JP6078376B2 - ウエーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板の表面に積層された機能層によってデバイスが形成されたウエーハを、デバイスを区画する複数のストリートに沿って分割するウエーハの加工方法に関する。

当業者には周知の如く、半導体デバイス製造工程においては、シリコン等の基板の表面に絶縁膜と機能膜が積層された機能層によって複数のＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスをマトリックス状に形成した半導体ウエーハが形成される。このように形成された半導体ウエーハは上記デバイスがストリートと呼ばれる分割予定ラインによって区画されており、このストリートに沿って分割することによって個々の半導体デバイスを製造している。

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。

このような半導体ウエーハのストリートに沿った分割は、通常、ダイサーと呼ばれている切削装置によって行われている。この切削装置は、被加工物である半導体ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された半導体ウエーハを切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる移動手段とを具備している。切削手段は、高速回転せしめられる回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードを含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径３μｍ程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって固定して形成されている。

しかるに、上述したＬｏｗ−ｋ膜はウエーハの素材と異なるため、切削ブレードによって同時に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ストリート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ストリートの両側にストリーに沿ってレーザー光線を照射し、ストリートに沿って２条のレーザー加工溝を形成して機能層を分断し、この２条のレーザー加工溝の外側間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、半導体ウエーハをストリート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２００５−１４２３９８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ストリートの両側にストリーに沿ってレーザー光線を照射することによりストリートに沿って２条のレーザー加工溝を形成して機能層を分断し、この２条のレーザー加工溝の外側間に切削ブレードを位置付けて半導体ウエーハをストリート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）機能層を分断するために少なくとも２条のレーザー加工溝をストリートに沿って形成する必要があり生産性が悪い。
（２）レーザー加工溝を形成する際に機能層の分断が不十分であると切削ブレードのズレや倒れが発生したり、切削ブレードに偏摩耗が生ずる。
（３）ウエーハの表面からレーザー加工溝を形成するとデブリが飛散するので、ウエーハの表面に保護膜を被覆する必要がある。
（４）２条のレーザー加工溝を形成するためにレーザー光線を少なくとも２度照射することでウエーハに熱歪が残留し、デバイスの抗折強度が低下する。
（５）切削ブレードの幅を超える範囲で２条のレーザー加工溝を形成するために、ストリート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。
（６）機能層の表面にはSiO2、SiO、SiN、SiNO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照射によって発生する熱がパシベーション膜によって一時的に閉じ込められるため、回路が形成され密度が低いデバイス側に剥離が発生する。

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よって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。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、基板の表面に積層された機能層によってデバイスが形成されたウエーハを、該デバイスを区画する複数の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、
基板の裏面側からストリート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基板の裏面側から該切削溝の底に沿ってレーザー光線を照射し、残存されている基板の一部および機能層を破断するレーザー加工工程と、を含み、
該レーザー加工工程は、基板の裏面側から該切削溝の底に集光点を合わせ、該切削溝の底に沿って基板および機能層に対して吸収性を有する波長のレーザー光線を照射し、改質層を形成する工程を経ることなく残存されている基板の一部および機能層にレーザー加工溝を形成する、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。

上記ウエーハの加工方法は、上記切削溝形成工程を実施する前にウエーハを構成する基板に積層された機能層の表面に粘着テープを貼着するとともにウエーハを収容する大きさの開口部を備えた環状のフレームで粘着テープを介してウエーハを支持するウエーハ支持工程と、上記レーザー加工工程を実施した後にウエーハが貼着されている粘着テープを拡張してウエーハをストリートに沿って個々のデバイスに分離するデバイス分離工程とを含んでいる。

本発明によるウエーハの加工方法においては、基板の裏面側からストリート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基板の裏面側から該切削溝の底に沿ってレーザー光線を照射し、残存されている基板の一部および機能層を破断するレーザー加工工程とを含んでいるので、次の作用効果が得られる。
（１）機能層を分断するために複数のレーザー加工溝をストリートに沿って形成する必要がないため生産性が向上する。
（２）機能層にレーザー加工溝を形成しないので、切削ブレードのズレや倒れ、切削ブレードに偏摩耗が生ずることはない。
（３）ウエーハの表面からレーザー光線を照射しないので、ウエーハの表面に保護膜を被覆する必要がない。
（４）切削溝の底にレーザー光線を照射するので、エネルギーが小さくウエーハに熱歪が残留させることがなく、デバイスの抗折強度を低下させることはない。
（５）基板の裏面側から切削溝を形成するので、幅広いストリートが不要となり、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。
（６）ウエーハの表面からレーザー光線を照射しないので、パシベーション膜を透過して機能層が加工され一時的に熱の逃げ場を失うことによりデバイス側に剥離が発生することはない。

本発明によるウエーハの加工方法によって分割される半導体ウエーハを示す斜視図および要部拡大断面図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるウエーハ支持工程が実施された半導体ウエーハが環状のフレームに装着された粘着テープの表面に貼着され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切削溝形成工程を実施するための切削装置の要部斜視図。 本発明によるウエーハの加工方法における切削溝形成工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるレーザー加工工程を実施するためのレーザー加工装置の要部斜視図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるレーザー加工工程の第１の実施形態を実施する説明図。 ウエーハの加工方法におけるレーザー加工工程の参考例を実施する説明図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるデバイス分離工程を実施するためのデバイス分離装置の斜視図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるデバイス分離工程の説明図。

以下、本発明によるウエーハの加工方法について添付図面を参照して、更に詳細に説明する。

図１の（a）および(b)には、本発明によるウエーハの加工方法によって個々のデバイスに分割される半導体ウエーハの斜視図および要部拡大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、厚みが１４０μmのシリコン等の基板２０の表面２０aに絶縁膜と回路を形成する機能膜が積層された機能層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。なお、図示の実施形態においては、機能層２１を形成する絶縁膜は、SiO2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）からなっており、厚みが１０μmに設定されている。このようにして構成された機能層２１は、表面にSiO2、SiO、SiN、SiNOを含むパシベーション膜が形成されている。

上述した半導体ウエーハ２をストリートに沿って分割するウエーハの加工方法について説明する。
先ず、半導体ウエーハ２を構成する基板２０に積層された機能層２１の表面２１aを粘着テープを貼着するとともに半導体ウエーハ２を収容する大きさの開口部を備えた環状のフレームで粘着テープを介してウエーハを支持するウエーハ支持工程を実施する。例えば、図２に示すように、環状のフレーム３の内側開口部を覆うように外周部が装着された粘着テープ３０の表面に半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面２１aを貼着する。従って、粘着テープ３０の表面に貼着された半導体ウエーハ２は、基板２０の裏面２０bが上側となる。なお、粘着テープ３０は、例えば厚み１００μｍのポリエチレンフィルムの表面に粘着剤が塗布されている。なお、図２に示す実施形態においては、環状のフレーム３に外周部が装着された粘着テープ３０の表面に半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面２１aを貼着する例を示したが、半導体ウエーハ２を構成する基板２０に積層された機能層２１の表面２１aに粘着テープ３０を貼着するとともに粘着テープ３０の外周部を環状のフレーム３に同時に装着してもよい。

上述したウエーハ支持工程を実施したならば、基板の裏面側からストリート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を実施する。この切削溝形成工程は、図３に示す切削装置４を用いて実施する。図３に示す切削装置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に保持された被加工物を切削する切削手段４２と、該チャックテーブル４１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３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。

上記切削手段４２は、実質上水平に配置されたスピンドルハウジング４２１と、該スピンドルハウジング４２１に回転自在に支持された回転スピンドル４２２と、該回転スピンドル４２２の先端部に装着された切削ブレード４２３を含んでおり、回転スピンドル４２２がスピンドルハウジング４２１内に配設された図示しないサーボモータによって矢印４２３aで示す方向に回転せしめられるようになっている。切削ブレード４２３は、アルミニウムによって形成された円盤状の基台４２４と、該基台４２４の側面外周部に装着された環状の切れ刃４２５とからなっている。環状の切れ刃４２５は、基台４２４の側面外周部に粒径が３〜４μｍのダイヤモンド砥粒をニッケルメッキで固めた電鋳ブレードからなっており、図示の実施形態においては厚みが４０μｍで外径が５２mmに形成されている。

上記撮像手段４３は、スピンドルハウジング４２１の先端部に装着されており、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図示しない制御手段に送る。

上述した切削装置４を用いて切削溝形成工程を実施するには、図３に示すようにチャックテーブル４１上に上記ウエーハ支持工程が実施され半導体ウエーハ２が貼着された粘着テープ３０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、粘着テープ３０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、基板２０の裏面２０bが上側となる。なお、図３においては粘着テープ３０が装着された環状のフレーム３を省いて示しているが、環状のフレーム３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る。このようにして、半導体ウエーハ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半導体ウエーハ２の切削すべき領域を検出するアライメント工程を実行する。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と対応する領域と、切削ブレード４２３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、切削ブレード４２３による切削領域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と対応する領域に対しても、同様に切削ブレード４２３による切削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のストリート２３が形成されている機能層２１の表面２１a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、ウエーハを構成する基板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上に保持されている半導体ウエーハ２のストリート２３と対応する領域を検出し、切削領域のアライメントが行われたならば、半導体ウエーハ２を保持したチャックテーブル４１を切削領域の切削開始位置に移動する。このとき、図４の（ａ）で示すように半導体ウエーハ２は切削すべきストリート２３と対応する領域の一端（図４の（ａ）において左端）が切削ブレード４２３の直下より所定量右側に位置するように位置付けられる。

このようにしてチャックテーブル４１即ち半導体ウエーハ２が切削加工領域の切削開始位置に位置付けられたならば、切削ブレード４２３を図４（ａ）において２点鎖線で示す待機位置から矢印Z１で示すように下方に切り込み送りし、図４の（ａ）において実線で示すように所定の切り込み送り位置に位置付ける。この切り込み送り位置は、図４の（ａ）および図４の（ｃ）に示すように切削ブレード４２３の下端が半導体ウエーハ２を構成する機能層２１に至らない位置（例えば、機能層２１が積層されている基板２０の表面２０aから裏面２０b側に５〜１０μｍの位置）に設定されている。

次に、切削ブレード４２３を図４の（ａ）において矢印４２３aで示す方向に所定の回転速度で回転せしめ、チャックテーブル４１を図４の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の切削送り速度で移動せしめる。そして、チャックテーブル４１が図４の（ｂ）で示すようにストリート２３に対応する位置の他端（図４の（ｂ）において右端）が切削ブレード４２３の直下より所定量左側に位置するまで達したら、チャックテーブル４１の移動を停止する。このようにチャックテーブル４１を切削送りすることにより、図４の（d）で示すように半導体ウエーハ２の基板２０には裏面２０bから表面２０a側に一部２０１を残して切削溝２１０が形成される(切削溝形成工程)。

次に、切削ブレード４２３を図４の（ｂ）において矢印Z2で示すように上昇させて２点鎖線で示す待機位置に位置付け、チャックテーブル４１を図４の（ｂ）において矢印Ｘ２で示す方向に移動して、図４の（ａ）に示す位置に戻す。そして、チャックテーブル４１を紙面に垂直な方向（割り出し送り方向）にストリート２３の間隔に相当する量だけ割り出し送りし、次に切削すべきストリート２３に対応する領域を切削ブレード４２３と対応する位置に位置付ける。このようにして、次に切削すべきストリート２３に対応する領域を切削ブレード４２３と対応する位置に位置付けたならば、上述した切削溝形成工程を実施する。

なお、上記分割溝形成工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
切削ブレード ：外径５２ｍｍ、厚さ４０μｍ
切削ブレードの回転速度：３００００ｒｐｍ
切削送り速度 ：５０ｍｍ／秒

上述した切削溝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に対応する領域に実施する。

上述したように切削溝形成工程を実施したならば、基板２０の裏面２０b側から切削溝２１０の底に沿ってレーザー光線を照射し、残存されている基板２０の一部２０１および機能層２１を破断するレーザー加工工程を実施する。このレーザー加工工程は、図５に示すレーザー加工装置５を用いて実施する。図５に示すレーザー加工装置５は、被加工物を保持するチャックテーブル５１と、該チャックテーブル５１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５２と、チャックテーブル５１上に保持された被加工物を撮像する撮像手段５３を具備している。チャックテーブル５１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５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５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５２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング５２１を含んでいる。ケーシング５２１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５２１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５２２が装着されている。なお、レーザー光線照射手段５２は、集光器５２２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５２を構成するケーシング５２１の先端部に装着された撮像手段５３は、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子（ＣＣＤ）等を備え、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。

上述したレーザー加工装置５を用いて、基板２０の裏面２０b側から切削溝２１０の底に沿ってレーザー光線を照射し、残存されている基板２０の一部２０１および機能層２１を破断するレーザー加工工程の第１の実施形態について、図５および図６を参照して説明する。
先ず、上述した図５に示すレーザー加工装置５のチャックテーブル５１上に上述した切削溝形成工程が実施された半導体ウエーハ２が貼着された粘着テープ３０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、粘着テープ３０を介して半導体ウエーハ２をチャックテーブル５１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５１に保持された半導体ウエーハ２は、基板２０の裏面２０bが上側となる。なお、図５においては粘着テープ３０が装着された環状のフレーム３を省いて示しているが、環状のフレーム３はチャックテーブル５１に配設された適宜のフレーム保持手段に保持される。このようにして、半導体ウエーハ２を吸引保持したチャックテーブル５１は、図示しない加工送り手段によって撮像手段５３の直下に位置付けられる。

チャックテーブル５１が撮像手段５３の直下に位置付けられると、撮像手段５３および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ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５３および図示しない制御手段は、半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面２０b側から所定方向に形成された切削溝２１０と、該切削溝２１０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５２の集光器５２２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切削溝２１０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。

上述したアライメント工程を実施したならば、図６で示すようにチャックテーブル５１をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２の集光器５２２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の切削溝２１０を集光器５２２の直下に位置付ける。このとき、図６の（ａ）で示すように半導体ウエーハ２は、切削溝２１０の一端(図６の（ａ）において左端)が集光器５２２の直下に位置するように位置付けられる。そして、図６の（c）に示すように集光器５２２から照射されるパルスレーザー光線LBの集光点Ｐを切削溝２１０の底面付近に合わせる。次に、レーザー光線照射手段５２の集光器５２２から基板２０および機能層２１に対して吸収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５１を図６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６の（ｂ）で示すように切削溝２１０の他端（図６の（ｂ）において右端）が集光器５２２の直下位置に達したら、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５１の移動を停止する（レーザー加工溝形成工程）。

次に、チャックテーブル５１を紙面に垂直な方向（割り出し送り方向）に切削溝２１０の間隔だけ（ストリート２３の間隔に相当する）移動する。そして、レーザー光線照射手段５２の集光器５２２からパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル５１を図６の（ｂ）において矢印Ｘ２で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめ、図６の（ａ）に示す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５１の移動を停止する。

上述したレーザー加工溝形成工程を実施することにより、図６の（d）に示すように半導体ウエーハ２には上記切削溝形成工程において残存されている基板２０の一部２０１および機能層２１にレーザー加工溝２２０が形成される。この結果、上記切削溝形成工程において残存されている基板２０の一部２０１および機能層２１は、レーザー加工溝２２０によって破断される。そして、上述したレーザー加工溝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。

なお、上記レーザー加工溝形成工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の波長 ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数 ：２００ｋＨｚ
出力 ：１．５W
集光スポット径 ：φ１０μｍ
加工送り速度 ：３００ｍｍ／秒

次に、基板２０の裏面２０ｂ側から切削溝２１０の底に沿ってレーザー光線を照射し、残存されている基板２０の一部２０１および機能層２１を破断するレーザー加工工程の参考例について、図７を参照して説明する。なお、レーザー加工工程の該参考例は、上記レーザー加工装置５と実質的に同様のレーザー加工装置を用いて実施することができる。従って、図７に示す該参考例においては上記レーザー加工装置５と同一部材には同一符号を付して説明する。
図７に示す該参考例においても上記図５および図６に示す第１の実施形態と同様に上記ウエーハ保持工程およびアライメント工程を実施する。

上述したアライメント工程を実施したならば、図７で示すようにチャックテーブル５１をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２の集光器５２２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の切削溝２１０を集光器５２２の直下に位置付ける。このとき、図７の（ａ）で示すように半導体ウエーハ２は、切削溝２１０の一端(図７の（ａ）において左端)が集光器５２２の直下に位置するように位置付けられる。そして、図７の（c）に示すように集光器５２２から照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐを残存されている基板２０の一部２０１と機能層２１の中間部に位置付ける。次に、レーザー光線照射手段５２の集光器５２２から基板２０および機能層２１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５１を図７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７の（ｂ）で示すように切削溝２１０の他端（図７の（ｂ）において右端）が集光器５２２の直下位置に達したら、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５１の移動を停止する（改質層形成工程）。

次に、チャックテーブル５１を紙面に垂直な方向（割り出し送り方向）に切削溝２１０の間隔だけ（ストリート２３の間隔に相当する）移動する。そして、レーザー光線照射手段５２の集光器５２２からパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル５１を図７の（ｂ）において矢印Ｘ２で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめ、図７の（ａ）に示す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５１の移動を停止する。

上述した改質層形成工程を実施することにより、図７の（d）に示すように半導体ウエーハ２には上記切削溝形成工程において残存されている基板２０の一部２０１および機能層２１に切削溝２１０に沿って改質層２３０が形成される。この改質層２３０は、溶融再固化された状態で容易に破断する。そして、上述した改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。

なお、上記改質層形成工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の波長 ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数 ：８０ｋＨｚ
出力 ：０．２W
集光スポット径 ：φ１μｍ
加工送り速度 ：１８０ｍｍ／秒

上述したレーザー加工工程（レーザー加工溝形成工程）を実施したならば、半導体ウエーハ２が貼着されている粘着テープ３０を拡張してウエーハをストリート２３に沿って個々のデバイスに分離するデバイス分離工程を実施する。このデバイス分離工程は、図８に示すデバイス分離装置６を用いて実施する。図８に示すデバイス分離装置６は、上記環状のフレーム３を保持するフレーム保持手段６１と、該フレーム保持手段６１に保持された環状のフレーム３に装着された接着テープ３０を拡張するテープ拡張手段６２と、ピックアップコレット６３を具備している。フレーム保持手段６１は、環状のフレーム保持部材６１１と、該フレーム保持部材６１１の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ６１２とからなっている。フレーム保持部材６１１の上面は環状のフレーム３を載置する載置面６１１ａを形成しており、この載置面６１１ａ上に環状のフレーム３が載置される。そして、載置面６１１ａ上に載置された環状のフレーム３は、クランプ６１２によってフレーム保持部材６１１に固定される。このように構成されたフレーム保持手段６１は、テープ拡張手段６２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６２は、上記環状のフレーム保持部材６１１の内側に配設される拡張ドラム６２１を具備している。この拡張ドラム６２１は、環状のフレーム３の内径より小さく該環状のフレーム３に装着された粘着テープ３０に貼着される半導体ウエーハ２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６２１は、下端に支持フランジ６２２を備えている。図示の実施形態におけるテープ拡張手段６２は、上記環状のフレーム保持部材６１１を上下方向に進退可能な支持手段６２３を具備している。この支持手段６２３は、上記支持フランジ６２２上に配設された複数のエアシリンダ６２３aからなっており、そのピストンロッド６２３bが上記環状のフレーム保持部材６１１の下面に連結される。このように複数のエアシリンダ６２３aからなる支持手段６２３は、図９の（ａ）に示すように環状のフレーム保持部材６１１を載置面６１１ａが拡張ドラム６２１の上端と略同一高さとなる基準位置と、図９の（ｂ）に示すように拡張ドラム６２１の上端より所定量下方の拡張位置の間を上下方向に移動せしめる。

以上のように構成されたデバイス分離装置６を用いて実施するデバイス分離工程について図９を参照して説明する。即ち、半導体ウエーハ２が貼着されている粘着テープ３０が装着された環状のフレーム３を、図９の（ａ）に示すようにフレーム保持手段６１を構成するフレーム保持部材６１１の載置面６１１ａ上に載置し、クランプ６１２によってフレーム保持部材６１１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６１１は図９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６２を構成する支持手段６２３としての複数のエアシリンダ６２３ａを作動して、環状のフレーム保持部材６１１を図９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６１１の載置面６１１ａ上に固定されている環状のフレーム３も下降するため、図９の（ｂ）に示すように環状のフレーム３に装着された粘着テープ３０は拡張ドラム６２１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、粘着テープ３０に貼着されている半導体ウエーハ２には放射状に引張力が作用するため、個々のデバイス２２に分離されるとともにデバイス間に間隔Sが形成される。また、粘着テープ３０に貼着されている半導体ウエーハ２に放射状の引張力が作用すると、基板２０の一部２０１および機能層２１に切削溝２１０(従ってストリート２３)に沿って形成された改質層２３０が破断され、半導体ウエーハ２は個々のデバイス２２に分離されるとともにデバイス間に間隔Sが形成される。

次に、図９の（c）に示すようにピックアップコレット６３を作動してデバイス２２を吸着し、粘着テープ３０から剥離してピックアップし、図示しないトレーまたはダイボンディング工程に搬送する。なお、ピックアップ工程においては、上述したように粘着テープ３０に貼着されている個々のデバイス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。

２：半導体ウエーハ
２０：基板
２１：機能層
２２：デバイス
２３：ストリート
２１０：切削溝
２２０：レーザー加工溝
２３０：改質層
３：環状のフレーム
３０：粘着テープ
４：切削装置
４１：切削装置のチャックテーブル
４２：切削手段
４２３：切削ブレード
５：レーザー加工装置
５１：レーザー加工装置のチャックテーブル
５２：レーザー光線照射手段
５２２：集光器
６：デバイス分離装置
６１：フレーム保持手段
６２：テープ拡張手段
６３：ピックアップコレット

Claims (2)

1. 基板の表面に積層された機能層によってデバイスが形成されたウエーハを、該デバイスを区画する複数の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、
   基板の裏面側からストリート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基板の裏面側から該切削溝の底に沿ってレーザー光線を照射し、残存されている基板の一部および機能層を破断するレーザー加工工程と、を含み、
   該レーザー加工工程は、基板の裏面側から該切削溝の底に集光点を合わせ、該切削溝の底に沿って基板および機能層に対して吸収性を有する波長のレーザー光線を照射し、改質層を形成する工程を経ることなく残存されている基板の一部および機能層にレーザー加工溝を形成する、
   ことを特徴とするウエーハの加工方法。
2. 該切削溝形成工程を実施する前に、ウエーハを構成する基板に積層された機能層の表面に粘着テープを貼着するとともにウエーハを収容する大きさの開口部を備えた環状のフレームで粘着テープを介してウエーハを支持するウエーハ支持工程と、
   該レーザー加工工程を実施した後に、ウエーハが貼着されている粘着テープを拡張してウエーハをストリートに沿って個々のデバイスに分離するデバイス分離工程と、を含んでいる、請求項１に記載のウエーハの加工方法。

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