(57)【要約】      （修正有）【課題】  保護テープに貼着されたウエーハにレーザー光線を照射する際に、レーザー光線がウエーハの領域を外れて保護テープに照射されても、保護テープの溶融を防止することができるウエーハのレーザー加工方法を提供する。【解決手段】  ウエーハを環状のフレームに装着された保護テープの表面に貼着するウエーハ貼着工程と、保護テープに貼着されたウエーハをチャックテーブルに保持するウエーハ保持工程と、チャックテーブルに保持されたウエーハにレーザー光線照射手段から所定の波長を有するレーザー光線を照射するとともに、加工送り手段によって加工送りするレーザー光線照射工程とを含み、保護テープはレーザー光線照射手段から照射される所定波長のレーザー光線が透過する素材によって形成されたテープを用いる。【選択図】  図７
2006134971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエーハ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ウエーハにレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段を相対的に加工送りする加工送り手段とを具備するレーザー加工装置によって、ウエーハにレーザー加工を施すレーザー加工方法であって、
ウエーハを環状のフレームに装着された保護テープの表面に貼着するウエーハ貼着工程と、
該保護テープに貼着されたウエーハをチャックテーブルに保持するウエーハ保持工程と、
該チャックテーブルに保持されたウエーハに該レーザー光線照射手段から所定の波長を有するレーザー光線を照射するとともに、該加工送り手段によって加工送りするレーザー光線照射工程と、を含み、
該保護テープは、該レーザー光線照射手段から照射される所定波長のレーザー光線が透過する素材によって形成されたテープを用いる、
ことを特徴とするウエーハのレーザー加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエーハに形成された分割予定ラインに沿ってレーザー加工を施すウエーハの加工方法に関する。
【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窒化ガリウム系化合物半導体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発光ダイオード、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、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。更に、切削ブレードは２０μｍ程度の厚さを有するため、デバイスを区画する分割予定ラインとしては幅が５０μｍ程度必要となる。このため、例えば大きさが３００μｍ×３００μｍ程度のデバイスの場合には、ストリートの占める面積比率が１４％にもなり、生産性が悪いという問題がある。
【０００５】
また、近時においては、ＩＣ、ＬＳＩ等の回路の処理能力を向上するために、シリコンウエーハの如き半導体基板の表面にＳｉＯＦ、ＢＳＧ（ＳｉＯＢ）等の無機物系の膜やポリイミド系、パリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）を積層せしめた形態の半導体ウエーハが実用化されている。しかるに、Ｌｏｗ−ｋ膜は、雲母のように多層（５〜１５層）に積層されているとともに非常に脆いことから、切削ブレードにより分割予定ラインに沿って切削すると、Ｌｏｗ−ｋ膜が剥離し、この剥離が回路にまで達し半導体チップに致命的な損傷を与えるという問題がある。
【０００６】
上述した問題を解消するために、半導体ウエーハの分割予定ラインに形成されているＬｏｗ−ｋ膜にレーザー光線を照射してＬｏｗ−ｋ膜を除去し、Ｌｏｗ−ｋ膜が除去された分割予定ラインを切削ブレードにより切削する加工装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開２００３−３２０４６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
而して、半導体ウエーハ等のウエーハを分割予定ラインに沿ってレーザー加工するには、ウエーハを環状のフレームに装着された保護テープの表面に貼着した状態でチャックテーブルに保持し、該チャックテーブルに保持されたウエーハの分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射する。しかるに、保護テープの表面に貼着されたウエーハにレーザー光線を照射する際に、レーザー光線がウエーハの領域から外れて保護テープに照射されると、保護テープが塩化ビニール等の合成樹脂によって形成されているため、ダイオキシン等の有害ガスが発生し、レーザー加工装置が配置されているクリーンルームを汚染してオペレータの健康を害するという問題がある。また、レーザー光線が保護テープに照射されると、保護テープが溶融してチャックテーブルに付着したり、保護テープに穴が開いてウエーハの搬送が困難にな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、保護テープに貼着されたウエーハにレーザー光線を照射する際に、レーザー光線がウエーハの領域を外れて保護テープに照射されても、保護テープの溶融を防止することができるウエーハのレーザー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】
【０００９】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、ウエーハ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ウエーハにレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段を相対的に加工送りする加工送り手段とを具備するレーザー加工装置によって、ウエーハにレーザー加工を施すレーザー加工方法であって、
ウエーハを環状のフレームに装着された保護テープの表面に貼着するウエーハ貼着工程と、
該保護テープに貼着されたウエーハをチャックテーブルに保持するウエーハ保持工程と、
該チャックテーブルに保持されたウエーハに該レーザー光線照射手段から所定の波長を有するレーザー光線を照射するとともに、該加工送り手段によって加工送りするレーザー光線照射工程と、を含み、
該保護テープは、該レーザー光線照射手段から照射される所定波長のレーザー光線が透過する素材によって形成されたテープを用いる、
ことを特徴とするウエーハのレーザー加工方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ウエーハが貼着される保護テープはレーザー光線照射手段から照射される所定波長のレーザー光線が透過する素材によって形成されたテープを用いるので、レーザー光線がウエーハの領域を外れて保護テープに照射されても、保護テープが溶融されることはない。従って、保護テープが溶融してチャックテーブルに付着したり、保護テープに穴が開くこともない。また、保護テープが溶融されないので、ダイオキシン等の有害ガスが発生することもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明によるウエーハのレーザー加工方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して更に詳細に説明する。
【００１２】
図１にはレーザー加工される被加工物としての半導体ウエーハ２の斜視図が示されており、図２には図１に示す半導体ウエーハ２の分割予定ライン２１１における拡大断面図が示されている。図１および図２に示す半導体ウエーハ２は、シリコンウエーハからなる半導体基板２１の表面２１ａに格子状に配列された複数の分割予定ライン２１１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２１２が形成されている。なお、この半導体ウエーハ２は、半導体基板２１の表面に低誘電率絶縁体被膜２１３が積層して形成されている。
【００１３】
上記のように構成された半導体ウエーハ２は、図３に示すように環状のフレーム３に装着された保護テープ４の表面に裏面２１b側を貼着する（ウエーハ貼着工程）。従って、半導体ウエーハ２は、回路２１２が形成された表面２１ａが上側となる。上記保護テープ４は、後述するレーザー光線が透過する素材によって形成されたテープを用いることが重要である。例えば、波長が３５５nmのレーザー光線を用いて上記半導体ウエーハ２にレーザー加工する場合には、保護テープ４は３５５nmの波長のレーザー光線が透過する素材によって形成されたテープを用いる。図示の実施形態における保護テープ４は、厚さが１００μmのポリオレフィン系樹脂シートの表面にアクリル系樹脂粘着材が厚さ５μm程度敷設されたテープが用いられている。
【００１４】
上述した半導体ウエーハ２の分割予定ライン２１１に沿ってレーザー光線を照射し、分割予定ライン２１１に形成された低誘電率絶縁体被膜２１３を除去するレーザー加工を施すには、図４乃至図６に示すレーザー加工装置５を用いて実施する。図４乃至図６に示すレーザー加工装置５は、被加工物を保持するチャックテーブル５１と、該チャックテーブル５１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５２と、チャックテーブル５１上に保持された被加工物を撮像する撮像手段５３を具備している。チャックテーブル５１は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない加工送り手段によって図４において矢印Ｘで示す加工送り方向に移動せしめられるとともに、図示しない割り出し送り手段によって矢印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。
【００１５】
上記レーザー光線照射手段５２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング５２１を含んでいる。ケーシング５２１内には図５に示すようにパルスレーザー光線発振手段５２２と伝送光学系５２３とが配設されている。パルスレーザー光線発振手段５２２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５２２a、これに付設された繰り返し周波数設定手段５２２bから構成されている。伝送光学系５２３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５３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５２４が装着されている。上記パルスレーザー光線発振手段５２２から発振されたレーザー光線は、伝送光学系５２３を介して集光器５２４に至り、集光器５２４から上記チャックテーブル５１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６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５２４の対物レンズ５２４ａ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１２４ａ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５２４ａの焦点距離（ｍｍ）、で規定される。
【００１６】
上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の先端部に装着された撮像手段５３は、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。
【００１７】
次に、上述したレーザー加工装置５を用いて上述したように半導体ウエーハ２の分割予定ライン２１１に沿ってレーザー光線を照射し、分割予定ライン２１１に形成された低誘電率絶縁体被膜２１３を除去するレーザー加工について、図４および図６を参照して説明する。
先ず、図３に示すように環状のフレーム３に装着された保護テープ４の表面に貼着された半導体ウエーハ２を、図４に示すレーザー加工装置５のチャックテーブル５１上に載置し、該チャックテーブル５１上に半導体ウエーハ２を吸着保持する。従って、半導体ウエーハ２は、半導体基板２１の表面２１ａが上側となる。なお、図４においては、保持テープ４が装着された環状のフレーム３を省いて示しているが、環状のフレーム３はチャックテーブル５１に配設された適宜のフレーム保持手段に保持されている。
【００１８】
上述したように半導体ウエーハ２を吸引保持したチャックテーブル５１は、図示しない加工送り手段によって撮像手段５３の直下に位置付けられる。チャックテーブル５１が撮像手段５３の直下に位置付けられると、撮像手段５３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５３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ストリート２１１と、ストリート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５２の集光器５２４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に形成されている上記所定方向に対して直角に延びるストリート２１１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
【００１９】
上述したようにチャックテーブル５１上に保持されている半導体ウエーハ２に形成されている分割予定ライン２１１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、チャックテーブル５１を移動して図７の（ａ）で示すように所定の分割予定ライン２１１の一端（図７の（ａ）において左端）を集光器５２４の直下に位置付ける。そして、集光器５２４からシリコンウエーハに対して吸収性を有する例えば３５５nmの波長のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル５１即ち半導体ウエーハ２を図７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７の（ｂ）で示すようにレーザー光線照射手段５２の集光器５２４の照射位置が分割予定ライン２１１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５１即ち半導体ウエーハ２の移動を停止する。この結果、図７の（ｂ）で示すように分割予定ライン２１１形成された低誘電率絶縁体被膜２１３が除去される（レーザー光線照射工程）。このレーザー光線照射工程においては、パルスレーザー光線の集光点Ｐを半導体基板２１の表面に形成された低誘電率絶縁体被膜２１３の表面（上面）付近に合わせる。
【００２０】
なお、上記レーザー光線照射工程における加工条件は、図示の実施形態においては次のように設定されている。
光源            ：半導体励起固体レーザー（Nd：YAG）
波長            ：３５５ｎｍ
パルスエネルギー：３５μJ
集光スポット径  ：４μm
パルス幅        ：１８０ns
繰り返し周波数  ：１００ｋＨｚ
加工送り速度    ：６０ｍｍ／秒
【００２１】
上述したレーザー光線照射工程においては、半導体ウエーハ２に形成された分割予定ライン２１１の一端が集光器５２４の直下に位置する状態から分割予定ライン２１１の他端が集光器５２４の直下に位置するまで間に集光器５２４からパルスレーザー光線が照射されるように制御されているが、レーザー光線が半導体ウエーハ２の分割予定ラインの両端をオーバーランして照射される場合がある。このとき、レーザー光線は保護テープ４に照射されることになるが、保護テープ４は集光器５２４から照射される波長が３５５nmのレーザー光線が透過する素材によって形成されているため、溶融されることはない。従って保護ープ４が溶融してチャックテーブル５１に付着したり、保護テープ４に穴が開くこともない。また、保護テープ４が溶融されないので、ダイオキシン等の有害ガスが発生することもない。なお、保護テープ４を透過したレーザー光線は集光点が上述したように半導体ウエーハ２の表面２１ａ（上面）付近に合わせているので、チャックテーブル５１を損傷することもない。
【００２２】
上述したように所定の分割予定ライン２１１に沿ってレーザー光線照射工程を実施したならば、チャックテーブル５１従ってこれに保持されている半導体ウエーハ２を図４において矢印Ｙで示す方向に分割予定ライン２１１の間隔だけ割り出し送りし（割り出し工程）、上記レーザー光線照射工程を実施する。このようにして半導体ウエーハ２の所定方向に延在する全ての分割予定ライン２１１についてレーザー光線照射工程と割り出し工程を遂行したならば、チャックテーブル５１従ってこれに保持されている半導体ウエーハ２を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して直角に延びる各分割予定ライン２１１に沿って上記レーザー光線照射工程と割り出し工程を実行することにより、半導体ウエーハ２の全ての分割予定ライン２１１に沿って形成された低誘電率絶縁体被膜２１３を除去することができる。以上のようにして、半導体ウエーハ２の全ての分割予定ライン２１１に沿って形成された低誘電率絶縁体被膜２１３が除去されたならば、半導体ウエーハ２は保持テープ４を介して環状のフレーム３に保持された状態で次工程に搬送される。
【００２３】
以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々のレーザー加工に適用することができる。図示の実施形態においては、半導体ウエーハの分割予定ラインに形成された低誘電率絶縁体被膜を除去するためのレーザー加工を実施した例を示したが、本発明は例えば窒化ガリウムが積層されたサファイヤウエーハに形成された分割予定ラインに沿って、サファイヤウエーハに対して吸収性を有する波長（例えば、３５５nm）のパルスレーザー光線を照射し、分割予定ラインに沿ってレーザー加工溝（分割溝）を形成して分割するレーザー加工等に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】被加工物としての半導体ウエーハの斜視図。
【図２】図１に示す半導体ウエーハの拡大断面図。
【図３】図１に示す半導体ウエーハを環状のダイシングフレームに装着された保持テープに貼着した状態を示す斜視図。
【図４】本発明によるレーザー加工方法を実施するためのレーザー加工装置の要部を示す斜視図。
【図５】図４に示すレーザー加工装置に装備されるレーザビーム加工手段の構成を簡略に示すブロック図。
【図６】図５に示すレーザビーム加工手段から照射される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７】図４に示すレーザー加工装置によって実施するレーザー光線照射工程の説明図。
【符号の説明】
【００２５】
２：半導体ウエーハ
２１：半導体基板
２１１：分割予定ライン
２１２：回路
２１３：低誘電率絶縁体被膜
３：環状のフレーム
４：保護テープ
５：レーザー加工装置 
５１：チャックテーブル
５２：レーザー光線照射手段
５２２：レーザー光線発振手段
５２４：集光器
【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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