JP6325279B2

JP6325279B2 - ウエーハの加工方法

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Publication number: JP6325279B2
Application number: JP2014032293A
Authority: JP
Inventors: 良彰淀
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2018-05-16
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Description

本発明は、基板の表面に積層された機能層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複数の領域にデバイスが形成されたウエーハを、分割予定ラインに沿って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）が積層された機能層によって半導体デバイス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。上述したＬｏｗ−ｋ膜は、切削ブレードによって切削することが困難である。即ち、Ｌｏｗ−ｋ膜は雲母のように非常に脆いことから、切削ブレードにより分割予定ラインに沿って切削すると、Ｌｏｗ−ｋ膜が剥離し、この剥離が回路にまで達しデバイスに致命的な損傷を与えるという問題がある。

上記問題を解消するために、半導体ウエーハに形成された分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射し、分割予定ラインに沿ってレーザー加工溝を形成して機能層を分断し、このレーザー加工溝に切削ブレードを位置付けて切削ブレードと半導体ウエーハを相対移動することにより、半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切断するウエーハの分割方法が下記特許文献１に開示されている。

特開２００５−６４２３１号公報

而して、上記特許文献１に記載されたように半導体ウエーハに形成された分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射することにより分割予定ラインに沿ってレーザー加工溝を形成して機能層を分断し、このレーザー加工溝に切削ブレードを位置付けて半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切断するウエーハの分割方法は、次のような問題がある。

（１）レーザー加工溝の幅が十分であってもレーザー加工溝の側面に付着した溶融物に切削ブレードが接触して突発的にデバイスの外周に欠けが生ずる。
（２）レーザー加工溝を形成する際に機能層の除去が不十分であると切削ブレードのズレや倒れが発生してデバイスの機能層に剥離が生じる。
（３）切削ブレードの幅を超える範囲でレーザー加工溝を形成するために、分割予定ラインの幅を広くする必要があり、ウエーハに形成されるデバイスの数が減少する。
（４）機能層の表面にはＳｉＯ_２、ＳｉＮ等を含むパシベーション膜が形成されているため、レーザー光線を照射するとパシベーション膜を透過して機能層の内部に達する。この結果、機能層の内部に達したレーザー光線のエネルギーが逃げ場を失い、回路が形成され密度が低いデバイス側に加工が広がる所謂アンダーカット現象が発生する。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、基板の表面に積層された機能層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複数の領域にデバイスが形成されたウエーハを、上記問題を解消して個々のデバイスに分割する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、低誘電率絶縁体被膜からなる絶縁膜と回路を形成する機能膜が積層されかつ基板の表面に積層された機能層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複数の領域にデバイスが形成されたウエーハを、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、ウエーハを構成する機能層の表面に保護部材を貼着する保護部材貼着工程と、該保護部材貼着工程が実施されたウエーハの該保護部材側をチャックテーブルに保持し、基板の裏面側から分割予定ラインと対応する領域に切削ブレードを位置付けて機能層に至らない一部を残して切削溝を形成する切削溝形成工程と、該切削溝形成工程が実施されたウエーハを構成する基板の裏面にダイシングテープを貼着しダイシングテープの外周部を環状のフレームによって支持するとともに、該保護部材を剥離するウエーハ支持工程と、該ウエーハ支持工程が実施されたウエーハを構成する機能層に形成された分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射し、該切削溝に達するレーザー加工溝を形成することで、該機能層をアブレーション加工して切断する機能層切断工程と、を含み、該切削溝形成工程においては、ウエーハの外周領域に未切削部を残し前記分割予定ラインに沿って該切削溝を形成することを特徴とする。

本願発明のウエーハの加工方法においては、ウエーハを構成する機能層の表面に貼着された保護部材側をチャックテーブルに保持し、基板の裏面側から分割予定ラインと対応する領域に切削ブレードを位置付けて機能層に至らない一部を残して切削溝を形成する切削溝形成工程と、該切削溝形成工程が実施されたウエーハを構成する基板の裏面にダイシングテープを貼着しダイシングテープの外周部を環状のフレームによって支持するとともに、該保護部材を剥離するウエーハ支持工程と、該ウエーハ支持工程が実施されたウエーハを構成する機能層に形成された分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射し、機能層をアブレーション加工して切断する機能層切断工程とを含んでいるので、次の作用効果が得られる。

（１）機能層切断工程によるアブレーション加工によって機能層に形成されるレーザー加工溝の側面に溶融物が付着しても、レーザー加工溝を切削ブレードで切削しないので、切削ブレードの接触によって突発的にデバイスの外周に欠けが生じるという問題が解消する。

（２）機能層切断工程によるアブレーション加工における機能層の除去が不十分であっても、基板の裏面側から形成された切削溝にレーザー加工溝が達すればウエーハを個々のデバイスに分割することができ、レーザー加工溝を切削ブレードで切削しないので、機能層に剥離が生じるという問題が解消する。

（３）切削ブレードの幅を超える幅のレーザー加工溝を形成する必要がないので、分割予定ラインの幅を狭くすることができ、ウエーハに形成することができるデバイスの数を増大することができる。

（４）機能層の表面にＳｉＯ_２、ＳｉＮ等を含むパシベーション膜が形成されていても、機能層切断工程において機能層に分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射すると、基板の裏面側から形成された切削溝にエネルギーが逃げるので、所謂アンダーカットの問題が解消する。

図１（ａ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の保護部材貼着工程前のウエーハなどを示す斜視図であり、図１（ｂ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の保護部材貼着工程後のウエーハなど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切削溝形成工程の概要を示す斜視図である。図３（ａ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の切削溝形成工程の切削ブレードをウエーハに切り込ませた状態を示す断面図であり、図３（ｂ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の切削溝形成工程の切削溝を形成した状態を示す断面図である。図４（ａ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の切削溝形成工程の切削ブレードをウエーハに切り込ませた状態を示す他の断面図であり、図４（ｂ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の切削溝形成工程の切削溝を形成した状態を示す他の断面図である。図５（ａ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法のウエーハ支持工程前の状態を示すウエーハなどの斜視図であり、図５（ｂ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法のウエーハ支持工程のウエーハにダイシングテープを貼着した状態を示す断面図であり、図５（ｃ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法のウエーハ支持工程のウエーハから保護部材を剥離した状態を示す斜視図である。図６は、実施形態に係るウエーハの加工方法の機能層切断工程の概要を示す斜視図である。図７は、実施形態に係るウエーハの加工方法が施された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〕
実施形態に係るウエーハの加工方法を、図１から図７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保護部材貼着工程の概要を示す斜視図、図２は、実施形態に係るウエーハの加工方法の切削溝形成工程の概要を示す斜視図、図３は、実施形態に係るウエーハの加工方法の切削溝形成工程の概要を示す断面図、図４は、実施形態に係るウエーハの加工方法の切削溝形成工程の概要を示す他の断面図、図５は、実施形態に係るウエーハの加工方法のウエーハ支持工程の概要を示す図、図６は、実施形態に係るウエーハの加工方法の機能層切断工程の概要を示す斜視図、図７は、実施形態に係るウエーハの加工方法が施されたウエーハの要部の断面図である。

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）は、図１に示すウエーハＷを加工する加工方法であって、表面Ｂａに機能層ＦＬが積層されたウエーハＷの基板Ｂの裏面Ｂｂ側から切削溝ＣＲ（図４などに示す）を形成した後に、機能層ＦＬにレーザー光線Ｌ（図６に示す）を照射して個々のデバイスＤ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デバイスＤに分割される加工対象としてのウエーハＷは、図１に示すように、厚さが１４０μｍのシリコン、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構成された基板Ｂと、基板Ｂの表面Ｂａに絶縁膜と回路を形成する機能膜が積層された機能層ＦＬとを備えている。ウエーハＷは、基板Ｂの表面Ｂａに積層された機能層ＦＬ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複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスＤが形成されたものである。

本実施形態では、機能層ＦＬを形成する絶縁膜は、ＳｉＯ_２膜または、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）からなり、厚みが、１０μｍに設定されている。分割予定ラインＳ上の機能層ＦＬの表面は、図４に示すように、デバイスＤ上の機能層ＦＬの表面よりも若干低く形成されている。

実施形態に係る加工方法は、ウエーハＷを分割予定ラインＳに沿って分割する加工方法であって、保護部材貼着工程と、切削溝形成工程と、ウエーハ支持工程と、機能層切断工程とを含んでいる。

実施形態に係る加工方法は、まず、保護部材貼着工程では、図１（ａ）に示すように、ウエーハＷを構成する機能層ＦＬに保護部材Ｇを対向させた後、機能層ＦＬの表面に、図１（ｂ）に示すように、デバイスＤを保護するために保護部材Ｇを貼着する。なお、保護部材Ｇは、ポリエチレンフィルム等の樹脂シートやガラス基板等の剛性を有するハードプレートを用いることができる。そして、切削溝形成工程に進む。

切削溝形成工程では、保護部材貼着工程が実施されたウエーハＷの保護部材Ｇ側を切削装置１０（図２に示す）のチャックテーブル１１の保持面１１ａに載置する。そして、チャックテーブル１１に図示しない真空吸引経路を介して接続された真空吸引源により保持面１１ａを吸引して、保護部材Ｇを介してウエーハＷをチャックテーブル１１の保持面１１ａに吸引保持する。そして、切削装置１０の赤外線ＣＣＤなどを有する図示しない撮像手段が取得した画像に基いて、基板Ｂの裏面Ｂｂの分割予定ラインＳと対応する領域と切削ブレード１２（図２に示す）との位置合わせを行うためのパターンマッチングなどの画像処理を実行してアライメントを遂行する。

その後、基板Ｂの裏面Ｂｂ側から分割予定ラインＳと対応する領域に切削ブレード１２を位置付けて、切削ブレード１２が機能層ＦＬに至らない基板Ｂの一部を残して切削溝ＣＲ（図３及び図４などに示す）を順に形成する。分割予定ラインＳと対応する領域に切削溝ＣＲを形成する際には、分割予定ラインＳと対応する領域の一端よりも若干中央寄りに切削ブレード１２を対向させた後、機能層ＦＬの表面Ｂａから例えば厚みが３０μｍ程度の切り残しＵＰ（図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す）が生じるように、図３（ａ）に示すように、切削ブレード１２を機能層ＦＬに至らないようにウエーハＷに切り込ませる。

そして、チャックテーブル１１を移動させて、切削ブレード１２を分割予定ラインＳの他端に向けて移動させる。その後、切削ブレード１２が図３（ｂ）に示すように分割予定ラインＳと対応する領域の他端よりも若干中央寄りに位置した後、図３（ｂ）に点線で示すように切削ブレード１２を上昇させる。このように、切削溝形成工程においては、ウエーハＷの外周領域に未切削部ＵＣ（図２及び図３（ｂ）に示す）を残し、分割予定ラインＳに沿って切削溝ＣＲを形成する。即ち、切削溝形成工程では、ウエーハＷの外周領域に切削ブレード１２による切削加工が施されない未切削部ＵＣをウエーハＷの全周に亘って形成する。すべての分割予定ラインＳと対応する領域に切削溝ＣＲを形成すると、ウエーハ支持工程に進む。

ウエーハ支持工程では、図５（ａ）に示すように、ウエーハＷを収容する大きさの開口部を備えた環状のフレームＦの裏面に開口部を覆うように外周部が装着されたダイシングテープＴの粘着層が設けられた表面を、チャックテーブル１２に保持されたウエーハＷの基板Ｂの裏面Ｂｂに対向させる。そして、ダイシングテープＴとウエーハＷとを相対的に近付けて、図５（ｂ）に示すように、切削溝形成工程が実施されたウエーハＷを構成する基板Ｂの裏面ＢｂにダイシングテープＴを貼着して、ダイシングテープＴの外周部を環状のフレームＦによって支持する。そして、図５（ｃ）に示すように、ウエーハＷを構成する機能層ＦＬの表面に貼着されている保護部材Ｇを剥離する。そして、機能層切断工程に進む。このように、ウエーハＷの外周領域に未切削部ＵＣを残して、ウエーハＷの切削溝ＣＲが形成された領域の剛性を向上することができるので、ウエーハ支持工程中のウエーハＷの撓みや搬送時の衝撃により切削溝ＣＲから進行する予期しない割れを抑制することができる。

機能層切断工程では、ウエーハ支持工程が実施されたウエーハＷにレーザー光線Ｌを照射するレーザー加工装置２０のチャックテーブル２１（図６に示す）のポーラス状の保持面２１ａ上に、ダイシングテープＴを介してウエーハＷを載置する。チャックテーブル２１に図示しない真空吸引経路を介して接続された真空吸引源により保持面２１ａを吸引して、図６に示すように、ダイシングテープＴを介してウエーハＷの基板Ｂの裏面Ｂｂ側をチャックテーブル２１の保持面２１ａで吸引保持する。

そして、レーザー加工装置２０の図示しない撮像手段が取得した画像に基いて、アライメントを遂行する。その後、チャックテーブル２１とレーザー加工装置２０のレーザー光線照射手段２２とを相対的に移動手段により移動させながら、図６に示すように、チャックテーブル２１に保持されたウエーハＷを構成する機能層ＦＬに形成された分割予定ラインＳに沿って、ウエーハＷが吸収性を有する波長（例えば、３５５ｎｍ）のレーザー光線Ｌを分割予定ラインＳに順に照射する。そして、図７に示すように、切削溝形成工程において残存されている機能層ＦＬ及び基板Ｂの切り残しＵＰに切削溝ＣＲに達するレーザー加工溝ＬＲが形成される。この結果、切削溝形成工程において残存されている機能層ＦＬ及び基板Ｂの切り残しＵＰをアブレーション加工して切断する。

機能層切断工程において、機能層ＦＬ及び基板Ｂの一部の切り残しＵＰに形成されるレーザー加工溝ＬＲは、図７に示すように、切削溝ＣＲの幅よりも狭いので、分割予定ラインＳの幅を狭くすることができ、ウエーハＷに形成することができるデバイスＤの数を増加させることができる。すべての分割予定ラインＳにレーザー加工溝ＬＲを形成すると、ウエーハＷが貼着されているダイシングテープＴを拡張して、ウエーハＷを分割予定ラインＳに沿って個々のデバイスＤに分割し、分割された個々のデバイスＤをダイシングテープＴから取り外して、図示しないトレーまたは次工程であるダイボンディング工程に搬送する。

実施形態に係る加工方法によれば、切削溝形成工程後に機能層ＦＬをアブレーション加工する機能層切断工程を実施する。このために、機能層切断工程によるアブレーション加工によって機能層ＦＬに形成されるレーザー加工溝ＬＲの側面に溶融物が付着しても、レーザー加工溝ＬＲを切削ブレード１２で切削しないので、切削ブレード１２の接触によって突発的にデバイスＤの外周に欠けが生じるという問題を解消することができる。

また、切削溝形成工程ではウエーハＷの基板Ｂの裏面Ｂｂ側から切削溝ＣＲを形成し、機能層切断工程では基板Ｂの表面Ｂａに積層された機能層ＦＬをアブレーション加工するので、機能層切断工程によるアブレーション加工における機能層ＦＬの切断が不十分であっても、基板Ｂの裏面Ｂｂ側から形成された切削溝ＣＲにレーザー加工溝ＬＲが達すればウエーハＷを個々のデバイスＤに分割することができる。したがって、レーザー加工溝ＬＲを切削ブレード１２で切削しないので、機能層ＦＬに剥離が生じるという問題を解消することができる。

さらに、切削溝形成工程ではウエーハＷの基板Ｂの裏面Ｂｂ側から切削溝ＣＲを形成し、機能層切断工程では基板Ｂの表面Ｂａに積層された機能層ＦＬをアブレーション加工するので、切削ブレード１２の幅を超える幅のレーザー加工溝ＬＲを形成する必要がない。したがって、分割予定ラインＳの幅を狭くすることができ、ウエーハＷに形成することができるデバイスＤの数を増加することができる。

切削溝形成工程ではウエーハＷの基板Ｂの裏面Ｂｂ側から切削溝ＣＲを形成し、機能層切断工程では基板Ｂの表面Ｂａに積層された機能層ＦＬをアブレーション加工する。このために、機能層ＦＬの表面にＳｉＯ_２、ＳｉＮ等を含むパシベーション膜が形成されていても、機能層切断工程において機能層ＦＬに分割予定ラインＳに沿ってレーザー光線Ｌを照射すると、基板Ｂの裏面Ｂｂ側から形成された切削溝ＣＲにエネルギーが逃げるので、所謂アンダーカットの問題を解消することができる。

さらに、切削溝形成工程では、ウエーハＷの外周領域に未切削部ＵＣを残して切削溝ＣＲを形成するので、ウエーハＷの切削溝ＣＲが形成された領域の剛性を向上することができる。したがって、ウエーハ支持工程において、ウエーハＷの基板Ｂの裏面ＢｂにダイシングテープＴを貼着し、ダイシングテープＴを剥離するハンドリングの最中にウエーハＷの撓みや搬送時の衝撃による予期しない切削溝ＣＲから進行する割れを抑制することができる。

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。

１１チャックテーブル
１２切削ブレード
Ｂ基板
Ｂａ表面
Ｂｂ裏面
ＣＲ切削溝
Ｄデバイス
Ｇ保護部材
ＦＬ機能層
Ｆ環状のフレーム
Ｌレーザー光線
Ｓ分割予定ライン
Ｔダイシングテープ
Ｗウエーハ
ＵＣ未切削部

Claims

低誘電率絶縁体被膜からなる絶縁膜と回路を形成する機能膜が積層されかつ基板の表面に積層された機能層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複数の領域にデバイスが形成されたウエーハを、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、
ウエーハを構成する機能層の表面に保護部材を貼着する保護部材貼着工程と、
該保護部材貼着工程が実施されたウエーハの該保護部材側をチャックテーブルに保持し、基板の裏面側から分割予定ラインと対応する領域に切削ブレードを位置付けて機能層に至らない一部を残して切削溝を形成する切削溝形成工程と、
該切削溝形成工程が実施されたウエーハを構成する基板の裏面にダイシングテープを貼着しダイシングテープの外周部を環状のフレームによって支持するとともに、該保護部材を剥離するウエーハ支持工程と、
該ウエーハ支持工程が実施されたウエーハを構成する機能層に形成された分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射し、該切削溝に達するレーザー加工溝を形成することで、該機能層をアブレーション加工して切断する機能層切断工程と、を含み、
該切削溝形成工程においては、ウエーハの外周領域に未切削部を残し前記分割予定ラインに沿って該切削溝を形成することを特徴とするウエーハの加工方法。