JP2002324768A

JP2002324768A - 基板切断方法

Info

Publication number: JP2002324768A
Application number: JP2002035794A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kurosawa; 宏黒澤; Hiroshi Sawada; 博司沢田
Original assignee: NEC Machinery Corp
Current assignee: Canon Machinery Inc
Priority date: 2001-02-21
Filing date: 2002-02-13
Publication date: 2002-11-08
Anticipated expiration: 2022-02-13
Also published as: JP4286488B2

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体ウェーハ等の基板をダイサや粘着シー
トを用いないで切断する。【解決手段】多数の素子２を形成した半導体ウェーハ
１をｘ−ｙテーブル４に吸着保持して、前記各素子２，
２間のスクライブラインに沿って、パルス幅が１ピコ秒
以下の超短パルスレーザ７を照射して切断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は基板切断方法に関
し、特に多数の素子を形成した半導体ウェーハを切断し
て半導体ペレットを製造する場合に好適する基板切断方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置を製造する場合、一般に、イ
ンゴットからスライスし研磨した半導体ウェーハに多数
の素子（集積回路を含む。以下同じ）を形成し、この半
導体ウェーハを前記素子間のスクライブラインに沿って
切断して得たペレットをリードフレーム等にダイボンデ
ィングし、さらに素子とリード間のワイヤボンディング
を行なった後、樹脂等でモールドし、リードフレーム等
を分割して製造している。

【０００３】前記した半導体ウェーハの切断に際して
は、図１０および図１１に示すように、多数の素子Ｐを
形成したウェーハＷを粘着シートＳに貼り付けて、粘着
シートＳをｘ−ｙテーブルＳＴの吸着孔Ｈで吸着保持
し、各素子Ｐ，Ｐ，…間のスクライブラインに沿って、
ダイアモンドブレードＢを備えたダイサＤでダイシング
して、個々の素子Ｐを分割してペレットＰを得ている。

【０００４】ところが、上記のように、ウェーハＷを粘
着シートＳに貼り付けてダイサＤで切断する方法には、
次のような問題点があった。

【０００５】第１に、ダイサＤによって機械的に材料欠
陥を生成・増殖させて切断するので、切断時にウェーハ
Ｗまたは素子Ｐにクラックやチッピングが生じ、ペレッ
トＰの収率が低下する。しかも、外見上明らかなクラッ
クやチッピングは、カメラ等による撮像によって検出し
て除去できるが、内部に生じたマイクロクラック等は外
部からの撮像によっては検出が困難で、組み立て後の特
性検査等で不良となるので、ダイボンディング時におけ
る接着剤および放熱板等や、ワイヤボンディング時にお
けるワイヤ等の緒資材の無駄が生じるばかりでなく、不
必要な工程処理を施すことによる時間ロスや電気・ガス
等の無駄も生じる。

【０００６】第２に、ダイサＤによる切断は、摩擦熱を
生じるために冷却が不可避であり、また、ダイシングに
よって切り屑が発生するのでこれを洗い流すために、ダ
イシング時に多量の冷却水を必要とする。また、その冷
却水のために、装置を水密構造にしなければならず、装
置が複雑化および高額化する。

【０００７】第３に、最近、太陽電池，ＩＣカード，ス
タックタイプ半導体装置等の薄型の半導体装置の要求が
高まっているが、このような薄型化の要求に対処するた
めウェーハＷを薄型化すれば、その機械的強度が低下す
るので、粘着シートＳにウェーハＷを貼り付ける際の押
圧力によってウェーハＷが破損しやすいのみならず、切
断後に粘着シートＳからペレットＰを剥離する際に、ペ
レットＰが破損しやすい。

【０００８】そのため、ペレットＰの薄型化のために、
図１２（Ａ）〜（Ｄ）に示すような、先ダイシングと称
される製造方法が開発されている。この方法は、比較的
厚い厚さｔ1（例えば５００μｍ）のウェーハＷの表面
側ａに多数の素子Ｐを形成し、その裏面ｂを第１の粘着
シートＳ１に貼り付けて（Ａ）、ウェーハＷを表面ａ側
から素子Ｐ，Ｐ間のスクライブラインに沿ってダイシン
グして所定深さの溝Ｇを形成した後（Ｂ）、裏面の粘着
シートＳ１を剥がして、今度は表面ａ側に第２の粘着シ
ートＳ２を貼り付けて（Ｃ）、裏面ｂ側を前記ダイシン
グによって形成した溝Ｇを超える厚さｔ3だけ研削除去
することによって、薄型化した裏面ｃを形成すると同時
に個々のペレットＰ，Ｐ…に分割して、所望厚さｔ2
（例えば３０〜５０μｍ）のペレットＰを得るものであ
る（Ｄ）。

【０００９】しかしながら、この先ダイシングと称され
る製造方法は煩雑であり、製造原価が高騰する。また、
粘着シートＳ2からペレットＰを剥離する際に、ペレッ
トＰが破損しやすいことに変わりはない。

【００１０】第４に、図１３（Ａ）〜（Ｄ）に示すよう
に、予めウェーハＷの裏面に一括処理によって半田や樹
脂等の接着剤層ＡＤを形成しておいてその接着剤層ＡＤ
側を粘着シートＳに貼り付け（Ａ）、ダイシングによっ
て各ペレットＰに切断し（Ｂ）、各ペレットＰを粘着シ
ートＳから剥離して裏面に接着剤層ＡＤを有するペレッ
トＰを得た後（Ｃ）、そのペレットＰを裏面の接着剤層
ＡＤを利用してリードフレーム等の放熱板Ｒにダイボン
ディングする一括接着剤層による製造方法も開発されて
いる（Ｄ）。

【００１１】この方法は、ダイボンディング時に放熱板
Ｒに一々接着剤を供給しなくてよいので、ダイボンディ
ングが容易になり、ダイボンディング工程の時間短縮が
できるのみならず、放熱板Ｒにボンディングされたペレ
ットＰの接着剤層ＡＤが均一な厚さになるので、後のワ
イヤボンディング工程において、ボンディング位置の高
さが一定になるため、ボンディング箇所ごとの煩雑なボ
ンディングツールの高さ調整が不要になり、ワイヤボン
ディングが迅速，容易かつ確実になる製造方法である
が、前述の先ダイシングと称されるペレットＰの薄型化
の製造方法によっては、このような予めウェーハＷの裏
面に半田や樹脂等の接着剤層ＡＤを形成しておいて、裏
面に接着剤層ＡＤを有するペレットＰを得ることができ
ない。また、接着剤層ＡＤが半田等の軟質材で形成され
ている場合は、接着剤がブレードＢに目詰まりして、ダ
イシングがうまくできない。

【００１２】第５に、ダイサＤを用いる方法は、ウェー
ハＷ位置から外れた位置でブレードＢの高さを設定した
後、そのブレード高さを保持したままウェーハＷを吸着
保持したｘ−ｙテーブルを水平移動させることによっ
て、ウェーハＷの一端外方から他端外方までブレードを
往復動作させてウェーハＷをダイシングするので、ウェ
ーハＷの周辺部分に非正形ペレットが多数生じるため、
正形ペレットと非正形ペレットとの選別が必要になりそ
の処理が煩雑である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、ウェーハＷ
を、ダイアモンドブレードＢを有するダイサＤで機械的
に切断することに代えて、図１４（Ａ）〜（Ｃ）に示す
ように、ウェーハＷのペレットＰ，Ｐ間のスクライブラ
インに沿ってＣＯ₂レーザやＹＡＧレーザの連続波レー
ザや長パルスレーザＬを照射して（Ａ）、レーザ照射部
分を溶融飛散させて溝Ｇを形成し（Ｂ）、レーザＬを繰
り返し照射することによって溝Ｇを裏面まで貫通させて
ウェーハＷを切断することが考えられている（Ｃ）。

【００１４】しかしながら、このようなレーザＬは連続
波またはパルス幅が大きいので、レーザ照射時にレーザ
照射部分近傍が熱伝導によって温度上昇してしまい、ウ
ェーハＷに熱歪が発生して、クラックやマイクロクラッ
ク発生の原因になるばかりでなく、レーザＬの照射部近
傍まで加熱溶融され、その溶融部分がレーザＬの照射部
分の溶融物の急激な飛散力によって一緒に飛散するた
め、形成される溝Ｇの幅ｗが大きく、かつ不均一にな
り、しかもその溝Ｇの傾斜角度が小さいために、素子
Ｐ，Ｐ…間のスクライブライン幅を大きく設定しなけれ
ばならず、ペレット収率が低くなる。しかも溶融したウ
ェーハ材料が溝Ｇの縁部に堆積したり、レーザ照射部近
傍に飛び散って素子（ペレット）Ｐの電極等に被着した
りする。また、得られるペレットＰの側端面Ｐａの傾斜
角度も小さいので、ペレットＰの用途によっては支障と
なる場合もあるという問題点があった。

【００１５】したがって、本発明は、レーザを照射する
基板切断方法において、上記従来の問題点を解決した切
断方法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
された基板切断方法は、基板に超短パルスレーザを照射
して切断することを特徴とするものである。

【００１７】図４は超短パルスレーザ装置の構成ブロッ
ク図である。ここで、チタンサファイアレーザ出力をそ
のまま増幅しようとすると、ピーク強度が高くなり過ぎ
て光学素子が損傷するので、チャープパルス増幅法を用
いる。チャープパルス増幅法とは、図５に示すように、
上記再生増幅器ＲＡに入射する超短パルスレーザＴＬの
パルス幅を、回折格子対を用いて周波数チャープさせる
ことにより、数千倍以上にパルス幅を広げ（パルス伸
張）（１）、ピークパワーを低く保った状態で増幅し
（パルス増幅）（２）、その後、再び回折格子対で元の
パルス幅に圧縮する（パルス圧縮）（３）技術をいう。
最終的に増幅されたパルスは、例えば、エネルギ２ｍ
Ｊ、パルス幅１３０ｆｓ、繰り返し率１０Ｈｚであり、
ピーク強度は１５ＧＷまで増幅される。チタンサファイ
アレーザのピーク強度は１０７ｋＷであるから、約１０
０，０００倍に増幅されたことになる。

【００１８】超短パルスレーザを照射する基板切断方法
は、ダイアモンドブレードを備えるダイサによる機械的
な切断と異なって、切断時にペレットが機械的な力によ
って飛び散ることがないので、従来の粘着シートは不要
であり省略できるため、資材費が節減できるのみなら
ず、貼り付け工程が削減できるため、工程原価が低減で
きる。また、ドライプロセスであるため、洗浄工程を省
略できる。さらに、超短パルスレーザは、従来のＣＯ₂
レーザやＹＡＧレーザの連続波レーザやパルスレーザＬ
を照射してウェーハＷを切断する方法に比較して、レー
ザのパルス幅が小さいので熱伝導が小さく、レーザ照射
部分近傍の基板温度上昇はほとんどないので、基板の温
度上昇による熱歪によるクラック発生に起因する収率低
下がなくなるし、レーザを照射した部分のみに幅狭の溝
を形成できるのでスクライブラインの幅も小さく設計で
き、基板１枚当りの素子数を増大できる。しかも溶融し
た基板材料がレーザ照射部の近傍に飛び散ることも少な
くなるので、ペレットの収率を高くできる。

【００１９】すなわち、レーザ照射時の熱拡散長Ｌ
_Dは、材料の拡散係数をＤ、レーザのパルス幅をτ_lとす
ると、Ｌ_D＝（Ｄτ_l）^1/2で表せる。ここで、Ｄ＝ｋ_T／
ρｃ_pで、ｋ_T，ρ，ｃ_pは、それぞれ熱伝導度，密度お
よび熱容量である。したがって、熱拡散長Ｌ_Dは、パル
ス幅τ_lの平方根に比例するため、超短パルスレーザを
照射すれば従来に比しレーザ照射時の熱拡散長が非常に
小さくなり、パルス幅がピコ秒以下になると、熱拡散を
ほとんど無視することができる。

【００２０】本発明の請求項２に記載の基板切断方法
は、前記超短パルスレーザのパルス幅が、１ピコ秒以下
であることを特徴とするものである。

【００２１】上記請求項２に記載の基板切断方法によれ
ば、そのパルス幅が１ピコ秒以下である、例えば、チタ
ンサファイアレーザ源のフェムト秒パルス（波長８００
ｎｍ）を照射することによって、図６（Ａ）に示すよう
に基板１にレーザ７を照射したとき、レーザ７の照射部
分近傍の温度上昇がほとんどなく、したがって、図６
（Ｂ）に示すようなレーザ７の照射部分のみに側面が切
り立った溝８が形成でき、レーザ７を1ｋＨｚ〜１００
ｋＨｚの繰り返し周波数で照射することによって、図６
（Ｃ）に示すような傾斜がほとんどない側端面２ａを有
するペレット２が得られる。したがって、溝８のアスペ
クト比が高く、基板１のスクライブライン幅を小さく設
定することができ、基板１枚当りのペレット２の個数を
増大することができ、ペレット２の収率を向上すること
ができる。これを従来のレーザによる基板切断方法であ
る前述した図１４（Ａ）〜（Ｃ）と比較すると、差は歴
然としている。また、基板の温度上昇はほとんどなく、
溶融した基板材料がレーザ照射部の近傍に堆積したり飛
び散ったりすることも少なくなる。

【００２２】本発明の請求項３に記載された基板切断方
法は、前記レーザが、基板の表面層を改質した状態で照
射されることを特徴とするものである。

【００２３】上記請求項３に記載の基板切断方法によれ
ば、基板の表面層の温度を上昇させてレーザ透過度を低
下させた改質状態でレーザを照射するので、改質された
表面層のレーザ吸収係数が高くなり，加工精度を向上で
きる。

【００２４】本発明の請求項４に記載された基板切断方
法は、前記超短パルスレーザのパルス間隔が、３〜３０
ピコ秒で複数パルス照射することを特徴とするものであ
る。

【００２５】上記請求項４に記載の基板切断方法によれ
ば、先行のパルス照射による飛散粒子が、後続のパルス
照射によって穴周囲に再付着することが抑制されて、穴
周囲の盛り上がり高さ寸法を小さくすることができる。

【００２６】本発明の請求項５に記載された基板切断方
法は、前記基板が、多数の素子を形成した半導体ウェー
ハであり、前記超短パルスレーザを前記素子間のスクラ
イブラインに沿って照射することを特徴とするものであ
る。

【００２７】上記請求項５に記載の基板切断方法によれ
ば、前述のように素子間のスクライブライン幅を狭くで
きるので、半導体ウェーハ１枚当りのペレット個数を増
大できるのみならず、ペレットにクラックやチッピング
が生じないので、ペレット収率を著しく向上することが
できる上、ペレット強度も向上することができる。

【００２８】本発明の請求項６に記載された基板切断方
法は、前記半導体ウェーハの厚さが５０μｍ以下である
ことを特徴とするものである。

【００２９】上記請求項６に記載の基板切断方法によれ
ば、最近、要求の高いＩＣカードやスタックタイプのよ
うな薄型化されたペレットを有する半導体装置を、先ダ
イシングと称される製造方法を採用することなく製造で
きる。

【００３０】本発明の請求項７に記載された基板切断方
法は、前記半導体ウェーハが、裏面に一括処理された接
着剤層を有することを特徴とするものである。

【００３１】上記請求項７に記載の基板切断方法によれ
ば、半導体ウェーハの切断によって得られたペレット
が、裏面に一括処理された接着剤層を有するので、リー
ドフレーム等にダイボンディングする際に、リードフレ
ーム等に一々半田や樹脂等の接着剤を供給する煩雑な作
業が省略できるのみならず、裏面に均一な厚さの接着剤
層を有することによって、リードフレーム等にダイボン
ディングされたペレットが傾くことがなくなり、後のワ
イヤボンディング工程において、ボンディング高さ位置
が一定になることによって、ボンディング箇所ごとにボ
ンディングツールの高さを調整するといった煩雑な作業
が不要で、ボンディング作業が容易になるのみならず、
各ボンディング箇所のボンディング強度が一定になり、
特性が均一かつ優れた半導体装置が得られる。

【００３２】本発明の請求項８に記載された基板切断方
法は、前記半導体ウェーハの裏面が、ｘ−ｙテーブルに
吸着されることを特徴とするものである。

【００３３】上記請求項８に記載の基板切断方法によれ
ば、切断時に半導体ウェーハがｘ−ｙテーブルによって
静電的にあるいは真空吸引力によって吸着されているの
で、切断後のペレットにウェーハ時の素子の整列状態を
保持させることができるので、切断後に複数のペレット
を一括してトレー等へ移載する場合や、あるいは、切断
後のペレットをｘ−ｙテーブルから順次ピックアップし
て直接リードフレーム等にダイボンディングすることも
容易に実現できる。

【００３４】本発明の請求項９に記載された基板切断方
法は、前記レーザが、半導体ウェーハの周辺部分を除い
て照射されることを特徴とするものである。

【００３５】上記請求項９に記載の基板切断方法によれ
ば、半導体ウェーハの周辺部分にはレーザを照射しない
ので、それだけレーザ照射時間が短縮できてスループッ
トが向上できるのみならず、ウェーハの周辺部分が切断
されないので、ダイサを用いる切断方法のようなウェー
ハ周辺部分における非正形素子による多数の非正形ペレ
ットが生じないため、その処理が不要で製造が容易にな
る。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。図１は本発明の基板切断
方法について説明するための概略構成図を示す。図１に
おいて、１は基板の一例としての厚さが５０μｍ以下の
半導体ウェーハ（以下ウェーハという）で、周知の不純
物拡散等によって多数の素子２が形成されており、その
裏面には半田や樹脂等の一括処理による接着剤層３が形
成されている。このウェーハ１の裏面（接着剤層３側）
は、粘着シートに貼り付けられることなく、図２に示す
ように、ｘ−ｙテーブル４に吸着されている。このステ
ージ４による吸着は、静電的な吸着でもよいし、真空吸
着でもよく、特に、素子２の寸法が比較的大きい場合
は、図２に示すように、ウェーハ１に形成された各素子
２に対応して複数の吸着孔５およびバルブ６を有するも
のであってもよい。なお、多品種のウェーハ１に対応す
るためには、ｘ−ｙテーブル４の上部部分を分割可能に
構成して、吸着孔５のピッチが異なる複数個の上部部分
を用意しておき、品種切り替えに応じてその上部部分を
取り替えるようにすればよい。

【００３７】このようにして、ステージ４に吸着された
ウェーハ１の素子２，２間のスクライブラインに沿っ
て、チタンサファイアレーザ源によるパルス幅が１ピコ
秒以下のフェムト秒レーザ７を１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ
で繰り返し照射して切断する。すると、前述の図６
（Ａ）〜（Ｃ）で説明したように、側端面が切り立った
溝８が形成されて、図３に示すように、側端面２ａがほ
ぼ直角状の、かつ裏面に一括処理による接着剤層３を有
する多数のペレット２が得られる。

【００３８】したがって、このペレット２をリードフレ
ーム等の放熱板Ｒ（図１３（Ｄ）参照）に、その接着剤
層３を利用してダイボンディングすれば、前述したよう
に放熱板Ｒに接着剤を供給することなく、ペレット２を
ダイボンディングできる。しかも、このようにして放熱
板Ｒにペレット２をダイボンディングした場合は、裏面
の接着剤層３の厚さが均一であることによって、放熱板
に接着剤を供給してペレットをダイボンディングしたも
のに比較して、ペレット２に傾斜が生じないので、後の
ワイヤボンディング工程において、ボンディング箇所ご
とにボンディングツールの高さを調整する煩雑な作業が
省けてボンディンング作業が容易になり、ボンディング
作業の時間短縮ができるのみならず、各ボンディング箇
所のボンディング強度を均一かつ大きくできるので、特
性の一定した半導体装置が得られる。

【００３９】なお、ウェーハ１へのレーザ７の照射は、
素子２，２間のスクライブラインに沿って、ウェーハ１
の一端から他端まで行なってもよいが、図７に示すよう
に、ウェーハ１の周辺の非正形素子部分（図中網目部
分）１ａを除いた領域部分のみに照射するようにすれ
ば、周辺部分の非正形素子による非正形ペレットが生じ
ないので、後の処理が簡単になるという利点がある。

【００４０】また、レーザ７の照射時にウェーハ１の表
面層を改質してもよい。すなわち、基板はその温度によ
ってレーザ７の透過度が変化し、温度が高くなるとレー
ザ透過度が低下してレーザ７の吸収係数が向上する。例
えば、金属では深さ１〜５ｎｍ、またシリコンでは深さ
４〜５μｍの表面層の改質ができる。この表面層の改質
はウェーハ１の表面層の加熱で実施できる。この加熱
は、ｘ−ｙテーブル４の内部にヒータを埋め込んでもよ
いし、予めウェーハ１をホットプレートで予熱した後に
レーザ７を照射してもよいし、焦点を絞った切断用の超
短パルスのレーザ７用レーザヘッドの他に、焦点をぼか
したりあるいは連続波またはパルス幅の大きい改質用レ
ーザヘッドを設けて、改質用レーザを照射してウェーハ
１の表面層を改質するとともに、切断用のレーザ７を同
時または前後して照射して切断するようにしてもよい。

【００４１】なお、このウェ−ハ１の表面層の改質を行
なう加熱は、従来の連続波またはパルス幅が大きいレー
ザＬを照射する場合のように、急激かつ大出力でレーザ
照射部分を温度上昇させるものとは相違して、熱伝導も
小さく熱歪を生じることはないため、クラックやマイク
ロクラックが生じる恐れはない。

【００４２】本発明で照射する超短パルスレーザのパル
ス間隔は、３〜３０ピコ秒とすることが望ましい。以
下、その理由について、所定のパルス間隔を与えたダブ
ルパルスによる実験結果を用いて詳述する。

【００４３】実験条件切断対象基板：シリコン基板、厚さ寸法５０μｍ超短パルスレーザ：チタンサファイアレーザパルス幅τ：１２０ｆｓ中心波長λ：８００ｎｍパルスエレルギＥ：０．０１ｍＪ／pulse ワークディスタンスW.D.：１００ｍｍレンズ焦点距離ｆ：１００ｍｍレーザ照射回数Ｎ：１８

【００４４】上記超短パルスレーザの各パルスエネルギ
が０．０１ｍＪ／pulseのダブルパルスにおいて、パル
ス間隔が３ピコ秒を超えると、徐々に穴周囲の盛り上が
り形状がなだらかになり始め、パルス間隔が１０〜２０
ピコ秒で盛り上がり高さは最小となり、その高さ寸法は
０．５μｍ以下まで低減された。しかし、パルス間隔が
３０ピコ秒を超えると、再び盛り上がり高さは、徐々に
増加した。パルス間隔と盛り上がり高さ寸法との関係
を、図８に示す。

【００４５】パルス間隔が３ピコ秒を超えると、穴周囲
の盛り上がり形状がなだらかになり始める現象は、第１
パルス照射の３ピコ秒後から蒸発による粒子の飛散が始
まり、その粒子に第２パルスが照射され、穴周囲に再付
着するのを抑制する効果が現れるためと考えられる。

【００４６】パルス間隔が１０〜２０ピコ秒で盛り上が
り高さ寸法が最小となるのは、第１パルスによる飛散粒
子密度が、第１パルス照射後１０〜２０ピコ秒で最も高
くなっており、第２パルスが効果的に飛散粒子の穴周囲
への再付着を防止するためと考えられる。

【００４７】さらに、第２パルスが第１パルスにより形
成されつつある穴表面に入射する際、飛散粒子による吸
収でパルスエネルギが減少した上、穴表面には薄い溶融
層が広がっていると仮定され、第２パルスに対する吸収
係数が大きくなり、第２パルスによる溶融層が、単独パ
ルス照射時よりさらに低減し、盛り上がりを減少させて
いることも考えられる。

【００４８】パルス間隔が３０ピコ秒になると、第１パ
ルスによるアブレーションが収束に向かい、飛散粒子が
デブリとして穴周囲に付着し始めるため、盛り上がり高
さ寸法が増加に転じると考えられる。

【００４９】パルス間隔が５０ピコ秒まで広がると、第
２パルスの光軸上に存在する飛散粒子密度が低減し、第
２パルスのエネルギロスが減る。さらに、第１パルスに
よる穴表面の吸収係数も定常状態に近付くため、加工深
さが増加に転じているとも考えられる。

【００５０】また、本発明で照射する超短パルスレーザ
のスポット形状は、図９（Ａ）〜（Ｃ）の任意に設定で
きる。すなわち、図９（Ａ）に示すような円形状スポッ
トｓｐ₁を照射する場合は、レーザの１ショットで寸法
ｌ₁だけ加工でき、照射ピッチｐ₁、加工幅ｗ₁となる。
図９（Ｂ）に示すような楕円形スポットｓｐ₂にした場
合は、上記図９（Ａ）に示す円形状スポットｓｐ₁の場
合に比較してレーザの１ショットで照射できる寸法がｌ
₂となり、上記円形状スポットｓｐ₁の場合の寸法ｌ₁よ
りも大きくでき、その照射ピッチｐ₂を上記ｐ₁よりも大
きくできできるため、加工速度を向上することができ
る。なお、レーザパワーが同じときは、その加工幅ｗ₂
は、図９（Ａ）の円形状スポットｓｐ₁の場合よりは小
さくなる。したがって、加工幅を小さくしたい場合にも
有効である。さらに、図９（Ｃ）に示すように角度θだ
け傾斜させた楕円形スポットｓｐ₃にした場合は、その
傾斜角度θを変更することによって、加工幅ｗ₂（＝ｌ₂
・ｓｉｎθ）を任意に設定できるという利点がある。

【００５１】また、本発明では、レーザ照射部の近傍に
プラスまたはマイナスに荷電した集塵用電極を配置して
もよい。このようにすれば、レーザ照射によって発生す
る帯電したフラグメントを集塵用電極で静電吸着するこ
とができ、帯電したフラグメントがレーザ照射部近傍に
堆積するのを防止することができる。

【００５２】

【発明の効果】本発明の基板切断方法は、基板に超短パ
ルスレーザを照射して切断することを特徴とするもので
あるから、ダイアモンドブレードを備えたダイサを用い
てダイシングする方法に比較して、粘着シートに貼り付
けることが不要になり、また切断に伴なってクラックや
チッピングが生じず、ペレット強度を大きくできる上、
切断時の冷却および切断屑洗い流しのための冷却水が不
要になる。また、薄型化の要求に応じた薄型ペレット
や、裏面に一括処理した接着剤層を有するペレットの製
造も可能になる。さらに、従来のＣＯ₂レーザやＹＡＧ
レーザの連続波レーザやパルス幅が大きなパルスレーザ
を照射してウェーハＷを切断する方法に比較して、レー
ザの照射部分のみを加熱して切断できるので、熱歪によ
るマイクロクラックが発生し難くなり、また切断溝の側
端面が切り立った状態になるので、スクライブラインの
幅を狭くすることができ、基板１枚当りのペレット収率
を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の基板切断方法を説明する概
略斜視図である。

【図２】本発明の実施形態の基板切断方法を説明する要
部拡大断面図である。

【図３】本発明の実施形態の基板切断方法によって得ら
れたペレットの拡大断面図である。

【図４】本発明に用いる超短パルスレーザ装置のブロッ
ク構成図である。

【図５】本発明に用いる超短パルスレーザのチャープパ
ルス増幅過程の説明図である。

【図６】（Ａ）は本発明の基板切断方法におけるレーザ
照射時の要部拡大断面図、（Ｂ）は本発明の基板切断方
法における溝形成途中の要部拡大断面図、（Ｃ）は本発
明の基板切断方法における溝形成後の要部拡大断面図で
ある。

【図７】本発明の基板切断方法による半導体ウェーハの
他の切断態様について説明する半導体ウェーハの平面図
である。

【図８】超短パルスレーザのパルス間隔が０〜５０ピコ
秒におけるダブルパルス照射時のパルス間隔−盛り上が
り高さの特性図である。

【図９】（Ａ）は本発明の基板切断方法における円形状
スポットの超短パルスレーザ照射状態の平面図である。
（Ｂ）は本発明の基板切断方法における楕円形状スポッ
トの超短パルスレーザ照射状態の平面図である。（Ｃ）
は本発明の基板切断方法における傾斜した楕円形状スポ
ットの超短パルスレーザ照射状態の平面図である。

【図１０】従来のダイサによる基板切断方法について説
明する斜視図である。

【図１１】従来のダイサによる基板切断方法について説
明する要部拡大断面図である。

【図１２】（Ａ）は従来のダイサによる他の基板切断方
法について説明するための半導体ウェーハを第１の粘着
シートに貼り付けた状態の要部拡大断面図、（Ｂ）はそ
のダイシング後の要部拡大断面図、（Ｃ）は裏面の第１
の粘着シートを剥離後、表面に第２の粘着シートを貼り
付けた状態の要部拡大断面図、（Ｄ）は半導体ウェーハ
の裏面を研削除去して薄型化した状態の要部拡大断面図
である。

【図１３】（Ａ）は従来のダイサによるさらに他の基板
切断方法について説明するための裏面に一括処理された
接着剤層を有する半導体ウェーハを粘着シートに貼り付
けた状態の要部拡大断面図、（Ｂ）はダイシング後の要
部拡大断面図、（Ｃ）は得られたペレットの要部拡大断
面図、（Ｄ）はペレットを放熱板にダイボンディングし
た状態の要部拡大断面図である。

【図１４】（Ａ）は従来のレーザ照射による基板切断方
法について説明するためのレーザ照射時の要部拡大断面
図、（Ｂ）は溝形成途中の要部拡大断面図、（Ｃ）は溝
形成後の要部拡大断面図である。

【符号の説明】１基板（半導体ウェーハ）２素子（ペレット）３一括処理した接着剤層４ｘ−ｙテーブル５吸着孔６バルブ７超短パルスレーザ８溝ＡＬアルゴンイオンレーザＴＬチタンサファイアレーザＹＬＮｄ：ＹＡＧレーザＳＴストレッチャＣＰコンプレッサＡ増幅器ＲＡ再生増幅器ｓｐ₁，ｓｐ₂，ｓｐ₃ レーザ照射スポットｐ₁，ｐ₂，ｐ３レーザ照射ピッチｌ₁，ｌ₂，ｌ₃ レーザ照射寸法ｗ₁，ｗ₂，ｗ₃ 加工幅 θ 楕円形状レーザスポットの傾斜角度

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板に超短パルスレーザを照射して切断
することを特徴とする基板切断方法。
【請求項２】前記超短パルスレーザのパルス幅が、１
ピコ秒以下であることを特徴とする請求項１に記載の基
板切断方法。
【請求項３】前記レーザが、基板の表面層を改質した
状態で照射されることを特徴とする請求項１または２に
記載の基板切断方法。
【請求項４】前記超短パルスレーザのパルス間隔が、
３〜３０ピコ秒で複数パルス照射することを特徴とする
請求項１ないし３のいずれかに記載の基板切断方法。
【請求項５】前記基板が、多数の素子を形成した半導
体ウェーハであり、前記素子間のスクライブラインに沿
って超短パルスレーザを照射することを特徴とする請求
項１ないし４のいずれかに記載の基板切断方法。
【請求項６】前記半導体ウェーハの厚さが５０μｍ以
下であることを特徴とする請求項５に記載の基板切断方
法。
【請求項７】前記半導体ウェーハが、裏面に一括処理
された接着剤層を有することを特徴とする請求項５また
は６に記載の基板切断方法。
【請求項８】前記半導体ウェーハの裏面が、ｘ−ｙテ
ーブルに吸着されていることを特徴とする請求項５ない
し７のいずれかに記載の基板切断方法。
【請求項９】前記レーザが、ウェーハの周辺部分を除
いて照射されることを特徴とする請求項５ないし８のい
ずれかに記載の基板切断方法。