(57)【要約】【課題】非金属基板の内部に集光点を合わせてレーザー光線を照射し、内部に分割予定線に沿って変質層を形成することにより分割予定線に沿って分割する方法において、欠けが発生することなく分割予定線に沿って円滑に分割することがきる非金属基板の分割方法を提供する。【解決手段】第１の面と該第１の面と平行に形成された第２の面を有する非金属基板の分割する方法であって、非金属基板の第１の面側から内部に集光点を合わせ分割予定線に沿ってレーザー光線を照射し、非金属基板の内部に分割予定線に沿って変質層を形成する変質層形成工程と、内部に変質層が形成された非金属基板の第１の面を研削して変質層を表出させる変質層表出工程とを含む。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面と該第１の面と平行に形成された第２の面を有する非金属基板の分割する方法であって、
該非金属基板に対して透過性を有するレーザー光線を第１の面側から内部に集光点を合わせ分割予定線に沿って照射し、該非金属基板の内部に該分割予定線に沿って変質層を形成する変質層形成工程と、
該内部に変質層が形成された該非金属基板の第１の面を研削して第１の面側に該変質層を表出させる変質層表出工程と、を含む、
ことを特徴とする非金属基板の分割方法。
【請求項２】
該変質層形成工程は、該変質層が該非金属基板の第２の面に表出するようにレーザー光線の集光点を合わせる、請求項１記載の非金属基板の分割方法。
【請求項３】
該変質層形成工程は、レーザー光線の集光点を該非金属基板の厚さ方向に段階的に変位させて複数回実施し、該非金属基板の厚さ方向に複数の変質層を形成する、請求項１又は２記載の半導体ウエーハの分割方法。
【請求項４】
該変質層表出工程後において、該変質層に外力を作用せしめて該非金属基板を該分割予定線に沿って分割する分割工程を含む、請求項１から３のいずれかに記載の非金属基板の分割方法。
【請求項５】
該変質層表出工程の前に該非金属基板の第１の面を鏡面加工する鏡面加工工程を含む、請求項１から４のいずれかに記載の非金属基板の分割方法。
【請求項６】
該鏡面加工工程は、該非金属基板の厚さを所定厚さ以上を残して加工する、請求項５記載の非金属基板の分割方法。
【請求項７】
該鏡面加工工程において鏡面加工される面は、ＪＩＳ  Ｂ０６０１  で規定する表面粗さ（Ｒａ）が０．０５μｍ以下に設定されている、請求項５又は６記載の非金属基板の分割方法。
【請求項８】
該鏡面加工工程において鏡面加工される面は、ＪＩＳ  Ｂ０６０１  で規定する表面粗さ（Ｒａ）が０．０２μｍ以下に設定されている、請求項７記載の非金属基板の分割方法。
【請求項９】
該非金属基板は半導体ウエーハであって、第２の面には複数の分割予定線が格子状に形成されているとともに該複数のストリートによって区画された複数の領域に回路が形成されている、請求項１から８のいずれかに記載の非金属基板の分割方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエーハ等の非金属基板を所定の分割予定線に沿って分割する非金属基板の分割方法に関する。
【０００２】
当業者には周知の如く、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（分割予定線）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、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによって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。半導体ウエーハのストリートに沿った切断は、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、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断手段と、チャックテーブルと切断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。切断手段は、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基台に固定し厚さ２０μｍ程度に形成されている。このような切削ブレードによって半導体ウエーハを切削すると、切断された半導体チップの切断面に欠けやクラックが発生するため、この欠けやクラックの影響を見込んでストリートの幅は５０μｍ程度に形成されている。しかるに、半導体チップのサイズが小型化されると、半導体チップに占めるストリートの割合が大きくなり、生産性が低下する原因となる。また、切削ブレードによる切削においては、送り速度に限界があるとともに、切削屑の発生により半導体チップが汚染されるという問題がある。
【０００３】
一方、近年半導体ウエーハ等の非金属基板を分割する方法として、その非金属基板に対して透過性を有する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赤外光領域（例えば、１０６４ｎｍ）の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、非金属基板の一方の面側から内部に集光点を合わせて赤外光領域のレーザー光線を照射し、非金属基板の内部に分割予定線に沿って変質層を連続的に形成することにより、非金属基板を分割するものである。（例えば、特許文献１参照。）
【０００４】
【特許文献１】
特開平２００２−１９２３６７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
而して、非金属基板の一方の面から内部に集光点を合わせて赤外光領域のレーザー光線を照射して内部に分割予定線に沿って変質層を形成しても、レーザー光線を照射する側の一方の面に変質層を表出させることができない場合がある。また、例えば厚さ５００μｍのシリコンウエーハの表面にＬＳＩ等の回路が形成されていて、シリコンウエーハの裏面を研削して厚さ１００μｍのシリコンウエーハに形成した後、シリコンウエーハの裏面からレーザー光線を照射し表面近傍に集光点を合わせて変質層が表面に表出するように変質層を形成しても変質層が表面に均一に表出しないとともに裏面にも均一に表出しないという問題がある。即ち、シリコンウエーハの脆性材料でも厚を１００μｍ程度に薄く研削すると、表面に形成されたＬＳＩ等の回路の凹凸がシリコンウエーハの裏面に転写され裏面が５〜１０μｍ程度の波打ち（うねり）が発生し、レーザー光線の集光点が厚み方向に不均一となり、変質層が表面のみならず裏面にも均一に表出されないという問題がある。従って、内部に変質層が形成された非金属基板を分割予定線に沿って外力を作用させて分割すると、変質層が形成されていない表面側が表面に対して直角に分割することができないとともに、欠けが発生して歩留りが低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、主たる技術的課題は、非金属基板の内部に集光点を合わせてレーザー光線を照射し、内部に分割予定線に沿って変質層を形成することにより分割予定線に沿って分割する方法において、欠けが発生することなく分割予定線に沿って円滑に分割することがきる非金属基板の分割方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、第１の面と該第１の面と平行に形成された第２の面を有する非金属基板の分割する方法であって、
該非金属基板に対して透過性を有するレーザー光線を第１の面側から内部に集光点を合わせ分割予定線に沿って照射し、該非金属基板の内部に該分割予定線に沿って変質層を形成する変質層形成工程と、
該内部に変質層が形成された該非金属基板の第１の面を研削して第１の面側に該変質層を表出させる変質層表出工程と、を含む、
ことを特徴とする非金属基板の分割方法が提供される。
【０００８】
上記変質層形成工程は、上記変質層が上記非金属基板の第２の面に表出するようにレーザー光線の集光点を合わせることが望ましい。また、上記変質層形成工程は、レーザー光線の集光点を上記非金属基板の厚さ方向に段階的に変位させて複数回実施し、該非金属基板の厚さ方向に複数の変質層を形成する。
【０００９】
また、本発明による非金属基板の分割方法は、上記変質層表出工程後において、上記変質層に外力を作用せしめて非金属基板を上記分割予定線に沿って分割する分割工程を含む。
【００１０】
更に、本発明による非金属基板の分割方法は、上記変質層表出工程の前に非金属基板の第１の面を鏡面加工する鏡面加工工程を含むことが望ましい。また、鏡面加工工程は、非金属基板の厚さを所定厚さ以上を残して加工することが望ましい。
本発明の他の特徴については、以下の説明によって明らかにされる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による非金属基板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、本発明による半導体ウエーハ等の非金属基板の分割方法において非金属基板にレーザー光線を照射するレーザー加工装置の斜視図が示されている。図１に示されたレーザー加工装置は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２に上記矢印Ｘで示す方向と直角な矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構４と、該レーザー光線ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット５とを具備している。
【００１３】
上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上に矢印Ｘで示す方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上に矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設された第一の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持された支持テーブル３５と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６を具備している。このチャックテーブル３６は多孔性材料から形成された吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。また、チャックテーブル３６は、円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。
【００１４】
上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面に矢印Ｙで示す方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す方向に移動させるための移動手段３７を具備している。移動手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第一の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す方向に移動せしめられる。
【００１５】
上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、矢印Ｙで示す方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す方向に移動させるための移動手段３８を具備している。移動手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３８１と、該雄ネジロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３８１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３８２の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３８１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３８２によって雄ネジロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｘで示す方向に移動せしめられる。
【００１６】
上記レーザー光線照射ユニット支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面に矢印Ｚで示す方向に延びる一対の案内レール４２３、４２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿って割り出し送り方向である矢印Ｙで示す方向に移動させるための移動手段４３を具備している。移動手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ねじロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。
【００１７】
図示の実施形態のおけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザー光線照射手段５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、矢印Ｚで示す方向に移動可能に支持される。
【００１８】
図示のレーザー光線照射手段５２は、上記ユニットホルダ５１に固定され実質上水平に延出する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２に示すようにレーザー光線発振手段５２２とレーザー光線変調手段５２３とが配設されている。レーザー光線発振手段５２２としてはＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器を用いることができる。レーザー光線変調手段５２３は繰り返し周波数設定手段５２３ａ、レーザー光線パルス幅設定手段５２３ｂ、およびレーザー光線波長設定手段５２３ｃを含んでいる。レーザー光線変調手段５２３を構成する繰り返し周波数設定手段５２３ａ、レーザー光線パルス幅設定手段５２３ｂおよびレーザー光線波長設定手段５２３ｃは当業者には周知の形態のものでよく、それ故にこれらの構成についての詳細な説明は本明細書においては省略する。上記ケーシング５２１の先端には、それ自体は周知の形態でよい集光器５２４が装着されている。
【００１９】
上記レーザー光線発振手段５２２が発振するレーザー光線はレーザー光線変調手段５２３を介して集光器５２４に到達する。レーザー光線変調手段５２３における繰り返し周波数設定手段５２３ａはレーザー光線を所定繰り返し周波数のパルスレーザー光線にし、レーザー光線パルス幅設定手段５２３ｂはパルスレーザー光線のパルス幅を所定幅に設定し、そしてレーザー光線波長設定手段５２３ｃはパルスレーザー光線の波長を所定値に設定する。
【００２０】
上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の前端部には、撮像手段６が配設されている。この撮像手段６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図示しない制御手段に送る。
【００２１】
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動させるための移動手段５３を具備している。移動手段５３は、上記各移動手段と同様に一対の案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびレーザビーム照射手段５２を案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動せしめる。
【００２２】
次に、半導体ウエーハ１０としてのシリコンウエーハ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。
半導体ウエーハ１０は、図３に示すように第１の面１０ａ（図において下側の面）と該第１の面１０ａと平行に形成された第２の面１０ｂ（図において上側の面）を有し、厚さが例えば６２５μｍに形成されている。このような半導体ウエーハ１０の第２の面１０ｂには格子状に配列された複数のストリート（分割予定線）１０１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１０２が形成されている。このように構成された半導体ウエーハ１０には、その第２の面１０ｂに保護テープ１１を貼着する。次に、図４に示すように半導体ウエーハ１０を保護テープ１１側を研削装置のチャックテーブル７上に載置し（従って、半導体ウエーハ１０は第１の面１０ａが上側となる）、図示しない吸引手段によってチャックテーブル７上に半導体ウエーハ１０を吸着保持する。そして、チャックテーブル１２１を図において矢印で示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削砥石８（例えば、＃２０００のレジン砥石）を図において矢印で示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転せしめて半導体ウエーハ１０は第１の面１０ａを鏡面加工する（鏡面加工工程）。この鏡面加工工程において、半導体ウエーハ１０の第１の面１０ａは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１  で規定する表面粗さ（Ｒａ）を０．０５μｍ以下（Ｒａ≦０．０５μｍ）、好ましくは０．０２μｍ以下（Ｒａ≦０．０２μｍ）に鏡面加工されるとともに、厚さが３００μｍ以下にならないように加工される。即ち、シリコンウエーハは、厚さが所定値以上例えば３００μｍ以上であれば表面に形成されたＩＣ、ＬＳＩ等の回路１０２の凹凸が研削の際に裏面に転写されることがなく裏面を平坦に研削することができる。
【００２３】
上述したように半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂが鏡面加工されたならば、半導体ウエーハ１０は図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル機構３を構成するチャックテーブル３６の吸着チャック３６１上に第１の面１０ａを上側にして搬送され、該吸着チャック３６１に吸引保持される。このようにして半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３６は、移動手段３７の作動により案内レール３１、３１に沿って移動せしめられレーザー光線照射ユニット５に配設された撮像手段６の直下に位置付けられる。
【００２４】
チャックテーブル３６が撮像手段６の直下に位置付けられると、撮像手段６および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ１０に形成されている第１の方向のストリート１０１と、ストリート１０１に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射ユニット５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が実行され、レーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。また、半導体ウエーハ１０に形成されている第２の方向のストリート１０１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１０のストリート１０１が形成されている第２の面１０ｂは下側に位置しているが、撮像手段６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、裏面から透かしてストリート１０１を撮像することができる。
【００２５】
以上のようにしてチャックテーブル３６上に保持された半導体ウエーハ１０に形成されているストリート１０１を検出し、レーザビーム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３６をレーザー光線を照射するレーザー光線照射ユニット５の集光器５２４が位置するレーザー光線照射領域に移動し、半導体ウエーハ１０のストリート１０１に沿ってレーザー光線照射ユニット５の集光器５２４からレーザー光線を照射する。このとき、レーザー光線は図５に示すように鏡面加工された半導体ウエーハ１０の第１の面１０ａを通して内部即ち第２の面１０ｂの近傍に集光点を合わせ照射し、半導体ウエーハ１０の内部にストリート１０１に沿って変質層を形成する（変質層形成工程）。
【００２６】
ここで、変質層形成工程について説明する。
変質層形成工程においては、レーザー光線を照射するレーザー光線照射ユニット５の集光器５２４から半導体ウエーハ１０の所定のストリート１０１に向けてパルスレーザー光線を照射しながら、チャックテーブル３６、従ってこれに保持されている半導体ウエーハ１０を矢印Ｘで示す方向に所定の送り速度（例えば、１００ｍｍ／秒）で移動せしめる。なお、変質層形成工程においては、レーザー光線として例えば以下に示すレーザー光線が照射される。
光源          ；ＹＶＯ４レーザー
波長          ；１０６４ｎｍ（赤外レーザー光線）
１パルスの出力；１０μＪ
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
パルス幅      ；４０ｎｓ
集光スポット径；φ１μｍ
【００２７】
上述した変質層形成工程において照射されるレーザー光線としては波長が長い赤外レーザー光線が用いられ、図５に示すように半導体ウエーハ１０の第１の面１０ａを通して内部に集光点を合わせて照射する。例えば、半導体ウエーハ１０の第２の面１０ｂから５〜１０μｍ程度内部に集光点Ｐを合わせて赤外レーザー光線を照射しつつ半導体ウエーハ１０を矢印Ｘで示す方向に移動せしめることによって、半導体ウエーハ１０の内部にストリートに沿って深さ３０〜５０μｍ程度の変質層１０ｃが連続的に形成される。このとき、変質層１０ｃの図において下面が半導体ウエーハ１０の第２の面１０ｂに表出するようにレーザー光線の集光点Ｐを合わせることが望ましい。なお、半導体ウエーハ１０の内部に集光点Ｐを合わせて赤外レーザー光線を照射する場合には、半導体ウエーハ１０の第１の面１０ａが鏡面加工されていることが望ましい。半導体ウエーハ１０の第１の面１０ａが鏡面加工されていないと、即ち赤外レーザー光線を照射する面の表面粗さが粗いと表面で乱反射して所定の集光点にレーザー光線が達せず、内部に所定の変質層を形成することができない。本発明者の実験によれば、半導体ウエーハ１０の第１の面１０ａの表面粗さ（Ｒａ）が０．１μｍの場合には、所定の内部に所定深さの変質層を形成することができなかった。一方、半導体ウエーハ１０の第１の面１０ａの表面粗さ（Ｒａ）を０．０５μｍに鏡面加工した場合には、所定の内部に略所定深さの変質層を形成することができた。特に、半導体ウエーハ１０の第１の面１０ａの表面粗さ（Ｒａ）を０．０２μｍ以下に鏡面加工した場合には、所定の内部に５０μｍの変質層が形成された。また、上述した変質層形成工程において半導体ウエーハ１０の最終仕上がり厚さが１００μｍ以上の場合には、図６に示すように集光点Ｐを段階的に変えて複数回赤外レーザー光線を照射することにより、複数の変質層１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ（図６に示す例においては３層）を形成することが望ましい。この変質層１０ｃ、１０ｄ、１０ｅの形成は、１０ｅ、１０ｄ、１０ｃの順番でレーザー光線の集光点を段階的に変位して行うことが好ましい。即ち、変質層１０ｃを最初に形成すると、変質層１０ｃが変質層１０ｄ、１０ｅの形成を妨げるからである。なお、この変質層形成工程で赤外レーザー光線を用いるのは、波長が短い紫外レーザー光線では表面で反射してシリコンウエーハの内部に入らないからである。従って、レーザー光線の波長は、非金属基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を選択することが重要である。
【００２８】
上記のようにして変質層形成工程を実施したら、半導体ウエーハ１０の内部に形成された変質層１０ｅ（１０ｄ、１０ｅ）を第１の面１０ａに表出させる変質層表出工程を実行する。即ち、図７に示すように保護テープ１１側を研削装置のチャックテーブル７上に載置し（従って、半導体ウエーハ１０は第１の面１０ａが上側となる）、図示しない吸引手段によってチャックテーブル７上に半導体ウエーハ１０を吸着保持する。そして、チャックテーブル７を図において矢印で示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削砥石８（例えば、＃２０００のレジン砥石）を例えば６０００ｒｐｍで回転せしめて半導体ウエーハ１０の第１の面１０ａを１５０〜２５０μｍ程度研削する。この結果、図８に示すように半導体ウエーハ１０の第１の面１０ａには、ストリート１０１に沿って変質層１０ｅ（１０ｄ、１０ｅ）が表出し、更に厚さ５０〜１５０μｍに最終仕上げされる。
【００２９】
上述した変質層表出工程において半導体ウエーハ１０の第１の面１０ａに変質層１０ｅ（１０ｄ、１０ｅ）を表出させたならば、図９に示すように半導体ウエーハ１０の第１の面１０ａを保護粘着テープ１３に貼着するとともに、半導体ウエーハ１０の第２の面１０ｂに貼着されている保護テープ１１を剥離する。なお、保護粘着テープ１３は一般にダイシングテープとして用いられている塩化ビニールテープ等の伸長可能な合成樹脂テープからなり、環状の支持フレーム１４の内側開口部を覆うように装着されている。この保護粘着テープ１３の上面に半導体ウエーハの第１の面１０ａを貼着する。そして、半導体ウエーハ１０の第２の面１０ｂに貼着されている保護テープ１１を剥離する。なお、保護粘着テープ１３としては、紫外線等の外的刺激によって粘着力が低下する性質を有するＵＶテープが用いられている。
【００３０】
上記のように半導体ウエーハ１０の第１の面１０ａに保護粘着テープ１３を貼着したならば、半導体ウエーハ１０のストリート１０１に沿って形成された変質層１０ｅ（１０ｄ、１０ｅ）に外力を作用せしめて、半導体ウエーハ１０をストリート１０１に沿って分割する分割工程を実施する。この分割工程は、図１０および図１１に示す外力付与装置９によって実施される。ここで、外力付与装置９について説明する。図示の外力付与装置９は、上記支持フレーム１４を載置する載置面９１１が形成された円筒状のベース９１と、該ベース９１内に同心的に配設された押圧部材９２を具備している。押圧部材９２は、上端に球面形状に形成された押圧面９２１を備えており、図示しない昇降手段によって上下方向に（円筒状のベース９１の軸方向）移動可能に構成されている。
【００３１】
次に、上述した外力付与装置９を用いて半導体ウエーハ１０をストリート１０１に沿って分割する分割工程について、図１０および図１１を参照して説明する。
上述したように支持フレーム１４に装着された伸長可能な保護粘着テープ１３の上面に支持された半導体ウエーハ１０は、図１０および図１１（ａ）に示すように支持フレーム１４が円筒状のベース９１の載置面９１１上に載置され、クランプ９４によってベース９１に固定される。次に、図１１（ｂ）に示すように押圧部材９２を図示しない昇降手段によって上昇させて作用位置まで移動し、保護粘着テープ１３の上面に支持された半導体ウエーハ１０を押圧部材９２の球面形状の押圧面９２１によって押圧する。この結果、半導体ウエーハ１０のストリート１０１に沿って形成された変質層１０ｅ（１０ｄ、１０ｅ）には曲げ荷重が作用するので、半導体ウエーハ１０は変質層１０ｅ（１０ｄ、１０ｅ）即ちストリート１０１に沿って個々の半導体チップ１００に分割される。
【００３２】
上述したように分割工程を実施したならば、押圧部材９２を図示しない昇降手段によって図１１（ａ）に示す位置まで下降せしめる。そして、図１０に示すように外力付与装置９の上方に配置されたチップピックアップコレット９０を作動して、個々の半導体チップ２０を保護粘着テープ１３の上面から離脱し、図示しないトレーに搬送する。このとき、保護粘着テープ１３に紫外線を照射し、保護粘着テープ１３の粘着力を低下せしめることにより、より容易に離脱することができる。
【００３３】
なお、上述した分割工程は、変質層表出工程において変質層１０ｅ（１０ｄ、１０ｅ）が第１の面１０ａに表出された半導体ウエーハ１０を保護粘着テープ１３に貼着した後に実施したが、変質層表出工程を実施した後直ちに変質層１０ｅ（１０ｄ、１０ｅ）に外力を作用せしめて変質層１０ｅ（１０ｄ、１０ｅ）即ちストリート１０１に沿って個々の半導体チップ１００に分割してもよい。その後、個々の半導体チップ１００に分割された半導体ウエーハ１０を支持フレーム１４に装着された保護粘着テープ１３に貼着し、ピックアップ工程に移行することもできる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明による半導体ウエーハの分割方法においては、非金属基板の第１の面側から内部に集光点を合わせ分割予定線に沿ってレーザー光線を照射し、該非金属基板の内部に該分割予定線に沿って変質層を形成した後、該非金属基板の第１の面を研削して該変質層を表出させるので、非金属基板を分割予定線に沿って円滑に分割することができる。
また、第１の面を研削して鏡面に加工する際、所定厚さ以上の厚さを残すように加工することで、第２の面に形成されたＬＳＩ等の回路の凹凸が非金属基板の第１の面に転写されることがなく第１の面に波打ち（うねり）現象が発生しない。従って、第１の面側から内部の所望位置に均一に集光点を合わせることができ、第２の面に均一に変質層を形成することができるので、第１の面を研削して非金属基板の厚さを最終仕上がり厚さに加工すると、変質層が第１の面に均一に表出する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による非金属基板の分割方法を実施するためのレーザー加工装置の斜視図。
【図２】図１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３】本発明による分割方法によって分割加工される非金属基板としての半導体ウエーハの斜視図。
【図４】本発明による分割方法における鏡面加工工程を示す説明図。
【図５】本発明による分割方法における変質層形成工程の一実施形態を示す説明図。
【図６】本発明による分割方法における変質層形成工程の他の実施形態を示す説明図。
【図７】本発明による分割方法における変質層表出工程を示す説明図。
【図８】変質層表出工程によって変質層が表出された非金属基板としての半導体ウエーハの断面図。
【図９】変質層表出工程によって変質層が表出された非金属基板としての半導体ウエーハ保護粘着テープに貼着した状態を示す斜視図。
【図１０】本発明による分割方法における分割工程を実施するための外力付与装置の斜視図。
【図１１】本発明による分割方法における分割工程の説明図。
【符号の説明】
２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３１：案内レール
３２：第１の滑動ブロック
３３：第２の滑動ブロック
３６：チャックテーブル
３７：移動手段
３８：移動手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４１：案内レール
４２：可動支持基台
４３：移動手段
５：レーザー光線照射ユニット
５１：ユニットホルダ
５２：レーザビーム加工手段
５２２：レーザビーム発振手段
５２３：レーザビーム変調手段
５２４：集光器
５３：移動手段
６：撮像手段
７：研削装置のチャックテーブル
８：研削装置の研削砥石
９：外力付与装置
１０：半導体ウエーハ
１０１：ストリート
１０２：回路
１１：保護テープ
１３：保護粘着テープ
１４：環状のフレーム
【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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