JP2005123329A

JP2005123329A - 板状物の分割方法

Info

Publication number: JP2005123329A
Application number: JP2003355296A
Authority: JP
Inventors: Masashi Kobayashi; 賢史小林; Yusuke Nagai; 祐介永井
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2003-10-15
Filing date: 2003-10-15
Publication date: 2005-05-12

Abstract

【課題】板板状物の内部に集光点を合わせて板状物に対して透過性を有するレーザー光線を照射することにより板状物の内部に変質層を形成し、この変質層に沿って表面から裏面に垂直に割断面を形成することができる板状物の分割方法を提供する。
【解決手段】板状物を所定の分割予定ラインに沿って分割する板状物の分割方法であって、板状物に対して透過性を有するレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射し板状物におけるレーザー光線が照射される面と反対側の面に露出し内部に向けて分割予定ラインに沿って変質層を形成する変質層形成行程と、変質層が形成された分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射し、分割予定ラインに沿って熱応力を発生せしめることにより板状物を分割予定ラインに沿って分割する分割行程とを含む。
【選択図】図１０

Description

本発明は、板状の被加工物、特にサファイヤ基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体が積層された板状の被加工物を所定の分割予定ラインに沿って個々のチップに分割する板状物の分割方法に関する。

サファイヤ基板等の表面に格子状に形成された分割予定ライン（ストリート）によって複数の領域が区画され、この区画された領域に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスが形成されたウエーハは、分割予定ラインに沿って個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。このウエーハの分割は通常、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、ウエーハやウエーハ等の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を切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削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。切削手段は、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。

しかるに、サファイヤ基板、炭化珪素基板等はモース硬度が高いため、上記切削ブレードによる切断は必ずしも容易ではない。また、切削ブレードは２０μｍ程度の厚さを有するため、光デバイスを区画する分割予定ラインとしては幅が５０μｍ程度必要となる。このため、例えば大きさが３００μｍ×３００μｍ程度の光デバイスの場合には、分割予定ラインが占める面積比率が大きく、生産性が悪いという問題がある。

一方、近年ウエーハ等の板状物の分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射して分割する加工方法も試みられている。（例えば、特許文献１参照。）
特開平６−１２０３３４号公報

しかしながら、ウエーハ等の板状物の表面にレーザー光線を照射して加工を行うと、レーザー光線が照射された領域に熱エネルギーが集中してデブリが発生し、このデブリがウエーハ等の板状物の表面に固着して分割されたチップの品質を著しく低下させるという問題がある。

また、ウエーハ等の板状物を分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射して分割する加工方法として、板状物に対して透過性を有するレーザー光線を用い、分割すべき領域の内部に集光点を合わせて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、板状物の一方の面側から内部に集光点を合わせて板状物に対して透過性を有する例えば赤外光領域のレーザー光線を照射し、板状物の内部に分割予定ラインに沿って変質層を連続的に形成し、この変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、板状物を分割するものである。（例えば、特許文献２参照。）
特開平２００２−１９２３６７号公報

而して、上述した分割方法によると、板状物の内部に分割予定ラインに沿って変質層を形成することにより強度が低下せしめられた状態になっていても、分割予定ラインに沿って分割する際に機械的な外力が加えられるため、チップが破損したり、板状物の表面から裏面に割断面が垂直にならずチップに損傷を与えるという問題がある。

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、板状物に対して透過性を有するレーザー光線を照射することにより板状物の内部に変質層を形成し、この変質層に沿って表面から裏面に垂直に割断面を形成することができる板状物の分割方法を提供することである。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、板状物を所定の分割予定ラインに沿って分割する板状物の分割方法であって、
該板状物に対して透過性を有するレーザー光線を該分割予定ラインに沿って照射し、
該板状物におけるレーザー光線が照射される面と反対側の面に露出し内部に向けて該分割予定ラインに沿って変質層を形成する変質層形成行程と、
該変質層が形成された該分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射し、該分割予定ラインに沿って熱応力を発生せしめることにより該板状物を該分割予定ラインに沿って分割する分割行程と、を含む、
ことを特徴とする板状物の分割方法が提供される。

上記変質層形成行程において板状物の内部に形成される変質層は、板状物の厚さの１０〜７０％に形成されている。上記分割行程は変質層が露出された面側から分割予定ラインに沿って連続波レーザー光線を照射する。また、上記分割行程を実施する前に、板状物をダイシングテープに貼着するダイシングテープ装着工程を実施することが望ましい。

本発明においては、変質層形成行程において板状物の内部に変質層が形成された分割予定ラインに、分割行程においてレーザー光線を照射して熱応力を発生せしめることにより分割予定ラインに沿って割断部を形成して分割する。この割断部の割断面は板状物の表面から裏面に垂直に形成されるので、割断面が板状物の表面から裏面に垂直に形成されないことにより分割されたチップに損傷を与えることを防止することができる。

以下、本発明による板状物の分割方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１には、本発明による板状物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で示す加工送り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で示す割り出し送り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。

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。

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で示す加工送り方向に移動させるための加工送り手段３７を具備している。加工送り手段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で示す加工送り方向に移動せしめられる。

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で示す割り出し送り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で示す割り出し送り方向に移動させるための第１の割り出し送り手段３８を具備している。第１の割り出し送り手段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Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。

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で示す割り出し送り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第２の割り出し送り手段４３を具備している。第２の割り出し送り手段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。

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。

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に示すようにパルスレーザー光線発振手段５２２と伝送光学系５２３とが配設されている。パルスレーザー光線発振手段５２２は、ＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器５２２ａと、これに付設された繰り返し周波数設定手段５２２ｂとから構成されている。このパルスレーザー光線発振手段５２２は、本発明における変質層形成行程を実施する際に用いられる。伝送光学系５２３は、ビームスプリッタの如き適宜の光学要素を含んでいる。上記ケーシング５２１の先端部には、それ自体は周知の形態でよい組レンズから構成される集光レンズ（図示せず）を収容した集光器５２４が装着されている。上記パルスレーザー光線発振手段５２２から発振されたレーザー光線は、伝送光学系５２３を介して集光器５２４に至り、集光器５２４から上記チャックテーブル３６に保持される被加工物に所定の集光スポット径で照射される。

次に、本発明における分割行程を実施するレーザー光線照射手段について、図３を参照して説明する。なお、図３に示すレーザー光線照射手段５２０においては、上記図２のレーザー光線照射手段５２と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略する。図３に示すレーザー光線照射手段５２０は、ＣＯ_２レーザー光線発振器等からなる連続波レーザー光線発振手段５２５を備えている。この連続波レーザー光線発振手段５２５から発振されたレーザー光線は、伝送光学系５２３を介して集光器５２４に至り、集光器５２４から上記チャックテーブル３６に保持される被加工物に所定の集光スポット径で照射される。

ここで、上述したレーザー光線照射手段５２および５２０によって照射されるレーザー光線の集光スポット径Ｄについて、図４を参照して説明する。即ち、集光スポット径Ｄは、図４に示すようにガウス分布を示すレーザー光線が集光器５２４の対物レンズ５２４ａを通して照射される場合、Ｄ（μｍ）＝４×λ×ｆ／（π×Ｗ）、ここでλはレーザー光線の波長（μｍ）、Ｗは対物レンズ５２４ａに入射されるレーザー光線の直径（ｍｍ）、ｆは対物レンズ５２４ａの焦点距離（ｍｍ）、で規定される。

図１に戻って説明を続けると、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。

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集光点位置調整手段５３を具備している。集光点位置調整手段５３は、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。なお、図示の実施形態においてはパルスモータ５３２を正転駆動することによりレーザビーム照射手段５２を上方に移動し、パルスモータ５３２を逆転駆動することによりレーザビーム照射手段５２を下方に移動するようになっている。従って、集光点位置調整手段５３は、ケーシング５２１の先端に取り付けられた集光器５２４によって照射されるレーザー光線の集光点位置を調整することができる。

次に、上述したレーザー加工装置を用いて板状物を所定の分割予定ラインに沿って分割する方法について説明する。
図５には、本発明に従って分割される板状物としてのウエーハ１０の斜視図が示されている。図５に示すウエーハ１０は、表面２ａに複数の分割予定ライン１１が格子状に形成されているとともに該複数の分割予定ライン１１によって区画された複数の領域に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイス半導体チップ１２が形成されている。このウエーハ１０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、図６乃至図１０を参照して説明する。

第１の実施形態においては、先ず、上記ウエーハ１０に対して透過性を有するレーザー光線を分割予定ライン１１に沿って照射し、ウエーハ１０のレーザー光線が照射される側の面と反対側の面に露出するように内部に分割予定ライン１１に沿って溶融し再固化した変質層を形成する変質層形成行程を実施する。なお、サファイヤウエーハ、リチウムタンタレートウエーハ、石英ウエーハの内部に溶融再固化した変質層を形成するためには、レーザー光線を照射する側の面と反対側の面に最初に露出した変質層を形成する必要がある。即ち、原子の移動が規制された上述したウエーハにおいては、レーザー光線が照射される側の面と反対側の面に変質層を露出させないと内部にクラックが発生し、溶融再固化層を形成することができない。また、変質層形成行程は、レーザー光線照射手段として図２に示すパルスレーザー光線射手段５２を装備したレーザー加工装置によって実施される。この変質層形成行程は、先ず上述した図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル３６上にウエーハ１０を裏面１０ｂを上にして載置し、該チャックテーブル３６上にウエーハ１０を吸着保持する。ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３６は、加工送り手段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ウエーハ１０のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段６および図示しない制御手段は、ウエーハ１０の所定方向に形成されている分割予定ライン１１と、分割予定ライン１１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を実行し、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する。また、ウエーハ１０に形成されている上記所定方向に対して直角に延びる分割予定ライン１１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、ウエーハ１０の分割予定ライン１１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１０ｂから透かして分割予定ライン１１を撮像することができる。

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ウエーハ１０に形成されている分割予定ライン１１を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、図６の（ａ）で示すよう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手段５２の集光器５２４が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の分割予定ライン１１の一端（図６の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段５２の集光器５２４の直下に位置付ける。そして、集光器５２４から透過性を有するパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３６即ちウエーハ１０を図６の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、図６の（ｂ）で示すようにレーザー光線照射手段５２の集光器５２４の照射位置が分割予定ライン１１の他端（図６の（ｂ）において右端）の位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル３６即ちウエーハ１０の移動を停止する。この変質層形成工程においては、パルスレーザー光線の集光点Ｐをウエーハ１０の表面１０ａ（下面）付近に合わせることにより、表面１０ａ（下面）に露出するとともに内部に向けて変質層１１０が形成される。この変質層１１０は、溶融再固化層として形成される。

なお、上記変質層形成行程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
レーザー：波長１０６４ｎｍのパルスレーザー
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
パルス幅：２５ｎｓ
ピークパワー密度：３．２×１０^１０Ｗ／ｃｍ^２
集光スポット径：φ１μｍ
加工送り速度：１００ｍｍ／秒

なお、ウエーハ１０の厚さが厚い場合には、図７に示すように集光点Ｐを段階的に変えて上述した変質層形成工程を複数回実行することにより、複数の変質層１１０を形成する。この結果、ウエーハ１０の内部に形成される変質層１１０は、分割予定ライン１１に沿って表面１０ａからウエーハ１０の厚さに対して１０〜７０％の厚さに形成される。なお、上記変質層１１０の厚さが７０％を越えると、クラックが発生する率が高くなる。

上述したようにウエーハ１０に形成された所定方向の分割予定ライン１１に沿って変質層１１０を形成したならば、チャックテーブル３６またはレーザー光線照射手段５２を分割予定ライン１１の間隔だけ図１において矢印Ｙで示す方向に割り出し送りし、再度上記のようにパルスレーザー光線を照射しつつ加工送りを遂行する。そして、所定方向に形成された全ての分割予定ライン１１に沿って上記加工送りと割り出し送りを遂行したならば、チャックテーブル３６を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して直角に形成された分割予定ライン１１に沿って上記加工送りと割り出し送りを実行することにより、ウエーハ１０の内部に全ての分割予定ライン１１に沿って変質層１１０を形成することができる。

上述した変質層形成行程を実施したならば、分割予定ライン１１に沿って変質層１１０が形成されたウエーハ１０を、裏面１１ｂをダイシングテープに貼着するダイシングテープ装着工程を実施する。即ち、図８に示すようにウエーハ１０を環状の支持フレーム７の内側開口部を覆うように外周部が装着されたポリオリフィンシート等からなるダイシングテープ８の上面に裏面１０ｂ側を貼着する。従って、ウエーハ１０は表面１０ａを上側にしてダイシングテープ８に貼着される。

次に、上記のように内部に変質層１１０が形成され表面１０ａに変質層１１０が露出したウエーハ１０に分割予定ライン１１に沿ってレーザー光線を照射し、分割予定ライン１１に沿って熱応力を発生せしめることにとり、ウエーハ１０を分割予定ライン１１に沿って分割する分割行程を実施する。この分割行程は、レーザー光線照射手段として図３に示す連続波レーザー光線射手段５２０を装備したレーザー加工装置によって実施される。分割行程について図９を参照して説明する。上記ダイシングテープ装着工程によってダイシングテープ８の上面に裏面１０ｂ側が貼着されたウエーハ１０を、図９に示すように表面１０ａを上にして載置し、該チャックテーブル３６上にウエーハ１０を吸着保持する。ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３６は、図１に示す加工送り手段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。そして、上述したようにレーザー光線照射位置のアライメントを遂行する。

次に、図９で示すよう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手段５２の集光器５２４が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の分割予定ライン１１の一端（図９において左端）をレーザー光線照射手段５２の集光器５２４の直下に位置付ける。そして、集光器５２４から連続波レーザー光線を照射しつつチャックテーブル３６即ちウエーハ１０を図９において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめ、所定の分割予定ライン１１の他端（図９において右端）が集光器７２４の照射位置に達したら、レーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル３６即ちウエーハ１０の移動を停止する。この分割工程においては、連続波レーザー光線の集光点Ｐをウエーハ１０の表面１０ａ（上面）に合わせ、変質層１１０が形成された分割予定ライン１１を加熱することにより熱応力を発生せしめ、ヒートショックを与える。この結果、図１０に示すようにウエーハ１０は、変質層１１０が形成された分割予定ライン１１に沿って割断部１１１が形成され分割される。この割断部１１１の割断面は、ウエーハ１０の表面１０ａから裏面１０ｂに垂直に形成される。即ち、ウエーハ１０の分割予定ライン１１に沿って形成された変質層１１０は上述したように溶融再固化状態（単結晶でなない）で、分割予定ライン１１以外の方向に向いたクラックができにくい。そのため、分割予定ライン１１と異なる方向にクラックが発生して割れることがない。従って、割断部１１１によって回路１２が損傷されることはない。また、ウエーハ１０の分割予定ライン１１に沿って形成された変質層１１０は表面１０ａに露出して形成されているので、分割に必要な応力が著しく低減する。このため、上記分割工程において照射する連続波レーザー光線の出力を低減することができ、装置および電力のコストダウンを図ることができるとともに、ウエーハに与える熱の影響を低減することができる。

なお、上記分割工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
レーザー：波長１０．６μｍのＣＯ_２連続波レーザー
平均パワー：２０Ｗ
集光スポット径：略φ１ｍｍ
加工送り速度：１００ｍｍ／秒

上述したようにウエーハ１０の表面１０ａに露出するとともに内部に変質層１１０が形成された所定方向の分割予定ライン１１に分割行程を実施したならば、チャックテーブル３６またはレーザー光線照射手段５２０を分割予定ライン１１の間隔だけ図１において矢印Ｙで示す方向に割り出し送りし、再度上記のように連続波レーザー光線を照射しつつ加工送りを遂行する。そして、所定方向に形成された全ての分割予定ライン１１に沿って上記加工送りと割り出し送りを遂行したならば、チャックテーブル３６を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して直角に形成された分割予定ライン１１に沿って上記加工送りと割り出し送りを実行することにより、ウエーハ１０に形成された分割予定ライン１１に沿って割断部１１１が形成され分割される。なお、分割予定ライン１１に沿って割断部１１１が形成されることにより、ウエーハ１０は個々の半導体チップに分割されるが、ウエーハ１０の裏面１０ｂがダイシングテープ８に貼着されているので、バラバラにはならずウエーハの形態が維持されている。

次に、本発明による板状物の分割方法の第２の実施形態について、図１１乃至図１３を参照して説明する。
第２の実施形態における分割方法は、上述した変質層形成工程において図１１に示すようにレーザー加工装置のチャックテーブル３６上に、ウエーハ１０を表面１０ａを上にして保持し、分割予定ライン１１に沿って裏面１０ｂからウエーハ１０の厚さの１０〜７０％の範囲で変質層１１０を形成する。次に、ダイシングテープ装着工程においては、図１２に示すようにウエーハ１０をダイシングテープ８の上面に表面１０ａ側を貼着する。従って、ウエーハ１０は変質層１１０が露出せしめられた裏面１０ｂを上側にしてダイシングテープ８に貼着される。そして、分割行程においては、図１３に示すように分割予定ライン１１に沿って裏面１０ｂに露出して形成された変質層１１０に沿って連続波レーザー光線を照射することにより、変質層１１０に熱応力を発生せしめ、ヒートショックを与える。この結果、ウエーハ１０は、分割予定ライン１１に沿って形成された変質層１１０に沿って割断部１１１が形成されるとともに、変質層１１０が形成されていない表面１０ａ側にも割断部１１１が連続して形成され分割される。この割断部１１１の割断面は、上記第１の実施形態と同様にウエーハ１０の表面１０ａから裏面１０ｂに垂直に形成される。

本発明による板状物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１に示すレーザー加工装置に装備されるパルスレーザ光線照射手段の構成を簡略に示すブロック図。図１に示すレーザー加工装置に装備される連続波レーザ光線照射手段の構成を簡略に示すブロック図。レーザー光線の集光スポット径を説明するための簡略図。本発明による分割方法によって分割される板状物としてのウエーハの斜視図。本発明による板状物の分割方法の第１の実施形態における変質層形成行程を示す説明図。本発明による板状物の分割方法の第１の実施形態における変質層形成行程によって板状物に形成された変質層を示す説明図。本発明による板状物の分割方法の第１の実施形態におけるダイシングテープ装着工程を実施した板状物の斜視図。本発明による板状物の分割方法の第１の実施形態における分割行程を示す説明図。本発明による板状物の分割方法の第１の実施形態における分割行程を実施し板状物の分割予定ラインに沿って割断部が形成された状態を拡大して示す説明図。本発明による板状物の分割方法の第２の実施形態における変質層形成行程を示す説明図。本発明による板状物の分割方法の第２の実施形態におけるダイシングテープ装着工程を実施した板状物の斜視図。本発明による板状物の分割方法の第３の実施形態における分割行程を実施し板状物の分割予定ラインに沿って割断部が形成された状態を拡大して示す説明図。

符号の説明

２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３６：チャックテーブル
３７：加工送り手段
３８：第１の割り出し送り手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
５：レーザー線照射ユニット
５１：ユニットホルダ
５２：パルスレーザー線照射手段
５２０：連続波レーザー線照射手段
５２４：集器
６：撮像手段
７：フレーム
８：ダイシングテープ
１０：ウエーハ（板状物）

Claims

板状物を所定の分割予定ラインに沿って分割する板状物の分割方法であって、
該板状物に対して透過性を有するレーザー光線を該分割予定ラインに沿って照射し、
該板状物におけるレーザー光線が照射される面と反対側の面に露出し内部に向けて該分割予定ラインに沿って変質層を形成する変質層形成行程と、
該変質層が形成された該分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射し、該分割予定ラインに沿って熱応力を発生せしめることにより該板状物を該分割予定ラインに沿って分割する分割行程と、を含む、
ことを特徴とする板状物の分割方法。
該変質層形成行程において板状物の内部に形成される変質層は、板状物の厚さの１０〜７０％に形成されている、請求項１記載の板状物の分割方法。
該分割行程は変質層が露出された面側から分割予定ラインに沿って連続波レーザー光線を照射する、請求項１又は２記載の板状物の分割方法。
該分割行程を実施する前に、該板状物をダイシングテープに貼着するダイシングテープ装着工程を実施する、請求項１から３のいずれかに記載の板状物の分割方法。
該板状物は、サファイヤウエーハからなっている、請求項１から４のいずれかに記載の板状物の分割方法。