JP6232230B2

JP6232230B2 - ウェーハの加工方法

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Publication number: JP6232230B2
Application number: JP2013179251A
Authority: JP
Inventors: 陽平山下
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2017-11-15
Anticipated expiration: 2033-08-30
Also published as: JP2015050226A

Description

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

被加工物であるウェーハを個々のデバイスに分割する方法として、ストリートに沿ってウェーハの内部にレーザビームを照射して分割起点となる改質層を形成することにより、改質層からウェーハの厚さ方向表面側に向けてクラックを発生させた後、ウェ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

上記したような加工方法を用いてウェーハをレーザ加工した際に、ウェーハの表面に至るクラックが長い距離にわたって形成されていない領域があると、ウェーハの裏面を研削してもウェーハが分割されない領域が発生するおそれがある。

しかし、上記したようなウェーハの加工方法は、ウェーハの表面側に改質層を形成するものであるが、ウェーハは、デバイスの個数を増やすためにストリートの幅が狭く形成されるため、ウェーハの表面側を保持した状態でウェーハの裏面側からレーザビームを照射している。

そのため、ウェーハの表面に至るクラックが形成されているか否かを加工中に認識することができず、ウェーハの裏面を研削することによってはじめて分割されない領域が検出されている。このようにウェーハが個々のデバイスに分割されないと、ウェーハ自体が不良となってしまい非常に生産性が悪いという問題があり、ウェーハの加工方法の改善が切望されている。

本発明は、上記の事情にかんがみてなされたものであり、ウェーハ自体が不良となるおそれを低減できるようにすることに発明の解決すべき課題がある。

本発明は、交差する複数の分割予定ラインが設定されたウェーハの加工方法であって、
ウェーハを保持する保持面を含み透明材からなる保持部を有した保持手段でウェーハの表面側を保持してウェ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、ウェ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ェーハの内部に位置づけた状態で該レーザビームをウェ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とともに、該改質層からウェーハの表面に至るクラックを生成するレーザビーム照射ステップと、該保持部を介してウェーハの表面側を撮像し、ウェーハの表面に至る該クラックの有無を検出するクラック検出ステップと、該レーザビーム照射ステップ及び該クラック検出ステップを実施した後、ウェーハの裏面側を研削して該改質層を除去するとともに該クラックによってウェーハを該分割予定ラインに沿って分割する研削ステップと、を備える。

本発明は、上記クラック検出ステップで検出された上記クラックが連続的にウェーハの表面に至るまで形成されていない領域に対し再度レーザビームをウェーハの裏面側から照射する追加工ステップを備える。

本発明にかかるウェーハの加工方法では、保持手段でウェーハの表面側を保持する保持ステップを実施した後、ウェーハの裏面側からレーザビームを照射して内部に改質層を形成するとともに改質層からウェーハの表面に至るクラックを生成するレーザビーム照射ステップを実施し、ウェーハの表面側から撮像してクラックの有無を検出するクラック検出ステップを実施するため、ウェーハのレーザ加工中や加工後に、ウェーハの表面側を撮像してウェーハの表面に至るクラックが形成されているか否かを検出することができる。したがって、ウェーハが分割されない領域をあらかじめ検出することができる。
また、当該ウェーハの加工方法では、クラック検出ステップの後、追加工ステップを実施するため、一定長のクラックがウェーハに形成されていない領域に対して再度レーザビームを照射して改質層を形成することができるため、ウェーハの表面に至るクラックを確実に生成することができる。したがって、ウェーハ自体が不良となるおそれをさらに低減することができ、製品の生産性を向上させることができる。

レーザ加工装置の構成を示す斜視図である。レーザ加工装置に備える筐体内部の構成を示す斜視図である。ウェーハの表面に表面保護テープを貼着する状態を示す斜視図である。保持ステップを示す断面図である。レーザビーム照射ステップ及びクラック検出ステップを示す断面図である。追加工ステップを示す断面図である。研削ステップを示す断面図である。

図１に示すレーザ加工装置１０は、装置ベース１００を有している。装置ベース１００の上面には、ウェーハを保持する保持手段１１と、保持手段１１をＸ軸方向に加工送りする第１のＸ軸方向送り手段１３と、保持手段１１をＹ軸方向に加工送りする第１のＹ軸方向送り手段１８とが配設されている。保持手段１１は、ウェーハを保持する保持面１２を含み透明材からなる保持部１１０を有し、回転可能な構成となっている。

第１のＸ軸方向送り手段１３は、Ｘ軸方向にのびるボールネジ１４と、ボールネジ１４の一端に接続されたモータ１５と、ボールネジ１４と平行にのびる一対のガイドレール１６と、ガイドレール１６に沿ってＸ軸方向にガイドされる移動基台１７とを有している。移動基台１７は、内部に備えたナットがボールネジ１４に螺合するとともに下部がガイドレール１６に摺接している。第１のＸ軸方向送り手段１３は、モータ１５が駆動されてボールネジ１４が回動することにより、一対のガイドレール１６に沿って移動基台１７をＸ軸方向に移動させることができる。

第１のＹ軸方向送り手段１８は、Ｙ軸方向にのびるボールネジ１９と、ボールネジ１９の一端に接続されたモータ２０と、ボールネジ１９と平行にのびる一対のガイドレール２１と、ガイドレール２１に沿ってＹ軸方向にガイドされる筐体２２を有している。筐体２２は、内部に備えたナットにボールネジ１９が螺合するとともに下部が一対のガイドレール２１に摺接している。第１のＹ軸方向送り手段１３は、モータ２０が駆動されてボールネジ１９が回動することにより、一対のガイドレール２１に沿って筐体２２をＹ軸方向に移動させることができる。

レーザ加工装置１０は、第１のＸ軸方向送り手段１３の一方のガイドレール１６に沿って配設され保持手段１１のＸ軸方向の加工送り量を検出するスケール２５と、第１のＹ軸方向送り手段１８の一方のガイドレール２１に沿って配設され保持手段１１のＹ軸方向の加工送り量を検出するスケール２６とを備えている。

装置ベース１００の上面には、Ｚ軸方向にのびるコラム１０１が立設されており、コラム１０１の側部においてＹ軸方向にのびるケーシング１０２が連結されている。ケーシング１０２の先端部には、レーザビームを下方に照射するレーザ照射ヘッド３１を有しウェーハの内部に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３０と、ウェーハに対しレーザビームを照射すべき位置を検出する撮像手段３２とを備えている。

レーザ加工装置１０は、少なくとも第１のＸ軸方向送り手段１３、第１のＹ軸方向送り手段１８、レーザビーム照射手段３０及び撮像手段３２による各動作を制御する制御部４０を備えている。制御部４０は、制御プログラムによって演算処理するＣＰＵ４１と、ＣＰＵ４１からアクセス可能であってデータを記憶するＲＯＭ４２と、ＣＰＵ４１による演算結果を読み書き可能なＲＡＭ４３と、ＣＰＵ４１に接続されたカウンタ４４と、スケール２５、スケール２６及びアライメント手段３２からの検出信号が入力される入力インターフェース４５と、第１のＸ軸方向送り手段１３、第１のＹ軸方向送り手段１８及びレーザビーム照射手段３０に制御信号を出力する出力インターフェース４６とにより少なくとも構成されている。

図１に示すように、第１のＹ軸方向送り手段１８の筐体２２は、保持手段１１を下方から支持している。また、筐体２２の内部には、保持手段１１に保持されたウェーハを下方から撮像する図２に示すカメラユニット５１を有する撮像手段５０を備えている。図２に示すように、筐体２２の上部には、円形の開口部２３が形成されており、筐体２２の底部２４には、撮像手段５０をＸ軸方向に加工送りする第２のＸ軸方向送り手段６０と、撮像手段５０をＹ軸方向に加工送りする第２のＹ軸方向送り手段６５とが配設されている。

第２のＸ軸方向送り手段６０は、Ｘ軸方向にのびるボールネジ６１と、ボールネジ６１の一端に接続されたモータ６２と、ボールネジ６１と平行にのびる一対のガイドレール６３と、ガイドレール６３に沿ってＸ軸方向にガイドされる移動基台６４とを有している。
移動基台６４は、内部に備えたナットがボールネジ６１に螺合するとともに下部が一対のガイドレール６３に摺接している。モータ６２が駆動されてボールネジ６１が回動すると、移動基台６４をＸ軸方向に移動させることができる。

第２のＹ軸方向送り手段６５は、Ｙ軸方向にのびるボールネジ６６と、ボールネジ６６の一端に接続されたモータ６７と、ボールネジ６６と平行にのびる一対のガイドレール６８と、ガイドレール６８に沿ってＹ軸方向にガイドされる移動基台６９を有している。移動基台６９の一方の面には、撮像手段５０が配設されており、他方の面における中央部に備えたナットがボールネジ６６に螺合するとともに下部が一対のガイドレール６８に摺接している。モータ６７が駆動されてボールネジ６６が回動すると、移動基台６９をＹ軸方向に移動させることができる。

移動基台６９には、コラム７０が立設されており、コラム７０の前方においてカメラユニット５１を昇降させる昇降手段７１が配設されている。昇降手段７１は、Ｚ軸方向にのびるボールネジ７２と、ボールネジ７２の上端に接続されたモータ７３と、ボールネジ７２と平行にのびる一対のガイドレール７４とを備えている。カメラユニット５１に備えたナットがボールネジ７２に螺合するとともに側部が一対のガイドレール７４に摺接している。モータ７３が駆動されてボールネジ７２が回動すると、カメラユニット５１をＺ軸方向に昇降させることができる。

次に、レーザ加工装置１０を用いてウェーハに対しレーザ加工を行う方法について説明する。図３に示す円形のウェーハ１は、被加工物の一例であって、縦横に複数交差する分割予定ライン４によって区画されたそれぞれの領域にデバイス５が形成されている。ウェーハ１は、デバイス５が形成された面が表面２となっており、表面２と反対側にある面が図１に示す保持手段１１に保持される裏面３となっている。そして、レーザ加工時には、図３に示すように、ウェーハ１と略同径の表面保護テープ６をウェーハ１の表面２に貼着する。

（１）保持ステップ
図４に示すように、表面保護テープ６が表面２に貼着されたウェーハ１を裏返して表面保護テープ６側を保持手段１１の保持面１２に載置し、ウェーハ１の裏面３を上向きに露出させる。次いで、図示しない吸引源が作動し、ウェーハ１の表面２を保持手段１１で吸引保持する。

（２）レーザビーム照射ステップ
保持ステップを実施した後、図５に示すように、ウェーハ１に対して透過性を有するレーザビーム７を使用してウェーハ１の内部に改質層を形成するためのレーザ加工を実施する。レーザ加工条件として、例えば下記の加工条件をレーザビーム照射手段３０に設定する。

［加工条件］
光源：ＹＡＧパルスレーザ／ＹＶＯ４パルスレーザ
波長：１０６４ｎｍ
出力：１．５Ｗ

まず、図１に示す撮像手段３２によって分割予定ライン４を検出し、レーザ照射しようとする分割予定ライン４とレーザ照射ヘッド３１とのＹ軸方向の位置をあわせる。そして、Ｘ軸方向送り手段１３によって保持手段１１をＸ軸方向に移動させながら、レーザビーム照射手段３０は、上記加工条件に基づいてレーザビーム７の集光点をウェーハ１の内部であって表面２に近い側に位置づけ、図３に示した分割予定ライン４に沿って図５に示すレーザ照射ヘッド３１からレーザビーム７をウェーハ１の裏面３側に向けて照射する。

このように、ウェーハ１の内部にレーザビーム７を照射することにより、図５の部分拡大図に示すように、改質層８をウェーハ１の内部に形成する。そして、改質層８が形成されると、改質層８を形成した位置から表面２に至るクラック９が生成される。改質層とは、レーザビームの照射によって溶融・再硬化した領域である。図３に示す縦横に向く全ての分割予定ライン４に沿ってレーザビーム７を照射して改質層８及びクラック９を形成すると、レーザビーム照射ステップを終了する。なお、改質層８は、後の研削工程により研削され除去される高さ位置に形成する。

（３）クラック検出ステップ
レーザビーム照射ステップが実施されると、保持手段１１の下方に配設されている図２に示したカメラユニット５１によって保持手段１１に保持されたウェーハ１の表面２側を撮像し、表面２側にクラック９が形成されているかどうかを検出する。クラック検出ステップでは、例えば、図１に示した撮像手段３２が分割予定ライン４をあらかじめ撮像してその位置情報をＲＡＭ４３に記憶させておくことにより、図２に示した第２のＸ軸方向送り手段６０及び第２のＹ軸方向送り手段６５が、レーザ照射される分割予定ライン４の下方にカメラユニット５１を位置付ける。そして、改質層８が形成された分割予定ライン４に沿ってその下方から撮像することでクラック９を検出する。保持手段１１を構成する保持部１１０が透明材により構成されているため、カメラユニット５１は、保持部１１０を介して表面２を撮像することができる。かかる撮像により、クラック９が連続的に形成されていない箇所がある場合は、その位置情報をクラック非形成位置情報としてＲＡＭ４３に記憶する。

クラック検出ステップは、レーザビーム照射ステップと並行して行ってもよいし、１列または複数の分割予定ライン４に対して改質層８を形成した後に行ってもよい。例えば、５列もしくは１０列の分割予定ライン４をレーザ加工した後にクラック検出ステップを実施することもできる。カメラユニット５１を備えた筐体２２は保持手段１１を下方から支持しているため、クラック検出ステップをレーザビーム照射ステップと並行して実施する場合は、保持手段１１のＸ軸方向の動きにあわせてカメラユニット５１もＸ軸方向に移動させることができる。

（４）追加工ステップ
クラック検出ステップを実施することにより、ウェーハ１の表面２に至るクラック９が形成されていない領域を検出した場合は、図６に示すように、レーザビーム照射ステップと同様の動作により追加工を実施する。すなわち、例えばレーザビーム照射ステップと同様の条件のレーザビーム７を、クラック９が形成されてない領域（クラック検出ステップにおいてＲＡＭ４３に記憶させたクラック非形成位置情報が示す位置）の裏面３側から分割予定ライン４に沿って照射して改質層８を形成する。これにより、新たに改質層８を形成した位置から表面２に至るクラック９が生成される。追加工ステップでは、レーザビーム照射ステップで照射したレーザビーム７の出力よりも高い出力でレーザビームを照射してもよい。なお、追加工ステップを実施した後、再度クラック検出ステップを実施し、クラック９が形成されたか否かを確認してもよい。また、クラック検出ステップにおいてクラック９が形成されていない領域が検出されなかった場合は、追加工ステップを実施しない。

（５）研削ステップ
レーザビーム照射ステップ及びクラック検出ステップを実施した後（追加工ステップを実施した場合はその後）、図７に示す保持手段１１ａにウェーハ１を搬送し、研削手段８０によってウェーハ１の裏面３を研削する。研削手段８０は、鉛直方向の軸心を有するスピンドル８１と、スピンドル８１の下端にマウンタ８２を介して装着された研削ホイール８３と、研削ホイール８３の下部に環状に固着された研削砥石８４と、を少なくとも備えている。

研削手段８０は、スピンドル８１が回転することにより研削ホイール８３を回転させつつ鉛直方向に下降し、回転する研削砥石８４によって改質層８が除去されるまでウェーハ１を研削する。その結果、クラック９が起点となってウェーハ１を図３に示した個々のデバイス５に分割することができる。

以上のとおり、本実施形態に示す加工ステップでは、レーザビーム照射ステップを実施するとともにクラック検出ステップを実施することにより、ウェーハ１のレーザ加工中に、撮像手段５０によってウェーハ１の表面２に至るクラック９が形成されているか否かを検出することができる。したがって、ウェーハ１の研削前にウェーハ１の分割されない領域をあらかじめ検出することができる。
また、クラック検出ステップを実施後、追加工ステップを実施することにより、一定長のクラック９がウェーハ１に形成されていない領域に対して再度レーザビーム７を照射して改質層８を形成することができるため、ウェーハ１の表面２に至るクラック９を確実に生成することができる。したがって、ウェーハ１自体が不良となるおそれを低減することができ、製品の生産性を向上させることが可能となる。

１：ウェーハ２：表面３：裏面４：分割予定ライン５：デバイス
６：表面保護テープ７：レーザビーム８：改質層９：クラック
１０：レーザ加工装置１００：装置ベース１０１：コラム１０２：ケーシング
１１：保持手段１１０：保持部１２：保持面
１３：第１のＸ軸方向送り手段１４：ボールネジ１５：モータ
１６：ガイドレール１７：移動基台
１８：第１のＹ軸方向送り手段１９：ボールネジ２０：モータ２１：ガイドレール２２：筐体２３：開口部２４：底部２５，２６：スケール
３０：レーザビーム照射手段３１:レーザ照射ヘッド３２：撮像手段
４０：制御部４１：ＣＰＵ４２：ＲＯＭ４３：ＲＡＭ４４：カウンタ
４５：入力インターフェース４６：出力インターフェース
５０：撮像手段５１：カメラユニット
６０：第２のＸ軸方向送り手段６１：ボールネジ６２：モータ６３：ガイドレール
６４：移動基台６５：第２のＹ軸方向送り手段６６：ボールネジ６７：モータ
６８：ガイドレール６９：移動基台７０：コラム
７１：Ｚ軸方向送り手段７２：ボールネジ７３：モータ７４：ガイドレール
８０：研削手段８１：スピンドル８２：マウンタ８３：研削ホイール
８４：研削砥石

Claims

交差する複数の分割予定ラインが設定されたウェーハの加工方法であって、
ウェーハを保持する保持面を含み透明材からなる保持部を有した保持手段でウェーハの表面側を保持してウェ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、ウェ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ェーハの内部に位置づけた状態で該レーザビームをウェ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とともに、該改質層からウェーハの表面に至るクラックを生成するレーザビーム照射ステップと、
該保持部を介してウェーハの表面側を撮像し、ウェーハの表面に至る該クラックの有無を検出するクラック検出ステップと、
該レーザビーム照射ステップ及び該クラック検出ステップを実施した後、ウェーハの裏面側を研削して該改質層を除去するとともに該クラックによってウェーハを該分割予定ラインに沿って分割する研削ステップと、を備えるウェーハの加工方法。
前記クラック検出ステップで検出された前記クラックが連続的にウェーハの表面に至るまで形成されていない領域に対し再度前記レーザビームをウェーハの裏面側から照射する追加工ステップを備える請求項１に記載のウェーハの加工方法。