JP2012156168A - Division method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ワーク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って分割予定ラインに沿ってワークの内部に改質層を連続的に形成し、改質層に外力を加えることによって分割予定ラインに沿ってワークを分割する分割方法に関するものである。 In the present invention, a modified layer is continuously formed inside a workpiece along a division planned line by irradiating a laser beam having transparency to the workpiece, and an external force is applied to the modified layer. It is related with the dividing method which divides | segments a workpiece | work along.
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やLSI等の回路が形成される。そして、分割予定ラインに沿って半導体ウエーハを分割することによって各領域を分割することにより、個々の半導体チップが製造される。 In a semiconductor device manufacturing process, a plurality of regions are defined by division lines arranged in a lattice pattern on the surface of a substantially disc-shaped semiconductor wafer, and circuits such as ICs and LSIs are formed in the partitioned regions. The Then, each semiconductor chip is manufactured by dividing each region by dividing the semiconductor wafer along the planned dividing line.
近年、分割予定ラインに沿って半導体ウエーハを分割する方法として、半導体ウエーハ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が用いられている(特許文献1,2参照)。このレーザー加工方法は、半導体ウエーハの一方の面側から内部に集光点を合わせて半導体ウエーハ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することによって分割予定ラインに沿って半導体ウエーハの内部に改質層を連続的に形成し、この改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、半導体ウエーハを分割するものである。 In recent years, as a method of dividing a semiconductor wafer along a division line, there is a laser processing method that uses a laser beam having transparency to a semiconductor wafer and irradiates the laser beam with a focusing point inside the region to be divided. Used (see Patent Documents 1 and 2). In this laser processing method, a semiconductor wafer is arranged along a planned division line by irradiating a laser beam in the infrared region, for example, having a light converging point from one surface side of the semiconductor wafer and having transparency to the semiconductor wafer. The semiconductor wafer is divided by continuously forming a modified layer inside the wafer and applying an external force along a planned division line whose strength is reduced by the formation of the modified layer.
しかしながら、上述のレーザー加工方法によれば、エッチングや粗い砥石による研削加工によって半導体ウエーハの表面に凹凸が形成されている場合、半導体ウエーハの表面においてレーザー光線が散乱されることによって分割すべき領域の内部にレーザー光線を十分に集光することができず、結果として、半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って精度高く分割できないことがあった。 However, according to the laser processing method described above, when irregularities are formed on the surface of the semiconductor wafer by etching or grinding with a rough grindstone, the inside of the region to be divided by scattering of the laser beam on the surface of the semiconductor wafer. As a result, the semiconductor wafer may not be divided with high accuracy along the planned dividing line.
本発明は、上記に鑑みて為されたものであり、分割すべき領域の内部にレーザー光線を十分に集光可能な分割方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a dividing method capable of sufficiently condensing a laser beam inside a region to be divided.
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る分割方法は、ワークの凹凸を有する入射面側からワークの分割予定ラインに沿った位置の内部に集光点を位置付け、ワークに対して透過性を有するレーザー光線を照射して改質層を形成する改質層形成工程と、該改質層形成工程の後に該改質層に外力を加えてワークを該分割予定ラインに沿って分割する分割工程と、を含む分割方法であって、該改質層形成工程の前に、該入射面にワークに対して吸収性を有するレーザー光線を照射して該凹凸を除去することによって該入射面を平坦化する平坦化工程を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the dividing method according to the present invention is a method in which a condensing point is positioned inside a position along the work division planned line from the incident surface side having the unevenness of the work. A modified layer forming step of forming a modified layer by irradiating a laser beam having transparency to the workpiece, and applying an external force to the modified layer after the modified layer forming step to align the workpiece along the planned dividing line A dividing step that divides the surface by dividing the surface by irradiating the incident surface with a laser beam having an absorptivity with respect to the workpiece before the modified layer forming step. A flattening step of flattening the incident surface is included.
また、本発明に係る分割方法は、上記発明において、該平坦化工程において照射するレーザー光線の断面エネルギー分布が、加工進行方向に直交する方向において一定であることを特徴とする。 The dividing method according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the cross-sectional energy distribution of the laser beam irradiated in the planarization step is constant in a direction orthogonal to the processing progress direction.
本発明に係る分割方法によれば、分割すべき領域の内部にレーザー光線を十分に集光させることができる。 According to the dividing method according to the present invention, the laser beam can be sufficiently condensed inside the region to be divided.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態であるレーザー加工装置の構成及びこのレーザー加工装置を用いたワークの分割方法について説明する。 Hereinafter, a configuration of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention and a workpiece dividing method using the laser processing apparatus will be described with reference to the drawings.
〔レーザー加工装置の構成〕
始めに、図1を参照して、本発明の一実施形態であるレーザー加工装置の構成について説明する。
[Configuration of laser processing equipment]
First, with reference to FIG. 1, the structure of the laser processing apparatus which is one Embodiment of this invention is demonstrated.
図1は、本実施の一実施形態であるレーザー加工装置の構成を示す概略斜視図である。図1に示すように、本発明の一実施形態であるレーザー加工装置は、ワーク1を保持するための保持機構2と、保持機構2を加工送り方向であるX方向及び割り出し送り方向であるY方向に移動させるためのXY駆動機構4と、保持機構2によって保持されたワーク1にレーザー光線を照射するためのレーザー照射機構5と、レーザー加工装置を構成する各部の動作を制御してレーザー加工装置を統括的に制御する制御装置6とを備えている。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a configuration of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a holding mechanism 2 for holding a workpiece 1, an X direction that is a machining feed direction, and a Y that is an index feed direction. XY drive mechanism 4 for moving in the direction,
ワーク1は、略円板形状の板状物により構成されている。ワーク1の表面側は互いに直交する分割予定ライン11によって格子状に区画され、区画された領域内にはデバイスが形成されている。ワーク1としては、特に限定されないが、例えばシリコンウエーハ,GaAsウエーハ,SiCウエーハ等の半導体ウエーハ、チップ実装用としてウエーハの裏面側に設けられるDAF(Die Attach Film)等の粘着部材、半導体製品のパッケージ、セラミックス,ガラス,サファイア(Al2O3)等の無機材料基板、液晶ディスプレイドライバー等の各種電子部品、ミクロンオーダーの加工位置精度が要求される各種加工材料等を例示できる。
The workpiece 1 is configured by a substantially disk-shaped plate-like object. The surface side of the workpiece 1 is partitioned in a grid pattern by dividing
保持機構2は、ワーク1に応じた大きさのチャックテーブルを主体とするものであり、図示しない吸引手段によって上面である保持面21上に載置されたワーク1を吸引保持する。ワーク1は、図示しない搬送手段によって例えば表面側を上にして保持機構2に搬入され、保持面21上に吸引保持される。このようにワーク1を保持面21上で保持する保持機構2は、円筒部材22の上端に設けられ、円筒部材22内に配設された図示しないパルスモータによってZ方向(鉛直方向)を軸中心として回転自在な構成となっている。
The holding mechanism 2 mainly includes a chuck table having a size corresponding to the workpiece 1, and sucks and holds the workpiece 1 placed on the
XY駆動機構4は、2段の滑動ブロック41,42を備えている。保持機構2は、円筒部材22を介して2段の滑動ブロック41,42の上に搭載されている。XY駆動機構4は、ボールネジ431やパルスモータ432等によって構成された加工送り機構43を備え、滑動ブロック41は、この加工送り機構43によってX方向への移動が自在である。そして、加工送り機構43が駆動して滑動ブロック41が移動し、レーザー照射機構5に対して保持機構2がX方向に移動することによって、滑動ブロック41に搭載された保持機構2とレーザー照射機構5とをX方向に沿って相対的に移動させる。
The XY drive mechanism 4 includes two stages of sliding
XY駆動機構4は、ボールネジ441やパルスモータ442等で構成された割り出し送り機構44を備え、滑動ブロック42は、割り出し送り機構44によってY方向への移動が自在である。そして、割り出し送り機構44が駆動して滑動ブロック42が移動し、レーザー照射機構5に対して保持機構2がY方向に移動することによって、滑動ブロック42に搭載された保持機構2とレーザー照射機構5とをY方向に沿って相対的に移動させる。
The XY drive mechanism 4 includes an
本実施形態では、保持機構2をX方向及びY方向に移動させることによって保持機構2とレーザー照射機構5とを相対的に移動させる構成とした。これに対して、保持機構2を移動させずにレーザー照射機構5をX方向及びY方向に移動させる構成としてもよい。また、保持機構2及びレーザー照射機構5の双方をX方向に沿って逆方向に移動させ、保持機構2及びレーザー照射機構5の双方をY方向に沿って逆方向に移動させてこれらを相対移動させる構成としてもよい。
In the present embodiment, the holding mechanism 2 and the
加工送り機構43に対しては、保持機構2の加工送り量を検出するための加工送り量検出手段45が付設されている。加工送り量検出手段45は、X方向に沿って配設されたリニアスケールや、滑動ブロック41に配設されて滑動ブロック41と共に移動することによってリニアスケールを読み取る読み取りヘッド等で構成されている。同様に、割り出し送り機構44に対しては、保持機構2の割り出し送り量を検出するための割り出し送り量検出手段46が付設されている。割り出し送り量検出手段46は、Y方向に沿って配設されたリニアスケールや、滑動ブロック42に配設されて滑動ブロック42と共に移動することによってリニアスケールを読み取る読み取りヘッド等によって構成されている。
A processing feed amount detecting means 45 for detecting the processing feed amount of the holding mechanism 2 is attached to the
レーザー照射機構5は、保持面21上に吸引保持されたワーク1にレーザー光線を照射し、ワーク1の加工すべき位置に沿ってレーザー加工を施すためのものである。制御装置6は、レーザー加工装置の動作に必要な各種データを保持するメモリを内蔵したマイクロコンピュータ等によって構成されている。
The
〔レーザー照射機構の構成〕
次に、図2を参照して、レーザー照射機構5の構成について説明する。
[Configuration of laser irradiation mechanism]
Next, the configuration of the
図2は、図1に示すレーザー照射機構の構成を示すブロック図である。図2に示すように、レーザー照射機構5は、発振器51と、強度調整部(アッテネータ)52と、エネルギー分布調整部53と、ミラー素子54と、集光レンズ55とを備えている。発振器51は、所定波長のレーザー光線を発振するためのものであり、例えばYAGレーザー発振器やYVO4レーザー発振器等からなるレーザー光線発振器、赤外線波長域のレーザー光線を発振する発振器等によって構成されている。強度調整部52は、1/2波長板521と、モータ522と、偏光ビームスプリッタ523と、アブソーバ524とを備えている。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the laser irradiation mechanism shown in FIG. As shown in FIG. 2, the
1/2波長板521は、モータ522によって回動可能な状態で発振器51の後段に配設されている。1/2波長板521は、その回動角度に応じて発振器51が発振したレーザー光線LBの直線偏光方向を変化させる。偏光ビームスプリッタ523は、1/2波長板521を通過したレーザー光線のうち、所定の直線偏光方向を有するレーザー光線を偏光方向設定部53に向けて透過すると共に、所定の直線偏光方向以外の直線偏光方向を有するレーザー光線をアブソーバ524側に分岐する。アブソーバ524は、偏光ビームスプリッタ523によって分岐されたレーザー光線を吸収するためのものであり、レーザー光線を良好に吸収すべく例えばつや消し黒色系金属によって構成するとよい。
The half-
エネルギー分布調整部53は、回折光学素子等を用いた一般周知のホモジナイザーであり、加工進行方向に直交する方向において断面エネルギー分布がガウシアン分布であるレーザー光線を加工進行方向に直交する方向において断面エネルギー分布が加工範囲内で一定であるレーザー光線に変換する。ミラー素子54は、1/2波長板531を通過したレーザー光線を集光レンズ55側に向けて反射させるためのものである。集光レンズ55は、ワーク1と対向するように配設され、ワーク1の内部に集光点を位置付けてミラー素子54によって反射されたレーザー光線を集光するものである。
The energy
〔分割方法〕
次に、図3及び図4を参照して、上記レーザー加工装置を用いたワークの分割方法について説明する。図3は、本発明の一実施形態である分割工程の流れを示す断面工程図である。図4は、加工進行方向に直交する方向におけるレーザー光線の断面エネルギー分布を示す図である。
[Division method]
Next, with reference to FIG. 3 and FIG. 4, a work dividing method using the laser processing apparatus will be described. FIG. 3 is a cross-sectional process diagram illustrating a flow of a dividing process according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing a cross-sectional energy distribution of a laser beam in a direction orthogonal to the processing progress direction.
上記レーザー加工装置を用いてワーク1を分割する際は、始めに、図3(a)に示すように、レーザー光線LBの入射面であるワーク1の表面に沿って(矢印A1方向)ワーク1に対して吸収性を有するレーザー光線LBを照射することによって、ワーク1の表面に存在する凹凸101を除去し、ワーク1の表面を平坦化する(平坦化工程)。ワーク1がシリコンウエーハである場合、ワーク1に対して吸収性を有するレーザー光線として、波長が355[nm]であるレーザー光線を用いることができる。
When the workpiece 1 is divided using the laser processing apparatus, first, as shown in FIG. 3A, the workpiece 1 is moved along the surface of the workpiece 1 that is the incident surface of the laser beam LB (in the direction of arrow A1). On the other hand, by irradiating the laser beam LB having the absorptivity, the
なお、ワーク1の表面を均一に平坦化するように、平坦化工程において照射するレーザー光線のワーク1表面における断面エネルギー分布は、図4に実線R1で示すように、加工進行方向に直交する方向において加工範囲(平坦化範囲)内で一定であることが望ましいが、図4に一点鎖線R2で示すように、加工進行方向に直交する方向においてガウシアン分布を形成していてもよい。 In order to uniformly flatten the surface of the work 1, the cross-sectional energy distribution on the surface of the work 1 of the laser beam irradiated in the flattening step is in a direction perpendicular to the processing progress direction as indicated by a solid line R1 in FIG. Although it is desirable to be constant within the processing range (flattening range), a Gaussian distribution may be formed in a direction orthogonal to the processing progress direction as indicated by a one-dot chain line R2 in FIG.
本願発明の発明者らの検討によれば、ドライエッチング処理によって表面の算術平均粗さRaが0.60[um]程度になったシリコンウエーハの表面を平坦化する場合、加工進行方向に直交する方向において断面エネルギー分布が加工範囲(平坦化範囲)内で一定である波長355[nm],繰り返し周波数80[kHz],出力0.6[W],送り速度100[mm/s]のレーザー光線を1パス照射することによって、約100[um]幅のシリコンウエーハの表面を平坦化(Ra=0.05[um]以内)できることが知見された。但し、繰り返し周波数は1〜1000[kHz]の範囲内、出力は0.1〜4[W]の範囲内、送り速度は20〜300[mm/s]の範囲内で適宜条件を組み合わせれば15〜150[um]幅ほどのシリコンウェーハの表面を1パス照射で平坦化加工が可能であると考えられる。 According to the study of the inventors of the present invention, when the surface of a silicon wafer having an arithmetic average roughness Ra of about 0.60 [um] is flattened by dry etching, it is orthogonal to the processing progress direction. A laser beam having a wavelength of 355 [nm], a repetition frequency of 80 [kHz], an output of 0.6 [W], and a feed rate of 100 [mm / s] in which the cross-sectional energy distribution is constant in the processing range (flattening range) in the direction. It was found that the surface of a silicon wafer having a width of about 100 [um] can be flattened (within Ra = 0.05 [um]) by irradiating with one pass. However, the repetition frequency is within the range of 1 to 1000 [kHz], the output is within the range of 0.1 to 4 [W], and the feed rate is within the range of 20 to 300 [mm / s], and the conditions are appropriately combined. It is considered that the surface of a silicon wafer having a width of about 15 to 150 [um] can be planarized by one-pass irradiation.
図3(a)に示す平坦化工程が完了すると、次に図3(b)に示すように、ワーク1の表面側からワーク1の分割予定ラインに沿った位置の内部に集光点を位置付け、ワーク1に対して透過性を有するレーザー光線LBを分割予定ラインに沿って(矢印A2方向)照射して改質層102を形成する(改質層形成工程)。なお、改質層とは、密度,屈折率,機械的強度やその他の物理的特性が周囲のそれとは異なる状態になった領域のことを意味し、溶融処理領域,クラック領域,絶縁破壊領域,屈折率変化領域,及びこれらの領域が混在した領域等を例示できる。
When the flattening step shown in FIG. 3A is completed, the condensing point is positioned inside the position along the planned division line of the work 1 from the surface side of the work 1 as shown in FIG. 3B. Then, the modified
図3(b)に示す改質層形成工程が完了すると、最後に図3(c)に示すように、ワーク1の裏面側に貼り付けられたダイシングテープ100を分割予定ラインに直交する方向(矢印A3方向)に拡張することによって、改質層102に外力を加えて分割予定ライン11に沿ってワーク1を個々のデバイスDに分割する。これにより、一連の分割工程は終了する。
When the modified layer forming step shown in FIG. 3B is completed, finally, as shown in FIG. 3C, the dicing
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である分割工程によれば、改質層形成工程を実行する前に、ワーク1の表面にワーク1に対して吸収性を有するレーザー光線LBを照射してワーク1の表面に存在する凹凸101を除去する。これにより、改質層形成工程を実行する際に、ワーク1の表面に存在する凹凸101によってレーザー光線LBが散乱されることにより、分割すべき領域の内部にレーザー光線LBを十分に集光できなくなることを抑制できる。
As is clear from the above description, according to the dividing step which is an embodiment of the present invention, the laser beam LB having an absorptivity with respect to the workpiece 1 on the surface of the workpiece 1 before executing the modified layer forming step. To remove the
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、上記実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例、及び運用技術等は、全て本発明の範疇に含まれる。 The embodiment to which the invention made by the present inventors has been described has been described above, but the present invention is not limited by the description and drawings that form part of the disclosure of the present invention according to the above embodiment. That is, other embodiments, examples, operation techniques, and the like made by those skilled in the art based on the above-described embodiments are all included in the scope of the present invention.
1 ワーク
2 保持機構
4 XY駆動機構
5 レーザー照射機構
6 制御装置
11 分割予定ライン
21 保持面
22 円筒部材
41,42 滑動ブロック
43 加工送り機構
44 割り出し送り機構
45 加工送り量検出手段
46 割り出し送り量検出手段
51 発振器
52 強度調整部(アッテネータ)
53 偏光方向設定部
54 ミラー素子
55 集光レンズ
100 ダイシングテープ
101 凹凸
102 改質層
431,441 ボールネジ
432,442 パルスモータ
521,531 1/2波長板
522,532 モータ
523 偏光ビームスプリッタ
524 アブソーバ
D デバイス
LB レーザー光線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Work 2 Holding mechanism 4
53 Polarization
Claims (2)
該改質層形成工程の後に該改質層に外力を加えてワークを該分割予定ラインに沿って分割する分割工程と、を含む分割方法であって、
該改質層形成工程の前に、該入射面にワークに対して吸収性を有するレーザー光線を照射して該凹凸を除去することによって該入射面を平坦化する平坦化工程を含む
ことを特徴とする分割方法。 Forming a modified layer by positioning a condensing point from the incident surface side of the workpiece with irregularities on the inside of the position along the planned dividing line of the workpiece and irradiating the workpiece with a laser beam having transparency Process,
A dividing step of applying an external force to the modified layer after the modified layer forming step to divide the workpiece along the planned dividing line,
Before the modified layer forming step, the method includes a flattening step of flattening the incident surface by irradiating the incident surface with a laser beam having absorptivity with respect to a workpiece to remove the unevenness. How to split.
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