(57)【要約】      （修正有）【課題】切削装置でウェーハに切削溝を形成後、レーザー加工装置へ搬送する際、ウェーハの破損を防止する。【解決手段】表面に積層された機能層によって複数のデバイスが形成されたウェーハ１１の分割方法であって、ウェーハの表面に保護部材Ｔを貼着し、ウェーハ保持面を有する吸着ベース１２で保護部材を介してウェーハを保持し、ウェーハの裏面側から切削ブレードで機能層に至らない切削溝を形成し、ウェーハを保持したままの吸着ベースを切削装置のチャックテーブル１０からレーザー加工装置のチャックテーブルに搬送し、レーザー加工装置でウェーハの裏面側から切削溝に沿ってレーザービームを照射して残存部を破断するか又は破断起点となる改質層を形成する。【選択図】図６
2016111121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に積層された機能層によって複数のデバイスが形成されたウェーハを、該デバイスを区画する複数のストリートに沿って分割するウェーハの加工方法であって、
ウェーハの表面に保護部材を貼着する貼着ステップと、
ウェーハを保持する保持面を有する吸着ベースで該保護部材を介してウェーハを保持する保持ステップと、
該保持ステップを実施した後、該吸着ベースを切削装置のチャックテーブル上に載置し、ウェーハの裏面側からストリートと対応する領域に切削ブレードを位置づけて機能層に至らない切削溝を形成し、機能層及びウェーハの一部からなる残存部を形成する切削溝形成ステップと、
該切削溝形成ステップを実施した後、ウェーハを保持したままの該吸着ベースを該切削装置の該チャックテーブルから搬出し、レーザー加工装置のチャックテーブル上に載置する搬送ステップと、
該搬送ステップを実施した後、レーザー加工装置でウェーハの裏面側から該切削溝に沿ってレーザービームを照射し、該残存部を破断するか又は該残存部に破断起点となる改質層を形成するレーザー加工ステップと、
を備えたことを特徴とするウェーハの加工方法。
【請求項２】
該搬送ステップでは、該吸着ベースは該ウェーハの吸引を維持することを特徴とする請求項１記載のウェーハの加工方法。
【請求項３】
該レーザー加工ステップは、ウェーハの裏面側から該切削溝に沿ってウェーハ及び機能層に対して吸収性を有する波長のレーザービームを照射し、該残存部にレーザー加工溝を形成する請求項１又は２記載のウェーハの加工方法。
【請求項４】
該レーザー加工ステップは、ウェーハの裏面側から該切削溝に沿ってウェーハ及び機能層に対して透過性を有する波長のレーザービームを該残存部に集光点を位置づけて照射し、該残存部に改質層を形成する請求項１又は２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、基板の表面に積層された機能層によって複数のデバイスが形成されたウェーハを、デバイスを区画する複数のストリートに沿って分割するウェーハの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造プロセスにおいては、シリコン等の基板の表面に絶縁膜と機能膜が積層された機能層によって複数のＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスをマトリックス状に形成する。本明細書においては、基板の表面に積層された機能層によって複数のデバイスが形成された状態を半導体ウェーハ（単に、ウェーハと略称されることがある）と称することにする。
【０００３】
各デバイスはストリートと呼ばれる分割予定ラインによって区画されており、このストリートに沿って半導体ウェーハを分割することによって、個々の半導体デバイスが製造される。
【０００４】
近時においては、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップの処理能力を向上させるために、ポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）が積層された機能層によって複数の半導体デバイスを形成した形態の半導体ウェーハが実用化されている。
【０００５】
Ｌｏｗ−ｋ膜は雲母のように非常に脆く、ウェーハの素材と異なるため、切削ブレードによってウェーハを切削すると、Ｌｏｗ−ｋ膜が剥離し、この剥離がデバイスを形成する回路にまで達してデバイスに致命的な損傷を与えるという問題がある。
【０００６】
この問題を解消するために、半導体ウェーハに形成されたストリートの両側にストリートに沿ってレーザービームを照射し、ストリートに沿って２条のレーザー加工溝を形成して機能層を分断し、２条のレーザー加工溝の間に切削ブレードを位置づけて半導体ウェーハをストリートに沿って切削することにより、半導体ウェーハを分割する方法が特開２００５−１４２３９８号公報に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１４２３９８号公報
【特許文献２】特開２０１３−０３３１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述した加工方法では、２条のレーザー加工溝をストリートに沿って形成するため、加工時間が長く掛かったり、レーザー加工の熱歪みが残存しデバイスの抗折強度を低下させたり、デブリの飛散があるためレーザー加工前に保護膜の塗付が必要になったりする。
【０００９】
また、レーザー加工溝による機能層の分断が不十分な場合、ウェーハを切断する切削ブレードは偏摩耗したり、一般的に機能層の表面にはＳｉＯ２、ＳｉＯ、ＳｉＮ、又はＳｉＯＮ等からなるパシベーション膜が形成されているため、レーザービームを照射するとパシベーション膜を透過して機能層の内部に達する。
【００１０】
その結果、機能層の内部に達したレーザービームの照射によって発生する熱がパシベーション膜によって一時的に閉じ込められるため、回路が形成された密度が低いデバイス側に剥離が発生するという問題がある。
【００１１】
これらの問題を解決したウェーハの加工方法が、特許文献２に開示されており、切削装置で深い切削溝を形成後、切削溝を有するウェーハをレーザー加工装置まで搬送して、切削溝の底部にレーザー加工を行うが、ウェーハ搬送中にウェーハが切削溝に沿って割れたりしてしまうという問題がある。
【００１２】
本発明はこのような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、切削装置でウェーハに切削溝を形成後、レーザー加工装置へウェーハを搬送する際、ウェーハの破損を防止するようにした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】
【００１３】
本発明によると、表面に積層された機能層によって複数のデバイスが形成されたウェーハを、該デバイスを区画する複数のストリートに沿って分割するウェーハの加工方法であって、ウェーハの表面に保護部材を貼着する貼着ステップと、ウェーハを保持する保持面を有する吸着ベースで該保護部材を介してウェーハを保持する保持ステップと、該保持ステップを実施した後、該吸着ベースを切削装置のチャックテーブル上に載置し、ウェーハの裏面側からストリートと対応する領域に切削ブレードを位置づけて機能層に至らない切削溝を形成し、機能層及びウェーハの一部からなる残存部を形成する切削溝形成ステップと、該切削溝形成ステップを実施した後、ウェーハを保持したままの該吸着ベースを該切削装置の該チャックテーブルから搬出し、レーザー加工装置のチャックテーブル上に載置する搬送ステップと、該搬送ステップを実施した後、レーザー加工装置でウェーハの裏面側から該切削溝に沿ってレーザービームを照射し、該残存部を破断するか又は該残存部に破断起点となる改質層を形成するレーザー加工ステップと、を備えたことを特徴とするウェーハの加工方法が提供される。
【００１４】
好ましくは、搬送ステップでは、吸着ベースがウェーハの吸引を維持したまま搬送する。好ましくは、該レーザー加工ステップは、ウェーハの裏面側から該切削溝に沿ってウェーハ及び機能層に対して吸収性を有する波長のレーザービームを照射し、該残存部にレーザー加工溝を形成する。
【００１５】
好ましくは、該レーザー加工ステップは、ウェーハの裏面側から該切削溝に沿ってウェーハ及び機能層に対して透過性を有する波長のレーザービームを該残存部の中間部に集光点を位置づけて照射し、該残存部に改質層を形成する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のウェーハの加工方法によると、切削装置でウェーハに切削溝形成後、レーザー加工装置へウェーハを搬送する際、ウェーハを吸着ベースで保持したまま搬送するので、搬送の際ウェーハが破損することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１（Ａ）は半導体ウェーハの表面側斜視図、図１（Ｂ）はその一部拡大断面図である。
【図２】貼着ステップを示す斜視図である。
【図３】図３（Ａ）は保持ステップを説明する分解斜視図、図３（Ｂ）は吸着ベースユニットを切削装置のチャックテーブル上に載置した状態の斜視図である。
【図４】切削溝形成ステップを示す斜視図である。
【図５】図５（Ａ）は切削溝形成ステップを説明する拡大断面図、図５（Ｂ）は切削溝が形成された状態の拡大断面図である。
【図６】搬送ステップを説明する斜視図である。
【図７】レーザー加工ステップを示す斜視図である。
【図８】アブレーションで残存部にレーザー加工溝を形成する形態を説明する一部拡大断面図である。
【図９】多光子吸収により残存部に改質層を形成する形態を説明する一部拡大断面図である。
【図１０】分割ステップを説明する一部断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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（Ａ）を参照すると、半導体ウェーハ（以下、単にウェーハと略称することがある）１１の表面側斜視図が示されている。図１（Ｂ）はその一部拡大断面図である。
【００１９】
半導体ウェーハ１１は、シリコン等の基板１３の表面１３ａに絶縁膜と回路を形成する機能膜が積層された機能層１５によってＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイス１９がマトリックス状に形成されている。各デバイス１９は、格子状に形成された複数のストリート（分割予定ライン）１７によって区画されている。
【００２０】
本実施形態においては、機能層１５を形成する絶縁膜は、ＳｉＯ２膜又は、ＳｉＯＦ、ＢＳＧ（ＳｉＯＢ）等の無機物系の膜やポリイミド系、パリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁体膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）からなっており、厚みが約１０μｍに設定されている。機能層１５の表面には、ＳｉＯ２、ＳｉＯ、ＳｉＮ、又はＳｉＮＯ等を含むパシベーション膜が形成されている。
【００２１】
本実施形態のウェーハの加工方法では、まず、ウェーハの表面に保護部材を貼着する貼着ステップを実施する。即ち、図２に示すように、環状フレームＦの開口部を覆うように外周部が環状フレームＦに貼着された粘着テープＴの表面にウェーハ１１の表面１１ａを貼着し、フレームユニット２１を形成する。粘着テープＴは、例えば、厚みが１００μｍのポリエチレンフィルムの表面に粘着剤が塗布されて形成されている。
【００２２】
貼着ステップ実施後、図３（Ａ）に示すように、表面に静電チャック１４が配設された吸着ベース１２で粘着テープＴを介してウェーハ１１を保持する保持ステップを実施する。吸着ベース１２の外周部には複数の永久磁石１６が配設されており、この保持ステップでは、フレームユニット２１の環状フレームＦを永久磁石１６で磁気的に吸着して環状フレームＦを吸着ベース１２に固定する。
【００２３】
静電チャック１４としては、例えば特許第５１１２８０８号に開示された静電チャックを利用できる。この保持ステップを実施することにより、フレームユニット２１と吸着ベース１２とが一体となり吸着ベースユニット２４が構成される。保持ステップでは、静電チャック１４が吸着ベース１２の保持面として作用する。
【００２４】
この吸着ベースユニット２４を、図３（Ｂ）に示すように、切削装置のチャックテーブル１０上に載置し、吸着ベースユニット２４をチャックテーブル１０で吸引保持する。
【００２５】
次いで、良く知られているように、撮像ユニットの赤外線撮像素子でウェーハ１１を裏面１１ｂ側から撮像し、ストリート１７に対応する領域を切削ブレード２０（図４参照）とＸ軸方向（加工送り方向）に整列させるアライメントを実施する。このアライメントには、良く知られたパターンマッチング等の画像処理を利用する。
【００２６】
第１の方向に伸長するストリート１７のアライメント実施後、チャックテーブル１０を９０°回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長するストリート１７のアライメントを実施する。
【００２７】
アライメント実施後、図４に示すように、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側からストリート１７と対応する領域に切削ユニット１８の切削ブレード２０を位置づけて、図５（Ｂ）に示すように、機能層１５に至らない切削溝２３を形成し、機能層１５及びウェーハ１１の基板１３の一部からなる残存部２５を形成する切削溝形成ステップを実施する。
【００２８】
図４において、切削ユニット１８の切削ブレード２０はブレードカバー２２により略上半分が覆われている。この切削溝形成ステップでは、切削ブレード２０でウェーハ１１の裏面１１ｂ側からストリート１７に対応する領域に切り込み、チャックテーブル１０をＸ方向に加工送りすることにより、第１の方向に伸長するストリート１７に沿って残存部２５を残しながら切削溝２３を形成する。
【００２９】
チャックテーブル１０をＹ軸方向に割り出し送りしながら第１の方向に伸長する全てのストリート１７に沿って切削溝２３を形成する。次いで、チャックテーブル１０を９０°回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する全てのストリート１７に沿って同様な切削溝２３を形成する。尚、この残存部２５の厚みは１５〜２０μｍ程度が好ましい。
【００３０】
切削溝形成ステップを実施した後、図６に示すように、ウェーハ１１を吸引保持したままの吸着ベースユニット２４を切削装置のチャックテーブル１０から搬出し、レーザー加工装置のチャックテーブルに吸着ベースユニット２４を載置する搬送ステップを実施する。
【００３１】
図６において、２６は搬送ユニットであり、垂直方向に伸長する支持部材２８の先端に十字形状の横方向部材３０が取り付けられている。各横方向部材３０内にはエアシリンダが内蔵されており、このエアシリンダにより、把持部３４を有するヘッド３２が吸着ベースユニット２４の半径方向に移動される。
【００３２】
従って、切削溝形成ステップを実施した後、搬送ユニット２６の把持部材３４で吸着ベースユニット２４を吸着ベース１２の外周側から把持し、切削装置のチャックテーブル１０から吸着ベースユニット２４を搬出し、図７に示すように、レーザー加工装置のチャックテーブル３８に吸着ベースユニット２４を載置し、ウェーハ１１を吸着ベース１２、静電チャック１４及び粘着テープＴを介してチャックテーブル３８で吸引保持する。
【００３３】
尚、この搬送ステップは、搬送ユニット２６を機械的な移動手段によりレーザー加工装置のチャックテーブル３８まで搬送するように構成しても良いし、オペレータ（作業者）が搬送ユニット２６を手で掴んで吸着ベースユニット２４をレーザー加工装置のチャックテーブル３８まで搬送するようにしても良い。
【００３４】
本実施形態のウェーハの加工方法では、切削溝２３の形成されたウェーハ１１を吸着ベース１２で吸着保持した吸着ベースユニット２４の形態で搬送ユニット２６により搬送するため、深い切削溝２３が形成されたウェーハ１１が搬送途中で破損することを防止できる。
【００３５】
搬送ステップを実施した後、図７に示すように、レーザー加工装置の集光器（レーザーヘッド）４４を介してウェーハ１１の裏面１１ｂ側から切削溝２３に沿ってレーザービームを照射し、残存部２５をアブレーションにより破断するか或いは残存部２５に改質層を形成するレーザー加工ステップを実施する。
【００３６】
図７において、レーザービーム照射ユニット４０は略円筒形のハウジング４２中にレーザー発振器等を有するレーザービーム発生ユニットを内蔵しており、ハウジング４２の先端部にはレーザービームをウェーハ１１の裏面１１ｂに向かって照射する集光器４４が取り付けられている。４６は顕微鏡及びカメラを内蔵する撮像ユニットである。
【００３７】
レーザービームのアブレーションにより、残存部２５にレーザー加工溝２７を形成するレーザー加工ステップの第１実施形態では、図８（Ａ）に示すように、ウェーハ１１の基板１３に対して吸収性を有する波長（例えば３５５ｎｍ）のレーザービームＬＢの集光点Ｐを切削溝２３の底部に位置づけ、図７でチャックテーブル３８をＸ軸方向に加工送りすることにより、図８（Ｂ）に示すように、残存部２５にレーザー加工溝２７を形成することにより、残存部２５を破断する。
【００３８】
チャックテーブル３８をＹ軸方向に割り出し送りしながら第１の方向に伸長する全ての切削溝２３の底部にレーザービームＬＢを照射して残存部２５にレーザー加工溝２７を形成する。次いで、チャックテーブル３８を９０°回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する全ての切削溝２３の底部にレーザー加工溝２７を形成する。
【００３９】
レーザー加工ステップの第２の実施形態では、図９（Ａ）に示すように、ウェーハ１１の基板１３に対して透過性を有する波長（例えば１０６４ｎｍ）のレーザービームＬＢの集光点Ｐを切削溝２３の底部の残存部２５内に位置づけ、チャックテーブル３８をＸ軸方向に加工送りすることにより、図９（Ｂ）に示すように、残存部２５に多光子吸収による改質層２９を形成する。
【００４０】
チャックテーブル３８をＹ軸方向に割り出し送りしながら、第１の方向に伸長する全ての切削溝２３の底部の残存部２５に改質層２９を形成する。次いで、チャックテーブル３８を９０°回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する全ての切削溝２３の底部の残存部２５に同様な改質層２９を形成する。
【００４１】
レーザー加工ステップを実施した後、ウェーハ１１に形成されているレーザー加工溝２７を拡張する拡張ステップ、又はウェーハ１１を改質層２９に沿って破断する破断ステップを実施する。この拡張ステップ又は破断ステップを実施する前に、フレームユニット２１を吸着ベース１２から取り外す取り外しステップを実施する。
【００４２】
ウェーハ１１に形成された切削溝２３の底部にレーザー加工溝２７を有する実施形態では、図１０（Ａ）に示すように、ウェーハ１１を粘着テープＴを介して支持した環状フレームＦを、フレーム保持手段５０のフレーム保持部材５２の載置面５２ａ上に載置し、クランプ５４によってフレーム保持部材５２を固定する。この時、フレーム保持部材５２はその載置面５２ａが拡張ドラム５６の上端を閉鎖する蓋５８と略同一高さとなる基準位置に位置づけられる。
【００４３】
図１０（Ａ）において、フレーム保持部材５２は駆動手段６０を構成するエアシリンダ６２のピストンロッド６４に連結されている。従って、フレーム保持部材５２を基準位置に位置づけた後、エアシリンダ６２を駆動してフレーム保持部材５２を図１０（Ｂ）に示す拡張位置に下降する。
【００４４】
これにより、フレーム保持部材５２の載置面５２ａ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に装着された粘着テープＴは拡張ドラムの蓋５８のエッジ部に当接して主に半径方向に拡張される。
【００４５】
その結果、粘着テープＴに貼着されているウェーハ１１には放射状に引っ張り力が作用する。このようにウェーハ１１に放射状に引っ張り力が作用すると、既に切削溝２３及びレーザー加工溝２７によりデバイスチップ３１に分割されている隣接するデバイスチップ３１同士の間隔Ｓが拡張される。このようにデバイスチップ３１間の間隔Ｓが拡張されると、デバイスチップ３１を粘着テープＴからピックアップするピックアップステップを容易に実施できるようになる。
【００４６】
切削溝２３の底部に改質層２９を有する実施形態では、エアシリンダ６２を駆動してフレーム保持部材５２を図１０（Ｂ）に示す下降位置に下降すると、粘着テープＴに貼着されているウェーハ１１には放射状に引っ張り力が作用するため、ウェーハ１１が改質層２９が分割起点となって改質層２９に沿って破断され、個々のデバイスチップ３１に分割される。
【００４７】
上述した実施形態の搬送ステップでは、吸着ベースユニット２４を搬送ユニット２６で搬送するようにしているが、吸着ベース１２を使用せずに、チャックテーブル１０を基台から分離可能に構成し、チャックテーブル１０に保持されたフレームユニット２１をレーザー加工装置まで搬送し、チャックテーブル１０をレーザー加工装置の基台に装着する構成であっても良い。その場合、好ましくは、基台から分離したチャックテーブル１０は、別途吸引配管と接続し、フレームユニット２１を吸引しつつ搬送する。
【符号の説明】
【００４８】
１１    半導体ウェーハ
１２    吸着ベース
１３    基板
１４    静電チャック
１５    機能層
１７    ストリート（分割予定ライン）
１９    デバイス
２０    切削ブレード
２１    フレームユニット
２３    切削溝
２４    吸着ベースユニット
２５    残存部
２６    搬送ユニット
２７    レーザー加工溝
２９    改質層
【図１】
2016111121.tif 000003
【図２】
2016111121.tif 000004
【図３】
2016111121.tif 000005
【図４】
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【図５】
2016111121.tif 000007
【図６】
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【図７】
2016111121.tif 000009
【図８】
2016111121.tif 000010
【図９】
2016111121.tif 000011
【図１０】
2016111121.tif 000012