(57)【要約】  ２つの波長帯から最高３つまでのレーザ１５０，１６０，１７０を使用して、ウェハ１８０を含む半導体基板からの電子デバイス１２のレーザシンギュレーションが行われる。２つの波長帯から最高３つまでのレーザ１５０，１６０，１７０を使用することにより、単一波長ダイシングによって引き起こされる問題を回避しつつ、ダイアタッチフィルム１８４によって保持されたウェハ１８０のレーザシンギュレーションが可能となる。具体的には、２つの波長帯から最高３つまでのレーザ１５０，１６０，１７０を使用することにより、ダイアタッチテープ１８４のレーザ処理に関連するデブリ及び熱問題を回避しつつ、半導体ウェハ１８０の効率的なダイシングが可能になる。
2013524520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ処理システムを使ってダイアタッチフィルム上に設けられた基板のシンギュレーションを行う、改良された方法であって、前記基板は、前記ダイアタッチフィルムと反対側の表面上に既定のストリートと材料層とを有し、
第１のレーザパラメータを有する第１のレーザを前記レーザ処理システムに設け、
第２のレーザパラメータを有する第２のレーザを前記レーザ処理システムに設け、
第３のレーザパラメータを有する第３のレーザを前記レーザ処理システムに設け、
前記第２のレーザパラメータを有する前記第２のレーザを用いてダイアタッチフィルムの裏面除去を可能にする、前記基板の最大表面テクスチャを決定し、
前記第１のレーザが所望の領域内の前記基板から前記材料の層の一部を除去できるようにする前記第１のレーザパラメータを、実質的に前記材料の層の全てが前記所望の領域から除去され、前記所望の領域内の表面の表面テクスチャが前記決定された最大表面テクスチャよりも小さくなるように、決定し、
前記第１のレーザパラメータを用いて、前記第１のレーザを照射して、実質的に前記ストリート内の所望の領域内の前記基板から前記材料の層を除去し、
前記第２のレーザパラメータを用いて、前記第２のレーザを照射して、前記ストリートに位置合わせされた領域において、前記ダイアタッチフィルムの一部の裏面除去を行い、
前記第３のレーザを照射して、前記ストリート内で前記第３のレーザを用いて前記基板のスルーカットを行い、それにより前記基板を個片化する、
方法。
【請求項２】
前記第１のレーザパラメータは、約２５５ｎｍ〜約５３２ｎｍの波長、約１０００ｐｓ未満のパルス幅、及び約０．１μＪを超えるパルスエネルギーを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２のレーザパラメータは、約１０００ｎｍを超える波長、約１００ｎｓを超えるパルス幅、及び約１０μＪを超えるパルスエネルギーを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第３のレーザパラメータは、約２５５ｎｍ〜約５３２ｎｍの波長、約５００ｎｓ未満のパルス幅、及び約０．１μＪを超えるパルスエネルギーを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１及び第３のレーザは固体レーザであり、前記第２のレーザはガスレーザである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１、第２及び第３のレーザは固体レーザである、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１及び第３のレーザは同じレーザである、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１、第２及び第３のレーザは同じレーザである、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
レーザ処理システムを使ってダイアタッチフィルム上に設けられた基板のシンギュレーションを行う、改良されたシステムであって、前記基板は、前記ダイアタッチフィルムと反対側の表面上に既定のストリートと材料層とを有し、
所望の領域内の前記基板から前記材料の第１の層の一部を除去できるようにする第１のレーザであって、実質的に前記材料層のすべてが所望の領域から除去され、前記所望の領域内の表面の表面テクスチャが所定の最大表面テクスチャよりも小さくなるようにする第１のレーザと、
前記ストリートと位置合わせされた領域内で前記第２のレーザパラメータを用いて、前記ダイアタッチフィルムの一部の裏面除去を行うことが可能な第２のレーザと、
前記ストリート内で前記基板のスルーカットを行い、それによって前記基板を個片化することが可能な第３のレーザと、
を備えるシステム。
【請求項１０】
前記第１のレーザパラメータは、約２５５ｎｍ〜約５３２ｎｍの波長、約１０００ｐｓ未満のパルス幅、及び約０．１μＪを超えるパルスエネルギーを含んでいる、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２のレーザパラメータは、約１０００ｎｍを超える波長、約１００ｎｓを超えるパルス幅、及び約１０μＪを超えるパルスエネルギーを含んでいる、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記第３のレーザパラメータは、約２５５ｎｍ〜約５３２ｎｍの波長、約５００ｎｓ未満のパルス幅、及び約０．１μＪを超えるパルスエネルギーを含んでいる、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１及び第３のレーザは固体レーザであり、前記第２のレーザはガスレーザである、請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１、第２及び第３のレーザは固体レーザである、請求項７に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１及び第３のレーザは同じレーザである、請求項７に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１、第２及び第３のレーザは同じレーザである、請求項７に記載の方法。
【請求項１７】
レーザ処理システムを使ってダイアタッチフィルム上に設けられた基板のシンギュレーションを行う、改良された方法であって、前記基板は、前記ダイアタッチフィルムと反対側の表面上に既定のストリートと材料層とを有し、
第１のレーザパラメータを有する第１のレーザを前記レーザ処理システムに設け、
第２のレーザパラメータを有する第２のレーザを前記レーザ処理システムに設け、
第３のレーザパラメータを有する第３のレーザを前記レーザ処理システムに設け、
前記第２のレーザパラメータを有する前記第２のレーザを用いてダイアタッチフィルムの裏面除去を可能にする、前記基板の最大表面テクスチャを決定し、
前記第１のレーザが所望の領域内の前記基板から前記材料の層の一部を除去できるようにする前記第１のレーザパラメータを、実質的に前記材料の層の全てが前記所望の領域から除去され、前記所望の領域内の表面の表面テクスチャが前記決定された最大表面テクスチャよりも小さくなるように、決定し、
前記第１のレーザパラメータを用いて、前記第１のレーザを照射して、実質的に前記ストリート内の所望の領域内の前記基板から前記材料の層を除去し、
前記第２のレーザパラメータを用いて、前記第２のレーザを照射して、前記ストリートに位置合わせされた領域において、前記ダイアタッチフィルムの一部の裏面劣化を行い、
前記第３のレーザを照射して、前記ストリート内で前記第３のレーザを用いて前記基板のスルーカットを行い、それにより前記基板を個片化する、
方法。
【請求項１８】
前記第１のレーザパラメータは、約２５５ｎｍ〜約５３２ｎｍの波長、約１０００ｐｓ未満のパルス幅、及び約０．１μＪを超えるパルスエネルギーを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２のレーザパラメータは、約１０００ｎｍを超える波長、約１００ｎｓを超えるパルス幅、及び約１０μＪを超えるパルスエネルギーを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記第３のレーザパラメータは、約２５５ｎｍ〜約５３２ｎｍの波長、約５００ｐｓ未満のパルス幅、及び約０．１μＪを超えるパルスエネルギーを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１及び第３のレーザは固体レーザであり、前記第２のレーザはガスレーザである、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１、第２及び第３のレーザは固体レーザである、請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１及び第３のレーザは同じレーザである、請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１、第２及び第３のレーザは同じレーザである、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
２０１０年４月２日に出願された米国仮特許出願第６１／３２０，４７６号
【０００２】
本発明は、電子基板のレーザシンギュレーションの態様に関する。詳細には、本発明は、２つの波長帯から最高３つまでのレーザを使用した、ウェハを含む半導体基板からの電子デバイスのレーザシンギュレーションに関する。より詳細には、本発明は、ダイアタッチフィルムを処理するレーザに関連する問題を避けつつ、ダイアタッチフィルムで保持されたウェハを含む基板から電子デバイスを効率的に個片化することに関する。
【背景技術】
【０００３】
電子デバイスは、大きな基板上に回路又はデバイスの複数の複製を平行に作ることにより、ほぼ一般的に製造される。具体的には、半導体材料に依拠するデバイスは、シリコン、ゲルマニウム、サファイア、ガリウムヒ化物、リン化インジウム、ダイヤモンド又はセラミックで作成されたウェハ上に構築される。典型的には、これらのウェハを個々のデバイスに個片化する必要がある。シンギュレーションは、まずウェハをダイヤモンドソー又はレーザでスクライビングし、続いて開裂する、又はダイシングすることによって実行可能である。スクライビングは、粗砕を容易にし、それによってスクライブに近いウェハの分離を容易にする、レーザ又はダイヤモンドソーでウェハの表面上又は体積内に変質された領域を作り出すこととして定義される。ダイシングは、ウェハを最小限の力で個々のデバイスに引き続き分離できるように、ウェハ内をレーザ又はダイヤモンドソーでスルーカット又はほぼスルーカットを実行することとして定義される。図１は、直交ストリート１４，１６によって分離された複数のデバイス１２を含む一般的なウェハ１０を示す。ストリートは、能動回路を損傷することなく、ストリート領域内でスクライビング又はダイシングを可能とするために、能動回路を意図的に欠いたウェハの領域である。ウェハ１０は、テープフレーム１８に取り付けられたテープ２０によって支持されている。この方法でストリートを配置することにより、ウェハ１０をストリート１４，１６に沿って直線的にスクライビング又はダイシングによって個片化することができ、それによって個々のデバイス１２を分離する。また、ダイヤモンド被覆した鋸刃ではなくレーザを使用することにより、直線以外のパターンにスクライビング又はダイシングすることもできる。ウェハ１０は、ダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）（図示せず）に接着して取り付けられることが多く、ＤＡＦは次いでテープ２０に取り付けられ、製造中にテープ２０は順番にテープフレーム１８に取り付けられて、ウェハ１０の取り扱いが可能になる。
【０００４】
レーザを用いてウェハ上に構築されたデバイスを個片化する利点は、２００５年１１月１日に発行された発明者Kuo-Ching Liuの米国特許第６，９６０，８１３号「METHOD AND
APPARATUS FOR CUTTING DEVICES FROM SUBSTRATES」に示されるように公知である。この特許では、ＵＶパルスレーザを多孔質真空チャックと連携して使用して、半導体ウェハを個片化する。ＤＡＦの使用によって生じることがある課題には言及していない。ＤＡＦは、さらなるパッケージングプロセスの一部として他の基板又はデバイスにデバイスを接着して取り付けられるようにするため、シンギュレーション後にデバイスにくっついたままとなるように特別に設計された接着材料である。したがって、ＤＡＦは、接着されるウェハへの接着を維持し、適切に機能するためにレーザダイシング後に損傷されないままであり、かつデブリ無しでなければならない。例示的なＤＡＦは、アメリカ合衆国  ニュージャージー州  ０８５５０，プリンストンジャンクションのAl Technology, Inc.によって製造されている。典型的には、ダイシング処理の間、ウェハ、ＤＡＦ及び場合によりテープの一部は、レーザ又はソーによって切断される。ウェハのレーザダイシングは、ダイヤモンドソーダイシングよりも多くの利点を有するが、スルーカットを形成するレーザと同じレーザでスルーカットに関連した所望の領域内のＤＡＦを除去することは、効率が悪く、デブリ及び損傷を増すという不利益を有する。図２は、能動デバイス３２，３４及びストリート３６を含む適用層を有するウェハ３０の断面図を示す。ウェハ３０は、テープフレーム４２に取り付けられたテープ４０によって支持されたＤＡＦ３８に取り付けられている。
【０００５】
ウェハ上にＤＡＦが存在するとレーザシンギュレーションで問題を生じる可能性がある。ウェハをスルーカットするのに使用するものと同じＵＶレーザを使用してＤＡＦを除去しようとすると、過剰なデブリを生じ、ウェハ及びＤＡＦに熱損傷を引き起こす可能性がある。図３は、ナノ秒パルス幅を使用する４０ミクロン幅に成形されたビームのパルス繰り返し率３０ＫＨｚ、出力２．８Ｗの３５５ｎｍＵＶレーザ（図示せず）によってダイシングされた後のシリコンウェハ３０の底側の一部の顕微鏡写真であり、露出したＤＡＦ３２，３４及びスルーカットによって形成された切溝３６を示している。切溝は、レーザのスルーカットの結果としてのデブリ及び損傷したＤＡＦ３８によりその両側が縁どられている。この顕微鏡写真では、スルーカットは約５０ミクロン幅である。ウェハからのＤＡＦの剥離を含む熱損傷と、溶融又は揮発したＤＡＦ材料を含むデブリが切溝の両側壁に再堆積した。ＤＡＦの存在下でのレーザシンギュレーションに対する従来技術の手法により生じるこれらの種類のデブリ又は損傷は、これに続く製造工程において問題を引き起こす可能性がある。例えば、パッケージングのためにデバイスを取って配置するためにＤＡＦが使用される場合に、剥離又は過剰なデブリが適切な配置の妨げになる可能性がある。さらに、切溝の両側壁に再堆積した過剰なデブリが、側壁エッチングのようなさらなる処理を妨げる可能性がある。
【０００６】
２００３年５月１３日に発行された発明者Ran Manorの米国特許第６，５６２，６９８号「DUAL LASER CUTTING
OF WAFERS」は、ウェハから１層の材料を除去する目的で２つの異なる波長で２つのレーザビームを用いてウェハを個片化し、第２の波長によりウェハをより効率的に処理できることを述べている。ＤＡＦ又はテープ、あるいはＤＡＦの存在下でウェハを個片化するレーザに関連する課題には言及していない。２００８年７月３日に公開された発明者Hyun-Jung Song、Kak-Kyoon Byun、Jong-Bo Shim及びMin-Ok Naの米国特許出願第２００８／０１６０７２４号「METHOD OF DICING」は、ＤＡＦの存在下のレーザダイシングに関連する課題について述べており、ＤＡＦ接着材の調合を修正することと、製造中のウェハへのＤＡＦの接着工程にステップ及び材料を追加することを提案している。これらの手法は、ともに望ましい解決には至らないという欠点を有している。２００６年１月３１日に発行された発明者Fumitsugo Fukuyo、Kenshi Fukumitsu、Naoki Uchiyama、Toshimitsu Wakudaの米国特許第６，９９２，０２６号「LASER PROCESSING METHOD AND LASER PROCESSING APPARATUS」は、スクライビングストリートに沿ってクラックを作り出し、後続の劈開を誘導するように、レーザの焦点をバルクウェハ材料の内部に合わせることにより、ウェハのシンギュレーションを行うことを提案している。デバイス間のそのように形成された開口を通じてレーザによりＤＡＦをスルーカットする前に、テープを伸張し、ひいてはウェハを伸張することによって、デバイスが分離される。この手法の不利益な点は、ＤＡＦ及びテープの上のデバイスの非線形かつ不規則な膨張により、切削用の開口に対してレーザビームを位置合わせすることが難しいことである。また、ＤＡＦ上のデバイスの分離の後にウェハの再配置にも時間が掛かり、それによって処理能力が遅延するため望ましくない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これらの手法に共通することは、望ましくない損傷又はデブリなしにＤＡＦの存在下でウェハを効率的に個片化することが望ましいことである。そして必要とされていたが、従来技術により開示されていないことは、ウェハなどの電子基板から電子デバイスを効率的にレーザシンギュレーションする一方で、ダイアッタチフィルムを処理するレーザに関連する問題を回避する方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の態様は、レーザ処理システムを使ってダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）上に設けられたウェハのシンギュレーションを行う、改良された方法を表している。前記ウェハは、前記ＤＡＦと反対側の表面上に既定のストリートと材料層とを有する。前記レーザ処理システムは、それぞれ可視又は紫外線（ＵＶ）、赤外線（ＩＲ）、及び可視又は紫外線（ＵＶ）における波長を含む、第１、第２及び第３のレーザパラメータを有する第１、第２及び第３のレーザを有している。前記第２のレーザパラメータを有する前記第２のレーザを用いてＤＡＦの裏面除去を可能にする、前記ウェハの最大表面テクスチャを決定する。前記第１のレーザが所望の領域内の前記ウェハから前記材料の層の一部を除去できるようにする前記第１のレーザパラメータを、実質的に前記材料の層の全てが前記所望の領域から除去され、前記所望の領域内の表面の表面テクスチャが前記決定された最大表面テクスチャよりも小さくなるように、決定する。次いで、前記レーザパラメータを用いて、前記第１のレーザを照射して、実質的に前記ストリート内の所望の領域内の前記ウェハから前記材料の層を除去する。これに続いて、前記第２のレーザパラメータを用いて、前記第２のレーザを照射して、前記ストリートに位置合わせされた領域において、前記ダイアタッチフィルムの一部の裏面除去を行う。次に、前記第３のレーザを照射して、前記ストリート内で前記第３のレーザを用いて前記基板のスルーカットを行い、それにより前記ウェハを個片化する。
【０００９】
また、本発明の態様は、裏面照射によりＤＡＦ内に劣化領域を形成することにより、ウェハ上のデバイスを個片化する。この材料の１つ又は複数の層は、ＤＡＦ内に劣化領域を形成するために使用されるＩＲレーザの波長の１０％未満の表面粗さを残す可視又はＵＶレーザによりウェハの表面から除去される。可視又はＵＶ波長レーザを用いたウェハのスルーカットの後、テープが伸張されてデバイスが分離され、ＤＡＦは、テープを伸張することによりＤＡＦにほとんどの張力がかかるストリートに位置合わせされた劣化領域を有しているので、ＤＡＦは所望の場所で分離できる。劣化領域を形成することは、所望の領域内のＤＡＦの除去よりも少ないエネルギーしか必要とせず、また分離後に生成されるデブリをより少なくできる。
【００１０】
裏面ＤＡＦ除去とは、ＤＡＦに優先的に吸収されウェハに対して実質的に透過的であるレーザ波長を選択することにより、ウェハを通してレーザパルスをＤＡＦに照射することにより、ＤＡＦを除去又は劣化させることをいう。ＩＲ領域の波長を有するレーザは、シリコン及びゲルマニウムを含む多くのウェハ材料に対して実質的に透過的であるが、容易にＤＡＦに吸収される。これにより、レーザ処理システムがウェハを通してＤＡＦ上にレーザパルスの焦点を合わせることが可能になる。本発明の態様は、ウェハを通してＩＲレーザ放射線を照射することによりＤＡＦの裏面除去を可能とするために、暴露可視又はＵＶレーザを用いてウェハの前面又は上面の１つ又は複数の層内の材料を除去して、ウェハの表面を露出される。ウェハの表面を通してレーザ出力をＤＡＦに効率的に伝達するために、ウェハの新たな露出面は、過剰な散乱又は拡散なしにレーザエネルギーを伝達する程度に十分平滑でなければならない。長さ約７５ミクロンの線に沿ってミクロン単位で測定されたＲＭＳ平均高さ分布によって測定された露出ウェハ表面の表面粗さは、使用されるレーザ放射線の波長の長さの１０％未満でなければならない。この場合、１０．６ミクロンのＣＯ２レーザを使用するには、ＲＭＳ表面粗さが１．０６ミクロン未満であることが必要である。本発明の態様による表面層の除去の後に、表面粗さがレーザ波長の１０％未満であるシリコンウェハを通して１０．６ミクロンで作動するＣＯ２ガスレーザでＤＡＦの裏面除去を行えば、過剰なデブリ又はウェハへの熱損傷を回避しつつ、ＤＡＦを所望の領域から迅速かつ綺麗に除去することができる。
【００１１】
ＥＳＩモデル９９００超薄型ウェハダイシングシステムは、本発明の態様を実施するために適合可能な例示的なレーザ処理システムである。このレーザ処理システムは、アメリカ合衆国  オレゴン州  ９７２３９，ポートランドのエレクトロ  サイエンティフィック  インダストリーズ  インコーポレーテッドにより製造されている。このシステムは、ウェハをダイシングするために３つのレーザ及び３組のレーザ光学系、すなわち表面層を除去する可視又はＵＶ波長レーザ及び光学系、ＤＡＦの裏面除去又は劣化を行うＩＲレーザ及び光学系、及びウェハをスルーカットする可視又はＵＶ波長レーザ及び光学系を使用することによって適合されていてもよい。あるいは、レーザ処理システムは、２つのレーザ及び２組のレーザ光学系、すなわち表面層を除去し、ウェハをスルーカットする可視又はＵＶレーザ及び光学系と、ＤＡＦの裏面除去又は劣化を行うＩＲレーザ及び光学系とを使用することによって適合されてもよい。また、レーザ処理システムは、ＩＲ波長と可視又はＵＶ波長の両方の波長を取り扱うために、ＩＲ波長と可視又はＵＶ波長との間で切替可能で、ウェハを効率的に処理できる程度に十分な出力を有する単一のレーザを使用することによって適合されていてもよい。
【００１２】
このようなウェハからの電子デバイスのシンギュレーションは、ＤＡＦ上のウェハのシンギュレーションに関連する問題を解決する他の手法に必要とされるように、ウェハの処理中に移動又は再配置する必要がないので、効率的である。また、本発明の実施形態は、デブリの量及び赤外線（ＩＲ）レーザによるＤＡＦの除去によって生じる熱損傷が限定的であるため、シンギュレーション後にデブリが実質的になく、損傷のないウェハを提供する。加えて、設計上、電子デバイスに取り付けられたままであるＤＡＦは、実質的にデブリがなく、デバイスに対して正確にトリミングされる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、従来技術のウェハを示す図である。
【図２】図２は、従来技術のＤＡＦ及びテープ上のウェハの断面を示す図である。
【図３】図３は、従来技術のＤＡＦを有するウェハのスルーカットを示す図である。
【図４】図４は、シリコンに対する吸収（％）と波長を示す図である。
【図５ａ】図５ａは、ＤＡＦを用いたレーザダイシングを示す図である。
【図５ｂ】図５ｂは、ＤＡＦを用いたレーザダイシングを示す図である。
【図５ｃ】図５ｃは、ＤＡＦを用いたレーザダイシングを示す図である。
【図５ｄ】図５ｄは、ＤＡＦを用いたレーザダイシングを示す図である。
【図５ｅ】図５ｅは、ＤＡＦを用いたレーザダイシングを示す図である。
【図５ｆ】図５ｆは、ＤＡＦを用いたレーザダイシングを示す図である。
【図６ａ】図６ａは、層の除去後のウェハの表面粗さの測定を示す図である。
【図６ｂ】図６ｂは、層の除去後のウェハの表面粗さの測定を示す図である。
【図６ｃ】図６ｃは、層の除去後のウェハの表面粗さの測定を示す図である。
【図６ｄ】図６ｄは、層の除去後のウェハの表面粗さの測定を示す図である。
【図６ｅ】図６ｅは、層の除去後のウェハの表面粗さの測定を示す図である。
【図６ｆ】図６ｆは、層の除去後のウェハの表面粗さの測定を示す図である。
【図６ｇ】図６ｇは、層の除去後のウェハの表面粗さの測定を示す図である。
【図７】図７は、ＣＯ2レーザによるシンギュレーション後のＤＡＦを示す図である。
【図８】図８は、シンギュレーション後のＤＡＦが取り付けられたシリコンウェハを示す図である。
【図９】図９は、ＤＡＦを用いたレーザダイシングを示す図である。
【図１０】図１０は、３つのレーザを使用するレーザ処理システムを示す図である。
【図１１】図１１は、２つのレーザを使用するレーザ処理システムを示す図である。
【図１２】図１２は、１つのレーザを使用するレーザ処理システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態は、レーザ処理システムのダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）上に設けられたウェハのシンギュレーションを行う改良された方法を表す。ウェハは、ＤＡＦの反対側の表面上に既定のストリート及び材料層を有する。レーザ処理システムは、第１、第２及び第３のレーザパラメータを有する第１、第２及び第３のレーザを有する。所定の第２のレーザパラメータを用いた第２のレーザでＤＡＦの裏面の除去が可能となるウェハの最大表面テクスチャが決定される。第１のレーザにより所望の領域内のウェハから材料層の一部を除去できるようにする第１のレーザパラメータは、実質的にすべての材料層が所望の領域から除去され、所望の領域内で得られる表面の表面テクスチャが上記決定された最大表面テクスチャより小さくなるように決定される。そして、第１のレーザが照射され、上記レーザパラメータを用いて実質的にストリート内の所望の領域内のウェハから材料層を除去する。これに続いて、第２のレーザが照射され、ストリートと位置合わせされた領域において所定の第２のレーザパラメータを用いてダイアタッチフィルムの一部の裏面除去を行う。次に、第３のレーザが照射され、実質的にストリート内の所定の第３のレーザパラメータを用いてウェハのスルーカットを行い、それによりウェハを個片化する。
【００１５】
裏面ＤＡＦ除去とは、ＤＡＦに優先的に吸収されウェハに対して実質的に透過的であるレーザ波長を選択することにより、ウェハを通してレーザパルスをＤＡＦに照射することにより、ＤＡＦを除去することをいう。ＩＲ領域の波長を有するレーザは、シリコン及びゲルマニウムを含む多くのウェハ材料に対して実質的に透過的であるが、容易にＤＡＦに吸収される。これにより、レーザ処理システムがウェハを通してＤＡＦ上にレーザパルスの焦点を合わせることが可能になる。図４は、シリコンに対する吸収（％）とセンチメートルの逆数の単位で計測した波数をプロットしたグラフである。矢印Ａ及びＢは、ＣＯ２レーザ（１０．６ミクロン及び９．４ミクロン）によって放出された主波長を表し、この範囲内では、シリコンは、非常に吸収が低く、したがってレーザ波長の透過が非常に高いことを示している。
【００１６】
本発明の実施形態は、ウェハを通してＩＲレーザ放射線を照射することにより、ＤＡＦの裏面除去を可能にするために、可視又はＵＶレーザでウェハの前面又は上面上の１つ又は複数の層内の材料を除去して、ウェハ自体の表面を暴露する。図５ａ〜図５ｆは、テープ５８によって支持されたＤＡＦ５６上のウェハ５０の断面図を示すことにより、この工程を示している。図５ａでは、テープ５８によって支持されたＤＡＦ５６上のウェハ５０は、示されたストリート５４を有する能動回路を含む表面層５２を有する。第１のレーザパルス６０は、材料５２を除去し、ウェハ５０の表面を露出させるために、ストリート領域５４に照射される。図５ｂは、表面層５２の一部除去後のウェハ５０を示し、表面層５２の一部除去によりウェハの表面６２が露出している。また、材料除去後にストリート６３の領域がそのままであることが示されている。図５ｃは、ＤＡＦ５６の表面上のウェハの露出した表面６２を通して焦点が合わせられる第２のレーザパルス６４を示している。図５ｄに示されるように、第２のレーザパルス６４は、ウェハの露出した領域６２と揃えられたＤＡＦ領域６６を除去するか、あるいはＤＡＦ領域６６内での劣化を引き起こしている。図５ｅでは、第３のレーザパルス６８が、ウェハの露出した表面６２に照射される。図５ｆでは、第３のレーザパルス６８が、除去又は劣化したＤＡＦ６６に揃えてスルーカット７０をウェハ５０内に形成し、それによってウェハ５０のシンギュレーションを行っている。
【００１７】
また、本発明の実施形態は、裏面照射によりＤＡＦ内に劣化領域を形成することにより、ウェハ上のデバイスを個片化する。図６ａ〜図６ｆは、この工程を示す。図６ａでは、ＤＡＦ８６及びテープ８８上にストリート８４を有する上面層８２を備えたウェハ８０は、可視又はＵＶレーザ９０に照射される。図６ｂは、露出したウェハの表面９２とともに上面層８２を示している。ストリート９３の一部は、露出したウェハ９２に隣接したままでもよいことに留意されたい。この材料の１つ又は複数の層は、ＤＡＦ内に劣化領域を形成するために使用されるＩＲレーザの波長の１０％未満の表面粗さを残す可視又はＵＶレーザによりウェハの表面から除去される。図６ｃは、ウェハの露出面９２を通ってＤＡＦ８６に照射されるＩＲレーザパルス９４を示している。図６ｄは、ＤＡＦ８６内に作り出された劣化領域９６を示している。図６ｅは、スルーカットを形成するために、ウェハ８０に照射される可視又はＵＶレーザパルス９８を示している。図６ｆは、ＤＡＦ８６の劣化領域９６で終端するウェハ８０内のスルーカット１００を示している。図６ｇは、ウェハ８０を分離するために、矢印の方向に伸長されたテープ８８を示している。ＤＡＦ８６は、スルーカット１００に揃えられた劣化領域９６を有しているので、伸長テープ８８により張力が劣化領域９６に加えられ、それによって劣化領域９６での分離１０２を生じさせ、所望の場所でＤＡＦを分離させる。劣化領域を形成することは、ＤＡＦの完全除去よりも少ないエネルギーしか必要とせず、また分離後に生成されるデブリをより少なくできる。
【００１８】
本発明の実施形態は、ウェハをレーザ処理システム上に固定し、位置合わせした状態で、ＤＡＦを除去又は変質させるためにウェハの底面側のＤＡＦ又はＤＡＦ内部にレーザパルスの焦点を合わせる。ＤＡＦの裏面除去は、揮発したＤＡＦ材料用の通路を形成し、材料を冷却及び再堆積させることなく逃すために、除去工程をウェハの縁部で開始し、内部に向かって進めることに依存している。レーザパルスによって作り出された高圧ガスは、気化又は溶解したＤＡＦ材料をレーザ加工部位から排出し、それによってデブリを形成することを防いでいる。また、本発明の実施形態は、裏面レーザ処理によりＤＡＦ内に劣化領域を形成することにより、ウェハ上のデバイスを個片化する。この場合、使用するレーザエネルギーは、ＤＡＦを切除又は気化するには十分ではなく、むしろＤＡＦ内に劣化領域を生させ、これによりＤＡＦは、テープを伸張することによって生じる張力を受けたときに、所望の場所で綺麗かつ容易に分離し、デバイスを分離する。
【００１９】
本発明の実施形態は、ウェハの表面から１つ又は複数の材料層を除去して、第２のレーザがウェハを通してＤＡＦを除去又は劣化することを可能にする。ウェハの表面を通してレーザ出力をＤＡＦに効率的に伝達するために、ウェハの新たな露出面は、過剰な散乱又は拡散なしにレーザエネルギーを伝達する程度に十分平滑でなければならない。長さ約７５ミクロンの線に沿った測定点のミクロン単位で測定された高さの最大差によって測定される、露出ウェハ表面の表面粗さは、使用されるレーザ放射線の波長の長さの１０％未満でなければならない。例えば、１０．６ミクロンのＣＯ２レーザを使用するには、表面粗さが１．０６ミクロン未満であることが必要である。本発明の実施形態に係る表面層の除去の後に、表面粗さがレーザ波長の１０％未満であるシリコンウェハを通して１０．６ミクロンで作動するＣＯ２ガスレーザでＤＡＦの裏面除去を行えば、過剰なデブリ又はウェハへの熱損傷を回避しつつ、ＤＡＦを所望の領域から迅速かつ綺麗に除去することができる。
【００２０】
図７は、ウェハの表面１１４を露出させるために除去された材料の表面層１１２，１１３を有するウェハ１１０の顕微鏡写真を示す。材料は、１０〜１０００ピコ秒のパルス持続時間、及び表面層１１２，１１３に焦点を合わせた４５ミクロンの正方形スポット（トップハット）ビームを用いて３５５ｎｍで２００ｕＪ未満のパルスエネルギーで、パルスを放出する１６ＷのＵＶレーザ（図示せず）を使用して除去された。この顕微鏡写真には、３つの線分１１６，１１８，１２０が示されており、３つの線分に沿って表面の高さのサンプルが測定され、その平均を求めた。理解できるように、平均を求めた全サンプルの高さの最大差は、０．５６８であり、これは所望の最大値１．０６より小さい。これらの測定からのデータは、表１に示されている。
【００２１】
【表１】
2013524520.tif 000003
【００２２】
図８は、本発明の実施形態に係る処理後のＤＡＦ１３２，１３３を被せたテープ１３０を示す顕微鏡写真である。所望の結果である、ＤＡＦ１３２，１３３内に形成された切溝１３４のデブリのない平滑な縁部１３６を示すために、ウェハ（図示せず）が取り除かれている。切溝１３４は、ウェハ（図示せず）を通してＤＡＦに焦点が合わされたクリップトガウスビームを用いる１０．６ミクロンで作動する２００ＷのＣＯ２レーザ（図示せず）を使用して、ＤＡＦ１３２，１３３内に形成されたものである。クリップトガウスビームとは、レーザパルスの中央部のみを通して最外部のレーザエネルギーの伝達を遮断するように円形又は他の形状にすることが可能な開口部にレーザパルスを通すことをいう。図９は、本発明の実施形態に係る個片化された電子デバイスを形成するために、下にあるＤＡＦ１４２とともに個片化されたシリコンウェハ１４０の一部の顕微鏡写真を示している。表面層（図示せず）は、表面層で１０ミクロン焦点に焦点を合わせた正方形ビームを用いて３５５ｎｍで作動する１６ＷのＵＶレーザ（図示せず）で除去された。そして、ＤＡＦ１４２は、ＤＡＦ１４２で５０ミクロン点に焦点を合わせた正方形ビームを用いて９．４ミクロンで作動する２００ＷのＣＯ２ＩＲレーザ（図示せず）で処理された。これに続いて、ウェハ１４０は、ウェハ１４０で１０ミクロン焦点に焦点を合わせた正方形ビームを用いて３５５ｎｍで作動する１６ＷのＵＶレーザ（図示せず）でスルーカットされた。ＤＡＦ１４２は、シリコンウェハ１４０に連続的に取り付けられ、所望の結果である、許容できるサイズ及びデブリ限度の範囲内にあることに留意されたい。
【００２３】
ＥＳＩモデル９９００超薄型ウェハダイシングシステムは、本発明の態様を実施するために適合可能な例示的なレーザ処理システムである。このレーザ処理システムは、アメリカ合衆国  オレゴン州  ９７２３９，ポートランドのエレクトロ  サイエンティフィック  インダストリーズ  インコーポレーテッドにより製造されている。このシステムは、刊行物「Model 9900 Site Requirements and Installation Guide」ＥＳＩ部品番号187054aに記載されており、参照によりその全体が本明細書に含まれる。本発明の一実施形態では、このシステムは、図１０に示されるように、ウェハをダイシングするために３つのレーザ及び３組のレーザ光学系を使用することによって適合される。まず、可視又はＵＶ波長レーザ１５０は、テープ１８６に取り付けられたＤＡＦ１８４上に保持されたウェハ１８０上のストリート１８８内の表面層１８２を除去するために、可視又はＵＶレーザ光学系１５４により照射される可視又はＵＶレーザパルス１５２を生成する。２番目に、ＩＲレーザ１６０は、ストリート１８８内の表面層１８２の除去の後、ウェハ１８０を通してＤＡＦ１８４の裏面除去又は劣化を行うために、ＩＲレーザ光学系１６４により照射されるＩＲレーザパルス１６２を生成する。３番目に、可視又はＵＶ波長レーザ１７０は、ウェハ１８０をスルーカットするために、可視又はＵＶ光学系１７４により照射される可視又はＵＶレーザパルス１７２を生成する。
【００２４】
アメリカ合衆国  カリフォルニア州  ９５０５４，サンタクララのコヒレント  インコーポレーテッドによって製造されたCoherent Aviaを、第１の可視又はＵＶレーザ１５０及び第３の可視又はＵＶレーザ１７０として使用することができる。このレーザは、パルス繰り返し率１００ｋＨｚ以下、平均出力１６Ｗ、３５５ｎｍ波長で作動するＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４従来型固体ダイオード励起レーザである。可視又はＵＶレーザ光学系１５４，１７４は、ＡＯＭ又はＥＯＭなどの時間型パルス成形光学系、回析ビーム成形光学系又はコリメータなどの空間型パルス成形光学系、ＡＯＭ又は検流計などのビームステアリング光学系、及び成形されステアリングされたレーザパルスをワークピースに照射するフィールド型光学系を含み得る。ＩＲレーザ１６０は、アメリカ合衆国  カリフォルニア州  ９５０５４，サンタクララのコヒレント  インコーポレーテッドによって製造されたCoherent Diamond K-Series CO2 laserであってもよく、これはパルス繰り返し率１００ｋＨｚ以下、平均出力２００Ｗ超、９．６ミクロン波長で作動する。ＩＲ光学系１６４は、可視又はＵＶレーザ光学系１５４，１７４と同じ素子を含み、ＩＲ光学系１６４がＩＲ波長の処理用に最適化されている点を除いて同じ基本機能を有する。
【００２５】
あるいは、本システムの実施形態は、図１１に示されるように、２つのレーザ及び２組のレーザ光学系を使用することによりレーザ処理システムを適合させる。まず、可視又はＵＶレーザ１９０は、ストリート２１８内の表面層２１２を除去し、次いでＩＲレーザパルス１９８によるテープ２１６上のＤＡＦ２１４の除去又は劣化の後、ウェハ２１０をスルーカットするために、可視又はＵＶレーザ光学系１９４により照射される可視又はＵＶレーザパルス１９２を生成する。２番目に、ＩＲレーザ１９６は、ＤＡＦ２１４の裏面除去又は劣化を実行するために、ＩＲレーザ光学系２００により照射されるＩＲレーザパルス１９８を生成する。可視又はＵＶレーザ１９４は、３５５ｎｍで作動するCoherent Aviaとすることができ、ＩＲレーザ１９６は、９．６ミクロンで作動するCoherent
Diamond K-Series CO2 laserとすることができる。可視又はＵＶレーザ光学系１９４は、可視又はＵＶレーザ光学系１５４，１７４と同じであり、ＩＲレーザ光学系２００はＩＲ光学系１６４と同じである。
【００２６】
図１２は、単一レーザを使用することによって適合されるレーザ処理システムを示している。このレーザ処理システムは、光スイッチ２４４によってＩＲパルス２４８と可視又はＵＶパルス２４６とを切り替えることが可能なレーザパルス２４２を生成する単一レーザ２４０を使用することによって適合される。さらに、このシステムは、まずストリート領域２６８内から表面層２６２を除去してウェハ２６０の表面を露出させ、次いでＩＲレーザ光学系２５２を使用してＩＲレーザパルス２４８を照射して、ウェハ２６０を通してテープ２６６上のＤＡＦ２６４の裏面除去又は劣化を行い、続いて可視又はＵＶレーザ光学系２５０を用いて可視又はＵＶレーザパルス２４６を照射して、ウェハをスルーカットするために、ＩＲレーザ光学系２５２と、可視又はＵＶレーザパルス２４６を照射する可視及びＵＶレーザ光学系２５０とを追加することによって適合される。
【００２７】
本発明の一実施形態では、レーザ２４０は、Ｎｄをドープしたガラスファイバを利用するＮｄ：ＶＯ４結晶ファイバレーザを利用するものなどの従来の固体ダイオード励起ファイバレーザと、光励起器、共振器及び増幅器として配置された従来のファイバ固体レーザの様々な組合せとの両方を含む、固体レーザファミリーの１つである。レーザ２４０は、１０６４ｎｍ波長領域におけるＩＲ放射線を５３２ｎｍ（可視）又は３５５ｎｍ（ＵＶ）などのより短い波長に変換する一カリウムリン酸塩（ＫＤＰ）、三ホウ酸リチウム（ＬＢＯ）又はβ−ホウ酸バリウム（ＢＢＯ）などの高調波を生成する結晶を含む場合がある。この高調波を生成する能力は、レーザ２４０の内部にあってもよく、あるいは光スイッチ２４４の一部として外部にあってもよく、システムがＩＲパルス２４８又は可視もしくはＵＶパルス２４６のいずれかを放出できるように配置され得る。また、レーザ２４０又は光スイッチ２４４は、ウェハ２６０を通るレーザ放射線の透過を改善するために、１０６４ｎｍのＩＲ波長を１３００ミクロンよりも長い波長に変換する光学パラメータ発振器（ＯＰＯ）を含んでもよい。これらのパルス２４６，２４８は、ＩＲレーザ光学系２５２又は可視もしくはＵＶ光学系２５０のそれぞれによってストリート２６８、ウェハ２６０又はＤＡＦ２６４に照射される。ＩＲ光学系２４６及び可視又はＵＶ光学系２５０は、図１０及び１１における対応物に類似して構築されている。この場合、レーザ処理システム（図示せず）は、レーザ２４０、光スイッチ２４４、ＩＲレーザ光学系２５２又は可視もしくはＵＶ光学系２５０を制御することにより、レーザ出力を、低出力、すなわち材料をストリートから除去し、スルーカットするときの出力約１０〜２０Ｗから、より高い出力、すなわちＤＡＦを除去又は劣化させるときの出力２００Ｗに切り替えなければならない。
【００２８】
１つ又は複数の材料層１８２を除去してウェハ表面１８０を露出させるためのレーザパルスパラメータは、約２５５ｎｍ〜５３２ｎｍの波長、１０ｐｓ〜１００ｎｓのパルス幅、１パルス当たり約０．１μＪ〜１．０ｍＪのパルスエネルギー、１００ｋＨｚを超えるパルス繰り返し率、及びガウス、トップハット（円形）又はトップハット（方形）を含むパルス形状を含んでいる。ＤＡＦ２１４の裏面除去のためのレーザパラメータは、約１．０６４ミクロン〜１０．６ミクロンの波長、パルス状又はシャッター状いずれかの連続波（ＣＷ）動作、パルス動作の場合は１０μＪを超えるパルスエネルギーあるいはＣＷ動作の場合は２００Ｗを超えるレーザ出力、及びガウス、トップハット（円形）又はトップハット（方形）を含むパルス形状を含んでいる。ウェハ１８０をスルーカットするためのレーザパラメータは、約２５５ｎｍ〜５３２ｎｍの波長、１０ｐｓ〜５００ｎｓのパルス幅、１パルス当たり約０．１μＪ〜１０．０ｍＪのパルスエネルギー、１００ｋＨｚを超えるパルス繰り返し率、及びガウス、トップハット（円形）又はトップハット（方形）を含むパルス形状を含んでいる。
【００２９】
このようなウェハからの電子デバイスのシンギュレーションは、ＤＡＦ上のウェハのシンギュレーションに関連する問題を解決する他の手法に必要とされるように、ウェハの処理中に移動又は再配置する必要がないので、効率的である。また、本発明の実施形態は、デブリの量及び赤外線（ＩＲ）レーザによるＤＡＦの除去によって生じる熱損傷が限定的であるため、シンギュレーション後にデブリが実質的になく、損傷のないウェハを提供する。加えて、設計上、電子デバイスに取り付けられたままであるＤＡＦは、実質的にデブリがなく、デバイスに対して正確にトリミングされる。このようにウェハを処理するために３つのレーザを使用する利点としては、システムコストが高くなるが、スループットを上げることができる点にある。２つのレーザを使用すると、より少ないシステムコストの増加で、３つのレーザを使用するよりは少ないがスループットを上げることができる。１つのレーザを使用する解決法は、システムコストが最も少ないが、それに対応してシステムのスループットがより低くなることがある。
【００３０】
本発明の上述した実施形態の詳細に対して、その基本的な原理から逸脱することなく多くの変更がなされてもよいことは、当業者には明白であろう。したがって、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によってのみ決定されるべきである。
【図１】
2013524520.tif 000004
【図２】
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【図３】
2013524520.tif 000006
【図４】
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【図５ａ】
2013524520.tif 000008
【図５ｂ】
2013524520.tif 000009
【図５ｃ】
2013524520.tif 000010
【図５ｄ】
2013524520.tif 000011
【図５ｅ】
2013524520.tif 000012
【図５ｆ】
2013524520.tif 000013
【図６ａ】
2013524520.tif 000014
【図６ｂ】
2013524520.tif 000015
【図６ｃ】
2013524520.tif 000016
【図６ｄ】
2013524520.tif 000017
【図６ｅ】
2013524520.tif 000018
【図６ｆ】
2013524520.tif 000019
【図６ｇ】
2013524520.tif 000020
【図７】
2013524520.tif 000021
【図８】
2013524520.tif 000022
【図９】
2013524520.tif 000023
【図１０】
2013524520.tif 000024
【図１１】
2013524520.tif 000025
【図１２】
2013524520.tif 000026
【国際調査報告】
2013524520.tif 000027
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