JP2005244030A

JP2005244030A - ウエーハの分割方法

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Publication number: JP2005244030A
Application number: JP2004053604A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Nagai; 祐介永井; Masaru Nakamura; 勝中村
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: JP4377717B2

Abstract

【課題】レーザー光線を照射することにより変質層を形成し、この変質層に沿って効率良く且つ確実に分割する。
【解決手段】ウエーハ１０を格子状に形成された分割予定ライン１０１に沿って分割するウエーハ１０の加工方法であって、パルスレーザー光線を分割予定ライン１０１に沿って照射し、ウエーハ１０の内部に分割予定ライン１０１に沿って変質層を形成する変質層形成工程と、ウエーハ１０の一方の面を環状のフレーム１５に装着された伸長可能な保護テープ１６の表面に貼着する保護テープ貼着工程と、ウエーハ１０の中心領域を通る分割予定ライン１０１に外力を付与して複数のブロックに分割するブロック形成工程と、ウエーハ１０が貼着された保護テープ１６を拡張することによりウエーハ１０を分割予定ライ１０１に沿って分割する保護テープ拡張工程とを含む。
【選択図】図８

Description

本発明は、表面に分割予定ラインが格子状に形成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ウエーハも所定の分割予定ラインに沿って切断することにより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。

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。更に、切削ブレードは２０μｍ程度の厚さを有するため、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程度のデバイスの場合には、ストリートの占める面積比率が１４％にもなり、生産性が悪いという問題がある。

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

上述したように分割予定ラインに沿って変質層が連続的に形成されたウエーハの分割予定ラインに沿って外力を付与し、ウエーハを個々のチップに分割する方法として、本出願人はウエーハが貼着された保護テープを拡張してウエーハに引っ張り力を付与するこにより、ウエーハを個々のチップに分割する技術を特願２００３−３６１４７１号として提案した。

而して、ウエーハが貼着された保護テープを拡張してウエーハに引張力を付与する方法は、引張力がウエーハの全領域特に中心領域まで十分伝達されず、ウエーハが全ての分割予定ラインに沿って分割されない場合があり、信頼性の面で必ずしも満足し得るものでない。

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、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射することにより変質層を形成し、この変質層に沿って効率良く且つ確実に分割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、ウエーハを格子状に形成された分割予定ラインに沿って分割するウエーハの加工方法であって、
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、
該変質層形成工程を実施する前または該変質層形成工程を実施した後に、ウエーハの一方の面を環状のフレームに装着された伸長可能な保護テープの表面に貼着する保護テープ貼着工程と、
環状のフレームに装着された保護テープの表面に貼着されたウエーハの中心領域を通る分割予定ラインに外力を付与して複数のブロックに分割するブロック形成工程と、
該ブロック形成工程を実施した後に、ウエーハが貼着された保護テープを拡張することによりウエーハを分割予定ラインに沿って分割する保護テープ拡張工程と、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。

上記ブロック形成工程は、ウエーハの中心領域を通り交差する分割予定ラインに外力を付与してウエーハを４個以上のブロックに分割することが望ましい。

本発明においては、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形成し、該変質層が形成されたウエーハの一方の面に貼着された伸長可能な保護テープを拡張する前に、ウエーハの中心領域を通り交差する分割予定ラインに外力を付与して複数のブロックに分割しているので、保護テープに作用する引張力がウエーハの中心領域まで十分に伝達されるため、ウエーハを効率良く且つ確実に分割することができる。

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、本発明に従って分割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１０は、例えば厚さが３００μｍのシリコンウエーハからなっており、表面１０ａに複数の分割予定ライン１０１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１０１によって区画された複数の領域に回路１０２が形成されている。以下、この半導体ウエーハ１０を個々の半導体チップに分割する分割方法について説明する。

半導体ウエーハ１０を個々の半導体チップに分割するには、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、該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２乃至４に示すレーザー加工装置１を用いて実施する。図２乃至図４に示すレーザー加工装置３は、被加工物を保持するチャックテーブル１１と、該チャックテーブル１１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１２と、チャックテーブル１１上に保持された被加工物を撮像する撮像手段１３を具備している。チャックテーブル１１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２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１２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング１２１を含んでいる。ケーシング１２１内には図３に示すようにパルスレーザー光線発振手段１２２と伝送光学系１２３とが配設されている。パルスレーザー光線発振手段１２２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１２２ａと、これに付設された繰り返し周波数設定手段１２２ｂとから構成されている。伝送光学系１２３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１２１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１２４が装着されている。上記パルスレーザー光線発振手段１２２から発振されたレーザー光線は、伝送光学系１２３を介して集光器１２４に至り、集光器１２４から上記チャックテーブル１１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４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１２４の対物レンズ１２４ａ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１２４ａ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１２４ａの焦点距離（ｍｍ）、で規定される。

上記レーザー光線照射手段１２を構成するケーシング１２１の先端部に装着された撮像手段１３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１を用いて実施する変質層形成工程について、図２、図５および図６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２に示すレーザー加工装置１のチャックテーブル１１上に半導体ウエーハ１０を裏面１０ｂを上にして載置し、該チャックテーブル１１上に半導体ウエーハ１０を吸着保持する。半導体ウエーハ２を吸引保持したチャックテーブル１１は、図示しない移動機構によって撮像手段１３の直下に位置付けられる。

チャックテーブル１１が撮像手段１３の直下に位置付けられると、撮像手段１３および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ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１３および図示しない制御手段は、半導体ウエーハ１０の所定方向に形成されている分割予定ライン１０１と、分割予定ライン１０１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１２の集光器１２４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の分割予定ライン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１３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１０１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１１上に保持されている半導体ウエーハ１０に形成されている分割予定ライン１０１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５の（ａ）で示すようにチャックテーブル１１をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段１２の集光器１２４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５の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段１２の集光器１２４の直下に位置付ける。そして、集光器１２４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１１即ち半導体ウエーハ１０を図５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５の（ｂ）で示すようにレーザー光線照射手段１２の集光器１２４の照射位置が分割予定ライン１０１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１１即ち半導体ウエーハ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を半導体ウエーハ２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表面１０ａから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。

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；１００ｎｓｅｃ
集光点のピークパワー密度；１．３×１０^１０Ｗ／ｃｍ^２
繰り返し周波数：４００ｋＨｚ
加工送り速度；４００ｍｍ／秒

なお、半導体ウエーハ２の厚さが厚い場合には、図６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。例えば、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１０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１１０は、分割予定ライン１０１に沿って表面１０ａから裏面１０ｂ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１０の内部に分割予定ライン１０１に沿って変質層１１０を形成したならば、ウエーハの一方の面を環状のフレームに装着された伸長可能な保護テープの表面に貼着する保護テープ貼着工程を実施する。即ち、図７に示すように環状のフレーム１５の内側開口部を覆うように外周部が装着された伸長可能な保護テープ１６の表面に半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂを貼着する。なお、上記保護テープ１６は、図示の実施形態においては厚さが７０μｍ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。この保護テープ貼着工程は、上述した変質層形成工程を実施する前に実施してもよい。即ち、半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂを上側にして表面１０ａを保護テープ１６に貼着し、環状のフレーム１５に支持された状態で上述した変質層形成工程を実施する。

上述した変質層形成工程および保護テープ貼着工程を実施したならば、図８に示すようにダイシングフレーム１５に装着された保護テープ１６の表面に貼着されているウエーハ１０の中心領域を通り交差する分割予定ライン１０１に外力を付与して複数のブロックに分割するブロック形成工程を実施する。図８に示す実施形態においては半導体ウエーハ１０の中心領域を通り交差する２本の分割予定ライン２１に外力を付与して該２本の分割予定ライン２１に沿って分割し、半導体ウエーハ１０を４個のブロック１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄに分割形成している。このブロック形成工程においては、ウエーハ１０を４個以上のブロックに分割することが望ましい。

次に、上記ブロック形成工程および後述する保護テープ拡張工程を実施するためのウエーハの分割装置について、図９乃至図１１を参照して説明する。
図９にはウエーハの分割装置の斜視図が示されており、図１０には図９に示す分割装置の要部を分解して示す斜視図が示されている。図示の実施形態におけるウエーハの分割装置２は、基台２０と、該基台２０上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された第１のテーブル３と、該第１のテーブル３上に矢印Ｙと直交する矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設された第２のテーブル４を具備している。基台２０は矩形状に形成され、その両側部上面には矢印Ｙで示す方向に２本の案内レール２１、２２が互いに平行に配設されている。なお、２本の案内レールのうち一方案内レール２１には、その上面に断面がＶ字状の案内溝２１１が形成されている。

上記第１のテーブル３は、図１０に示すように中央部に矩形状の開口３１を備えた窓枠状に形成されている。この第１のテーブル３の一方の側部下面には、上記基台２０に設けられた一方の案内レール２１に形成されている案内溝２１１に摺動可能に嵌合する被案内レール３２が設けられている。また第１のテーブル３の両側部上面には上記被案内レール３２と直交する方向に２本の案内レール３３、３４が互いに平行に配設されている。なお、２本の案内レールのうち一方案内レール３３には、その上面に断面がＶ字状の案内溝３３１が形成されている。このように構成された第１のテーブル３は、図９に示すように被案内レール３２を基台２０に設けられた一方の案内レール２１に形成された案内溝２１１に嵌合するとともに、他方の側部下面を基台２０に設けられた他方の案内レール２２上に載置される。図示の実施形態におけるウエーハの分割装置２は、第１のテーブル３を基台２に設けられた案内レール２１、２２に沿って矢印Ｙで示す方向に移動する第１の移動手段３５を具備している。この第１の移動手段３５は、図１０に示すように基台２０に設けられた他方の案内レール２２に平行に配設された雄ネジロッド３５１と、基台２０に配設され雄ネジロッド３５１の一端部を回転可能に支持する軸受３５２と、雄ネジロッド３５１の他端に連結され雄ネジロッド３５１を回転駆動するためのパルスモータ３５３と、上記第１のテーブル３の下面に設けられ雄ネジロッド３５１に螺合する雌ネジブロック３５４とからなっている。このように構成された第１の移動手段３５は、パルスモータ３５３を駆動して雄ネジロッド３５１を回動することにより、第１のテーブル３を矢印Ｙで示す方向に移動せしめる。

上記第２のテーブル４は、図１０に示すように矩形状に形成され、中央部に円形の穴４１を備えている。この第２のテーブル４の一方の側部下面には、上記第１のテーブル３に設けられた一方の案内レール３３に形成されている案内溝３３１に摺動可能に嵌合する被案内レール４２が設けられている。このように構成された第２のテーブル４は、図９に示すように被案内レール４２を第１のテーブル３に設けられた一方の案内レール３３に形成されている案内溝３３１に嵌合するとともに、他方の側部下面を第１のテーブル３に設けられた他方の案内レール３４上に載置される。図示の実施形態におけるウエーハの分割装置２は、第２のテーブル４を第１のテーブル３に設けられた案内レール３３、３４に沿って矢印Ｘで示す方向に移動する第２の移動手段４５を具備している。この第２の移動手段４５は、図１０に示すように第１のテーブル３に設けられた他方の案内レール３４に平行に配設された雄ネジロッド４５１と、第１のテーブル３に配設され雄ネジロッド４５１の一端部を回転可能に支持する軸受４５２と、雄ネジロッド４５１の他端に連結され雄ネジロッド４５１を回転駆動するためのパルスモータ４５３と、上記第２のテーブル４の下面に設けられ雄ネジロッド４５１に螺合する雌ネジブロック４５４とからなっている。このように構成された第２の移動手段４５は、パルスモータ４５３を駆動して雄ネジロッド４５１を回動することにより、第２のテーブル４を矢印Ｘで示す方向に移動せしめる。

図示の実施形態におけるウエーハの分割装置２は、上記環状のダイシングフレーム１５を保持するフレーム保持手段５と、該フレーム保持手段５に保持されたダイシングフレーム１５に装着された保護テープ１６を拡張するテープ拡張手段６を具備している。フレーム保持手段５は、図９および図１１に示すように上記第２のテーブル４に設けられた穴４１の径より大きい内径を有する環状のフレーム保持部材５１と、該フレーム保持部材５１の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ機構５２とからなっている。フレーム保持部材５１の上面はダイシングフレーム１５を載置する載置面５１１を形成しており、この載置面５１１上にダイシングフレーム１５が載置される。そして、載置面５１１上に載置された環状のフレーム１２は、クランプ機構５２によってフレーム保持部材５１に固定される。このように構成されたフレーム保持手段５は、第２のテーブル４の穴４１の上方に配設され、後述するテープ拡張手段６によって上下方向に進退可能に支持されている。

テープ拡張手段６は、図９および図１１に示すように上記環状のフレーム保持部材５１の内側に配設される拡張ドラム６０を具備している。この拡張ドラム６０は、環状のフレーム１５の内径より小さく該環状のフレーム１５に装着された保護テープ１６に貼着される半導体ウエーハ１０の外径より大きい内径および外径を有している。また、拡張ドラム６０は、下端部に上記第２のテーブル４に設けられた穴４１の内周面に回動可能に嵌合する装着部６１を備えているとともに、該装着部６１の上側外周面には径方向に突出して形成された支持フランジ６２を備えている。図示の実施形態におけるテープ拡張手段６は、上記環状のフレーム保持部材５１を上下方向に進退可能な支持手段６３を具備している。この支持手段６３は、上記支持フランジ６２上に配設された複数のエアシリンダ６３０からなっており、そのピストンロッド６３１が上記環状のフレーム保持部材５１の下面にに連結される。このように複数のエアシリンダ６３０からなる支持手段６３は、環状のフレーム保持部材５１を載置面５１１が拡張ドラム６０の上端と略同一高さとなる基準位置と、拡張ドラム６０の上端より所定量下方の拡張位置の間を上下方向に移動せしめる。従って、複数のエアシリンダ６３０からなる支持手段６３は、拡張ドラム６０とフレーム保持部材５１とを上下方向に相対移動する拡張移動手段として機能する。

図示の実施形態におけるウエーハの分割装置２は、図９に示すように上記拡張ドラム６０およびフレーム保持部材５１を回動せしめる回動手段６５を具備している。この回動手段６５は、上記第２のテーブル４に配設されたパルスモータ６５１と、該パルスモータ６５１の回転軸に装着されたプーリ６５２と、該プーリ６５２と拡張ドラム６０の支持フランジ６２とに捲回された無端ベルト６５３とからなっている。このように構成された回動手段６５は、パルスモータ６５１を駆動することにより、プーリ６５２および無端ベルト６５３を介して拡張ドラム６０を回動せしめる。

図示の実施形態におけるウエーハの分割装置２は、上記環状のフレーム保持部材５１に保持された環状のフレーム１５に保護テープ１６を介して支持されている半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１０１に沿って外力を作用せしめる外力付与手段としての押圧手段７を具備している。押圧手段７は、上記基台２０上に配設され拡張ドラム６０内に配置されている。この押圧手段７は、図１０に示すように基台２０上に配設されたエアシリンダ７１と、該エアシリンダ７１のピストンロッド７２の先端に設けられた押圧部材７３とからなっている。押圧部材７３は、その先端部が球面形状に形成されている。なお、押圧部材７３の球面形状の半径は、１〜２ｍｍに設定されている。このように構成された押圧手段７は、エアシリンダ７１を作動しピストンロッド７２の先端に設けられた押圧部材７３を後述する押圧位置に位置付けられると半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１０１を押圧する。

図９に戻って説明を続けると、図示の実施形態におけるウエーハの分割装置２は、上記環状のフレーム保持部材５１に保持された環状のフレーム１５に保護テープ１６を介して支持されている半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１０１および後述する個々に分割されたチップを検出するための検出手段８を具備している。検出手段８は、基台２０に配設されたＬ字状の支持柱８１に取り付けられている。この検出手段８は、光学系および撮像素子（ＣＣＤ）等で構成されており、上記押圧手段７の上方位置に配置されている。このように構成された検出手段８は、上記環状のフレーム保持部材５１に保持された環状のフレーム１５に保護テープ１６を介して支持されている半導体ウエーハ１０を分割予定ライン１０１および後述する個々に分割されたチップを撮像し、これを電気信号に変換して図示しない制御手段に送る。

また、図示の実施形態におけるウエーハの分割装置２は、後述する個々に分割されたチップを保護テープ１６からピックアップするピックアップ手段９を具備している。このピックアップ手段９は、基台２に配設された旋回アーム９１と、該先端に装着されたピックアップコレット９２とからなっており、旋回アーム９１が図示しない駆動手段によって旋回せしめられる。なお、旋回アーム９１は上下動可能に構成されており、先端に装着されたピックアップコレット９２は、保護テープ１６に貼着されているチップをピックアップすることができる。

図示の実施形態におけるウエーハの分割装置２は以上のように構成されており、以下その作動について主に図９及び図１２を参照して説明する。
上記図７に示すように分割予定ライン１０１に沿って強度が低下せしめられた半導体ウエーハ１０を保護テープ１６を介して支持した環状のフレーム１５を、図１２の（ａ）に示すようにフレーム保持手段５を構成するフレーム保持部材５１の載置面５１１上に載置し、クランプ機構５２によってフレーム保持部材５１に固定する。このとき、フレーム保持部材５１は図１２の（ａ）に示す基準位置に位置付けられている。

半導体ウエーハ１０を保護テープ１６を介して支持した環状のフレーム１５をフレーム保持部材５１に保持したならば、第１の移動手段３５および第２の移動手段４５を作動して、第１のテーブル３を矢印Ｙで示す方向（図９参照）に移動するとともに、第２のテーブル４を矢印Ｘで示す方向（図９参照）に移動し、図１２の（ａ）に示すように半導体ウエーハ１０に所定方向に形成された所定の分割予定ライン１０１の一端（図１２の（ａ）に左端）を押圧手段７の押圧部材７３と対応する位置に位置付ける。このとき、押圧部材７３と対応する位置に位置付ける所定の分割予定ラインは、半導体ウエーハ１０に所定方向に形成された分割予定ラインにおける半導体ウエーハの中心領域を通る所定の分割予定ライン１０１に設定されている。

次に、押圧手段７のエアシリンダ７１を作動してピストンロッド７２を上昇させ、図１２の（ｂ）に示すようにピストンロッド７２の先端に設けられた押圧部材７３を、保護テープ１６を介して半導体ウエーハ１０に形成された所定の分割予定ライン１０１に押圧する押圧位置に位置付ける。そして、第２の移動手段４５を作動し第２のテーブル４を矢印Ｘで示す方向（図９参照）に移動する。従って、第２のテーブル４に配設されているフレーム保持部材５１およびテープ拡張手段６が図１２の（ｂ）において矢印Ｘ１で示す方向に移動するため、押圧部材７３が半導体ウエーハの中心領域を通る所定の分割予定ライン１０１に沿って押圧しつつ相対的に移動することになる。この結果、半導体ウエーハ１０は分割予定ライン１０１に沿って変質層１１０が形成され強度が低下せしめられているので、上記所定の分割予定ライン１０１に沿って容易に２つのブロックに分割される（第１のブロック形成工程）。

以上のようにして半導体ウエーハ１０の所定方向に形成された分割予定ラインにおける半導体ウエーハの中心領域を通る所定の分割予定ライン１０１に対して第１のブロック形成工程を実施したならば、回動手段６５のパルスモータ６５１を回転駆動して拡張ドラム６０およびフレーム保持部材５１を９０度回動せしめる。この結果、フレーム保持部材５１に保持された半導体ウエーハ１０も９０度回動することになる。次に、第１の移動手段３５および第２の移動手段４５を作動して、第１のテーブル３を矢印Ｙで示す方向（図９参照）に移動するするとともに、第２のテーブル４を矢印Ｘで示す方向（図９参照）に移動し、上述した第１のブロック形成工程と同様に半導体ウエーハ１０の所定方向と直角な方向に形成された分割予定ライン１０１の一端を押圧手段７の押圧部材７３と対応する位置に位置付ける。このとき、押圧部材７３と対応する位置に位置付ける所定の分割予定ラインは、半導体ウエーハ１０に所定方向に形成された分割予定ラインにおける半導体ウエーハの中心領域を通る所定の分割予定ライン１０１に設定されている。そして、上述した第１のブロック形成工程と同様にブロック形成工程を実施することにより、半導体ウエーハ１０は所定方向と直角な方向に形成された分割予定ラインにおける半導体ウエーハの中心領域を通る所定の分割予定ライン１０１に沿って分割される（第２のブロック形成工程）。このように第１のブロック形成工程および第２のブロック形成工程を実施することにより、図８に示すようにウエーハ１０は中心領域を通り交差する２本の分割予定ライン１０１に沿って分割され、４個のブロック１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄに分割形成される。

上述した第１のブロック形成工程および第２のブロック形成工程を実施したならば、半導体ウエーハ１０が貼着された保護テープ１６を拡張することにより半導体ウエーハ１０を各分割予定ライン１０１に沿って分割する保護テープ拡張工程を実施する。この保護テープ拡張工程について、図１３を参照して説明する。
上述した第１のブロック形成工程および第２のブロック形成工程を実施したならば、図１３に示すように押圧手段７のエアシリンダ７１を作動してピストンロッド７２を下降せしめる。次に、テープ拡張手段６を構成する支持手段６３としての複数のエアシリンダ６３０を作動して、環状のフレーム保持部材５１を図１３の（ｂ）に示す拡張位置に下降せしめる。従って、フレーム保持部材５１の載置面５１１上に固定されている環状のフレーム１５も下降するため、図１３の（ｂ）に示すように環状のフレーム１５に装着された保護テープ１６は拡張ドラム６０の上端縁に当接して拡張せしめられる。この結果、保護テープ１６に貼着されている半導体ウエーハ１０は放射状に引張力が作用する。このように半導体ウエーハ１０に放射状に引張力が作用すると、各分割予定ライン１０１に沿って形成された変質層１１０は強度が低下せしめられているので、半導体ウエーハ１０は変質層１１０に沿って破断され個々の半導体チップ１２０に分割される。このとき、半導体ウエーハ１０は上述した第１のブロック形成工程および第２のブロック形成工程を実施することにより、中心領域を通り交差する２本の分割予定ライン１０１に沿って分割され４個のブロック１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄに分割形成されているので、保護テープ１６に作用する引張力が半導体ウエーハ１０の中心領域まで十分に伝達されるため、変質層が形成された各分割予定ライン１０１に沿って効率良く且つ確実に分割することができる。なお、上記保護テープ拡張工程における保護テープ１６の拡張量即ち伸び量はフレーム保持部材５１の下方への移動量によって調整することができ、本発明者等の実験によると保護テープ１６を２０ｍｍ程度を引き伸ばしたときに半導体ウエーハ１０を変質層１１０に沿って破断することができた。この後に、図９に示すピックアップ手段９を作動しピックアップコレット９２によってチップ１２０をピックアップし、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。

以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。上述した実施形態においてはシリコンウエーハからなる半導体ウエーハを分割する例を説明したが、本発明はサファイヤ基板の表面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ウエーハ等他のウエーハの分割に適用することができる。また、上述した実施形態においては上記ブロック形成工程および保護テープ拡張工程をウエーハの分割装置によって実施する例を示したが、上記ブロック形成工程と保護テープ拡張工程をそれぞれ別個の装置によって実施してもよい。また、上記ブロック形成工程においては半導体ウエーハの分割予定ラインに沿って外力を作用せしめる方法として半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って押圧する押圧手段を用いた例を示したが、半導体ウエーハの分割予定ラインに沿って外力を作用せしめる方法としては超音波を用いて振動を与えたり、レーザー光線を照射してヒートショックを与えるとうにしてもよい。

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。本発明によるウエーハの分割方法の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２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分割方法における変質層形成行程の説明図。図５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。変質層形成工程が実施された半導体ウエーハを環状のフレームに装着された伸長可能な保護テープの表面に貼着した状態を示す斜視図。図７に示す半導体ウエーハにブロック形成工程を実施した状態を示す斜視図。本発明によるウエーハの分割方法におけるブロック形成工程および保護テープ拡張工程を実施するためのウエーハの分割装置の斜視図。図９に示す分割装置の要部を分解して示す斜視図。図９に示す分割装置を構成する第２のテーブルとフレーム保持手段およびテープ拡張手段を示す断面図。本発明によるウエーハの分割方法におけるブロック形成工程を示す説明図。本発明によるウエーハの分割方法における保護テープ拡張工程を示す説明図。

符号の説明

１：レーザー加工装置
１１：レーザー加工装置のチャックテーブル
２１：レーザー光線照射手段
１３：撮像手段
２：ウエーハの分割装置
２０：基台
３：第１のテーブル
４：第２のテーブル
５：フレーム保持手段
６：テープ拡張手段
６０：拡張ドラム
６５：回動手段
７：押圧手段
８：検出手段
９：ピックアップ手段
１０：半導体ウエーハ
１０１：分割予定ライン
１０２：回路
１１０：変質層
１２０：半導体チップ
１５：ダイシングフレーム
１６：保護テープ

Claims

ウエーハを格子状に形成された分割予定ラインに沿って分割するウエーハの加工方法であって、
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、
該変質層形成工程を実施する前または該変質層形成工程を実施した後に、ウエーハの一方の面を環状のフレームに装着された伸長可能な保護テープの表面に貼着する保護テープ貼着工程と、
環状のフレームに装着された保護テープの表面に貼着されたウエーハの中心領域を通る分割予定ラインに外力を付与して複数のブロックに分割するブロック形成工程と、
該ブロック形成工程を実施した後に、ウエーハが貼着された保護テープを拡張することによりウエーハを分割予定ラインに沿って分割する保護テープ拡張工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの分割方法。
該ブロック形成工程は、ウエーハの中心領域を通り交差する分割予定ラインに外力を付与して４個以上のブロックに分割する、請求項１記載のウエーハの分割方法。