JP5992731B2 - ウエーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板の表面に積層された機能層によってデバイスが形成されたウエーハを、デバイスを区画する複数のストリートに沿って分割するウエーハの加工方法に関する。

当業者には周知の如く、半導体デバイス製造工程においては、シリコン等の基板の表面に絶縁膜と機能膜が積層された機能層によって複数のＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスをマトリックス状に形成した半導体ウエーハが形成される。このように形成された半導体ウエーハは上記デバイスがストリートと呼ばれる分割予定ラインによって区画されており、このストリートに沿って分割することによって個々の半導体デバイスを製造している。

近時においては、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップの処理能力を向上するために、シリコン等の基板の表面にＳｉＯＦ、ＢＳＧ（ＳｉＯＢ）等の無機物系の膜やポリイミド系、パリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）とデバイスを形成する機能膜が積層された機能層によって半導体デバイスを形成せしめた形態の半導体ウエーハが実用化されている。

また、半導体ウエーハのストリートにテスト エレメント グループ（TEG）と称する金属膜が積層された金属パターンを部分的に配設し、半導体ウエーハを分割する前に金属パターンを通してデバイスの機能をテストするように構成した半導体ウエーハも実用化されている。

上述した半導体ウエーハ等の板状の被加工物を分割する方法として、その被加工物に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を用い、分割すべき領域の内部に集光点を合わせてパルスレーザー光線を照射するレーザー加工方法も試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、被加工物の一方の面側から内部に集光点を合わせて被加工物に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射し、被加工物の内部にストリートに沿って改質層を連続的に形成し、この改質層が形成されることによって強度が低下したストリートに沿って外力を加えることにより、被加工物を分割するものである。（例えば、特許文献１参照。）

しかるに、基板の表面に低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）が積層されたウエーハやテスト エレメント グループ（TEG）と称する金属膜が積層された金属パターンが配設されたウエーハを上述したレーザー加工方法を用いて分割しようとしてもストリートに沿って確実に分割することができない。即ち、ウエーハの一方の面側から基板の内部に集光点を合わせて基板に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射し、基板の内部にストリートに沿って改質層を形成した後にストリートに沿って外力を付与しても、低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）や金属膜等の機能層を確実に破断することができない。また、ウエーハがストリートに沿って破断されたとしても機能層が剥離して個々の分割されたデバイスの品質を低下させるという問題がある。

このような問題を解消するために、基板に積層された機能層に機能層に対して吸収性を有する波長のレーザー光線をストリートに沿って照射することにより機能層をストリートに沿って分断し、基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を基板の裏面側からストリートに沿って照射して基板の内部にストリートに沿って改質層を形成した後に、改質層が形成されたウエーハに外力を付与し、ウエーハをストリートに沿って分割するウエーハの分割方法が下記特許文献２に記載されている。

特許第３４０８８０５号公報 特開２００７−１７３４７４号公報

而して、上記特許文献２に記載されたウエーハの分割方法においては、基板に積層された機能層に対して吸収性を有する波長のレーザー光線をストリートに沿って照射することにより機能層をストリートに沿って分断するため、基板もストリートに沿ってレーザー加工される。このため、ストリートに沿って分割されたデバイスを構成する基板の表面側の外周縁がレーザー加工により溶融再固化された状態となるので、デバイスの抗折強度が低下するという問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、基板の表面に積層された機能層によってデバイスが形成されたウエーハを、デバイスの抗折強度を低下させることなくストリートに沿って確実に分割することができるウエーハの加工方法を提供することである。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、基板の表面に積層された機能層によってデバイスが形成されたウエーハを、該デバイスを区画する複数のストリートに沿って分割するウエーハの加工方法であって、
ウエーハに形成されたストリートに沿ってウエーハの表面側から機能層に対して吸収性を有する波長のレーザー光線を照射し、機能層にストリートに沿って基板には至らず、基板の表面が溶融再固化した状態にならない罫書き溝を形成する罫書き溝形成工程と、
ウエーハの基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線をウエーハの裏面側からストリートに沿って照射し、基板の内部にストリートに沿って改質層を形成する改質層形成工程と、
該改質層が形成されたウエーハに外力を付与し、ウエーハをストリートに沿って分割する分割工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。

上記罫書き溝形成工程を実施した後にウエーハの表面に保護部材を貼着して上記改質層形成工程を実施し、上記分割工程はウエーハの保護部材側を保持手段によって保持し、研削砥石を回転しつつ基板の裏面に押圧して研削し、基板を所定の厚みに形成するとともに改質層が形成されたストリートに沿って分割する。
また、上記罫書き溝形成工程を実施する前に上記改質層形成工程を実施し、改質層形成工程を実施することによって基板の内部にストリートに沿って改質層を形成されたウエーハの裏面を環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に貼着するウエーハ支持工程を含み、罫書き溝形成工程は環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に貼着されたウエーハに対して実施し、上記分割工程はウエーハが貼着されたダイシングテープを拡張してウエーハに引張力を作用せしめることにより、ウエーハをストリートに沿って分割する。

本発明によるウエーハの加工方法においては、罫書き溝形成工程を実施して機能層にストリートに沿って基板には至らない罫書き溝を形成するとともに、改質層形成工程を実施して基板の内部にストリートに沿って改質層を形成した後に、改質層が形成されたウエーハに外力を付与してウエーハをストリートに沿って分割するので、ウエーハをストリートに沿って確実に分割することができる。
また、上記罫書き溝形成工程によって機能層に形成される罫書き溝は基板には至らない範囲で形成されるので、基板にはレーザー加工が施されない。従って、ストリートに沿って分割されたデバイスを構成する基板の表面側の外周縁がレーザー加工により溶融再固化された状態とならないので、デバイスの抗折強度が低下することはない。

本発明によるウエーハの加工方法によって分割される半導体ウエーハを示す斜視図および要部拡大断面図。 本発明によるウエーハの加工方法における罫書き溝形成工程を実施するためのレーザー加工装置の要部斜視図。 図２に示すレーザー加工装置を用いて実施する本発明によるウエーハの加工方法における罫書き溝形成工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における保護部材貼着工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における改質層形成工程を実施するためのレーザー加工装置の要部斜視図。 図２に示すレーザー加工装置を用いて実施する本発明によるウエーハの加工方法における改質層形成工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における分割工程を兼ねる裏面研削工程を実施するための研削装置の要部斜視図。 図７に示す研削装置を用いて実施する本発明によるウエーハの加工方法における分割工程を兼ねる裏面研削工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるウエーハ支持工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における改質層形成工程の他の実施形態を示す説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における分割工程を実施するための分割装置の斜視図。 図２に示す分割装置を用いて実施する本発明によるウエーハの加工方法における分割工程の説明図。

以下、本発明によるウエーハの加工方法について添付図面を参照して、更に詳細に説明する。

図１の（ａ）および(ｂ)には、本発明によるウエーハの加工方法によって個々のデバイスに分割される半導体ウエーハの斜視図および要部拡大断面図が示されている。図１の（ａ）および(ｂ)に示す半導体ウエーハ２は、シリコン等の基板２０の表面に絶縁膜と回路を形成する機能膜が積層された機能層２１によって複数のＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス２２がマトリックス状に形成されている。そして、各デバイス２２は、格子状に形成されたストリート２３によって区画されている。なお、図示の実施形態においては、機能層２１を形成する絶縁膜は、ＳｉＯ２ 膜または、ＳｉＯＦ、ＢＳＧ（ＳｉＯＢ）等の無機物系の膜やポリイミド系、パリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）からなっている。なお、本明細書においては、機能層はストリートに配設される金属膜を含むものとする。

上述した半導体ウエーハ２をストリート２３に沿って分割する第１の実施形態について、図２乃至図８を参照して説明する。
第１の実施形態においては、先ず半導体ウエーハ２のストリート２３に沿って半導体ウエーハ２の表面側から機能層２１に対して吸収性を有する波長のレーザー光線を照射し、機能層２１にストリート２３に沿って基板２０には至らない罫書き溝を形成する罫書き溝形成工程を実施する。この罫書き溝形成工程は、図２に示すレーザー加工装置３を用いて実施する。図２に示すレーザー加工装置３は、被加工物を保持するチャックテーブル３１と、該チャックテーブル３１上に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段３２と、チャックテーブル３１上に保持された被加工物を撮像する撮像手段３３を具備している。チャックテーブル３１は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない移動機構によって図２において矢印Ｘで示す加工送り方向および矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられるようになっている。

上記レーザー光線照射手段３２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング３２１を含んでいる。ケーシング３２１内には図示しないＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器や繰り返し周波数設定手段を備えたパルスレーザー光線発振手段が配設されている。上記ケーシング３２１の先端部には、パルスレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線を集光するための集光器３２２が装着されている。

上記レーザー光線照射手段３２を構成するケーシング３２１の先端部に装着された撮像手段３３は、図示の実施形態においては可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。

上述したレーザー加工装置３を用いて実施する罫書き溝形成工程について、図２および図３を参照して説明する。
この罫書き溝形成工程は、先ず上述した図２に示すレーザー加工装置３のチャックテーブル３１上に半導体ウエーハ２を載置し、該チャックテーブル３１上に半導体ウエーハ２を吸着保持する。このとき、半導体ウエーハ２は、表面２aを上側にして保持される。

上述したように半導体ウエーハ２を吸引保持したチャックテーブル３１は、図示しない加工送り機構によって撮像手段３３の直下に位置付けられる。チャックテーブル３１が撮像手段３３の直下に位置付けられると、撮像手段３３および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ２のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段３３および図示しない制御手段は、半導体ウエーハ２の所定方向に形成されているストリート２３と、ストリート２３に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段３２の集光器３２２との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する。また、半導体ウエーハ２に形成されている上記所定方向に対して直交する方向に延びるストリート２３に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。

以上のようにしてチャックテーブル３１上に保持された半導体ウエーハ２に形成されているストリート２３を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、図３で示すようにチャックテーブル３１をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段３２の集光器３２２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート２３を集光器３２２の直下に位置付ける。このとき、図３の（ａ）で示すように半導体ウエーハ２は、ストリート２３の一端(図３の（ａ）において左端)が集光器３２２の直下に位置するように位置付けられる。次に、レーザー光線照射手段３２の集光器３２２から半導体ウエーハ２の機能層２１に対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３１即ち半導体ウエーハ２を図３の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、図３の（ｂ）で示すように分割予定ライン２１の他端（図３の（ｂ）において右端）が集光器３２２の直下位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル３１即ち半導体ウエーハ２の移動を停止する。この罫書き溝形成工程においては、パルスレーザー光線の集光点Ｐをストリート２３の表面付近に合わせる。

上述した罫書き溝形成工程を実施することにより、図３の（ｂ）および(ｃ)に示すように機能層２１には、ストリート２３に沿って基板２０には至らない罫書き溝２４が形成される。上述した罫書き溝形成工程を半導体ウエーハ２に形成された全てのストリート２３に沿って実施する。

なお、上記罫書き溝形成工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の光源 ：LD励起QスイッチNd：YVO4レーザー
波長 ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数 ：２００ｋＨｚ
出力 ：１Ｗ
集光スポット径 ：φ６μｍ
加工送り速度 ：２００ｍｍ／秒

上記加工条件により照射されるパルスレーザー光線のガウシアン分布からなる出力分布の頂点で加工することにより、機能層２１にはストリート２３に沿って幅が１〜３μm、深さが１〜２μmの罫書き溝２４が形成される。

上述した罫書き溝形成工程を実施したならば、図4の（ａ）および(ｂ)に示すように半導体ウエーハ２の表面にデバイス２２を保護するための保護部材４を貼着する（保護部材貼着工程）。

次に、半導体ウエーハ２の基板２０対して透過性を有するレーザー光線を基板２０の裏面２a側からストリート２３に沿って照射し、基板２０の内部にストリート２３に沿って改質層を形成する改質層形成工程を実施する。この改質層形成工程は、実質的に上記図２に示すレーザー加工装置３と同様の構成である図５に示すレーザー加工装置３０を用いて実施する。なお、レーザー加工装置３０はレーザー加工装置３と実質的に同様の部材によって構成されているので、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。

上述したレーザー加工装置３０を用いて、改質層形成行程を実施するには、図５に示すレーザー加工装置３０のチャックテーブル３１上に半導体ウエーハ２の表面２aに貼着された保護部材４側を載置し、図示しない吸引手段によってチャックテーブル３１上に半導体ウエーハ２を吸着保持する。従って、チャックテーブル３１に吸引保持された半導体ウエーハ２は、裏面２ｂが上側となる。このようにして半導体ウエーハ２を吸引保持したチャックテーブル３１は、図示しない移動機構によって撮像手段３３の直下に位置付けられる。

チャックテーブル３１が撮像手段３３の直下に位置付けられると、撮像手段３３および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ２のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。このアライメント作業は、罫書き溝形成工程におけるアライメント作業と実質的に同様である。なお、このアライメント作業においては、半導体ウエーハ２のストリート２３が形成されている表面２ａは下側に位置しているが、撮像手段３３が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成された撮像手段を備えているので、裏面２ｂから透かしてストリート２３を撮像することができる。

以上のようにしてチャックテーブル３１上に保持されている半導体ウエーハ２に形成されているストリート２３を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、図６の（ａ）で示すようにチャックテーブル３１をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段３２の集光器３２２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート２３の一端（図６の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段３２の集光器３２２の直下に位置付ける。そして、集光器３２２から基板２０に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブルを図６の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の送り速度で移動せしめる。そして、図６の（ｂ）で示すように集光器３２２の照射位置がストリート２３の他端の位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル３１の移動を停止する。この改質層形成工程においては、パルスレーザー光線の集光点Ｐを半導体ウエーハ２の内部に合わせることにより、図６の（ｂ）および(ｃ)に示すように半導体ウエーハ２の内部にストリート２３に沿って改質層２５が形成される。上述した改質層形成工程を半導体ウエーハ２に形成された全てのストリート２３に沿って実施する。

上記改質層形成工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
光源 ：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４スレーザー
波長 ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
出力 ：０．２W
集光スポット径 ：φ１μｍ
加工送り速度 ：２００ｍｍ／秒

上述した改質層形成工程を実施したならば、改質層２５が形成された半導体ウエーハ２に外力を付与し、半導体ウエーハ２をストリート２３に沿って分割する分割工程を実施する。この分割工程は、半導体ウエーハ２の保護部材４側を保持手段によって保持し、研削砥石を回転しつつ基板２０の裏面に押圧して研削し、基板２０を所定の厚みに形成するとともに改質層が形成されたストリート２３に沿って分割する裏面研削工程を実施することによって達成する。この分割工程を兼ねる裏面研削工程は、図７に示す研削装置５を用いて実施する。図７に示す研削装置５は、被加工物を保持する保持手段としてのチャックテーブル５１と、該チャックテーブル５１に保持された被加工物を研削する研削手段５２を具備している。チャックテーブル５１は、上面に被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない回転駆動機構によって図７において矢印５１aで示す方向に回転せしめられる。研削手段５２は、スピンドルハウジング５２１と、該スピンドルハウジング５２１に回転自在に支持され図示しない回転駆動機構によって回転せしめられる回転スピンドル５２２と、該回転スピンドル５２２の下端に装着されたマウンター５２３と、該マウンター５２３の下面に取り付けられた研削ホイール５２４とを具備している。この研削ホイール５２４は、円環状の基台５２５と、該基台５２５の下面に環状に装着された研削砥石５２６とからなっており、基台５２５がマウンター５２３の下面に締結ボルト５２７によって取り付けられている。

上述した研削装置５を用いて上記研削工程を実施するには、図７に示すようにチャックテーブル５１の上面（保持面）に半導体ウエーハ２の保護部材４側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、半導体ウエーハ２をチャックテーブル５１上に保護部材４を介して吸引保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル５１に保護部材４を介して吸引保持された半導体ウエーハ２は、裏面２ｂが上側となる。このようにチャックテーブル５１上に半導体ウエーハ２を保護部材４を介して吸引保持したならば、チャックテーブル５１を図７において矢印５１ａで示す方向に例えば６００ｒｐｍで回転しつつ、研削手段５２の研削ホイール５２４を図７において矢印５２４aで示す方向に例えば３０００ｒｐｍで回転せしめて、図８の（ａ）に示すように研削砥石５２６を被加工面である半導体ウエーハ２を構成する半導体基板２０の裏面２ｂに接触せしめ、研削ホイール５２４を図７および図８の（ａ）において矢印５２４ｂで示すように例えば１μm／秒の研削送り速度で下方（チャックテーブル５１の保持面に対し垂直な方向）に所定量研削送りする（裏面研削工程）。この結果、半導体ウエーハ２を構成する半導体基板２０の裏面２ｂが研削され、図８の（ａ）および（ｂ）に示すように半導体ウエーハ２は所定の厚み（例えば１００μｍ）に形成されるとともに、薄くなった半導体ウエーハ２は改質層２５が形成され強度が低下したストリート２３に沿って個々のデバイス２２に分割される。このとき、半導体基板２０の表面に積層されデバイス２２を形成する機能層２１はストリート２３に沿って罫書き溝２４が形成されているので、機能層２１もストリート２３に沿って分割される。なお、罫書き溝２４は上述したように機能層２１に基板２０には至らない範囲で形成されるので、基板２０にはレーザー加工が施されない。従って、上述したようにストリート２３に沿って分割されたデバイス２２を構成する基板の表面側の外周縁がレーザー加工により溶融再固化された状態とならないので、デバイス２２の抗折強度が低下することはない。

次に、上述した半導体ウエーハ２をストリート２３に沿って分割する第２の実施形態について説明する。なお、第２の実施形態においては、半導体ウエーハ２は予め半導体基板２０の裏面が研削され、所定の厚み（例えば１００μm）に形成されている。
第２の実施形態は、上記罫書き溝形成工程を実施する前に上記改質層形成工程を実施する。この改質層形成工程は、上記図５および図６に示す改質層形成工程と同様に実施することができる。なお、上述した図５および図６に示す改質層形成工程においては半導体ウエーハ２の表面に保護部材を貼着した状態で実施した例を示したが、半導体ウエーハ２の表面に保護部材を貼着しないで改質層形成工程を実施してもよい。

改質層形成工程を実施したならば、半導体基板２０の内部にストリート２３に沿って改質層が形成された半導体ウエーハ２の裏面を環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に貼着するウエーハ支持工程を実施する。即ち、図９の(ａ)および(ｂ)に示すように半導体ウエーハ２の裏面２b側を環状のフレーム６に装着されたポリオレフィン等の合成樹脂シートからなるダイシングテープ７の表面に貼着する。従って、ダイシングテープ７の表面に貼着された半導体ウエーハ２は、表面２aが上側となる。

次に、環状のフレーム６に装着されたダイシングテープ７の表面に貼着された半導体ウエーハ２のストリート２３に沿って半導体ウエーハ２の表面側から機能層２１に対して吸収性を有する波長のレーザー光線を照射し、機能層２１にストリート２３に沿って半導体基板２０には至らない罫書き溝を形成する罫書き溝形成工程を実施する。この罫書き溝形成工程は、上記図２に示すレーザー加工装置３を用いて実施する。即ち、図２に示すレーザー加工装置３のチャックテーブル３１上に半導体ウエーハ２が貼着されたダイシングテープ７側を載置し、該チャックテーブル３１上にダイシングテープ７を介して半導体ウエーハ２を吸着保持する。従って、チャックテーブル３１に保持された半導体ウエーハ２は、表面２aが上側となる。なお、ダイシングテープ７が装着された環状のフレーム６は、図示しないクランプによってチャックテーブル３１に固定される。

上述したように半導体ウエーハ２を吸引保持したチャックテーブル３１は、図示しない加工送り機構によって撮像手段３３の直下に位置付けられる。チャックテーブル３１が撮像手段３３の直下に位置付けられると、撮像手段３３および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ２のレーザー加工すべき加工領域を検出する上述したアライメント作業を実行する。

次に、図１０の（ａ）に示すようにチャックテーブル３１をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段３２の集光器３２２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート２３を集光器３２２の直下に位置付ける。そして、上記図３に示す実施形態と同様に罫書き溝形成工程を実施する。この結果、図１０の（ｂ）および(ｃ)に示すように機能層２１には、ストリート２３に沿って基板２０には至らない罫書き溝２４が形成される。上述した罫書き溝形成工程を半導体ウエーハ２に形成された全てのストリート２３に沿って実施する。

上述した罫書き溝形成工程を実施したならば、改質層２５が形成された半導体ウエーハ２に外力を付与し、半導体ウエーハ２をストリート２３に沿って分割する分割工程を実施する。この分割工程は、図示の実施形態においては図１１に示す分割装置８を用いて実施する。図１１に示す分割装置８は、上記環状のフレーム６を保持するフレーム保持手段８１と、該フレーム保持手段８１に保持された環状のフレーム６に装着されたダイシングテープ７を拡張するテープ拡張手段８２を具備している。フレーム保持手段８１は、環状のフレーム保持部材８１１と、該フレーム保持部材８１１の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ８１２とからなっている。フレーム保持部材８１１の上面は環状のフレーム６を載置する載置面８１１ａを形成しており、この載置面８１１ａ上に環状のフレーム６が載置される。そして、載置面８１１ａ上に載置された環状のフレーム６は、クランプ８１２によってフレーム保持部材８１１に固定される。このように構成されたフレーム保持手段８１は、テープ拡張手段８２によって上下方向に進退可能に支持されている。

テープ拡張手段８２は、上記環状のフレーム保持部材８１１の内側に配設される拡張ドラム８２１を具備している。この拡張ドラム８２１は、環状のフレーム６の内径より小さく該環状のフレーム６に装着されたダイシングテープ７に貼着される半導体ウエーハ２の外径より大きい内径および外径を有している。また、拡張ドラム８２１は、下端に支持フランジ８２２を備えている。図示の実施形態におけるテープ拡張手段８２は、上記環状のフレーム保持部材８１１を上下方向に進退可能な支持手段８３を具備している。この支持手段８３は、上記支持フランジ８２２上に配設された複数のエアシリンダ８３１からなっており、そのピストンロッド８３２が上記環状のフレーム保持部材８１１の下面に連結される。このように複数のエアシリンダ８３１からなる支持手段８３は、環状のフレーム保持部材８１１を載置面８１１ａが拡張ドラム８２１の上端と略同一高さとなる基準位置と、拡張ドラム８２１の上端より所定量下方の拡張位置の間を上下方向に移動せしめる。従って、複数のエアシリンダ８３１からなる支持手段８３は、拡張ドラム８２１とフレーム保持部材８１１とを上下方向に相対移動する拡張移動手段として機能する。

以上のように構成された分割装置８を用いて実施する分割工程について図１２を参照して説明する。即ち、半導体ウエーハ２（ストリート２３に沿って罫書き溝２４と改質層２５が形成されている）をダイシングテープ７を介して支持した環状のフレーム６を、図１２の（ａ）に示すようにフレーム保持手段８１を構成するフレーム保持部材８１１の載置面８１１ａ上に載置し、クランプ機構８１２によってフレーム保持部材８１１に固定する。このとき、フレーム保持部材８１１は図１２の（ａ）に示す基準位置に位置付けられている。次に、テープ拡張手段８２を構成する支持手段８３としての複数のエアシリンダ８３１を作動して、環状のフレーム保持部材８１１を図１２の（ｂ）に示す拡張位置に下降せしめる。従って、フレーム保持部材８１１の載置面８１１ａ上に固定されている環状のフレーム６も下降するため、図１２の（ｂ）に示すように環状のフレーム６に装着されたダイシングテープ７は拡張ドラム８２１の上端縁に当接して拡張せしめられる（テープ拡張工程）。この結果、ダイシングテープ７に貼着されている半導体ウエーハ２は放射状に引張力が作用する。このように半導体ウエーハ２に放射状に引張力が作用すると、ストリート２３に沿って形成された改質層２５は強度が低下せしめられているので、この改質層２５が分割起点となって半導体ウエーハ２を構成する基板２０は改質層２５が形成されたストリート２３に沿って破断され個々のデバイス２２に分割される。このとき、基板２０の表面に積層されデバイス２２を形成する機能層２１はストリート２３に沿って罫書き溝２４が形成されているので、機能層２１もストリート２３に沿って分割される。なお、罫書き溝２４は上述したように機能層２１に基板２０には至らない範囲で形成されるので基板２０にはレーザー加工が施されない。従って、上述したようにストリート２３に沿って分割されたデバイス２２を構成する基板の表面側の外周縁がレーザー加工により溶融再固化された状態とならないので、デバイス２２の抗折強度が低下することはない。

２：半導体ウエーハ
２０：基板
２１：機能層
２２：デバイス
２３：ストリート
２４：罫書き溝
２５：改質層
３：レーザー加工装置
３０：レーザー加工装置
３１：レーザー加工装置のチャックテーブル
３２：レーザー光線照射手段
３２２：集光器
４：保護部材
５：研削装置
５１：研削装置のチャックテーブル
５２：研削手段
５２４：研削ホイール
６：環状のフレーム
７：ダイシングテープ
８：分割装置
８１：フレーム保持手段
８２：テープ拡張手段

Claims (3)

1. 基板の表面に積層された機能層によってデバイスが形成されたウエーハを、該デバイスを区画する複数のストリートに沿って分割するウエーハの加工方法であって、
   ウエーハに形成されたストリートに沿ってウエーハの表面側から機能層に対して吸収性を有する波長のレーザー光線を照射し、機能層にストリートに沿って基板には至らず、基板の表面が溶融再固化した状態にならない罫書き溝を形成する罫書き溝形成工程と、
   ウエーハの基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線をウエーハの裏面側からストリートに沿って照射し、基板の内部にストリートに沿って改質層を形成する改質層形成工程と、
   該改質層が形成されたウエーハに外力を付与し、ウエーハをストリートに沿って分割する分割工程と、を含む、
   ことを特徴とするウエーハの加工方法。
2. 該罫書き溝形成工程を実施した後にウエーハの表面に保護部材を貼着して該改質層形成工程を実施し、
   該分割工程は、ウエーハの保護部材側を保持手段によって保持し、研削砥石を回転しつつ基板の裏面に押圧して研削し、基板を所定の厚みに形成するとともに改質層が形成されたストリートに沿って分割する、請求項１記載のウエーハの加工方法。
3. 該罫書き溝形成工程を実施する前に該改質層形成工程を実施し、該改質層形成工程を実施することによって基板の内部にストリートに沿って改質層を形成されたウエーハの裏面を環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に貼着するウエーハ支持工程を含み、
   該罫書き溝形成工程は、環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に貼着されたウエーハに対して実施し、
   該分割工程は、ウエーハが貼着されたダイシングテープを拡張してウエーハに引張力を作用せしめることにより、ウエーハをストリートに沿って分割する、請求項１記載のウエーハの加工方法。

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