JP5968150B2

JP5968150B2 - ウエーハの加工方法

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Publication number: JP5968150B2
Application number: JP2012173440A
Authority: JP
Inventors: 中村　勝; 勝中村
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-08-03
Filing date: 2012-08-03
Publication date: 2016-08-10
Anticipated expiration: 2032-08-03
Also published as: JP2014033116A

Description

本発明は、ウエーハを個々のチップに分割するウエーハの加工方法に関する。

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するために、シリコン等の半導体基板の表面に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被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）と回路を形成する機能膜が積層された積層体によって半導体チップを形成せしめた形態の半導体ウエーハが実用化されている。また、半導体ウエーハのストリートにテストエレメントグループ（以下、ＴＥＧと呼ぶ）と称する金属膜が積層された金属パターンを部分的に配設し、半導体ウエーハを分割する前に金属パターンを通して回路の機能をテストするように構成した半導体ウエーハも実用化されている。

一方、近年半導体ウエーハ等の板状の被加工物を分割する方法として、その被加工物に対して透過性を有するレーザー光線を用い、分割すべき領域の内部に集光点を合わせてレーザー光線を照射するレーザー加工方法も試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、被加工物の一方の面側から内部に集光点を合わせて被加工物に対して透過性を有する赤外光領域のレーザー光線を照射し、被加工物の内部に分割予定ラインに沿って改質層を連続的に形成し、この改質層が形成されることによって強度が低下した分割予定ラインに沿って外力を加えることにより、被加工物を分割するものである。（例えば、特許文献１参照。）

特許第３４０８８０５号公報

しかし、表面にＬｏｗ−Ｋ膜が形成され、分割予定ライン上にＴＥＧを有するウエーハにおいて、裏面側からウエーハに対して透過性を有するレーザー光線を照射して内部改質層を形成する際に、レーザー光線の漏れ光によりＴＥＧの金属部等の反応しやすい領域が変質し表面膜等が剥離してしまうという問題がある。そのような剥離領域はウエーハの種類毎（ＴＥＧの位置材質等）により複数ランダムな位置に存在している。

本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、その目的は、剥離領域を複数有するウエーハにおいて、レーザー光線を照射することによる当該領域の加工品質の悪化を防ぐことができるウエーハの加工方法を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のウエーハの加工方法は、表面に格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された各領域にデバイスを有する複数のウエーハそれぞれを該分割予定ラインに沿って分割するウエーハの加工方法であって、表面側を保持手段で保持し、該複数のウエーハのうちの一つのウエーハの裏面からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線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該一つのウエーハの内部に改質層を形成する検査用改質層形成工程と、該検査用改質層形成工程において改質層を形成した該一つのウエーハの表面を検査手段によって該分割予定ラインに沿って観察し、該レーザー光線の漏れ光によって反応し表面膜が剥離した剥離領域を検出しＸ，Ｙ座標値を記憶し、該剥離領域のマッピングデータを取得する検査工程と、検査工程の後に、表面側を保持手段で保持し、該複数のウエーハのうちの他のウエーハの裏面からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を、該マッピングデータをもとに該剥離領域では停止又は出力を変更させつつ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少なくとも該剥離領域以外の該他のウエーハの内部に改質層を形成する改質層形成工程と、該改質層が形成された該他のウエーハに外力を付与し、該他のウエーハを該分割予定ラインに沿って分割する分割工程と、を備えることを特徴とする。

本発明のウエーハの加工方法は、レーザー光線の漏れ光によって生じる剥離領域のＸ，Ｙ座標値を事前に検査工程でマッピングデータとして取得し、マッピングデータに基づいて改質層形成工程で、当該剥離領域におけるレーザー光線の照射の停止又は出力を変更する。このために、レーザー光線を剥離領域を避けて照射できるとともに、照射する場合にもレーザー光線の出力を変更するので、剥離領域の発生を抑制することができる。したがって、他のウエーハの表面膜等の変質、剥離による加工品質の悪化を抑制することができる。

図１は、実施形態に係るウエーハの加工方法の加工対象としてのウエーハを示す図である。図２は、実施形態に係るウエーハの加工方法の検査用改質層形成工程を示す側断面図である。図３は、実施形態に係るウエーハの加工方法の検査用改質層形成工程後のウエーハを示す図である。図４は、実施形態に係るウエーハの加工方法の検査工程で得られた画像を示す図である。図５は、実施形態に係るウエーハの加工方法の改質層形成工程後のウエーハを示す図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態〕
本実施形態に係るウエーハの加工方法（以下、単に加工方法と呼ぶ）を、図１から図５に基づいて説明する。図１は、実施形態に係るウエーハの加工方法の加工対象としてのウエーハを示す斜視図である。図２は、実施形態に係るウエーハの加工方法の検査用改質層形成工程の概要を示す側断面図である。図３（ａ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の検査用改質層形成工程後のウエーハの斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）中のＩＩＩｂ部を拡大して示す斜視図である。図４は、実施形態に係るウエーハの加工方法の検査工程で得られた画像の概要を示す説明図である。図５（ａ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の改質層形成工程後のウエーハの斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）中のＶｂ部を拡大して示す斜視図である。

本実施形態に係る加工方法は、図１に示すウエーハＷを加工する加工方法であって、ウエーハＷにレーザー光線Ｌ（図２に示す）を照射して内部に改質層Ｋ（図２等に示す）を形成して個々のチップに分割する方法である。なお、本実施形態に係る加工方法により個々のチップに分割される加工対象としてのウエーハＷは、本実施形態ではシリコン、サファイア、ガリウムなどを母材とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。ウエーハＷは、図１に示すように、表面ＷＳに格子状に形成された複数の分割予定ラインＳによって区画された各領域にデバイスＤを有している。

また、ウエーハＷの表面ＷＳには、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被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）などの表面膜が積層されているとともに、分割予定ラインＳにTEGと称する金属膜が積層された金属パターンが部分的に配設されている。なお、同一ロッドの複数のウエーハＷは、前記金属パターンの位置及び形状等が同一となっているとともに、ロッドの異なるウエーハＷは、前記金属パターンの位置及び形状等が異なることが多い。

また、ウエーハＷは、デバイスＤが複数形成されている表面ＷＳに延性を有する粘着テープＴ（図２に示す）が貼着され、粘着テープＴに図示しない環状フレームが貼着されるなどして、各工程間を搬送される。

なお、改質層Ｋ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のそれとは異なる状態になった領域のことを意味し、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域、及びこれらの領域が混在した領域等を例示できる。

本実施形態に係る加工方法は、前述した金属パターンの位置及び形状等が同一な複数のウエーハＷそれぞれを分割予定ラインＳに沿って分割する方法であって、検査用改質層形成工程と、検査工程と、改質層形成工程と、分割工程とを備える。本実施形態に係る加工方法は、まず、検査用改質層形成工程において、前述した金属パターンの位置及び形状等が同一な複数のウエーハＷのうちの一つのウエーハＷ（以下、符号ＷＡを記す）を選択し、選択した一つのウエーハＷＡの表面ＷＳ側をレーザー加工装置１のチャックテーブル２（保持手段に相当）に載置し、ウエーハＷＡの表面ＷＳ側をチャックテーブル２で吸引保持する。その後、レーザー加工装置１が、撮像手段３（図２に示し、検査手段に相当）などの取得した画像に基いて、チャックテーブル２とレーザー光線照射手段４（図２に示す）との相対位置のアライメントを遂行した後、チャックテーブル２とレーザー光線照射手段４とを相対的に移動手段により移動させながら、図２に示すように、ウエーハＷＡの裏面ＷＲからウエーハＷＡに対して透過性を有する波長（例えば、１０６４ｎｍ）のレーザー光線ＬをウエーハＷＡの内部に集光点を合わせて分割予定ラインＳに沿って照射する。そして、分割予定ラインＳに沿ってウエーハＷＡの内部に改質層Ｋを形成する。図３（ａ）に示すように、全ての分割予定ラインＳに沿ってウエーハＷＡの内部に改質層Ｋを形成すると、検査工程に進む。なお、検査用改質層形成工程では、レーザー光線Ｌの出力を一定とする。

検査工程では、検査用改質層形成工程において全ての分割予定ラインＳに沿って内部に改質層Ｋを形成したウエーハＷＡをチャックテーブル２から取り外す。その後、撮像手段３によって、ウエーハＷＡの表面ＷＳを分割予定ラインＳに沿って観察する。すると、検査用改質層形成工程において、一定の出力のレーザー光線Ｌにより改質層Ｋが形成されているので、撮像手段３により撮像されて得られた図４に示す画像Ｇのように、レーザー光線Ｌの漏れ光によって金属パターンが反応して、金属パターンが設けられた箇所の表面膜が剥離している。そして、レーザー加工装置１の制御手段が、図４に示す画像Ｇにパターンマッチングや２値化処理などの種々の画像処理を施して、レーザー光線Ｌの漏れ光によって反応し表面膜が剥離した剥離領域Ｒ（図３（ａ）、図３（ｂ）及び図４に示す）を検出し、該剥離領域ＲのＸ，Ｙ座標値を記憶する。なお、Ｘ座標値及びＹ座標値は、例えば、ウエーハＷＡのノッチＮなどを位置を基準として、定められる。レーザー加工装置１の制御手段は、全ての剥離領域ＲのＸ座標値及びＹ座標値を示すマッピングデータを取得して、改質層形成工程に進む。

改質層形成工程では、検査工程の後に、前述した金属パターンの位置及び形状等が同一な複数のウエーハＷのうちの他のウエーハＷ（以下、符号ＷＢを記す）の表面ＷＳ側をレーザー加工装置１のチャックテーブル２に載置し、ウエーハＷＢの表面ＷＳ側をチャックテーブル２で吸引保持する。その後、レーザー加工装置１が、撮像手段３などの取得した画像に基いて、アライメントを遂行した後、チャックテーブル２とレーザー光線照射手段４とを相対的に移動手段により移動させながら、ウエーハＷＢの裏面ＷＲからウエーハＷＢに対して透過性を有する波長（例えば、１０６４ｎｍ）のレーザー光線ＬをウエーハＷＢの内部に集光点を合わせて分割予定ラインＳに沿って照射する。改質形成工程では、剥離領域Ｒのマッピングデータ及び撮像手段３がウエーハＷＢを撮像して得た画像をもとに、剥離領域Ｒではレーザー光線Ｌを停止し、剥離領域Ｒ以外では、レーザー光線Ｌの出力を一定とする。そして、分割予定ラインＳに沿って、剥離領域Ｒ以外のウエーハＷＢの内部に改質層Ｋを形成する。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、全ての分割予定ラインＳに沿って、剥離領域Ｒ以外のウエーハＷＢの内部に改質層Ｋを形成すると、分割工程に進む。

なお、検査用改質層形成工程、検査工程及び改質層形成工程で用いられるレーザー加工装置１は、図２に示すように、負圧によりウエーハＷＡ，ＷＢを吸引保持するチャックテーブル２と、ウエーハＷＡ，ＷＢの表面ＷＳ及び裏面ＷＲを撮像する撮像手段３と、ウエーハＷＡ，ＷＢの裏面ＷＲ側にレーザー光線Ｌを照射するレーザー光線照射手段４と、チャックテーブル２と撮像手段３及びレーザー光線照射手段４とを相対的に移動させる移動手段と、図示しない制御手段などを含んで構成されている。

分割工程では、改質層形成工程を実施した後、剥離領域Ｒ以外の全ての分割予定ラインＳに沿って改質層Ｋが内部に形成されたウエーハＷＢに、例えば、研削砥石などを用いて裏面ＷＲから研削加工を施し、ウエーハＷＢを仕上げ厚さへと薄化する。さらに、研削加工時の研削砥石などの研削動作により、分割予定ラインＳに沿ってウエーハＷＢに外力を付与し、ウエーハＷＢを分割予定ラインＳに沿って個々のチップに分割する。そして、個々のチップに分割されたウエーハＷＢは、裏面ＷＲ全面に図示しないＤＡＦ（Die Attach Film）が貼着されるなどして、次工程に搬送される。

また、本実施形態の加工方法では、前述した金属パターンの位置及び形状等が同一な複数のウエーハＷのうちの他のウエーハＷＢを個々のチップに分割する際には、前述した検査用改質層形成工程及び検査工程を実行することなく、改質層形成工程及び分割工程を実行する。要するに、本発明では、マッピングデータの更新を行なうことなく、金属パターンの位置及び形状等が同一な複数のウエーハＷを個々のチップに分割し、金属パターンの位置及び形状等が異なるウエーハＷを分割するたびに、マッピングデータの更新を行なう。さらに、前述した検査用改質層形成工程及び検査工程が実行される一つのウエーハＷＡは、改質層形成工程及び分割工程が実行されることなく、ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップとはならない。

以上のように、本実施形態に係る加工方法によれば、レーザー光線Ｌの漏れ光によって生じる剥離領域ＲのＸ，Ｙ座標値を事前に検査工程でマッピングデータとして取得し、マッピングデータに基づいて改質層形成工程で、当該剥離領域Ｒにおけるレーザー光線Ｌの照射の停止又は出力を変更する。このために、レーザー光線Ｌを剥離領域Ｒを避けて照射できるとともに、照射する場合にもレーザー光線Ｌの出力を変更するので、剥離領域Ｒの発生を抑制することができる。したがって、他のウエーハＷＢの表面膜等の変質、剥離による加工品質の悪化を抑制することができる。

前述した実施形態では、分割工程では、研削加工によりウエーハＷＢを分割予定ラインＳに沿って個々のチップに分割しているが、本発明では、分割工程では、研削加工に限らず種々の加工により、分割予定ラインＳに沿ってウエーハＷに外力を付与して、ウエーハＷを分割予定ラインＳに沿って個々のチップに分割しても良い。

また、本発明では、改質層形成工程において、剥離領域Ｒにおいてレーザー光線Ｌの照射を停止することなく、金属パターンに反応させない程度又は反応度合いを弱めるように、レーザー光線Ｌの出力を剥離領域Ｒ以外に照射する場合よりも低下させるなどの出力に変更させつつ分割予定ラインＳに沿ってレーザー光線Ｌを照射しても良い。要するに、本発明では、改質層形成工程では、ウエーハＷＢの裏面ＷＲからウエーハＷＢに対して透過性を有する波長のレーザー光線Ｌを、マッピングデータをもとに剥離領域Ｒでは停止又は出力を変更させつつ分割予定ラインＳに沿って照射して、分割予定ラインＳに沿って少なくとも剥離領域Ｒ以外のウエーハＷＢの内部に改質層Ｋを形成すれば良い。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

２チャックテーブル（保持手段）
３撮像手段
Ｄデバイス
Ｋ改質層
Ｌレーザー光線
Ｒ剥離領域
Ｓ分割予定ライン
Ｗウエーハ
ＷＡ一つのウエーハ
ＷＢ他のウエーハ
ＷＳ表面
ＷＲ裏面

Claims

表面に格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された各領域にデバイスを有する複数のウエーハそれぞれを該分割予定ラインに沿って分割するウエーハの加工方法であって、
表面側を保持手段で保持し、該複数のウエーハのうちの一つのウエーハの裏面からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線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該一つのウエーハの内部に改質層を形成する検査用改質層形成工程と、
該検査用改質層形成工程において改質層を形成した該一つのウエーハの表面を検査手段によって該分割予定ラインに沿って観察し、該レーザー光線の漏れ光によって反応し表面膜が剥離した剥離領域を検出しＸ，Ｙ座標値を記憶し、該剥離領域のマッピングデータを取得する検査工程と、
検査工程の後に、表面側を保持手段で保持し、該複数のウエーハのうちの他のウエーハの裏面からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を、該マッピングデータをもとに該剥離領域では停止又は出力を変更させつつ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少なくとも該剥離領域以外の該他のウエーハの内部に改質層を形成する改質層形成工程と、
該改質層が形成された該他のウエーハに外力を付与し、該他のウエーハを該分割予定ラインに沿って分割する分割工程と、
を備えるウエーハの加工方法。