JP2023170987A - チップの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】多角形状のデバイスチップの端材を確実に分割しつつ、デバイスを破損するリスクを低減することができるチップの製造方法を提供すること。【解決手段】チップの製造方法は、第一の分割予定ラインと、第一の分割予定ラインと直交する第二の分割予定ラインと、第一の分割予定ラインおよび第二の分割予定ラインによって区画される四角形状の中間チップから第一の角部を切り取るための第三の分割予定ラインと、隣り合う中間チップの第一の角部に隣接する第二の角部を中間チップから切り取るための第四の分割予定ラインと、を備える被加工物を準備する準備ステップ1と、第一の角部と第二の角部との間に存在する第一の分割予定ラインまたは第二の分割予定ラインを除いて各々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2と、各々の分割予定ラインに沿って分割し最終チップを製造する分割ステップ3と、を有する。【選択図】図1

Description

本発明は、チップの製造方法に関する。
半導体デバイスは、従来、デバイスが形成されたウエーハを、格子状に設定された分割予定ラインに沿って縦方向および横方向に切断することで、正方形または長方形のチップに切り取られることが一般的であった。しかしながら、近年では、半導体デバイスの小型化や高性能化等の目的で、外形が多角形状であるデバイスチップの開発が進められている(特許文献1、2参照)。
例えば、製品に組み込む際に隣接する部品の邪魔にならないように、正方形または長方形のチップの角部を切り取って五角形や六角形のデバイスチップが形成される場合がある。ウエーハに対して加工を施しデバイスチップを製造する際には、一方の面にテープが貼り付けられ保持テーブルに保持されたウエーハに対して、レーザービームの集光点を相対移動させながら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加工装置が用いられる(特許文献3参照)。レーザー加工装置は、レーザービームの照射と非照射を容易に切り替えることが可能であるため、上述したデバイスチップのように分割予定ラインが非連続に形成されている場合にも好適に加工が可能である。
特開2001-021839号公報 特開2010-040648号公報 特開2017-162981号公報
ところが、こうしたウエーハの全ての分割予定ラインに対して加工を施すと、多くの端材が発生する。この端材のサイズが小さい場合、うまく分割できずデバイスにくっついた状態になったり、うまく分割できたとしても、テープとの接触面積が小さいためテープから剥がれ落ちてデバイスに傷を付けたりする可能性がある。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、多角形状のデバイスチップの端材を確実に分割しつつ、デバイスを破損するリスクを低減することができるチップの製造方法を提供することである。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のチップの製造方法は、被加工物を加工して最終チップを製造するチップの製造方法であって、分割予定ラインが形成された被加工物を準備する準備ステップと、該被加工物に形成された分割予定ラインに沿ってレーザービームを照射して加工を施すレーザービーム照射ステップと、該レーザービーム照射ステップで加工された該被加工物に対して外力を付与して該分割予定ラインに沿って分割し最終チップを製造する分割ステップと、を有し、該分割予定ラインは、第一の分割予定ラインと、該第一の分割予定ラインと直交する第二の分割予定ラインと、該第一の分割予定ラインおよび該第二の分割予定ラインによって区画される四角形状の中間チップから第一の角部を切り取るための第三の分割予定ラインと、該第三の分割予定ラインによって切り取られる該第一の角部とは異なる第二の角部を該中間チップから切り取るための第四の分割予定ラインと、を含み、該中間チップに形成される第一の角部と、該中間チップと隣り合う中間チップに形成される第二の角部とは、該第一の分割予定ラインまたは該第二の分割予定ラインを挟んで隣接して形成され、該レーザービーム照射ステップでは、該第一の角部と、該第一の角部と隣接して形成される該第二の角部と、の間に存在する該第一の分割予定ラインまたは該第二の分割予定ラインに対してはレーザービームを照射しないように設定することで、該第一の角部と該第二の角部とを分離せず一体化して切り出すことを特徴とする。
該チップの製造方法において、該レーザービーム照射ステップは、該中間チップに形成された第一の角部と、該中間チップと隣り合う中間チップに形成された第二の角部と、の間に存在する第一の分割予定ラインまたは第二の分割予定ラインを除いて、第一の分割予定ラインおよび第二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、該第一の分割予定ラインおよび該第二の分割予定ラインに対して加工を施す第一のレーザービーム照射ステップと、非連続に設定された該第三の分割予定ラインおよび該第四の分割予定ラインに沿って間欠的にレーザービームを照射することで、該第三の分割予定ラインおよび該第四の分割予定ラインに対して加工を施す第二のレーザービーム照射ステップと、を含んでもよい。
該チップの製造方法において、該第一のレーザービーム照射ステップおよび該第二のレーザービーム照射ステップは、該被加工物に対して透過性を有する波長のレーザービームを照射することで該被加工物の内部に改質層を形成する改質層形成ステップを含んでもよい。
該チップの製造方法において、該第一のレーザービーム照射ステップおよび該第二のレーザービーム照射ステップは、該被加工物に対して吸収性を有する波長のレーザービームを照射することで該被加工物の表面に加工溝を形成する加工溝形成ステップを含んでもよい。
本発明は、多角形状のデバイスチップの端材を確実に分割しつつ、デバイスを破損するリスクを低減することができる。
図1は、実施形態に係るチップの製造方法の流れを示すフローチャートである。 図2は、図1に示す準備ステップで準備する被加工物の一例を示す斜視図である。 図3は、図2に示す被加工物の一部を拡大して示す平面図である。 図4は、図1に示すレーザービーム照射ステップの一状態を示す斜視図である。 図5は、図1に示すレーザービーム照射ステップにおける被加工物の分割予定ラインを示す平面図である。 図6は、図1に示す分割ステップの一状態を一部断面で示す側面図である。 図7は、図6の後の一状態を一部断面で示す側面図である。 図8は、図7における被加工物の一部を拡大して示す平面図である。 図9は、比較例のチップの製造方法における分割予定ラインを示す平面図である。 図10は、比較例のチップの製造方法における分割ステップ後の被加工物の一部を拡大して示す平面図である。
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換または変更を行うことができる。
〔実施形態〕
本発明の実施形態に係るチップの製造方法について、図面に基づいて説明する。図1は、実施形態に係るチップの製造方法の流れを示すフローチャートである。チップの製造方法は、図1に示すように、準備ステップ1と、レーザービーム照射ステップ2と、分割ステップ3と、を含む。
(準備ステップ1)
図2は、図1に示す準備ステップ1で準備する被加工物10の一例を示す斜視図である。図3は、図2に示す被加工物10の一部を拡大して示す平面図である。被加工物10は、シリコン(Si)、サファイア(Al)、ガリウムヒ素(GaAs)または炭化ケイ素(SiO)等を基板とする円板状の半導体ウエーハ、光デバイスウエーハ等のウエーハである。
図2に示すように、被加工物10は、基板の表面に複数の分割予定ライン20が形成される。分割予定ライン20は、第一の分割予定ライン21と、第二の分割予定ライン22と、第三の分割予定ライン23と、第四の分割予定ライン24と、を含む。第二の分割予定ライン22は、第一の分割予定ライン21と直交する。格子状に形成される第一の分割予定ライン21および第二の分割予定ライン22によって、四角形状の中間チップ11が区画される。
第三の分割予定ライン23は、中間チップ11から第一の角部12を切り取るための分割予定ライン20である。第一の角部12は、第一の分割予定ライン21と第二の分割予定ライン22とが交差する中間チップ11の角部のうち、いずれか1つの角部を含む直角三角形状である。第四の分割予定ライン24は、中間チップ11から第二の角部13を切り取るための分割予定ライン20である。第二の角部13は、中間チップ11の角部のうち、第三の分割予定ライン23によって切り取られる第一の角部12とは異なる角部を含む直角三角形状である。
中間チップ11に形成される第一の角部12と、当該中間チップ11と隣り合う中間チップ11に形成される第二の角部13とは、第一の分割予定ライン21または第二の分割予定ライン22を挟んで隣接して形成される。実施形態では、第二の分割予定ライン22を挟んで隣接して形成される。
被加工物10は、各々の分割予定ライン20によって区画された領域にデバイスが形成されている。デバイスは、例えば、IC(Integrated Circuit)、またはLSI(Large Scale Integration)等の集積回路、CCD(Charge Coupled Device)、またはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等のイメージセンサである。
実施形態において、被加工物10は、分割予定ライン20に沿って内部に改質層15(図6等参照)が形成される。改質層15とは、密度、屈折率、機械的強度またはその他の物理的特性が周囲のそれとは異なる状態になった領域のことを意味する。改質層15は、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域、およびこれらの領域が混在した領域等である。改質層15は、被加工物10の他の部分よりも機械的な強度等が低い。
被加工物10は、分割予定ライン20に形成された改質層15に沿って個々のデバイスに分割されて、最終チップ14に製造される。最終チップ14は、正方形状である中間チップ11の隣接する二つの角部を切り取られた六角形状である。
(レーザービーム照射ステップ2)
図4は、図1に示すレーザービーム照射ステップ2の一状態を示す斜視図である。図5は、図1に示すレーザービーム照射ステップ2における被加工物10の分割予定ライン20を示す平面図である。レーザービーム照射ステップ2は、被加工物10に形成された各々の分割予定ライン20に沿ってレーザービーム45を照射して加工を施すステップである。
図4に示すように、実施形態のレーザービーム照射ステップ2では、レーザー加工装置40によるステルスダイシング加工によって、被加工物10の表面(上面)側から分割予定ライン20に沿ってレーザービーム45を内部に照射して改質層15(図6参照)を形成する。実施形態のレーザービーム45は、被加工物10に対して透過性を有する波長のレーザービームである。レーザー加工装置40は、チャックテーブル41と、レーザービーム照射ユニット42と、撮像ユニット43と、チャックテーブル41とレーザービーム照射ユニット42とを相対的に移動させる不図示の移動ユニットと、を備える。
実施形態のレーザービーム照射ステップ2では、被加工物10を環状のフレーム30およびテープ31に支持した状態でレーザー加工装置40に固定させる。フレーム30は、金属または樹脂で形成され、被加工物10の外径より大きな開口を有する環状の板状である。テープ31は、エキスパンド性を有し、フレーム30の開口より外径が大きなシート状である。テープ31は、例えば、エキスパンド性を有する合成樹脂で構成された基材層と、基材層に積層されかつエキスパンド性および粘着性を有する合成樹脂で構成された糊層と、を含む。
テープ31は、フレーム30の開口を覆うように、フレーム30の裏面側に貼着される。被加工物10は、フレーム30の開口の所定の位置に位置決めされて裏面(下面)側がテープ31に貼着することによって、フレーム30およびテープ31に固定される。レーザービーム照射ステップ2では、テープ31を介して被加工物10の裏面側をチャックテーブル41に吸引保持する。
レーザービーム照射ステップ2では、次に、移動ユニットによってチャックテーブル41を加工位置まで移動させる。次に、撮像ユニット43で被加工物10を撮像することによって、分割予定ライン20を検出する。分割予定ライン20が検出されたら、被加工物10の分割予定ライン20と、レーザービーム照射ユニット42の照射部との位置合わせを行うアライメントを遂行する。
レーザービーム照射ステップ2では、次に、第一のレーザービーム照射ステップとして、第一の分割予定ライン21および第二の分割予定ライン22に対して加工を施す。具体的には、被加工物10の表面側から、第一の分割予定ライン21および第二の分割予定ライン22に沿ってレーザービーム45が照射されるよう、レーザービーム45を照射しながら、レーザービーム照射ユニット42に対してチャックテーブル41を相対的に移動させる。
この際、第一のレーザービーム照射ステップでは、被加工物10の第一の角部12と、この第一の角部12と隣接して形成される第二の角部13と、の間に存在する第一の分割予定ライン21または第二の分割予定ライン22(実施形態では、第二の分割予定ライン22)である非照射部22-1に対してはレーザービーム45を照射しないように予め設定している。非照射部22-1に対してレーザービーム45を照射しないとは、チャックテーブル41とレーザービーム照射ユニット42の照射部とを相対的に移動させる際、レーザービーム照射ユニット42の照射部が非照射部22-1に向いている間はレーザービーム45の照射を規制し、非照射部22-1にレーザービーム45が照射されるのを避けることである。
レーザービーム照射ステップ2では、次に、第二のレーザービーム照射ステップとして、第三の分割予定ライン23および第四の分割予定ライン24に対して加工を施す。具体的には、被加工物10の表面から、非連続に設定された第三の分割予定ライン23および第四の分割予定ライン24に沿って間欠的にレーザービーム45が照射されるよう、レーザービーム45を照射しながら、レーザービーム照射ユニット42に対してチャックテーブル41を相対的に移動させる。
すなわち、第二のレーザービーム照射ステップでは、第三の分割予定ライン23が延びる方向にレーザービーム照射ユニット42に対してチャックテーブル41を相対的に移動させながら、レーザービーム45を照射する。この際、第一の角部12を切り取るための第三の分割予定ライン23の延長部分である非照射部23-1に対してはレーザービーム45を照射せず、第三の分割予定ライン23に対してはレーザービーム45を照射するように、レーザービーム45を間欠的に照射する。
また、第二のレーザービーム照射ステップでは、第四の分割予定ライン24が延びる方向にレーザービーム照射ユニット42に対してチャックテーブル41を相対的に移動させながら、レーザービーム45を照射する。この際、第二の角部13を切り取るための第四の分割予定ライン24の延長部分である非照射部24-1に対してはレーザービーム45を照射せず、第四の分割予定ライン24に対してはレーザービーム45を照射するように、レーザービーム45を間欠的に照射する。
実施形態の第一のレーザービーム照射ステップおよび第二のレーザービーム照射ステップを含むレーザービーム照射ステップ2では、被加工物10に対して透過性を有する波長のパルス状のレーザービーム45を、被加工物10の内部に集光点を位置付けて照射する。これにより、被加工物10の内部に分割予定ライン20に沿った改質層15が形成される。
(分割ステップ3)
図6は、図1に示す分割ステップ3の一状態を一部断面で示す側面図である。図7は、図6の後の一状態を一部断面で示す側面図である。図8は、図7における被加工物10の一部を拡大して示す平面図である。分割ステップ3は、レーザービーム照射ステップ2で加工された被加工物10に対して外力を付与して各々の分割予定ライン20に沿って分割し最終チップ14を製造するステップである。
図6および図7に示すように、実施形態の分割ステップ3では、拡張装置50がテープ31に放射方向に外力を与えることによって被加工物10を分割する。拡張装置50は、チャックテーブル51と、クランプ部材52と、昇降ユニット53と、突き上げ部材54と、コロ部材55と、を備える。突き上げ部材54は、チャックテーブル51の外周かつ同軸に設けられる円筒形状である。コロ部材55は、チャックテーブル51の保持面と同一平面上または僅かに上方、かつ突き上げ部材54の上端に、回転自在に設けられる。
図6に示すように、分割ステップ3では、まず、テープ31を介して被加工物10の裏面側をチャックテーブル51の保持面に載置し、フレーム30の外周部をクランプ部材52で固定する。この際、コロ部材55は、フレーム30の内縁と被加工物10の外縁との間のテープ31に当接する。
図7に示すように、分割ステップ3では、次に、昇降ユニット53によって、チャックテーブル51および突き上げ部材54を一体的に上昇させる。この際、テープ31は、外周部がフレーム30を介してクランプ部材52で固定されているため、フレーム30の内縁と被加工物10の外縁との間の部分が面方向に拡張される。さらに、突き上げ部材54の上端に設けられたコロ部材55がテープ31との摩擦を緩和する。
分割ステップ3では、テープ31の拡張の結果、テープ31に放射状に引張力が作用する。テープ31に放射状の引張力が作用すると、図7および図8に示すように、テープ31が貼着された被加工物10が、分割予定ライン20に沿った改質層15を破断起点にして分割されて、最終チップ14および端材16に個片化される。端材16は、図8に示すように、第一の角部12と第二の角部13とが分離せず一体化した状態で切り出される。被加工物10が最終チップ14に分割された後は、例えば、ピックアップ工程において、周知のピッカーでテープ31から最終チップ14がピックアップされる。
〔比較例〕
図9は、比較例のチップの製造方法における分割予定ライン20-1を示す平面図である。図10は、比較例のチップの製造方法における分割ステップ3後の被加工物10の一部を拡大して示す平面図である。
比較例の分割予定ライン20-1は、第一の分割予定ライン21と、第二の分割予定ライン22-2と、第三の分割予定ライン23と、第四の分割予定ライン24と、を含む。比較例の第一の分割予定ライン21、第三の分割予定ライン23、および第四の分割予定ライン24は、実施形態の第一の分割予定ライン21、第三の分割予定ライン23、および第四の分割予定ライン24と同様である。比較例の第二の分割予定ライン22-2は、実施形態の第二の分割予定ライン22と比較して、非照射部22-1(図5参照)を有さない点で異なる。
すなわち、比較例のレーザービーム照射ステップ2では、第一のレーザービーム照射ステップでは、被加工物10の第一の角部12と、この第一の角部12と隣接して形成される第二の角部13と、の間に存在する第二の分割予定ライン22-2にも、レーザービーム45を照射する。これにより、被加工物10の第一の角部12と、この第一の角部12と隣接して形成される第二の角部13と、の間に存在する第二の分割予定ライン22-2に相当する被加工物10の内部にも改質層15が形成される。
比較例の被加工物10は、図10に示すように、分割ステップ3で個々の最終チップ14に分割される際、第一の角部12と、第一の角部12と隣接して形成される第二の角部13と、の間も改質層15に沿って破断される。このように、比較例の端材は、第一の角部12と第二の角部13とが互いに分離した状態で切り出されるため、第一の角部12および第二の角部13が分離せず一体で切り出される実施形態の端材16より小さい。
以上説明したように、実施形態に係るチップの製造方法は、端材となる中間チップ11の第一の角部12および第二の角部13について、隣接する第一の角部12および第二の角部13の間に設定された分割予定ライン20(第一の分割予定ライン21または第二の分割予定ライン22)にはレーザービーム45を照射しない。このように、隣接する第一の角部12および第二の角部13を分離せず一体化した状態になるように最終チップ14を切り出すことにより、全ての分割予定ライン20に対してレーザービーム45を照射して加工を施した場合と比較して、端材16のサイズを大きくすることが可能となる。したがって、レーザー加工後のエキスパンド時の分割性が向上するだけでなく、テープ31との接触面積を増やすことが可能となるため、多角形状のデバイスチップの端材16を確実に分割しつつ、デバイスを破損するリスクを低減するという効果を奏する。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、レーザービーム照射ステップ2では、改質層15の代わりにシールドトンネルを形成してもよい。
また、本発明では、改質層15の代わりに、分割予定ライン20に沿って表面に分割溝を形成してもよい。この場合、第一のレーザービーム照射ステップおよび第二のレーザービーム照射ステップを含むレーザービーム照射ステップ2において、被加工物10に対して吸収性を有する波長のパルス状のレーザービーム45を、被加工物10の表面に集光点を位置付けて照射する。これにより、被加工物10の表面に分割予定ライン20に沿った加工溝が形成される。レーザービーム照射ステップ2で分割溝を形成した場合、分割ステップ3では、被加工物10が分割予定ライン20に沿った分割溝を破断起点にして分割されて、最終チップ14および端材16に個片化される。
また、第三の分割予定ライン23および第四の分割予定ライン24にレーザービーム45を照射する際は、実施形態のように間欠的にレーザービーム45を照射する所謂HASEN加工に限定されず、本発明では、最終チップ14を囲むようにレーザービーム45を照射してもよい。
また、分割ステップ3は、実施形態ではテープ31を拡張することで被加工物10に外力を付与したが、本発明では、例えば、ブレーキング装置が分割予定ライン20に沿って被加工物10の厚み方向に押圧力を付与するものでもよい。
また、実施形態の第一の角部12および第二の角部13は、同一の中間チップ11内において隣接する角部に位置するが、本発明は、第二の角部13の一部の辺が、第一の分割予定ライン21または第二の分割予定ライン22を挟んで隣接する中間チップ11の第一の角部12の一部の辺と接する場合、第一の角部12および第二の角部13が同一の中間チップ11内で対角配置されていても、適用可能である。
10 被加工物
11 中間チップ
12 第一の角部
13 第二の角部
14 最終チップ
15 改質層
16 端材
20 分割予定ライン
21 第一の分割予定ライン
22 第二の分割予定ライン
23 第三の分割予定ライン
24 第四の分割予定ライン
45 レーザービーム

Claims (4)

  1. 被加工物を加工して最終チップを製造するチップの製造方法であって、
    分割予定ラインが形成された被加工物を準備する準備ステップと、
    該被加工物に形成された分割予定ラインに沿ってレーザービームを照射して加工を施すレーザービーム照射ステップと、
    該レーザービーム照射ステップで加工された該被加工物に対して外力を付与して該分割予定ラインに沿って分割し最終チップを製造する分割ステップと、
    を有し、
    該分割予定ラインは、
    第一の分割予定ラインと、
    該第一の分割予定ラインと直交する第二の分割予定ラインと、
    該第一の分割予定ラインおよび該第二の分割予定ラインによって区画される四角形状の中間チップから第一の角部を切り取るための第三の分割予定ラインと、
    該第三の分割予定ラインによって切り取られる該第一の角部とは異なる第二の角部を該中間チップから切り取るための第四の分割予定ラインと、
    を含み、
    該中間チップに形成される第一の角部と、該中間チップと隣り合う中間チップに形成される第二の角部とは、該第一の分割予定ラインまたは該第二の分割予定ラインを挟んで隣接して形成され、
    該レーザービーム照射ステップでは、
    該第一の角部と、該第一の角部と隣接して形成される該第二の角部と、の間に存在する該第一の分割予定ラインまたは該第二の分割予定ラインに対してはレーザービームを照射しないように設定することで、該第一の角部と該第二の角部とを分離せず一体化して切り出すことを特徴とする、
    チップの製造方法。
  2. 該レーザービーム照射ステップは、
    該中間チップに形成された第一の角部と、該中間チップと隣り合う中間チップに形成された第二の角部と、の間に存在する第一の分割予定ラインまたは第二の分割予定ラインを除いて、第一の分割予定ラインおよび第二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、該第一の分割予定ラインおよび該第二の分割予定ラインに対して加工を施す第一のレーザービーム照射ステップと、
    非連続に設定された該第三の分割予定ラインおよび該第四の分割予定ラインに沿って間欠的にレーザービームを照射することで、該第三の分割予定ラインおよび該第四の分割予定ラインに対して加工を施す第二のレーザービーム照射ステップと、
    を含むことを特徴とする、
    請求項1に記載のチップの製造方法。
  3. 該第一のレーザービーム照射ステップおよび該第二のレーザービーム照射ステップは、該被加工物に対して透過性を有する波長のレーザービームを照射することで該被加工物の内部に改質層を形成する改質層形成ステップを含むことを特徴とする、
    請求項2に記載のチップの製造方法。
  4. 該第一のレーザービーム照射ステップおよび該第二のレーザービーム照射ステップは、該被加工物に対して吸収性を有する波長のレーザービームを照射することで該被加工物の表面に加工溝を形成する加工溝形成ステップを含むことを特徴とする、
    請求項2に記載のチップの製造方法。
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