JP2017050404A

JP2017050404A - ウエーハの加工方法

Info

Publication number: JP2017050404A
Application number: JP2015172666A
Authority: JP
Inventors: ジェヨンイ; Jaeyoung Lee; テウベ; Teu Bae
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2015-09-02
Filing date: 2015-09-02
Publication date: 2017-03-09
Anticipated expiration: 2035-09-02
Also published as: JP6523882B2

Abstract

【課題】搬送に支障をきたすウエーハの反りを防ぎ、かつウエーハに未分割領域が発生するのを防止する。【解決手段】本発明は、ウエーハＷの表面Ｗａに保護部材１を貼着する保護部材貼着ステップと、ウエーハＷの表面Ｗａ側を保持手段２で保持しウエーハＷの裏面Ｗｂ側を露出させる保持ステップと、ウエーハＷに対して透過性を有する波長のレーザビーム３２をウエーハＷの裏面Ｗｂ側から分割予定ラインＳに沿って照射し改質層４を形成する改質層形成ステップと、ウエーハＷを個々のデバイスＤに分割する分割ステップとを含み、改質層形成ステップでは、ウエーハＷの中心Ｗｏから直径の４分の１の範囲の中央領域１０に対し、中央領域１０を囲う外周領域１１よりも１．１倍から２倍の出力のレーザビーム３２で照射するため、搬送に支障をきたすウエーハＷの反りを防ぐとともに、ウエーハＷに未分割領域が発生するのを防ぐことができる。【選択図】図４

Description

本発明は、レーザビームの照射によってウエーハの内部に改質層を形成するウエーハの加工方法に関する。

ウエーハを個々のデバイスに分割する方法としては、例えば、ストリートに沿ってウエーハの内部にレーザビームを照射することにより分割起点となる改質層を形成し、改質層を起点にウエーハの厚さ方向の表面側に向けてクラックを発生させた後、ウエーハの裏面を研削して個々のデバイスに分割する加工方法がある（例えば、下記の特許文献１を参照）。

特許第３７６２４０９号公報

しかし、ウエーハの表面に至るクラックが形成されている領域が大きい場合、ウエーハに反りが発生し、ウエーハを所望の搬送先に搬送できないという問題がある。ウエーハの反りは、レーザビームの照射によって改質層部分が熱膨張するために発生し、特に、小インデックス加工の場合には、熱膨張の累積によりウエーハ面内で数ｍｍの反りが発生する。

ウエーハの反りを防ぐために、レーザビームの照射出力を低くすることが考えられるが、低出力のレーザビームの照射によってウエーハの内部に改質層を形成した後、ウエーハの裏面を研削するとき、ウエーハに未分割領域(主にウエーハの中央部)が発生することが懸念される。これは、ウエーハの中央部が外周部に比べて動きにくく、研削の押圧によってもウエーハが割れないことに起因するものと考えられる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、ウエーハの搬送に支障をきたすウエーハの反りを防ぎ、かつウエーハに未分割領域が発生するのを防止することを目的とする。

本発明は、交差する複数の分割予定ラインが表面に設定されたウエーハの加工方法であって、ウエーハの表面に保護部材を貼着する保護部材貼着ステップと、該保護部材貼着ステップを実施した後、該保護部材を介してウエーハの表面側を保持手段で保持しウエーハの裏面側を露出させる保持ステップと、該保持ステップを実施した後、ウエ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ウエーハの内部に位置付けた状態で、レーザビームをウエーハの裏面側から該分割予定ラインに沿って照射して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した後、ウエーハの裏面を研削して所定の厚みまで薄化するとともに、ウエーハを個々のデバイスに分割する分割ステップとを含み、該改質層形成ステップでは、ウエーハの中心から直径の４分の１の範囲の中央領域に対して、該中央領域を囲う外周領域よりも１．１倍から２倍の出力のレーザビームを照射することを特徴とする。

また、本発明は、交差する複数の分割予定ラインが表面に設定されたウエーハの加工方法であって、ウエーハの表面に保護部材を貼着する保護部材貼着ステップと、該保護部材貼着ステップを実施した後、該保護部材を介してウエーハの表面側を保持手段で保持しウエーハの裏面側を露出させる保持ステップと、該保持ステップを実施した後、ウエ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ウエーハの内部に位置付けた状態で、レーザビームをウエーハの裏面側から該分割予定ラインに沿って照射して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した後、ウエーハの裏面を研削して所定の厚みまで薄化するとともに、ウエーハを個々のデバイスに分割する分割ステップとを含み、該改質層形成ステップでは、ウエーハの中心から直径の４分の１の範囲の中央領域に、該中央領域を囲う外周領域よりも多くの改質層を形成することを特徴とする。

本発明にかかるウエーハの加工方法は、ウエーハの表面に保護部材を貼着する保護部材貼着ステップと、該保護部材を介してウエーハの表面側を保持手段で保持しウエーハの裏面側を露出させる保持ステップと、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザビームをウエーハの裏面側から分割予定ラインに沿って照射し改質層を形成する改質層形成ステップと、ウエーハを個々のデバイスに分割する分割ステップとを含み、該改質層形成ステップでは、ウエーハの中心から直径の４分の１の範囲の中央領域に対して、該中央領域を囲う外周領域に比べて１．１から２倍の出力でレーザビームを照射するように構成したため、搬送に支障をきたすウエーハの反りの発生を防ぐとともに、該中央領域に所望の改質層を形成することができる。よって、分割ステップを実施するときにウエーハに未分割領域が発生することを防止して、ウエーハを個々のデバイスに確実に分割することができる。

また、本発明にかかるウエーハの加工方法は、ウエーハの表面に保護部材を貼着する保護部材貼着ステップと、該保護部材を介してウエーハの表面側を保持手段で保持しウエーハの裏面側を露出させる保持ステップと、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザビームをウエーハの裏面側から分割予定ラインに沿って照射し改質層を形成する改質層形成ステップと、ウエーハを個々のデバイスに分割する分割ステップとを含み、改質層形成ステップでは、ウエーハの中心から直径の４分の１の範囲の中央領域に、該中央領域を囲う外周領域よりも多くの改質層を形成することができるため、該中央領域が割れやすくなる。これにより、ウエーハに反りが発生するのを防ぐとともに、分割ステップを実施するときにウエーハに未分割領域が発生するのを防ぐことができる。

ウエーハの一例を示す斜視図である。保護部材貼着ステップを示す斜視図である。保持ステップ及び改質層形成ステップを示す斜視図である。ウエーハの直径の４分の１の範囲の中央領域と、中央領域を囲う外周領域とを示す平面図である。ウエーハの内部に改質層を形成する状態を示す断面図である。改質層形成ステップの変形例を説明するための一部拡大断面図である。（ａ）は、分割ステップを示す断面図である。（ｂ）は、分割ステップによりウエーハが個々のデバイスに分割された状態を示す断面図である。（ａ）は、テープ拡張ステップを示す断面図である。（ｂ）は、テープ拡張ステップにより各デバイスの間隔が拡張された状態を示す断面図である。ウエーハの中央領域を５つの範囲に分けて例示した平面図である。

図１に示すウエーハＷは、円形板状の被加工物の一例であって、その表面Ｗａに交差する複数の分割予定ラインＳが設定されて区画された各領域にそれぞれデバイスＤが形成されている。一方、ウエーハＷの表面Ｗａと反対側にある面は、特に何も形成されておらず、例えば研削によって薄化される裏面Ｗｂとなっている。以下では、添付の図面を参照しながら、ウエーハＷの加工方法について説明する。

（１）保護部材貼着ステップ
図２に示すように、少なくともウエーハＷと略同径の保護部材１をウエーハＷの表面Ｗａに貼着する。これにより、ウエーハＷの表面Ｗａの全面が保護部材１によって覆われて、各デバイスＤが保護される。なお、保護部材１の材質等は、特に限定されず、少なくとも粘着性を有していればよい。

（２）保持ステップ
保護部材貼着ステップを実施した後、図３に示すように、被加工物を保持する保持手段２を用いてウエーハＷを保持する。保持手段２の上面は、図示しない吸引源からの吸引作用を受けて被加工物を吸引保持する保持面２０となっている。保持手段２には、Ｘ軸方向（加工送り方向）及びＹ軸方向（割り出し送り方向）に移動させる図示しない移動手段が接続されている。この保持手段２の上にウエーハＷを搬送する。具体的には、保持手段２の保持面２０に、保護部材１を介してウエーハＷの表面Ｗａ側を載置した後、ウエーハＷの表面Ｗａ側を保持面２０で吸引保持し、ウエーハＷの裏面Ｗｂ側を上向きに露出させる。

（３）改質層形成ステップ
保持ステップを実施した後、保持手段２の上方側に配設されたレーザビーム照射手段３を用いて、ウエーハＷの裏面Ｗｂ側からレーザビームを照射して改質層を形成する。レーザビーム照射手段３は、ウエーハＷに対して透過性を有する波長のレーザビームを発振するレーザ発振器３０と、レーザビームを集光するための集光器３１と、レーザビームの出力を調整する図示しない出力調整器とを少なくとも備えている。レーザビーム照射手段３は、上下方向に移動可能となっており、上下に集光器３１を移動させてレーザビームの集光位置を調整することができる。加工条件としては、例えば、下記の加工条件１を用いる。

[加工条件１]
光源：ＹＡＧパルスレーザまたはＹＶＯ_４パルスレーザ
波長：１３４２ｎｍ
出力：０．９Ｗ〜１．４Ｗ
加工送り速度：７００ｍｍ／秒

改質層形成ステップでは、ウエーハＷの全領域（裏面Ｗｂの全域）に対して一定の出力でレーザビームを照射するのではなく、ウエーハＷにあらかじめ設定される所定の領域ごとに出力を変えてレーザビームを照射する。ウエーハＷの所定の領域として、図４に示すように、ウエーハＷの中心ＷｏからウエーハＷの直径の４分の１の範囲を直径とする中央領域１０と、中央領域１０を囲う外周領域１１とが設定されている。ここで、中央領域１０と外周領域１１とに照射するレーザビームの出力差が、１．１倍未満または２倍以上になると、ウエーハＷに発生する反りと未分割領域とを同時に防止することができないため、中央領域１０に対しては、外周領域１１よりも１．１倍から２倍の出力に調整してレーザビームを照射する。中央領域１０の範囲は、ウエーハＷの直径の４分の１の範囲に限定されないが、この範囲がウエーハＷに反りや未分割領域の発生などが生じない最も好適なものであり、この点は、後記の実施例１で説明する。

加工条件１に基づいて、ウエーハＷの内部に改質層を形成する。図３に示すように、保持手段２に吸引保持されたウエーハＷをレーザビーム照射手段３の下方に移動させる。続いて、図５に示すように、保持手段２を所定の加工送り速度（７００ｍｍ／秒）で例えばＸ軸方向に加工送りさせつつ、集光器３１によって、ウエーハＷに対して透過性を有する波長（１３４２ｎｍ）のレーザビーム３２の集光点をウエーハＷの内部に位置付けた状態で、レーザビーム３２をウエーハＷの裏面Ｗｂ側から図１に示した分割予定ラインＳに沿って照射することにより改質層４を形成する。レーザビーム３２を照射する分割予定ラインＳの切り替えは、図３に示した保持手段２をＹ軸方向に割り出し送りすることによって行われる。

ここで、レーザ照射手段３は、図４に示したウエーハＷの中央領域１０にレーザビーム３２を照射するときは、外周領域１１に照射するレーザビーム３２の出力よりも高出力に調整する。例えば、レーザ照射手段３は、外周領域１１に対して０．９ｗの出力でレーザビーム３２を照射した場合、中央領域１０に対しては１．４ｗの出力に調整してレーザビーム３２を照射することにより、図５に示した改質層４を形成する。これにより、後記の分割ステップにおいて中央領域１０が割れやすくなる。このようにして、ウエーハＷの中央領域１０と外周領域１１とに照射するレーザビームの出力をそれぞれ調整しながら、図１に示した全ての分割予定ラインＳに沿ってレーザビーム３２を照射しウエーハＷの内部に改質層４を形成する。

改質層形成ステップの変形例として、図６に示すように、ウエーハＷの中央領域１０に対するレーザビームの照射回数を増やして、外周領域１１に形成される改質層よりも多くの改質層を中央領域１０に形成するようにしてもよい。この場合の加工条件としては、例えば、下記の加工条件２を用いる。

[加工条件２]
光源：ＹＡＧパルスレーザまたはＹＶＯ_４パルスレーザ
波長：１３４２ｎｍ
出力：０．９Ｗ〜１．４Ｗ
加工送り速度：７００ｍｍ／秒
照射回数（中央領域）：３回
照射回数（外周領域）：２回

図６（ａ）に示すように、レーザビーム照射手段３は、ウエーハＷの中央領域１０にレーザビーム３２を照射するとき、集光器３１の位置をずらして、より表面Ｗａ側にレーザビーム３２の集光点を位置付けてレーザビーム３２を照射して改質層４ａを形成する。次いで、図６（ｂ）に示すように、レーザビーム照射手段３は、集光器３１の位置を上方側にずらして、表面Ｗａ側から裏面Ｗｂ側へと均等な間隔をあけてレーザビーム３２を段階的に照射することにより、改質層４ｂ，４ｃを順次形成する。その結果、後記の分割ステップを実施する際に、中央領域１０が割れやすくなる。

一方、レーザビーム照射手段３は、図４に示した外周領域１１に対しては、レーザビーム３２を段階的に２回照射して改質層４を複数形成する。このようにして、ウエーハＷの中央領域１０と外周領域１１とに照射するレーザビームの照射回数を切り替えながら、図１に示した全ての分割予定ラインＳに沿ってレーザビーム３２を照射し、ウエーハＷの中央領域１０に３層の改質層を形成するとともに、外周領域１１に２層の改質層を形成する。

改質層形成ステップでは、上記のように中央領域１０に対するレーザビームの出力を外周領域１１に比べて高くしたり、中央領域１０に対するレーザビームの照射回数を外周領域１１に比べて増やしたりするほか、中央領域１０における保持手段２の加工送り速度を、外周領域１１における加工送り速度と比較して速めに設定して実施してもよい。これにより、中央領域１０に照射されるレーザビームのパワーを増加させることができるため、ウエーハＷに反りや未分割領域が発生するのを防止することができる。

（４）分割ステップ
改質層形成ステップを実施した後（改質層形成ステップの変形例を実施した後はその後）、図７に示すように、保持手段２ａの上方側に配設された研削手段５を用いてウエーハＷの裏面Ｗｂを所定の厚みに至るまで研削するとともに、ウエーハＷを図１に示した個々のデバイスＤに分割する。

研削手段５は、図７（ａ）に示すように、鉛直方向の軸心を有するスピンドル５０と、スピンドル５０の下部にマウンタ５１を介して装着された研削ホイール５２と、研削ホイール５２の下部に環状に固着された研削砥石５３とを備えており、研削ホイール５２を回転させながら、全体が昇降可能な構成となっている。

ウエーハＷを分割する際には、図７（ａ）に示すように、保護部材１側を保持手段２ａで保持してウエーハＷの裏面Ｗｂを上向きに露出させ、保持手段２ａを例えば矢印Ａ方向に回転させる。次いで、研削手段５は、研削ホイール５２を例えば矢印Ａ方向に回転させながら、研削砥石５３がウエーハＷの裏面Ｗｂに当接するまで下降させる。続いて、図７（ｂ）に示すように、研削砥石５３でウエーハＷの裏面Ｗｂを押圧しながら所定の厚みに至るまで研削して薄化することにより、図５，６に示した改質層４，４ａ〜４ｃを起点とする図７（ａ）に示すクラック７が形成され、クラック７が割れの起点となってウエーハＷが個々のデバイスＤに分割される。このとき、図４に示した中央領域１０においてもクラック７が起点となって確実に割れるため、ウエーハＷから全てのデバイスＤを取得することできる。

（５）テープ拡張ステップ
分割ステップを実施した後、図８に示すように、テープ拡張手段６によって、分割された個々のデバイスＤの間隔を拡げる。テープ拡張手段６は、図８（ａ）に示すように、ウエーハＷを保持する保持テーブル６０と、保持テーブル６０の外周側に配設され環状フレームＦが載置されるフレーム載置台６１と、フレーム載置台６１に載置された環状フレームＦをクランプするクランプ部６２と、フレーム載置台６１の下部に連結されフレーム載置台６１を上下方向に昇降させる昇降手段６３とを備える。昇降手段６３は、シリンダ６３ａと、シリンダ６３ａにより昇降駆動されるピストン６３ｂとにより構成され、ピストン６３ｂが上下に移動することにより、フレーム載置台６１を昇降させることができる。

ウエーハＷを拡張する際には、まず、保護テープＴを環状のフレームＦの下部に貼り付けるとともに、保護テープＴをウエーハＷに貼着されている保護部材１の全面に貼着する。続いて、保持テーブル６０に保護部材１側を載置するとともに、フレーム載置台６１にフレームＦを載置する。その後、クランプ部６２がフレームＦの上部を押さえて動かないように固定する。

次いで、図８（ｂ）に示すように、ピストン６３ｂが下方に移動しフレーム載置台６１を下降させ、保持テーブル６０に対して相対的にフレーム載置台６１を下降させる。これにより、保護テープＴ及び保護部材１が放射状に拡張され、ウエーハＷに対して放射方向の外力が付与され、各デバイスＤの間隔が拡がり各デバイスＤの間に隙間８が形成される。これにより、各デバイスＤのピックアップを容易にすることができる。

このように、本発明にかかるウエーハの加工方法では、保護部材貼着ステップ及び保持ステップを実施した後、改質層形成ステップを実施するときに、ウエーハＷの中心Ｗｏから直径の４分の１の範囲を直径とする中央領域１０に対して、中央領域１０を囲う外周領域１１に比べてレーザビームの出力を１．１から２倍に高く調整してレーザビーム３２を照射して改質層４を形成するため、ウエーハＷに反りが発生するのを防ぐことができ、ウエーハＷの搬送に支障をきたすことがない。そして、外周領域１１だけでなく中央領域１０に形成された改質層４からも分割起点となるクラック７を発生させるため、分割ステップを実施するときにウエーハＷに未分割領域が発生することはない。

改質層形成ステップの変形例では、ウエーハＷの中心から直径の４分の１の範囲の中央領域１０に対して、レーザビーム３２の照射回数を増やして中央領域１０を囲う外周領域１１に形成される改質層４よりも多くの改質層（例えば、４ａ，４ｂ及び４ｃ）を形成することができるため、中央領域１０が割れやすくなり、分割ステップを実施するときにウエーハＷに未分割領域が発生するのを防ぐことができる。

次に、本発明にかかる実施例について説明する。図９に示すウエーハＷは、中央領域を５つの範囲に分けて示している。すなわち、ウエーハＷの中心Ｗｏを基点にして、ウエーハＷの直径の２分の１の範囲を直径とする中央領域１０ａと、ウエーハＷの直径の３分の１の範囲を直径とする中央領域１０ｂと、ウエーハＷの直径の４分の１の範囲を直径とする中央領域１０ｃと、ウエーハＷの直径の５分の１の範囲を直径とする中央領域１０ｄと、ウエーハＷの直径の６分の１の範囲を直径とする中央領域１０ｅとに中央領域を分けた。そして、各中央領域に対して当該中央領域以外の領域よりも高出力のレーザビームを照射して改質層を形成し、加工結果が最良となる中央領域がどれであるのかを確認した。

ウエーハＷの中央領域１０ａと中央領域１０ｂとに、それぞれ高出力のレーザビームを照射して改質層を形成すると、ウエーハＷには反りが発生し、ウエーハＷを所望の搬送先に搬送できないという結果が得られた。一方で、ウエーハＷの中央領域１０ｄと中央領域１０ｅとに、それぞれ高出力のレーザビームを照射して改質層を形成すると、ウエーハＷに反りが発生せずウエーハＷの搬送が可能であったものの、ウエーハＷに未分割領域が発生した。このように、高出力のレーザビームを照射する中央領域の範囲が広くなる程ウエーハＷに反りが発生しやすくなり、高出力のレーザビームを照射する中央領域の範囲が狭くなる程ウエーハＷに未分割領域が発生しやすくなることが確認された。

そこで、ウエーハＷの中央領域１０ｃに高出力のレーザビームを照射して改質層を形成すると、ウエーハＷに反りが発生せず、ウエーハＷの搬送に支障がでない上、ウエーハＷに未分割領域が発生することもなかった。このように、上記５つの中央領域のうち、最も中間の範囲となる中央領域１０ｃにそれ以外の領域よりも高出力のレーザビームを照射した場合が、最良の加工結果となることが確認された。

１：保護部材２，２ａ：保持手段２０：保持面３：レーザビーム照射手段
３０：レーザ発振器３１：集光器３２：レーザビーム
４，４ａ，４ｂ，４ｃ：改質層５：研削手段５０：スピンドル５１：マウンタ
５２：研削ホイール５３：研削砥石
６：テープ拡張手段６０：保持テーブル６１：フレーム載置台６２：クランプ部
６３：昇降手段６３ａ：シリンダ６３ｂ：ピストン
７：クラック８：隙間
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ：中央領域１１：外周領域

Claims

交差する複数の分割予定ラインが表面に設定されたウエーハの加工方法であって、
ウエーハの表面に保護部材を貼着する保護部材貼着ステップと、
該保護部材貼着ステップを実施した後、該保護部材を介してウエーハの表面側を保持手段で保持しウエーハの裏面側を露出させる保持ステップと、
該保持ステップを実施した後、ウエ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ウエーハの内部に位置付けた状態で、レーザビームをウエーハの裏面側から該分割予定ラインに沿って照射して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した後、ウエーハの裏面を研削して所定の厚みまで薄化するとともに、ウエーハを個々のデバイスに分割する分割ステップとを含み、
該改質層形成ステップでは、ウエーハの中心から直径の４分の１の範囲の中央領域に対して、該中央領域を囲う外周領域よりも１．１倍から２倍の出力のレーザビームを照射することを特徴とするウエーハの加工方法。
交差する複数の分割予定ラインが表面に設定されたウエーハの加工方法であって、
ウエーハの表面に保護部材を貼着する保護部材貼着ステップと、
該保護部材貼着ステップを実施した後、該保護部材を介してウエーハの表面側を保持手段で保持しウエーハの裏面側を露出させる保持ステップと、
該保持ステップを実施した後、ウエ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ウエーハの内部に位置付けた状態で、レーザビームをウエーハの裏面側から該分割予定ラインに沿って照射して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した後、ウエーハの裏面を研削して所定の厚みまで薄化するとともに、ウエーハを個々のデバイスに分割する分割ステップとを含み、
該改質層形成ステップでは、ウエーハの中心から直径の４分の１の範囲の中央領域に、該中央領域を囲う外周領域よりも多くの改質層を形成することを特徴とするウエーハの加工方法。