(57)【要約】【課題】レーザー光によりウェーハ内部に改質領域を形成するレーザーダイシング装置において、厚いウェーハに対し、ウェーハ内部に形成される改質領域の層の数が少なくても、良好にウェーハを割断することのできる効率的なレーザーダイシング装置を提供すること。【解決手段】ウェーハＷの表面からレーザー光Ｌを入射させ、ウェーハＷの内部に改質領域Ｐを形成することによってウェーハＷをダイシングするレーザーダイシング装置１０に、ウェーハＷに微小振動を付与する振動発生手段４１を併設し、改質領域Ｐの形成を促進させると共に、ウェーハＷの割断を促進させ、ウェーハＷを容易に確実にブレーキングできるようにした。【選択図】　　　　　図１
2004111427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハを個々のチップに分割するダイシング装置であって、前記ウェーハの表面からレーザー光を入射させ、前記ウェーハの内部に改質領域を形成することによって前記ウェーハをダイシングするレーザーダイシング装置において、
前記ウェーハに微小振動を付与する振動発生手段が設けられていることを特徴とするレーザーダイシング装置。
【請求項２】
前記微小振動は、前記レーザー光によるウェーハ内部の改質領域形成中に、又は改質領域形成直後に前記ウェーハに付与されて、前記ウェーハが個々のチップに分割されることを特徴とする請求項１に記載のレーザーダイシング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置や電子部品等のウェーハを個々のチップ分割するダイシング装置に関するもので、特にレーザー光を応用したダイシング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、表面に半導体装置や電子部品等が形成されたウェーハを個々のチップに分割するには、ダイシングブレードと呼ばれる薄型砥石でウェーハに研削溝を入れてウェーハをカットするダイシング装置が用いられていた。ダイシングブレードは、細かなダイヤモンド砥粒をＮｉで電着したもので、厚さ３０μｍ程度の極薄のものが用いられる。
【０００３】
このダイシングブレードを３０，０００〜６０，０００ｒｐｍで高速回転させてウェーハに切込み、ウェーハを完全切断（フルカット）又は不完全切断（ハーフカット或いはセミフルカット）していた。ハーフカットはウェーハに厚さの半分程度切り込む方法で、セミフルカットは１０μｍ程度の肉厚を残して研削溝を形成する場合のことである。
【０００４】
しかし、このダイシングブレードによる研削加工の場合、ウェーハが高脆性材料であるため脆性モード加工となり、ウェーハの表面や裏面にチッピングが生じ、このチッピングが分割されたチップの性能を低下させる要因になっていた。特に裏面に生じたチッピングは、クラックが徐々に内部に進行するためやっかいな問題であった。
【０００５】
ダイシング工程におけるこのチッピングの問題を解決する手段として、従来のダイシングブレードによる切断に替えて、ウェーハの内部に集光点を合わせたレーザー光を入射し、ウェーハ内部に多光子吸収による改質領域を形成して個々のチップに分割するレーザ加工方法に関する技術が提案されている（例えば、特許文献１〜６参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１９２３６７号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２００２−１９２３６８号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開２００２−１９２３６９号公報
【０００９】
【特許文献４】
特開２００２−１９２３７０号公報
【００１０】
【特許文献５】
特開２００２−１９２３７１号公報
【００１１】
【特許文献６】
特開２００２−２０５１８０号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の特許文献で提案されている技術は、レーザー光を用いた割断技術によるもので、ウェーハの表面からレーザー光を入射させ、ウェーハ内部に改質領域を形成することによってこの改質領域を起点として前記ウェーハが割断されるものである。
【００１３】
このため、ウェーハの厚さが厚い場合はうまく割断することができず、厚いウェーハの場合はこの改質領域をウェーハの厚さ方向に何層も形成して割断していた。従って、改質領域の形成層の数に比例してダイシング時間が掛かり、装置の処理能力を低下させていた。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ウェーハの表面からレーザー光を入射させ、ウェーハ内部に改質領域を形成するレーザーダイシング装置において、厚いウェーハに対し、ウェーハ内部に形成される改質領域の層の数が少なくても、良好にウェーハを割断することのできる効率的なレーザーダイシング装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ウェーハを個々のチップに分割するダイシング装置であって、前記ウェーハの表面からレーザー光を入射させ、前記ウェーハの内部に改質領域を形成することによって前記ウェーハをダイシングするレーザーダイシング装置において、前記ウェーハに微小振動を付与する振動発生手段が設けられていることを特徴としている。
【００１６】
請求項１に記載のレーザーダイシング装置によれば、ウェーハに微小振動を付与する振動発生手段が設けられているので、ウェーハの割断が促進され、ウェーハを容易に確実にブレーキングすることができる。
【００１７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１の発明において、前記微小振動は、前記レーザー光によるウェーハ内部の改質領域形成中に、又は改質領域形成直後に前記ウェーハに付与されて、前記ウェーハが個々のチップに分割されることを特徴としている。
【００１８】
請求項２の発明によれば、改質領域形成中にウェーハに微小振動を付与した場合はウェーハ内部の改質領域の形成が促進され、改質領域形成直後に微小振動を付与した場合は割断が促進されるので、改質領域の層の数が少なくても、良好にウェーハを割断することができ、装置の処理能力を向上させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るレーザーダイシング装置の好ましい実施の形態について詳説する。尚、各図において同一部材には同一の番号または記号を付している。
【００２０】
図１は、本発明に係るレーザーダイシング装置の概略構成図である。レーザーダイシング装置１０は、図１に示すように、ウェーハ移動部１１、レーザー光学部２０、観察光学部３０、制御部５０等から構成されている。
【００２１】
ウェーハ移動部１１は、レーザーダイシング装置１０の本体ベース１６に設けられたＸＹＺθテーブル１２、ＸＹＺθテーブル１２に載置されダイシングテープＴを介してウェーハＷを吸着保持する吸着ステージ１３、ＸＹＺθテーブル１２に保持されたフレームホルダ１４等からなっている。このウェーハ移動部１１によって、ウェーハＷが図のＸＹＺθ方向に精密に移動される。
【００２２】
フレームホルダ１４には、吸着ステージ１３に図のＸ方向の微小振動を付与する振動発生手段としての超音波発信器４１が取付けられている。
【００２３】
レーザー光学部２０は、レーザーヘッド２１、コリメートレンズ２２、ハーフミラー２３、コンデンスレンズ２４等で構成されている。また、観察光学部３０は、観察用光源３１、コリメートレンズ３２、ハーフミラー３３、コンデンスレンズ３４、観察手段としてのＣＣＤカメラ３５、テレビモニタ３６等で構成されている。
【００２４】
レーザー光学部２０では、レーザーヘッド２１から発振されたレーザー光はコリメートレンズ２２、ハーフミラー２３、コンデンスレンズ２４等の光学系を経てウエーハＷの内部に集光される。ここでは、集光点におけるピークパワー密度が１×１０８（Ｗ／ｃ　ｍ２　）以上でかつパルス幅が１μｓ以下の条件で、ダイシングテープに対して透過性を有するレーザー光が用いられる。集光点のＺ方向位置は、ＸＹＺθテーブル１２のＺ方向微動によって調整される。
【００２５】
観察光学部３０では、観察用光源３１から出射された照明光がコリメートレンズ３２、ハーフミラー３３、コンデンスレンズ２４等の光学系を経てウエーハＷの表面を照射する。ウエーハＷの表面からの反射光はコンデンスレンズ２４、ハーフミラー２３及び３３、コンデンスレンズ３４を経由して観察手段としてのＣＣＤカメラ３５に入射し、ウエーハＷの表面画像が撮像される。この撮像データは制御部５０を経てテレビモニタ３６に写し出される。
【００２６】
制御部５０は、ＣＰＵ、メモリ、入出力回路部等からなり、レーザーダイシング装置１０の各部の動作を制御する。
【００２７】
図２は、吸着ステージ１３まわりの拡大断面図である。図２に示すように、ＸＹＺθテーブル１２のＺθ駆動部１２Ａにはフレームホルダ１４が取付けられている。フレームホルダ１４の孔部内周面には、円周上等間隔に配置された４本のピアノ線１５、１５、…が取付けられている。この４本のピアノ線１５、１５、…の上端部は吸着ステージ１３の下部側面に固定され、４本のピアノ線１５、１５、…は平行バネを構成している。
【００２８】
吸着ステージ１３の吸着面は多孔質部材１３Ａで構成され、接続ニップル１３Ｂに接続されたバキュームチューブ１３Ｃからのエアー吸引により、ダイシングテープＴに貼られたウエーハＷを均一に吸着するようになっている。吸着ステージ１３が４本のピアノ線１５、１５、…からなる平行バネで支持されているので、吸着ステージ１３は吸着面の平行を維持したまま水平方向に微小移動可能になっている。なお、ピアノ線１５、１５、…の代わりに板ばねで平行バネを構成してもよい。
【００２９】
フレームホルダ１４に取付けられた超音波発信器４１のホーン部先端は吸着ステージ１３の側面に当接しており、吸着ステージ１３に水平方向の微小振動を与えるようになっている。
【００３０】
次に、本発明のレーザーダイシング装置によるウェーハＷのダイシングについて説明する。ウェーハＷがダイシングされるときは、図３に示すように、片方の面に粘着剤を有するダイシングテープＴを介してリング状のダイシング用のフレームＦにマウントされ、ダイシング工程中はこの状態で搬送される。ウェーハＷはこのように、裏面にダイシングテープＴが貼られているので、個々のチップに分割されても１個１個バラバラになることがない。
【００３１】
ウェーハＷはこの状態で吸着ステージ１３に吸着保持されている。ウェーハＷは最初にＣＣＤカメラ３５で表面に形成された回路パターンが撮像され、図示しない画像処理手段とアライメント手段によってθ方向のアライメントとＸＹ方向の位置決めがなされる。
【００３２】
アライメントが終了すると、ＸＹＺθテーブル１２がＸＹに移動してウエーハＷのダイシングストリートに沿ってレーザー光Ｌが入射される。ウエーハＷの表面から入射したレーザー光の集光点がウエーハＷの厚さ方向の内部に設定されているので、ウエーハの表面を透過したレーザー光Ｌは、ウエーハ内部の集光点でエネルギーが集中し、ウエーハＷの内部の集光点近傍に多光子吸収によるクラック領域、溶融領域、屈折率変化領域等の改質領域が形成される。
【００３３】
このレーザー光Ｌの入射と共に、超音波発信器４１を発振させ、ウエーハＷに水平方向の超音波振動を付加する。これによりウエーハは分子間力のバランスが崩れ、改質領域を起点として自然に割断するかあるいは僅かな外力を加えることにより割断されるようになる。
【００３４】
図４は、ウェーハ内部の集光点近傍に形成される改質領域を説明する概念図である。図４（ａ）は、ウェーハＷの内部に入射されたレーザー光Ｌが集光点に改質領域Ｐを形成した状態を示し、図４（ｂ）はパルス状のレーザー光Ｌの下でウェーハＷが水平方向に移動され、不連続な改質領域Ｐ、Ｐ、…が並んで形成された状態を表わしている。この状態でウェーハＷは改質領域Ｐを起点として自然に割断するか、或いは僅かな外力を加えることによって割断される。この場合、ウェーハＷは表面や裏面にはチッピングが発生せずに容易にチップに分割される。
【００３５】
図５は、厚さの厚いウェーハＷの場合で、改質領域Ｐの層が１層では割断できない時に、ウェーハＷの厚さ方向にレーザー光Ｌの集光点を移動し、改質領域Ｐを多層に形成させた状態を概念的に表わしている。この場合も、ウェーハＷへの微小振動付与を併用しているので、微小振動付与を併用しない場合に比較して改質領域Ｐの形成層の数が少なくても、ウェーハＷは良好に割断され、レーザーダイシング装置１０の処理能力が格段と向上する。
【００３６】
なお、図４（ｂ）、及び図５ではパルス状のレーザー光Ｌで不連続な改質領域Ｐ、Ｐ、…を形成した状態を示したが、レーザー光Ｌの連続波の下で連続的な改質領域Ｐを形成してもよい。
【００３７】
なお、前述した実施の形態では、ウェーハＷに水平方向の微小振動を付与したが、本発明はこれに限らず、ウェーハＷに垂直方向の微小振動を付加するようにしてもよい。この場合、ピアノ線１５、１５、…による吸着ステージ１３の支持方向を変更し、吸着ステージ１３が垂直方向に微小移動可能な構造とし、超音波発信器４１を垂直方向から吸着ステージ１３に当接させるようにすればよい。
【００３８】
また、吸着ステージ１３に微小振動を付与する振動発生手段として超音波発信器４１を用いたが、これに限らず、種々のバイブレータを使用することができる。
【００３９】
また、前述した実施の形態では、ウェーハＷに微小振動を付与しながらレーザー光Ｌを入射させ、ウェーハＷの内部に改質領域Ｐの形成促進を図っていたが、本発明はこれに限らず、ウェーハＷの全てのダイシングラインに対する改質領域Ｐの形成が完了した直後に、或いは適宜の時間をおいて、ウェーハＷに微小振動を付与し、割断を促進するようにしてもよい。
【００４０】
また、前述した実施の形態ではレーザーダイシングをウェーハＷの表面側から行っているが、これに限らず、ウェーハＷの裏面側からレーザー光Ｌを入射させてもよい。この場合レーザー光ＬはダイシングテープＴを透過してウェーハＷに入射するか、或いはウェーハＷが表面側を下向きにしてダイシングテープＴに貼付される。また、裏面側から赤外光等のウェーハＷを透過する光を用い、ウェーハ表面の回路パターンを観察してアライメントする必要がある。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のレーザーダイシング装置は、ウェーハの表面からレーザー光を入射させ、ウェーハ内部に改質領域を形成するレーザー光学系と共に、ウェーハに微小振動を付与する振動発生手段が設けられているので、ウェーハの割断が促進され、ウェーハを容易に確実にブレーキングすることができる。
【００４２】
また、レーザー光によるウェーハ内部の改質領域形成中に、又は改質領域形成直後に前記ウェーハに微小振動を付与するので、改質領域形成中にウェーハに微小振動を付与した場合はウェーハ内部の改質領域の形成が促進され、改質領域形成直後に微小振動を付与した場合は割断が促進され、改質領域の層の数が少なくても、良好にウェーハを割断することができ、装置の処理能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレーザーダイシング装置の概略構成図
【図２】吸着ステージまわりの拡大図
【図３】フレームにマウントされたウェーハを示す斜視図
【図４】ウェーハ内部に形成された改質領域を説明する概念図
【図５】ウェーハ内部に多層に形成された改質領域を説明する概念図
【符号の説明】
１０…レーザーダイシング装置、１１…ウェーハ移動部、１２…ＸＹＺθテーブル、１３…吸着ステージ、１４…フレームホルダ、１５…ピアノ線、２０…レーザー光学部、２１…レーザーヘッド、２２、３２…コリメートレンズ、２３、３３…ハーフミラー、２４、３４…コンデンスレンズ、３０…観察光学部、３１…観察用光源、３５…ＣＣＤカメラ、３６…テレビモニタ、４１…超音波発信器（振動発生手段）、５０…制御部、Ｆ…フレーム、Ｌ…レーザー光、Ｐ…改質領域、Ｔ…ダイシングテープ、Ｗ…ウェーハ
【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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