JP3660741B2 - 電子回路装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイス等の電子回路装置を製造するために電子回路パターンを形成したシリコンウエハ等の基板を割断して半導体デバイス等の電子回路装置を製造するための電子回路装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、レーザによる割断技術は、局所的に加熱することによって生じる熱応力を利用して亀裂を進展させて切断するもので、無発塵で、ドロス・クラックがなく、かつ切り代がないという利点がある。
従来のレーザによる割断方法としては、特開平４−３７４９２号公報（第１の従来技術）、特開平４−１６７９８５号公報（第２の従来技術）、特開平６−３９５７２号公報（第３の従来技術）が知られている。この第１の従来技術には、半導体材料等の脆性材料にパルス発振のレーザ光を照射して熱応力によって微小亀裂を発生させ、この微小亀裂を連続発振のレーザ光を照射して所定方向に誘導して脆性材料を割断する方法が記載されている。また第２の従来技術には、割断予定線に沿って熱膨張係数、じん性、熱容量若しくはレーザビームの吸収係数のうち少なくとも一つの物性が異なる材質で層を形成し、その上をレーザ光で走査して割断する方法が記載されている。また第３の従来技術には、回転ミラーを用いてレーザ光を多数回走査させて割断する方法が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記何れの従来技術においても、割断の終端において熱応力が逃げてしまいことによって発生するはねを無くそうとすることについて考慮されていない。
またダイザーによる切断においては、ウエハのスクライブ領域が無くなってしまうが、レーザ光照射による割断においては割断によって残ってしまうという課題を有していた。
【０００４】
本発明の目的は、回路パターンが形成されたウエハ等の割断線に沿ってレーザ光を照射して割断する際に、終端においてはねが生じるのを防止するように割断して電子回路装置を製造するようにした電子回路装置の製造方法を提供することにある。
また本発明の他の目的は、回路パターンが形成されたウエハ等においてスクライブ領域を除去するように割断して電子回路装置を製造するようにした電子回路装置の製造方法を提供することにある。
また本発明の他の目的は、所望のチップをレーザ光照射による割断によって取り除き、新たなチップと交換可能にして、全てのチップにおける電子回路が正常に動作する基板スケールの電子回路装置を製造することができるようにした電子回路装置の製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回路パターンが形成されたウエハにおけるスクライブ領域に対して予め残留応力を付与するか、微小溝を形成するか、溶融再凝固さっせるか等の加工を施して熱応力集中が誘起されるようにしておいてる母子ょうこのスクライブ領域に沿ってレーザ光を走査照射して終端においてはねが発生しないように割断して電子回路装置を製造することを特徴とする電子回路装置の製造方法である。また本発明は、回路パターンが形成されたウエハにおけるスクライブ領域に対して残留応力を付与して熱応力集中が誘起されるようにしながらこのスクライブ領域に沿ってレーザ光を走査照射して終端においてはねが発生しないように割断して電子回路装置を製造することを特徴とする電子回路装置の製造方法である。また本発明は、回路パターンが形成されたウエハにおけるスクライブ領域の幅に沿って平行な二つの線に対して予め残留応力を付与するか、微小溝を形成するか、溶融再凝固さっせるか等の加工を施して熱応力集中が誘起されるようにしておいてこのスクライブ領域に沿ってレーザ光を走査照射してスクライブ領域の幅の両端においてスクライブ領域を取り除けるように割断して電子回路装置を製造することを特徴とする電子回路装置の製造方法である。
また本発明は、割断される材料のレーザ光に対する反射率を測定し、この測定された反射率に応じて実効レーザ入力（割断部へ照射入力される実効レーザ光）を制御して割断を行うことを特徴とする電子回路装置の製造方法である。なお、この発明は、ウエハの割断に限るものではなく、セラミック基板の割断にも適用することが可能である。
【０００６】
また本発明は、複数のチップで構成された電子回路装置において、所望のチップをレーザ光の照射による割断して切り抜き、新たなチップと交換することを特徴とする電子回路装置の製造方法である。
また本発明は、複数のチップで構成された電子回路装置において、所望のチップをレーザ光の照射によって割断して切り抜き、新たなチップと交換して実装することを特徴とする電子回路装置の製造方法である。
また本発明は、前記電子回路装置の製造方法において、前記新たなチップの実装を、レーザ光照射による融着によって行うことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る実施の形態について、図面を用いて説明する。
まず、本発明に係る応力を付与した状態でレーザ光を照射して終端においてはねが発生しないように割断する方法について説明する。
図１（ａ）には、回路パターンが形成されたシリコンウエハを示す。１は回路パターンが形成されたシリコンウエハである。２は各チップを示す。３はＴＥＧパターン等が形成された１５０μｍ程度の幅を有するスクライブ領域を示す。ところで、ウエハの切断においては、ダイサーによる切断と同様に、スクライブ領域を取り除くことが必要である。またウエハの切断においては、ダイサーによる切断と同様にスクライブ領域に沿って縦横十文字に切断することが必要である。ところが例えば最初に縦方向についてスクライブ領域にレーザ光を照射して局部的に加熱することによって生じる熱応力を利用して亀裂を進展させていって帯状に割断し、次に横方向については既に縦方向については割断されている関係で、矢印５で示す方向にレーザ光を走査した場合始端と終端が繰り返されることになり、特に終端においては熱応力が逃げてしまう関係で図１（ｂ）に示すようなはね４が生じることになる。もし、このはね４が生じてしまうのであれば、ダイサー切断と同様なチップが得られなく、実用化は不可能となる。
【０００８】
そこで、本発明は、レーザ光照射による割断の前に、図２（ａ）に示すように高精度にスクライブ領域３の幅の両端線に予備残留応力線（熱応力集中が誘起されるものであればよい。微小溝、溶融再凝固による微小変質、力を加えた微小変形等）２１を回路パターンが形成されたウエハの表面１ａまたは裏面１ｂに付与するか、図２（ｂ）に示すように高精度にスクライブ領域３の幅の一端線に予備残留応力線２２を回路パターンが形成されたウエハの表面１ａに、他端線に予備残留応力線２３をウエハの裏面１ｂに付与するか、図２（ｃ）に示すように高精度にスクライブ領域の幅の両端線に予備残留応力線（熱応力集中が誘起されるものであればよい。微小溝、溶融再凝固による微小変質、力を加えた微小変形等）２１，２４を回路パターンが形成されたウエハの表面１ａおよび裏面１ｂに付与する。
図３は、本発明に係るレーザ光照射による割断の原理を示す図である。即ち図３には、表面に回路パターンが形成されたシリコンウエハ１の表面１ａまたは裏面１ｂのスクライブ領域３の両端を帯状に割断する状態を示す。表面に回路パターンが形成されたシリコンウエハ１の表面１ａまたは裏面１ｂのスクライブ領域３の幅の両端線に予備応力線２１が付与されたところへＹＡＧレーザまたはＣＯ2ガスレーザ３１を集光レンズ３２で０．５〜３ｍｍ程度に集光させて走査照射して局部的に加熱することによって生じる熱応力を利用して亀裂を進展させていって帯状に割断する。これによってスクライブ領域３の両端が予備応力線２１に沿って点線で示すように割断されて除去することができる。
【０００９】
図４は、予備応力線を形成する機構を備えたレーザ光照射によるシリコンウエハ等の割断装置の概略構成を示す。即ち、表面に回路パターンが形成されたシリコンウエハ１の裏面は、少なくとも各チップ毎に真空吸着するように構成された真空吸着テーブル４１に吸着される。４２はＹＡＧレーザまたはＣＯ2ガスレーザ３１のレーザ光源である。レンズ４３および４４は、ビーム経拡大光学系である。４５はハーフミラーである。４６は可変アパーチヤで構成されたレーザ光３１を整形する整形光学系である。４７はミラーである。４８は結像レンズ、４９はＴＶカメラである。レーザ光源４２から出射されたレーザ光（パルスレーザ光であっても良い。）は、ビーム径拡大光学系４３、４４によりビーム径が拡大され、ハーフミラー４５で反射されて整形光学系４６により所望の形状に整形され、集光レンズ３２により集光されてスクライブ領域３に走査照射される。ＴＶカメラ４９は、スクライブ領域３に照射されたレーザ光の反射光を、ハーフミラー４５を通してミラー４７で反射して、結像レンズ４８で結像させて検出して、割断面（主としてスクライブ領域面）のレーザ反射率を測定するものである。即ち、図７に示すように、ステップ９１においてＴＶカメラ４９はＳｉウエハの割断面のレーザ反射率を測定し、ステップ９２において制御装置６２はレーザ光源４２の出力を調整（制御）したり、整形光学系４６の整形量を駆動手段６３により調整（制御）したり、ウエハ１に対する集光レンズ３２の上下位置を駆動手段６４により調整（制御）したりして、スクライブ領域に入力されるレーザ照射パワーが実効最適割断入力となるように制御する。その後ステップ９３においてレーザ照射による付与された予備応力線に沿って割断が行われる。スクライブ領域３において表面にはＳｉＮ膜やＳｉＯ2膜が存在し、無反射作用やミラー作用を有するため、スクライブ領域からのレーザ光３１による反射率を測定して、スクライブ領域に入力されるレーザ照射パワーが実効最適割断入力となるように制御する必要が有る。このようにスクライブ領域に入力されるレーザ照射パワーを実効的に最適割断入力とすることにより、予備応力線に沿った割断を実行することができる。なお、上記に説明したように割断される材料のレーザ光に対する反射率を測定し、この測定した反射率に応じて割断に用いるレーザ照射パワーを実効最適割断入力となるように制御して割断する電子回路装置の製造方法は、ウエハの割断はもとより、セラミック基板の割断にも適用することができることは明らかである。
【００１０】
上記実施の形態では、制御装置６３は、レーザ光源４２の出力を調整（制御）するように構成したが、光透過率可変光学系をレーザ径拡大光学系４３、４４の中に設置してこの光透過率可変光学系を調整（制御）することによりレーザ照射パワー（密度と時間の積によって示される。）を制御しても良い。
５０は予備応力線を付与する機構であり、加圧装置５１と、加圧装置５１に加圧され、先に加圧端子ボール５３を付けた棒部材５２とによって構成される。５４はスクライブ領域３の幅の両端の位置を光学的に検出する光学顕微鏡であり、光源５５と、集光レンズ５６と、ハーフミラー５７と、対物レンズ５８と、結像レンズ５９と、ＴＶカメラ（リニアセンサでも良い。）６０とで構成される。これら予備応力線を付与する機構５０および光学顕微鏡５４は、レーザ光照射光学系６５に対してｘ，ｙ軸方向に微調整できるように微動テーブル（図示せず）に設置しても良い。
【００１１】
まず、表面に回路パターンが形成されたシリコンウエハ１の裏面１ｂを、少なくとも各チップ毎に真空吸着するように構成された真空吸着テーブル４１に吸着させる。次に光学顕微鏡５４は、シリコンウエハ１の表面に形成されたスクライブ領域の光学像をＴＶカメラ６０で撮像し、制御装置６２はＴＶカメラ６０で撮像されたスクライブ領域の光学画像信号に基づいて真空吸着テーブル４１を載置したＸ，Ｙ，θステージ６７の駆動系６６を駆動制御して、加圧端子ボール（例えばダイヤモンド微小ボール）５３の位置が図１（ａ）に示すスクライブ領域の幅の端線に位置付ける。次に制御装置６２は、加圧装置５１に対する加圧駆動信号を送信して加圧装置５１が加圧端子ボール５３に対して加圧を加えながら、Ｘ，Ｙ，θステージ６７の駆動系６６を駆動制御して加圧端子ボール５３の位置が図１（ａ）に示すスクライブ領域３の端線に沿って移動するようにＸ，Ｙ，θステージ６７を走行させる。このことをスクライブ領域全てに亘って、縦、横にＸ，Ｙ，θステージ６７を走行させることによって、加圧端子ボール５３の転がりによってシリコンウエハ１の表面のスクライブ領域の全てに亘って２１で示される予備応力線（熱応力集中が誘起される線）が形成される。この予備応力線２１を形成する際、切り屑が発生しないようにすることが望まれるが、もし僅かな微粒子状の切り屑が発生する場合には、上記加圧端子ボール５３の周囲を覆う吸引ノズル６８を設けて微粒子状の切り屑を吸引排気することが必要となる。
【００１２】
次に制御装置６２は、ＴＶカメラ６０で撮像されたスクライブ領域の光学画像信号に基づいてレーザ光３１の中心（光軸）がスクライブ領域３の中心線に位置するように、真空吸着テーブル４１を載置したＸ，Ｙ，θステージ６７の駆動系６６を駆動制御して位置決めし、スクライブ領域に沿ってＸ，Ｙ，θステージ６７を走行させ、制御装置６２はＴＶカメラ４９で測定されるＳｉウエハの割断面のレーザ反射率に基づいてレーザ光源４２の出力を調整（制御）したり、整形光学系４６の整形量を駆動手段６３により調整（制御）したり、ウエハ１に対する集光レンズ３２の上下位置を駆動手段６４により調整（制御）したりして、スクライブ領域に入力されるレーザ照射パワーが実効最適割断入力となるように制御しながらレーザ光（パルスレーザ光でも良い。）をスクライブ領域に照射することによる局部加熱によって予備応力線２１に沿って亀裂を進展させて割断が行われる。これによって、無発塵で、スクライブ領域を取り除ける切断が可能となる。しかも割断の終端において図１（ｂ）に示すはね４の発生も防止することができる。
【００１３】
以上は加圧端子ボール５３の転がりによって予備応力線を形成した場合について説明したが、図５に示すように、加圧端子ボール５３の軌跡と同様に予めスクライブ領域３の幅の両端の線に沿って溶融条件より高く、蒸発条件より低いパワー密度のレーザ光を走査しながら照射して溶融再凝固させてアモルファス化させて予備応力線７０を形成しても良い。７０は溶融再凝固によってアモルファス化された微小部分を示す。このように、シリコンウエハ１の表面１ａまたは裏面１ｂのスクライブ領域３の幅の両端線に予備応力線７０が形成されたところへＹＡＧレーザまたはＣＯ2ガスレーザ３１を集光レンズ３２で０．５〜３ｍｍ程度に集光させて走査照射して局部的に加熱することによって生じる熱応力の集中がアモルファス化された局部から誘起されて亀裂が進展していって帯状に割断する。これによってスクライブ領域３の両端が予備応力線７０に沿って点線で示すように割断されて除去することができる。なお、割断におけるレーザ光のパワー密度は、溶融条件より低いことは明らかである。
【００１４】
またシリコンウエハ１上に回路パターンを形成する際のエッチング工程において、図６（ａ）に示すように、エッチング溝（例えば溝幅が５〜１５μｍ程度、深さが１０〜１５μｍ程度）７１をスクライブ領域の幅の両端（エッチング溝は特にスクライブ領域が十字に交差する部分には付与する必要が有る。）に形成することによっても予め熱応力集中が誘起される応力線を付与することができる。特にシリコンウエハに最も近い下層配線または活性領域を形成する際にエッチング溝７１を形成するようにした方が精度良く割断することができる。特に様々なテストパターンをリソ、エッチング、デポジッション、イオン打ち込み等で形成するＴＥＧ加工深さよりも深いエッチング溝等による予備加工を施しておいた方が優れている。７２はエッチング溝が表面に現われた形状を示す。
なお、図６（ｂ）に示すように、シリコンウエハ１の表面１ａ側と裏面１ｂ側の両面に位置ずれを生じることなく、エッチング溝７２、７３を形成しても良い。この場合、表面側と裏面側とにおいて、位置ずれを生じることなく、レジストと塗布して露光することが必要となる。
【００１５】
図８には、シリコンウエハ１に対して曲げ応力を付与しながら、シリコンウエハ１を割断する方法を示す。即ち、真空吸着チャック８１をチップ配列に対応させて配置し、それらの真空空着チャック８１を非常に変形しやすい薄板材８２で繋げ、各真空吸着チャック８１を上下動させるピエゾ素子８３をベース８４上に配置して真空吸着テーブル４１を構成する。各真空吸着チャック８１は真空源（図示せず）に接続された細管８５を接続している。
そして各ピエゾ素子８３の駆動によって真空空着チャック８１に吸着させたシリコンウエハ１に対して割断線８４を中心に曲げ応力を付与し、その状態で、レーザ光３１を集光レンズ３２で集光させることによって走査照射して局部的に加熱することによって熱応力の集中を割断線８４に誘起させて亀裂を起こして割断する。
図９には、シリコンウエハ１のスクライブ領域３の幅の両端線の各々に対して表面側および裏面側からレーザ光３１を集光レンズ３２により集光して走査照射して局部加熱することによって、スクライブ領域３の幅の両端線を割断する場合を示す。即ち、シリコンウエハ１のスクライブ領域３の幅の両端線の各々に対して表面側および裏面側からレーザ光３１を集光レンズ３２により集光して走査照射して局部加熱することによって、スクライブ領域３の幅の両端線を割断することができ、その結果各チップ２に切断し、スクライブ領域３を取り除くことができる。
【００１６】
次に本発明に係る所望のチップをレーザ光照射による割断によって取り除き、新たなチップと交換可能にして、全てのチップにおける電子回路が正常に動作する基板スケールの電子回路装置を製造する方法について図１０を用いて説明する。即ち、予備応力線２１の付与も部分的に可能であり、しかもレーザ光照射も部分的に可能であるため、基板スケールの電子回路装置１００において、修正も不可能な不良のチップ１０１の周囲に予備応力線２１を付与し、この予備応力線２１に沿ってレーザ光３１を集光レンズ３２で集光させて走査照射することによって予備応力線２１に熱応力の集中を誘起して亀裂を発生させて割断によって取り除くことができる。なお、亀裂が不要な方向に進展させないためにも、角部において例えば集束イオンビーム等を照射して深い微小な溝や穴を掘る方が好ましい。
次に図１０（ｂ）に示すように良品のチップ１０２と交換して添え板１０３で基板１００と接合し、ワイヤボンデング等により電気的な接続をとることによって全てのチップが良品からなる基板スケールの電子回路装置を得ることができる。
【００１７】
また図１０（ｃ）に示すように良品のチップ１０２と交換してレーザ光照射による融着１０４によって接合し、ワイヤボンデング等により電気的な接続をとることによって全てのチップが良品からなる基板スケールの電子回路装置を得ることができる。
なお、不良チップの切りだしは、良品のチップを組み込むために良品のチップの大きさよりも僅か大きくする必要がある。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、回路パターンが形成されたウエハ等の割断線に沿ってレーザ光を照射して割断する際に、終端においてはねが生じるのを防止するように割断して電子回路装置を製造することができる効果を奏する。
また本発明によれば、回路パターンが形成されたウエハ等においてスクライブ領域を除去するように割断して電子回路装置を製造することができる効果を奏する。
また本発明によれば、所望のチップをレーザ光照射による割断によって取り除き、新たなチップと交換可能にして、全てのチップにおける電子回路が正常に動作する基板スケールの電子回路装置を製造することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る回路パターンが形成されたシリコンウエハを示すと共にレーザ光照射による割断において終端において発生するはねを示す図である。
【図２】本発明に係るレーザ光照射による割断の前に予備応力線をシリコンウエハの表面または裏面に付与しておくことを説明するための図である。
【図３】本発明に係るレーザ光照射による割断の原理を示す図である。
【図４】本発明に係る予備応力線を形成する機構を備えたレーザ光照射によるシリコンウエハ等の割断装置の概略構成を示す図である。
【図５】本発明に係る予備応力線をレーザ光照射による溶融再凝固によって付与する場合を説明するための図である。
【図６】本発明に係る予備応力線をエッチング工程でエッチング溝を形成することによって付与する場合を説明するための図である。
【図７】本発明に係るレーザ光照射による割断の際、レーザ照射パワー制御（調整）について説明するための図である。
【図８】本発明に係る予備応力線をウエハに対して曲げ力を印加して付与する場合を説明するための図である。
【図９】本発明に係るレーザ光照射による割断をウエハの両面から行う場合を示した図である。
【図１０】本発明に係る所望のチップをレーザ光照射による割断によって取り除き、新たなチップと交換可能にして、全てのチップにおける電子回路が正常に動作する基板スケールの電子回路装置を製造する方法について説明するための図である。
【符号の説明】
１…シリコンウエハ、１ａ…表面、１ｂ…裏面、２…チップ
３…スクライブ領域、４…はね、２１、２２、２３、２４…予備応力線
３１…レーザ光、３２…集光レンズ、４１…真空吸着テーブル
４２…レーザ光源、４３、４４…ビーム径拡大光学系、４５…ハーフミラー
４６…整形光学系、４７…ミラー、４８…結像レンズ、４９…ＴＶカメラ
５０…予備応力線を付与する機構、５１…加圧装置、５２…棒部材
５３…加圧端子ボール、５４…光学顕微鏡、６０…ＴＶカメラ
６２…制御装置、６５…レーザ光照射光学系、６７…Ｘ，Ｙ，θテーブル
７０…予備応力線（溶融再凝固）、７１…エッチング溝
１００…基板スケールの電子回路装置、１０１…不良のチップ
１０２…良品のチップ
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイス等の電子回路装置を製造するために電子回路パターンを形成したシリコンウエハ等の基板を割断して半導体デバイス等の電子回路装置を製造するための電子回路装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、レーザによる割断技術は、局所的に加熱することによって生じる熱応力を利用して亀裂を進展させて切断するもので、無発塵で、ドロス・クラックがなく、かつ切り代がないという利点がある。
従来のレーザによる割断方法としては、特開平４−３７４９２号公報（第１の従来技術）、特開平４−１６７９８５号公報（第２の従来技術）、特開平６−３９５７２号公報（第３の従来技術）が知られている。この第１の従来技術には、半導体材料等の脆性材料にパルス発振のレーザ光を照射して熱応力によって微小亀裂を発生させ、この微小亀裂を連続発振のレーザ光を照射して所定方向に誘導して脆性材料を割断する方法が記載されている。また第２の従来技術には、割断予定線に沿って熱膨張係数、じん性、熱容量若しくはレーザビームの吸収係数のうち少なくとも一つの物性が異なる材質で層を形成し、その上をレーザ光で走査して割断する方法が記載されている。また第３の従来技術には、回転ミラーを用いてレーザ光を多数回走査させて割断する方法が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記何れの従来技術においても、割断の終端において熱応力が逃げてしまいことによって発生するはねを無くそうとすることについて考慮されていない。
またダイザーによる切断においては、ウエハのスクライブ領域が無くなってしまうが、レーザ光照射による割断においては割断によって残ってしまうという課題を有していた。
【０００４】
本発明の目的は、回路パターンが形成されたウエハ等の割断線に沿ってレーザ光を照射して割断する際に、終端においてはねが生じるのを防止するように割断して電子回路装置を製造するようにした電子回路装置の製造方法を提供することにある。
また本発明の他の目的は、回路パターンが形成されたウエハ等においてスクライブ領域を除去するように割断して電子回路装置を製造するようにした電子回路装置の製造方法を提供することにある。
また本発明の他の目的は、所望のチップをレーザ光照射による割断によって取り除き、新たなチップと交換可能にして、全てのチップにおける電子回路が正常に動作する基板スケールの電子回路装置を製造することができるようにした電子回路装置の製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回路パターンが形成されたウエハにおけるスクライブ領域に対して予め残留応力を付与するか、微小溝を形成するか、溶融再凝固さっせるか等の加工を施して熱応力集中が誘起されるようにしておいてる母子ょうこのスクライブ領域に沿ってレーザ光を走査照射して終端においてはねが発生しないように割断して電子回路装置を製造することを特徴とする電子回路装置の製造方法である。また本発明は、回路パターンが形成されたウエハにおけるスクライブ領域に対して残留応力を付与して熱応力集中が誘起されるようにしながらこのスクライブ領域に沿ってレーザ光を走査照射して終端においてはねが発生しないように割断して電子回路装置を製造することを特徴とする電子回路装置の製造方法である。また本発明は、回路パターンが形成されたウエハにおけるスクライブ領域の幅に沿って平行な二つの線に対して予め残留応力を付与するか、微小溝を形成するか、溶融再凝固さっせるか等の加工を施して熱応力集中が誘起されるようにしておいてこのスクライブ領域に沿ってレーザ光を走査照射してスクライブ領域の幅の両端においてスクライブ領域を取り除けるように割断して電子回路装置を製造することを特徴とする電子回路装置の製造方法である。
また本発明は、割断される材料のレーザ光に対する反射率を測定し、この測定された反射率に応じて実効レーザ入力（割断部へ照射入力される実効レーザ光）を制御して割断を行うことを特徴とする電子回路装置の製造方法である。なお、この発明は、ウエハの割断に限るものではなく、セラミック基板の割断にも適用することが可能である。
【０００６】
また本発明は、複数のチップで構成された電子回路装置において、所望のチップをレーザ光の照射による割断して切り抜き、新たなチップと交換することを特徴とする電子回路装置の製造方法である。
また本発明は、複数のチップで構成された電子回路装置において、所望のチップをレーザ光の照射によって割断して切り抜き、新たなチップと交換して実装することを特徴とする電子回路装置の製造方法である。
また本発明は、前記電子回路装置の製造方法において、前記新たなチップの実装を、レーザ光照射による融着によって行うことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る実施の形態について、図面を用いて説明する。
まず、本発明に係る応力を付与した状態でレーザ光を照射して終端においてはねが発生しないように割断する方法について説明する。
図１（ａ）には、回路パターンが形成されたシリコンウエハを示す。１は回路パターンが形成されたシリコンウエハである。２は各チップを示す。３はＴＥＧパターン等が形成された１５０μｍ程度の幅を有するスクライブ領域を示す。ところで、ウエハの切断においては、ダイサーによる切断と同様に、スクライブ領域を取り除くことが必要である。またウエハの切断においては、ダイサーによる切断と同様にスクライブ領域に沿って縦横十文字に切断することが必要である。ところが例えば最初に縦方向についてスクライブ領域にレーザ光を照射して局部的に加熱することによって生じる熱応力を利用して亀裂を進展させていって帯状に割断し、次に横方向については既に縦方向については割断されている関係で、矢印５で示す方向にレーザ光を走査した場合始端と終端が繰り返されることになり、特に終端においては熱応力が逃げてしまう関係で図１（ｂ）に示すようなはね４が生じることになる。もし、このはね４が生じてしまうのであれば、ダイサー切断と同様なチップが得られなく、実用化は不可能となる。
【０００８】
そこで、本発明は、レーザ光照射による割断の前に、図２（ａ）に示すように高精度にスクライブ領域３の幅の両端線に予備残留応力線（熱応力集中が誘起されるものであればよい。微小溝、溶融再凝固による微小変質、力を加えた微小変形等）２１を回路パターンが形成されたウエハの表面１ａまたは裏面１ｂに付与するか、図２（ｂ）に示すように高精度にスクライブ領域３の幅の一端線に予備残留応力線２２を回路パターンが形成されたウエハの表面１ａに、他端線に予備残留応力線２３をウエハの裏面１ｂに付与するか、図２（ｃ）に示すように高精度にスクライブ領域の幅の両端線に予備残留応力線（熱応力集中が誘起されるものであればよい。微小溝、溶融再凝固による微小変質、力を加えた微小変形等）２１，２４を回路パターンが形成されたウエハの表面１ａおよび裏面１ｂに付与する。
図３は、本発明に係るレーザ光照射による割断の原理を示す図である。即ち図３には、表面に回路パターンが形成されたシリコンウエハ１の表面１ａまたは裏面１ｂのスクライブ領域３の両端を帯状に割断する状態を示す。表面に回路パターンが形成されたシリコンウエハ１の表面１ａまたは裏面１ｂのスクライブ領域３の幅の両端線に予備応力線２１が付与されたところへＹＡＧレーザまたはＣＯ2ガスレーザ３１を集光レンズ３２で０．５〜３ｍｍ程度に集光させて走査照射して局部的に加熱することによって生じる熱応力を利用して亀裂を進展させていって帯状に割断する。これによってスクライブ領域３の両端が予備応力線２１に沿って点線で示すように割断されて除去することができる。
【０００９】
図４は、予備応力線を形成する機構を備えたレーザ光照射によるシリコンウエハ等の割断装置の概略構成を示す。即ち、表面に回路パターンが形成されたシリコンウエハ１の裏面は、少なくとも各チップ毎に真空吸着するように構成された真空吸着テーブル４１に吸着される。４２はＹＡＧレーザまたはＣＯ2ガスレーザ３１のレーザ光源である。レンズ４３および４４は、ビーム経拡大光学系である。４５はハーフミラーである。４６は可変アパーチヤで構成されたレーザ光３１を整形する整形光学系である。４７はミラーである。４８は結像レンズ、４９はＴＶカメラである。レーザ光源４２から出射されたレーザ光（パルスレーザ光であっても良い。）は、ビーム径拡大光学系４３、４４によりビーム径が拡大され、ハーフミラー４５で反射されて整形光学系４６により所望の形状に整形され、集光レンズ３２により集光されてスクライブ領域３に走査照射される。ＴＶカメラ４９は、スクライブ領域３に照射されたレーザ光の反射光を、ハーフミラー４５を通してミラー４７で反射して、結像レンズ４８で結像させて検出して、割断面（主としてスクライブ領域面）のレーザ反射率を測定するものである。即ち、図７に示すように、ステップ９１においてＴＶカメラ４９はＳｉウエハの割断面のレーザ反射率を測定し、ステップ９２において制御装置６２はレーザ光源４２の出力を調整（制御）したり、整形光学系４６の整形量を駆動手段６３により調整（制御）したり、ウエハ１に対する集光レンズ３２の上下位置を駆動手段６４により調整（制御）したりして、スクライブ領域に入力されるレーザ照射パワーが実効最適割断入力となるように制御する。その後ステップ９３においてレーザ照射による付与された予備応力線に沿って割断が行われる。スクライブ領域３において表面にはＳｉＮ膜やＳｉＯ2膜が存在し、無反射作用やミラー作用を有するため、スクライブ領域からのレーザ光３１による反射率を測定して、スクライブ領域に入力されるレーザ照射パワーが実効最適割断入力となるように制御する必要が有る。このようにスクライブ領域に入力されるレーザ照射パワーを実効的に最適割断入力とすることにより、予備応力線に沿った割断を実行することができる。なお、上記に説明したように割断される材料のレーザ光に対する反射率を測定し、この測定した反射率に応じて割断に用いるレーザ照射パワーを実効最適割断入力となるように制御して割断する電子回路装置の製造方法は、ウエハの割断はもとより、セラミック基板の割断にも適用することができることは明らかである。
【００１０】
上記実施の形態では、制御装置６３は、レーザ光源４２の出力を調整（制御）するように構成したが、光透過率可変光学系をレーザ径拡大光学系４３、４４の中に設置してこの光透過率可変光学系を調整（制御）することによりレーザ照射パワー（密度と時間の積によって示される。）を制御しても良い。
５０は予備応力線を付与する機構であり、加圧装置５１と、加圧装置５１に加圧され、先に加圧端子ボール５３を付けた棒部材５２とによって構成される。５４はスクライブ領域３の幅の両端の位置を光学的に検出する光学顕微鏡であり、光源５５と、集光レンズ５６と、ハーフミラー５７と、対物レンズ５８と、結像レンズ５９と、ＴＶカメラ（リニアセンサでも良い。）６０とで構成される。これら予備応力線を付与する機構５０および光学顕微鏡５４は、レーザ光照射光学系６５に対してｘ，ｙ軸方向に微調整できるように微動テーブル（図示せず）に設置しても良い。
【００１１】
まず、表面に回路パターンが形成されたシリコンウエハ１の裏面１ｂを、少なくとも各チップ毎に真空吸着するように構成された真空吸着テーブル４１に吸着させる。次に光学顕微鏡５４は、シリコンウエハ１の表面に形成されたスクライブ領域の光学像をＴＶカメラ６０で撮像し、制御装置６２はＴＶカメラ６０で撮像されたスクライブ領域の光学画像信号に基づいて真空吸着テーブル４１を載置したＸ，Ｙ，θステージ６７の駆動系６６を駆動制御して、加圧端子ボール（例えばダイヤモンド微小ボール）５３の位置が図１（ａ）に示すスクライブ領域の幅の端線に位置付ける。次に制御装置６２は、加圧装置５１に対する加圧駆動信号を送信して加圧装置５１が加圧端子ボール５３に対して加圧を加えながら、Ｘ，Ｙ，θステージ６７の駆動系６６を駆動制御して加圧端子ボール５３の位置が図１（ａ）に示すスクライブ領域３の端線に沿って移動するようにＸ，Ｙ，θステージ６７を走行させる。このことをスクライブ領域全てに亘って、縦、横にＸ，Ｙ，θステージ６７を走行させることによって、加圧端子ボール５３の転がりによってシリコンウエハ１の表面のスクライブ領域の全てに亘って２１で示される予備応力線（熱応力集中が誘起される線）が形成される。この予備応力線２１を形成する際、切り屑が発生しないようにすることが望まれるが、もし僅かな微粒子状の切り屑が発生する場合には、上記加圧端子ボール５３の周囲を覆う吸引ノズル６８を設けて微粒子状の切り屑を吸引排気することが必要となる。
【００１２】
次に制御装置６２は、ＴＶカメラ６０で撮像されたスクライブ領域の光学画像信号に基づいてレーザ光３１の中心（光軸）がスクライブ領域３の中心線に位置するように、真空吸着テーブル４１を載置したＸ，Ｙ，θステージ６７の駆動系６６を駆動制御して位置決めし、スクライブ領域に沿ってＸ，Ｙ，θステージ６７を走行させ、制御装置６２はＴＶカメラ４９で測定されるＳｉウエハの割断面のレーザ反射率に基づいてレーザ光源４２の出力を調整（制御）したり、整形光学系４６の整形量を駆動手段６３により調整（制御）したり、ウエハ１に対する集光レンズ３２の上下位置を駆動手段６４により調整（制御）したりして、スクライブ領域に入力されるレーザ照射パワーが実効最適割断入力となるように制御しながらレーザ光（パルスレーザ光でも良い。）をスクライブ領域に照射することによる局部加熱によって予備応力線２１に沿って亀裂を進展させて割断が行われる。これによって、無発塵で、スクライブ領域を取り除ける切断が可能となる。しかも割断の終端において図１（ｂ）に示すはね４の発生も防止することができる。
【００１３】
以上は加圧端子ボール５３の転がりによって予備応力線を形成した場合について説明したが、図５に示すように、加圧端子ボール５３の軌跡と同様に予めスクライブ領域３の幅の両端の線に沿って溶融条件より高く、蒸発条件より低いパワー密度のレーザ光を走査しながら照射して溶融再凝固させてアモルファス化させて予備応力線７０を形成しても良い。７０は溶融再凝固によってアモルファス化された微小部分を示す。このように、シリコンウエハ１の表面１ａまたは裏面１ｂのスクライブ領域３の幅の両端線に予備応力線７０が形成されたところへＹＡＧレーザまたはＣＯ2ガスレーザ３１を集光レンズ３２で０．５〜３ｍｍ程度に集光させて走査照射して局部的に加熱することによって生じる熱応力の集中がアモルファス化された局部から誘起されて亀裂が進展していって帯状に割断する。これによってスクライブ領域３の両端が予備応力線７０に沿って点線で示すように割断されて除去することができる。なお、割断におけるレーザ光のパワー密度は、溶融条件より低いことは明らかである。
【００１４】
またシリコンウエハ１上に回路パターンを形成する際のエッチング工程において、図６（ａ）に示すように、エッチング溝（例えば溝幅が５〜１５μｍ程度、深さが１０〜１５μｍ程度）７１をスクライブ領域の幅の両端（エッチング溝は特にスクライブ領域が十字に交差する部分には付与する必要が有る。）に形成することによっても予め熱応力集中が誘起される応力線を付与することができる。特にシリコンウエハに最も近い下層配線または活性領域を形成する際にエッチング溝７１を形成するようにした方が精度良く割断することができる。特に様々なテストパターンをリソ、エッチング、デポジッション、イオン打ち込み等で形成するＴＥＧ加工深さよりも深いエッチング溝等による予備加工を施しておいた方が優れている。７２はエッチング溝が表面に現われた形状を示す。
なお、図６（ｂ）に示すように、シリコンウエハ１の表面１ａ側と裏面１ｂ側の両面に位置ずれを生じることなく、エッチング溝７２、７３を形成しても良い。この場合、表面側と裏面側とにおいて、位置ずれを生じることなく、レジストと塗布して露光することが必要となる。
【００１５】
図８には、シリコンウエハ１に対して曲げ応力を付与しながら、シリコンウエハ１を割断する方法を示す。即ち、真空吸着チャック８１をチップ配列に対応させて配置し、それらの真空空着チャック８１を非常に変形しやすい薄板材８２で繋げ、各真空吸着チャック８１を上下動させるピエゾ素子８３をベース８４上に配置して真空吸着テーブル４１を構成する。各真空吸着チャック８１は真空源（図示せず）に接続された細管８５を接続している。
そして各ピエゾ素子８３の駆動によって真空空着チャック８１に吸着させたシリコンウエハ１に対して割断線８４を中心に曲げ応力を付与し、その状態で、レーザ光３１を集光レンズ３２で集光させることによって走査照射して局部的に加熱することによって熱応力の集中を割断線８４に誘起させて亀裂を起こして割断する。
図９には、シリコンウエハ１のスクライブ領域３の幅の両端線の各々に対して表面側および裏面側からレーザ光３１を集光レンズ３２により集光して走査照射して局部加熱することによって、スクライブ領域３の幅の両端線を割断する場合を示す。即ち、シリコンウエハ１のスクライブ領域３の幅の両端線の各々に対して表面側および裏面側からレーザ光３１を集光レンズ３２により集光して走査照射して局部加熱することによって、スクライブ領域３の幅の両端線を割断することができ、その結果各チップ２に切断し、スクライブ領域３を取り除くことができる。
【００１６】
次に本発明に係る所望のチップをレーザ光照射による割断によって取り除き、新たなチップと交換可能にして、全てのチップにおける電子回路が正常に動作する基板スケールの電子回路装置を製造する方法について図１０を用いて説明する。即ち、予備応力線２１の付与も部分的に可能であり、しかもレーザ光照射も部分的に可能であるため、基板スケールの電子回路装置１００において、修正も不可能な不良のチップ１０１の周囲に予備応力線２１を付与し、この予備応力線２１に沿ってレーザ光３１を集光レンズ３２で集光させて走査照射することによって予備応力線２１に熱応力の集中を誘起して亀裂を発生させて割断によって取り除くことができる。なお、亀裂が不要な方向に進展させないためにも、角部において例えば集束イオンビーム等を照射して深い微小な溝や穴を掘る方が好ましい。
次に図１０（ｂ）に示すように良品のチップ１０２と交換して添え板１０３で基板１００と接合し、ワイヤボンデング等により電気的な接続をとることによって全てのチップが良品からなる基板スケールの電子回路装置を得ることができる。
【００１７】
また図１０（ｃ）に示すように良品のチップ１０２と交換してレーザ光照射による融着１０４によって接合し、ワイヤボンデング等により電気的な接続をとることによって全てのチップが良品からなる基板スケールの電子回路装置を得ることができる。
なお、不良チップの切りだしは、良品のチップを組み込むために良品のチップの大きさよりも僅か大きくする必要がある。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、回路パターンが形成されたウエハ等の割断線に沿ってレーザ光を照射して割断する際に、終端においてはねが生じるのを防止するように割断して電子回路装置を製造することができる効果を奏する。
また本発明によれば、回路パターンが形成されたウエハ等においてスクライブ領域を除去するように割断して電子回路装置を製造することができる効果を奏する。
また本発明によれば、所望のチップをレーザ光照射による割断によって取り除き、新たなチップと交換可能にして、全てのチップにおける電子回路が正常に動作する基板スケールの電子回路装置を製造することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る回路パターンが形成されたシリコンウエハを示すと共にレーザ光照射による割断において終端において発生するはねを示す図である。
【図２】本発明に係るレーザ光照射による割断の前に予備応力線をシリコンウエハの表面または裏面に付与しておくことを説明するための図である。
【図３】本発明に係るレーザ光照射による割断の原理を示す図である。
【図４】本発明に係る予備応力線を形成する機構を備えたレーザ光照射によるシリコンウエハ等の割断装置の概略構成を示す図である。
【図５】本発明に係る予備応力線をレーザ光照射による溶融再凝固によって付与する場合を説明するための図である。
【図６】本発明に係る予備応力線をエッチング工程でエッチング溝を形成することによって付与する場合を説明するための図である。
【図７】本発明に係るレーザ光照射による割断の際、レーザ照射パワー制御（調整）について説明するための図である。
【図８】本発明に係る予備応力線をウエハに対して曲げ力を印加して付与する場合を説明するための図である。
【図９】本発明に係るレーザ光照射による割断をウエハの両面から行う場合を示した図である。
【図１０】本発明に係る所望のチップをレーザ光照射による割断によって取り除き、新たなチップと交換可能にして、全てのチップにおける電子回路が正常に動作する基板スケールの電子回路装置を製造する方法について説明するための図である。
【符号の説明】
１…シリコンウエハ、１ａ…表面、１ｂ…裏面、２…チップ
３…スクライブ領域、４…はね、２１、２２、２３、２４…予備応力線
３１…レーザ光、３２…集光レンズ、４１…真空吸着テーブル
４２…レーザ光源、４３、４４…ビーム径拡大光学系、４５…ハーフミラー
４６…整形光学系、４７…ミラー、４８…結像レンズ、４９…ＴＶカメラ
５０…予備応力線を付与する機構、５１…加圧装置、５２…棒部材
５３…加圧端子ボール、５４…光学顕微鏡、６０…ＴＶカメラ
６２…制御装置、６５…レーザ光照射光学系、６７…Ｘ，Ｙ，θテーブル
７０…予備応力線（溶融再凝固）、７１…エッチング溝
１００…基板スケールの電子回路装置、１０１…不良のチップ
１０２…良品のチップ
Claims (3)
- 回路パターンが形成されたウエハにおけるスクライブ領域に対して、予め加圧端子ボールを加圧しながら移動させることによって予備応力線を付与して熱応力集中が誘起されるようにした状態で、このスクライブ領域に沿ってレーザ光を走査照射して終端においてはねが発生しないように割断して電子回路装置を製造することを特徴とする電子回路装置の製造方法。
- 回路パターンが形成されたウエハにおけるスクライブ領域に対して、隣接するチップ間において割断予定線を中心に曲げ応力を付与して熱応力集中が誘起されるようにした状態で、このスクライブ領域に沿ってレーザ光を走査照射して終端においてはねが発生しないように割断して電子回路装置を製造することを特徴とする電子回路装置の製造方法。
- 回路パターンが形成されたウエハにおけるスクライブ領域の幅に沿って平行な二つの線に対して予め熱応力集中が誘起されるようにしておいてこのスクライブ領域に沿ってレーザ光を走査照射してスクライブ領域の幅の両端においてスクライブ領域を取り除けるように割断して電子回路装置を製造することを特徴とする電子回路装置の製造方法。
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