JP2897175B2

JP2897175B2 - ウェーハ割断方法

Info

Publication number: JP2897175B2
Application number: JP7192764A
Authority: JP
Inventors: 博司沢田
Original assignee: KANSAI NIPPON DENKI KK
Current assignee: KANSAI NIPPON DENKI KK
Priority date: 1995-07-28
Filing date: 1995-07-28
Publication date: 1999-05-31
Anticipated expiration: 2015-07-28
Also published as: JPH0945636A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、脆性材料からなる
略方形ウェーハの割断方法に関し、特にウエーハを真直
ぐに割断する割断方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウェーハのスクライブに用いるレーザス
クライブ法は、パルスモードのＣＯ2レーザ、あるいは
ＹＡＧレーザを微小スポットに集光して走査し、ミシン
目状に微小穴開けを連続させる方法であるが、飛散した
溶融粒子の再付着により汚染が発生しやすい。

【０００３】そこで、これらの問題点のないレーザ照射
による加熱を利用した割断方法が開発されている。

【０００４】この割断方法を用いた、従来の半導体ウェ
ーハの割断方法の一例を図２から説明する。図におい
て、１は割断前半導体ウェーハ、２は割断後半導体ウェ
ーハで、第一割断片２ａ、第二割断片２ｂ、第三割断片
２ｃ、割断残り片２ｄに割断される。

【０００５】３ａ〜３ｃは割断予定線（想像線）で、第
一割断予定線３ａ、第二割断予定線３ｂ、第三割断予定
線３ｃからなり、半導体ウェーハ１の上辺１ａから下辺
１ｂ間に真直ぐに引かれている。４ａ〜４ｃは半導体ウ
ェーハ１の上辺１ａの対応する割断予定線３ａ〜３ｃ上
にダイヤモンドポイントで一定間隔に入れられた初亀
裂、５ａ〜５ｃは対応する初亀裂４ａ〜４ｃから割断予
定線３ａ〜３ｃ上で下辺１ｂ方向に略一定距離離して、
レーザを照射して加熱する最初のレーザ照射点である。

【０００６】６ａ〜６ｃは割断面で、第一割断片２ａと
第二割断片２ｂ間の第一割断面６ａの中間部６ｄは半導
体ウェーハ１の図の右辺１ｃ側に微小寸法例えば０．２
〜０．３ｍｍ膨らんでいる。第二割断片２ｂと第三割断
片２ｃ間の第二割断面６ｂ、の中間部６ｅの膨らみは第
一割断面６ａの中間部６ｄの膨らみより小さい。第三割
断面６ｃの中間部６ｆの膨らみはさらに小さい。

【０００７】ここでは、割断されて分離された両側の割
断面６ａ〜６ｃは同じ記号を付し、また、割断面６ａ〜
６ｃの中間部６ｄ〜６ｆも同様に同じ記号を付し説明し
た。

【０００８】この割断方法を以下に説明する。半導体ウ
ェーハ１の上辺１ａに一定間隔の割断予定線３ａ〜３ｃ
上にダイヤモンドポイントで初亀裂４ａ〜４ｃを形成す
る。つづいて、第一割断予定線３ａ上の初亀裂４ａから
第一割断予定線３ａ上で、下辺１ｂ方向に一定距離離れ
た最初のレーザ照射点５ａをレーザで照射して加熱し、
熱応力により第一割断面をレーザ照射点５ａまで進行さ
せる。この操作を繰り返して半導体ウェーハ１の上辺１
ａから下辺１ｂまで割断し、第一割断片２ａを割断す
る。

【０００９】このときの、第一割断面６ａの中間部６ｄ
近傍は右辺１ｃ方向に膨らんでいる。この原因は、第一
割断予定線３ａの左右で半導体ウェーハ１の大きさが異
なり、それにともなって熱の拡散速度が異なるためであ
る。熱の拡散の遅い第一割断片２ａ側、即ちレーザ照射
点５ａの右辺１ｃ側に徐々に熱が蓄積され温度が高くな
る。その結果、第一割断片２ａの第一割断面６ａは中間
部６ｄに向かうにしたがって右辺１ｃ側に応力が集中す
る。初亀裂４ａ〜４ｃから進行する亀裂は応力が集中し
た方向に進行するために、右辺１ｃ側に膨らんで割断さ
れる。レーザ照射点５ａが第一割断予定線３ａの下辺１
ｂに近付くにつれて、割断されていない下辺１ｂ方向の
面積が狭くなり、下辺１ｂ方向への熱拡散が遅くなり、
レーザ照射点５の両側の温度差は少なくなる。したがっ
て、第一割断面６ａ、６ｂは第一割断予定線３ａに近付
いてくる。

【００１０】つづいて、第二割断予定線３ｂ上の初亀裂
４ｂから第二割断予定線３ｂ上で、下辺１ｂ方向に一定
距離離れた最初のレーザ照射点５ｂをレーザで照射して
加熱し、初亀裂４ｂをレーザ照射点５ｂまで進行させ
る。この操作を繰り返して半導体ウェーハ１の上辺１ａ
から下辺１ｂまで割断し、第二割断片２ｂを割断する。

【００１１】このときの第二割断面６ｂの中間部６ｅ近
傍は第一割断面６ａの方向に膨らんでいる。しかし、第
一割断面６ａの膨らみの大きさに比べると小さい。この
原因は、第二割断予定線３ｂの左右の半導体ウェーハ１
の大きさの比が、第一割断面６ａの左右の面積の比に比
べて１に近くなり、温度の偏りが少なくなるためであ
る。

【００１２】さらに、同様にして、第三割断予定線３ｃ
を割断し、第三割断片２ｃを割断する。このときの、第
三割断予定線３ｃの左右の半導体ウェーハ１の大きさの
比がさらに１に近くなり、第三割断面６ｃの中間部６ｆ
の膨らみはさらに小さくなる。

【００１３】この割断方法においては、半導体ウェーハ
１をＸＹテーブル上に載せて、一定距離移動させてレー
ザを照射したり、半導体ウェーハ１を固定して、レーザ
を一定距離移動後照射したりしている。

【００１４】しかし、上記割断法では、割断面６ａ〜６
ｃが曲がると言う問題があった。この問題を解決するた
めに、一部に用いられている割断法を図３から説明す
る。図において、１１は割断前半導体ウェーハ、１２は
割断後半導体ウェーハで、第一割断片１２ａ、第二割断
片１２ｂ、第三割断片１２ｃ、と割断残り片１２ｄに割
断される。

【００１５】１３ａ〜１３ｃは半導体ウェーハ１１の上
辺１１ａから下辺１１ｂまで引かれたレーザ照射予定線
で、半導体ウェーハ１１の右辺１１ｃからレーザ照射予
定第一線１３ａ、レーザ照射予定第二線１３ｂ、レーザ
照射予定第三線１３ｃが形成されている。レーザ照射予
定第一線１３ａは中間部１３ｄで、レーザ照射予定第二
線１３ｂ側に膨らんでいる。レーザ照射予定第二線１３
ｂは中間部１３ｅで同様にレーザ照射予定第三線１３ｃ
側に膨らんでいるが、レーザ照射予定第一線１３ａの中
間部１３ｄの膨らみよりは小さい。レーザ照射予定第三
線１３ｃの中間部１３ｆの膨らみはさらに小さい。

【００１６】１４ａ〜１４ｃは半導体ウェーハ１１の上
辺１１ａの対応するレーザ照射予定線１３ａ〜１３ｃ上
にダイヤモンドポイントで一定間隔で入れた初亀裂、１
５ａ〜１５ｃは対応する初亀裂１４ａ〜１４ｃからレー
ザ照射予定線１３ａ〜１３ｃ上で下辺１１ｂ方向に略一
定距離離して、レーザで照射して加熱する最初のレーザ
照射点、１６ａ〜１６ｃは割断面で、第一割断面１６ａ
で第一割断片１２ａを割断し、第二割断面１６ｂで第二
割断片１２ｂを割断し、第三割断面１６ｃで第三割断片
１２ｃを割断する。ここでは、割断されて分離された両
側の割断面１６ａ〜１６ｃは同じ記号を付して説明す
る。

【００１７】この割断方法を以下に説明する。半導体ウ
ェーハ１１の上辺１１ａに一定間隔に形成したレーザ照
射予定線１３ａ〜１３ｃ上に、ダイヤモンドポイントで
初亀裂１４ａ〜１４ｃを形成する。つづいて、半導体ウ
ェーハ１１の幅と第一割断片１２ａの幅より予備実験で
求めた、第一割断面１６ａを曲がりのない真直ぐにする
ための、湾曲したレーザ照射予定第一線１３ａをレーザ
装置に記憶させる。つづいて、記憶させた湾曲したレー
ザ照射予定第一線１３ａに沿って初亀裂１４ａから一定
距離離れた位置の最初のレーザ照射点１５ａをレーザで
照射して加熱し、熱応力により初亀裂１４ａをレーザ照
射点１５ａまで進行させる。この操作を繰り返して下辺
１１ｂまで進めて、第一割断片１２ａを割断する。

【００１８】つづいて、半導体ウェーハ１１から第一割
断片１２ａを除いた幅と第二割断片１２ｂの幅より予備
実験で求めた、第二割断面１６ｂを曲がりのない真直ぐ
にするための、湾曲したレーザ照射予定第二線１３ｂを
レーザ装置に記憶させる。このレーザ照射予定第二線１
３ｂの湾曲は、レーザ照射予定第一線１３ａの湾曲より
小さい。つづいて、第一割断片１２ａと同様に第二割断
片１２ｂを割断する。

【００１９】つづいて、同様に第三割断片１２ｃを割断
するが、割断残り片２ｄの幅が第三割断片１２ｃの幅に
近付くとレーザ照射予定第三線１３ｃは真直ぐに近付
く。しかし、事前に予備実験で確認しておく必要はあ
る。この曲がりは割断の割断幅の比と熱伝導度により異
なる。

【００２０】この割断方法においても、半導体ウェーハ
１１をＸＹテーブル上に載せて、一定距離移動させてレ
ーザを照射したり、半導体ウェーハ１１を固定して、レ
ーザを一定距離移動後照射したりしている。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】上記方法では、割断す
る両辺の幅で真直ぐに割断するためのレーザ照射予定線
１３を決める予備実験をする必要があり、また、このと
きのレーザ照射予定線１３の曲線を記憶させて、半導体
ウェーハ１１またはレーザを移動させ、その曲線に沿っ
てレーザ照射する高価な設備を必要としていた。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために提案されたもので、脆性材料からなる略方形
ウェーハを割断予定線に沿ってレーザ照射で加熱して割
断する方法であって、割断予定線はウエーハの一辺の中
央に形成された初亀裂から、ウェーハを対称に割断する
ものであり、レーザ照射は初亀裂の先端近傍の割断予定
線上を照射し、熱応力により初亀裂から亀裂を進行さ
せ、この操作を繰り返すことを特徴とするウェーハ割断
方法を提供する。

【００２３】また、ウェーハ割断方法を繰り返し、ウェ
ーハを短冊状に割断したり、レーザ照射する初亀裂の近
傍である位置が、初亀裂から５ｍｍ以内の位置であるウ
ェーハ割断方法を提供する。

【００２４】さらに、ウェーハが化合物半導体ウェーハ
であるウェーハ割断方法を提供する。

【００２５】

【作用】この割断において、割断予定線であるウェーハ
の中心線上にレーザを照射するので、このとき発生した
熱は左方向と右方向に同じように拡散するために、レー
ザ照射点の中心に応力が集中し、割断の先端から真っす
ぐに割断予定線上に割断が進行する。

【００２６】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図１から説明す
る。図において、３１は脆性材料からなる略方形半導体
ウェーハ、３２ａ〜３２ｇは半導体ウェーハ３１の上辺
３１ａの上辺割断点、３３ａ〜３３ｇは半導体ウェーハ
３１の下辺３１ｂの下辺割断点、３４ａ〜３４ｇは上辺
割断点３２ａ〜３２ｇから下辺割断点３３ａ〜３３ｇに
向かって割断する割断予定線、３５ａ〜３５ｇは上辺割
断点３２ａ〜３２ｇに形成した初亀裂、３６ａ〜３６ｇ
は初亀裂３５ａ〜３５ｇ近傍の割断予定線３４ａ〜３４
ｇ上でレーザで照射し加熱する最初のレーザ照射点３６
ａ〜３６ｇ、３７は割断が完了した割断辺である。

【００２７】この割断方法を以下に説明する。まず、半
導体ウェーハ３１の上辺３１ａの中央、即ち第一割断予
定線３４ａ上の第一上辺割断点３２ａにダイヤモンドポ
イントで初亀裂３５ａを付ける。つづいて、第一割断予
定線３４ａ上で初亀裂３５ａの下辺割断点３３ａ方向に
略一定距離離れた最初のレーザ照射点３６ａにレーザを
照射して加熱し、熱応力により初亀裂３５ａをレーザ照
射点３６ａまで進行させる。この操作を繰り返して下辺
３１ｂまで割断する。

【００２８】この割断において、第一割断予定線３４ａ
である半導体ウェーハ３１の中心線上にレーザを照射す
るので、このとき発生した熱は左辺３１ｃ方向と右辺３
１ｄ方向に同じように拡散するために、レーザ照射点３
６ａの中心に熱応力が集中し、初亀裂３５ａの先端から
真っすぐに亀裂が進行する。この操作を繰り返して割断
する。

【００２９】中央の点から線対称に第二割断予定線３４
ｂ、３４ｃに沿って割断し、つづいて、同様に第三割断
予定線第三３４ｄ〜３４ｇに沿って割断し、短冊状割断
片３７を形成する。

【００３０】全ての初亀裂３５ａ〜３５ｇを最初につけ
て、順次割断してもよい。初亀裂３５ａ〜３５ｇの延長
線上で所定距離離れたレーザ照射点３６ａ〜３６ｇは、
５ｍｍ以下が適切である。

【００３１】半導体ウェーハ１１を例に説明したが、脆
性材料からなるウェーハであれば、セラミック等の非晶
質でも単結晶でもよい。単結晶を割断する場合に、結晶
面に沿って割断すると、結晶面に沿った割断面が現われ
る。特に、化合物半導体ウェーハに適用すると効果が大
きい。

【００３２】さらに、同様に直角方向に割断して角状ペ
レットを形成することもできる。このとき、半導体ウェ
ーハ３１では各短冊状割断片３７毎に初亀裂３５ａ〜３
５ｇをダイヤモンドポイントまたは硬度の高い物質で形
成するか、半導体ウェーハ３１形成時に、初亀裂３５ａ
〜３５ｇの働きをする凹部を形成しておいてもよい。セ
ラミックでは粒界が初亀裂３５ａ〜３５ｇになる場合が
あるので、そのようなときは初亀裂３５ａ〜３５ｇを必
要としない。

【００３３】図では割断毎に間隔を開けて記したが、こ
れは理解し易くするためで、割断する毎に間隔を開ける
必要はない。

【００３４】レーザの照射点３６ａ〜３６ｇの移動は半
導体ウェーハ３１を水平に載せたＸＹテーブルを一定距
離移動させて、レーザで照射してもよいし、レーザを一
定距離移動させてレーザで照射してもよい。

【００３５】本方法は、予備実験を必要とせず、真直ぐ
にレーザを照射していけば、真直ぐに割断される。また
設備も簡単な装置でよい。

【００３６】また、本方法ではレーザスクライブ法のよ
うに、溶融粒子の付着による汚染もなく、切り代も必要
としない。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、脆性材料からなるウェ
ーハを幅の中央に割断予定線方向を向けて初亀裂を形成
し、初亀裂の延長線上の割断予定線をレーザ照射で加熱
し、熱の拡散を初亀裂の両側に均等にすることにより、
応力によりレーザ照射点まで初亀裂を進行させ、この操
作を繰り返すことにより真直ぐに割断する。また、予備
実験を必要とせず、真直ぐにレーザを照射していけば、
真直ぐに割断される。また設備もウェーハまたはレーザ
がＸＹ方向に直線状態で移動できる簡単な装置でよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明のウェーハ割断前の割断予定線
を示す平面図（ｂ）本発明のウェーハの第一割断完了後の平面図（ｃ）本発明のウェーハの第二割断完了後の平面図（ｄ）本発明のウェーハの第三割断完了後の平面図

【図２】（ａ）従来のウェーハ割断前の割断予定線を
示す平面図（ｂ）従来のウェーハ割断後平面図

【図３】（ａ）改善された従来のウェーハ割断前の割
断予定線を示す平面図（ｂ）改善された従来のウェーハ割断後平面図

【符号の説明】

３１略方形ウェーハ（半導体ウェーハ）３１ａ一辺（上辺）３４ａ〜３４ｇ割断予定線３５ａ〜３５ｇ初亀裂３６ａ〜３５ｇレーザ照射点

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】脆性材料からなる略方形ウェーハを割断予
定線に沿ってレーザ照射で加熱して割断する方法であっ
て、上記割断予定線はウエーハの一辺の中央に形成され
た初亀裂からこのウェーハを対称に割断するものであ
り、上記レーザ照射は初亀裂の先端近傍の割断予定線上
を照射し、熱応力により初亀裂から亀裂を進行させ、こ
の操作を繰り返すことを特徴とするウェーハ割断方法。
【請求項２】前記ウェーハ割断方法を繰り返し、ウェー
ハを短冊状に割断し、所定のウェ−ハの大きさにするこ
とを特徴とする請求項１記載のウェーハ割断方法。
【請求項３】前記レーザの照射をする位置が、前記初亀
裂から５ｍｍ以内の割断予定線上の位置であることを特
徴とする請求項１記載のウェーハ割断方法。
【請求項４】前記ウェーハが化合物半導体ウェーハであ
ることを特徴とする請求項１または請求項２記載のウェ
ーハ割断方法。