特許 7173787 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-08

(45)【発行日】2022-11-16

(54)【発明の名称】ウエーハの加工方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20221109BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20221109BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20221109BHJP

   H01L 21/677 20060101ALI20221109BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 102

H01L21/302 101G

H01L21/304 643A

H01L21/78 S

H01L21/68 B

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018152758

(22)【出願日】2018-08-14

(65)【公開番号】P2020027900

(43)【公開日】2020-02-20

【審査請求日】2021-06-16

(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】山銅 英之

(72)【発明者】

【氏名】酒井 敏行

(72)【発明者】

【氏名】山岸 桂子

【審査官】船越 亮

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－０８５９２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２８１０５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０６０２２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１３３６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０７３０２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００９／０４７９００（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

Ｈ０１Ｌ ２１／６７７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面にデバイスが形成されたウエーハをプラズマエッチングするウエーハの加工方法であって、
該ウエーハより大径のサブストレートに該ウエーハの一方の面側を固定し、該ウエーハの外側で該サブストレートの外周縁が露出したウエーハユニットを形成するウエーハユニット形成ステップと、
該ウエーハのプラズマエッチングされる被加工面を洗浄するウエーハ洗浄ステップと、
該ウエーハの該被加工面が洗浄された該ウエーハユニットの露出した該サブストレートを、搬送ユニットで保持し、プラズマエッチング装置のエッチングチャンバーに搬入する搬入ステップと、
該ウエーハユニットが搬入された該エッチングチャンバー内のプラズマ化した処理ガスで、該ウエーハの被加工面をプラズマエッチングするプラズマエッチングステップと、
該プラズマエッチングステップを実施後、該ウエーハユニットを該エッチングチャンバーから搬出する搬出ステップと、
を備え、
該搬入ステップでは、該搬送ユニットが該ウエーハユニットにおける該サブストレートの該ウエーハの外側で露出した外周縁を保持するウエーハの加工方法。

【請求項2】

該搬出ステップでは、該搬送ユニットが該ウエーハユニットにおける該サブストレートの該ウエーハの外側で露出した外周縁を保持する請求項１に記載のウエーハの加工方法。

【請求項3】

該プラズマエッチングステップは、該処理ガスが該エッチングチャンバーに供給される前にプラズマ化されるリモートプラズマ加工である請求項１又は請求項２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】

従来、半導体デバイスが形成されたウエーハをプラズマエッチングにより溝を形成して分割したり、レーザー加工溝の熱影響層をプラズマエッチングにより除去してチップ化した際の抗折強度を向上させたりするウエーハの加工方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

この種の加工方法のプラズマエッチングでは、プラズマエッチング用の減圧チャンバーにウエーハを搬入し、プラズマ化したガスによってエッチングを行う。このとき、加工するウエーハの表面に僅かながらも異物が付着していると、プラズマエッチングが正常に行われないため、ウエーハの露出面（表面）を洗浄したりして清浄にしていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－３７５４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、ウエーハを搬送する際に搬送パッドなどがウエーハの露出面（表面）に接触すると、異物が清浄にした露出面に付着する原因となる。そこで、従来の構成では、ウエーハの露出面と反対側の下面（裏面）を支持してウエーハを搬送し、プラズマエッチング装置のチャックテーブルは、保持面からピンが進退し、ウエーハの下面を支持する搬送パッドからウエーハを受け渡されるような複雑な構造を要していた。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、プラズマエッチング装置のチャックテーブルに複雑な構造を要することなく、簡易的な機構でウエーハの露出面への異物の付着を防止できるウエーハの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、表面にデバイスが形成されたウエーハをプラズマエッチングするウエーハの加工方法であって、該ウエーハより大径のサブストレートに該ウエーハの一方の面側を固定し、該ウエーハの外側で該サブストレートの外周縁が露出したウエーハユニットを形成するウエーハユニット形成ステップと、該ウエーハのプラズマエッチングされる被加工面を洗浄するウエーハ洗浄ステップと、該ウエーハの該被加工面が洗浄された該ウエーハユニットの露出した該サブストレートを、搬送ユニットで保持し、プラズマエッチング装置のエッチングチャンバーに搬入する搬入ステップと、該ウエーハユニットが搬入された該エッチングチャンバー内のプラズマ化した処理ガスで、該ウエーハの被加工面をプラズマエッチングするプラズマエッチングステップと、該プラズマエッチングステップを実施後、該ウエーハユニットを該エッチングチャンバーから搬出する搬出ステップと、を備え、該搬入ステップでは、該搬送ユニットが該ウエーハユニットにおける該サブストレートの該ウエーハの外側で露出した外周縁を保持するものである。
また、この構成において、該搬出ステップでは、該搬送ユニットが該ウエーハユニットにおける該サブストレートの該ウエーハの外側で露出した外周縁を保持してもよい。

【0008】

この構成によれば、ウエーハを大径のサブストレートに固定し、ウエーハの外周で露出したサブストレートを保持して搬送することで、チャックテーブルの保持面に進退ピンを設置する必要もなく、簡易的な機構でウエーハの露出面に異物を付着させることなく加工することができる。

【0009】

また、この構成において、該プラズマエッチングステップは、該処理ガスが該エッチングチャンバーに供給される前にプラズマ化されるリモートプラズマ加工を実施するステップであってもよい。

【発明の効果】

【0010】

本願発明のウエーハの加工方法では、ウエーハを大径のサブストレートに固定し、ウエーハの外周で露出したサブストレートを保持して搬送することで、チャックテーブルの保持面に進退ピンを設置する必要もなく、簡易的な機構でウエーハの露出面に異物を付着させることなく加工することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、実施形態１に係るウエーハの加工方法の加工対象であるウエーハの構成例を示す斜視図である。

【図2】図２は、実施形態１に係るウエーハの加工方法の手順を示すフローチャートである。

【図3】図３は、ウエーハユニットの構成例を示す斜視図である。

【図4】図４は、洗浄ユニットの構成例を示す側面図である。

【図5】図５は、搬送装置とプラズマエッチング装置との構成例を示す図である。

【図6】図６は、搬送装置の搬送ユニットを示す部分拡大図である。

【図7】図７は、ウエーハユニットが搬入されたプラズマエッチング装置と搬送装置との構成例を示す図である。

【図8】図８は、実施形態２に係るウエーハの加工方法の手順を示すフローチャートである。

【図9】図９は、改質層を形成するために用いられるレーザー加工装置の構成例を示す側面図である。

【図10】図１０は、実施形態３にウエーハの加工方法の加工対象であるウエーハの構成例を示す斜視図である。

【図11】図１１は、レーザー加工溝を形成するために用いられるレーザー加工装置の構成例を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

［実施形態１］
実施形態１に係るウエーハの加工方法について説明する。図１は、実施形態１に係るウエーハの加工方法の加工対象であるウエーハの構成例を示す斜視図である。図２は、実施形態１に係るウエーハの加工方法の手順を示すフローチャートである。加工対象であるウエーハ２は、図２に示すように、例えばシリコンを母材とする円板状の半導体ウエーハや、サファイア、ＳｉＣ（炭化ケイ素）などを母材とする光デバイスウエーハである。ウエーハ２の表面２Ａには複数の分割予定ライン３が格子状に形成され、複数の分割予定ライン３によって区画された複数の領域にそれぞれＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス４が形成されている。

【0014】

実施形態１に係るウエーハの加工方法は、ウエーハ２が搬入されたプラズマエッチング装置のエッチングチャンバーにプラズマ化した処理ガスを供給し、該ウエーハ２の裏面（被加工面）２Ｂをプラズマエッチングするものであり、プラズマエッチングによりウエーハ２の裏面２Ｂを除去したり、ゲッタリング層として機能する歪み層を形成したりする。例えば、形成した歪み層は、ウエーハ２に含有される銅（Ｃｕ）などの金属を主とする不純物を捕捉して、金属汚染によるデバイス４の破壊を防止する。実施形態１のウエーハの加工方法は、図２に示すように、ウエーハユニット形成ステップＳＴ１１と、ウエーハ洗浄ステップＳＴ１２と、搬入ステップＳＴ１３と、プラズマエッチングステップＳＴ１４と、搬出ステップＳＴ１５とを備える。次に、各ステップについて説明する。

【0015】

（ウエーハユニット形成ステップＳＴ１１）
図３は、ウエーハユニットの構成例を示す斜視図である。まず、図３に示すウエーハユニット６を形成する。ウエーハユニット６は、上記したウエーハ２と、このウエーハ２を支持するサブストレート７と、これらウエーハ２の表面（一方の面）２Ａ側をサブストレート７に固定する接着剤８とを備える。サブストレート７は、ウエーハ２よりも大きい径を有する円形の板状体であり、プラズマエッチングの耐性を有する材料（例えばガラスやセラミックス）で形成されている。また、本実施形態では、サブストレート７は紫外線透過性を有している。サブストレート７は、ウエーハ２よりも大きいものであれば円形に限るものではなく多角形であってもよい。

【0016】

接着剤８は、紫外線の照射によって粘着力が低下するものである。接着剤８が表面２Ａ側に塗られたウエーハ２は、該表面２Ａを下方に向けてサブストレート７上の中央部に積層される。これにより、ウエーハ２の外側でサブストレート７の外周縁７Ａが露出したウエーハユニット６が形成される。このウエーハユニット６では、ウエーハ２の裏面２Ｂが露出しており、この裏面２Ｂが被加工面となる。

【0017】

（ウエーハ洗浄ステップＳＴ１２）
次に、図４に示す洗浄ユニット１０を用いて、ウエーハ２の裏面２Ｂを洗浄する。図４は、洗浄ユニットの構成例を示す側面図である。洗浄ユニット１０は、図４に示すように、ウエーハユニット６を保持する保持テーブル１１と、保持テーブル１１の上方に配置されて該保持テーブル１１に保持されたウエーハユニット６のウエーハ２の裏面２Ｂに洗浄液（例えば水や薬液）１３を供給する洗浄液ノズル１２とを備えている。

【0018】

保持テーブル１１は、円板状に形成されて上面の中央部にポーラスセラミック等から形成された保持面１１Ａを備え、この保持面１１Ａが図示しない吸引手段に連通されている。これにより、保持テーブル１１は、保持面１１Ａに載置されたウエーハユニット６を吸引することで該ウエーハユニット６を保持する。また、保持テーブル１１は、鉛直方向と平行な軸心１１Ｂの回りに回転自在に構成される。

【0019】

洗浄液ノズル１２は、ノズル開口１２Ａが保持テーブル１１の中央上方に位置する作動位置と、保持テーブル１１から外れた退避位置とに移動自在に構成されており、洗浄液供給源（不図示）に接続されている。作動位置に位置付けられたノズル開口１２Ａから洗浄液１３をウエーハ２に供給しつつ、保持テーブル１１を回転させることにより、供給された洗浄液１３はウエーハ２の裏面２Ｂ上を縁部に向けて流れる。このため、被加工面であるウエーハ２の裏面２Ｂが洗浄される。なお、洗浄ユニット１０は、保持テーブル１１の周囲に洗浄後の洗浄液を受ける水受け部（不図示）を備えた構成とするのが好ましい。

【0020】

（搬入ステップＳＴ１３）
次に、搬送装置２０を用いて、洗浄後のウエーハユニット６をプラズマエッチング装置３０に搬入する。図５は、搬送装置とプラズマエッチング装置との構成例を示す図である。図６は、搬送装置の搬送ユニットを示す部分拡大図である。図７は、ウエーハユニットが搬入されたプラズマエッチング装置と搬送装置との構成例を示す図である。

【0021】

搬送装置２０は、図５に示すように、載置テーブル２１と、この載置テーブル２１に載せられたウエーハユニット６を保持して搬送する搬送ユニット２２と、この搬送ユニット２２を上下方向に移動させる上下移動機構２３と、搬送ユニット２２を水平方向に移動させる水平移動機構２４とを備える。載置テーブル２１は、上面が載置面となる平坦なテーブルである。

【0022】

搬送ユニット２２は、図６に示すように、吸引アーム２２０と、吸引アーム２２０に連結される支持アーム２２１と、吸引アーム２２０の端部に下方に向けて取り付けられた吸引パッド（搬送パッド）２２２とを備える。吸引パッド２２２には、吸引路２２３を介して開閉弁２２４及び吸引ポンプ（吸引源）２２５とが接続されている。吸引ポンプ２２５を駆動させると共に開閉弁２２４を開放することにより、吸引パッド２２２は、ウエーハユニット６におけるサブストレート７の露出した外周縁７Ａを吸引してウエーハユニット６を保持する。上下移動機構２３は、搬送ユニット２２の支持アーム２２１に連結されて、搬送ユニット２２を上下方向に移動させる。水平移動機構２４は、上下移動機構２３の状態に連結されて、搬送ユニット２２を上下移動機構２３と共に水平方向に移動させる。

【0023】

一方、プラズマエッチング装置３０は、図５に示すように、ウエーハユニット６を保持する静電吸着テーブル３１と、ガスを噴出するガス供給ヘッド３２と、静電吸着テーブル３１及びガス供給ヘッド３２を内部に収容したエッチングチャンバー３３とを備えている。本実施形態では、プラズマエッチング装置３０は、プラズマ化したエッチングガスや不活性ガスをガス供給ヘッド３２からエッチングチャンバー３３内に導入するリモートプラズマ方式のプラズマエッチング装置である。

【0024】

静電吸着テーブル３１は、例えば、アルミナ等のセラミック又は酸化チタン等の誘電体で形成された保持面が平坦なテーブルである。静電吸着テーブル３１の内部には、電圧が印加されることにより電荷を発生する金属板等で構成される電極３１Ａが配設されており、この電極３１Ａは、電圧印加ユニット３４に接続されている。電圧印加ユニット３４が、電極３１Ａに直流電圧を印加することで、電荷の分極による静電吸着力を静電吸着テーブル３１の保持面とウエーハユニット６（図７）との間に発生させてウエーハユニット６を保持する。

【0025】

ガス供給ヘッド３２は、エッチングチャンバー３３の上部に軸受け３５を介して昇降自在に配設されている。ガス供給ヘッド３２の内部には、ガス供給路３２Ａが設けられており、このガス供給路３２Ａは、静電吸着テーブル３１と対向してガス供給ヘッド３２の下面に開口する複数のガス吐出口３２Ｂと連通している。また、ガス供給路３２Ａの上流側には、エッチングチャンバー３３の外部に設けられたプラズマ発生部３６とガス供給源３７とが直列に接続されている。

【0026】

ガス供給源３７は、例えば、複数のエッチングガスと不活性ガスとをそれぞれ別個に蓄えており、複数のエッチングガスや不活性ガスを所望の流量比で混合してプラズマ発生部３６に導く。プラズマ発生部３６は、混合されたエッチングガスや不活性ガス（混合ガス）に高周波電圧を加えるための電極と、この電極に高周波電源とを備えて構成され、該混合ガスに高周波電圧を作用させることで、混合ガス中のエッチングガスや不活性ガスをプラズマ化（代表的には、ラジカル化又はイオン化）できる。なお、ガス供給源３７の数やガスの種類は、被加工物（ウエーハ２）の種類等に応じて任意に変更できる。

【0027】

エッチングチャンバー３３の側壁には、ウエーハユニット６を搬送（搬入または搬出）するための開口３３Ａと、この開口３３Ａを開閉するためのゲート３３Ｂとが設けられている。また、エッチングチャンバー３３の下部には排気管３８が接続されており、この排気管３８には排気装置３９が接続されている。この排気装置３９を作動させることにより、エッチングチャンバー３３の内部を所定の真空度まで減圧することができる。また、プラズマエッチング装置３０は、不図示の制御部を備えており、各ガスの流量比や吐出量、高周波電等の条件が制御される。

【0028】

この搬入ステップＳＴ１３では、プラズマエッチング装置３０は、エッチングチャンバー３３のゲート３３Ｂを移動して開口３３Ａを開放し、搬送装置２０は、搬送ユニット２２でウエーハユニット６を保持した状態で、上下移動機構２３及び水平移動機構２４を駆動させてウエーハユニット６を載置テーブル２１から静電吸着テーブル３１まで搬入する。本実施形態では、搬送ユニット２２は、ウエーハユニット６におけるサブストレート７の露出した外周縁７Ａを吸引パッド２２２で吸引して保持するため、ウエーハ２の裏面２Ｂに吸引パッド２２２が接触することがなく、清浄したウエーハ２の裏面２Ｂに吸引パッド２２２を介して異物が付着ことを防止できる。

【0029】

（プラズマエッチングステップＳＴ１４）
プラズマエッチング加工を実施する場合、図７に示すように、ウエーハ２の裏面２Ｂ側を上に向けて、ウエーハユニット６を静電吸着テーブル３１上に載置する。そして、電圧印加ユニット３４のスイッチ３４Ａを閉じることにより、静電吸着テーブル３１の電極３１Ａに直流電圧を印加して、静電吸着テーブル３１の保持面とウエーハユニット６との間に誘電分極現象を発生させる。これにより、静電吸着テーブル３１の保持面とウエーハユニット６との間に静電吸着力が発生するため、ウエーハユニット６が静電吸着テーブル３１上で吸着保持される。

【0030】

次に、エッチングチャンバー３３を密閉空間とした後、排気装置３９を駆動することによってエッチングチャンバー３３内を排気して所定の圧力まで減圧する。そして、ガス供給源３７に蓄えられたエッチングガスや不活性ガスを所望の流量比で混合してプラズマ発生部３６に導く。このプラズマ発生部３６は、混合されたエッチングガスや不活性ガスに高周波電圧を加えることで、これらエッチングガスや不活性ガスはプラズマ化（代表的には、ラジカル化又はイオン化）される。プラズマ化されたエッチングガスや不活性ガスは、ガス供給路３２Ａを通じてガス吐出口３２Ｂからウエーハ２に向けて吐出されることにより、ウエーハ２の裏面２Ｂ（被加工面）の全体に供給されて該裏面２Ｂをプラズマエッチング加工する。

【0031】

本実施形態では、プラズマ化した不活性ガスをウエーハ２に供給することにより、ウエーハ２の裏面２Ｂにゲッタリング層として機能する歪み層が形成される。プラズマエッチング装置３０は、プラズマ化した不活性ガスをウエーハ２の裏面２Ｂに衝突させて、裏面２Ｂ全体の表層に結晶欠陥、歪みを付与することで歪み層を形成する。歪み層は、ウエーハ２に含有される銅（Ｃｕ）などの金属を主とする不純物を捕捉して、デバイス４の不純物による金属汚染を抑制する所謂ゲッタリング層としての機能を発揮する。また、歪み層は、機械的加工により形成される歪みより、プラズマエッチングで形成されるため、圧倒的に薄く、抗折強度への影響が小さい。また、本実施形態では、リモートプラズマ方式のプラズマエッチング装置３０を用いるため、プラズマ化した不活性ガス中のイオンがガス供給路３２Ａの内面に衝突してエッチングチャンバー３３内に到達することを抑制できたり、エッチングチャンバー３３内のラジカルの濃度を高くできるため、より効率的なプラズマエッチング加工を実現できる。

【0032】

（搬出ステップＳＴ１５）
プラズマエッチング加工が終了すると排気装置３９を停止するとともに、エッチングチャンバー３３内に所定のガス（空気）を流入させてエッチングチャンバー３３内を大気圧とする。この状態でエッチングチャンバー３３のゲート３３Ｂを移動して開口３３Ａを開放する。搬送装置２０は、上下移動機構２３及び水平移動機構２４を駆動させて搬送ユニット２２をエッチングチャンバー３３内に進入させる。そして、搬送ユニット２２は、ウエーハユニット６吸引して保持した状態で上下移動機構２３及び水平移動機構２４を駆動させてウエーハユニット６を静電吸着テーブル３１から載置テーブル２１まで搬出する。本実施形態では、搬入ステップＳＴ１３と同様に、搬送ユニット２２は、ウエーハユニット６におけるサブストレート７の露出した外周縁７Ａを吸引パッド２２２で吸引して保持するため、ウエーハ２の裏面２Ｂに吸引パッド２２２が接触することがなく、清浄したウエーハ２の裏面２Ｂに吸引パッド２２２を介して異物が付着ことを防止できる。

【0033】

本実施形態では、プラズマエッチング加工によって、ウエーハ２の裏面２Ｂにゲッタリング層として機能する歪み層を形成しているため、この歪み層が形成されたウエーハ２（ウエーハユニット６）に対して、更に加工（例えば分割予定ライン３に沿った切削など）を実施することにより、ゲッタリング層を備えたデバイスチップに分割することができる。

【0034】

［実施形態２］
次に、実施形態２に係るウエーハの加工方法について説明する。図８は、実施形態２に係るウエーハの加工方法の手順を示すフローチャートである。実施形態２では、ウエーハユニット形成ステップＳＴ１１の前に、ウエーハ２に対して前加工ステップＳＴ１０を実施する点で異なっている。ウエーハ２及びウエーハユニット６の構成は実施形態１と同一である。また、他のステップの手順についても実施形態１と同様である。

【0035】

（前加工ステップＳＴ１０）
実施形態２では、前加工ステップＳＴ１０として、ウエーハ２に対して透過性を有する波長のレーザー光線を分割予定ライン３に沿って照射することにより、ウエーハ２の内部に改質層９を形成する。図９は、改質層を形成するために用いられるレーザー加工装置の構成例を示す側面図である。ウエーハユニット６のウエーハ２の内部には、図９に示すレーザー加工装置４０を用いて、分割予定ライン３に沿った改質層９が形成される。改質層とは、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。

【0036】

レーザー加工装置４０は、ウエーハ２を保持する保持テーブル４１と、レーザー光線４２Ａをウエーハ２に向けて照射する照射ヘッド４２と、照射ヘッド４２に隣接して配置されて保持テーブル４１上のウエーハ２を撮像する撮像部（不図示）とを備える。ウエーハ２は、表面２Ａに保護テープ１５が貼着された状態で該保護テープ１５を介して保持テーブル４１に保持される。このため、ウエーハ２の裏面２Ｂ（被加工面）に向けてレーザー光線４２Ａが照射される。

【0037】

照射ヘッド４２は、レーザー光線を発振する発振器（不図示）と、発振されたレーザー光線を集光する集光器（不図示）とを備える。発振器は、ウエーハ２に対して透過性を有する波長のレーザー光線を発振する。なお、発振器は、ウエーハ２に対して透過性を有する波長のレーザー光線だけでなく、ウエーハ２に対して吸収性を有する波長のレーザー光線を発振できるように構成されていてもよい。

【0038】

撮像部は、照射ヘッド４２に対するウエーハ２の配置状況及びウエーハ２への加工状況などを撮像するカメラである。撮像部は、可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、ウエーハ２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）等で構成されている。

【0039】

図９に示すように、保持テーブル４１上にウエーハ２を保持してウエーハ２の裏面２Ｂを露出する。撮像部は、ウエーハ２の裏面２Ｂ側から赤外線を透過して分割予定ライン３を撮像する。これによりレーザー光線の照射位置のアライメントが実行される。ウエーハ２の分割予定ライン３を検出し、照射ヘッド４２のアライメントを実行すると、所定の分割予定ライン３の一端（図９の右端）を照射ヘッド４２の直下に位置付ける。そして、照射ヘッド４２の集光器からウエーハ２に対して透過性を有する波長のレーザー光線４２Ａを照射しつつ、保持テーブル４１と照射ヘッド４２とを相対的に移動させる。照射ヘッド４２の照射位置が分割予定ライン３の他端（図９の左端）の位置に達したら、レーザー光線４２Ａの照射を停止するとともに保持テーブル４１の移動を停止する。実施形態２では、分割予定ライン３に対して、レーザー光線４２Ａは、集光点をウエーハ２の裏面２Ｂを含んでウエーハ２の厚み方向に異ならせて複数回照射されることが好ましい。この結果、ウエーハ２の内部には、分割予定ライン３に沿って裏面２Ｂから内部に向けて連続した改質層９が形成される。なお、この改質層９は、裏面２Ｂから表面２Ａに至ってもよい。すべての分割予定ライン３に沿って改質層９が形成されると、前加工ステップＳＴ１０を終了する。

【0040】

そして、上記したウエーハユニット形成ステップＳＴ１１、ウエーハ洗浄ステップＳＴ１２、搬入ステップＳＴ１３を経た後、プラズマエッチングステップＳＴ１４を実行する。プラズマエッチングステップＳＴ１４では、図７に示すように、プラズマ化されたエッチングガス及び不活性ガスが、ガス供給路３２Ａを通じてガス吐出口３２Ｂからウエーハ２に向けて吐出されることにより、ウエーハ２の裏面２Ｂ（被加工面）の全体に供給されて該裏面２Ｂをプラズマエッチング加工する。

【0041】

本実施形態では、プラズマ化されたエッチングガス及び不活性ガスは、ウエーハ２の裏面２Ｂに露出した改質層９をエッチングして、改質層９に形成された溝の表面を除去しつつ該溝をウエーハ２の表面２Ａに向けて進行させる。このため、ウエーハ２は、改質層９に形成された溝の進行によって分割予定ライン３に沿って分割される。

【0042】

この実施形態２においても、搬入ステップＳＴ１３及び搬出ステップＳＴ１５において、搬送ユニット２２は、ウエーハユニット６におけるサブストレート７の露出した外周縁７Ａを吸引パッド２２２で吸引して保持するため、ウエーハ２の裏面２Ｂに吸引パッド２２２が接触することがなく、清浄したウエーハ２の裏面２Ｂに吸引パッド２２２を介して異物が付着ことを防止できる。

【0043】

［実施形態３］
図１０は、実施形態３にウエーハの加工方法の加工対象であるウエーハの構成例を示す斜視図である。実施形態３では、ウエーハ１００は、図１０に示すように、例えばシリコン、サファイア、ＳｉＣ（炭化ケイ素）などを母材とする基板１０２を有する半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。ウエーハ１００は、基板１０２の表面１０２Ａに機能層１０５が積層されて、デバイス１０４が形成されている。このデバイス１０４が形成されている側をウエーハ１００の表面１００Ａとし、反対側を裏面１００Ｂとする。機能層１０５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）により構成されている。この低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ－ｋ膜）は、プラズマエッチングに対して耐性を有する膜である。

【0044】

デバイス１０４は、表面１０２Ａの交差する複数の分割予定ライン１０３で区画された各領域にそれぞれ形成されている。デバイス１０４を構成する回路は、機能層１０５により支持されている。また、ウエーハ１００は、分割予定ライン１０３の少なくとも一部において、基板１０２の表面１０２Ａ側に図示しない金属膜とＴＥＧ（Test Element Group）とのうち少なくとも一方が形成されている。ＴＥＧは、デバイス１０４に発生する設計上や製造上の問題を見つけ出すための評価用の素子である。

【0045】

実施形態３では、実施形態２と同様に、ウエーハユニット形成ステップＳＴ１１の前に、ウエーハ１００に対して前加工ステップＳＴ１０を実施する点で実施形態１と異なっている。また、上記ウエーハ１００を備えたウエーハユニット６は、ウエーハ１００の裏面１００Ｂ側を、接着剤８を介してサブストレート７に配置する点で実施形態１と構成を異にする。すなわち、実施形態３では、ウエーハ１００の表面１００Ａが被加工面となる。他のステップの手順については実施形態１と同様である。

【0046】

（前加工ステップＳＴ１０）
実施形態３では、前加工ステップＳＴ１０として、ウエーハ２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１０３に沿って照射することにより、ウエーハ１００の表面１００Ａに存在する機能層１０５を除去すると共に、分割予定ライン１０３に沿ってレーザー加工溝１０８を形成する。図１１は、レーザー加工溝を形成するために用いられるレーザー加工装置の構成例を示す側面図である。レーザー加工装置の構成は、発振されるレーザー光線の波長が異なるが、その他は実施形態２のレーザー加工装置とほとんど同一である。

【0047】

図１１に示すように、保持テーブル４１上に保護テープ１５を介して、ウエーハ１００を保持してウエーハ１００の表面１００Ａを露出する。撮像部は、ウエーハ１００の表面１００Ａ側から分割予定ライン１０３を撮像する。これによりレーザー光線の照射位置のアライメントが実行される。ウエーハ１００の分割予定ライン１０３を検出し、照射ヘッド４２のアライメントを実行すると、所定の分割予定ライン３の一端（図１１の右端）を照射ヘッド４２の直下に位置付ける。そして、照射ヘッド４２の集光器からウエーハ１００に対して吸収性を有する波長のレーザー光線４２Ｂを照射しつつ、保持テーブル４１と照射ヘッド４２とを相対的に移動させる。照射ヘッド４２の照射位置が分割予定ライン３の他端（図１１の左端）の位置に達したら、レーザー光線４２Ｂの照射を停止するとともに保持テーブル４１の移動を停止する。実施形態３では、分割予定ライン３に対して、レーザー光線４２Ｂは、集光点をウエーハ１００の表面１００Ａ（機能層１０５）に合わせて照射されるため、ウエーハ１００の表面１００Ａには、分割予定ライン１０３に沿って機能層１０５が除去されると共に、レーザー加工溝１０８が形成される。すべての分割予定ライン１０３に沿ってレーザー加工溝１０８が形成されると、前加工ステップＳＴ１０を終了する。

【0048】

ところで、前加工ステップＳＴ１０として、ウエーハ１００に対して吸収性を有する波長のレーザー光線４２Ｂを照射すると、レーザー加工溝１０８を形成される一方で、レーザー加工溝１０８にレーザー光線４２Ｂの加熱に伴う熱影響層が生じることがある。この熱影響層は、デバイスチップに分割した際に抗折強度の低下の原因となりうる問題がある。また、レーザー光線４２Ｂの照射によって、機能層１０５やＴＥＧが除去された際に、これらの除去屑（デブリ）が残存することがある。この除去屑は、洗浄ステップＳＴ１２によって、ほとんど除去されるが一部が残存して品質の低下を招くことも想定される。

【0049】

このため、上記したウエーハユニット形成ステップＳＴ１１、ウエーハ洗浄ステップＳＴ１２、搬入ステップＳＴ１３を経た後、プラズマエッチングステップＳＴ１４を実行する。このプラズマエッチングステップＳＴ１４では、図７に示すように、プラズマ化されたエッチングガス及び不活性ガスが、ガス供給路３２Ａを通じてガス吐出口３２Ｂからウエーハ１００の表面１００Ａ（被加工面：図１０）の全体に供給されて該表面１００Ａをプラズマエッチング加工する。

【0050】

本実施形態では、プラズマ化されたエッチングガス及び不活性ガスにより、ウエーハ１００の表面１００Ａに形成されたレーザー加工溝１０８の熱影響層や、レーザー加工溝１０８に残存した除去屑をエッチングして除去することができる。このため、デバイスチップに分割した際のデバイスチップの品質の向上と、抗折強度の向上を実現することができる。

【0051】

この実施形態３においても、搬入ステップＳＴ１３及び搬出ステップＳＴ１５において、搬送ユニット２２は、ウエーハユニット６におけるサブストレート７の露出した外周縁７Ａを吸引パッド２２２で吸引して保持するため、ウエーハ１００の表面１００Ａに吸引パッド２２２が接触することがなく、清浄したウエーハ１００の表面１００Ａに吸引パッド２２２を介して異物が付着ことを防止できる。

【0052】

また、前加工ステップＳ１０として、ウエーハ２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１０３に沿って照射（レーザ加工）する前に、水溶性樹脂をウエーハ２の表面２Ａに被覆し、レーザー加工で発生するデブリのデバイス１０４への付着を防止するステップを追加してもよい。この水溶性樹脂の被覆は、ウエーハ洗浄ステップＳＴ１２において、レーザー加工後にデブリと共に水で洗浄して除去される。

【0053】

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、上記した各実施形態では、搬入ステップＳＴ１３及び搬出ステップＳＴ１５において、搬送ユニット２２は、ウエーハユニット６におけるサブストレート７の露出した外周縁７Ａを吸引パッド２２２で吸引して保持する構成としたが、例えば、サブストレート７の露出した外周縁７Ａをエッジクランプで把持する構成としてもよい。また、上記した各実施形態では、プラズマ化したエッチングガスや不活性ガスをガス供給ヘッド３２からエッチングチャンバー３３内に導入するリモートプラズマ方式のプラズマエッチング装置３０を用いる構成を説明したが、これに限るものではなく、エッチングチャンバー内でエッチングガスや不活性ガスをプラズマ化するプラズマエッチング装置を用いた構成としても良い。

【符号の説明】

【0054】

２、１００ ウエーハ
２Ａ、１００Ａ 表面（一方の面、被加工面）
２Ｂ、１００Ｂ 裏面（一方の面、被加工面）
３、１０３ 分割予定ライン
４、１０４ デバイス
６ ウエーハユニット
７ サブストレート
７Ａ 外周縁
９ 改質層
１０ 洗浄ユニット
１１ 保持テーブル
１２ 洗浄液ノズル
２０ 搬送装置
２２ 搬送ユニット
２２０ 吸引アーム
２２２ 吸引パッド
３０ プラズマエッチング装置
３２ ガス供給ヘッド
３３ エッチングチャンバー
３６ プラズマ発生部
３７ ガス供給源
４０ レーザー加工装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】