JP2005223285A

JP2005223285A - ウエーハの分割方法

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Publication number: JP2005223285A
Application number: JP2004032571A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Nagai; 祐介永井; Masaru Nakamura; 勝中村; Masashi Kobayashi; 賢史小林
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2005-08-18
Anticipated expiration: 2024-02-09
Also published as: JP4402974B2

Abstract

【課題】パルスレーザー光線を用いて個々のチップに分割するとともに、個々のチップの裏面にダイボンディング用の接着フィルムを装着し、この分割された個々のチップをピックアップするプロセスを提供する。
【解決手段】ウエーハの分割方法であって、ウエーハの表面をダイシングテープに貼着する工程と、ウエーハの裏面を研磨する工程と、ウエーハの裏面側からウエーハに対して透過性を有するパルスレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射しウエーハの内部に変質層を形成する工程と、ウエーハの変質層に沿って外力を付与し個々のチップに分割する工程と、個々のチップに分割されたウエーハの裏面に接着フィルムを貼着する工程と、ウエーハが貼着されたダイシングテープを拡張して接着フィルムを破断する工程と、拡張されたダイシングテープから裏面に接着フィルムが貼着された各チップをピックアップする工程とを含む。
【選択図】図１４

Description

本発明は、表面に格子状に形成された分割予定ラインによって区画された領域に機能素子が配設されたウエーハを、分割予定ラインに沿って分割するとともに、個々のチップの裏面にダイボンディング用の接着フィルムを装着し、この分割された個々のチップをピックアップするウエーハの分割方法に関する。

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と呼ばれる分割予定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（機能素子）を形成する。そして、半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切断することにより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。また、サファイヤ基板の表面にフォトダイオード等の受光素子（機能素子）やレーザーダイオード等の発光素子（機能素子）等が積層された光デバイスウエーハも分割予定ラインに沿って切断することにより個々のフォトダイオード、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。

上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の分割予定ラインに沿った切断は、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、半導体ウエーハや光デバイス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切削送り手段とを具備している。切削手段は、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および回転スピンドルを回転駆動する駆動機構を備えたスピンドルユニットを含んでいる。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、切削ブレードは２０μｍ程度の厚さを有するため、チップを区画する分割予定ラインとしては幅が５０μｍ程度必要となり、ウエーハの面積に対する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。また、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。

一方、近年半導体ウエーハ等の板状の被加工物を分割する方法として、その被加工物に対して透過性を有するパルス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パルス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、被加工物の一方の面側から内部に集光点を合わせて被加工物に対して透過性を有する赤外光領域のパルスレーザー光線を照射し、被加工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、被加工物を分割するものである。（例えば、特許文献１参照。）
特許第３４０８８０５号公報

また、個々に分割された半導体チップは、その裏面にエポキシ樹脂等で形成された厚さ２０〜４０μｍのダイアタッチフィルムと称するダイボンディング用の接着フィルムが装着され、この接着フィルムを介して半導体チップを支持するダイボンディングフレームに加熱することによりボンディングされる。半導体チップの裏面にダイボンディング用の接着フィルムを装着する方法としては、半導体ウエーハの裏面に接着フィルムを貼着し、この接着フィルムを介して半導体ウエーハをダイシングテープに貼着した後、半導体ウエーハの表面に形成されたストリートに沿って切削ブレードにより接着フィルムと共に切断することにより、裏面に接着フィルムが装着された半導体チップを形成している。（例えば、特許文献２参照。）
特開２０００−１８２９９５号公報

しかるに、特開２０００−１８２９９５号公報に開示された方法によると、切削ブレードにより半導体ウエーハとともに接着フィルムを切断して個々の半導体チップに分割する際に、半導体チップの裏面に欠けが生じたり、接着フィルムに髭状のバリが発生してワイヤボンディングの際に断線の原因になるという問題がある。

このような問題を解決するために、ウエーハの裏面にダイボンディング用の接着フィルムを介在させて保護シートを貼着し、ウエーハの表面側からパルスレーザー光線を照射してウエーハの内部に変質層を形成し、その後、保護シートを拡張することにより接着フィルムとともにウエーハを個々のチップに分割する技術が提案されている。（例えば、特許文献３参照。）
特開２００３−２２８４６７号公報

而して、特開２００３−２２８４６７号公報に開示された技術においては、ウエーハの裏面にダイボンディング用の接着フィルムを介在させて保護シートを貼着した後に、ウエーハの表面側からパルスレーザー光線を照射するので、ウエーハの内部に変質層を均一に形成することができない。即ち、ウエーハの表面には各種の膜が積層されており、その表面は必ずしも平滑でない。従って、ウエーハの表面側からパルスレーザー光線を照射すると、レーザー光線が乱反射したりレーザー光線の集光点をウエーハ内部の所定位置に均一に位置付けることが困難であり、この結果、ウエーハの内部に変質層を均一に形成することができない。

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、パルスレーザー光線を用いてウエーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を均一に形成し、この変質層に沿って個々のチップに分割するとともに、個々のチップの裏面にダイボンディング用の接着フィルムを装着し、この分割された個々のチップをピックアップするプロセスを確立することができるウエーハ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、表面に格子状に形成された分割予定ラインによって区画された領域に機能素子が配設されたウエーハを、分割予定ラインに沿って分割するウエーハの分割方法であって、
ウエーハの表面を環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着するフレーム保持工程と、
フレームに装着されたダイシングテープに表面が貼着されたウエーハの裏面を研磨する研磨工程と、
研磨加工されたウエーハの裏面側からウエーハに対して透過性を有するパルスレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を形成する変質層形成工程と、
フレームに保持されたウエーハの変質層が形成された分割予定ラインに沿って外力を付与し、ウエーハを分割予定ラインに沿って個々のチップに分割する分割工程と、
個々のチップに分割されたウエーハの裏面にダイボンディング用の接着フィルムを貼着する接着フィルム貼着工程と、
個々のチップに分割されたウエーハが貼着されたダイシングテープを拡張して各チップ間の間隔を広げることにより該接着フィルムを破断する拡張工程と、
拡張されたダイシングテープから裏面に該接着フィルムが貼着された各チップをピックアップするピックアップ工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの分割方法が提供される。

上記変質層形成工程においてウエーハの内部に形成される変質層は、少なくともウエーハの表面に露出して形成されることが望ましい。

本発明におけるウエーハの分割方法は上記工程からなっているので、表面に格子状に形成された分割予定ラインによって区画された領域に機能素子が配設されたウエーハに対して透過性を有するパルスレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射することによりウエーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を均一に形成し、この変質層に沿って個々のチップに分割するとともに、個々のチップの裏面にダイボンディング用の接着フィルムを装着し、分割されたチップをピックアップするプロセスを確立することができる。

以下、本発明によるウエーハ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、本発明に従って加工されるウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図が示されている。図１に示す半導体ウエーハ２は、シリコンウエーハからなっており、表面２ａに複数の分割予定ライン２１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２１によって区画された複数の領域に機能素子としての回路２２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２は、その表面２ａを環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着するフレーム保持工程を実施する。フレーム保持工程は、図２に示すように環状のフレーム３に装着された伸長可能なダイシングテープ３０の表面に半導体ウエーハ２の表面２ａを貼着する。なお、上記ダイシングテープ３０は、図示の実施形態においては厚さが１００μｍのポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなるシート基材の表面にアクリル樹脂系の糊が厚さが５μｍ程度塗布されている。この糊は紫外線等の外的刺激によって粘着力が低下する性質を有するものが用いられている。

フレーム保持工程を実施することにより半導体ウエーハ２の表面２ａを環状のフレーム３に装着されたダイシングテープ３０に貼着したならば、半導体ウエーハ２の裏面２ｂを研削して所定の厚さに形成する研削工程を実施する。半導体ウエーハ２の裏面２ｂを研磨して鏡面に加工する研磨工程を実施する。この研磨工程は、半導体ウエーハ２の裏面２ｂ側から照射される赤外光レーザー光線が乱反射することを防ぐために実施する。即ち、シリコン等で形成されたウエーハにおいては、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困難となるからである。この研磨工程は、図３に示す実施形態においては研磨装置によって実施する。即ち、研磨工程は、先ず図３に示すように研磨装置４のチャックテーブル４１上に半導体ウエーハ２のダイシングテープ３０側を載置し（従って、半導体ウエーハ２は裏面２ｂが上側となる）、図示しない吸引手段によってチャックテーブル４１上に半導体ウエーハ２を吸着保持する。なお、図３においては、ダイシングテープ３０が装着された環状のフレーム３を省いて示しているが、環状のフレーム３はチャックテーブル４１に配設された適宜のクランプ機構に保持されている。このようにして、チャックテーブル４１上に半導体ウエーハ２を保持したならば、チャックテーブル４１を例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、フエルト等の柔軟部材に酸化ジルコニア等の砥粒を分散させ適宜のボンド剤で固定した研磨砥石５２を備えた研磨工具５３を例えば６０００ｒｐｍで回転せしめて半導体ウエーハ２の裏面２ｂに接触することにより、半導体ウエーハ２の裏面２ｂを鏡面加工する。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２の裏面２ｂは、ＪＩＳＢ０６０１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。

次に、鏡面加工された半導体ウエーハ２の裏面２ｂ側からウエーハに対して透過性を有するパルスレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を形成する変質層形成工程を実施する。この変質層形成工程は、図４乃至６に示すレーザー加工装置５を用いて実施する。図４乃至図６に示すレーザー加工装置５は、被加工物を保持するチャックテーブル５１と、該チャックテーブル５１上に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２と、チャックテーブル５１上に保持された被加工物を撮像する撮像手段５３を具備している。チャックテーブル５１は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない移動機構によって図４において矢印Ｘで示す加工送り方向および矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられるようになっている。

上記レーザー光線照射手段５２は、実質上水平に配置された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５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。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５１に保持される被加工物に所定の集光スポット径Ｄで照射される。この集光スポット径Ｄは、図６に示すようにガウス分布を示すパルスレーザー光線が集光器５２４の対物集光レンズ５２４ａを通して照射される場合、Ｄ（μｍ）＝４×λ×ｆ／（π×Ｗ）、ここでλはパルスレーザー光線の波長（μｍ）、Ｗは対物レンズ５２４ａに入射されるパルス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。

上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の先端部に装着された撮像手段５３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後述する制御手段に送る。

上述したレーザー加工装置５を用いて実施する変質層形成工程について、図４、図７および図８を参照して説明する。
この変質層形成行程は、先ず上述した図４に示すレーザー加工装置５のチャックテーブル５１上に裏面２ｂが研磨加工された半導体ウエーハ２のダイシングテープ３０側を載置し（従って、半導体ウエーハ２は研磨加工された裏面２ｂが上側となる）、図示しない吸引手段によってチャックテーブル５１上に半導体ウエーハ２を吸着保持する。なお、図４、図７および図８においては、ダイシングテープ３０が装着された環状のフレーム３を省いて示しているが、環状のフレーム３はチャックテーブル５１に配設された適宜のクランプ機構に保持されている。このようにして半導体ウエーハ２を吸引保持したチャックテーブル５１は、図示しない移動機構によって撮像手段５３の直下に位置付けられる。

チャックテーブル５１が撮像手段５３の直下に位置付けられると、撮像手段５３および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ２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５３および図示しない制御手段は、半導体ウエーハ２の所定方向に形成されている分割予定ライン２１と、分割予定ライン２１に沿って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、半導体ウエーハ２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２１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２の分割予定ライン２１が形成されている表面２ａは下側に位置しているが、撮像手段５３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２ｂから透かして分割予定ライン２１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５１上に保持されている半導体ウエーハ２に形成されている分割予定ライン２１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７の（ａ）で示すようにチャックテーブル５１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２１の一端（図７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５１即ち半導体ウエーハ２を図７の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の送り速度で移動せしめる。そして、図７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２１の他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５１即ち半導体ウエーハ２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を半導体ウエーハ２の表面２ａ（下面）付近に合わせることにより、表面２ａ（下面）に露出するとともに表面２ａから内部に向けて変質層２１０が形成される。この変質層２１０は、溶融再固化層として形成される。このように変質層２１０を半導体ウエーハ２の表面２ａに露出して形成することにより、変質層２１０に沿って外力を付与することによる分割が容易となる。

なお、上記変質層形成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。
光源；ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４スレーザー
波長；１０６４ｎｍのパルスレーザー
パルス出力：１０μＪ
集光スポット径；φ１μｍ
パルス幅；４０ｎｓ
集光点のピークパワー密度；３．２×１０^１０Ｗ／ｃｍ^２
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
加工送り速度；１００ｍｍ／秒

なお、半導体ウエーハ２の厚さが厚い場合には、図８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２１０を形成する。なお、上述した加工条件においては１回に形成される変質層の厚さは約５０μｍであるため、図示の実施形態においては厚さが３００μｍのウエーハ２に対して６層の変質層を形成する。この結果、半導体ウエーハ２の内部に形成される変質層２１０は、分割予定ライン２１に沿って表面２ａから裏面２ｂに渡って形成される。

上述した変質層形成工程によって半導体ウエーハ２の内部に分割予定ライン２１に沿って変質層２１０を形成したならば、半導体ウエーハ２を分割予定ライン２１に沿って分割する分割行程を実施する。
分割工程の第１の実施形態について、図９を参照して説明する。図９に示す分割工程の第１の実施形態は、超音波分割装置６を用いて実施する。超音波分割装置６は、円筒状のベース６１と第１の超音波発振器６２および第２の超音波発振器６３とからなっている。超音波分割装置６を構成する円筒状のベース６１は、上面に上記フレーム７を載置する載置面６１ａを備えており、この載置面６１ａ上にフレーム３を載置しクランプ６４によって固定する。このベース６１は、図示しない移動手段によって図９において左右方向および紙面に垂直な方向に移動可能に構成されているとともに回動可能に構成されている。超音波分割装置６を構成する第１の超音波発振器６２および第２の超音波発振器６３は、円筒状のベース６１の載置面６１ａ上に載置されるフレーム３にダイシングテープ３０を介して支持された半導体ウエーハ２の上側と下側に対向して配設されており、所定周波数の縦波（疎密波）を発生させる。このように構成された超音波分割装置６を用いて上記分割工程を実施するには、半導体ウエーハ２（分割予定ライン２１に沿って変質層２１０が形成されている）をダイシングテープ３０を介して支持したフレーム３を円筒状のベース６１の載置面６１ａ上にダイシングテープ３０が装着されている側を載置し（従って、半導体ウエーハ２は裏面２ｂが上側となる）、クランプ６４によって固定する。次に、図示しない移動手段によってベース６１を作動し、半導体ウエーハ２に形成された所定の分割予定ライン２１の一端（図９において左端）を第１の超音波発振器６２および第２の超音波発振器６３からの超音波が作用する位置に位置付ける。そして、第１の超音波発振器６２および第２の超音波発振器６３を作動しそれぞれ周波数が例えば２８ｋＨｚの縦波（疎密波）を発生させるとともに、ベース６１を矢印で示す方向に例えば５０〜１００ｍｍ／秒の送り速度で移動せしめる。この結果、第１の超音波発振器６２および第２の超音波発振器６３から発生された超音波が半導体ウエーハ２の分割予定ライン２１に沿って表面および裏面に作用するため、半導体ウエーハ２は変質層２１０が形成されて強度が低下せしめられた分割予定ライン２１に沿って分割される。このようにして所定の分割予定ライン２１に沿って分割工程を実施したならば、ベース７１を紙面に垂直な方向に分割予定ライン２１の間隔に相当する分だけ割り出し送りし、上記分割工程を実施する。このようにして所定方向に延びる全ての分割予定ライン２１に沿って分割工程を実施したならば、ベース６１を９０度回動し、半導体ウエーハ２に所定方向と直角な方向に形成された分割予定ライン２１に対して上記分割工程を実施することにより、半導体ウエーハ２は個々のチップに分割される。なお、個々に分割されたチップは裏面がダイシングテープ３０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、分割工程の第２の実施形態について、図１０を参照して説明する。図１０に示す分割工程の第２の実施形態は、上記図４乃至図６に示したレーザー加工装置と同様のレーザー加工装置７を用いて実施する。即ち、図１０示すようにフレーム３にダイシングテープ３０を介して支持された半導体ウエーハ２（分割予定ライン２１に沿って変質層２１０が形成されている）をレーザー加工装置７のチャックテーブル７１上にダイシングテープ３０側を載置し（従って、半導体ウエーハ２は裏面２ｂが上側となる）、図示しない吸引手段によって吸着保持するとともに、フレーム３をクランプ機構７２によって固定する。次に、チャックテーブル７１をレーザー光線照射手段の集光器７３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２１の一端（図１０において左端）を集光器７３の直下に位置付ける。そして、集光器７３から半導体ウエーハ２に対して吸収性を有する連続波レーザー光線を照射しつつチャックテーブル７１即ち半導体ウエーハ２を図１０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２１の他端（図１０において右端）が集光器７３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７１即ち半導体ウエーハ２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を半導体ウエーハ２の裏面２ｂ（上面）に合わせ、変質層２１０が形成された分割予定ライン２１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、半導体ウエーハ２は、変質層２１０が形成された分割予定ライン２１に沿って割断部が形成され分割される。なお、分割工程において変質層２１０が形成された分割予定ライン２１に沿って照射するレーザー光線は、半導体ウエーハ２を加熱して適度な温度勾配（１００〜４００°Ｃ）を与える程度の出力で十分であり、シリコンを溶融させることはない。

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。
光源；ＬＤ励起Ｎｄ：ＹＡＧ第二高調波レーザー（ＣＷ）
波長；５３２ｎｍ
出力：１０Ｗ
集光スポット径：φ０．５ｍｍ（変質層１１０を含む比較的広い領域を加熱する）
加工送り速度：１００ｍｍ／秒

上述したよう分割行程を実施したならば、チャックテーブル７１即ち半導体ウエーハ２を分割予定ライン２１の間隔だけ図１０において紙面に垂直な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２１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７１即ち半導体ウエーハ２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２１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、半導体ウエーハ２に形成された分割予定ライン２１に沿って割断され分割される。なお、分割予定ライン２１に沿って割断されることにより、半導体ウエーハ２は個々のチップに分割されるが、半導体ウエーハ２の裏面２ｂがダイシングテープ３０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、分割工程の第３の実施形態について、図１１を参照して説明する。図１１に示す分割工程の第３の実施形態は、円筒状のベース８１と曲げ荷重付与手段８３とからなる曲げ分割装置８を用いて実施する。即ち、半導体ウエーハ２（分割予定ライン２１に沿って変質層２１０が形成されている）をダイシングテープ３０を介して支持したフレーム６を円筒状のベース８１の載置面８１ａ上にダイシングテープ３０側を上にして載置し（従って、半導体ウエーハ２は裏面２ｂが上側となる）、クランプ８２によって固定する。そして、半導体ウエーハ２の表面２ａ（下面）を曲げ荷重付与手段８３を構成する互いに並行に配列された円柱状の複数の支持部材８４上に載置する。このとき、支持部材８４と８４の間に半導体ウエーハ２の所定方向に形成された分割予定ライン２１が位置付けられるように載置する。そして、半導体ウエーハ２の裏面２ｂに貼着されたダイシングテープ３０側から押圧部材８５により分割予定ライン２１に沿って押圧する。この結果、半導体ウエーハ２には分割予定ライン２１に沿って曲げ荷重が作用して表面２ａに引っ張り応力が発生し、半導体ウエーハ２は変質層２１０が形成され強度が低下した分割予定ライン２１に沿って割断され分割される。そして、所定方向に形成された変質層２１０即ち分割予定ライン２１に沿って分割したならば、円筒状のベース８１即ち半導体ウエーハ２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２１に沿って上記分割作業を実施することにより、半導体ウエーハ２は個々のチップに分割することができる。なお、個々に分割されたチップは、裏面がダイシングテープ３０に貼着されているので、バラバラにはならず半導体ウエーハ２の形態が維持されている。

次に、分割工程の第４の実施形態について、図１２を参照して説明する。図１２に示す分割工程の第４の実施形態は、円筒状のベース９１と曲げ荷重付与手段としての押圧部材９３とからな曲げ分割装置９を用いて実施する。このベース９１は、図示しない移動手段によって図１２において左右方向および紙面に垂直な方向に移動可能に構成されているとともに回動可能に構成されている。このように構成された円筒状のベース９１の載置面９１ａ上に半導体ウエーハ２（分割予定ライン２１に沿って変質層２１０が形成されている）をダイシングテープ３０を介して支持したフレーム３をダイシングテープ３０側を載置し（従って、半導体ウエーハ２は裏面２ｂが上側となる）、クランプ９２によって固定する。次に、図示しない移動手段によってベース９１を作動し、半導体ウエーハ２に形成された所定の分割予定ライン２１の一端（図１２において左端）を押圧部材９３と対向する位置に位置付けるとともに、押圧部材９３を図１２において上方に作動して半導体ウエーハ２が貼着されたダイシングテープ３０を押圧する位置に位置付ける。そして、ベース９１を矢印で示す方向に移動せしめる。この結果、半導体ウエーハ２には押圧部材９３によって押圧された分割予定ライン２１に沿って曲げ荷重が作用して裏面２ｂに引っ張り応力が発生し、半導体ウエーハ２は変質層２１０が形成され強度が低下した分割予定ライン２１に沿って割断され分割される。このようにして所定の分割予定ライン２１に沿って分割工程を実施したならば、ベース９１を紙面に垂直な方向に分割予定ライン２１の間隔に相当する分だけ割り出し送りし、上記分割工程を実施する。このようにして所定方向に延びる全ての分割予定ライン２１に沿って分割工程を実施したならば、ベース９１を９０度回動し、半導体ウエーハ２に所定方向と直角な方向に形成された分割予定ライン２１に対して上記分割工程を実施することにより、半導体ウエーハ２は個々のチップに分割される。なお、個々に分割されたチップは裏面がダイシングテープ３０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。

なお、半導体ウエーハ２を分割予定ライン２１に沿って分割する分割行程においては、上述した分割方法の外に例えばダイシングテープに貼着された半導体ウエーハ２を柔軟なゴムシート上に載置し、その上面をローラーによって押圧することによって、半導体ウエーハ２を変質層２１０が形成され強度が低下した分割予定ライン２１に沿って割断する方法を用いることができる。

上述した分割工程を実施したならば、図１３に示すように半導体ウエーハ２の裏面にダイボンディング用の接着フィルム１１を貼着する接着フィルム貼着工程を実施する。なお、接着フィルム１１は、実施形態においては厚さが２５μｍのエポキシ樹脂によって形成されている。

上述した接着フィルム貼着工程を実施したならば、個々のチップに分割されたウエーハが貼着されたダイシングテープを拡張して各チップ間の間隔を広げることにより接着フィルム１１を破断する拡張工程を実施する。この拡張工程は、図１４および図１５に示すピックアップ装置１２によって実施される。ここで、ピックアップ装置１２について説明する。図示のピックアップ装置１２は、上記フレーム３を載置する載置面１２１ａが形成された円筒状のベース１２１と、該ベース１２１内に同心的に配設されフレーム３に装着されたダイシングテープ３０を押し広げるための拡張手段１２２を具備している。拡張手段１２２は、上記ダイシングテープ３０における半導体ウエーハ２が存在する領域３０１を支持する筒状の拡張部材１２３を具備している。この拡張部材１２３は、図示しない昇降手段によって図１５の（ａ）に示す基準位置と該基準位置から上方の図１５の（ｂ）に示す拡張位置の間を上下方向（円筒状のベース１２１の軸方向）に移動可能に構成されている。なお、図示の実施形態においては拡張部材１２３内には、紫外線照射ランプ１２４が配設されている。

上述したピックアップ装置１２を用いて実施する拡張工程について、図１４および図１５を参照して説明する。
上述したように個々のチップ２０に分割された半導体ウエーハ２の裏面２ｂが貼着されたダイシングテープ３０を装着したフレーム３は、図１４および図１５の（ａ）に示すように円筒状のベース１２１の載置面１２１ａ上に載置され、クランプ１２５によってベース１２１に固定される。次に、図１５の（ｂ）に示すように上記ダイシングテープ３０における半導体ウエーハ２が存在する領域３０１を支持した拡張手段１２２の拡張部材１２３を図示しない昇降手段によって図１５（ａ）の基準位置から上方の図１５の（ｂ）に示す拡張位置まで移動する。この結果、伸長可能なダイシングテープ３０は拡張されるので、ダイシングテープ３０とチップ２０との間にズレが生じ密着性が低下するため、チップ２０がダイシングテープ３０から容易に離脱できる状態となるとともに、個々の半導体チップ２０間には隙間が形成される。また、半導体チップ２０間に隙間が形成される際に半導体ウエーハ２の裏面に貼着されている接着フィルム１１は、各半導体チップ２０の各辺に沿って破断される。

次に、図１４に示すようにピックアップ装置１２の上方に配置されたピックアップコレット１２６を作動して、裏面に接着フィルム１１が貼着された個々のチップ２０をダイシングテープ３０の上面から離脱し、図示しないトレーまたはダイボンディング工程に搬送する。このとき、拡張部材１２３内に配設された紫外線照射ランプ１２４を点灯してダイシングテープ３０に紫外線を照射し、ダイシングテープ３０の粘着力を低下せしめることにより、より容易に離脱することができる。なお、ピックアップコレット１２６にはチップ２０の裏面に貼着された接着フィルム１１側が保持されるので、表裏反転手段を介して図示しないトレーまたはダイボンディング工程に搬送することが望ましい。

本発明によるウエーハの分割方法によって分割される半導体ウエーハの斜視図。図１に示す半導体ウエーハの表面を環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着した状態を示す斜視図。本発明によるウエーハの加工方法における研磨工程の説明図。本発明によるウエーハの加工方法における変質層形成工程を実施するレーザー加工装置の要部斜視図。図４に示すレーザー加工装置に装備されるレーザ光線照射手段の構成を簡略に示すブロック図。パルス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。本発明によるウエーハの加工方法における変質層形成行程の説明図。図７に示す変質層形成行程においてウエーハの内部に変質層を積層して形成した状態を示す説明図。本発明によるウエーハの加工方法における分割工程の第１の実施形態を示す説明図。本発明によるウエーハの加工方法における分割工程の第２の実施形態を示す説明図。本発明によるウエーハの加工方法における分割工程の第３の実施形態を示す説明図。本発明によるウエーハの加工方法における分割工程の第４の実施形態を示す説明図。本発明によるウエーハの分割方法における変質層形成行程が実施されたウエーハの裏面にダイボンディング用の接着フィルムを貼着する接着フィルム貼着工程を示す説明図。本発明によるウエーハの分割方法における拡張工程およびピックアップ工程を実施するピックアップ装置の斜視図。本発明によるウエーハの分割方法における拡張工程を示す説明図。

符号の説明

２：半導体ウエーハ
２０：半導体チップ
２１：分割予定ライン
２２：回路
２１０：変質層
３：環状のフレーム
３０：ダイシングテープ
４：研磨装置
４１：研磨装置のチャックテーブル
４３：研磨工具
５：レーザー加工装置
５１：レーザー加工装置のチャックテーブル
５１：レーザー光線照射手段
５３：撮像手段
６：超音波分割装置
６１：円筒状のベース
６２：第１の超音波発振器
６３：第２の超音波発振器
７：レーザー加工装置
７１：レーザー加工装置のチャックテーブル
８：曲げ分割装置
１：円筒状のベース
８２：曲げ荷重付与手段
９：曲げ分割装置
９１：円筒状のベース
９３：押圧部材
１１：接着フィルム
１２：ピックアップ装置
１２１：円筒状のベース
１２２：拡張手段
１２３：拡張部材
１２４：紫外線照射ランプ
１２６：ピックアップコレット

Claims

表面に格子状に形成された分割予定ラインによって区画された領域に機能素子が配設されたウエーハを、分割予定ラインに沿って分割するウエーハの分割方法であって、
ウエーハの表面を環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着するフレーム保持工程と、
フレームに装着されたダイシングテープに表面が貼着されたウエーハの裏面を研磨する研磨工程と、
研磨加工されたウエーハの裏面側からウエーハに対して透過性を有するパルスレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を形成する変質層形成工程と、
フレームに保持されたウエーハの変質層が形成された分割予定ラインに沿って外力を付与し、ウエーハを分割予定ラインに沿って個々のチップに分割する分割工程と、
個々のチップに分割されたウエーハの裏面にダイボンディング用の接着フィルムを貼着する接着フィルム貼着工程と、
個々のチップに分割されたウエーハが貼着されたダイシングテープを拡張して各チップ間の間隔を広げることにより該接着フィルムを破断する拡張工程と、
拡張されたダイシングテープから裏面に該接着フィルムが貼着された各チップをピックアップするピックアップ工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの分割方法。
該変質層形成工程においてウエーハの内部に形成される変質層は、少なくともウエーハの表面に露出して形成される、請求項１記載のウエーハの分割方法。