JP7370881B2 - ウエーハ加工方法、及びウエーハ加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウエーハを個々のチップに分割するウエーハ加工方法、及びウエーハを個々のチップに分割する分割起点を形成するウエーハ加工装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ、ＬＥＤ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは、レーザー加工装置によって個々のデバイスチップに分割されて携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

レーザー加工装置は、被加工物（ウエーハ）を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物に対して吸収性を有する波長のレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該保持手段と該レーザー光線照射手段とを相対的にＸ軸方向に加工送りするＸ軸送り手段と、該保持手段と該レーザー光線照射手段とを相対的にＸ軸方向と直交するＹ軸方向に加工送りするＹ軸送り手段と、を含み構成され、ウエーハの分割予定ラインに集光点を位置付けて照射してアブレーション加工を施して分割予定ラインに分割溝を形成して個々のデバイスチップに分割する（例えば特許文献１を参照）。

また、レーザー加工装置は、被加工物（ウエーハ）を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物に対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該保持手段と該レーザー光線照射手段とを相対的にＸ軸方向に加工送りするＸ軸送り手段と、該保持手段と該レーザー光線照射手段とを相対的にＸ軸方向と直交するＹ軸方向に加工送りするＹ軸送り手段と、を含み構成され、ウエーハの分割予定ラインの内部にレーザー光線の集光点を位置付けて照射し、分割予定ラインの内部に分割の起点となる改質層を形成して個々のデバイスチップに分割する（例えば特許文献２を参照）。

特開平１０－３０５４２０号公報 特開２０１２－２６０４号公報

しかし、レーザー光線の集光点を、ウエーハの分割すべき領域における適正な深さに位置付けるためには、予め分割すべき領域の上面高さを検出して記憶しておかなければならず、生産性が悪いという問題がある。

本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、分割すべき領域の上面高さを検出することなく、効率よくウエーハを個々のチップに分割することができるウエーハ加工方法、及びウエーハ加工装置を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、ウエーハを個々のチップに分割するウエーハ加工方法であって、保持手段にウエーハを保持する保持工程と、該保持手段に保持されたウエーハの上面からウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を分割すべき領域に照射して熱応力波を生成し、該熱応力波を分割すべき領域の内部に伝播させる熱応力波生成工程と、該熱応力波生成工程において生成された熱応力波がウエーハの材質に応じた音速で内部に伝播し分割起点を生成すべき深さ位置に達する時間に合わせてウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線をウエーハの上面から照射して該熱応力波の引っ張り応力でバンドギャップが狭くなった領域で該透過性を有する波長のパルスレーザー光線の吸収を生じさせて分割起点となる破砕層を形成する破砕層形成工程と、該破砕層を分割の起点としてウエーハを個々のチップに分割する分割工程と、を含み構成されるウエーハ加工方法が提供される。

また、本発明によれば、ウエーハを個々のチップに分割する分割起点を形成するウエーハ加工装置であって、ウエーハを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたウエーハの上面からウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を分割すべき領域に照射して熱応力波を生成し、該熱応力波を分割すべき領域の内部に伝播させる熱応力波生成手段と、該熱応力波生成手段によって生成された熱応力波がウエーハの材質に応じた音速で分割すべき領域の内部に伝播し分割起点を生成すべき深さ位置に達する時間に合わせてウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線をウエーハの上面から照射して該熱応力波の引っ張り応力でバンドギャップが狭くなった領域で該透過性を有する波長のパルスレーザー光線の吸収を生じさせて分割起点となる破砕層を形成する破砕層形成手段と、を含み構成されるウエーハ加工装置が提供される。

本発明のウエーハ加工方法は、保持手段にウエーハを保持する保持工程と、該保持手段に保持されたウエーハの上面からウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を分割すべき領域に照射して熱応力波を生成し、該熱応力波を分割すべき領域の内部に伝播させる熱応力波生成工程と、該熱応力波生成工程において生成された熱応力波がウエーハの材質に応じた音速で内部に伝播し分割起点を生成すべき深さ位置に達する時間に合わせてウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線をウエーハの上面から照射して該熱応力波の引っ張り応力でバンドギャップが狭くなった領域で該透過性を有する波長のパルスレーザー光線の吸収を生じさせて分割起点となる破砕層を形成する破砕層形成工程と、該破砕層を分割の起点としてウエーハを個々のチップに分割する分割工程と、を含み構成されていることにより、ウエーハの上面の高さを一々検出する必要がなく、ウエーハを構成する材質に応じた音速に基づき算出される伝播時間によって分割の起点となる破砕層を形成する位置を制御することができ、生産性が向上する。

また、本発明のウエーハ加工装置は、ウエーハを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたウエーハの上面からウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を分割すべき領域に照射して熱応力波を生成し、該熱応力波を分割すべき領域の内部に伝播させる熱応力波生成手段と、該熱応力波生成手段によって生成された熱応力波がウエーハの材質に応じた音速で分割すべき領域の内部に伝播し分割起点を生成すべき深さ位置に達する時間に合わせてウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線をウエーハの上面から照射して該熱応力波の引っ張り応力でバンドギャップが狭くなった領域で透過性を有する波長のパルスレーザー光線の吸収を生じさせて分割起点となる破砕層を形成する破砕層形成手段と、を含み構成されていることから、ウエーハの上面の高さを一々検出する構成を備える必要がなく、ウエーハを構成する材質に応じた音速に基づき算出される伝播時間によって分割の起点となる破砕層を形成する位置を制御することができ、生産性が向上する。

本実施形態におけるウエーハ加工装置の全体斜視図である。 （ａ）図１に示すウエーハ加工装置に配設されたレーザー光線照射手段の光学系を示すブロック図、（ｂ）熱応力波生成工程及び破砕層形成工程が実施される際のウエーハの一部を拡大して示す断面図である。 分割工程の実施態様を示す分割装置の側面図である。

以下、本発明に基づいて構成されるウエーハ加工方法、及び該ウエーハ加工方法を実施するのに好適なウエーハ加工装置に係る実施形態について添付図面を参照しながら、詳細に説明する。

図１には、本実施形態であるウエーハ加工装置２の全体斜視図が示されている。ウエーハ加工装置２は、基台３と、被加工物を保持する保持手段４と、追って詳述する熱応力波生成手段及び破砕層形成手段を含み構成されるレーザー光線照射手段６と、撮像手段７と、保持手段４を移動させる移動手段３０と、制御手段（図示は省略）とを備える。

保持手段４は、図中に矢印Ｘで示すＸ軸方向において移動自在に基台３に載置される矩形状のＸ軸方向可動板２１と、図中に矢印Ｙで示すＹ軸方向において移動自在にＸ軸方向可動板２１に載置される矩形状のＹ軸方向可動板２２と、Ｙ軸方向可動板２２の上面に固定された円筒状の支柱２３と、支柱２３の上端に固定された矩形状のカバー板２６とを含む。カバー板２６には長穴を通って上方に延びる円形状のチャックテーブル２５が配設されており、チャックテーブル２５は、図示しない回転駆動手段により回転可能に構成されている。チャックテーブル２５の上面を構成するＸ軸座標、及びＹ軸座標により規定される保持面２５ａは、多孔質材料から形成されて通気性を有し、支柱２３の内部を通る流路によって図示しない吸引手段に接続されている。チャックテーブル２５には、保護テープＴを介して被加工物を支持する環状のフレームＦを固定するためのクランプ２７も配設される。なお、本実施形態における被加工物は、例えば、図１に示すウエーハ１０である。ウエーハ１０は、厚さが１．０ｍｍであり、シリコン基板上にデバイス１２が分割予定ライン１４によって区画され表面１０ａに形成されている。ウエーハ１０は、表面１０ａを上方に向け、裏面１０ｂ側を下方に向けて保護テープＴに貼着されて、保護テープＴを介して環状のフレームＦによって保持される。

移動手段３０は、基台３上に配設され、保持手段４をＸ軸方向に加工送りするＸ軸方向送り手段３１と、Ｙ軸可動板２２をＹ軸方向に割り出し送りするＹ軸方向送り手段３２と、を備えている。Ｘ軸方向送り手段３１は、パルスモータ３３の回転運動を、ボールねじ３４を介して直線運動に変換してＸ軸方向可動板２１に伝達し、基台３上の案内レール３ａ、３ａに沿ってＸ軸方向可動板２１をＸ軸方向において進退させる。Ｙ軸方向送り手段３２は、パルスモータ３５の回転運動を、ボールねじ３６を介して直線運動に変換してＹ軸方向可動板２２に伝達し、Ｘ軸方向可動板２１上の案内レール２１ａ、２１ａに沿ってＹ軸方向可動板２２をＹ軸方向において進退させる。なお、図示は省略するが、Ｘ軸方向送り手段３１、Ｙ軸方向送り手段３２、及びチャックテーブル２５には、位置検出手段が配設されており、チャックテーブル２５のＸ軸座標、Ｙ軸座標、周方向の回転位置が正確に検出されて、その位置情報は、図示しない制御手段に送られる。そして、その位置情報に基づいて該制御手段から指示される指示信号により、Ｘ軸方向送り手段３１、Ｙ軸方向送り手段３２、及び図示しないチャックテーブル２５の回転駆動手段が駆動されて、基台３上の所望の位置にチャックテーブル２５を位置付けることができる。

図１に示すように、移動手段３０の側方には、枠体３７が立設される。枠体３７は、基台３上に配設される垂直壁部３７ａ、及び垂直壁部３７ａの上端部から水平方向に延びる水平壁部３７ｂと、を備えている。枠体３７の水平壁部３７ｂの内部には、レーザー光線照射手段６の光学系が収容されており、該光学系の一部を構成する集光器６７が水平壁部３７ｂの先端部下面に配設されている。

撮像手段７は、水平壁部３７ｂの先端下面であって、レーザー光線照射手段６の集光器６７とＸ軸方向に間隔をおいた位置に配設されている。撮像手段７には、必要に応じて、可視光線により撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）、被加工物に赤外線を照射する赤外線照射手段、赤外線照射手段により照射された赤外線を捕らえる光学系、該光学系が捕らえた赤外線に対応する電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等が含まれる。撮像手段７によって撮像された画像は、該制御手段に送られ、適宜表示手段（図示は省略）に表示される。

該制御手段は、コンピュータから構成され、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）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）とを含む。そして制御手段は、レーザー光線照射手段６、撮像手段７、移動手段３０等に電気的に接続され、各手段の作動を制御する。

図２（ａ）を参照しながら、ウエーハ加工装置２の水平壁部３７ｂに収容されるレーザー光線照射手段６の光学系について説明する。

図２（ａ）に示すレーザー光線照射手段６の光学系は、被加工物であるウエーハ１０に対して吸収性を有する波長の第一パルスレーザー光線ＰＬ１を生成する第一レーザー光線生成部６Ａと、ウエーハ１０に対して透過性を有する波長の第二パルスレーザー光線ＰＬ２を生成する第二レーザー光線生成部６Ｂと、第一レーザー光線生成部６Ａによって生成された第一パルスレーザー光線ＰＬ１、及び第二レーザー光線生成部６Ｂによって生成された第二パルスレーザー光線ＰＬ２を、保持手段４のチャックテーブル２５に保持されたウエーハ１０の上面（表面１０ａ）に導き照射するレーザー光線導入部６Ｃと、を備えている。なお、図２（ａ）では、説明の都合上、ウエーハ１０に貼着された保護テープＴ、及びフレームＦは省略されている。

本実施形態の第一レーザー光線生成部６Ａは、第一レーザー光線発振手段６１と、第一レーザー光線発振手段６１から照射された第一パルスレーザー光線ＰＬ１の光路を変更する反射ミラー６２とを備えている。第一レーザー光線発振手段６１は、ウエーハ１０を構成する材質（Ｓｉ）に対して吸収性を有する、例えば波長が３５５ｎｍの第一パルスレーザー光線ＰＬ１を発振する第一レーザー発振器６１１と、第一レーザー発振器６１１から発振された第一パルスレーザー光線ＰＬ１の出力を所望の出力に調整して該反射ミラー６２に向けて照射する第一アッテネータ６１２と、を備えている。

第二レーザー光線生成部６Ｂは、第二レーザー光線発振手段６３と、第二レーザー光線発振手段６３から照射された第二パルスレーザー光線ＰＬ２を、所望の時間だけ遅延させて照射する遅延手段６４と、を備えている。第二レーザー光線発振手段６３は、ウエーハ１０を構成する材質（Ｓｉ）に対して透過性を有する、例えば波長が１０６４ｎｍの第二パルスレーザー光線ＰＬ２を発振する第二レーザー発振器６３１と、第二レーザー発振器６３１から発振された第二パルスレーザー光線ＰＬ２の出力を調整して照射する第二アッテネータ６３２と、を備えている。第二レーザー発振器６３１は、上記した第一レーザー発振器６１１と同一の繰り返し周波数で作動するように設定され、第一パルスレーザー光線ＰＬ１と同期したタイミングで第二パルスレーザー光線ＰＬ２を照射する。第二レーザー発振器６３１から照射された第二パルスレーザー光線ＰＬ２を遅延させる遅延手段６４は、例えば、遅延させる時間に対応した長さの光ファイバー（図示は省略する）を経由して第二パルスレーザー光線ＰＬ２を出力することで実現される。

レーザー光線導入部６Ｃは、第一レーザー光線生成部６Ａの反射ミラー６２から導かれた第一パルスレーザー光線ＰＬ１を反射し、第二レーザー光線生成部６Ｂから導かれた第二パルスレーザー光線ＰＬ２を透過するダイクロイックミラー６５と、ダイクロイックミラー６５から導かれた光の光路を変更する反射ミラー６６と、導かれた光をチャックテーブル２５に保持されたウエーハ１０の表面１０ａの分割予定ライン１４の位置に集光して照射するｆθレンズ６７１を含む集光器６７と、を備えている。上記したダイクロイックミラー６５に導かれた第一パルスレーザー光線ＰＬ１、及び第二パルスレーザー光線ＰＬ２は、チャックテーブル２５上の同一の領域に照射される。

上記した第一レーザー光線生成部６Ａと、レーザー光線導入部６Ｃとにより、本発明の熱応力波生成手段Ｈ１が形成される。熱応力波生成手段Ｈ１は、保持手段４に保持されたウエーハ１０の上面に位置付けられた表面１０ａにウエーハ１０に対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線ＰＬ１を照射して熱応力波を生成し、該熱応力波をウエーハ１０の内部に伝播させる手段である。

また、上記した第二レーザー光線生成部６Ｂと、レーザー光線導入部６Ｃとにより、本発明の破砕層形成手段Ｈ２が形成される。破砕層形成手段Ｈ２は、熱応力波生成手段Ｈ１によってウエーハ１０の表面１０ａで生成された熱応力波が、ウエーハ１０の材質に応じた音速でウエーハ１０の内部で伝播し、ウエーハ１０の表面１０ａから分割起点を形成すべき深さ位置（例えばウエーハ１０の表面１０ａから０．５ｍｍの深さ）に達する所定時間に合わせて、ウエーハ１０に対して透過性を有する波長の第二パルスレーザー光線ＰＬ２をウエーハ１０の表面１０ａから照射して、該熱応力波の引っ張り応力でバンドギャップが狭くなった領域で第二パルスレーザー光線ＰＬ２の吸収を生じさせて破砕層を形成する手段である。

上記したウエーハ加工装置２を使用して実施可能なウエーハ１０からウエーハＷを生成するウエーハ生成方法の実施形態について、図２（ａ）、図２（ｂ）を参照しながら、より具体的に説明する。

ウエーハ１０を個々のチップに分割するに際し、まず、保持手段４にウエーハ１０を保持させる（保持工程）。より具体的には、保護テープＴを介して環状のフレームＦに支持されたウエーハ１０を用意し（図１を参照）、保護テープＴ側をチャックテーブル２５の保持面２５上に載置して、図示しない吸引手段を作動して、チャックテーブル２５に吸引保持された状態とする。

次いで、熱応力波生成工程、及び破砕層形成工程を実施する。この際、移動手段３０を作動して、ウエーハ１０を撮像手段７の下方に位置付け、撮像手段７によって、ウエーハ１０の表面１０ａを撮像することにより、分割すべき領域である分割予定ライン１４の位置を検出して適宜制御手段に記憶する（アライメント工程）。

該アライメント工程を実施したならば、ウエーハ１０を集光器６７の下方に移動して、アライメント工程において検出された情報に基づき、分割予定ライン１４をＸ軸方向に沿う方向にすると共に分割予定ライン１４において加工を開始すべき位置を、集光器６７の直下に位置付ける。

次いで、熱応力波生成手段Ｈ１を作動して、ウエーハ１０の材質（Ｓｉ：シリコン）に対して吸収性を有する波長３５５ｎｍの第一パルスレーザー光線ＰＬ１を生成し、レーザー光線導入部６Ｃを介して、ウエーハ１０の表面１０ａから分割すべき領域、すなわち分割予定ライン１４に照射する（熱応力波生成工程）。

上記した熱応力波生成工程において実施されるレーザー光線照射条件は、例えば、以下に示すとおりである。なお、熱応力波生成工程において、熱応力波生成手段Ｈ１の第一アッテネータ６１２によって調整される第一パルスレーザー光線ＰＬ１の平均出力は、第一パルスレーザー光線ＰＬ１がウエーハ１０に対して吸収性を有するレーザー光線で、且つウエーハ１０の表面１０ａにおいてアブレーションが生じない程度に低い出力に調整されている。
波長 ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数 ：５０ｋＨｚ
平均出力 ：１Ｗ
パルス幅 ：１００ｐｓ以下

上記した熱応力波生成工程によって、ウエーハ１０の表面１０ａに第一パルスレーザー光線ＰＬ１が照射されると、ウエーハ１０の表面１０ａが熱励起され、図２（ｂ）に示すように、該熱励起によって発生した熱応力波が、図中Ｎ１→Ｎ２で示すようにウエーハ１０の内部で伝播する。この熱応力波Ｎ１→Ｎ２のように伝播する速度は、ウエーハ１０を構成する材質（Ｓｉ）に応じた音速（９６２０ｍ／ｓ）である。このようにシリコン等の半導体を伝播する熱応力波は、短パルスの引っ張り応力波であり、引っ張り応力のかかった位置では、通常よりもバンドギャップが狭くなる。つまり、バンドギャップが狭い領域が表面１０ａから裏面１０ｂに向けて伝播していくことになる。そして、上記した熱応力波生成工程と共に実施される破砕層形成工程は、以下の如く実施される。

破砕層形成工程を実施する際には、破砕層形成手段Ｈ２を作動して、第二レーザー発振器６３１によってウエーハ１０を構成する材質（Ｓｉ：シリコン）に対して透過性を有する波長（１０６４ｎｍ）の第二パルスレーザー光線ＰＬ２を、第一レーザー発振器６１１と同期して、同一の繰り返し周波数（５０ｋＨｚ）で発振する。次いで、第二パルスレーザー光線ＰＬ２を第二アッテネータ６３２によって所定の出力に調整し、遅延手段６４によって第一パルスレーザー光線ＰＬ１に対して所定時間だけ遅延させて出力する。第二レーザー光線生成部６Ｂの遅延手段６４によって遅延される該所定時間とは、上記した熱応力波生成工程において、ウエーハ１０の表面１０ａにて生成された熱応力波が、ウエーハ１０の内部にて伝播する音速（９６２０ｍ／ｓ）で、分割起点を形成すべきウエーハ１０の深さ位置（０．５ｍｍ）に達する時間であり、本実施形態では、５２ｎｓである。この第二パルスレーザー光線ＰＬ２は、レーザー光線導入部６Ｃを介してウエーハ１０の表面１０ａの分割予定ライン１４上において第一パルスレーザー光線ＰＬ１が照射された領域に照射される。

上記した破砕層形成工程において実施されるレーザー光線照射条件は、例えば、以下に示すとおりである。
波長 ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数 ：５０ｋＨｚ
平均出力 ：１０Ｗ
パルス幅 ：１０ｎｓ

上記した熱応力波生成工程と、破砕層形成工程を実施する際、破砕層形成手段Ｈ２によって照射される第二パルスレーザー光線ＰＬ２が、第一パルスレーザー光線ＰＬ１に対して所定時間（５２ｎｓ）だけ遅延させられている。これにより、図２（ｂ）に示すように、第一パルスレーザー光線ＰＬ１がウエーハ１０の表面１０ａに照射されて熱応力波（Ｎ１～Ｎ２）が形成されてウエーハ１０を構成するＳｉに応じた音速（伝播速度）で伝播され、表面１０ａから分割起点を形成すべき領域の深さ位置となる０．５ｍｍの位置Ｐにバンドギャップが狭くなっている領域が形成され、その位置Ｐで第二パルスレーザー光線ＰＬ２が吸収される。この結果、ウエーハ１０の内部の位置Ｐに破壊的応力が加えられて局所的にウエーハ１０の内部を破砕して破砕層Ｓを形成する。

上記した熱応力波生成工程及び破砕層形成工程を実施する際には、移動手段３０も同時に作動して、チャックテーブル２５をＸ軸方向に加工送りして、図２（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向に沿って位置付けられた分割予定ライン１４に沿って所定の深さ（０．５ｍｍ）の位置に破砕層Ｓを形成する。このようにして破砕層Ｓを形成したならば、移動手段３０のＹ軸方向送り手段を作動してウエーハ１０を割出送りして、隣接する未加工の分割予定ライン１４を集光器６７の直下に位置付けて、上記した熱応力波生成工程及び破砕層形成工程を実施すると共にＸ軸方向送り手段３１を作動して、分割予定ライン１４の内部に上記と同様の破砕層Ｓを形成する。このようにして所定の方向に沿った全ての分割予定ライン１４の内部に破砕層Ｓを形成したならば、チャックテーブル２５を回転させる図示しない回転駆動手段を制御してチャックテーブル２５を９０度回転させて、先に破砕層Ｓを形成した分割予定ライン１４と直交する方向に形成されたすべての分割予定ライン１４の内部に破砕層Ｓを形成する。以上により、ウエーハ１０を個々のチップに分割する起点となる破砕層Ｓが、全ての分割予定ライン１４に沿って形成される。

上記した実施形態によれば、ウエーハ１０の上面を形成する表面１０ａに、ウエーハ１０に対して吸収性を有する波長の第一パルスレーザー光線ＰＬ１を照射して熱応力波を生成して伝播させ、該熱応力波が分割の起点を生成すべき深さ位置に達する伝播時間だけ遅延させた第二パルスレーザー光線ＰＬ２を照射するだけで、ウエーハ１０の上面（表面１０ａ）の高さを検出することなく、破砕層Ｓを形成する位置を制御することができる。

上記したように熱応力波生成工程及び破砕層形成工程が完了したならば、破砕層Ｓを起点としてウエーハ１０を個々のデバイスチップ１２’に分割すべく、分割工程を実施する。該分割工程は、公知の手段を採用し得るが、例えば、図３に示す分割装置７０を使用して実施することができる。

上記したように熱応力波生成工程及び破砕層形成工程によって分割予定ライン１４の内部に破砕層Ｓが形成されたウエーハ１０は、図３に示す分割装置７０に搬送される。分割装置７０は、昇降可能に構成された環状のフレーム保持部材７１と、その上面部にフレームＦを載置してフレームＦを保持するクランプ７２と、クランプ７２により保持されたフレームＦに装着されたウエーハ１０のデバイス１２どうしの間隔を拡張するための少なくとも上方が開口した円筒形状からなる拡張ドラム７３と、拡張ドラム７３を囲むように設置された複数のエアシリンダ７４ａ及びエアシリンダ７４ａから延びるピストンロッド７４ｂから構成される支持手段７４と、を備えている。

拡張ドラム７３は、フレームＦの内径よりも小さく、フレームＦに装着された保護テープＴに貼着されるウエーハ１０の外径よりも大きく設定されている。ここで、図３に示すように、分割装置７０は、フレーム保持部材７１を昇降させて、拡張ドラム７３の上面部が略同一の高さになる位置（点線で示す）と、拡張ドラム７３の上端部が、フレーム保持部材７１の上端部よりも相対的に高くなる位置（実線で示す）と、にすることができる。

上記したようにフレーム保持部材７１を下降させて、拡張ドラム７３の上端を、点線で示す位置から、実線で示す高い位置になるように相対的に変化させると、フレームＦに装着された保護テープＴは拡張ドラム７３の上端縁によって拡張させられる。ここで、ウエーハ１０には、分割予定ライン１４に沿って分割起点となる破砕層Ｓが形成されており、保護テープＴが拡張されてウエーハ１０に放射状に引張力（外力）が作用することで、図３に示すように、ウエーハ１０が、デバイスチップ１２’に分割される。このようにしてウエーハ１０が個々のデバイスチップ１２’に分割されたならば、図示しない適宜のピックアップ装置によってピックアップされる。

なお、上記した実施形態では、熱応力波生成工程及び破砕層形成工程を実施することによってウエーハ１０の分割予定ライン１４に沿って内部に分割起点となる破砕層Ｓを形成し、図３に示す分割装置７０を使用して分割工程を実施してウエーハ１０を個々のデバイスチップ１２’に分割した例を示したが、ウエーハ１０の厚みが薄い場合、或いは、破砕層形成手段Ｈ２の第二パルスレーザー光線ＰＬ２の出力を調整することにより、図３に示すような分割装置７０を使用するまでもなく、熱応力波生成工程及び破砕層形成工程を実施して分割予定ライン１４に沿って破砕層Ｓを形成することのみによって、ウエーハ１０が個々のデバイスチップ１２’に分割された状態とすることも可能である。すなわち、本発明のウエーハ加工方法には、熱応力波生成工程及び破砕層形成工程が、破砕層Ｓを分割の起点としてウエーハ１０を個々のデバイスチップ１２’に分割した状態とする分割工程を兼ねる場合も含まれる。

本発明は上記した実施形態に限定されない。例えば、上記した実施形態では、保持手段４にウエーハ１０を保持する際に、デバイス１２が形成された表面１０ａを上面として保持し、表面１０ａ側から第一パルスレーザー光線ＰＬ１、及び第二パルスレーザー光線ＰＬ２を照射して、分割予定ライン１４に沿って内部に破砕層Ｓを形成したが、ウエーハ１０の裏面１０ｂ側を上面として保持手段４に保持し、裏面１０ｂ側から第一パルスレーザー光線ＰＬ１、及び第二パルスレーザー光線ＰＬ２を照射して、ウエーハ１０の内部に破砕層Ｓを形成してもよい。その場合は、撮像手段７に赤外線ＣＣＤを配設して、裏面１０ｂ側から表面１０ａに形成された分割予定ライン１４の位置を検出して、加工位置を設定する。

また、上記した実施形態では、熱応力波生成手段Ｈ１と、破砕層形成手段Ｈ２とにおいて、レーザー光線導入部６Ｃを共有し、第一パルスレーザー光線ＰＬ１と第二パルスレーザー光線ＰＬ２とを同一の方向から照射したが、必ずしも同一の方向から照射する必要はなく、熱応力波生成手段Ｈ１、及び破砕層形成手段Ｈ２に対して別々のレーザー光線導入部を配設し、第一パルスレーザー光線ＰＬ１と、第二パルスレーザー光線ＰＬ２とを異なる角度から照射するようにしてもよい。

さらに、上記した実施形態では、ウエーハ１０の表面１０ａから深さ０．５ｍｍの位置で第二パルスレーザー光線ＰＬ２を吸収させて分割起点となる破砕層Ｓを形成したが、表面１０ａの近傍、例えば表面１０ａから０．１ｍｍの位置で第二パルスレーザー光線ＰＬ２を吸収させて破砕層Ｓを形成することで、表面１０ａにアブレーション加工の如く分割溝を形成することができる。また、上記した実施形態では、破砕層Ｓをウエーハ１０の内部に一層形成する例を示したが、複数の破砕層Ｓを上下方向に重ねて形成してもよい。その場合は、深い位置から上方（表面１０ａ）に向け順に破砕層Ｓを形成するとよい。

２：ウエーハ加工装置
３：基台
４：保持手段
２１：Ｘ軸方向可動板
２２：Ｙ軸方向可動板
２５：チャックテーブル
２５ａ：保持面
２７：クランプ
６Ａ：第一レーザー光線生成部
６１：第一レーザー光線発振手段
６１１：第一レーザー発振器
６１２：第一アッテネータ
６２：反射ミラー
６Ｂ：第二レーザー光線生成部
６３：第二レーザー光線発振手段
６３１：第二レーザー発振器
６３２：第二アッテネータ
６４：遅延手段
６Ｃ：レーザー光線導入部
６５：ダイクロイックミラー
６６：反射ミラー
６７：集光器
６７１：ｆθレンズ
７：撮像手段
１０：ウエーハ
１０ａ：表面
１０ｂ：裏面
１２：デバイス
１２’：デバイスチップ
１４：分割予定ライン
３０：移動手段
３１：Ｘ軸方向送り手段
３２：Ｙ軸方向送り手段
３７：枠体
３７ａ：垂直壁部
３７ｂ：水平壁部
７０：分割装置
７１：フレーム保持部材
７２：クランプ
７３：拡張ドラム
ＰＬ１：第一パルスレーザー光線
ＰＬ２：第二パルスレーザー光線
Ｓ：破砕層
Ｈ１：熱応力波生成手段
Ｈ２：破砕層形成手段

Claims (2)

1. ウエーハを個々のチップに分割するウエーハ加工方法であって、
   保持手段にウエーハを保持する保持工程と、
   該保持手段に保持されたウエーハの上面からウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を分割すべき領域に照射して熱応力波を生成し、該熱応力波を分割すべき領域の内部に伝播させる熱応力波生成工程と、
   該熱応力波生成工程において生成された熱応力波がウエーハの材質に応じた音速で内部に伝播し分割起点を生成すべき深さ位置に達する時間に合わせてウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線をウエーハの上面から照射して該熱応力波の引っ張り応力でバンドギャップが狭くなった領域で該透過性を有する波長のパルスレーザー光線の吸収を生じさせて分割起点となる破砕層を形成する破砕層形成工程と、
   該破砕層を分割の起点としてウエーハを個々のチップに分割する分割工程と、
   を含み構成されるウエーハ加工方法。
2. ウエーハを個々のチップに分割する分割起点を形成するウエーハ加工装置であって、
   ウエーハを保持する保持手段と、
   該保持手段に保持されたウエーハの上面からウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を分割すべき領域に照射して熱応力波を生成し、該熱応力波を分割すべき領域の内部に伝播させる熱応力波生成手段と、
   該熱応力波生成手段によって生成された熱応力波がウエーハの材質に応じた音速で分割すべき領域の内部に伝播し分割起点を生成すべき深さ位置に達する時間に合わせてウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線をウエーハの上面から照射して該熱応力波の引っ張り応力でバンドギャップが狭くなった領域で該透過性を有する波長のパルスレーザー光線の吸収を生じさせて分割起点となる破砕層を形成する破砕層形成手段と、
   を含み構成されるウエーハ加工装置。