JP7479762B2 - デバイスチップの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、円板状のウェーハと、円柱状のインゴットからウェーハを製造するウェーハの製造方法と、ウェ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に関する。
半導体材料でなる円板状のウェーハの表面に複数のデバイスを形成し、ウェーハをデバイス毎に分断すると、電子機器に搭載されるデバイスチップを形成できる。ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等のデバイスが形成されるウェーハは、円柱状のインゴットを分断することにより形成される。インゴットを分断してウェーハを製造する方法として、例えば、レーザビームを用いる方法が知られている（特許文献１参照）。
この方法では、インゴットを構成する材料に対して透過性を有する波長（インゴットを透過する波長）のレーザビームを該インゴットの表面から所定の深さ位置に集光し、所定の分離面に沿って走査する。すると、改質層と、該改質層から伸長するクラックと、を含む剥離層が該分離面に沿ってインゴットの内部に形成される。そして、該剥離層を分離起点としてインゴットを分断してウェーハを形成する。
また、複数のデバイスが形成されたウェーハを分割してデバイスチップを製造する際にも、レーザビームを使用できる。ウェーハを分割する際、複数のデバイスを区画するようにウェーハの表面に設定される分割予定ラインに沿って該ウェーハを透過する波長のレーザビームを該ウェーハの内部に集光し、該分割予定ラインに沿って改質層を形成する。そして、該改質層を分割起点としてウェーハを分割する。
ところで、インゴットから製造されたウェーハから形成されたデバイスチップ（半導体素子）の歩留まりが該インゴットにおける該ウェーハの位置に依存しているとの知見があり、該ウェーハの該インゴット内における位置を後から特定したいとの要望があった。そして、インゴットから切り出されたウェーハの該インゴットにおける位置の情報を含む識別マークが表面または裏面に設けられたウェーハが知られている（特許文献２参照）。
特開２０１６－１２７１８６号公報 特開２００１－７６９８１号公報 国際公開第２００５／０９８９１５号 特開２０１９－３３１６２号公報
ウェーハの内部に改質層を形成する際のレーザビームのエネルギー等の照射条件は、該レーザビームの波長のウェーハに対する透過率を考慮して調整することが考えられる。そして、該透過率は、ウェーハの厚みや不純物濃度等に左右されることが知られており（例えば、特許文献３参照）、加工前のウェーハに対してレーザビームを照射し、透過率を算出する方法が知られている（例えば、特許文献４参照）。
しかしながら、ウェーハをデバイス毎に分割する際のレーザビームの照射条件を決定する際に、各ウェーハについてレーザビームの透過率を測定するのは、時間と手間がかかり、デバイスチップの生産性を低下させる。また、複数のウェーハを次々にレーザ加工する際、新たなウェーハの該レーザビームの透過率の測定が完了するまでレーザ発振器を稼働状態のまま待機させねばならず、レーザ発振器の劣化が進む要因にもなる。
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、ウェーハのレーザビームの透過率を測定することなく該ウェーハの加工条件を迅速に決定できるウェーハ、ウェーハの製造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、表面に互いに交差する複数の分割予定ラインが設定され、該表面の該分割予定ラインで区画された各領域にデバイスが形成されたウェーハをレーザ加工して分割し、複数の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、該ウェーハをレーザ加工装置に搬入する搬入ステップと、該ウェーハを透過する波長のレーザビームの集光点を該ウェーハの内部に位置付け、該表面に平行な方向に該集光点及び該ウェーハを相対的に移動させながら該レーザビームを該集光点に照射し、該ウェーハの内部に該分割予定ラインに沿った改質層を形成するレーザ加工ステップと、該改質層を起点に該ウェーハを分割することで複数の該デバイスチップを製造する分割ステップと、を有し、該ウェーハには、該ウェーハの抵抗率に関する情報を示す文字、数字、又はマークが形成されており、該レーザ加工ステップでは、該ウェーハの抵抗率に関する情報を示す文字、数字、又はマークから取得できる該ウェーハの抵抗率に基づいて決定された照射条件で該レーザビームが該ウェーハに照射され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。
特定の波長の光のウェーハの透過率は、ウェーハの不純物濃度等に左右されることが知られている。また、ウェーハの不純物濃度により該ウェーハの抵抗率が決まることが知られている。すなわち、ウェーハに照射するレーザビームの照射条件は、該ウェーハの抵抗率に基づいて決定できる。
そして、本発明の一態様に係るウェーハ、ウェーハの製造方法、及びデバイスチップの製造方法では、ウェーハの抵抗率に関する情報を示す文字、数字、又はマークが該ウェーハに形成されている。例えば、インゴットからウェーハを切り出す際に、インゴット（ウェーハ）の抵抗率が測定され、該抵抗率の測定値に基づいてインゴットの分断条件が決定される。このとき、得られた測定値を示す数字をウェーハの内部に印字しておく。
この場合、その後に該ウェーハにレーザビームを照射して該ウェーハの内部に分割起点となる改質層等を形成する際、ウェーハに形成されたウェーハの抵抗率に関する情報を示す文字、数字、又はマークを読み取ることで該ウェーハの抵抗率を得られる。そのため、レーザビームの照射条件を決定する際に、該ウェーハの抵抗率を再度測定する必要はなく、該照射条件を迅速に決定できる。
したがって、本発明により、ウェーハのレーザビームの透過率を測定することなく該ウェーハの加工条件を迅速に決定できるウェーハ、ウェーハの製造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、ウェーハを模式的に示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、ウェーハを模式的に示す断面図である。 インゴットを模式的に示す斜視図である。 研削ステップを模式的に示す斜視図である。 研磨ステップを模式的に示す斜視図である。 情報印字ステップの一例を模式的に示す斜視図である。 インゴットに保護部材を貼着する様子を模式的に示す斜視図である。 図７（Ａ）は、剥離層形成ステップを模式的に示す斜視図であり、図７（Ｂ）は、レーザ加工されているインゴットを模式的に示す断面図である。 図８（Ａ）は、内部に剥離層が形成されたインゴットを模式的に示す平面図であり、図８（Ｂ）は、内部に剥離層が形成されたインゴットを模式的に示す断面図である。 情報印字ステップの他の一例を模式的に示す斜視図である。 図１０（Ａ）は、レーザ加工ステップを模式的に示す斜視図であり、図１０（Ｂ）は、レーザ加工されているウェーハを模式的に示す断面図である。 図１１（Ａ）は、エキスパンド装置に搬入されたウェーハを模式的に示す断面図であり、図１１（Ｂ）は、分割ステップを模式的に示す断面図である。 図１２（Ａ）は、ウェーハの製造方法の一例の各ステップのフローを示すフローチャートであり、図１２（Ｂ）は、ウェーハの製造方法の他の一例の各ステップのフローを示すフローチャートであり、図１２（Ｃ）は、デバイスチップの製造方法の各ステップのフロー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。まず、本実施形態に係るウェーハについて説明する。図１（Ａ）は、本実施形態に係るウェーハ１を模式的に示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、本実施形態に係るウェーハ１を模式的に示す断面図である。
ウェーハ１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ガリウムナイトライド（ＧａＮ）、または、その他の半導体材料で形成された円板状の基板である。または、ウェーハ１は、タンタル酸リチウム（ＬＴ）及びニオブ酸リチウム（ＬＮ）等の複酸化物やサファイア（Ａｌ２Ｏ３）等の材料で形成される。
ウェーハ１の表面１ａには、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ＩＣ、ＬＳＩ、ＬＥＤ等のデバイスが形成される。そして、該ウェーハを分割予定ラインに沿って分割すると個々のデバイスチップを形成できる。例えば、ウェーハ１がＳｉＣインゴットである場合、ウェーハ１は、インバータやコンバータに代表されるパワーデバイス等の製造に用いられる。
本実施形態に係るウェーハ１には、抵抗率に関する情報を示す文字、数字、又はマーク３が表面１ａ、裏面１ｂ、又は内部に形成される。抵抗率に関する情報を示す文字、数字、又はマーク３は、例えば、ウェーハ１にレーザビームを照射して該ウェーハ１を分割する際の該レーザビームの照射条件等の加工条件を決定する際に参照される。
該文字、数字、又はマーク３がウェーハ１の内部に形成されている場合においても、ウェーハ１が透明であれば該文字、数字、又はマーク３を読み取ることができる。また、ウェーハ１が不透明である場合においても、ウェーハ１を透過する波長の光を使用することで該文字、数字、又はマーク３を読み取ることができる。該文字、数字、又はマーク３がウェーハ１の内部に形成されていると、ウェーハ１を加工しても該文字、数字、又はマーク３が失われにくい。
以下、抵抗率に関する情報を示す文字、数字、又はマーク３が形成されたウェーハ１を製造する過程と、該ウェーハ１を使用してデバイスチップを製造する過程と、を説明することで該ウェーハ１についてさらに説明する。
図２は、ウェーハ１の原料となるインゴット７を模式的に示す斜視図である。インゴット７は、例えば、溶融した部材に種結晶を接触させ該種結晶を引き上げるチョクラルスキー法により形成される。例えば、シリコン等の半導体材料でなる単結晶インゴットを製造する場合、溶融した部材にドーパントとしてホウ素またはリンを混入させてもよい。ただし、インゴット７の製造方法はこれに限定されない。
インゴット７が単結晶インゴットである場合、インゴット７の結晶方位を測定し、該結晶方位を示すノッチ５やオリエンテーションフラットと呼ばれる切り欠き部をインゴット７に形成する。この場合、インゴット７から切り出されたウェーハ１にもノッチ５等が残るため、該ノッチ５等を参照して該ウェーハ１の結晶方位を確認できる。
次に、インゴット７からウェーハ１を製造する本実施形態に係るウェーハ１の製造方法について説明する。図１２（Ａ）は、本実施形態に係るウェーハ１の製造方法の各ステップのフローを説明するフローチャートである。
本実施形態に係るウェーハ１の製造方法では、まず、インゴット７をスライスして複数のウェーハ１を生成するスライスステップＳ１０を実施する。スライスステップＳ１０では、例えば、ワイヤー状の鋸刃を有するワイヤーソー（不図示）を用いてインゴット７を切断する。円柱状のインゴット７を、所定の間隔でその伸長方向に垂直な面に沿ってワイヤーソーで切断すると、ウェーハ１が切り出される。
ここで、ワイヤーソーで切り出された直後のウェーハ１の表面１ａ及び裏面１ｂには、ワイヤーソーに起因する加工歪層が形成されている。そこで、ウェーハ１の表面１ａ及び裏面１ｂを研削して所定の厚さに薄化し、その後にウェーハ１の表面１ａ及び裏面１ｂを研磨して鏡面といえる程度の平坦面に仕上げる。すると、デバイスを形成するのに適した状態の所定の厚さのウェーハ１が得られる。
すなわち、スライスステップＳ１０を実施した後、該スライスステップＳ１０で生成されたウェーハ１を所定の厚みに研削加工する研削ステップＳ２０と、研削されたウェーハ１を研磨する研磨ステップＳ３０と、を実施する。図３は、研削ステップＳ２０を模式的に示す斜視図である。
研削ステップＳ２０では、研削装置２が使用される。研削装置２は、被加工物となるウェーハ１を吸引保持するチャックテーブル４と、該チャックテーブル４に保持された被加工物を研削する研削ユニット６と、を備える。チャックテーブル４は、ウェーハ１と同等の径の多孔質部材（不図示）を上面に備え、該上面はウェーハ１が載せられる保持面４ａとなる。該多孔質部材は図示しない吸引源に接続されており、チャックテーブル４は保持面４ａに載せられたウェーハ１を吸引保持できる。
研削ユニット６は、保持面４ａに略垂直な方向に沿ったスピンドル８と、スピンドル８の上端に接続されたモータ等の回転駆動源（不図示）と、を備える。スピンドル８の下端にはウェーハ１と同程度の径の円板状のホイールマウント１０が設けられており、ホイールマウント１０の下面には円環状の研削ホイール１４がボルト等の固定具１２により固定される。研削ホイール１４の下面には、円環状に並ぶ研削砥石１６が装着されている。研削砥石１６は、ダイヤモンド等の砥粒と、該砥粒を分散固定する結合材と、を有する。
研削ステップＳ２０では、まず、チャックテーブル４の保持面４ａ上にウェーハ１を載せる。そして、吸引源を作動させ、チャックテーブル４でウェーハ１を吸引保持する。このとき、ウェーハ１の被研削面を上方に露出させ、反対側の面を保持面４ａに対面させる。また、このとき、研削されるウェーハ１の研削されない面を保護するために、予め該面に保護部材９が貼着されてもよい。
そして、チャックテーブル４を保持面４ａに略垂直な軸の周りに回転させるとともに、スピンドル８を回転させる。その後、チャックテーブル４と、研削ユニット６と、を互いに近づくように相対的に移動させ、円環軌道上を移動する研削砥石１６をウェーハ１の被研削面に接触させる。すると、ウェーハ１が研削されて薄化される。
ウェーハ１の一方の面の研削が完了した後、同様にウェーハ１の他方の面を研削し、該ウェーハ１の両面の研削を完了させる。すると、ワイヤーソーによるインゴット１１の切断に起因してウェーハ１の表面１ａ及び裏面１ｂに形成されていた加工歪層が薄くなるとともに、ウェーハ１が所定の厚さに薄化される。
研削ステップＳ２０を実施した後、該研削ステップＳ２０で研削されたウェーハ１の表面１ａまたは裏面１ｂの一方または両方を研磨する研磨ステップＳ３０を実施する。図４は、研磨ステップＳ３０を模式的に示す斜視図である。研磨ステップＳ３０では、研磨装置１８が使用される。研磨装置１８は、研削装置２と同様に構成されており、ウェーハ１を吸引保持するチャックテーブル２０と、ウェーハ１を研磨する研磨ユニット２２と、を備える。
チャックテーブル４の上面は、保持面２０ａとなる。研磨ユニット２２は、スピンドル２４と、スピンドル２４の上端に接続されたモータ等の回転駆動源（不図示）と、を備える。スピンドル２４の下端にはホイールマウント２６が設けられており、ホイールマウント２６の下面には研磨ホイール３０が固定具２８により固定される。研磨ホイール３０の下面には、研磨パッド３２が固定されている。
研磨ステップＳ３０では、研削ステップＳ２０と同様に、チャックテーブル２０及びスピンドル２４を回転させながら、研磨パッド３２をウェーハ１の被研磨面に接触させる。なお、研磨ステップＳ３０では、ウェーハ１の被研磨面とは反対側の面に予め保護部材９ａが貼着されてもよい。
研磨ステップＳ３０では、ウェーハ１の表面１ａ及び裏面１ｂのうち少なくともデバイスが形成される一方の面が研磨されることが好ましく、両面が研磨されることがさらに好ましい。研磨ステップＳ３０を実施すると、被研磨面に形成されていた加工歪層が除去され、ウェーハ１が鏡面に加工される。
本実施形態に係るウェーハの製造方法では、さらに、ウェーハ１の抵抗率を測定する抵抗率測定ステップＳ４０と、測定された抵抗率に関する情報を示す文字、数字、又はマーク３を形成する情報印字ステップＳ５０と、を実施する。抵抗率測定ステップＳ４０及び情報印字ステップＳ５０は、スライスステップＳ１０が実施された後に実施される。例えば、研削ステップＳ２０の前、又は研磨ステップＳ３０の次に実施されるとよい。
抵抗率測定ステップＳ４０では、既知の方法でウェーハ１の抵抗率が測定される。例えば、渦電流法でウェーハ１の抵抗率を測定するナプソン株式会社製の抵抗測定器“ＥＣ－８０Ｃ”を使用してウェーハ１の抵抗率を測定できる。または、４端子法等の接触式の抵抗測定器でウェーハ１の抵抗率を測定してもよい。ウェーハ１の抵抗率の測定方法に特に限定はないが、非接触式の抵抗測定器を使用するとウェーハ１に損傷等が生じにくいため、非接触式の抵抗測定器の使用が好ましい。
情報印字ステップＳ５０では、抵抗率測定ステップＳ４０で測定され得られたウェーハ１の抵抗率に関する情報を示す文字、数字、又はマーク３をウェーハ１に形成する。図５は、情報印字ステップＳ５０の一例を模式的に示す斜視図である。情報印字ステップＳ５０は、例えば、レーザ加工装置３４で実施される。
レーザ加工装置３４は、上面がウェーハ１を吸引保持する保持面３６ａとなるチャックテーブル３６と、チャックテーブル３６で保持されたウェーハ１にレーザビームを照射してウェーハ１をレーザ加工するレーザ加工ユニット３８と、を備える。チャックテーブル３６は、研削装置２のチャックテーブル４と同様に構成される。レーザ加工ユニット３８は、レーザビームを発するレーザ発振器（不図示）と、レーザ発振器で発せられたレーザビームを集光する集光レンズ（不図示）と、を備える。
レーザ加工ユニット３８は、例えば、ウェーハ１を透過する波長のレーザビーム３８ａをウェーハ１の内部の所定の高さ位置に集光し、集光点の近傍に改質層を形成できる。例えば、ウェーハ１がＳｉＣウェーハである場合、表面１ａから１００μｍ程度下方の高さ位置に集光させるように下記の条件でレーザビーム３８ａを照射する。
波長 ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数：１４０ｋＨｚ
平均出力 ：１．０Ｗ
チャックテーブル３６と、レーザ加工ユニット３８と、は保持面３６ａに平行な方向に相対的に移動できる。ウェーハ１にレーザビーム３８ａを照射しながらチャックテーブル３６と、レーザ加工ユニット３８と、を相対的に移動させると集光点の位置を制御でき、改質層を所望の位置に形成できる。そして、情報印字ステップＳ５０では、例えば、所定の平面形状の改質層をウェーハ１の内部に形成することで、ウェーハ１の抵抗率に関する情報を示す文字、数字、又は記号３を形成する。
なお、ウェーハ１の抵抗率に関する情報を示す文字、数字、又は記号３は、ウェーハ１の内部ではなく、表面１ａ、又は裏面１ｂに形成されてもよい。この場合、例えば、レーザ加工装置３４でウェーハ１が吸収する波長のレーザビーム３８ａをウェーハ１の表面１ａ、又は裏面１ｂに集光させ、アブレーションによりウェーハ１の表面１ａに加工痕を形成する。すなわち、所定の形状の加工痕を形成することで表面１ａ、又は裏面１ｂに文字、数字、又は記号３を刻印する。
ここで、抵抗率に関する情報を示す文字、数字、又は記号３は、例えば、抵抗率測定ステップＳ４０で得られたウェーハ１の抵抗率の測定値そのものを示す数字と、該測定値の単位を示す文字と、の組み合わせである。または、抵抗率を複数の所定の階級で分級したときの該抵抗率が所属する階級を示す文字等である。または、該抵抗率の測定値、又は該抵抗率が所属する階級の情報が格納されたバーコードや２次元コード等の記号でもよい。
以上に説明する通り、本実施形態に係るウェーハの製造方法によると、抵抗率に関する情報を示す文字、数字、又は記号３が表面１ａ、裏面１ｂ、又は内部のうち少なくとも一つに形成されたウェーハ１を製造できる。
製造されたウェーハ１の表面１ａにはその後に複数のデバイスが形成され、その後に該ウェーハ１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。ウェーハ１に形成された抵抗率に関する情報を示す文字、数字、又は記号３は、ウェーハ１を分割する際に読み出されてウェーハ１を分割する際のレーザビームの照射条件等の加工条件を決定する際に参照される。
なお、ウェーハ１は他の方法によりインゴットから切り出されて製造されてもよい。次に、他の実施形態に係るウェーハの製造方法について説明する。該他の実施形態に係るウェーハの製造方法では、円柱状のインゴット１１の内部の所定の深さに分離面を設定し、該分離面に沿って剥離層となる改質層を形成し、該インゴット１１を該剥離層で分断してウェーハ１を製造する。
図６には、インゴット１１を模式的に示す斜視図が含まれている。図８（Ｂ）は、剥離層２３を構成する改質層２５及びクラック２７が形成されたインゴット１１を拡大して模式的に示す断面図である。インゴット１１は、表面１１ａと、該表面１１ａの反対側の裏面１１ｂと、を有する。表面１１ａ及び裏面１１ｂは、互いに平行である。
例えば、インゴット１１が単結晶ＳｉＣインゴットである場合、図６に示す通り、第１のオリエンテーションフラット１３と、第１のオリエンテーションフラット１３に直交する第２のオリエンテーションフラット１５と、が形成される。第１のオリエンテーションフラット１３の長さは、第２のオリエンテーションフラット１５の長さより長く形成される。
単結晶ＳｉＣインゴットであるインゴット１１は、端面（表面１１ａ）の法線１７に対して第２のオリエンテーションフラット１５方向にオフ角α傾斜したｃ軸１９と、ｃ軸１９に直交するｃ面２１と、を有している。該ｃ軸１９は、例えば、端面（表面１１ａ）から該端面と反対側の対向端面（裏面１１ｂ）に至る。ｃ面２１は、インゴット１１の表面１１ａに対してオフ角αで傾いている。一般的に、ＳｉＣインゴットでは、短い第２のオリエンテーションフラット１５の伸長方向に直交する方向がｃ軸１９の傾斜方向となる。
ｃ面２１は、ＳｉＣインゴット中に分子レベルで無数に設定される。オフ角αは、例えば、４°に設定される。しかし、オフ角αは４°に限定されるものではなく、例えば、１°～６°の範囲で自由に設定してＳｉＣインゴットを製造することができる。ただし、インゴット１１はＳｉＣインゴットに限定されない。
該他の実施形態に係るウェーハの製造方法の各ステップについて説明する。図１２（Ｂ）は、該他の実施形態に係るウェーハの製造方法の各ステップの流れを説明するフローチャートである。該ウェーハの製造方法では、まず、インゴット１１の端面（表面１１ａまたは裏面１１ｂ）を平坦化する平坦化ステップＳ６０を実施する。なお、図６に示す通り、平坦化ステップＳ６０を実施する前に、インゴット１１の研磨される該端面とは反対側の面に保護部材９ｂを貼着してもよい。
平坦化ステップＳ６０では、後述の通りレーザビームの被照射面となるインゴット１１の該端面を研磨して平坦化する。該端面を平坦化すると、レーザビームが該端面からインゴット１１の内部に整然と入射し、該レーザビームを所定の位置に適切に集光できる。平坦化ステップＳ６０では、例えば、図４で説明した研磨装置１８を使用してインゴット１１の該端面を研磨する。
そして、平坦化ステップＳ６０を実施した後、平坦化された該端面でインゴット１１の抵抗率を測定する抵抗率測定ステップＳ７０を実施する。なお、抵抗率測定ステップＳ７０は、上述の抵抗率測定ステップＳ４０と同様に実施される。
次に、剥離層形成ステップＳ８０が実施される。図７（Ａ）は、剥離層形成ステップＳ８０を模式的に示す斜視図であり、図７（Ｂ）は、剥離層形成ステップＳ８０において剥離層２３を構成する改質層２５の形成途上にあるインゴット１１を模式的に示す断面図である。そして、図８（Ａ）は、改質層２５が形成されたインゴット１１を模式的に平面図であり、図８（Ｂ）は、剥離層２３を構成する改質層２５及びクラック２７が形成されたインゴット１１を拡大して模式的に示す断面図である。なお、図８（Ｂ）に示す断面図では、付されるべきハッチングが省略されている。
剥離層形成ステップＳ８０は、図５で説明したレーザ加工装置３４と同様に構成されるレーザ加工装置４０で実施される。レーザ加工装置４０は、上面が保持面４２ａとなるチャックテーブル４２と、チャックテーブル４２で保持されたウェーハ１をレーザ加工できるレーザ加工ユニット４４と、を備える。
剥離層形成ステップＳ８０では、まず、インゴット１１をレーザ加工装置４０のチャックテーブル４２の上に載せ、チャックテーブル４２の吸引保持機構を作動させ、チャックテーブル４２にインゴット１１を吸引保持させる。次に、レーザ加工ユニット４４をインゴット１１の上方に移動させ、レーザ加工ユニット４４の光学系を調整し、または、レーザ加工ユニット４４の高さを調整し、レーザ加工ユニット４４から発せられる第１のレーザビーム４４ａの集光点４４ｂを所定の高さ位置に位置付ける。
ここで、第１のレーザビーム４４ａの集光点４４ｂが位置付けられる所定の高さとは、予めインゴット１１の表面１１ａから所定の深さに設定される分離面の高さ位置である。分離面は、インゴット１１の内部に表面１１ａに平行に設定される面であり、インゴット１１の分断が予定された面である。分離面は、インゴット１１から製造されるウェーハ１の厚さに相当する深さでインゴット１１の表面１１ａから離間した面とされる。
剥離層形成ステップＳ８０では、インゴット１１に対して透過性を有する波長の第１のレーザビーム４４ａの集光点４４ｂを該分離面に位置付ける。そして、集光点４４ｂ及びチャックテーブル４２を該分離面に沿って相対的に移動させながら第１のレーザビーム４４ａを表面１１ａ側からインゴット１１に照射する。
より詳細には、剥離層形成ステップＳ８０では、インゴット１１と、集光点４４ｂと、を第１の方向に相対的に移動させ直線状の改質層２５を形成する加工送りステップＳ８１と、第２の方向に相対的に移動させる割り出し送りステップＳ８２と、を繰り返す。
ここで、該第１の方向とは、オフ角αが形成される方向と直交する方向かつ該端面（表面１１ａ）に平行な方向であり、オリエンテーションフラット１５に平行な方向である。また、該第２の方向とは、オフ角αが形成される方向かつ該端面（表面１１ａ）に平行な方向であり、オリエンテーションフラット１３に平行な方向である。
インゴット１１の内部にレーザビーム４４ａを集光させると、集光点４４ｂの近傍に改質層２５が形成される。さらに、形成された改質層２５からはクラック２７が伸長する。例えば、インゴット１１がＳｉＣインゴットである場合、第２のオリエンテーションフラット１５に沿って改質層２５を形成すると、インゴット１１のｃ面２１（図８（Ｂ）等参照）に沿ってクラック２７が伸長しやすい傾向にある。
そして、分離面に沿って複数の直線状の改質層２５を形成し、それぞれの改質層２５からクラック２７を伸長させると、分離面の全域に改質層２５またはクラック２７が形成された状態となる。なお、図７（Ａ）、図７（Ｂ）、及び図８（Ａ）では、説明の便宜のために、インゴット１１の内部に形成される改質層２５を破線で示しており、クラック２７を省略している。
分離面に沿って改質層２５及びクラック２７が形成されると、インゴット１１は改質層２５及びクラック２７を起点に分離しやすくなる。すなわち、改質層２５及びクラック２７は、剥離層２３として機能する。剥離層形成ステップＳ８０では、改質層２５と、該改質層２５から伸長するクラック２７と、を含む剥離層２３が該分離面に沿ってインゴット１１の内部に形成される。
ここで、第１のレーザビーム４４ａの照射条件について説明する。インゴット１１を透過する波長の第１のレーザビーム４４ａを該インゴット１１に照射するとき、集光点４４ｂに適切な条件で第１のレーザビーム４４ａを到達させるために、インゴット１１の該波長の光の透過率により該照射条件を調整する必要がある。
そして、インゴット１１の光の透過率は、インゴット１１に含まれる不純物の濃度に依存する。また、インゴット１１に含まれる不純物の濃度により該インゴット１１の抵抗率も変化する。そのため、インゴット１１の抵抗率を測定し、該抵抗率に基づいて第１のレーザビーム４４ａの照射条件を決定できる。そこで、剥離層形成ステップＳ８０では、抵抗率測定ステップＳ７０で測定されたインゴット１１の抵抗率に基づいて第１のレーザビーム４４ａの照射条件を決定するとよい。
例えば、インゴット１１がＳｉＣインゴットである場合、抵抗率測定ステップＳ７０で測定されたインゴット１１の抵抗率が１００ｍΩ・ｃｍ以下であると、該インゴット１１は低抵抗品であるといえる。特に、インゴット１１が抵抗率１６ｍΩ・ｃｍ以上２２ｍΩ・ｃｍ以下の低抵抗品である場合、以下の照射条件で第１のレーザビーム４４ａをインゴット１１に照射するとよい。
波長 ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数：３０ｋＨｚ
平均出力 ：５．４Ｗ
集光深さ ：３００μｍ
また、例えば、抵抗率測定ステップＳ７０で測定された結果、ＳｉＣインゴットであるインゴット１１が低抵抗品とはいえない場合、以下の照射条件で第１のレーザビーム４４ａをインゴット１１に照射するとよい。
波長 ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数：８０ｋＨｚ
平均出力 ：３．２Ｗ
集光深さ ：３００μｍ
このように、剥離層形成ステップＳ８０では、インゴット１１の抵抗率に応じて第１のレーザビーム４４ａの照射条件を調整することで、インゴット１１の内部に剥離層２３を適切に形成できる。なお、インゴット１１の抵抗率に基づいて調整される条件は上記に限定されず、他の条件が調整されてもよい。
次に、情報印字ステップＳ９０について説明する。情報印字ステップＳ９０は、上述の情報印字ステップＳ５０と同様に実施できるため、情報印字ステップＳ５０の説明を適宜参照できる。図９は、情報印字ステップＳ９０を模式的に示す斜視図である。情報印字ステップＳ５０は、例えば、剥離層形成ステップＳ８０が実施されたレーザ加工装置４０で該剥離層形成ステップＳ８０に引き続き実施されてもよい。
情報印字ステップＳ９０では、剥離層２３でインゴット１１から剥離されて生成されるウェーハ１にその後にデバイスが形成されない領域に抵抗率測定ステップＳ７０で測定されたインゴット１１の抵抗率に関する情報を示す文字、数字、又はマーク３を形成する。該文字、数字、又はマーク３は、例えば、インゴット１１の端部に形成される。
ここで、情報印字ステップＳ９０では、該文字、数字、又はマーク３は、レーザ加工ユニット４４から発せられる第２のレーザビーム４４ｃによりインゴット１１の平坦化された端面（表面１１ａ）、又は内部の一方、又は両方に形成される。
例えば、インゴット１１の内部の剥離層２３よりも浅い高さ位置に該インゴット１１を透過する波長の第２のレーザビーム４４ｃを集光して改質層を形成し、該改質層で構成される文字、数字、又はマーク３を形成するとよい。この場合、第２のレーザビーム４４ｃの波長はインゴット１１を透過する波長とするとよく、下記の照射条件でインゴット１１に照射するとよい。
波長 ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数：１４０ｋＨｚ
平均出力 ：１．０Ｗ
集光深さ ：１００μｍ
また、インゴット１１の表面１１ａに該文字、数字、又はマーク３を形成する場合、インゴット１１に吸収される波長の第２のレーザビーム４４ｃを該インゴット１１の表面１１ａに集光し、アブレーション加工により該文字、数字、又はマーク３を形成するとよい。
なお、情報印字ステップＳ９０は、剥離層形成ステップＳ８０の前に実施しても、剥離層形成ステップＳ８０の後に実施してもよい。ただし、剥離層形成ステップＳ８０の後に情報印字ステップＳ９０を実施すると、インゴット１１に形成された該文字、数字、又はマーク３が剥離層２３の形成を妨げることがない。
情報印字ステップＳ９０を実施した後、インゴット１１を剥離層２３を起点として分割し、生成されたウェーハ１を剥離して該ウェーハ１を生成するウェーハ生成ステップＳ１００を実施する。ウェーハ生成ステップＳ１００では、例えば、内部に剥離層２３が形成されたインゴット１１に超音波振動を付与することでインゴット１１を分割する。ただし、ウェーハ１の剥離方法はこれに限定されない。
インゴット１１を分割すると、内部、又は表面に抵抗率に関する情報を示す文字、数字、又はマーク３が形成されたウェーハ１が得られる。以上に説明する通り、図１２（Ｂ）のフローチャートで説明されるウェーハ１の製造方法によると、内部、又は表面に抵抗率に関する情報を示す文字、数字、又はマーク３が形成されたウェーハ１が製造される。
次に、抵抗率に関する情報を示す文字、数字、又はマーク３が形成され、さらに、表面１ａに複数のデバイスが形成されたウェーハ１をレーザ加工して分割し、複数の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ついて説明する。図１２（Ｃ）は、該デバイスチップの製造方法の各ステップの流れを説明するフローチャートである。
図１０（Ａ）には、レーザ加工されるウェーハ１を模式的に示す斜視図が含まれている。まず、ウェーハ１について説明する。該デバイスチップの製造方法では、例えば、上述のウェーハの製造方法により製造されたウェーハ１が使用される。
ウェーハ１には、表面１ａに互いに交差する複数の分割予定ライン２９が設定される。ウェーハ１の表面１ａの分割予定ライン２９で区画された各領域には、予めフォトリソグラフィ等のプロセスが実施されＩＣ、ＬＳＩ、又はＬＥＤ等のデバイス３１が形成される。
また、レーザ加工されるウェーハ１は、ダイシングテープと呼ばれるテープ３３を介して金属等の材料で形成されたリングフレーム３５と予め一体化され、フレームユニット３７の一部として取り扱われる。ウェーハ１を含むフレームユニット３７を形成すると、ウェーハ１及び製造されるデバイスチップの取り扱いが容易となり、ウェーハ１等の損傷を防止できる。
ウェーハ１のレーザ加工は、図１０（Ａ）に示すレーザ加工装置４６が使用される。レーザ加工装置４６は、上述のレーザ加工装置３４，４０と同様に構成される。図１０（Ａ）では、フレームユニット３７を保持するチャックテーブルが省略されている。
該デバイスチップの製造方法では、まず、フレームユニット３７の状態のウェーハ１をレーザ加工装置４６に搬入する搬入ステップＳ１１０を実施する。搬入ステップＳ１１０では、チャックテーブル（不図示）にフレームユニット３７の状態のウェーハ１を載せ、テープ３３を介して該チャックテーブルでウェーハ１を吸引保持する。そして、レーザ加工ユニット４８の下方にウェーハ１を位置付ける。
次に、ウェーハ１をレーザ加工ユニット４８でレーザ加工するレーザ加工ステップＳ１２０を実施する。図１０（Ａ）は、レーザ加工ステップＳ１２０を模式的に示す斜視図であり、図１０（Ｂ）は、レーザ加工されているウェーハ１を模式的に示す断面図である。
レーザ加工ステップＳ１２０では、ウェーハ１を透過する波長のレーザビーム４８ａの集光点４８ｂをウェーハ１の内部に位置付け、表面１ａに平行な方向に集光点４８ｂ及びウェーハ１を相対的に移動させながらレーザビーム４８ａを集光点４８ｂに照射する。これにより、ウェーハ１の内部に分割予定ライン２９に沿った改質層３９を形成する。
より詳細に説明する。まず、チャックテーブルを回転させウェーハ１の分割予定ライン２９をレーザ加工装置４６の加工送り方向に合わせる。また、分割予定ライン２９の延長線の上方にレーザ加工ユニット４８が配設されるように、チャックテーブル及びレーザ加工ユニット４８の相対位置を調整する。そして、レーザビーム４８ａの集光点４８ｂを所定の高さ位置に位置付ける。
次に、レーザ加工ユニット４８からウェーハ１の内部にレーザビーム４８ａを照射しながらチャックテーブルと、レーザ加工ユニット４８と、を該チャックテーブルの上面に平行な加工送り方向に沿って相対移動させる。すなわち、レーザビーム４８ａの集光点４８ｂをウェーハ１の内部に位置付け、レーザビーム４８ａを分割予定ライン２９に沿ってウェーハ１に照射する。すると、改質層３９がウェーハ１の内部に形成される。なお、図１０（Ａ）においては、ウェーハ１の内部に形成された改質層３９を破線で示している。
一つの分割予定ライン２９に沿ってウェーハ１の内部に改質層３９を形成した後、チャックテーブル及びレーザ加工ユニット４８を加工送り方向とは垂直な割り出し送り方向に相対的に移動させ、他の分割予定ライン２９に沿って同様にウェーハ１をレーザ加工する。一つの方向に沿った全ての分割予定ライン２９に沿って改質層３９を形成した後、チャックテーブルを保持面に垂直な軸の回りに回転させ、他の方向に沿った分割予定ライン２９に沿って同様にウェーハ１をレーザ加工する。
ここで、レーザ加工ステップＳ１２０では、ウェーハ１の抵抗率に関する情報を示す文字、数字、又はマーク３を読み取り、ウェーハ１の抵抗率に基づいてレーザビーム４８ａの照射条件を決定する。例えば、ウェーハ１が低抵抗なＳｉＣウェーハである場合、レーザ加工ステップＳ１２０におけるレーザビーム４８ａの照射条件は、例えば、以下のように設定される。
波長 ：１３４２ｎｍ
繰り返し周波数：９０ｋＨｚ
平均出力 ：２．２Ｗ
加工送り速度 ：７００ｍｍ／秒
また、ウェーハ１が高抵抗なＳｉＣウェーハである場合、レーザ加工ステップＳ１２０におけるレーザビーム４８ａの照射条件は、例えば、以下のように設定される。
波長 ：１３４２ｎｍ
繰り返し周波数：９０ｋＨｚ
平均出力 ：１．７Ｗ
加工送り速度 ：７００ｍｍ／秒
なお、レーザ加工ステップＳ１２０では、ウェーハ１の抵抗率から想定されるウェーハ１の性質に基づいた照射条件でレーザビーム４８ａがウェーハ１に照射されればよい。例えば、同種の複数のウェーハ１を次々にレーザ加工して分割する場合において、すべてのウェーハ１について該文字、数字、又はマーク３が読み取られて該照射条件が都度変更される必要はない。
すなわち、ウェーハ１の抵抗率に関する情報を示す文字、数字、又はマーク３から取得できる該ウェーハ１の抵抗率に基づいて決定された照射条件でレーザビーム４８ａが該ウェーハに照射されればよい。複数の抵抗率が同じウェーハ１をレーザ加工する際、あるウェーハ１へレーザビーム４８ａを照射する際の照射条件は、他のウェーハ１に形成されていた該文字、数字、又はマーク３から取得できる抵抗率に基づいて決定されてもよい。
また、該文字、数字、又はマーク３がウェーハ１の内部に形成されている場合、例えば、ウェーハ１を透過する波長の光を照射し、該光を検出できる受光素子で該文字、数字、又はマーク３を撮像するとよい。例えば、ウェーハ１が赤外線を透過する場合、該文字、数字、又はマーク３の撮像には赤外線を使用でき、赤外光源と、赤外線受光素子と、を備える撮像ユニットを使用して該文字、数字、又はマーク３を撮像するとよい。
レーザ加工ステップＳ１２０を実施した後、改質層３９を起点にウェーハ１を分割することで複数のデバイスチップを製造する分割ステップＳ１３０を実施する。分割ステップＳ１３０では、ウェーハ１に貼着されたテープ３３を径方向外側に拡張することでウェーハ１に力を加えてウェーハ１を分割する。分割ステップＳ１３０では、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示すエキスパンド装置５０を使用するとよい。
エキスパンド装置５０は、ウェーハ１の径よりも大きい径を有する円筒状のドラム５２と、フレーム支持台５８を含むフレーム保持ユニット５４と、を備える。フレーム保持ユニット５４のフレーム支持台５８は、ドラム５２の径よりも大きい径の開口を備え、該ドラム５２の上端部と同様の高さに配設され、該ドラム５２の上端部を外周側から囲む。
フレーム支持台５８の外周側には、クランプ５６が配設される。フレーム支持台５８の上にフレームユニット３７を載せ、クランプ５６によりフレームユニット３７のフレーム３５を把持させると、フレームユニット３７がフレーム支持台５８に固定される。
フレーム支持台５８は、鉛直方向に沿って伸長する複数のロッド６０により支持され、各ロッド６０の下端部には、該ロッド６０を昇降させるエアシリンダ６２が配設される。各エアシリンダ６２を作動させると、フレーム支持台５８がドラム５２に対して引き下げられる。
テープ３３を拡張する際、まず、エキスパンド装置５０のドラム５２の上端の高さと、フレーム支持台５８の上面の高さと、が一致するように、エアシリンダ６２を作動させてフレーム支持台５８の高さを調節する。次に、レーザ加工装置４６から搬出されたフレームユニット３７をエキスパンド装置５０のドラム５２及びフレーム支持台５８の上に載せる。
その後、クランプ５６によりフレーム支持台５８の上にフレームユニット３７のフレーム３５を固定する。図１１（Ａ）は、フレーム支持台５８の上に固定されたフレームユニット３７を模式的に示す断面図である。ウェーハ１の内部には、分割予定ライン２９に沿って改質層３９が形成されている。
次に、エアシリンダ６２を作動させてフレーム保持ユニット５４のフレーム支持台５８をドラム５２に対して引き下げる。すると、図１１（Ｂ）に示す通り、テープ３３が径方向外側に拡張される。図１１（Ｂ）は、テープ３３が拡張された状態のフレームユニット３７を模式的に示す断面図である。
テープ３３が拡張されると、ウェーハ１に径方向外側に向いた力が働き、ウェーハ１が改質層３９を起点として分割され、個々のデバイスチップ４１が形成される。テープ３３をさらに拡張すると、テープ３３に支持された各デバイスチップ４１の間隔が広げられ、個々のデバイスチップ４１のピックアップが容易となる。
以上に示す通り、本実施形態に係るウェーハ、ウェーハの製造方法、及びデバイスチップの製造方法では、ウェーハ１の抵抗率に関する情報を示す文字、数字、又はマーク３が該ウェーハ１に形成されている。そのため、ウェーハ１をレーザ加工して内部に改質層３９を形成する際、該文字、数字、又はマーク３から取得できる該ウェーハ１の抵抗率に基づいてレーザビーム４８ａの照射条件を決定できる。
ウェーハ１をレーザ加工してデバイスチップ４１を製造する際、デバイス３１が表面１ａに形成された取り扱いに注意を要する該ウェーハ１の抵抗率を測定する必要がない。したがって、様々なウェーハ１に最適な照射条件でレーザビーム４８ａを照射して該ウェーハ１を容易かつ迅速にレーザ加工でき、ウェーハ１の加工効率を高めることができ、デバイスチップ４１の製造効率も上がる。
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、ウェーハ１にレーザビーム４８ａを照射する照射条件を該ウェーハ１の抵抗率に基づいて調整し決定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、該照射条件は、ウェーハ１の抵抗率に加え、ウェーハ１の材質や形状、レーザビーム４８ａの集光深さ等の様々な要素が考慮されて決定されてもよい。
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
３ 文字、数字、又はマーク
５ ノッチ
７ インゴット
９，９ａ，９ｂ 保護部材
１１ インゴット
１３，１５ オリエンテーションフラット
１７ 法線
１９ ｃ軸
２１ ｃ面
２３ 剥離層
２５ 改質層
２７ クラック
２９ 分割予定ライン
３１ デバイス
３３ テープ
３５ リングフレーム
３７ フレームユニット
３９ 改質層
４１ デバイスチップ
２ 研削装置
４，２０，３６，４２ チャックテーブル
４ａ，２０ａ，３６ａ，４２ａ 保持面
６ 研削ユニット
８，２４ スピンドル
１０，２６ ホイールマウント
１２，２８ 固定具
１４ 研削ホイール
１６ 研削砥石
１８ 研磨装置
２２ 研磨ユニット
３０ 研磨ホイール
３２ 研磨パッド
３４，４０，４６ レーザ加工装置
３８，４４，４８ レーザ加工ユニット
３８ａ，４４ａ，４８ａ レーザビーム
４４ｂ 集光点
５０ エキスパンド装置
５２ ドラム
５４ フレーム保持ユニット
５６ クランプ
５８ フレーム支持台
６０ ロッド
６２ エアシリンダ

Claims (1)

  1. 表面に互いに交差する複数の分割予定ラインが設定され、該表面の該分割予定ラインで区画された各領域にデバイスが形成されたウェーハをレーザ加工して分割し、複数の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、
    該ウェーハをレーザ加工装置に搬入する搬入ステップと、
    該ウェーハを透過する波長のレーザビームの集光点を該ウェーハの内部に位置付け、該表面に平行な方向に該集光点及び該ウェーハを相対的に移動させながら該レーザビームを該集光点に照射し、該ウェーハの内部に該分割予定ラインに沿った改質層を形成するレーザ加工ステップと、
    該改質層を起点に該ウェーハを分割することで複数の該デバイスチップを製造する分割ステップと、を有し、
    該ウェーハには、該ウェーハの抵抗率に関する情報を示す文字、数字、又はマークが形成されており、
    該レーザ加工ステップでは、該ウェーハの抵抗率に関する情報を示す文字、数字、又はマークから取得できる該ウェーハの抵抗率に基づいて決定された照射条件で該レーザビームが該ウェーハに照射されることを特徴とするデバイスチップの製造方法。
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