(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを表面に備えたウエーハの加工方法であって、
ウエーハの裏面を外周部が環状フレームに貼着されたダイシングテープに貼着し、ウエーハをダイシングテープを介して環状フレームで支持する支持工程と、
環状フレームに支持されたウエーハをダイシングテープを介してレーザ加工装置のチャックテーブルで吸引保持する保持工程と、
第１の強度のウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザビームを分割予定ラインに対応する領域に照射してウエーハの表面に第１の深さの分割溝を形成する分割溝形成工程と、
該パルスレーザビームの照射位置が該デバイス領域と該外周余剰領域との境界の座標位置に達したときに分割予定ラインの延長線上の外周余剰領域に該第１の強度より低く該ダイシングテープを溶融しない第２の強度のウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザビームを照射して、分割を誘導する該第１の深さより浅い第２の深さの誘導溝を形成する誘導溝形成工程と、
を具備したことを特徴とするウエーハの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハをレーザビームを用いて加工するウエーハの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ、ＬＥＤ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたシリコンウエーハ、サファイアウエーハ等のウエーハは、加工装置によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。
【０００３】
ウエーハの分割には、ダイサーと呼ばれる切削装置を用いたダイシング方法が広く採用されている。ダイシング方法では、ダイアモンド等の砥粒を金属や樹脂で固めて厚さ３０μｍ程度とした切削ブレードを、３００００ｒｐｍ程度の高速で回転させつつウエーハへと切り込ませることでウエーハを切削し、個々のデバイスへと分割する。
【０００４】
一方、近年では、ウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザビームをウエーハに照射することでレーザ加工溝を形成し、このレーザ加工溝に沿ってブレーキング装置でウエーハに外力を付与してウエーハを割断し、個々のデバイスへと分割する方法が提案されている（例えば、特開平１０−３０５４２０号公報参照）。
【０００５】
レーザ加工装置によるレーザ加工溝の形成は、ダイサーによるダイシング方法に比べて加工速度を早くすることができるとともに、サファイアやＳｉＣ等の硬度の高い素材からなるウエーハであっても比較的容易に加工することができる。また、加工溝を例えば１０μｍ以下等の狭い幅とすることができるので、ダイシング方法で加工する場合に対してウエーハ１枚当たりのデバイス取り量を増やすことが出来る。
【０００６】
レーザ加工装置によるウエーハの加工では、ウエーハを外周部が環状フレームに貼着されたダイシングテープに貼着し、ウエーハをダイシングテープを介して環状フレームで支持する。そして、レーザ加工装置のチャックテーブルにダイシングテープを介してウエーハが吸引保持された状態でレーザビームが照射される。
【０００７】
レーザ加工時には、ウエーハの分割が円滑に行われるようにレーザビームは分割予定ラインの延長線上にある外周余剰領域にも照射され、レーザ加工溝（分割溝）が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−３０５４２０号公報
【特許文献２】特開２００７−２１４２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、ウエーハの分割が円滑に行われるようにレーザビームが分割予定ラインの延長線上にある外周余剰領域にも照射され、更にチャックテーブルの加工送りを急に停止できないため、ウエーハをオーバーランしたレーザビームがダイシングテープにも照射されることになる。
【００１０】
このようにウエーハをオーバーランしたレーザビームがダイシングテープに照射されると、ダイシングテープが溶融及び酸化してチャックテーブルの吸着面にダメージを与えるという問題がある。
【００１１】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ウエーハのレーザ加工時にレーザビームがウエーハをオーバーランしてもダイシングテープが溶融及び酸化することのないウエーハの加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によると、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを表面に備えたウエーハの加工方法であって、ウエーハの裏面を外周部が環状フレームに貼着されたダイシングテープに貼着し、ウエーハをダイシングテープを介して環状フレームで支持する支持工程と、環状フレームに支持されたウエーハをダイシングテープを介してレーザ加工装置のチャックテーブルで吸引保持する保持工程と、第１の強度のウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザビームを分割予定ラインに対応する領域に照射してウエーハの表面に第１の深さの分割溝を形成する分割溝形成工程と、該パルスレーザビームの照射位置が該デバイス領域と該外周余剰領域との境界の座標位置に達したときに分割予定ラインの延長線上の外周余剰領域に該第１の強度より低く該ダイシングテープを溶融しない第２の強度のウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザビームを照射して、分割を誘導する該第１の深さより浅い第２の深さの誘導溝を形成する誘導溝形成工程と、を具備したことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のウエーハの加工方法によると、分割予定ラインの延長線上にある外周余剰領域にはダイシングテープを溶融しない比較的低い強度のレーザビームを照射して分割を誘導する誘導溝を形成するので、ウエーハの分割が円滑に行われるとともにレーザビームがウエーハをオーバーランしてもダイシングテープが溶融及び酸化しないので、チャックテーブルの吸着面にダメージを与えるという問題を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】レーザ加工装置の斜視図である。
【図２】ダイシングテープを介して環状フレームに支持されたウエーハの表面側斜視図である。
【図３】レーザビーム照射ユニットのブロック図である。
【図４】分割溝及び誘導溝形成工程を説明する斜視図である。
【図５】分割溝及び誘導溝形成工程を説明する一部断面側面図である。
【図６】レーザ加工方法が終了した状態のダイシングテープを介して環状フレームに支持されたウエーハの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明のウエーハの加工方法を実施するのに適したレーザ加工装置２の概略構成図を示している。レーザ加工装置２は、静止基台４上にＸ軸方向に移動可能に搭載された第１スライドブロック６を含んでいる。
【００１６】
第１スライドブロック６は、ボールねじ８及びパルスモータ１０から構成される加工送り手段１２により一対のガイドレール１４に沿って加工送り方向、すなわちＸ軸方向に移動される。
【００１７】
第１スライドブロック６上には第２スライドブロック１６がＹ軸方向に移動可能に搭載されている。すなわち、第２スライドブロック１６はボールねじ１８及びパルスモータ２０から構成される割り出し送り手段２２により一対のガイドレール２４に沿って割り出し方向、すなわちＹ軸方向に移動される。
【００１８】
第２スライドブロック１６上には円筒支持部材２６を介してチャックテーブル２８が搭載されており、チャックテーブル２８は加工送り手段１２及び割り出し送り手段２２によりＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能である。チャックテーブル２８には、チャックテーブル２８に吸引保持されたウエーハをクランプするクランプ３０が設けられている。
【００１９】
静止基台４にはコラム３２が立設されており、このコラム３２にはレーザビーム照射ユニット３４を収容するケーシング３５が取り付けられている。レーザビーム照射ユニット３４は、図３に示すように、ＹＡＧレーザ又はＹＶＯ４レーザを発振するレーザ発振器６２と、繰り返し周波数設定手段６４と、パルス幅調整手段６６と、パワー調整手段６８とを含んでいる。
【００２０】
レーザビーム照射ユニット３４のパワー調整手段６８により所定パワーに調整されたパルスレーザビームは、ケーシング３５の先端に取り付けられた集光器３６のミラー７０で反射され、更に集光用対物レンズ７２によって集光されてチャックテーブル２８に保持されているウエーハ１１に照射される。
【００２１】
ケーシング３５の先端部には、集光器３６とＸ軸方向に整列してレーザ加工すべき加工領域を検出する撮像手段３８が配設されている。撮像手段３８は、可視光によって半導体ウエーハの加工領域を撮像する通常のＣＣＤ等の撮像素子を含んでいる。
【００２２】
撮像手段３８は更に、半導体ウエーハに赤外線を照射する赤外線照射手段と、赤外線照射手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、この光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する赤外線ＣＣＤ等の赤外線撮像素子から構成される赤外線撮像手段を含んでおり、撮像した画像信号はコントローラ（制御手段）４０に送信される。
【００２３】
コントローラ４０はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）４２と、制御プログラム等を格納するリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）４４と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４６と、カウンタ４８と、入力インターフェイス５０と、出力インターフェイス５２とを備えている。
【００２４】
５６は案内レール１４に沿って配設されたリニアスケール５４と、第１スライドブロック６に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される加工送り量検出手段であり、加工送り量検出手段５６の検出信号はコントローラ４０の入力エンターフェイス５０に入力される。
【００２５】
６０はガイドレール２４に沿って配設されたリニアスケール５８と第２スライドブロック１６に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される割り出し送り量検出手段であり、割り出し送り量検出手段６０の検出信号はコントローラ４０の入力インターフェイス５０に入力される。
【００２６】
撮像手段３８で撮像した画像信号もコントローラ４０の入力インターフェイス５０に入力される。一方、コントローラ４０の出力インターフェイス５２からはパルスモータ１０、パルスモータ２０、レーザビーム照射ユニット３４等に制御信号が出力される。
【００２７】
図２に示すように、レーザ加工装置２の加工対象であるウエーハ１１の表面１１ａにおいては、複数のストリート（分割予定ライン）１３が直交して形成されており、直交するストリート１３によって区画された各領域にデバイス１５が形成されている。ウエーハ１１は、多数のデバイス１５が形成されたデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９をその表面１１ａに備えている。
【００２８】
ウエーハ１１の裏面１１ｂは粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウエーハ１１はダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持された状態となり、レーザ加工時には、ウエーハ１１がダイシングテープＴを介してチャックテーブル２８に吸引保持され、クランプ３０により環状フレームＦがクランプされて固定される。
【００２９】
次に、図４乃至図６を参照して、本発明実施形態のウエーハの加工方法について詳細に説明する。まず、撮像手段３８でウエーハ１１の加工領域を撮像して、レーザビームを照射するレーザビーム照射ユニット３４の集光器３６と第１の方向に伸長するストリート１３との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザビーム照射位置のアライメントを実施する。次いで、チャックテーブル２８を９０度回転して、第２の方向に伸長するストリート１３と集光器２８とのアライメントを実施する。
【００３０】
また、撮像手段３８でウエーハ１１の全体を撮像して、第１の方向に伸長する全てのストリート１３とウエーハ１１の外周との交点の座標（Ｘ，Ｙ座標）を検出し、この座標をコントローラ４０のＲＡＭ４６に格納する。次いで、第２の方向に伸長する全てのストリート１３とウエーハ１１の外周との交点の座標を検出し、この座標をコントローラ４０のＲＡＭ４６に格納する。
【００３１】
更に、ウエーハ１１のデバイス領域１７と外周余剰領域１９との境界線の座標位置も各ストリート１３毎に検出し、これらの座標位置をコントローラ４０のＲＡＭ４６に格納する。
【００３２】
上述したアライメント及び各座標位置の検出が終了したならば、図４に示すように、第１の出力でウエーハ１１に対して吸収性を有する波長のパルスレーザビームを集光器３６を介してウエーハ１１の加工すべきストリート１３の一端から照射を開始し、チャックテーブル２８を矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動させ、ストリート１３に沿って分割溝７４を形成する。
【００３３】
レーザビームの照射位置がデバイス領域１７と外周余剰領域１９との境界の座標位置に達したならば、レーザビームの出力を第１の出力より低い第２の出力に低下させて上述した所定の加工送り速度でチャックテーブル２８をＸ１方向に移動させて外周余剰領域１９に分割を誘導する誘導溝７６を形成し、レーザビームの照射位置がストリート１３の延長線上のウエーハ他端に達したならば、パルスレーザビームの照射を停止すると共にチャックテーブル２８の移動を停止する。
【００３４】
即ち、図５の一部断面側面図に示すように、矢印Ａで示す分割溝形成工程では、デバイス領域１７のストリート１３に沿って第１の出力のレーザビームを照射して分割溝７４を形成し、矢印Ｂで示す誘導溝形成工程では、第１の出力より低い第２の出力のレーザビームをストリート１３の延長線上の外周余剰領域１９に照射して分割を誘導する誘導溝７６を形成する。
【００３５】
チャックテーブル２８の移動はウエーハ１１の端部（図５で右端部）で停止するように制御するが、チャックテーブル２８はその慣性により急に停止できないため、集光器３６から照射されたレーザビームはウエーハ１１を多少オーバーランしてダイシングテープＴに照射される。
【００３６】
本実施形態では、矢印Ｂで示される誘導溝形成工程で照射されるレーザビームの出力がダイシングテープＴを溶融しない比較的低い第２の出力に調整されているため、ウエーハ１１をオーバーランしたレーザビームがダイシングテープＴに照射されても、ダイシングテープＴを溶融及び酸化させることはない。
【００３７】
第１の方向に伸長する全てのストリート１３に沿って上述した分割溝形成工程及び誘導溝形成工程を実施したならば、チャックテーブル２８を９０度回転してから、第２の方向に伸長する全てのストリート１３に沿って分割溝形成工程及び誘導溝形成工程を実施する。このように全てのストリート１３に沿って分割溝形成工程及び誘導溝形成工程を実施した状態のウエーハ１１の斜視図が図６に示されている。
【００３８】
第１のレーザ加工条件例は以下の通りである。
【００３９】
（ａ）分割溝形成工程：
光源                    ：ＹＡＧレーザ
波長                    ：３５５ｎｍ（ＹＡＧレーザの第３高調波）
平均出力                ：１．５Ｗ
加工深さ                ：２５μｍ
繰り返し周波数          ：１００ｋＨｚ
スポット径              ：５μｍ
送り速度                ：１５０ｍｍ／ｓ
【００４０】
（ｂ）誘導溝形成工程：
光源                    ：ＹＡＧレーザ
波長                    ：３５５ｎｍ（ＹＡＧレーザの第３高調波）
平均出力                ：０．５Ｗ
加工深さ                ：１０μｍ
繰り返し周波数          ：１００ｋＨｚ
スポット径              ：５μｍ
送り速度                ：１５０ｍｍ／ｓ
【００４１】
上述した第１の加工条件例では、誘導溝形成工程でのレーザビームの平均出力を分割溝形成工程のレーザビームの平均出力の１／３に低下させているが、他の条件は両工程で全て同一である。
【００４２】
第２のレーザ加工条件例は以下の通りである。
【００４３】
（ａ）分割溝形成工程：
光源                    ：ＹＡＧレーザ
波長                    ：３５５ｎｍ（ＹＡＧレーザの第３高調波）
平均出力                ：１．５Ｗ
加工深さ                ：２５μｍ
繰り返し周波数          ：１００ｋＨｚ
スポット径              ：５μｍ
送り速度                ：１５０ｍｍ／ｓ
【００４４】
（ｂ）誘導溝形成工程：
光源                    ：ＹＡＧレーザ
波長                    ：３５５ｎｍ（ＹＡＧレーザの第３高調波）
平均出力                ：１．５Ｗ
加工深さ                ：１０μｍ
繰り返し周波数          ：１００ｋＨｚ
スポット径              ：５μｍ
送り速度                ：３００ｍｍ／ｓ
【００４５】
上述した第２の加工条件例では、誘導溝形成工程の平均出力と分割溝形成工程の平均出力を同一出力に維持し、誘導溝形成工程の送り速度を分割溝形成工程の送り速度の２倍に増速している。
【００４６】
このように平均出力を変えずに、誘導溝形成工程での送り速度を分割溝形成工程の送り速度から増速することによっても、レーザビームの強度を低下させることができ、レーザビームがウエーハ１１をオーバーランしてダイシングテープＴに照射されても、ダイシングテープＴを溶融及び酸化させることがない。その結果、チャックテーブル２８の吸着面にダメージを与えるという問題を解消することができる。
【００４７】
要するに本発明のウエーハの加工方法では、誘導溝形成工程でのレーザビームの強度を分割溝形成工程でのレーザビームの強度よりも低く制御をすることが重要である。レーザビームの強度を低く制御するには、誘導溝形成工程でのレーザビームの出力を分割溝形成工程でのレーザビームの出力より低くするか、或いは両工程で同一の出力のレーザビームを照射し、誘導溝形成工程での送り速度を分割溝形成工での送り速度よりも速くするように制御すればよい。
【符号の説明】
【００４８】
Ｔ    ダイシングテープ
Ｆ    環状フレーム
２    レーザ加工装置
１１    ウエーハ
１３    分割予定ライン（ストリート）
１５    デバイス
１７    デバイス領域
１９    外周余剰領域
２８    チャックテーブル
３４    レーザビーム照射ユニット
３６    集光器
７４    分割溝
７６    誘導溝
【図１】
0005839383.tif 000002
【図２】
0005839383.tif 000003
【図３】
0005839383.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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