JP2016162769A - ウエーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アブレーション加工によって形成されたレーザー加工溝の両側に形成されるバリを効果的に除去することができるウエーハの加工方法を提供する。
【解決手段】ウエーハ２に対して吸収性を有する波長のレーザー光線を照射してアブレーション加工を施し、分割予定ラインに沿って加工溝を形成することにより機能層を除去するアブレーション加工工程と、レーザー加工溝の両側に起立するバリを除去するバリ除去工程と、アブレーション加工工程が実施されたウエーハの機能層が除去された領域に沿って切削ブレードによって基板を切断することによりウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハ分割工程とを含み、バリ除去工程は、スピンナーテーブル５１１にウエーハを保持し、スピンナーテーブルを回転しつつスピンナーテーブルに保持されたウエーハに加圧流体をノズル５４１から噴射することによりバリを除去するバリ除去工程を実施する。
【選択図】図８

Description

本発明は、基板の表面に積層された機能層に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。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に形成された複数の分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の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ＳｉＯ_２、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に沿って機能層に対して吸収性を有する波長のレーザー光線を照射してアブレーション加工を施すことにより、分割予定ラインに沿ってレーザー加工溝を形成して機能層を分断し、このレーザー加工溝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２００９−２１４７６号公報

而して、アブレーション加工によって半導体ウエーハを構成する機能層に形成された分割予定ラインに沿ってレーザー加工溝を形成すると、分割予定ラインに配設されたTEG（テスト・エレメント・グループ)と呼ばれる金属膜や低誘電率絶縁体が溶融してレーザー加工溝の両側にバリが轍のように起立して形成され、個々のデバイスに分割した際にデバイスの外周に起立したバリが残存してデバイスの品質を低下させるという問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、アブレーション加工によって形成されたレーザー加工溝の両側に起立して形成されたバリを効果的に除去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の加工方法であって、
ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射してアブレーション加工を施し、分割予定ラインに沿って機能層にレーザー加工溝を形成することにより機能層を除去するアブレーション加工工程と、
該アブレーション加工工程において形成されたレーザー加工溝の両側に起立するバリを除去するバリ除去工程と、
該アブレーション加工工程が実施されたウエーハの機能層が除去された領域に沿って切削ブレードによって基板を切断することによりウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハ分割工程と、を含み、
該バリ除去工程は、スピンナーテーブルにウエーハを保持し、該スピンナーテーブルを回転しつつスピンナーテーブルに保持されたウエーハに加圧流体をノズルから噴射することにより、該アブレーション加工工程において形成されたレーザー加工溝の両側に起立するバリを除去するバリ除去工程を実施する、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。

上記バリ除去工程においては、加圧気体によって水を加圧してミストをノズルから噴射する。
また、バリ除去工程においては、加圧水をノズルから噴射する。
上記アブレーション加工工程を実施する前に、ウエーハの表面に水溶性樹脂を被覆して保護膜を形成する保護膜形成工程を実施することが望ましい。

本発明によるウエーハの加工方法は、ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射してアブレーション加工を施し、分割予定ラインに沿って機能層にレーザー加工溝を形成することにより機能層を除去するアブレーション加工工程と、アブレーション加工工程において形成されたレーザー加工溝の両側に起立するバリを除去するバリ除去工程と、アブレーション加工工程が実施されたウエーハの機能層が除去された領域に沿って切削ブレードによって基板を切断することによりウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハ分割工程とを含み、バリ除去工程は、スピンナーテーブルにウエーハを保持し、スピンナーテーブルを回転しつつスピンナーテーブルに保持されたウエーハに加圧流体をノズルから噴射することにより、アブレーション加工工程において形成されたレーザー加工溝の両側に起立するバリを除去するバリ除去工程を実施するので、デバイスに損傷を与えることなく分割予定ラインに沿って形成されたレーザー加工溝の両側に起立して形成されているバリを効果的に除去することができる。

ウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図および要部拡大断面図。 図１に示す半導体ウエーハを環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に貼着した状態を示す斜視図。 本発明によるウエーハの加工方法における保護膜形成工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるアブレーション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アブレーション加工工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるアブレーション加工工程が実施された半導体ウエーハの要部を拡大して示す断面図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるバリ除去工程を実施するためのバリ除去装置の一部を破断して示す斜視図。 図７に示すバリ除去装置のスピンナーテーブルを被加工物搬入・搬出位置と作業位置に位置付けた状態を示す説明図。 図７に示すバリ除去装置の加圧流体噴射機構を構成するノズルの断面図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるバリ除去工程が実施された半導体ウエーハの要部を拡大して示す断面図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるウエーハ分割工程を実施するための切削装置の要部斜視図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるウエーハ分割工程の説明図。

以下、本発明によるウエーハの加工方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

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加工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２は、シリコン等の基板２０の表面２０aに絶縁膜と回路を形成する機能膜が積層された機能層２１が形成されており、この機能層２１に格子状に形成された複数の分割予定ライン２２によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス２３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２１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。また、分割予定ライン２２の表面には、図１の(a)および(b)には記載していないがTEG（テスト・エレメント・グループ)と呼ばれる金属膜が配設されている。

上述した半導体ウエーハ２の分割予定ライン２２に沿ってアブレーション加工するためには、先ず、半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面にダイシングテープを貼着し該ダイシングテープの外周部を環状のフレームによって支持するウエーハ支持工程を実施する。即ち、図２に示すように、環状のフレームFの内側開口部を覆うように外周部が装着されたダイシングテープTの表面に半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面２０bを貼着する。従って、ダイシングテープTの表面に貼着された半導体ウエーハ２は、機能層２１の表面２１aが上側となる。

次に、ウエーハの表面に水溶性樹脂を被覆して保護膜を形成する保護膜形成工程を実施する。この保護膜形成工程は、図３の(a)に示す保護膜被覆装置３を用いて実施する。即ち、保護膜被覆装置３のスピンナーテーブル３１上に上記半導体ウエーハ２をダイシングテープTを介して載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、スピンナーテーブル３１上にダイシングテープTを介して半導体ウエーハ２を吸引保持する。従って、スピンナーテーブル３１上にダイシングテープTを介して保持された半導体ウエーハ２は、機能層２１の表面２１aが上側となる。なお、環状のフレームFは、スピンナーテーブル３１に配設された図示しないクランプによって固定される。そして、スピンナーテーブル３１の上方に配設された樹脂液供給手段３２の樹脂供給ノズル３２１から半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面２１a(加工面)における中央部に所定量の水溶性液状樹脂３０を滴下する。水溶性液状樹脂としては、例えばPVA(Poly Vinyl Alcohol)、ＰＥＧ（Poly Ethylene Glycol）、PEO(Poly Ethylene Oxide)を用いることができる。なお、水溶性液状樹脂３０の供給量は、例えば直径が２００mmのウエーハの場合、１０〜２０ミリリットル(ml)程度でよい。

このようにして、半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面２１a(加工面)における中央領域へ所定量の水溶性液状樹脂３０を滴下したならば、図３の(b)に示すようにスピンナーテーブル３１を矢印３１aで示す方向に例えば１００rpmで５秒間程度回転する。この結果、半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面２１a(加工面)における中央領域に滴下された水溶性液状樹脂３０は、遠心力の作用で外周に向けて流動し機能層２１の表面２１a(加工面)の全面に拡散せしめられ、機能層２１の表面２１a(加工面)には、図３の(b)および(c)に示すように厚さが０．２〜１０μmの水溶性樹脂からなる保護膜３００が形成される（保護膜形成工程）。この水溶性樹脂からなる保護膜３００の厚みは、水溶性液状樹脂３０の供給量、スピンナーテーブル３１の回転速度および回転時間によって調整することができる。

上述した保護膜形成工程を実施したならば、半導体ウエーハ２に対して吸収性を有する波長のレーザー光線を分割予定ライン２２に沿って照射してアブレーション加工を施し、分割予定ライン２２に沿って機能層にレーザー加工溝を形成することにより機能層を除去するアブレーション加工工程を実施する。このアブレーション加工工程は、図４に示すレーザー加工装置４を用いて実施する。図４に示すレーザー加工装置４は、被加工物を保持するチャックテーブル４１と、該チャックテーブル４１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４２と、チャックテーブル４１上に保持された被加工物を撮像する撮像手段４３を具備している。チャックテーブル４１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４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４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４２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング４２１を含んでいる。ケーシング４２１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４２１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４２２が装着されている。なお、レーザー光線照射手段４２は、集光器４２２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４２を構成するケーシング４２１の先端部に装着された撮像手段４３は、図示の実施形態においては可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成されており、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４を用いて、ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射してアブレーション加工を施すことによりレーザー加工溝を形成するアブレーション加工工程を実施するには、先ず、図４に示すようにレーザー加工装置４のチャックテーブル４１上に半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面に貼着されたダイシングテープT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、チャックテーブル４１上にダイシングテープTを介して半導体ウエーハ２を吸引保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル４１上にダイシングテープTを介して保持された半導体ウエーハ２は、機能層２１の表面２１aに被覆されている保護膜３００が上側となる。なお、図４においてはダイシングテープTが装着された環状のフレームFを省いて示しているが、環状のフレームFはチャックテーブル４１に配設された図示しないクランプによって固定される。このようにして、半導体ウエーハ２を吸引保持したチャックテーブル４１は、図示しない加工送り手段によって撮像手段４３の直下に位置付けられる。

チャックテーブル４１が撮像手段４３の直下に位置付けられると、撮像手段４３および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ２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４３および図示しない制御手段は、半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面２１aに形成された分割予定ライン２２と、該分割予定ライン２２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４２の集光器４２２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２に上記所定方向と直交する方向に形成された分割予定ライン２２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。このとき、半導体ウエーハ２の分割予定ライン２２が形成されている機能層２１の表面２１aには水溶性樹脂からなる保護膜３００が形成されているが、保護膜３００が透明でない場合は赤外線で撮像して表面からアライメントすることができる。

上述したアライメント工程を実施したならば、図４で示すようにチャックテーブル４１をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段４２の集光器４２２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、図５の(a)で示すように半導体ウエーハ２に形成された所定の分割予定ライン２２の一端(図５の(a)において左端)が集光器４２２の直下に位置するように位置付ける。このとき、分割予定ライン２２の幅方向中央から一方の側に例えば２０μｍの位置が集光器４２２の直下に位置するように位置付ける。そして、集光器４２２から照射されるパルスレーザー光線LBの集光点Ｐを分割予定ライン２２における機能層２１の表面（上面）付近に位置付ける。次に、レーザー光線照射手段４２の集光器４２２から半導体ウエーハ２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４１を図５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５の(b)で示すように分割予定ライン２２の他端（図５の(b)において右端）が集光器４２２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４１の移動を停止する。

次に、チャックテーブル４１を紙面に垂直な方向（割り出し送り方向）に例えば４０μｍ移動する。この結果、分割予定ライン２２の幅方向中央から他方の側に２０μｍの位置が集光器４２２の直下に位置付けられることになる。そして、図５の(c)に示すようにレーザー光線照射手段４２の集光器４２２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４１を矢印Ｘ２で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめ、図５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４１の移動を停止する。この結果、半導体ウエーハ２には図５の(d)に示すように分割予定ライン２２に沿って機能層２１の厚さより深い、即ち基板２０に至る２条のレーザー加工溝２４、２４が形成され、機能層２１はレーザー加工溝２４によって分断され除去される（アブレーション加工工程）。なお、分割予定ライン２２に沿って形成されたレーザー加工溝２４、２４の両側には、図５の(d)に示すように機能層２１を形成する低誘電率絶縁体や分割予定ラインに形成されたTEG（テスト・エレメント・グループ)と呼ばれる金属層が溶融し再固化したバリ２５が起立して形成される。このバリ２５の高さは、５〜１０μｍである。また、アブレーション加工工程を実施することにより飛散するデブリも発生するが、図示の実施形態においては機能層２１の表面に保護膜３００が被覆されているので、飛散するデブリは保護膜３００によって遮断され、デバイスに付着することはない。

上述したアブレーション加工工程を半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面２１aに所定方向に形成された全ての分割予定ライン２２に沿って実施する。そして、所定方向に形成された全ての分割予定ライン２２に沿ってアブレーション加工工程を実施したならば、チャックテーブル４１を９０度回動して、所定方向と直交する方向に形成された全ての分割予定ライン２２に沿って上記アブレーション加工工程を実施する。

なお、上記アブレーション加工工程は、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
平均出力 ：１〜１０Ｗ
繰り返し周波数 ：１０〜２００ｋＨｚ
集光スポット径 ：φ５〜５０μｍ
加工送り速度 ：５０〜６００ｍｍ／秒

上述したアブレーション加工工程において、他の実施形態としてレーザー光線を照射する集光器による集光スポット径を例えばφ５０μｍとすることにより、分割予定ライン２２の中心に沿って照射することで、図６に示すように半導体ウエーハ２には図６に示すように分割予定ライン２２に沿って機能層２１の厚さより深い、即ち基板２０に至る幅が５０μｍのレーザー加工溝２４aが形成され、機能層２１はレーザー加工溝２４aによって分断され除去される。この場合においても分割予定ライン２２に沿って形成されたレーザー加工溝２４aの両側には、図６に示すように機能層２１を形成する低誘電率絶縁体や分割予定ラインに配設されたTEG（テスト・エレメント・グループ)と呼ばれる金属膜が溶融し再固化したバリ２５が起立して形成される。

上述したアブレーション加工工程を実施したならば、アブレーション加工工程において形成されたレーザー加工溝の両側に起立するバリを除去するバリ除去工程を実施する。このバリ除去工程は、図７乃至図９に示すバリ除去装置５を用いて実施する。図７乃至図９に示すバリ除去装置５は、スピンナーテーブルユニット５１と、該スピンナーテーブルユニット５１を包囲して配設された水受け手段５２を具備している。スピンナーテーブルユニット５１は、スピンナーテーブル５１１と、該スピンナーテーブル５１１を回転駆動する電動モータ５１２と、該電動モータ５１２を上下方向に移動可能に支持する支持手段５１３を具備している。スピンナーテーブル５１１は多孔性材料から形成された吸着チャック５１１ａを具備しており、この吸着チャック５１１ａが図示しない吸引手段に連通されている。従って、スピンナーテーブル５１１は、吸着チャック５１１ａに被加工物であるウエーハを載置し図示しない吸引手段により負圧を作用せしめることにより吸着チャック５１１ａ上にウエーハを保持する。電動モータ５１２は、その駆動軸５１２ａの上端に上記スピンナーテーブル５１１を連結する。上記支持手段７１３は、複数本（図示の実施形態においては３本）の支持脚５１３ａと、該支持脚５１３ａをそれぞれ連結し電動モータ５１２に取り付けられた複数本（図示の実施形態においては３本）のエアシリンダ５１３ｂとからなっている。このように構成された支持機構５１３は、エアシリンダ５１３ｂを作動することにより、電動モータ５１２およびスピンナーテーブル５１１を図８の(a)に示す上方位置である被加工物搬入・搬出位置と、図８の(b)に示す下方位置である作業位置に位置付ける。

上記水受け手段５２は、水受け容器５２１と、該水受け容器５２１を支持する３本（図２には２本が示されている）の支持脚５２２と、上記電動モータ５１２の駆動軸５１２ａに装着されたカバー部材５２３とを具備している。水受け容器５２１は、図８の(a)および図８の(b)に示すように円筒状の外側壁５２１ａと底壁５２１ｂと内側壁５２１ｃとからなっている。底壁５２１ｂの中央部には上記電動モータ５１２の駆動軸５１２ａが挿通する穴５２１ｄが設けられおり、この穴５２１ｄの周縁から上方に突出する内側壁５２１ｃが形成されている。また、図７に示すように底壁５２１ｂには排水口５２１ｅが設けられており、この排水口５２１ｅにドレンホース５２４が接続されている。上記カバー部材５２３は、円盤状に形成されており、その外周縁から下方に突出するカバー部５２３ａを備えておる。このように構成されたカバー部材５２３は、電動モータ５１２およびスピンナーテーブル５１１が図８の(b)に示す作業位置に位置付けられると、カバー部５２３ａが上記水受け容器５２１を構成する内側壁５２１ｃの外側に隙間をもって重合するように位置付けられる。

図示のバリ除去装置５は、上記スピンナーテーブル５１１に保持されたウエーハの上面に加圧流体を噴射する加圧流体噴射機構５４を具備している。加圧流体噴射機構５４は、図８の(a)および図８の(b)に示すようにスピンナーテーブル５１１に保持されたウエーハの上面に向けて加圧流体を噴射するノズル５４１と、該５ノズル５４１を揺動せしめる正転・逆転可能な電動モータ５４２と、該ノズル５４１に圧力気体を供給する圧力気体供給手段５４３と、ノズル５４１に水を供給する水供給手段５４４とからなっている。ノズル５４１は、水平に延び先端部が下方に屈曲されたノズル部５４１ａと、該ノズル部５４１ａの基端から下方に延びる支持部５４１ｂとからなっており、支持部５４１ｂが上記水受け容器５２１を構成する底壁５２１ｂに設けられた図示しない挿通穴を挿通して配設され圧力気体供給手段５４３に接続されている。なお、ノズル５４１におけるノズル部５４１ａには、図９に示すように下端部に形成された噴口５４１cと、該噴口５４１cに連通する気体通路５４１ｄと、噴口５４１ｃに連通する水通路５４１eが設けられている。このように構成されたノズル５４１は、気体通路５４１ｄが圧力気体供給手段５４３に接続され、水通路５４１eが水供給手段５４４にそれぞれ接続される。なお、圧力気体供給手段５４３は０．３MPaのエアーを供給し、水供給手段５４４は０．２MPaの純水を供給する。

図示のバリ除去装置５は、スピンナーテーブル５１１に保持されたウエーハの上面に乾燥エアーを吹き付ける乾燥エアー噴射機構５５を具備している。乾燥エアー噴射機構５５は、スピンナーテーブル５１１に保持されたウエーハの上面に向けて乾燥エアーを噴射するエアー噴射ノズル５５１と、該エアー噴射ノズル５５１を揺動せしめる正転・逆転可能な電動モータ５５２を備えており、該エアー噴射ノズル５５１がエアー供給手段５５３（図図８の(a)および図８の(b)参照）に接続されている。エアー噴射ノズル５５１は、水平に延び先端部が下方に屈曲されたノズル部５５１ａと、該ノズル部５５１ａの基端から下方に延びる支持部５５１ｂとからなっており、支持部５５１ｂが上記水受け容器５２１を構成する底壁５２１ｂに設けられた図示しない挿通穴を挿通して配設されエアー供給手段５５３に接続されている。なお、エアー供給手段５５３は、０．３MPaのエアーを供給する。

上述したバリ除去装置５を用いて上記バリ除去工程を実施するには、スピンナーテーブル５１１の吸着チャック５１１ａ上に上記アブレーション加工工程が実施された半導体ウエーハ２が貼着されたダイシングテープT側を載置する。なお、以下の実施形態においては、分割予定ライン２１１に沿って形成されたレーザー加工溝として図５の(c)に示す２条のレーザー加工溝２４、２４が設けられた半導体ウエーハ２によって説明する。上述したようにスピンナーテーブル５１１上に半導体ウエーハ２が貼着されたダイシングテープT側を載置したならば、図示しない吸引手段を作動することにより、ダイシングテープTを介して半導体ウエーハ２をスピンナーテーブル５１１上に吸引保持する（ウエーハ保持工程）。従って、スピンナーテーブル５１１に保持された半導体ウエーハ２は、分割予定ライン２２に沿って形成された２条のレーザー加工溝２４、２４が上側となる。このとき加圧流体噴射機構５４のノズル５４１および乾燥エアー噴射機構５５のエアー噴射ノズル５５１は、図7および図８の(a)に示すように保持テーブル７１１の上方から離隔した待機位置に位置付けられている。なお、ダイシングテープTが装着された環状のフレームFは、スピンナーテーブル５１１に配設された図示しないフレーム保持手段に保持される。

上述したようにアブレーション加工工程が実施された半導体ウエーハ２がバリ除去装置５のスピンナーテーブル５１１上に保持されたならば、半導体ウエーハ２の分割予定ライン２２に沿って形成されたレーザー加工溝２４、２４の両側に起立するバリ２５を除去するバリ除去工程を実施する。即ち、スピンナーテーブル５１１を図８の(b)に示す作業位置に位置付けるとともに、加圧流体噴射機構５４の電動モータ５４２を駆動してノズル５４１のノズル部５４１ａの噴射口５４１cをスピンナーテーブル５１１上に保持された半導体ウエーハWの中心部上方に位置付ける。そして、スピンナーテーブル５１１を例えば１００〜１０００ｒｐｍの回転速度で回転しつつ加圧流体噴射手段５４の圧力気体供給手段５４３および水供給手段５４４を作動してノズル５４１のノズル部５４１ａの噴射口５４１cから加圧気体によって水を加圧したミストを噴射する。このとき、電動モータ５４２が駆動してノズル５４１の噴射口５４１cから噴射された加圧気体によって水を加圧したミストがスピンナーテーブル５１１に保持された半導体ウエーハWの中心に当たる位置から外周部に当たる位置までの所要角度範囲で揺動せしめられる。この結果、デバイス２３に損傷を与えることなく分割予定ライン２２に沿って形成された２条のレーザー加工溝２４、２４の両側に起立して形成されている低誘電率絶縁体や分割予定ラインに形成されたTEG（テスト・エレメント・グループ)と呼ばれる金属膜が溶融再固化した比較的脆いバリ２５（図５の(d)参照）が効果的に除去される（バリ除去工程）。なお、図示の実施形態においては、上記アブレーション加工工程を実施する前に半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面２１aに水溶性樹脂からなる保護膜３００が被覆されているので、ノズル５４１から加圧気体によって水を加圧したミストを噴射することにより図１０に示すように保護膜３００も容易に除去することができる。

上述したバリ除去工程を実施したならば、乾燥工程を実行する。即ち、加圧流体噴射機構５４のノズル５４１を図８の(b)に示すスピンナーテーブル５１１の上方から離隔した待機位置に位置付けるとともに、乾燥エアー噴射機構７５のエアー噴射ノズル５５１を構成するノズル部７５１ａの噴射口をスピンナーテーブル５１１上に保持された半導体ウエーハWの中心部上方に位置付ける。そして、スピンナーテーブル５１１を例えば３０００ｒｐｍの回転速度で回転しつつエアー供給手段５５３を作動してエアー噴射ノズル５５１のノズル部５５１ａの噴射口からエアーを噴射する。ノズル部５５１ａの噴射口からエアーを例えば１５秒程度噴射する。このとき、エアー噴射ノズル５５１をノズル部５５１ａの噴射口から噴射されたエアーがスピンナーテーブル５１１に保持された半導体ウエーハWの中心に当たる位置から外周部に当たる位置までの所要角度範囲で揺動せしめられる。この結果、半導体ウエーハWの上面がスピン乾燥される。

上述した乾燥工程が終了したら、スピンナーテーブル５１１の回転を停止するとともに、乾燥エアー噴射機構５５のエアー噴射ノズル５５１を図８の(b)に示すスピンナーテーブル５１１の上方から離隔した待機位置に位置付ける。そして、スピンナーテーブル５１１を図８の(a)に示す被加工物搬入・搬出位置に位置付けるとともに、スピンナーテーブル５１１に保持されている半導体ウエーハWの吸引保持を解除する。次に、上述したように洗浄およびスピン乾燥された半導体ウエーハWは、図示しない被加工物搬送手段によって次工程に搬送される。

上述したようにバリ除去工程および乾燥工程を実施したならば、半導体ウエーハ２の機能層２１が除去された領域に沿って切削ブレードによって基板２０を切断することにより半導体ウエーハ２を個々のデバイスに分割するウエーハ分割工程を実施する。このウエーハ分割工程は、図示の実施形態においては図１１に示す切削装置６を用いて実施する。図１１に示す切削装置６は、被加工物を保持するチャックテーブル６１と、該チャックテーブル６１に保持された被加工物を切削する切削手段６２と、該チャックテーブル６１に保持された被加工物を撮像する撮像手段６３を具備している。チャックテーブル６１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１１において矢印Ｘで示す加工送り方向(X軸方向)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なっている。

上記切削手段６２は、実質上水平に配置されたスピンドルハウジング６２１と、該スピンドルハウジング６２１に回転自在に支持された回転スピンドル６２２と、該回転スピンドル６２２の先端部に装着された切削ブレード６２３を含んでおり、回転スピンドル６２２がスピンドルハウジング６２１内に配設された図示しないサーボモータによって矢印６２３aで示す方向に回転せしめられるようになっている。切削ブレード６２３は、アルミニウム等の金属材によって形成された円盤状の基台６２４と、該基台６２４の側面外周部に装着された環状の切れ刃６２５とからなっている。環状の切れ刃６２５は、基台６２４の側面外周部に粒径が３〜４μｍのダイヤモンド砥粒をニッケルメッキで固めた電鋳ブレードからなっており、図示の実施形態においては厚みが４０μｍで外径が５２mmに形成されている。

上記撮像手段６３は、スピンドルハウジング６２１の先端部に装着されており、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。

上述した切削装置６を用いてウエーハ分割工程を実施するには、図１１に示すようにチャックテーブル６１上に上記アブレーション加工工程が実施された半導体ウエーハ２が貼着されたダイシングテープT側を載置する。このようにチャックテーブル６１上に半導体ウエーハ２が貼着されたダイシングテープT側を載置したならば、図示しない吸引手段を作動することにより、ダイシングテープTを介して半導体ウエーハ２をチャックテーブル６１上に吸引保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル６１に保持された半導体ウエーハ２は、分割予定ライン２２に沿って形成された２条のレーザー加工溝２４、２４が上側となる。なお、図１１においてはダイシングテープTが装着された環状のフレームFを省いて示しているが、環状のフレームFはチャックテーブル６１に配設された適宜のフレーム保持手段に保持される。このようにして、半導体ウエーハ２を吸引保持したチャックテーブル６１は、図示しない加工送り手段によって撮像手段６３の直下に位置付けられる。

チャックテーブル６１が撮像手段６３の直下に位置付けられると、撮像手段６３および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ２の切削すべき領域を検出するアライメント工程を実施する。このアライメント工程においては、上記アブレーション加工工程によって半導体ウエーハ２の分割予定ライン２２に沿って形成された２条のレーザー加工溝２４、２４を撮像手段６３によって撮像して実行する。即ち、撮像手段６３および図示しない制御手段は、半導体ウエーハ２の所定方向に形成されている分割予定ライン２２に沿って形成された２条のレーザー加工溝２４、２４が加工送り方向(X軸方向)と平行か否かのアライメントを遂行する（アライメント工程）。もし、半導体ウエーハ２の所定方向に形成されている分割予定ライン２２に沿って形成された２条のレーザー加工溝２４、２４が加工送り方向(X軸方向)と平行でない場合には、チャックテーブル６１を回動して２条のレーザー加工溝２４、２４が加工送り方向(X軸方向)と平行になるように調整する。また、半導体ウエーハ２に上記所定方向と直交する方向に形成された２条のレーザー加工溝２４、２４に対しても、同様に切削ブレード６２３によって切削する切削領域のアライメントが遂行される。

以上のようにしてチャックテーブル６１上に保持されている半導体ウエーハ２の分割予定ライン２２に沿って形成された２条のレーザー加工溝２４、２４を検出し、切削領域のアライメントが行われたならば、半導体ウエーハ２を保持したチャックテーブル６１を切削領域の切削開始位置に移動する。このとき、図１２の(a)で示すように半導体ウエーハ２は切削すべき分割予定ライン２２に沿って形成された２条のレーザー加工溝２４、２４の中間部の一端（図１２の(a)において左端）が切削ブレード５２３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。

このようにして切削装置６のチャックテーブル６１上に保持された半導体ウエーハ２が切削加工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６２３を図１２の(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１２の(a)において実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、図１２の(a)および図１２の(c)に示すように切削ブレード５２３の下端が半導体ウエーハ２の裏面に貼着されたダイシングテープTに達する位置に設定されている。

次に、切削ブレード６２３を図１２の(a)において矢印６２３a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６１を図１２の(a)において矢印Ｘ１で示す方向に所定の切削送り速度で移動せしめる。そして、チャックテーブル６１が図１２の(b)で示すように２条のレーザー加工溝２４、２４の中間部の他端（図１２の(b)において右端）が切削ブレード６２３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６１の移動を停止する。この結果、図１２の(d)で示すように半導体ウエーハ２の基板２０は分割予定ライン２２に形成された２条のレーザー加工溝２４、２４に挟まれた領域の裏面に達する切削溝２６が形成され切断される(ウエーハ分割工程)。

次に、切削ブレード６２３を図１２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、チャックテーブル６１を図１２の(b)において矢印Ｘ２で示す方向に移動して、図１２の(a)に示す位置に戻す。そして、チャックテーブル６１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２２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２２に沿って形成された２条のレーザー加工溝２４、２４の中間部を切削ブレード６２３と対応する位置に位置付ける。このようにして、次の分割予定ライン２２に沿って形成された２条のレーザー加工溝２４、２４の中間部を切削ブレード６２３と対応する位置に位置付けたならば、上述したウエーハ分割工程を実施する。

なお、上記ウエーハ分割工程は、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

上述したウエーハ分割工程を半導体ウエーハ２に形成された全ての分割予定ライン２２に沿って形成された２条のレーザー加工溝２４、２４の中間部に実施する。この結果、半導体ウエーハ２の基板２０は２条のレーザー加工溝２４、２４が形成された分割予定ライン２２に沿って切断され、個々のデバイス２３に分割される。このようにウエーハ分割工程を実施する際には、上記アブレーション加工工程を実施することにより半導体ウエーハ２を構成する機能層２１は、分割予定ライン２２に沿って形成された２条のレーザー加工溝２４、２４によって分断され除去されているので、切削ブレード６２３によって切削しても剥離することがなく、デバイスの品質を低下させることはない。

以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。上述した実施形態においては、バリ除去工程をウエーハ分割工程を実施する前に実施する例を示したが、バリ除去工程はウエーハ分割工程を実施した後に実施してもよい。
また、上述した実施形態においてバリ除去工程は、加圧流体噴射手段５４が加圧気体によって水を加圧したミストを噴射する例を示したが、加圧水を噴射してもよい。この場合、０．５〜１．０MPaの加圧水を用いることが望ましい。

２：半導体ウエーハ
３：保護膜被覆装置
３０：水溶性液状樹脂
３００：保護膜
３１：保護膜被覆装置のスピンナーテーブル
３２：樹脂液供給手段
４：レーザー加工装置
４１：レーザー加工装置のチャックテーブル
４２：レーザー光線照射手段
４２２：集光器
５：バリ除去装置
５１：スピンナーテーブルユニット
５１１：スピンナーテーブル
５４：加圧流体噴射機構
５５：乾燥エアー噴射機構
６：切削装置
６１：切削装置のチャックテーブル
６２：切削手段
６２３：切削ブレード
６３：撮像手段
F：環状のフレーム
T：ダイシングテープ

Claims (4)

1. 基板の表面に積層された機能層に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の加工方法であって、
   ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射してアブレーション加工を施し、分割予定ラインに沿って機能層にレーザー加工溝を形成することにより機能層を除去するアブレーション加工工程と、
   該アブレーション加工工程において形成されたレーザー加工溝の両側に起立するバリを除去するバリ除去工程と、
   該アブレーション加工工程が実施されたウエーハの機能層が除去された領域に沿って切削ブレードによって基板を切断することによりウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハ分割工程と、を含み、
   該バリ除去工程は、スピンナーテーブルにウエーハを保持し、該スピンナーテーブルを回転しつつスピンナーテーブルに保持されたウエーハに加圧流体をノズルから噴射することにより、該アブレーション加工工程において形成されたレーザー加工溝の両側に起立するバリを除去するバリ除去工程を実施する、
   ことを特徴とするウエーハの加工方法。
2. 該バリ除去工程においては、加圧気体によって水を加圧してミストを該ノズルから噴射する、請求項１記載のウエーハの加工方法。
3. 該バリ除去工程においては、加圧水を該ノズルから噴射する、請求項１記載のウエーハの加工方法。
4. 該アブレーション加工工程を実施する前に、ウエーハの表面に水溶性樹脂を被覆して保護膜を形成する保護膜形成工程を実施する、請求項１記載のウエーハの加工方法。