JP4890746B2

JP4890746B2 - ウエーハの加工方法

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Inventors: 敏行吉川; 利夫土屋
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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に形成されたストリートに沿ってレーザー光線を照射して加工を施す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分割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、ストリート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。

このよう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分割は、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厚さ２０μｍ程度に形成されている。

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。

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）と称する金属パターを部分的に配設し、半導体ウエーハを分割する前に金属パターンを通して回路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。

上述したＬｏｗ−ｋ膜やテストエレメントグループ（Ｔｅｇ）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、テストエレメントグループ（Ｔｅｇ）は金属によって形成されているため、切削ブレードによって切削するとバリが発生するとともに、切削ブレードの寿命が短くな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膜やストリートに配設されたテストエレメントグループ（Ｔｅｇ）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加工装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
特開２００３−３２０４６６号公報

被加工物をレーザー加工する場合には、レーザー光線を被加工物の加工面に対して垂直な方向に照射するので、レーザー光線が照射された加工点から溶融されたデブリが放射状に飛散する。この飛散したデブリが加工直前の未加工領域に堆積し、この堆積したデブリがレーザー光線を遮光するため未加工領域のＬｏｗ−ｋ膜やストリートに配設されたテストエレメントグループ（Ｔｅｇ）を確実に除去することができないという問題がある。
また、ウエーハに形成されたストリートに沿ってレーザー光線を照射して個々のチップに分割する場合においても、上記未加工領域に堆積したデブリによってレーザー光線が遮光され、レーザー光線のエネルギーがウエーハの加工点に十分吸収さないため、ウエーハを個々のチップに分割することができないという問題がある。

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、ウエーハに形成された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、ウエーハに形成されたストリートに沿ってレーザー光線を照射して加工を施すウエーハの加工方法であって、
ウエーハの加工面の法線に対して１５〜８０度傾斜した入射角を持ってレーザー光線を下向きに照射し、発生するデブリをウエーハのレーザー光線に対して鈍角をなす側の加工面に飛散させるとともに、加工面がレーザー光線に対して鋭角をなす側から加工面がレーザー光線に対して鈍角をなす側に向けてウエーハを加工送りして、レーザー光線をストリートに沿って照射するレーザー光線照射工程を実施する、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。

上記入射角は、１５〜８０度に設定されることが望ましい。
また、上記レーザー光線照射工程を実施する前にウエーハの加工面に溶剤によって溶解する樹脂により樹脂被膜を被覆する樹脂被膜被覆工程を実施し、上記レーザー光線照射工程を実施した後にウエーハの加工面に被覆された樹脂被膜を溶剤によって溶解除去する樹脂被膜除去工程を実施することが望ましく、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。

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いては、ウエーハの加工面の垂線に対して所定の傾斜角度を持ってレーザー光線を照射するとともに、ウエーハの加工面の垂線に対してレーザー光線が照射される側の一方から他方に向けてストリートに沿ってウエーハを加工送りするので、レーザー光線を照射することによって発生するデブリは加工された領域に飛散するが未加工領域に飛散することはない。従って、ウエーハの未加工領域にデブリが付着しないので、デブリの影響を受けることなくレーザー加工が実施される。

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_２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をストリート２３に沿って分割するには、半導体ウエーハ２を図３に示すように環状のフレーム３に装着された保護テープ３０に貼着する。このとき、半導体ウエーハ２は、表面２ａを上にして裏面側を保護テープ３０に貼着する。

次に、半導体ウエーハ２のストリート２３に沿ってレーザー光線を照射し、ストリート上の積層体２１を除去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４乃至図７に示すレーザー加工装置４を用いて実施する。図４乃至図７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、図示しない移動機構によって図４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５に示すようにパルスレーザー光線発振手段４２２と伝送光学系４２３とが配設されている。パルスレーザー光線発振手段４２２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４２２ａと、これに付設された繰り返し周波数設定手段４２２ｂとから構成されている。伝送光学系４２３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４２１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４２４が回動筒４２５を介して回動可能に装着されている。上記パルスレーザー光線発振手段４２２から発振されたレーザー光線は、伝送光学系４２３を介して集光器４２４に至り、集光器４２４から上記チャックテーブル４１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６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４２４の対物集光レンズ４２４ａ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４２４ａ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４２４ａの焦点距離（ｍｍ）、で規定される。

図示のレーザー加工装置４は、図７に示すように上記集光器４２４のレーザー光線照射角度を調整するための角度調整手段４３を備えている。角度調整手段４３は、集光器４２４が装着された回動筒４２５の外周面に装着された被駆動歯車４３１と、該被駆動歯車４３１を噛み合う駆動歯車４３２と、該駆動歯車４３２と連結され駆動歯車４３２を回転駆動するためのパルスモータ４３３とからなっている。このように構成された角度調整手段４３は、パルスモータ４３３を正転または逆転駆動することにより、集光器４２４を回動筒４２５を中心として図７において矢印で示す方向に回動せしめる。

図示のレーザー加工装置４は、図４に示すように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４４を備えている。この撮像手段４４は、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４４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４を用いて実施するレーザー光線照射工程について、図４および図８乃至図１１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４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を載置し、該チャックテーブル４１上に半導体ウエーハ２を吸着保持する。このとき、半導体ウエーハ２は、表面２aを上側にして保持される。なお、図４においては、保護テープ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４１は、図示しない移動機構によって撮像手段４４の直下に位置付けられる。チャックテーブル４１が撮像手段４４の直下に位置付けられると、撮像手段４４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４４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４２の集光器４２４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。

以上のようにしてチャックテーブル４１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８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４２４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４２４の直下に位置付ける。このとき、集光器４２４は、上記角度調整手段４３を作動して半導体ウエーハ２の加工面である表面２aの法線Ｈに対に対して図において右側に所定角度傾斜した入射角θを持って位置付けられている。なお、上記入射角θは１５〜８０度の範囲で設定してよい。そして、所定のストリート２３の一端（図８において左端）表面を集光器４２４から照射されるレーザー光線Ｌの加工スポットＳに合わせる。なお、この加工スポットＳは、その径が集光器４２４から照射させるレーザー光線Ｌの集光スポット径（例えば９．２μm）より大きくなるように、例えば３０〜４０μmに設定されている。従って、図示の実施形態においては、集光器４２４はレーザー光線Ｌの集光点Ｐが半導体ウエーハ２の加工面である表面２aより集光器４２４側に位置するように位置付けられる。

次に、集光器４２４からパルスレーザー光線Ｌを照射しつつチャックテーブル４１即ち半導体ウエーハ２を図８において矢印Ｘ１で示す方向に所定の送り速度で加工送りする。この加工送りは、半導体ウエーハ２の加工面である表面２aに対して鋭角をなしてレーザー光線Ｌが照射される側の一方(図において右方)から他方(図において左方)に向けてストリート２３に沿って移動することになる。そして、図８において２点鎖線で示すように集光器４２４から照射されるレーザー光線の加工スポットＳにストリート２３の他端（図８において右端）が達したら、パルスレーザー光線Ｌの照射を停止するとともにチャックテーブル４１即ち半導体ウエーハ２の移動を停止する。

上記レーザー光線照射工程においては、チャックテーブル４１即ち半導体ウエーハ２が半導体ウエーハ２の加工面である表面２aに対して鋭角をなしてレーザー光線Ｌが照射される側の一方(図において右方)から他方(図において左方)に向けて矢印Ｘ１で示す方向に加工送りされるので、図９に示すようにレーザー光線Ｌを照射することによって発生するデブリＤはレーザー光線Ｌの加工スポットＳより図において左方(既に加工された領域)に飛散する。従って、レーザー光線Ｌの加工スポットＳより図９において右側の未加工領域にデブリＤが付着しないので、デブリＤの影響を受けることなくレーザー加工が実施される。この結果、半導体ウエーハ２のストリート２３に沿って照射されるレーザー光線Ｌのエネルギーは半導体ウエーハ２の表面に積層された積層体２１に十分吸収され、図１０に示すようにストリート２３に沿って積層体２１が除去されたレーザー加工溝２５が形成される。

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：０．３〜５．０Ｗ
集光スポット径：φ９．２μｍ
加工スポット径：φ３０〜４０μｍ
加工送り速度：１〜８００ｍｍ／秒

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４１、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送りする（割り出し工程）。そして、図１１で示すように上記角度調整手段４３(図７参照)を作動して集光器４２４を半導体ウエーハ２の加工面である表面２aの法線Ｈに対して図において左側に所定角度傾斜した入射角θを持って位置付ける。そして、集光器４２４からパルスレーザー光線Ｌを照射しつつチャックテーブル４１即ち半導体ウエーハ２を図１１において矢印Ｘ２で示す方向に所定の送り速度で加工送りする。この加工送りは、半導体ウエーハ２の加工面である表面２aに対して鋭角をなしてレーザー光線Ｌが照射される側の一方(図において左方)から他方(図において右方)に向けてストリート２３に沿って移動することになる。なお、加工条件は、上述したレーザー光線照射工程と同じでよい。この結果、半導体ウエーハ２の表面に積層された積層体２１はストリート２３に沿って除去され、図１０に示すようにストリート２３に沿ってレーザー加工溝２５が形成される。

このようにして半導体ウエーハ２の所定方向に延在する全てのストリート２３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４１、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に沿って積層体２１を除去しレーザー加工溝２５を形成することができる。

上述したようにレーザー光線照射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１２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５を用いることができる。即ち、切削装置５は、吸引保持手段を備えたチャックテーブル５１と、切削ブレード５２１を備えた切削手段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。

上述した切削装置５を用いて実施する切削工程について、図１２乃至図１４を参照して説明する。
即ち、図１２に示すように切削装置５のチャックテーブル５１上に上述したレーザー光線照射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５１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５１は、図示しない移動機構によって撮像手段５３の直下に位置付けられる。

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と、レーザー加工溝２５に沿って切削する切削ブレード５２１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５１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５１を切削領域の切削開始位置に移動する。このとき、図１３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１３において左端）が切削ブレード５２１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５２１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５１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５２１を図１３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１３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１３の（ａ）および図１４の（ａ）に示すように切削ブレード５２１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３０に達する位置に設定されている。

次に、切削ブレード５２１を所定の回転速度で回転せしめ、チャックテーブル５１即ち半導体ウエーハ２を図１３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５１即ち半導体ウエーハ２が図１３の（ｂ）で示すようにストリート２３の他端（図１３において右端）が切削ブレード５２１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５１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５１即ち半導体ウエーハ２を切削送りすることにより、図１４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５２１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５２１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５２１を図１３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５１即ち半導体ウエーハ２を図１３の（ｂ）において矢印Ｘ２で示す方向に移動して、図１３の（ａ）に示す位置に戻す。そして、チャックテーブル５１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５２１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５２１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２２に分割される。

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１５乃至図１９を参照して説明する。
図１５には、光デバイスウエーハ１０の斜視図が示されている。図１５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４乃至図７に示すレーザー加工装置４を用いて実施する。即ち、図１６に示すようにレーザー加工装置４のチャックテーブル４１上に光デバイスウエーハ１０を保護テープ１１が貼着されている側を載置し、該チャックテーブル４１上に光デバイスウエーハ１０を吸着保持する。従って光デバイスウエーハ１０は、裏面１０ｂが上側となる。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４２の集光器４２４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。このとき、光デバイスウエーハ１０のストリート１０１が形成されている表面１０ａは下側に位置しているが、撮像手段は赤外線で撮像して裏面１０ｂ側からアライメントすることができる。

次に、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４２の集光器４２４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４２４の直下に位置付ける。このとき、集光器４２４は、上記角度調整手段４３を作動して光デバイスウエーハ１０の加工面である裏面１０ｂの法線Ｈに対に対して図において右側に所定角度傾斜した入射角θを持って位置付けられている。なお、照射角度θは、光デバイスウエーハ１０を形成するサファイヤ基板のブルースター角度に設定することが望ましい。そして、所定のストリート１０１の一端（図１８において左端）を集光器４２４から照射されるレーザー光線Ｌの集光点Ｐに合わせる。

次に、集光器４２４からパルスレーザー光線Ｌを照射しつつチャックテーブル４１即ち光デバイスウエーハ１０を図１６において矢印Ｘ１で示す方向に所定の送り速度で加工送りする。この加工送りは、上記図８で示す実施形態と同様に光デバイスウエーハ１０の加工面である裏面１０ｂに対して鋭角をなしてレーザー光線Ｌが照射される側の一方(図において右方)から他方(図において左方)に向けてストリート１０１に沿って移動する。そして、図１６において２点鎖線で示すように集光器４２４から照射されるレーザー光線Ｌの集光点Ｐにストリート１０１の他端（図１６において右端）が達したら、パルスレーザー光線Ｌの照射を停止するとともにチャックテーブル４１即ち光デバイスウエーハ１０の移動と停止する。

上記レーザー光線照射工程においては、チャックテーブル４１即ち光デバイスウエーハ１０が光デバイスウエーハ１０の加工面である裏面１０ｂに対して鋭角をなしてレーザー光線Ｌが照射される側の一方(図１７において右方)から他方(図１７において左方)に向けて矢印Ｘ１で示す方向に加工送りされるので、図１７に示すようにレーザー光線Ｌを照射することによって発生するデブリＤはレーザー光線Ｌの集光点Ｐより図において左方（既に加工された領域）に飛散する。従って、レーザー光線Ｌの集光点Ｐより図１７において右側の未加工領域にデブリＤが付着しないので、デブリＤの影響を受けることなくレーザー加工が実施される。この結果、光デバイス１０２のストリート１０１に沿って照射されるレーザー光線Ｌのエネルギーは光デバイス１０２を形成するサファイヤ基板に十分吸収され、図１８に示すように光デバイス１０２にはストリート１０１に沿ってレーザー加工溝１０３が形成される。なお、このレーザー光線照射工程における加工条件は、上述した図８におけるレーザー光線照射工程と同様でよい。

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４１、従ってこれに保持されている光デバイスウエーハ１０を矢印Ｙ(図４参照)で示す方向にストリートの間隔だけ割り出し送りする（割り出し工程）。そして、図１９で示すように上記角度調整手段４３(図７参照)を作動して集光器４２４を光デバイス１０２の加工面である裏面１０ｂの法線Ｈに対して図において左側に所定角度傾斜した入射角θを持って位置付ける。そして、集光器４２４からパルスレーザー光線Ｌを照射しつつチャックテーブル４１即ち光デバイス１０２を図１９において矢印Ｘ２で示す方向に所定の送り速度で加工送りする。なお、加工条件は、上述したレーザー光線照射工程と同じでよい。この結果、光デバイス１０２にはストリート１０１に沿ってレーザー加工溝１０３が形成される。

このようにして光デバイス１０２の所定方向に延在する全てのストリート１０１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４１、従ってチャックテーブル４１に保持されている光デバイス１０２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、光デバイス１０２に形成されている全てのストリート１０１に沿って図１８に示すようにレーザー加工溝１０３を形成することができる。なお、上記レーザー光線照射工程において、レーザー光線Ｌの入射角θを光デバイスウエーハ１０を形成するサファイヤ基板のブルースター角度に設定することにより、レーザー光線の吸収が良好となりレーザー加工溝１０３の深さを深く形成することができる。

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２０の（ａ）に示すように光デバイスウエーハ１０をレーザー加工溝１０３が形成された裏面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２０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。

次に、本発明によるウエーハの加工方法の他の実施形態について、図２１乃至図２６を参照して説明する。この実施形態においては、上記図１乃至図１４の実施形態におけるレーザー光線照射工程の前に、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２１に示すようにスピンコーター６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６は、吸引保持手段を備えたチャックテーブル６１と、該チャックテーブル６１の中心部上方に配置されたノズル６２を具備している。このスピンコーター６のチャックテーブル６１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６１を回転しつつノズル６２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２２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。

上述した樹脂被膜被覆工程を実施することによって半導体ウエーハ２の表面２ａに樹脂被膜２４を形成したならば、図２３に示すように半導体ウエーハ２を環状のフレーム３に装着された保護テープ３０に裏面側を貼着される。従って、半導体ウエーハ２は、表面に形成された樹脂被膜２４が上側となる。

半導体ウエーハ２を環状のフレーム３に装着された保護テープ３０に貼着したならば、上記図８乃至図１０に示すレーザー光線照射工程を実施する。
本実施形態によるレーザー光線照射工程においては、図２４で示すようにパルスレーザー光線Ｌ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。このとき、樹脂被膜２４は光レーザー光線Ｌを吸収する性質を有しているので、樹脂被膜２４が加工起点となり、その後積層体２１および半導体基板２０がパルスレーザー光線Ｌの照射によって加工され、図２５に示すように半導体ウエーハ２にはストリート２３に沿ってレーザー加工溝２５が形成される。なお、レーザー光線照射工程は上記図８乃至図１０に示すレーザー光線照射工程と同様に実施されるので、未加工領域にはデブリは付着しない。一方、図２５に示すように積層体２１および半導体基板２０がパルスレーザー光線Ｌの照射によって加工される際に発生し加工された領域に飛散したデブリＤは、樹脂被膜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。

上述したようにレーザー光線照射工程を実施したならば、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２６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Ｄ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、上記図１２乃至図１４に示す切削工程と同様に実施する。

次に、本発明によるウエーハの加工方法の更に他の実施形態について、図２７乃至図２９を参照して説明する。この実施形態においては、上記図１５乃至図２０の実施形態におけるレーザー光線照射工程の前に、光デバイスウエーハ１０の加工面である裏面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上記図２１に示す樹脂被膜被覆工程と同様でよい。このレーザー光線照射工程においては、図２７に示すように集光器４２４から照射されるパルスレーザー光線Ｌ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。

上記レーザー光線照射工程においては、図２７で示すようにパルスレーザー光線Ｌ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。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が加工起点となり、その後に光デバイスウエーハ１０がパルスレーザー光線Ｌの照射によって加工され、図２８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。なお、レーザー光線照射工程は上記図１６乃至図１８に示すレーザー光線照射工程と同様に実施されるので、未加工領域にはデブリは付着しない。一方、図２８に示すように光デバイスウエーハ１０がパルスレーザー光線Ｌの照射によって加工される際に発生し加工された領域に飛散したデブリＤは、樹脂被膜２４の表面には付着するが光デバイス１０２の裏面１０b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２９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、上記図２０に示す分割工程を同様でよい。

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。図１に示す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４に示すレーザー加工装置に装備されるレーザー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。図４に示すレーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段を構成する集光器のレーザー光線照射角度を調整するための角度調整手段を示す斜視図。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の一実施形態を示す説明図。図８に示すレーザー光線照射工程における加工状態を示す説明図。図８に示す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レーザー光線照射工程の一実施形態を示す説明図。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を実施した後に切削工程を実施するための切削装置の要部斜視図。図１２に示す切削装置によってレーザー光線照射工程を実施した後の半導体ウエーハに切削工程を実施する状態を示す説明図。図１３に示す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レーザー光線照射工程の他の実施形態を示す説明図。図１６に示すレーザー光線照射工程における加工状態を示す説明図。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レーザー光線照射工程の他の実施形態を示す説明図。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を実施した後に実施する分割行程の説明図。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一実施形態を示す説明図。図２１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。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のレーザー光線照射工程における他の実施形態の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のレーザー光線照射工程における更に他の実施形態の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。

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
２７：切削溝
３：環状のフレーム
３０：保護テープ
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
４２４：集光器
４３：角度調整手段
５：切削装置
５１：切削装置のチャックテーブル
５２：切削手段
６：スピンコーター
１０：光デバイスウエーハ
１０２：光デバイス

Claims

ウエーハに形成されたストリートに沿ってレーザー光線を照射して加工を施すウエーハの加工方法であって、
ウエーハの加工面の法線に対して１５〜８０度傾斜した入射角を持ってレーザー光線を下向きに照射し、発生するデブリをウエーハのレーザー光線に対して鈍角をなす側の加工面に飛散させるとともに、加工面がレーザー光線に対して鋭角をなす側から加工面がレーザー光線に対して鈍角をなす側に向けてウエーハを加工送りして、レーザー光線をストリートに沿って照射するレーザー光線照射工程を実施する、
ことを特徴とするウエーハの加工方法。
該レーザー光線照射工程を実施する前にウエーハの加工面に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り樹脂被膜を被覆する樹脂被膜被覆工程を実施し、
該レーザー光線照射工程を実施した後にウエーハの加工面に被覆された該樹脂被膜を水によって溶解除去する樹脂被膜除去工程を実施する請求項１に記載のウエーハの加工方法。