WO2004051721A1 - 半導体基板の切断方法 - Google Patents

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WO2004051721A1
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Fumitsugu Fukuyo
Kenshi Fukumitsu
Naoki Uchiyama
Ryuji Sugiura
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Hamamatsu Photonics K.K.
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    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/35—Mechanical effects
    • H01L2924/351—Thermal stress

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor substrate cutting method used for cutting a semiconductor substrate in a semiconductor device manufacturing process or the like.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-15802876 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-0100400 disclose the following. Technologies are described. First, an adhesive sheet is attached to the back surface of a semiconductor wafer via a die bond resin layer, and the semiconductor wafer is cut by a blade while the semiconductor wafer is held on the adhesive sheet to obtain semiconductor chips. Then, when the semiconductor chips on the adhesive sheet are picked up, the die bond resin is peeled off from the adhesive sheet together with the individual semiconductor chips. Accordingly, the step of applying an adhesive to the back surface of the semiconductor chip can be omitted, and the semiconductor chip can be bonded to the lead frame.
  • an object of the present invention is to provide a method for cutting a semiconductor substrate, which can efficiently cut a semiconductor substrate together with a die bond resin layer. Aim.
  • a method for cutting a semiconductor substrate according to the present invention is directed to a method for cutting a semiconductor substrate with a light-condensing point inside a semiconductor substrate to which a sheet is attached with a die bond resin layer interposed therebetween.
  • a method for cutting a semiconductor substrate with a light-condensing point inside a semiconductor substrate to which a sheet is attached with a die bond resin layer interposed therebetween By irradiating light, multiphoton absorption inside the semiconductor substrate Forming a modified region by means of removal, forming a portion to be cut by the modified region, and, after forming the portion to be cut, expanding the sheet so that the semiconductor substrate and the die bond resin are formed along the portion to be cut. Cutting the layer.
  • a laser beam is radiated to the inside of the semiconductor substrate at a converging point, and a phenomenon called multiphoton absorption occurs inside the semiconductor substrate to modify the modified region.
  • a cut section can be formed inside the semiconductor substrate along a desired cut line at which the semiconductor substrate is to be cut.
  • the opposing cut surfaces of the cut semiconductor substrate are initially in close contact with each other, and are separated as the sheet expands, so that the die bond resin layer existing between the semiconductor substrate and the sheet is also removed.
  • Cutting It will be cut along the planned part. Therefore, the semiconductor substrate and the die-bonding resin layer can be cut along the portion to be cut much more efficiently than when the semiconductor substrate and the die-bonding resin layer are cut with a blade while leaving the sheet. Since the opposing cut surfaces of the cut semiconductor substrate are initially in close contact with each other, the cut individual semiconductor substrate and the cut individual die bond resin layer have substantially the same outer shape. The die bond resin is also prevented from protruding from the cut surface of the semiconductor substrate.
  • the method for cutting a semiconductor substrate includes the steps of: setting a light-collecting point inside the semiconductor substrate to which a sheet is attached with a die-bonding resin layer interposed; By irradiating a laser beam with a density of 1 ⁇ 10 8 (W / cm 2 ) or more and a pulse width of 1 ⁇ s or less, a modified region including a melt-processed region is formed inside the semiconductor substrate. Cut by the modified area including the melt processing area.
  • the method is characterized by comprising a step of forming a section to be cut, and a step of cutting the semiconductor substrate and the die bond resin layer along the section to be cut by expanding the sheet after the step of forming the section to be cut.
  • a converging point is set inside the semiconductor substrate, and the peak power density at the converging point is 1 ⁇ 10 8
  • the laser beam is irradiated under the condition of (W / cm 2 ) or more and the pulse width is 1 ⁇ s or less. Therefore, the inside of the semiconductor substrate is locally heated by multiphoton absorption. This heating forms a melt processing region inside the semiconductor substrate. Since the melting region is an example of the above-described modified region, the method of cutting the semiconductor substrate is much more effective than the case where the semiconductor substrate and the die bond resin layer are cut with a blade while leaving the sheet. The semiconductor substrate and the die bond resin layer can be efficiently cut along the cut portion.
  • the laser light is irradiated by aligning a converging point inside the semiconductor substrate to which the sheet is attached with a die bond resin layer interposed therebetween. Forming a modified region inside the semiconductor substrate and forming a portion to be cut in the modified region; and, after the step of forming the portion to be cut, extending the sheet along the portion to be cut. And cutting the semiconductor substrate and the die bond resin layer.
  • the modified region may be a region subjected to a melting treatment.
  • This semiconductor substrate cutting method is also similar to the above-described semiconductor substrate cutting method in that the semiconductor substrate and the die bond resin layer are cut by a blade while leaving the sheet. It becomes possible to cut the semiconductor substrate and the die bond resin layer along the intended cutting portion much more efficiently.
  • the modified region may be formed by multiphoton absorption or by other causes.
  • the method for cutting a semiconductor substrate according to the present invention includes the steps of: Forming a modified region inside the semiconductor substrate by irradiating a laser beam with a focused point inside the obtained semiconductor substrate, and forming a portion to be cut with the modified region; After the step of forming the scheduled cutting section, a step of cutting the semiconductor substrate along the scheduled cutting section by expanding the sheet.
  • the semiconductor substrate is cut along the portion to be cut much more efficiently than when the semiconductor substrate is cut with a blade while leaving the sheet. Becomes possible.
  • the surface of the semiconductor substrate on the laser light incident side starts from the portion to be cut. May be reached, a crack may be made to reach the back surface of the semiconductor substrate opposite to the laser beam incident side from the cut portion, or the semiconductor substrate may be made to start from the cut portion. The cracks may be made to reach the surface on the laser light incident side and the rear surface on the opposite side. .
  • the method for cutting a semiconductor substrate according to the present invention includes irradiating laser light with a light-condensing point adjusted inside the semiconductor substrate to which the sheet is attached via a die-bonding resin layer.
  • a modified region by multiphoton absorption is formed inside the semiconductor substrate, and a step of forming a portion to be cut using the modified region and a step of forming the portion to be cut are performed along the portion to be cut.
  • the modified region formed by multiphoton absorption also cuts the inside of the semiconductor substrate along a desired line to cut the semiconductor substrate.
  • a scheduled portion can be formed. Therefore, when a stress is applied to the semiconductor substrate along the portion to be cut, the semiconductor substrate can be cut accurately along the portion to be cut. And a sheet affixed to the semiconductor substrate When the semiconductor substrate is expanded, the opposite cut surfaces of the cut semiconductor substrate are separated from each other as the sheet expands from a state in which they are in close contact with each other. Is cut along the cut surface of the semiconductor substrate.
  • the semiconductor substrate and the die-bonding resin layer along the portion is cut much more efficiently than in a case where the semiconductor substrate and the die-bonding resin layer are cut with a blade while leaving the sheet. . Furthermore, since the cut surfaces of the cut semiconductor substrates facing each other are initially in close contact with each other, the cut individual semiconductor substrates and the cut individual die bond resin layers have substantially the same outer shape, and each semiconductor substrate has a substantially identical outer shape. The die bond resin is also prevented from protruding from the cut surface of the substrate.
  • the method of cutting a semiconductor substrate includes the steps of: aligning a light-condensing point with the inside of a semiconductor substrate to which a sheet is attached with a die-bonding resin layer interposed; By irradiating a laser beam under the condition that the power density is 1 ⁇ 10 8 (W / cm 2 ) or more and the pulse width is 1 ⁇ s or less, the modified region including the melt-processed region is formed inside the semiconductor substrate. Forming, and forming a portion to be cut by the modified region including the melt processing region; and, after forming the portion to be cut, by applying stress to the semiconductor substrate along the portion to be cut, thereby cutting the portion. A step of cutting the semiconductor substrate along the predetermined portion; and a step of cutting the die bond resin layer along the cut surface of the semiconductor substrate by expanding the sheet after the step of cutting the semiconductor substrate. I do.
  • the laser beam is irradiated by aligning a converging point inside the semiconductor substrate to which the sheet is attached with a die-bonding resin layer interposed therebetween.
  • a step of forming a modified region inside the semiconductor substrate and forming a portion to be cut in the modified region, and a step of forming the portion to be cut, and then stressing the semiconductor substrate along the portion to be cut To cut the semiconductor substrate along the portion to be cut, and after the step of cutting the semiconductor substrate, a step of cutting the die bond resin layer along the cut surface of the semiconductor substrate by expanding the sheet
  • the modified region may be a region subjected to a melting treatment.
  • semiconductor substrate cutting methods are also similar to the semiconductor substrate cutting method described above in that the semiconductor substrate and the die bond resin layer are cut with a blade while leaving the sheet. Thus, the semiconductor substrate and the die bond resin layer can be cut along the cut portion much more efficiently.
  • a method for cutting a semiconductor substrate according to the present invention is directed to a method for cutting a semiconductor substrate having a functional element formed on a surface along a line to be cut.
  • the modified area is formed by irradiating the semiconductor substrate with the laser light with the back surface of the board as the laser light incident surface and aligning the focal point inside the semiconductor substrate, and the modified area is used to cut.
  • a step of cutting the semiconductor substrate and the die bond resin layer along the planned cutting line by expanding the holding member after attaching the holding member.
  • a semiconductor substrate having a functional element formed on a surface is used as a processing target. Then, by irradiating a laser beam with the converging point inside the semiconductor substrate using the back surface of such a semiconductor substrate as a laser light incident surface, for example, multiphoton absorption or light absorption equivalent thereto is generated. Then, a cutting starting region by the modified region is formed inside the semiconductor substrate along the cutting line.
  • the reason why the back surface of the semiconductor substrate is set as the laser light incident surface is that if the front surface is set as the laser light incident surface, there is a possibility that the functional element may prevent the laser light from being incident.
  • the cutting starting region When the cutting starting region is formed inside the semiconductor substrate in this way, a crack is generated from the cutting starting region as a starting point naturally or by applying a relatively small force, and the crack is brought into contact with the surface of the semiconductor substrate. It can reach the back. Therefore, the cutting starting area is After that, an expandable holding member is attached to the back surface of the semiconductor substrate with a die bond resin layer interposed, and when the holding member is expanded, the cut surface of the semiconductor substrate cut along the planned cutting line becomes a holding member. As they expand, they will move away from close contact. Thereby, the die bond resin layer existing between the semiconductor substrate and the holding member is also cut along the cut line.
  • the semiconductor substrate and the die bond resin layer can be cut along the line to be cut much more efficiently than in the case of cutting with a blade. Moreover, since the cut surfaces of the semiconductor substrates cut along the line to be cut are initially in close contact with each other, each of the cut semiconductor substrates and each of the cut die bond resin layers are almost completely separated. The outer shape is the same, and it is prevented that the die bond lugs protrude from the cut surface of each semiconductor substrate.
  • the functional element includes, for example, a semiconductor operating layer formed by crystal growth, a light receiving element such as a photodiode, a light emitting element such as a laser diode, and a circuit element formed as a circuit. And so on.
  • the method further includes a step of polishing the back surface of the semiconductor substrate so that the semiconductor substrate has a predetermined thickness before forming the cutting start point region.
  • polishing means including cutting, polishing IJ, chemical etching, and the like.
  • the modified region may include a melt processing region in some cases.
  • a laser-beam irradiation may form a melt-processed region. Since the melt processing region is an example of the above-described modified region, the semiconductor substrate can be easily cut also in this case, and the semiconductor substrate and the die bond resin layer are efficiently cut along the planned cutting line. It becomes possible.
  • the cutting starting area When forming the cutting starting area, the cutting starting area is used as a starting point for the surface of the semiconductor substrate.
  • the crack may reach the surface, the crack may reach the back surface of the semiconductor substrate starting from the cutting starting region, or the crack may reach the front surface and the back surface of the semiconductor substrate starting from the cutting starting region. Is also good.
  • FIG. 1 is a plan view of a semiconductor substrate during laser processing by the laser processing method according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor substrate shown in FIG. 1 along the line II-II.
  • FIG. 3 is a plan view of the semiconductor substrate after laser processing by the laser processing method according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of the semiconductor substrate shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the semiconductor substrate shown in FIG. 3 along the line VV.
  • FIG. 6 is a plan view of the semiconductor substrate cut by the laser processing method according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a view showing a photograph of a cross section of a part of a silicon wafer cut by the laser processing method according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the wavelength of laser light and the transmittance inside the silicon substrate in the laser processing method according to the present embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a laser processing apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining a procedure for forming a portion to be cut by the laser processing apparatus according to the present embodiment.
  • FIGS. 11A and 11B are schematic diagrams for explaining the method of cutting the silicon wafer according to the present embodiment.
  • FIG. 11A shows an adhesive sheet on the silicon wafer. Is attached
  • FIG. 11B is a view showing a state in which a portion to be cut by the melt processing area is formed inside the silicon wafer.
  • FIGS. 12A and 12B are schematic diagrams for explaining the method of cutting the silicon wafer according to the present embodiment.
  • FIG. 12A is a diagram showing a state where the adhesive sheet is expanded.
  • 12B is a state in which the adhesive sheet is irradiated with ultraviolet rays.
  • FIGS. 13A and 13B are schematic diagrams for explaining the method of cutting the silicon wafer according to the present embodiment.
  • FIG. 13A is a diagram showing the semiconductor device together with the cut die pound resin layer.
  • FIG. 13B shows a state in which the chip is picked up, and
  • FIG. 13B shows a state in which the semiconductor chip is joined to the lead frame via the die bond resin layer.
  • FIGS. 14A and 14B are schematic diagrams showing the relationship between the silicon wafer and the portion to be cut in the method for cutting a silicon wafer according to the present embodiment, and FIG. 14A shows the portion to be cut.
  • FIG. 14B is a view showing a state in which a crack starting from the starting point has not yet occurred, and FIG. 14B shows a state in which the crack starting from the portion to be cut reaches the front and back surfaces of the silicon wafer.
  • FIGS. 15 and 15B are schematic diagrams showing the relationship between the silicon wafer and the portion to be cut in the silicon wafer cutting method according to the present embodiment
  • FIG. FIG. 15B is a diagram showing a state in which a crack starting from a part reaches the front surface of the silicon wafer
  • FIG. 15B is a state showing a crack starting from a part to be cut reaching the back surface of the silicon wafer.
  • FIGS. 16A and 16B are schematic diagrams for explaining one example of the method for cutting a silicon wafer according to the present embodiment, and FIG. 16A shows the start of the expansion of the adhesive sheet. FIG. 16B shows a state immediately after the pressure-sensitive adhesive sheet is being expanded.
  • FIGS. 17A and 17B are schematic views for explaining an example of the method for cutting a silicon wafer according to the present embodiment.
  • FIG. 17A shows a state after the expansion of the adhesive sheet.
  • Figure 17B shows the state of the semiconductor chip during pickup It is.
  • FIG. 18 is a schematic diagram for explaining another embodiment of the method for cutting a silicon wafer according to the present embodiment.
  • FIG. 19 ⁇ 3 ⁇ 4 ⁇ 198 is a view for explaining a case in which a crack starting from a portion to be cut does not occur in still another example of the silicon wafer cutting method according to the present embodiment.
  • FIG. 19A is a view showing a state after a cut scheduled portion is formed by a fusion processing area
  • FIG. 19B is a view showing a state where an adhesive sheet is expanded.
  • FIG. 2OA and FIG. 20B show that a crack starting from a portion to be cut starts in the silicon wafer cutting method according to still another embodiment of the present embodiment.
  • FIG. 2OA is a view showing a state after a cut-off portion is formed by a melting process area
  • FIG. 20B is a view showing a state in which an adhesive sheet is expanded. .
  • FIGS. 21A and 21B show a case where a crack starting from a portion to be cut reaches the surface of the silicon wafer in still another example of the method for cutting a silicon wafer according to the present embodiment.
  • FIG. 21A is a diagram showing a state after a cut-scheduled portion is formed by a fusion processing region
  • FIG. 21B is a diagram showing a state in which the adhesive sheet is expanded.
  • FIGS. 22A and 22B show a case where a crack starting from a portion to be cut reaches the back surface of the silicon wafer in still another example of the method for cutting a silicon wafer according to the present embodiment.
  • FIG. 22A is a view for explaining, and FIG. 22A shows a state after a portion to be cut is formed by the melt processing region, and FIG. 22B shows a state in which the adhesive sheet is expanded.
  • FIG. 23 is a plan view of a silicon wafer to be processed in the semiconductor substrate cutting method of the present embodiment.
  • FIG. 24A-24 is a schematic diagram for explaining the method of cutting the semiconductor substrate of the present embodiment.
  • FIG. 24A shows a silicon wafer with a protective film attached thereto.
  • 24B is a diagram showing a state where the silicon wafer is thinned
  • FIG. 24C is a diagram showing a state where the protective film is irradiated with ultraviolet rays.
  • FIGS. 25A to 25C are schematic diagrams for explaining a method of cutting a semiconductor substrate according to the present embodiment.
  • FIG. 25A shows a state in which a silicon wafer and a protective film are fixed on a mounting table.
  • 25B is a state where the silicon wafer is irradiated with laser light
  • FIG. 25C is a diagram showing a state in which a cutting starting point region is formed inside the silicon wafer.
  • FIGS. 26A-26C are schematic diagrams for explaining a method of cutting a semiconductor substrate according to the present embodiment.
  • FIG. 26A shows a state in which a film with a dip pound resin is attached to a silicon wafer
  • FIG. Figure 26C shows a state in which the protective film has been peeled off from the silicon wafer
  • Figure 26C shows a state in which the extension film has been irradiated with ultraviolet light
  • FIGS. 27A-27C are schematic diagrams for explaining a method of cutting a semiconductor substrate according to the present embodiment.
  • FIG. 27A shows a state in which an expansion film is expanded
  • FIG. 27B shows a cut die pound.
  • FIG. 27C shows a state in which the semiconductor chip is joined to the lead frame via the die bond resin layer.
  • a modified region due to multiphoton absorption is formed inside the semiconductor substrate by irradiating the inside of the semiconductor substrate with a laser beam while focusing on a converging point, A cut section is formed by the modified region. Therefore, prior to the description of the method of cutting a semiconductor substrate according to the present embodiment, a laser processing method performed to form a portion to be cut will be described focusing on multiphoton absorption. [0 0 5 4] the energy h V photons than Bandogiyappu E G of absorption of the material is less optically clear.
  • This phenomenon is called multiphoton absorption. No ,.
  • the intensity of laser light is determined by the peak power density of the focus point of the laser beam (WZ cm 2), for example, the peak power density multiphoton at 1 X 1 0 8 (W / cm 2) or more conditions Absorption occurs.
  • the peak power density is determined by (energy per pulse of laser light at the focal point) ⁇ (beam spot cross-sectional area of laser light X pulse width).
  • the intensity of the laser beam is determined by the electric field intensity (WZ cm 2 ) at the focal point of the laser beam.
  • FIGS. 1 is a plan view of the semiconductor substrate 1 during laser processing
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor substrate 1 shown in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the semiconductor substrate 1 shown in FIG. 3, taken along the line IV-IV
  • FIG. 5 is a semiconductor substrate 1 shown in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 1, and FIG. 6 is a plan view of the semiconductor substrate 1 cut.
  • the planned cutting line 5 is a virtual line that extends in a straight line (the planned cutting line 5 may be formed by actually drawing a line on the semiconductor substrate 1).
  • the modified region 7 is formed by irradiating the semiconductor substrate 1 with the laser beam L while aligning the focal point P inside the semiconductor substrate 1 under the condition where multiphoton absorption occurs. Note that the focal point is a point where the laser beam L is focused.
  • the laser beam L is relatively moved along the line 5 to be cut (that is, along the direction of arrow A), so that the focal point P is moved along the line 5 to be cut.
  • the cut portion 9 is formed only inside the semiconductor substrate 1 along the line 5 and the modified region 7 is formed.
  • the laser processing method according to the present embodiment does not form the modified region 7 by causing the semiconductor substrate 1 to generate heat by absorbing the laser light L by the semiconductor substrate 1.
  • the modified region 7 is formed by transmitting the laser beam L through the semiconductor substrate 1 to generate multiphoton absorption inside the semiconductor substrate 1. Therefore, the surface 3 of the semiconductor substrate 1 hardly absorbs the laser beam L, so that the surface 3 of the semiconductor substrate 1 does not melt.
  • the semiconductor substrate 1 When the semiconductor substrate 1 is cut, if there is a starting point at the cut point, the semiconductor substrate 1 is broken from the starting point. As shown in FIG. 6, the semiconductor substrate 1 is cut with a relatively small force. be able to. Therefore, the semiconductor substrate 1 can be cut without generating unnecessary cracks on the surface 3 of the semiconductor substrate 1.
  • the following two methods are considered for cutting the semiconductor substrate starting from the portion to be cut.
  • One is a case in which an artificial force is applied to the semiconductor substrate after formation of the planned cutting portion, whereby the semiconductor substrate is broken starting from the planned cutting portion and the semiconductor substrate is cut. This is, for example, cutting when the thickness of the semiconductor substrate is large.
  • Applying an artificial force means, for example, that a bending stress or a shearing stress is applied to a semiconductor substrate along a portion to be cut of the semiconductor substrate, or a thermal stress is generated by applying a temperature difference to the semiconductor substrate. Or let them do that.
  • the other one is a case in which a semiconductor substrate is cut by forming a planned cutting portion, which naturally breaks in the cross-sectional direction (thickness direction) of the semiconductor substrate starting from the planned cutting portion. is there. This is possible, for example, when the thickness of the semiconductor substrate is small, the portion to be cut is formed by a single row of modified regions, and when the thickness of the semiconductor substrate is large, a plurality of portions are formed in the thickness direction.
  • a focusing point is set inside the semiconductor substrate, and a laser beam is irradiated under the condition that the electric field strength at the focusing point is 1 ⁇ 10 8 (W / cm 2 ) or more and the pulse width is 1 ⁇ s or less. .
  • the inside of the semiconductor substrate is locally heated by multiphoton absorption. This heating forms a melt processing region inside the semiconductor substrate.
  • the melt-processed region is a region that has once been melted and then re-solidified, a region that has just been melted, or a region that has been re-solidified from a molten state, and may be a region that has undergone phase change or a region in which the crystal structure has changed.
  • a melt-processed region can be a region in which one structure is changed to another in a single crystal structure, an amorphous structure, or a polycrystalline structure. That is, for example, a region changed from a single crystal structure to an amorphous structure, a region changed from a single crystal structure to a polycrystalline structure, and a region changed from a single crystal structure to a structure including an amorphous structure and a polycrystalline structure. Means area.
  • the melt processing region has, for example, an amorphous silicon structure.
  • the upper limit of the electric field strength is, for example, 1 ⁇ 10 12 (W / cm 2 ).
  • the pulse width is preferably, for example, Ins to 200 ns.
  • the present inventor confirmed through experiments that a melt-processed region was formed inside the silicon wafer.
  • the experimental conditions are as follows.
  • Light source semiconductor laser pumped Nd: YAG laser
  • FIG. 7 is a view showing a photograph of a cross section of a part of the silicon wafer cut by the laser processing under the above conditions.
  • a melting region 13 is formed inside the silicon wafer 11.
  • the size in the thickness direction of the melted region 13 formed under the above conditions is about 100 ⁇ .
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the wavelength of the laser light and the transmittance inside the silicon substrate. However, the reflection components on the front and back sides of the silicon substrate are removed, and the transmittance is shown only inside. The above relationship was shown for each of the thickness t of the silicon substrate of 50 / ⁇ , 100 m 200 m, and 500 ⁇ m 1000 / m.
  • the thickness of the silicon substrate is 500 m or less
  • 80% or more of the laser light is transmitted inside the silicon substrate.
  • the thickness of the silicon wafer 11 shown in FIG. 7 is 350 ⁇ m
  • the melted region 13 due to multiphoton absorption is formed near the center of the silicon wafer, that is, at a portion of 1 ⁇ 5 ⁇ uni from the surface.
  • the transmittance in this case is 90% or more when referring to a silicon wafer with a thickness of 200 ⁇ . Light is slightly absorbed inside the silicon wafer 11 and most of the light is transmitted.
  • melt processing region 13 was formed by multiphoton absorption.
  • the formation of the melt processing region by multiphoton absorption is described in, for example, “Picosecond Pulsed Laser” on page 72 to page 73 of the Welding Society of Japan Annual Meeting Summary, Vol. 66 (Apr. 2000). Evaluation of silicon processing characteristics ”.
  • the silicon wafer generates cracks in the cross-sectional direction starting from the portion to be cut formed in the melt processing region, and the cracks reach the front and back surfaces of the silicon wafer. As a result, it is cut as a result.
  • the cracks reaching the front and back surfaces of the silicon wafer may grow spontaneously, or may be grown by applying a force to the silicon wafer.
  • the cracks grow from the state where the molten processing region forming the part to be cut is molten, and There are both cases where cracks grow when the melt-processed region forming the part is re-solidified from a state of being melted.
  • the melt processing region is formed only inside the silicon wafer, and the cut surface after cutting has a melt processing region formed only inside as shown in FIG. If a cut portion is formed inside the semiconductor substrate in the melt processing area, unnecessary cracks that deviate from the cut line at the time of cutting are unlikely to occur. It becomes.
  • the starting region for cutting is formed as follows in consideration of the crystal structure of the semiconductor substrate and its cleavage properties, the semiconductor substrate can be cut with even smaller force from the starting region for cutting with even smaller force. It becomes possible to do.
  • the (1 1 1) plane (first cleavage plane) and the (1 1 0) plane (second cleavage plane) It is preferable to form a cutting starting point region along the direction.
  • flashes such as G a As
  • a substrate made of a group III-V compound semiconductor having a zinc ore type structure it is preferable to form a cutting starting region in a direction along the (110) plane.
  • the direction in which the above-described cutting start region is to be formed (for example, the direction along the (111) plane in the single crystal silicon substrate) or the direction in which the cutting start region is to be formed is orthogonal to the direction. If the orientation flat is formed on the substrate along the direction, the cutting start area along the direction in which the cutting starting area should be formed can be easily and accurately formed on the substrate based on the orientation flat. become.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram of the laser processing apparatus 100.
  • the laser processing apparatus 100 is composed of a laser light source 101 for generating the laser light L, and a laser for controlling the laser light source 101 for adjusting the output and pulse width of the laser light L.
  • a light source controller 102 a dichroic mirror 103 having a function of reflecting the laser light L and arranged to change the direction of the optical axis of the laser light L by 90 °, and a dichroic mirror 103
  • a condenser lens 105 for condensing the laser beam L reflected by the laser beam, and a mounting table 1 on which the semiconductor substrate 1 to which the laser beam L condensed by the condenser lens 105 is irradiated is placed.
  • a stage control unit 115 controls the movement of the stages 109, 111, 113.
  • the ⁇ axis direction is a direction orthogonal to the surface 3 of the semiconductor substrate 1, it is the direction of the depth of focus of the laser light L incident on the semiconductor substrate 1. Therefore, the focusing point of the laser light L can be adjusted inside the semiconductor substrate 1 by moving the ⁇ -axis stage 113 in the ⁇ -axis direction. Also, the movement of the focal point ⁇ in the X ( ⁇ ) axis direction is This is performed by moving the semiconductor substrate 1 in the X (Y) axis direction by the X (Y) axis stage 109 (111).
  • the laser light source 101 is an Nd: YAG laser that generates pulsed laser light.
  • Nd YV0 4 laser
  • Nd there is a YLF laser or a titanium sapphire laser.
  • Nd YAG laser
  • Nd YV0 4 laser
  • N d it is preferable to use a YLF laser.
  • continuous wave laser light may be used as long as multi-photon absorption using pulsed laser light in addition to the semiconductor substrate 1 can be caused.
  • the laser processing apparatus 100 further includes an observation light source 117 that generates visible light to illuminate the semiconductor substrate 1 mounted on the mounting table 107 with visible light, a dichroic mirror 103, and a condenser lens.
  • a beam splitter 119 for visible light disposed on the same optical axis as 105 is provided.
  • a dichroic mirror 103 is arranged between the beam splitter 119 and the condenser lens 105.
  • the beam splitter 119 has a function of reflecting about half of visible light and transmitting the other half, and is arranged so as to change the direction of the optical axis of visible light by 90 °.
  • the laser processing apparatus 100 further includes an image pickup device 121 and an imaging lens 123 arranged on the same optical axis as the beam splitter 119, the dichroic mirror 103, and the condenser lens 105.
  • the image sensor 121 there is, for example, a CCD camera.
  • the reflected light of visible light illuminating the surface 3 including the line 5 to be cut passes through the condenser lens 105, the dichroic mirror 103, and the beam splitter 119, and is imaged by the imaging lens 123 to form an image sensor. The image is taken at 121 and becomes imaged data.
  • the laser processing apparatus 100 further includes an imaging data processing unit 125 to which the imaging data output from the imaging element 122 is input, and an overall control unit that controls the entire laser processing apparatus 100.
  • a control unit 127 and a monitor 127 are provided.
  • the imaging data processing unit 125 calculates focus data for focusing the visible light generated by the observation light source 117 on the surface 3 based on the imaging data.
  • the stage control unit 115 controls the movement of the Z-axis stage 113 based on the focus data so that the visible light is focused on the surface 3. Therefore, the imaging data processing unit 125 functions as an auto force unit.
  • the imaging data processing section 125 calculates image data such as an enlarged image of the front surface 3 based on the imaging data.
  • the image data is sent to the overall control unit 127, where various processes are performed and sent to the monitor 127. As a result, an enlarged image or the like is displayed on the monitor 129.
  • the overall control unit 127 receives data from the stage control unit 115, image data from the image data processing unit 125, and the like. By controlling the light source control unit 102, the observation light source 1 17 and the stage control unit 115, the entire laser processing apparatus 100 is controlled. Therefore, the overall control unit 1 2
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining a procedure for forming a portion to be cut by the laser processing apparatus 100.
  • the light absorption characteristics of the semiconductor substrate 1 are measured by a spectrophotometer (not shown) or the like. Based on this measurement result, a laser light source 101 that generates a laser beam L having a wavelength that is transparent or has a small absorption for the semiconductor substrate 1 is selected (S101). Subsequently, the thickness of the semiconductor substrate 1 is measured. The amount of movement of the semiconductor substrate 1 in the Z-axis direction is determined based on the thickness measurement result and the refractive index of the semiconductor substrate 1 (S103). This is because the focal point P of the laser beam L is located inside the semiconductor substrate 1, The amount of movement of the semiconductor substrate 1 in the Z-axis direction with respect to the focal point P of the laser light L located on the surface 3 of the plate 1. This movement amount is input to the overall control unit 127.
  • the semiconductor substrate 1 is mounted on the mounting table 107 of the laser processing apparatus 100. Then, visible light is generated from the observation light source 1 17 to illuminate the semiconductor substrate 1 (S 105).
  • the imaging device 122 captures an image of the surface 3 of the semiconductor substrate 1 including the illuminated cutting line 5.
  • the cutting line 5 is a desired virtual line to cut the semiconductor substrate 1.
  • Image data captured by the image sensor 122 is sent to the image data processing unit 125. Based on the image data, the image data processing unit 125 calculates focus data such that the focus of the visible light of the observation light source 117 is located on the surface 3 (S107).
  • This focus data is sent to the stage control unit 115.
  • the stage control section 115 moves the Z-axis stage 113 in the Z-axis direction based on the focus data (S109).
  • the focal point of the visible light of the observation light source 1 17 is located on the surface 3 of the semiconductor substrate 1.
  • the imaging data processing section 125 calculates enlarged image data of the front surface 3 of the semiconductor substrate 1 including the planned cutting line 5 based on the imaging data.
  • This enlarged image data is sent to the monitor 129/9 via the overall control unit 127, whereby an enlarged image near the line 5 to be cut is displayed on the monitor 129/29.
  • the moving amount data determined in step S103 in advance is input to the overall control unit 127, and the moving amount data is sent to the stage control unit 115.
  • the stage controller 1 15 moves the semiconductor substrate 1 in the Z-axis direction by the Z-axis stage 1 13 to the position where the focal point P of the laser beam L is inside the semiconductor substrate 1 based on this movement amount data. (S 1 1 1).
  • the formation of the planned cutting portion by the laser processing apparatus 100 is completed, and the planned cutting portion is formed inside the semiconductor substrate 1.
  • the cut portion is formed inside the semiconductor substrate 1, cracks can be generated in the thickness direction of the semiconductor substrate 1 with the relatively small force starting from the cut portion.
  • a silicon wafer 11 as a semiconductor wafer was used as a semiconductor substrate.
  • an adhesive sheet 20 is attached to the back surface 17 of the silicon wafer 11 so as to cover the back surface 17.
  • the pressure-sensitive adhesive sheet 20 has a substrate 21 having a thickness of about 100 / zm, and a UV-curable resin layer 22 having a thickness of about several ⁇ is provided on the substrate 21. I have. Further, a die bond resin layer 23 that functions as an adhesive for die bonding is provided on the UV curable resin layer 22.
  • a plurality of functional elements are formed in a matrix on the surface 3 of the silicon wafer 11.
  • the functional element means a light receiving element such as a photodiode, a light emitting element such as a laser diode, or a circuit element formed as a circuit.
  • a laser beam is irradiated from the front surface 3 side by aligning the focal point inside the silicon wafer 11 with 0, thereby forming a melt processing region 13 which is a modified region inside the silicon wafer 11.
  • the to-be-cut portion 9 is formed in the melt processing region 13.
  • the laser beam is irradiated so as to run between a plurality of functional elements arranged in a matrix on the surface 3 of the silicon wafer 11, whereby the to-be-cut portion 9 becomes adjacent. It is formed in a lattice shape so as to run immediately below the corresponding functional element.
  • the adhesive sheet 20 is stretched outward by the sheet expanding means 30 so as to pull the adhesive sheet 20 around. Let it expand.
  • the expansion of the pressure-sensitive adhesive sheet 20 causes cracks in the thickness direction starting from the cut section 9, and the cracks reach the front surface 3 and the back surface 17 of the silicon wafer 11. As a result, the silicon wafer 11 is accurately cut for each functional element, and a semiconductor chip 25 having one functional element is obtained.
  • the opposing cut sections 25a and 25a of the adjacent semiconductor chips 25 and 25 are initially in close contact with each other, and as the adhesive sheet 20 expands. Therefore, at the same time as the silicon wafer 11 is cut, the die bond resin layer 23 that has been in close contact with the back surface 17 of the silicon wafer 11 is also cut along the cut portion 9.
  • the sheet expanding means 30 may be provided on a stage on which the silicon wafer 11 is to be mounted at the time of forming the to-be-cut portion 9, or may not be provided on the stage. is there.
  • the silicon wafer 11 placed on the stage is not provided on the stage, the silicon wafer 11 placed on the stage is transported onto another stage provided with the sheet expansion means 30 after the formation of the scheduled cutting portion 9 by the transfer means. Conveyed.
  • the UV-curable resin layer 22 is cured by irradiating the pressure-sensitive adhesive sheet 20 with ultraviolet rays from the back side, as shown in FIG. 12B. As a result, the adhesion between the UV cured resin layer 22 and the die bond resin layer 23 is reduced. The irradiation of ultraviolet rays and rays may be performed before the expansion of the occupation sheet 20 is started.
  • the semiconductor chips 25 are sequentially picked up by using a suction means or the like as a pickup means.
  • the die bond resin layer 23 is cut into the same outer shape as the semiconductor chip 25, and
  • the conductor chip 25 is picked up in a state where the cut die bond resin layer 23 adheres to the back surface. Then, as shown in FIG. 13B, the semiconductor chip 25 is placed on the die pad of the lead frame 27 via the die bond resin layer 23 adhered to the back surface thereof, and the filler is joined by heating.
  • the desired cut-off line to cut the silicon wafer 11 by the melt processing region 13 formed by multiphoton absorption is formed inside the silicon wafer 11 so as to follow the line. Therefore, when the adhesive sheet 20 stuck on the silicon wafer 11 is expanded, the silicon wafer 11 is cut with high precision along the section 9 to be cut, and the semiconductor chip 25 is obtained. At this time, the adjacent semiconductor chips 2
  • the opposing cut surfaces 25a, 25a of 5, 25 are initially in close contact with each other, and are separated as the adhesive sheet 20 expands.
  • the die-bonding resin layer 23 that has adhered is also cut along the cut section 9. Therefore, the silicon wafer 11 and the die-bonding resin layer 23 can be formed much more efficiently than when the silicon wafer 11 and the die-bonding resin layer 23 are cut with a blade without cutting the substrate 21. It is possible to cut along the scheduled cutting section 9.
  • the method of cutting the silicon wafer 11 is as follows. As shown in FIG. As shown in Fig. 14B, before the adhesive sheet 20 was expanded, a crack 15 originating from the scheduled cut 9 was generated as shown in Fig. 14B. The cracks 15 may be caused to reach the front surface 3 and the back surface 17 of the silicon wafer 11. As a method of generating the crack 15, for example, a stress applying means such as a knife edge is pressed against the back surface 17 of the silicon wafer 11 along the planned cutting section 9, and the silicon is applied along the planned cutting section 9. There are a method of generating a bending stress and a shear stress on the wafer 11 and a method of generating a thermal stress on the silicon wafer 11 along the portion 9 to be cut by giving a temperature difference to the silicon wafer 11.
  • the silicon wafer 11 is much more efficiently compared to the case where the base 21 is not cut and the silicon wafer 11 and the die-bonded resin layer 23 are cut with a blade. In addition, it becomes possible to cut the die bond resin layer 23 along the portion 9 to be cut.
  • FIG. 15A a portion 9 to be cut by the melt processing region 13 is formed near the surface 3 inside the silicon wafer 11, and a crack 15 If the distance is reached, the cutting accuracy of the surface of the semiconductor chip 25 obtained by cutting (that is, the surface on which the functional element is formed) can be extremely increased.
  • Figure 15B As shown in the figure, if a cut portion 9 is formed near the back surface 17 inside the silicon wafer 11 by the melt processing region 13 and a crack 15 is made to reach the back surface 17, the expansion of the adhesive sheet 20 is completed. As a result, the die pond resin layer 23 can be accurately cut.
  • FIG. 16 and FIG. 17 are schematic diagrams showing a series of states when the adhesive sheet 20 is expanded after forming the cut section 9 by the melt processing area 13 inside the silicon wafer 11.
  • Fig. 16A shows the state immediately after the expansion of the adhesive sheet 20 is started
  • Fig. 16B shows the state of the adhesive sheet 20 being expanded
  • Fig. 17A shows the state after the expansion of the adhesive sheet 20 is completed
  • FIG. 17B shows a state in which the semiconductor chip 25 is picked up.
  • the silicon wafer 11 is cut along the cut portion 9, and the adjacent semiconductor chips 25 are opposed to each other.
  • the cut surfaces 25a and 25a to be cut are in close contact with each other.
  • the die bond resin layer 23 has not been cut yet.
  • the die-bonding resin layer 23 is cut along the scheduled cutting section 9 so as to be cut apart.
  • the die bond resin layer 23 is also cut into individual semiconductor chips 25 as shown in FIG. 17A.
  • a portion 23 b of the die bond resin layer 23 remained thin on the base material 21 of the adhesive sheet 20 between the semiconductor chips 25, 25 separated from each other.
  • the cut surface 23 a of the die bond resin layer 23 cut along with the semiconductor chip 25 was slightly concave with respect to the cut surface 25 a of the semiconductor chip 25.
  • the semiconductor chip 25 can be picked up together with the cut die bond resin layer 23 using an adsorption collet or the like. Came.
  • the die bond resin layer 23 is made of a non-stretchable material, for example, as shown in Fig. 18, the adhesive between the semiconductor chips 25, 25 separated from each other is formed.
  • the die bond resin layer 23 does not remain on the base material 21 of the sheet 20. As a result, the cut surface 25 a of the semiconductor chip 25 and the die bond resin layer
  • an adhesive sheet 20 having a base material 21 and a UV-curable resin layer 22 is attached to a silicon layer via the UV-curable resin layer 22.
  • (C) Affixing to the back surface (17) of (11) to form the scheduled cut (9) by the melt processing area (13), and then expanding the periphery of the adhesive sheet (20) outward as shown in Fig. (19B)
  • the silicon wafer 11 may be cut into semiconductor chips 25. Also in this case, it is possible to cut the silicon wafer 11 with high accuracy along the scheduled cutting portion 9 much more efficiently than when the silicon wafer 11 is cut with a blade while leaving the adhesive sheet 20. Will be possible.
  • a plurality of functional elements 2 15 are oriented flat on the surface 3 of a silicon wafer (semiconductor substrate) 11 to be processed.
  • Patterns are formed in a matrix in a direction parallel to 16 and a direction perpendicular to 16.
  • Such a silicon wafer 11 is cut into functional elements 2 15 as follows. First, as shown in FIG. 24A, a protective film 18 is attached to the front surface 3 side of the silicon wafer 11 to cover the functional element 2 15. The protective film 18 protects the functional element 2 15 and holds the silicon wafer 11. After sticking the protective film 18, as shown in FIG. 24B, the back surface 17 of the silicon wafer 11 is ground so that the silicon wafer 11 has a predetermined thickness. The back surface 17 is smoothed by chemical etching. In this manner, for example, the silicon wafer 11 having a thickness of 350 / zm is thinned to a thickness of 100 ⁇ .
  • the protective film 18 is irradiated with ultraviolet rays. Thereby, the UV cured resin layer, which is the adhesive layer of the protective film 18, is cured, and the protective film 18 is easily peeled off from the silicon wafer 11.
  • a cutting start area is formed inside the silicon wafer 11 using a laser processing apparatus. That is, as shown in FIG. 25 ⁇ , the protective film 18 is fixed on the mounting table 19 of the laser processing apparatus by vacuum suction with the back surface 17 of the silicon wafer 11 facing upward, and the adjacent functional elements Cut the line 5 so that it passes between 2 15 and 2 15 Set the grid line 5 in a grid pattern (see the two-dot chain line in Fig. 12) D Then, as shown in Fig.
  • the back surface 17 A laser beam L is irradiated under the condition that multiphoton absorption occurs as described above, with the focusing point P being set inside the silicon wafer 11 as the incident surface, and the mounting table 19 is moved and cut along the line 5 to be cut.
  • the focal point P is moved relatively.
  • the line to be cut is placed inside the silicon wafer 11.
  • the cutting start area 8 is formed by the melt processing area 13 along the pattern 5.
  • a film 220 with a die pond resin (for example, “LE-500 Name))).
  • the film with die-bonding resin 220 has an expandable expansion film (holding member) 2 21 with a thickness of about 100 // m, and an adhesive film for die bonding is provided on the expansion film 2 21.
  • a die bond resin layer 223 functioning as an agent is provided via a UV curable resin layer having a thickness of about several ⁇ m. That is, the extension film 22 1 is attached to the back surface 17 of the silicon wafer 11 with the die bond resin layer 22 interposed therebetween.
  • a film extending means 30 is attached to a peripheral portion of the extended film 222.
  • the protective film 18 is peeled off from the surface 3 side of the silicon wafer 11 as shown in FIG. 26B, and the extension film 2 is formed as shown in FIG. 26C. 2 Irradiate 1 with ultraviolet light.
  • the UV cured resin layer which is the adhesive layer of the expanded film 221
  • the die bond resin layer 223 is easily peeled off from the expanded finolem 221.
  • the expansion film 22 is expanded by the film expansion means 30 so that the peripheral portion of the expansion film 22 1 is pulled outward. Let it.
  • the expansion of the expanded film 222 causes cracks in the thickness direction starting from the cutting starting point area 8, and these cracks
  • the semiconductor chips 25 are sequentially picked up using a suction collet or the like.
  • the die bond resin layer 2 23 has been cut into the same outer shape as the semiconductor chip 25, and the adhesive strength between the die bond resin layer 2 23 and the extension film 22 1 has been reduced.
  • the chip 25 is picked up in a state where the die bond resin layer 223 cut on the back surface is in close contact with the chip 25.
  • the semiconductor chip 25 is placed on the die pad of the lead frame 27 via the die bond resin layer 23 closely adhered to the back surface thereof, and filler bonding is performed by heating.
  • the silicon wafer 11 having the functional element 2 15 formed on the front surface 3 is set as a processing target, and the back surface 17 is irradiated with laser light.
  • the laser beam L is irradiated with the focal point P inside the silicon wafer 11 as the surface.
  • multiphoton absorption occurs inside the silicon wafer 11, and a cutting starting area 8 formed by the melt processing area 13 is formed inside the silicon wafer 11 along the line 5 to be cut.
  • the reason why the back surface of the semiconductor substrate is the laser light incident surface is that if the front surface is the laser light incident surface, the functional element may impede the laser light incidence.
  • the extension film 22 1 is attached to the back surface 17 of the silicon wafer 11 with the die pond resin layer 23 interposed therebetween, and the extension film 22 1 is expanded.
  • the cut surfaces 25 a and 25 a of the silicon wafer 11 cut along the planned cutting line 5 are separated from the close contact state with the expansion of the expansion film 22.
  • the die-bonding resin layer 23 existing between the silicon wafer 11 and the extension film 22 1 is also cut along the cut line 5. So with the blade The silicon wafer 11 and the die bond layer 23 can be cut along the cut line 5 more efficiently than in the case of cutting.
  • the back surface 17 of the silicon wafer 11 is polished so that the silicon wafer 11 has a predetermined thickness. As described above, by thinning the silicon wafer 11 to a predetermined thickness, the silicon wafer 11 and the die bond resin layer 22 can be cut more accurately along the cut line 5. Becomes possible.

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Abstract

多光子吸収を発生させてシリコンウェハ１１の内部に溶融処理領域１３による切断予定部９を形成した後、シリコンウェハ１１に貼り付けられた粘着シート２０を拡張させる。これにより、切断予定部９に沿ってシリコンウェハ１１が半導体チップ２５に精度良く切断される。このとき、隣り合う半導体チップ２５，２５の対向する切断面２５ａ，２５ａは密着した状態から離間するため、ダイボンド樹脂層２３も切断予定部９に沿って切断される。よって、基材２１を切断しないようにしてシリコンウェハ１１及びダイボンド樹脂層２３をブレードにより切断する場合に比べ、はるかに効率良くシリコンウェハ１１及びダイボンド樹脂層２３を切断することが可能になる。

Description

半導体基板の切断方法
技術分野
【0 0 0 1】 本発明は、 半導体デバイスの製造工程等において半導体基板を切 断するために使用される半導体基板の切断方法に関する。
景技術
【0 0 0 2】 従来におけるこの種の技術として、 特開 2 0 0 2 - 1 5 8 2 7 6 号公報ゃ特開 2 0 0 0—1 0 4 0 4 0号公報には次のような技術が記載されてい る。 まず、 半導体ウェハの裏面にダイボンド樹脂層を介して粘着シートを貼り付 け、 この粘着シート上に半導体ウェハを保持させた状態でプレードにより半導体 ウェハを切断して半導体チップを得る。 そして、 粘着シート上の半導体チップを ピックァップする際に、 ダイボンド樹脂を個々の半導体チップと共に粘着シート から剥離させる。 これにより、 半導体チップの裏面に接着剤を塗布するなどのェ 程を省略して、 半導体チップをリードフレーム上に接着することが可能になる。
【0 0 0 3】 しかしながら、 上述したような技術においては、 粘着シート上に 保持された半導体ゥェパをプレードによって切断する際に、 粘着シートは切断し ないようにする一方で、 半導体ウェハと粘着シートとの間に存在するダイボンド 樹脂層は確実に切断する必要がある。 そのため、 このような場合のブレードによ る半導体ウェハの切断は、 特に慎重を期すべきものとなる。
発明の開示
【0 0 0 4】 そこで、 本発明は、 このような事情に鑑みてなされたものであり 、 半導体基板をダイボンド樹脂層と共に効率良く切断することのできる半導体基 板の切断方法を提供することを目的とする。
【0 0 0 5】 上記目的を達成するために、 本発明に係る半導体基板の切断方法 は、 ダイボンド樹脂層を介在させてシートが貼り付けられた半導体基板の内部に 集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、 半導体基板の内部に多光子吸 収による改質領域を形成し、 当該改質領域でもつて切断予定部を形成する工程と 、 切断予定部を形成する工程後、 シートを拡張させることにより切断予定部に沿 つて半導体基板及びダイボンド樹脂層を切断する工程とを備えたことを特徴とす る。
【0 0 0 6】 この半導体基板の切断方法においては、 半導体基板の内部に集光 点を合わせてレーザ光を照射し、 半導体基板の内部に多光子吸収という現象を発 生させて改質領域を形成するため、 この改質領域でもって、 半導体基板を切断す べき所望の切断予定ラインに沿うよう半導体基板の内部に切断予定部を形成する ことができる。 このように半導体基板の内部に切断予定部が形成されると、 比較 的小さな力で切断予定部を起点として半導体基板の厚さ方向に割れが発生する。 そのため、 半導体基板に貼り付けられたシートを拡張させると、 切断予定部に沿 つて半導体基枳を精度良く切断することができる。 このとき、 切断された半導体 基板の対向する切断面は、 初めは密着した状態にあり、 シートの拡張に伴って離 間していくため、 半導体基板とシートとの間に存在するダイボンド樹脂層も切断 予定部に沿って切断されることになる。 したがって、 シートを残して半導体基板 及びダイボンド樹脂層をブレードにより切断するような場合に比べ、 はるかに効 率良く半導体基板及びダイボンド樹脂層を切断予定部に沿って切断することが可 能になる。 し力も、 切断された半導体基板の対向する切断面が初めは互いに密着 しているがために、 切断された個々の半導体基板と切断された個々のダイボンド 樹脂層とがほぼ同一の外形となり、 各半導体基板の切断面からダイボンド樹脂が はみ出るようなことも防止される。
【0 0 0 7】 また、 本発明に係る半導体基板の切断方法は、 ダイボンド樹脂層 を介在させてシートが貼り付けられた半導体基板の内部に集光点を合わせて、 集 光点におけるピークパワー密度が 1 X 1 0 8 (W/ c m 2) 以上で且つパルス幅 が 1 μ s以下の条件でレーザ光を照射することにより、 半導体基板の内部に溶融 処理領域を含む改質領域を形成し、 当該溶融処理領域を含む改質領域でもって切 断予定部を形成する工程と、 切断予定部を形成する工程後、 シートを拡張させる ことにより切断予定部に沿って半導体基板及びダイボンド樹脂層を切断する工程 とを備えたことを特徴とする。
【0 0 0 8】 この半導体基板の切断方法では、 切断予定部を形成する工程にお いて、 半導体基板の内部に集光点を合わせて、 集光点におけるピークパワー密度 が 1 X 1 0 8 (W/ c m 2) 以上で且つパルス幅が 1 μ s以下の条件でレーザ光 を照射している。 よって、 半導体基板の内部は多光子吸収によって局所的に加熱 される。 この加熱により半導体基板の内部に溶融処理領域が形成される。 この溶 融処理領域は上述した改質領域の一例であるので、 この半導体基板の切断方法に よっても、 シートを残して半導体基板及びダイボンド樹脂層をブレードにより切 断するような場合に比べ、 はるかに効率良く半導体基板及びダイボンド樹脂層を 切断予定部に沿って切断することが可能になる。
【0 0 0 9】 また、 本発明に係る半導体基板の切断方法は、 ダイボンド樹脂層 を介在させてシートが貼り付けられた半導体基板の内部に集光点を合わせてレー ザ光を照射することにより、 半導体基板の内部に改質領域を形成し、 当該改質領 域でもって切断予定部を形成する工程と、 切断予定部を形成する工程後、 シート を拡張させることにより切断予定部に沿って半導体基板及びダイボンド樹脂層を 切断する工程とを備えたことを特徴とする。 そして、 この改質領域は、 溶融処理 した領域である場合もある。
【0 0 1 0】 この半導体基板の切断方法によっても、 上述した半導体基板の切 断方法と同様の理由から、 シートを残して半導体基板及びダイボンド樹脂層をプ レードにより切断するような場合に比べ、 はるかに効率良く半導体基板及びダイ ボンド樹脂層を切断予定部に沿って切断することが可能になる。 ただし、 改質領 域は、 多光子吸収により形成される場合もあるし、 他の原因により形成される場 合もある。
【0 0 1 1】 また、 本発明に係る半導体基板の切断方法は、 シートが貼り付け られた半導体基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、 半 導体基板の内部に改質領域を形成し、 当該改質領域でもって切断予定部を形成す る工程と、 切断予定部を形成する工程後、 シートを拡張させることにより切断予 定部に沿って半導体基板を切断する工程とを備えたことを特徴とする。
【0 0 1 2】 この半導体基板の切断方法によれば、 シートを残して半導体基板 をブレードにより切断するような場合に比べ、 はるかに効率良く半導体基板を切 断予定部に沿って切断することが可能になる。
【0 0 1 3】 なお、 上述してきた本発明に係る半導体基板の切断方法において 、 切断予定部を形成する工程では、 切断予定部を起点として、 半導体基板のレー ザ光入射側の表面に割れを到達させてもよいし、 切断予定部を起点として、 半導 体基板のレーザ光入射側と反対側の裏面に割れを到達させてもよいし、 或いは、 切断予定部を起点として、 半導体基板のレーザ光入射側の表面と、 その反対側の 裏面とに割れを到達させてもよい。 .
【0 0 1 4】 また、 本発明に係る半導体基板の切断方法は、 ダイボンド樹脂層 を介在させてシートが貼り付けられた半導体基板の内部に集光点を合わせてレー ザ光を照射することにより、 半導体基板の内部に多光子吸収による改質領域を形 成し、 当該改質領域でもって切断予定部を形成する工程と、 切断予定部を形成す る工程後、 切断予定部に沿って半導体基板にストレスを生じさせることにより、 切断予定部に沿って半導体基板を切断する工程と、 半導体基板を切断する工程後 、 シートを拡張させることにより半導体基板の切断面に沿ってダイボンド樹脂層 を切断する工程とを備えたことを特徴とする。
【0 0 1 5】 この半導体基板の切断方法においても、 多光子吸収により形成さ れた改質領域でもって、 半導体基板を切断すべき所望の切断予定ラインに沿うよ う半導体基板の内部に切断予定部を形成することができる。 よって、 切断予定部 に沿って半導体基板にストレスを生じさせると、 切断予定部に沿って半導体基板 を精度良く切断することができる。 そして、 半導体基板に貼り付けられたシート を拡張させると、 切断された半導体基板の対向する切断面は、 互いに密着した状 態から、 シートの拡張に伴って離間していくため、 半導体基板とシートとの間に ' 存在するダイボンド樹脂層は半導体基板の切断面に沿って切断されることになる 。 したがって、 シートを残して半導体基板及びダイボンド樹脂層をブレードによ り切断するような場合に比べ、 はるかに効率良く半導体基板及びダイボンド榭脂 層を切断予定部に沿って切断することが可能になる。 しかも、 切断された半導体 基板の対向する切断面が初めは互いに密着しているがために、 切断された個々の 半導体基板と切断された個々のダイボンド樹脂層とがほぼ同一の外形となり、 各 半導体基板の切断面からダイボンド樹脂がはみ出るようなことも防止される。 【0 0 1 6】 また、 本発明に係る半導体基板の切断方法は、 ダイボンド樹脂層 を介在させてシートが貼り付けられた半導基板の内部に集光点を合わせて、 集光 点におけるピー パワー密度が 1 X 1 0 8 (W/ c m2) 以上で且つパルス幅が 1 β s以下の条件でレーザ光を照射することにより、 半導体基板の内部に溶融処 理領域を含む改質領域を形成し、 当該溶融処理領域を含む改質領域でもつて切断 予定部を形成する工程と、 切断予定部を形成する工程後、 切断予定部に沿って半 導体基板にストレスを生じさせることにより、 切断予定部に沿って半導体基板を 切断する工程と、 半導体基板を切断する工程後、 シートを拡張させることにより 半導体基板の切断面に沿ってダイボンド樹脂層を切断する工程とを備えたことを 特徴とする。
【0 0 1 7】 さらに、 本発明に係る半導体基板の切断方法は、 ダイボンド樹脂 層を介在させてシートが貼り付けられた半導体基板の内部に集光点を合わせてレ 一ザ光を照射することにより、 半導体基板の内部に改質領域を形成し、 当該改質 領域でもつて切断予定部を形成する工程と、 切断予定部を形成する工程後、 切断 予定部に沿って半導体基板にス トレスを生じさせることにより、 切断予定部に沿 つて半導体基板を切断する工程と、 半導体基板を切断する工程後、 シートを拡張 させることにより半導体基板の切断面に沿ってダイボンド樹脂層を切断する工程 とを備えたことを特徴とする。 そして、 この改質領域は、 溶融処理した領域であ る場合もある。
【0 0 1 8】 これらの半導体基板の切断方法によっても、 上述した半導体基板 の切断方法と同様の理由から、 シートを残して半導体基板及ぴダイボンド樹脂層 をブレードにより切断するような場合に比べ、 はるかに効率良く半導体基板及び ダイボンド樹脂層を切断予定部に沿って切断することが可能になる。
【0 0 1 9】 上記目的を達成するために、 本発明に係る半導体基板の切断方法 は、 表面に機能素子が形成された半導体基板を切断予定ラインに沿って切断する 半導体基板の切断方法であって、 半導体基.板の裏面をレーザ光入射面として半導 体基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することで改質領域を形成し、 その改質領域によって、 切断予定ラインに沿ってレーザ光入射面から所定距離内 側に切断起点領域を形成する工程と、 切断起点領域を形成した後に、 半導体基板 の裏面にダイボンド樹脂層を介在させて拡張可能な保持部材を取り付ける工程と 、 保持部材を取り付けた後に、 保持部材を拡張させることで半導体基板及びダイ ボンド樹脂層を切断予定ラインに沿って切断する工程とを備えることを特徴とす る。
【0 0 2 0】 この半導体基板の切断方法においては、 表面に機能素子が形成さ れた半導体基板を加工対象物とする。 そして、 そのような半導体基板の裏面をレ 一ザ光入射面として半導体基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射するこ とで、 例えば多光子吸収或いはそれと同等の光吸収を生じさせ、 切断予定ライン に沿って半導体基板の内部に改質領域による切断起点領域を形成する。 このとき 、 半導体基板の裏面をレーザ光入射面とするのは、 表面をレーザ光入射面とする と機能素子によりレーザ光の入射が妨げられるおそれがあるからである。 このよ うに半導体基板の内部に切断起点領域が形成されると、 自然に或いは比較的小さ な力を加えることで、 切断起点領域を起点として割れを発生させ、 その割れを半 導体基板の表面と裏面とに到達させることができる。 従って、 切断起点領域を形 成した後に、 半導体基板の裏面にダイボンド樹脂層を介在させて拡張可能な保持 部材を取り付け、 その保持部材を拡張させると、 切断予定ラインに沿って切断さ れた半導体基板の切断面が保持部材の拡張に伴つて密着した状態から離れていく ことになる。 これにより、 半導体基板と保持部材との間に存在するダイボンド樹 脂層も切断予定ラインに沿って切断される。 よって、 ブレードで切断するような 場合に比べて遥かに効率良く半導体基板及びダイボンド樹脂層を切断予定ライン に沿って切断することができる。 しかも、 切断予定ラインに沿って切断された半 導体基板の切断面が初めは互いに密着しているがために、 切断された個々の半導 体基板と切断された個々のダイボンド樹脂層とがほぼ同一の外形となり、 各半導 体基板の切断面からダイボンド樹月旨がはみ出るようなことも防止される。
【0 0 2 1】 ここで、 機能素子とは、 例えば、 結晶成長により形成された半導 体動作層、 フォトダイオード等の受光素子、 レーザダイオード等の発光素子、 回 路として形成された回路素子等を意味する。
【0 0 2 2】 更に、 切断起点領域を形成する前に、 半導体基板が所定の厚さと なるように半導体基板の裏面を研磨する工程を備えることが好ましい。 このよう に、 半導体基板が所定の厚さとなるようにその裏面を予め研磨しておくことで、 半導体基板及びダイボンド樹脂層を切断予定ラィンに沿つてより一層精度良く切 断することが可能になる。 なお、 研磨とは、 切削、 研肖 IJ、 ケミカルエッチング等 を含む意味である。
【0 0 2 3】 また、 改質領域は溶融処理領域を含む場合がある。 加工対象物が 半導体基板であると、 レーザ光の照射によって溶融処理領域が形成される場合が ある。 この溶融処理領域は上述した改質領域の一例であるため、 この場合にも、 半導体基板を容易に切断することができ、 半導体基板及びダイボンド樹脂層を切 断予定ラインに沿って効率良く切断することが可能になる。
【0 0 2 4】 また、 上述してきた本発明に係る半導体基板の切断方法において
、 切断起点領域を形成する際には、 切断起点領域を起点として半導体基板の表面 に割れを到達させてもよいし、 切断起点領域を起点として半導体基板の裏面に割 れを到達させてもよいし、 切断起点領域を起点として半導体基板の表面と裏面と に割れを到達させてもよい。
図面の簡単な説明
【0 0 2 5】 図 1は、 本実施形態に係るレーザ加工方法によるレ一ザ加工中 の半導体基板の平面図である。
【0 0 2 6】 図 2は、 図 1に示す半導体基板の II— II線に沿った断面図であ る。
【0 0 2 7】 図 3は、 本実施形態に係るレーザ加工方法によるレーザ加工後 の半導体基板の平面図である。
【0 0 2 8】 図 4は、 図 3に示す半導体基板の IV— IV線に沿った断面図で める。
【0 0 2 9】 図 5は、 図 3に示す半導体基板の V—V線に沿った断面図であ る。
【0 0 3 0】 図 6は、 本実施形態に係るレーザ加工方法により切断された半 導体基板の平面図である。
【0 0 3 1】 図 7は、 本実施形態に係るレーザ加工方法により切断されたシ リコンウェハの一部における断面の写真を表した図である。
【0 0 3 2】 図 8は、 本実施形態に係るレーザ加工方法におけるレーザ光の 波長とシリコン基板の内部の透過率との関係を示すグラフである。
【0 0 3 3】 図 9は、 本実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成図である
【0 0 3 4】 図 1 0は、 本実施形態に係るレーザ加工装置による切断予定部 の形成手順を説明するためのフローチヤ一トである。
【0 0 3 5】 図 1 1 A及び 1 1 Bは、 本実施形態に係るシリコンウェハの切 断方法を説明するための模式図であり、 図 1 1 Aはシリコンウェハに粘着シート が貼り付けられた状態、 図 1 1 Bはシリコンウェハの内部に溶融処理領域による 切断予定部が形成された状態を示す図である。
【0 0 3 6】 図 1 2A及び 1 2 Bは、 本実施形態に係るシリコンウェハの切 断方法を説明するための模式図であり、 図 1 2Aは粘着シートがエキスパンドさ れた状態、 図 1 2Bは粘着シートに紫外線が照射された状態である。
【0 0 3 7】 図 1 3A及ぴ 1 3 Bは、 本実施形態に係るシリコンウェハの切 断方法を説明するための模式図であり、 図 1 3 Aは切断されたダイポンド樹脂層 と共に半導体チップがピックアップされた状態、 図 1 3Bは半導体チップがダイ ボンド樹脂層を介してリ一ドフレームに接合された状態である。
【0 0 3 8】 図 1 4A及ぴ 1 4Bは、 本実施形態に係るシリコンウェハの切断 方法におけるシリコンウェハと切断予定部との関係を示す模式図であり、 図 1 4 Aは切断予定部を起点とした割れが発生していない状態、 図 1 4Bは切断予定部 を起点とした割れがシリコンウェハの表面と裏面とに到達している状態を示す図 である。
【0 0 3 9】 図 1 5 及ぴ1 5 Bは、 本実施形態に係るシリコンウェハの切断 方法におけるシリコンウェハと切断予定部との関係を示す模式図であり、 図 1 5 Aは切断予定部を起点とした割れがシリコンウェハの表面に到達している状態、 図 1 5Bは切断予定部を起点とした割れがシリコンウェハの裏面に到達している 状態を示す図である。
【0 0 4 0】 図 1 6A及び 1 6 Bは、 本実施形態に係るシリコンウェハの切断 方法の一実施例を説明するための模式図であり、 図 1 6 Aは粘着シートのエキス パンド開始直後の状態、 図 1 6Bは、 粘着シートのエキスパンド中の状態を示す 図である。
【0 0 4 1】 図 1 7A及び 1 7Bは、 本実施形態に係るシリコンウェハの切断 方法の一実施例を説明するための模式図であり、 図 1 7 Aは粘着シートのエキス パンド終了後の状態、 図 1 7Bは半導体チップのピックアップ時の状態を示す図 である。
【0 0 4 2】 図 1 8は、 本実施形態に係るシリコンウェハの切断方法の他の実 施例を説明するための模式図である。
【0 0 4 3】 図 1 9 ^¾ぴ1 98は、 本実施形態に係るシリコンウェハの切断 方法の更に他の実施例において切断予定部を起点とした割れが発生しない場合を 説明するための図であり、 図 1 9 Aは溶融処理領域による切断予定部が形成され た後の状態、 図 1 9 Bは粘着シートがエキスパンドされた状態を示す図である。
【0 0 4 4】 図 2 OA及び図 2 0 Bは、 本実施形態に係るシリコンウェハの切 断方法の更に他の実施例において切断予定部を起点とした割れがシリコンウェハ の表面と裏面とに到達する場合を説明するための図であり、 図 2 OAは溶融処理 領域による切断予定部が形成された後の状態、 図 2 0 Bは粘着シートがエキスパ ンドされた状態を示す図である。
[ 0 0 4 5 ] 図 2 1 A及び 2 1 Bは、 本実施形態に係るシリコンウェハの切断 方法の更に他の実施例において切断予定部を起点とした割れがシリコンウェハの 表面に到達する場合を説明するための図であり、 図 2 1 Aは溶融処理領域による 切断予定部が形成された後の状態、 図 2 1 Bは粘着シートがエキスパンドされた 状態を示す図である。
【0 0 4 6】 図 2 2A及び 2 2 Bは、 本実施形態に係るシリコンウェハの切断 方法の更に他の実施例において切断予定部を起点とした割れがシリコンウェハの 裏面に到達する場合を説明するための図であり、 図 2 2Aは溶融処理領域による 切断予定部が形成された後の状態、 図 2 2 Bは粘着シー卜がエキスパンドされた 状態を示す。
【0 0 4 7】 図 2 3は、 本実施形態の半導体基板の切断方法において加工対象 物となるシリコンウェハの平面図である。
【0 0 4 8】 図 2 4 A- 2 4 ま、 本実施形態の半導体基板の切断方法を説明す るための模式図であり、 図 2 4Aはシリコンウェハに保護フィルムが貼り付けら れた状態、 図 24Bはシリコンウェハが薄型化された状態、 図 24Cは保護フィル ムに紫外線が照射されている状態を示す図である。
【0ひ 49】 図 25A- 25Cは、 本実施形態の半導体基板の切断方法を説明す るための模式図であり、 図 25Aはシリコンウェハ及び保護フィルムが載置台上 に固定された状態、 図 25Bはシリコンウェハにレーザ光が照射されている状態
、 図 25 Cはシリコンウェハの内部に切断起点領域が形成された状態を示す図で ある。
【0050】 図 26A- 26Cは、 本実施形態の半導体基板の切断方法を説明す るための模式図であり、 図 26 Aはシリコンウェハにダイポンド樹脂付フィルム が貼り付けられた状態、 図 26Bはシリコンウェハから保護フィルムが剥がされ た状態、 図 26Cは拡張フィルムに紫外線が照射されている状態を示す図である
【0051】 図 27 A- 27 Cは、 本実施形態の半導体基板の切断方法を説明す るための模式図であり、 図 27Aは拡張フィルムがエキスパンドされた状態、 図 27 Bは切断されたダイポンド樹脂層と共に半導体チップがピックアップされて いる状態、 図 27Cは半導体チップがダイボンド樹脂層を介してリードフレーム に接合された状態である。
発明を実施するための最良の形態
【0052】 以下、 本努明に係る半導体基板の切断方法の好適な実施形態につ いて、 図面を参照して詳細に説明する。
【0053】 本実施形態に係る半導体基板の切断方法では、 半導体基板の内部 に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、 半導体基板の内部に多光子 吸収による改質領域を形成し、 この改質領域でもって切断予定部を形成する。 そ こで、 本実施形態に係る半導体基板の切断方法の説明に先立って、 切断予定部を 形成するために実施されるレーザ加工方法について多光子吸収を中心に説明する 【0 0 5 4】 材料の吸収のバンドギヤップ E Gよりも光子のエネルギー h Vが 小さいと光学的に透明となる。 よって、 材料に吸収が生じる条件は h V ；で ある。 し力 し、 光学的に透明でも、 レーザ光の強度を非常に大きくすると n h v > E Gの条件 （n = 2 , 3， 4， ■ · · ) で材料に吸収が生じる。 この現象を多 光子吸収という。 ノ、。ルス波の場合、 レーザ光の強度はレーザ光の集光点のピーク パワー密度 （WZ c m2) で決まり、 例えばピークパワー密度が 1 X 1 0 8 (W / c m 2) 以上の条件で多光子吸収が生じる。 ピークパワー密度は、 （集光点に おけるレーザ光の 1パルス当たりのエネルギー） ÷ (レーザ光のビームスポッ ト断面積 Xパルス幅） により求められる。 また、 連続波の場合、 レーザ光の強 度はレーザ光の集光点の電界強度 （WZ c m2) で決まる。
【0 0 5 5】 このような多光子吸収を利用する本実施形態に係るレーザ加工の 原理について、 図 1〜図 6を参照して説明する。 図 1はレーザ加工中の半導体基 板 1の平面図であり、 図 2は図 1に示す半導体基板 1の Π—Π線に沿った断面図 であり、 図 3はレーザ加工後の半導体基板 1の平面図であり、 図 4は図 3に示す 半導体基板 1の IV— IV線に沿った断面図であり、 図 5は図 3に示す半導体基板
1の V— V線に沿った断面図であり、 図 6は切断された半導体基板 1の平面図で ある。
【0 0 5 6】 図 1及び図 2に示すように、 半導体基板 1の表面 3には、 半導体 基板 1を切断すべき所望の切断予定ライン 5がある。 切断予定ライン 5は直線状 に延びた仮想線である （半導体基板 1に実際に線を引いて切断予定ライン 5とし てもよい） 。 本実施形態に係るレーザ加工は、 多光子吸収が生じる条件で半導体 基板 1の内部に集光点 Pを合わせてレーザ光 Lを半導体基板 1に照射して改質領 域 7を形成する。 なお、 集光点とはレーザ光 Lが集光した箇所のことである。
[ 0 0 5 7 ] レーザ光 Lを切断予定ライン 5に沿って (すなわち矢印 A方向に 沿って） 相対的に移動させることにより、 集光点 Pを切断予定ライン 5に沿って 移動させる。 これにより、 図 3〜図 5に示すように改質領域 7が切断予定ライン 5に沿って半導体基板 1の内部にのみ形成され、 この改質領域 7でもって切断予 定部 9が形成される。 本実施形態に係るレーザ加工方法は、 半導体基板 1がレー ザ光 Lを吸収することにより半導体基板 1を発熱させて改質領域 7を形成するの ではない。 半導体基板 1にレーザ光 Lを透過させ半導体基板 1の内部に多光子吸 収を発生させて改質領域 7を形成している。 よって、 半導体基板 1の表面 3では レーザ光 Lがほとんど吸収されないので、 半導体基板 1の表面 3が溶融すること はない。
【0 0 5 8】 半導体基板 1の切断において、 切断する箇所に起点があると半導 体基板 1はその起点から割れるので、 図 6に示すように比較的小さな力で半導体 基板 1を切断することができる。 よって、 半導体基板 1の表面 3に不必要な割れ を発生させることなく半導体基板 1の切断が可能となる。
【0 0 5 9】 なお、 切断予定部を起点とした半導体基板の切断には、 次の 2通 りが考えられる。 1つは、 切断予定部形成後、 半導体基板に人為的な力が印加さ れることにより、 切断予定部を起点として半導体基板が割れ、 半導体基板が切断 される場合である。 これは、 例えば半導体基板の厚さが大きい場合の切断である
。 人為的な力が印加されるとは、 例えば、 半導体基板の切断予定部に沿って半導 体基板に曲げ応力やせん断応力を加えたり、 半導体基板に温度差を与えることに より熱応力を発生させたりすることである。 他の 1つは、 切断予定部を形成する ことにより、 切断予定部を起点として半導体基板の断面方向 （厚さ方向） に向か つて自然に割れ、 結果的に半導体基板が切断される場合である。 これは、 例えば 半導体基板の厚さが小さい場合には、 1列の改質領域により切断予定部が形成さ れることで可能となり、 半導体基板の厚さが大きい場合には、 厚さ方向に複数列 形成された改質領域により切断予定部が形成されることで可能となる。 なお、 こ の自然に割れる場合も、 切断する箇所において、 切断予定部が形成されていない 部位に対応する部分の表面上にまで割れが先走ることがなく、 切断予定部を形成 した部位に対応する部分のみを割断することができるので、 割断を制御よくする ことができる。 近年、 シリコンウェハ等の半導体基板の厚さは薄くなる傾向にあ るので、 このような制御性のよ 、割断方法は大変有効である。
【0060】 さて、 本実施形態において多光子吸収により形成される改質領域 としては、 次に説明する溶融処理領域がある。
【0061】 半導体基板の内部に集光点を合わせて、 集光点における電界強度 が 1 X 108 (W/cm2) 以上で且つパルス幅が 1 μ s以下の条件でレーザ光 を照射する。 これにより半導体基板の内部は多光子吸収によって局所的に加熱さ れる。 この加熱により半導体基板の内部に溶融処理領域が形成される。 溶融処理 領域とは一旦溶融後再固化した領域や、 まさに溶融状態の領域や、 溶融状態から 再固化する状態の領域であり、 相変化した領域や結晶構造が変化した領域という こともできる。 また、 溶融処理領域とは単結晶構造、 非晶質構造、 多結晶構造に おいて、 ある構造が別の構造に変化した領域ということもできる。 つまり、 例え ば、 単結晶構造から非晶質構造に変化した領域、 単結晶構造から多結晶構造に変 化した領域、 単結晶構造から非晶質構造及び多結晶構造を含む構造に変化した領 域を意味する。 半導体基板がシリコン単結晶構造の場合、 溶融処理領域は例えば 非晶質シリコン構造である。 電界強度の上限値としては、 例えば 1 X 1012 ( W/ cm2) である。 パルス幅は例えば I n s〜 200n sが好ましい。
【0062】 本努明者は、 シリコンウェハの内部で溶融処理領域が形成される ことを実験により確認した。 実験条件は次の通りである。
【0063】 （A) 半導体基板：シリコンウェハ （厚さ 350 m、 ^ 4 インチ）
【0064】 (B) レーザ
【0065】 光源：半導体レーザ励起 Nd ： Y AGレーザ
【0066】 波長： 1064 nm
【0067】 レーザ光スポット断面積： 3. 14 X 10"8 cm2 【0068】 発振形態： Qスィツチパルス 006 9 繰り返し周波数： 100 kHz
0070 パルス幅 : 30 n s
007 1 出力： 20 μ J Zパルス
0072 レーザ光品質： TEMoo
0073 偏光特性：直線偏光
0074 (C) 集光用レンズ
0075 倍率： 50倍
0076 N. A. ： 0. 55
0077 レーザ光波長に対する透過率： 60パーセント
0078 (D) 半導体基板が載置される载置台の移動速度： 1 0 Omm
/秒
[0079] 図 7は、 上記条件でのレーザ加工により切断されたシリコンゥェ ハの一部における断面の写真を表した図である。 シリコンウェハ 1 1の内部に溶 融処理領域 1 3が形成されている。 なお、 上記条件により形成された溶融処理領 域 1 3の厚さ方向の大きさは 100 μιη程度である。
溶融処理領域 1 3が多光子吸収により形成されたことを説明する。 図 8は、 レ 一ザ光の波長とシリコン基板の内部の透過率との関係を示すグラフである。 ただ し、 シリコン基板の表面側と裏面側それぞれの反射成分を除去し、 内部のみの透 過率を示している。 シリコン基板の厚さ tが 50 /χπι、 100 m 200 m 、 500 μ m 1000 / mの各々について上記関係を示した。
【0080】 例えば、 N d ： YAGレーザの波長である 1 064 nmにおいて 、 シリコン基板の厚さが 500 m以下の場合、 シリコン基板の内部ではレーザ 光が 80%以上透過することが分かる。 図 7に示すシリコンウェハ 1 1の厚さは 350 μ mであるので、 多光子吸収による溶融処理領域 1 3はシリコンウェハの 中心付近、 つまり表面から 1 Ί 5 ^uniの部分に形成される。 この場合の透過率は 、 厚さ 200 μπιのシリコンウェハを参考にすると、 90%以上なので、 レーザ 光がシリコンウェハ 1 1の内部で吸収されるのは僅かであり、 ほとんどが透過す る。 このことは、 シリコンウェハ 1 1の内部でレーザ光が吸収されて、 溶融処理 領域 1 3がシリコンウェハ 1 1の内部に形成 （つまりレーザ光による通常の加熱 で溶融処理領域が形成） されたものではなく、 溶融処理領域 1 3が多光子吸収に より形成されたことを意味する。 多光子吸収による溶融処理領域の形成は、 例え ば、 溶接学会全国大会講演概要第 6 6集 （2 0 0 0年 4月） の第 7 2頁〜第 7 3 頁の 「ピコ秒パルスレーザによるシリコンの加工特性評価」 に記載されている。
【0 0 8 1】 なお、 シリコンウェハは、 溶融処理領域でもって形成される切断 予定部を起点として断面方向に向かって割れを発生させ、 その割れがシリコンゥ ェハの表面と裏面とに到達することにより、 結果的に切断される。 シリコンゥェ
■ ハの表面と裏面に到達するこの割れは自然に成長する場合もあるし、 シリコンゥ ェハに力が印加されることにより成長する場合もある。 なお、 切断予定部からシ リコンウェハの表面と裏面とに割れが自然に成長する場合には、 切断予定部を形 成する溶融処理領域が溶融している状態から割れが成長する場合と、 切断予定部 を形成する溶融処理領域が溶融している状態から再固化する際に割れが成長する 場合とのいずれもある。 ただし、 どちらの場合も溶融処理領域はシリコンウェハ の内部のみに形成され、 切断後の切断面には、 図 7のように内部にのみ溶融処理 領域が形成されている。 半導体基板の内部に溶融処理領域でもつて切断予定部を 形成すると、 割断時、 切断予定部ラインから外れた不必要な割れが生じにくいの で、
Figure imgf000017_0001
となる。
なお、 半導体基板の結晶構造やその劈開性などを考慮して切断起点領域を次の ように形成すれば、 その切断起点領域を起点として、 より一層小さな力で、 しか も精度良く半導体基板を切断することが可能になる。
【0 0 8 2】 すなわち、 シリコンなどのダイャモンド構造の単結晶半導体から なる基板の場合は、 （1 1 1 ) 面 （第 1劈開面） や （1 1 0 ) 面 （第 2劈開面） に沿った方向に切断起点領域を形成するのが好ましい。 また、 G a A sなどの閃 亜鉛鉱型構造の III—V族化合物半導体からなる基板の場合は、 （1 1 0 ) 面に沿 つた方向に切断起点領域を形成するのが好ましい。
【0 0 8 3】 なお、 上述した切断起点領域を形成すべき方向 （例えば、 単結晶 シリコン基板における （1 1 1 ) 面に沿った方向） 、 或いは切断起点領域を形成 すべき方向と直交する方向に沿って基板にオリエンテーションフラットを形成す れば、 そのオリエンテーションフラットを基準とすることで、 切断起点領域を形 成すべき方向に沿った切断起点領域を容易且つ正確に基板に形成することが可能 になる。
【0 0 8 4】 次に、 上述したレーザ加工方法に使用されるレーザ加工装置につ いて、 図 9を参照して説明する。 図 9はレーザ加工装置 1 0 0の概略構成図であ る。
【0 0 8 5】 レーザ加工装置 1 0 0は、 レーザ光 Lを発生するレーザ光源 1 0 1と、 レーザ光 Lの出力やパルス幅等を調節するためにレーザ光源 1 0 1を制御 するレーザ光源制御部 1 0 2と、 レーザ光 Lの反射機能を有しかつレーザ光 Lの 光軸の向きを 9 0 ° 変えるように配置されたダイクロイツクミラー 1 0 3と、 ダイクロイツクミラー 1 0 3で反射されたレーザ光 Lを集光する集光用レンズ 1 0 5と、 集光用レンズ 1 0 5で集光されたレーザ光 Lが照射される半導体基板 1 が載置される载置台 1 0 7と、 載置台 1 0 7を X軸方向に移動させるための X軸 ステージ 1 0 9と、 載置台 1 0 7を X軸方向に直交する Υ軸方向に移動させるた めの Υ軸ステージ 1 1 1と、 载置台 1 0 7を X軸及ぴ Υ軸方向に直交する Ζ軸方 向に移動させるための Ζ軸ステージ 1 1 3と、 これら 3つのステージ 1 0 9， 1 1 1， 1 1 3の移動を制御するステージ制御部 1 1 5とを備える。
【0 0 8 6】 Ζ軸方向は半導体基板 1の表面 3と直交する方向なので、 半導体 基板 1に入射するレーザ光 Lの焦点深度の方向となる。 よって、 Ζ軸ステージ 1 1 3を Ζ軸方向に移動させることにより、 半導体基板 1の内部にレーザ光 Lの集 光点 Ρを合わせることができる。 また、 この集光点 Ρの X (Υ) 軸方向の移動は 、 半導体基板 1を X (Y) 軸ステージ 109 (1 11) により X (Y) 軸方向に 移動させることにより行う。
【0087】 レーザ光源 101はパルスレーザ光を発生する N d ： Y AGレー ザである。 レーザ光 ¾1101に用いることができるレーザとして、 この他、 Nd ： YV04レーザ、 Nd ： YLFレーザやチタンサファイアレーザがある。 溶融 処理領域を形成する場合には、 Nd ： YAGレーザ、 Nd ： YV04レーザ、 N d ： YLFレーザを用いるのが好適である。 本実施形態では、 半導体基板 1の加 ェにパルスレーザ光を用いている力 多光子吸収を起こさせることができるなら 連続波レーザ光でもよい。
【0088】 レーザ加工装置 100はさらに、 載置台 107に載置された半導 体基板 1を可視光線により照明するために可視光線を発生する観察用光源 117 と、 ダイクロイックミラー 103及び集光用レンズ 105と同じ光軸上に配置さ れた可視光用のビームスプリッタ 119とを備える。 ビームスプリッタ 119と 集光用レンズ 105との間にダイクロイツクミラー 103が配置されている。 ビ 一ムスプリッタ 1 19は、 可視光線の約半分を反射し残りの半分を透過する機能 を有しかつ可視光線の光軸の向きを 90° 変えるように配置されている。 観察 用光源 117から発生した可視光線はビームスプリッタ 1 1 9で約半分が反射さ れ、 この反射された可視光線がダイクロイツクミラー 103及び集光用レンズ 1 05を透過し、 半導体基板 1の切断予定ライン 5等を含む表面 3を照明する。 【0089】 レーザ加工装置 100はさらに、 ビームスプリッタ 119、 ダイ クロイツクミラー 103及び集光用レンズ 105と同じ光軸上に配置された撮像 素子 121及び結像レンズ 123を備える。 撮像素子 121としては例えば CC Dカメラがある。 切断予定ライン 5等を含む表面 3を照明した可視光線の反射光 は、 集光用レンズ 105、 ダイクロイツクミラー 103、 ビームスプリッタ 1 1 9を透過し、 結像レンズ 123で結像されて撮像素子 121で撮像され、 撮像デ ータとなる。 【0 0 9 0】 レーザ加工装置 1 0 0はさらに、 撮像素子 1 2 1から出力された 撮像データが入力される撮像データ処理部 1 2 5と、 レーザ加工装置 1 0 0全体 を制御する全体制御部 1 2 7と、 モニタ 1 2 9とを備える。 撮像データ処理部 1 2 5は、 撮像データを基にして観察用光源 1 1 7で発生した可視光の焦点を表面 3上に合わせるための焦点データを演算する。 この焦点データを基にしてステー ジ制御部 1 1 5が Z軸ステージ 1 1 3を移動制御することにより、 可視光の焦点 が表面 3に合うようにする。 よって、 撮像データ処理部 1 2 5はオートフォー力 スユニットとして機能する。 また、 撮像データ処理部 1 2 5は、 撮像データを基 にして表面 3の拡大画像等の画像データを演算する。 この画像データは全体制御 部 1 2 7に送られ、 全体制御部で各種処理がなされ、 モニタ 1 2 9に送られる。 これにより、 モニタ 1 2 9に拡大画像等が表示される。
【0 0 9 1】 全体制御部 1 2 7には、 ステージ制御部 1 1 5からのデータ、 撮 像データ処理部 1 2 5からの画像データ等が入力し、 これらのデータも基にして レーザ光源制御部 1 0 2、 観察用光源 1 1 7及びステージ制御部 1 1 5を制御す ることにより、 レーザ加工装置 1 0 0全体を制御する。 よって、 全体制御部 1 2
7はコンピュータュニットとして機能する。
【0 0 9 2】 以上のように構成されたレーザ加工装置 1 0 0による切断予定部 の形成手順について、 図 9及び図 1 0を参照して説明する。 図 1 0は、 レーザ加 ェ装置 1 0 0による切断予定部の形成手順を説明するためのフローチヤ一トであ る。
【0 0 9 3】 半導体基板 1の光吸収特性を図示しない分光光度計等により測定 する。 この測定結果に基づいて、 半導体基板 1に対して透明な波長又は吸収の少 ない波長のレーザ光 Lを発生するレーザ光源 1 0 1を選定する （S 1 0 1 )。 続 いて、 半導体基板 1の厚さを測定する。 厚さの測定結果及び半導体基板 1の屈折 率を基にして、 半導体基板 1の Z軸方向の移動量を決定する （S 1 0 3 )。 これ は、 レーザ光 Lの集光点 Pを半導体基板 1の内部に位置させるために、 半導体基 板 1の表面 3に位置するレーザ光 Lの集光点 Pを基準とした半導体基板 1の Z軸 方向の移動量である。 この移動量は全体制御部 1 2 7に入力される。
【0 0 9 4】 半導体基板 1をレーザ加工装置 1 0 0の载置台 1 0 7に載置する 。 そして、 観察用光源 1 1 7から可視光を発生させて半導体基板 1を照明する （ S 1 0 5 )。 照明された切断予定ライン 5を含む半導体基板 1の表面 3を撮像素 子 1 2 1により撮像する。 切断予定ライン 5は、 半導体基板 1を切断すべき所望 の仮想線である。 撮像素子 1 2 1により撮像された撮像データは撮像データ処理 部 1 2 5に送られる。 この撮像データに基づいて撮像データ処理部 1 2 5は観察 用光源 1 1 7の可視光の焦点が表面 3に位置するような焦点データを演算する （ S 1 0 7 )。
【0 0 9 5】 この焦点データはステージ制御部 1 1 5に送られる。 ステージ制 御部 1 1 5は、 この焦点データを基にして Z軸ステージ 1 1 3を Z軸方向の移動 させる （S 1 0 9 )。 これにより、 観察用光源 1 1 7の可視光の焦点が半導体基 板 1の表面 3に位置する。 なお、 撮像データ処理部 1 2 5は撮像データに基づい て、 切断予定ライン 5を含む半導体基板 1の表面 3の拡大画像データを演算する
。 この拡大画像データは全体制御部 1 2 7を介してモニタ 1 2 9に送られ、 これ によりモニタ 1 2 9に切断予定ライン 5付近の拡大画像が表示される。
【0 0 9 6】 全体制御部 1 2 7には予めステップ S 1 0 3で決定された移動量 データが入力されており、 この移動量データがステージ制御部 1 1 5に送られる 。 ステージ制御部 1 1 5はこの移動量データに基づいて、 レーザ光 Lの集光点 P が半導体基板 1の内部となる位置に、 Z軸ステージ 1 1 3により半導体基板 1を Z軸方向に移動させる （S 1 1 1 )。
[ 0 0 9 7 ] 続いて、 レ一ザ光源 1 0 1からレーザ光 Lを発生させて、 レーザ 光 Lを半導体基板 1の表面 3の切断予定ライン 5に照射する。 レーザ光 Lの集光 点 Pは半導体基板 1の内部に位置しているので、 溶融処理領域は半導体基板 1の 内部にのみ形成される。 そして、 切断予定ライン 5に沿うように X軸ステージ 1 0 9や Y軸ステージ 1 1 1を移動させて、 切断予定ライン 5に沿うよう形成され た溶融処理領域でもって切断予定ライン 5に沿う切断予定部を半導体基板 1の内 部に形成する （S 1 1 3 )。
【0 0 9 8】 以上により、 レーザ加工装置 1 0 0による切断予定部の形成が終 了し、 半導体基板 1の内部に切断予定部が形成される。 半導体基板 1の内部に切 断予定部が形成されると、 比較的小さな力で切断予定部を起点として半導体基板 1の厚さ方向に割れを発生させることができる。
【0 0 9 9】 次に、 本実施形態に係る半導体基板の切断方法について説明する 。 なお、 ここでは、 半導体基板として半導体ウェハであるシリコンウェハ 1 1を 用いた。
【0 1 0 0】 まず、 図 1 1 Αに示すように、 シリコンウェハ 1 1の裏面 1 7を 覆うよう、 この裏面 1 7に粘着シート 2 0を貼り付ける。 この粘着シート 2 0は 、 厚さ 1 0 0 /z m程度の基材 2 1を有し、 この基材 2 1上には、 層厚数 μ πι程度 の UV硬化樹脂層 2 2が設けられている。 さらに、 この UV硬化樹脂層 2 2上に は、 ダイボンディング用接着剤として機能するダイボンド樹脂層 2 3が設けられ ている。 なお、 シリコンウェハ 1 1の表面 3には、 複数の機能素子がマトリック ス状に形成されている。 ここで、 機能素子とは、 フォトダイォード等の受光素子 やレーザダイオード等の発光素子、 或いは回路として形成された回路素子等を意 味する。
【0 1 0 1】 続いて、 図 1 1 Bに示すように、 例えば上述のレーザ加工装置 1
0 0を用いてシリコンウェハ 1 1の内部に集光点を合わせて表面 3側からレーザ 光を照射することにより、 シリコンウェハ 1 1の内部に改質領域である溶融処理 領域 1 3を形成し、 この溶融処理領域 1 3でもつて切断予定部 9を形成する。 こ の切断予定部 9の形成において、 レーザ光はシリコンウェハ 1 1の表面 3にマト リックス状に配置された複数の機能素子の間を走るように照射され、 これにより 、 切断予定部 9は隣り合う機能素子間の真下を走るよう格子状に形成される。 【0 1 0 2】 切断予定部 9の形成後、 図 1 2 Aに示すように、 シート拡張手段 3 0によって、 粘着シート 2 0の周囲を外側に向かって引っ張るようにして粘着 シート 2 0を拡張させる。 この粘着シート 2 0のエキスパンドによって、 切断予 定部 9を起点として厚さ方向に割れが発生し、 この割れがシリコンウェハ 1 1の 表面 3と裏面 1 7とに到達することになる。 これにより、 シリコンウェハ 1 1が 機能素子毎に精度良く切断され、 機能素子を 1つ有した半導体チップ 2 5が得ら れる。
【0 1 0 3】 また、 このとき、 隣り合う半導体チップ 2 5， 2 5の対向する切 断面 2 5 a， 2 5 aは、 初めは密着した状態にあり、 粘着シート 2 0の拡張に伴 つて離間していくことになるため、 シリコンウェハ 1 1の切断と同時に、 シリコ ンウェハ 1 1の裏面 1 7に密着していたダイボンド樹脂層 2 3も切断予定部 9に 沿って切断される。
【0 1 0 4】 なお、 シート拡張手段 3 0は、 切断予定部 9の形成時にシリコン ウェハ 1 1が載置されるステージに設けられている場合と、 そのステージに設け られていない場合とがある。 そのステージに設けられていない場合、 そのステー ジ上に载置されたシリコンウェハ 1 1は、 切断予定部 9の形成後、 シート拡張手 段 3 0が設けられた他のステージ上に搬送手段によって搬送される。
[ 0 1 0 5 ] 粘着シート 2 0のエキスパンド終了後、 図 1 2 Bに示すように、 粘着シート 2 0に裏面側から紫外線を照射し、 U V硬化樹脂層 2 2を硬化させる 。 これにより、 U V硬化樹脂層 2 2とダイボンド樹脂層 2 3との密着力が低下す ることになる。 なお、 この紫外,線の照射は、 占着シート 2 0のエキスパンド開始 前に行ってもよい。
【0 1 0 6】 続いて、 図 1 3 Aに示すように、 ピックアップ手段である吸着コ レツト等を用いて半導体チップ 2 5を順次ピックアップしていく。 このとき、 ダ ィボンド樹脂層 2 3は半導体チップ 2 5と同等の外形に切断されており、 また、
：、樹脂層 2 3と U V硬化樹脂層 2 2との密着力が低下しているため、 半 導体チップ 2 5は、 その裏面に切断されたダイボンド樹脂層 2 3が密着した状態 でピックアップされることになる。 そして、 図 1 3 Bに示すように、 半導体チッ プ 2 5を、 その裏面に密着したダイボンド樹脂層 2 3を介してリードフレーム 2 7のダイパッド上に载置し、 加熱によりフィラー接合する。
【0 1 0 7】 以上のように、 シリコンウェハ 1 1の切断方法においては、 多光 子吸収により形成された溶融処理領域 1 3でもって、 シリコンウェハ 1 1を切断 すべき所望の切断予定ラインに沿うようシリコンウェハ 1 1の内部に切断予定部 9を形成している。 そのため、 シリコンウェハ 1 1に貼り付けられた粘着シート 2 0をエキスパンドすると、 切断予定部 9に沿ってシリコンウェハ 1 1が精度良 く切断され、 半導体チップ 2 5が得られる。 このとき、 隣り合う半導体チップ 2
5 , 2 5の対向する切断面 2 5 a， 2 5 aは、 初めは密着した状態にあり、 粘着 シート 2 0の拡張に伴って離間していぐため、 シリコンウェハ 1 1の裏面 1 7に 密着していたダイボンド樹脂層 2 3も切断予定部 9に沿って切断されることにな る。 したがって、 基材 2 1を切断しないようにしてシリコンウェハ 1 1及びダイ ボンド樹脂層 2 3をブレードにより切断するような場合に比べ、 はるかに効率良 くシリコンウェハ 1 1及びダイボンド樹脂層 2 3を切断予定部 9に沿って切断す ることが可能になる。
【0 1 0 8】 しかも、 隣り合う半導体チップ 2 5， 2 5の対向する切断面 2 5 a , 2 5 aが初めは互いに密着しているがために、 切断された個々の半導体チッ プ 2 5と切断された個々のダイポンド樹脂層 2 3とがほぼ同一の外形となり、 各 半導体チップ 2 5の切断面 2 5 aからダイボンド樹脂がはみ出るようなことも防 止される。
[ 0 1 0 9 ] 以上のシリコンウェハ 1 1の切断方法は、 図 1 4 Aに示すように 、 粘着シート 2 0をエキスパンドする前までは、 切断予定部 9を起点とした割れ がシリコンウェハ 1 1に発生しない場合であつたが、 図 1 4 Bに示すように、 粘 着シート 2 0をエキスパンドする前に、 切断予定部 9を起点とした割れ 1 5を発 生させ、 この割れ 1 5をシリコンウェハ 1 1の表面 3と裏面 1 7とに到達させて もよい。 この割れ 1 5を発生させる方法としては、 例えばナイフエッジ等の応力 印加手段を切断予定部 9に沿ってシリコンウェハ 1 1の裏面 1 7に押し当てるこ とで、 切断予定部 9に沿ってシリコンウェハ 1 1に曲げ応力やせん断応力を生じ させる方法や、 シリコンウェハ 1 1に温度差を与えることで切断予定部 9に沿つ てシリコンウェハ 1 1に熱応力を生じさせる方法などがある。
[ 0 1 1 0 ] このように、 切断予定部9の形成後、 切断予定部 9に沿ってシリ コンウェハ 1 1にストレスを生じさ、 切断予定部 9に沿ってシリコンウェハ 1 1 を切断して.おくと、 極めて精度良く切断された半導体チップ 2 5を得る とがで きる。 そして、 この場合においても、 シリコンウェハ 1 1に貼り付けられた粘着 シート 2 0を拡張させると、 隣り合う半導体チップ 2 5， 2 5の対向する切断面 2 5 a , 2 5 a力 互いに密着した状態から、 粘着シート 2 0の拡張に伴って離 間していくため、 シリコンウェハ 1 1の裏面 1 7に密着していたダイボンド樹月旨 層 2 3は切断面 2 5 aに沿って切断されることになる。 したがって、 この切断方 法によっても、 基材 2 1を切断しないようにしてシリコンウェハ 1 1及びダイボ ンド樹脂層 2 3をブレードにより切断するような場合に比べれば、 はるかに効率 良くシリコンウェハ 1 1及びダイボンド樹脂層 2 3を切断予定部 9に沿って切断 することが可能になる。
【0 1 1 1】 なお、 シリコンウェハ 1 1の厚さが薄くなると、 切断予定部 9に 沿ってストレスを生じさせなくても、 図 1 4 Bに示すように、 切断予定部 9を起 点とした割れ 1 5がシリコンウェハ 1 1の表面 3と裏面 1 7とに到達する場合が あ 。
[ 0 1 1 2 ] また、 図 1 5 Aに示すように、 シリコンウェハ 1 1の内部におけ る表面 3近傍に溶融処理領域 1 3による切断予定部 9を形成し、 表面 3に割れ 1 5を到達させておけば、 切断して得られる半導体チップ 2 5の表面 （すなわち、 機能素子形成面） の切断精度を極めて高くすることができる。 一方、 図 1 5 Bに 示すように、 シリコンウェハ 1 1の内部における裏面 1 7近傍に溶融処理領域 1 3による切断予定部 9を形成し、 裏面 1 7に割れ 1 5を到達させておけば、 粘着 シート 2 0のエキスパンドによってダイポンド樹脂層 2 3を精度良く切断するこ とができる。
[ 0 1 1 3 ] 次に、 粘着シート 2 0として、 リンテック株式会社の 「L E—5
0 0 0 (商品名）」 を用いた場合の実験結果について説明する。 図 1 6及ぴ図 1 7は、 シリコンウェハ 1 1の内部に溶融処理領域 1 3による切断予定部 9を形成 した後、 粘着シート 2 0をエキスパンドした際の一連の状態を示す模式図であり 、 図 1 6 Aは粘着シート 2 0のエキスパンド開始直後の状態、 図 1 6 Bは粘着シ ート 2 0のエキスパンド中の状態、 図 1 7Aは粘着シート 2 0のエキスパンド終 了後の状態、 図 1 7 Bは半導体チップ 2 5のピックアップ時の状態である。
【0 1 1 4】 図 1 6 Aに示すように、 粘着シート 2 0のエキスパンド開始直後 においては、 シリコンウェハ 1 1は切断予定部 9に沿って切断され、 隣り合う半 導体チップ 2 5の対向する切断面 2 5 a， 2 5 aは密着した状態にある。 このと き、 ダイボンド樹脂層 2 3はまだ切断されていない。 そして、 図 1 6 Bに示すよ うに、 粘着シート 2 0の拡張に伴って、 ダイボンド樹脂層 2 3は引き千切られる ようにして切断予定部 9に沿って切断されていく。
[ 0 1 1 5 ] このようにして粘着シート 2 0のエキスパンドが終了すると、 図 1 7 Aに示すように、 ダイボンド樹脂層 2 3も個々の半導体チップ 2 5毎に切断 される。 このとき、 互いに離間した半導体チップ 2 5 , 2 5間の粘着シート 2 0 の基材 2 1上には、 ダイボンド樹脂層 2 3の一部 2 3 bが薄く残っていた。 また 、 半導体チップ 2 5と共に切断されたダイボンド樹脂層 2 3の切断面 2 3 aは、 半導体チップ 2 5の切断面 2 5 aを基準として若干凹状となっていた。 これによ り、 各半導体チップ 2 5の切断面 2 5 aからのダイボンド樹脂のはみ出しが確実 に防止される。 そして、 図 1 7 Bに示すように、 吸着コレット等を用いて半導体 チップ 2 5を切断されたダイボンド樹脂層 2 3と共にピックアップすることがで きた。
【0 1 1 6】 なお、 ダイボンド樹脂層 2 3が非伸縮性の材料からなるような場 合などには、 図 1 8に示すように、 互いに離間した半導体チップ 2 5， 2 5間の 粘着シート 2 0の基材 2 1上にはダイボンド樹脂層 2 3が残らない。 これにより 、 半導体チップ 2 5の切断面 2 5 aと、 その裏面に密着したダイボンド樹脂層 2
3の切断面 2 3 aとをほぼ一致させることができる。
【0 1 1 7】 また、 図 1 9 Aに示すように、 基材 2 1及び UV硬化樹脂層 2 2 を有してなる粘着シート 2 0を、 その UV硬化樹脂層 2 2を介してシリコンゥェ ハ 1 1の裏面 1 7に貼り付け、 溶融処理領域 1 3による切断予定部 9を形成した 後、 図 1 9 Bに示すように、 粘着シート 2 0の周囲を外側に向かって拡張させる ことで、 シリコンウェハ 1 1を半導体チップ 2 5に切断してもよい。 この場合に も、 粘着シート 2 0を残してシリコンウェハ 1 1をブレードにより切断するよう な場合に比べ、 はるかに効率良くシリコンウェハ 1 1を切断予定部 9に沿って精 度良く切断することが可能になる。
【0 1 1 8】 そして、 基材 2 1及び UV硬化樹脂層 2 2を有してなる粘着シー ト 2 0を用いたシリコンウェハ 1 1の切断方法においても、 図 1 9を参照して説 明したように、 粘着シート 2 0をエキスパンドする前までは、 切断予定部 9を起 点とした割れがシリコンウェハ 1 1に発生しない場合だけでなく、 図 2 OA及び 2 O Bに示すように、 粘着シート 2 0をエキスパンドする （図 2 0 B) 前に、 切 断予定部 9を起点とした割れ 1 5をシリコンウェハ 1 1の表面 3と裏面 1 7とに 到達させてもよい （図 2 0A)。 また、 図 2 1に示すように、 粘着シート 2 0を エキスパンドする （図 2 1 B) 前に、 切断予定部 9を起点とした割れ 1 5をシリ コンウェハ 1 1の表面 3に到達させてもよいし （図 2 1 A)、 或いは図 2 2A及び 2 2Bに示すように、 粘着シート 2 0をエキスパンドする （図 2 2B) 前に、 切 断予定部 9を起点とした割れ 1 5をシリコンウェハ 1 1の裏面 1 7に到達させて もよい （図 2 2A)。 以下、 本宪明に係る半導体基板の切断方法の好適な第 2の実施形態について、 より具体的に説明する。 なお、 図 2 3〜図 2 7は、 図 1 2のシリコンウェハの XIII— XIII線に沿っての部分断面図である。
【0 1 1 9】 図 1 2に示すように、 加工対象物となるシリコンウェハ （半導体 基板） 1 1の表面 3には、 複数の機能素子 2 1 5がォリエンテーシヨンフラット
1 6に平行な方向と垂直な方向とにマトリックス状にパターン形成されている。 このようなシリコンウェハ 1 1を次のようにして機能素子 2 1 5毎に切断する。 【0 1 2 0】 まず、 図 2 4 Aに示すように、 シリコンウェハ 1 1の表面 3側に 保護フィルム 1 8を貼り付けて機能素子 2 1 5を覆う。 この保護フィルム 1 8は 、 機能素子 2 1 5を保護すると共にシリコンウェハ 1 1を保持するものである。 保護フィルム 1 8を貼り付けた後、 図 2 4 Bに示すように、 シリコンウェハ 1 1 が所定の厚さとなるようにシリコンウェハ 1 1の裏面 1 7を平面研削し、 更に、 裏面 1 7にケミカルエッチングを施して裏面 1 7を平滑化する。 このようにして 、 例えば、 厚さ 3 5 0 /z mのシリコンウェハ 1 1を厚さ 1 0 0 μ παに薄型化する 。 シリコンウェハ 1 1を薄型化した後、 保護フィルム 1 8に紫外線を照射する。 これにより、 保護フィルム 1 8の粘着層である U V硬化樹脂層が硬化し、 保護フ イルム 1 8がシリコンウェハ 1 1から剥がれ易くなる。
【0 1 2 1】 続いて、 レーザ加工装置を用いてシリコンウェハ 1 1の内部に切 断起点領域を形成する。 すなわち、 図 2 5 Αに示すように、 レーザ加工装置の載 置台 1 9上に、 シリコンウェハ 1 1の裏面 1 7を上方に向けて保護フィルム 1 8 を真空吸着により固定し、 隣り合う機能素子 2 1 5， 2 1 5間を通るように切断 予定ライン 5を格子状に設定する （図 1 2の二点鎖線参照) D そして、 図 2 5 Bに 示すように、 裏面 1 7をレーザ光入射面としてシリコンウェハ 1 1の内部に集光 点 Pを合わせて、 上述し'た多光子吸収が生じる条件でレーザ光 Lを照射し、 載置 台 1 9の移動により切断予定ライン 5に沿って集光点 Pを相対移動させる。 これ により、 図 2 5 Cに示すように、 シリコンウェハ 1 1の内部には、 切断予定ライ ン 5に沿って溶融処理領域 1 3により切断起点領域 8が形成される。
【0 1 2 2】 続いて、 保護フィルム 1 8が貼り付けられたシリコンゥ.
を载置台 1 9から取り外し、 図 2 6 Aに示すように、 シリコンウェハ 1 1の裏面 1 7に、 ダイポンド樹脂付フィルム 2 2 0 (例えば、 リンテック株式会社の 「L E - 5 0 0 0 (商品名）」） を貼り付ける。 このダイボンド樹脂付フィルム 2 2 0 は、 厚さ 1 0 0 // m程度の拡張可能な拡張フィルム （保持部材） 2 2 1を有し、 この拡張フイルム 2 2 1上には、 ダイボンディング用接着剤として機能するダイ ボンド樹脂層 2 2 3が、 層厚数 μ m程度の UV硬化樹脂層を介して設けられてい る。 つまり、 シリコンウェハ 1 1の裏面 1 7にダイボンド樹脂層 2 2 3を介在さ せて拡張フィルム 2 2 1を貼り付けることになる。 なお、 拡張フィルム 2 2 1の 周縁部分には、 フィルム拡張手段 3 0が取り付けられている。 ダイボンド樹脂付 フィルム 2 2 0を貼り付けた後、 図 2 6 Bに示すように、 シリコンウェハ 1 1の 表面 3側から保護フィルム 1 8を剥がし、 図 2 6 Cに示すように、 拡張フィルム 2 2 1に紫外線を照射する。 これにより、 拡張フィルム 2 2 1の粘着層である U V硬化樹脂層が硬化し、 ダイボンド樹脂層 2 2 3が拡張フイノレム 2 2 1から剥が れ易くなる。
【0 1 2 3】 続いて、 図 2 7 Aに示すように、 フィルム拡張手段 3 0によって 、 拡張フィルム 2 2 1の周縁部分を外側に向かって引っ張るようにして拡張フィ ルム 2 2 1を拡張させる。 この拡張フィルム 2 2 1のエキスパンドによって、 切 断起点領域 8を起点として厚さ方向に割れが発生し、 この割れがシリコンウェハ
1 1の表面 3と裏面 1 7とに到達することになる。 これにより、 シリコンウェハ
1 1が切断予定ライン 5に沿って精度良く切断され、 機能素子 2 1 5を 1つ有し た半導体チップ 2 5が複数得られる。 また、 このとき、 隣り合う半導体チップ 2
5 , 2 5の対面する切断面 2 5 a , 2 5 aは、 拡張フィルム 2 2 1の拡張に伴つ て密着した状態から離れていくことになるため、 シリコンウェハ 1 1の切断と同 時に、 シリコンウェハ 1 1の裏面 1 7に密着していたダイポンド樹脂層 2 2 3も 切断予定ライン 5に沿って切断される。
【0 1 2 4】 続いて、 図 2 7 Bに示すように、 吸着コレット等を用いて半導体 チップ 2 5を順次ピックアップしていく。 このとき、 ダイボンド樹脂層 2 2 3は 半導体チップ 2 5と同等の外形に切断されており、 また、 ダイボンド樹脂層 2 2 3と拡張フィルム 2 2 1との密着力が低下しているため、 半導体チップ 2 5は、 その裏面に切断されたダイボンド樹脂層 2 2 3が密着した状態でピックアップさ れることになる。 そして、 図 2 7 Cに示すように、 半導体チップ 2 5を、 その裏 面に密着したダイボンド樹脂層 2 2 3を介してリードフレーム 2 7のダイパッド 上に載置し、 加熱によりフィラー接合する。
【0 1 2 5】 以上のようなシリコンウェハ 1 1の切断方法においては、 表面 3 に機能素子 2 1 5が形成されたシリコンウェハ 1 1を加工対象物とし、 その裏面 1 7をレーザ光入射面としてシリコンウェハ 1 1の内部に集光点 Pを合わせてレ 一ザ光 Lを照射する。 これにより、 シリコンウェハ 1 1の内部で多光子吸収を生 じさせ、 切断予定ライン 5に沿ってシリコンウェハ 1 1の内部に溶融処理領域 1 3による切断起点領域 8を形成する。 このとき、 半導体基板の裏面をレーザ光入 射面とするのは、 表面をレーザ光入射面とすると機能素子によりレーザ光の入射 が妨げられるおそれがあるからである。 このようにシリコンウェハ 1 1の内部に 切断起点領域 8が形成されると、 自然に或いは比較的小さな力を加えることで、 切断起点領域 8を起点として割れを発生させ、 その割れをシリコンウェハ 1 1の 表面 3と裏面 1 7とに到達させることができる。 従って、 切断起点領域 8を形成 した後に、 シリコンウェハ 1 1の裏面 1 7にダイポンド樹脂層 2 2 3を介在させ て拡張フィルム 2 2 1を貼り付け、 その拡張フィルム 2 2 1を拡張させると、 切 断予定ライン 5に沿って切断されたシリコンウェハ 1 1の切断面 2 5 a , 2 5 a が拡張フィルム 2 2 1の拡張に伴って密着した状態から離れていくことになる。 これにより、 シリコンウェハ 1 1と拡張フィルム 2 2 1との間に存在するダイボ ンド樹脂層 2 2 3も切断予定ライン 5に沿って切断される。 よって、 ブレードで 切断するような場合に比べて ^1かに効率良くシリコンウェハ 1 1及びダイボンド 榭月旨層 2 2 3を切断予定ライン 5に沿って切断することができる。
[ 0 1 2 6 ] しかも、 切断予定ライン 5に沿って切断されたシリコンウェハ 1 1の切断面 2 5 a , 2 5 aが初めは互いに密着しているがために、 切断された個 々のシリコンウェハ 1 1と切断された個々のダイボンド樹脂層 2 2 3とがほぼ同 一の外形となり、 各シリコンウェハ 1 1の切断面 2 5 aからダイボンド樹脂がは み出るようなことも防止される。
【0 1 2 7】 更に、 シリコンウェハ 1 1の内部に切断起点領域 8を形成する前 に、 シリコンウェハ 1 1が所定の厚さとなるようにシリコンウェハ 1 1の裏面 1 7を研磨する。 このように、 シリコンウェハ 1 1を所定の厚さに薄型ィ匕しておく ことで、 シリコンウェハ 1 1及ぴダイボンド樹脂層 2 2 3を切断予定ライン 5に 沿ってより一層精度良く切断することが可能になる。
産業上の利用可能性
【0 1 2 8】 以上説明したように、 本発明に係る半導体基板の切断方法によれ ば、 半導体基板をダイボンド樹脂層と共に効率良く切断することが可能になる。

Claims

請求の範囲
■ 1 . ダイボンド樹脂層を介在させてシートが貼り付けられた半導体基板の内部 に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、 前記半導体基板の内部に多 光子吸収による改質領域を形成し、 当該改質領域でもって切断予定部を形成する 工程と、
前記切断予定部を形成する工程後、 前記シートを拡張させることにより前記切 断予定部に沿って前記半導体基板及び前記ダイボンド樹脂層を切断する工程と、 を備えたことを特徴とする半導体基板の切断方法。
2 . ダイボンド樹脂層を介在させてシートが貼り付けられた半導体基板の内部 に集光点を合わせて、 集光点におけるピークパワー密度が 1 X 1 0 8 (W/ c m
2) 以上で且つパルス幅が 1 s以下の条件でレーザ光を照射することにより、 前記半導体基板の内部に溶融処理領域を含む改質領域を形成し、 当該溶融処理領 域を含む改質領域でもつて切断予定部を形成する工程と、
前記切断予定部を形成する工程後、 前記シートを拡張させることにより前記切 断予定部に沿って前記半導体基板及び前記ダイボンド樹脂層を切断する工程と、 を備えたことを特徴とする半導体基板の切断方法。
3 . ダイボンド樹脂層を介在させてシートが貼り付けられた半導体基板の内部 に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、 前記半導体基板の内部に改 質領域を形成し、 当該改質領域でもつて切断予定部を形成する工程と、
前記切断予定部を形成する工程後、 前記シートを拡張させることにより前記切 断予定部に沿つて前記半導体基板及び前記ダイポンド樹脂層を切断する工程と、 を備えたことを特徴とする半導体基板の切断方法。
4 . シートが貼り付けられた半導体基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を 照射することにより、 前記半導体基板の内部に改質領域を形成し、 当該改質領域 でもつて切断予定部を形成する工程と、
前記切断予定部を形成する工程後、 前記シートを拡張させることにより前記切 断予定部に沿って前記半導体基板を切断する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体基板の切断方法。
5 . 前記改質領域は、 溶融処理した領域であることを特徴とする請求項 3又は 4記載の半導体基板の切断方法。
6 . 前記切断予定部を形成する工程では、 前記切断予定部を起点として、 前記 半導体基板のレーザ光入射側の表面に割れを到達させることを特徴とする請求項 1〜 4のいずれか一項記載の半導体基板の切断方法。
7 . 前記切断予定部を形成する工程では、 前記切断予定部を起点として、 前記 半導体基板のレーザ光入射側と反対側の裏面に割れを到達させることを特徴とす る請求項 1〜 4のいずれか一項記載の半導体基板の切断方法。
8 . 前記切断予定部を形成する工程では、 前記切断予定部を起点として、 前記 半導体基板のレーザ光入射側の表面と、 その反対側の裏面とに割れを到達させる ことを特徴とする請求項 1〜4のいずれ力一項記載の半導体基板の切断方法。
9 . ダイボンド樹脂層を介在させてシートが貼り付けられた半導体基板の内部 に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、 前記半導体基板の内部に多 光子吸収による改質領域を形成し、 当該改質領域でもつて切断予定部を形成する 工程と、
前記切断予定部を形成する工程後、 前記切断予定部に沿って前記半導体基板に ストレスを生じさせることにより、 前記切断予定部に沿って前記半導体基板を切 断する工程と、
前記半導体基板を切断する工程後、 前記シートを拡張させることにより前記半 導体基板の切断面に沿って前記ダイボンド樹脂層を切断する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体基板の切断方法。
1 0 . ダイポンド樹脂層を介在させてシートが貼り付けられた半導体基板の内 部に集光点を合わせて、 集光点におけるピークパワー密度が 1 X 1 0 8 (W/ c m 2) 以上で且つパルス幅が 1 n s以下の条件でレーザ光を照射することにより 、 前記半導体基板の内部に溶融処理領域を含む改質領域を形成し、 当該溶融処理 領域を含む改質領域でもつて切断予定部を形成する工程と、
前記切断予定部を形成する工程後、 前記切断予定部に沿って前記半導体基板に ス トレスを生じさせることにより、 前記切断予定部に沿って前記半導体基板を切 断する工程と、
前記半導体基板を切断する工程後、 前記シートを拡張させることにより前記半 導体基板の切断面に沿って前記ダイボンド樹脂層を切断する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体基板の切断方法。
1 1 . ダイボンド樹脂層を介在させてシートが貼り付けられた半導体基板の内 部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、 前記半導体基板の内部に 改質領域を形成し、 当該改質領域でもって切断予定部を形成する工程と、 前記切断予定部を形成する工程後、 前記切断予定部に沿って前記半導体基板に ス トレスを生じさせることにより、 前記切断予定部に沿って前記半導体基板を切 断する工程と、
前記半導体基板を切断する工程後、 前記シートを拡張させることにより前記半 導体基板の切断面に沿って前記ダイボンド樹脂層を切断する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体基板の切断方法。
1 2 . 前記改質領域は、 溶融処理した領域であることを特徴とする請求項 1 1 記載の半導体基板の切断方法。
1 3 . 表面に機能素子が形成された半導体基板を切断予定ラインに沿って切断 する半導体基板の切断方法であって、
前記半導体基板の裏面をレーザ光入射面として前記半導体基板の內部に集光点 を合わせてレーザ光を照射することで改質領域を形成し、 その改質領域によって 、 前記切断予定ラインに沿って前記レーザ光入射面から所定距離内側に切断起点 領域を形成する工程と、
前記切断起点領域を形成した後に、 前記半導体基板の裏面にダイボンド樹脂層 を介在させて拡張可能な保持部材を取り付ける工程と、
前記保持部材を取り付けた後に、 前記保持部材を拡張させることで前記半導体 基板及び前記ダイボンド樹脂層を前記切断予定ラインに沿って切断する工程とを 備えることを特徴とする半導体基板の切断方法。
1 4. 前記切断起点領域を形成する前に、 前記半導体基板が所定の厚さとなる ように前記半導体基板の裏面を研磨する工程を備えることを特徴とする請求項 1 3記載の半導体基板の切断方法。
1 5 . 前記改質領域は溶融処理領域を含むことを特徴とする請求項 1 3又は 1 4記載の半導体基板の切断方法。
1 6 . 前記切断起点領域を形成する際には、 前記切断起点領域を起点として前 記半導体基板の表面に割れを到達させることを特徴とする請求項 1 3〜1 5のい ずれか一項記載の半導体基板の切断方法。
1 7 . 前記切断起点領域を形成する際には、 前記切断起点領域を起点として前記 半導体基板の裏面に割れを到達させることを特徴とする請求項 1 3〜1 5のいず れか一項記載の半導体基板の切断方法。
1 8 . 前記切断起点領域を形成する際には、 前記切断起点領域を起点として前記 半導体基板の表面と裏面とに割れを到達させることを特徴とする請求項 1 3〜 1 5のいずれか一項記載の半導体基板の切断方法。
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