JP6765949B2 - ウェーハの加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、基板の表面に区画形成されたストリートに沿って複数のデバイスを分割するウェーハの加工方法に関する。
半導体デバイスの製造工程においては、シリコン等の基板の表面に、絶縁膜や機能膜が積層された機能層を設けてウェーハを構成し、機能層上に格子状のストリートによって区画される複数のデバイスを形成する。そして、ウェーハをストリートに沿って分割して、複数のデバイスを得る。ウェーハの分割の際に切削ブレードを用いた切削加工を行うと、基板と機能層の物性の違い等が原因で、ストリート上の分割ラインに沿う領域以外で機能層の剥離（膜剥がれ）が生じるおそれがある。例えば、機能層として代表的なＬｏｗ−Ｋ膜（低誘電率絶縁体被覆）は基板に比して脆いので、切削ブレードを用いた分割の際に膜剥がれが生じやすい。
その対策として、ウェーハの表面に保護膜を形成して、ストリートに沿ってレーザー光を照射してレーザーアブレーションを行って、Ｌｏｗ−Ｋ膜のような機能層と基板の一部を除去する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。レーザーアブレーションにより生じるデブリは、保護膜によってデバイスへの付着が防がれる。レーザーアブレーション後に保護膜を除去して、切削ブレードを用いてストリートに沿って複数のデバイスに分割する。
特開２０１５−７９７９０号公報
特許文献１のようにウェーハに対してストリートに沿うレーザーアブレーションを行うと、レーザー光からの入熱によって基板にダメージが加わる。すると、次の分割工程で切削加工を行ったときに、ダメージを起点にして基板上のストリートの側面にクラック（サイドウォールクラック）が発生するおそれがある。その対策として、レーザー照射後にウェーハに対してプラズマ処理（照射）を行い、レーザー照射によるダメージを除去する技術が知られている。
プラズマ照射によるウェーハ上のデバイスへのダメージを防ぐために、ストリート領域を除いたウェーハ表面（特にデバイス領域）に保護膜が被覆された状態でプラズマ照射を行うことが望ましい。しかし、レーザーアブレーションの際にレーザー照射によりプラズマが発生し、ストリート領域以外の部分で保護膜が一部破損する場合がある。この状態でウェーハにプラズマ照射を行うと、デバイスにダメージを与えてしまうおそれがある。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ウェーハ表面のデバイス領域が保護膜で覆われた状態でプラズマ照射が可能で、デバイスのダメージを抑制できるウェーハの加工方法を提供することを目的とする。
本発明は、基板の表面に積層された機能層に格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウェーハを、ストリートに沿って分割するウェーハの加工方法であって、ウェーハ表面に水溶性樹脂を供給してウェーハ表面全体を被覆する保護膜を形成する保護膜形成工程と、ストリートに沿って保護膜を介してレーザー光を照射して機能層を除去し、基板を露出させるレーザー光照射工程と、レーザー光照射工程を実施した後に、ウェーハ上の複数のデバイス領域に保護膜が被覆されているかどうかを検出する保護膜検出工程と、保護膜検出工程において検出した結果、複数のデバイス領域に保護膜が被覆されていない部分がある場合には、複数のデバイス領域それぞれを覆うように保護膜を再度形成する保護膜再形成工程と、保護膜再形成工程後にウェーハにプラズマ照射するプラズマ照射工程と、プラズマ照射工程の後、ストリートに沿って切削してウェーハを分割する分割工程と、を備えることを特徴とする。
この加工方法によれば、レーザー光照射工程でデバイス領域の保護膜が部分的に破壊された場合でも、複数のデバイス領域のそれぞれを覆うように保護膜を再形成してからプラズマ照射を行うので、デバイスへのダメージを抑えることができる。従って、レーザー光照射工程とプラズマ照射工程のいずれでも、保護膜によってウェーハ上のデバイスを適切に保護することができ、高品質なデバイスを得ることができる。
保護膜再形成工程は、保護膜検出工程後のウェーハ表面から保護膜を除去し、ウェーハ表面に水溶性樹脂を供給した後、レーザー光照射工程で照射したレーザーよりも出力が小さく、ストリート内の保護膜のみを除去可能なレーザー光をストリートに沿って照射して、ストリート部分の基板を露出させるようにできる。
本発明によれば、ウェーハ表面のデバイス領域が保護膜で覆われた状態でプラズマ照射が可能で、デバイスのダメージを抑制できるウェーハの加工方法を得ることができる。
本実施の形態に係るウェーハの加工方法により加工されるウェーハを示す斜視図である。 本実施の形態に係るウェーハの加工方法を適用する加工装置の概略斜視図である。 加工装置を構成する保護膜形成除去手段を部分的に断面視した状態の斜視図である。 加工装置を構成するレーザー照射手段を概念的に示す図である。 本実施の形態に係るウェーハの加工方法の各工程を（Ａ）から（Ｅ）の順に示す説明図である。
以下、添付図面を参照して、本実施の形態について説明する。図１には、本発明によるウェーハの加工方法によって加工されるウェーハが示されている。図１に示すウェーハＷは、シリコンを母材とする半導体ウェーハであり、円板形状のウェーハＷの表面には、複数のストリートＳＴによって格子状に区画された複数の領域に、ＩＣやＬＳＩ等のデバイスＤＶが形成されている。図１の丸囲み部分に拡大して示すように、各デバイスＤＶの周縁部分には、ウェーハＷの表面上に突出する複数のバンプＢＰ（電極）が形成されている。なお、本発明が加工対象とするウェーハは、後述するレーザー光照射やプラズマ照射が可能なものであれば、図１に示す形態以外にも種々のものを採用可能であり、半導体ウェーハのみならず光デバイスウェーハ等にも適用することができる。
図５（Ａ）から図５（Ｅ）に示すように、ウェーハＷは、シリコン等からなる基板７１の表面に機能層７２を積層した構造を有する。本実施の形態のウェーハＷは、２層構造の機能層７２を備えている。機能層７２として、Ｌｏｗ−Ｋ膜（低誘電率絶縁体被覆）及びＴＥＧ（Test Element Group）等の任意のものを選択できる。複数のバンプＢＰは、機能層７２の表面から突出している。
続いて、図２を参照して、本実施の形態に係るウェーハの加工方法を適用する加工装置の概略を説明する。以下に述べるＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、図２に示す矢印の方向に対応している。Ｘ軸方向とＹ軸方向は水平面に沿う方向であり、Ｚ軸方向は水平面に対して垂直な上下方向である。
図２に示すレーザー加工装置１は、被加工物であるウェーハＷを搬送して、ストリートＳＴ（図１）に沿ってレーザー光線を照射してレーザーアブレーション加工を施すものである。なお、アブレーションとは、レーザー光線の照射強度が所定の加工閾値以上になると、固体表面で電子、熱的、光科学的及び力学的エネルギーに変換され、その結果、中性原子、分子、正負のイオン、ラジカル、クラスタ、電子、光が爆発的に放出され、固体表面がエッチングされる現象をいう。
図２に示すように、ウェーハＷは、複数のデバイスＤＶが形成された表面が露出する状態で、裏面に貼着したテープＴを介してフレームＦに支持される。フレームＦ上にウェーハＷに支持したものをウェーハユニットＵとする。
レーザー加工装置１は、ウェーハユニットＵを収容したカセット１０を載置するカセット載置領域２と、カセット１０に対してウェーハユニットＵの搬出及び搬入を行う搬出入機構３と、カセット１０から搬出されたウェーハユニットＵの搬送を行う搬送機構４と、ウェーハＷの表面への保護膜の形成と除去を行う保護膜形成除去手段５と、搬送機構４から受け渡されたウェーハユニットＵの保持を行う保持テーブル６と、保持テーブル６上のウェーハＷに対してレーザー光線を照射するレーザー照射手段７と、保持テーブル６上のウェーハＷ表面の保護膜の状態を検出する保護膜検出手段８と、を備えている。
カセット１０の内部には複数段のスロット（図示略）が形成されており、各スロットにウェーハユニットＵが収容される。カセット載置領域２はＺ軸方向（上下方向）に昇降可能であり、カセット載置領域２が昇降することにより、カセット１０内の所定のスロットを搬出入機構３に対応する高さ位置にすることができる。
搬出入機構３は、Ｘ軸方向に移動可能な把持部１１と、Ｙ軸方向に離間してＸ軸方向に延びる一対のガイド部１２を有している。把持部１１はウェーハユニットＵのフレームＦを把持することが可能であり、フレームＦを把持した状態で把持部１１をＸ軸方向に移動させることによって、カセット１０内からのウェーハユニットＵの引き出し動作と、カセット１０内へのウェーハユニットＵの収納動作を行わせることができる。また、一対のガイド部１２の間にフレームＦを挟むことによって、Ｙ軸方向でのウェーハユニットＵの位置を決めると共に、Ｘ軸方向のウェーハユニットＵの移動を案内することができる。
搬出入機構３と保護膜形成除去手段５の間に搬送機構４が設けられている。搬送機構４は、Ｚ軸方向に向く軸線を中心として回転可能な旋回軸１３と、旋回軸１３の上端から水平方向に延びる伸縮アーム１４と、伸縮アーム１４の先端に設けられる吸着部１５を備えている。旋回軸１３はＺ軸方向に沿って上下動可能であり、伸縮アーム１４は水平方向に伸縮可能である。旋回軸１３の回転と伸縮アーム１４の伸縮によって、Ｘ軸とＹ軸を含む水平面内での吸着部１５の位置が変化し、旋回軸１３の上下動によってＺ軸方向における吸着部１５の位置が変化する。吸着部１５は、ウェーハユニットＵのフレームＦを上方から吸引保持可能であり、ウェーハユニットＵを保持した状態の吸着部１５を上記の各方向に移動させることにより、ウェーハユニットＵが搬送される。
保護膜形成除去手段５については、図３を参照して説明する。保護膜形成除去手段５は、ウェーハユニットＵの下面を吸引保持するスピンナテーブル１６と、スピンナテーブル１６上にウェーハユニットＵのフレームＦを固定させる複数（４つ）のクランプ１７を備えている。スピンナテーブル１６は、回転駆動機構１８によってＺ軸方向に向く回動軸を中心として回転可能である。スピンナテーブル１６の周囲は、有底の円筒状の枠体１９により囲まれており、枠体１９の底面に形成した排水口１９ａに排水管２０が接続している。スピンナテーブル１６と回転駆動機構１８は、昇降機構２１を介してＺ軸方向に移動可能に支持されており、スピンナテーブル１６の上面が枠体１９の上端部近くに位置する状態（図２、図３）と、スピンナテーブル１６が枠体１９の内側に入り込んだ（枠体１９内で下降した）状態にさせることができる。
図３に示すように、枠体１９内には、スピンナテーブル１６を囲む位置に、樹脂供給ノズル２１と給水ノズル２２とエアノズル２３が設けられている。これらの各ノズル２１、２２及び２３は、Ｚ軸方向に向く軸を中心として旋回可能なアームの先端に設けられている。樹脂供給ノズル２１は、スピンナテーブル１６上に保持されたウェーハＷに向けて、後述する液状の水溶性樹脂を滴下するものである。給水ノズル２２は、スピンナテーブル１６上に保持されたウェーハＷに向けて、保護膜除去用の洗浄水を供給するものである。エアノズル２３は、スピンナテーブル１６上に保持されたウェーハＷに向けて、空気を噴出するものである。
図２に戻って、レーザー加工装置１の説明を続ける。保持テーブル６は、ウェーハユニットＵの下面を吸引保持する吸引部２５を備えている。吸引部２５は上方に向く円形状の保持面を備えており、この保持面上に吸引力を及ぼしてウェーハユニットＵを保持することができる。吸引部２５の周囲には、ウェーハユニットＵのフレームＦを固定する複数（４つ）のクランプ２６が設けられている。
保持テーブル６は、レーザー加工装置１の全体を支持する基台２７に対して、Ｘ軸方向駆動機構によってＸ軸方向に移動可能に支持され、Ｙ軸方向駆動機構によってＹ軸方向に移動可能に支持されている。
Ｘ軸方向駆動機構は、基台２７上に設けられてＸ軸方向に延びる一対のガイドレール３０と、基台２７上に設けられてＸ方向に回動軸が向くボールネジ３１と、ボールネジ３１の一端に設けたモータ３２を備えている。一対のガイドレール３０上には、第１ステージ３３がＸ軸方向に移動可能に支持されており、第１ステージ３３内に形成した図示しないナットがボールネジ３１に螺合している。従って、モータ３２によってボールネジ３１を回転駆動すると、第１ステージ３３がガイドレール３０上でＸ軸方向に移動する。
Ｙ軸方向駆動機構は、第１ステージ３３上に設けられてＹ軸方向に延びる一対のガイドレール３５と、第１ステージ３３上に設けられてＹ方向に回動軸が向くボールネジ３６と、ボールネジ３６の一端に設けたモータ３７を備えている。一対のガイドレール３５上には、第２ステージ３８がＹ軸方向に移動可能に支持されており、第２ステージ３８内に形成した図示しないナットがボールネジ３６に螺合している。従って、モータ３７によってボールネジ３６を回転駆動すると、第２ステージ３８がガイドレール３５上でＹ軸方向に移動する。
保持テーブル６は、第２ステージ３８上に支持されている。つまり、Ｘ軸方向駆動機構による第１ステージ３３のＸ軸方向の移動と、Ｙ軸方向駆動機構による第２ステージ３８のＹ軸方向の移動に伴って、保持テーブル６の位置が変化する。
基台２７の上面から突出する立壁部２７ａからＸ軸方向に突出する箱状のケーシング４０を備え、ケーシング４０の先端部にレーザー照射手段７の照射ヘッド４１が設けられている。
レーザー照射手段７については、図４を参照して説明する。図４に示すように、ケーシング４０内には、レーザー発振器４２と、レーザー発振器４２に付設される繰り返し周波数設定手段４３及びパルス幅調整手段４４と、パワー調整手段４５とが設けられている。レーザー発振器４２は、繰り返し周波数設定手段４３とパルス幅調整手段４４によって所定の周波数とパルス幅に設定されたレーザー光線（パルスレーザー光線）ＬＢを発振する。パワー調整手段４５によってレーザー光線ＬＢの出力が調整される。
図４に示すように、レーザー照射手段７は、ケーシング４０の先端部に固定された照射ヘッド４１内に、方向変換ミラー４６と集光レンズ４７を備えている。レーザー発振器４２から発振されてパワー調整手段４５により出力調整されたレーザー光線ＬＢは、方向変換ミラー４６によって下方に向けて方向変換され、集光レンズ４７によって集光される。このように構成されたレーザー照射手段７は、照射ヘッド４１から保持テーブル６上に保持されたウェーハＷに向けて、Ｚ軸方向の光軸に沿ってレーザー光線ＬＢを照射する。
なお、図２に示すレーザー加工装置１では、Ｘ軸方向駆動機構とＹ軸方向駆動機構によって保持テーブル６をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させ、レーザー照射手段７は移動しない構成としているが、保持テーブル６とレーザー照射手段７がＸ軸方向とＹ軸方向に相対的に移動する関係にあれば、図２の構成には限定されない。例えば、保持テーブル６はＹ軸方向にのみ移動し、レーザー照射手段７がＸ軸方向に移動する構成としてもよい。
図２に戻ってレーザー加工装置１の説明を続ける。ケーシング４０の先端部には、レーザー照射手段７と隣接する位置に、保持テーブル６上に保持されたウェーハＷを撮像する撮像ユニット４８が設けられている。撮像ユニット４８は可視光領域の撮像を行うものであり、撮像ユニット４８でウェーハＷを撮像し、ウェーハＷに形成されたターゲットパターン（不図示）の画像を検出することで、ターゲットパターンを基準にウェーハＷ（ウェーハユニットＵ）の位置、向き等を調整するアライメントを行うことができる。
図２に示すように、保護膜検出手段８は、赤外線照射部５０と赤外線撮像部５１を備えている。赤外線照射部５０は、図示を省略する駆動機構によって、ケーシング４０に対してＸ軸方向とＹ軸方向に移動可能に支持されており、保持テーブル６上に保持されたウェーハＷに向けて赤外線を照射可能である。赤外線撮像部５１は、ケーシング４０の先端部にレーザー照射手段７と隣接して設けられている。赤外線撮像部５１は赤外線の反射光を撮像可能な受光部を有しており、保持テーブル６の中心部上方に位置する状態で、保持テーブル６上のウェーハＷの全体を広角に撮像して赤外線画像を取得することができる。保護膜検出手段８による保護膜検出については後述する。
図２に示すように、レーザー加工装置１には、装置各部を統括制御する制御手段６０が設けられている。制御手段６０は各種処理を実行するプロセッサで構成される。制御手段６０には、保護膜検出手段８からの検出結果等が入力される。
以上で説明したレーザー加工装置１とは別に、ウェーハＷに対するプラズマ照射を行うプラズマ照射装置と、ウェーハＷをストリートＳＴに沿って切削加工して個々のデバイスＤＶに分割させる切削装置を備えている。
プラズマ照射装置については、図５（Ｄ）に概念的に示している。図５（Ｄ）に示すプラズマ照射装置８０は、内部に密閉空間を形成する装置ハウジング８１を備え、装置ハウジング８１内に上部電極８２と下部電極８３が上下方向に対向して設けられている。不図示の高周波電圧印加手段を用いて、上部電極８２と下部電極８３の間に高周波電圧を印加することができる。また、上部電極８２は、下部電極８３に対向する下面側に複数のガス噴出口を有しており、不図示のガス供給手段から供給されるプラズマ化用ガスを、ガス噴出口から噴出させることができる。下部電極８３は、ウェーハＷを載置して保持する保持部を有している。上部電極８２の噴出口からプラズマ化用ガスを供給した状態で、高周波電圧印加手段によって上部電極８２と下部電極８３の間に高周波電圧を印加すると、プラズマ化用ガスがプラズマ化し、プラズマ化した活性物質が下部電極８３上のウェーハＷに作用する。
切削装置については、図５（Ｅ）に概念的に示している。図５（Ｅ）に示す切削装置８５は、ウェーハＷを吸着保持する保持部と、保持部上に保持されたウェーハＷに対する切削加工を行う円板状の切削ブレード８６を備えている。切削ブレード８６は、モータ８７によって、ウェーハＷの板面と平行に延びる回動軸８８を中心として回転駆動される。図示を省略するが、ウェーハＷに対する切削ブレード８６の位置を変化させる駆動機構が設けられており、切削ブレード８６を回転させながら移動させることにより、ストリートＳＴに沿ってウェーハＷを切削加工することができる。
続いて、本実施の形態に係るウェーハの加工方法について説明する。この加工方法は、大きく分けて、図５（Ａ）に示される保護膜形成工程からレーザー光照射工程と、図５（Ｂ）に示される保護膜検出工程と、図５（Ｃ）に示される保護膜再形成工程と、図５（Ｄ）に示されるプラズマ照射工程と、図５（Ｅ）に示される分割工程を有している。
図２に示すレーザー加工装置１において、カセット１０に収容されたウェーハユニットＵは、搬出入機構３の把持部１１によりフレームＦが挟持されてカセット１０から引き出される。ウェーハユニットＵはガイド部１２により位置決めされてから、搬送機構４によって保護膜形成除去手段５に搬送され、保護膜形成工程が行われる。
保護膜形成除去手段５（図３参照）における保護膜形成工程では、ウェーハＷの表面を上方に向けた状態で、ウェーハユニットＵがスピンナテーブル１６上に載せられ、クランプ１７によってフレームＦが固定される。そして、スピンナテーブル１６をＺ軸方向で下降させて枠体１９内に収容した状態で、樹脂供給ノズル２１からウェーハＷの表面（中央付近）に液状樹脂を滴下しながら、回転駆動機構１８によりスピンナテーブル１６を回転させる。すると、遠心力によって液状樹脂がウェーハＷの周縁部に向けて拡がり、ウェーハＷの全面を被覆する保護膜７０（図５（Ａ）参照）が形成される。
保護膜７０を形成するための液状樹脂は水溶性樹脂であり、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）やポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）やポリエチレングリコール（ＰＥＧ）等を用いることができる。後のレーザー照射工程でレーザー照射手段７から照射するレーザー光線ＬＢの吸収性を高めるために、保護膜７０を形成する水溶性樹脂中に、フェルラ酸等の吸収剤を加えたり、酸化チタン（ＴｉＯ２）等の遷移金属酸化物の微粒子を分散させたりしてもよい。遷移金属酸化物の微粒子は、１〜数十ｎｍ程度の大きさにすることが好ましい。なお、保護膜７０の材質や添加物は上記の例に限定されるものではなく、使用するレーザー光線の波長域等に応じて適宜選択することができる。
保護膜形成工程（保護膜形成除去手段５でのウェーハＷ表面への保護膜７０の形成）が完了すると、搬送機構４によって、ウェーハユニットＵが保持テーブル６に搬送される。保持テーブル６では、吸引部２５によりウェーハユニットＵが吸引されるとともに、クランプ２６によってフレームＦが固定される。そして、Ｙ軸方向駆動機構のモータ３７を駆動して保持テーブル６をＹ軸方向に移動させて、ウェーハユニットＵをレーザー照射手段７の下方まで搬送する。
続いて、撮像ユニット４８を用いて保持テーブル６上のウェーハＷを撮像し、ウェーハＷ上のターゲットパターンを参照して、レーザー照射手段７に対するウェーハユニットＵの位置、向き等を調整するアライメントが行われる。
レーザー照射工程を実行する前に、保護膜７０がウェーハＷの表面全体に被覆されているか否かを検出する。このレーザー照射前の保護膜検出工程は、図２に示す保護膜検出手段８を用いて行われる。保護膜検出手段８は、赤外線照射部５０からウェーハＷの表面に赤外線を照射し、ウェーハＷの表面からの赤外線の反射光を赤外線撮像部５１によって受光して撮像する。赤外線照射部５０はＸ軸方向とＹ軸方向に移動しながらウェーハＷの表面全体に赤外線を照射可能であり、赤外線撮像部５１はウェーハＷの表面全体を広角に撮像可能であるため、赤外線照射部５０と赤外線撮像部５１を用いてウェーハＷの表面全体の赤外線画像を取得することができる。
保護膜７０は、ウェーハＷの表面に形成されたデバイスＤＶ（バンプＢＰを含む）に比べて赤外線の吸収率が高い（反射率が低い）。そのため、ウェーハＷの表面において保護膜７０が被覆されていない部分がある場合、赤外線撮像部５１で取得された赤外線画像には、保護膜７０が存在して赤外線反射が少ない領域と、保護膜７０が被覆されずに赤外線反射が多い領域とが含まれる。保護膜検出手段８では、これらの領域間での光の強度差（コントラスト）に基づいて画像処理を行い、ウェーハＷの表面のうち保護膜７０が被覆されていない領域を検出することができる。レーザー加工用の保持テーブル６は、吸引部２５とクランプ２６を用いてウェーハユニットＵを強固に保持するので、ウェーハユニットＵの振動等が生じにくく、保護膜７０の状態を高い検出精度で検出することができる。
レーザー光照射前の検出工程で、保護膜７０がウェーハＷの表面全体に被覆されていないと検出された場合、レーザー光照射工程に進まずに、ウェーハユニットＵを保護膜形成除去手段５に戻して、前述の保護膜形成工程を行う。
レーザー光照射前の検出工程で、保護膜７０がウェーハＷの表面全体に被覆されていることが確認されると、レーザー光照射工程を実行する。レーザー光照射工程では、Ｘ軸方向駆動機構とＹ軸方向駆動機構を用いてウェーハＷを移動させながら、レーザー照射手段７からのレーザー光照射を行い、ウェーハＷのストリートＳＴに沿ってレーザーアブレーションを行う。例えば、Ｙ軸方向に延びるストリートＳＴに対しては、Ｙ軸方向駆動機構によってウェーハＷをＹ軸方向に加工送りしながらレーザー光照射を行い、Ｘ軸方向に延びるストリートＳＴに対しては、Ｘ軸方向駆動機構によってウェーハＷをＸ軸方向に加工送りしながらレーザー光照射を行う。
図５（Ａ）は、レーザーアブレーション用のレーザー光照射工程を示したものである。レーザー照射手段７から照射されたレーザー光線ＬＢが、ウェーハＷのストリートＳＴに沿って照射される。レーザー光線ＬＢは、ウェーハＷの表面に被覆された保護膜７０を透過してウェーハＷの表面に集光され、ストリートＳＴ上の機能層７２と、その下方の基板７１の一部が除去される（図５（Ｂ）参照）。つまり、ストリートＳＴ上にレーザー加工溝が形成される。このとき、機能層７２や基板７１の除去に際して熱エネルギーの集中によりデブリが発生しても、ウェーハＷの表面へのデブリの付着が保護膜７０によって防がれ、デブリの付着によるデバイスＤＶの品質低下を防止できる。特に、本実施の形態のウェーハＷは、デバイスＤＶ上に複数の微小なバンプＢＰが形成されており、一旦デブリが付着するとデブリの除去が困難であるため、保護膜７０によるデブリ付着防止が極めて有効である。
ところで、レーザー光照射工程において、レーザー光線ＬＢの照射によって発生するプラズマの作用等の原因で、レーザーアブレーションのターゲットであるストリートＳＴ以外の領域において保護膜７０が破壊される可能性がある。図５（Ｂ）は、デバイスＤＶの領域を覆う保護膜７０が部分的に破壊された状態を示しており、保護膜７０が破壊された部分からバンプＢＰが露出している。なお、図５（Ｂ）では露出部分としてバンプＢＰを例示しているが、保護膜７０の破壊状況によっては、バンプＢＰ以外のウェーハＷの表面部分が露出する場合もある。
図５（Ａ）に示すレーザー光照射工程の後に、図５（Ｂ）に示すような保護膜７０の破壊が生じているか否かを検出する保護膜検出工程が実行される。レーザー光照射後の保護膜検出工程は、先に述べたレーザー光照射前の保護膜検出工程と同じく、図２に示す保護膜検出手段８を用いて行われる。すなわち、赤外線照射部５０からウェーハＷの表面に赤外線を照射し、ウェーハＷの表面からの赤外線の反射光を赤外線撮像部５１によって受光して撮像し、ウェーハＷの表面全体の赤外線画像を取得する。この赤外線画像を画像処理して、保護膜７０が存在して赤外線反射が少ない領域と、保護膜７０が被覆されずに赤外線反射が多い領域を判別する。レーザー光照射後の保護膜検出工程では特に、ウェーハＷの表面のうち、ストリートＳＴを除いた各デバイスＤＶの領域について、保護膜７０が被覆されていない部分があるか否かを検出する。レーザー光照射前の保護膜検出工程と同様に、レーザー加工用の保持テーブル６によってウェーハユニットＵを強固に保持して検出工程を実行するため、高い精度で保護膜７０の状態を検出できる。
レーザー光照射後の保護膜検出工程で取得された保護膜７０の被覆状態の検出データは、制御手段６０（図２）に伝送される。この検出データにより、ウェーハＷの各デバイスＤＶの領域が全て保護膜７０で覆われている（保護膜７０の破損が生じていない）と検出された場合には、制御手段６０は、後述するプラズマ照射工程を実行させる。一方、ウェーハＷの各デバイスＤＶの領域に、保護膜７０が被覆しない部分が存在すると検出された場合には、制御手段６０は、次に述べる保護膜再形成工程を実行させる。
保護膜再形成工程では、ウェーハユニットＵを保持テーブル６から保護膜形成除去手段５に搬送する。保護膜形成除去手段５では、給水ノズル２２からウェーハＷの表面に向けて洗浄水を供給して、ウェーハＷの表面上に残った保護膜７０を一旦除去する。保護膜７０は水溶性樹脂からなるので、洗浄水によって容易に洗い流すことができる。このとき、先のレーザー光照射工程で生じたデブリも、保護膜７０と共に洗い流される。洗浄水は、枠体１９の底面の排水口１９ａから排水管２０を経て排出される。洗浄完了後に、エアノズル２３から空気を噴出させてウェーハＷ上に残った水滴を除去する。
続いて、ウェーハＷの表面上への保護膜７０の再形成を行う。前述した保護膜形成工程と同様に、ウェーハＷの表面上に水溶性の液状樹脂を滴下してスピンナテーブル１６を回転させることで、ウェーハＷの表面を全面的に被覆する保護膜７０が再形成される。保護膜形成除去手段５を用いて再形成した保護膜７０は、ウェーハＷ表面のうち、各デバイスＤＶの領域のみならず、ストリートＳＴ上の領域も被覆した形態になる。
保護膜再形成工程ではさらに、ウェーハＷの表面全体に保護膜７０を再形成した状態のウェーハユニットＵを、保護膜形成除去手段５から保持テーブル６に搬送する。そして、図５（Ｃ）に示すように、レーザー照射手段７からレーザー光線ＬＢｓを照射し、保護膜７０のうちストリートＳＴ上に再形成された部分のみを、レーザーアブレーションによって除去する。このときに照射するレーザー光線ＬＢｓは、先のレーザー光照射工程で照射したレーザー光線ＬＢよりも出力が小さくなるようにパワー調整手段４５によって出力が設定される。より詳しくは、レーザー光線ＬＢｓは、基板７１や機能層７２を破壊したり、デバイスＤＶ領域を覆う保護膜７０の破壊原因となるようなプラズマを生じさせたりせずに、ストリートＳＴ内の保護膜７０のみを除去可能な出力に設定されている。
レーザー光線ＬＢｓの照射後に、保護膜検出手段８を用いて、前述した保護膜検出工程を再度行い、ウェーハＷの各デバイスＤＶの領域の全体を保護膜７０が被覆しているか（かつ、ストリートＳＴ上の保護膜７０が除去されているか）を検出する。仮にデバイスＤＶの領域での保護膜７０の破損が検出された場合は、必要に応じて再度の保護膜再形成工程を行う。なお、保護膜再形成工程を要すると判定される保護膜７０の破損の程度（検出の閾値）は、任意に設定することができる。
以上の各工程を経て、図５（Ｃ）に示すように、ストリートＳＴ部分においては保護膜７０に覆われずに基板７１表面が露出すると共に、複数のデバイスＤＶ領域の全体が保護膜７０で覆われた状態のウェーハＷが得られる。なお、レーザー光照射後の初回の（保護膜再形成工程を経ていない）保護膜検出工程で、各デバイスＤＶ領域での保護膜７０の破損が無いと検出された場合は、図５（Ｃ）に示す被覆状態のウェーハＷが初めから得られている。
続いて、図５（Ｄ）に示すプラズマ照射工程を実行する。プラズマ照射工程では、各デバイスＤＶ領域が保護膜７０により覆われた状態のウェーハＷを、レーザー加工装置１からプラズマ照射装置８０に搬送する。プラズマ照射装置８０では、装置ハウジング８１内の下部電極８３の保持部上にウェーハＷを保持し、ガス供給手段（不図示）を作動して上部電極８２の複数の噴出口からウェーハＷに向けてプラズマ化用ガスを噴出させる。このようにプラズマ化用ガスを供給した状態で、高周波電圧印加手段（不図示）から上部電極８２と下部電極８３の間に高周波電圧を印加する。すると、プラズマ化用ガスがプラズマ化して上部電極８２と下部電極８３との間の空間にプラズマが発生する。プラズマにより生じる活性物質が、ウェーハＷのうち露出しているストリートＳＴの箇所に作用して、ストリートＳＴの内部が改質（エッジング）されて、先のレーザー光照射によるダメージを除去する。このとき、保護膜７０が各デバイスＤＶを被覆しているため、プラズマ照射によるデバイスＤＶへのダメージを抑制することができる。
プラズマ照射工程が完了したら、ウェーハＷ上の保護膜７０を除去する。保護膜７０の除去は、保護膜形成除去手段５のスピンナテーブル１６にウェーハＷ（ウェーハユニットＵ）を搬送して、給水ノズル２２からウェーハＷの表面に向けて洗浄水を供給して行うことができる。あるいは、保護膜形成除去手段５以外の洗浄手段を用いて保護膜７０を除去してもよい。
保護膜７０の除去後に、図５（Ｅ）に示す分割工程を実行する。分割工程はウェーハＷを切削装置８５に搬送して行われる。切削装置８５では、ウェーハＷを保持部上に吸着保持させ、切削ブレード８６をストリートＳＴに位置合わせする。そして、モータ８７により切削ブレード８６を回転させながら、切削ブレード８６とウェーハＷを各ストリートＳＴの形成方向に相対的に移動させることにより基板７１を切削し、ウェーハＷから複数のデバイスＤＶに分割させる。
ストリートＳＴ上の機能層７２が、図５（Ａ）に示すレーザーアブレーション（レーザー光照射工程）によって既に除去されているため、分割工程における切削加工の際に、機能層７２の膜剥がれが生じにくい。また、図５（Ｄ）に示すプラズマ照射工程によって、ウェーハＷの各ストリートＳＴの内部（レーザー加工溝の内面）がプラズマエッジングにより改質されているため、分割工程における切削加工の際に、各ストリートＳＴの側面部分のクラック（サイドウォールクラック）の発生を抑えることができる。
以上のように、本実施の形態のウェーハの加工方法によれば、ウェーハＷのストリートＳＴに沿ってレーザー光を照射してレーザーアブレーションを行った後に、ウェーハＷ上の保護膜７０の被覆状態を検出して、デバイスＤＶの形成領域に保護膜７０が被覆されていない部分があった場合には、デバイスＤＶの形成領域に保護膜７０を再形成する。そのため、ストリートＳＴの内面を改質するためのプラズマ照射工程で、デバイスＤＶの形成領域を保護膜７０によって確実に保護できる。また、プラズマ照射工程に続いて行われるウェーハＷの分割工程において、機能層７２の膜剥がれを防ぐと共に、ストリートＳＴにおけるサイドウォールクラックの発生を抑えることができる。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状等については、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。
例えば、保護膜再形成工程では、上記の実施形態のようにストリートＳＴを含むウェーハＷの表面全体に保護膜７０を形成する代わりに、デバイスＤＶの領域で保護膜７０が存在しない（破壊されている）箇所のみを対象として、スポット的に保護膜７０を再形成してもよい。具体的には、保護膜検出手段８によって取得されたウェーハＷの赤外線画像の画像情報から、デバイスＤＶ上で保護膜７０が存在していない非被覆部の位置を認識し、その位置情報を、制御手段６０（図２）等に備えた記憶部に記憶させる。そして、インクジェット方式のように微細領域へ選択的に水溶性樹脂を供給可能な保護膜再形成手段を用いて、記憶部に記憶された位置情報に基づいて、デバイスＤＶ上の非被覆部にのみ水溶性樹脂を供給して保護膜を再形成させる。この保護膜再形成方法によれば、図５（Ｃ）に示すレーザー光線ＬＢｓの再照射（ストリートＳＴ上の保護膜７０を除去するためのレーザー照射）を省略することができる。
上記の実施の形態の保護膜検出手段８は、赤外線画像を取得して保護膜７０の被覆状態を検出するものであるが、保護膜検出のための手段は、これ以外のものでもよい。一例として、ウェーハの表面に対して赤外線以外の波長の励起光を照射して、保護膜からの蛍光を検出することで保護膜の有無を検出してもよい。レーザーアブレーションで用いる加工用レーザーの波長が紫外線領域である場合は、紫外線波長の励起光を用いることができる。
保護膜検出手段のさらに異なる形態として、ウェーハの表面に水蒸気を噴射し、光の散乱状況に基づいて、保護膜の被覆領域と非被覆領域を検出することも可能である。水溶性樹脂からなる保護膜は親水性があるため、水蒸気が付着した場合に水滴として残らない。一方、保護膜が存在しない非被覆領域には水滴による凹凸が形成される。すると、水滴の凹凸による光の散乱が生じている箇所（非被覆領域）と光の散乱が生じていない箇所（被覆領域）で光の強度差が生じるので、ウェーハ表面を撮像して画像情報を得ることにより、保護膜の有無を検出できる。
また、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の他の実施の形態として、上記実施の形態や変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。
また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。
以上説明したように、本発明は、レーザー光照射工程でストリート以外の領域に保護膜の非被覆部分が生じた場合でも、ウェーハ表面のデバイス領域が保護膜で覆われた状態でプラズマ照射が可能であって、デバイスのダメージを抑制できるという効果を有し、特に、基板の表面に区画形成されたストリートに沿って複数のデバイスを分割するウェーハの加工方法に有用である。
１ レーザー加工装置
３ 搬出入機構
４ 搬送機構
５ 保護膜形成除去手段
６ 保持テーブル
７ レーザー照射手段
８ 保護膜検出手段
１６ スピンナテーブル
２１ 樹脂供給ノズル
２２ 給水ノズル
２３ エアノズル
２７ 基台
３３ 第１ステージ
３８ 第２ステージ
４０ ケーシング
４１ 照射ヘッド
４２ レーザー発振器
４５ パワー調整手段
４７ 集光レンズ
４８ 撮像ユニット
５０ 赤外線照射部
５１ 赤外線撮像部
６０ 制御手段
７０ 保護膜
７１ 基板
７２ 機能層
８０ プラズマ照射装置
８１ 装置ハウジング
８２ 上部電極
８３ 下部電極
８５ 切削装置
８６ 切削ブレード
８７ モータ
ＢＰ バンプ
ＤＶ デバイス
ＬＢ ＬＢｓ レーザー光線
ＳＴ ストリート
Ｕ ウェーハユニット
Ｗ ウェーハ

Claims (2)

  1. 基板の表面に積層された機能層に格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウェーハを、該ストリートに沿って分割するウェーハの加工方法であって、
    該ウェーハ表面に水溶性樹脂を供給して該ウェーハ表面全体を被覆する保護膜を形成する保護膜形成工程と、
    該ストリートに沿って該保護膜を介してレーザー光を照射して該機能層を除去し、該基板を露出させるレーザー光照射工程と、
    該レーザー光照射工程を実施した後に、該ウェーハ上の複数のデバイス領域に該保護膜が被覆されているかどうかを検出する保護膜検出工程と、
    該保護膜検出工程において検出した結果、該複数のデバイス領域に該保護膜が被覆されていない部分がある場合には、該複数のデバイス領域それぞれを覆うように保護膜を再度形成する保護膜再形成工程と、
    該保護膜再形成工程後に該ウェーハにプラズマ照射するプラズマ照射工程と、
    該プラズマ照射工程の後、該ストリートに沿って切削して該ウェーハを分割する分割工程と、
    を備えることを特徴とするウェーハの加工方法。
  2. 該保護膜再形成工程は、該保護膜検出工程後のウェーハ表面から該保護膜を除去し、該ウェーハ表面に水溶性樹脂を供給した後、該レーザー光照射工程で照射したレーザーよりも出力が小さく、該ストリート内の保護膜のみを除去可能なレーザー光を該ストリートに沿って照射して、該ストリート部分の基板を露出させる、請求項１に記載のウェーハの加工方法。
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