JP2023074084A - ウェーハの加工方法 - Google Patents

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楠 王
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Toshimasa Takeoda
幸次 池永
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夏樹 馬場
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孝雅 鈴木
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Abstract

【課題】ウェーハの厚さばらつきに応じた適正な加工条件で、ウェーハにレーザー加工を施す。【解決手段】レーザービームに対して透過性を有するチャックテーブルでウェーハを吸引保持する保持ステップと、複数の分割予定ラインに沿ってレーザービームを照射するレーザービーム照射ステップと、を備え、レーザービーム照射ステップは、少なくとも１つの分割予定ラインに沿って加工する際に、ウェーハを貫通しない加工条件からウェーハを貫通する加工条件へと加工条件を段階的に変更することで、ウェーハを貫通したレーザービームを光検知ユニットが検知したときの加工条件を適正な加工条件と選定する適正条件選定ステップと、適正条件選定ステップで選定された加工条件を使用して、他の分割予定ラインに沿ってレーザービームを照射することでウェーハを複数のデバイスチップに分割する分割ステップと、を含むウェーハの加工方法を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、ウェーハの各分割予定ラインに沿って、ウェーハに吸収される波長を有するパルス状のレーザービームを照射して、ウェーハを複数のデバイスチップに分割するウェーハの加工方法に関する。
半導体デバイスチップの製造プロセスでは、半導体デバイスチップを薄化するために、複数のデバイスが表面側に形成された半導体ウェーハ（以下、単にウェーハ）の個片化に先立ち、ウェーハの裏面側を研削装置で研削する場合がある(例えば、特許文献１参照)。
研削の後、所定の仕上げ厚さに薄化されたウェーハを、複数の半導体デバイスチップに分割する。例えば、レーザー加工装置を用いてウェーハを分割する。ウェーハを分割するためには、まず、ウェーハの裏面側にダイシングテープを貼り付けた後、ダイシングテープを介して裏面側をチャックテーブルで吸引保持する。
次いで、ウェーハに吸収される波長を有するレーザービームをウェーハの分割予定ラインに沿って照射して、ウェーハを表面から裏面まで貫通する加工溝を形成する（即ち、フルカットする）ことにより、ウェーハを複数の半導体デバイスチップに分割する(例えば、特許文献２参照)。
この様なレーザー加工を行う際には、テストカットによってレーザービームの出力や、加工送り速度等の加工条件がウェーハの種類に応じて予め決定されているので、同種のウェーハに対しては、一律に同じ加工条件を適用してウェーハを加工する。
しかし、例えば、異なるロットで製造されたウェーハ同士を比較すると、デバイスの製造ばらつき、研削後の仕上げ厚さのばらつき等に起因して、ウェーハの厚さに僅かにばらつきがある場合がある。
それゆえ、予め決定されている加工条件でレーザービームによりアブレーション加工を行うと、ウェーハの厚さばらつきに起因して、不具合が発生することがある。具体的には、比較的厚いウェーハでは、ウェーハが完全には切断されていない未貫通領域がウェーハの全体に発生する場合がある。
また、比較的薄いウェーハでは、ウェーハが切断された後、ダイシングテープがレーザービームにより過度に加熱されることで溶融し、溶融残渣がチャックテーブルに貼り付く場合がある。溶融残渣は、チャックテーブルの保持面の平坦性を低下させ、更には、保持面の吸引孔を塞ぐ可能性がある。
特開２００９－９０３８９号公報 特開２０１８－１２５４４８号公報
本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、アブレーション加工によりウェーハを切断する場合に、ウェーハの厚さばらつきに応じた適正な加工条件で、ウェーハにレーザー加工を施すことを目的とする。
本発明の一態様によれば、表面に格子状に設定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の各々にデバイスが形成されたウェーハの各分割予定ラインに沿って、該ウェーハに吸収される波長を有するパルス状のレーザービームを照射して、該ウェーハを複数のデバイスチップに分割するウェーハの加工方法であって、該表面とは反対側に位置する該ウェーハの裏面にテープの中央部を貼り付けると共に、該テープの外周部に環状のフレームの一面を貼り付けるテープ貼り付けステップと、該テープ貼り付けステップの後、該レーザービームに対して透過性を有するチャックテーブルで、該テープを介して該ウェーハを吸引保持する保持ステップと、該保持ステップの後、該レーザービームの集光点と該チャックテーブルとを所定方向に相対的に移動させることで加工位置を変えながら、該複数の分割予定ラインに沿って該レーザービームを照射するレーザービーム照射ステップと、を備え、該レーザービーム照射ステップは、少なくとも１つの分割予定ラインに沿って加工する際に、該チャックテーブルに対して該ウェーハとは反対側に配置される光検知ユニットが該ウェーハを貫通した該レーザービームを検知するまで、該ウェーハを貫通しない加工条件から該ウェーハを貫通する加工条件へと加工条件を段階的に変更することで、該ウェーハを貫通した該レーザービームを該光検知ユニットが検知したときの加工条件を適正な加工条件と選定する適正条件選定ステップと、該適正条件選定ステップで選定された加工条件を使用して、該少なくとも１つの分割予定ラインとは異なる他の分割予定ラインに沿って該レーザービームを照射することで該ウェーハを該複数のデバイスチップに分割する分割ステップと、を含むウェーハの加工方法が提供される。
好ましくは、該適正条件選定ステップは、該所定方向の相対的な移動に伴ない、平均出力を段階的に高出力化することにより、該ウェーハを貫通しない加工条件から該ウェーハを貫通する加工条件へと、加工条件を変更することを含む。
また、好ましくは、該適正条件選定ステップは、該所定方向の相対的な移動に伴ない、加工送り速度を段階的に低速化することにより、該ウェーハを貫通しない加工条件から該ウェーハを貫通する加工条件へと、加工条件を変更することを含む。
また、好ましくは、ウェーハの加工方法は、該適正条件選定ステップにおいて、該光検知ユニットが該ウェーハを貫通した該レーザービームを検知するまでの間に形成された未貫通領域に、該レーザービームを再度照射する再照射ステップを更に備える。
また、好ましくは、ウェーハの加工方法は、該レーザービーム照射ステップの後、該テープを拡張するテープ拡張ステップを更に備える。
本発明の一態様に係るウェーハの加工方法では、少なくとも１つの分割予定ラインに沿って加工する際に、光検知ユニットがウェーハを貫通した該レーザービームを検知するまで、ウェーハを貫通しない加工条件からウェーハを貫通する加工条件へと加工条件を段階的に変更することで、光検知ユニットがウェーハを貫通したレーザービームを検知したときの加工条件を適正な加工条件と選定する（適正条件選定ステップ）。
これにより、ウェーハの厚さに応じた適正な加工条件を選定できるので、選定された加工条件でレーザー加工を行うことで、ウェーハの全体における未貫通領域の発生や、チャックテーブルへの溶融残渣の貼り付きを防止できる。
ウェーハの加工方法のフロー図である。 図２（Ａ）はウェーハの斜視図であり、図２（Ｂ）はウェーハユニットの斜視図である。 レーザー加工装置の斜視図である。 チャックテーブル等の側面図である。 図５（Ａ）は第１の平均出力でレーザー加工を行う様子を示す図であり、図５（Ｂ）は第２の平均出力でレーザー加工を行う様子を示す図であり、図５（Ｃ）はレーザービームがウェーハを貫通した様子を示す図である。 複数のデバイスチップ等の斜視図である。 図７（Ａ）は第１変形例に係るウェーハの加工方法のフロー図であり、図７（Ｂ）は第２変形例に係るウェーハの加工方法のフロー図である。 図８（Ａ）は拡張装置等の一部断面側面図であり、図８（Ｂ）はテープ拡張ステップを示す図である。 図９（Ａ）は第１の加工送り速度でレーザー加工を行う様子を示す図であり、図９（Ｂ）は第２の加工送り速度でレーザー加工を行う様子を示す図であり、図９（Ｃ）はレーザービームがウェーハを貫通した様子を示す図である。
添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態に係るウェーハ１１（図２（Ａ）参照）の加工方法のフロー図である。第１の実施形態では、テープ貼り付けステップＳ１０、保持ステップＳ２０、適正条件選定ステップＳ３２、分割ステップＳ３４、及び、再照射ステップＳ４０を順次施す。
なお、本明細書では、適正条件選定ステップＳ３２及び分割ステップＳ３４を合せて、レーザービーム照射ステップＳ３０と称することがある。まずは、レーザー加工が施されるウェーハ１１について説明する。
図２（Ａ）は、ウェーハ１１の斜視図である。ウェーハ１１は、主にシリコン等の半導体材料で形成されており、円板形状を有する。ウェーハ１１の表面１１ａ側には、低誘電率層間絶縁膜材料(所謂、Ｌｏｗ－ｋ材料)で形成された絶縁層と、金属配線層（metallization layer）と、を含む回路層（不図示）が形成されている。
ウェーハ１１の表面１１ａには、各々直線状の複数の分割予定ライン（ストリート）１３が格子状に設定されている。複数の分割予定ライン１３によって区画されたそれぞれ矩形状の複数の領域の各々にはＩＣ（Integrated Circuit）等のデバイス１５が形成されている。
なお、表面１１ａとは反対側に位置するウェーハ１１の裏面１１ｂ側には、既に研削が施されており、ウェーハ１１は、略一様な所定の仕上げ厚さ（例えば、５０μｍ以下の所定の厚さ）まで薄化されている。
ウェーハ１１に対してレーザー加工を施す際には、まず、ウェーハユニット２１を形成する（図２（Ｂ）参照）。図２（Ｂ）は、ウェーハユニット２１の斜視図である。
ウェーハユニット２１を作成する際には、裏面１１ｂにウェーハ１１よりも大径のダイシングテープ（テープ）１７の中央部を貼り付けると共に、ダイシングテープ１７の外周部に、ウェーハ１１よりも大径の開口を有する環状のフレーム１９の一面を貼り付ける（テープ貼り付けステップＳ１０）。
ダイシングテープ１７は、略透明であり、ポリオレフィン、ポリエステル等の樹脂で形成された基材層と、熱硬化性樹脂、紫外線硬化型樹脂等の未硬化の粘着性樹脂で構成された粘着層（糊層）と、の積層構造を有する。
しかし、ダイシングテープ１７は、基材層のみを有してもよい。この場合、例えば、ウェーハ１１及びフレーム１９に対してダイシングテープ１７を熱圧着することで、ウェーハユニット２１が形成される。
次に、図３及び図４を用いて、テープ貼り付けステップＳ１０後の保持ステップＳ２０等で用いるレーザー加工装置２について説明する。
図３は、レーザー加工装置２の斜視図である。なお、図３では、レーザービーム照射ユニット３０、光検知機構３４（図４参照）を省略している。図４は、チャックテーブル２２等の側面図である。なお、図４では、便宜上ハッチングを省略している。
図３及び図４に示すＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、互いに直交する方向である。例えば、Ｘ‐Ｙ平面は水平面に対応し、Ｚ軸方向は鉛直方向に対応する。基台４には、レーザー加工装置２の各構成要素が支持されている。
基台４の上面には、Ｙ軸方向に沿って一対のガイドレール６が固定されている。一対のガイドレール６には、Ｙ軸方向移動板８がスライド可能に取り付けられている。Ｙ軸方向移動板８の下面側には、ナット部（不図示）が設けられている。
ナット部には、Ｙ軸方向に略平行に配置されたねじ軸１０が回転可能に連結されている。ナット部及びねじ軸１０は、ボールねじを構成している。ねじ軸１０の一端部には、パルスモータ等のＹ軸方向駆動源１２が連結されている。
Ｙ軸方向駆動源１２でねじ軸１０を回転させれば、Ｙ軸方向移動板８は、ガイドレール６に沿って移動する。ガイドレール６、ナット部、ねじ軸１０、Ｙ軸方向駆動源１２等は、Ｙ軸方向移動機構を構成する。
Ｙ軸方向移動板８の上面には、Ｘ軸方向に沿って一対のガイドレール１４が固定されている。一対のガイドレール１４には、移動テーブル１６がスライド可能に取り付けられている。移動テーブル１６の底板１６ｃの下面側には、ナット部（不図示）が設けられている。
ナット部には、Ｘ軸方向に略平行に配置されたねじ軸１８が回転可能に連結されている。ナット部及びねじ軸１８は、ボールねじを構成している。ねじ軸１８の一端部には、パルスモータ等のＸ軸方向駆動源２０が連結されている。
Ｘ軸方向駆動源２０でねじ軸１８を回転させれば、移動テーブル１６は、ガイドレール１４に沿って移動する。ガイドレール１４、ナット部、ねじ軸１８、Ｘ軸方向駆動源２０等は、Ｘ軸方向移動機構を構成する。
移動テーブル１６は、各々矩形板状の天板１６ａ、側板１６ｂ及び底板１６ｃを有する。天板１６ａのＸ軸方向の一端部には、側板１６ｂの上端部が接続されており、側板１６ｂの下端部には、底板１６ｃのＸ軸方向の一端部が接続されている。
天板１６ａ、側板１６ｂ及び底板１６ｃにより、Ｘ軸方向の他端部と、Ｙ軸方向の両端部と、が開放された空間１６ｄが形成されている。天板１６ａ上には、チャックテーブル２２が設けられている。
チャックテーブル２２は、円板形状の保持板２４を有する。保持板２４は、石英ガラス等の透明材で形成されており、後述するレーザービームＬ（図４参照）に対して透過性を有する。保持板２４は、概ね平坦な一面２４ａと、当該一面２４ａとは反対側に位置する他面２４ｂ（図４参照）とを含む。
保持板２４の内部には、複数の気体用流路が形成されている。例えば、保持板２４を上面視した場合に、各々直線状の第１吸引路２４ｃ１と第２吸引路２４ｃ２とが、一面２４ａの中心２４ｃ３で直交する様に形成されている。
第１吸引路２４ｃ１及び第２吸引路２４ｃ２は、保持板２４の同じ深さに形成されており、中心２４ｃ３の直下で互いに接続している。一面２４ａの外周部には、一面２４ａの周方向において略等間隔に、複数の開口部２４ｄが形成されている。
複数の開口部２４ｄは、第１吸引路２４ｃ１の両端部、第２吸引路２４ｃ２の両端部等に形成されている。各開口部２４ｄは、一面２４ａから他面２４ｂには達しない所定の深さまで形成されており、保持板２４の外周部の所定の深さに形成されている外周吸引路２４ｅにより互いに接続されている。
保持板２４の径方向において開口部２４ｄよりも外側には、吸引路（不図示）が形成されており、この吸引路にはエジェクタ等の吸引源（不図示）が接続されている。吸引源を動作させて負圧を発生させると、各開口部２４ｄには負圧が伝達する。これにより、一面２４ａは、保持面として機能する。
チャックテーブル２２の外周部には、チャックテーブル２２の周方向に沿って離散的に複数の吸引口が形成された円環状のフレーム吸引板（不図示）が設けられており、フレーム１９は、フレーム吸引板で吸引保持される。
ところで、第１吸引路２４ｃ１、第２吸引路２４ｃ２、開口部２４ｄ、外周吸引路２４ｅ等の保持板２４の流路では、入射した光の一部が散乱又は反射される。それゆえ、保持板２４の流路は、レーザービームＬに対して完全に透明ではなく、透光性を有する又は不透明である場合がある。
しかし、これらの流路を除く所定の領域は、一面２４ａから他面２４ｂまで透明である。例えば、第１吸引路２４ｃ１及び第２吸引路２４ｃ２により４分割され、保持板２４の径方向において外周吸引路２４ｅよりも内側に位置する領域は、レーザービームＬに対して一面２４ａから他面２４ｂまで透明である。
保持板２４の外周には、ステンレス等の金属で形成された円筒状の枠体２６が設けられている。保持板２４は、枠体２６の貫通開口（不図示）を塞ぐ様に、この枠体２６に固定されている。
枠体２６は、移動テーブル１６の天板１６ａに回転可能に支持されている。なお、天板１６ａには、保持板２４と略同じ直径を有する貫通開口（不図示）が形成されており、一面２４ａに照射された光は、貫通開口を通り移動テーブル１６の空間１６ｄへ進む。
枠体２６の円筒状の側面は、プーリー部２６ａとして機能する。プーリー部２６ａは、枠体２６が天板１６ａで支持された状態で、天板１６ａよりも上方に位置する。側板１６ｂには、モーター等の回転駆動源２８が設けられている。回転駆動源２８の回転軸には、プーリー２８ａが設けられている。
プーリー部２６ａ及びプーリー２８ａには、無端ベルト２８ｂが掛けられている。回転駆動源２８でプーリー２８ａを回転させると、無端ベルト２８ｂを介して伝達される力によって、枠体２６は、Ｚ軸方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。
この様に、プーリー２８ａの回転を制御することで、Ｚ軸方向に略平行な回転軸の周りにおいて任意の角度だけチャックテーブル２２を回転できる。図４に示す様に、一面２４ａの上方には、レーザービーム照射ユニット３０が配置されている。
レーザービーム照射ユニット３０は、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＶＯ４等で形成されたレーザー媒質を有するレーザー発振器（不図示）を有する。レーザー発振器から出射され、その後、不図示の波長変換部でメインピークが所定の波長になるように変換されたパルス状のレーザービームＬは、集光器３２に入射する。
集光器３２は、集光レンズ（不図示）を有する。集光器３２は、一面２４ａで吸引保持されたウェーハ１１に集光する様に、一面２４ａに向けてレーザービームＬを照射する。レーザービームＬのメインピークの波長は、ウェーハ１１に吸収される波長（例えば、３５５ｎｍ）である。
空間１６ｄには、光検知機構３４が設けられている。光検知機構３４は、長手部がＸ軸方向に沿って配置されたアーム３６を有する。アーム３６の先端部には、光検知ユニット３８が設けられている。
光検知ユニット３８は、例えば、受光素子としてフォトダイオードをそれぞれ有するパワーセンサ又はパワーメータを有する。但し、光検知ユニット３８は、フォトダイオード等の受光素子と、受光素子に取り込まれる光量を低減する減光フィルタと、を有する減光フィルタ付きカメラであってもよい。
光検知ユニット３８は、チャックテーブル２２、ウェーハ１１等を集光器３２との間に挟んで、集光器３２の直下に位置する様に配置されている。それゆえ、ウェーハ１１を貫通し、ダイシングテープ１７及び保持板２４を透過したレーザービームＬは、光検知ユニット３８に入射する。
レーザー加工装置２の各構成要素は、制御ユニット４０により制御される。制御ユニット４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）に代表されるプロセッサ（処理装置）と、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の主記憶装置と、フラッシュメモリ等の補助記憶装置と、を含むコンピュータによって構成されている。
補助記憶装置には、所定のプログラムを含むソフトウェアが記憶されている。このソフトウェアに従い処理装置等を動作させることによって、制御ユニット４０の機能が実現される。
このレーザー加工装置２を用いて、図１に示す保持ステップＳ２０から再照射ステップＳ４０が行われる。まず、保持ステップＳ２０では、ウェーハユニット２１のダイシングテープ１７をチャックテーブル２２の一面２４ａに配置する。
次いで、開口部２４ｄに負圧を伝達させることにより、ダイシングテープ１７を介してウェーハ１１の裏面１１ｂ側を吸引保持する（保持ステップＳ２０）。保持ステップＳ２０の後、撮像ユニット（不図示）を用いて表面１１ａの画像を取得し、アライメントを行う。
そして、一の方向に沿う分割予定ライン１３がＸ軸方向と略平行になる様に、回転駆動源２８等を用いてチャックテーブル２２の向きを調整する。その後、各分割予定ライン１３に沿ってレーザービームＬを照射するレーザービーム照射ステップＳ３０を行う。
加工条件は、ウェーハ１１の厚さ、種類等に応じて予め決定されていることが通常であるが、決定されている加工条件をそのまま採用すると、比較的厚いウェーハ１１では、ウェーハ１１の全体において、ウェーハ１１が完全には切断されていない未貫通領域が発生する場合がある。
また、比較的薄いウェーハ１１では、ウェーハ１１が切断された後、ダイシングテープ１７が溶融し、溶融残渣が保持板２４の一面２４ａに貼り付く場合がある。そこで、レーザービーム照射ステップＳ３０においては、まず、少なくとも１つの分割予定ライン１３に対してレーザー加工を施すことにより適正条件選定ステップＳ３２を行う。
第１の実施形態の適正条件選定ステップＳ３２では、例えば、一のロットで加工された２５枚のウェーハ１１のうち、まず、１つ目のウェーハ１１に対して適正条件選定ステップＳ３２を行うことで、予め決定されている加工条件よりも更に適正な加工条件を選定する。
なお、第１の実施形態の様に複数のウェーハ１１のうち１つのウェーハ１１を用いて適正な加工条件を選定することに代えて、レーザー加工を施す各ウェーハ１１に対して適正条件選定ステップＳ３２を行ってもよい。
各ウェーハ１１に対して適正条件選定ステップＳ３２を行えば、複数のウェーハ１１のうち１つのウェーハ１１のみに対して適正条件選定ステップＳ３２を行う場合に比べて、加工に要する時間は長くなるが、加工条件をウェーハ１１毎に最適化できる。
第１の実施形態の適正条件選定ステップＳ３２では、加工送り速度を一定として、レーザービームＬの平均出力を段階的に高出力化する。これにより、光検知ユニット３８がレーザービームＬを検知するまで、ウェーハ１１を貫通しない加工条件から、貫通する加工条件へと、加工条件を段階的に変化させる。加工条件は、例えば以下の通りである。
レーザー媒質 ：Ｎｄ：ＹＡＧ
波長 ：３５５ｎｍ
平均出力 ：５．０Ｗ（ウェーハ１１への照射開始時）
平均出力の変化：０．１ｓ毎に０．１Ｗ上昇（即ち、１．０Ｗ／ｓ）
繰り返し周波数：２０ｋＨｚ
集光スポット径：５．０μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒（一定値）
図５（Ａ）から図５（Ｃ）は、１つの分割予定ライン１３に沿って加工する際に、適正条件選定ステップＳ３２を行う様子を示す。なお、矢印の向きは、チャックテーブル２２を移動させる方向を示し、矢印の長さは、加工送り速度の大きさに対応する。
適正条件選定ステップＳ３２では、まず、１つの分割予定ライン１３のＸ軸方向の一端部にレーザービームＬの集光点Ｐを位置付ける。次いで、移動テーブル１６を加工送りすることで、レーザービームＬの集光点Ｐと、チャックテーブル２２とをＸ軸方向（所定方向）に相対的に移動させる。
これにより、加工位置を変えながら、当該１つの分割予定ライン１３に沿ってレーザービームＬを照射してアブレーション加工を行う。図５（Ａ）は、第１の平均出力（約５．０Ｗ）でレーザー加工を行う様子を示す図である。
図５（Ｂ）は、第２の平均出力（約５．１Ｗ）でレーザー加工を行う様子を示す図である。アブレーション加工によりウェーハ１１に形成される加工溝１１ｃの深さは、平均出力が高くなるにつれて徐々に深くなる。
図５（Ｃ）は、第３の平均出力（約５．３Ｗ）でレーザー加工を行い、レーザービームＬがウェーハ１１を貫通した様子を示す図である。レーザービームＬがウェーハ１１を貫通し、光検知ユニット３８がそのレーザービームＬを検知すると、制御ユニット４０は、そのタイミングでの集光器３２のＸＹ座標を記憶すると共に、レーザービームＬの平均出力を固定する。
そして、固定された平均出力で、１つの分割予定ライン１３のＸ軸方向の他端部まで加工溝１１ｃを形成する。制御ユニット４０は、光検知ユニット３８でレーザービームＬを検知したタイミングでの平均出力を、適正な加工条件の平均出力として選定し、記憶する。
なお、本明細書では、光検知ユニット３８で受光するレーザービームＬのパワー（Ｗ）又は光量が所定の閾値を超えたときに、光検知ユニット３８がレーザービームＬを検知したと表現する。
所定の閾値は、厚さの面内バラつきに起因して、ウェーハ１１の局所的に薄い領域をレーザービームＬが偶然貫通した場合に、この貫通したタイミングでの加工条件を選定しないことを目的として適宜設定される。
なお、一の方向に沿う複数の分割予定ライン１３のうちウェーハ１１の外周部側に位置する比較的短い分割予定ライン１３で適正条件選定ステップＳ３２を行ってもよく、ウェーハ１１の中心部側に位置する比較的長い分割予定ライン１３で適正条件選定ステップＳ３２を行ってもよい。
適正条件選定ステップＳ３２は、１つの分割予定ライン１３で行われることが好ましいが、１つ目の分割予定ライン１３で光検知ユニット３８がレーザービームＬを検知しなかった場合には、１つ目とは異なる２つ目の分割予定ライン１３で適正条件選定ステップＳ３２を行ってもよい。
この様に、２つ以上の分割予定ライン１３において適正条件選定ステップＳ３２を行ってもよいが、第１の実施形態では、１つの分割予定ライン１３で適正条件選定ステップＳ３２を行う。
適正条件選定ステップＳ３２を行った１つの分割予定ライン１３において、Ｘ軸方向の他端部まで加工溝１１ｃを形成した後、移動テーブル１６を所定長さだけ割り出し送りする。次いで、この分割予定ライン１３にＹ軸方向で隣接する他の分割予定ライン１３に対して、選定された加工条件でレーザー加工を施す。
選定された加工条件でレーザー加工を行うことで、ウェーハ１１の厚さに応じた適正な加工条件を選定できるので、ウェーハ１１全体における未貫通領域の発生や、チャックテーブル２２への溶融残渣の貼り付きを防止できる。
適正条件選定ステップＳ３２でレーザー加工した分割予定ライン１３とは異なる一の方向に沿う全ての分割予定ライン１３に沿って、選定された加工条件でレーザー加工を施した後、チャックテーブル２２を９０度回転させる。
そして、一の方向と直交する他の方向に沿う各分割予定ライン１３に沿って、選定された加工条件でレーザー加工を行う。これにより、ウェーハ１１は、複数のデバイスチップ２３（図６参照）に分割される（分割ステップＳ３４）。
図６は、分割ステップＳ３４後における複数のデバイスチップ２３等の斜視図である。なお、図６では、便宜的に、１つのデバイスチップ２３を拡大して示す。
第１の実施形態では、分割ステップＳ３４の後、適正条件選定ステップＳ３２で形成された分割予定ライン１３の未貫通領域１１ｄ（図５（Ｃ）参照）に、レーザービームＬを再度照射する（再照射ステップＳ４０）。
未貫通領域１１ｄは、適正条件選定ステップＳ３２が行われた１つの分割予定ライン１３のうち、レーザービームＬの照射開始時から、ウェーハ１１を貫通したレーザービームＬを光検知ユニット３８が検知する時まで、の間に形成されている。
未貫通領域１１ｄでは、ウェーハ１１の厚さ方向において９０％以上９８％以下が既に除去されているので、再照射ステップＳ４０では、アブレーション加工が可能な程度に高く、且つ、ダイシングテープ１７を溶融しない程度に低くなる様に、平均出力を調整する。
第１の実施形態では、ウェーハ１１の厚さに応じた適正な加工条件を選定できるので、ウェーハ１１全体における未貫通領域１１ｄの発生や、チャックテーブル２２への溶融残渣の貼り付きを防止できる。
また、残りの２４枚のウェーハ１１に対して、その選定された加工条件でレーザー加工を行うことで、残りの２４枚のウェーハ１１でも、ウェーハ１１全体における未貫通領域１１ｄの発生や、溶融残渣の一面２４ａへの貼り付きを防止できる。
次に、第１の実施形態の変形例について説明する。図７（Ａ）は、第１変形例に係るウェーハ１１の加工方法のフロー図であり、図７（Ｂ）は、第２変形例に係るウェーハ１１の加工方法のフロー図である。
第１変形例では、拡張装置４２（図８（Ａ）参照）を用いて、再照射ステップＳ４０の後にテープ拡張ステップＳ５０を行う。これに対して、第２変形例では、分割ステップＳ３４の後に再照射ステップＳ４０を経ずにテープ拡張ステップＳ５０を行う。
図８（Ａ）は、拡張装置４２等の一部断面側面図である。拡張装置４２は、ウェーハ１１の径よりも大きい径を有する円筒状のドラム４４を有する。ドラム４４の上端部には、ドラム４４の周方向に沿って略等間隔に複数のコロ４６が設けられている。
ドラム４４の径方向においてドラム４４の外側には、円環状のフレーム支持台４８が設けられている。フレーム支持台４８の上面側には、フレーム支持台４８に載置されたウェーハユニット２１のフレーム１９をそれぞれ挟持する複数のクランプ５０が設けられている。
また、フレーム支持台４８は、フレーム支持台４８の周方向に沿って略等間隔に配置された複数の脚部５２で支持されている。各脚部５２は、エアシリンダ等の昇降機構により、昇降可能である。
テープ拡張ステップＳ５０では、図８（Ａ）に示す様に、ドラム４４の上端とフレーム支持台４８の上面とを略同じ高さ位置にした上で、レーザービーム照射ステップＳ３０後のウェーハユニット２１を、ドラム４４及びフレーム支持台４８に載置する。
次いで、各昇降機を作動させ脚部５２を引き下げると、フレーム支持台４８がドラム４４に対して引き下げられる。これにより、図８（Ｂ）に示す様に、ダイシングテープ１７が径方向に拡張されると共に、各デバイスチップ２３の間隔が広げられる。図８（Ｂ）は、テープ拡張ステップＳ５０を示す図である。
再照射ステップＳ４０を経ても未貫通領域１１ｄが完全には貫通しなかった場合（図７（Ａ）の第１変形例）や、分割ステップＳ３４後に再照射ステップＳ４０を経ていない場合（図７（Ｂ）の第２変形例）、テープ拡張ステップＳ５０で未貫通領域１１ｄを分割できる。
テープ拡張ステップＳ５０では、分割ステップＳ３４及び／又は再照射ステップＳ４０を経たウェーハ１１における未分割領域を分割することで、ウェーハ１１を複数のデバイスチップ２３に分割できる。また、デバイスチップ２３間の間隔を広げることで、間隔を広げない場合と比較して、デバイスチップ２３のピックアップが容易になる。
次に、図９（Ａ）から図９（Ｃ）を参照し、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、適正条件選定ステップＳ３２が第１の実施形態と異なる。第２の実施形態の適正条件選定ステップＳ３２では、集光点Ｐとチャックテーブル２２とを相対的にＸ軸方向に沿って移動させるに伴い、加工送り速度を段階的に低速化する。
加工送り速度を低くするほど、パルス状のレーザービームＬの集光スポットの重なり面積の割合（重なり率、オーバラップ率等とも称される）が高くなる。それゆえ、レーザービームＬがウェーハ１１を貫通しない加工条件から、レーザービームＬがウェーハ１１を貫通する加工条件へと、加工条件を変更できる。加工条件は、例えば以下の通りである。
レーザー媒質 ：Ｎｄ：ＹＡＧ
波長 ：３５５ｎｍ
平均出力 ：５．０Ｗ（一定値）
繰り返し周波数 ：２０ｋＨｚ
集光スポット径 ：５．０μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒（ウェーハ１１への照射開始時）
加工送り速度の変化：０．１ｓ毎に０．２ｍｍ／ｓ低下（即ち、－２．０ｍｍ／ｓ）
図９（Ａ）は、第１の加工送り速度（約１００ｍｍ／ｓ）でレーザー加工を行う様子を示す図であり、図９（Ｂ）は、第２の加工送り速度（約９８ｍｍ／ｓ）でレーザー加工を行う様子を示す図である。
図９（Ｃ）は、第３の加工送り速度（約９６ｍｍ／ｓ）でレーザー加工を行い、レーザービームＬがウェーハ１１を貫通した様子を示す図である。なお、図９（Ａ）から図９（Ｃ）において、矢印の向きは、チャックテーブル２２を移動させる方向を示し、矢印の長さは、加工送り速度の大きさに対応する。
レーザービームＬがウェーハ１１を貫通し、光検知ユニット３８がそのレーザービームＬを検知すると、制御ユニット４０は、そのタイミングでの集光器３２のＸＹ座標を記憶すると共に、加工送り速度を固定する。
そして、固定された加工送り速度で、１つの分割予定ライン１３のＸ軸方向の他端部まで加工溝１１ｃを形成する。制御ユニット４０は、光検知ユニット３８でレーザービームＬを検知したタイミングでの加工送り速度を、適正な加工条件の加工送り速度として選定し、記憶する。
適正条件選定ステップＳ３２を行った１つの分割予定ライン１３において、Ｘ軸方向の他端部まで加工溝１１ｃを形成した後、移動テーブル１６を所定長さだけ割り出し送りする。
次いで、この分割予定ライン１３にＹ軸方向で隣接する他の分割予定ライン１３に対して、選定された加工条件でレーザー加工を施す。同様にして、他の分割予定ライン１３も適正条件選定ステップＳ３２で選定された加工送り速度で加工する。
第２の実施形態でも、ウェーハ１１の厚さに応じた適正な加工条件を選定できるので、ウェーハ１１全体における未貫通領域１１ｄの発生や、チャックテーブル２２への溶融残渣の貼り付きを防止できる。
なお、第２の実施形態でも、一のロットで加工された２５枚のウェーハ１１のうち、まず、１つ目のウェーハ１１に対して適正条件選定ステップＳ３２ってよく、レーザー加工を施す各ウェーハ１１に対して適正条件選定ステップＳ３２を行ってもよい。
また、第２の実施形態でも、上述の第１変形例及び第２変形例で記載した様に、テープ拡張ステップＳ５０を行ってよい。その他、上述の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。
例えば、ウェーハ１１の厚さが５０μｍ以下である場合には、１つの分割予定ライン１３の一端部から他端部まで上述のレーザービームＬを１度照射すること（つまり、集光点Ｐを一度通過させること（即ち、１パス））でウェーハ１１を切断できる。
しかし、ウェーハ１１の厚さが５０μｍ超である場合には、ウェーハ１１を切断するためには、１つの分割予定ライン１３に沿って集光点Ｐを二度以上通過させる（即ち、２パス以上の）レーザー加工が必要になる場合がある。この２パス以上のレーザー加工が必要になる場合にも、上述の各実施形態及び各変形例を適用できる。
具体的には、ウェーハ１１をＮパス（但し、Ｎは２以上の自然数）のレーザー加工で切断する場合には、１パス目から（Ｎ－１）パス目までは、ウェーハ１１の厚さ、種類等に応じて予め決定されている加工条件で、各分割予定ライン１３に沿ってレーザー加工を施す。
その後、Ｎパス目のレーザー加工を行う際に、少なくとも１つの分割予定ライン１３に対して上述の適正条件選定ステップＳ３２を行う。例えば、１つの分割予定ライン１３に対して適正条件選定ステップＳ３２を行う。これにより、予め決定されている加工条件よりも更に適正な加工条件を選定する。
その後、移動テーブル１６を所定長さだけ割り出し送りし、加工済の１つの分割予定ライン１３にＹ軸方向で隣接する他の分割予定ライン１３に対して、適正条件選定ステップＳ３２にて選定された加工条件で、Ｎパス目のレーザー加工を施す。
同様にして、一の方向に沿う残り全ての分割予定ライン１３に沿って、適正条件選定ステップＳ３２にて選定された加工条件で、Ｎパス目のレーザー加工を施した後、チャックテーブル２２を９０度回転させる。
そして、一の方向と直交する他の方向に沿う各分割予定ライン１３に沿って、同様に、適正条件選定ステップＳ３２にて選定された加工条件で、Ｎパス目のレーザー加工を施す。これにより、ウェーハ１１を複数のデバイスチップ２３に分割できると共に、ウェーハ１１全体における未貫通領域の発生や、チャックテーブル２２への溶融残渣の貼り付きを防止できる。
ところで、例えば、テープ貼り付けステップＳ１０の後、且つ、保持ステップＳ２０の前に、水溶性樹脂を有する保護膜（不図示）を表面１１ａに一様に形成し、次いで、レーザービーム照射ステップＳ３０を行うこともできる。
保護膜を形成した状態でアブレーション加工を行うことで、ウェーハ１１の溶融物（デブリ）が表面１１ａに固着することを防止できると共に、アブレーション加工後には保護膜を洗浄してデブリと共に除去できる。
２：レーザー加工装置、４：基台、６：ガイドレール、８：Ｙ軸方向移動板
１０：ねじ軸、１２：Ｙ軸方向駆動源、１４：ガイドレール
１１：ウェーハ、１１ａ：表面、１１ｂ：裏面、１１ｃ：加工溝、１１ｄ：未貫通領域
１３：分割予定ライン、１５：デバイス、１７：ダイシングテープ、１９：フレーム
１６：移動テーブル、１６ａ：天板、１６ｂ：側板、１６ｃ：底板、１６ｄ：空間
１８：ねじ軸、２０：Ｘ軸方向駆動源、２２：チャックテーブル
２１：ウェーハユニット、２３：デバイスチップ
２４：保持板、２４ａ：一面、２４ｂ：他面
２４ｃ１：第１吸引路、２４ｃ２：第２吸引路、２４ｃ３：中心、２４ｄ：開口部
２４ｅ：外周吸引路、２６：枠体、２６ａ：プーリー部
２８：回転駆動源、２８ａ：プーリー、２８ｂ：無端ベルト
３０：レーザービーム照射ユニット、３２：集光器、３４：光検知機構、３６：アーム
３８：光検知ユニット、４０：制御ユニット、４２：拡張装置
４４：ドラム、４６：コロ、４８：フレーム支持台、５０：クランプ、５２：脚部
Ｌ：レーザービーム、Ｐ：集光点
Ｓ１０：テープ貼り付けステップ、Ｓ２０：保持ステップ
Ｓ３０：レーザービーム照射ステップ
Ｓ３２：適正条件選定ステップ、Ｓ３４：分割ステップ
Ｓ４０：再照射ステップ、Ｓ５０：テープ拡張ステップ

Claims (5)

  1. 表面に格子状に設定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の各々にデバイスが形成されたウェーハの各分割予定ラインに沿って、該ウェーハに吸収される波長を有するパルス状のレーザービームを照射して、該ウェーハを複数のデバイスチップに分割するウェーハの加工方法であって、
    該表面とは反対側に位置する該ウェーハの裏面にテープの中央部を貼り付けると共に、該テープの外周部に環状のフレームの一面を貼り付けるテープ貼り付けステップと、
    該テープ貼り付けステップの後、該レーザービームに対して透過性を有するチャックテーブルで、該テープを介して該ウェーハを吸引保持する保持ステップと、
    該保持ステップの後、該レーザービームの集光点と該チャックテーブルとを所定方向に相対的に移動させることで加工位置を変えながら、該複数の分割予定ラインに沿って該レーザービームを照射するレーザービーム照射ステップと、を備え、
    該レーザービーム照射ステップは、
    少なくとも１つの分割予定ラインに沿って加工する際に、該チャックテーブルに対して該ウェーハとは反対側に配置される光検知ユニットが該ウェーハを貫通した該レーザービームを検知するまで、該ウェーハを貫通しない加工条件から該ウェーハを貫通する加工条件へと加工条件を段階的に変更することで、該ウェーハを貫通した該レーザービームを該光検知ユニットが検知したときの加工条件を適正な加工条件と選定する適正条件選定ステップと、
    該適正条件選定ステップで選定された加工条件を使用して、該少なくとも１つの分割予定ラインとは異なる他の分割予定ラインに沿って該レーザービームを照射することで該ウェーハを該複数のデバイスチップに分割する分割ステップと、
    を含むことを特徴とするウェーハの加工方法。
  2. 該適正条件選定ステップは、
    該所定方向の相対的な移動に伴ない、平均出力を段階的に高出力化することにより、該ウェーハを貫通しない加工条件から該ウェーハを貫通する加工条件へと、加工条件を変更することを含むことを特徴とする請求項１に記載のウェーハの加工方法。
  3. 該適正条件選定ステップは、
    該所定方向の相対的な移動に伴ない、加工送り速度を段階的に低速化することにより、該ウェーハを貫通しない加工条件から該ウェーハを貫通する加工条件へと、加工条件を変更することを含むことを特徴とする請求項１に記載のウェーハの加工方法。
  4. 該適正条件選定ステップにおいて、該光検知ユニットが該ウェーハを貫通した該レーザービームを検知するまでの間に形成された未貫通領域に、該レーザービームを再度照射する再照射ステップを更に備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のウェーハの加工方法。
  5. 該レーザービーム照射ステップの後、該テープを拡張するテープ拡張ステップを更に備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のウェーハの加工方法。
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