JP2024067757A - ウエーハの加工方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】２枚のウエーハを貼り合わせた積層ウエーハの一方のウエーハの面取り部の除去時間短縮して生産性を向上することに加え、他方のウエーハに傷が付かないウエーハの加工方法を提供する。【解決手段】方法は、クラック１１Ａ、１１Ｂの先端位置が接合層２０の外周１７に位置するようにレーザー光線を照射する裏面位置の座標を生成する座標生成工程と、生成された座標に第一のウエーハ１０に対してレーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４を照射して第一のウエーハの裏面１０ｂから面取り部１０Ｃを除去するように改質層Ｓ１～Ｓ４を形成する改質層形成工程と、第一のウエーハの裏面１０ｂを研削して薄化する研削工程と、を含む。改質層形成工程では、レーザー光線の集光点を最上段の集光点から最下段の集光点に下り階段状に形成し、改質層Ｓ１から伸びるクラックが接合層の外周に至るように構成する。【選択図】図５

Description

本発明は、ウエーハの加工方法に関する。
ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは、ダイシング装置によって個々のデバイスチップに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
また、デバイスの集積度を向上させるため、パターンを形成した後の２枚のウエーハを貼り合わせ、一方のウエーハの裏面を研削して薄化する場合がある。
ところが、一方のウエーハを研削して薄化すると、ウエーハの外周に形成された面取り部がナイフエッジのような鋭利な形状となり、作業者のケガを誘発したり、該ナイフエッジから発生したクラックがウエーハの内部に進展してデバイスチップが損傷したりするという問題がある。
そこで、研削して薄化するウエーハの外周に切削ブレード又は研削砥石を直接位置付けて該面取り部を除去し、ナイフエッジの発生を抑制する技術が提案されている（例えば、特許文献１、２を参照）。
特開２０１０－２２５９７６号公報 特開２０１６－９６２９５号公報
しかし、上記した特許文献１、２に開示された技術では、切削ブレードや研削砥石による面取り部の除去に相当の時間が掛かり、生産性が悪いという問題があることに加え、他方のウエーハに傷が付いてしまうという問題がある。
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、２枚のウエーハを貼り合わせた積層ウエーハの一方のウエーハの面取り部の除去に時間が掛かり、生産性が悪いという問題と共に、他方のウエーハに傷が付いてしまうという問題を解消することができるウエーハの加工方法を提供することにある。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する面取り部が形成された外周余剰領域とを表面に備えた第一のウエーハの該表面と第二のウエーハの表面又は裏面とを接合層によって貼り合わせたウエーハの加工方法であって、レーザー光線を照射する裏面位置と集光点の内部位置と集光点から該接合層側に伸びるクラックの先端位置とを結ぶ線が第一のウエーハの結晶方位によって異なる角度となることに基づいて、該クラックの先端位置が該接合層の外周に位置するようにレーザー光線を照射する裏面位置の座標を生成する座標生成工程と、該座標生成工程において生成された座標に該第一のウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射して該第一のウエーハの裏面から該面取り部を除去するように内部に集光点を位置付けて改質層を形成する改質層形成工程と、該第二のウエーハ側をチャックテーブルに保持し、該第一のウエーハの裏面を研削して薄化する研削工程と、を含み、該改質層形成工程において、該レーザー光線の集光点をウエーハの内側から外側に向かって徐々に該接合層に近づくように最上段の集光点から最下段の集光点に至り下り階段状に複数形成し、該最下段の集光点により形成された改質層から伸びるクラックが、該接合層の外周に至るウエーハの加工方法が提供される。
該研削工程において、該第一のウエーハの裏面の研削によって改質層が除去され、該クラックによって面取り部が第一のウエーハから除去されることが好ましい。また、該第一のウエーハは単結晶シリコンウエーハであり、該座標生成工程において、該第一のウエーハの中心から見て結晶方位を示すノッチが形成された方向を０度として規定し、該０度、９０度、１８０度、２７０度の座標は第一の同心円上に配置され、４５度、１３５度、２２５度、３１５度の座標は、該第一の同心円より小さい第二の同心円上に位置され、該第一の同心円と該第二の同心円との間で、滑らかな曲線で０度、４５度、９０度、１３５度、１８０度、２２５度、２７０度、３１５度の座標点を結ぶことによりレーザー光線を照射する裏面位置の座標を生成するようにしてもよい。
本発明のウエーハの加工方法は、レーザー光線を照射する裏面位置と集光点の内部位置と集光点から接合層側に伸びるクラックの先端位置とを結ぶ線が第一のウエーハの結晶方位によって異なる角度となることに基づいて、該クラックの先端位置が該接合層の外周に位置するようにレーザー光線を照射する裏面位置の座標を生成する座標生成工程と、該座標生成工程において生成された座標に該第一のウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射して該第一のウエーハの裏面から該面取り部を除去するように内部に集光点を位置付けて改質層を形成する改質層形成工程と、該第二のウエーハ側をチャックテーブルに保持し、該第一のウエーハの裏面を研削して薄化する研削工程と、を含み、該改質層形成工程において、該レーザー光線の集光点をウエーハの内側から外側に向かって徐々に該接合層に近づくように最上段の集光点から最下段の集光点に至り下り階段状に複数形成し、該最下段の集光点により形成された改質層から伸びるクラックが、該接合層の外周に至るように構成されていることから、従来の面取り部の除去に比べて加工時間が短縮されて生産性が向上することに加え、他方のウエーハに傷が付く、という問題も解消する。さらに、上記した座標生成工程が実施されていることにより、ウエーハの内部において伸びるクラックの角度が、回転角度に応じて異なるものであっても、積層されたウエーハの接合層の外周の座標位置に安定して進展し、接合層の影響を受けることなく、面取り部を確実に除去することができる。
加工装置の全体斜視図である。 図１に示す加工装置に装着されるレーザー光線照射手段の光学系を示すブロック図である。 （ａ）被加工物であるウエーハの斜視図、（ｂ）（ａ）に示すウエーハの一部を拡大した側面図である。 （ａ）点Ｑ１に対する改質層形成工程の実施態様を示す斜視図、（ｂ）（ａ）に示す改質層形成工程において集光点が複数形成される位置を示す概念図、（ｃ）（ｂ）に示す改質層形成工程において形成される改質層及びクラックの角度を示す概念図である。 （ａ）点Ｑ２に対する改質層形成工程の実施態様を示す斜視図、（ｂ）（ａ）に示す改質層形成工程において集光点が複数形成される位置を示す概念図、（ｃ）（ｂ）に示す改質層形成工程において形成される改質層及びクラックの角度を示す概念図である。 （ａ）座標生成工程により加工位置とされる裏面位置の座標を示す概念図、（ｂ）座標生成工程により裏面位置の座標を生成する態様を示す概念図である。 （ａ）研削工程の実施態様を示す斜視図、（ｂ）研削工程によって薄化されたウエーハの一部を拡大して示す側面図である。
以下、本発明に基づいて実施されるウエーハの加工方法、及び該ウエーハの加工方法を実施するのに好適な加工装置に係る実施形態について、添付図面を参照しながら、詳細に説明する。
図１には、加工装置１の全体斜視図が示されている。加工装置１は、図示のような第一のウエーハ１０と第二のウエーハ１２とを積層したウエーハＷにレーザー加工を施す装置である。加工装置１は、ウエーハＷを保持する保持手段３と、保持手段３に保持されたウエーハＷの第一のウエーハ１０に対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段７と、保持手段３とレーザー光線照射手段７とを相対的にＸ軸方向に加工送りするためのＸ軸送り手段４ａと、保持手段３とレーザー光線照射手段７とを、該Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に相対的に加工送りするためのＹ軸送り手段４ｂと、各作動部を制御する制御手段１００と、を備えている。
加工装置１は、基台２上に配設されており、上記した構成に加え、保持手段３に保持されたウエーハＷを撮像してアライメントを実行する撮像手段６と、Ｘ軸移動手段４ａ、Ｙ軸移動手段４ｂの側方に立設される垂直壁部５ａ及び垂直壁部５ａの上端部から水平方向に延びる水平壁部５ｂからなる枠体５とを備えている。
保持手段３は、図１に示すように、Ｘ軸方向において移動自在に基台２に搭載された矩形状のＸ軸方向可動板３１と、Ｙ軸方向において移動自在にＸ軸方向可動板３１に搭載された矩形状のＹ軸方向可動板３２と、Ｙ軸方向可動板３２の上面に固定された円筒状の支柱３３と、支柱３３の上端に固定された矩形状のカバー板３４と、カバー板３４上に形成された長穴を通って上方に延びるように配設されたチャックテーブル３５とを備え、チャックテーブル３５は支柱３３内に収容された図示を省略する回転駆動手段により回転可能に構成される。チャックテーブル３５の保持面は、通気性を有する多孔質材料の吸着チャック３６から形成され、支柱３３を通る流路によって図示を省略する吸引手段に接続されている。
Ｘ軸移動手段４ａは、モータ４２の回転運動を、ボールねじ４３を介して直線運動に変換してＸ軸方向可動板３１に伝達し、基台２上にＸ軸方向に沿って配設された一対の案内レール２Ａ、２Ａに沿ってＸ軸方向可動板３１をＸ軸方向に移動させる。Ｙ軸移動手段４ｂは、モータ４５の回転運動を、ボールねじ４４を介して直線運動に変換し、Ｙ軸方向可動板３２に伝達し、Ｘ軸方向可動板３１上においてＹ軸方向に沿って配設された一対の案内レール３１ａ、３１ａに沿ってＹ軸方向可動板３２をＹ軸方向に移動させる。このような構成を備えていることにより、チャックテーブル３５をＸ座標、Ｙ座標の任意の位置に移動させることができる。
枠体５の水平壁部５ｂの内部には、上記のレーザー光線照射手段７を構成する光学系、及び撮像手段６が収容されている。水平壁部５ｂの先端部下面側には、該レーザー光線照射手段７の一部を構成し、レーザー光線を集光してウエーハＷに照射する集光器７１が配設されている。撮像手段６は、保持手段３に保持されるウエーハＷを撮像して、ウエーハＷの位置や向き、レーザー光線を照射すべきレーザー加工位置等を検出するカメラであり、前記の集光器７１に対して図中矢印Ｘで示すＸ軸方向で隣接する位置に配設されている。
図２には、上記したレーザー光線照射手段７の光学系の概略を示すブロック図が示されている。レーザー光線照射手段７は、レーザー光線ＬＢを発振する発振器７２と、発振器７２が発振したレーザー光線ＬＢの出力を調整するアッテネータ７３と、アッテネータ７３を通過したレーザー光線ＬＢを分岐してチャックテーブル３５に保持されたウエーハＷの内部に集光点を下り階段状に複数形成する集光点形成手段７４とを備えている。
本実施形態の集光点形成手段７４は、例えば、図２に示すように、第１の１／２波長板７５ａ、第１のビームスプリッター７６ａ、第２の１／２波長板７５ｂ、第２のビームスプリッター７６ｂ、第３の１／２波長板７５ｃ、第３のビームスプリッター７６ｃ、第１のビームエキスパンダー７７ａ、第２のビームエキスパンダー７７ｂ、第３のビームエキスパンダー７７ｃ、第１の反射ミラー７８ａ、第２の反射ミラー７８ｂ、第３の反射ミラー７８ｃ、第４の反射ミラー７８ｄ、及び第４のビームスプリッター７９を備えている。
上記した発振器７２から照射されアッテネータ７３を通過して集光点形成手段７４に導入されるレーザー光線ＬＢは、第１の１／２波長板７５ａを介して第１のビームスプリッター７６ａに導かれ、該第１の１／２波長板７５ａの回転角度が適宜調整されることにより、上記したレーザー光線ＬＢに対し１／４の光量となる第１の分岐レーザー光線ＬＢ１（ｓ偏光）が第１のビームスプリッター７６ａから分岐され、第１のビームエキスパンダー７７ａに導かれる。また、第１のビームスプリッター７６ａにより分岐されなかった残余のレーザー光線（ｐ偏光）は、第２の１／２波長板７５ｂを介して第２のビームスプリッター７６ｂに導かれ、該第２の１／２波長板７５ｂの回転角度が適宜調整されることにより、上記したレーザー光線ＬＢに対し１／４の光量となる第２の分岐レーザー光線ＬＢ２（ｓ偏光）が第２のビームスプリッター７６ｂから分岐され、第２のビームエキスパンダー７７ｂに導かれる。さらに、第２のビームスプリッター７６ｂにより分岐されなかった残余のレーザー光線（ｐ偏光）は、第３の１／２波長板７５ｃを介して第３のビームスプリッター７６ｃに導かれ、第３の１／２波長板７５ｃの回転角度が適宜調整されることにより、上記したレーザー光線ＬＢに対し１／４の光量となる第３の分岐レーザー光線ＬＢ３（ｓ偏光）が第３のビームスプリッター７６ｃから分岐され、第３のビームエキスパンダー７７ｃに導かれる。第３のビームスプリッター７６ｃにより分岐されなかった残余のレーザー光線（ｐ偏光）は、上記したレーザー光線ＬＢに対し１／４の光量となる第４の分岐レーザー光線ＬＢ４（ｐ偏光）となり、第４の反射ミラー７８ｄに導かれる。上記したように、第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４は、上記したレーザー光線ＬＢに対して、それぞれが１／４の光量で分岐される。
第１の分岐レーザー光線ＬＢ１はｓ偏光であることから、第１のビームエキスパンダー７７ａによってビーム径が調整された後、第１の反射ミラー７８ａによって反射されて第４のビームスプリッター７９に導かれて反射して集光器７１の集光レンズ７１ａに導かれる。また、第２の分岐レーザー光線ＬＢ２もｓ偏光であり、第２のビームエキスパンダー７７ｂによってビーム径が調整された後、第２の反射ミラー７８ｂによって反射されて第４のビームスプリッター７９に導かれて反射して集光器７１の集光レンズ７１ａに導かれる。さらに、第３の分岐レーザー光線ＬＢ３もｓ偏光であり、第３のビームエキスパンダー７７ｃによってビーム径が調整された後、第３の反射ミラー７８ｃによって反射されて第４のビームスプリッター７９に導かれて反射して集光器７１の集光レンズ７１ａに導かれる。そして、第４の反射ミラー７８ｄによって反射された第４の分岐レーザー光線ＬＢ４はｐ偏光であり、第４のビームスプリッター７９を直進して、集光器７１の集光レンズ７１ａに導かれる。第１～３のビームエキスパンダー７７ａ～７７ｃによって各ビーム径の大きさが、ＬＢ１＞ＬＢ２＞ＬＢ３＞ＬＢ４となるように適宜調整される。第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４に対応して形成される集光点Ｐ１～Ｐ４は、図２に示すように、上下方向及び水平方向の異なる位置に形成され、集光点Ｐ４から集光点Ｐ１に向けて、図中左方側に向けて下り階段状に形成される。さらに、上記した第１の反射ミラー７８ａ、第２の反射ミラー７８ｂ、第３の反射ミラー７８ｃ、及び第４の反射ミラー７８ｄには、アクチュエータ７８１、７８２、７８３、及び７８４が配設されており、上記した制御手段１００からの制御信号に基づいて各アクチュエータを制御することで、各反射ミラーの反射角度を調整し、第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４を矢印Ｒ１で示す方向に微調整することが可能である。
なお、上記した集光点形成手段７４は、説明の都合上、アッテネータ７３を通過したレーザー光線ＬＢを、第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４に分岐して、集光点を４つ形成した例（分岐数４）を示したが、本発明はこれに限定されず、１／２波長板、ビームスプリッター、ビームエキスパンダー、反射ミラー等を分岐数に合わせて増設することで、さらに多くの分岐レーザー光線を形成するように設定すること（例えば８分岐）が可能であり、分岐数に応じた集光点を下り階段状に形成することができ、上記した集光点形成手段７４によって、第一のウエーハ１０の裏面１０ｂにおける第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４を照射する位置を適宜調整することが可能になっている。
制御手段１００は、コンピュータにより構成され、制御プログラムに従って演算処理する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）と、検出した検出値、演算結果等を一時的に格納するための読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、入力インターフェース、及び出力インターフェースとを備えている（詳細についての図示は省略）。制御手段１００には、レーザー光線照射手段７、アクチュエータ７８１、７８２、７８３、及び７８４、Ｘ軸送り手段４ａ、Ｙ軸送り手段４ｂ、図示を省略するチャックテーブル３５の回転駆動手段等が接続されると共に、加工すべきウエーハＷの裏面位置のＸＹ座標（追って説明する）を記憶する座標記憶部１０２が配設されており、座標記憶部１０２に記憶されたＸＹ座標の情報に基づいて後述する改質層形成工程が実施される。
本実施形態の加工装置１は、概ね上記したとおりの構成を備えており、以下に本実施形態のウエーハの加工方法について説明する。
本実施形態で実施されるウエーハの加工方法の被加工物は、例えば図３（ａ）、（ｂ）に示すウエーハＷである。ウエーハＷは、例えば直径が３００ｍｍであり、第一のウエーハ１０と第二のウエーハ１２とを貼り合わせた積層ウエーハである。第一のウエーハ１０は、例えば単結晶シリコンからなる基板の内部に酸化膜層が形成されたＳＯｉウエーハであり、図示の如く複数のデバイスＤが分割予定ラインＬによって区画され表面１０ａに形成されている。ウエーハ１０の表面１０ａは、上記した複数のデバイスＤが形成された中心よりのデバイス領域１０Ａと該デバイス領域１０Ａを囲繞する外周余剰領域１０Ｂとを備え、外周余剰領域１０Ｂの外周端部には、曲面状に形成された環状の面取り部１０Ｃが形成されている。さらに、外周余剰領域１０Ｂの外周には、ウエーハ１０の結晶方位を示すノッチ１０ｄが形成されている。なお、図３（ａ）では、デバイス領域１０Ａと外周余剰領域１０Ｂとを区分する区分線１６を記載しているが、区分線１６は説明の都合上記載したものであり、実際のウエーハ１０の表面１０ａに付されているものではない。
本実施形態の第二のウエーハ１２は、第一のウエーハ１０と同様に結晶方位を示すノッチ１２ｄを備えており、第一のウエーハ１０と略同一の構成を備えていることから、その余の詳細については説明を省略する。ウエーハＷは、図３（ａ）、（ｂ）から理解されるように、第一のウエーハ１０を反転して表面１０ａを下方に向け、第一のウエーハ１０の表面１０ａと、第二ウエーハ１２の表面１２ａとを適宜の接着剤による接合層２０を介して形成されている。このとき、図示のように、第一のウエーハ１０のノッチ１０ｄと、第二のウエーハ１２のノッチ１２ｄとを一致させることにより結晶方位を一致させて両ウエーハを積層する。なお、本発明のウエーハの加工方法により加工されるウエーハＷは、上記した第一のウエーハ１０の表面１０ａと第二のウエーハ１２の表面１２ａとを接合して積層したウエーハＷに限定されず、第一のウエーハ１０の表面１０ａと、第二のウエーハ１２の裏面１２ｂとを接合した積層ウエーハであってもよい。
本実施形態のウエーハの加工方法を実施するに際し、上記のウエーハＷを、図１に基づき説明した加工装置１に搬送し、第一のウエーハ１０側を上方に、第二のウエーハ１２側を下方に向けてチャックテーブル３５に載置し、上記した吸引手段を作動して吸引保持する。次いで、Ｘ軸送り手段４ａ、Ｙ軸送り手段４ｂを作動して、ウエーハＷを撮像手段６の直下に位置付けて撮像し、レーザー光線ＬＢを照射する裏面位置と集光点の内部位置と集光点から接合層側に伸びるクラックの先端位置とを結ぶ線が第一のウエーハの結晶方位によって異なる角度となることに基づいて、該クラックの先端位置が接合層２０の外周１７に位置するようにレーザー光線ＬＢを照射する裏面位置の座標を生成する座標生成工程を実施する。該座標生成工程について、図４～６を参照しながら、より具体的に説明する。
図４（ａ）～（ｃ）には、制御手段１００の座標記憶部１０２に記憶された環状の加工位置１８の座標位置に基づき、第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４を照射する態様を示している。本実施形態では、加工開始位置を、ウエーハＷの中心Ｃからみて結晶方位を示すノッチ１０ｄが形成された方向の加工位置１８上の点Ｑ１としている。なお、加工位置１８は、上記したように、第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４に対応して形成される集光点Ｐ１～Ｐ４を集光点Ｐ４から集光点Ｐ１にかけて下り階段状に形成して照射する際の第４の分岐レーザー光線ＬＢ４が照射される裏面１０ｂの座標位置を示すものとして説明する。また、加工位置１８は、該集光点Ｐ１～Ｐ４に基づき形成された改質層Ｓ１～Ｓ４から伸びるクラックの先端位置が、ウエーハＷの接合層２０の外周１７に達するように座標が設定されるものであって、曲面で形成される面取り部１０Ｃよりも、直径方向で見て内側になるように設定される。
ここで、本発明の発明者らは、結晶方位を有するウエーハにおいては、第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４を照射する裏面位置と集光点Ｐ１～Ｐ４の内部位置と該集光点Ｐ１～Ｐ４から第一のウエーハ１０の接合層２０側に伸びるクラックの先端位置とを結ぶ線の角度が第一のウエーハ１０の結晶方位によって異なる角度となることを見出した。
まず、図４（ａ）～（ｃ）に示すように、本実施形態の単結晶シリコンからなる第一のウエーハ１０では、第一のウエーハ１０において結晶方位を示すノッチ１０ｄが形成された方向の加工位置１８の点Ｑ１に向けて、図２に基づき説明したように、第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４に対応して形成される集光点Ｐ１～Ｐ４を集光点Ｐ４から集光点Ｐ１にかけて下り階段状に形成して照射した場合、該レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４を照射する裏面位置と、集光点Ｐ１～Ｐ４と、該集光点Ｐ１～Ｐ４により形成された改質層Ｓ１～Ｓ４から接合層２０側に真っ直ぐに伸びるクラック１１Ａの先端位置と、を結ぶ角度は、水平方向に対し５４度となった。これに対し、図５（ａ）～（ｃ）に示すように、ノッチ１０ｄが形成された方向を０度として規定し、ウエーハＷを矢印Ｒ２で示す方向に４５度回転させた加工位置１８上の点Ｑ２に向けて、上記の第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４をそのまま照射した場合、集光点形成手段７４が固定されているにも関わらず該レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４を照射する裏面位置と、集光点Ｐ１～Ｐ４と、該集光点Ｐ１～Ｐ４により形成された改質層Ｓ１～Ｓ４から接合層２０側に真っ直ぐに伸びるクラック１１Ｂの先端位置とを結ぶ角度は、水平方向に対し４５度となった。
そして、上記したように、ウエーハＷを矢印Ｒ２で示す方向に４５度ずつ回転し、図６（ａ）に示すように、９０度の点Ｑ３、１３５度の点Ｑ４、１８０度の点Ｑ５、２２５度の点Ｑ６、２７０度の点Ｑ７、３１５度の点Ｑ８の座標位置に、上記した第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４を順次照射して検証した結果、点Ｑ３、点Ｑ５、点Ｑ７に照射した場合に接合層２０側に真っ直ぐ伸びるクラックの角度は、点Ｑ１に照射した場合と同様の角度（５４度）になり、点Ｑ４、点Ｑ６、点Ｑ８に該第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４を照射した場合に接合層２０側に真っ直ぐ伸びるクラックの角度は、点Ｑ２に照射した場合と同様の角度（４５度）になることを見出した。
上記した知見に基づき、第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４によって形成されるクラックの先端位置が、接合層２０の全周に渡って外周１７に位置するように第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４を照射すべく、本実施形態の加工位置１８として設定される裏面位置の座標は、座標生成工程において次のように設定される。すなわち、図６（ａ）に示すように、第一のウエーハ１０の中心Ｃから見て結晶方位を示すノッチ１０ｄが形成された方向を０度（点Ｑ１）として規定し、該０度（点Ｑ１）、９０度（点Ｑ３）、１８０度（点Ｑ５）、２７０度（点Ｑ７）の座標を、半径ｒ１の第一の同心円１８Ａ上に配置し、４５度（点Ｑ２）、１３５度（点Ｑ４）、２２５度（点Ｑ６）、３１５度（点Ｑ８）の座標を、第一の同心円１８Ａより小さい半径ｒ２の第二の同心円１８Ｂ上に配置し、第一の同心円１８Ａと第二の同心円１８Ｂとの間で、滑らかな曲線で０度（点Ｑ１）、４５度（点Ｑ２）、９０度（点Ｑ３）、１３５度（点Ｑ４）、１８０度（点Ｑ５）、２２５度（点Ｑ６）、２７０度（点Ｑ７）、３１５度（点Ｑ８）の座標点を結ぶことにより第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４を照射する加工位置１８として、裏面位置の座標を生成し、該座標を制御手段１００の座標記憶部１０２に記憶する。なお、加工位置１８上の隣接する点（点Ｑ１～Ｑ８）においては、第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４を照射した場合のクラックの角度は、５４度から４５度の範囲で徐々に変化するものと推察され、加工位置１８に沿って第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４を照射した場合のクラックの角度は、クラック１１Ａの角度とクラック１１Ｂの角度の間で徐々に変化するものとして以下説明する。
上記した加工位置１８となる該裏面位置の滑らかな曲線を生成するに際しては、例えば、以下に説明するような方法により生成することができる。図６（ｂ）に示すように、半径ｒ１の第一の同心円１８Ａ上の点Ｑ１における接線Ｌ１を生成する。次いで、半径ｒ２の第二の同心円１８Ｂ上の点Ｑ２における接線Ｌ２を生成する。そして、点Ｑ１から点Ｑ２の間の加工位置１８を生成する際に、点Ｑ１から点Ｑ２に向けて該加工位置１８の半径ｒ１を徐々に半径ｒ２に近づけると共に、該加工位置１８上の接線の傾きを、点Ｑ１における接線Ｌ１の傾きから点Ｑ２における接線Ｌ２の傾きに徐々に近づけていき、点Ｑ２上で第二の同心円１８Ｂ上の点Ｑ２の接線Ｌ２と一致するように加工位置１８の座標を生成する。また、点Ｑ２から点Ｑ３までの間の加工位置１８の座標を生成する際には、点Ｑ２から点Ｑ３に向けて加工位置１８の半径ｒ２を徐々に半径ｒ１に近づけるように生成すると共に、該加工位置１８上の接線の傾きが第一の同心円１８Ａ上の点Ｑ３における接線Ｌ３に徐々に近づけて、点Ｑ３上で接線の角度が一致するように加工位置１８の座標を生成する。以降、同様にして、点Ｑ３、点Ｑ４、点Ｑ５、点Ｑ６、点Ｑ７、点Ｑ８、点Ｑ１との間、すなわちウエーハＷの全周に渡って、滑らかな曲線により各点Ｑ１～Ｑ８の座標点を結ぶことにより、加工位置１８となる裏面位置の座標が生成される。このように座標生成工程が実施されたならば、加工位置１８となる裏面位置の座標が制御手段１００の座標記憶部１０２に記憶される。なお、接合層２０の外周１７は、ウエーハＷの外周端から概ね０．５ｍｍ内側に形成されることから、加工位置１８の座標も、ウエーハＷの中心Ｃから約１４９．５ｍｍの円周上に設定されることになる。
上記した座標生成工程により、加工位置１８となる裏面位置の座標が生成されたならば、上記した座標記憶部１０２に記憶された裏面位置の座標に基づいて以下に説明する改質層形成工程を実施する。より具体的には、制御手段１００によってＸ軸送り手段４ａ及びＹ軸送り手段４ｂを作動して、図４（ａ）に示すように、ウエーハＷの加工位置１８の点Ｑ１をレーザー光線照射手段７の集光器７１の直下に位置付ける。次いで、上記したレーザー光線照射手段７を作動して、制御手段１００の座標記憶部１０２に記憶された裏面位置の座標により特定される加工位置１８に沿って、第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４を照射する。図４（ｂ）に示すように、点Ｑ１において照射される第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４の集光点Ｐ１～Ｐ４は、第一のウエーハ１０の内側から外側に向かって徐々に接合層２０に近づくように下り階段状に複数形成される。この集光点Ｐ１～Ｐ４によって図４（ｃ）に示すような改質層Ｓ１～Ｓ４が形成されると共に、水平面に対して傾斜角度が５４度となるクラック１１Ａが生成され、該クラック１１Ａの先端位置は、接合層２０の外周１７の座標位置に達する。
そして、該チャックテーブル３５を、図４（ａ）、又は図５（ａ）に矢印Ｒ２で示す方向に回転させると共にＸ軸送り手段４ａ、Ｙ軸送り手段４ｂを作動して、第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４が照射される裏面位置を、上記した加工位置１８と一致するように調整する。図５（ｂ）に示すように、上記の加工位置１８に沿った内部に集光点Ｐ１～Ｐ４を位置付けて照射することによって、点Ｑ２において、図５（ｃ）に示すような改質層Ｓ１～Ｓ４が形成されると共に、水平面に対して傾斜角度が４５度となるクラック１１Ｂが生成され、接合層２０側に伸びる該クラック１１Ｂの先端位置は、接合層２０の外周１７の座標位置に達する。上記したように、該点Ｑ１から点Ｑ２の間における加工位置１８は、滑らかな曲線によって接続されており、点Ｑ１から点Ｑ２の間においても、改質層Ｓ１～Ｓ４から伸びるクラックの先端位置は、接合層２０の外周１７の座標位置に達するようになっている。
上記したように、座標記憶部１０２に記憶された裏面位置の座標で特定される加工位置１８に沿って点Ｑ１から点Ｑ２へ第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４を照射したのに続き、上記した加工位置１８上の点Ｑ２～点Ｑ８、及び点Ｑ１へと第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４を照射する。図６に基づき説明したように、加工位置１８となる裏面位置の座標は、第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４を照射する裏面位置と集光点Ｐ１～Ｐ４の内部位置と該集光点Ｐ１～Ｐ４から接合層２０側に伸びるクラック１１Ａ～１１Ｂの先端位置とを結ぶ線が、第一のウエーハ１０の結晶方位によって異なる角度となることに基づいて設定されており、中心Ｃと加工位置１８とを結ぶ半径が回転角度に応じてｒ１からｒ２の間で変化する。この結果として、第１のウエーハ１０の全周に渡って、接合層２０側に伸びる該クラック１１Ａ～１１Ｂの先端位置が接合層２０の外周１７の座標位置に達するようになっている。なお、本実施形態ではチャックテーブル３５を２回転させてレーザー加工を実施することで、加工位置１８に沿う同一箇所に２回、上記の第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４が照射される。以上のように改質層形成工程を実施することで、第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４を、曲面で形成された面取り部１０Ｃの内側に照射し、乱反射が回避されて、高精度に改質層Ｓ１～Ｓ４、及びクラック１１Ａ～１１Ｂを生成することができる。なお、上記した第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４によって形成される各集光点Ｐ１～Ｐ４の間隔は、例えば、水平方向で見て１０μｍ以下、上下方向で見て１～１０μｍの範囲で設定される。
上記した改質層形成工程のレーザー加工を実施する際のレーザー加工条件は、例えば以下のように設定される。
波長 ：１３４２ｎｍ
繰り返し周波数 ：６０ｋＨｚ
出力 ：２．４Ｗ
分岐数 ：４
チャックテーブル回転速度：１０７．３ｄｅｇ／ｓ（周速度 ２８０ｍｍ／ｓ）
上記したように改質層形成工程を実施したならば、ウエーハＷを、図７（ａ）に示す研削装置６０（一部のみを示している）に搬送する。図示のように、研削装置６０は、チャックテーブル６１上に吸引保持されたウエーハＷを研削して薄化するための研削手段６２を備えている。研削手段６２は、図示しない回転駆動機構により回転させられる回転スピンドル６３と、回転スピンドル６３の下端に装着されたホイールマウント６４と、ホイールマウント６４の下面に取り付けられる研削ホイール６５とを備え、研削ホイール６５の下面には複数の研削砥石６６が環状に配設されている。
上記した改質層形成工程を施したウエーハＷを研削装置６０に搬送し、第二のウエーハ１２側をチャックテーブル６１に載置して吸引保持したならば、研削手段６２の回転スピンドル６３を、図７（ａ）において矢印Ｒ３で示す方向に、例えば６０００ｒｐｍで回転させつつ、チャックテーブル６１を矢印Ｒ４で示す方向に、例えば３００ｒｐｍで回転させる。そして、図示しない研削水供給手段により、研削水をウエーハＷの第一のウエーハ１０の裏面１０ｂ上に供給しつつ、研削砥石６６を第一のウエーハ１０の裏面１０ｂに接触させ、研削ホイール６５を、矢印Ｒ５で示す方向に、例えば１μｍ／秒の研削送り速度で研削送りする。この際、図示しない接触式又は非接触式の測定ゲージによりウエーハＷの厚みを測定しながら研削を進めることができ、図７（ｂ）に示すように、第一のウエーハ１０の裏面１０ｂを所定量研削することで、上記した改質層Ｓ１～Ｓ４が除去され、クラック１１によって、第一のウエーハ１０のノッチ１０ｄを含む面取り部１０Ｃが飛散して除去される。さらに、上記したように、本実施形態では、面取り部１０Ｃが除去されウエーハＷを研削する研削工程が完了したならば、研削手段６２を停止し、説明を省略する洗浄、乾燥工程等を経て、本実施形態のウエーハの加工方法が完了する。
本実施形態に係るウエーハの加工方法では、上記したように座標生成工程と改質層形成工程とを実施することで、複数の集光点Ｐ１～Ｐ４が下り階段状で設定されて、ウエーハＷを構成する第一のウエーハ１０の内部に末広がりに改質層Ｓ１～Ｓ４が形成され、該改質層Ｓ１～Ｓ４間を接続するようにクラック１１Ａ～１１Ｂが進展し、該クラック１１Ａ～１１Ｂは、回転角度位置に応じてクラックが伸びる角度を変えながら、上記した接合層２０の外周１７の座標に伸びている。このようなウエーハＷに対し、上記の研削工程を実施することで、破砕力が付与されて、クラック１１によって面取り部１０Ｃが除去されることから、従来の面取り部の除去に比べて加工時間が短縮されて生産性が向上することに加え、他方のウエーハ（第二のウエーハ１２）に傷が付く、という問題も解消する。さらに、上記した座標生成工程が実施されていることにより、改質層Ｓ１から伸びるクラック１１Ａ～１１Ｂの角度が、回転角度に応じて異なるものであっても、接合層２０の外周１７の座標位置に安定して進展し、接合層２０の影響を受けることなく、面取り部１０Ｃを確実に除去することができる。
なお、上記した実施形態では、レーザー光線照射手段７を構成する集光点形成手段７４を、１／２波長板、ビームスプリッター、ビームエキスパンダー、及び反射ミラー等を複数組み合わせることにより実現したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図２に示す集光点形成手段７４に替えて、空間光変調器（ＬＣＯＳ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）を配設してもよい。該空間光変調器に、発振器７２から発振されたレーザー光線ＬＢを入射して、該レーザー光線ＬＢを第１～第４の分岐レーザー光線ＬＢ１～ＬＢ４として、分岐された各レーザー光線を、上記した座標生成工程において生成した加工位置１８となる裏面位置の座標に従って照射し、集光点Ｐ１～Ｐ４をウエーハの内側から外側に向かって徐々に接合層２０に近づくように下り階段状に複数形成し、所望の位置に改質層Ｓ１～Ｓ４を形成するようにしてもよい。
また、上記した実施形態では、ウエーハＷを、第一のウエーハ１０の面取り部１０Ｃを残した状態で研削装置６０に搬送して研削工程を実施し、研削時の破砕力によって改質層Ｓ１～Ｓ４に形成されたクラック１１を起点として面取り部１０Ｃを除去したが、本発明はこれに限定されず、研削装置６０に搬入し研削工程を実施する前に、ウエーハ１０の外周に外力を付与することにより、改質層Ｓ１～Ｓ４に形成されたクラック１１によって面取り部１０Ｃを除去してもよい。
１：加工装置
２：基台
３：保持手段
３５：チャックテーブル
４ａ：Ｘ軸送り手段
４ｂ：Ｙ軸送り手段
５：枠体
６：撮像手段
７：レーザー光線照射手段
７１：集光器
７２：発振器
７３：アッテネータ
７４：集光点形成手段
７５ａ：第１の１／２波長板
７５ｂ：第２の１／２波長板
７５ｃ：第３の１／２波長板
７６ａ：第１のビームスプリッター
７６ｂ：第２のビームスプリッター
７６ｃ：第３のビームスプリッター
７７ａ：第１のビームエキスパンダー
７７ｂ：第２のビームエキスパンダー
７７ｃ：第３のビームエキスパンダー
７８ａ：第１の反射ミラー
７８ｂ：第２の反射ミラー
７８ｃ：第３の反射ミラー
７８ｄ：第４の反射ミラー
７８１～７８４：アクチュエータ
７９：第４のビームスプリッター
１０：第一のウエーハ
１０Ａ：デバイス領域
１０Ｂ：外周余剰領域
１０Ｃ：面取り部
１０ａ：表面
１０ｂ：裏面
１０ｄ：ノッチ
１１Ａ、１１Ｂ：クラック
１２：第二のウエーハ
１２ａ：表面
１２ｂ：裏面
１２ｄ：ノッチ
１６：区分線
１８：加工位置
２０：接合層
６０：研削装置
６１：チャックテーブル
６２：研削手段
６３：回転スピンドル
６４：ホイールマウント
６５：研削ホイール
６６：研削砥石
１００：制御手段
１０２：座標記憶部
Ｗ：ウエーハ

Claims (3)

  1. 複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する面取り部が形成された外周余剰領域とを表面に備えた第一のウエーハの該表面と第二のウエーハの表面又は裏面とを接合層によって貼り合わせたウエーハの加工方法であって、
    レーザー光線を照射する裏面位置と集光点の内部位置と集光点から該接合層側に伸びるクラックの先端位置とを結ぶ線が第一のウエーハの結晶方位によって異なる角度となることに基づいて、該クラックの先端位置が該接合層の外周に位置するようにレーザー光線を照射する裏面位置の座標を生成する座標生成工程と、
    該座標生成工程において生成された座標に該第一のウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射して該第一のウエーハの裏面から該面取り部を除去するように内部に集光点を位置付けて改質層を形成する改質層形成工程と、
    該第二のウエーハ側をチャックテーブルに保持し、該第一のウエーハの裏面を研削して薄化する研削工程と、を含み、
    該改質層形成工程において、該レーザー光線の集光点をウエーハの内側から外側に向かって徐々に該接合層に近づくように最上段の集光点から最下段の集光点に至り下り階段状に複数形成し、該最下段の集光点により形成された改質層から伸びるクラックが、該接合層の外周に至るウエーハの加工方法。
  2. 該研削工程において、該第一のウエーハの裏面の研削によって改質層が除去され、該クラックによって面取り部が第一のウエーハから除去される請求項１に記載のウエーハの加工方法。
  3. 該第一のウエーハは単結晶シリコンウエーハであり、
    該座標生成工程において、該第一のウエーハの中心から見て結晶方位を示すノッチが形成された方向を０度として規定し、該０度、９０度、１８０度、２７０度の座標は第一の同心円上に配置され、４５度、１３５度、２２５度、３１５度の座標は、該第一の同心円より小さい第二の同心円上に位置され、該第一の同心円と該第二の同心円との間で、滑らかな曲線で０度、４５度、９０度、１３５度、１８０度、２２５度、２７０度、３１５度の座標点を結ぶことによりレーザー光線を照射する裏面位置の座標を生成する請求項１に記載のウエーハの加工方法。
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