(57)【要約】【課題】クラックによってウェーハ表面のデバイスを破損するおそれを低減するための分割方法を提供する。【解決手段】連続改質層形成ステップを実施する前または後に、デバイスウェーハの内部で連続改質層よりデバイスウェーハの表面側にレーザビームの集光点を位置付けてレーザビームを分割予定ラインに沿って所定の間隔を設けて照射することで、デバイスウェーハの内部に分割予定ラインに沿って所定の間隔を隔てた複数の改質層からなる非連続改質層を形成する非連続改質層形成ステップを備えたウェーハの分割方法とする。【選択図】図６
2013058597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面の交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にデバイスが形成されたデバイスウェーハを個々のデバイスチップへと分割するウェーハの分割方法であって、
デバイスウェーハに対して透過性を有する波長のレーザビームの集光点をデバイスウェーハの内部に位置付け該レーザビームを該分割予定ラインに沿って照射して、該分割予定ラインに沿って連続した連続改質層を形成する連続改質層形成ステップと、
該連続改質層形成ステップを実施する前または後に、デバイスウェーハの内部で該連続改質層よりデバイスウェーハの表面側に該レーザビームの集光点を位置付けて該レーザビームを該分割予定ラインに沿って所定の間隔を設けて照射することで、デバイスウェーハの内部に該分割予定ラインに沿って所定の間隔を隔てた複数の改質層からなる非連続改質層を形成する非連続改質層形成ステップと、
該非連続改質層形成ステップと該連続改質層形成ステップとを実施する前または後に該デバイスウェーハの裏面にエキスパンドシートを貼着するエキスパンドシート貼着ステップと、
該エキスパンドシート貼着ステップと該非連続改質層形成ステップと該連続改質層形成ステップとを実施した後、該エキスパンドシートを拡張することでデバイス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、を備えたことを特徴とするウェーハの分割方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザビームを照射してウェーハに改質層を形成した後、ウェーハに外力を付与して個々のチップに分割するウェーハの分割方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被加工物に対して透過性を有する波長のレーザビームを照射してウェーハに改質層を形成した後、ウェーハに外力を付与し改質層に沿って被加工物を分割する方法が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−０２８４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されるように、分割予定ラインに沿って改質層を形成した後、外力を付与してウェーハの分割を実施する場合において、ウェーハの分割性を向上させる方法として、ウェーハ内部により多くの改質層領域を形成することが考えられる。
【０００５】
しかし、改質層は周囲の箇所とは物理的特性が異なり、改質層の周囲にクラック（亀裂）が発生し得る状況となる。このため、例えばウェーハの表面付近に改質層を形成すると、改質層からクラックが進行してウェーハの表面に達してしまう場合がある。なお、「改質層」とは、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。例えば、（１）溶融再硬化領域、（２）クラック領域、絶縁破壊領域、（３）屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。
【０００６】
そして、外力を付与してウェーハを分割する前にクラックがウェーハの表面に達すると、ウェーハを意図しない方向に分割させてしまい、デバイスを損傷させてしまうというおそれがある。
【０００７】
特に結晶面が（１００）であるシリコンウェーハは、劈開面の面方位が＜０１１＞となり、分割予定ラインの方向が劈開面に対して４５度方向に形成されているものが多い。このようなシリコンウェーハを分割予定ラインに沿って分割する場合には、劈開面に沿ったクラックによるデバイス破損の問題が顕著となる。
【０００８】
そこで、本発明は、クラックによってウェーハ表面のデバイスを破損するおそれを低減するための分割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】
【０００９】
本発明では、表面の交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にデバイスが形成されたデバイスウェーハを個々のデバイスチップへと分割するウェーハの分割方法であって、デバイスウェーハに対して透過性を有する波長のレーザビームの集光点をデバイスウェーハの内部に位置付けレーザビームを分割予定ラインに沿って照射して、分割予定ラインに沿って連続した連続改質層を形成する連続改質層形成ステップと、連続改質層形成ステップを実施する前または後に、デバイスウェーハの内部で連続改質層よりデバイスウェーハの表面側にレーザビームの集光点を位置付けてレーザビームを分割予定ラインに沿って所定の間隔を設けて照射することで、デバイスウェーハの内部に分割予定ラインに沿って所定の間隔を隔てた複数の改質層からなる非連続改質層を形成する非連続改質層形成ステップと、非連続改質層形成ステップと連続改質層形成ステップとを実施する前または後にデバイスウェーハの裏面にエキスパンドシートを貼着するエキスパンドシート貼着ステップと、エキスパンドシート貼着ステップと非連続改質層形成ステップと連続改質層形成ステップとを実施した後、エキスパンドシートを拡張することでデバイスウェーハを分割予定ラインに沿って分割する分割ステップと、を備えたことを特徴とするウェーハの分割方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、ウェーハの内部における表面側には非連続改質層が形成されるため、表面に達するクラックの発生を低減できるとともに、ウェーハの内部における裏面側には連続した改質層が形成されるため、良好な分割性が確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】レーザ加工装置の外観斜視図である。
【図２】エキスパンドシートを介して環状フレームに支持されたウェーハの斜視図である。
【図３】レーザビーム照射ユニットのブロック図である。
【図４】レーザビーム照射ユニットによる改質層の形成について示す図である。
【図５】連続改質層形成ステップが実施される際のウェーハの断面の模式図である。
【図６】非連続改質層形成ステップが実施される際のウェーハの断面の模式図である。
【図７】非連続改質層が形成されたウェーハの断面の模式図である。
【図８】（Ａ）は、ウェーハ分割工程における分割前の説明図である。（Ｂ）は、ウェーハ分割工程における分割後の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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は本発明実施形態に係るレーザ加工装置２の外観斜視図を示している。レーザ加工装置２の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作手段４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像手段によって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示手段６が設けられている。
【００１３】
図２に示すように、加工対象のウェーハＷは、例えばシリコンウェーハの表面にデバイスが形成された半導体デバイスウェーハから構成され、ウェーハＷの表面においては第１の分割予定ライン（ストリート）Ｓ１と第２の分割予定ライン（ストリート）Ｓ２とが直交されて形成されており、第１の分割予定ラインＳ１と第２の分割予定ラインＳ２とによって区画された領域に多数のデバイスＤが形成されている。なお、加工対象となるウェーハＷについては、半導体デバイスウェーハのほか、光デバイスウェーハも考えられる。
【００１４】
ウェーハＷは粘着シートであるエキスパンドシートＴに貼着され、エキスパンドシートＴの外周縁部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウェーハＷはエキスパンドシートＴを介して環状フレームＦに支持された状態となり、図１に示したウェーハカセット８中にウェーハが複数枚（例えば２５枚）収容される。ウェーハカセット８は上下動可能なカセットエレベータ９上に載置される。
【００１５】
ウェーハカセット８の後方には、ウェーハカセット８からレーザ加工前のウェーハＷを搬出するとともに、加工後のウェーハをウェーハカセット８に搬入する搬出入手段１０が配設されている。
【００１６】
ウェーハカセット８と搬出入手段１０との間には、搬出入対象のウェーハが一時的に載置される領域である仮置き領域１２が設けられており、仮置き領域１２にはウェーハＷを一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段１４が配設されている。
【００１７】
仮置き領域１２の近傍には、ウェーハＷと一体となったフレームＦを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段１６が配設されている。仮置き領域１２に搬出されたウェーハＷは、搬送手段１６により吸着されてチャックテーブル（保持テーブル）１８上に搬送され、チャックテーブル１８に吸引保持されるとともに、複数の固定手段（クランプ）１９によりフレームＦがクランプされることでチャックテーブル１８上に吸引保持される。
【００１８】
チャックテーブル１８は、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル１８のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウェーハＷのレーザ加工すべき分割予定ラインを検出するアライメント手段２０が配設されている。
【００１９】
アライメント手段２０は、ウェーハＷの表面を撮像する撮像手段２２を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の画像処理によってレーザ加工すべき分割予定ラインを検出することができる。撮像手段２２によって取得された画像は、表示手段６に表示される。
【００２０】
アライメント手段２０の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウェーハＷに対してレーザビームを照射するレーザビーム照射ユニット２４が配設されている。レーザビーム照射ユニット２４のケーシング２６中には後で詳細に説明するレーザビーム発振手段等が収容されており、ケーシング２６の先端にはレーザビームを加工すべきウェーハ上に集光する集光器２８が装着されている。
【００２１】
図３を参照すると、レーザ加工装置２のレーザビーム照射ユニット２４のブロック図が示されている。レーザビーム照射ユニット２４は、ＹＡＧレーザ又はＹＶＯ４レーザを発振するレーザ発振器３４と、繰り返し周波数設定手段３６と、パルス幅調整手段３８と、パワー調整手段４０を含んでいる。
【００２２】
レーザビーム照射ユニット２４のパワー調整手段４０により所定パワーに調整されたパルスレーザビームは、集光器２８のミラー４２で反射され、更に集光用対物レンズ４４によって集光されてチャックテーブル１８に吸引保持されているウェーハＷに照射される。
【００２３】
レーザビーム照射ユニット２４によりレーザ加工が終了したウェーハＷは、チャックテーブル１８をＸ軸方向に移動してから、Ｙ軸方向に移動可能な搬送手段３２により把持されてスピンナ洗浄装置３０まで搬送される。スピンナ洗浄装置３０では、洗浄ノズルから水を噴射しながらウェーハＷを低速回転（例えば８００ｒｐｍ）させることによりウェーハＷを洗浄する。
【００２４】
洗浄後、ウェーハＷを高速回転（例えば２０００ｒｐｍ）させながらエアノズルからエアを噴出させてウェーハＷを乾燥させた後、搬送手段１６によりウェーハＷを吸着して仮置き領域１２に戻し、更に搬出入手段１０によりウェーハカセット８の元の収納場所にウェーハＷは戻される。
【００２５】
以上の構成とするレーザ加工装置を用い、以下に説明される特徴的な実施形態により、本発明が実施可能である。即ち、表面の交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にデバイスが形成されたデバイスウェーハを個々のデバイスチップへと分割する分割方法であり、まずは、図２に示されるように、ウェーハＷの裏面にエキスパンドシートＴを貼着するエキスパンドシート貼着ステップが実施される。このエキスパンドシート貼着ステップは、後述の非連続改質層形成ステップと連続改質層形成ステップとを実施する前または後に行うことができる。
【００２６】
また、図４及び図５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ビームの集光点Ｑ（図５参照）をウェーハＷの内部に位置付けレーザビームを分割予定ラインに沿って照射して、分割予定ラインに沿って連続した連続改質層を形成する連続改質層形成ステップが実施される。具体的には、レーザビーム照射ユニット２４の集光器２８からレーザビームが照射され、Ｘ軸方向と平行となるように位置決めされた第１の分割予定ラインＳ１に沿うように連続的に改質層が形成される。
【００２７】
図５は、連続改質層形成ステップが実施される際のウェーハＷの断面を模式図で表したものであり、連続改質層形成ステップにおいて、レーザビーム照射ユニット２４からウェーハＷ内部（厚み方向の内側）に集光点Ｑを合わせることで、ウェーハＷ内に連続改質層Ｌ２が形成される様子が示されている。
【００２８】
本実施形態では、連続改質層Ｌ２に加え、ウェーハＷの裏面側にもう一つの連続改質層Ｌ１が形成されることとし、複数の連続改質層を形成している。このように複数の連続改質層を形成することにより、ウェーハＷの分割性を向上させることが可能であり、例えば、ウェーハＷの厚みに応じて連続改質層を形成する数（１層、あるいは、複数層（２層以上））が設定される。
【００２９】
また、図６に示すように、連続改質層形成ステップを実施する前または後に、ウェーハの内部で連続改質層Ｌ１，Ｌ２よりウェーハＷの表面Ｗａ側にレーザビームの集光点Ｑを位置付けてレーザビームを分割予定ラインに沿って所定の間隔を設けて照射することで、ウェーハＷの内部に分割予定ラインに沿って所定の間隔Ｍ１を隔てた複数の改質層Ｌａからなる非連続改質層ＬＡを形成する非連続改質層形成ステップが実施される。
【００３０】
本実施形態では、分割予定ラインに沿って照射距離Ｍ２となるようにレーザビームを所定の間隔を空けるように断続的に照射することで、互いに所定の間隔Ｍ１で離間する改質層Ｌａが断続的に形成されることとし、これにより、分割予定ラインに沿って非連続改質層ＬＡが形成されることとしている。
【００３１】
ここで、非連続改質層ＬＡは、ウェーハＷの厚み方向の内側であって、連続改質層Ｌ１，Ｌ２よりも、ウェーハＷの表面Ｗａに近い側（ウェーハＷの裏面Ｗｂから遠い側）に形成される。非連続改質層ＬＡは、断続的な改質層Ｌａによって形成されるため、連続的に改質層を形成する場合と比較して改質層が形成される領域が少なくなる。これにより、改質層の周囲に形成されるクラックの発生を低減することができ、ひいては、ウェーハＷの表面Ｗａに達するクラックの発生を低減することが可能となる。
【００３２】
一方、連続改質層Ｌ１，Ｌ２は、ウェーハＷの厚み方向の内側であって、非連続改質層ＬＡよりも、ウェーハＷの裏面Ｗｂに近い側（ウェーハＷの表面Ｗａから遠い側）に形成される。これにより、後述する分割ステップにおいては、デバイスウェーハの良好な分割性（分割されやすさ）を確保できることになる。
【００３３】
以上のように、エキスパンドシート貼着ステップと非連続改質層形成ステップと連続改質層形成ステップを実施することで、図７に示すように、ウェーハＷの厚み方向の内側において、連続改質層Ｌ１，Ｌ２と非連続改質層ＬＡが形成された状態となる。なお、図４乃至図７は、第１の分割予定ラインＳ１に沿って改質層が形成された様子を示すものであり、第２の分割予定ラインＳ２に沿った改質層の形成についても同様に行われる。
【００３４】
図７に示される各改質層の厚みＨ１，Ｈ２，Ｈ３については、例えば、２０μｍ〜４０μｍに設定される。また、各改質層の間の間隔Ｈａ，Ｈｂについては、例えば、２０μｍ〜４０μｍに設定される。また、ウェーハＷの表面Ｗａから非連続改質層ＬＡまでの距離Ｈｃは、例えば、３０μｍ〜６０μｍに設定される。さらに、非連続改質層ＬＡにおける照射距離Ｍ２は、例えば、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍに設定され、各改質層Ｌａの間の所定の間隔Ｍ１は、例えば、０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍに設定される。
【００３５】
図７に示す構成において、連続改質層Ｌ１，Ｌ２、非連続改質層ＬＡを形成する順番は特に限定されないが、レーザビーム入射面から最も遠い位置の改質層から形成していくことが好ましい。既に形成された改質層によりレーザビームが乱れることが発生しないためである。
【００３６】
また、図５及び図６に示される連続改質層形成ステップ、非連続改質層形成ステップにおいては、エキスパンドシートＴをウェーハＷに貼着する前、または、後に、ウェーハＷの裏面Ｗｂ側からレーザビームを照射するようにしてもよい。エキスパンドシートＴを貼着した後にレーザビームを照射する場合には、エキスパンドシートＴを介してレーザビームを照射する。
【００３７】
そして、以上のように、エキスパンドシート貼着ステップと非連続改質層形成ステップと連続改質層形成ステップを実施した後、図８（Ａ）（Ｂ）に示される分割装置６０を用い、エキスパンドシートＴを拡張することでウェーハＷを分割予定ラインに沿って分割する分割ステップが実施される。
【００３８】
具体的には、図８（Ａ）に示すように、ウェーハＷをエキスパンドシートＴを介して支持した環状フレームＦを、フレーム保持部材６６の載置面６６ａ上に載置し、クランプ６８によってフレーム保持部材６６を固定する。このとき、フレーム保持部材６６はその載置面６６ａが拡張ドラム７０の上端と略同一高さとなる基準位置に位置付けられる。
【００３９】
次いで、エアシリンダ７６を駆動してフレーム保持部材６６を図８（Ｂ）に示す拡張位置に下降する。これにより、フレーム保持部材６６の載置面６６ａ上に固定されている環状フレームＦも下降するため、環状フレームＦに装着されたエキスパンドシートＴは拡張ドラム７０の上端縁に当接して主に半径方向に拡張される。
【００４０】
その結果、エキスパンドシートＴに貼着されているウェーハＷには放射状に引張力が作用する。このようにウェーハＷに放射状に引張力が作用すると、分割予定ラインに沿って形成された連続改質層Ｌ１，Ｌ２、および、非連続改質層ＬＡの部位は強度が低下されているので、この各改質層が形成される部位が分割基点となってウェーハＷは分割予定ラインに沿って破断され、個々の半導体チップ（デバイスＤ）に分割される。
【００４１】
そして、この分割ステップにおいて、ウェーハＷには連続改質層Ｌ１，Ｌ２に加え非連続改質層ＬＡが形成されていることから、良好な分割性が確保できることになる。
【符号の説明】
【００４２】
２    レーザ加工装置
１８    チャックテーブル
２４    レーザビーム照射ユニット
２８    集光器
６０    分割装置
Ｄ    デバイス
Ｆ    環状フレーム
Ｌ１    連続改質層
Ｌ２    連続改質層
Ｌａ    改質層
ＬＡ    非連続改質層
Ｍ１    間隔
Ｍ２    照射距離
Ｑ    集光点
Ｓ１    分割予定ライン
Ｓ２    分割予定ライン
Ｔ    エキスパンドシート
Ｗ    ウェーハ
Ｗａ    表面
Ｗｂ    裏面
【図１】
2013058597.tif 000003
【図２】
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【図３】
2013058597.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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