JP2024034584A - 積層ウェーハの分割方法 - Google Patents

Abstract

【課題】積層ウェーハを分割する際に、切削溝の形成時に形成されるクラックの量を低減すると共に、切削ブレードの刃厚がレーザー加工溝の幅によって制限されることを防止する。【解決手段】第１ウェーハを第２ウェーハの上に配置した状態で、第１切削ブレードの下端位置を第１ウェーハの表面と裏面との間に位置付け、底部に形成されるクラックの量を低減可能な所定深さの第１切削溝を各分割予定ラインに沿って形成する工程と、第１ウェーハ及び接着層をアブレーション加工することで、各分割予定ラインに沿って第２ウェーハに至る分割溝を形成する工程と、第２ウェーハを第１ウェーハの上に配置した状態で、第２切削ブレードの下端位置を分割溝に達する位置に位置付けて、各分割予定ラインに対応する第２ウェーハの直線状領域を第２切削ブレードで切削することで、積層ウェーハを分割する工程と、を備える積層ウェーハの分割方法を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、接着層を介して第１ウェーハ及び第２ウェーハが貼り付けられた積層ウェーハを個々のデバイスチップに分割する積層ウェーハの分割方法に関する。

近年、複数のウェーハが積層された積層ウェーハを複数のチップに分割する場合がある。例えば、表面側に複数のフォトダイオードを有する第１のウェーハと、表面側に配線層を有する第２のウェーハと、の各表面側を接合して積層ウェーハを形成した後、研削による薄化を経て、薄化後の積層ウェーハを切削により複数のデバイスチップに分割する。

ところで、積層ウェーハを分割する際に、第１ウェーハと第２ウェーハとが異なる材料で形成されている場合には、一般的に、第１ウェーハの切削に適した第１切削ブレードを使用して第１ウェーハを切削し、第２ウェーハの切削に適した第２切削ブレードを使用して第２ウェーハを切削する必要がある。

しかし、第１ウェーハと第２ウェーハとの接合に樹脂等の接着剤が使用されている場合、接着剤の層（以下、接着層）がクッションとして機能し、第１ウェーハ及び第２ウェーハの接合領域の近傍にクラックが形成されることがある。例えば、第１ウェーハを切削する際に、接着層には到達しないが所定深さ以上の切削溝を形成すると、切削溝の底部において接着層へ延伸するクラックが形成される。

切削時に形成されたクラックがデバイスチップに残存していると、デバイスチップの欠け（チッピング）や、強度低下の原因となるので、クラックの量を低減することが望ましい。この問題を解決するために、第１ウェーハに所定深さよりも浅い切削溝を形成した後、浅い切削溝の底部にレーザービームを照射してアブレーション加工を施す技術（例えば、特許文献１）を適用することが考えられる。

この様に、所定深さよりも浅い切削溝を形成することでクラックの形成を抑制できると共に、所定深さよりも浅い切削溝の下方に位置する第１ウェーハの切り残し領域と、接着層と、をアブレーション加工により除去することで、第２ウェーハに至る分割溝を形成できるかもしれない。

しかし、この分割溝の形成後、第２切削ブレードで第２ウェーハを切削するためには、第２切削ブレードの刃厚をアブレーション加工により形成されたレーザー加工溝の幅よりも小さくする必要があり、現実的には、レーザー加工溝の幅よりも小さい刃厚を有する第２切削ブレードで第２ウェーハのみを切削することは難しい。

特開２０１８－６７６４６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、積層ウェーハを分割する際に、第１ウェーハにおける切削溝の形成時に形成されるクラックの量を低減すると共に、第２ウェーハを切削する際に使用される第２切削ブレードの刃厚がレーザー加工溝の幅によって制限されることを防止することを目的とする。

本発明の一態様によれば、第１ウェーハの表面に設定された互いに交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にデバイスを有する該第１ウェーハの裏面に接着層を介して第２ウェーハが貼り付けられた積層ウェーハを個々のデバイスチップに分割する積層ウェーハの分割方法であって、該第１ウェーハを該第２ウェーハの上に配置した状態で、第１切削ブレードの下端位置を該第１ウェーハの該表面と該裏面との間に位置付け、各分割予定ラインに沿って該第１ウェーハを第１切削ブレードで切削し、該裏面に至らず且つ底部に形成されるクラックの量を低減可能な所定深さの第１切削溝を形成する第１切削溝形成工程と、第１切削溝形成工程の後、該第１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該第１切削溝に沿って照射して該第１ウェーハ及び該接着層をアブレーション加工することで、各分割予定ラインに沿って該第１ウェーハ及び該接着層を切断し該第２ウェーハに至る分割溝を形成する分割溝形成工程と、該分割溝形成工程の後、該第２ウェーハを該第１ウェーハの上に配置した状態で、第２切削ブレードの下端位置を該分割溝に達する位置に位置付けて、該積層ウェーハの厚さ方向において各分割予定ラインに対応する該第２ウェーハの直線状領域を該第２切削ブレードで切削することで、該積層ウェーハを分割するブレード分割工程と、を備える積層ウェーハの分割方法が提供される。

好ましくは、該第１ウェーハは単結晶シリコンで形成されたシリコン基板を有し、該第２ウェーハはガラス材で形成されたガラス基板を有する。

また、好ましくは、該所定深さは、該表面から該第１ウェーハの厚さの８５％以上９０％以下の厚さである。

本発明の他の態様によれば、第１ウェーハの表面に設定された互いに交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にデバイスを有する該第１ウェーハの裏面に接着層を介して第２ウェーハが貼り付けられた積層ウェーハを個々のデバイスチップに分割する積層ウェーハの分割方法であって、該第１ウェーハを該第２ウェーハの上に配置した状態で、第１切削ブレードの下端位置を該第１ウェーハの該表面と該裏面との間に位置付け、各分割予定ラインに沿って該第１ウェーハを第１切削ブレードで切削し、該裏面に至らず且つ底部に形成されるクラックの量を低減可能な所定深さの第１切削溝を形成する第１切削溝形成工程と、第１切削溝形成工程の後、該第２ウェーハを該第１ウェーハの上に配置した状態で、該第２ウェーハにおいて該接着層側に位置する一面と、該第２ウェーハの厚さ方向において該一面と反対側に位置する他面との間に、第２切削ブレードの下端位置を位置付けて、該積層ウェーハの厚さ方向において各分割予定ラインに対応する該第２ウェーハの直線状領域を該第２切削ブレードで切削することで、該一面に至らず且つ底部に形成されるクラックの量を低減可能な所定深さの第２切削溝を形成する第２切削溝形成工程と、該第２切削溝形成工程の後、該第２ウェーハを該第１ウェーハの上に配置した状態で、該第１ウェーハ及び該第２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該第２切削溝に沿って照射して該第２ウェーハ、該接着層及び該第１ウェーハをアブレーション加工することで、各分割予定ラインに沿って該第２ウェーハ、該接着層及び該第１ウェーハを切断し該積層ウェーハを分割するレーザー分割工程と、を備える積層ウェーハの分割方法が提供される。

好ましくは、該第１切削溝の該所定深さは、該表面から該第１ウェーハの厚さの８５％以上９０％以下の厚さであり、該第２切削溝の該所定深さは、該他面から該第２ウェーハの厚さの８５％以上９０％以下の厚さである。

本発明の一態様に係る積層ウェーハの分割方法では、第１ウェーハを第１切削ブレードで切削して第１ウェーハの裏面に至らず且つ底部に形成されるクラックの量を低減可能な所定深さの第１切削溝を形成する（第１切削溝形成工程）。

その後、第１切削溝にレーザービームを照射して、第１ウェーハ及び接着層をアブレーション加工することで第２ウェーハに至る分割溝を形成する（分割溝形成工程）。分割溝形成工程の後、第２ウェーハを第１ウェーハの上に配置した状態で第２ウェーハを第２切削ブレードで切削することで、積層ウェーハを分割する（ブレード分割工程）。

それゆえ、第１切削溝形成工程で第１ウェーハに形成されるクラックの量を低減できると共に、第２切削ブレードの刃厚がレーザー加工溝の幅によって制限されることなく第２ウェーハを第２切削ブレードで切削できる。

本発明の他の一態様に係る積層ウェーハの分割方法では、第１ウェーハを第１切削ブレードで切削して第１ウェーハの裏面に至らず且つ底部に形成されるクラックの量を低減可能な所定深さの第１切削溝を形成する（第１切削溝形成工程）。

その後、第２ウェーハを第１ウェーハの上に配置した状態で、第２ウェーハを第２切削ブレードで切削して、第２のウェーハにおいて接着層に接する一面に至らず且つ底部に形成されるクラックの量を低減可能な所定深さの第２切削溝を形成する（第２切削溝形成工程）。

それゆえ、第１切削溝形成工程で第１ウェーハに形成されるクラックの量と、第２切削溝形成工程で第２ウェーハに形成されるクラックの量と、を低減できると共に、第２切削ブレードの刃厚がレーザー加工溝の幅によって制限されることなく第２ウェーハを第２切削ブレードで切削できる。

更に、第２切削溝形成工程の後、第２切削溝にレーザービームを照射して、第２ウェーハ、接着層及び第１ウェーハをアブレーション加工することで、第２ウェーハ、接着層及び第１ウェーハを切断し積層ウェーハを分割できる（レーザー分割工程）。

第１の実施形態に係る積層ウェーハの分割方法のフロー図である。 図２（Ａ）は積層ウェーハの斜視図であり、図２（Ｂ）は積層ウェーハの断面図である。 図３（Ａ）は第１切削溝形成工程の斜視図であり、図３（Ｂ）は第１切削溝形成工程での積層ウェーハの断面図である。 図４（Ａ）は分割溝形成工程の斜視図であり、図４（Ｂ）は分割溝形成工程での積層ウェーハの断面図である。 反転工程を示す斜視図である。 図６（Ａ）はブレード分割工程の斜視図であり、図６（Ｂ）はブレード分割工程での積層ウェーハの断面図である。 第２の実施形態に係る積層ウェーハの分割方法のフロー図である。 図８（Ａ）は第２切削溝形成工程の斜視図であり、図８（Ｂ）は第２切削溝形成工程での積層ウェーハの断面図である。 図９（Ａ）はレーザー分割工程の斜視図であり、図９（Ｂ）はレーザー分割工程での積層ウェーハの断面図である。

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の実施形態に係る積層ウェーハ１１（図２（Ａ）等参照）の分割方法のフロー図である。まずは、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）を参照し、積層ウェーハ１１について説明する。

図２（Ａ）は、積層ウェーハ１１の斜視図であり、図２（Ｂ）は、積層ウェーハ１１の断面図である。積層ウェーハ１１は、第１ウェーハ２１を含む。第１ウェーハ２１は、単結晶シリコンで形成された円板状のシリコン基板を有する。

なお、第１ウェーハ２１は、シリコンに限定されず、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）等の他の半導体材料で形成された円板状の単結晶基板を有してもよい。第１ウェーハ２１の表面２１ａ側には、互いに直交する（即ち、９０度の角度で交差する）複数の分割予定ライン（ストリート）２３が設定されている。

複数の分割予定ライン２３で区画された矩形状の領域の各々には、デバイス２５が形成されている。デバイス２５は、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等である。

第１ウェーハ２１の表面２１ａから裏面２１ｂまでの距離（即ち、厚さ２１ｃ）は、例えば、２００μｍである。第１ウェーハ２１の裏面２１ｂの略全体には接着層３１が設けられている。接着層３１は、例えば、アクリル系、エポキシ系、ゴム系の接着剤で形成されている。

接着層３１の好適な一例は、紫外線（ＵＶ）硬化樹脂であるが、接着層３１は熱硬化性樹脂であってもよい。接着層３１は、既に硬化しており、例えば、接着層３１の厚さ３１ｃが４０μｍである。但し、厚さ３１ｃは、この値に限定されない。

第１ウェーハ２１の裏面２１ｂ側には、接着層３１を介して、第１ウェーハ２１と略同径の第２ウェーハ４１の表面（一面）４１ａ側が貼り付けられている。第２ウェーハ４１は、可視光帯域の光が透過する略透明なガラス材で形成されたガラス基板を有する。

第１の実施形態の第２ウェーハ４１は、全体が無アルカリガラスで形成されている。但し、ガラス材は、これに限定されず、合成石英ガラス等で形成されてもよい。第２ウェーハ４１の裏面（他面）４１ｂは、第２ウェーハ４１の厚さ方向Ａ１において表面４１ａとは反対側に位置する。

表面４１ａ及び裏面４１ｂは、それぞれ略平坦であり、表面４１ａから裏面４１ｂまでの距離（即ち、厚さ４１ｃ）は、例えば、３００μｍである。第２ウェーハ４１の裏面４１ｂ側には、第２ウェーハ４１よりも大径で円形の第１ダイシングテープ１３が貼り付けられている。

第１ダイシングテープ１３は、例えば、基材層及び粘着層が積層された積層構造を有する。基材層は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンや、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂で形成されている。

また、粘着層は、アクリル系、エポキシ系、ゴム系等の接着剤で形成されている。粘着層の好適な一例は、紫外線硬化樹脂である。なお、図２（Ｂ）では、第１ダイシングテープ１３を省略している。

第１ダイシングテープ１３の中央部には、第２ウェーハ４１の裏面４１ｂが貼り付けられており、第１ダイシングテープ１３の外周部には、金属で形成されている環状フレーム１５の一面１５ａが貼り付けられている。

環状フレーム１５は、積層ウェーハ１１よりも大径の開口１５ｂを有する。積層ウェーハ１１は、開口１５ｂに配置された状態で、第１ダイシングテープ１３を介して環状フレーム１５で支持される。この様に、第１ウェーハ２１が第２ウェーハ４１の上に配置された積層ウェーハユニット１７の状態で、積層ウェーハ１１の加工が開始される。

まず、積層ウェーハユニット１７を切削装置２へ搬送し、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示す様に、切削装置２で第１ウェーハ２１を切削することで、裏面２１ｂに至らない所定深さ２７ｂの第１切削溝２７を形成する（第１切削溝形成工程Ｓ１０）。

切削装置２は、積層ウェーハユニット１７の積層ウェーハ１１を吸引保持する円板状のチャックテーブル（不図示）を有する。チャックテーブルの外周部には、環状フレーム１５の一面１５ａと他面１５ｃとをそれぞれ挟む複数のクランプユニット（不図示）が設けられている。

チャックテーブルは、ボールねじ式のＸ軸方向移動機構（不図示）により、切削装置２のＸ軸方向に沿って移動である。また、チャックテーブルは、切削装置２のＺ軸方向に沿って配置された回転軸の周りに回転可能に構成されている。

チャックテーブルの上方には、第１切削ユニット４が設けられている。第１切削ユニット４は、ボールねじ式のＹ軸方向移動機構（不図示）により、Ｙ軸方向に沿って移動可能に構成されている。

更に、第１切削ユニット４は、ボールねじ式のＺ軸方向移動機構（不図示）により、Ｚ軸方向に沿って移動可能に構成されている。なお、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は互いに直交する方向である。

第１切削ユニット４は、長手部がＹ軸方向に沿って配置された円柱状のスピンドル（不図示）を有する。スピンドルの一部は、スピンドルハウジング（不図示）に回転可能に収容されている。スピンドルの基端部の近傍には、サーボモータ等の回転駆動源（不図示）が設けられている。

スピンドルの先端部は、スピンドルハウジングから突出しており、スピンドルの先端部には、円環状の切り刃を有する第１切削ブレード６が装着されている。スピンドルハウジングの先端部には、ブレードカバー８が固定されている。

ブレードカバー８には、第１切削ブレード６をＹ軸方向で挟む様に一対のクーラーノズル１０が設けられている。なお、図３（Ａ）では、一対のうち片方のクーラーノズル１０を示す。一対のクーラーノズル１０は、切り刃の加工点近傍に純水等の切削水（不図示）を供給する。

Ｘ軸方向において一対のクーラーノズル１０の先端部側に位置するブレードカバー８の側部には、ノズルブロック（不図示）が設けられている。ノズルブロックは、一対のクーラーノズル１０と略同じ高さ位置に位置するスプレーノズル（不図示）を有する。

ノズルブロックは、更に、スプレーノズルの少し上に位置するシャワーノズル（不図示）を有する。スプレーノズル及びシャワーノズルは、切り刃の外周部に純水等の切削水を供給する。

スピンドルハウジングの近傍には、可視光で被写体を撮像する第１顕微鏡カメラユニット（不図示）が設けられている。第１顕微鏡カメラユニットは、集光レンズ、可視光用のイメージセンサ、可視光を照射するための発光素子等を含む。

図３（Ａ）は、第１切削溝形成工程Ｓ１０の斜視図であり、図３（Ｂ）は、第１切削溝形成工程Ｓ１０での積層ウェーハ１１の断面図である。第１切削溝形成工程Ｓ１０では、まず、第１ダイシングテープ１３を介して積層ウェーハ１１をチャックテーブルの保持面で吸引保持すると共に、環状フレーム１５を各クランプユニットで固定する。

そして、第１顕微鏡カメラユニットを用いてアライメントを行い、一の方向に沿う分割予定ライン２３がＸ軸方向と略平行になる様に、チャックテーブルの向きを調整する。次に、高速で回転させた第１切削ブレード６を分割予定ライン２３の延長線上に配置する。

そして、第１切削ブレード６の下端位置６ａを、第１ウェーハ２１の表面２１ａと、裏面２１ｂとの間に位置付けた状態で、第１切削ブレード６に切削水を供給しながら、Ｘ軸方向に沿って所定の加工送り速度でチャックテーブルを加工送りする。

これにより、１つの分割予定ライン２３に沿って第１切削ブレード６で第１ウェーハ２１を切削し、所定深さ２７ｂの第１切削溝２７を形成する。つまり、第１切削溝２７は、第１ウェーハ２１を切断する所謂フルカット溝ではなく、第１ウェーハ２１を切断せずに切り残し領域を設ける所謂ハーフカット溝である。

特に、第１切削ブレード６の下端位置６ａは、裏面２１ｂに至らず且つ第１切削溝２７の底部２７ａに形成されるクラックの量を低減可能な所定深さ２７ｂに配置される。

第１の実施形態において所定深さ２７ｂは、表面２１ａから、第１ウェーハ２１の厚さ２１ｃの８５％以上９０％以下の厚さである。例えば、厚さ２１ｃが２００μｍである場合、所定深さ２７ｂは、１７０μｍ以上１８０μｍ以下である。

第１の実施形態では、第１ウェーハ２１の厚さ２１ｃの１０％以上１５％以下を残すことで接着層３１のクッション作用の影響を略無くすことができるので、第１切削溝２７の底部２７ａから接着層３１へ延びるクラックの量を低減できる。

ところで、第１切削溝形成工程Ｓ１０では、第１ウェーハ２１を第１切削ブレード６で切断し接着層３１に至る切削溝を形成することも考えられる。これにより、第１ウェーハ２１にクラックが形成されたとしても、そのクラックが形成された領域を除去できるかもしれない。

しかし、所定深さ２７ｂを超える切削溝を形成すると、切削溝形成中における接着層３１のクッション作用の影響により、今度は、第２ウェーハ４１の表面４１ａ側にクラックが形成されてしまう。

これに対して、接着層３１から第２ウェーハ４１へ延びるクラックの量を低減することもできる。

次に、第１切削ユニット４をＹ軸方向に沿って所定のインデックス量だけ移動させ、第１切削ブレード６を切削済の分割予定ライン２３のＹ軸方向に隣接する他の分割予定ライン２３のＸ軸方向の延長線上に配置する。

そして、他の分割予定ライン２３に沿って第１ウェーハ２１を同様に切削する。この様にして、一の方向に沿う各分割予定ライン２３に沿って第１ウェーハ２１を切削する。次に、チャックテーブルを所定の回転軸の周りに９０度回転させて、他の方向に沿う１つの分割予定ライン２３をＸ軸方向と略平行にする。

そして、他の方向に沿う各分割予定ライン２３に沿って第１ウェーハ２１を同様に切削する。これにより、第１ウェーハ２１の各分割予定ライン２３に沿って、所定深さ２７ｂの第１切削溝２７を形成する。切削加工条件は、例えば、次の通りである。

スピンドルの回転数 ：３０，０００ｒｐｍ
加工送り速度 ：２０ｍｍ／ｓ
一対のクーラーノズルからの切削水：１．５Ｌ／ｍｉｎ
スプレーノズルからの切削水 ：１．０Ｌ／ｍｉｎ
シャワーノズルからの切削水 ：１．０Ｌ／ｍｉｎ

また、第１切削ブレード６の切り刃は、例えば、刃厚６０μｍを有する。この切り刃は、ダイヤモンド砥粒（粒度：＃３０００）と、砥粒を固定する電鋳ボンドと、を有する。なお、粒度の記載は、日本産業規格（ＪＩＳ：Japanese Industrial Standards）に記載されるＪＩＳ Ｒ６００１－２：２０１７に従う又は準ずる。

第１切削溝形成工程Ｓ１０の後、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示す様に、各第１切削溝２７に沿ってレーザービームＬを照射して第１ウェーハ２１及び接着層３１をアブレーション加工することで、各分割予定ライン２３に沿って第１ウェーハ２１の切り残し領域と接着層３１とを切断し、第２ウェーハ４１に至る分割溝５３を形成する（分割溝形成工程Ｓ２０）。

分割溝形成工程Ｓ２０では、レーザー加工装置１２を使用する。レーザー加工装置１２は、切削装置２と同様のチャックテーブル（不図示）を有する。チャックテーブルの上方には、レーザー照射ユニット１４が設けられている。レーザー照射ユニット１４は、レーザー発振器（不図示）を有する。

レーザービームＬは、レーザー発振器から出射された後に集光器１６を経て、チャックテーブルへ向けて照射される。集光器１６は、集光レンズ（不図示）を含み、Ｙ軸方向移動機構及びＺ軸方向移動機構（いずれも不図示）により、Ｙ軸及びＺ軸方向に沿って移動可能に構成されている。

集光レンズの光軸は、Ｚ軸方向と略平行に配置されている。集光器１６から照射されるレーザービームＬは、パワーピークが所定の繰り返し周波数で繰り返されるパルス状であり、第１ウェーハ２１に吸収される所定の波長を有する。

分割溝形成工程Ｓ２０では、まず、スピンナ塗布洗浄装置（不図示）を用いて第１ウェーハ２１の表面２１ａ側に水溶性樹脂膜５１を形成する。水溶性樹脂膜５１は、液状樹脂を表面２１ａ側に略均一に塗布した後、乾燥させることで形成される。

塗布される液状樹脂は、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール等の水溶性樹脂、フェルラ酸、ジヒドロキシベンゾフェノン等の吸光剤、添加剤、その他の材料を含む。水溶性樹脂膜５１の形成後、積層ウェーハユニット１７をレーザー加工装置１２へ搬送する。

そして、一の方向に沿う分割予定ライン２３がＸ軸方向と略平行になる様に、チャックテーブルの向きを調整する。次に、レーザービームＬの集光点を第１切削溝２７の底部２７ａの高さ位置に位置付けた状態で、チャックテーブルをＸ軸方向に沿って所定の加工送り速度で加工送りする。

図４（Ａ）は、分割溝形成工程Ｓ２０の斜視図であり、図４（Ｂ）は、分割溝形成工程Ｓ２０での積層ウェーハ１１の断面図である。分割溝形成工程Ｓ２０では、レーザービームＬの集光点が分割予定ライン２３を複数回移動する様に、レーザービームＬを照射する。

具体的には、分割予定ライン２３においてＸ軸方向に沿う一端から他端まで集光点を移動させる動作（即ち、１パス目のレーザー加工）の後、同じ分割予定ライン２３においてＸ軸方向に沿う他端から一他端まで１パス目とは逆方向に集光点を移動させる動作（即ち、２パス目のレーザー加工）を行う。同様にして、合計１０パスでのレーザー加工を行う。

レーザービームＬの照射により、第１ウェーハ２１の切り残し領域（即ち、第１切削溝２７の底部２７ａから裏面２１ｂまでの領域）と、接着層３１のうち当該切り残し領域の下方に位置する部分とが、アブレーション加工により除去される。

レーザービームＬのスポット径は、第１切削ブレード６の刃厚に比べて小さいので、アブレーション加工により第１ウェーハ２１に形成されたレーザー加工溝２９と、アブレーション加工により接着層３１に形成されたレーザー加工溝３３とは、それぞれ第１切削溝２７に比べて狭い。

ところで、第１の実施形態では、第１切削溝２７と、レーザー加工溝２９，３３と、を合わせて分割溝５３と称する。各分割予定ライン２３に沿って分割溝５３を形成した後、レーザー加工で発生したデブリ（不図示）を水溶性樹脂膜５１と共にスピンナ塗布洗浄装置で除去し、表面２１ａ側を洗浄する。

レーザー加工条件は、例えば、次の通りである。

レーザービームの波長 ：３５５ｎｍ
レーザービームの平均出力 ：１０Ｗ
レーザービームの繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
レーザービームのスポット径 ：３５μｍ
加工送り速度 ：４００ｍｍ／ｓ
パス数 ：１０パス

分割溝形成工程Ｓ２０の後、第２ウェーハ４１が露出する様に、第１ウェーハ２１及び第２ウェーハ４１を反転させる（反転工程Ｓ３０）。図５は、反転工程Ｓ３０を示す斜視図である。

具体的には、まず、積層ウェーハユニット１７をレーザー加工装置１２から取り出す。そして、第１ウェーハ２１の表面２１ａ側と、環状フレーム１５の他面１５ｃとに、樹脂で形成された円形の第２ダイシングテープ６３を貼り付ける。次いで、第１ダイシングテープ１３を、第２ウェーハ４１の裏面４１ｂ及び環状フレーム１５の一面１５ａから剥離する。

例えば、第１ダイシングテープ１３に紫外線を照射して、第１ダイシングテープ１３の粘着層の粘着力を低下させた後、第１ダイシングテープ１３を剥離することで、反転積層ウェーハユニット３７を形成する。

第２ダイシングテープ６３は、第１ダイシングテープ１３と同様に、基材層及び粘着層が積層された積層構造を有する。しかし、第２ダイシングテープ６３は、粘着層を有さず、基材層のみで構成され、この基材層が熱圧着により第１ウェーハ２１に貼り付けられてもよい。

反転工程Ｓ３０の後、反転積層ウェーハユニット３７を切削装置２へ戻す。図６（Ａ）に示す様に、切削装置２は、チャックテーブルの上方に第１切削ユニット４とは異なる第２切削ユニット３４を有する。

第２切削ユニット３４の構造は、第１切削ユニット４と略同じである。第２切削ユニット３４も、それぞれボールねじ式のＹ軸方向移動機構及びＺ軸方向移動機構（いずれも不図示）により、Ｙ軸及びＺ軸方向に沿って移動可能に構成されている。

第２切削ユニット３４のスピンドルの先端部には、円環状の切り刃を有する第２切削ブレード３６が装着されている。第２切削ブレード３６の切り刃は、例えば、刃厚４０μｍを有する。この切り刃は、ダイヤモンド砥粒（粒度：＃１２００）と、砥粒を固定するメタルボンドと、を有する。

第２切削ユニット３４もスピンドルハウジングの先端部に固定されたブレードカバー３８を有し、ブレードカバー３８には、第２切削ブレード３６をＹ軸方向で挟む様に、一対のクーラーノズル４０が配置されている。なお、図６（Ａ）では、一対のうち片方のクーラーノズル４０を示す。

Ｘ軸方向において一対のクーラーノズル４０の先端部側に位置するブレードカバー３８の側部には、ノズルブロック（不図示）が設けられている。ノズルブロックは、一対のクーラーノズル４０と略同じ高さ位置に位置するスプレーノズル（不図示）を有する。

ノズルブロックは、更に、スプレーノズルの少し上に位置するシャワーノズル（不図示）を有する。スプレーノズル及びシャワーノズルは、第２切削ブレード３６の切り刃の外周部に純水等の切削水を供給する。

スピンドルハウジングの近傍には、赤外光で被写体を撮像する第２顕微鏡カメラユニット（不図示）が設けられている。第２顕微鏡カメラユニットは、集光レンズ、赤外光用のイメージセンサ、赤外光を照射するための発光素子等を含む。

図６（Ａ）は、ブレード分割工程Ｓ４０の斜視図であり、図６（Ｂ）は、ブレード分割工程Ｓ４０での積層ウェーハ１１の断面図である。ブレード分割工程Ｓ４０では、まず、反転積層ウェーハユニット３７をチャックテーブルで吸引保持する。

つまり、第２ダイシングテープ６３を介して積層ウェーハ１１を保持面で吸引保持すると共に、環状フレーム１５を各クランプユニットで固定する。このとき、第２ウェーハ４１が第１ウェーハ２１の上に配置された状態となるので、第２ウェーハ４１が露出する。

そして、第２顕微鏡カメラユニットを用いてアライメントを行い、一の方向に沿う分割予定ライン２３がＸ軸方向と略平行になる様に、チャックテーブルの向きを調整する。次に、第２切削ブレード３６を高速で回転させた状態で、分割予定ライン２３の延長線上に配置する。

その後、第２切削ブレード３６の下端位置３６ａを、分割溝５３に達する位置に位置付けて、第２切削ブレード３６に純水等の切削水を供給しながら、チャックテーブルをＸ軸方向に沿って所定の加工送り速度で加工送りする。

これにより、１つの分割予定ライン２３に沿って第２ウェーハ４１を第２切削ブレード３６で切削する。一の方向に沿う各分割予定ライン２３に積層ウェーハ１１の厚さ方向Ａ２で対応する第２ウェーハ４１の直線状領域４１ｄを第２切削ブレード３６で切削した後、チャックテーブルを９０度回転させる。

そして、他の方向に沿う各分割予定ライン２３に対応する第２ウェーハ４１の直線状領域４１ｄを第２切削ブレード３６で同様に切削する。切削加工条件は、例えば、次の通りである。

スピンドルの回転数 ：３０，０００ｒｐｍ
加工送り速度 ：３ｍｍ／ｓ
一対のクーラーノズルからの切削水：１．５Ｌ／ｍｉｎ
スプレーノズルからの切削水 ：１．０Ｌ／ｍｉｎ
シャワーノズルからの切削水 ：１．０Ｌ／ｍｉｎ

積層ウェーハ１１の厚さ方向Ａ２において各分割予定ライン２３に対応する第２ウェーハ４１の直線状領域４１ｄを第２切削ブレード３６で切削することで、積層ウェーハ１１は個々のデバイスチップ１９ａ（図６（Ｂ）参照）に分割される。

ブレード分割工程Ｓ４０において、第２ウェーハ４１は、第２切削ブレード３６で切断される（所謂、フルカットされる）が、このとき、第１ウェーハ２１は既に切断されているので、第１ウェーハ２１へクラックは略形成されない。

第１の実施形態では、第１ウェーハ２１における第１切削溝２７の形成時に形成されるクラックの量を低減できると共に、第２切削ブレード３６の刃厚がレーザー加工溝２９，３３の幅によって制限されることなく第２ウェーハ４１を第２切削ブレード３６で切削できる。

ところで、ブレード分割工程Ｓ４０でのアライメントでは、赤外光を利用することなく、一部が厚さ方向において透明なチャックテーブルと、当該チャックテーブルの下側に配置された可視光用の顕微鏡カメラユニットと、を利用して、反転積層ウェーハユニット３７の第２ウェーハ４１を第２切削ブレード３６で切削してもよい。

（第２の実施形態）次に、図７から図９を参照し、第２の実施形態を説明する。図７は、第２の実施形態に係る積層ウェーハ１１の分割方法のフロー図である。第２の実施形態でも積層ウェーハ１１が加工されるが、第２の実施形態の第２ウェーハ４１は、ガラス基板ではなく、第１ウェーハ２１と同じ単結晶基板を有する。

第２ウェーハ４１の表面４１ａは、接着層３１側に位置する。第２ウェーハ４１は、接着層３１を介して第１ウェーハ２１の裏面２１ｂ側に固定されている。第２ウェーハ４１の表面４１ａ側には、デバイス２５、配線層等が形成されていてもよく、形成されていなくてもよい。

第２の実施形態に係る積層ウェーハ１１の分割方法では、第１切削溝形成工程Ｓ１０の後、分割溝形成工程Ｓ２０を経ずに反転工程Ｓ３０へと進む。そして、第２切削溝形成工程Ｓ３２において第２ウェーハ４１に第２切削溝４３（図８（Ｂ）参照）を形成する。

その後、レーザー分割工程Ｓ４２において、積層ウェーハ１１の厚さ方向Ａ２でそれぞれ分割予定ライン２３に対応する、第１ウェーハ２１及び第２ウェーハ４１の各切り残し領域と、接着層３１とを、アブレーション加工により除去する（図９（Ｂ）参照）。

係る点が、第１の実施形態と異なるので、主として第２切削溝形成工程Ｓ３２以降の内容について説明する。なお、第１の実施形態と同じ、物、構造、工程等については、同じ符号を用い、説明を省略することがある。

図８（Ａ）は、第２切削溝形成工程Ｓ３２の斜視図であり、図８（Ｂ）は、第２切削溝形成工程Ｓ３２での積層ウェーハ１１の断面図である。第２切削溝形成工程Ｓ３２では、第２ウェーハ４１が第１ウェーハ２１の上に配置された反転積層ウェーハユニット３７を切削装置２へ搬送する。

そして、第２ダイシングテープ６３を介して積層ウェーハ１１を保持面で吸引保持すると共に、環状フレーム１５を各クランプユニットで固定する。次に、第２顕微鏡カメラユニットを用いてアライメントを行い、一の方向に沿う分割予定ライン２３がＸ軸方向と略平行になる様に、チャックテーブルの向きを調整する。

第２切削ブレード３６を高速で回転させた状態で、分割予定ライン２３の延長線上に配置した後、第２切削ブレード３６の下端位置３６ａを、第２ウェーハ４１の表面４１ａと裏面４１ｂとの間に位置付け、第２切削ブレード３６に純水等の切削水を供給しながら、チャックテーブルをＸ軸方向に沿って所定の加工送り速度で加工送りする。

これにより、積層ウェーハ１１の厚さ方向Ａ２において一の方向に沿う各分割予定ライン２３に対応する第２ウェーハ４１の直線状領域４１ｄを第２切削ブレード３６で切削し、表面４１ａに至らない所定深さ４３ｂの第２切削溝４３を形成する。

特に、第２切削ブレード３６の下端位置３６ａは、表面４１ａに至らず且つ第２切削溝４３の底部４３ａに形成されるクラックの量を低減可能な所定深さ４３ｂに配置される。

第２の実施形態において所定深さ４３ｂは、裏面４１ｂから、第２ウェーハ４１の厚さ２１ｃの８５％以上９０％以下の厚さである。例えば、厚さ２１ｃが３００μｍである場合、所定深さ４３ｂは、２５５μｍ以上２７０μｍ以下である。

つまり、第２切削溝４３は、第２ウェーハ４１を切断する所謂フルカット溝ではなく、第２ウェーハ４１を切断せずに切り残し領域を設ける所謂ハーフカット溝である。

一の方向に沿う各分割予定ライン２３に対応する直線状領域４１ｄに第２切削溝４３を形成した後、他の方向に沿う各分割予定ライン２３に対応する直線状領域４１ｄにも同様に第２切削溝４３を形成する。切削加工条件は、第１切削溝形成工程Ｓ１０と同じとしてよい。第２切削溝形成工程Ｓ３２での切削加工条件は、例えば、次の通りである。

スピンドルの回転数 ：３０，０００ｒｐｍ
加工送り速度 ：２０ｍｍ／ｓ
一対のクーラーノズルからの切削水：１．５Ｌ／ｍｉｎ
スプレーノズルからの切削水 ：１．０Ｌ／ｍｉｎ
シャワーノズルからの切削水 ：１．０Ｌ／ｍｉｎ

なお、第２の実施形態の第２切削ブレード３６は、第１切削ブレード６と略同じ刃厚と、第１切削ブレード６の砥粒と略同じ粒度を有する。第２切削ブレード３６は、例えば、刃厚６０μｍを有し、ダイヤモンド砥粒が電鋳ボンドで固定されている。

第２の実施形態の第１切削溝形成工程Ｓ１０でも、第１ウェーハ２１の厚さ２１ｃの１０％以上１５％以下を残すことで接着層３１のクッション作用の影響を略無くすことができるので、第１切削溝２７の底部２７ａから接着層３１へ延びるクラックの量を低減できる。また、このとき、接着層３１から第２ウェーハ４１へ延びるクラックの量も低減できる。

更に、第２切削溝形成工程Ｓ３２では、第２ウェーハ４１の厚さ４１ｃの１０％以上１５％以下を残すことで接着層３１のクッション作用の影響を略無くすことができるので、第２切削溝４３の底部４３ａから接着層３１へ延びるクラックの量を低減できる。また、このとき、接着層３１から第１ウェーハ２１へ延びるクラックの量も低減できる。

第２切削溝形成工程Ｓ３２の後、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示す様に、反転積層ウェーハユニット３７における第２ウェーハ４１の裏面４１ｂ側に水溶性樹脂膜５１を形成し、次いで、レーザー加工装置１２でレーザー分割工程Ｓ４２を行う。

図９（Ａ）は、レーザー分割工程Ｓ４２の斜視図であり、図９（Ｂ）はレーザー分割工程Ｓ４２での積層ウェーハ１１の断面図である。レーザー分割工程Ｓ４２では、各第２切削溝４３に沿ってレーザービームＬを照射して第２ウェーハ４１、接着層３１及び第１ウェーハ２１をアブレーション加工する。

これにより、各分割予定ライン２３に沿って、第２ウェーハ４１の切り残し領域、接着層３１と、第１ウェーハ２１の切り残し領域と、を切断し、積層ウェーハ１１を複数のデバイスチップ１９ｂ（図９（Ｂ）参照）に分割する（レーザー分割工程Ｓ４２）。

なお、レーザー加工条件は、例えば、上述の分割溝形成工程Ｓ２０で使用した加工条件と同じである。分割後、レーザー加工で発生したデブリ（不図示）を水溶性樹脂膜５１と共にスピンナ塗布洗浄装置で除去し、裏面４１ｂ側を洗浄する。

第２の実施形態では、第１切削溝２７及び第２切削溝４３の形成時に形成されるクラックの量を低減できると共に、第２切削ブレード３６の刃厚がレーザー加工溝２９，３３の幅によって制限されることなく第２ウェーハ４１を第２切削ブレード３６で切削できる。

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。

２：切削装置、４：第１切削ユニット、６：第１切削ブレード、６ａ：下端位置
８：ブレードカバー、１０：クーラーノズル
１１：積層ウェーハ、１３：第１ダイシングテープ
１２：レーザー加工装置、１４：レーザー照射ユニット、１６：集光器
１５：環状フレーム、１５ａ：一面、１５ｂ：開口、１５ｃ：他面
１７：積層ウェーハユニット、１９ａ，１９ｂ：デバイスチップ
２１：第１ウェーハ、２１ａ：表面、２１ｂ：裏面、２１ｃ：厚さ
２３：分割予定ライン、２５：デバイス
２７：第１切削溝、２７ａ：底部、２７ｂ：所定深さ
２９，３３：レーザー加工溝
３１：接着層、３１ｃ：厚さ
３４：第２切削ユニット、３６：第２切削ブレード、３６ａ：下端位置
３７：反転積層ウェーハユニット
３８：ブレードカバー、４０：クーラーノズル
４１：第２ウェーハ
４１ａ：表面（一面）、４１ｂ：裏面（他面）、４１ｃ：厚さ、４１ｄ：直線状領域
４３：第２切削溝、４３ａ：底部、４３ｂ：所定深さ
５１：水溶性樹脂膜
５３：分割溝
６３：第２ダイシングテープ
Ａ１，Ａ２：厚さ方向、Ｌ：レーザービーム
Ｓ１０：第１切削溝形成工程、Ｓ２０：分割溝形成工程
Ｓ３０：反転工程、Ｓ３２：第２切削溝形成工程
Ｓ４０：ブレード分割工程、Ｓ４２：レーザー分割工程

Claims (5)

1. 第１ウェーハの表面に設定された互いに交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にデバイスを有する該第１ウェーハの裏面に接着層を介して第２ウェーハが貼り付けられた積層ウェーハを個々のデバイスチップに分割する積層ウェーハの分割方法であって、
   該第１ウェーハを該第２ウェーハの上に配置した状態で、第１切削ブレードの下端位置を該第１ウェーハの該表面と該裏面との間に位置付け、各分割予定ラインに沿って該第１ウェーハを第１切削ブレードで切削し、該裏面に至らず且つ底部に形成されるクラックの量を低減可能な所定深さの第１切削溝を形成する第１切削溝形成工程と、
   第１切削溝形成工程の後、該第１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該第１切削溝に沿って照射して該第１ウェーハ及び該接着層をアブレーション加工することで、各分割予定ラインに沿って該第１ウェーハ及び該接着層を切断し該第２ウェーハに至る分割溝を形成する分割溝形成工程と、
   該分割溝形成工程の後、該第２ウェーハを該第１ウェーハの上に配置した状態で、第２切削ブレードの下端位置を該分割溝に達する位置に位置付けて、該積層ウェーハの厚さ方向において各分割予定ラインに対応する該第２ウェーハの直線状領域を該第２切削ブレードで切削することで、該積層ウェーハを分割するブレード分割工程と、
   を備えることを特徴とする積層ウェーハの分割方法。
2. 該第１ウェーハは単結晶シリコンで形成されたシリコン基板を有し、該第２ウェーハはガラス材で形成されたガラス基板を有することを特徴とする請求項１に記載の積層ウェーハの分割方法。
3. 該所定深さは、該表面から該第１ウェーハの厚さの８５％以上９０％以下の厚さであることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層ウェーハの分割方法。
4. 第１ウェーハの表面に設定された互いに交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にデバイスを有する該第１ウェーハの裏面に接着層を介して第２ウェーハが貼り付けられた積層ウェーハを個々のデバイスチップに分割する積層ウェーハの分割方法であって、
   該第１ウェーハを該第２ウェーハの上に配置した状態で、第１切削ブレードの下端位置を該第１ウェーハの該表面と該裏面との間に位置付け、各分割予定ラインに沿って該第１ウェーハを第１切削ブレードで切削し、該裏面に至らず且つ底部に形成されるクラックの量を低減可能な所定深さの第１切削溝を形成する第１切削溝形成工程と、
   第１切削溝形成工程の後、該第２ウェーハを該第１ウェーハの上に配置した状態で、該第２ウェーハにおいて該接着層側に位置する一面と、該第２ウェーハの厚さ方向において該一面と反対側に位置する他面との間に、第２切削ブレードの下端位置を位置付けて、該積層ウェーハの厚さ方向において各分割予定ラインに対応する該第２ウェーハの直線状領域を該第２切削ブレードで切削することで、該一面に至らず且つ底部に形成されるクラックの量を低減可能な所定深さの第２切削溝を形成する第２切削溝形成工程と、
   該第２切削溝形成工程の後、該第２ウェーハを該第１ウェーハの上に配置した状態で、該第１ウェーハ及び該第２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該第２切削溝に沿って照射して該第２ウェーハ、該接着層及び該第１ウェーハをアブレーション加工することで、各分割予定ラインに沿って該第２ウェーハ、該接着層及び該第１ウェーハを切断し該積層ウェーハを分割するレーザー分割工程と、
   を備えることを特徴とする積層ウェーハの分割方法。
5. 該第１切削溝の該所定深さは、該表面から該第１ウェーハの厚さの８５％以上９０％以下の厚さであり、
   該第２切削溝の該所定深さは、該他面から該第２ウェーハの厚さの８５％以上９０％以下の厚さであることを特徴とする請求項４に記載の積層ウェーハの分割方法。

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