JP5946307B2

JP5946307B2 - Wafer division method

Info

Publication number: JP5946307B2
Application number: JP2012074796A
Authority: JP
Inventors: 山口　浩司; 浩司山口
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2032-03-28
Also published as: JP2013207098A

Description

本発明は、分割予定ラインによって区画された表面の領域にそれぞれデバイスが形成され、裏面に金属層を有するウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハの分割方法に関する。 The present invention relates to a wafer dividing method in which a device having a metal layer formed on a back surface thereof is divided into individual device chips, each of which is formed in a surface area defined by division lines.

表面に格子状に形成された複数の分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成された半導体ウエーハは、裏面が研削されて所望の厚みに加工された後、分割予定ラインに沿って個々の半導体デバイスチップに分割され、分割された半導体デバイスチップは携帯電話、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。 Semiconductor wafers where devices such as IC and LSI are formed in each area partitioned by a plurality of division lines formed in a grid pattern on the front surface are divided after the back surface is ground and processed to the desired thickness. The semiconductor device chips are divided into individual semiconductor device chips along a planned line, and the divided semiconductor device chips are widely used in various electric devices such as mobile phones and personal computers.

半導体ウエーハには数多くの種類があり、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等のディスクリートデバイスが複数表面に形成されたディスクリートウエーハの裏面には電極としての金属層が形成されている。 There are many types of semiconductor wafers, and a metal layer as an electrode is formed on the back surface of the discrete wafer in which a plurality of discrete devices such as IGBTs (insulated gate bipolar transistors) are formed on the surface.

また、サファイア基板、ＳｉＣ基板等の結晶成長用基板の表面に窒化ガリウム（ＧａＮ）等のエピタキシャル層（半導体層）を形成し、該エピタキシャル層にＬＥＤ等の複数の光デバイスが格子状に形成された分割予定ラインによって区画されて形成された光デバイスウエーハは、ＬＥＤ等の光デバイスの輝度向上のため、結晶成長用基板の裏面側に反射膜として金属層が形成されている。 Also, an epitaxial layer (semiconductor layer) such as gallium nitride (GaN) is formed on the surface of a crystal growth substrate such as a sapphire substrate or SiC substrate, and a plurality of optical devices such as LEDs are formed in a lattice pattern on the epitaxial layer. In the optical device wafer formed by being divided by the planned dividing lines, a metal layer is formed as a reflective film on the back side of the crystal growth substrate in order to improve the luminance of the optical device such as an LED.

しかし、裏面に金属層を有するウエーハを切削ブレードで切削しようとすると、加工送り速度が低速になる上、切削ブレードには目詰まりが生じて切削不良が発生し、ひいてはウエーハの破損を引き起こす恐れがある。 However, if a wafer having a metal layer on the back side is cut with a cutting blade, the machining feed rate will be low, and the cutting blade may become clogged, resulting in defective cutting and eventually damage the wafer. is there.

そこで、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザービームをウエーハに照射してウエーハ内部に改質層を形成し、この改質層を分割起点にしてウエーハを個々のデバイスチップに分割する方法が考えられる（例えば、特許第３４０８８０５号公報参照）。 Therefore, there is a method of forming a modified layer inside the wafer by irradiating the wafer with a laser beam having a wavelength that is transparent to the wafer, and dividing the wafer into individual device chips using the modified layer as a starting point. (For example, refer to Japanese Patent No. 3408805).

特許第３４０８８０５号公報Japanese Patent No. 3408805 特開２００６−１９６６４１号公報JP 2006196664 A1

しかし、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザービームを利用してウエーハ内部に改質層を形成する場合、金属層はレーザービームを遮断するため、金属層を特許文献２に開示されたようなアブレーション加工等により除去する必要がある。 However, when a modified layer is formed inside a wafer using a laser beam having a wavelength that is transmissive to the wafer, the metal layer blocks the laser beam, so that the metal layer is disclosed in Patent Document 2. It must be removed by ablation or the like.

この金属層の除去は切削ブレードによる切削によっても可能であるが、金属層を除去しすぎてはデバイスとしての性能が落ちてしまうが、ウエーハ内部に改質層を形成するのに十分なだけの金属層を除去する必要がある。 This metal layer can be removed by cutting with a cutting blade. However, if the metal layer is removed too much, the performance as a device will be reduced, but it will be sufficient to form a modified layer inside the wafer. It is necessary to remove the metal layer.

特にサファイア基板やＳｉＣ基板等の結晶成長用基板では結晶方位の影響で改質層を形成しても割れにくい方向がある。このような結晶成長用基板では、割れにくい方向の分割予定ラインにおいては特に太い改質層を形成しなくては個々のデバイスに割断できないという問題もある。 In particular, in a crystal growth substrate such as a sapphire substrate or a SiC substrate, there is a direction in which it is difficult to break even if a modified layer is formed due to the influence of crystal orientation. Such a substrate for crystal growth also has a problem that it cannot be cleaved into individual devices unless a particularly thick modified layer is formed on a line to be divided in a direction difficult to break.

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、裏面に金属層を有し、結晶方位の影響で内部に改質層を形成しても割れにくい方向があるウエーハを確実に個々のデバイスチップに割断可能なウエーハの分割方法を提供することである。 The present invention has been made in view of such points, and the object of the present invention is to have a metal layer on the back surface and to prevent cracking even if a modified layer is formed inside due to the influence of crystal orientation. It is an object of the present invention to provide a wafer dividing method capable of reliably dividing a wafer into individual device chips.

本発明によると、表面に形成された第１の方向に伸長する複数の第１の分割予定ラインと、該第１の分割予定ラインに直交し該第１の分割予定ラインに比較して割れにくい第２の方向に伸長する複数の第２の分割予定ラインとによって区画された各領域に、それぞれデバイスが形成されるとともに裏面に金属層が形成されたウエーハを、該第１及び第２の分割予定ラインに沿って分割するウエーハの分割方法であって、該ウエーハを該金属層側を露出させてチャックテーブルで保持し、該ウエーハの該第１の分割予定ラインに対応した領域の該金属層を除去する第１金属層除去ステップと、該ウエーハを該金属層側を露出させてチャックテーブルで保持し、該ウエーハの該第２の分割予定ラインに対応した領域の該金属層を除去する第２金属層除去ステップと、該第１及び第２金属層除去ステップを実施した後、該ウエ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該ウエーハ内部に位置付けるとともに、該ウエーハの該金属層側から該第１及び第２の分割予定ラインに沿って該金属層が除去された領域にレーザービームを照射し、該ウエーハの内部に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、該ウエーハに外力を付与して該ウエーハを個々のデバイスチップに割断する割断ステップと、を備え、該第１及び第２金属層除去ステップでは、該第２金属層除去ステップで除去する該金属層の幅の方が該第１金属層除去ステップで除去する該金属層の幅より広く、該改質層形成ステップでは、該第２の分割予定ラインに対応した領域の該金属層が幅広く除去されており、該ウエーハ内部に透過するレーザービームが該金属層によって遮断される量が少ないため、該第２の分割予定ラインに沿って該ウエーハ内部に形成される該改質層は、該第１の分割予定ラインに沿って該ウエーハ内部に形成される該改質層よりも多いことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。 According to the present invention, a plurality of first division lines that are formed on the surface and extend in the first direction are perpendicular to the first division line and are less likely to break compared to the first division line. A wafer in which a device is formed and a metal layer is formed on the back surface in each region partitioned by a plurality of second division lines extending in the second direction is divided into the first and second divisions. A wafer dividing method for dividing along a predetermined line, wherein the wafer is held by a chuck table with the metal layer side exposed, and the metal layer in a region corresponding to the first scheduled line of the wafer A first metal layer removing step that removes the wafer, and the wafer is held on the chuck table with the metal layer side exposed, and the metal layer in a region corresponding to the second scheduled division line of the wafer is removed. 2 metals After performing the removing step and the first and second metal layer removing steps, a condensing point of a laser beam having a wavelength having transparency to the wafer is positioned inside the wafer, and the metal layer of the wafer A modified layer forming step of irradiating the region from which the metal layer has been removed along the first and second division lines to form a modified layer inside the wafer; A cleaving step of cleaving the wafer into individual device chips by applying an external force to the wafer after performing the material layer forming step, and in the first and second metal layer removing steps, the second metal The width of the metal layer to be removed in the layer removal step is wider than the width of the metal layer to be removed in the first metal layer removal step, and the modified layer forming step corresponds to the second scheduled division line. region Since the metal layer is widely removed, and the amount of the laser beam transmitted to the inside of the wafer is less blocked by the metal layer, the modification formed inside the wafer along the second division line is performed. There is provided a wafer processing method characterized in that the number of quality layers is larger than that of the modified layer formed inside the wafer along the first division line .

好ましくは、ウエーハは、第２の分割予定ライン同士の間隔のほうが第１の分割予定ライン同士の間隔より狭く形成されている。好ましくは、金属層除去ステップは、ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザービームの集光点をウエーハの上面に位置付けるとともに、ウエーハの金属層側から第１及び第２の分割予定ラインに沿ってレーザービームを照射してアブレーション加工を施し、金属層を部分的に除去する。 Preferably, the wafer is formed such that the interval between the second divisional lines is narrower than the interval between the first divisional lines. Preferably, in the metal layer removing step, a condensing point of a laser beam having a wavelength having an absorptivity with respect to the wafer is positioned on the upper surface of the wafer, and along the first and second division lines from the metal layer side of the wafer. Then, ablation processing is performed by irradiating a laser beam, and the metal layer is partially removed.

本発明のウエーハの分割方法によると、割れにくい方向にある分割予定ラインに対しては太い改質層を形成するため、金属層を広く除去して十分な光量のレーザービームがウエーハ内部の改質層形成位置に到達できるようにする一方、割れ易い方向の分割予定ラインにおいては、金属層の除去幅を狭くしたため、デバイスとしての性能ダウンを極力抑えることができる。 According to the wafer dividing method of the present invention, a thick modified layer is formed on the planned dividing line in a direction that is difficult to break, so that the metal layer is widely removed and a sufficient amount of laser beam is modified inside the wafer. While it is possible to reach the layer formation position, the metal layer removal width is narrowed in the splitting line in the direction that is easy to break, so that the performance degradation as a device can be suppressed as much as possible.

また、割断されるデバイスの縦横サイズが異なる場合、長辺側となる分割予定ラインを割断するほうが、短辺側となる分割予定ラインを割断するときより曲げ応力が掛かりにくく割断が困難であるため、長辺側となる分割予定ラインの改質層を太く形成するため、金属層の除去幅を広く取ることも有効である。 In addition, when the vertical and horizontal sizes of the devices to be cleaved are different, it is more difficult to cleave the planned division line on the long side than to cleave the planned division line on the short side because it is less subject to bending stress. It is also effective to increase the removal width of the metal layer in order to thicken the modified layer of the planned dividing line on the long side.

本発明のウエーハの分割方法を実施するのに適したレーザー加工装置の斜視図である。1 is a perspective view of a laser processing apparatus suitable for carrying out the wafer dividing method of the present invention. レーザービーム照射ユニットのブロック図である。It is a block diagram of a laser beam irradiation unit. 光デバイスウエーハの斜視図である。It is a perspective view of an optical device wafer. 光デバイスウエーハの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of an optical device wafer. ダイシングテープを介して環状フレームに支持された光デバイスウエーハの裏面側斜視図である。It is a back surface side perspective view of the optical device wafer supported by the annular frame via the dicing tape. チャックテーブルに保持された状態の光デバイスウエーハの断面図である。It is sectional drawing of the optical device wafer of the state hold | maintained at the chuck table. 第１金属層除去ステップを示す斜視図である。It is a perspective view which shows a 1st metal layer removal step. 第２金属層除去ステップを示す斜視図である。It is a perspective view which shows a 2nd metal layer removal step. 図９（Ａ）は第１金属層除去ステップ実施後の光デバイスウエーハの縦断面図、図９（Ｂ）は第２金属層除去ステップ実施後の光デバイスウエーハの縦断面図である。9A is a longitudinal sectional view of the optical device wafer after the first metal layer removing step is performed, and FIG. 9B is a longitudinal sectional view of the optical device wafer after the second metal layer removing step is performed. 改質層形成ステップを示す断面図である。It is sectional drawing which shows a modified layer formation step. 改質層形成ステップを示す斜視図である。It is a perspective view which shows a modified layer formation step. 図１２（Ａ）は金属層の除去幅が狭い第１の分割予定ラインに照射されるレーザービームの光量を示す模式的断面図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）の１２Ｂ−１２Ｂ線断面図である。FIG. 12A is a schematic cross-sectional view showing the amount of laser beam irradiated to the first division line where the removal width of the metal layer is narrow, and FIG. 12B is a line 12B-12B in FIG. It is sectional drawing. 図１３（Ａ）は金属層の除去幅が広い第２の分割予定ラインに照射されるレーザービームの光量を示す模式的断面図、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）の１３Ｂ−１３Ｂ線断面図である。FIG. 13A is a schematic cross-sectional view showing the amount of laser beam irradiated to the second division line with a wide removal width of the metal layer, and FIG. 13B is a line 13B-13B in FIG. It is sectional drawing. 長尺デバイスが形成されたウエーハの平面図である。It is a top view of the wafer in which the elongate device was formed. 図１５（Ａ）は外周余剰領域に対応した裏面の領域に金属層を有しないウエーハの裏面側斜視図、図１５（Ｂ）はその平面図である。FIG. 15A is a rear perspective view of a wafer that does not have a metal layer in the rear surface area corresponding to the outer peripheral surplus area, and FIG. 15B is a plan view thereof. 割断ステップを示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows a cleaving step.

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を参照すると、本発明のウエーハの分割方法を実施するのに適したレーザー加工装置２の概略斜視図が示されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Referring to FIG. 1, there is shown a schematic perspective view of a laser processing apparatus 2 suitable for carrying out the wafer dividing method of the present invention.

レーザー加工装置２は、静止基台４上にＸ軸方向に移動可能に搭載された第１スライドブロック６を含んでいる。第１スライドブロック６は、ボールねじ８及びパルスモータ１０から構成される加工送り手段１２により一対のガイドレール１４に沿って加工送り方向、すなわちＸ軸方向に移動される。 The laser processing apparatus 2 includes a first slide block 6 mounted on a stationary base 4 so as to be movable in the X-axis direction. The first slide block 6 is moved along the pair of guide rails 14 in the machining feed direction, that is, the X-axis direction, by the machining feed means 12 including the ball screw 8 and the pulse motor 10.

第１スライドブロック６上には第２スライドブロック１６がＹ軸方向に移動可能に搭載されている。すなわち、第２スライドブロック１６はボールねじ１８及びパルスモータ２０から構成される割り出し送り手段２２により一対のガイドレール２４に沿って割り出し方向、すなわちＹ軸方向に移動される。 A second slide block 16 is mounted on the first slide block 6 so as to be movable in the Y-axis direction. That is, the second slide block 16 is moved in the indexing direction, that is, the Y-axis direction along the pair of guide rails 24 by the indexing feeding means 22 constituted by the ball screw 18 and the pulse motor 20.

第２スライドブロック１６上には円筒支持部材２６を介してチャックテーブル２８が搭載されており、チャックテーブル２８は加工送り手段１２及び割り出し送り手段２２によりＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能である。チャックテーブル２８には、チャックテーブル２８に吸引保持されたウエーハを支持する環状フレームをクランプするクランプ３０が設けられている。 A chuck table 28 is mounted on the second slide block 16 via a cylindrical support member 26, and the chuck table 28 can be moved in the X-axis direction and the Y-axis direction by the processing feed means 12 and the index feed means 22. . The chuck table 28 is provided with a clamp 30 that clamps an annular frame that supports the wafer sucked and held by the chuck table 28.

静止基台４にはコラム３２が立設されており、このコラム３２にはレーザービーム照射ユニット３４を収容するケーシング３５が取り付けられている。レーザービーム照射ユニット３４は、図２に示すように、ＹＡＧレーザー又はＹＶＯ４レーザーを発振するレーザー発振器６２と、繰り返し周波数設定手段６４と、パルス幅調整手段６６と、パワー調整手段６８とを含んでいる。 A column 32 is erected on the stationary base 4, and a casing 35 for accommodating the laser beam irradiation unit 34 is attached to the column 32. As shown in FIG. 2, the laser beam irradiation unit 34 includes a laser oscillator 62 that oscillates a YAG laser or a YVO4 laser, a repetition frequency setting unit 64, a pulse width adjustment unit 66, and a power adjustment unit 68. .

レーザービーム照射ユニット３４のパワー調整手段６８により所定パワーに調整されたパルスレーザビームは、ケーシング３５の先端に取り付けられた集光器３６のミラー７０で反射され、更に集光用対物レンズ７２によって集光されてチャックテーブル２８に保持されている光デバイスウエーハ１１に照射される。 The pulse laser beam adjusted to a predetermined power by the power adjusting means 68 of the laser beam irradiation unit 34 is reflected by the mirror 70 of the condenser 36 attached to the tip of the casing 35 and further collected by the condenser objective lens 72. The light is applied to the optical device wafer 11 held on the chuck table 28.

ケーシング３５の先端部には、集光器３６とＸ軸方向に整列してレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段３８が配設されている。撮像手段３８は、可視光によって光デバイスウエーハ１１の加工領域を撮像する通常のＣＣＤ等の撮像素子を含んでいる。 At the tip of the casing 35, an image pickup means 38 for detecting a processing region to be laser processed in alignment with the condenser 36 in the X-axis direction is disposed. The imaging means 38 includes an imaging element such as a normal CCD that images the processing region of the optical device wafer 11 with visible light.

撮像手段３８は更に、光デバイスウエーハ１１に赤外線を照射する赤外線照射手段と、赤外線照射手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、この光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する赤外線ＣＣＤ等の赤外線撮像素子から構成される赤外線撮像手段を含んでおり、撮像した画像信号はコントローラ（制御手段）４０に送信される。 The imaging means 38 further outputs an infrared irradiation means for irradiating the optical device wafer 11 with infrared rays, an optical system for capturing the infrared rays irradiated by the infrared irradiation means, and an electrical signal corresponding to the infrared rays captured by the optical system. Infrared imaging means including an infrared imaging device such as an infrared CCD is included, and the captured image signal is transmitted to a controller (control means) 40.

コントローラ４０はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）４２と、制御プログラム等を格納するリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）４４と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４６と、カウンタ４８と、入力インターフェイス５０と、出力インターフェイス５２とを備えている。 The controller 40 includes a central processing unit (CPU) 42 that performs arithmetic processing according to a control program, a read-only memory (ROM) 44 that stores a control program, and a random read / write that stores arithmetic results. An access memory (RAM) 46, a counter 48, an input interface 50, and an output interface 52 are provided.

５６は案内レール１４に沿って配設されたリニアスケール５４と、第１スライドブロック６に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される加工送り量検出手段であり、加工送り量検出手段５６の検出信号はコントローラ４０の入力エンターフェイス５０に入力される。 Reference numeral 56 denotes a processing feed amount detection means comprising a linear scale 54 disposed along the guide rail 14 and a read head (not shown) disposed on the first slide block 6. Is input to the input interface 50 of the controller 40.

６０はガイドレール２４に沿って配設されたリニアスケール５８と第２スライドブロック１６に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される割り出し送り量検出手段であり、割り出し送り量検出手段６０の検出信号はコントローラ４０の入力インターフェイス５０に入力される。 Reference numeral 60 denotes index feed amount detection means comprising a linear scale 58 disposed along the guide rail 24 and a read head (not shown) disposed on the second slide block 16. The detection signal is input to the input interface 50 of the controller 40.

撮像手段３８で撮像した画像信号もコントローラ４０の入力インターフェイス５０に入力される。一方、コントローラ４０の出力インターフェイス５２からはパルスモータ１０、パルスモータ２０、レーザービーム照射ユニット３４等に制御信号が出力される。 An image signal picked up by the image pickup means 38 is also input to the input interface 50 of the controller 40. On the other hand, a control signal is output from the output interface 52 of the controller 40 to the pulse motor 10, the pulse motor 20, the laser beam irradiation unit 34, and the like.

図３を参照すると、本発明の分割方法の加工対象となる光デバイスウエーハ１１の表面側斜視図が示されている。図４は光デバイスウエーハ１１の縦断面図である。光デバイスウエーハ１１は、サファイア基板１３上に窒化ガリウム（ＧａＮ）等のエピタキシャル層（半導体層）１５が積層されて構成されている。光デバイスウエーハ１１は、エピタキシャル層１５が積層された表面１１ａと、反射膜としてのアルミニウム等の金属層２１が形成された裏面１１ｂとを有している。 Referring to FIG. 3, there is shown a front side perspective view of an optical device wafer 11 which is a processing target of the dividing method of the present invention. FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the optical device wafer 11. The optical device wafer 11 is configured by laminating an epitaxial layer (semiconductor layer) 15 such as gallium nitride (GaN) on a sapphire substrate 13. The optical device wafer 11 has a front surface 11a on which an epitaxial layer 15 is laminated, and a back surface 11b on which a metal layer 21 such as aluminum as a reflective film is formed.

サファイア基板１３は例えば１００μｍの厚みを有しており、エピタキシャル層１５は例えば５μｍの厚みを有している。エピタキシャル層１５に第１の方向に伸長する複数の第１の分割予定ライン１７ａと該第１の方向と直交する方向に伸長する複数の第２の分割予定ライン１７ｂとが形成されており、第１の分割予定ライン１７ａ及び第２の分割予定ライン１７ｂとによって区画された各領域にＬＥＤ等の光デバイス１９が形成されている。 The sapphire substrate 13 has a thickness of 100 μm, for example, and the epitaxial layer 15 has a thickness of 5 μm, for example. A plurality of first division planned lines 17a extending in the first direction and a plurality of second division planned lines 17b extending in a direction orthogonal to the first direction are formed in the epitaxial layer 15, An optical device 19 such as an LED is formed in each region partitioned by one scheduled division line 17a and second scheduled division line 17b.

サファイア基板１３の結晶方位の関係で、分割予定ライン１７ａ，１７ｂに沿って光デバイスウエーハ内部に改質層を形成し、光デバイスウエーハ１１に外力を付与して個々のデバイスチップに割断する際、割れにくい方向が存在する。 Due to the crystal orientation of the sapphire substrate 13, when a modified layer is formed inside the optical device wafer along the division lines 17 a and 17 b and an external force is applied to the optical device wafer 11 to cleave it into individual device chips, There are directions that are difficult to break.

何れの方向が割れにくいかは光デバイスウエーハの製造業者毎に相違する。同一の製造業者でも、同一ロットでは割れにくい方向が同一であるがロットが相違すると相違する場合がある。 Which direction is difficult to break differs for each optical device wafer manufacturer. Even in the same manufacturer, the direction in which cracking is difficult in the same lot is the same, but different lots may be different.

よって、本発明のウエーハの分割方法を実施するのにあたり、あるロットの光デバイスウエーハに改質層を形成した後、光デバイスウエーハを改質層を分割起点として割断してみて、何れの方向の分割予定ラインが割れにくいかを検出しておき、以下この検出結果に基づいて本発明の分割方法を実施するようにする。ここでは、第２の分割予定ライン１７ｂが割れにくい方向であるとする。 Therefore, in carrying out the wafer dividing method of the present invention, after forming a modified layer on an optical device wafer of a lot, the optical device wafer is divided using the modified layer as a dividing starting point, and in any direction. It is detected whether the division line is difficult to break, and the division method of the present invention is implemented based on the detection result. Here, it is assumed that the second division line 17b is in a direction in which it is difficult to break.

本発明のウエーハの分割方法では、改質層を形成するためのレーザービームを光デバイスウエーハ１１の裏面側から入射するため、図５に示すように、光デバイスウエーハ１１の表面側を粘着テープであるダイシングテープＴに貼着し、ダイシングテープＴの外周部を環状フレームＦに貼着する。これにより、ダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持された光デバイスウエーハ１１は、裏面に形成された金属層２１が露出する形態となる。 In the wafer dividing method of the present invention, since the laser beam for forming the modified layer is incident from the back side of the optical device wafer 11, the surface side of the optical device wafer 11 is covered with an adhesive tape as shown in FIG. The dicing tape T is attached to a certain dicing tape T, and the outer periphery of the dicing tape T is attached to the annular frame F. As a result, the optical device wafer 11 supported by the annular frame F via the dicing tape T has a form in which the metal layer 21 formed on the back surface is exposed.

本発明のウエーハの分割方法では、図６に示すように、光デバイスウエーハ１１をダイシングテープＴを介してチャックテーブル２８で吸引保持し、環状フレームＦをクランプ３０でして固定する。この状態では、光デバイスウエーハ１１の裏面に形成された金属層２１が露出する。 In the wafer dividing method of the present invention, as shown in FIG. 6, the optical device wafer 11 is sucked and held by the chuck table 28 via the dicing tape T, and the annular frame F is fixed by the clamp 30. In this state, the metal layer 21 formed on the back surface of the optical device wafer 11 is exposed.

このように金属層２１が露出した状態で光デバイスウエーハ１１はチャックテーブル２８に吸引保持されるので、金属層２１を通して撮像ユニット３８での第１及び第２の分割予定ライン１７ａ，１７ｂの撮像ができない。 Since the optical device wafer 11 is sucked and held by the chuck table 28 with the metal layer 21 exposed in this way, the first and second scheduled division lines 17a and 17b can be imaged by the imaging unit 38 through the metal layer 21. Can not.

よって、本発明では特開２０１０−８２６４４号公報又は特開２０１０−８７１４１号公報に記載されたような撮像ユニット７４により、光デバイスウエーハ１１を下側から撮像して第１及び第２の分割予定ライン１７ａ，１７ｂを検出し、良く知られたパターンマッチング等の手法を利用して、集光器３６を第１及び第２の分割予定ライン１７ａ，１７ｂに整列させるアライメントを実施する。 Therefore, in the present invention, the optical device wafer 11 is imaged from the lower side by the imaging unit 74 as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-82644 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-87141. The lines 17a and 17b are detected, and alignment that aligns the condenser 36 with the first and second scheduled division lines 17a and 17b is performed using a well-known technique such as pattern matching.

アライメント実施後、図７に示すように、集光器３６から光デバイスウエーハ１１に対して吸収性を有する波長のレーザービームを光デバイスウエーハ１１の裏面側から、即ち金属層２１側から照射して、第１の分割予定ライン１７ａに沿ってアブレーション加工により幅の狭い金属層除去溝２３を形成する第１金属層除去ステップを実施する。 After the alignment, as shown in FIG. 7, a laser beam having a wavelength that absorbs light from the condenser 36 to the optical device wafer 11 is irradiated from the back side of the optical device wafer 11, that is, from the metal layer 21 side. Then, a first metal layer removing step for forming a narrow metal layer removing groove 23 by ablation along the first division line 17a is performed.

この第１金属層除去ステップでは、順次割り出し送りしながら光デバイスウエーハ１１の第１の方向に伸長する全ての第１の分割予定ライン１７ａに沿ってアブレーション加工により幅の狭い金属層除去溝２３を形成する。 In this first metal layer removal step, narrow metal layer removal grooves 23 are formed by ablation along all the first planned division lines 17a extending in the first direction of the optical device wafer 11 while sequentially indexing and feeding. Form.

次いで、チャックテーブル２８を９０度回転して、図８に示すように、集光器３６から光デバイスウエーハ１１に対して吸収性を有する波長のレーザービームを光デバイスウエーハ１１の裏面側から、即ち金属層２１側から照射して、第２の分割予定ライン１７ｂに沿って幅の広い金属層除去溝２５を形成する第２金属層除去ステップを実施する。 Next, the chuck table 28 is rotated 90 degrees, and as shown in FIG. 8, a laser beam having a wavelength that absorbs light from the condenser 36 to the optical device wafer 11 is emitted from the back side of the optical device wafer 11, that is, Irradiation from the metal layer 21 side is performed, and a second metal layer removing step for forming a wide metal layer removing groove 25 along the second division planned line 17b is performed.

この第２金属層除去ステップでは、チャックテーブル２８を順次割り出し送りしながら光デバイスウエーハ１１の第２の方向に伸長する全ての第２の分割予定ライン１７ｂに沿ってアブレーション加工により幅の広い金属層除去溝２５を形成する。 In this second metal layer removing step, a wide metal layer is formed by ablation along all the second scheduled division lines 17b extending in the second direction of the optical device wafer 11 while sequentially indexing and feeding the chuck table 28. A removal groove 25 is formed.

図９（Ａ）は第１金属層除去ステップにより、幅の狭い金属層除去溝２３が形成された状態の光デバイスウエーハ１１の縦断面図、図９（Ｂ）は第２金属層除去ステップにより、幅の広い金属層除去溝２５が形成された状態の光デバイスウエーハ１１の縦断面図をそれぞれ示している。 9A is a longitudinal sectional view of the optical device wafer 11 in which the narrow metal layer removal groove 23 is formed by the first metal layer removal step, and FIG. 9B is the second metal layer removal step. 2A and 2B are longitudinal sectional views of the optical device wafer 11 in a state where a wide metal layer removal groove 25 is formed.

この第１及び第２金属層除去ステップの加工条件は、例えば次のように設定されている。 The processing conditions for the first and second metal layer removal steps are set as follows, for example.

光源：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザー
波長：３５５ｎｍ（ＹＡＧレーザの第３高調波）
平均出力：１．５Ｗ
繰り返し周波数：５０ｋＨｚ
加工送り速度：１００ｍｍ／ｓ Light source: LD excitation Q switch Nd: YAG laser Wavelength: 355 nm (third harmonic of YAG laser)
Average output: 1.5W
Repetition frequency: 50 kHz
Processing feed rate: 100 mm / s

上述したアブレーション加工による第１及び第２金属層除去ステップに替えて、切刃の幅の異なる２種類の切削ブレードを用いて、第１及び第２金属層除去ステップを実施するようにしてもよい。この場合には、第１金属層除去ステップは切刃の幅の狭い切削ブレードにより実施し、第２金属層除去ステップは切刃の幅の広い切削ブレードにより実施する。 Instead of the first and second metal layer removal steps by the ablation process described above, the first and second metal layer removal steps may be performed using two types of cutting blades having different cutting edge widths. . In this case, the first metal layer removing step is performed with a cutting blade having a narrow cutting edge, and the second metal layer removing step is performed with a cutting blade having a wide cutting edge.

第１及び第２金属層除去ステップを実施した後、図１０に示すように、光デバイスウエーハ１１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光デバイスウエーハ１１内部に位置付けるとともに、光デバイスウエーハ１１の金属層２１側から、第１の分割予定ライン１７ａ又は第２の分割予定ライン１７ｂに沿って金属層２１が除去された領域にレーザービーム２７を照射し、チャックテーブル２８を矢印Ｘ１方向に加工送りすることにより、光デバイスウエーハ１１の内部に改質層２９を形成する改質層形成ステップを実施する。 After performing the first and second metal layer removing steps, as shown in FIG. 10, the condensing point of the laser beam having a wavelength transmissive to the optical device wafer 11 is positioned inside the optical device wafer 11, A laser beam 27 is irradiated from the metal layer 21 side of the optical device wafer 11 to the region where the metal layer 21 is removed along the first planned division line 17a or the second planned division line 17b, and the chuck table 28 is moved to an arrow. A modified layer forming step for forming the modified layer 29 inside the optical device wafer 11 is performed by processing and feeding in the X1 direction.

図１１を参照すると、改質層形成ステップを示す斜視図が示されており、この図では幅の広い金属層除去溝２５を通して第２の分割予定ライン１７ｂに沿ってレーザービームを照射し、光デバイスウエーハ１１の内部に改質層を形成している状態を示している。 Referring to FIG. 11, a perspective view showing the modified layer forming step is shown. In this figure, a laser beam is irradiated along the second division planned line 17b through the wide metal layer removing groove 25, and the light is irradiated. The state in which the modified layer is formed inside the device wafer 11 is shown.

図１２（Ａ）に示すように、幅の狭い金属層除去溝２３にレーザービーム２７が照射されると、第１の分割予定ライン１７ａの幅方向のレーザービーム２７の外周側は金属層２１を透過できないため、光デバイスウエーハ１１の内部に集光されるレーザービームの光量は小さいものとなり、その結果、図１２（Ｂ）に示すように、比較的細い改質層２９ａが光デバイスウエーハ１１の内部に形成される。 As shown in FIG. 12A, when the laser beam 27 is irradiated to the narrow metal layer removing groove 23, the outer peripheral side of the laser beam 27 in the width direction of the first division planned line 17a is formed with the metal layer 21. Since the light cannot be transmitted, the light amount of the laser beam condensed inside the optical device wafer 11 becomes small. As a result, a relatively thin modified layer 29a is formed on the optical device wafer 11 as shown in FIG. Formed inside.

一方、図１３（Ａ）に示すように、幅の広い金属層除去溝２５にレーザービーム２７が照射されると、第２の分割予定ライン１７ｂの幅方向のレーザービーム２７の外周側は金属層２１によって殆ど遮断されないか或いは遮断される光量が図１２（Ａ）に示す場合に比較して小さいため、大きな光量が光デバイスウエーハ１１の内部に集光される。その結果、図１３（Ｂ）に示すように、比較的幅の広い改質層２９ｂが光デバイスウエーハ１１の内部に形成される。 On the other hand, as shown in FIG. 13A, when the laser beam 27 is irradiated to the wide metal layer removal groove 25, the outer peripheral side of the laser beam 27 in the width direction of the second division planned line 17b is the metal layer. Since the amount of light that is hardly blocked or blocked by 21 is small compared to the case shown in FIG. 12A, a large amount of light is condensed inside the optical device wafer 11. As a result, a relatively wide modified layer 29b is formed inside the optical device wafer 11 as shown in FIG.

改質層形成工程の加工条件は、例えば以下のように設定されている。 The processing conditions of the modified layer forming step are set as follows, for example.

光源：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザー
波長：１０６４ｎｍ
平均出力：０．３Ｗ
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
加工送り速度：４００ｍｍ／ｓ Light source: LD excitation Q switch Nd: YAG laser Wavelength: 1064 nm
Average output: 0.3W
Repetition frequency: 100 kHz
Processing feed rate: 400 mm / s

改質層形成ステップ実施後、光デバイスウエーハ１１に外力を付与して光デバイスウエーハ１１を個々の光デバイスチップに割断する割断ステップを実施する。この割断ステップでは、例えば図１６に示すように、円筒８０の載置面上に環状フレームＦを載置して、クランプ８２で環状フレームＦをクランプする。そして、バー形状の分割治具８４を円筒８０内に配設する。 After performing the modified layer forming step, a cleaving step of cleaving the optical device wafer 11 into individual optical device chips by applying an external force to the optical device wafer 11 is performed. In this cleaving step, for example, as shown in FIG. 16, the annular frame F is placed on the placement surface of the cylinder 80, and the annular frame F is clamped by the clamp 82. A bar-shaped dividing jig 84 is disposed in the cylinder 80.

分割治具８４は上段保持面８６ａと下段保持面８６ｂとを有しており、下段保持面８６ｂに開口する真空吸引路８８が形成されている。分割治具８４の詳細構造は、特許第４３６１５０６号公報に開示されている。 The dividing jig 84 has an upper stage holding surface 86a and a lower stage holding surface 86b, and a vacuum suction path 88 that opens to the lower stage holding surface 86b is formed. The detailed structure of the dividing jig 84 is disclosed in Japanese Patent No. 4361506.

分割治具８４による割断ステップを実施するには、分割治具８４の真空吸引路８８を矢印９０で示すように真空吸引しながら、分割治具８４の上段保持面８６ａ及び下段保持面８６ｂを下側からダイシングテープＴに接触させて、分割治具８４を矢印Ａ方向に移動する。即ち、分割治具８４を分割しようとする第１の分割予定ライン１７ａ又は第２の分割予定ライン１７ｂと直交する方向に移動する。 In order to perform the cleaving step by the dividing jig 84, the upper holding surface 86a and the lower holding surface 86b of the dividing jig 84 are lowered while the vacuum suction path 88 of the dividing jig 84 is vacuumed as indicated by an arrow 90. The dividing jig 84 is moved in the direction of arrow A by contacting the dicing tape T from the side. That is, the dividing jig 84 is moved in a direction orthogonal to the first planned division line 17a or the second planned division line 17b to be divided.

これにより、分割起点となる改質層２９ａ又は２９ｂが分割治具８４の上段保持面８６ａの内側エッジの真上に移動すると、改質層２９ａ又は２９ｂを有する分割予定ライン１７ａ又は１７ｂの部分に曲げ応力が集中して発生し、この曲げ応力で光デバイスウエーハ１１が第１又は第２の分割予定ライン１７ａ，１７ｂに沿って割断される。 As a result, when the modified layer 29a or 29b serving as the division starting point moves directly above the inner edge of the upper holding surface 86a of the dividing jig 84, the portion to be divided 17a or 17b having the modified layer 29a or 29b is formed. Bending stress is generated in a concentrated manner, and the optical device wafer 11 is cleaved along the first or second scheduled dividing line 17a, 17b by this bending stress.

第１の方向に伸長する全ての第１の分割予定ライン１７ａに沿っての分割が終了すると、分割治具８４を９０度回転して、或いは円筒８０を９０度回転して、第１の方向と直交する方向に伸長する第２の分割予定ライン１７ｂを同様に割断する。これにより、光デバイスウエーハ１１が個々の光デバイスチップ１９に分割される。 When the division along all the first planned division lines 17a extending in the first direction is completed, the dividing jig 84 is rotated 90 degrees or the cylinder 80 is rotated 90 degrees, so that the first direction Similarly, the second scheduled division line 17b extending in the direction perpendicular to the line is cleaved. As a result, the optical device wafer 11 is divided into individual optical device chips 19.

本実施形態のウエーハの分割方法では、割れにくい方向に伸長する第２の分割予定ライン１７ｂに沿って太い改質層２９ｂを形成しているため、割れにくい方向に伸長する第２の分割予定ライン１７ｂに沿っての割断を容易に行うことができ、割れにくい方向での割れ残りが発生することを防止できる。 In the wafer dividing method of the present embodiment, since the thick modified layer 29b is formed along the second scheduled dividing line 17b extending in a direction difficult to break, the second scheduled dividing line extending in a direction difficult to break. The cleaving along 17b can be easily performed, and it is possible to prevent the occurrence of remaining cracks in the direction in which cracking is difficult.

図１４を参照すると、長尺サイズのデバイス１９Ａを有するウエーハ１１Ａの平面図が示されている。このような長尺サイズのデバイス１９Ａを有するウエーハ１１Ａでは、第２の分割予定ライン１７ｂ同士の間隔（ピッチ）が、第１の分割予定ライン１７ａ同士の間隔（ピッチ）より狭く形成されており、第２の分割予定ライン１７ｂに沿った方向が割断されにくい。 Referring to FIG. 14, a plan view of a wafer 11A having a long sized device 19A is shown. In the wafer 11A having such a long sized device 19A, the interval (pitch) between the second divisional lines 17b is formed narrower than the interval (pitch) between the first divisional lines 17a, The direction along the second scheduled division line 17b is not easily cleaved.

よって、割れにくさの方向が結晶方位に無関係な長尺デバイス１９Ａを有するウエーハ１１Ａの場合にも、本発明のウエーハの分割方法は同様に適用することができる。この場合には、ピッチが狭い第２の分割予定ライン１７ｂに沿って太い改質層を形成し、第１の分割予定ライン１７ａに沿って比較的細い改質層を形成する。その後、図１６に示すような分割治具８４を使用した割断ステップを実施することにより、割れ残しを生ずることなくウエーハ１１Ａを個々のデバイスチップ１９Ａに割断することができる。 Therefore, the wafer dividing method of the present invention can be similarly applied to the wafer 11A having the long device 19A whose direction of difficulty in cracking is independent of the crystal orientation. In this case, a thick modified layer is formed along the second planned division line 17b having a narrow pitch, and a relatively thin modified layer is formed along the first planned division line 17a. Thereafter, by performing a cleaving step using the dividing jig 84 as shown in FIG. 16, the wafer 11A can be cleaved into individual device chips 19A without leaving any cracks.

本発明のウエーハの分割方法は、図１５に示すように、複数のデバイス１９が形成されたデバイス領域３１に対応するウエーハ１１の裏面にのみ金属層２１が形成され、デバイス領域３１を囲繞する外周余剰領域３３に対応する光デバイスウエーハ１１の裏面には金属層２１が形成されていない光デバイスウエーハ１１にも同様に適用することができる。 As shown in FIG. 15, the wafer dividing method of the present invention is such that the metal layer 21 is formed only on the back surface of the wafer 11 corresponding to the device region 31 in which the plurality of devices 19 are formed, and the outer periphery surrounding the device region 31. The same can be applied to the optical device wafer 11 in which the metal layer 21 is not formed on the back surface of the optical device wafer 11 corresponding to the surplus region 33.

光デバイスウエーハ１１の外周部に形成される改質層は分割起点としてより効果的であるため、金属層２１が外周余剰領域にない光デバイスウエーハ１１を用いれば、本発明の分割方法はより効果的である。 Since the modified layer formed on the outer peripheral portion of the optical device wafer 11 is more effective as a starting point for splitting, the splitting method of the present invention is more effective if the optical device wafer 11 in which the metal layer 21 is not in the outer peripheral surplus region is used. Is.

上述した実施形態では、本発明の分割方法を光デバイスウエーハ１１に適用した例について説明したが、被加工物は光デバイスウエーハ１１に限定されるものではなく、割れにくい方向が存在するので他のウエーハにも本発明の分割方法は同様に適用することができる。 In the above-described embodiment, the example in which the dividing method of the present invention is applied to the optical device wafer 11 has been described. However, the workpiece is not limited to the optical device wafer 11, and there is a direction in which it is difficult to break. The dividing method of the present invention can be similarly applied to a wafer.

１１光デバイスウエーハ
１３サファイア基板
１５エピタキシャル層
１７ａ第１の分割予定ライン
１７ｂ第２の分割予定ライン
１９光デバイス
２１金属層
２３幅の狭い金属層除去溝
２５幅の広い金属層除去溝
２８チャックテーブル
２９，２９ａ，２９ｂ改質層
３４レーザービーム照射ユニット
３６集光器
８４分割治具 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Optical device wafer 13 Sapphire substrate 15 Epitaxial layer 17a 1st dividing line 17b 2nd dividing line 19 Optical device 21 Metal layer 23 Narrow metal layer removal groove 25 Wide metal layer removal groove 28 Chuck table 29 , 29a, 29b Modified layer 34 Laser beam irradiation unit 36 Concentrator 84 Split jig

Claims

表面に形成された第１の方向に伸長する複数の第１の分割予定ラインと、該第１の分割予定ラインに直交し該第１の分割予定ラインに比較して割れにくい第２の方向に伸長する複数の第２の分割予定ラインとによって区画された各領域に、それぞれデバイスが形成されるとともに裏面に金属層が形成されたウエーハを、該第１及び第２の分割予定ラインに沿って分割するウエーハの分割方法であって、
該ウエーハを該金属層側を露出させてチャックテーブルで保持し、該ウエーハの該第１の分割予定ラインに対応した領域の該金属層を除去する第１金属層除去ステップと、
該ウエーハを該金属層側を露出させてチャックテーブルで保持し、該ウエーハの該第２の分割予定ラインに対応した領域の該金属層を除去する第２金属層除去ステップと、
該第１及び第２金属層除去ステップを実施した後、該ウエ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該ウエーハ内部に位置付けるとともに、該ウエーハの該金属層側から該第１及び第２の分割予定ラインに沿って該金属層が除去された領域にレーザービームを照射し、該ウエーハの内部に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、該ウエーハに外力を付与して該ウエーハを個々のデバイスチップに割断する割断ステップと、を備え、
該第１及び第２金属層除去ステップでは、該第２金属層除去ステップで除去する該金属層の幅の方が該第１金属層除去ステップで除去する該金属層の幅より広く、
該改質層形成ステップでは、該第２の分割予定ラインに対応した領域の該金属層が幅広く除去されており、該ウエーハ内部に透過するレーザービームが該金属層によって遮断される量が少ないため、該第２の分割予定ラインに沿って該ウエーハ内部に形成される該改質層は、該第１の分割予定ラインに沿って該ウエーハ内部に形成される該改質層よりも多いことを特徴とするウエーハの加工方法。 A plurality of first division lines that are formed on the surface and extend in the first direction, and a second direction that is orthogonal to the first division line and that is less likely to break compared to the first division line. A wafer in which a device is formed and a metal layer is formed on the back surface is formed along each of the first and second scheduled division lines in each region partitioned by the plurality of second scheduled division lines. A method of dividing a wafer to be divided,
A first metal layer removing step in which the wafer is held on a chuck table with the metal layer side exposed, and the metal layer in a region corresponding to the first division line of the wafer is removed;
A second metal layer removing step of exposing the wafer to the metal layer side and holding the wafer with a chuck table, and removing the metal layer in a region corresponding to the second division line of the wafer;
After performing the first and second metal layer removing steps, a condensing point of a laser beam having a wavelength transmissive to the wafer is positioned inside the wafer, and the first metal layer is removed from the metal layer side of the wafer. A modified layer forming step of irradiating the region from which the metal layer has been removed along the first and second division lines to form a modified layer inside the wafer; and
A cleaving step of cleaving the wafer into individual device chips by applying an external force to the wafer after performing the modified layer forming step;
In the first and second metal layer removal steps, the width of the metal layer removed in the second metal layer removal step is wider than the width of the metal layer removed in the first metal layer removal step.
In the modified layer forming step, the metal layer in a region corresponding to the second scheduled division line is widely removed, and the amount of the laser beam transmitted to the inside of the wafer is less blocked by the metal layer. The modified layer formed inside the wafer along the second division line is more than the modified layer formed inside the wafer along the first division line. A characteristic wafer processing method.

前記ウエーハは、前記第２の分割予定ライン同士の間隔の方が前記第１の分割予定ライン同士の間隔より狭く形成されている請求項１記載のウエーハの分割方法。 2. The wafer dividing method according to claim 1, wherein the wafer is formed such that an interval between the second divisional lines is narrower than an interval between the first divisional lines.

前記第１及び第２金属層除去ステップは、前記ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザービームの集光点を該ウエーハの上面に位置付けるとともに、該ウエーハの前記金属層側から前記第１及び第２の分割予定ラインに沿ってレーザービームを照射してアブレーション加工を施し、該ウエーハの該金属層を除去する請求項１又は２記載のウエーハの分割方法。 In the first and second metal layer removing steps, a condensing point of a laser beam having a wavelength that is absorptive with respect to the wafer is positioned on the upper surface of the wafer, and the first and second metal layer removal steps are performed from the metal layer side of the wafer. The wafer dividing method according to claim 1, wherein the metal layer of the wafer is removed by performing ablation processing by irradiating a laser beam along a second division line.