JP2020107820A - チップの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属層が積層された基板からチップを製造する方法を低コストかつ省スペースで提供すること。【解決手段】チップの製造方法は、ウエーハの裏面側に伸長性を有するテープを貼着するテープ貼着ステップＳＴ１と、テープ貼着ステップＳＴ１の後、ウエーハの表面側から分割予定ラインに沿ってレーザービームを照射し、金属層を除去する金属層除去ステップＳＴ２と、金属層除去ステップＳＴ２の後、テープを介してウエーハの裏面側から基板の内部に集光点を位置付けてレーザービームを照射し、基板の内部に分割予定ラインに沿って改質層を形成する改質層形成ステップＳＴ３と、改質層形成ステップＳＴ３の後に、テープを拡張することで基板に外力を付与し、基板を分割予定ラインに沿って分割する分割ステップＳＴ４と、を含む。【選択図】図５

Description

本発明は、チップの製造方法に関する。

半導体ウエーハを分割する方法として、切削ブレードを高速回転させながらワークに切り込ませて切断する方法や、レーザービームの集光点をウエーハの内部に位置付けて照射して改質層を形成する方法などが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

ところが、半導体ウエーハには、電気特性等を向上させるために基板表面が金属層で被覆されたウエーハが用いられることがある。

上記のような金属層が被覆されたウエーハを切削ブレードで分割しようとすると、金属の膜剥がれが起きてしまう。また、レーザービームを基板内部に集光して改質層を形成する方法では、金属層を破断することが出来ない。

そこで、金属層を切削ブレードで除去し、ブレードの切削溝から割り出された分割予定ラインに対してレーザービームを照射して改質層を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開平０４−０９９６０７号公報 特開２００２−１９２３７０号公報 特開２０１６−１１１２９３号公報

ところが、特許文献３に示された方法では、ウエーハを分断するために金属層を除去する切削ブレードを有する切削装置および基板内部に改質層を形成するレーザー加工装置の少なくとも２台が必要となり、コストがかかるだけでなくスペースも必要となる。

本願発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、金属層が積層された基板からチップを製造する方法を低コストかつ省スペースで提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のチップの製造方法は、基板と、該基板の表面に設定された分割予定ラインと、該分割予定ラインによって区画された領域に形成されたデバイスと、を有し、少なくとも該分割予定ラインの一部が金属層によって被覆されたウエーハを該分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割しチップを製造するチップの製造方法であって、該ウエーハの裏面側に伸長性を有するテープを貼着するテープ貼着ステップと、該テープ貼着ステップの後、該ウエーハの表面側から該分割予定ラインに沿ってレーザービームを照射し、該金属層を除去する金属層除去ステップと、該金属層除去ステップの後、該テープを介して該ウエーハの裏面側から該基板の内部に集光点を位置付けてレーザービームを照射し、該基板の内部に該分割予定ラインに沿って改質層を形成する改質層形成ステップと、該改質層形成ステップの後に、該テープを拡張することで該基板に外力を付与し、該基板を該分割予定ラインに沿って分割する分割ステップと、を含むことを特徴とする。

前記チップの製造方法では、該レーザービームは、該金属層に対しては吸収性を有し、該基板に対しては透過性を有しても良い。

前記チップの製造方法では、該ウエーハの該基板はシリコンであり、該金属層の上に更にシリコンが積層されても良い。

本願発明は、金属層が積層された基板からチップを製造する方法を低コストかつ省スペースで提供することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係るチップの製造方法の加工対象のウエーハの斜視図である。 図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 図３は、実施形態１に係るチップの製造方法において用いられるレーザー加工装置の構成例を示す斜視図である。 図４は、図３に示されたレーザー加工装置のレーザービーム照射ユニットの構成を示す図である。 図５は、実施形態１に係るチップの製造方法の流れを示すフローチャートである。 図６は、図５に示されたチップの製造方法のテープ貼着ステップを示す斜視図である。 図７は、図５に示されたチップの製造方法の金属層除去ステップを模式的に示す斜視図である。 図８は、図７中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線の断面を模式的に示す断面図である。 図９は、図５に示されたチップの製造方法の金属層除去ステップのウエーハの要部等を模式的に示す断面図である。 図１０は、図５に示されたチップの製造方法の改質層形成ステップを模式的に示す斜視図である。 図１１は、図１０中のＸＩ−ＸＩ線の断面を模式的に示す断面図である。 図１２は、図５に示されたチップの製造方法の改質層形成ステップのウエーハの要部等を模式的に示す断面図である。 図１３は、図５に示されたチップの製造方法の分割ステップにおいて、ウエーハを分割装置に保持した状態を模式的に示す断面図である。 図１４は、図５に示されたチップの製造方法の分割ステップにおいて、ウエーハを個々のチップに分割した状態を模式的に示す断面図である。 図１５は、実施形態１の変形例１に係るチップの製造方法の加工対象のウエーハの断面図である。 図１６は、実施形態１の変形例２に係るチップの製造方法の加工対象のウエーハの断面図である。

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、置換または変更を行うことができる。

〔実施形態１〕
本発明の実施形態１に係るチップの製造方法を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係るチップの製造方法の加工対象のウエーハの斜視図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図３は、実施形態１に係るチップの製造方法において用いられるレーザー加工装置の構成例を示す斜視図である。図４は、図３に示されたレーザー加工装置のレーザービーム照射ユニットの構成を示す図である。図５は、実施形態１に係るチップの製造方法の流れを示すフローチャートである。

実施形態１に係るチップの製造方法は、図１に示すウエーハ２００からチップ２０１を製造する方法である。チップの製造方法の加工対象であるウエーハ２００は、シリコン、サファイア、ガリウムヒ素などの基板２０２を有する円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。実施形態１では、ウエーハ２００の基板２０２は、シリコンにより構成されている。

ウエーハ２００は、図１に示すように、基板２０２の表面２０３に格子状に設定された分割予定ライン２０４と、分割予定ライン２０４によって区画された領域に形成されたデバイス２０５と、を有している。デバイス２０５は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）、又はＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサである。

また、ウエーハ２００は、図２に示すように。基板２０２の分割予定ライン２０４が金属層２０６によって被覆されている。なお、実施形態１では、基板２０２の表面２０３全体が、金属層２０６によって被覆されているが、本発明では、少なくとも基板２０２の分割予定ライン２０４の一部が金属層２０６によって被覆されていれば良い。実施形態１において、ウエーハ２００は、デバイス２０５がＣＭＯＳであり、基板２０２がシリコンで構成され、基板２０２の厚みが１５０μｍであるとともに、金属層２０６の厚みが１０μｍである。金属層２０６は、例えば、銅（Ｃｕ）で構成されている。

実施形態１において、ウエーハ２００は、分割予定ライン２０４に沿って個々のデバイス２０５に分割されて、チップ２０１に製造される。チップ２０１は、基板２０２の一部分と、基板２０２上のデバイス２０５とを含む。

実施形態１に係るチップの製造方法は、図３に示すレーザー加工装置１を用いる。レーザー加工装置１は、図３に示すように、ウエーハ２００に対してパルス状のレーザービーム２１をウエーハ２００に沿って照射し、ウエーハ２００をレーザー加工する装置である。

レーザー加工装置１は、図３に示すように、ウエーハ２００を保持面１１で保持するチャックテーブル１０と、レーザービーム照射ユニット２０と、チャックテーブル１０を保持面１１と平行な方向であるＸ軸方向に移動させる加工送り手段であるＸ軸移動ユニット３０と、チャックテーブル１０を保持面１１と平行でかつＸ軸方向と直交する方向であるＹ軸方向に移動させる割り出し送り手段であるＹ軸移動ユニット４０と、高さ測定手段である高さ測定ユニット５０と、撮像ユニット７０と、制御ユニット１００とを備える。

チャックテーブル１０は、ウエーハ２００を保持面１１で保持する。保持面１１は、ポーラスセラミック等から形成された円盤形状であり、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。チャックテーブル１０は、保持面１１上に載置されたウエーハ２００を吸引保持する。実施形態１では、保持面１１は、水平方向と平行な平面である。チャックテーブル１０の周囲には、ウエーハ２００を開口内に支持する環状フレーム２１１（図６に示す）を挟持するクランプ部１２が複数配置されている。また、チャックテーブル１０は、回転ユニット１３によりＺ軸方向と平行な中心軸線回りに回転される。回転ユニット１３及びチャックテーブル１０は、Ｘ軸移動ユニット３０によりＸ軸方向に移動される。

Ｘ軸移動ユニット３０、及びＹ軸移動ユニット４０は、軸心回りに回転自在に設けられた周知のボールねじ３１，４１、ボールねじ３１，４１を軸心回りに回転させる周知のパルスモータ３２，４２及びチャックテーブル１０をＸ軸方向、又はＹ軸方向に移動自在に支持する周知のガイドレール３３，４３を備える。

また、レーザー加工装置１は、チャックテーブル１０のＸ軸方向の位置を検出するため図示しないＸ軸方向位置検出ユニットと、チャックテーブル１０のＹ軸方向の位置を検出するための図示しないＹ軸方向位置検出ユニットとを備える。Ｘ軸方向位置検出ユニット及びＹ軸方向位置検出ユニットは、Ｘ軸方向、又はＹ軸方向と平行に設置されたリニアスケールと、Ｘ軸方向、又はＹ軸方向にチャックテーブル１０を移動する移動基台に設置されたリニアスケールを読み取る読み取りヘッドとにより構成することができる。Ｘ軸方向位置検出ユニット、及びＹ軸方向位置検出ユニットは、チャックテーブル１０のＸ軸方向又はＹ軸方向の位置を制御ユニット１００に出力する。

レーザービーム照射ユニット２０は、図４に示すように、チャックテーブル１０に保持されたウエーハ２００に対して集光レンズ２５で集光したレーザービーム２１を照射するユニットである。また、レーザービーム照射ユニット２０は、チャックテーブル１０に保持されたウエーハ２００に対してパルス状のレーザービーム２１を照射するユニットである。レーザービーム照射ユニット２０が照射するレーザービーム２１は、金属層２０６に対しては吸収性を有する波長であり、かつ基板２０２に対して透過性を有する波長である。実施形態１において、レーザービーム照射ユニット２０が照射するレーザービーム２１の波長は、１３４２ｎｍであるが、本発明では、１３４２ｎｍに限定されずに、例えば、１０６４ｎｍでも良い。

レーザービーム照射ユニット２０は、図４に示すように、加工ヘッド２２と、発振器２３と、集光点位置調整ユニット２４とを備える。加工ヘッド２２は、レーザー加工装置１の装置本体２から立設した壁部３に連なった支持柱４の先端に取り付けられている。加工ヘッド２２は、支持柱４の先端に取り付けられ、集光レンズ２５を収容している。集光レンズ２５は、チャックテーブル１０の保持面１１に対向して配置され、レーザービーム２１をウエーハ２００の所定の位置に集光する。

発振器２３は、レーザービーム２１を発振し、発振したレーザービーム２１を、ミラー２６を介して、集光レンズ２５を通して加工ヘッド２２の先端からチャックテーブル１０に保持されたウエーハ２００に照射する。ミラー２６は、発振器２３と集光レンズ２５との間におけるレーザービーム２１の光路上に配置されている。ミラー２６は、レーザービーム２１を集光レンズ２５に向けて反射する。

集光点位置調整ユニット２４は、レーザービーム２１の集光点２１−１（図８等に示す）の位置を鉛直方向と平行なＺ軸方向に変位させるものである。集光点位置調整ユニット２４は、集光レンズ２５を保持するレンズホルダ２７と、レンズホルダ２７をＺ軸方向に移動させる駆動ユニット２８とを備える。駆動ユニット２８は、周知のボールねじやパルスモータ、ピエゾモータにより構成される。なお、実施形態１において、駆動ユニット２８は、例えば、Ｚ軸方向に±２０μｍ即ち４０μｍの範囲内で集光点２１−１の高さを変更することができるが、本発明では、駆動ユニット２８の集光点２１−１の高さを変更する範囲は、これに限定されない。

撮像ユニット７０は、チャックテーブル１０に保持されたウエーハ２００を撮像するものである。撮像ユニット７０は、チャックテーブル１０に保持されたウエーハ２００を撮像するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラや赤外線カメラにより構成される。実施形態１では、撮像ユニット７０は、支持柱４に取り付けられて、レーザービーム照射ユニット２０とＸ軸方向に並ぶ位置に配置されている。撮像ユニット７０は、撮像して得た画像を制御ユニット１００に出力する。

高さ測定ユニット５０は、チャックテーブル１０に保持されたウエーハ２００に対して測定用レーザービーム５１を照射し、ウエーハ２００から反射した反射光を用いてウエーハ２００のレーザービーム照射ユニット２０に対向する面のＺ軸方向の高さを測定するものである。実施形態１において、高さ測定ユニット５０は、一対設けられている。

一対の高さ測定ユニット５０は、レーザービーム照射ユニット２０の加工ヘッド２２を互いの間に位置付け、Ｘ軸方向に沿って配置され、支持柱４の先端に取り付けられている。即ち、一対の高さ測定ユニット５０は、Ｘ軸方向に間隔をあけて配置され、互いの間にレーザービーム照射ユニット２０の加工ヘッド２２を位置付けている。高さ測定ユニット５０は、チャックテーブル１０の保持面１１に対向して配置され、チャックテーブル１０に保持されたウエーハ２００に測定用レーザービーム５１を連続して照射して、ウエーハ２００のレーザービーム照射ユニット２０に対向する面の高さの測定結果を０．５ｍｍ間隔でフィードバックする。なお、実施形態１では、高さ測定ユニット５０は、ウエーハ２００のレーザービーム照射ユニット２０に対向する面の高さを０．５ｍｍ間隔で補正する。

高さ測定ユニット５０は、チャックテーブル１０の保持面１１に保持されたウエーハ２００のレーザービーム照射ユニット２０に対向する面で反射された反射光を受光して、ウエーハ２００のレーザービーム照射ユニット２０に対向する面の高さを測定する。実施形態１において、高さ測定ユニット５０は、ウエーハ２００の裏面２０７のＺ軸方向の位置を検出するレーザー変位計である。各高さ測定ユニット５０は、測定結果を制御ユニット１００に出力する。

また、一対の高さ測定ユニット５０は、レーザー加工装置１がウエーハ２００を加工する際に、チャックテーブル１０に対するレーザービーム照射ユニット２０の相対的な移動方向Ｘ１（図４に示す）の前方側の一方の高さ測定ユニット５０が測定用レーザービーム５１を照射してウエーハ２００のレーザービーム照射ユニット２０に対向する面の高さを測定する。このように、レーザービーム照射ユニット２０と高さ測定ユニット５０とは、ウエーハ２００を加工する際にチャックテーブル１０に対するレーザービーム照射ユニット２０の相対的な移動方向Ｘ１（図４に示す）の前方側が裏面２０７の高さを測定する高さ測定ユニット５０、後方側がレーザービーム照射ユニット２０となるように配置されている。

なお、実施形態１において、レーザー加工装置１は、ウエーハ２００を加工する際に、Ｘ軸移動ユニット３０にチャックテーブル１０を移動方向Ｘ１の逆向きのＸ２方向に移動させながらレーザービーム照射ユニット２０からレーザービーム２１をウエーハ２００に照射する。

制御ユニット１００は、レーザー加工装置１の上述した構成要素をそれぞれ制御して、ウエーハ２００に対する加工動作をレーザー加工装置１に実施させるものである。なお、制御ユニット１００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コンピュータである。制御ユニット１００の演算処理装置は、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の上述した構成要素に出力して、制御ユニット１００の機能を実現する。

また、制御ユニット１００は、加工動作の状態や画像などを表示する液晶表示装置などにより構成される図示しない表示ユニットと、オペレータが加工内容情報などを登録する際に用いる図示しない入力ユニットと、図示しない報知ユニットとが接続されている。入力ユニットは、表示ユニットに設けられたタッチパネルと、キーボード等の外部入力装置とのうち少なくとも一つにより構成される。

レーザー加工装置１は、高さ測定ユニット５０によってウエーハ２００のレーザービーム照射ユニット２０に対向する面の高さを測定しながら、高さ測定ユニット５０で測定されたウエーハ２００のレーザービーム照射ユニット２０に対向する面の高さデータに基づいてレーザービーム照射ユニット２０の集光点２１−１の位置を調整してレーザービーム２１を照射して、レーザー加工を行う。なお、制御ユニット１００は、各高さ測定ユニット５０がウエーハ２００のレーザービーム照射ユニット２０に対向する面の高さを測定している間において、各高さ測定ユニット５０が測定したウエーハ２００のレーザービーム照射ユニット２０に対向する面の高さのうち少なくとも最新の高さ（高さデータに相当）を記憶する。制御ユニット１００は、各高さ測定ユニット５０が測定して記憶したウエーハ２００のレーザービーム照射ユニット２０に対向する面の最新の高さに基づいて、Ｚ方向の所定の位置に集光点２１−１を位置付けて、レーザービーム照射ユニット２０にレーザービーム２１を照射させる。

次に、実施形態１に係るチップの製造方法について説明する。実施形態１に係るチップの製造方法は、ウエーハ２００を分割予定ライン２０４に沿って個々のデバイス２０５に分割しチップ２０１を製造する方法であって、図５に示すように、テープ貼着ステップＳＴ１と、金属層除去ステップＳＴ２と、改質層形成ステップＳＴ３と、分割ステップＳＴ４とを含む。

（テープ貼着ステップ）
図６は、図５に示されたチップの製造方法のテープ貼着ステップを示す斜視図である。テープ貼着ステップＳＴ１は、ウエーハ２００の基板２０２の裏面２０７側に伸縮性を有するテープ２１０を貼着するステップである。テープ２１０は、伸縮性を有する合成樹脂で構成された基材層と、基材層に積層されかつ伸縮性及び粘着性を有する合成樹脂で構成された粘着層とを備えている。

実施形態１において、テープ貼着ステップＳＴ１では、図６に示すように、周知のマウンタが外周縁に環状フレーム２１１が貼着されかつウエーハ２００よりも大径なテープ２１０の粘着層をウエーハ２００の基板２０２の裏面２０７に対向させる。テープ貼着ステップＳＴ１では、マウンタが、テープ２１０の粘着層の中央にウエーハ２００の基板２０２の裏面２０７を貼着する。テープ貼着ステップＳＴ１では、ウエーハ２００を環状フレーム２１１の開口内に支持する。チップの製造方法は、テープ貼着ステップＳＴ１後、金属層除去ステップＳＴ２に進む。なお、実施形態１において、テープ２１０は、厚みが８５μｍのリンテック株式会社製のＤ８２１−ＨＳを用いているが、本発明では、テープ２１０は、これに限定されない。

（金属層除去ステップ）
図７は、図５に示されたチップの製造方法の金属層除去ステップを模式的に示す斜視図である。図８は、図７中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線の断面を模式的に示す断面図である。図９は、図５に示されたチップの製造方法の金属層除去ステップのウエーハの要部等を模式的に示す断面図である。

金属層除去ステップＳＴ２は、テープ貼着ステップＳＴ１の後、ウエーハ２００の基板２０２の表面２０３側から分割予定ライン２０４に沿ってレーザービーム２１を照射し、金属層２０６を分割予定ライン２０４に沿って除去するステップである。

金属層除去ステップＳＴ２では、オペレータが加工内容情報を制御ユニット１００に登録し、環状フレーム２１１の開口に支持されたウエーハ２００の基板２０２の裏面２０７に貼着したテープ２１０をチャックテーブル１０の保持面１１に載置する。金属層除去ステップＳＴ２では、レーザー加工装置１の制御ユニット１００が、オペレータから加工動作の開始指示を受け付けると、チャックテーブル１０の保持面１１にウエーハ２００を吸引保持するとともに、クランプ部１２に環状フレーム２１１をクランプさせる。

金属層除去ステップＳＴ２では、レーザー加工装置１の制御ユニット１００は、Ｘ軸移動ユニット３０によりチャックテーブル１０をレーザービーム照射ユニット２０の下方に向かって移動させて、撮像ユニット７０の下方にチャックテーブル１０に保持されたウエーハ２００を位置付け、撮像ユニット７０にウエーハ２００を撮像させる。金属層除去ステップＳＴ２では、レーザー加工装置１の制御ユニット１００は、撮像ユニット７０が撮像した画像から分割予定ライン２０４を検出し、チャックテーブル１０に保持されたウエーハ２００の分割予定ライン２０４と、レーザービーム照射ユニット２０の加工ヘッド２２との位置合わせを行なうアライメントを遂行する。

金属層除去ステップＳＴ２では、レーザー加工装置１の制御ユニット１００は、加工内容情報に基づいて、Ｘ軸移動ユニット３０とＹ軸移動ユニット４０と回転ユニット１３に、加工ヘッド２２とウエーハ２００とを分割予定ライン２０４に沿って相対的に移動させながら、図７及び図８に示すように、レーザービーム照射ユニット２０から分割予定ライン２０４にパルス状のレーザービーム２１を照射させる。

金属層除去ステップＳＴ２では、制御ユニット１００は、図９に示すように、チャックテーブル１０をＸ軸移動ユニット３０にＸ２方向に移動させて、加工ヘッド２２をチャックテーブル１０に対して矢印Ｘ１方向に移動させる。金属層除去ステップＳＴ２では、制御ユニット１００は、チャックテーブル１０に対する加工ヘッド２２の相対的な移動方向Ｘ１の前方側の高さ測定ユニット５０から測定用レーザービーム５１を照射させながらレーザービーム照射ユニット２０の加工ヘッド２２からレーザービーム２１を照射させる。

金属層除去ステップＳＴ２では、制御ユニット１００は、加工ヘッド２２のチャックテーブル１０に対する移動方向Ｘ１の前方側の高さ測定ユニット５０が測定して記憶したウエーハ２００の金属層２０６の表面の最新の高さに基づいて、駆動ユニット２８を制御して、集光点２１−１を所定の距離に設定する。実施形態１において、金属層除去ステップＳＴ２は、金属層２０６の表面から所定の距離として１μｍとなる位置に集光点２１−１を設定する。このように、金属層除去ステップＳＴ２における集光点２１−１の金属層２０６の表面からの所定の距離は、金属層２０６の表面から基板２０２に至らない深さのいずれかに設定される。また、実施形態１において、金属層除去ステップＳＴ２では、レーザービーム２１の出力を０．６Ｗとする。

このように、レーザービーム２１が、加工閾値を超えるエネルギーを金属層２０６に付与して、図８及び図９に示すように、金属層２０６を分割予定ライン２０４に沿ってアブレーション加工して除去し、基板２０２を露出させる加工溝２０８を形成する。全ての分割予定ライン２０４に沿って分割予定ライン２０４上の金属層２０６を除去すると、レーザービーム２１の照射、チャックテーブル１０の吸引保持及びクランプ部１２のクランプを解除して、改質層形成ステップＳＴ３に進む。

（改質層形成ステップ）
図１０は、図５に示されたチップの製造方法の改質層形成ステップを模式的に示す斜視図である。図１１は、図１０中のＸＩ−ＸＩ線の断面を模式的に示す断面図である。図１２は、図５に示されたチップの製造方法の改質層形成ステップのウエーハの要部等を模式的に示す断面図である。

改質層形成ステップＳＴ３は、金属層除去ステップＳＴ２の後、テープ２１０を介してウエーハ２００の裏面２０７側から基板２０２の内部に集光点２１−１を位置付けてレーザービーム２１を照射し、基板２０２の内部に分割予定ライン２０４に沿って改質層２０９を形成するステップである。なお、改質層２０９とは、密度、屈折率、機械的強度や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し、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、及びこれらの領域が混在した領域等を例示できる。実施形態１において、改質層２０９は、ウエーハ２００の裏面２０７から所定の深さ３００となる位置に形成される。なお、所定の深さ３００は、分割予定ライン２０４に全長に亘って一定である。また、改質層２０９は、ウエーハ２００の他の部分よりも機械的な強度等が低い。

改質層形成ステップＳＴ３では、オペレータが環状フレーム２１１の開口に支持されたウエーハ２００を裏返して、ウエーハ２００の基板２０２の表面２０３をチャックテーブル１０の保持面１１に載置する。改質層形成ステップＳＴ３では、レーザー加工装置１の制御ユニット１００が、オペレータから加工動作の開始指示を受け付けると、チャックテーブル１０の保持面１１にウエーハ２００を吸引保持するとともに、クランプ部１２に環状フレーム２１１をクランプさせる。

改質層形成ステップＳＴ３では、レーザー加工装置１の制御ユニット１００は、Ｘ軸移動ユニット３０によりチャックテーブル１０をレーザービーム照射ユニット２０の下方に向かって移動させて、撮像ユニット７０の下方にチャックテーブル１０に保持されたウエーハ２００を位置付け、撮像ユニット７０にウエーハ２００を撮像させる。改質層形成ステップＳＴ３では、レーザー加工装置１の制御ユニット１００は、撮像ユニット７０が撮像した画像から分割予定ライン２０４を検出し、チャックテーブル１０に保持されたウエーハ２００の分割予定ライン２０４と、レーザービーム照射ユニット２０の加工ヘッド２２との位置合わせを行なうアライメントを遂行する。

改質層形成ステップＳＴ３では、レーザー加工装置１の制御ユニット１００は、加工内容情報に基づいて、Ｘ軸移動ユニット３０とＹ軸移動ユニット４０と回転ユニット１３に、加工ヘッド２２とウエーハ２００とを分割予定ライン２０４に沿って相対的に移動させながら、図１０及び図１１に示すように、レーザービーム照射ユニット２０から分割予定ライン２０４にパルス状のレーザービーム２１を照射させる。改質層層形成ステップＳＴ３では、制御ユニット１００は、図１２に示すように、チャックテーブル１０をＸ軸移動ユニット３０にＸ２方向に移動させて、加工ヘッド２２をチャックテーブル１０に対して矢印Ｘ１方向に移動させる。改質層形成ステップＳＴ３では、制御ユニット１００は、チャックテーブル１０に対する加工ヘッド２２の相対的な移動方向Ｘ１の前方側の高さ測定ユニット５０から測定用レーザービーム５１を照射させながらレーザービーム照射ユニット２０の加工ヘッド２２からレーザービーム２１を照射させる。

改質層形成ステップＳＴ３では、制御ユニット１００は、加工ヘッド２２のチャックテーブル１０に対する移動方向Ｘ１の前方側の高さ測定ユニット５０が測定して記憶したウエーハ２００の基板２０２の裏面２０７に貼着されたテープ２１０の表面の最新の高さに基づいて、駆動ユニット２８を制御して、集光点２１−１を裏面２０７から所定の深さ３００になる位置に設定する。レーザービーム２１は、基板２０２に対して透過性を有する波長のレーザービームであるために、図１１及び図１２に示すように、基板２０２の内部の裏面２０７から所定の深さ３００になる位置に改質層２０９を形成する。

なお、実施形態１では、改質層形成ステップＳＴ３において、レーザービーム照射ユニット２０の加工ヘッド２２がパルス状のレーザービーム２１を照射するので、分割予定ライン２０４に沿って等間隔に改質層２０９を形成する。全ての分割予定ライン２０４に沿って基板２０２の内部に改質層２０９を形成すると、レーザービーム２１の照射、チャックテーブル１０の吸引保持及びクランプ部１２のクランプを解除して、分割ステップＳＴ４に進む。

なお、実施形態１では、改質層形成ステップＳＴ３において、各分割予定ライン２０４に２回レーザービーム２１を照射して、改質層２０９を２層形成するが、本発明では、改質層形成ステップＳＴ３において、各分割予定ライン２０４にレーザービーム２１を照射する回数は、２回に限定されない。また、実施形態１では、改質層形成ステップＳＴ３において、各分割予定ライン２０４の１回目にレーザービーム２１を照射する際には、所定の深さ３００を３５μｍとして、レーザービーム２１の出力を１．０Ｗとし、各分割予定ライン２０４の１回目にレーザービーム２１を照射する際には、所定の深さ３００を１４μｍとして、レーザービーム２１の出力を０．４Ｗとする。

（分割ステップ）
図１３は、図５に示されたチップの製造方法の分割ステップにおいて、ウエーハを分割装置に保持した状態を模式的に示す断面図である。図１４は、図５に示されたチップの製造方法の分割ステップにおいて、ウエーハを個々のチップに分割した状態を模式的に示す断面図である。

分割ステップＳＴ４は、改質層形成ステップＳＴ３の後に、テープ２１０を拡張することで基板２０２に外力を付与し、基板２０２を分割予定ライン２０４に沿って分割するステップである。分割ステップＳＴ４では、基板２０２の表面２０３側を上方に向けた状態で、分割装置１１０が、クランプ部１１１で環状フレーム２１１を挟み込んで、ウエーハ２００を固定する。このとき、図１３に示すように、分割装置１１０は、円筒状の拡張ドラム１１２をテープ２１０のウエーハ２００と環状フレーム２１１との間の領域に当接させておく。拡張ドラム１１２は、環状フレーム２１１の内径より小さくウエーハ２００の外径より大きい内径および外径を有し、クランプ部１１１により固定される環状フレーム２１１と同軸となる位置に配置される。

実施形態１において、分割ステップＳＴ４では、図１４に示すように、分割装置１１０がクランプ部１１１を下降させる。すると、テープ２１０が拡張ドラム１１２に当接しているために、テープ２１０が面方向に拡張される。分割ステップＳＴ４では、拡張の結果、テープ２１０は、放射状の引張力が作用する。このようにウエーハ２００の基板２０２の裏面２０７側に貼着されたテープ２１０に放射状に引張力が作用すると、ウエーハ２００が、改質層形成ステップＳＴ３において、分割予定ライン２０４に沿った改質層２０９が形成されているために、改質層２０９を破断起点にして個々のデバイス２０５毎に分割され、個々のチップ２０１毎に個片化される。

なお、実施形態１では、分割ステップＳＴ４において、クランプ部１１１を下降させてテープ２１０を拡張したが、本発明は、これに限定されることなく、拡張ドラム１１２を上昇させても良く、要するに、拡張ドラム１１２をクランプ部１１１に対して相対的に上昇させ、クランプ部１１１を拡張ドラム１１２に対して相対的に下降させれば良い。チップの製造方法は、分割予定ライン２０４に沿ってウエーハ２００を分割すると、終了する。

以上説明したように、実施形態１に係るチップの製造方法は、レーザー加工装置１を用いて、金属層除去ステップＳＴ２では、分割予定ライン２０４に沿って金属層２０６を除去し、改質層形成ステップでは、裏面２０７側から基板２０２の内部に改質層２０９を形成する。このために、実施形態１に係るチップの製造方法は、１台のレーザー加工装置１を用いて、金属層２０６の除去と改質層２０９の形成を行うことができるので、金属層２０６が基板２０２の表面２０３に積層されたウエーハ２００を分割しチップ２０１化することが可能となる。その結果、実施形態１に係るチップの製造方法は、金属層２０６が積層された基板２０２からチップ２０１を製造する方法を低コストかつ省スペースで提供することができるという効果を奏する。

また、実施形態１に係るチップの製造方法は、金属層除去ステップＳＴ２において、レーザー加工装置１が、加工ヘッド２２のチャックテーブル１０に対する移動方向Ｘ１の前方側の高さ測定ユニット５０が測定したウエーハ２００の金属層２０６の表面の最新の高さに基づいて、駆動ユニット２８を制御して、集光点２１−１を金属層２０６の表面から所定の距離となる位置に設定してレーザービーム２１を照射する。このために、実施形態１に係るチップの製造方法は、金属層除去ステップＳＴ２において、レーザービーム２１の集光点２１−１を金属層２０６の表面から所定の距離に維持することが可能となり、金属層２０６とともに基板２０２を除去する量を極力抑制することができる。その結果、実施形態１に係るチップの製造方法は、金属層除去ステップＳＴ２において、基板２０２を除去することで生じるデブリを抑制することができる。

また、実施形態１に係るチップの製造方法は、レーザー加工装置１のレーザービーム照射ユニット２０が、波長が１３４２ｎｍのレーザービーム２１を照射することで、金属層２０６の除去と改質層２０９の形成とを行うことができるので、金属層２０６が積層された基板２０２からチップ２０１を製造する方法を低コストかつ省スペースで提供することができるという効果を奏する。

次に、本発明の発明者は、実施形態１に係るチップの製造方法の効果を確認した。確認にあたっては、実施形態１に係るチップの製造方法の金属層除去ステップＳＴ２と改質層形成ステップＳＴ３とを実施形態１に示されたウエーハ２００に実施して、金属層２０６の除去状況と改質層２０９の形成状況とを確認した。結果を以下の表１に示す。

比較例は、波長が３５５ｎｍのレーザービームを照射して、金属層除去ステップＳＴ２と改質層形成ステップＳＴ３とを実施した。本発明品１は、波長が１３４２ｎｍのレーザービーム２１を照射して、金属層除去ステップＳＴ２と改質層形成ステップＳＴ３とを実施した。本発明品２は、波長が１０６４ｎｍのレーザービーム２１を照射して、金属層除去ステップＳＴ２と改質層形成ステップＳＴ３とを実施した。

表１によれば、比較例は、金属層２０６を除去できたが、改質層２０９を形成できなかった。この比較例に対して、本発明品１及び本発明品２は、金属層２０６を除去でき、改質層２０９を形成できた。よって、表１によれば、実施形態１に係るチップの製造方法は、１台のレーザー加工装置１のレーザービーム照射ユニット２０が、波長が１３４２ｎｍ又は１０６４ｎｍのレーザービーム２１を照射することで、金属層２０６の除去と改質層２０９の形成とを行うことができることが明らかとなった。

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。本発明は、ウエーハ２００が図１に示されたものに限定されずに、例えば、図１５に示すウエーハ２００−１及び図１６に示すウエーハ２００−２をチップ２０１に分割しても良い。

図１５は、実施形態１の変形例１に係るチップの製造方法の加工対象のウエーハの断面図である。図１６は、実施形態１の変形例２に係るチップの製造方法の加工対象のウエーハの断面図である。図１５及び図１６は、実施形態１と同一部分に同一符号を付して説明する。

図１５及び図１６に示されたウエーハ２００−１，２００−２は、デバイス２０５がＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサであり、基板２０２がシリコンで構成され、基板２０２の厚みが１５０μｍに形成され、金属層２０６の厚みが４μｍに形成されている。さらに、図１５及び図１６に示されたウエーハ２００−１，２００−２は、金属層２０６上に厚みが６μｍのシリコンで構成されたシリコン層２２０が積層されている。図１５に示されたウエーハ２００−１は、金属層２０６及びシリコン層２２０が基板２０２の表面２０３全体に積層されている。図１６に示されたウエーハ２００−２は、金属層２０６及びシリコン層２２０が基板２０２の表面２０３の分割予定ライン２０４上に積層されている。

２１ レーザービーム
２１−１ 集光点
２００ ウエーハ
２０１ チップ
２０２ 基板
２０３ 表面
２０４ 分割予定ライン
２０５ デバイス
２０６ 金属層
２０７ 裏面
２０９ 改質層
２１０ テープ
２２０ シリコン層（シリコン）
ＳＴ１ テープ貼着ステップ
ＳＴ２ 金属層除去ステップ
ＳＴ３ 改質層形成ステップ
ＳＴ４ 分割ステップ

Claims (3)

1. 基板と、該基板の表面に設定された分割予定ラインと、該分割予定ラインによって区画された領域に形成されたデバイスと、を有し、少なくとも該分割予定ラインの一部が金属層によって被覆されたウエーハを該分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割しチップを製造するチップの製造方法であって、
   該ウエーハの裏面側に伸長性を有するテープを貼着するテープ貼着ステップと、
   該テープ貼着ステップの後、該ウエーハの表面側から該分割予定ラインに沿ってレーザービームを照射し、該金属層を除去する金属層除去ステップと、
   該金属層除去ステップの後、該テープを介して該ウエーハの裏面側から該基板の内部に集光点を位置付けてレーザービームを照射し、該基板の内部に該分割予定ラインに沿って改質層を形成する改質層形成ステップと、
   該改質層形成ステップの後に、該テープを拡張することで該基板に外力を付与し、該基板を該分割予定ラインに沿って分割する分割ステップと、
   を含むことを特徴とするチップの製造方法。
2. 該レーザービームは、該金属層に対しては吸収性を有し、該基板に対しては透過性を有することを特徴とする、請求項１に記載のチップの製造方法。
3. 該ウエーハの該基板はシリコンであり、該金属層の上に更にシリコンが積層されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のチップの製造方法。

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