JP7258416B2 - 被加工物の加工方法、デバイスチップの製造方法 - Google Patents

被加工物の加工方法、デバイスチップの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、半導体からなるウェーハ等の被加工物を加工する加工方法、及びウェーハを加工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に関する。
半導体からなる円板状のウェーハの表面に複数の交差する分割予定ラインを設定し、分割予定ラインによって区画された各領域にデバイスを形成し、分割予定ラインに沿って該ウェーハを分割すると、デバイスチップを形成できる。表面に複数のデバイスが形成されたＳｉ、ＧａＡｓ等の半導体材料でなるウェーハをデバイス毎に分割する際には、例えば、円環状の切削ブレードを備える切削装置が使用される（特許文献１参照）。切削装置では、回転させた切削ブレードが被加工物に接触することにより被加工物が切削される。
ウェーハは、他の方法により分割されてもよい。例えば、ウェーハに対して吸収性を有する波長（ウェーハが吸収できる波長）のレーザビームをウェーハに照射し、アブレーション加工により分割予定ラインに沿ってウェーハに分割溝を形成すると、ウェーハを分割できる（特許文献２参照）。
ところで、近年、光通信や光記録等の技術分野において、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ；Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser diode）と呼ばれる表面発光型半導体レーザへの関心が高まっている（特許文献３参照）。デバイスとしてＶＣＳＥＬ素子を搭載するチップを製造する場合、ウェーハの裏面側に電極等として機能する金属膜が形成され、その後、ウェーハが分割される。
特開２００１－８５３６５号公報 特開２０１３－２３９５９１号公報 特開２００７－１２３３１３号公報
裏面側に金属膜が形成されたウェーハ等の被加工物を切削装置により切削する場合、回転する切削ブレードが該金属膜に切り込むこととなる。金属膜を切削ブレードで切削すると、金属膜が切削ブレードの回転に引きずられ、金属膜の切断面から該金属膜に由来するバリと呼ばれる突起が形成されたり、形成されたチップの端部にチッピングと呼ばれる欠けが生じたりする。バリやチッピングが形成されると、チップの品質を低下させてしまう。
また、切削ブレードに該金属膜に由来する切削屑が付着して目詰まりが生じ、切削ブレードの寿命が低下するとの問題が生じていた。さらに、ＧａＡｓウェーハ等の比較的脆いウェーハを切削する場合、切削によるウェーハの破損を防止するために該ウェーハを緩やかな加工条件で加工しなければならないため、該ウェーハの切削に時間がかかる。
その一方で、レーザビームによるアブレーション加工によりウェーハを分割する場合、アブレーション加工による熱的な影響によりチップの切断面に変質領域が形成される。変質領域が形成されているとチップの抗折強度が低下する。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、抗折強度の高いチップを効率的に形成できる被加工物の加工方法、及びデバイスチップの製造方法を提供することである。
本発明の一態様によると、分割予定ラインが設定された被加工物を該分割予定ラインに沿って分割してチップを形成する被加工物の加工方法であって、該被加工物の表面及び裏面の一方に貼着された伸長性を有するテープと、開口を有し該開口を囲む環状領域に該テープの外周部が貼着された環状のフレームと、該被加工物と、を備えるフレームユニットを準備するフレームユニット準備ステップと、該被加工物の該表面及び該裏面の他方に液状樹脂を塗布して保護膜を形成する保護膜形成ステップと、該保護膜形成ステップの後、該分割予定ラインに沿って該被加工物にレーザビームを照射することにより該分割予定ラインに沿って該被加工物を切断する切断ステップと、該切断ステップの後、該被加工物に貼着された該テープを径方向外側に拡張し、該被加工物が切断されて形成された各チップ間の間隔を広げる間隔拡張ステップと、該間隔拡張ステップの後、該切断ステップにおける該レーザビームの照射により該各チップの切断面に形成された変質領域をウエットエッチングにより除去するエッチングステップと、を備えることを特徴とする被加工物の加工方法が提供される。
また、本発明の他の一態様によると、互いに交差する複数の分割予定ラインが設定され、該分割予定ラインによって区画された各領域において表面にデバイスが形成されたウェーハを該分割予定ラインに沿って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、該ウェーハの該表面及び裏面の一方に貼着された伸長性を有するテープと、開口を有し該開口を囲む環状領域に該テープの外周部が貼着された環状のフレームと、該ウェーハと、を備えるフレームユニットを準備するフレームユニット準備ステップと、該ウェーハの該表面及び該裏面の他方に液状樹脂を塗布して保護膜を形成する保護膜形成ステップと、該保護膜形成ステップの後、該分割予定ラインに沿って該ウェーハにレーザビームを照射することにより該分割予定ラインに沿って該ウェーハを切断して個々のデバイスチップを形成する切断ステップと、該切断ステップの後、該テープを径方向外側に拡張し、切断ステップで形成された各デバイスチップ間の間隔を広げる間隔拡張ステップと、該間隔拡張ステップの後、該切断ステップにおける該レーザビームの照射により該デバイスチップの切断面に形成された変質領域をウエットエッチングにより除去するエッチングステップと、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、該ウェーハは、該保護膜形成ステップにおいて該保護膜が形成される該表面及び該裏面の該他方に、該ウエットエッチングに耐性を有する耐性層を有し、該保護膜形成ステップにおいて形成される該保護膜は水溶性を有し、該切断ステップにおいて該ウェーハに照射される該レーザビームは、該ウェーハに対して吸収性を有する波長のレーザビームであり、該切断ステップでは、該レーザビームによるアブレーション加工により該ウェーハが切断され、該エッチングステップでは、該ウエットエッチングにより該保護膜が除去される。
また、好ましくは、該保護膜は、該ウエットエッチングに耐性を有し、該エッチングステップでは、該ウェーハの該表面及び該裏面の該他方が該保護膜により該ウエットエッチングから保護される。
また、好ましくは、該保護膜形成ステップは、該ウェーハの該表面及び該裏面の該他方に該液状樹脂として水溶性の保護膜の材料となる液状樹脂を塗布する第１の塗布ステップと、該第１の塗布ステップの後に、該ウェーハの該表面及び該裏面の該他方に非水溶性の保護膜の材料となる液状樹脂を塗布する第２の塗布ステップと、を含む。
さらに、好ましくは、該ウェーハは、ＧａＡｓを含む。
さらに、好ましくは、該ウェーハは、該裏面に金属膜が形成されている。
本発明の一態様に係る被加工物の加工方法、及びデバイスチップの製造方法では、切断ステップにおいてウェーハ等の被加工物に分割予定ラインに沿ってレーザビームを照射し、ウェーハを切断する。レーザビームの照射によるウェーハの切断は、比較的短時間で実施できる。その一方で、ウェーハの切断面には、レーザビームの照射による熱的な影響により変質領域が形成される。この変質領域がチップの抗折強度を低下させるため、エッチングステップを実施して該変質領域をウエットエッチングにより除去する。
ただし、レーザビームの照射によりウェーハが切断されて形成された各チップの間隔は非常に狭いため、ウエットエッチングを実施する際にエッチング液がチップ間に十分に進入できない。または、ウエットエッチングが十分に実施されるのに要する時間が長くなる。そこで、本発明の一態様に係る被加工物の加工方法、及びデバイスチップの製造方法では、エッチングステップを実施する前に、各チップ間の間隔を広げる間隔拡張ステップを実施する。
間隔拡張ステップを実施して、各チップ間の間隔を広げると、エッチングステップを実施する際に、各チップの切断面に形成された変質領域にエッチング液が到達しやすく、該変質領域を高い効率で除去できるようになる。レーザビームの照射により形成される変質領域を除去できると、各チップの抗折強度が高くなる。
したがって、本発明により、抗折強度の高いチップを効率的に形成できる被加工物の加工方法、及びデバイスチップの製造方法が提供される。
図１（Ａ）は、被加工物であるウェーハの表面側を模式的に示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、被加工物であるウェーハの裏面側を模式的に示す斜視図である。 フレームユニット準備ステップを模式的に示す斜視図である。 レーザ加工装置を模式的に示す斜視図である。 図４（Ａ）は、保護膜形成ステップを模式的に示す断面図であり、図４（Ｂ）は、保護膜が形成されたウェーハを模式的に示す断面図である。 図５（Ａ）は、切断ステップを模式的に示す断面図であり、図５（Ｂ）は、切断されたウェーハを模式的に示す断面図である。 図６（Ａ）は、拡張装置に搬入されたフレームユニットを模式的に示す断面図であり、図６（Ｂ）は、間隔拡張ステップを模式的に示す断面図である。 図７（Ａ）は、間隔が拡張される前のチップ間の間隔を模式的に示す拡大断面図であり、図７（Ｂ）は、間隔が拡張された後のチップ間の間隔を模式的に示す拡大断面図であり、図７（Ｃ）は、エッチングステップを模式的に示す断面図である。 被加工物の加工方法の一例を説明する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。本実施形態に係る被加工物の加工方法、及びデバイスチップの製造方法では、被加工物を分割してチップを形成する。被加工物は、例えば、分割予定ラインが設定される板状の基板である。被加工物を分割予定ラインに沿って分割すると、チップが形成される。
該被加工物は、例えば、半導体材料から形成された円板状のウェーハである。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）には、被加工物の一例として表面１ａに複数のデバイス５が形成されたウェーハ１が模式的に示されている。ウェーハ１は、例えば、Ｓｉ（シリコン）、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）、ＧａＮ（ガリウムナイトライド）、ＩｎＰ（リン化インジウム）、Ｇｅ（ゲルマニウム）等の半導体材料で形成される。
ウェーハ１には、例えば、互いに交差する複数の分割予定ライン３が形成される。ウェーハ１の表面１ａには、分割予定ライン３により区画された各領域に、デバイス５が形成される。該デバイス５は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）やＬＳＩ（Large-Scale Integrated circuit）等である。または、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＶＣＳＥＬ等の光デバイスである。ウェーハ１の裏面１ｂ側には、電極等として機能する金属膜７が形成される。
ウェーハ１を分割予定ライン３に沿って分割すると、それぞれデバイス５を搭載する個々のデバイスチップが形成される。ただし、ウェーハ１はこれに限定されない。ウェーハ１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はなく、ウェーハ１にはデバイス５が形成されていなくてもよい。以下、デバイス５が形成されたＧａＡｓウェーハを分割する場合について説明する。
ウェーハ１を分割する際には、ウェーハ１や形成されたチップの取り扱いを容易にするために、環状のフレームと、該環状のフレームの開口部を塞ぐように該環状のフレームに貼られたテープと、該ウェーハ１と、が予め一体化される。図２下部には、フレーム１１と、テープ９と、が模式的に示されている。
フレーム１１は、例えば、金属等の材料で形成されており、被加工物であるウェーハ１の径よりも大きい円形の開口部１１ａが形成されている。テープ９は、伸長性を有するフィルム状の基材と、該基材の一方の面に形成された糊層（接着剤層）と、を有する。例えば、テープ９の基材にはポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、又はポリスチレン等が用いられる。また、テープ９の糊層には、例えば、シリコーンゴム、アクリル系材料、又は、エポキシ系材料等が用いられる。
ウェーハ１には、後述の通りレーザアブレーション加工、洗浄、及びウエットエッチングが実施されるため、ウェーハ１に貼着されるテープ９は、これらの処理に対して耐性を有する材料であることが好ましい。または、テープ９には、リンテック株式会社製のＵＶタイプ（紫外線により硬化する）のダイシングテープ“Ｄ―７６５”、“Ｄ―１８１”、“Ｄ―５１０Ｔ”、ノンＵＶタイプのダイシングテープ“Ｇ―７６５”、“Ｇ―９６７”、日東電工株式会社のＵＶタイプのダイシングテープ“ＤＵ―３００”、デンカ株式会社のＵＶタイプのダイシングテープ“ＵＨＰ―１５１５Ｍ３”、住友ベークライト株式会社のＵＶタイプのダイシングテープ“Ｎ６８０１”等が好適に用いられる。
テープ９には、ＵＶタイプのダイシングテープが特に好適に用いられる。テープ９にＵＶタイプのダイシングテープを使用した場合、ウェーハ１から形成された個々のデバイスチップをテープ９から剥離させる際、剥離が容易となるようにテープ９に紫外線を照射してテープ９を硬化させる。
テープ９は、フレーム１１の開口部１１ａよりも大きい径を有する。テープ９の外周部は、該開口部１１ａの周囲の環状領域に貼られる。この際、テープ９の貼着面は、フレーム１１の開口部１１ａ中に露出される。ウェーハ１は、開口部１１ａに露出されたテープ９に貼られる。この際、例えば、ウェーハ１の裏面１ｂ側にテープ９が貼着される。被加工物であるウェーハ１と、テープ９と、フレーム１１と、の一体物は、フレームユニットと呼ばれる。ウェーハ１は、テープ９を介してフレーム１１に支持される。
ウェーハ１の分割は、例えば、ウェーハ１に対して吸収性を有する波長（ウェーハ１が吸収できる波長）のレーザビームを分割予定ライン３に沿って照射し、アブレーション加工により分割溝を形成することで実施される。次に、アブレーション加工を実施するレーザ加工装置について説明する。図３は、レーザ加工装置２を模式的に示す斜視図である。レーザ加工装置２には、フレームユニット１３の状態のウェーハ１が搬入される。
レーザ加工装置２は、フレームユニット１３の状態のウェーハ１を吸引保持するチャックテーブル２８と、該チャックテーブル２８の上方に配設されたレーザ加工ユニット３４と、を備える。
レーザ加工装置２は、基台４の上面の前角部に配設されたカセット載置台６ａを備える。カセット載置台６ａには、複数のウェーハ１が収容されたカセット８が載せられる。また、レーザ加工装置２は、基台４の上方にフレームユニット１３の状態のウェーハ１を搬送するための搬送ユニット１０と、搬送レール１２と、を備える。
レーザ加工装置２の基台４の上面には、Ｘ軸ガイドレール１４と、Ｘ軸移動プレート１６と、Ｘ軸ボールねじ１８と、Ｘ軸パルスモータ２０と、を備えるＸ軸移動機構（加工送り機構）が配設されている。基台４の上面には、Ｘ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレール１４が設けられており、Ｘ軸ガイドレール１４にはＸ軸移動プレート１６がスライド可能に取り付けられている。
Ｘ軸移動プレート１６の下面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｘ軸ガイドレール１４に平行なＸ軸ボールねじ１８が螺合されている。Ｘ軸ボールねじ１８の一端には、Ｘ軸パルスモータ２０が連結されている。Ｘ軸パルスモータ２０によりＸ軸ボールねじ１８を回転させると、Ｘ軸移動プレート１６がＸ軸ガイドレール１４に沿ってＸ軸方向に移動する。
Ｘ軸移動プレート１６の上面には、Ｙ軸ガイドレール２２と、Ｙ軸移動プレート２４と、Ｙ軸ボールねじ２６と、Ｙ軸パルスモータ（不図示）と、を備えるＹ軸移動機構（割り出し送り機構）が配設されている。Ｙ軸移動プレート２４の上面には、Ｙ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール２２が設けられており、Ｙ軸ガイドレール２２にはＹ軸移動プレート２４がスライド可能に取り付けられている。
Ｙ軸移動プレート２４の下面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｙ軸ガイドレール２２に平行なＹ軸ボールねじ２６が螺合されている。Ｙ軸ボールねじ２６の一端には、Ｙ軸パルスモータが連結されている。Ｙ軸パルスモータによりＹ軸ボールねじ２６を回転させると、Ｙ軸移動プレート２４がＹ軸ガイドレール２２に沿ってＹ軸方向に移動する。
Ｙ軸移動プレート２４の上には、チャックテーブル２８が配設される。チャックテーブル２８の上面側には、多孔質部材（不図示）が配されている。または、チャックテーブル２８の上面側に複数の溝が形成されている。チャックテーブル２８は、例えば、ステンレス鋼や、石英部材等により形成される。チャックテーブル２８の上面は、ウェーハ１を保持する保持面２８ａとなる。チャックテーブル２８は、保持面２８ａに垂直な軸の周りに回転可能である。
チャックテーブル２８は、該多孔質部材または該溝に接続された吸引源（不図示）を有する。保持面２８ａ上にテープ９を介してウェーハ１が載せられ、多孔質部材の孔または該溝を通して該ウェーハ１に対して吸引源により生じた負圧を作用させると、ウェーハ１はチャックテーブル２８に吸引保持される。また、チャックテーブル２８の周囲には、フレームユニット１３を構成するフレーム１１を固定するクランプ２８ｂが備えられている。
レーザ加工装置２の基台４の上面の後部には、レーザ加工ユニット３４を支持する立設部３０が配設されている。立設部３０の上部にはチャックテーブル２８の上方まで伸びた支持部３２の基端側が接続され、支持部３２の先端側にはレーザ加工ユニット３４と、撮像ユニット３６と、が配設されている。レーザ加工ユニット３４は、チャックテーブル２８の上方に配設された加工ヘッド３４ａと、加工ヘッド３４ａに隣接する位置に配設された撮像ユニット３６と、を備える。
レーザ加工ユニット３４は、ウェーハ１に対して吸収性を有する波長（ウェーハ１が吸収できる波長）のレーザビームをパルス発振し、チャックテーブル２８に保持されたウェーハ１に該レーザビームを集光させる機能を有する。例えば、レーザ加工ユニット３４は、Ｎｄ：ＹＡＧまたはＮｄ：ＹＶＯ４等をレーザ媒質として使用してレーザを発振させ、例えば、波長５３２ｎｍまたは３５５ｎｍ等のレーザビームをウェーハ１に集光させる。
撮像ユニット３６は、チャックテーブル２８に保持されたウェーハ１を撮像する機能を有する。撮像ユニット３６を用いると、ウェーハ１の分割予定ライン３に沿ってレーザビームを照射できるように加工ヘッド３４ａに対するウェーハ１の位置を調整するアライメントを実施できる。
レーザ加工装置２は、基台４の上面に保護膜塗布兼洗浄ユニット３８を備える。保護膜塗布兼洗浄ユニット３８は、加工前のウェーハ１の上面に液状樹脂を塗布して保護膜を形成する機能と、加工後のウェーハ１を洗浄する機能と、を有する。保護膜塗布兼洗浄ユニット３８は、ウェーハ１が置かれるテーブル４２と、テーブル４２の上に載るウェーハ１に流体を噴射するノズル４０と、を備える。
テーブル４２は、ウェーハ１の載置面に垂直な方向に沿った軸の周りに回転できる。ノズル４０は、テーブル４２の外側でＺ軸方向（鉛直方向）に伸長する軸部と、軸部の上部から該Ｚ軸方向に垂直な水平方向に伸長する腕部と、該腕部の先端に配設されたＺ軸方向下方に向いた吐出口と、を有する。該吐出口は、該軸部が回転することでテーブル４２の上方で水平方向に移動できる。
ノズル４０はパイプ状に形成されており、該軸部の下部に接続された供給源から供給された液体を該吐出口に送り、テーブル４２に保持されたウェーハ１に該吐出口から液体を吐出できる。ノズル４０は、例えば、ウェーハ１の表面１ａを保護する保護膜の材料となる液状樹脂、又は、ウェーハ１を洗浄する洗浄液をウェーハ１に吐出する。なお、ノズル４０は、液体と、気体と、の混合流体をウェーハ１に吐出してもよい。
次に、本実施形態に係る被加工物の加工方法、及びデバイスチップの製造方法について説明する。図８は、該被加工物の加工方法、及び該デバイスチップの製造方法における各ステップの流れの一例を示すフローチャートである。
本実施形態に係る被加工物の加工方法、及びデバイスチップの製造方法では、まず、フレームユニット１３を準備するフレームユニット準備ステップＳ１を実施する。図２は、フレームユニット準備ステップＳ１を模式的に示す斜視図である。図２に示すフレームユニット準備ステップＳ１では、予め環状のフレーム１１の開口部１１ａの周辺の環状領域にテープ９の外周部を貼着し、フレーム１１の開口部１１ａに露出されたテープ９の糊層に被加工物であるウェーハ１の裏面１ｂ側を貼着する。
形成されたフレームユニット１３は、例えば、図３に示すカセット８に収容される。カセット８は、複数のフレームユニット１３を収容する機能を有する。
ただし、フレームユニット準備ステップＳ１はこれに限定されない。例えば、フレームユニット準備ステップＳ１では、ウェーハ１の表面１ａ側にテープ９を貼着してもよい。また、ウェーハ１に予めテープ９を貼着し、次に、テープ９の外周部をフレーム１１の開口部１１ａを囲む環状領域に貼着してもよい。以下、ウェーハ１の裏面１ｂ側にテープ９が貼着される場合を例に説明する。
本実施形態に係る被加工物の加工方法、及びデバイスチップの製造方法では、次に、保護膜形成ステップＳ２を実施する。保護膜形成ステップＳ２では、被加工物であるウェーハ１の表面１ａに液状樹脂を塗布して保護膜を形成する。該保護膜は、後述の通り、ウェーハ１のウエットエッチングを実施する際にウェーハ１の表面１ａをエッチング液から保護する機能を有する。
保護膜形成ステップＳ２は、例えば、図３に示すレーザ加工装置２で実施される。保護膜形成ステップＳ２では、レーザ加工装置２のカセット載置台６ａにフレームユニット１３を収容するカセット８を載せ、搬送ユニット１０によりカセット８に収容されたフレームユニット１３を搬出する。そして、搬送ユニット１０により該フレームユニット１３を保護膜塗布兼洗浄ユニット３８のテーブル４２上に搬入する。
次に、ウェーハ１に保護膜の原料となる液状樹脂を塗布する。図４（Ａ）は、保護膜形成ステップＳ２を模式的に示す断面図である。液状樹脂４０ａの塗布は、例えば、スピンコーティングにより実施される。まず、テーブル４２を鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿った軸の周りに回転させながら、ウェーハ１の表面１ａの中央付近にノズル４０の吐出口から液状樹脂４０ａを供給する。
この場合、遠心力により液状樹脂が外周方向に移動し、ウェーハ１の表面１ａに概略均一な厚さで液状樹脂が塗布される。図４（Ｂ）は、保護膜形成ステップＳ２により保護膜４０ｂが形成されたウェーハ１を模式的に示す断面図である。なお、保護膜４０ｂは、他の方法で形成されてもよく、例えば、スプレーコーティングにより形成されてもよい。
保護膜形成ステップＳ２では、ウェーハ１の表面１ａに保護膜４０ｂを形成した後に保護膜４０ｂを加熱し乾燥させて硬化させてもよい。保護膜４０ｂの加熱は、例えば、キセノンランプのパルス照射や赤外線照射、又はベーキング等により実施される。保護膜４０ｂを硬化させると、ウェーハ１の表面１ａへの密着性が向上し、その後の各ステップにおいて保護膜４０ｂが意図せず剥離するのを防止できる。
ところで、後述の通りウェーハ１のアブレーション加工を実施すると、保護膜４０ｂを透過したレーザビームによってウェーハ１が溶解、蒸発し衝撃波が生じる。この際、ウェーハ１から発生する該衝撃波により保護膜４０ｂに圧力がかかり、保護膜４０ｂが破裂して該レーザビームの照射箇所の近傍で保護膜４０ｂが剥離するおそれがある。
そこで、保護膜４０ｂは、後述のウェーハ１のアブレーション加工を実施する際にウェーハ１に照射されるレーザビームの波長に対して吸収性を有する材料（以下、吸光剤という）が含まれることが好ましい。吸光剤を含む保護膜４０ｂは該レーザビームの照射により熱分解されるため、該衝撃波による破裂が生じず、保護膜４０ｂが剥離しにくくなる。
例えば、該レーザビームの波長が３５５ｎｍである場合、吸光剤としてフェルラ酸、カフェイン酸等を使用できる。また、該レーザビームの波長が５３２ｎｍである場合、吸光剤としてソルベントブラック３、フタロシアニン等を使用できる。
また、保護膜４０ｂは、後述のウエットエッチングに対して耐性を有するとともに、所定の方法により容易に除去可能であることが好ましい。例えば、該保護膜４０ｂは、有機溶剤に可溶な液状樹脂、アルカリ溶液に可溶な液状樹脂、または、高温の水に可溶な液状樹脂である。保護膜４０ｂの具体例を下記に列挙する。ただし、保護膜４０ｂはこれに限定されない。
有機溶剤に可溶な液状樹脂としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルブチラール、ポリイミド、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、エポキシ樹脂等が挙げられる。
アルカリ溶液に可溶な液状樹脂としては、例えば、東亜合成株式会社製のアクリル系ポリマー「ＡＲＵＦＯＮ（登録商標）」の“ＵＣ－３０００”、“ＵＣ－３０８０”、“ＵＣ－３５１０”、“ＵＦ－５０８０”、“ＵＣ－５０２２”、大成ファインケミカル株式会社製“８ＫＱ”、“ＰＨ”、綜研化学株式会社製の機能性アクリルポリマー「フォレット（登録商標）」の“ＺＡＨ－１０６”、“ＺＡＨ－１１０”、“ＺＡＨ－１１５”、“ＺＡＨ－３０６”、“ＺＡＨ－３１０”、“ＺＡＨ－３１５”等が挙げられる。
さらに、アルカリ溶液に可溶な液状樹脂として電気化学工業株式会社製の酢酸ビニル重合体をベースとした樹脂“ＣＨ－９”、“Ｍ－５Ｄ”、“Ｍ－４”、ケーエスエム株式会社製反応性ポリマー“ＲＰ－２７４Ｓ”、“ＲＰ－３１０”、ＤＳＭ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｒｅｓｉｎ社製アクリル系樹脂“ＢＴ－９”等が挙げられる。
さらに、樹脂材料に添加することによりアルカリ溶液に可溶な液状樹脂を作製できる添加剤を使用してアルカリ溶液に可溶な液状樹脂を作成してもよい。該添加剤としては、例えば、ＤＩＣ株式会社製のアルカリ可溶型増粘剤“ボンコート（登録商標）ＨＶ－Ｅ”、“ボンコート（登録商標）Ｖ－Ｅ”、“ボンコート（登録商標）３７５０－Ｅ”、三菱ガス化学株式会社製の酸無水物“Ｈ－ＴＭＡｎ”等が挙げられる。
また、高温な水に可溶な液状樹脂としては、例えば、電気化学工業株式会社製のアクリル系樹脂“ＮＷ－１１２Ｂ”、“ＮＷ－１１５ＮＨ－１００Ｓ”、“ＮＷ－１２６－１００Ｓ”、“ＮＷ－１２８”、日化精工株式会社製エポキシ接着剤“Ｕボンド”、“Ｂボンド”、アクリル樹脂系接着剤“スカイロックＲＤシリーズ”等が挙げられる。
なお、ウェーハ１の裏面１ｂ側にテープ９を貼着し、ウェーハ１の表面１ａ側に保護膜４０ｂを形成する場合について説明したが、本実施形態に係る被加工物の加工方法、及びデバイスチップの製造方法はこれに限定されない。ウェーハ１の表面１ａ側にテープ９を貼着し、ウェーハ１の裏面１ｂ側に保護膜４０ｂを形成してもよい。すなわち、ウェーハ１の表面１ａ及び裏面１ｂの一方にテープ９が貼着され、ウェーハ１の表面１ａ及び裏面１ｂの他方に保護膜４０ｂが形成される。
本実施形態に係る被加工物の加工方法、及びデバイスチップの製造方法では、保護膜形成ステップＳ２の後、切断ステップＳ３を実施する。保護膜形成ステップＳ２を実施した後、搬送ユニット１０によりフレームユニット１３をチャックテーブル２８の保持面２８ａに搬送する。そして、チャックテーブル２８の吸引源を作動させてテープ９を介して被加工物であるウェーハ１を吸引保持させるとともに、クランプ２８ｂにフレーム１１を把持させる。
次に、チャックテーブル２８をレーザ加工ユニット３４の下方に移動させ、撮像ユニット３６によりウェーハ１の表面１ａを撮像し、分割予定ライン３の位置に関する情報を取得する。そして、該情報を基に、チャックテーブル２８を保持面２８ａに垂直な方向に沿った軸の周りに回転させて加工送り方向（Ｘ軸方向）に分割予定ライン３を合わせる。それとともに、チャックテーブル２８を移動させて加工ヘッド３４ａを分割予定ライン３の延長線の上方に位置づける。
図５（Ａ）は、切断ステップＳ３を模式的に示す断面図である。レーザ加工ユニット３４にレーザを発振させながら、チャックテーブル２８を加工送り方向に沿って移動させ、分割予定ライン３に沿って被加工物であるウェーハ１にレーザビーム３４ｂを照射する。ウェーハ１に対して吸収性を有する波長のレーザビーム３４ｂを分割予定ライン３に沿って照射すると、アブレーションによりウェーハ１に加工溝が形成される。なお、レーザビーム３４ｂは、該分割予定ライン３に２回以上照射されてもよい。
一つの分割予定ライン３に沿ってアブレーション加工を実施した後、チャックテーブル２８を割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に沿って移動させ、同様に他の分割予定ライン３に沿ってアブレーション加工を実施する。Ｘ軸方向に沿ったすべての分割予定ライン３に沿ってアブレーション加工を実施した後、チャックテーブル２８を回転させ、他の方向に沿った分割予定ライン３に沿って同様に加工を実施する。すると、すべての分割予定ライン３に沿って加工溝が形成される。
図５（Ｂ）に、ウェーハ１を厚さ方向に貫く加工溝１ｃが形成されチップ１ｄに分割されたウェーハ１を模式的に示す断面図が示されている。ウェーハ１にデバイス５が形成されている場合、チップ１ｄはデバイスチップとなる。レーザビーム３４ｂの照射により加工溝１ｃを形成すると、レーザビーム３４ｂの照射に伴う熱的な影響によりチップ１ｄ（ウェーハ１）の切断面に変質領域が形成される。
図７（Ａ）に、変質領域１ｅが切断面に形成されたチップ１ｄを拡大して模式的に示す断面図が示されている。該変質領域１ｅには微細なクラックが生成されており、変質領域１ｅが切断面に形成されたチップ１ｄは、抗折強度が比較的低い。そこで、変質領域１ｅを除去するためにウエットエッチングを実施することが考えられるが、加工溝１ｃの幅が極めて狭く、エッチング液が該加工溝１ｃに進入しにくいため、十分に変質領域１ｅを除去するのは容易ではない。
そこで、本実施形態に係る被加工物の加工方法、及びデバイスチップの製造方法では、エッチング液が加工溝１ｃに進入しやすくなるように間隔拡張ステップＳ４を実施してチップ１ｄ間の間隔を広げる。間隔拡張ステップＳ４は、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示す拡張装置４４により実施される。図６（Ａ）は、拡張装置４４に搬入されたフレームユニット１３を模式的に示す断面図であり、図６（Ｂ）は、間隔拡張ステップＳ４を模式的に示す断面図である。
拡張装置４４について説明する。拡張装置４４は、ウェーハ１の径よりも大きい径を有する円筒状の拡張ドラム５４と、フレーム支持台４８を含むフレーム保持ユニット４６と、を備える。フレーム保持ユニット４６のフレーム支持台４８は、拡張ドラム５４の径よりも大きい径の開口を備え、拡張ドラム５４の上端部と同様の高さに配設され、拡張ドラム５４の上端部を外周側から囲む。
フレーム支持台４８の外周側には、クランプ５０が配設される。フレーム支持台４８の上にフレームユニット１３を載せ、クランプ５０によりフレームユニット１３のフレーム１１を把持させると、フレームユニット１３がフレーム支持台４８に固定される。
フレーム支持台４８は、鉛直方向に沿って伸長する複数のロッド５２により支持され、各ロッド５２の下端部には、該ロッド５２を昇降させるエアシリンダ（不図示）が配設される。各エアシリンダを作動させロッド５２を下降させると、フレーム支持台４８が拡張ドラム５４に対して引き下げられる。
間隔拡張ステップＳ４を実施する際には、拡張装置４４のフレーム支持台４８上にフレームユニット１３を搬送し、クランプ５０にフレーム１１を把持させる。次に、該エアシリンダを作動させてフレーム支持台４８を引き下げる。すると、被加工物に貼着されたテープ９が径方向外側に拡張され、テープ９に支持された各チップ１ｄの間隔が広げられる。
図７（Ｂ）に、間隔拡張ステップＳ４が実施された後の加工溝１ｃ（チップ１ｄ間の間隔）を拡大して模式的に示す断面図が示されている。例えば、切断ステップＳ３を実施した直後の加工溝１ｃの幅は５μｍ～１５μｍ程度であるが、間隔拡張ステップＳ４を実施することによりチップ１ｄ間の間隔が１５μｍ～５０μｍ程度にまで拡張される。
なお、チップ１ｄ間の間隔が広げられた状態を維持するために、間隔拡張ステップＳ４では、ウェーハ１（チップ１ｄ）と、フレーム１１と、の間に露出されたテープ９の環状領域を加熱し、該領域においてテープ９を収縮させてもよい。また、間隔拡張ステップＳ４を実施する前に、被加工物であるウェーハ１（チップ１ｄ）の裏面１ｂ側に貼着されたテープ９を剥離し、他のテープをウェーハ１（チップ１ｄ）の裏面１ｂに貼着して、テープを交換してもよい。
本実施形態に係る被加工物の加工方法、及びデバイスチップの製造方法では、間隔拡張ステップＳ４の後、エッチングステップＳ５を実施する。エッチングステップＳ５では、切断ステップＳ３におけるレーザビーム３４ｂの照射により各チップ１ｄの切断面に形成された変質領域１ｅをウエットエッチングにより除去する。
エッチングステップＳ５は、図７（Ｃ）に示されたウエットエッチング装置５６で実施される。ウエットエッチング装置５６は、フレームユニット１３の径よりも大きい径の底面を有するエッチング槽５８を有する。該エッチング槽５８には、エッチング液６０が入れられている。
エッチング液６０は、チップ１ｄの切断面に形成された変質領域１ｅを除去できる溶液であり、ウェーハ１の材質等により選択される。例えば、ウェーハ１がＧａＡｓウェーハである場合、エッチング液６０には、硫酸またはアンモニア水溶液と、過酸化水素水と、純水と、が所定の割合で混合された水溶液を使用する。さらに、エッチング液６０は、保護膜４０ｂの材質により選択されてもよい。または、該保護膜４０ｂの材質は、エッチング液６０に使用される水溶液の溶質により選択されてもよい。
エッチングステップＳ５では、エッチング槽５８にフレームユニット１３を搬入し、エッチング液６０中に該フレームユニット１３を沈める。その後、所定の時間が経過した後にフレームユニット１３をエッチング液６０から引き揚げ、フレームユニット１３を、例えば、純水等により洗浄することによりエッチングを停止させる。ウエットエッチングは、例えば、１５秒間から３分間程度実施される。
本実施形態に係る被加工物の加工方法、及びデバイスチップの製造方法では、間隔拡張ステップＳ４が実施されてチップ１ｄ間の間隔が広げられているため、チップ１ｄ間にエッチング液６０が進入しやすく、変質領域１ｅが除去されやすい。微細なクラックが生成されている変質領域１ｅが除去されるため、チップ１ｄの抗折強度が高くなる。
本実施形態に依らずチップ１ｄの間隔が広げられていない場合、ウエットエッチングを十分に実施して変質領域１ｅを除去するためにはウエットエッチングを比較的長い時間実施しなければならず、チップ１ｄの製造効率が低下する。また、ウエットエッチングを長時間実施すると、保護膜４０ｂの剥離が生じ、チップ１ｄ及びデバイス５がエッチング液６０により損傷してしまう場合がある。
これに対して、本実施形態に係る被加工物の加工方法、及びデバイスチップの製造方法では、比較的短い時間でウエットエッチングを十分に実施できる。さらに、保護膜４０ｂの剥離が生じにくいため、チップ１ｄ及びデバイス５に損傷が生じにくい。
特に、保護膜４０ｂがウエットエッチングに強い耐性を有する場合、ウェーハ１（チップ１ｄ）の表面１ａが該保護膜４０ｂにより十分にウエットエッチングから保護されるため、チップ１ｄに損傷が生じにくい。
エッチングステップＳ５を実施した後、保護膜４０ｂを除去する保護膜除去ステップを実施してもよい。例えば、保護膜４０ｂが有機溶剤に可溶な液状樹脂である場合、チップ１ｄをプロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、または、エタノール等の有機溶剤、もしくは、これらの有機溶剤に水を混ぜた液に浸漬させ、保護膜４０ｂを除去する。
また、例えば、保護膜４０ｂがアルカリ溶液に可溶な液状樹脂である場合、チップ１ｄを水酸化ナトリウム水溶液やアンモニア水溶液等のアルカリ溶液に浸漬させて保護膜４０ｂを除去する。さらに、保護膜４０ｂが高温の水に可溶な液状樹脂である場合、チップ１ｄを７０℃～９０℃程度の高温な水に浸漬させて保護膜４０ｂを除去する。
なお、切断ステップＳ３において被加工物であるウェーハ１をレーザビーム３４ｂによりアブレーション加工する場合、デブリと呼ばれるウェーハ１の溶融物がウェーハ１の表面１ａ上に飛散し、保護膜４０ｂの上面に付着する。該デブリの一部はウエットエッチングにより一部が除去される場合もある。しかしながら、保護膜４０ｂを除去する保護膜除去ステップを実施すると、デブリが保護膜４０ｂごとチップ１ｄから確実に除去されるため、該デブリの付着によるチップ１ｄの品質の低下の恐れがない。
保護膜除去ステップでは、保護膜４０ｂを除去できる液体を攪拌して保護膜４０ｂの除去効率を高めても良い。また、チップ１ｄと、保護膜４０ｂと、の密着性が高い場合、保護膜４０ｂを除去できる液体に超音波を付与してもよい。ただし、チップ１ｄに損傷が生じない条件で超音波を該液体に付与する必要がある。
また、保護膜除去ステップは、保護膜塗布兼洗浄ユニット３８で実施されてもよい。この場合、保護膜塗布兼洗浄ユニット３８にフレームユニット１３を搬送し、例えば、保護膜４０ｂを除去できる液体を使用してフレームユニット１３を高圧洗浄する。さらに、保護膜塗布兼洗浄ユニット３８では、該液体にエアーを混合させたものをフレームユニット１３に供給する二流体洗浄を実施してもよい。
エッチングステップＳ５を実施した後、フレームユニット１３をピックアップ装置に搬送し、テープ９からチップ１ｄを剥離させて個々のチップ１ｄを得るピックアップステップを実施してもよい。
なお、本実施形態に係る被加工物の加工方法、及びデバイスチップの製造方法では、ウェーハ１の表面１ａがエッチング液６０に対して耐性を有する場合、保護膜形成ステップＳ２にて水溶性の液状樹脂を使用して水溶性の保護膜４０ｂを形成してもよい。例えば、ウェーハ１がＧａＡｓウェーハである場合、表面１ａにエッチング液６０に対して耐性を有する耐性層となる酸化膜が形成されている場合、保護膜４０ｂに水溶性の液状樹脂を使用できる。
切断ステップＳ３においてアブレーション加工によりウェーハ１から生じるデブリがウェーハ１の表面１ａに飛散して保護膜４０ｂに該デブリが付着する。保護膜４０ｂに水溶性の液状樹脂を使用した場合、その後、エッチング液６０によりウェーハ１（チップ１ｄ）の変質領域１ｅを除去する際に、該デブリごと保護膜４０ｂを除去できる。そのため、保護膜除去ステップを別途実施する必要がない。
水溶性の液状樹脂としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリアクリルアミド、ポリ－Ｎ－ビニルアセトアミド、ポリエチレンオキシド、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリアクリル酸、ポリビニルポリアクリル酸ブロック共重合体、ポリビニルポリアクリル酸エステルブロック共重合体等が挙げられる。また、株式会社ディスコ製の水溶性保護膜材料「ＨＯＧＯＭＡＸ（登録商標）」が挙げられる。
また、保護膜４０ｂに水溶性の液状樹脂を使用する場合、保護膜形成ステップＳ２では、水溶性の保護膜の材料となる液状樹脂をウェーハ１に塗布した後、さらに非水溶性の保護膜の材料となる液状樹脂をウェーハ１に塗布してもよい。
この場合、保護膜形成ステップＳ２では、まず、ウェーハ１の表面１ａに水溶性の保護膜４０ｂの材料となる液状樹脂を塗布する第１の塗布ステップを実施する。第１の塗布ステップを実施すると、水溶性の保護膜４０ｂが形成される。そして、該第１の塗布ステップの後に、ウェーハ１の表面１ａに非水溶性の保護膜の材料となる液状樹脂をさらに塗布する第２の塗布ステップを実施する。第２の塗布ステップを実施すると、非水溶性の保護膜が該水溶性の保護膜４０ｂの上に形成される。
非水溶性の保護膜が該水溶性の保護膜４０ｂの上に形成されていると、エッチングステップＳ５において、非水溶性の保護膜により水溶性の保護膜４０ｂが保護される。そのため、ウェーハ１の表面１ａがエッチング液６０に対して耐性を有しない場合においても、水溶性の液状樹脂から形成された保護膜４０ｂを使用できる。そして、本実施形態に係る被加工物の加工方法、及びデバイスチップの製造方法では、比較的短時間でウエットエッチングを完遂できるため、水溶性の保護膜４０ｂのダメージが限定的となる。
ところで、第１の塗布ステップでウェーハ１の表面１ａに塗布された液状樹脂が、例えば、第２の塗布ステップで塗布された液状樹脂に対して可溶である場合、水溶性の保護膜４０ｂと、該非水溶性の保護膜と、が界面付近で混ざり合う場合がある。この場合においても、該非水溶性の保護膜の露出された上部が十分に非水溶性を有していれば、水溶性の保護膜４０ｂがエッチング液６０から保護される。
なお、水溶性の液状樹脂から形成された保護膜４０ｂの上に非水溶性の保護膜が形成される場合、保護膜除去ステップを実施する際に水を使用すると、水溶性の保護膜４０ｂを除去することにより非水溶性の保護膜を剥離できる。そのため、非水溶性の保護膜を剥離するステップが不要となる。ただし、非水溶性の保護膜により保護された水溶性の保護膜４０ｂを除去するために、保護膜除去ステップでは、二流体洗浄や高圧洗浄等の強度の高い洗浄を実施することが好ましく、二流体洗浄と高圧洗浄の両方を実施してもよい。
ここで、第１の塗布ステップで使用される液状樹脂には、例えば、有機溶剤に不溶なヒドロキシメチルセルロースや、けん化度が比較的高いポリビニルアルコール等の樹脂材料が使用される。または、有機溶剤に可溶なポリビニルピロリドン、ポリ－Ｎ－ビニルアセトアミド、けん化度が比較的低いポリビニルアルコール、または、ポリエチレングリコール等の樹脂材料が使用される。または、株式会社ディスコ製の水溶性保護膜材料「ＨＯＧＯＭＡＸ（登録商標）」が使用される。
そして、第２の塗布ステップで使用される液状樹脂には、例えば、ポリビニルブチラール、ポリメタクリル酸メチル、または、メタクリル酸エステル共重合体等の樹脂をプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、または、イソプロピルアルコール等の有機溶剤に溶解させたものが使用される。
さらに、第１の塗布ステップで使用される液状樹脂と、第２の塗布ステップで使用される液状樹脂と、の一方、または、両方には、切断ステップＳ３でウェーハ１に照射されるレーザビームの波長に対して吸収性を有する材料（吸光剤）が含まれることが好ましい。これらの液状樹脂に吸光剤が含まれると、切断ステップＳ３でアブレーション加工により生じる衝撃波に起因する保護膜４０ｂの剥離等が抑制される。特に、第２の塗布ステップで使用される液状樹脂に吸光剤が含まれることが好ましい。
また、切断ステップＳ３においてウェーハ１に対して吸収性を有する波長のレーザビーム３４ｂを照射し、アブレーション加工により加工溝１ｃを形成する場合について説明したが、切断ステップＳ３はこれに限定されない。すなわち、切断ステップＳ３では、他の方法によりウェーハ１を切断してもよい。
例えば、切断ステップＳ３では、ウェーハ１に対して透過性を有する波長（ウェーハ１を透過する波長）のレーザビームを分割予定ライン３に沿ってウェーハ１の内部に集光し、多光子吸収過程によりウェーハ１の内部に分割起点となる改質層（変質領域）を形成してもよい。改質層を形成した後、該改質層からウェーハ１の厚さ方向にクラックを伸長させることによりウェーハ１を切断できる。
この場合においても、形成されたチップ１ｄの端面に改質層（変質領域１ｅ）等が残るとチップ１ｄにクラックが生じ易いため、チップ１ｄの抗折強度が低下する。そこで、ウエットエッチングにより該改質層（変質領域１ｅ）等を除去する。この際、形成されたチップ１ｄ間の間隔を予め広げておくことにより該改質層にエッチング液６０が到達しやすくなり、該改質層を効率的に除去できる。
以上に説明する通り、本実施形態に係る被加工物の加工方法、及びデバイスチップの製造方法によると、切断面の変質領域が除去されることにより抗折強度の高いチップを形成できる。
実施例１では、保護膜４０ｂに有機溶剤に可溶な液状樹脂を使用する場合について説明する。実施例１では、ＧａＡｓウェーハ１を被加工物とし、該ウェーハ１の表面１ａに該保護膜４０ｂを形成し該ウェーハ１を切断する場合について説明する。実施例１では、フレームユニット準備ステップＳ１を実施して、裏面１ｂ側に金属膜が形成されたウェーハ１の該裏面１ｂ側にテープ９としてリンテック株式会社製ダイシングテープ“Ｄ７６５”を貼着してフレームユニット１３を形成した。
次に、保護膜形成ステップＳ２では、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）をプロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）に溶解させて形成した液状樹脂をウェーハ１の該表面１ａ側に塗布した。該液状樹脂には、波長５３２ｎｍの光を吸収できる吸光剤としてソルベントブラック３を予め添加した。
保護膜形成ステップＳ２及び次に説明する切断ステップＳ３は、株式会社ディスコ製レーザアブレーション加工装置“ＤＦＬ７１６１”において実施した。スピンコーティングは、回転速度２０００ｒｐｍで６０秒間実施した。その後、該液状樹脂を乾燥させて有機溶剤に可溶な保護膜４０ｂをウェーハ１の表面１ａ側に形成した。該液状樹脂の乾燥には、キセノンパルス照射装置を使用し、該キセノンパルス照射装置によりキセノンパルス光を６０秒間照射した。
次に、切断ステップＳ３では、Ｎｄ：ＹＡＧをレーザ媒質として使用してレーザを発振させ、波長５３２ｎｍのレーザビーム３４ｂを各分割予定ライン３に沿ってウェーハ１に２回照射（２パス）した。この際のレーザビームの照射による１パルス分の打痕の形状が分割予定ライン３に沿った方向の長さが１２５０μｍ～１３５０μｍ、分割予定ライン３に沿った方向に垂直な方向の長さが縦１２μｍ～１３μｍである楕円となるようにした。
レーザビーム３４ｂの照射によりアブレーション加工を実施してウェーハ１に加工溝１ｃを形成し、ウェーハ１を切断した。なお、１度目（１パス）のレーザビーム３４ｂの照射では、レーザ加工条件を出力５．５Ｗ、周波数５ｋＨｚ、ＤＦ量（デフォーカス量）が－０．０６ｍｍ、加工送り速度２５０ｍｍ／ｓとした。２度目（２パス）のレーザビーム３４ｂの照射では、レーザ加工条件を出力６．０Ｗ、周波数５ｋＨｚ、ＤＦ量が－０．０８ｍｍ、加工送り速度３００ｍｍ／ｓとした。
次に、間隔拡張ステップＳ４では、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示す拡張装置４４にウェーハ１を搬送し、ウェーハ１のチップ１ｄ間の間隔を拡張した。このとき、チップ１ｄ間の間隔は、約１０μｍから約２５μｍに拡張された。
次に、エッチングステップＳ５を実施した。まず、関東化学株式会社製の濃度２８％～３０％のアンモニア水と、キシダ化学株式会社製の濃度３０％の過酸化水素水と、純水と、を１：１：１４の割合で混合して室温（２２℃）のエッチング液６０を作製し、エッチング槽５８に準備した。次に、該エッチング槽５８にウェーハ１を投入し、エッチング液６０に３０秒間浸漬させて、チップ１ｄの切断面に形成された変質領域１ｅを除去した。
なお、エッチングステップＳ５では、濃硫酸と、過酸化水素水と、純水と、を１：１０：５０の割合で混合して室温（２２℃）のエッチング液６０を作製し、該エッチング液６０にウェーハ１を６０秒間浸漬させても同様の結果が得られた。
次に、チップ１ｄをＰＧＭＥ液で洗浄し、表面１ａに形成された保護膜４０ｂを除去した。このとき、超音波洗浄器を使用し４６ｋＨｚの超音波を２０秒間発生させた。以上により、変質領域１ｅが除去されたチップ１ｄを作製した。
本実施例では、形成したチップ１ｄの抗折強度を評価した。抗折強度の評価は、三点曲げ法により実施した。間隔拡張ステップＳ４の効果を評価するために、間隔拡張ステップＳ４を実施せずに作成した比較例に係るチップ１ｄについても抗折強度を評価した。抗折強度の評価は、エッチングステップＳ５でアンモニア水を使用して作成したエッチング液６０を使用して作製したチップ１ｄと、濃硫酸を使用して作成したエッチング液６０を使用して作製したチップ１ｄと、についてそれぞれ実施した。
チップ１ｄの抗折強度の評価は、島津製作所製の小型卓上試験機“ＥＺ Ｇｒａｐｈ”を使用して実施した。そして、チップ１ｄの抗折強度σ（ＭＰａ）は、下記の式（１）から算出した。下記の式（１）において、Ｌは支点間距離、ｂはチップ１ｄの幅、ｈはチップ１ｄの厚さを表す。Ｗは荷重を表し、該小型卓上試験機を使用してチップ１ｄの破壊試験を実施して導出した。本実施例では、ロードセルを１００Ｎ、送り速度を１ｍｍ／ｓｅｃに設定した。また、Ｌを２ｍｍ、ｂを３．８４ｍｍ、ｈを０．１ｍｍとした。
Figure 0007258416000001
アンモニア水を含有するエッチング液６０を使用して作製した比較例に係るチップ１ｄの平均抗折強度は約２２２ＭＰａであったのに対し、実施例に係るチップ１ｄの平均抗折強度は約３２７ＭＰａであった。また、濃硫酸を含有するエッチング液６０を使用して作製した比較例に係るチップ１ｄの平均抗折強度は２３２ＭＰａであったのに対し、実施例に係るチップ１ｄの平均抗折強度は約５５４ＭＰａであった。
いずれのエッチング液６０を使用した場合においても、形成されたチップ１ｄの抗折強度は、間隔拡張ステップＳ４を実施して作製した実施例に係るチップ１ｄの方が高くなることが確認された。すなわち、間隔拡張ステップＳ４を実施することによりチップ１ｄ間の間隔が広げられると、エッチングステップＳ５においてエッチング液６０がチップ１ｄ間に進入しやすく、チップ１ｄの切断面に形成された変質領域１ｅを適切に除去できることが確認された。
実施例２では、保護膜４０ｂに水溶性の液状樹脂を使用する場合について説明する。実施例２では、ＧａＡｓウェーハ１を被加工物とし、該ウェーハ１の表面１ａに該保護膜４０ｂを形成し該ウェーハ１を切断する場合について説明する。なお、ウェーハ１の表面１ａには、酸化膜が形成されている。
実施例２では、実施例１と同様に、フレームユニット準備ステップＳ１を実施して、裏面１ｂ側に金属膜が形成されたウェーハ１の該裏面１ｂ側にテープ９としてリンテック株式会社製ダイシングテープ“Ｄ７６５”を貼着してフレームユニット１３を形成した。
次に、保護膜形成ステップＳ２では、液状樹脂として株式会社ディスコ製の水溶性保護膜材料「ＨＯＧＯＭＡＸ（登録商標）」の“ＨｏｇｏＭａｘ００３”をウェーハ１の該表面１ａ側に塗布した。液状樹脂の乾燥と、切断ステップＳ３と、間隔拡張ステップＳ４と、は実施例１と同様に実施した。
次に、エッチングステップＳ５を実施した。まず、関東化学株式会社製の濃度２８％～３０％のアンモニア水と、キシダ化学株式会社製の濃度３０％の過酸化水素水と、純水と、を１：１：１４の割合で混合してエッチング液６０を作製し、エッチング槽５８に準備した。次に、該エッチング槽５８にウェーハ１を投入し、エッチング液６０に６０秒間浸漬させて、チップ１ｄの切断面に形成された変質領域１ｅを除去した。
なお、エッチングステップＳ５を実施すると、水溶性の保護膜４０ｂもまたエッチング液６０により除去された。そのため、保護膜４０ｂを除去するステップは不要であった。本実施例においては、ウェーハ１の表面１ａに該エッチング液６０に対して耐性を有する酸化膜が形成されているため、ウェーハ１（チップ１ｄ）は該該酸化膜によりエッチング液６０から保護される。
この場合、保護膜４０ｂは、切断ステップＳ３において実施されるアブレーション加工によりウェーハ１から生じるデブリと呼ばれる加工屑がウェーハ１の表面１ａ側に付着するのを防止する機能を有する。アブレーション加工により保護膜４０ｂの上に該加工屑が付着した後、エッチングステップＳ５を実施することにより該加工屑ごと保護膜４０ｂが除去される。以上により、変質領域１ｅが除去されたチップ１ｄを作製した。
本実施例では、形成したチップ１ｄの抗折強度を評価した。抗折強度の評価は、三点曲げ法により実施例１と同様に実施した。間隔拡張ステップＳ４の効果を評価するために、間隔拡張ステップＳ４を実施せずに作成した比較例に係るチップ１ｄについても抗折強度を評価した。
その結果、比較例に係るチップ１ｄの平均抗折強度は約１０４ＭＰａであったのに対し、本実施例に係るチップ１ｄの平均抗折強度は約３４１ＭＰａであった。すなわち、間隔拡張ステップＳ４を実施することによりチップ１ｄ間の間隔が広げられると、エッチングステップＳ５においてエッチング液６０がチップ１ｄ間に進入しやすく、チップ１ｄの切断面に形成された変質領域１ｅを適切に除去できることが確認された。
実施例３では、保護膜形成ステップＳ２において第１の塗布ステップを実施して水溶性の液状樹脂をウェーハ１の表面１ａ側に塗布し、次に第２の塗布ステップを実施して非水溶性の液状樹脂をウェーハ１の表面１ａ側に塗布する場合について説明する。実施例３では、ＧａＡｓウェーハ１を被加工物とし、該ウェーハ１の表面１ａに該保護膜４０ｂを形成し該ウェーハ１を切断する場合について説明する。
実施例３では、実施例１及び実施例２と同様に、フレームユニット準備ステップＳ１を実施して、裏面１ｂ側に金属膜が形成されたウェーハ１の該裏面１ｂ側にテープ９としてリンテック株式会社製ダイシングテープ“Ｄ７６５”を貼着してフレームユニット１３を形成した。
次に、保護膜形成ステップＳ２を実施した。保護膜形成ステップＳ２の第１の塗布ステップでは、液状樹脂として株式会社ディスコ製の水溶性保護膜材料「ＨＯＧＯＭＡＸ（登録商標）」の“ＨｏｇｏＭａｘ００３―１５”と、水と、を４：１の割合で混合したものをウェーハ１の表面１ａ側にスピンコーティングにより塗布した。スピンコーティングは、回転速度２５００ｒｐｍで１２０秒間実施した。
そして、保護膜形成ステップＳ２の第２の塗布ステップでは、液状樹脂としてポリビニルブチラール（ＰＶＢ）をプロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）に溶解させて形成した液状樹脂をウェーハ１の表面１ａ側に塗布した。この液状樹脂には、波長５３２ｎｍの光を吸収できる吸光剤としてソルベントブラック３を予め添加した。該液状樹脂の塗布は、スピンコーティングにより実施した。スピンコーティングは、回転速度２０００ｒｐｍで６０秒間実施した。
第１の塗布ステップにより水溶性の保護膜４０ｂが形成され、第２の塗布ステップにより非水溶性の保護膜が該水溶性の保護膜４０ｂの上に形成された。保護膜形成ステップＳ２において塗布した液状樹脂の乾燥と、切断ステップＳ３と、間隔拡張ステップＳ４と、は実施例１及び実施例２と同様に実施した。
次に、エッチングステップＳ５を実施した。まず、関東化学株式会社製の濃度２８％～３０％のアンモニア水と、キシダ化学株式会社製の濃度３０％の過酸化水素水と、純水と、を１：１：１４の割合で混合してエッチング液６０を作製し、エッチング槽５８に準備した。次に、該エッチング槽５８にウェーハ１を投入し、エッチング液６０に１２０秒間浸漬させて、チップ１ｄの切断面に形成された変質領域１ｅを除去した。
なお、エッチングステップＳ５を実施する間、ウェーハ１の表面１ａ側は該非水溶性の保護膜に保護されていたため、水溶性の保護膜４０ｂ及びウェーハ１の表面１ａには予定されていない損傷が生じなかった。
エッチングステップＳ５を実施した後、保護膜除去ステップを実施した。保護膜除去ステップでは、まず、純水と、エアーと、の混合流体をウェーハ１の表面１ａ側に供給する二流体洗浄を実施した。その後、高圧で純水をウェーハ１の表面１ａ側に供給する高圧洗浄を実施した。保護膜除去ステップでは、強度の高い洗浄を実施したため、非水溶性の保護膜で保護された水溶性の保護膜４０ｂを該非水溶性の保護膜ごと除去できた。そのため、有機溶剤等を使用した非水溶性の保護膜の除去ステップが不要であった。
本実施例においては、水溶性の保護膜４０ｂの上に非水溶性の保護膜を形成することにより、エッチング液６０に対して耐性を有する層を表面１ａに備えないウェーハ１に対してもウエットエッチングを実施できた。そして、有機溶剤を使用することなく水溶性の保護膜４０ｂごと非水溶性の保護膜を除去できた。また、本実施例の変形例として、保護膜除去ステップにおいて高圧洗浄のみを実施する場合についても、非水溶性の保護膜で保護された水溶性の保護膜４０ｂを該非水溶性の保護膜ごと除去できることを確認した。
なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、フレームユニット準備ステップＳ１を実施した後に保護膜形成ステップＳ２と、切断ステップＳ３と、を実施する場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。すなわち、フレームユニット準備ステップＳ１は、間隔拡張ステップＳ４の直前に実施されてもよい。すなわち、切断ステップＳ３と、間隔拡張ステップＳ４と、の間にテープ９を張り替えてもよい。
この場合、保護膜形成ステップＳ２を実施する前に、フレームユニット準備ステップＳ１で使用されるフレーム１１及びテープ９とは異なるフレーム及びテープを使用してフレームユニット１３とは異なるフレームユニットを形成する。その後、保護膜形成ステップＳ２と、切断ステップＳ３と、を実施した後に該テープをウェーハ１（チップ１ｄ）から剥離し、フレームユニット準備ステップＳ１を実施してフレーム１１及びテープ９と、ウェーハ１（チップ１ｄ）と、を一体化させる。
また、上記実施形態では、裏面１ｂ側に金属膜７が形成されたウェーハ１の該裏面１ｂ側にテープ９を貼着する場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。すなわち、ウェーハ１の表面１ａ側に金属膜７が形成されていてもよい。または、ウェーハ１の表面１ａ側を下方に向け、該表面１ａ側にテープ９を貼着してもよい。
また、上記実施形態では、切断ステップＳ３において、ウェーハ１に対して吸収性を有するレーザビーム３４ｂを照射して、分割予定ライン３に沿ってアブレーション加工を実施する場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。すなわち、切断ステップＳ３では、他の方法によりウェーハ１が切断されてもよい。
例えば、表面１ａ側に金属膜７が形成されたウェーハ１の裏面１ｂ側にテープ９を貼着してフレームユニット１３を形成し、該表面１ａ側に保護膜４０ｂを形成し、レーザビーム３４ｂによりアブレーション加工を実施する。このとき、ウェーハ１の裏面１ｂに至らない深さの加工溝を分割予定ライン３に沿って形成する。次に、該加工溝の幅よりも小さい幅の切削ブレードを回転させながら該加工溝中に進入させ、該加工溝の底面からウェーハ１の裏面１ｂに至る切削溝を形成してウェーハ１を切断する。
この場合においても、アブレーション加工によりウェーハ１（チップ１ｄ）の切断面に生じる変質領域をウエットエッチングで除去することによりチップ１ｄの抗折強度を向上できる。また、金属膜７には切削ブレードが使用されないため、切断面からバリ等が発生せず、チップ１ｄの品質も低下しない。
上記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。
１ ウェーハ
１ａ 表面
１ｂ 裏面
１ｃ 加工溝
１ｄ チップ
３ 分割予定ライン
５ デバイス
７ 金属膜
９ テープ
１１ フレーム
１１ａ 開口
１３ フレームユニット
２ レーザ加工装置
４ 基台
４ａ 開口部
６ 突出部
６ａ カセット載置台
８ カセット
１０ 搬送ユニット
１２ 搬送レール
１４，２２ ガイドレール
１６，２４ 移動テーブル
１８，２６ ボールねじ
２０ パルスモータ
２８ チャックテーブル
２８ａ 保持面
２８ｂ クランプ
３０ 立設部
３２ 支持部
３４ レーザ加工ユニット
３４ａ 加工ヘッド
３４ｂ レーザビーム
３６ 撮像ユニット
３８ 保護膜塗布兼洗浄ユニット
４０ ノズル
４０ａ 液状樹脂
４０ｂ 保護膜
４２ テーブル
４４ 拡張装置
４６ フレーム保持ユニット
４８ フレーム支持台
５０ クランプ
５２ ロッド
５４ 拡張ドラム
５６ ウエットエッチング装置
５８ エッチング槽
６０ エッチング液

Claims (7)

  1. 分割予定ラインが設定された被加工物を該分割予定ラインに沿って分割してチップを形成する被加工物の加工方法であって、
    該被加工物の表面及び裏面の一方に貼着された伸長性を有するテープと、開口を有し該開口を囲む環状領域に該テープの外周部が貼着された環状のフレームと、該被加工物と、を備えるフレームユニットを準備するフレームユニット準備ステップと、
    該被加工物の該表面及び該裏面の他方に液状樹脂を塗布して保護膜を形成する保護膜形成ステップと、
    該保護膜形成ステップの後、該分割予定ラインに沿って該被加工物にレーザビームを照射することにより該分割予定ラインに沿って該被加工物を切断する切断ステップと、
    該切断ステップの後、該被加工物に貼着された該テープを径方向外側に拡張し、該被加工物が切断されて形成された各チップ間の間隔を広げる間隔拡張ステップと、
    該間隔拡張ステップの後、該切断ステップにおける該レーザビームの照射により該各チップの切断面に形成された変質領域をウエットエッチングにより除去するエッチングステップと、
    を備えることを特徴とする被加工物の加工方法。
  2. 互いに交差する複数の分割予定ラインが設定され、該分割予定ラインによって区画された各領域において表面にデバイスが形成されたウェーハを該分割予定ラインに沿って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、
    該ウェーハの該表面及び裏面の一方に貼着された伸長性を有するテープと、開口を有し該開口を囲む環状領域に該テープの外周部が貼着された環状のフレームと、該ウェーハと、を備えるフレームユニットを準備するフレームユニット準備ステップと、
    該ウェーハの該表面及び該裏面の他方に液状樹脂を塗布して保護膜を形成する保護膜形成ステップと、
    該保護膜形成ステップの後、該分割予定ラインに沿って該ウェーハにレーザビームを照射することにより該分割予定ラインに沿って該ウェーハを切断して個々のデバイスチップを形成する切断ステップと、
    該切断ステップの後、該テープを径方向外側に拡張し、切断ステップで形成された各デバイスチップ間の間隔を広げる間隔拡張ステップと、
    該間隔拡張ステップの後、該切断ステップにおける該レーザビームの照射により該デバイスチップの切断面に形成された変質領域をウエットエッチングにより除去するエッチングステップと、
    を備えることを特徴とするデバイスチップの製造方法。
  3. 該ウェーハは、該保護膜形成ステップにおいて該保護膜が形成される該表面及び該裏面の該他方に、該ウエットエッチングに耐性を有する耐性層を有し、
    該保護膜形成ステップにおいて形成される該保護膜は水溶性を有し、
    該切断ステップにおいて該ウェーハに照射される該レーザビームは、該ウェーハに対して吸収性を有する波長のレーザビームであり、
    該切断ステップでは、該レーザビームによるアブレーション加工により該ウェーハが切断され、
    該エッチングステップでは、該ウエットエッチングにより該保護膜が除去されることを特徴とする請求項２に記載のデバイスチップの製造方法。
  4. 該保護膜は、該ウエットエッチングに耐性を有し、
    該エッチングステップでは、該ウェーハの該表面及び該裏面の該他方が該保護膜により該ウエットエッチングから保護されることを特徴とする請求項２に記載のデバイスチップの製造方法。
  5. 該保護膜形成ステップは、
    該ウェーハの該表面及び該裏面の該他方に該液状樹脂として水溶性の保護膜の材料となる液状樹脂を塗布する第１の塗布ステップと、
    該第１の塗布ステップの後に、該ウェーハの該表面及び該裏面の該他方に非水溶性の保護膜の材料となる液状樹脂を塗布する第２の塗布ステップと、
    を含むことを特徴とする請求項２に記載のデバイスチップの製造方法。
  6. 該ウェーハは、ＧａＡｓを含むことを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載のデバイスチップの製造方法。
  7. 該ウェーハは、該裏面に金属膜が形成されていることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載のデバイスチップの製造方法。
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