(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板の上表面に絶縁膜を介してシリコンウェハを貼り合わせるとともに、その貼り合わせたシリコンウェハを薄層化してＳＯＩ層を形成した貼り合わせＳＯＩウェハをレーザダイシングする方法であって、
前記貼り合わせＳＯＩウェハの外周部に形成されたＳＯＩ層の無い領域であるテラス領域と前記ＳＯＩ層との境界部分における該ＳＯＩ層の外周側面が前記支持基板の上表面に垂直となるように、前記ＳＯＩ層の上表面に垂直な方向をエッチング方向として前記ＳＯＩ層の外周縁を食刻するエッチング工程と、集光用光学素子にて集光されたレーザ光を前記貼り合わせＳＯＩウェハの割断予定線に沿った前記支持基板の内部に照射して改質層を形成するレーザ光照射工程と、前記改質層の形成された前記割断予定線に沿って前記貼り合わせＳＯＩウェハを複数のチップに割断する割断工程とを備え、
前記レーザ光照射工程での前記レーザ光の照射に際しては、前記ＳＯＩ層の外周縁を境界としてその外周縁の外側の前記テラス領域ではその内側の前記ＳＯＩ層の形成された領域よりも前記集光用光学素子と前記支持基板の上表面との距離が縮小されるように、その距離の補正量Ｈが、前記ＳＯＩ層の屈折率を「ｎ」とし、同ＳＯＩ層の層厚を「Ｔ」としたときに、
Ｈ＝（１−１／ｎ）×Ｔ
となるように補正する
ことを特徴とするレーザダイシング方法。
【請求項２】
前記レーザ光照射工程に先立ち、前記貼り合わせＳＯＩウェハの形状に関する情報として、貼り合わせＳＯＩウェハの直径、テラス領域の幅、チップサイズ、ＳＯＩ層の層厚、絶縁膜の膜厚、オリエンテーションフラットの幅、および支持基板の厚さをレーザ光照射制御を行う制御部に入力し、
前記レーザ光照射工程では、前記制御部を通じて、
前記入力した貼り合わせＳＯＩウェハの形状に関する情報に基づき、Ｘ−Ｙ−Ｚ直交座標系を決定してＸ−Ｙ平面における割断予定線の座標を算出する工程と、
Ｙ軸方向の前記割断予定線に沿ってレーザ光を照射する工程と、
Ｘ軸方向の前記割断予定線に沿ってレーザ光を照射する工程と、
を実行し、
前記Ｙ軸方向の前記割断予定線に沿ってレーザ光を照射する工程および前記Ｘ軸方向の前記割断予定線に沿ってレーザ光を照射する工程では、レーザ光の集光点が前記テラス領域にあると判断されるとき、前記補正量Ｈを用いて前記集光用光学素子と前記支持基板の上表面との距離を補正する請求項１に記載のレーザダイシング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、支持基板の上表面に絶縁膜を介してシリコンウェハを貼り合わせるとともに、その貼り合わせたシリコンウェハを薄層化してＳＯＩ層を形成した貼り合わせＳＯＩウェハのレーザダイシング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造プロセス技術として、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）技術が周知となっている。ＳＯＩ技術では、酸化シリコン等からなる絶縁膜上に、ＳＯＩ層と呼ばれるシリコン単結晶層を設け、そのＳＯＩ層にトランジスタ等の素子を形成するようにしている。こうしたＳＯＩ技術によれば、素子周囲の絶縁性が高められ、素子の寄生容量の低減やリーク電流の削減を図ることができる。ＳＯＩ層の形成されたシリコンウェハ、いわゆるＳＯＩウェハの製造技術としては、シリコンウェハ内部に酸素原子をイオン注入し、熱処理を行うことで、シリコンウェハ表面から一定の深さの位置に、上記絶縁膜となる埋込酸化膜を形成する薄膜ＳＯＩ技術の他、下記のような厚膜ＳＯＩ技術が知られている。
【０００３】
厚膜ＳＯＩ技術では、絶縁膜上に上記ＳＯＩ層の形成されたシリコンウェハ、すなわちＳＯＩウェハを、例えば図８に例示する態様で製造する。まず酸化膜１０ｃの形成されたシリコンウェハ１０ｂを支持基板（シリコン基板）１０ａに重ね合わせた上で熱処理を施すことで、図８（ａ）に示すように支持基板１０ａとシリコンウェハ１０ｂとを一体に貼り合わせる。次に図８（ｂ）に示すように、シリコンウェハ１０ｂをその厚さが１０〜２０μｍ程度となるまで機械研磨し、またその外周の５ｍｍ程度を機械研削する。更に図８（ｃ）に示すように、シリコンウェハ１０ｂの上表面の鏡面研磨、およびその外周のアルカリエッチングにより、上記機械研磨・機械研削で生じた傷や欠陥層を除去する。
【０００４】
図９（ａ）は、こうして製造された貼り合わせＳＯＩウェハ１０の平面構造を、また図９（ｂ）はその一部を拡大した断面構造をそれぞれ示している。これらの図に示すように、貼り合わせＳＯＩウェハ１０は、酸化膜１０ｃによって支持基板１０ａと絶縁分離された、シリコン単結晶のＳＯＩ層１０ｄを備えて構成されている。こうしたＳＯＩウェハ１０のＳＯＩ層１０ｄに、図９（ｂ）に示すように素子（トランジスタ等）や電極、配線等を形成し、その後、貼り合わせＳＯＩウェハ１０をダイシングにより個々のチップに分割することで、半導体チップが得られるようになる。
【０００５】
ところで近年、シリコンウェハのダイシング技術として、例えば特許文献１に見られるようなレーザを用いたダイシング技術が注目されている。同文献１に記載の技術では、割断予定線上のシリコンウェハの内部に、レーザ光の照射により、脆弱化した改質層を垂直成長させるようにしている。すなわち、レーザ光を照射することで多光子吸収による光学的損傷を生じさせ、それにより熱歪みを誘起してクラックを形成することで、シリコンウェハ内部に割断し易い、脆弱な改質層を形成している。こうしたダイシング技術では、ブレードダイシングやレーザ切断などによる従来のダイシング技術に比して、切り代の縮小や加工時間の短縮、切りくずや熱だれの低減などが可能である。
【０００６】
そして従来、上記のようなレーザ光照射によるウェハ内部の改質を利用したＳＯＩウェハのダイシングに係る技術として、特許文献２に記載の技術が知られている。同文献２に記載の技術では、ＳＯＩウェハの埋込酸化膜の厚さを適宜設定することで、シリコン単結晶層と酸化膜層との界面におけるレーザ光の反射率の変動を低減している。
【特許文献１】特許第３４０８８０５号公報
【特許文献２】特開２００５−１０９３２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、上記従来のＳＯＩウェハのダイシング技術を、上述の厚膜ＳＯＩ技術により製造された貼り合わせＳＯＩウェハに適用した場合には、下記のような問題があり、未だ改善の余地がある。
【０００８】
上述したように、貼り合わせＳＯＩウェハ１０には、その外周部にＳＯＩ層の無いテラス領域が形成されている。そのため、図１０に示すように、ＳＯＩ層１０ｄの形成された領域とＳＯＩ層１０ｄの無いテラス領域とでは、ＳＯＩ層１０ｄを構成するシリコン単結晶と空気との屈折率の違いにより、レーザ光の焦点深さが大きく変わってしまう。具体的には、屈折率≒３．５のシリコン単結晶からなるＳＯＩ層１０ｄの無いテラス領域でのレーザ光の焦点深さＤｔは、ＳＯＩ層１０ｄの形成された領域での焦点深さＤｓよりも浅くなる。そのため、テラス領域の直下では、ＳＯＩ層１０ｄの形成された領域よりも、貼り合わせＳＯＩウェハ１０の上表面側に改質層が形成されてしまい、貼り合わせＳＯＩウェハ１０の裏面側まで十分に改質層を形成することができない懸念がある。こうして改質層の形成が不十分となると、割断が不完全となって、歩留まりの悪化を招いてしまう。ちなみに、上記のようなレーザ光焦点深さの縮小により、改質層の形成位置が上表面側に移行して露出したＳＯＩウェハ１０の上表面まで改質されてしまうと、発塵が生じるといった更なる問題が生じてしまうようにもなる。もっとも、ＳＯＩ層の形成された領域内にあっても、ＳＯＩ層の層厚が一定でなければ、同様にレーザ光の焦点深さに変化が生じ、改質層の形成を適切に行うことはできない。
【０００９】
更に、上述した貼り合わせＳＯＩウェハの製造プロセスにおいては、ＳＯＩ層となるシリコンウェハ１０ｂの外周の機械研削およびアルカリエッチングの過程で、その外周側面が、支持基板の上表面に鋭角で傾斜した傾斜面となってしまう。そして、このように傾斜面となったその外周側面は、エッチングの面方位依存性のため、アルカリエッチングによって凹凸が形成されてしまうようにもなる（図８（ｃ）参照）。したがって、このような傾斜、凹凸面に対してレーザ光を照射すると乱反射が生じてしまい、ひいては焦点位置へのレーザ光の集光が不十分となって、十分な改質を行うことができなくなる。
【００１０】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、貼り合わせＳＯＩウェハのレーザダイシングを行うにあたり、改質層の形成不良を好適に抑制することのできるレーザダイシング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、支持基板の上表面に絶縁膜を介してシリコンウェハを貼り合わせるとともに、その貼り合わせたシリコンウェハを薄層化してＳＯＩ層を形成した貼り合わせＳＯＩウェハをレーザダイシングする方法として、前記貼り合わせＳＯＩウェハの外周部に形成されたＳＯＩ層の無い領域であるテラス領域と前記ＳＯＩ層との境界部分における該ＳＯＩ層の外周縁が前記支持基板の上表面に垂直となるように、前記ＳＯＩ層の上表面に垂直な方向をエッチング方向として前記ＳＯＩ層の外周縁を食刻するエッチング工程と、集光用光学素子にて集光されたレーザ光を前記貼り合わせＳＯＩウェハの割断予定線に沿った前記支持基板の内部に照射して改質層を形成するレーザ光照射工程と、前記改質層の形成された前記割断予定線に沿って前記貼り合わせＳＯＩウェハを複数のチップに割断する割断工程とを備え、前記レーザ光照射工程での前記レーザ光の照射に際しては、前記ＳＯＩ層の外周縁を境界としてその外周縁の外側の前記テラス領域ではその内側の前記ＳＯＩ層の形成された領域よりも、前記集光用光学素子と前記支持基板の上表面との距離が縮小されるように、その距離の補正量Ｈが、前記ＳＯＩ層の屈折率を「ｎ」とし、同ＳＯＩ層の層厚を「Ｔ」としたときに、
Ｈ＝（１−１／ｎ）×Ｔ
となるように補正するようにした。
【００１３】
上述したように、貼り合わせＳＯＩウェハでは、その製造プロセス上、ＳＯＩ層の外周縁が、凹凸を有し、且つ支持基板の上表面に鋭角で傾斜した傾斜面となってしまう。そのため、ＳＯＩ層の形成領域とＳＯＩ層の無いテラス領域との境界領域では、ＳＯＩ層の層厚が不規則に変化しており、その層厚に応じたレーザ光焦点位置のずれ量を容易には把握し難くなっている。
【００１４】
その点、請求項１に記載のレーザダイシング方法では、レーザ光照射に先立って、そうした傾斜凹凸面となったＳＯＩ層の外周側面が支持基板の上表面に垂直となるように、ＳＯＩ層の外周縁を、同ＳＯＩ層の上表面に垂直な方向をエッチング方向として食刻しており、これによりＳＯＩ層外周側面が支持基板の上表面にほぼ垂直に加工されるようになる。こうした加工後の貼り合わせＳＯＩウェハでは、ＳＯＩ層の形成領域とテラス領域との境界が明確となり、それらの境界領域におけるレーザ光焦点位置のずれ度合を容易且つ的確に求めることができるようになる。そのため、上記境界でのレーザ光焦点位置のずれを容易且つ的確に補正して、支持基板内部に改質層を形成することができるようになり、ＳＯＩ層形成領域とテラス領域との境界領域でのレーザ光焦点深さの変化に起因した改質層の形成不良を好適に抑制することができる。ちなみに支持基板の上表面に対して、ＳＯＩ層の外周側面が、完全に垂直とされていなくても、概ね垂直に、例えば９０±１０°の角
度に加工されていれば、こうした効果を奏することができる。
【００１５】
また、上記の如くＳＯＩ層の外周側面がほぼ垂直に加工された貼り合わせＳＯＩウェハでは、下式にて求められる補正量Ｈ分、支持基板の上表面からの集光用光学素子の距離を補正することで、ＳＯＩ層の形成領域とテラス領域との境界におけるレーザ光照射位置のずれを解消することができる。下式において、「ｎ」はＳＯＩ層の屈折率を、「Ｔ」はその層厚をそれぞれ示している。
【００１６】
Ｈ＝（１−１／ｎ）×Ｔ
また、請求項２に記載の発明によるように、請求項１に記載の発明において、前記レーザ光照射工程に先立ち、前記貼り合わせＳＯＩウェハの形状に関する情報として、貼り合わせＳＯＩウェハの直径、テラス領域の幅、チップサイズ、ＳＯＩ層の層厚、絶縁膜の膜厚、オリエンテーションフラットの幅、および支持基板の厚さをレーザ光照射制御を行う制御部に入力し、前記レーザ光照射工程では、前記制御部を通じて、前記入力した貼り合わせＳＯＩウェハの形状に関する情報に基づき、Ｘ−Ｙ−Ｚ直交座標系を決定してＸ−Ｙ平面における割断予定線の座標を算出する工程と、Ｙ軸方向の前記割断予定線に沿ってレーザ光を照射する工程と、Ｘ軸方向の前記割断予定線に沿ってレーザ光を照射する工程と、を実行し、前記Ｙ軸方向の前記割断予定線に沿ってレーザ光を照射する工程および前記Ｘ軸方向の前記割断予定線に沿ってレーザ光を照射する工程では、レーザ光の集光点が前記テラス領域にあると判断されるとき、前記補正量Ｈを用いて前記集光用光学素子と前記支持基板の上表面との距離を補正するようにするとよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明にかかるレーザダイシング方法の一実施の形態について、図１〜図７を参照して説明する。
この実施の形態では、以下に詳述するように、支持基板の内部に改質層を形成すべく、集光レンズにて集光されたレーザ光を貼り合わせＳＯＩウェハの割断予定線に沿って照射するレーザ光照射工程に先立ち、ＳＯＩ層の上表面に垂直な方向をエッチング方向として該ＳＯＩ層の外周縁を予め食刻するエッチング工程（加工工程）を実施する。そして、ＳＯＩ層の外周縁を境界としてその外周縁の外側の領域であるテラス領域では、集光レンズと支持基板の上表面との距離がその内側の領域であるＳＯＩ領域よりも縮小されるように同距離を補正することで、改質層の形成不良を抑制するようにしている。
【００２０】
図１は、この実施の形態にかかるレーザダイシング方法の実施に使用するレーザダイシング装置の全体構成を示したものである。まず、この図１を参照して、ここで使用するレーザダイシング装置の構成について説明する。
【００２１】
同図１に示されるように、この実施の形態の適用対象とするレーザダイシング装置は、大きくは、  
・支持基板の上表面に埋込酸化膜（絶縁膜）を介してシリコンウェハが貼り合わされるとともにその貼り合わされたシリコンウェハを薄層化してＳＯＩ層が形成された、この実施の形態においてダイシングの対象とする貼り合わせＳＯＩウェハ１０をその上面に載置する載置台２１。  
・載置台２１のＸ軸方向の位置を可変とするＸ軸ステージ２０ａ、載置台２１のＹ軸方向の位置を可変とするＹ軸ステージ２０ｂ、および載置台２１のＺ軸方向の位置を可変とするＺ軸ステージ２０ｃを有して構成されるステージ２０。  
・載置台２１上に載置された貼り合わせＳＯＩウェハ１０を構成する支持基板の内部に、集光レンズ（集光用光学素子）３０を介してレーザ光を照射するレーザ光源４０。  
・貼り合わせＳＯＩウェハ１０の形状に関する情報を入力部６０から取り込み、ステージ２０の各軸ステージ２０ａ〜２０ｃの位置制御やレーザ光源４０によるレーザ光照射制御等を行う制御部５０。  
等々を有して構成されている。
【００２２】
ここで、上記各軸ステージ２０ａ〜２０ｃは、制御部５０からの指令を受けた例えば図示しないステッピングモータを通じて、上記各軸上での位置が精度良く可変とされている。そして、制御部５０を通じたＸ軸ステージ２０ａおよびＹ軸ステージ２０ｂの位置制御により、上記貼り合わせＳＯＩウェハ１０の割断予定線に沿ってレーザ光が照射されることとなる。なお、これらＸ軸ステージ２０ａおよびＹ軸ステージ２０ｂによる位置の可変速度は、おおよそ毎秒３０ｃｍとなっている。またＺ軸方向は、上記貼り合わせＳＯＩウェハ１０の表面に垂直な方向であり、制御部５０を通じたＺ軸ステージ２０ｃの位置制御により、集光レンズ３０と貼り合わせＳＯＩウェハ１０との距離、詳しくは、集光レンズ３０と同貼り合わせＳＯＩウェハ１０を構成する上記支持基板の上表面との距離が可変とされている。
【００２３】
ちなみに、レーザ光源４０としては、例えばＹＡＧレーザが採用されており、この波長は１０６４ｎｍとなっている。そして、このレーザ光源４０は、制御部５０からの指令を受けて、周波数がおよそ８０ＫＨｚのレーザ光を照射することが可能となっている。こうして照射されたレーザ光は、図１中に示されるように、光路Ｌをたどり、集光レンズ３０で集光される。
【００２４】
また、制御部５０には、貼り合わせＳＯＩウェハ１０のレーザ光によるダイシングに際し必要となる貼り合わせＳＯＩウェハ１０の形状に関する情報が入力部６０を介して入力される。そして制御部５０は、この入力された形状に関する情報に基づき、貼り合わせＳＯＩウェハ１０の割断予定線の座標の算出、開始基点の座標の算出、集光レンズ３０と貼り合わせＳＯＩウェハ１０との距離の補正量の算出の他、上記各軸ステージ２０ａ〜２０ｃの位置制御、レーザ光源４０によるレーザ光照射制御などを実施する。なお、こうした貼り合わせＳＯＩウェハ１０の形状に関する情報としては、例えば、貼り合わせＳＯＩウェハ１０の直径、テラス領域の幅、チップサイズ、ＳＯＩ層の層厚、埋込酸化膜の膜厚、オリエンテーションフラットの幅、および支持基板の厚さなどがある。
【００２５】
図２は、この実施の形態においてダイシング対象とする貼り合わせＳＯＩウェハ１０について、レーザ光照射工程に先立って行われるエッチング工程を実施した後の側面断面構造を示したものである。次に、この図２を参照して、エッチング工程について説明する。
【００２６】
前述のように、上記貼り合わせＳＯＩウェハ１０は、その製造プロセスのうち、ＳＯＩ層となるシリコンウェハの外周の機械研削およびアルカリエッチングの過程において、ＳＯＩ層の外周側面が支持基板の上表面に鋭角で傾斜した傾斜面となる傾向にある。また、傾斜面となったこの外周側面は、エッチングの面方位依存性のため、アルカリエッチングによって凹凸が形成されてしまうようになることも前述した。こうした傾斜、凹凸面に対して上記レーザ光源４０からレーザ光が照射されると、レーザ光は乱反射し、所望とする焦点位置への集光が不十分となり、ひいては、支持基板内部の十分な改質を行うことができなくなる。また、ＳＯＩ領域とテラス領域との境界領域では、ＳＯＩ層の層厚が不規則に変化し、その層厚に応じたレーザ光焦点位置のずれ量を容易には把握し難くなっている。
【００２７】
そこで、先の図８（ｃ）に対応する一部拡大断面図として同図２に示すように、レーザ光照射工程に先立ち、こうしたＳＯＩ層１０ｄの外周縁を、同ＳＯＩ層１０ｄの上表面に垂直な方向をエッチング方向として例えばドライエッチングを施すことにより、ＳＯＩ層１０ｄの外周側面が支持基板１０ａの上表面にほぼ垂直になるように加工する。
【００２８】
このようにして加工された貼り合わせＳＯＩウェハ１０は、その上表面におけるＳＯＩ領域とテラス領域との境界Ｂが明確となり、以下で説明するレーザ光照射工程において、これらの境界領域におけるレーザ光焦点位置のずれ度合を容易且つ的確に求めることができるようになる。また、レーザ光の乱反射が低減されるため、支持基板内部の改質層の形成に際し、レーザ光源から出力されたレーザ光を効率よく寄与させることができるようにもなる。
【００２９】
図３は、この実施の形態にかかるダイシング方法を通じてダイシングする貼り合わせＳＯＩウェハの平面構造および割断予定線を例示したものである。次に、この図３を参照して、割断予定線の算出にかかる処理について説明する。
【００３０】
制御部５０（図１）に入力される貼り合わせＳＯＩウェハ１０の形状に関する情報が、例えば、貼り合わせＳＯＩウェハ１０の直径、テラス領域の幅、貼り合わせＳＯＩウェハ１０に形成されたオリエンテーションフラットの幅、チップサイズ、ＳＯＩ層の層厚、埋込酸化膜の膜厚、および支持基板の厚さなどであることは上述の通りである。貼り合わせＳＯＩウェハ１０が載置台２１（図１）上の所定の位置に載置されると、制御部５０は、図３に示されるように、オリエンテーションフラットに接して且つ平行なＸ軸を決定し、貼り合わせＳＯＩウェハ１０の左端に接して且つ同Ｘ軸に直交するようなＹ軸を決定する。そして、これらＸ軸とＹ軸との交点を原点ＯとしてＸ−Ｙ平面を決定し、この原点ＯからＸ−Ｙ平面に直交する方向をＺ軸とする。こうしてＸ−Ｙ−Ｚ直交座標系が設定されることとなる。
【００３１】
次に制御部５０は、設定された直交座標系に対して、入力された上記チップサイズの情報に基づき先の原点Ｏを基準として割断予定線の座標を算出する。また制御部５０は、同じく設定された直交座標系に対して、入力された上記テラス領域の幅の情報に基づきテラス領域における割断予定線の座標を算出する。このようにして算出される割断予定線は、同図３に示されるように、上記Ｘ軸あるいはＹ軸に平行な格子状をなしている。なお、テラス領域における割断予定線は、以下に説明する集光レンズ３０（図１）の位置補正を必要とする部分であり、図３中においてはこの部分に対応する割断予定線を太線にて示している。また上述のように、レーザ光照射工程に先立ちエッチング工程が実施されているため、貼り合わせＳＯＩウェハ１０の表面におけるＳＯＩ領域とテラス領域との境界Ｂは明確となっている。したがって、制御部５０は、こうした貼り合わせＳＯＩウェハ１０のＳＯＩ領域における割断予定線の座標やテラス領域における割断予定線の座標を、容易に且つ的確に区別することが可能となっている。
【００３２】
次に制御部５０は、設定された上記直交座標系に対して、ＳＯＩ層の層厚、埋込酸化膜の膜厚、および支持基板の厚さに基づきレーザ光照射を開始する開始基点Ｓ０の（Ｘ、Ｙ、Ｚ）座標を算出する。この際、開始基点Ｓ０の（Ｘ、Ｙ）座標は、図３に示されるように、例えば貼り合わせＳＯＩウェハ１０の外縁と上記割断予定線の格子点とが一致する箇所あるいはテラス領域内に設定されており、開始基点Ｓ０のＺ座標は、例えば貼り合わせＳＯＩウェハ１０を構成する支持基板内部において、改質層の形成予定領域の最下部に設定されている。
【００３３】
こうして制御部５０は、上記集光レンズ３０を介したレーザ光の集光点を、各軸ステージ２０ａ〜２０ｃの位置制御を通じて開始基点Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎの（Ｘ、Ｙ、Ｚ）座標に設定し、（Ｘ、Ｚ）座標を固定した上でＹ軸方向の割断予定線に沿ったレーザ光照射を行い、上記貼り合わせＳＯＩウェハ１０内部に改質層を形成する。ただし、ＳＯＩ層１０ｄを構成するシリコン単結晶と空気との屈折率の違いにより、レーザ光の集光点はＺ軸方向に上下する。そのため、割断予定線に沿ったレーザ光照射が進行し、レーザ光の集光点が貼り合わせＳＯＩウェハ１０のＳＯＩ領域とテラス領域との境界Ｂに到達した際には、上記レンズ３０の集光点のＺ座標を不変とすべく、以下で説明する集光レンズ３０のレーザ光焦点位置のずれを補正する。すなわち、上記Ｚ軸ステージ２０ｃの位置制御も併せて行うこととなる。
【００３４】
また制御部５０は、レーザ光の集光点が貼り合わせＳＯＩウェハ１０の外縁に到達した際に、Ｘ軸ステージ２０ａおよびＹ軸ステージ２０ｂの位置制御を通じて、例えばレーザ光の集光点を開始基点Ｓ１に移行させる。そして、この開始基点Ｓ１から派生するＹ軸方向の割断予定線に沿ったレーザ光照射を同様に実施する。このような一連のレーザ光照射を、開始基点Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎから派生するＹ軸方向のすべての割断予定線に沿って実施する。その後、制御部５０は、レーザ光の集光点を開始基点Ｓ０に再び設定し、Ｙ軸方向の場合と同様に、開始基点Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎから派生するＸ軸方向のすべての割断予定線に沿ったレーザ光照射を実施する。こうして、貼り合わせＳＯＩウェハ１０に設定されたＹ軸方向の割断予定線およびＸ軸方向の割断予定線のすべてに対しレーザ光の照射を実施した後、Ｚ軸ステージ２０ｃの位置制御を通じてＺ軸方向上方にレーザ光の集光点を移動させる。そして同様に、Ｙ軸方向のレーザ光照射およびＸ軸方向のレーザ光照射を繰り返すこととなる。
【００３５】
図４は、上記レーザ光照射工程において、Ｙ軸方向の割断予定線に沿ったレーザ光の照射態様およびレーザ光の集光点の補正態様を、側面方向から示したものである。
同図４に示されるように、レーザ光源４０（図示略）から照射されたレーザ光は、集光レンズ３０を透過した後、光路Ｌ１をたどり、支持基板１０ａの内部で集光する。この集光点では、多光子吸収による光学的損傷が生じ、これにより熱歪が誘起され、クラックが形成される。すなわち、焦点深さＤｓにおいて、脆弱な改質層ＣＬ１が形成されている。そしてこの改質層ＣＬ１を成長させるべく、ＳＯＩ層１０ｄの上表面との距離ｄｓを保った軌道Ｏｒ１に沿って集光レンズ３０を移動させる。なお実際には、この移動も上記各軸ステージ２０ａ〜２０ｃ（図１）の位置制御を通じて行うが、ここでは便宜上、集光レンズ３０が移動するものとしている。
【００３６】
上述のように、貼り合わせＳＯＩウェハ１０には、その外周部にＳＯＩ層１０ｄの無いテラス領域が形成されている。軌道Ｏｒ１に沿って移動した集光レンズ３０が、そのままの高度の軌道Ｏｒ１２に沿って移動した場合、図４に示されるように、ＳＯＩ層１０ｄを構成するシリコン単結晶と空気との屈折率の違いにより、レーザ光の集光点はΔＺだけ上方にずれ、レーザ光は焦点深さＤｔにて浅く集光することとなる。そのため、テラス領域の直下では、ＳＯＩ層１０ｄの形成された領域よりも、貼り合わせＳＯＩウェハ１０の上表面側に改質層が形成されてしまい、貼り合わせＳＯＩウェハ１０の裏面側まで十分に改質層を形成することができない懸念がある。
【００３７】
そこでこの実施の形態では、同図４に示されるように、軌道Ｏｒ１に沿って移動した集光レンズ３０がＳＯＩ領域とテラス領域との境界Ｂに達したとき、同集光レンズ３０と支持基板１０ａの上表面との距離を補正量Ｈだけ縮小し、支持基板１０ａの上表面との距離ｄｔを保った軌道Ｏｒ１１に沿って集光レンズ３０を移動させることとする。これにより、支持基板１０ａ内部に形成される改質層ＣＬ１を適正に成長させることが可能となり、ＳＯＩ領域とテラス領域との境界領域でのレーザ光焦点深さの変化に起因した改質層の形成不良を抑制することができるようになる。なお、この補正量Ｈについては以下で詳しく説明する。
【００３８】
そして、集光レンズ３０が軌道Ｏｒ１および軌道Ｏｒ１１に沿ってＳＯＩウェハ１０の外縁に到達した際には、レーザ光の集光点、すなわち集光レンズ３０をＺ軸方向上方にずらし、同様にレーザ光の照射を繰返し実行する。なお、図４に併せて示されるように、集光レンズ３０が軌道Ｏｒ２および軌道Ｏｒ２１に沿って移動することで、レーザ光は光路Ｌ２をたどって集光し、改質層ＣＬ２が支持基板１０ａ内部に形成されることとなる。
【００３９】
図５は、上記レーザ光照射工程にて行われる集光レンズ距離の補正量の導出原理を示したものである。次に、この図５を併せ参照して、集光レンズ３０の支持基板１０ａの上表面との距離の補正量Ｈについて詳述する。
【００４０】
同図５に示されるように、レーザ光源４０（図示略）から空気中にて照射されたレーザ光は、集光レンズ３０（図示略）を透過した後、光路Ｌをたどって直進し、空気とシリコンウェハとの界面において屈折する。屈折したレーザ光は、光路Ｌｓをたどって集光点Ｃｓに集光する。他方、空気中にて照射されたレーザ光がそのまま直進する場合には、すなわち、シリコンウェハは存在せず空気中を直進したものと仮定する場合には、同レーザ光は光路Ｌａをたどって集光点Ｃａに集光する。
【００４１】
ここで、空気とシリコンウェハとの界面から集光点Ｃａまでの距離をｘ、集光点Ｃｓまでの距離をｙとし、シリコンウェハ表面の法線と光路Ｌａとがなす角をθａ、シリコンウェハ上表面の法線と光路Ｌｓとがなす角をθｓとすると、これらの幾何的な関係から三角関数により下式（１）が導出される。
【００４２】
【数１】
0004732934.tif 000002
そして、これらｘとｙとの関係は、上式（１）および三角関数の定義から下式（２）で表される。
【００４３】
【数２】
0004732934.tif 000003
ここで、空気の屈折率を「１．０」、シリコンウェハの屈折率を「ｎ（≒３．５）」とすると、スネルの法則により下式（３）が得られる。
【００４４】
【数３】
0004732934.tif 000004
したがって、上式（２）に上式（３）を代入することで下式（４）が導出される。
【００４５】
【数４】
0004732934.tif 000005
さらにθａおよびθｓが微小（ほぼ零）であると仮定すると、すなわち、「ｃｏｓθａ＝１」、および「ｃｏｓθｓ＝１」であると仮定すると、上式（４）をもとに、下式（５）が導出される。
【００４６】
【数５】
0004732934.tif 000006
したがって、空気とシリコンウェハとの界面でレーザ光が屈折する場合の集光点Ｃｓまでの距離ｙは、レーザ光が空気中を直進した場合の集光点Ｃａまでの距離ｘに対し、シリコンウェハの屈折率だけ乗算された大きさ（およそ３．５倍の大きさ）となる。換言すれば、レーザ光が空気中からシリコンウェハへ進行して集光した場合、集光レンズの焦点距離は、透過したシリコンウェハの厚さをその屈折率倍した距離だけ長くなることを意味する。
【００４７】
以上を踏まえた上で、集光レンズ３０の補正量Ｈを導出する。
先の図４において、集光レンズ３０がＳＯＩ領域にあるときのＳＯＩ層１０ｄの上表面との距離をｄｓ、集光レンズ３０がテラス領域にあって該集光レンズ３０の位置補正をしたときの支持基板１０ａの上表面との距離をｄｔとすると、これら距離ｄｓ、距離ｄｔ、補正量Ｈ、およびＳＯＩ層１０ｄの層厚Ｔの関係は、下式（６）で表される。
【００４８】
【数６】
0004732934.tif 000007
また、集光レンズ３０がＳＯＩ領域にある場合であれ、あるいはテラス領域にある場合であれ、その焦点距離は不変であるため、上記焦点深さＤｓおよびＤｔを用いて空気中での焦点距離にそれぞれ換算して、その幾何学的な関係を求めると、下式（７）が導出される。
【００４９】
【数７】
0004732934.tif 000008
これら上式（６）および（７）から、上記補正量Ｈは、ＳＯＩ層１０ｄの層厚Ｔを用いて下式（８）にて表される。
【００５０】
【数８】
0004732934.tif 000009
すなわち、補正量Ｈは、ＳＯＩ層１０ｄの層厚Ｔに対し、その透過する媒体の屈折率の違いを考慮した分を減算した量となる。
【００５１】
結局、この補正量Ｈだけ補正することにより、支持基板１０ａ内部に形成される改質層ＣＬ１を適正に成長させることが可能となり、上述のようにＳＯＩ領域とテラス領域との境界領域でのレーザ光焦点深さの変化に起因した改質層の形成不良を抑制することができる。
【００５２】
図６は、この実施の形態に適用される貼り合わせウェハのダイシング処理の処理手順を示したものであり、図７は、上記ダイシング処理中に実施されるレーザ光照射処理の処理手順を示したものである。次に、これら図６および図７を参照して、この実施の形態のレーザダイシング方法を総括する。
【００５３】
この実施の形態のダイシング処理にあってはまず、そのダイシング対象とする貼り合わせＳＯＩウェハ１０の外周縁を、同ＳＯＩ層１０ｄの上表面に垂直な方向をエッチング方向として、例えばドライエッチングを施すことにより、ＳＯＩ層１０ｄの外周側面が支持基板１０ａの上表面にほぼ垂直になるように加工する。そして、同図６に示されるように、ステップＳ１００の処理として、貼り合わせＳＯＩウェハ１０の形状に関する情報を、入力部６０を介して制御部５０に入力する。ここで、制御部５０に入力される貼り合わせＳＯＩウェハの形状に関する情報としては、貼り合わせＳＯＩウェハの直径「５ｉｎｃｈ」、テラス領域の幅「５ｍｍ」、チップサイズ「数ｍｍ」、ＳＯＩ層の層厚「２０μｍ」、埋込酸化膜の膜厚「２μｍ」、オリエンテーションフラットの幅「数ｃｍ」、および支持基板の厚さ「６００μｍ」などである。
【００５４】
続くステップＳ２００の工程としてレーザ光照射工程を行う。レーザ光照射工程の開始にあっては、図７に示されるように、まず、ステップＳ２０１の処理として、先のステップＳ１００にて制御部５０に入力された上記貼り合わせＳＯＩウェハ１０の形状情報に基づいて、座標軸（Ｘ−Ｙ−Ｚ）、すなわち直交座標系が決定される。そしてステップＳ２０２の処理として、貼り合わせＳＯＩウェハ１０の外形やオリエンテーションフラットに基づき、Ｙ軸方向の割断予定線およびＸ軸方向の割断予定線の座標（Ｘ−Ｙ平面）が算出される。そして、続くステップＳ２０３の処理として、Ｙ軸方向の割断予定線に沿ってレーザ光を照射することで、貼り合わせＳＯＩウェハ１０を構成する支持基板１０ａの内部に改質層が形成される。なお、ステップＳ２０４の処理を通じ、レーザ光の集光点がテラス領域にあるか否かを判断しており、テラス領域にあると判断される場合、すなわちステップＳ２０４の処理で「Ｙｅｓ」である場合には、続くステップＳ２０５の処理として、集光レンズ３０と支持基板１０ａの上表面との距離を補正し、レーザ光の照射を継続する。また、このときの補正量Ｈの導出については上述の通りである。他方、先のステップＳ２０４の処理において、レーザ光の集光点がテラス領域になく、ＳＯＩ領域にあると判断される場合、すなわち、ステップＳ２０４の処理で「Ｎｏ」である場合には、集光レンズ３０と支持基板１０ａの上表面との距離の補正は不要であるため、そのままの高度を維持してレーザ光の照射を継続し、続くステップＳ２０６に移行する。そして、このステップＳ２０６の判断処理を通じて、Ｙ軸方向の割断予定線に沿ったレーザ光の照射がすべて実施されるまで、上記ステップＳ２０３〜ステップＳ２０５の処理が繰返し実施されることとなる。
【００５５】
一方、続くステップＳ２０７の処理として、Ｘ軸方向の割断予定線に沿ってレーザ光を照射することで、貼り合わせＳＯＩウェハ１０を構成する支持基板１０ａの内部に改質層が形成される。なおここでも、ステップＳ２０８の処理を通じ、レーザ光の集光点がテラス領域にあるか否かを判断しており、テラス領域にあると判断される場合、すなわちステップＳ２０８の処理で「Ｙｅｓ」である場合には、続くステップＳ２０９の処理として、集光レンズ３０と支持基板１０ａの上表面との距離を補正し、レーザ光の照射を継続する。他方、先のステップＳ２０８の処理において、レーザ光の集光点がテラス領域になく、ＳＯＩ領域にあると判断される場合、すなわち、ステップＳ２０８の処理で「Ｎｏ」である場合には、集光レンズ３０と支持基板１０ａの上表面との距離の補正は不要であるので、そのままの高度を維持してレーザ光の照射を継続し、続くステップＳ２０９に移行する。そして、このステップＳ２１０の判断処理を通じて、Ｘ軸方向の割断予定線に沿ったレーザ光の照射がすべて実施されるまで、上記ステップＳ２０７〜ステップＳ２０９の処理が繰返し実施されることとなる。
【００５６】
このようにしてＸ−Ｙ平面に対するレーザ光照射がすべて終了すると、続くステップＳ２１１の処理として、レーザ光の集光点を、貼り合わせＳＯＩウェハ１０の上表面方向（Ｚ軸方向）へ所定量、例えば数十μｍだけ上方へ移動させる。そして続くステップＳ２１２の判断処理を通じて、レーザ光の集光点が支持基板１０ａ内部の改質層の形成領域の最上部に到達するまで、すなわち、支持基板１０ａ内部の改質層が十分な厚さとなり、貼り合わせＳＯＩウェハ１０の割断が容易となるまで、上記ステップＳ２０３の処理〜ステップＳ２１１の処理が繰返し実施されることとなる。
【００５７】
こうして改質層が十分に形成されると、先の図６に示されるように、ステップＳ３００の処理として、貼り合わせＳＯＩウェハ１０の割断工程に移行する。この割断工程においては、例えば貼り合わせＳＯＩウェハ１０の裏面に予め密着された樹脂シートを引き伸ばすなどして、上記割断予定線に沿って上述のように形成された改質層を起点とし、同貼り合わせＳＯＩウェハ１０を各チップ毎に割断する。なお、このとき形成された改質層は、支持基板１０ａの上表面に露出しておらずその内部に留まっている。そのため、各チップ毎に割断する際、発塵が生じるようなこともない。
【００５８】
以上説明したように、この実施の形態のレーザダイシング方法によれば、以下のような優れた効果が得られるようになる。
（１）レーザ光照射工程に先立ち、ＳＯＩ層１０ｄの外周縁を、同ＳＯＩ層１０ｄの上表面に垂直な方向をエッチング方向として、ドライエッチングすることにより、ＳＯＩ層１０ｄの外周側面が支持基板１０ａの上表面にほぼ垂直になるように加工することとした。これにより、貼り合わせＳＯＩウェハ１０の上表面におけるＳＯＩ領域とテラス領域との境界Ｂが明確となり、後工程のレーザ光照射工程において、これらの境界領域におけるレーザ光焦点位置のずれ度合を容易且つ的確に求めることができるようになる。また、レーザ光の乱反射が低減されるため、支持基板内部の改質層の形成に際し、レーザ光源から出力されたレーザ光を効率よく寄与させることができるようにもなる。  
【００５９】
（２）レーザ光照射工程でのレーザ光の照射に際して、貼り合わせＳＯＩウェハ１０のテラス領域ではＳＯＩ領域よりも、集光レンズ３０と支持基板１０ａの上表面との距離が上式（８）にて求められる補正量Ｈ分だけ短縮されるように補正することとした。これにより、ＳＯＩ領域とテラス領域との境界Ｂにおけるレーザ光照射位置のずれを解消することができ、ひいては、改質層の形成不良を好適に抑制することができるようになる。  
（他の実施の形態）
なお、この発明にかかるレーザダイシング方法は上記実施の形態にて例示した方法に限定されるものではなく、同実施の形態を適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。  
・上記実施の形態のレーザ光照射工程では、支持基板１０ａ内部の改質層形成領域の最下部からＸ−Ｙ平面上の割断予定線に沿ったレーザ光照射を行い、最上部に到達するまでこれを繰返し行っていたが、レーザ光照射態様はこれに限られない。支持基板１０ａ内部の改質層形成領域の最上部からＸ−Ｙ平面上の割断予定線に沿ったレーザ光照射を行い、最下部に到達するまでこれを繰返し行うこととしてもよい。あるいは、支持基板１０ａの表面に垂直な方向（Ｚ軸方向）に改質層を成長させた後、平行な方向（Ｘ−Ｙ平面）に改質層を成長させることとしてもよい。要は、支持基板１０ａ内部の改質層形成予定領域の全域に渡って、改質層を的確に形成することができれば、そのレーザ光照射態様は任意である。  
・上記実施の形態のレーザ光照射工程では、貼り合わせＳＯＩウェハ１０のテラス領域におけるレーザ光の照射に際し、集光レンズ３０と支持基板１０ａの上表面との距離が、ＳＯＩ領域におけるレーザ光の照射よりも、上式（８）にて求められる補正量Ｈ分だけ短縮されるように補正することとしたが、これに限られない。要は、貼り合わせＳＯＩウェハ１０のテラス領域ではＳＯＩ領域よりも、集光レンズ３０と支持基板１０ａの上表面との距離を縮小するように補正することとすれば、上記（２）の効果に準じた効果を得ることはできる。  
・上記実施の形態では、レーザ光照射工程に先立ち、ＳＯＩ層１０ｄの上表面に垂直な方向をエッチング方向として、同ＳＯＩ層１０ｄの外周縁をドライエッチングすることとした。しかし、ドライエッチングに限られない。ＳＯＩ層１０ｄの外周縁を、支持基板１０ａの上表面に垂直となるように加工することができれば、その加工方法は任意である。また、こうした加工が施されたＳＯＩ層１０ｄの外周縁は、支持基板１０ａの上表面に対して完全に垂直となってなくともよい。概ね垂直に、例えば９０±１０°の角度に加工されていれば、上記（１）の効果に準じた効果を得ることはできる。  
・また、こうしたＳＯＩ層１０ｄの外周縁の加工に際しての補正に加え、もしくは別途に、レーザ光照射工程でのレーザ光の照射に際して、集光レンズ３０と支持基板１０ａの上表面との距離を、照射位置となるＳＯＩ層１０ｄの層厚に応じて、望ましくは照射位置となるＳＯＩ層１０ｄの層厚が薄いほど縮小する態様で補正するようにしてもよい。  
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】この発明にかかるレーザダイシング方法の一実施の形態の実施に使用するレーザダイシング装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】同実施の形態においてその加工対象とする貼り合わせＳＯＩウェハの側面断面構造を示す断面図。
【図３】同実施の形態の加工対象とした貼り合わせＳＯＩウェハの割断予定線を示す平面図。
【図４】同実施の形態でのレーザ光の照射態様を示す断面図。
【図５】同実施の形態において行われる集光レンズ距離の補正量の導出原理を示す図。
【図６】同実施の形態に適用される貼り合わせウェハのダイシング処理の処理手順を示すフローチャート。
【図７】上記ダイシング処理中に実施されるレーザ光照射処理の処理手順を示すフローチャート。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は貼り合わせＳＯＩウェハの製造工程を示す断面図。
【図９】貼り合わせＳＯＩウェハの（ａ）は平面図、（ｂ）は部分断面図。
【図１０】従来のレーザダイシング方法におけるレーザ光の照射態様を示す断面図。
【符号の説明】
【００６１】
１０…貼り合わせＳＯＩウェハ、１０ａ…支持基板、１０ｂ…シリコンウェハ、１０ｃ…埋込酸化膜（絶縁膜）、１０ｄ…ＳＯＩ層、２０…ステージ、２０ａ…Ｘ軸ステージ、２０ｂ…Ｙ軸ステージ、２０ｃ…Ｚ軸ステージ、２１…載置台、３０…集光レンズ（集光用光学素子）、４０…レーザ光源、５０…制御部、６０…入力部。
【図１】
0004732934.tif 000010
【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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