JP2011151070A - ウエーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】個々のデバイスの周縁に割れを発生させることなく側面の変質層を除去することができるウエーハの加工方法を提供する。
【解決手段】ウエーハ２の裏面を研削してウエーハの厚みを所定の厚みに形成するウエーハ研削工程と、ウエーハ２の裏面側からウエーハ２に対して透過性を有するレーザー光線をストリートに沿って照射しウエーハ２の内部にストリートに沿ってウエーハの表面からデバイスの仕上がり厚みに至らない深さの変質層を形成する変質層形成工程と、ウエーハ２に外力を付与し、ウエーハ２を変質層が形成されたストリートに沿って個々のデバイス２２に分割するウエーハ分割行程と、ウエーハ２の裏面を研削しウエーハをデバイスの仕上がり厚みに形成することにより変質層を除去する変質層除去工程とを含み、変質層除去工程は粒径が０．５〜７μmのダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドで固定した研削砥石３２１を用いて実施する。
【選択図】図８

Description

本発明は、表面に格子状に形成されたストリート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ストリートに沿って個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々のデバイスを製造している。また、サファイア基板や炭化珪素基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。

ウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに対して透過性を有するパルス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パルスレーザー光線を照射するレーザー加工方法が試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、ウエーハの一方の面側から内部に集光点を合わせてウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線をストリートに沿って照射し、ウエーハの内部にストリートに沿って変質層を連続的に形成し、この変質層が形成されることによって強度が低下したストリートに沿って外力を加えることにより、ウエーハを個々のデバイスに分割するものである。（例えば、特許文献１参照。）

しかるに、上記特許文献１に記載された分割方法によって分割された個々のデバイスの側面には変質層が残存するため、デバイスの抗折強度が低下してデバイスの品質を低下させるという問題がある。特に、光デバイスにおいては、側面に変質層が残存すると光デバイスが発する光が変質した部分に吸収されて輝度が低下するという問題もある。

このような問題を解消するために、ウエーハに対して透過性を有するレーザー光線をストリートに沿って照射することによりウエーハの裏面から所定厚さの変質層を形成し、ウエーハを変質層が形成されたストリートに沿って分割した後に、ウエーハの裏面を研削し変質層を除去するウエーハの加工方法が提案されている。（例えば、特許文献２参照。）

特許第３４０８８０５号 特開２００５−８６１６１号公報

上記特許文献２に開示されたウエーハの加工方法のように、既に個々のデバイスに分割されたウエーハの裏面を研削砥石で研削すると、分割されたデバイスの周縁に作用する砥石の衝撃力によってデバイスの周縁に割れが発生してデバイスを損傷する場合がある。また、水晶で形成されたウエーハを上述したように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ストリートに沿って照射することによりウエーハの裏面から所定厚さの変質層を形成し、ウエーハを変質層が形成されたストリートに沿って分割した後に、ウエーハの裏面を研削し変質層を除去することによりカバーガラスを製造する場合にも同様の問題が生ずる。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、個々のデバイスの周縁に割れを発生させることなく側面の変質層を除去することができるウエーハの加工方法を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、表面に格子状に形成されたストリート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ストリートに沿って分割するウエーハの加工方法であって、
ウエーハの裏面を研削してウエーハの厚みを所定の厚みに形成するウエーハ研削工程と、
該ウエーハ研削工程が実施されたウエーハの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ストリートに沿って照射し、ウエーハの内部にストリートに沿ってウエーハの表面からデバイスの仕上がり厚みに至らない深さの変質層を形成する変質層形成工程と、
該変質層形成工程が実施されたウエーハに外力を付与し、ウエーハを変質層が形成されたストリートに沿って個々のデバイスに分割するウエーハ分割行程と、
該ウエーハ分割行程が実施されたウエーハの裏面を研削し、ウエーハをデバイスの仕上がり厚みに形成することにより変質層を除去する変質層除去工程と、を含み、
該変質層除去工程は、粒径が０．５〜７μmのダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドで固定した研削砥石を用いて実施する、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。

本発明においては、変質層が形成されたストリートに沿って個々のデバイスに分割する分割行程が実施されたウエーハの裏面を研削し、ウエーハをデバイスの仕上がり厚みに形成することにより変質層を除去する変質層除去工程は、粒径が０．５〜７μmのダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドで固定した研削砥石を用いて実施するので、ウエーハが個々のデバイスに分割されていても、分割されたデバイスの周縁に作用する砥石の衝撃力が小さいため、デバイスに割れが発生することはない。

ウエーハとしての半導体ウエーハを示す斜視図および要部拡大断面図。 図１に示す半導体ウエーハの表面を環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着した状態を示す斜視図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるウエーハ研削工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における変質層形成工程を実施するためのレーザー加工装置の要部斜視図。 本発明による光デバイスウエーハの加工方法における変質層形成工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるウエーハ分割工程を実施するための分割装置の斜視図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるウエーハ分割工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における変質層除去工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における変質層除去工程が実施された半導体ウエーハの要部を拡大して示す断面図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるウエーハ移し替え工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるピックアップ工程を実施するためのピックアップ装置の斜視図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるピックアップ工程の説明図。

以下、本発明によるウエーハの加工方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１には、本発明によるウエーハの加工方法によって加工されるウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図および要部を拡大して示す断面図が示されている。図１の(a)および(b)に示す半導体ウエーハ２はシリコンウエーハからなり、例えば厚みが６００μmのシリコン基板２０の表面に絶縁膜と回路を形成する機能膜が積層されたデバイス層２１によって複数のＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス２２がマトリックス状に形成されている。そして、各デバイス２２は、格子状に形成されたストリート２３によって区画されている。デバイス層２１は厚みが例えば１０μmに形成されている。以下、この半導体ウエーハ２をストリート２３に沿って個々のデバイス２２に分割する加工方法について説明する。

先ず、半導体ウエーハの表面に形成されたデバイスを保護するために、半導体ウエーハの表面に保護部材を貼着する保護部材貼着工程を実施する。即ち、図２に示すように金属材によって形成された環状のフレームFに装着された保護部材としてのダイシングテープTの表面に半導体ウエーハ２の表面２ａを貼着する。なお、上記ダイシングテープTは、図示の実施形態においては厚さが１００μｍのポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなるシート基材の表面にアクリル樹脂系の糊が厚さ５μｍ程度塗布されている。この糊は紫外線を照射することによって粘着力が低下する性質を有するものが用いられている。

上述した保護部材貼着工程を実施することにより半導体ウエーハ２の表面２ａを環状のフレームFに装着されたダイシングテープTに貼着したならば、ウエーハの裏面を研削してウエーハの厚みを所定の厚みに形成するウエーハ研削工程を実施する。このウエーハ研削工程は、図３に示す研削装置３を用いて実施する。図３に示す研削装置３は、被加工物を保持するチャックテーブル３１と、該チャックテーブル３１に保持された被加工物を研削するための研削砥石３２１を備えた研削ホイール３２を具備している。なお、チャックテーブル３１は、被加工物を保持する中央部が高く形成され、外周部が中央部より低く形成されている。また、研削砥石３２１は、粒径が４０〜５０μmで集中度５０のダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドで固定した研削砥石が用いられている。このように構成された研削装置３を用いて上記ウエーハ研削工程を実施するには、図３に示すように研削装置３のチャックテーブル３１上に上述した半導体ウエーハ２のダイシングテープT側を載置するとともに、環状のフレームFをチャックテーブル３１の外周部に載置し、図示しない吸引手段を作動することによってチャックテーブル３１上に半導体ウエーハ２および環状のフレームFを吸引保持する。従って、チャックテーブル３１上に保持された半導体ウエーハ２は、シリコン基板２０の裏面２０bが上側となる。このようにして、チャックテーブル３１上に半導体ウエーハ２を吸引保持したならば、チャックテーブル３１を矢印３１aで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール３２を矢印３２aで示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転せしめて半導体ウエーハ２を構成するシリコン基板２０の裏面２０bに接触するとともに、研削ホイール３２を矢印３２bで示す方向に例えば３μm／秒の研削送り速度で例えば４１０μm研削送りする。この結果、シリコン基板２０の裏面２０bが研削されて、半導体ウエーハ２は所定の厚み（図示の実施形態においては２００μm）に形成される。

上述したウエーハ研削工程を実施したならば、ウエーハの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ストリートに沿って照射しウエーハの内部にストリートに沿ってウエーハの表面からデバイスの仕上がり厚みに至らない深さの変質層を形成する変質層形成工程を実施する。この変質層形成工程は、図４に示すレーザー加工装置４を用いて実施する。図４に示すレーザー加工装置４は、被加工物を保持するチャックテーブル４１と、該チャックテーブル４１上に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段４２と、チャックテーブル４１上に保持された被加工物を撮像する撮像手段４３を具備している。チャックテーブル４１は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない加工送り手段によって図４において矢印Ｘで示す加工送り方向に移動せしめられるとともに、図示しない割り出し送り手段によって図４において矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられるようになっている。

上記レーザー光線照射手段４２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング４２１を含んでいる。ケーシング４２１内には図示しないパルスレーザー光線発振器や繰り返し周波数設定手段を備えたパルスレーザー光線発振手段が配設されている。上記ケーシング４２１の先端部には、パルスレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線を集光するための集光器４２２が装着されている。なお、レーザー光線照射手段４２は、集光器４２２によって集光されるパルスレーザー光線の集光点位置を調整するための集光点位置調整手段（図示せず）を備えている。

上記レーザー光線照射手段４２を構成するケーシング４２１の先端部には、該チャックテーブル４１上に保持された被加工物の加工領域を撮像するための撮像手段４３が配設されている。この撮像手段４３は、図示の実施形態においては可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。

上述したレーザー加工装置４を用いて、上記半導体ウエーハ２を構成するシリコン基板２０に対して透過性を有する波長のレーザー光線をシリコン基板２０の裏面２０b側から集光点をシリコン基板２０の内部に位置付けてストリート２３に沿って照射し、シリコン基板２０の内部に半導体ウエーハ２の表面からデバイスの仕上がり厚みに至らない深さの変質層を形成する変質層形成工程について、図４および図５を参照して説明する。
先ず、上述した図４に示すレーザー加工装置４のチャックテーブル４１上に半導体ウエーハ２が貼着されたダイシングテープT側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、ダイシングテープTを介して半導体ウエーハ２をチャックテーブル４１上に保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル４１に保持された半導体ウエーハ２は、シリコン基板２０の裏面２０bが上側となる。なお、図４においては、ダイシングテープTが装着された環状のフレームFを省いて示しているが、環状のフレームFはチャックテーブル４１に配設された適宜のフレーム保持手段に保持されている。このようにして、光デバイスウエーハ２を吸引保持したチャックテーブル４１は、図示しない加工送り手段によって撮像手段４３の直下に位置付けられる。

チャックテーブル４１が撮像手段４３の直下に位置付けられると、撮像手段４３および図示しない制御手段によってウエーハ２のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段４３および図示しない制御手段は、半導体ウエーハ２の所定方向に形成されているストリート２３と、該ストリート２３に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段４２の集光器４２２との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する（アライメント工程）。また、半導体ウエーハ２に上記所定方向と直交する方向に形成されたストリート２３に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。このとき、半導体ウエーハ２におけるストリート２３が形成されているデバイス層２１の表面は下側に位置しているが、撮像手段４３が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成された撮像手段を備えているので、シリコン基板２０の裏面２０bから透かしてストリート２３を撮像することができる。

以上のようにしてチャックテーブル４１上に保持された半導体ウエーハ２を構成するデバイス２１の表面に形成されているストリート２３を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、図５の（ａ）で示すようにチャックテーブル４１をレーザー光線照射手段４２の集光器４２２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート２３の一端（図５の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段４２の集光器４２２の直下に位置付ける。そして、集光器４２２から照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐを半導体ウエーハ２の表面２a（下面）から例えば８０μm上側の位置に合わせる。この集光器４２２から照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐを半導体ウエーハ２の所定位置に位置付けるためには、例えば特開２００９−６３４４６号公報に記載されているチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置検出装置を用いてチャックテーブル４１に保持された半導体ウエーハ２の上面の高さ位置を検出し、検出された半導体ウエーハ２の上面の高さ位置を基準として図示しない集光点位置調整手段を作動することによりパルスレーザー光線の集光点Ｐを所定位置に位置付ける。次に、集光器４２２から半導体ウエーハ２を構成するシリコン基板２０に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル４１を図５の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、図５の（ｂ）で示すようにレーザー光線照射手段４２の集光器４２２の照射位置がストリート２３の他端（図５の（b）において右端）の位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル４１の移動を停止する。この結果、半導体ウエーハ２を構成するシリコン基板２０には、図５の（b）および図５の(c)に示すように内部にストリート２３に沿って連続した変質層２１０が形成される（変質層形成工程）。この変質層２１０は、シリコン基板２０に半導体ウエーハ２の表面２aからデバイスの仕上がり厚み（例えば２０μｍ）に至らない深さ位置に形成される。上述した変質層形成工程を半導体ウエーハ２に形成された全てのストリート２３に沿って実施する。

上記の変質層形成工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
光源 ：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４レーザー
波長 ：１０６４ｎｍのパルスレーザー
繰り返し周波数 ：８０ｋＨｚ
パルス幅 ：１２０ns
平均出力 ：１．２W
集光スポット径 ：φ２μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒

上記加工条件によって上述した変質層形成工程を実施すると、パルスレーザー光線の集光点Ｐを中心として上下方向に深さが１００μｍ程度の変質層２１０が形成される。従って、上述した変質層形成工程を実施することにより、半導体ウエーハ２の表面２a（下面）から３０μｍの位置よりシリコン基板２０の裏面２０b（上面）側に深さが１００μｍ程度の変質層２１０が形成される。即ち、シリコン基板２０の内部にはストリート２３に沿って半導体ウエーハ２の表面２aからデバイスの仕上がり厚み（例えば２０μｍ）に至らない深さの変質層２１０が形成される。このように、変質層形成工程は、半導体ウエーハ２を構成するシリコン基板２０を後述するように裏面を研削してウエーハをデバイスの仕上がり厚み（例えば２０μｍ）に形成することにより変質層を除去する変質層除去工程を実施する前の厚い状態（例えば２００μm）で実施するので、パルスレーザー光線の集光点Ｐを所望の位置に容易に位置付けることができ、デバイス層２１にダメージを与えることなく変質層２１０を形成することができる。

上述した変質層形成工程を実施したならば、変質層形成工程が実施されたウエーハに外力を付与し、ウエーハを変質層が形成されたストリートに沿って個々のデバイスに分割する分割行程を実施する。このウエーハ分割工程は、図６に示すウエーハ分割装置５を用いて実施する。図６に示すウエーハ分割装置５は、基台５１と、該基台５１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された移動テーブル５２を具備している。基台５１は矩形状に形成され、その両側部上面には矢印Ｙで示す方向に２本の案内レール５１１、５１２が互いに平行に配設されている。この２本の案内レール５１１、５１２上に移動テーブル５２が移動可能に配設されている。移動テーブル５２は、移動手段５３によって矢印Ｙで示す方向に移動せしめられる。移動テーブル５２上には、上記環状のフレームFを保持するフレーム保持手段５４が配設されている。フレーム保持手段５４は、円筒状の本体５４１と、該本体５４１の上端に設けられた環状のフレーム保持部材５４２と、該フレーム保持部材５４２の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ５４３とからなっている。このように構成されたフレーム保持手段５４は、フレーム保持部材５４２上に載置された環状のフレームFをクランプ５４３によって固定する。また、図６に示すウエーハ分割装置５は、上記フレーム保持手段５４を回動せしめる回動手段５５を具備している。この回動手段５５は、上記移動テーブル５２に配設されたパルスモータ５５１と、該パルスモータ５５１の回転軸に装着されたプーリ５５２と、該プーリ５５２と円筒状の本体５４１に捲回された無端ベルト５５３とからなっている。このように構成された回動手段５５は、パルスモータ５５１を駆動することにより、プーリ５５２および無端ベルト５５３を介してフレーム保持手段５４を回動せしめる。

図６に示すウエーハ分割装置５は、上記環状のフレーム保持部材５４２に保持された環状のフレームFにダイシングテープTを介して支持されている半導体ウエーハ２にストリート２３と直交する方向に引張力を作用せしめる張力付与手段５６を具備している。張力付与手段５６は、環状のフレーム保持部材５４内に配置されている。この張力付与手段５６は、矢印Y方向と直交する方向に長い長方形の保持面を備えた第１の吸引保持部材５６１と第２の吸引保持部材５６２を備えている。第１の吸引保持部材５６１には複数の吸引孔５６１aが形成されており、第２の吸引保持部材５６２には複数の吸引孔５６２aが形成されている。複数の吸引孔５６１aおよび５６２aは、図示しない吸引手段に連通されている。また、第１の吸引保持部材５６１と第２の吸引保持部材５６２は、図示しない移動手段によって矢印Y方向にそれぞれ移動せしめられるようになっている。

図６に示すウエーハ分割装置５は、上記環状のフレーム保持部材５４２に保持された環状のフレームFにダイシングテープTを介して支持されている半導体ウエーハ２のストリート２３を検出するための検出手段５７を具備している。検出手段５７は、基台５１に配設されたＬ字状の支持柱５７１に取り付けられている。この検出手段５７は、光学系および撮像素子（ＣＣＤ）等で構成されており、上記張力付与手段５６の上方位置に配置されている。このように構成された検出手段５７は、上記環状のフレーム保持部材５４２に保持された環状のフレームFにダイシングテープTを介して支持されている半導体ウエーハ２のストリート２３を撮像し、これを電気信号に変換して図示しない制御手段に送る。

上述したウエーハ破断装置６を用いて実施するウエーハ破断について、図７を参照して説明する。
上述した変質層形成工程が実施された半導体ウエーハ２をダイシングテープTを介して支持する環状のフレームFを、図７の（ａ）に示すようにフレーム保持部材５４２上に載置し、クランプ５４３によってフレーム保持部材５４２に固定する。次に、移動手段５３を作動して移動テーブル５２を矢印Ｙで示す方向（図６参照）に移動し、図７の（ａ）に示すように半導体ウエーハ２に所定方向に形成された１本のストリート２３(図示の実施形態においては最左端のストリート)が張力付与手段５６を構成する第１の吸引保持部材５６１の保持面と第２の吸引保持部材５６２の保持面との間に位置付ける。このとき、検出手段５７によってストリート２３を撮像し、第１の吸引保持部材５６１の保持面と第２の吸引保持部材５６２の保持面との位置合わせを行う。このようにして、１本のストリート２３が第１の吸引保持部材５６１の保持面と第２の吸引保持部材５６２の保持面との間に位置付けられたならば、図示しない吸引手段を作動し吸引孔５６１aおよび５６２aに負圧を作用せしめることにより、第１の吸引保持部材５６１の保持面と第２の吸引保持部材５６２の保持面上にダイシングテープTを介して半導体ウエーハ２を吸引保持する(保持工程)。

上述した保持工程を実施したならば、張力付与手段５６を構成する図示しない移動手段を作動し、第１の吸引保持部材５６１と第２の吸引保持部材５６２を図７の(b)に示すように互いに離反する方向に移動せしめる。この結果、第１の吸引保持部材５６１の保持面と第２の吸引保持部材５６２の保持面との間に位置付けられたストリート２３には、ストリート２３と直交する方向に引張力が作用し、半導体ウエーハ２はシリコン基板２０に形成された変質層２１０が破断の起点となってストリート２３に沿って破断される（ウエーハ分割工程）。このウエーハ分割工程を実施することにより、ダイシングテープTは僅かに伸びる。このウエーハ分割工程においては、半導体ウエーハ２はストリート２３に沿って変質層２１０が形成され強度が低下せしめられているので、第１の吸引保持部材５６１と第２の吸引保持部材５６２を互いに離反する方向に０．５mm程度移動することにより、半導体ウエーハ２をシリコン基板２０に形成された変質層２１０が破断の起点となってストリート２３に沿って破断することができる。

上述したように所定方向に形成された１本のストリート２３に沿って破断するウエーハ分割工程を実施したならば、上述した第１の吸引保持部材５６１および第２の吸引保持部材５６２による半導体ウエーハ２の吸引保持を解除する。次に、移動手段５３を作動して移動テーブル５２を矢印Ｙで示す方向（図６参照）にストリート２３の間隔に相当する分だけ移動し、上記破断工程を実施したストリート２３の隣のストリート２３が張力付与手段５６を構成する第１の吸引保持部材５６１の保持面と第２の吸引保持部材５６２の保持面との間に位置付ける。そして、上記保持工程およびウエーハ分割工程を実施する。

以上のようにして、所定方向に形成された全てのストリート２３に対して上記保持工程およびウエーハ分割工程を実施したならば、回動手段５５を作動してフレーム保持手段５４を９０度回動せしめる。この結果、フレーム保持手段５４のフレーム保持部材５４２に保持された半導体ウエーハ２も９０度回動することになり、所定方向に形成され上記ウエーハ分割工程が実施されたストリート２３と直交する方向に形成されたストリート２３が第１の吸引保持部材５６１の保持面と第２の吸引保持部材５６２の保持面と平行な状態に位置付けられる。次に、上記ウエーハ分割工程が実施されたストリート２３と直交する方向に形成された全てのストリート２３に対して上述し保持工程およびウエーハ分割工程を実施することにより、半導体ウエーハ２はストリート２３に沿って個々のデバイス２２に分割される。

上述したウエーハ分割工程を実施したならば、ウエーハ分割行程が実施されたウエーハの裏面を研削し、ウエーハをデバイスの仕上がり厚みに形成することにより変質層を除去する変質層除去工程を実施する。この変質層除去工程は、上記図３に示す研削装置３と実質的に同様の研削装置を用いて実施する。なお、変質層除去工程を実施する図８に示す研削装置３に装備される研削ホイール３２の研削砥石３２１は、粒径が０．５〜７μmで集中度３０〜７０好ましくは集中度５０のダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドで固定した研削砥石を用いることが重要である。研削砥石３２１を構成するダイヤモンド砥粒の粒径は、ウエーハの種類（シリコンウエーハ、サファイアウエーハ、水晶ウエーハ、GaAsウエーハ、GaNウエーハ、GaPウエーハ）によって異なり、本発明者等の実験によると、ウエーハがシリコンウエーハの場合には０．５〜２μm、サファイアウエーハの場合には５〜７μm、水晶ウエーハの場合には３〜６μm、GaAsウエーハの場合には１〜３μm、GaNウエーハの場合には２〜５μm、GaPウエーハの場合には１．５〜４μmであることが望ましい。この研削砥石３２１を構成するダイヤモンド砥粒の下限は被加工物の研削を可能にする下限値であり、上限は後述する変質層除去工程を実施する際にデバイスの周縁に割れを発生させないで研削することができる上限値である。従って、図示の実施形態においては被加工物である半導体ウエーハ２がシリコンウエーハであるので、研削砥石３２１を構成するダイヤモンド砥粒の粒径が０．５〜２μmで集中度５０に設定されている。

上述した研削装置３を用いて変質層除去工程を実施するには、図８に示すように研削装置３のチャックテーブル３１上に上述したウエーハ分割工程が実施された半導体ウエーハ２（個々のデバイス２２に分割されている）のダイシングテープT側を載置するとともに、環状のフレームFをチャックテーブル３１の外周部に載置し、図示しない吸引手段を作動することによってチャックテーブル３１上に半導体ウエーハ２および環状のフレームFを吸引保持する。従って、チャックテーブル３１上に保持された半導体ウエーハ２は、シリコン基板２０の裏面２０bが上側となる。このようにして、チャックテーブル３１上に半導体ウエーハ２を吸引保持したならば、チャックテーブル３１を矢印３１aで示す方向に例えば４０〜３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール３２を矢印３２aで示す方向に例えば１０００〜３５００ｒｐｍで回転せしめて半導体ウエーハ２を構成するシリコン基板２０の裏面２０bに接触するとともに、研削ホイール３２を矢印３２bで示す方向に０．３μm／秒の研削送り速度で例えば１８０μm研削送りする。この結果、半導体ウエーハ２を構成するシリコン基板２０の裏面２０bが研削されて、図９に示すように個々に分割されたデバイス２２の側面に残留していた変質層２１０が除去せしめられるとともに、半導体ウエーハ２の厚みがデバイスの仕上がり厚み（図示の実施形態においては２０μm）に形成される。このように変質層除去工程は粒径が０．５〜２μmで集中度５０のダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドで固定した研削砥石を用いて実施するので、半導体ウエーハ２が個々のデバイス２２に分割されていても、分割されたデバイス２２の周縁に作用する砥石の衝撃力が小さいため、デバイス２２に割れが発生することはない。

上述した変質層除去工程を実施したならば、個々のデバイスに分割されたウエーハの裏面を環状のフレームに装着された保護テープの表面に貼着するとともに、ウエーハの表面が貼着されている上記ダイシングテープTを剥離して上記環状のフレームFを除去するウエーハ移し替え工程を実施する。このウエーハ移し替え工程は、図１０の(a)に示すように環状のフレームFに装着されたダイシングテープT（個々のデバイス２２に分割された半導体ウエーハ２が貼着されている）に紫外線照射器６から紫外線を照射する。この結果、ダイシングテープTの粘着糊が硬化して粘着力が低下せしめられる。次に、図１０の(b)に示すように環状のフレームFに装着されたダイシングテープTに貼着されている半導体ウエーハ２を構成するシリコン基板２０の裏面２０b（図１０の(b)において上面）に環状のフレームFaに装着されたダイシングテープTaの表面（図１０の(b)において下面）を貼着する。なお、環状のフレームFaおよびダイシングテープTaは、上記環状のフレームFおよびダイシングテープTと実質的に同一の構成でよい。次に、図１０の(c)に示すようにダイシングテープTに表面が貼着されている半導体ウエーハ２（個々のデバイス２２に分割されている）をダイシングテープTから剥離する。このとき、図１０の(a)に示すようにダイシングテープTには紫外線が照射されダイシングテープTの粘着糊が硬化して粘着力が低下せしめられているので、半導体ウエーハ２（個々のデバイス２2に分割されている）をダイシングテープTから容易に剥離することができる。そして、ダイシングテープTを装着した環状のフレームＦを除去することにより、図１０の(d)に示すように環状のフレームFaに装着されたダイシングテープTaの表面に個々のデバイスに分割された半導体ウエーハ２が移し替えられたことになる。このようにウエーハ移し替え工程は、環状のフレームFに装着されたダイシングテープTにウエーハの表面を貼着した状態で、上記ウエーハ研削工程と変質層工程とウエーハ分割工程および変質層除去工程を実施し、半導体ウエーハ２を個々のデバイス２２に分割した後に実施するので、半導体ウエーハ２が割れることなく表裏を反転して環状のフレームFaに装着されたダイシングテープTaに張り替えることができる。従って、個々のデバイス２２に分割された半導体ウエーハ２を環状のフレームFaに装着されたダイシングテープTaに張り替えた状態で、デバイス２２の導通テストを実施することができる。

上述したようにウエーハ移し替え工程を実施したならば、環状のフレームに装着された保護テープの表面に貼着されている個々に分割されたデバイスを保護テープから剥離してピックアップするピックアップ工程を実施する。このピックアップ工程は、図１１に示すピックアップ装置７を用いて実施する。図１１に示すピックアップ装置７は、上記環状のフレームFaを保持するフレーム保持手段７１と、該フレーム保持手段７１に保持された環状のフレームFaに装着されたダイシングテープTaを拡張するテープ拡張手段７２と、ピックアップコレット７３を具備している。フレーム保持手段７１は、環状のフレーム保持部材７１１と、該フレーム保持部材７１１の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ７１２とからなっている。フレーム保持部材７１１の上面は環状のフレームFaを載置する載置面７１１ａを形成しており、この載置面７１１ａ上に環状のフレームFaが載置される。そして、載置面７１１ａ上に載置された環状のフレームFaは、クランプ７１２によってフレーム保持部材７１１に固定される。このように構成されたフレーム保持手段７１は、テープ拡張手段７２によって上下方向に進退可能に支持されている。

テープ拡張手段７２は、上記環状のフレーム保持部材７１１の内側に配設される拡張ドラム７２１を具備している。この拡張ドラム７２１は、環状のフレームFaの内径より小さく該環状のフレームFaに装着された半導体ウエーハ２（個々のデバイス２２に分割されている）の外径より大きい内径および外径を有している。また、拡張ドラム７２１は、下端に支持フランジ７２２を備えている。図示の実施形態におけるテープ拡張手段７２は、上記環状のフレーム保持部材７１１を上下方向に進退可能な支持手段７２３を具備している。この支持手段７２３は、上記支持フランジ７２２上に配設された複数のエアシリンダ７２３aからなっており、そのピストンロッド７２３bが上記環状のフレーム保持部材７１１の下面に連結される。このように複数のエアシリンダ７２３aからなる支持手段７２３は、図１２の（ａ）に示すように環状のフレーム保持部材７１１を載置面７１１ａが拡張ドラム７２１の上端と略同一高さとなる基準位置と、図１２の（ｂ）に示すように拡張ドラム７２１の上端より所定量下方の拡張位置の間を上下方向で移動せしめる。

以上のように構成されたピックアップ装置７を用いて実施するピックアップ工程について図１２を参照して説明する。即ち、半導体ウエーハ２（個々のデバイスに分割されている）が貼着されているダイシングテープTaが装着された環状のフレームFaを、図１２の（ａ）に示すようにフレーム保持手段７１を構成するフレーム保持部材７１１の載置面７１１ａ上に載置し、クランプ７１２によってフレーム保持部材７１１に固定する（フレーム保持工程）。このとき、フレーム保持部材７１１は図１２の（ａ）に示す基準位置に位置付けられている。次に、テープ拡張手段７２を構成する支持手段７２３としての複数のエアシリンダ７２３ａを作動して、環状のフレーム保持部材７１１を図１２の（ｂ）に示す拡張位置に下降せしめる。従って、フレーム保持部材７１１の載置面７１１ａ上に固定されている環状のフレームFaも下降するため、図１２の（ｂ）に示すように環状のフレームFaに装着されたダイシングテープTaは拡張ドラム７２１の上端縁に接して拡張せしめられる（テープ拡張工程）。この結果、ダイシングテープTaに貼着されている半導体ウエーハ２はストリート２３に沿って個々のデバイス２２に分割されているので、個々のデバイス２２間が広がり、間隔Sが形成される。この状態で、ピックアップコレット７３を作動してデバイス２２の表面（上面）を吸着保持し、ダイシングテープTaから剥離してピックアップする。このとき、図１２の（ｂ）に示すようにダイシングテープTaの下側から突き上げ針７４によってデバイス２２を突き上げることにより、デバイス２２をダイシングテープTaから容易に剥離することができる。この突き上げ針７４はデバイス２２の裏面に作用して突き上げるので、デバイス２２の表面を損傷させることはない。なお、ピックアップ工程においては、上述したように個々のデバイス２２間の隙間Sが広げられているので、隣接するデバイス２２と接触することなく容易にピックアップすることができる。このようにピックアップコレット７３によってピックアップされる光デバイス２３は表面（上面）が吸着保持されるので、その後デバイス２２の表裏を反転する必要がない。

以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。例えば、上述した実施形態においてはウエーハの表面を環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着した状態で上記ウエーハ研削工程と変質層工程とウエーハ分割工程および変質層除去工程を実施した例を示したが、ウエーハの表面に保護テープを貼着して上記ウエーハ研削工程と変質層工程を実施し、次にウエーハの裏面を環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着して保護テープを剥離した状態で上記ウエーハ分割工程を実施し、その後ウエーハの表面に保護テープを貼着しダイシングテープをウエーハの裏面から剥離して変質層除去工程を実施してもよい。

２：半導体ウエーハ
２０：シリコン基板
２１：デバイス層
５：研削装置
５１：研削装置のチャックテーブル
５２：研削ホイール
５２１：研削砥石
４：レーザー加工装置
４１：レーザー加工装置のチャックテーブル
４２：レーザー光線照射手段
５：ウエーハ分割装置
５６：張力付与手段
７：ピックアップ装置
F：環状のフレーム
T：ダイシングテープ

Claims (1)

1. 表面に格子状に形成されたストリート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ストリートに沿って分割するウエーハの加工方法であって、
   ウエーハの裏面を研削してウエーハの厚みを所定の厚みに形成するウエーハ研削工程と、
   該ウエーハ研削工程が実施されたウエーハの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ストリートに沿って照射し、ウエーハの内部にストリートに沿ってウエーハの表面からデバイスの仕上がり厚みに至らない深さの変質層を形成する変質層形成工程と、
   該変質層形成工程が実施されたウエーハに外力を付与し、ウエーハを変質層が形成されたストリートに沿って個々のデバイスに分割するウエーハ分割行程と、
   該ウエーは分割行程が実施されたウエーハの裏面を研削し、ウエーハをデバイスの仕上がり厚みに形成することにより変質層を除去する変質層除去工程と、を含み、
   該変質層除去工程は、粒径が０．５〜７μmのダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドで固定した研削砥石を用いて実施する、
   ことを特徴とするウエーハの加工方法。

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