JP6162018B2 - ウエーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、シリコン等の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。

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分割予定ラインによって区画されており、この分割予定ライン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、切削ブレードによって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、この剥離がデバイス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の幅方向における両側に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２条のレーザー加工溝を形成して積層体を分断し、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２００９−２１４７６号公報

而して、２条のレーザー加工溝間の中央位置に切削ブレードを位置付けてウエーハを切削すると、轍にタイヤがとられるように切削ブレードが２条のレーザー加工溝にとられて蛇行するため、機能層が剥離してデバイスの品質を十分確保することができないという新たな問題が生じた。
また、本発明者らは、分割予定ラインに積層されている全ての機能層を除去するよう試みたが複数回レーザー光線を照射しなければならず、生産性が悪いとともに分割予定ラインに露出した半導体基板の上面がアブレーション加工されて荒され切削ブレードの直進性を損ねるという問題が生じる。

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を分割予定ラインに沿って効率よく除去することができるとともに、機能層が除去されて露出した基板の上面を平滑に形成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るウエーハを、デバイスを区画する複数の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、
分割予定ラインの幅と対応する幅を有するCO_２レーザー光線のスポットを分割予定ラインの上面に位置付けて分割予定ラインに沿って照射し、分割予定ラインに積層された機能層を除去する機能層除去工程と、
該機能層除去工程を実施することにより機能層が除去された溝に沿って紫外線領域の波長からなるレーザー光線を溝に沿って照射し、溝に付着しているデブリを除去するとともに溝の側壁を成形する溝成形兼デブリ除去工程と、
該溝成形兼デブリ除去工程が実施されたウエーハを機能層が除去された溝に沿って切断し、個々のデバイスに分割する分割工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。

上記機能層除去工程を実施する前に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該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ウエーハ支持工程を実施する。
上記機能層除去工程を実施する前にウエーハを構成する機能層の表面に保護膜を被覆する保護膜被覆工程を実施することが望ましい。
上記機能層除去工程を実施するCO_２レーザー光線の波長は９．４μｍまたは１０．６μｍであり、上記溝成形兼デブリ除去工程を実施するレーザー光線の波長は２６６ｎｍまたは３５５ｎｍである。
また、上記分割工程は、外周に切れ刃を有する切削ブレードによって実施される。

本発明によるウエーハの加工方法は、機能層除去工程において分割予定ラインの幅と対応する幅を有するCO_２レーザー光線のスポットを分割予定ラインの上面に位置付けて分割予定ラインに沿って照射し、分割予定ラインに積層された機能層を除去するので、高出力のCO_２レーザー光線による１回の照射によって分割予定ラインに積層された機能層を除去することができ生産性が向上する。
また、本発明によるウエーハの加工方法は、機能層除去工程によって分割予定ラインに積層された機能層を除去し溝を形成することによって露出された基板の上面に付着したデブリが、溝成形兼デブリ除去工程を実施することにより除去され、基板の上面が平滑に形成されるので、分割工程においてウエーハを溝が形成された分割予定ラインに沿って切断する際に、切削ブレードの直進性が向上し、ウエーハを溝が形成された分割予定ラインに沿って正確に切断することができる。

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の裏面が環状のフレームに装着されたダイシング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保護膜被覆工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における機能層除去工程を実施するためのレーザー加工装置の要部斜視図。 図４に示すレーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段の構成図。 本発明によるウエーハの加工方法における機能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溝成形兼デブリ除去工程を実施するためのレーザー加工装置の要部斜視図。 図７に示すレーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段の構成図。 本発明によるウエーハの加工方法における溝成形兼デブリ除去工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における溝成形兼デブリ除去工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における分割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分割工程の説明図。

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１５０μmのシリコン等の基板２０の表面２０aに絶縁膜と回路とによって形成され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分割予定ライン２３（図示の実施形態においては幅が１００μmに設定されている）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。

上述した半導体ウエーハ２を分割予定ライン２３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の裏面にダイシングテープを貼着し該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ウエーハ支持工程を実施する。即ち、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ダイシングテープ３０の表面に半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面２０bを貼着する。従って、ダイシングテープ３０の表面に貼着された半導体ウエーハ２は、機能層２１の表面２１aが上側となる。

上述したウエーハ支持工程を実施したならば、半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面に保護膜を被覆する保護膜被覆工程を実施する。この保護膜被覆工程の一例について図３の(a)乃至(c)を参照して説明する。
図３の(a)および(b)に示す保護膜被覆工程においては、先ず保護膜被覆装置４のスピンナーテーブル４１上に上記ウエーハ支持工程が実施された半導体ウエーハ２が貼着されたダイシングテープ３０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、スピンナーテーブル４１上にダイシングテープ３０を介して半導体ウエーハ２を吸引保持する。従って、スピンナーテーブル４１上に保持された半導体ウエーハ２は、図３の(a)に示すように半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面２１ａが上側となる。このようにしてスピンナーテーブル４１上に半導体ウエーハ２を吸引保持したならば、図３の(a)に示すように液状樹脂供給ノズル４２の噴出口４２１をスピンナーテーブル４１上に保持された半導体ウエーハ２の中心部に位置付け、図示しない液状樹脂供給手段を作動して、液状樹脂供給ノズル４２の噴出口４２１から液状樹脂４００を所定量滴下する。なお、液状樹脂４００は、例えばPVA(Poly Vinyl Alcohol)、ＰＥＧ（Poly Ethylene Glycol）、PEO(Poly Ethylene Oxide)等の水溶性が望ましい。そして、液状樹脂４００の供給量は、例えば直径が２００mmのウエーハの場合、１０〜２０ミリリットル(ml)程度でよい。

このようにして、半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面２１ａの中央領域へ所定量の液状樹脂４００を滴下したならば、図３の(b)に示すようにスピンナーテーブル４１を矢印で示す方向に例えば１００rpmで５秒間程度回転する。この結果、半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面２１ａの中央領域に滴下された液状樹脂４００は、遠心力の作用で外周に向けて流動し半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面２１ａの全面に拡散せしめられ、半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面２１ａには、図３の(b)および(c)に示すように厚さが０．２〜１０μmの保護膜４１０が形成される（保護膜被覆工程）。この保護膜４１０の厚みは、液状樹脂４００の供給量、スピンナーテーブル４１の回転速度および回転時間によって調整することができる。

上述した保護膜被覆工程を実施したならば、分割予定ライン２３の幅と対応する幅を有するCO_２レーザー光線のスポットを分割予定ライン２３の上面に位置付けて分割予定ライン２３に沿って照射し、分割予定ライン２３に積層された機能層を除去する機能層除去工程を実施する。この機能層除去工程は、図４に示すレーザー加工装置５を用いて実施する。図４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５に示すようにCO_２レーザー光線発振手段５２２と、該CO_２レーザー光線発振手段５２２から発振されたCO_２レーザー光線を断面正方形状に形成するマスク部材５２３と、該マスク部材５２３によって断面正方形状に形成されたCO_２レーザー光線を伝送する伝送光学系５２４が配設されている。CO_２レーザー光線発振手段５２２は、CO_２レーザー光線発振器５２２aと、これに付設された繰り返し周波数設定手段５２２bとから構成されている。なお、CO_２レーザー光線発振器５２２aは、図示の実施形態においては波長が９．４μｍまたは１０．６μｍのCO_２レーザー光線を発振する。上記マスク部材５２３は、図示の実施形態にいては３mm×３mmの正方形の開口５２３aが形成されている。上記伝送光学系５２４は、断面正方形状に形成されたCO_２レーザー光線をケーシング５２１の先端に装着された集光器５２５に導く。

集光器５２５は、図５に示すように方向変換ミラー５２５aと、結像レンズ５２５bを備えている。方向変換ミラー５２５aは、上記CO_２レーザー光線発振手段５２２によって発振されマスク部材５２３および伝送光学系５２４を介して導かれたCO_２レーザー光線を結像レンズ５２５bに向けて直角に方向変換する。結像レンズ５２５bは、方向変換ミラー５２５aによって方向変換されたCO_２レーザー光線をチャックテーブル５１に保持された被加工物Ｗの上面に結像する。被加工物Ｗの上面に結像されるCO_２レーザー光線の結像スポットS１は、図示の実施形態においてはA１×B１が１００μｍ×１００μｍの正方形となるように構成されている。なお、CO_２レーザー光線のスポットS１におけるY軸方向の長さA１は、上記分割予定ライン２３の幅と対応する値（図示に実施形態においては１００μｍ）に設定されている。

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、分割予定ライン２３の幅と対応する幅を有するCO_２レーザー光線のスポットを分割予定ライン２３の上面に位置付けて分割予定ライン２３に沿って照射し、分割予定ライン２３に積層された機能層を除去する機能層除去工程について、図４および図６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５のチャックテーブル５１上に上記保護膜被覆工程が実施された半導体ウエーハ２が貼着されたダイシングテープ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、ダイシングテープ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、機能層２１の表面に被覆された保護膜４１０が上側となる。なお、図４においてはダイシングテープ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の所定方向に形成されている分割予定ライン２３と、該分割予定ライン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５２の集光器５２５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分割予定ライン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。

上述したアライメント工程を実施したならば、図６の（ａ）で示すようにチャックテーブル５１をCO_２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５２５が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の分割予定ライン２３を集光器５２５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、分割予定ライン２３の一端(図６の（ａ）において左端)が集光器５２５の直下に位置するように位置付けられる。そして、図６の（ａ）および（c）で示すように集光器５２５から照射されるCO_２レーザー光線の結像スポットS1を分割予定ライン２３における機能層２１の上面付近に位置付ける。次に、レーザー光線照射手段５２の集光器５２５から半導体ウエーハ２を構成する機能層２１に対しては吸収性を有し基板２０に対しては透過性を有する波長のCO_２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）で示すように半導体ウエーハ２に形成された分割予定ライン２３の他端（図６の（ｂ）において右端）が集光器５２５の直下位置に達したら、CO_２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。

なお、上記機能層除去工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
CO_２レーザー光線の波長：９．４μｍまたは１０．６μｍ
繰り返し周波数 ：１０〜１００ｋＨｚ
平均出力 ：５０〜１００W
結像スポットＳ１ ：A１：１００μｍ×B１：１００μｍ
加工送り速度 ：５００〜５０００ｍｍ／秒

上述した機能層除去工程においてはCO_２レーザー光線の波長が中赤外線の領域である９．４μｍまたは１０．６μｍを有していて、SiO₂等からなる機能層２１に対しては吸収性を有しシリコン等からなる基板２０に対して透過性を有しているため、機能層２１はアブレーション加工されるが基板２０の上面ではアブレーションが起き難い。この結果、半導体ウエーハ２の分割予定ライン２３には図６の（d）に示すように機能層２１が除去された溝２４が形成されるとともに、溝２４の底面である基板２０の表面２０a（上面）の平滑性が維持される。また、上述した機能層除去工程においてはCO_２レーザー光線の出力は５０〜１００Wと高出力であるため、１回の照射によって分割予定ライン２３に積層された機能層を除去することができ、生産性が向上する。なお、分割予定ライン２３に沿って形成される溝２４は、図示の実施形態においては結像スポットS１のY軸方向の長さA１が上述したように１００μｍに設定されているので、幅が１００μｍとなる。
この機能層除去工程を半導体ウエーハ２に形成された全ての分割予定ライン２３に沿って実施する。

上記機能層除去工程を実施する際には、図６の(d)に示すようにCO_２レーザー光線の照射によってデブリ２５が発生するが、半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面２１ａに保護膜４１０が形成されているので、デブリ２５は保護膜４１０によって遮断され機能層２１の表面２１ａに形成されたデバイス２２に付着することはない。しかるに、機能層２１が除去された溝２４の底面である基板２０の表面２０a（上面）にはデブリ２５が付着する。また、溝２４の両側壁２４１、２４２の下部には機能層のアブレーションの加工残り２６が残存する。

上述した機能層除去工程を実施したならば、機能層２１が除去された溝２４に沿って紫外線領域の波長からなるレーザー光線を溝２４に沿って照射し、溝２４に付着しているデブリ２５を除去するとともにアブレーションの加工残り２６を除去して溝２４の側壁を成形する溝成形兼デブリ除去工程を実施する。この溝成形兼デブリ除去工程は、図７に示すレーザー加工装置６を用いて実施する。図７に示すレーザー加工装置６は、被加工物を保持するチャックテーブル６１と、該チャックテーブル６１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６２と、チャックテーブル６１上に保持された被加工物を撮像する撮像手段６３を具備している。チャックテーブル６１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７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７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６２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング６２１を含んでいる。ケーシング６２１内には図８に示すようにパルスレーザー光線発振手段６２２と、該パルスレーザー光線発振手段６２２から発振されたパルスレーザー光線を断面長方形状に形成するマスク部材６２３と、該マスク部材６２３によって断面長方形状に形成されたパルスレーザー光線を伝送する伝送光学系６２４が配設されている。パルスレーザー光線発振手段６２２は、パルスレーザー光線発振器６２２aと、これに付設された繰り返し周波数設定手段６２２bとから構成されている。なお、パルスレーザー光線発振器６２２aは、図示の実施形態においては波長が２６６μｍまたは３５５μｍのパルスレーザー光線を発振する。上記マスク部材６２３は、図示の実施形態にいては３mm×０．６mmの長方形の開口６２３aが形成されている。上記伝送光学系６２４は、断面長方形状に形成されたパルスレーザー光線をケーシング６２１の先端に装着された集光器６２５に導く。

集光器６２５は、図８に示すように方向変換ミラー６２５aと、結像レンズ６２５bを備えている。方向変換ミラー６２５aは、上記パルスレーザー光線発振手段６２２によって発振されマスク部材６２３および伝送光学系６２４を介して導かれたパルスレーザー光線を結像レンズ６２５bに向けて直角に方向変換する。結像レンズ６２５bは、方向変換ミラー６２５aによって方向変換されたパルスレーザー光線をチャックテーブル６１に保持された被加工物Ｗの上面に結像する。被加工物Ｗの上面に結像されるパルスレーザー光線の結像スポットS２は、図示の実施形態においてはA２×B２が５０μｍ×１０μｍの長方形となるように構成されている。なお、パルスレーザー光線のスポットS２におけるY軸方向の長さA２は、上記分割予定ライン２３の幅（溝２４の幅１００μｍ）の１／２の値（図示の実施形態においては５０μｍ）に設定されている。

上記レーザー光線照射手段６２を構成するケーシング６２１の先端部に装着された撮像手段６３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６を用いて、機能層２１が除去された溝２４に沿って紫外線領域の波長からなるレーザー光線を溝２４に沿って照射し、溝２４に付着しているデブリ２５を除去するとともに溝２４の側壁を成形する溝成形兼デブリ除去工程について、図７、図９および図１０を参照して説明する。
先ず、上述した図７に示すレーザー加工装置６のチャックテーブル６１上に上記機能層除去工程が実施された半導体ウエーハ２が貼着されたダイシングテープ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、ダイシングテープ３０を介して半導体ウエーハ２をチャックテーブル６１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６１に保持された半導体ウエーハ２は、分割予定ライン２３に沿って機能層２１が除去されて形成された溝２４が上側となる。なお、図７においてはダイシングテープ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６１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６１は、図示しない加工送り手段によって撮像手段６３の直下に位置付けられる。

チャックテーブル６１が撮像手段６３の直下に位置付けられると、撮像手段６３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６３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溝２４と、該溝２４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６２の集光器６２５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溝２４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９の（ａ）で示すようにチャックテーブル６１をパルスレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段６２の集光器６２５が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の分割予定ライン２３に沿って形成された溝２４を集光器６２５の直下に位置付ける。このとき、図９の（ａ）で示すように半導体ウエーハ２は、溝２４の一端(図９の（ａ）において左端)が集光器６２５の直下に位置するように位置付けられる。そして、図９の（ａ）および（c）で示すように集光器６２５から照射されるパルスレーザー光線の結像スポットS2を溝２４の底面である基板２０の表面２０a（上面）付近に位置付ける。このとき、図９の（c）で示すように結像スポットS2は、溝２４の一方の側壁２４１と溝２４の幅方向中間位置の間に位置付ける。即ち、図示の実施形態においては結像スポットS2のY軸方向の長さA２は上述したように５０μｍに設定されているので、結像スポットS2は幅が１００μｍに形成されている溝２４の幅方向一方の１／２の領域に位置付けられることになる。次に、レーザー光線照射手段６２の集光器６２５から半導体ウエーハ２を紫外線領域の波長からなるパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル６１を図９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９の（ｂ）で示すように溝２４の他端（図９の（ｂ）において右端）が集光器６２５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６１の移動を停止する。

なお、上記溝成形兼デブリ除去工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の波長 ：２６６nｍまたは３５５nｍ
繰り返し周波数 ：２００ｋＨｚ
平均出力 ：１〜２W
結像スポットＳ２ ：A２：５０μｍ×B２：１０μｍ
加工送り速度 ：２００〜６０００ｍｍ／秒

上述した溝成形兼デブリ除去工程を実施することにより、図９の（d）に示すように溝２４の左半分の領域においては、上述した機能層除去工程において溝２４の底面である基板２０の表面２０a（上面）に付着したデブリ２５および溝２４の側壁２４１の下部に残存したアブレーションの加工残り２６がアブレーション加工されて除去される。

次に、図示しない割り出し送り手段を作動してチャックテーブル６１をY軸方向（紙面に垂直な方向に）図示の実施形態においては５０μｍだけ割り出し送りする。この状態が図１０の（a）に示すような状態であり、図１０の（c）で示すように結像スポットS2は、溝２４の他方の側壁２４２と溝２４の幅方向中間位置の間に位置付けられる。従って、結像スポットS2は溝２４の幅方向他方の１／２の領域に位置付けられることになる。次に、レーザー光線照射手段６２の集光器６２５から半導体ウエーハ２を紫外線領域の波長からなるパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル６１を図１０の（ａ）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る。そして、図１０の（ｂ）で示すように溝２４の一端（図１０の（ｂ）において左端）が集光器６２５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６１の移動を停止する。

上述した溝成形兼デブリ除去工程を実施することにより、図１０の（d）に示すように溝２４の右半分の領域においては、上述した機能層除去工程において溝２４の底面である基板２０の表面２０a（上面）に付着したデブリ２５および溝２４の側壁２４２の下部に残存したアブレーションの加工残り２６がアブレーション加工されて除去される。

上述した溝成形兼デブリ除去工程を実施したならば、半導体ウエーハ２を機能層２１が除去された溝２４に沿って切断し、個々のデバイスに分割する分割工程を実施する。この分割工程は、図示の実施形態においては図１１に示す切削装置７を用いて実施する。図１１に示す切削装置７は、被加工物を保持するチャックテーブル７１と、該チャックテーブル７１に保持された被加工物を切削する切削手段７２と、該チャックテーブル７１に保持された被加工物を撮像する撮像手段７３を具備している。チャックテーブル７１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１１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７２は、実質上水平に配置されたスピンドルハウジング７２１と、該スピンドルハウジング７２１に回転自在に支持された回転スピンドル７２２と、該回転スピンドル７２２の先端部に装着された切削ブレード７２３を含んでおり、回転スピンドル７２２がスピンドルハウジング７２１内に配設された図示しないサーボモータによって矢印７２３a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７２３は、アルミニウム等の金属材によって形成された円盤状の基台７２４と、該基台７２４の側面外周部に装着された環状の切れ刃７２５とからなっている。環状の切れ刃７２５は、基台７２４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３０μｍで外径が５０mmに形成されている。

上記撮像手段７３は、スピンドルハウジング７２１の先端部に装着されており、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。

上述した切削装置７を用いて分割工程を実施するには、図１２に示すようにチャックテーブル７１上に上記溝成形兼デブリ除去工程が実施された半導体ウエーハ２が貼着されたダイシングテープ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、ダイシングテープ３０を介して半導体ウエーハ２をチャックテーブル７１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７１に保持された半導体ウエーハ２は、分割予定ライン２３に沿って形成された溝２４が上側となる。なお、図１２においてはダイシングテープ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７１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７１は、図示しない加工送り手段によって撮像手段７３の直下に位置付けられる。

チャックテーブル７１が撮像手段７３の直下に位置付けられると、撮像手段７３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。このアライメント工程においては、上記機能層除去工程および溝成形兼デブリ除去工程によって半導体ウエーハ２の分割予定ライン２３に沿って形成された溝２４を撮像手段７３によって撮像して実行する。即ち、撮像手段７３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分割予定ライン２３に沿って形成された溝２４と、切削ブレード７２３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７２３によって切削す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溝２４に対しても、同様に切削ブレード７２３によって切削する切削領域のアライメントが遂行される。

以上のようにしてチャックテーブル７１上に保持されている半導体ウエーハ２の分割予定ライン２３に沿って形成された溝２４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７１を切削領域の切削開始位置に移動する。このとき、図１２の（ａ）で示すように半導体ウエーハ２は切削すべき溝２４の一端（図１２の（ａ）において左端）が切削ブレード７２３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。このとき、図示の実施形態においては、上述したアライメント工程において分割予定ライン２３に形成されている溝２４を直接撮像して切削領域を検出しているので、分割予定ライン２３に形成されている溝２４の中心位置が切削ブレード７２３と対向する位置に確実に位置付けられる。

このようにして切削装置７のチャックテーブル７１上に保持された半導体ウエーハ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７２３を図１２（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１２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１２の（ａ）および図１２の（ｃ）に示すように切削ブレード７２３の下端が半導体ウエーハ２の裏面に貼着されたダイシングテープ３０に達する位置に設定されている。

次に、切削ブレード７２３を図１２の（ａ）において矢印７２３a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７１を図１２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７１が図１２の（ｂ）で示すように溝２４の他端（図１２の（ｂ）において右端）が切削ブレード７２３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７１の移動を停止する。このようにチャックテーブル７１を切削送りすることにより、図１２の（d）で示すように半導体ウエーハ２の基板２０は分割予定ライン２３に形成された溝２４内に裏面に達する切削溝２７が形成され切断される(分割工程)。

次に、切削ブレード７２３を図１２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７１を図１２の（ｂ）において矢印Ｘ２で示す方向に移動して、図１２の（ａ）に示す位置に戻す。そして、チャックテーブル７１を紙面に垂直な方向（割り出し送り方向）に溝２４の間隔に相当する量だけ割り出し送りし、次に切削すべき溝２４を切削ブレード７２３と対応する位置に位置付ける。このようにして、次に切削すべき溝２４を切削ブレード７２３と対応する位置に位置付けたならば、上述した切断工程を実施する。

なお、上記分割工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
切削ブレード ：外径５０ｍｍ、厚み３０μｍ
切削ブレードの回転速度：２００００ｒｐｍ
切削送り速度 ：５０ｍｍ／秒

上述した分割工程を半導体ウエーハ２に形成された全ての分割予定ライン２３にそって形成された溝２４に実施する。この結果、半導体ウエーハ２は溝２４が形成された分割予定ライン２３に沿って切断され、個々のデバイス２２に分割される。この分割工程においては、上記機能層除去工程によって分割予定ライン２３に積層された機能層２１を除去し溝２４を形成することによって露出された基板２０の表面２０a（上面）に付着したデブリ２５および溝２４の側壁２４２の下部に残存したアブレーションの加工残り２６が、溝成形兼デブリ除去工程を実施することにより除去され、基板２０の表面２０a（上面）が平滑に形成されるので、切削ブレードの直進性が向上し、半導体ウエーハ２を溝２４が形成された分割予定ライン２３に沿って正確に切断することができる。

上述した分割工程を実施したならば、個々のデバイス２２に分割された半導体ウエーハ２は切削装置７に装備された図示しない洗浄手段に搬送され、上記切削によって生成され半導体ウエーハ２に付着したコンタミを除去するための洗浄工程を実施する。この洗浄工程においては、半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面２１ａに被覆された保護膜４１０が上述したように水溶性の樹脂によって形成されているので、保護膜４１０を容易に洗い流すことができるとともに、上記機能層除去工程を実施することによって発生し保護膜４１０の表面に付着したデブリ２５も除去される。

２：半導体ウエーハ
２０：基板
２１：機能層
２２：デバイス
２３：分割予定ライン
２４：溝
３：環状のフレーム
３０：ダイシングテープ
４：保護膜被覆装置
４１：スピンナーテーブル
４２：液状樹脂供給ノズル
５：機能層除去工程を実施するレーザー加工装置
５１：チャックテーブル
５２：レーザー光線照射手段
５２５：集光器
６：溝成形兼デブリ除去工程を実施するレーザー加工装置
６１：チャックテーブル
６２：レーザー光線照射手段
６２５：集光器
７：切削装置
７１：チャックテーブル
７２：切削手段
７２３：切削ブレード

Claims (5)

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るウエーハを、デバイスを区画する複数の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、
   分割予定ラインの幅と対応する幅を有するCO_２レーザー光線のスポットを分割予定ラインの上面に位置付けて分割予定ラインに沿って照射し、分割予定ラインに積層された機能層を除去する機能層除去工程と、
   該機能層除去工程を実施することにより機能層が除去された溝に沿って紫外線領域の波長からなるレーザー光線を溝に沿って照射し、溝に付着しているデブリを除去するとともに溝の側壁を成形する溝成形兼デブリ除去工程と、
   該溝成形兼デブリ除去工程が実施されたウエーハを機能層が除去された溝に沿って切断し、個々のデバイスに分割する分割工程と、を含む、
   ことを特徴とするウエーハの加工方法。
2. 該機能層除去工程を実施する前に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該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ウエーハ支持工程を実施する、請求項１記載のウエーハの加工方法。
3. 該機能層除去工程を実施する前にウエーハを構成する機能層の表面に保護膜を被覆する保護膜被覆工程を実施する、請求項１又は２記載のウエーハの加工方法。
4. 該機能層除去工程を実施するCO_２レーザー光線の波長は９．４μｍまたは１０．６μｍであり、該溝成形兼デブリ除去工程を実施するレーザー光線の波長は２６６ｎｍまたは３５５ｎｍである、請求項１から３のいずれかに記載のウエーハの加工方法。
5. 該分割工程は、外周に切れ刃を有する切削ブレードによって実施される、請求項１から４のいずれかに記載のウエーハの加工方法。