(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の被加工物の一の面を露出するように保持手段に保持し、該保持手段に対向配置したレーザ光線照射手段と、該保持手段とを相対的に平行移動させながら、該レーザ光線照射手段から、被加工物に形成された分割予定ラインに沿ってレーザ光線を照射するにあたり、
前記被加工物の周囲に、該被加工物と略同形、かつ略同寸法を有するとともに、その内縁部に、該被加工物の外縁部から離間し、かつ該被加工物の厚さを超える高さを有する外側縁部と、この外側縁部の上端から内側に延びる庇部とが形成された開口部を有するレーザ光線遮光部材を、被加工物を囲繞する状態に配設することを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】
前記レーザ光線遮光部材の前記開口部の内縁部と、前記被加工物の外縁部との間に形成される隙間の距離が０．１ｍｍ以内に設定されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハ等の被加工物に形成された分割予定ラインに沿ってレーザ光線を照射し、ウェーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を形成するレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスのチップ製造工程においては、略円盤状の半導体ウェーハの表面に、格子状に配列された分割予定ラインによって複数の矩形状の領域を区画し、これら矩形領域にＩＣやＬＳＩ等の電子回路や、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）と呼ばれる微小電気機械素子を形成した後、ウェーハを分割予定ラインに沿って切断して、矩形領域を半導体チップとして得ている。
【０００３】
ウェーハを切断する手段としては、高速回転させた薄い円盤状のブレードをウェーハに切り込ませるダイシング法が一般的である。このダイシング法は、平坦かつシャープな切断面が得られるなどの利点があるが、チップ間の分割予定ラインの幅が、用いるブレードの厚さ（主に１０〜３０μｍ程度）相当以上の寸法を必要とするため、切断代が比較的大きく、ウェーハ１枚当たりのチップ個数をなるべく多く得て生産性を向上させる面では不利である。
【０００４】
一方、近年では、透過性のレーザ光線を分割予定ラインに沿ってウェーハ内部に照射して物理的強度が低下した変質層を形成し、次いでウェーハに外力を与えることにより、分割予定ラインに沿ってウェーハが割断され、個片化したチップを得るといったレーザ法も採用されてきている（特許文献１参照）。このレーザ法では、切断代がダイシング法と比較すると格段に小さく、生産性の面では有利とされている。
【０００５】
ところで、ウェーハをチップに個片化する際には、チップの分散を防いだりチャックテーブルを保護したりするためにウェーハの裏面にダイシングテープと呼ばれる粘着テープを予め貼着する。さらに、そのダイシングテープの外周に金属フレームを貼着することで、ウェーハのハンドリングを容易にし、その状態で上記レーザ法でのレーザ光線照射後に外力を加えるブレーキング工程でウェーハを割断することが行われる。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３０５４２０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ダイシングテープに貼着されたウェーハの分割予定ラインにレーザ光線を照射させる装置として、例えば、ウェーハを保持する保持手段と、ウェーハにレーザ光線を照射するレーザ光線照射手段と、保持手段とレーザ光線照射手段とを相対移動させる移動手段とを有するレーザ加工装置がある。このレーザ加工装置の保持手段上にウェーハを保持し、レーザ光線照射手段によりレーザ光線をウェーハの分割予定ラインに照射させるとともに保持手段とレーザ光線照射手段とを相対移動させることで、ウェーハ内部に変質層が形成される。
【０００８】
このとき、ウェーハの縁までレーザ光線を照射させると移動手段の機械的な制御誤差により、ウェーハの縁のわずかに外側のダイシングテープや保持手段上にレーザ光線が照射されてしまうことがある。レーザ光線がダイシングテープや保持手段に照射されると、レーザ光線のエネルギによって発熱し、レーザ光線が照射された部分に穴が開く。このように、ダイシングテープの分割予定ライン延長線上に穴が多数形成されると、ブレーキング工程で外力がウェーハにうまく伝わらず、割断不良が起こるおそれがある。特にサファイアウェーハなどのＬＥＤチップや単機能の半導体素子であるディスクリート半導体といった小チップサイズのデバイスでは、穴が細かなミシン目状になり、外力が加わると各穴が繋がり、穴の位置でダイシングテープが切断してしまい割断できない可能性がある。
【０００９】
よって本発明は、ウェーハの外側にレーザ光線が照射することを防止し、ダイシングテープや保持手段がレーザ光線の影響を受けることなく、レーザ加工することができるウェーハのレーザ加工方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のレーザ加工方法は、板状の被加工物の一の面を露出するように保持手段に保持し、保持手段に対向配置したレーザ光線照射手段と、保持手段とを相対的に平行移動させながら、レーザ光線照射手段から、被加工物に形成された分割予定ラインに沿ってレーザ光線を照射するにあたり、被加工物の周囲に、被加工物と略同形、かつ略同寸法を有するとともに、その内縁部に、被加工物の外縁部から離間し、かつ被加工物の厚さを超える高さを有する外側縁部と、この外側縁部の上端から内側に延びる庇部とが形成された開口部を有するレーザ光線遮光部材を、被加工物を囲繞する状態に配設することを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、被加工物を保持手段に保持する際に、被加工物と略同形、かつ略同寸法の開口部を有するレーザ光線遮光部材を、被加工物を囲繞する状態に配設する。このレーザ光線遮光部材はレーザ光線を遮光するため、ダイシングテープや保持手段のレーザ光線遮光部材で覆われた領域にはレーザ光線が照射されない。これにより、移動手段の機械的制御誤差によって被加工物の縁のわずか外へレーザ光線が照射されても、ダイシングテープや保持手段はレーザ光線の影響を受けず、穴が開かない。その結果、例えばダイシングテープを利用してレーザ光線照射後にブレーキング工程を行う際、被加工物に外力を確実に伝えることができ、割断不良の発生を抑えることができる。
【００１２】
また、本発明は、レーザ光線遮光部材の開口部の内縁部と、被加工物の外縁部との間に形成される隙間の距離が０．１ｍｍ以内に設定されることが好ましい。隙間を０．１ｍｍと微細にすることにより、レーザ光線が照射されるダイシングテープや保持手段への影響を抑えることができる。これにより、ダイシングテープや保持手段へのレーザ光線の影響を考えることなく、被加工物にレーザ光線を照射することができる。
【００１３】
また、本発明のレーザ光線遮光部材は、上記のように、レーザ光線遮光部材の前記開口部の内縁部に、被加工物の外縁部から離間し、かつ被加工物の厚さを超える高さを有する外側縁部と、この外側縁部の上端から内側に延びる庇部とが形成されている。庇部の内側への張り出し長さは、被加工物の外縁を覆う長さ、または、被加工物の外縁と一致する長さであってよく、これらの場合は、被加工物の外縁から外側に出た段階でレーザ光線がレーザ光線遮光部材に当たり、ダイシングテープや保持手段に当たることが確実に防止される。また、被加工物の外縁より外側であっても、上記のように外縁から０．１ｍｍ以内の距離であればレーザ光線の影響はない。このように、レーザ光線遮光部材を庇形状にすることで、被加工物と外側縁部との間に十分な距離を確保できるため、被加工物がレーザ光線遮光部材に接触することを抑えることができる。その結果、レーザ光線遮光部材を被加工物の周囲に配設することが容易にできるとともに、被加工物とレーザ光線遮光部材の接触による被加工物の破損を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、レーザ光線遮光部材を、被加工物を囲繞する状態で配設することで、被加工物外のダイシングテープや保持手段へのレーザ光線の照射を防ぐことができるため、ブレーキング工程で被加工物に外力を確実に伝えることができ、割断不良の発生を抑えられるといった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
はじめに、図面を参照して本発明に近似する基本形態を説明する。
［１］半導体ウェーハ
図１の符号１は、該基本形態のレーザ加工方法によりレーザ光線が照射される円盤状の半導体ウェーハを示している。このウェーハ１の表面には格子状の分割予定ライン２によって複数の矩形状の半導体チップ（デバイス）３が区画されており、これら半導体チップ３の表面には、ＩＣやＬＳＩ等の図示せぬ電子回路が形成されている。ウェーハ１の周面の所定箇所には、半導体の結晶方位を示すＶ字状の切欠き（ノッチ）４が形成されている。
【００１６】
ウェーハ１は、基本形態のレーザ加工方法により、分割予定ライン２に沿って内部にレーザ光線が照射されて変質層が形成され、この変質層を割断して各半導体チップ３に個片化される。基本形態のレーザ加工方法は、図２に示すレーザ加工装置を用いて好適に実施される。
【００１７】
［２］レーザ加工装置による変質層の形成
上記ウェーハ１は、図３に示すような周囲にダイシングフレーム６１が貼着されたダイシングテープ６２上に半導体チップ３が形成された表面側を上に向けて貼着され、ウェーハ１の周囲をレーザ光線遮光部材７０に囲繞される状態でレーザ加工装置１０が備える水平なチャックテーブル（図示省略）上に保持される。ウェーハ１とレーザ光線遮光部材７０（以下、遮光部材と略称）とをダイシングテープ６２へ貼着することは本発明に係るものであり、後に詳述する。
【００１８】
チャックテーブルの上方には、レーザ光線を垂直下向きに照射するレーザヘッド２１が配設されている。チャックテーブルは、レーザ加工装置１０の基台１２上において水平なＸ軸方向およびＹ軸方向に移動自在に設けられたＸＹ移動テーブル１３に設置されており、このＸＹ移動テーブル１３がＸ軸方向やＹ軸方向に移動することにより、レーザヘッド２１から分割予定ライン２にレーザ光線が照射される。
【００１９】
ＸＹ移動テーブル１３は、基台１２上にＸ軸方向に移動自在に設けられたＸ軸ベース３０と、このＸ軸ベース３０上にＹ軸方向に移動自在に設けられたＹ軸ベース４０との組み合わせで構成されている。Ｘ軸ベース３０は、基台１２上に固定されたＸ軸方向に延びる一対の平行なガイドレール３１に摺動自在に取り付けられており、モータ３２でボールねじ３３を作動させるＸ軸駆動機構３４によってＸ軸方向に移動させられる。一方、Ｙ軸ベース４０は、Ｘ軸ベース３０上に固定されたＹ軸方向に延びる一対の平行なガイドレール４１に摺動自在に取り付けられており、モータ４２でボールねじ４３を作動させるＹ軸駆動機構４４によってＹ軸方向に移動させられる。
【００２０】
チャックテーブルは、ワーク（この場合、ウェーハ１）を真空作用により吸着して保持する一般周知の真空チャック式のものであって、Ｙ軸ベース４０上に回転自在に支持されており、図示せぬ回転駆動機構によって一方向または両方向に回転させられる。そしてチャックテーブルは、Ｘ軸ベース３０およびＹ軸ベース４０の移動に伴って、Ｘ軸方向やＹ軸方向に移動させられる。
【００２１】
チャックテーブル上に保持されたウェーハ１は、チャックテーブルを回転させることにより、一方向に延びる各分割予定ライン２がＸ軸方向と平行とされ、これに直交する他方向に延びる各分割予定ライン２がＹ軸方向と平行とされ、その状態が、チャックテーブルが停止することで固定される。そしてこの状態を保持して、ＸＹ移動テーブル１３のＸ軸ベース３０とＹ軸ベース４０とを適宜に移動させながら、レーザヘッド２１から照射されるレーザ光線が分割予定ライン２に沿って表面側からウェーハ１の内部に照射される。この基本形態では、ウェーハ１の内部にレーザ光線の焦点位置を設定し、その焦点位置に変質層を形成する。
【００２２】
レーザヘッド２１はチャックテーブル上に向かってＹ軸方向に延びるケーシング２２の先端に設けられている。このケーシング２２は、基台１１の上面に立設されたコラム１４に、鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿って上下動自在に設けられており、コラム１４内に収容された図示せぬ上下駆動機構によって上下動させられる。
【００２３】
レーザヘッド２１には、ＹＡＧレーザ発振器、あるいはＹＶＯ４レーザ発振器からなるパルスレーザ発振器が接続されており、このレーザ発振器で発振されたレーザが、レーザヘッド２１から鉛直下向きにレーザ光線として照射されるようになっている。レーザ発振器で発振されるレーザは、ウェーハ内部への透過性が良好で変質層を確実に形成し、もって割断を容易とする種類とされ、例えば出力１〜５Ｗ、波長は被加工物の光透過性に応じて選定される。
【００２４】
レーザヘッド２１からのレーザ光線の照射位置は、ケーシング２２の一側方にアーム２３を介して取り付けられた顕微鏡２４の撮像に基づいて制御される。この顕微鏡２４は、ケーシング２２の上下動に伴いレーザヘッド２１とともに上下動して焦点調整がなされる。チャックテーブルに保持されたウェーハ１は、レーザ光線照射に先立ち、顕微鏡２４の下方に移動させられて顕微鏡２４により表面のパターン画像が撮像される。そして撮像されたウェーハ表面のパターン画像は、図示せぬ画像処理手段に取り込まれ、この画像処理手段によって切断すべき分割予定ライン２が検出される。さらに、この画像処理手段により検出された分割予定ライン２のデータに基づき、チャックテーブルおよびＸＹ移動テーブル１３の移動動作や、レーザヘッド２１からのレーザ光線照射といった動作が制御される。なお、顕微鏡２４として赤外線顕微鏡を用いれば、裏面側を露出させてウェーハ１をチャックテーブル上に保持し、この状態で顕微鏡２４によりウェーハ１の裏面から内部を透過して表面のパターン画像を撮像して、分割予定ライン２を認識することもできる。これによりウェーハ１の裏面側からレーザ光線を照射することも可能である。
【００２５】
上記レーザ加工装置１０では、Ｘ軸ベース３０をＸ軸方向に移動させながらレーザヘッド２１から分割予定ライン２にレーザ光線を照射することにより、Ｘ軸方向と平行な分割予定ライン２に沿ってウェーハ内部に変質層が形成される。また、Ｙ軸ベース４０をＹ軸方向に移動させながらレーザヘッド２１から分割予定ライン２にレーザ光線を照射することにより、Ｙ軸方向と平行な分割予定ライン２に沿ってウェーハ内部に変質層が形成される。レーザ光線を照射する際には、ウェーハ内部に焦点位置を合わせて変質層を形成するために、ケーシング２２を上下動させてレーザヘッド２１の上下位置を調整し、レーザ光線の焦点位置がウェーハ内部の目的高さに設定される。
【００２６】
上記のようにして、Ｘ軸方向およびＹ軸方向と平行な全ての分割予定ライン２に沿ってレーザ光線が照射されてウェーハ内部に変質層が形成される。変質層が形成された後ウェーハ１は、ダイシングテープ６２およびダイシングフレーム６１を介して、ブレーキング装置等の外力付与装置にセットされ、ダイシングテープ６２にテンションを付与するなどの外力を付与されることにより、分割予定ライン２が割断され、各半導体チップ３に個片化される。
【００２７】
［３］ウェーハと遮光部材のダイシングテープへの貼着
レーザ加工装置１０に保持する前にウェーハ１は、図３に示すように周囲にダイシングフレーム６１が貼り付けられたダイシングテープ６２に裏面側が貼着される。次いで、ウェーハ１の周囲には、ウェーハ１と略同形の円形で、かつ略同寸法である開口部７１を有するリング状の遮光部材７０が、ウェーハ１の周囲を囲繞する状態でダイシングテープ６２に貼着される。ウェーハ１と遮光部材７０とをダイシングテープ６２に貼着するとき、図５に示すように遮光部材７０の開口部７１の内縁部７２と、ウェーハ１の外縁部１ａとの間に形成される隙間Ｗ２の距離が０．１ｍｍ以内に設定される。これを達成するには、遮光部材７０の内径をウェーハ１の外径よりも０．２ｍｍ以内の範囲で大きく設定し、遮光部材７０をダイシングテープ６２に貼着するときに遮光部材７０の内縁部７２とウェーハ１の外縁部１ａとの間に全周にわたって隙間Ｗ２が確保されるようにすればよい。このようにしてウェーハ１は、ダイシングテープ６２に貼着され、レーザ加工装置１０が備える水平なチャックテーブル上に保持される。遮光部材７０の径方向の幅は、３〜５ｍｍ程度である。また、遮光部材７０の厚さは１〜３ｍｍ程度である。この遮光部材７０は、レーザ光線Ｌを遮光し、レーザ光線Ｌの熱をある程度吸収しても溶融しないものであることが求められる。この観点から、遮光部材７０の材質としてアルミニウムやステンレスが好適に用いられる。また、遮光部材７０は、レーザ光線Ｌが照射された時に、照射されたレーザ光線を拡散させるために表面が粗面加工されていることが好ましい。
【００２８】
上記基本形態によれば、ウェーハ１の周囲を囲繞する状態で遮光部材７０を配設するため、ダイシングテープ６２やチャックテーブルの遮光部材７０で覆われた領域にはレーザ光線Ｌが照射されない。従来では、Ｘ軸駆動機構３４やＹ軸駆動機構４４などの機械的制御誤差によってウェーハ１の外縁部１ａのわずか外側へレーザ光線Ｌが照射され、図４に示すようにダイシングテープ６２に穴６３が開く場合があった。しかしながら、この基本形態では、図５に示すようにウェーハ１の外縁部１ａのわずか外側へレーザ光線Ｌが照射されても、遮光部材７０がレーザ光線Ｌを遮光し、その下にあるダイシングテープ６２やチャックテーブルは影響を受けず、ダイシングテープ６２に穴が開くことが起こらない。その結果、ダイシングテープ６２を利用してレーザ光線Ｌの照射後にブレーキング工程を行う際、ウェーハ１に外力を確実に伝えることができ、割断不良の発生を抑えることができる。
【００２９】
また、上記基本形態では、ウェーハ１と遮光部材７０との間に隙間なくダイシングテープ６２に貼着するのは、困難である。そのため、ウェーハ１の外縁部１ａと遮光部材７０の内縁部７２との間に隙間Ｗ２が生じ、この隙間Ｗ２のダイシングテープ６２にレーザ光線が照射されてしまうおそれがある。しかしながら、隙間Ｗ２の距離を０．１ｍｍ以内に設定することで、隙間Ｗ２のダイシングテープ６２やチャックテーブルへの影響を抑えることができる。従来では、図４に示すようにウェーハ１の外縁部１ａから０．１ｍｍ程度外側（距離Ｗ１）の場所に穴が開いていた。そのため、ウェーハ１の外縁部１ａから０．１ｍｍ以内の距離であれば、ダイシングテープ６２がレーザ光線Ｌの影響を受けることはない。
【００３０】
［４］本発明の実施形態
上記基本形態の遮光部材７０は断面形状が単純な矩形状のものであるが、本発明は、図６に示すような庇形状の遮光部材を特徴としており、本発明は上記基本形態と同様の効果が得られる。以下、本発明の一実施形態であるこの庇形状の遮光部材７３について説明をする。
【００３１】
図６に示す遮光部材７３の開口部７４の内縁部７５には、ウェーハ１の外縁部１ａから離間し、かつウェーハ１の厚さを超える高さを有する外側縁部７６と、この外側縁部７６の上端から内側に延びる庇部７７とが形成されている。
【００３２】
この遮光部材７３は、庇部７７の内側への張り出し長さが、図６（ａ）に示すウェーハ１の外縁部１ａを覆う長さ、図６（ｂ）に示すウェーハ１の外縁部１ａと一致する長さ、または、図６（ｃ）に示す庇部７７の先端面７７ａとウェーハ１の外縁部１ａとに隙間Ｗ４が生じる長さの３つの形態がある。図６（ａ）の場合では、ウェーハ１の外縁部１ａを覆う長さＷ３を、ブレーキング工程でウェーハ１をチップに個片化できる変質層の形成領域として０．５ｍｍ以下に設定する。また、図６（ｃ）の場合では、隙間Ｗ４を上記基本形態と同様に０．１ｍｍ以内の距離に設定する。
【００３３】
図６（ａ）、（ｂ）のように遮光部材７３の庇部７７が、ウェーハ１の外縁部１ａを覆う長さ、または、ウェーハ１の外縁部１ａと一致する長さである場合では、ウェーハ１の外縁部１ａから外側に出た段階でレーザ光線Ｌが遮光部材７３に当たり、ダイシングテープ６２やチャックテーブルに当たることが確実に防止される。また、図６（ｃ）のように庇部７７の先端面７７ａとウェーハ１の外縁部１ａとに隙間Ｗ４があっても、上記基本形態のように０．１ｍｍ以内の距離に設定すれば、レーザ光線Ｌの影響を受けない。また、遮光部材７３を庇形状にすることで、ウェーハ１と外側縁部７６との間に十分な距離を確保できるため、ウェーハ１が遮光部材７３に接触することを抑えることができる。その結果、遮光部材７３をウェーハ１の周囲に配設することが容易にできるとともに、ウェーハ１と遮光部材７３の接触によるウェーハ１の破損を抑えることができる。
【００３４】
上記基本形態では、１つのダイシングテープに１枚のウェーハを貼着していたが、サファイアウェーハなどの比較的小型なウェーハの場合では、上記基本形態と同サイズのダイシングテープ６２上に複数貼着してレーザ加工が行える。このとき、遮光部材は図７に示す他の実施形態のように複数の開口部７９（図では４個）を有し、この開口部７９の内側にウェーハが配置される。図では、開口部７９の断面形状が矩形状の遮光部材７８を示している。
【００３５】
このような複数の小型のウェーハをダイシングテープ６２に貼着させるときには、互いに直交して二方向に延びる分割予定ラインがＸ、Ｙの二方向にそれぞれ沿うように配置する。これにより、複数のウェーハに一括してレーザ光線を照射することができ、また、個々のウェーハごとにＸＹ方向に照射することもできる。このため、レーザ光線の照射動作を効率的に行うことができる。その後、遮光部材７８をダイシングテープ６２に貼着する。このとき、上記基本形態と同様にウェーハの外縁部と開口部７９の内縁部８０の距離を０．１ｍｍ以下に設定する。ダイシングテープにウェーハと遮光部材７８が貼着されたら、レーザ加工装置１０のチャックテーブルに保持し、ウェーハの分割予定ラインにレーザ光線が照射される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に近似する基本形態によって複数の半導体チップに個片化される半導体ウェーハの斜視図である。
【図２】同基本形態に係る方法を好適に実施し得るレーザ加工装置の全体斜視図である。
【図３】ウェーハと遮光部材をダイシングテープに貼着した状態を示す斜視図である。
【図４】従来の方法でウェーハにレーザ光線を照射している状態を示す断面図である。
【図５】同基本形態の方法によりウェーハにレーザ光線を照射している状態を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態でウェーハにレーザ光線を照射している状態を示す断面図である。
【図７】他の実施形態の遮光部材を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…ウェーハ（被加工物）
２…分割予定ライン
２１…レーザヘッド（レーザ光線照射手段）
７０、７３、７８…遮光部材（レーザ光線遮光部材）
７１、７４、７９…開口部
７６…外側縁部
７７…庇部
【図１】
0005116382.tif 000002
【図２】
0005116382.tif 000003
【図３】
0005116382.tif 000004
【図４】
0005116382.tif 000005
【図５】
0005116382.tif 000006
【図６】
0005116382.tif 000007
【図７】
0005116382.tif 000008