JP2004179302A - 半導体ウエーハの分割方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体ウエーハの内部に集光点を合わせて赤外光レーザー光線を照射することにより、所定の内部に確実に変質層を形成することができる半導体ウエーハの分割方法を提供する。
【解決手段】半導体ウエーハの分割方法は、半導体ウエーハの加工面を鏡面加工する鏡面加工工程と、該鏡面加工された加工面を通して内部に集光点を合わせてレーザー光線を照射して半導体ウエーハの内部に変質層を形成する変質層形成工程とを含む。
【選択図】 図５
【解決手段】半導体ウエーハの分割方法は、半導体ウエーハの加工面を鏡面加工する鏡面加工工程と、該鏡面加工された加工面を通して内部に集光点を合わせてレーザー光線を照射して半導体ウエーハの内部に変質層を形成する変質層形成工程とを含む。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加工物の所定の領域にレーザービームを照射して所定の加工を施すレーザー加工方法に関する。
【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割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と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２０μｍ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するため、この欠けやクラックの影響を見込んでストリートの幅は５０μｍ程度に形成されている。しかるに、半導体チップのサイズが小型化されると、半導体チップに占めるストリートの割合が大きくなり、生産性が低下する原因となる。また、切削ブレードによる切削においては、送り速度に限界があるとともに、切削屑の発生により半導体チップが汚染されるという問題がある。
【０００３】
一方、近年被加工物を分割する方法として、分割すべき領域の内部に集光点を合わせて赤外光領域（例えば、１０６４ｎｍ）のレーザー光線を照射するレーザー加工方法も試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、被加工物の内部に集光点を合わせて赤外光領域のレーザー光線を照射し、被加工物の内部にストリートに沿って変質層を連続的に形成することにより、被加工物を分割するものである。（例えば、特許文献１参照。）
【０００４】
【特許文献１】
特開平２００２−１９２３６７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
而して、シリコン等で形成された半導体ウエーハにおいては、本発明者の実験によると、内部に集光点を合わせて赤外光レーザー光線を照射した場合、赤外光レーザー光線を照射する面の表面粗さが粗いと表面で乱反射して所定の集光点にレーザー光線が達せず、内部に所定の変質層を形成することができないことが判った。
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（Ｌｏｗ−ｋ膜）を積層せしめた形態の半導体ウエーハや、テスト エレメント グループ（Ｔｅｇ）と称する金属パターンが施された半導体ウエーハが実用化されているが、これらの半導体ウエーハは内部に集光点を合わせてレーザー光線を照射しただけでは分割することができない。
【０００６】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、第１の技術的課題は、半導体ウエーハの内部に集光点を合わせて赤外光レーザー光線を照射することにより、所定の内部に確実に変質層を形成することができる半導体ウエーハの分割方法を提供することである。
また、第２の技術的課題は、表面に低誘電率絶縁体（Ｌｏｗ−ｋ膜）や金属パターンが施された半導体ウエーハであってもレーザー光線を照射することにより個々の半導体チップに分割することができる半導体ウエーハの分割方法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、半導体ウエーハを個々の半導体チップに分割する方法であって、
半導体ウエーハの加工面を鏡面加工する鏡面加工工程と、
該鏡面加工された加工面を通して内部に集光点を合わせてレーザー光線を照射して半導体ウエーハの内部に変質層を形成する変質層形成工程と、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】
また、本発明によれば、表面に複数のストリートが格子状に形成されているとともに該複数の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た半導体ウエーハを個々の半導体チップに分割する方法であって、
半導体ウエーハの裏面を鏡面加工する鏡面加工工程と、
該鏡面加工された半導体ウエーハの裏面を通して内部に集光点を合わせ該ストリートに沿ってレーザー光線を照射して半導体ウエーハの内部に変質層を形成する変質層形成工程と、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。
【０００９】
更に本発明においては、表面に複数のストリートが格子状に形成されているとともに該複数の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た半導体ウエーハを個々の半導体チップに分割する方法であって、
半導体ウエーハの裏面を鏡面加工する鏡面加工工程と、
該鏡面加工された半導体ウエーハの裏面を通して内部に集光点を合わせ該ストリートに沿ってレーザー光線を照射して半導体ウエーハの内部に変質層を形成する変質層形成工程と、
半導体ウエーハの表面に該ストリートに沿ってレーザー光線を照射してグルービングラインを形成するグルービングライン形成工程と、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。
【００１０】
上記鏡面加工工程において鏡面加工される面は、ＪＩＳ Ｂ０６０１ で規定する表面粗さ（Ｒａ）が０．０５μｍ以下、好ましくは０．０２μｍ以下に設定される。
上記変質層形成工程において照射するレーザー光線は赤外レーザー光線に設定されており、上記グルービングライン形成工程において照射するレーザー光線は紫外レーザー光線に設定されている。また、上記変質層形成工程は、複数回実施し半導体ウエーハの厚さ方向に複数の変質層を形成する。
本発明の他の特徴については、以下の説明により明らかにされる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による半導体ウエーハの分割方法について添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【００１２】
図１には、本発明による半導体ウエーハの分割方法において半導体ウエーハにレーザー光線を照射するレーザー加工装置の斜視図が示されている。図１に示されたレーザー加工装置は、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光線照射ユニット支持機構４と、該レーザー光線ユニット支持機構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光線照射ユニット５とを具備している。
【００１３】
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。
【００１４】
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移動手段３７を具備している。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。
【００１５】
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移動手段３８を具備している。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。
【００１６】
上記レーザー光線照射ユニット支持機構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４２３、４２３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光線照射ユニット支持機構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移動手段４３を具備している。移動手段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。
【００１７】
図示の実施形態のおけるレーザー光線照射ユニット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ー光線照射手段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４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３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。
【００１８】
図示のレーザー光線照射手段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２に示すようにレーザー光線発振手段５２２とレーザー光線変調手段５２３とが配設されている。レーザー光線発振手段５２２としてはＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器を用いることができる。レーザー光線変調手段５２３は繰り返し周波数設定手段５２３ａ、レーザー光線パルス幅設定手段５２３ｂ、およびレーザー光線波長設定手段５２３ｃを含んでいる。レーザー光線変調手段５２３を構成する繰り返し周波数設定手段５２３ａ、レーザー光線パルス幅設定手段５２３ｂおよびレーザー光線波長設定手段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集光器５２４が装着されている。
【００１９】
上記レーザー光線発振手段５２２が発振するレーザー光線はレーザー光線変調手段５２３を介して集光器５２４に到達する。レーザー光線変調手段５２３における繰り返し周波数設定手段５２３ａはレーザー光線を所定繰り返し周波数のパルスレーザー光線にし、レーザー光線パルス幅設定手段５２３ｂはパルスレーザー光線のパルス幅を所定幅に設定し、そしてレーザー光線波長設定手段５２３ｃはパルスレーザー光線の波長を所定値に設定する。
【００２０】
上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の前端部には、撮像手段６が配設されている。この撮像手段６は、図示の実施形態においては可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、被加工物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）等で構成されており、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。
【００２１】
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動させるための移動手段５３を具備している。移動手段５３は、上記各移動手段と同様に一対の案内レール４２３、４２３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４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動せしめる。
【００２２】
次に、半導体ウエーハを個々の半導体チップに分割する分割方法の第１の実施形態について説明する。
半導体ウエーハ１０は、図３に示すように表面１０ａに格子状に配列された複数のストリート（切断ライン）１０１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１０２が形成されている。このように構成された半導体ウエーハ１０には、その表面１０ａに保護テープ１１を貼着する。そして、図４に示すように保護テープ１１側を研削装置１２のチャックテーブル１２１上に保持し（従って、半導体ウエーハ１０は裏面１０ｂが上側となる）、研削砥石１２２（例えば、＃２０００のレジン砥石）を例えば６０００ｒｐｍで回転せしめて半導体ウエーハ１０は裏面１０ｂを鏡面加工する（鏡面加工工程）。この鏡面加工工程において、加工面である半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂは、ＪＩＳ Ｂ０６０１ で規定する表面粗さ（Ｒａ）を０．０５μｍ以下（Ｒａ≦０．０５μｍ）、好ましくは０．０２μｍ以下（Ｒａ≦０．０２μｍ）に鏡面加工される。
【００２３】
上述したように半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂが鏡面加工されたならば、半導体ウエーハ１０は図１に示すレーザー加工装置の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上に裏面１０ｂを上側にして搬送され、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、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レーザー光線照射ユニット５に配設された撮像手段６の直下に位置付けられる。
【００２４】
チャックテーブル３６が撮像手段６の直下に位置付けられると、撮像手段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に形成されている第１の方向のストリート１０１と、ストリート１０１に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射ユニット５の集光器５２４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、レーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。また、半導体ウエーハ１０に形成されている第２の方向のストリート１０１に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。このとき、半導体ウエーハ１０のストリート１０１が形成されている表面１０ａは下側に位置しているが、撮像手段６が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および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）等で構成された撮像手段を備えているので、裏面から透かしてストリート１０１を撮像することができる。
【００２５】
以上のようにしてチャックテーブル３６上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１０１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、チャックテーブル３６をレーザー光線を照射するレーザー光線照射ユニット５の集光器５２４が位置するレーザー光線照射領域に移動し、レーザー光線照射領域において半導体ウエーハ１０のストリート１０１に沿ってレーザー光線照射ユニット５の集光器５２４からレーザー光線を照射する。このとき、レーザー光線は鏡面加工された半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂを通して内部に集光点を合わせ照射し、半導体ウエーハ１０の内部にストリート１０１に沿って変質層を形成する（変質層形成工程）。
【００２６】
ここで、変質層形成工程について説明する。
変質層形成工程においては、レーザー光線を照射するレーザー光線照射ユニット５の集光器５２４から半導体ウエーハ１０の所定のストリート１０１に向けてパルスレーザー光線を照射しながら、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（例えば、１００ｍｍ／秒）で移動せしめる。なお、変質層形成工程においては、レーザー光線として例えば以下に示すレーザー光線が照射される。
光源 ；ＹＡＧレーザーまたはＹＶＯ４レーザー
波長 ；１０６４ｎｍ（赤外レーザー光線）
出力 ；２Ｗ
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
パルス幅 ；２０ｎｓ
集光スポット径；φ１μｍ
【００２７】
上述した変質層形成工程において照射されるレーザー光線としては波長が長い赤外レーザー光線が用いられ、図５に示すように半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂを通して内部に集光点を合わせて照射する。例えば、厚さが１００μｍ程度の半導体ウエーハ１０の場合、裏面１０ｂから２０μｍ程度内部に集光点Ｐを合わせて赤外レーザー光線を照射しつつ半導体ウエーハ１０を矢印Ｘで示す方向に移動せしめることによって、半導体ウエーハ１０の内部にストリートに沿って深さ５０μｍ程度の変質領域１０ｃが連続的に形成される。なお、半導体ウエーハ１０の内部に集光点Ｐを合わせて赤外レーザー光線を照射する場合には、半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂが鏡面加工されていることが重要である。半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂが鏡面加工されていないと、即ち赤外レーザー光線を照射する面の表面粗さが粗いと表面で乱反射して所定の集光点にレーザー光線が達せず、内部に所定の変質層を形成することができない。本発明者の実験によれば、半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂの表面粗さ（Ｒａ）が０．１μｍの場合には、所定の内部に所定深さの変質層を形成することができなかった。一方、半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂの表面粗さ（Ｒａ）を０．０５μｍに鏡面加工した場合には、所定の内部に略所定深さの変質層を形成することができた。特に、半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂの表面粗さ（Ｒａ）を０．０２μｍ以下に鏡面加工した場合には、所定の内部に５０μｍの変質層が形成された。また、上述した変質層形成工程において半導体ウエーハ１０の厚さが２００μｍ以上の場合には、図６に示すように集光点Ｐを変えて複数回赤外レーザー光線を照射することにより、複数の変質層１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ（図６に示す例においては３層）を形成することが望ましい。この変質層１０ｃ、１０ｄ、１０ｅの形成は、１０ｅ、１０ｄ、１０ｃの順番で行うことが好ましい。即ち、変質層１０ｃを最初に形成すると、変質層１０ｃが変質層１０ｄ、１０ｅの形成を妨げるからである。なお、この変質層形成工程で赤外レーザー光線が用いるのは、波長が短い紫外レーザー光線では表面で反射して半導体ウエーハ１０の内部に入らないからである。
【００２８】
上述した変質層形成工程において内部にストリートに沿って変質層が形成された半導体ウエーハ１０は、僅かな外力を加えることによってストリートに沿って個々の半導体チップに分割される。即ち、半導体ウエーハ１０の内部にはストリートに沿って変質層が形成されているので、外力を加えることによって変質層を起点として割れるため、僅かな外力で容易に分割することができる。
【００２９】
次に、本発明による半導体ウエーハの分割方法の第２実施形態について、説明する。
第２実施形態においても半導体ウエーハに対して、上記鏡面加工工程および変質層形成工程を上述したように実行する。
そして、上述した鏡面加工工程および変質層形成工程を実行することによって、半導体ウエーハ１０の内部にストリートに沿って変質層を形成したならば、図７に示すように半導体ウエーハ１０を反転して環状のフレーム１３に装着された保護テープ１４に半導体ウエーハ１０を表面１０ａを上側にして貼着し、半導体ウエーハ１０に貼着されている保護テープ１１を剥離する（なお、保護テープ１１が紫外線の照射によって粘着力が低下するＵＶテープである場合は、保護テープ１１に紫外線を照射して剥離する。）。そして、環状のフレーム１３に保護テープ１４を介して装着された半導体ウエーハ１０を図１に示すレーザー加工装置の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上に搬送し、該吸着チャック３６１に吸引保持する。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、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レーザー光線照射ユニット５に配設された撮像手段６の直下に位置付けられる。チャックテーブル３６が撮像手段６の直下に位置付けられると、撮像手段６および図示しない制御手段によって上述したように半導体ウエーハ１０に形成されている第１の方向のストリート１０１および第２のストリート１０１に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射ユニット５の集光器５２４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、レーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。なお、このアライメント時においては、第１の方向のストリート１０１および第２のストリート１０１を表面側から撮像するので、撮像手段６は可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）を用いて撮像する。
【００３０】
次に、チャックテーブル３６をレーザー光線を照射するレーザー光線照射ユニット５の集光器５２４が位置するレーザー光線照射領域に移動し、レーザー光線照射領域において半導体ウエーハ１０のストリート１０１に沿ってレーザー光線照射ユニット５の集光器５２４からレーザー光線を照射する。このとき、レーザー光線は半導体ウエーハ１０の表面に集光点を合わせ照射し、ストリート１０１に沿ってグルービングラインを形成する（グルービングライン形成工程）。
【００３１】
ここで、グルービングライン形成工程について説明する。
グルービングライン形成工程においては、レーザー光線を照射するレーザー光線照射ユニット５の集光器５２４から半導体ウエーハ１０の所定のストリート１０１に向けてパルスレーザー光線を照射しながら、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（例えば、１５０ｍｍ／秒）で移動せしめる。なお、グルービングライン形成工程においては、レーザー光線として例えば以下に示すレーザー光線が照射される。
光源 ；ＹＡＧレーザーまたはＹＶＯ４レーザー
波長 ；３５５ｎｍ（紫外レーザー光線）
出力 ；１Ｗ
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
パルス幅 ；０．１ｎｓ
集光スポット径；φ２０μｍ
なお、この実施形態におけるレーザー光線としては、波長が短い紫外レーザー光線を用いているが、赤外レーザー光線を用いてもよい。そして、図８に示すように半導体ウエーハ１０の表面１０ａに集光点Ｐを合わせて矢印Ｘで示す方向に移動せしめることにより、ストリートに沿って深さ１０μｍ程度のグルービングライン１０ｆを形成する。
【００３２】
上述したようにグルービングライン形成工程を実行し、上記変質層形成工程により内部に変質層１０ｃが形成された半導体ウエーハのストリートに沿ってグルービングライン１０ｆを形成することにより、変質層１０ｃとグルービングライン１０ｆとの相乗効果によって、半導体ウエーハはストリートに沿って分割される。
【００３３】
なお、分割すべき半導体ウエーハが表面に低誘電率絶縁体（Ｌｏｗ−ｋ膜）を積層せしめた形態の半導体ウエーハの場合には、上記グルービングライン形成工程において半導体ウエーハ１０の表面１０ａに集光点を合わせてレーザー光線を照射することにより、グルービングライン１０ｆが形成されるとともに、低誘電率絶縁体（Ｌｏｗ−ｋ膜）がストリートに沿って除去される。従って、第２の実施形態によれば表面に低誘電率絶縁体（Ｌｏｗ−ｋ膜）を積層せしめた形態の半導体ウエーハであっても確実に個々の半導体チップに分割することができる。
【００３４】
また、表面にテスト エレメント グループ（Ｔｅｇ）と称する金属パターンが施された半導体ウエーハの分割も、上記グルービングライン形成工程において半導体ウエーハ１０の表面１０ａに集光点を合わせてレーザー光線を照射することにより、グルービングライン１０ｆが形成されるとともに金属体が除去され、確実に個々の半導体チップに分割することができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明による半導体ウエーハの分割方法によれば、鏡面加工工程を実施して鏡面加工した半導体ウエーハの裏面から内部に集光点を合わせてレーザー光線を照射するので、半導体ウエーハの所定の内部に所定の変質層を確実に形成することができる。
また、本発明による半導体ウエーハの分割方法においては、半導体ウエーハの内部にストリートに沿って変質層が形成された半導体ウエーハの表面に集光点を合わせてレーザー光線を照射し、ストリートに沿ってグルービングラインを形成するので、変質層とグルービングラインとの相乗効果によって、半導体ウエーハをストリートに沿って確実に分割することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による半導体ウエーハの分割方法を実施するためのレーザー加工装置の斜視図。
【図２】図１に示すレーザー加工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３】本発明による分割方法によって分割加工される半導体ウエーハの斜視図。
【図４】本発明による分割方法における鏡面加工工程を示す説明図。
【図５】本発明による分割方法における変質層形成工程の一実施形態を示す説明図。
【図６】本発明による分割方法における変質層形成工程の他の実施形態を示す説明図。
【図７】本発明による分割方法におけるグルービングライン形成工程前の半導体ウエーハの状態を示す斜視図。
【図８】本発明による分割方法におけるグルービングライン形成工程を示す説明図。
【符号の説明】
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：移動手段
３８：移動手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４１：案内レール
４２：可動支持基台
４３：移動手段
５：レーザー光線照射ユニット
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：集光器
５３：移動手段
６：撮像手段
１０：半導体ウエーハ
１０１：ストリート
１０２：回路
１１：保護テープ
１２：研削装置
１３：環状のフレーム
１４：保護テープ
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加工物の所定の領域にレーザービームを照射して所定の加工を施すレーザー加工方法に関する。
【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割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と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２０μｍ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するため、この欠けやクラックの影響を見込んでストリートの幅は５０μｍ程度に形成されている。しかるに、半導体チップのサイズが小型化されると、半導体チップに占めるストリートの割合が大きくなり、生産性が低下する原因となる。また、切削ブレードによる切削においては、送り速度に限界があるとともに、切削屑の発生により半導体チップが汚染されるという問題がある。
【０００３】
一方、近年被加工物を分割する方法として、分割すべき領域の内部に集光点を合わせて赤外光領域（例えば、１０６４ｎｍ）のレーザー光線を照射するレーザー加工方法も試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、被加工物の内部に集光点を合わせて赤外光領域のレーザー光線を照射し、被加工物の内部にストリートに沿って変質層を連続的に形成することにより、被加工物を分割するものである。（例えば、特許文献１参照。）
【０００４】
【特許文献１】
特開平２００２−１９２３６７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
而して、シリコン等で形成された半導体ウエーハにおいては、本発明者の実験によると、内部に集光点を合わせて赤外光レーザー光線を照射した場合、赤外光レーザー光線を照射する面の表面粗さが粗いと表面で乱反射して所定の集光点にレーザー光線が達せず、内部に所定の変質層を形成することができないことが判った。
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（Ｌｏｗ−ｋ膜）を積層せしめた形態の半導体ウエーハや、テスト エレメント グループ（Ｔｅｇ）と称する金属パターンが施された半導体ウエーハが実用化されているが、これらの半導体ウエーハは内部に集光点を合わせてレーザー光線を照射しただけでは分割することができない。
【０００６】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、第１の技術的課題は、半導体ウエーハの内部に集光点を合わせて赤外光レーザー光線を照射することにより、所定の内部に確実に変質層を形成することができる半導体ウエーハの分割方法を提供することである。
また、第２の技術的課題は、表面に低誘電率絶縁体（Ｌｏｗ−ｋ膜）や金属パターンが施された半導体ウエーハであってもレーザー光線を照射することにより個々の半導体チップに分割することができる半導体ウエーハの分割方法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、半導体ウエーハを個々の半導体チップに分割する方法であって、
半導体ウエーハの加工面を鏡面加工する鏡面加工工程と、
該鏡面加工された加工面を通して内部に集光点を合わせてレーザー光線を照射して半導体ウエーハの内部に変質層を形成する変質層形成工程と、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】
また、本発明によれば、表面に複数のストリートが格子状に形成されているとともに該複数の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た半導体ウエーハを個々の半導体チップに分割する方法であって、
半導体ウエーハの裏面を鏡面加工する鏡面加工工程と、
該鏡面加工された半導体ウエーハの裏面を通して内部に集光点を合わせ該ストリートに沿ってレーザー光線を照射して半導体ウエーハの内部に変質層を形成する変質層形成工程と、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。
【０００９】
更に本発明においては、表面に複数のストリートが格子状に形成されているとともに該複数の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た半導体ウエーハを個々の半導体チップに分割する方法であって、
半導体ウエーハの裏面を鏡面加工する鏡面加工工程と、
該鏡面加工された半導体ウエーハの裏面を通して内部に集光点を合わせ該ストリートに沿ってレーザー光線を照射して半導体ウエーハの内部に変質層を形成する変質層形成工程と、
半導体ウエーハの表面に該ストリートに沿ってレーザー光線を照射してグルービングラインを形成するグルービングライン形成工程と、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。
【００１０】
上記鏡面加工工程において鏡面加工される面は、ＪＩＳ Ｂ０６０１ で規定する表面粗さ（Ｒａ）が０．０５μｍ以下、好ましくは０．０２μｍ以下に設定される。
上記変質層形成工程において照射するレーザー光線は赤外レーザー光線に設定されており、上記グルービングライン形成工程において照射するレーザー光線は紫外レーザー光線に設定されている。また、上記変質層形成工程は、複数回実施し半導体ウエーハの厚さ方向に複数の変質層を形成する。
本発明の他の特徴については、以下の説明により明らかにされる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による半導体ウエーハの分割方法について添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【００１２】
図１には、本発明による半導体ウエーハの分割方法において半導体ウエーハにレーザー光線を照射するレーザー加工装置の斜視図が示されている。図１に示されたレーザー加工装置は、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光線照射ユニット支持機構４と、該レーザー光線ユニット支持機構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光線照射ユニット５とを具備している。
【００１３】
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。
【００１４】
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移動手段３７を具備している。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。
【００１５】
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移動手段３８を具備している。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。
【００１６】
上記レーザー光線照射ユニット支持機構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４２３、４２３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光線照射ユニット支持機構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移動手段４３を具備している。移動手段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。
【００１７】
図示の実施形態のおけるレーザー光線照射ユニット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ー光線照射手段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４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３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。
【００１８】
図示のレーザー光線照射手段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２に示すようにレーザー光線発振手段５２２とレーザー光線変調手段５２３とが配設されている。レーザー光線発振手段５２２としてはＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器を用いることができる。レーザー光線変調手段５２３は繰り返し周波数設定手段５２３ａ、レーザー光線パルス幅設定手段５２３ｂ、およびレーザー光線波長設定手段５２３ｃを含んでいる。レーザー光線変調手段５２３を構成する繰り返し周波数設定手段５２３ａ、レーザー光線パルス幅設定手段５２３ｂおよびレーザー光線波長設定手段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集光器５２４が装着されている。
【００１９】
上記レーザー光線発振手段５２２が発振するレーザー光線はレーザー光線変調手段５２３を介して集光器５２４に到達する。レーザー光線変調手段５２３における繰り返し周波数設定手段５２３ａはレーザー光線を所定繰り返し周波数のパルスレーザー光線にし、レーザー光線パルス幅設定手段５２３ｂはパルスレーザー光線のパルス幅を所定幅に設定し、そしてレーザー光線波長設定手段５２３ｃはパルスレーザー光線の波長を所定値に設定する。
【００２０】
上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の前端部には、撮像手段６が配設されている。この撮像手段６は、図示の実施形態においては可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、被加工物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）等で構成されており、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。
【００２１】
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動させるための移動手段５３を具備している。移動手段５３は、上記各移動手段と同様に一対の案内レール４２３、４２３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４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動せしめる。
【００２２】
次に、半導体ウエーハを個々の半導体チップに分割する分割方法の第１の実施形態について説明する。
半導体ウエーハ１０は、図３に示すように表面１０ａに格子状に配列された複数のストリート（切断ライン）１０１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１０２が形成されている。このように構成された半導体ウエーハ１０には、その表面１０ａに保護テープ１１を貼着する。そして、図４に示すように保護テープ１１側を研削装置１２のチャックテーブル１２１上に保持し（従って、半導体ウエーハ１０は裏面１０ｂが上側となる）、研削砥石１２２（例えば、＃２０００のレジン砥石）を例えば６０００ｒｐｍで回転せしめて半導体ウエーハ１０は裏面１０ｂを鏡面加工する（鏡面加工工程）。この鏡面加工工程において、加工面である半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂは、ＪＩＳ Ｂ０６０１ で規定する表面粗さ（Ｒａ）を０．０５μｍ以下（Ｒａ≦０．０５μｍ）、好ましくは０．０２μｍ以下（Ｒａ≦０．０２μｍ）に鏡面加工される。
【００２３】
上述したように半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂが鏡面加工されたならば、半導体ウエーハ１０は図１に示すレーザー加工装置の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上に裏面１０ｂを上側にして搬送され、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、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レーザー光線照射ユニット５に配設された撮像手段６の直下に位置付けられる。
【００２４】
チャックテーブル３６が撮像手段６の直下に位置付けられると、撮像手段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に形成されている第１の方向のストリート１０１と、ストリート１０１に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射ユニット５の集光器５２４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、レーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。また、半導体ウエーハ１０に形成されている第２の方向のストリート１０１に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。このとき、半導体ウエーハ１０のストリート１０１が形成されている表面１０ａは下側に位置しているが、撮像手段６が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および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）等で構成された撮像手段を備えているので、裏面から透かしてストリート１０１を撮像することができる。
【００２５】
以上のようにしてチャックテーブル３６上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１０１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、チャックテーブル３６をレーザー光線を照射するレーザー光線照射ユニット５の集光器５２４が位置するレーザー光線照射領域に移動し、レーザー光線照射領域において半導体ウエーハ１０のストリート１０１に沿ってレーザー光線照射ユニット５の集光器５２４からレーザー光線を照射する。このとき、レーザー光線は鏡面加工された半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂを通して内部に集光点を合わせ照射し、半導体ウエーハ１０の内部にストリート１０１に沿って変質層を形成する（変質層形成工程）。
【００２６】
ここで、変質層形成工程について説明する。
変質層形成工程においては、レーザー光線を照射するレーザー光線照射ユニット５の集光器５２４から半導体ウエーハ１０の所定のストリート１０１に向けてパルスレーザー光線を照射しながら、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（例えば、１００ｍｍ／秒）で移動せしめる。なお、変質層形成工程においては、レーザー光線として例えば以下に示すレーザー光線が照射される。
光源 ；ＹＡＧレーザーまたはＹＶＯ４レーザー
波長 ；１０６４ｎｍ（赤外レーザー光線）
出力 ；２Ｗ
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
パルス幅 ；２０ｎｓ
集光スポット径；φ１μｍ
【００２７】
上述した変質層形成工程において照射されるレーザー光線としては波長が長い赤外レーザー光線が用いられ、図５に示すように半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂを通して内部に集光点を合わせて照射する。例えば、厚さが１００μｍ程度の半導体ウエーハ１０の場合、裏面１０ｂから２０μｍ程度内部に集光点Ｐを合わせて赤外レーザー光線を照射しつつ半導体ウエーハ１０を矢印Ｘで示す方向に移動せしめることによって、半導体ウエーハ１０の内部にストリートに沿って深さ５０μｍ程度の変質領域１０ｃが連続的に形成される。なお、半導体ウエーハ１０の内部に集光点Ｐを合わせて赤外レーザー光線を照射する場合には、半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂが鏡面加工されていることが重要である。半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂが鏡面加工されていないと、即ち赤外レーザー光線を照射する面の表面粗さが粗いと表面で乱反射して所定の集光点にレーザー光線が達せず、内部に所定の変質層を形成することができない。本発明者の実験によれば、半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂの表面粗さ（Ｒａ）が０．１μｍの場合には、所定の内部に所定深さの変質層を形成することができなかった。一方、半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂの表面粗さ（Ｒａ）を０．０５μｍに鏡面加工した場合には、所定の内部に略所定深さの変質層を形成することができた。特に、半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂの表面粗さ（Ｒａ）を０．０２μｍ以下に鏡面加工した場合には、所定の内部に５０μｍの変質層が形成された。また、上述した変質層形成工程において半導体ウエーハ１０の厚さが２００μｍ以上の場合には、図６に示すように集光点Ｐを変えて複数回赤外レーザー光線を照射することにより、複数の変質層１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ（図６に示す例においては３層）を形成することが望ましい。この変質層１０ｃ、１０ｄ、１０ｅの形成は、１０ｅ、１０ｄ、１０ｃの順番で行うことが好ましい。即ち、変質層１０ｃを最初に形成すると、変質層１０ｃが変質層１０ｄ、１０ｅの形成を妨げるからである。なお、この変質層形成工程で赤外レーザー光線が用いるのは、波長が短い紫外レーザー光線では表面で反射して半導体ウエーハ１０の内部に入らないからである。
【００２８】
上述した変質層形成工程において内部にストリートに沿って変質層が形成された半導体ウエーハ１０は、僅かな外力を加えることによってストリートに沿って個々の半導体チップに分割される。即ち、半導体ウエーハ１０の内部にはストリートに沿って変質層が形成されているので、外力を加えることによって変質層を起点として割れるため、僅かな外力で容易に分割することができる。
【００２９】
次に、本発明による半導体ウエーハの分割方法の第２実施形態について、説明する。
第２実施形態においても半導体ウエーハに対して、上記鏡面加工工程および変質層形成工程を上述したように実行する。
そして、上述した鏡面加工工程および変質層形成工程を実行することによって、半導体ウエーハ１０の内部にストリートに沿って変質層を形成したならば、図７に示すように半導体ウエーハ１０を反転して環状のフレーム１３に装着された保護テープ１４に半導体ウエーハ１０を表面１０ａを上側にして貼着し、半導体ウエーハ１０に貼着されている保護テープ１１を剥離する（なお、保護テープ１１が紫外線の照射によって粘着力が低下するＵＶテープである場合は、保護テープ１１に紫外線を照射して剥離する。）。そして、環状のフレーム１３に保護テープ１４を介して装着された半導体ウエーハ１０を図１に示すレーザー加工装置の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上に搬送し、該吸着チャック３６１に吸引保持する。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、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レーザー光線照射ユニット５に配設された撮像手段６の直下に位置付けられる。チャックテーブル３６が撮像手段６の直下に位置付けられると、撮像手段６および図示しない制御手段によって上述したように半導体ウエーハ１０に形成されている第１の方向のストリート１０１および第２のストリート１０１に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射ユニット５の集光器５２４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、レーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。なお、このアライメント時においては、第１の方向のストリート１０１および第２のストリート１０１を表面側から撮像するので、撮像手段６は可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）を用いて撮像する。
【００３０】
次に、チャックテーブル３６をレーザー光線を照射するレーザー光線照射ユニット５の集光器５２４が位置するレーザー光線照射領域に移動し、レーザー光線照射領域において半導体ウエーハ１０のストリート１０１に沿ってレーザー光線照射ユニット５の集光器５２４からレーザー光線を照射する。このとき、レーザー光線は半導体ウエーハ１０の表面に集光点を合わせ照射し、ストリート１０１に沿ってグルービングラインを形成する（グルービングライン形成工程）。
【００３１】
ここで、グルービングライン形成工程について説明する。
グルービングライン形成工程においては、レーザー光線を照射するレーザー光線照射ユニット５の集光器５２４から半導体ウエーハ１０の所定のストリート１０１に向けてパルスレーザー光線を照射しながら、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（例えば、１５０ｍｍ／秒）で移動せしめる。なお、グルービングライン形成工程においては、レーザー光線として例えば以下に示すレーザー光線が照射される。
光源 ；ＹＡＧレーザーまたはＹＶＯ４レーザー
波長 ；３５５ｎｍ（紫外レーザー光線）
出力 ；１Ｗ
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
パルス幅 ；０．１ｎｓ
集光スポット径；φ２０μｍ
なお、この実施形態におけるレーザー光線としては、波長が短い紫外レーザー光線を用いているが、赤外レーザー光線を用いてもよい。そして、図８に示すように半導体ウエーハ１０の表面１０ａに集光点Ｐを合わせて矢印Ｘで示す方向に移動せしめることにより、ストリートに沿って深さ１０μｍ程度のグルービングライン１０ｆを形成する。
【００３２】
上述したようにグルービングライン形成工程を実行し、上記変質層形成工程により内部に変質層１０ｃが形成された半導体ウエーハのストリートに沿ってグルービングライン１０ｆを形成することにより、変質層１０ｃとグルービングライン１０ｆとの相乗効果によって、半導体ウエーハはストリートに沿って分割される。
【００３３】
なお、分割すべき半導体ウエーハが表面に低誘電率絶縁体（Ｌｏｗ−ｋ膜）を積層せしめた形態の半導体ウエーハの場合には、上記グルービングライン形成工程において半導体ウエーハ１０の表面１０ａに集光点を合わせてレーザー光線を照射することにより、グルービングライン１０ｆが形成されるとともに、低誘電率絶縁体（Ｌｏｗ−ｋ膜）がストリートに沿って除去される。従って、第２の実施形態によれば表面に低誘電率絶縁体（Ｌｏｗ−ｋ膜）を積層せしめた形態の半導体ウエーハであっても確実に個々の半導体チップに分割することができる。
【００３４】
また、表面にテスト エレメント グループ（Ｔｅｇ）と称する金属パターンが施された半導体ウエーハの分割も、上記グルービングライン形成工程において半導体ウエーハ１０の表面１０ａに集光点を合わせてレーザー光線を照射することにより、グルービングライン１０ｆが形成されるとともに金属体が除去され、確実に個々の半導体チップに分割することができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明による半導体ウエーハの分割方法によれば、鏡面加工工程を実施して鏡面加工した半導体ウエーハの裏面から内部に集光点を合わせてレーザー光線を照射するので、半導体ウエーハの所定の内部に所定の変質層を確実に形成することができる。
また、本発明による半導体ウエーハの分割方法においては、半導体ウエーハの内部にストリートに沿って変質層が形成された半導体ウエーハの表面に集光点を合わせてレーザー光線を照射し、ストリートに沿ってグルービングラインを形成するので、変質層とグルービングラインとの相乗効果によって、半導体ウエーハをストリートに沿って確実に分割することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による半導体ウエーハの分割方法を実施するためのレーザー加工装置の斜視図。
【図２】図１に示すレーザー加工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３】本発明による分割方法によって分割加工される半導体ウエーハの斜視図。
【図４】本発明による分割方法における鏡面加工工程を示す説明図。
【図５】本発明による分割方法における変質層形成工程の一実施形態を示す説明図。
【図６】本発明による分割方法における変質層形成工程の他の実施形態を示す説明図。
【図７】本発明による分割方法におけるグルービングライン形成工程前の半導体ウエーハの状態を示す斜視図。
【図８】本発明による分割方法におけるグルービングライン形成工程を示す説明図。
【符号の説明】
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：移動手段
３８：移動手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４１：案内レール
４２：可動支持基台
４３：移動手段
５：レーザー光線照射ユニット
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：集光器
５３：移動手段
６：撮像手段
１０：半導体ウエーハ
１０１：ストリート
１０２：回路
１１：保護テープ
１２：研削装置
１３：環状のフレーム
１４：保護テープ
Claims (9)
- 半導体ウエーハを個々の半導体チップに分割する方法であって、
半導体ウエーハの加工面を鏡面加工する鏡面加工工程と、
該鏡面加工された加工面を通して内部に集光点を合わせてレーザー光線を照射して半導体ウエーハの内部に変質層を形成する変質層形成工程と、を含む、
ことを特徴とする半導体ウエーハの分割方法。 - 表面に複数のストリートが格子状に形成されているとともに該複数の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た半導体ウエーハを個々の半導体チップに分割する方法であって、
半導体ウエーハの裏面を鏡面加工する鏡面加工工程と、
該鏡面加工された半導体ウエーハの裏面を通して内部に集光点を合わせ該ストリートに沿ってレーザー光線を照射して半導体ウエーハの内部に変質層を形成する変質層形成工程と、を含む、
ことを特徴とする半導体ウエーハの分割方法。 - 表面に複数のストリートが格子状に形成されているとともに該複数の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た半導体ウエーハを個々の半導体チップに分割する方法であって、
半導体ウエーハの裏面を鏡面加工する鏡面加工工程と、
該鏡面加工された半導体ウエーハの裏面を通して内部に集光点を合わせ該ストリートに沿ってレーザー光線を照射して半導体ウエーハの内部に変質層を形成する変質層形成工程と、
半導体ウエーハの表面に該ストリートに沿ってレーザー光線を照射してグルービングラインを形成するグルービングライン形成工程と、を含む、
ことを特徴とする半導体ウエーハの分割方法。 - 該鏡面加工工程において鏡面加工される面は、ＪＩＳ Ｂ０６０１ で規定する表面粗さ（Ｒａ）が０．０５μｍ以下に設定されている、請求項１から３のいずれかに記載の半導体ウエーハの分割方法。
- 該鏡面加工工程において鏡面加工される面は、ＪＩＳ Ｂ０６０１ で規定する表面粗さ（Ｒａ）が０．０２μｍ以下に設定されている、請求項４記載の半導体ウエーハの分割方法。
- 該変質層形成工程において照射するレーザー光線は赤外レーザー光線に設定されており、該グルービングライン形成工程において照射するレーザー光線は紫外レーザー光線に設定されている、請求項１から５のいずれかに記載の半導体ウエーハの分割方法。
- 該変質層形成工程は、複数回実施し半導体ウエーハの厚さ方向に複数の変質層を形成する、請求項１から６のいずれかに記載の半導体ウエーハの分割方法。
- 該半導体ウエーハは、表面に低誘電率絶縁体が積層されて形成されている、、請求項３から７のいずれかに記載の半導体ウエーハの分割方法。
- 該半導体ウエーハは、表面に金属パターンが施されている、請求項３から７のいずれかに記載の半導体ウエーハの分割方法。
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