(57)【要約】      （修正有）【課題】  レーザー光線を照射して変質層を形成し分割予定ラインに沿って分割する際に、確実に分割する方法を提供する。【解決手段】  ウエーハ２の内部にレーザー光線によって分割予定ラインに沿って変質層を形成する変質層形成工程と、ウエーハの裏面を環状のフレームに装着された伸張可能な支持テープに貼着するウエーハ支持工程と、ウエーハが貼着された支持テープを拡張することによりウエーハを分割予定ラインに沿って分割する分割工程を含み、分割工程はウエーハが貼着された該支持テープを拡張する際に、所定方向に延びる分割予定ラインと直交する方向に作用する引っ張り力が所定方向と交差する方向に延びる分割予定ラインと直交する方向に作用する引っ張り力より大きくなるように支持テープを拡張することにより、所定方向に延びる分割予定ラインに沿って最初に分割し、引き続き所定方向と交差する方向に延びる分割予定ラインに沿って分割する。【選択図】        図１１
2006024676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に格子状に形成された分割予定ラインによって区画された領域に機能素子が形成されたウエーハを、分割予定ラインに沿って個々のチップに分割するウエーハの加工方法であって、
ウエーハの裏面側から分割予定ラインに沿ってウエーハに対して透過性を有するレーザー光線を照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を形成する変質層形成工程と、
分割予定ラインに沿って変質層が形成されたウエーハの裏面を環状のフレームに装着された伸張可能な支持テープに貼着するウエーハ支持工程と、
ウエーハが貼着された該支持テープを拡張することによりウエーハを変質層が形成された分割予定ラインに沿って分割する分割工程を含み、
該分割工程は、ウエーハが貼着された該支持テープを拡張する際に、所定方向に延びる分割予定ラインと直交する方向に作用する引っ張り力が所定方向と交差する方向に延びる分割予定ラインと直交する方向に作用する引っ張り力より大きくなるように該支持テープを拡張することにより、所定方向に延びる分割予定ラインに沿って最初に分割し、引き続き所定方向と交差する方向に延びる分割予定ラインに沿って分割する、
ことを特徴とするウエーハの分割方法。
【請求項２】
該分割工程は、該環状のフレームを保持する環状のフレーム保持部材と、該環状のフレーム保持部材内に配設され該環状のフレーム保持部材に対して軸方向に相対移動することにより該支持テープを拡張する拡張ドラムとを具備するテープ拡張装置を用い、該環状のフレームを該環状のフレーム保持部材に保持する際に、該環状のフレームに該支持テープを介して支持されたウエーハに形成された所定方向に延びる分割予定ラインと直交し互いに対向する位置で該環状のフレームを該環状のフレーム保持部材に固定し、該拡張ドラムと該環状のフレーム保持部材を相対移動して該支持テープを拡張する際に該支持テープに働く張力により該環状のフレームを僅かに変形せしめる、請求項１記載のウエーハの分割方法。
【請求項３】
該分割工程は、該環状のフレームを保持する環状のフレーム保持部材と、該環状のフレーム保持部材内に配設され該環状のフレーム保持部材に対して軸方向に相対移動することにより該支持テープを拡張する拡張ドラムとを具備し、該拡張ドラムの該支持テープへ作用する上端縁には９０度の位相をもって高位部と低位部が交互に形成されているテープ拡張装置を用い、該環状のフレームを該環状のフレーム保持部材に保持する際に、該環状のフレームに該支持テープを介して支持されたウエーハに形成された所定方向に延びる分割予定ラインが該拡張ドラムの該低位部同士を結ぶ方向に対して直交するように該環状のフレームを該環状のフレーム保持部材に保持し、該拡張ドラムと該環状のフレーム保持部材を相対移動して該拡張ドラムの上端縁を該支持テープに作用せしめて該支持テープを拡張する、請求項１記載のウエーハの分割方法。
【請求項４】
表面に格子状に形成された分割予定ラインによって区画された領域に機能素子が形成されたウエーハを、分割予定ラインに沿って個々のチップに分割するウエーハの加工方法であって、
ウエーハの表面を環状のフレームに装着された伸張可能な支持テープに貼着するフレーム支持工程と、
環状のフレームに支持テープを介して支持されたウエーハの裏面側から分割予定ラインに沿ってウエーハに対して透過性を有するレーザー光線を照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を形成する変質層形成工程と、
ウエーハが貼着された該支持テープを拡張することによりウエーハを変質層が形成された分割予定ラインに沿って分割する分割工程を含み、
該分割工程は、ウエーハが貼着された該支持テープを拡張する際に、所定方向に延びる分割予定ラインと直交する方向に作用する引っ張り力が所定方向と交差する方向に延びる分割予定ラインと直交する方向に作用する引っ張り力より大きくなるように該支持テープを拡張することにより、所定方向に延びる分割予定ラインに沿って最初に分割し、引き続き所定方向と交差する方向に延びる分割予定ラインに沿って分割する、
ことを特徴とするウエーハの分割方法。
【請求項５】
該分割工程は、該環状のフレームを保持する環状のフレーム保持部材と、該環状のフレーム保持部材内に配設され該環状のフレーム保持部材に対して軸方向に相対移動することにより該支持テープを拡張する拡張ドラムとを具備するテープ拡張装置を用い、該環状のフレームを該環状のフレーム保持部材に保持する際に、該環状のフレームに該支持テープを介して支持されたウエーハに形成された所定方向に延びる分割予定ラインと直交し互いに対向する位置で該環状のフレームを該環状のフレーム保持部材に固定し、該拡張ドラムと該環状のフレーム保持部材を相対移動して該支持テープを拡張する際に該支持テープに働く張力により該環状のフレームを僅かに変形せしめる、請求項４記載のウエーハの分割方法。
【請求項６】
該分割工程は、該環状のフレームを保持する環状のフレーム保持部材と、該環状のフレーム保持部材内に配設され該環状のフレーム保持部材に対して軸方向に相対移動することにより該支持テープを拡張する拡張ドラムとを具備し、該拡張ドラムの該支持テープへ作用する上端縁には９０度の位相をもって高位部と低位部が交互に形成されているテープ拡張装置を用い、該環状のフレームを該環状のフレーム保持部材に保持する際に、該環状のフレームに該支持テープを介して支持されたウエーハに形成された所定方向に延びる分割予定ラインが該拡張ドラムの該低位部同士を結ぶ方向に対して直交するように該環状のフレームを該環状のフレーム保持部材に保持し、該拡張ドラムと該環状のフレーム保持部材を相対移動して該拡張ドラムの上端縁を該支持テープに作用せしめて該支持テープを拡張する、請求項４記載のウエーハの分割方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に格子状に形成された分割予定ラインによって区画された領域に機能素子が形成されたウエーハを、分割予定ラインに沿って分割するウエーハの分割方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路（機能素子）を形成する。そして、半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切断することにより回路が形成された領域を分割して個々の半導体チップを製造している。また、サファイヤ基板の表面にフォトダイオード等の受光素子（機能素子）やレーザーダイオード等の発光素子（機能素子）等が積層された光デバイスウエーハも分割予定ラインに沿って切断することにより個々のフォトダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。
【０００３】
上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の分割予定ラインに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われている。この切削装置は、半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる切削送り手段とを具備している。切削手段は、回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードおよび回転スピンドルを回転駆動する駆動機構を備えたスピンドルユニットを含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径３μｍ程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって基台に固定し厚さ２０μｍ程度に形成されている。
【０００４】
しかるに、切削ブレードは２０μｍ程度の厚さを有するため、チップを区画する分割予定ラインとしては幅が５０μｍ程度必要となり、ウエーハの面積に対する分割予定ラインが占める面積比率が大きく、生産性が悪いという問題がある。また、サファイヤ基板、炭化珪素基板等はモース硬度が高いため、上記切削ブレードによる切断は必ずしも容易ではない。
【０００５】
一方、近年半導体ウエーハ等の板状の被加工物を分割する方法として、その被加工物に対して透過性を有するパルスレーザー光線を用い、分割すべき領域の内部に集光点を合わせてパルスレーザー光線を照射するレーザー加工方法も試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、被加工物の一方の面側から内部に集光点を合わせて被加工物に対して透過性を有する赤外光領域のパルスレーザー光線を照射し、被加工物の内部に分割予定ラインに沿って変質層を連続的に形成し、この変質層が形成されることによって強度が低下した分割予定ラインに沿って外力を加えることにより、被加工物を破断して分割するものである。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特許第３４０８８０５号公報
【０００６】
上述したように分割予定ラインに沿って変質層が連続的に形成されたウエーハの分割予定ラインに沿って外力を付与し、ウエーハを個々のチップに分割する方法として、本出願人はウエーハが貼着された支持テープを拡張してウエーハに引っ張り力を付与することにより、ウエーハを個々のチップに分割する技術を特願２００３−３６１４７１号として提案した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
而して、ウエーハが貼着された保持テープを拡張してウエーハに引張力を付与する方法は、ウエーハが貼着された支持テープを拡張するとウエーハには放射状に引っ張り力が作用するため、格子状に形成された分割予定ラインに対してランダムな方向に引張力が作用することになるので、ウエーハは不規則に分割され、分割されない未分割領域が残存するという問題がある。また、分割予定ライン上に回路の機能をテストするためのテスト  エレメント  グループ（Ｔｅｇ）と称するテスト用の金属パターンが配設されているウエーハを上述したように支持テープを拡張して分割予定ラインに沿って分割すると、上記金属パターンに不規則な力が作用することに起因して、金属パターンが鋸刃状に破断され、コンタミの原因となるとともにデバイスの品質を低下させるという問題がある。
【０００８】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、ウエーハの分割予定ラインに沿ってパルスレーザー光線を照射することにより変質層を形成し、該変質層が形成された分割予定ラインに沿って確実に分割することができるウエーハの分割方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、表面に格子状に形成された分割予定ラインによって区画された領域に機能素子が形成されたウエーハを、分割予定ラインに沿って個々のチップに分割するウエーハの加工方法であって、
ウエーハの裏面側から分割予定ラインに沿ってウエーハに対して透過性を有するレーザー光線を照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を形成する変質層形成工程と、
分割予定ラインに沿って変質層が形成されたウエーハの裏面を環状のフレームに装着された伸張可能な支持テープに貼着するウエーハ支持工程と、
ウエーハが貼着された該支持テープを拡張することによりウエーハを変質層が形成された分割予定ラインに沿って分割する分割工程を含み、
該分割工程は、ウエーハが貼着された該支持テープを拡張する際に、所定方向に延びる分割予定ラインと直交する方向に作用する引っ張り力が所定方向と交差する方向に延びる分割予定ラインと直交する方向に作用する引っ張り力より大きくなるように該支持テープを拡張することにより、所定方向に延びる分割予定ラインに沿って最初に分割し、引き続き所定方向と交差する方向に延びる分割予定ラインに沿って分割する、
ことを特徴とするウエーハの分割方法が提供される。
【００１０】
また、本発明によれば、表面に格子状に形成された分割予定ラインによって区画された領域に機能素子が形成されたウエーハを、分割予定ラインに沿って個々のチップに分割するウエーハの加工方法であって、
ウエーハの表面を環状のフレームに装着された伸張可能な支持テープに貼着するフレーム支持工程と、
環状のフレームに支持テープを介して支持されたウエーハの裏面側から分割予定ラインに沿ってウエーハに対して透過性を有するレーザー光線を照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を形成する変質層形成工程と、
ウエーハが貼着された該支持テープを拡張することによりウエーハを変質層が形成された分割予定ラインに沿って分割する分割工程を含み、
該分割工程は、ウエーハが貼着された該支持テープを拡張する際に、所定方向に延びる分割予定ラインと直交する方向に作用する引っ張り力が所定方向と交差する方向に延びる分割予定ラインと直交する方向に作用する引っ張り力より大きくなるように該支持テープを拡張することにより、所定方向に延びる分割予定ラインに沿って最初に分割し、引き続き所定方向と交差する方向に延びる分割予定ラインに沿って分割する、
ことを特徴とするウエーハの分割方法が提供される。
【００１１】
上記分割工程は、上記環状のフレームを保持する環状のフレーム保持部材と、該環状のフレーム保持部材内に配設され環状のフレーム保持部材に対して軸方向に相対移動することにより上記支持テープを拡張する拡張ドラムとを具備するテープ拡張装置を用い、環状のフレームを環状のフレーム保持部材に保持する際に、環状のフレームに支持テープを介して支持されたウエーハに形成された所定方向に延びる分割予定ラインと直交し互いに対向する位置で環状のフレームを環状のフレーム保持部材に固定し、拡張ドラムと環状のフレーム保持部材を相対移動して支持テープを拡張する際に支持テープに働く張力により環状のフレームを僅かに変形せしめる。
【００１２】
また、上記分割工程は、環状のフレームを保持する環状のフレーム保持部材と、該環状のフレーム保持部材内に配設され環状のフレーム保持部材に対して軸方向に相対移動することにより上記支持テープを拡張する拡張ドラムとを具備し、拡張ドラムの支持テープへ作用する上端縁には９０度の位相をもって高位部と低位部が交互に形成されているテープ拡張装置を用い、環状のフレームを環状のフレーム保持部材に保持する際に、環状のフレームに支持テープを介して支持されたウエーハに形成された所定方向に延びる分割予定ラインが拡張ドラムの低位部同士を結ぶ方向に対して直交するように環状のフレームを環状のフレーム保持部材に保持し、拡張ドラムと環状のフレーム保持部材を相対移動して拡張ドラムの上端縁を支持テープに作用せしめて支持テープを拡張する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によるウエーハの分割方法によれば、分割予定ラインに沿って変質層が形成されたウエーハが貼着された支持テープを拡張する際に、所定方向に延びる分割予定ラインと直交する方向に作用する引っ張り力が所定方向と垂直な方向に延びる分割予定ラインと直交する方向に作用する引っ張り力より大きくなるように支持テープを拡張することにより、所定方向に延びる分割予定ラインに沿って最初に分割し、引き続き所定方向と垂直な方向に延びる分割予定ラインに沿って分割するので、規則的に分割が遂行されるため、ウエーハを変質層が形成された分割予定ラインに沿って確実に分割することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明によるウエーハの分割方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１には、本発明に従って加工されるウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図が示されている。図１に示す半導体ウエーハ２は、例えば厚さが５００μmのシリコンウエーハからなっており、表面２ａには所定方向に互いに平行に延びる複数の第１の分割予定ライン２１１と、該第１の分割予定ライン２１１と垂直な方向に互いに平行に延びる複数の第２の分割予定ライン２１２が格子状に形成されている。そして、半導体ウエーハ２の表面２aには、第１の分割予定ライン２１１と第２の分割予定ライン２１２によって区画された複数の領域に機能素子としての回路２２が形成されている。以下、この半導体ウエーハ２を個々の半導体チップに分割する分割方法について説明する。
【００１６】
半導体ウエーハ２を個々の半導体チップに分割するには、半導体ウエーハ２に対して透過性を有するパルスレーザー光線を第１の分割予定ライン２１１および第２の分割予定ライン２１２に沿って照射し、半導体ウエーハ２の内部に第１の分割予定ライン２１１および第２の分割予定ライン２１２に沿って変質層を形成する変質層形成工程を実施する。この変質層形成工程は、図２乃至４に示すレーザー加工装置３を用いて実施する。図２乃至図４に示すレーザー加工装置３は、被加工物を保持するチャックテーブル３１と、該チャックテーブル３１上に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段３２と、チャックテーブル３１上に保持された被加工物を撮像する撮像手段３３を具備している。チャックテーブル３１は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない移動機構によって図２において矢印Ｘで示す加工送り方向および矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられるようになっている。
【００１７】
上記レーザー光線照射手段３２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング３２１を含んでいる。ケーシング３２１内には図３に示すようにパルスレーザー光線発振手段３２２と伝送光学系３２３とが配設されている。パルスレーザー光線発振手段３２２は、ＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器３２２ａと、これに付設された繰り返し周波数設定手段３２２ｂとから構成されている。伝送光学系３２３は、ビームスプリッタの如き適宜の光学要素を含んでいる。上記ケーシング３２１の先端部には、それ自体は周知の形態でよい組レンズから構成される集光レンズ（図示せず）を収容した集光器３２４が装着されている。上記パルスレーザー光線発振手段３２２から発振されたレーザー光線は、伝送光学系３２３を介して集光器３２４に至り、集光器３２４から上記チャックテーブル３１に保持される被加工物に所定の集光スポット径Ｄで照射される。この集光スポット径Ｄは、図４に示すようにガウス分布を示すパルスレーザー光線が集光器３２４の対物レンズ３２４ａを通して照射される場合、Ｄ（μｍ）＝４×λ×ｆ／（π×Ｗ）、ここでλはパルスレーザー光線の波長（μｍ）、Ｗは対物レンズ３２４ａに入射されるパルスレーザー光線の直径（ｍｍ）、ｆは対物レンズ３２４ａの焦点距離（ｍｍ）、で規定される。
【００１８】
上記レーザー光線照射手段３２を構成するケーシング３２１の先端部に装着された撮像手段３３は、図示の実施形態においては可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該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撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。
【００１９】
上述したレーザー加工装置１を用いて実施する変質層形成工程について、図２、図５および図６を参照して説明する。
この変質層形成行程は、先ず上述した図２に示すレーザー加工装置３のチャックテーブル３１上に半導体ウエーハ２を裏面２ｂを上にして載置し、該チャックテーブル３１上に半導体ウエーハ２を吸着保持する。半導体ウエーハ２を吸引保持したチャックテーブル３１は、図示しない移動機構によって撮像手段３３の直下に位置付けられる。
【００２０】
チャックテーブル３１が撮像手段３３の直下に位置付けられると、撮像手段３３および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ２のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段３３および図示しない制御手段は、半導体ウエーハ２の所定方向に形成されている第１の分割予定ライン２１１と、第１の分割予定ライン２１１に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段３２の集光器３２４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、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する。また、半導体ウエーハ２に形成されている第２の分割予定ライン２１２に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。このとき、半導体ウエーハ２の第１の分割予定ライン２１１および第２の分割予定ライン２１２が形成されている表面２ａは下側に位置しているが、撮像手段３３が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成された撮像手段を備えているので、裏面２ｂから透かして分割予定ライン２１を撮像することができる。
【００２１】
以上のようにしてチャックテーブル３１上に保持されている半導体ウエーハ２に形成されている第１の分割予定ライン２１１（第２の分割予定ライン２１２）を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、図５の（ａ）で示すようにチャックテーブル３１をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段３２の集光器３２４が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の第１の分割予定ライン２１１（第２の分割予定ライン２１２）の一端（図５の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段３２の集光器３２４の直下に位置付ける。そして、集光器３２４から透過性を有するパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３１即ち半導体ウエーハ２を図５の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、図５の（ｂ）で示すようにレーザー光線照射手段３２の集光器１２４の照射位置が第１の分割予定ライン２１１（第２の分割予定ライン２１２）の他端の位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル３１即ち半導体ウエーハ２の移動を停止する。この変質層形成工程においては、パルスレーザー光線の集光点Ｐを半導体ウエーハ２の表面２ａ（下面）付近に合わせることにより、表面２ａ（下面）に露出するとともに表面２ａから内部に向けて変質層２１０が形成される。この変質層２１０は、溶融再固化層として形成される。
【００２２】
上記変質層形成工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
光源                    ：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４スレーザー
波長                    ：１０６４ｎｍのパルスレーザー
パルス出力              ：１０μＪ
集光スポット径          ：φ１μｍ
繰り返し周波数          ：１００ｋＨｚ
加工送り速度            ：１００ｍｍ／秒
【００２３】
なお、半導体ウエーハ１０の厚さが厚い場合には、図６に示すように集光点Ｐを段階的に変えて上述した変質層形成工程を複数回実行することにより、複数の変質層２１０を形成する。例えば、上述した加工条件においては１回に形成される変質層の厚さは約５０μｍであるため、上記変質層形成工程を例えば３回実施して１５０μmの変質層２１０を形成する。
【００２４】
上述した変質層形成工程によって半導体ウエーハ２の内部に第１の分割予定ライン２１１および第２の分割予定ライン２１２に沿って変質層２１０を形成したならば、半導体ウエーハ２の裏面２bを環状のフレームに装着された伸長可能な支持テープの表面に貼着するウエーハ支持工程を実施する。即ち、図７に示すように環状のフレーム４の内側開口部を覆うように外周部が装着された伸長可能な支持テープ４０の表面に半導体ウエーハ２の裏面２ｂを貼着する。なお、上記支持テープテープ４０は、図示の実施形態においては厚さが７０μｍのポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなるシート基材の表面にアクリル樹脂系の糊が厚さが５μｍ程度塗布されている。また、環状のフレームは、厚さが１mmのステンレス鋼によって形成されており、所定の外力が作用すると弾性変形する。
【００２５】
上述したウエーハ支持工程を実施したならば、半導体ウエーハ２を変質層２１０が形成された第１の分割予定ライン２１１および第２の分割予定ライン２１２に沿って分割する分割行程を実施する。この分割工程の第１の実施形態は、図８に示すテープ拡張装置６を用いて実施する。図８に示すテープ拡張装置６は、上記環状のフレーム４を保持するフレーム保持手段６１と、該フレーム保持手段６１に保持された環状のフレーム４に装着された保持テープ４０を拡張するテープ拡張手段６２を具備している。フレーム保持手段６１は、環状のフレーム保持部材６１１と、該フレーム保持部材６１１の外周に配設された固定手段としての２個のクランプ機構６１２、６１２とからなっている。フレーム保持部材６１１の上面は環状のフレーム３を載置する載置面６１１ａを形成しており、この載置面６１１ａ上に環状のフレーム４が載置される。そして、載置面６１１ａ上に載置された環状のフレーム４は、クランプ機構６１２によってフレーム保持部材６１１に固定される。なお、クランプ機構６１２、６１２は、図示の実施形態においてはフレーム保持部材６１１の中心を通る線上に互いに対向して配設されている。このように構成されたフレーム保持手段６１は、テープ拡張手段６２によって上下方向に進退可能に支持されている。
【００２６】
テープ拡張手段６２は、上記環状のフレーム保持部材６１１の内側に配設される拡張ドラム６２１を具備している。この拡張ドラム６２１は、環状のフレーム４の内径より小さく該環状のフレーム４に装着された支持テープ４０に貼着される半導体ウエーハ２の外径より大きい内径および外径を有している。また、拡張ドラム６２１は、下端に支持フランジ６２２を備えている。図示の実施形態におけるテープ拡張手段６２は、上記環状のフレーム保持部材６１１を上下方向（軸方向）に進退可能な支持手段６３を具備している。この支持手段６３は、上記支持フランジ６２２上に配設された複数のエアシリンダ６３１からなっており、そのピストンロッド６３２が上記環状のフレーム保持部材６１１の下面に連結される。このように複数のエアシリンダ６３１からなる支持手段６３は、環状のフレーム保持部材６１１を載置面６１１ａが拡張ドラム６２１の上端と略同一高さとなる基準位置と、拡張ドラム６２１の上端より所定量下方の拡張位置の間を上下方向に移動せしめる。従って、複数のエアシリンダ６３１からなる支持手段６３は、拡張ドラム６２１とフレーム保持部材６１１とを上下方向（軸方向）に相対移動する拡張移動手段として機能する。
【００２７】
以上のように構成されたテープ拡張装置６を用いて実施する分割工程について図９乃至図１１を参照して説明する。即ち、図９に示すように半導体ウエーハ２（第１の分割予定ライン２１１および第２の分割予定ライン２１２に沿って変質層２１０が形成されている）を支持テープ４０を介して支持した環状のフレーム４を、図９に示すようにフレーム保持手段６１を構成するフレーム保持部材６１１の載置面６１１ａ上に載置し、クランプ機構６１２、６１２によってフレーム保持部材６１１に固定する。このとき、環状のフレーム３は図１０に示すように、支持テープ４０に貼着された半導体ウエーハ２に形成された第２の分割予定ライン２１２の中央部を通る延長線上において互いに対向する部位をクランプ機構６１２、６１２が配設された位置に位置付ける。またこのとき、フレーム保持部材６１１は図９に示す基準位置に位置付けられている。
【００２８】
次に、テープ拡張手段６２を構成する支持手段６３としての複数のエアシリンダ６３１を作動して、環状のフレーム保持部材６１１を図１１に示す拡張位置に下降せしめる（テープ拡張工程）。従って、フレーム保持部材６１１の載置面６１１ａ上に固定されている環状のフレーム４も下降するため、図１１の（a）および図１１の（b）に示すように環状のフレーム４に装着された支持テープ４０は拡張ドラム６２１の上端縁に当接して拡張せしめられる。このとき、支持テープ４０に働く張力が環状のフレーム４に作用するため、環状のフレーム４におけるクランプ機構６１２、６１２によって固定された部位と９０度の位相を持った部位（クランプ機構６１２、６１２によって固定されていない部位）は図１１の（b）に示すように弾性変形する。一方、環状のフレーム４におけるクランプ機構６１２、６１２によって固定された部位は、図１１の（a）に示すように支持テープ４０に働く張力が作用しても弾性変形しない。従って、支持テープ４０に貼着されている半導体ウエーハ２に作用する引張力は、第１の分割予定ライン２１１と交差する方向に作用する引張力が第２の分割予定ライン２１２と交差する方向に作用する引張力より大きくなる。この結果、半導体ウエーハ２は最初に第１の分割予定ライン２１１に沿って破断され、引き続き第２の分割予定ライン２１２に沿って破断されて、個々の半導体チップ２０に分割される。このように、第１の分割予定ライン２１１および第２の分割予定ライン２１２に沿って変質層２１０が形成された半導体ウエーハ２の分割は、最初に第１の分割予定ライン２１１に沿って破断され、次いで第２の分割予定ライン２１２に沿って規則的に破断されるので、半導体ウエーハ２は第１の分割予定ライン２１１および第２の分割予定ライン２１２に沿って確実に分割されるとともに、分割予定ライン上に配設されたテスト用の金属パターンも分割予定ラインに沿って正確に破断される。
なお、上記テープ拡張工程における保持テープ３０の拡張量即ち伸び量は、フレーム保持部材６１１の下方への移動量によって調整することができ、本発明者等の実験によると支持テープ４０を第１の分割予定ライン２１１と垂直な方向に２０ｍｍ程度を引き伸ばしたときに半導体ウエーハ２を変質層２１０が形成されている第１の分割予定ライン２１１および第２の分割予定ライン２１２に沿って破断することができた。
【００２９】
次に、半導体ウエーハ２を変質層２１０が形成された第１の分割予定ライン２１１および第２の分割予定ライン２１２に沿って分割する分割行程の第２の実施形態について説明する。この分割工程の第２の実施形態は、図１２乃至図１４に示すテープ拡張装置６を用いて実施する。図１２乃至図１４に示すテープ拡張装置６は、フレーム保持手段６１を構成する環状のフレーム保持部材６１１に配設されたクランプ機構６１２の数と、テープ拡張手段６２を構成する拡張ドラム６２２の構造が上記図８に示すテープ拡張装置６と相違するだけで、その他の構成は図８に示すテープ拡張装置６と同一である。従って、図１２乃至図１４に示すテープ拡張装置６は、図８に示すテープ拡張装置６の構成部材と同一部材には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００３０】
図１２乃至図１４に示すテープ拡張装置６は、フレーム保持手段６１を構成する環状のフレーム保持部材６１１に配設されたクランプ機構６１２が環状のフレーム保持部材６１１の外周に沿ってそれぞれ等間隔で４個設けられている。また、テープ拡張手段６２を構成する拡張ドラム６２２の上端縁には、図１３および図１４に誇張して示すように９０度の位相をもって高位部６２２aと低位部６２２bが交互に形成されている。従って、拡張ドラム６２２の上端縁には、互いに対向する一対の高位部６２２a、６２２aと一対の低位部６２２b、６２２bが形成される。そして、高位部６２２aと低位部６２２bの間は、なだらかな曲線によって形成されている。
【００３１】
図１２乃至図１４に示すテープ拡張装置６を用いて実施する分割工程について図１５を参照して説明する。即ち、図１５の（a）に示すように半導体ウエーハ２（第１の分割予定ライン２１１および第２の分割予定ライン２１２に沿って変質層２１０が形成されている）を支持テープ４０を介して支持した環状のフレーム４を、図１５の（a）に示すようにフレーム保持手段６１を構成するフレーム保持部材６１１の載置面６１１ａ上に載置し、４個のクランプ機構６１２によってフレーム保持部材６１１に固定する。このとき、環状のフレーム３は図１５の（a）に示すように、支持テープ４０に貼着された半導体ウエーハ２に形成された第１の分割予定ライン２１１が、拡張ドラム６２２の低位部６２２bと中心６２２aを結ぶ方向（図１５の（a）において左右方向）と直交する（図１５の（a）において紙面に垂直な方向）ように位置付けられる。またこのとき、フレーム保持部材６１１は図１５の（a）に示す基準位置に位置付けられている。
【００３２】
次に、テープ拡張手段６２を構成する支持手段６３としての複数のエアシリンダ６３１を作動して、環状のフレーム保持部材６１１を図１５の（b）に示す拡張位置に下降せしめる（テープ拡張工程）。従って、フレーム保持部材６１１の載置面６１１ａ上に固定されている環状のフレーム４も下降するため、図１５の（b）に示すように環状のフレーム４に装着された支持テープ４０は拡張ドラム６２１の上端縁に当接して拡張せしめられる。このとき、拡張ドラム６２１の上端縁は一対の高位部６２２a、６２２aと一対の低位部６２２b、６２２bを備えているので、図１５の（b）に示すように支持テープ４０が円弧状に押し上げられる。従って、保持テープ４０に貼着されている半導体ウエーハ２に作用する引張力は、第１の分割予定ライン２１１と交差する方向に作用する引張力が第２の分割予定ライン２１２と交差する方向に作用する引張力より大きくなる。この結果、半導体ウエーハ２は最初に第１の分割予定ライン２１１に沿って破断され、引き続き第２の分割予定ライン２１２に沿って破断されて、個々の半導体チップ２０に分割される。
【００３３】
次に、本発明によるウエーハの分割方法の他の実施形態について説明する。
この実施形態においては、先ず半導体ウエーハの表面を環状のフレームに装着された支持テープの表面に貼着するウエーハ支持工程を実施する。即ち、図１６に示すように環状のフレーム４に装着された支持テープ４０の表面に半導体ウエーハ２の表面２aを貼着する（従って、半導体ウエーハ2の裏面２bが上側となる）。なお、環状のフレーム４および支持テープ４０は、上記図７に示す実施形態における環状のフレーム４および支持テープ４０と同様のテープを用いることができる。
【００３４】
このようにしてフレーム支持工程を実施したならば、半導体ウエーハ２に対して透過性を有するパルスレーザー光線を第１の分割予定ライン２１１および第２の分割予定ライン２１２に沿って照射し、半導体ウエーハ２の内部に第１の分割予定ライン２１１および第２の分割予定ライン２１２に沿って変質層を形成する変質層形成工程を実施する。この変質層形成工程は、上記図２乃至４に示すレーザー加工装置３を用い、支持テープ４０側をチャックテーブル３１に保持し（従って、半導体ウエーハ2の裏面２bが上側となる）、上述したと同様に半導体ウエーハ2の裏面２b側から第１の分割予定ライン２１１および第２の分割予定ライン２１２に沿ってレーザー光線を照射して、半導体ウエーハ2の内部に第１の分割予定ライン２１１および第２の分割予定ライン２１２に沿って変質層を形成する。
【００３５】
変質層形成工程を実施したならば、半導体ウエーハ２を変質層が形成された第１の分割予定ライン２１１および第２の分割予定ライン２１２に沿って分割する分割行程を実施する。分割工程は、上記図８に示すテープ拡張装置６または図１３乃至図１５に示すテープ拡張装置６を用い、環状のフレーム４の支持テープ４０側をフレーム保持手段６１を構成するフレーム保持部材６１１の載置面６１１ａ上に載置し、上述したと同様に支持テープ４０を拡張することにより、半導体ウエーハ２を変質層が形成された第１の分割予定ライン２１１および第２の分割予定ライン２１２に沿って分割する。
【００３６】
以上のように、最初に半導体ウエーハの表面を環状のフレームに装着された支持テープの表面に貼着するウエーハ支持工程を実施することにより、ウエーハは支持テープを介して環状のフレームに支持された状態で、上記変質層形成工程、分割工程を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明によるウエーハの分割方法によって分割されるウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図。
【図２】本発明によるウエーハの分割方法における変質層形成工程を実施するレーザー加工装置の要部斜視図。
【図３】図２に示すレーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段の構成を簡略に示すブロック図。
【図４】パルスレーザー光線の集光スポット径を説明するための簡略図。
【図５】本発明によるウエーハの分割方法における変質層形成行程を示す説明図。
【図６】本発明によるウエーハの分割方法における変質層形成行程によりウエーハの分割予定ラインに沿って変質層を積層して形成下状態を示す説明図。
【図７】本発明によるウエーハの分割方法におけるウエーハ支持工程において、環状のフレームに装着された支持テープの表面に変質層が形成されたウエーハの裏面を貼着した状態を示す斜視図。
【図８】本発明によるウエーハの分割方法における分割工程を実施するためのテープ拡張装置の一実施形態を示す斜視図。
【図９】図８に示すテープ拡張装置を用いた分割工程においてフレーム保持部材が基準位置に位置付けられた状態を示す説明図。
【図１０】ウエーハを支持テープを介して支持した環状のフレームのクランプ位置を示す説明図。
【図１１】図８に示すテープ拡張装置を用いた分割工程においてフレーム保持部材が拡張位置に位置付けられた状態を示す説明図。
【図１２】本発明によるウエーハの分割方法における分割工程を実施するためのテープ拡張装置の他の実施形態を示す斜視図。
【図１３】図１２に示すテープ拡張装置に装備される拡張ドラムの側面図。
【図１４】図１３に示す拡張ドラムを９０度位相を変えた状態の側面図。
【図１５】図１２に示すテープ拡張装置を用いた分割工程の説明図。
【図１６】本発明によるウエーハの分割方法の他の実施形態におけるウエーハ支持工程において、環状のフレームに装着された支持テープの表面にウエーハの表面を貼着した状態を示す斜視図。
【符号の説明】
【００３８】
２：半導体ウエーハ
２１１：第１の分割予定ライン
２１２：第２の分割予定ライン
２１０：変質層
２２：回路
２０：半導体チップ
３：レーザー加工装置
３１：レーザー加工装置のチャックテーブル
３２：レーザー光線照射手段
４：環状のフレーム
４０：支持テープ
６：テープ拡張装置
６１：フレーム保持手段
６１１：環状のフレーム保持部材
６１２：クランプ機構
６２：テープ拡張手段
６２１：拡張ドラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年7月1日(2005.7.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
以上のようにしてチャックテーブル３１上に保持されている半導体ウエーハ２に形成されている第１の分割予定ライン２１１（第２の分割予定ライン２１２）を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、図５の（ａ）で示すようにチャックテーブル３１をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段３２の集光器３２４が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の第１の分割予定ライン２１１（第２の分割予定ライン２１２）の一端（図５の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段３２の集光器３２４の直下に位置付ける。そして、集光器３２４から透過性を有するパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３１即ち半導体ウエーハ２を図５の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、図５の（ｂ）で示すようにレーザー光線照射手段３２の集光器３２４の照射位置が第１の分割予定ライン２１１（第２の分割予定ライン２１２）の他端の位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル３１即ち半導体ウエーハ２の移動を停止する。この変質層形成工程においては、パルスレーザー光線の集光点Ｐを半導体ウエーハ２の表面２ａ（下面）付近に合わせることにより、表面２ａ（下面）に露出するとともに表面２ａから内部に向けて変質層２１０が形成される。この変質層２１０は、溶融再固化層として形成される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
上述した変質層形成工程によって半導体ウエーハ２の内部に第１の分割予定ライン２１１および第２の分割予定ライン２１２に沿って変質層２１０を形成したならば、半導体ウエーハ２の裏面２bを環状のフレームに装着された伸長可能な支持テープの表面に貼着するウエーハ支持工程を実施する。即ち、図７に示すように環状のフレーム４の内側開口部を覆うように外周部が装着された伸長可能な支持テープ４０の表面に半導体ウエーハ２の裏面２ｂを貼着する。なお、上記支持テープ４０は、図示の実施形態においては厚さが７０μｍのポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなるシート基材の表面にアクリル樹脂系の糊が厚さが５μｍ程度塗布されている。また、環状のフレームは、厚さが１mmのステンレス鋼によって形成されており、所定の外力が作用すると弾性変形する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
変質層形成工程を実施したならば、半導体ウエーハ２を変質層が形成された第１の分割予定ライン２１１および第２の分割予定ライン２１２に沿って分割する分割行程を実施する。分割工程は、上記図８に示すテープ拡張装置６または図１２に示すテープ拡張装置６を用い、環状のフレーム４の支持テープ４０側をフレーム保持手段６１を構成するフレーム保持部材６１１の載置面６１１ａ上に載置し、上述したと同様に支持テープ４０を拡張することにより、半導体ウエーハ２を変質層が形成された第１の分割予定ライン２１１および第２の分割予定ライン２１２に沿って分割する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
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