JP2014135348A - Wafer processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板の表面に積層された機能層によってデバイスが形成されたウエーハを、デバイスを区画する複数のストリートに沿って分割するウエーハの加工方法に関する。 The present invention relates to a wafer processing method in which a wafer in which a device is formed by a functional layer laminated on a surface of a substrate is divided along a plurality of streets that partition the device.
当業者には周知の如く、半導体デバイス製造工程においては、シリコン等の基板の表面に絶縁膜と機能膜が積層された機能層によって複数のIC、LSI等のデバイスをマトリックス状に形成した半導体ウエーハが形成される。このように形成された半導体ウエーハは上記デバイスがストリートと呼ばれる分割予定ラインによって区画されており、このストリートに沿って分割することによって個々の半導体デバイスを製造している。 As is well known to those skilled in the art, in a semiconductor device manufacturing process, a semiconductor wafer in which a plurality of devices such as ICs and LSIs are formed in a matrix by a functional layer in which an insulating film and a functional film are laminated on the surface of a substrate such as silicon. Is formed. In the semiconductor wafer formed in this way, the above devices are partitioned by dividing lines called streets, and individual semiconductor devices are manufactured by dividing along the streets.
近時においては、IC、LSI等の半導体チップの処理能力を向上するために、シリコン等の基板の表面にSiOF、BSG(SiOB)等の無機物系の膜やポリイミド系、パリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁体被膜(Low−k膜)が積層された機能層によって半導体デバイスを形成せしめた形態の半導体ウエーハが実用化されている。 Recently, in order to improve the processing capability of semiconductor chips such as IC and LSI, inorganic films such as SiOF and BSG (SiOB) and polymer films such as polyimide and parylene are formed on the surface of a substrate such as silicon. A semiconductor wafer having a form in which a semiconductor device is formed by a functional layer in which a low dielectric constant insulator film (Low-k film) made of an organic film is laminated has been put into practical use.
また、半導体ウエーハのストリートにテスト エレメント グループ(TEG)と称する金属膜が積層された金属パターンを部分的に配設し、半導体ウエーハを分割する前に金属パターンを通してデバイスの機能をテストするように構成した半導体ウエーハも実用化されている。 In addition, a metal pattern in which a metal film called a test element group (TEG) is partially placed on the street of a semiconductor wafer, and the device functions are tested through the metal pattern before dividing the semiconductor wafer. Such semiconductor wafers have been put into practical use.
このような半導体ウエーハのストリートに沿った分割は、通常、ダイサーと呼ば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、被加工物である半導体ウエーハ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半導体ウエーハ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固定して形成されている。 Such division of the semiconductor wafer along the street is usually performed by a cutting device called a dicer. This cutting apparatus includes a chuck table for holding a semiconductor wafer as a workpiece, a cutting means for cutting the semiconductor wafer held on the chuck table, and a movement for relatively moving the chuck table and the cutting means. Means. The cutting means includes a rotating spindle that is rotated at a high speed and a cutting blade attached to the spindle. The cutting blade is composed of a disk-shaped base and an annular cutting edge mounted on the outer periphery of the side surface of the base. The cutting edge is formed by fixing diamond abrasive grains having a grain size of about 3 μm, for example, by electroforming. ing.
しかるに、上述したLow−k膜はウエーハの素材と異なるため、切削ブレードによって同時に切削することが困難である。即ち、Low−k膜は雲母のように非常に脆いことから、切削ブレードによりストリートに沿って切削すると、Low−k膜が剥離し、この剥離が回路にまで達しデバイスに致命的な損傷を与えるという問題がある。 However, since the Low-k film described above is different from the material of the wafer, it is difficult to cut simultaneously with a cutting blade. That is, the low-k film is very fragile like mica, so when the cutting blade cuts along the street, the low-k film peels off, and this peeling reaches the circuit, causing fatal damage to the device. There is a problem.
上記問題を解消するために、半導体ウエーハに形成されたストリートの両側にストリーに沿ってレーザー光線を照射し、ストリートに沿って2条のレーザー加工溝を形成して積層体を分断し、この2条のレーザー加工溝の外側間に切削ブレードを位置付けて切削ブレードと半導体ウエーハを相対移動することにより、半導体ウエーハをストリートに沿って切断するウエーハの分割方法が下記特許文献1に開示されている。 In order to solve the above-mentioned problem, a laser beam is irradiated along the street on both sides of the street formed on the semiconductor wafer, two laser processing grooves are formed along the street, and the laminate is divided. Patent Document 1 discloses a wafer dividing method for cutting a semiconductor wafer along a street by positioning a cutting blade between the outer sides of the laser processing groove and relatively moving the cutting blade and the semiconductor wafer.
而して、上記特許文献1に記載されたウエーハの分割方法のように半導体ウエーハに形成されたストリートの両側にストリーに沿ってレーザー光線を照射することによりストリートに沿って2条のレーザー加工溝を形成すると、レーザー加工溝に溶融物が付着してデバイスの抗折強度を低下させるという問題がある。特に、ストリートに上述したTEGと称する金属パターンが配設されている場合には、金属の溶融物がレーザー加工溝に付着して2条のレーザー加工溝の中央部を切削ブレードで切削する際に、チッピングが生じてデバイスの品質を低下させるという問題がある。 Thus, two laser-processed grooves are formed along the street by irradiating a laser beam along the street on both sides of the street formed on the semiconductor wafer as in the wafer dividing method described in Patent Document 1 above. When formed, there is a problem that the melt adheres to the laser-processed groove and the bending strength of the device is lowered. In particular, when the metal pattern referred to as TEG described above is disposed on the street, when the metal melt adheres to the laser processing groove and the center portion of the two laser processing grooves is cut with a cutting blade, There is a problem that chipping occurs and the quality of the device is lowered.
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、基板の表面に積層された機能層に設けられたストリートに沿って形成された2条のレーザー加工溝間の機能層を除去するとともに2条のレーザー加工溝に付着した溶融物を除去することができるウエーハの加工方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned facts, and the main technical problem thereof is the function between the two laser processing grooves formed along the street provided in the functional layer laminated on the surface of the substrate. An object of the present invention is to provide a wafer processing method capable of removing a layer and removing a melt adhering to two laser processing grooves.
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、基板の表面に積層された機能層によってデバイスが形成されたウエーハを、該デバイスを区画する複数のストリートに沿って分割するウエーハの加工方法であって、
ストリートの両側に沿ってレーザー光線を照射し、基板に至る2条のレーザー加工溝を形成して機能層を分断するレーザー加工溝形成工程と、
ストリートに沿って形成された2条のレーザー加工溝の中央部にレーザー光線を導く液柱を形成してレーザー光線を照射し、2条のレーザー加工溝間の機能層を除去するとともに2条のレーザー加工溝に付着した溶融物を除去する溶融物除去工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。
In order to solve the above-mentioned main technical problem, according to the present invention, a wafer processing method for dividing a wafer in which a device is formed by a functional layer laminated on the surface of a substrate along a plurality of streets partitioning the device. Because
A laser processing groove forming step of irradiating laser beams along both sides of the street to form two laser processing grooves reaching the substrate and dividing the functional layer;
A liquid column that guides the laser beam is formed at the center of the two laser processing grooves formed along the street, and the laser beam is irradiated to remove the functional layer between the two laser processing grooves and to perform two laser processing. A melt removal step for removing the melt adhering to the groove,
A method for processing a wafer is provided.
上記溶融物除去工程を実施した後に、ストリートに沿って機能層が除去された基板における2条のレーザー加工溝間に切削ブレードを位置付けてストリートに沿って基板を切断する基板切断工程を実施する。
また、上記溶融物除去工程は、ストリートに沿って形成された2条のレーザー加工溝間にレーザー光線を導く液柱を形成してレーザー光線を照射することにより2条のレーザー加工溝間の機能層を除去するとともにストリートに沿って基板に分割溝を形成する。
After performing the melt removal step, a substrate cutting step is performed in which the cutting blade is positioned between the two laser processing grooves on the substrate from which the functional layer has been removed along the street, and the substrate is cut along the street.
Further, the melt removing step forms a liquid column that guides a laser beam between the two laser processing grooves formed along the street and irradiates the laser beam to form a functional layer between the two laser processing grooves. A dividing groove is formed in the substrate along the street while removing.
本発明によるウエーハの加工方法においては、ウエーハに形成されたストリートの両側に沿ってレーザー光線を照射し、基板に至る2条のレーザー加工溝を形成して機能層を分断するレーザー加工溝形成工程と、ウエーハに形成されたストリートに沿って形成された2条のレーザー加工溝の中央部にレーザー光線を導く液柱を形成してレーザー光線を照射し、2条のレーザー加工溝間の機能層を除去するとともに2条のレーザー加工溝に付着した溶融物を除去する溶融物除去工程とを含んでいるので、溶融物除去工程を実施することによりレーザー加工溝形成工程において機能層に形成された2条のレーザー加工溝に付着した溶融物が破壊されて除去される。従って、溶融物がレーザー加工溝に付着することに起因してデバイスの抗折強度が低下するという問題が解消される。また、ストリートにTEGと称する金属パターンが配設されている場合にも、上述したように溶融物除去工程を実施することにより機能層に形成された2条のレーザー加工溝に付着した金属の溶融物が破壊されて除去されるので、ウエーハをストリートに沿って機能層が除去された基板における2条のレーザー加工溝の中央部に切削ブレードを位置付けてストリートに沿って基板を切断する際に、チッピングが生じてデバイスの品質を低下させるという問題が解消される。 In the wafer processing method according to the present invention, a laser processing groove forming step of dividing the functional layer by irradiating a laser beam along both sides of the street formed on the wafer to form two laser processing grooves reaching the substrate; Then, a liquid column for guiding the laser beam is formed at the center of the two laser processing grooves formed along the street formed on the wafer, and the functional layer between the two laser processing grooves is removed by irradiating the laser beam. And a melt removal step for removing the melt adhering to the two laser processing grooves, so that the two strips formed in the functional layer in the laser processing groove forming step by performing the melt removal step. The melt adhering to the laser processing groove is destroyed and removed. Therefore, the problem that the bending strength of the device is reduced due to the melt adhering to the laser processing groove is solved. In addition, even when a metal pattern called TEG is arranged on the street, melting of the metal adhering to the two laser-processed grooves formed in the functional layer by performing the melt removal process as described above. Since the object is destroyed and removed, when the cutting blade is positioned at the center of the two laser processing grooves in the substrate where the functional layer has been removed along the street, the substrate is cut along the street. The problem of chipping and degrading device quality is eliminated.
以下、本発明によるウエーハの加工方法について添付図面を参照して、更に詳細に説明する。 Hereinafter, a wafer processing method according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
図1の(a)および(b)には、本発明によるウエーハの加工方法によって個々のデバイスに分割される半導体ウエーハの斜視図および要部拡大断面図が示されている。図1の(a)および(b)に示す半導体ウエーハ2は、厚みが140μmのシリコン等の基板20の表面2aに絶縁膜と回路を形成する機能膜が積層された機能層21によって複数のIC、LSI等のデバイス22がマトリックス状に形成されている。そして、各デバイス22は、格子状に形成されたストリート23によって区画されている。なお、図示の実施形態においては、機能層21を形成する絶縁膜は、SiO2 膜または、SiOF、BSG(SiOB)等の無機物系の膜やポリイミド系、パリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁体被膜(Low−k膜)からなっており、厚みが10μmに設定されている。
1A and 1B show a perspective view and an enlarged cross-sectional view of a main part of a semiconductor wafer divided into individual devices by the wafer processing method according to the present invention. A
上述した半導体ウエーハ2を構成する機能層21をストリート23に沿って除去する方法について、図2乃至図7を参照して説明する。
A method of removing the
先ず、半導体ウエーハ2を構成する基板20の裏面2bを環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に貼着するウエーハ支持工程を実施する。即ち、図2に示すように、環状のフレーム3の内側開口部を覆うように外周部が装着されたダイシングテープ30の表面に半導体ウエーハ2を構成する基板20の裏面2bを貼着する。
First, a wafer support process is performed in which the
上述したウエーハ支持工程を実施したならば、半導体ウエーハ2のストリート23の両側に沿ってレーザー光線を照射し、基板20に至る2条のレーザー加工溝を形成して機能層21を分断するレーザー加工溝形成工程を実施する。このレーザー加工溝形成工程は、図3に示すレーザー加工装置4を用いて実施する。図3に示すレーザー加工装置4は、被加工物を保持するチャックテーブル41と、該チャックテーブル41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42と、チャックテーブル41上に保持された被加工物を撮像する撮像手段43を具備している。チャックテーブル41は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない加工送り手段によって図3において矢印Xで示す加工送り方向に移動せしめられるとともに、図示しない割り出し送り手段によって図3において矢印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。
If the wafer supporting process described above is performed, the laser processing groove that divides the
上記レーザー光線照射手段42は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング421を含んでいる。ケーシング421内には図示しないパルスレーザー光線発振器や繰り返し周波数設定手段を備えたパルスレーザー光線発振手段が配設されている。上記ケーシング421の先端部には、パルスレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線を集光するための集光器422が装着されている。なお、レーザー光線照射手段42は、集光器422によって集光されるパルスレーザー光線の集光点位置を調整するための集光点位置調整手段(図示せず)を備えている。
The laser beam application means 42 includes a
上記レーザー光線照射手段42を構成するケーシング421の先端部に装着された撮像手段43は、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子(CCD)等を備え、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。
The image pickup means 43 attached to the tip of the
上述したレーザー加工装置4を用いて、半導体ウエーハ2のストリート23の両側に沿ってレーザー光線を照射し、基板20に至る2条のレーザー加工溝を形成して機能層21を分断するレーザー加工溝形成工程について、図3および図4を参照して説明する。
先ず、上述した図3に示すレーザー加工装置4のチャックテーブル41上に半導体ウエーハ2が貼着されたダイシングテープ30側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、ダイシングテープ30を介して半導体ウエーハ2をチャックテーブル41上に保持する(ウエーハ保持工程)。従って、チャックテーブル41に保持された半導体ウエーハ2は、表面2aが上側となる。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フレーム保持手段に保持される。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41は、図示しない加工送り手段によって撮像手段43の直下に位置付けられる。
Laser processing groove formation that divides the
First, the dicing
チャックテーブル41が撮像手段43の直下に位置付けられると、撮像手段43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43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ストリート23と、該ストリート23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42の集光器422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(アライメント工程)。また、半導体ウエーハ2に上記所定方向と直交する方向に形成されたストリート23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。
When the chuck table 41 is positioned immediately below the image pickup means 43, an alignment operation for detecting a processing region to be laser processed of the
上述したアライメント工程を実施したならば、図4で示すようにチャックテーブル41をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段42の集光器422が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート23を集光器422の直下に位置付ける。このとき、図4の(a)で示すように半導体ウエーハ2は、ストリート23の一端(図4の(a)において左端)が集光器422の直下に位置するように位置付けられる。次に、レーザー光線照射手段42の集光器422からパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル41を図4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4の(b)で示すようにストリート23の他端(図4の(b)において右端)が集光器422の直下位置に達したら、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41の移動を停止する。このレーザー加工溝形成工程においては、パルスレーザー光線の集光点Pをストリート23の表面付近に合わせる。
When the alignment process described above is performed, the chuck table 41 is moved to the laser beam irradiation region where the
次に、チャックテーブル41を紙面に垂直な方向(割り出し送り方向)に図示の実施形態においては40μm移動する。そして、レーザー光線照射手段42の集光器422からパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル41を図4の(b)において矢印X2で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめ、図4の(a)に示す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41の移動を停止する。
Next, the chuck table 41 is moved in the direction perpendicular to the paper surface (index feed direction) by 40 μm in the illustrated embodiment. Then, while irradiating a pulse laser beam from the
上述したレーザー加工溝形成工程を実施することにより、半導体ウエーハ2のストリート23には図4の(c)に示すように機能層21の厚さより深い、即ち基板20に至る2条のレーザー加工溝24、24が形成される。この結果、機能層21は、2条のレーザー加工溝24、24によって分断される。このようにレーザー加工溝形成工程を実施することにより形成された2条のレーザー加工溝24、24には、溶融物24a、24aが付着している。なお、ストリート23に形成される2条のレーザー加工溝24、24の両外側間の間隔(B)は、図示の実施形態においては集光スポット径の半径5μm+チャックテーブル41の移動量40μm+集光スポット径の半径5μmで50μmに設定されている。そして、上述したレーザー加工溝形成工程を半導体ウエーハ2に形成された全てのストリート23に沿って実施する。
By performing the above-described laser processing groove forming step, two streets of the laser processing groove reaching the
なお、上記レーザー加工溝形成工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の波長 :355nm
平均出力 :1.5W
繰り返し周波数 :200kHz
集光スポット径 :φ10μm
加工送り速度 :400mm/秒
In addition, the said laser processing groove | channel formation process is performed on the following processing conditions, for example.
Laser beam wavelength: 355 nm
Average output: 1.5W
Repetition frequency: 200 kHz
Condensing spot diameter: φ10μm
Processing feed rate: 400 mm / sec
次に、半導体ウエーハ2に形成されたストリート23に沿って形成された2条のレーザー加工溝24、24の中央部にレーザー光線を導く液柱を形成してレーザー光線を照射し、2条のレーザー加工溝24、24間の機能層21を除去するとともに2条のレーザー加工溝24、24に付着した溶融物24a、24aを除去する溶融物除去工程を実施する。この溶融物除去工程は、図5に示すレーザー加工装置5を用いて実施する。図5に示すレーザー加工装置5は、上記図3に示すレーザー加工装置4と同様に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、図示しない加工送り手段によって図5において矢印Xで示す加工送り方向に移動せしめられるとともに、図示しない割り出し送り手段によって図5において矢印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。
Next, a liquid column for guiding a laser beam is formed at the center of the two
上記レーザー光線照射手段52は、図6に示すように実質上水平に延出する円筒形状のケーシング521(図5参照)と、該ケーシング551内に配設されたパルスレーザー光線発振手段54と、ケーシング521の先端に装着されパルスレーザー光線発振手段54から発振されたレーザー光線を集光する加工ヘッド55を具備している。パルスレーザー光線発振手段54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541と、これに付設された繰り返し周波数設定手段542とから構成されている。
As shown in FIG. 6, the laser beam irradiation means 52 includes a cylindrical casing 521 (see FIG. 5) that extends substantially horizontally, a pulse laser beam oscillation means 54 disposed in the
上記加工ヘッド55は、図6に示すようにヘッドハウジング551と、該ヘッドハウジング551内に配設されパルスレーザー光線発振手段54から発振されたレーザー光線を下方に向けて方向変換する方向変換ミラー552と、該方向変換ミラー552によって方向変換されたレーザー光線を集光する集光レンズ553を具備している。ヘッドハウジング551の下部には液体室551aが形成されており、この液体室551aを形成する下壁には噴射ノズル551bが形成されている。なお、噴射ノズル551bの噴射口は、集光レンズ553によって集光される集光点が位置付けられるとともにレーザー光線の光軸上に形成されている。また、液体室551aを形成する上壁には、透明板554が配設されている。このように構成された加工ヘッド55の液体室551aには、液体供給手段56によって液体が供給される。このように構成された液体供給手段56は、例えば15MPaの圧力を有する液体を上記液体室551aに供給する。液体供給手段56によって液体室551aに供給された液体は、噴射ノズル551bの噴射口から液柱57となって噴射される。なお、液柱57の直径は、図示の実施形態においては40μmに設定されている。
As shown in FIG. 6, the
上記ヘッドハウジング551の下部に設けられた噴射ノズル551bの下側には、噴射ノズル551bの噴射口から噴射される液柱57を通過させる通路58aを形成する気体流通筒58が配設されている。気体流通筒58は、上記液体室551aを形成する下壁の下面に噴射ノズル551bの噴射口を囲繞して装着されている。この気体流通筒58の側面には通路58aに連通する気体導入口581が形成されているとともに、下端には噴出口582が設けられている。このように構成された気体流通筒58の気体導入口581には、気体供給手段59によって気体が供給される。このように構成された気体供給手段59は、例えば1分間に5リットルの気体を気体流通筒58に供給する。
A
上述したレーザー加工装置5を用いて、半導体ウエーハ2に形成されたストリート23に沿って形成された2条のレーザー加工溝24、24間にレーザー光線を導く糸状の水の柱を形成してレーザー光線を照射し、2条のレーザー加工溝24、24間の機能層21を除去するとともに2条のレーザー加工溝24、24に付着した溶融物24a、24aを除去する溶融物除去工程について、図5乃至図7を参照して説明する。
先ず、上述した図5に示すレーザー加工装置5のチャックテーブル51上に上述したレーザー加工溝形成工程が実施された半導体ウエーハ2が貼着されたダイシングテープ30側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、ダイシングテープ30を介して半導体ウエーハ2をチャックテーブル51上に保持する(ウエーハ保持工程)。従って、チャックテーブル51に保持された半導体ウエーハ2は、表面2aが上側となる。なお、図5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フレーム保持手段に保持される。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、図示しない加工送り手段によって撮像手段53の直下に位置付けられる。
Using the
First, the dicing
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ストリート23に沿って形成された2条のレーザー加工溝24、24と、該2条のレーザー加工溝24、24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の加工ヘッド55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(アライメント工程)。また、半導体ウエーハ2に上記所定方向と直交する方向に形成された2条のレーザー加工溝24、24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。
When the chuck table 51 is positioned immediately below the image pickup means 53, an alignment operation for detecting a processing region to be laser processed of the
上述したアライメント工程を実施したならば、図7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の加工ヘッド55が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート23に形成された2条のレーザー加工溝24、24の中央部を加工ヘッド55の直下に位置付ける。このとき、図7の(a)で示すように半導体ウエーハ2は、2条のレーザー加工溝24、24の一端(図7の(a)において左端)が加工ヘッド55の直下に位置するように位置付けられる。次に、液体供給手段56を作動して加工ヘッド55の液体室551aに高圧液体が供給される。液体室551aに供給された高圧液体は、噴射ノズル551bの噴射口から液柱57となってチャックテーブル51に保持されている半導体ウエーハ2の表面(上面)に向けて噴射される。一方、パルスレーザー光線発振手段54から発振されたパルスレーザー光線は、方向変換ミラー552を介し集光レンズ553によって集光され、透明板554を通して液柱57に導かれて照射される。従って、パルスレーザー光線のスポットは液柱57の直径D(図示の実施形態においては40μm)となる。従って、図示の実施形態においては、2条のレーザー加工溝24、24と液柱57の直径との関係は、図7の(c)に示すように2条のレーザー加工溝24、24の中心位置間即ち中央部に液柱57の直径が位置付けられることになる。なお、このレーザー光線照射時には、気体供給手段59が作動され、気体が気体流通筒58の通路58aを通って噴出口582からチャックテーブル51に保持される半導体ウエーハ2に向けて噴出される。
When the alignment step described above is performed, the chuck table 51 is moved to the laser beam irradiation region where the
以上のようにして、レーザー光線照射手段52の加工ヘッド55から上記液柱57に導かれたパルスレーザー光線LBを照射しつつチャックテーブル51を図7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7の(b)で示すようにストリート23に形成された2条のレーザー加工溝24、24の他端(図7の(b)において右端)が加工ヘッド55の直下位置に達したら、液柱57に導かれた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の移動を停止する。この溶融物除去工程においては、液柱57に導かれたパルスレーザー光線の照射によって図7の(d)に示すように2条のレーザー加工溝24、24間の機能層21が除去される。また、溶融物除去工程においては、噴射ノズル551bの噴射口からパルスレーザー光線を導く液柱57を形成するための高圧液体が噴射されるので、上記レーザー加工溝形成工程において2条のレーザー加工溝24、24に付着した溶融物24a、24aが破壊されて除去される。この溶融物除去工程を半導体ウエーハ2に形成された全てのストリート23に形成された2条のレーザー加工溝24、24に沿って実施する。
As described above, the chuck table 51 is processed in a predetermined direction in the direction indicated by the arrow X1 in FIG. 7A while irradiating the pulse laser beam LB guided from the
なお、上記溶融物除去工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の波長 :532nm
平均出力 :17W
繰り返し周波数 :200kHz
液柱の直径 :40μm
高圧液の圧力 :15MPa
加工送り速度 :150mm/秒
In addition, the said melt removal process is performed on the following process conditions, for example.
Laser beam wavelength: 532 nm
Average output: 17W
Repetition frequency: 200 kHz
Liquid column diameter: 40 μm
Pressure of high pressure liquid: 15MPa
Processing feed rate: 150 mm / sec
上記加工条件によって溶融物除去工程を実施することにより、2条のレーザー加工溝24、24間の機能層21が除去されるとともに、図7の(d)に示すように機能層21の表面から50μm程度加工され加工溝25が形成される。
By performing the melt removal step under the above processing conditions, the
次に、ストリート23に沿って機能層21が除去された基板20における2条のレーザー加工溝24、24の中央部に切削ブレードを位置付けてストリートに沿って基板を切断する基板切断工程を実施する。この基板切断工程は、図示の実施形態においては図8に示す切削装置6を用いて実施する。図8に示す切削装置6は、被加工物を保持するチャックテーブル61と、該チャックテーブル61に保持された被加工物を切削する切削手段62と、該チャックテーブル61に保持された被加工物を撮像する撮像手段63を具備している。チャックテーブル61は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない加工送り手段によって図8において矢印Xで示す加工送り方向に移動せしめられるとともに、図示しない割り出し送り手段によって矢印Yで示す割り出し送り方向に移動せしめられるようになっている。
Next, a substrate cutting step is performed in which a cutting blade is positioned at the center of the two
上記切削手段62は、実質上水平に配置されたスピンドルハウジング621と、該スピンドルハウジング621に回転自在に支持された回転スピンドル622と、該回転スピンドル622の先端部に装着された切削ブレード623を含んでおり、回転スピンドル622がスピンドルハウジング621内に配設された図示しないサーボモータによって矢印623aで示す方向に回転せしめられるようになっている。切削ブレード623は、アルミニウムによって形成された円盤状の基台624と、該基台624の側面外周部に装着された環状の切れ刃625とからなっている。環状の切れ刃625は、基台624の側面外周部に粒径が3〜4μmのダイヤモンド砥粒をニッケルメッキで固めた電鋳ブレードからなっており、図示の実施形態においては厚みが40μmで外径が52mmに形成されている。
The cutting means 62 includes a
上記撮像手段63は、スピンドルハウジング621の先端部に装着されており、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子(CCD)等を備え、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。
The imaging means 63 is mounted at the tip of the
上述した切削装置6を用いて基板切断工程を実施するには、図8に示すようにチャックテーブル61上に上記溶融物除去工程が実施された半導体ウエーハ2が貼着されたダイシングテープ30側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、ダイシングテープ30を介して半導体ウエーハ2をチャックテーブル61上に保持する(ウエーハ保持工程)。従って、チャックテーブル61に保持された半導体ウエーハ2は、表面2aが上側となる。なお、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61に配設された適宜のフレーム保持手段に保持される。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61は、図示しない加工送り手段によって撮像手段63の直下に位置付けられる。
In order to perform the substrate cutting process using the cutting device 6 described above, as shown in FIG. 8, the dicing
チャックテーブル61が撮像手段63の直下に位置付けられると、撮像手段63および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ2の切削すべき領域を検出するアライメント工程を実行する。このアライメント工程においては、上記レーザー加工溝形成工程によって半導体ウエーハ2のストリート23に沿って形成された2条のレーザー加工溝24、24を撮像手段63によって撮像して実行する。撮像手段63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ストリート23に沿って形成された2条のレーザー加工溝24、24と、切削ブレード623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、切削ブレード623による切削領域のアライメントを遂行する(アライメント工程)。また、半導体ウエーハ2に上記所定方向と直交する方向に形成された2条のレーザー加工溝24、24に対しても、同様に切削ブレード623による切削位置のアライメントが遂行される。
When the chuck table 61 is positioned immediately below the image pickup means 63, an alignment process for detecting an area to be cut of the
以上のようにしてチャックテーブル61上に保持されている半導体ウエーハ2のストリート23に沿って形成された2条のレーザー加工溝24、24を検出し、切削領域のアライメントが行われたならば、半導体ウエーハ2を保持したチャックテーブル61を切削領域の切削開始位置に移動する。このとき、図9の(a)で示すように半導体ウエーハ2は切削すべきストリート23の一端(図9の(a)において左端)が切削ブレード623の直下より所定量右側に位置するように位置付けられる。このとき、図示の実施形態においては、上述したアライメント工程においてストリート23に形成されている2条のレーザー加工溝24、24を直接撮像して切削領域を検出しているので、図10(a)に示すように、ストリート23に形成されている2条のレーザー加工溝24、24の中心位置間即ち中央部が切削ブレード623と対向する位置に確実に位置付けられる。なお、図示の実施形態においては上記図7の(d)に示すように基板20にはストリート23に形成されている2条のレーザー加工溝24、24間の中央部に加工溝25が形成されているので、図10(a)に示すように加工溝25は切削ブレード623と対向した位置に位置付けられる。
If the two
このようにしてチャックテーブル61即ち半導体ウエーハ2が切削加工領域の切削開始位置に位置付けられたならば、切削ブレード623を図9(a)において2点鎖線で示す待機位置から矢印Z1で示すように下方に切り込み送りし、図9の(a)において実線で示すように所定の切り込み送り位置に位置付ける。この切り込み送り位置は、図10の(a)および図10の(c)に示すように切削ブレード623の下端が半導体ウエーハ2の裏面に貼着されたダイシングテープ30に達する位置に設定されている。
When the chuck table 61, that is, the
次に、切削ブレード623を図9の(a)において矢印623aで示す方向に所定の回転速度で回転せしめ、チャックテーブル61を図9の(a)において矢印X1で示す方向に所定の切削送り速度で移動せしめる。そして、チャックテーブル61が図9の(b)で示すようにストリート23の他端(図9の(b)において右端)が切削ブレード623の直下より所定量左側に位置するまで達したら、チャックテーブル61即ち半導体ウエーハ2の移動を停止する。このようにチャックテーブル61を切削送りすることにより、図10の(c)で示すように半導体ウエーハ2の基板20はストリート23に形成されたレーザー加工溝24、24の両側間に裏面に達する切削溝26が形成され切断される(切断工程)。
Next, the
次に、切削ブレード623を図9の(b)において矢印Z2で示すように上昇させて2点鎖線で示す待機位置に位置付け、チャックテーブル61を図9の(b)において矢印X2で示す方向に移動して、図9の(a)に示す位置に戻す。そして、チャックテーブル61を紙面に垂直な方向(割り出し送り方向)にストリート23の間隔に相当する量だけ割り出し送りし、次に切削すべきストリート23を切削ブレード623と対応する位置に位置付ける。このようにして、次に切削すべきストリート23を切削ブレード623と対応する位置に位置付けたならば、上述した切断工程を実施する。
Next, the
なお、上記切削工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
切削ブレード :外径52mm、厚さ40μm
切削ブレードの回転速度:40000rpm
切削送り速度 :50mm/秒
In addition, the said cutting process is performed on the following processing conditions, for example.
Cutting blade: outer diameter 52mm, thickness 40μm
Cutting blade rotation speed: 40000 rpm
Cutting feed rate: 50 mm / sec
上述した切断工程を半導体ウエーハ2に形成された全てのストリート23に実施する。この結果、半導体ウエーハ2はストリート23に沿って切断され、個々のデバイス22に分割される。
The cutting process described above is performed on all the
以上のようにして分割されたデバイス22は、上述したように溶融物除去工程を実施することにより上記レーザー加工溝形成工程において機能層21に形成された2条のレーザー加工溝24、24に付着した溶融物24a、24aが破壊されて除去されているので、溶融物がレーザー加工溝24、24に付着することに起因してデバイスの抗折強度が低下するという問題が解消される。また、ストリートにTEGと称する金属パターンが配設されている場合にも、上述したように溶融物除去工程を実施することにより機能層21に形成された2条のレーザー加工溝24、24に付着した金属の溶融物が破壊されて除去されているので、金属の溶融物がレーザー加工溝に付着して2条のレーザー加工溝の中央部を切削ブレードで切削する際に、チッピングが生じてデバイスの品質を低下させるという問題が解消される。
The
次に、上記溶融物除去工程において、ストリート23に沿って形成された2条のレーザー加工溝24、24の中央部にレーザー光線を導く液柱を形成してレーザー光線を照射することにより2条のレーザー加工溝24、24の機能層21を除去するとともにストリート23に沿って基板20に分割溝を形成する実施形態について説明する。
この実施形態においては、上述した加工条件における加工送り速度を150mm/秒から50mm/秒に変更した。なお、他の加工条件は上述した加工条件と同一に設定される。このような加工条件で溶融物除去工程を実施することにより、図11に示すように2条のレーザー加工溝24、24間の機能層21が除去されるとともに、ストリート23に沿って厚みが10μmの機能層21および厚みが140μmの基板20に分割溝27が形成される。この溶融物除去工程においても上記噴射ノズル551bの噴射口からパルスレーザー光線を導く液柱57を形成するための高圧液体が噴射されるので、上記レーザー加工溝形成工程において2条のレーザー加工溝24、24に付着した溶融物24a、24aが破壊されて除去されるとともに、新たに発生する溶融物も基板20や機能層21に付着することはない。
Next, in the melt removal step, two laser beams are formed by irradiating the laser beam by forming a liquid column that guides the laser beam at the center of the two
In this embodiment, the machining feed rate under the above-described machining conditions is changed from 150 mm / second to 50 mm / second. Other processing conditions are set to be the same as the above-described processing conditions. By performing the melt removal step under such processing conditions, the
2:半導体ウエーハ
20:基板
21:機能層
22:デバイス
23:ストリート
24、24:レーザー加工溝
3:環状のフレーム
30:ダイシングテープ
4:レーザー加工装置
41:レーザー加工装置のチャックテーブル
42:レーザー光線照射手段
422:集光器
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
52:レーザー光線照射手段
55:加工ヘッド
56:液体供給手段
6:切削装置
61:切削装置のチャックテーブル
62:切削手段
623:切削ブレード
2: Semiconductor wafer 20: Substrate 21: Functional layer 22: Device 23:
Claims (3)
ストリートの両側に沿ってレーザー光線を照射し、基板に至る2条のレーザー加工溝を形成して機能層を分断するレーザー加工溝形成工程と、
ストリートに沿って形成された2条のレーザー加工溝の中央部にレーザー光線を導く液柱を形成してレーザー光線を照射し、2条のレーザー加工溝間の機能層を除去するとともに2条のレーザー加工溝に付着した溶融物を除去する溶融物除去工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法。 A wafer processing method for dividing a wafer in which a device is formed by a functional layer laminated on a surface of a substrate, along a plurality of streets partitioning the device,
A laser processing groove forming step of irradiating laser beams along both sides of the street to form two laser processing grooves reaching the substrate and dividing the functional layer;
A liquid column that guides the laser beam is formed at the center of the two laser processing grooves formed along the street, and the laser beam is irradiated to remove the functional layer between the two laser processing grooves and to perform two laser processing. A melt removal step for removing the melt adhering to the groove,
A method for processing a wafer.
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