(57)【要約】【課題】本発明は、ウェーハの加減速移動区間においても、ウェーハの加工を行うことができ、従来よりも加工時間が短く、生産性の高いレーザーダイシング方法を提供することを目的とする。【解決手段】ウェーハＷの表面からレーザー光Ｌを入射させてウェーハＷの内部に改質領域Ｐを形成し、ウェーハＷを個々のチップに分割するレーザーダイシング方法において、ウェーハＷを載置して加工方向であるＸ方向に移動するチャックテーブル１２の移動速度に基づき、レーザー光Ｌの発振周波数を制御しながらウェーハＷをレーザーダイシングすることを特徴とするレーザーダイシング方法である。【選択図】図２
2009123875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハの表面からレーザー光を入射させて前記ウェーハの内部に改質領域を形成し、前記ウェーハを個々のチップに分割するレーザーダイシング方法において、
前記ウェーハを載置して加工方向であるＸ方向に移動するチャックテーブルの移動速度に基づき、前記レーザー光の発振周波数を制御しながら前記ウェーハをレーザーダイシングすることを特徴とするレーザーダイシング方法。
【請求項２】
前記チャックテーブルの移動速度が速い場合は、前記レーザー光の発振周波数を速くし、前記チャックテーブルの移動速度が遅い場合は、前記レーザー光の発振周波数を遅くすることを特徴とする請求項１記載のレーザーダイシング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザーダイシング方法に係り、特にウェーハから半導体装置や電子部品などの個々のチップにレーザー光を用いて分割するレーザーダイシング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表面に半導体装置や電子部品など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、微細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。ハーフカットとは、ウェーハに厚さ半分程度切込む方法のことであり、セミフルカットとは、１０μｍ程度の肉厚を残して研削溝を形成する方法のことである。
【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、大きな問題となっていた。
【０００５】
このような問題に対して、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複数形成して引き離し、個々のチップに分割するレーザーダイシング装置及びダイシング方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−１１１９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載されているようなレーザーダイシング装置を用いて改質領域を形成するとレーザーのパルス幅（発振周波数）に応じて、ウェーハ内に形成される改質領域の幅が異なってくる。したがって、形成される改質領域により。ダイシング後の品質に影響がでるため、レーザーのパルス幅とダイシング品質には相関関係がある。そのため、加工時において、発振周波数に応じてウェーハとの相対速度を適切に設定することで、高い加工品質を確保している。
【０００７】
現在、レーザー側の発振周波数はリニアに変更せず、加工前に設定された発振周波数により、加工を行っている。したがって、加工時はウェーハの移動速度を一定にして行う必要があった。また、そのため、移動速度が一定でないウェーハの加減速移動区間においては、ウェーハの加工を行うことができず、加工に寄与しない区間が発生するため、ウェーハの移動区間は実際の加工距離よりは長くなっていた。このため、加工時間が長くなり、生産性の低下の要因となっていた。
【０００８】
つまり、現在のレーザーダイシング装置においては、ウェーハは直線移動をする駆動軸上（Ｘ軸）に位置し、それに直交する移動軸上に（Ｙ軸）レーザー光源が位置している。Ｘ軸上の対象物が直線移動しながら、Ｙ軸上のレーザー光源よりレーザーが照射されることで、ダイシングを実行することができる。従来は、ウェーハの直線移動は、「停止」、「加速」、「速度整定」、「等速度移動」、「後整定」、「減速」、「停止」で構成されており、レーザー光源とウェーハが直交する時（加工時）は、対象物は「等速度移動」していることが必要であった。そのため、従来の方法においては、ウェーハの移動中において、「停止」から「速度整定」、「後整定」から「停止」の間は、加工を行うことができず、加工時間が長くなり、生産性の低下が見られた。
【０００９】
本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり、ウェーハの加減速移動区間においても、ウェーハの加工を行うことができ、従来よりも加工時間が短く、生産性の高いレーザーダイシング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１は前記目的を達成するために、ウェーハの表面からレーザー光を入射させて前記ウェーハの内部に改質領域を形成し、前記ウェーハを個々のチップに分割するレーザーダイシング方法において、前記ウェーハを載置して加工方向であるＸ方向に移動するチャックテーブルの移動速度に基づき、前記レーザー光の発振周波数を制御しながら前記ウェーハをレーザーダイシングすることを特徴とするレーザーダイシング方法を提供する。
【００１１】
請求項１によれば、ウェーハを載置するチャックテーブルの移動速度に対応して、レーザー光の発振周波数を制御している。したがって、チャックテーブルの移動速度にかかわらず、発振周波数を制御することにより、ウェーハ内に形成される改質領域を均等な幅で形成することできる。そして、このウェーハを分割することにより、同等の品質でチップを形成することができる。
【００１２】
請求項２は請求項１において、前記チャックテーブルの移動速度が速い場合は、前記レーザー光の発振周波数を速くし、前記チャックテーブルの移動速度が遅い場合は、前記レーザー光の発振周波数を遅くすることを特徴とする。
【００１３】
請求項２によれば、チャックテーブルの移動速度が速い場合は、レーザー光の発振周波数を速くし、チャックテーブルに移動速度が遅い場合は、発振周波数を遅くすることにより、チャックテーブルの移動速度が変わっても、均等な間隔で改質領域を形成することができるので、同等の品質でチップを形成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ウェーハの移動速度に対応して、レーザー光の発振周波数を制御することができるので、ウェーハ内に形成される改質領域を均等の幅で形成することができる。したがって、分割後のチップを同等の品質で形成することができる。また、従来においては、ウェーハの移動速度が均一になるまでは、加工を行うことができなかったが、本発明によれば、ウェーハの移動速度が加速または減速している状態においても、レーザーダイシングを行うことができるので、加工時間を短くすることができる。また、本発明では、ウェーハの移動速度に応じて、発振振動数の制御を行っているので、改質領域が形成される幅が、極端に広がることを防ぐことができ、品質の高いチップを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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方法の好ましい実施の対応について説明する。
【００１６】
はじめに、本発明のレーザーダイシング方法に用いられるレーザーダイシング装置について説明する。図１は、レーザーダイシング装置の構成を摸式的に示した図である。
【００１７】
レーザーダイシング装置１０は、本体１９内部に、チャックテーブル１２、Ｘガイドベース１５、Ｙガイドベース４１、Ｚガイドベース５１、エレベータ１３、待機テーブル１４、レーザーヘッド３１、測定手段１６、制御手段２１、及び記録手段２２が備えられている。
【００１８】
チャックテーブル１２は、ウェーハＷを吸着載置し、不図示のθ回転軸により、矢印θ方向に回転されるとともに、Ｘガイドベース上に取り付けられた不図示のＸテーブルにより矢印Ｘ方向に加工送りされる。
【００１９】
チャックテーブル１２の上方にはＹガイドベース４１が設けられている。Ｙガイドベース４１には、図示しない２個にＹテーブルが設けられ、夫々のＹテーブルには、Ｚガイドベース５１、５１が取り付けられている。
【００２０】
夫々のＺガイドベース５１、５１には、不図示のＺテーブルが設けられ、夫々のＺテーブルには、ホルダ３２を介してレーザーヘッド３１が取り付けられており、２個のレーザーヘッド３１、３１は夫々独立してＺ方向に移動されるとともに、独立してＹ方向に割り出し送りされるようになっている。
【００２１】
エレベータ１３は、ウェーハＷが格納されたカセットを収納して上下に移動しウェーハＷを不図示の搬送装置により待機テーブル１４へ供給する。待機テーブルは、チャックテーブル１２と同等の高さに設けられ、待機テーブル上に載置されたウェーハＷには、加工前後に必要な各処理が行われる。
【００２２】
測定手段１６は、接触、又は非接触式の変位測定器であり、ウェーハＷの高さを変位量から測定する。
【００２３】
本体１９内部に収納された制御手段２１は、ＣＰＵ、メモリ、入出力回路部などからなる。制御手段２１は、同じく本体１９内部に収納された記録手段２２に保存されているデータベースより、加工に必要な情報を呼び出しレーザーダイシング装置１０の各部の動作を制御する。
【００２４】
また、本発明においては、制御手段２１において、チャックテーブルの移動速度およびレーザー光の発振周波数を制御する。チャックテーブルの移動速度に対応して発振周波数を制御することにより、所定の間隔で改質領域を形成することができ、ウェーハを載置したチャックテーブルを移動している際にも、同等の品質で改質領域を形成することができる。具体的には、チャックテーブルの移動速度が速い場合は、レーザー光の発振周波数を速くし、移動速度が遅い場合は発振周波数を遅くすることにより、形成される改質領域の間隔を等しくすることができる。
【００２５】
レーザー光の発振周波数およびチャックテーブルの移動速度を制御する方法としては、チャックテーブルを移動させるためのモータの電力値を検出する負荷検出手段を備え、制御部は検出した電力値に基づいてレーザー光の発振周波数を制御する。
【００２６】
図２は、本発明のダイシング方法に用いられるダイシング装置に適用した実施例の構成図を示す図である。モータ６１は、チャックテーブル１２をＸ軸方向に駆動させるモータである。高周波モータドライバ６２は、制御信号に従って、モータ６１の駆動信号を発生する。電力計６３は高周波モータドライバ６２の電力値を検出する電力計であり、この電力値に基づいて発振周波数制御部６４は、レーザーヘッド３１にレーザー光Ｌの発振周波数を制御する信号を送出する。
【００２７】
本発明においては、電力計６３によって、モータ６１の電力値が常時検出される。発振周波数制御部６４は、この電力値を読み取り、この電力値に合わせてレーザー光Ｌの発振周波数をフィードバック制御する。このような方法により、発振周波数を制御することにより、ウェーハＷの移動速度に対応して、レーザー光Ｌの発振周波数を制御することができ、安定した改質領域Ｐを形成することができ、チッピングの発生の少なくチップを分割することができる。
【００２８】
図３にチャックテーブルの移動特性の一例を示す。図３（ａ）が本発明の方法の速度特性であり、図３（ｂ）が従来の方法の速度特性である。図３からもわかるように、従来の方法では、チャックテーブル（ウェーハ）の移動速度の等速の場合のみ加工を行っていたが、図３においては、加速、減速の場合においても加工を行うことができるので、加工時間の短縮を行うことができる。例えば、チャックテーブルの加速度０．２５Ｇ、等速時の速度３００ｍｍ／ｓ、整定距離２５ｍｍ、等速距離２０４ｍｍとした場合、従来の方法では、１．０９２秒かかるのに対し、本発明においては、０．８０２秒となり、時間の短縮を行うことができる。
【００２９】
レーザーダイシング装置１０はこの他に、図示しないウェーハ搬送手段、操作板、テレビモニタ、及び表示灯などから構成されている。
【００３０】
操作板には、レーザーダイシング装置１０の各部を操作するスイッチ類や表示装置が取り付けられている。テレビモニタは、図示しないＣＣＤカメラで撮像したウェーハ画像の表示、又はプログラム内容や各種メッセージなどを表示する。表示灯は、レーザーダイシング装置１０の加工中、加工終了、非常停止などの稼動状況を表示する。
【００３１】
図４はレーザーヘッド３１の構成を説明する側面図である。レーザーヘッド３１は、レーザーダイシング装置１０のベース１１に設けられたチャックテーブル１２に載置されたウェーハＷにレーザー光Ｌを照射するように、ウェーハＷの上方に位置付けられる。
【００３２】
レーザーヘッド３１は、レーザー発振器３１Ａ、コリメートレンズ３１Ｂ、ミラー３１Ｃ、コンデンスレンズ３１Ｄなどからなり、図４に示すように、レーザー発振器３１Ａから発振されたレーザー光は、コリメートレンズ３１Ｂで水平方向に平行線とされ、ミラー３１Ｃで垂直方向に反射され、コンデンスレンズ３１Ｄによって集光される。
【００３３】
レーザー光Ｌの集光点を、チャックテーブル１２に載置された厚さ方向内部に設定すると、ウェーハＷの表面を透過したレーザー光Ｌは集光点でエネルギーが集中され、ウェーハ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、屈折率変化領域などの改質領域を形成する。
【００３４】
また、レーザーヘッド３１は、図示しない傾斜機構を有しており、レーザー光Ｌに対して任意の角度に傾斜させて照射させることができるようになっている。
【００３５】
図５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５（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ている。この状態でウェーハＷが水平方向に移動され、改質領域Ｐが連続して形成されることにより図５（ｂ）に示すように、連続した改質領域Ｐが形成される。
【００３６】
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、或いは僅かな外力を加えることによって改質領域Ｐ、Ｐ、…に沿って割断される。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。この改質領域Ｐ、Ｐ、…の各幅が異なると、チップに分割する際に、部分的に差が出るため好ましくない。したがって、本発明において、チャックテーブルの移動速度と、レーザー光の発振周波数を調節することにより、改質領域Ｐ、Ｐ、…同士の幅を調節し、改質領域Ｐを形成する。
【００３７】
測定手段１６はレーザーヘッド３１の側面部に取付けられ、レーザーヘッド３１と同様にＹテーブルとＺテーブルとにより、Ｙ方向、及びＺ方向に移動される。
【００３８】
測定手段１６には、接触式の変位量測定器が備えられ、変位量測定器は、エアシリンダによりＺ方向へ上下に移動し、測定時以外は測定子を測定面より退避させている。
【００３９】
本発明のレーザーダイシング方法に用いられるレーザーダイシング装置では、ウェーハＷをレーザーダイシングする場合、通常、図６に示すように、ウェーハＷは片方の面に粘着剤を有するダイシングテープＴを介してダイシング用のフレームＦにマウントされ、レーザーダイシング工程中はこの状態で搬送される。
【００４０】
なお、測定手段としては、レーザー変位計、またはＩＲカメラなどの非接触式の測定手段を用いることもできる。
【００４１】
次に本発明のレーザーダイシング方法について説明する。レーザーダイシング装置１０では、まず、図６に示すダイシングテープＴに貼付され、フレームＦにマウントされたウェーハＷをカセットに収納し、カセットをエレベータ１３へセットする（ステップＳ１）。
【００４２】
ウェーハサイズ、インデックス量などの加工データの入力の必要がある場合は、この時点で不図示の操作板より入力して設定を行う。設定後、加工開始指示の操作をすることで加工が開始され、エレベータ１３が移動を始める。
【００４３】
所定の高さまで移動したエレベータ１３から不図示の搬送装置により、フレームＦにマウントされたウェーハＷが搬送され、待機テーブル１４上に運ばれる（ステップ２）。
【００４４】
待機テーブル１４上では、ウェーハＷ表面の清掃、ウェーハＷのサイズや欠けのチェック、又はアライメント用マークの位置確認など、加工前に必要な各種処理が行われる。
【００４５】
待機テーブル１４上での処理が終了した後、ウェーハＷは、不図示の搬送装置により搬送されて原点位置に位置するチャックテーブル１２上に載置され、Ｘテーブルによりチャックテーブル１２がＸ方向に移動してＹガイドベース４１の下方の加工位置まで移動する（ステップＳ３）。
【００４６】
加工位置まで移動したチャックテーブル１２上のウェーハＷは測定手段１６により厚みが測定され、測定されたウェーハＷの厚みの値は、制御手段２１へ送られ処理される（ステップ４）。
【００４７】
制御手段２１に送られたウェーハＷの厚みの値は、記録手段２２に保存されたデータベースと照合され、データベースに記載されたウェーハＷの各厚さに対応した改質領域形成条件の中から測定されたウェーハＷの厚みに適合した改質領域形成条件が選択される（ステップＳ５）。
【００４８】
改質領域形成条は、形成される改質領域の数、形成される改質領域の位置、形成される改質領域の厚さ、レーザー光を移動させる速度、およびレーザー光の形状などからなり、データベース内には想定される全てのウェーハＷの厚さ別に夫々の条件が記載されている。
【００４９】
選択された改質領域形成条件は、制御手段２１によりレーザーダイシング装置１０に設定され、設定された条件に基づきレーザーダイシングが開始される（ステップＳ７）。
【００５０】
レーザーダイシングが開始されると、上述したように、チャックテーブル１２を駆動するモータ６１の駆動信号にしたがって、電力計６３によって高周波モータドライバ６２の電力値を検出する。そして、発振周波数制御部６４により、レーザー光Ｌの発振周波数を制御し、形成される改質領域Ｐの形成を行う（ステップ８）。
【００５１】
レーザーダイシング終了後、チャックテーブルが原点位置まで戻り、搬送装置によりレーザーダイシングされたウェーハＷが待機テーブル１４に戻される（ステップＳ９）。
【００５２】
待機テーブル１４上では、ウェーハＷのエキスパンド、ウェーハＷの清掃、又はウェーハ表面のチェック等、加工後に必要な各種処理が行われる。
【００５３】
待機テーブル１４上での処理が終了した後、ウェーハＷは、搬送装置によりカセットへ戻され、全てのウェーハＷの加工終了後、エレベータ１３がカセット取り出し位置まで移動して加工を終了する（ステップＳ１０）。
【００５４】
これにより、チャックテーブル１２の移動速度に基づいて発振周波数を制御することにより、チャックテーブルの移動速度が定速でなくても、安定して改質領域Ｐの形成をすることができる。
【００５５】
なお、本発明では図１に示されるレーザーダイシング装置１０のような構成の装置で説明しているが、本発明はこれに限らず、レーザー光を用いたダイシングが行われる装置であれば、いずれも好適に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】レーザーダイシング装置の構成を摸式的に示した上面図である。
【図２】本発明の実施例の構成を示す図である。
【図３】チャックテーブル（ウェーハ）の移動特性を示す図である。
【図４】測定手段の構成を示した側面図である。
【図５】ウェーハ内部に形成された改質層を表わす概念図である。
【図６】フレームにマウントされたウェーハを示した斜視図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０…レーザーダイシング装置、１１…ベース、１２…チャックテーブル、１３…エレベータ、１４…待機テーブル、１５…Ｘガイドベース、１６…測定手段、１９…本体、２１…制御手段、２２…記録手段、３１…レーザーヘッド、３１Ａ…レーザー発振器、３１Ｂ…コリメートレンズ、３１Ｃ…ミラー、３１Ｄ…コンデンスレンズ、３２…ホルダ、４１…Ｙガイドベース、５１…Ｚガイドベース、６１…モータ、６２…高周波モータドライバ、６３…電力計、６４…発振周波数制御部、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】
2009123875.tif 000003
【図２】
2009123875.tif 000004
【図３】
2009123875.tif 000005
【図４】
2009123875.tif 000006
【図５】
2009123875.tif 000007
【図６】
2009123875.tif 000008