JP2016054205A - Wafer processing method - Google Patents

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健次 古田
Kenji Furuta
健次 古田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wafer processing method capable of suppressing a device on a surface of a wafer from being damaged by refraction or reflection of a laser beam by a crack.SOLUTION: A wafer processing method comprises the steps of: setting a wavelength of a pulse laser beam having permeability to a wafer within a range from 1300 nm to 1400 nm; positioning a condensing point of the pulse laser beam at the inside of the wafer, irradiating the region corresponding to division schedule lines from a rear surface of the wafer with the pulse laser beam, and forming a first modified layer 19a inside the wafer by relatively processing and feeding holding means and laser beam irradiation means in an X direction; displacing the wafer by a prescribed distance Y1 from the first modified layer in a Y direction orthogonal to a processing feeding direction, positioning the condensing point above the first modified layer, and forming a second modified layer 19b by irradiating the region corresponding to the division schedule lines with the pulse laser beam from a rear surface of the wafer; and applying external force to the wafer and dividing the wafer along the division schedule lines using the first and second modified layers as a division start point.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、ウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザービームを照射してウエーハ内部に改質層を形成した後、ウエーハに外力を付与して改質層を起点にウエーハを複数のデバイスチップに分割するウエーハの加工方法に関する。   In the present invention, after a modified layer is formed inside a wafer by irradiating a pulse laser beam having a wavelength that is transmissive to the wafer, an external force is applied to the wafer, and the wafer is made into a plurality of devices starting from the modified layer. The present invention relates to a method for processing a wafer to be divided into chips.

IC、LSI等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたシリコンウエーハ(以下、単にウエーハと称することがある)は、加工装置によって個々のデバイスチップに分割され、分割されたデバイスチップは携帯電話、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。   A silicon wafer (hereinafter, simply referred to as a wafer) formed by dividing a plurality of devices such as ICs and LSIs on a surface by dividing lines is divided into individual device chips by a processing apparatus. Chips are widely used in various electric devices such as mobile phones and personal computers.

ウエーハの分割には、ダイシングソーと呼ばれる切削装置を用いたダイシング方法が広く採用されている。ダイシング方法では、ダイアモンド等の砥粒を金属や樹脂で固めて厚さ30μm程度とした切削ブレードを、30000rpm程度の高速で回転させつつウエーハへと切り込ませることでウエーハを切削し、個々のデバイスチップへと分割する。   A dicing method using a cutting device called a dicing saw is widely used for dividing the wafer. In the dicing method, a wafer is cut by cutting a wafer into a wafer while rotating a cutting blade having a thickness of about 30 μm by solidifying abrasive grains such as diamond with a metal or a resin at a high speed of about 30000 rpm. Divide into chips.

一方、近年では、ウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザービームの集光点を分割予定ラインに対応するウエーハの内部に位置づけて、パルスレーザービームを分割予定ラインに沿って照射してウエーハ内部に改質層を形成し、その後外力を付与してウエーハを個々のデバイスチップに分割する方法が提案されている(例えば、特許第4402708号公報参照)。   On the other hand, in recent years, a condensing point of a pulse laser beam having a wavelength that is transmissive to the wafer is positioned inside the wafer corresponding to the division line, and the pulse laser beam is irradiated along the division line to be irradiated to the wafer. There has been proposed a method in which a modified layer is formed inside and then an external force is applied to divide the wafer into individual device chips (see, for example, Japanese Patent No. 4402708).

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とは異なる状態になった領域のことであり、溶融再硬化領域、屈折率変化領域、絶縁破壊領域の他、クラック領域やこれらが混在した領域も含まれる。   The modified layer is a region where the density, refractive index, mechanical strength and other physical properties are different from the surroundings, in addition to the melt rehardened region, refractive index changing region, dielectric breakdown region, A crack region and a region where these are mixed are also included.

シリコンの光学吸収端は、シリコンのバンドギャップ(1.1eV)に相当する光の波長1050nm付近にあり、バルクのシリコンでは、これより短い波長の光は吸収されてしまう。   The optical absorption edge of silicon is in the vicinity of a light wavelength of 1050 nm corresponding to the band gap (1.1 eV) of silicon, and light having a shorter wavelength is absorbed by bulk silicon.

従来の改質層形成方法では、光学吸収端に近い波長1064nmのレーザーを発振するネオジム(Nd)をドープしたNd:YAGパルスレーザーが一般的に使用される(例えば、特開2005−95952号公報参照)。   In the conventional modified layer forming method, a Nd: YAG pulse laser doped with neodymium (Nd) that oscillates a laser with a wavelength of 1064 nm close to the optical absorption edge is generally used (for example, JP-A-2005-95952). reference).

しかし、Nd:YAGパルスレーザーの波長1064nmがシリコンの光学吸収端に近いことから、集光点を挟む領域においてレーザービームの一部が吸収されて十分な改質層が形成されず、ウエーハを個々のデバイスチップに分割できない場合がある。   However, since the wavelength of 1064 nm of the Nd: YAG pulse laser is close to the optical absorption edge of silicon, a part of the laser beam is absorbed in the region sandwiching the condensing point, so that a sufficient modified layer is not formed, and the wafer is individually May not be divided into device chips.

そこで、本出願人は、波長1300〜1400nmの範囲に設定された、例えば波長1342nmのYAGパルスレーザーを用いてウエーハの内部に改質層を形成すると、集光点を挟む領域においてレーザービームの吸収が低減されて良好な改質層を形成できるとともに、円滑にウエーハを個々のデバイスチップに分割できることを見出した(特開2006−108459号公報参照)。   Therefore, when the present applicant forms a modified layer inside the wafer using, for example, a YAG pulse laser having a wavelength of 1342 to 1400 nm set in a wavelength range of 1300 to 1400 nm, absorption of the laser beam is performed in a region sandwiching the condensing point. It has been found that a good reformed layer can be formed by reducing the thickness of the wafer and that the wafer can be smoothly divided into individual device chips (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-108459).

特許第4402708号公報Japanese Patent No. 4402708 特開2005−95952号公報JP-A-2005-95952 特開2006−108459号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-108459

ところが、ウエーハの厚みが厚い場合に改質層を厚み方向に積層して複数層形成すると、パルスレーザービームを照射した面と反対側の面、即ちウエーハの表面にレーザービームが散乱して表面に形成されたデバイスをアタックし損傷させるという新たな問題を生じることが判明した。   However, if the wafer is thick and the modified layer is laminated in the thickness direction to form a plurality of layers, the laser beam is scattered on the surface opposite to the surface irradiated with the pulse laser beam, that is, on the surface of the wafer. It has been found that this creates a new problem of attacking and damaging the formed device.

この問題を検証したところ、下層に形成された改質層から微細なクラックが伝播し、そのクラックが上層に照射されるパルスレーザービームの透過光を屈折又は反射させてデバイスをアタックするのではないかと推察される。   When this problem is verified, a fine crack propagates from the modified layer formed in the lower layer, and the crack does not refract or reflect the transmitted light of the pulse laser beam irradiated on the upper layer to attack the device. It is guessed.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、シリコンウエーハに対して1300〜1400nmの範囲に設定された波長のパルスレーザービームを照射してウエーハ内部に改質層を形成する際に、透過光がウエーハ表面のデバイスを損傷させることを抑制可能な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 such a point, and the object of the present invention is to irradiate a silicon wafer with a pulse laser beam having a wavelength set in a range of 1300 to 1400 nm to modify the inside of the wafer. It is an object of the present invention to provide a wafer processing method capable of suppressing transmitted light from damaging a device on a wafer surface when forming a quality layer.

本発明によると、被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物に対して透過性を有する波長のパルスレーザービームを照射して被加工物の内部に改質層を形成するレーザービーム照射手段と、該保持手段と該レーザービーム照射手段とを相対的に加工送りする加工送り手段と、を備えたレーザー加工装置によって表面に複数のデバイスが複数の分割予定ラインによって区画されて形成されたシリコンからなるウエーハを加工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ビームの波長を1300nm〜1400nmの範囲に設定する波長設定ステップと、波長設定ステップ実施後、ウエーハの内部にパルスレーザービームの集光点を位置づけてウエーハの裏面から該分割予定ラインに対応する領域にパルスレーザービームを照射するとともに該保持手段と該レーザービーム照射手段とを相対的に加工送りしてウエーハの内部に第1改質層を形成する第1改質層形成ステップと、加工送り方向に対して直交する方向に該第1改質層から所定距離ずらすとともに該第1改質層の上方にパルスレーザービームの集光点を位置づけて、ウエーハの裏面から該分割予定ラインに対応する領域にパルスレーザービームを照射するとともに該保持手段と該レーザービーム照射手段とを相対的に加工送りしてウエーハの内部に第2改質層を形成する第2改質層形成ステップと、該第1及び第2改質層形成ステップ実施後、ウエーハに外力を付与して該第1及び第2改質層を分割起点にウエーハを該分割予定ラインに沿って分割する分割ステップと、を備えたことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。   According to the present invention, the holding means for holding the workpiece, and the modified layer is formed inside the workpiece by irradiating the workpiece held by the holding means with a pulse laser beam having a wavelength that is transmissive to the workpiece. A plurality of devices on the surface by a plurality of scheduled division lines by a laser processing apparatus comprising: a laser beam irradiating means for forming a laser beam; and a processing feeding means for relatively processing and feeding the holding means and the laser beam irradiating means. A wafer processing method for processing a wafer made of silicon formed by partitioning, a wavelength setting step for setting a wavelength of a pulse laser beam having transparency to the wafer in a range of 1300 nm to 1400 nm, and wavelength setting After step execution, position the focused point of the pulsed laser beam inside the wafer and start dividing the line from the back of the wafer. A first modified layer forming step of irradiating a corresponding region with a pulsed laser beam and forming a first modified layer inside the wafer by relatively processing and feeding the holding means and the laser beam irradiating means; The focal point of the pulse laser beam is shifted from the first modified layer by a predetermined distance in a direction orthogonal to the processing feed direction, and the focused point of the pulse laser beam is positioned above the first modified layer, and then the dividing line from the back surface of the wafer A second modified layer forming step of irradiating a corresponding region with a pulse laser beam and relatively processing and feeding the holding means and the laser beam irradiation means to form a second modified layer inside the wafer; After the first and second modified layer forming steps are performed, a dividing step is performed in which an external force is applied to the wafer to divide the wafer along the planned dividing line with the first and second modified layers as the division starting points. The wafer processing method characterized by comprising the flop, is provided.

好ましくは、前記所定距離は1〜5μmの範囲内である。   Preferably, the predetermined distance is in the range of 1 to 5 μm.

本発明のウエーハの加工方法によると、第1改質層から伝播した微細なクラックが存在したとしても、第2改質層は第1改質層から所定距離ずれた位置に集光点が位置づけられて形成されるので、第2改質層を形成した後の透過光は第1改質層から伝播したクラックの影響を受けることがなく、ウエーハの表面に形成されたデバイスを損傷させるという問題を解消することができる。   According to the wafer processing method of the present invention, even if there are fine cracks propagated from the first modified layer, the second modified layer has a condensing point positioned at a predetermined distance from the first modified layer. The transmitted light after forming the second modified layer is not affected by cracks propagated from the first modified layer, and damages the device formed on the surface of the wafer. Can be eliminated.

本発明のウエーハの加工方法を実施するのに適したレーザー加工装置の斜視図である。It is a perspective view of the laser processing apparatus suitable for implementing the processing method of the wafer of this invention. シリコンウエーハの表面側斜視図である。It is a surface side perspective view of a silicon wafer. シリコンウエーハの表面側を外周部が環状フレームに貼着されたダイシングテープに貼着する様子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a mode that the outer peripheral part sticks the surface side of a silicon wafer to the dicing tape stuck to the annular frame. ダイシングテープを介して環状フレームに支持されたシリコンウエーハの裏面側斜視図である。It is a back surface side perspective view of the silicon wafer supported by the annular frame via the dicing tape. レーザービーム発生ユニットのブロック図である。It is a block diagram of a laser beam generation unit. 第1改質層形成ステップ及び第2改質層形成ステップを説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the 1st modified layer formation step and the 2nd modified layer formation step. 図7(A)は第1改質層〜第3改質層の位置を示す模式的斜視図、図7(B)はその断面図である。FIG. 7A is a schematic perspective view showing positions of the first modified layer to the third modified layer, and FIG. 7B is a sectional view thereof. 分割装置の斜視図である。It is a perspective view of a dividing device. 分割ステップを示す断面図である。It is sectional drawing which shows a division | segmentation step.

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図1を参照すると、本発明のウエーハの加工方法を実施するのに適したレーザー加工装置2の概略斜視図が示されている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Referring to FIG. 1, there is shown a schematic perspective view of a laser processing apparatus 2 suitable for carrying out the wafer processing method of the present invention.

レーザー加工装置2は、静止基台4上にX軸方向に移動可能に搭載された第1スライドブロック6を含んでいる。第1スライドブロック6は、ボールねじ8及びパルスモータ10から構成される加工送り手段12により一対のガイドレール14に沿って加工送り方向、すなわちX軸方向に移動される。   The laser processing apparatus 2 includes a first slide block 6 mounted on a stationary base 4 so as to be movable in the X-axis direction. The first slide block 6 is moved along the pair of guide rails 14 in the machining feed direction, that is, the X-axis direction, by the machining feed means 12 including the ball screw 8 and the pulse motor 10.

第1スライドブロック6上には第2スライドブロック16がY軸方向に移動可能に搭載されている。すなわち、第2スライドブロック16はボールねじ18及びパルスモータ20から構成される割り出し送り手段22により一対のガイドレール24に沿って割り出し送り方向、すなわちY軸方向に移動される。   A second slide block 16 is mounted on the first slide block 6 so as to be movable in the Y-axis direction. That is, the second slide block 16 is moved along the pair of guide rails 24 in the index feed direction, that is, the Y-axis direction, by the index feed means 22 constituted by the ball screw 18 and the pulse motor 20.

第2スライドブロック16上には円筒支持部材26を介してチャックテーブル28が搭載されており、チャックテーブル28は回転可能であるとともに加工送り手段12及び割り出し送り手段22によりX軸方向及びY軸方向に移動可能である。チャックテーブル28には、チャックテーブル28に吸引保持されたウエーハを支持する環状フレームをクランプするクランプ30が設けられている。   A chuck table 28 is mounted on the second slide block 16 via a cylindrical support member 26. The chuck table 28 can be rotated, and can be rotated in the X-axis direction and the Y-axis direction by the processing feed means 12 and the index feed means 22. Can be moved to. The chuck table 28 is provided with a clamp 30 that clamps an annular frame that supports the wafer sucked and held by the chuck table 28.

静止基台4にはコラム32が立設されており、このコラム32にはレーザービーム照射ユニット34が取り付けられている。レーザービーム照射ユニット34は、ケーシング33内に収容された図5に示すレーザービーム発生ユニット35と、ケーシング33の先端に取り付けられた集光器37とから構成される。   A column 32 is erected on the stationary base 4, and a laser beam irradiation unit 34 is attached to the column 32. The laser beam irradiation unit 34 includes a laser beam generation unit 35 shown in FIG. 5 housed in the casing 33 and a condenser 37 attached to the tip of the casing 33.

レーザービーム発生ユニット35は、図5に示すように、YAGパルスレーザーを発振するレーザー発振器62と、繰り返し周波数設定手段64と、パルス幅調整手段66と、パワー調整手段68とを含んでいる。本実施形態では、レーザー発振器62として、波長1342nmのパルスレーザーを発振するYAGパルスレーザー発振器を採用した。   As shown in FIG. 5, the laser beam generation unit 35 includes a laser oscillator 62 that oscillates a YAG pulse laser, a repetition frequency setting unit 64, a pulse width adjustment unit 66, and a power adjustment unit 68. In this embodiment, a YAG pulse laser oscillator that oscillates a pulse laser having a wavelength of 1342 nm is employed as the laser oscillator 62.

図1に示すようにケーシング33の先端部には、集光器37とX軸方向に整列してレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像ユニット39が配設されている。撮像ユニット39は、可視光によって半導体ウエーハ11の加工領域を撮像する通常のCCD等の撮像素子を含んでいる。   As shown in FIG. 1, an image pickup unit 39 that detects a processing region to be laser processed in alignment with the condenser 37 and the X-axis direction is disposed at the tip of the casing 33. The imaging unit 39 includes an imaging element such as a normal CCD that images the processing area of the semiconductor wafer 11 with visible light.

撮像ユニット39は更に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照射手段と、赤外線照射手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、この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赤外線CCD等の赤外線撮像素子から構成される赤外線撮像手段を含んでおり、撮像した画像信号はコントローラ(制御手段)40に送信される。   The imaging unit 39 further includes an infrared irradiation unit that irradiates the workpiece with infrared rays, an optical system that captures the infrared rays irradiated by the infrared irradiation unit, and an infrared ray that outputs an electrical signal corresponding to the infrared rays captured by the optical system. An infrared imaging means including an infrared imaging element such as a CCD is included, and the captured image signal is transmitted to a controller (control means) 40.

コントローラ40はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置(CPU)42と、制御プログラム等を格納するリードオンリーメモリ(ROM)44と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ(RAM)46と、カウンタ48と、入力インターフェイス50と、出力インターフェイス52とを備えている。   The controller 40 includes a central processing unit (CPU) 42 that performs arithmetic processing according to a control program, a read-only memory (ROM) 44 that stores a control program, and a random read / write that stores arithmetic results. An access memory (RAM) 46, a counter 48, an input interface 50, and an output interface 52 are provided.

56は案内レール14に沿って配設されたリニアスケール54と、第1スライドブロック6に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される加工送り量検出ユニットであり、加工送り量検出ユニット56の検出信号はコントローラ40の入力インターフェイス50に入力される。   A machining feed amount detection unit 56 includes a linear scale 54 disposed along the guide rail 14 and a reading head (not shown) disposed on the first slide block 6. These detection signals are input to the input interface 50 of the controller 40.

60はガイドレール24に沿って配設されたリニアスケール58と第2スライドブロック16に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される割り出し送り量検出ユニットであり、割り出し送り量検出ユニット60の検出信号はコントローラ40の入力インターフェイス50に入力される。   Reference numeral 60 denotes an index feed amount detection unit composed of a linear scale 58 disposed along the guide rail 24 and a read head (not shown) disposed on the second slide block 16. The detection signal is input to the input interface 50 of the controller 40.

撮像ユニット39で撮像した画像信号もコントローラ40の入力インターフェイス50に入力される。一方、コントローラ40の出力インターフェイス52からはパルスモータ10、パルスモータ20、レーザービーム発生ユニット35等に制御信号が出力される。   An image signal captured by the imaging unit 39 is also input to the input interface 50 of the controller 40. On the other hand, a control signal is output from the output interface 52 of the controller 40 to the pulse motor 10, the pulse motor 20, the laser beam generation unit 35, and the like.

図2を参照すると、本発明の加工方法の加工対象となる半導体ウエーハ11の表面側斜視図が示されている。図2に示す半導体ウエーハ11は、例えば厚さが300μmのシリコンウエーハから構成されている。   Referring to FIG. 2, a front side perspective view of a semiconductor wafer 11 to be processed by the processing method of the present invention is shown. The semiconductor wafer 11 shown in FIG. 2 is composed of, for example, a silicon wafer having a thickness of 300 μm.

半導体ウエーハ11は、表面11aに第1の方向に伸長する複数の第1の分割予定ライン(ストリート)13aと、第1の方向と直交する第2の方向に伸長する複数の第2の分割予定ライン13bが形成されているとともに、第1の分割予定ライン13aと第2の分割予定ライン13bとによって区画された各領域にIC、LSI等のデバイス15が形成されている。また、半導体ウエーハ11の外周には、シリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ17が形成されている。   The semiconductor wafer 11 has a plurality of first division planned lines (streets) 13a extending in the first direction on the surface 11a and a plurality of second division planned extending in a second direction orthogonal to the first direction. A line 13b is formed, and a device 15 such as an IC or LSI is formed in each region partitioned by the first scheduled division line 13a and the second scheduled division line 13b. A notch 17 serving as a mark indicating the crystal orientation of the silicon wafer is formed on the outer periphery of the semiconductor wafer 11.

本発明実施形態のウエーハの加工方法では、半導体ウエーハ(以下ウエーハと略称する)11は、図3に示すように、外周が環状フレームFに貼着されたダイシングテープTにその表面11a側が貼着され、図4に示すように、ウエーハ11の裏面11bが露出した形態として加工が遂行される。   In the wafer processing method according to the embodiment of the present invention, a semiconductor wafer (hereinafter abbreviated as “wafer”) 11 has a surface 11a attached to a dicing tape T whose outer periphery is attached to an annular frame F as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 4, the processing is performed with the back surface 11 b of the wafer 11 exposed.

本発明のウエーハの加工方法では、まず、シリコンウエーハ11に対して透過性を有するパルスレーザービームの波長を1300nm〜1400nmの範囲に設定する(波長設定ステップ)。本実施形態では、図5に示すレーザービーム発生ユニット35のレーザー発振器62として、波長1342nmのパルスレーザーを発振するYAGレーザー発振器を採用した。   In the wafer processing method of the present invention, first, the wavelength of a pulsed laser beam having transparency to the silicon wafer 11 is set in the range of 1300 nm to 1400 nm (wavelength setting step). In this embodiment, a YAG laser oscillator that oscillates a pulse laser having a wavelength of 1342 nm is employed as the laser oscillator 62 of the laser beam generation unit 35 shown in FIG.

次いで、レーザー加工装置2のチャックテーブル28でウエーハ11をダイシングテープTを介して吸引保持し、ウエーハ11の裏面11bを露出させる。そして、撮像ユニット39の赤外線撮像素子でウエーハ11をその裏面11b側から撮像し、第1の分割予定ライン13aに対応する領域を集光器37とX軸方向に整列させるアライメントを実施する。このアライメントには、よく知られたパターンマッチング等の画像処理を利用する。   Next, the wafer 11 is sucked and held by the chuck table 28 of the laser processing apparatus 2 via the dicing tape T, and the back surface 11b of the wafer 11 is exposed. Then, the wafer 11 is imaged from the back surface 11b side by the infrared imaging element of the imaging unit 39, and alignment is performed so that the region corresponding to the first scheduled division line 13a is aligned with the condenser 37 in the X-axis direction. For this alignment, well-known image processing such as pattern matching is used.

第1の分割予定ライン13aのアライメントを実施後、チャックテーブル28を90度回転してから、第1の分割予定ライン13aに直交する方向に伸長する第2の分割予定ライン13bについても同様なアライメントを実施する。   After the alignment of the first scheduled division line 13a, after the chuck table 28 is rotated 90 degrees, the same alignment is performed for the second scheduled division line 13b extending in the direction orthogonal to the first scheduled division line 13a. To implement.

アライメントステップ実施後、図6及び図7に示すように、集光器37で波長1342nmのパルスレーザービームの集光点を第1の分割予定ライン13aに対応するウエーハ内部に位置づけて、パルスレーザービームをウエーハ11の裏面11b側から照射して、チャックテーブル28を矢印X1方向に加工送りすることにより、ウエーハ11の内部に第1改質層19aを形成する第1改質層形成ステップを実施する。   After performing the alignment step, as shown in FIGS. 6 and 7, the condensing point of the pulse laser beam having a wavelength of 1342 nm is positioned inside the wafer corresponding to the first scheduled division line 13a by the condensing unit 37, and the pulse laser beam Is irradiated from the back surface 11b side of the wafer 11, and the chuck table 28 is processed and fed in the direction of the arrow X1, thereby carrying out a first modified layer forming step for forming the first modified layer 19a inside the wafer 11. .

次いで、同一の第1の分割予定ライン13aに対応するウエーハの内部で加工送り方向に直交する方向(Y方向)に第1改質層19aから所定距離Y1ずらすとともに第1改質層19aの上部に集光点を位置づけて、パルスレーザービームをウエーハ11の裏面11b側から照射して、チャックテーブル28を矢印X2方向に加工送りすることにより、ウエーハ11の内部に第2改質層19bを形成する第2改質層形成ステップを実施する。ここで、所定距離Y1は、1〜5μm、好ましくは3〜5μmの範囲内である。   Next, the wafer is shifted by a predetermined distance Y1 from the first modified layer 19a in the direction (Y direction) perpendicular to the processing feed direction inside the wafer corresponding to the same first division line 13a and the upper portion of the first modified layer 19a. The second modified layer 19b is formed inside the wafer 11 by positioning the condensing point, irradiating the pulse laser beam from the back surface 11b side of the wafer 11 and processing and feeding the chuck table 28 in the direction of the arrow X2. A second modified layer forming step is performed. Here, the predetermined distance Y1 is in the range of 1 to 5 μm, preferably 3 to 5 μm.

更に、同一の第1の分割予定ライン13aに対応するウエーハの内部でY方向が第1改質層19aと同一位置で且つ第2改質層19bの上部に集光点を位置づけて、パルスレーザービームをウエーハ11の裏面11b側から照射して、チャックテーブル28を矢印X1方向に加工送りすることにより、ウエーハの内部に第3改質層19cを形成する第3改質層形成ステップを実施する。この第3改質層形成ステップは、ウエーハ11の厚みが相当厚い場合に必要であり、本発明の改質層形成ステップでは必ずしも必須ではない。   Further, a condensing point is positioned on the upper side of the second modified layer 19b with the Y direction being the same position as the first modified layer 19a inside the wafer corresponding to the same first division planned line 13a, and a pulse laser. A third modified layer forming step for forming the third modified layer 19c inside the wafer is performed by irradiating the beam from the back surface 11b side of the wafer 11 and processing and feeding the chuck table 28 in the direction of the arrow X1. . This third modified layer forming step is necessary when the thickness of the wafer 11 is considerably thick, and is not necessarily essential in the modified layer forming step of the present invention.

チャックテーブル28をY軸方向に割り出し送りしながら、全ての第1の分割予定ライン13aに対応するウエーハ11の内部に第1改質層19a〜第3改質層19cを形成する。次いで、チャックテーブル28を90°回転してから、第1の分割予定ライン13aに直交する全ての第2の分割予定ライン13bに沿って同様な第1〜第3改質層19a〜19cを形成する。   While the chuck table 28 is indexed and fed in the Y-axis direction, the first modified layer 19a to the third modified layer 19c are formed inside the wafer 11 corresponding to all the first scheduled dividing lines 13a. Next, after the chuck table 28 is rotated by 90 °, the same first to third modified layers 19a to 19c are formed along all the second scheduled division lines 13b orthogonal to the first scheduled division line 13a. To do.

改質層19a〜19cは、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域を言う。例えば、溶融再硬化領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等を含み、これらの領域が混在した領域も含むものである。   The modified layers 19a to 19c refer to regions where the density, refractive index, mechanical strength, and other physical characteristics are different from the surroundings. For example, it includes a melt rehardening region, a crack region, a dielectric breakdown region, a refractive index change region, and the like, and also includes a region in which these regions are mixed.

第1〜第3改質層形成ステップの加工条件は、例えば次のように設定されている。   The processing conditions of the first to third modified layer forming steps are set as follows, for example.

光源 :YAGパルスレーザー
波長 :1342nm
平均出力 :0.5W
繰り返し周波数 :100kHz
スポット径 :φ2.5μm
送り速度 :300mm/s
Light source: YAG pulse laser Wavelength: 1342nm
Average output: 0.5W
Repetition frequency: 100 kHz
Spot diameter: φ2.5μm
Feeding speed: 300mm / s

第1、第2、第3改質層形成ステップ実施後、図8に示す分割装置80を使用してウエーハ11に外力を付与し、ウエーハ11を個々のデバイスチップ21へと分割する分割ステップを実施する。 After performing the first, second, and third modified layer forming steps, a dividing step of dividing the wafer 11 into individual device chips 21 by applying an external force to the wafer 11 using the dividing device 80 shown in FIG. carry out.

図8に示す分割装置80は、環状フレームFを保持するフレーム保持手段82と、フレーム保持手段82に保持された環状フレームFに装着されたダイシングテープTを拡張するテープ拡張手段84を具備している。   8 includes a frame holding means 82 for holding the annular frame F, and a tape extending means 84 for extending the dicing tape T attached to the annular frame F held by the frame holding means 82. Yes.

フレーム保持手段82は、環状のフレーム保持部材86と、フレーム保持部材86の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ88から構成される。フレーム保持部材86の上面は環状フレームFを載置する載置面86aを形成しており、この載置面86a上に環状フレームFが載置される。   The frame holding means 82 includes an annular frame holding member 86 and a plurality of clamps 88 as fixing means arranged on the outer periphery of the frame holding member 86. An upper surface of the frame holding member 86 forms a mounting surface 86a on which the annular frame F is mounted, and the annular frame F is mounted on the mounting surface 86a.

そして、載置面86a上に載置された環状フレームFは、クランプ88によってフレーム保持手段86に固定される。このように構成されたフレーム保持手段82はテープ拡張手段84によって上下方向に移動可能に支持されている。   The annular frame F placed on the placement surface 86 a is fixed to the frame holding means 86 by a clamp 88. The frame holding means 82 configured as described above is supported by the tape extending means 84 so as to be movable in the vertical direction.

テープ拡張手段84は、環状のフレーム保持手段86の内側に配設された拡張ドラム90を具備している。拡張ドラム90の上端は蓋92で閉鎖されている。この拡張ドラム90は、環状フレームFの内径より小さく、環状フレームFに装着されたダイシングテープTに貼着されたウエーハ11の外径より大きい内径を有している。   The tape expansion means 84 includes an expansion drum 90 disposed inside the annular frame holding means 86. The upper end of the expansion drum 90 is closed with a lid 92. The expansion drum 90 has an inner diameter smaller than the inner diameter of the annular frame F and larger than the outer diameter of the wafer 11 attached to the dicing tape T attached to the annular frame F.

拡張ドラム90はその下端に一体的に形成された支持フランジ94を有している。テープ拡張手段84は更に、環状のフレーム保持部材86を上下方向に移動する駆動手段96を具備している。この駆動手段96は支持フランジ94上に配設された複数のエアシリンダ98から構成されており、そのピストンロッド100はフレーム保持部材86の下面に連結されている。   The expansion drum 90 has a support flange 94 integrally formed at the lower end thereof. The tape expanding means 84 further includes driving means 96 for moving the annular frame holding member 86 in the vertical direction. The driving means 96 is composed of a plurality of air cylinders 98 disposed on a support flange 94, and the piston rod 100 is connected to the lower surface of the frame holding member 86.

複数のエアシリンダ98から構成される駆動手段96は、環状のフレーム保持部材86を、その載置面86aが拡張ドラム90の上端である蓋92の表面と略同一高さとなる基準位置と、拡張ドラム90の上端より所定量下方の拡張位置との間で上下方向に移動する。   The driving means 96 composed of a plurality of air cylinders 98 includes an annular frame holding member 86, a reference position where the mounting surface 86a is substantially the same height as the surface of the lid 92 which is the upper end of the expansion drum 90, and an expansion. It moves up and down between the extended position below the upper end of the drum 90 by a predetermined amount.

以上のように構成された分割装置80を用いて実施するウエーハ11の分割ステップについて図9を参照して説明する。図9(A)に示すように、ウエーハ11をダイシングテープTを介して支持された環状フレームFを、フレーム保持部材86の載置面86a上に載置し、クランプ88によってフレーム保持部材86を固定する。この時、フレーム保持部材86はその載置面86aが拡張ドラム90の上端と略同一高さとなる基準位置に位置づけられる。   The dividing steps of the wafer 11 performed using the dividing apparatus 80 configured as described above will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 9A, the annular frame F, in which the wafer 11 is supported via the dicing tape T, is placed on the placement surface 86 a of the frame holding member 86, and the frame holding member 86 is clamped by the clamp 88. Fix it. At this time, the frame holding member 86 is positioned at a reference position where the mounting surface 86a is substantially flush with the upper end of the expansion drum 90.

次いで、エアシリンダ98を駆動してフレーム保持部材86を図9(B)に示す拡張位置に下降する。これにより、フレーム保持部材86の載置面86a上に固定されている環状フレームFも下降するため、環状フレームFに装着されたダイシングテープTは拡張ドラム90の上端縁に当接して主に半径方向に拡張される。   Next, the air cylinder 98 is driven to lower the frame holding member 86 to the extended position shown in FIG. As a result, the annular frame F fixed on the mounting surface 86a of the frame holding member 86 is also lowered, so that the dicing tape T attached to the annular frame F abuts on the upper end edge of the expansion drum 90 and mainly has a radius. Expanded in the direction.

その結果、ダイシングテープTに貼着されているウエーハ11には、放射状に引っ張り力が作用する。このようにウエーハ11に放射状に引っ張り力が作用すると、第1、第2の分割予定ライン13a,13bに沿って形成された改質層19が分割起点となってウエーハ11が第1、第2の分割予定ライン13a,13bに沿って割断され、個々のデバイスチップ21に分割される。   As a result, a tensile force acts radially on the wafer 11 adhered to the dicing tape T. When a tensile force is applied to the wafer 11 in a radial manner in this way, the modified layer 19 formed along the first and second scheduled division lines 13a and 13b serves as a division starting point, and the wafer 11 becomes the first and second. Are divided along the scheduled division lines 13a and 13b, and divided into individual device chips 21.

上述した実施形態では、第1改質層19aから伝播した微細なクラックが存在したとしても、第2改質層19bは第1改質層19aから加工送り方向に直交する方向に所定距離Y1ずれた位置で且つ第1改質層19aの上方に集光点が位置づけられて形成されるため、第2改質層19bを形成した後の透過光は第1改質層19aから伝播したクラックの影響を受けることがなく、ウエーハ11の表面11aに形成されたデバイス15を損傷させることが抑制される。   In the embodiment described above, even if there are fine cracks propagated from the first modified layer 19a, the second modified layer 19b is shifted from the first modified layer 19a by a predetermined distance Y1 in the direction perpendicular to the processing feed direction. Since the light condensing point is positioned above the first modified layer 19a, the transmitted light after the formation of the second modified layer 19b is caused by cracks propagated from the first modified layer 19a. It is not affected and damage to the device 15 formed on the surface 11a of the wafer 11 is suppressed.

2 レーザー加工装置
11 シリコンウエーハ
13a 第1の分割予定ライン
13b 第2の分割予定ライン
15 デバイス
19a〜19c 第1〜第3改質層
21 デバイスチップ
28 チャックテーブル
34 レーザービーム照射ユニット
35 レーザービーム発生ユニット
37 集光器
39 撮像ユニット
62 レーザー発振器
66 パルス幅調整手段
72 集光レンズ
80 分割装置
T ダイシングテープ
F 環状フレーム
2 Laser processing apparatus 11 Silicon wafer 13a First scheduled division line 13b Second scheduled division line 15 Devices 19a to 19c First to third modified layers 21 Device chip 28 Chuck table 34 Laser beam irradiation unit 35 Laser beam generation unit 37 Condenser 39 Imaging unit 62 Laser oscillator 66 Pulse width adjusting means 72 Condensing lens 80 Dividing device T Dicing tape F Annular frame

Claims (2)

被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物に対して透過性を有する波長のパルスレーザービームを照射して被加工物の内部に改質層を形成するレーザービーム照射手段と、該保持手段と該レーザービーム照射手段とを相対的に加工送りする加工送り手段と、を備えたレーザー加工装置によって表面に複数のデバイスが複数の分割予定ラインによって区画されて形成されたシリコンからなるウエーハを加工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ビームの波長を1300nm〜1400nmの範囲に設定する波長設定ステップと、
波長設定ステップ実施後、ウエーハの内部にパルスレーザービームの集光点を位置づけてウエーハの裏面から該分割予定ラインに対応する領域にパルスレーザービームを照射するとともに該保持手段と該レーザービーム照射手段とを相対的に加工送りしてウエーハの内部に第1改質層を形成する第1改質層形成ステップと、
加工送り方向に対して直交する方向に該第1改質層から所定距離ずらすとともに該第1改質層の上方にパルスレーザービームの集光点を位置づけて、ウエーハの裏面から該分割予定ラインに対応する領域にパルスレーザービームを照射するとともに該保持手段と該レーザービーム照射手段とを相対的に加工送りしてウエーハの内部に第2改質層を形成する第2改質層形成ステップと、
該第1及び第2改質層形成ステップ実施後、ウエーハに外力を付与して該第1及び第2改質層を分割起点にウエーハを該分割予定ラインに沿って分割する分割ステップと、
を備えたことを特徴とするウエーハの加工方法。
A holding means for holding a workpiece, and a laser beam for forming a modified layer inside the workpiece by irradiating a pulse laser beam having a wavelength that is transmissive to the workpiece held by the holding means A plurality of devices are defined on the surface by a plurality of division lines on a surface by a laser processing apparatus including an irradiation unit, and a processing feed unit that relatively processes and feeds the holding unit and the laser beam irradiation unit. A wafer processing method for processing a wafer made of pure silicon,
A wavelength setting step for setting the wavelength of the pulse laser beam having transparency to the wafer to a range of 1300 nm to 1400 nm;
After carrying out the wavelength setting step, the focusing point of the pulse laser beam is positioned inside the wafer, the pulse laser beam is irradiated from the back surface of the wafer to the region corresponding to the planned division line, and the holding means and the laser beam irradiation means, A first modified layer forming step of forming a first modified layer in the wafer by relatively processing and feeding
The focal point of the pulse laser beam is shifted from the first modified layer by a predetermined distance in a direction orthogonal to the processing feed direction, and the focused point of the pulse laser beam is positioned above the first modified layer, and then the dividing line is formed from the back surface of the wafer. A second modified layer forming step of irradiating a corresponding region with a pulse laser beam and relatively processing and feeding the holding means and the laser beam irradiation means to form a second modified layer inside the wafer;
After the first and second modified layer forming steps are performed, a dividing step of applying an external force to the wafer to divide the wafer along the division line from the first and second modified layers as a starting point;
A wafer processing method characterized by comprising:
前記所定距離は1〜5μmである請求項1記載のウエーハの加工方法。   The wafer processing method according to claim 1, wherein the predetermined distance is 1 to 5 μm.
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