(57)【要約】【課題】基板にレーザ光線を照射し、基板を個片化するレーザ加工方法において、基板の切断面にレーザ光線の熱によって発生する歪を効率的に除去できるレーザ加工方法を提供する。【解決手段】フッ化物を含有した保護膜５をウェーハ１の表面に形成する。保護膜５を形成したウェーハ１をレーザ加工装置１０のチャックテーブルに保持し、レーザ光線Ｌを、保護膜５を通過させて、ウェーハ１表面の分割予定ライン２に照射する。これにより、分割予定ライン２のウェーハ１および保護膜５が溶解、蒸散するため、ウェーハ１にスリットＳが形成される。このとき、保護膜５中のフッ化物が昇華、プラズマ化し、ウェーハ１の成分であるシリコンと化学的に反応し、切断面６がエッチングされる。これにより、熱歪が発生している領域７が除去される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面の分割予定ラインに沿ってレーザ光線を照射することで、該基板に溝またはスリットを形成するレーザ加工方法であって、
前記基板の表面にフッ化物を含む保護膜を形成し、レーザ光線を、該保護膜を通過させて基板に照射することを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】
前記保護膜となる液体を前記基板の表面にスピンコートすることにより、保護膜が形成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。
【請求項３】
粘着フィルムを前記基板の表面に貼着することにより、前記保護膜が形成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。
【請求項４】
前記粘着フィルムの粘着材が加熱または光学的刺激によって剥離することを特徴とする請求項３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、半導体ウェーハなどの基板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、基板を個片化する際などに用いて好適な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照射し、アブレーションと呼ばれる熱蒸散現象によりウェーハにスリットを形成して、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。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】
しかしながら、レーザ法で切断されたウェーハの切断面には、熱によって歪が残留する。この熱歪は、チップの抗折強度を低下させるので、除去する必要がある。そこで、レーザ加工後のチップ側面にプラズマエッチングなどの化学的エッチング処理を施すことで熱歪を除去し、抗折強度を改善するという方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特表２００６−５２０５３４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような化学的エッチング処理を行うためには、ウェーハの周囲に反応ガスを供給、滞留させて、この反応ガスに高電圧を付加することでプラズマ化するといった大掛かりな設備が必要になる。また、ウェーハに用いられるシリコンをエッチングすることが可能なガスとして、例えばＳＦ６などのフッ化ガスがある。このＳＦ６などのフッ化ガスは、温暖化ガスであるとともに高価なものである。このように、化学的エッチング処理を行うためには、大掛かりな設備と高価なガスを用いるため、多額の費用が掛かってしまう。
【０００８】
よって本発明は、基板にレーザ光線を照射し、基板を個片化するレーザ加工方法において、基板の切断面にレーザ光線の熱によって発生する歪を効率的に除去できる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】
【０００９】
本発明は、基板の表面の分割予定ラインに沿ってレーザ光線を照射することで、基板に溝またはスリットを形成するレーザ加工方法であって、基板の表面にフッ化物を含む保護膜を形成し、レーザ光線を、保護膜を通過させて基板に照射することを特徴としている。
【００１０】
本発明では、レーザ光線が保護膜を通過して基板に照射され、レーザ光線の熱エネルギによって分割予定ラインの基板および保護膜が蒸散する。このとき、保護膜中のフッ化物が熱エネルギによって昇華、プラズマ化して基板の切断面がエッチングされる。切断面がエッチングされることで、レーザ光線の熱によって切断面に形成される歪が除去される。このように、保護膜中にフッ化物を含有することで、通常のレーザ法による基板の切断と同時に、基板の切断面がエッチングされるため、従来のようなエッチング設備を用いなくても、切断面に形成される歪を除去することができる。その結果、エッチングの効率化およびコストダウンが図られる。
【００１１】
上記保護膜の形成方法としては、保護膜となる液体を基板の表面にスピンコートする方法が挙げられる。また、粘着フィルムを基板の表面に貼着することにより、保護膜を形成する方法が挙げられる。保護膜は、レーザ加工により蒸散する基板の成分が、切断された基板に再付着することを防ぐために用いられる。保護膜は、レーザ加工後には必要がなくなることから、容易に除去できるものが好適に用いられる。そこで、保護膜をスピンコートで形成する場合では、保護膜となる液体に水溶性のものを用いると、レーザ加工後に水を供給することで容易に除去できるので好ましい。また、保護膜を粘着フィルムで形成する場合では、粘着フィルムの粘着材が加熱または光学的刺激によって剥離するものが好適に用いられる。このような粘着材は、加熱などの外的刺激により剥離する。そのため、レーザ加工後に外的刺激を粘着フィルムに与えるだけで、粘着フィルムを基板から容易に除去できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基板の表面に形成する保護膜にフッ化物を含有することで、基板の分割予定ラインにレーザ光線を照射して溝またはスリットが形成されると同時に、基板の切断面がエッチングされるため、切断面に形成された歪を容易に除去することができる。この結果、エッチングの効率化およびコストダウンが図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】
【００１３】
［１］半導体ウェーハ
図１の符号１は、本発明の一実施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（以下ウェーハと略称）を示している。このウェーハ１は、シリコンウェーハ等である。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。
【００１４】
ウェーハ１をレーザ加工する際には、レーザ加工時に発生する蒸散成分が、ウェーハ１に再付着することを防ぐなどの目的で、図１（ｂ）に示すように電子回路が形成された側の表面に保護膜５が形成される。保護膜５は、カゼイン、ポリビニルアルコール、ゼラチンなどの水溶性高分子に、感光剤として用いる重クロム酸アンモニウムと、ウェーハ１をエッチングさせるフッ化物とを含有した水溶性フォトレジストを、ウェーハ１の表面にスピンコートすることにより形成される。このフッ化物としては、例えば、ＮａＦ（フッ化ナトリウム）、ＭＦＰ（モノフルオロリン酸ナトリウム）、ＣａＦ２（フッ化カルシウム）、ＫＦ（フッ化カリウム）などが用いられる。保護膜５の膜厚は、５０〜５００μｍ程度の範囲内で適宜選択される。また、本実施形態の水溶性フォトレジストに含まれるフッ化物の含有率は、５〜７０％程度の範囲内で適宜選択される。
【００１５】
図２は、ウェーハ１の裏面に、ダイシングテープ６０が貼着された状態を示している。ダイシングテープ６０は、例えば、厚さ１００μｍ程度のポリ塩化ビニルを基材とし、その片面に厚さ５μｍ程度でアクリル樹脂系の粘着剤が塗布された粘着テープである。ダイシングテープ６０の粘着面（図２で上面）の外周部には、ウェーハ１の直径よりも大きな内径を有する環状のダイシングフレーム６１が貼り付けられている。ダイシングフレーム６１は剛性を有する金属板等からなるもので、ウェーハ１は、ダイシングテープ６０およびダイシングフレーム６１を介してハンドリングされる。
【００１６】
ダイシングテープ６０に貼着されたウェーハ１は、本発明の一実施形態のレーザ加工方法により、分割予定ライン２に沿ってレーザ光線が照射されてスリットが形成され、各半導体チップ３に個片化される。一実施形態のレーザ加工方法は、図３に示すレーザ加工装置１０を用いて好適に実施される。
【００１７】
［２］レーザ加工装置の構成および動作
ダイシングテープ６０に貼着されたウェーハ１は、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。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、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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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の表面に照射される。本実施形態では、分割予定ライン２の直下にレーザ光線の焦点位置を設定し、その焦点位置にスリットを形成する。
【００２１】
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１２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。
【００２２】
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、ウェーハ表面への透過性が良好でスリットを確実に形成する種類とされ、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。
【００２３】
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が検出されるとともに、前述のチャックテーブルの回転を制御し、分割予定ライン２とＸＹ軸を平行に調整する基準となる。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。
【００２４】
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１および保護膜５が溶解、蒸散し、ウェーハ１にスリットＳ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１および保護膜５が溶解、蒸散し、ウェーハ１にスリットＳが形成される。あるいは、Ｘ軸方向の分割予定ライン２を加工後にチャックテーブルを９０度回転させ、再度Ｘ軸方向の分割予定ライン２を加工してもよい。レーザ光線を照射する際には、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分割予定ライン２の直下に設定される。
【００２５】
上記のようにして、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の分割予定ライン２に沿ってレーザ光線が照射され、ウェーハ１にスリットＳが形成されるとき、ウェーハ１の切断面（半導体チップ３の側面）にレーザ光線の熱によって歪が発生する。この熱歪は、半導体チップ３の抗折強度を低下させる。ところが本実施形態では、以下の要領で熱歪が除去される。
【００２６】
図４に示すように、レーザ光線Ｌの熱によってウェーハ１および保護膜５は溶解、蒸散し、ウェーハ１にスリットＳが形成されるのと同時に、保護膜５に含有されているフッ化物が昇華、プラズマ化する。この昇華、プラズマ化したフッ化物Ｆは、スリットＳ内に滞留し、切断面６に接触する。切断面６に接触したフッ化物Ｆは、ウェーハ１の成分であるシリコンと化学的に反応して、切断面６がエッチングされる。これにより、熱歪が発生している領域７が除去される。この切断面６のエッチングは、スリットＳが形成されるのと同時に行われる。これらの結果、半導体チップ３の抗折強度の低下を防ぐことができる。
【００２７】
上記のようにして、全ての分割予定ライン２にレーザ光線を照射し、ウェーハ１を半導体チップ３に個片化した後、ウェーハ１の表面に水などを供給し、保護膜５を除去する。これにより、切断面６に発生した熱歪と保護膜５が除去された半導体チップ３が得られる。
【００２８】
本実施形態によれば、通常のレーザ加工方法によるウェーハ１の切断と同時に、保護膜５中に含有されたフッ化物が昇華、プラズマ化する。このとき、フッ化物Ｆが、ウェーハ１に形成されたスリットＳ内に滞留し、ウェーハ１の成分であるシリコンと化学的反応を起こして切断面６がエッチングされるため、スリットＳの形成と同時に切断面６に形成される歪を除去することができる。この結果、従来のようなエッチング設備を用いる必要がないため、エッチングの効率化およびコストダウンが図られる。
【００２９】
［３］他の実施形態
上記実施形態では、保護膜５を、ウェーハ１の表面に水溶性フォトレジストをスピンコートすることで形成したが、粘着フィルムをウェーハ１の表面に貼着することにより、保護膜５を形成しても上記実施形態と同様の効果が得られる。粘着フィルムは、フッ化物を含む基材と粘着材により形成される。この基材として、テフロンテープ（デュポン社製、テフロンは登録商標）やニトフロン（日東電工株式会社製）などが好適に用いられる。また、保護膜５は、上記実施形態と同様にレーザ加工後には必要がなくなることから、容易に除去できるものが好適に用いられる。そこで、この実施形態では、粘着フィルムの粘着材が加熱または光学的刺激によって剥離するものが好適に用いられる。このような粘着材は、加熱などの外的刺激により剥離する。この粘着材として、熱剥離型粘着材のリバアルファ（日東電工株式会社製）、紫外線剥離型粘着材のセルファ（積水化学工業株式会社製）などが好適に用いられる。このような粘着材を用いることで、レーザ加工後に外的刺激を粘着フィルムに与えるだけで、粘着フィルムをウェーハ１から容易に除去できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態によって複数の半導体チップに個片化されるウェーハの（ａ）斜視図、（ｂ）側面図である。
【図２】ウェーハ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３】本発明の一実施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４】一実施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。
【符号の説明】
【００３１】
１…ウェーハ（基板）
２…分割予定ライン  
５…保護膜
Ｆ…昇華、プラズマ化したフッ化物
Ｌ…レーザ光線
Ｓ…スリット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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