(57)【要約】【課題】レーザー光の照射位置を確認することのできるレーザーダイシング装置、及びレーザー光の照射強度を測定することのできるレーザーダイシング装置を提供すること。【解決手段】レーザーダイシング装置１０には、ウェーハＷを載置する吸着ステージ１３とは別に加工試料片Ｓを載置する試料載置ステージ１４を設けるとともに、レーザーパワーメータ４１を設け、加工試料片Ｓの表面に形成されたレーザー光Ｌの加工痕跡Ｋを観察してレーザー光Ｌの照射位置を確認するとともに、レーザー光Ｌの照射強度を随時測定することができるように構成した。また、予め設定されたウェーハＷの加工位置において、又は予め設定されたライン数加工される毎にレーザー光Ｌの照射位置と照射強度をチェックして修正できるようにした。【選択図】　　　　　図１
2004111426.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、
前記ウェーハを載置する吸着ステージと、
前記吸着ステージとは別に設けられ、レーザー加工試験用の加工試料片を載置する試料載置ステージと、
前記ウェーハ及び前記加工試料片の表面を観察する観察手段と、が設けられ、
前記加工試料片に前記レーザー光を照射して前記加工試料片の表面に加工痕跡を形成し、該加工痕跡を前記観察手段で観察することにより前記レーザー光の照射位置が確認されるように構成さ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】
前記レーザー光の照射位置確認は、予め設定された前記ウェーハの加工位置に応じて、又は予め設定されたライン数加工される毎に行わ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。
【請求項３】
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、
前記レーザー光の照射強度を測定するレーザーパワーメータ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４】
前記レーザー光の強度測定は、予め設定された前記ウェーハの加工位置に応じて、又は予め設定されたライン数加工される毎に行われることを特徴とする請求項３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ウェーハを個々のチップに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前記ウェーハを割断するものであり、ウェーハ内部に集光点を設定しているためウェーハ表面にはレーザー光照射による加工痕跡が残らない。
【００１３】
このため、レーザー光の照射位置及び照射されたか否かがレーザー光照射後にウェーハを割断してみないと確認できない、という問題点があった。そのため、加工途中でレーザー光の照射位置にズレが生じたり、レーザーパワーが変動してもそのまま加工してしまい、不良チップを製造し続けることがあった。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、レーザー光の照射位置を確認することのできるレーザーダイシング装置、及びレーザー光の照射強度を測定することのできる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、前記ウェーハを載置する吸着ステージと、前記吸着ステージとは別に設けられ、レーザー加工試験用の加工試料片を載置する試料載置ステージと、前記ウェーハ及び前記加工試料片の表面を観察する観察手段と、が設けられ、前記加工試料片に前記レーザー光を照射して前記加工試料片の表面に加工痕跡を形成し、該加工痕跡を前記観察手段で観察することにより前記レーザー光の照射位置が確認されるように構成されていることを特徴としている。
【００１６】
請求項１の発明によれば、ウェーハを載置する吸着ステージとは別に設けられた試料載置ステージに、加工試料片が載置され、加工試料片の表面に形成されたレーザー加工痕跡を観察してレーザー光の照射位置を確認するので、製品ウェーハにダメージを与えずにレーザー光の照射位置を確認することができる。
【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、前記レーザー光の照射位置確認は、予め設定された前記ウェーハの加工位置に応じて、又は予め設定されたライン数加工される毎に行われることを特徴としている。
【００１８】
請求項２の発明によれば、予め設定されたウェーハの加工位置において、又は予め設定されたライン数加工される毎にレーザー光の照射位置を確認するので、レーザー光照射位置に位置ズレが生じても、大幅にずれる前に照射位置を修正することができるのでダイシング不良を起こさない。
【００１９】
請求項３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、前記レーザー光の照射強度を測定するレーザーパワーメータが設けられていることを特徴としている。
【００２０】
請求項３の発明によれば、レーザーパワーメータが設けられているのでレーザー光の照射強度を随時測定することができる。
【００２１】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３の発明において、前記レーザー光の強度測定は、予め設定された前記ウェーハの加工位置に応じて、又は予め設定されたライン数加工される毎に行われることを特徴としている。
【００２２】
請求項４の発明によれば、予め設定されたウェーハの加工位置において、又は予め設定されたライン数加工される毎にレーザー光の照射強度が測定されるので、レーザーパワーに変動が生じても、大幅に変化する前に照射強度を修正することができるのでダイシング不良を起こさない。
【００２３】
【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。
【００２４】
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。
【００２５】
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に載置されたホルダ１５に取付けられた試料載置ステージ１４等からなっている。
【００２６】
試料載置ステージ１４にはレーザー加工テスト用に用いられる加工試料片Ｓが吸着載置される。また、ホルダ１５にはレーザー光の照射強度を測定するレーザーパワーメータ４１が取付けられている。このウェーハ移動部１１によって、ウェーハＷ、加工試料片Ｓ、及びレーザーパワーメータ４１が図のＸＹＺθ方向に精密に移動される。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
次に、このように構成されたレーザーダイシング装置１０の初期設定について説明する。最初にレーザーパワーメータ４１をレーザー光学部２０の下に移動し、レーザーパワーメータ４１のセンサ面にレーザー光の集光点を合わせる。この時のレーザーパワーメータ４１のＸＹ移動とＺ移動（焦点合わせ）はＸＹＺθテーブル１２を駆動して行う。ここでレーザー光の照射強度を測定し所定の値に調整する。
【００３２】
次いで、試料載置ステージ１４に吸着保持された加工試料片Ｓをレーザー光学部２０の下に移動し、加工試料片Ｓの表面にレーザー光の集光点を合わせレーザー光を照射する。図２はこの状況を示す概念図である。レーザー光Ｌのエネルギーが集光点で最大になるので、図２に示すように、加工試料片Ｓの表面に溶融領域が形成され加工痕跡Ｋが付く。この加工痕跡Ｋがレーザー光Ｌの照射位置を示すことになる。
【００３３】
この加工試料片Ｓの表面を観察光学部３０のＣＣＤカメラ３５で撮像し、テレビモニタ３６のモニター画面の基準線である電子ラインをこの加工痕跡Ｋに合わせる。次に再度レーザーパワーメータ４１をレーザー光学部２０の下に移動し、ウェーハＷの加工時のレーザー光Ｌの照射強度に調整する。なお、ウェーハＷの加工時のレーザー光Ｌの照射強度と加工試料片Ｓの表面に溶融領域を形成する時の照射強度とが同じ場合は、この調整は必要ない。
【００３４】
この初期設定によって、レーザー光Ｌの照射位置とテレビモニタ３６のモニター画面の基準線である電子ラインとが合致しているので、この電子ラインを基準にウエーハＷをアライメントすればよい。
【００３５】
次に、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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。これによりウエーハは分子間力のバランスが崩れ、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。
【００３８】
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改質領域Ｐを起点として割断される。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。
【００３９】
所定のライン数レーザーダイシングが行われると、レーザーパワーメータ４１によってレーザー光Ｌの照射強度が測定され、照射強度の変動が許容値以内かどうかがチェックされるとともに、加工試料片Ｓの表面に加工痕跡Ｋを形成させ、この加工痕跡ＫをＣＣＤカメラ３５で撮像し、レーザー光Ｌの照射位置のズレ量が許容値以内かどうかがチェックされる。どちらの値も許容値から外れた場合は修正される。
【００４０】
このように、所定のライン数レーザーダイシングが行われる毎に、レーザー光Ｌの照射強度と照射位置が自動的にチェックされ、必要な場合は自動的に修正される。
【００４１】
なお、所定のライン数レーザーダイシングが行われる毎に自動的にチェックされる構成としたが、ウエーハＷの所定の位置（例えば、ウエーハＷの周縁から３０ｍｍ内側のラインに近接したダイシングラインと、中心部に近接したダイシングラインとの３箇所等々）でチェックされるように構成してもよい。或いは所定枚数のウェーハＷを加工する毎にチェックされるように構成してもよい。
【００４２】
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。
【００４３】
【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、ウェーハを載置する吸着ステージとは別に設けられた試料載置ステージに、加工試料片が載置され、加工試料片の表面に形成されたレーザー加工痕跡を観察してレーザー光の照射位置を確認するので、製品ウェーハにダメージを与えずにレーザー光の照射位置を確認することができる。
【００４４】
また、予め設定されたウェーハの加工位置において、又は予め設定されたライン数加工される毎にレーザー光の照射位置が確認されるので、レーザー光照射位置に位置ズレが生じても、大幅にずれる前に照射位置を修正することができ、ダイシング不良を防止できる。
【００４５】
更に、レーザーパワーメータが設けられているのでレーザー光の照射強度を随時測定することができ、予め設定されたウェーハの加工位置において、又は予め設定されたライン数加工される毎にレーザー光の照射強度が測定されるので、レーザーパワーに変動が生じても、大幅に変化する前に照射強度を修正することができ、ダイシング不良を防止することができる。
【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】加工試料片に形成された加工痕跡を表わす概念図
【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
【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…試料載置ステージ、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（観察手段）、３６…テレビモニタ、４１…レーザーパワーメータ、５０…制御部、Ｆ…フレーム、Ｋ…加工痕跡、Ｌ…レーザー光、Ｐ…改質領域、Ｓ…加工試料片、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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