(57)【要約】  本発明は、レーザ装置を有して基板をダイシングする方法に係る。当該方法は、少なくとも２つのダイにおいて基板（１）をダイスするようレーザ装置から基板までレーザビーム（１５）を送る段階を有する。第１のアシストガスは、ダイシング方法の第１のフェーズ中に基板において供給され、第２のアシストガスは、ダイシング方法の第２のフェーズ中に基板において供給される。該方法は、基板のダイシングに対して低減された幅をもたらし、その結果として費用のかかる基板範囲を減じる。本発明はまた、レーザダイシングシステム、該方法を実行するコンピュータプログラムプロダクト、及び該方法によって得られ得るシリコンダイに係る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ装置を有して基板をダイシングする方法であって：
・  少なくとも２つのダイにおいて前記基板をダイスするよう前記レーザ装置から前記基板までレーザビームを送る段階と；
・  前記ダイシング方法の第１のフェーズ中に前記基板において第１のアシストガスを供給する段階と；
・  前記ダイシング方法の第２のフェーズ中に前記基板において第２のアシストガスを供給する段階と、
を有する、
方法。
【請求項２】
前記第２のアシストガスは、実質的に前記第１のアシストガスの供給を停止した後に供給される、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１のアシストガスは、前記基板において非酸化性雰囲気を与え、
前記第２のアシストガスは、前記基板において酸化性雰囲気を与える、
請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記第１のアシストガスは、窒素ガスを有する、
請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記第１のフェーズは、前記基板にわたって前記レーザビームの所定の数のダイシングランを有し、
前記第２のアシストガスは、前記所定の数のダイシングランの後に供給される、
請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記基板は、シリコンウエハである、
請求項１記載の方法。
【請求項７】
レーザダイシングシステムであって、
レーザ装置と、第１のアシストガスに対する第１の容器と、第２のアシストガスに対する第２の容器と、コントローラと、を有し、
前記レーザ装置は、前記基板をダイシングするレーザビームを生成するよう適合され、
前記コントローラは、第１のダイシングフェーズ中に前記第１のアシストガスを、続く第２のダイシングフェーズ中に前記第２のアシストガスを供給するよう適合される、
レーザダイシングシステム。
【請求項８】
前記第１のアシストガスは、前記基板において非酸化性雰囲気を与えるよう適合され、
前記第２のアシストガスは、前記基板において酸化性雰囲気を与えるよう適合される、
請求項７記載のレーザダイシングシステム。
【請求項９】
前記第１のフェーズは、前記基板にわたって前記レーザビームの所定の数のダイシングランを有し、
前記コントローラは、ダイシングランの数をカウントし、前記ダイシングランの数が前記所定のダイシングランの数を越えた後に前記第２のアシストガスの供給を可能にするよう、プログラムされる、
請求項７記載のレーザダイシングシステム。
【請求項１０】
レーザビームを有して基板をダイシングするレーザ装置を有するレーザダイシングシステムのコントローラにおいて搭載可能である、コンピュータプログラムであって：
・  少なくとも２つのダイにおいて前記基板をダイスするよう前記レーザ装置から前記基板までレーザビームを送ることと；
・  第１のフェーズ中に前記基板において第１のアシストガスを供給することと；
・  続く第２のフェーズ中に前記基板において第２のアシストガスを供給することと、
に対してレーザダイシングのストラテジーコードを有する、
コンピュータプログラム。
【請求項１１】
請求項１記載の方法によって得られ得る、シリコンダイ。
【請求項１２】
クラック及びシリコン飛沫が無い又は実質的に無いダイシング側壁を有する、
シリコンダイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ装置を有して基板をダイシングする方法に係る。本発明は更に、レーザシステム、及びレーザダイシングストラテジーコード部分（ｌａｓｅｒ  ｄｉｃｉｎｇ  ｓｔｒａｔｅｇｙ  ｃｏｄｅ  ｐｏｒｔｉｏｎｓ）を有するコンピュータプログラムプロダクトに係る。更には、本発明はシリコンダイに係る。
【背景技術】
【０００２】
半導体産業において、シリコンダイ等のダイは、チップの製造において使用される。かかるダイは、典型的には、適切な材料を有するウエハ又は基板を機械的に切断すること（ｓａｗｉｎｇ）によって大量に得られる。かかる基板のダイシングにおいて、基板のいくらかの範囲がダインシングの結果として損失される、ことは明らかである。
【０００３】
機械的に切断する代わりに、レーザビームをウエハに対して送るレーザ装置を取り入れることによってウエハをダイスする、という傾向はある。この種類のダイシングの問題点は、基板のダイシング端部の質が比較的悪くなる傾向がある、ことである。幅（ｓｔｒｅｅｔ−ｗｉｄｔｈ）は、チップ製造に対して不適切である基板の全ての影響を受ける域の寸法（ｍｅａｓｕｒｅ）であり、特定の製品に対する幅は、例えば５０ミクロンである。
【０００４】
ＷＯ  ０３／０９０２５８（特許文献１）は、基板をダイスするようプログラム制御されるパルスレーザビーム装置の使用を開示する。ガス取扱い設備は、ダイシング前、ダイシング中、又はダイシング後に、基板においてガスを与えるよう用いられる。アルゴン又はヘリウム等の受動不活性ガス（ｐａｓｓｉｖｅ  ｉｎｅｒｔ  ｇａｓ）は、機械加工中にダイの壁の酸化を防ぐよう与えられる。あるいは、フロンガス及びハロカーボン等の活性ガスは、ダイ側壁の表面粗さ及び側壁に対して接着する破片の量を低減するよう与えられる。このようにして、ダイの側壁の質は向上される。
【０００５】
受動不活性ガスが基板において供給される先行技術のレーザダイシング方法の欠点は、比較的大きな幅である。結果として、費用のかかる基板の範囲は、チップ製造に対して使用され得ない。更には、活性ガスは、基板のレーザ分離に対して効果的ではない。
【特許文献１】ＷＯ  ０３／０９０２５８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、幅の低減を可能にする基板のレーザダイシングに対する方法及びシステムを与える、ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的は、レーザ装置を有して基板をダイシングする方法を与えることによって達成される。該方法は、
・  少なくとも２つのダイにおいて基板をダイスするようレーザ装置から基板までレーザビームを送る段階、
・  ダイシング方法の第１のフェーズ中に基板において第１のアシストガスを供給する段階、及び、
・  ダイシング方法の続く第２のフェーズ中に基板において第２のアシストガスを供給する段階、
を有する。
【０００８】
かかる目的は更に、レーザダイシングシステムを与えることによって達成される。該レーザダイシングシステムは、レーザ装置、第１のアシストガスに対する第１の容器、第２のアシストガスに対する第２の容器、及びコントローラを有する。該レーザ装置は、基板のダインシングに対してレーザビームを生成するよう適合される。該コントローラは、第１のダイシングフェーズにおいて第１のアシストガスを、続く第２のダイシングフェーズにおいて第２のアシストガスを供給するよう適合される。
【０００９】
かかる目的は更には、レーザビームを有して基板をダイシングするレーザ装置を有するレーザダイシングシステムのコントローラにおいて搭載可能である、コンピュータプログラムプロダクトを与えることによって達成される。該プロダクトは、
・  少なくとも２つのダイにおいて基板をダイスするようレーザ装置から基板までレーザビームを送ること、
・  第１のフェーズ中に基板において第１のアシストガスを供給すること、並びに、
・  続く第２のフェーズ中に基板において第２のアシストガスを供給すること、
に対してレーザダイシングストラテジーコード部分を有する。
【００１０】
第１のアシストガス及び第２のアシストガスの逐次供給は、高品質のダイの壁及び低減された幅を得るよう、ダイシング中に周囲条件に対して変化する要求に対するダイシング工程の調整（ｔａｉｌｏｒｉｎｇ）を可能とする。結果として、使用可能な基板範囲は増大し、故にダイの数又は基板の各ダイの寸法は増大し得る。望ましくは、第１のアシストガスの供給は、第２のアシストガスが供給される前に停止され、各ガスの効果から最善の益を得るようにする。
【００１１】
請求項３及び８において定義付けられる本発明の実施例は、高品質のダイ側壁及び低減された幅という利点を与える。例えば希ガス又は窒素ガスによって得られる非酸化性雰囲気の効果は、ダイシングレーンの高い反射性の側壁を保持し、ダイシング工程の第１のフェーズにおいてダイシングを向上させる。続いて供給される酸化性雰囲気の効果は、基板材料の破片及び飛沫を取り除くこと、あるいは、かかる破片及び飛沫の形成を防ぐことである。シリコン基板の場合は、窒素雰囲気のみが与えられる場合と比較して、シリコンの飛沫はなく、シリコンの飛沫の存在に関連付けられるクラック形成は、防がれたか少なくとも低減された、ことが判明された。
【００１２】
請求項４において定義付けられる本発明の実施例は、窒素ガスが比較的安価であり、また、かかるガスがレーザ装置自体に対しても使用されるため、典型的にはレーザ装置の部位において使用可能である、という利点を有する。
【００１３】
請求項５及び９において定義付けられる本発明の実施例は、第１のアシストガスから第２のアシストガスへの切替えの瞬間が単純なパラメータに基づかれ得る、という利点を有する。半導体産業における大半の基板は、非常に標準化されており、基板にわたる各ランのダイシング効果は、レーザビームの特定の設定に対して周知である。しかしながら、あるいは又は追加的に、センサが第１のアシストガスから第２のアシストガスへの切替えの瞬間を示すよう与えられ得る、ことは十分に理解されるべきである。
【００１４】
上述された実施例又はその態様が組み合わされ得る、ことは十分に理解されるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は更に、本発明に従った望ましい実施例を概略的に示す添付された図面を参照して説明される。本発明が、この特定且つ望ましい実施例に制限されない、ことは理解される。
【００１６】
図１は、望ましくはシリコン基板である基板１を示し、基板１から大量のダイ２がレーザダイシングによって得られる。ダイシングレーン３は、基板１にわたるレーザビームの１つ又はそれ以上のダイシングランに由来する。便利なことには、ダイシング中、基板１は、接着テープ（図示せず）上に与えられ、結果もたらされる部分又は分離後の個別のダイ２にわたって制御を保持する。その結果ダイ２は、テープから収集され得、チップ製造に対して用いられ得る。
【００１７】
図２は、レーザ装置１１、第１のアシストガスに対する第１の容器１２、第２のアシストガスに対する第２の容器１３、及びコントローラ１４を概略的に示す。図３は、図２中のレーザダイシングシステム１０のレーザヘッドの概略図である。
【００１８】
基板１は、厚さ２１５μｍのシリコンウエハである。しかしながら、２５μｍ又は５０μｍのシリコンウエハを有する異なる厚さｄを有するウエハもまた、使用され得る。
【００１９】
レーザ装置１１は、レーザ源１６からレーザビーム１５を生成し、該ビームは、ビーム伝達システム１７を介してダイスレーン３を有する基板１に対して送られる。レーザ装置１１は、望ましくはパルス（Ｑ−スイッチ）Ｎｄ：ＹＡＧレーザであり、周波数１乃至５０ｋＨｚにおいて５０乃至５００ナノ秒であるパルス長、０．５乃至２ＧＷ／ｃｍ２の範囲におけるピーク強度、５−１０μｍの範囲における焦点直径、及び、Ｍ２＜１．３のビーム質を有する。ビーム伝達システム１７は、複数の構成部品を有する。該構成部品は例えば、ミラー、波長板、ビーム拡大器、集束レンズＬ（図３参照）等であり、先行技術において一般的に既知である。また、例えば１０６４ｎｍ乃至３５５ｎｍまでの波長範囲におけるＮＤ：ＹＬＦレーザ又はＮｄ：ＹＶＯ（バナジウム酸塩）等である、他のレーザ装置も使用され得る。
【００２０】
基板１は、回転制御モジュール１９、ｚ軸制御モジュール２０、及びｘ，ｙ軸制御文字２１を有する位置決めテーブル１８上に与えられる。結果として、レーザ装置１１は、その位置を維持し、基板上のダイシングレーン３は、位置決めテーブル１８の多種の位置決めモジュール１９，２０，２１を用いて基板１を動かすことによって与えられる。
【００２１】
更には、レーザダイシングシステム１０は、レーザダイシングシステム１０の多種の構成部品を制御するよう、信号入力及び信号出力部、マイクロプロセッサ、及びメモリ２２を有するコンピュータ機器等である、コントローラ１４を有する。例えば、コントローラ１４は、パルス長及びピーク強度等のレーザ装置１１の設定を制御する。更に、コントローラ１４は、位置決めテーブル１８の多種の位置決めモジュール１９，２０，２１のうち１つ又はそれより多くに対して適切な制御信号を与えることによって、基板１の位置決めを制御する。
【００２２】
本発明によれば、レーザダイシングシステム１０は更に、スイッチ又はバルブ２３を有し、第１の容器１２からダイシング工程の第１のフェーズにおいて第１のアシストガスを、第２の容器１３からダイシング工程の第２のフェーズにおいて第２のアシストガスを供給する。第２のフェーズは、第１のフェーズの後に続く。バルブ２３は、コントローラ１４から制御され得る。
【００２３】
第１の容器１２の第１のアシストガスは、基板１において、より特にはダイシングレーン３において、レーザダイシング工程の第１のフェーズ中に非酸化性雰囲気を与えることができるガスである。非酸化性雰囲気は、例えば、アルゴン又はヘリウム等の希ガス、又は窒素ガスを十分な量で供給することによって得られ得る。窒素ガスは、光学構成部品を点滅させるようビーム伝達システム１７内で供給されるようにも便利であるため、望ましいとされ得る。かかる光学構成部品を点滅させ、非酸化性雰囲気を与えるＮ２ガスは、同一の容器１２から派生し得る。しかしながら、望ましくは別個の容器は、レーザヘッドの特定の設計によって基板１における非酸化性雰囲気の供給を最適化するよう、ガス供給に対して使用される。
【００２４】
第２の容器１３の第２のアシストガスは、基板１において、より特にはダイシングレーン３において、レーザダイシング工程の第２のフェーズ中に酸化性雰囲気を与えることができるガスである。酸化性雰囲気は、望ましくは、気体酸素、又は酸素含有ガスを供給することによって得られる。
【００２５】
図３は、基板１において第１及び第２のアシストガスを与える別個の入口３０，３１を示す。かかる別個の入口は、基板１に対するガスの流れを更によく制御し得る。入口３０，３１はいずれも、まずレーザダイシング工程の第１のフェーズ中は第１のアシストガスを供給するよう使用され得、続いていずれもレーザダイシング工程の第２のフェーズ中には第２のアシストガスを供給するよう使用され得る。入口３０，３１を介して供給されるガスは、レーザビーム１５に対して実質的に垂直である基板１に対してレーザヘッドにおけるノズルによって与えられる。あるいは、又は加えて、第１及び／又は第２のアシストガスは、ダイシングレーン３又は基板１の側部において与えられる。
【００２６】
図４は、図２中のレーザダイシングシステムを用いる本発明の一実施例に従った方法に対するタイミング図である。
【００２７】
まず、レーザダイシングストラテジープログラムは、基板１のレーザダイシングに対してコントローラ１４のメモリ２２において搭載される。該プログラムは、レーザ装置１１に対する設定、位置決めテーブル１８を動かすことによって基板をダイシングするよう作られるべきダイシングラン、並びに、第１のアシストガスの供給から第２のアシストガスの切替えの瞬間に関する情報を有する。
【００２８】
第１のアシストガスの供給から第２のアシストガスの供給への切替えの瞬間は、複数の方途において確定され得る。レーザダイシングシステム１０は、ダイシング中に基板１の一定状態を検出するよう１つ又はそれ以上のセンサ（図示せず）を有して与えられ得る。コントローラ１４は、かかるセンサに対して接続され得、かかるセンサの測定結果に関連する所定の基準に基づいて第２のアシストガスを供給する時を決定する。例えば、センサは、ダイシングプラズマを監視し得る。
【００２９】
半導体産業において使用される基板１は非常によく標準化されているため、センサの使用は、第１のアシストガスから第２のアシストガスの切替えの瞬間を定めるよう求められないかもしれない。よく設計されたレーザダイシングシステム１０に対して、その結果生じる基板１は、典型的には大変類似した動き（ｂｅｈａｖｉｏｒ）を見せる。
【００３０】
典型的には、基板１は、単一のダイシングラン、即ち基板１にわたるレーザビーム１５の単一のパッシング（ｐａｓｓｉｎｇ）によってダイスされる。ダイシングレーン３は通常、多種のパッシングにおいて形成され、まず基板１の後背側部Ｂ（図３参照）は分離のトレースを示さない。続くダイシングラン中、分離パターンは、後背側部Ｂ上に展開される。分離パターンがホールのトラックを示す際、即ち近隣のダイ２が依然として基板材料の多種のブリッジによって接続される際に、第２のアシストガスが有利に与えられ得る、ことは判明している。かかる分離パターンの発生は、基板にわたるダイシングランの数に直接関わる。したがって、レーザビーム１５が所定の基板１及び所定のレーザ設定に対するこの所定の数を超える際に、第２のアシストガスは与えられ得る。
【００３１】
図４中、レーザビーム１５は、ｔ＝ｔ０において送られる。第１のダイシングランは、ｔ０からｔ１までである。ダイシング工程の第１のフェーズは、５つのダイシングランを要求し、続いて前の段落において説明された分離パターンが現れる前に時間間隔ｔ０−ｔ５を取る、と考えられる。この第１のフェーズ中、バルブ２３は、コントローラ１４のレーザダイシングストラテジープログラムによって制御され、第１のアシストガスは、第１の容器１２から基板１において与えられる。続いて、ダイシングレーン３の側壁は、該壁の酸化が防止されるため反射性のままにされ、したがって基板１をダイスするレーザエネルギの効果的な使用を可能にする。
【００３２】
ｔ５の瞬間において、所定の数のダイシングランが到達され、ダイシング工程の第２のフェーズが開始される。コントローラ１４は、酸化性雰囲気を与えるために基板１において酸素ガスを供給するようバルブ２３に対して制御信号を生成する。続いて、破片及びシリコン飛沫は燃焼され、低減された幅Ｗが得られる（図５Ｃ参照）。７回のダイシングランの後、基板１は、ダイシングレーン３に沿ってダイスされる。
【００３３】
図４中のタイミング図の多種の変更が本発明の範囲から逸脱することなく想定され得る、ことは留意される。例えば、第１のアシストガスは、必ずしも第１のダイシングラン中にすぐに供給されない。更に、システムにおいては、アシストガス供給管の長さ等に起因して典型的に遅れがあるため、実際には第１のアシストガスから第２のアシストガスに瞬間的に切り替わることはない。また、第２のアシストガスの供給は、必ずしも最後のダイシングランと同時に停止しない。
【００３４】
最後に図５Ａ乃至５Ｄは、レーザダイシング実験の結果を平面図（図５Ａ及び５Ｃ）及び断面（図５Ｂ及び５Ｄ）において示す。
【００３５】
図５Ａ及び５Ｂは、ダイシングが窒素ガスの存在下で実施された、レーザダイスされたシリコン基板の写真である。
【００３６】
図５Ｃ及び５Ｄは、本発明に従って酸素ガスが後に続く窒素ガスの存在下でダイシングが実施された、レーザダイスされたシリコン基板の写真である。明らかには、幅Ｗは、大幅に低減され、２０μｍより小さくなる。更に、シリコンダイのダイ側壁は、実質的にクラック及びシリコン飛沫を有さない。
【００３７】
本発明が上述された実施例に制限されない、ことは認識されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】ダイを得るための複数のダイシングレーンを有する基板を図示する。
【図２】本発明の一実施例に従ったレーザダイシングシステムを概略的に図示する。
【図３】図２中のレーザダイシングシステムのレーザヘッドを概略的に図示する。
【図４】本発明の一実施例に従った方法のタイミングズである。
【図５Ａ】窒素雰囲気におけるレーザダイシングの実験の結果を平面図で示す。
【図５Ｂ】窒素雰囲気におけるレーザダイシングの実験の結果を断面図で示す。
【図５Ｃ】酸化性雰囲気が後に続く窒素雰囲気におけるレーザダイシングの実験の結果を平面図で示す。
【図５Ｄ】酸化性雰囲気が後に続く窒素雰囲気におけるレーザダイシングの実験の結果を断面図で示す。
【図１】
2008516442.tif 000003
【図２】
2008516442.tif 000004
【図３】
2008516442.tif 000005
【図４】
2008516442.tif 000006
【図５Ａ】
2008516442.tif 000007
【図５Ｂ】
2008516442.tif 000008
【図５Ｃ】
2008516442.tif 000009
【図５Ｄ】
2008516442.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成19年9月10日(2007.9.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2008516442.tif 000011
【国際調査報告】
2008516442.tif 000012
2008516442.tif 000013
2008516442.tif 000014