特開 2024-107934 ウエーハの加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024107934

(43)【公開日】2024-08-09

(54)【発明の名称】ウエーハの加工方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20240802BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20240802BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20240802BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 622W

H01L21/78 B

B23K26/53

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023012136

(22)【出願日】2023-01-30

(71)【出願人】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】水谷 彬

(72)【発明者】

【氏名】南崎 開

【テーマコード（参考）】

4E168

5F057

5F063

【Ｆターム（参考）】

4E168AE01

4E168CB07

4E168DA02

4E168JA12

4E168JA13

5F057AA05

5F057BA15

5F057BA19

5F057BA21

5F057BB03

5F057BB07

5F057BB09

5F057BB12

5F057CA14

5F057CA16

5F057DA11

5F057DA22

5F063AA05

5F063BA11

5F063BA43

5F063BA45

5F063BA47

5F063CB03

5F063CB07

5F063CB13

5F063CB17

5F063CB24

5F063DD29

5F063DD91

(57)【要約】

【課題】貼り合わせウエーハの研削工程において、デバイスの破損を抑制しつつ外周余剰領域を除去することができるウエーハの加工方法を提供すること。
【解決手段】ウエーハの加工方法は、第一のウエーハの表面側を第二のウエーハと接合する貼り合わせウエーハ形成ステップ１と、レーザービームを外周縁よりも所定距離内側の位置に沿って照射し、内部に環状の第一の改質層と表面側に表出する第一のクラックとを形成することで、外周領域に反りを生じさせる第一の改質層形成ステップ２と、外周領域に対してレーザービームを照射し、内部に環状の第二の改質層と表面側に表出する第二のクラックとを複数形成することで、外周領域に反りを生じさせる第二の改質層形成ステップ３と、第一のウエーハを裏面側から研削して仕上げ厚さまで薄化する研削ステップ５と、を備え、外周領域の反りによって第一のウエーハと第二のウエーハとの接合を解除する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウエーハの加工方法であって、
表面側に複数のデバイスが形成され、かつ、外周縁が面取りされている第一のウエーハの表面側を第二のウエーハと接合して貼り合わせウエーハを形成する貼り合わせウエーハ形成ステップと、
該貼り合わせウエーハ形成ステップを実施した後、
該第一のウエーハの裏面側から、該第一のウエーハを透過する波長のレーザービームを該外周縁よりも所定距離内側の位置に沿って環状に照射し、該第一のウエーハの内部に環状の第一の改質層と該第一の改質層から伸展して該第一のウエーハの該表面側に表出する第一のクラックとを形成することで、該第一の改質層および該第一のクラックより該外周縁側の外周領域に反りを生じさせる第一の改質層形成ステップと、
該貼り合わせウエーハ形成ステップを実施した後、
該外周領域に対して、該第一のウエーハを透過する波長のレーザービームを環状に照射し、該第一のウエーハの内部に環状の第二の改質層と該第二の改質層から伸展して該第一のウエーハの該表面側に表出する第二のクラックとを複数形成することで、該外周領域に反りを生じさせる第二の改質層形成ステップと、
該第一の改質層形成ステップおよび該第二の改質層形成ステップを実施した後、
該貼り合わせウエーハの該第一のウエーハを該裏面側から研削して仕上げ厚さまで薄化する研削ステップと、
を備え、
該第一の改質層形成ステップおよび該第二の改質層形成ステップで生じた該外周領域の反りによって該第一のウエーハと該第二のウエーハとの接合を解除する
ことを特徴とする、ウエーハの加工方法。

【請求項2】

ウエーハの加工方法であって、
表面側に複数のデバイスが形成され、かつ、外周縁が面取りされている第一のウエーハの表面側を第二のウエーハと接合して貼り合わせウエーハを形成する貼り合わせウエーハ形成ステップと、
該貼り合わせウエーハ形成ステップを実施した後、該第一のウエーハの裏面側から、該第一のウエーハを透過する波長のレーザービームを該外周縁よりも所定距離内側の位置に沿って環状に照射し、該第一のウエーハの内部に環状の第一の改質層と該第一の改質層から伸展して該第一のウエーハの該表面側に表出する第一のクラックとを形成することで、該第一の改質層および該第一のクラックより該外周縁側の外周領域に反りを生じさせる第一の改質層形成ステップと、
該貼り合わせウエーハ形成ステップを実施した後、
該外周領域に対して、該第一のウエーハの表面に平行な第一の方向に沿って該第一のウエーハを透過する波長のレーザービームを照射し、該第一のウエーハの内部に第二の改質層と該第二の改質層から伸展して該第一のウエーハの表面側に表出する第二のクラックとを複数形成することで、該外周領域に反りを生じさせる第二の改質層形成ステップと、
該第一の改質層形成ステップおよび該第二の改質層形成ステップを実施した後、
該貼り合わせウエーハの該第一のウエーハを該裏面側から研削して仕上げ厚さまで薄化する研削ステップと、を備え、
該第一の改質層形成ステップおよび該第二の改質層形成ステップで生じた該外周領域の反りによって該第一のウエーハと該第二のウエーハとの接合を解除する
ことを特徴とする、ウエーハの加工方法。

【請求項3】

該第二の改質層形成ステップを実施した後、かつ、該研削ステップの前、
該外周領域に対して、該第一のウエーハの表面に平行かつ該第一の方向と交差する第二の方向に沿って該第一のウエーハを透過する波長のレーザービームを照射し、該第一のウエーハの内部に第三の改質層と該第三の改質層から伸展して該第一のウエーハの表面側に表出する第三のクラックとを複数形成することで、該第二の改質層形成ステップで該外周領域に生じた反りを大きくさせる第三の改質層形成ステップを更に備え、
該第一の改質層形成ステップ、該第二の改質層形成ステップおよび該第三の改質層形成ステップで生じた該外周領域の反りによって該第一のウエーハと該第二のウエーハとの接合を解除する
ことを特徴とする、請求項２に記載のウエーハの加工方法。

【請求項4】

該第一の方向と該第二の方向とは、０度より大きく９０度より小さい角度で交差する
ことを特徴とする、請求項３に記載の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、ウエーハの加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年のデバイスチップの低背化や高集積化に伴い、３次元積層された半導体ウエーハの開発が進んでいる。例えばＴＳＶ（Through-Silicon Via）ウエーハは、貫通電極によって２つのチップ同士の貼り合わせによる両チップの電極の接続を可能にしている。

【0003】

こうしたウエーハは、基台となる支持ウエーハ（シリコンやガラス、セラミックス等）に貼り合わされた状態で研削して薄化される。通常、ウエーハは、外周縁が面取りされているため、極薄に研削されると外周縁が所謂ナイフエッジとなり、研削中にエッジの欠けが発生しやすい。これにより、デバイスにまで欠けが延長してデバイスの破損に繋がる可能性がある。

【0004】

ナイフエッジの対策として、ウエーハの表面側の外周縁を環状に切削する所謂エッジトリミング技術が開発された（特許文献１参照）。また、ウエーハを貼り合わせてから、デバイスの外周縁に沿ってレーザービームを照射して環状の改質層を形成することで、その研削中に発生するウエーハのエッジ欠けがデバイスに伸展することを抑制するエッジトリミング方法も考案された（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４８９５５９４号公報

【特許文献2】特開２０２０－０５７７０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１の方法は、切削時にデバイスに届くチッピングを発生させてデバイスを破損させる可能性があり、また、大量の切削屑が出るため、デバイスがコンタミで汚れやすいという課題があった。また、特許文献２の方法は、改質層が接合領域よりも内側に形成されている場合、研削時に除去したい外周余剰領域の端材が剥離せず残存してしまう可能性があった。

【0007】

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、貼り合わせウエーハの研削工程において、デバイスの破損を抑制しつつ外周余剰領域を除去する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。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のウエーハの加工方法は、表面側に複数のデバイスが形成され、かつ、外周縁が面取りされている第一のウエーハの表面側を第二のウエーハと接合して貼り合わせウエーハを形成する貼り合わせウエーハ形成ステップと、該貼り合わせウエーハ形成ステップを実施した後、該第一のウエーハの裏面側から、該第一のウエーハを透過する波長のレーザービームを該外周縁よりも所定距離内側の位置に沿って環状に照射し、該第一のウエーハの内部に環状の第一の改質層と該第一の改質層から伸展して該第一のウエーハの該表面側に表出する第一のクラックとを形成することで、該第一の改質層および該第一のクラックより該外周縁側の外周領域に反りを生じさせる第一の改質層形成ステップと、該貼り合わせウエーハ形成ステップを実施した後、該外周領域に対して、該第一のウエーハを透過する波長のレーザービームを環状に照射し、該第一のウエーハの内部に環状の第二の改質層と該第二の改質層から伸展して該第一のウエーハの該表面側に表出する第二のクラックとを複数形成することで、該外周領域に反りを生じさせる第二の改質層形成ステップと、該第一の改質層形成ステップおよび該第二の改質層形成ステップを実施した後、該貼り合わせウエーハの該第一のウエーハを該裏面側から研削して仕上げ厚さまで薄化する研削ステップと、を備え、該第一の改質層形成ステップおよび該第二の改質層形成ステップで生じた該外周領域の反りによって該第一のウエーハと該第二のウエーハとの接合を解除することを特徴とする。

【0009】

また、本発明のウエーハの加工方法は、表面側に複数のデバイスが形成され、かつ、外周縁が面取りされている第一のウエーハの表面側を第二のウエーハと接合して貼り合わせウエーハを形成する貼り合わせウエーハ形成ステップと、該貼り合わせウエーハ形成ステップを実施した後、該第一のウエーハの裏面側から、該第一のウエーハを透過する波長のレーザービームを該外周縁よりも所定距離内側の位置に沿って環状に照射し、該第一のウエーハの内部に環状の第一の改質層と該第一の改質層から伸展して該第一のウエーハの該表面側に表出する第一のクラックとを形成することで、該第一の改質層および該第一のクラックより該外周縁側の外周領域に反りを生じさせる第一の改質層形成ステップと、
該貼り合わせウエーハ形成ステップを実施した後、該外周領域に対して、該第一のウエーハの表面に平行な第一の方向に沿って該第一のウエーハを透過する波長のレーザービームを照射し、該第一のウエーハの内部に第二の改質層と該第二の改質層から伸展して該第一のウエーハの表面側に表出する第二のクラックとを複数形成することで、該外周領域に反りを生じさせる第二の改質層形成ステップと、該第一の改質層形成ステップおよび該第二の改質層形成ステップを実施した後、該貼り合わせウエーハの該第一のウエーハを該裏面側から研削して仕上げ厚さまで薄化する研削ステップと、を備え、第一の改質層形成ステップおよび該第二の改質層形成ステップで生じた該外周領域の反りによって該第一のウエーハと該第二のウエーハとの接合を解除することを特徴とする。

【0010】

また、本発明のウエーハの加工方法は、該第二の改質層形成ステップを実施した後、かつ、該研削ステップの前、該外周領域に対して、該第一のウエーハの表面に平行かつ該第一の方向と交差する第二の方向に沿って該第一のウエーハを透過する波長のレーザービームを照射し、該第一のウエーハの内部に第三の改質層と該第三の改質層から伸展して該第一のウエーハの表面側に表出する第三のクラックとを複数形成することで、該第二の改質層形成ステップで該外周領域に生じた反りを大きくさせる第三の改質層形成ステップを更に備え、該第一の改質層形成ステップ、該第二の改質層形成ステップおよび該第三の改質層形成ステップで生じた該外周領域の反りによって該第一のウエーハと該第二のウエーハとの接合を解除してもよい。

【0011】

また、本発明のウエーハの加工方法において、該第一の方向と該第二の方向とは、０度より大きく９０度より小さい角度で交差するものであってもよい。

【発明の効果】

【0012】

本願発明は、貼り合わせウエーハの研削工程において、デバイスの破損を抑制しつつ外周余剰領域を除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、実施形態に係るウエーハの加工方法の加工対象のウエーハの一例を示す斜視図である。

【図2】図２は、図１に示すＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。

【図3】図３は、実施形態に係るウエーハの加工方法の流れを示すフローチャートである。

【図4】図４は、図３に示す貼り合わせウエーハ形成ステップの一状態を示す斜視図である。

【図5】図５は、図３に示す第一の改質層形成ステップの一状態を一部断面で示す側面図である。

【図6】図６は、図３に示す第一の改質層形成ステップ後の貼り合わせウエーハの一部を拡大して示す断面図である。

【図7】図７は、図３に示す第二の改質層形成ステップ後の貼り合わせウエーハの一部を拡大して示す断面図である。

【図8】図８は、図３に示す第二の改質層形成ステップ後の貼り合わせウエーハを示す平面図である。

【図9】図９は、図３に示す研削ステップの一状態を一部断面で示す側面図である。

【図10】図１０は、第１変形例における第二の改質層形成ステップ後の貼り合わせウエーハを示す平面図である。

【図11】図１１は、第２変形例に係るウエーハの加工方法の流れを示すフローチャートである。

【図12】図１２は、第２変形例における第三の改質層形成ステップ後の貼り合わせウエーハを示す平面図である。

【図13】図１３は、第３変形例における第三の改質層形成ステップ後の貼り合わせウエーハを示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。更に、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換または変更を行うことができる。

【0015】

〔実施形態〕
本発明の実施形態に係るウエーハ１０の加工方法を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態に係るウエーハ１０の加工方法の加工対象のウエーハ１０の一例を示す斜視図である。図２は、図１に示すＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。

【0016】

図１および図２に示すウエーハ１０は、シリコン（Ｓｉ）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）または炭化ケイ素（ＳｉＣ）等を基板１１とする円板状の半導体ウエーハ、光デバイスウエーハ等のウエーハであり、実施形態において、シリコンウエーハである。ウエーハ１０は、図２に示すように、厚さ方向の中央が最も外周側に突出して、基板１１の表面１３から裏面１４に亘って断面円弧状になるように、外周縁１２が面取りされている。

【0017】

ウエーハ１０は、図１に示すように、基板１１の表面１３側に中央領域１５と、中央領域１５を囲繞する外周領域１６と、を含むデバイス層を有する。中央領域１５は、基板１１の表面１３に格子状に設定された複数の分割予定ライン１７と、分割予定ライン１７によって区画された各領域に形成されたデバイス１８と、を有している。外周領域１６は、全周に亘って中央領域１５を囲繞し、かつデバイス１８が形成されていない領域である。

【0018】

デバイス１８は、実施形態において、３ＤＮＡＮＤフラッシュメモリを構成し、電極パッドと、電極パッドに接続した貫通電極とを備える。貫通電極は、基板１１が薄化されてデバイス１８がウエーハ１０から個々に分割された際に、基板１１の裏面１４側に貫通する。すなわち、実施形態のウエーハ１０は、個々に分割されたデバイス１８が貫通電極を有する所謂ＴＳＶウエーハである。なお、本発明のウエーハ１０は、実施形態のような貫通電極を有するＴＳＶウエーハに限定されず、貫通電極のないデバイスウエーハであってもよい。

【0019】

図３は、実施形態に係るウエーハ１０の加工方法の流れを示すフローチャートである。図３に示すように、実施形態のウエーハ１０の加工方法は、貼り合わせウエーハ形成ステップ１と、第一の改質層形成ステップ２と、第二の改質層形成ステップ３と、研削ステップ５と、を備える。実施形態のウエーハ１０の加工方法は、一方のウエーハ１０（第一のウエーハ１０－１）の表面１３側を他方のウエーハ１０（第二のウエーハ１０－２）と接合して貼り合わせ、一方のウエーハ１０（第一のウエーハ１０－１）を所定の仕上げ厚さ１９まで薄化する方法である。

【0020】

なお、以降の説明において、一対のウエーハ１０のウエーハ１０同士を区別する際には、一方のウエーハ１０を第一のウエーハ１０－１と記し、他方のウエーハ１０を第二のウエーハ１０－２（図４参照）と記し、区別しない場合には、単にウエーハ１０と記す。薄化しない他方の第二のウエーハ１０－２は、実施形態では第一のウエーハ１０－１と同様のＴＳＶウエーハであるものとして説明するが、本発明ではパターンの無い単なるサブストレートウエーハでもよい。

【0021】

（貼り合わせウエーハ形成ステップ１）
図４は、図３に示す貼り合わせウエーハ形成ステップ１の一状態を示す斜視図である。貼り合わせウエーハ形成ステップ１は、第一のウエーハ１０－１の表面１３側を第二のウエーハ１０－２と接合して貼り合わせウエーハ２０を形成するステップである。

【0022】

貼り合わせウエーハ形成ステップ１では、まず、図４に示すように、第一のウエーハ１０－１の表面１３と、第二のウエーハ１０－２の表面１３とを、間隔をあけて対向させる。次に、第一のウエーハ１０－１の表面１３と第二のウエーハ１０－２の表面１３とを、貼り合わせる。これにより、貼り合わせウエーハ２０を形成する。なお、実施形態では、第一のウエーハ１０－１の表面１３側と第二のウエーハ１０－２の表面１３側とを貼り合わせるが、第二のウエーハ１０－２がサブストレートウエーハである場合、第二のウエーハ１０－２のいずれの面に貼り合わせてもよい。

【0023】

（第一の改質層形成ステップ２）
図５は、図３に示す第一の改質層形成ステップ２の一状態を一部断面で示す側面図である。図６は、図３に示す第一の改質層形成ステップ２後の貼り合わせウエーハ２０の一部を拡大して示す断面図である。第一の改質層形成ステップ２は、貼り合わせウエーハ形成ステップ１を実施した後に実施される。第一の改質層形成ステップ２は、第一のウエーハ１０－１の外周縁１２よりも所定距離内側の位置に沿って環状の第一の改質層２１と表面１３側に表出する第一のクラック２１－１とを形成することで外周領域１６に反りを生じさせるステップである。

【0024】

第一の改質層形成ステップ２では、レーザー加工装置４０によるステルスダイシングによって、第一のウエーハ１０－１の内部に第一の改質層２１および第一のクラック２１－１を形成する。レーザー加工装置４０は、保持テーブル４１と、レーザービーム照射ユニット４２と、を備える。保持テーブル４１は、ウエーハ１０を保持面に保持し、垂直な軸心回りに回動可能である。レーザービーム照射ユニット４２は、保持テーブル４１に保持されたウエーハ１０（第一のウエーハ１０－１）に対してレーザービーム４３を照射する。レーザー加工装置４０は、更に、保持テーブル４１とレーザービーム照射ユニット４２とを相対的に移動させる不図示の移動ユニット、および保持テーブル４１に保持されたウエーハ１０を撮像する不図示の撮像ユニット等を備える。

【0025】

第一の改質層形成ステップ２では、第一のウエーハ１０－１の裏面１４側から、第一のウエーハ１０－１の外周縁１２より所定距離内側の位置に沿ってレーザービーム４３を照射することで、第一のウエーハ１０－１の内部に環状の第一の改質層２１を形成する。外周縁１２より所定距離内側の位置とは、具体的には、中央領域１５と外周領域１６との境界である。レーザービーム４３は、第一のウエーハ１０－１を透過する波長のレーザービームであり、例えば、赤外線（Infrared rays；ＩＲ）である。

【0026】

改質層とは、レーザービーム４３が照射されることによって、密度、屈折率、機械的強度またはその他の物理的特性が周囲のそれとは異なる状態になった領域のことを意味する。改質層は、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域、およびこれらの領域が混在した領域等である。改質層（第一の改質層２１）は、第一のウエーハ１０－１の他の部分よりも機械的な強度等が低い。

【0027】

第一の改質層形成ステップ２では、まず、第二のウエーハ１０－２の裏面１４側を保持テーブル４１の保持面（上面）に吸引保持する。次に、第一のウエーハ１０－１とレーザービーム照射ユニット４２の集光器との位置合わせを行う。具体的には、不図示の移動ユニットによって、保持テーブル４１をレーザービーム照射ユニット４２の下方の照射領域まで移動させる。次に、不図示の撮像ユニットで第一のウエーハ１０－１を撮影しアライメントすることで、レーザービーム照射ユニット４２の照射部を第一のウエーハ１０－１の外周縁１２より所定距離内側の位置に向けて鉛直方向に対向させた後、レーザービーム４３の集光点４４を、第一のウエーハ１０－１の内部に設定する。

【0028】

第一の改質層形成ステップ２では、次に、保持テーブル４１を垂直な軸心回りに回転させながら、レーザービーム照射ユニット４２からレーザービーム４３を、第一のウエーハ１０－１の裏面１４側から照射する。すなわち、レーザービーム４３を第一のウエーハ１０－１の外周縁１２より所定距離内側の位置に沿って環状に照射して、環状の第一の改質層２１を形成する。

【0029】

この際、第一の改質層２１からは第一のクラック２１－１が伸展する。第一の改質層形成ステップ２では、第一の改質層２１から伸展する第一のクラック２１－１が、第一のウエーハ１０－１の表面１３側に表出するように、レーザービーム４３の照射による第一の改質層２１を形成する。なお、第一のクラック２１－１が、第一のウエーハ１０－１の表面１３側のみならず、裏面１４側に表出してもよい。

【0030】

図６に示すように、第一のウエーハ１０－１は、第一の改質層２１および第一のクラック２１－１が形成されることによって、第一の改質層２１および第一のクラック２１－１より外周縁１２側の外周領域１６において、表面１３側が凸状となる反りを生じさせる。第一のウエーハ１０－１に第一の改質層２１および第一のクラック２１－１を第一のウエーハ１０－１の全周に沿って環状に形成すると、第一の改質層形成ステップ２を終了する。

【0031】

（第二の改質層形成ステップ３）
図７は、図３に示す第二の改質層形成ステップ３後の貼り合わせウエーハ２０の一部を拡大して示す断面図である。図８は、図３に示す第二の改質層形成ステップ３後の貼り合わせウエーハ２０を示す平面図である。第二の改質層形成ステップ３は、貼り合わせウエーハ形成ステップ１を実施した後に実施される。第二の改質層形成ステップ３は、第一の改質層形成ステップ２を実施する前に実施されてもよいし、後に実施されてもよいし、一部の加工ずつ交互に実施されてもよい。第二の改質層形成ステップ３は、第一のウエーハ１０－１の外周領域１６に、環状の第二の改質層２２と表面１３側に表出する第二のクラック２２－１とを複数形成することで外周領域１６に反りを生じさせるステップである。

【0032】

第二の改質層形成ステップ３では、レーザー加工装置４０によるステルスダイシングによって、第一のウエーハ１０－１の内部に第二の改質層２２および第二のクラック２２－１を複数形成する。第二の改質層形成ステップ３では、第一のウエーハ１０－１の裏面１４側から、第一のウエーハ１０－１の外周領域１６において、外周縁１２より所定距離内側の位置に沿ってレーザービーム４３を照射することで、第一のウエーハ１０－１の内部に、第一の改質層２１と同心環状の第二の改質層２２を形成する。レーザービーム４３は、第一のウエーハ１０－１を透過する波長のレーザービームであり、第一の改質層形成ステップ２における加工条件と同一でも異なっていてもよい。

【0033】

第二の改質層形成ステップ３を開始する前に、第一の改質層形成ステップ２において第一のウエーハ１０－１とレーザービーム照射ユニット４２とのアライメントが実施されている場合、第二の改質層形成ステップ３では、当該アライメントを省略してもよい。第二の改質層形成ステップ３では、レーザービーム照射ユニット４２の照射部を第一のウエーハ１０－１の外周領域１６の所定の位置に向けて鉛直方向に対向させた後、レーザービーム４３の集光点４４を、第一のウエーハ１０－１の内部に設定する。

【0034】

第二の改質層形成ステップ３では、次に、保持テーブル４１を垂直な軸心回りに回転させながら、レーザービーム照射ユニット４２からレーザービーム４３を、第一のウエーハ１０－１の裏面１４側から照射する。すなわち、レーザービーム４３を第一の改質層２１と同心環状に照射して、第二の改質層２２を形成する。

【0035】

この際、第二の改質層２２からは第二のクラック２２－１が伸展する。第二の改質層形成ステップ３では、第二の改質層２２から伸展する第二のクラック２２－１が、第一のウエーハ１０－１の表面１３側に表出するように、レーザービーム４３の照射による第二の改質層２２を形成する。なお、第二のクラック２２－１が、第一のウエーハ１０－１の表面１３側のみならず、裏面１４側に表出してもよい。

【0036】

図７に示すように、第一のウエーハ１０－１は、第二の改質層２２および第二のクラック２２－１が形成されることによって、外周領域１６において、表面１３側が凸状となる反りを生じさせる、あるいは、第一の改質層２１および第一のクラック２１－１が形成された状態よりも反りを大きくさせる。

【0037】

第一のウエーハ１０－１に第二の改質層２２および第二のクラック２２－１を第一のウエーハ１０－１の全周に沿って環状に形成すると、レーザービーム４３の集光点４４の位置を第一のウエーハ１０－１径方向に、外周領域１６内において所定距離移動させ、同様に、環状の第二の改質層２２および第二のクラック２２－１を形成する。図８に示すように、径方向に複数の第二の改質層２２および第二のクラック２２－１を形成すると、第二の改質層形成ステップ３を終了する。

【0038】

図７に示すように、第一の改質層形成ステップ２および第二の改質層形成ステップ３で生じた外周領域１６の反りによって、第一のウエーハ１０－１と第二のウエーハ１０－２との接合が解除される。なお、反りにより接合が解除されるのは、第一のウエーハ１０－１の表面１３側のデバイス層と第二のウエーハ１０－２の表面１３側のデバイス層との界面に限定されず、第一のウエーハ１０－１の基板１１とデバイス層との界面や、第二のウエーハ１０－２の基板１１とデバイス層との界面において、接合が解除されてもよい。

【0039】

また、第一の改質層形成ステップ２および第二の改質層形成ステップ３では、レーザービーム４３の集光点４４の高さを変更して複数回レーザービーム４３を照射する、または、第一のウエーハ１０－１の厚さ方向に離れた複数の集光点４４を有するレーザービーム４３を照射することで、第一のウエーハ１０－１の厚さ方向に重なる複数の第一の改質層２１および第二の改質層２２を形成してもよい。

【0040】

（研削ステップ５）
図９は、図３に示す研削ステップ５の一状態を一部断面で示す側面図である。研削ステップ５は、第一の改質層形成ステップ２および第二の改質層形成ステップ３を実施した後に実施される。研削ステップ５は、貼り合わせウエーハ２０の第一のウエーハ１０－１を裏面１４側から研削して仕上げ厚さ１９まで薄化するステップである。

【0041】

実施形態の研削ステップ５では、研削装置５０によって、第一のウエーハ１０－１の裏面１４側を研削して所定の仕上げ厚さ１９（図２参照）まで薄化する。研削装置５０は、保持テーブル５１と、回転軸部材であるスピンドル５２と、スピンドル５２の下端に取り付けられた研削ホイール５３と、研削ホイール５３の下面に装着される研削砥石５４と、不図示の研削液供給ユニットと、を備える。研削ホイール５３は、保持テーブル５１の軸心と平行な回転軸で回転する。

【0042】

研削ステップ５では、まず、保持テーブル５１の保持面に、第二のウエーハ１０－２の裏面１４側を吸引保持する。次に、保持テーブル５１を軸心回りに回転させた状態で、研削ホイール５３を軸心回りに回転させる。不図示の研削液供給ユニットによって研削液を加工点に供給するとともに、研削ホイール５３の研削砥石５４を保持テーブル５１に所定の送り速度で近付けることによって、研削砥石５４で第一のウエーハ１０－１の裏面１４を研削し、所定の仕上げ厚さ１９まで薄化する。

【0043】

この際、研削砥石５４が第一のウエーハ１０－１の研削面を押圧する外力によって、第一の改質層２１を起点として、第一の改質層２１および第一のクラック２１－１を界面として、第一のウエーハ１０－１の外周領域１６の端材が除去される。

【0044】

〔第１変形例〕
第一の改質層２１より外周縁１２側の外周領域１６に形成する改質層は、実施形態の第二の改質層２２の様態に限定されない。以下、第１の変形例に係る第二の改質層２３の様態および第二の改質層２３を形成する方法について説明する。

【0045】

（第二の改質層形成ステップ３）
図１０は、第１変形例における第二の改質層形成ステップ３後の貼り合わせウエーハ２０を示す平面図である。第１変形例の第二の改質層形成ステップ３は、実施形態と同様に、貼り合わせウエーハ形成ステップ１を実施した後に実施され、第一の改質層形成ステップ２を実施する前に実施されてもよいし、後に実施されてもよいし、一部の加工ずつ交互に実施されてもよい。第１変形例の第二の改質層形成ステップ３は、第一のウエーハ１０－１の外周領域１６に、表面１３に平行な第一の方向３１に沿って第二の改質層２３と表面１３側に表出する第二のクラックとを複数形成することで、外周領域１６に反りを生じさせるステップである。

【0046】

第１変形例の第二の改質層形成ステップ３では、まず、第一の方向３１とレーザー加工装置４０（図５参照）の加工送り方向が一致するように、保持テーブル４１を軸心回りに回転させる。次に、レーザービーム４３を照射させながら、レーザービーム照射ユニット４２と保持テーブル４１とを加工送り方向に相対的に移動させることで、外周領域１６において第一の方向３１に沿う第二の改質層２３を形成する。

【0047】

例えば、レーザービーム照射ユニット４２を第一のウエーハ１０－１の第一の方向３１の一端から他端まで移動させる間、集光点４４が外周領域１６を通過する際は、レーザービーム４３を照射させ、集光点４４が中央領域１５を通過する際は、レーザービーム４３の照射を停止させることで、外周領域１６にのみ第二の改質層２３を形成する。

【0048】

この際、第二の改質層２３からは不図示の第二のクラックが伸展する。第二の改質層形成ステップ３では、第二の改質層２３から伸展する第二のクラックが、第一のウエーハ１０－１の表面１３側に表出するように、レーザービーム４３の照射による第二の改質層２３を形成する。なお、第二のクラックが、第一のウエーハ１０－１の表面１３側のみならず、裏面１４側に表出してもよい。

【0049】

第一のウエーハ１０－１の第一の方向３１の一端から他端まで加工が終了した後は、割り出し送り方向にレーザービーム照射ユニット４２と保持テーブル４１とを相対的に移動させ、同様に第一の方向３１に沿う第二の改質層２３を形成する。外周領域１６全体に第二の改質層２３を形成すると、第二の改質層形成ステップ３を終了する。

【0050】

〔第２変形例〕
第一の改質層２１より外周縁１２側の外周領域１６に形成する改質層は、実施形態の第二の改質層２２および変形例の第二の改質層２３の様態に限定されない。以下、第２の変形例に係る第三の改質層２４の様態および第三の改質層２４を形成する方法について説明する。

【0051】

図１１は、第２変形例に係るウエーハ１０の加工方法の流れを示すフローチャートである。図１１に示すように、第２変形例のウエーハ１０の加工方法は、貼り合わせウエーハ形成ステップ１と、第一の改質層形成ステップ２と、第二の改質層形成ステップ３と、第三の改質層形成ステップ４と、研削ステップ５と、を備える。第２変形例のウエーハ１０の加工方法において、貼り合わせウエーハ形成ステップ１、第一の改質層形成ステップ２、および研削ステップ５は、実施形態と同様であるため、説明を省略する。また、第二の改質層形成ステップ３は、第１変形例と同様であるため、説明を省略する。

【0052】

（第三の改質層形成ステップ４）
図１２は、第２変形例における第三の改質層形成ステップ４後の貼り合わせウエーハ２０を示す平面図である。第三の改質層形成ステップ４は、第二の改質層形成ステップ３を実施した後、かつ、研削ステップ５の前に実施される。第三の改質層形成ステップ４は、第一のウエーハ１０－１の外周領域１６に、表面１３に平行な第一の方向３１と交差する第二の方向３２に沿って第三の改質層２４と表面１３側に表出する第三のクラックとを複数形成することで、第二の改質層形成ステップ３で外周領域１６に生じた反りを大きくさせるステップである。

【0053】

第２変形例において、第二の方向３２は、第一の方向３１に直交する方向である。第三の改質層２４および第三のクラックの形成方法は、第１変形例の第二の改質層形成ステップ３において第二の改質層２３および第二のクラックを形成した方法において、第一の方向３１を第二の方向３２に置き換えたものである。これにより、第二の改質層２３と第三の改質層２４とによって、外周領域１６に格子状の改質層が形成される。

【0054】

第２変形例のウエーハ１０の加工方法では、第一の改質層形成ステップ２、第二の改質層形成ステップ３、および第三の改質層形成ステップ４で生じた外周領域１６の反りによって、第一のウエーハ１０－１と第二のウエーハ１０－２との接合が解除される。

【0055】

〔第３変形例〕
（第三の改質層形成ステップ４）
図１３は、第３変形例における第三の改質層形成ステップ４後の貼り合わせウエーハ２０を示す平面図である。第３変形例の第三の改質層形成ステップ４は、第２変形例の第三の改質層形成ステップ４と比較して、第二の改質層２３と第三の改質層２５とが交差する角度が異なる。すなわち、図１３に示すように、第３変形例において、第一の方向３１と第二の方向３３とは、０度より大きく９０度より小さい角度で交差する。

【0056】

第三の改質層２５および第三のクラックの形成方法は、第２変形例の第三の改質層形成ステップ４において第三の改質層２４および第三のクラックを形成した方法において、第二の方向３２を第二の方向３３に置き換えたものである。これにより、第二の改質層２３と第三の改質層２５とによって、外周領域１６に平行四辺形格子状の改質層が形成される。なお、第一の方向３１と第二の方向３３のなす角度は、４５度であることが好ましい。

【0057】

以上説明したように、実施形態および変形例に係るウエーハ１０の加工方法は、ウエーハ１０を貼り合わせた後、外周縁１２より所定距離内側に環状の第一の改質層２１を形成し、この第一の改質層２１からウエーハ１０（第一のウエーハ１０－１）の表面１３側（接合面）に至る第一のクラック２１－１を発生させる。更に、第一の改質層２１から外周縁１２までの領域である外周領域１６に複数の改質層（第二の改質層２２、２３、第三の改質層２４、２５）と改質層から第一のウエーハ１０－１の表面１３側に至るクラック（第二のクラック２２－１、第三のクラック）を形成することで、外周領域１６に反りを生じさせる。外周領域１６に生じた反る力が接合面における接合力を上回ることにより、ウエーハ１０の接合が解除され、改質層を起点として外周領域１６の端材が除去されやすくなるという効果を奏する。

【0058】

なお、本発明は、上記実施形態および変形例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。

【0059】

例えば、研削ステップ５を実施する前に、外力を付与することによって、外周領域１６を予め除去してもよい。具体的には、例えば、外周領域１６を上方から押圧してせん断方向への外力を付与する方法や、外周領域１６を持ち上げてせん断方向への外力を付与する方法でもよいし、ローラによって破砕するものであってもよい。また、機械的な外力に限定されず、超音波による振動や、第一のウエーハ１０－１の裏面１４にエキスパンドテープを貼り付け、エキスパンドテープを拡張することによる放射方向への外力であってもよい。

【符号の説明】

【0060】

１０ ウエーハ
１０－１ 第一のウエーハ
１０－２ 第二のウエーハ
１１ 基板
１２ 外周縁
１３ 表面
１４ 裏面
１５ 中央領域
１６ 外周領域
１７ 分割予定ライン
１８ デバイス
１９ 仕上げ厚さ
２０ 貼り合わせウエーハ
２１ 第一の改質層
２１－１ 第一のクラック
２２、２３ 第二の改質層
２２－１ 第二のクラック
２４、２５ 第三の改質層
３１ 第一の方向
３２、３３ 第二の方向
４３ レーザービーム
４４ 集光点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】