JP6713214B2 - デバイスウェーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、デバイスウェーハの加工方法に関する。

デバイスウェーハを加工してデバイスチップ等を作製する工程においては、表面にデバイスが形成されたデバイスウェーハを薄化するために、該デバイスウェーハの裏面側が研削される。デバイスウェーハの裏面を研削する工程では、研削によりデバイスウェーハから発生する研削屑が、研削中に該裏面に提供される加工液に取り込まれて除去される。

その後、デバイスウェーハが分割されて、個々のデバイスチップが形成される。デバイスウェーハの分割は、まず、レーザー加工装置により分割予定ラインに沿ってデバイスウェーハ中に分割の起点となる改質層を形成し、該デバイスウェーハに外力を作用させて該改質層からクラックを伸長させて実施される。

上述のようなデバイスチップ等の作製工程に対して、例えば、特許文献１に記載されている通り、デバイスウェーハの裏面側の研削と、デバイスチップへの分割と、を同時に実施する工程が検討されている。あらかじめ、該改質層を形成しておき、その後、該デバイスウェーハの裏面側を研削してデバイスウェーハを薄化するとともに、該改質層からクラックを伸長させて、デバイスウェーハを分割する。このように、分割と研削とを同時に実施すると工程を簡略化できる。

また、特許文献２に記載されている通り、レーザー加工装置による改質層の形成に代えて、切削装置により切削溝が形成されてデバイスウェーハが分割される場合がある。この場合、予めデバイスウェーハの表面側から完成時のデバイスチップの厚さよりも深い切削溝を形成し、その後、デバイスウェーハを裏面側から該切削溝の底部を除去するように研削して、個々のデバイスチップに分割する。

国際公開第０３／０７７２９５号 特開平１１−４０５２０号公報

ところが、このような工程では、デバイスチップを分離する隙間が形成された後にも研削がされるため、研削工程に使用される加工液が該隙間に入り込んでしまう。すると、研削が完了してから被研削面が洗浄されるまでの間に該加工液が蒸発して乾燥し、該加工液に含まれていた研削屑等がデバイスチップの側面に固着してしまう。そして、一度固着した研削屑等の異物は容易には除去できない。

特に、改質層を形成した後に研削してデバイスウェーハを分割する場合、形成されたデバイスチップ間の隙間は狭い。そのため、該隙間に洗浄液を十分に進入させることができず、洗浄による異物の除去は困難となる。その後、デバイスチップはピックアップされプリント基板等に実装されるが、ピックアップされた段階で該デバイスチップの側面に異物が付着した状態となる。

そして、該デバイスチップが実装される際に該異物が脱落し、プリント基板等の上に該異物が落着すると、該異物がデバイスチップの実装に悪影響を与える場合がある。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、デバイスチップの側面に異物を固着させることなく、実装不良を抑制できるデバイスウェーハの加工方法を提供することである。

本発明の一態様によれば、交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれデバイスが形成された表面を有するデバイスウェーハの加工方法であって、デバイスウェーハの表面に保護部材を配設する保護部材配設ステップと、該保護部材配設ステップを実施する前または後に、デバイスウェーハの該分割予定ラインに沿って分割の起点となる改質層を形成する改質層形成ステップと、該保護部材配設ステップと、該改質層形成ステップと、を実施した後、デバイスウェーハの裏面を研削し、デバイスウェーハを個々のチップへと分割する研削ステップと、該研削ステップを実施した後、デバイスウェーハを洗浄する洗浄ステップと、を備え、該改質層形成ステップまたは該研削ステップでは、該分割起点となる改質層からクラックを伸長させ、該研削ステップでは、デバイスウェーハを親水性化させる加工液をデバイスウェーハに供給しつつ研削を実施し、該研削ステップでは、デバイスウェーハを親水性化させる加工液をデバイスウェーハに供給しつつ実施する研削の前に、該加工液に含まれる水の割合よりも高い割合で水を含む液をデバイスウェーハに供給しつつ研削することを特徴とするデバイスウェーハの加工方法が提供される。

本発明の一態様に係るデバイスウェーハの加工方法によると、研削ステップにおいてデバイスウェーハを親水性化させる加工液が使用される。そして、該加工液がデバイスウェーハに供給されつつ研削が実施され、デバイスウェーハ（デバイスチップ）が親水性化される。そのため、後の洗浄ステップにおいてデバイスチップ同士の隙間に洗浄液が進入しやすくなり、該隙間に侵入した異物（研削屑）を容易に除去できる。

したがって、本発明の一態様によりデバイスチップの側面に異物を固着させることなく、実装不良を抑制できるデバイスウェーハの加工方法が提供される。

本発明の一態様に係るデバイスウェーハの一例と、保護部材配設ステップと、を模式的に説明する斜視図である。 改質層形成ステップを模式的に説明する部分断面図である。 図３（Ａ）は、研削ステップの一例を模式的に示す部分断面図であり、図３（Ｂ）は、研削ステップの他の一例を模式的に示す部分断面図である。 洗浄ステップを模式的に説明する部分断面図である。

本発明に係る実施形態について説明する。図１の下部に、該被加工物の一例を説明する斜視図を示す。該被加工物であるデバイスウェーハ１は、例えば、シリコン、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、若しくは、その他の半導体等の材料、または、サファイア、ガラス、石英等の材料からなる基板である。

デバイスウェーハ１の表面１ａは格子状に配列された分割予定ライン３で複数の領域に区画されており、各領域にはＩＣ等のデバイス５が形成されている。被加工物１は、最終的に分割予定ライン３に沿って分割され、個々のデバイスチップが形成される。

次に、本実施形態に係るデバイスウェーハ１の加工方法について説明する。該加工方法では、デバイスウェーハ１の表面１ａに保護部材を配設する保護部材配設ステップを実施する。該保護部材配設ステップを実施する前または後には、デバイスウェーハ１の該分割予定ライン３に沿って分割の起点となる改質層を形成する改質層形成ステップを実施する。

該保護部材配設ステップと、該改質層形成ステップと、を実施した後、デバイスウェーハ１の裏面１ｂを研削してデバイスウェーハ１を個々のデバイスチップへと分割する研削ステップを実施する。該改質層からクラックが伸長し、クラックがデバイスウェーハを厚さ方向に貫くに至ると、デバイスウェーハ１が個々のデバイスチップに分割される。

なお、該研削ステップでは、デバイスウェーハを親水性化させる加工液をデバイスウェーハに供給しつつ研削を実施する。該研削ステップを実施した後、デバイスウェーハを洗浄する洗浄ステップを実施してデバイスチップの裏面や、デバイスチップ間の隙間に付着した研削屑を洗い流す。

以下、本実施形態に係るデバイスウェーハの加工方法の各ステップについて詳細に説明する。

まず、図１を用いて保護部材配設ステップを説明する。保護部材配設ステップでは、デバイスウェーハ１の表面１ａを保護する保護部材７を該表面１ａ上に配設する。保護部材７は、各ステップや搬送等の際に加わる衝撃からデバイスウェーハ１の表面１ａ側を保護し、デバイス５に損傷が生じるのを防止する。

保護部材７は、図１に示す通り、予めデバイスウェーハ１と同様の平面形状にされた状態で表面１ａに貼着される。ただし、本実施形態に係る加工方法はこれに限定されず、例えば、デバイスウェーハ１の直径よりも広い幅のテープ状の保護部材７をデバイスウェーハ１の表面１ａに貼着した後に、該テープ状の保護部材７をデバイスウェーハ１と同型に切断してもよい。

次に、図２を用いて改質層形成ステップを説明する。改質層形成ステップは、保護部材配設ステップが実施される前または後に実施される。改質層形成ステップでは、デバイスウェーハ１の裏面１ｂ側からレーザービームを照射し、デバイスウェーハ１の内部の所定の深さに集光させて改質層９を形成する。

改質層形成ステップで使用されるレーザー加工装置２は、デバイスウェーハ１を吸引保持するチャックテーブル４と、レーザービームを発振する加工ヘッド６と、を備える。チャックテーブル４は、吸引源（不図示）と接続された吸引路（不図示）を内部に有し、該吸引路の他端がチャックテーブル４上の保持面４ａに接続されている。

該保持面４ａは多孔質部材によって構成され、該保持面４ａ上に載せ置かれたデバイスウェーハ１に該多孔質部材を通して該吸引源により生じた負圧を作用させて、チャックテーブル４はデバイスウェーハ１を吸引保持する。

加工ヘッド６は、レーザービームを発振してデバイスウェーハ１の内部の所定の深さに集光する機能を有し、該所定の深さに改質層９を形成する。なお、該レーザービームには、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧを媒体として発振されるレーザービームが用いられる。レーザー加工装置２はパルスモータ等を動力とする加工送り手段（不図示）により、チャックテーブル４をレーザー加工装置２の加工送り方向（例えば、図２の矢印の方向）に移動する。デバイスウェーハ１は、チャックテーブル４が加工送り方向に送られて加工送りされる。

改質層形成ステップでは、まず、デバイスウェーハ１の表面１ａを下側に向け、レーザー加工装置２のチャックテーブル４上にデバイスウェーハ１を載せ置く。そして、該チャックテーブル４から負圧を作用させて、デバイスウェーハ１をチャックテーブル４上に吸引保持させる。

次に、レーザー加工装置２の加工ヘッド６からデバイスウェーハ１の裏面１ｂにレーザービームを照射する。レーザービームをデバイスウェーハ１の所定の深さに集光させ改質層（分割の起点）９を形成する。分割予定ライン３に沿って改質層９が形成されるように、レーザービームを照射させながらチャックテーブル４を移動させてデバイスウェーハ１を加工送りする。

一つの分割予定ライン３に沿って改質層９が形成された後、デバイスウェーハ１を割り出し送りして、隣接する分割予定ライン３に沿って次々と改質層（分割の起点）９を形成する。さらに、チャックテーブル４を回転させてデバイスウェーハ１を加工送りする方向を切り替えてレーザービームを照射し、すべての分割予定ライン３に沿って改質層９を形成する。

改質層形成ステップにおいては、加工条件次第で、デバイスウェーハ１に改質層９を形成するとともに、該改質層９から表面１ａ方向に伸長するクラックを形成できる。そして、該クラックを表面１ａまで伸長させることができる。改質層９から表面１ａ側に向けて伸長するクラックが形成されるとき、裏面１ｂ方向にもクラックが伸長する。このように、改質層形成ステップにおいて、該改質層９からクラックを伸長させてもよい。

次に、図３（Ａ）を用いて研削ステップについて説明する。該研削ステップは、保護部材配設ステップと、改質層形成ステップと、が実施された後に実施される。該研削ステップでは、デバイスウェーハ１の裏面１ｂ側が研削されデバイスウェーハ１が所定の厚さに薄化され、デバイスウェーハ１が個々のデバイスチップへと分割される。

図３（Ａ）は、研削ステップにおけるデバイスウェーハ１の断面を模式的に説明する部分断面図である。本ステップでは研削装置８が用いられる。研削装置８は、研削ホイール１４に垂直な回転軸を構成するスピンドル１２と、該スピンドル１２の一端側に装着され下側に研削砥石１６を備える円盤状の研削ホイール１４と、を備える。該スピンドル１２の他端側にはモータ等の回転駆動源（不図示）が連結されており、該モータが該スピンドル１２を回転させると、該スピンドル１２に装着された研削ホイール１４も回転する。

スピンドル１２は、一端が加工液供給源（不図示）に接続された加工液供給路１８をその内部に有する。加工液供給路１８の他端は、研削ホイールの下部において開口され、デバイスウェーハ１の裏面１ｂに加工液を供給するための加工液供給口１８ａとなる。

また、研削装置８は、研削ホイール１０と対面し研削の対象を保持するチャックテーブル２０を有する。チャックテーブル２０上の保持面２０ａは、吸引源（不図示）に接続された多孔質部材で構成される。なお、チャックテーブル２０は、保持面２０ａに略垂直な軸の周りに回転可能である。

まず、デバイスウェーハ１の表面１ａを下側に向け、チャックテーブル２０の保持面２０ａ上にデバイスウェーハ１を載せ置く。そして、該多孔質部材を通して該吸引源による負圧を作用させて、デバイスウェーハ１をチャックテーブル２０上に保持させる。

研削時には、チャックテーブル２０を回転させるとともに、スピンドル１２を回転させて研削ホイール１４を回転させる。チャックテーブル２０及び研削ホイール１４が回転している状態で、研削ホイール１４を下降させ研削砥石１６がデバイスウェーハ１の裏面１ｂに当たると、該裏面１ｂの研削が開始される。そして、デバイスウェーハ１が所定の厚さとなるように研削ホイール１４をさらに下降させる。

研削は、該加工液供給口１８ａからデバイスウェーハ１の裏面１ｂに加工液を供給しながら実施される。該裏面１ｂが研削されると研削屑を生じるが、裏面１ｂに供給された該加工液が該研削屑を含みつつ流されるため、研削屑は裏面１ｂから除去される。

研削が進行すると、デバイスウェーハ１内部に該研削により生じた力が作用し、改質層９からデバイスウェーハ１の厚さ方向にクラックが伸長する。すると、分割予定ライン３に沿って隙間が形成されて、デバイスウェーハ１が個々のデバイスチップに分割される。ただし、クラックや隙間は上述の改質層形成ステップにおいて形成されていてもよい。また、該改質層形成ステップにおいて形成されたクラックの伸長が不十分であるときは、研削ステップおいてクラックをさらに伸長させてもよい。

なお、加工液は、スピンドル１２の内部の加工液供給路１８を通じて裏面１ｂに供給されなくてもよい。例えば、図３（Ｂ）に示す通り、研削装置８はチャックテーブル２０の上方の該スピンドル１２から離れた位置に加工液吐出手段（加工液吐出ノズル）１８ｂを備えてもよい。そして、該加工液吐出手段（加工液吐出ノズル）１８ｂから、チャックテーブル２０上に保持されたデバイスウェーハ１の裏面１ｂに加工液が供給されてもよい。

本実施形態に係る加工方法では、該研削ステップにおいてデバイスウェーハ１を薄化する際に、個々のデバイスチップに分割される。そのため、デバイスチップを分割するためだけに別のステップを実施する必要がなく、デバイスチップの作製工程が簡略化される。

一方で、研削中に該隙間が形成されると、研削屑を含んだ該加工液が該隙間に入り込むようになる。その後、研削ステップの終了後に該加工液の水分が蒸発すると該隙間においてデバイスチップに研削屑が固着するが、このように固着した研削屑は、容易に取り除くことができない。

該隙間に固着した研削屑は、デバイスチップがピックアップされると、側面に固着した状態でデバイスチップとともに移動する。該デバイスチップをプリント基板等にボンディングする際に、該研削屑が該側面から脱落すると、デバイスチップとプリント基板等との間に侵入してボンディング不良を引き起こす恐れがある。そのため、該隙間の研削屑を取り除く必要がある。

後述の洗浄ステップでは、デバイスウェーハ１（デバイスチップ）の裏面１ｂに洗浄液を提供して、デバイスウェーハ１を裏面１ｂ側から洗浄する。しかし、分割時に形成される該隙間は狭く、該隙間に進入した該研削屑を除去しようとしても、洗浄液が該隙間に進入しにくい。

そこで、本実施形態に係る加工方法では、研削ステップでデバイスウェーハ１の裏面１ｂに供給する加工液として、デバイスウェーハ１を親水性化させる加工液を使用する。該加工液により、デバイスウェーハ１を親水性化させると、後述の洗浄ステップにおいて、該隙間に水を主成分とする洗浄液を進入させやすくなる。そのため、該隙間に存在する研削屑を容易に除去できる。

デバイスウェーハ１（デバイスチップ）を親水性化させる加工液には、例えば、水にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、または、界面活性剤等を添加した液体が用いられる。なお、該加工液中のＰＶＡ等の体積濃度は、例えば１０％から１５％程度とする。

ところで、デバイスウェーハ１を親水性化させる加工液のみを使用すると消費するＰＶＡ等の分だけ加工液にかかるコストが増大する。そこで、例えば、親水性化させる加工液はデバイスウェーハ１に隙間が生じるときから提供されてもよい。

より具体的には、研削の初期段階、例えば、該隙間が生じるまでの間、水の含有割合の高い加工液（例えば純水）を使用して研削し、その後にデバイスウェーハ１を親水性化させる加工液に切り替えて研削を実施してもよい。改質層形成ステップでクラックが形成されている場合、研削砥石１６が該クラックに至る際に加工液を切り替えてもよい。このように、デバイスウェーハ１を親水性化させる加工液の使用量を抑えることで、加工に要するコストを低減できる。

次に、研削ステップの後に実施される洗浄ステップについて、図４を用いて説明する。図４は、洗浄ステップ中のデバイスウェーハ（デバイスチップ）を模式的に示す部分断面図である。デバイスチップ１１の裏面１１ｂに洗浄液を供給し、デバイスチップ１１の裏面１１ｂを洗浄しながら隙間１１ｃに進入した研削屑を取り除く。

図４に示す通り、洗浄装置２２は、洗浄液供給手段（洗浄液供給ノズル）２４と、該洗浄液供給手段２４の下方のチャックテーブル２６と、を備える。洗浄液供給手段（洗浄液供給ノズル）２４は、チャックテーブル２６に保持された被洗浄物に向けて洗浄液を噴出する。なお、洗浄液供給手段２４から噴出される洗浄液は、水を主成分とする純水等の洗浄液である。

チャックテーブル２６は、内部に吸引源（不図示）と接続された吸引路（不図示）を有し、該吸引路の他端がチャックテーブル２６上の保持面２６ａに接続されている。該保持面２６ａは多孔質部材によって構成され、該保持面２６ａ上に載せ置かれたデバイスチップ１１に該多孔質部材を通して該吸引源により生じた負圧を作用させると、チャックテーブル２６はデバイスチップ１１を吸引保持する。

また、該チャックテーブル２６は、該保持面２６ａに略垂直な軸のまわりに回転可能であり、洗浄ステップ実施中に回転してチャックテーブル２６上に提供された洗浄液を遠心力で外周方向に飛ばす。

洗浄ステップでは、まず、保護部材７により複数のデバイスチップ１１が一体化されている状態を保ちながら、複数のデバイスチップ１１の表面１１ａが下に向けられて、チャックテーブル２６の保持面２６ａ上に載せ置かれる。チャックテーブル２６は、該吸引源から作用する負圧を用いて、複数のデバイスチップ１１を吸引保持する。

次に、チャックテーブル２６を該保持面２６ａに垂直な軸のまわりに回転させた状態で、該保持面２６ａに保持されたデバイスチップ１１の裏面１１ｂ側に向けて洗浄液供給手段２４から洗浄液を噴出させる。デバイスチップ１１は上述の研削ステップにより親水性化しているため、該裏面１１ｂ側に噴出された洗浄液は、該隙間１１ｃへ容易に進入できる。

隙間１１ｃに洗浄液が進入すると、該隙間１１ｃに残存する研削屑が該洗浄液により除去される。つまり、該隙間１１ｃに研削屑が残存しないため、デバイスチップ１１がピックアップされる際にも、該デバイスチップ１１の側面には研削屑が付着していない状態となる。そして、デバイスチップ１１がプリント基板等にボンディングされる際にも、デバイスチップ１１とプリント基板等との間に研削屑が侵入しないため、ボンディング不良の発生が抑制される。

なお、本発明は、上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、デバイスウェーハ中にレーザー加工装置により改質層を形成して、研削ステップで個々のデバイスチップに分割する場合について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、デバイスウェーハ１の表面１ａ側から分割予定ライン３に沿って切削ブレードを切り込ませて、完成時のデバイスチップ１１の厚さよりも深い切削溝を形成する。

そして、デバイスウェーハ１の表面１ａ側を保護部材７により保護した上で、デバイスウェーハ１の裏面１ｂ側を研削して該切削溝の底部を除去して個々のデバイスチップに分割する場合でも、切削溝の幅次第では、該切削溝に進入した研削屑を除去しにくい場合がある。そのような場合にも研削ステップでデバイスウェーハを親水性化する加工液を用いることで、洗浄ステップで該切削溝に洗浄液を容易に進入させて、研削屑等を除去できる。

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

１ デバイスウェーハ
１ａ 表面
１ｂ 裏面
３ 分割予定ライン
５ デバイス
７ 保護部材
９ 改質層
１１ デバイスチップ
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１１ｃ 隙間
２ レーザー加工装置
４ チャックテーブル
４ａ 保持面
６ 加工ヘッド
８ 研削装置
１０ 研削ホイール
１２ スピンドル
１４ 研削ホイール
１６ 研削砥石
１８ 加工液供給路
１８ａ 加工液供給口
１８ｂ 加工液吐出手段
２０ チャックテーブル
２０ａ 保持面
２２ 洗浄装置
２４ 洗浄液供給手段
２６ チャックテーブル
２６ａ 保持面

Claims (1)

1. 交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれデバイスが形成された表面を有するデバイスウェーハの加工方法であって、
   デバイスウェーハの表面に保護部材を配設する保護部材配設ステップと、
   該保護部材配設ステップを実施する前または後に、デバイスウェーハの該分割予定ラインに沿って分割の起点となる改質層を形成する改質層形成ステップと、
   該保護部材配設ステップと、該改質層形成ステップと、を実施した後、デバイスウェーハの裏面を研削し、デバイスウェーハを個々のチップへと分割する研削ステップと、
   該研削ステップを実施した後、デバイスウェーハを洗浄する洗浄ステップと、を備え、
   該改質層形成ステップまたは該研削ステップでは、該分割起点となる改質層からクラックを伸長させ、
   該研削ステップでは、デバイスウェーハを親水性化させる加工液をデバイスウェーハに供給しつつ研削を実施し、
   該研削ステップでは、デバイスウェーハを親水性化させる該加工液をデバイスウェーハに供給しつつ実施する研削の前に、該加工液に含まれる水の割合よりも高い割合で水を含む液をデバイスウェーハに供給しつつ研削を実施することを特徴とするデバイスウェーハの加工方法。