JP2024047654A - ウエーハの加工方法、デバイスチップの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】デバイスが配設されたウエーハを効率的に薄化する。【解決手段】第１の面に複数のデバイスが形成されたウエーハを加工するウエーハの加工方法であって、第１のレーザービームの第１の集光点を第１の高さ位置に位置付け、第２の面側から該ウエーハに該第１のレーザービームを照射して、保護層を形成する保護層形成ステップと、第２のレーザービームの第２の集光点を該第１の高さ位置よりも該第１の面から遠い第２の高さ位置に位置付け、該第２の面側から該ウエーハに該第２のレーザービームを照射することで改質層及びクラックから構成される分離起点を形成する分離起点形成ステップと、該ウエーハに外力を付与して該分離起点で該ウエーハを分割し、該第２の面を含む分離体を分離する分離ステップと、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、第１の面と、第１の面の反対側の第２の面と、を有し、第１の面に複数のデバイスが形成されたウエーハを加工する加工方法と、その後にウエーハを分割して個々のデバイスチップを形成するデバイスチップの製造方法と、に関する。
半導体デバイスのチップは、一般的に、シリコン（Ｓｉ）又は炭化シリコン（ＳｉＣ）等の半導体材料からなる円板状のウエーハを用いて製造される。このウエーハの第１の面に複数のデバイスを配設し、ウエーハを第２の面側から研削して薄化し、ウエーハをデバイス毎に分割すると、個々のデバイスチップが得られる。得られたデバイスチップは、携帯電話やパーソナルコンピュータ等の各種電子機器に搭載され使用される。
ところが、特に炭化シリコンのようなモース硬度が高い材料を研削する場合、研削に用いられる工具である研削砥石の消耗量が多くなることや、加工に時間がかかることが問題視されていた。そこで、ウエーハの内部のある高さ位置において全面にわたり改質層及びクラックにより構成される分離起点（剥離層）を形成し、ウエーハに外力を付与してこの分離起点でウエーハを２分割することでウエーハを薄化する方法が開発された（特許文献１参照）。
特開２０１７－２８０７２号公報
分離起点の形成は、分離起点の形成が予定された領域の全域でレーザービームの集光点を走査しつつ、第２の面側からウエーハにレーザービームを照射することで実施される。しかしながら、この方法ではレーザービームの分離起点の形成に寄与しなかった成分がウエーハ中をさらに進み第１の面に到達し、第１の面に配設されたデバイスを損傷させるおそれがあった。そのため、レーザービームの出力を制限したり、分離起点の形成高さを第１の面から大きく離したりする必要があり、効率的に分離起点を形成できていなかった。
この点に鑑み、本発明の目的は、第１の面にデバイスが配設されたウエーハを効率的に薄化できるウエーハの加工方法と、ウエーハを分割して効率的にデバイスチップを製造できるデバイスチップの製造方法と、を提供することである。
本発明の一態様によれば、第１の面と、該第１の面の反対側の第２の面とを有し、該第１の面に複数のデバイスが形成されたウエーハを加工するウエーハの加工方法であって、該ウエーハを透過する波長の第１のレーザービームの第１の集光点を該ウエーハの内部の第１の高さ位置に位置付け、該第１の集光点及び該ウエーハを該第１の面に沿って相対的に移動しながら該第２の面側から該ウエーハに該第１のレーザービームを照射して、該ウエーハ中の該第１の高さ位置に保護層を形成する保護層形成ステップと、該保護層形成ステップの後、該ウエーハを透過する波長の第２のレーザービームの第２の集光点を該ウエーハの内部の該第１の高さ位置よりも該第１の面から遠い第２の高さ位置に位置付け、該第２の集光点及び該ウエーハを該第１の面に沿って相対的に移動しながら該第２の面側から該ウエーハに該第２のレーザービームを照射することで該ウエーハ中の該第２の高さ位置に改質層を形成するとともに該改質層から伸長するクラックを形成して該改質層及び該クラックから構成される分離起点を形成する分離起点形成ステップと、該分離起点形成ステップの後、該ウエーハに外力を付与して該分離起点で該ウエーハを分割し、該第２の面を含む分離体を該ウエーハから分離して該ウエーハに該第２の面を残さない分離ステップと、を備えることを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。
好ましくは、該保護層形成ステップにおける該第１のレーザービームは、該保護層を経ずに該第１の面に至る場合における該第２のレーザービームよりも該デバイスに対して与える影響が小さい。
また、好ましくは、該分離ステップを実施した後、該ウエーハの該第１の面の反対側に露出した裏面を研削し、該保護層を除去するとともに該裏面を平坦化する研削ステップを更に含む。
また、本発明の他の一態様によれば、第１の面と、該第１の面の反対側の第２の面とを有し、該第１の面に複数のデバイスが形成されたウエーハを分割してデバイスチップを製造するデバイスチップの製造方法であって、該ウエーハを透過する波長の第１のレーザービームの第１の集光点を該ウエーハの内部の第１の高さ位置に位置付け、該第１の集光点及び該ウエーハを該第１の面に沿って相対的に移動しながら該第２の面側から該ウエーハに該第１のレーザービームを照射して、該ウエーハ中の該第１の高さ位置に保護層を形成する保護層形成ステップと、該保護層形成ステップの後、該ウエーハを透過する波長の第２のレーザービームの第２の集光点を該ウエーハの内部の該第１の高さ位置よりも該第１の面から遠い第２の高さ位置に位置付け、該第２の集光点及び該ウエーハを該第１の面に沿って相対的に移動しながら該第２の面側から該ウエーハに該第２のレーザービームを照射することで該ウエーハ中の該第２の高さ位置に改質層を形成するとともに該改質層から伸長するクラックを形成して該改質層及び該クラックから構成される分離起点を形成する分離起点形成ステップと、該分離起点形成ステップの後、該ウエーハに外力を付与して該分離起点で該ウエーハを分割し、該第２の面を含む分離体を該ウエーハから分離して該ウエーハに該第２の面を残さない分離ステップと、該分離ステップの後、該ウエーハの該第１の面の反対側に露出した裏面を研削し、該保護層を除去するとともに該裏面を平坦化する研削ステップと、該デバイス毎に該ウエーハを分割することでそれぞれ該デバイスを備えた複数のデバイスチップを製造する分割ステップと、を備えることを特徴とするデバイスチップの製造方法が提供される。
好ましくは、該保護層形成ステップにおける該第１のレーザービームは、該保護層を経ずに該第１の面に至る場合における該第２のレーザービームよりも該デバイスに対して与える影響が小さい。
本発明の一態様に係るウエーハの加工方法及びデバイスチップの製造方法によると、まず、第１のレーザービームの第１の集光点を第１の高さ位置に位置付け、第１のレーザービームで保護層を形成する。その後に、第２のレーザービームの第２の集光点を第１の高さ位置よりも第１の面から遠い第２の高さ位置に位置付け、第２の集光点に第２のレーザービームを照射する。これにより、ウエーハに分離起点を形成する。
この場合、第２のレーザービームをウエーハに照射するとき、第２の集光点を通過してウエーハの第１の面に向けて進行する第２のレーザービームは、第１の面よりも先に保護層に到達する。そして、第２のレーザービームは保護層により反射、吸収、散乱等されて強度が低下した状態で第１の面に到達する。または、第２のレーザービームは第１の面に到達しない。そのため、第２のレーザービームがウエーハに照射されたとき、保護層が形成されていない場合と比較してデバイスが損傷しにくい。
この保護層がウエーハに形成されている場合、第２のレーザービームを従来よりも第１の面に近い高さ位置に集光することができるため、分離起点を第１の面により近い高さ位置に形成できる。この場合、分離ステップの後にウエーハを研削して薄化する際に削り取られる材料の量を低減できるため、研削砥石の消耗量が減り寿命が延びる。
また、この場合、ウエーハから分離される分離体を厚くできる。この厚い分離体はデバイスチップを製造するための新たなウエーハとして使用可能となる。この新しいウエーハからデバイスウエーハを製造する際にも、やはり厚い分離体を残せる。すなわち、材料の損失を低減して、より多くのデバイスチップを製造できるようになる。
したがって、本発明の一態様により、第１の面にデバイスが配設されたウエーハを効率的に薄化できるウエーハの加工方法と、ウエーハを分割して効率的にデバイスチップを製造できるデバイスチップの製造方法と、が提供される。
ウエーハを模式的に示す斜視図である。 レーザー加工装置を模式的に示す斜視図である。 レーザービーム照射ユニットの構成を模式的に示すブロック図である。 保護層形成ステップにおけるウエーハを模式的に示す断面図である。 分離起点形成ステップにおけるウエーハを模式的に示す断面図である。 図６（Ａ）及び図６（Ｂ）のそれぞれは、分離ステップにおけるウエーハを模式的に示す断面図である。 研削ステップにおけるウエーハを模式的に示す斜視図である。 研削されているウエーハを模式的に示す断面図である。 分割されているウエーハを模式的に示す斜視図である。 ウエーハの加工方法及びデバイスチップの製造方法の各ステップの流れを示すフローチャートである。
添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るウエーハの加工方法及びデバイスチップの製造方法で加工されるウエーハ１１を模式的に示す斜視図である。図４等には、ウエーハ１１を模式的に示す断面図が含まれている。ウエーハ１１は、シリコン（Ｓｉ）又は炭化シリコン（ＳｉＣ）等の半導体材料から形成される。ただし、ウエーハ１１の材質はこれに限定されない。
ウエーハ１１は円板状であり、略円形の第１の面（表面）１１ａ及び第２の面（裏面）１１ｂを有する。第２の面１１ｂは、ウエーハ１１の厚さ方向において第１の面１１ａとは反対側に位置している。ウエーハ１１の径は、例えば、約３００ｍｍ（１２インチ）であり、第１の面１１ａから第２の面１１ｂまでの厚さは、約５００μｍである。しかし、ウエーハ１１の径及び厚さは、この例に限定されるものではない。
ウエーハ１１の外周部には、ウエーハ１１の結晶方位を示すノッチ１３が形成されている。ノッチ１３は、ウエーハ１１に含まれる特定の結晶方位を示す。図１に示す様に、第１の面１１ａには、複数の分割予定ライン（ストリート）１５が格子状に設定されている。
複数の分割予定ライン１５で区画された複数の領域の各々には、ＩＣ（Integrated Circuit）等のデバイス１７が形成されている。後述の通り、ウエーハ１１を薄化し、分割予定ライン１５に沿ってウエーハ１１を分割すると、それぞれデバイス１７を備えるデバイスチップを製造できる。
図２は、ウエーハ１１のレーザー加工に使用されるレーザー加工装置２を模式的に示す斜視図である。なお、図２に示されるＸ軸方向（第二の方向）及びＹ軸方向（第一の方向）は、水平面上において互いに直交する方向であり、また、Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向（鉛直方向）である。
レーザー加工装置２は、各構成要素を支持する基台４を有する。基台４の上面には、Ｘ軸Ｙ軸移動機構６が設けられている。Ｘ軸Ｙ軸移動機構６は、基台４の上面に固定され、且つ、Ｙ軸方向に沿って配置された一対のＹ軸ガイドレール８を有する。
一対のＹ軸ガイドレール８の上面側には、一対のＹ軸ガイドレール８に沿ってスライド可能な態様でＹ軸移動板１０が取り付けられている。Ｙ軸移動板１０の下面側には、ボールねじが設けられている。
ボールねじは、Ｙ軸移動板１０の下面に固定されたナット部（不図示）を有する。ナット部には、ねじ軸１２がボール（不図示）を利用して回転可能に連結されている。ねじ軸１２は、Ｙ軸方向に沿って、一対のＹ軸ガイドレール８の間に配置されている。
ねじ軸１２の一端部には、ねじ軸１２を回転させるためのモータ１４が連結されている。モータ１４を動作させると、Ｙ軸移動板１０は、Ｙ軸方向に沿って移動する。一対のＹ軸ガイドレール８、Ｙ軸移動板１０、ねじ軸１２、ナット部、モータ１４等は、Ｙ軸移動機構を構成する。
Ｙ軸移動板１０の上面には、一対のＸ軸ガイドレール１６が固定されている。一対のＸ軸ガイドレール１６は、Ｘ軸方向に沿って配置されている。一対のＸ軸ガイドレール１６の上面側には、一対のＸ軸ガイドレール１６に沿ってスライド可能な態様でＸ軸移動板１８が取り付けられている。
Ｘ軸移動板１８の下面側には、ボールねじが設けられている。ボールねじは、Ｘ軸移動板１８の下面に固定されたナット部（不図示）を有する。ナット部には、ねじ軸２０がボール（不図示）を利用して回転可能に連結されている。
ねじ軸２０は、Ｘ軸方向に沿って、一対のＸ軸ガイドレール１６の間に配置されている。ねじ軸２０の一端部には、ねじ軸２０を回転させるためのモータ２２が連結されている。モータ２２を動作させると、Ｘ軸移動板１８はＸ軸方向に沿って移動する。
一対のＸ軸ガイドレール１６、Ｘ軸移動板１８、ねじ軸２０、ナット部、モータ２２等は、Ｘ軸移動機構を構成する。Ｘ軸移動板１８の上面側には、円柱状のテーブル基台２４が設けられている。テーブル基台２４は、モータ等の回転駆動源（不図示）を有する。
テーブル基台２４の頂部には、円板状のチャックテーブル２６が配置されている。回転駆動源は、チャックテーブル２６を、その保持面２６ａの中心を通り、且つ、Ｚ軸方向に平行な直線を回転軸として所定の角度範囲で回転させることができる。チャックテーブル２６は、非多孔質の金属で形成された円板状の枠体を有する。
枠体の中央部には円板状の凹部（不図示）が形成されている。この凹部には、セラミックスで形成された円板状の多孔質板が固定されていている。枠体には、所定の流路（不図示）が形成されている。所定の流路を介してエジェクタ等の吸引源（不図示）から多孔質板の上面には、負圧が伝達される。
枠体の環状の上面と、多孔質板の円形の上面とは、略面一となっており、ウエーハ１１を吸引保持するための略平坦な保持面２６ａとして機能する。ウエーハ１１は、保持面２６ａで吸引保持された状態で、Ｘ軸Ｙ軸移動機構６によりＸ軸及びＹ軸方向のいずれに沿っても移動可能である。
チャックテーブル２６の外周部には、チャックテーブル２６の周方向に沿って略等間隔に複数（本実施形態では、４つ）のクランプユニット２６ｂが設けられている。各クランプユニット２６ｂは、後述するフレームユニットのフレームを挟持する。
Ｘ軸Ｙ軸移動機構６の後方に位置する基台４の所定の領域上には、支持構造３０が設けられている。支持構造３０のＹ‐Ｚ平面に沿う一側面には、Ｚ軸移動機構３２が設けられている。Ｚ軸移動機構３２は、一対のＺ軸ガイドレール３４を有する。
一対のＺ軸ガイドレール３４は、支持構造３０の一側面に固定され、かつ、Ｚ軸方向に沿って配置されている。一対のＺ軸ガイドレール３４には、一対のＺ軸ガイドレール３４に沿ってスライド可能な態様でＺ軸移動板３６が取り付けられている。
Ｚ軸移動板３６の裏面側には、ボールねじ（不図示）が設けられている。ボールねじは、Ｚ軸移動板３６の裏面に固定されたナット部（不図示）を有する。ナット部には、ねじ軸（不図示）がボールを利用して回転可能に連結されている。
ねじ軸は、Ｚ軸方向に沿って、一対のＺ軸ガイドレール３４の間に配置されている。ねじ軸の上端部には、ねじ軸を回転させるためのモータ３８が連結されている。モータ３８を動作させると、Ｚ軸移動板３６は、Ｚ軸方向に沿って移動する。
Ｚ軸移動板３６の表面側には、支持具４０が固定されている。支持具４０は、レーザービーム照射ユニット４２の一部を支持する。図３は、レーザービーム照射ユニット４２の構成を模式的に示すブロック図である。なお、図３では、レーザービーム照射ユニット４２の構成要素の一部を機能ブロックで示す。
レーザービーム照射ユニット４２は、基台４に対して固定されたレーザー発振器４４を有する。レーザー発振器４４は、例えば、レーザー媒質としてＮｄ：ＹＶＯ４またはＮｄ：ＹＡＧ等を有し、ウエーハ１１を透過する波長（例えば、１３４２ｎｍ、１０６４ｎｍ）を有するパルス状のレーザービームＬＡを出射する。
レーザービームＬＡは、その出力が減衰器（アッテネータ）４６で調整された後、分岐ユニット４８に進む。本実施形態の分岐ユニット４８は、ＬＣＯＳ－ＳＬＭ（Liquid Crystal on Silicon - Spatial Light Modulator）と呼ばれる液晶位相制御素子を含む空間光変調器及び／又は回折光学素子（ＤＯＥ）等を含んで構成される。
分岐ユニット４８は、レーザービームＬＡを分岐する機能を有する。例えば、分岐ユニット４８は、照射ヘッド５２から出射されるレーザービームＬＡがＹ軸方向に沿って略等間隔に並んだ複数の集光点を形成する様に、レーザービームＬＡを分岐する。
なお、図３では、分岐ユニット４８で５つの集光点Ｐ１からＰ５を形成する様にレーザービームＬＡを分岐する例を示すが、２以上（より好ましくは２以上１６以下）の所定数の集光点を形成する様にレーザービームＬＡを分岐してもよい。
なお、分岐ユニット４８は、レーザービームＬＡを分岐させず単に透過させる機能も有する。分岐ユニット４８の動作を制御することにより、レーザービームＬＡの分岐の有無を選択できる。
ところで、分岐ユニット４８は、ＬＣＯＳ－ＳＬＭに代えて、回折格子を有してもよい。回折格子は、所定数の集光点を形成する様にレーザービームＬＡを分岐するので、レーザービームＬＡを分岐しない場合には、レーザービームＬＡの光路から回折格子を取り除けばよい。または、レーザービーム照射ユニット４２は、分岐ユニット４８を備えなくてもよい。
レーザー発振器４４を出発したレーザービームＬＡは、ミラー５０によって反射されて照射ヘッド５２へと導かれる。照射ヘッド５２には、レーザービームＬＡを集光する集光レンズ（不図示）等が収容されている。
照射ヘッド５２は、レーザー加工時に、保持面２６ａと対面する様に配置され、レーザービームＬＡは、保持面２６ａへ出射される。なお、照射ヘッド５２は、長手部がＹ軸方向に沿って配置された円柱状のハウジング５４の前端部に設けられている（図２参照）。
ハウジング５４は、その後端部側の一部が支持具４０で固定されている。更に、照射ヘッド５２近傍に位置するハウジング５４の側面には、保持面２６ａと対面可能な態様で撮像ユニット５６が固定されている。
撮像ユニット５６は、例えば、対物レンズと、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の光源と、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサ又はＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）イメージセンサ等の撮像素子と、を有する可視光カメラユニットである。
可視光カメラユニットの場合、撮像素子として例えばＳｉ（シリコン）製のフォトダイオードが使用される。なお、撮像ユニット５６は、ＬＥＤ等の光源と撮像素子とを有する赤外線カメラユニットであってもよい。
赤外線カメラユニットの場合、撮像素子として例えばＩｎＧａＡｓ（インジウム・ガリウム・ヒ素）製のフォトダイオードが使用される。赤外線カメラユニットを用いれば、第１の面１１ａ側が保持面２６ａで吸引保持された場合であっても、第２の面１１ｂ側からウエーハ１１を透過して、第１の面１１ａを撮像できる。
照射ヘッド５２、ハウジング５４、撮像ユニット５６等は、Ｚ軸移動機構３２により、一体的にＺ軸方向に沿って移動可能である。基台４上には、上述した構成要素を覆うカバー（不図示）が設けられている。
このカバーの前面には、タッチパネル５８が設けられている。タッチパネル５８は、静電容量方式のタッチセンサ等の入力装置、及び、液晶ディスプレイ等の表示装置として機能する。作業者は、タッチパネル５８を介して、レーザー加工装置２に対して加工条件を設定でき、撮像ユニット５６により得られたウエーハ１１の画像を見ることもできる。
レーザー加工装置２は、ウエーハ１１に分離起点を形成するために利用される。ウエーハ１１に分離起点を形成する際には、まず、第２の面（裏面）１１ｂ側が上方に向いた状態でチャックテーブル２６にウエーハ１１を載せ、チャックテーブル２６でウエーハ１１を吸引保持する。
そして、レーザービーム照射ユニット４２によりウエーハ１１の内部の所定の高さ位置に集光点を位置付け、ウエーハ１１の第２の面１１ｂ側からレーザービームを集光し、改質層と、改質層から伸長するクラックと、を形成する。改質層及びクラックは、分離起点（剥離層）として機能する。そして、ウエーハ１１に外力を付与して分離起点でウエーハ１１を上下に分離すると、ウエーハ１１を効率的に薄化できる。
しかしながら、レーザービーム照射ユニット４２からウエーハ１１に照射されたレーザービームのうち、分離起点の形成に寄与せずウエーハ１１に吸収されなかった成分（漏れ光）はそのままウエーハ１１中を進行して第１の面１１ａに到達する。第１の面１１ａにはデバイス１７が形成されているため、デバイス１７がレーザービームのこの成分（漏れ光）により損傷を受けるおそれがある。
そのため、従来、デバイス１７に損傷が生じないように、分離起点を形成する為のレーザービームの出力を制限する必要があった。低強度のレーザービームで高品質な分離起点を形成するためにはレーザー加工に長い時間を必要とするため、分離起点を高効率に形成できなかった。
また、従来、デバイス１７に損傷が生じないように、レーザービームの集光点を第１の面１１ａからの所定の距離以上で離す必要があった。この場合、分離起点でウエーハ１１を分離して第２の面１１ｂを含む分離体を取り去った後、ウエーハ１１を所定の厚さに仕上げるために実施する研削工程においてウエーハ１１から削り取られる部分が大きくなる。そのため、研削に使用される研削ホイールに含まれる研削砥石の消耗が激しく、研削ホイールを頻繁に交換しなければならず、不経済であった。
そこで、本実施形態に係るウエーハの加工方法及びデバイスチップの製造方法では、第１の面１１ａにデバイス１７が配設されたウエーハ１１を効率的に薄化できるように、分離起点を形成する前に、ウエーハ１１に保護層を形成する。この場合、分離起点を形成する際にウエーハ１１に照射されるレーザービームが保護層に当たり、レーザービームが保護層で反射、減衰、散乱等される。
そのため、デバイス１７が損傷しにくくなり、より強い照射条件でレーザービームをウエーハ１１に照射できるようになる。また、より第１の面１１ａの近くに分離起点を形成できるようになる。この場合、ウエーハ１１の研削量が減り、研削砥石の消耗を低減できるため、研削砥石の寿命も長くなる。また、研削に要する時間も低減できるため、より効率的にウエーハ１１を加工でき、より効率的にデバイスチップを製造できるようになる。
以下、本実施形態に係るウエーハの加工方法及びデバイスチップの製造方法の各ステップについて詳述する。本実施形態に係るウエーハの加工方法及びデバイスチップの製造方法では、以下に説明する各ステップのうち一部のステップが省略されてもよく、以下に説明する各ステップ以外のステップがさらに実施されてもよい。
ここで、本実施形態に係るウエーハの加工方法は、このデバイスチップの製造方法に包含される。そこで、以下、デバイスチップの製造方法を構成する各ステップについて説明する。図１０は、本実施形態に係るデバイスチップの製造方法の各ステップの流れを示すフローチャートである。
本実施形態に係るデバイスチップの製造方法では、ウエーハ１１に分離起点を形成する分離起点形成ステップＳ２０を実施する前に、ウエーハ１１に保護層を形成する保護層形成ステップＳ１０を実施する。保護層形成ステップＳ１０及び分離起点形成ステップＳ２０は、例えば、上述のレーザー加工装置２で実施される。図４に示す断面図は、保護層形成ステップＳ１０を実施する様子を模式的に示している。
保護層形成ステップＳ１０を開始するにあたり、まず、ウエーハ１１をチャックテーブル２６に載置する。そして、チャックテーブル２６にウエーハ１１を載置した後、チャックテーブル２６でウエーハ１１を吸引保持する。
ここで、ウエーハ１１をチャックテーブル２６に載置する際には、ウエーハ１１のデバイス１７が形成された第１の面１１ａをチャックテーブル２６の保持面２６ａに向け、ウエーハ１１の第２の面１１ｂを上方に露出させる。これは、第１の面１１ａに形成されたデバイス１７にレーザービームが直接的に当たることを避けるために、第１の面１１ａ側からウエーハ１１にレーザービームを照射できないためである。
なお、ウエーハ１１の第１の面１１ａ側には、デバイス１７を保護するための保護テープ等が予め貼着されてもよい。また、この保護テープはウエーハ１１の径よりも大きな径でウエーハ１１に配設されてもよく、保護テープの外周部がリングフレームに貼られてもよい。この場合、リングフレームはチャックテーブル２６のクランプユニット２６ｂにより固定される。なお、各断面図では、第１の面１１ａに形成されたデバイス１７や第１の面１１ａに貼着された保護テープ等は省略されている。
保護層形成ステップＳ１０では、次に、レーザービーム照射ユニット４２と、チャックテーブル２６と、をＺ軸方向に沿って相対的に昇降させる。これにより、保護層形成ステップＳ１０においてレーザービーム照射ユニット４２からウエーハ１１に照射される第１のレーザービーム５２ａの集光点である第１の集光点５２ｂの高さを調整する。そして、第１のレーザービーム５２ａの第１の集光点５２ｂをウエーハ１１の内部の第１の高さ位置Ｈ１に位置付ける。この第１の高さ位置Ｈ１については、後に詳述する。
次に、レーザービーム照射ユニット４２の照射ヘッド５２と、チャックテーブル２６と、をＸ軸方向及びＹ軸方向を含む水平面に沿って相対的に移動させることで、第１の集光点５２ｂ及びウエーハ１１を第１の面１１ａに沿って相対的に移動させる。すなわち、加工送りを開始する。そして、第１の集光点５２ｂ及びウエーハ１１を相対的に移動させながらレーザービーム照射ユニット４２を作動させ、ウエーハ１１に第２の面１１ｂ側からウエーハ１１を透過する波長の第１のレーザービーム５２ａを照射する。
ウエーハ１１を透過する波長の第１のレーザービーム５２ａをウエーハ１１の内部の第１の集光点５２ｂに集光すると、一部の第１のレーザービーム５２ａがウエーハ１１に吸収され、第１の集光点５２ｂの近傍でウエーハ１１が改質されて保護層６４が形成される。この保護層（改質層）６４は、第１の面１１ａ側に形成されたデバイス１７を次に説明する分離起点形成ステップＳ２０でウエーハ１１に照射される第２のレーザービームから保護する機能を有する。
なお、保護層形成ステップＳ１０においてウエーハ１１に照射される第１のレーザービーム５２ａの照射条件については、次に説明する分離起点形成ステップＳ２０においてウエーハ１１に照射される第２のレーザービームの照射条件とともに後述する。
本実施形態に係るデバイスチップの製造方法等では、保護層形成ステップＳ１０の後、ウエーハ１１に改質層及びクラックから構成される分離起点を形成する分離起点形成ステップＳ２０を実施する。図５に示す断面図は、分離起点形成ステップＳ２０を実施する様子を模式的に示している。保護層形成ステップＳ１０に続いて分離起点形成ステップＳ２０をレーザー加工装置２で実施する場合、引き続きチャックテーブル２６でウエーハ１１を吸引保持する。
分離起点形成ステップＳ２０では、レーザービーム照射ユニット４２と、チャックテーブル２６と、をＺ軸方向に沿って相対的に昇降させる。これにより、分離起点形成ステップＳ２０においてレーザービーム照射ユニット４２からウエーハ１１に照射される第２のレーザービーム５２ｃの集光点である第２の集光点５２ｄの高さを調整する。この調整においては、第２のレーザービーム５２ｃの第２の集光点５２ｄをウエーハ１１の内部の第１の高さ位置Ｈ１より高い第２の高さ位置Ｈ２に位置付ける。
次に、レーザービーム照射ユニット４２の照射ヘッド５２と、チャックテーブル２６と、を水平面に沿って相対的に移動させることで、第２の集光点５２ｄ及びウエーハ１１を第１の面１１ａに沿って相対的に移動させる。すなわち、加工送りを開始する。そして、第２の集光点５２ｄ及びウエーハ１１を相対的に移動させながらレーザービーム照射ユニット４２を作動させ、ウエーハ１１に第２の面１１ｂ側からウエーハ１１を透過する波長の第２のレーザービーム５２ｃを照射する。
ウエーハ１１を透過する波長の第２のレーザービーム５２ｃをウエーハ１１の内部の第２の集光点５２ｄに集光すると、一部の第２のレーザービーム５２ｃがウエーハ１１に吸収され、第２の集光点５２ｄの近傍でウエーハ１１が改質されて改質層６６が形成される。さらに、改質層６６から伸長するクラック６８が同時に形成される。この改質層６６及びクラック６８は、分離起点７０を構成する。
ここで、第２のレーザービーム５２ｃの照射条件は、第１のレーザービーム５２ａよりも強い強度でウエーハ１１が加工されるように定められてもよい。ただし、第１のレーザービーム５２ａの強度、及び、第２のレーザービーム５２ｃの強度はこれに限定されない。また、第１のレーザービーム５２ａ及び第２のレーザービーム５２ｃの波長が同じでもよく、一つのレーザービーム照射ユニット４２の照射ヘッド５２により両者が出射されてもよい。この場合、両者の照射条件には、波長以外の項目において差が設けられる。
本実施形態に係るデバイスチップの製造方法等では、分離起点形成ステップＳ２０の後、ウエーハ１１に外力を付与して分離起点７０でウエーハ１１を分割し、第２の面１１ｂを含む分離体をウエーハ１１から分離する分離ステップＳ３０を実施する。
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）のそれぞれには、分離ステップＳ３０を実施する際のウエーハ１１を模式的に示す断面図が含まれている。この分離ステップＳ３０は、例えば、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示される分離装置７１において実施される。この分離装置７１は、分離起点（剥離層）７０が形成されたウエーハ１１を保持する保持テーブル７３を有する。
この保持テーブル７３は、円状の上面（保持面）を有し、この保持面７３ａにおいてはポーラス板（不図示）が露出している。さらに、このポーラス板は、保持テーブル７３の内部に設けられた流路等を介して真空ポンプ等の吸引源（不図示）と連通している。そして、この吸引源が動作すると、保持テーブル７３の保持面７３ａ近傍の空間に負圧が生じる。
また、保持テーブル７３の上方には、分離ユニット７２が設けられている。この分離ユニット７２は、円柱状の支持部材７４を有する。この支持部材７４の上部には、例えば、ボールねじ式の昇降機構（不図示）が連結されている。そして、この昇降機構を動作させることによって分離ユニット７２が昇降する。また、支持部材７４の下端部は、円板状の基台７６の上部の中央に固定されている。分離ユニット７２は、基台７６の下面に負圧を作用させる吸引機構（不図示）を内部に備え、吸引パッドとして機能できる。
分離装置７１においては、例えば、以下の手順で分離ステップＳ３０が実施される。具体的には、まず、分離起点７０が形成されたウエーハ１１を第２の面１１ｂが上方に露出されるように保持テーブル７３の保持面７３ａに載せる。このとき、第１の面１１ａが保持面７３ａに対面する。次に、保持テーブル７３に接続された吸引源を作動させ、保持テーブル７３でウエーハ１１を吸引保持する。
次に、分離ユニット７２の昇降機構を作動させて保持テーブル７３の上方から分離ユニット７２を下降させ、基台７６の下面をウエーハ１１の第２の面１１ｂに接触させる。図６（Ａ）は、基台７６の下面がウエーハ１１の第２の面１１ｂに接触した状態が模式的に示されている。
分離ステップＳ３０では、基台７６とウエーハ１１の接触の前後で、または、接触と同時にウエーハ１１に外力を付与する。ウエーハ１１に外力が付与されると分離起点７０に含まれるクラック６８が伸展する等して、分離起点７０でウエーハ１１が第１の面１１ａ側と第２の面１１ｂ側に分離される。ウエーハ１１を分離起点７０で分離すると、第２の面１１ｂを含む分離体２１が形成され、第１の面１１ａ側に薄化されたウエーハ１９が残る。
分離ユニット７２の基台７６から分離体２１に負圧（吸引力）を作用させて基台７６で分離体２１を吸引保持し、分離ユニット７２の昇降機構を作動させて分離ユニット７２を上昇させると、薄化されたウエーハ１９から分離体２１を除去できる。または、分離される前のウエーハ１１に分離ユニット７２の基台７６を接触させ基台７６から負圧を作用させ、その後に分離ユニット７２を上昇させる。この場合、ウエーハ１１に対して引き上げようとする外力が付与されることでウエーハ１１が分離起点７０を起点として分離されるとともに、分離体２１が持ち上がり薄化されたウエーハ１９が残る。図６（Ｂ）は、分離体２１が除去される際のウエーハ１１，１９及び分離体２１を模式的に示す断面図である。
ここで、分離ステップＳ３０でウエーハ１１に付与される外力について説明する。ウエーハ１１には、例えば、外力として超音波振動が付与される。この場合、例えば、分離装置７１の分離ユニット７２にピエゾ素子等で構成される超音波振動子が組み込まれてもよく、外力として超音波振動が基台７６を通じてウエーハ１１に付与されてもよい。また、外力は、基台７６がウエーハ１１を吸引保持したまま上昇することでウエーハ１１に付与されてもよい。この場合、ウエーハ１１に対して引き上げようとする外力が付与される。
また、ウエーハ１１へ付与される外力と、外力の付与方法と、はこれに限定されない。例えば、ウエーハ１１に側方から爪状または楔状の挿し込み部材（不図示）が挿し込まれることによりウエーハ１１に外力が付与されてもよく、挿し込み部材で付与された外力によりウエーハ１１が分離されてもよい。
この場合、挿し込み部材の先端がウエーハ１１の第２の高さ位置Ｈ２（図５等参照）に位置付けられ、側方からウエーハ１１に挿し込み部材が挿し込まれる。これにより、ウエーハ１１の外周部から分離起点７０のクラック６８の進展が進み、分離起点７０の全面においてウエーハ１１が上下に分離する。なお、この場合、分離ユニット７２の基台７６の外周部にこの挿し込み部材が配設されていると便利である。
なお、分離ステップＳ３０は、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すような専用の分離装置７１で実施されなくてもよい。例えば、レーザー加工装置２が分離ユニット７２を備えてもよく、分離起点形成ステップＳ２０に引き続きレーザー加工装置２のチャックテーブル２６上で分離ステップＳ３０が実施されてもよい。この場合、チャックテーブル２６が分離装置７１の保持テーブル７３として機能する。
ウエーハ１１に分離起点７０を形成し、外力を付与してウエーハ１１を分離し、第２の面１１ｂを含む分離体２１を取り去ると、薄化されたウエーハ１９を容易に得ることができる。このとき、この薄化されたウエーハ１９に第２の面１１ｂを残さない。ここで、第１の面１１ａの反対側に新たに露出した面を裏面１１ｃとする。このようにウエーハ１１を薄化して、薄化されたウエーハ１９を得ると、次に説明する研削ステップＳ４０でウエーハ１９を最終的な仕上げ厚みに薄化するに際して実施される研削において除去されるウエーハ１９の量が極めて少なくなる。
本実施形態に係るデバイスチップの製造方法等では、分離ステップＳ３０の後、薄化されたウエーハ１１（ウエーハ１９）の第１の面１１ａの反対側に露出した裏面１１ｃを研削する研削ステップＳ４０を実施する。研削ステップＳ４０では、薄化されたウエーハ１１（ウエーハ１９）を裏面１１ｃ側から研削することにより、裏面１１ｃを平坦化するとともにウエーハ１１を最終的な仕上げ厚みに薄化する。このとき、保護層形成ステップＳ１０でウエーハ１１に形成され薄化された後のウエーハ１９に残る保護層６４を除去する。
図７は、研削ステップＳ４０を実施する様子を模式的に示す斜視図であり、図８は、研削ステップＳ４０を実施する様子を模式的に示す断面図である。図７及び図８には、研削ステップＳ４０が実施される研削装置７８の一部の構成が模式的に示されている。ここで、薄化されたウエーハ１１（ウエーハ１９）を研削する研削装置７８について説明する。
研削装置７８は、円板状のチャックテーブル８０を有する。チャックテーブル８０は、非多孔質のセラミックスで形成された円板状の枠体を有する。枠体の中央部には円板状の凹部（不図示）が形成されている。
この凹部には、セラミックスで形成された円板状の多孔質板が固定されていている。枠体には、所定の流路（不図示）が形成されている。所定の流路を介して、エジェクタ等の吸引源（不図示）から多孔質板の上面には、負圧が伝達される。
多孔質板の上面は、外周部に比べて中央部が僅かに突出した円錐状である。多孔質板の円形の上面と、枠体の環状の上面とは、略面一となっており、ウエーハ１１を吸引保持するための略平坦な保持面８０ａとして機能する。
チャックテーブル８０の下部には、チャックテーブル８０を回転可能に支持する円環且つ平板状のテーブルベース（不図示）が設けられている。また、テーブルベースの下部には、チャックテーブル８０の傾きを調整する傾き調整機構（不図示）が設けられている。
更に、チャックテーブル８０の下部には、回転軸８０ｂを構成するスピンドルが連結されている。スピンドルには、プーリ、ベルト等を介して、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されている。回転駆動源を動作させると、チャックテーブル８０は回転軸８０ｂの周りに回転する。
チャックテーブル８０の上方には、研削ユニット８２が配置されている。研削ユニット８２は、長手部が鉛直方向に略平行に配置された円筒状のスピンドルハウジング（不図示）を有する。
スピンドルハウジングには、所定方向（例えば、鉛直方向）に沿って研削ユニット８２を移動させるボールねじ式の加工送り機構（不図示）が連結されている。また、スピンドルハウジングには、円柱状のスピンドル８４の一部が回転可能に収容されている。
スピンドル８４の上端部には、モータ等の回転駆動源が設けられている。スピンドル８４の下端部には、円板状のマウント８６が固定されている。マウント８６の下面側には、円環状の研削ホイール８８が装着されている。
研削ホイール８８は、アルミニウム合金で形成された基台９０を有する。基台９０の上面側は、マウント８６に接するように配置される。基台９０の下面側には、複数の研削砥石９２が、基台９０の周方向に沿って略等間隔で配置されている。
各研削砥石９２は、例えば、金属、セラミックス、樹脂等の結合材と、ダイヤモンド、ｃＢＮ（cubic Boron Nitride）等の砥粒と、を有する。平均粒径が比較的大きい砥粒は、粗研削砥石に使用され、平均粒径が比較的小さい砥粒は、仕上げ研削砥石に使用される。
スピンドル８４を回転させると、複数の研削砥石９２の下面の軌跡により、円環状の研削面が形成される。研削面は、スピンドル８４の長手方向と直交する平面となる。図８は、研削ステップＳ４０を示す図である。なお、図８では、保護テープ等を省略している。
研削ステップＳ４０では、まず、保護テープを介してウエーハ１９（薄化されたウエーハ１１）の第１の面１１ａ側をチャックテーブル８０の保持面８０ａで吸引保持する。次いで、チャックテーブル８０の保持面８０ａの一部が研削ホイール８８の研削面と略平行になるようにテーブルベースを傾ける。
この状態で、回転軸８０ｂを中心として所定の回転速度（例えば、２００ｒｐｍ）でチャックテーブル８０を回転させ、回転軸８４ａを中心として所定の回転速度（例えば、３０００ｒｐｍ）で研削ホイール８８を回転させる。
更に、研削液供給ノズル（不図示）から純水等の研削液を、研削面とウエーハ１９の裏面１１ｃとの接触領域に供給しながら、研削ユニット８２を所定の加工送り速度（例えば、１．０μｍ／ｓ）で下方に移動（すなわち、加工送り）する。研削砥石９２の研削面が裏面１１ｃ側に接触することで、裏面１１ｃ側が研削される。ウエーハ１９が所定の仕上げ厚みに至るまで、加工送りが継続される。
研削ステップＳ４０は、粗研削及び仕上げ研削の２段階で実施されてもよい。すなわち、研削砥石９２として粗研削砥石を有する一の研削ユニット８２（即ち、粗研削ユニット）で裏面１１ｃ側を粗研削した後、研削砥石９２として仕上げ研削砥石を有する他の研削ユニット８２（即ち、仕上げ研削ユニット）で裏面１１ｃ側を仕上げ研削する。
更に、仕上げ研削の後、研磨ユニット（不図示）を用いて、裏面１１ｃ側を研磨してもよい。研磨ユニットは、スピンドル８４と、スピンドル８４の一端部に装着された研磨パッドと、を有する。粗研削及び仕上げ研削に加えて研磨を行うことで、研磨を行わない場合に比べて、最終的に製造されるデバイスチップの抗折強度を向上できる。
特に、研削ステップＳ４０の完了時のウエーハ１９の仕上げ厚みＴＥは、保護層６４が形成される第１の高さ位置Ｈ１と第１の面１１ａの距離よりも小さくなる。逆に説明すると、第１の高さ位置Ｈ１は、第１の面１１ａとの距離が仕上げ厚みＴＥを超えるように設定される。この場合、研削ステップＳ４０でウエーハ１９の厚みが仕上げ厚みＴＥに至るまでに、ウエーハ１９に形成されていた保護層６４が研削により除去される。
仮に、研削ステップＳ４０を実施した後にウエーハ１９に保護層６４が残る場合、ウエーハ１９が分割されて形成されるデバイスチップにも保護層６４が残ることになる。変質層である保護層６４を含むデバイスチップに何らかの衝撃が加わると、保護層６４からクラックが伸長してデバイスチップが破壊されやすい。その一方で、保護層６４が研削ステップＳ４０で除去されると最終的に製造されるデバイスチップに保護層６４が残らないため、デバイスチップの強度は高くなる。
本実施形態では、分離体２１が分離されることで薄化されたウエーハ１９を研削するため、分離体２１が分離されていないウエーハ１１を第２の面１１ｂから研削する場合に比べて、ウエーハ１９，１１の研削量を低減できる。そのため、研削砥石９２の消耗量を大幅に低減できる。
研削ステップＳ４０の後、薄化された１９の第１の面１１ａ側または裏面１１ｃ側に金属膜や樹脂膜等が形成されてもよい。その後、最終的にウエーハ１９を分割予定ライン１５（図１参照）で分割すると、個々のデバイスチップが形成される。
本実施形態に係るデバイスチップの製造方法では、研削ステップＳ４０の後に、デバイス１７毎にウエーハ１９を分割することでそれぞれデバイス１７を備えた複数のデバイスチップを製造する分割ステップＳ５０が実施される。
ウエーハ１９の分割は、例えば、円環状の切削ブレードを備える切削装置において切削ブレードでウエーハ１９を切削することで実施されてもよい。または、図２に示すレーザー加工装置２でウエーハ１９をレーザー加工することで実施されてもよい。以下、切削ブレードを備える切削装置で実施する場合を例に分割ステップＳ５０について説明するが、本実施形態に係るデバイスチップの製造方法はこれに限定されない。
図９は、切削装置９４で切削されて分割されているウエーハ１９を模式的に示す斜視図である。図９に示す通り、切削装置９４に搬入される前にウエーハ１９の裏面１１ｃにはダイシングテープ２３が貼着されるとよく、ダイシングテープ２３の外周部にはリングフレーム２５が貼着されるとよい。
すなわち、ウエーハ１９は、予め、ダイシングテープ２３及びリングフレーム２５と一体化されることが好ましく、ウエーハ１９、ダイシングテープ２３、及びリングフレーム２５を含むフレームユニット２７が形成されるとよい。この場合、薄化されたウエーハ１９の取り扱いが容易であるとともに、製造されたデバイスチップがダイシングテープ２３に支持されるため、デバイスチップの取り扱いも容易である。
なお、ウエーハ１９の第１の面１１ａ側にデバイス１７を保護するための保護テープ等が貼着されている場合、フレームユニット２７が形成された後、切削装置９４にフレームユニット２７が搬入される前に保護テープを剥離するとよい。ウエーハ１９にダイシングテープ２３が貼着されていると、薄化されたウエーハ１９からの保護テープの剥離が比較的容易となる。
まず、切削装置９４について説明する。切削装置９４は、レーザー加工装置２のチャックテーブル２６と同様に構成されるチャックテーブル（不図示）を備える。切削装置９４のチャックテーブルの上面は、ダイシングテープ２３を介してウエーハ１９を吸引保持する保持面となっている。
この保持面は、チャックテーブルの内部に設けられた吸引路（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。チャックテーブルの周囲には、ウエーハ１１，１９を支持するリングフレーム２５を四方から把持するための複数のクランプ（不図示）が設けられている。
切削装置９４においても、チャックテーブルはモータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブルは、移動機構（加工送りユニット）によって加工送りされる。
切削装置９４は、チャックテーブルの上方に切削ユニット９６を備える。切削ユニット９６は、円環状の切削ブレード１００を備え、切削ブレード１００でウエーハ１９を切削する。切削ユニット９６は、チャックテーブルの保持面に平行な回転軸を構成するスピンドル（不図示）の基端側を回転可能に収容するスピンドルハウジング９８を備える。
スピンドルハウジング９８の内部には、スピンドルを回転させるモータ等の回転駆動源が収容されており、この回転駆動源を作動させるとスピンドルが回転する。スピンドルの先端には、円環状の切削ブレード１００が固定される。スピンドルを回転させると切削ブレード１００を回転できる。切削ブレード１００は、金属材料または樹脂材料等で円環状に形成された結合材と、ダイヤモンド等で形成され結合材中に分散固定された砥粒と、を含む砥石部を備える。
また、切削ユニット９６は、切削ブレード１００の両側面に沿ってそれぞれ伸張した一対の切削水供給ノズル１０２を備える。切削ブレード１００によりウエーハ１９が切削される間、切削水供給ノズル１０２からは切削ブレード１００に純水等の切削水が供給される。切削ブレード１００でウエーハ１９を切削する際に生じる加工屑及び加工熱は、切削水により除去される。
分割ステップＳ５０では、ウエーハ１９を切削装置９４に搬入し、チャックテーブルでウエーハ１９を吸引保持する。そして、チャックテーブルを回転させてウエーハ１９の分割予定ライン１５の向きを切削装置９４の加工送り方向に合わせる。また、チャックテーブルを保持面に沿って移動させて、切削ブレード１００を分割予定ライン１５の上方に位置付ける。その後、先端に切削ブレード１００が装着されたモータ等の回転駆動源を作動させ、切削ブレード１００の回転を開始する。
次に、切削ブレード１００を所定の高さまで下降させ、加工送りユニットを作動させてチャックテーブルを加工送りして回転する切削ブレード１００の砥石部をウエーハ１９に接触させると、ウエーハ１９が切削される。ウエーハ１９が分割予定ライン１５に沿って切削されると、ウエーハ１９に分割溝２９が形成される。
ウエーハ１９の全て分割予定ライン１５に沿って分割溝２９が形成されると、ウエーハ１９の分割が完了し、それぞれデバイス１７を備える個々のデバイスチップが製造される。各デバイスチップは引き続きダイシングテープ２３により支持される。
その後、ダイシングテープ２３をリングフレーム２５の開口内で径方向外側に拡張すると、デバイスチップ間の間隔が広がりダイシングテープ２３からデバイスチップをピックアップしやすくなる。そして、ダイシングテープ２３からピックアップすることでデバイスチップが得られる。以上に説明するように、本実施形態に係るデバイスチップの製造方法によると、それぞれデバイス１７を備える個々のデバイスチップが製造される。
ここで、第１のレーザービーム５２ａが集光される第１の集光点５２ｂの高さ位置（第１の高さ位置Ｈ１）と、第２のレーザービーム５２ｃが集光される第２の集光点５２ｄの高さ位置（第２の高さ位置Ｈ２）について詳述する。
第２のレーザービーム５２ｃが集光される第２の集光点５２ｄの第２の高さ位置Ｈ２は、第１のレーザービーム５２ａが集光される第１の集光点５２ｂの第１の高さ位置Ｈ１よりもウエーハ１１の第１の面１１ａから遠い高さ位置に設定される。別の観点から説明すると、本実施形態に係るデバイスチップの製造方法等では、第１の高さ位置Ｈ１は、第２の高さ位置Ｈ２及び第１の面１１ａの間に設定される。
この場合、分離起点形成ステップＳ２０では、第２の集光点５２ｄに第２のレーザービーム５２ｃが集光されたとき、分離起点７０の形成に寄与しなかった成分が第２の集光点５２ｄを進行して保護層６４に当たる。そして、第２のレーザービーム５２ｃは保護層６４により反射、吸収、散乱等されて強度が低下した状態でウエーハ１１の第１の面１１ａに到達する。または、第２のレーザービーム５２ｃは第１の面１１ａに到達しない。そのため、第２のレーザービーム５２ｃが保護層６４を経ず強度が低下しない場合と比較して、デバイス１７に損傷が生じにくい。
従来、第２のレーザービーム５２ｃが第２の集光点５２ｄを通過して第１の面１１ａに至るときにデバイス１７に損傷が生じないように、第２のレーザービーム５２ｃの照射条件に制限があった。また、第２のレーザービーム５２ｃの第２の集光点５２ｄを第１の面１１ａから所定の距離以上に離さねばならなかった。
これに対して、予め保護層６４が第２の集光点５２ｄよりも第１の面１１ａに近い位置に形成されている場合、従来ではデバイス１７に損傷を生じさせるような照射条件で第２のレーザービーム５２ｃをウエーハ１１に照射することも可能である。そのため、形成される分離起点７０の品質がより高くなる照射条件で第２のレーザービーム５２ｃをウエーハ１１に照射できる場合がある。
また、保護層６４が形成されている場合、従来よりも第１の面１１ａに近い高さ位置に第２のレーザービーム５２ｃを集光できるため、分離起点７０を第１の面１１ａにより近い高さ位置に形成できる。この場合、分離ステップＳ３０の後に実施される研削ステップＳ４０においてウエーハ１１の削り取られる材料の量を低減できるため、研削砥石９２の消耗量が減り、研削ホイール８８の寿命が延びる。
第１の面１１ａにより近い位置に分離起点７０を形成できると、分離ステップＳ３０でウエーハ１１から分離される分離体２１を厚くできる。この厚い分離体２１はさらなるデバイスチップを製造するための新たなウエーハ１１として使用可能となる。この新しいウエーハ１１からデバイスウエーハを製造する際にも、やはり厚い分離体を残せる。すなわち、材料の損失を低減して、より多くのデバイスチップを製造できるようになる。
また、ここで、レーザービームの照射条件について説明する。保護層形成ステップＳ１０及び分離起点形成ステップＳ２０では、照射条件に含まれる多種の設定項目がそれぞれ適した値等に設定されてレーザービーム５２ａ，５２ｃがウエーハ１１に照射される。この照射条件には、例えば、レーザービーム５２ａ，５２ｃの波長、繰り返し周波数、平均出力、加工送り速度、加工送りの軌道、集光点５２ｂ，５２ｄの高さ位置等の要素を含む。
保護層形成ステップＳ１０においては、第１のレーザービーム５２ａの照射条件は、所定の機能を発揮する保護層６４をウエーハ１１の内部に形成できるように設定される。すなわち、形成された保護層６４を通過する第２のレーザービーム５２ｃの強度を十分に低下できるように、保護層６４の形成に寄与する第１のレーザービーム５２ａが所定の照射条件でウエーハ１１に照射される。
ただし、第１のレーザービーム５２ａは、ウエーハ１１に保護層６４となる所定の品質の改質層を形成できるだけで十分である。第２のレーザービーム５２ｃとは異なり、第１のレーザービーム５２ａは保護層６４から伸長するクラックをウエーハ１１に形成できる必要はない。ただし、第１のレーザービーム５２ａによりウエーハ１１にクラックが形成されてもよい。
特に、第１の集光点５２ｂは第２の集光点５２ｄよりも第１の面１１ａに近い上、第１のレーザービーム５２ａがウエーハ１１に照射される際に第１のレーザービーム５２ａを遮蔽するさらなる保護層をウエーハ１１が備えない。そのため、第１のレーザービーム５２ａの照射条件は、ウエーハ１１に吸収等されずに第１の集光点５２ｂを通過する一部の第１のレーザービーム５２ａが第１の面１１ａに到達したときに、デバイス１７に損傷等を生じさせないように設定される。
そして、第１のレーザービーム５２ａの照射条件は、特に分離起点形成ステップＳ２０においてウエーハ１１に照射される第２のレーザービーム５２ｃの照射条件との比較により説明されてもよい。
第２のレーザービーム５２ｃとの比較で説明すると、第１のレーザービーム５２ａは、第２のレーザービーム５２ｃよりも強度が小さくなるように照射条件の設定がされる。すなわち、保護層形成ステップＳ１０における第１のレーザービーム５２ａは、第２のレーザービーム５２ｃよりもデバイス１７に対して与える影響が小さい。ただし、第１のレーザービーム５２ａの照射条件、及び、第２のレーザービーム５２ｃの照射条件は、これに限定されない。
なお、ここで比較される第２のレーザービームがデバイス１７に与える影響とは、第２のレーザービームが保護層６４を経ずに第１の面１１ａに至る場合におけるデバイス１７に与える影響をいう。
なお、保護層形成ステップＳ１０では、第１の面１１ａに平行な面においてウエーハ１１の全域に保護層６４が形成される必要はない。保護層６４の形成位置は、第２のレーザービーム５２ｃが照射される領域（第２の集光点５２ｄの軌跡）に対応するように決定されるとよい。すなわち、第１の面１１ａに平行な方向において、保護層形成ステップＳ１０における第１の集光点５２ｂの軌跡と、分離起点形成ステップＳ２０における第２の集光点５２ｄの軌跡と、は一致してもよい。
また、第２のレーザービーム５２ｃの照射条件は、ウエーハ１１の第２の高さ位置Ｈ２に改質層６６及びクラック６８を含む分離起点７０を所定の品質で形成できるように設定されるとよい。本実施形態に係るデバイスチップの製造方法等では、第２の集光点５２ｄを通過した一部の第２のレーザービーム５２ｃは保護層６４に当たり反射、減衰等する。そのため、従来と比較してより強度の高い照射条件で第２のレーザービーム５２ｃをウエーハ１１に照射できる。
第１の集光点５２ｂの高さである第１の高さ位置Ｈ１と、第２の集光点５２ｄの高さである第２の高さ位置Ｈ２についてより具体的に説明する。ウエーハ１１がシリコンウエーハであり、ウエーハ１１の厚さＴ（第１の面１１ａから第２の面１１ｂまで距離）が５００μｍであり、研削ステップＳ４０の後のウエーハ１１，１９の仕上げ厚みＴＥが３０μｍである場合を例に説明する。
この場合、第１のレーザービーム５２ａが集光される第１の集光点５２ｂの高さである第１の高さ位置Ｈ１は、４０μｍ以上８０μｍ以下の範囲で第１の面１１ａよりも上方に設定されることが好ましい。すなわち、研削後のウエーハ１１，１９の裏面１１ｃの予定された高さ位置よりも１０μｍ以上５０μｍ以下の範囲で第１の面１１ａから離れた位置に第１の高さ位置Ｈ１が設定されるとよい。そして、第１の高さ位置Ｈ１は、研削ステップＳ４０で実施される研削量が参照されてこの範囲において決定されるとよい。
また、この場合、第２のレーザービーム５２ｃが集光される第２の集光点５２ｄの高さである第２の高さ位置Ｈ２は、９０μｍ以上１３０μｍ以下の範囲で第１の面１１ａよりも上方に設定されることが好ましい。すなわち、第２の高さ位置Ｈ２は、第１の高さ位置Ｈ１よりも５０μｍ程度の距離で第１の面１１ａから離れた位置に設定されるとよい。そして、第２の高さ位置Ｈ２は、分離起点７０で分離される分離体２１をより厚く形成できるように、より第１の面１１ａに近い高さ位置に設定されるとよい。
本実施形態に係るウエーハの加工方法及びデバイスチップの製造方法では、第２のレーザービーム５２ｃの照射条件について従来よりも選択の幅が広がり、より適性の高い照射条件の選択も可能である。また、分離起点７０をより第１の面１１ａに近い高さ位置に形成できるようになり、分離体２１をより厚く形成できるため、分離体２１をデバイスウエーハとして再利用しやすい。
したがって、本実施形態に係るウエーハの加工方法及びデバイスチップの製造方法では、第１の面１１ａにデバイス１７が配設されたウエーハ１１を効率的に薄化でき、ウエーハ１１を分割して効率的にデバイスチップを製造できる。
なお、上記実施形態では、ウエーハ１１がシリコンウエーハである場合を例に第１のレーザービーム５２ａ及び第２のレーザービーム５２ｃをウエーハ１１に照射することについて説明したが、ウエーハ１１はシリコンウエーハに限定されない。例えば、ウエーハ１１は、ＳｉＣウエーハやその他の材料で構成されたウエーハでもよい。
ウエーハ１１がシリコンウエーハでない場合においても、ウエーハ１１に保護層６４を形成できるように第１のレーザービーム５２ａの照射条件が決定されるとよい。そして、ウエーハ１１に分離起点７０が形成されるように第２のレーザービーム５２ｃの照射条件が決定されるとよい。
その他、上述した実施形態にかかる構造及び方法等は、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 ウエーハ
１１ａ 第１の面
１１ｂ 第２の面
１１ｃ 裏面
１３ ノッチ
１５ 分割予定ライン
１７ デバイス
１９ ウエーハ
２１ 分離体
２３ ダイシングテープ
２５ リングフレーム
２７ フレームユニット
２９ 分割溝
２ レーザー加工装置
４ 基台
６ Ｘ軸Ｙ軸移動機構
８ Ｙ軸ガイドレール
１０ Ｙ軸移動板
１２ ねじ軸
１４ モータ
１６ Ｘ軸ガイドレール
１８ Ｘ軸移動板
２０ ねじ軸
２２ モータ
２４ テーブル基台
２６ チャックテーブル
２６ａ 保持面
２６ｂ クランプユニット
３０ 支持構造
３２ Ｚ軸移動機構
３４ Ｚ軸ガイドレール
３６ Ｚ軸移動板
３８ モータ
４０ 支持具
４２ レーザービーム照射ユニット
４４ レーザー発振器
４６ 減衰器
４８ 分岐ユニット
５０ ミラー
５２ 照射ヘッド
５２ａ 第１のレーザービーム
５２ｂ 第１の集光点
５２ｃ 第２のレーザービーム
５２ｄ 第２の集光点
５４ ハウジング
５６ 撮像ユニット
５８ タッチパネル
６４ 保護層
６６ 改質層
６８ クラック
７０ 分離起点
７１ 分離装置
７２ 分離ユニット
７３ 保持テーブル
７３ａ 保持面
７４ 支持部材
７６ 基台
７８ 研削装置
８０ チャックテーブル
８０ａ 保持面
８０ｂ 回転軸
８２ 研削ユニット
８４ スピンドル
８４ａ 回転軸
８６ マウント
８８ 研削ホイール
９０ 基台
９２ 研削砥石
９４ 切削装置
９６ 切削ユニット
９８ スピンドルハウジング
１００ 切削ブレード
１０２ 切削水供給ノズル

Claims (5)

  1. 第１の面と、該第１の面の反対側の第２の面とを有し、該第１の面に複数のデバイスが形成されたウエーハを加工するウエーハの加工方法であって、
    該ウエーハを透過する波長の第１のレーザービームの第１の集光点を該ウエーハの内部の第１の高さ位置に位置付け、該第１の集光点及び該ウエーハを該第１の面に沿って相対的に移動しながら該第２の面側から該ウエーハに該第１のレーザービームを照射して、該ウエーハ中の該第１の高さ位置に保護層を形成する保護層形成ステップと、
    該保護層形成ステップの後、該ウエーハを透過する波長の第２のレーザービームの第２の集光点を該ウエーハの内部の該第１の高さ位置よりも該第１の面から遠い第２の高さ位置に位置付け、該第２の集光点及び該ウエーハを該第１の面に沿って相対的に移動しながら該第２の面側から該ウエーハに該第２のレーザービームを照射することで該ウエーハ中の該第２の高さ位置に改質層を形成するとともに該改質層から伸長するクラックを形成して該改質層及び該クラックから構成される分離起点を形成する分離起点形成ステップと、
    該分離起点形成ステップの後、該ウエーハに外力を付与して該分離起点で該ウエーハを分割し、該第２の面を含む分離体を該ウエーハから分離して該ウエーハに該第２の面を残さない分離ステップと、を備えることを特徴とするウエーハの加工方法。
  2. 該保護層形成ステップにおける該第１のレーザービームは、該保護層を経ずに該第１の面に至る場合における該第２のレーザービームよりも該デバイスに対して与える影響が小さいことを特徴とする請求項１に記載のウエーハの加工方法。
  3. 該分離ステップを実施した後、該ウエーハの該第１の面の反対側に露出した裏面を研削し、該保護層を除去するとともに該裏面を平坦化する研削ステップを更に含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のウエーハの加工方法。
  4. 第１の面と、該第１の面の反対側の第２の面とを有し、該第１の面に複数のデバイスが形成されたウエーハを分割してデバイスチップを製造するデバイスチップの製造方法であって、
    該ウエーハを透過する波長の第１のレーザービームの第１の集光点を該ウエーハの内部の第１の高さ位置に位置付け、該第１の集光点及び該ウエーハを該第１の面に沿って相対的に移動しながら該第２の面側から該ウエーハに該第１のレーザービームを照射して、該ウエーハ中の該第１の高さ位置に保護層を形成する保護層形成ステップと、
    該保護層形成ステップの後、該ウエーハを透過する波長の第２のレーザービームの第２の集光点を該ウエーハの内部の該第１の高さ位置よりも該第１の面から遠い第２の高さ位置に位置付け、該第２の集光点及び該ウエーハを該第１の面に沿って相対的に移動しながら該第２の面側から該ウエーハに該第２のレーザービームを照射することで該ウエーハ中の該第２の高さ位置に改質層を形成するとともに該改質層から伸長するクラックを形成して該改質層及び該クラックから構成される分離起点を形成する分離起点形成ステップと、
    該分離起点形成ステップの後、該ウエーハに外力を付与して該分離起点で該ウエーハを分割し、該第２の面を含む分離体を該ウエーハから分離して該ウエーハに該第２の面を残さない分離ステップと、
    該分離ステップの後、該ウエーハの該第１の面の反対側に露出した裏面を研削し、該保護層を除去するとともに該裏面を平坦化する研削ステップと、
    該デバイス毎に該ウエーハを分割することでそれぞれ該デバイスを備えた複数のデバイスチップを製造する分割ステップと、を備えることを特徴とするデバイスチップの製造方法。
  5. 該保護層形成ステップにおける該第１のレーザービームは、該保護層を経ずに該第１の面に至る場合における該第２のレーザービームよりも該デバイスに対して与える影響が小さいことを特徴とする請求項４に記載のデバイスチップの製造方法。
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