JP6328513B2 - 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格子状に形成された複数の分割予定ライン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エーハを、分割予定ライン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格子状に形成された分割予定ラインによって区画されており、この分割予定ライン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）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。

このような半導体ウエーハの分割予定ラインに沿った分割は、通常、ダイサーと呼ばれている切削装置によって行われている。この切削装置は、被加工物である半導体ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された半導体ウエーハを切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる移動手段とを具備している。切削手段は、高速回転せしめられる回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードを含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径３μｍ程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって固定して幅が３０μm程度に形成されている。

しかるに、上述したＬｏｗ−ｋ膜は、切削ブレードによって切削することが困難である。即ち、Ｌｏｗ−ｋ膜は雲母のように非常に脆いことから、切削ブレードにより分割予定ラインに沿って切削すると、Ｌｏｗ−ｋ膜が剥離し、この剥離が回路にまで達しデバイスに致命的な損傷を与えるという問題がある。

上記問題を解消するために、半導体ウエーハに形成された分割予定ラインの幅方向における両側に分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射し、分割予定ラインに沿って２条のレーザー加工溝を形成することによって機能層を除去して分断し、この２条のレーザー加工溝の外側間に切削ブレードを位置付けて切削ブレードと半導体ウエーハを相対移動することにより、半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切断するウエーハの分割方法が下記特許文献１に開示されている。

特開２００５−６４２３１号公報

而して、上記特許文献１に記載されたように半導体ウエーハに形成された分割予定ラインの両側に分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射することにより分割予定ラインに沿って２条のレーザー加工溝を形成して機能層を分断し、この２条のレーザー加工溝の外側間に切削ブレードを位置付けて半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切断するウエーハの分割方法は、次のような問題がある。
（１）切削ブレードの幅を超えて機能層を分断するためには、少なくとも２条のレーザー加工溝を分割予定ラインに沿って形成する必要があり生産性が悪い。
（２）レーザー加工溝を形成する際に機能層の分断が不十分であると切削ブレードのズレや倒れが発生したり、切削ブレードに偏摩耗が生ずる。
（３）ウエーハの表面からレーザー加工溝を形成するとデブリが飛散するので、ウエーハの表面に保護膜を被覆する必要がある。
（４）２条のレーザー加工溝を形成するためにレーザー光線を少なくとも２度照射することでウエーハに熱歪が残留し、デバイスの抗折強度が低下する。
（５）切削ブレードの幅を超える範囲で２条のレーザー加工溝を形成するために、分割予定ラインの幅を広くする必要があり、ウエーハに形成されるデバイスの数が減少する。
（６）機能層の表面にはSiO2、SiN等を含むパシベーション膜が形成されているため、レーザー光線を照射するとパシベーション膜を透過して機能層の内部に達する。この結果、機能層の内部に達したレーザー光線のエネルギーが逃げ場を失い、回路が形成され密度が低いデバイス側に加工が広がる所謂アンダーカット現象が発生する。

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格子状に形成された複数の分割予定ライン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エーハを、上記問題を解消して個々のデバイス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。

上記主たる技術的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格子状に形成された複数の分割予定ライン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エーハを、分割予定ラインに沿って分割するウエーハの加工方法であって、
ウエーハを構成する機能層の表面に保護部材を貼着する保護部材貼着工程と、
該保護部材貼着工程が実施されたウエーハの該保護部材側をチャックテーブルに保持し、基板の裏面側から分割予定ラインと対応する領域に切削ブレードを位置付け、チャックテーブルと切削ブレードとを相対的にＸ軸方向に加工送りすることにより、機能層に至らない一部を残して切削溝を形成する切削溝形成工程と、
該切削溝形成工程が実施されたウエーハの裏面側から該切削溝の底に沿ってレーザー光線を照射し、分割予定ラインに沿って分割するレーザー加工工程と、を含み、
該切削溝形成工程を実施する前に、該チャックテーブルをＸ軸方向に相対的に加工送りしつつ該チャックテーブルに保持されたウエーハの裏面側から分割予定ラインに対応する表面のＺ軸方向の高さ位置を検出し、分割予定ラインのＸ座標と高さのＺ座標を記録する高さ記録工程を実施し、
該高さ記録工程は、高さ測定器によって該チャックテーブルに保持されたウエーハの裏面の高さ位置（Ｈ）を計測する高さ計測工程と、厚み計測器によってウエーハの厚み（ｔ）を計測する厚み計測工程と、該高さ位置（Ｈ）および該厚み（ｔ）とに基づいて分割予定ラインに対応する表面のＺ軸方向の高さ位置を算出（Ｚ軸方向の高さ位置＝Ｈ−ｔ）し、機能層には至らない均一な厚み（ｈ）を加算して切削ブレードの外周縁を位置付けるＺ座標を算出（Ｚ座標＝Ｈ−ｔ＋ｈ）するＺ座標算出工程とを含み、
該切削溝形成工程は、該高さ記録工程において記憶されたＸ座標と高さのＺ座標とに基づいて切削ブレードをＺ軸方向に移動させて機能層に至らない均一な厚み（ｈ）を残存させる、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。

上記高さ記録工程は、切削溝形成工程において切削ブレードが位置付けられるＸ座標と同じＸ座標で実施される。

本発明によるウエーハの加工方法においては、ウエーハを構成する機能層の表面に保護部材を貼着する保護部材貼着工程と、該保護部材貼着工程が実施されたウエーハの保護部材側をチャックテーブルに保持し、基板の裏面側から分割予定ラインと対応する領域に切削ブレードを位置付け、チャックテーブルと切削ブレードとを相対的にＸ軸方向に加工送りすることにより、機能層に至らない一部を残して切削溝を形成する切削溝形成工程と、該切削溝形成工程が実施されたウエーハの裏面側から切削溝の底に沿ってレーザー光線を照射し、分割予定ラインに沿って分割するレーザー加工工程と、を含み、切削溝形成工程を実施する前に、チャックテーブルをＸ軸方向に相対的に加工送りしつつチャックテーブルに保持されたウエーハの裏面側から分割予定ラインに対応する表面のＺ軸方向の高さ位置を検出し、分割予定ラインのＸ座標と高さのＺ座標を記録する高さ記録工程を実施し、高さ記録工程は、高さ測定器によって該チャックテーブルに保持されたウエーハの裏面の高さ位置（Ｈ）を計測する高さ計測工程と、厚み計測器によってウエーハの厚み（ｔ）を計測する厚み計測工程と、高さ位置（Ｈ）および厚み（ｔ）とに基づいて分割予定ラインに対応する表面のＺ軸方向の高さ位置を算出（Ｚ軸方向の高さ位置＝Ｈ−ｔ）し、機能層には至らない均一な厚み（ｈ）を加算して切削ブレードの外周縁を位置付けるＺ座標を算出（Ｚ座標＝Ｈ−ｔ＋ｈ）するＺ座標算出工程とを含み、切削溝形成工程は、高さ記録工程において記憶されたＸ座標と高さのＺ座標とに基づいて切削ブレードをＺ軸方向に移動させて機能層に至らない均一な厚み（ｈ）を残存させるので、次の作用効果が得られる。
（１）機能層を分断するために複数のレーザー加工溝を分割予定ラインに沿って形成する必要がないため生産性が向上する。
（２）機能層にレーザー加工溝を形成しないので、切削ブレードのズレや倒れ、切削ブレードに偏摩耗が生ずることはない。
（３）ウエーハの表面からレーザー光線を照射しないので、ウエーハの表面に保護膜を被覆する必要がない。
（４）切削溝の底にレーザー光線を照射するので、エネルギーが小さくウエーハに熱歪が残留させることがなく、デバイスの抗折強度を低下させることはない。
（５）基板の裏面側から切削溝を形成するので、幅広い分割予定ラインが不要となり、ウエーハに形成することができるデバイスの数を増大することができる。
（６）ウエーハの表面からレーザー光線を照射しないので、パシベーション膜を透過して機能層が加工され一時的に熱の逃げ場を失うことによりデバイス側に剥離が発生することはない。

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切削溝形成工程を実施するための切削装置の斜視図。 図３に示す切削装置に装備される制御手段のブロック構成図。 本発明によるウエーハの加工方法における高さ計測工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における厚み計測工程の説明図。 分割予定ラインに対応する表面のX軸方向位置（X座標）に対応する切削ブレードの外周縁を位置付けるZ座標(H−t＋h)に関する制御マップ。 本発明によるウエーハの加工方法における切削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レーザー加工工程を実施するためのレーザー加工装置の要部斜視図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるレーザー加工工程の説明図。

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１０は、厚みが１４０μmのシリコン等の基板１１０の表面１１０aに絶縁膜と回路を形成する機能膜が積層された機能層１２０が形成されており、この機能層１２０に格子状に形成された複数の分割予定ライン１２１によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１２２が形成されている。なお、図示の実施形態においては、機能層１２０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）からなっており、厚みが１０μmに設定されている。このようにして構成された機能層１２０は、表面にSiO2、SiN等を含むパシベーション膜が形成されている。

上述した半導体ウエーハ１０を分割予定ラインに沿って分割するウエーハの加工方法について説明する。
先ず、半導体ウエーハ１０を構成する基板１１０に積層された機能層１２０の表面１２０aに、デバイス１２２を保護するために図２に示すように保護部材１１を貼着する（保護部材貼着工程）。なお、保護部材１１は、ポリエチレンフィルム等の樹脂シートやガラス基板等の剛性を有するハードプレートを用いることができる。

上述した保護部材貼着工程を実施したならば、半導体ウエーハ１０の保護部材１１側をチャックテーブルに保持し、基板１１０の裏面側から分割予定ライン１２１と対応する領域に切削ブレードを位置付けて機能層に至らない一部を残して切削溝を形成する切削溝形成工程を実施する。この切削溝形成工程は、図３に示す切削装置２を用いて実施する。図３に示す切削装置２は、静止基台２０を具備している。この静止基台２０上には、被加工物を保持し矢印Xで示す切削送り方向に移動せしめるチャックテーブル機構３が配設されている。

図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、静止基台２０の上面に矢印Xで示す加工送り方向（X軸方向）に沿って配設された案内レール３１を備えている。この案内レール３１上には、支持基台３２が案内レール３１に沿って移動可能に配設されている。支持基台３２上にはそれぞれ円筒部材３３が配設され、この円筒部材３３の上端に被加工物保持手段としての保持面３４aを備えたチャックテーブル３４が回転可能に配設されている。このチャックテーブル３４は、図示しない吸引手段によって保持面３４a上に載置された被加工物を吸引保持する。なお、チャックテーブル３４は、円筒部材３３内に配設されたパルスモータ（図示せず）によって適宜回動せしめられるようになっている。

図３に基づいて説明を続けると、図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、チャックテーブル３４を案内レール３１に沿って矢印Xで示す加工送り方向（X軸方向）に移動させるための加工送り手段３５を備えている。加工送り手段３５は、周知のボールスクリュー機構からなっている。

図示の実施形態における切削装置２は、上記チャックテーブル３４のX軸方向位置を検出するためのX軸方向位置検出手段３６を備えている。X軸方向位置検出手段３６は、案内レール３１に沿って配設されたリニアスケール３６１と、支持基台３２に配設され支持基台３２とともにリニアスケール２６１に沿って移動する読み取りヘッド３６２とからなっている。このX軸方向位置検出手段３６の読み取りヘッド３６２は、図示の実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３４のX軸方向位置を検出する。

図示の切削装置２は、上記静止基台２０上に案内レール３１を跨いで配設された門型の支持フレーム４を備えている。この門型の支持フレーム４は、第１の柱部４１と第２の柱部４２と、第１の柱部４１と第２の柱部４２の上端を連結し矢印Xで示す加工送り方向（X軸方向）と直交する矢印Yで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に沿って配設された支持部４３とからなり、中央部には上記チャックテーブル３４の移動を許容する開口４４が設けられている。上記支持部４３の一方の面には矢印Yで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に沿って案内レール４３１が設けられている。

図示の切削装置２は、上記支持フレーム４の支持部４３に設けられた案内レール４３１に沿って移動可能に配設された切削手段５が配設されている。切削手段５は、割り出し移動基台５１と、該割り出し移動基台５１に矢印Zで示す切り込み送り方向（Z軸方向）に移動可能に支持された切り込み移動基台５２と、該切り込み移動基台５２に装着されたスピンドルユニット支持部材５３と、該スピンドルユニット支持部材５３に装着されたスピンドルユニット５４を具備している。割り出し移動基台５１は、周知のボールスクリュー機構からなる割り出し送り手段５１０によって案内レール４３１に沿って矢印Yで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動せしめられるように構成されている。上記切り込み移動基台５２は、周知のボールスクリュー機構からなる切り込み送り手段５２０によって割り出し移動基台５１に設けられた図示しない案内溝に沿って矢印Zで示す切り込み送り方向（Z軸方向）に移動せしめられるように構成されている。上記スピンドルユニット支持部材５３は、上下方向に延びる被支持部５３１と、該被支持部５３１の下端から直角に水平に延びる装着部５３２とからなっており、被支持部５３１が切り込み移動基台５２に装着される。このように構成されたスピンドルユニット支持部材５３の装着部５３２の下面にスピンドルユニット５４が装着される。

スピンドルユニット５４は、スピンドルハウジング５４１と、該スピンドルハウジング５４１に回転可能に支持された回転スピンドル５４２と、該回転スピンドル５４２の一端に装着された切削ブレード５４３と、回転スピンドル５４２を回転駆動するサーボモータ５４４を具備しており、回転スピンドル５４２の軸線方向が矢印Yで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に沿って配設されている。

図示の実施形態における切削装置２は、上記切削手段５のY軸方向位置を検出するためのY軸方向位置検出手段５５を備えている。Y軸方向位置検出手段５５は、支持フレーム４の支持部４３に沿って配設されたリニアスケール５５１と、割り出し移動基台５１に配設され割り出し移動基台５１とともにリニアスケール５５１に沿って移動する読み取りヘッド５５２とからなっている。このY軸方向位置検出手段５５の読み取りヘッド５５２は、図示の実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、切削手段５５のY軸方向位置を検出する。

図示の実施形態における切削装置２は、上記スピンドルユニット５４が装着されたスピンドルユニット支持部材５３のZ軸方向位置を検出するためのZ軸方向位置検出手段５６を備えている。Z軸方向位置検出手段５６は、割り出し移動基台５１に沿って配設されたリニアスケール５６１と、スピンドルユニット支持部材５３に配設されスピンドルユニット支持部材５３とともにリニアスケール５６１に沿って移動する読み取りヘッド５６２とからなっている。このZ軸方向位置検出手段５６の読み取りヘッド５６２は、図示の実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、スピンドルユニット５４のZ軸方向位置を検出する。

図示の切削装置２は、上記支持フレーム４の支持部４３に設けられた案内レール４３１に沿って移動可能に配設された計測手段６が配設されている。計測手段６は、Y軸方向移動基台６１と、該Y軸方向移動基台６１に矢印Zで示すZ軸方向に移動可能に支持されたZ軸方向移動基台６２と、該Z軸方向移動基台６２に装着された計測ユニット支持部材６３と、該計測ユニット支持部材６３に装着された計測ユニット６４を具備している。Y軸方向移動基台６１は、周知のボールスクリュー機構からなるY軸方向送り手段６１０によって案内レール４３１に沿ってY軸方向に移動せしめられるように構成されている。上記Z軸方向移動基台６２は、周知のボールスクリュー機構からなるZ軸方向送り手段６２０によってY軸方向移動基台６１に設けられた図示しない案内溝に沿ってZ軸方向に移動せしめられるように構成されている。上記計測ユニット支持部材６３は、上下方向に延びる被支持部６３１と、該被支持部６３１の下端から直角に水平に延びる装着部６３２とからなっており、被支持部６３１がZ軸方向移動基台６２に装着される。このように構成された計測ユニット支持部材６３の装着部６３２の下面に計測ユニット６４が装着される。

計測ユニット６４は、ユニットハウジング６４１と、該ユニットハウジング６４１に配設された高さ位置測定器６４２および厚み測定器６４３とからなっている。高さ位置測定器６４２は、例えば特開２００９−２６２２１９号公報に記載された高さ位置測定器を用いることができる。なお、その他高さ位置測定器６４２としては、レーザー変位計、背圧センサー、マイクロゲージ等の測定器を用いることができる。また、厚み測定器６４３としては、特開２００６−３８７４４号公報に開示された厚み測定器を用いることができる。なお、厚み測定器６４３としては、その他超音波厚さ計やレーザー干渉計などを用いることができる。

図示の切削装置２は、図４に示す制御手段７を具備している。制御手段７はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）７１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）７２と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７３と、入力インターフェース７４および出力インターフェース７５とを備えている。制御手段７の入力インターフェース７４には、上記X軸方向位置検出手段３６の読み取りヘッド３６２、Y軸方向位置検出手段５５の読み取りヘッド５５２、Z軸方向位置検出手段５６の読み取りヘッド５６２、高さ位置測定器６４２、厚み測定器６４３等からの検出信号が入力される。そして、制御手段７の出力インターフェース７５からは、上記加工送り手段３５、割り出し送り手段５１０、切り込み送り手段５２０、Y軸方向送り手段６１０、Z軸方向送り手段６２０等に制御信号を出力する。

図示の切削装置２は以上のように構成されており、以下切削装置２を用いて上記半導体ウエーハ１０の基板１１０の裏面側から分割予定ライン１２１と対応する領域に切削ブレードを位置付けて機能層に至らない一部を残して切削溝を形成する切削溝形成工程について説明する。
先ず、上記図２に示すように基板１１０に積層された機能層１２０の表面１２０aに保護部材１１が貼着された半導体ウエーハ１０の保護部材１１を図３に示す切削装置２のチャックテーブル３４上に載置する。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１０は、保護部材１１を介してチャックテーブル３４上に吸引保持される。従って、半導体ウエーハ１０は、基板１１０の裏面１１０bを上側にして保持される。このようにしてチャックテーブル３４上に保護部材１１を介して吸引保持された半導体ウエーハ１０は、周知のアライメント作業を実施することにより所定の方向に形成された分割予定ライン１２１が矢印Xで示す切削送り方向と平行に位置付けられる。

次に、半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３４を作業領域に移動する。そして、図５の（ａ）に示すようにチャックテーブル３４に吸引保持された半導体ウエーハ１０の所定の分割予定ライン１２１と対応する領域を作業領域に位置付けられた計測手段６の高さ位置測定器６４２の直下に位置付ける。このとき、図５の（ａ）で示すように半導体ウエーハ１０は分割予定ライン１２１と対応する領域の一端（図５の（ａ）において左端）が高さ位置測定器６４２の直下に位置するように位置付けられる。次に、高さ位置測定器６４２を作動するとともに加工送り手段３５を作動してチャックテーブル３４を矢印X1で示す方向に移動する。そして、図５の（b）で示すように半導体ウエーハ１０は分割予定ライン１２１と対応する領域の他端（図５の（b）において右端）が高さ位置測定器６４２の直下に達したら、加工送り手段３５の作動を停止するとともに高さ位置測定器６４２の作動を停止する（高さ計測工程）。この高さ計測工程を実施することにより、高さ位置測定器６４２によってチャックテーブル３４に吸引保持された半導体ウエーハ１０の所定の分割予定ライン１２１と対応する裏面の高さ位置(H)が検出され、検出された高さ位置信号が上記X軸方向位置検出手段３６によるX軸方向位置とともに制御手段７に送られる。そして制御手段７は、X軸方向位置に対応する高さ位置(H)をランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７３に格納する。上述した高さ計測工程を半導体ウエーハ１０に形成された全ての分割予定ライン１２１と対応する領域に対して実施する。

上述した高さ計測工程を実施したならば、図６の（ａ）に示すようにチャックテーブル３４に吸引保持された半導体ウエーハ１０の所定の分割予定ライン１２１と対応する領域を厚み測定器６４３の直下に位置付ける。このとき、図６の（ａ）で示すように半導体ウエーハ１０は分割予定ライン１２１と対応する領域の一端（図６の（ａ）において左端）が厚み測定器６４３の直下に位置するように位置付けられる。次に、厚み測定器６４３を作動するとともに加工送り手段３５を作動してチャックテーブル３４を矢印X1で示す方向に移動する。そして、図６の（b）で示すように半導体ウエーハ１０は分割予定ライン１２１と対応する領域の他端（図６の（b）において右端）が厚み測定器６４３の直下に達したら、加工送り手段３５の作動を停止するとともに厚み測定器６４３の作動を停止する（厚み計測工程）。この厚み計測工程を実施することにより、厚み測定器６４３によってチャックテーブル３４に吸引保持された半導体ウエーハ１０の所定の分割予定ライン１２１と対応する領域の厚み(t)が検出され、検出された厚み信号が上記X軸方向位置検出手段３６によるX軸方向位置とともに制御手段７に送られる。そして制御手段７は、X軸方向位置に対応する厚み(t)をランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７３に格納する。上述した厚み計測工程を半導体ウエーハ１０に形成された全ての分割予定ライン１２１と対応する領域に対して実施する。

上述したように、高さ計測工程および厚み計測工程を実施したならば、制御手段７はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７３に格納されたX軸方向位置に対応する高さ位置(H)およびX軸方向位置に対応する厚み(t)に基づいて、各分割予定ライン１２１に対応する表面のZ軸方向の高さ位置を算出(Z軸方向の高さ位置＝H−t)し、機能層１２０には至らない均一な厚み(h)を加算して切削ブレード５４３の外周縁（下端）を位置付けるZ座標を算出(Z座標＝H−t＋h)するZ座標算出工程を実施する。なお、切削ブレード５４３の下端が半導体ウエーハ１０を構成する機能層１２０に至らない位置（例えば、機能層１２０が積層されている基板１１０の表面１１０aから裏面１１０b側に１０μｍの位置）に設定されている。従って、切削ブレード５４３の外周縁（下端）を位置付けるZ座標は、半導体ウエーハ１０を構成する厚みが１０μmの機能層１２０の表面１２０aから基板１１０の裏面１１０b側に２０μｍの位置となる。このように、X軸方向位置に対応する高さ位置(H)およびX軸方向位置に対応する厚み(t)に基づいて、各分割予定ライン１２１に対応する表面のZ軸方向の高さ位置を算出(Z軸方向の高さ位置＝H−t)し、機能層１２０には至らない均一な厚み(h)を加算して切削ブレード５４３の外周縁（下端）を位置付けるZ座標を算出(Z座標＝H−t＋h)したならば、制御手段７は図７に示すように分割予定ライン１２１に対応する表面のX軸方向位置（X座標）に対応する切削ブレード５４３の外周縁（下端）を位置付けるZ座標(H−t＋h)に関する制御マップを各分割予定ライン１２１毎に作成し、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７３に格納する。

以上のようにして、高さ計測工程と厚み計測工程およびZ座標算出工程とからなる分割予定ライン１２１のX座標と高さのZ座標を記録する高さ記録工程を実施したならば、制御手段７は半導体ウエーハ１０を構成する基板１１０の裏面側から分割予定ライン１２１と対応する領域に切削ブレード５４３を位置付け、チャックテーブル３４と切削ブレード５４３とを相対的にX軸方向に加工送りすることにより、機能層１２０に至らない一部を残して切削溝を形成する切削溝形成工程を実施する。

切削溝形成工程を実施するには、制御手段７は上記計測手段６を作業領域から退避位置に移動するとともに、切削手段５を作業領域に位置付ける。そして制御手段７は、加工送り手段３５を作動して上記高さ記録工程が実施された半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル３４を作業領域の切削開始位置に移動する。このとき、図８の（ａ）で示すように半導体ウエーハ１０は切削すべき分割予定ライン１２１と対応する領域の一端（図８の（ａ）において左端）が切削ブレード５４３の直下より所定量右側に位置するように位置付けられる。

このようにしてチャックテーブル３４が作業領域の切削開始位置に位置付けられたならば、切削ブレード５４３を図８（ａ）において２点鎖線で示す待機位置から矢印Z１で示すように下方に切り込み送りし、図８の（ａ）において実線および図８の（c）において破線で示すように所定の切り込み送り位置に位置付ける。この切り込み送り位置は、上記高さ記録工程において算出されたZ座標(H−t＋h)（例えば、機能層１２０が積層されている基板１１０の表面１１０aから裏面１１０b側に１０μｍの位置、即ち、半導体ウエーハ１０を構成する厚みが１０μmの機能層１２０の表面１２０aから基板１１０の裏面１１０b側に２０μｍの位置）に設定されている。

次に、切削ブレード５４３を図８の（ａ）において矢印５４３aで示す方向に所定の回転速度で回転せしめ、チャックテーブル３４を図８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、チャックテーブル３４が図８の（ｂ）で示すように分割予定ライン１２１に対応する位置の他端（図８の（ｂ）において右端）が切削ブレード５４３の直下より所定量左側に位置するまで達したら、チャックテーブル３４の移動を停止する(切削溝形成工程)。この切削溝形成工程においては、制御手段７はX軸方向位置検出手段３６およびZ軸方向位置検出手段５６からの検出信号と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７３に格納された上記図７に示すZ座標(H−t＋h)に関する制御マップに基づいて、切り込み移動基台５２（切削ブレード５４３を備えたスピンドルユニット５４が装着されたスピンドルユニット支持部材５３を支持している）をZ軸方向に移動する切り込み送り手段５２０を制御する。

このように、X軸方向位置検出手段３６およびZ軸方向位置検出手段５６からの検出信号と上記図７に示すZ座標(H−t＋h)に関する制御マップに基づいて切り込み送り手段５２０を制御することにより、図８の（d）で示すように半導体ウエーハ１０の基板１１０には裏面１１０bから表面１１０a側に機能層１２０に至らない均一な厚み(h)を残存させた切削溝１１２が形成される(切削溝形成工程)。従って、図示の実施形態においては切削ブレード５４３の切り込み送り位置が半導体ウエーハ１０を構成する厚みが１０μmの機能層１２０の表面１２０aから基板１1０の裏面１１０b側に２０μｍの位置に設定されているので、基板１１０には裏面１１０bから表面１１０a側に厚みが１０μmの一部１１１を残して切削溝１１２が形成される。特に、上述した実施形態においては、上記高さ記録工程が上述したようにチャックテーブル３４に保持された状態で切削溝形成工程において切削ブレード５４３が位置付けられるX座標と同じX座標で実施されるので、ボールスクリュー機構からなる加工送り手段３５の構造上チャックテーブル３４が上下方向（Z軸方向）にヨーイングしたり、半導体ウエーハ１０を構成する基板１１０に積層された機能層１２０の表面１２０aに貼着された保護部材１１の厚みにバラツキがあっても、機能層１２０に至らない均一な厚みを残存させた一部１１１を残して切削溝１１２を形成することができる。

次に制御手段７は、切り込み送り手段５２０を作動して切削ブレード５４３を図８の（ｂ）において矢印Z2で示すように上昇させて２点鎖線で示す待機位置に位置付け、加工送り手段３５を作動してチャックテーブル３４を図８の（ｂ）において矢印Ｘ２で示す方向に移動して、図８の（ａ）に示す位置に戻す。そして制御手段７は、割り出し送り手段５１０を作動してチャックテーブル３４を紙面に垂直な方向（割り出し送り方向）に分割予定ライン１２１の間隔に相当する量だけ割り出し送りし、次に切削すべき分割予定ライン１２１に対応する領域を切削ブレード５４３と対応する位置に位置付ける。このようにして、次に切削すべき分割予定ライン１２１に対応する領域を切削ブレード５４３と対応する位置に位置付けたならば、上述した切削溝形成工程を実施する。

なお、上記分割溝形成工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
切削ブレード ：外径５２ｍｍ、厚み４０μｍ
切削ブレードの回転速度：３００００ｒｐｍ
切削送り速度 ：５０ｍｍ／秒

上述した切削溝形成工程を半導体ウエーハ１０に形成された全ての分割予定ライン１２１に対応する領域に実施する。

上述したように切削溝形成工程を実施したならば、半導体ウエーハ１０を構成する基板１１０には裏面１１０bから切削溝１１２の底に沿ってレーザー光線を照射し、分割予定ライン１２１に沿って分割するレーザー加工工程を実施する。このレーザー加工工程は、図９に示すレーザー加工装置８を用いて実施する。図９に示すレーザー加工装置８は、被加工物を保持するチャックテーブル８１と、該チャックテーブル８１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８２と、チャックテーブル８１上に保持された被加工物を撮像する撮像手段８３を具備している。チャックテーブル８１は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない加工送り手段によって図９において矢印Ｘで示す加工送り方向に移動せしめられるとともに、図示しない割り出し送り手段によって図９において矢印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８２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング８２１を含んでいる。ケーシング８２１内には図示しない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８２１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８２２が装着されている。なお、レーザー光線照射手段８２は、集光器８２２によって集光されるパルスレーザー光線の集光点位置を調整するための集光点位置調整手段（図示せず）を備えている。

上記レーザー光線照射手段８２を構成するケーシング８２１の先端部に装着された撮像手段８３は、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子（ＣＣＤ）等を備え、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８を用いて、半導体ウエーハ１０を構成する基板１１０には裏面１１０bから切削溝１１２の底に沿ってレーザー光線を照射し、分割予定ライン１２１に沿って分割するレーザー加工工程を実施するには、先ず、図９に示すレーザー加工装置８のチャックテーブル８１上に上述した切削溝形成工程が実施され半導体ウエーハ１０を構成する基板１１０に積層された機能層１２０の表面１２０aに貼着された保護部材１１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、保護部材１１を介して半導体ウエーハ１０をチャックテーブル８１上に保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル８１に保持された半導体ウエーハ１０は、基板１１０の裏面１１０bが上側となる。このようにして、半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル８１は、図示しない加工送り手段によって撮像手段８３の直下に位置付けられる。

チャックテーブル８１が撮像手段８３の直下に位置付けられると、撮像手段８３および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ１０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８３および図示しない制御手段は、半導体ウエーハ１０を構成する基板１１０の裏面１１０b側から所定方向に形成された切削溝１１２と、該切削溝１１２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８２の集光器８２２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（アライメント工程）。また、半導体ウエーハ１０に上記所定方向と直交する方向に形成された切削溝１１２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。

上述したアライメント工程を実施したならば、図１０で示すようにチャックテーブル８１をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段８２の集光器８２２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の切削溝１１２を集光器８２２の直下に位置付ける。このとき、図１０の（ａ）で示すように半導体ウエーハ１０は、切削溝１１２の一端(図１０の（ａ）において左端)が集光器８２２の直下に位置するように位置付けられる。そして、図１０の（c）に示すように集光器８２２から照射されるパルスレーザー光線LBの集光点Ｐを切削溝１１２の底面付近に合わせる。次に、レーザー光線照射手段８２の集光器８２２から基板１１０および機能層１２０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８１を図１０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１０の（ｂ）で示すように切削溝１１２の他端（図１０の（ｂ）において右端）が集光器８２２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８１の移動を停止する（レーザー加工工程）。

次に、チャックテーブル８１を紙面に垂直な方向（割り出し送り方向）に切削溝１１２の間隔だけ（分割予定ライン１２１の間隔に相当する）移動する。そして、レーザー光線照射手段８２の集光器８２２からパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル８１を図１０の（ｂ）において矢印Ｘ２で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめ、図１０の（ａ）に示す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８１の移動を停止する。

上述したレーザー加工工程を実施することにより、図１０の（d）に示すように半導体ウエーハ１０には上記切削溝形成工程において残存されている基板１１０の一部１１１および機能層１２０にレーザー加工溝１３０が形成される。この結果、上記切削溝形成工程において残存されている基板１１０の一部１１１および機能層１２０は、レーザー加工溝１３０によって破断される。このレーザー加工工程においては、上記切削溝形成工程において残存されている半導体ウエーハ１０を構成する基板１１０の一部１１１は均一な厚みに形成されているので、レーザー光線の照射によって機能層１２０が均一に破断されデバイスの品質が安定する。

なお、上記レーザー加工工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の波長 ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数 ：２００ｋＨｚ
出力 ：１．５W
集光スポット径 ：φ１０μｍ
加工送り速度 ：３００ｍｍ／秒
照射回数 ：１回

上述したように所定の分割予定ライン１２１に沿って上記レーザー加工工程を実施したら、チャックテーブル８１を矢印Ｙで示す方向に半導体ウエーハ１０に形成された分割予定ライン１２１の間隔だけ割り出し送りし（割り出し送り工程）、上記レーザー加工工程を遂行する。このようにして所定方向に形成された全ての分割予定ライン１２１に沿って上記レーザー加工工程を実施したならば、チャックテーブル８１を９０度回動せしめて、上記所定方向に形成された分割予定ライン１２１に対して直交する方向に延びる分割予定ライン１２１に沿って上記レーザー加工工程を実行する。

上述したレーザー加工工程において基板１１０の一部１１１および機能層１２０に形成されるレーザー加工溝１３０は切削溝１１２の幅より狭く、上記切削ブレード５４３の幅を超える幅のレーザー加工溝を形成する必要がないので、分割予定ライン１２１の幅を狭くすることができ、ウエーハに形成することができるデバイスの数を増大することができる。
また、機能層１２０の表面にSiO2、SiN等を含むパシベーション膜が形成されていても、レーザー加工工程において機能層１２０に分割予定ライン１２１に沿ってレーザー光線を照射すると、基板１１０の裏面側から形成された切削溝１１２にエネルギーが逃げるので、所謂アンダーカットの問題が解消する。

２：切削装置
３：チャックテーブル機構
３４：チャックテーブル
３５：加工送り手段
３６：X軸方向位置検出手段
５：切削手段
５２０：切り込み送り手段
５４：スピンドルユニット
５４３：切削ブレード
５５：Y軸方向位置検出手段
５６：Z軸方向位置検出手段
６：計測手段
６１０：Y軸方向送り手段
６２０：Z軸方向送り手段
６４２：高さ位置測定器
６４３：厚み測定器
７：制御手段
８：レーザー加工装置
８１：レーザー加工装置のチャックテーブル
８２：レーザー光線照射手段
８２２：集光器
１０：半導体ウエーハ
１１０：基板
１２０：機能層
１２１：分割予定ライン
１２２：デバイス
１１１：切削溝
１１２：レーザー加工溝
１１：保護部材

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分割予定ライン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エーハを、分割予定ラインに沿って分割するウエーハの加工方法であって、
   ウエーハを構成する機能層の表面に保護部材を貼着する保護部材貼着工程と、
   該保護部材貼着工程が実施されたウエーハの該保護部材側をチャックテーブルに保持し、基板の裏面側から分割予定ラインと対応する領域に切削ブレードを位置付け、チャックテーブルと切削ブレードとを相対的にＸ軸方向に加工送りすることにより、機能層に至らない一部を残して切削溝を形成する切削溝形成工程と、
   該切削溝形成工程が実施されたウエーハの裏面側から該切削溝の底に沿ってレーザー光線を照射し、分割予定ラインに沿って分割するレーザー加工工程と、を含み、
   該切削溝形成工程を実施する前に、該チャックテーブルをＸ軸方向に相対的に加工送りしつつ該チャックテーブルに保持されたウエーハの裏面側から分割予定ラインに対応する表面のＺ軸方向の高さ位置を検出し、分割予定ラインのＸ座標と高さのＺ座標を記録する高さ記録工程を実施し、
   該高さ記録工程は、高さ測定器によって該チャックテーブルに保持されたウエーハの裏面の高さ位置（Ｈ）を計測する高さ計測工程と、厚み計測器によってウエーハの厚み（ｔ）を計測する厚み計測工程と、該高さ位置（Ｈ）および該厚み（ｔ）とに基づいて分割予定ラインに対応する表面のＺ軸方向の高さ位置を算出（Ｚ軸方向の高さ位置＝Ｈ−ｔ）し、機能層には至らない均一な厚み（ｈ）を加算して切削ブレードの外周縁を位置付けるＺ座標を算出（Ｚ座標＝Ｈ−ｔ＋ｈ）するＺ座標算出工程とを含み、
   該切削溝形成工程は、該高さ記録工程において記憶されたＸ座標と高さのＺ座標とに基づいて切削ブレードをＺ軸方向に移動させて機能層に至らない均一な厚み（ｈ）を残存させる、
   ことを特徴とするウエーハの加工方法。
2. 該高さ記録工程は、該切削溝形成工程において切削ブレードが位置付けられるＸ座標と同じＸ座標で実施される、請求項１記載のウエーハの加工方法。

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