JP6572032B2 - ウェーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウェーハの加工方法に関する。

半導体デバイス又は電子部品の製造工程において、半導体ウェーハ或いはサファイア基板又はセラミックス基板からなる光デバイスウェーハを分割する際、ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線をウェーハの分割予定ラインに沿って照射して、破断基点となる改質層をウェーハの内部に形成した後、ウェーハに外力を付与して、改質層によって強度が低下した分割予定ラインに沿ってウェーハを複数のデバイスチップに分割する加工方法が知られている（特許文献１参照）。

特開２００８−０６０１６４号公報

改質層は、レーザー光線の照射によりウェーハの内部において結晶構造等が変化した部分である。改質層が形成される部分は、レーザー光線の照射前よりも膨張する。改質層の膨張によりウェーハが反ったり面方向に延びたりすると、分割予定ラインが移動してしまう。特に、分割予定ラインが多数設けられているウェーハにおいては改質層の膨張の影響が大きく、ウェーハの加工中に分割予定ラインの位置ずれが発生するという課題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、分割予定ラインの位置ずれを抑制できるウェーハの加工方法を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、本発明は、互いに交差する分割予定ラインに区画された複数の領域にデバイスが形成されたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを表面に備えたウェーハの加工方法であって、ウェーハの表面に保護テープを貼着する保護テープ貼着ステップと、該保護テープを介してチャックテーブルの保持面にウェーハを保持する保持ステップと、該チャックテーブルに保持したウェーハの裏面から該デバイス領域の周縁に沿ってレーザー光線を照射する枠体形成ステップと、該枠体形成ステップを実施した後、ウェーハの裏面から枠体に囲繞された該デバイス領域の該分割予定ラインに沿ってウェーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射し、ウェーハの内部に改質層を形成する分割予定ライン加工ステップと、該保護テープを介してウェーハに外力を付与し、該ウェーハを複数のデバイスチップに分割する分割ステップと、を備え、該枠体形成ステップでは、該デバイス領域と該外周余剰領域との円環状の境界に該レーザー光線を照射して、該デバイス領域と該外周余剰領域とを分離して該デバイス領域を囲繞する枠体を形成し、該分割予定ライン加工ステップにおいて形成される該改質層の膨張による該分割予定ラインの位置ずれを該枠体が抑制することを特徴とするウェーハの加工方法を提供する。

上記ウェーハの加工方法において、該枠体形成ステップでは、ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射してウェーハの内部に環状の改質層を形成し、該改質層から表面、裏面に伸展する亀裂で該デバイス領域と該外周余剰領域とを分離し該枠体を形成してもよい。

上記ウェーハの加工方法において、該枠体形成ステップでは、ウェーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を照射してアブレーション加工を施し、該デバイス領域と該外周余剰領域とを分離して該枠体を形成してもよい。

上記ウェーハの加工方法において、該分割予定ライン加工ステップを実施した後で該分割ステップの実施前に、該枠体にレーザー光線を照射して破断基点を形成してもよい。

本発明のウェーハの加工方法によれば、デバイス領域の分割予定ラインに沿って改質層を形成する前に、外周余剰領域をデバイス領域から分断して環状の枠体を形成することにより、デバイス領域に改質層を形成するときにデバイス領域が反ったり面方向に延びたりしても、外周余剰領域で形成された枠体にデバイス領域が突き当たるため、分割予定ラインの位置ずれを物理的に抑制できるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係るウェーハを示す斜視図である。 図２は、実施形態１に係るウェーハの加工方法を示すフローチャートである。 図３は、実施形態１に係る保護テープ貼着ステップを示す図である。 図４は、実施形態１に係る保持ステップにおけるレーザー加工装置を示す一部断面図である。 図５は、実施形態１に係る枠体形成ステップにおけるレーザー加工装置の動作を示す斜視図である。 図６は、実施形態１に係る枠体形成ステップにおけるレーザー加工装置の動作を示す一部断面図である。 図７は、実施形態１に係るレーザー加工装置を示す機能ブロック図である。 図８は、実施形態１に係る枠体形成ステップにおけるウェーハ及び保護テープの要部を示す断面図である。 図９は、実施形態１に係る分割予定ライン加工ステップにおけるレーザー加工装置の動作を示す斜視図である。 図１０は、実施形態１に係る分割予定ライン加工ステップにおけるレーザー加工装置の動作を示す一部断面図である。 図１１は、実施形態１に係る分割予定ライン加工ステップを実施した後のレーザー加工装置の動作を示す斜視図である。 図１２は、実施形態１に係る分割ステップにおける分割装置の動作を示す側面図である。 図１３は、実施形態１に係る分割ステップにおける分割装置の動作を示す側面図である。 図１４は、実施形態２に係る枠体形成ステップにおけるレーザー加工装置の動作を示す斜視図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。水平面内の一方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向をＺ軸方向とする。Ｘ軸及びＹ軸を含むＸＹ平面は、水平面と平行である。ＸＹ平面と直交するＺ軸方向は、鉛直方向である。

［実施形態１］
図１は、実施形態１に係るウェーハ２を示す斜視図である。図１に示すように、ウェーハ２は、実質的に円板状の部材であり、表面２Ａと、表面２Ａの逆方向を向く裏面２Ｂとを有する。表面２Ａと裏面２Ｂとは実質的に平行である。ウェーハ２は、基板と、基板の表面に設けられた機能層とを有する。ウェーハ２の表面２Ａは、機能層の表面を含む。ウェーハ２の裏面２Ｂは、基板の裏面を含む。機能層は、デバイスが形成される層である。基板は、シリコン基板、サファイア基板、タンタル酸リチウム基板、ニオブ酸リチウム基板、及びセラミックス基板の少なくとも一つを含む。

ウェーハ２の表面２Ａは、互いに交差する分割予定ライン２３に区画された複数の領域にデバイス２２が形成されたデバイス領域ＤＡと、デバイス領域ＤＡを囲繞する外周余剰領域ＳＡとを有する。

デバイス２２は、ウェーハ２の表面２Ａにおいてマトリクス状に配置される。分割予定ライン２３は、格子状に設けられる。デバイス２２は、分割予定ライン２３によって区画される。デバイス２２は、ウェーハ２のデバイス領域ＤＡに形成される。外周余剰領域ＳＡにデバイス２２は形成されない。ウェーハ２が分割予定ライン２３に沿って分割されることにより、ＩＣ（integrated circuit）又はＬＳＩ（large scale integration）のようなデバイスチップが製造される。

本実施形態において、ウェーハ２の直径は８［ｉｎｃｈ］である。デバイス２２は正方形状であり、デバイス２２の一辺の長さは６［ｍｍ］である。なお、ウェーハ２の直径は１２［ｉｎｃｈ］でもよい。

次に、実施形態１に係るウェーハ２の加工方法について説明する。図２は、ウェーハ２の加工方法を示すフローチャートである。図２に示すように、ウェーハ２の加工方法は、ウェーハ２の表面２Ａに保護テープを貼着する保護テープ貼着ステップ（ＳＰ１）と、保護テープを介してチャックテーブルの保持面にウェーハ２を保持する保持ステップ（ＳＰ２）と、チャックテーブルに保持したウェーハ２の裏面２Ｂからデバイス領域ＤＡの周縁に沿ってレーザー光線を照射し、デバイス領域ＤＡと外周余剰領域ＳＡとを分離してデバイス領域ＤＡを囲繞する枠体を形成する枠体形成ステップ（ＳＰ３）と、枠体形成ステップ（ＳＰ３）を実施した後、ウェーハ２の裏面２Ｂから枠体に囲繞されたデバイス領域ＤＡの分割予定ライン２３に沿ってウェーハ２に対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射し、ウェーハ２の内部に改質層を形成する分割予定ライン加工ステップ（ＳＰ４）と、保護テープを介してウェーハ２に外力を付与し、ウェーハ２を複数のデバイスチップに分割する分割ステップ（ＳＰ５）と、を備える。

保護テープ貼着ステップについて説明する。図３は、実施形態１に係る保護テープ貼着ステップを示す図である。保護テープ貼着ステップは、ウェーハ２の表面２Ａに保護テープ７を貼着するステップである。図３に示すように、デバイス２２を保護するための保護テープ７がウェーハ２の表面２Ａに貼着される。保護テープ７は、シート状の部材である。保護テープ７は、環状のフレーム６に装着される。ウェーハ２は、表面２Ａが保護テープ７と対向し、裏面２Ｂが上方（＋Ｚ方向）を向くように、保護テープ７に貼着される。ウェーハ２の表面２Ａの全域が保護テープ７で覆われる。保護テープ７により、ウェーハ２の表面２Ａに設けられているデバイス２２が保護される。

次に、保持ステップについて説明する。図４は、実施形態１に係る保持ステップを示す一部断面図である。保持ステップは、保護テープ７を介してレーザー加工装置３のチャックテーブル３１の保持面３１Ｈにウェーハ２を保持するステップである。

図４に示すように、レーザー加工装置３は、ウェーハ２を保持する保持面３１Ｈを有するチャックテーブル３１を備えている。保持面３１Ｈはポーラスセラミックス板の平坦面であり、ＸＹ平面と実質的に平行である。チャックテーブル３１は、保護テープ７を介して、ウェーハ２を保持する。保護テープ７と保持面３１Ｈとが対向する。ウェーハ２は、裏面２Ｂが上方を向くように、保護テープ７を介してチャックテーブル３１に保持される。

チャックテーブル３１は、ウェーハ２の裏面２ＢとＸＹ平面とが平行となるように、ウェーハ２を保持する。また、チャックテーブル３１は、ＸＹ平面内における保持面３１Ｈの中心とウェーハ２の裏面２Ｂの中心とが一致するように、ウェーハ２を保持する。

チャックテーブル３１は、ウェーハ２を着脱可能に保持する。真空ポンプを含む真空吸引源と接続されたポーラスセラミックス板の平坦面である保持面３１Ｈはポーラス孔で負圧を発生させる。チャックテーブル３１の保持面３１Ｈに保護テープ７及びウェーハ２が載せられた状態で真空吸引源が作動することにより、ウェーハ２は、保護テープ７を介して、チャックテーブル３１に吸着保持される。真空吸引源の作動が停止されることにより、ウェーハ２及び保護テープ７は、チャックテーブル３１から解放される。

レーザー加工装置３は、フレーム６を保持するフレーム保持装置３２を備えている。フレーム保持装置３２は、チャックテーブル３１の側面に設けられたアーム部材３３と、アーム部材３３に固定された環状のフレーム保持部材３４と、フレーム保持部材３４の上面３４Ｈとの間でフレーム６を挟むクランプ機構３５とを有する。フレーム保持部材３４の上面３４Ｈは、フレーム６が保持される保持面である。上面３４Ｈに載せられたフレーム６は、クランプ機構３５とフレーム保持部材３４との間に挟まれる。クランプ機構３５は、フレーム保持部材３４との間でフレーム６を挟むことによって、フレーム６をフレーム保持部材３４に固定する。

フレーム保持部材３４の上面３４Ｈは、チャックテーブル３１の保持面３１Ｈよりも下方（−Ｚ方向）に配置される。フレーム保持装置３２に保持されたフレーム６は、チャックテーブル３１の保持面よりも下方に配置される。フレーム６が保持面よりも下方に配置されることによって、保護テープ７が張られる。

次に、枠体形成ステップについて説明する。図５は、実施形態１に係る枠体形成ステップを示す斜視図である。図６は、実施形態１に係る枠体形成ステップを示す一部断面図である。図７は、実施形態１に係るレーザー加工装置３を示す機能ブロック図である。枠体形成ステップは、レーザー加工装置３のチャックテーブル３１に保持したウェーハ２の裏面２Ｂからデバイス領域ＤＡの周縁に沿ってレーザー光線を照射し、デバイス領域ＤＡと外周余剰領域ＳＡとを分離してデバイス領域ＤＡを囲繞する枠体１を形成するステップである。

図５、図６、及び図７に示すように、レーザー加工装置３は、チャックテーブル３１に保持されたウェーハ２にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段３６と、チャックテーブル３１を移動する移動装置３７と、チャックテーブル３１の位置を検出する位置検出装置３８と、ウェーハ２の光学像を取得する撮像装置３９と、レーザー加工装置３を制御する制御手段４０とを備えている。

レーザー光線照射手段３６は、パルスレーザー光線発振手段と、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集光器とを有する。パルスレーザー光線発振手段は、パルスレーザー光線発振器及び繰り返し周波数設定手段を含む。

レーザー光線照射手段３６は、ウェーハ２に対して吸収性を有する波長のレーザー光線ＬＢ１又は、ウェーハ２に対して透過性を有する波長のレーザー光線ＬＢ２を射出可能である。レーザー光線照射手段３６は、制御手段４０に制御される。レーザー光線ＬＢ１は、例えば、波長３５５ｎｍのレーザー光線である。レーザー光線ＬＢ２は、例えば、波長１０６４ｎｍのレーザー光線である。

移動装置３７は、チャックテーブル３１をＸ軸方向（加工送り方向）に移動させるための動力を発生する第１アクチュエータと、チャックテーブル３１をＹ軸方向（割り出し送り方向）に移動させるための動力を発生する第２アクチュエータと、チャックテーブル３１をθＺ方向に回転させるための動力を発生する第３アクチュエータとを有する。移動装置３７は、制御手段４０により制御される。チャックテーブル３１は、移動装置３７により、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びθＺ方向に移動される。位置検出装置３８は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びθＺ方向のチャックテーブル３１の位置を検出する。位置検出装置３８の検出信号は、制御手段４０に出力される。

撮像装置３９は、ウェーハ２を赤外光線で照明する照明装置と、赤外光線で照明されたウェーハ２の光学像を取得する撮像素子とを備える。撮像装置３９で取得されたウェーハ２の光学像を示す撮像信号は、制御手段４０に出力される。

制御手段４０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４１と、ＲＯＭ（read only memory）又はＲＡＭ（random access memory）のようなメモリを含む記憶装置４２と、入出力インターフェース装置４３とを有する。演算処理装置４１は、記憶装置４２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、入出力インターフェース装置４３を介して、レーザー加工装置３を制御するための制御信号を出力する。

図５及び図６に示すように、本実施形態に係る枠体形成ステップでは、ウェーハ２に対して透過性を有する波長のレーザー光線ＬＢ２を照射してウェーハ２の内部に環状の改質層２６Ｓを形成し、改質層２６Ｓからウェーハ２の表面２Ａ及び裏面２Ｂに伸展する亀裂でデバイス領域ＤＡと外周余剰領域ＳＡとを分離して、枠体１を形成する。

制御手段４０は、移動装置３７を制御して、ウェーハ２のデバイス領域ＤＡと外周余剰領域ＳＡとの境界が、レーザー光線照射手段３６から射出されるレーザー光線ＬＢ２の照射位置に配置されるように、ウェーハ２を保持するチャックテーブル３１を移動する。ウェーハ２は、裏面２Ｂが上方を向くようにチャックテーブル３１に保持されており、レーザー光線照射手段３６とウェーハ２の裏面２Ｂとは対向可能である。ＸＹ平面内におけるチャックテーブル３１の位置は、位置検出装置３８によって検出される。制御手段４０は、位置検出装置３８の検出信号に基づいて、レーザー光線ＬＢ２の照射位置にウェーハ２のデバイス領域ＤＡと外周余剰領域ＳＡとの境界が配置されるように、チャックテーブル３１を移動する。

デバイス領域ＤＡと外周余剰領域ＳＡとの境界は、デバイス領域ＤＡの周縁を含む。デバイス領域ＤＡは、円形状である。外周余剰領域ＳＡは、円環状である。

レーザー光線ＬＢ２の照射位置にウェーハ２の裏面２Ｂのデバイス領域ＤＡと外周余剰領域ＳＡとの境界が配置された後、制御手段４０は、レーザー光線照射手段３６からレーザー光線ＬＢ２を射出させながら、移動装置３７を制御してチャックテーブル３１をθＺ方向に回転させる。図６の矢印Ｒで示すように、移動装置３７は、保持面３１Ｈの中心を通りＺ軸と平行な中心軸ＡＸを中心に、チャックテーブル３１を回転させる。これにより、ウェーハ２の裏面２Ｂから、デバイス領域ＤＡの周縁に沿って、デバイス領域ＤＡと外周余剰領域ＳＡとの円環状の境界にレーザー光線ＬＢ２が照射される。

図８は、実施形態１に係る枠体形成ステップにおけるウェーハ２及び保護テープ７の要部を示す断面図である。図８は、デバイス領域ＤＡと外周余剰領域ＳＡとの境界にレーザー光線ＬＢ２が照射された後のウェーハ２を模式的に示す。図８に示すように、ウェーハ２を回転させながらウェーハ２にレーザー光線ＬＢ２を照射することにより、ウェーハ２の内部には、ＸＹ平面内において円環状の改質層２６Ｓが形成される。改質層２６Ｓが形成された部分のウェーハ２の強度は低下する。ウェーハ２の内部に改質層２６Ｓが形成されることにより、その改質層２６Ｓからウェーハ２の表面２Ａ及び裏面２Ｂに向かって亀裂が伸展する。これにより、レーザー光線ＬＢ２が照射された部位である改質層２６Ｓを境界として、ウェーハ２は、デバイス２２を含むデバイス領域ＤＡと、デバイス２２を含まない外周余剰領域ＳＡとに分離される。本実施形態においては、デバイス領域ＤＡから分離されたウェーハ２の外周余剰領域ＳＡが枠体１となる。

レーザー光線ＬＢ２の照射において、チャックテーブル３１は、保持面３１Ｈの中心とウェーハ２の裏面２Ｂの中心とが一致するようにウェーハ２を保持する。そのため、ウェーハ２にレーザー光線ＬＢ２を照射しながらチャックテーブル３１が回転することによって、均一な幅の円環状の枠体１が形成される。なお、枠体１の幅とは、中心軸ＡＸに対する放射方向の枠体１の寸法である。

以下の説明においては、外周余剰領域ＳＡ（枠体１）から分離されたウェーハ２のデバイス領域ＤＡを単に、ウェーハ２、と称する。外周余剰領域ＳＡから分離された後のウェーハ２の外形は、円形である。

次に、分割予定ライン加工ステップについて説明する。図９は、実施形態１に係る分割予定ライン加工ステップにおけるレーザー加工装置３の動作を示す斜視図である。図１０は、実施形態１に係る分割予定ライン加工ステップにおけるレーザー加工装置３の動作を示す一部断面図である。分割予定ライン加工ステップは、枠体形成ステップを実施した後、ウェーハ２の裏面２Ｂから枠体１に囲繞されたデバイス領域ＤＡの分割予定ライン２３に沿ってウェーハ２に対して透過性を有する波長のレーザー光線ＬＢ２を照射し、ウェーハ２の内部に改質層２６Ｄを形成するステップである。

分割予定ライン加工ステップにおいては、ウェーハ２のデバイス領域ＤＡの全ての分割予定ライン２３に沿ってレーザー光線ＬＢ２が照射され、ウェーハ２の内部に格子状の改質層２６Ｄが形成される。

図９及び図１０に示すように、枠体形成ステップの終了後においても、ウェーハ２及び枠体１は、保護テープ７を介してチャックテーブル３１に保持され続ける。枠体１は、保護テープ７を介してチャックテーブル３１に保持された状態で、デバイス領域ＤＡからなるウェーハ２の周囲に配置される。ウェーハ２は、裏面２Ｂが上方を向くようにチャックテーブル３１に保持されており、レーザー光線照射手段３６とウェーハ２の裏面２Ｂとは対向可能である。

保護テープ７を介してウェーハ２がチャックテーブル３１に保持されている状態で、レーザー光線ＬＢ２とウェーハ２とのアライメント処理が実施される。アライメント処理は、レーザー光線照射手段３６から射出されるレーザー光線ＬＢ２の照射位置とウェーハ２の分割予定ライン２３との位置合わせを含む。アライメント処理においては、レーザー光線照射手段３６との相対位置が固定された撮像装置３９が使用される。撮像装置３９は、レーザー光線照射手段３６の隣に配置され、チャックテーブル３１に保持されているウェーハ２と対向可能である。アライメント処理において、制御手段４０は、位置検出装置３８でチャックテーブル３１の位置を検出しながら移動装置３７を制御して、ウェーハ２においてＸ軸方向に延在する分割予定ライン２３を撮像装置３９の撮像位置に配置する。制御手段４０は、撮像装置３９を使って、ウェーハ２の画像データを取得する。撮像装置３９は、赤外光線でウェーハ２を照明して、ウェーハ２の画像データを取得する。赤外光線を使うことにより、ウェーハ２を透かして、ウェーハ２の表面２Ａに設けられている分割予定ライン２３が撮像される。制御手段４０は、ウェーハ２の画像データを取得して、画像処理を実施して、レーザー光線ＬＢ２の照射位置とウェーハ２の分割予定ライン２３とのアライメント処理を実施する。これにより、位置検出装置３８で規定される座標系内におけるレーザー光線ＬＢ２の照射位置に対するウェーハ２の分割予定ライン２３の位置が検出される。同様に、ウェーハ２においてＹ軸方向に延在する分割予定ライン２３についてもアライメント処理が実施される。

アライメント処理の終了後、制御手段４０は、移動装置３７を制御して、レーザー光線ＬＢ２の照射位置に、ウェーハ２のデバイス領域ＤＡに設けられている分割予定ライン２３を配置する。制御手段４０は、位置検出装置３８でチャックテーブル３１の位置を検出しながら移動装置３７を制御して、分割予定ライン２３の一端部にレーザー光線ＬＢ２が照射されるように、レーザー光線ＬＢ２の照射位置に対するウェーハ２の位置を調整する。レーザー光線ＬＢ２の照射位置に分割予定ライン２３の一端部が配置された後、制御手段４０は、レーザー光線照射手段３６からレーザー光線ＬＢ２を射出して、ウェーハ２にレーザー光線ＬＢ２を照射する。制御手段４０は、ウェーハ２にレーザー光線ＬＢ２を照射しながら移動装置３７を制御して、チャックテーブル３１に保持されているウェーハ２を、図１０の矢印Ｘ１で示す方向に移動させる。レーザー光線ＬＢ２の照射位置に分割予定ライン２３の他端部が配置された後、制御手段４０は、レーザー光線照射手段３６からのレーザー光線ＬＢ２の射出を停止する。これにより、ウェーハ２の内部に、分割予定ライン２３に沿った改質層２６Ｄが形成される。

制御手段４０は、格子状に形成された分割予定ライン２３の全部についてレーザー光線照射手段３６によるレーザー光線ＬＢ２の照射を行う。レーザー光線ＬＢ２の照射位置は、撮像装置３９で撮像した分割予定ライン２３に対応する。これにより、改質層２６Ｄが格子状に形成される。

分割予定ライン加工ステップを実施した後で分割ステップの実施前に、制御手段４０は、枠体１にレーザー光線を照射して破断起点を形成する。図１１は、分割予定ライン加工ステップを実施した後のレーザー加工装置３の動作を示す図である。

図１１に示すように、制御手段４０は、移動装置３７を制御して、レーザー光線照射手段３６から射出されるレーザー光線ＬＢ２の照射位置に枠体１を配置する。レーザー光線ＬＢ２は、枠体１に対して透過性を有する波長のレーザー光線である。枠体１にレーザー光線ＬＢ２が照射されることにより、枠体１の内部に改質層２６Ｈが形成される。改質層２６Ｈが形成された部分の枠体１の強度は低下する。枠体１に形成された改質層２６Ｈは、枠体１の破断基点となる。枠体１の破断基点は、枠体１の複数部位に形成される。

次に、分割ステップについて説明する。図１２及び図１３は、実施形態１に係る分割ステップを示す側面図である。分割ステップは、保護テープ７を介してウェーハ２に外力を付与し、ウェーハ２を複数のデバイスチップに分割するステップである。分割ステップでは、図１２及び図１３に示す分割装置８が使用される。

分割予定ライン加工ステップの終了後、フレーム保持装置３２によるフレーム６の保持が解除されるとともに、チャックテーブル３１による保護テープ７、ウェーハ２、及び枠体１の保持が解除される。フレーム６に装着されている保護テープ７と、保護テープ７に貼着されているウェーハ２及び枠体１とは、レーザー加工装置３から分割装置８に搬送される。

図１２に示すように、保護テープ７に貼着されたウェーハ２及び枠体１が分割装置８に設置される。図１２に示すように、分割装置８は、フレーム６を保持するフレーム保持手段８１と、フレーム保持手段８１に保持されたフレーム６に装着された保護テープ７を拡張するテープ拡張手段８２とを備えている。

フレーム保持手段８１は、環状のフレーム保持部材８１１と、フレーム保持部材８１１の外周に配置された複数のクランプ機構８１２とを有する。フレーム保持部材８１１の上面８１１ａは、フレーム６が載置される載置面である。上面８１１ａに載置されたフレーム６は、クランプ機構８１２によってフレーム保持部材８１１に固定される。フレーム保持手段８１は、テープ拡張手段８２によって上下方向に移動可能である。

テープ拡張手段８２は、フレーム保持部材８１１の内側に配置される拡張ドラム８２１を有する。拡張ドラム８２１は、フレーム６の内径よりも小さく、ウェーハ２の外径より大きい内径及び外径を有する。テープ拡張手段８２は、フレーム保持部材８１１を支持する支持手段８３と、拡張ドラム８２１を上下方向に移動可能な可動手段８４と、を有する。可動手段８４は、複数のエアシリンダ８４１を有する。エアシリンダ８４１は、ピストンロッド８４２が拡張ドラム８２１に連結される。本実施形態では、ピストンロッド８４２と拡張ドラム８２１とが一体となっている。複数のエアシリンダ８４１を含む可動手段８４は、拡張ドラム８２１の上端がフレーム保持部材８１１の上面８１１ａと略同一高さとなる基準位置と、フレーム保持部材８１１の上面８１１ａより所定量上方の拡張位置との間を上下方向に移動するように、拡張ドラム８２１を移動させる。

次に、分割装置８を用いる分割ステップについて説明する。図１２に示すように、保護テープ７を介してウェーハ２及び枠体１を支持するフレーム６が、フレーム保持手段８１のフレーム保持部材８１１の上面８１１ａに載置され、クランプ機構８１２によってフレーム保持部材８１１に固定される。このとき、フレーム保持部材８１１は、図１２に示す基準位置に位置付けられている。

次に、可動手段８４の複数のエアシリンダ８４１が作動され、拡張ドラム８２１の上面８１１ａが図１３に示す拡張位置に上昇される。これにより、フレーム保持部材８１１の上面８１１ａに固定されている環状のフレーム６に対して拡張ドラム８２１間の保護テープが上昇する。そのため、図１３に示すように、環状のフレーム６に装着された保護テープ７は、拡張ドラム８２１の上端部に当接し、拡張する。その結果、保護テープ７に貼着されているウェーハ２には放射状の外力（引張力）が付与される。ウェーハ２に形成されている改質層２６Ｄの強度は低下しているため、ウェーハ２に放射状の引張力が付与されると、分割予定ライン２３に沿って形成された改質層２６Ｄを破断基点として、ウェーハ２が分割予定ライン２３に沿って分割される。

また、分割予定ライン加工ステップを実施した後で分割ステップの実施前に、枠体１にレーザー光線ＬＢ２が照射され、枠体１に破断基点となる改質層２６Ｈが形成されている。そのため、保護テープ７が拡張されることにより、枠体１も、改質層２６Ｈを破断基点として分割される。

以上説明したように、実施形態１によれば、デバイス領域ＤＡの分割予定ライン２３に沿って改質層２６Ｄを形成する前に、外周余剰領域ＳＡをデバイス領域ＤＡから分断して環状の枠体１を形成することにより、デバイス領域ＤＡにおける改質層２６Ｄの形成に起因して、デバイス領域ＤＡが反ったり面方向に延びたりしようとしても、外周余剰領域ＳＡで形成された枠体１にデバイス領域ＤＡが突き当たるため、分割予定ライン２３の位置ずれを物理的に抑制することができる。したがって、アライメント処理において検出された分割予定ライン２３に沿ってレーザー光線ＬＢ２を照射することができ、ずれた分割予定ラインの位置を確認する作業が不要となり、加工時間の短縮が可能となる。

改質層２６Ｄは、レーザー光線ＬＢ２の照射によりウェーハ２の内部において結晶構造等が変化した部分である。改質層２６Ｄが形成される部分は、レーザー光線ＬＢ２の照射前よりも膨張する。改質層２６Ｄの膨張によりウェーハ２が反ったり面方向に延びたりすると、分割予定ライン２３が移動してしまう。すなわち、分割予定ライン加工ステップにおいて、デバイス領域ＤＡの分割予定ライン２３に沿ってレーザー光線ＬＢ２が照射されて改質層２６Ｄが形成されると、ウェーハ２の反り又は面方向の延びにより、レーザー光線ＬＢ２が未だ照射されていない他の分割予定ライン２３の位置が、アライメント処理で検出された分割予定ライン２３の位置に対してずれてしまう。制御手段４０は、レーザー光線ＬＢ２の照射前に実施されたアライメント処理の結果に基づいて、レーザー光線ＬＢ２の照射位置に対するウェーハ２の分割予定ライン２３の位置を調整する。そのため、改質層２６Ｄの形成に起因して分割予定ライン２３の位置がずれてしまうと、分割予定ライン２３からずれた位置にレーザー光線ＬＢ２が照射されてしまうこととなる。

本実施形態においては、ウェーハ２の周囲に枠体１が配置された状態で、ウェーハ２に対してレーザー光線ＬＢ２を照射して、ウェーハ２の内部に改質層２６Ｄを形成する。枠体１に囲繞された状態で、ウェーハ２にレーザー光線ＬＢ２が照射されることにより、改質層２６Ｄの形成に起因してウェーハ２が反ったり面方向に延びたりしようとしても、ウェーハ２は枠体１に突き当たる。すなわち、ウェーハ２を囲繞する枠体１は、ウェーハ２の反り又は面方向の延びを阻止する。これにより、改質層２６Ｄの膨張による分割予定ライン２３の位置ずれが枠体１によって物理的に抑制される。

本発明者の知見によると、枠体１を設けずに分割予定ライン加工ステップを実施した場合の分割予定ライン２３の位置ずれ量の最大値は２１［μｍ］であるのに対し、枠体１を設けて分割予定ライン加工ステップを実施した場合の分割予定ライン２３の位置ずれ量の最大値は５［μｍ］であった。なお、分割予定ライン２３の位置ずれ量とは、アライメント処理よって検出された分割予定ライン２３の位置（目標位置）と、レーザー光線ＬＢ２の照射により形成された改質層２６Ｄの膨張に起因して移動した後の分割予定ライン２３の位置（実際位置）との差をいう。このように、枠体１を設けることにより、分割予定ライン２３の位置ずれを効果的に抑制できることが確認できる。

また、本実施形態によれば、ウェーハ２に対して透過性を有する波長のレーザー光線ＬＢ２を照射してウェーハ２の内部に環状の改質層２６Ｓを形成し、改質層２６Ｓから表面２Ａ及び裏面２Ｂに伸展する亀裂でデバイス領域ＤＡと外周余剰領域ＳＡとを分離し枠体１を形成する。ウェーハ２に対して透過性を有する波長のレーザー光線ＬＢ２を照射することにより、ウェーハ２の内部に強度が低下した改質層２６Ｓを形成することができる。そのため、デバイス領域ＤＡと外周余剰領域ＳＡとを円滑に分離して、枠体１を形成することができる。

また、本実施形態によれば、枠体１は、ウェーハ２のデバイス領域ＤＡから分離された外周余剰領域ＳＡで形成される。そのため、ウェーハ２（デバイス領域ＤＡ）は、枠体１（外周余剰領域ＳＡ）で安定して保持される。また、デバイス領域ＤＡと外周余剰領域ＳＡとが分離されて枠体１とウェーハ２とが形成された後、それら枠体１及びウェーハ２がチャックテーブル３１から外されることなく、アライメント処理及びレーザー光線ＬＢ２の照射を含む分割予定ライン加工ステップが実施される。そのため、枠体１及びウェーハ２の位置が確実に維持された状態で、デバイス領域ＤＡにおける改質層２６Ｄの形成が実施される。

また、本実施形態によれば、分割予定ライン加工ステップを実施した後で分割ステップの実施前に、枠体１にレーザー光線ＬＢ２を照射して破断基点を形成する。これにより、分割ステップにおいて、ウェーハ２の分割と一緒に、枠体１も分割することができる。枠体１が分割されることにより、ウェーハ２は、枠体１に規制されることなく、円滑に拡張され分割される。

［実施形態２］
実施形態２について説明する。実施形態２では、枠体形成ステップの他の態様について説明する。実施形態２に係る枠体形成ステップでは、ウェーハ２に対して吸収性を有する波長のレーザー光線ＬＢ１を照射してアブレーション加工を施し、デバイス領域ＤＡと外周余剰領域ＳＡとを分離して枠体１を形成する。

図１４は、実施形態２に係る枠体形成ステップにおけるレーザー加工装置３の動作を示す斜視図である。制御手段４０は、レーザー光線照射手段３６からレーザー光線ＬＢ１を射出させながら、移動装置３７を制御してチャックテーブル３１をθＺ方向に回転させる。これにより、ウェーハ２の裏面２Ｂから、デバイス領域ＤＡの周縁に沿って、デバイス領域ＤＡと外周余剰領域ＳＡとの円環状の境界にレーザー光線ＬＢ１が照射される。

レーザー光線ＬＢ１は、ウェーハ２に対して吸収性を有する波長のレーザー光線である。そのため、ウェーハ２はレーザー光線ＬＢ１によってアブレーション加工され、デバイス領域ＤＡと外周余剰領域ＳＡとの間にレーザー加工溝２５が形成される。レーザー加工溝２５によって、デバイス領域ＤＡから外周余剰領域ＳＡが分離され、枠体１が形成される。

以上説明したように、ウェーハ２に対して吸収性を有する波長のレーザー光線ＬＢ１を照射することによっても、デバイス領域ＤＡから外周余剰領域ＳＡを分離して、枠体１を形成することができる。

なお、上述の実施形態１及び実施形態２においては、分割予定ライン加工ステップを実施した後で分割ステップの実施前に、枠体１に、ウェーハ２に対して透過性を有する波長のレーザー光線ＬＢ２を照射して、枠体１に破断基点を形成することとした。分割予定ライン加工ステップを実施した後で分割ステップの実施前に、枠体１に、ウェーハ２に対して吸収性を有する波長のレーザー光線ＬＢ１を照射して、枠体１に破断基点となるレーザー加工溝を形成してもよい。

なお、上述の各実施形態においては、分割予定ライン加工ステップを実施した後で分割ステップの実施前に、枠体１にレーザー光線（レーザー光線ＬＢ１又はレーザー光線ＬＢ２）を照射して、枠体１に破断基点を形成することとした。これにより、分割ステップにおいて、ウェーハ２とともに枠体１も分割され、ウェーハ２は枠体１に規制されることなく、円滑に分割される。なお、枠体１の厚さ（ウェーハ２の厚さ）が薄い場合又は枠体１の幅が小さい場合、枠体１に破断基点を設けなくても、分割装置８による保護テープ７の拡張により、枠体１を分割することができる。その場合、枠体１に破断基点を形成する処理は省略可能である。

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 枠体
２ ウェーハ
２Ａ 表面
２Ｂ 裏面
３ レーザー加工装置
６ フレーム
７ 保護テープ
８ 分割装置
２２ デバイス
２３ 分割予定ライン
２５ レーザー加工溝
２６Ｄ 改質層
２６Ｈ 改質層
２６Ｓ 改質層
３１ チャックテーブル
３１Ｈ 保持面
３２ フレーム保持装置
３３ アーム部材
３４ フレーム保持部材
３４Ｈ 上面
３５ クランプ機構
３６ レーザー光線照射手段
３７ 移動装置
３８ 位置検出装置
３９ 撮像装置
４０ 制御手段
４１ 演算処理装置
４２ 記憶装置
４３ 入出力インターフェース装置
８１ フレーム保持手段
８２ テープ拡張手段
ＬＢ１ （吸収性）レーザー光線
ＬＢ２ （透過性）レーザー光線
ＤＡ デバイス領域
ＳＡ 外周余剰領域

Claims (4)

1. 互いに交差する分割予定ラインに区画された複数の領域にデバイスが形成されたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを表面に備えたウェーハの加工方法であって、
   ウェーハの表面に保護テープを貼着する保護テープ貼着ステップと、
   該保護テープを介してチャックテーブルの保持面にウェーハを保持する保持ステップと、
   該チャックテーブルに保持したウェーハの裏面から該デバイス領域の周縁に沿ってレーザー光線を照射する枠体形成ステップと、
   該枠体形成ステップを実施した後、ウェーハの裏面から枠体に囲繞された該デバイス領域の該分割予定ラインに沿ってウェーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射し、ウェーハの内部に改質層を形成する分割予定ライン加工ステップと、
   該保護テープを介してウェーハに外力を付与し、該ウェーハを複数のデバイスチップに分割する分割ステップと、を備え、
   該枠体形成ステップでは、該デバイス領域と該外周余剰領域との円環状の境界に該レーザー光線を照射して、該デバイス領域と該外周余剰領域とを分離して該デバイス領域を囲繞する枠体を形成し、
   該分割予定ライン加工ステップにおいて形成される該改質層の膨張による該分割予定ラインの位置ずれを該枠体が抑制することを特徴とするウェーハの加工方法。
2. 該枠体形成ステップでは、ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射してウェーハの内部に環状の改質層を形成し、該改質層から表面、裏面に伸展する亀裂で該デバイス領域と該外周余剰領域とを分離し該枠体を形成する請求項１に記載のウェーハの加工方法。
3. 該枠体形成ステップでは、ウェーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を照射してアブレーション加工を施し、該デバイス領域と該外周余剰領域とを分離して該枠体を形成する請求項１に記載のウェーハの加工方法。
4. 該分割予定ライン加工ステップを実施した後で該分割ステップの実施前に、該枠体にレーザー光線を照射して破断起点を形成す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。

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