(57)【要約】【課題】  レーザー加工溝の両側にトゲ状の突起物を残存させないウエーハのレーザー加工方法を提供する。【解決手段】  表面に格子状に形成されたストリートによって複数の領域が区画され、この区画された領域に複数のデバイスが形成されているウエーハの該ストリートに沿ってレーザー光線を照射し、ストリートに沿ってレーザー加工溝を形成するウエーハのレーザー加工方法であって、ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を、ウエーハのレーザー光線照射面に集光スポットを位置付けてストリートに沿って照射し、ストリートに沿ってレーザー加工溝を形成する加工溝形成工程と、ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を、該加工溝形成工程によって形成されたレーザー加工溝の底を越えて集光スポットを位置付けてレーザー加工溝に沿って照射し、レーザー加工溝の両側を仕上げ加工する加工溝仕上げ工程とを含む。【選択図】        図９
2007019252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に格子状に形成されたストリートによって複数の領域が区画され、この区画された領域に複数のデバイスが形成されているウエーハの該ストリートに沿ってレーザー光線を照射し、該ストリートに沿ってレーザー加工溝を形成するウエーハのレーザー加工方法であって、
ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を、ウエーハのレーザー光線照射面に集光スポットを位置付けて該ストリートに沿って照射し、該ストリートに沿ってレーザー加工溝を形成する加工溝形成工程と、
ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を、該加工溝形成工程によって形成された該レーザー加工溝の底を越えて集光スポットを位置付けて該レーザー加工溝に沿って照射し、該レーザー加工溝の両側を仕上げ加工する加工溝仕上げ工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハのレーザー加工方法。
【請求項２】
該加工溝仕上げ工程において照射されるレーザー光線の集光スポットは、ウエーハのレーザー光線照射面から２５０〜３５０μmの位置に設定される、請求項１記載のウエーハのレーザー加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハ等のウエーハに形成されたストリートに沿ってレーザー加工溝を形成するウエーハのレーザー加工方法に関する。
【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。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。また、サファイヤ基板の表面にフォトダイオード等の受光素子やレーザーダイオード等の発光素子等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々のフォトダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。
【０００３】
上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ウエーハ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破断する方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開平１０−３０５４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
而して、ウエーハに形成されたレーザー加工溝の両側には、レーザー光線の照射時に溶融され再固化したトゲ状の突起物が形成され、デバイスの品質を低下させるという問題がある。また、レーザー加工溝に沿って分割されたチップをピックアップする際に、上記突起物が折れて脱落し、この突起物がコレットの吸引孔に吸引されて吸引孔を閉塞するため、コレットの寿命を著しく低下させるという問題がある。
【０００５】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その主たる技術課題は、レーザー加工溝の両側にトゲ状の突起物を残存させないウエーハのレーザー加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記主たる技術課題を解決するために、本発明によれば、表面に格子状に形成されたストリートによって複数の領域が区画され、この区画された領域に複数のデバイスが形成されているウエーハの該ストリートに沿ってレーザー光線を照射し、該ストリートに沿ってレーザー加工溝を形成するウエーハのレーザー加工方法であって、
ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を、ウエーハのレーザー光線照射面に集光スポットを位置付けて該ストリートに沿って照射し、該ストリートに沿ってレーザー加工溝を形成する加工溝形成工程と、
ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を、該加工溝形成工程によって形成された該レーザー加工溝の底を越えて集光スポットを位置付けて該レーザー加工溝に沿って照射し、該レーザー加工溝の両側を仕上げ加工する加工溝仕上げ工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハのレーザー加工方法が提供される。
【０００７】
上記加工溝仕上げ工程において照射されるレーザー光線の集光スポットは、ウエーハのレーザー光線照射面から２５０〜３５０μmの位置に設定される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ウエーハに形成されたストリートに沿ってレーザー加工溝を形成する加工溝形成工程を実施した後に、ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を、レーザー加工溝の底を越えて集光スポットを位置付けてレーザー加工溝に沿って照射し、レーザー加工溝の両側に形成されたトゲ状の突起物を除去する加工溝仕上げ工程が実施されるので、個々に分割されたチップの品質が低下することはない。また、本発明によれば、上述したように加工溝仕上げ工程を実施することによりレーザー加工溝の両側に形成されているトゲ状の突起物が除去されているので、チップをピックアップする際にピックアップコレットが突起物を吸引して吸引孔を閉塞することはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明によるウエーハのレーザー加工方法について添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【００１０】
図１には、本発明によるウエーハのレーザー加工方法によって加工される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、シリコンウエーハからなり、その表面２ａに格子状に形成された複数のストリート２１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２２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２は、図1に示すように環状のフレーム３に装着されたポリオレフィン等の合成樹脂シートからなる保護テープ４に表面２ａ即ちストリート２１およびデバイス２２が形成されている面を上側にして裏面が貼着される。
【００１１】
図２乃至図４には、本発明によるレーザー加工方法を実施するためのレーザー加工装置が示されている。図２乃至図４に示すレーザー加工装置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にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段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５８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、図示しない加工送り機構および割り出し送り機構によって図２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。
【００１２】
上記レーザー光線照射手段５２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング５３を含んでいる。ケーシング５３内には図３に示すようにパルスレーザー光線発振手段５４と伝送光学系５５とが配設されている。パルスレーザー光線発振手段５４は、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５４１と、これに付設された繰り返し周波数設定手段５４２とから構成されている。
【００１３】
伝送光学系５５は、図４に示すようにビームエキスパンド５５１と、楕円シェーピング５５２を具備している。上記パルスレーザー光線発振手段５４から発振されたスポット（断面形状）が円形のレーザー光線LBaは、ビームエキスパンド５５１によってスポット（断面形状）が円形のレーザー光線LBbに拡張され、更に楕円シェーピング５５２によってスポット（断面形状）が楕円（長軸がD1、短軸がD2）のレーザー光線LBcに形成される。
【００１４】
図３に戻って説明を続けると、上記ケーシング５３の先端には、集光器５６が装着されている。集光器５６は、図３に示すように方向変換ミラー５６１と、対物集光レンズ５６２を備えている。従って、上記パルスレーザー光線発振手段５４から伝送光学系５５を通して照射されたレーザー光線LBc（スポットは長軸がD1、短軸がD2の楕円形）は、方向変換ミラー５６１によって直角に方向変換され、上記対物集光レンズ５６２によって集光されパルスレーザー光線LBdとして上記チャックテーブル５１に保持される被加工物に集光スポットSで照射される。この集光スポットSの断面形状は、長軸がd1、短軸がd２の楕円形状に形成される。
【００１５】
図２に戻って説明を続けると、上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５３の先端部に装着された撮像手段５８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。
【００１６】
上述したレーザー加工装置５を用いて上記半導体ウエーハ２のストリート２１に沿って実施するレーザー加工方法について、図２、図５乃至図９を参照して説明する。
上記半導体ウエーハ２のストリート２１に沿ってレーザー加工を実施するには、先ず上述した図２に示すレーザー加工装置５のチャックテーブル５１上に半導体ウエーハ２の表面２ａを上にして載置し、該チャックテーブル５１上に半導体ウエーハ２を吸着保持する。なお、図２においては、保護テープ４が装着された環状のフレーム３を省いて示しているが、環状のフレーム３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ている。
【００１７】
上述したように半導体ウエーハ２を吸引保持したチャックテーブル５１は、図示しない加工送り機構によって撮像手段５８の直下に位置付けられる。チャックテーブル５１が撮像手段５８の直下に位置付けられると、撮像手段５８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５８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、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５２の集光器５６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。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、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。
【００１８】
以上のようにしてチャックテーブル５１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５の（ａ）で示すようにチャックテーブル５１をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２の集光器５６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の一端（図５の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段５２の集光器５６の直下に位置付ける。そして、集光器５６から照射されるレーザー光線LBdの集光スポットSを半導体ウエーハ２の表面２a即ちレーザー光線照射面に位置付ける。このとき、図５の(b)に示すように集光器５６から照射されるレーザー光線LBdは、楕円形の集光スポットSにおける長軸d1をストリート２１に沿って位置付ける。なお、集光スポットSにおける短軸d2は、ストリート２１の幅Bより小さく設定されている。
【００１９】
次に、集光器５６から半導体ウエーハ２に対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線LBdを照射しつつチャックテーブル５１即ち半導体ウエーハ２を図５の(a)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、ストリート２１の他端（図５の(a)において右端）がレーザー光線照射手段５２の集光器５６の照射位置に達したら、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５１即ち半導体ウエーハ２の移動を停止する。この結果、半導体ウエーハ２には、図６に示すようにストリート２１に沿ってレーザー加工溝２１０が形成される（加工溝形成工程）。
【００２０】
なお、集光器５６から照射されるレーザー光線LBは、上述したように楕円形のスポットSで半導体ウエーハ２に照射される。そして、パルスレーザー光線の繰り返し周波数をＹ（Ｈｚ）、加工送り速度（ウエーハとパルスレーザー光線との相対移動速度）をＶ（ｍｍ／秒）、パルスレーザー光線のスポットSの長軸の長さd1（加工送り方向の長さ）とした場合に、d1＞（Ｖ／Ｙ）を満たす加工条件に設定することにより、図７で示すようにパルスレーザー光線の隣接するスポットSは加工送り方向Ｘ即ちストリート２１に沿って互いに一部がオーバーラップすることになる。なお、図７で示す例は、パルスレーザー光線のスポットSの加工送り方向Ｘのオーバーラップ率は５０％である。このオーバーラップ率は、加工送り速度Ｖ（ｍｍ／秒）を変更することにより、またパルスレーザー光線のスポットSの加工送り方向の長さを変更することにより、適宜設定することができる。
【００２１】
なお、上記加工溝形成工程は、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
平均出力            ：７Ｗ
繰り返し周波数      ：１０ｋＨｚ
パルス幅            ：３０ｎｓ
集光スポットS      ：長軸(d1)：２５０μm、短軸d2：１２μm
加工送り速度        ：２００ｍｍ／秒
【００２２】
上述した加工溝形成工程によって形成されるレーザー加工溝２１０が半導体ウエーハ２の裏面（下面）に達しない場合には、上記集光スポットSの位置をレーザー加工溝２１０の底面付近まで下げて実施することにより、図８の(a)で示すように更に深いレーザー加工溝２１０が形成され、更に集光スポットSの位置をレーザー加工溝２１０の底面付近まで下げて実施することにより、図８の(b)で示すように半導体ウエーハ２の裏面（下面）に達するレーザー加工溝２１０を形成することができる。このように形成されたレーザー加工溝２１０の両側には、レーザー光線の照射時に溶融され再固化したトゲ状の突起物２１1が形成される。なお、加工溝形成工程においては、レーザー加工溝２１０が半導体ウエーハ２の裏面に達するとパルスレーザー光線LBdが保護テープ４に照射されるが、ポリオレフィン等の合成樹脂シートからなる保護テープ４は上記波長を有するパルスレーザー光線LBdを透過するため、溶断されることはない。
【００２３】
上述した加工溝形成工程を半導体ウエーハ２に所定方向に形成された全てのストリート２１に沿って実施したならば、チャックテーブル５１従って半導体ウエーハ２を９０度回動する。そして、半導体ウエーハ２に上記所定方向と直交する方向に形成された全てのストリート２１に沿って上述した加工溝形成工程を実施する。この結果、半導体ウエーハ２には全てのストリート２１に沿ってレーザー加工溝２１０が形成され、半導体ウエーハ２は個々の半導体チップ２０に分割される（図８の(b)参照）。
【００２４】
次に、上述した加工溝形成工程によって形成されたレーザー加工溝２１０の底を越えて集光スポットを位置付けてレーザー加工溝２１０に沿って照射し、レーザー加工溝２１０の両側に形成されたトゲ状の突起物２１1を除去する加工溝仕上げ工程を実施する。
即ち、図９の(a)で示すようにチャックテーブル５１をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２の集光器５６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（レーザー加工溝２１０が形成されている）の一端（図９(a)において左端）をレーザー光線照射手段５２の集光器５６の直下に位置付ける。このとき、集光器５６から照射されるレーザー光線LBdの集光スポットSは、レーザー加工溝２１０の底を越えた位置、例えば半導体ウエーハ２のレーザー光線照射面である表面２aから２５０〜３５０μm下方位置に位置付ける。
【００２５】
次に、集光器５６から半導体ウエーハ２に対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線LBdを照射しつつチャックテーブル５１即ち半導体ウエーハ２を図９の(a)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、ストリート２１の他端（図９の(a)において右端）がレーザー光線照射手段５２の集光器５６の照射位置に達したら、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５１即ち半導体ウエーハ２の移動を停止する。この結果、半導体ウエーハ２に形成されたレーザー加工溝２１０の両側にパルスレーザー光線LBdの外周部が作用し、パルスレーザー光線LBdの外周部のエネルギーによって図９の(b)に示すようにレーザー加工溝２１０の両側に形成されたトゲ状の突起物２１1（図８の(b)参照）が除去される（加工溝仕上げ工程）。
【００２６】
なお、上記加工溝仕上げ工程は、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
平均出力            ：７Ｗ
繰り返し周波数      ：１０ｋＨｚ
パルス幅            ：３０ｎｓ
集光スポットS      ：長軸(d1)：２５０μm、短軸d2：１２μm
加工送り速度        ：３００ｍｍ／秒
【００２７】
上述した加工溝仕上げ工程を半導体ウエーハ２に所定方向に形成された全てのストリート２１に沿って実施したならば、チャックテーブル５１従って半導体ウエーハ２を９０度回動する。そして、半導体ウエーハ２に上記所定方向と直交する方向に形成された全てのストリート２１に沿って上述した加工溝仕上げ工程を実施する。この結果、半導体ウエーハ２の全てのストリート２１に沿って形成されたレーザー加工溝２１０に形成されているトゲ状の突起物２１1が除去される。従って、個々の分割された半導体チップ２０の品質が低下することもない。
【００２８】
上述した加工溝仕上げ工程を実施したならば、環状のフレーム３に装着された保護テープ４から半導体チップ２０をピックアップするピックアップ工程を実行する。このピックアップ工程は、図１０および図１１に示すピックアップ装置６によって実施される。図示のピックアップ装置６は、上記環状のフレーム３を載置する載置面６１１が形成された円筒状のベース６１と、該ベース６１内に同心的に配設され環状のフレーム３に装着された保護テープ４を押し広げるための拡張手段６２を具備している。拡張手段６２は、上記保護テープ４における複数個の半導体チップ２０が存在する領域４１を支持する筒状の拡張部材６２１を具備している。この拡張部材６２１は、図示しない昇降手段によって図１１の（ａ）に示す基準位置と該基準位置から上方の図１１の（ｂ）に示す拡張位置の間を上下方向（円筒状のベース６１の軸方向）に移動可能に構成されている。なお、図示の実施形態においては拡張部材６２１内には、紫外線照射ランプ６３が配設されている。
【００２９】
上述したピックアップ装置６を用いて実施するピックアップ工程について、図１０および図１１を参照して説明する。
上述したように環状のフレーム３に装着された伸長可能な保護テープ４の上面に支持された複数個の半導体チップ２０は、図１０および図１１の（ａ）に示すように環状のフレーム３が円筒状のベース６１の載置面６１１上に載置され、クランプ６４によってベース６１に固定される。次に、図１１の（ｂ）に示すように上記保護テープ４における複数個の半導体チップ２０が存在する領域４１を支持した拡張手段６２の拡張部材６２１を図示しない昇降手段によって図１１（ａ）の基準位置から上方の図１１の（ｂ）に示す拡張位置まで移動する。この結果、伸長可能な保護テープ４は拡張されるので、保護テープ４と半導体チップ２０との間にズレが生じ密着性が低下するため、半導体チップ２０が保護テープ４から容易に離脱できる状態となるとともに、個々の半導体チップ２０間には隙間が形成される。
【００３０】
次に、図１１の（c）に示すようにピックアップコレット６０を作動して、個々の半導体チップ２０を保護テープ４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、拡張部材６２１内に配設された紫外線照射ランプ６３を点灯してダイシングテープ６０に紫外線を照射し、ダイシングテープ６０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。このピックアップ工程においては、ピックアップコレット６０により半導体チップ２０を吸引保持してピックアップするが、このとき上述した加工溝形成工程を実施したままであると、図８の(b)で示すようにレーザー加工溝２１０の両側にはレーザー光線の照射時に溶融され再固化したトゲ状の突起物２１1が形成されているので、突起物２１１が折れて脱落し、この突起物２１１がピックアップコレット６０の吸引孔に吸引されて吸引孔を閉塞する。しかるに、本発明においては、上述した加工溝仕上げ工程を実施し、レーザー加工溝２１０の両側に形成されているトゲ状の突起物２１1が除去されているので、ピックアップコレット６０が突起物２１１を吸引して吸引孔を閉塞することはない。
【００３１】
以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。例えば、上述した加工溝形成工程および加工溝仕上げ工程においては、パルスレーザー光線LBdの集光スポットＳを楕円形にしたものを用いたが、パルスレーザー光線の集光スポットは円形或いは矩形状であってもよい。また、上述した加工溝形成工程を実施する前に、半導体ウエーハ２の表面（レーザー光線照射面）に例えばポリビニールアルコールなどの樹脂からなる保護膜を被覆することにより、レーザー加工溝を形成する際に発生するデブリがデバイス２２に付着するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明によるウエーハのレーザー加工方法によって加工される半導体ウエーハを保護テープを介してフレームに装着した状態を示す斜視図。
【図２】本発明によるウエーハのレーザー加工方法を実施するレーザー加工装置の要部斜視図。
【図３】図２に示すレーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段の構成を簡略に示すブロック図。
【図４】図３に示すレーザー光線照射手段を構成するパルスレーザー発振手段および伝送光学系のブロック図。
【図５】本発明によるウエーハのレーザー加工方法の加工溝形成工程の説明図。
【図６】本発明によるウエーハのレーザー加工方法によってレーザー加工溝が形成された半導体ウエーハの要部拡大断面図。
【図７】集光スポットが楕円形のパルスレーザー光線の互いに隣接するスポットがオーバーラップしている状態を示す説明図。
【図８】本発明によるウエーハのレーザー加工方法により加工溝形成工程を複数回実施することによりレーザー加工溝が形成された半導体ウエーハの要部拡大断面図。
【図９】本発明によるウエーハのレーザー加工方法の加工溝仕上げ工程の説明図。
【図１０】半導体チップをピックアップするピックアップ工程を実施するピックアップ装置の斜視図。
【図１１】図１０に示すピックアップ装置を用いて実施するピックアップ工程の説明図。
【符号の説明】
【００３３】
２：半導体ウエーハ
２１：ストリート
２２：デバイス
２１０：レーザー加工溝
３：環状のフレーム
４：保護テープ
５：レーザー加工装置
５１：レーザー加工装置のチャックテーブル
５２：レーザー光線照射手段
５４：パルスレーザー光線発振手段
５４１：パルスレーザー光線発振器
４２５：繰り返し周波数設定手段
５５：伝送光学系
５５１：ビームエキスパンド
５５２：楕円シェーピング
５５３：矩形ハットトップマスク
５６：集光器
５６１：方向変換ミラー
５６２：対物集光レンズ
５８：撮像手段
６：ピックアップ装置
６１：円筒状のベース
６２：拡張手段
６３：紫外線照射ランプ
【図１】
2007019252.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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2007019252.tif 000011
【図１０】
2007019252.tif 000012
【図１１】
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