JP2015225909A

JP2015225909A - ウエーハの加工方法

Info

Publication number: JP2015225909A
Application number: JP2014108756A
Authority: JP
Inventors: 大樹沢辺; Daiki Sawabe; 寛樹竹内; Hiroki Takeuchi; 太朗荒川; Taro Arakawa
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2014-05-27
Filing date: 2014-05-27
Publication date: 2015-12-14

Abstract

【課題】ウエーハの加工面が梨地のように微細な起伏を有していてもチャックテーブルに保持されたウエーハの加工面の高さ位置を適正に検出してレーザー加工を施すことができるウエーハの加工方法を提供する。【解決手段】レーザー光線を照射する加工面が梨地のように微細な起伏を有しているウエーハの加工方法であって、ウエーハを加工面を上にしてチャックテーブルに保持するウエーハ保持工程と、チャックテーブルに保持されたウエーハの加工面に検査光を照射し、加工面で反射した反射光によって加工面の高さ位置を検出する高さ位置検出工程と、高さ位置検出工程によって検出された加工面の高さ位置に従ってレーザー光線を照射してレーザー加工を施すレーザー加工工程とを含み、高さ位置検出工程を実施する前に、ウエーハの加工面を平坦化する液状樹脂を被覆する平坦化工程を実施する。【選択図】図８

Description

本発明は、チャックテーブルに保持された半導体ウエーハ等のウエーハの高さ位置を正確に検出してウエーハの上面から所定の位置にレーザー加工を施すことができ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半導体デバイスを製造している。

上述した半導体ウエーハ等の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合わせてパルスレーザー光線を照射するレーザー加工方法が試みられている。この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合わせ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、被加工物を分割するものである（例えば、特許文献１参照）。このように被加工物に形成された分割予定ラインに沿って内部に改質層を形成する場合、被加工物の上面から所定の深さ位置にレーザー光線の集光点を位置付けることが重要である。

また、半導体ウエーハ等を分割する方法として、ウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射することによりレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝に沿ってメカニカルブレーキング装置によって割断する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。このようにウエーハ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場合にも、被加工物の所定高さ位置にレーザー光線の集光点を位置付けることが重要である。

しかるに、半導体ウエーハ等の板状の被加工物にはウネリがあり、その厚さにバラツキがあるため、均一なレーザー加工を施すことが難しい。即ち、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場合、ウエーハの厚さにバラツキがあるとレーザー光線を照射する際に屈折率の関係で所定の深さ位置に均一に改質層を形成することができない。また、ウエーハ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場合にもその厚さにバラツキがあると、均一な深さのレーザー加工溝を形成することができない。

上述した問題を解消するために、チャックテーブルに保持された半導体ウエーハ等のウエーハの上面高さを検出することができる高さ位置検出装置が例えば下記特許文献３、４、５に開示されている。これらの高さ位置検出装置は、チャックテーブルに保持されたウエーハの加工面である上面に検査光を照射し、ウエーハの上面で反射した反射光によってウエーハの上面の高さ位置を検出する。

特許第３４０８８０５号公報特開２０１０−２７２６９７号公報特開２００９−６３４４６号公報特開２０１１−３３３８３号公報特開２０１１−１２２８９４号公報

而して、ウエーハの加工面が梨地のように微細な起伏を有していると、チャックテーブルに保持されたウエーハの加工面に照射された検査光が乱反射して加工面の高さを適正に検出することができないという問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、ウエーハの加工面が梨地のように微細な起伏を有していてもチャックテーブルに保持されたウエーハの加工面の高さ位置を適正に検出してレーザー加工を施す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。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、レーザー光線を照射する加工面が梨地のように微細な起伏を有しているウエーハの加工方法であって、
ウエーハを加工面を上にしてチャックテーブルに保持するウエーハ保持工程と、
チャックテーブルに保持されたウエーハの加工面に検査光を照射し、加工面で反射した反射光によって加工面の高さ位置を検出する高さ位置検出工程と、
該高さ位置検出工程によって検出された加工面の高さ位置に従ってレーザー光線を照射してレーザー加工を施すレーザー加工工程と、を含み、
該高さ位置検出工程を実施する前に、ウエーハの加工面を平坦化する液状樹脂を被覆する平坦化工程を実施する、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が実施される。

上記平坦化工程において用いる液状樹脂は、水溶性樹脂であることが望ましい。

本発明によるウエーハの加工方法においては、チャックテーブルに保持されたウエーハの加工面に検査光を照射し、加工面で反射した反射光によって加工面の高さ位置を検出する高さ位置検出工程を実施す前に、ウエーハの加工面を平坦化する液状樹脂を被覆する平坦化工程を実施するので、ウエーハの加工面には樹脂被膜が形成され、加工面の微細な起伏が吸収され平坦化されているので、高さ位置検出工程においてウエーハの加工面に被覆された樹脂被膜に照射された検出光は乱反射することがないため、高さ位置を適正に検出することができる。従って、高さ位置検出工程において検出された高さ位置に従ってウエーハの加工面から所定の位置にレーザー加工を施すことができる。

本発明によるウエーハの加工方法によって加工されるウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図。図１に示す半導体ウエーハが環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着され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平坦化工程の説明図。本発明によるウエーハの加工方法における高さ位置検出工程およびレーザー加工工程を実施するためのレーザー加工装置の斜視図。図４に示すレーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段および高さ位置検出手段の構成を示すブロック図。図４に示すレーザー加工装置に装備される制御手段のブロック構成図。図１に示す半導体ウエーハが図４に示すレーザー加工装置のチャックテーブルの所定位置に保持された状態における座標位置との関係を示す説明図。図４に示すレーザー加工装置に装備された高さ位置検出手段によって実施される高さ位置検出工程の説明図。図４に示すレーザー加工装置によって図１に示す半導体ウエーハに改質層を形成するレーザー加工工程の説明図。

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、更に詳細に説明する。

図１の(a)および(b)には、被加工物であるウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図が示されている。図１の(a)および(b)に示す半導体ウエーハ１０は、例えば厚みが２００μmのシリコンウエーハからなっており、表面１０ａには格子状に形成された複数の分割予定ライン１０１によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１０２が形成されている。このように形成された半導体ウエーハ１０は、図１(b)に示すようにレーザー光線が照射される加工面である裏面１０bが梨地のように微細な起伏を有する梨地面となっている。このように形成された半導体ウエーハ１０は、図２に示すように環状のフレームFに装着されたポリオレフィン等の合成樹脂シートからなるダイシングテープTに表面１０ａ側を貼着する（ウエーハ支持工程）。従って、半導体ウエーハ１０は、加工面である裏面１０bが上側となる。

上記ウエーハ支持工程を実施したならば、半導体ウエーハ１０の加工面である梨地状の裏面１０bを平坦化する液状樹脂を被覆する平坦化工程を実施する。この平坦化工程について図３を参照して説明する。
上記ウエーハ支持工程が実施された半導体ウエーハ１０は、図３の(a)に示すように液状樹脂被覆装置１１のスピンナーテーブル１１１上にダイシングテープ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半導体ウエーハ１０をチャックテーブル１１１上にダイシングテープTを介して吸引保持する。なお、半導体ウエーハ１０が貼着されたダイシングテープTが装着されている環状のフレームFは、スピンナーテーブル１１１に配設された図示しないクランプによって固定される。

次に、液状樹脂供給ノズル１１２から半導体ウエーハ１０の加工面である裏面１０bの中央領域に所定量の液状樹脂１００を滴下する。なお、液状樹脂１００は、ポリビニールアルコール（PVA)等の水溶性樹脂が望ましい。このようにして、半導体ウエーハ１０の加工面である裏面１０bの中央領域へ所定量の液状樹脂１００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１１１を矢印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１０の加工面である裏面１０bの中央領域に滴下された液状樹脂１００は、遠心力の作用で外周に向けて流動し半導体ウエーハ１０の加工面である裏面１０bの全面に拡散せしめられる。この結果、半導体ウエーハ１０の加工面である裏面１０bには、図３の(b)および(c)に示すように樹脂被膜１１０が形成され、加工面である裏面１０bの微細な起伏が吸収され平坦化されている。なお、半導体ウエーハ１０の裏面１０bの微細な起伏は１μm未満であることから、樹脂被膜１１０の厚みは１μmに設定されている。

上述したように平坦化工程を実施したならば、レーザー加工装置のチャックテーブルに保持された半導体ウエーハ１０の加工面に検査光を照射し、加工面で反射した反射光によって加工面の高さ位置を検出する高さ位置検出工程および該高さ位置検出工程によって検出された加工面の高さ位置に従ってレーザー光線を照射してレーザー加工を施すレーザー加工工程を実施する。この高さ位置検出工程およびレーザー加工工程は、図４に示すレーザー加工装置１を用いて実施する。図４に示すレーザー加工装置１は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す加工送り方向であるX軸方向に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２に上記矢印Ｘで示すX軸方向と直交する矢印Ｙで示す割り出し送り方向であるY軸方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構４と、該レーザー光線照射ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す集光点位置調整方向であるZ軸方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット５とを具備している。

上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上にX軸方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上にX軸方向に移動可能に配設された第１の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上にY軸方向に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持されたカバーテーブル３５と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６を具備している。このチャックテーブル３６は多孔性材料から形成された吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。このように構成されたチャックテーブル３６は、円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。なお、チャックテーブル３６には、後述する環状のフレームを固定するためのクランプ３６２が配設されている。

上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面にY軸方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿ってX軸方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿ってX軸方向に移動させるためのX軸移動手段３７を具備している。X軸移動手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第１の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿ってX軸方向に移動せしめられる。

図示のレーザー加工装置１は、上記チャックテーブル３６のX軸方向位置を検出するためのX軸方向位置検出手段３７４を備えている。X軸方向位置検出手段３７４は、案内レール３１に沿って配設されたリニアスケール３７４aと、第１の滑動ブロック３２に配設され第１の滑動ブロック３２とともにリニアスケール３７４aに沿って移動する読み取りヘッド３７４bとからなっている。このX軸方向位置検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bは、図示の実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６のX軸方向位置を検出する。

上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、Y軸方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿ってY軸方向に移動させるための第１のY軸移動手段３８を具備している。第１のY軸移動手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３８１と、該雄ネジロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３８１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３８２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３８１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３８２によって雄ネジロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿ってY軸方向に移動せしめられる。

図示のレーザー加工装置１は、上記第２の滑動ブロック３３のY軸方向位置を検出するためのY軸方向位置検出手段３８４を備えている。Y軸方向位置検出手段３８４は、案内レール３２２に沿って配設されたリニアスケール３８４aと、第２の滑動ブロック３３に配設され第２の滑動ブロック３３とともにリニアスケール３８４aに沿って移動する読み取りヘッド３８４bとからなっている。このY軸方向位置検出手段３８４の読み取りヘッド３８４bは、図示の実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６のY軸方向位置を検出する。

上記レーザー光線照射ユニット支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面に矢印Ｚで示すZ軸方向（集光点位置調整方向）に延びる一対の案内レール４２３、４２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿ってY軸方向に移動させるための第２のY軸移動手段４３を具備している。第２のY軸移動手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ネジロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿ってY軸方向に移動せしめられる。

図示のレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザー光線照射手段５２を具備している。このユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、Z軸方向に移動可能に支持される。

図示のレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２３、４２３に沿ってZ軸方向に移動させるためのZ軸移動手段５３を具備している。このZ軸移動手段５３は、一対の案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびレーザー光線照射手段５２を案内レール４２３、４２３に沿ってZ軸方向に移動せしめる。なお、図示の実施形態においてはパルスモータ５３２を正転駆動することによりレーザー光線照射手段５２を上方に移動し、パルスモータ５３２を逆転駆動することによりレーザー光線照射手段５２を下方に移動するようになっている。

図示のレーザー光線照射ユニット５は、レーザー光線照射手段５２のZ軸方向位置を検出するためのZ軸方向位置検出手段５５を具備している。このZ軸方向位置検出手段５５は、上記案内レール４２３、４２３と平行に配設されたリニアスケール５５１と、上記ユニットホルダ５１に取り付けられユニットホルダ５１とともにリニアスケール５５１に沿って移動する読み取りヘッド５５２とからなっている。このZ軸方向位置検出手段５５の読み取りヘッド５５２は、図示の実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。

図示の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。このケーシング５２１内には図５に示すように加工用パルスレーザー光線発振手段６１が配設されており、ケーシング５２１の先端には加工用パルスレーザー光線発振手段６１が発振する加工用パルスレーザー光線を上記チャックテーブル３６に保持される被加工物Wに照射せしめる集光器６２が配設されている。なお、加工用パルスレーザー光線発振手段６１は、波長が１０６４nmの加工用パルスレーザー光線LB1を発振する。

上記集光器６２は、上記加工用パルスレーザー光線発振手段６１から発振された加工用パルスレーザー光線LB1を図５において下方に向けて方向変換する方向変換ミラー６２１と、該方向変換ミラー６２１によって方向変換された加工用パルスレーザー光線LB1を集光する集光レンズ６２２とを具備しており、集光レンズ６２２は方向変換ミラー６２１によって方向変換された加工用パルスレーザー光線LB1を集光してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射する。

図５を参照して説明を続けると、図示のレーザー加工装置１は、チャックテーブル３６に保持された被加工物Wの高さ位置を検出するための高さ位置検出手段７を具備している。この高さ位置検出手段７は、検査光としての検査用レーザー光線を発振する検査用レーザー光線発振手段７１と、上記加工用パルスレーザー光線発振手段６１と集光器６２との間の経路に配設され検査用レーザー光線発振手段７１から発振された検査用レーザー光線を集光器６２に向けて方向変換するとともに加工用パルスレーザー光線LB1を通過させるダイクロックミラー７２と、検査用レーザー光線発振手段７１とダイクロックミラー７２との間に配設され検査用レーザー光線発振手段７１から発振された検査用レーザー光線をダイクロックミラー７２に向ける第１の経路７３aに導くビームスプリッター７３を具備している。

検査用レーザー光線発振手段７１は、例えば波長が６２０nmの検査用レーザー光線LB2を発振する発振器を用いることができる。ダイクロックミラー７２は、加工用パルスレーザー光線LB1は通過するが検査用レーザー光線発振手段７１から発振された検査用レーザー光線LB2を集光器６２に向けて反射せしめる。上記ビームスプリッター７３は、検査用レーザー光線発振手段７１から発振された検査用レーザー光線LB2を上記ダイクロックミラー７２に向けた第１の経路７３aに導くとともに、ダイクロックミラー７２によって方向変換された後述する反射光を第２の経路７３bに導く。

図示の高さ位置検出手段７は、第２の経路７３bに配設されビームスプリッター７３によって反射された反射光に基づいて高さ位置信号を生成し、生成した高さ位置信号を後述する制御手段に出力する高さ位置信号生成手段７４を具備している。なお、高さ位置検出手段７の高さ位置信号生成手段７４は、上記特許文献に開示されている技術を用いることができる。

図４に戻って説明を続けると、上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の先端部には、レーザー光線照射手段５２によってレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段８が配設されている。この撮像手段８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後述する制御手段に送る。

図示のレーザー加工装置１は、図６に示す制御手段９を具備している。制御手段９はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）９１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）９２と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３と、入力インターフェース９４および出力インターフェース９５とを備えている。制御手段９の入力インターフェース９４には、上記X軸方向位置検出手段３７４、Y軸方向位置検出手段３８４、Z軸方向位置検出手段５５、高さ位置検出手段７の高さ位置信号生成手段７４、撮像手段８等からの検出信号が入力される。そして、制御手段９の出力インターフェース９５からは、上記パルスモータ３７２、パルスモータ３８２、パルスモータ４３２、パルスモータ５３２、レーザー光線照射手段５２、高さ位置検出手段７の検査用レーザー光線発振手段７１等に制御信号を出力する。

図示のレーザー加工装置１は以上のように構成されており、以下レーザー加工装置１を用いて実施する高さ位置検出工程およびレーザー加工工程について説明する。
即ち、上述した平坦化工程が実施された半導体ウエーハ１０のダイシングテープT側をチャックテーブル３６上に載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、半導体ウエーハ１０をチャックテーブル３６上にダイシングテープ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３６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１０は、加工面である裏面１０bに被覆された樹脂被膜１１０が上側となる。なお、半導体ウエーハ１０が貼着されたダイシングテープTが装着されている環状のフレームFは、クランプ３６２によって固定される。このようにして、ウエーハ保持工程を実施したならば、X軸移動手段３７を作動して半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３６を撮像手段８の直下に位置付ける。

チャックテーブル３６が撮像手段８の直下に位置付けられると、撮像手段８および制御手段９によって半導体ウエーハ１０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８および制御手段９は、半導体ウエーハ１０の所定方向に形成されている分割予定ライン１０１がX軸方向と平行に位置付けられているか否かのアライメントを遂行する。また、半導体ウエーハ１０に形成されている所定方向と直交する方向に形成されている分割予定ライン１０１に対しても、同様にアライメントが遂行される。このとき、半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１０１が形成されている表面１０ａは下側に位置しているが、撮像手段８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、樹脂被膜１１０および裏面１０ｂから透かして分割予定ライン１０１を撮像することができる。

上述したようにアライメントが行われると、チャックテーブル３６上の半導体ウエーハ１０は、図７の（ａ）に示す座標位置に位置付けられた状態となる。なお、図７の（ｂ）はチャックテーブル３６即ち半導体ウエーハ１０を図７の（ａ）に示す状態から９０度回転した状態を示している。

なお、図７の（ａ）および図７の（ｂ）に示す座標位置に位置付けられた状態における半導体ウエーハ１０に形成された各分割予定ライン１０１の送り開始位置座標値(A1,A2,A3・・・An)と送り終了位置座標値(B1,B2,B3・・・Bn)および送り開始位置座標値(C1,C2,C3・・・Cn)と送り終了位置座標値(D1,D2,D3・・・Dn)は、その設計値のデータが制御手段９のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３に格納されている。

上述したようにチャックテーブル３６上に保持されている半導体ウエーハ１０に形成された分割予定ライン１０１を検出し、検出位置のアライメントが行われたならば、チャックテーブル３６を移動して図７の（ａ）において最上位の分割予定ライン１０１を集光器６２の直下に位置付ける。そして、更に図８示すように半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１０１の一端（図８において左端）である送り開始位置座標値(A1)（図７の（ａ）参照）を集光器６２の直下に位置付ける。そして、高さ位置検出手段７を作動し検出光LB2を加工面である裏面１０bに被覆された樹脂被膜１１０に照射するとともに、チャックテーブル３６を図８において矢印Ｘ１で示す方向に所定の送り速度（例えば、２００mm／秒）で移動し、X軸方向位置検出手段３７４からの検出信号に基づいて送り終了位置座標値(B1)まで移動する（高さ位置検出工程）。この結果、半導体ウエーハ１０の図７の（ａ）において最上位の分割予定ライン１０１における高さ位置を検出することができる。そして、制御手段９は、最上位の分割予定ライン１０１のXY座標における高さ位置を上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３に格納する。このようにして、半導体ウエーハ１０に形成された全ての分割予定ライン１０１に沿って高さ位置検出工程を実施し、各分割予定ライン１０１のXY座標における高さ位置を上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３に格納する。この高さ位置検出工程を実施する際には、上述したように平坦化工程が実施され半導体ウエーハ１０の加工面である裏面１０bには上記図３の(b)および(c)に示すように樹脂被膜１１０が形成され、加工面である裏面１０bの微細な起伏が吸収され平坦化されているので、半導体ウエーハ１０の加工面である裏面１０bに被覆された樹脂被膜１１０に照射された検出光LB2は乱反射することがないため、分割予定ライン１０１に沿った高さ位置を適正に検出することができる。

以上のようにして半導体ウエーハ１０に形成された全ての分割予定ライン１０１に沿って高さ位置検出工程を実施したならば、半導体ウエーハ１０の内部に分割予定ライン１０１に沿って改質層を形成するレーザー加工工程を実施する。
レーザー加工工程を実施するには、先ずチャックテーブル３６を移動して図７の（ａ）において最上位の分割予定ライン１０１をレーザー光線照射手段５２の集光器６２の直下に位置付ける。そして、更に図９の（ａ）で示すように分割予定ライン１０１の一端（図９の（ａ）において左端）である送り開始位置座標値(A1)（図７の（ａ）参照）を集光器６２の直下に位置付ける。制御手段９は、Z軸移動手段５３を作動して集光器６２から照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐを半導体ウエーハ１０の加工面である裏面１０bから所定の深さ位置に合わせる。次に、制御手段９は、レーザー光線照射手段５２を作動し、集光器６２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３６を矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる（レーザー加工工程）。そして、図９の(b)で示すように集光器６２の照射位置が分割予定ライン１０１の他端（図９の(b)において右端）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３６の移動を停止する。このレーザー加工工程においては、制御手段９はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３に格納されている分割予定ライン１０１のXY座標に対応した高さ位置に従って、Z軸移動手段５３のパルスモータ５３２を制御し、図９の(b)で示すように集光器６２を半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１０１における高さ位置に対応して上下方向に移動せしめる。この結果、半導体ウエーハ１０の内部には、図９の(b)で示すように加工面である裏面１０bから所定の深さ位置に裏面１０b(上面)と平行に改質層１２０が形成される。

なお、上記レーザー加工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。
レーザー：ＹＶＯ４パルスレーザー
波長：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数：２００ｋＨｚ
平均出力：１W
集光スポット径：φ１μｍ
加工送り速度：３００ｍｍ／秒

以上のようにして、半導体ウエーハ１０の所定方向に延在する全ての分割予定ライン１０１に沿って上記レーザー加工工程を実行したならば、チャックテーブル３６を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して直交する方向に延びる各分割予定ライン１０１に沿って上記レーザー加工工程を実行する。このようにして、半導体ウエーハ１０に形成された全ての分割予定ライン１０１に沿って上記レーザー加工工程を実行したならば、半導体ウエーハ１０を保持しているチャックテーブル３６は、最初に半導体ウエーハ１０を吸引保持した位置に戻され、ここで半導体ウエーハ１０の吸引保持を解除する。そして、半導体ウエーハ１０は、図示しない搬送手段によって分割工程に搬送される。なお、レーザー加工工程が実施された半導体ウエーハ１０の加工面である裏面１０bに被覆されている樹脂被膜１１０はポリビニールアルコール（PVA)等の水溶性樹脂によって形成されているので、水で洗い流すことができ、加工面である裏面１０bから容易に除去することができる。

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、加工用パルスレーザー光線として半導体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て半導体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例を示したが、加工用パルスレーザー光線として半導体ウエーハに対して吸収性を有する波長(例えば３５５nm)のパルスレーザー光線を照射して半導体ウエーハの加工面にアブレーション加工を施してもよい。

２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３６：チャックテーブル
３７：X軸移動手段
３８：第１のY軸移動手段
４３：第２のY軸移動手段
５：レーザー光線照射ユニット
５２：レーザー光線照射手段
６１：加工用パルスレーザー光線発振手段
６２：集光器
７：高さ位置検出装置
７１：検査用レーザー光線発振手段
７２：ダイクロックミラー
７３：ビームスプリッター
７４：高さ位置信号生成手段
８：撮像手段
９：制御手段
１０：半導体ウエーハ

Claims

レーザー光線を照射する加工面が梨地のように微細な起伏を有しているウエーハの加工方法であって、
ウエーハを加工面を上にしてチャックテーブルに保持するウエーハ保持工程と、
チャックテーブルに保持されたウエーハの加工面に検査光を照射し、加工面で反射した反射光によって加工面の高さ位置を検出する高さ位置検出工程と、
該高さ位置検出工程によって検出された加工面の高さ位置に従ってレーザー光線を照射してレーザー加工を施すレーザー加工工程と、を含み、
該高さ位置検出工程を実施する前に、ウエーハの加工面を平坦化する液状樹脂を被覆する平坦化工程を実施する、
ことを特徴とするウエーハの加工方法。
該平坦化工程において用いる液状樹脂は、水溶性樹脂である、請求項１記載のウエーハの加工方法。