特許 7126852 レーザ加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-19

(45)【発行日】2022-08-29

(54)【発明の名称】レーザ加工方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/301 20060101AFI20220822BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20220822BHJP

【ＦＩ】

H01L21/78 B

H01L21/78 M

H01L21/78 V

B23K26/53

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018082509

(22)【出願日】2018-04-23

(65)【公開番号】P2019192736

(43)【公開日】2019-10-31

【審査請求日】2021-02-03

(73)【特許権者】

【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】渡部 晃司

【審査官】三浦 みちる

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－２１６３４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０３７０３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１９５２６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０８４６１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１２３４０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

Ｂ２３Ｋ ２６／５３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加工物のレーザ加工方法であって、
基材と、該基材上に積層された糊層と、からなるテープを該被加工物の裏面に貼着するテープ貼着ステップと、
該テープ貼着ステップを実施する前に、バイトで該基材を切削することで、該テープの少なくとも該被加工物が貼着される領域の該基材を平坦化するテープ平坦化ステップと、
該テープ貼着ステップと該テープ平坦化ステップとを実施した後、該被加工物の表面側を保持手段で保持するとともに、該被加工物と該テープに対して透過性を有する波長のレーザビームの集光点を該被加工物の内部に位置付けた状態で、該テープを介して該レーザビームを該被加工物に照射して、該被加工物の内部に変質領域を形成するレーザビーム照射ステップと、
を備えたレーザ加工方法。

【請求項2】

少なくとも該レーザビーム照射ステップを実施するまでに、該被加工物の該裏面に接着フィルムを貼着して該被加工物と該テープとの間に該レーザビームを透過させる該接着フィルムを介在させる接着フィルム貼着ステップを更に備えた請求項１に記載のレーザ加工方法。

【請求項3】

該テープ平坦化ステップにおいて、該基材の表面粗さ（Ｒａ）を０．０５［μｍ］より大きく、かつ、０．４［μｍ］以下の値に加工する請求項１又は請求項２に記載のレーザ加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被加工物のレーザ加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハ（被加工物）の内部に集光点を合わせて、このウエーハに対して透過性を有する波長のレーザビームを照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って改質層（変質領域）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、ウエーハを分割するレーザ加工方法が知られている。

【0003】

この種のレーザ加工方法において、改質層形成のためのレーザビームの照射は、表面の分割予定ラインの幅が狭いウエーハにも対応できるなどの観点から、ウエーハの裏面側から行われることがある。その場合、ウエーハの表面をエキスパンドテープ等のような基材上に糊層が積層されたテープに貼着し、裏面側からレーザビームを照射することも可能であるが、分割加工後の個々のチップをピックアップするために、全チップを新たに別のテープに貼り替えなければならない。そこで、かかる貼り替えを回避してプロセスを簡略化するために、テープにウエーハの裏面を貼着し、該テープ越しにレーザビームをウエーハの裏面側から照射することが行われている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１２－１０９３３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、テープ越しにウエーハへレーザビームを照射して、ウエーハの内部に改質層を形成する際、テープの品種によって形成される改質層に差が生じる場合がある。このため、テープの品種によっては、改質層（変質領域）が正常に形成されずに、外力を付与してもウエーハが分割できない分割不良が生じるおそれがある。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、使用するテープの品種によらず、被加工物の分割不良を抑制できる被加工物のレーザ加工方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、被加工物のレーザ加工方法であって、基材と、該基材上に積層された糊層と、からなるテープを該被加工物の裏面に貼着するテープ貼着ステップと、該テープ貼着ステップを実施する前に、バイトで該基材を切削することで、該テープの少なくとも該被加工物が貼着される領域の該基材を平坦化するテープ平坦化ステップと、該テープ貼着ステップと該テープ平坦化ステップとを実施した後、該被加工物の表面側を保持手段で保持するとともに、該被加工物と該テープに対して透過性を有する波長のレーザビームの集光点を該被加工物の内部に位置付けた状態で、該テープを介して該レーザビームを該被加工物に照射して、該被加工物の内部に変質領域を形成するレーザビーム照射ステップと、を備えたものである。

【0008】

この構成によれば、テープの少なくとも被加工物が貼着される領域の基材を平坦化するテープ平坦化ステップを備えるため、基材が平坦化されたテープを介して、レーザビームを被加工物に照射することにより、被加工物の内部に正常な変質領域を形成することができる。このため、使用するテープの品種によらず、被加工物の分割不良を抑制することができる。

【0009】

この構成において、少なくとも該レーザビーム照射ステップを実施するまでに、該被加工物の該裏面に接着フィルムを貼着して該被加工物と該テープとの間に該レーザビームを透過させる該接着フィルムを介在させる接着フィルム貼着ステップを更に備えてもよい。

【0010】

また、該テープ平坦化ステップにおいて、該基材の表面粗さ（Ｒａ）を０．０５［μｍ］より大きく、かつ、０．４［μｍ］以下の値に加工してもよい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、テープの少なくとも被加工物が貼着される領域の基材を平坦化するテープ平坦化ステップを備えるため、基材が平坦化されたテープを介して、レーザビームを被加工物に照射することにより、被加工物の内部に正常な変質領域を形成することができる。このため、使用するテープの品種によらず、被加工物の分割不良を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、加工対象である被加工物の一例であるウエーハの斜視図である。

【図2】図２は、図１に示すウエーハを備えるフレームユニットの一例を示す斜視図である。

【図3】図３は、実施形態１に係るウエーハのレーザ加工方法の手順を示すフローチャートである。

【図4】図４は、平坦化ステップを実行するバイト切削装置の一例を示す斜視図である。

【図5】図５は、テープ平坦化ステップの概要を示す側面図である。

【図6】図６は、保持ステップの概要を示す側面図である。

【図7】図７は、レーザビーム照射ステップの概要を示す側面図である。

【図8】図８は、分割ステップにおけるウエーハ分割前の状態を示す側断面図である。

【図9】図９は、分割ステップにおけるウエーハ分割後の状態を示す側断面図である。

【図10】図１０は、実施形態２に係るウエーハのレーザ加工方法の手順を示すフローチャートである。

【図11】図１１は、図１に示すウエーハを備えるフレームユニットの他の例を示す斜視図である。

【図12】図１２は、テープ平坦化ステップの概要を示す側面図である。

【図13】図１３は、別の実施例に係るレーザビーム照射ステップの概要を示す側面図である。

【図14】図１４は、シールドトンネルの構造を模式的に示す断面図である。

【図15】図１５は、シールドトンネルの構造を模式的に示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。さらに、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、置換又は変更を行うことができる。

【0014】

［実施形態１］
実施形態１に係る被加工物のレーザ加工方法を図面に基づいて説明する。図１は、加工対象である被加工物の一例であるウエーハの斜視図である。図２は、図１に示すウエーハを備えるフレームユニットの一例を示す斜視図である。図３は、実施形態１に係るウエーハのレーザ加工方法の手順を示すフローチャートである。

【0015】

本実施形態では、図１に示すウエーハ１が個々のチップに分割加工される。ウエーハ１は、シリコン、サファイア、ガリウムヒ素又はＳｉＣ（炭化ケイ素）などを基板２とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。ウエーハ１は、図１に示すように、表面５の互いに交差する複数の分割予定ライン３で区画された各領域にそれぞれ、例えばＩＣ（Integrated Circuit）やＬＳＩ（Large Scale Integration）等のデバイス４が形成されている。なお、被加工物は、半導体ウエーハや光デバイスウエーハの他に、ガラスやサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）系の無機材料基板等であってもよい。また、被加工物は、上記したデバイス４の有無に限定されるものではない。

【0016】

ウエーハ１の裏面６には、図２に示すように、エキスパンドテープ（テープ）７が貼着され、エキスパンドテープ７の外周に環状フレーム８が貼着される。これにより、ウエーハ１とエキスパンドテープ７と環状フレーム８とを備えたフレームユニット９が構成される。

【0017】

実施形態１に係るレーザ加工方法は、図３に示すように、テープ平坦化ステップＳＴ１と、テープ貼着ステップＳＴ２と、保持ステップＳＴ３と、レーザビーム照射ステップＳＴ４と、分割ステップＳＴ５とを備える。テープ平坦化ステップＳＴ１では、図４に示すバイト切削装置１００を用いる。

【0018】

次に、バイト切削装置１００について説明する。図４は、平坦化ステップを実行するバイト切削装置の一例を示す斜視図である。バイト切削装置１００は、図４に示すように、装置基台１０１と、チャックテーブル１１０と、切削ユニット１２０と、加工送りユニット１３０と、切り込み送りユニット１４０とを備える。

【0019】

チャックテーブル１１０は、旋回切削対象物であるエキスパンドテープ７もしくはフレームユニット９のウエーハ１が載置されて吸引される保持面１１１と、この保持面１１１の外周側に複数配置されてフレームユニット９の環状フレーム８を固定するクランプ部１１２とを有している。チャックテーブル１１０は、保持面１１１を構成する部分がポーラスセラミック等から形成された円盤形状であり、真空吸引経路（不図示）を介して真空吸引源（不図示）と接続され、保持面１１１に載置されたエキスパンドテープ７もしくはフレームユニット９のウエーハ１を吸引することで保持する。また、チャックテーブル１１０は、加工送りユニット１３０により装置基台１０１上をＹ軸方向（加工送り方向）に移動自在であるとともに、回転駆動源（不図示）によりＺ軸方向と平行な軸心回りに回転される。また、チャックテーブル１１０として、保持面１１１を構成する部分が金属（例えばニッケル）製のピン等から形成された円盤形状のピンチャックテーブルを用いることもできる。

【0020】

切削ユニット１２０は、スピンドル１２１の先端に装着されたバイトであるバイト工具１２２を含むバイトホイール１２３でチャックテーブル１１０に保持されたエキスパンドテープ７もしくはフレームユニット９が備えるエキスパンドテープ７を旋回切削するものである。切削ユニット１２０は、切り込み送りユニット１４０を介して装置基台１０１に立設するコラム１１５に支持され、かつスピンドル１２１をＺ軸方向と平行な軸心回りに回転させるモーター１２４を備える。切削ユニット１２０は、モーター１２４でスピンドル１２１を回転させて、バイトホイール１２３をＺ軸方向と平行な軸心回りに回転させる。なお、Ｚ軸方向は、鉛直方向と平行である。また、切削ユニット１２０は、切削時に加工点に向けて切削液（例えば水）を供給する切削液供給ノズル１２５を備える。

【0021】

加工送りユニット１３０は、装置基台１０１上に設置され、チャックテーブル１１０を保持面１１１と平行な加工送り方向であるＹ軸方向に移動させるものである。加工送りユニット１３０は、チャックテーブル１１０を支持した支持基台１１４をＹ軸方向に移動させることで、チャックテーブル１１０を切削ユニット１２０から離間した搬出入位置と切削ユニット１２０の下方の加工位置とに亘って移動させる。

【0022】

切り込み送りユニット１４０は、装置基台１０１に立設するコラム１１５に固定され、切削ユニット１２０を保持面１１１と直交する切り込み送り方向であるＺ軸方向に移動させるものである。切り込み送りユニット１４０は、切削ユニット１２０を下降させてバイト工具１２２を加工位置のチャックテーブル１１０に保持されたエキスパンドテープ７もしくはフレームユニット９が備えるエキスパンドテープ７に近付け、切削ユニット１２０を上昇させてバイト工具１２２を加工位置のチャックテーブル１１０に保持されたエキスパンドテープ７もしくはフレームユニット９が備えるエキスパンドテープ７から遠ざける。

【0023】

加工送りユニット１３０及び切り込み送りユニット１４０は、軸心回りに回転自在に設けられた周知のボールねじ１４１、ボールねじ１４１を軸心回りに回転させる周知のパルスモータ１４２及びチャックテーブル１１０又は切削ユニット１２０をＹ軸方向又はＺ軸方向に移動自在に支持する周知のガイドレール１４３を備える。

【0024】

また、バイト切削装置１００は、カセット１０２，１０３と、位置合わせユニット１０４と、搬入ユニット１０５と、搬出ユニット１０６と、洗浄ユニット１０７と、搬出入ユニット１０８と、制御ユニット１０９とを備えている。

【0025】

カセット１０２，１０３は、エキスパンドテープ７もしくはフレームユニット９を収容するための収容器であり、装置基台１０１の搬出入位置寄りの端部に設置される。一方のカセット１０２は、旋回切削加工前のエキスパンドテープ７もしくはフレームユニット９を収容し、他方のカセット１０３は、旋回切削加工後のエキスパンドテープ７もしくはフレームユニット９を収容する。この図１では、カセット１０２，１０３には、それぞれ旋回切削加工前後のエキスパンドテープ７が収容されているが、エキスパンドテープ７に代えてフレームユニット９を収容することもできる。また、位置合わせユニット１０４は、カセット１０２から取り出された旋回切削対象物であるエキスパンドテープ７もしくはフレームユニット９が仮置きされて、その中心位置合わせを行うためのテーブルである。

【0026】

搬入ユニット１０５は、吸着パッドを有し、位置合わせユニット１０４で位置合わせされた旋回切削加工前のエキスパンドテープ７もしくはフレームユニット９を吸着保持して搬出入位置に位置するチャックテーブル１１０上に搬入する。搬出ユニット１０６は、吸着パッドを有し、搬出入位置に位置するチャックテーブル１１０上に保持された旋回切削加工後のエキスパンドテープ７もしくはフレームユニット９を吸着保持して洗浄ユニット１０７に搬出する。

【0027】

洗浄ユニット１０７は、旋回切削加工後のエキスパンドテープ７もしくはフレームユニット９を洗浄する。搬出入ユニット１０８は、例えばＵ字型ハンドを備えるロボットピックであり、Ｕ字型ハンドによってエキスパンドテープ７もしくはフレームユニット９を吸着保持して搬送する。制御ユニット１０９は、バイト切削装置１００を構成する上述した構成要素をそれぞれ制御するものである。即ち、制御ユニット１０９は、エキスパンドテープ７もしくはフレームユニット９が備えるエキスパンドテープ７に対する旋回切削加工動作をバイト切削装置１００に実行させるものである。制御ユニット１０９は、ＣＰＵ（central processing unit）のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置と、ＲＯＭ（read only memory）又はＲＡＭ（random access memory）のようなメモリを有する記憶装置と、入出力インタフェース装置とを有し、コンピュータプログラムを実行可能なコンピュータである。

【0028】

制御ユニット１０９の演算処理装置は、ＲＯＭに記憶されているコンピュータプログラムをＲＡＭ上で実行して、バイト切削装置１００を制御するための制御信号を生成する。制御ユニット１０９の演算処理装置は、生成した制御信号を入出力インタフェース装置を介してバイト切削装置１００の各構成要素に出力する。また、制御ユニット１０９は、加工動作の状態や画像などを表示する液晶表示装置などにより構成される図示しない表示ユニットや、オペレータが加工内容情報などを登録する際に用いる入力ユニットと接続されている。入力手段は、表示ユニットに設けられたタッチパネルと、キーボード等とのうち少なくとも一つにより構成される。

【0029】

次に、実施形態１に係るフレキシブル配線板の製造方法の各ステップを説明する。

【0030】

（テープ平坦化ステップ）
図５は、テープ平坦化ステップの概要を示す側面図である。エキスパンドテープ７は、図５に示すように、基材７１と基材７１上に積層された糊層７２とを備えて構成される。また、糊層７２には使用時に剥離されて糊層７２を露出する剥離紙７３が設けられている。この基材７１は、例えば、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、もしくは、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）等の合成樹脂からなる。後述するテープ貼着ステップＳＴ２を実施する前にテープ平坦化ステップＳＴ１を実施する場合、基材７１は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）のように、ある程度の硬度を持った材料で形成されるのが好ましい。また、エキスパンドテープ７は、基材７１上にＤＡＦ（Die Attach Film）として機能する糊層７２を備えた構成としてもよい。この場合、ＤＡＦとしての糊層７２は、後述する分割ステップＳＴ５において、ウエーハ１と共に分割される。

【0031】

テープ平坦化ステップＳＴ１は、レーザビーム照射ステップＳＴ４を実施する前に、エキスパンドテープ７の基材７１の上面（被切削面）７１Ａをバイト工具１２２で旋回切削して平坦化するステップである。本実施形態では、基材７１の上面（被切削面）７１Ａの全体を平坦化しているが、エキスパンドテープ７における少なくともウエーハ１が貼着される領域の基材７１の上面７１Ａを平坦化してもよい。テープ平坦化ステップＳＴ１では、チャックテーブル１１０の保持面１１１にエキスパンドテープ７を吸引保持し、図５に示すように、バイト工具１２２をＺ軸方向の所定の切り込み深さ位置（例えば、切り込み深さが１０［μｍ］程度の位置）に位置付ける。この状態でスピンドル１２１を介してバイトホイール１２３を軸心回りに所定の回転速度（例えば、１０００－３０００［ｒｐｍ］）で回転させながらチャックテーブル１１０をＹ軸方向に沿って、所定の送り速度（例えば、１－１０［ｍｍ／Ｓ］程度）で水平方向（Ｙ１方向）に移動させる。この場合、供給された切削液でエキスパンドテープ７がばたつかないように、エキスパンドテープ７の基材７１の上面７１Ａ上を切削液が流れるように切削液供給ノズル１２５から切削液を供給することが好ましい。

【0032】

テープ平坦化ステップＳＴ１では、バイト切削装置１００の制御ユニット１０９は、バイト工具１２２をエキスパンドテープ７の基材７１の上面７１Ａに切り込ませて、エキスパンドテープ７の基材７１に旋回切削加工を施して、エキスパンドテープ７の基材７１の上面７１Ａを平坦化する。

【0033】

ところで、本実施形態では、後述するレーザビーム照射ステップＳＴ４において、エキスパンドテープ７にウエーハ１の裏面６を貼着し、エキスパンドテープ７越しにレーザビームをウエーハ１の裏面６側から照射することで、ウエーハ１内部に改質層（変質領域）を形成し、後述する分割ステップＳＴ５において、改質層を分割起点としてウエーハ１を分割する。ここで、発明者の鋭意研究によれば、エキスパンドテープ７におけるレーザビームが照射される被照射面の平坦度（表面粗さ）によって、ウエーハ１内部に形成される改質層（変質領域）の形成度合いが異なり、平坦度が低いとウエーハ１を分割可能な程度の改質層（変質領域）が形成できないことを見出した。

【0034】

このため、テープ平坦化ステップＳＴ１において、エキスパンドテープ７の基材７１の上面７１Ａは、ＪＩＳ Ｂ０６０１で規定する表面粗さ（Ｒａ）を０．０５［μｍ］より大きく、かつ、０．４［μｍ］以下の値（０．０５［μｍ］＜Ｒａ≦０．４［μｍ］）となるように加工される。表面粗さ（Ｒａ）が０．４［μｍ］を超える値では、レーザビーム照射ステップＳＴ４において、レーザビームを照射してもウエーハ１を分割可能な程度に十分な改質層（変質領域）が形成されなかった。また、表面粗さ（Ｒａ）が０．０５［μｍ］以下にしようとすると、バイト切削では加工時間がかかり現実的でないという問題がある。本実施形態では、表面粗さ（Ｒａ）が０．０５［μｍ］＜Ｒａ≦０．４［μｍ］の範囲に加工することにより、速やかな加工を実現するとともに、エキスパンドテープ７越しにレーザビームを照射してウエーハ１内に該ウエーハ１を分割するに十分な改質層（変質領域）を形成することができる。このため、使用するエキスパンドテープ７の品種によらず、ウエーハ１の分割不良を抑制することができる。

【0035】

（テープ貼着ステップ）
テープ平坦化ステップＳＴ１を実施すると、続いて、テープ貼着ステップＳＴ２に進む。テープ貼着ステップＳＴ２では、平坦化されたエキスパンドテープ７にウエーハ１の裏面６を貼着するとともに、エキスパンドテープ７の外周に環状フレーム８を貼着することで、図２に示すフレームユニット９を形成する。

【0036】

（保持ステップ）
テープ貼着ステップＳＴ２を実施すると、続いて、保持ステップＳＴ３に進む。図６は、保持ステップの概要を示す側面図である。保持ステップＳＴ３は、フレームユニット９をエキスパンドテープ７が上向きとなるように、レーザ加工装置２００のチャックテーブル（保持手段）２１０に保持するステップである。レーザ加工装置２００は、ウエーハ１を保持するチャックテーブル２１０を備える。チャックテーブル２１０は、フレームユニット９のウエーハ１が載置されて吸引される保持面２１１と、この保持面２１１の外周側に複数配置されてフレームユニット９の環状フレーム８を固定するクランプ部２１２とを有している。チャックテーブル２１０は、保持面２１１を構成する部分がポーラスセラミック等から形成された円盤形状であり、真空吸引経路（不図示）を介して真空吸引源（不図示）と接続される。本実施形態では、チャックテーブル２１０の保持面２１１とウエーハ１の表面５との間には、多孔性のポーラスシート１０が介在され、ウエーハ１の表面５のデバイス４を保護するとともに、保持面２１１に載置されたウエーハ１を吸引可能としている。なお、ポーラスシート１０に代えて、ウエーハ１の表面５に保護テープを貼着してもよい。また、チャックテーブル２１０は、水平面（ＸＹ平面）と平行に回転可能に構成されるとともに、後述するレーザ照射ユニットに対して、加工送り方向（Ｘ軸方向）と割り出し送り方向（Ｙ軸方向）とにそれぞれ相対的に移動可能な移動機構（不図示）を備えている。

【0037】

（レーザビーム照射ステップ）
保持ステップＳＴ３を実施すると、続いて、レーザビーム照射ステップＳＴ４に進む。図７は、レーザビーム照射ステップの概要を示す側面図である。レーザビーム照射ステップＳＴ４は、レーザ加工装置２００のチャックテーブル２１０に保持されたフレームユニット９のウエーハ１に対して、エキスパンドテープ７越しにレーザビームを照射して、ウエーハ１内部に改質層２０（変質領域）を連続的に形成するステップである。改質層２０とは、密度、屈折率、機械的強度や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変質領域のことを意味し、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、及びこれらの領域が混在した領域等を例示できる。

【0038】

レーザ加工装置２００は、チャックテーブル２１０の上方にレーザ照射ユニット２２を備える。レーザ照射ユニット２２は、レーザビームを発振する発振器（不図示）と、この発振器により発振されたレーザビームを集光する集光器（不図示）とを備えている。発振器は、加工形態などに応じて、発振するレーザビームの周波数が適宜調整される。集光器は、発振器により発振されたレーザビームの進行方向を変更する全反射ミラーやレーザビームを集光する集光レンズなどを含んで構成される。また、レーザ照射ユニット２２０は、集光器の集光レンズによって集光されるレーザビームの集光点位置を調整するための集光点位置調整手段（不図示）を備えている。

【0039】

レーザ加工装置２００を用いて、ウエーハ１の内部に改質層２０を形成する場合、チャックテーブル２１０をレーザ照射ユニット２２０の下方に移動し、割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に所定間隔で設けられる分割予定ライン３（図１）をレーザ照射ユニット２２０の直下に位置付ける。そして、集光器の集光レンズによって集光されるレーザビーム２２０Ａの集光点をウエーハ１の内部に位置付けられるように集光点位置調整手段（不図示）を作動して集光器を光軸方向に移動する。

【0040】

図７に示すように、レーザビーム２２０Ａの集光点Ｑがウエーハ１の厚み方向の内部に位置付けられたら、レーザ照射ユニット２２０を作動して、エキスパンドテープ７を介してウエーハ１にレーザビーム２２０Ａを照射し、このウエーハ１の内部に改質層２０を形成する。すなわち、レーザ照射ユニット２２０からウエーハ１及びエキスパンドテープ７に対して透過性を有する波長のレーザビーム２２０Ａを分割予定ライン３（図１）に沿って照射しつつ、チャックテーブル２１０を図７の加工送り方向（矢印Ｘ１方向）に所定の送り速度で移動させる。また、１つの分割予定ライン３へのレーザビーム２２０Ａの照射が終わると、レーザビーム２２０Ａの集光点Ｑをウエーハ１の厚み方向に変位させて、この位置で、再びウエーハ１にレーザビーム２２０Ａを照射し、このウエーハ１の内部に改質層２０を形成する。本実施形態では、１つの分割予定ライン３に対して、ウエーハ１の厚み方向に複数段（例えば３段）の改質層２０を形成する。すべての分割予定ライン３に複数段の改質層２０が形成されると、レーザビーム照射ステップＳＴ４を終了する。

【0041】

なお、改質層２０を形成する場合、次に示す加工条件に設定されている。
光源 ：ＹＡＧパルスレーザ
波長 ：１３４２ｎｍ、又は、１０６４ｎｍ
平均出力 ：１Ｗ～２Ｗ

【0042】

（分割ステップ）
レーザビーム照射ステップＳＴ４を実施すると、続いて、分割ステップＳＴ５に進む。図８は、分割ステップにおけるウエーハ分割前の状態を示す側断面図である。図９は、分割ステップにおけるウエーハ分割後の状態を示す側断面図である。分割ステップＳＴ５は、上記した改質層２０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３（図１）に沿って外力を加えることにより、ウエーハ１を分割するステップである。

【0043】

分割ステップＳＴ５は、図８及び図９に示すように、拡張分割装置３００を用いて行われる。拡張分割装置３００は、フレームユニット９のウエーハ１及び環状フレーム８を支持するための支持構造３０１と、エキスパンドテープ７を拡張するための円筒状の拡張ドラム３０２とを備えている。拡張ドラム３０２の内径は、ウエーハ１の直径より大きく、拡張ドラム３０２の外径は、環状フレーム８の内径より小さい。

【0044】

支持構造３０１は、環状フレーム８を支持するためのフレーム支持テーブル３０３を備える。このフレーム支持テーブル３０３の上面は、環状フレーム８を支持する支持面となっている。フレーム支持テーブル３０３の外周部分には、環状フレーム８を固定するための複数のクランプ部３０４が設けられている。

【0045】

支持構造３０１の下方には、拡張ドラム３０２に対して、支持構造３０１を昇降する昇降機構３０５が設けられている。昇降機構３０５は、下方の基台（不図示）に固定されたシリンダケース３０６と、シリンダケース３０６に挿入されたピストンロッド３０７とを備えている。ピストンロッド３０７の上端部には、フレーム支持テーブル３０３が固定されている。この昇降機構３０５は、拡張ドラム３０２の上端に概ね等しい高さの基準位置と、拡張ドラム３０２の上端より下方の拡張位置との間で、フレーム支持テーブル３０３の上面（支持面）が移動するように、支持構造３０１を昇降させる。なお、本実施形態では、拡張ドラム３０２の上面に対して、フレーム支持テーブル３０３（支持構造３０１）を昇降する昇降機構３０５を設けた構成としたが、これに限るものではなく、例えば、拡張ドラム３０２を昇降する昇降機構を設け、拡張ドラム３０２がフレーム支持テーブル３０３の上面に対して昇降する構成としても良い。

【0046】

分割ステップＳＴ５では、図８に示すように、基準位置に移動させたフレーム支持テーブル３０３の上面に環状フレーム８を載せ、この環状フレーム８をクランプ部３０４で固定する。これにより、拡張ドラム３０２の上端は、ウエーハ１と環状フレーム８との間のエキスパンドテープ７に接触する。次に、図９に示すように、昇降機構３０５で支持構造３０１を下降（矢印Ｚ１方向）させて、フレーム支持テーブル３０３の上面を拡張ドラム３０２の上端より下方の拡張位置に移動させる。その結果、拡張ドラム３０２はフレーム支持テーブル３０３に対して相対的に上昇し、エキスパンドテープ７は拡張ドラム３０２で押し上げられるように径方向に拡張される。ウエーハ１には、エキスパンドテープ７を拡張する方向の力（ウエーハ１の径方向に向かうの力）が作用している。このため、エキスパンドテープ７の拡張によって発生した外力により、ウエーハ１は、改質層２０（図８）が形成されている分割予定ライン３（図１）に沿って、複数のデバイスチップ３０に分割され、隣接するデバイスチップ３０，３０間には隙間４０が形成される。

【0047】

［実施形態２］
次に、実施形態２に係る被加工物のレーザ加工方法を図面に基づいて説明する。図１０は、実施形態２に係る被加工物のレーザ加工方法の手順を示すフローチャートである。この実施形態２では、接着フィルム貼着ステップＳＴ１１を備えるとともに、テープ貼着ステップＳＴ１２をテープ平坦化ステップＳＴ１３の前に実行する点で実施形態１と異なる。保持ステップＳＴ３から分割ステップＳＴ５については、同一の構成であるため説明を省略する。

【0048】

（接着フィルム貼着ステップ及びテープ貼着ステップ）
図１１は、図１に示すウエーハを備えるフレームユニットの他の例を示す斜視図である。接着フィルム貼着ステップＳＴ１１では、図１１に示すように、ウエーハ１の裏面６にＤＡＦ（接着フィルム）１１を貼着する。そして、テープ貼着ステップＳＴ１２では、このＤＡＦ１１を介して、ウエーハ１の裏面６側にエキスパンドテープ７を貼着するとともに、エキスパンドテープ７の外周に環状フレーム８を貼着する。このＤＡＦ１１は、少なくとも、ウエーハ１よりも大きく形成され、ウエーハ１とエキスパンドテープ７との間に介在される。また、ＤＡＦ１１は、上記したレーザビーム２００Ａを透過する。また、予めエキスパンドテープ７上にＤＡＦ１１が配設された、いわゆる２ｉｎ１テープを用いて、接着フィルム貼着ステップＳＴ１１とテープ貼着ステップＳＴ１２とを実行する構成としてもよい。なお、接着フィルム貼着ステップＳＴ１１とテープ貼着ステップＳＴ１２は、実施形態１の構成においても設けることができる。

【0049】

（テープ平坦化ステップ）
テープ貼着ステップＳＴ１２に続いて、テープ平坦化ステップＳＴ１３を実行する。図１２は、テープ平坦化ステップの概要を示す側面図である。本実施形態では、フレームユニット９の状態でエキスパンドテープ７の基材７１の上面（被切削面）７１Ａをバイト工具１２２で旋回切削して平坦化する。図１２に示すように、フレームユニット９をエキスパンドテープ７が上向きとなるように、チャックテーブル１１０の保持面１１１に載置する。そして、フレームユニット９の環状フレーム８をクランプ部２１２に固定するとともに、ウエーハ１を吸引保持する。この場合、ウエーハ１の表面５には保護テープ１２が貼着されることが好ましい。

【0050】

そして、上記したテープ平坦化ステップＳＴ１と同様に、バイト工具１２２をＺ軸方向の所定の切り込み深さ位置（例えば、切り込み深さが１０［μｍ］程度の位置）に位置付ける。この状態でスピンドル１２１を介してバイトホイール１２３を軸心回りに所定の回転速度（例えば、１０００－３０００［ｒｐｍ］）で回転させながらチャックテーブル１１０をＹ軸方向に沿って、所定の送り速度（例えば、１－１０［ｍｍ／Ｓ］程度）で水平方向（Ｙ１方向）に移動させる。この場合、エキスパンドテープ７の基材７１の上面７１Ａ上を切削液が流れるように切削液供給ノズル１２５から切削液を供給することが好ましい。テープ平坦化ステップＳＴ１３では、バイト工具１２２をエキスパンドテープ７の基材７１の上面７１Ａに切り込ませて、エキスパンドテープ７の基材７１に旋回切削加工を施すことにより、エキスパンドテープ７における少なくともウエーハ１が貼着される領域７Ａの基材７１の上面７１Ａを平坦化する。

【0051】

この実施形態２においても、テープ平坦化ステップＳＴ１３において、エキスパンドテープ７の基材７１の上面７１Ａは、ＪＩＳ Ｂ０６０１で規定する表面粗さ（Ｒａ）を０．０５［μｍ］より大きく、かつ、０．４［μｍ］以下の値（０．０５［μｍ］＜Ｒａ≦０．４［μｍ］）となるように加工される。表面粗さ（Ｒａ）が０．４［μｍ］を超える値では、レーザビーム照射ステップＳＴ４において、レーザビームを照射してもウエーハ１を分割可能な程度に十分な改質層（変質領域）が形成されなかった。また、表面粗さ（Ｒａ）が０．０５［μｍ］以下にしようとすると、バイト切削では加工時間がかかり現実的でないという問題がある。本実施形態では、表面粗さ（Ｒａ）が０．０５［μｍ］＜Ｒａ≦０．４［μｍ］の範囲に加工することにより、速やかな加工を実現するとともに、エキスパンドテープ７越しにレーザビームを照射してウエーハ１内に該ウエーハ１を分割するに十分な改質層２０（変質領域）を形成することができる。このため、使用するエキスパンドテープ７の品種によらず、ウエーハ１の分割不良を抑制することができる。

【0052】

また、実施形態２では、ウエーハ１の裏面６にＤＡＦ１１を貼着してウエーハ１とエキスパンドテープ７との間にレーザビームを透過させるＤＡＦ１１を介在させる接着フィルム貼着ステップＳＴ１１を備えるため、このＤＡＦ１１は分割ステップＳＴ５においてウエーハ１とともに分割される。このため、分割されたデバイスチップ３０（図９）の裏面に分割されたＤＡＦが貼着されることにより、デバイスチップ３０の実装を容易に行うことができる。

【0053】

次に、レーザビーム照射ステップの別の実施例について説明する。上記した実施形態では、レーザビーム照射ステップＳＴ４として、ウエーハ１に対してエキスパンドテープ７越しにレーザビームを照射して、ウエーハ１内部に改質層２０（変質領域）を連続的に形成する構成としたが、この別の実施例では、改質層２０に代えてシールドトンネル（変質領域）５０を形成する。図１３は、別の実施例に係るレーザビーム照射ステップの概要を示す側面図である。図１４は、シールドトンネルの構造を模式的に示す断面図であり、図１５は、シールドトンネルの構造を模式的に示す斜視図である。

【0054】

シールドトンネル５０は、図１３に示すように、上記したレーザ加工装置２００を用いて形成される。レーザ加工装置２００のレーザ照射ユニット２２は、上記した集光器（不図示）を備え、この集光器は、球面レンズ、もしくは、複数のレンズの組み合わせによってレーザビーム（パルスレーザ）２２０Ａの集光点Ｑの位置を、ウエーハ１の厚み方向に延在するように位置付ける球面収差の機能を備えている。そして、集光器によって集光されるレーザビーム２２０Ａの集光点Ｑがウエーハ１の裏面６から厚み方向の所望の位置に位置付けられるように集光点位置調整手段（不図示）を作動して集光器が光軸方向に移動される。

【0055】

上記のように、レーザビーム２００Ａの集光点Ｑがウエーハ１の裏面６から厚み方向の所望の位置に位置付けられたら、レーザ照射ユニット２２を作動して集光器からレーザビーム２００Ａを照射してウエーハ１の厚み方向に細孔と該細孔をシールドする非晶質とからなるシールドトンネル５０を形成する。すなわち、集光器からウエーハ１及びエキスパンドテープ７に対して透過性を有する波長のレーザビーム２００Ａを分割予定ライン３（図１）に沿って照射しつつ、チャックテーブル２１０を加工送り方向（Ｘ１方向）に所定の送り速度で移動させる。

【0056】

ウエーハ１の内部には、図１４に示すようにレーザビーム２００Ａの集光点Ｑ付近から表面に向けて延在する細孔５１と該細孔５１の周囲に形成された非晶質５２が成長し、分割予定ライン３（図１）に対応する領域に沿って所定の間隔（例えば１０［μｍ］の間隔）で非晶質のシールドトンネル５０が形成される。シールドトンネル５０は、図１５に示すように、中心に形成された直径ｄ１が、例えばφ１［μｍ］程度の細孔５１と該細孔５１の周囲に形成された直径ｄ２がφ１０［μｍ］の非晶質５２とからなり、繰り返し周波数と送り速度を調整することにより、互いに隣接する非晶質５２同士がつながるように連接して形成されている。

【0057】

以上、本実施形態に係るウエーハ１のレーザ加工方法は、基材７１と、基材７１上に積層された糊層７２と、からなるエキスパンドテープ７をウエーハ１の裏面６に貼着するテープ貼着ステップＳＴ２，ＳＴ１２と、テープ貼着ステップＳＴ２，ＳＴ１２を実施する前または後に、エキスパンドテープ７の少なくともウエーハ１が貼着される領域７Ａの基材７１を平坦化するテープ平坦化ステップＳＴ１，ＳＴ１３と、テープ貼着ステップＳＴ２，ＳＴ１２とテープ平坦化ステップＳＴ１，ＳＴ１３とを実施した後、ウエーハ１の表面５をチャックテーブル２１０で保持するとともに、ウエーハ１とエキスパンドテープ７に対して透過性を有する波長のレーザビーム２２０Ａの集光点Ｑをウエーハ１の内部に位置付けた状態で、エキスパンドテープ７を介してレーザビーム２２０Ａをウエーハ１に照射して、ウエーハ１の内部に改質層２０またはシールドトンネル５０を形成するレーザビーム照射ステップＳＴ４とを備えた。この構成によれば、エキスパンドテープ７の少なくともウエーハ１が貼着される領域７Ａの基材７１を平坦化するテープ平坦化ステップＳＴ１，ＳＴ１３を備えるため、基材７１が平坦化されたエキスパンドテープ７を介して、レーザビーム２２０Ａをウエーハ１に照射することにより、ウエーハ１の内部に正常な改質層２０またはシールドトンネル５０を形成することができる。このため、使用するテープの品種によらず、ウエーハ１の分割不良を抑制することができる。

【0058】

また、本実施形態によれば、テープ平坦化ステップＳＴ１，ＳＴ１３は、バイト工具１２２で基材７１を切削することで実施されるため、基材７１の上面を速やかに平坦化する加工を実現できる。

【0059】

また、本実施形態によれば、少なくともレーザビーム照射ステップＳＴ４を実施するまでに、ウエーハ１の裏面６にＤＡＦ１１を貼着してウエーハ１とエキスパンドテープ７との間にレーザビームを透過させるＤＡＦ１１を介在させる接着フィルム貼着ステップＳＴ１１を備えるため、このＤＡＦ１１は分割ステップＳＴ５においてウエーハ１とともに分割される。このため、分割されたデバイスチップ３０の裏面に分割されたＤＡＦが貼着されることにより、デバイスチップ３０の実装を容易に行うことができる。

【0060】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、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。例えば、本実施形態では、分割ステップＳＴ５では、エキスパンドテープ７を拡張することでウエーハ１を分割しているがこれに限るものではなく、ブレーキング装置など既存の分割技術を用いることができる。また、本実施形態では、テープとしてエキスパンドテープを例示しているが、これに限るものではなく、ダイシングテープなどを用いることができることが勿論である。

【符号の説明】

【0061】

１ ウエーハ（被加工物）
５ 表面
６ 裏面
７ エキスパンドテープ（テープ）
７Ａ 領域（被加工物が貼着される領域）
８ 環状フレーム
９ フレームユニット
１１ ＤＡＦ（接着フィルム）
２０ 改質層（変質領域）
２２ レーザ照射ユニット
３０ デバイスチップ
５０ シールドトンネル（変質領域）
７１ 基材
７１Ａ 上面
７２ 糊層
７３ 剥離紙
１００ バイト切削装置
１１０ チャックテーブル
１１１ 保持面
１１２ クランプ部
１２０ 切削ユニット
１２１ スピンドル
１２２ バイト工具（バイト）
１２３ バイトホイール
１２５ 切削液供給ノズル
２００ レーザ加工装置
２００Ａ レーザビーム
２１０ チャックテーブル（保持手段）
２１１ 保持面
２１２ クランプ部
２２０ レーザ照射ユニット
２２０Ａ レーザビーム
３００ 拡張分割装置
Ｑ 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】

【図14】

【図15】