JP5166899B2

JP5166899B2 - ウエーハの分割方法

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Description

本発明は、表面に複数のストリート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によって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハを、該ストリートに沿って個々のデバイス（チップ）に分割するウエーハの分割方法に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々のデバイスを製造している。また、サファイヤ基板の表面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ウエーハも所定のストリートに沿って切断することにより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。

個々に分割されたデバイスは、その裏面にエポキシ樹脂等で形成された厚さ２０〜４０μｍのダイアタッチフィルムと称するダイボンディング用の接着フィルムが装着され、この接着フィルムを介してデバイスを支持するダイボンディングフレームに加熱圧着することによりボンディングされる。デバイスの裏面にダイボンディング用の接着フィルムを装着する方法としては、半導体ウエーハの裏面に接着フィルムを貼着し、この接着フィルムを介して半導体ウエーハをダイシングテープに貼着した後、半導体ウエーハの表面に形成されたストリートに沿って切削ブレードにより接着フィルムとともに切断することにより、裏面に接着フィルムが装着されたデバイスを形成している。（例えば、特許文献１参照。）
特開２０００−１８２９９５号公報

一方、近年半導体ウエーハ等の板状の被加工物を分割する方法として、その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光線を用い、分割すべき領域の内部に集光点を合わせてパルスレーザー光線を照射するレーザー加工方法も試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、被加工物の一方の面側から内部に集光点を合わせて被加工物に対して透過性を有する赤外光領域のパルスレーザー光線を照射し、被加工物の内部にストリートに沿って変質層を連続的に形成し、この変質層が形成されることによって強度が低下したストリートに沿って外力を加えることにより、被加工物を分割するものである。（例えば、特許文献２参照。）
特許第３４０８８０５号公報

上記レーザー加工方法を用いてストリートに沿って変質層が形成されたウエーハの裏面にダイボンディング用の接着フィルムを貼着し、この接着フィルムを介してウエーハをダイシングテープに貼着した後、ダイシングテープを拡張することにより変質層が形成されることによって強度が低下せしめられたストリートに沿って個々のデバイスに分割されるとともに、接着フィルムを分割された各デバイスの外周縁に沿って破断する方法が提案されている。（例えば、特許文献３参照。）
特開２００４−２７３８９５号公報

而して、ウエーハが貼着されているダイシングテープを拡張することにより、ウエーハおよび該ウエーハに貼着された接着フィルムをストリートに沿って破断する方法を用いた場合、ダイシングテープを拡張することにより変質層が形成されることによって強度が低下せしめられたウエーハはストリートに沿って個々のデバイスに分割されるが、接着フィルムは粘りがあり、張力が作用すると伸びてしまって確実に破断することが困難であるという問題がある。

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、ストリートに沿って変質層が形成されたウエーハの裏面にダイボンディング用の接着フィルムを貼着し、この接着フィルムを介してウエーハをダイシングテープに貼着した後、ダイシングテープを拡張することにより変質層が形成されることによって強度が低下せしめられたストリートに沿って個々のデバイスに分割されるとともに、接着フィルムを分割された各デバイスの外周縁に沿って確実に破断することができるウエーハの分割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、表面に複数のストリートが格子状に形成されているとともに複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハを、複数のストリートに沿って分割するウエーハの分割方法であって、
ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を複数のストリートに沿って照射し、ウエーハの内部に複数のストリートに沿って変質層を形成する変質層形成工程と、
ウエーハの裏面にダイボンディング用の接着フィルムを装着する接着フィルム装着工程と、
ウエーハの該接着フィルム側を環状のフレームに装着されるダイシングテープに貼着し、該ダイシングテープを介してウエーハを該環状のフレームに支持するウエーハ支持工程と、
該ウエーハ支持工程を実施した後に、該ダイシングテープを拡張することによりウエーハを変質層が形成されたストリートに沿って個々のデバイスに分割する第１のテープ拡張工程と、
該第１のテープ拡張工程を実施し該ダイシングテープを拡張した状態で、ウエーハに形成されているストリートに沿って分割されたデバイス間の隙間とレーザー光線照射との位置合わせを行うレーザー光線照射位置のアライメントを実施した後、分割された個々のデバイス間の隙間を通して接着フィルムに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を照射し、該接着フィルムに個々のデバイスの外周縁に沿って破断溝を形成する破断溝形成工程と、
該破断溝形成工程を実施した後に、該ダイシングテープを該第１のテープ拡張工程を実施した状態から更に拡張することにより該接着フィルムを該破断溝に沿って破断する第２のテープ拡張工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの分割方法が提供される。

本発明によるウエーハの分割方法においては、第１のテープ拡張工程を実施してウエーハを変質層が形成されたストリートに沿って個々のデバイスに分割し、ダイシングテープを拡張した状態で、ウエーハに形成されているストリートに沿って分割されたデバイス間の隙間とレーザー光線照射との位置合わせを行うレーザー光線照射位置のアライメントを実施した後、分割された個々のデバイス間の隙間を通して接着フィルムに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を照射して接着フィルムに個々のデバイスの外周縁に沿って破断溝を形成する破断溝形成工程を実施し、その後ダイシングテープを第１のテープ拡張工程を実施した状態から更に拡張することにより接着フィルムを破断溝に沿って破断する第２のテープ拡張工程を実施するので、第２のテープ拡張工程を実施する際には、接着フィルムには個々のデバイスの外周縁に沿って破断溝が形成されているので、接着フィルムは破断溝に沿って確実に破断される。

以下、本発明によるウエーハの分割方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１には、本発明によるウエーハの分割方法に従って分割されるウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図が示されている。図１に示す半導体ウエーハ１０は、例えば厚さが１５０μmのシリコンウエーハからなっており、表面１０ａには複数のストリート１０１が格子状に形成されている。そして、半導体ウエーハ１０の表面１０aには、複数のストリート１０１によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１０２が形成されている。以下、この半導体ウエーハ１０を個々のデバイス１０２（チップ）に分割するウエーハの分割方法について説明する。

上述した半導体ウエーハ１０の表面１０ａには、デバイス１０２を保護するために図２に示すように保護部材１１を貼着する（保護部材貼着工程）。

保護部材貼着工程を実施することにより半導体ウエーハ１０の表面１０ａに保護部材１１を貼着したならば、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線をストリートに沿って照射してウエーハの内部にストリートに沿って変質層を形成する変質層形成工程を実施する。この変質層形成工程は、図示の実施形態においては図３に示すレーザー加工装置を用いて実施する。図３に示すレーザー加工装置１２は、被加工物を保持するチャックテーブル１２１と、該チャックテーブル１２１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１２２と、チャックテーブル１２１上に保持された被加工物を撮像する撮像手段１２５を具備している。チャックテーブル１２１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３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１２２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング１２３を含んでいる。ケーシング１２３内には図示しない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や繰り返し周波数設定手段を備えたパルスレーザー光線発振手段が配設されている。上記ケーシング１２３の先端部には、パルスレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線を集光するための集光器１２４が装着されている。

上記レーザー光線照射手段１２２を構成するケーシング１２３の先端部に装着された撮像手段１２５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１２を用いて変質層形成工程を実施するには、図３に示すようにレーザー加工装置１２のチャックテーブル１２１上に半導体ウエーハ１０の保護部材１１側を載置する。そして、図示しない吸引手段によってチャックテーブル１２１上に半導体ウエーハ１０を吸着保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル１２１上に吸引保持された半導体ウエーハ１０は裏面１０ｂが上側となる。

上述したようにウエーハ保持工程を実施したならば、半導体ウエーハ１０を形成するシリコン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光線を半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂ側からストリート１０１に沿って照射し、半導体ウエーハ１０の内部にストリート１０１に沿って変質層を形成する変質層形成工程を実施する。変質層形成工程を実施するには、先ず半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル１２１は、図示しない移動機構によって撮像手段１２５の直下に位置付けられる。そして、撮像手段１２５および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ１０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１２５および図示しない制御手段は、半導体ウエーハ１０の所定方向に形成されているストリート１０１と、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手段１２２の集光器１２４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１０に形成されている上記所定方向に対して直交する方向に延びるストリート１０１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（アライメント工程）。このとき、半導体ウエーハ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１２５が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および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）等で構成された撮像手段を備えているので、裏面２ｂから透かしてストリート１０１を撮像することができる。

以上のようにしてアライメント工程を実施したならば、図４の（ａ）で示すようにチャックテーブル１２１をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段１２２の集光器１２４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１０１の一端（図４の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段１２２の集光器１２４の直下に位置付ける。そして、集光器１２４からシリコン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光線を照射しつつチャックテーブル１２１を図４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４の（ｂ）で示すように集光器１２４の照射位置がストリート１０１の他端の位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル１２１の移動を停止する。この変質層形成工程においては、パルスレーザー光線の集光点Ｐを半導体ウエーハ１０の表面１０ａ（下面）付近に合わせることにより、半導体ウエーハ１０には表面１０ａ（下面）に露出するとともに表面１０ａから内部に向けて変質層１１０が形成される。この変質層１１０は、溶融再固化層として形成される。

上記変質層形成工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
光源：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４パルスレーザー
波長：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
平均出力：１W
集光スポット径：φ１μｍ
加工送り速度：１００ｍｍ／秒

なお、半導体ウエーハ２の厚さが厚い場合には、図５に示すように集光点Ｐを段階的に変えて上述した変質層形成工程を複数回実行することにより、複数の変質層１１０を形成する。例えば、上述した加工条件においては１回に形成される変質層の厚さは約５０μｍであるため、上記変質層形成工程を例えば２回実施して１００μmの変質層１１０を形成する。また、厚さが１５０μｍのウエーハ１０に対して３層の変質層を形成し、半導体ウエーハ２の内部にストリート１０１に沿って表面１０ａから裏面１０ｂに渡って変質層を形成してもよい。また、変質層１１０は、表面１０ａおよび裏面１０ｂに露出しないように内部だけに形成してもよい。

以上のようにして、半導体ウエーハ１０の所定方向に延在する全てのストリート１０１に沿って上記変質層形成工程を実行したならば、チャックテーブル１２１を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して直交する方向に延びる各ストリート１０１に沿って上記変質層形成工程を実行する。

このようにして、半導体ウエーハ１０に形成された全てのストリート１０１に沿って上記変質層形成工程を実行したならば、図６に示すように半導体ウエーハ１０の裏面１０bにダイボンディング用の接着フィルム１３を装着する接着フィルム装着工程を実施する。接着フィルム１３は、厚さ２０〜４０μｍのエポキシ樹脂フィルムからなり、８０〜２００°Ｃの温度で加熱しつつ半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂに押圧して装着される。

次に、図７に示すように接着フィルム１３が装着された半導体ウエーハ１０の接着フィルム１３側を環状のフレームFに装着された伸張可能なダイシングテープTに貼着し、該ダイシングテープTを介して半導体ウエーハ１０を環状のフレームFに支持するウエーハ支持工程を実施する。そして、半導体ウエーハ１０の表面１０ａに貼着されている保護部材１１を剥離する。なお、ダイシングテープTの表面に予め接着フィルムが貼着された接着フィルム付きのダイシングテープを用いることができる。この場合、上記変質層形成工程が実施された半導体ウエーハ１０の裏面１０bを環状のフレームに装着された接着フィルム付きのダイシングテープの接着フィルム上に載置し、８０〜２００°Ｃの温度で加熱しつつ接着フィルムを半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂに押圧して装着する。

上述したウエーハ支持工程を実施したならば、ダイシングテープFを拡張することにより半導体ウエーハ１０を変質層１１０が形成されたストリート１０１に沿って個々のデバイスに分割する第１のテープ拡張工程を実施する。この第１のテープ拡張工程は、図８に示す本発明に従って構成されたウエーハ分割機能を備えたレーザー加工装置を用いて実施する。図８に示すレーザー加工装置１は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に配設されウエーハ分割機構３と、静止基台２に上記矢印Ｘで示す方向と直交する矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構４と、該レーザー光線照射ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット５とを具備している。

上記ウエーハ分割機構３は、静止基台２上に矢印Ｘで示す加工送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上に矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に配設された滑動ブロック３２と、該滑動ブロック３２上に配設された円筒部材３３と、該円筒部材３３によって回動可能に支持された支持台３４と、該支持台３４上に配設されたテープ拡張機構３５を具備している。

上記滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられており、この被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるウエーハ分割機構３は、滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動させるための加工送り手段３８を具備している。加工送り手段３８は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３８１と、該雄ネジロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３８１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３８２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３８１は、滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３８２によって雄ネジロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動せしめられる。

図示の実施形態におけるウエーハ分割機構３は、上記滑動ブロック３２に配設されたテープ拡張機構３５の加工送り位置を検出するための加工送り位置検出手段３８４を備えている。加工送り位置検出手段３８４は、案内レール３１に沿って配設されたリニアスケール３８４aと、滑動ブロック３２に配設され滑動ブロック３２とともにリニアスケール３８４aに沿って移動する読み取りヘッド３８４bとからなっている。この加工送り位置検出手段３８４の読み取りヘッド３８４bは、図示の実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、滑動ブロック３２に配設されたテープ拡張機構３５の加工送り位置を検出する。なお、上記加工送り手段３８の駆動源としてパルスモータ３８２を用いた場合には、パルスモータ３８２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、滑動ブロック３２に配設されたテープ拡張機構３５の加工送り位置を検出することもできる。また、上記加工送り手段３８の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、滑動ブロック３２に配設されたテープ拡張機構３５の加工送り位置を検出することもできる。

上記滑動ブロック３２上に配設され支持台３４を回転可能に支持する円筒部材３３内には図示しないパルスモータが配設されており、支持台３４を適宜回動するように構成されている。
次に、上記支持台３４上に配設されたテープ拡張機構３５について、図９を参照して説明する。
図９に示すテープ拡張機構３５は、上記環状のフレームFを保持するフレーム保持手段３６と、該フレーム保持手段３６に保持された環状のフレーム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３７を具備している。フレーム保持手段３６は、環状のフレーム保持部材３６１と、該フレーム保持部材３６１の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ３６２とからなっている。フレーム保持部材３６１の上面は環状のフレームFを載置する載置面３６１a形成しており、この載置面３６１ａ上に環状のフレームFが載置される。そして、載置面３６１ａ上に載置された環状のフレームＦは、クランプ３６２によってフレーム保持部材３６１に固定される。このように構成されたフレーム保持手段３６は、テープ拡張手段３７によって上下方向に進退可能に支持されている。

テープ拡張手段３７は、上記環状のフレーム保持部材３６１の内側に配設される拡張ドラム３７１を具備している。この拡張ドラム３７１は、環状のフレームFの内径より小さく該環状のフレームFに装着されたダイシングテープTに貼着される半導体ウエーハ１０の外径より大きい内径および外径を有している。また、拡張ドラム３７１は、下端に支持フランジ３７１a備えている。図示の実施形態におけるテープ拡張手段３７は、上記環状のフレーム保持部材３６１を軸方向（上下方向）に進退可能な支持手段３７２を具備している。この支持手段３７２は、上記支持フランジ３７１a上に配設された複数のエアシリンダ３７3からなっており、そのピストンロッド３７３aが上記環状のフレーム保持部材３６１の下面に連結される。このように複数のエアシリンダ３７３からなる支持手段３７２は、環状のフレーム保持部材３６１を載置面３６１ａが拡張ドラム３７１の上端と略同一高さとなる基準位置と、載置面３６１ａが拡張ドラム３７１の上端より所定量下方の第１の拡張位置と、載置面３６１ａが該第１の拡張位置より所定量下方の第２の拡張位置との間を上下方向に移動せしめる。従って、複数のエアシリンダ３７３からなる支持手段３７２は、拡張ドラム３７１とフレーム保持部材３６１とを軸方向（上下方向）に相対移動する拡張移動手段として機能する。

図８に戻って説明を続けると、上記レーザー光線照射ユニット支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面に矢印Ｚで示す方向に延びる一対の案内レール４２３、４２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動させるための割り出し送り手段４３を具備している。割り出し送り手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ねじロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は、上記レーザー光線照射ユニット支持機構４の可動支持基台４２の割り出し送り位置を検出するための割り出し送り位置検出手段４３３を備えている。割り出し送り位置検出手段４３３は、案内レール４１に沿って配設されたリニアスケール４３３aと、可動支持基台４２に配設されリニアスケール４３３aに沿って移動する読み取りヘッド４３３bとからなっている。この送り位置検出手段４３３の読み取りヘッド４３３bは、図示の実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、レーザー光線照射ユニット５の割り出し送り位置を検出する。なお、上記割り出し送り手段４３の駆動源としてパルスモータ４３２を用いた場合には、パルスモータ４３２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、レーザー光線照射ユニット５の割り出し送り位置を検出することもできる。また、上記割り出し送り手段４３の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、レーザー光線照射ユニット５の割り出し送り位置を検出することもできる。

図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザー光線照射手段５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、矢印Ｚで示す方向に移動可能に支持される。

上記レーザー光線照射手段５２は、ユニットホルダ５１に取り付けられたケーシング５２１と、該ケーシング５２１内に配設された図示しないパルスレーザー光線発振手段と、ケーシング５２１の先端に配設されパルスレーザー光線発振手段によって発振されたパルスレーザー光線を上記テープ拡張機構３５に保持された被加工物に照射する集光器５２２を具備している。

また、レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の前端部には、上記レーザー光線照射手段５２によってレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段６が配設されている。この撮像手段６は、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子（ＣＣＤ）等を備え、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。

図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動させるための移動手段５３を具備している。移動手段５３は、一対の案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびレーザー光線照射手段５２を案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動せしめる。なお、図示の実施形態においてはパルスモータ５３２を正転駆動することによりレーザー光線照射手段５２を上方に移動し、パルスモータ５３２を逆転駆動することによりレーザー光線照射手段５２を下方に移動するようになっている。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は、制御手段２０を具備している。制御手段２０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）２０１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）２０２と、後述する被加工物にパルスレーザー光線を照射する始点と終点のX,Y座標値のデータや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）２０３と、カウンター２０４と、入力インターフェース２０５および出力インターフェース２０６とを備えている。制御手段２０の入力インターフェース２０５には、上記加工送り量検出手段３８４、割り出し送り量検出手段４３３および撮像手段６等からの検出信号が入力される。そして、制御手段２０の出力インターフェース２０６からは、上記パルスモータ３８２、パルスモータ４３２、パルスモータ５３２、レーザー光線照射手段５２等に制御信号を出力する。

以上のように構成されたレーザー加工装置１を用いて実施する第１のテープ拡張工程（上記ダイシングテープFを拡張することにより半導体ウエーハ１０を変質層１１０が形成されたストリート１０１に沿って個々のデバイスに分割する）について、図１０を参照して説明する。
即ち、半導体ウエーハ１０（ストリート１０１に沿って変質層１１０が形成されている）をダイシングテープTを介して支持した環状のフレームFを、図１０の（ａ）に示すようにフレーム保持手段３６を構成するフレーム保持部材３６１の載置面３６１ａ上に載置し、クランプ３６２によってフレーム保持部材３６１に固定する。このとき、フレーム保持部材３６１は図１０の（ａ）に示す基準位置に位置付けられている。次に、テープ拡張手段３７を構成する支持手段３７２としての複数のエアシリンダ３７３を作動して、環状のフレーム保持部材３６１を図１０の（ｂ）に示す第１の拡張位置に下降せしめる。従って、フレーム保持部材３６１の載置面３６１ａ上に固定されている環状のフレームFも下降するため、図１０の（ｂ）に示すように環状のフレームFに装着されたダイシングテープTは拡張ドラム３７１の上端縁に当接して拡張せしめられる（第１のテープ拡張工程）。この結果、ダイシングテープTに貼着されている接着フィルム１３を介して支持されている半導体ウエーハ１０は放射状に引張力が作用する。このようにダイシングテープTに貼着されている接着フィルム１３を介して支持されている半導体ウエーハ１０は放射状に引張力が作用すると、半導体ウエーハ１０は変質層１１０が形成されることによって強度が低下せしめられたストリート１０１に沿って個々のデバイス１０２に分割される。しかるに、接着フィルム１３は粘りがあり、張力が作用すると伸びてしまって確実に破断することが困難である。このように接着フィルム１３は破断しないが伸びるため、上述したように分割された各デバイス１０２間には隙間Sが形成される。

次に、上述した第１のテープ拡張工程を実施しダイシングテープFを拡張した状態で、分割された個々のデバイス１０２間の隙間Sを通して接着フィルム１３にレーザー光線を照射し、接着フィルム１３を個々のデバイス１０２の外周縁に沿って破断溝を形成する破断溝形成工程を実施する。
この破断溝形成工程を実施するに際しては、上述した第１のテープ拡張工程を実施しダイシングテープFを拡張した状態に維持しているテープ拡張機構３５は、加工送り手段３８によって撮像手段６の直下に位置付けられる。テープ拡張機構３５が撮像手段６の直下に位置付けられると、撮像手段６および制御手段２０によって半導体ウエーハ１０の裏面１０bに装着された接着フィルム１３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６および制御手段２０は、半導体ウエーハ１０の所定方向に形成されているストリート１０１に沿って分割されたデバイス１０２間の隙間Sと、上記集光器５２２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１０に形成されている上記所定方向に対して直交する方向に延びるストリート１０１に沿って分割されたデバイス１０２間の隙間S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。

以上のようにして半導体ウエーハ１０の裏面１０bに装着された接着フィルム１３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施したならば、制御手段２０はレーザー加工すべき加工領域のX,Y座標値をランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０３に格納する。なお、レーザー加工すべき加工領域のX,Y座標値は、上記加工送り量検出手段３８４および割り出し送り量検出手段４３３からの検出信号に基いて求めることができる。

次に、図１１に示すようにテープ拡張機構３５のフレーム保持手段３６に環状のフレームFを介して保持されたダイシングテープTに貼着されている半導体ウエーハ１０を集光器５２２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１０１に沿って分割されたデバイス１０２間の隙間Sを集光器５２２の直下に位置付ける。このとき、半導体ウエーハ１０は、ストリート１０１に沿って形成された隙間Sの一端(図１１の(a)において左端)が集光器５２２の直下に位置するように位置付けられる。次に、制御手段２０は、パルスレーザー光線照射手段５２に制御信号を出力して集光器５２２から接着フィルムに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつ、テープ拡張機構３５を図１１の(a)において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめるように加工送り手段３８を制御する。そして、ストリート１０１に沿って形成された隙間Sの他端が図１１の(b)に示すように集光器５２２の直下位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにテープ拡張機構３５の移動を停止する。この結果、パルスレーザー光線が所定のストリート１０１に沿って分割されたデバイス１０２間の隙間Sを通して接着フィルム１３に照射され、接着フィルム１３には図１１の(c)に示すようにデバイス１０２間の隙間Sに沿って破断溝１３０が形成される（破断溝形成工程）。

上記破断溝形成工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
光源：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４パルスレーザー
波長：３５５ｎｍ
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
平均出力：１W
集光スポット径：φ5μｍ
加工送り速度：１００ｍｍ／秒

上述したようにパルスレーザー光線を所定のストリート１０１に沿って分割されたデバイス１０２間の隙間Sを通して接着フィルム１３に照射し、接着フィルム１３にデバイス１０２間の隙間Sに沿って破断溝１３０を形成する破断溝形成工程を実施したならば、制御手段２０は割り出し送り手段４３を作動して、テープ拡張機構３５を図８において矢印Ｙで示す方向に上記隙間S間の間隔だけ割り出し送りし、上記破断溝形成工程を実施する。このようにして所定方向に形成された各デバイス１０２間の隙間Sを通して接着フィルム１３にパルスレーザー光線を照射する破断溝形成工程を実施したならば、テープ拡張機構３５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各デバイス１０２間の隙間Sを通して接着フィルム１３にパルスレーザー光線を照射する破断溝形成工程を実施する。この結果、接着フィルム１３には、全てのデバイス１０２間の隙間Sに沿って破断溝１３０が形成される。

以上のようにして破断溝形成工程を実施したならば、ダイシングテープTを上記第１のテープ拡張工程を実施した状態から更に拡張することにより個々のデバイス１０２の外周縁に沿って破断溝１３０が形成された接着フィルム１３を、個々のデバイス１０２の外周縁に沿って破断する第２のテープ拡張工程を実施する。この第２のテープ拡張工程は、図１２の(a)に示す上記破断溝形成工程が実施された状態から、テープ拡張手段３７を構成する支持手段３７２としての複数のエアシリンダ３７３を作動して、環状のフレーム保持部材３６１を図１２の（ｂ）に示す第２の拡張位置に下降せしめる。従って、フレーム保持部材３６１の載置面３６１ａ上に固定されている環状のフレームFも下降するため、図１２の（ｂ）に示すように環状のフレームFに装着されたダイシングテープTは拡張ドラム３７１の上端縁に当接して更に拡張せしめられる（第２のテープ拡張工程）。この結果、ダイシングテープTに貼着されている接着フィルム１３に更に張力が作用するので、接着フィルム１３は個々のデバイス１０２の外周縁に沿って形成された破断溝１３０に沿って破断される。このように第２のテープ拡張工程を実施する際には、接着フィルム１３には個々のデバイス１０２の外周縁に沿って破断溝１３０が形成されているので、接着フィルム１３は破断溝１３０に沿って確実に破断される。

本発明によるウエーハの分割方法によって個々のデバイスに分割される半導体ウエーハの斜視図。図１に示す半導体ウエーハの表面に保護部材を貼着した状態を示す斜視図。本発明によるウエーハの分割方法における変質層形成工程を実施するためのレーザー加工装置の要部斜視図。本発明によるウエーハの分割方法における変質層形成行程の説明図。図４に示す変質層形成行程において半導体ウエーハの内部に変質層を積層して形成した状態を示す説明図。本発明によるウエーハの分割方法における接着フィルム装着工程の説明図。本発明によるウエーハの分割方法におけるウエーハ支持工程の説明図。本発明によるウエーハの分割方法における第１のテープ拡張工程、破断溝形成工程および第２のテープ拡張工程を実施するため本発明に従って構成されたウエーハ分割機能を備えたレーザー加工装置の斜視図。図８に示すレーザー加工装置に装備されるテープ拡張機構の一実施形態を示す斜視図。本発明によるウエーハの分割方法における第１のテープ拡張工程の説明図。本発明によるウエーハの分割方法における破断溝形成工程の説明図。本発明によるウエーハの分割方法における第２のテープ拡張工程の説明図。

符号の説明

１：レーザー加工装置
２：基台
３：ウエーハ分割機構
３５：テープ拡張機構
３６：フレーム保持手段
３６１：フレーム保持部材
３７：テープ拡張手段
３７１：拡張ドラム
３７３：エアシリンダ
３８：加工送り手段
３８４：加工送り位置検出手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４２：可動支持基台
４３：割り出し送り手段
４３３：割り出し送り位置検出手段
５：レーザー光線照射ユニット
５１：ユニットホルダ
５２：レーザー光線照射手段
５２２：集光器
５３：移動手段
６：撮像手段
１０：半導体ウエーハ
１０１：ストリート
１０２：デバイス
１１：保護部材
１２：レーザー加工装置
１２１：チャックテーブル
１２２：レーザー光線照射手段
１２４：集光器
１２５：撮像手段
２０：制御手段

Claims

表面に複数のストリートが格子状に形成されているとともに複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハを、複数のストリートに沿って分割するウエーハの分割方法であって、
ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を複数のストリートに沿って照射し、ウエーハの内部に複数のストリートに沿って変質層を形成する変質層形成工程と、
ウエーハの裏面にダイボンディング用の接着フィルムを装着する接着フィルム装着工程と、
ウエーハの該接着フィルム側を環状のフレームに装着されるダイシングテープに貼着し、該ダイシングテープを介してウエーハを該環状のフレームに支持するウエーハ支持工程と、
該ウエーハ支持工程を実施した後に、該ダイシングテープを拡張することによりウエーハを変質層が形成されたストリートに沿って個々のデバイスに分割する第１のテープ拡張工程と、
該第１のテープ拡張工程を実施し該ダイシングテープを拡張した状態で、ウエーハに形成されているストリートに沿って分割されたデバイス間の隙間とレーザー光線照射との位置合わせを行うレーザー光線照射位置のアライメントを実施した後、分割された個々のデバイス間の隙間を通して接着フィルムに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を照射し、該接着フィルムに個々のデバイスの外周縁に沿って破断溝を形成する破断溝形成工程と、
該破断溝形成工程を実施した後に、該ダイシングテープを該第１のテープ拡張工程を実施した状態から更に拡張することにより該接着フィルムを該破断溝に沿って破断する第２のテープ拡張工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの分割方法。