JP2004022936A - 半導体ウエーハの分割方法および分割装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体ウエーハの表面に形成されている回路を熱の影響で損傷することなく、また、ボンディングパッド等にデブリを付着されることなくストリート沿って分割することができるレーザービームを用いた半導体ウエーハの分割方法および分割装置をを提供する。
【解決手段】表面が格子状に配列されたストリートによって区画された複数の領域に回路が形成されている半導体ウエーハをストリートに沿って分割する半導体ウエーハの分割方法であって、半導体ウエーハの裏面から該ストリートを検出するストリート検出工程と、該ストリート検出工程によって検出されたストリートに沿って半導体ウエーハの裏面からレーザービームを照射し、ストリートに沿って切断する切断工程とを含む。
【選択図】 図６
【解決手段】表面が格子状に配列されたストリートによって区画された複数の領域に回路が形成されている半導体ウエーハをストリートに沿って分割する半導体ウエーハの分割方法であって、半導体ウエーハの裏面から該ストリートを検出するストリート検出工程と、該ストリート検出工程によって検出されたストリートに沿って半導体ウエーハの裏面からレーザービームを照射し、ストリートに沿って切断する切断工程とを含む。
【選択図】 図６
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエーハを所定のストリート（切断ライン）に沿ってレーザービームを照射し個々の半導体チップに分割する半導体ウエーハの分割方法および分割装置に関する。
【０００２】
当業者には周知の如く、半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリート（切断ライン）によって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路を形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによって回路が形成された領域を分離して個々の半導体チップを製造している。半導体ウエーハのストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われている。この切削装置は、被加工物である半導体ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された半導体ウエーハを切削するための切断手段と、チャックテーブルと切断手段を相対的に移動せしめる移動手段とを具備している。切断手段は、高速回転せしめられる回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードを含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径３μｍ程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって基台に固定し厚さ１５μｍ程度に形成されている。このような切削ブレードによって例えば厚さが５０μｍ以下の半導体ウエーハを切削すると、切断された半導体チップの切断面に欠けやクラックが発生し、半導体チップの品質を低下させるという問題がある。
【０００３】
また、近時においては、ＩＣ、ＬＳＩ等の回路をより微細に形成するために、シリコンウエーハの如き半導体ウエーハ本体の表面に低誘電率絶縁体を積層せしめた形態の半導体ウエーハも実用に供されている。低誘電率絶縁体としては、ＳｉＯ２膜（誘電率ｋ＝約４．１）よりも誘電率が低い（例えばｋ＝２．５乃至３．６程度）材料、例えばＳｉＯＦ、ＢＳＧ（ＳｉＯＢ）、Ｈ含有ポリシロキサン（ＨＳＱ）等の無機物系の膜、ポリイミド系、パリレン系、ポリテトラフルオロエチレン系等のポリマー膜である有機物系の膜、おおびびメチル含有ポリシロキサン等のポーラスシリカ膜を挙げることができる。このような半導体ウエーハを上述した切削ブレードによって切削すると、低誘電率絶縁体が著しく脆いことに起因して、切削ブレードの破壊力によってストリートに隣接した領域においても表面層即ち低誘電率絶縁体層が半導体ウエーハ本体から剥離し、分割された半導体チップの品質を低下させるという問題がある。
【０００４】
一方、図９に示すように半導体ウエーハ１０のストリート１０１に沿ってレーザービームＬＢを照射して切断する加工方法も試みられている。このレーザービームを照射して切断する方法は、半導体ウエーハ１０のストリート１０１をレーザービームＬＢによって溶融して切断する形態であるので、低誘電率絶縁体層が半導体ウエーハ本体から剥離する問題というを解消することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
而して、半導体ウエーハ１０のストリート１０１に沿ってレーザービームＬＢを照射する方法は、図９の（ａ）に示すように半導体ウエーハ１０がレーザービームＬＢによって相当高温に加熱される。この熱影響範囲１０４は、図９の（ａ）に示すように半導体ウエーハ１０の表面側が広く裏面に向かって漸次減少する。このため、半導体ウエーハ１０の表面に形成された回路１０２が熱の影響で損傷するという問題がある。また、半導体ウエーハ１０のストリート１０１に沿ってレーザービームＬＢを照射する方法は、半導体ウエーハ１０のストリート１０１をレーザービームＬＢによって溶融して切断する形態であるため図９の（ｂ）に示すようにデブリ１０５が発生し、このデブリが回路１０２に接続されるボンディングパッド等に付着して半導体チップの品質を低下させるという新たな問題が生じる。
【０００６】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、半導体ウエーハの表面に形成されている回路を熱の影響で損傷することなく、また、ボンディングパッド等にデブリを付着されることなくストリート沿って分割することができるレーザービームを用いた半導体ウエーハの分割方法および分割装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、表面が格子状に配列されたストリートによって区画された複数の領域に回路が形成されている半導体ウエーハを該ストリートに沿って分割する半導体ウエーハの分割方法であって、
該半導体ウエーハの裏面から該ストリートを検出するストリート検出工程と、
該ストリート検出工程によって検出された該ストリートに沿って該半導体ウエーハの裏面からレーザービームを照射し、該ストリートに沿って切断する切断工程と、を含む、
ことを特徴とする半導体ウエーハの分割方法が提供される。
【０００８】
上記ストリート検出工程は、上記半導体ウエーハの裏面から赤外線を照射し、該赤外線によって作られた像に基づいて上記ストリートを検出する。
【０００９】
また、本発明によれば、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物の分割すべき領域を検出するアライメント手段と、該アライメント手段によって検出された分割すべき領域にレーザービームを照射するレーザービーム照射手段と、を具備する分割装置であって、
該アライメント手段は、該被加工物に赤外線を照射する赤外線照射手段と、該赤外線照射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と、該撮像素子からの出力信号に基づいて画像処理する制御手段、とを具備している、
ことを特徴とする分割装置が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された半導体ウエーハの分割方法および分割装置の好適実施形態を図示している添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【００１１】
図１には、本発明に従って構成された半導体ウエーハの分割装置の斜視図が示されている。図１に示された分割装置は、略直方体状の装置ハウジング１を具備している。この装置ハウジング１内には、図２に示す静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２に上記矢印Ｘで示す方向と直角な矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設されたレーザービームユニット支持機構４と、該レーザービームユニット支持機構４に矢印Ｚで示す方向に移動可能に配設されたレーザービームユニット５が配設されている。
【００１２】
上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上に矢印Ｘで示す方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上に矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設された第一の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持された支持テーブル３５と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６を具備している。このチャックテーブル３６は多孔性材料から形成された吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。また、チャックテーブル３６は、円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。
【００１３】
上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面に矢印Ｙで示す方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す方向に移動させるための第１の移動手段３７を具備している。第１の移動手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第一の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す方向に移動せしめられる。
【００１４】
上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、矢印Ｙで示す方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す方向に移動させるための第２の移動手段３８を具備している。第２の移動手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３８１と、該雄ネジロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３８１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３８２の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３８１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３８２によって雄ネジロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｘで示す方向に移動せしめられる。
【００１５】
上記レーザービームユニット支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面に矢印Ｚで示す方向に延びる一対の案内レール４２２ａ、４２２ａが平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザービームユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿って割り出し送り方向である矢印Ｙで示す方向に移動させるための第３の移動手段４３を具備している。第３の駆動手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ねじロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。
【００１６】
図示の実施形態のおけるレーザービームユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザビーム加工手段５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２２ａ、４２２ａに摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１ａ、５１ａが設けられており、この被案内溝５１ａ、５１ａを上記案内レール４２２ａ、４２２ａに嵌合することにより、矢印Ｚで示す方向に移動可能に支持される。図示の実施形態におけるレーザービームユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２２ａ、４２２ａに沿って矢印Ｚで示す方向に移動させるための第４の移動手段５３を具備している。第４の移動手段５３は、上記第１乃至第３の移動手段と同様に一対案内レール４３２ａ、４３２ａの間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびレーザビーム照射手段５２を案内レール４２２ａ、４２２ａに沿って矢印Ｚで示す方向に移動せしめる。
【００１７】
上記レーザビーム加工手段５２について、図２および図３を参照して説明する。
図示のレーザビーム加工手段５２は、上記ユニットホルダ５１に固定され実質上水平に延出する円筒形状のケーシング５２１を含んでいる。ケーシング５２１内には図３に示すようにレーザビーム発振手段５２２とレーザビーム変調手段５２３とが配設されている。レーザビーム発振手段５２２としてはＹＡＧレーザ発振器或いはＹＶＯ４レーザ発振器を用いることができるる。レーザビーム変調手段５２３は繰り返し周波数設定手段５２３ａ、レーザビームパルス幅設定手段５２３ｂ、およびレーザビーム波長設定手段５２３ｃを含んでいる。レーザビーム変調手段５２３を構成する繰り返し周波数設定手段５２３ａ、レーザビームパルス幅設定手段５２３ｂおよびレーザビーム波長設定手段５２３ｃは当業者には周知の形態のものでよく、それ故にこれらの構成についての詳細な説明は本明細書においては省略する。上記ケーシング５２１の先端には、それ自体は周知の形態でよいレーザビーム照射手段５２４が装着されている。
【００１８】
上記レーザビーム発振手段５２２が発振するレーザビームはレーザビーム変調手段５２３を介してレーザビーム照射手段５２４に到達する。レーザビーム変調手段２２３における繰り返し周波数設定手段５２３ａはレーザビームを所定繰り返し周波数のパルスレーザビームにし、レーザビームパルス幅設定手段５２３ｂはパルスレーザビームのパルス幅を所定幅に設定し、そしてレーザビーム波長設定手段５２３ｃはパルスレーザビームの波長を所定値に設定する。本発明者等の実験によれば、パルスレーザビームのパルス幅は１乃至５００ｐｓ（ピコ秒）、であることが望ましい。パスル幅が過大になると、レーザビームが照射される半導体ウエーハが相当高温に加熱されて溶融されてしまう傾向がある。繰り返し周波数は１乃至１００ＫＨｚ程度が望ましい。また、パルスレーザビームの波長は２００乃至６００ｎｍ程度が望ましい。
【００１９】
図１に戻って説明すると、図示の分割装置は、被加工物である半導体ウエーハ１０をストックするカセット１３を具備している。このカセット１３は、図示しない昇降手段によって上下に移動可能に配設されたカセットテーブル１３１上に載置される。半導体ウエーハ１０は、環状のフレーム１１に保護テープ１２によって装着されており、フレーム１１に装着された状態で上記カセット１３に収容される。なお、半導体ウエーハ１０は、図４に示すように表面即ちストリート１０１および回路１０２が形成されている面が保護テープ１２に貼着されている。また、図示の分割装置は、カセット１３に収納された半導体ウエーハ１０を被加工物載置領域１４に搬出するとともに加工終了後の半導体ウエーハ１０をカセット１３に搬入する被加工物搬出・搬入機構１５と、被加工物載置領域１４に搬出された半導体ウエーハ１０を上記チャックテーブル３６上に搬送する被加工物搬送機構１６と、チャックテーブル３６上で分割加工された半導体ウエーハ１０を洗浄する洗浄手段１７と、チャックテーブル３６上で分割加工された半導体ウエーハ１０を洗浄手段１７に搬送する洗浄搬送機構１８を具備している。更に、図示の分割装置は、チャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０に形成されたストリート等を撮像するための顕微鏡や撮像素子で構成されるアライメント手段６と、該アライメント手段６によって撮像された画像等を表示する表示手段１９を具備している。
【００２０】
次に、上記アライメント手段６について図５を参照して説明する。
図示のアライメント手段６は、照明装置６１と、顕微鏡６２と、赤外線撮像素子６３と、制御手段６６とから構成されている。照明装置６１は、ケース６１１と、該ケース６１内に配設されたハロゲンランプ等の発光体６１２と、該発光体６１２の下側に配設された熱線吸収フィルタ６１３と、該熱線吸収フィルタ６１３の下側に配設された赤外線透過の狭帯域フィルタ６１４とからなっている。このように構成された照明装置６１は、発光体６１２が調光器６１５を介して図示しない電源に接続され、赤外線透過の狭帯域フィルタ６１４を通して赤外線を照射するようになっている。
【００２１】
上記顕微鏡６２は、ケース６２１と、該ケース６２１の下端に装着された対物レンズ６２２とケース６２１内に配設されたハーフミラー６２３からなる光学系と、ハーフミラー６２３の上側に配設された赤外線透過の狭帯域フィルタ６２４を具備しており、ハーフミラー６２３と上記赤外線透過の狭帯域フィルタ６１４とがグラスファイバー６４によって接続されている。このように構成された顕微鏡６２に対して、赤外線撮像素子６３が光軸を一致させて取り付けられている。赤外線撮像素子６３は、上記赤外線透過の狭帯域フィルタ６２４を通して入光された赤外線に対応した電気信号を出力する。この赤外線撮像素子６３から出力された電気信号はケーブル６５を介してマイクロコンピュータからなる制御手段６６に送られ、該制御手段６６は、入力した電気信号に基づいて画像処理等の制御処理を実行し表示手段１９に表示する。
【００２２】
なお、上記赤外線透過の狭帯域フィルタ６１４と６２４は、いずれか一方を具備する構成にしてもよい。また、照明装置６１と顕微鏡６２のハーフミラー６２３とを接続するグラスファイバー６４は必ずしも必要ではなく、照明装置６１と顕微鏡６２のハーフミラー６２３に赤外線を直接入射させる構成にしてもよい。更に、照明装置６１を顕微鏡６２から独立させて、直接被加工物に照射する構成としてもよい。
【００２３】
図示の実施形態における分割装置は以上のように構成されており、以下その分割処理動作について主に説明する。
半導体ウエーハ１０は、上述したように環状のフレーム１１に装着された保護テープ１２に表面即ちストリート１０１および回路１０２が形成されている面が貼着されている（図４参照）。このように環状のフレーム１１に保護テープ１２を介して支持された半導体ウエーハ１０（以下、単に半導体ウエーハ１０という）は、裏面即ちストリート１０１および回路１０２が形成されていない面を上側にしてカセット１３の所定位置に収容されている。カセット１３の所定位置に収容された半導体ウエーハ１０は、図示しない昇降手段によってカセットテーブル１３１が上下動することにより搬出位置に位置付けられる。次に、被加工物搬出手段１５が進退作動して搬出位置に位置付けられた半導体ウエーハ１０を被加工物載置領域１４に搬出する。被加工物載置領域１４に搬出された半導体ウエーハ１０は、被加工物搬送手段１６の旋回動作によって上記チャックテーブル機構３を構成するチャックテーブル３６の吸着チャック３６１上に搬送され、該吸着チャック３６１に吸引保持される。このようにして半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３６は、第１の移動手段３７の作動により案内レール３１、３１に沿って移動せしめられ図６の（ａ）に示すようにアライメント手段６の直下に位置付けられる。
【００２４】
上述したようにチャックテーブル３６がアライメント手段６の直下に位置付けられると、アライメント手段６および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ１０に形成されているストリートと、ストリートに沿ってレーザービームを照射するレーザービームユニット５のレーザビーム照射手段５２との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理が実行され、レーザビーム照射位置のアライメントが遂行される。このアライメントの際には、照明装置６１から照射された赤外線が顕微鏡６２を介してチャックテーブル３６上に裏面を上側に保持されている半導体ウエーハ１０に照射される。ここで、半導体ウエーハ１０に照射される赤外線の波長について検討する。図７は、半導体ウエーハの材料として用いられるシリコン（Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、インジウム（ＩｎＰ）の結晶の光透過率を示すグラフであり、横軸が光の波長で縦軸が透過率を示している。図６から判るように、上述したいずれの材料も、波長が１〜１０μｍの赤外線領域で高い透過率である。従って、上記アライメント手段６を構成する照明装置６１の狭帯域フィルタ６１４および顕微鏡６２の狭帯域フィルタ６２４は、１〜１０μｍの赤外線のみを透過させる狭帯域フィルタであればよい。
【００２５】
上記のようにして半導体ウエーハ１０の裏面に照射された赤外線は、半導体ウエーハ１０の内部まで透過し、保護テープ１２に貼着された半導体ウエーハ１０の表面に形成されたＩＣ、ＬＳＩ等の回路面で反射する。この反射した赤外線によって作られた像を対物レンズ６２２とハーフミラー６２３からなる光学系で捕らえ、この光学系によって捕らえられた赤外線は撮像素子６３によって電気信号に変換されて制御手段６６に送られる。制御手段６６は、撮像素子６３からの信号に基づいてパターンマッチング等の画像処理を行い、表示手段１９に表示するとともに半導体ウエーハ１０に形成されているストリートを検出し（ストリート検出工程）、レーザービームを照射するレーザービームユニット５のレーザビーム照射手段５２４との位置合わせを行う。
【００２６】
以上のようにしてチャックテーブル３６上に裏面を上側に保持されている半導体ウエーハ１０に形成されているストリートを検出し、レーザビーム照射位置のアライメントが行われたならば、図６の（ｂ）に示すようにチャックテーブル３６をレーザービームユニット５のレーザビーム照射手段５２４が位置する切削領域に移動し、切削領域において半導体ウエーハ１０の裏面から上述のようにして検出されたストリートに沿ってレーザビーム照射手段５２４からレーザビームを照射し、ストリートに沿って切断する（切断工程）。
【００２７】
ここで、切断工程について説明する。
切断工程においては、レーザビーム照射手段５２４から半導体ウエーハ１０の所定のストリートの裏面に向けてパルスレーザビームを照射しながら、チャックテーブル３６、従ってこれに保持されている半導体ウエーハ１０を矢印Ｘで示す方向に所定の送り速度で移動せしめる。なお、シリコン（Ｓｉ）で形成された半導体ウエーハ１０の厚さが５０μｍ程度の場合の加工条件としては、波長が３５５ｎｍで繰り返し周波数が２０ＫＨｚ程度、出力３ＷのＹＡＧレーザーを用いて送り速度が１００ｍｍ／秒程度が望ましい。
【００２８】
図８の（ａ）には、半導体ウエーハ１０の裏面から上記のようにして検出されたストリート１０１にレーザビームを照射した場合の熱影響範囲１０４が示されている。この熱影響範囲１０４から判るように、回路１０２が形成されていない裏面側が熱影響の範囲が広く回路１０２が形成された表面に向かって漸次減少するため、半導体ウエーハ１０の表面に形成された回路１０２に熱が及ぼす影響が少なく、熱による回路１０２の損傷を防止できる。また、半導体ウエーハ１０にレーザビームＬＢを照射することにより、図８の（ｂ）に示すようにデブリ１０５が発生するが、このデブリ１０５は回路１０２が形成されていない裏面に付着するので、ボンディングパッド等に付着することがない。
【００２９】
上述したように所定のストリートに沿って切断工程を実行したら、チャックテーブル３６、従ってこれに保持されている半導体ウエーハ１０を矢印Ｙで示す方向にストリートの間隔だけ割り出し移動し（割り出し工程）、上記切断工程を遂行する。このようにして所定方向に延在する全てのストリートについて切断工程と割り出し工程を遂行したならば、チャックテーブル３６、従ってこれに保持されている半導体ウエーハ１０を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して垂直に延びる各ストリートに沿って上記切断工程と割り出し工程を実行することにより、半導体ウエーハ１０は個々の半導体チップに分割される。このようにして、半導体ウエーハ１０を個々の半導体チップに分割したら、半導体ウエーハ１０を保持しているチャックテーブル３６は、最初に半導体ウエーハ１０を吸引保持した位置に戻され、ここで半導体ウエーハ１０の吸引保持を解除する。次に、半導体ウエーハ１０は、洗浄搬送手段１８によって洗浄手段１７に搬送され、ここで洗浄される。このようにして洗浄された半導体ウエーハ１０は、被加工物搬送手段１６によって被加工物載置領域１４に搬出される。そして、半導体ウエーハ１０は、被加工物搬出手段１５によってカセット１３の所定位置に収納される。
【００３０】
なお、上述した図示の実施形態においては、切断工程を遂行する際に、チャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０を移動せしめているが、レーザビーム照射手段５２４を移動させてもよい。また図示の実施形態においては、チャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０を矢印Ｙ方向に割り出し移動する例を示したが、レーザビーム照射手段５２２を矢印Ｙ方向に割り出し移動する構成にすることもできる。しかしながら、レーザビーム照射手段５２４を移動せしめる場合には、振動等に起因して精度が劣化する虞があるので、レーザビーム照射手段５２４は静止せしめて、チャックテーブル３６、従ってこれに保持された半導体ウエーハ１０を適宜に移動せしめるのが好ましい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の半導体ウエーハの分割方法および分割装置によれば、半導体ウエーハの裏面からストリートを検出し、検出されたストリートに沿って半導体ウエーハの裏面からレーザービームを照射してストリートに沿って切断するようにしたので、半導体ウエーハの表面に形成された回路に熱が及ぼす影響が少なく、熱による回路の損傷を防止できる。半導体ウエーハにレーザビームを照射することによりデブリが発生するが、このデブリは回路が形成されていない裏面に付着するので、ボンディングパッド等に付着することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された分割装置の斜視図。
【図２】図１に示す分割装置の主要構成要素を示す斜面図。
【図３】図１に示す分割装置に装備されるレーザビーム加工手段の構成を簡略に示すブロック図。
【図４】図１に示す分割装置によって分割される半導体ウエーハをフレームに装着された保護テープに貼着した状態を示す断面図。
【図５】図１に示す分割装置に装備されるアライメント手段の構成図。
【図６】本発明による分割方法の説明図。
【図７】半導体ウエーハの材料の光透過率を示すグラフ。
【図８】本発明による分割方法による切断状態を示す説明図。
【図９】従来のレーザビーム切断による切断状態を示す説明図。
【符号の説明】
１：装置ハウジング
２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３１：案内レール
３２：第１の滑動ブロック
３３：第２の滑動ブロック
３６：チャックテーブル
３７：第１の移動手段
３８：第２の移動手段
４：レーザービームユニット支持機構
４１：案内レール
４２：可動支持基台
４３：第３の移動手段
５：レーザービームユニット
５１：ユニットホルダ
５２：レーザビーム加工手段
５２２：レーザビーム発振手段
５２３：レーザビーム変調手段
５２４：レーザビーム照射手段
５３：第４の移動手段
６：アライメント手段
６１：照明装置
６２：顕微鏡
６３：赤外線撮像素子
６１２：発光体
６１３：熱線吸収フィルタ
６１４：赤外線透過の狭帯域フィルタ
６２：顕微鏡
６２２：対物レンズ
６２３：ハーフミラー
６２４：赤外線透過の狭帯域フィルタ
６３：赤外線撮像素子
６６：制御手段
１０：半導体ウエーハ
１１：環状のフレーム
１２：保護テープ
１３：カセット
１５：被加工物搬出・搬入機構
１６：被加工物搬送機構
１７：洗浄手段
１８：洗浄搬送機構
１９：表示手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエーハを所定のストリート（切断ライン）に沿ってレーザービームを照射し個々の半導体チップに分割する半導体ウエーハの分割方法および分割装置に関する。
【０００２】
当業者には周知の如く、半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリート（切断ライン）によって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路を形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによって回路が形成された領域を分離して個々の半導体チップを製造している。半導体ウエーハのストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われている。この切削装置は、被加工物である半導体ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された半導体ウエーハを切削するための切断手段と、チャックテーブルと切断手段を相対的に移動せしめる移動手段とを具備している。切断手段は、高速回転せしめられる回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードを含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径３μｍ程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって基台に固定し厚さ１５μｍ程度に形成されている。このような切削ブレードによって例えば厚さが５０μｍ以下の半導体ウエーハを切削すると、切断された半導体チップの切断面に欠けやクラックが発生し、半導体チップの品質を低下させるという問題がある。
【０００３】
また、近時においては、ＩＣ、ＬＳＩ等の回路をより微細に形成するために、シリコンウエーハの如き半導体ウエーハ本体の表面に低誘電率絶縁体を積層せしめた形態の半導体ウエーハも実用に供されている。低誘電率絶縁体としては、ＳｉＯ２膜（誘電率ｋ＝約４．１）よりも誘電率が低い（例えばｋ＝２．５乃至３．６程度）材料、例えばＳｉＯＦ、ＢＳＧ（ＳｉＯＢ）、Ｈ含有ポリシロキサン（ＨＳＱ）等の無機物系の膜、ポリイミド系、パリレン系、ポリテトラフルオロエチレン系等のポリマー膜である有機物系の膜、おおびびメチル含有ポリシロキサン等のポーラスシリカ膜を挙げることができる。このような半導体ウエーハを上述した切削ブレードによって切削すると、低誘電率絶縁体が著しく脆いことに起因して、切削ブレードの破壊力によってストリートに隣接した領域においても表面層即ち低誘電率絶縁体層が半導体ウエーハ本体から剥離し、分割された半導体チップの品質を低下させるという問題がある。
【０００４】
一方、図９に示すように半導体ウエーハ１０のストリート１０１に沿ってレーザービームＬＢを照射して切断する加工方法も試みられている。このレーザービームを照射して切断する方法は、半導体ウエーハ１０のストリート１０１をレーザービームＬＢによって溶融して切断する形態であるので、低誘電率絶縁体層が半導体ウエーハ本体から剥離する問題というを解消することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
而して、半導体ウエーハ１０のストリート１０１に沿ってレーザービームＬＢを照射する方法は、図９の（ａ）に示すように半導体ウエーハ１０がレーザービームＬＢによって相当高温に加熱される。この熱影響範囲１０４は、図９の（ａ）に示すように半導体ウエーハ１０の表面側が広く裏面に向かって漸次減少する。このため、半導体ウエーハ１０の表面に形成された回路１０２が熱の影響で損傷するという問題がある。また、半導体ウエーハ１０のストリート１０１に沿ってレーザービームＬＢを照射する方法は、半導体ウエーハ１０のストリート１０１をレーザービームＬＢによって溶融して切断する形態であるため図９の（ｂ）に示すようにデブリ１０５が発生し、このデブリが回路１０２に接続されるボンディングパッド等に付着して半導体チップの品質を低下させるという新たな問題が生じる。
【０００６】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、半導体ウエーハの表面に形成されている回路を熱の影響で損傷することなく、また、ボンディングパッド等にデブリを付着されることなくストリート沿って分割することができるレーザービームを用いた半導体ウエーハの分割方法および分割装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、表面が格子状に配列されたストリートによって区画された複数の領域に回路が形成されている半導体ウエーハを該ストリートに沿って分割する半導体ウエーハの分割方法であって、
該半導体ウエーハの裏面から該ストリートを検出するストリート検出工程と、
該ストリート検出工程によって検出された該ストリートに沿って該半導体ウエーハの裏面からレーザービームを照射し、該ストリートに沿って切断する切断工程と、を含む、
ことを特徴とする半導体ウエーハの分割方法が提供される。
【０００８】
上記ストリート検出工程は、上記半導体ウエーハの裏面から赤外線を照射し、該赤外線によって作られた像に基づいて上記ストリートを検出する。
【０００９】
また、本発明によれば、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物の分割すべき領域を検出するアライメント手段と、該アライメント手段によって検出された分割すべき領域にレーザービームを照射するレーザービーム照射手段と、を具備する分割装置であって、
該アライメント手段は、該被加工物に赤外線を照射する赤外線照射手段と、該赤外線照射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と、該撮像素子からの出力信号に基づいて画像処理する制御手段、とを具備している、
ことを特徴とする分割装置が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された半導体ウエーハの分割方法および分割装置の好適実施形態を図示している添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【００１１】
図１には、本発明に従って構成された半導体ウエーハの分割装置の斜視図が示されている。図１に示された分割装置は、略直方体状の装置ハウジング１を具備している。この装置ハウジング１内には、図２に示す静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２に上記矢印Ｘで示す方向と直角な矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設されたレーザービームユニット支持機構４と、該レーザービームユニット支持機構４に矢印Ｚで示す方向に移動可能に配設されたレーザービームユニット５が配設されている。
【００１２】
上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上に矢印Ｘで示す方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上に矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設された第一の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持された支持テーブル３５と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６を具備している。このチャックテーブル３６は多孔性材料から形成された吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。また、チャックテーブル３６は、円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。
【００１３】
上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面に矢印Ｙで示す方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す方向に移動させるための第１の移動手段３７を具備している。第１の移動手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第一の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す方向に移動せしめられる。
【００１４】
上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、矢印Ｙで示す方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す方向に移動させるための第２の移動手段３８を具備している。第２の移動手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３８１と、該雄ネジロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３８１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３８２の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３８１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３８２によって雄ネジロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｘで示す方向に移動せしめられる。
【００１５】
上記レーザービームユニット支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面に矢印Ｚで示す方向に延びる一対の案内レール４２２ａ、４２２ａが平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザービームユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿って割り出し送り方向である矢印Ｙで示す方向に移動させるための第３の移動手段４３を具備している。第３の駆動手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ねじロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。
【００１６】
図示の実施形態のおけるレーザービームユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザビーム加工手段５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２２ａ、４２２ａに摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１ａ、５１ａが設けられており、この被案内溝５１ａ、５１ａを上記案内レール４２２ａ、４２２ａに嵌合することにより、矢印Ｚで示す方向に移動可能に支持される。図示の実施形態におけるレーザービームユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２２ａ、４２２ａに沿って矢印Ｚで示す方向に移動させるための第４の移動手段５３を具備している。第４の移動手段５３は、上記第１乃至第３の移動手段と同様に一対案内レール４３２ａ、４３２ａの間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびレーザビーム照射手段５２を案内レール４２２ａ、４２２ａに沿って矢印Ｚで示す方向に移動せしめる。
【００１７】
上記レーザビーム加工手段５２について、図２および図３を参照して説明する。
図示のレーザビーム加工手段５２は、上記ユニットホルダ５１に固定され実質上水平に延出する円筒形状のケーシング５２１を含んでいる。ケーシング５２１内には図３に示すようにレーザビーム発振手段５２２とレーザビーム変調手段５２３とが配設されている。レーザビーム発振手段５２２としてはＹＡＧレーザ発振器或いはＹＶＯ４レーザ発振器を用いることができるる。レーザビーム変調手段５２３は繰り返し周波数設定手段５２３ａ、レーザビームパルス幅設定手段５２３ｂ、およびレーザビーム波長設定手段５２３ｃを含んでいる。レーザビーム変調手段５２３を構成する繰り返し周波数設定手段５２３ａ、レーザビームパルス幅設定手段５２３ｂおよびレーザビーム波長設定手段５２３ｃは当業者には周知の形態のものでよく、それ故にこれらの構成についての詳細な説明は本明細書においては省略する。上記ケーシング５２１の先端には、それ自体は周知の形態でよいレーザビーム照射手段５２４が装着されている。
【００１８】
上記レーザビーム発振手段５２２が発振するレーザビームはレーザビーム変調手段５２３を介してレーザビーム照射手段５２４に到達する。レーザビーム変調手段２２３における繰り返し周波数設定手段５２３ａはレーザビームを所定繰り返し周波数のパルスレーザビームにし、レーザビームパルス幅設定手段５２３ｂはパルスレーザビームのパルス幅を所定幅に設定し、そしてレーザビーム波長設定手段５２３ｃはパルスレーザビームの波長を所定値に設定する。本発明者等の実験によれば、パルスレーザビームのパルス幅は１乃至５００ｐｓ（ピコ秒）、であることが望ましい。パスル幅が過大になると、レーザビームが照射される半導体ウエーハが相当高温に加熱されて溶融されてしまう傾向がある。繰り返し周波数は１乃至１００ＫＨｚ程度が望ましい。また、パルスレーザビームの波長は２００乃至６００ｎｍ程度が望ましい。
【００１９】
図１に戻って説明すると、図示の分割装置は、被加工物である半導体ウエーハ１０をストックするカセット１３を具備している。このカセット１３は、図示しない昇降手段によって上下に移動可能に配設されたカセットテーブル１３１上に載置される。半導体ウエーハ１０は、環状のフレーム１１に保護テープ１２によって装着されており、フレーム１１に装着された状態で上記カセット１３に収容される。なお、半導体ウエーハ１０は、図４に示すように表面即ちストリート１０１および回路１０２が形成されている面が保護テープ１２に貼着されている。また、図示の分割装置は、カセット１３に収納された半導体ウエーハ１０を被加工物載置領域１４に搬出するとともに加工終了後の半導体ウエーハ１０をカセット１３に搬入する被加工物搬出・搬入機構１５と、被加工物載置領域１４に搬出された半導体ウエーハ１０を上記チャックテーブル３６上に搬送する被加工物搬送機構１６と、チャックテーブル３６上で分割加工された半導体ウエーハ１０を洗浄する洗浄手段１７と、チャックテーブル３６上で分割加工された半導体ウエーハ１０を洗浄手段１７に搬送する洗浄搬送機構１８を具備している。更に、図示の分割装置は、チャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０に形成されたストリート等を撮像するための顕微鏡や撮像素子で構成されるアライメント手段６と、該アライメント手段６によって撮像された画像等を表示する表示手段１９を具備している。
【００２０】
次に、上記アライメント手段６について図５を参照して説明する。
図示のアライメント手段６は、照明装置６１と、顕微鏡６２と、赤外線撮像素子６３と、制御手段６６とから構成されている。照明装置６１は、ケース６１１と、該ケース６１内に配設されたハロゲンランプ等の発光体６１２と、該発光体６１２の下側に配設された熱線吸収フィルタ６１３と、該熱線吸収フィルタ６１３の下側に配設された赤外線透過の狭帯域フィルタ６１４とからなっている。このように構成された照明装置６１は、発光体６１２が調光器６１５を介して図示しない電源に接続され、赤外線透過の狭帯域フィルタ６１４を通して赤外線を照射するようになっている。
【００２１】
上記顕微鏡６２は、ケース６２１と、該ケース６２１の下端に装着された対物レンズ６２２とケース６２１内に配設されたハーフミラー６２３からなる光学系と、ハーフミラー６２３の上側に配設された赤外線透過の狭帯域フィルタ６２４を具備しており、ハーフミラー６２３と上記赤外線透過の狭帯域フィルタ６１４とがグラスファイバー６４によって接続されている。このように構成された顕微鏡６２に対して、赤外線撮像素子６３が光軸を一致させて取り付けられている。赤外線撮像素子６３は、上記赤外線透過の狭帯域フィルタ６２４を通して入光された赤外線に対応した電気信号を出力する。この赤外線撮像素子６３から出力された電気信号はケーブル６５を介してマイクロコンピュータからなる制御手段６６に送られ、該制御手段６６は、入力した電気信号に基づいて画像処理等の制御処理を実行し表示手段１９に表示する。
【００２２】
なお、上記赤外線透過の狭帯域フィルタ６１４と６２４は、いずれか一方を具備する構成にしてもよい。また、照明装置６１と顕微鏡６２のハーフミラー６２３とを接続するグラスファイバー６４は必ずしも必要ではなく、照明装置６１と顕微鏡６２のハーフミラー６２３に赤外線を直接入射させる構成にしてもよい。更に、照明装置６１を顕微鏡６２から独立させて、直接被加工物に照射する構成としてもよい。
【００２３】
図示の実施形態における分割装置は以上のように構成されており、以下その分割処理動作について主に説明する。
半導体ウエーハ１０は、上述したように環状のフレーム１１に装着された保護テープ１２に表面即ちストリート１０１および回路１０２が形成されている面が貼着されている（図４参照）。このように環状のフレーム１１に保護テープ１２を介して支持された半導体ウエーハ１０（以下、単に半導体ウエーハ１０という）は、裏面即ちストリート１０１および回路１０２が形成されていない面を上側にしてカセット１３の所定位置に収容されている。カセット１３の所定位置に収容された半導体ウエーハ１０は、図示しない昇降手段によってカセットテーブル１３１が上下動することにより搬出位置に位置付けられる。次に、被加工物搬出手段１５が進退作動して搬出位置に位置付けられた半導体ウエーハ１０を被加工物載置領域１４に搬出する。被加工物載置領域１４に搬出された半導体ウエーハ１０は、被加工物搬送手段１６の旋回動作によって上記チャックテーブル機構３を構成するチャックテーブル３６の吸着チャック３６１上に搬送され、該吸着チャック３６１に吸引保持される。このようにして半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３６は、第１の移動手段３７の作動により案内レール３１、３１に沿って移動せしめられ図６の（ａ）に示すようにアライメント手段６の直下に位置付けられる。
【００２４】
上述したようにチャックテーブル３６がアライメント手段６の直下に位置付けられると、アライメント手段６および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ１０に形成されているストリートと、ストリートに沿ってレーザービームを照射するレーザービームユニット５のレーザビーム照射手段５２との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理が実行され、レーザビーム照射位置のアライメントが遂行される。このアライメントの際には、照明装置６１から照射された赤外線が顕微鏡６２を介してチャックテーブル３６上に裏面を上側に保持されている半導体ウエーハ１０に照射される。ここで、半導体ウエーハ１０に照射される赤外線の波長について検討する。図７は、半導体ウエーハの材料として用いられるシリコン（Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、インジウム（ＩｎＰ）の結晶の光透過率を示すグラフであり、横軸が光の波長で縦軸が透過率を示している。図６から判るように、上述したいずれの材料も、波長が１〜１０μｍの赤外線領域で高い透過率である。従って、上記アライメント手段６を構成する照明装置６１の狭帯域フィルタ６１４および顕微鏡６２の狭帯域フィルタ６２４は、１〜１０μｍの赤外線のみを透過させる狭帯域フィルタであればよい。
【００２５】
上記のようにして半導体ウエーハ１０の裏面に照射された赤外線は、半導体ウエーハ１０の内部まで透過し、保護テープ１２に貼着された半導体ウエーハ１０の表面に形成されたＩＣ、ＬＳＩ等の回路面で反射する。この反射した赤外線によって作られた像を対物レンズ６２２とハーフミラー６２３からなる光学系で捕らえ、この光学系によって捕らえられた赤外線は撮像素子６３によって電気信号に変換されて制御手段６６に送られる。制御手段６６は、撮像素子６３からの信号に基づいてパターンマッチング等の画像処理を行い、表示手段１９に表示するとともに半導体ウエーハ１０に形成されているストリートを検出し（ストリート検出工程）、レーザービームを照射するレーザービームユニット５のレーザビーム照射手段５２４との位置合わせを行う。
【００２６】
以上のようにしてチャックテーブル３６上に裏面を上側に保持されている半導体ウエーハ１０に形成されているストリートを検出し、レーザビーム照射位置のアライメントが行われたならば、図６の（ｂ）に示すようにチャックテーブル３６をレーザービームユニット５のレーザビーム照射手段５２４が位置する切削領域に移動し、切削領域において半導体ウエーハ１０の裏面から上述のようにして検出されたストリートに沿ってレーザビーム照射手段５２４からレーザビームを照射し、ストリートに沿って切断する（切断工程）。
【００２７】
ここで、切断工程について説明する。
切断工程においては、レーザビーム照射手段５２４から半導体ウエーハ１０の所定のストリートの裏面に向けてパルスレーザビームを照射しながら、チャックテーブル３６、従ってこれに保持されている半導体ウエーハ１０を矢印Ｘで示す方向に所定の送り速度で移動せしめる。なお、シリコン（Ｓｉ）で形成された半導体ウエーハ１０の厚さが５０μｍ程度の場合の加工条件としては、波長が３５５ｎｍで繰り返し周波数が２０ＫＨｚ程度、出力３ＷのＹＡＧレーザーを用いて送り速度が１００ｍｍ／秒程度が望ましい。
【００２８】
図８の（ａ）には、半導体ウエーハ１０の裏面から上記のようにして検出されたストリート１０１にレーザビームを照射した場合の熱影響範囲１０４が示されている。この熱影響範囲１０４から判るように、回路１０２が形成されていない裏面側が熱影響の範囲が広く回路１０２が形成された表面に向かって漸次減少するため、半導体ウエーハ１０の表面に形成された回路１０２に熱が及ぼす影響が少なく、熱による回路１０２の損傷を防止できる。また、半導体ウエーハ１０にレーザビームＬＢを照射することにより、図８の（ｂ）に示すようにデブリ１０５が発生するが、このデブリ１０５は回路１０２が形成されていない裏面に付着するので、ボンディングパッド等に付着することがない。
【００２９】
上述したように所定のストリートに沿って切断工程を実行したら、チャックテーブル３６、従ってこれに保持されている半導体ウエーハ１０を矢印Ｙで示す方向にストリートの間隔だけ割り出し移動し（割り出し工程）、上記切断工程を遂行する。このようにして所定方向に延在する全てのストリートについて切断工程と割り出し工程を遂行したならば、チャックテーブル３６、従ってこれに保持されている半導体ウエーハ１０を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して垂直に延びる各ストリートに沿って上記切断工程と割り出し工程を実行することにより、半導体ウエーハ１０は個々の半導体チップに分割される。このようにして、半導体ウエーハ１０を個々の半導体チップに分割したら、半導体ウエーハ１０を保持しているチャックテーブル３６は、最初に半導体ウエーハ１０を吸引保持した位置に戻され、ここで半導体ウエーハ１０の吸引保持を解除する。次に、半導体ウエーハ１０は、洗浄搬送手段１８によって洗浄手段１７に搬送され、ここで洗浄される。このようにして洗浄された半導体ウエーハ１０は、被加工物搬送手段１６によって被加工物載置領域１４に搬出される。そして、半導体ウエーハ１０は、被加工物搬出手段１５によってカセット１３の所定位置に収納される。
【００３０】
なお、上述した図示の実施形態においては、切断工程を遂行する際に、チャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０を移動せしめているが、レーザビーム照射手段５２４を移動させてもよい。また図示の実施形態においては、チャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０を矢印Ｙ方向に割り出し移動する例を示したが、レーザビーム照射手段５２２を矢印Ｙ方向に割り出し移動する構成にすることもできる。しかしながら、レーザビーム照射手段５２４を移動せしめる場合には、振動等に起因して精度が劣化する虞があるので、レーザビーム照射手段５２４は静止せしめて、チャックテーブル３６、従ってこれに保持された半導体ウエーハ１０を適宜に移動せしめるのが好ましい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の半導体ウエーハの分割方法および分割装置によれば、半導体ウエーハの裏面からストリートを検出し、検出されたストリートに沿って半導体ウエーハの裏面からレーザービームを照射してストリートに沿って切断するようにしたので、半導体ウエーハの表面に形成された回路に熱が及ぼす影響が少なく、熱による回路の損傷を防止できる。半導体ウエーハにレーザビームを照射することによりデブリが発生するが、このデブリは回路が形成されていない裏面に付着するので、ボンディングパッド等に付着することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された分割装置の斜視図。
【図２】図１に示す分割装置の主要構成要素を示す斜面図。
【図３】図１に示す分割装置に装備されるレーザビーム加工手段の構成を簡略に示すブロック図。
【図４】図１に示す分割装置によって分割される半導体ウエーハをフレームに装着された保護テープに貼着した状態を示す断面図。
【図５】図１に示す分割装置に装備されるアライメント手段の構成図。
【図６】本発明による分割方法の説明図。
【図７】半導体ウエーハの材料の光透過率を示すグラフ。
【図８】本発明による分割方法による切断状態を示す説明図。
【図９】従来のレーザビーム切断による切断状態を示す説明図。
【符号の説明】
１：装置ハウジング
２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３１：案内レール
３２：第１の滑動ブロック
３３：第２の滑動ブロック
３６：チャックテーブル
３７：第１の移動手段
３８：第２の移動手段
４：レーザービームユニット支持機構
４１：案内レール
４２：可動支持基台
４３：第３の移動手段
５：レーザービームユニット
５１：ユニットホルダ
５２：レーザビーム加工手段
５２２：レーザビーム発振手段
５２３：レーザビーム変調手段
５２４：レーザビーム照射手段
５３：第４の移動手段
６：アライメント手段
６１：照明装置
６２：顕微鏡
６３：赤外線撮像素子
６１２：発光体
６１３：熱線吸収フィルタ
６１４：赤外線透過の狭帯域フィルタ
６２：顕微鏡
６２２：対物レンズ
６２３：ハーフミラー
６２４：赤外線透過の狭帯域フィルタ
６３：赤外線撮像素子
６６：制御手段
１０：半導体ウエーハ
１１：環状のフレーム
１２：保護テープ
１３：カセット
１５：被加工物搬出・搬入機構
１６：被加工物搬送機構
１７：洗浄手段
１８：洗浄搬送機構
１９：表示手段
Claims (3)
- 表面が格子状に配列されたストリートによって区画された複数の領域に回路が形成されている半導体ウエーハを該ストリートに沿って分割する半導体ウエーハの分割方法であって、
該半導体ウエーハの裏面から該ストリートを検出するストリート検出工程と、
該ストリート検出工程によって検出された該ストリートに沿って該半導体ウエーハの裏面からレーザービームを照射し、該ストリートに沿って切断する切断工程と、を含む、
ことを特徴とする半導体ウエーハの分割方法。 - 該ストリート検出工程は、該半導体ウエーハの裏面から赤外線を照射し、該赤外線によって作られた像に基づいて該ストリートを検出する、請求項１記載の半導体ウエーハの分割方法。
- 被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物の分割すべき領域を検出するアライメント手段と、該アライメント手段によって検出された分割すべき領域にレーザービームを照射するレーザービーム照射手段と、を具備する分割装置であって、
該アライメント手段は、該被加工物に赤外線を照射する赤外線照射手段と、該赤外線照射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と、該撮像素子からの出力信号に基づいて画像処理する制御手段、とを具備している、
ことを特徴とする分割装置。
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