JP2013008796A

JP2013008796A - ウェーハの加工方法

Info

Publication number: JP2013008796A
Application number: JP2011139606A
Authority: JP
Inventors: Kazuma Sekiya; 一馬関家
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2011-06-23
Filing date: 2011-06-23
Publication date: 2013-01-10
Also published as: CN102842494A

Abstract

【課題】ウェーハ破損の恐れを低減するとともに、ウェーハの分割予定ラインを検出し、分割予定ラインに沿ってウェーハへ加工を施すことが可能なウェーハの加工方法を提供する。
【解決手段】アライメントマークと分割予定ラインとの位置関係を位置関係情報として記憶する位置関係記憶ステップと、位置関係記憶ステップを実施した後、ウェーハが貼着されたサブストレイトをウェーハ側から撮像して、アライメントマークの位置を検出するアライメントマーク位置検出ステップと、アライメントマーク位置検出ステップで検出したアライメントマークの位置と位置関係記憶ステップで記憶した位置関係情報に基づいてサブストレイトに貼着されたウェーハの表面側から分割予定ラインに沿ってウェーハに加工を施す加工ステップと、を備えるウェーハの加工方法、とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、薄く形成されても取り扱いが容易となるようなウェーハの加工方法に関する。

表面に形成された複数の交差する分割予定ラインで区画された各領域にディスクリートデバイス（個別半導体）（以下、単に「デバイス」としても表記する。）が形成されたウェーハにおいては、薄化するための裏面研削がなされた後に、スパッタリングや蒸着によって、電極として機能する金属層が裏面に形成される。

なお、ディスクリートデバイス（個別半導体）としては、例えば、トランジスタ、ダイオード、コンデンサ、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｅｌｄ−ＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ（モスフェット））、ＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ））などがある。

ウェーハが薄化された後に金属層を形成する際に、ウェーハが破損することを防止するために、ウェーハ裏面の中央部のみを薄化して円形凹部を形成し、外周余剰領域を残存させて補強部とする手法が知られている（特許文献１参照。）。

特開２００７−１９３７９号公報

例えば、ウェーハを５０μｍ以下となるまで薄化すると、特許文献１で開示される手法を用いても、ハンドリング時のウェーハ破損を防止することは難しいことになる。このため、サブストレイトにウェーハを貼着して薄化し、サブストレイトにウェーハを貼着した状態で、ウェーハ裏面を金属で被覆して金属層を形成することが考えられる。

ここで、ウェーハ破損の恐れを低減するためには、ウェーハがサブストレイトに貼着された状態で、分割予定ラインに沿ってウェーハを分割したり、加工を施すことが望ましい。

しかし、サブストレイトに貼着されて金属層が露出するとともに、表面（デバイスが形成された面）がサブストレイトに貼着されたウェーハでは、分割予定ラインの位置を検出することができず、分割予定ラインに沿った加工を施すことができないという問題がある。

本発明の目的は、ウェーハ破損の恐れを低減するとともに、ウェーハの分割予定ラインを検出し、分割予定ラインに沿ってウェーハへ加工を施すことが可能なウェーハの加工方法を提供することである。

請求項１に記載の発明によると、表面に形成された複数の交差する分割予定ラインで区画された各領域にデバイスが形成されたウェーハの加工方法であって、ウェーハが貼着されるウェーハ貼着領域と、該ウェーハ貼着領域を囲繞する外周余剰領域と、該外周余剰領域形成されたアライメントマークと、を備えた透明体からなるサブストレイトを準備するサブストレイト準備ステップと、該サブストレイトの該ウェーハ貼着領域に、ウェーハの表面を貼着してウェーハの裏面を露出させる貼着ステップと、該サブストレイトに貼着されたウェーハの表面を該サブストレイト側から該サブストレイトを介して撮像して該アライメントマークの位置、及び、前記分割予定ラインを検出し、該アライメントマークと該分割予定ラインとの位置関係を位置関係情報として記憶する位置関係記憶ステップと、該位置関係記憶ステップを実施した後、ウェーハが貼着された該サブストレイトを該ウェーハ側から撮像して、該アライメントマークの位置を検出するアライメントマーク位置検出ステップと、該アライメントマーク位置検出ステップで検出した該アライメントマークの位置と該位置関係記憶ステップで記憶した該位置関係情報に基づいて、該サブストレイトに貼着されたウェーハの裏面側から該分割予定ラインに沿ってウェーハに加工を施す加工ステップと、を備えたことを特徴とするウェーハの加工方法が提供される。

請求項２に記載の発明によると、ウェーハの加工方法は、前記貼着ステップを実施した後、該サブストレイトに貼着されたウェーハの裏面を研削して薄化する薄化ステップと、該薄化ステップを実施した後、ウェーハの裏面を金属で被覆する金属被覆ステップと、をさらに備え、前記位置関係記憶ステップは、該金属被覆ステップを実施した後に実施される。

本発明によると、ウェーハがサブストレイトに貼着された状態で取り扱われることになるため、ウェーハ破損の恐れを低減できる。サブストレイトを透明体とするため、サブストレイトに貼着させたままでウェーハの分割予定ラインの検出が可能となり、分割予定ラインに沿ったウェーハ加工が実施可能となる。

ウェーハの斜視図である。（Ａ）は貼着ステップを示す斜視図である。（Ｂ）はサブストレイトにウェーハが貼着された状態を示す斜視図である。薄化ステップを示す斜視図である。ウェーハがサブストレイトに貼着された状態の断面図である。切削装置の外観の斜視図である。位置関係記憶ステップを説明する一部断面側面図である。位置関係記憶ステップを説明する平面図である。アライメントマーク位置検出ステップを説明する一部断面図である。アライメントステップについての説明図である。金属層の除去方法を説明する一部断面側面図である。レーザー加工装置による改質層の形成方法を説明する一部断面側面図である。（Ａ）はウェーハのエキスパンドテープへの貼着についての説明図である。（Ｂ）はサブストレイトの分離についての説明図。（Ｃ）はデバイスの分離についての説明図である。アライメントマークの配置の他の実施形態を示す平面図である。アライメントマークの配置のさらに他の実施形態を示す平面図である。保持テーブルを利用する実施形態を説明する断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、ウェーハ１１（半導体ウェーハ１１）の表面側の斜視図を示している。図１に示したウェーハ１１は、例えば厚さが７００μｍのシリコンウェーハからなっており、表面１１ａに第１方向に伸長する複数の第１分割予定ライン（ストリート）１３ａと第２方向に伸長する複数の第２分割予定ライン（ストリート）１３ｂが格子状に形成されているとともに、該複数の第１分割予定ライン１３ａと第２分割予定ライン１３ｂによって区画された複数の領域にそれぞれトランジスタ、ＩＧＢＴ等のデバイス１５が形成されている。

このように構成されたウェーハ１１は、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。また、ウェーハ１１の外周にはシリコンウェーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ１２が形成されている。

そして、本発明のウェーハの加工方法では、まず図２（Ａ）に示すように、透明体からなるサブストレイト２１を準備するサブストレイト準備ステップが行われる。

サブストレイト２１は、円盤状に構成されており、同じく円盤状に形成されるウェーハ１１を貼着するためのウェーハ貼着領域２３と、ウェーハ貼着領域２３を囲繞する外周余剰領域２５とを備えている。サブストレイト２１は、透明体にて構成される。透明体の素材については、特に限定されるものではないが、例えば、ガラス、アクリル樹脂などとすることが考えられる。

サブストレイト２１の外周余剰領域２５には、サブストレイト２１の中心を通過する直線上において、中心を挟んで反対となる位置に、アライメントマーク２７ａ，２７ｂが設けられている。このアライメントマーク２７ａ，２７ｂは、サブストレイト２１とウェーハ１１の相対位置を画定するためのものである。

次に、以上のようにして準備されたサブストレイト２１のウェーハ貼着領域２３に対し、ウェーハ１１の表面を貼着してウェーハ１１の裏面１１ｂを露出させる貼着ステップが実施される。

具体的には、図２（Ａ）に示すように、ウェーハ１１の表面１１ａを、サブストレイト２１の表面２１ａに対向させ、図２（Ｂ）に示すように、サブストレイト２１の表面２１ａにウェーハ１１を貼着させることで、ウェーハ１１の裏面１１ｂが露出された状態とする。アライメントマーク２７ａ，２７ｂは外周余剰領域２５に設けられるため、アライメントマーク２７ａ，２７ｂはウェーハ１１の外側に配置されることになる。

ウェーハ１１のサブストレイト２１に対する貼着は、接着剤によって接着される。接着剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、紫外線硬化型接着剤を用いることが好ましい。特に、紫外線硬化型接着剤は、後述のサブストレイト２１の分離作業の容易性の観点から好ましい。

以上のようにして、ウェーハ１１の表面１１ａにサブストレイト２１を貼着する貼着ステップを実施し、次に、ウェーハ１１の裏面１１ｂを研削して薄化する薄化ステップを実施する。

この薄化ステップでは、図３に示すように、研削装置２のチャックテーブル４に、サブストレイト２１を吸引保持させつつ、ウェーハ１１の裏面１１ｂに研削砥石を当接させた状態でチャックテーブル４を矢印ａの方向に回転させ（例えば３００ｒｐｍ）、研削砥石６を矢印ｂの方向に回転させる（例えば６０００ｒｐｍ）とともに研削砥石をウェーハに近接する方向に研削送りすることで、ウェーハ１１の裏面１１ｂが研削される。この薄化ステップにより、ウェーハ１１の厚さが、例えば、５０μｍ、３０μｍの厚みとなるように設定される。

薄化ステップを実施した後に、図４に示すように、ウェーハ１１の裏面１１ｂを金属で被覆する金属被覆ステップを実施する。具体的には、ウェーハ１１の裏面１１ｂに、金属層１８がスパッタリングや、蒸着によって被覆される。なお、金属層１８の素材については、特に限定されるものではないが、例えば、銅、アルミニウム、金などが挙げられる。

図４においては、サブストレイト２１の断面と、サブストレイト２１の表面２１ａに設けられるアライメントマーク２７ａ，２７ｂが示されている。サブストレイト２１の表面２１ａにウェーハ１１の表面１１ａが貼着され、このウェーハ１１の表面１１ａ側にデバイス１５が形成され、各デバイス１５の間に分割予定ライン１３が形成されることが示されている。なお、以上に説明した薄化ステップと、その次に続く金属被覆ステップとは、前述の貼着ステップと、後述する位置関係記憶ステップの間に実施することが考えられる。

次に、アライメントマーク２７ａ、２７ｂと分割予定ライン１３との位置関係を位置関係情報として記憶する、位置関係記憶ステップを実施する。図５は、位置関係記憶ステップを実施するための装置として利用し得る、切削装置３０の外観を示している。

切削装置３０には、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されるチャックテーブル３１が設けられている。チャックテーブル３１のＸ軸方向の移動経路の上方には、サブストレイト２１やウェーハ１１を上側から撮像し、アライメントマーク２７ａ，２７ｂや分割予定ライン１３ａを撮像するための撮像ユニット３５を備えるアライメント機構３４が配置されている。

アライメント機構３４の左側には、チャックテーブル３１に保持されたウェーハ１１に対して切削加工を施す切削ユニット４２が配設されている。切削ユニット４２はアライメント機構３４と一体的に構成されており、両者が連動してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。切削ユニット４２は、回転可能なスピンドル４４の先端に切削ブレード４６が装着されて構成されている。切削ブレード４６は撮像ユニット３５のＸ軸方向の延長線上に位置している。

切削装置３０には、チャックテーブル３１や、撮像ユニット３５や、切削ユニット４２などを制御するためのコントローラ（不図示）が設けられている。さらに、切削装置３０には、撮像ユニット３５によって取得された画像を表示するための表示モニタ３８や、オペレータが必要な情報を入力するための操作ユニット３３が設けられている。

以上のように構成される切削装置３０において、加工対象となる各ウェーハについて切削装置で自動的にアライメントマーク２７ａ、２７ｂや分割予定ライン１３を検出するために、加工対象となるウェーハのキーパターンの登録や、使用されるサブストレイト２１のアライメントマーク２７ａ，２７ｂの登録を行うティーチング作業が予め行われる。

ティーチング作業では、オペレータが撮像ユニット３５でサブストレイト２１を撮像し、表示モニタ３８に表示される画像からアライメントマーク２７ａ，２７ｂを検出し、コントローラのメモリに登録することで、コントローラのメモリにアライメントマーク２７ａ、２７ｂの画像が記憶される。

同様にオペレータは、撮像ユニット３５でウェーハを撮像し、パターンマッチングのターゲットとなるキーパターンを探索する。このキーパターンは、例えば、デバイス中の回路の特徴部分が利用される。ここで、図７においてＸ方向（第１方向）に伸長する分割予定ラインを第１分割予定ライン、Ｙ方向（第２方向）に伸長する分割予定ラインを第２分割予定ラインとすると、オペレータは第１分割予定ラインを検出するための第１キーパターンを例えばＡ点で選定し、コントローラのメモリに登録することでキーパターンの画像がコントローラのメモリに記憶される。更にオペレータは、第１キーパターンから最も近い第１分割予定ライン１３ａと第１キーパターンまでの距離をコントローラのメモリに記憶させる。

次いで、オペレータは第２分割予定ラインを検出するための第２キーパターンを例えばＣ点で選定し、コントローラのメモリに登録することで、第２キーパターンの画像がコントローラのメモリに記憶される。更にオペレータは、第２キーパターンから最も近い第２分割予定ライン１３ｂと第２キーパターンまでの距離をコントローラのメモリに記憶させる。

さらに、オペレータは、撮像画像を画面上で移動させることにより、第１方向、第２方向において、それぞれ隣り合う分割予定ラインと分割予定ラインとの間隔であるストリートピッチを座標値などによって求め、ストリートピッチの値についてもコントローラのメモリに記憶させておく。

以上のようなティーチング作業により、アライメントマーク２７ａ，２７ｂ、第１分割予定ライン、第２分割予定ラインを切削装置でパターンマッチングにより自動検出するための各種情報が、予めコントローラのメモリに記憶された状態とされる。

尚、ティーチング作業は、ウェーハをサブストレイトに貼着する前にウェーハとサブストレイトをそれぞれ個別に撮像して実施してもよいし、ウェーハがサブストレイトに貼着された状態で図６に示すように、チャックテーブル３１上に円環状の載置用治具３９を介して載置して実施してもよい。ウェーハがサブストレイトに貼着された状態でティーチング作業を実施する場合には、ティーチング作業とともに後述の位置関係記憶ステップを実施するようにしてもよい。

そして、予めティーチング操作が行われた状態とした上で、位置関係記憶ステップが実施される。図６及び図７に示すように、この位置関係記憶ステップでは、加工対象となるサブストレイト２１のアライメントマーク２７ａ，２７ｂと、ウェーハ１１の分割予定ライン１３の位置関係を検出し、検出した情報が位置関係情報としてコントローラのメモリに記憶される。

具体的には、図６に示すように、チャックテーブル３１の上部には円環状の載置用治具３９が設置され、載置用治具３９に囲まれる空間３７を形成することとする。この空間３７にウェーハ１１を納めるようにして、サブストレイト２１を載置用治具３９に載置する。ここで、サブストレイト２１は、ウェーハ１１が下側となるように載置用治具３９に載置され、これにより、ウェーハ１１の表面１１ａ（サブストレイト側の面）が上側となるように配置される。

そして、撮像ユニット３５により、上側からサブストレイト２１、及び、ウェーハ１１が撮像される。ここで、サブストレイト２１が透明体で構成されるため、ウェーハ１１の表面１１ａがサブストレイト２１を介して透けて見える状態となり、撮像ユニット３５によって、ウェーハ１１の表面１１ａが撮像できる。また、サブストレイト２１が透明体で構成されるため、サブストレイト２１の表面２１ａに設けられたアライメントマーク２７ａ，２７ｂについても、撮像ユニット３５によって撮像できる。

そして、コントローラは、上述のティーチング作業にて記憶されたアライメントマークと撮像されたアライメントマーク２７ａ，２７ｂのパターンマッチング、及び、ティーチング作業にて記憶されたウェーハのキーパターンと撮像されたキーパターンのパターンマッチングを実施する。

コントローラは、チャックテーブル３１にセットされたサブストレイト２１のアライメントマーク２７ａ，２７ｂの座標値や、ウェーハ１１のＡ点とＢ点における第１キーパターン、及びＣ点とＤ点における第２キーパターンの座標値を検出し、メモリに記憶する。

コントローラは、アライメントマーク２７ａ，２７ｂの中心位置を結ぶことで、中心同士を端点として結んで定義されるアライメント基準線２８Ａを画定し、メモリに記憶する。また、コントローラは、ウェーハ１１の第１、第２キーパターンの座標値とティーチング作業時に記憶していた第１、第２キーパターンから第１、第２分割予定ラインまでのそれぞれの距離に基づいて、第１分割予定ライン１３ａ、及び、第２分割予定ライン１３ｂを画定し、メモリに記憶する。

さらに、コントローラは、以上のように画定されたアライメント基準線２８Ａと第１分割予定ライン１３ａ、第２分割予定ライン１３ｂに基づいて、以下の位置関係情報をメモリに記憶する。
第一の位置関係情報：アライメント基準線２８Ａに対する第１分割予定ライン１３ａの相対位置関係
第二の位置関係情報：アライメント基準線２８Ａに対する第２分割予定ライン１３ｂの相対位置関係

以上に説明した位置関係記憶ステップは、コントローラによって自動的に行われるオートアライメントの例であるが、オペレータによるマニュアル操作によって位置関係を検出、記憶させることとしてもよい。このようなマニュアル操作においては、オートアライメントの実施において必要とされる上述のティーチング作業は不要となる。また、位置関係記憶ステップについては、切削装置を用いるほか、顕微鏡などの他の装置を用いて行うこととしてもよい。

以上のようにして行われた位置関係記憶ステップの次に、ウェーハの裏面側から分割予定ラインに沿って加工を施すため、図８に示すように、サブストレイト２１を裏返した状態とし、分割予定ラインを検出するためにアライメントマーク２７ａ，２７ｂの位置を検出するアライメントマーク位置検出ステップが実施される。

具体的には、図９の状態Ｊ１（図６の状態）から状態Ｊ２となるようにサブストレイト２１を裏返すことで、図８に示すように、チャックテーブル３１の上には、サブストレイト２１が下側、ウェーハ１１が上側となるように載置され、チャックテーブル３１でサブストレイト２１が吸引保持された状態とする。

ここで、サブストレイト２１を状態Ｊ１から状態Ｊ２に裏返すことによって、位置関係記憶ステップにおいて記憶された相対位置関係は、図９における平面座標を基準とすると変更されることになる。例えば、Ｘ軸を回転軸として裏返すと、Ｙ軸の相対位置関係は、Ｙ軸方向において反転することになる。そこで、本実施形態の場合では、コントローラは、裏返しによって変更される相対位置関係を演算により求めるとともに、求めた相対位置関係を、位置関係記憶ステップにおいて記憶された相対位置関係と置き換えるとともに、メモリに記憶することが行われる。

次に、コントローラは、サブストレイト２１を上方から撮像ユニット３５にて撮像するとともに、図９の状態Ｊ２におけるアライメントマーク２７ａ，２７ｂの位置をパターンマッチングにて検出するとともに、メモリに記憶する。

以上のようにして行われたアライメントマーク位置検出ステップの次に、検出されたアライメントマークをもとにウェーハ１１の分割予定ラインを検出するアライメントがアライメントステップとして実施される。なお、このアライメントステップ以降のステップを、加工ステップとして定義することができる。

まず図９の状態Ｊ２に示すように、コントローラは、チャックテーブル３１を矢印Ｒ１の方向に回転させることで、状態Ｊ３に示すように、メモリに記憶されたアライメント基準線２８ＡをＸ軸方向と平行にする。このようにアライメント基準線２８ＡをＸ軸方向と平行にする調整を「第一の調整」とする。

次に、状態Ｊ３に示すように、コントローラは、位置関係記憶ステップにて記憶したアライメント基準線２８Ａと第１分割予定ライン１３ａの相対位置関係に基づいて、チャックテーブル３１を角度θ１に対応する角度だけ矢印Ｒ２の方向に回転させ、状態Ｊ４に示すように、第１分割予定ライン１３ａをＸ軸方向と平行にする。つまり、第１分割予定ライン１３ａのＸ軸方向の位置合わせが行われる。このように第１分割予定ライン１３ａをＸ軸方向と平行にする調整を「第二の調整」とする。

さらに、コントローラは、位置関係記憶ステップにて記憶したアライメント基準線２８Ａと第１分割予定ライン１３ａの相対位置関係に基づいて、状態Ｊ４における第１分割予定ライン１３ａの位置を画定し、メモリに記憶する。これにより、コントローラは、第１方向（第１分割予定ライン１３ａの方向）の分割予定ラインに沿った加工を実施できる状態となる。

同様に、コントローラは、位置関係記憶ステップにて記憶したアライメント基準線２８Ａと第２分割予定ライン１３ｂの相対位置関係に基づいて、状態Ｊ４における第２分割予定ライン１３ｂを画定し、メモリに記憶する。これにより、コントローラは、第２方向（第２分割予定ライン１３ｂの方向）の分割予定ラインに沿った加工を実施できる状態となる。

・次に、図１０に示すように、コントローラは、メモリに記憶された第２分割予定ライン１３ｂ位置と、ストリートピッチの情報に基づいて、第２方向に伸長する第２分割予定ラインに切削ブレード４６を位置づけて、第２方向に伸長する分割予定ライン１３に沿って金属層１８を除去する。金属層１８の除去は、切削ユニット４２を下降させた位置において切削ブレード４６を高速回転させた状態とし、チャックテーブル３１をＸ軸方向に移動（図５）させることで行われる。そして、メモリに記憶されたストリートピッチずつ切削ユニット４２をＹ軸方向にインデックス送りしながら切削を行うことにより、第２方向に伸長する全ての分割予定ライン１３の位置に対応する金属層１８を除去する。

次に、コントローラは、チャックテーブル３１を９０°回転させるとともに、メモリに記憶された第１分割予定ライン１３ａ位置と、ストリートピッチの情報に基づいて、第１方向に伸張する第１分割予定ラインに切削ブレード４６を位置づけて第１方向に伸長する分割予定ライン１３に沿って金属層１８を除去する。

次に、図１１に示すように、レーザー加工装置のチャックテーブル３２上にウェーハ１１を載置し、レーザービーム照射ヘッド１０により、ウェーハ１１に対して透過性を有するレーザービームを金属層１８が除去された分割予定ライン１３に沿って照射することで、ウェーハ１１に改質層を形成する改質層形成ステップを実施する。

改質層形成ステップにおける加工条件は例えば以下のように設定される。
光源：ＹＡＧパルスレーザ
波長：１０６４ｎｍ
平均出力：１．０Ｗ
集光スポット径：１μｍ
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
加工送り速度：５０ｍｍ／秒

なお、レーザー加工装置は、上述の図５に示される切削装置３０におけるアライメント機構３４と同様の装置構成を備えることにより、上述のウェーハの分割予定ラインを検出するアライメントを可能としており、レーザービーム照射ヘッド１０を固定してチャックテーブル３２をＹ軸方向に移動可能に構成することで、切削装置３０における場合と同様に、分割予定ラインに沿った加工が行えるように構成される。

以上のようにレーザー加工による改質層の形成がなされた後に、ウェーハ１１を個々のデバイスに分割するウェーハ分割ステップが実施される。図１２（Ａ）に示すエキスパンド装置５０は、環状フレームＦを保持するフレーム保持ユニット５２と、フレーム保持ユニット５２に保持された環状フレームＦに装着されたダイシングテープＴを拡張するテープ拡張ユニット５４を具備している。

フレーム保持ユニット５２は、環状のフレーム保持部材５６と、フレーム保持部材５６の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ５８から構成される。フレーム保持部材５６の上面は、環状フレームＦを載置する載置面５６ａを形成しており、この載置面５６ａ上に環状フレームＦが載置される。

そして、載置面５６ａ上に載置された環状フレームＦは、クランプ５８によってフレーム保持ユニット５２に固定される。このように構成されたフレーム保持ユニット５２はテープ拡張ユニット５４によって上下方向に移動可能に支持されている。

テープ拡張ユニット５４は、環状のフレーム保持部材５６の内側に配設された拡張ドラム７０を具備している。拡張ドラム７０の上端は蓋７２で閉鎖されている。この拡張ドラム７０は、環状フレームＦの内径より小さく、環状フレームＦに装着されたダイシングテープＴに貼着されるウェーハ１１の外径より大きい内径を有している。

テープ拡張ユニット５４はさらに環状のフレーム保持部材５６を上下方向に移動する駆動ユニット７６を具備している。この駆動ユニット７６は複数のエアシリンダ７８を具備して構成されており、そのピストンロッド７４がフレーム保持部材５６の下面に連結されている。

複数のエアシリンダ７８から構成される駆動ユニット７６は、環状のフレーム保持部材５６を、その載置面５６ａが拡張ドラム７０の上端である蓋７２の表面と略同一高さとなる基準位置と、拡張ドラム７０の上端より所定量下方の拡張位置との間で上下方向に移動させる。

以上のように構成されたエキスパンド装置５０を用いて実施するウェーハ１１の分割ステップについて図１２を用いて説明する。まず、図１２（Ａ）に示すように、サブストレイト２１が貼着された状態のウェーハ１１がダイシングテープＴを介して支持されている環状フレームＦを、フレーム保持部材５６の載置面５６ａ上に載置し、クランプ５８によってフレーム保持部材５６に固定する。この時、フレーム保持部材５６は、その載置面５６ａが拡張ドラム７０の上端と略同一高さとなる基準位置に位置付けられる。

次いで、図１２（Ｂ）に示すように、図示せぬ紫外線照射装置によってサブストレイト２１に対して紫外線照射を行い、サブストレイト２１とウェーハ１１の間の接着力を低下させるとともに、ウェーハ１１からサブストレイト２１を分離させる。これにより、環状フレームＦに装着されたダイシングテープＴには、ウェーハ１１が残されたままの状態となる。

なお、ウェーハ１１とサブストレイト２１との分離は、エキスパンド装置５０上で実施する形態に限らず、エキスパンド装置５０上にウェーハ１１を載置する前に予めウェーハ１１の裏面側をダイシングテープＴに貼着して環状フレームＦに装着し、サブストレイト２１をウェーハ１１上から剥離するようにしてもよい。

次いで、エアシリンダ７８を駆動してフレーム保持部材５６を図１２（Ｃ）に示す拡張位置に下降させる。これにより、フレーム保持部材５６の載置面５６ａ上に固定されている環状フレームＦが下降するため、環状フレームＦに装着されたダイシングテープＴは拡張ドラム７０の上端縁に当接して主に半径方向に拡張される。

その結果、ダイシングテープＴに貼着されているウェーハ１１には放射状に引張力が作用する。このようにウェーハ１１に放射状に引張力が作用すると、分割予定ラインに形成された改質層は強度が低下されているので、この改質層が分割起点となってウェーハ１１が改質層に沿って割断され、個々のデバイス１５に分割される。

以上に説明した一連のステップにおいては、図１に示すように、まず、貼着ステップにおいてウェーハ１１がサブストレイト２１に貼着されることとしている。これにより、図３に示される薄化ステップに始まり、図１２（Ａ）に示される分割ステップまでの一連の過程において、ウェーハ１１はサブストレイト２１に貼着されることとなるため、ウェーハ１１の破損の恐れを低減できる。

さらに、以上の実施形態のほか、図６に示される載置用治具３９を用いる代わりに、例えば、ウェーハ１１を樹脂等からなる保護シートを介してチャックテーブル３１に載置することや、金属層１８を直接チャックテーブル３１に載置することとしてもよい。

さらに、図１３に示すように、アライメントマーク２７ａ，２７ｂに加え、更に二つのアライメントマーク２７ｃ，２７ｄをサブストレイト２１に設けることとしてもよい。これにより、アライメント基準線２８Ａ（図７参照）を、アライメントマーク２７ａ，２７ｂを基準として画定するほか、アライメントマーク２７ｃ，２７ｄを基準として画定することもでき、例えばアライメントマーク２７ａ、２７ｂをもとに第１方向のアライメントを実施するとともにアライメントマーク２７ｃ、２７ｄをもとに第２方向のアライメントを実施する等、アライメント基準線２８Ａを画定する場合の選択性が広がって、作業時間の短縮やアライメント精度の向上を図ることができる。

例えば、アライメントマーク２７ａ，２７ｂを結んだアライメント基準線２８ＡがＸ軸方向と大きくずれる場合には、チャックテーブルを大きく回転させて角度調整をする必要が生じるが、このような場合には、アライメントマーク２７ｃ，２７ｄを元にアライメント基準線２８Ａを画定すればよいこととになる。

加えて、図１４に示すように、一つのアライメントマーク２７ｅを備える実施形態も考えられる。この実施形態では、アライメントマーク２７ｅを同一長さで互いに直交する辺部分２７ｍ・２７ｎからなる十字状のマークにて構成することで、上述した位置関係情報と同様の情報をコントローラにおいて取得することができる。

つまり、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）の場合と同様に、以下の位置関係を求めるものである。
第一の位置関係情報：辺部分２７ｍに対する第１分割予定ライン１３ａの相対位置関係
第二の位置関係情報：辺部分２７ｎに対する第２分割予定ライン１３ｂの相対位置関係

なお、図１４に示されるアライメントマーク２７ｅの例では、十字状のマーク形状としたが、この例に限定されるものではない。即ち、十字状のマークとした場合と同等の位置関係情報が定義されるマーク形状であればよく、例えば、多角形や、基準となる切欠部を有する円形などが考えられる。

位置関係情報として定義される情報は、上記の例に限るものではない。即ち、後に行われる加工ステップにおいて、アライメントマークを基に分割予定ライン１３を画定させることが可能であれば、特に限定されるものではない。例えば、図７において、第１分割予定ライン１３ａと第２分割予定ライン１３ｂの交点をウェーハ中心とし、このウェーハ中心とアライメント基準線２８Ａの中点との相対位置関係を元に位置関係情報を定義してもよい。

また、図６に示すように、サブストレイト２１の厚み方向Ｄにおけるアライメントマーク２７ａ，２７ｂの位置については、表面２１ａに設けるほか、裏面２１ｂ、あるいは、サブストレイト２１の厚み方向の中途部に設けることとしてもよい。つまり、アライメントマーク２７ａ，２７ｂがサブストレイトを介して撮像できるのであれば、サブストレイト２１の厚み方向Ｄにおけるアライメントマーク２７ａ，２７ｂの位置は限定されるものではない。

また、図６において、撮像ユニット３５により上側から撮像することとするほか、図１５に示すように、透明体からなる保持部６２と、保持部６２を支持する枠体６３を有する保持テーブル６０においてサブストレイト２１を保持し、保持テーブル６０の下側から保持部６２とサブストレイト２１を介して、アライメントマーク２７ａ，２７ｂや第１分割予定ライン１３ａなどを撮像ユニット３５Ａにて撮像し、夫々の位置を検出することとしてもよい。なお、保持部６２には、図示せぬバキュームラインが形成されており、サブストレイト２１などの被加工物を吸引保持できるようになっている。

さらに、以上説明した実施形態においては、図１０と図１１に示されるように、切削ブレードによる切削加工とレーザー加工の二段階によって、ウェーハ１１を分割可能な状態としたが、図１０に示す切削ユニット４２の切削ブレード４６により、ウェーハ１１が分割されるまでフルカットすることとしてもよいし、金属層に対して吸収性を有する波長のレーザービームを用いて分割予定ライン上の金属を除去した後、ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザービームを用いて改質層を形成するようにしてもよい。

２研削装置
４チャックテーブル
６研削砥石
１０レーザービーム照射ヘッド
１１ウェーハ
１３ａ第１分割予定ライン
１３ｂ第２分割予定ライン
１５デバイス
１８金属層
２１サブストレイト
２７ａアライメントマーク
２７ｂアライメントマーク
２８Ａアライメント基準線
３１チャックテーブル
３９載置用治具
４２切削ユニット
θ１角度
θ２角度

Claims

表面に形成された複数の交差する分割予定ラインで区画された各領域にデバイスが形成されたウェーハの加工方法であって、
ウェーハが貼着されるウェーハ貼着領域と、該ウェーハ貼着領域を囲繞する外周余剰領域と、該外周余剰領域形成されたアライメントマークと、を備えた透明体からなるサブストレイトを準備するサブストレイト準備ステップと、
該サブストレイトの該ウェーハ貼着領域に、ウェーハの表面を貼着してウェーハの裏面を露出させる貼着ステップと、
該サブストレイトに貼着されたウェーハの表面を該サブストレイト側から該サブストレイトを介して撮像して該アライメントマークの位置、及び、前記分割予定ラインを検出し、該アライメントマークと該分割予定ラインとの位置関係を位置関係情報として記憶する位置関係記憶ステップと、
該位置関係記憶ステップを実施した後、ウェーハが貼着された該サブストレイトを該ウェーハ側から撮像して、該アライメントマークの位置を検出するアライメントマーク位置検出ステップと、
該アライメントマーク位置検出ステップで検出した該アライメントマークの位置と該位置関係記憶ステップで記憶した該位置関係情報に基づいて、該サブストレイトに貼着されたウェーハの裏面側から該分割予定ラインに沿ってウェーハに加工を施す加工ステップと、
を備えたことを特徴とするウェーハの加工方法。
前記貼着ステップを実施した後、該サブストレイトに貼着されたウェーハの裏面を研削して薄化する薄化ステップと、
該薄化ステップを実施した後、ウェーハの裏面を金属で被覆する金属被覆ステップと、をさらに備え、
前記位置関係記憶ステップは、該金属被覆ステップを実施した後に実施される、
ことを特徴とする請求項１に記載のウェーハの加工方法。