JP5171294B2

JP5171294B2 - レーザ加工方法

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Publication number: JP5171294B2
Application number: JP2008026737A
Authority: JP
Inventors: 洋司森數
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2008-02-06
Filing date: 2008-02-06
Publication date: 2013-03-27
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Description

本発明は、例えば半導体ウェーハ等の薄板材料にレーザ光線を照射して直線状の溝を形成するレーザ加工方法に係り、特に、形成する溝が交差する場合に好適な技術に関する。

半導体デバイスのチップ製造工程においては、略円盤状の半導体ウェーハの表面に、格子状に配列された分割予定ラインによって多数の矩形状のチップ領域を区画し、これらチップ領域にＩＣやＬＳＩ等の電子回路を形成した後、ウェーハに対して裏面研削など必要な処理を行ってから、ウェーハを分割予定ラインに沿って切断して分割する、すなわちダイシングして、各チップ領域を半導体チップとして得ている。このようにして得られた半導体チップは、樹脂封止によりパッケージングされて、携帯電話やＰＣ（パーソナル・コンピュータ）等の各種電気・電子機器に広く用いられている。

ウェーハを半導体チップに個片化するダイシングの手段としては、高速回転させた薄い円盤状のブレードをウェーハに切り込ませるブレードダイシングが、従来より一般的である。ブレードダイシングは、平坦かつシャープな切断面が得られるなどの利点があるとされている。が、チップ間の分割予定ラインの幅が、用いるブレードの厚さ（主に１０〜３０μｍ程度）相当以上の寸法を必要とするため、切断代が比較的大きく、ウェーハ１枚当たりのチップ個数をなるべく多く得て生産性を向上させる面では不利と言われている。

一方、近年では、透過性のレーザ光線を分割予定ラインに沿って照射することによりウェーハをダイシングするレーザダイシングも採用されてきている。特許文献１には、ウェーハの表面側から分割予定ラインにレーザ光線を照射して溝を形成し、次いで、形成した溝に沿ってウェーハを劈開することで、チップを得る技術が提案されている。ウェーハの分割予定ラインの表面側が除去されて溝が形成されるのは、ウェーハの成分がレーザ光線照射によって加熱され、アブレーションと呼ばれる熱蒸散現象が発生することによる。レーザダイシングは、ブレードダイシングと比較すると切断代が格段に小さく、生産性の面では有利とされている。

特開平１０−３０５４２０号公報

ウェーハのダイシングは、通常、一方向に延びる全ての分割予定ライン（第１の分割予定ライン）に対して例えば上記特許文献１のように溝（第１の溝）を形成し、次いで、第１の分割予定ラインに直交する第２の分割予定ラインに第２の溝を形成していく。したがって、レーザダイシングでは、第１の分割予定ラインに形成した第１の溝に対して、第２の分割予定ラインに沿って照射しているレーザ光線を直角に交差させる状況がある。ここで、ダイシングされたチップの、第２の分割予定ラインに沿って照射するレーザ光線が第１の溝に到達する直前の部分に、他の大部分と比較して異なる過熱の影響が発生していることがあった。

この過熱の影響とは、例えば、図７に示すように、第２の溝Ｇ２が第１の溝Ｇ１に到達する直前の部分の幅が拡大して、第２の溝Ｇ２の両側のチップ３の角部が直角に形成されないといった変形が挙げられる。図７で矢印は第２の分割予定ラインに照射するレーザ光線の進行方向を示している。また、直角に形成されなかった角部が脆弱化して抗折強度が低下し、割れや破損が生じる場合もある。また、ダイシング完了後に各チップ３をピックアップする際のピックアップのし易さにも影響がある。

ピックアップのし易さについて説明すると、ウェーハをダイシングする際には、搬送しにくいウェーハをハンドリングするために、ダイシングテープにウェーハを貼着し、ダイシングテープに貼着したダイシングフレームをハンドリングすることが行われている。この場合、ダイシング完了後はダイシングテープからチップを剥離してピックアップすることになるが、その際には剥離性が高い方が剥離しやすくて好ましい。そこで、ダイシングテープの粘着剤にＵＶ（紫外線）硬化型を用い、チップをピックアップする際にダイシングテープに紫外線を照射して粘着剤の粘着性を低下させ、これによってピックアップをし易くしている。

ところが、上記のようにダイシングの際に第２の分割予定ラインに沿って照射するレーザ光線が第１の溝に到達する直前の部分が過熱されると、その部分のＵＶ硬化型の粘着剤に変質が生じ、紫外線を照射しても粘着性が低下しないといったことが起こる。こうなると、ピックアップの際に、過熱されて粘着性が残っている部分がチップに付着し、ピックアップしにくいといった不具合が発生するのである。この不具合は、レーザ光線照射による加工が溝形成であっても、厚さをフルカットした場合であっても発生するものであった。ちなみに上記の変形や抗折強度の低下は、フルカットでは発生しやすく、溝形成では発生の頻度は少ない。

よって本発明は、第１の溝に交差する第２の溝をレーザ光線照射によって形成する場合に、交点直前の部分に生じる過熱を抑え、その過熱によって生じていた不具合を防止することができ、健全な製品を得ることができるレーザ加工方法を提供することを目的としている。

本発明のレーザ加工方法は、第１の方向に延びる第１の分割予定ラインＡと、該第１の分割予定ラインＡと交差する方向に延びる第２の分割予定ラインＢとが形成されたワークを保持手段で保持し、該保持手段と、ワークにレーザ光線を照射するレーザ光線照射手段とを相対移動させる加工送りを行いながら、該レーザ光線照射手段から照射されるレーザ光線を、第１の分割予定ラインＡおよび第２の分割予定ラインＢに沿って照射して、該第１の分割予定ラインＡに第１の溝Ｇ１を、また、該第２の分割予定ラインＢに第２の溝Ｇ２をそれぞれ形成するレーザ加工方法であって、第１の分割予定ラインＡに沿って加工送りを行いながら、レーザ光線照射手段から第１の出力のレーザ光線を照射して該第１の分割予定ラインＡに第１の溝Ｇ１を形成する第１次溝形成工程を行い、次いで、第２の分割予定ラインＢに沿って加工送りを行いながら、レーザ光線照射手段から該第２の分割予定ラインＢにレーザ光線を照射して第２の溝Ｇ２を形成する第２次溝形成工程を行うにあたり、該第２の分割予定ラインＢが第１の溝Ｇ１に到達する直前の所定位置までは、該レーザ光線照射手段から照射されるレーザ光線の出力を第１の出力とし、該直前の所定位置から第１の溝Ｇ１に到達するまでの間の区間は、該第１の出力よりも低い第２の出力でレーザ光線を照射し、第２次溝形成工程においては、レーザ光線照射手段から第２の分割予定ラインＢに照射されるレーザ光線が第１の溝Ｇ１を通過した直後の部分では、該レーザ光線の出力を第１の出力以上の第３の出力に調整することを特徴としている。

本発明で言うワークに形成する“溝”とは、ワークの厚さが裏側まで貫通しない空所である通常の溝を前提としているが、この他に、ワークの厚さをフルカットした切断空間であるスリットを含む。すなわち本発明の溝とは、溝またはスリットのことである。また、ワークは特に限定はされないが、例えば上記半導体ウェーハ等のウェーハや、チップ実装用としてウェーハの裏面に設けられるＤＡＦ（Die Attach Film）等の粘着部材、あるいは半導体製品のパッケージ、ガラス系あるいはシリコン系の基板、さらには、ミクロンオーダーの精度が要求される各種加工材料等が挙げられる。

本発明では、第２次溝形成工程において、第１次溝形成工程で形成した第１の溝Ｇ１に交差する第２の分割予定ラインＢに沿ってレーザ光線を照射する際、レーザ光線の焦点が第１の溝Ｇ１に到達する直前の所定位置までは、レーザ光線の出力を第１の出力とする。そしてこの直前の所定位置から第１の溝Ｇ１に到達するまでの間の区間は、該第１の出力よりも低い第２の出力でレーザ光線を照射する。第２の分割予定ラインＢにおける第１の溝Ｇ１の直前区間は、レーザ光線の焦点から溝Ｇ１までの距離が短くなり、レーザ光線照射によって生じる熱が他の部分に放散しにくくなって過熱状態になりやすい。従来はこの直前区間も後方区間と同様の出力（第１の出力）でレーザ光線を照射していたため、過熱による影響が発生していた。ところが本発明では、その直前区間を第１の出力よりも低い第２の出力でレーザ光線を照射するため、過熱が抑えられる。その結果、過熱によって発生していた不具合を防止することができる。

本発明の第２次溝形成工程は、上記の通り、第２の分割予定ラインＢに沿って照射するレーザ光線が第１の溝Ｇ１を通過し、この第１の溝Ｇ１の内面に交差して引き続き第２の溝Ｇ２を形成していく形態である。この形態では、第２の分割予定ラインＢに照射されるレーザ光線が第１の溝Ｇ１を通過した直後部分の短い距離を照射するときは、レーザ光線の出力を第１の出力以上の第３の出力に調整する。何故ならば、分割予定ラインＢにおける第１の溝Ｇ１を通過した直後部分、すなわち第２の溝Ｇ２の形成開始直後においては、直前のレーザ光線照射による予備過熱が生じていないため、加工エネルギーが不足して適正な深さおよび幅の溝が形成されにくいといったことが起こる（図７の破線のように幅が狭くなったりする）。したがって、溝形成の開始直後の短い距離を第１の出力よりも高い出力でレーザ光線照射することにより、適正な溝を形成することができる。

次に、本発明の第２次溝形成工程を行うにあたっては、レーザ光線照射手段から第２の分割予定ラインＢに照射されるレーザ光線が第１の溝Ｇ１を通過した直後から、該第１の溝Ｇ１に隣接して次に交差する第１の溝Ｇ１’に到達するまでの、該第２の分割予定ラインＢの温度変化情報を予め取得しておくとともに、該温度変化情報に基づいて、レーザ光線照射手段から照射されるレーザ光線の出力を適切な値に調整するための出力調整情報を記憶手段に記憶しておき、該記憶手段に記憶した出力調整情報にしたがって、レーザ光線照射手段から第２の分割予定ラインＢに照射されるレーザ光線の出力を調整する方法をより好ましい方法としている。この方法を採用することにより、ワークの材料などに応じた適切な溝形成を自動的に行うことができる。

本発明によれば、第１の溝に交差する第２の溝をレーザ光線照射によって形成する場合に、交点直前の部分に生じる過熱が抑えられため、その過熱によって生じていた異常加工や抗折強度の低下、さらにはピックアップ性の低下などの不具合の発生を防止することができ、もって健全な製品を得ることができるといった効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明に係る一実施形態を説明する。
［１］ワーク（半導体ウェーハ）
図１は、本実施形態での加工対象である薄板状のワークを示している。このワークはシリコン等を材料とする円盤状の半導体ウェーハ（以下、ウェーハと略称）である。このウェーハ１は、例えば、厚さが２００μｍ程度、直径が２００ｍｍ程度のものである。ウェーハ１の外周部の一部には、結晶方位を示すマークとしてオリエンテーションフラット２が形成されている。

ウェーハ１の表面には、第１の方向（図１で上下方向）に延びる複数の第１の分割予定ラインＡと、第１の分割予定ラインＡに直交する方向（図１で左右方向）に延びる複数の第２の分割予定ラインＢとが形成されている。各分割予定ラインＡ，Ｂは、それぞれが互いに平行、かつ等間隔であり、格子状に配列されている。

格子状に配列された各分割予定ラインＡ，Ｂにより、ウェーハの表面には複数の矩形状のチップ３が区画されている。これらチップ３の表面には、図示せぬＩＣやＬＳＩ等の電子回路が形成されている。各チップ３は、ウェーハ１に対して裏面研削による薄化などの必要に応じた処理がなされた後、全ての分割予定ラインＡ，Ｂが切断されてウェーハ１がダイシングされることにより、１つ１つが個片化したものとして得られる。分割予定ラインＡ，Ｂの切断は、レーザ光線照射によって溝を形成した後にブレードでフルカットしたり、レーザ光線照射のみでフルカットしたりすることによって行うことができる。本実施形態は、図３に示すレーザ加工装置１０により、ウェーハの分割予定ラインＡ，Ｂに沿ってレーザ光線を照射して溝を形成する方法である。

レーザ加工装置１０では、ウェーハ１は、円盤状のチャックテーブル４１上に表面を上に向けて水平にセットされ、レーザ光線照射手段５０のレーザヘッド５２から分割予定ラインＡ，Ｂに沿ってレーザ光線が照射されるようになっている。ウェーハ１をチャックテーブル４１にセットする際には、図２に示すように、ウェーハ１はダイシングテープ４を介してダイシングフレーム５に保持された状態とされる。

ダイシングテープ４は、例えば、厚さ１００μｍ程度のポリ塩化ビニルを基材とし、その片面に厚さ５μｍ程度でアクリル樹脂系の粘着剤が塗布された円形状の粘着テープである。ダイシングフレーム５は、ウェーハ１の直径よりも大きな内径を有する環状の薄板部材であって、金属等の剛性を有する材料からなるものであり、ダイシングテープ４の粘着面（図２で上面）の外周部分に貼着される。ウェーハ１は、ダイシングテープ４の粘着面の中央部分に裏面が貼着され、ダイシングテープ４を介してダイシングフレーム５に保持される。このようにしてダイシングテープ４およびダイシングフレーム５で保持されたウェーハ１は、ダイシングフレーム５をハンドリングすることにより搬送されてレーザ加工装置１０にセットされる。以下に、レーザ加工装置１０を説明する。

［２］レーザ加工装置
レーザ加工装置１０は基台１１を有しており、この基台１１上には、ＸＹ移動テーブル１２が、水平なＸ軸方向およびＹ軸方向に移動自在に設けられている。このＸＹ移動テーブル１２の上に上記チャックテーブル４１が設置されており、ＸＹ移動テーブル１２がＸ軸方向やＹ軸方向に移動することにより、レーザヘッド５２からウェーハ１の分割予定ラインＡ，Ｂに沿ってレーザ光線が照射されるようになっている。

ＸＹ移動テーブル１２は、基台１１上にＸ軸方向に移動自在に設けられたＸ軸ベース２０と、このＸ軸ベース２０上にＹ軸方向に移動自在に設けられたＹ軸ベース３０との組み合わせで構成されている。Ｘ軸ベース２０は、基台１１上に固定されたＸ軸方向に延びる一対の平行なガイドレール２１に摺動自在に取り付けられており、モータ２２でボールねじ２３を作動させるＸ軸駆動機構２４によってＸ軸方向に移動させられる。一方、Ｙ軸ベース３０は、Ｘ軸ベース２０上に固定されたＹ軸方向に延びる一対の平行なガイドレール３１に摺動自在に取り付けられており、モータ３２でボールねじ３３を作動させるＹ軸駆動機構３４によってＹ軸方向に移動させられる。

Ｙ軸ベース３０の上面には、円筒状のチャックベース４０が固定されており、このチャックベース４０の上に、チャックテーブル４１がＺ軸方向（上下方向）を回転軸として回転自在に支持されている。チャックテーブル４１は、ウェーハ１を真空吸引作用により吸着して保持する一般周知の真空チャック式のものであって、チャックベース４０内に収容された図示せぬ回転駆動機構によって一方向または両方向に回転させられる。チャックテーブル４１の周囲には、ダイシングフレーム５を着脱自在に保持する一対のクランプ４２が、互いに１８０°離れた位置に配設されている。これらクランプ４２は、チャックベース４０に取り付けられている。

この場合のＸＹ移動テーブル１２においては、Ｘ軸ベース２０がＸ方向に移動する状態が、レーザ光線照射を分割予定ラインＡまたはＢに沿って照射する加工送りとされる。そして、Ｙ軸ベース３０がＹ軸方向に移動する状態が、レーザ光線を照射する対象の分割予定ラインＡ（Ｂ）を切り替える割り出し方向とされる。なお、加工送り方向と割り出し方向は、この逆、つまり、Ｙ軸方向が加工方向、Ｘ軸方向が割り出し方向に設定されてもよく、限定はされない。

次に、レーザ光線照射手段５０を説明する。レーザ光線照射手段５０は、チャックテーブル４１の上方に向かってＹ軸方向に延びる直方体状のケーシング５１を有しており、このケーシング５１の先端に、上記レーザヘッド５２が設けられている。ケーシング５１は、基台１１の上面に立設されたコラム１３に、鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿って上下動自在に設けられており、コラム１３内に収容された図示せぬ上下駆動機構によって上下動させられる。

ケーシング５１内には、レーザ光線照射手段５０の構成要素として、図４に示すように、パルスレーザ光線発振手段５３と、このパルスレーザ光線発振手段５３が発振したレーザ光線の出力（パルスエネルギー）を調整するレーザ光線出力調整手段５４とが収容されている。パルスレーザ光線発振手段５３は、ＹＡＧレーザ発振器、あるいはＹＶＯ４レーザ発振器からなるパルスレーザ光線発振器５３ａを有しており、このパルスレーザ光線発振器５３ａには、繰り返し周波数設定手段５３ｂが付設されている。

レーザ光線出力調整手段５４は、レーザ光線発振手段５３が発振したレーザ光線の出力を調整する音響光学素子（Acoustic Optics Diode 以下、ＡＯＤと称する）５４ａと、このＡＯＤ５４ａに印加するＲＦ（Radio Frequency）を生成するＲＦ発振器５４ｂと、このＲＦ発振器５４ｂによって生成されたＲＦのパワーを増幅してＡＯＤ５４ａに印加するＲＦアンプ５４ｃと、ＲＦ発振器５４ｂによって生成されるＲＦの振幅を調整するＲＦ振幅調整手段５４ｄとを備えている。このレーザ光線出力調整手段５４においては、ＡＯＤ５４ａに印加されるＲＦの振幅に対応してレーザ光線の出力が調整されるようになっている。ＲＦ振幅調整手段５４ｄは、後述する制御手段７０によって制御される。

上記レーザヘッド５２は、図４に示すように、上記ＡＯＤ５４ａを水平に通過したパルスレーザ光線を下方に方向転換するミラー５２ａと、このミラー５２ａによって方向転換されたレーザ光線を集光するレンズ５２ｂとを備えている。

図３に示すように、ケーシング５１の先端であってレーザヘッド５２の隣には、撮像手段６０が配設されている。この撮像手段６０は、レーザヘッド５２から照射されるレーザ光線の照射領域を撮像して検出するものであり、チャックテーブル４１にセットされたワーク（ここではウェーハ）を照明する照明手段や光学系、光学系で捕らえられた象を撮像するＣＣＤ等からなる撮像素子等を備えている。この撮像手段６０で撮像された画像情報は、制御手段７０に供給されるようになっている。

その制御手段７０はコンピュータによって構成されており、制御プログラムにしたがって演算処理するＣＰＵ（中央処理装置）７１と、制御プログラム等を格納するＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ）７２と、ウェーハの種類や演算結果等を格納する読み書き可能なＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）７３と、カウンタ７４と、入力インターフェイス７５と、出力インターフェイス７６とを備えている。

制御手段７０のＣＰＵ７１には、入力インターフェイス７５を介して、Ｘ軸ベース２０の位置情報に基づく加工送り量の情報Ｘ１と、Ｙ軸ベース３０の位置情報に基づく割り出し送り量の情報Ｙ１と、チャックテーブル４１の回転角度情報Ｃ１と、レーザ光線照射手段５０のレーザ光線照射情報Ｌ１と、撮像手段６０からの画像情報Ｍ１等が供給される。そして、ＣＰＵ７１からは、出力インターフェイス７６を介して、Ｘ軸ベース２０を移動させるモータ２２と、Ｙ軸ベース３０を移動させるモータ３２と、チャックテーブル４１の回転駆動機構が備えるモータ等の駆動源と、レーザ光線照射手段５０と、撮像手段６０等に、制御信号Ｘ２，Ｙ２，Ｃ２，Ｌ２，Ｍ２，等が、それぞれ供給される。

［３］レーザ加工装置の動作ならびに溝形成方法
次に、本発明のレーザ加工方法に基づく溝形成方法を上記レーザ加工装置１０によって実施する例を説明する。溝形成に係る動作は、制御手段７０によって制御される。

図２に示したようにダイシングテープ４を介してダイシングフレーム５に保持されたウェーハ１は、真空運転されているチャックテーブル４１上に、チップ３が形成されている表面を上に向けて同心状に載置され、真空吸引作用により吸着、保持される。また、ダイシングフレーム５が、クランプ４２によって保持される。

次いで、ＸＹ移動テーブル１２を適宜にＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させてウェーハ１を撮像手段６０の直下に移動させ、ウェーハ１の表面全体が撮像手段６０の撮像範囲内に入る位置に、ウェーハ１を位置付ける。ウェーハ１の表面が撮像手段６０で撮像され、制御手段７０は、撮像された表面の分割予定ラインＡ，Ｂからパターンマッチング等の画像処理を行いながら、チャックテーブル４１を回転させ、はじめに溝を形成する側の分割予定ライン（ここでは分割予定ラインＡとする）を、加工送り方向（Ｘ方向）と平行に設定するアライメント作業を行う。また、このアライメント作業とともに、制御手段７０は、制御手段７０自身が保有する座標上における各分割予定ラインＡ，Ｂの座標位置を認識し、加工のために必要な動作データを作成し、記憶する。次いで、以下のように、ウェーハ１に対して第１次溝形成工程と第２次溝形成工程とが施される。

［３−１］第１次溝形成工程（分割予定ラインＡへの溝形成）
Ｘ軸ベース２０をＸ軸方向に移動させて、ウェーハ１をレーザヘッド５２から照射されるレーザ光線の焦点からＸ方向に外れた位置に位置付ける。また、Ｙ軸ベース３０を割り出し方向（Ｙ軸方向）に移動させて、１本の分割予定ラインＡのＹ軸方向位置をレーザ光線の焦点に合致させる、すなわち割り出しを行う。さらに、ケーシング５１の上下位置を調整して、レーザヘッド５２から照射されるレーザ光線の焦点を分割予定ラインＡに所定深さの溝が形成される位置に定める。

続いて、ウェーハ１がレーザヘッド５２に向かう方向にＸ軸ベース２０を移動させる加工送りを行う。加工送りの間に、１本の分割予定ラインＡがレーザ光線の焦点を通過するが、このように加工送りして分割予定ラインＡがレーザ光線の焦点を通過する間に、レーザヘッド５２からレーザ光線を照射する。レーザ光線が照射されることにより、分割予定ラインＡには所定深さの溝（第１の溝Ｇ１、図５参照）が形成される。

次に、Ｙ軸ベース３０を割り出し方向に移動させて、先に第１の溝Ｇ１を形成した分割予定ラインＡに隣接する分割予定ラインＡのＹ方向位置をレーザ光線の焦点に合致させる割り出しを行う。続いてウェーハ１を加工送りしながら、次の分割予定ラインＡにレーザ光線を照射して次の第１の溝Ｇ１を形成する。このように、往復の加工送りの間に割り出しを挟んだ動作を繰り返し行ってウェーハ１をジグザグに移動させ、その過程で、分割予定ラインＡにレーザ光線を照射する。これによって全ての分割予定ラインＡにレーザ光線を照射して複数の第１の溝Ｇ１を形成する。

第１の溝Ｇ１を形成する際のレーザ光線の出力は、レーザ光線出力調整手段５４のＲＦ振幅調整手段５４ｄによって振幅が調整されることにより、ＡＯＤ５４ａを通過するレーザ光線の出力が調整される。ここでは、分割予定ラインＡに照射するレーザ光線の出力を「第１の出力」で一定として、第１の溝Ｇ１を形成する。

［３−２］第２次溝形成工程（分割予定ラインＢへの溝形成）
全ての分割予定ラインＡに第１の溝Ｇ１を形成し終えたら、チャックテーブル４１を９０°回転させて分割予定ラインＢをＸ方向と平行に設定するアライメント作業を行う。この後は、上記の第１の分割予定ラインＡ全てに第１の溝Ｇ１を形成した動作を同様に行うことにより、全ての第２の分割予定ラインＢに溝（第２の溝Ｇ２、図５参照）を形成する。

ここで、第２の溝Ｇ２を形成する際には、第１次溝形成工程で形成された複数の第１の溝Ｇ１に次々と交差しながらレーザ光線を照射することになるが、本実施形態では、第２の分割予定ライン２へのレーザ光線照射を、次のようにする。

すなわち、図５に示すように、第２の分割予定ラインＢに沿って相対移動させているレーザ光線Ｌａの焦点が、第１の溝Ｇ１を通過した直後の始点ｄ０から、次に交差する第１の溝Ｇ１’に到達する直前までの区間ｄ０〜ｄ２は、第１の溝Ｇ１（Ｇ１’も含む）を形成したときと同じ出力である第１の出力でレーザ光線Ｌａを照射する。そして、位置ｄ２から、次の第１の溝Ｇ１’に到達する終点ｄ３までの間の短い区間ｄ２〜ｄ３においては、第１の出力よりも低い「第２の出力」でレーザ光線Ｌａを照射する。そして、第１の溝Ｇ１’を通過して次の始点ｄ０を照射するときには、第１の出力に戻す。

このように、第２次溝形成工程では、第２の溝Ｇ２の形成区間（隣接する第１の溝Ｇ１間）において、レーザ光線の出力に相対的に強弱をつける出力調整を繰り返しながら、分割予定ラインＢに沿ってレーザ光線を照射する。なお、第１の溝Ｇ１を通過する間のレーザ光線の出力は、第１の出力に戻してもよく、あるいは第２の出力のままであってもよい。

ここで、溝形成のために照射するレーザ光線の条件の一例を挙げておく。
・光源…ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４
・波長…３５５ｎｍ
・繰り返し周波数…５０ｋＨｚ
・第１の出力（パルスエネルギー）…平均８Ｗ
・第２の出力（パルスエネルギー）…平均６Ｗ
・集光スポット径…φ１５μｍ
・加工送り速度…２００ｍｍ／秒
また、チップ３は一辺が約５ｍｍの正方形状で、溝Ｇ１，Ｇ２の幅は２５μｍ程度である。また、溝Ｇ１，Ｇ２の深さは２０μｍ程度である。

［４］ダイシング工程
全ての分割予定ラインＢにレーザ光線を照射して第２次溝形成工程を終えたら、ウェーハ１に対する溝形成は完了する。この後は、各第１の溝Ｇ１と各第２の溝Ｇ２を、例えばブレードダイシングして各分割予定ラインＡ，Ｂを完全に切断し、各チップ３に個片化する。ブレードダイシングする場合には、ウェーハ１をチャックテーブル４１からダイシングフレーム５ごと取り外し、ブレードダイシング装置にセットして行う。そして、ウェーハ１のダイシングが完了したら、ピックアップ装置によって各チップ３がダイシングテープ４から剥離されてピックアップされ、複数のチップ３が得られる。

［５］実施形態の作用効果
上記本実施形態によれば、第２次溝形成工程において、第１の溝Ｇ１に到達する直前区間ｄ２〜ｄ３を、その手前までの区間ｄ０〜ｄ２よりも低い出力（第２の出力）でレーザ光線を照射している。区間ｄ２〜ｄ３は、レーザ光線の焦点から第１の溝Ｇ１までの距離が短く、レーザ光線照射によって生じる熱が他の部分に放散しにくくなって過熱状態になりやすい。従来は、この区間ｄ２〜ｄ３も後方の区間ｄ０〜ｄ２と同じ出力（第１の出力）でレーザ光線を照射していたため、過熱による影響が発生していた。ところが本実施形態では、区間ｄ２〜ｄ３を第１の出力よりも低い第２の出力でレーザ光線を照射するため、過熱が抑えられる。その結果、過熱によって発生していた不具合を防止することができる。ちなみにこの不具合とは、前述したように、区間ｄ２〜ｄ３での第２の溝Ｇ２の幅の拡大によるチップの変形や、抗折強度の低下による割れや破損の招来である。なお、チップ３の変形や抗折強度の低下は、溝形成の場合よりもフルカットした際に顕著に起きており、したがってフルカットする場合に出力の調整は特に有効と言える。

また、使用したダイシングテープ４が、ＵＶ硬化型の粘着剤を用いたものであった場合には、チップ３のピックアップ時には紫外線をその粘着剤に照射することによって粘着力を低下させ、チップ３をダイシングテープ４から剥離しやすくすることが行われる。ＵＶ硬化型の粘着剤は、過熱されると変質し、紫外線が照射されても粘着性の低下が生じないという不具合が生じる。しかしながら、上記のように本実施形態ではレーザ光線の出力を調整して、従来では過熱していた部分（区間ｄ２〜ｄ３の周辺）の過熱が抑えられるので粘着剤の変質は起こらない。このため、チップ３はダイシングテープ４から円滑に剥離され、ＵＶ硬化型の粘着剤を使用することによるピックアップのし易さを確保することができる。

なお、分割予定ラインＢにレーザ光線を照射するにあたり、図５に示す第１の溝Ｇ１を通過した直後の始点ｄ０から短い距離の区間ｄ０〜ｄ１においては、レーザ光線Ｌａの出力を第１の出力よりも高い出力（第３の出力）に調整することは、より好ましい方法である。この方法を採ることにより、従来では直前のレーザ光線照射による予備過熱が生じていないため加工エネルギーが不足していることが原因で起こっていた区間ｄ０〜ｄ１の溝の深さおよび幅の減少といった不具合が起こりにくく、適正な溝を形成することができる。

［６］他の実施形態
上記実施形態では、レーザ光線の出力を、第１の溝Ｇ１を通過してからの区間ｄ０〜ｄ２では第１の出力とし、次の第１の溝Ｇ１’の直前区間ｄ２〜ｄ３では第１の出力よりも低い第２の出力とするといったように、出力を単に２段階に調整している。本発明は、区間ｄ０〜ｄ２の出力よりも区間ｄ２〜３の出力が低い条件を満足していれば、これら区間において出力は一定ではなく、始点ｄ０から終点ｄ４にわたって徐々に低下するように調整してもよい。

そのような出力調整をする場合、次のようにして温度変化に対応して出力調整する形態が実用上効果的である。すなわち、第１の出力で始点ｄ０から終点ｄ４までレーザ光線を照射した場合の、形成される第２の溝Ｇ２の先端部分の温度を連続的に測定し、その温度変化情報を予め取得して制御手段７０のＲＡＭ７３に記憶させておく。そして、この温度変化情報に基づいて、レーザ光線の出力を、過熱が生じることなく、かつ一定の深さおよび幅の第２の溝Ｇを形成する適切な値に調整するための出力調整情報を制御手段７０で作成し、この出力調整情報もＲＡＭ７３に記憶させる。そして、記憶した出力調整情報にしたがって、レーザ光線照射手段５０から第２の分割予定ラインＢに照射されるレーザ光線の出力を調整する。

このようにレーザ光線の出力を温度変化情報に対応して調整することにより、適切な溝形成を自動的に行うことができる。温度変化情報は、ワーク（上記実施形態ではウェーハ１）の材料などによって異なるものであるから、ワークごとに温度変化情報を取得するとともに、それらに応じたレーザ光線の出力調整情報を作成して記憶しておけば、複数種類のワークに対応することができるといった利点もある。

以上が本発明の実施形態であるが、本発明でのレーザ光線照射による溝形成は、厚さを貫通しない通常の溝の他に、厚さを貫通して切断するフルカットも含まれる。また、上記実施形態は、半導体ウェーハ１がワークであるが、本発明のワークは半導体ウェーハに限定されず、例えば、チップ実装用として半導体ウェーハの裏面に設けられるＤＡＦ（Die Attach Film）等の粘着部材、半導体製品のパッケージ、ガラス系あるいはシリコン系の基板、さらには、ミクロンオーダーの精度が要求される各種加工材料等、様々なものを対象としている。

次に、本発明の実施例と、本発明以外の比較例を提示して本発明の効果を実証する。
［比較例］
厚さ約７００μｍ、チップの一辺が約５ｍｍとなる格子状の分割予定ラインＡ，Ｂが形成されたシリコンウェーハを、ＵＶ硬化型のダイシングテープ（リンテック社製：Ｄ６５０）に貼着し、このダイシングテープをダイシングフレームに貼着した。そして、ダイシングフレームごと、図３に示したようなレーザ加工装置にセットし、以下の条件で分割予定ラインＡ，Ｂにレーザ光線を一定の出力で照射して溝を形成した。ここで第２の分割予定ラインＢにレーザ光線を照射して第２の溝を形成する際、溝の先端部分の温度を、溝の始点から終点まで１μｍ単位で連続的に測定した。図６の線Ｔ１は、その温度測定値のプロットを連続させたものである。分割予定ラインＡ，Ｂに溝を形成した後は、ブレードダイシングにより分割予定ラインＡ，Ｂを完全に切断してウェーハをダイシングし、複数のチップに個片化した。

・光源…ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４
・波長…３５５ｎｍ
・繰り返し周波数…５０ｋＨｚ
・出力（パルスエネルギー）…８Ｗ
・集光スポット径…φ１５μｍ
・加工送り速度…２００ｍｍ／秒

続いて、ダイシングテープに紫外線を照射し、この後、ダイシングテープからチップをピックアップして得た。ここで、ピックアップの際には、チップがダイシングテープの粘着面から完全に剥離するまでに必要な応力を測定した。

［実施例］
第２の分割予定ラインＢに照射するレーザ光線の出力以外は上記比較例と同じ条件でウェーハをダイシングし、チップをピックアップして得た。実施例でのレーザ光線の出力は以下の通りとした。まず、上記比較例で測定した第２の溝の先端部分の温度測定値Ｔ１に基づいて、始点から終点（図５でのｄ０〜ｄ３に相当）まで形成される第２の溝の幅および深さが適正となるレーザ光線の出力変化値、すなわち出力調整情報（図６の線Ｐ）を算出した。そしてこの出力調整情報にしたがって、第２分割予定ラインＢに、始点から終点にわたり出力を変化させながらレーザ光線を照射して第２の溝を形成した。なお、第２の溝を形成する際に、比較例と同様にして、溝の先端部分の温度を連続的に測定した。図６の線Ｔ２は、その温度測定値のプロットを連続させたものである。

・比較例と実施例の比較
切削ブレードのみでフルカットした以外の製造条件は上記比較例と同様にしてチップを得た場合のピックアップに要した応力（ピックアップ応力）を「１」とした場合、比較例のピックアップ応力は「２」であり、実施例のピックアップ応力は「１．４」であった。この結果から、実施例では熱影響によるＵＶ硬化型のダイシングテープの変質が抑えられ、紫外線照射によるダイシングテープの粘着力低下が円滑に生じていることが認められた。また、図６に示すように、レーザ光線の出力を一定とした場合では、第１の溝の直前区間で温度が急激に上昇し（Ｔ１）、過熱状態が発生していることが判った。そしてこのＴ１の温度情報に基づいてレーザ光線の出力をＰで示すように変化させることにより、第１の溝の直前区間での大幅な温度上昇が抑えられ（Ｔ２）、過熱の発生が抑えられていることが認められた。

本発明の一実施形態に係る方法で加工が施される半導体ウェーハの平面図である。図１に示す半導体ウェーハを、ダイシングテープを介してダイシングフレームに保持した状態を示す斜視図である。一実施形態の方法を実施するに好適なレーザ加工装置を示す斜視図である。同レーザ加工装置が具備するレーザ光線照射手段の構成を示すブロック図である。第２の分割予定ラインにレーザ光線を照射する様子を示す断面図である。実施例で測定した第２の溝の先端部分の温度変化測定値と、その温度変化測定値に基づくレーザ光線照射出力の調整値と、レーザ光線照射出力調整値にしたがって第２の溝を形成した場合の温度変化測定値とを示す線図である。従来のレーザ光線の出力を一定として第２の溝を形成した場合の、第１の溝と第２の溝の交点付近のチップの様子を示す平面図である。

符号の説明

１…半導体ウェーハ（ワーク）
４１…チャックテーブル（保持手段）
５０…レーザ光線照射手段
７０…制御手段（記憶手段）
Ａ…第１の分割予定ライン
Ｂ…第２の分割予定ライン
Ｇ１，Ｇ１’…第１の溝
Ｇ２…第２の溝
Ｌａ…レーザ光線
Ｐ…出力調整情報
Ｔ１…温度変化情報

Claims

第１の方向に延びる第１の分割予定ラインＡと、該第１の分割予定ラインＡと交差する方向に延びる第２の分割予定ラインＢとが形成されたワークを保持手段で保持し、
該保持手段と、前記ワークにレーザ光線を照射するレーザ光線照射手段とを相対移動させる加工送りを行いながら、該レーザ光線照射手段から照射されるレーザ光線を、前記第１の分割予定ラインＡおよび前記第２の分割予定ラインＢに沿って照射して、該第１の分割予定ラインＡに第１の溝Ｇ１を、また、該第２の分割予定ラインＢに第２の溝Ｇ２をそれぞれ形成するレーザ加工方法であって、
前記第１の分割予定ラインＡに沿って前記加工送りを行いながら、前記レーザ光線照射手段から第１の出力のレーザ光線を照射して該第１の分割予定ラインＡに前記第１の溝Ｇ１を形成する第１次溝形成工程を行い、
次いで、前記第２の分割予定ラインＢに沿って前記加工送りを行いながら、前記レーザ光線照射手段から該第２の分割予定ラインＢにレーザ光線を照射して前記第２の溝Ｇ２を形成する第２次溝形成工程を行うにあたり、該第２の分割予定ラインＢが前記第１の溝Ｇ１に到達する直前の所定位置までは、該レーザ光線照射手段から照射されるレーザ光線の出力を前記第１の出力とし、該直前の所定位置から前記第１の溝Ｇ１に到達するまでの間の区間は、該第１の出力よりも低い第２の出力でレーザ光線を照射し、
前記第２次溝形成工程においては、前記レーザ光線照射手段から前記第２の分割予定ラインＢに照射されるレーザ光線が前記第１の溝Ｇ１を通過した直後の部分では、該レーザ光線の出力を前記第１の出力以上の第３の出力に調整すること
を特徴とするレーザ加工方法。
前記第２次溝形成工程を行うにあたっては、前記レーザ光線照射手段から前記第２の分割予定ラインＢに照射されるレーザ光線が前記第１の溝Ｇ１を通過した直後から、該第１の溝Ｇ１に隣接して次に交差する第１の溝Ｇ１’に到達するまでの、該第２の分割予定ラインＢの温度変化情報を予め取得しておくとともに、該温度変化情報に基づいて、前記レーザ光線照射手段から照射されるレーザ光線の出力を適切な値に調整するための出力調整情報を記憶手段に記憶しておき、
該記憶手段に記憶した前記出力調整情報にしたがって、前記レーザ光線照射手段から前記第２の分割予定ラインＢに照射されるレーザ光線の出力を調整すること
を特徴とする請求項１に記載のレーザ加工方法。