特開 2024-135678 チップの製造方法

(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】P2024135678

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】チップの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/301 20060101AFI20240927BHJP

   B28D 5/00 20060101ALI20240927BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20240927BHJP

   B23K 26/08 20140101ALI20240927BHJP

   B23K 26/57 20140101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

H01L21/78 B

H01L21/78 X

B28D5/00 A

B23K26/53

B23K26/08 D

B23K26/57

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023046480

(22)【出願日】2023-03-23

(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】100075384

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 昂

(74)【代理人】

【識別番号】100172281

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100206553

【弁理士】

【氏名又は名称】笠原 崇廣

(74)【代理人】

【識別番号】100189773

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 英哲

(74)【代理人】

【識別番号】100184055

【弁理士】

【氏名又は名称】岡野 貴之

(74)【代理人】

【識別番号】100185959

【弁理士】

【氏名又は名称】今藤 敏和

(72)【発明者】

【氏名】北原 信康

(72)【発明者】

【氏名】里 百合子

【テーマコード（参考）】

3C069

4E168

5F063

【Ｆターム（参考）】

3C069AA03

3C069BA08

3C069BB04

3C069CA05

3C069CB05

3C069EA04

4E168AE01

4E168CB07

4E168DA02

4E168DA03

4E168DA04

4E168DA13

4E168DA24

4E168DA45

4E168DA46

4E168EA06

4E168JA12

4E168JA13

5F063AA07

5F063BA07

5F063CB02

5F063CB03

5F063CB07

5F063CB29

5F063DD27

5F063DD29

5F063DD68

5F063EE21

(57)【要約】

【課題】表面に膜が設けられているウェーハを分割してチップを製造する際に、ウェーハから膜が剥離する可能性を低く抑えることができるチップの製造方法を提供する。
【解決手段】
レーザービームを照射することにより、表面を含むウェーハの線状の第１領域を変質させて、第１領域にクラック誘導層を形成するクラック誘導層形成ステップと、レーザービームを照射することにより、クラック誘導層よりも表面から離れたウェーハの内部の線状の第２領域を変質させて該第２領域に変質層を形成するとともに、変質層からクラック誘導層へと向かって伸長する第１クラックと、膜の内部へと向かって伸長する第２クラックと、を形成するクラック形成ステップと、ウェーハに外力を付与してウェーハを膜とともに分割予定ラインに沿って分割することにより、複数の該チップを得る分割ステップと、を含む。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面に膜が設けられているウェーハを分割予定ラインに沿って膜とともに分割することにより複数のチップを製造するチップの製造方法であって、
該ウェーハ及び該膜の一方又は両方を透過する波長のレーザービームを集光させながら該分割予定ラインに照射することにより、該表面を含む該ウェーハの線状の第１領域を変質させて、該第１領域にクラック誘導層を形成するクラック誘導層形成ステップと、
該クラック誘導層形成ステップの後に、該ウェーハを透過する波長のレーザービームを集光させながら該分割予定ラインに照射することにより、該クラック誘導層よりも該表面から離れた該ウェーハの内部の線状の第２領域を変質させて、該第２領域に変質層を形成するとともに、該変質層から該クラック誘導層へと向かって伸長する第１クラックと、該膜の内部へと向かって伸長する第２クラックと、を形成するクラック形成ステップと、
該クラック形成ステップの後に、該ウェーハに外力を付与して該ウェーハを該膜とともに該分割予定ラインに沿って分割することにより、複数の該チップを得る分割ステップと、を含む、チップの製造方法。

【請求項2】

該クラック誘導層形成ステップでは、該分割予定ラインの幅の方向に離れた２つの線状の該第１領域のそれぞれを変質させて、２つの該クラック誘導層を形成し、
該クラック形成ステップでは、２つの該クラック誘導層よりも該表面から離れた該ウェーハの内部の線状の該第２領域を変質させて、該第２領域に変質層を形成するとともに、該変質層から２つの該クラック誘導層へと向かって伸長し２つの該クラック誘導層の間の領域に達する該第１クラックと、該膜の内部へと向かって伸長する該第２クラックと、を形成する請求項１に記載のチップの製造方法。

【請求項3】

該クラック誘導層形成ステップでは、
該膜を透過し該ウェーハに吸収される波長のレーザービームを集光させながら該膜側から該分割予定ラインに照射する請求項１又は請求項２に記載のチップの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、チップの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスを搭載した半導体チップは、例えば、結晶性のシリコン等でなる１枚のウェーハの表面に複数個の半導体デバイスを形成し、このウェーハを分割予定ラインに沿って個々の半導体デバイスに分割することで製造される。このような半導体チップの製造方法の例として、特許文献１に記載されたものが知られている。

【0003】

特許文献１に記載された方法では、ウェーハを透過する波長のレーザービームをウェーハの内部に集光させるように分割予定ラインに沿って照射することにより、分割予定ラインに沿う改質層（変質層）と、改質層から伸長するクラックと、がウェーハ内部に形成される。改質層とクラックとが形成された後、ウェーハに外力を付与することにより、ウェーハは、分割予定ラインに沿って分割される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２－１９２３７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、半導体チップとなるウェーハの表面には、半導体デバイスを構成する結晶性の低い酸化膜や窒化膜等の膜が設けられていることがある。このような膜が表面に設けられているウェーハの内部にレーザービームにより改質層を形成すると、結晶性の高いウェーハの内部では、原子の配列方向に沿って改質層からクラックを伸長させることが可能である。

【0006】

一方で、結晶性の低い酸化膜や窒化膜等の膜の内部では、ウェーハと同じように所定の方向に沿ってクラックを伸長させることが困難である。このため、ウェーハとその表面に設けられた膜とでクラックの伸長方向が必ずしも整合せず、膜がウェーハの表面に対して斜めに割れて、ウェーハから剥離する可能性があった。

【0007】

よって、本発明の目的は、表面に膜が設けられているウェーハを分割してチップを製造する際に、ウェーハから膜が剥離する可能性を低く抑えることができるチップの製造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】

本発明の一側面によれば、表面に膜が設けられているウェーハを分割予定ラインに沿って膜とともに分割することにより複数のチップを製造するチップの製造方法であって、該ウェーハ及び該膜の一方又は両方を透過する波長のレーザービームを集光させながら該分割予定ラインに照射することにより、該表面を含む該ウェーハの線状の第１領域を変質させて、該第１領域にクラック誘導層を形成するクラック誘導層形成ステップと、該クラック誘導層形成ステップの後に、該ウェーハを透過する波長のレーザービームを集光させながら該分割予定ラインに照射することにより、該クラック誘導層よりも該表面から離れた該ウェーハの内部の線状の第２領域を変質させて、該第２領域に変質層を形成するとともに、該変質層から該クラック誘導層へと向かって伸長する第１クラックと、該膜の内部へと向かって伸長する第２クラックと、を形成するクラック形成ステップと、該クラック形成ステップの後に、該ウェーハに外力を付与して該ウェーハを該膜とともに該分割予定ラインに沿って分割することにより、複数の該チップを得る分割ステップと、を含む、チップの製造方法が提供される。

【0009】

好ましくは、該クラック誘導層形成ステップでは、該分割予定ラインの幅の方向に離れた２つの線状の該第１領域のそれぞれを変質させて、２つの該クラック誘導層を形成し、該クラック形成ステップでは、２つの該クラック誘導層よりも該表面から離れた該ウェーハの内部の線状の該第２領域を変質させて、該第２領域に変質層を形成するとともに、該変質層から２つの該クラック誘導層へと向かって伸長し２つの該クラック誘導層の間の領域に達する該第１クラックと、該膜の内部へと向かって伸長する該第２クラックと、を形成する。

【0010】

好ましくは、該クラック誘導層形成ステップでは、該膜を透過し該ウェーハに吸収される波長のレーザービームを集光させながら該膜側から該分割予定ラインに照射する。

【発明の効果】

【0011】

本発明の一側面に係るチップの製造方法は、分割予定ラインに沿って表面を含むウェーハの線状の第１領域を変質させて、第１領域にクラック誘導層を形成するクラック誘導層形成ステップを含むので、クラック誘導層形成ステップの次のクラック形成ステップにおいてウェーハの内部に変質層を形成すると、この変質層からクラック誘導層へと向かって伸長する第１クラックが形成される。

【0012】

そして、ウェーハの表面に設けられた膜には、クラック誘導層を介して第１クラックが作用し、この第１クラックが伸長する方向に第２クラックが伸長する。つまり、ウェーハの内部に形成される第１クラックと、ウェーハの表面に設けられた膜に形成される第２クラックと、が概ね同じ方向に伸長し、膜が斜めに割れ難くなるので、膜が斜めに割れることに起因してウェーハから膜が剥離する可能性を低く抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、第１実施形態に係るウェーハを模式的に示す斜視図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係るウェーハを模式的に示す上面図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係るウェーハを模式的に示す断面図である。

【図4】図４は、第１実施形態に係るチップの製造方法により得られるチップを模式的に示す上面図である。

【図5】図５は、第１実施形態に係るチップの製造方法を示すフロー図である。

【図6】図６は、第１実施形態に係るチップの製造方法で使用されるレーザー照射装置を模式的に示す図である。

【図7】図７は、第１実施形態のチップの製造方法に係るクラック誘導層形成ステップの実行時のウェーハ及び膜を模式的に示す断面図である。

【図8】図８は、第１実施形態のチップの製造方法に係るクラック形成ステップの実行時のウェーハ及び膜を模式的に示す断面図である。

【図9】図９は、クラック誘導層を形成せずにクラックが形成される場合のウェーハ及び膜を模式的に示す断面図である。

【図10】図１０は、第１実施形態に係るチップの製造方法で使用される拡張装置を模式的に示す斜視図である。

【図11】図１１は、第１実施形態に係るチップの製造方法で使用される拡張装置、ウェーハ及び膜を模式的に示す断面図である。

【図12】図１２は、第１実施形態に係るチップの製造方法で使用される拡張装置、ウェーハ及び膜を模式的に示す断面図である。

【図13】図１３は、第２実施形態に係るチップの製造方法で使用されるレーザー照射装置を模式的に示す図である。

【図14】図１４は、第２実施形態のチップの製造方法に係るクラック誘導層形成ステップの実行時のウェーハ及び膜を模式的に示す断面図である。

【図15】図１５は、第２実施形態に係るクラック形成ステップの実行時のウェーハ及び膜を模式的に示す断面図である。

【図16】図１６は、第３実施形態に係るクラック誘導層形成ステップの実行時のウェーハ及び膜を模式的に示す断面図である。

【図17】図１７は、第４実施形態に係るクラック形成ステップの実行時のウェーハ及び膜を模式的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、図１から図４では、互いに直交する第１方向Ｄ１、第２方向Ｄ２、及び第３方向Ｄ３を用いて、ウェーハの方向を便宜的に表す。

【0015】

図１は、本実施形態に係るウェーハ２を模式的に示す斜視図であり、図２は、本実施形態に係るウェーハ２を模式的に示す上面図であり、図３は、本実施形態に係るウェーハ２を模式的に示す断面図である。図１から図３に示されるように、本実施形態に係るウェーハ２は、例えば、結晶性のシリコン等の材料により円盤状に形成され、その表面２ａ側には、一又は複数の膜４が設けられている。

【0016】

例えば、この膜４の上方（ウェーハ２とは反対側）には、複数の半導体デバイス６を構成する電極が設けられている。すなわち、膜４は、ウェーハ２の表面２ａ側の部分とともに、半導体デバイス６を構成している。なお、ウェーハ２の形状は円盤状に限られず、矩形状等、その他の形状であっても良い。

【0017】

図２に示されるように、ウェーハ２の表面２ａに対して平行な第１方向Ｄ１に沿って並ぶ複数個の半導体デバイス６の列のうちの隣り合う２つの列の間の領域は、分割予定ライン８を構成している。同様に、ウェーハ２の表面２ａに対して平行で第１方向Ｄ１に対して垂直な第２方向Ｄ２に沿って並ぶ複数個の半導体デバイス６の列のうちの隣り合う２つの列の間の領域は、分割予定ライン８を構成している。

【0018】

図２では、図面の見やすさ等を考慮して、第１方向Ｄ１に沿う１本の分割予定ライン８に相当する領域のみが破線で示されているが、全ての半導体デバイス６の列のうちの隣り合う任意の２つの列の間の領域は、いずれも分割予定ライン８を構成している。そして、ウェーハ２の表面２ａ側の部分は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に沿って設けられたこれらの分割予定ライン８により、半導体デバイス６ごとに区切られている。

【0019】

図３に示されるように、ウェーハ２の表面２ａ側には、例えば、２つの膜４が設けられる。図３では、ウェーハ２の表面２ａに酸化膜４ａが設けられており、この酸化膜４ａに窒化膜４ｂが重ねられている。酸化膜４ａは、例えば、酸化シリコン膜等であり、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法や熱酸化により形成される。窒化膜４ｂは、例えば、窒化シリコン膜等であり、ＣＶＤ法により形成される。

【0020】

これらの成膜方法で形成される酸化膜４ａ及び窒化膜４ｂの結晶性は、結晶性のシリコン等で形成されるウェーハ２の結晶性よりも低い。なお、ウェーハ２の厚さは、例えば、８０μｍであり、酸化膜４ａ及び窒化膜４ｂの厚さは、例えば、２μｍである。ただし、ウェーハ２の構成、組成及び厚さ等、並びに膜４の構成、組成及び厚さ等は、チップの仕様に応じて適宜変更され得る。

【0021】

図４は、第１実施形態に係るチップの製造方法により得られるチップを模式的に示す上面図である。図４に示されるように、図１から図３に示されたウェーハ２を分割予定ライン８に沿って膜４とともに分割することにより、それぞれが半導体デバイス６を含む複数のチップ１０が得られる。

【0022】

図５は、第１実施形態に係るチップの製造方法を示すフロー図である。図５に示されるように、本実施形態に係るチップの製造方法は、クラック誘導層形成ステップＳ１と、クラック形成ステップＳ２と、分割ステップＳ３とを含む。以下、クラック誘導層形成ステップＳ１、クラック形成ステップＳ２、及び分割ステップＳ３の各ステップについて、図面を参照しながら説明する。

【0023】

本実施形態に係るチップの製造方法では、まず、クラック誘導層形成ステップＳ１が実行される。このクラック誘導層形成ステップＳ１では、ウェーハ２に対してレーザービームを照射してウェーハ２を部分的に変質させることにより、このウェーハ２に分割予定ライン８に沿う直線状のクラック誘導層１２が形成される。図６は、ウェーハ２に対してレーザービーム２８を照射できるように構成されたレーザー照射装置２０を模式的に示す図である。

【0024】

図６に示されるように、レーザー照射装置２０は、レーザー発振器２２を備える。このレーザー発振器２２は、レーザー発振に適したＮｄ：ＹＡＧ等のレーザー媒質を含み、例えば、ウェーハ２を透過する波長のパルス状のレーザービーム２８を生成することができる。

【0025】

レーザービーム２８が進行する方向に沿ってレーザー発振器２２の下流側の位置には、例えば、ミラー等の反射器２４が配置されている。レーザー発振器２２で生成されたレーザービーム２８は、この反射器２４により反射され、その進行する方向が下向き（Ｚ軸に沿う向き）に変えられる。

【0026】

反射器２４の下部には、更に下方の集光点にレーザービーム２８を集光させることができるレンズ等の集光器２６が配置されている。また、集光器２６の下方には、ウェーハ２を保持することができる保持テーブル６２が配置されている。反射器２４で反射されたレーザービーム２８は、この集光器２６を通じて、保持テーブル６２により保持されたウェーハ２に照射される。

【0027】

なお、保持テーブル６２は、例えば、モータ等を含む回転機構とボールねじ式の移動機構とに支持されており、回転機構が発生する力によりＺ軸の周りに回転し、移動機構が発生する力によりＸ軸及びＹ軸に沿って移動する。ウェーハ２を保持している保持テーブル６２を移動機構によりＸ軸及びＹ軸に沿って移動させると、ウェーハ２と集光器２６の集光点とが、Ｘ軸及びＹ軸に沿って相対的に移動する。

【0028】

図７は、第１実施形態のチップの製造方法に係るクラック誘導層形成ステップＳ１の実行時のウェーハ２及び膜４を示す断面図である。クラック誘導層形成ステップＳ１では、まず、ウェーハ２の裏面２ｂ側が上方に露出するように、ウェーハ２の表面２ａ側が保持テーブル６２により保持される。すなわち、図７に示される膜４の上面側が保持テーブル６２により保持される。次に、加工の対象である分割予定ライン８がＸ軸に対して平行になるように、回転機構が保持テーブル６２を回転させる。

【0029】

また、対象の分割予定ライン８の延長線に沿って集光器２６の集光点が配置されるように、移動機構が保持テーブル６２をＹ軸に沿って移動させる。その後、例えば、レーザー発振器２２がウェーハ２を透過する波長のレーザービーム２８を生成しながら、移動機構が保持テーブル６２をＸ軸に沿って移動させる。なお、集光点の高さは、レーザービーム２８がウェーハ２の表面２ａを含む領域に集光するように、あらかじめ調整される。

【0030】

これにより、図７に示されるように、レーザービーム２８は、ウェーハ２の表面２ａを含む領域に集光するように、ウェーハ２の裏面２ｂ側から入射し、Ｘ軸に対して平行な直線状の第１領域５０に沿って照射される。そして、ウェーハ２の線状の第１領域５０がレーザービーム２８により変質し、この第１領域５０にクラック誘導層１２が形成される。

【0031】

レーザービーム２８が対象の１本の分割予定ライン８に沿って照射された後には、移動機構が保持テーブル６２をＹ軸に沿って矢印の方向に移動させる。これにより、集光器２６の集光点が隣の分割予定ライン８の延長線と重なる位置に移動する。そして、同様の動作が繰り返されることにより、レーザービーム２８が隣の分割予定ライン８に沿って照射され、隣の分割予定ライン８にも同様のクラック誘導層１２が形成される。

【0032】

上述の動作は、例えば、全ての分割予定ライン８に沿ってクラック誘導層１２が形成されるまで繰り返される。なお、図７では、実線で描かれているレーザービーム２８によりクラック誘導層１２が形成される様子が示されており、それよりも前のタイミングで照射されたレーザービーム２８が、破線で描かれている。

【0033】

例えば、レーザービーム２８の波長は、１０６４ｎｍ～２０００ｎｍ、パルス幅は、１０ｐｓ～４０ｎｓ、出力は、０．０１Ｗ～１Ｗ、繰り返し周波数は、１０ｋＨｚ～５００ｋＨｚ、集光レンズのＮＡ（Numerical Aperture）は、０．３、ウェーハ２の送り速度は、１０ｍｍ／ｓ～２０００ｍｍ／ｓ、にそれぞれ設定される。出力は、レーザービーム２８の波長帯やパルス幅等に応じて適宜調整され、送り速度は、周波数等に応じて適宜調整される。例えば、波長は、１０６４ｎｍ、パルス幅は、４０ｎｓ、出力は、０．１Ｗ、周波数は、８０ｋＨｚ、送り速度は、５００ｍｍ／ｓに設定される。ただし、レーザービーム２８を照射する際の条件等は、ウェーハ２の第１領域５０にクラック誘導層１２が適切に形成される範囲内で変更され得る。

【0034】

上述したクラック誘導層形成ステップＳ１の後に、クラック形成ステップＳ２が実行される。このクラック形成ステップＳ２では、ウェーハ２に対してレーザービーム５６を照射してウェーハ２を部分的に変質させることにより、このウェーハ２に分割予定ライン８に沿う直線状の変質層（改質層）が形成される。図８は、第１実施形態のチップの製造方法に係るクラック形成ステップＳ２の実行時のウェーハ２及び膜４を模式的に示す断面図である。

【0035】

なお、本実施形態では、このクラック形成ステップＳ２においても、クラック誘導層形成ステップＳ１で使用されたレーザー照射装置２０が使用される。ただし、クラック形成ステップＳ２において、クラック誘導層形成ステップＳ１で使用されたレーザー照射装置２０とは別のレーザー照射装置が使用されてもよい。

【0036】

図８に示されるように、クラック形成ステップＳ２では、まず、加工の対象である分割予定ライン８がＸ軸に対して平行になるように、回転機構が保持テーブル６２を回転させる。なお、クラック誘導層形成ステップＳ１から引き続いて、ウェーハ２の表面２ａ側が保持テーブル６２により保持されており、ウェーハ２の裏面２ｂ側は、上方に露出している。

【0037】

また、対象の分割予定ライン８の延長線に沿って集光器２６の集光点が配置されるように、移動機構が保持テーブル６２をＹ軸に沿って移動させる。その後、例えば、レーザー発振器２２がウェーハ２を透過する波長のレーザービーム５６を生成しながら、移動機構が保持テーブル６２をＸ軸に沿って移動させる。なお、集光点の高さは、レーザービーム５６がウェーハ２のクラック誘導層１２よりも表面２ａから離れた領域に集光するように、あらかじめ調整される。

【0038】

これにより、図８に示されるように、レーザービーム５６は、ウェーハ２のクラック誘導層１２よりも表面２ａから離れた領域に集光するように、ウェーハ２の裏面２ｂ側から入射し、Ｘ軸に対して平行な直線状の第２領域５２に沿って照射される。そして、ウェーハ２の線状の第２領域５２がレーザービーム５６により変質し、この第２領域５２に変質層１４が形成される。

【0039】

レーザービーム５６が対象の１本の分割予定ライン８に沿って照射された後には、移動機構が保持テーブル６２をＹ軸に沿って矢印の方向に移動させる。これにより、集光器２６の集光点が隣の分割予定ライン８の延長線と重なる位置に移動する。そして、同様の動作が繰り返されることにより、レーザービーム５６が隣の分割予定ライン８に沿って照射され、隣の分割予定ライン８にも同様の変質層１４が形成される。

【0040】

上述の動作は、例えば、全ての分割予定ライン８に沿って変質層１４が形成されるまで繰り返される。なお、図８では、実線で描かれているレーザービーム５６により変質層１４が形成される様子が示されており、それよりも前のタイミングで照射されたレーザービーム５６が、破線で描かれている。

【0041】

クラック形成ステップＳ２で使用されるレーザービーム５６は、例えば、クラック誘導層形成ステップＳ１で使用されるレーザービーム２８とは異なる条件で生成される。このため、本実施形態のクラック形成ステップＳ２では、クラック誘導層形成ステップＳ１で使用されるレーザー照射装置２０とは異なるレーザー照射装置が使用される。ただし、クラック形成ステップＳ２で使用されるレーザー照射装置の基本的な構造は、クラック誘導層形成ステップＳ１で使用されるレーザー照射装置２０の構造と同様で良い。

【0042】

例えば、レーザービーム５６の波長は、１０６４ｎｍ～２０００ｎｍ、パルス幅は、１０ｐｓ～４０ｎｓ、出力は、０．１～１０Ｗ、繰り返し周波数は、１０ｋＨｚ～５００ｋＨｚ、集光レンズのＮＡ（Numerical Aperture）は、０．７、ウェーハ２の送り速度は、１０ｍｍ／ｓ～２０００ｍｍ／ｓにそれぞれ設定される。出力は、レーザービーム２８の波長帯やパルス幅等に応じて適宜調整され、送り速度は、周波数等に応じて適宜調整される。例えば、波長は、１０６４ｎｍ、パルス幅は、４０ｎｓ、出力は、０．４Ｗ、周波数は、８０ｋＨｚ、送り速度は、５００ｍｍ／ｓに設定される。ただし、レーザービーム５６を照射する際の条件等は、ウェーハ２の第２領域５２に変質層１４が適切に形成される範囲内で変更され得る。

【0043】

上述のように、ウェーハ２は結晶性のある材料で構成されている。よって、クラック形成ステップＳ２において、ウェーハ２に変質層１４を形成すると、この結晶の構造に合わせて、変質層１４からクラックが伸長する。本実施形態では、変質層１４からクラック誘導層１２へと向かって伸長するクラック（第１クラック）１６と、変質層１４からウェーハ２の裏面２ｂ側（ウェーハ２の表面２ａ側と反対側の面）に向かって伸長するクラック（第３クラック）５４と、が形成される。

【0044】

本実施形態では、ウェーハ２の表面２ａを含む領域にクラック誘導層１２が形成されており、このクラック誘導層１２は、膜４と接触している。そのため、ウェーハ２の表面２ａに設けられた膜４には、クラック誘導層１２を介してクラック（第１クラック）１６が作用し、この第１クラック１６が伸長する方向にクラック（第２クラック）１８が伸長する。詳細なメカニズムは不明であるが、ウェーハ２の表面２ａを含む領域にクラック誘導層１２が形成されることにより、このクラック誘導層１２と膜４との界面での結合の状態が変化し、第２クラック１８の伸長する方向が第１クラック１６の影響を受けやすくなるためと推察される。

【0045】

このように、本実施形態では、あらかじめクラック誘導層１２を形成しておくことにより、ウェーハ２の内部に形成される第１クラック１６と、ウェーハ２の表面に設けられた膜４に形成される第２クラック１８と、が概ね同じ方向に伸長する。その結果、膜４が斜めに割れ難くなるので、膜が斜めに割れることに起因してウェーハ２から膜が剥離する可能性を低く抑えることができる。すなわち、ウェーハ２の表面２ａを含む領域に形成されるクラック誘導層１２は、膜４に形成される第２クラック１８の伸長方向を、ウェーハ２の内部に形成される第１クラック１６の伸長方向とほぼ同じ方向に誘導する機能を有する。

【0046】

レーザービーム５６が１本の分割予定ライン８に沿って照射された後、保持テーブル６２がウェーハ２を分割予定ライン８に垂直な方向（図５のＸ軸方向、図８中の矢印の方向）に移動する。そして、レーザービーム５６が隣の分割予定ライン８に沿って同様に照射されることにより、ウェーハ２の線状の第２領域５２が変質されて、第２領域５２に変質層１４が形成される。

【0047】

図９は、クラック誘導層１２を形成せずにクラックが形成される場合のウェーハ２及び膜４を模式的に示す断面図である。ウェーハ２に比べて結晶性の低い膜４の内部では、ウェーハ２に形成されるクラックと同じ方向にクラックを伸長させることが困難である。このため、ウェーハ２にクラック誘導層１２を形成しない場合には、図９に示されるように、ウェーハ２とその表面２ａに設けられた膜４とでクラックの伸長する方向が必ずしも整合せず、膜４がウェーハ２の表面２ａに対して斜めに割れて、ウェーハ２から剥離する可能性がある。

【0048】

これに対して、本実施形態では、ウェーハ２の表面２ａを含む第１領域５０に設けられたクラック誘導層１２により、第１クラック１６が伸長する方向に沿って膜４にクラックを伸長させることができる。これにより、膜４がウェーハ２の表面２ａに対して斜めに割れてウェーハ２から剥離する可能性を低く抑えることができる。

【0049】

上述したクラック形成ステップＳ２の後に、分割ステップＳ３が実行される。分割ステップＳ３では、ウェーハ２に外力が付与されることにより、ウェーハ２が分割予定ライン８に沿って複数のチップ１０に分割される。分割ステップＳ３は、例えば、ウェーハ２を伸張性（拡張性）のある樹脂製のエキスパンドテープ５８に貼付し、このエキスパンドテープ５８を拡張することによって実施される。

【0050】

エキスパンドテープ５８の拡張には、例えば、エキスパンドテープ５８に力学的な力を付与してエキスパンドテープ５８を拡張することができるアアクチュエータが用いられる。図１０は、第１実施形態に係るチップ１０の製造方法で使用される拡張装置３０を模式的に示す斜視図である。図１１及び図１２は、第１実施形態に係るチップ１０の製造方法で使用される拡張装置３０、ウェーハ２及び膜４を模式的に示す断面図である。

【0051】

図１１はウェーハ２の分割前の状態を示し、図１２は、ウェーハ２の分割後の状態を示している。拡張装置３０は、エキスパンドテープ５８を引っ張って拡張し、ウェーハ２を第１クラック１６、第２クラック１８及び第３クラック５４に沿って分断する。なお、本実施形態では、拡張装置３０がウェーハ２及びエキスパンドテープ５８を保持できるように、ウェーハ２を囲む環状のフレーム４８がエキスパンドテープ５８の周縁部に固定される。

【0052】

拡張装置３０は、例えば、円盤状のベース３２を備える。ベース３２の上面には、ウェーハ２よりも直径が大きい円筒状のドラム３４と、このドラム３４を囲む４組のエアアクチュエータ（エアシリンダ）３６と、が配置されている。各エアアクチュエータ３６は、ベース３２の上面に固定されたシリンダ３８を含む。シリンダ３８は、例えば、ドラム３４の外周に沿って等間隔（等角度間隔）に配置されている。

【0053】

各シリンダ３８には、ピストン（不図示）が上下に移動できるように挿入されている。シリンダ３８に挿入されたビストンは、エア供給路（不図示）を通じてシリンダ３８に供給されるエアにより上下に移動する。各ピストンの上端部には、ロッド４０の下端部が連結されている。ロッド４０の上端部には、上述したフレーム４８を支持することができる環状の支持台４２が固定されている。

【0054】

そのため、各エアアクチュエータ３６のシリンダ３８にエアを供給し、ピストン及びロッド４０を上下に移動させると、支持台４２が上下に移動する。具体的には、支持台４２は、ドラム３４の上端の高さと支持台４２の上面の高さとが概ね一致する第１位置と、支持台４２の上面の高さがドラム３４の上端の高さよりも低くなる第２位置と、の間で上下に移動することができる。

【0055】

支持台４２の外周部には、複数のクランプ４４が固定されている。複数のクランプ４４は、支持台４２の周方向に沿って概ね等間隔（等角度間隔）に配置されており、支持台４２上に配置されるフレーム４８を把持して固定する。支持台４２の上にフレーム４８を配置し、複数のクランプ４４でフレーム４８を固定することにより、フレーム４８がフレーム保持ユニット４６によって保持される。

【0056】

分割ステップＳ３では、まず、支持台４２が第１位置に位置づけられる。すなわち、ドラム３４の上端の高さと支持台４２の上面の高さとが概ね一致するように、支持台４２の高さが調節される。次に、エキスパンドテープ５８を介してウェーハ２を支持した状態のフレーム４８が支持台４２上に配置される。このとき、ウェーハ２は、平面視でドラム３４の外周よりも内側に配置される。

【0057】

その後、支持台４２上に配置されたフレーム４８が複数のクランプ４４で固定される。これにより、ウェーハ２がエキスパンドテープ５８及びフレーム４８を介してフレーム保持ユニット４６によって保持される。

【0058】

次に、エアアクチュエータ３６により支持台４２が引き下げられ、第２位置に位置づけられる。これにより、フレーム４８が下側に移動し、ドラム３４の上端に接触しているエキスパンドテープ５８が、半径方向で外側に引っ張られるように拡張される。その結果、ウェーハ２には、ウェーハ２の半径方向で外側に向かう外力が付与される。

【0059】

図１１及び図１２に示されるように。エキスパンドテープ５８の拡張によってウェーハ２に外力が付与されると、ウェーハ２は第１クラック１６及び第３クラック５４に沿って分割され、また、膜４は第２クラック１８に沿って分割される。これにより、複数のチップ１０が得られる。なお、ウェーハ２及び膜４の分割後、各チップ１０は、例えばコレット（不図示）によってピックアップされ、所定の基板（配線基板等）に実装される。

【0060】

図１３は、第２実施形態のチップ１０の製造方法で使用されるレーザー照射装置７０を模式的に示す図である。本実施形態では、クラック誘導層形成ステップＳ１において、分岐部６０を設けたレーザー照射装置７０を用いてクラック誘導層１２が形成される。レーザー照射装置７０の基本的な構造は、第１実施形態のチップ１０の製造方法で使用されるレーザー照射装置２０の構造と同様で良い。

【0061】

レーザー照射装置７０の分岐部６０は、レーザー発振器２２で生成されたレーザービーム２８を、Ｙ軸に沿って２つのレーザービーム６８に分岐する。分岐部６０として、例えば、１／２波長板とウォラストンプリズムとを組み合わせたものが用いられる。ウォラストンプリズムは、例えば、入射するレーザービーム２８を互いに直交する方向に偏光した２つ直線偏光のレーザービーム６８に分離する。

【0062】

図１４は、第２実施形態のチップ１０の製造方法に係るクラック誘導層形成ステップＳ１の実行時のウェーハ２及び膜４を模式的に示す断面図であり、図１５は、第２実施形態のチップ１０の製造方法に係るクラック形成ステップ時のウェーハ２及び膜４を模式的に示す断面図である。第２実施形態では、図１４に示されるように、クラック誘導層形成ステップＳ１において、１本の分割予定ライン８の幅の方向に離れた２つの線状の第１領域５０のそれぞれに、クラック誘導層１２が形成される。

【0063】

そして、クラック形成ステップＳ２において、変質層１４が形成されると、変質層１４から２つのクラック誘導層１２の間へと向かって伸長し、２つのクラック誘導層１２の間の領域に達する第１クラック１６が形成される。また、膜４にウェーハ２に形成される第１クラック１６が作用し、２つのクラック誘導層１２の間から膜４の内部に向かって、第１クラック１６の伸長方向とほぼ同じ方向に第２クラック１８が伸長する。したがって、第２実施形態では、膜４中の第２クラック１８の伸長起点が、２つのクラック誘導層１２の間に発生するように制御される。

【0064】

第２実施形態に係るチップ１０の製造方法のクラック形成ステップＳ２及び分割ステップＳ３は、第１実施形態に係るチップ１０の製造方法と同様である。

【0065】

図１６は、第３実施形態のチップ１０の製造方法に係るクラック誘導層形成ステップＳ１の実行時のウェーハ２及び膜４を示す断面図である。図１６に示されるように、第３実施形態では、レーザービーム６４が、ウェーハ２の表面２ａ側から入射する。レーザービーム６４の波長として、膜４を透過し、ウェーハ２に吸収される波長が選択される。

【0066】

例えば、レーザービーム６４の波長は、３５５～８００ｎｍ、パルス幅は、１０ｐｓ～４０ｎｓ、出力は、０．０１Ｗ～０．１Ｗ、周波数は、１０ｋＨｚ～５００ｋＨz、送り速度は、１０ｍｍ／ｓ～２０００ｍｍ／ｓに設定される。出力は、レーザービーム２８の波長帯やパルス幅等に応じて適宜調整され、送り速度は、周波数等に応じて適宜調整される。例えば、波長は、３５５ｎｍ、パルス幅は、１０ｐｓ、出力は、０．０１Ｗ、周波数は、５００ｋＨｚ、送り速度は、５０ｍｍ／ｓに設定される。出力は、レーザービーム６４の波長帯やパルス幅等に応じて適宜調整され、送り速度は、周波数等に応じて適宜調整される。

【0067】

第３実施形態のチップ１０の製造方法で使用されるレーザー照射装置の基本的な構造は、第１実施形態のチップ１０の製造方法で使用されるレーザー照射装置２０の構造と同様で良い。ただし、レーザー照射装置のレーザー発振器は、膜４を透過し、ウェーハ２に吸収される波長のレーザービーム６４を生成できるように構成される必要がある。

【0068】

本実施形態では、レーザービーム６４がウェーハ２に吸収されるので、レーザービーム６４が集光される集光点の位置の精密な調整が不要となり、クラック誘導層形成ステップＳ１においてクラック誘導層１２が容易且つ適切に形成される。第３実施形態に係るチップ１０の製造方法のクラック形成ステップＳ２及び分割ステップＳ３は、第１実施形態に係るチップ１０の製造方法と同様である。

【0069】

図１７は、第４実施形態のチップ１０の製造方法に係るクラック形成ステップＳ２の実行時のウェーハ２及び膜４を示す断面図である。図１７に示されるように、第４実施形態では、レーザービーム６６が、ウェーハ２の表面２ａ側から入射する。レーザービーム６６の波長として、ウェーハ２及び膜４を透過する波長が選択される。

【0070】

例えば、レーザービーム６６の波長は、１０６４ｎｍ～２０００ｎｍ、パルス幅は、１０ｐｓ～４０ｎｓ、出力は、０．１～１０Ｗ、繰り返し周波数は、１０ｋＨｚ～５００ｋＨｚ、集光レンズのＮＡ（Numerical Aperture）は、０．７、ウェーハ２の送り速度は、１０ｍｍ／ｓ～２０００ｍｍ／ｓにそれぞれ設定される。出力は、レーザービーム２８の波長帯やパルス幅等に応じて適宜調整され、送り速度は、周波数等に応じて適宜調整される。例えば、波長は、１０６４ｎｍ、パルス幅は、４０ｎｓ、出力は、０．４Ｗ、周波数は、８０ｋＨｚ、送り速度は、５００ｍｍ／ｓに設定される。ただし、レーザービーム５６を照射する際の条件等は、ウェーハ２の第２領域５２に変質層１４が適切に形成される範囲内で変更され得る。

【0071】

分割予定ライン（ストリート）が狭かったり、レーザービームを透過させる領域にレーザービーム６６を吸収又は反射してしまう層があり、レーザービームがウェーハから入射するとクラック誘導層を形成するためのエネルギーが十分に得られない等の事情がある場合は、本実施形態のようにレーザービーム６６がウェーハ２の表面２ａ側から入射する態様が有効である。

【0072】

したがって、第４実施形態のチップ１０の製造方法で使用されるレーザー照射装置の基本的な構造は、第１実施形態のチップ１０の製造方法で使用されるレーザー照射装置２０の構造と同様で良い。第４実施形態に係るチップ１０の製造方法のクラック誘導層形成ステップＳ１及び分割ステップＳ３は、第１実施形態及び第３実施形態と同様である。

【0073】

なお、第３実施形態のチップ１０の製造方法に係るクラック誘導層形成ステップＳ１では、レーザービーム６４がウェーハ２の表面２ａ側から入射しているが、第３実施形態のチップ１０の製造方法に係るクラック形成ステップＳ２では、レーザービームがウェーハ２の表面２ａ側から入射しても良いし、ウェーハ２の裏面２ｂ側から入射しても良い。

【0074】

同様に、第４実施形態のチップ１０の製造方法に係るクラック形成ステップＳ２では、レーザービーム６６がウェーハ２の表面２ａ側から入射しているが、第４実施形態のチップ１０の製造方法に係るクラック誘導層形成ステップＳ１では、レーザービームがウェーハ２の表面２ａ側から入射しても良いし、ウェーハ２の裏面２ｂ側から入射しても良い。

【0075】

その他、上述した実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施され得る。

【符号の説明】

【0076】

２ ：ウェーハ
２ａ ：表面
４ ：膜
４ａ ：酸化膜
４ｂ ：窒化膜
６ ：半導体デバイス
８ ：分割予定ライン
１０ ：半導体チップ
１２ ：クラック誘導層
１４ ：変質層（改質層）
１６ ：第１クラック
１８ ：第２クラック
２０ ：レーザー照射装置
２２ ：レーザー発振器
２４ ：反射器
２６ ：集光器
２８ ：レーザービーム
３０ ：拡張装置（分割装置）
３２ ：ベース
３４ ：ドラム
３６ ：エアアクチュエータ
３８ ：シリンダ
４０ ：ロッド
４２ ：支持台
４４ ：クランプ
４６ ：フレーム保持ユニット
４８ ：フレーム
５０ ：第１領域
５２ ：第２領域
５４ ：第３クラック
５６ ：レーザービーム
５８ ：エキスパンドテープ
６０ ：分岐部
６２ ：保持テーブル
６４ ：レーザービーム
６６ ：レーザービーム
６８ ：レーザービーム
７０ ：レーザー照射装置

【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】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】