JP2010010209A - レーザーダイシング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加工時間を短縮し、加工効率を下げることのないレーザーダイシング方法を提供すること。
【解決手段】レーザにより複数形成される改質領域のうち最も表面近傍に形成される第１の改質領域２２を形成するのと同時に該ウェーハの表面形状の測定を測定スキャンにより実施し、前記第１の改質領域と同じカットラインであって該第１の改質領域よりも深い位置に形成される改質領域２３，２４，２５，２６の形成の際に、前記測定スキャンにより得られた表面形状のデータに基づいて改質領域形成位置を制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は、レーザー光を利用して半導体装置や電子部品等が形成されたウェーハを切断するレーザーダイシング方法に関するものである。

従来、表面に半導体装置や電子部品等が形成されたウェーハを個々のチップに分割するには、細かなダイヤモンド砥粒で形成された厚さ３０μｍ程度の薄い砥石により、ウェーハに研削溝を入れてウェーハをカットするダイシング装置が用いられていた。

ダイシング装置では、薄い砥石（以下、ダイシングブレードと称する）を例えば３０，０００〜６０，０００ｒｐｍで高速回転させてウェーハを研削し、ウェーハを完全切断（フルカット）又は不完全切断（ハーフカット或いはセミフルカット）を行う。

しかし、このダイシングブレードによる研削加工の場合、ウェーハが高脆性材料であるため脆性モード加工となり、ウェーハの表面や裏面にチッピングが生じ、このチッピングが分割されたチップの性能を低下させる要因になっていた。特に裏面に生じたチッピングは、クラックが徐々に内部に進行するため大きな問題となっていた。

このような問題に対して、従来のダイシングブレードによる切断に替えて、ウェーハの内部に焦点を合わせたレーザー光を入射し、ウェーハ内部に多光子吸収による改質領域を複数形成して引き離し、個々のチップに分割するレーザーダイシング装置及びレーザーダイシング方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−１１１９４６号公報

上記の特許文献で提案されているようなレーザーダイシングでは、レーザー光を集光させる焦点位置を制御するため、オートフォーカス機能を用いてウェーハ表面の形状に合わせた追従制御を行う必要がある。しかし、焦点位置とウェーハ表面との深さの差がレーザー光を集光させる対物レンズの焦点深度を超える場合、同時のタイミングでの追従制御は不可能となる。このため、レーザーダイシング装置では事前に測定スキャンすることによりウェーハ表面の形状を測定して記憶し、記憶されたウェーハ表面形状データに基づきウェーハを加工していくトレース加工を実施していた。

しかし、このような方法では実際の加工を行う前段階で測定スキャンを実施してウェーハ表面形状の測定と記憶を行なう為、実際の加工に加えて測定スキャンのための時間が必要となり加工効率を下げる原因となっている。

本発明はこのような問題に対して成されたものであり、ウェーハ表面形状を測定する測定スキャンを行う時間を短縮することにより加工時間を短縮し、加工効率を下げることのないレーザーダイシング方法を提供することを目的としている。

本発明は前記目的を達成するために、レーザー光をカットライン下のウェーハ内部に集光させることによりカットライン下のウェーハ内部に複数の改質領域を形成して前記ウェーハをカットラインに沿って切断するレーザーダイシングにおいて、複数形成される改質領域の最も前記ウェーハの表面近傍に形成される第１の改質領域を形成するのと同時に該ウェーハの表面形状の測定を測定スキャンにより実施し、前記第１の改質領域と同じカットラインであって該第１の改質領域よりも深い位置に形成される改質領域の形成の際に、前記測定スキャンにより得られた表面形状のデータに基づいて改質領域形成位置を制御することを特徴としている。

本発明によれば、レーザーダイシング装置ではウェーハを切断する位置であるカットライン下にレーザー光を集光させてカットライン下に複数の改質領域を形成する。ウェーハは形成された複数の改質領域によりカットラインに沿って切断される。

改質領域の形成では、まず複数の改質領域のうち最もウェーハ表面近傍に形成される第１の改質領域を形成するのと同時にウェーハの表面形状の測定を測定スキャンにより行う。このとき、第１の改質領域を形成するレーザー光の焦点位置とウェーハ表面との深さの差はレーザー光を集光させる対物レンズの焦点深度を超えないため、測定スキャンによりウェーハ表面形状の測定が容易に行うことが可能である。

次に、同じカットライン下であって第１の改質領域よりも深い位置に残りの改質領域が形成されていく。このとき、改質領域形成位置を制御するレーザー光の焦点位置の制御は第１の改質領域を形成する際に行われた測定スキャンにより得られたウェーハの表面形状のデータに基づいて行われる。

これにより、実際の加工前にウェーハを測定スキャンする必要がなくなり、加工時間が短縮されて加工効率を下げることのないレーザーダイシングを行うことが可能となる。

また、本発明では前記目的を達成するために、レーザー光をカットライン下のウェーハ内部に集光させることによりカットライン下のウェーハ内部に複数の改質領域を形成して前記ウェーハをカットラインに沿って切断するレーザーダイシングにおいて、複数並んだカットラインのうちの１つに複数形成される改質領域の最も前記ウェーハの表面近傍に形成される第１の改質領域を形成する際に、該ウェーハの表面形状の測定を測定スキャンにより実施し、改質領域が未形成の別のカットライン下に複数の改質領域を形成する際に、前記測定スキャンにより得られた表面形状のデータに基づいて改質領域形成位置を制御することも特徴としている。

本発明によれは、レーザーダイシング装置ではウェーハを切断する位置であるカットライン下にレーザー光を集光させてカットライン下に複数の改質領域を形成する。ウェーハは形成された複数の改質領域によりカットラインに沿って切断される。

改質領域の形成では、１度ウェーハ表面形状を測定スキャンにより測定し、測定スキャンにより得られたウェーハの表面形状のデータに基づいてウェーハ表面より最も深い位置からカットライン下に改質領域が形成されていく。このとき、最もウェーハ表面近傍に形成される第１の改質領域を形成するのと同時にウェーハの表面形状の測定を測定スキャンにより行う。第１の改質領域を形成するレーザー光の焦点位置とウェーハ表面との深さの差はレーザー光を集光させる対物レンズの焦点深度を超えないため、測定スキャンによりウェーハ表面形状の測定が容易に行うことが可能である。

次に、このようにして得られたウェーハ表面形状のデータに基づき改質領域形成位置を制御するレーザー光の焦点位置を制御して改質領域が未形成の別のカットライン（例えば隣り合う次のカットライン）下に改質領域が形成されていく。改質領域が未形成の別のカットライン下の改質領域形成時においても、最もウェーハ表面近傍に形成される第１の改質領域を形成する際にウェーハ表面形状を測定スキャンにより測定し、得られたウェーハ表面形状のデータを改質領域が未形成の更に別のカットライン下の改質領域形成時に使用する。

これにより、実際の加工前にウェーハを測定スキャンする必要がなくなり、加工時間が短縮されて加工効率を下げることのないレーザーダイシングを行うことが可能となる。

以上説明したように、本発明のレーザーダイシング方法によれば、ウェーハ表面形状を測定する測定スキャンを行う時間が短縮されることにより加工時間が短縮され、加工効率を下げることのないレーザーダイシングを行うことが可能となる。

以下添付図面に従って本発明に係るレーザーダイシング方法の好ましい実施の形態について詳説する。

はじめに、本発明に係るレーザーダイシング方法が実施されるレーザーダイシング装置について説明する。図１はレーザーダイシング装置の構成を模式的に示した上面図である。

レーザーダイシング装置１０は、本体１１内部に、チャックテーブル１２、Ｘガイドベース１３、Ｙガイドベース１４、Ｚガイドベース１５、エレベータ１６、待機テーブル１７、レーザーヘッド１８、及び制御手段１９が備えられている。

チャックテーブル１２は、ウェーハＷを吸着載置し、不図示のθ回転軸により、矢印θ
方向に回転されるとともに、Ｘガイドベース上に取り付けられた不図示のＸテーブルにより矢印Ｘ方向に加工送りされる。

チャックテーブル１２の上方にはＹガイドベース１４が設けられている。Ｙガイドベース１４には、図示しない２個のＹテーブルが設けられ、夫々のＹテーブルには、Ｚガイドベース１５、１５が取り付けられている。

夫々のＺＺガイドベース１５、１５には、不図示のＺテーブルが設けられ、夫々のＺテーブルには、ホルダ２０を介してレーザーヘッド１８が取付けられており、２個のレーザーヘッド１８、１８は夫々独立してＺ方向に移動されるとともに、独立してＹ方向に割り出し送りされるようになっている。

エレベータ１６は、ウェーハＷが格納されたカセットを収納して上下に移動し、ウェーハＷを不図示の搬送装置により待機テーブル１７へ供給する。待機テーブルは、チャックテーブル１２と同等の高さに設けられ、待機テーブル上に載置されたウェーハＷには、加工前後に必要な各種処理が行なわれる。

ウェーハＷの搬送やレーザーダイシングを行う場合は、通常図２に示すように、片方の面に粘着剤を有するダイシングテープＴを介してウェーハＷがダイシング用のフレームＦにマウントされ、レーザーダイシング工程中はこの状態で搬送され、カットラインＫに沿って格子状にダイシング加工される。

本体１１内部に収納された制御手段１９は、ＣＰＵ、メモリ、入出力回路部等からなり、レーザーダイシング装置１０の各部の動作の制御や加工に必要なデータの記憶などを行う。

レーザーダイシング装置１０はこの他に、図示しないウェーハ搬送手段、操作板、テレビモニタ、及び表示灯等から構成されている。

操作板には、レーザーダイシング装置１０の各部を操作するスイッチ類や表示装置が取付けられている。テレビモニタは、図示しないＣＣＤカメラで撮像したウェーハ画像の表示、又はプログラム内容や各種メッセージ等を表示する。表示灯は、レーザーダイシング装置１０の加工中、加工終了、非常停止等の稼動状況を表示する。

図３はレーザーヘッド１８の構成を説明する側面図である。レーザーヘッド１８は、レーザーダイシング装置１０のベース２１上に設けられたチャックテーブル１２に載置されたウェーハＷに複数形成されている切断目標位置であるカットラインＫのいずれか１つにレーザー光Ｌを照射するよう、ウェーハＷの上方に位置付けられる。

レーザーヘッド１８は、レーザー発振器１８Ａ、コリメートレンズ１８Ｂ、ミラー１８Ｃ、対物レンズ１８Ｄ等からなり、図２に示すように、レーザー発振器１８Ａから発振されたレーザー光Ｌは、コリメートレンズ１８Ｂで水平方向に平行光線とされ、ミラー１８Ｃで垂直方向に反射され、対物レンズ１８Ｄによって集光される。

レーザー光Ｌが集光された焦点を、チャックテーブル１２に載置されたウェーハＷの厚さ方向内部に設定すると、ウェーハＷの表面を透過したレーザー光Ｌは焦点でエネルギーが集中され、ウェーハ内部の焦点近傍に多光子吸収によるクラック領域、溶融領域、屈折率変化領域等の改質領域を形成する。

図４は、ウェーハ内部の焦点近傍に形成される改質領域を説明する概念図である。図４（ａ）は、ウェーハＷの内部に入射されたレーザー光Ｌが焦点に改質領域Ｐを形成した状態を示ししている。この状態でウェーハＷが図１に示すＸガイドベース１３により水平方向に移動され、改質領域Ｐが連続して形成されることにより、図４（ｂ）に示すように、連続した改質領域Ｐ１が形成される。

改質領域Ｐ１はウェーハＷ表面の形状を測定スキャンすることにより得られたウェーハ表面形状データに基づきレーザー光Ｌの焦点の位置を制御してカットラインＫ下に複数形成される。ウェーハＷは改質領域Ｐ１、Ｐ１・・・を起点として自然に切断するか、或いは僅かな外力を加えることによって改質領域Ｐ１、Ｐ１・・・を起点としてカットラインＫに沿って切断される。

また、ウェーハＷよりも薄いウェーハＷ１の場合は、改質領域形成条件を変更することにより、改質領域Ｐ１よりも狭い改質領域Ｐ２を形成して切断される。更に、ウェーハＷよりも厚いウェーハＷ２の場合は、改質領域形成条件を変更して改質領域Ｐ１よりも広い改質領域Ｐ３をウェーハＷの場合より多く形成して切断される。

これにより、ウェーハＷの各厚さ、ウェーハＷ表面の形状に最適な改質領域を形成して切断されるため、チップの切断の失敗による不良等は発生しない。

次に本発明に係わるレーザーダイシング方法の第１の実施の形態について説明する。図５は、本発明に係わるレーザーダイシング方法による改質領域の形成手順を説明するワークの断面図である。

レーザーダイシング装置１０では、図４に示すようにウェーハＷを切断する位置であるカットラインＫ下にレーザー光Ｌを集光させてカットラインＫ下に複数の連続した改質領域を形成する。

改質領域の形成では、まず複数の改質領域のうち最もウェーハＷ表面近傍に形成される第１の改質領域２２を形成するのと同時にウェーハＷの表面形状の測定を測定スキャンにより行う。測定スキャンにより得られたウェーハＷ表面形状のデータは図１に示す制御手段１９に記憶される。

測定スキャンは、例えばレーザーダイシング装置１０に備えられたオートフォーカス機能により、図３に示す対物レンズ１８Ｄを通して不図示の撮像手段により撮像されるウェーハＷ表面の画像の焦点を合わせることで対物レンズ１８ＤとウェーハＷ表面との距離を測定して行われる。このとき、第１の改質領域２２を形成するレーザー光Ｌの焦点位置とウェーハＷ表面との深さの差はレーザー光Ｌを集光させる対物レンズ１８Ｄの焦点深度を超えない長さとなっている。これにより、測定スキャンによりウェーハＷ表面形状の測定が容易に行うことが可能である。

なお、測定スキャンはレーザーヘッド１８等に備えられたレーザー測長装置等によりレーザーヘッド１８からウェーハＷ表面までの距離を計測する形態であってもよい。

このようにして、第１の改質領域２２が形成されたウェーハＷは、同じカットラインＫ下であって第１の改質領域２２よりも深い位置に残りの改質領域２３、２４、２５、２６が形成される。改質領域２３、２４、２５、２６の形成では、ウェーハＷ表面から最も深い位置に形成される改質領域２３よりウェーハＷ表面に向って改質領域２４、２５、２６の順に形成されていく。

このとき、改質領域２３、２４、２５、２６形成位置を制御するレーザー光Ｌの焦点位置の制御は、第１の改質領域２２を形成する際に行われた測定スキャンにより得られ、制御手段１９に記憶されたウェーハＷ表面形状のデータに基づいて行われる。一つのカットラインＫ下への改質領域形成が終了した後は、図１に示すＹガイドベース１４によりレーザーヘッド１８がインデックス送りされ、次のカットラインＫ上に位置づけられたレーザーヘッド１８により同様に改質領域がカットラインＫ下に形成されていく。

これにより、実際の改質領域形成前にウェーハＷ表面を加工とは別に１度測定スキャンする必要がなくなり、加工時間が短縮されて加工効率を下げることのないレーザーダイシングを行うことが可能となる。

次に本発明に係わるレーザーダイシング方法の第２の実施の形態について説明する。レーザーダイシング装置１０では、図４に示すようにウェーハＷを切断する位置であるカットラインＫ下にレーザー光Ｌを集光させてカットラインＫ下に複数の連続した改質領域を形成する。

改質領域の形成では、複数あるカットラインＫのうち最初に改質領域が形成されるカットラインＫの部分のウェーハＷ表面形状を測定スキャンにより測定する。測定スキャン後、測定スキャンされたカットラインＫ下に、ウェーハＷ表面から最も深い位置に形成される改質領域２３よりウェーハＷ表面に向って改質領域２４、２５、２６の順に改質領域が形成されていく。改質領域２３、２４、２５、２６形成位置を制御するレーザー光Ｌの焦点位置の制御は、測定スキャンにより得られたウェーハＷの表面形状のデータに基づいて行われる。

改質領域２６まで形成した後は、最もウェーハＷ表面近傍に形成される第１の改質領域２２を形成するのと同時にウェーハＷの表面形状の測定を測定スキャンにより行う。測定スキャンにより得られたウェーハＷ表面形状のデータは図１に示す制御手段１９に記憶される。

最初に改質領域が形成されるカットラインＫ下への改質領域形成が終了した後は、図１に示すＹガイドベース１４によりレーザーヘッド１８がインデックス送りされて隣り合う改質領域が未形成の次のカットラインＫ上にレーザーヘッド１８が位置づけられる。

次のカットラインＫ下への改質領域の形成では、最初のカットラインＫにおいて第１の改質領域２２を形成する際に行われた測定スキャンにより得られたウェーハＷ表面形状のデータに基づき改質領域形成位置が制御され、改質領域２３よりウェーハＷ表面に向って改質領域２４、２５、２６の順に改質領域が形成されていく。

次のカットラインＫにおいても改質領域２６まで形成した後は、最もウェーハＷ表面近傍に形成される第１の改質領域２２を形成するのと同時にウェーハＷの表面形状の測定を測定スキャンにより行う。測定スキャンにより得られたウェーハＷ表面形状のデータは制御手段１９に記憶され、更に隣り合う次のカットラインＫの改質領域形成時の改質領域形成位置制御に使用される。これを繰り返し、ウェーハＷ全てのカットラインＫへの改質領域形成を行い、ウェーハＷの切断を行う。

これにより、全てのカットラインＫにおいて実際の加工前にウェーハＷを測定スキャンする必要がなくなり、加工時間が短縮されて加工効率を下げることのないレーザーダイシングを行うことが可能となる。

以上説明したように、本発明に係るレーザーダイシング方法によれば、複数の改質領域のうち最もウェーハ表面近傍に形成される第１の改質領域を形成するのと同時にウェーハの表面形状の測定を測定スキャンにより行う為、測定スキャンを行う時間が短縮される。これによりウェーハの加工時間が短縮され、加工効率を下げることのないレーザーダイシングを行うことが可能となる。

なお、本実施の形態では改質領域は第１の改質領域２２と改質領域２３、２４、２５、２６の５本のみ形成されているが、本発明はこれに限らず、ウェーハの厚さや素材、形状等に合わせて形成する改質領域の本数を変更しても良い。

また、本実施の形態において、カットラインＫの長さの違いにより、制御手段１９に記憶されるウェーハＷ表面形状のデータの数が実際のカットラインＫの距離よりも少ない場合は、欠落している位置の表面形状データを補間することですることでカットラインＫへの改質領域の形成が行われる。

本発明に係わるレーザーダイシング装置の構成を模式的に示した上面図。 フレームにマウントされたウェーハを示した斜視図。 レーザーヘッドの構成を説明する側面図。 ウェーハ内部に形成される改質領域を説明する概念図。 本発明に係わるレーザーダイシング方法による改質領域形成手順を示した断面図。

符号の説明

１０…レーザーダイシング装置，１１…本体，１２…チャックテーブル，１３…Ｘガイドベース，１４…Ｙガイドベース， １５…Ｚガイドベース，１６…エレベータ，１７…待機テーブル，１８…レーザーヘッド，１８Ａ…レーザー発振器、１８Ｂ…コリメートレンズ、１８Ｃ…ミラー、１８Ｄ…対物レンズ，１９…制御手段，２０…ホルダ，２１…ベース，２２…第１の改質領域，２３、２４、２５、２６、Ｐ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３…改質領域，Ｆ…フレーム，Ｋ…カットライン，Ｌ…レーザー光，Ｔ…ダイシングテープ，Ｗ、Ｗ１、Ｗ２…ウェーハ

Claims (2)

1. レーザー光をカットライン下のウェーハ内部に集光させることによりカットライン下のウェーハ内部に複数の改質領域を形成して前記ウェーハをカットラインに沿って切断するレーザーダイシングにおいて、
   複数形成される改質領域の最も前記ウェーハの表面近傍に形成される第１の改質領域を形成するのと同時に該ウェーハの表面形状の測定を測定スキャンにより実施し、
   前記第１の改質領域と同じカットラインであって該第１の改質領域よりも深い位置に形成される改質領域の形成の際に、前記測定スキャンにより得られた表面形状のデータに基づいて改質領域形成位置を制御することを特徴とするレーザーダイシング方法。
2. レーザー光をカットライン下のウェーハ内部に集光させることによりカットライン下のウェーハ内部に複数の改質領域を形成して前記ウェーハをカットラインに沿って切断するレーザーダイシングにおいて、
   複数並んだカットラインのうちの１つに複数形成される改質領域の最も前記ウェーハの表面近傍に形成される第１の改質領域を形成する際に、該ウェーハの表面形状の測定を測定スキャンにより実施し、
   改質領域が未形成の別のカットライン下に複数の改質領域を形成する際に、前記測定スキャンにより得られた表面形状のデータに基づいて改質領域形成位置を制御することを特徴とするレーザーダイシング方法。

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