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技術 ウェーハの加工方法

出願人 株式会社ディスコ
発明者 田中圭
出願日 2015年8月28日 (4年0ヶ月経過) 出願番号 2015-169749
公開日 2017年3月2日 (2年6ヶ月経過) 公開番号 2017-045965
状態 特許登録済
技術分野 ダイシング レーザ加工
主要キーワード 入出力インターフェース装置 溝形成ステップ 破断起点 加速移動 減速移動 バス領域 フレームユニット 定速区間
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (19)

課題

バンプが配設されたウェーハを分割するとき、アブレーション加工によって機能層に形成されたレーザー加工溝基板の内部に形成された改質層との距離の均一化を図り、ウェーハを円滑に分割できるウェーハの加工方法を提供する。

解決手段

ウェーハの加工方法は、保護部材配設ステップと、研削ステップと、貼り替えテップと、溝形成ステップと、改質層形成ステップと、からなる。溝形成ステップでは、外周余剰領域におけるチャックテーブルレーザー光線照射手段との相対移動速度は、外周余剰領域の内周からウェーハの周縁に近づくに従い低い速度に設定され、外周余剰領域におけるレーザー加工溝の深さをウェーハの周縁に近づくにつれ深く形成する。

概要

背景

デバイスの製造工程においては、フォトリソグラフィ技術によってウェーハに複数のデバイスが形成される。複数のデバイスは格子状に形成された分割予定ラインによって区画される。ウェーハにデバイスが形成され、ウェーハの裏面が研削装置研削されてウェーハが薄化された後、分割予定ラインに沿ってウェーハが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。

デバイスの処理能力の向上のために、シリコン基板のような基板の表面に低誘電率絶縁体被膜(Low−k膜)を含む機能層が積層されたウェーハからデバイスを製造する方法が実用化されている。Low−k膜を含む機能層は脆い性質を有する。そのため、切削ブレードによる切削によりウェーハを分割すると、機能層が基板から容易に剥離してしまうという問題が生じる。この問題に対処するため、機能層に対して吸収性を有する波長レーザー光線照射して機能層をアブレーション加工する方法が知られている。また、基板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、基板の内部に破断起点となる改質層を形成し、形成された改質層を起点として、分割予定ラインに沿って基板を分割する方法も知られている。機能層がアブレーション加工され、基板に改質層が形成されることにより、Low−k膜を含む機能層を有するウェーハは円滑に分割される。

また、半導体デバイスパッケージサイズを小さくするために、WL−CSP(wafer-level chip-scale package)と呼ばれる半導体パッケージ技術が注目されている。WL−CSPにおいては、ウェーハが分割される前に、デバイスの電極形成及びデバイスの樹脂封止が実施され、ウェーハが分割された後のデバイスチップの大きさがそのままパッケージの大きさとなるため、デバイスの小型化及び軽量化に寄与する。

WL−CSPにおいて、樹脂封止されたデバイスの電極は、金属ポストを介してバンプと接続される。バンプは、ウェーハの表面から突出するように設けられる。ウェーハの薄化のために研削装置を用いてウェーハの裏面を研削する場合、バンプが設けられているウェーハの表面が研削装置のチャックテーブルに支持される(特許文献1参照)。

概要

バンプが配設されたウェーハを分割するとき、アブレーション加工によって機能層に形成されたレーザー加工溝と基板の内部に形成された改質層との距離の均一化をり、ウェーハを円滑に分割できるウェーハの加工方法を提供する。ウェーハの加工方法は、保護部材配設ステップと、研削ステップと、貼り替えテップと、溝形成ステップと、改質層形成ステップと、からなる。溝形成ステップでは、外周余剰領域におけるチャックテーブルとレーザー光線照射手段との相対移動速度は、外周余剰領域の内周からウェーハの周縁に近づくに従い低い速度に設定され、外周余剰領域におけるレーザー加工溝の深さをウェーハの周縁に近づくにつれ深く形成する。

目的

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、バンプが配設されたウェーハを分割するとき、アブレーション加工によって機能層に形成されたレーザー加工溝と基板の内部に形成された改質層との距離の均一化を図り、ウェーハを円滑に分割できるウェーハの加工方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

基板の表面に積層された機能層格子状に形成された分割予定ラインによって区画された領域に電極を有する複数の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備え、該デバイスには該電極に接続して突出するバンプが配設されるウェーハ加工方法であって、ウェーハの表面の機能層側に保護部材を配設する保護部材配設ステップと、該保護部材配設ステップを実施した後、ウェーハの裏面を研削してウェーハを薄化する研削ステップと、該研削ステップを実施した後、ウェーハの裏面にダイシングテープを貼着し、ウェーハの表面から該保護部材を除去する貼り替えテップと、該貼り替えステップを実施した後、該機能層に対して吸収性を有する波長レーザー光線をウェーハの表面側から該分割予定ラインに沿って照射しながらウェーハを保持したチャックテーブルレーザー光線照射手段とを該分割予定ラインに沿って相対移動させ、該分割予定ラインに沿ったレーザー加工溝で該機能層を分断する溝形成ステップと、該溝形成ステップを実施した後、基板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裏面側から該分割予定ラインに沿って照射しながらウェーハを保持したチャックテーブルとレーザー光線照射手段とを該分割予定ラインに沿って相対移動させ、ウェーハの裏面から所定距離内側の基板の内部に破断起点となる改質層を形成する改質層形成ステップと、からなり、該溝形成ステップでは、該外周余剰領域における該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段との相対移動速度は、該外周余剰領域の内周からウェーハの周縁に近づくに従い低い速度に設定され、該外周余剰領域における該レーザー加工溝の深さをウェーハの周縁に近づくにつれ深く形成することを特徴とするウェーハの加工方法。

技術分野

0001

本発明は、ウェーハ加工方法に関する。

背景技術

0002

デバイスの製造工程においては、フォトリソグラフィ技術によってウェーハに複数のデバイスが形成される。複数のデバイスは格子状に形成された分割予定ラインによって区画される。ウェーハにデバイスが形成され、ウェーハの裏面が研削装置研削されてウェーハが薄化された後、分割予定ラインに沿ってウェーハが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。

0003

デバイスの処理能力の向上のために、シリコン基板のような基板の表面に低誘電率絶縁体被膜(Low−k膜)を含む機能層が積層されたウェーハからデバイスを製造する方法が実用化されている。Low−k膜を含む機能層は脆い性質を有する。そのため、切削ブレードによる切削によりウェーハを分割すると、機能層が基板から容易に剥離してしまうという問題が生じる。この問題に対処するため、機能層に対して吸収性を有する波長レーザー光線照射して機能層をアブレーション加工する方法が知られている。また、基板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、基板の内部に破断起点となる改質層を形成し、形成された改質層を起点として、分割予定ラインに沿って基板を分割する方法も知られている。機能層がアブレーション加工され、基板に改質層が形成されることにより、Low−k膜を含む機能層を有するウェーハは円滑に分割される。

0004

また、半導体デバイスパッケージサイズを小さくするために、WL−CSP(wafer-level chip-scale package)と呼ばれる半導体パッケージ技術が注目されている。WL−CSPにおいては、ウェーハが分割される前に、デバイスの電極形成及びデバイスの樹脂封止が実施され、ウェーハが分割された後のデバイスチップの大きさがそのままパッケージの大きさとなるため、デバイスの小型化及び軽量化に寄与する。

0005

WL−CSPにおいて、樹脂封止されたデバイスの電極は、金属ポストを介してバンプと接続される。バンプは、ウェーハの表面から突出するように設けられる。ウェーハの薄化のために研削装置を用いてウェーハの裏面を研削する場合、バンプが設けられているウェーハの表面が研削装置のチャックテーブルに支持される(特許文献1参照)。

先行技術

0006

特開2013−21017号公報

発明が解決しようとする課題

0007

ウェーハの表面は、デバイスが形成されたデバイス領域と、デバイスが形成されない外周余剰領域とを含む。バンプは、ウェーハのデバイス領域に設けられ、ウェーハの外周余剰領域には設けられない。ウェーハの表面においてバンプが設けられる領域と設けられない領域とが存在すると、研削装置のチャックテーブルによってウェーハを支持した場合、研削時においてデバイス領域に対して外周余剰領域が垂れ下がる現象が発生する。外周余剰領域が垂れ下がった状態で研削が実施されると、外周余剰領域におけるウェーハの厚みがデバイス領域におけるウェーハの厚みよりも厚くなる現象が発生する。外周余剰領域におけるウェーハの厚みが厚い状態で、機能層がアブレーション加工され、基板に改質層が形成されると、機能層に形成されたレーザー加工溝と基板の内部に形成された改質層との距離が不均一になる可能性がある。すなわち、外周余剰領域におけるレーザー加工溝と改質層との距離が、デバイス領域におけるレーザー加工溝と改質層との距離よりも大きくなってしまう可能性がある。その結果、外周余剰領域において、改質層を破断起点として伸展した亀裂がレーザー加工溝に到達することが困難となり、外周余剰領域においてウェーハが破断され難くなってしまうという課題がある。

0008

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、バンプが配設されたウェーハを分割するとき、アブレーション加工によって機能層に形成されたレーザー加工溝と基板の内部に形成された改質層との距離の均一化を図り、ウェーハを円滑に分割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。

課題を解決するための手段

0009

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、基板の表面に積層された機能層が格子状に形成された分割予定ラインによって区画された領域に電極を有する複数の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備え、該デバイスには該電極に接続して突出するバンプが配設されるウェーハの加工方法であって、ウェーハの表面の機能層側に保護部材を配設する保護部材配設ステップと、該保護部材配設ステップを実施した後、ウェーハの裏面を研削してウェーハを薄化する研削ステップと、該研削ステップを実施した後、ウェーハの裏面にダイシングテープを貼着し、ウェーハの表面から該保護部材を除去する貼り替えテップと、該貼り替えステップを実施した後、該機能層に対して吸収性を有する波長のレーザー光線をウェーハの表面側から該分割予定ラインに沿って照射しながらウェーハを保持したチャックテーブルとレーザー光線照射手段とを該分割予定ラインに沿って相対移動させ、該分割予定ラインに沿ったレーザー加工溝で該機能層を分断する溝形成ステップと、該溝形成ステップを実施した後、基板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裏面側から該分割予定ラインに沿って照射しながらウェーハを保持したチャックテーブルとレーザー光線照射手段とを該分割予定ラインに沿って相対移動させ、ウェーハの裏面から所定距離内側の基板の内部に破断起点となる改質層を形成する改質層形成ステップと、からなり、該溝形成ステップでは、該外周余剰領域における該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段との相対移動速度は、該外周余剰領域の内周からウェーハの周縁に近づくに従い低い速度に設定され、該外周余剰領域における該レーザー加工溝の深さをウェーハの周縁に近づくにつれ深く形成することを特徴とするウェーハの加工方法を提供する。

発明の効果

0010

本発明のウェーハの加工方法によれば、機能層にレーザー光線を照射してレーザー加工溝を形成する際に、外周余剰領域におけるチャックテーブルとレーザー光線照射手段との相対移動速度を、外周余剰領域の内周からウェーハの周縁に近づくに従い低い速度に設定して、外周余剰領域におけるレーザー加工溝の深さをウェーハの周縁に近づくにつれ深く形成することで、バンプが形成されたウェーハであっても改質層とレーザー加工溝とを結ぶ亀裂でウェーハを円滑に分割できるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

0011

図1は、本実施形態に係るウェーハを示す斜視図である。
図2は、本実施形態に係るウェーハを示す側断面図である。
図3は、本実施形態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4は、本実施形態に係る保護部材配設ステップを示す斜視図である。
図5は、本実施形態に係る保護部材配設ステップを示す側断面図である。
図6は、本実施形態に係る研削ステップを示す図である。
図7は、本実施形態に係る研削時におけるウェーハの挙動を模式的に示す図である。
図8は、本実施形態に係る貼り換えステップを示す斜視図である。
図9は、本実施形態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10は、本実施形態に係るレーザー加工装置を示す斜視図である。
図11は、本実施形態に係る溝形成ステップにおけるレーザー加工装置の動作を示す図である。
図12は、本実施形態に係る機能層に形成されるレーザー加工溝を示す模式図である。
図13は、本実施形態に係るエキスパンドテープ貼り換えステップを示す斜視図である。
図14は、本実施形態に係るレーザー加工装置を示す斜視図である。
図15は、本実施形態に係るレーザー加工装置を示す側面図である。
図16は、本実施形態に係るレーザー加工溝及び改質層が形成されたウェーハを示す模式図である。
図17は、本実施形態に係る分割ステップを示す側面図である。
図18は、本実施形態に係る分割ステップを示す側面図である。

実施例

0012

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。

0013

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。

0014

図1は、本実施形態に係るウェーハ2を示す斜視図である。図2は、本実施形態に係るウェーハ2を示す側断面図である。図1及び図2に示すように、ウェーハ2は、基板20と、基板20に設けられた機能層21とを有する。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。

0015

基板20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み、表面20Aと、表面20Aの逆方向を向く裏面20Bとを有する。機能層21は、デバイスを形成する層であり、SiOF又はBSG(SiOB)のような無機物系の膜とポリイミド系又はパリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜とからなる低誘電率絶縁体被膜(Low−k膜)を含む。機能層21は、基板20の表面20Aに積層される。ウェーハ2の表面2Aは、機能層21の表面を含む。ウェーハ2の裏面2Bは、基板20の裏面20Bを含む。

0016

機能層21は、格子状に形成された分割予定ライン23によって区画されている。分割予定ライン23によって区画された領域に電極を有する複数のデバイス22が形成される。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にマトリクス状に配置される。

0017

ウェーハ2の表面2Aは、複数のデバイス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とを備える。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。

0018

デバイス22には、デバイス22の電極に接続して突出するバンプ24が配設される。複数のデバイス22のそれぞれにバンプ24が設けられる。バンプ24は、ウェーハ2の表面2Aから突出するように設けられる。

0019

本実施形態において、ウェーハ2の直径は8[inch]である。なお、ウェーハ2の直径は12[inch]でもよい。

0020

次に、本実施形態に係るウェーハ2の加工方法について説明する。図3は、本実施形態に係るウェーハ2の加工方法を示すフローチャートである。図3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の機能層21側に保護部材6を配設する保護部材配設ステップ(SP1)と、保護部材配設ステップを実施した後、ウェーハ2の裏面2Bを研削してウェーハ2を薄化する研削ステップ(SP2)と、研削ステップを実施した後、ウェーハ2の裏面2Bにダイシングテープ7を貼着し、ウェーハ2の表面2Aから保護部材6を除去する貼り替えステップ(SP3)と、貼り替えステップを実施した後、機能層21に対して吸収性を有する波長のレーザー光線LB1をウェーハ2の表面2A側から分割予定ライン23に沿って照射しながらウェーハ2を保持したチャックテーブルとレーザー光線照射手段とを分割予定ライン23に沿って相対移動させ、分割予定ライン23に沿ったレーザー加工溝25で機能層21を分断する溝形成ステップ(SP4)と、溝形成ステップを実施した後、ウェーハ2の表面2Aの機能層21側にエキスパンドテープ9を配設し、ウェーハ2の裏面2Bからダイシングテープ7を除去するエキスパンドテープ貼り替えステップ(SP5)と、溝形成ステップ及びエキスパンドテープ貼り替えステップを実施した後、基板20に対して透過性を有する波長のレーザー光線LB2をウェーハ2の裏面2B側から分割予定ライン23に沿って照射しながらウェーハ2を保持したチャックテーブルとレーザー光線照射手段とを分割予定ライン23に沿って相対移動させ、ウェーハ2の裏面2Bから所定距離内側の基板20の内部に破断起点となる改質層26を形成する改質層形成ステップ(SP6)と、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(SP7)と、を含む。

0021

保護部材配設ステップ(SP1)について説明する。保護部材配設ステップは、ウェーハ2の表面2Aの機能層21側に保護部材6を配設するステップである。図4は、本実施形態に係る保護部材配設ステップを示す斜視図である。図5は、本実施形態に係る保護部材配設ステップを示す側断面図である。図4及び図5に示すように、デバイス22及びバンプ24を保護するための保護部材6がウェーハ2の表面2Aに貼着される。保護部材6は、シート状の部材である。保護部材6の外形の大きさと、ウェーハ2の外形の大きさとは実質的に等しい。ウェーハ2の表面2Aの全域が保護部材6で覆われる。保護部材6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。

0022

図5に示すように、保護部材6は、基材フィルム61と、基材フィルム61に積層された粘着材層62とを有する。粘着材層62によって、保護部材6は、ウェーハ2の機能層21に貼着され、バンプ24を含むウェーハ2の表面2Aの全域が保護部材6によって覆われる。ウェーハ2の表面2Aと直交するZ軸方向における粘着材層62の寸法は、バンプ24の寸法よりも大きい。保護部材6がウェーハ2の機能層21に貼着されることにより、バンプ24は、粘着材層62に埋没する。

0023

次に、研削ステップ(SP2)について説明する。研削ステップは、ウェーハ2の裏面2Bを研削装置5で研削してウェーハ2を薄化するステップである。図6は、本実施形態に係る研削ステップを示す図である。

0024

図6に示すように、研削装置5は、保護部材6を介してウェーハ2を着脱可能に保持するチャックテーブル51と、チャックテーブル51に保持されたウェーハ2を研削する研削手段52とを備える。

0025

チャックテーブル51は、保護部材6を保持する保持面51Hを有する。保持面51Hは、XY平面と実質的に平行である。チャックテーブル51は、保護部材6を介して、ウェーハ2を保持する。保護部材6の基材フィルム61と保持面51Hとが対向する。ウェーハ2は、裏面2Bが上方を向くように、保護部材6を介してチャックテーブル51に保持される。

0026

チャックテーブル51は、ウェーハ2の裏面2BとXY平面とが平行となるように、保護部材6を介してウェーハ2を保持する。また、チャックテーブル51は、XY平面内における保持面51H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。

0027

チャックテーブル51は、保護部材6及びウェーハ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吸引口が保持面51Hに複数設けられる。チャックテーブル51の保持面51Hに保護部材6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、保護部材6を介して、チャックテーブル51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及び保護部材6は、チャックテーブル51から解放される。

0028

チャックテーブル51は、アクチュエータを含む回転駆動機構によって、チャックテーブル51の中心軸AX51を中心に矢印R51で示す方向に回転可能である。

0029

研削手段52は、スピンドルハウジング521と、スピンドルハウジング521に回転可能に支持される回転スピンドル522と、回転スピンドル522の下端に装着されたマウンター523と、マウンター523の下面に設けられた研削ホイール524とを有する。研削ホイール524は、円環状の基台525と、基台525の下面に環状に設けられた研削砥石526とを有する。基台525は、マウンター523の下面に締結ボルトによって固定される。研削ホイール524は、アクチュエータを含む回転駆動機構により回転スピンドル522が回転することによって、研削手段52の中心軸AX52を中心に矢印R52で示す方向に回転可能である。

0030

研削ステップにおいては、ウェーハ2が保護部材6を介してチャックテーブル51の保持面51Hに保持される。保持部材6とチャックテーブル51の保持面51Hとが対向し、ウェーハ2の裏面2Bが上方を向くように、チャックテーブル51は保持部材6を介してウェーハ2を保持する。ウェーハ2が保護部材6を介してチャックテーブル51に保持された後、チャックテーブル51が矢印R51で示す方向に回転されつつ、研削手段52の研削ホイール524が矢印R52で示す方向に回転される。チャックテーブル51及び研削ホイール524が回転している状態で、研削砥石526とウェーハ2の裏面2Bとが接触される。矢印F52で示すように、研削ホイール524が下方に研削送りされることにより、ウェーハ2の裏面2Bが研削される。

0031

ウェーハ2の裏面2Bが研削されることにより、基板20の厚みが薄くなり、ウェーハ2が薄化される。研削装置5は、ウェーハ2の厚みが目標厚みになるように、ウェーハ2の裏面2Bを研削する。

0032

図7は、研削ステップにおける外周余剰領域SAにおけるウェーハ2の挙動を模式的に示す図である。バンプ24は、デバイス領域DAに設けられ、外周余剰領域SAには設けられない。ウェーハ2は、保護部材6を介して研削装置5のチャックテーブル51に支持される。裏面2Bが研磨装置5の研削ホイール524(研削砥石526)に上から押さえ付けられると、バンプ24が存在しないウェーハ2の外周余剰領域SAが下方に垂れ下がる現象が発生する。外周余剰領域SAが垂れ下がった状態で研削が実施されると、研削の終了後、図7に示すように、外周余剰領域SAにおけるウェーハ2の厚みがデバイス領域DAにおけるウェーハ2の厚みよりも厚くなる現象が発生する。

0033

次に、貼り替えステップ(SP3)について説明する。貼り換えステップは、ウェーハ2の裏面2Bにダイシングテープ7を貼着し、ウェーハ2の表面2Aから保護部材6を除去するステップである。図8は、本実施形態に係る貼り換えステップを示す斜視図である。図8に示すように、ウェーハ2の裏面2Bにダイシングテープ7が貼着される。ダイシングテープ7は、シート状の部材である。ダイシングテープ7の外形の大きさと、ウェーハ2の外形の大きさとは、実質的に等しい。ウェーハ2の裏面2Bの全域がダイシングテープ7覆われる。ウェーハ2の裏面2Bにダイシングテープ7が貼着された後、ウェーハ2の表面2Aから保護部材6が除去される。なお、ダイシングテープ7の周縁部が環状のフレームに固定され、そのダイシングテープ7及びフレームによってフレームユニットが形成されてもよい。

0034

次に、溝形成ステップ(SP4)について説明する。溝形成ステップは、ウェーハ2の表面2Aにレーザー加工装置3でレーザー光線LB1を照射して、機能層21にレーザー加工溝25を形成するステップである。

0035

図9は、本実施形態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。図10は、本実施形態に係るレーザー加工装置3を示す斜視図である。

0036

図9及び図10に示すように、レーザー加工装置3は、ダイシングテープ7を介してウェーハ2を保持するチャックテーブル31と、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32と、チャックテーブル31に保持されたウェーハ2の光学像を取得する撮像手段33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、画像データを表示する表示装置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。

0037

チャックテーブル31は、ウェーハ2を保持する保持面31Hを有する。保持面31Hは、XY平面と実質的に平行である。チャックテーブル31は、ダイシングテープ7を介して、ウェーハ2を保持する。ダイシングテープ7と保持面31Hとが対向する。ウェーハ2は、表面2Aが上方を向くように、ダイシングテープ7を介してチャックテーブル31に保持される。

0038

チャックテーブル31は、ウェーハ2の表面2A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。

0039

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吸引口が保持面31Hに複数設けられる。チャックテーブル31の保持面31Hにダイシングテープ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、ダイシングテープ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及びダイシングテープ7は、チャックテーブル31から解放される。

0040

チャックテーブル31は、アクチュエータを含む移動装置37により、X軸方向(加工送り方向)及びY軸方向(割り出し送り方向)に移動される。X軸方向及びY軸方向のチャックテーブル31の位置は、位置検出装置38によって検出される。

0041

レーザー光線照射手段32は、パルスレーザー光線発振手段を収容するケーシング34と、ケーシング34の先端部に装着され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35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。

0042

レーザー光線照射手段32は、機能層21に対して吸収性を有する波長のレーザー光線LB1を射出可能な第1のレーザー光線射出手段と、基板20に対して透過性を有する波長のレーザー光線LB2を射出可能な第2のレーザー光線射出手段とを含む。第1のレーザー光線射出手段と第2のレーザー光線射出手段とは別々のレーザー光線射出手段である。以下の説明においては、第1のレーザー光線射出手段と第2のレーザー光線射出手段とを総称して、レーザー光線射出手段32として説明する。レーザー光線LB1は、例えば、波長355[nm]のレーザー光線である。レーザー光線LB2は、例えば、波長1064[nm]のレーザー光線である。

0043

撮像手段33は、ケーシング34に支持される。撮像手段33は、光学系と、光学系の視野領域に配置されるウェーハ2を照明光線照明する照明手段と、照明光線で照明されたウェーハ2の光学像を、光学系を介して取得する撮像素子とを有する。撮像手段33は、可視光線で照明してウェーハ2を撮像する可視光線撮像手段33Aと、赤外線で照明してウェーハ2を撮像する赤外線撮像手段33Bとを含む。撮像手段33の照明手段は、ウェーハ2に可視光線を照射する第1照明手段と、赤外光線を照射する第2照明手段とを含む。撮像手段33の撮像素子は、可視光線が照射されたウェーハ2の光学像を取得する第1撮像素子と、赤外光線が照射されたウェーハ2の光学像を取得する第2撮像素子とを含む。撮像素子で取得されたウェーハ2の光学像を示す画像データは、制御手段40に出力される。

0044

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。

0045

溝形成ステップにおいて、レーザー加工装置3は、機能層21に対して吸収性を有する波長のレーザー光線LB1をウェーハ2の表面2A側から分割予定ライン23に沿って照射しながらウェーハ2を保持したチャックテーブル31とレーザー光線照射手段32とを分割予定ライン23に沿って相対移動させ、分割予定ライン23に沿ったレーザー加工溝25で機能層21を分断する。

0046

溝形成ステップにおいては、ウェーハ2の全ての分割予定ライン23の機能層21にレーザー光線LB1が照射され、アブレーション加工が実施される。レーザー加工溝25は、分割予定ライン23の機能層21の幅方向の中央に形成される。レーザー加工溝25を境界として、機能層21が分断される。

0047

図10に示すように、溝形成ステップにおいては、ウェーハ2の裏面2Bに貼着されたダイシングテープ7とチャックテーブル31の保持面31Hとが対向し、ウェーハ2の表面2Aが上方を向くように、チャックテーブル31がウェーハ2を保持する。

0048

ウェーハ2がチャックテーブル31に保持された後、レーザー光線LB1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32から射出されるレーザー光線LB1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。レーザー光線LB1の照射位置は、集光器35の直下の位置である。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を撮像手段33の撮像位置に配置する。撮像手段33の撮像位置は、撮像手段33の光学系の視野領域を含み、撮像手段33の直下の位置を含む。制御手段40は、撮像手段33を使って、ウェーハ2の画像データを取得する。溝形成ステップにおける画像データの取得は、可視光線撮像手段33Aによって実施される。可視光線撮像手段33Aは、可視光線でウェーハ2を照明して、ウェーハ2の画像データを取得する。制御手段40は、ウェーハ2の画像データを取得して、パターンマッチングのような画像処理を実施して、レーザー光線LB1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。同様に、ウェーハ2においてX軸方向と直交する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。

0049

アライメント処理の終了後、分割予定ライン23に沿ってレーザー光線LB1を照射するために、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、レーザー光線LB1の照射位置に対するウェーハ2の位置を調整する。

0050

例えば、X軸方向に延在する分割予定ライン23に沿ってレーザー光線LB1を照射する場合、制御手段40は、移動装置37を制御して、レーザー光線LB1の照射位置に、X軸方向における分割予定ライン23の一端部を配置する。レーザー光線LB1の照射位置にX軸方向における分割予定ライン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32からレーザー光線LB1を射出して、ウェーハ2の機能層21にレーザー光線LB1を照射する。制御手段40は、ウェーハ2の機能層21にレーザー光線LB1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、X軸方向に移動させる。制御手段40は、レーザー光線LB1の照射位置にX軸方向における分割予定ライン23の他端部が配置されるまで、ウェーハ2を移動させる。

0051

レーザー光線LB1の照射位置にX軸方向における分割予定ライン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32からのレーザー光線LB1の射出を停止する。これにより、X軸方向に延在する分割予定ライン23に沿ったレーザー加工溝25が形成され、機能層21が分断される。

0052

Y軸方向に延在する分割予定ライン23に沿ってレーザー光線LB1を照射する場合、制御手段40は、レーザー光線LB1の照射位置にY軸方向における分割予定ライン23の一端部を配置した後、レーザー光線照射手段32からレーザー光線LB1を射出しながら、レーザー光線LB1の照射位置にY軸方向における分割予定ライン23の他端部が配置されるまで、チャックテーブル31に保持されているウェーハ2をY軸方向に移動させる。これにより、Y軸方向に延在する分割予定ライン23に沿ったレーザー加工溝25が形成され、機能層21が分断される。なお、Y軸方向に延在する分割予定ライン23に対するレーザー光線LB1の照射は、X軸方向に延在する分割予定ライン23に対するレーザー光線LB1の照射が終了し、XY平面内においてチャックテーブル31が90[°]回転された後に実施される。

0053

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LB1の照射を行う。これにより、レーザー加工溝25が格子状に形成される。

0054

本実施形態において、溝形成ステップでは、外周余剰領域SAにおけるチャックテーブル31とレーザー光線照射手段32との相対移動速度は、外周余剰領域SAの内周からウェーハ2の周縁に近づくに従い低い速度に設定され、外周余剰領域SAにおけるレーザー加工溝25の深さをウェーハ2の周縁に近づくにつれ深く形成する。

0055

図11は、本実施形態に係る溝形成ステップにおけるレーザー加工装置3の動作を示す図である。図11は、X軸方向に延在する分割予定ライン23に沿ってレーザー光線LB1を照射するときのレーザー光線LB1の照射位置に対するウェーハ2の位置とX軸方向におけるチャックテーブル31の移動速度(加工送り速度)との関係を模式的に示す。

0056

例えば、チャックテーブル31に保持されているウェーハ2を、図11の矢印Xaで示す方向に移動させながら、X軸方向に延在する分割予定ライン23に沿ってレーザー光線LB1を照射する場合、チャックテーブル31に保持されているウェーハ2の分割予定ライン23上の位置P1、位置P2、位置P3、位置P4が、レーザー光線LB1の照射位置に順次配置されることとなる。位置P1、位置P2、位置P3、位置P4は、分割予定ライン23においてX軸方向に配置される。

0057

位置P1は、+X側のウェーハ2の周縁である。位置P4は、−X側のウェーハ2の周縁である。位置P1は、外周余剰領域SAの+X側の端部を含む。位置P4は、外周余剰領域SAの−X側の端部を含む。位置P2及び位置P3はそれぞれ、外周余剰領域SAとデバイス領域DAとの境界である。

0058

1つの分割予定ライン23にレーザー光線LB1を照射するとき、制御手段40は、レーザー光線照射手段32の出力(レーザー光線照射手段32から射出されるレーザー光線LB1の照度)を一定値に維持する。また、1つの分割予定ライン23にレーザー光線LB1を照射するとき、制御手段40は、レーザー光線照射手段32のパルス条件パルス幅ピーク値、繰り返し周波数)を一定条件に維持する。また、1つの分割予定ライン23にレーザー光線LB1を照射するとき、制御手段40は、集光器35のレーザー光線射出部とウェーハ2との距離、及びウェーハ2に照射されるレーザー光線LB1のスポット径を一定値に維持する。

0059

図11に示すように、デバイス領域DAにおける分割予定ライン23にレーザー光線LB1を照射する場合、制御手段40は、レーザー光線LB1の照射位置に対するウェーハ2の移動速度(加工送り速度)を一定速度に維持する。

0060

一方、外周余剰領域SAにおける分割予定ライン23にレーザー光線LB1を照射する場合、制御手段40は、レーザー光線LB1の照射位置に対するウェーハ2の移動速度(加工送り速度)が、外周余剰領域SAの内周(外周余剰領域SAとデバイス領域DAとの境界)からウェーハ2の周縁に近づくに従い低い速度になるように、移動装置37を制御する。本実施形態においては、外周余剰領域SAの内周からウェーハ2の周縁に近づくほどウェーハ2の移動速度が比例的に低下するように、チャックテーブル31の加工送り速度が制御される。

0061

1つの分割予定ライン23にレーザー光線LB1を照射する場合、移動装置37は、レーザー光線LB1の照射位置がウェーハ2の位置P1に配置された状態から、レーザー光線LB1の照射位置がウェーハ2の位置P2に配置されるまで、ウェーハ2を加速しながら矢印Xa方向に移動させる。

0062

移動装置37は、レーザー光線LB1の照射位置がウェーハ2の位置P2に配置された状態から、レーザー光線LB1の照射位置がウェーハ2の位置P3に配置されるまで、ウェーハ2を一定速度で矢印Xa方向に移動させる。

0063

移動装置37は、レーザー光線LB1の照射位置がウェーハ2の位置P3に配置された状態から、レーザー光線LB1の照射位置がウェーハ2の位置P4に配置されるまで、ウェーハ2を減速しながら矢印Xa方向に移動させる。

0064

すなわち、1つの分割予定ライン23にレーザー光線LB1が照射される場合、ウェーハ2は、加速した後に一定速度で移動し、その後減速する。

0065

ウェーハ2が加速する加速区間及びウェーハ2が減速する減速区間において外周余剰領域SAにレーザー光線LB1が照射される。ウェーハ2が一定速度で移動する定速区間においてデバイス領域DAにレーザー光線LB1が照射される。

0066

加速区間におけるウェーハ2の最高速度及び減速区間におけるウェーハ2の最高速度は、定速区間におけるウェーハ2の移動速度と等しい。また、上述したように、1つの分割予定ライン23にレーザー光線LB1を照射するときのレーザー光線照射手段32の出力及びパルス条件は一定である。したがって、1つの分割予定ライン23のうち、外周余剰領域SAのウェーハ2の周縁ほど、照射されるレーザー光線LB1の光量(積算光量)は大きくなり、外周余剰領域SAの内周ほど、照射されるレーザー光線LB1の光量(積算光量)は小さくなる。

0067

本実施形態においては、位置P1及び位置P4に照射されるレーザー光線LB1の積算光量が第1光量(最大光量)であり、位置P2及び位置P3に照射されるレーザー光線LB1の積算光量が第2光量(最小光量)となる。外周余剰領域SAに照射されるレーザー光線LB1の積算光量の分布は、外周余剰領域SAの周縁が最も高く、外周余剰領域SAの内周が最も低く、第1光量と第2光量との間で比例的に変化する。また、デバイス領域DAに照射されるレーザー光線LB1の積算光量の分布は、第2光量で一定である。

0068

一例として、レーザー光線照射手段32の出力は、1.5[W]の一定値に維持される。レーザー光線照射手段32の繰り返し周波数は、160[kHz]の一定値に維持される。デバイス領域DAにおける分割予定ライン23にレーザー光線LB1が照射される場合において、レーザー光線LB1の照射位置に対するウェーハ2の移動速度(加工送り速度)は、400[mm/s]の一定値に維持される。外周余剰領域SAの周縁における分割予定ライン23にレーザー光線LB1が照射される場合において、レーザー光線LB1の照射位置に対するウェーハ2の移動速度(加工送り速度)は、50[mm/s]となる。外周余剰領域SAの内周から外周余剰領域SAの周縁に近づくほど、ウェーハ2の移動速度(加工送り速度)が400[mm/s]と50[mm/s]との間で比例的に低下するように、チャックテーブル31の加工送り速度が制御される。

0069

図12は、本実施形態に係る機能層21に形成されるレーザー加工溝25を示す模式図である。機能層21に照射されるレーザー光線LB1の積算光量と、その積算光量のレーザー光線LB1の照射により機能層21に形成されるレーザー加工溝25の深さとは、実質的に比例関係にある。なお、レーザー加工溝25の深さとは、機能層21の表面を基準とした深さである。そのため、上述のようにウェーハ2の移動速度を調整して、機能層21に照射されるレーザー光線LB1の積算光量を調整することにより、外周余剰領域SAにおけるレーザー加工溝25の深さをウェーハ2の周縁に近づくにつれ深く形成することができる。外周余剰領域SAにおいて、レーザー加工溝25の深さは比例的に変化する。また、デバイス領域DAにおけるレーザー加工溝25の深さは一定の深さに形成される。

0070

次に、エキスパンドテープ貼り替えステップ(SP5)について説明する。エキスパンドテープ貼り替え貼り換えステップは、ウェーハ2の表面2Aの機能層21側にエキスパンドテープ9を配設し、ウェーハ2の裏面2Bからダイシングテープ7を除去するステップである。図13は、本実施形態に係るエキスパンドテープ貼り換えステップを示す斜視図である。図13に示すように、デバイス22を保護するためのエキスパンドテープ9がウェーハ2の表面2Aに貼着される。エキスパンドテープ9は、シート状の部材である。エキスパンドテープ9は、基材フィルムと、基材フィルムに積層された粘着材層とを有する。粘着材層によって、エキスパンドテープ9は、ウェーハ2の機能層21に貼着され、バンプ24を含むウェーハ2の表面2Aの全域がエキスパンドテープ9によって覆われる。バンプ24は、エキスパンドテープ9の粘着材層に埋没する。

0071

エキスパンドテープ9は、環状のフレーム10に装着される。ウェーハ2は、表面2Aがエキスパンドテープ9と対向し、裏面2Bが上方(+Z方向)を向くように、エキスパンドテープ9に貼着される。ウェーハ2の表面2Aの全域がエキスパンドテープ9で覆われる。エキスパンドテープ9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。ウェーハ2の表面2Aにエキスパンドテープ9が貼着された後、ウェーハ2の裏面2Bからダイシングテープ7が除去される。

0072

次に、改質層形成ステップ(SP6)について説明する。改質層形成ステップは、ウェーハ2の裏面2Bにレーザー加工装置3Bでレーザー光線LB2を照射して、基板20の内部に改質層26を形成するステップである。

0073

図14は、本実施形態に係るレーザー加工装置3Bを示す斜視図である。図15は、本実施形態に係るレーザー加工装置3Bを示す側面図である。レーザー加工装置3Bは、上述のレーザー加工装置3と同様のレーザー光線照射手段32を備えている。レーザー光線照射手段32は、基板20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。

0074

レーザー加工装置3Bは、ウェーハ2を保持する保持面31HBを有するチャックテーブル310を備えている。保持面31HBは、XY平面と実質的に平行である。チャックテーブル310は、エキスパンドテープ9を介して、ウェーハ2を保持する。エキスパンドテープ9と保持面31HBとが対向する。ウェーハ2は、裏面2Bが上方を向くように、エキスパンドテープ9を介してチャックテーブル31Bに保持される。

0075

チャックテーブル310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310は、XY平面内における保持面31HB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。

0076

チャックテーブル310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吸引口が保持面31HBに複数設けられる。チャックテーブル310の保持面31HBにエキスパンドテープ9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、エキスパンドテープ9を介して、チャックテーブル310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及びエキスパンドテープ9は、チャックテーブル310から解放される。

0077

レーザー加工装置3Bは、フレーム10を保持するフレーム保持装置320を備えている。フレーム保持装置320は、チャックテーブル310の側面に設けられたアーム部材330と、アーム部材330に固定された環状のフレーム保持部材340と、フレーム保持部材340の上面340Hとの間でフレーム10を挟むクランプ機構350とを有する。フレーム保持部材340の上面340Hは、フレーム10が保持される保持面である。上面340Hに載せられたフレーム10は、クランプ機構350とフレーム保持部材340との間に挟まれる。クランプ機構350は、フレーム保持部材340との間でフレーム10を挟むことによって、フレーム10をフレーム保持部材340に固定する。

0078

フレーム保持部材340の上面340Hは、チャックテーブル310の保持面31HBよりも下方(−Z方向)に配置される。フレーム保持装置320に保持されたフレーム10は、チャックテーブル310に保持されたウェーハ2よりも下方に配置される。フレーム10がウェーハ2よりも下方に配置されることによって、エキスパンドテープ9が張られる。

0079

改質層形成ステップでは、基板20に対して透過性を有する波長のレーザー光線LB2を、ウェーハ2の裏面2B側から分割予定ライン23に沿って照射しながらウェーハ2を保持したチャックテーブル310とレーザー光線照射手段32とを分割予定ライン23に沿って相対移動させ、ウェーハ2の裏面2Bから所定距離内側の基板2の内部に破断起点となる改質層26を形成する。ウェーハ2の全ての分割予定ライン23に沿って基板20にレーザー光線LB2が照射されることにより、基板20の内部に格子状の改質層26が形成される。

0080

図14及び図15に示すように、改質層形成ステップにおいては、エキスパンドテープ9とチャックテーブル310の保持面31HBとが対向し、ウェーハ2の裏面2Bが上方を向くように、エキスパンドテープ9及びウェーハ2がチャックテーブル310に保持される。

0081

エキスパンドテープ9及びウェーハ2がチャックテーブル310に保持された状態で、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32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、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を撮像手段33の撮像位置に配置する。制御手段40は、撮像手段33を使って、ウェーハ2の画像データを取得する。改質層形成ステップにおける画像データの取得は、赤外線撮像手段33Bによって実施される。赤外線撮像手段33B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、基板20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又はレーザー加工溝25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又はレーザー加工溝25とアライメント処理を実施する。同様に、ウェーハ2においてX軸方向と直交する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。

0082

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、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。

0083

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32からレーザー光線LB2を射出して、ウェーハ2の基板20にレーザー光線LB2を照射する。制御手段40は、ウェーハ2の基板20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15の矢印Xb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32からのレーザー光線LB2の射出を停止する。これにより、基板20の内部に、分割予定ライン23に沿った改質層26が形成される。

0084

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32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、赤外線撮像手段33Bで撮像した分割予定ライン23、又はレーザー加工溝形成ステップで形成されたレーザー加工溝25に対応する。これにより、改質層26が格子状に形成される。

0085

図16は、本実施形態に係るレーザー加工溝25及び改質層26が形成されたウェーハ2を示す模式図である。研削ステップにより、外周余剰領域SAがデバイス領域DAの表面2Aよりも厚く形成される。図16においては、外周余剰領域SAの裏面2B及びデバイス領域DAの裏面2Bが平坦面で同一平面内に配置されているように図示されているが、外周余剰領域SAの裏面2B及びデバイス領域DAの裏面2Bは平坦面でなくてもよい。レーザー光線LB2の照射前に裏面2Bの高さが高さ検出器で検出され、その検出結果に基づいて、レーザー光線LB2の集光点の高さが制御される。これにより、裏面2Bから所定の深さに改質層26を形成することができる。

0086

外周余剰領域SAにおける表面2Aからのレーザー加工溝25の深さは、ウェーハ2の周縁に近づくにつれ深く形成される。裏面2Bからレーザー加工溝25の底部までの距離は、デバイス領域DA及び外周余剰領域SAにおいて一定である。また、裏面2Bから改質層26までの距離(深さ)は、デバイス領域DA及び外周余剰領域SAにおいて一定である。レーザー加工溝25と改質層26との距離は、デバイス領域DA及び外周余剰領域SAにおいて一定である。すなわち、外周余剰領域SAにおけるレーザー加工溝25と改質層26との距離HSと、デバイス領域DAにおけるレーザー加工溝25と改質層26との距離HDとは、実質的に等しい。

0087

次に、分割ステップ(SP7)について説明する。分割ステップは、エキスパンドテープ9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。図17及び図18は、本実施形態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、分割ステップでは、図17及び図18に示す分割装置8が使用される。

0088

改質層形成ステップの終了後、フレーム保持装置320によるフレーム10の保持が解除されるとともに、チャックテーブル310によるエキスパンドテープ9及びウェーハ2の保持が解除される。フレーム10に装着されているエキスパンドテープ9と、エキスパンドテープ9に貼着されているウェーハ2とは、レーザー加工装置3Bから分割装置8に搬送される。

0089

図17に示すように、エキスパンドテープ9に貼着されたウェーハ2が分割装置8に設置される。分割装置8は、フレーム10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10に装着されたエキスパンドテープ9を拡張するテープ拡張手段82とを備えている。

0090

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10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10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。

0091

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10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のピストンロッド842が拡張ドラム821に連結される。本実施形態においては、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。

0092

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17に示すように、エキスパンドテープ9を介してウェーハ2を支持するフレーム10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17に示す基準位置に位置付けられている。

0093

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18に示すように、環状のフレーム10に装着されたエキスパンドテープ9は、拡張ドラム821の上端部に当接し、拡張する。その結果、エキスパンドテープ9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。

0094

以上説明したように、本実施形態によれば、溝形成ステップにおいて、外周余剰領域SAにおけるチャックテーブル31とレーザー光線照射手段32との相対移動速度を、外周余剰領域SAの内周からウェーハ2の周縁に近づくに従い低い速度に設定することにより、外周余剰領域SAにおけるレーザー加工溝25の深さをウェーハ2の周縁に近づくにつれ深く形成する。そのため、デバイス領域DAにバンプ24が設けられ外周余剰領域SAにバンプ24が設けられないウェーハ2を研削装置5のチャックテーブル51で支持した状態で研削することにより、外周余剰領域SAにおけるウェーハ2の厚みがデバイス領域DAにおけるウェーハ2の厚みよりも厚くなる現象が発生し、外周余剰領域SAの表面2Aがデバイス領域DAの表面2Aよりも盛り上がるように形成されても、外周余剰領域SAにおけるレーザー加工溝25と改質層26との距離HSと、デバイス領域DAにおけるレーザー加工溝25と改質層26との距離HDとを、実質的に等しくすることができる。機能層21に形成されたレーザー加工溝25と基板20の内部に形成された改質層26との距離の均一化が図られることにより、外周余剰領域SAとデイバス領域DAとにおいて、改質層26を破断起点として伸展した亀裂をレーザー加工溝25に同時に到達させることができる。そのため、バンプ24が形成されたウェーハ2であっても、改質層26とレーザー加工溝25とを結ぶ亀裂で、ウェーハ2を円滑に分割することができる。

0095

本実施形態においては、外周余剰領域SAにおけるレーザー加工溝25の深さを調整する場合、レーザー光線LB1の出力を変化させたり、レーザー光線照射手段32とウェーハ2との距離を調整したりするのではなく、ウェーハ2(チャックテーブル31)の移動速度を調整する。例えば、X軸方向にそれぞれ延在し、Y軸方向に配置される複数の分割予定ライン23にレーザー光線LB1を順次照射する場合、ウェーハ2は、レーザー光線LB1に対して+X方向にスキャン移動した後、Y軸方向にステップ移動し、その後、−X方向にスキャン移動する。すなわち、ウェーハ2は、X軸方向のスキャン移動において、加速移動定速移動、及び減速移動を繰り返す。ウェーハ2が加速移動及び減速移動するときに、レーザー光線LB1の照射位置に外周余剰領域SAが配置されるように、レーザー光線LB1に対するウェーハ2の位置を調整することによって、ウェーハ2のスキャン移動距離を抑制することができる。そのため、レーザー加工装置3の大型化が抑制される。

0096

なお、本実施形態においては、溝形成ステップにおいて、レーザー光線照射手段32に対して、ウェーハ2を保持したチャックテーブル31が移動することとした。ウェーハ2を保持したチャックテーブル31に対してレーザー光線照射手段32が移動してもよいし、チャックテーブル31及びレーザー光線照射手段32の両方が移動してもよい。

0097

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。

0098

2ウェーハ
2A 表面
2B 裏面
3レーザー加工装置
3B レーザー加工装置
5研削装置
6保護部材
8分割装置
7ダイシングテープ
9エキスパンドテープ
10フレーム
20基板
21機能層
22デバイス
23分割予定ライン
24バンプ
25レーザー加工溝
26改質層
31チャックテーブル
31H 保持面
32レーザー光線照射手段
33撮像手段
34ケーシング
35集光器
37移動装置
38位置検出装置
39表示装置
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
51 チャックテーブル
51H 保持面
52研削手段
61基材フィルム
62粘着材層
81 フレーム保持手段
82テープ拡張手段
310 チャックテーブル
320 フレーム保持装置
330アーム部材
340フレーム保持部材
340H 上面
350クランプ機構
521スピンドルハウジング
522回転スピンドル
523マウンター
524研削ホイール
525基台
526研削砥石
DAデバイス領域
SA外周余剰領域
LB1 (吸収性)レーザー光線
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