JP2022080653A - ウェーハの製造方法及び積層デバイスチップの製造方法 - Google Patents

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Abstract

Figure 2022080653000001
【課題】積層デバイスチップの歩留まりの低下を抑制することが可能なウェーハの製造方法を提供する。
【解決手段】互いに交差する複数のストリートによって区画された複数の領域にそれぞれ半導体デバイスが形成されたウェーハを準備するウェーハ準備ステップと、ウェーハに形成された複数の半導体デバイスのうち不良品であると判別された半導体デバイスを含む不良デバイス領域をウェーハから分離する除去ステップと、不良品であると判別された半導体デバイスと同一の機能を有する良品の半導体デバイスを備え、且つ、不良デバイス領域をウェーハから分離することによって形成された貫通孔に嵌め込むことが可能なサイズのデバイスチップを、貫通孔に嵌め込む嵌め込みステップと、を備えるウェーハの製造方法。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の半導体デバイスを備えるウェーハの製造方法、及び、積層された複数の半導体デバイスを備える積層デバイスチップの製造方法に関する。
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ストリート（分割予定ライン）によって区画された複数の領域にそれぞれ半導体デバイスが形成されたウェーハが用いられる。このウェーハをストリートに沿って分割することにより、半導体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組み込まれる。
近年では、積層された複数の半導体デバイスを備えるデバイスチップ（積層デバイスチップ）を製造する技術が実用化されている。例えば、複数のデバイスチップを積層するとともに、デバイスチップを上下に貫通する貫通電極（ＴＳＶ：Through-Silicon Via）で半導体デバイス同士を接続することにより、積層デバイスチップが得られる。貫通電極を用いると、ワイヤボンディング等を用いる場合と比較して、半導体デバイス同士を接続する配線を短くできるため、積層デバイスチップの小型化や処理速度の向上を図ることができる。
積層デバイスチップの製造方法としては、ＷｏＷ（Wafer on Wafer）と称される手法が提案されている。この手法では、複数のウェーハを積層するとともに、積層されたウェーハを貫通するように形成された電極で各ウェーハが備える半導体デバイス同士を接続することにより、積層ウェーハが形成される。そして、積層ウェーハをストリートに沿って分割することにより、積層デバイスチップが製造される。
しかしながら、積層デバイスチップの製造に用いられるウェーハには、半導体デバイスの不良品（不良デバイス）が含まれることがある。そして、不良デバイスを含むウェーハを積層することによって形成された積層ウェーハを分割すると、不良デバイスを含む積層デバイスチップが製造される。積層デバイスチップに含まれる一部の半導体デバイスが不良品であると、他の半導体デバイスが良品であったとしても、積層デバイスチップ全体としては不良品（不良チップ）と判別されてしまう。そのため、積層デバイスチップの製造においては、不良デバイスによる歩留まりの低下の影響が大きい。
そこで、複数のウェーハを積層する前には、各ウェーハに含まれる半導体デバイスがそれぞれ良品であるか不良品であるかを判別する検査が実施される。そして、例えば、ウェーハに含まれる不良デバイスの数、配置等に基づいて、積層デバイスチップに製造に用いられるウェーハの最適な組み合わせが決定される（特許文献１参照）。これにより、不良デバイスを含む積層デバイスチップの数が最小限に抑えられ、歩留まりの低下が抑制される。
特開２０１２－１３４３３４号公報
上記のように、ウェーハに不良デバイスが含まれていても、半導体デバイスの検査結果に基づいてウェーハの組み合わせを決定することにより、不良デバイスを含む積層デバイスチップ（不良チップ）の数を最小限に抑えることができる。しかしながら、ウェーハに不良デバイスが含まれている以上、このウェーハを用いて積層デバイスチップを製造すると、少なくとも一定数の不良チップが製造されることになる。そのため、不良チップの数の低減には限界がある。
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、積層デバイスチップの歩留まりの低下を抑制することが可能なウェーハの製造方法、及び、該ウェーハを用いた積層デバイスチップの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様によれば、互いに交差する複数のストリートによって区画された複数の領域にそれぞれ半導体デバイスが形成されたウェーハを準備するウェーハ準備ステップと、該ウェーハに形成された複数の該半導体デバイスのうち不良品であると判別された該半導体デバイスを含む不良デバイス領域を該ウェーハから分離する除去ステップと、不良品であると判別された該半導体デバイスと同一の機能を有する良品の半導体デバイスを備え、且つ、該不良デバイス領域を該ウェーハから分離することによって形成された貫通孔に嵌め込むことが可能なサイズのデバイスチップを、該貫通孔に嵌め込む嵌め込みステップと、を備え、該除去ステップでは、不良品であると判別された該半導体デバイスを囲む該ストリートに沿ってレーザービームを照射するウェーハの製造方法が提供される。
なお、好ましくは、該除去ステップでは、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の集光点を該ウェーハの内部に位置付けた状態で、該レーザービームを該ストリートに沿って照射することにより、該不良デバイス領域の分離の起点として機能する改質層を該ストリートに沿って形成する。また、好ましくは、該除去ステップでは、該ウェーハに対して吸収性を有する波長の該レーザービームの集光点を該ストリートに位置づけた状態で、該レーザービームを該ストリートに沿って照射することにより、該ウェーハの該ストリートに沿う領域を除去する。また、好ましくは、該除去ステップでは、該ウェーハに対して吸収性を有する波長の該レーザービームの集光点を、該ウェーハに向かって液体を噴射することによって形成された液柱の内部に位置づけた状態で、該液柱を介して該レーザービームを該ストリートに沿って照射することにより、該ウェーハの該ストリートに沿う領域を除去する。
また、好ましくは、該ウェーハの製造方法は、該除去ステップの実施前に、該ウェーハの該半導体デバイスが形成された第１面側に保護部材を貼着し、該ウェーハの該第１面とは反対側の第２面側を研削して該ウェーハを所定の厚さまで薄化する研削ステップを更に備える。
また、好ましくは、該除去ステップでは、該ウェーハの該半導体デバイスが形成された第１面側とは反対側の第２面側を研削することにより、該レーザービームの照射によって加工された被加工領域又は該被加工領域から進展した亀裂を該ウェーハの該第２面側で露出させる。
また、好ましくは、該除去ステップでは、該レーザービームの照射によって加工された被加工領域又は該被加工領域から進展した亀裂にエッチング液を供給する。また、好ましくは、該除去ステップでは、該レーザービームの照射によって加工された被加工領域又は該被加工領域から進展した亀裂にプラズマ化したガスを供給する。
また、好ましくは、該ウェーハの製造方法は、該嵌め込みステップの実施後に、該デバイスチップと該ウェーハとの隙間に樹脂を充填する樹脂充填ステップと、該樹脂充填ステップの実施後に、該隙間の外側に形成された該樹脂を研削する樹脂研削ステップと、を更に備える。
また、本発明の他の一態様によれば、互いに交差する複数のストリートによって区画された複数の領域にそれぞれ半導体デバイスが形成された第１ウェーハ及び第２ウェーハを準備するウェーハ準備ステップと、該第１ウェーハに形成された複数の該半導体デバイスのうち不良品であると判別された該半導体デバイスを含む不良デバイス領域を該第１ウェーハから分離する除去ステップと、不良品であると判別された該半導体デバイスと同一の機能を有する良品の半導体デバイスを備え、且つ、該不良デバイス領域を該第１ウェーハから分離することによって形成された貫通孔に嵌め込むことが可能なサイズのデバイスチップを、該貫通孔に嵌め込む嵌め込みステップと、該第１ウェーハ上に該第２ウェーハを積層することによって積層ウェーハを形成するウェーハ積層ステップと、該積層ウェーハを該ストリートに沿って分割することによって、積層された複数の該半導体デバイスを備える積層デバイスチップを形成する分割ステップと、を備え、該除去ステップでは、不良品であると判別された該半導体デバイスを囲む該ストリートに沿ってレーザービームを照射する積層デバイスチップの製造方法が提供される。
本発明の一態様に係るウェーハの製造方法においては、不良品であると判別された半導体デバイスを含む不良デバイス領域がウェーハから除去され、不良デバイス領域の除去によって形成された隙間に良品の半導体デバイスを備えるデバイスチップが嵌め込まれる。これにより、不良デバイスを含まないウェーハを製造することができる。また、不良デバイスを含まないウェーハを積層して積層ウェーハを形成し、この積層ウェーハを分割することにより、不良デバイスを含まない積層デバイスチップを製造できる。その結果、積層デバイスチップの歩留まりの低下が抑制される。
図１（Ａ）はウェーハを示す斜視図であり、図１（Ｂ）はウェーハを示す断面図であり、図１（Ｃ）は半導体デバイスを示す斜視図である。 研削装置を示す正面図である。 図３（Ａ）は除去ステップにおけるウェーハを示す断面図であり、図３（Ｂ）は貫通孔が形成されたウェーハを示す斜視図である。 図４（Ａ）はレーザービームが照射されるウェーハを示す断面図であり、図４（Ｂ）は改質層が形成されたウェーハを示す断面図であり、図４（Ｃ）は複数の改質領域を含む改質層を示す断面図である。 図５（Ａ）は角丸四角形状の経路を示す平面図であり、図５（Ｂ）は矩形状の経路を示す平面図であり、図５（Ｃ）は複数の直線状の経路を示す平面図である。 研削後のウェーハを示す断面図である。 図７（Ａ）はプラズマエッチングが施されるウェーハを示す断面図であり、図７（Ｂ）はプラズマエッチング後のウェーハを示す断面図である。 図８（Ａ）は接着層に事前処理が施される際のウェーハを示す断面図であり、図８（Ｂ）は不良デバイス領域が分離される際のウェーハを示す断面図である。 超音波照射ユニットを示す断面図である。 図１０（Ａ）はレーザービームが照射されるウェーハを示す断面図であり、図１０（Ｂ）は溝が形成されたウェーハを示す断面図である。 図１１（Ａ）はサポート基板に固定されたウェーハを示す断面図であり、図１１（Ｂ）は研削後のウェーハを示す断面図である。 図１２（Ａ）はレーザービームが照射されるウェーハを示す断面図であり、図１２（Ｂ）はサポート基板に固定されたウェーハを示す断面図である。 図１３（Ａ）は、液柱を介してレーザービームが照射されるウェーハを示す断面図であり、図１３（Ｂ）はサポート基板に固定されたウェーハを示す断面図である。 図１４（Ａ）はマスク層が形成されたウェーハを示す断面図であり、図１４（Ｂ）はプラズマエッチングが施されるウェーハを示す断面図であり、図１４（Ｃ）はプラズマエッチング後のウェーハを示す断面図である。 図１５（Ａ）はデバイスチップの準備用のウェーハを示す斜視図であり、図１５（Ｂ）は複数のデバイスチップに分割されたウェーハを示す斜視図である。 嵌め込みステップにおけるウェーハを示す斜視図である。 図１７（Ａ）はデバイスチップが嵌め込まれたウェーハを示す断面図であり、図１７（Ｂ）は貫通孔を示す平面図である。 図１８（Ａ）は接着層にプラズマエッチングが施される際のウェーハを示す断面図であり、図１８（Ｂ）は接着層の一部が除去された状態のウェーハを示す断面図であり、図１８（Ｃ）は接着層が付着したデバイスチップが嵌め込まれたウェーハを示す断面図である。 図１９（Ａ）は樹脂充填ステップにおけるウェーハを示す断面図であり、図１９（Ｂ）は樹脂研削ステップおけるウェーハを示す断面図である。 積層ウェーハを示す断面図である。 図２１（Ａ）は分割ステップにおける積層ウェーハを示す断面図であり、図２１（Ｂ）は複数の積層デバイスチップに分割された積層ウェーハを示す断面図である。 図２２（Ａ）はサンドブラスト加工によって溝が形成されるウェーハを示す断面図であり、図２２（Ｂ）はウォータージェット加工によって溝が形成されるウェーハを示す断面図であり、図２２（Ｃ）はドリル加工によって溝が形成されるウェーハを示す断面図である。 図２３（Ａ）はサポート基板に固定されたウェーハを示す断面図であり、図２３（Ｂ）は研削後のウェーハを示す断面図である。 図２４（Ａ）はサンドブラスト加工によって貫通孔が形成されるウェーハを示す断面図であり、図２４（Ｂ）はウォータージェット加工によって貫通孔が形成されるウェーハを示す断面図であり、図２４（Ｃ）は、ドリル加工によって貫通孔が形成されるウェーハを示す断面図である。 サポート基板に固定されたウェーハを示す断面図である。 プラズマエッチングが施されるウェーハを示す断面図である。 図２７（Ａ）はサンドブラスト加工又はウォータージェット加工によって加工される領域を示す平面図であり、図２７（Ｂ）はドリル加工によって加工される領域を示す平面図である。 図２８（Ａ）はレーザービームが照射されるウェーハを示す断面図であり、図２８（Ｂ）は溝が形成されたウェーハを示す断面図である。 レーザービームが走査される経路を示す平面図である。 図３０（Ａ）はサポート基板に固定されたウェーハを示す断面図であり、図３０（Ｂ）は研削後のウェーハを示す断面図である。 図３１（Ａ）はレーザービームが照射されるウェーハを示す断面図であり、図３１（Ｂ）はサポート基板に固定されたウェーハを示す断面図である。 保持テーブルによって保持されたウェーハ示す断面図である。 図３３（Ａ）はサンドブラスト加工によって不良デバイス領域が除去されるウェーハを示す断面図であり、図３３（Ｂ）はウォータージェット加工によって不良デバイス領域が除去されるウェーハを示す断面図であり、図３３（Ｃ）はドリル加工によって不良デバイス領域が除去されるウェーハを示す断面図である。 図３４（Ａ）はサポート基板に固定されたウェーハを示す断面図であり、図３４（Ｂ）は研削後のウェーハを示す断面図である。 図３５（Ａ）はサンドブラスト加工によって貫通孔が形成されるウェーハを示す断面図であり、図３５（Ｂ）はウォータージェット加工によって貫通孔が形成されるウェーハを示す断面図であり、図３５（Ｃ）はドリル加工によって貫通孔が形成されるウェーハを示す断面図である。 サポート基板に固定されたウェーハを示す断面図である。 図３７（Ａ）はサンドブラスト加工又はウォータージェット加工によって加工される領域を示す平面図であり、図３７（Ｂ）はドリル加工によって加工される領域を示す平面図である。
（実施形態１）
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、本実施形態において使用可能なウェーハの構成例について説明する。図１（Ａ）はウェーハ１１を示す斜視図であり、図１（Ｂ）はウェーハ１１を示す断面図である。
例えばウェーハ１１は、円盤状に形成されたシリコンウェーハであり、表面（第１面）１１ａと、表面１１ａとは反対側の裏面（第２面）１１ｂとを備える。表面１１ａと裏面１１ｂとは、互いに概ね平行に形成されている。
ウェーハ１１は、互いに交差するように格子状に配列された複数のストリート（分割予定ライン）１３によって、複数の矩形状の領域に区画されている。そして、ウェーハ１１の表面１１ａ側のストリート１３によって区画された複数の領域にはそれぞれ、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等の半導体デバイス１５が形成されている。
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、金属等からなるウェーハであってもよい。また、半導体デバイス１５の種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。
図１（Ｃ）は、半導体デバイス１５を示す斜視図である。例えば半導体デバイス１５は、半導体デバイス１５の表面で露出し、他の配線、電極、半導体デバイス等に接続される複数の電極１７を備える。なお、電極１７の表面には、バンプ等の接続電極が形成されていてもよい。
また、ウェーハ１１のストリート１３によって区画された複数の領域の内部にはそれぞれ、複数の電極（ビア電極、貫通電極）１９が埋め込まれている。電極１９は、ウェーハ１１の厚さ方向に沿って柱状に形成され、半導体デバイス１５の電極１７に接続されている。なお、電極１９の材質に制限はなく、例えば、銅、タングステン、アルミニウム等の金属が用いられる。
電極１９はそれぞれ、半導体デバイス１５からウェーハ１１の裏面１１ｂ側に向かって形成されており、電極１９の長さ（高さ）はウェーハ１１の厚さ未満である。そのため、電極１９はウェーハ１１の裏面１１ｂ側で露出しておらず、ウェーハ１１の内部に埋没した状態となっている。また、ウェーハ１１と電極１９との間には、ウェーハ１１と電極１９とを絶縁する絶縁層（不図示）が設けられている。
ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に対して研削加工やエッチング処理等を施してウェーハ１１を薄化すると、電極１９がウェーハ１１の裏面１１ｂ側で露出する。そして、電極１９が裏面１１ｂ側で露出した状態のウェーハ１１を複数枚積層すると、互いに重なるように積層された複数の半導体デバイス１５を備える積層ウェーハが得られる。積層された半導体デバイス１５同士は、電極１９を介して接続される。
積層ウェーハは、切削加工、レーザー加工等によって、ストリート１３に沿って分割される。その結果、積層された複数の半導体デバイス１５を備えるデバイスチップ（積層デバイスチップ）が製造される。
なお、ウェーハ１１には、半導体デバイス１５の不良品（不良デバイス）が含まれることがある。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）には、ウェーハ１１に不良デバイス１５ａが含まれている例を示している。例えば不良デバイス１５ａは、予め定められた所定の電気的特性の基準を満たしていない半導体デバイス１５に相当する。
不良デバイス１５ａを含むウェーハ１１を積層することによって積層ウェーハを形成し、この積層ウェーハを分割すると、不良デバイス１５ａを含む積層デバイスチップが製造される。そして、積層デバイスチップに含まれる一部の半導体デバイス１５が不良デバイス１５ａであると、他の半導体デバイス１５が良品であったとしても、積層デバイスチップ全体としては不良品（不良チップ）と判別されてしまう。
そこで、本実施形態に係るウェーハの製造方法では、ウェーハ１１から不良デバイス１５ａを除去する。そして、不良デバイス１５ａの除去によってウェーハ１１に形成された除去領域（隙間）に、良品の半導体デバイス１５を嵌め込む。これにより、不良デバイス１５ａを含まないウェーハ１１が製造される。以下、本実施形態に係るウェーハの製造方法の具体例を説明する。
まず、互いに交差する複数のストリート１３によって区画された複数の領域にそれぞれ半導体デバイス１５が形成されたウェーハ１１（図１（Ａ）及び図１（Ｂ）参照）を準備する（ウェーハ準備ステップ）。なお、後の工程で複数のウェーハを積層することによって積層ウェーハを形成するため、ウェーハ準備ステップでは少なくとも２枚以上のウェーハを準備することが好ましい。
次に、ウェーハ１１を研削して薄化する（研削ステップ）。ウェーハ１１の研削には、例えば研削装置が用いられる。図２は、研削装置２を示す正面図である。研削装置２は、ウェーハ１１を保持するチャックテーブル４と、ウェーハ１１を研削する研削ユニット６を備える。
チャックテーブル４の上面は、ウェーハ１１を保持する平坦な保持面４ａを構成している。保持面４ａは、チャックテーブル４の内部に形成された流路（不図示）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。また、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移動機構（不図示）が連結されている。移動機構としては、ボールねじ式の移動機構や、チャックテーブル４を支持して回転するターンテーブル等が用いられる。さらに、チャックテーブル４には、チャックテーブル４を鉛直方向（上下方向）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）が連結されている。
チャックテーブル４の上方には、研削ユニット６が配置されている。研削ユニット６は、鉛直方向に沿って配置された円筒状のスピンドル８を備える。スピンドル８の先端部（下端部）には、金属等からなる円盤状のマウント１０が固定されている。また、スピンドル８の基端部（上端部）には、スピンドル８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１０の下面側には、ウェーハ１１を研削する研削ホイール１２が装着される。研削ホイール１２は、ステンレス、アルミニウム等の金属からなりマウント１０と概ね同径に形成された環状の基台１４を備える。基台１４の下面側には、複数の研削砥石１６が固定されている。例えば、複数の研削砥石１６は直方体状に形成され、基台１４の外周に沿って概ね等間隔に配列されている。
研削ホイール１２は、回転駆動源からスピンドル８及びマウント１０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６には、研削ユニット６を鉛直方向に沿って昇降させるボールねじ式の移動機構（不図示）が連結されている。さらに、研削ユニット６の近傍には、チャックテーブル４によって保持されたウェーハ１１と複数の研削砥石１６とに純水等の研削液２０を供給するノズル１８が設けられている。
研削装置２によって、例えばウェーハ１１の裏面１１ｂ側が研削される。この場合には、まず、半導体デバイス１５が形成されているウェーハ１１の表面１１ａ側に、保護部材２１が貼着される。これにより、半導体デバイス１５が保護部材２１によって覆われて保護される。
保護部材２１としては、フィルム状の基材と、基材上の接着層（糊層）とを含む円形のテープ（保護テープ）等を用いることができる。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からなり、接着層はエポキシ系、アクリル系、又はゴム系の接着剤からなる。また、接着層として、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化型樹脂を用いてもよい。
そして、ウェーハ１１がチャックテーブル４によって保持される。具体的には、ウェーハ１１は、表面１１ａ側（保護部材２１側）が保持面４ａに対面し、裏面１１ｂ側が上方に露出するように、チャックテーブル４上に配置される。この状態で、保持面４ａに吸引源の負圧を作用させると、ウェーハ１１の表面１１ａ側が保護部材２１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６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１２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１２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１２の下降速度は、研削砥石１６が適切な力でウェーハ１１に押し当てられるように調節される。
研削砥石１６がウェーハ１１の裏面１１ｂ側に接触すると、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側が削り取られる。これにより、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側が研削され、ウェーハ１１が薄化される。そして、ウェーハ１１が所定の厚さまで薄化されると、研削が停止される。その後、ウェーハ１１から保護部材２１が剥離され、除去される。
なお、研削ステップの前又は後には、ウェーハ１１に含まれる半導体デバイス１５のそれぞれに対して、半導体デバイス１５が良品であるか不良品であるかを判別する検査が実施される。半導体デバイス１５の検査では、例えば、半導体デバイス１５の表面で露出する電極１７に金属探針（プローブ）を当てて、半導体デバイス１５の電気的特性を測定する（プロービング）。そして、測定された電気的特性が所定の基準を満たすか否かに基づいて、半導体デバイス１５が良品であるか不良品であるかが判別される。
ウェーハ１１に半導体デバイス１５の不良品（不良デバイス１５ａ）が含まれていると、その半導体デバイス１５は検査によって不良品であると判別される。そして、不良品であると判別された半導体デバイス１５の位置が記録される。
次に、ウェーハ１１に形成された複数の半導体デバイス１５のうち不良品であると判別された半導体デバイス１５（不良デバイス１５ａ）を含む不良デバイス領域を、ウェーハ１１から除去する（除去ステップ）。図３（Ａ）は、除去ステップにおけるウェーハ１１を示す断面図である。
例えば除去ステップでは、不良デバイス１５ａを囲む４本のストリート１３に沿ってウェーハ１１を除去する。これにより、不良デバイス１５ａを含む直方体状の不良デバイス領域１１ｃが、ウェーハ１１からくり抜かれて分離される。そして、ウェーハ１１の不良デバイス領域１１ｃが存在していた場所には、ウェーハ１１の表面１１ａから裏面１１ｂに至る直方体状の貫通孔（除去領域）１１ｄが形成される。
図３（Ｂ）は、貫通孔１１ｄが形成されたウェーハ１１を示す斜視図である。不良デバイス領域１１ｃを除去することにより、不良デバイス１５ａを含まないウェーハ１１が得られる。なお、除去ステップの実施前に、前述の研削ステップ（図２参照）を実施しておくと、ウェーハ１１が薄化され、不良デバイス領域１１ｃをウェーハ１１から除去しやすくなる。ただし、不良デバイス領域１１ｃの除去に支障がない場合には、研削ステップを省略してもよい。
不良デバイス領域１１ｃの除去には、様々な手法を用いることができる。例えば、不良デバイス１５ａを囲むストリート１３に沿ってレーザービームを照射することにより、ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃを分離する。以下、除去ステップにおいてウェーハ１１にレーザー加工が施される例について説明する。
図４（Ａ）は、レーザービーム３２Ａが照射されるウェーハ１１を示す断面図である。除去ステップでは、まず、ウェーハ１１の表面１１ａ側が、ウェーハ１１を支持するサポート基板２３に固定される。例えば、サポート基板２３はシリコン、ガラス、セラミックス等からなる板状の部材であり、ウェーハ１１の表面１１ａ側が接着層２５を介してサポート基板２３に固定される。これにより、ウェーハ１１は、裏面１１ｂ側が露出した状態でサポート基板２３によって支持される。
接着層２５の材質に制限はなく、ウェーハ１１及びサポート基板２３の材質に応じて適宜選択される。例えば接着層２５として、加熱によって硬化する熱硬化性樹脂からなる接着剤、加熱によって軟化する熱可塑性樹脂からなる接着剤、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化性樹脂からなる接着剤等を用いることができる。
また、接着層２５は、加熱及び加圧によってウェーハ１１及びサポート基板２３に固定可能なシート（熱圧着シート）であってもよい。例えば接着層２５は、ウェーハ１１及びサポート基板２３よりも融点が低い熱可塑性樹脂からなる柔軟なシートであり、接着剤（糊層）を含まない。熱圧着シートを加熱しつつ、熱圧着シートを介してウェーハ１１をサポート基板２３に押圧すると、熱圧着シートがウェーハ１１及びサポート基板２３に密着する。これにより、ウェーハ１１がサポート基板２３に固定される。シートの具体例としては、ポリオレフィン（ＰＯ）系シート、ポリエステル（ＰＥ）系シートが挙げられる。
ポリオレフィン系シートは、アルケンをモノマーとして合成されるポリマーからなるシートである。ポリオレフィン系シートの例としては、ポリエチレンシート、ポリプロピレンシート、ポリスチレンシート等が挙げられる。また、プロピレンとエチレンとのコポリマーからなるシートや、オレフィン系エラストマーからなるシートを用いることもできる。
ポリエステル系シートは、ジカルボン酸（２つのカルボキシル基を有する化合物）と、ジオール（２つのヒドロキシル基を有する化合物）と、をモノマーとして合成されるポリマーからなるシートである。ポリエステル系シートの例としては、ポリエチレンテレフタレートシート、ポリエチレンナフタレートシート等が挙げられる。また、ポリトリメチレンテレフタレートシート、ポリブチレンテレフタレートシート、又はポリブチレンナフタレートを用いることもできる。
なお、接着層２５を介してウェーハ１１をサポート基板２３に固定する際は、接着層２５をウェーハ１１及びサポート基板２３に強固に接着させず、ウェーハ１１がサポート基板２３に仮固定された状態とすることが好ましい。これにより、後の工程でウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃを分離する際（図８（Ｂ）参照）、不良デバイス領域１１ｃが接着層２５から剥離されやすくなる。
例えば、接着層２５が熱硬化性樹脂からなる接着剤である場合には、熱硬化性樹脂をウェーハ１１及びサポート基板２３に完全に固着させる場合よりも低温又は短時間の加熱処理を行い、ウェーハ１１をサポート基板２３に固定する。また、接着層２５が熱可塑性樹脂からなる接着剤である場合には、熱可塑性樹脂を所定の温度で加熱して軟化させた状態で、ウェーハ１１をサポート基板２３に固定する。
接着層２５が紫外線硬化性樹脂からなる接着剤である場合には、紫外線硬化性樹脂に加熱処理を行うことなくウェーハ１１をサポート基板２３に固定する。また、接着層２５が熱圧着シートである場合には、熱圧着シートをウェーハ１１及びサポート基板２３に完全に固着させる場合よりも低温又は短時間の加熱処理を行い、ウェーハ１１をサポート基板２３に固定する。
また、サポート基板２３の代わりに、樹脂等からなるテープをウェーハ１１の表面１１ａ側に貼着してもよい。テープの構造及び材質の例は、保護部材２１（図２参照）と同様である。
次に、ウェーハ１１にレーザー加工を施す。ウェーハ１１のレーザー加工には、レーザー加工装置が用いられる。レーザー加工装置は、ウェーハ１１を保持するチャックテーブル（不図示）と、ウェーハ１１にレーザービーム３２Ａを照射するレーザー照射ユニット３０Ａとを備える。レーザー照射ユニット３０Ａは、所定の波長のレーザーを発振するレーザー発振器と、レーザー発振器から出射したレーザービームを集光させる集光器（集光レンズ）とを備える。
レーザービーム３２Ａの照射条件は、ウェーハ１１のレーザービーム３２Ａが照射された領域が多光子吸収によって改質（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３２Ａの波長は、少なくともレーザービーム３２Ａの一部がウェーハ１１を透過するように設定される。すなわち、レーザー照射ユニット３０Ａは、ウェーハ１１に対して透過性を有する波長のレーザービーム３２Ａを照射する。また、レーザービーム３２Ａの他の照射条件（出力、パルス幅、スポット径、繰り返し周波数等）も、ウェーハ１１が適切に改質されるように設定される。
そして、レーザービーム３２Ａの集光点をウェーハ１１の内部に位置付けた状態で、不良デバイス１５ａを囲む４本のストリート１３に沿ってレーザービーム３２Ａを照射する。なお、レーザービーム３２Ａは不良デバイス１５ａを囲むように照射されればよく、レーザービーム３２Ａの具体的な走査経路は適宜設定される。
図５（Ａ）～図５（Ｃ）に、レーザービーム３２Ａの走査経路の例を示す。図５（Ａ）は角丸四角形状の経路３４Ａを示す平面図であり、図５（Ｂ）は矩形状の経路３４Ｂを示す平面図であり、図５（Ｃ）は複数の直線状の経路３４Ｃを示す平面図である。経路３４Ａ、経路３４Ｂ、複数の経路３４Ｃはそれぞれ、ストリート１３と重なるように設定される。
例えばレーザービーム３２Ａは、四隅が円弧状に形成された略矩形状の経路３４Ａに沿って、不良デバイス１５ａを囲むように走査される。また、レーザービーム３２Ａは、不良デバイス１５ａを囲む矩形状の経路３４Ｂに沿って走査されてもよい。なお、レーザービーム３２Ａが経路３４Ａ又は経路３４Ｂに沿って走査される場合、ウェーハ１１にはレーザービーム３２Ａが不良デバイス１５ａを囲むように連続的に照射される（一筆書き）。
また、レーザービーム３２Ａは、不良デバイス１５ａを囲む４本のストリート１３に沿う４本の直線状の経路３４Ｃに沿って走査されてもよい。なお、経路３４Ｃ同士は連結されておらず、レーザービーム３２Ａは不良デバイス１５ａを囲むように断続的に照射される。
図４（Ｂ）は、改質層（変質層）２７が形成されたウェーハ１１を示す断面図である。不良デバイス１５ａを囲むストリート１３に沿ってレーザービーム３２Ａが照射されると、ウェーハ１１が多光子吸収によって改質され、ウェーハ１１の内部に改質層２７がストリート１３に沿って形成される。そして、改質層２７が形成された領域は、ウェーハ１１の他の領域よりも脆くなる。そのため、例えばウェーハ１１に外力を付与すると、ウェーハ１１が改質層２７に沿って破断する。すなわち、改質層２７は不良デバイス領域１１ｃの分離の起点（きっかけ）として機能する。
特に、図５（Ａ）に示す経路３４Ａ又は図５（Ｃ）に示す経路３４Ｃに沿ってレーザービーム３２Ａを照射すると、経路３４Ａ，３４Ｃの四隅（コーナー部）における意図しない不規則な亀裂（クラック）の発生が効果的に抑制されることが確認されている。この場合、経路３４Ａ，３４Ｃの四隅に形成された改質層２７が分割の起点として正しく機能し、不良デバイス領域１１ｃが正確に分離されやすくなる。
なお、改質層２７は、レーザービーム３２Ａの集光点の高さ位置を変えつつレーザービーム３２Ａを各ストリート１３に沿って複数回ずつ照射することによって形成してもよい。この場合、改質層２７は、ウェーハ１１の厚さ方向に沿って複数段形成された改質領域によって構成される。
図４（Ｃ）は、複数の改質領域（変質領域）２７ａを含む改質層２７を示す断面図である。例えば、ウェーハ１１の内部には、各ストリート１３に沿って複数段の改質領域２７ａが、ウェーハ１１の厚さ方向において異なる深さ位置に形成される。
なお、複数の改質領域２７ａは、平面視で重ならないように形成されてもよい。具体的には、図４（Ｃ）に示すように、複数の改質領域２７ａは、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に形成された改質領域２７ａほど、水平方向（ウェーハ１１の厚さ方向と垂直な方向）において不良デバイス１５ａから離れた位置に形成される。この場合、ウェーハ１１の厚さ方向に対して傾斜した改質層２７が形成され（図４（Ｂ）参照）、後の工程でウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃを分離しやすくなる（図８（Ｂ）参照）。ただし、改質層２７の形状に制限はなく、改質層２７はウェーハ１１の厚さ方向と平行に形成されてもよい。
次に、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側を研削することにより、レーザービーム３２Ａの照射によって加工された被加工領域（改質層２７）、又は、被加工領域（改質層２７）から進展した亀裂（クラック）をウェーハ１１の裏面１１ｂ側で露出させる。ウェーハ１１の研削には、例えば図２に示す研削装置２が用いられる。
チャックテーブル４によって保持されたウェーハ１１の裏面１１ｂ側に研削砥石１６を接触させることにより、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側が研削される。そして、例えばウェーハ１１は、改質層２７がウェーハ１１の裏面１１ｂ側で露出するまで研削、薄化される。
図６は、研削後のウェーハ１１を示す断面図である。研削砥石１６（図２参照）をウェーハ１１に押し付けてウェーハ１１を研削すると、ウェーハ１１に外力（圧力）が付与され、ウェーハ１１が改質層２７に沿って破断する。また、改質層２７で発生した亀裂（クラック）２９が進展し、ウェーハ１１の表面１１ａに到達する。その結果、ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃが分断される。
なお、改質層２７からウェーハ１１の表面１１ａに進展する亀裂２９は、レーザービーム３２Ａの照射によって改質層２７が形成された際（図４（Ａ）及び図４（Ｂ）参照）に発生することもある。具体的には、レーザービーム３２Ａの照射条件や改質層２７が形成される位置を適切に設定することにより、改質層２７の形成と同時に発生する亀裂２９をウェーハ１１の表面１１ａに到達させることができる。
また、ウェーハ１１の研削後には、ウェーハ１１に対してエッチング処理を施すことが好ましい。例えば、ウェーハ１１に対してプラズマエッチングが施される。プラズマエッチングには、プラズマ処理装置が用いられる。プラズマ処理装置は、ウェーハ１１を保持する保持面を有するチャックテーブルと、チャックテーブルを収容するチャンバー（処理室）とを備える。
図７（Ａ）は、プラズマエッチングが施されるウェーハ１１を示す断面図である。プラズマエッチングを実施する際は、ウェーハ１１がチャックテーブルによって保持された状態で、チャンバーが密閉され、チャンバー内にエッチング用のガス（エッチングガス）３６が供給される。そして、プラズマ処理装置は、チャンバー内のガス３６を高周波電圧によってイオンやラジカルを含むプラズマ状態にする。これにより、プラズマ化したガス３６がウェーハ１１に供給される。
例えば、ウェーハ１１がシリコンウェーハである場合には、ガス３６として、ＣＦ４、ＳＦ６等のフッ素系のガスが用いられる。ただし、ガス３６の成分はウェーハ１１の材質に応じて適宜選択される。そして、プラズマ状態のガス３６がウェーハ１１に作用し、ウェーハ１１にプラズマエッチングが施される。
図７（Ｂ）は、プラズマエッチング後のウェーハ１１を示す断面図である。プラズマ化したガス３６がウェーハ１１の裏面１１ｂ側に供給されると、ガス３６が改質層２７及び亀裂２９に入り込み、改質層２７及び亀裂２９の内部にエッチングが施される。その結果、ウェーハ１１と不良デバイス領域１１ｃとの隙間が拡張され、ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃが確実に分断される。
ただし、ガス３６は、チャンバーの外部でプラズマ化された後、金属製の供給管を介してチャンバー内に供給されてもよい。この場合、プラズマ化したガス３６が供給管を通過する際、ガスに含まれるイオンが供給管の内壁に吸着し、チャンバー内に到達しにくくなる。その結果、ラジカルの比率が高いガス３６がチャンバー内に導入され、ウェーハ１１に供給される。ラジカルの比率が高いガス３６は、ウェーハ１１内の狭い領域に入り込みやすいため、ガス３６によって改質層２７及び亀裂２９の内部にエッチング処理が施されやすくなる。
また、エッチング処理の種類はプラズマエッチングに限定されない。例えば、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側にエッチング液を供給することにより、ウェーハ１１にウェットエッチングを施してもよい。具体的には、ウェーハ１１がシリコンウェーハである場合には、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）等を含むエッチング液がウェーハ１１に供給される。そして、エッチング液が改質層２７及び亀裂２９に入り込むことにより、改質層２７及び亀裂２９の内部にエッチングが施され、改質層２７及び亀裂２９が拡張される。
なお、レーザービーム３２Ａの照射によって形成された改質層２７（図４（Ｂ）参照）が、電極１９よりもウェーハ１１の裏面１１ｂ側に存在する場合には、改質層２７が全て除去されるまでウェーハ１１を研削、薄化することが好ましい。この場合、改質層２７を含まず、改質層２７から進展した亀裂２９のみが残存するウェーハ１１が得られる。このようにウェーハ１１から改質層２７を除去しておくと、最終的にウェーハ１１を分割することによって得られるデバイスチップの抗折強度（曲げ強度）の低下が防止される。
上記のようにウェーハ１１から改質層２７が除去される場合には、研削によってウェーハ１１の裏面１１ｂ側で亀裂２９が露出し、ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃが分断される。そして、亀裂２９の内部にプラズマ化したガス３６やエッチング液が供給され、亀裂２９が拡張される。
また、レーザービーム３２Ａの照射によって改質層２７が形成された際（図４（Ａ）及び図４（Ｂ）参照）、又は、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側が研削された際（図６参照）に、改質層２７からウェーハ１１の裏面１１ｂ側に向かって進展する亀裂（クラック）が発生することがある。この場合には、ウェーハ１１の研削によって該亀裂をウェーハ１１の裏面１１ｂで露出させると、ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃが分断される。
次に、ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃを除去する。具体的には、不良デバイス領域１１ｃを接着層２５から剥離してピックアップすることにより、ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃを分離する。
ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃを分離する際には、まず、接着層２５の粘着力を部分的に低下させる処理（事前処理）を施すことが好ましい。例えば、改質層２７及び亀裂２９を介して接着層２５に薬液を供給することにより、接着層２５の粘着力を部分的に低下させ、又は、接着層２５を部分的に除去する。
また、接着層２５が所定のエネルギーの付与（加熱、電磁波の照射等）によって粘着力が低下する材質からなる場合には、接着層２５にエネルギーを付与することによって、接着層２５の粘着力を低下させてもよい。例えば、接着層２５が熱可塑性樹脂からなる接着剤である場合には、接着層２５を加熱することによって接着層２５の粘着力を低下させることができる。また、接着層２５が紫外線硬化性樹脂からなる接着剤である場合には、接着層２５に紫外線を照射することによって接着層２５の粘着力を低下させることができる。
また、接着層２５として、フィルム状の基材と、基材の一方の面側に設けられた熱発泡層と、基材の他方の面側に設けられた粘着層とを備えるテープを用いることもできる。このテープの熱発泡層は、加熱によって膨張する膨張材を粘着剤に含有させることによって形成される。
熱発泡層の粘着剤としては、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、ビニルアルキルエーテル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ポリエステル系粘着剤、ポリアミド系粘着剤、ウレタン系粘着剤等を用いることができる。また、熱発泡層の膨張材としては、加熱によって膨張する微小球（熱膨張性微小球）や、加熱によって発泡する発泡材などを用いることができる。
熱膨張性微小球は、弾性を有するマイクロカプセルに、加熱によって膨張する物質を内包させることによって構成される。加熱によって膨張する物質としては、例えば、プロパン、プロピレン、ブテンなどを用いることができる。熱膨張性微小球を含むテープの市販品の例としては、日東電工株式会社製のリバアルファ（登録商標）が挙げられる。また、加熱によって発泡する発泡材としては、例えば、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、亜硝酸アンモニウム、水酸化ホウ素ナトリウム、アジド類等の無機系発泡剤や、各種の有機系発泡剤を用いることができる。
上記のテープは、熱発泡層側がウェーハ１１に接触し粘着層側がサポート基板２３に接触するように、ウェーハ１１及びサポート基板２３に貼着される。そして、テープを加熱すると、テープの加熱された領域で熱発泡層に含まれる膨張材が膨張して凹凸が形成され、テープのウェーハ１１に対する粘着力が低下する。
図８（Ａ）は、接着層２５に事前処理が施される際のウェーハ１１を示す断面図である。例えば、サポート基板２３のウェーハ１１が固定されている面（上面）とは反対側の面（下面）側に、マスク３８が固定される。なお、マスク３８は、マスク３８を上下に貫通する開口３８ａを備えており、開口３８ａが不良デバイス領域１１ｃと重なるように固定される。
また、サポート基板２３の下方に、接着層２５にエネルギーを付与するエネルギー付与ユニット４０が配置される。エネルギー付与ユニット４０は、マスク３８の開口３８ａを介して接着層２５にエネルギーを付与する。なお、エネルギー付与ユニット４０から接着層２５に付与されるエネルギーの種類は、接着層２５の性質に応じて選択される。
例えば、接着層２５が熱可塑性樹脂からなる接着剤や熱発泡層を含むテープである場合には、エネルギー付与ユニット４０としてヒーターが用いられる。また、マスク３８として断熱部材が用いられる。そして、エネルギー付与ユニット４０からサポート基板２３のうちマスク３８の開口３８ａと重なる領域に熱が付与され、サポート基板２３の熱が接着層２５に伝導する。これにより、接着層２５のうちマスク３８の開口３８ａと重なる領域が部分的に加熱される。
また、接着層２５が紫外線硬化性樹脂からなる接着剤である場合には、エネルギー付与ユニット４０として紫外線を照射する光源（ランプ）が用いられる。また、サポート基板２３として紫外線に対して透過性を有する部材が用いられ、マスク３８として紫外線に対して遮光性を有する部材が用いられる。そして、エネルギー付与ユニット４０から、マスク３８の開口３８ａ及びサポート基板２３を介して、接着層２５に紫外線が照射される。これにより、接着層２５のうちマスク３８の開口３８ａと重なる領域に紫外線が部分的に照射される。
エネルギー付与ユニット４０から接着層２５にエネルギーが付与されると、接着層２５のうち不良デバイス領域１１ｃと重なる領域の粘着力が部分的に低下する。これにより、不良デバイス領域１１ｃを接着層２５から剥離しやすくなる。
図８（Ｂ）は、不良デバイス領域１１ｃが分離される際のウェーハ１１を示す断面図である。必要に応じてウェーハ１１に事前処理を施した後、不良デバイス領域１１ｃを保持してウェーハ１１から離隔させる。これにより、不良デバイス領域１１ｃが接着層２５から剥離され、ウェーハ１１からくり抜かれる。
なお、ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃを分離する際、ウェーハ１１又はサポート基板２３に超音波を照射することにより、不良デバイス領域１１ｃの分離をアシストしてもよい。図９は、超音波照射ユニット４２を示す断面図である。
超音波照射ユニット４２は、直方体状に形成された箱型の容器４４を備える。容器４４内には、純水等の液体４６が貯留される。また、容器４４内には、超音波を発する超音波発信器４８が設けられている。
改質層２７及び亀裂２９が形成されたウェーハ１１は、液体４６に浸かるように容器４４に収容される。このときウェーハ１１は、例えばサポート基板２３が超音波発信器４８に対面するように配置される。この状態で、超音波発信器４８に超音波を発信させると、超音波が液体４６を媒体として伝播してサポート基板２３に到達し、サポート基板２３に超音波振動が付与される。
仮に、ウェーハ１１が改質層２７及び亀裂２９に沿って十分に破断していない状態であっても、サポート基板２３に超音波振動を付与すると、サポート基板２３の振動によってウェーハ１１の破断が促進される。また、サポート基板２３の振動によって、不良デバイス領域１１ｃと接着層２５との接合が弱まる。その結果、不良デバイス領域１１ｃがウェーハ１１から分離されやすくなる。なお、超音波は、サポート基板２３のうち不良デバイス領域１１ｃと重なる領域に部分的に照射されてもよい。
このようにして、ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃが分離される。そして、ウェーハ１１の不良デバイス領域１１ｃが存在していた場所には、ウェーハ１１を厚さ方向に貫通する貫通孔１１ｄが形成される（図８（Ｂ）参照）。
なお、上記では一例として、レーザービーム３２Ａの照射によって形成された改質層２７及び亀裂２９に沿ってウェーハ１１を破断させる方法について説明した。ただし、ウェーハ１１に施されるレーザー加工の内容は、改質層２７及び亀裂２９の形成に限られない。例えば、除去ステップでは、ウェーハ１１にアブレーション加工を施すことにより、不良デバイス領域１１ｃをウェーハ１１から分離することもできる。
図１０（Ａ）は、レーザービーム３２Ｂが照射されるウェーハ１１を示す断面図である。ウェーハ１１にアブレーション加工を施す場合には、ウェーハ１１にレーザービーム３２Ｂを照射するレーザー照射ユニット３０Ｂが用いられる。なお、レーザー照射ユニット３０Ｂの構成は、レーザー照射ユニット３０Ａ（図４（Ａ）参照）と同様である。
ただし、レーザービーム３２Ｂの照射条件は、ウェーハ１１のレーザービーム３２Ｂが照射された領域がアブレーション加工によって除去されるように設定される。具体的には、レーザービーム３２Ｂの波長は、少なくともレーザービーム３２Ｂの一部がウェーハ１１に吸収されるように設定される。すなわち、レーザー照射ユニット３０Ｂは、ウェーハ１１に対して吸収性を有する波長のレーザービーム３２Ｂを照射する。また、レーザービーム３２Ｂの他の照射条件も、ウェーハ１１にアブレーション加工が適切に施されるように設定される。
例えばレーザービーム３２Ｂは、ウェーハ１１の表面１１ａ側に照射される。具体的には、ウェーハ１１は、表面１１ａ側が露出するように、レーザー加工装置のチャックテーブル（不図示）によって保持される。そして、レーザービーム３２Ｂの集光点をウェーハ１１のストリート１３に位置付けた状態で、不良デバイス１５ａを囲む４本のストリート１３に沿ってレーザービーム３２Ｂを照射する。なお、レーザービーム３２Ｂの走査経路に制限はない。例えば、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示す経路３４Ａ又は経路３４Ｂに沿って、レーザービーム３２Ｂが走査される。
図１０（Ｂ）は、溝３１が形成されたウェーハ１１を示す断面図である。不良デバイス１５ａを囲む４本のストリート１３に沿ってレーザービーム３２Ｂが照射されると、ウェーハ１１の表面１１ａ側のうちストリート１３に沿う領域がアブレーション加工によって除去される。その結果、ウェーハ１１の表面１１ａ側には、平面視で矩形状の溝３１がストリート１３に沿って形成される。
なお、溝３１の形状に制限はない。例えば溝３１は、ウェーハ１１の厚さ方向において幅が一定になるように形成されてもよいし、図１０（Ｂ）に示すようにウェーハ１１の裏面１１ｂ側ほど幅が広くなるように形成されてもよい。
また、溝３１を形成する際には、ウェーハ１１の表面１１ａ側を保護膜で覆い、保護膜を介してウェーハ１１にレーザービーム３２Ｂを照射してもよい。例えば保護膜としては、樹脂製のテープや、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）等の水溶性の樹脂でなる膜を用いることができる。ウェーハ１１の表面１１ａ側に保護膜が形成されていると、アブレーション加工の際に発生した加工屑（デブリ）がウェーハ１１の表面１１ａに付着することを防止でき、ウェーハ１１及び半導体デバイス１５の汚染が回避される。
また、レーザービーム３２Ｂの照射によって加工された被加工領域（溝３１）に、プラズマ化したガス又はエッチング液を供給することにより、ウェーハ１１にエッチング処理を施してもよい。これにより、溝３１が拡張されるとともに、アブレーション加工によって溝３１の内壁に形成された微細な凹凸が除去される。
ウェーハ１１にエッチング処理を施す際には、ウェーハ１１の表面１１ａ側を覆うマスクが形成されることが好ましい。このマスクには、ウェーハ１１のうち溝３１が形成された領域を露出させる開口が設けられる。そして、プラズマ化したガス又はエッチング液が、マスクを介してウェーハ１１に供給される。これにより、ウェーハ１１の表面１１ａ側に形成されている半導体デバイス１５が保護される。
なお、エッチング処理に用いられるマスクの材質に制限はない。例えば、マスクとして感光性の樹脂でなるレジストが用いられる。また、マスクとして、レーザービーム３２Ｂの照射の際にウェーハ１１の表面１１ａ側に形成された前述の保護膜（ＰＶＡ、ＰＥＧ等）を用いることもできる。
次に、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側を研削することにより、レーザービーム３２Ｂの照射によって加工された被加工領域（溝３１）をウェーハ１１の裏面１１ｂ側で露出させる。ウェーハ１１を研削する際は、まず、ウェーハ１１をサポート基板に固定する。図１１（Ａ）は、サポート基板２３に固定されたウェーハ１１を示す断面図である。ウェーハ１１の裏面１１ｂ側を研削する場合には、ウェーハ１１の表面１１ａ側が接着層２５を介してサポート基板２３に固定される。
次に、研削装置２（図２参照）によってウェーハ１１を研削する。具体的には、研削砥石１６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の裏面１１ｂ側を研削する。そして、ウェーハ１１は、溝３１がウェーハ１１の裏面１１ｂ側で露出するまで研削、薄化される。
図１１（Ｂ）は、研削後のウェーハ１１を示す断面図である。溝３１がウェーハ１１の裏面１１ｂ側に露出すると、ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃが分断される。その後、前述の通りウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃが分離され、ウェーハ１１に貫通孔１１ｄが形成される（図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図９参照）。
また、除去ステップでは、レーザービームの照射によってウェーハ１１を切断してもよい。具体的には、アブレーション加工によって、ウェーハ１１の表面１１ａから裏面１１ｂに至るカーフ（切り口）をストリート１３に沿って形成する。
図１２（Ａ）は、レーザービーム３２Ｃが照射されるウェーハ１１を示す断面図である。ウェーハ１１の切断には、ウェーハ１１にレーザービーム３２Ｃを照射するレーザー照射ユニット３０Ｃが用いられる。なお、レーザー照射ユニット３０Ｃの構成は、レーザー照射ユニット３０Ａ（図４（Ａ）参照）と同様である。
ただし、レーザービーム３２Ｃの照射条件は、アブレーション加工によってウェーハ１１の表面１１ａから裏面１１ｂに至る領域が除去されるように設定される。具体的には、レーザービーム３２Ｃの波長は、少なくともレーザービーム３２Ｃの一部がウェーハ１１に吸収されるように設定される。すなわち、レーザー照射ユニット３０Ｃは、ウェーハ１１に対して吸収性を有する波長のレーザービーム３２Ｃを照射する。また、レーザービーム３２Ｃの他の照射条件も、ウェーハ１１の表面１１ａから裏面１１ｂに至る領域が除去されるように設定される。
ウェーハ１１にレーザービーム３２Ｃを照射する際は、まず、ウェーハ１１にテープ等の保護部材３３が貼着される。例えば、ウェーハ１１の表面１１ａ側にレーザービーム３２Ｃを照射する場合には、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に保護部材３３としてテープが貼着される。
次に、レーザービーム３２Ｃをウェーハ１１の表面１１ａ側に照射する。具体的には、レーザービーム３２Ｃの集光点をウェーハ１１のストリート１３に位置付けた状態で、不良デバイス１５ａを囲む４本のストリート１３に沿ってレーザービーム３２Ｃを照射する。なお、レーザービーム３２Ｃの走査経路に制限はない。例えば、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示す経路３４Ａ又は経路３４Ｂに沿って、レーザービーム３２Ｃが走査される。
不良デバイス１５ａを囲むストリート１３に沿ってレーザービーム３２Ｃが照射されると、ウェーハ１１がストリート１３に沿って除去される。その結果、ウェーハ１１には、表面１１ａから裏面１１ｂに至るカーフ（切り口）３５がストリート１３に沿って形成される。その結果、不良デバイス領域１１ｃがウェーハ１１から分断される。
なお、レーザービーム３２Ｃをストリート１３に沿って１回走査するだけではウェーハ１１の裏面１１ｂに至るカーフ３５を形成することが困難な場合には、各ストリート１３に沿ってレーザービーム３２Ｃを複数回ずつ走査してもよい。その後、前述の通りウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃが分離され、ウェーハ１１に貫通孔１１ｄが形成される（図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図９参照）。
ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃが分離された後、ウェーハ１１はサポート基板２３に固定される。図１２（Ｂ）は、サポート基板２３に固定されたウェーハ１１を示す断面図である。ウェーハ１１にカーフ３５が形成されて不良デバイス領域１１ｃが分離された後、ウェーハ１１の表面１１ａ側にサポート基板２３が接着層２５を介して固定される。その後、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側から保護部材３３が剥離され、除去される。
また、除去ステップでは、液体を介して照射されるレーザービーム（アクアレーザー）によってウェーハ１１を加工することもできる。図１３（Ａ）は、液柱５０を介してレーザービーム３２Ｃが照射されるウェーハ１１を示す断面図である。
レーザー照射ユニット３０Ｃは、ウェーハ１１に向かって液体を噴射する噴射ユニット（ノズル）を内蔵していてもよい。この場合、噴射ユニットからウェーハ１１に液体が連続的に供給されることにより、レーザー照射ユニット３０Ｃからウェーハ１１に至る液柱５０が形成される。液柱５０は、流動する液体によって構成される柱であり、レーザービーム３２Ｃを伝播させるための導光路として機能する。例えば、噴射ユニットから水が噴射され、水柱が形成される。
ウェーハ１１は、保持テーブル５２によって保持される。保持テーブル５２の上面は、ウェーハ１１を保持する平坦な保持面５２ａを構成している。また、保持テーブル５２には、保持テーブル５２を上下に貫通する開口５２ｂが設けられている。開口５２ｂは、半導体デバイス１５を囲む４本のストリート１３に対応して平面視で矩形状に形成されている。ウェーハ１１は、不良デバイス１５ａを囲む４本のストリート１３がそれぞれ開口５２ｂと重なるように、保持テーブル５２上に配置される。
そして、レーザー照射ユニット３０Ｃから液体が噴射されて液柱５０が形成されるとともに、レーザー照射ユニット３０Ｃからレーザービーム３２Ｃが照射される。このとき、レーザービーム３２Ｃの集光点は、液柱５０の内部に位置付けられる。そして、レーザービーム３２Ｃは液柱５０を介してウェーハ１１に照射される。
上記のように、レーザービーム３２Ｃを液柱５０に照射すると、レーザービーム３２Ｃの集光点の高さ位置を厳密に制御しなくても、レーザービーム３２Ｃをウェーハ１１のストリート１３に導くことができる。また、レーザー加工によって生じた加工屑（デブリ）が、液体によって洗い流される。
そして、レーザービーム３２Ｃが液柱５０とともにストリート１３に沿って走査される。これにより、ウェーハ１１にカーフ３５がストリート１３に沿って形成され、不良デバイス領域１１ｃがウェーハ１１から分断される。なお、レーザー照射ユニット３０Ｃから噴射された液体は、保持テーブル５２に設けられた開口５２ｂを介して排出される。
その後、ウェーハ１１がサポート基板に固定される。図１３（Ｂ）は、サポート基板２３に固定されたウェーハ１１を示す断面図である。ウェーハ１１にカーフ３５が形成されて不良デバイス領域１１ｃが分離された後、ウェーハ１１の表面１１ａ側にサポート基板２３が接着層２５を介して固定される。
なお、レーザービーム３２Ｃの照射によって加工された被加工領域（カーフ３５）に、プラズマ化したガス又はエッチング液を供給することにより、エッチング処理を施してもよい。これにより、カーフ３５が拡張されるとともに、アブレーション加工によってカーフ３５の内壁に形成された微細な凹凸が除去される。
また、上記ではレーザー加工によってウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃを分離する方法について説明したが、不良デバイス領域１１ｃの分離にはレーザー加工以外の方法を用いることもできる。例えば、プラズマエッチングによってウェーハ１１を切断する、所謂プラズマダイシングを用いることもできる。
プラズマダイシングを実施する場合には、まず、ウェーハ１１の表面１１ａ側にサポート基板２３を固定する（図４（Ａ）参照）。その後、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側にプラズマエッチング用のマスクを形成する。
図１４（Ａ）は、マスク層３７が形成されたウェーハ１１を示す断面図である。マスク層３７は、プラズマエッチングのマスクとして機能する材質からなり、ウェーハ１１の裏面１１ｂの全体を被覆するように形成される。例えばマスク層３７として、感光性の樹脂でなるレジストや、ＰＶＡ、ＰＥＧ等の水溶性の樹脂を用いることができる。
次に、マスク層３７のうち、不良デバイス１５ａを囲む４本のストリート１３と重なる領域を除去する。例えば、レーザー照射ユニット５４からマスク層３７にレーザービーム５６を照射することにより、マスク層３７がストリート１３に沿って除去される。なお、レーザービーム５６の照射条件は、マスク層３７にレーザービーム５６が照射された際に、アブレーション加工によってマスク層３７が除去されるように設定される。
レーザービーム５６を、不良デバイス１５ａを囲む４本のストリート１３に沿ってマスク層３７に照射すると、マスク層３７には４本のストリート１３を露出させる矩形状の開口が形成される。これにより、マスク層３７がパターニングされ、プラズマエッチング用のマスク３９（図１４（Ｂ）参照）が形成される。
次に、マスク３９を用いてウェーハ１１にプラズマエッチングを施す。ウェーハ１１のプラズマエッチングには、例えば前述のプラズマ処理装置が用いられる。
図１４（Ｂ）は、プラズマエッチングが施されるウェーハ１１を示す断面図である。プラズマエッチングを実施すると、プラズマ化したエッチング用のガス（エッチングガス）５８が、マスク３９の開口を介してウェーハ１１に供給される。これにより、ウェーハ１１のうち不良デバイス１５ａを囲むストリート１３に沿う領域にエッチングが施され、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に溝が形成される。
図１４（Ｃ）は、プラズマエッチング後のウェーハ１１を示す断面図である。エッチングが進行してウェーハ１１の裏面１１ｂ側に形成された溝が表面１１ａに到達すると、ウェーハ１１の表面１１ａから裏面１１ｂに至るカーフ３５がストリート１３に沿って形成され、不良デバイス領域１１ｃがウェーハ１１から分断される。その後、不良デバイス領域１１ｃがウェーハ１１から分離され、ウェーハ１１に貫通孔１１ｄが形成される（図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図９参照）。
なお、プラズマエッチングは、プラズマ化したガス５８をウェーハ１１の表面１１ａ側に供給することによって実施してもよい。この場合には、ウェーハ１１をサポート基板２３に固定する前に、ウェーハ１１の表面１１ａ側にマスク３９が形成される。そして、マスク３９を介してガス５８がウェーハ１１に供給され、ウェーハ１１の表面１１ａ側に溝が形成される。この溝が裏面１１ｂに到達すると、カーフ３５が形成され、不良デバイス領域１１ｃがウェーハ１１から分断される。その後、ウェーハ１１の表面１１ａ側にサポート基板２３が固定される。
以上のような工程を経て、ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃが分離され、ウェーハ１１に貫通孔１１ｄが形成される。その結果、図３（Ｂ）に示すように、不良デバイス１５ａを含まないウェーハ１１が得られる。
次に、不良品であると判別された半導体デバイス１５（不良デバイス１５ａ）と同種で良品の半導体デバイス１５を備え、貫通孔１１ｄに嵌め込むことが可能なサイズのデバイスチップを準備する。デバイスチップの製造には、例えば、ウェーハ１１と同一の構造を有するウェーハが用いられる。図１５（Ａ）は、デバイスチップの準備用のウェーハ５１を示す斜視図である。
ウェーハ５１は、ウェーハ１１と同一の材質でなり、表面（第１面）５１ａ及び裏面（第２面）５１ｂを備える。また、ウェーハ５１は、互いに交差するように格子状に配列された複数のストリート（分割予定ライン）５３によって、複数の領域に区画されている。そして、ウェーハ５１の表面５１ａ側のストリート５３によって区画された複数の領域にはそれぞれ、半導体デバイス５５が形成されている。
半導体デバイス５５は、図１（Ａ）等に示す半導体デバイス１５と同一の機能を有する。また、半導体デバイス５５の構造は、半導体デバイス１５と同様であり、半導体デバイス５５には電極（ビア電極、貫通電極）５７（図１７（Ａ）参照）が接続されている。電極５７の構造及び材質は、図１（Ｂ）等に示す電極１９と同様である。
ウェーハ５１をストリート５３に沿って分割することにより、半導体デバイス５５をそれぞれ備える複数のデバイスチップが製造される。ウェーハ５１の分割は、例えば前述のレーザー加工又はプラズマエッチングによって実施される。
また、ウェーハ５１の分割には切削装置を用いることもできる。切削装置は、ウェーハ５１を保持するチャックテーブルと、チャックテーブルによって保持されたウェーハ５１を切削する切削ユニットとを備える。切削ユニットには、環状の切削ブレードが装着される。切削ブレードを回転させてウェーハ５１に切り込ませることにより、ウェーハ５１がストリート５３に沿って分割される。その結果、半導体デバイス５５をそれぞれ備える複数のデバイスチップが得られる。
図１５（Ｂ）は、複数のデバイスチップ５９に分割されたウェーハ５１を示す斜視図である。なお、ウェーハ１１の分割の前又は後には、ウェーハ５１に形成された複数の半導体デバイス５５の検査が実施され、半導体デバイス５５がそれぞれ良品であるか不良品であるかが判別される。そして、ウェーハ５１の分割によって得られた複数のデバイスチップ５９から、不良品であると判別された半導体デバイス５５を含むデバイスチップ５９が除外される。
これにより、ウェーハ１１に形成された良品の半導体デバイス１５（図１（Ａ）等参照）と同一の半導体デバイス５５を備えたデバイスチップ５９が得られる。すなわち、デバイスチップ５９は、不良デバイス１５ａ（図１（Ａ）等参照）と同一の機能を有する良品の半導体デバイス５５（不良デバイス１５ａが本来有すべき機能を備えた半導体デバイス５５）を備える。
なお、デバイスチップ５９を準備するタイミングに制限はない。例えば、ウェーハ５１の準備及び半導体デバイス５５の検査が、ウェーハ１１の準備及び半導体デバイス１５の検査と同じタイミングで実施された後、ウェーハ５１の分割によってデバイスチップ５９が製造される。
次に、デバイスチップ５９をウェーハ１１の貫通孔１１ｄに嵌め込む（嵌め込みステップ）。図１６は、嵌め込みステップにおけるウェーハ１１を示す斜視図である。
ウェーハ１１の表面１１ａ側（半導体デバイス１５側）がサポート基板２３に固定されている場合には、デバイスチップ５９は、半導体デバイス５５が形成されている面側（表面側）がサポート基板２３と対面するように位置付けられる。そして、デバイスチップ５９がウェーハ１１の貫通孔１１ｄに嵌め込まれる。
図１７（Ａ）は、デバイスチップ５９が嵌め込まれたウェーハ１１を示す断面図である。デバイスチップ５９は、貫通孔１１ｄ内で露出する接着層２５に接触するように、貫通孔１１ｄに嵌め込まれる。これにより、デバイスチップ５９が接着層２５を介してサポート基板２３に固定される。
なお、ウェーハ１１が接着層２５によってサポート基板２３に仮固定された状態であり、ウェーハ１１とサポート基板２３との接合が弱い場合には、貫通孔１１ｄにデバイスチップ５９が嵌め込まれた後、ウェーハ１１をサポート基板２３に強固に固定する処理（本固定処理）を行う。これにより、ウェーハ１１及びデバイスチップ５９が接着層２５を介してサポート基板２３に強固に固定される。
例えば、接着層２５が熱硬化性樹脂からなる接着剤である場合には、仮固定の際よりも高温又は長期間の加熱処理を行って熱硬化性樹脂を硬化させることにより、ウェーハ１１とサポート基板２３との接合を強化する。また、接着層２５が紫外線硬化性樹脂からなる接着剤である場合には、紫外線硬化性樹脂に加熱処理を行うことにより、ウェーハ１１とサポート基板２３との接合を強化する。さらに、接着層２５が熱圧着シートである場合には、仮固定の際よりも高温又は長期間の加熱処理を行いつつウェーハ１１及びサポート基板２３を熱圧着シートに押し付け、ウェーハ１１とサポート基板２３との接合を強化する。
また、除去ステップにおいて、粘着力が弱い接着層２５を用いてウェーハ１１をサポート基板２３に仮固定した場合には、嵌め込みステップの前に一旦ウェーハ１１とサポート基板２３とを分離し、接着層２５よりも粘着力が高い他の接着層を用いてウェーハ１１をサポート基板２３に固定し直してもよい。
図１７（Ｂ）は、貫通孔１１ｄを示す平面図である。前述の除去ステップにおいて、貫通孔１１ｄは、デバイスチップ５９よりも大きく形成されている。具体的には、貫通孔１１ｄの第１の方向（紙面左右方向）における長さＬＡ１は、デバイスチップ５９の第１の方向における長さＬＢ１よりも大きい。また、貫通孔１１ｄの第２の方向（第１の方向と垂直な方向、紙面上下方向）における長さＬＡ２は、デバイスチップ５９の第２の方向における長さＬＢ２よりも大きい。そのため、貫通孔１１ｄにデバイスチップ５９が嵌め込まれると、ウェーハ１１とデバイスチップ５９との間には、隙間６１がデバイスチップ５９を囲むように形成される。
なお、後の工程（後述の樹脂充填ステップ）において、隙間６１には樹脂が充填される。そのため、隙間６１の幅（貫通孔１１ｄの内壁とデバイスチップ５９の側面との距離）が一定以上確保されることが好ましい。例えば、隙間６１の幅が２μｍ以上、好ましくは５μｍ以上、さらに好ましくは１０μｍ以上となるように、貫通孔１１ｄ又はデバイスチップ５９のサイズが調節される。
貫通孔１１ｄの具体的な寸法は、半導体デバイス１５，５５の位置等を考慮して適宜設定できる。例えば、ウェーハ１１の表面１１ａ側において、貫通孔１１ｄの端部（内壁）と半導体デバイス１５の端部との距離は、２μｍ以上、好ましくは５μｍ以上に設定される。また、ウェーハ１１の表面１１ａ側において、貫通孔１１ｄの端部はストリート１３の幅方向における中央よりも半導体デバイス１５側に配置されてもよい。また、図１７（Ａ）に示すように貫通孔１１ｄの内壁がウェーハ１１の厚さ方向に対して傾斜している場合、貫通孔１１ｄのうちウェーハ１１の裏面１１ｂ側の領域の一部は、ウェーハ１１に形成されている半導体デバイス１５の一部と重なっていてもよい。
デバイスチップ５９の具体的な寸法も、デバイスチップ５９を貫通孔１１ｄに嵌め込むことが可能であれば制限はない。例えば、デバイスチップ５９の表面側において、半導体デバイス５５の端部とデバイスチップ５９の端部との距離は、ウェーハ１１に設定されたストリート１３の幅の１／２以下に設定される。
なお、嵌め込みステップでは、デバイスチップ５９を接着層２５に固着させる代わりに、接着層が付着したデバイスチップ５９を貫通孔１１ｄに嵌め込んでもよい。具体的には、貫通孔１１ｄの内部で露出する接着層２５をプラズマエッチングやウェットエッチング（薬液処理）等の処理によって除去した後、接着層が付着したデバイスチップ５９を、接着層を介してサポート基板２３に固定してもよい。
図１８（Ａ）は、接着層２５にプラズマエッチングが施される際のウェーハ１１を示す断面図である。例えば、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側にプラズマ化したガス（エッチングガス）６０を供給することにより、接着層２５のうち貫通孔１１ｄと重畳する領域が除去される。
図１８（Ｂ）は、接着層２５の一部が除去された状態のウェーハ１１を示す断面図である。接着層２５のうち貫通孔１１ｄと重畳する領域が除去されると、サポート基板２３の上面のうち貫通孔１１ｄと重畳する領域が露出する。なお、ウェーハ１１にプラズマエッチングを施す際には、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に貫通孔１１ｄを露出させるマスクを形成してもよい。
次に、接着層が付着したデバイスチップ５９が、貫通孔１１ｄに嵌め込まれる。図１８（Ｃ）は、接着層６３が付着したデバイスチップ５９が嵌め込まれたウェーハ１１を示す断面図である。デバイスチップ５９の表面側（半導体デバイス５５側）には、接着層６３が設けられている。なお、接着層６３の材質の例は、接着層２５と同様である。デバイスチップ５９は、接着層６３を介して、貫通孔１１ｄの内側で露出するサポート基板２３の上面に固定される。
そして、貫通孔１１ｄにデバイスチップ５９が填め込まれた後、必要に応じて接着層２５，６３に対して本固定処理を行う。これにより、ウェーハ１１及びデバイスチップ５９が接着層２５，６３を介してサポート基板２３に強固に固定される。
次に、ウェーハ１１とデバイスチップ５９との隙間６１に樹脂を充填する（樹脂充填ステップ）。図１９（Ａ）は、樹脂充填ステップにおけるウェーハ１１を示す断面図である。
樹脂充填ステップでは、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に樹脂６５が形成される。樹脂６５は、例えば、エポキシ樹脂等の液状樹脂をウェーハ１１の裏面１１ｂ側に塗布して硬化させることによって形成される。ただし、樹脂６５の材料に制限はない。
ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に液状樹脂を塗布すると、液状樹脂の一部がウェーハ１１とデバイスチップ５９との隙間６１（図１７（Ａ）、図１７（Ｂ）等参照）に流入し、隙間６１に充填される。この状態で液状樹脂を硬化させると、ウェーハ１１とデバイスチップ５９とが樹脂６５を介して結合され、デバイスチップ５９がウェーハ１１に固定される。
次に、隙間６１の外側に形成された樹脂６５を研削する（樹脂研削ステップ）。樹脂研削ステップでは、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に形成されている樹脂６５が、研削加工によって除去される。樹脂６５の研削には、例えば研削装置２（図２参照）が用いられる。
図１９（Ｂ）は、樹脂研削ステップおけるウェーハ１１を示す断面図である。例えば樹脂研削ステップでは、隙間６１の外側に形成されている樹脂６５が研削によって除去されるとともに、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側が研削される。そして、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側で電極１９，５７が露出するまで、ウェーハ１１が薄化される。
ただし、電極１９，５７を露出させる方法に制限はない。例えば、樹脂研削ステップにおいてウェーハ１１の裏面１１ｂ側が露出するまで樹脂６５を研削した後、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側にプラズマエッチング、ウェットエッチング等のエッチング処理を施すことにより、電極１９，５７を露出させてもよい。この場合、研削砥石１６（図２参照）が電極１９，５７に接触して電極１９，５７に含まれる金属が飛散することを防止できる。
以上の工程を経て、裏面１１ｂ側で露出する電極１９，５７を備えたウェーハ１１が得られる。これにより、半導体デバイス１５，５５と、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に積層される他のウェーハに含まれる半導体デバイス（不図示）とを、電極１９，５７を介して接続することが可能となる。すなわち、本実施形態に係るウェーハの製造方法によって、積層ウェーハの形成に用いることが可能なウェーハ１１が製造される。
次に、上記のウェーハ１１を用いて、積層された複数の半導体デバイスを備えるデバイスチップ（積層デバイスチップ）を製造する方法の具体例を説明する。積層デバイスチップを製造する際は、まず、積層された複数のウェーハを有する積層ウェーハを形成する（ウェーハ積層ステップ）。図２０は、積層ウェーハ７９を示す断面図である。
ウェーハ積層ステップでは、樹脂研削ステップ後のウェーハ１１（第１ウェーハ）と、前述のウェーハ準備ステップで準備された他のウェーハ７１（第２ウェーハ）とが用いられる。なお、ウェーハ７１の構成は、ウェーハ１１と同様である。
具体的には、ウェーハ７１は、ウェーハ１１と同一の材質でなり、表面（第１面）７１ａ及び裏面（第２面）７１ｂを備える。また、ウェーハ７１は、互いに交差するように格子状に配列された複数のストリート（分割予定ライン）７３によって、複数の矩形状の領域に区画されている。ウェーハ７１の表面７１ａ側のストリート７３によって区画された複数の領域にはそれぞれ、半導体デバイス７５が形成されている。
半導体デバイス７５の構造は、半導体デバイス１５と同様である。また、半導体デバイス７５には、電極（ビア電極、貫通電極）７７が接続されている。電極７７の構造及び材質は、電極１９と同一である。
ウェーハ７１は、ウェーハ１１上に積層される。例えばウェーハ７１は、表面７１ａ側がウェーハ１１の裏面１１ｂ側と対面するように、ウェーハ１１に貼り合わされる。なお、ウェーハ１１とウェーハ７１とを貼り合わせる方法に制限はない。例えば、ウェーハ１１とウェーハ７１とは、直接接合によって貼り合わされる。具体的には、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側とウェーハ７１の表面７１ａ側とが、表面活性化接合によって接合される。
ただし、ウェーハ１１とウェーハ７１とは間接接合によって貼り合わされてもよい。例えば、ウェーハ１１上に永久接着剤を介してウェーハ７１を積層することにより、ウェーハ１１とウェーハ７１とを貼り合わせることもできる。
なお、ウェーハ７１に形成された複数の半導体デバイス７５に不良デバイスが含まれている場合には、ウェーハ７１がウェーハ１１上に積層される前又は後に、ウェーハ７１に対して研削ステップ、除去ステップ、嵌め込みステップ、樹脂充填ステップ、樹脂研削ステップが実施される。その結果、ウェーハ７１から不良デバイスが除去されるとともに、ウェーハ７１に良品の半導体デバイス５５を含むデバイスチップ５９が嵌め込まれる。
ウェーハ１１とウェーハ７１とは、ストリート１３とストリート７３とが重畳し、且つ、ウェーハ１１に含まれる半導体デバイス１５，５５とウェーハ７１に含まれる半導体デバイス７５，５５とが重畳するように貼り合わされる。その結果、ウェーハ１１に含まれる半導体デバイス１５，５５と、ウェーハ７１に含まれる半導体デバイス７５，５５とが、電極１９，５７を介して接続される。
このようにして、互いに積層されたウェーハ１１とウェーハ７１とを備える積層ウェーハ７９が形成される。なお、ウェーハ積層ステップでは、ウェーハ１１上に複数のウェーハ７１を積層してもよい。例えば、ウェーハ１１上に積層されたウェーハ７１上に、更に他のウェーハ７１を積層してもよい。この場合、ウェーハ１１上に積層される複数のウェーハ７１のそれぞれに対して、研削ステップ、除去ステップ、嵌め込みステップ、樹脂充填ステップ、樹脂研削ステップが実施される。これにより、３層以上のウェーハを備える積層ウェーハ７９が得られる。
次に、積層ウェーハ７９をストリート１３，７３に沿って分割することにより、積層された複数の半導体デバイスを備える積層デバイスチップを形成する（分割ステップ）。図２１（Ａ）は、分割ステップにおける積層ウェーハ７９を示す断面図である。
分割ステップでは、例えば切削装置で積層ウェーハ７９を切削する。切削装置は、積層ウェーハ７９を保持するチャックテーブルと、チャックテーブルによって保持された積層ウェーハ７９を切削する切削ユニットとを備える。切削ユニットは、モータ等の回転駆動源によって回転する円筒状のスピンドルを備える。そして、スピンドルの先端部に、積層ウェーハ７９を切削するための環状の切削ブレード６２が装着される。
切削ブレード６２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６２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）を用いることもできる。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。
切削ブレード６２を回転させて積層ウェーハ７９に切り込ませることにより、積層ウェーハ７９が分割される。具体的には、切削ブレード６２の下端をウェーハ１１の表面１１ａ（接着層２５の上面）よりも下方に位置付けた状態で、切削ブレード６２を回転させつつ切削ブレード６２と積層ウェーハ７９とを水平方向に沿って相対的に移動させることにより、切削ブレード６２をストリート１３，７３に沿って積層ウェーハ７９に切り込ませる。そして、全てのストリート１３，７３に沿って積層ウェーハ７９を切削すると、積層ウェーハ７９が複数の積層デバイスチップに分割される。
図２１（Ｂ）は、複数の積層デバイスチップ８１に分割された積層ウェーハ７９を示す断面図である。積層デバイスチップ８１はそれぞれ、ウェーハ１１に含まれる１つの半導体デバイス１５又は半導体デバイス５５（第１半導体デバイス）と、ウェーハ７１に含まれる１つの半導体デバイス７５又は半導体デバイス５５（第２半導体デバイス）とを備える。そして、第１半導体デバイスと第２半導体デバイスとは、互いに積層されており、電極１９又は電極５７を介して接続されている。
以上の通り、本実施形態に係るウェーハの製造方法では、ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃが除去され、不良デバイス領域１１ｃの除去によって形成された空間（除去領域）に良品の半導体デバイス１５を備えるデバイスチップ５９が嵌め込まれる。これにより、不良デバイス１５ａを含まないウェーハ１１を製造することができる。また、不良デバイス１５ａを含まないウェーハ１１を積層して積層ウェーハ７９を形成し、積層ウェーハ７９を分割することにより、不良デバイス１５ａを含まない積層デバイスチップ８１を製造できる。その結果、積層デバイスチップ８１の歩留まりの低下が抑制される。
（実施形態２）
実施形態１では、除去ステップおいて不良デバイス領域１１ｃがレーザービームの照射によって分離される例について説明したが、不良デバイス領域１１ｃの分離には他の方法を用いてもよい。本実施形態では、ウェーハ準備ステップ及び研削ステップ（図２参照）の実施後、除去ステップおいて、ウェーハ１１を破砕する破砕加工によって不良デバイス領域１１ｃを分離する方法について説明する。
本実施形態において用いられる破砕加工は、ウェーハ１１の加工が可能であれば制限はない。ウェーハ１１の加工に用いることが可能な破砕加工の例としては、サンドブラスト加工、ウォータージェット加工、ドリル加工等が挙げられる。
図２２（Ａ）は、サンドブラスト加工によって溝９３が形成されるウェーハ１１を示す断面図である。サンドブラスト加工には、研磨材７４を噴射するサンドブラストユニット７２が用いられる。例えばサンドブラストユニット７２は、エアー等の気体を圧縮して送り出すコンプレッサーと、圧縮された気体とともに研磨材７４を噴射するブラストガンとを備える。サンドブラストユニット７２から噴射された研磨材７４がウェーハ１１に衝突することにより、ウェーハ１１が加工される。
破砕加工を実施する際は、まず、ウェーハ１１に保護層９１が形成される。例えば、ウェーハ１１の表面１１ａ側を加工する場合には、ウェーハ１１の表面１１ａ側が保護層９１によって覆われ、半導体デバイス１５が保護される。なお、保護層９１の材質に制限はなく、例えばＰＶＡ、ＰＥＧ等の水溶性の樹脂を用いることができる。また、破砕加工による半導体デバイス１５の損傷が生じにくい場合には、保護層９１の形成を省略してもよい。
次に、ウェーハ１１が保持テーブル７０によって保持される。保持テーブル７０の上面は、ウェーハ１１を保持する平坦な保持面７０ａを構成している。例えばウェーハ１１は、表面１１ａ側が上方に露出し、裏面１１ｂ側が保持面７０ａと対面するように、保持テーブル７０上に配置される。
そして、サンドブラストユニット７２から研磨材７４が、不良デバイス１５ａを囲む４本のストリート１３に沿って噴射される。その結果、ウェーハ１１の表面１１ａ側に、帯状の溝９３がストリート１３に沿って形成される。この溝９３は、不良デバイス１５ａを囲むように平面視で矩形状に形成される。
図２２（Ｂ）は、ウォータージェット加工によって溝９３が形成されるウェーハ１１を示す断面図である。ウォータージェット加工には、水等の液体７８を噴射するウォータージェットユニット７６が用いられる。ウォータージェットユニット７６は、ポンプによって加圧された液体７８を噴射するノズルを備える。なお、液体７８には砥粒が含まれていてもよい。ウォータージェットユニット７６から噴射された液体７８がウェーハ１１に衝突することにより、ウェーハ１１が加工される。
具体的には、ウォータージェットユニット７６から噴射された液体７８が、不良デバイス１５ａを囲む４本のストリート１３に沿って噴射される。その結果、ウェーハ１１の表面１１ａ側に、帯状の溝９３がストリート１３に沿って形成される。この溝９３は、不良デバイス１５ａを囲むように平面視で矩形状に形成される。
図２２（Ｃ）は、ドリル加工によって溝９３が形成されるウェーハ１１を示す断面図である。ドリル加工には、棒状のドリルビット８２が装着されるドリルユニット８０が用いられる。ドリルユニット８０は、ドリルユニット８０に装着されたドリルビット８２を回転させるモータ等の回転駆動源を備える。ドリルビット８２を回転させつつドリルビット８２の先端部をウェーハ１１に接触させることにより、ウェーハ１１が加工される。
具体的には、まず、回転するドリルビット８２をウェーハ１１のストリート１３と重畳する領域に接触させ、ウェーハ１１に円柱状の溝を形成する。次に、保持テーブル７０又はドリルビット８２をストリート１３に沿って移動させる。なお、このときの移動量は、ウェーハ１１に形成された円柱状の溝の直径未満に設定する。その後、ドリルビット８２でウェーハ１１に新たな溝を形成する。その結果、既にウェーハ１１に形成されている溝と新たに形成された溝とが連結される。
上記の手順を繰り返し、不良デバイス１５ａを囲む４本のストリート１３に沿って複数の溝を形成する。その結果、ウェーハ１１の表面１１ａ側に、帯状の溝９３がストリート１３に沿って形成される。この溝９３は、互いに連結するように形成された複数の円柱状の溝によって構成される。
上記のように、不良デバイス１５ａを囲むストリート１３に沿って破砕加工を施すことにより、ウェーハ１１に溝９３が形成される。その後、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側を研削することにより、破砕加工よって加工された被加工領域（溝９３）をウェーハ１１の裏面１１ｂ側で露出させる。
ウェーハ１１を研削する際は、まず、ウェーハ１１をサポート基板２３に固定する。図２３（Ａ）は、サポート基板２３に固定されたウェーハ１１を示す断面図である。ウェーハ１１の裏面１１ｂ側を研削する場合には、ウェーハ１１の表面１１ａ側が接着層２５を介してサポート基板２３に固定される。
次に、研削装置２（図２参照）によってウェーハ１１を研削する。具体的には、研削砥石１６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の裏面１１ｂ側を研削する。そして、ウェーハ１１は、溝９３がウェーハ１１の裏面１１ｂ側で露出するまで研削、薄化される。
図２３（Ｂ）は、研削後のウェーハ１１を示す断面図である。溝９３がウェーハ１１の裏面１１ｂ側に露出すると、ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃが分断される。その後、実施形態１と同様に手順により、ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃが分離され、ウェーハ１１に貫通孔１１ｄが形成される（図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図９参照）。
なお、除去ステップでは、破砕加工によってウェーハ１１を貫通する貫通孔を形成することにより、不良デバイス領域１１ｃを分離してもよい。具体的には、破砕加工によって、ウェーハ１１の表面１１ａから裏面１１ｂに至る貫通孔をストリート１３に沿って形成する。
図２４（Ａ）は、サンドブラスト加工によって貫通孔９５が形成されるウェーハ１１を示す断面図である。破砕加工によって貫通孔９５を形成する場合、保持テーブル７０には、保持テーブル７０を上下に貫通する開口７０ｂが設けられる。開口７０ｂは、半導体デバイス１５を囲む４本のストリート１３に対応して平面視で矩形状に形成されている。そして、ウェーハ１１は、不良デバイス１５ａを囲む４本のストリート１３がそれぞれ開口７０ｂと重なるように、保持テーブル７０上に配置される。
次に、サンドブラストユニット７２から研磨材７４が、不良デバイス１５ａを囲む４本のストリート１３に沿って噴射される。なお、研磨材７４の噴射条件は、ウェーハ１１の研磨材７４が衝突した領域に、ウェーハ１１を表面１１ａから裏面１１ｂまで貫通する孔が形成されるように設定される。
そのため、研磨材７４がストリート１３に沿って噴射されると、ウェーハ１１には表面１１ａから裏面１１ｂに至る帯状の貫通孔９５が、ストリート１３に沿って形成される。この貫通孔９５は、不良デバイス１５ａを囲むように平面視で矩形状に形成される。その結果、不良デバイス領域１１ｃがウェーハ１１から分断される。
図２４（Ｂ）は、ウォータージェット加工によって貫通孔９５が形成されるウェーハ１１を示す断面図である。ウォータージェット加工によって貫通孔９５を形成する場合には、ウォータージェットユニット７６から噴射された液体７８が、不良デバイス１５ａを囲む４本のストリート１３に沿って噴射される。なお、液体７８の噴射条件は、ウェーハ１１の液体７８が衝突した領域に、ウェーハ１１を表面１１ａから裏面１１ｂまで貫通する孔が形成されるように設定される。
そのため、液体７８がストリート１３に沿って噴射されると、ウェーハ１１には表面１１ａから裏面１１ｂに至る帯状の貫通孔９５が、ストリート１３に沿って形成される。この貫通孔９５は、不良デバイス１５ａを囲むように平面視で矩形状に形成される。その結果、不良デバイス領域１１ｃがウェーハ１１から分断される。
図２４（Ｃ）は、ドリル加工によって貫通孔９５が形成されるウェーハ１１を示す断面図である。ドリル加工によって貫通孔９５を形成する場合には、まず、ドリルビット８２を回転させつつウェーハ１１に接触させ、ウェーハ１１を表面１１ａから裏面１１ｂまで貫通する円柱状の孔を形成する。
その後、同様の手順を繰り返し、不良デバイス１５ａを囲む４本のストリート１３に沿って複数の孔を形成する。なお、複数の孔はそれぞれ、既にウェーハ１１に形成されている孔と連結されるように形成される。その結果、ウェーハ１１には表面１１ａから裏面１１ｂに至る帯状の貫通孔９５が、ストリート１３に沿って形成され、不良デバイス領域１１ｃがウェーハ１１から分断される。
サンドブラスト加工（図２４（Ａ）参照）の実施時、ウェーハ１１の貫通孔９５を通過した研磨材７４は、保持テーブル７０の開口７０ｂを介して排出される。同様に、ウォータージェット加工（図２４（Ｂ）参照）の実施時、ウェーハ１１の貫通孔９５を通過した液体７８は、保持テーブル７０の開口７０ｂを介して排出される。そのため、研磨材７４や液体７８が保持テーブル７０の保持面７０ａに衝突して保持テーブル７０が損傷することを防止できる。
また、サンドブラスト加工（図２４（Ｃ）参照）の実施時、ドリルビット８２の先端部は、保持テーブル７０の開口７０ｂに挿入される。そのため、ドリルビット８２が保持テーブル７０と接触して保持テーブル７０が損傷することを防止できる。
なお、図２４（Ａ）、図２４（Ｂ）、図２４（Ｃ）では、ウェーハ１１が表面１１ａ側から加工される様子を示しているが、ウェーハ１１は裏面１１ｂ側から加工されてもよい。すなわち、研磨材７４や液体７８をウェーハ１１の裏面１１ｂ側に衝突させてもよいし、ドリルビット８２をウェーハ１１の裏面１１ｂ側に接触させてもよい。
次に、ウェーハ１１から保護層９１から除去されるとともに、ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃが分離される。その後、ウェーハ１１がサポート基板２３に固定される。図２５は、サポート基板２３に固定されたウェーハ１１を示す断面図である。例えば、ウェーハ１１の表面１１ａ側が接着層２５を介してサポート基板２３に固定される。
なお、破砕加工によって貫通孔１１ｄが形成されたウェーハ１１には、エッチング処理が施されてもよい。例えば、ウェーハ１１の貫通孔１１ｄにプラズマ状態のガスを供給することにより、貫通孔１１ｄの内部にプラズマエッチングが施される。また、ウェーハ１１の貫通孔１１ｄにエッチング液を供給することにより、貫通孔１１ｄの内部にウェットエッチングが施される。
図２６は、プラズマエッチングが施されるウェーハ１１を示す断面図である。ウェーハ１１にプラズマ化したエッチング用のガス（エッチングガス）８４を供給すると、貫通孔１１ｄの内壁にプラズマエッチングが施される。これにより、貫通孔１１ｄのサイズが増大する。また、破砕加工によって貫通孔１１ｄの内壁に形成された微細な凹凸が、プラズマエッチングによって除去される。
なお、ウェーハ１１の破砕加工が施される領域は、所望のサイズの貫通孔１１ｄが形成されるように適宜設定される。図２７（Ａ）は、サンドブラスト加工又はウォータージェット加工によって加工される領域（被加工領域）９７Ａを示す平面図である。また、図２７（Ｂ）は、ドリル加工によって加工される領域（被加工領域）９７Ｂを示す平面図である。図２７（Ａ）及び図２７（Ｂ）において、領域９７Ａ，９７Ｂには模様を付している。
サンドブラスト加工によってウェーハ１１を加工する場合には、例えば研磨材７４は、不良デバイス１５ａの外周縁に沿う領域９７Ａに噴射される。同様に、ウォータージェット加工によってウェーハ１１を加工する場合には、例えば液体７８は、不良デバイス１５ａの外周縁に沿う領域９７Ａに噴射される。これにより、不良デバイス１５ａを囲むように溝９３（図２２（Ａ）及び図２２（Ｂ）参照）又は貫通孔９５（図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）参照）が形成される。なお、研磨材７４及び液体７８は、不良デバイス１５ａの一部に衝突するように噴射されてもよいし、不良デバイス１５ａに衝突しないようにストリート１３上のみに噴射されてもよい。
ドリル加工によってウェーハ１１を加工する場合には、例えばドリルビット８２は、不良デバイス１５ａの外周縁に沿う複数の領域９７Ｂを順次加工する。なお、複数の領域９７Ｂはそれぞれ、隣接する他の領域９７の一部と重なるように設定される。これにより、不良デバイス１５ａを囲むように溝９３（図２２（Ｃ）参照）又は貫通孔９５（図２４（Ｃ）参照）が形成される。なお、ドリルビット８２は、不良デバイス１５ａの一部に接触してもよいし、不良デバイス１５ａに接触しないようにストリート１３上のみに接触してもよい。
また、ドリル加工によってウェーハ１１を加工する場合には、ドリルビット８２がウェーハ１１の内部に入り込んだ状態で（図２２（Ｃ）及び図２４（Ｃ）参照）、ドリルビット８２を回転させつつストリート１３に沿って水平方向に移動させることにより、溝９３又は貫通孔９５を形成してもよい。この場合、ドリルビット８２をストリート１３上で多数回昇降させる作業が不要となる。
その後、ウェーハ１１にエッチング処理（プラズマエッチング等、図２６参照）を施すことにより、貫通孔１１ｄの内壁がエッチングされる。その結果、破砕加工が施された領域９７Ａ，９７Ｂに残存する微細な凹凸が除去されるとともに、貫通孔１１ｄの幅が大きくなり、図２７（Ａ）及び図２７（Ｂ）に示すように拡大された貫通孔１１ｄが形成される。
以上の通り、除去ステップでは、破砕加工によってウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃを分離することもできる。なお、除去ステップに含まれる各工程のうち本実施形態において説明を省略している工程は、実施形態１と同様である。また、本実施形態において、除去ステップ以外の工程（ウェーハ準備ステップ、研削ステップ、嵌め込みステップ、樹脂充填ステップ、樹脂研削ステップ、ウェーハ積層ステップ、分割ステップ等）は、実施形態１と同様に実施できる。さらに、本実施形態は他の実施形態と適宜組み合わせることができる。
（実施形態３）
実施形態１，２では、除去ステップおいてウェーハ１１をストリート１３に沿って加工することにより、不良デバイス領域１１ｃをウェーハ１１から分離する例について説明した。ただし、不良デバイス領域１１ｃをウェーハ１１から除去する方法に制限はない。本実施形態では、ウェーハ準備ステップ及び研削ステップ（図２参照）の実施後、除去ステップおいて、レーザービームの照射によって不良デバイス領域１１ｃを破壊して除去する方法について説明する。
図２８（Ａ）は、レーザービーム３２Ｄが照射されるウェーハ１１を示す断面図である。レーザービームの照射によって不良デバイス領域１１ｃを破壊する場合には、ウェーハ１１にレーザービーム３２Ｄを照射するレーザー照射ユニット３０Ｄが用いられる。なお、レーザー照射ユニット３０Ｄの構成は、レーザー照射ユニット３０Ａ（図４（Ａ）参照）と同様である。
ただし、レーザービーム３２Ｄの照射条件は、ウェーハ１１のレーザービーム３２Ｄが照射された領域がアブレーション加工によって除去されるように設定される。具体的には、レーザービーム３２Ｄの波長は、少なくともレーザービーム３２Ｄの一部がウェーハ１１に吸収されるように設定される。すなわち、レーザー照射ユニット３０Ｄは、ウェーハ１１に対して吸収性を有する波長のレーザービーム３２Ｄを照射する。また、レーザービーム３２Ｄの他の照射条件も、ウェーハ１１にアブレーション加工が適切に施されるように設定される。
例えばレーザービーム３２Ｄは、ウェーハ１１の表面１１ａ側に照射される。具体的には、レーザービーム３２Ｄの集光点を、不良デバイス１５ａを囲む４本のストリート１３の内側に位置付けた状態で、レーザービーム３２Ｄを照射する。これにより、不良デバイス領域１１ｃにアブレーション加工が施され、不良デバイス領域１１ｃが破壊される。その結果、ウェーハ１１の表面１１ａ側には溝（凹部）が形成される。
図２８（Ｂ）は、溝（除去領域）１０１が形成されたウェーハ１１を示す断面図である。例えばレーザービーム３２Ｄは、不良デバイス１５ａを囲む４本のストリート１３の内側に位置する平面視で矩形状の領域の全体に渡って照射されるように走査される。その結果、ウェーハ１１の表面１１ａ側にはアブレーション加工によって直方体状の溝１０１が形成される。なお、溝１０１の深さは、溝１０１の底面が電極１９の下端よりも下方に形成されるように調節される。その結果、不良デバイス１５ａ及び電極１９が除去される。
図２９は、レーザービーム３２Ｄが走査される経路３４Ｄを示す平面図である。例えば、不良デバイス領域１１ｃの一端側から他端側に向かう複数の経路３４Ｄが設定される。そして、レーザービーム３２Ｄは、不良デバイス領域１１ｃの一端と他端との間を往復するように、経路３４Ｄに沿って走査される。これにより、不良デバイス領域１１ｃの全域にレーザービーム３２Ｄが照射され、不良デバイス領域１１ｃが除去される。ただし、不良デバイス領域１１ｃを除去可能であれば、レーザービーム３２Ｄの走査経路に制限はない。
なお、溝１０１を形成する際には、ウェーハ１１の表面１１ａ側を保護膜で覆い、保護膜を介してウェーハ１１にレーザービーム３２Ｄを照射してもよい。例えば保護膜としては、樹脂製のテープや、ＰＶＡ、ＰＥＧ等の水溶性の樹脂でなる膜を用いることができる。ウェーハ１１の表面１１ａ側に保護膜が形成されていると、アブレーション加工の際に発生した加工屑（デブリ）がウェーハ１１の表面１１ａに付着することを防止でき、ウェーハ１１及び半導体デバイス１５の汚染が回避される。
次に、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側を研削することにより、レーザービーム３２Ｄの照射によって加工された被加工領域（溝１０１）をウェーハ１１の裏面１１ｂ側で露出させる。ウェーハ１１を研削する際は、まず、ウェーハ１１をサポート基板に固定する。図３０（Ａ）は、サポート基板２３に固定されたウェーハ１１を示す断面図である。ウェーハ１１の裏面１１ｂ側を研削する場合には、ウェーハ１１の表面１１ａ側が接着層２５を介してサポート基板２３に固定される。
次に、研削装置２（図２参照）によってウェーハ１１を研削する。具体的には、研削砥石１６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の裏面１１ｂ側を研削する。そして、ウェーハ１１は、溝１０１がウェーハ１１の裏面１１ｂ側で露出するまで研削、薄化される。
図３０（Ｂ）は、研削後のウェーハ１１を示す断面図である。溝１０１がウェーハ１１の裏面１１ｂ側に露出すると、ウェーハ１１には、表面１１ａから裏面１１ｂに至る貫通孔１１ｄが形成される。
なお、除去ステップでは、レーザービーム３２Ｄの照射によって直接貫通孔１１ｄを形成してもよい。具体的には、アブレーション加工によって、ウェーハ１１の表面１１ａから裏面１１ｂに至る貫通孔１１ｄを形成する。
図３１（Ａ）は、レーザービーム３２Ｄが照射されるウェーハ１１を示す断面図である。まず、ウェーハ１１にテープ等の保護部材１０３が貼着される。例えば、ウェーハ１１の表面１１ａ側にレーザービーム３２Ｄを照射する場合には、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に保護部材１０３が貼着される。なお、保護部材１０３の材質の例は、保護部材２１（図２参照）と同様である。
そして、レーザービーム３２Ｄの集光点を不良デバイス１５ａを囲む４本のストリート１３の内側に位置付けた状態で、レーザービーム３２Ｄを照射する。なお、レーザービーム３２Ｄの走査経路に制限はない。例えば、図２９に示す経路３４Ｄに沿って、レーザービーム３２Ｄが走査される。
レーザービーム３２Ｄの照射条件は、ウェーハ１１の表面１１ａから裏面１１ｂに至る領域がアブレーション加工によって除去されるように設定される。そのため、ウェーハ１１へのレーザービーム３２Ｄの照射が完了すると、ウェーハ１１を表面１１ａから裏面１１ｂまで貫通する貫通孔１１ｄが形成される。
その後、ウェーハ１１がサポート基板に固定される。図３１（Ｂ）は、サポート基板２３に固定されたウェーハ１１を示す断面図である。ウェーハ１１に貫通孔１１ｄが形成された後、ウェーハ１１の表面１１ａ側にサポート基板２３が接着層２５を介して固定される。その後、ウェーハ１１の表面１１ａ側から保護部材１０３が剥離される。
なお、貫通孔１１ｄの形成には、液体を介して照射されるレーザービーム（アクアレーザー）を用いることもできる。この場合には、レーザー照射ユニット３０Ｄに液体を噴射する噴射ユニットが設けられる。そして、レーザー照射ユニット３０Ｄから液体が噴射されて液柱５０（図１３（Ａ）参照）が形成されるとともに、レーザー照射ユニット３０Ｄからレーザービーム３２Ｄが照射される。このとき、レーザービーム３２Ｄの集光点は、液柱５０の内部に位置付けられる。そして、レーザービーム３２Ｄは液柱５０を介して不良デバイス領域１１ｃに照射される。これにより、不良デバイス領域１１ｃが除去される。
また、不良デバイス領域１１ｃの破壊によって貫通孔１１ｄが形成されたウェーハ１１（図３０（Ｂ）及び図３１（Ａ）参照）には、エッチング処理が施されてもよい。例えば、ウェーハ１１の貫通孔１１ｄにプラズマ状態のガスを供給することにより、貫通孔１１ｄの内部にプラズマエッチングが施される。また、ウェーハ１１の貫通孔１１ｄにエッチング液を供給することにより、貫通孔１１ｄの内部にウェットエッチングが施される。
以上の通り、除去ステップでは、レーザービームの照射によって不良デバイス領域１１ｃを破壊することにより、ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃを除去することもできる。なお、除去ステップに含まれる各工程のうち本実施形態において説明を省略している工程は、実施形態１と同様である。また、本実施形態において、除去ステップ以外の工程（ウェーハ準備ステップ、研削ステップ、嵌め込みステップ、樹脂充填ステップ、樹脂研削ステップ、ウェーハ積層ステップ、分割ステップ等）は、実施形態１と同様に実施できる。さらに、本実施形態は他の実施形態と適宜組み合わせることができる。
（実施形態４）
実施形態３では、除去ステップおいて不良デバイス領域１１ｃがレーザービームの照射によって破壊される例について説明したが、不良デバイス領域１１ｃを破壊する方法に制限はない。本実施形態では、ウェーハ準備ステップ及び研削ステップ（図２参照）の実施後、除去ステップおいて、破砕加工によって不良デバイス領域１１ｃを破壊して除去する方法について説明する。
本実施形態において用いられる破砕加工は、ウェーハ１１の加工が可能であれば制限はない。以下では破砕加工の具体例として、サンドブラストユニット７２（図２２（Ａ）等参照）を用いたサンドブラスト加工、ウォータージェットユニット７６（図２２（Ｂ）等参照）を用いたウォータージェット加工、ドリルユニット８０（図２２（Ｃ）等参照）を用いたドリル加工について説明する。
図３２は、保持テーブル７０によって保持されたウェーハ１１を示す断面図である。破砕加工を実施する際は、まず、ウェーハ１１に保護層９１が形成される。例えば、ウェーハ１１の表面１１ａ側から加工する場合には、ウェーハ１１の表面１１ａ側が保護層９１によって覆われ、半導体デバイス１５が保護される。なお、破砕加工による半導体デバイス１５の損傷が生じにくい場合には、保護層９１の形成を省略してもよい。
次に、ウェーハ１１が保持テーブル７０によって保持される。例えばウェーハ１１は、表面１１ａ側が上方に露出し、裏面１１ｂ側が保持面７０ａと対面するように、保持テーブル７０上に配置される。そして、保持テーブル７０によって保持されたウェーハ１１に対して、破砕加工が施される。
図３３（Ａ）は、サンドブラスト加工によって不良デバイス領域１１ｃが除去されるウェーハ１１を示す断面図である。サンドブラスト加工を実施する場合には、サンドブラストユニット７２から研磨材７４が、不良デバイス１５ａ（図３２参照）を囲む４本のストリート１３の内側に噴射される。その結果、ウェーハ１１の研磨材７４が衝突した領域が破壊され、ウェーハ１１の表面１１ａ側に直方体状の溝（除去領域）１０５が形成される。
図３３（Ｂ）は、ウォータージェット加工によって不良デバイス領域１１ｃが除去されるウェーハ１１を示す断面図である。ウォータージェット加工を実施する場合には、ウォータージェットユニット７６から加圧された液体７８が、不良デバイス１５ａ（図３２参照）を囲む４本のストリート１３の内側に噴射される。その結果、ウェーハ１１の液体７８が衝突した領域が破壊され、ウェーハ１１の表面１１ａ側に直方体状の溝１０５が形成される。
なお、溝１０５は、少なくとも不良デバイス１５ａが形成されている領域の全体に渡って形成される。また、溝１０５の深さは、溝１０５の底面が電極１９の下端よりも下方に形成されるように調節される。その結果、不良デバイス１５ａ及び電極１９が除去される。
図３３（Ｃ）は、ドリル加工によって不良デバイス領域１１ｃが除去されるウェーハ１１を示す断面図である。ドリル加工を実施する場合には、回転するドリルビット８２を、不良デバイス１５ａ（図３２参照）を囲む４本のストリート１３の内側に接触させ、ウェーハ１１に複数の柱状の溝を形成する。なお、複数の溝は、不良デバイス１５ａが形成されている領域の全体に渡って、互いに連結されるように形成される。また、複数の溝の深さは、溝１０５の底面が電極１９の下端よりも下方に形成されるように調節される。その結果、連結された複数の溝によって構成される溝１０５がウェーハ１１の表面１１ａ側に形成され、不良デバイス１５ａ及び電極１９が除去される。
上記のように、不良デバイス１５ａを囲むストリート１３の内側に破砕加工を施すことにより、不良デバイス１５ａが破壊される。これにより、ウェーハ１１から不良デバイス１５ａが除去される。
次に、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側を研削することにより、破砕加工よって加工された被加工領域（溝１０５）をウェーハ１１の裏面１１ｂ側で露出させる。ウェーハ１１を研削する際は、まず、ウェーハ１１をサポート基板２３に固定する。図３４（Ａ）は、サポート基板２３に固定されたウェーハ１１を示す断面図である。ウェーハ１１の裏面１１ｂ側を研削する場合には、ウェーハ１１の表面１１ａ側が接着層２５を介してサポート基板２３に固定される。
次に、研削装置２（図２参照）によってウェーハ１１を研削する。具体的には、研削砥石１６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の裏面１１ｂ側を研削する。そして、ウェーハ１１は、溝１０５がウェーハ１１の裏面１１ｂ側で露出するまで研削、薄化される。
図３４（Ｂ）は、研削後のウェーハ１１を示す断面図である。溝１０５がウェーハ１１の裏面１１ｂ側に露出すると、ウェーハ１１には表面１１ａから裏面１１ｂに至る直方体状の貫通孔１１ｄが形成される。
なお、除去ステップでは、破砕加工によって直接貫通孔１１ｄを形成してもよい。具体的には、破砕加工によって、ウェーハ１１の表面１１ａから裏面１１ｂに至る貫通孔１１ｄが形成する。
図３５（Ａ）は、サンドブラスト加工によって貫通孔１１ｄが形成されるウェーハ１１を示す断面図である。破砕加工によってウェーハ１１に貫通孔１１ｄを形成する場合には、保持テーブル７０に、保持テーブル７０を上下に貫通する開口７０ｃが設けられる。そして、ウェーハ１１は、不良デバイス１５ａを囲む４本のストリート１３の内側の領域が開口７０ｃと重なるように、保持テーブル７０上に配置される。
次に、サンドブラストユニット７２から研磨材７４が、不良デバイス１５ａ（図３２参照）を囲む４本のストリート１３の内側の領域の全体に渡って噴射される。なお、研磨材７４の噴射条件は、ウェーハ１１の研磨材７４が衝突した領域が表面１１ａから裏面１１ｂまで除去されるように設定される。その結果、不良デバイス領域１１ｃが除去されるとともに、ウェーハ１１に貫通孔１１ｄが形成される。
図３５（Ｂ）は、ウォータージェット加工によって貫通孔１１ｄが形成されるウェーハ１１を示す断面図である。ウォータージェット加工を実施する場合には、ウォータージェットユニット７６から噴射された液体７８が、不良デバイス１５ａ（図３２参照）を囲む４本のストリート１３の内側の領域の全体に渡って噴射される。なお、液体７８の噴射条件は、ウェーハ１１の液体７８が衝突した領域が表面１１ａから裏面１１ｂまで除去されるように設定される。その結果、不良デバイス領域１１ｃが除去されるとともに、ウェーハ１１に貫通孔１１ｄが形成される。
図３５（Ｃ）は、ドリル加工によって貫通孔１１ｄが形成されるウェーハ１１を示す断面図である。ドリル加工を実施する場合には、回転するドリルビット８２を、不良デバイス１５ａ（図３２参照）を囲む４本のストリート１３の内側に接触させ、ウェーハ１１に複数の柱状の溝を形成する。
ドリルビット８２は、ドリルビット８２の下端がウェーハ１１の裏面１１ｂに達するまでウェーハ１１を加工する。その結果、複数の溝はそれぞれウェーハ１１を表面１１ａから裏面１１ｂに貫通するように形成される。また、複数の溝は、少なくとも不良デバイス１５ａが形成されている領域の全体に渡って、互いに連結されるように形成される。その結果、連結された複数の溝によって構成される貫通孔１１ｄが形成される。
なお、サンドブラスト加工（図３５（Ａ）参照）の実施時、ウェーハ１１の貫通孔１１ｄを通過した研磨材７４は、保持テーブル７０の開口７０ｃを介して排出される。同様に、ウォータージェット加工（図３５（Ｂ）参照）の実施時、ウェーハ１１の貫通孔１１ｄを通過した液体７８は、保持テーブル７０の開口７０ｃを介して排出される。そのため、研磨材７４や液体７８が保持テーブル７０の保持面７０ａに衝突して保持テーブル７０が損傷することを防止できる。
また、サンドブラスト加工（図３５（Ｃ）参照）の実施時、ドリルビット８２の先端部は、保持テーブル７０の開口７０ｃに挿入される。そのため、ドリルビット８２が保持テーブル７０と接触して保持テーブル７０が損傷することを防止できる。
なお、図３５（Ａ）、図３５（Ｂ）、図３５（Ｃ）では、ウェーハ１１が表面１１ａ側から加工される様子を示しているが、ウェーハ１１は裏面１１ｂ側から加工されてもよい。すなわち、研磨材７４や液体７８はウェーハ１１の裏面１１ｂ側に衝突させてもよいし、ドリルビット８２はウェーハ１１の裏面１１ｂ側に接触させてもよい。
その後、不良デバイス領域１１ｃが除去され貫通孔１１ｄが形成されたウェーハ１１が、サポート基板２３に固定される。図３６は、サポート基板２３に固定されたウェーハ１１を示す断面図である。例えば、ウェーハ１１の表面１１ａ側が接着層２５を介してサポート基板２３に固定される。
なお、破砕加工によって貫通孔１１ｄが形成されたウェーハ１１には、エッチング処理が施されてもよい。例えば、ウェーハ１１の貫通孔１１ｄにプラズマ状態のガスを供給することにより、貫通孔１１ｄの内部にプラズマエッチングが施される（図２６参照）。また、ウェーハ１１の貫通孔１１ｄにエッチング液を供給することにより、貫通孔１１ｄの内部にウェットエッチングが施される。ウェーハ１１にエッチング処理を施すことにより、貫通孔１１ｄのサイズが増大するとともに、破砕加工によって貫通孔１１ｄの内壁に形成された微細な凹凸が除去される。
ウェーハ１１の破砕加工が施される領域は、少なくとも不良デバイス１５ａ（図３２参照）を囲む４本のストリート１３の内側に貫通孔１１ｄが形成されるように、適宜設定される。図３７（Ａ）は、サンドブラスト加工又はウォータージェット加工によって加工される領域（被加工領域）９７Ｃを示す平面図である。また、図３７（Ｂ）は、ドリル加工によって加工される領域（被加工領域）９７Ｄを示す平面図である。図３７（Ａ）及び図３７（Ｂ）において、領域９７Ｃ，９７Ｄには模様を付している。
サンドブラスト加工によってウェーハ１１を加工する場合には、研磨材７４が、不良デバイス１５ａの全体を含む領域９７Ｃに噴射される。同様に、ウォータージェット加工によってウェーハ１１を加工する場合には、例えば液体７８は、不良デバイス１５ａの全体を含む領域９７Ｃに噴射される。これにより、不良デバイス１５ａが除去されるように溝１０５（図３３（Ａ）及び図３３（Ｂ）参照）又は貫通孔１１ｄ（図３５（Ａ）及び図３５（Ｂ）参照）が形成される。なお、研磨材７４及び液体７８は、不良デバイス１５ａを囲むストリート１３の一部に衝突するように噴射されてもよい。
ドリル加工によってウェーハ１１を加工する場合には、ドリルビット８２が、不良デバイス１５ａと重畳する複数の領域９７Ｄを順次加工する。なお、複数の領域９７Ｄはそれぞれ、隣接する他の領域９７Ｄの一部と重なるように設定される。これにより、不良デバイス１５ａが除去されるように溝１０５（図３３（Ｃ）参照）又は貫通孔１１ｄ（図３５（Ｃ）参照）が形成される。なお、ドリルビット８２は、不良デバイス１５ａを囲むストリート１３の一部に接触してもよい。
また、ドリル加工によってウェーハ１１を加工する場合には、ドリルビット８２がウェーハ１１の内部に入り込んだ状態で（図３３（Ｃ）及び図３５（Ｃ）参照）、ドリルビット８２を回転させつつ水平方向に移動させることにより、溝１０５又は貫通孔１１ｄを形成してもよい。この場合、ドリルビット８２を多数回昇降させる作業が不要となる。
その後、ウェーハ１１にエッチング処理（プラズマエッチング等、図２６参照）を施すことにより、貫通孔１１ｄの内壁がエッチングされる。その結果、破砕加工が施された領域９７Ｃ，９７Ｄに残存する微細な凹凸が除去されるとともに、貫通孔１１ｄの幅が大きくなり、図３７（Ａ）及び図３７（Ｂ）に示すように拡大された貫通孔１１ｄが形成される。
以上の通り、除去ステップでは、破砕加工によって不良デバイス領域１１ｃを破壊することにより、ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃを除去することもできる。なお、除去ステップに含まれる各工程のうち本実施形態において説明を省略している工程は、実施形態１と同様である。また、本実施形態において、除去ステップ以外の工程（ウェーハ準備ステップ、研削ステップ、嵌め込みステップ、樹脂充填ステップ、樹脂研削ステップ、ウェーハ積層ステップ、分割ステップ等）は、実施形態１と同様に実施できる。さらに、本実施形態は他の実施形態と適宜組み合わせることができる。
（実施形態５）
本実施形態では、ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃを除去する工程（除去ステップ）と、ウェーハ１１をサポート基板２３に固定する工程（サポート基板固定ステップ）との関係について説明する。具体的には、本実施形態では、ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃが除去された後に、ウェーハ１１がサポート基板２３に固定されるプロセスについて詳述する。
まず、準備ステップにおいて準備されたウェーハ１１に対し、必要に応じて研削加工（図２参照）が施される（研削ステップ）。そして、ウェーハ１１にレーザー加工、破砕加工等の加工が施されることにより、ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃが除去される（除去ステップ）。その後、不良デバイス領域１１ｃが除去されて貫通孔１１ｄが形成されたウェーハ１１が、サポート基板２３に固定される（サポート基板固定ステップ）。
不良デバイス領域１１ｃの除去には、レーザー加工を用いることができる。例えば、レーザー加工によってウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃが分離され（図１２（Ａ）、図１３（Ａ）等参照）、その後、ウェーハ１１がサポート基板２３に固定される（図１２（Ｂ）、図１３（Ｂ）等参照）。また、例えば、レーザー加工によって不良デバイス領域１１ｃが破壊され（図３１（Ａ）等参照）、その後、ウェーハ１１がサポート基板２３に固定される（図３１（Ｂ）等参照）。
また、不良デバイス領域１１ｃの除去には、破砕加工を用いることもできる。例えば、破砕加工によってウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃが分離され（図２４（Ａ）、図２４（Ｂ）、図２４（Ｃ）等参照）、その後、ウェーハ１１がサポート基板２３に固定される（図２５等参照）。また、例えば、破砕加工によって不良デバイス領域１１ｃが破壊され（図３５（Ａ）、図３５（Ｂ）、図３５（Ｃ）等参照）、その後、ウェーハ１１がサポート基板２３に固定される（図３６等参照）。
そして、サポート基板２３に固定されたウェーハ１１の貫通孔１１ｄに、デバイスチップ５９が嵌め込まれる（嵌め込みステップ、図１６～図１８（Ｃ）等参照）。これにより、不良デバイス１５ａを含まないウェーハ１１が製造される。
上記のように、除去ステップの実施後にサポート基板固定ステップを実施する場合には、ウェーハ１１がサポート基板２３に固定された時点で、既にウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃが除去されている。そのため、ウェーハ１１をサポート基板２３に固定した後に、不良デバイス領域１１ｃを除去するための加工を実施する必要がない。これにより、ウェーハ１１の加工によって生じる屑（加工屑）がサポート基板２３に付着することを回避でき、サポート基板２３に付着した加工屑によってデバイスチップ５９の貫通孔１１ｄへの嵌め込みが妨げられることを防止できる。
なお、ウェーハ１１をサポート基板２３に固定する方法に制限はない。例えばウェーハ１１は、接着層２５を介してウェーハ１１に固定される。前述の通り、接着層２５としては、例えば熱硬化性樹脂からなる接着剤、熱可塑性樹脂からなる接着剤、紫外線硬化性樹脂からなる接着剤、加熱及び加圧によってウェーハ１１及びサポート基板２３に固定可能であり接着剤を含まないシート（熱圧着シート）、熱発泡層を備えるテープ等を用いることができる。
その後、樹脂充填ステップ（図１９（Ａ）参照）、樹脂研削ステップ（図１９（Ｂ）参照）、ウェーハ積層ステップ（図２０参照）、分割ステップ（図２１（Ａ）参照）が順に実施される。これにより、積層された複数の半導体デバイスを備える積層デバイスチップ８１が製造される（図２１（Ｂ）参照）。
以上の通り、除去ステップの実施後にサポート基板固定ステップを実施することにより、サポート基板２３への加工屑の付着を防止し、ウェーハ１１にデバイスチップ５９を嵌め込む作業を円滑に実施できる。なお、除去ステップ及びサポート基板固定ステップに含まれる各工程のうち本実施形態において説明を省略している工程は、実施形態１と同様である。また、本実施形態において、除去ステップ及びサポート基板固定ステップ以外の工程（ウェーハ準備ステップ、研削ステップ、嵌め込みステップ、樹脂充填ステップ、樹脂研削ステップ、ウェーハ積層ステップ、分割ステップ等）は、実施形態１と同様に実施できる。さらに、本実施形態は他の実施形態と適宜組み合わせることができる。
（実施形態６）
本実施形態では、ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃを除去する工程（除去ステップ）と、ウェーハ１１をサポート基板２３に固定する工程（サポート基板固定ステップ）との関係について説明する。具体的には、本実施形態では、ウェーハ１１がサポート基板２３に固定された後に、ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃが除去されるプロセスについて詳述する。
まず、準備ステップにおいて準備されたウェーハ１１に対し、必要に応じて研削加工（図２参照）が施される（研削ステップ）。そして、ウェーハ１１がサポート基板２３に固定される（サポート基板固定ステップ）。その後、ウェーハ１１にレーザー加工、破砕加工等の加工が施されることにより、ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃが除去される（除去ステップ）。
不良デバイス領域１１ｃの除去には、レーザー加工を用いることができる。例えば、サポート基板２３に固定されたウェーハ１１に対してレーザー加工が施され（図４（Ａ）等参照）、その後、ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃが分離される（図８（Ｂ）等参照）。また、例えば、サポート基板２３に固定されたウェーハ１１に対してプラズマエッチングが施され（図１４（Ｂ）等参照）、その後、ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃが除去される（図８（Ｂ）等参照）。
また、例えば、レーザー加工や破砕加工等によって溝が形成されたウェーハ１１が、サポート基板２３に固定される（図１１（Ａ）、図２３（Ａ）、等参照）。その後、ウェーハ１１が研削されることにより（図１１（Ｂ）、図２３（Ｂ）等参照）、ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃが除去される。
なお、ウェーハ１１をサポート基板２３に固定する方法に制限はない。例えばウェーハ１１は、接着層２５を介してウェーハ１１に固定される。前述の通り、接着層２５としては、例えば熱硬化性樹脂からなる接着剤、熱可塑性樹脂からなる接着剤、紫外線硬化性樹脂からなる接着剤、加熱及び加圧によってウェーハ１１及びサポート基板２３に固定可能であり接着剤を含まないシート（熱圧着シート）、熱発泡層を備えるテープ等を用いることができる。
そして、サポート基板２３に固定されたウェーハ１１の貫通孔１１ｄに、デバイスチップ５９が嵌め込まれる（嵌め込みステップ、図１６～図１８（Ｃ）参照）。これにより、不良デバイス１５ａを含まないウェーハ１１が製造される。
上記のように、サポート基板固定ステップの実施後に除去ステップを実施する場合には、ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃが除去された段階で、ウェーハ１１がサポート基板２３に支持されている状態となる。そのため、その後に嵌め込みステップを連続して実施でき、デバイスチップ５９の嵌め込みを円滑に実施できる。
また、サポート基板固定ステップの実施後に除去ステップを実施する場合、ウェーハ１１から不良デバイス領域１１ｃを分断するための研削加工（図１１（Ｂ）、図２３（Ｂ）等参照）が、ウェーハ１１をサポート基板２３に固定する作業の後に実施される。そのため、薄化されて変形しやすい状態のウェーハ１１を搬送してサポート基板２３に貼り合わせる作業が不要となり、作業効率を向上させるとともにウェーハの破損を防止することが可能となる。
その後、樹脂充填ステップ（図１９（Ａ）参照）、樹脂研削ステップ（図１９（Ｂ）参照）、ウェーハ積層ステップ（図２０参照）、分割ステップ（図２１（Ａ）参照）が順に実施される。これにより、積層された複数の半導体デバイスを備える積層デバイスチップ８１が製造される（図２１（Ｂ）参照）。
以上の通り、サポート基板固定ステップの実施後に除去ステップを実施することにより、その後に実施される嵌め込みステップに円滑に移行できる。なお、サポート基板固定ステップ及び除去ステップに含まれる各工程のうち本実施形態において説明を省略している工程は、実施形態１と同様である。また、本実施形態において、サポート基板固定ステップ及び除去ステップ以外の工程（ウェーハ準備ステップ、研削ステップ、嵌め込みステップ、樹脂充填ステップ、樹脂研削ステップ、ウェーハ積層ステップ、分割ステップ等）は、実施形態１と同様に実施できる。さらに、本実施形態は他の実施形態と適宜組み合わせることができる。
なお、上記の各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（第１面）
１１ｂ 裏面（第２面）
１１ｃ 不良デバイス領域
１１ｄ 貫通孔（除去領域）
１３ ストリート（分割予定ライン）
１５ 半導体デバイス
１５ａ 不良デバイス
１７ 電極
１９ 電極（ビア電極、貫通電極）
２１ 保護部材
２３ サポート基板
２５ 接着層
２７ 改質層（変質層）
２７ａ 改質領域（変質領域）
２９ 亀裂（クラック）
３１ 溝
３３ 保護部材
３５ カーフ（切り口）
３７ マスク層
３９ マスク
５１ ウェーハ
５１ａ 表面（第１面）
５１ｂ 裏面（第２面）
５３ ストリート（分割予定ライン）
５５ 半導体デバイス
５７ 電極（ビア電極、貫通電極）
５９ デバイスチップ
６１ 隙間
６３ 接着層
６５ 樹脂
７１ ウェーハ
７１ａ 表面（第１面）
７１ｂ 裏面（第２面）
７３ ストリート（分割予定ライン）
７５ 半導体デバイス
７７ 電極（ビア電極、貫通電極）
７９ 積層ウェーハ
８１ 積層デバイスチップ
９１ 保護層
９３ 溝
９５ 貫通孔
９７Ａ，９７Ｂ，９７Ｃ，９７Ｄ 領域（被加工領域）
１０１ 溝（除去領域）
１０３ 保護部材
１０５ 溝（除去領域）
２ 研削装置
４ チャックテーブル
４ａ 保持面
６ 研削ユニット
８ スピンドル
１０ マウント
１２ 研削ホイール
１４ 基台
１６ 研削砥石
１８ ノズル
２０ 研削液
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ レーザー照射ユニット
３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ レーザービーム
３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ 経路
３６ ガス（エッチングガス）
３８ マスク
３８ａ 開口
４０ エネルギー付与ユニット
４２ 超音波照射ユニット
４４ 容器
４６ 液体
４８ 超音波発信器
５０ 液柱
５２ 保持テーブル
５２ａ 保持面
５２ｂ 開口
５４ レーザー照射ユニット
５６ レーザービーム
５８ ガス（エッチングガス）
６０ ガス（エッチングガス）
６２ 切削ブレード
７０ 保持テーブル
７０ａ 保持面
７０ｂ，７０ｃ 開口
７２ サンドブラストユニット
７４ 研磨材
７６ ウォータージェットユニット
７８ 液体
８０ ドリルユニット
８２ ドリルビット
８４ ガス（エッチングガス）

Claims (10)

  1. 互いに交差する複数のストリートによって区画された複数の領域にそれぞれ半導体デバイスが形成されたウェーハを準備するウェーハ準備ステップと、
    該ウェーハに形成された複数の該半導体デバイスのうち不良品であると判別された該半導体デバイスを含む不良デバイス領域を該ウェーハから分離する除去ステップと、
    不良品であると判別された該半導体デバイスと同一の機能を有する良品の半導体デバイスを備え、且つ、該不良デバイス領域を該ウェーハから分離することによって形成された貫通孔に嵌め込むことが可能なサイズのデバイスチップを、該貫通孔に嵌め込む嵌め込みステップと、を備え、
    該除去ステップでは、不良品であると判別された該半導体デバイスを囲む該ストリートに沿ってレーザービームを照射することを特徴とするウェーハの製造方法。
  2. 該除去ステップでは、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の集光点を該ウェーハの内部に位置付けた状態で、該レーザービームを該ストリートに沿って照射することにより、該不良デバイス領域の分離の起点として機能する改質層を該ストリートに沿って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製造方法。
  3. 該除去ステップでは、該ウェーハに対して吸収性を有する波長の該レーザービームの集光点を該ストリートに位置づけた状態で、該レーザービームを該ストリートに沿って照射することにより、該ウェーハの該ストリートに沿う領域を除去することを特徴とする請求項１に記載のウェーハの製造方法。
  4. 該除去ステップでは、該ウェーハに対して吸収性を有する波長の該レーザービームの集光点を、該ウェーハに向かって液体を噴射することによって形成された液柱の内部に位置づけた状態で、該液柱を介して該レーザービームを該ストリートに沿って照射することにより、該ウェーハの該ストリートに沿う領域を除去することを特徴とする請求項１に記載のウェーハの製造方法。
  5. 該除去ステップの実施前に、該ウェーハの該半導体デバイスが形成された第１面側に保護部材を貼着し、該ウェーハの該第１面とは反対側の第２面側を研削して該ウェーハを所定の厚さまで薄化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４のいずれかに記載のウェーハの製造方法。
  6. 該除去ステップでは、該ウェーハの該半導体デバイスが形成された第１面側とは反対側の第２面側を研削することにより、該レーザービームの照射によって加工された被加工領域又は該被加工領域から進展した亀裂を該ウェーハの該第２面側で露出させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のウェーハの製造方法。
  7. 該除去ステップでは、該レーザービームの照射によって加工された被加工領域又は該被加工領域から進展した亀裂にエッチング液を供給することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のウェーハの製造方法。
  8. 該除去ステップでは、該レーザービームの照射によって加工された被加工領域又は該被加工領域から進展した亀裂にプラズマ化したガスを供給することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のウェーハの製造方法。
  9. 該嵌め込みステップの実施後に、該デバイスチップと該ウェーハとの隙間に樹脂を充填する樹脂充填ステップと、
    該樹脂充填ステップの実施後に、該隙間の外側に形成された該樹脂を研削する樹脂研削ステップと、を更に備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のウェーハの製造方法。
  10. 互いに交差する複数のストリートによって区画された複数の領域にそれぞれ半導体デバイスが形成された第１ウェーハ及び第２ウェーハを準備するウェーハ準備ステップと、
    該第１ウェーハに形成された複数の該半導体デバイスのうち不良品であると判別された該半導体デバイスを含む不良デバイス領域を該第１ウェーハから分離する除去ステップと、
    不良品であると判別された該半導体デバイスと同一の機能を有する良品の半導体デバイスを備え、且つ、該不良デバイス領域を該第１ウェーハから分離することによって形成された貫通孔に嵌め込むことが可能なサイズのデバイスチップを、該貫通孔に嵌め込む嵌め込みステップと、
    該第１ウェーハ上に該第２ウェーハを積層することによって積層ウェーハを形成するウェーハ積層ステップと、
    該積層ウェーハを該ストリートに沿って分割することによって、積層された複数の該半導体デバイスを備える積層デバイスチップを形成する分割ステップと、を備え、
    該除去ステップでは、不良品であると判別された該半導体デバイスを囲む該ストリートに沿ってレーザービームを照射することを特徴とする積層デバイスチップの製造方法。
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