JP5839383B2 - Wafer processing method - 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をレーザビームを用いて加工するウエーハの加工方法に関する。 The present invention relates to a wafer processing method for processing a wafer such as a semiconductor wafer or an optical device wafer using a laser beam.
IC、LSI、LED等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたシリコンウエーハ、サファイアウエーハ等のウエーハは、加工装置によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。 A wafer such as a silicon wafer or a sapphire wafer formed on the surface by dividing a plurality of devices such as IC, LSI, LED, etc. by dividing lines is divided into individual devices by a processing apparatus, and the divided devices are mobile phones, Widely used in various electrical equipment such as personal computers.
ウエーハの分割には、ダイサーと呼ばれる切削装置を用いたダイシング方法が広く採用されている。ダイシング方法では、ダイアモンド等の砥粒を金属や樹脂で固めて厚さ30μm程度とした切削ブレードを、30000rpm程度の高速で回転させつつウエーハへと切り込ませることでウエーハを切削し、個々のデバイスへと分割する。 A dicing method using a cutting device called a dicer is widely used for dividing the wafer. In the dicing method, a wafer is cut by cutting a wafer into a wafer while rotating a cutting blade having a thickness of about 30 μm by solidifying abrasive grains such as diamond with a metal or a resin at a high speed of about 30000 rpm. Divide into
一方、近年では、ウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザビームをウエーハに照射することでレーザ加工溝を形成し、このレーザ加工溝に沿ってブレーキング装置でウエーハに外力を付与してウエーハを割断し、個々のデバイスへと分割する方法が提案されている(例えば、特開平10−305420号公報参照)。 On the other hand, in recent years, a laser processing groove is formed by irradiating a wafer with a pulsed laser beam having a wavelength that absorbs the wafer, and an external force is applied to the wafer by a braking device along the laser processing groove. A method of cleaving a wafer and dividing it into individual devices has been proposed (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-305420).
レーザ加工装置によるレーザ加工溝の形成は、ダイサーによるダイシング方法に比べて加工速度を早くすることができるとともに、サファイアやSiC等の硬度の高い素材からなるウエーハであっても比較的容易に加工することができる。また、加工溝を例えば10μm以下等の狭い幅とすることができるので、ダイシング方法で加工する場合に対してウエーハ1枚当たりのデバイス取り量を増やすことが出来る。 The formation of the laser processing groove by the laser processing apparatus can increase the processing speed as compared with the dicing method using the dicer, and relatively easily processes even a wafer made of a material having high hardness such as sapphire or SiC. be able to. Further, since the processing groove can be made narrow, for example, 10 μm or less, the amount of devices taken per wafer can be increased as compared with the case of processing by the dicing method.
レーザ加工装置によるウエーハの加工では、ウエーハを外周部が環状フレームに貼着されたダイシングテープに貼着し、ウエーハをダイシングテープを介して環状フレームで支持する。そして、レーザ加工装置のチャックテーブルにダイシングテープを介してウエーハが吸引保持された状態でレーザビームが照射される。 In the processing of a wafer by a laser processing apparatus, the wafer is attached to a dicing tape whose outer peripheral portion is attached to an annular frame, and the wafer is supported by the annular frame via the dicing tape. Then, the laser beam is irradiated in a state where the wafer is sucked and held via the dicing tape on the chuck table of the laser processing apparatus.
レーザ加工時には、ウエーハの分割が円滑に行われるようにレーザビームは分割予定ラインの延長線上にある外周余剰領域にも照射され、レーザ加工溝(分割溝)が形成される。 At the time of laser processing, the laser beam is also applied to the outer peripheral surplus area on the extension line of the planned division line so that the wafer is smoothly divided, thereby forming a laser processing groove (divided groove).
上述したように、ウエーハの分割が円滑に行われるようにレーザビームが分割予定ラインの延長線上にある外周余剰領域にも照射され、更にチャックテーブルの加工送りを急に停止できないため、ウエーハをオーバーランしたレーザビームがダイシングテープにも照射されることになる。 As described above, the laser beam is also irradiated to the outer peripheral surplus area on the extension line of the planned dividing line so that the wafer can be divided smoothly, and further, the processing feed of the chuck table cannot be stopped suddenly. The run laser beam is also applied to the dicing tape.
このようにウエーハをオーバーランしたレーザビームがダイシングテープに照射されると、ダイシングテープが溶融及び酸化してチャックテーブルの吸着面にダメージを与えるという問題がある。 When the laser beam overrunning the wafer is irradiated onto the dicing tape as described above, there is a problem that the dicing tape is melted and oxidized to damage the chucking surface of the chuck table.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ウエーハのレーザ加工時にレーザビームがウエーハをオーバーランしてもダイシングテープが溶融及び酸化することのないウエーハの加工方法を提供することである。 The present invention has been made in view of these points, and the object of the present invention is to provide a wafer that does not melt and oxidize the dicing tape even if the laser beam overruns the wafer during laser processing of the wafer. It is to provide a processing method.
本発明によると、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを表面に備えたウエーハの加工方法であって、ウエーハの裏面を外周部が環状フレームに貼着されたダイシングテープに貼着し、ウエーハをダイシングテープを介して環状フレームで支持する支持工程と、環状フレームに支持されたウエーハをダイシングテープを介してレーザ加工装置のチャックテーブルで吸引保持する保持工程と、第1の強度のウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザビームを分割予定ラインに対応する領域に照射してウエーハの表面に第1の深さの分割溝を形成する分割溝形成工程と、該パルスレーザビームの照射位置が該デバイス領域と該外周余剰領域との境界の座標位置に達したときに分割予定ラインの延長線上の外周余剰領域に該第1の強度より低く該ダイシングテープを溶融しない第2の強度のウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザビームを照射して、分割を誘導する該第1の深さより浅い第2の深さの誘導溝を形成する誘導溝形成工程と、を具備したことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。 According to the present invention, there is provided a wafer processing method comprising a device region formed by dividing a plurality of devices by division-scheduled lines and an outer peripheral surplus region surrounding the device region, wherein the wafer back surface has an outer periphery. A part of which is attached to a dicing tape attached to an annular frame and a wafer is supported by the annular frame through the dicing tape, and a wafer supported by the annular frame is chucked by the laser processing apparatus through the dicing tape. A holding step of sucking and holding the table, and a pulse laser beam having a wavelength that is absorptive with respect to the wafer having the first intensity is applied to the region corresponding to the division line to divide the wafer surface to the first depth. a dividing groove forming step of forming a groove, the irradiation position of the pulse laser beam of the boundary between the device region and the outer peripheral marginal area A pulsed laser beam having an absorption wavelength to the second intensity of the wafer to the peripheral marginal region of the extension of the dividing line does not melt the dicing tape lower than the intensity of the first upon reaching a target position And a guide groove forming step of forming a guide groove having a second depth shallower than the first depth for inducing division by irradiation.
本発明のウエーハの加工方法によると、分割予定ラインの延長線上にある外周余剰領域にはダイシングテープを溶融しない比較的低い強度のレーザビームを照射して分割を誘導する誘導溝を形成するので、ウエーハの分割が円滑に行われるとともにレーザビームがウエーハをオーバーランしてもダイシングテープが溶融及び酸化しないので、チャックテーブルの吸着面にダメージを与えるという問題を解消できる。 According to the wafer processing method of the present invention, a guide groove for inducing division by irradiating a laser beam having a relatively low intensity that does not melt the dicing tape is formed in the outer peripheral surplus area on the extension line of the planned division line. Since the wafer is smoothly divided and the dicing tape does not melt and oxidize even if the laser beam overruns the wafer, the problem of damaging the chucking surface of the chuck table can be solved.
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明のウエーハの加工方法を実施するのに適したレーザ加工装置2の概略構成図を示している。レーザ加工装置2は、静止基台4上にX軸方向に移動可能に搭載された第1スライドブロック6を含んでいる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a
第1スライドブロック6は、ボールねじ8及びパルスモータ10から構成される加工送り手段12により一対のガイドレール14に沿って加工送り方向、すなわちX軸方向に移動される。
The first slide block 6 is moved along the pair of
第1スライドブロック6上には第2スライドブロック16がY軸方向に移動可能に搭載されている。すなわち、第2スライドブロック16はボールねじ18及びパルスモータ20から構成される割り出し送り手段22により一対のガイドレール24に沿って割り出し方向、すなわちY軸方向に移動される。
A
第2スライドブロック16上には円筒支持部材26を介してチャックテーブル28が搭載されており、チャックテーブル28は加工送り手段12及び割り出し送り手段22によりX軸方向及びY軸方向に移動可能である。チャックテーブル28には、チャックテーブル28に吸引保持されたウエーハをクランプするクランプ30が設けられている。
A chuck table 28 is mounted on the
静止基台4にはコラム32が立設されており、このコラム32にはレーザビーム照射ユニット34を収容するケーシング35が取り付けられている。レーザビーム照射ユニット34は、図3に示すように、YAGレーザ又はYVO4レーザを発振するレーザ発振器62と、繰り返し周波数設定手段64と、パルス幅調整手段66と、パワー調整手段68とを含んでいる。
A
レーザビーム照射ユニット34のパワー調整手段68により所定パワーに調整されたパルスレーザビームは、ケーシング35の先端に取り付けられた集光器36のミラー70で反射され、更に集光用対物レンズ72によって集光されてチャックテーブル28に保持されているウエーハ11に照射される。
The pulse laser beam adjusted to a predetermined power by the power adjusting means 68 of the laser
ケーシング35の先端部には、集光器36とX軸方向に整列してレーザ加工すべき加工領域を検出する撮像手段38が配設されている。撮像手段38は、可視光によって半導体ウエーハの加工領域を撮像する通常のCCD等の撮像素子を含んでいる。
At the tip of the
撮像手段38は更に、半導体ウエーハに赤外線を照射する赤外線照射手段と、赤外線照射手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、この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赤外線CCD等の赤外線撮像素子から構成される赤外線撮像手段を含んでおり、撮像した画像信号はコントローラ(制御手段)40に送信される。
The
コントローラ40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)42と、制御プログラム等を格納するリードオンリーメモリ(ROM)44と、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)46と、カウンタ48と、入力インターフェイス50と、出力インターフェイス52とを備えている。
The
56は案内レール14に沿って配設されたリニアスケール54と、第1スライドブロック6に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される加工送り量検出手段であり、加工送り量検出手段56の検出信号はコントローラ40の入力エンターフェイス50に入力される。
60はガイドレール24に沿って配設されたリニアスケール58と第2スライドブロック16に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される割り出し送り量検出手段であり、割り出し送り量検出手段60の検出信号はコントローラ40の入力インターフェイス50に入力される。
撮像手段38で撮像した画像信号もコントローラ40の入力インターフェイス50に入力される。一方、コントローラ40の出力インターフェイス52からはパルスモータ10、パルスモータ20、レーザビーム照射ユニット34等に制御信号が出力される。
An image signal picked up by the image pickup means 38 is also input to the
図2に示すように、レーザ加工装置2の加工対象であるウエーハ11の表面11aにおいては、複数のストリート(分割予定ライン)13が直交して形成されており、直交するストリート13によって区画された各領域にデバイス15が形成されている。ウエーハ11は、多数のデバイス15が形成されたデバイス領域17と、デバイス領域17を囲繞する外周余剰領域19をその表面11aに備えている。
As shown in FIG. 2, on the surface 11 a of the
ウエーハ11の裏面11bは粘着テープであるダイシングテープTに貼着され、ダイシングテープTの外周部は環状フレームFに貼着されている。これにより、ウエーハ11はダイシングテープTを介して環状フレームFに支持された状態となり、レーザ加工時には、ウエーハ11がダイシングテープTを介してチャックテーブル28に吸引保持され、クランプ30により環状フレームFがクランプされて固定される。
The
次に、図4乃至図6を参照して、本発明実施形態のウエーハの加工方法について詳細に説明する。まず、撮像手段38でウエーハ11の加工領域を撮像して、レーザビームを照射するレーザビーム照射ユニット34の集光器36と第1の方向に伸長するストリート13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、レーザビーム照射位置のアライメントを実施する。次いで、チャックテーブル28を90度回転して、第2の方向に伸長するストリート13と集光器28とのアライメントを実施する。
Next, a wafer processing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. First, a pattern for imaging the processing region of the
また、撮像手段38でウエーハ11の全体を撮像して、第1の方向に伸長する全てのストリート13とウエーハ11の外周との交点の座標(X,Y座標)を検出し、この座標をコントローラ40のRAM46に格納する。次いで、第2の方向に伸長する全てのストリート13とウエーハ11の外周との交点の座標を検出し、この座標をコントローラ40のRAM46に格納する。
In addition, the entire image of the
更に、ウエーハ11のデバイス領域17と外周余剰領域19との境界線の座標位置も各ストリート13毎に検出し、これらの座標位置をコントローラ40のRAM46に格納する。
Further, the coordinate position of the boundary line between the
上述したアライメント及び各座標位置の検出が終了したならば、図4に示すように、第1の出力でウエーハ11に対して吸収性を有する波長のパルスレーザビームを集光器36を介してウエーハ11の加工すべきストリート13の一端から照射を開始し、チャックテーブル28を矢印X1で示す方向に所定の加工送り速度で移動させ、ストリート13に沿って分割溝74を形成する。
When the alignment and the detection of each coordinate position are completed, as shown in FIG. 4, a pulsed laser beam having a wavelength that is absorptive with respect to the
レーザビームの照射位置がデバイス領域17と外周余剰領域19との境界の座標位置に達したならば、レーザビームの出力を第1の出力より低い第2の出力に低下させて上述した所定の加工送り速度でチャックテーブル28をX1方向に移動させて外周余剰領域19に分割を誘導する誘導溝76を形成し、レーザビームの照射位置がストリート13の延長線上のウエーハ他端に達したならば、パルスレーザビームの照射を停止すると共にチャックテーブル28の移動を停止する。
When the irradiation position of the laser beam reaches the coordinate position of the boundary between the
即ち、図5の一部断面側面図に示すように、矢印Aで示す分割溝形成工程では、デバイス領域17のストリート13に沿って第1の出力のレーザビームを照射して分割溝74を形成し、矢印Bで示す誘導溝形成工程では、第1の出力より低い第2の出力のレーザビームをストリート13の延長線上の外周余剰領域19に照射して分割を誘導する誘導溝76を形成する。
That is, as shown in the partial cross-sectional side view of FIG. 5, in the split groove forming process indicated by arrow A, the
チャックテーブル28の移動はウエーハ11の端部(図5で右端部)で停止するように制御するが、チャックテーブル28はその慣性により急に停止できないため、集光器36から照射されたレーザビームはウエーハ11を多少オーバーランしてダイシングテープTに照射される。
The movement of the chuck table 28 is controlled to stop at the end of the wafer 11 (the right end in FIG. 5). However, since the chuck table 28 cannot be stopped suddenly due to its inertia, the laser beam emitted from the
本実施形態では、矢印Bで示される誘導溝形成工程で照射されるレーザビームの出力がダイシングテープTを溶融しない比較的低い第2の出力に調整されているため、ウエーハ11をオーバーランしたレーザビームがダイシングテープTに照射されても、ダイシングテープTを溶融及び酸化させることはない。
In this embodiment, since the output of the laser beam irradiated in the guide groove forming process indicated by the arrow B is adjusted to a relatively low second output that does not melt the dicing tape T, the laser that overruns the
第1の方向に伸長する全てのストリート13に沿って上述した分割溝形成工程及び誘導溝形成工程を実施したならば、チャックテーブル28を90度回転してから、第2の方向に伸長する全てのストリート13に沿って分割溝形成工程及び誘導溝形成工程を実施する。このように全てのストリート13に沿って分割溝形成工程及び誘導溝形成工程を実施した状態のウエーハ11の斜視図が図6に示されている。
If the divided groove forming step and the guide groove forming step described above are performed along all the
第1のレーザ加工条件例は以下の通りである。 The first laser processing condition example is as follows.
(a)分割溝形成工程:
光源 :YAGレーザ
波長 :355nm(YAGレーザの第3高調波)
平均出力 :1.5W
加工深さ :25μm
繰り返し周波数 :100kHz
スポット径 :5μm
送り速度 :150mm/s
(A) Split groove forming step:
Light source: YAG laser Wavelength: 355 nm (third harmonic of YAG laser)
Average output: 1.5W
Processing depth: 25 μm
Repetition frequency: 100 kHz
Spot diameter: 5 μm
Feeding speed: 150mm / s
(b)誘導溝形成工程:
光源 :YAGレーザ
波長 :355nm(YAGレーザの第3高調波)
平均出力 :0.5W
加工深さ :10μm
繰り返し周波数 :100kHz
スポット径 :5μm
送り速度 :150mm/s
(B) Guide groove forming step:
Light source: YAG laser Wavelength: 355 nm (third harmonic of YAG laser)
Average output: 0.5W
Processing depth: 10 μm
Repetition frequency: 100 kHz
Spot diameter: 5 μm
Feeding speed: 150mm / s
上述した第1の加工条件例では、誘導溝形成工程でのレーザビームの平均出力を分割溝形成工程のレーザビームの平均出力の1/3に低下させているが、他の条件は両工程で全て同一である。 In the first processing condition example described above, the average output of the laser beam in the guide groove forming step is reduced to 1/3 of the average output of the laser beam in the split groove forming step. All are the same.
第2のレーザ加工条件例は以下の通りである。 The second laser processing condition example is as follows.
(a)分割溝形成工程:
光源 :YAGレーザ
波長 :355nm(YAGレーザの第3高調波)
平均出力 :1.5W
加工深さ :25μm
繰り返し周波数 :100kHz
スポット径 :5μm
送り速度 :150mm/s
(A) Split groove forming step:
Light source: YAG laser Wavelength: 355 nm (third harmonic of YAG laser)
Average output: 1.5W
Processing depth: 25 μm
Repetition frequency: 100 kHz
Spot diameter: 5 μm
Feeding speed: 150mm / s
(b)誘導溝形成工程:
光源 :YAGレーザ
波長 :355nm(YAGレーザの第3高調波)
平均出力 :1.5W
加工深さ :10μm
繰り返し周波数 :100kHz
スポット径 :5μm
送り速度 :300mm/s
(B) Guide groove forming step:
Light source: YAG laser Wavelength: 355 nm (third harmonic of YAG laser)
Average output: 1.5W
Processing depth: 10 μm
Repetition frequency: 100 kHz
Spot diameter: 5 μm
Feeding speed: 300mm / s
上述した第2の加工条件例では、誘導溝形成工程の平均出力と分割溝形成工程の平均出力を同一出力に維持し、誘導溝形成工程の送り速度を分割溝形成工程の送り速度の2倍に増速している。 In the second processing condition example described above, the average output of the guide groove forming process and the average output of the split groove forming process are maintained at the same output, and the feed speed of the guide groove forming process is twice the feed speed of the split groove forming process. The speed is increased.
このように平均出力を変えずに、誘導溝形成工程での送り速度を分割溝形成工程の送り速度から増速することによっても、レーザビームの強度を低下させることができ、レーザビームがウエーハ11をオーバーランしてダイシングテープTに照射されても、ダイシングテープTを溶融及び酸化させることがない。その結果、チャックテーブル28の吸着面にダメージを与えるという問題を解消することができる。 The intensity of the laser beam can also be reduced by increasing the feed speed in the guide groove forming process from the feed speed in the split groove forming process without changing the average output in this way. Even if the dicing tape T is irradiated with the overrun, the dicing tape T is not melted and oxidized. As a result, the problem of damaging the suction surface of the chuck table 28 can be solved.
要するに本発明のウエーハの加工方法では、誘導溝形成工程でのレーザビームの強度を分割溝形成工程でのレーザビームの強度よりも低く制御をすることが重要である。レーザビームの強度を低く制御するには、誘導溝形成工程でのレーザビームの出力を分割溝形成工程でのレーザビームの出力より低くするか、或いは両工程で同一の出力のレーザビームを照射し、誘導溝形成工程での送り速度を分割溝形成工での送り速度よりも速くするように制御すればよい。 In short, in the wafer processing method of the present invention, it is important to control the intensity of the laser beam in the guide groove forming process to be lower than the intensity of the laser beam in the divided groove forming process. In order to control the intensity of the laser beam low, the laser beam output in the guide groove forming process is set lower than the laser beam output in the split groove forming process, or the laser beam having the same output is irradiated in both processes. The feed speed in the guide groove forming step may be controlled to be higher than the feed speed in the divided groove forming process.
T ダイシングテープ
F 環状フレーム
2 レーザ加工装置
11 ウエーハ
13 分割予定ライン(ストリート)
15 デバイス
17 デバイス領域
19 外周余剰領域
28 チャックテーブル
34 レーザビーム照射ユニット
36 集光器
74 分割溝
76 誘導溝
T Dicing tape
15
Claims (1)
ウエーハの裏面を外周部が環状フレームに貼着されたダイシングテープに貼着し、ウエーハをダイシングテープを介して環状フレームで支持する支持工程と、
環状フレームに支持されたウエーハをダイシングテープを介してレーザ加工装置のチャックテーブルで吸引保持する保持工程と、
第1の強度のウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザビームを分割予定ラインに対応する領域に照射してウエーハの表面に第1の深さの分割溝を形成する分割溝形成工程と、
該パルスレーザビームの照射位置が該デバイス領域と該外周余剰領域との境界の座標位置に達したときに分割予定ラインの延長線上の外周余剰領域に該第1の強度より低く該ダイシングテープを溶融しない第2の強度のウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザビームを照射して、分割を誘導する該第1の深さより浅い第2の深さの誘導溝を形成する誘導溝形成工程と、
を具備したことを特徴とするウエーハの加工方法。 A wafer processing method comprising a device region formed by dividing a plurality of devices by division-scheduled lines and an outer peripheral surplus region surrounding the device region on the surface,
A supporting step of attaching the back surface of the wafer to a dicing tape whose outer peripheral portion is attached to an annular frame, and supporting the wafer with the annular frame via the dicing tape;
A holding step of sucking and holding the wafer supported by the annular frame with a chuck table of a laser processing apparatus via a dicing tape;
A split groove forming step of forming a split groove having a first depth on the surface of the wafer by irradiating a region corresponding to the planned split line with a pulse laser beam having a wavelength that is absorptive to the first intensity wafer ; ,
When the irradiation position of the pulse laser beam reaches the coordinate position of the boundary between the device region and the outer peripheral surplus region, the dicing tape is melted to be lower than the first intensity in the outer peripheral surplus region on the extension line of the planned division line. A guide groove forming step of forming a guide groove having a second depth shallower than the first depth for inducing division by irradiating a wafer having a second absorption intensity with a pulsed laser beam having an absorption wavelength . When,
A wafer processing method characterized by comprising:
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