JP2022014181A - 積層ウェーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】デバイスの損傷を防止することが可能な積層ウェーハの加工方法を提供する。【解決手段】複数の分割予定ライン１７によって区画された領域にそれぞれ配置されたデバイスを構成する機能層１３と、機能層１３を介して互いに積層された第１のウェーハ及び第２のウェーハと、を含む積層ウェーハ２１を加工する積層ウェーハの加工方法であって、第１のウェーハに対して透過性を有し、且つ、機能層に対して吸収性を有するレーザービーム３８を、第１のウェーハを介して分割予定ライン１７に沿って機能層１３に照射し、機能層１３に改質部を分割予定ライン１７に沿って形成する機能層改質ステップと、改質部の幅方向の両端の間に切削ブレードを切り込ませ、積層ウェーハ２１を分割予定ライン１７に沿って切断する切断ステップと、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、積層された複数のウェーハを含む積層ウェーハの加工方法に関する。

デバイスチップの製造工程では、格子状に配列された複数の分割予定ライン（ストリート）によって区画された複数の領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハが用いられる。このウェーハを分割予定ラインに沿って分割することにより、デバイスをそれぞれ備える複数のデバイスチップが得られる。デバイスチップは、携帯電話、パーソナルコンピュータ等の様々な電子機器に搭載される。

ウェーハの分割には、切削装置が用いられる。切削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、被加工物を切削する環状の切削ブレードが装着される切削ユニットとを備える。切削ブレードを回転させ、分割予定ラインに沿ってウェーハに切り込ませることにより、ウェーハが複数のデバイスチップに分割される。

ウェーハの分割予定ラインには、デバイスを構成する各種の膜（絶縁膜、導電膜等）の積層体によって構成される機能層の一部が残存している。そのため、ウェーハを切削ブレードで分割予定ラインに沿って切削すると、機能層に含まれる膜が回転する切削ブレードに巻き込まれて剥離されることがある。そして、分割予定ラインで生じた膜の剥離がデバイスにまで達すると、デバイスが破損するおそれがある。

そこで、ウェーハを切削ブレードによって切削する前に、分割予定ラインに残存する機能層をレーザービームの照射によって分断する処理が施されることがある（特許文献１参照）。この手法を用いると、ウェーハを切削ブレードで切削する際に分割予定ラインで膜の剥離が生じても、その剥離がデバイスに到達せず、デバイスの損傷が防止される。

特開２００５－６４２３０号公報

近年では、デバイスチップの処理速度の向上や小型化を目的として、複数のデバイスや配線が積層されたデバイスチップを製造する技術が着目されている。この種のデバイスチップの製造には、２枚のウェーハを貼り合わせ、各ウェーハに形成されたデバイス等を互いに接続することによって形成された積層ウェーハが用いられる。積層ウェーハを切削ブレードで切削することにより、例えば積層されたデバイスを備えるデバイスチップが得られる。

しかしながら、上記の積層ウェーハは、２枚のウェーハが機能層を介して貼り合わされた構造を有する。そのため、ウェーハの積層後は機能層がウェーハによって覆われた状態となり、機能層を分割予定ラインに沿って分断する加工が困難になる。その結果、切削ブレードで積層ウェーハを切削する際に生じる膜の剥離の進展を止めることができず、デバイスの損傷が発生しやすくなる。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、デバイスの損傷を防止することが可能な積層ウェーハの加工方法の提供を目的とする。

本発明の一態様によれば、複数の分割予定ラインによって区画された領域にそれぞれ配置されたデバイスを構成する機能層と、該機能層を介して互いに積層された第１のウェーハ及び第２のウェーハと、を含む積層ウェーハを加工する積層ウェーハの加工方法であって、該積層ウェーハに保護部材を貼着する保護部材貼着ステップと、該第１のウェーハに対して透過性を有し、且つ、該機能層に対して吸収性を有するレーザービームを、該第１のウェーハを介して該分割予定ラインに沿って該機能層に照射し、該機能層に改質部を該分割予定ラインに沿って形成する機能層改質ステップと、該保護部材貼着ステップと該機能層改質ステップとを実施した後、該改質部の幅方向の両端の間に切削ブレードを切り込ませ、該積層ウェーハを該分割予定ラインに沿って切断する切断ステップと、を備える積層ウェーハの加工方法が提供される。

なお、好ましくは、該機能層改質ステップでは、該分割予定ラインの幅方向の両端に沿って２条の改質領域を形成し、該切断ステップでは、２条の該改質領域の間に該切削ブレードを切り込ませる。また、好ましくは、該機能層改質ステップでは、該レーザービームの集光点を該機能層の内部に位置付ける。また、好ましくは、該積層ウェーハの加工方法は、該機能層改質ステップを実施する前に、該第１のウェーハを所定の厚さになるまで研削する研削ステップを更に備える。

本発明の一態様に係る積層ウェーハの加工方法では、第１のウェーハを介してレーザービームを機能層に照射し、機能層に改質部を形成する。そのため、機能層が第１のウェーハと第２のウェーハとによって覆われている積層ウェーハにおいても、機能層を適切に改質できる。これにより、機能層に含まれる膜の剥離がデバイスに到達することを回避し、デバイスの損傷を防止することが可能となる。

第１のウェーハ及び第２のウェーハを示す斜視図である。 積層ウェーハを示す斜視図である。 保護部材が貼着された積層ウェーハを示す斜視図である。 研削装置を示す一部断面正面図である。 図５（Ａ）はレーザー加工装置を示す一部断面正面図であり、図５（Ｂ）はレーザービームが照射される積層ウェーハの一部を拡大して示す断面図である。 図６（Ａ）は切削装置を示す一部断面正面図であり、図６（Ｂ）は切削ブレードによって切削される積層ウェーハの一部を拡大して示す断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。まず、本実施形態に係る積層ウェーハの加工方法によって加工可能な積層ウェーハの構成例について説明する。積層ウェーハは、第１のウェーハと第２のウェーハとを積層することによって形成される。

図１は、ウェーハ１１及びウェーハ１９を示す斜視図である。例えばウェーハ１１は、シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハであり、互いに概ね平行な表面１１ａ及び裏面１１ｂを有する。ウェーハ１１の表面１１ａ側には、積層された複数の薄膜を含む機能層（デバイス層）１３が形成されている。

機能層１３は、ウェーハ１１の表面１１ａ側に形成されたＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等のデバイス１５を構成する。具体的には、機能層１３は、複数のデバイス１５を構成するための各種の膜（機能膜）を含む積層体である。例えば機能層１３には、デバイス１５の電極、配線等を構成する導電膜や、デバイス１５の層間絶縁膜、パッシベーション膜等を構成する絶縁膜が含まれる。

デバイス１５の層間絶縁膜としては、低誘電率絶縁膜（Ｌｏｗ－ｋ膜）を用いることができる。低誘電率絶縁膜は、ＳｉＯＦ、ＳｉＯＣ、ＢＳＧ（ＳｉＯＢ）等の無機物や、ポリイミド系、パリレン系のポリマー等の有機物でなる絶縁膜である。また、パッシベーション膜は、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜等でなり、複数のデバイス１５を覆うように形成される絶縁膜である。

機能層１３のうちデバイス１５を構成していない領域は、互いに交差する複数の分割予定ライン１７を構成している。すなわち、機能層１３によって、複数のデバイス１５と格子状の分割予定ライン１７とが構成されている。そして、デバイス１５はそれぞれ、分割予定ライン１７によって区画された矩形状の領域に配置されている。

なお、ウェーハ１１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えばウェーハ１１は、シリコン以外の半導体（ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＳｉＣ等）、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等でなる任意の大きさ及び形状の基板であってもよい。また、ウェーハ１１に形成されるデバイス１５の種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。

ウェーハ１９は、ウェーハ１１に貼り合わされて積層されるウェーハである。例えば、ウェーハ１９はウェーハ１１と同様の材質でなり、互いに概ね平行な表面１９ａ及び裏面１９ｂを有する。

なお、ウェーハ１９の構成に制限はない。例えば、ウェーハ１９の表面１９ａ側には、デバイス１５に接続される複数の電極、配線、回路等が形成されている。また、ウェーハ１９の表面１９ａ側には、機能層１３と同様の構成を有する機能層が形成されていてもよい。すなわち、ウェーハ１９の表面１９ａ側にはデバイス１５に接続される複数のデバイスが形成されていてもよい。

図２は、積層ウェーハ２１を示す斜視図である。ウェーハ１１とウェーハ１９とを貼り合わせることにより、互いに積層されたウェーハ１１，１９を備える積層ウェーハ２１が形成される。例えば、ウェーハ１１の表面１１ａ側とウェーハ１９の表面１９ａ側とが、機能層１３を介して貼り合わされる。これにより、ウェーハ１１に形成されたデバイス１５と、ウェーハ１９に形成されたデバイス等とが接続される。

なお、ウェーハ１１とウェーハ１９との貼り合わせの方法は適宜選択できる。具体的には、ウェーハ１１とウェーハ１９とは、直接接合又は間接接合によって接合される。例えば、ウェーハ１１の表面１１ａ側又はウェーハ１９の表面１９ａ側に接着剤が塗布され、この接着剤を介してウェーハ１１とウェーハ１９とが接合される。

積層ウェーハ２１を分割予定ライン１７（図１参照）に沿って分割することにより、例えば、積層されたデバイスを備える複数のデバイスチップが製造される。以下、積層ウェーハ２１の具体的な加工方法について説明する。

まず、積層ウェーハ２１に保護部材を貼着する（保護部材貼着ステップ）。図３は、保護部材２３が貼着された積層ウェーハ２１を示す斜視図である。

保護部材貼着ステップでは、例えば、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側にウェーハ１１よりも径の大きい円形の保護部材２３が貼着される。これにより、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側が保護部材２３によって覆われて保護される。

保護部材２３としては、例えばフィルム状のテープが用いられる。このテープは、円形の基材と、基材上に設けられた粘着層（糊層）とを含む。例えば、基材はポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタラート等の樹脂でなり、粘着層はエポキシ系、アクリル系、又はゴム系の接着剤等でなる。また、粘着層には、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化型の樹脂を用いてもよい。

保護部材２３の外周部は、金属等でなる環状のフレーム２５に貼着される。フレーム２５の中央部には、積層ウェーハ２１よりも径が大きい円形の開口２５ａが設けられている。積層ウェーハ２１は、フレーム２５の開口２５ａの内側に配置されるように、保護部材２３の中央部に貼着される。これにより、積層ウェーハ２１のウェーハ１１側が保護部材２３を介してフレーム２５によって支持される。

次に、ウェーハ１９を所定の厚さになるまで研削する（研削ステップ）。研削ステップでは、研削装置によってウェーハ１９が研削され、薄化される。図４は、研削装置２を示す一部断面正面図である。研削装置２は、積層ウェーハ２１を保持するチャックテーブル（保持テーブル）４と、チャックテーブル４によって保持された積層ウェーハ２１を研削する研削ユニット８を備える。

チャックテーブル４の上面は、積層ウェーハ２１を保持する平坦な保持面４ａを構成する。保持面４ａは、チャックテーブル４の内部に形成された吸引路（不図示）、バルブ（不図示）等を介して、エジェクタ等の吸引源（不図示）に接続されている。

チャックテーブル４には、チャックテーブル４を水平方向に沿って移動させるボールねじ式の移動機構（不図示）と、チャックテーブル４を鉛直方向と概ね平行な回転軸の周りで回転させるモータ等の回転駆動源（不図示）とが接続されている。また、チャックテーブル４の周囲には、積層ウェーハ２１を支持するフレーム２５を把持して固定する複数のクランプ６が設けられている。

チャックテーブル４の上方には、研削ユニット８が配置されている。研削ユニット８は、鉛直方向に沿って配置された円筒状のスピンドル１０を備える。スピンドル１０の先端部（下端部）には、円盤状のマウント１２が固定されている。また、スピンドル１０の基端部（上端部）には、スピンドル１０を回転させるモータ等の回転駆動源（不図示）が接続されている。

マウント１２の下面側には、積層ウェーハ２１を研削する研削ホイール１４が装着される。研削ホイール１４は、ステンレス、アルミニウム等の金属でなりマウント１２と概ね同径に形成された環状の基台１６を備える。また、基台１６の下面側には、複数の研削砥石１８が固定されている。例えば、複数の研削砥石１８は直方体状に形成され、基台１６の外周に沿って概ね等間隔に固定されている。

研削ホイール１４は、回転駆動源からスピンドル１０及びマウント１２を介して伝達される動力により、鉛直方向と概ね平行な回転軸の周りを回転する。また、研削ユニット８にはボールねじ式の移動機構（不図示）が接続されており、この移動機構は研削ユニット８を鉛直方向に沿って昇降させる。さらに、研削ユニット８の近傍には、チャックテーブル４によって保持された積層ウェーハ２１と複数の研削砥石１８とに純水等の研削液２２を供給するノズル２０が設けられている。

研削ステップでは、まず、積層ウェーハ２１をチャックテーブル４によって保持する。具体的には、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側（保護部材２３側）が保持面４ａに対面し、ウェーハ１９の裏面１９ｂ側が上方に露出するように、積層ウェーハ２１をチャックテーブル４上に配置する。また、複数のクランプ６によってフレーム２５を把持して固定する。この状態で、保持面４ａに吸引源の負圧を作用させると、積層ウェーハ２１のウェーハ１１側が保護部材２３を介してチャックテーブル４によって吸引保持される。

次に、チャックテーブル４を研削ユニット８の下方に移動させる。そして、チャックテーブル４と研削ホイール１４とをそれぞれ所定の方向に所定の回転数で回転させながら、研削ホイール１４をチャックテーブル４に向かって下降させる。このときの研削ホイール１４の下降速度は、複数の研削砥石１８が適切な力で積層ウェーハ２１に押し当てられるように調整される。

回転する複数の研削砥石１８がウェーハ１９の裏面１９ｂ側に接触すると、ウェーハ１９の裏面１９ｂ側が削り取られる。これにより、ウェーハ１９が研削されて薄化される。また、ウェーハ１９の研削中にノズル２０から供給される研削液２２によって、ウェーハ１９及び研削砥石１８が冷却されるとともに、ウェーハ１９の研削によって生じた屑（研削屑）が洗い流される。そして、ウェーハ１９が所定の厚さ（仕上げ厚さ）になるまで薄化されると、ウェーハ１９の研削が停止される。

なお、上記ではウェーハ１９が研削される場合について説明したが、研削ステップでは、ウェーハ１１を研削してもよい。この場合には、まず保護部材貼着ステップ（図３参照）において、保護部材２３がウェーハ１９の裏面１９ｂ側に貼着される。また、積層ウェーハ２１は、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側が上方に露出し、ウェーハ１９の裏面１９ｂ側（保護部材２３側）が保持面４ａに対面するように、チャックテーブル４によって保持される。そして、研削砥石１８をウェーハ１１の裏面１１ｂ側に接触させることにより、ウェーハ１１を所定の厚さ（仕上げ厚さ）になるまで研削して薄化する。

次に、ウェーハ１１又はウェーハ１９を介してレーザービームを機能層１３に照射し、機能層１３に改質部を形成する（機能層改質ステップ）。機能層改質ステップでは、レーザー加工装置によって機能層１３にレーザー加工が施され、機能層１３が改質（変質）される。

図５（Ａ）は、レーザー加工装置３０を示す一部断面正面図である。レーザー加工装置３０は、積層ウェーハ２１を保持するチャックテーブル（保持テーブル）３２と、レーザービーム３８を照射するレーザー照射ユニット３６とを備える。

チャックテーブル３２の上面は、積層ウェーハ２１を保持する平坦な保持面３２ａを構成する。保持面３２ａは、チャックテーブル３２の内部に形成された吸引路（不図示）、バルブ（不図示）等を介して、エジェクタ等の吸引源（不図示）に接続されている。

チャックテーブル３２には、チャックテーブル３２を加工送り方向（図５（Ａ）における左右方向）及び割り出し送り方向（図５（Ａ）における前後方向）に沿って移動させるボールねじ式の移動機構（不図示）と、チャックテーブル３２を鉛直方向と概ね平行な回転軸の周りで回転させるモータ等の回転駆動源（不図示）とが接続されている。また、チャックテーブル３２の周囲には、積層ウェーハ２１を支持するフレーム２５を把持して固定する複数のクランプ３４が設けられている。

チャックテーブル３２の上方には、チャックテーブル３２によって保持された積層ウェーハ２１に向かってレーザービーム３８を照射するレーザー照射ユニット３６が設けられている。レーザー照射ユニット３６は、レーザーをパルス発振するＹＡＧレーザー、ＹＶＯ_４レーザー、ＹＬＦレーザー等のレーザー発振器と、レーザー発振器からパルス発振されたレーザーを集光させる集光レンズとを備える。

機能層改質ステップでは、まず、積層ウェーハ２１をチャックテーブル３２によって保持する。具体的には、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側（保護部材２３側）が保持面３２ａに対面し、ウェーハ１９の裏面１９ｂ側が上方に露出するように、積層ウェーハ２１をチャックテーブル３２上に配置する。また、複数のクランプ３４によってフレーム２５を把持して固定する。この状態で、保持面３２ａに吸引源の負圧を作用させると、積層ウェーハ２１のウェーハ１１側が保護部材２３を介してチャックテーブル３２によって吸引保持される。

次に、チャックテーブル３２を回転させ、分割予定ライン１７（図１参照）の長さ方向を加工送り方向（図５（Ａ）における左右方向）に合わせる。また、レーザービーム３８の集光点が分割予定ライン１７の延長線と重なる位置に配置されるように、チャックテーブル３２の割り出し送り方向（図５（Ａ）における前後方向）における位置を調整する。

そして、レーザー照射ユニット３６からレーザービーム３８を照射しながら、チャックテーブル３２を加工送り方向に沿って移動させ（加工送り）、チャックテーブル３２とレーザー照射ユニット３６とを加工送り方向に沿って相対的に移動させる。これにより、レーザービーム３８が分割予定ライン１７に沿ってウェーハ１９の裏面１９ｂ側に照射される。

ここで、レーザービーム３８の照射条件は、機能層１３のレーザービーム３８が照射された領域が溶融して改質（変質）されるように設定される。具体的には、レーザービーム３８の波長は、レーザービーム３８の少なくとも一部がウェーハ１９を透過し、且つ、レーザービーム３８の少なくとも一部が機能層１３に吸収されるように設定される。

すなわち、レーザービーム３８は、ウェーハ１９に対して透過性を有し、且つ、機能層１３に対して吸収性を有する。より具体的には、レーザービーム３８のウェーハ１９に対する透過率は、レーザービーム３８の機能層１３に対する透過率よりも高い。また、レーザービーム３８の機能層１３に対する吸収率は、レーザービーム３８のウェーハ１９に対する吸収率よりも高い。

また、その他のレーザービーム３８の照射条件も、機能層１３が適切に改質されるように適宜設定される。例えば、レーザービーム３８の照射条件は以下のように設定できる。
波長 ：５００ｎｍ～１３００ｎｍ
平均出力 ：０．５Ｗ
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
加工送りの速度 ：３００ｍｍ／ｓ

なお、レーザービーム３８の具体的な波長は、機能層１３及びウェーハ１９の材質を考慮して設定される。例えば、ウェーハ１９がシリコンウェーハであり、レーザービーム３８によって改質される対象が機能層１３に含まれる低誘電率絶縁膜である場合には、波長が１０６４ｎｍ又は１３００ｎｍのレーザービームを用いることができる。

レーザービーム３８は、ウェーハ１９を介して（ウェーハ１９を透過して）機能層１３に照射されつつ、分割予定ライン１７に沿って走査される。これにより、機能層１３が分割予定ライン１７に沿って溶融し、改質される。

図５（Ｂ）は、レーザービーム３８が照射される積層ウェーハ２１の一部を拡大して示す断面図である。ウェーハ１１とウェーハ１９とによって挟まれた機能層１３は、デバイス１５に相当する領域と、離接するデバイス１５間に設けられた分割予定ライン１７に相当する領域とを含む。そして、レーザービーム３８は、分割予定ライン１７に沿って機能層１３に照射される。

その結果、機能層１３には、レーザービーム３８の照射によって改質された線状（帯状）の領域に相当する改質部２７が、分割予定ライン１７に沿って形成される。なお、改質部２７は、分割予定ライン１７の幅方向の両端の間（分割予定ライン１７の内側）に形成される。すなわち、改質部２７の幅は、分割予定ライン１７の幅より狭い。

ここで、機能層改質ステップでは、２条の改質領域２７ａ，２７ｂを形成することが好ましい。改質領域２７ａ，２７ｂは、分割予定ライン１７の幅方向の両端に沿って、分割予定ライン１７の内側に形成される。具体的には、改質領域２７ａは、分割予定ライン１７の幅方向の一端側に、分割予定ライン１７の長さ方向に沿って線状に形成される。また、改質領域２７ｂは、分割予定ライン１７の幅方向の他端側に、分割予定ライン１７の長さ方向に沿って線状に形成される。

この場合、改質部２７の幅方向の一端部が改質領域２７ａに相当し、改質部２７の幅方向の他端部が改質領域２７ｂに相当する。すなわち、改質部２７は、改質領域２７ａ，２７ｂと、改質領域２７ａ，２７ｂによって挟まれた非改質領域とを含む。

２条の改質領域２７ａ，２７ｂは、例えば、２つに分岐したレーザービーム３８を機能層１３に照射することによって形成できる。具体的には、レーザー照射ユニット３６に、レーザービーム３８を分岐させる光学素子が搭載される。光学素子としては、回折光学素子（DOE：Diffractive Optical Element）、ＬＣＯＳ－ＳＬＭ（Liquid Crystal On Silicon - Spatial Light Modulator）等が用いられる。これにより、２箇所で集光するレーザービーム３８が生成される。

レーザービーム３８の２箇所の集光点をそれぞれ、分割予定ライン１７の幅方向における一端側と他端側に位置付けた状態で（図５（Ｂ）参照）、レーザービーム３８を分割予定ライン１７に沿って走査する。これにより、分割予定ライン１７に沿って２条の改質領域２７ａ，２７ｂが同時進行で形成される。

ただし、２条の改質領域２７ａ，２７ｂの形成方法に制限はない。例えば、１箇所で集光するレーザービーム３８を分割予定ライン１７に沿って２回走査することによって、２条の改質領域２７ａ，２７ｂを個別に形成してもよい。また、改質領域２７ａ，２７ｂの幅や間隔によっては、改質領域２７ａ，２７ｂ同士が連結されることがある。この場合には、改質領域２７ａ，２７ｂの間に非改質領域が存在しない改質部２７が形成される。

上記のように、２条の改質領域２７ａ，２７ｂを形成する場合、１回のレーザービーム３８の走査によって改質部２７の全体を改質する場合と比較して、レーザービーム３８の出力を大幅に低減できる。これにより、レーザービーム３８の照射によって積層ウェーハ２１が受けるダメージが低減される。

なお、レーザービーム３８の機能層１３への照射は、レーザービーム３８の集光点を機能層１３の内部（機能層１３の上面と下面との間）に位置付けた状態で実施することが好ましい（図５（Ｂ）参照）。これにより、機能層１３の内部が改質されやすくなり、改質部２７が確実に形成される。

その後、同様の手順を繰り返し、他の分割予定ライン１７に沿って順に改質部２７を形成する。その結果、全ての分割予定ライン１７に沿って改質部２７が形成された積層ウェーハ２１が得られる。

なお、上記の機能層改質ステップでは、研削ステップ（図４参照）の実施によって薄化されたウェーハ１９を介して、レーザービーム３８が機能層１３に照射される。そのため、ウェーハ１９の内部におけるレーザービーム３８の吸収が抑制され、機能層１３におけるレーザービーム３８の吸収が促進される。また、例えばレーザー照射ユニット３６は、レーザービーム３８を機能層１３の内部又は近傍で集光させるための集光レンズを備えている。そして、ウェーハ１９が薄化されると、集光レンズをより機能層１３の近くに配置することが可能となる。これにより、集光レンズの径を小さくでき、レーザー照射ユニット３６の小型化を図ることができる。

また、上記ではレーザービーム３８がウェーハ１９を介して機能層１３に照射される例について説明したが、レーザービーム３８はウェーハ１１を介して機能層１３に照射されてもよい。この場合には、研削ステップ（図４参照）においてウェーハ１１が研削され、薄化される。また、機能層改質ステップでは、レーザービーム３８がウェーハ１１に対して透過性を有し、且つ、機能層１３に対して吸収性を有するように、レーザービーム３８の波長が設定される。そして、レーザービーム３８がウェーハ１１を透過して機能層１３に照射され、機能層１３に改質部２７が形成される。

ただし、レーザービーム３８のウェーハ１１又はウェーハ１９に対する透過率が十分に高く、機能層１３の改質に不都合がない場合には、研削ステップを省略してもよい。この場合、工程の削減によって加工効率が向上するとともに、研削装置２（図４参照）の準備及び稼働に要するコストが削減される。

次に、改質部２７の幅方向の両端の間に切削ブレードを切り込ませ、積層ウェーハ２１を分割予定ライン１７に沿って切断する（切断ステップ）。切断ステップでは、切削装置によって積層ウェーハ２１を切削して、積層ウェーハ２１を分割する。

図６（Ａ）は、切削装置４０を示す一部断面正面図である。切削装置４０は、積層ウェーハ２１を保持するチャックテーブル（保持テーブル）４２と、積層ウェーハ２１を切削する切削ユニット４６とを備える。

チャックテーブル４２の上面は、積層ウェーハ２１を保持する保持面４２ａを構成する。保持面４２ａは、チャックテーブル４２の内部に形成された吸引路（不図示）、バルブ（不図示）等を介して、エジェクタ等の吸引源（不図示）に接続されている。

チャックテーブル４２には、チャックテーブル４２を加工送り方向（図６（Ａ）における前後方向）に沿って移動させるボールねじ式の移動機構（不図示）と、チャックテーブル４２を鉛直方向と概ね平行な回転軸の周りで回転させるモータ等の回転駆動源（不図示）とが接続されている。また、チャックテーブル４２の周囲には、積層ウェーハ２１を支持するフレーム２５を把持して固定する複数のクランプ４４が設けられている。

チャックテーブル４２の上方には、チャックテーブル４２によって保持された積層ウェーハ２１を切削する切削ユニット４６が設けられている。切削ユニット４６は、保持面４２ａと概ね平行で、且つ、加工送り方向と概ね垂直な方向に沿って配置された円筒状のスピンドル４８を備える。そして、スピンドル４８の先端部（一端部）に、積層ウェーハ２１を切削する環状の切削ブレード５０が装着される。

切削ブレード５０としては、例えばハブタイプの切削ブレード（ハブブレード）が用いられる。ハブブレードは、金属等でなる環状の基台と、基台の外周縁に沿って形成された環状の切刃とが一体となって構成される。ハブブレードの切刃は、ダイヤモンド等でなる砥粒がニッケルめっき層等の結合材によって固定された電鋳砥石によって構成される。また、切削ブレード５０として、ワッシャータイプの切削ブレード（ワッシャーブレード）を用いてもよい。ワッシャーブレードは、砥粒が金属、セラミックス、樹脂等でなる結合材によって固定された環状の切刃によって構成される。

スピンドル４８の基端部（他端部）には、モータ等の回転駆動源（不図示）が接続されている。切削ブレード５０は、回転駆動源からスピンドル４８を介して伝達される動力によって、加工送り方向と概ね垂直な回転軸の周りを回転する。

また、切削ユニット４６には、ボールねじ式の移動機構（不図示）が接続されている。移動機構は、切削ユニット４６を割り出し送り方向（図６（Ａ）における左右方向）及び鉛直方向に沿って移動させる。この移動機構によって、切削ブレード５０の割り出し送り方向における位置と、切削ブレード５０の高さ（切り込み深さ）とが調整される。

切断ステップでは、まず、積層ウェーハ２１をチャックテーブル４２によって保持する。具体的には、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側（保護部材２３側）が保持面４２ａに対面し、ウェーハ１９の裏面１９ｂ側が上方に露出するように、積層ウェーハ２１をチャックテーブル４２上に配置する。また、複数のクランプ４４によってフレーム２５を把持して固定する。この状態で、保持面４２ａに吸引源の負圧を作用させると、積層ウェーハ２１のウェーハ１１側が保護部材２３を介してチャックテーブル４２によって吸引保持される。

次に、チャックテーブル３２を回転させ、分割予定ライン１７（図１参照）の長さ方向を加工送り方向（図６（Ａ）における前後方向）に合わせる。また、切削ブレード５０が分割予定ライン１７の延長線上に配置されるように、チャックテーブル３２の割り出し送り方向（図６（Ａ）における左右方向）における位置を調整する。さらに、切削ブレード５０の下端の高さ位置を、積層ウェーハ２１の下端（ウェーハ１１の裏面１１ｂ）の高さ位置よりも下方に位置付ける。

この状態で、切削ブレード５０を回転させながらチャックテーブル４２を加工送り方向に沿って移動させる。これにより、切削ブレード５０が分割予定ライン１７に沿って積層ウェーハ２１に切り込み、ウェーハ１１とウェーハ１９とが同時に切削される。

なお、積層ウェーハ２１の上面（ウェーハ１９の裏面１９ｂ）と切削ブレード５０の下端との高さの差、すなわち、切削ブレード５０の積層ウェーハ２１への切り込み深さは、積層ウェーハ２１の厚さよりも大きい。そのため、切削ブレード５０は、保護部材２３に至る切り込み深さで積層ウェーハ２１を切削する。その結果、積層ウェーハ２１が分割予定ライン１７に沿って切断される。

図６（Ｂ）は、切削ブレード５０によって切削される積層ウェーハ２１の一部を拡大して示す断面図である。切断ステップでは、機能層１３に形成されている改質部２７の幅よりも薄い切削ブレード５０が用いられる。そして、切削ブレード５０は、改質部２７の幅方向の両端の間（改質部２７の内側）に切り込み、ウェーハ１１及びウェーハ１９とともに機能層１３を分割予定ライン１７に沿って切削する。例えば、図６（Ｂ）に示すように２条の改質領域２７ａ，２７ｂが形成されている場合には、切削ブレード５０は、機能層１３のうち改質領域２７ａ，２７ｂの間に位置する領域に切り込む。

ここで、機能層１３には各種の膜が含まれており、回転する切削ブレード５０が機能層１３に接触すると、機能層１３に含まれる膜が切削ブレード５０に巻き込まれて剥離されることがある。特に、機能層１３に低誘電率絶縁膜（Ｌｏｗ－ｋ膜）が含まれている場合には、低誘電率絶縁膜の剥離が生じやすい。そして、膜の剥離が分割予定ライン１７からデバイス１５にまで達すると、デバイス１５が破損するおそれがある。

しかしながら、本実施形態においては、機能層１３に改質部２７が形成されており、改質部２７において機能層１３が分断されている。より具体的には、２条の改質領域２７ａ，２７ｂの外側と内側とに存在する機能層１３の接続が、改質領域２７ａ，２７ｂによって断絶されている。そして、切断ステップでは、切削ブレード５０が改質部２７の内側（改質領域２７ａ，２７ｂの間）に切り込む。そのため、切削ブレード５０によって分割予定ライン１７内で機能層１３に含まれる膜の剥離が生じても、その剥離が改質領域２７ａ，２７ｂによってせき止められ、デバイス１５まで到達しない。これにより、デバイス１５の損傷が防止される。

その後、同様の手順を繰り返し、他の分割予定ライン１７に沿って切削ブレード５０を順に切り込ませ、積層ウェーハ２１を切削する。そして、全ての分割予定ライン１７に沿って積層ウェーハ２１が切削されると、積層ウェーハ２１がデバイス１５をそれぞれ備える複数のデバイスチップに分割される。

以上の通り、本実施形態に係る積層ウェーハの加工方法では、ウェーハ１１又はウェーハ１９を介してレーザービーム３８を機能層１３に照射し、機能層１３に改質部２７を形成する。そのため、機能層１３がウェーハ１１とウェーハ１９とによって覆われている積層ウェーハ２１においても、機能層１３を適切に改質できる。これにより、機能層１３に含まれる膜の剥離がデバイス１５に到達することを回避し、デバイス１５の損傷を防止することが可能となる。

なお、上記実施形態では、ウェーハ１１に保護部材２３が貼着され、切削ブレード５０がウェーハ１９の裏面１９ｂから保護部材２３に至るように積層ウェーハ２１に切り込む例について説明した（図６（Ａ）参照）。ただし、切断ステップにおいて積層ウェーハ２１を切断する方法に制限はない。

例えば、機能層改質ステップ（図５（Ａ）参照）の実施後、積層ウェーハ２１を保護部材２３から剥離し、新たな保護部材をウェーハ１９の裏面１９ｂ側に貼着してもよい（保護部材貼着ステップ）。そして、積層ウェーハ２１は、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側が上方に露出するように、切削装置４０のチャックテーブル４２（図６（Ａ）参照）によって保持される。その後、切削ブレード５０を、ウェーハ１１の裏面１１ｂからウェーハ１９の裏面１９ｂ側に貼着された保護部材に至るように積層ウェーハ２１に切り込ませ、積層ウェーハ２１を切削する。

また、上記実施形態では積層ウェーハ２１が２枚のウェーハ１１，１９を有する場合について説明したが、積層ウェーハ２１は３枚以上のウェーハを有していてもよい。そして、積層ウェーハ２１に２層以上の機能層１３が含まれる場合には、各機能層１３に対して機能層改質ステップが実施される。

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
１３ 機能層（デバイス層）
１５ デバイス
１７ 分割予定ライン（ストリート）
１９ ウェーハ
１９ａ 表面
１９ｂ 裏面
２１ 積層ウェーハ
２３ 保護部材
２５ フレーム
２５ａ 開口
２７ 改質部
２７ａ，２７ｂ 改質領域
２ 研削装置
４ チャックテーブル（保持テーブル）
４ａ 保持面
６ クランプ
８ 研削ユニット
１０ スピンドル
１２ マウント
１４ 研削ホイール
１６ 基台
１８ 研削砥石
２０ ノズル
２２ 研削液
３０ レーザー加工装置
３２ チャックテーブル（保持テーブル）
３２ａ 保持面
３４ クランプ
３６ レーザー照射ユニット
３８ レーザービーム
４０ 切削装置
４２ チャックテーブル（保持テーブル）
４２ａ 保持面
４４ クランプ
４６ 切削ユニット
４８ スピンドル
５０ 切削ブレード

Claims (4)

1. 複数の分割予定ラインによって区画された領域にそれぞれ配置されたデバイスを構成する機能層と、該機能層を介して互いに積層された第１のウェーハ及び第２のウェーハと、を含む積層ウェーハを加工する積層ウェーハの加工方法であって、
   該積層ウェーハに保護部材を貼着する保護部材貼着ステップと、
   該第１のウェーハに対して透過性を有し、且つ、該機能層に対して吸収性を有するレーザービームを、該第１のウェーハを介して該分割予定ラインに沿って該機能層に照射し、該機能層に改質部を該分割予定ラインに沿って形成する機能層改質ステップと、
   該保護部材貼着ステップと該機能層改質ステップとを実施した後、該改質部の幅方向の両端の間に切削ブレードを切り込ませ、該積層ウェーハを該分割予定ラインに沿って切断する切断ステップと、を備えることを特徴とする積層ウェーハの加工方法。
2. 該機能層改質ステップでは、該分割予定ラインの幅方向の両端に沿って２条の改質領域を形成し、
   該切断ステップでは、２条の該改質領域の間に該切削ブレードを切り込ませることを特徴とする請求項１に記載の積層ウェーハの加工方法。
3. 該機能層改質ステップでは、該レーザービームの集光点を該機能層の内部に位置付けることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層ウェーハの加工方法。
4. 該機能層改質ステップを実施する前に、該第１のウェーハを所定の厚さになるまで研削する研削ステップを更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の積層ウェーハの加工方法。

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