JP6684182B2 - デバイスウエーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、デバイスウエーハをデバイスに分割するデバイスウエーハの加工方法に関する。

デバイスウエーハの分割には、ダイシング装置やレーザ加工装置が用いられている。ダイシング装置は、破砕加工であるため、カケ（チッピング）が発生しやすく、分割されたチップの抗折強度が低くなったり、加工時間が比較的長くなったりするという問題がある。また、レーザ加工装置によりウエーハ内部に変質層を形成して分割する方法では、カケが少なく切り代も小さいという利点があるが、分割されたチップ同士が隣接するため、その後の搬送時にチップ同士がこすれてカケを発生させてしまうという問題も残されていた。

そこで、プラズマエッチングを利用してデバイスウエーハを個々のデバイスチップに分割するという加工方法（プラズマダイシング）が提案された（例えば、特許文献１参照）。この加工方法によれば、デバイスウエーハの直径が大きくなっても溝を形成する加工時間は変わらず、抗折強度の高いデバイスチップが形成できる。

特開２００６−２１０４０１号公報

しかしながら、デバイスがＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）である場合などには、デバイスウエーハは、裏面に電極となる金属膜又はダイアタッチフィルム等のプラズマエッチングが困難な金属膜が形成されている場合がある。特許文献１に示された加工方法では、プラズマエッチングが困難な金属膜が裏面に形成されたデバイスウエーハのデバイスチップへの分割が容易ではなかった。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、裏面にプラズマエッチングが困難な金属膜が形成されたデバイスウエーハのデバイスチップへの分割を容易化できるデバイスウエーハの加工方法を提供する。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のデバイスウエーハの加工方法は、表面の交差する複数の分割予定ラインによって区画された基板上の各領域に積層されたパッシベーション膜を含む複数のデバイスが形成されており、該分割予定ライン上の領域に該基板表面が露出し、裏面全面に金属膜が形成されたデバイスウエーハを加工するデバイスウエーハの加工方法であって、該デバイスウエーハの外周部にプラズマ耐性を有する保護部材を形成する保護部材形成工程と、該デバイスウエーハの裏面側を保持し、該デバイスウエーハの表面側から該パッシベーション膜及び該保護部材をマスクにして該分割予定ラインに沿ってプラズマエッチングして、該金属膜に延び且つ該デバイスウエーハの外周面に露出しない溝を形成する溝形成工程と、該溝形成工程を実施した後、該デバイスウエーハ表面に水を供給し該溝を水で満たす水供給工程と、該水供給工程後に該デバイスウエーハの表面を封止部材で封止する封止工程と、該封止工程を実施した後に該デバイスウエーハを冷却し該溝に満たされた水を凍結させ、凍結された水の体積増加による力により該金属膜を該分割予定ラインに沿って破断し個々のデバイスに分割する分割工程と、を備えることを特徴とする。

該分割工程では、該デバイスウエーハの裏面側が下方に向けて配置されてもよい。

該封止部材として、剛性を有するプレートを用いてよい。

本発明のデバイスウエーハの加工方法は、水の凝固による体積膨張（約１０％増加）を利用して膜を破断するので、デバイスウエーハを容易に個々のデバイスに分割することができる。

図１は、実施形態１に係るデバイスウエーハの加工方法の加工対象のデバイスウエーハを示す斜視図である。 図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 図３は、図２に示されたデバイスウエーハのパッシベーション膜により被覆された分割予定ラインにアブレーション加工を施す状態を示す断面図である。 図４は、実施形態１に係るデバイスウエーハの加工方法の流れを示すフローチャートである。 図５は、図４に示されたデバイスウエーハの加工方法の保護部材形成工程に用いられるレジスト塗布装置の概略の構成を示す斜視図である。 図６は、図４に示されたデバイスウエーハの加工方法の保護部材形成工程後のデバイスウエーハの断面図である。 図７は、図４に示されたデバイスウエーハの加工方法の溝形成工程で用いられるエッチング装置の一例を示す断面図である。 図８は、図４に示されたデバイスウエーハの加工方法の溝形成工程後のデバイスウエーハの断面図である。 図９は、図４に示されたデバイスウエーハの加工方法の水供給工程後のデバイスウエーハの断面図である。 図１０は、図４に示されたデバイスウエーハの加工方法の封止工程を示すデバイスウエーハの断面図である。 図１１は、図４に示されたデバイスウエーハの加工方法の封止工程後のデバイスウエーハの断面図である。 図１２は、図４に示されたデバイスウエーハの加工方法の分割工程に用いられる冷却装置の断面図である。 図１３は、図４に示されたデバイスウエーハの加工方法の分割工程を示すデバイスウエーハの要部の断面図である。 図１４は、図４に示されたデバイスウエーハの加工方法の加工後のデバイスウエーハの断面図である。 図１５は、実施形態２に係るデバイスウエーハの加工方法の保護部材形成工程後のデバイスウエーハの断面図である。 図１６は、実施形態２に係るデバイスウエーハの加工方法の封止工程後のデバイスウエーハの断面図である。 図１７は、実施形態２に係るデバイスウエーハの加工方法の分割工程を示すデバイスウエーハの要部の断面図である。 図１８は、実施形態２に係るデバイスウエーハの加工方法の加工後のデバイスウエーハの断面図である。 図１９は、各実施形態の変形例１に係るデバイスウエーハの加工方法の分割工程に用いられる冷却装置の側面図である。 図２０は、各実施形態の変形例２に係るデバイスウエーハの加工方法の分割工程に用いられる冷却装置の側面図である。 図２１は、各実施形態の変形例３に係るデバイスウエーハの加工方法の加工対象のデバイスウエーハの断面図である。 図２２は、各実施形態の変形例４に係るデバイスウエーハの加工方法の溝形成工程で用いられるエッチング装置の一例を示す断面図である。 図２３は、各実施形態の変形例５に係るデバイスウエーハの加工方法の加工対象のデバイスウエーハの要部の断面図である。

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１〕
実施形態１に係るデバイスウエーハの加工方法を図面を参照して説明する。図１は、実施形態１に係るデバイスウエーハの加工方法の加工対象のデバイスウエーハを示す斜視図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図３は、図２に示されたデバイスウエーハのパッシベーション膜により被覆された分割予定ラインにアブレーション加工を施す状態を示す断面図である。

実施形態１に係るデバイスウエーハの加工方法は、図１に示すデバイスウエーハＷを加工する加工方法である。図１に示すデバイスウエーハＷは、実施形態１ではシリコン、サファイア、ガリウムヒ素などを基板Ｓ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。デバイスウエーハＷは、図１に示すように、表面ＷＳの交差（実施形態１では、直交）する複数の分割予定ラインＬによって区画された基板Ｓ上の各領域にそれぞれデバイスＤが形成されている。デバイスウエーハＷは、複数のデバイスＤが基板Ｓ上に形成されている。また、デバイスウエーハＷは、裏面ＷＲ全面にプラズマエッチングが困難な金属膜Ｆが形成されている。実施形態１に係るデバイスウエーハＷは、分割予定ラインＬの幅が数十μｍ程度以下で、かつデバイスＤの大きさが０．１ｍｍ角以上かつ２０ｍｍ角以下であり、プラズマエッチングによりデバイスチップＤＴに分割されるのが好適なものである。また、実施形態１に係るデバイスウエーハＷの厚さは、３０μｍ以上で且つ３００μｍ以下である。なお、デバイスチップＤＴは、基板Ｓの一部とデバイスＤとを含んで構成される。

また、デバイスウエーハＷのデバイスＤは、図２に示すように、ＩＣ(Integrated Circuit)等の回路Ｃと、回路Ｃの表面を被覆するパッシベーション（不動態化又は不活性化）膜ＰＦとを含んで構成する。パッシベーション膜ＰＦは、基板Ｓ上の各領域に積層されて、回路Ｃを外部環境から保護し、回路Ｃを物理的及び化学的に保護する。パッシベーション膜ＰＦは、シリコン窒化（Ｓｉ_３Ｎ_４）膜やシリコン酸化（ＳｉＯ₂）膜などにより構成され、実施形態１において、回路Ｃを被覆し、分割予定ラインＬを被覆していない。即ち、デバイスウエーハＷは、分割予定ラインＬ上の領域に基板Ｓ表面が露出している、又はパッシベーション膜ＰＦが除去されている。また、実施形態１において、デバイスＤは、ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）であり、金属膜Ｆは、銅合金などの導電体により構成された膜である。金属膜Ｆは、デバイスウエーハＷの基板Ｓの表面ＷＳにデバイスＤを形成した後、基板Ｓが所定の厚みになるまで基板Ｓの裏面が研削された後に形成される。実施形態１において、金属膜Ｆは、スパッタリング又はＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学気相成長）により形成される。また、実施形態１において、金属膜Ｆは、チタン、ニッケル及び金のうち一以上の金属により構成された厚さが数μｍ〜１０μｍ程度の多層膜である。

また、実施形態１において、デバイスウエーハＷは、図３に示すように、パッシベーション膜ＰＦがデバイスＤの回路Ｃ及び分割予定ラインＬを被覆した状態にある場合には、レーザ加工ユニット１３により分割予定ラインＬにアブレーション加工が施されて、分割予定ラインＬ上のパッシベーション膜ＰＦが除去される。

デバイスウエーハＷの分割予定ラインＬにアブレーション加工を施す際には、デバイスウエーハＷの表面ＷＳにポリビニルアルコール（polyvinyl alcohol：ＰＶＡ）又はポリビニルピロリドン（polyvinyl pyrrolidone：ＰＶＰ）等を含む水溶性樹脂により構成される図示しない保護膜を形成する。アブレーション加工を施す際には、レーザ加工ユニット１３の図示しないチャックテーブルに表面ＷＳに図示しない保護膜が形成されたデバイスウエーハＷを吸引保持し、レーザ光照射ユニット１６の加工ヘッド１５を分割予定ラインＬに沿って移動させながらレーザ光照射ユニット１６の加工ヘッド１５からレーザ光ＬＲを分割予定ラインＬに照射して、分割予定ラインＬのパッシベーション膜ＰＦにアブレーション加工を施す。パッシベーション膜ＰＦにアブレーション加工を施した後、図示しない保護膜を除去して、分割予定ラインＬの基板Ｓ表面を露出する。実施形態１において、分割予定ラインＬにレーザ光ＬＲを照射して、アブレーション加工を施して、分割予定ラインＬの基板Ｓ表面を露出しているが、本発明は、これに限定されず、分割予定ラインＬに切削ブレードを用いた切削加工を施して、分割予定ラインＬのパッシべーション膜ＰＦを除去して、分割予定ラインＬの基板Ｓ表面を露出しても良い。

次に、デバイスウエーハの加工方法を図面を参照して説明する。図４は、実施形態１に係るデバイスウエーハの加工方法の流れを示すフローチャートである。図５は、図４に示されたデバイスウエーハの加工方法の保護部材形成工程に用いられるレジスト塗布装置の概略の構成を示す斜視図である。図６は、図４に示されたデバイスウエーハの加工方法の保護部材形成工程後のデバイスウエーハの断面図である。図７は、図４に示されたデバイスウエーハの加工方法の溝形成工程で用いられるエッチング装置の一例を示す断面図である。図８は、図４に示されたデバイスウエーハの加工方法の溝形成工程後のデバイスウエーハの断面図である。図９は、図４に示されたデバイスウエーハの加工方法の水供給工程後のデバイスウエーハの断面図である。図１０は、図４に示されたデバイスウエーハの加工方法の封止工程を示すデバイスウエーハの断面図である。図１１は、図４に示されたデバイスウエーハの加工方法の封止工程後のデバイスウエーハの断面図である。図１２は、図４に示されたデバイスウエーハの加工方法の分割工程に用いられる冷却装置の断面図である。図１３は、図４に示されたデバイスウエーハの加工方法の分割工程を示すデバイスウエーハの要部の断面図である。図１４は、図４に示されたデバイスウエーハの加工方法の加工後のデバイスウエーハの断面図である。

実施形態１に係るデバイスウエーハの加工方法（以下、単に加工方法と記す）は、デバイスウエーハＷを分割予定ラインＬに沿って切断して、デバイスウエーハＷをデバイスチップＤＴに分割（個片化ともいう）する方法である。

加工方法は、図４に示すように、保護部材形成工程ＳＴ１と、溝形成工程ＳＴ２と、水供給工程ＳＴ３と、封止工程ＳＴ４と、分割工程ＳＴ５とを備える。

保護部材形成工程ＳＴ１は、デバイスウエーハＷの図１及び図５に示す外周部ＰＰにプラズマ耐性を有する保護部材５（図６に示す）を形成する工程である。保護部材形成工程ＳＴ１は、デバイスウエーハＷの裏面ＷＲに図６に示す支持部材１０を貼着し、支持部材１０を介して図５に示すレジスト塗布装置４０の図示しないチャックテーブルにデバイスウエーハＷを保持する。保護部材形成工程ＳＴ１は、レジスト塗布装置４０の塗布ノズル４１から保護部材５であるレジストＲＳをデバイスウエーハＷの表面ＷＳのデバイスＤが形成されていない外周部ＰＰに塗布する。

なお、実施形態１において、デバイスウエーハＷの外周部ＰＰは、パッシベーション膜ＰＦが除去されて基板Ｓ表面が露出している。塗布ノズル４１は、デバイスウエーハＷの径方向と長手方向が平行な吐出口４１ａを備え、吐出口４１ａを通してレジストＲＳをデバイスウエーハＷの表面ＷＳの外周部ＰＰに塗布する。実施形態１において、保護部材形成工程ＳＴ１は、塗布ノズル４１の吐出口４１ａをデバイスウエーハＷの表面ＷＳの外周部ＰＰに対向させて、塗布ノズル４１とデバイスウエーハＷとをデバイスウエーハＷの外周部ＰＰに沿って相対的に移動させながら塗布ノズル４１からレジストＲＳを塗布する。保護部材形成工程ＳＴ１は、図６に示すように、デバイスウエーハＷの表面ＷＳの外周部ＰＰの全周に保護部材５であるレジストＲＳを形成する。レジストＲＳは、プラズマエッチングされにくい、又はプラズマエッチングが困難な材料により構成され、実施形態１では、所謂フォトレジストである。

溝形成工程ＳＴ２は、デバイスウエーハＷの裏面ＷＲ側に貼着された支持部材１０を介して裏面ＷＲ側を保持し、デバイスウエーハＷの表面ＷＳ側からパッシベーション膜ＰＦ及びレジストＲＳをマスクにして分割予定ラインＬに沿って基板Ｓ表面の露出部分をプラズマエッチングして、デバイスウエーハＷの表面ＷＳ側から金属膜Ｆのある方向に延びかつデバイスウエーハＷの外周面ＰＳに露出しない溝Ｒ（図８に示す）を形成する工程である。溝形成工程ＳＴ２は、図７に示すエッチングユニット２０のハウジング２１の開口２２を通して、デバイスウエーハＷをハウジング２１内に収容し、開口２２をゲートバルブ２６により閉じる。そして、デバイスウエーハＷの裏面ＷＲ側を支持部材１０を介して高周波電源２３に接続された下部電極２４上の吸着保持部材２５（静電チャック、ＥＳＣ：Electrostatic chuck）に静電気力で吸着、保持する。

次に、図示しない冷媒供給手段から下部電極２４内の図示しない冷却通路内に冷媒を循環させ、排気装置２７を作動してハウジング２１内の雰囲気を排気口２８を通して真空排気し、ガス供給手段２９から高周波電源３２に接続された上部電極３０の噴出口３１を通してハウジング２１内にエッチングガスをデバイスウエーハＷの表面ＷＳ側に向けて供給する。なお、この際、ハウジング２１内を所定の圧力に維持する。そして、エッチングガスを供給した状態で、高周波電源３２から上部電極３０に高周波電力を印加する。これにより、下部電極２４と上部電極３０との間にプラズマが発生し、下部電極２４に高周波電源２３から高周波電力を供給してプラズマ中のイオンをデバイスウエーハＷに引き込み、デバイスウエーハＷの表面ＷＳをエッチングする。

デバイスウエーハＷの分割予定ラインＬの基板Ｓが露出しているために、溝形成工程ＳＴ２は、エッチングガスの種類、高周波電源２３，３２が印加する高周波電力の周波数及び電力を、基板Ｓのエッチングレートが高く、パッシベーション膜ＰＦのエッチングレートが基板Ｓのエッチングレートよりも低い条件に選択される。実施形態１において、基板Ｓのエッチングレートのパッシベーション膜ＰＦのエッチングレートに対する比（エッチング選択比）が、５００以上であるとよい。例えば、高周波電源３２が印加する高周波電力の周波数は、２ＭＨｚ又は１３．５６ＭＨｚであり、高周波電源２３が印加する高周波電力の周波数は、１３．５６ＭＨｚである。

溝形成工程ＳＴ２は、基板Ｓのエッチングレートがパッシべーション膜ＰＦのエッチングレートよりも十分高いので、基板Ｓがパッシベーション膜ＰＦよりも早くエッチングされ、分割予定ラインＬに表面から金属膜Ｆに延びる溝Ｒが形成される。また、溝形成工程ＳＴ２は、デバイスウエーハＷの表面ＷＳの外周部ＰＰの全周にレジストＲＳが形成されているために、溝ＲがデバイスウエーハＷの外周面ＰＳ（又は外縁ともいう）に開口することなく、表面ＷＳから裏面ＷＲに向かって延びる。また、実施形態１において、基板Ｓのエッチングレートのパッシベーション膜ＰＦのエッチングレートに対する比は、図８に示すように、溝Ｒが金属膜Ｆに到達してもデバイスＤの回路Ｃを保護するパッシベーション膜ＰＦが残存する値であることが望ましい。実施形態１において、溝Ｒが金属膜Ｆに到達する時間、エッチングを行った後、溝形成工程ＳＴ２を終了するが、本発明は、溝形成工程ＳＴ２において形成される溝Ｒは、金属膜Ｆに到達しなくても良い。即ち、本発明は、溝Ｒの底に基板Ｓの一部が残存しても良い。

水供給工程ＳＴ３は、溝形成工程ＳＴ２を実施した後、デバイスウエーハＷ表面ＷＳに水を供給して、溝Ｒを水ＷＴで満たす工程である。水供給工程ＳＴ３は、デバイスウエーハＷの表面ＷＳを上方に位置付け、デバイスウエーハＷの表面ＷＳを水平方向と平行にした後に、図９に示すように、表面ＷＳに水ＷＴを供給して溝Ｒ内を水ＷＴで満たす。

封止工程ＳＴ４は、水供給工程ＳＴ３後にデバイスウエーハＷの表面ＷＳを封止部材１２で封止する工程である。封止部材１２は、デバイスウエーハＷと同等の大きさの円盤状に形成され、剛性を有する硬質な材料で構成されている。封止部材１２は、剛性を有するプレートである。封止部材１２は、紫外線を透過する樹脂又はガラスにより構成されても良く、紫外線を透過しない材料で構成されても良い。封止部材１２は、図１０に示すように、紫外線を照射することにより接着力が低下する接着剤１１を用いてデバイスウエーハＷの表面ＷＳに貼着されても良く、接着剤１１を用いることなくデバイスウエーハＷの表面ＷＳに貼り付けられても良い。実施形態１において、封止部材１２は、接着剤１１を用いてデバイスウエーハＷの表面ＷＳに貼着されるが、封止部材１２とデバイスウエーハＷの裏面ＷＲとを複数個所でクランプして、デバイスウエーハＷの表面ＷＳを封止部材１２で封止しても良い。

接着剤１１は、紫外線を照射することにより接着力が低下し、容易に封止部材１２をデバイスウエーハＷの表面ＷＳから剥離できるものを使用するとよい。接着剤１１は、例えば、紫外線を照射することにより膨張あるいは発泡するマイクロカプセル又は発泡剤などが混入されたものにより構成される。接着剤１１は、紫外線を照射することにより硬化するものにより構成されても良い。実施形態１において、封止工程ＳＴ４は、図１１に示すように、デバイスウエーハＷの表面ＷＳに接着剤１１を介して封止部材１２を貼着した後、支持部材１０をデバイスウエーハＷの裏面ＷＲから剥がす。

分割工程ＳＴ５は、封止工程ＳＴ４を実施した後にデバイスウエーハＷを冷却し、溝Ｒに満たされた水ＷＴを凍結即ち凝固させ、凍結即ち凝固された水ＷＴの凍結前からの体積増加よる力により金属膜Ｆを分割予定ラインＬに沿って破断し、デバイスウエーハＷを個々のデバイスＤに分割する固定である。分割工程ＳＴ５は、図１２に示す冷却装置５０のチャンバー５１内にデバイスウエーハＷを収容し、デバイスウエーハＷの裏面ＷＲ側が下方に向けて配置されるように、デバイスウエーハＷに貼着された封止部材１２を冷却装置５０の保持部５２で保持する。分割工程ＳＴ５は、冷却装置５０の保持部５２即ちデバイスウエーハＷよりも下方でチャンバー５１内に開口した冷却ガス供給管５３を通してチャンバー５１内に摂氏ゼロ度未満の冷却ガス５４を供給して、チャンバー５１内を冷却する。分割工程ＳＴ５は、チャンバー５１内に冷却ガス５４を供給することにより溝Ｒ内に満たされた水ＷＴを凍結させる。

凍結すると、水ＷＴは、凍結前よりも体積が約１０％増加するために、溝Ｒ内で膨張しようとする。デバイスウエーハＷの表面ＷＳには、剛性を有するプレートである封止部材１２が貼着されているために、溝Ｒ内の水ＷＴは、凍結する際に金属膜Ｆを溝Ｒの外側に押圧する。分割工程ＳＴ５は、凍結した水ＷＴが溝Ｒの幅方向の両縁に沿って、図１３に示すように、金属膜Ｆを破断して、図１４に示すように、デバイスウエーハＷを個々のデバイスＤ即ちデバイスチップＤＴに分割する。

その後、デバイスウエーハＷは、乾燥、洗浄された後、封止部材１２が紫外線を透過する場合には、表面ＷＳ側から封止部材１２を通してデバイスウエーハＷに紫外線を照射する。接着剤１１の接着力を低下させ、個々のデバイスＤ即ちデバイスチップＤＴが封止部材１２からピックアップされる。また、本発明は、デバイスウエーハＷの裏面ＷＲに図示しない他の支持部材を貼着し、封止部材１２をデバイスウエーハＷから剥がした後、個々のデバイスＤ即ちデバイスチップＤＴを他の支持部材からピックアップしても良い。なお、本発明では、封止部材１２が紫外線を透過しない場合には、接着剤１１として熱硬化型の接着剤を用いても良い。

実施形態１に係る加工方法は、保護部材形成工程ＳＴ１においてデバイスウエーハＷの表面ＷＳの外周部ＰＰにレジストＲＳを形成し、溝形成工程ＳＴ２においてデバイスウエーハＷの分割予定ラインＬの表面から金属膜Ｆに延び外周面ＰＳに露出しない溝Ｒを形成する。また、実施形態１に係る加工方法は、水供給工程ＳＴ３において溝Ｒ内に水ＷＴを満たし、封止工程ＳＴ４においてデバイスウエーハＷの表面ＷＳを封止部材１２で封止した後、分割工程ＳＴ５において溝Ｒ内に満たされた水ＷＴを凍結させる。このために、実施形態１に係る加工方法は、水ＷＴが凍結即ち凝固による体積膨張を利用して金属膜Ｆを分割予定ラインＬに沿って破断する。その結果、実施形態１に係る加工方法は、デバイスウエーハＷを容易に個々のデバイスＤ即ちデバイスチップＤＴに分割することができる（個片化することができる）。

また、加工方法は、分割工程ＳＴ５では、デバイスウエーハＷの裏面ＷＲ即ち金属膜Ｆが下方に向けて配置されるので、破断した金属膜ＦがデバイスチップＤＴから下方に落ちて、デバイスチップＤＴに付着することを抑制することができる。また、加工方法は、封止部材１２が剛性を有するプレートであるので、分割工程における水ＷＴの体積膨張により発生する力が金属膜Ｆに作用し易くなる。その結果、当該加工方法は、金属膜Ｆを分割予定ラインＬに沿って確実に破断することができる。

また、加工方法は、溝形成工程ＳＴ２において、プラズマエッチングにより分割予定ラインＬに溝Ｒを形成するので、分割予定ラインＬの幅が数十μｍ以下でかつデバイスＤが０．１ｍｍ角以上でかつ２０ｍｍ角以下のデバイスウエーハＷのデバイスチップＤＴへの分割に好適である。また、加工方法は、封止部材１２が剛性を有するプレートであるので、溝Ｒ内に満たされた水ＷＴが号擦る際の体積膨張により発生する力が金属膜Ｆを外側の押し出す方法に作用する。その結果、加工方法は、金属膜Ｆを破断することができる。

また、加工方法は、溝Ｒ内に満たされた水ＷＴが凍結即ち凝固する際の体積膨張を利用して金属膜Ｆを破断するので、デバイスウエーハＷを湾曲（変形）させることなく金属膜Ｆを破断することとなる。このために、加工方法は、金属膜Ｆを破断する際に、デバイスチップＤＴ同士が擦れることを抑制でき、デバイスチップＤＴにカケ（チッピング）が発生することを抑制できる。

〔実施形態２〕
実施形態２に係るデバイスウエーハの加工方法を図面を参照して説明する。図１５は、実施形態２に係るデバイスウエーハの加工方法の保護部材形成工程後のデバイスウエーハの断面図である。図１６は、実施形態２に係るデバイスウエーハの加工方法の封止工程後のデバイスウエーハの断面図である。図１７は、実施形態２に係るデバイスウエーハの加工方法の分割工程を示すデバイスウエーハの要部の断面図である。図１８は、実施形態２に係るデバイスウエーハの加工方法の加工後のデバイスウエーハの断面図である。図１５から図１８は、実施形態１と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

実施形態２に係るデバイスウエーハの加工方法（以下、単に加工方法と記す）は、保護部材形成工程ＳＴ１において、デバイスウエーハＷの裏面ＷＲに貼着する支持部材１０として、軟質でかつ外縁にステンレス鋼などの硬質な材料により構成された環状フレームＦＬが取り付けられたダイシングテープＴを用いること以外、実施形態１と同様である。

また、実施形態２に係る加工方法は、封止工程ＳＴ４において、図１６に示すように、封止部材１２の外縁と環状フレームＦＬの外縁とをクランパ６０により密に接触させて、封止部材１２とデバイスウエーハＷとを密着させる。実施形態２に係る加工方法は、分割工程ＳＴ５において、溝Ｒ内に満たされた水ＷＴを凍結即ち凝固させる際の体積膨張により金属膜Ｆを破断するが、デバイスウエーハＷの裏面ＷＲにダイシングテープＴである支持部材１０が貼着されているので、図１７及び図１８に示すように、破断した金属膜ＦＡがダイシングテープＴに貼着されたままとなる。その後、実施形態２に係る加工方法は、図１８に示すように、封止部材１２が剥がされた後、デバイスＤがダイシングテープＴからピックアップされる。なお、図１７及び図１８は、ダイシングテープＴが波打っている様子を強調して描いている。

実施形態２に係る加工方法は、溝形成工程ＳＴ２において形成されたデバイスウエーハＷの分割予定ラインＬの表面から金属膜Ｆに延び外周面ＰＳに露出しない溝Ｒ内に満たされた水ＷＴを凍結即ち凝固させて、金属膜Ｆを分割予定ラインＬに沿って破断するのでデバイスウエーハＷを容易に個々のデバイスＤ即ちデバイスチップＤＴに分割することができる（個片化することができる）。また、実施形態２に係る加工方法は、デバイスウエーハＷの裏面ＷＲにダイシングテープＴである支持部材１０を貼着させた状態で溝Ｒ内の水ＷＴを凍結即ち凝固させるので、破断した金属膜Ｆが飛散することを抑制することができる。また、実施形態２に係る加工方法は、ダイシングテープＴを貼着したまま分割工程ＳＴ５を実施しているが、本発明では、裏面ＷＲからダイシングテープＴを剥離した後、分割工程ＳＴ５を実施してもよい。

前述した実施形態１及び実施形態２によれば、以下のデバイスウエーハの加工方法が含まれる。また、各実施形態に含まれるデバイスウエーハの加工方法を有するデバイスの製造方法が含まれる。

（付記１）
表面の交差する複数の分割予定ラインによって区画された基板上の各領域に積層されたパッシベーション膜を含む複数のデバイスが形成されており、該分割予定ライン上の領域に該基板表面が露出し、裏面全面に金属膜が形成されたデバイスウエーハを加工するデバイスウエーハの加工方法であって、
外周部にプラズマ耐性を有する保護部材が形成され、かつ該裏面側が保持されて、該表面側から該パッシベーション膜及び該保護部材をマスクにして該分割予定ラインに沿ってプラズマエッチングされて、該金属膜に延び且つ外周面に露出しない溝が形成されたデバイスウエーハ表面に水を供給し該溝を水で満たす水供給工程と、
該水供給工程後に該デバイスウエーハの表面を封止部材で封止する封止工程と、
該封止工程を実施した後に該デバイスウエーハを冷却し該溝に満たされた水を凍結させ、凍結された水の体積増加による力により該金属膜を該分割予定ラインに沿って破断し個々のデバイスに分割する分割工程と、を備えるデバイスウエーハの加工方法。

〔変形例１〕
各実施形態の変形例１に係るデバイスウエーハの加工方法を図面を参照して説明する。図１９は、各実施形態の変形例１に係るデバイスウエーハの加工方法の分割工程に用いられる冷却装置の側面図である。図１９は、実施形態１と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

各実施形態の変形例１に係るデバイスウエーハの加工方法（以下、単に加工方法と記す）は、分割工程ＳＴ５において、図１９に示す冷却装置５０−１を用いる。図１９に示す冷却装置５０−１は、ベルチェ素子を内蔵し、吸熱面５５ａ側に封止部材１２を介してデバイスウエーハＷが載置される冷却テーブル５５と、冷却テーブル５５の発熱面５５ｂ側に取り付けられかつ発熱面５５ｂの熱を外部に放熱する放熱部材５６とを備える。変形例１に係る加工方法は、実施形態１と同様に、溝Ｒ内に満たされた水ＷＴを凍結即ち凝固させて、金属膜Ｆを分割予定ラインＬに沿って破断するのでデバイスウエーハＷを容易に個々のデバイスＤ即ちデバイスチップＤＴに分割することができる（個片化することができる）。

〔変形例２〕
各実施形態の変形例２に係るデバイスウエーハの加工方法を図面を参照して説明する。図２０は、各実施形態の変形例２に係るデバイスウエーハの加工方法の分割工程に用いられる冷却装置の側面図である。図２０は、実施形態１と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

各実施形態の変形例２に係るデバイスウエーハの加工方法（以下、単に加工方法と記す）は、分割工程ＳＴ５において、図２０に示す冷却装置５０−２を用いる。図２０に示す冷却装置５０−２は、冷媒を循環させる循環路５７を内蔵し、表面５５ｃに封止部材１２を介してデバイスウエーハＷが載置される冷却テーブル５５−２を備える。変形例２に係る加工方法は、実施形態１と同様に、溝Ｒ内に満たされた水ＷＴを凍結即ち凝固させて、金属膜Ｆを分割予定ラインＬに沿って破断するのでデバイスウエーハＷを容易に個々のデバイスＤ即ちデバイスチップＤＴに分割することができる（個片化することができる）。

〔変形例３〕
各実施形態の変形例３に係るデバイスウエーハの加工方法を図面を参照して説明する。図２１は、各実施形態の変形例３に係るデバイスウエーハの加工方法の加工対象のデバイスウエーハの断面図である。図２１は、実施形態１と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

各実施形態の変形例３に係るデバイスウエーハの加工方法（以下、単に加工方法と記す）の加工対象のデバイスウエーハＷは、外周部ＰＰのパッシベーション膜ＰＦが除去されることなく残される。変形例３に係る加工方法は、デバイスウエーハＷにデバイスＤを形成する所謂前工程が、保護部材形成工程ＳＴ１を含む。また、変形例３に係る加工方法は、溝形成工程ＳＴ２において、保護部材５であるパッシベーション膜ＰＦをマスクとして溝Ｒを形成する。また、変形例３に係る加工方法の加工対象のデバイスウエーハＷは、保護部材５としてパッシベーション膜ＰＦを用いたが、スパッタリングにより金属により構成された保護部材５を用いても良い。変形例３に係る加工方法は、実施形態１と同様に、溝Ｒ内に満たされた水ＷＴを凍結即ち凝固させて、金属膜Ｆを分割予定ラインＬに沿って破断するのでデバイスウエーハＷを容易に個々のデバイスＤ即ちデバイスチップＤＴに分割することができる（個片化することができる）。

〔変形例４〕
各実施形態の変形例４に係るデバイスウエーハの加工方法を図面を参照して説明する。図２２は、各実施形態の変形例４に係るデバイスウエーハの加工方法の溝形成工程で用いられるエッチング装置の一例を示す断面図である。図２２は、実施形態１と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

各実施形態の変形例４係るデバイスウエーハの加工方法（以下、単に加工方法と記す）の溝形成工程ＳＴ２で用いられるエッチング装置２０−４は、保護部材形成部３３を備える。保護部材形成部３３は、吸着保持部材２５の上方に配置された保護部材５であるリング状部材３４と、リング状部材３４を上下動させるスライド支持部３５とを備える。リング状部材３４は、内径がデバイスウエーハＷの外周部ＰＰの直径と等しい円環状に形成され、プラズマエッチングされにくいステンレス鋼などの金属により構成されている。スライド支持部３５は、リング状部材３４を上下動させる昇降シリンダ３６と、リング状部材３４の移動方向を案内する案内部材３７とを備える。エッチング装置２０−４は、リング状部材３４を上昇させた状態で、吸着保持部材２５にデバイスウエーハＷを保持した後、リング状部材３４を降下させて、リング状部材３４をデバイスウエーハＷの表面ＷＳの外周部ＰＰに密に接触させて、保護部材形成工程ＳＴ１を実施する。変形例４に係る加工方法は、実施形態１と同様に、溝Ｒ内に満たされた水ＷＴを凍結即ち凝固させて、金属膜Ｆを分割予定ラインＬに沿って破断するのでデバイスウエーハＷを容易に個々のデバイスＤ即ちデバイスチップＤＴに分割することができる（個片化することができる）。

〔変形例５〕
各実施形態の変形例５に係るデバイスウエーハの加工方法を図面を参照して説明する。図２３は、各実施形態の変形例５に係るデバイスウエーハの加工方法の加工対象のデバイスウエーハの要部の断面図である。図２３は、実施形態１と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

各実施形態のデバイスウエーハの加工方法の加工対象のデバイスウエーハＷ−１は、図２３に示すように、金属部材として、例えば、分割予定ラインＬにＴＥＧ（Test Element Group）２００が設けられても良い。ＴＥＧ２００は、プラズマエッチングにより除去が困難な導電性の金属により構成され、デバイスＤの設計、製造上の問題を見つけ出すための金属パターンである。図２３に示されたデバイスウエーハＷ−１は、保護部材形成工程ＳＴ１の前に分割予定ラインＬにアブレーション加工又は切削加工が施されて、ＴＥＧ２００が除去される。また、図２３に示されたデバイスウエーハＷ−１は、金属部材であるダミーパターンが分割予定ラインＬに設けられても良い。

なお、本発明は、上記実施形態及び変形例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。

５ 保護部材
１２ 封止部材
Ｗ，Ｗ−１ デバイスウエーハ
ＷＳ 表面
ＷＲ 裏面
Ｌ 分割予定ライン
ＬＲ レーザ光
Ｄ デバイス
Ｓ 基板
Ｆ 金属膜
Ｒ 溝
ＰＦ パッシベーション膜
ＰＰ 外周部
ＰＳ 外周面
ＷＴ 水
ＳＴ１ 保護部材形成工程
ＳＴ２ 溝形成工程
ＳＴ３ 水供給工程
ＳＴ４ 封止工程
ＳＴ５ 分割工程

Claims (3)

1. 表面の交差する複数の分割予定ラインによって区画された基板上の各領域に積層されたパッシベーション膜を含む複数のデバイスが形成されており、該分割予定ライン上の領域に該基板表面が露出し、裏面全面に金属膜が形成されたデバイスウエーハを加工するデバイスウエーハの加工方法であって、
   該デバイスウエーハの外周部にプラズマ耐性を有する保護部材を形成する保護部材形成工程と、
   該デバイスウエーハの裏面側を保持し、該デバイスウエーハの表面側から該パッシベーション膜及び該保護部材をマスクにして該分割予定ラインに沿ってプラズマエッチングして、該金属膜に延び且つ該デバイスウエーハの外周面に露出しない溝を形成する溝形成工程と、
   該溝形成工程を実施した後、該デバイスウエーハ表面に水を供給し該溝を水で満たす水供給工程と、
   該水供給工程後に該デバイスウエーハの表面を封止部材で封止する封止工程と、
   該封止工程を実施した後に該デバイスウエーハを冷却し該溝に満たされた水を凍結させ、凍結された水の体積増加による力により該金属膜を該分割予定ラインに沿って破断し個々のデバイスに分割する分割工程と、を備えるデバイスウエーハの加工方法。
2. 該分割工程では、該デバイスウエーハの裏面側が下方に向けて配置される請求項１に記載のデバイスウエーハの加工方法。
3. 該封止部材は、剛性を有するプレートである請求項１又は２に記載のデバイスウエーハの加工方法。

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