JP4471632B2 - ウエーハの加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハ、更に詳しくは半導体基板の表面に絶縁膜と機能膜が積層された積層体によって形成されたデバイスがストリートによって区画されて形成されているウエーハを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。
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、シリコン等の半導体基板の表面に絶縁膜と機能膜が積層された積層体によって複数のIC、LSI等の半導体チップ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半導体チップ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切断することによって個々の半導体チップを製造している。また、サファイヤ基板等の表面に格子状に形成されたストリートによって複数の領域が区画され、この区画された領域に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスが形成された光デバイスウエーハは、分割予定ラインに沿って個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。このよな半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハのストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと称さ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断手段と、チャックテーブルと切断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。切断手段は、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厚さ20μm程度に形成されている。
また、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、シリコン等の半導体基板の表面に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)と回路を形成する機能膜が積層された積層体によって半導体チップ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。
上述したLow−k膜を積層せしめた形態の半導体ウエーハを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半導体チップに致命的な損傷を与えるという問題がある。また、Low−k膜を使用しない半導体ウエーハにおいても半導体基板の表面に積層された膜は、切削ブレードによりストリートに沿って切削すると切削ブレードの切削作用による破壊力によって膜が剥離し半導体チップを損傷するという問題がある。
上記問題を解消するために、半導体ウエーハのストリート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を形成するLow−k膜等の積層体を除去し、その除去した領域に切削ブレードを位置付けて切削する分割方法が試みられている。そして、このような分割方法を実施するための加工装置を本出願人は特願2002−131776号として提案した。
しかるに、半導体ウエーハのストリートに沿ってレーザー光線を照射すると照射された領域に熱エネルギーが集中してデブリが発生し、このデブリが回路に接続されるボンディングパッド等に付着して半導体チップの品質を低下させるという新たな問題が生じる。
上記デブリによる問題を解消するために、本出願人は被加工物の加工面に保護被膜を被覆し、保護被膜を通して被加工物にレーザー光線を照射するようにしたレーザー加工方法を特願2002−361882号として提案した。
而して、被加工物の加工面に保護被膜を被覆し、保護被膜を通して被加工物にレーザー光線を照射すると、レーザー光線が保護被膜を透過して被加工物を加工し、その衝撃力が保護被膜を部分的に剥離して露出したチップの外周にデブリが付着するという問題が生じた。
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、レーザー光線をウエーハに照射することにより発生するデブリの影響を防止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。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、半導体基板の表面に絶縁膜と機能膜が積層された積層体によって形成されたデバイスがストリートによって区画されて形成されているウエーハを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、
該半導体基板の表面にレーザー光線を吸収する樹脂被膜を被覆する樹脂被膜被覆工程と、
該樹脂被膜を通して該積層体に該ストリートに沿ってレーザー光線を照射し該半導体基板に達するレーザー加工溝を形成するレーザー光線照射工程と、
該レーザー光線照射工程終了後に該樹脂被膜を除去する樹脂被膜除去工程と、
該レーザー光線照射工程によって形成された該レーザー加工溝が形成された該半導体基板を切削ブレートにより該レーザー加工溝に沿って切断する切削工程と、を含み、
該レーザー光線照射工程は、該切削ブレードの幅より広い幅のレーザー加工溝を形成する、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。
上記樹脂被膜は、水溶性樹脂に光吸収剤を混入した水溶性光吸収樹脂によって形成されることが望ましい。また、上記樹脂被膜は、光吸収係数が1,000/cm以上であることが望ましい。
本発明によるウエーハの加工方法においては、半導体基板の表面にレーザー光線を吸収する樹脂被膜を被覆する樹脂被膜被覆工程を実施した後に、樹脂被膜を通して積層体にストリートに沿ってレーザー光線を照射し半導体基板に達するレーザー加工溝を形成するレーザー光線照射工程を実施するので、樹脂被膜はレーザー光線を吸収して加工起点となる。このように樹脂被膜に加工起点が形成された後にウエーハがレーザー光線の照射によって加工されるので、レーザー光線が樹脂被膜を透過することに起因する衝撃力の発生を防ぐことができ、樹脂被膜の部分的な剥離が防止できる。従って、樹脂被膜が部分的に剥離して露出したデバイスの外周にデブリが付着のを防止できる。また、レーザー加工溝が形成された半導体基板を切削ブレートによりレーザー加工溝に沿って切断する切削工程は、レーザー加工溝によって積層体が除去されているので、切削ブレードによって半導体基板だけが切削されることになり、半導体基板の表面に形成された積層体を切削ブレードにより切削することによって発生する積層体の剥離を未然に防止することができる。
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。
図1には、本発明によるウエーハの加工方法によって加工される被加工物としての半導体ウエーハの斜視図が示されており、図2には図1に示す半導体ウエーハの要部拡大断面図が示されている。図1および図2に示す半導体ウエーハ2は、シリコン等の半導体基板20の表面20aに絶縁膜と回路を形成する機能膜が積層された積層体21によって複数のIC、LSI等の半導体チップ22がマトリックス状に形成されている。そして、各半導体チップ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、積層体21を形成する絶縁膜は、SiO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)からなっている。
上述した半導体ウエーハ2のストリート23に沿ってレーザー加工を施すには、先ず上記半導体ウエーハ2の加工面である表面2aにレーザー光線を吸収する樹脂被膜を被覆する樹脂被膜被覆工程を実施する。この樹脂被膜被覆工程は、図3に示すようにスピンコーター4によって半導体ウエーハ2の表面2aにレーザー光線を吸収する樹脂を被覆する。即ち、スピンコーター4は、吸引保持手段を備えたチャックテーブル41と、該チャックテーブル41の中心部上方に配置されたノズル42を具備している。このスピンコーター4のチャックテーブル41上に半導体ウエーハ2を表面2aを上側にして載置し、チャックテーブル41を回転しつつノズル42から液状の樹脂を半導体ウエーハ2の表面中心部に滴下することにより、液状の樹脂が遠心力によって外周部まで流動し半導体ウエーハ2の表面を被覆する。この液状の樹脂は経時的に硬化して、図4に示すように半導体ウエーハ2の表面2aに厚さ1〜5μm程度の樹脂被膜24を形成する。なお、半導体ウエーハ2の表面2aを被覆する樹脂としては水溶性のレジストが望ましい。
ここで、上記樹脂被膜24を形成する樹脂について説明する。この樹脂は上述したようにレーザー光線を吸収する性質を有することが重要であり、光吸収係数が1,000/cm以上であることが望ましい。また、上記樹脂被膜24を形成する樹脂は水溶性であることが望ましく、このような樹脂としては、ポリビニルアルコールに光吸収剤として二酸化チタンを混入したものを用いることができる。なお、光吸収剤としては、二酸化チタンの外に酸化セリウム、カーボンブラック、酸化亜鉛、シリコン粉末、黄色酸化鉄、硫化物顔料、ニトロソ顔料、ニトロ顔料、アゾレーキ顔料、レーキ顔料、フタロシアニン顔料、スレン顔料、キナクリドン顔料等を使用するレーザー光線の波長によって適宜選択することができる。
上述した半導体ウエーハ2の表面2aに樹脂被膜24を形成する他の実施形態としては、図5に示すように半導体ウエーハ2の表面2aに上述したレーザー光線を吸収する性質を有する水溶性の樹脂シート部材24aを貼着してもよい。
上述した樹脂被膜被覆工程によって半導体ウエーハ2の表面2aに樹脂被膜24が形成されたならば、半導体ウエーハ2は、図6に示すように環状のフレーム5に装着された保護テープ6に裏面を貼着する。
次に、表面2aに樹脂被膜24が被覆された半導体ウエーハ2に樹脂被膜24を通してレーザー光線を照射するレーザー光線照射工程を実施する。このレーザー光線照射工程は、図7乃至図9に示すレーザー加工装置を用いて実施する。図7乃至図9に示すレーザー加工装置7は、被加工物を保持するチャックテーブル71と、該チャックテーブル71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72と、チャックテーブル71上に保持された被加工物を撮像する撮像手段73を具備している。チャックテーブル71は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない移動機構によって図7において矢印Xで示す加工送り方向および矢印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。
上記レーザー光線照射手段72は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング721を含んでいる。ケーシング721内には図8に示すようにパルスレーザー光線発振手段722と伝送光学系723とが配設されている。パルスレーザー光線発振手段722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722aと、これに付設された繰り返し周波数設定手段722bとから構成されている。伝送光学系723は、ビームスプリッタの如き適宜の光学要素を含んでいる。上記ケーシング721の先端部には、それ自体は周知の形態でよい組レンズから構成される集光レンズ(図示せず)を収容した集光器724が装着されている。上記パルスレーザー光線発振手段722から発振されたレーザー光線は、伝送光学系723を介して集光器724に至り、集光器724から上記チャックテーブル71に保持される被加工物に所定の集光スポット径Dで照射される。この集光スポット径Dは、図9に示すようにガウス分布を示すパルスレーザー光線が集光器724の対物集光レンズ724aを通して照射される場合、D(μm)=4×λ×f/(π×W)、ここでλはパルスレーザー光線の波長(μm)、Wは対物集光レンズ724aに入射されるパルスレーザー光線の直径(mm)、fは対物集光レンズ724aの焦点距離(mm)、で規定される。
上記レーザー光線照射手段72を構成するケーシング721の先端部に装着された撮像手段73は、図示の実施形態においては可視光線によって撮像する通常の撮像素子(CCD)の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該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撮像素子(赤外線CCD)等で構成されており、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。
上述したレーザー加工装置7を用いて実施するレーザー光線照射工程について、図7および図10乃至図12を参照して説明する。
このレーザー光線照射工程は、先ず上述した図7に示すレーザー加工装置7のチャックテーブル71上に半導体ウエーハ2を樹脂被膜24が形成されている側を上にして載置し、該チャックテーブル71上に半導体ウエーハ2を吸着保持する。なお、図7においては、保護テープ6が装着された環状のフレーム5を省いて示しているが、環状のフレーム5はチャックテーブル71に配設された適宜のフレーム保持手段に保持されている。
上述したように半導体ウエーハ2を吸引保持したチャックテーブル71は、図示しない移動機構によって撮像手段73の直下に位置付けられる。チャックテーブル71が撮像手段73の直下に位置付けられると、撮像手段73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73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、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72の集光器724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。また、半導体ウエーハ2に形成されている上記所定方向に対して直角に延びるストリート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。このとき、半導体ウエーハ2のストリート23が形成されている表面2aには樹脂被膜24が形成されているが、樹脂被膜24が透明でない場合は赤外線で撮像して表面からアライメントすることができる。
以上のようにしてチャックテーブル71上に保持された半導体ウエーハ2に形成されているストリート23を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、図10の(a)で示すようにチャックテーブル71をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段72の集光器724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の一端(図10において左端)をレーザー光線照射手段72の集光器724の直下に位置付ける。そして、集光器724からパルスレーザー光線725を照射しつつチャックテーブル71即ち半導体ウエーハ2を図10の(a)において矢印X1で示す方向に所定の送り速度で移動せしめる。そして、図10の(b)で示すようにレーザー光線照射手段7の照射位置がストリート23の他端(図10において右端)の位置に達したら、パルスレーザー光線725の照射を停止するとともにチャックテーブル71即ち半導体ウエーハ2の移動と停止する。
次に、チャックテーブル71即ち半導体ウエーハ2を紙面に垂直な方向(割り出し送り方向)に10〜20μm程度移動する。そして、レーザー光線照射手段7からパルスレーザー光線525を照射しつつチャックテーブル71即ち半導体ウエーハ2を図10の(b)において矢印X2で示す方向に所定の送り速度で移動せしめ、図10の(a)に示す位置に達したらパルスレーザー光線725を照射を停止するとともにチャックテーブル71即ち半導体ウエーハ2の移動と停止する。
上述したようにチャックテーブル71即ち半導体ウエーハ2を往復動する間に半導体ウエーハ2には、図11で示すようにストリート23に後述する切削ブレードの幅より広い間隔でパルスレーザー光線725がストリート23の上面付近に集光点Pを合わせて照射される。
なお、上記レーザー光線照射工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の光源 ;YVO4レーザーまたはYAGレーザー
波長 ;355nm
繰り返し周波数 :50〜100kHz
出力 ;0.3〜4.0W
集光スポット径 ;φ9.2μm
加工送り速度 ;1〜800mm/秒
上述したレーザー光線照射工程を実施することにより、図12に示すように半導体ウエーハ2のストリート23を形成する積層体21には、ストリート23に沿って後述する切削ブレードの幅より広い幅のレーザー加工溝25が形成される。このレーザー加工溝25は、半導体基板20に達し積層体21が除去される。上述したレーザー光線照射工程において、図11で示すようにパルスレーザー光線725が樹脂被膜24を通してストリート23を形成する積層体21に照射されると、樹脂被膜24は光レーザー光線を吸収する性質を有しているので、樹脂被膜24が加工起点となる。このように樹脂被膜24に加工起点が形成された後に積層体21および半導体基板20がパルスレーザー光線725の照射によって加工されるので、パルスレーザー光線が樹脂被膜を透過することに起因する衝撃力の発生を防ぐことができ、積層体21を形成する絶縁膜の剥離、樹脂被膜24の部分的な剥離が防止できる。従って、樹脂被膜24が部分的に剥離して露出した半導体チップ22の外周にデブリが付着するのを防止できる。なお、上述したレーザー光線照射工程においては、積層体21および半導体基板20がパルスレーザー光線725の照射によって加工される際にデブリが発生するが、図12に示すようにデブリ26は保護被膜24によって遮断され、保護被膜24の表面には付着するが半導体チップ22に付着することはない。
上述したように所定のストリートに沿ってレーザー光線照射工程を実行したら、チャックテーブル71、従ってこれに保持されている半導体ウエーハ2を矢印Yで示す方向にストリートの間隔だけ割り出し移動し(割り出し工程)、上記レーザー光線照射工程を遂行する。このようにして所定方向に延在する全てのストリートについてレーザー光線照射工程と割り出し工程を遂行したならば、チャックテーブル71、従ってこれに保持されている半導体ウエーハ2を90度回動せしめて、上記所定方向に対して直角に延びる各ストリートに沿って上記レーザー光線照射工程と割り出し工程を実行することにより、半導体ウエーハ2に形成されている全てのストリート23にレーザー加工溝25を形成することができる。
次に、環状のフレーム5に装着された保護テープ6に貼着された半導体ウエーハ2の表面2aに被覆された樹脂被膜24を除去する樹脂被膜除去工程を実施する。この樹脂被膜除去工程は、上述したように樹脂被膜24が水溶性の樹脂によって形成されているので、図13に示すように水によって樹脂被膜24を洗い流すことができる。このとき、上述したレーザー光線照射工程において発生し樹脂被膜24の表面に付着したデブリ26も樹脂被膜24とともに流される。このように、図示の実施形態においては樹脂被膜24が水溶性の樹脂によって形成されているので、水によって洗い流すことができるため、樹脂被膜24の除去が極めて容易となる。
上述したように樹脂被膜除去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に形成されたレーザー加工溝25に沿って半導体ウエーハ2を切削する切削工程を実施する。この切削工程は、図14に示すようにダイシング装置として一般に用いられている切削装置8を用いることができる。即ち、切削装置8は、吸引保持手段を備えたチャックテーブル81と、切削ブレード821を備えた切削手段82と、チャックテーブル81上に保持された被加工物を撮像する撮像手段83を具備している。
上述した切削装置8を用いて実施する切削工程について、図14乃至図16を参照して説明する。
即ち、図14に示すように切削装置6のチャックテーブル81上に上述したレーザー光線照射工程および樹脂被膜除去工程が実施された半導体ウエーハ2を表面2aを上側にして載置し、図示しない吸引手段によって半導体ウエーハ2をチャックテーブル81上に保持する。半導体ウエーハ2を吸引保持したチャックテーブル81は、図示しない移動機構によって撮像手段83の直下に位置付けられる。
チャックテーブル81が撮像手段83の直下に位置付けられると、撮像手段83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作業を実行する。即ち、撮像手段83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、レーザー加工溝25に沿って切削する切削ブレード821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、切削領域のアライメントを遂行する。また、半導体ウエーハ2に形成されている上記所定方向に対して直角に延びるストリート23に対しても、同様に切削領域のアライメントが遂行される。
以上のようにしてチャックテーブル81上に保持されている半導体ウエーハ2に形成されているストリート23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81を切削領域の切削開始位置に移動する。このとき、図15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15において左端)が切削ブレード821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。また、半導体ウエーハ2はストリート23に形成されたレーザー加工溝25の中央部に切削ブレード821が位置するように位置付けられる。
このようにしてチャックテーブル81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821を図15の(a)において2点鎖線で示す待機位置から下方に切り込み送りし、図15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15の(a)および図16の(a)に示すように切削ブレード821の下端が半導体ウエーハ2の裏面に貼着された保護テープ6に達する位置に設定されている。
次に、切削ブレード821を所定の回転速度で回転せしめ、チャックテーブル81即ち半導体ウエーハ2を図15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81即ち半導体ウエーハ2が図15の(b)で示すようにストリート23の他端(図15において右端)が切削ブレード821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81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81即ち半導体ウエーハ2を切削送りすることにより、図16の(b)で示すように半導体ウエーハ2はストリート23に形成されたレーザー加工溝25に沿って裏面に達する切削溝27が形成され切断される。この切削工程においては切削ブレード821によって半導体基板20だけが切削されることになる。従って、半導体基板20の表面に形成された積層体21を切削ブレード821により切削することによって発生する積層体21の剥離を未然に防止することができる。
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20μm
切削ブレードの回転速度;30000rpm
切削送り速度 ;50mm/秒
次に、切削ブレード821を図15の(b)において2点鎖線で示す待機位置に位置付け、チャックテーブル81即ち半導体ウエーハ2を図15の(b)において矢印X2で示す方向に移動して、図15の(a)に示す位置に戻す。そして、チャックテーブル81即ち半導体ウエーハ2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821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821と対応する位置に位置付けたならば、上述した切削工程を実施する。
上述した切削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に形成されたレーザー加工溝25に沿って切断され、個々の半導体チップ20に分割される。なお、切削工程においては、切削水(純水)を供給しながら切削が遂行されるため、上述した樹脂被膜除去工程を独立して設けることなく、供給された切削水によって樹脂被膜を除去することができ、切削工程が樹脂被膜除去工程を兼ねて実施してもよい。
次に、光デバイスウエーハを個々の光デバイスに分割するための加工方法について、図17乃至図23を参照して説明する。
図17には、光デバイスウエーハ10の斜視図が示されている。図17に示す光デバイスウエーハ10は、サファイヤ基板の表面10aに複数のストリート101が格子状に形成されているとともに該複数のストリート101によって区画された複数の領域に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイス102が形成されている。このように構成された光デバイスウエーハ10を個々の光デバイス102に分割するには、表面10aに保護テープ11を貼着する。
上記のように光デバイスウエーハ10の表面10aに保護テープ11を貼着したならば、光デバイスウエーハ10の加工面となる裏面10bにレーザー光線を吸収する樹脂被膜を被覆する樹脂被膜被覆工程を実施する。この樹脂被膜被覆工程は、例えば上述した図3に示すスピンコーター4によって実施する。即ち、図18に示すようにスピンコーター4のチャックテーブル41上に光デバイスウエーハ10を裏面10bを上側にして載置し、チャックテーブル41を回転しつつノズル42からレーザー光線を吸収する液状の樹脂を光デバイスウエーハ10の裏面中心部に滴下することにより、液状の樹脂が遠心力によって外周部まで流動し光デバイスウエーハ10の裏面10bを被覆する。この液状の樹脂は経時的に硬化して、図19に示すように光デバイスウエーハ10の裏面10bに厚さ1〜5μm程度の樹脂被膜24を形成する。
次に、裏面10bに樹脂被膜24が被覆された光デバイスウエーハ10に樹脂被膜24を通してストリート101に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射工程を実施する。このレーザー光線照射工程は上述した図7乃至図9に示すレーザー加工装置7を用いて実施する。即ち、図20に示すようにレーザー加工装置7のチャックテーブル71上に光デバイスウエーハ10を樹脂被膜24が形成されている側を上にして載置し、該チャックテーブル71上に光デバイスウエーハ10を吸着保持する。そして、光デバイスウエーハ10に形成されたストリート101とレーザー光線照射手段72の集光器724との位置合わせを行いレーザー光線照射位置のアライメントを遂行する。なお、アライメントは光デバイスウエーハ10を裏面10bから赤外線でストリート101を撮像する撮像手段が用いられる。そして、光デバイスウエーハ10に形成された所定のストリート101をレーザー光線照射手段72の集光器724の直下に位置付け、上述したレーザー光線照射工程を実施する。このレーザー光線照射工程においては、集光器724から照射されるパルスレーザー光線725の集光点Pを光デバイスウエーハ10の裏面b(上面)に合わせて実施する。
なお、上記レーザー光線照射工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の光源 ;YVO4レーザーまたはYAGレーザー
波長 ;355nm
繰り返し周波数 :50〜100kHz
出力 ;1.0〜3.0W
集光スポット径 ;φ9.2μm
加工送り速度 ;10〜200mm/秒
上述したレーザー光線照射工程を実施することにより、図21に示すように光デバイスウエーハ10には、裏面10bからストリート101に沿ってレーザー加工溝103が形成される。このレーザー光線照射工程において、図20で示すようにパルスレーザー光線725が樹脂被膜24を通して光デバイスウエーハ10に照射されると、樹脂被膜24は光レーザー光線を吸収する性質を有しているので、樹脂被膜24が加工起点となる。このように樹脂被膜24に加工起点が形成された後に光デバイスウエーハ10がパルスレーザー光線725の照射によって加工されるので、パルスレーザー光線が樹脂被膜を透過することに起因する衝撃力の発生を防ぐことができ、樹脂被膜24の部分的な剥離が防止できる。従って、樹脂被膜24が部分的に剥離して露出した光デバイス102の外周にデブリが付着のを防止できる。なお、上述したレーザー光線照射工程においては、パルスレーザー光線725の照射によって加工される際にデブリが発生するが、図21に示すようにデブリ104は樹脂被膜24によって遮断され、樹脂被膜24の表面には付着するが光デバイス102に付着することはない。
上述したレーザー光線照射工程を光デバイスウエーハ10に形成されている全てのストリート101に沿って実施したならば、光デバイスウエーハ10の裏面10bに被覆された樹脂被膜24を除去する上述した樹脂被膜除去工程を実施する。この樹脂被膜除去工程を実施することにより、図22に示すように光デバイスウエーハ10の裏面10bに被覆された樹脂被膜24および上述したレーザー光線照射工程において発生し樹脂被膜24に付着したデブリ104も除去される。
上述したように樹脂被膜除去工程を実施したならば、光デバイスウエーハ10をストリート101に形成されたレーザー加工溝103に沿って分割する分割行程を実行する。この分割行程は、例えば図23の(a)に示すように光デバイスウエーハ10を裏面10bを下側にして互いに並行に配列された円柱状の複数の支持部材12上に載置する。このとき、支持部材12と12の間にレーザー加工溝103を位置付ける。そして、光デバイスウエーハ10の表面10aに貼着された保護シート11側から押圧部材13によりレーザー加工溝103即ちストリート101に沿って押圧する。この結果、光デバイスウエーハ10にはレーザー加工溝103即ちストリート101に沿って曲げ荷重が作用して裏面10bに引っ張り応力が発生し、図23の(b)に示すように光デバイスウエーハ10は所定方向に形成されたレーザー加工溝103即ちストリート101に沿って割断部104が形成され分割される。そして、所定方向に形成されたレーザー加工溝103即ちストリート101に沿って分割したならば、光デバイスウエーハ10を90度回動せしめて、上記所定方向に対して直角に形成されたレーザー加工溝103即ちストリート101に沿って上記分割作業を実施することにより、光デバイスウエーハ10は個々の光デバイス102に分割することができる。なお、個々の分割された光デバイス102は、表面10aに保護シート11が貼着されているので、バラバラにはならず光デバイスウエーハ10の形態が維持されている。
このように、光デバイスウエーハ10に形成されたレーザー加工溝103に沿って分割された光デバイス102は、上記レーザー光線照射工程において裏面にデブリが付着しないので、裏面にデブリが付着することによる輝度の低下が防止される。
以上、本発明を半導体ウエーハおよび光デバイスウエーハを分割する実施形態に基づいて説明したが、本発明は他のウエーハの種々のレーザー加工に適用することが可能である。
本発明によるウエーハの加工方法によって加工される半導体ウエーハを示す斜視図。 図1に示す半導体ウエーハの断面拡大図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるる樹脂被膜被覆工程の一実施形態を示す説明図。 図3に示す保護被膜被覆工程によって樹脂被膜が被覆された半導体ウエーハの要部拡大断面図。 本発明によるウエーハの加工方法における樹脂被膜被覆工程の他の実施形態を示す説明図。 樹脂被膜が被覆された半導体ウエーハが環状のフレームに保護テープを介して支持された状態を示す斜視図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるレーザー光線照射工程を実施するレーザー加工装置の要部斜視図。 図7に示すレーザー加工装置に装備されるレーザ光線照射手段の構成を簡略に示すブロック図。 レーザー光線の集光スポット径を説明するための簡略図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるレーザー光線照射工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法のレーザー光線照射工程におけるレーザー光線照射位置を示す説明図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるレーザー光線照射工程によって半導体ウエーハに形成されたレーザー加工溝を示す半導体ウエーハの要部拡大断面図。 本発明によるウエーハの加工方法における樹脂被膜除去工程によって半導体ウエーハの表面に被覆された樹脂被膜を除去した状態を示す半導体ウエーハの要部拡大断面図。 本発明によるウエーハの加工方法における切削工程を実施するための切削装置の要部斜視図。 本発明によるウエーハの加工方法における切削工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における切削工程によってレーザー加工溝に沿って半導体ウエーハが切削される状態を示す説明図。 本発明によるウエーハの加工方法によって加工される光デバイスウエーハを示す斜視図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるる樹脂被膜被覆工程を光デバイスウエーハに実施している状態を示す説明図。 図19に示す保護被膜被覆工程によって樹脂被膜が被覆された光デバイスウエーハの要部拡大断面図。 本発明によるウエーハの加工方法のレーザー光線照射工程におけるレーザー光線照射位置を示す説明図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるレーザー光線照射工程によって光デバイスウエーハに形成されたレーザー加工溝を示す光デバイスウエーハの要部拡大断面図。 本発明によるウエーハの加工方法における樹脂被膜除去工程によって半導体ウエーハの表面に被覆された樹脂被膜を除去した状態を示す半導体ウエーハの要部拡大断面図。 本発明によるウエーハの加工方法における分割行程の説明図。
符号の説明
2:半導体ウエーハ
20:基板
21:積層体
22:半導体チップ
23:ストリート
24:樹脂被膜
25:レーザー加工溝
26:切削溝
3:スピンコーター
5:環状のフレーム
6:保護テープ
7:レーザー加工装置
71:レーザー加工装置のチャックテーブル
72:レーザー光線照射手段
8:切削装置
81:切削装置のチャックテーブル
82:切削手段
10:光デバイスウエーハ
102:光デバイス

Claims (3)

  1. 半導体基板の表面に絶縁膜と機能膜が積層された積層体によって形成されたデバイスがストリートによって区画されて形成されているウエーハを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、
    該半導体基板の表面にレーザー光線を吸収する樹脂被膜を被覆する樹脂被膜被覆工程と、
    該樹脂被膜を通して該積層体に該ストリートに沿ってレーザー光線を照射し該半導体基板に達するレーザー加工溝を形成するレーザー光線照射工程と、
    該レーザー光線照射工程終了後に該樹脂被膜を除去する樹脂被膜除去工程と、
    該レーザー光線照射工程によって形成された該レーザー加工溝が形成された該半導体基板を切削ブレートにより該レーザー加工溝に沿って切断する切削工程と、を含み、
    該レーザー光線照射工程は、該切削ブレードの幅より広い幅のレーザー加工溝を形成する、
    ことを特徴とするウエーハの加工方法。
  2. 該樹脂被膜は、光吸収係数が1,000/cm以上である、請求項1記載のレーザー加工方法。
  3. 該樹脂被膜は、水溶性樹脂に光吸収剤を混入した水溶性光吸収樹脂によって形成される、請求項1又は2記載のレーザー加工方法。
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