JP7623821B2

JP7623821B2 - ウエーハの加工方法及びレーザー加工装置

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Publication number: JP7623821B2
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Inventors: 幸太深谷
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Description

本発明は、テープを拡張することでウエーハを分割するウエーハの加工方法及びレーザー加工装置に関する。

半導体基板等のウエーハの内部に改質層を形成した後にウエーハが貼着される粘着テープを拡張して改質層を起点として分割するプロセスが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２００２－１９２３７０号公報特開２００７－１２３６５８号公報

ウエーハの裏面に貼着された粘着テープを拡張してウエーハの内部に形成された改質層を起点として分割するプロセスにおいて、粘着テープの拡張時に分割予定ラインに相当する領域が伸びやすく、分割予定ラインに相当する領域の粘着層がチップの裏面の外周部との間でこすれて、粘着テープの粘着力を低下させてピックアップした際にチップの裏面の外周部に糊残りが発生するという問題があった。

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、粘着テープの拡張時にチップの裏面の外周部に糊残りが発生することを低減するウエーハの加工方法及びレーザー加工装置を提供することである。

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、ウエーハを第１の方向と、該第１の方向と交差する第２の方向とにそれぞれ形成された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、ウエーハを該ウエーハより大きく、紫外線によって粘着力が低下する粘着層を有する粘着テープに貼着する貼着ステップと、該ウエーハの該粘着テープが貼着されている面と反対側の面から、該分割予定ラインに沿って紫外線に該当する波長のレーザー光線を該粘着層に照射し、該分割予定ラインに相当する該粘着層の粘着力を低下させる粘着力低下ステップと、該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該ウエーハの内部に集光させた状態で、該分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に改質層を形成する改質層形成ステップと、該粘着テープを拡張することで、該改質層を起点にウエーハを分割するテープ拡張ステップと、を有することを特徴とする。

該ウエーハは、半透明または透明であり、該粘着力低下ステップは、該ウエーハに対して透過性を有し、紫外線に該当する波長のレーザー光線をウエーハを介して照射してもよい。また、該粘着力低下ステップでは、該改質層形成ステップで形成する該改質層よりも広い幅において該粘着層の粘着力を低下させてもよい。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のレーザー加工装置は、ウエーハを加工するレーザー加工装置であって、ウエーハを保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持されたウエーハにレーザー光線を照射するレーザー光線照射ユニットと、該保持テーブルと該レーザー光線照射ユニットとを加工送り方向に相対的に移動せしめる加工送りユニットと、を備えるレーザー加工装置であって、該レーザー光線照射ユニットは、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発振する第１のレーザー光線発振ユニットと、該ウエーハが貼着された粘着テープの粘着層に紫外線に該当する波長のレーザー光線を発振する第２のレーザー光線発振ユニットと、該第１のレーザー光線発振ユニットから発振されたレーザー光線を集光してウエーハに照射する第１の集光器と、該第２のレーザー光線発振ユニットから発振されたレーザー光線を集光して該ウエーハの該粘着テープが貼着されている面と反対側の面から照射する第２の集光器と、を有し、該第２のレーザー光線発振ユニットによって該ウエーハの分割予定ラインに相当する該粘着層にレーザー光線を照射して粘着力を低下させ、該第１のレーザー光線発振ユニットによって該分割予定ラインに相当するウエーハの内部に集光させ、改質層を形成することを特徴とする。該第２のレーザー光線発振ユニットによって、該第１のレーザー光線発振ユニットによって形成する該改質層よりも広い幅において該粘着層の粘着力を低下させてもよい。

本発明は、粘着テープの拡張時にチップの裏面の外周部に糊残りが発生することを低減できる。

図１は、実施形態に係るレーザー加工装置の構成例を示す斜視図である。図２は、実施形態に係るレーザー加工装置の加工対象であるウエーハの一例を示す斜視図である。図３は、図２の粘着テープを示す断面図である。図４は、図１のレーザー加工装置の要部を模式的に示す図である。図５は、実施形態に係るウエーハの加工方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。図６は、図５の粘着力低下ステップを説明する断面図である。図７は、図５の改質層形成ステップを説明する断面図である。図８は、図５のテープ拡張ステップを実施するテープ拡張装置を示す斜視図である。図９は、図５のテープ拡張ステップを説明する断面図である。図１０は、図５のテープ拡張ステップを説明する断面図である。図１１は、図５の紫外線照射ステップを説明する断面図である。図１２は、図５のピックアップステップを説明する断面図である。図１３は、実施形態に係るレーザー加工装置及びウエーハの加工方法の作用効果を説明する図である。

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。さらに、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、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態〕
本発明の実施形態に係るレーザー加工装置１を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態に係るレーザー加工装置１の構成例を示す斜視図である。図２は、実施形態に係るレーザー加工装置１の加工対象であるウエーハ１００の一例を示す斜視図である。図３は、図２の粘着テープ１１１を示す断面図である。図４は、図１のレーザー加工装置１の要部を模式的に示す図である。実施形態に係るレーザー加工装置１は、図１に示すように、保持テーブル１０と、レーザー光線照射ユニット２０と、撮像ユニット３０と、加工送りユニット４１と、割り出し送りユニット４２と、制御ユニット５０と、を備える。

本実施形態において、レーザー加工装置１が加工する加工対象であるウエーハ１００は、例えば、シリコン、サファイア、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ガリウムヒ素、リチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ_３、ＬＴ）、ガラスなどを母材とする円板状の半導体基板のウエーハ（半導体ウエーハ）や光デバイス基板のウエーハ（光デバイスウエーハ）などである。ウエーハ１００は、図２に示すように、平坦な表面１０１において、第１の方向と、第１の方向と交差する第２の方向とに沿ってそれぞれ形成された複数の分割予定ライン１０２によって区画された領域にチップ領域１０３が形成されている。ウエーハ１００は、本実施形態では、さらに、第１の方向と第２の方向とが互いに直交して、複数の分割予定ライン１０２が格子状に形成されているが、本発明ではこれに限定されない。ウエーハ１００は、本実施形態では、チップ領域１０３毎にデバイスが形成されているが、本発明ではこれに限定されず、デバイスが形成されていなくてもよい。

ウエーハ１００は、本実施形態では、図２に示すように、表面１０１の裏側の裏面１０４に機能膜１０５が形成されているが、本発明ではこれに限定されず、機能膜１０５が形成されていなくてもよい。機能膜１０５は、生成される半導体デバイス（チップ１０９（図１０参照））の機能に応じて、例えば光の反射率や透過率をコントロールするために設けられた金属膜や誘電膜である。機能膜１０５の金属膜は、例えば、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｕ（金）、Ｃｒ（クロム）等の金属の膜である。機能膜１０５の誘電膜は、例えば、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＭｇＦ_２等の誘電体の膜である。なお、機能膜１０５は、図４及び後述の図６，７，９～１２では、図示を省略している。

ウエーハ１００は、図２に矢印で示すように、裏面１０４に機能膜１０５を介して粘着テープ１１１が貼着され、粘着テープ１１１の外縁部に環状のフレーム１１２が装着される。粘着テープ１１１は、図３に示すように、ウエーハ１００よりウエーハ１００の面方向に大きく、合成樹脂で形成された基材層１１５と、基材層１１５の一方の面の全面に積層されかつ粘着性を有する合成樹脂で形成された粘着層１１６とを有する。ウエーハ１００は、裏面１０４に機能膜１０５を介して粘着テープ１１１の粘着層１１６側が貼着される。粘着テープ１１１の粘着層１１６は、紫外線１４８（図１１参照）や紫外線に該当する波長（本実施形態では、例えば３５５ｎｍ）のレーザー光線７８（図４参照）が照射されることによって粘着力が低下する。

ウエーハ１００の母材は、シリコンが黒色で紫外線をほとんど透過せず、サファイアが白みを帯びた半透明または透明で紫外線を８０％程度透過し、シリコンカーバイドが緑色から黒色で製造条件や純度により透明度及び紫外線に対する透過率が上昇し、ガリウムヒ素が灰色から黒色で紫外線をほとんど透過せず、ＬＴが黄みを帯びた半透明または透明で紫外線を７０％程度透過し、ガラスが組成により帯びる色みは異なるが半透明または透明で概ね紫外線を７０％程度透過する。このため、実施形態に係るレーザー加工装置１は、ウエーハ１００の母材が、半透明または透明であり、紫外線に対して所定（例えば、５０％）以上の透過率を有する場合、具体的には、サファイア、シリコンカーバイドの一部、ＬＴ、または、ガラスの一部である場合、ウエーハ１００を介して粘着テープ１１１の粘着層１１６に、紫外線１４８や紫外線に該当する波長のレーザー光線７８を照射することができる。

ウエーハ１００の母材の硬度は、シリコンが修正モース硬度で７相当であり、サファイアが修正モース硬度で１２相当であり、シリコンカーバイドが修正モース硬度で１３相当であり、ガリウムヒ素が修正モース硬度で４．５相当であり、ＬＴが修正モース硬度で５．５～６程度相当であり、ガラスが組成により異なり、修正モース硬度で５～８程度相当である。なお、本発明では、硬度は、ブリネル硬さ、ビッカース硬さ、ヌープ硬さ、ロックウェル硬さ、スーパーフィシャル硬さ、マイヤ硬さ、ジュロメータ硬さ、バーコール硬さ、モノトロン硬さ、マルテンス硬さ、ショア硬さ、モース硬度又は修正モース硬度のいずれかにより定められる。本実施形態では、ウエーハ１００は、シリコンよりも硬度が高い母材のもの、具体的には、サファイア、シリコンカーバイド、またはシリコンよりも硬度が高い硬質ガラス（修正モース硬度で７相当より大きいガラス）が使用される場合、反りによるウエーハ１００（チップ１０９）の剥がれを低減したり、粘着テープ１１１を拡張してウエーハ１００を分割する際の分割率を上げたりするために、シリコンを母材とするウエーハに対して一般的に使用されるＤＡＦ（Die Attach Film）付の粘着テープよりも粘着力の強い粘着層１１６が形成された粘着テープ１１１が使用される。

保持テーブル１０は、凹部が形成された円盤状の枠体と、凹部内に嵌め込まれた円盤形状の吸着部と、を備える。保持テーブル１０の吸着部は、多数のポーラス孔を備えたポーラスセラミック等から形成され、図示しない真空吸引経路を介して図示しない真空吸引源と接続されている。保持テーブル１０の吸着部の上面は、ウエーハ１００が載置されて、載置されたウエーハ１００を吸引保持する保持面１１である。保持面１１は、本実施形態では、ウエーハ１００が表面１０１を上方に向けて載置され、載置されたウエーハ１００を裏面１０４側から粘着テープ１１１を介して吸引保持する。保持面１１と保持テーブル１０の枠体の上面とは、同一平面上に配置されており、水平面であるＸＹ平面に平行に形成されている。

レーザー光線照射ユニット２０は、図１に示すように、レーザー加工装置１の基台２に固定して設けられており、第１のレーザー光線照射ユニット２１と、第２のレーザー光線照射ユニット２２と、を備える。レーザー光線照射ユニット２０は、図４に示すように、保持テーブル１０に保持されたウエーハ１００に向けて、第１のレーザー光線照射ユニット２１によりウエーハ１００に対して透過性を有する波長（本実施形態では、例えば１０６４ｎｍ、５３２ｎｍ等）のレーザー光線６８を照射し、第２のレーザー光線照射ユニット２２により粘着層１１６の粘着力を低下させる紫外線に該当する波長のレーザー光線７８を照射することにより、レーザー加工処理を実施する。図１に示すように、本実施形態では、第１のレーザー光線照射ユニット２１のレーザー光線６８の照射口と第２のレーザー光線照射ユニット２２のレーザー光線７８の照射口とは、加工送り方向（図１のＸ軸方向）に沿って隣接して配置されている。

第１のレーザー光線照射ユニット２１は、図４に示すように、第１のレーザー光線発振ユニット６１と、第１の集光器６２とを有する。第１のレーザー光線発振ユニット６１は、ウエーハ１００に対して透過性を有する波長のレーザー光線６８を発振する。第１のレーザー光線発振ユニット６１は、本実施形態では、パルス状のレーザー光線６８を発振するが、本発明ではこれに限定されない。第１の集光器６２は、第１のレーザー光線発振ユニット６１が発振したレーザー光線６８の光路上に配置され、レーザー光線６８を集光して集光領域６９を形成し、集光したレーザー光線６８を保持テーブル１０に保持されたウエーハ１００に向けて照射する。第１の集光器６２は、本実施形態では、第１のレーザー光線発振ユニット６１が発振したレーザー光線６８を反射して集光レンズ６４に導く反射ミラー６３と、反射ミラー６３から導かれたレーザー光線６８を任意の高さに集光して集光領域６９を形成し、集光したレーザー光線６８を保持テーブル１０に保持されたウエーハ１００に向けて照射する集光レンズ６４とを有するが、本発明ではこれに限定されず、その他の光学系を有していてもよい。

第１のレーザー光線照射ユニット２１は、第１のレーザー光線発振ユニット６１により発振したレーザー光線６８を、第１の集光器６２により分割予定ライン１０２に相当するウエーハ１００の内部に集光して集光領域６９を形成して、保持テーブル１０に保持されたウエーハ１００に向けて照射し、このウエーハ１００の内部の集光領域６９に改質層３００を形成する。第１のレーザー光線照射ユニット２１は、本実施形態では、分割予定ライン１０２と同等もしくは分割予定ライン１０２よりも狭い幅の集光領域６９をウエーハ１００の内部に形成して、分割予定ライン１０２と同等もしくは分割予定ライン１０２よりも狭い幅の改質層３００を形成する。

第２のレーザー光線照射ユニット２２は、図４に示すように、第２のレーザー光線発振ユニット７１と、第２の集光器７２とを有する。第２のレーザー光線発振ユニット７１は、粘着層１１６の粘着力を低下させる紫外線に該当する波長のレーザー光線７８を発振する。第２のレーザー光線発振ユニット７１は、本実施形態では、パルス状のレーザー光線７８を発振するが、本発明ではこれに限定されない。第２の集光器７２は、第２のレーザー光線発振ユニット７１が発振したレーザー光線７８の光路上に配置され、レーザー光線７８を集光して集光領域７９を形成し、集光したレーザー光線７８を保持テーブル１０に保持されたウエーハ１００に向けて照射する。第２の集光器７２は、本実施形態では、第２のレーザー光線発振ユニット７１が発振したレーザー光線７８を反射して集光レンズ７４に導く反射ミラー７３と、反射ミラー７３から導かれたレーザー光線７８を任意の高さに集光して集光領域７９を形成し、集光したレーザー光線７８を保持テーブル１０に保持されたウエーハ１００に向けて照射する集光レンズ７４とを有するが、本発明ではこれに限定されず、その他の光学系を有していてもよい。

第２のレーザー光線照射ユニット２２は、第２のレーザー光線発振ユニット７１により発振したレーザー光線７８を、第２の集光器７２により分割予定ライン１０２に相当する粘着テープ１１１の粘着層１１６に集光して集光領域７９を形成して、保持テーブル１０に保持されたウエーハ１００に向けて照射し、この粘着層１１６の集光領域７９に、粘着層１１６の粘着力を低下させた粘着力低下領域２００を形成する。第２のレーザー光線照射ユニット２２は、本実施形態では、第１のレーザー光線照射ユニット２１が少なくともウエーハ１００の内部に形成した集光領域６９よりも広い幅の集光領域７９を粘着テープ１１１の粘着層１１６に形成して、少なくとも改質層３００よりも広い幅の粘着力低下領域２００を形成してもよい。

改質層３００は、分割予定ライン１０２に収まるように分割予定ライン１０２よりも幅を狭く形成する。改質層３００は、幅を狭くすることで分割予定ライン１０２の幅を狭く設計することができ、チップ１０９の取り量が増えるために好ましい。一方、粘着力低下領域２００は、少なくとも改質層３００より広い幅で形成されることで、粘着テープ１１１の拡張時にチップ１０９の外周部がこすれる領域の粘着力を広範囲に低下させることができ、よりチップ１０９の裏面１０４の外周部の糊残りを防止することができる。なお、粘着力低下領域２００は、分割予定ライン１０２と同等、または分割予定ライン１０２を跨いで分割予定ライン１０２よりも広く形成されてもよい。

撮像ユニット３０は、レーザー光線照射ユニット２０に固定されている。撮像ユニット３０は、本実施形態では、図１に示すように、第１のレーザー光線照射ユニット２１のレーザー光線６８の照射口と第２のレーザー光線照射ユニット２２のレーザー光線７８の照射口とともに、加工送り方向（図１のＸ軸方向）に沿って隣接して配置されている。

撮像ユニット３０は、保持テーブル１０に保持されたレーザー加工前のウエーハ１００の表面１０１及び分割予定ライン１０２を撮像する撮像素子を備えている。撮像素子は、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）撮像素子又はＣＭＯＳ（Complementary MOS）撮像素子である。撮像ユニット３０は、保持テーブル１０に保持されたレーザー加工前のウエーハ１００の表面１０１等を撮像して、ウエーハ１００とレーザー光線照射ユニット２０の第１のレーザー光線照射ユニット２１によるレーザー光線６８の照射位置及び第２のレーザー光線照射ユニット２２によるレーザー光線７８の照射位置との位置合わせを行なうアライメントを遂行するため等の画像を得、得た画像を制御ユニット５０に出力する。

加工送りユニット４１は、保持テーブル１０を加工送り方向に移動させることにより、保持テーブル１０とレーザー光線照射ユニット２０とを加工送り方向に相対的に移動せしめる。ここで、加工送り方向は、本実施形態では、水平方向の一方向である図１に示すＸ軸方向である。割り出し送りユニット４２は、保持テーブル１０を割り出し送り方向に移動させることにより、保持テーブル１０とレーザー光線照射ユニット２０とを割り出し送り方向に相対的に移動せしめる。ここで、加工送り方向は、本実施形態では、水平方向の別の一方向でありＸ軸方向に直交する図１に示すＹ軸方向である。

制御ユニット５０は、レーザー加工装置１の各種構成要素の動作を制御して、ウエーハ１００のレーザー加工処理をレーザー加工装置１に実施させる。制御ユニット５０は、第１のレーザー光線発振ユニット６１を制御して、レーザー光線６８の位相、偏波面、振幅、強度、伝搬方向等の光学的特性を制御する。制御ユニット５０は、第１の集光器６２を制御して、レーザー光線６８を集光する集光領域６９の高さ（ウエーハ１００の厚み方向の位置）及び幅を制御する。制御ユニット５０は、第２のレーザー光線発振ユニット７１を制御して、レーザー光線７８の位相、偏波面、振幅、強度、伝搬方向等の光学的特性を制御する。制御ユニット５０は、第２の集光器７２を制御して、レーザー光線７８を集光する集光領域７９の高さ（ウエーハ１００の厚み方向の位置）及び幅を制御する。

制御ユニット５０は、撮像ユニット３０が撮像したアライメントを遂行するための画像を取得し、この画像に基づいてアライメントを遂行する。制御ユニット５０は、アライメントの遂行結果に従って、割り出し送りユニット４２を制御して、第１のレーザー光線照射ユニット２１によるレーザー光線６８の照射位置及び第２のレーザー光線照射ユニット２２によるレーザー光線７８の照射位置の割り出し送り方向（Ｙ軸方向）の位置を、保持テーブル１０に保持されたウエーハ１００の分割予定ライン１０２に相当する位置に合わせる。制御ユニット５０は、アライメントの遂行結果に従って、加工送りユニット４１を制御して、第１のレーザー光線照射ユニット２１のレーザー光線６８の照射位置または第２のレーザー光線照射ユニット２２のレーザー光線７８の照射位置の加工送り方向（Ｘ軸方向）の位置を、保持テーブル１０に保持されたウエーハ１００に対して相対的に分割予定ライン１０２に沿って移動させる。

制御ユニット５０は、本実施形態では、コンピュータシステムを含む。制御ユニット５０が含むコンピュータシステムは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）のようなメモリを有する記憶装置と、入出力インターフェース装置とを有する。制御ユニット５０の演算処理装置は、制御ユニット５０の記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムに従って演算処理を実施して、レーザー加工装置１を制御するための制御信号を、制御ユニット５０の入出力インターフェース装置を介してレーザー加工装置１の各構成要素に出力する。

次に、本明細書は、実施形態に係るウエーハの加工方法を図面に基づいて説明する。実施形態に係るウエーハの加工方法は、ウエーハ１００を分割予定ライン１０２に沿って分割する方法であり、実施形態に係るレーザー加工装置１を用いて実施される。図５は、実施形態に係るウエーハの加工方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。実施形態に係るウエーハの加工方法は、図５に示すように、貼着ステップ１００１と、粘着力低下ステップ１００２と、改質層形成ステップ１００３と、テープ拡張ステップ１００４と、紫外線照射ステップ１００５と、ピックアップステップ１００６と、を有する。

貼着ステップ１００１は、図２に示すように、ウエーハ１００の裏面１０４を粘着テープ１１１の粘着層１１６側に貼着するステップである。貼着ステップ１００１では、さらに、ウエーハ１００の裏面１０４に貼着した粘着テープ１１１の粘着層１１６側の外縁部に環状のフレーム１１２を貼着する。

粘着力低下ステップ１００２は、貼着ステップ１００１の後に実施され、レーザー加工装置１の第２のレーザー光線照射ユニット２２により、分割予定ライン１０２に沿って紫外線に該当する波長のレーザー光線７８を粘着層１１６に照射し、分割予定ライン１０２に相当する粘着層１１６の粘着力を低下させるステップである。

図６は、図５の粘着力低下ステップ１００２を説明する断面図である。粘着力低下ステップ１００２では、具体的には、まず、図６に示すように、貼着ステップ１００１で裏面１０４に粘着テープ１１１を貼着したウエーハ１００を、表面１０１を上方に向けて保持テーブル１０の保持面１１上に載置し、保持面１１で裏面１０４側から粘着テープ１１１を介して吸引保持する。粘着力低下ステップ１００２では、次に、制御ユニット５０がアライメント処理を実行し、割り出し送りユニット４２を制御して、第２のレーザー光線照射ユニット２２のレーザー光線７８の照射位置の割り出し送り方向（Ｙ軸方向）の位置を、保持テーブル１０に保持されたウエーハ１００の分割予定ライン１０２に相当する位置に合わせる。

粘着力低下ステップ１００２では、そして、制御ユニット５０が、第２のレーザー光線発振ユニット７１を制御してレーザー光線７８の光学的特性を調整し、図６に示すように第２の集光器７２を制御してレーザー光線７８を集光する集光領域７９の高さを保持テーブル１０に保持されたウエーハ１００に貼着された粘着テープ１１１の粘着層１１６に合わせ、集光領域７９の幅を少なくとも追って実施する改質層形成ステップ１００３で形成する改質層３００よりも広い幅に調整する。粘着力低下ステップ１００２では、これらの調整の後、制御ユニット５０が、図６に示すように、第２のレーザー光線照射ユニット２２によりレーザー光線７８を照射しながら、加工送りユニット４１によりレーザー光線７８の照射位置を保持テーブル１０に保持されたウエーハ１００に対して相対的に分割予定ライン１０２に沿って移動させることにより、粘着テープ１１１の粘着層１１６の分割予定ライン１０２に相当する領域もしくは分割予定ライン１０２に相当する領域を跨いだ領域に、少なくとも改質層３００よりも広い幅の粘着力低下領域２００を形成する。なお、粘着力低下ステップ１００２では、集光領域７９の幅は、分割予定ライン１０２と同等、または分割予定ライン１０２よりも広い幅に形成されてもよい。粘着力低下ステップ１００２では、１本ずつ、全ての分割予定ライン１０２について、レーザー光線７８を照射して分割予定ライン１０２に沿った粘着力低下領域２００を形成する。

なお、ウエーハ１００の母材が、サファイア、シリコンカーバイド、または、硬質ガラスの場合、ＤＡＦ付の粘着テープよりも粘着力が強い粘着層１１６が形成された粘着テープ１１１が使用されるが、このような粘着テープ１１１には、紫外線に該当する波長のレーザー光線７８を十分に透過しないもしくは散乱させる物質が含まれている場合がある。粘着力低下ステップ１００２では、このような場合でも、ウエーハ１００の母材であるサファイア、シリコンカーバイド、または、硬質ガラスが半透明または透明であり、紫外線に対して所定（例えば、５０％）以上の透過率を有する場合、図６に示すように、ウエーハ１００の表面１０１側からウエーハ１００を介して粘着テープ１１１の粘着層１１６に紫外線に該当する波長のレーザー光線７８を照射して、良好に粘着力低下領域２００を形成することができる。一方、粘着力低下ステップ１００２では、ウエーハ１００の母材が半透明または透明でなく、紫外線に対する透過率が所定（例えば、５０％）未満である場合（例えばシリコンの一部）、紫外線に該当する波長のレーザー光線７８を十分に透過しないもしくは散乱させる物質が含まれていない粘着テープ１１１を使用し、粘着テープ１１１側から粘着層１１６に紫外線に該当する波長のレーザー光線７８を照射して、粘着力低下領域２００を形成する。

改質層形成ステップ１００３は、レーザー加工装置１の第１のレーザー光線照射ユニット２１により、ウエーハ１００に対して透過性を有する波長のレーザー光線６８をウエーハ１００の内部に集光させた状態で、分割予定ライン１０２に沿って照射し、ウエーハ１００の内部に改質層３００を形成するステップである。改質層形成ステップ１００３は、本実施形態では粘着力低下ステップ１００２の後に実施しているが、本発明ではこれに限定されず、粘着力低下ステップ１００２の前に実施してもよい。

図７は、図５の改質層形成ステップ１００３を説明する断面図である。改質層形成ステップ１００３では、まず、粘着力低下ステップ１００２と同様に、ウエーハ１００を保持面１１で吸引保持し、アライメント処理を実行した状態とする。改質層形成ステップ１００３では、次に、制御ユニット５０が、割り出し送りユニット４２を制御して、第１のレーザー光線照射ユニット２１のレーザー光線６８の照射位置の割り出し送り方向（Ｙ軸方向）の位置を、保持テーブル１０に保持されたウエーハ１００の分割予定ライン１０２に相当する位置に合わせる。

改質層形成ステップ１００３では、そして、制御ユニット５０が、第１のレーザー光線発振ユニット６１を制御してレーザー光線６８の光学的特性を調整し、図７に示すように第１の集光器６２を制御してレーザー光線６８を集光する集光領域６９の高さを保持テーブル１０に保持されたウエーハ１００の内部の所定の高さに合わせ、集光領域７９の幅を分割予定ライン１０２と同等もしくは分割予定ライン１０２よりも狭い幅に調整する。改質層形成ステップ１００３では、これらの調整の後、制御ユニット５０が、図７に示すように、第１のレーザー光線照射ユニット２１によりレーザー光線６８を照射しながら、加工送りユニット４１によりレーザー光線６８の照射位置を保持テーブル１０に保持されたウエーハ１００に対して相対的に分割予定ライン１０２に沿って移動させることにより、ウエーハ１００の内部の分割予定ライン１０２に相当する領域に分割予定ライン１０２と同等もしくは分割予定ライン１０２よりも狭い幅の改質層３００を形成する。改質層形成ステップ１００３では、１本ずつ、全ての分割予定ライン１０２について、レーザー光線６８を照射して分割予定ライン１０２に沿った改質層３００を形成する。改質層３００は、分割予定ライン１０２に収まるように分割予定ライン１０２よりも幅を狭く形成する。さらに、改質層形成ステップ１００３では、なるべく改質層３００の幅を狭くすることで分割予定ライン１０２の幅を狭く設計することができ、チップ１０９の取り量が増えるために好ましい。

テープ拡張ステップ１００４は、粘着力低下ステップ１００２及び改質層形成ステップ１００３の後に実施され、図８に示すテープ拡張装置１３０により、粘着テープ１１１を拡張することで、改質層３００を起点にウエーハ１００を分割予定ライン１０２に沿って分割するステップである。

図８は、図５のテープ拡張ステップ１００４を実施するテープ拡張装置１３０を示す斜視図である。テープ拡張ステップ１００４を実施するテープ拡張装置１３０は、図８に示すように、円筒状のフレーム保持部１３１と、複数のクランプ部１３２と、円盤状の保持テーブル１３３と、エアシリンダ１３４とを備える。フレーム保持部１３１は、載置された環状のフレーム１１２を環状の上面で保持する。クランプ部１３２は、フレーム保持部１３１の外周に沿って円周状に配列して設けられており、フレーム保持部１３１上に載置された環状のフレーム１１２を挟み込んで、フレーム１１２が粘着テープ１１１を介して装着されたウエーハ１００を固定する。保持テーブル１３３は、フレーム保持部１３１の内周よりも小径で、フレーム保持部１３１の内周側に設けられており、粘着テープ１１１を介してウエーハ１００を裏面１０４側から吸引保持する。エアシリンダ１３４は、保持テーブル１３３の下方に装着されており、保持テーブル１３３をフレーム保持部１３１及びクランプ部１３２に対して昇降移動させる。

図９は、図５のテープ拡張ステップ１００４を説明する断面図である。図１０は、図５のテープ拡張ステップ１００４を説明する断面図である。テープ拡張ステップ１００４では、まず、図９に示すように、分割予定ライン１０２に沿って、貼着された粘着テープ１１１の粘着層１１６に粘着力低下領域２００が形成され、なおかつ、内部に改質層３００が形成されたウエーハ１００に装着された環状のフレーム１１２を、フレーム保持部１３１上に載置して、クランプ部１３２で固定する。テープ拡張ステップ１００４では、次に、図１０に示すように、エアシリンダ１３４により保持テーブル１３３を保持テーブル１３３の保持面がフレーム保持部１３１の保持面よりも十分に高くなる位置まで上昇移動させて、ウエーハ１００及び粘着テープ１１１のウエーハ１００に貼着された部分をフレーム１１２及び粘着テープ１１１のフレーム１１２に貼着された部分よりも十分に高い位置まで上昇させることにより、粘着テープ１１１を径方向外側に拡張することで、改質層３００を起点にウエーハ１００を分割予定ライン１０２に沿って分割して、チップ１０９（デバイス）を形成する。

図１１は、図５の紫外線照射ステップ１００５を説明する断面図である。紫外線照射ステップ１００５は、テープ拡張ステップ１００４の後に実施され、図１１に示すように、粘着テープ１１１に対向して平面状に配列された紫外線照射装置１４０の複数の紫外線照射ランプ１４１により、粘着テープ１１１側から粘着層１１６の全面にわたって紫外線１４８を照射することにより、全面にわたって粘着層１１６の粘着力を低下させるステップである。

図１２は、図５のピックアップステップ１００６を説明する断面図である。ピックアップステップ１００６は、紫外線照射ステップ１００５の後に実施され、図１２に示すように、ピックアップ装置１５０の下端に設けられた吸着部１５１により、ウエーハ１００を分割予定ライン１０２に沿って分割して得られたチップ１０９を上方から吸着保持して、チップ１０９を粘着力の低下した粘着テープ１１１から剥離させてピックアップして、チップ１０９を得るステップである。ここで、吸着部１５１は、本実施形態では、例えば、下面に不図示の吸引源から負圧が導入されて、負圧によりチップ１０９を上方から吸着保持する。ピックアップステップ１００６では、本実施形態では、チップ領域１０３毎にチップ１０９の剥離及びピックアップを行い、ウエーハ１００から形成された全てのチップ１０９を個片化して得る。

以上のような構成を有する実施形態に係るレーザー加工装置１及びウエーハの加工方法は、分割予定ライン１０２に該当する粘着テープ１１１の領域に紫外線に該当する波長のレーザー光線７８を照射して粘着層１１６の粘着力を低下させてから、粘着テープ１１１を拡張して改質層３００を起点にウエーハ１００を分割予定ライン１０２に沿って分割する。このため、実施形態に係るレーザー加工装置１及びウエーハの加工方法は、粘着テープ１１１を拡張して分割する際により広がりやすい分割予定ライン１０２に該当する粘着テープ１１１の領域の粘着層１１６の粘着力を低下させるので、粘着テープ１１１の拡張時に、当該領域の粘着層１１６がチップ１０９の裏面１０４の外周部とこすれてチップ１０９の裏面１０４の外周部に糊残りが発生することや、当該領域の粘着層１１６がチップ１０９の裏面１０４の外周部の機能膜１０５とこすれてチップ１０９の裏面１０４の外周部の機能膜１０５が剥がれることを低減できるという作用効果を奏する。

従来では、粘着テープの全面に紫外線を照射してから粘着テープを拡張してウエーハを分割予定ラインに沿って分割することも検討されたが、この方法では粘着テープの拡張時に粘着テープの全面の粘着力が低下しているため、チップが移動してしまいチップ同士が接触して欠けが発生する恐れがあった。一方、実施形態に係るレーザー加工装置１及びウエーハの加工方法は、改質層３００を形成しておりチップ１０９の間隔を広げる起点となるため粘着テープ１１１が拡張しやすく、粘着テープ１１１とチップ１０９とのこすれが発生やすい分割予定ライン１０２に該当する粘着テープ１１１の領域に紫外線に該当する波長のレーザー光線７８を照射して粘着層１１６の粘着力を低下させつつ、チップ領域１０３（もしくはチップ領域１０３の外周部分を除く領域）に該当する粘着テープ１１１の領域に紫外線や紫外線に該当する波長のレーザー光線７８を照射せず粘着層１１６の粘着力を低下させていない状態で、粘着テープ１１１を拡張してウエーハ１００を分割予定ライン１０２に沿って分割するため、粘着層１１６の粘着力が低下していない粘着テープ１１１の領域によってチップ１０９の移動を制限するので、チップ１０９の裏面１０４の糊残りを低減しつつ、チップ１０９が移動してしまいチップ１０９同士が接触して欠けが発生する恐れを低減できる。

なお、裏面１０４に機能膜１０５が形成されている場合、従来の方法では糊残りが発生しやすいだけでなく、粘着テープとチップとのこすれによりチップの外周部の裏面の機能膜が剥がれるという問題もあったが、実施形態に係るレーザー加工装置１及びウエーハの加工方法は、機能膜１０５が形成されたウエーハ１００（チップ１０９）の機能膜１０５の剥がれを防止できる点でも有効である。

また、実施形態に係るレーザー加工装置１及びウエーハの加工方法は、さらに、分割予定ライン１０２に該当する粘着テープ１１１の領域を跨ぐ領域、すなわち分割予定ライン１０２よりも広い幅の領域に、紫外線に該当する波長のレーザー光線７８を照射して粘着層１１６の粘着力を低下させる。このため、実施形態に係るレーザー加工装置１及びウエーハの加工方法は、分割予定ライン１０２に該当する粘着テープ１１１の領域に加えて、分割予定ライン１０２に隣接するチップ領域１０３の外周部（チップ１０９の外周部）に該当する領域の粘着層１１６の粘着力を低下させるので、チップ１０９の裏面１０４の外周部の糊残りの発生や機能膜１０５の剥がれをさらに低減できる。

また、実施形態に係るレーザー加工装置１及びウエーハの加工方法は、ウエーハ１００の母材がサファイア、シリコンカーバイド、または、硬質ガラス等といったように、硬質であり、半透明または透明であり、紫外線に対して所定（例えば、５０％）以上の透過率を有する場合にさらに効果を発揮する。実施形態に係るレーザー加工装置１及びウエーハの加工方法は、このような場合では、より粘着力が強い粘着層１１６を有する固定力の高い粘着テープ１１１が使用されるためチップ１０９の裏面１０４への糊残りが発生しやすかったが、粘着力低下ステップ１００２でウエーハ１００に対して透過性を有し、紫外線に該当する波長のレーザー光線７８をウエーハ１００を介してウエーハ１００の表面１０１側から照射することで、粘着テープ１１１に含まれる物質の影響を受けることなく、良好に、分割予定ライン１０２に該当する粘着テープ１１１の領域の粘着層１１６の粘着力を低下させ、チップ１０９の裏面１０４の外周部の糊残りの発生や機能膜１０５の剥がれを低減できる。

次に、本発明の発明者らは、実施形態に係るレーザー加工装置１及びウエーハの加工方法の作用効果を確認した。図１３は、実施形態に係るレーザー加工装置１及びウエーハの加工方法の作用効果を説明する図である。図１３は、作用効果を確認した際に得られた結果をまとめて示している。

図１３の「実施例」の右の欄は、機能膜１０５のないウエーハ１００に対して、実施形態に係るレーザー加工装置１を使用して実施形態に係るウエーハの加工方法を実施したときに得られたチップ１０９の裏面１０４の外周部の糊残りの発生の結果をチップ１０９の裏面１０４の外観の概略図で示している。なお、図１３の「実施例」では、粘着力低下ステップ１００２で、粘着テープ１１１の粘着層１１６の分割予定ライン１０２に相当する領域に分割予定ライン１０２と同等の幅の粘着力低下領域２００を形成し、改質層形成ステップ１００３で、ウエーハ１００の内部の分割予定ライン１０２に相当する領域に分割予定ライン１０２と同等の幅の改質層３００を形成している。図１３の「比較例」の右の欄は、機能膜１０５のないウエーハ１００に対して、実施形態に係るレーザー加工装置１から第２のレーザー光線照射ユニット２２を取り除いた従来相当のレーザー加工装置を使用して、保持テーブル上のウエーハに改質層を形成し、粘着テープを拡張してウエーハを分割した時に得られたチップの裏面の外周部の糊残りの発生の結果をチップの裏面の外観の概略図で示している。

図１３に示すように、実施形態に係るレーザー加工装置１を使用して実施形態に係るウエーハの加工方法を実施した場合には、チップ１０９の裏面１０４の外周部に糊残りの発生が確認できなかった一方で、従来相当のレーザー加工装置を使用して改質層を形成して分割した場合には、チップの裏面の外周部の全周に糊残りの発生が確認できた。これにより、図１３に示す実施例では、第２のレーザー光線照射ユニット２２により分割予定ライン１０２に該当する粘着テープ１１１の領域に紫外線に該当する波長のレーザー光線７８を照射して粘着層１１６の粘着力を低下させることで、チップ１０９の裏面１０４の外周部の糊残りの発生を低減できることが明らかになった。

なお、本発明は上記実施形態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。

１レーザー加工装置
１０保持テーブル
２０レーザー光線照射ユニット
４１加工送りユニット
６１第１のレーザー光線発振ユニット
６２第１の集光器
６８，７８レーザー光線
７１第２のレーザー光線発振ユニット
７２第２の集光器
１００ウエーハ
１０２分割予定ライン
１１１粘着テープ
１１６粘着層
１４８紫外線
３００改質層

Claims

ウエーハを第１の方向と、該第１の方向と交差する第２の方向とにそれぞれ形成された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、
ウエーハを該ウエーハより大きく、紫外線によって粘着力が低下する粘着層を有する粘着テープに貼着する貼着ステップと、
該ウエーハの該粘着テープが貼着されている面と反対側の面から、該分割予定ラインに沿って紫外線に該当する波長のレーザー光線を該粘着層に照射し、該分割予定ラインに相当する該粘着層の粘着力を低下させる粘着力低下ステップと、
該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該ウエーハの内部に集光させた状態で、該分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に改質層を形成する改質層形成ステップと、
該粘着テープを拡張することで、該改質層を起点にウエーハを分割するテープ拡張ステップと、
を有することを特徴とする、ウエーハの加工方法。
該ウエーハは、半透明または透明であり、
該粘着力低下ステップは、該ウエーハに対して透過性を有し、紫外線に該当する波長のレーザー光線をウエーハを介して照射す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。
ウエーハを第１の方向と、該第１の方向と交差する第２の方向とにそれぞれ形成された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、
ウエーハを該ウエーハより大きく、紫外線によって粘着力が低下する粘着層を有する粘着テープに貼着する貼着ステップと、
該分割予定ラインに沿って紫外線に該当する波長のレーザー光線を該粘着層に照射し、該分割予定ラインに相当する該粘着層の粘着力を低下させる粘着力低下ステップと、
該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該ウエーハの内部に集光させた状態で、該分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に改質層を形成する改質層形成ステップと、
該粘着テープを拡張することで、該改質層を起点にウエーハを分割するテープ拡張ステップと、
を有し、
該粘着力低下ステップでは、該改質層形成ステップで形成する該改質層よりも広い幅において該粘着層の粘着力を低下させることを特徴とするウエーハの加工方法。
ウエーハを加工するレーザー加工装置であって、
ウエーハを保持する保持テーブルと、
該保持テーブルに保持されたウエーハにレーザー光線を照射するレーザー光線照射ユニットと、
該保持テーブルと該レーザー光線照射ユニットとを加工送り方向に相対的に移動せしめる加工送りユニットと、
を備えるレーザー加工装置であって、
該レーザー光線照射ユニットは、
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発振する第１のレーザー光線発振ユニットと、
該ウエーハが貼着された粘着テープの粘着層に紫外線に該当する波長のレーザー光線を発振する第２のレーザー光線発振ユニットと、
該第１のレーザー光線発振ユニットから発振されたレーザー光線を集光してウエーハに照射する第１の集光器と、
該第２のレーザー光線発振ユニットから発振されたレーザー光線を集光して該ウエーハの該粘着テープが貼着されている面と反対側の面から照射する第２の集光器と、
を有し、
該第２のレーザー光線発振ユニットによって該ウエーハの分割予定ラインに相当する該粘着層にレーザー光線を照射して粘着力を低下させ、
該第１のレーザー光線発振ユニットによって該分割予定ラインに相当するウエーハの内部に集光させ、改質層を形成することを特徴とするレーザー加工装置。
ウエーハを加工するレーザー加工装置であって、
ウエーハを保持する保持テーブルと、
該保持テーブルに保持されたウエーハにレーザー光線を照射するレーザー光線照射ユニットと、
該保持テーブルと該レーザー光線照射ユニットとを加工送り方向に相対的に移動せしめる加工送りユニットと、
を備えるレーザー加工装置であって、
該レーザー光線照射ユニットは、
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発振する第１のレーザー光線発振ユニットと、
該ウエーハが貼着された粘着テープの粘着層に紫外線に該当する波長のレーザー光線を発振する第２のレーザー光線発振ユニットと、
該第１のレーザー光線発振ユニットから発振されたレーザー光線を集光してウエーハに照射する第１の集光器と、
該第２のレーザー光線発振ユニットから発振されたレーザー光線を集光してウエーハに照射する第２の集光器と、
を有し、
該第２のレーザー光線発振ユニットによって該ウエーハの分割予定ラインに相当する該粘着層にレーザー光線を照射して粘着力を低下させ、
該第１のレーザー光線発振ユニットによって該分割予定ラインに相当するウエーハの内部に集光させ、改質層を形成し、
該第２のレーザー光線発振ユニットによって、該第１のレーザー光線発振ユニットによって形成する該改質層よりも広い幅において該粘着層の粘着力を低下させることを特徴とするレーザー加工装置。