(57)【要約】      （修正有）【課題】表面に複数のデバイスが形成され分割予定ラインに積層体が積層されたウエーハをデバイスの抗折強度を低下させることなく個々のデバイスに分割する。【解決手段】ウエーハ２の裏面からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を内部に集光点を位置付けて分割予定ラインに沿って照射しウエーハの内部に改質層２５を形成し、ウエーハの表面に水溶性樹脂を被覆して保護膜６００を形成し、保護膜を介して積層体２１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積層体をアブレーション加工によって除去し、外力を付与しウエーハを個々のデバイス２３に分割し、ウエーハの表面を洗浄してウエーハの表面に被覆された保護膜を除去する工程を含み、積層体除去の後または分割工程の後にウエーハの表面側からプラズマ化されたエッチングガスを供給し積層体除去工程におけるアブレーション加工によるダメージを除去する。【選択図】図１０
2017107921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数の分割予定ラインが格子状に形成され該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るとともに分割予定ラインに積層体が積層されたウエーハを、分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法であって、
ウエーハの表面に保護部材を貼着する保護部材貼着工程と、
ウエーハの裏面を研削して所定の厚みに形成する裏面研削工程と、
ウエーハの裏面からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を内部に集光点を位置付けて分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って改質層を形成する改質層形成工程と、
ウエーハを収容する開口を有する環状のフレームの該開口に粘着テープを介してウエーハの裏面を貼着して環状のフレームでウエーハを支持するとともに、ウエーハの表面に貼着されている該保護部材を剥離するウエーハ支持工程と、
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と、
該保護膜を介して該積層体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、分割予定ラインの該積層体をアブレーション加工によって除去する積層体除去工程と、
ウエーハに外力を付与し、ウエーハを改質層が形成された分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割する分割工程と、
ウエーハの表面を洗浄してウエーハの表面に被覆された該保護膜を除去する保護膜除去工程と、を含み、
該積層体除去工程を実施した後、または該分割工程を実施した後に、ウエーハの表面側からプラズマ化されたエッチングガスを供給し、該積層体除去工程におけるアブレーション加工によるダメージを除去するプラズマエッチング工程を実施する、
ことを特徴とするウエーハの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に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個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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配列された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。
【０００３】
上述した半導体ウエーハ等のウエーハを分割予定ラインに沿って分割する方法として、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用い、分割すべき領域の内部に集光点を位置付けてパルスレーザー光線を照射する内部加工と呼ばれるレーザー加工方法が実用化されている。この内部加工と呼ばれるレーザー加工方法を用いた分割方法は、ウエーハの一方の面側から内部に集光点を位置付け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照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って改質層を連続的に形成し、この改質層が形成されることによって強度が低下した分割予定ラインに沿って外力を加えることにより、ウエーハを破断して個々のデバイスに分割する技術である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一方、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体デバイス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。
このように、シリコン等の基板の表面にＬｏｗ−ｋ膜からなる機能層が積層されたウエーハの内部に分割予定ラインに沿って改質層を形成して外力を付与すると、Ｌｏｗ−ｋ膜は雲母のように非常に脆いことから剥離し、この剥離がデバイス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。
【０００５】
また、分割予定ラインの上にデバイスの機能をテストするためのテスト・エレメント・グループ（ＴＥＧ）と呼ばれるテスト用の金属膜が部分的に積層されているウエーハがある。このようなウエーハの内部に分割予定ラインに沿って改質層を形成して外力を付与すると、分割されたデバイスが金属膜によってつながり個々のデバイスに分離できないという問題がある。
【０００６】
上述した問題を解消するために、分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射して分割予定ラインに積層されたＬｏｗ−ｋ膜または金属膜等の積層体をアブレーション加工によって除去する加工方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３４０８８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかるに、分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射して分割予定ラインに積層された積層体をアブレーション加工によって除去すると、上述した問題を解消することはできるが、アブレーション加工によって生ずる熱応力、クラックの残留によってデバイスの抗折強度を低下させるという問題がある。
【０００９】
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、分割予定ラインに積層体が積層されたウエーハをデバイスの抗折強度を低下させることなく個々のデバイスに分割することができるウエーハの加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、表面に複数の分割予定ラインが格子状に形成され該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るとともに分割予定ラインに積層体が積層されたウエーハを、分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法であって、
ウエーハの表面に保護部材を貼着する保護部材貼着工程と、
ウエーハの裏面を研削して所定の厚みに形成する裏面研削工程と、
ウエーハの裏面からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を内部に集光点を位置付けて分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って改質層を形成する改質層形成工程と、
ウエーハを収容する開口を有する環状のフレームの該開口に粘着テープを介してウエーハの裏面を貼着して環状のフレームでウエーハを支持するとともに、ウエーハの表面に貼着されている該保護部材を剥離するウエーハ支持工程と、
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と、
該保護膜を介して該積層体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、分割予定ラインの該積層体をアブレーション加工によって除去する積層体除去工程と、
ウエーハに外力を付与し、ウエーハを改質層が形成された分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割する分割工程と、
ウエーハの表面を洗浄してウエーハの表面に被覆された該保護膜を除去する保護膜除去工程と、を含み、
該積層体除去工程を実施した後、または該分割工程を実施した後に、ウエーハの表面側からプラズマ化されたエッチングガスを供給し、該積層体除去工程におけるアブレーション加工によるダメージを除去するプラズマエッチング工程を実施する、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明におけるウエーハの加工方法は、ウエーハの表面に保護部材を貼着する保護部材貼着工程と、ウエーハの裏面を研削して所定の厚みに形成する裏面研削工程と、ウエーハの裏面からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を内部に集光点を位置付けて分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って改質層を形成する改質層形成工程と、ウエーハを収容する開口を有する環状のフレームの該開口に粘着テープを介してウエーハの裏面を貼着して環状のフレームでウエーハを支持するとともに、ウエーハの表面に貼着されている保護部材を剥離するウエーハ支持工程と、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と、保護膜を介して積層体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、分割予定ラインの積層体をアブレーション加工によって除去する積層体除去工程と、ウエーハに外力を付与し、ウエーハを改質層が形成された分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割する分割工程と、ウエーハの表面を洗浄してウエーハの表面に被覆された保護膜を除去する保護膜除去工程とを含み、積層体除去工程を実施した後、または分割工程を実施した後に、ウエーハの表面側からプラズマ化されたエッチングガスを供給し、積層体除去工程におけるアブレーション加工によるダメージを除去するプラズマエッチング工程を実施するので、アブレーション加工によって生ずる熱応力、クラック等のダメージが残留することによってデバイスの抗折強度を低下させるという問題が解消する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明によるウエーハの加工方法によって分割され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を破断して示す断面拡大図。
【図２】本発明によるウエーハの加工方法における保護部材貼着工程を示す説明図。
【図３】本発明によるウエーハの加工方法における裏面研削工程を示す説明図。
【図４】本発明によるウエーハの加工方法における改質層形成工程を実施するためのレーザー加工装置の要部斜視図。
【図５】本発明によるウエーハの加工方法における改質層形成工程の説明図。
【図６】本発明によるウエーハの加工方法におけるウエーハ支持工程の説明図。
【図７】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。
【図８】本発明によるウエーハの加工方法における積層体除去工程を実施するためのレーザー加工装置の要部斜視図。
【図９】本発明によるウエーハの加工方法における積層体除去工程の説明図。
【図１０】本発明によるウエーハの加工方法におけるプラズマエッチング工程の説明図。
【図１１】本発明によるウエーハの加工方法における分割工程を実施するためのテープ拡張装置の斜視図および断面図。
【図１２】本発明によるウエーハの加工方法における分割工程の説明図。
【図１３】本発明によるウエーハの加工方法におけるデバイス間隙間保持工程の説明図。
【図１４】本発明によるウエーハの加工方法における保護膜除去工程の説明図。
【図１５】本発明によるウエーハの加工方法の他の実施形態における分割工程が実施され個々に分割されたデバイスの斜視図。
【図１６】本発明によるウエーハの加工方法の他の実施形態におけるプラズマエッチング工程が実施されたデバイスの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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、厚みが例えば６００μｍのシリコン等の基板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（積層体）が形成されており、この機能層２１（積層体）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にはデバイス２３の機能をテストするためのテスト・エレメント・グループ（ＴＥＧ）と呼ばれる銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）からなるテスト用の金属膜２４が部分的に複数配設されている。なお、テスト用の金属膜２４は本明細書においては積層体に含まれる。
【００１５】
上述した半導体ウエーハ２を分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法について説明する。
先ず、図２に示すように半導体ウエーハ２を構成する基板２０に積層された機能層２１の表面２１ａに、デバイス２３を保護するための保護部材としての保護テープ３を貼着する（保護部材貼着工程）。なお、保護テープ３は、図示の実施形態においては例えば厚さが１００μｍのポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなるシート状基材の表面にアクリル樹脂系の粘着層が厚さ５μｍ程度塗布された保護テープが用いられている。
【００１６】
上述した保護部材貼着工程を実施したならば、半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面を研削して半導体ウエーハ２を所定の厚みに形成する裏面研削工程を実施する。この裏面研削工程は、図３の（ａ）に示す研削装置４を用いて実施する。図３の（ａ）に示す研削装置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に保持された被加工物を研削する研削手段４２を具備している。チャックテーブル４１は、保持面である上面に被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない回転駆動機構によって図３の（ａ）において矢印４１ａで示す方向に回転せしめられる。研削手段４２は、スピンドルハウジング４２１と、該スピンドルハウジング４２１に回転自在に支持され図示しない回転駆動機構によって回転せしめられる回転スピンドル４２２と、該回転スピンドル４２２の下端に装着されたマウンター４２３と、該マウンター４２３の下面に取り付けられた研削ホイール４２４とを具備している。この研削ホイール４２４は、円環状の基台４２５と、該基台４２５の下面に環状に装着された研削砥石４２６とからなっており、基台４２５がマウンター４２３の下面に締結ボルト４２７によって取り付けられている。
【００１７】
上記研削装置４を用いて上記裏面研削工程を実施するには、図３の（ａ）に示すようにチャックテーブル４１の上面（保持面）に上記保護部材貼着工程が実施された半導体ウエーハ２の保護テープ３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ってチャックテーブル４１上に半導体ウエーハ２を保護テープ３を介して吸引保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル４１上に保持された半導体ウエーハ２は、基板２０の裏面２０ｂが上側となる。このようにチャックテーブル４１上に半導体ウエーハ２を保護テープ３を介して吸引保持したならば、チャックテーブル４１を図３の（ａ）において矢印４１ａで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削手段４２の研削ホイール４２４を図３の（ａ）において矢印４２４ａで示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転せしめて、図３の  （ｂ）に示すように研削砥石４２６を被加工面である半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面２０ｂに接触せしめ、研削ホイール４２４を図３の（ａ）および（ｂ）において矢印４２４ｂで示すように例えば１μｍ／秒の研削送り速度で下方（チャックテーブル４１の保持面に対し垂直な方向）に所定量研削送りする。この結果、半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面２０ｂが研削されて半導体ウエーハ２は所定の厚み（例えば１００μｍ）に形成される。
【００１８】
上述した裏面研削工程を実施したならば、ウエーハの裏面からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を内部に集光点を位置付けて分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って改質層を形成する改質層形成工程を実施する。この改質層形成工程は、図４に示すレーザー加工装置５を用いて実施する。図４に示すレーザー加工装置５は、被加工物を保持するチャックテーブル５１と、該チャックテーブル５１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５２と、チャックテーブル５１上に保持された被加工物を撮像する撮像手段５３を具備している。チャックテーブル５１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。
【００１９】
上記レーザー光線照射手段５２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング５２１を含んでいる。ケーシング５２１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５２１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５２２が装着されている。なお、レーザー光線照射手段５２は、集光器５２２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。
【００２０】
上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の先端部に装着された撮像手段５３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。
【００２１】
上述したレーザー加工装置５を用いて、ウエーハの裏面からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を内部に集光点を位置付けて分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って改質層を形成する改質層形成工程について、図４および図５を参照して説明する。
【００２２】
先ず、図４に示すレーザー加工装置５のチャックテーブル５１上に上記裏面研削工程が実施された半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面に貼着された保護テープ３側を載置し、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５１上に半導体ウエーハ２を保護テープ３を介して吸着保持する。従って、チャックテーブル５１上に保持された半導体ウエーハ２は、基板２０の裏面２０ｂが上側となる。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５１は、図示しない移動機構によって撮像手段５３の直下に位置付けられる。
【００２３】
チャックテーブル５１が撮像手段５３の直下に位置付けられると、撮像手段５３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。このアライメント作業は、レーザー加工溝形成工程におけるアライメント作業と実質的に同様である。なお、このアライメント作業においては、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は下側に位置しているが、撮像手段５３が上述したように赤外線照明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）等で構成された撮像手段を備えているので、裏面２０ｂから透かして分割予定ライン２２を撮像することができる。
【００２４】
以上のようにしてチャックテーブル５１上に保持されている半導体ウエーハ２に形成されている分割予定ライン２２を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、図５の（ａ）で示すようにチャックテーブル５１をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２の集光器５２２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の分割予定ライン２２の一端（図５の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段５２の集光器５２２の直下に位置付ける。このとき、分割予定ライン２２の幅方向中央位置が集光器５２２の直下に位置するように位置付ける。そして、集光器５２２から基板２０に対して透過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５１を図５の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の送り速度で移動せしめる。そして、図５の（ｂ）で示すように集光器５２２の照射位置が分割予定ライン２２の他端の位置に達したら、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５１の移動を停止する。この改質層形成工程においては、パルスレーザー光線の集光点Ｐを半導体ウエーハ２の基板２０の厚み方向中間位置に合わせることにより、図５の（ｂ）および図５の（ｃ）に示すように半導体ウエーハ２の基板２０の内部に分割予定ライン２２に沿って改質層２５が形成される。
【００２５】
上述した改質層形成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に沿って改質層形成工程を実施したならば、チャックテーブル５１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に沿って上記改質層形成工程を実施する。
【００２６】
上記改質層形成工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
波長                    ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数          ：４０ｋＨｚ
出力                    ：０．５Ｗ
集光スポット径          ：φ１μｍ
加工送り速度            ：４００ｍｍ／秒
【００２７】
上述した改質層形成工程を実施したならば、ウエーハを収容する開口を有する環状のフレームの該開口に粘着テープを介してウエーハの裏面を貼着して環状のフレームでウエーハを支持するとともに、ウエーハの表面に貼着されている保護部材を剥離するウエーハ支持工程を実施する。即ち、図６に示すように上記改質層形成工程が実施された半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面２０ｂを環状のフレームＦに装着された粘着テープＴの表面に貼着する。そして、半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面に貼着されている保護テープ３を剥離する。なお、図６に示す実施形態においては、環状のフレームＦに装着された粘着テープ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を貼着する例を示したが、半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面２０ｂに粘着テープＴを貼着するとともに粘着テープＴの外周部を環状のフレームＦに同時に装着してもよい。
【００２８】
上述したウエーハ支持工程を実施したならば、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７の（ａ）に示す保護膜被覆装置６を用いて実施する。即ち、保護膜被覆装置６のスピンナーテーブル６１上に上記半導体ウエーハ２を粘着テープ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６１上に粘着テープ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６１上に粘着テープ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。そして、スピンナーテーブル６１の上方に配設された樹脂液供給手段６２の樹脂供給ノズル６２１から半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面２１ａにおける中央部に所定量の水溶性液状樹脂６０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６０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。
【００２９】
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における中央領域へ所定量の水溶性液状樹脂６０を滴下したならば、図７の（ｂ）に示すようにスピンナーテーブル６１を矢印６１ａ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における中央領域に滴下された水溶性液状樹脂６０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の全面に拡散せしめられ、機能層２１の表面２１ａには、図７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６００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６００の厚みは、水溶性液状樹脂６０の供給量、スピンナーテーブル６１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。
【００３０】
上述した保護膜形成工程を実施したならば、保護膜６００を介して機能層２１および金属膜２４等の積層体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、分割予定ラインの積層体をアブレーション加工によって除去する積層体除去工程を実施する。この積層体除去工程は、図８に示すレーザー加工装置５０を用いて実施する。なお、レーザー加工装置５０は、上記図４に示すレーザー加工装置５と同様に構成されており、同一部材には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３１】
上述したレーザー加工装置５０を用いて積層体除去工程を実施するには、先ず、図８に示すようにレーザー加工装置５０のチャックテーブル５１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粘着テープ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５１上に半導体ウエーハ２を粘着テープＴを介して吸引保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル５１上に粘着テープ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に形成されている保護膜６００が上側となる。なお、図８においては粘着テープ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５１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５１は、図示しない加工送り手段によって撮像手段５３の直下に位置付けられる。
【００３２】
チャックテーブル５１が撮像手段５３の直下に位置付けられると、撮像手段５３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５３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５２の集光器５２２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６００が形成されているが、保護膜６００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。
【００３３】
上述したアライメント工程を実施したならば、チャックテーブル５１をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２の集光器５２２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、図９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９の（ａ）において左端）が集光器５２２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の幅方向中央位置が集光器５２２の直下に位置するように位置付ける。そして、集光器５２２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５２の集光器５２２から積層体である機能層２１や金属膜２４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５１を図９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９の（ｂ）で示すように分割予定ライン２２の他端（図９の（ｂ）において右端）が集光器５２２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５１の移動を停止する。この結果、半導体ウエーハ２には図９の（ｃ）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に至るレーザー加工溝２６が形成され、金属膜２４および機能層２１はレーザー加工溝２６によって分断され除去される（積層体除去工程）。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２６の両側には、図９の（ｃ）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と呼ばれる金属膜２４が溶融し再固化したバリ２７が起立して形成されるとともにアブレーション加工によって生ずる熱応力、クラック等のダメージが残留する。なお、バリ２７の高さは、５〜１０μｍである。また、積層体除去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６００が被覆されているので、飛散するデブリは保護膜６００によって遮断され、デバイスに付着することはない。
【００３４】
上述した積層体除去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に沿って積層体除去工程を実施したならば、チャックテーブル５１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に沿って上記積層体除去工程を実施する。
【００３５】
なお、上記積層体除去工程は、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
繰り返し周波数      ：４０ｋＨｚ
平均出力            ：３Ｗ
集光スポット径      ：φ１０μｍ
加工送り速度        ：１００ｍｍ／秒
【００３６】
次に、上記積層体除去工程が実施された半導体ウエーハ２の保護膜６００側からプラズマ化されたエッチングガスを供給し、積層体除去工程におけるアブレーション加工によるダメージを除去するプラズマエッチング工程を実施する。このプラズマエッチング工程は、図１０の（ａ）に示すプラズマエッチング装置７を用いて実施する。図１０の（ａ）に示すプラズマエッチング装置７は、装置ハウジング７１と、該装置ハウジング７１内に上下方向に対向して配設された下部電極７２と、上部電極７３を具備している。下部電極７２は、円盤状の被加工物保持部７２１と、該被加工物保持部７２１の下面中央部から突出して形成された円柱状の支持部７２２とからなっており、支持部７２２が第１の高周波電力印加手段７４１に接続されている。
【００３７】
上記上部電極７３は、円盤状のガス噴出部７３１と、該ガス噴出部７３１の上面中央部から突出して形成された円柱状の支持部７３２とからなっており、支持部７３２が第２の高周波電力印加手段７４２に接続されている。このようにガス噴出部７３１と円柱状の支持部７３２とからなる上部電極７３は、ガス噴出部７３１が下部電極７２を構成する被加工物保持部７２１と対向して配設されている。上部電極７３を構成する円盤状のガス噴出部７３１には、下面に開口する複数の噴出口７３１ａが設けられている。この複数の噴出口７３１ａは、ガス噴出部７３１に形成された連通路７３１ｂおよび支持部７３２に形成された連通路７３２ａを介してガス供給手段７５に連通されている。ガス供給手段７５は、ＳＦ６＋Ｃ４Ｆ８等のフッ素系ガスを主体とするプラズマ化用ガスを供給するようになっている。
【００３８】
以上のよう構成されたプラズマエッチング装置７を用いて上記プラズマエッチング工程を実施するには、下部電極７２を構成する被加工物保持部７２１上に上記積層体除去工程が実施された半導体ウエーハ２を、粘着テープＴを介して環状のフレームＦに支持された状態で載置する。従って、被加工物保持部７２１上に載置された半導体ウエーハ２は、表面に被覆された保護膜６００が上側となる。
【００３９】
次に、図示しない減圧手段を作動して装置ハウジング７１内の圧力を２０Ｐａに減圧し、ガス供給手段７５を作動してプラズマ化するプラズマ化用ガスを上部電極７３に供給する。ガス供給手段７５から供給されたプラズマ化用ガスは、支持部７３２に形成された連通路７３２ａおよびガス噴出部７３１に形成された連通路７３１ｂを通して複数の噴出口７３１ａから下部電極７２の被加工物保持部７２１上に保持された半導体ウエーハ２に向けて噴出される。このようにプラズマ化用ガスを供給した状態で、第１の高周波電力印加手段７４１から下部電極７２に１３．５ＭＨｚで５０Ｗの高周波電力を印加するとともに、第２の高周波電力印加手段７４２から上部電極７３に１３．５ＭＨｚで３０００Ｗの高周波電力を印加する。これにより、プラズマ化用ガスがプラズマ化して下部電極７２と上部電極７３との間の空間にプラズマが発生し、このプラズマ化した活性物質が図９の（ｃ）に示すように分割予定ライン２２に沿って形成されたレーザー加工溝２６およびレーザー加工溝２６の両側に起立して形成されたバリ２７に作用する。この結果、上記アブレーション加工によってレーザー加工溝２６の周囲に残留している熱応力、クラック等のダメージおよびバリ２７がエッチングされ図１０の（ｂ）に示すように除去される。従って、上記アブレーション加工によって生ずる熱応力、クラック等のダメージが残留することによってデバイスの抗折強度を低下させるという問題が解消する。なお、半導体ウエーハ２の表面には水溶性樹脂からなる保護膜６００が被覆されているので、デバイス２３がエッチングされることはない。
【００４０】
次に、半導体ウエーハ２に外力を付与し、半導体ウエーハ２を改質層２５に形成された分割予定ライン２２に沿って個々のデバイスに分割する分割工程を実施する。この分割工程は、図示の実施形態においては図１１の（ａ）および（ｂ）に示すテープ拡張装置８を用いて実施する。
【００４１】
図１１の（ａ）にはテープ拡張装置８の斜視図が示されており、図１１の（ｂ）には図１１の（ａ）に示すテープ拡張装置８の断面図が示されている。図示の実施形態におけるテープ拡張装置８は、上記環状のフレームＦを保持するフレーム保持手段８１と、上記環状のフレームＦに装着された粘着テープＴを拡張する張力付与手段８２を具備している。フレーム保持手段８１は、図１１の（ａ）および（ｂ）に示すように環状のフレーム保持部材８１１と、該フレーム保持部材８１１の外周に配設された固定手段としての４個のクランプ８１２とからなっている。フレーム保持部材８１１の上面は環状のフレームＦを載置する載置面８１１ａを形成しており、この載置面８１１ａ上に環状のフレームＦが載置される。そして、フレーム保持部材８１１の載置面８１１ａ上に載置された環状のフレームＦは、クランプ８１２によってフレーム保持部材８１１に固定される。
【００４２】
上記張力付与手段８２は、上記環状のフレーム保持部材８１１の内側に配設される拡張ドラム８２１を具備している。この拡張ドラム８２１は、環状のフレームＦの開口の内径より小さく環状のフレームＦに装着された粘着テープＴに貼着される半導体ウエーハ２の外径より大きい内径および外径を有している。また、拡張ドラム８２１は、下端に支持フランジ８２２を備えている。図示の実施形態における張力付与手段８２は、上記環状のフレーム保持部材８１１を上下方向（軸方向）に進退可能な支持手段８２３を具備している。この支持手段８２３は、上記支持フランジ８２２上に配設された複数（図示の実施形態においては４個）のエアシリンダ８２３ａからなっており、そのピストンロッド８２３ｂが上記環状のフレーム保持部材８１１の下面に連結される。このように複数のエアシリンダ８２３ａからなる支持手段８２３は、環状のフレーム保持部材８１１を載置面８１１ａが拡張ドラム８２１の上端と略同一高さとなる基準位置と、拡張ドラム８２１の上端より所定量下方の拡張位置の間を上下方向に移動せしめる。
【００４３】
図示のテープ拡張装置８は、図１１の（ｂ）に示すように上記拡張ドラム８２１の上部外周面に装着された加熱手段としての環状の赤外線ヒータ８３を具備している。この赤外線ヒータ８３は、上記フレーム保持手段８１に保持された環状のフレームＦに装着された粘着テープＴにおける環状のフレームＦの開口の内周と半導体ウエーハ２との間の収縮領域を加熱する。
【００４４】
以上のように構成されたテープ拡張装置８を用いて実施する分割工程について図１２の（ａ）および（ｂ）を参照して説明する。即ち、上記積層体除去工程が実施された半導体ウエーハ２を粘着テープＴを介して支持した環状のフレームＦを、図１２の（ａ）に示すようにフレーム保持手段８１を構成する環状のフレーム保持部材８１１の載置面８１１ａ上に載置し、クランプ８１２によって環状のフレーム保持部材８１１に固定する。このとき、環状のフレーム保持部材８１１は図１２（ａ）に示す基準位置に位置付けられている。
【００４５】
次に、張力付与手段８２を構成する支持手段８２３としての複数のエアシリンダ８２３ａを作動して、環状のフレーム保持部材８１１を図１２の（ｂ）に示す拡張位置に下降せしめる。従って、フレーム保持部材８１１の載置面８１１ａ上に固定されている環状のフレームＦも下降するため、図１２の（ｂ）に示すように環状のフレームＦに装着された粘着テープＴは拡張ドラム８２１の上端縁に当接して拡張せしめられる。この結果、粘着テープＴにおける半導体ウエーハ２が貼着されている領域Ｔ−１も拡張されるので、粘着テープＴに貼着されている半導体ウエーハ２には放射状に引張力が作用するため、半導体ウエーハ２は改質層２５が分割起点となって分割予定ライン２２に沿って個々のデバイス２３に分割されるとともに、デバイス２３間に隙間Ｓが形成される（分割工程）。
【００４６】
上述したように半導体ウエーハ２を改質層２５が形成された分割予定ライン２２に沿って個々のデバイス２３に分割する分割工程は、図示の実施形態においては粘着テープＴにおける環状のフレームＦの内周と半導体ウエーハ２が貼着された領域との間の収縮領域を加熱して収縮せしめることによりデバイス２３間の隙間を保持するデバイス間隙間保持工程を含んでいる。このデバイス間隙間保持工程は、図１３の（ａ）に示すように上述した分割工程を実施した状態で赤外線ヒータ８３を附勢（ＯＮ）する。この結果、粘着テープＴにおける環状のフレームＦの開口の内周と半導体ウエーハ２が貼着された領域Ｔ−１との間の収縮領域Ｔ−２は、赤外線ヒータ８３によって照射される赤外線により加熱され収縮する。この収縮作用に合わせて、張力付与手段８２を構成する支持手段８２３としての複数のエアシリンダ８２３ａを作動して、環状のフレーム保持部材８１１を図１３の（ｂ）に示す基準位置に上昇せしめる。なお、上記赤外線ヒータ８３による粘着テープＴの加熱温度は７０〜１００℃が適当であり、加熱時間は５〜１０秒でよい。このように、粘着テープＴにおける上記収縮領域Ｔ−２を収縮させることにより、上記分割工程において拡張された粘着テープＴの弛みが除去される。従って、上記分割工程において個々に分割されているデバイス２３間に形成された隙間Ｓが保持される。
【００４７】
以上のようにして分割工程を実施したならば、分割工程が実施された半導体ウエーハ２の表面を洗浄して半導体ウエーハ２の表面に被覆された保護膜を除去する保護膜除去工程を実施する。この保護膜除去工程は、図１４の（ａ）に示す洗浄装置９を用いて実施する。図１４の（ａ）に示す洗浄装置９は、被加工物を保持する保持テーブル９１と、該保持テーブル９１に保持された被加工物に洗浄水を供給する洗浄水供給ノズル９２とを具備している。この洗浄装置９を用いて保護膜除去工程を実施するには、上記プラズマエッチング工程が実施されるとともに上記分割工程が実施され個々に分割されたデバイス２３を、粘着テープＴを介して環状のフレームＦに支持された状態で、保持テーブル９１上に載置する。次に、洗浄水供給ノズル９２から洗浄水を環状のフレームＦに装着された粘着テープＴに貼着されている個々のデバイス２３の表面に被覆された保護膜６００の表面に供給する。この結果、図１４の（ｂ）に示すように保護膜６００は水溶性樹脂からなっているので洗浄水によって容易に除去される。
このように、個々のデバイス２３の表面に被覆された保護膜６００は毒性のない水溶性樹脂によって形成されているので、環境汚染がないとともに、専用の処理設備が不要となり経済的である。
【００４８】
以上のようにして保護膜除去工程を実施したならば、デバイス２３を粘着テープＴから剥離してピックアップするピックアップ工程に搬送される。
【００４９】
次に、本発明によるウエーハの加工装置におけるプラズマエッチング工程と分割工程の他の実施形態について説明する。
上述した実施形態においては積層体除去工程を実施した後にプラズマエッチング工程を実施し、その後に分割工程を実施した例を示したが、他の実施形態においては積層体除去工程を実施した後に分割工程を実施し、該分割工程を実施した後にプラズマエッチング工程を実施する。なお、分割工程は上記図１１の（ａ）および（ｂ）に示すテープ拡張装置８を用いて図１２および図１３に示すように実施し、プラズマエッチング工程は上記図１０の（ａ）に示すプラズマエッチング装置７を用いて実施する。
この実施形態においては、分割工程を先に実施するので半導体ウエーハ２は上記改質層２５が分割起点となって上記図１２の（ｂ）に示すように分割予定ライン２２に沿って個々のデバイス２３に分割されるとともに、デバイス２３間に隙間Ｓが形成される（分割工程）。このようにして個々に分割されたデバイス２３は、上記図１５に示すように側面に改質層２５が露出し、バリ２７が残存しているとともに上記アブレーション加工によって熱応力、クラック等のダメージが残留している。このようにして、分割工程を実施した後に、プラズマエッチング工程を実施するので、プラズマ化した活性物質が個々に分割されたデバイス２３間に形成された隙間Ｓ（図１３の（ｂ）参照）を通してデバイス２３の側面にプラズマ化した活性物質が作用して、図１６に示すようにデバイス２３の側面に露出している改質層２５およびバリ２７（図１５参照）がエッチングされ除去されるとともに、上記アブレーション加工によってレーザー加工溝の周囲に残留している熱応力、クラック等のダメージが除去される。なお、個々に分割されたデバイス２３の表面には水溶性樹脂からなる保護膜６００が被覆されているので、デバイス２３がエッチングされることはない。このように、この実施形態においてはプラズマエッチング工程を実施することによりデバイス２３の側面に露出している改質層２５およびバリ２７も除去することができるので、デバイス２３の抗折強度を向上させることができる。
なお、個々に分割されたデバイス２３の表面に被覆されている水溶性樹脂からなる保護膜６００は、上記図１４の（ａ）に示す保護膜除去工程を実施することにより洗浄して除去される。
【００５０】
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。例えば、上述した実施形態においては表面にＬｏｗ−ｋ膜  （積層体）が積層され分割予定ラインにテスト  エレメント  グループ（ＴＥＧ）  （積層体）が部分的に複数配設されているウエーハに本発明を適用した例を示したが、表面に機能層（積層体）が積層され分割予定ラインにＴＥＧが配設されていないウエーハ、または分割予定ラインに沿ってＬｏｗ−ｋ膜が積層されないでＴＥＧが配設されたウエーハに本発明を適用しても同様の作用効果が得られる。
【符号の説明】
【００５１】
２：半導体ウエーハ
２０：基板
２１：機能層
２２：分割予定ライン
２３：デバイス
２４：金属膜
２５：改質層
２６：レーザー加工溝
２７：バリ
３：保護テープ
４：研削装置
４１：研削装置のチャックテーブル
４２：研削手段
４４４：研削ホイール
５、５０：レーザー加工装置
５１：レーザー加工装置のチャックテーブル
５２：レーザー光線照射手段
５２２：集光器
６：保護膜被覆装置
６１：スピンナーテーブル
６２：樹脂液供給手段
６００：保護膜
７：プラズマエッチング装置
７２：下部電極
７３：上部電極
７３１：ガス噴出部
７４１：第１の高周波電力印加手段
７４２：第２の高周波電力印加手段
８：テープ拡張装置
８１：フレーム保持手段
８２：張力付与手段
８３：赤外線ヒータ
９：洗浄装置
９２：洗浄水供給ノズル
Ｆ：環状のフレーム
Ｔ：粘着テープ
【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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