(57)【要約】【課題】切断面に欠けを生じさせることなく、また、デバイスの表面にデブリを付着させることなくウエーハをストリートに沿って分割することができるウエーハの分割方法を提供する。【解決手段】表面に格子状のストリートによって区画された領域にデバイスが形成され、裏面に金属層が積層されたウエーハを、ストリートに沿って分割するウエーハの分割方法であって、ウエーハの表面側からストリートに沿って切削ブレードにより切削し、裏面から所定厚さの残存部を残して切削溝を形成する切削溝形成工程と、切削溝形成工程によって形成された切削溝に沿ってレーザー光線を照射し、残存部および金属層を切断する切断工程とを含む。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に格子状のストリートによって区画された領域にデバイスが形成され、裏面に金属層が積層されたウエーハを、ストリートに沿って分割するウエーハの分割方法であって、
ウエーハの表面側からストリートに沿って切削ブレードにより切削し、裏面から所定厚さの残存部を残して切削溝を形成する切削溝形成工程と、
該切削溝形成工程によって形成された切削溝に沿ってレーザー光線を照射し、該残存部および該金属層を切断する切断工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの分割方法。
【請求項２】
該切削溝形成工程においてウエーハの裏面側に残される該残存部の厚さは、５０〜１００μmに設定されている、請求項１記載のウエーハの分割方法。
【請求項３】
該切削溝形成工程において形成される切削溝の幅は、該切断工程において照射されるレーザー光線のスポット径より大きく設定されている、請求項１又は２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、表面に格子状のストリートによって区画された領域にデバイスが形成され、裏面に金属層が積層されたウエーハを、ストリート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等のデバイスを形成する。また、デバイスの電気的特性を良好にするためにウエーハの裏面に鉛や金等の金属層（厚さが１〜１０μm）を積層させた半導体ウエーハが実用化されている。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイス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。
【０００３】
このような半導体ウエーハのストリートに沿った分割は、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、被加工物である半導体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半導体ウエーハ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移動手段とを具備している。切削手段は、高速回転せしめられる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固定して形成されている。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開２００２−３５９２１２号公報
【０００４】
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、被加工物に形成されたストリートに沿ってパルスレーザー光線を照射することによりレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝に沿ってメカニカルブレーキング装置によって割断する方法が提案されている。（例えば、特許文献２参照。）
【特許文献２】特開平１０−３０５４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
而して、裏面に鉛や金等の金属層を積層させた半導体ウエーハを切削装置の切削ブレードによって切削すると、切削ブレードに目詰まりが生じて切削ブレードの寿命を低下するとともに、切削抵抗が増大することから切断部の上下に欠けが発生してデバイスの品質を低下させるという問題がある。
【０００６】
一方、レーザー加工装置を用いて半導体ウエーハのストリートに沿ってパルスレーザー光線を照射することによりレーザー加工溝を形成すると、半導体ウエーハへのレーザー光線の照射によりデブリが発生し、このデブリがデバイスの表面に付着してデバイスの品質を低下させるという問題がある。従って、半導体ウエーハのストリートに沿ってレーザー加工溝を形成する際には、予め半導体ウエーハの表面に保護被膜を被覆し、この保護被膜を通してレーザー光線を照射するようにしているが、半導体ウエーハの表面に保護被膜を被覆する工程を追加しなければならず、生産性が悪い。
【０００７】
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、切断面に欠けを生じさせることなく、また、デバイスの表面にデブリを付着させることなくウエーハをストリートに沿って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】
【０００８】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、表面に格子状のストリートによって区画された領域にデバイスが形成され、裏面に金属層が積層されたウエーハを、ストリートに沿って分割するウエーハの分割方法であって、
ウエーハの表面側からストリートに沿って切削ブレードにより切削し、裏面から所定厚さの残存部を残して切削溝を形成する切削溝形成工程と、
該切削溝形成工程によって形成された切削溝に沿ってレーザー光線を照射し、該残存部および該金属層を切断する切断工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの分割方法が提供される。
【０００９】
上記切削溝形成工程においてウエーハの裏面側に残される該残存部の厚さは、５０〜１００μmに設定することが望ましい。
また、上記切削溝形成工程において形成される切削溝の幅は、上記切断工程において照射されるレーザー光線のスポット径より大きく設定されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によるウエーハの分割方法によれば、切削溝形成工程においてはウエーハの表面側からストリートに沿って切削ブレードにより切削し、裏面から所定厚さの残存部を残して切削溝を形成するので、切削ブレードによって金属層を切削しないため、切削ブレードに目詰まりが生ずることがない。従って、切削ブレードの目詰まりによる寿命の低下を抑制することができるとともに、切削抵抗が増大することもないので切断部の上下に欠けが発生することも防止できる。また、切断工程においては切削溝に沿ってレーザー光線を照射し、残存部および金属層を切断するのでレーザー光線を照射することによりデブリが発生するが、このデブリは切削溝の内部で飛散してデバイスの表面に付着することはない。従って、ウエーハの表面に保護被膜を被覆する必要がない。
【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分割方法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、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４００μmのシリコンウエーハからなっており、表面２ａには複数のストリート２１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、格子状に形成された複数のストリート２１によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス２２が形成されている。このように形成された半導体ウエーハ２の裏面２bには、鉛、金等の金属層２３が金属蒸着によって積層されて形成されている。なお、金属層２３の厚さは、図示の実施形態においては５μmに設定されている。
【００１３】
上述した半導体ウエーハ２は、図３の(a)および(b)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ダイシングテープ４０の表面４０aに半導体ウエーハ２の裏面２bに積層された金属層２３側を貼着する（ウエーハ支持工程）。なお、上記ダイシングテープ４０は、図示の実施形態においては厚さが８０μｍのポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなるシート基材の表面に、アクリル樹脂系の粘着層が厚さが５μｍ程度塗布されている。
【００１４】
上述したウエーハ支持工程を実施したならば、ダイシングテープ４０に貼着されたウエーハ２を、ストリート２１に沿って切削ブレードにより切削し、裏面２bから所定厚さの残存部を残して切削溝を形成する切削溝形成工程を実施する。この切削溝形成工程は、図４に示す切削装置５を用いて実施する。図４に示す切削装置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を切削する切削ブレード５２１を備えた切削手段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、図示しない移動機構によって図４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。切削ブレード５２１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固定して形成されている。上記撮像手段５３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）等で構成されており、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。
【００１５】
このように構成された切削装置５を用いて切削溝形成工程を実施するには、チャックテーブル５１上に上述したウエーハ支持工程においてウエーハ２が貼着されたダイシングテープ４０を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、ダイシングテープ４０を介してウエーハ２をチャックテーブル５１上に保持する。なお、図４においてはダイシングテープ４０が装着された環状のフレーム４を省いて示しているが、環状のフレーム４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る。このようにして、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、図示しない切削送り機構によって撮像手段５３の直下に位置付けられる。
【００１６】
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の切削すべき領域を検出するアライメント工程を実行する。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２１と、切削ブレード５２１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、切削領域のアライメントを遂行する（アライメント工程）。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２１に対しても、同様に切削領域のアライメントが遂行される。
【００１７】
以上のようにしてチャックテーブル５１上に保持されている半導体ウエーハ２に形成されているストリート２１を検出し、切削領域のアライメントが行われたならば、半導体ウエーハ２を保持したチャックテーブル５１を切削領域の切削開始位置に移動する。このとき、図５に示すように半導体ウエーハ２は切削すべきストリート２１の一端（図５において左端）が切削ブレード５２１の直下より所定量右側に位置するように位置付けられる。そして、切削ブレード５２１を図５において矢印５２１aで示す方向に所定の回転速度で回転し、２点鎖線で示す待機位置から図示しない切り込み送り機構によって図５において実線で示すように下方に所定量切り込み送りする。この切り込み送り位置は、図示の実施形態においてはチャックテーブル５１の表面に切削ブレード５２１の外周縁が接触した基準位置から１３５μm上側に設定されている。図示の実施形態においてはダイシングテープ４０の厚さが８０μｍに設定されているので、切削ブレード５２１の外周縁がダイシングテープ５の表面から５５μm上側を通過することになる。従って、半導体ウエーハ２の裏面２bには厚さが５μmの金属層２３が積層されているので、切削ブレード５２１の外周縁は半導体ウエーハ２の裏面２bから５０μm上側を通過することになる。
【００１８】
上述したように切削ブレード５２１の切り込み送りを実施したならば、切削ブレード５２１を図５において矢印５２１aで示す方向に所定の回転速度で回転しつつ、チャックテーブル５１を図５において矢印Ｘ１で示す方向に所定の切削送り速度で移動せしめる。そして、チャックテーブル５１に保持された半導体ウエーハ２の右端が切削ブレード５２１の直下を通過したらチャックテーブル５１の移動を停止する。
【００１９】
なお、上記切削溝形成工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
切削ブレード          ：外径５２ｍｍ、厚さ７０μｍ
切削ブレードの回転速度：４００００ｒｐｍ
切削送り速度          ：５０ｍｍ／秒
【００２０】
上述した切断工程を半導体ウエーハ２に形成された全てのストリート２１に実施する。この結果、図６に示すように半導体ウエーハ２にはストリート２１に沿って切削溝２１０が形成される。この切削溝２１０は、上記加工条件においては、幅が７０μｍで深さが３５０μｍに形成される。従って、半導体ウエーハ２にはストリート２１に沿って形成された切削溝２１０の底面から裏面２bまでは厚さ(t)が５０μｍの残存部２１１が残される。なお、切削溝２１０の幅は、後述する切断工程において照射されるレーザー光線のスポット径より大きく設定されている。また、半導体ウエーハ２のストリート２１に沿って形成された残存部２１１の厚さ(t)は、５０〜１００μmが望ましい。即ち、残存部２１１の厚さ(t)が５０μm未満になると半導体ウエーハ２の搬送時に破損する虞があり、残存部２１１の厚さ(t)が１００μmより厚くなると後述する切断工程の負担か多くなる。
【００２１】
上述した切削溝形成工程においては、切削溝２１０は半導体ウエーハ２の裏面２bに積層された金属層２３に達しない範囲で形成されるので、切削ブレード５２１に目詰まりが生ずることがない。従って、切削ブレード５２１の目詰まりによる寿命の低下を抑制することができるとともに、切削抵抗が増大することもないので切断部の上下に欠けが発生することも防止できる。
【００２２】
上述した切削溝形成工程を実施したならば、切削溝２１０に沿ってレーザー光線を照射し、上記残存部２１１および金属層２３を切断する切断工程を実施する。この切断工程は、図７に示すレーザー加工装置６を用いて実施する。図７に示すレーザー加工装置６は、被加工物を保持するチャックテーブル６１と、該チャックテーブル６１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６２と、チャックテーブル６１上に保持された被加工物を撮像する撮像手段６３を具備している。チャックテーブル６１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７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。
【００２３】
上記レーザー光線照射手段６２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング６２１を含んでいる。ケーシング６２１内には図示しない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や繰り返し周波数設定手段を備えたパルスレーザー光線発振手段が配設されている。上記ケーシング６２１の先端部には、パルスレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線を集光するための集光器６２２が装着されている。レーザー光線照射手段６２を構成するケーシング６２１の先端部に装着された撮像手段６３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）等で構成されており、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。
【００２４】
上述したレーザー加工装置６を用いて上記切削溝形成工程が実施された半導体ウエーハ２に切削溝２１０に沿ってレーザー光線を照射し、上記残存部２１１および金属層２３を切断する切断工程を実施するには、チャックテーブル６１上に半導体ウエーハ２の裏面２bに積層された金属層２３側が貼着されたダイシングテープ４０を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、ダイシングテープ４０を介して半導体ウエーハ２をチャックテーブル６１上に保持する。なお、図７においてはダイシングテープ４０が装着された環状のフレーム４を省いて示しているが、環状のフレーム４はチャックテーブル６１に配設された適宜のフレーム保持手段に保持される。半導体ウエーハ２を吸引保持したチャックテーブル６１は、図示しない移動機構によって撮像手段６３の直下に位置付けられる。
【００２５】
チャックテーブル６１が撮像手段６３の直下に位置付けられると、撮像手段６３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６３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２１（切削溝２１０が形成されている）と、ストリート２１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６２の集光器６２２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（アライメント工程）。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２１（切削溝２１０が形成されている）に対しても、同様に切削領域のアライメントが遂行される。
【００２６】
以上のようにしてチャックテーブル６１上に保持された半導体ウエーハ２に形成されているストリート２１（切削溝２１０が形成されている）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８で示すようにチャックテーブル６１をレーザー光線照射手段６２の集光器６２２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート２１に形成された切削溝２１０の一端（図８において左端）をレーザー光線照射手段６２の集光器６２２の直下に位置付ける。そして、集光器６２２からシリコンウエーハに対して吸収性を有する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６１を図８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、レーザー光線照射手段６２の集光器６２２の照射位置がストリート２１に形成された切削溝２１０の他端（図８において右端）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６１の移動を停止する。このとき、集光器６２２から照射されるパルスレーザー光線の集光点Pを切削溝２１０の底面付近に合わせる。
【００２７】
なお、上記切断工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の光源  ：ＹＶＯ４レーザーまたはＹＡＧレーザー
波長                ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数      ：１０ｋＨｚ
平均出力            ：１．５W
集光スポット径      ：φ１０μm
加工送り速度        ：１５０ｍｍ／秒
【００２８】
上記加工条件においては上記切断工程を３回繰り返し実行することにより、図９に示すように上記残存部２１１および金属層２３にレーザー加工溝２２０が形成され切断することができる。この切断工程においては、パルスレーザー光線を照射することによりデブリが発生するが、このデブリは切削溝２１０の内部で飛散してデバイス２２の表面に付着することはない。従って、半導体ウエーハ２の表面に保護被膜を被覆する必要がない。上述した切断工程を半導体ウエーハ２に形成された全てのストリートに２１に実施することにより、半導体ウエーハ２は個々の半導体チップ(デバイス)に分割される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【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】図１に示す半導体ウエーハの断面拡大図。
【図３】図１に示す半導体ウエーハを環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に貼着するウエーハ支持工程の説明図。
【図４】本発明によるウエーハの分割方法における切削溝形成工程を実施するための切削装置の要部斜視図。
【図５】本発明によるウエーハの分割方法における切削溝形成工程の説明図。
【図６】図５に示す切削溝形成工程が実施された半導体ウエーハの断面拡大図。
【図７】本発明によるウエーハの分割方法における切断工程を実施するためのレーザー加工装置の要部斜視図。
【図８】本発明によるウエーハの分割方法における切断工程の説明図。
【図９】図５に示す切断工程が実施された半導体ウエーハの断面拡大図。
【符号の説明】
【００３０】
２：半導体ウエーハ
２１：ストリート体
２２：デバイス
２３：金属層 
２１０：切削溝
２１１：残存部 
２２０：レーザー加工溝 
４：環状のフレーム
４０：ダイシングテープ 
５：切削装置
５１：切削装置のチャックテーブル
５２：切削手段
５２１：切削ブレード
５３：撮像手段
６：レーザー加工装置
６１：レーザー加工装置のチャックテーブル
６２：レーザー光線照射手段
６２２：集光器
６３：撮像手段
【図１】
2008053500.tif 000003
【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】
2008053500.tif 000008
【図７】
2008053500.tif 000009
【図８】
2008053500.tif 000010
【図９】
2008053500.tif 000011