JPH04167985A

JPH04167985A - ウェハの割断方法

Info

Publication number: JPH04167985A
Application number: JP2296408A
Authority: JP
Inventors: Hideki Morita; 英毅森田; Minoru Tanaka; 稔田中; Yoshinaga Taguchi; 喜祥田口; Shunichi Maekawa; 前川　俊一; Hajime Inamine; 稲嶺　一; Yoji Kunii; 国井　洋二
Original assignee: SOUEI TSUSHO KK; Nagasaki Prefectural Government
Current assignee: SOUEI TSUSHO KK; Nagasaki Prefectural Government
Priority date: 1990-10-31
Filing date: 1990-10-31
Publication date: 1992-06-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、セラミックあるいは半導体材料等の脆性材料
のウェハを割断加工する方法に関する。

〈従来の技術〉半導体材料等のウェハを切断する方法としては、例えば
細く絞ったレーザビームをウェハに照射して、ウェハを
局部的に溶解もしくは蒸発させ、さらに、レーザビーム
照射位置を、ウェハとレーザ光源との相対的な移動によ
り切断すべき方向に沿って移動させることによって、ウ
ェハを切断する技術がある。

〈発明が解決しようとする課題〉ところで、上述のレーザビームを用いた切断方法による
と、レーザビーム照射により溶解もしくは蒸発した物質
が、ウェハに集積したＬＳＩやＩＣ等のデバイス表面に
付着し、これによりその電極部の導電性を劣化させる等
の悪影響が及ぶという問題、さらには、レーザビームを
細く絞ってもそのスポット径を約１０μｍ程度にしかで
きないため、どうしても切りしろを無くすことができず
、しかも蒸発等による材料の損失が避けられないといっ
た問題があった。

〈課題を解決するための手段〉上記の従来の問題点を一挙に解決するために、本発明で
は、ウェハの表面上もしくは表面層中の少なくとも一方
に、そのウェハ材料に対して、熱膨張係数、じん性、熱
容量もしくはレーザビームの吸収係数のうち少なくとも
一つの物性が異なる材質で、かつ、幅がレーザビーム径
と同じかもしくはそれ以下の層を、割断予定線上に沿っ
て、かつその線上の、少なくともウェハ端縁位置を含ん
だ一部に形成した後、その層の形成位置のウェハ端縁の
近傍にレーザビームを照射し、次いでそのビーム照射位
置を、ウェハとレーザ光源との相対的な移動により割断
予定線上に沿って移動させる。

〈作用〉ウェハの表面等に、熱膨張係数等が異なる層を形成し、
その形成層の端部位置にレーザビームを照射すると、そ
の照射位置の中心部には、形成層とウェハとの熱膨張率
の差、等により周辺から圧縮応力が作用し、かつその周
辺部には引っ張り応力が作用する。これによりレーザビ
ーム照射位置から亀裂が形成層に沿って発生し、その亀
裂の一部はウェハの端縁まで達する。そして、レーザビ
ームの照射位置を割断予定線に沿って移動させることで
、そのレーザビームによる熱応力によって亀裂をウェハ
端縁から割断予定線に沿って進展させることができる。

〈実施例〉本発明方法の実施例を、以下、図面に基づいて説明する
。

まず、第３図に示すように、ＳｉウェハＳには、複数の
ＬＳＩＩ・・・１が行列状に形成されている。

このようなウェハＳからＬＳＩチップを切り出すには、
ウェハＳをＸおよびＹ方向に格子状に切断する必要があ
り、このような切断に本発明法を適用した例について、
以下に述べる。なお、ｌは割断予定線を示す。

また、本発明実施例において使用する切断装置は、例え
ばＣ０２レーザ発振器等のレーザ発振器と、そのレーザ
発振器もしくはウェハＳのいずれか一方をＸ−Ｙ方向に
走査するための移動装置等を備えたものを使用する。

さて、割断加工に先がけて、第１図（ａ）および（ｂ）
に示すように、ＳｉウェハＳの割断予定線に沿って一定
幅のＷ製膜２を形成しておく。この膜２は半導体装置製
造プロセスにおいて、一般に用いられるＰＶＤあるいは
ＣＶＤ法等を採用して成膜し、その輻は例えば２〜３μ
ｍ程度とする。さらに、６００〜１ｏｏｏ℃程度の熱処
理を施して、この膜２の下層にＷ−３ｉ層２ａを形成し
ておく。

このような膜２および層２ａを形成したウェハＳを移動
装置の例χばＸ−Ｙテーブルに装着して、第１図（ｂ）
および（Ｃ）に示すように、ウェハＳの端縁部の近傍位
置にＣＯ！レーザからのレーザビームＬを照射すると、
ウェハＳは殆ど加熱されないが、Ｗ製膜２およびＷ−３
ｉ層２ａはレーザビームにより加熱される。この両者の
温度差等によって熱応力が作用して、レーザビーム照射
位置には、層２ａの底部から亀裂Ｃが発生し、この亀裂
ＣはウェハＳの端縁まで達する。次いでレーザビーム照
射位置を膜２に沿って移動させる。これにより、ウェハ
Ｓの端縁部で発生した亀裂Ｃがレーザビームによる熱応
力によって誘導され、膜２に沿って進展してｌラインの
割断が完了する。そして、以上の操作をＸ−Ｙ方向の全
ての割断予定線について行うことによってＬＳＩチップ
を得る。

ここで、例えばＸ方向の割断を先に行う場合、Ｙ方向の
割断時に、膜２に沿って誘導した亀裂がＸ方向割断線と
の交差点に達したときにその進展は停止するが、レーザ
ビーム照射位置が交差点を超えた時点で、レーザの発振
パワーを高くするかあるいはその位置に所定時間だけレ
ーザビームを停止させることによって、そのビーム照射
位置近傍から交差点まで達する新たな亀裂を発生させ、
この新たな亀裂をレーザビームにより誘導してゆくこと
によって、亀裂を交差点で停止させることなく進展させ
ることができる。また、レーザビームのスポット中心が
ウェハＳの反対側の端縁付近に達した時点以降は、亀裂
を誘導することができず、その端縁の一部は割断てきな
いが、この場合は、レーザビーム照射位置を少し戻して
その位置に停止するか、あるいはその位置でレーザ発振
パワーを高くする。これにより、ウェハＳの端縁まて達
する亀裂が新たに生じて割断は完全となる。

以上の本発明実施例において、レーザビームの各割断始
点への位置決めは、例えばＸ−Ｙ方向の全ての割断始点
の位置をあらかじめコンピュータにプログラムしておき
、そのコンピュータの指令によりＸ−Ｙテーブルを駆動
することで、各割断始点に順次レーザビームを位置させ
るようにすればよい。

なお、以上の実施例においては、Ｗ製膜２の下方に熱処
理によるＷ−３ｉ層２ａを形成しているか、この層２ａ
は必ずしも必要なく、例えば第２図に示すように、ウェ
ハＳの表面にＷ製膜２のみを形成した場合であっても、
同様な作用により割断を行うことが可能である。また、
エツチング法等を採用して、第４図に示すように、ウェ
ハＳに割断予定線に沿って、溝４３を形成しておき、そ
の溝の底部にＷ製膜４２および熱処理層４２ａを形成し
くａ）、あるいは溝４３の底部にＷ製膜４２のみを形成
する（ｂ）と、亀裂の発生割合が高くなって、さらに良
好な割断を行うことかできる。

なお、膜２の材質としてはＷのほか、例えば、Ｐｔ、Ｔ
ｉ、ＴａあるいはＭＯ等、ウェハの材質に対して、熱膨
張係数、じん性、熱容量もしくはレーザビームの吸収係
数等の物性のうち少なくとも一つが異なり、かつ、ウェ
ハに悪影響を及ぼさない材料であれば特に限定されない
。

次に、本発明方法の他の実施例を説明する。第５図はそ
の方法を説明する図である。

この例においては、ウェハＳに、半導体装置製造プロセ
スにおいて用いられているイオン注入法により、ウェハ
Ｓの表面層に、Ｓｉに対して熱膨張係数、じん性もしく
はレーザビームの吸収係数等の物性のうち少なくとも一
つが異なる改質層５２を、割断予定線に沿って一様の幅
で形成している。すなわち、（ａ）に示すように、ウェ
ハＳの表面をマスク５４によって被覆して、その表面を
割断予定線に沿って一定の幅例えば２〜３μｍ程度の幅
で露呈させ、この状態てウェハ表面層に、酸素をイオン
注入して改質層５２を形成し、さらにマスク５４を除去
した後、このウェハＳをＸ−Ｙテーブルに装着して先の
実施例と同様にして割断加工を行う。なお、この例にお
いて改質層を形成する方法としてはイオン注入法に代え
て、アロイ・拡散法等を採用してもよい。

以上の本発明実施例によれば、割断の起点となる亀裂は
、膜もしくは改質層等にレーザビームを照射することに
より、作用する応力集中によって発生させるので、その
レーザビームのエネルギは、材料を溶解あるいは蒸発さ
せるレーザパルスのエネルギに比して極めて低い値で済
む。また、亀裂をレーザビームによって割断予定線に沿
って誘導することによって材料を割断するので、加工し
ろがなく、また割断面を鏡面程度とすることができる。

さらに、ＣＯ，レーザ発振器からの発振レーザビームは
、Ｓｉに殆ど吸収されることがないことから、ビームス
ポット径をさほど細く絞る必要なく、その光学系の簡略
化をはかることができるいった点の効果もある。

なお、以上の本発明実施例では、膜もしくは改質層を割
断予定線の全てに形成しているが、本発明はこれに限ら
れることなく、例えば、割断開始点および終点ならびに
交差点に適当な長さの膜や改質層等を形成した場合でも
、同様な割断加工か実施可能である。

また、以上の本発明実施例においては、ウェハの膜等を
形成した面にレーザビームを照射しているが、膜等の形
成面の反対面側からウェハにレーザビームを照射しても
、同様な作用により割断加工を行うことかできる。

さらに、以上の本発明実施例において、ＸおよびＹ方向
にそれぞれの切断加工を、複数のレーザ発振器により並
列に行ってもよく、この場合、加工時間の短縮化をはか
ることができる。

ここで、割断に用いるレーザ発振器としては、ＣＯ□レ
ーザのほかＹＡＧレーザてもよいか、ＣＯ，レーザを使
用した方か、取扱いか容易でしかも発振ビーム強度か安
定している等の点で有利である。特にＳｉウェハの割断
を行う際には、Ｃ０１レーザからの発振レーザビームは
Ｓｊには殆と吸収されないことから、Ｃ０２レーザを用
いることにより、ビーム照射によるウェハと形成層との
温度差を大とすることができ、これによって割断開始時
点での亀裂の発生割合等が向上し、ひいては効率的で良
好な割断を行うことかできるといった利点がある。

なお、本発明方法は、８１等の半導体材料のほか、セラ
ミック等の他の脆性材料にも適用可能であることは勿論
である。

〈発明の効果〉以上説明したように、本発明によれば、ウェハの割断予
定線に沿って所定幅の膜もしくは改質層を形成しておき
、この形成層等のウェハ端縁の近傍位置にレーザビーム
を照射することにより微小亀裂を発生させ、その亀裂を
レーザビームにより誘導することによってウェハを割断
するので、蒸発あるいは溶解による汚染物質か生じるこ
とが無く、ウェハ上のＬＳＩやＩＣ等のデバイスの特性
に悪影響が及ぶことを抑えることができる。これにより
、例えばＳｉウェハからＬＳＩチップを切り出す工程に
本発明法を適用すると、切断後のＬＳＩチップの劣化等
を従来に比して軽減でき、ひいては製品の歩留りを高め
ることか可能となる。

また切断の切りしろかなく、Ｓｉウェハの面積を有効に
利用することかできる。さらに、加工に要する熱エネル
ギは、材料を溶解あるいは蒸発させる場合に対して極め
て低く、これによりＬＳＩ等のデバイスへの熱による影
響を従来に比して軽減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施例を説明するための図で、（
ａ）はウェハＳの部分拡大図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ
断面図、（Ｃ）はウェハＳの端縁部の斜視図である。第２図はその実施例の変形例の説明図である。第３図は本発明方法を適用するウェハＳの正面図である
。第４図および第５図はそれぞれ本発明方法の他の実施例
の説明図である。１・・・１・・・ＬＳＩ２・・・Ｗ製膜（層）２ａ・・・Ｗ−３ｉ層Ｃ・・・亀裂Ｌ・・・レーザビームＳ・・・Ｓｉウェハ

Claims

【特許請求の範囲】

１、ウェハをレーザビームを用いて割断する方法であっ
て、ウェハの表面上もしくは表面層中の少なくとも一方
に、そのウェハ材料に対して、熱膨張係数、じん性、熱
容量もしくはレーザビームの吸収係数のうち少なくとも
一つの物性が異なる材質で、かつ、幅がレーザビーム径
と同じかもしくはそれ以下の層を、割断予定線上に沿っ
て、かつその線上の、少なくともウェハ端縁位置を含ん
だ一部に形成した後、その層の形成位置の上記ウェハ端
縁の近傍にレーザビームを照射し、次いでそのビーム照
射位置を、ウェハとレーザ光源との相対的な移動により
上記割断予定線上に沿って移動させることを特徴とする
ウェハの切断方法。