JP2017017098A - ウェーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容易に改質層が認識できるウェーハ加工方法を提供する。【解決手段】ウェーハの加工方法は、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照射し、少なくとも一部の外周余剰領域の分割予定ラインに非加工部を残してレーザー加工溝を形成し、機能層を分断するレーザー加工溝形成ステップと、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照射し、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、ウェーハに外力を付与して個々のデバイスチップに分割する分割ステップと、を含む。改質層形成ステップでは、非加工部の改質層を赤外線撮像手段で撮像し、加工位置補正情報として検出するずれ量検出ステップと、加工位置補正情報に基づいてレーザー光線の照射位置を補正する位置補正ステップと、を備える。改質層が該レーザー加工溝と重ならない位置で撮像される。【選択図】図５

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、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ような基板をレーザー加工装置で加工して、複数のデバイスチップに分割する方法が知られている。シリコン基板の表面に低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）を含む機能層が設けられているウェーハをレーザー加工装置で分断する場合、機能層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機能層を分断し、基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線で基板の内部に改質層を形成した後、ウェーハに外力を付与し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２０１３−２５４８６７号公報

機能層を分断した後に基板の内部に改質層を形成する場合において、改質層の位置ずれ（レーザー光線の照射位置のずれ）を確認するとき、先に機能層に形成されているレーザー加工溝の陰影の影響で改質層を認識することが困難となり、改質層の位置ずれの検出が困難となる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、改質層を容易に認識できるウェーハ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、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、区画された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るウェーハの加工方法であって、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照射し、少なくとも一部の外周余剰領域の該分割予定ラインに非加工部を残して、該分割予定ラインに沿ったレーザー加工溝を形成し、該機能層を分断するレーザー加工溝形成ステップと、該レーザー加工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、該非加工部を含む該分割予定ラインに沿って、ウェーハの裏面側から照射し、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、該改質層形成ステップを実施した後、ウェーハに外力を付与して個々のデバイスチップに分割する分割ステップと、を含み、該改質層形成ステップでは、該非加工部の該改質層を赤外線撮像手段で撮像し、所望のレーザー光線照射位置と該改質層の位置とのずれ量を加工位置補正情報として検出するずれ量検出ステップと、該加工位置補正情報に基づいてレーザー光線の照射位置を補正する位置補正ステップと、を備え、該改質層が該レーザー加工溝と重ならない位置で撮像され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、該レーザー光線照射位置は、該赤外線撮像手段で撮像した該分割予定ライン、又は該レーザー加工溝に対応することが好ましい。

本発明のウェーハの加工方法によれば、外周余剰領域にレーザー加工溝が形成されない非加工部を形成し、非加工部に形成された改質層を撮像することで、改質層を容易に認識でき、レーザー光線の照射位置の補正を実施できる。

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に係るウェーハの要部を示す断面図である。 図３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４は、実施形態１に係るレーザー加工装置を示す斜視図である。 図５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６は、実施形態１に係るレーザー加工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模式図である。 図７は、実施形態１に係る保護部材貼着ステップを示す図である。 図８は、実施形態１に係る改質層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９は、実施形態１に係る改質層形成ステップにおけるレーザー加工装置の動作を示す模式図である。 図１０は、実施形態１に係るずれ量検出ステップにおける撮像手段の動作を示す模式図である。 図１１は、実施形態１に係る赤外線撮像手段によって取得された画像データを示す図である。 図１２は、実施形態１に係る赤外線撮像手段によって取得された画像データを示す図である。 図１３は、実施形態１に係る分割ステップにおける研磨装置の動作を示す斜視図である。 図１４は、実施形態１に係る分割ステップにおける研磨装置の動作を示す正面図である。 図１５は、実施形態１に係る分割ステップが実施されたウェーハの要部を示す断面図である。 図１６は、実施形態２に係る分割ステップにおけるウェーハを示す斜視図である。 図１７は、実施形態２に係る分割ステップにおける分割装置の動作を示す正面図である。 図１８は、実施形態２に係る分割ステップにおける分割装置の動作を示す正面図である。

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］
＜ウェーハ＞
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２は、実施形態１に係るウェーハ２の要部を示す断面図である。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。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、基板２０の表面２０Ａに積層される。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。機能層２１は、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。

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。ウェーハ２の表面２Ａは、分割予定ライン２３によって区画された領域にデバイス２２が形成されたデバイス領域ＤＡと、デバイス領域２２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にマトリクス状に配置される。デバイス２２は、格子状の分割予定ライン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。

＜レーザー加工装置＞
次に、実施形態１に係るレーザー加工装置３について説明する。図３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。図４は、実施形態１に係るレーザー加工装置３を示す斜視図である。

図３及び図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。

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保持面を有する。チャックテーブル３１の保持面は、ＸＹ平面と平行である。真空ポンプを含む真空吸引源と接続される吸引口が保持面に複数設けられる。チャックテーブル３１の保持面にウェーハ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はチャックテーブル３１から解放される。

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に検出される。

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。

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とを射出可能である。レーザー光線照射手段３２は、異なる波長のレーザー光線を出力可能な波長可変光源を含む。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。

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を照明光線で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を可視光線で照明する第１照明手段と、赤外光線で照明する第２照明手段とを含む。撮像手段３３の撮像素子は、可視光線で照明されたウェーハ２の光学像を取得する第１撮像素子と、赤外光線で照明されたウェーハ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。

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。

＜ウェーハの加工方法＞
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５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５に示すように、ウェーハ２の加工方法は、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側から照射し、少なくとも一部の外周余剰領域ＳＡの分割予定ライン２３に非加工部２４を残して、分割予定ライン２３に沿ったレーザー加工溝２５を形成し、機能層２１を分断するレーザー加工溝形成ステップ（ＳＰ１）と、レーザー加工溝形成ステップ（ＳＰ１）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、非加工部２４を含む分割予定ライン２３に沿って、ウェーハ２の裏面２Ｂ側から照射し、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（ＳＰ２）と、改質層形成ステップ（ＳＰ２）を実施した後、ウェーハ２に外力を付与して個々のデバイスチップに分割する分割ステップ（ＳＰ３）と、を含む。

レーザー加工溝形成ステップについて説明する。レーザー加工溝形成ステップは、レーザー加工装置３によって実施される。上述した図４は、レーザー加工装置３がレーザー加工溝形成ステップを実施している状態を示す。図６は、レーザー加工溝形成ステップにおけるレーザー加工装置３の動作を示す模式図である。

レーザー加工溝形成ステップは、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、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を分断するステップである。

レーザー加工溝形成ステップにおいては、外周余剰領域ＳＡに設定された非加工部２４を除くウェーハ２の全ての分割予定ライン２３の機能層２１に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。

図４及び図６に示すように、レーザー加工溝形成ステップにおいては、ウェーハ２の裏面２Ｂとチャックテーブル３１の保持面とが対向し、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。

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において第１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。レーザー加工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において第１方向と直交する第２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ＬＢ１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、外周余剰領域ＳＡに存在する分割予定ライン２３の少なくとも一部にレーザー光線ＬＢ１が照射されないように、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。すなわち、制御手段４０は、少なくとも一部の外周余剰領域ＳＡの分割予定ライン２３に、レーザー光線ＬＢ１によって加工されない非加工部２４が残るように、ウェーハ２の位置を調整する。

図６に示すように、レーザー光線ＬＢ１が照射されない非加工部２４が残るようにレーザー光線ＬＢ１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、図６の矢印Ｘ１で示す方向に移動させる。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。

レーザー光線ＬＢ１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ＬＢ１の射出を停止する。これにより、外周余剰領域ＳＡの分割予定ライン２３に非加工部２４が残った状態で、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。

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、外周余剰領域ＳＡの少なくとも一部に非加工部２４が残った状態で、レーザー加工溝２５が格子状に形成される。外周余剰領域ＳＡの少なくとも一部に、レーザー加工溝２５が形成されない部分である非加工部２４が設けられる。

分割予定ライン２３の大部分にレーザー光線ＬＢ１が照射されてレーザー加工溝２５が形成され、分割予定ライン２３の僅かな部分にレーザー光線ＬＢ１が照射されず非加工部２４が形成される。

レーザー加工溝形成ステップが終了した後、ウェーハ２の表面２Ａにデバイス２２を保護するための保護部材４を貼着する保護部材貼着ステップが実施される。図７は、保護部材貼着ステップを示す図である。図７に示すように、ウェーハ２の機能層２１と保護部材４とが対向された後、ウェーハ２の表面２Ａに、保護部材４が貼着される。保護部材４により、機能層２１のデバイス２２が保護される。保護部材４は、シート状の部材である。保護部材４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４により覆われる。

次に、改質層形成ステップについて説明する。改質層形成ステップは、レーザー加工装置３によって実施される。図８は、実施形態１に係る改質層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。図９は、実施形態１に係る改質層形成ステップにおけるレーザー加工装置３の動作を示す模式図である。

改質層形成ステップは、レーザー加工溝形成ステップ及び保護部材貼着ステップの後に実施される。改質層形成ステップは、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、非加工部２４を含む分割予定ライン２３に沿って、ウェーハ２の裏面２Ｂ側から照射し、基板２０の内部に改質層２６を形成するステップである。

改質層形成ステップにおいては、非加工部２４を含むウェーハ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、基板２０の内部に格子状の改質層２６が形成される。

図８及び図９に示すように、改質層形成ステップにおいては、保護部材４とチャックテーブル３１の保持面とが対向し、ウェーハ２の裏面２Ｂが上方を向くように、保護部材４及びウェーハ２がチャックテーブル３１に保持される。

保護部材４及びウェーハ２がチャックテーブル３１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において第１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において第１方向と直交する第２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、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、非加工部２４を含む分割予定ライン２３の一端部にもレーザー光線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。すなわち、制御手段４０は、非加工部２４に対応する基板２０の一部にもレーザー光線ＬＢ２が照射されるように、ウェーハ２の位置を調整する。

非加工部２４にもレーザー光線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９の矢印Ｘ２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。

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。

改質層形成ステップは、非加工部２４の改質層２６を赤外線撮像手段３３Ｂで撮像し、所望のレーザー光線ＬＢ２の照射位置と改質層２６の位置とのずれ量を加工位置補正情報として検出するずれ量検出ステップと、加工位置補正情報に基づいてレーザー光線ＬＢ２の照射位置を補正する位置補正ステップと、を含む。以下、ずれ量検出ステップ及び位置補正ステップについて説明する。

ずれ量検出ステップは、レーザー光線ＬＢ２の照射により形成された改質層２６の位置を、赤外線撮像手段３３Ｂを使ってチェックするカーフチェックを含む。カーフチェックは、赤外線撮像手段３３Ｂを使って、改質層２６を撮像する処理を含む。改質層２６は、レーザー加工溝２５と重ならない位置で撮像される。すなわち、カーフチェックにおいては、レーザー加工溝２５が形成されていない非加工部２４に設けられた改質層２６が赤外線撮像手段３３Ｂによって撮像される。

図１０は、ずれ量検出ステップにおける赤外線撮像手段３３Ｂの動作を示す模式図である。ずれ量検出ステップにおいては、非加工部２４の改質層２６が赤外線撮像手段３３Ｂで撮像される。

図１０に示すように、保護部材４とチャックテーブル３１の保持面とが対向し、ウェーハ２の裏面２Ｂが上方を向くように、保護部材４及びウェーハ２がチャックテーブル３１に保持される。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、非加工部２４に設けられている改質層２６を赤外線撮像手段３３Ｂの撮像位置に配置する。制御手段４０は、赤外線撮像手段３３Ｂを使って、非加工部２４の改質層２６の画像データを取得する。赤外線撮像手段３３Ｂは、赤外光線でウェーハ２を照明して、改質層２６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の内部に設けられている改質層２６が撮像される。赤外線撮像手段３３Ｂの撮像位置に改質層２６が配置され赤外線撮像手段３３Ｂで改質層２６が撮像されているときのチャックテーブル３１のＸ軸方向の位置及びＹ軸方向の位置は、位置検出装置３８によって検出される。また、赤外線撮像手段３３Ｂの撮像位置は非加工部２４に対応する。位置検出装置３８によって規定される座標系内における赤外線撮像手段３３Ｂの撮像位置は既知データである。したがって、制御手段４０は、赤外線撮像手段３３Ｂによって撮像された、位置検出装置３８によって規定される座標系内における改質層２６の位置データを取得可能である。

制御手段４０は、赤外線撮像手段３３Ｂを使って取得された改質層２６の位置と、所望のレーザー光線ＬＢ２の照射位置とのずれ量を加工位置補正情報として算出する。所望のレーザー光線ＬＢ２の照射位置を示す目標位置データは、位置検出装置３８の座標系内において規定される。制御手段４０は、レーザー光線ＬＢ２の目標位置データと、赤外線撮像手段３３Ｂを使って取得された改質層２６の位置データとに基づいて、位置検出装置３８によって規定される座標系内における所望のレーザー光線ＬＢ２の照射位置と改質層２６の位置とのずれ量を加工位置補正情報として検出する（ずれ量検出ステップ）。制御手段４０は、検出した加工位置補正情報に基づいて、レーザー光線ＬＢ２の照射位置を補正するための補正量を算出し、その補正量に基づいて、レーザー光線ＬＢ２の照射位置を補正する（位置補正ステップ）。

図１１は、赤外線撮像手段３３Ｂによって取得された非加工部２４の改質層２６の画像データを表示する表示装置３９の表示例を示す図である。図１１に示すように、改質層２６がレーザー加工溝２５と重ならない位置で撮像されることにより、改質層２６の画像データの視認性は向上する。そのため、ずれ量検出ステップは精度良く実施される。

図１２は、改質層２６がレーザー加工溝２５と重なる位置で撮像されたときの改質層２６の画像データを表示する表示装置３９の表示例を示す図である。赤外線撮像手段３３Ｂは、ウェーハ２の画像データを、ウェーハ２の裏面２Ｂ側から取得する。赤外線撮像手段３３Ｂは、赤外線を使ってウェーハ２を撮像するため、ウェーハ２の内部に形成された改質層２６のみならず、ウェーハ２の表面２Ａに形成されたレーザー加工溝２５も撮像する。そのため、図１２に示すように、改質層２６とレーザー加工溝２５とが重なった画像データが取得される可能性がある。その結果、改質層２６の位置（レーザー光線ＬＢ２の照射位置）を確認するカーフチェックにおいて、先に形成されているレーザー加工溝２５の陰影の影響で改質層２６の陰影を認識し難くなり、所望のレーザー光線ＬＢ２の照射位置と改質層２６の位置とのずれ量である加工位置補正情報を高精度に検出することが困難となる。

改質層２６がレーザー加工溝２５と重ならない位置で撮像されることにより、加工位置補正情報を高精度に検出することができる。

次に、分割ステップについて説明する。分割ステップは、研削装置５によって実施される。図１３は、実施形態１に係る分割ステップにおける研削装置５の動作を示す斜視図である。図１４は、実施形態１に係る分割ステップにおける研削装置５の動作を示す正面図である。図１５は、実施形態１に係る分割ステップが実施されたウェーハ２の要部を示す断面図である。

分割ステップは、ずれ量検出ステップ及び位置補正ステップを含む改質層形成ステップの後に実施される。分割ステップは、ウェーハ２に外力を付与して個々のデバイスチップに分割するステップである。

図１３及び図１４に示すように、研削装置５は、保護部材４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とを備えている。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、矢印５１aで示す方向に回転可能である。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、アクチュエータを含む回転駆動機構によって回転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５２７によって固定される。

次に、研削装置５を用いる分割ステップの動作について説明する。研削装置５を用いる分割ステップは、ウェーハ２の裏面を研削する裏面研削ステップを含む。

図１３に示すように、ウェーハ２が保護部材４を介してチャックテーブル５１の保持面に保持される。保持部材４とチャックテーブル５１の保持面とが対向し、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４を介してウェーハ２を保持する（ウェーハ保持ステップ）。

ウェーハ２が保護部材４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５１ａ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５２４ａ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、図１４に示すように、研削砥石５２６とウェーハ２の裏面２Ｂとが接触される。矢印５２４ｂ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（裏面研削ステップ）。

ウェーハ２の裏面２Ｂが研削されることにより、基板２０の厚みが薄くなる。改質層２６が形成されている部分の強度は低下しており、破断起点となる。薄くなった基板２０は、分割予定ライン２３に沿って形成された改質層２６に沿って分断される。また、基板２０の表面２０Ａに設けられている機能層２１には分割予定ライン２３に沿ってレーザー加工溝２５が形成されている。そのため、改質層２６から伸展した亀裂が加工溝２５へと伸展し、機能層２１も分割予定ライン２３に沿って分割される。

以上説明したように、実施形態１によれば、少なくとも一部の外周余剰領域ＳＡの分割予定ライン２３に非加工部２４を残してレーザー加工溝２５が形成された後、レーザー光線ＬＢ２の照射によりウェーハ２の内部に改質層２６が形成され、改質層２６がレーザー加工溝２５と重ならない位置で撮像されることにより、改質層２６の位置ずれが正確に検出される。したがって、正確に検出された改質層２６の位置ずれに基づいて、レーザー光線ＬＢ２の照射位置を補正する処理を精度良く実施することができる。

［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、分割ステップの別の実施例について説明する。実施形態２に係る分割ステップでは、分割装置８が使用される。図１６は、実施形態２に係る分割ステップにおけるウェーハ２を示す斜視図である。図１７及び図１８は、実施形態２に係る分割ステップにおける分割装置８の動作を示す正面図である。

上述の実施形態１と同様、レーザー加工装置３を用いて、レーザー加工溝形成ステップ（ＳＰ１）と、ずれ量検出ステップ及び位置補正ステップを含む改質層形成ステップ（ＳＰ２）とが実施される。

改質層形成ステップが実施された後、図１６に示すように、ウェーハ２の表面２Ａから保護部材４が外されるとともに、ウェーハ２の裏面２Ｂに環状のフレーム６に装着されたダイシングテープ７が貼着される。ダイシングテープ７は、例えば、ポリオレフィンのような合成樹脂シートである。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の表面に貼着される。

次に、ダイシングテープ７に貼着されたウェーハ２が分割装置８に設置される。図１７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に装着されたダイシングテープ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の上面は、フレーム６が載置される載置面８１１ａである。載置面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を上下方向に移動可能な支持手段８３を有する。支持手段８３は、複数のエアシリンダ８３１を有する。エアシリンダ８３１のピストンロッド８３２がフレーム保持部材８１１の下面に連結される。複数のエアシリンダ８３１を含む支持手段８３は、フレーム保持部材８１１の載置面８１１ａが、拡張ドラム８２１の上端と略同一高さとなる基準位置と、拡張ドラム８２１の上端より所定量下方の拡張位置との間を上下方向に移動するように、フレーム保持部材８１１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１６に示したように、分割予定ライン２３に沿ってレーザー加工溝２５及び改質層２６が形成されているウェーハ２がダイシングテープ７に支持される。図１７に示すように、ダイシングテープ７を介してウェーハ２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の載置面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。

次に、支持手段８３の複数のエアシリンダ８３１が作動され、フレーム保持部材８１１が図１８に示す拡張位置に下降される。これにより、フレーム保持部材８１１の載置面８１１ａに固定されている環状のフレーム６も下降する。そのため、図１８に示すように、環状のフレーム６に装着されたダイシングテープ７は、拡張ドラム８２１の上端部に当接し、拡張する（テープ拡張ステップ）。その結果、ダイシングテープ７に貼着されているウェーハ２には放射状の引張力が作用する。ウェーハ２に放射状の引張力が作用すると、分割予定ライン２３に沿って形成された改質層２６を破断起点として、ウェーハ２の基板２０が分割予定ライン２３に沿って分割される。また、機能層２１にはレーザー加工溝２５が形成されているので、機能層２１も分割予定ライン２３に沿って分割される。

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。

２ ウェーハ
２Ａ 表面
２Ｂ 裏面
３ レーザー加工装置
４ 保護部材
２０ 基板
２１ 機能層
２２ デバイス
２３ 分割予定ライン
２４ 非加工部
２５ レーザー加工溝
２６ 改質層
３１ チャックテーブル
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
ＬＢ１ レーザー光線
ＬＢ２ レーザー光線
ＤＡ デバイス領域
ＳＡ 外周余剰領域

Claims (2)

1. 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、区画された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るウェーハの加工方法であって、
   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照射し、少なくとも一部の外周余剰領域の該分割予定ラインに非加工部を残して、該分割予定ラインに沿ったレーザー加工溝を形成し、該機能層を分断するレーザー加工溝形成ステップと、
   該レーザー加工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、該非加工部を含む該分割予定ラインに沿って、ウェーハの裏面側から照射し、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、
   該改質層形成ステップを実施した後、ウェーハに外力を付与して個々のデバイスチップに分割する分割ステップと、を含み、
   該改質層形成ステップでは、
   該非加工部の該改質層を赤外線撮像手段で撮像し、所望のレーザー光線照射位置と該改質層の位置とのずれ量を加工位置補正情報として検出するずれ量検出ステップと、
   該加工位置補正情報に基づいてレーザー光線の照射位置を補正する位置補正ステップと、を備え、
   該改質層が該レーザー加工溝と重ならない位置で撮像されることを特徴とするウェーハの加工方法。
2. 該レーザー光線照射位置は、該赤外線撮像手段で撮像した該分割予定ライン、又は該レーザー加工溝に対応することを特徴とする請求項１記載のウェーハの加工方法。

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