JP2020021875A - ウェーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】偏光膜が形成されたウェーハを効率的に分割する。【解決手段】表面に偏光膜が形成されたウェーハを分割予定ラインに沿って分割するウェーハの加工方法であって、表面とは反対側のウェーハの裏面側を、環状のフレームに装着された支持テープに貼り付けるフレーム支持ステップと、フレーム支持ステップの後に、直線偏光のレーザービームが偏光膜を透過するように直線偏光の偏光方向を制御して、ウェーハの内部に集光点を位置付けるように、偏光膜のウェーハとは反対側に位置する外面側からウェーハに対して透過性を有する波長のレーザービームを分割予定ラインに沿って照射することにより、ウェーハの内部に改質層を形成する改質層形成ステップと、改質層形成ステップの後に、ウェーハに外力を付与し、ウェーハを分割予定ラインに沿って分割する分割ステップと、を含むウェーハの加工方法を提供する。【選択図】図３

Description

本発明は、ウェーハにレーザービームを照射してウェーハの内部に改質層を形成することによって、ウェーハを分割するウェーハの加工方法に関する。

半導体ウェーハ、光デバイスウェーハ等のウェーハの加工方法として、ウェーハ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改質層を起点にウェーハを個々のチップに分割する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の加工方法では、ウェーハに対して透過性を有する（即ち、ウェーハを透過する）波長のレーザービームがウェーハ内部に集光するように当該レーザービームをウェーハの表面側からウェーハに照射して、ウェーハの分割予定ラインに沿ってウェーハの内部に改質層を形成する。そして、ウェーハに外力を付与することにより、改質層を起点としてウェーハを分割する。

改質層を形成するウェーハの表面に偏光膜が設けられている状態で、ウェーハを透過する波長のレーザービームをウェーハの表面側からウェーハに照射すると、偏光膜がレーザービームのエネルギーを吸収することにより、偏光膜がレーザービームでアブレーションされる場合がある。アブレーションされた偏光膜の材料はデブリ（debris）となり、レーザービームが出射される集光レンズにこのデブリが付着するという問題がある。

また、レーザービームの偏光状態を制御することなく、ウェーハの偏光膜側からウェーハを透過する波長のレーザービームをウェーハに照射しても、偏光膜の性質上、特定の偏光成分を持つレーザービームしか偏光膜を透過できないので、ウェーハ内部の改質層の形成が不完全になる。

なお、半導体ウェーハ上に金属、酸化物、窒化物、有機材料等の膜が形成されている場合に、この膜にレーザービームを照射して金属等の膜を部分的に除去した上で、半導体ウェーハの分割予定ラインに沿って半導体ウェーハの内部に改質層を形成する方法が知られている（例えば、特許文献２及び３参照）。

特開２００９−３４７２３号公報 特開２００５−１１６８４４号公報 特開２００８−２７７４１４号公報

特許文献２及び３のように、半導体ウェーハ上の金属等の膜をレーザービームにより部分的に除去する場合、この除去工程に要する時間の分だけ半導体ウェーハの加工に要する時間が長くなるという問題がある。

本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、偏光膜が形成されたウェーハを効率的に分割することを目的とする。

本発明の一態様によれば、表面に偏光膜が形成されたウェーハを分割予定ラインに沿って分割するウェーハの加工方法であって、該表面とは反対側の該ウェーハの裏面側を、環状のフレームに装着された支持テープに貼り付けるフレーム支持ステップと、該フレーム支持ステップの後に、直線偏光のレーザービームが該偏光膜を透過するように直線偏光の偏光方向を制御して、該ウェーハの内部に集光点を位置付けるように、該偏光膜の該ウェーハとは反対側に位置する外面側から該ウェーハに対して透過性を有する波長の該レーザービームを該分割予定ラインに沿って照射することにより、該ウェーハの内部に改質層を形成する改質層形成ステップと、該改質層形成ステップの後に、該ウェーハに外力を付与し、該ウェーハを該分割予定ラインに沿って分割する分割ステップと、を含むウェーハの加工方法が提供される。

好ましくは、ウェーハの加工方法は、該改質層形成ステップの前に、該ウェーハの該偏光膜の該外面側に液状の保護材料を塗布して保護膜を形成する保護膜被覆ステップと、該改質層形成ステップの後に、該保護膜を除去する保護膜除去ステップと、をさらに含む。

また、好ましくは、該ウェーハはガラスである。

本発明に係るウェーハの加工方法では、直線偏光のレーザービームが偏光膜を透過するようにレーザービームの偏光方向を制御するので、偏光膜を除去しなくても、レーザービームをウェーハの内部に到達させることができる。それゆえ、偏光膜の除去工程を省略することができ、ウェーハの加工に要する時間を短縮できる。

ウェーハの裏面側を支持テープに貼り付けるウェーハ支持ステップ（Ｓ１０）を示す斜視図である。 ウェーハの第１方向に沿って改質層を形成する第１の改質層形成ステップ（Ｓ２０）におけるウェーハユニット及びレーザー加工装置の斜視図である。 第１の改質層形成ステップ（Ｓ２０）で、レーザービームの直線偏光の偏光方向を制御してウェーハに改質層を形成する様子を示す図である。 ウェーハの第２方向に沿って改質層を形成する第２の改質層形成ステップ（Ｓ３０）におけるウェーハユニット及びレーザー加工装置の斜視図である。 第２の改質層形成ステップ（Ｓ３０）で、レーザービームの直線偏光の偏光方向を制御してウェーハに改質層を形成する様子を示す図である。 ウェーハを分割する分割ステップ（Ｓ４０）を示す一部断面側面図である。 第１実施形態に係る加工方法のフローチャートである。 図８（Ａ）は、第２実施形態に係るエキスパンド装置上に固定されたウェーハユニットを示す一部断面側面図であり、図８（Ｂ）は、第２実施形態に係る分割ステップ（Ｓ４５）を示す一部断面側面図である。 第３実施形態で使用される保護膜塗布洗浄装置の斜視図である。 図１０（Ａ）は、保護膜被覆ステップ（Ｓ１５）を示す一部断面側面図であり、図１０（Ｂ）は、第１の改質層形成ステップ（Ｓ２０）を示す一部断面側面図であり、図１０（Ｃ）は、保護膜除去ステップ（Ｓ３５）を示す一部断面側面図である。 第３実施形態に係る加工方法のフローチャートである。 比較例に係る第１の改質層形成ステップ（Ｓ２０）を示す一部断面側面図である。

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。図１から図６は、第１実施形態に係るウェーハ１１の加工における各ステップ、加工に用いる装置等を示す図である。また、図７は、第１実施形態に係る加工方法のフローチャートである。

図１は、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側を支持テープ１７ｂに貼り付けるウェーハ支持ステップ（Ｓ１０）を示す斜視図である。樹脂等で形成されている支持テープ１７ｂは、環状のフレーム１７ａの開口よりも大きな径を有している。支持テープ（ダイシングテープ）１７ｂの周辺部は、金属で形成された環状のフレーム１７ａに貼り付けられており、支持テープ１７ｂの中央部は、フレーム１７ａの開口で露出している。

支持テープ１７ｂは、例えば、基材層と、当該基材層上の全面に設けられた粘着層とを有する。粘着層は、例えば、紫外線硬化型の樹脂層であり、フレーム１７ａ等に対して強力な粘着力を発揮する。フレーム１７ａの開口には支持テープ１７ｂの粘着層が露出している。

本実施形態のウェーハ１１は、可視光線（例えば、３６０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下）に対して透明であるガラスからなる板状基板であるが、ウェーハ１１のガラスの種類は、特に限定されない。ウェーハ１１のガラスは、アルカリガラス、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス等の各種ガラスであってよい。

なお、ウェーハ１１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば、シリコン等の半導体、セラミックス、樹脂、金属等の材料でなる基板等をウェーハ１１として用いることもできる。

ウェーハ１１は、例えば、１００μｍ以上１０００μｍ未満の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）を有する。本実施形態のウェーハ１１は７３０μｍの厚さを有する。また、ウェーハ１１は、平面視で長辺と短辺とを有する矩形状に形成されている。

本実施形態では、ウェーハ１１の長辺と平行な方向を第１方向とし、ウェーハ１１の短辺と平行な方向を第２方向とする。なお、図１では、第１方向を数字１で示し、第２方向を数字２で示す。

裏面１１ｂとは反対側のウェーハ１１の表面１１ａ側は、互いに交差する複数の分割予定ライン（ストリート）１１ｃによって複数の領域に区画される。本実施形態では、分割予定ライン１１ｃで区画される各領域は、２０ｍｍ角の矩形領域である。

なお、本実施形態のウェーハ１１における各領域の表面１１ａ側には、デバイス等が形成されていない。また、本実施形態のウェーハ１１の表面１１ａ側は、直線状の分割予定ライン１１ｃによって矩形状の領域に区画されるが、分割予定ライン１１ｃを曲線状にして、曲線状の分割予定ライン１１ｃによってウェーハ１１の表面１１ａ側を円形状の領域に区画してもよい。

ウェーハ１１の表面１１ａ上の全面には、偏光膜１３が形成されている。偏光膜１３もウェーハ１１と同様に分割予定ライン１１ｃによって複数の領域に区画される。偏光膜１３は、ウェーハ１１の第１方向に沿った長手部を有する複数の凸部を備える。つまり、複数の凸部の各々は、第１方向に沿ってストライプ状に形成されている。第２方向で隣接する２つの凸部は所定の間隔を空けて設けられており、この２つの凸部の間には溝が形成されている。図１では、この溝を偏光膜１３中に線で示している。

偏光膜１３の凸部は、金属材料で形成されて光を反射する反射層と、反射層上に半導体材料で形成され光を吸収する吸収層との積層構造で構成されている。偏光膜１３は、凸部の表面と、２つの凸部の間に位置する溝の底部でウェーハ１１の表面１１ａとに接する酸化膜を更に含む。当該酸化膜は、ウェーハ１１上に複数の凸部を形成した後、例えば、熱酸化等の酸化工程を経て形成される。酸化膜は凸部の高さよりも十分に薄く、酸化膜は２つの凸部間の溝を完全には充填しない。

本実施形態の偏光膜１３は、上述の様に無機材料で形成された、いわゆるワイヤーグリッド偏光膜であるが、偏光膜１３の材質、形状、構造等は特に制限されない。例えば、偏光膜１３として、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）にヨウ素イオン等を配向させて形成された有機材料の偏光膜等を用いることもでき、その他の偏光膜を用いることもできる。

なお、図１では、分割予定ライン１１ｃを説明するために、偏光膜１３とウェーハ１１とを離して示しているが、偏光膜１３はウェーハ１１の表面１１ａに接して設けられており、偏光膜１３とウェーハ１１とは積層体１５を構成している。

ウェーハ支持ステップ（Ｓ１０）では、フレーム１７ａの開口に露出した支持テープ１７ｂの粘着層に、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側を貼り付ける。これにより、フレーム１７ａ、支持テープ１７ｂ及び積層体１５が一体化されたウェーハユニット１９を形成する（図２を参照）。

本実施形態では、上述のウェーハ支持ステップ（Ｓ１０）の後に、レーザービームＬを偏光膜１３のウェーハ１１とは反対側に位置する外面１３ａ側からウェーハ１１に照射して、改質層１１ｄ（図３を参照）を形成する（第１の改質層形成ステップ（Ｓ２０））。

第１の改質層形成ステップ（Ｓ２０）は、レーザー加工装置２０を用いて行われる。図２は、ウェーハ１１の第１方向に沿って改質層１１ｄを形成する第１の改質層形成ステップ（Ｓ２０）におけるウェーハユニット１９及びレーザー加工装置２０の斜視図である。

図３は、ウェーハ１１の第１方向に沿って改質層１１ｄを形成する第１の改質層形成ステップ（Ｓ２０）で、直線偏光であるレーザービームＬの偏光方向を制御してウェーハ１１に改質層１１ｄを形成する様子を示す図である。なお、本実施形態におけるレーザービームＬの偏光状態は、レーザービームＬの進行方向に対して電場及び磁場が各々特定の方向に振動する直線偏光である。

図２に示す様に、レーザー加工装置２０のチャックテーブル２８の上面には、支持テープ１７ｂの基材層の裏面（即ち、支持テープ１７ｂの基材層の粘着層とは反対側の面）が接するよう、ウェーハユニット１９が配置される。

チャックテーブル２８は、ウェーハ１１よりも大きな円形状の上面を有しており、当該上面はＸ軸方向及びＹ軸方向に対して概ね平行に形成されている。チャックテーブル２８の上面の中央領域には、多孔質セラミックス等で形成されたポーラス板が設けられている。

ポーラス板は、チャックテーブル２８の内部に形成された吸引路（不図示）等を介して真空ポンプ等の吸引手段（不図示）に接続されている。ポーラス板及び吸引路を介して吸引手段の負圧をウェーハ１１に作用させることで、ポーラス板の上面はウェーハ１１を吸引保持する保持面２８ａ（図３等を参照）として機能する。

チャックテーブル２８の下方には、移動機構（不図示）が設けられており、チャックテーブル２８は、この移動機構によりＸ軸方向（即ち、加工送り方向。図２中に両矢印で示し、図３中のチャックテーブル２８の下に記号で示す。）及びＹ軸方向に移動できる。ただし、必ずしもＸ及びＹ軸方向の両方向にチャックテーブル２８を移動させなくてもよく、Ｘ軸方向にのみチャックテーブル２８を移動させてもよい。

チャックテーブル２８は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、Ｚ軸方向（鉛直方向）に概ね平行な回転軸の周りに回転することができる。チャックテーブル２８を所定角度だけ回転させることにより、保持面２８ａによって吸引保持されたウェーハユニット１９は同じ所定角度だけ回転させられる。これにより、レーザー加工装置２０に対するウェーハ１１のＸ−Ｙ平面での向きが調節される。

図２に示す第１の改質層形成ステップ（Ｓ２０）では、ウェーハユニット１９を回転させることにより、ウェーハ１１の第１方向とレーザー加工装置２０のＸ軸方向とが平行になるように、ウェーハ１１のＸ−Ｙ平面での向きが調節されている。

チャックテーブル２８に対向する位置には、ウェーハ１１に対してレーザービームＬを照射するレーザー照射ユニット２２が設けられている。また、レーザー照射ユニット２２は、その先端部に設けられ高さ方向がＺ軸方向と略平行な円筒形状のレーザー加工ヘッド２４を有する。レーザー加工ヘッド２４は、チャックテーブル２８側の下端からパルス状のレーザービームＬを出射する。

レーザー照射ユニット２２は、レーザー加工ヘッド２４の近傍に配置された撮像ユニット２６を更に有する。撮像ユニット２６により撮像された積層体１５の画像は、積層体１５とレーザー加工ヘッド２４との位置合わせ等に利用される。

図３に示す様に、レーザー照射ユニット２２は、レーザー発振器２２ａを有している。レーザー発振器２２ａから出射されたレーザービームＬは、レーザー加工ヘッド２４に入射する。

レーザー加工ヘッド２４へ入射したレーザービームＬは、レーザー加工ヘッド２４中のミラー２４ｃで反射してその進行方向が略９０度方向変わる。その結果、レーザービームＬは、Ｚ軸方向に沿ってチャックテーブル２８へ向かって入射する。

レーザー加工ヘッド２４は、レーザービームＬを集光する集光レンズ２４ａを内部に有しており、レーザービームＬは、この集光レンズ２４ａからレーザー加工ヘッド２４外へ出射される。集光レンズ２４ａは、レーザービームＬの集光点をウェーハ１１の内部に位置付ける機能を有する。

レーザービームＬは、ウェーハ１１に対して透過性を有する（即ち、ウェーハ１１を透過する）所定の波長を有する。所定の波長は、例えば、１０６４ｎｍ程度又は１３００ｎｍ程度である。また、レーザービームＬの平均パワーは、例えば１．０Ｗである。

レーザー加工ヘッド２４は、ミラー２４ｃと集光レンズ２４ａとの間に波長板２４ｂを有している。本実施形態の波長板２４ｂは、円筒形状のレーザー加工ヘッド２４の中心軸を回転軸としてＸ−Ｙ平面と平行な面内で回転できるように、レーザー加工ヘッド２４内に収容されている。

レーザー加工ヘッド２４は、波長板２４ｂを回転させる回転機構を有する。この回転機構の回転角度は、例えば手動で調節可能であるが、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術で形成された小型のロータリーアクチュエーターで調節されてもよい。

波長板２４ｂは、レーザービームＬの偏光方向を変える機能を有する。波長板２４ｂは、例えば、λ／２波長板（即ち、半波長板）であり、レーザービームＬの進行方向に垂直な面内で、直線偏光の偏光方向を任意の角度だけ回転させることができる。

例えば、レーザービームＬの偏光方向がλ／２波長板の光学軸（高速軸ともいう）に対して反時計回りに角度θだけ傾いている場合に、λ／２波長板を透過したレーザービームＬの偏光方向は、λ／２波長板の光学軸に対して時計回りに角度θだけ傾く。つまり、レーザービームＬの偏光方向は、λ／２波長板の透過前と透過後とで角度２θだけ回転する。仮に、角度θを４５度とすれば、λ／２波長板を透過したレーザービームＬの偏光方向は９０度回転する。

レーザー発振器２２ａから出射されるレーザービームＬの偏光方向は、予め定められている。それゆえ、波長板２４ｂの光学軸を回転させてその向きを適宜調節することにより、レーザービームＬの偏光方向をレーザービームＬの進行方向に垂直な面内で回転させることができる。これにより、レーザービームＬの偏光方向を制御できる。

波長板２４ｂにより、レーザービームＬの偏光方向を偏光膜１３に対して調節することで、レーザービームＬが偏光膜１３に吸収・反射されるか、及び、レーザービームＬが偏光膜１３を透過するかを調節できる。

本実施形態の偏光膜１３はワイヤーグリッド偏光膜であるので、レーザービームＬの偏光方向が、ストライプ状である凸部の延伸方向（溝の延伸方向でもある）と直交する場合に、レーザービームＬは偏光膜１３を透過する。これに対して、レーザービームＬの偏光方向が、ストライプ状である凸部の延伸方向と平行である場合に、レーザービームＬは偏光膜１３に吸収又は反射される。

図３に示す第１の改質層形成ステップ（Ｓ２０）では、レーザービームＬの偏光方向をウェーハ１１の第１方向と直交させる。これにより、外面１３ａ側から照射されたレーザービームＬは、偏光膜１３を透過する。

第１の改質層形成ステップ（Ｓ２０）では、まず、レーザー加工装置２０のＸ軸方向とウェーハ１１の第１方向とが平行となる様に、チャックテーブル２８を回転させる。そして、レーザー加工ヘッド２４とチャックテーブル２８とを相対的にＸ軸方向に動かしつつ、レーザー加工ヘッド２４から積層体１５に対してレーザービームＬを照射する。

本実施形態では、ウェーハ１１の第１方向の一端から他端までレーザービームＬを照射するように、チャックテーブル２８をＸ軸方向に沿って移動させることで、ウェーハ１１の第１方向と平行な分割予定ライン１１ｃ（図１を参照）に沿って直線状にレーザービームＬを照射する（１回（即ち、１パス）のレーザービームＬの照射）。直線状にレーザービームＬを照射するときのチャックテーブル２８の移動速度は、例えば、５００ｍｍ／ｓである。

本実施形態では、偏光膜１３を透過したレーザービームＬの集光点を、ウェーハ１１の内部の特定の深さに位置付ける。集光点には多光子吸収が生じ、ウェーハ１１が変質する。これにより、機械的強度等が低下した改質層１１ｄが形成される。改質層１１ｄは、例えば、ウェーハ１１が部分的に溶融した領域である。

本実施形態では、集光点の深さ位置を変えて、上述の１回のレーザービームＬの照射を繰り返す。これにより、ウェーハ１１内部の異なる深さ位置に改質層１１ｄを形成する。集光点の深さ位置を変えて５回から１０回（例えば、８回）、レーザービームＬを照射して、ウェーハ１１の厚さ方向で隣接する改質層１１ｄが互いに接続された複数の改質層１１ｄを形成する（図６を参照）。

次に、第２の改質層形成ステップ（Ｓ３０）について説明する。図４は、ウェーハ１１の第２方向に沿って改質層１１ｄを形成する第２の改質層形成ステップ（Ｓ３０）におけるウェーハユニット１９及びレーザー加工装置２０の斜視図である。

第２の改質層形成ステップ（Ｓ３０）では、第１の改質層形成ステップ（Ｓ２０）におけるチャックテーブル２８の向きを９０度回転させる。これにより、レーザー加工装置２０のＸ軸方向とウェーハ１１の第２方向とが平行になる。

第２の改質層形成ステップ（Ｓ３０）における偏光膜１３の凸部の延伸方向は、図２に示す第１の改質層形成ステップ（Ｓ２０）における凸部の延伸方向と直交する。それゆえ、仮に、レーザービームＬの偏光方向が第１の改質層形成ステップ（Ｓ２０）と同じである場合には、レーザービームＬは偏光膜１３により吸収又は反射される。

そこで、レーザー加工ヘッド２４内の回転機構を用いて、波長板２４ｂを４５度回転させる。これにより、レーザービームＬの偏光方向は、レーザービームＬの進行方向に垂直な面内で９０度回転されて、偏光膜１３の凸部の延伸方向と直交する。

図５は、第２の改質層形成ステップ（Ｓ３０）で、レーザービームＬの直線偏光の偏光方向を制御してウェーハ１１に改質層１１ｄを形成する様子を示す図である。なお、本明細書では、第１の改質層形成ステップ（Ｓ２０）及び第２の改質層形成ステップ（Ｓ３０）の両方を合わせて、改質層形成ステップと称する場合がある。

第２の改質層形成ステップ（Ｓ３０）では、レーザービームＬの偏光方向が偏光膜１３の凸部の延伸方向と直交するので、偏光膜１３の外面１３ａ側から照射されたレーザービームＬは、偏光膜１３を透過する。

第２の改質層形成ステップ（Ｓ３０）では、ウェーハ１１の第２方向の一端から他端まで直線状にレーザービームＬを照射するように、チャックテーブル２８をＸ軸方向に沿って移動させることで、レーザービームＬをウェーハ１１の第２方向と平行な分割予定ライン１１ｃに沿って照射する。なお、チャックテーブル２８の移動方向を、図４中に両矢印で示し、図５中のチャックテーブル２８の下に記号で示す。

ウェーハ１１の第１方向の異なる複数の位置で、ウェーハ１１の第２方向の一端から他端まで直線状にレーザービームＬを次々に照射することで、ウェーハ１１の第２方向と平行な全ての分割予定ライン１１ｃに沿って改質層１１ｄを形成する。直線状にレーザービームＬを照射するときのチャックテーブル２８の移動速度は、例えば、５００ｍｍ／ｓである。

第２の改質層形成ステップ（Ｓ３０）では、第１の改質層形成ステップ（Ｓ２０）と同様に、１つの分割予定ライン１１ｃに沿って、集光点の深さ位置を変えて複数回レーザービームＬを照射することで、ウェーハ１１内部の異なる深さ位置に改質層１１ｄを形成する。

複数の改質層１１ｄを形成するとき、最も表面１１ａに近い位置の改質層１１ｄから表面１１ａまで至るクラック１１ｅが形成される。同様に、最も裏面１１ｂに近い位置の改質層１１ｄから裏面１１ｂまで至るクラック１１ｅが形成される（図６を参照。なお、図６では、Ｘ軸方向で改質層１１ｄ及びクラック１１ｅと重なる分割予定ライン１１ｃの記載を省略している）。

上述の様に本実施形態では、レーザービームＬが偏光膜１３を透過するようにレーザービームＬの偏光方向を制御するので、偏光膜１３を除去しなくても、レーザービームＬをウェーハ１１内部に到達させることができる。それゆえ、偏光膜１３の除去工程を省略することができる。従って、ウェーハ１１の加工に要する時間を短縮できる。

改質層形成ステップ（Ｓ３０）の後に、分割装置（ブレーキング装置）３０を用いてウェーハ１１に外力を付与し、ウェーハ１１を分割予定ライン１１ｃに沿って分割する。図６は、ウェーハ１１を分割する分割ステップ（Ｓ４０）を示す一部断面側面図である。

分割ステップ（Ｓ４０）は、例えば、図６に示す分割装置３０を用いて行われる。本実施形態の分割装置３０は、ウェーハユニット１９の支持テープ１７ｂ側が配置される支持台３２を有する。また、分割装置３０は、支持台３２に支持されたウェーハ１１の表面１１ａ側に対して応力を加える押圧刃３４を有する。

分割ステップ（Ｓ４０）では、まず、支持台３２上にウェーハユニット１９を配置する。そして、ウェーハ１１の表面１１ａ側の分割予定ライン１１ｃに対して押圧刃３４を押し当てる。これにより、改質層１１ｄ及びクラック１１ｅ（即ち、分割予定ライン１１ｃ）に沿ってウェーハ１１は複数のチップ１１ｆ（図８（Ｂ）参照）に分割される。

なお、本実施形態では、偏光膜１３が設けられているウェーハ１１の表面１１ａ側をチャックテーブル２８で保持しない。それゆえ、偏光膜１３がチャックテーブル２８と接触することにより破壊されることを防止できる。

ウェーハ１１から分割して形成される各チップ１１ｆは、例えば、プロジェクター装置に用いられる偏光素子である。プロジェクター装置は人が視認できる映像をスクリーンに投影するための装置であるので、ウェーハ１１としては、可視光線に対して透明であるガラスが好適である。

ところで、偏光膜１３を有するウェーハ１１を押圧刃３４ではなく切削装置により切削して分割することも考えられる。しかしながら、切削時に、切削装置のブレードと、ブレード及びウェーハ１１の接触点（即ち、加工点）とに供給される切削水により、分割予定ライン１１ｃ以外の領域の偏光膜１３も破壊される。それゆえ、偏光膜１３付きウェーハ１１を分割するときには、本実施形態の様に、分割予定ライン１１ｃ以外の領域の偏光膜１３に負荷がかからない方法で分割することが望ましい。

ところで、本実施形態では、第２の改質層形成ステップ（Ｓ３０）でチャックテーブル２８を９０度回転させたが、第１変形例に係る第２の改質層形成ステップ（Ｓ３０）では、チャックテーブル２８を９０度回転させずに、チャックテーブル２８をＹ軸方向に沿って動かしてもよい。

更に、チャックテーブル２８をＹ軸方向に沿って動かすことに代えて、第２変形例に係る第２の改質層形成ステップ（Ｓ３０）では、レーザー加工ヘッド２４をＹ軸方向に沿って動かしてもよい。

第１及び第２変形例では、第１の改質層形成ステップ（Ｓ２０）における偏光膜１３の凸部の延伸方向と、レーザービームＬの偏光方向とが直交していれば、第２の改質層形成ステップ（Ｓ３０）で、チャックテーブル２８の向きとレーザービームＬの偏光方向とをそれぞれ回転させなくてよい。

また、第３変形例に係る第２の改質層形成ステップ（Ｓ３０）では、偏光膜１３の凸部の延伸方向に対して、レーザービームＬの直線偏光の偏光方向を４５度傾けてもよい。

第３変形例では、改質層１１ｄを形成するレーザービームＬのエネルギーが第１実施形態に比べて低下するが、レーザービームＬの偏光方向を９０度回転させずに、チャックテーブル２８又はレーザー加工ヘッド２４をＸ軸及びＹ軸方向に沿って動かすことでウェーハ１１に改質層１１ｄを形成できる。このため、第３変形例では、レーザー加工ヘッド２４内の回転機構が不要になる点が有利である。

次に、分割装置３０を用いた分割ステップ（Ｓ４０）に代えて、エキスパンド装置４０を用いてウェーハ１１を分割する第２実施形態を説明する。図８（Ａ）は、第２実施形態に係るエキスパンド装置４０上に固定されたウェーハユニット１９を示す一部断面側面図である。

エキスパンド装置４０は、ウェーハ１１の径よりも大きい径を有する円筒状のドラム４２を備える。また、エキスパンド装置４０は、ドラム４２の上端部を外周側から囲むように設けられたフレーム支持台４８を含むフレーム保持ユニット４４を備える。

フレーム支持台４８は、ドラム４２の径よりも大きい径の開口を有しており、ドラム４２の上端部と同様の高さに配置されている。また、フレーム支持台４８の外周側の複数箇所には、クランプ４６が設けられている。

フレーム支持台４８の上にウェーハユニット１９を載せ、クランプ４６によりウェーハユニット１９のフレーム１７ａを固定すると、ウェーハユニット１９がフレーム支持台４８により固定される。

フレーム支持台４８は、鉛直方向に沿って伸長する複数のロッド５０により支持される。各ロッド５０の下端部には、円板状のベース（不図示）により支持されており、ロッド５０を昇降させるエアシリンダ５２が設けられている。各エアシリンダ５２を引き込み状態にすると、フレーム支持台４８がドラム４２に対して引き下げられる。

分割ステップ（Ｓ４５）では、まず、エキスパンド装置４０のドラム４２の上端の高さと、フレーム支持台４８の上面の高さとが一致するように、エアシリンダ５２を作動させてフレーム支持台４８の高さを調節する。

次に、レーザー加工装置２０から搬出されたウェーハユニット１９をエキスパンド装置４０のドラム４２及びフレーム支持台４８の上に載せる。その後、クランプ４６によりフレーム支持台４８の上にウェーハユニット１９のフレーム１７ａを固定する。

次に、エアシリンダ５２を作動させてフレーム保持ユニット４４のフレーム支持台４８をドラム４２に対して引き下げる。すると、図８（Ｂ）に示す様に、支持テープ１７ｂが外周方向に拡張される。図８（Ｂ）は、第２実施形態に係る分割ステップ（Ｓ４５）を示す一部断面側面図である。

支持テープ１７ｂが外周方向に拡張されると、支持テープ１７ｂに支持されたウェーハ１１が複数のチップ１１ｆに分離され、且つ、チップ１１ｆどうしの間隔が広げられる。これにより、チップ１１ｆどうしがＸ−Ｙ平面方向で離れるので、個々のチップ１１ｆのピックアップが容易となる。

なお、第２実施形態の変形例では、分割装置３０を用いた分割ステップ（Ｓ４０）の後に、エキスパンド装置４０を用いてチップ１１ｆどうしの間隔を広げてもよい。これにより、個々のチップ１１ｆのピックアップが容易となる。

次に、第１の改質層形成ステップ（Ｓ２０）の前に偏光膜１３上に水溶性の保護膜６１を形成し、第２の改質層形成ステップ（Ｓ３０）後に保護膜６１を除去する、第３実施形態について説明する。

図９は、第３実施形態で使用される保護膜塗布洗浄装置６０の斜視図である。図１０（Ａ）は、保護膜被覆ステップ（Ｓ１５）を示す一部断面側面図であり、図１０（Ｂ）は、第１の改質層形成ステップ（Ｓ２０）を示す一部断面側面図であり、図１０（Ｃ）は、保護膜除去ステップ（Ｓ３５）を示す一部断面側面図である。また、図１１は、第３実施形態に係る加工方法のフローチャートである。

図９に示す様に、保護膜塗布洗浄装置６０は、円板状のスピンナテーブル６８を有するスピンナテーブル機構６２を備えている。スピンナテーブル６８は多孔性材料から形成された保持面６８ａを含み、保持面６８ａは流路（不図示）を介して吸引手段（不図示）に接続されている。吸引手段が負圧を作用させることにより、スピンナテーブル６８は、保持面６８ａ上に配置されたウェーハ１１を吸引保持できる。

スピンナテーブル６８の外周には、ウェーハユニット１９のフレーム１７ａを押さえる４個の振り子式のクランプ機構６６が設けられている。スピンナテーブル６８の単位時間当たりの回転数が所定値以下のときには、クランプ機構６６の爪部がフレーム１７ａから離れ、スピンナテーブル６８の単位時間当たりの回転数が所定値より大きいときには、爪部がフレーム１７ａを押さえるように、クランプ機構６６は構成されている。単位時間当たりの回転数の所定値は、例えば１０００ｒｐｍである。

スピンナテーブル６８の下方には、スピンナテーブル６８とは反対側の下面に開口（不図示）を有するカバー部材８２が設けられている。また、スピンナテーブル６８の下方には、カバー部材８２の開口を介して、スピンナテーブル６８を回転駆動するモータ７０の出力軸７０ａが連結されている。

モータ７０は円筒形状の筐体に収容されており、この筐体の周囲には複数（本実施形態では、３つ）の支持機構７２が設けられている。各支持機構７２は、支持脚７４と、支持脚７４に連結されたエアシリンダ７６とを有する。各支持機構７２は、支持脚７４によりモータ７０を支持し、エアシリンダ７６を上下方向に移動させる。

スピンナテーブル６８及びカバー部材８２の周囲には、洗浄水受け機構６４が設けられている。洗浄水受け機構６４は、使用済の洗浄水を一時的に貯留する洗浄水受け容器７８を有する。洗浄水受け容器７８の下方には、洗浄水受け容器７８を支持する複数の支持脚８０が接続されている。

洗浄水受け容器７８は、円筒状の外側壁７８ａと、外側壁７８ａよりも高さが低くカバー部材８２の下方に位置する円筒状の内側壁７８ｂと、外側壁７８ａ及び内側壁７８ｂの各底部を接続するリング状の底壁７８ｃとを有する。

底壁７８ｃの一部には、排水口７８ｄが設けられている。排水口７８ｄには、ドレンホース８４が接続されており、洗浄水受け容器７８に一時的に貯留された使用済の洗浄水は、ドレンホース８４から保護膜塗布洗浄装置６０の外へ排出される。

保護膜塗布洗浄装置６０は、スピンナテーブル６８に保持されたウェーハ１１の偏光膜１３側に液状樹脂を塗布する塗布手段８６を有する。塗布手段８６は、スピンナテーブル６８に保持されたウェーハ１１に向けて液状樹脂を吐出する吐出ノズル８８と、吐出ノズル８８を支持する概略Ｌ字形状のアーム９０とを含む。

塗布手段８６は、スピンナテーブル６８の中心部に対応する位置と、スピンナテーブル６８外の退避位置との間で、アーム９０を揺動するモータ（不図示）を更に含む。なお、吐出ノズル８８は、アーム９０を介して液状樹脂供給源（不図示）に接続されている。

液状樹脂は、保護膜６１を形成する材料である。この液状樹脂は、例えば、ＰＶＡ（ポリ・ビニール・アルコール）、ＰＥＧ（ポリ・エチレン・グリコール）、ＰＥＯ（酸化ポリエチレン）等の水溶性の樹脂である。

保護膜塗布洗浄装置６０は、積層体１５を洗浄する洗浄水供給手段９２を有する。洗浄水供給手段９２は、スピンナテーブル６８に保持された改質層形成後の積層体１５に向けて洗浄水を噴出する洗浄水ノズル９４と、洗浄水ノズル９４を支持する概略Ｌ字形状のアーム９６とを含む。

洗浄水供給手段９２は、スピンナテーブル６８の中心部に対応する位置と、スピンナテーブル６８外の退避位置との間で、アーム９６を揺動するモータ（不図示）を更に含む。なお、洗浄水ノズル９４はアーム９６を介して洗浄水供給源（不図示）に接続されている。

保護膜塗布洗浄装置６０は、積層体１５を乾燥させるエア供給手段９８を更に有する。エア供給手段９８は、スピンナテーブル６８に保持された洗浄後の積層体１５に向けてエアを噴出するエアノズル１００と、エアノズル１００を支持する概略Ｌ字形状のアーム１０２とを有する。

エア供給手段９８は、スピンナテーブル６８の中心部に対応する位置と、スピンナテーブル６８外の退避位置との間で、アーム１０２を揺動するモータ（不図示）を更に含む。なお、エアノズル１００は、アーム１０２を介してエア供給源（不図示）に接続されている。

本実施形態では、第１の改質層形成ステップ（Ｓ２０）の前に、偏光膜１３の外面１３ａ側に液状の材料を塗布して保護膜６１を形成する（保護膜被覆ステップ（Ｓ１５））（図１０（Ａ）参照）。

例えば、保護膜被覆ステップ（Ｓ１５）では、保持面６８ａに積層体１５の裏面１１ｂ側を吸着させて、塗布手段８６の吐出ノズル８８を積層体１５上に移動させる。その後、スピンナテーブル６８を２０００ｒｐｍで回転させて、吐出された水溶性の樹脂を偏光膜１３上の全面にスピンコーティングする。

保護膜被覆ステップ（Ｓ１５）後に、上述の第１の改質層形成ステップ（Ｓ２０）及び第２の改質層形成ステップ（Ｓ３０）を順次行う。なお、図１０（Ｂ）は、偏光膜１３上に保護膜６１を設けた場合の第１の改質層形成ステップ（Ｓ２０）を示し、チャックテーブル２８の移動方向を両矢印で示している。

ところで、レーザービームＬの偏光方向が偏光膜１３の凸部の延伸方向と直交する場合に、レーザービームＬは偏光膜１３を透過するが、透過するレーザービームＬのエネルギー密度が偏光膜１３をアブレーションするほどに高い場合がある。この場合、偏光膜１３の一部がアブレーションされてデブリ（debris）１３ｂ（図１２を参照）となり、偏光膜１３から飛散する。

図１０（Ｂ）では、レーザービームＬからアブレーションに相当するエネルギーを受けた偏光膜１３の領域を大文字Ａで示す。なお、アブレーションされる偏光膜１３の一部は、改質層１１ｄの直上に位置しており、分割後のチップ１１ｆの偏光膜１３における周辺端部に対応する。それゆえ、偏光膜１３の一部がアブレーションされても、チップ１１ｆの偏光膜１３の機能に支障はない。

第２の改質層形成ステップ（Ｓ３０）の後に、洗浄水供給手段９２及びエア供給手段９８から積層体１５に洗浄水及びエアを噴射して保護膜６１を除去する（保護膜除去ステップ（Ｓ３５））（図１０（Ｃ）参照）。

例えば、保護膜除去ステップ（Ｓ３５）では、洗浄水ノズル９４及びエアノズル１００から洗浄水（純水）及びエアをそれぞれ積層体１５に供給しながら、スピンナテーブル６８を１００ｒｐｍから２００ｒｐｍの低回転数で回転させて積層体１５を洗浄する。これにより、デブリ１３ｂと共に保護膜６１を除去する。

これに対して、偏光膜１３上に保護膜６１を設けない場合には、レーザービームＬを積層体１５に照射するときに、偏光膜１３の一部がデブリ１３ｂとして飛散し得る。図１２は、比較例に係る第１の改質層形成ステップ（Ｓ２０）を示す一部断面側面図である。

上述の様に第３実施形態では、偏光膜１３上に保護膜６１が形成されているので、改質層形成ステップ（Ｓ２０及びＳ３０）でアブレーションされた偏光膜１３が飛散することを防止できる。これにより、レーザー加工ヘッド２４の集光レンズ２４ａにデブリ１３ｂが付着することを防止できる。

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

１１ ウェーハ
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１１ｃ 分割予定ライン（ストリート）
１１ｄ 改質層
１１ｅ クラック
１１ｆ チップ
１３ 偏光膜
１３ａ 外面
１３ｂ デブリ
１５ 積層体
１７ａ フレーム
１７ｂ 支持テープ（ダイシングテープ）
１９ ウェーハユニット
２０ レーザー加工装置
２２ レーザー照射ユニット
２２ａ レーザー発振器
２４ レーザー加工ヘッド
２４ａ 集光レンズ
２４ｂ 波長板
２６ 撮像ユニット
２８ チャックテーブル
２８ａ 保持面
３０ 分割装置（ブレーキング装置）
３２ 支持台
３４ 押圧刃
４０ エキスパンド装置
４２ ドラム
４４ フレーム保持ユニット
４６ クランプ
４８ フレーム支持台
５０ ロッド
５２ エアシリンダ
６０ 保護膜塗布洗浄装置
６１ 保護膜
６２ スピンナテーブル機構
６４ 洗浄水受け機構
６６ クランプ機構
６８ スピンナテーブル
６８ａ 保持面
７０ モータ
７０ａ 出力軸
７２ 支持機構
７４ 支持脚
７６ エアシリンダ
７８ 洗浄水受け容器
７８ａ 外側壁
７８ｂ 内側壁
７８ｃ 底壁
７８ｄ 排水口
８０ 支持脚
８２ カバー部材
８４ ドレンホース
８６ 塗布手段
８８ 吐出ノズル
９０ アーム
９２ 洗浄水供給手段
９４ 洗浄水ノズル
９６ アーム
９８ エア供給手段
１００ エアノズル
１０２ アーム

Claims (3)

1. 表面に偏光膜が形成されたウェーハを分割予定ラインに沿って分割するウェーハの加工方法であって、
   該表面とは反対側の該ウェーハの裏面側を、環状のフレームに装着された支持テープに貼り付けるフレーム支持ステップと、
   該フレーム支持ステップの後に、直線偏光のレーザービームが該偏光膜を透過するように直線偏光の偏光方向を制御して、該ウェーハの内部に集光点を位置付けるように、該偏光膜の該ウェーハとは反対側に位置する外面側から該ウェーハに対して透過性を有する波長の該レーザービームを該分割予定ラインに沿って照射することにより、該ウェーハの内部に改質層を形成する改質層形成ステップと、
   該改質層形成ステップの後に、該ウェーハに外力を付与し、該ウェーハ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ウェーハの加工方法。
2. 該改質層形成ステップの前に、該ウェーハの該偏光膜の該外面側に液状の保護材料を塗布して保護膜を形成する保護膜被覆ステップと、
   該改質層形成ステップの後に、該保護膜を除去する保護膜除去ステップと、
   を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載のウェーハの加工方法。
3. 該ウェーハはガラスであることを特徴とする、請求項１又は２に記載のウェーハの加工方法。