(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に積層された機能層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た領域に電極を有する複数のデバイスが形成されたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備え、該デバイスには該電極に接続して突出するバンプが配設されるウェーハの加工方法であって、
ウェーハの表面の機能層側に保護部材を配設する保護部材配設ステップと、
該保護部材配設ステップを実施した後、ウェーハの裏面を研削してウェーハを薄化する研削ステップと、
該研削ステップを実施した後、ウェーハの裏面にダイシングテープを貼着し、ウェーハの表面から該保護部材を除去する貼り替えステップと、
該貼り替えステップを実施した後、該機能層に対して吸収性を有する波長のレーザー光線をウェーハの表面側から該分割予定ラインに沿って照射しながらウェーハを保持したチャックテーブルとレーザー光線照射手段とを該分割予定ラインに沿って相対移動させ、該分割予定ラインに沿ったレーザー加工溝で該機能層を分断する溝形成ステップと、
該溝形成ステップを実施した後、基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線をウェーハの裏面側から該分割予定ラインに沿って照射しながらウェーハを保持したチャックテーブルとレーザー光線照射手段とを該分割予定ラインに沿って相対移動させ、ウェーハの裏面から所定距離内側の基板の内部に破断起点となる改質層を形成する改質層形成ステップと、からなり、
該溝形成ステップでは、
該外周余剰領域における該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段との相対移動速度は、該外周余剰領域の内周からウェーハの周縁に近づくに従い低い速度に設定され、該外周余剰領域における該レーザー加工溝の深さをウェーハの周縁に近づくにつれ深く形成することを特徴とするウェーハの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デバイスの製造工程においては、フォトリソグラフィ技術によってウェーハに複数のデバイスが形成される。複数のデバイスは格子状に形成された分割予定ラインによって区画される。ウェーハにデバイスが形成され、ウェーハの裏面が研削装置で研削されてウェーハが薄化された後、分割予定ラインに沿ってウェーハが分割されることにより、ＩＣ（integrated  circuit）又はＬＳＩ（large  scale  integration）のようなデバイスチップが製造される。
【０００３】
デバイスの処理能力の向上のために、シリコン基板のような基板の表面に低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）を含む機能層が積層されたウェーハからデバイスを製造する方法が実用化されている。Ｌｏｗ−ｋ膜を含む機能層は脆い性質を有する。そのため、切削ブレードによる切削によりウェーハを分割すると、機能層が基板から容易に剥離してしまうという問題が生じる。この問題に対処するため、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機能層をアブレーション加工する方法が知られている。また、基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射して、基板の内部に破断起点となる改質層を形成し、形成された改質層を起点として、分割予定ラインに沿って基板を分割する方法も知られている。機能層がアブレーション加工され、基板に改質層が形成されることにより、Ｌｏｗ−ｋ膜を含む機能層を有するウェーハは円滑に分割される。
【０００４】
また、半導体デバイスのパッケージサイズを小さくするために、ＷＬ−ＣＳＰ（wafer-level  chip-scale  package）と呼ばれる半導体パッケージ技術が注目されている。ＷＬ−ＣＳＰにおいては、ウェーハが分割される前に、デバイスの電極形成及びデバイスの樹脂封止が実施され、ウェーハが分割された後のデバイスチップの大きさがそのままパッケージの大きさとなるため、デバイスの小型化及び軽量化に寄与する。
【０００５】
ＷＬ−ＣＳＰにおいて、樹脂で封止されたデバイスの電極は、金属ポストを介してバンプと接続される。バンプは、ウェーハの表面から突出するように設けられる。ウェーハの薄化のために研削装置を用いてウェーハの裏面を研削する場合、バンプが設けられているウェーハの表面が研削装置のチャックテーブルに支持される（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２１０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ウェーハの表面は、デバイスが形成されたデバイス領域と、デバイスが形成されない外周余剰領域とを含む。バンプは、ウェーハのデバイス領域に設けられ、ウェーハの外周余剰領域には設けられない。ウェーハの表面においてバンプが設けられる領域と設けられない領域とが存在すると、研削装置のチャックテーブルによってウェーハを支持した場合、研削時においてデバイス領域に対して外周余剰領域が垂れ下がる現象が発生する。外周余剰領域が垂れ下がった状態で研削が実施されると、外周余剰領域におけるウェーハの厚みがデバイス領域におけるウェーハの厚みよりも厚くなる現象が発生する。外周余剰領域におけるウェーハの厚みが厚い状態で、機能層がアブレーション加工され、基板に改質層が形成されると、機能層に形成されたレーザー加工溝と基板の内部に形成された改質層との距離が不均一になる可能性がある。すなわち、外周余剰領域におけるレーザー加工溝と改質層との距離が、デバイス領域におけるレーザー加工溝と改質層との距離よりも大きくなってしまう可能性がある。その結果、外周余剰領域において、改質層を破断起点として伸展した亀裂がレーザー加工溝に到達することが困難となり、外周余剰領域においてウェーハが破断され難くなってしまうという課題がある。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、バンプが配設されたウェーハを分割するとき、アブレーション加工によって機能層に形成されたレーザー加工溝と基板の内部に形成された改質層との距離の均一化を図り、ウェーハを円滑に分割できるウェーハの加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、基板の表面に積層された機能層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た領域に電極を有する複数のデバイスが形成されたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備え、該デバイスには該電極に接続して突出するバンプが配設されるウェーハの加工方法であって、ウェーハの表面の機能層側に保護部材を配設する保護部材配設ステップと、該保護部材配設ステップを実施した後、ウェーハの裏面を研削してウェーハを薄化する研削ステップと、該研削ステップを実施した後、ウェーハの裏面にダイシングテープを貼着し、ウェーハの表面から該保護部材を除去する貼り替えステップと、該貼り替えステップを実施した後、該機能層に対して吸収性を有する波長のレーザー光線をウェーハの表面側から該分割予定ラインに沿って照射しながらウェーハを保持したチャックテーブルとレーザー光線照射手段とを該分割予定ラインに沿って相対移動させ、該分割予定ラインに沿ったレーザー加工溝で該機能層を分断する溝形成ステップと、該溝形成ステップを実施した後、基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線をウェーハの裏面側から該分割予定ラインに沿って照射しながらウェーハを保持したチャックテーブルとレーザー光線照射手段とを該分割予定ラインに沿って相対移動させ、ウェーハの裏面から所定距離内側の基板の内部に破断起点となる改質層を形成する改質層形成ステップと、からなり、該溝形成ステップでは、該外周余剰領域における該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段との相対移動速度は、該外周余剰領域の内周からウェーハの周縁に近づくに従い低い速度に設定され、該外周余剰領域における該レーザー加工溝の深さをウェーハの周縁に近づくにつれ深く形成することを特徴とするウェーハの加工方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のウェーハの加工方法によれば、機能層にレーザー光線を照射してレーザー加工溝を形成する際に、外周余剰領域におけるチャックテーブルとレーザー光線照射手段との相対移動速度を、外周余剰領域の内周からウェーハの周縁に近づくに従い低い速度に設定して、外周余剰領域におけるレーザー加工溝の深さをウェーハの周縁に近づくにつれ深く形成することで、バンプが形成されたウェーハであっても改質層とレーザー加工溝とを結ぶ亀裂でウェーハを円滑に分割できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本実施形態に係るウェーハを示す斜視図である。
【図２】図２は、本実施形態に係るウェーハを示す側断面図である。
【図３】図３は、本実施形態に係るウェーハの加工方法を示すフローチャートである。
【図４】図４は、本実施形態に係る保護部材配設ステップを示す斜視図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る保護部材配設ステップを示す側断面図である。
【図６】図６は、本実施形態に係る研削ステップを示す図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る研削時におけるウェーハの挙動を模式的に示す図である。
【図８】図８は、本実施形態に係る貼り換えステップを示す斜視図である。
【図９】図９は、本実施形態に係るレーザー加工装置を示す機能ブロック図である。
【図１０】図１０は、本実施形態に係るレーザー加工装置を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、本実施形態に係る溝形成ステップにおけるレーザー加工装置の動作を示す図である。
【図１２】図１２は、本実施形態に係る機能層に形成されるレーザー加工溝を示す模式図である。
【図１３】図１３は、本実施形態に係るエキスパンドテープ貼り換えステップを示す斜視図である。
【図１４】図１４は、本実施形態に係るレーザー加工装置を示す斜視図である。
【図１５】図１５は、本実施形態に係るレーザー加工装置を示す側面図である。
【図１６】図１６は、本実施形態に係るレーザー加工溝及び改質層が形成されたウェーハを示す模式図である。
【図１７】図１７は、本実施形態に係る分割ステップを示す側面図である。
【図１８】図１８は、本実施形態に係る分割ステップを示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
【００１３】
以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。水平面内の一方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向をＺ軸方向とする。Ｘ軸及びＹ軸を含むＸＹ平面は、水平面と平行である。ＸＹ平面と直交するＺ軸方向は、鉛直方向である。
【００１４】
図１は、本実施形態に係るウェーハ２を示す斜視図である。図２は、本実施形態に係るウェーハ２を示す側断面図である。図１及び図２に示すように、ウェーハ２は、基板２０と、基板２０に設けられた機能層２１とを有する。ウェーハ２は、実質的に円板状の部材であり、表面２Ａと、表面２Ａの逆方向を向く裏面２Ｂとを有する。表面２Ａと裏面２Ｂとは実質的に平行である。
【００１５】
基板２０は、シリコン基板、サファイア基板、タンタル酸リチウム基板、ニオブ酸リチウム基板、及びセラミックス基板の少なくとも一つを含み、表面２０Ａと、表面２０Ａの逆方向を向く裏面２０Ｂとを有する。機能層２１は、デバイスを形成する層であり、ＳｉＯＦ又はＢＳＧ（ＳｉＯＢ）のような無機物系の膜とポリイミド系又はパリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜とからなる低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）を含む。機能層２１は、基板２０の表面２０Ａに積層される。ウェーハ２の表面２Ａは、機能層２１の表面を含む。ウェーハ２の裏面２Ｂは、基板２０の裏面２０Ｂを含む。
【００１６】
機能層２１は、格子状に形成された分割予定ライン２３によって区画されている。分割予定ライン２３によって区画された領域に電極を有する複数のデバイス２２が形成される。デバイス２２は、分割予定ライン２３によって区画される。デバイス２２は、ウェーハ２にマトリクス状に配置される。
【００１７】
ウェーハ２の表面２Ａは、複数のデバイス２２が形成されたデバイス領域ＤＡと、デバイス領域ＤＡを囲繞する外周余剰領域ＳＡとを備える。外周余剰領域ＳＡにデバイス２２は形成されない。ウェーハ２が分割予定ライン２３に沿って分割されることにより、ＩＣ（integrated  circuit）又はＬＳＩ（large  scale  integration）のようなデバイスチップが製造される。
【００１８】
デバイス２２には、デバイス２２の電極に接続して突出するバンプ２４が配設される。複数のデバイス２２のそれぞれにバンプ２４が設けられる。バンプ２４は、ウェーハ２の表面２Ａから突出するように設けられる。
【００１９】
本実施形態において、ウェーハ２の直径は８［ｉｎｃｈ］である。なお、ウェーハ２の直径は１２［ｉｎｃｈ］でもよい。
【００２０】
次に、本実施形態に係るウェーハ２の加工方法について説明する。図３は、本実施形態に係るウェーハ２の加工方法を示すフローチャートである。図３に示すように、ウェーハ２の加工方法は、ウェーハ２の表面２Ａの機能層２１側に保護部材６を配設する保護部材配設ステップ（ＳＰ１）と、保護部材配設ステップを実施した後、ウェーハ２の裏面２Ｂを研削してウェーハ２を薄化する研削ステップ（ＳＰ２）と、研削ステップを実施した後、ウェーハ２の裏面２Ｂにダイシングテープ７を貼着し、ウェーハ２の表面２Ａから保護部材６を除去する貼り替えステップ（ＳＰ３）と、貼り替えステップを実施した後、機能層２１に対して吸収性を有する波長のレーザー光線ＬＢ１をウェーハ２の表面２Ａ側から分割予定ライン２３に沿って照射しながらウェーハ２を保持したチャックテーブルとレーザー光線照射手段とを分割予定ライン２３に沿って相対移動させ、分割予定ライン２３に沿ったレーザー加工溝２５で機能層２１を分断する溝形成ステップ（ＳＰ４）と、溝形成ステップを実施した後、ウェーハ２の表面２Ａの機能層２１側にエキスパンドテープ９を配設し、ウェーハ２の裏面２Ｂからダイシングテープ７を除去するエキスパンドテープ貼り替えステップ（ＳＰ５）と、溝形成ステップ及びエキスパンドテープ貼り替えステップを実施した後、基板２０に対して透過性を有する波長のレーザー光線ＬＢ２をウェーハ２の裏面２Ｂ側から分割予定ライン２３に沿って照射しながらウェーハ２を保持したチャックテーブルとレーザー光線照射手段とを分割予定ライン２３に沿って相対移動させ、ウェーハ２の裏面２Ｂから所定距離内側の基板２０の内部に破断起点となる改質層２６を形成する改質層形成ステップ（ＳＰ６）と、ウェーハ２に外力を付与し、ウェーハ２を複数のデバイスチップに分割する分割ステップ（ＳＰ７）と、を含む。
【００２１】
保護部材配設ステップ（ＳＰ１）について説明する。保護部材配設ステップは、ウェーハ２の表面２Ａの機能層２１側に保護部材６を配設するステップである。図４は、本実施形態に係る保護部材配設ステップを示す斜視図である。図５は、本実施形態に係る保護部材配設ステップを示す側断面図である。図４及び図５に示すように、デバイス２２及びバンプ２４を保護するための保護部材６がウェーハ２の表面２Ａに貼着される。保護部材６は、シート状の部材である。保護部材６の外形の大きさと、ウェーハ２の外形の大きさとは実質的に等しい。ウェーハ２の表面２Ａの全域が保護部材６で覆われる。保護部材６により、ウェーハ２の表面２Ａに設けられているデバイス２２が保護される。
【００２２】
図５に示すように、保護部材６は、基材フィルム６１と、基材フィルム６１に積層された粘着材層６２とを有する。粘着材層６２によって、保護部材６は、ウェーハ２の機能層２１に貼着され、バンプ２４を含むウェーハ２の表面２Ａの全域が保護部材６によって覆われる。ウェーハ２の表面２Ａと直交するＺ軸方向における粘着材層６２の寸法は、バンプ２４の寸法よりも大きい。保護部材６がウェーハ２の機能層２１に貼着されることにより、バンプ２４は、粘着材層６２に埋没する。
【００２３】
次に、研削ステップ（ＳＰ２）について説明する。研削ステップは、ウェーハ２の裏面２Ｂを研削装置５で研削してウェーハ２を薄化するステップである。図６は、本実施形態に係る研削ステップを示す図である。
【００２４】
図６に示すように、研削装置５は、保護部材６を介してウェーハ２を着脱可能に保持するチャックテーブル５１と、チャックテーブル５１に保持されたウェーハ２を研削する研削手段５２とを備える。
【００２５】
チャックテーブル５１は、保護部材６を保持する保持面５１Ｈを有する。保持面５１Ｈは、ＸＹ平面と実質的に平行である。チャックテーブル５１は、保護部材６を介して、ウェーハ２を保持する。保護部材６の基材フィルム６１と保持面５１Ｈとが対向する。ウェーハ２は、裏面２Ｂが上方を向くように、保護部材６を介してチャックテーブル５１に保持される。
【００２６】
チャックテーブル５１は、ウェーハ２の裏面２ＢとＸＹ平面とが平行となるように、保護部材６を介してウェーハ２を保持する。また、チャックテーブル５１は、ＸＹ平面内における保持面５１Ｈの中心とウェーハ２の裏面２Ｂの中心とが一致するように、ウェーハ２を保持する。
【００２７】
チャックテーブル５１は、保護部材６及びウェーハ２を着脱可能に保持する。真空ポンプを含む真空吸引源と接続された吸引口が保持面５１Ｈに複数設けられる。チャックテーブル５１の保持面５１Ｈに保護部材６及びウェーハ２が載せられた状態で真空吸引源が作動することにより、ウェーハ２は、保護部材６を介して、チャックテーブル５１に吸着保持される。真空吸引源の作動が停止されることにより、ウェーハ２及び保護部材６は、チャックテーブル５１から解放される。
【００２８】
チャックテーブル５１は、アクチュエータを含む回転駆動機構によって、チャックテーブル５１の中心軸ＡＸ５１を中心に矢印Ｒ５１で示す方向に回転可能である。
【００２９】
研削手段５２は、スピンドルハウジング５２１と、スピンドルハウジング５２１に回転可能に支持される回転スピンドル５２２と、回転スピンドル５２２の下端に装着されたマウンター５２３と、マウンター５２３の下面に設けられた研削ホイール５２４とを有する。研削ホイール５２４は、円環状の基台５２５と、基台５２５の下面に環状に設けられた研削砥石５２６とを有する。基台５２５は、マウンター５２３の下面に締結ボルトによって固定される。研削ホイール５２４は、アクチュエータを含む回転駆動機構により回転スピンドル５２２が回転することによって、研削手段５２の中心軸ＡＸ５２を中心に矢印Ｒ５２で示す方向に回転可能である。
【００３０】
研削ステップにおいては、ウェーハ２が保護部材６を介してチャックテーブル５１の保持面５１Ｈに保持される。保持部材６とチャックテーブル５１の保持面５１Ｈとが対向し、ウェーハ２の裏面２Ｂが上方を向くように、チャックテーブル５１は保持部材６を介してウェーハ２を保持する。ウェーハ２が保護部材６を介してチャックテーブル５１に保持された後、チャックテーブル５１が矢印Ｒ５１で示す方向に回転されつつ、研削手段５２の研削ホイール５２４が矢印Ｒ５２で示す方向に回転される。チャックテーブル５１及び研削ホイール５２４が回転している状態で、研削砥石５２６とウェーハ２の裏面２Ｂとが接触される。矢印Ｆ５２で示すように、研削ホイール５２４が下方に研削送りされることにより、ウェーハ２の裏面２Ｂが研削される。
【００３１】
ウェーハ２の裏面２Ｂが研削されることにより、基板２０の厚みが薄くなり、ウェーハ２が薄化される。研削装置５は、ウェーハ２の厚みが目標厚みになるように、ウェーハ２の裏面２Ｂを研削する。
【００３２】
図７は、研削ステップにおける外周余剰領域ＳＡにおけるウェーハ２の挙動を模式的に示す図である。バンプ２４は、デバイス領域ＤＡに設けられ、外周余剰領域ＳＡには設けられない。ウェーハ２は、保護部材６を介して研削装置５のチャックテーブル５１に支持される。裏面２Ｂが研磨装置５の研削ホイール５２４（研削砥石５２６）に上から押さえ付けられると、バンプ２４が存在しないウェーハ２の外周余剰領域ＳＡが下方に垂れ下がる現象が発生する。外周余剰領域ＳＡが垂れ下がった状態で研削が実施されると、研削の終了後、図７に示すように、外周余剰領域ＳＡにおけるウェーハ２の厚みがデバイス領域ＤＡにおけるウェーハ２の厚みよりも厚くなる現象が発生する。
【００３３】
次に、貼り替えステップ（ＳＰ３）について説明する。貼り換えステップは、ウェーハ２の裏面２Ｂにダイシングテープ７を貼着し、ウェーハ２の表面２Ａから保護部材６を除去するステップである。図８は、本実施形態に係る貼り換えステップを示す斜視図である。図８に示すように、ウェーハ２の裏面２Ｂにダイシングテープ７が貼着される。ダイシングテープ７は、シート状の部材である。ダイシングテープ７の外形の大きさと、ウェーハ２の外形の大きさとは、実質的に等しい。ウェーハ２の裏面２Ｂの全域がダイシングテープ７覆われる。ウェーハ２の裏面２Ｂにダイシングテープ７が貼着された後、ウェーハ２の表面２Ａから保護部材６が除去される。なお、ダイシングテープ７の周縁部が環状のフレームに固定され、そのダイシングテープ７及びフレームによってフレームユニットが形成されてもよい。
【００３４】
次に、溝形成ステップ（ＳＰ４）について説明する。溝形成ステップは、ウェーハ２の表面２Ａにレーザー加工装置３でレーザー光線ＬＢ１を照射して、機能層２１にレーザー加工溝２５を形成するステップである。
【００３５】
図９は、本実施形態に係るレーザー加工装置３を示す機能ブロック図である。図１０は、本実施形態に係るレーザー加工装置３を示す斜視図である。
【００３６】
図９及び図１０に示すように、レーザー加工装置３は、ダイシングテープ７を介してウェーハ２を保持するチャックテーブル３１と、チャックテーブル３１に保持されたウェーハ２にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段３２と、チャックテーブル３１に保持されたウェーハ２の光学像を取得する撮像手段３３と、チャックテーブル３１を移動する移動装置３７と、チャックテーブル３１の位置を検出する位置検出装置３８と、画像データを表示する表示装置３９と、レーザー加工装置３を制御する制御手段４０とを備えている。
【００３７】
チャックテーブル３１は、ウェーハ２を保持する保持面３１Ｈを有する。保持面３１Ｈは、ＸＹ平面と実質的に平行である。チャックテーブル３１は、ダイシングテープ７を介して、ウェーハ２を保持する。ダイシングテープ７と保持面３１Ｈとが対向する。ウェーハ２は、表面２Ａが上方を向くように、ダイシングテープ７を介してチャックテーブル３１に保持される。
【００３８】
チャックテーブル３１は、ウェーハ２の表面２ＡとＸＹ平面とが平行となるように、ウェーハ２を保持する。また、チャックテーブル３１は、ＸＹ平面内における保持面３１Ｈの中心とウェーハ２の裏面２Ｂの中心とが一致するように、ウェーハ２を保持する。
【００３９】
チャックテーブル３１は、ウェーハ２を着脱可能に保持する。真空ポンプを含む真空吸引源と接続された吸引口が保持面３１Ｈに複数設けられる。チャックテーブル３１の保持面３１Ｈにダイシングテープ７及びウェーハ２が載せられた状態で真空吸引源が作動することにより、ウェーハ２は、ダイシングテープ７を介して、チャックテーブル３１に吸着保持される。真空吸引源の作動が停止されることにより、ウェーハ２及びダイシングテープ７は、チャックテーブル３１から解放される。
【００４０】
チャックテーブル３１は、アクチュエータを含む移動装置３７により、Ｘ軸方向（加工送り方向）及びＹ軸方向（割り出し送り方向）に移動される。Ｘ軸方向及びＹ軸方向のチャックテーブル３１の位置は、位置検出装置３８によって検出される。
【００４１】
レーザー光線照射手段３２は、パルスレーザー光線発振手段を収容するケーシング３４と、ケーシング３４の先端部に装着され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集光器３５とを有する。パルスレーザー光線発振手段は、パルスレーザー光線発振器及び繰り返し周波数設定手段を含む。
【００４２】
レーザー光線照射手段３２は、機能層２１に対して吸収性を有する波長のレーザー光線ＬＢ１を射出可能な第１のレーザー光線射出手段と、基板２０に対して透過性を有する波長のレーザー光線ＬＢ２を射出可能な第２のレーザー光線射出手段とを含む。第１のレーザー光線射出手段と第２のレーザー光線射出手段とは別々のレーザー光線射出手段である。以下の説明においては、第１のレーザー光線射出手段と第２のレーザー光線射出手段とを総称して、レーザー光線射出手段３２として説明する。レーザー光線ＬＢ１は、例えば、波長３５５［ｎｍ］のレーザー光線である。レーザー光線ＬＢ２は、例えば、波長１０６４［ｎｍ］のレーザー光線である。
【００４３】
撮像手段３３は、ケーシング３４に支持される。撮像手段３３は、光学系と、光学系の視野領域に配置されるウェーハ２を照明光線で照明する照明手段と、照明光線で照明されたウェーハ２の光学像を、光学系を介して取得する撮像素子とを有する。撮像手段３３は、可視光線で照明してウェーハ２を撮像する可視光線撮像手段３３Ａと、赤外線で照明してウェーハ２を撮像する赤外線撮像手段３３Ｂとを含む。撮像手段３３の照明手段は、ウェーハ２に可視光線を照射する第１照明手段と、赤外光線を照射する第２照明手段とを含む。撮像手段３３の撮像素子は、可視光線が照射されたウェーハ２の光学像を取得する第１撮像素子と、赤外光線が照射されたウェーハ２の光学像を取得する第２撮像素子とを含む。撮像素子で取得されたウェーハ２の光学像を示す画像データは、制御手段４０に出力される。
【００４４】
制御手段４０は、ＣＰＵ（central  processing  unit）のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置４１と、ＲＯＭ（read  only  memory）又はＲＡＭ（random  access  memory）のようなメモリを含む記憶装置４２と、入出力インターフェース装置４３とを有する。演算処理装置４１は、記憶装置４２に記憶されているコンピュータプログラムに従って演算処理を実施して、入出力インターフェース装置４３を介して、レーザー加工装置３を制御するための制御信号を出力する。
【００４５】
溝形成ステップにおいて、レーザー加工装置３は、機能層２１に対して吸収性を有する波長のレーザー光線ＬＢ１をウェーハ２の表面２Ａ側から分割予定ライン２３に沿って照射しながらウェーハ２を保持したチャックテーブル３１とレーザー光線照射手段３２とを分割予定ライン２３に沿って相対移動させ、分割予定ライン２３に沿ったレーザー加工溝２５で機能層２１を分断する。
【００４６】
溝形成ステップにおいては、ウェーハ２の全ての分割予定ライン２３の機能層２１にレーザー光線ＬＢ１が照射され、アブレーション加工が実施される。レーザー加工溝２５は、分割予定ライン２３の機能層２１の幅方向の中央に形成される。レーザー加工溝２５を境界として、機能層２１が分断される。
【００４７】
図１０に示すように、溝形成ステップにおいては、ウェーハ２の裏面２Ｂに貼着されたダイシングテープ７とチャックテーブル３１の保持面３１Ｈとが対向し、ウェーハ２の表面２Ａが上方を向くように、チャックテーブル３１がウェーハ２を保持する。
【００４８】
ウェーハ２がチャックテーブル３１に保持された後、レーザー光線ＬＢ１とウェーハ２とのアライメント処理が実施される。アライメント処理は、レーザー光線照射手段３２から射出されるレーザー光線ＬＢ１の照射位置と、ウェーハ２の分割予定ライン２３との位置合わせを含む。レーザー光線ＬＢ１の照射位置は、集光器３５の直下の位置である。アライメント処理において、制御手段４０は、位置検出装置３８でチャックテーブル３１の位置を検出しながら移動装置３７を制御して、ウェーハ２においてＸ軸方向に延在する分割予定ライン２３を撮像手段３３の撮像位置に配置する。撮像手段３３の撮像位置は、撮像手段３３の光学系の視野領域を含み、撮像手段３３の直下の位置を含む。制御手段４０は、撮像手段３３を使って、ウェーハ２の画像データを取得する。溝形成ステップにおける画像データの取得は、可視光線撮像手段３３Ａによって実施される。可視光線撮像手段３３Ａは、可視光線でウェーハ２を照明して、ウェーハ２の画像データを取得する。制御手段４０は、ウェーハ２の画像データを取得して、パターンマッチングのような画像処理を実施して、レーザー光線ＬＢ１の照射位置とウェーハ２の分割予定ライン２３とのアライメント処理を実施する。同様に、ウェーハ２においてＸ軸方向と直交するＹ軸方向に延在する分割予定ライン２３についてもアライメント処理が実施される。
【００４９】
アライメント処理の終了後、分割予定ライン２３に沿ってレーザー光線ＬＢ１を照射するために、制御手段４０は、位置検出装置３８でチャックテーブル３１の位置を検出しながら移動装置３７を制御して、レーザー光線ＬＢ１の照射位置に対するウェーハ２の位置を調整する。
【００５０】
例えば、Ｘ軸方向に延在する分割予定ライン２３に沿ってレーザー光線ＬＢ１を照射する場合、制御手段４０は、移動装置３７を制御して、レーザー光線ＬＢ１の照射位置に、Ｘ軸方向における分割予定ライン２３の一端部を配置する。レーザー光線ＬＢ１の照射位置にＸ軸方向における分割予定ライン２３の一端部が配置された後、制御手段４０は、レーザー光線照射手段３２からレーザー光線ＬＢ１を射出して、ウェーハ２の機能層２１にレーザー光線ＬＢ１を照射する。制御手段４０は、ウェーハ２の機能層２１にレーザー光線ＬＢ１を照射しながら移動装置３７を制御して、チャックテーブル３１に保持されているウェーハ２を、Ｘ軸方向に移動させる。制御手段４０は、レーザー光線ＬＢ１の照射位置にＸ軸方向における分割予定ライン２３の他端部が配置されるまで、ウェーハ２を移動させる。
【００５１】
レーザー光線ＬＢ１の照射位置にＸ軸方向における分割予定ライン２３の他端部が配置された後、制御手段４０は、レーザー光線照射手段３２からのレーザー光線ＬＢ１の射出を停止する。これにより、Ｘ軸方向に延在する分割予定ライン２３に沿ったレーザー加工溝２５が形成され、機能層２１が分断される。
【００５２】
Ｙ軸方向に延在する分割予定ライン２３に沿ってレーザー光線ＬＢ１を照射する場合、制御手段４０は、レーザー光線ＬＢ１の照射位置にＹ軸方向における分割予定ライン２３の一端部を配置した後、レーザー光線照射手段３２からレーザー光線ＬＢ１を射出しながら、レーザー光線ＬＢ１の照射位置にＹ軸方向における分割予定ライン２３の他端部が配置されるまで、チャックテーブル３１に保持されているウェーハ２をＹ軸方向に移動させる。これにより、Ｙ軸方向に延在する分割予定ライン２３に沿ったレーザー加工溝２５が形成され、機能層２１が分断される。なお、Ｙ軸方向に延在する分割予定ライン２３に対するレーザー光線ＬＢ１の照射は、Ｘ軸方向に延在する分割予定ライン２３に対するレーザー光線ＬＢ１の照射が終了し、ＸＹ平面内においてチャックテーブル３１が９０［°］回転された後に実施される。
【００５３】
制御手段４０は、格子状に形成された分割予定ライン２３の全部についてレーザー光線ＬＢ１の照射を行う。これにより、レーザー加工溝２５が格子状に形成される。
【００５４】
本実施形態において、溝形成ステップでは、外周余剰領域ＳＡにおけるチャックテーブル３１とレーザー光線照射手段３２との相対移動速度は、外周余剰領域ＳＡの内周からウェーハ２の周縁に近づくに従い低い速度に設定され、外周余剰領域ＳＡにおけるレーザー加工溝２５の深さをウェーハ２の周縁に近づくにつれ深く形成する。
【００５５】
図１１は、本実施形態に係る溝形成ステップにおけるレーザー加工装置３の動作を示す図である。図１１は、Ｘ軸方向に延在する分割予定ライン２３に沿ってレーザー光線ＬＢ１を照射するときのレーザー光線ＬＢ１の照射位置に対するウェーハ２の位置とＸ軸方向におけるチャックテーブル３１の移動速度（加工送り速度）との関係を模式的に示す。
【００５６】
例えば、チャックテーブル３１に保持されているウェーハ２を、図１１の矢印Ｘａで示す方向に移動させながら、Ｘ軸方向に延在する分割予定ライン２３に沿ってレーザー光線ＬＢ１を照射する場合、チャックテーブル３１に保持されているウェーハ２の分割予定ライン２３上の位置Ｐ１、位置Ｐ２、位置Ｐ３、位置Ｐ４が、レーザー光線ＬＢ１の照射位置に順次配置されることとなる。位置Ｐ１、位置Ｐ２、位置Ｐ３、位置Ｐ４は、分割予定ライン２３においてＸ軸方向に配置される。
【００５７】
位置Ｐ１は、＋Ｘ側のウェーハ２の周縁である。位置Ｐ４は、−Ｘ側のウェーハ２の周縁である。位置Ｐ１は、外周余剰領域ＳＡの＋Ｘ側の端部を含む。位置Ｐ４は、外周余剰領域ＳＡの−Ｘ側の端部を含む。位置Ｐ２及び位置Ｐ３はそれぞれ、外周余剰領域ＳＡとデバイス領域ＤＡとの境界である。
【００５８】
１つの分割予定ライン２３にレーザー光線ＬＢ１を照射するとき、制御手段４０は、レーザー光線照射手段３２の出力（レーザー光線照射手段３２から射出されるレーザー光線ＬＢ１の照度）を一定値に維持する。また、１つの分割予定ライン２３にレーザー光線ＬＢ１を照射するとき、制御手段４０は、レーザー光線照射手段３２のパルス条件（パルス幅、ピーク値、繰り返し周波数）を一定条件に維持する。また、１つの分割予定ライン２３にレーザー光線ＬＢ１を照射するとき、制御手段４０は、集光器３５のレーザー光線射出部とウェーハ２との距離、及びウェーハ２に照射されるレーザー光線ＬＢ１のスポット径を一定値に維持する。
【００５９】
図１１に示すように、デバイス領域ＤＡにおける分割予定ライン２３にレーザー光線ＬＢ１を照射する場合、制御手段４０は、レーザー光線ＬＢ１の照射位置に対するウェーハ２の移動速度（加工送り速度）を一定速度に維持する。
【００６０】
一方、外周余剰領域ＳＡにおける分割予定ライン２３にレーザー光線ＬＢ１を照射する場合、制御手段４０は、レーザー光線ＬＢ１の照射位置に対するウェーハ２の移動速度（加工送り速度）が、外周余剰領域ＳＡの内周（外周余剰領域ＳＡとデバイス領域ＤＡとの境界）からウェーハ２の周縁に近づくに従い低い速度になるように、移動装置３７を制御する。本実施形態においては、外周余剰領域ＳＡの内周からウェーハ２の周縁に近づくほどウェーハ２の移動速度が比例的に低下するように、チャックテーブル３１の加工送り速度が制御される。
【００６１】
１つの分割予定ライン２３にレーザー光線ＬＢ１を照射する場合、移動装置３７は、レーザー光線ＬＢ１の照射位置がウェーハ２の位置Ｐ１に配置された状態から、レーザー光線ＬＢ１の照射位置がウェーハ２の位置Ｐ２に配置されるまで、ウェーハ２を加速しながら矢印Ｘａ方向に移動させる。
【００６２】
移動装置３７は、レーザー光線ＬＢ１の照射位置がウェーハ２の位置Ｐ２に配置された状態から、レーザー光線ＬＢ１の照射位置がウェーハ２の位置Ｐ３に配置されるまで、ウェーハ２を一定速度で矢印Ｘａ方向に移動させる。
【００６３】
移動装置３７は、レーザー光線ＬＢ１の照射位置がウェーハ２の位置Ｐ３に配置された状態から、レーザー光線ＬＢ１の照射位置がウェーハ２の位置Ｐ４に配置されるまで、ウェーハ２を減速しながら矢印Ｘａ方向に移動させる。
【００６４】
すなわち、１つの分割予定ライン２３にレーザー光線ＬＢ１が照射される場合、ウェーハ２は、加速した後に一定速度で移動し、その後減速する。
【００６５】
ウェーハ２が加速する加速区間及びウェーハ２が減速する減速区間において外周余剰領域ＳＡにレーザー光線ＬＢ１が照射される。ウェーハ２が一定速度で移動する定速区間においてデバイス領域ＤＡにレーザー光線ＬＢ１が照射される。
【００６６】
加速区間におけるウェーハ２の最高速度及び減速区間におけるウェーハ２の最高速度は、定速区間におけるウェーハ２の移動速度と等しい。また、上述したように、１つの分割予定ライン２３にレーザー光線ＬＢ１を照射するときのレーザー光線照射手段３２の出力及びパルス条件は一定である。したがって、１つの分割予定ライン２３のうち、外周余剰領域ＳＡのウェーハ２の周縁ほど、照射されるレーザー光線ＬＢ１の光量（積算光量）は大きくなり、外周余剰領域ＳＡの内周ほど、照射されるレーザー光線ＬＢ１の光量（積算光量）は小さくなる。
【００６７】
本実施形態においては、位置Ｐ１及び位置Ｐ４に照射されるレーザー光線ＬＢ１の積算光量が第１光量（最大光量）であり、位置Ｐ２及び位置Ｐ３に照射されるレーザー光線ＬＢ１の積算光量が第２光量（最小光量）となる。外周余剰領域ＳＡに照射されるレーザー光線ＬＢ１の積算光量の分布は、外周余剰領域ＳＡの周縁が最も高く、外周余剰領域ＳＡの内周が最も低く、第１光量と第２光量との間で比例的に変化する。また、デバイス領域ＤＡに照射されるレーザー光線ＬＢ１の積算光量の分布は、第２光量で一定である。
【００６８】
一例として、レーザー光線照射手段３２の出力は、１．５［Ｗ］の一定値に維持される。レーザー光線照射手段３２の繰り返し周波数は、１６０［ｋＨｚ］の一定値に維持される。デバイス領域ＤＡにおける分割予定ライン２３にレーザー光線ＬＢ１が照射される場合において、レーザー光線ＬＢ１の照射位置に対するウェーハ２の移動速度（加工送り速度）は、４００［ｍｍ／ｓ］の一定値に維持される。外周余剰領域ＳＡの周縁における分割予定ライン２３にレーザー光線ＬＢ１が照射される場合において、レーザー光線ＬＢ１の照射位置に対するウェーハ２の移動速度（加工送り速度）は、５０［ｍｍ／ｓ］となる。外周余剰領域ＳＡの内周から外周余剰領域ＳＡの周縁に近づくほど、ウェーハ２の移動速度（加工送り速度）が４００［ｍｍ／ｓ］と５０［ｍｍ／ｓ］との間で比例的に低下するように、チャックテーブル３１の加工送り速度が制御される。
【００６９】
図１２は、本実施形態に係る機能層２１に形成されるレーザー加工溝２５を示す模式図である。機能層２１に照射されるレーザー光線ＬＢ１の積算光量と、その積算光量のレーザー光線ＬＢ１の照射により機能層２１に形成されるレーザー加工溝２５の深さとは、実質的に比例関係にある。なお、レーザー加工溝２５の深さとは、機能層２１の表面を基準とした深さである。そのため、上述のようにウェーハ２の移動速度を調整して、機能層２１に照射されるレーザー光線ＬＢ１の積算光量を調整することにより、外周余剰領域ＳＡにおけるレーザー加工溝２５の深さをウェーハ２の周縁に近づくにつれ深く形成することができる。外周余剰領域ＳＡにおいて、レーザー加工溝２５の深さは比例的に変化する。また、デバイス領域ＤＡにおけるレーザー加工溝２５の深さは一定の深さに形成される。
【００７０】
次に、エキスパンドテープ貼り替えステップ（ＳＰ５）について説明する。エキスパンドテープ貼り替え貼り換えステップは、ウェーハ２の表面２Ａの機能層２１側にエキスパンドテープ９を配設し、ウェーハ２の裏面２Ｂからダイシングテープ７を除去するステップである。図１３は、本実施形態に係るエキスパンドテープ貼り換えステップを示す斜視図である。図１３に示すように、デバイス２２を保護するためのエキスパンドテープ９がウェーハ２の表面２Ａに貼着される。エキスパンドテープ９は、シート状の部材である。エキスパンドテープ９は、基材フィルムと、基材フィルムに積層された粘着材層とを有する。粘着材層によって、エキスパンドテープ９は、ウェーハ２の機能層２１に貼着され、バンプ２４を含むウェーハ２の表面２Ａの全域がエキスパンドテープ９によって覆われる。バンプ２４は、エキスパンドテープ９の粘着材層に埋没する。
【００７１】
エキスパンドテープ９は、環状のフレーム１０に装着される。ウェーハ２は、表面２Ａがエキスパンドテープ９と対向し、裏面２Ｂが上方（＋Ｚ方向）を向くように、エキスパンドテープ９に貼着される。ウェーハ２の表面２Ａの全域がエキスパンドテープ９で覆われる。エキスパンドテープ９により、ウェーハ２の表面２Ａに設けられているデバイス２２が保護される。ウェーハ２の表面２Ａにエキスパンドテープ９が貼着された後、ウェーハ２の裏面２Ｂからダイシングテープ７が除去される。
【００７２】
次に、改質層形成ステップ（ＳＰ６）について説明する。改質層形成ステップは、ウェーハ２の裏面２Ｂにレーザー加工装置３Ｂでレーザー光線ＬＢ２を照射して、基板２０の内部に改質層２６を形成するステップである。
【００７３】
図１４は、本実施形態に係るレーザー加工装置３Ｂを示す斜視図である。図１５は、本実施形態に係るレーザー加工装置３Ｂを示す側面図である。レーザー加工装置３Ｂは、上述のレーザー加工装置３と同様のレーザー光線照射手段３２を備えている。レーザー光線照射手段３２は、基板２０に対して透過性を有する波長のレーザー光線ＬＢ２を射出可能である。
【００７４】
レーザー加工装置３Ｂは、ウェーハ２を保持する保持面３１ＨＢを有するチャックテーブル３１０を備えている。保持面３１ＨＢは、ＸＹ平面と実質的に平行である。チャックテーブル３１０は、エキスパンドテープ９を介して、ウェーハ２を保持する。エキスパンドテープ９と保持面３１ＨＢとが対向する。ウェーハ２は、裏面２Ｂが上方を向くように、エキスパンドテープ９を介してチャックテーブル３１Ｂに保持される。
【００７５】
チャックテーブル３１０は、ウェーハ２の裏面２ＢとＸＹ平面とが平行となるように、ウェーハ２を保持する。また、チャックテーブル３１０は、ＸＹ平面内における保持面３１ＨＢの中心とウェーハ２の裏面２Ｂの中心とが一致するように、ウェーハ２を保持する。
【００７６】
チャックテーブル３１０は、ウェーハ２を着脱可能に保持する。真空ポンプを含む真空吸引源と接続された吸引口が保持面３１ＨＢに複数設けられる。チャックテーブル３１０の保持面３１ＨＢにエキスパンドテープ９及びウェーハ２が載せられた状態で真空吸引源が作動することにより、ウェーハ２は、エキスパンドテープ９を介して、チャックテーブル３１０に吸着保持される。真空吸引源の作動が停止されることにより、ウェーハ２及びエキスパンドテープ９は、チャックテーブル３１０から解放される。
【００７７】
レーザー加工装置３Ｂは、フレーム１０を保持するフレーム保持装置３２０を備えている。フレーム保持装置３２０は、チャックテーブル３１０の側面に設けられたアーム部材３３０と、アーム部材３３０に固定された環状のフレーム保持部材３４０と、フレーム保持部材３４０の上面３４０Ｈとの間でフレーム１０を挟むクランプ機構３５０とを有する。フレーム保持部材３４０の上面３４０Ｈは、フレーム１０が保持される保持面である。上面３４０Ｈに載せられたフレーム１０は、クランプ機構３５０とフレーム保持部材３４０との間に挟まれる。クランプ機構３５０は、フレーム保持部材３４０との間でフレーム１０を挟むことによって、フレーム１０をフレーム保持部材３４０に固定する。
【００７８】
フレーム保持部材３４０の上面３４０Ｈは、チャックテーブル３１０の保持面３１ＨＢよりも下方（−Ｚ方向）に配置される。フレーム保持装置３２０に保持されたフレーム１０は、チャックテーブル３１０に保持されたウェーハ２よりも下方に配置される。フレーム１０がウェーハ２よりも下方に配置されることによって、エキスパンドテープ９が張られる。
【００７９】
改質層形成ステップでは、基板２０に対して透過性を有する波長のレーザー光線ＬＢ２を、ウェーハ２の裏面２Ｂ側から分割予定ライン２３に沿って照射しながらウェーハ２を保持したチャックテーブル３１０とレーザー光線照射手段３２とを分割予定ライン２３に沿って相対移動させ、ウェーハ２の裏面２Ｂから所定距離内側の基板２の内部に破断起点となる改質層２６を形成する。ウェーハ２の全ての分割予定ライン２３に沿って基板２０にレーザー光線ＬＢ２が照射されることにより、基板２０の内部に格子状の改質層２６が形成される。
【００８０】
図１４及び図１５に示すように、改質層形成ステップにおいては、エキスパンドテープ９とチャックテーブル３１０の保持面３１ＨＢとが対向し、ウェーハ２の裏面２Ｂが上方を向くように、エキスパンドテープ９及びウェーハ２がチャックテーブル３１０に保持される。
【００８１】
エキスパンドテープ９及びウェーハ２がチャックテーブル３１０に保持された状態で、レーザー光線ＬＢ２とウェーハ２とのアライメント処理が実施される。アライメント処理は、レーザー光線照射手段３２から射出されるレーザー光線ＬＢ２の照射位置と、ウェーハ２の分割予定ライン２３との位置合わせを含む。アライメント処理において、制御手段４０は、位置検出装置３８でチャックテーブル３１の位置を検出しながら移動装置３７を制御して、ウェーハ２においてＸ軸方向に延在する分割予定ライン２３を撮像手段３３の撮像位置に配置する。制御手段４０は、撮像手段３３を使って、ウェーハ２の画像データを取得する。改質層形成ステップにおける画像データの取得は、赤外線撮像手段３３Ｂによって実施される。赤外線撮像手段３３Ｂは、赤外光線でウェーハ２を照明して、ウェーハ２の画像データを取得する。赤外光線を使うことにより、基板２０を透かして、ウェーハ２の表面２Ａに設けられている分割予定ライン２３又はレーザー加工溝２５が撮像される。制御手段４０は、ウェーハ２の画像データを取得して、画像処理を実施して、レーザー光線ＬＢ２の照射位置とウェーハ２の分割予定ライン２３又はレーザー加工溝２５とアライメント処理を実施する。同様に、ウェーハ２においてＸ軸方向と直交するＹ軸方向に延在する分割予定ライン２３についてもアライメント処理が実施される。
【００８２】
アライメント処理の終了後、制御手段４０は、移動装置３７を制御して、レーザー光線ＬＢ２の照射位置に、分割予定ライン２３を配置する。制御手段４０は、位置検出装置３８でチャックテーブル３１の位置を検出しながら移動装置３７を制御して、分割予定ライン２３の一端部にレーザー光線ＬＢ２が照射されるように、レーザー光線ＬＢ２の照射位置に対するウェーハ２の位置を調整する。
【００８３】
レーザー光線ＬＢ２の照射位置に分割予定ライン２３の一端部が配置された後、制御手段４０は、レーザー光線照射手段３２からレーザー光線ＬＢ２を射出して、ウェーハ２の基板２０にレーザー光線ＬＢ２を照射する。制御手段４０は、ウェーハ２の基板２０にレーザー光線ＬＢ２を照射しながら移動装置３７を制御して、チャックテーブル３１に保持されているウェーハ２を、図１５の矢印Ｘｂで示す方向に移動させる。レーザー光線ＬＢ２の照射位置に分割予定ライン２３の他端部が配置された後、制御手段４０は、レーザー光線照射手段３２からのレーザー光線ＬＢ２の射出を停止する。これにより、基板２０の内部に、分割予定ライン２３に沿った改質層２６が形成される。
【００８４】
制御手段４０は、格子状に形成された分割予定ライン２３の全部についてレーザー光線照射手段３２によるレーザー光線ＬＢ２の照射を行う。レーザー光線ＬＢ２の照射位置は、赤外線撮像手段３３Ｂで撮像した分割予定ライン２３、又はレーザー加工溝形成ステップで形成されたレーザー加工溝２５に対応する。これにより、改質層２６が格子状に形成される。
【００８５】
図１６は、本実施形態に係るレーザー加工溝２５及び改質層２６が形成されたウェーハ２を示す模式図である。研削ステップにより、外周余剰領域ＳＡがデバイス領域ＤＡの表面２Ａよりも厚く形成される。図１６においては、外周余剰領域ＳＡの裏面２Ｂ及びデバイス領域ＤＡの裏面２Ｂが平坦面で同一平面内に配置されているように図示されているが、外周余剰領域ＳＡの裏面２Ｂ及びデバイス領域ＤＡの裏面２Ｂは平坦面でなくてもよい。レーザー光線ＬＢ２の照射前に裏面２Ｂの高さが高さ検出器で検出され、その検出結果に基づいて、レーザー光線ＬＢ２の集光点の高さが制御される。これにより、裏面２Ｂから所定の深さに改質層２６を形成することができる。
【００８６】
外周余剰領域ＳＡにおける表面２Ａからのレーザー加工溝２５の深さは、ウェーハ２の周縁に近づくにつれ深く形成される。裏面２Ｂからレーザー加工溝２５の底部までの距離は、デバイス領域ＤＡ及び外周余剰領域ＳＡにおいて一定である。また、裏面２Ｂから改質層２６までの距離（深さ）は、デバイス領域ＤＡ及び外周余剰領域ＳＡにおいて一定である。レーザー加工溝２５と改質層２６との距離は、デバイス領域ＤＡ及び外周余剰領域ＳＡにおいて一定である。すなわち、外周余剰領域ＳＡにおけるレーザー加工溝２５と改質層２６との距離ＨＳと、デバイス領域ＤＡにおけるレーザー加工溝２５と改質層２６との距離ＨＤとは、実質的に等しい。
【００８７】
次に、分割ステップ（ＳＰ７）について説明する。分割ステップは、エキスパンドテープ９を介してウェーハ２に外力を付与し、ウェーハ２を複数のデバイスチップに分割するステップである。図１７及び図１８は、本実施形態に係る分割ステップを示す側面図である。分割ステップは、分割ステップでは、図１７及び図１８に示す分割装置８が使用される。
【００８８】
改質層形成ステップの終了後、フレーム保持装置３２０によるフレーム１０の保持が解除されるとともに、チャックテーブル３１０によるエキスパンドテープ９及びウェーハ２の保持が解除される。フレーム１０に装着されているエキスパンドテープ９と、エキスパンドテープ９に貼着されているウェーハ２とは、レーザー加工装置３Ｂから分割装置８に搬送される。
【００８９】
図１７に示すように、エキスパンドテープ９に貼着されたウェーハ２が分割装置８に設置される。分割装置８は、フレーム１０を保持するフレーム保持手段８１と、フレーム保持手段８１に保持されたフレーム１０に装着されたエキスパンドテープ９を拡張するテープ拡張手段８２とを備えている。
【００９０】
フレーム保持手段８１は、環状のフレーム保持部材８１１と、フレーム保持部材８１１の外周に配置された複数のクランプ機構８１２とを有する。フレーム保持部材８１１の上面８１１ａは、フレーム１０が載置される載置面である。上面８１１ａに載置されたフレーム１０は、クランプ機構８１２によってフレーム保持部材８１１に固定される。フレーム保持手段８１は、テープ拡張手段８２によって上下方向に移動可能である。
【００９１】
テープ拡張手段８２は、フレーム保持部材８１１の内側に配置される拡張ドラム８２１を有する。拡張ドラム８２１は、フレーム１０の内径よりも小さく、ウェーハ２の外径より大きい内径及び外径を有する。テープ拡張手段８２は、フレーム保持部材８１１を支持する支持手段８３と、拡張ドラム８２１を上下方向に移動可能な可動手段８４と、を有する。可動手段８４は、複数のエアシリンダ８４１を有する。エアシリンダ８４１のピストンロッド８４２が拡張ドラム８２１に連結される。本実施形態においては、ピストンロッド８４２と拡張ドラム８２１とが一体となっている。複数のエアシリンダ８４１を含む可動手段８４は、拡張ドラム８２１の上端がフレーム保持部材８１１の上面８１１ａと略同一高さとなる基準位置と、フレーム保持部材８１１の上面８１１ａより所定量上方の拡張位置との間を上下方向に移動するように、拡張ドラム８２１を移動させる。
【００９２】
次に、分割装置８を用いる分割ステップについて説明する。図１７に示すように、エキスパンドテープ９を介してウェーハ２を支持するフレーム１０が、フレーム保持手段８１のフレーム保持部材８１１の上面８１１ａに載置され、クランプ機構８１２によってフレーム保持部材８１１に固定される。このとき、フレーム保持部材８１１は、図１７に示す基準位置に位置付けられている。
【００９３】
次に、可動手段８４の複数のエアシリンダ８４１が作動され、拡張ドラム８２１の上面８１１ａが図１３に示す拡張位置に上昇される。これにより、フレーム保持部材８１１の上面８１１ａに固定されている環状のフレーム６に対して拡張ドラム８２１間の保護テープが上昇する。そのため、図１８に示すように、環状のフレーム１０に装着されたエキスパンドテープ９は、拡張ドラム８２１の上端部に当接し、拡張する。その結果、エキスパンドテープ９に貼着されているウェーハ２には放射状の外力（引張力）が付与される。ウェーハ２に形成されている改質層２６Ｄの強度は低下しているため、ウェーハ２に放射状の引張力が付与されると、分割予定ライン２３に沿って形成された改質層２６Ｄを破断基点として、ウェーハ２が分割予定ライン２３に沿って分割される。
【００９４】
以上説明したように、本実施形態によれば、溝形成ステップにおいて、外周余剰領域ＳＡにおけるチャックテーブル３１とレーザー光線照射手段３２との相対移動速度を、外周余剰領域ＳＡの内周からウェーハ２の周縁に近づくに従い低い速度に設定することにより、外周余剰領域ＳＡにおけるレーザー加工溝２５の深さをウェーハ２の周縁に近づくにつれ深く形成する。そのため、デバイス領域ＤＡにバンプ２４が設けられ外周余剰領域ＳＡにバンプ２４が設けられないウェーハ２を研削装置５のチャックテーブル５１で支持した状態で研削することにより、外周余剰領域ＳＡにおけるウェーハ２の厚みがデバイス領域ＤＡにおけるウェーハ２の厚みよりも厚くなる現象が発生し、外周余剰領域ＳＡの表面２Ａがデバイス領域ＤＡの表面２Ａよりも盛り上がるように形成されても、外周余剰領域ＳＡにおけるレーザー加工溝２５と改質層２６との距離ＨＳと、デバイス領域ＤＡにおけるレーザー加工溝２５と改質層２６との距離ＨＤとを、実質的に等しくすることができる。機能層２１に形成されたレーザー加工溝２５と基板２０の内部に形成された改質層２６との距離の均一化が図られることにより、外周余剰領域ＳＡとデイバス領域ＤＡとにおいて、改質層２６を破断起点として伸展した亀裂をレーザー加工溝２５に同時に到達させることができる。そのため、バンプ２４が形成されたウェーハ２であっても、改質層２６とレーザー加工溝２５とを結ぶ亀裂で、ウェーハ２を円滑に分割することができる。
【００９５】
本実施形態においては、外周余剰領域ＳＡにおけるレーザー加工溝２５の深さを調整する場合、レーザー光線ＬＢ１の出力を変化させたり、レーザー光線照射手段３２とウェーハ２との距離を調整したりするのではなく、ウェーハ２（チャックテーブル３１）の移動速度を調整する。例えば、Ｘ軸方向にそれぞれ延在し、Ｙ軸方向に配置される複数の分割予定ライン２３にレーザー光線ＬＢ１を順次照射する場合、ウェーハ２は、レーザー光線ＬＢ１に対して＋Ｘ方向にスキャン移動した後、Ｙ軸方向にステップ移動し、その後、−Ｘ方向にスキャン移動する。すなわち、ウェーハ２は、Ｘ軸方向のスキャン移動において、加速移動、定速移動、及び減速移動を繰り返す。ウェーハ２が加速移動及び減速移動するときに、レーザー光線ＬＢ１の照射位置に外周余剰領域ＳＡが配置されるように、レーザー光線ＬＢ１に対するウェーハ２の位置を調整することによって、ウェーハ２のスキャン移動距離を抑制することができる。そのため、レーザー加工装置３の大型化が抑制される。
【００９６】
なお、本実施形態においては、溝形成ステップにおいて、レーザー光線照射手段３２に対して、ウェーハ２を保持したチャックテーブル３１が移動することとした。ウェーハ２を保持したチャックテーブル３１に対してレーザー光線照射手段３２が移動してもよいし、チャックテーブル３１及びレーザー光線照射手段３２の両方が移動してもよい。
【００９７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００９８】
２  ウェーハ
２Ａ  表面
２Ｂ  裏面
３  レーザー加工装置
３Ｂ  レーザー加工装置
５  研削装置
６  保護部材
８  分割装置
７  ダイシングテープ
９  エキスパンドテープ
１０  フレーム
２０  基板
２１  機能層
２２  デバイス
２３  分割予定ライン
２４  バンプ
２５  レーザー加工溝
２６  改質層
３１  チャックテーブル
３１Ｈ  保持面
３２  レーザー光線照射手段
３３  撮像手段
３４  ケーシング
３５  集光器
３７  移動装置
３８  位置検出装置
３９  表示装置
４０  制御手段
４１  演算処理装置
４２  記憶装置
４３  入出力インターフェース装置
５１  チャックテーブル
５１Ｈ  保持面
５２  研削手段
６１  基材フィルム
６２  粘着材層
８１  フレーム保持手段
８２  テープ拡張手段
３１０  チャックテーブル
３２０  フレーム保持装置
３３０  アーム部材
３４０  フレーム保持部材
３４０Ｈ  上面
３５０  クランプ機構
５２１  スピンドルハウジング
５２２  回転スピンドル
５２３  マウンター
５２４  研削ホイール
５２５  基台
５２６  研削砥石
ＤＡ  デバイス領域
ＳＡ  外周余剰領域
ＬＢ１  （吸収性）レーザー光線
ＬＢ２  （透過性）レーザー光線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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