６５ｃからウェーハＷの裏面６１に連通するクラック６８が形成される。クラック６８は分割起点用改質層６５ｃからクラック誘導層６６に沿って伸長してウェーハＷの裏面６１まで誘導される。これにより、ウェーハＷの裏面６１でクラック６８の蛇行が抑えられて、分割予定ラインに沿ったクラック６８が形成される。分割起点用改質層６５ｃからウェーハＷの裏面６１に達したクラック６８によって、ウェーハＷの裏面６１側がハーフカットされる。
【００２８】
このように、改質層形成ステップでは分割起点用改質層６５ｃの形成に先だって、分割起点用改質層６５ｃの形成予定位置よりも裏面６１側にクラック誘導層６６を形成することで、クラック誘導層６６をクラック６８のガイドとして機能させている。なお、分割起点用改質層６５ｃは、レーザービームの集光点をクラック誘導層６６と同等位置に位置付けて形成される構成に限定されない。分割起点用改質層６５ｃは、レーザービームの集光点をクラック誘導層６６よりも表面６２側に位置付けて形成されてもよい。ただし、レーザービームの集光点はクラック誘導層６６に重なる必要はないが、２層目の分割起点用改質層６５ｂに重ならない高さに調整されている。
【００２９】
次に、図３Ｄに示すように、改質層形成ステップの実施後に分割ステップが実施される。分割ステップでは、ウェーハＷに外力が付与されて分割起点用改質層６５ａ−６５ｃを起点にして、ウェーハＷが分割予定ラインに沿って分割される。この場合、ブレーキング装置（不図示）の一対の支持台５１にウェーハＷの裏面６１を下にして載置される。一対の支持台５１は一方向（紙面に垂直方向）に延在しており、一対の支持台５１の間には撮像手段５２が配置されている。撮像手段５２によって一対の支持台５１の間からウェーハＷの分割予定ライン（分割起点用改質層６５）が撮像される。
【００３０】
一対の支持台５１の上方には、支持台５１の延在方向に沿って押圧刃５３が設けられており、撮像手段５２の撮像結果に基づいてウェーハＷの分割予定ラインに押圧刃５３が位置付けられる。そして、押圧刃５３がダイシングテープＴを介してウェーハＷに押し当てられることで、分割起点用改質層６５に外力が付与されてウェーハＷが破断される。一本の分割予定ラインに沿ってウェーハＷが破断されると、隣接する分割予定ラインに押圧刃５３が位置合わせされて破断される。この破断動作が繰り返されることで、ウェーハＷが個々のチップに分割される。
【００３１】
（実験例）
以下、実験例について説明する。実験例では、ガラスウェーハＷＧに分割起点用改質層のみを形成した場合と、ガラスウェーハＷＧに分割起点用改質層に先だってクラック誘導層を形成した場合のクラックの蛇行量を測定した。図４Ａに示すように、ガラスウェーハＷＧにクラック誘導層を形成しない場合、ガラスウェーハＷＧの裏面に生じたクラック６８の蛇行量が１０μｍであった。一方で、図４Ｂに示すように、ガラスウェーハＷＧにクラック誘導層を形成した場合、ガラスウェーハＷＧの裏面に生じたクラック６８の蛇行量が３μｍであった。このように、クラック誘導層に沿ってクラック６８を伸長させることで、クラック６８の蛇行が十分に抑えられることが確認された。
【００３２】
以上のように、本実施の形態のウェーハＷの加工方法によれば、ウェーハＷの裏面６１近傍にクラック誘導層６６が形成された後に、クラック誘導層６６と同等位置又はクラック誘導層６６よりも表面６２側の位置に分割起点用改質層６５ｃが形成される。分割起点用改質層６５ｃからウェーハＷの裏面６１側にクラックが伸長すると、クラック誘導層６６による誘導によってクラック６８の蛇行が抑えられる。よって、分割予定ラインに沿ってクラック６８を形成することができ、非結晶体等のように結晶方位がランダムなウェーハであっても良好に分割することができる。
【００３３】
なお、本実施の形態では、改質層形成ステップでクラック誘導層を形成する際に、第１出力よりも小さな第２出力でレーザービームをウェーハに照射する構成にしたが、この構成に限定されない。第１出力以下の出力でレーザービームをウェーハに照射してクラック誘導層を形成する構成であればよく、第１出力でレーザービームをウェーハに照射してクラック誘導層を形成してもよい。
【００３４】
また、本実施の形態では、改質層形成ステップで３層の分割起点用改質層を形成する構成にしたが、この構成に限定されない。改質層形成ステップでは、クラック誘導層の形成後にウェーハの裏面側に分割起点用改質層が形成されていればよく、例えば、分割起点用改質層が１層だけ形成されてもよいし、４層以上の分割起点用改質層が形成されてもよい。
【００３５】
また、本実施の形態では、ウェーハの裏面からレーザービームを照射して、ウェーハの裏面側にクラック誘導層及び分割起点用改質層を形成する構成にしたが、この構成に限定されない。ウェーハの表面からレーザービームを照射して、ウェーハの表面側にクラック誘導層及び分割起点用改質層を形成してもよい。
【００３６】
また、本実施の形態では、分割ステップでブレーキング加工によってウェーハを分割する構成にしたが、この構成に限定されない。分割ステップでは、ウェーハに外力を付与して分割起点用改質層を起点にウェーハを分割する構成であればよい。例えば、テープエキスパンドによってダイシングテープを拡張することで、ウェーハに引張力を付与して分割する構成にしてもよい。また、ＤＢＧ（Dicing  Before  Grinding）プロセスによってウェーハの裏面を研削することで、ウェーハに研削圧を付与して分割する構成にしてもよい。
【００３７】
また、本実施の形態では、非結晶体のウェーハを加工する方法に限定されたが、ウェーハは非結晶体のウェーハに限られない。したがって、ウェーハとしては、半導体基板、無機材料基板、パッケージ基板等の各種ワークが用いられてもよい。半導体基板としては、シリコン、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、シリコンカーバイド等の各種基板が用いられてもよい。無機材料基板としては、サファイア、セラミックス、ガラス等の各種基板が用いられてもよい。半導体基板及び無機材料基板はデバイスが形成されていてもよいし、デバイスが形成されていなくてもよい。パッケージ基板としては、ＣＳＰ（Chip  Size  Package）、ＷＬＣＳＰ（Wafer  Level  Chip  Size  Package）、ＥＭＩ（Electro  Magnetic  Interference）、ＳＩＰ（System  In  Package）、ＦＯＷＬＰ（Fan  Out  Wafer  Level  Package）用の各種基板が用いられてもよい。また、ウェーハとして、デバイス形成後又はデバイス形成前のリチウムタンタレート、リチウムナイオベート、さらに生セラミックス、圧電素子が用いられてもよい。
【００３８】
また、本実施の形態及び変形例を説明したが、本発明の他の実施の形態として、上記実施の形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。
【００３９】
また、本発明の実施の形態及び変形例は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施形態をカバーしている。
【００４０】
また、本実施の形態では、本発明を分割予定ラインに沿ったウェーハの分割に適用した構成について説明したが、改質層の形成によって分割される他のワークの分割に適用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上説明したように、本発明は、非結晶体等のウェーハであっても蛇行せずに分割することができるという効果を有し、特に、ガラ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効である。
【符号の説明】
【００４２】
６１  ウェーハの裏面（一方の面）
６２  ウェーハの表面（他方の面）
６５  分割起点用改質層
６６  クラック誘導層
６８  クラック
Ｗ  ウェーハ
【図１】
2019102688.tif 000003
【図２】
2019102688.tif 000004
【図３】
2019102688.tif 000005
【図４】
2019102688.tif 000006