WO2003038880A1 - Procede de formation de chemin de decoupe sur une tranche de semi-conducteur, et dispositif pour former un chemin de decoupe - Google Patents

Procede de formation de chemin de decoupe sur une tranche de semi-conducteur, et dispositif pour former un chemin de decoupe Download PDF

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Haruo Wakayama
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Definitions

  • the present invention is used for forming a scribe line for dividing a semiconductor wafer such as a silicon wafer or the like on which various semiconductor elements are patterned into semiconductor chips of a predetermined size, and a method for forming the scribe line. Scribe line forming equipment
  • a silicon wafer having various semiconductor elements patterned on its surface is divided into semiconductor chips of a predetermined size along a boundary of the patterning.
  • methods such as dicing and scribing are known.
  • a score line is formed on the surface of a silicon wafer along the boundary of each semiconductor chip.
  • the silicon wafer is divided into pieces in consideration of the crystal orientation of the silicon wafer. Is divided into a plurality of semiconductor chips.
  • diamond pieces are pressed against the surface of the silicon wafer to form the score lines.Therefore, depending on the scribe conditions, cracks and chips may occur frequently in the process of forming the score lines on the silicon wafer surface. You.
  • dicing is generally widely performed.
  • a blade embedded with diamond abrasive grains is rotated at high speed to cut a silicon wafer along boundaries between semiconductor chips.
  • the silicon wafer is mechanically cut. This may cause chipping around the cut portion of the silicon wafer. When such chipping occurs, fine pieces of the wafer generated by the chipping may enter the semiconductor element as foreign matter. The semiconductor element into which the foreign matter has entered may not be able to perform a predetermined function.
  • a laser beam is continuously irradiated along a line to be cut in order to cut the glass substrate, and the vicinity of the laser beam is continuously cut.
  • a method of forming scribe lines on a glass substrate by cooling has been developed. It is also considered to form a scribe line on a silicon wafer by using such a combination of heating and cooling by a laser beam.
  • the electric function of the semiconductor element provided on the surface of the silicon wafer may be degraded, and the semiconductor device has not been put to practical use.
  • An object of the present invention is intended to solve such a problem.
  • An object of the present invention is to surely divide a semiconductor wafer such as a silicon wafer without causing chipping, cracking, etc. in the semiconductor wafer such as a silicon wafer.
  • An object of the present invention is to provide a method of forming a scribe line on a semiconductor wafer and a scribe line forming apparatus used in the method. Disclosure of the invention
  • the method of forming a scribe line on a semiconductor wafer includes the steps of preparing a semiconductor wafer having a large number of semiconductor elements patterned on a surface by a wafer manufacturing process; and forming all the scribe lines formed on the surface of the semiconductor wafer.
  • a laser spot is used to continuously heat the semiconductor wafer at a temperature lower than the softening point of the semiconductor wafer along the line where the scribe line is to be formed. Cooling continuously along the line.
  • An alignment mark is provided at a predetermined position on the surface of the semiconductor wafer, and the alignment table is used to position the table to which the semiconductor device is fixed. I do.
  • the positioning of the table to which the semiconductor wafer is fixed is performed based on an image obtained by transmitting the alignment mark through the transparent film.
  • the apparatus for forming a scribe line of a semiconductor wafer of the present invention a large number of semiconductor elements are patterned on a surface by a wafer manufacturing process, and an alignment mark is provided on the surface, and the surface is formed of a transparent film.
  • the semiconductor wafer covered by the semiconductor wafer is continuously formed on the back surface of the semiconductor wafer along a line on which a scribe line is to be formed, with a table placed with its back surface facing upward, and a scribe line. And a region near a region heated at a temperature lower than the softening point of the semiconductor wafer mounted on the table by the laser spot along the line to be formed with the scrape line.
  • FIG. 1 is a schematic side view for explaining an embodiment of a scribe line forming method of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view of a silicon wafer obtained by the implementation process.
  • FIG. 3 is a schematic front view showing an example of the scribe line forming apparatus of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic enlarged view of a main part of the scribe line forming apparatus.
  • FIG. 5 is a schematic plan view of a rotary table of the scribe line forming device.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the operation of the scribe line forming apparatus.
  • BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION-Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. A case where a silicon wafer is used as a semiconductor wafer will be described, but the present invention can be similarly applied to other semiconductor wafers.
  • various semiconductor elements are individually patterned in respective semiconductor chip regions on the surface of a silicon wafer. Thereafter, the silicon wafer surface is cleaned to remove natural oxide films, contamination, and the like.
  • a scribe line for dividing each chip region is formed on the silicon wafer by the method for forming a scribe line on a silicon wafer according to the present invention. Thereafter, the silicon wafer is cut along the scribe lines to form a plurality of semiconductor chips.
  • a semiconductor element is patterned on a surface, and a silicon wafer 50 whose surface is cleaned is prepared. Note that a pair of alignment marks is provided on the surface of the silicon wafer 50.
  • the prepared silicon wafer 50 is placed on a predetermined work table 61 with the semiconductor element patterned surface facing upward.
  • a transparent film 62 is attached to the surface of the silicon wafer 50 on which the semiconductor elements have been patterned. As shown, the entire surface of the silicon wafer 50 is covered with the transparent film 62. As a result, the surface of the silicon wafer 50 on which the semiconductor elements are patterned is protected by the transparent film 62. In such a state, the silicon wafer 50 is transported and placed on the table of the scribe line forming apparatus of the present invention, and is held on the table surface.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing one example of a scribe line forming apparatus of the present invention.
  • the scribe line forming apparatus has a slide table 12 that reciprocates along a predetermined horizontal direction (Y direction) on a horizontal gantry 11.
  • the slide table 12 can slide along a pair of guide rails 14 and 15 in a horizontal state on a pair of guide rails 14 and 15 arranged in parallel in the Y direction on the upper surface of the gantry 11 It is supported by.
  • a pole screw 13 is provided at an intermediate portion between the guide rails 14 and 15 in parallel with the guide rails 14 and 15 so as to be rotated by a motor (not shown).
  • the pole screw 13 is rotatable forward and backward, and the ball nut 16 is attached to the pole screw 13 so as to be screwed.
  • the pole nut 16 is integrally attached to the slide tape 12 without rotating, and slides in both directions along the pole screw 13 by the forward and reverse rotation of the pole screw 13.
  • the slide table 12 integrally attached to the pole nut 16 slides in the Y direction along each of the guide rails 14 and 15.
  • a pedestal 19 is arranged on the slide table 12 in a horizontal state.
  • the pedestal 19 is slidably supported by a pair of guide rails 21 arranged in parallel on the slide table 12.
  • Each guide rail 21 is arranged along an X direction orthogonal to the Y direction, which is the slide direction of the slide table 12.
  • a pole screw 22 is disposed in the center between the guide rails 21 in parallel with each guide rail 21 so that the pole screw 22 can be rotated forward and backward by the motor 23. .
  • a ball nut 24 is attached to the hole screw 22 in a state where it is screwed.
  • the pole nut 24 is integrally mounted on the pedestal 19 in a non-rotating state, and is moved in both directions along the pole screw 22 by the forward and reverse rotation of the pole screw 22. Move. As a result, the pedestal 19 slides in the X direction along each guide rail 21.
  • a rotating mechanism 25 is provided on the pedestal 19, and a rotating table 26 on which a silicon wafer 50 on which a scribe line is to be formed is placed, It is provided in a state.
  • the rotating mechanism 25 rotates the rotating table 26 around a central axis along the vertical direction.
  • the rotating table 26 rotates at an arbitrary rotation angle 0 with respect to the reference position. Can be rotated.
  • a silicon wafer 50 is placed so that the surface covered with the transparent film 62 is in contact with the upper surface of the rotating table 26, for example, by a suction chuck. After being fixed with respect to 6, the rotary table 26 is positioned. Therefore, on the turntable 26, the silicon wafer 50 is placed with the back surface on which the semiconductor elements are not patterned facing upward.
  • FIG. 4 is a schematic enlarged view of the periphery of the turntable 26, and FIG. 5 is a schematic plan view of the turntable 26.
  • a pair of alignment marks are provided on the surface of the silicon wafer 50 mounted on the disk-shaped rotary table 26, and the silicon wafer 50 mounted on the rotary table 26 is provided.
  • a circular through hole 26a is provided to face each of the alignment marks.
  • an image pickup mechanism 38 having an optical axis substantially coincident with the axis of each through hole 26a is mounted integrally with the turntable 26.
  • Each imaging mechanism 38 is connected to a rotary camera through a CCD camera 38a and a through hole 26a.
  • an optical system 38b that allows each alignment mark of the silicon wafer 50 placed on the table 26 to be imaged by the CCD camera 38a.
  • the imaging result of each imaging mechanism 38 is output to an image processing device (not shown).
  • a support 31 is disposed at an appropriate distance from the rotary table 26.
  • the support table 31 is horizontally supported by the lower end of the optical holder 13 arranged vertically.
  • the upper end of the optical holder 1 3 It is attached to the lower surface of the mounting base 32 provided on the gantry 11.
  • a laser oscillator 34 that oscillates a laser beam is provided on the mounting table 32.
  • An optical system in which the laser beam oscillated from the laser oscillator 34 is held in an optical holder 133 is provided. Is irradiated.
  • the laser beam oscillated from the laser oscillator 34 is irradiated onto the back surface of the silicon wafer 50 where the semiconductor elements are not patterned, so that the semiconductor chip in the silicon wafer 50 is formed between the regions to be the semiconductor chips.
  • An elongated elliptical laser spot is formed along the provided scribe line formation line.
  • the optical holder 13 on the support 31 is located at a suitable distance in the X direction, and is opposed to the silicon wafer 50 placed on the rotating table 26, and is provided with a cooling nozzle. 3 7 are arranged.
  • the cooling nozzle 37 is cooled by a laser beam emitted from the optical holder 133 at an appropriate distance from one end in the long axis direction of a laser spot formed on the back surface of the silicon wafer. It blows refrigerant such as water. From this cooling nozzle 3 7, mixed flow of water and compressed air, cooling water, compressed air, H e gas as N 2 gas, a coolant such as C_ ⁇ 2 gas is injected into the silicon wafer 5 0 Has become.
  • the support 31 is provided with an imaging mechanism 40 for imaging the back surface of the silicon wafer 50 in the vicinity of the cooling nozzle 37.
  • the image pickup mechanism 40 includes a CCD (image pickup device) arranged in a predetermined area close to a cooling medium blown from the cooling nozzle 37 to the back surface of the silicon wafer 50 via an optical system 42. 41 is provided to detect whether the scribe line has been formed reliably.
  • the imaging area of the CCD 41 is linear along the longitudinal direction of an elliptical laser spot formed on the back surface of the silicon wafer 50 by the laser beam irradiated on the silicon wafer 50, and is cooled. This is a region close to the position where the coolant is blown from the nozzle 37.
  • the laser beam emitted from the optical holder 33 causes the support table 31 to cool the laser spot formed on the back surface of the silicon wafer 50.
  • a wheel cutout 35 is provided on the opposite side to the wheel 37.
  • the wheel cutter 35 is arranged along the long axis direction of a laser spot formed on the back surface of the silicon wafer 50 by the laser beam emitted from the optical holder 13, and is provided with a rotating table 2.
  • a notch is formed at a side edge of the silicon wafer 50 placed on 6 in a direction along a line where a scribe line is to be formed.
  • the wheel cutter 35 is held up and down by a tip holder.
  • the scribe line forming apparatus for the silicon wafer 50 having such a configuration, when forming the scribe line on the silicon wafer 50, first, the size of the silicon wafer 50, the position of the line where the scribe line is to be formed, and the like are determined. An information message is input to the control unit.
  • the silicon wafer 50 is placed on the turntable 26 with the surface covered with the transparent film 62 facing downward, fixed by suction means, and positioned.
  • the surface of the silicon wafer 50 on which the semiconductor elements and the like are formed is covered with the transparent film 62, there is no possibility that the semiconductor elements and the like formed on the surface are damaged by the turntable 26 and become loose. .
  • the silicon wafer 50 is rotated with respect to the rotary table 26 such that a pair of alignment marks provided on the surface of the silicon wafer 50 face the respective through holes 26 a provided in the rotary table 26. Is fixed by suction.
  • each alignment mark provided on the surface of the silicon wafer 50 is individually determined by the CCD camera 38a of each imaging mechanism 38. It is imaged. Then, an image processing device (not shown) calculates the amount of deviation between the center of imaging by the CCD camera 38a of each imaging mechanism 38 and the center of each alignment mark, and gives the calculation result to the control unit. You.
  • the control unit positions the rotary table 26 based on the calculation result of the deviation amount of the image processing apparatus so that the long axis direction of the laser spot and the line to be formed of the scribe line of the silicon wafer 50 are aligned. I do. Then, when the line to be formed of the scribe line on the side of the silicon wafer 50 is opposed to the wheel cut 35, the wheel cut 35 is lowered and the scribe line of the silicon wafer 50 is formed. A cut is formed along the end of the constant line.
  • the rotary table 26 is slid in the X direction along the line where the scribe line is to be formed, while the laser beam is oscillated from the laser oscillator 34 and cooled from the cooling nozzle 37. Water is injected with the compressed air.
  • the laser beam oscillated from the laser oscillating device 34 causes an elliptical laser spot elongated on the back surface of the silicon wafer 50 along the line SL where the scribe line is to be formed.
  • LS is formed.
  • a cooling point CP is formed behind the laser spot LS at an appropriate interval by blowing the coolant along the line SL on which the scribe line is to be formed.
  • the back surface of silicon wafer 50 is heated by laser spot L S to a temperature lower than the temperature at which silicon wafer 50 is melted, that is, lower than the softening point of silicon wafer 50.
  • the back surface of the silicon wafer 50 irradiated with the laser spot LS is heated without being melted, and a compressive stress is generated in the heated portion.
  • a cooling medium such as cooling water is sprayed from a cooling nozzle 37 near the laser spot LS forming area on the back surface of the silicon wafer 50 to form a cooling spot CP.
  • the back surface of the silicon wafer 50 is cooled by the cooling spot CP.
  • a tensile stress is generated in the cooling spot CP.
  • the back surface of the silicon wafer 50 is close to the region where the compressive stress is generated. As a result, a tensile gradient is generated between the two regions based on the respective stresses, and the back surface of the silicon wafer 50 is cut from the cut TR formed at the end of the silicon wafer 50 in advance. Vertical cracks necessary for dividing the silicon wafer along the scribe line forming line SL in the thickness direction are formed.
  • vertical crack lines (scribe lines) required for the division are sequentially formed along the lines for forming the scribe lines to be divided into the semiconductor chips.
  • the silicon wafer 50 becomes In the state where the transparent film 62 is stuck, it is supplied to the next dividing step, and is divided along a vertical crack line (scribe line) necessary for the dividing step.
  • the silicon wafer 50 is fixed on the rotary table 26 by suction.
  • the rotary table 2 by mechanically gripping the peripheral surface of the silicon wafer 50. 6 may be fixed.
  • a notch TR is formed at the end of the silicon wafer 50, and then a laser spot and a cooling spot are arranged in this order along a line for forming a scribe line.
  • a vertical crack line (scribe line) required for cutting was formed by moving the groove TR to the inside of the silicon substrate.
  • a laser spot passes through the end of the silicon wafer 50 instead of forming a cut in advance at the end of the silicon wafer 50.
  • notch forming means a diamond tool or a cemented carbide tool for scribing brittle materials, or a pulsed laser such as a YAG laser can be used. Not only the edge of the silicon wafer but also the silicon wafer can be used. A cut can be formed at any position on the back surface.
  • the second laser spot is formed on the back surface of the silicon wafer, so that the vertical cracks necessary for the division already formed reach the surface (film surface) side of the silicon wafer. It is possible to do. If this method is adopted, the dividing step can be simplified.
  • the back surface is heated by a laser beam while the front surface of the semiconductor wafer where the semiconductor elements are patterned is protected by the transparent film.
  • a vertical crack line (scribe line) necessary for dividing the semiconductor wafer is formed, so that the surface of the semiconductor wafer is not damaged.
  • the apparatus for forming a scribe line on a semiconductor wafer according to the present invention can reliably carry out such a method for forming a scribe line.

Description

半導体ウェハのスクライブ線の形成方法およびスクライブ線の形成装置
技術分野
本発明は、 各種半導体素子がパターニングされたシリコンウェハ等の半導体ゥ ェハを、 所定サイズの半導体チップ明に分断するためのスクライブ線の形成方法お よびそのスクライブ線の形成方法の実施に使用されるスクライブ線の形成装置に 田
関する。 背景技術
各種半導体素子が表面にパターニングされたシリコンウェハは、 パ夕一ニング の境界線に沿って所定サイズの半導体チップに分断される。 シリコンウェハを半 導体チップに分断する方法として、 ダイシング、 スクライビング等の方法が知ら れている。
スクライビングは、 シリコンウェハの表面に、 各半導体チップの境界に沿って 刻線を形成するものであり、 スクライビングの後に、 シリコンウェハの結晶方位 に配慮して、 シリコンウェハを分断することにより、 シリコンウェハは、 複数の 半導体チップに分割される。 スクライブに際しては、 シリコンウェハの表面にダ ィャモンド片等を圧接させて刻線を付けるため、 スクライブ条件によってはシリ コンウェハの表面に刻線を形成する過程で、 割れ、 欠け等が多発するおそれがあ る。
このために、 シリコンウェハを分断する際には、 通常、 ダイシングが広く実施 されている。 ダイシングでは、 ダイヤモンド砥粒を埋め込んだプレードを高速回 転させて、 シリコンウェハを、 各半導体チップの境界に沿って切削する。
しかしながら、 ダイシングの場合にも、 シリコンウェハを機械的に切削してい るために、 シリコンウェハの切削部分の周辺に、 チッピング （chipping) と呼ば れる欠けが発生するおそれがある。 このような欠けが発生すると、 欠けによって 生じたウェハの細かい破片が、半導体素子内に異物として進入するおそれがある。 異物が進入した半導体素子は、 所定の機能を発揮することができなくなるおそれ がある。
一方、 液晶表示装置等のフラットディスプレイ装置の製造に際して、 ガラス基 板を分断するために、 分断予定ラインに沿って、 レーザビ一ムを連続的に照射す るとともに、 レーザビームの近傍を連続的に冷却することにより、 ガラス基板に スクライブ線を形成する方法が開発されている。 このようにレ一ザビームによる 加熱と冷却とを組み合せることを利用して、 シリコンウェハにスクライブ線を形 成することも考えられている。 しかしながら、 シリコンウェハの表面にレーザビ ームを連続的に照射しつつ冷却すると、 シリコンウェハの表面に設けられた半導 体素子の電気的機能が劣化させられるおそれがあり、 実用化されていない。
本発明は、 このような問題を解決するものであり、 その目的は、 シリコンゥェ ハ等の半導体ウェハに、 欠け、 割れ等を発生させることなく、 確実にシリコンゥ ェハ等の半導体ウェハを分断することができるように、 半導体ウェハにスクライ ブ線を形成する方法、 および、 その方法に使用されるスクライブ線の形成装置を 提供することにある。 発明の開示
本発明の半導体ウェハのスクライブ線の形成方法は、 ウェハ製造プロセスによ つて、 表面に多数の半導体素子がパターニングされた半導体ウェハを準備するェ 程と、 該半導体ウェハの表面に形成された全ての半導体素子を覆うように、 該半 導体ウェハの表面に透明フィルムを貼り付ける工程と、 該透明フィルムが貼り付 けられた半導体ウェハを、 所定のテーブル上に裏面を上方に向けて載置する工程 と、 該テーブル上に載置された半導体ウェハの裏面を、 各半導体チップに分断す るためのスクライブ線の形成予定ラインに沿って、 レ一ザスポッ卜によって連続 的に半導体ウェハの軟化点よりも低い温度にて加熱しつつ、 そのレーザスポット に近接した領域を、 スクライブ線の形成予定ラインに沿つて連続的に冷却するェ 程と、 を包含することを特徴とする。
また、 前記半導体ウェハの表面における所定の位置にァライメントマークが設 けられており、 該ァライメントマ一クを利用して、 半導体 工ハが固定された前 記テーブルの位置決めが行われることを特徴とする。
さらに、 前記半導体ウェハが固定された前記テ一ブルの位置決めが、 前記ァラ ィメン卜マークを、 前記透明フィルムを透過して撮像した画像に基づいて行われ ることを特徴とする。
本発明の半導体ウェハのスクライブ線の形成装置は、 ウェハ製造プロセスによ つて、 表面に多数の半導体素子がパターニングされるとともに、 その表面にァラ ィメントマークが設けられて、 該表面が透明フィルムによって覆われた半導体ゥ ェ八が、 その裏面を上方に向けて載置されるテ一ブルと、 レーザスポットを、 ス クライブ線の形成予定ラインに沿って該半導体ウェハの裏面に連続的に形成する 手段と、 そのレ一ザスポットによって、 該テ一ブル上に載置された半導体ウェハ の軟化点よりも低い温度にて加熱される領域の近傍の領域をスクライプ線の形成 予定ラインに沿って連続的に冷却する手段とを具備し、 前記テ一ブルには、 載置 された半導体ウェハのァライメントマークを、 前記透明フィルムを透過して撮像 する撮像機構が設けられていることを特徴とする。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明のスクライブ線の形成方法の実施工程を説明するための概略側 面図である。
図 2は、 その実施工程によって得られるシリコンウェハの側面図である。 図 3は、 本発明のスクライブ線の形成装置の一例を示す概略正面図である。 図 4は、 そのスクライブ線の形成装置の要部の概略拡大図である。
図 5は、 そのスクライブ線の形成装置の回転テ一ブルの概略平面図である。 図 6は、 そのスクライブ線の形成装置の動作説明図である。 発明を実施するための最良の形態 - 以下、 本発明の実施の形態を詳細に説明する。 半導体ウェハとしてシリコンゥ ェハを使用する場合を説明するが、 他の半導体ウェハにも同様に適用できる。 半 導体素子を製造するウェハ製造プロセスでは、 シリコンウェハの表面における各 半導体チップ領域に、各種の半導体素子がそれぞれパ夕一ニングされる。その後、 シリコンウェハ表面は、 自然酸化膜、 汚染等を除去するために洗浄される。 この ようにシリコンゥェハが洗浄された後に、 本発明のシリコンウェハのスクライブ 線の形成方法によって、 シリコンウェハには、 各チップ領域毎に分割するスクラ イブ線が形成される。 その後に、 スクライブ線に沿ってシリコンウェハが分断さ れることにより、 複数の半導体チップとされる。
本発明のスクライブ線の形成方法では、 まず、 図 1に示すように、 ウェハ製造 プロセスにおいて、 表面に半導体素子がパターニングされて、 表面が洗浄された シリコンウェハ 5 0が準備される。 なお、 シリコンウェハ 5 0の表面には、 一対 のァライメントマークが設けられている。 準備されたシリコンウェハ 5 0は、 所 定の作業テーブル 6 1上に、 半導体素子がパターニングされた表面を上方に向け た状態で載置される。
シリコンウェハ 5 0が作業テ一ブル 6 1上に載置されると、 シリコンウェハ 5 0における半導体素子がパ夕一ニングされた表面に、 透明フィルム 6 2が、 貼り 付けられて、 図 2に示すように、 シリコンウェハ 5 0の表面全体を、 透明フィル ム 6 2によって覆った状態とする。 これにより、 半導体素子がパターニングされ たシリコンウェハ 5 0の表面が、 透明フィルム 6 2によって保護された状態にな る。 このような状態になると、 シリコンウェハ 5 0は、 本発明のスクライブ線の形 成装置のテーブル上に搬送されて載置され、 テーブル表面に保持される。
図 3は、 本発明のスクライブ線の形成装置の一例を示す概略構成図である。 こ のスクライブ線の形成装置は、 図 3に示すように、 水平な架台 1 1上に所定の水 平方向 （Y方向） に沿って往復移動するスライドテーブル 1 2を有している。 スライドテーブル 1 2は、 架台 1 1の上面に Y方向に沿って平行に配置された 一対のガイドレール 1 4および 1 5に、 水平な状態で各ガイドレール 1 4および 1 5に沿ってスライド可能に支持されている。 両ガイドレール 1 4および 1 5の 中間部には、 各ガイドレール 1 4および 1 5と平行にポールネジ 1 3が、 モータ (図示せず） によって回転するように設けられている。 ポールネジ 1 3は、 正転 および逆転可能になっており、 このポールネジ 1 3にボールナツト 1 6が螺合す る状態で取り付けられている。 ポールナツト 1 6は、 スライドテ一プル 1 2に回 転しない状態で一体的に取り付けられており、 ポールネジ 1 3の正転および逆転 によって、 ポールネジ 1 3に沿って両方向にスライドする。 これにより、 ポール ナット 1 6と一体的に取り付けられたスライドテーブル 1 2が、 各ガイドレール 1 4および 1 5に沿って Y方向にスライドする。
スライドテーブル 1 2上には、 台座 1 9が水平な状態で配置されている。 台座 1 9は、スライドテーブル 1 2上に平行に配置された一対のガイドレール 2 1に、 スライド可能に支持されている。 各ガイドレール 2 1は、 スライドテーブル 1 2 のスライド方向である Y方向と直交する X方向に沿って配置されている。 また、 各ガイドレール 2 1間の中央部には、 各ガイドレール 2 1と平行にポールネジ 2 2が配置されており、 ポールネジ 2 2がモータ 2 3によって正転および逆転され るようになっている。
ホールネジ 2 2には、ボールナツト 2 4が螺合する状態で取り付けられている。 ポールナツト 2 4は、台座 1 9に回転しない状態で一体的に取り付けられており、 ポールネジ 2 2の正転および逆転によって、 ポールネジ 2 2に沿って両方向に移 動する。 これにより、 台座 1 9が、 各ガイドレール 2 1に沿った X方向にスライ ドする。
台座 1 9上には、 回転機構 2 5が設けられており、 この回転機構 2 5上に、 ス クライブ線の形成対象であるシリコンウェハ 5 0が載置される回転テーブル 2 6 が、 水平な状態で設けられている。 回転機構 2 5は、 回転テーブル 2 6を、 垂直 方向に沿つた中心軸の周りに回転させるようになっており、 基準位置に対して任 意の回転角度 0になるように、 回転テーブル 2 6を回転させることができる。 回 転テーブル 2 6上には、 シリコンウェハ 5 0が、 透明フィルム 6 2によって覆わ れた表面を、 回転テーブル 2 6の上面に接するように載置されて、 例えば吸引チ ャックによって、 回転テーブル 2 6に対して固定された後に、 回転テーブル 2 6 が位置決めされる。 従って、 回転テーブル 2 6上には、 シリコンウェハ 5 0が、 半導体素子がパターニングされていない裏面を上方に向けて載置されている。 図 4は、 回転テーブル 2 6の周辺部の概略拡大図、 図 5は、 回転テーブル 2 6 の概略平面図である。 円板状の回転テーブル 2 6に載置されるシリコンウェハ 5 0の表面には、 一対のァライメントマークが設けられており、 回転テ一ブル 2 6 には、載置されるシリコンウェハ 5 0の各ァライメントマークに対向するように、 円形状の貫通孔 2 6 aがそれぞれ設けられている。回転テーブル 2 6の下方には、 各貫通孔 2 6 aの軸心と光軸をほぼ一致させた撮像機構 3 8が、 回転テーブル 2 6と一体的に取り付けられている。
各撮像機構 3 8は、 C C Dカメラ 3 8 aと、 各貫通孔 2 6 aを通して、 回転テ
—ブル 2 6上に載置されたシリコンウェハ 5 0の各ァライメントマークを C C D カメラ 3 8 aにて撮像し得る状態とする光学系 3 8 bとをそれぞれ有している。 各撮像機構 3 8の撮像結果は、 それぞれ、 不図示の画像処理装置に出力される。 回転テーブル 2 6の上方には、 回転テーブル 2 6とは適当な間隔をあけて、 支 持台 3 1が配置されている。 この支持台 3 1は、 垂直状態で配置された光学ホル ダ一 3 3の下端部に水平な状態で支持されている。光学ホルダ一 3 3の上端部は、 架台 1 1上に設けられた取付台 3 2の下面に取り付けられている。 取付台 3 2上 には、 レーザビームを発振するレーザ発振器 3 4が設けられており、 レ一ザ発振 器 3 4から発振されるレーザビームが、 光学ホルダ一 3 3内に保持された光学系 に照射される。
レーザ発振器 3 4から発振されるレーザビームは、 シリコンウェハ 5 0の半導 体素子がパ夕一ニングされていない裏面に照射されることにより、 シリコンゥェ ハ 5 0における半導体チップとされる領域間に設けられたスクライブ線の形成予 定ラインに沿って長くなつた楕円形状のレーザスポットを形成する。
支持台 3 1における光学ホルダ一 3 3とは、 X方向に適当な間隔をあけた位置 には、 回転テ一ブル 2 6上に載置されたシリコンウェハ 5 0に対向して、 冷却ノ ズル 3 7が配置されている。 この冷却ノズル 3 7は、 光学ホルダ一 3 3から照射 されるレーザビームによって、 シリコンウェハの裏面に形成されるレーザスポッ トの長軸方向の一方の端部に対して適当な間隔をあけて、 冷却水などの冷媒を吹 き付けるようになつている。 この冷却ノズル 3 7からは、 水と圧縮空気の混合流 体、 冷却水、 圧縮空気、 H eガス、 N2ガス、 C〇2ガス等の冷却媒体がシリコン ウェハ 5 0に噴射されるようになっている。
支持台 3 1には、 冷却ノズル 3 7に近接して、 シリコンウェハ 5 0の裏面を撮 像する撮像機構 4 0が設けられている。 この撮像機構 4 0には、 冷却ノズル 3 7 からシリコンウェハ 5 0の裏面に吹き付けられる冷却媒体に近接した所定の領域 に、 光学系 4 2を介して対向して配置された C C D (撮像素子） 4 1が設けられ ていて、 スクライブ線が確実に形成されたどうかを検出する。 C C D 4 1の撮像 領域は、 シリコンウェハ 5 0に照射されるレーザビームによって、 シリコンゥェ Λ 5 0の裏面に形成される楕円形状のレ一ザスポッ卜の長手方向に沿った線状で あって、 冷却ノズル 3 7から冷媒が吹き付けられる位置に近接した領域である。 また、 支持台 3 1には、 光学ホルダー 3 3から照射されるレーザビームによつ て、 シリコンウェハ 5 0の裏面に形成されるレーザスポットに対して、 冷却ノズ ル 3 7とは反対側に、 ホイールカツ夕 3 5が設けられている。 ホイールカツ夕 3 5は、 光学ホルダ一 3 3から照射されるレーザビームによってシリコンウェハ 5 0の裏面に形成されるレーザスポットの長軸方向に沿つた状態で配置されており、 回転テ一ブル 2 6上に載置されたシリコンウェハ 5 0の側縁部に、 スクライブ線 の形成予定ラインに沿う方向に切り目を形成する。 また、 ホイールカツ夕 3 5は チップホルダ一によつて昇降可能に保持されている。
なお、スライドテ一ブル 1 2および台座 1 9の位置決め、回転機構 2 5の制御、 レーザ発振器 3 4等に関する各種動作制御は、 制御部 （図示せず） によって制御 される。
このような構成のシリコンウェハ 5 0のスクライブ線の形成装置では、 シリコ ンウェハ 5 0にスクライブ線を形成する場合には、 まず、 シリコンウェハ 5 0の サイズ、 スクライブ線の形成予定ラインの位置等の情報デ一夕が、 制御部に入力 される。
そして、 シリコンウェハ 5 0が、 透明フィルム 6 2にて覆われた表面を下側に して回転テーブル 2 6上に載置され、 吸引手段によって固定された後、 位置決め される。 この場合、 シリコンウェハ 5 0における半導体素子等が形成された表面 が透明フィルム 6 2によって覆われているために、 表面に形成された半導体素子 等が回転テーブル 2 6によって傷付き壌れるおそれがない。
シリコンウェハ 5 0は、 シリコンウェハ 5 0の表面に設けられた一対のァライ メントマークが、 回転テーブル 2 6に設けられた各貫通孔 2 6 aにそれぞれ対向 するように、 回転テーブル 2 6に対して吸引固定され位置決めされる。
回転テーブル 2 6上に固定されたシリコンウェハ 5 0を位置決めする場合には、 各撮像機構 3 8の C C Dカメラ 3 8 aによって、 シリコンウェハ 5 0の表面に設 けられた各ァライメントマ一クがそれぞれ撮像される。 そして、 各撮像機構 3 8 の C C Dカメラ 3 8 aによる撮像中心と、 各ァライメントマークの中心とのズレ 量が不図示の画像処理装置によって演算され、 その演算結果が制御部に与えられ る。
制御部は、 画像処理装置のズレ量の演算結果に基づいて、 レーザスポットの長 軸方向と、 シリコンウェハ 5 0のスクライブ線の形成予定ラインとがー致するよ うに、 回転テーブル 2 6を位置決めする。 そして、 シリコンウェハ 5 0の側緣部 におけるスクライブ線の形成予定ラインが、ホイールカツ夕 3 5に対向されると、 ホイールカツ夕 3 5が下降されて、 シリコンウェハ 5 0のスクライブ線の形成予 定ラインの端部に沿って切り目が形成される。
その後、 回転テーブル 2 6が、 スクライブ線の形成予定ラインに沿って X方向 にスライドされつつ、 レ一ザ発振装置 3 4から、 レーザビームが発振されるとと もに、 冷却ノズル 3 7から冷却水が圧縮エア一とともに噴射される。
図 6に示すように、 'レーザ発振装置 3 4から発振されるレーザビ一ムにより、 シリコンウェハ 5 0の裏面上には、 スクライブ線の形成予定ライン S Lに沿って 長くなつた楕円形状のレーザスポット L Sが形成される。 そして、 そのレーザス ポット L Sの後方に、 適当な間隔をあけて、 冷媒がスクライブ線の形成予定ライ ン S Lに沿って吹き付けられるとにより、 冷却ポイント C Pが形成される。
シリコンウェハ 5 0の裏面は、 レーザスポット L Sによって、 シリコンウェハ 5 0が溶融される温度よりも低い温度、 すなわち、 シリコンウェハ 5 0の軟ィ匕点 よりも低い温度に加熱される。 これにより、 レ一ザスポット L Sが照射されたシ リコンウェハ 5 0の裏面は、 溶融されることなく加熱され、 その加熱部分に圧縮 応力が発生する。
また、 シリコンウェハ 5 0の裏面におけるレーザスポット L Sの形成領域の近 傍には、 冷却水等の冷却媒体が、 冷却ノズル 3 7から吹き付けられることによつ て冷却スポット C Pが形成されており、 この冷却スポッ卜 C Pによってシリコン ウェハ 5 0の裏面が冷却される。 これにより、 冷却スポット C Pには引張り応力 が発生する。
このように、 シリコンウェハ 5 0の裏面には、 圧縮応力が生じた領域に近接し て引張り応力が発生するために、 両領域間に、 それぞれの応力に基づく応力勾配 が発生し、 シリコンウェハ 5 0の裏面には、 シリコンウェハ 5 0の端部に予め形 成された切り目 T Rからスクライブ線の形成予定ライン S Lに沿つたシリコンゥ ェ八の厚み方向に向かう分断に必要な垂直クラックが形成される。
これにより、 シリコンウェハ 5 0の裏面には、 通常、 肉眼では目視することが できないシリコンウェハの厚み方向に向かう分断に必要な垂直クラックが、 スク ライブ線の形成予定ライン S Lに沿って形成されることになる。 この場合、 シリ コンウェハ 5 0は、 熱歪み応力によって分断に必要な垂直クラックが形成される ため、 分断に必要な垂直クラックが形成されるときに、 シリコンウェハ 5 0に欠 け、 割れ等が生じるおそれがない。
以下、 同様にして、 シリコンウェハ 5 0の裏面には、 半導体チップに分割する ための各スクライブ線の形成予定ラインに沿って、 分断に必要な垂直クラックの ライン （スクライブ線） が順次形成される。 そして、 シリコンウェハ 5 0の裏面 全体にわたつて、 全てのスクライプ線の形成予定ライン S Lに沿つて分断に必要 な垂直クラックのライン （スクライブ線） が形成された状態になると、 シリコン ウェハ 5 0は、 透明フィルム 6 2が貼り付けられた状態で、 次の分断工程に供給 されて、 その分断工程において、 分断に必要な垂直クラックのライン （スクライ ブ線） に沿って分断される。
全てのスクライブ線の形成予定ラインに沿ってシリコンウェハ 5 0が分断され ると、 透明フィルム 6 2上には、 シリコンウェハ 5 0の分断によって複数の半導 体チップが得られる。
なお、 上記実施の形態では、 シリコンウェハ 5 0を回転テーブル 2 6上に、 吸 引によって固定する構成であつたが、 シリコンウェハ 5 0の周面を機械的に把持 することによって、 回転テーブル 2 6上に固定するようにしてもよい。
上記の実施例ではシリコンウェハ 5 0の端部に切り目 T Rを形成した後、 スク ライブ線の形成予定ラインに沿って、 レーザスポット、 冷却スポットをこの順に 切り目 T Rからシリコン基板の内側へ移動させて、 分断に必要な垂直クラックの ライン （スクライブ線） を形成する例を説明した。 別の実施例として、 シリコン ウェハ 5 0にスクライブ線を形成する際、 シリコンウェハ 5 0の端部に予め切り 目を形成しておくのではなく、 シリコンウェハ 5 0の端部をレーザスポットが通 過した直後から冷却スポッ卜がシリコンウェハの端部を通過する直前に切り目形 成手段によりシリコンウェハの端部に切り目を形成しても上述の実施例と同様の 深さの分断に必要な垂直クラック得ることができる。 この場合にはウェハ端部か ら制御不能な意図しない不要なクラックの発生を防ぐことができる。
切り目形成手段としては、 脆性材料をスクライブするためのダイヤモンド工具 や超硬合金工具、 あるいは、 Y A Gレ一ザなどのパルスレーザを用いることがで き、 シリコンウェハの端部に限らず、 シリコンウェハの裏面上の任意の位置に切 り目を形成することができる。
さらに、 冷却スポットの後に、 引き続いて第 2のレ一ザスポッ卜をシリコンゥ ェハの裏面に形成することで、 既に形成された分断に必要な垂直クラックをシリ コンウェハの表面 （膜面） 側に到達させることが可能である。 この方法を採用す れば、 分断工程の簡略化がはかれる。
産業上の利用可能性
本発明の半導体ウェハのスクライブ線の形成方法は、 このように、 半導体ゥェ ハにおける半導体素子がパターニングされた表面が透明フィルムによつて保護さ れた状態で、 裏面をレーザビームにより加熱し、 冷却ノズルにより冷却すること によって、 半導体ウェハの分断に必要な垂直クラックのライン （スクライブ線） を形成しているため、 半導体ウェハの表面が傷付くおそれがない。
そして、 熱歪みを利用して半導体ウェハに、 分断のためのスクライブ線を形成 することで、 分断面に不要なクラックが全く形成されないため、 半導体ウェハの 分断時において、 従来と比較して発塵しにくくなつた。 また、 本発明の半導体ウェハのスクライブ線の形成装置は、 このようなスクラ ィブ線の形成方法を確実に実施することができる。

Claims

請求の範囲
1 . ウェハ製造プロセスによって、 表面に多数の半導体素子がパターニングされ た半導体ウェハを準備する工程と、
該半導体ウェハの表面に形成された全ての半導体素子を覆うように、 該半導体 ウェハの表面に透明フィルムを貼り付ける工程と、
該透明フィルムが貼り付けられた半導体ウェハを、 所定のテ一ブル上に裏面を 上方に向けて載置する工程と、
該テ一ブル上に載置された半導体ウェハの裏面を、 各半導体チップに分断する ためのスクライブ線の形成予定ラインに沿って、 レーザスポットによって連続的 に半導体ウェハの軟化点よりも低い温度にて加熱しつつ、 そのレーザスポットに 近接した領域を、 スクライブ線の形成予定ラインに沿って連続的に冷却する工程 と、
を包含することを特徴とする半導体ウェハのスクライブ線の形成方法。
2 . 前記半導体ウェハの表面における所定の位置にァライメントマ一クが設けら れており、 該ァライメントマークを利用して、 半導体ウェハが固定された前記テ —ブルの位置決めが行われる請求項 1に記載の半導体ウェハのスクライプ線の形 成方法。
3 . 半導体ウェハが固定された前記テ一ブルの位置決めが、 前記ァライメントマ —クを、 前記透明フィルムを透過して撮像した画像に基づいて行われる請求項 2 に記載の半導体ウェハのスクライブ線の形成方法。
4 . ウェハ製造プロセスによって、 表面に多数の半導体素子がパ夕一ニングされ るとともに、 その表面にァライメントマークが設けられて、 該表面が透明フィル ムによって覆われた半導体ウェハが、 その裏面を上方に向けて載置されるテープ ルと、
レーザスポットを、 スクライブ線の形成予定ラインに沿って該半導体ウェハの 裏面に連続的に形成する手段と、
そのレーザスポットによって、 該テーブル上に載置された半導体ウェハの軟ィ匕 点よりも低い温度にて加熱される領域の近傍の領域を、 スクライブ線の形成予定 ラインに沿つて連続的に冷却する手段とを具備し、
前記テーブルには、 載置された半導体ウェハのァライメントマークを、 前記透 明フィルムを透過して撮像する撮像機構が設けられていることを特徴とする半導 体ウェハのスクライブ線の形成装置。
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