JP2018195663A - ウエーハの分割方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光線をウエーハに照射して内部に改質層を形成しチップに分割する場合に、プラズマエッチングによりチップ側面に残存する改質層を確実に除去できるようにする。【解決手段】ウエーハＷの表面Ｗａに保護膜Ｊを被覆する工程と、保護膜被覆工程の実施後に、ウエーハＷに対して透過性を有する波長のレーザ光線を集光点をウエーハＷ内部に位置付けて分割予定ラインＳに沿って裏面Ｗｂ側からウエーハＷに照射し、ウエーハＷ内部に改質層Ｍと改質層Ｍから表裏面に向かうクラックＣとを形成する工程と、ウエーハＷの裏面ＷｂにエキスパンドテープＴ３を貼着する工程と、エキスパンドテープＴ３を拡張しデバイスチップの間隔を広げる工程と、ウエーハＷに表面Ｗａ側からプラズマエッチングガスを供給し、デバイスチップの側面に残存する改質層Ｍを除去する工程と、ウエーハＷの保護膜Ｊを除去する工程と、を備えるウエーハの分割方法である。【選択図】図１１

Description

本発明は、ウエーハをデバイスチップへと分割する分割方法に関する。

近年においては、レーザ光線を用いてシリコンウェーハ等の被加工物を個々のデバイスチップに分割する方法が実用化されている。該分割方法においては、例えば、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザ光線の集光点を分割予定ラインに対応するウエーハの内部に位置付けて、レーザ光線を分割予定ラインに沿って照射してウエーハの内部に改質層を形成するとともに改質層から表裏面に至るクラックが伸長するようにレーザ加工を施した後、テープエキスパンド等によってウエーハに外力を付与してチップへと分割している。その後、例えば、分割後のデバイスチップに対してプラズマエッチングを施し、デバイスチップの側面に残存する改質層を除去してチップの抗折強度等を高めている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１１１１４７号公報

しかし、ウエーハの内部に改質層を形成した後に、プラズマエッチングからデバイスを保護するための保護膜剤をウエーハに塗布すると、例えば改質層からウエーハの表面に向かって伸びたクラックを通して液状の保護膜剤がチップ側面に回りこんでしまい、その結果、プラズマエッチング工程でチップ側面に残存する改質層がエッチング除去されなくなるという問題が発生する。

よって、レーザ光線をウエーハに照射してウエーハの内部に改質層を形成してウエーハをチップに分割する方法においては、プラズマエッチングによってチップの側面に残存する改質層を確実にエッチング除去できるようにするという課題がある。

上記課題を解決するための本発明は、表面に形成された複数の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エーハを該分割予定ラインに沿って分割するウエーハの分割方法であって、ウエーハの表面に保護膜を被覆する保護膜被覆工程と、該保護膜被覆工程の実施後に、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザ光線を集光点をウエーハの内部に位置付けて該分割予定ラインに沿って裏面側からウエーハに照射し、ウエーハ内部に改質層と該改質層から該表面及び該裏面に向かうクラックとを形成する改質層形成工程と、ウエーハの裏面にエキスパンドテープを貼着するエキスパンドテープ貼着工程と、該エキスパンドテープを拡張しデバイスチップの間隔を広げる拡張工程と、該ウエーハに表面側からプラズマエッチングガスを供給し、個々の該デバイスチップの側面に残存する改質層を除去するプラズマエッチング工程と、該ウェーハの表面の保護膜を除去する保護膜除去工程と、を備えることを特徴とするウエーハの分割方法である。

前記保護膜は紫外線によって硬化する性質をもち、前記保護膜被覆工程の実施後に該保護膜に紫外線を照射して硬化させる紫外線照射工程を更に備えるものとすると好ましい。

前記改質層形成工程の実施前にウエーハを裏面から研削する研削工程を更に備えるものとすると好ましい。

本発明に係るウエーハの分割方法は、ウエーハの表面に保護膜を被覆する保護膜被覆工程と、保護膜被覆工程の実施後に、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザ光線を集光点をウエーハの内部に位置付けて分割予定ラインに沿って裏面側からウエーハに照射し、ウエーハ内部に改質層と改質層から表面及び裏面に向かうクラックとを形成する改質層形成工程と、ウエーハの裏面にエキスパンドテープを貼着するエキスパンドテープ貼着工程と、エキスパンドテープを拡張しデバイスチップの間隔を広げる拡張工程と、ウエーハに表面側からプラズマエッチングガスを供給し、個々のデバイスチップの側面に残存する改質層を除去するプラズマエッチング工程と、ウエーハの表面の保護膜を除去する保護膜除去工程と、を備えているため、保護膜をウエーハの表面に被覆する際に保護膜剤がクラックを通してチップ側面に至ってしまうことがなく、プラズマエッチングによってチップの側面に残存する改質層を確実にエッチング除去できる。

保護膜は紫外線によって硬化する性質をもち、保護膜被覆工程の実施後に保護膜に紫外線を照射して硬化させる紫外線照射工程を更に備えるものとすることで、エキスパンドテープを拡張しデバイスチップの間隔を広げる際、即ち、ウエーハをデバイスチップに分割する際に、より確実にウエーハの表面Ｗａ上の保護膜を分断することが可能となる。

デバイスチップがカメラのイメージセンサ等に用いられるものである場合に、デバイスにコンタミが付着してしまうことをできる限り防ぎたい。例えば、改質層が形成されてチップに分割された状態のウエーハを研削する場合、又は改質層が形成されたウエーハを研削圧力によりチップへと分割しつつ研削する場合等においては、デバイスに研削屑等のコンタミがつく可能性が高い。
そこで、本発明に係るウエーハの分割方法においては、改質層形成工程の実施前にウエーハを裏面から研削する研削工程を更に備えるものとすることで、デバイスへのコンタミの付着を抑えることができる。

ウエーハの一例を示す斜視図である。 保護膜被覆装置を用いてウエーハの表面に保護膜剤を塗布している状態を示す断面図である。 ウエーハの表面に保護膜が被覆された状態を示す断面図である。 ウエーハの表面に被覆された保護膜に紫外線を照射して保護膜を硬化している状態を示す断面図である。 ウエーハを裏面側から研削している状態を示す側面図である。 裏面側からウエーハにレーザ光線を照射して、ウエーハ内部に改質層と改質層からウエーハの表裏面に向かうクラックとを形成している状態を示す断面図である。 裏面にエキスパンドテープが貼着されたウエーハから保護テープが剥離された状態を示す断面図である エキスパンド装置に環状フレームで支持されたウエーハをセットした状態を示す断面図である。 エキスパンド装置によってエキスパンドテープを拡張することで、デバイスチップの間隔を広げている状態を示す断面図である。 デバイスチップの間隔が広げられた後のウエーハがエキスパンド装置から搬出可能となっている状態を示す断面図である。 プラズマエッチングによってデバイスチップの側面に残存する改質層を除去している状態を示す断面図である。 ウエーハの保護膜を洗浄除去している状態を示す断面図である。

図１に示す外形が円形状のウエーハＷは、例えばシリコンウエーハであり、ウエーハＷの表面Ｗａには複数の分割予定ラインＳがそれぞれ直交するように設定されている。ウエーハＷの厚みは、例えば、７７５μｍである。分割予定ラインＳによって区画された格子状の領域には、デバイスＤがそれぞれ形成されている。ウエーハＷを分割して作製されるデバイスＤを備えるデバイスチップは、例えば、カメラのＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサに用いられる。なお、ウエーハＷはシリコンウエーハに限定されるものではない。
ウエーハＷは、その裏面ＷｂにウエーハＷよりも大径の粘着テープＴ１が貼着されており、粘着テープＴ１の粘着面の外周部は、環状フレームＦ１に貼着された状態になっている。そして、ウエーハＷは、粘着テープＴ１を介して環状フレームＦ１に支持されることで、環状フレームＦ１によるハンドリングが可能な状態になっている。
以下に、本発明に係るウエーハの分割方法の各工程について説明していく。

（１）保護膜被覆工程
まず、ウエーハＷは、図２に示す保護膜被覆装置１に搬送される。保護膜被覆装置１は、例えば、スピンコータ（回転式塗布装置）であり、保持面１０ａでウエーハＷを吸引保持することができＺ軸方向の軸心周りに回転可能なスピンナーテーブル１０と、スピンナーテーブル１０に保持されたウエーハＷの表面Ｗａに保護膜剤を供給するノズル１１と、ノズル１１に保護膜剤を供給する保護膜剤供給手段１２とを備えている。なお、スピンナーテーブル１０は、図示しないケースによって周囲を囲まれており、保護膜被覆中において保護膜剤が周囲に飛散しない構成になっている。保護膜剤供給手段１２が供給する保護膜剤は、固まって保護膜となった場合に、プラズマエッチングにおけるエッチングガス等に対する耐食性を有する。また、例えば、保護膜剤は所定波長の紫外線が照射されることで硬化する性質を備えている。保護膜剤は、例えば、水溶性樹脂（ポリビニルピロリドンやポリビニルアルコール）からなるものであると好ましく、一例としては、株式会社ディスコ製のＨｏｇｏＭａｘである。

環状フレームＦ１によって支持されているウエーハＷが、粘着テープＴ１側を下にしてスピンナーテーブル１０の保持面１０ａ上に載置されることで、ウエーハＷの表面Ｗａが上方に向かって露出した状態となる。そして図示しない吸引源が生み出す吸引力が保持面１０ａに伝達されることで、スピンナーテーブル１０によりウエーハＷが吸引保持される。また、図示しない固定クランプにより環状フレームＦ１が固定される。

次に、ノズル１１がウエーハＷの表面Ｗａの中央上方に位置付けられた後、保護膜剤供給手段１２が保護膜剤をノズル１１に供給し、ノズル１１からウエーハＷの表面Ｗａの中心部に所定量の保護膜剤が滴下される。そして、スピンナーテーブル１０を所定速度で回転することにより、保護膜剤が遠心力によりウエーハＷの表面Ｗａの中心側から外周側に向けて流れていき、図３に示す一様な厚さ（例えば、１μｍ〜２μｍ）の保護膜ＪによりウエーハＷの表面Ｗａ全面が被覆される。その後、保護膜剤のノズル１１への供給が停止され、さらに、スピンナーテーブル１０の回転を継続することで保護膜Ｊを回転乾燥させる。

（２）紫外線照射工程
本実施形態においては、上記のように保護膜被覆工程を実施した後に、例えば保護膜Ｊに紫外線を照射して保護膜Ｊを硬化させる。保護膜Ｊに対する紫外線の照射は、スピンナーテーブル１０上で行われるが、これに限定されるものではなく、別途のテーブル上などで行われるものとしてもよい。
図４に示すように、ウエーハＷの表面Ｗａの上方に配設された紫外線照射体２（例えば低圧水銀ＵＶランプ）から所定の波長の紫外線がウエーハＷに向かって照射されることで、ウエーハＷの表面Ｗａに被覆された保護膜Ｊが硬化する。

（３）研削工程
次いで、ウエーハＷは、例えば、図５に示す研削装置３に搬送される。図５に示す研削装置３は、保持テーブル３０上に保持されたウエーハＷを研削手段３１によって研削する。ウエーハＷは、その裏面Ｗｂから粘着テープＴ１が剥離され、環状フレームＦ１による支持が解除される。さらに、ウエーハＷの表面Ｗａの保護膜Ｊ上にウエーハＷと同径の保護テープＴ２が貼着され、ウエーハＷの表面Ｗａが保護された状態になる。

ウエーハＷを保持する保持テーブル３０は、その外形が円形状であり、ポーラス部材等で構成されウエーハＷを吸引保持する保持面３０ａを備えている。保持面３０ａには、図示しない吸引源が連通している。保持テーブル３０は、鉛直方向（Ｚ軸方向）の軸心周りに回転可能であるとともに、Ｘ軸方向に往復移動可能となっている。

研削手段３１は、軸方向がＺ軸方向であるスピンドル３１０と、スピンドル３１０を回転可能に支持するハウジング３１１と、スピンドル３１０を回転駆動するモータ３１２と、スピンドル３１０の下端側に連結されたマウント３１３と、マウント３１３の下面に着脱可能に装着された研削ホイール３１４とを備える。
研削ホイール３１４は、円環状のホイール基台３１４ｂと、ホイール基台３１４ｂの下面に環状に複数配設された略直方体形状の研削砥石３１４ａとを備えている。研削砥石３１４ａは、例えば、適宜のバインダーでダイヤモンド砥粒等が固着されて成形されている。

まず、保持テーブル３０の中心とウエーハＷの中心とが略合致するようにして、ウエーハＷが、裏面Ｗｂ側を上に向けた状態で保持面３０ａ上に載置される。そして、図示しない吸引源により生み出される吸引力が保持面３０ａに伝達されることにより、保持テーブル３０がウエーハＷを吸引保持する。

次いで、ウエーハＷを保持した保持テーブル３０が、研削手段３１の下まで＋Ｘ方向へ移動して、研削手段３１に備える研削ホイール３１４とウエーハＷとの位置合わせがなされる。位置合わせは、例えば、図５に示すように、研削ホイール３１４の回転中心が保持テーブル３０の回転中心に対して所定の距離だけ＋Ｘ方向にずれ、研削砥石３１４ａの回転軌道がウエーハＷの回転中心を通るように行われる。

研削ホイール３１４とウエーハＷとの位置合わせが行われた後、スピンドル３１０が＋Ｚ方向側から見て反時計回り方向に回転駆動されるのに伴って研削ホイール３１４が回転する。また、研削手段３１が−Ｚ方向へと送られ、回転する研削ホイール３１４の研削砥石３１４ａがウエーハＷの裏面Ｗｂに当接することで研削加工が行われる。研削中は、保持テーブル３０が＋Ｚ方向側から見て反時計回り方向に回転するのに伴って、保持面３０ａ上に保持されたウエーハＷも回転するので、研削砥石３１４ａがウエーハＷの裏面Ｗｂの全面の研削加工を行う。研削加工中においては、研削水を研削砥石３１４ａとウエーハＷとの接触部位に対して供給して、接触部位を冷却・洗浄する。
ウエーハＷが仕上げ厚み（例えば、約５８５μｍ）まで研削されると、研削手段３１が上昇してウエーハＷから研削砥石３１４ａが離間する。

（４）改質層形成工程
次に、ウエーハＷは、例えば、図６に示すレーザ加工装置４に搬送される。レーザ加工装置４は、例えば、ウエーハＷを吸引保持するチャックテーブル４０と、チャックテーブル４０に保持されたウエーハＷに対して透過性を有する波長のレーザ光線を照射するレーザ光線照射手段４１と、ウエーハＷの分割予定ラインＳを検出するアライメント手段４２とを備えている。

チャックテーブル４０は、その外形が円形状であり、ポーラス部材等からなる水平な保持面４０ａ上でウエーハＷを吸引保持する。チャックテーブル４０は、鉛直方向（Ｚ軸方向）の軸心周りに回転可能であるとともに、Ｘ軸方向に往復移動可能となっている。

レーザ光線照射手段４１は、図示しない割り出し送り手段によってＹ軸方向に往復移動可能であり、レーザ光線発振器４１９から発振されウエーハＷに透過性を有する波長のレーザ光線を、光ファイバー等の伝送光学系を介して集光器４１１の内部の集光レンズ４１１ａに入光させることで、レーザ光線をチャックテーブル４０で保持されたウエーハＷの所定の高さ位置に正確に集光して照射できる。なお、集光器４１１によって集光されるレーザ光線の集光点位置は、図示しない集光点位置調整手段によってチャックテーブル４０の保持面４０ａに対して垂直な方向（Ｚ軸方向）に調整可能となっている。本実施形態におけるレーザ光線発振器４１９は、例えば、ウエーハＷに対して透過性を有する波長のパルスレーザを発振するＹＡＧパルスレーザであるが、これに限定されるものではなく、ＹＶＯ４パルスレーザであってもよい。
なお、チャックテーブル４０をＸ軸方向に往復移動可能であるとともにＹ軸方向にも往復移動可能な構成とし、固定されているレーザ光線照射手段４１に対してチャックテーブル４０がＸ軸方向又はＹ軸方向に相対的に移動するものとしてもよい。

アライメント手段４２は、赤外線を照射する図示しない赤外線照射手段と、赤外線を捕らえる光学系および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）等で構成された赤外線カメラ４２０とを備えており、赤外線カメラ４２０により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の画像処理によってウエーハＷの表面Ｗａの分割予定ラインＳを検出することができる。

改質層形成工程においては、まず、図６に示すように、ウエーハＷが、裏面Ｗｂが上側を向いた状態でチャックテーブル４０により吸引保持される。次いで、チャックテーブル４０に保持されたウエーハＷが−Ｘ方向（往方向）に送られるとともに、赤外線カメラ４２０によりウエーハＷの裏面Ｗｂ側から透過させて分割予定ラインＳが撮像されて撮像画像が形成され、撮像画像によりアライメント手段４２がパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザ光線を照射する基準となる分割予定ラインＳの位置が検出される。

分割予定ラインＳが検出されるのに伴って、レーザ光線照射手段４１がＹ軸方向に割り出し送りされ、レーザ光線を照射する基準となる分割予定ラインＳと集光器４１１とのＹ軸方向における位置合わせがなされる。次いで、集光レンズ４１１ａによって集光されるレーザ光線の集光点位置を、ウエーハＷの内部の所定の高さ位置に位置付ける。そして、レーザ光線発振器４１９からウエーハＷに透過性を有する波長のパルスレーザ光線を発振させ、レーザ光線をチャックテーブル４０で保持されたウエーハＷ内部に集光し照射する。

レーザ光線を分割予定ラインＳに沿ってウエーハＷに照射しつつ、ウエーハＷを−Ｘ方向に所定の加工送り速度で加工送りし、図６に示すようにウエーハＷの内部に改質層Ｍを形成していく。また、改質層ＭからウエーハＷの表面Ｗａ及び裏面Ｗｂにそれぞれ伸長し到達する多数の微細なクラックＣが形成されていく。なお、クラックＣはウエーハＷの表面Ｗａ及び裏面Ｗｂに必ずしも到達している必要はない。

一本の分割予定ラインＳに沿ってレーザ光線を照射し終えるＸ軸方向の所定の位置までウエーハＷが−Ｘ方向に進行すると、レーザ光線の照射を停止するとともにウエーハＷの−Ｘ方向への加工送りが停止される。

次いで、レーザ光線照射手段４１がＹ軸方向に割り出し送りされ、−Ｘ方向への加工送りにおいてレーザ光線照射の際に基準となった分割予定ラインＳの隣に位置する分割予定ラインＳと集光器４１１とのＹ軸方向における位置合わせが行われる。位置合わせがされた後、ウエーハＷが＋Ｘ方向（復方向）へ加工送りされ、往方向でのレーザ光線の照射と同様に、一本の分割予定ラインＳに沿ってウエーハＷの内部にレーザ光線が照射され改質層Ｍと表面Ｗａ及び裏面Ｗｂに向かうクラックＣとが形成されていく。順次同様のレーザ光線の照射を行うことにより、Ｘ軸方向に延びる全ての分割予定ラインＳに沿ってレーザ光線がウエーハＷの内部に照射され、各分割予定ラインＳに沿って改質層ＭとクラックＣとが形成される。

さらに、チャックテーブル４０を９０度回転させてから同様のレーザ光線の照射をウエーハＷに対して行うと、縦横全ての分割予定ラインＳに沿ってウエーハＷの内部に改質層ＭとクラックＣとを形成することができる。

（５）エキスパンドテープ貼着工程
次に、図７に示すように、ウエーハＷの裏面ＷｂにエキスパンドテープＴ３が貼着される。エキスパンドテープＴ３は、例えば、ウエーハＷの外径よりも大きい外径を有する円盤状のテープであり、機械的外力に対する適度な伸縮性及び所定の温度で加熱されると収縮する性質を備えている。図示しない貼り付けテーブル上に載置されたウエーハＷの中心と環状フレームＦ２の開口の中心とが略合致するように、ウエーハＷに対して環状フレームＦ２が位置付けられる。そして、貼り付けテーブル上でプレスローラー等によりウエーハＷの裏面ＷｂにエキスパンドテープＴ３が押し付けられて貼着される。同時に、エキスパンドテープＴ３の粘着面の外周部を環状フレームＦ２にも貼着することで、ウエーハＷは環状フレームＦ２を介したハンドリングが可能な状態になる。なお、ウエーハＷだけに先にエキスパンドテープＴ３をプレスローラー等で貼着した後、環状フレームＦ２に対してウエーハＷを適切に位置付けて、環状フレームＦ２にエキスパンドテープＴ３を貼着してもよい。環状フレームＦ２及びエキスパンドテープＴ３は、後のプラズマエッチング工程で使用されるエッチングガス（例えば、ＳＦ_６ガスやＣ_４Ｆ_８ガス）に対する耐性を備えているものを用いると好ましい。即ち、例えば、環状フレームＦ２はＳＵＳで形成されており、エキスパンドテープＴ３はポリオレフィン等で形成されている。
さらに、ウエーハＷの表面Ｗａの保護膜Ｊ上から保護テープＴ２が剥離される。

（６）拡張工程
エキスパンドテープＴ３が貼着されたウエーハＷは、例えば、図８に示すエキスパンド装置５に搬送される。エキスパンド装置５は、例えば、エキスパンドテープＴ３の外径よりも大径の環状テーブル５０を具備しており、環状テーブル５０の開口５０ｃの直径はエキスパンドテープＴ３の外径よりも小さく形成されている。環状テーブル５０の外周部には、４つ（図示の例においては、２つのみ図示している）の固定クランプ５２が均等に配設されている。固定クランプ５２は、図示しないバネ等によって回転軸５２ｃを軸に回動可能である。環状テーブル５０は、その高さ位置が固定された状態になっている。

環状テーブル５０の開口５０ｃ内には、半円筒状の拡張ドラム５３が配設されており、環状テーブル５０の中心と拡張ドラム５３の中心とは略合致している。この拡張ドラム５３の外径は、エキスパンドテープＴ３の外径より小さく、かつ、ウエーハＷの外径よりも大きく形成されている。拡張ドラム５３の内周側には、ウエーハＷに貼着されているエキスパンドテープＴ３の中央領域に温風を送るエキスパンドテープ予熱用温風ノズル５４が配設されており、エキスパンドテープ予熱用温風ノズル５４は拡張ドラム５３の底板５３ｂを貫通している。例えば、エキスパンドテープ予熱用温風ノズル５４内には電熱ヒータ５４１が配設されている。エキスパンドテープ予熱用温風ノズル５４の下端側には、図示しない送風手段が連通しており、電熱ヒータ５４１をオン状態として、該送風手段からエキスパンドテープ予熱用温風ノズル５４内にエアを供給することで、エキスパンドテープ予熱用温風ノズル５４から拡張ドラム５３の上方に向かって温風を送ることができる。
拡張ドラム５３は、ピストンシリンダー等の図示しない昇降手段によって基準高さ位置と基準位置から所定距離だけ上方にある拡張高さ位置との間を上下方向に移動可能となっている。

環状テーブル５０の内周面と拡張ドラム５３の外周面との間は、エキスパンドテープＴ３を収縮させ緊張させる温風が通過する緊張用温風通過路５０ｄとなっており、環状テーブル５０の内周面にはヒータ５００が配設されている。環状テーブル５０の開口５０ｃの下端側には図示しない温風供給手段が連通しており、ヒータ５００をオン状態として、該温風供給手段から温風を開口５０ｃ内に送風することで、緊張用温風通過路５０ｄから温風が上方に向かって噴出する。

まず、基準高さ位置に位置付けられた環状テーブル５０の保持面５０ａに、エキスパンドテープＴ３を介して環状フレームＦ２が載置される。次いで、固定クランプ５２を回動させ、環状フレームＦ２が固定クランプ５２と環状テーブル５０の保持面５０ａとの間に挟持固定された状態にする。この状態においては、環状テーブル５０の保持面５０ａと拡張ドラム５３の環状の上端面とは同一の高さ位置（基準高さ位置）にあり、拡張ドラム５３の上端面が、エキスパンドテープＴ３の環状フレームＦ２の内周縁とウエーハＷの外周縁との間の領域に、エキスパンドテープＴ３の基材面側（図８における下面側）から当接する。

次に、電熱ヒータ５４１をオン状態として、図示しない送風手段によってエキスパンドテープ予熱用温風ノズル５４に温風を供給する。この結果、エキスパンドテープＴ３のウエーハＷが貼着されている領域が、エキスパンドテープ予熱用温風ノズル５４から上方に向かって吹き上げる温風によって加熱されその硬度が低下する。

図９に示すように、図示しない昇降手段が、拡張ドラム５３を＋Ｚ方向に上昇させることで、環状テーブル５０の保持面５０ａが拡張ドラム５３の上端面より下方の高さ位置に相対的に位置付けられた状態になる。その結果、エキスパンドテープＴ３は、拡張ドラム５３の上端面で押し上げられて径方向外側に向かって放射状に拡張され、改質層Ｍ及びクラックＣを起点に縦横の分割予定ラインＳに沿ってウエーハＷがデバイスＤを備える各チップに分割される。また、ウエーハＷの表面Ｗａに被覆された保護膜Ｊにもその抗張力以上の拡張力が一気に加わり、分割予定ラインＳに沿って保護膜Ｊが分断される。

さらに、拡張ドラム５３の上昇位置が制御されることで、エキスパンドテープＴ３に付与される拡張力の大きさが調整されて各デバイスチップ同士の間隔が広げられ、所望の大きさの隙間Ｖが形成される。これにより、ウエーハＷの搬送時等に隣接するチップ同士が擦れ合いチップ欠けが生じてしまうこと等を防ぐことが可能になると共に、後述するプラズマエッチング工程において、チップの側面にエッチングガスがより接触しやすい状態になる。

図９に示すように、ヒータ５００をオン状態にするとともに図示しない温風供給手段によって緊張用温風通過路５０ｄに温風を供給する。この結果、エキスパンドテープＴ３の環状フレームＦ２の内周縁とウエーハＷの外周縁との間の環状領域が、上記温風によって加熱されて収縮して緊張する。そして、図１０に示すように、エキスパンドテープＴ３の環状フレームＦ２の内周縁とウエーハＷの外周縁との間の環状領域の加熱を開始するのと略同時に、図示しない昇降手段によって拡張ドラム５３が基準高さ位置まで下降する。その結果、隣接する各デバイスチップの隙間Ｖを拡張後の間隔で維持しつつ、ウエーハＷがエキスパンド装置５より搬出可能な状態になる。

（７）プラズマエッチング工程
デバイスチップ間の間隔が広げられたウエーハＷは、例えば、図１１に示すプラズマエッチング装置７に搬送される。プラズマエッチング装置７は、ウエーハＷを保持する保持面７０１ａを有する静電チャックテーブル７０と、静電チャックテーブル７０が配設された室内を減圧する排気ポンプ７１３ａが連通している真空チャンバー７１とを備えている。

静電チャックテーブル７０は、例えば、真空チャンバー７１の下部に図示しない軸受けを介して回転可能に挿通されている基軸部７００と、基軸部７００と一体的に形成され外形が円盤状であるテーブルベース７０２と、アルミナ等のセラミック又は酸化チタン等の誘電体で形成されテーブルベース７０２上に配設されたテーブル本体７０１とを備えており、その縦断面が略Ｔ字状になる。例えば円板状に形成されたテーブル本体７０１は、その上面が誘電体からなりウエーハＷを保持する保持面７０１ａとなる。

基軸部７００及びテーブルベース７０２の内部には、冷却水が通水する一部を一点鎖線で示す通水路７０９ａが形成されており、通水路７０９ａには、循環ユニット７０９が連通している。循環ユニット７０９は通水路７０９ａへ冷却水を流入させ、この冷却水が、基軸部７００及びテーブルベース７０２を内部から冷却しながら通水路７０９ａ内を循環することで、テーブル本体７０１も冷却することができる。そして、プラズマエッチング処理中に、循環ユニット７０９によって、テーブル本体７０１の保持面７０１ａの温度をエキスパンドテープＴ３からガスが発生しない温度以下に保つことができる。

テーブル本体７０１の内部には、電圧が印加されることにより電荷を発生する電極として金属板７０１ｂが複数埋設されている。各金属板７０１ｂは保持面７０１ａと平行に配設されており、例えば５ｋＶ程度の高電圧を発生可能なＤＣ電源７０８に図示しない配線を介して接続されている。ＤＣ電源７０８から金属板７０１ｂに高圧の直流電圧が印加されることで、各金属板７０１ｂに電位差が生じ、これによって発生する静電気力によりウエーハＷは保持面７０１ａに静電吸着される。

基軸部７００には連通路７０７ａが形成されており、連通路７０７ａの下端側には、吸引ポンプ７０７が連通している。吸引ポンプ７０７は、保持面７０１ａ上に吸引力を発生させるエア吸引源としての機能を備えている。連通路７０７ａは、テーブルベース７０２まで延び、テーブルベース７０２の内部で複数の分岐路７０７ｂに分岐している。連通路７０７ａから分岐した各分岐路７０７ｂは、テーブル本体７０１を厚み方向（Ｚ軸方向）に向かって貫通しており、その上端は、テーブル本体７０１の保持面７０１ａで開口している。
静電チャックテーブル７０でウエーハＷを保持する場合には、まず、静電チャックテーブル７０の保持面７０１ａにウエーハＷを載置して吸引ポンプ７０７を作動させる。吸引ポンプ７０７が生み出す吸引力が保持面７０１ａに伝達されることで、ウエーハＷは保持面７０１ａに密着した状態になる。この状態で、ＤＣ電源７０８から金属板７０１ｂに高圧の直流電圧を印加して、保持面７０１ａ上にウエーハＷを静電気力により吸着保持する。

真空チャンバー７１の天板７１ａには、静電チャックテーブル７０によって吸着保持されるウエーハＷに対してプラズマ状態となったエッチングガスを供給する供給ノズル７７の下流側が接続されている。一方で、供給ノズル７７の上流側には、第１ガス供給源７３１〜第３ガス供給源７３３が並列に接続されている。供給ノズル７７は、例えば、石英ガラス管である。

第１ガス供給源７３１は、ＳＦ_６ガスをバルブ７３１ａ、流量コントローラ７３１ｂ、及びバルブ７３１ｃ等を介して、供給ノズル７７に供給する。第２ガス供給源７３２は、Ｏ_２ガスをバルブ７３２ａ、流量コントローラ７３２ｂ、及びバルブ７３２ｃ等を介して、供給ノズル７７に供給する。第３ガス供給源７３３は、Ａｒ、Ｈｅ等の不活性ガスをバルブ７３３ａ、流量コントローラ７３３ｂ、及びバルブ７３３ｃ等を介して、供給ノズル７７に供給する。

これにより、異なる複数のガスが所望の流量比で混同された混合ガス（エッチングガス）を供給ノズル７７に供給できる。供給ノズル７７の中流部には、供給ノズル７７を流れる混合ガスに高周波電圧を印加するための高周波電圧印加ユニット７４を構成する電極７４０が接続されている。電極７４０の一例としては、供給ノズル７７の外周部に巻設されるコイル等がある。電極７４０には図示しない整合器を介してアースがとられた高周波電源７４１が接続されている。高周波電源７４１は、電極７４０に対して、例えば、０．５ｋＶ〜５ｋＶ、４５０ｋＨｚ〜２．４５ＧＨｚ程度の高周波電力を印加できる。

高周波電源７４１により電極７４０にプラズマ発生用の高周波電力を印加し、電極７４０に形成された磁場との相互作用により、供給ノズル７７内を流れる混合ガスをプラズマ化する。すなわち、供給ノズル７７内に供給された主にＳＦ_６からなるエッチングガス中に放電を起こし、Ｓ又はＦのイオン及び不対電子を持つラジカルに解離させ、プラズマ領域を形成させる。プラズマ状態の混合ガスは、供給ノズル７７の下流端に形成された供給口７７ｂから真空チャンバー７１内に供給される。なお、ガス供給源の数やガスの種類は、ウエーハＷの種類等に応じて任意に変更できる。また、ガスの流量比は、プラズマを生成できる範囲で適切に設定される。

供給口７７ｂに対応する天板７１ａの内側の位置（すなわち、真空チャンバー７１の供給ノズル７７が接続する部分）には、エッチングガスを分散させる分散部材７８が取り付けられている。分散部材７８は、例えば、ＳＵＳ等の材料で形成されており、円筒状の側部７８０と、側部７８０の下端側を塞ぐように一体的に形成された円形の底部７８１と、側部７８０の上端側で外向きに突出する環状のフランジ部７８２とを備えている。側部７８０及び底部７８１には、それぞれ、プラズマ状態の混合ガスを通過させるための複数の貫通孔７８０ａ及び貫通孔７８１ａが設けられている。貫通孔７８０ａ、７８１ａの大きさ、数、配置等の条件は、プラズマ状態の混合ガスを静電チャックテーブル７０の保持面７０１ａに分散させることができる範囲で任意に設定される。例えば、側部７８０の貫通孔７８０ａの大きさ（径）を、底部７８１の貫通孔７８１ａの大きさ（径）よりも大きいものとすると、プラズマ状態の混合ガスを分散部材７８の側方に分散させやすくなる。

真空チャンバー７１の側壁７１ｂには、側壁７１ｂを貫通する配管７６が設けられている。この配管７６は、例えば、図示しないバルブ及び流量コントローラ等を介して、第３ガス供給源７３３に接続されている。配管７６を通じて第３ガス供給源７３３から供給される不活性ガスは、真空チャンバー７１内部（処理空間）を満たすインナーガスとなる。

真空チャンバー７１の側壁７１ｂには、ウエーハＷの搬入出を行うための搬入出口７１２と、この搬入出口７１２を開閉するシャッター７１２ａとが設けられている。例えば、シャッター７１２ａは、エアシリンダ等のシャッター可動手段７１２ｂによって上下動可能になっている。

真空チャンバー７１の底板７１ｃには排気口７１３が形成されており、この排気口７１３には排気ポンプ７１３ａが接続されている。ウエーハＷにプラズマエッチング処理を施す場合には、搬入出口７１２をシャッター７１２ａで閉じ、さらに、この排気ポンプ７１３ａを作動させることにより、真空チャンバー７１の内部を所定の真空度まで減圧することができる。

プラズマエッチング装置７は、ＣＰＵ及びメモリ等の記憶素子等から構成される図示しない制御部を備えており、制御部による制御の下で、エッチングガスの吐出量や時間、高周波電力等の条件がコントロールされる。

プラズマエッチング工程においては、まず、真空チャンバー７１のシャッター７１２ａが開き、ウエーハＷが真空チャンバー７１内に搬入される。そして、ウエーハＷの表面Ｗａ側が上側を向いた状態で、ウエーハＷが静電チャックテーブル７０の保持面７０１ａ上に載置される。

吸引ポンプ７０７が作動し、ウエーハＷに貼着されているエキスパンドテープＴ３と静電チャックテーブル７０の保持面７０１ａとの間に存在する空気を吸引して除去し、ウエーハＷが保持面７０１ａに密着する。ＤＣ電源７０８により金属板７０１ｂに所定の直流電圧を印加することにより、各金属板７０１ｂ間に電位差を生じさせ、金属板７０１ｂ上のテーブル本体７０１とウエーハＷとの間に誘電分極現象を発生させる。その結果、ウエーハＷと保持面７０１ａとの間に働く静電気力によって、ウエーハＷは保持面７０１ａ上に吸着保持される。また、通水路７０９ａに冷却水が通水され、静電チャックテーブル７０の温度が所定温度に保たれる。
真空チャンバー７１の搬入出口７１２がシャッター７１２ａで閉められ、排気ポンプ７１３ａによって真空チャンバー７１内が排気され、所定の圧力（例えば、２００Ｐａ）まで減圧される。

次いで、配管７６を通じて第３ガス供給源７３３から不活性ガスが真空チャンバー７１内にインナーガスとして供給され、真空チャンバー７１内が不活性ガスで満たされる。不活性ガスは、Ａｒ、Ｈｅ等の希ガスや、希ガスにＮ_２、Ｈ_２等を混合した混合ガスである。
不活性ガスで真空チャンバー７１内が満たされた後、第１ガス供給源７３１〜第３ガス供給源７３３から、ＳＦ_６ガス、Ｏ_２ガス、及び不活性ガスがそれぞれ任意の流量で供給ノズル７７に供給される。

高周波電源７４１から電極７４０に高周波電力を印加して、ＳＦ_６ガス、Ｏ_２ガス、及び不活性ガスからなる混合ガスをプラズマ化（ラジカル化、イオン化等）する。フッ素イオン（Ｆ−）等及びフッ素ラジカルＦ＊を含むプラズマ化した混合ガスは、供給ノズル７７内を降下し、分散部材７８へと到達する。また、分散部材７８内に混合ガスが供給され続けることで、分散部材７８内は高圧になっていくため、分散部材７８から貫通孔７８０ａ及び貫通孔７８１ａを通り真空チャンバー７１内へと至る気流が発生する。そのため、混合ガスは、分散部材７８で分散され、静電チャックテーブル７０に吸着保持されているウエーハＷに向かって降下していく。

フッ素ラジカルＦ＊は、貫通孔７８０ａ及び貫通孔７８１ａを通過する際に反応を起こさず（すなわち、分散部材７８の側部７８０及び底部７８１にほとんど衝突しないことで、活性種Ｆ＊から不活性種Ｆ_２へ不活性化せず）、分散部材７８により整流されるとともに、真空チャンバー７１内において各デバイスチップ上に略均一に分散される。対して、混合ガス中のフッ素イオン（Ｆ−）等は、貫通孔７８０ａ及び貫通孔７８１ａを通過する際に、イオン同士で結合して安定化ガスとなりやすく、真空チャンバー７１内においてデバイスチップに対する反応性が低下している。よって、真空チャンバー７１内では、ウエーハＷにプラズマ化した混合ガスが到達するまでに、フッ素ラジカルＦ＊が優勢となっている。

プラズマ化した混合ガス中においてフッ素ラジカルＦ＊が優勢であるため、保護膜Ｊで保護されているウエーハＷの表面Ｗａ（各デバイスチップの上面）に対するエッチングよりも、各チップの側面に対するエッチングが高レートで進行する。即ち、真空チャンバー７１内において、フッ素ラジカルＦ＊が、エキスパンドテープＴ３に貼着されている各チップの側面と反応し（化学反応式は、Ｓｉ＋４Ｆ＊→ＳｉＦ_４↑）、チップの側面を揮発しプラズマエッチングをしていく。ここでは、チップに対して、フッ素イオン（Ｆ−）等によるイオン衝撃がほとんど加わらないため、イオンアシストが起きず、主に等方性エッチングが進行する。そして、デバイスチップの側面に残存する改質層Ｍが除去されていく。

デバイスチップの側面のプラズマエッチングが適宜行われた後、供給ノズル７７への各ガスの供給及び電極７４０に対する高周波電力の印加が止められる。さらに、排気ポンプ７１３ａが作動して真空チャンバー７１内の混合ガス等が外部に排気されてから、搬入出口７１２よりウエーハＷが搬出される。

（８）保護膜除去工程
プラズマエッチングが施されたウエーハＷは、例えば、図１２に示すように保護膜除去装置８に搬送される。保護膜除去装置８は、ウエーハＷを保持する保持テーブル８０と、洗浄液を保持テーブル８０に保持されたウエーハＷに噴射する洗浄液ノズル８１と、保持テーブル８０と洗浄液ノズル８１とを囲み保護膜除去中において洗浄液の周囲への飛散を防ぐ図示しないケースとを備えている。

保持テーブル８０は、例えば、その外形が円形状であり、ポーラス部材等からなり吸引源に連通する保持面８０ａを備えている。
洗浄液ノズル８１は、例えば、外形が側面視Ｌ字状となっている。洗浄液ノズル８１の先端部分に形成された噴射口８１０は、保持テーブル８０の保持面８０ａに向かって開口している。洗浄液ノズル８１は、Ｚ軸方向の軸心周りに旋回可能となっており、保持テーブル８０の上方から退避位置まで噴射口８１０を移動することができる。
洗浄液ノズル８１は、洗浄液（例えば、純水）を蓄えた洗浄液貯留部８３にポンプ８３０及び図示しないロータリージョイントを介して連通している。

まず、保護膜Ｊが上方に向かって露出した状態でウエーハＷが保持テーブル８０によって吸引保持された状態になる。洗浄液ノズル８１が旋回移動し噴射口８１０が保持テーブル８０により吸引保持されたウエーハＷの中央領域上方に位置付けられる。そして、ポンプ８３０が作動し、洗浄液貯留部８３からの洗浄液が加圧されて洗浄液ノズル８１に送出される。そして、洗浄液が噴射口８１０からウエーハＷの中心部に向かって噴射される。また、保持テーブル８０がＺ軸方向の軸心周りに回転する。

さらに、洗浄液を噴射する洗浄液ノズル８１が、ウエーハＷの上方をＺ軸方向の軸心周りに所定角度で往復するように旋回移動する。これにより、ウエーハＷの保護膜Ｊ全面に洗浄液が行き渡り、水溶性樹脂からなる保護膜Ｊが洗浄液によって溶解し、保持テーブル８０の回転により発生する遠心力によって、洗浄液と共にウエーハＷの表面Ｗａ上等を外周側に向けて流れていく。そのため、保護膜ＪがウエーハＷの表面Ｗａから除去され、デバイスＤを備えるチップを得ることができる。

本発明に係るウエーハの分割方法は、ウエーハＷの表面Ｗａに保護膜Ｊを被覆する保護膜被覆工程と、保護膜被覆工程の実施後に、ウエーハＷに対して透過性を有する波長のレーザ光線を集光点をウエーハＷの内部に位置付けて分割予定ラインＳに沿って裏面Ｗｂ側からウエーハＷに照射し、ウエーハＷ内部に改質層Ｍと改質層Ｍから表面Ｗａ及び裏面Ｗｂに向かうクラックＣとを形成する改質層形成工程と、ウエーハＷの裏面ＷｂにエキスパンドテープＴ３を貼着するエキスパンドテープ貼着工程と、エキスパンドテープＴ３を拡張しデバイスチップの間隔を広げる拡張工程と、ウエーハＷに表面Ｗａ側からプラズマエッチングガスを供給し、個々のデバイスチップの側面に残存する改質層Ｍを除去するプラズマエッチング工程と、ウエーハＷの表面Ｗａの保護膜Ｊを除去する保護膜除去工程と、を備えているため、保護膜ＪをウエーハＷの表面Ｗａに被覆する際に保護膜剤がクラックＣを通してチップ側面に至ってしまうことがなく、プラズマエッチングによってデバイスチップの側面に残存する改質層Ｍを確実にエッチング除去できる。

保護膜Ｊは紫外線によって硬化する性質をもち、保護膜被覆工程の実施後に保護膜Ｊに紫外線を照射して硬化させる紫外線照射工程を更に備えるものとすることで、エキスパンドテープＴ３を拡張しデバイスチップの間隔を広げる際、即ち、ウエーハＷをデバイスチップに分割する際に、より確実にウエーハＷの表面Ｗａ上の保護膜Ｊを分断することが可能となる。

本発明に係るウエーハの分割方法においては、改質層形成工程の実施前にウエーハＷを裏面Ｗｂから研削する研削工程を更に備えるものとすることで、デバイスへの研削屑等のコンタミの付着を抑えることができる。

Ｗ：ウエーハ Ｗａ：表面 Ｗｂ：裏面 Ｓ：分割予定ライン Ｄ：デバイス Ｔ１：粘着テープ Ｆ１：環状フレーム
１：保護膜被覆装置 １０：スピンナーテーブル １０ａ：保持面
１１：ノズル １２：保護膜剤供給手段
２：紫外線照射体 Ｊ：保護膜
３：研削装置 ３０：保持テーブル ３０ａ：保持面
３１：研削手段 ３１０：スピンドル ３１１：ハウジング ３１２：モータ ３１３：マウント ３１４：研削ホイール ３１４ａ：研削砥石 ３１４ｂ：ホイール基台
４：レーザ加工装置 ４０：チャックテーブル Ｔ２：保護テープ
４１：レーザ光線照射手段 ４１１：集光器 ４１１ａ：集光レンズ ４１９：レーザ発振器
４２：アライメント手段 ４２０：赤外線カメラ
Ｍ：改質層 Ｃ：クラック
Ｔ３：エキスパンドテープ Ｆ２：環状フレーム
５：エキスパンド装置 ５０：環状テーブル ５０ａ：環状テーブルの保持面 ５０ｃ：環状テーブルの開口 ５０ｄ：緊張用温風通過路 ５００：ヒータ ５２：固定クランプ ５３：拡張ドラム ５４：エキスパンドテープ予熱用温風ノズル ５４１：電熱ヒータ ５５：環状テーブル昇降手段
７：プラズマエッチング装置
７０：静電チャックテーブル ７００：基軸部
７０１：テーブル本体 ７０１ａ：保持面 ７０１ｂ：金属板
７０２：テーブルベース
７０７：吸引ポンプ ７０７ａ：連通路 ７０７ｂ：分岐路 ７０８：ＤＣ電源
７０９：循環ユニット ７０９ａ：通水路
７１：真空チャンバー ７１ａ：天板 ７１ｂ：側壁 ７１２：搬入出口 ７１２ａ：シッター ７６：配管
７３１：第１ガス供給源 ７３２：第２ガス供給源 ７３３：第３ガス供給源
７４：高周波電圧印加ユニット ７４０：電極 ７４１：高周波電源
７７：供給ノズル ７７ｂ：供給口
７８：分散部材 ７８０：側部 ７８１：側部 ７８０ａ、７８１ａ：貫通孔
８：保護膜除去装置 ８０：保持テーブル ８１：洗浄液ノズル ８１０：噴射口 ８３：洗浄液貯留部 ８３０：ポンプ

Claims (3)

1. 表面に形成された複数の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エーハを該分割予定ラインに沿って分割するウエーハの分割方法であって、
   ウエーハの表面に保護膜を被覆する保護膜被覆工程と、
   該保護膜被覆工程の実施後に、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザ光線を集光点をウエーハの内部に位置付けて該分割予定ラインに沿って裏面側からウエーハに照射し、ウエーハ内部に改質層と該改質層から該表面及び該裏面に向かうクラックとを形成する改質層形成工程と、
   ウエーハの裏面にエキスパンドテープを貼着するエキスパンドテープ貼着工程と、
   該エキスパンドテープを拡張しデバイスチップの間隔を広げる拡張工程と、
   該ウエーハに表面側からプラズマエッチングガスを供給し、個々の該デバイスチップの側面に残存する改質層を除去するプラズマエッチング工程と、
   該ウェーハの表面の保護膜を除去する保護膜除去工程と、を備えることを特徴とするウエーハの分割方法。
2. 前記保護膜は紫外線によって硬化する性質をもち、
   前記保護膜被覆工程の実施後に該保護膜に紫外線を照射して硬化させる紫外線照射工程を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のウエーハの分割方法。
3. 前記改質層形成工程の実施前にウエーハを裏面から研削する研削工程を更に備える事を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のウエーハの分割方法。