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JP2024152504A - Wafer processing method - Google Patents

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JP2024152504A
JP2024152504A JP2023066734A JP2023066734A JP2024152504A JP 2024152504 A JP2024152504 A JP 2024152504A JP 2023066734 A JP2023066734 A JP 2023066734A JP 2023066734 A JP2023066734 A JP 2023066734A JP 2024152504 A JP2024152504 A JP 2024152504A
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Japan
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wafer
laser beam
modified layer
annular modified
outer periphery
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JP2023066734A
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彬 水谷
勇人 伊賀
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Disco Corp
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Disco Corp
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Abstract

【課題】研削時のデバイス破損を抑制するために形成する改質層の加工位置ずれを抑制することができるウエーハの加工方法を提供すること。【解決手段】ウエーハの加工方法は、外周縁に沿って面取り部が形成されたウエーハを加工するウエーハの加工方法であって、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点をウエーハの外周縁から所定距離内側に位置づけ、外周縁に沿ってウエーハの裏面側からレーザービームを照射することでウエーハの内部に環状の改質層を形成する環状改質層形成ステップ2と、環状改質層形成ステップ2を実施した後、ウエーハの裏面を研削して所定の厚みまで薄化する薄化ステップ3と、を備え、環状改質層形成ステップ2では、レーザービームが面取り部よりも径方向内側でウエーハに入射し、かつ径方向外側に向かうように、ウエーハの厚み方向に対して所定角度傾斜した方向にレーザービームを照射する。【選択図】図3[Problem] To provide a wafer processing method capable of suppressing misalignment of a modified layer formed to suppress device damage during grinding. [Solution] The wafer processing method processes a wafer having a chamfer formed along its outer periphery, and includes an annular modified layer forming step 2 in which a focal point of a laser beam having a wavelength that is transparent to the wafer is positioned a predetermined distance inward from the outer periphery of the wafer, and the laser beam is irradiated from the back side of the wafer along the outer periphery to form an annular modified layer inside the wafer, and a thinning step 3 in which, after the annular modified layer forming step 2, the back side of the wafer is ground to thin it down to a predetermined thickness, and in the annular modified layer forming step 2, the laser beam is irradiated in a direction inclined at a predetermined angle with respect to the thickness direction of the wafer so that the laser beam enters the wafer radially inward from the chamfer and heads radially outward. [Selected Figure] Figure 3

Description

本発明は、ウエーハの加工方法に関する。 The present invention relates to a wafer processing method.

近年のデバイスチップの低背化や高集積化に伴い、3次元積層された半導体ウエーハの開発が進んでいる。例えばTSV(Through-Silicon Via)ウエーハは、貫通電極によって2つのチップ同士の貼り合わせによる両チップの電極の接続を可能にしている。 In recent years, the development of 3D stacked semiconductor wafers has progressed in line with the trend toward lower profile and higher integration of device chips. For example, TSV (Through-Silicon Via) wafers enable the connection of the electrodes of two chips by bonding them together using through electrodes.

こうしたウエーハは、基台となる支持ウエーハ(シリコンやガラス、セラミックス等)に貼り合わされた状態で研削して薄化される。通常、ウエーハは、外周縁が面取りされているため、極薄に研削されると外周縁が所謂ナイフエッジとなり、研削中にエッジの欠けが発生しやすい。これにより、デバイスにまで欠けが延長してデバイスの破損に繋がる可能性がある。 These wafers are ground and thinned while bonded to a supporting wafer (silicon, glass, ceramics, etc.) that serves as the base. Normally, the outer edge of the wafer is chamfered, so when the wafer is ground to an extremely thin thickness, the outer edge becomes a knife edge, and chipping of the edge occurs easily during grinding. This can cause the chip to extend to the device, potentially resulting in damage to the device.

ナイフエッジの対策として、ウエーハを貼り合わせてから、デバイスの外周縁に沿ってレーザービームを照射して環状の改質層を形成することで、その研削中に発生するウエーハのエッジ欠けがデバイスに伸展することを抑制するエッジトリミング方法も考案された(特許文献1参照)。 As a countermeasure against the knife edge, an edge trimming method has been devised in which after bonding the wafers together, a laser beam is irradiated along the outer periphery of the device to form an annular modified layer, thereby preventing chipping of the wafer edge that occurs during grinding from extending into the device (see Patent Document 1).

特開2020-057709号公報JP 2020-057709 A

特許文献1の方法では、環状の改質層をウエーハの外周縁近傍に形成するため、レーザービームを照射する領域がウエーハの外周縁に形成された面取り部に設定される可能性がある。この場合、レーザービームが照射する位置が傾斜面となるため、改質層の加工位置がずれてしまう等の問題があった。 In the method of Patent Document 1, since an annular modified layer is formed near the outer periphery of the wafer, the area to which the laser beam is irradiated may be set to a chamfered portion formed on the outer periphery of the wafer. In this case, the position to which the laser beam is irradiated is an inclined surface, which causes problems such as the processing position of the modified layer being shifted.

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、研削時のデバイス破損を抑制するために形成する改質層の加工位置ずれを抑制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。 The present invention was made in consideration of these problems, and its purpose is to provide a wafer processing method that can suppress misalignment of the processing position of the modified layer formed to suppress device damage during grinding.

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、外周縁に沿って面取り部が形成されたウエーハを加工するウエーハの加工方法であって、該ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点を該ウエーハの外周縁から所定距離内側に位置づけ、該外周縁に沿って該ウエーハの裏面側から該レーザービームを照射することで該ウエーハの内部に環状の改質層を形成する環状改質層形成ステップと、該環状改質層形成ステップを実施した後、該ウエーハの該裏面を研削して所定の厚みまで薄化する薄化ステップと、を備え、該環状改質層形成ステップでは、該レーザービームが該面取り部よりも径方向内側で該ウエーハに入射し、かつ径方向外側に向かうように、該ウエーハの厚み方向に対して所定角度傾斜した方向に該レーザービームを照射することを特徴とする。 In order to solve the above problems and achieve the object, the wafer processing method of the present invention is a wafer processing method for processing a wafer having a chamfered portion formed along its outer periphery, and includes an annular modified layer forming step in which a focal point of a laser beam having a wavelength that is transparent to the wafer is positioned a predetermined distance inward from the outer periphery of the wafer, and the laser beam is irradiated from the back side of the wafer along the outer periphery to form an annular modified layer inside the wafer, and a thinning step in which, after the annular modified layer forming step, the back side of the wafer is ground to thin it to a predetermined thickness, and in the annular modified layer forming step, the laser beam is irradiated in a direction inclined at a predetermined angle with respect to the thickness direction of the wafer so that the laser beam enters the wafer radially inward from the chamfered portion and heads radially outward.

また、本発明のウエーハの加工方法は、該薄化ステップを実施する前に、該ウエーハの表面側を、該ウエーハとは異なる支持ウエーハに貼り合わせる貼り合わせステップを更に備えてもよい。 The wafer processing method of the present invention may further include a bonding step of bonding the front side of the wafer to a support wafer different from the wafer before carrying out the thinning step.

本願発明は、研削時のデバイス破損を抑制するために形成する改質層の加工位置ずれを抑制することができる。 The present invention can reduce misalignment of the modified layer formed to prevent damage to the device during grinding.

図1は、実施形態に係るウエーハの加工方法の加工対象のウエーハの一例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an example of a wafer to be processed by a wafer processing method according to an embodiment. 図2は、図1に示すII-II線に沿う断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II shown in FIG. 図3は、実施形態に係る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。FIG. 3 is a flowchart showing a flow of the wafer processing method according to the embodiment. 図4は、図3に示す貼り合わせステップの一状態を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing one state of the bonding step shown in FIG. 図5は、図4の貼り合わせステップの後のウエーハの一部を拡大して示す断面図である。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a portion of the wafer after the bonding step of FIG. 図6は、図3に示す環状改質層形成ステップの一状態を一部断面で示す側面図である。FIG. 6 is a side view, partly in section, showing one state of the annular modified layer forming step shown in FIG. 図7は、図6の環状改質層形成ステップにおけるウエーハの一部を拡大して示す断面図である。FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the wafer in the annular modified layer forming step of FIG. 図8は、比較例の環状改質層形成ステップにおけるウエーハの一部を拡大して示す断面図である。FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing a part of a wafer in the annular modified layer forming step of a comparative example. 図9は、図3に示す薄化ステップの一状態を一部断面で示す側面図である。FIG. 9 is a side view, partly in section, showing one state of the thinning step shown in FIG. 図10は、図9の薄化ステップの後のウエーハの一部を拡大して示す断面図である。FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of a portion of the wafer after the thinning step of FIG.

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。更に、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、置換または変更を行うことができる。 The following describes in detail the form (embodiment) for carrying out the present invention with reference to the drawings. The present invention is not limited to the contents described in the following embodiment. The components described below include those that a person skilled in the art can easily imagine and those that are substantially the same. Furthermore, the configurations described below can be combined as appropriate. Various omissions, substitutions, or modifications of the configuration can be made without departing from the spirit of the present invention.

〔実施形態〕
本発明の実施形態に係るウエーハ10の加工方法を図面に基づいて説明する。図1は、実施形態に係るウエーハ10の加工方法の加工対象のウエーハ10の一例を示す斜視図である。図2は、図1に示すII-II線に沿う断面図である。
[Embodiment]
A method for processing a wafer 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Fig. 1 is a perspective view showing an example of a wafer 10 to be processed by the method for processing a wafer 10 according to the embodiment. Fig. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II shown in Fig. 1.

図1および図2に示すウエーハ10は、シリコン(Si)、サファイア(Al)、ガリウムヒ素(GaAs)または炭化ケイ素(SiC)等を基板11とする円板状の半導体ウエーハ、光デバイスウエーハ等のウエーハであり、実施形態において、シリコンウエーハである。ウエーハ10は、図2に示すように、外周縁12に沿って面取り部が形成されている。 1 and 2 is a wafer such as a disk-shaped semiconductor wafer or an optical device wafer, and is a silicon wafer in the embodiment, having a substrate 11 made of silicon (Si), sapphire (Al 2 O 3 ), gallium arsenide (GaAs), silicon carbide (SiC), or the like. The wafer 10 has a chamfered portion formed along an outer circumferential edge 12 as shown in FIG.

ウエーハ10は、デバイス面である表面13が、例えば、支持ウエーハ30(図4等参照)と貼り合わされて貼り合わせウエーハを構成した後、裏面14側が研削されて薄化される。実施形態のウエーハ10では、表面13側の面取り部より、裏面14側の面取り部の方が、範囲が広く緩やかである。ウエーハ10の裏面14は、面取り部の傾斜面15と、平坦面16と、を含む。 After the front surface 13 of the wafer 10, which is the device surface, is bonded to, for example, a support wafer 30 (see FIG. 4, etc.) to form a bonded wafer, the back surface 14 is ground to thin it. In the wafer 10 of the embodiment, the chamfer on the back surface 14 is wider and gentler than the chamfer on the front surface 13. The back surface 14 of the wafer 10 includes an inclined surface 15 of the chamfer and a flat surface 16.

ウエーハ10は、図1に示すように、基板11の表面13側にデバイス領域17と、デバイス領域17を囲繞する外周領域18と、を含む。デバイス領域17は、基板11の表面13に格子状に設定された複数の分割予定ライン19と、分割予定ライン19によって区画された各領域に形成されたデバイス20と、を有している。外周領域18は、全周に亘ってデバイス領域17を囲繞し、かつデバイス20が形成されていない領域である。 As shown in FIG. 1, the wafer 10 includes a device region 17 on the surface 13 side of the substrate 11, and an outer peripheral region 18 surrounding the device region 17. The device region 17 has a plurality of planned division lines 19 set in a grid pattern on the surface 13 of the substrate 11, and devices 20 formed in each region partitioned by the planned division lines 19. The outer peripheral region 18 is a region that surrounds the device region 17 all around, and in which no devices 20 are formed.

デバイス20は、実施形態において、3DNANDフラッシュメモリを構成し、電極パッドと、電極パッドに接続した貫通電極とを備える。貫通電極は、基板11が薄化されてデバイス20がウエーハ10から個々に分割された際に、基板11の裏面14側に貫通する。すなわち、実施形態のウエーハ10は、個々に分割されたデバイス20が貫通電極を有する所謂TSVウエーハである。なお、本発明のウエーハ10は、実施形態のような貫通電極を有するTSVウエーハに限定されず、貫通電極のないデバイスウエーハであってもよい。 In the embodiment, the device 20 constitutes a 3D NAND flash memory and includes an electrode pad and a through electrode connected to the electrode pad. The through electrode penetrates the back surface 14 side of the substrate 11 when the substrate 11 is thinned and the devices 20 are individually separated from the wafer 10. That is, the wafer 10 of the embodiment is a so-called TSV wafer in which the individually separated devices 20 have through electrodes. Note that the wafer 10 of the present invention is not limited to a TSV wafer having through electrodes as in the embodiment, and may be a device wafer without through electrodes.

図3は、実施形態に係るウエーハ10の加工方法の流れを示すフローチャートである。図3に示すように、実施形態のウエーハ10の加工方法は、貼り合わせステップ1と、環状改質層形成ステップ2と、薄化ステップ3と、を備える。ウエーハ10の加工方法は、外周縁12沿って面取り部が形成されたウエーハ10の内部における外周縁12から所定距離内側に沿って環状の改質層21を形成した後、裏面14側を研削して所定の厚み23まで薄化するとともに外周領域18を除去する加工方法である。 Figure 3 is a flow chart showing the flow of the processing method of the wafer 10 according to the embodiment. As shown in Figure 3, the processing method of the wafer 10 according to the embodiment includes a bonding step 1, an annular modified layer forming step 2, and a thinning step 3. The processing method of the wafer 10 is a processing method in which an annular modified layer 21 is formed along the outer peripheral edge 12 of the wafer 10, which has a chamfered portion formed along the outer peripheral edge 12, at a predetermined distance inside the wafer 10, and then the back surface 14 side is ground to thin the wafer 10 to a predetermined thickness 23 and the outer peripheral region 18 is removed.

(貼り合わせステップ1)
図4は、図3に示す貼り合わせステップ1の一状態を示す斜視図である。図5は、図4の貼り合わせステップ1の後のウエーハ10の一部を拡大して示す断面図である。貼り合わせステップ1は、ウエーハ10の表面13側を、ウエーハ10とは異なる支持ウエーハ30に貼り合わせるステップである。
(Lamination step 1)
Fig. 4 is a perspective view showing one state of the bonding step 1 shown in Fig. 3. Fig. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the wafer 10 after the bonding step 1 of Fig. 4. The bonding step 1 is a step of bonding the front surface 13 side of the wafer 10 to a support wafer 30 different from the wafer 10.

図4に示す支持ウエーハ30は、シリコンやガラス、セラミックス等を基板31とし、かつウエーハ10と同径である円板状のサブストレートウエーハであるが、本発明ではウエーハ10と同様のTSVウエーハであってもよい。支持ウエーハ30は、ウエーハ10と同様に、外周縁32に沿って面取り部が形成されている。また、実施形態の支持ウエーハ30は、ウエーハ10に貼り合わせる側の面である一方の面33側の面取り部より、他方の面34側の面取り部の方が、範囲が広く緩やかである。 The support wafer 30 shown in FIG. 4 is a disk-shaped substrate wafer having a substrate 31 made of silicon, glass, ceramics, or the like and the same diameter as the wafer 10, but in the present invention, it may be a TSV wafer similar to the wafer 10. The support wafer 30 has a chamfered portion formed along the outer periphery 32, similar to the wafer 10. Also, in the embodiment of the support wafer 30, the chamfered portion on the other surface 34 is wider and more gentle than the chamfered portion on one surface 33, which is the surface to be bonded to the wafer 10.

貼り合わせステップ1では、まず、図4に示すように、ウエーハ10の表面13と、支持ウエーハ30の一方の面33とを、間隔をあけて対向させる。次に、ウエーハ10の表面13と支持ウエーハ30の一方の面33とを、貼り合わせる。これにより、貼り合わせウエーハを形成する。 In the bonding step 1, first, as shown in FIG. 4, the front surface 13 of the wafer 10 and one surface 33 of the support wafer 30 are opposed to each other with a gap therebetween. Next, the front surface 13 of the wafer 10 and one surface 33 of the support wafer 30 are bonded together. This forms a bonded wafer.

この際、ウエーハ10と支持ウエーハ30との間に接合層を設ける場合は、ウエーハ10の表面13と支持ウエーハ30の一方の面33とのうちの一方に接合層を積層してから、ウエーハ10の表面13と支持ウエーハ30の一方の面33とを、接合層を介して貼り合わせる。なお、接合層は、基材層の表裏面に粘着材層が積層された両面テープであってもよいし、酸化膜でもよいし、樹脂等を含む接着剤が塗布されることにより形成されるものでもよい。また、接合層を用いず、ウエーハ10と支持ウエーハ30とを直接接合してもよい。 In this case, if a bonding layer is provided between the wafer 10 and the support wafer 30, the bonding layer is laminated on one of the front surface 13 of the wafer 10 and one surface 33 of the support wafer 30, and then the front surface 13 of the wafer 10 and one surface 33 of the support wafer 30 are bonded together via the bonding layer. The bonding layer may be a double-sided tape with an adhesive layer laminated on the front and back surfaces of a base layer, an oxide film, or one formed by applying an adhesive containing a resin or the like. The wafer 10 and the support wafer 30 may also be directly bonded together without using a bonding layer.

図3に示すフローチャートのとおり、実施形態の貼り合わせステップ1は、環状改質層形成ステップ2の前に実施されるが、環状改質層形成ステップ2を実施した後、薄化ステップ3を実施する前に実施されてもよい。 As shown in the flowchart in FIG. 3, in the embodiment, the lamination step 1 is performed before the annular modified layer formation step 2, but it may also be performed after the annular modified layer formation step 2 and before the thinning step 3.

なお、実施形態のウエーハ10の加工方法では、ウエーハ10の表面13側に支持ウエーハ30を貼り合わせた状態において、ウエーハ10の各加工を実施するが、本発明で加工するウエーハ10は、必ずしも貼り合わせウエーハを構成するウエーハ10に限定されず、単独のウエーハ10を加工してもよい。すなわち、貼り合わせステップ1は、実施されなくてもよい。 In the embodiment of the method for processing the wafer 10, each processing of the wafer 10 is performed in a state in which the support wafer 30 is bonded to the front surface 13 side of the wafer 10. However, the wafer 10 processed in the present invention is not necessarily limited to the wafer 10 constituting a bonded wafer, and a single wafer 10 may be processed. In other words, the bonding step 1 does not have to be performed.

(環状改質層形成ステップ2)
図6は、図3に示す環状改質層形成ステップ2の一状態を一部断面で示す側面図である。図7は、図6の環状改質層形成ステップ2におけるウエーハ10の一部を拡大して示す断面図である。環状改質層形成ステップ2は、ウエーハ10に対して透過性を有する波長のレーザービーム43の集光点44をウエーハ10の外周縁12から所定距離内側に位置づけ、外周縁12に沿ってウエーハ10の裏面14側からレーザービーム43を照射することでウエーハ10の内部に環状の改質層21を形成するステップである。実施形態の環状改質層形成ステップ2は、貼り合わせステップ1を実施した後に実施される。
(Annular modified layer formation step 2)
6 is a side view showing one state of the annular modified layer forming step 2 shown in FIG. 3 in a partial cross section. FIG. 7 is a cross-sectional view showing an enlarged portion of the wafer 10 in the annular modified layer forming step 2 of FIG. 6. The annular modified layer forming step 2 is a step of forming an annular modified layer 21 inside the wafer 10 by positioning a focal point 44 of a laser beam 43 having a wavelength that is transparent to the wafer 10 at a predetermined distance inside from the outer peripheral edge 12 of the wafer 10 and irradiating the laser beam 43 from the back surface 14 side of the wafer 10 along the outer peripheral edge 12. The annular modified layer forming step 2 of the embodiment is performed after the bonding step 1 is performed.

ここで、改質層21とは、レーザービーム43が照射されることによって、密度、屈折率、機械的強度またはその他の物理的特性が周囲のそれとは異なる状態になった領域のことを意味する。改質層21は、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域、およびこれらの領域が混在した領域等である。改質層21は、ウエーハ10の他の部分よりも機械的な強度等が低い。 Here, the modified layer 21 refers to a region in which the density, refractive index, mechanical strength or other physical properties are different from those of the surrounding area as a result of irradiation with the laser beam 43. The modified layer 21 is, for example, a melting process region, a crack region, an insulation breakdown region, a refractive index change region, or a region in which these regions are mixed. The modified layer 21 has a lower mechanical strength, etc. than other parts of the wafer 10.

実施形態の環状改質層形成ステップ2では、レーザー加工装置40によるステルスダイシングによって、ウエーハ10の内部に環状の改質層21を形成する。レーザー加工装置40は、保持テーブル41と、レーザービーム照射ユニット42と、保持テーブル41とレーザービーム照射ユニット42とを相対的に移動させる不図示の移動ユニットと、保持テーブル41に保持されたウエーハ10を撮像する不図示の撮像ユニットと、を備える。 In the annular modified layer formation step 2 of the embodiment, an annular modified layer 21 is formed inside the wafer 10 by stealth dicing using a laser processing device 40. The laser processing device 40 includes a holding table 41, a laser beam irradiation unit 42, a moving unit (not shown) that moves the holding table 41 and the laser beam irradiation unit 42 relative to each other, and an imaging unit (not shown) that images the wafer 10 held on the holding table 41.

保持テーブル41は、支持ウエーハ30を介してウエーハ10を保持面(上面)に保持し、垂直な軸心回りに回動可能である。レーザービーム照射ユニット42は、支持ウエーハ30を介して保持テーブル41に保持されたウエーハ10に対してレーザービーム43を照射する。レーザービーム照射ユニット42は、例えば、レーザー発振器と、レーザー発振器から出射されたレーザービーム43を保持テーブル41に支持ウエーハ30を介して保持されたウエーハ10に集光照射する集光器と、レーザー発振器から集光器までレーザービーム43を伝搬する各種の光学部品と、を有する。レーザービーム照射ユニット42において、集光器を通過するレーザービーム43の光軸は、支持ウエーハ30を介して保持テーブル41に保持されるウエーハ10の厚み方向に対して所定角度傾斜している。 The holding table 41 holds the wafer 10 on the holding surface (upper surface) via the support wafer 30 and can rotate around a vertical axis. The laser beam irradiation unit 42 irradiates the wafer 10 held on the holding table 41 via the support wafer 30 with a laser beam 43. The laser beam irradiation unit 42 has, for example, a laser oscillator, a condenser that condenses and irradiates the laser beam 43 emitted from the laser oscillator onto the wafer 10 held on the holding table 41 via the support wafer 30, and various optical components that propagate the laser beam 43 from the laser oscillator to the condenser. In the laser beam irradiation unit 42, the optical axis of the laser beam 43 passing through the condenser is inclined at a predetermined angle with respect to the thickness direction of the wafer 10 held on the holding table 41 via the support wafer 30.

環状改質層形成ステップ2では、ウエーハ10の裏面14側からレーザービーム43を照射する。この際、レーザービーム43が面取り部よりも径方向内側である平坦面16でウエーハ10に入射し、かつ径方向外側に向かうように、ウエーハ10の厚み方向に対して所定角度傾斜した方向にレーザービーム43を照射する。なお、レーザービーム43は、ウエーハ10に対して透過性を有する波長のレーザービームであり、例えば、赤外線(Infrared Rays;IR)である。 In the annular modified layer formation step 2, a laser beam 43 is irradiated from the back surface 14 side of the wafer 10. At this time, the laser beam 43 is irradiated in a direction inclined at a predetermined angle with respect to the thickness direction of the wafer 10 so that the laser beam 43 enters the wafer 10 at the flat surface 16, which is radially inward from the chamfered portion, and heads radially outward. The laser beam 43 is a laser beam with a wavelength that is transparent to the wafer 10, such as infrared rays (IR).

環状改質層形成ステップ2では、まず、支持ウエーハ30の他方の面34側を保持テーブル41の保持面(上面)に吸引保持する。次に、ウエーハ10とレーザービーム照射ユニット42の集光器との位置合わせを行う。具体的には、不図示の移動ユニットによって、保持テーブル41をレーザービーム照射ユニット42の下方の加工領域まで移動させる。 In the annular modified layer formation step 2, first, the other surface 34 of the support wafer 30 is sucked and held on the holding surface (upper surface) of the holding table 41. Next, the wafer 10 is aligned with the collector of the laser beam irradiation unit 42. Specifically, the holding table 41 is moved to the processing area below the laser beam irradiation unit 42 by a moving unit (not shown).

次に、不図示の撮像ユニットでウエーハ10を撮影しアライメントすることで、レーザービーム照射ユニット42の照射部を、平面視においてレーザービーム43が照射される方向がウエーハ10の径方向外側を向くように位置合わせする。更に、レーザービーム43がウエーハ10の裏面14において、面取り部より径方向内側である平坦面16において入射し、かつ径方向外側に向かって、集光点44がウエーハ10の外周縁12から所定距離内側の位置に位置付けられるように位置合わせする。 Next, the wafer 10 is photographed and aligned using an imaging unit (not shown), and the irradiation portion of the laser beam irradiation unit 42 is positioned so that the direction in which the laser beam 43 is irradiated faces the radially outward direction of the wafer 10 in a plan view. Furthermore, the laser beam 43 is aligned so that it is incident on the flat surface 16, which is radially inward from the chamfered portion, on the back surface 14 of the wafer 10, and faces radially outward, so that the focal point 44 is positioned at a position a predetermined distance inward from the outer circumferential edge 12 of the wafer 10.

環状改質層形成ステップ2では、次に、保持テーブル41を垂直な軸心回りに回転させながら、レーザービーム照射ユニット42からレーザービーム43を、ウエーハ10の裏面14の平坦面16側から照射する。このように、レーザービーム43の集光点44をウエーハ10の外周縁12から所定距離内側に位置付けた状態で、外周縁12に沿って環状に照射することで、ウエーハ10の内部に環状の改質層21を形成する。 In the annular modified layer formation step 2, the holding table 41 is then rotated around a vertical axis while the laser beam 43 is irradiated from the laser beam irradiation unit 42 onto the flat surface 16 of the back surface 14 of the wafer 10. In this manner, the laser beam 43 is irradiated in a ring shape along the outer peripheral edge 12 with the focal point 44 of the laser beam 43 positioned a predetermined distance inward from the outer peripheral edge 12 of the wafer 10, thereby forming an annular modified layer 21 inside the wafer 10.

レーザービーム43の照射によって形成された改質層21からは、クラック22が伸展し、ウエーハ10の内部から表面13に向かって所定角度の傾斜を有する円錘台の側面に沿う分割起点が形成される。なお、環状改質層形成ステップ2では、改質層21から伸展したクラック22が、表面13に表出するように、レーザービーム43を照射することが好ましい。なお、所定角度の傾斜を有する円錘台の側面に沿うとは、レーザービーム43の光軸を保持テーブル41の軸心回り回転させることによって形成される回転体の仮想面に対し、伸展したクラック22全体を平面に近似した近似平面の傾きが、±5度以内、好ましくは±2度以内であることを示す。 The crack 22 extends from the modified layer 21 formed by irradiation with the laser beam 43, and a splitting starting point is formed along the side of a truncated cone having a predetermined angle of inclination from the inside of the wafer 10 toward the surface 13. In the annular modified layer formation step 2, it is preferable to irradiate the laser beam 43 so that the crack 22 extending from the modified layer 21 appears on the surface 13. Note that "along the side of a truncated cone having a predetermined angle of inclination" means that the inclination of an approximate plane that approximates the entire extended crack 22 to a plane is within ±5 degrees, preferably within ±2 degrees, with respect to a virtual plane of a body of revolution formed by rotating the optical axis of the laser beam 43 around the axis of the holding table 41.

環状改質層形成ステップ2では、レーザービーム43の集光点44の高さを、レーザービーム43の光軸方向に変更して複数回レーザービーム43を照射する、すなわち、一つの集光点44を有するレーザービーム43をウエーハ10の外周縁12から所定距離内側の領域に沿って一周照射した後、集光点44の位置を、レーザービーム43の光軸方向に変更して、複数回同様にレーザービーム43を照射することで、所定角度の傾斜を有する円錘台の側面に沿う複数の改質層21を形成してもよい。あるいは、レーザービーム43の光軸方向に離れた複数の集光点44を有するレーザービーム43を照射することで、所定角度の傾斜を有する円錘台の側面に沿う複数の改質層21を形成してもよい。 In the annular modified layer formation step 2, the height of the focal point 44 of the laser beam 43 is changed in the optical axis direction of the laser beam 43 and the laser beam 43 is irradiated multiple times, that is, after the laser beam 43 having one focal point 44 is irradiated once along an area a predetermined distance inside from the outer peripheral edge 12 of the wafer 10, the position of the focal point 44 is changed in the optical axis direction of the laser beam 43 and the laser beam 43 is irradiated multiple times in the same manner, thereby forming multiple modified layers 21 along the side of the truncated cone having a predetermined angle of inclination. Alternatively, multiple modified layers 21 along the side of the truncated cone having a predetermined angle of inclination may be formed by irradiating a laser beam 43 having multiple focal points 44 spaced apart in the optical axis direction of the laser beam 43.

ここで、環状改質層形成ステップ2の比較例について説明する。図8は、比較例の環状改質層形成ステップ2におけるウエーハ10の一部を拡大して示す断面図である。比較例の環状改質層形成ステップ2では、レーザービーム43をウエーハ10の表面13に対して垂直方向、すなわちウエーハ10の厚み方向に照射する。この場合、改質層21をデバイス領域17と外周領域18との境界位置に形成するためには、図8に示すように、レーザービーム43をウエーハ10の裏面14側において傾斜面15から照射する必要がある。 Here, a comparative example of the annular modified layer formation step 2 will be described. FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing a portion of the wafer 10 in the annular modified layer formation step 2 of the comparative example. In the annular modified layer formation step 2 of the comparative example, the laser beam 43 is irradiated in a direction perpendicular to the front surface 13 of the wafer 10, i.e., in the thickness direction of the wafer 10. In this case, in order to form the modified layer 21 at the boundary position between the device region 17 and the outer peripheral region 18, it is necessary to irradiate the laser beam 43 from the inclined surface 15 on the back surface 14 side of the wafer 10, as shown in FIG. 8.

集光器により集光照射されるレーザービーム43は、ウエーハ10に入射することで屈折するため、ウエーハ10外を直進する場合に比べて集光点44が上方にずれる。改質層21を形成するためにウエーハ10の内部に集光点44を位置づける際には、上記を踏まえて集光点44の位置が設定される。しかしながら、レーザービーム43を傾斜面15から入射させる場合では、平坦面16から入射させる場合と比較して、入射の高さ位置がずれやすい上、曲面に入射させることでレーザービーム43の集光の制御が難しくなり、改質層21の形成位置が意図せずずれてしまう可能性がある。 The laser beam 43 focused by the condenser is refracted when it enters the wafer 10, so the focal point 44 is shifted upward compared to when it travels straight outside the wafer 10. When positioning the focal point 44 inside the wafer 10 to form the modified layer 21, the position of the focal point 44 is set taking the above into consideration. However, when the laser beam 43 is made incident from the inclined surface 15, the height position of incidence is more likely to shift compared to when it is made incident from the flat surface 16, and when it is made incident from a curved surface, it becomes difficult to control the focusing of the laser beam 43, so there is a possibility that the position where the modified layer 21 is formed may shift unintentionally.

(薄化ステップ3)
図9は、図3に示す薄化ステップ3の一状態を一部断面で示す側面図である。図10は、図9の薄化ステップ3の後のウエーハ10の一部を拡大して示す断面図である。薄化ステップ3は、環状改質層形成ステップ2を実施した後に実施される。薄化ステップ3は、ウエーハ10の裏面14を研削して所定の厚み23まで薄化するステップである。
(Thinning Step 3)
Fig. 9 is a side view, partially in cross section, showing one state of the thinning step 3 shown in Fig. 3. Fig. 10 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the wafer 10 after the thinning step 3 of Fig. 9. The thinning step 3 is performed after the annular modified layer forming step 2 is performed. The thinning step 3 is a step of grinding the back surface 14 of the wafer 10 to thin it down to a predetermined thickness 23.

実施形態の薄化ステップ3では、研削装置50によって、ウエーハ10の裏面14を研削して所定の厚み23まで薄化する。研削装置50は、保持テーブル51と、研削ユニット52と、保持テーブル51と研削ユニット52とを相対的に移動させる不図示の移動ユニットと、を備える。 In the thinning step 3 of the embodiment, the back surface 14 of the wafer 10 is ground by a grinding device 50 to thin the wafer 10 to a predetermined thickness 23. The grinding device 50 includes a holding table 51, a grinding unit 52, and a moving unit (not shown) that moves the holding table 51 and the grinding unit 52 relative to one another.

保持テーブル51は、保持面(上面)で支持ウエーハ30を介してウエーハ10を吸引保持し、鉛直な軸心回りに回転する。研削ユニット52は、回転軸部材であるスピンドル53と、スピンドル53の下端に取り付けられた研削ホイール54と、研削ホイール54の下面に装着される研削砥石55と、不図示の研削水供給ユニットと、を備える。スピンドル53および研削ホイール54は、保持テーブル51の軸心と平行な回転軸で回転する。研削ホイール54の直径は、少なくともウエーハ10の半径より大きい。 The holding table 51 holds the wafer 10 by suction on the holding surface (upper surface) via the support wafer 30, and rotates around a vertical axis. The grinding unit 52 includes a spindle 53 which is a rotating shaft member, a grinding wheel 54 attached to the lower end of the spindle 53, a grinding stone 55 attached to the underside of the grinding wheel 54, and a grinding water supply unit (not shown). The spindle 53 and the grinding wheel 54 rotate on a rotation axis parallel to the axis of the holding table 51. The diameter of the grinding wheel 54 is at least greater than the radius of the wafer 10.

薄化ステップ3では、まず、支持ウエーハ30の他方の面34側を保持テーブル51の保持面(上面)に吸引保持する。次に、支持ウエーハ30を介して保持テーブル51に保持されたウエーハ10と研削ホイール54との位置合わせを行う。具体的には、不図示の移動ユニットによって、保持テーブル51を研削ホイール54の下方の加工領域まで移動させ、研削砥石55とウエーハ10の裏面14側とを対向させる。 In the thinning step 3, first, the other surface 34 of the support wafer 30 is suction-held on the holding surface (upper surface) of the holding table 51. Next, the wafer 10 held on the holding table 51 via the support wafer 30 is aligned with the grinding wheel 54. Specifically, the holding table 51 is moved to the processing area below the grinding wheel 54 by a moving unit (not shown), and the grinding wheel 55 is brought into opposition to the back surface 14 of the wafer 10.

次に、保持テーブル51を軸心回りに回転させた状態で、研削ホイール54を軸心回りに回転させる。不図示の研削水供給ユニットによって研削水を加工点に供給するとともに、研削ホイール54の研削砥石55を保持テーブル51に所定の送り速度で近付けることによって、研削砥石55でウエーハ10の裏面14側を研削し、図10に示す所定の厚み23までウエーハ10を薄化する。この際、ウエーハ10の改質層21より外周縁12側の領域(外周領域18)は、研削負荷により除去される。 Next, while the holding table 51 is rotated about its axis, the grinding wheel 54 is rotated about its axis. Grinding water is supplied to the processing point by a grinding water supply unit (not shown), and the grinding wheel 55 of the grinding wheel 54 is brought closer to the holding table 51 at a predetermined feed speed, so that the back surface 14 side of the wafer 10 is ground by the grinding wheel 55, thinning the wafer 10 to a predetermined thickness 23 shown in FIG. 10. At this time, the area (peripheral area 18) on the outer periphery 12 side of the modified layer 21 of the wafer 10 is removed by the grinding load.

以上説明したように、実施形態のウエーハ10の加工方法は、外周領域18を除去する分割起点となる環状の改質層21をウエーハ10の内部に形成する。ここで、改質層21を形成するためのレーザービーム43が照射される照射領域は、外周縁12近傍であるため、外周縁12の面取り部、すなわち傾斜面15に設定される可能性がある。 As described above, the embodiment of the method for processing the wafer 10 forms an annular modified layer 21 inside the wafer 10, which serves as a starting point for dividing the outer peripheral region 18. Here, the irradiation area onto which the laser beam 43 for forming the modified layer 21 is irradiated is near the outer peripheral edge 12, and therefore may be set to the chamfered portion of the outer peripheral edge 12, i.e., the inclined surface 15.

傾斜面15に対してレーザービーム43を照射すると、照射領域でのウエーハ10の厚みが一定ではないため、形成される改質層21の高さ位置が意図せずずれる可能性がある。また、曲面である傾斜面15に対してレーザービーム43が入射することで乱反射し、安定的に改質層21が形成できない可能性がある。 When the inclined surface 15 is irradiated with the laser beam 43, the thickness of the wafer 10 in the irradiated area is not constant, so the height position of the modified layer 21 that is formed may shift unintentionally. In addition, when the laser beam 43 is incident on the inclined surface 15, which is a curved surface, it is diffusely reflected, and the modified layer 21 may not be formed stably.

これに対し、実施形態では、環状改質層形成ステップ2において、面取り部より径方向内側の平坦面16から径方向外側に向かうように、所定角度傾斜したレーザービーム43をウエーハ10の裏面14側から照射する。これにより、面取り部によりレーザービーム43が乱反射される等の問題を回避することができるため、外周縁12に沿って安定的に改質層21を形成することが可能となるという効果を奏する。 In contrast, in the embodiment, in the annular modified layer formation step 2, a laser beam 43 inclined at a predetermined angle is irradiated from the back surface 14 side of the wafer 10 so as to move radially outward from the flat surface 16 radially inward from the chamfered portion. This makes it possible to avoid problems such as diffuse reflection of the laser beam 43 by the chamfered portion, and has the effect of enabling a stable formation of the modified layer 21 along the outer circumferential edge 12.

なお、本発明は、上記実施形態およ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。例えば、環状改質層形成ステップ2では、実施形態のレーザービーム43の光軸を傾ける方法に限定されず、保持テーブル41を傾けてもよいし、LCOS(Liquid-Crystal on Silicon)等の空間光変調器を用いて波面を制御することで所定の角度を形成してもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment and modified examples. In other words, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the annular modified layer formation step 2, the method is not limited to tilting the optical axis of the laser beam 43 in the embodiment, but the holding table 41 may be tilted, or a spatial light modulator such as LCOS (Liquid-Crystal on Silicon) may be used to control the wavefront to form a predetermined angle.

また、薄化ステップ3における外周領域18の除去を促進するため、外周領域18を複数の領域に予め分断するレーザー加工を薄化ステップ3より前に実施してもよい。この場合、例えば、ステルスダイシングにより、外周領域18に放射状の改質層を形成することによって、外周領域18を放射状に分割してもよい。 In addition, to facilitate removal of the peripheral region 18 in the thinning step 3, laser processing to divide the peripheral region 18 into multiple regions in advance may be performed prior to the thinning step 3. In this case, for example, the peripheral region 18 may be divided radially by forming a radial modified layer in the peripheral region 18 by stealth dicing.

あるいは、外力を付与することによって、外周領域18を除去してもよい。外力は、例えば、外周領域18を上方から押圧するまたは外周領域18を持ち上げることによるせん断方向への外力や、ローラによる破砕等、機械的な外力でもよいし、超音波による振動や、外周領域18への液体および固体の少なくともいずれかを吹き付けた際のこれらが衝突する力、ウエーハ10の研削仕上げ面に貼り付けたエキスパンドテープを拡張することによる放射方向への外力であってもよい。 Alternatively, the outer peripheral region 18 may be removed by applying an external force. The external force may be, for example, a mechanical external force such as a shearing force caused by pressing the outer peripheral region 18 from above or lifting the outer peripheral region 18, or crushing by a roller, or may be an ultrasonic vibration, a collision force between a liquid and/or a solid when the liquid and/or a solid are sprayed onto the outer peripheral region 18, or a radial external force caused by expanding an expandable tape attached to the grinding finish surface of the wafer 10.

10 ウエーハ
11 基板
12 外周縁
13 表面
14 裏面
15 傾斜面
16 平坦面
17 デバイス領域
18 外周領域
19 分割予定ライン
20 デバイス
21 改質層
22 クラック
23 厚み
30 支持ウエーハ
43 レーザービーム
44 集光点
REFERENCE SIGNS LIST 10 wafer 11 substrate 12 outer periphery 13 front surface 14 back surface 15 inclined surface 16 flat surface 17 device region 18 outer periphery region 19 planned division line 20 device 21 modified layer 22 crack 23 thickness 30 support wafer 43 laser beam 44 focal point

Claims (2)

外周縁に沿って面取り部が形成されたウエーハを加工するウエーハの加工方法であって、
該ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点を該ウエーハの外周縁から所定距離内側に位置づけ、該外周縁に沿って該ウエーハの裏面側から該レーザービームを照射することで該ウエーハの内部に環状の改質層を形成する環状改質層形成ステップと、
該環状改質層形成ステップを実施した後、該ウエーハの該裏面を研削して所定の厚みまで薄化する薄化ステップと、を備え、
該環状改質層形成ステップでは、
該レーザービームが該面取り部よりも径方向内側で該ウエーハに入射し、かつ径方向外側に向かうように、該ウエーハの厚み方向に対して所定角度傾斜した方向に該レーザービームを照射する
ことを特徴とする、ウエーハの加工方法。
A wafer processing method for processing a wafer having a chamfered portion formed along an outer periphery, comprising:
an annular modified layer forming step of positioning a focal point of a laser beam having a wavelength that is transparent to the wafer at a predetermined distance inside from the outer periphery of the wafer, and irradiating the laser beam from the back side of the wafer along the outer periphery to form an annular modified layer inside the wafer;
After the annular modified layer forming step is performed, a thinning step of grinding the back surface of the wafer to a predetermined thickness,
In the annular modified layer forming step,
a laser beam is applied to the wafer in a direction inclined at a predetermined angle with respect to a thickness direction of the wafer so that the laser beam is incident on the wafer radially inward from the chamfered portion and directed radially outward.
該薄化ステップを実施する前に、
該ウエーハの表面側を、該ウエーハとは異なる支持ウエーハに貼り合わせる貼り合わせステップを更に備える
ことを特徴とする、請求項1に記載のウエーハの加工方法。
Prior to carrying out the thinning step,
The wafer processing method according to claim 1 , further comprising a bonding step of bonding the front surface side of the wafer to a support wafer different from the wafer.
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