JP2022137807A - ウェーハの製造方法、チップの製造方法、ウェーハ及びレーザービームの位置合わせ方法 - Google Patents

ウェーハの製造方法、チップの製造方法、ウェーハ及びレーザービームの位置合わせ方法 Download PDF

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Abstract

【課題】チップの強度の低下を抑えつつレーザービームの照射位置を適切に調節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】ウェーハの製造方法であって、基板と、基板の表面側に設けられた積層体とを含み、互いに交差するように配列された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域に複数のデバイスが設けられたデバイス領域と、デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えるウェーハを準備する準備ステップと、積層体に対して吸収性を有する波長の第１レーザービームをウェーハの積層体側から分割予定ラインに沿って照射して、分割予定ラインに沿ったレーザー加工溝を形成するレーザー加工溝形成ステップと、を含み、第１レーザービームの照射条件は、デバイス領域よりも外周余剰領域において積層体の溶融が生じやすくなるように設定される。【選択図】図１

Description

本発明は、ウェーハ、該ウェーハの製造方法、該ウェーハを分割してチップを製造するチップの製造方法、及び、該ウェーハの加工に用いられるレーザービームの位置合わせ方法に関する。
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チップの製造には、互いに交差する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チップ（デバイスチップ）が得られる。
ウェーハの分割には、環状の切削ブレードで被加工物を切削する切削装置が用いられる。一方、近年では、レーザー加工によってウェーハを分割するプロセスの開発も進められている。ウェーハのレーザー加工には、被加工物を保持するチャックテーブルと、被加工物にレーザービームを照射するレーザー照射ユニットとを備えるレーザー加工装置が用いられる。
例えば、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ウェーハの内部で集光させつつ、レーザービームを分割予定ラインに沿って走査することにより、ウェーハの内部に改質層が分割予定ラインに沿って形成される。ウェーハの改質層が形成された領域は、他の領域よりも脆くなる。そのため、改質層が形成されたウェーハに外力を付与すると、改質層が分割起点として機能してウェーハが分割予定ラインに沿って分割される。
デバイスチップの製造に用いられるウェーハは、シリコン等の半導体材料でなる基板と、基板の表面側に形成された積層体とを含む。積層体は、電極として機能する導電膜、層間絶縁膜として機能する絶縁膜（例えば、低誘電率絶縁膜（Ｌｏｗ－ｋ膜））等の各種の薄膜が積層された構造を有する。基板の表面側に積層体を形成することにより、半導体デバイスや、半導体デバイスの検査を行うためのＴＥＧ（Test Element Group）等が構成される。
なお、ウェーハを分割する際に積層体が分割予定ライン上に残存していると、ウェーハの分割の妨げになることがある。そこで、ウェーハの分割前にレーザー加工によって予め積層体を分割予定ラインに沿って分断しておく処理が行われることがある（特許文献１参照）。これにより、ウェーハが適切に分割されやすくなるとともに、ウェーハの分割時に積層体に含まれる薄膜が剥がれてデバイスが損傷することを防止できる。
積層体の分断は、積層体にレーザービームを照射して基板に達する深さの溝（レーザー加工溝）を形成することによって行われる。このとき、積層体だけでなく基板の表面側にもレーザービームが照射され、基板に加工痕が形成されることがある。この場合、ウェーハの分割によって得られるデバイスチップに加工痕が残存し、デバイスチップの抗折強度（曲げ強度）が低下するおそれがある。
そこで、積層体が完全には分断されないように基板に達しない深さのレーザー加工溝を積層体に形成し、レーザー加工溝を積層体の分割起点として利用する手法が提案されている（特許文献２参照）。この手法を用いることにより、基板に加工痕が形成されることを回避し、デバイスチップの抗折強度の低下を防止できる。
特開２００７－１７３４７５号公報 特開２０１３－２５４８６７号公報
上記のように積層体にレーザー加工溝が形成された後、レーザービームの照射によって基板の内部に改質層が形成され、ウェーハが分割される。なお、改質層を形成する際には、基板の表面側に形成された積層体によってレーザービームの照射が阻害されないように、基板の裏面側からレーザービームが照射される。そのため、基板は、表面側（積層体側）がチャックテーブルの保持面に対面し、裏面側が上方に露出するように配置される。
また、ウェーハを適切に分割するためには、積層体に形成されたレーザー加工溝と重なる位置に改質層を形成することが求められる。そのため、基板にレーザービームを照射する前には、レーザー加工溝に沿ってレーザービームが走査されるように、基板とレーザービームとの位置合わせ（アライメント）が行われる。
一般的に、基板の表面側（積層体側）がチャックテーブルによって保持されている場合には、赤外線カメラによって基板を裏面側から撮像し、基板を介して積層体に形成されているレーザー加工溝を観察する。そして、レーザー加工溝の位置に基づいて、チャックテーブルの位置が調節される。しかしながら、前述のように基板に達しない深さのレーザー加工溝が形成されている場合には、基板とレーザー加工溝との間に積層体の一部（残存部）が残存し、残存部によってレーザー加工溝の撮像が妨げられる。その結果、レーザー加工溝が観察できず、アライメントの実施が困難になる。
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、チップの強度の低下を抑えつつレーザービームの照射位置を適切に調節することが可能なウェーハ、該ウェーハの製造方法、該ウェーハを分割してチップを製造するチップの製造方法、又は、該ウェーハの加工に用いられるレーザービームの位置合わせ方法の提供を目的とする。
本発明の一態様によれば、基板と、該基板の表面側に設けられた積層体とを含み、互いに交差するように配列された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域に複数のデバイスが設けられたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えるウェーハを準備する準備ステップと、該積層体に対して吸収性を有する波長の第１レーザービームを該ウェーハの該積層体側から該分割予定ラインに沿って照射して、該分割予定ラインに沿ったレーザー加工溝を形成するレーザー加工溝形成ステップと、を含み、該第１レーザービームの照射条件は、該デバイス領域よりも該外周余剰領域において該積層体の溶融が生じやすくなるように設定されるウェーハの製造方法が提供される。
なお、好ましくは、該外周余剰領域に照射される該第１レーザービームのエネルギー密度は、該デバイス領域に照射される該第１レーザービームのエネルギー密度よりも大きい。また、好ましくは、該外周余剰領域に照射される該第１レーザービームのピークパワーは、該デバイス領域に照射される該第１レーザービームのピークパワーよりも大きい。また、好ましくは、該外周余剰領域に照射される該第１レーザービームのオーバーラップ率は、該デバイス領域に照射される該第１レーザービームのオーバーラップ率よりも大きい。
また、本発明の他の一態様によれば、基板と、該基板の表面側に設けられた積層体とを含み、互いに交差するように配列された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域に複数のデバイスが設けられたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えるウェーハを準備する準備ステップと、該積層体に対して吸収性を有する波長の第１レーザービームを該ウェーハの該積層体側から該分割予定ラインに沿って照射して、該分割予定ラインに沿ったレーザー加工溝を形成するレーザー加工溝形成ステップと、を含み、該外周余剰領域に形成される該レーザー加工溝は、該デバイス領域に形成される該レーザー加工溝よりも深いウェーハの製造方法が提供される。
なお、好ましくは、該デバイス領域には、該基板に至らない深さの該レーザー加工溝が形成され、該外周余剰領域には、該基板に至る深さの該レーザー加工溝が形成される。
また、本発明の他の一態様によれば、基板と、該基板の表面側に設けられた積層体とを含み、互いに交差するように配列された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域に複数のデバイスが設けられたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えるウェーハを準備する準備ステップと、該積層体に対して吸収性を有する波長の第１レーザービームを該ウェーハの該積層体側から該分割予定ラインに沿って照射して、該分割予定ラインに沿ったレーザー加工溝を形成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、該基板に対して透過性を有する波長の第２レーザービームの集光位置を該基板の内部に位置付けて該第２レーザービームを該基板の裏面側から該分割予定ラインに沿って照射して、該分割予定ラインに沿った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、該ウェーハに対して外力を付与して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、含み、該第１レーザービームの照射条件は、該デバイス領域よりも該外周余剰領域において該積層体の溶融が生じやすくなるように設定されるチップの製造方法が提供される。
なお、好ましくは、該外周余剰領域に照射される該第１レーザービームのエネルギー密度は、該デバイス領域に照射される該第１レーザービームのエネルギー密度よりも大きい。また、好ましくは、該外周余剰領域に照射される該第１レーザービームのピークパワーは、該デバイス領域に照射される該第１レーザービームのピークパワーよりも大きい。また、好ましくは、該外周余剰領域に照射される該第１レーザービームのオーバーラップ率は、該デバイス領域に照射される該第１レーザービームのオーバーラップ率よりも大きい。
また、本発明の他の一態様によれば、基板と、該基板の表面側に設けられた積層体とを含み、互いに交差するように配列された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域に複数のデバイスが設けられたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えるウェーハを準備する準備ステップと、該積層体に対して吸収性を有する波長の第１レーザービームを該ウェーハの該積層体側から該分割予定ラインに沿って照射して、該分割予定ラインに沿ったレーザー加工溝を形成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、該基板に対して透過性を有する波長の第２レーザービームの集光位置を該基板の内部に位置付けて該第２レーザービームを該基板の裏面側から該分割予定ラインに沿って照射して、該分割予定ラインに沿った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、該ウェーハに対して外力を付与して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、含み、該外周余剰領域に形成される該レーザー加工溝は、該デバイス領域に形成される該レーザー加工溝よりも深いチップの製造方法が提供される。
なお、好ましくは、該デバイス領域には、該基板に至らない深さの該レーザー加工溝が形成され、該外周余剰領域には、該基板に至る深さの該レーザー加工溝が形成される。また、好ましくは、該チップの製造方法は、該レーザー加工溝形成ステップを実施した後、且つ、該改質層形成ステップを実施する前に、該基板の裏面側から該外周余剰領域に形成された該レーザー加工溝を観察し、該第２レーザービームが該レーザー加工溝と重なる領域に照射されるように、該ウェーハと該第２レーザービームとの位置関係を調節する位置合わせステップを更に含む。
また、本発明の他の一態様によれば、基板と、該基板の表面側に設けられた積層体とを含み、格子状に配列された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域に複数のデバイスが設けられたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えるウェーハであって、該積層体には、該分割予定ラインに沿った溝が設けられ、該外周余剰領域に設けられた該溝は、該デバイス領域に設けられた該溝よりも深いウェーハが提供される。
なお、好ましくは、該デバイス領域には、該基板に至らない深さの該溝が設けられ、該外周余剰領域には、該基板に至る深さの該溝が設けられている。
また、本発明の他の一態様によれば、基板と、該基板の表面側に設けられた積層体とを含み、互いに交差するように配列された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域に複数のデバイスが設けられたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備え、該分割予定ラインに沿った溝が該積層体に設けられたウェーハを準備する溝入りウェーハ準備ステップと、該基板の裏面側から該外周余剰領域に形成された該溝を観察し、レーザービームが該溝と重なる領域に照射されるように、該ウェーハと該レーザービームとの位置関係を調節する位置合わせステップと、を含み、該外周余剰領域に設けられた該溝は、該デバイス領域に設けられた該溝よりも深いレーザービームの位置合わせ方法が提供される。
なお、好ましくは、該デバイス領域には、該基板に至らない深さの該溝が設けられ、該外周余剰領域には、該基板に至る深さの該溝が設けられている。
本発明の一態様によれば、ウェーハのデバイス領域には、基板に至らない深さのレーザー加工溝が形成される。これにより、基板に加工痕が残存してチップの抗折強度が低下することを回避しつつ、積層体の分割起点として機能するレーザー加工溝を形成できる。また、ウェーハの外周余剰領域には、デバイス領域に形成されるレーザー加工溝よりも深いレーザー加工溝が形成される。これにより、外周余剰領域のレーザー加工溝を基板の裏面側から観察しやすくなり、レーザー加工溝の位置に基づくウェーハと第２レーザービームとの位置合わせ（アライメント）が容易になる。その結果、チップの強度の低下を抑えつつ第２レーザービームの照射位置を適切に調節することが可能となる。
図１（Ａ）はウェーハを示す斜視図であり、図１（Ｂ）はウェーハの一部を示す断面図である。 環状のフレームによって支持されたウェーハを示す斜視図である。 レーザー加工装置を示す一部断面正面図である。 図４（Ａ）は外周余剰領域の一端部にレーザービームが照射される際のウェーハの一部を示す断面図であり、図４（Ｂ）はデバイス領域にレーザービームが照射される際のウェーハの一部を示す断面図であり、図４（Ｃ）は外周余剰領域の他端部にレーザービームが照射される際のウェーハの一部を示す断面図である。 図５（Ａ）はウェーハの外周余剰領域の一部を示す断面図であり、図５（Ｂ）はウェーハのデバイス領域の一部を示す断面図である。 図６（Ａ）は位置合わせステップにおけるレーザー加工装置を示す一部断面正面図であり、図６（Ｂ）は撮像ユニットによって撮像されるウェーハを示す断面図である。 改質層形成ステップにおけるレーザー加工装置を示す一部断面正面図である。 図８（Ａ）は改質層が形成されたウェーハの外周余剰領域の一部を示す断面図であり、図８（Ｂ）は改質層が形成されたウェーハのデバイス領域の一部を示す断面図である。 研削装置を示す斜視図である。 図１０（Ａ）は拡張装置を示す一部断面正面図であり、図１０（Ｂ）はテープを拡張する拡張装置を示す一部断面正面図である。
以下、添付図面を参照して本発明の一態様に係る実施形態を説明する。まず、本実施形態に係るウェーハの製造方法及びチップの製造方法に用いることが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を示す斜視図である。
ウェーハ１１は、円盤状の基板１３を含む。例えば基板１３は、シリコン等の半導体材料でなり、互いに概ね平行な表面（第１面）１３ａと裏面（第２面）１３ｂとを備える。ただし、基板１３の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば基板１３は、シリコン以外の半導体（ＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＩｎＰ、ＧａＮ等）、サファイア、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等でなる基板であってもよい。なお、基板１３の裏面１３ｂは、ウェーハ１１の裏面（第２面）１１ｂに相当する。
基板１３の表面１３ａ側には、積層された複数の薄膜を含む積層体１５が設けられている。積層体１５は、電極として機能する導電膜、層間絶縁膜として機能する絶縁膜（例えば、低誘電率絶縁膜（Ｌｏｗ－ｋ膜））等の各種の薄膜を含み、基板１３の表面１３ａ側の全体にわたって形成されている。なお、積層体１５の表面（上面）は、ウェーハ１１の表面（第１面）１１ａに相当する。
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分割予定ライン（ストリート）１７によって、複数の矩形状の領域に区画されている。そして、分割予定ライン１７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）、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイス等のデバイス１９が形成されている。ただし、デバイス１９の種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等に制限はない。
ウェーハ１１は、複数のデバイス１９が形成された略円形のデバイス領域２１と、デバイス領域２１を囲繞する外周余剰領域２３とを備える。外周余剰領域２３は、基板１３及び積層体１５の外周縁を含む所定の幅（例えば２ｍｍ程度）の環状の領域に相当する。図１（Ａ）には、デバイス領域２１と外周余剰領域２３との境界を破線で示している。
図１（Ｂ）は、ウェーハ１１の一部を示す断面図である。積層体１５のうち分割予定ライン１７に囲まれた複数の領域が、それぞれデバイス１９を構成している。例えば、基板１３の表面１３ａ側と積層体１５に含まれる薄膜とによって半導体素子が構成される。また、積層体１５に含まれる薄膜の一部は、分割予定ライン１７上にも形成されている。積層体１５のうち分割予定ライン１７上に位置する領域は、例えばデバイス１９の検査に用いられるＴＥＧ等を構成していてもよい。
ウェーハ１１を分割予定ライン１７に沿って分割することにより、デバイス１９をそれぞれ備える複数のチップ（デバイスチップ）が製造される。例えばウェーハ１１は、レーザー加工装置を用いたレーザー加工によって分割される。以下、ウェーハ１１を分割してチップを製造するチップの製造方法の具体例について説明する。
まず、ウェーハ１１を準備する（準備ステップ）。前述の通り、ウェーハ１１は、基板１３と、基板１３の表面１３ａ側に設けられた積層体１５とを含む。また、ウェーハ１１は、デバイス領域２１と外周余剰領域２３とを備える（図１（Ａ）及び図１（Ｂ）参照）。
ウェーハ１１は、環状のフレームによって支持される。図２は、環状のフレーム２７によって支持されたウェーハ１１を示す斜視図である。基板１３の裏面１３ｂ側には、基板１３よりも直径が大きい円形のテープ２５が貼付される。例えばテープ２５は、円形に形成されたフィルム状の基材と、基材上に設けられた粘着層（糊層）とを含む。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る。また、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。なお、粘着層は、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化型の樹脂であってもよい。
テープ２５の外周部は、ＳＵＳ（ステンレス鋼）等の金属でなる環状のフレーム２７に貼付される。フレーム２７の中央部には、フレーム２７を厚さ方向に貫通する円形の開口２７ａが設けられている。なお、開口２７ａの直径は、基板１３の直径よりも大きい。基板１３を開口２７ａの内側に配置した状態で、テープ２５の中央部を基板１３の裏面１３ｂ側に貼付するとともに、テープ２５の外周部をフレーム２７に貼付すると、ウェーハ１１がテープ２５を介してフレーム２７によって支持される。
次に、積層体１５に対して吸収性を有する波長のレーザービーム（第１レーザービーム）をウェーハ１１の積層体１５側から分割予定ライン１７に沿って照射して、分割予定ライン１７に沿った溝（レーザー加工溝）を形成する（レーザー加工溝形成ステップ）。本実施形態においては、レーザー加工装置を用いてウェーハ１１に第１のレーザー加工を施し、レーザー加工溝を形成する。
図３は、レーザー加工装置２を示す一部断面正面図である。なお、図３において、Ｘ軸方向（加工送り方向、第１水平方向）とＹ軸方向（割り出し送り方向、第２水平方向）とは、互いに垂直な方向である。また、Ｚ軸方向（鉛直方向、上下方向、高さ方向）は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と垂直な方向である。
レーザー加工装置２は、ウェーハ１１を保持するチャックテーブル（保持テーブル）４を備える。チャックテーブル４の上面は、水平方向（ＸＹ平面方向）に概ね平行な円形の平坦面であり、ウェーハ１１を保持する保持面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）、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Ｘ軸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）が連結されている。また、チャックテーブル４には、チャックテーブル４を保持面４ａと概ね垂直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。さらに、チャックテーブル４の周囲には、フレーム２７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。
また、レーザー加工装置２は、レーザービームを照射するレーザー照射ユニット８を備える。レーザー照射ユニット８は、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ４レーザー、ＹＬＦレーザー等のレーザー発振器（不図示）と、チャックテーブル４の上方に配置されたヘッド１０とを含む。ヘッド１０には、レーザー発振器から出射したパルス発振のレーザービームをウェーハ１１へと導く光学系が内蔵されており、光学系はレーザービームを集光させる集光レンズ等の光学素子を含む。レーザー照射ユニット８から照射されるレーザービーム（第１レーザービーム）１２によって、ウェーハ１１が加工される。
レーザー加工溝形成ステップでは、まず、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、裏面１１ｂ側（基板１３の裏面１３ｂ側、テープ２５側）が保持面４ａに対面し、表面１１ａ側（積層体１５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。また、フレーム２７が複数のクランプ６によって固定される。この状態で、保持面４ａに吸引源の吸引力（負圧）を作用させると、ウェーハ１１がテープ２５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を回転させ、分割予定ライン１７（図１（Ａ）等参照）の長さ方向を加工送り方向（Ｘ軸方向）に合わせる。また、レーザービーム１２が照射される領域（被照射領域）と、分割予定ライン１７の幅方向における両端の内側の領域（例えば、分割予定ライン１７の幅方向における中央）とのＹ軸方向における位置が一致するように、チャックテーブル４の割り出し送り方向（Ｙ軸方向）における位置を調節する。さらに、レーザービーム１２の集光位置が積層体１５の表面又は内部と同じ高さ位置（Ｚ軸方向における位置）に位置付けられるように、ヘッド１０の位置や光学系の配置を調節する。
そして、レーザー照射ユニット８からレーザービーム１２を照射しつつ、チャックテーブル４を加工送り方向（Ｘ軸方向）に沿って移動させる。これにより、チャックテーブル４とレーザービーム１２とが加工送り方向（Ｘ軸方向）に沿って所定の速度（加工送り速度）で相対的に移動し、レーザービーム１２がウェーハ１１の表面１１ａ側（積層体１５側）から分割予定ライン１７に沿って照射される。
なお、レーザービーム１２の照射条件は、積層体１５にアブレーション加工が施されるように設定される。具体的には、レーザービーム１２の波長は、少なくともレーザービーム１２の一部が積層体１５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１２は、積層体１５に対して吸収性を有する波長のレーザービームである。また、他のレーザービーム１２の照射条件も、積層体１５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。
積層体１５にレーザービーム１２が分割予定ライン１７に沿って照射されると、積層体１５のうちレーザービーム１２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。その結果、積層体１５には分割予定ライン１７に沿ったレーザー加工溝２９が形成される。
ここで、レーザー加工溝形成ステップでは、デバイス領域２１よりも外周余剰領域２３において積層体１５の溶融が生じやすくなるように、レーザービーム１２の照射条件が設定される。すなわち、外周余剰領域２３に照射されるレーザービーム１２の照射条件（第１照射条件）と、デバイス領域２１に照射されるレーザービーム１２の照射条件（第２照射条件）とが異なる。そして、第１照射条件は、第２照射条件よりも積層体１５の溶融が生じやすく、レーザー加工溝２９が形成されやすい条件に設定される。
例えば、第１照射条件と第２照射条件とでは、レーザービーム１２のエネルギー密度やオーバーラップ率が異なる値に設定される。レーザービーム１２の平均出力をＰ（Ｗ）、レーザービーム１２の繰り返し周波数をＦ（ｋＨｚ）、レーザービーム１２の照射面積（集光位置における面積）をＳ（ｃｍ２）とすると、レーザービーム１２のパルスエネルギーＥ（ｍＪ）とエネルギー密度Ｉ（ｍＪ／ｃｍ２）とは、それぞれ式（１）、（２）で表される。
Figure 2022137807000002
Figure 2022137807000003
また、レーザービーム１２の照射時における加工送り速度をＶ（ｍｍ／ｓ）、レーザービームのスポット径（集光位置における直径）をｄ（ｍｍ）とすると、レーザービーム１２のオーバーラップ率ＯＬ（％）は式（３）で表される。
Figure 2022137807000004
そして、外周余剰領域２３に照射されるレーザービーム１２の照射条件（第１照射条件）は、例えば以下のように設定される。
波長 ：３５５ｎｍ
平均出力 ：２Ｗ
繰り返し周波数：２００ｋＨｚ
加工送り速度 ：４００ｍｍ／ｓ
また、デバイス領域２１に照射されるレーザービーム１２の照射条件（第２照射条件）は、例えば以下のように設定される。
波長 ：３５５ｎｍ
平均出力 ：１Ｗ
繰り返し周波数：２００ｋＨｚ
加工送り速度 ：４００ｍｍ／ｓ
上記のように第１照射条件及び第２照射条件を設定すると、外周余剰領域２３に照射されるレーザービーム１２の平均出力が、デバイス領域２１に照射されるレーザービーム１２の平均出力よりも大きくなる。これにより、外周余剰領域２３に照射されるレーザービーム１２のエネルギー密度が、デバイス領域２１に照射されるレーザービーム１２のエネルギー密度よりも大きくなる。その結果、デバイス領域２１よりも外周余剰領域２３において積層体１５の溶融が生じやすくなる。
なお、第１照射条件及び第２照射条件の設定方法は上記に限定されない。例えば、第１照射条件と第２照射条件とで、レーザービーム１２のピークパワーのみを異ならせてもよい。レーザービーム１２のピークパワーは、レーザービーム１２のパルスエネルギーをレーザービーム１２のパルス幅で割った値に相当し、積層体１５の溶融に影響を与える。
第１照射条件のピークパワーが第２照射条件のピークパワーよりも大きい値に設定されると、外周余剰領域２３に照射されるレーザービーム１２のピークパワーが、デバイス領域２１に照射されるレーザービーム１２のピークパワーよりも大きくなる。この場合、仮に第１照射条件と第２照射条件とでレーザービーム１２のエネルギー密度が等しくても、デバイス領域２１よりも外周余剰領域２３において積層体１５の溶融が生じやすくなる。
また、第１照射条件と第２照射条件とで加工送り速度のみを異ならせてもよい。この場合には、第１照射条件の加工送り速度が、第２照射条件の加工送り速度よりも小さい値に設定される。すなわち、外周余剰領域２３にレーザービーム１２が照射される際の加工送り速度が、デバイス領域２１にレーザービーム１２が照射される際の加工送り速度よりも小さくなる。これにより、外周余剰領域２３に照射されるレーザービーム１２のオーバーラップ率が、デバイス領域２１に照射されるレーザービーム１２のオーバーラップ率よりも大きくなる。その結果、デバイス領域２１よりも外周余剰領域２３において積層体１５の溶融が生じやすくなる。
また、他のレーザービーム１２のパラメータ（スポット径、照射面積、繰り返し周波数等）を第１照射条件と第２照射条件とで異なる値に設定することにより、デバイス領域２１よりも外周余剰領域２３において積層体１５の溶融が生じやすくしてもよい。さらに、第１照射条件と第２照射条件とで、２以上のパラメータを異なる値に設定してもよい。
チャックテーブル４の加工送りを行うと、レーザービーム１２は、外周余剰領域２３の一端部、デバイス領域２１、外周余剰領域２３の他端部に順に照射される。そして、レーザービーム１２が外周余剰領域２３の一端部に照射される状態からデバイス領域２１に照射される状態に移行するタイミングで、レーザービーム１２の照射条件が第１照射条件から第２照射条件に切り替わる。また、レーザービーム１２がデバイス領域２１に照射される状態から外周余剰領域２３の他端部に照射される状態に移行するタイミングで、レーザービーム１２の照射条件が第２照射条件から第１照射条件に切り替わる。
図４（Ａ）は、外周余剰領域２３の一端部にレーザービーム１２が照射される際のウェーハ１１の一部を示す断面図である。まず、レーザービーム１２の照射条件が第１照射条件に設定された状態で、レーザービーム１２が外周余剰領域２３の一端部に照射される。これにより、積層体１５には、基板１３の表面１３ａに至る深さのレーザー加工溝２９（レーザー加工溝２９ａ）が分割予定ライン１７に沿って形成される。
そして、レーザービーム１２が照射される領域が外周余剰領域２３とデバイス領域２１との境界に到達すると、レーザービーム１２の照射条件が第１照射条件から第２照射条件に切り替わる。その後、レーザービーム１２の照射条件が第２照射条件に設定された状態で、レーザービーム１２がデバイス領域２１に照射される。
図４（Ｂ）は、デバイス領域２１にレーザービーム１２が照射される際のウェーハ１１の一部を示す断面図である。前述の通り、第２照射条件は、第１照射条件よりも積層体１５の溶融が生じにくいレーザービーム１２の照射条件である。そのため、レーザービーム１２が第２照射条件でデバイス領域２１に照射されると、積層体１５には、基板１３の表面１３ａに至らない深さのレーザー加工溝２９（レーザー加工溝２９ｂ）が分割予定ライン１７に沿って形成される。
そして、レーザービーム１２が照射される領域がデバイス領域２１と外周余剰領域２３との境界に到達すると、レーザービーム１２の照射条件が第２照射条件から第１照射条件に切り替わる。その後、レーザービーム１２の照射条件が第１照射条件に設定された状態で、レーザービーム１２が外周余剰領域２３の他端部に照射される。
図４（Ｃ）は、外周余剰領域２３の他端部にレーザービーム１２が照射される際のウェーハ１１の一部を示す断面図である。レーザービーム１２が第１照射条件で外周余剰領域２３の他端部に照射されると、積層体１５には、基板１３の表面１３ａに至る深さのレーザー加工溝２９（レーザー加工溝２９ａ）が分割予定ライン１７に沿って形成される。
その後、同様の手順を繰り返し、他の分割予定ライン１７に沿ってレーザービーム１２が照射される。その結果、ウェーハ１１の外周余剰領域２３においては、積層体１５を分断するレーザー加工溝２９ａが分割予定ライン１７に沿って形成される。一方、ウェーハ１１のデバイス領域２１においては、積層体１５を分断しないレーザー加工溝２９ｂが分割予定ライン１７に沿って格子状に形成される。
なお、レーザービーム１２は、各分割予定ライン１７に沿って複数回ずつ照射することもできる。例えばレーザービーム１２は、各分割予定ライン１７に沿って往復するように照射されてもよい。この場合、往路（又は復路）ではレーザービーム１２が第１照射条件で外周余剰領域２３に照射され、復路（又は往路）ではレーザービーム１２が第２照射条件でデバイス領域２１に照射される。
図５（Ａ）はウェーハ１１の外周余剰領域２３の一部を示す断面図であり、図５（Ｂ）はウェーハ１１のデバイス領域２１の一部を示す断面図である。上記の条件でウェーハ１１にレーザービーム１２を照射すると、外周余剰領域２３に形成されるレーザー加工溝２９ａは、デバイス領域２１に形成されるレーザー加工溝２９ｂよりも深くなる。そして、外周余剰領域２３の分割予定ライン１７上では、積層体１５が除去され、基板１３の表面１３ａ側が露出する。一方、デバイス領域２１の分割予定ライン１７上では、基板１３とレーザー加工溝２９ａとの間に積層体１５の一部が残存し、基板１３の表面１３ａ側は露出しない。
なお、レーザー加工溝２９ａは、必ずしも外周余剰領域２３の全域においてレーザー加工溝２９ｂよりも深く（基板１３に達するように）形成される必要はない。すなわち、レーザー加工溝２９ａは、少なくとも一部がレーザー加工溝２９ｂよりも深く（基板１３に達するように）形成されればよい。一方、レーザー加工溝２９ｂは、デバイス領域２１の全域において基板１３に達しないように形成されることが好ましい。
例えば、レーザービーム１２の照射領域が外周余剰領域２３の一端部とデバイス領域２１との境界に到達する前に、レーザービーム１２の照射条件を第１照射条件から第２照射条件に切り替えてもよい。また、レーザービーム１２の照射領域がデバイス領域２１と外周余剰領域２３の他端部との境界に到達した後に、レーザービーム１２の照射条件を第２照射条件から第１照射条件に切り替えてもよい。この場合には、レーザー加工溝２９ａの一部が、レーザー加工溝２９ｂと同等の深さに形成される。
また、外周余剰領域２３に形成されるレーザー加工溝２９ａは、分割予定ライン１７上の一部の領域のみに形成されてもよい。例えば、外周余剰領域２３においては、複数のドット状のレーザー加工溝２９ａが分割予定ライン１７に沿って形成されてもよい。この場合には、レーザー加工溝２９ａが存在する領域と存在しない領域とが、分割予定ライン１７に沿って交互に配列される。
また、外周余剰領域２３に形成されるレーザー加工溝２９ａは、必ずしも全ての分割予定ライン１７に沿って形成される必要はない。例えば、所定の本数（２本以上）の分割予定ライン１７ごとに１本のレーザー加工溝２９ａが形成されてもよい。
さらに、外周余剰領域２３には、レーザービーム１２を照射する代わりに、環状の切削ブレードを切り込ませてもよい。この場合には、レーザー加工溝２９ａの代わりに切削溝が形成される。そして、外周余剰領域２３に形成された切削溝とデバイス領域２１に形成されたレーザー加工溝２９ｂとが連結される。なお、切削溝が形成される領域、切削溝の深さ、形状、数等は、レーザー加工溝２９ａと同様に設定できる。また、切削溝の形成は、レーザー加工溝２９ｂの形成前と形成後のどちらのタイミングで実施してもよい。
上記の準備ステップとレーザー加工溝形成ステップとを実施することにより、分割予定ライン１７に沿った溝（レーザー加工溝２９）が積層体１５に設けられたウェーハ１１（溝入りウェーハ）が得られる（溝入りウェーハ準備ステップ）。すなわち、溝入りウェーハ準備ステップは、溝入りウェーハの製造方法に相当する。
次に、基板１３に対して第２のレーザー加工が施される。例えば、基板１３にレーザービーム１６（図７参照）を照射することにより、基板１３の内部に分割起点（分割のきっかけ）として機能する改質層３５（図７参照）が形成される。なお、以下では基板１３の加工にレーザー加工装置２が用いられる場合について説明するが、基板１３のレーザー加工には他のレーザー加工装置を用いてもよい。
基板１３にレーザー加工を施す際は、まず、ウェーハ１１とレーザービーム１６との位置関係を調節する（位置合わせステップ）。図６（Ａ）は、位置合わせステップにおけるレーザー加工装置２を示す一部断面正面図である。以下、レーザービーム１６の位置合わせ方法の具体例について説明する。
レーザー加工装置２は、チャックテーブル４の上方に設けられた撮像ユニット１４を備えており、撮像ユニット１４を用いてウェーハ１１とレーザービーム１６との位置合わせを行う。例えば撮像ユニット１４は、赤外線を受光して電気信号に変換する撮像素子を備える赤外線カメラである。
位置合わせステップでは、まず、レーザー加工溝２９が積層体１５に設けられたウェーハ１１（溝入りウェーハ）からテープ２５（図２参照）が剥離され、その後、ウェーハ１１がテープ３１を介して環状のフレーム３３によって支持される。なお、テープ３１、フレーム３３の構造及び材質はそれぞれ、テープ２５、フレーム２７（図２等参照）と同様である。そして、テープ３１の中央部がウェーハ１１の表面１１ａ側（積層体１５側）に貼付されるとともに、テープ３１の外周部がフレーム３３に貼付される。ただし、フレーム３３によるウェーハ１１の支持は省略することもできる。この場合、フレーム２７にテープ２５を貼付する必要はない。
次に、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（積層体１５側、テープ３１側）が保持面４ａに対面し、裏面１１ｂ側（基板１３の裏面１３ｂ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。また、フレーム３３が複数のクランプ６によって固定される。この状態で、保持面４ａに吸引源の吸引力（負圧）を作用させると、ウェーハ１１がテープ３１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、基板１３の裏面１３ｂ側から外周余剰領域２３に形成されたレーザー加工溝２９を観察する。具体的には、まず、撮像ユニット１４がウェーハ１１の外周余剰領域２３の直上に位置付けられるように、チャックテーブル４と撮像ユニット１４との位置関係を調節する。そして、撮像ユニット１４でウェーハ１１の外周余剰領域２３を撮像する。
図６（Ｂ）は、撮像ユニット１４によって撮像されるウェーハ１１を示す断面図である。外周余剰領域２３においては、基板１３に至るレーザー加工溝２９ａが積層体１５に形成されており、レーザー加工溝２９ａの内側で基板１３が部分的に露出している。そのため、外周余剰領域２３のうちレーザー加工溝２９ａが存在する領域と存在しない領域とで、光（赤外線）の透過率が異なる。その結果、撮像ユニット１４によって取得される画像に、レーザー加工溝２９ａの輪郭に対応する像が表される。
このように、レーザー加工溝２９ａが基板１３に至るように形成されていると、基板１３の裏面１３ｂ側からレーザー加工溝２９ａを明確に観察できる。これにより、ウェーハ１１の表面１１ａ側（積層体１５側）がチャックテーブル４の保持面４ａに覆われている状態においても、レーザー加工溝２９ａの位置を正確に把握することができる。
なお、図６（Ｂ）ではレーザー加工溝２９ａが基板１３に至るように形成されている様子を図示しているが、レーザー加工溝２９ａの深さは積層体１５の厚さ未満であってもよい。すなわち、基板１３の表面１３ａとレーザー加工溝２９ａとの間には、積層体１５の一部（残存部）が僅かに残存していてもよい。
残存部が十分に薄ければ、光（赤外線）が残存部を透過し、撮像ユニット１４によって取得された画像にレーザー加工溝２９ａの輪郭がうっすら表される。この場合には、レーザー加工溝２９ａが基板１３に達していなくても、レーザー加工溝２９ａの位置を確認できる。
撮像ユニット１４によって取得される画像にレーザー加工溝２９ａの輪郭を明確に表示するためには、残存部の厚さが積層体１５の厚さの１／５以下であることが好ましく、１／１０以下であることがより好ましい。より具体的には、残存部の厚さは２μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以下であることがより好ましい。
次に、ウェーハ１１とレーザービーム１６（図７参照）との位置関係を調節する。なお、レーザービーム１６は、後述の改質層形成ステップにおいてウェーハ１１に照射されるレーザービームである。
具体的には、まず、撮像ユニット１４によって取得された画像に基づいて、レーザー加工溝２９ａの位置が特定される。そして、後述の改質層形成ステップにおいてレーザービーム１６がレーザー加工溝２９と重なる領域に照射されるように、ウェーハ１１とレーザービーム１６との位置関係が調節される。
より具体的には、撮像ユニット１４によって取得された画像に基づいて、チャックテーブル４の角度が調節され、レーザー加工溝２９の長さ方向が加工送り方向（Ｘ軸方向）に合わせられる。また、レーザービーム１６が照射される領域（被照射領域）と、レーザー加工溝２９ａの幅方向における両端の内側の領域（例えば、レーザー加工溝２９の幅方向における中央）とのＹ軸方向における位置が一致するように、チャックテーブル４の割り出し送り方向（Ｙ軸方向）における位置が調節される。
次に、基板１３に対して透過性を有する波長のレーザービーム（第２レーザービーム）１６を基板１３の裏面１３ｂ側から分割予定ライン１７に沿って照射して、分割予定ライン１７に沿った改質層を形成する（改質層形成ステップ）。図７は、改質層形成ステップにおけるレーザー加工装置２を示す一部断面正面図である。
改質層形成ステップでは、レーザービーム１６の集光位置が基板１３の内部（表面１３ａと裏面１３ｂとの間）と同じ高さ位置に位置付けられるように、ヘッド１０の位置や光学系の配置を調節する。そして、レーザー照射ユニット８からウェーハ１１に向かってレーザービーム１６を照射しつつ、位置合わせステップにおいて位置が調節されたチャックテーブル４を加工送り方向（Ｘ軸方向）に沿って移動させる。これにより、チャックテーブル４とレーザービーム１６とが加工送り方向（Ｘ軸方向）に沿って所定の速度（加工送り速度）で相対的に移動し、レーザービーム１６が基板１３の裏面１３ｂ側から分割予定ライン１７に沿って照射される。
なお、レーザービーム１６の照射条件は、基板１３のレーザービーム１６が照射された領域が多光子吸収によって改質されて変質するように設定される。具体的には、レーザービーム１２の波長は、少なくともレーザービーム１６の一部が基板１３を透過するように設定される。すなわち、レーザービーム１６は、基板１３に対して透過性を有する波長のレーザービームである。また、他のレーザービーム１６の照射条件も、基板１３が適切に改質されるように設定される。基板１３を改質することが可能なレーザービーム１６の照射条件の例は、以下の通りである。
波長 ：１０６４ｎｍ
平均出力 ：１Ｗ
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
加工送り速度 ：８００ｍｍ／ｓ
レーザービーム１６を基板１３に照射すると、基板１３の内部が多光子吸収によって改質されて変質し、分割予定ライン１７及びレーザー加工溝２９に沿って改質層（変質層）３５が形成される。なお、レーザービーム１６は基板１３の裏面１３ｂ側から照射されるため、基板１３の内部へのレーザービーム１６の照射が積層体１５によって阻害されることはない。その後、同様の手順で他の分割予定ライン１７及びレーザー加工溝２９に沿ってレーザービーム１６が照射され、基板１３の内部に格子状の改質層３５が形成される。
図８（Ａ）は改質層３５が形成されたウェーハ１１の外周余剰領域２３の一部を示す断面図であり、図８（Ｂ）は改質層３５が形成されたウェーハ１１のデバイス領域２１の一部を示す断面図である。改質層３５は、多光子吸収によって改質されて変質した複数の改質領域（変質領域）３７を含む。改質領域３７は、レーザービーム１６（図７参照）の集光位置に形成され、分割予定ライン１７及びレーザー加工溝２９に沿って配列される。また、改質領域３７が形成されると、改質領域３７でクラック（亀裂）３９が発生し、改質領域３７から基板１３の表面１３ａ及び裏面１３ｂに向かって進展する。
基板１３のうち改質層３５及びクラック３９が形成された領域は、基板１３の他の領域よりも脆くなる。そのため、ウェーハ１１に外力を付与すると、基板１３が改質層３５及びクラック３９を起点として分割予定ライン１７及びレーザー加工溝２９に沿って分割される。すなわち、改質層３５及びクラック３９は分割起点（分割のきっかけ）として機能する。
なお、レーザービーム１６（図７参照）の照射条件や改質領域３７の位置によっては、クラック３９が基板１３の表面１３ａに達することがある。この場合、外周余剰領域２３（図８（Ａ）参照）においては、クラック３９がレーザー加工溝２９ａに接続される。また、デバイス領域２１（図８（Ｂ）参照）においては、クラック３９が積層体１５の内部にも進展し、レーザー加工溝２９ｂに達することがある。
また、基板１３の内部には、改質層３５が基板１３の厚さ方向に複数層形成されてもよい。例えば、基板１３が厚さ２００μｍ以上のシリコンウェーハ等である場合には、２層以上の改質層３５を形成することにより、基板１３が適切に分割されやすくなる。複数の改質層３５を形成する場合は、基板１３の厚さ方向におけるレーザービーム１６の集光位置を変えつつ、各分割予定ライン１７に沿ってレーザービーム１６をそれぞれ複数回ずつ照射する。
次に、ウェーハ１１に対して外力を付与して、ウェーハ１１を分割予定ライン１７に沿って分割する（分割ステップ）。分割ステップでは、まず、ウェーハ１１を研削することによって薄化する。ウェーハ１１の研削には、研削装置が用いられる。
図９は、研削装置２０を示す斜視図である。研削装置２０は、ウェーハ１１を保持するチャックテーブル（保持テーブル）２２と、ウェーハ１１を研削する研削ユニット２４を備える。
チャックテーブル２２の上面は、水平方向に沿って形成された平坦面であり、ウェーハ１１を保持する保持面２２ａを構成している。保持面２２ａは、チャックテーブル２２の内部に形成された流路（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２２には、チャックテーブル２２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）が連結されている。また、チャックテーブル２２には、チャックテーブル２２を保持面２２ａと概ね垂直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２２の上方には、研削ユニット２４が配置されている。研削ユニット２４は、鉛直方向に沿って配置された円筒状のスピンドル２６を備える。スピンドル２６の先端部（下端部）には、金属等でなる円盤状のマウント２８が固定されている。また、スピンドル２６の基端部（上端部）には、スピンドル２６を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。
マウント２８の下面側には、ウェーハ１１を研削する研削ホイール３０が装着される。研削ホイール３０は、ステンレス、アルミニウム等の金属からなりマウント２８と概ね同径に形成された環状の基台３２を備える。基台３２の下面側には、複数の研削砥石３４が固定されている。例えば、複数の研削砥石３４は直方体状に形成され、基台３２の外周に沿って概ね等間隔に配列されている。
研削砥石３４は、ダイヤモンド、ｃＢＮ（cubic Boron Nitride）等でなる砥粒を、メタルボンド、レジンボンド、ビトリファイドボンド等の結合材で固定することにより形成される。ただし、研削砥石３４の材質、形状、構造、大きさ等に制限はなく、基板１３の材質等に応じて適宜選択される。また、研削砥石３４の数も任意に設定できる。
研削ホイール３０は、回転駆動源からスピンドル２６及びマウント２８を介して伝達される動力により、保持面２２ａに概ね垂直な回転軸の周りを回転する。また、研削ユニット２４には、研削ユニット２４を保持面２２ａと概ね垂直な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２４の内部又は近傍には、ウェーハ１１及び研削砥石３４に純水等の液体（研削液）を供給する研削液供給路（不図示）が設けられている。
研削装置２０によって、ウェーハ１１の裏面１１ｂ（基板１３の裏面１３ｂ側）側が研削される。具体的には、まず、ウェーハ１１の表面１１ａ側（積層体１５側）に、樹脂等でなる保護シート４１が貼付される。これにより、積層体１５が保護シート４１によって覆われて保護される。
そして、ウェーハ１１がチャックテーブル２２によって保持される。ウェーハ１１は、表面１１ａ側（保護シート４１側）が保持面２２ａに対面し、裏面１１ｂ側（基板１３の裏面１３ｂ側）が上方に露出するように、チャックテーブル２２上に配置される。この状態で、保持面２２ａに吸引源の負圧を作用させると、ウェーハ１１が保護シート４１を介してチャックテーブル２２によって吸引保持される。
その後、チャックテーブル２２が研削ユニット２４の下方に配置される。そして、チャックテーブル２２と研削ホイール３０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３０をチャックテーブル２２に向かって下降させる。このときの研削ホイール３０の下降速度は、研削砥石３４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３４が基板１３の裏面１３ｂ側に接触すると、基板１３の裏面１３ｂ側が研削され、基板１３が薄化される。そして、改質層３５から進展したクラック３９（図８（Ａ）及び図８（Ｂ）参照）が基板１３の裏面１３ｂ側で露出すると、ウェーハ１１が分割予定ライン１７に沿って分割される。
なお、ウェーハ１１に改質層３５が形成された段階では、クラック３９が基板１３の表面１３ａに達していないことがある。この場合には、研削砥石３４がウェーハ１１に押し当てられることにより、ウェーハ１１に外力が付与され、クラック３９が基板１３の表面１３ａに向かって進展する。その結果、クラック３９がレーザー加工溝２９ａ，２９ｂに到達し、ウェーハ１１が分割される。
ウェーハ１１の研削は、基板１３の内部に形成されている改質層３５が除去されるまで継続されることが好ましい。これにより、研削後のウェーハ１１に改質層３５が残存することを回避し、ウェーハ１１の分割によって得られるチップの抗折強度の低下を防止できる。
上記のように、ウェーハ１１を研削するとともにウェーハ１１に外力を付与することにより、ウェーハ１１を薄化された複数のチップに分割することができる。ただし、研削加工中にウェーハ１１に研削砥石３４を押し当てても、ウェーハ１１に十分な外力が付与されず、ウェーハ１１の分割が不十分になることがある。この場合には、研削後のウェーハ１１に対してさらに外力を付与することが好ましい。
例えば、ウェーハ１１から保護シート４１が剥離された後、ウェーハ１１がテープ４３（図１０（Ａ）参照）を介して環状のフレーム４５（図１０（Ａ）参照）によって支持される。テープ４３、フレーム４５の構造及び材質はそれぞれ、テープ２５、フレーム２７（図２等参照）と同様である。そして、テープ４３の中央部がウェーハ１１の裏面１１ｂ側（基板１３の裏面１３ｂ側）に貼付されるとともに、テープ４３の外周部がフレーム４５に貼付される。
なお、テープ４３は、外力の付与によって拡張可能なエキスパンドテープである。そして、ウェーハ１１に貼付されたテープ４３を半径方向外側に向かって引っ張ることにより拡張すると、ウェーハ１１に外力が付与される。その結果、ウェーハ１１が分割予定ライン１７に沿って分断され、複数のチップに分割される。
テープ４３の拡張は、作業者が手動で行ってもよいし、専用の拡張装置によって実施されてもよい。図１０（Ａ）は、拡張装置４０を示す一部断面正面図である。
拡張装置４０は、円筒状のドラム４２を有する。ドラム４２の上端部には、複数のコロ４４がドラム４２の周方向に沿って設けられている。また、ドラム４２の外側には、複数の支持部材４６が配置されている。支持部材４６の下端部にはそれぞれ、支持部材４６を鉛直方向に沿って移動（昇降）させるエアシリンダ（不図示）が連結されている。
複数の支持部材４６の上端部には、環状のテーブル４８が固定されている。テーブル４８の中央部には、テーブル４８を厚さ方向に貫通する円形の開口が設けられている。なお、テーブル４８の開口の直径はドラム４２の直径よりも大きく、ドラム４２の上端部はテーブル４８の開口に挿入可能となっている。そして、テーブル４８の外周部には、ウェーハ１１を支持しているフレーム４５を把持して固定する複数のクランプ５０が配置されている。
ウェーハ１１を分割する際は、まず、エアシリンダ（不図示）によって支持部材４６を移動させ、コロ４４の上端とテーブル４８の上面とを概ね同じ高さ位置に配置する。そして、テーブル４８上にフレーム４５を配置し、複数のクランプ５０によってフレーム４５を固定する。このときウェーハ１１は、ドラム４２の内側の領域と重なるように配置される。
次に、エアシリンダ（不図示）によって支持部材４６を下降させ、テーブル４８を引き下げる。これにより、テープ４３がコロ４４によって支持された状態で半径方向外側に向かって引っ張られる。その結果、テープ４３が放射状に拡張される。
図１０（Ｂ）は、テープ４３を拡張する拡張装置４０を示す一部断面正面図である。テープ４３が拡張されると、テープ４３が貼付されているウェーハ１１に外力が付与される。その結果、基板１３がクラック３９を起点として分断される。また、ウェーハ１１のデバイス領域２１（図８（Ｂ）等参照）においては、積層体１５にレーザー加工溝２９ｂが形成されている。そして、ウェーハ１１に外力が付与されると、レーザー加工溝２９ｂが分割起点として機能し、積層体１５がレーザー加工溝２９ｂに沿って分断される。
基板１３と積層体１５とがそれぞれ分割予定ライン１７に沿って分断されると、ウェーハ１１は、デバイス１９（図１（Ａ）等参照）をそれぞれ備える複数のチップ４７に分割される。そして、チップ４７は、テープ４３から剥離されてピックアップされ、例えば所定の実装基板に実装される。なお、テープ４３を拡張するとチップ４７同士の間に隙間が形成されるため、チップ４７のピックアップが容易になる。
以上の通り、本実施形態においては、ウェーハ１１の分割前に、レーザービーム１２の照射によってレーザー加工溝２９が分割予定ライン１７に沿って形成される。そして、レーザービーム１２の照射条件は、デバイス領域２１よりも外周余剰領域２３において積層体１５の溶融が生じやすくなるように設定される。
本実施形態によれば、ウェーハ１１のデバイス領域２１には、基板１３に至らない深さのレーザー加工溝２９ｂが形成される。これにより、基板１３に加工痕が残存してチップ４７の抗折強度が低下することを回避しつつ、積層体１５の分割起点として機能するレーザー加工溝２９ｂを形成できる。また、ウェーハ１１の外周余剰領域２３には、デバイス領域２１に形成されるレーザー加工溝２９ｂよりも深いレーザー加工溝２９ａが形成される。これにより、外周余剰領域２３のレーザー加工溝２９ａを基板１３の裏面１３ｂ側から観察しやすくなり、レーザー加工溝２９ａの位置に基づくウェーハ１１とレーザービーム１６との位置合わせ（アライメント）が容易になる。その結果、チップ４７の強度の低下を抑えつつレーザービーム１６の照射位置を適切に調節することが可能となる。
なお、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（第１面）
１１ｂ 裏面（第２面）
１３ 基板
１３ａ 表面（第１面）
１３ｂ 裏面（第２面）
１５ 積層体
１７ 分割予定ライン（ストリート）
１９ デバイス
２１ デバイス領域
２３ 外周余剰領域
２５ テープ
２７ フレーム
２７ａ 開口
２９，２９ａ，２９ｂ レーザー加工溝
３１ テープ
３３ フレーム
３５ 改質層（変質層）
３７ 改質領域
３９ クラック（亀裂）
４１ 保護シート
４３ テープ
４５ フレーム
４７ チップ
２ レーザー加工装置
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 レーザー照射ユニット
１０ ヘッド
１２ レーザービーム（第１レーザービーム）
１４ 撮像ユニット
１６ レーザービーム（第２レーザービーム）
２０ 研削装置
２２ チャックテーブル
２２ａ 保持面
２４ 研削ユニット
２６ スピンドル
２８ マウント
３０ 研削ホイール
３２ 基台
３４ 研削砥石
４０ 拡張装置
４２ ドラム
４４ コロ
４６ 支持部材
４８ テーブル
５０ クランプ

Claims (17)

  1. 基板と、該基板の表面側に設けられた積層体とを含み、互いに交差するように配列された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域に複数のデバイスが設けられたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えるウェーハを準備する準備ステップと、
    該積層体に対して吸収性を有する波長の第１レーザービームを該ウェーハの該積層体側から該分割予定ラインに沿って照射して、該分割予定ラインに沿ったレーザー加工溝を形成するレーザー加工溝形成ステップと、を含み、
    該第１レーザービームの照射条件は、該デバイス領域よりも該外周余剰領域において該積層体の溶融が生じやすくなるように設定されることを特徴とするウェーハの製造方法。
  2. 該外周余剰領域に照射される該第１レーザービームのエネルギー密度は、該デバイス領域に照射される該第１レーザービームのエネルギー密度よりも大きいことを特徴とする、請求項１に記載のウェーハの製造方法。
  3. 該外周余剰領域に照射される該第１レーザービームのピークパワーは、該デバイス領域に照射される該第１レーザービームのピークパワーよりも大きいことを特徴とする、請求項１又は２に記載のウェーハの製造方法。
  4. 該外周余剰領域に照射される該第１レーザービームのオーバーラップ率は、該デバイス領域に照射される該第１レーザービームのオーバーラップ率よりも大きいことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載のウェーハの製造方法。
  5. 基板と、該基板の表面側に設けられた積層体とを含み、互いに交差するように配列された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域に複数のデバイスが設けられたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えるウェーハを準備する準備ステップと、
    該積層体に対して吸収性を有する波長の第１レーザービームを該ウェーハの該積層体側から該分割予定ラインに沿って照射して、該分割予定ラインに沿ったレーザー加工溝を形成するレーザー加工溝形成ステップと、を含み、
    該外周余剰領域に形成される該レーザー加工溝は、該デバイス領域に形成される該レーザー加工溝よりも深いことを特徴とするウェーハの製造方法。
  6. 該デバイス領域には、該基板に至らない深さの該レーザー加工溝が形成され、
    該外周余剰領域には、該基板に至る深さの該レーザー加工溝が形成され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. 基板と、該基板の表面側に設けられた積層体とを含み、互いに交差するように配列された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域に複数のデバイスが設けられたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えるウェーハを準備する準備ステップと、
    該積層体に対して吸収性を有する波長の第１レーザービームを該ウェーハの該積層体側から該分割予定ラインに沿って照射して、該分割予定ラインに沿ったレーザー加工溝を形成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、該基板に対して透過性を有する波長の第２レーザービームの集光位置を該基板の内部に位置付けて該第２レーザービームを該基板の裏面側から該分割予定ラインに沿って照射して、該分割予定ラインに沿った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、該ウェーハに対して外力を付与して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、含み、
    該第１レーザービームの照射条件は、該デバイス領域よりも該外周余剰領域において該積層体の溶融が生じやすくなるように設定されることを特徴とするチップの製造方法。
  8. 該外周余剰領域に照射される該第１レーザービームのエネルギー密度は、該デバイス領域に照射される該第１レーザービームのエネルギー密度よりも大きいことを特徴とする、請求項７に記載のチップの製造方法。
  9. 該外周余剰領域に照射される該第１レーザービームのピークパワーは、該デバイス領域に照射される該第１レーザービームのピークパワーよりも大きいことを特徴とする、請求項７又は８に記載のチップの製造方法。
  10. 該外周余剰領域に照射される該第１レーザービームのオーバーラップ率は、該デバイス領域に照射される該第１レーザービームのオーバーラップ率よりも大きいことを特徴とする、請求項７乃至９のいずれかに記載のチップの製造方法。
  11. 基板と、該基板の表面側に設けられた積層体とを含み、互いに交差するように配列された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域に複数のデバイスが設けられたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えるウェーハを準備する準備ステップと、
    該積層体に対して吸収性を有する波長の第１レーザービームを該ウェーハの該積層体側から該分割予定ラインに沿って照射して、該分割予定ラインに沿ったレーザー加工溝を形成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、該基板に対して透過性を有する波長の第２レーザービームの集光位置を該基板の内部に位置付けて該第２レーザービームを該基板の裏面側から該分割予定ラインに沿って照射して、該分割予定ラインに沿った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、該ウェーハに対して外力を付与して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、含み、
    該外周余剰領域に形成される該レーザー加工溝は、該デバイス領域に形成される該レーザー加工溝よりも深いことを特徴とするチップの製造方法。
  12. 該デバイス領域には、該基板に至らない深さの該レーザー加工溝が形成され、
    該外周余剰領域には、該基板に至る深さの該レーザー加工溝が形成されることを特徴とする、請求項７乃至１１のいずれかに記載のチップの製造方法。
  13. 該レーザー加工溝形成ステップを実施した後、且つ、該改質層形成ステップを実施する前に、該基板の裏面側から該外周余剰領域に形成された該レーザー加工溝を観察し、該第２レーザービームが該レーザー加工溝と重なる領域に照射されるように、該ウェーハと該第２レーザービームとの位置関係を調節する位置合わせステップを更に含むことを特徴とする、請求項７乃至１２のいずれかに記載のチップの製造方法。
  14. 基板と、該基板の表面側に設けられた積層体とを含み、格子状に配列された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域に複数のデバイスが設けられたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えるウェーハであって、
    該積層体には、該分割予定ラインに沿った溝が設けられ、
    該外周余剰領域に設けられた該溝は、該デバイス領域に設けられた該溝よりも深いことを特徴とするウェーハ。
  15. 該デバイス領域には、該基板に至らない深さの該溝が設けられ、
    該外周余剰領域には、該基板に至る深さの該溝が設けられていることを特徴とする、請求項１４に記載のウェーハ。
  16. 基板と、該基板の表面側に設けられた積層体とを含み、互いに交差するように配列された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域に複数のデバイスが設けられたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備え、該分割予定ラインに沿った溝が該積層体に設けられたウェーハを準備する溝入りウェーハ準備ステップと、
    該基板の裏面側から該外周余剰領域に形成された該溝を観察し、レーザービームが該溝と重なる領域に照射されるように、該ウェーハと該レーザービームとの位置関係を調節する位置合わせステップと、を含み、
    該外周余剰領域に設けられた該溝は、該デバイス領域に設けられた該溝よりも深いことを特徴とするレーザービームの位置合わせ方法。
  17. 該デバイス領域には、該基板に至らない深さの該溝が設けられ、
    該外周余剰領域には、該基板に至る深さの該溝が設けられていることを特徴とする、請求項１６に記載のレーザービームの位置合わせ方法。
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