(57)【要約】【課題】ウェーハを四隅が欠け難い個々のチップに分割する加工方法、ウェーハを裏面研削で極薄に加工してもウェーハの周縁にナイフエッジが形成されない加工方法、及び、ウェーハ周縁エッジ部の面取り加工において加工時間の短縮とランニングコストの低減とを図れる加工方法を提供すること。【解決手段】ウェーハＷを個々のチップＣに分割するに当たり、レーザー加工装置１０を用い、四隅が面取形状を有する個々のチップＣに分割する。また、ウェーハＷを所定の厚さに研削加工するに当たり、ウェーハＷの研削に先立ってレーザー光Ｌを用いてウェーハ周縁部を全周にわたって割断除去する。また、ウェーハ周縁エッジ部の面取り加工において、レーザー光Ｌを用いた割断でウェーハ周縁エッジ部を粗加工し、しかる後に精研用砥石で仕上げ加工を行うように構成した。【選択図】　　　　　図１
2004111606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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おいて、
前記ウェーハの外表面からレーザー光を入射させて、前記ウェーハの内部に改質領域を形成させ、該改質領域を起点として前記ウェーハを割断するレーザー加工装置を用い、
前記チップの四隅が面取りされた形状になるように、前記ウェーハの外表面から前記レーザー光を入射させ、
前記ウェーハを四隅が面取形状を有する個々のチップに分割することを特徴とするウェーハの加工方法。
【請求項２】
ウェーハの裏面を研削して所定の厚さに加工するウェーハの加工方法において、
前記ウェーハの外表面からレーザー光を入射させて、前記ウェーハの内部に改質領域を形成させ、該改質領域を起点として前記ウェーハを割断するレーザー加工装置を用い、
前記裏面の研削に先立って、又は前記裏面の研削の後に、前記ウェーハの表面又は裏面から前記ウェーハの周縁に沿って前記レーザー光を入射させ、前記ウェーハの周縁部を全周にわたって割断し、除去することを特徴とするウェーハの加工方法。
【請求項３】
ウェーハの周縁エッジ部を面取りするウェーハの加工方法において、
前記ウェーハの外表面からレーザー光を入射させて、前記ウェーハの内部に改質領域を形成させ、該改質領域を起点として前記ウェーハを割断するレーザー加工装置を用い、
前記周縁エッジ部近傍に前記レーザー光を入射させて、前記周縁エッジ部を割断除去し、
しかる後に、前記周縁エッジ部を精研用砥石で仕上げ加工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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体等のウェーハの加工方法に関するもので、特にウェーハを個々のチップに分割する加工方法、ウェーハの裏面を研削して所定の厚さに加工する加工方法、及びウェーハの周縁エッジ部を面取りする加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程等において、ウェーハには種々の加工がなされる。例えば、ウェーハを個々のチップに分割するダイシング工程には、ダイシングブレードと呼ばれる薄型砥石でウェーハに研削溝を入れてウェーハをカットするダイシング装置が用いられていた。ダイシングブレードは、細かなダイヤモンド砥粒をＮｉで電着したもので、厚さ３０μｍ程度の極薄のものが用いられる。
【０００３】
このダイシングブレードを３０，０００〜６０，０００ｒｐｍで高速回転させてウェーハに切込み、ウェーハを完全切断（フルカット）又は不完全切断（ハーフカット或いはセミフルカット）していた。ハーフカットはウェーハに厚さの半分程度切り込む方法で、セミフルカットは１０μｍ程度の肉厚を残して研削溝を形成する場合のことである。
【０００４】
しかし、このダイシングブレードによる研削加工の場合、ウェーハが高脆性材料であるため脆性モード加工となり、ウェーハの表面や裏面にチッピングが生じ、このチッピングが分割されたチップの性能を低下させる要因になっていた。
【０００５】
ダイシング工程におけるこのチッピングの問題を解決する手段として、従来のダイシングブレードによる切断に替えて、ウェーハの内部に集光点を合わせたレーザー光を入射し、ウェーハ内部に多光子吸収による改質領域を形成して個々のチップに分割するレーザー加工装置が提案されている（例えば、特許文献１〜６参照。）。
【０００６】
従来はこのダイシングブレードを用いたダイシング装置、又はレーザー加工装置を用いて、図７に示すように、ウェーハＷのダイシングストリートに沿って碁盤目状のチップ分割加工が行われていた。しかし、このように加工されて分割されたチップＣは、四隅が角張って欠け易い状態になっており、後の工程において四隅にクラックが入る等の不具合があった。
【０００７】
また、ウェーハＷの裏面を研削して所定の厚さに加工する工程においては、図８に示すように、裏面研削前のウェーハＷは前工程でのエッジ部保護のため面取り加工がなされているので、表面に保護テープＴを貼付して裏面を研削し、例えば厚さ１００μｍ以下の極薄のウェーハＷに加工する場合、加工されたウェーハＷの周縁は鋭いナイフエッジになる。このため、後工程においてエッジ部に割れや欠けが生じるという問題があった。
【０００８】
また、ウェーハＷの周縁エッジ部の面取り加工においては、図９（ａ）に示すような、総型の粗研用砥石で粗加工し、次に総型の精研用砥石で仕上げ加工を行うか、あるいは図９（ｂ）に示すような、上下に曲線部を有する溝が形成された粗研用砥石で側面及び表裏端面エッジ部を粗加工し、次に同型の精研用砥石で仕上げ加工を行っていた。このため、長時間の加工時間を必要とし、また消耗工具の費用も高価であった。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−１９２３６７号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開２００２−１９２３６８号公報
【００１１】
【特許文献３】
特開２００２−１９２３６９号公報
【００１２】
【特許文献４】
特開２００２−１９２３７０号公報
【００１３】
【特許文献５】
特開２００２−１９２３７１号公報
【００１４】
【特許文献６】
特開２００２−２０５１８０号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このようなウェーハを個々のチップに分割する工程において、チップの四隅が角張って欠け易いと言う問題、ウェーハの裏面を研削して所定の厚さに加工する工程において、加工されたウェーハの周縁が鋭いナイフエッジになり、後工程においてエッジ部に割れや欠けが生じるという問題、及びウェーハの周縁エッジ部の面取り加工において、長時間の加工時間を必要とするとともに、消耗工具の費用も高価でランニングコストが高いという問題を有しているという個々の事情に鑑みてなされたもので、ウェーハを四隅が欠け難い個々のチップに分割することができる加工方法を提供すること、またウェーハの裏面を研削して極薄に加工してもウェーハの周縁にナイフエッジが形成されない加工方法を提供すること、及び、ウェーハの周縁エッジ部の面取り加工において加工時間の短縮とランニングコストの低減とを図れる加工方法を提供すること、を目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、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おいて、前記ウェーハの外表面からレーザー光を入射させて、前記ウェーハの内部に改質領域を形成させ、該改質領域を起点として前記ウェーハを割断するレーザー加工装置を用い、前記チップの四隅が面取りされた形状になるように、前記ウェーハの外表面から前記レーザー光を入射させ、前記ウェーハを四隅が面取形状を有する個々のチップに分割することを特徴としている。
【００１７】
請求項１の発明によれば、ウェーハは四隅が面取形状を有する個々のチップに分割されるので、チップの四隅に生じる割れや欠けを防止することができる。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明は、ウェーハの裏面を研削して所定の厚さに加工するウェーハの加工方法において、前記ウェーハの外表面からレーザー光を入射させて、前記ウェーハの内部に改質領域を形成させ、該改質領域を起点として前記ウェーハを割断するレーザー加工装置を用い、前記裏面の研削に先立って、又は前記裏面の研削の後に、前記ウェーハの表面又は裏面から前記ウェーハの周縁に沿って前記レーザー光を入射させ、前記ウェーハの周縁部を全周にわたって割断し、除去することを特徴としている。
【００１９】
請求項２の発明によれば、ウェーハの裏面の研削に先立って、又は裏面の研削の後に、レーザー光を用いてウェーハの周縁部を全周にわたって割断し、除去しているので、ウェーハの周縁部にナイフエッジが形成されることがなく、後工程においてエッジ部に割れや欠けが生じることを防止することができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、ウェーハの周縁エッジ部を面取りするウェーハの加工方法において、前記ウェーハの外表面からレーザー光を入射させて、前記ウェーハの内部に改質領域を形成させ、該改質領域を起点として前記ウェーハを割断するレーザー加工装置を用い、前記周縁エッジ部近傍に前記レーザー光を入射させて、前記周縁エッジ部を割断除去し、しかる後に、前記周縁エッジ部を精研用砥石で仕上げ加工することを特徴としている。
【００２１】
請求項３の発明によれば、レーザー光を用いた割断でウェーハの周縁エッジ部を粗加工し、しかる後に精研用砥石で仕上げ加工を行うので、加工時間が短縮され、ランニングコストも低減される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るウェーハの加工方法の好ましい実施の形態について詳説する。尚、各図において同一部材には同一の番号または記号を付している。
【００２３】
図１は、本発明に係るウェーハの加工方法で用いるレーザー加工装置の概略構成図である。レーザー加工装置１０は、図１に示すように、ウェーハ移動部１１、レーザー光学部２０、観察光学部３０、制御部５０等から構成されている。
【００２４】
ウェーハ移動部１１は、ウェーハＷのレーザー加工時にウェーハＷを高精度で移動させる。レーザー光学部２０はウェーハＷを個々のチップに分割するための加工やその他の加工を行う光学系である。観察光学部３０はウェーハ表面の画像を撮像する。制御部５０は、入出力回路部、演算処理部（ＣＰＵ）、記憶部等を有し、レーザー加工装置１０の各部を制御する。
【００２５】
図１に示すように、ウェーハ移動部１１は、レーザー加工装置１０の本体ベース１６に設けられたＸＹＺθテーブル１２、ＸＹＺθテーブル１２に載置され、保護テープＴを介してウェーハＷを吸着保持する吸着ステージ１３、ウェーハＷがマウントされているフレームＦを保持するフレームホルダ１４等からなっている。このウェーハ移動部１１によって、ウェーハＷが図のＸＹＺθ方向に精密に移動される。
【００２６】
レーザー光学部２０は、図１に示すように、レーザーヘッド２１、コリメートレンズ２２、ハーフミラー２３、コンデンスレンズ２４等で構成されている。また、観察光学部３０は、観察用光源３１、コリメートレンズ３２、ハーフミラー３３、コンデンスレンズ３４、観察手段としてのＣＣＤカメラ３５、テレビモニタ３６等で構成されている。
【００２７】
レーザー光学部２０では、レーザーヘッド２１から発振されたレーザー光はコリメートレンズ２２、ハーフミラー２３、コンデンスレンズ２４等の光学系を経てウェーハＷの内部に集光される。ここでは、集光点におけるピークパワー密度が１×１０８（Ｗ／ｃ　ｍ２　）以上でかつパルス幅が１μｓ以下の条件で、保護テープに対して透過性を有するレーザー光が用いられる。集光点のＺ方向位置は、ＸＹＺθテーブル１２のＺ方向微動によって調整される。
【００２８】
観察光学部３０では、観察用光源３１から出射された照明光がコリメートレンズ３２、ハーフミラー３３、コンデンスレンズ２４等の光学系を経てウェーハＷの表面を照射する。ウェーハＷの表面からの反射光はコンデンスレンズ２４、ハーフミラー２３及び３３、コンデンスレンズ３４を経由して観察手段としてのＣＣＤカメラ３５に入射し、ウェーハＷの表面画像が撮像される。この撮像データは制御部５０を経てテレビモニタ３６に写し出される。
【００２９】
次に、上記のレーザー加工装置１０を用いた本発明のウェーハＷの加工方法について説明する。最初に、ウェーハＷを個々のチップに分割するウェーハＷの加工方法について述べる。図２は本発明のチップ分割方法の実施の形態を表わしたものである。図２に示すように、レーザー加工装置１０を用いチップＣの四隅が面取りされた形状になるように、ウェーハＷの外表面からレーザー光を入射させる。
【００３０】
この時ウェーハＷの外表面から入射したレーザー光の集光点がウェーハＷの厚さ方向の内部に設定されているので、ウェーハの表面を透過したレーザー光は、ウェーハ内部の集光点でエネルギーが集中し、ウェーハＷの内部の集光点近傍に多光子吸収によるクラック領域、溶融領域、屈折率変化領域等の改質領域が形成される。これによりウェーハは分子間力のバランスが崩れ、改質領域を起点として自然に割断するかあるいは僅かな外力を加えることにより割断されるようになる。
【００３１】
厚さの厚いウェーハＷの場合は、改質領域の層が１層では割断できないので、ウェーハＷの厚さ方向にレーザー光の集光点を移動し、改質領域を多層に形成させて割断する。
【００３２】
なお、断続するパルス状のレーザー光で不連続な改質領域を形成してもよく、またレーザー光の連続波の下で連続的な改質領域を形成してもよい。
【００３３】
このように、チップＣの四隅が面取りされた形状になるように割断することにより、分割されたチップＣの四隅はＲ面取りされ、後工程でチップＣの四隅に割れ欠けが生ずることがない。また、面取り形状はＲ面取りに限らず、図２の点線で示したチップＣのような直線で面取りしたＣ面取りでもよい。
【００３４】
図３は、ウェーハＷの裏面を研削して所定の厚さに加工するウェーハＷの加工方法を表わしている。図３に示した加工方法では、ウェーハＷの裏面を研削する前に、レーザー加工装置１０を用いてウェーハＷの表面又は裏面から（図３の場合は裏面からを表わしている）ウェーハＷの周縁に沿ってレーザー光Ｌを入射させ、ウェーハＷの内部に改質領域層Ｐを多層に形成し、ウェーハＷの周縁部を全周にわたって割断し、除去する。
【００３５】
しかる後にウェーハＷの表面（図の下面）に保護テープＴを貼付し、次いでウェーハＷの裏面を図示しない研削砥石で厚さ３０〜１００μｍの極薄に研削する。このようにして加工された極薄のウェーハＷは、図３に示すように、そのエッジ部がナイフエッジになることがなく、後工程においてのエッジ部の割れ欠けが防止される。
【００３６】
図４は、ウェーハＷの裏面を研削して所定の厚さに加工するウェーハＷの加工方法の、別の実施形態を表わしている。図４に示した加工方法では、ウェーハＷの裏面が最初に図示しない研削砥石で厚さ３０〜１００μｍの極薄に研削される。この状態ではウェーハＷの周縁部は鋭いナイフエッジになっている。次にレーザー加工装置１０を用いてウェーハＷの周縁に沿ってレーザー光Ｌを入射させ、ウェーハＷの内部に改質領域層Ｐを１層又は多層に形成し、ウェーハＷの周縁部を全周にわたって割断し、除去する。
【００３７】
このようにして得られた極薄のウェーハＷは、図４に示すように、そのエッジ部のナイフエッジが除去され、後工程においてのエッジ部の割れや欠けを防止することができる。
【００３８】
図５は、本発明を、最近、より高集積度の半導体チップＣを製造するために開発された貼り合せウェーハの薄型加工方法に適用した例を説明する概念図である。貼り合せウェーハは、２枚のウェーハＷ１とウェーハＷ２とを夫々の回路パターンが形成された表面側同士で貼り合わせたもので、張り合わせ後に夫々の裏面側を研削加工し、薄い１枚のウェーハＷにしたものである。
【００３９】
この場合、従来の裏面研削加工のみで薄型化する方法では、ウェーハＷ１及びウェーハＷ２のどちらの周縁部にもナイフエッジが形成され、周縁が２枚のナイフエッジになったウェーハＷになってしまう。
【００４０】
本発明のウェーハＷの加工方法では、図５に示すように、先ずレーザー加工装置１０を用い、ウェーハＷ１の裏面側から周縁部近傍に沿ってレーザー光Ｌを入射させ、内部に改質領域層Ｐを多層に形成させる。これによりウェーハＷ１の周縁部は改質領域層Ｐを起点として自然に、又は僅かな外力を加えることによって割断され、リング状に除去される。
【００４１】
次に、張り合わせウェーハを反転させ、ウェーハＷ２側も同様にしてレーザー加工を施し、周縁部をリング状に割断除去する。次いで裏面研削装置を用い、ウェーハＷ２側の裏面を所望の厚さに研削する。次に張り合わせウェーハを反転させ、ウェーハＷ１側も同様に研削する。このようにして加工された薄型の張り合わせウェーハは、周縁部にナイフエッジが形成されず、後工程において周縁部に割れや欠けが発生するのを防止することができる。
【００４２】
なお、上記実施形態では、レーザー加工を先に行い、裏面研削加工を後に行ったが、本発明はこれに限らず、裏面研削加工を先に行い、その後でレーザー加工を行って周縁部のナイフエッジ部分を除去するようにしてもよい。また、ウェーハＷ１とウェーハＷ２の加工順序はどちらを先に行っても構わない。
【００４３】
図６は、ウェーハＷの周縁エッジ部の面取り加工方法の実施形態を表わす概念図である。本発明で提案する加工方法では最初にレーザー加工装置１０を用い、ウェーハＷの上面エッジ部近傍に周縁に沿って斜めにレーザー光Ｌを入射させ、内部に多光子吸収による改質領域層Ｐを形成させ、上面エッジ部を斜めに割断除去する（ａ）。次にウェーハＷを反転させ、上面と同様にウェーハＷの下面エッジ部近傍に周縁に沿って斜めにレーザー光Ｌを入射させ、内部に改質領域層Ｐを形成させ、下面エッジ部を斜めに割断除去する（ｂ）。
【００４４】
これによりウェーハＷの周縁部は断面が剣先状になる。次にこの剣先状の先端部近傍にも垂直方向からレーザー光Ｌを入射させ（ｃ）、先端部をリング状に割断除去することにより（ｄ）に示すようにウェーハＷの側面及び上下端面エッジ部は割断面で面取りされた形状になる。この状態から次に、従来の精研砥石による仕上げ加工を行い（ｅ）、ウェーハＷの周縁エッジ部の面取り加工が完了する。
【００４５】
これにより、従来の粗研用砥石による粗研削加工を省略することができ、加工時間の短縮と、ランニングコストの低減を図ることができる。なお、求められる面取り形状によっては前述（ｃ）の工程を省略してもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のウェーハの加工方法は、ウェーハを個々のチップに分割するに当たり、レーザー加工装置を用い、ウェーハを四隅が面取形状を有する個々のチップに分割するので、後工程においてチップの四隅に割れや欠けが生じるのを防止することができる。
【００４７】
また、ウェーハの裏面を研削して所定の厚さに加工するに当たり、ウェーハの裏面の研削に先立って、又は裏面の研削の後に、レーザー光を用いてウェーハの周縁部を全周にわたって割断し、除去しているので、ウェーハの周縁部にナイフエッジが形成されることがなく、後工程でエッジ部に割れや欠けが生じることを防止することができる。
【００４８】
また、ウェーハの周縁エッジ部を面取りする加工において、レーザー光を用いた割断でウェーハの周縁エッジ部を粗加工し、しかる後に精研用砥石で仕上げ加工を行うので、加工時間が短縮されるとともに、ランニングコストが低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るウェーハの加工方法に用いられるレーザー加工装置の概略構成を表わす概念図
【図２】本発明の実施の形態に係る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を表わす概念図
【図３】本発明の実施の形態に係るウェーハの裏面を研削して所定の厚さに加工するウェーハの加工方法を表わす概念図
【図４】ウェーハの裏面を研削して所定の厚さに加工するウェーハの加工方法の別の実施形態を表わす概念図
【図５】ウェーハの裏面を研削して所定の厚さに加工するウェーハの加工方法の応用例を表わす概念図
【図６】本発明の実施の形態に係るウェーハの周縁エッジ部を面取りするウェーハの加工方法を表わす概念図
【図７】従来のウェーハを個々のチップに分割する加工方法を表わす概念図
【図８】従来のウェーハを所定の厚さに加工する加工方法を表わす概念図
【図９】従来のウェーハの周縁エッジ部の面取加工方法を表わす概念図
【符号の説明】
１０…レーザー加工装置、１１…ウェーハ移動部、１２…ＸＹＺθテーブル、１３…吸着ステージ、２０…レーザー光学部、２１…レーザーヘッド、２２、３２…コリメートレンズ、２３、３３…ハーフミラー、２４、３４…コンデンスレンズ、３０…観察光学部、３１…観察用光源、３５…ＣＣＤカメラ、３６…テレビモニタ、５０…制御部、Ｃ…チップ、Ｆ…フレーム、Ｌ…レーザー光、Ｐ…改質領域層、Ｔ…保護テープ、Ｗ…ウェーハ
【図１】
2004111606.tif 000003
【図２】
2004111606.tif 000004
【図３】
2004111606.tif 000005
【図４】
2004111606.tif 000006
【図５】
2004111606.tif 000007
【図６】
2004111606.tif 000008
【図７】
2004111606.tif 000009
【図８】
2004111606.tif 000010
【図９】
2004111606.tif 000011