JP4694795B2

JP4694795B2 - ウエーハの分割方法

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Publication number: JP4694795B2
Application number: JP2004147193A
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Inventors: 祐介永井; 俊幸立石; 唯人長澤
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Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2004-05-18
Filing date: 2004-05-18
Publication date: 2011-06-08
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Description

本発明は、表面に格子状に形成された分割予定ラインによって区画された領域に機能素子が形成されたウエーハを、分割予定ラインに沿って分割するウエーハの分割方法に関する。

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等の回路（機能素子）を形成する。そして、半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切断することにより回路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（機能素子）やレーザーダイオード等の発光素子（機能素子）等が積層された光デバイスウエーハも分割予定ライン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。

上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の分割予定ラインに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われている。この切削装置は、半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる切削送り手段とを具備している。切削手段は、回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードおよび回転スピンドルを回転駆動する駆動機構を備えたスピンドルユニットを含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径３μｍ程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって基台に固定し厚さ２０μｍ程度に形成されている。

しかるに、切削ブレードは２０μｍ程度の厚さを有するため、チップを区画する分割予定ラインとしては幅が５０μｍ程度必要となり、ウエーハの面積に対する分割予定ラインが占める面積比率が大きく、生産性が悪いという問題がある。また、サファイヤ基板、炭化珪素基板等はモース硬度が高いため、上記切削ブレードによる切断は必ずしも容易ではない。

一方、近年半導体ウエーハ等の板状の被加工物を分割する方法として、その被加工物に対して透過性を有するパルスレーザー光線を用い、分割すべき領域の内部に集光点を合わせてパルスレーザー光線を照射するレーザー加工方法も試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、被加工物の一方の面側から内部に集光点を合わせて被加工物に対して透過性を有する赤外光領域のパルスレーザー光線を照射し、被加工物の内部に分割予定ラインに沿って変質層を連続的に形成し、この変質層が形成されることによって強度が低下した分割予定ラインに沿って外力を加えることにより、被加工物を破断して分割するものである。（例えば、特許文献１参照。）
特許第３４０８８０５号公報

しかるに、内部に変質層が形成された分割予定ラインに沿って破断するには比較的大きな外力を作用せしめる必要があるとともに、外力を加えても必ずしも分割予定ラインに沿って分割されるとは限らず、チップが破損するという問題がある。

上述した問題を解消するために本出願人は、ウエーハの少なくとも一方の面に変質層を露出させて形成することにより、変質層に沿って確実に分割できるようにした技術を特願２００３−１４０８８８として提案した。

而して、一方の面に露出した変質層は分割されたチップの側面に残留し、この一方の面に露出した変質層がチップの抗折強度を低下させるという新たな問題が生じた。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、ウエーハの分割予定ラインに沿ってパルスレーザー光線を照射することにより変質層を形成し、該変質層が形成された分割予定ラインに沿って分割する分割方法において、抗折強度を低下させることなく容易に分割することができるウエーハの分割方法を提供することである。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、表面に互いに平行に形成された複数の第１の分割予定ラインと該第１の分割予定ラインと交差し互いに平行に形成された複数の第２の分割予定ラインとによって区画された領域に機能素子が形成されたウエーハを、該第１の分割予定ラインおよび該第２の分割予定ラインに沿って分割するウエーハの加工方法であって、
ウエーハに対して透過性を有するパルスレーザー光線を該第１の分割予定ラインおよび該第２の分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に該第１の分割予定ラインおよび該第２の分割予定ラインに沿って内部変質層を形成する内部変質層形成工程と、
ウエーハに対して透過性を有するパルスレーザー光線を該第１の分割予定ラインと該第２の分割予定ラインとの交差領域に照射し、該内部変質層形成工程において形成される内部変質層の厚さより厚い交差部変質層を形成する交差部変質層形成工程と、
該第１の分割予定ラインおよび該第２の分割予定ラインに沿って内部変質層及び交差部変質層が形成されたウエーハに外力を付与し、ウエーハを該第１の分割予定ラインおよび該第２の分割予定ラインに沿って個々のチップに分割する分割工程と、を含み、
該交差部変質層形成工程は、第１の分割予定ラインと第２の分割予定ラインの交差部に該第１の分割予定ラインに沿って複数層の交差部変質層を形成し、次いで該交差部に該第２の分割予定ラインに沿って複数層の交差部変質層を形成し、
該内部変質層形成工程は、該第１の分割予定ラインの一端側から他端側へ向かって連続した内部変質層を形成した後、該第２の分割予定ラインの一端側から他端側へ向かって連続した内部変質層を形成し、
該交差部変質層形成工程において形成される交差部変質層の厚さは、ウエーハの厚さに対して６０％以上に設定され、該交差部変質層形成工程において形成される交差部変質層の長さは、該第１の分割予定ラインおよび該第２の分割予定ラインの間隔に対して１５〜３０％に設定されている、ことを特徴とするウエーハの分割方法が提供される。
また、上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、表面に互いに平行に形成された複数の第１の分割予定ラインと該第１の分割予定ラインと交差し互いに平行に形成された複数の第２の分割予定ラインとによって区画された領域に機能素子が形成されたウエーハを、該第１の分割予定ラインおよび該第２の分割予定ラインに沿って分割するウエーハの加工方法であって、
ウエーハに対して透過性を有するパルスレーザー光線を該第１の分割予定ラインおよび該第２の分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に該第１の分割予定ラインおよび該第２の分割予定ラインに沿って連続した内部変質層を形成する内部変質層形成工程と、
ウエーハに対して透過性を有するパルスレーザー光線を該第１の分割予定ラインと該第２の分割予定ラインとの交差領域に、該内部変質層形成工程において形成される該内部変質層の厚さより厚い十字状の交差部変質層を形成する交差部変質層形成工程と、
該第１の分割予定ラインおよび該第２の分割予定ラインに沿って内部変質層及び交差部変質層が形成されたウエーハに外力を付与し、ウエーハを該第１の分割予定ラインおよび該第２の分割予定ラインに沿って個々のチップに分割する分割工程と、を含み、
該交差部変質層形成工程は、第１の分割予定ラインと第２の分割予定ラインの交差部に該第１の分割予定ラインに沿って複数層の交差部変質層を形成し、次いで該交差部に該第２の分割予定ラインに沿って複数層の交差部変質層を形成する事によって該内部変質層の厚さよりも厚い十字状の交差部変質層を形成する、ことを特徴とするウエーハの分割方法が提供される。

上記分割工程は、該内部変質層形成工程および該交差部変質層形成工程が実施されたウエーハが貼着されている伸張可能な保持テープを拡張することによってウエーハを該第１の分割予定ラインおよび該第２の分割予定ラインに沿って個々のチップに分割することが好ましい。

本発明におけるウエーハの分割方法によれば、内部変質層形成工程によってウエーハの内部に第１の分割予定ラインおよび第２の分割予定ラインに沿って変質層が形成されるとともに、交差部変質層形成工程によって第１の分割予定ラインと第２の分割予定ラインとの交差領域に内部変質層形成工程において形成される変質層の厚さより厚い変質層を形成されるので、ウエーハに外力を付与することにより上記交差領域に形成された変質層から破断され、この破断が起点となって内部変質層形成工程において形成される変質層に伝播するため、ウエーハを第１の分割予定ラインおよび第２の分割予定ラインに沿って容易に破断することができる。そして、第１の分割予定ラインおよび第２の分割予定ラインに沿って分割されたチップの側面には変質層が残留するが、交差部変質層形成工程によって形成される変質層は側面における長手方向の両端部だけであり、また、内部変質層形成工程によって形成される変質層は表面および裏面に達していないので、分割されたチップの抗折強度が低下することはない。

以下、本発明によるウエーハの分割方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１には、本発明に従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、例えば厚さが３００μｍのシリコンウエーハからなっており、表面２ａに互いに平行に形成された複数の第１の分割予定ライン２１と該第１の分割予定ライン２１と直角に交差し互いに平行に形成された複数の第２の分割予定ライン２２とによって区画された複数の領域に機能素子としての回路２３が形成されている。以下、この半導体ウエーハ２を個々の半導体チップに分割する分割方法について説明する。

半導体ウエーハ２を個々の半導体チップに分割するには、ウエーハ２に対して透過性を有するパルスレーザー光線を第１の分割予定ライン２１および第２の分割予定ライン２２に沿って照射し、ウエーハ２の内部に第１の分割予定ライン２１および第２の分割予定ライン２２に沿って変質層を形成する内部変質層形成工程と、ウエーハ２に対して透過性を有するパルスレーザー光線を第１の分割予定ライン２１と第２の分割予定ライン２２との交差領域に内部変質層形成工程において形成される変質層の厚さより厚い変質層を形成する交差部変質層形成工程とを実施する。この内部変質層形成工程および交差部変質層形成工程は、図２乃至４に示すレーザー加工装置３を用いて実施する。図２乃至図４に示すレーザー加工装置３は、被加工物を保持するチャックテーブル３１と、該チャックテーブル３１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３２と、チャックテーブル３１上に保持された被加工物を撮像する撮像手段３３を具備している。チャックテーブル３１は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない移動機構によって図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。

上記レーザー光線照射手段３２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング３２１を含んでいる。ケーシング３２１内には図３に示すようにパルスレーザー光線発振手段３２２と伝送光学系３２３とが配設されている。パルスレーザー光線発振手段３２２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３２２ａと、これに付設された繰り返し周波数設定手段３２２ｂとから構成されている。伝送光学系３２３は、ビームスプリッタの如き適宜の光学要素を含んでいる。上記ケーシング３２１の先端部には、それ自体は周知の形態でよい組レンズから構成される集光レンズ（図示せず）を収容した集光器３２４が装着されている。上記パルスレーザー光線発振手段３２２から発振されたレーザー光線は、伝送光学系３２３を介して集光器３２４に至り、集光器３２４から上記チャックテーブル３１に保持される被加工物に所定の集光スポット径Ｄで照射される。この集光スポット径Ｄは、図４に示すようにガウス分布を示すパルスレーザー光線が集光器３２４の対物レンズ３２４ａを通して照射される場合、Ｄ（μｍ）＝４×λ×ｆ／（π×Ｗ）、ここでλはパルスレーザー光線の波長（μｍ）、Ｗは対物レンズ３２４ａに入射されるパルスレーザー光線の直径（ｍｍ）、ｆは対物レンズ３２４ａの焦点距離（ｍｍ）、で規定される。

上記レーザー光線照射手段３２を構成するケーシング３２１の先端部に装着された撮像手段３３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）の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。

上述したレーザー加工装置３を用いて実施する上記内部変質層形成工程および交差部変質層形成工程について、図２、図５乃至図を参照して説明する。
内部変質層形成工程および交差部変質層形成工程するには、先ず上述した図２に示すレーザー加工装置３のチャックテーブル３１上に半導体ウエーハ２の裏面２ｂを上にして載置し、該チャックテーブル３１上に半導体ウエーハ２を吸着保持する。半導体ウエーハ２を吸引保持したチャックテーブル３１は、図示しない移動機構によって撮像手段３３の直下に位置付けられる。

チャックテーブル３１が撮像手段３３の直下に位置付けられると、撮像手段３３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３３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第１の分割予定ライン２１と、第１の分割予定ライン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３２の集光器３２４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第１の分割予定ライン２１に対して直角に延びる第２の分割予定ライン２２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。このとき、半導体ウエーハ２の第１の分割予定ライン２１および第２の分割予定ライン２２が形成されている表面２ａは下側に位置しているが、撮像手段３３が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成された撮像手段を備えているので、裏面２ｂから透かして第１の分割予定ライン２１および第２の分割予定ライン２２を撮像することができる。

以上のようにしてチャックテーブル３１上に保持されている半導体ウエーハ２に形成されている第１の分割予定ライン２１および第２の分割予定ライン２２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３１をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段３２の集光器３２４が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の第１の分割予定ライン２１における図において最も左側の第２の分割予定ライン２２との交差点（矢印で示す位置）を集光器３２４の直下に位置付ける。そして、集光器３２４から透過性を有するパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３１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送り速度で移動せしめる。このとき、パルスレーザー光線の集光点Ｐを半導体ウエーハ２の表面２ａ（下面）より僅かに上側の位置に合わせる。そして、チャックテーブル３１即ち半導体ウエーハ２を例えば１mm移動したらパルスレーザー光線の照射を停止する。一方、チャックテーブル３１即ち半導体ウエーハ２は、図５の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の送り速度で移動せしめられている。そして、所定の第１の分割予定ライン２１における図において左から２番目の第２の分割予定ライン２２との交差点より例えば１mm左側の位置が集光器３２４の直下に達したら、再び集光器３２４から透過性を有するパルスレーザー光線を照射し、上記交差点から例えば１mm右側の位置が集光器３２４の直下に達したらパルスレーザー光線の照射を停止する。このようにして、所定の第１の分割予定ライン２１に沿って第２の分割予定ライン２２との交差領域に上述したようにレーザー光線を照射する。この結果、所定の第１の分割予定ライン２１に沿って第２の分割予定ライン２２との交差領域には、図５の（b）に示すようにそれぞれ変質層２５が形成される。この変質層２５は、溶融再固化層として形成される。

上記交差部変質層形成工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
光源：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４レーザー
波長：１０６４ｎｍのパルスレーザー
パルス出力：１０μＪ
集光スポット径：φ１μｍ
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
加工送り速度：１００ｍｍ／秒

上述した加工条件においては１回に形成される変質層の厚さは約５０μｍである。図示の実施形態においては、図５の（b）に示すように形成された変質層２５の上側に図５の（ｃ）に示すようにもう１層の変質層２５を形成する。このとき、集光器３２４から照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐを図５の（b）に示すように形成された変質層２５の上面付近合わせて、上記交差部変質層形成工程を実施する。

以上のようにして、ウエーハ２に形成された所定の第１の分割予定ライン２１に沿って第２の分割予定ライン２２との交差領域に２層の変質層２５を形成したならば、上記内部変質層形成工程を実施する。この内部変質層形成工程は、図６の（ａ）で示すようにチャックテーブル３１をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段３２の集光器３２４が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の第１の分割予定ライン２１の一端（図において左端）を集光器３２４の直下に位置付ける。そして、集光器３２４から透過性を有するパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３１即ち半導体ウエーハ２を図６の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の送り速度で移動せしめる。このとき、パルスレーザー光線の集光点Ｐを下から２層目の変質層２５の上面付近に合わせる。そして、図６の（ｂ）で示すように集光器３２４の照射位置が第１の分割予定ライン２１の他端の位置に達したら、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３１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の内部には、その厚さ方向中央部に第１の分割予定ライン２１に沿って連続した変質層２６が形成される。この変質層２６は、溶融再固化層として形成される。なお、内部変質層形成工程における加工条件は、上記交差部変質層形成工程と同様でよい。従って、上記実施形態においては、半導体ウエーハ２の内部に厚さが約５０μｍの連続した変質層２６が形成される。

次に、図７に示すように再度上記交差部変質層形成工程を実施する。なお、図示の実施形態においては、上記変質層２６の上側に２層の変質層２５を形成する。従って、図示の実施形態においては、所定の第１の分割予定ライン２１に沿って第２の分割予定ライン２２との交差領域に５層の変質層が形成されることになる。なお、厚さ３００μmの半導体ウエーハに対して変質層２５を６層形成し、表面２ａから裏面２ｂに渡って変質層を形成してもよい。この変質層２５の厚さＴは、半導体ウエーハ２の厚さに対して６０％以上であることが望ましい。また、変質層２５の上記交差点（矢印で示す位置）からの長さBは、分割予定ラインの間隔Ａ即ち分割されるチップの一辺の長さに対して５〜１５％であることが望ましい。なお、図示の実施形態においては変質層２６を半導体ウエーハ２の厚さ方向の中央部に形成した例を示したが、変質層２６は半導体ウエーハ２の厚さ方向の中央部より上側であっても下側であってもよい。

上述したように所定の第１の分割予定ライン２１に沿って上記交差部変質層形成工程および内部変質層形成工程を実行したら、チャックテーブル３１従ってこれに保持されている半導体ウエーハ２を矢印Ｙで示す方向に第１の分割予定ライン２１の間隔だけ割り出し移動し（割り出し工程）し、上記交差部変質層形成工程および内部変質層形成工程を遂行する。このようにして所定方向に延在する全ての第１の分割予定ライン２１に沿って上記交差部変質層形成工程および内部変質層形成工程を実施したならば、チャックテーブル３１、従ってこれに保持されている半導体ウエーハ２を９０度回動せしめて、上記第１の分割予定ライン２１に対して直角に延びる第２の分割予定ライン２２に沿って上記交差部変質層形成工程および内部変質層形成工程を実行する。

なお、上記実施形態においては交差部変質層形成工程と内部変質層形成工程を最下層から順次上側の層に実施する例を示したが、交差部変質層形成工程を全ての層に実施した後に内部変質層形成工程を実施してもよく、内部変質層形成工程を実施した後に交差部変質層形成工程を実施してもよい。

上述のようにして半導体ウエーハ２に形成された全ての第１の分割予定ライン２１および第２の分割予定ライン２２に沿って交差部変質層形成工程および内部質層形成工程を実施したならば、ウエーハの一方の面を環状のフレームに装着された伸長可能な保持テープの表面に貼着するテープ貼着工程を実施する。即ち、図８に示すように環状のフレーム４の内側開口部を覆うように外周部が装着された伸長可能な保持テープ５の表面に半導体ウエーハ２の裏面２ｂを貼着する（従って、半導体ウエーハ2は表面２aが上側となる）。なお、上記保持テープ５は、図示の実施形態においては厚さが７０μｍのポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなるシート基材の表面にアクリル樹脂系の糊が厚さが５μｍ程度塗布されている。このテープ貼着工程は、上述した交差部変質層形成工程および内部変質層形成工程を実施する前に実施してもよい。この場合には、半導体ウエーハ２の裏面２ｂを上側にして表面２ａを保持テープ５に貼着し、環状のフレーム４に支持された状態で上述した交差部変質層形成工程および内部変質層形成工程を実施する。

上述した交差変質層形成工程および内部変質層形成工程とテープ貼着工程を実施したならば、半導体ウエーハ２に外力を作用せしめて第１の分割予定ライン２１および第２の分割予定ライン２２に沿って分割する分割行程を実施する。この分割工程は、図示の実施形態においては図９に示す分割装置６を用いて実施する。図９に示す分割装置６は、上記環状のフレーム４を保持するフレーム保持手段６１と、該フレーム保持手段６１に保持された環状のフレーム４に装着された保持テープ５を拡張するテープ拡張手段６２を具備している。フレーム保持手段６１は、環状のフレーム保持部材６１１と、該フレーム保持部材６１１の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ機構６１２とからなっている。フレーム保持部材６１１の上面は環状のフレーム４を載置する載置面６１１ａを形成しており、この載置面６１１ａ上に環状のフレーム４が載置される。そして、載置面６１１ａ上に載置された環状のフレーム４は、クランプ機構６１２によってフレーム保持部材６１１に固定される。このように構成されたフレーム保持手段６１は、テープ拡張手段６２によって上下方向に進退可能に支持されている。

テープ拡張手段６２は、上記環状のフレーム保持部材６１１の内側に配設される拡張ドラム６２１を具備している。この拡張ドラム６２１は、環状のフレーム４の内径より小さく該環状のフレーム４に装着された保持テープ５に貼着される半導体ウエーハ２の外径より大きい内径および外径を有している。また、拡張ドラム６２１は、下端に支持フランジ６２２を備えている。図示の実施形態におけるテープ拡張手段６２は、上記環状のフレーム保持部材６１１を上下方向に進退可能な支持手段６３を具備している。この支持手段６３は、上記支持フランジ６２２上に配設された複数のエアシリンダ６３１からなっており、そのピストンロッド６３２が上記環状のフレーム保持部材６１１の下面に連結される。このように複数のエアシリンダ６３１からなる支持手段６３は、環状のフレーム保持部材６１１を載置面６１１ａが拡張ドラム６２１の上端と略同一高さとなる基準位置と、拡張ドラム６２１の上端より所定量下方の拡張位置の間を上下方向に移動せしめる。従って、複数のエアシリンダ６３１からなる支持手段６３は、拡張ドラム６２１とフレーム保持部材６１１とを上下方向に相対移動する拡張移動手段として機能する。

以上のように構成された分割装置６を用いて実施する分割工程について図１０を参照して説明する。即ち、図１０に示すように半導体ウエーハ２（第１の分割予定ライン２１および第２の分割予定ライン２２に沿って変質層２５および２６が形成されている）を保持テープ５を介して支持した環状のフレーム４を、図１０の（ａ）に示すようにフレーム保持手段６１を構成するフレーム保持部材６１１の載置面６１１ａ上に載置し、クランプ機構６１２によってフレーム保持部材６１１に固定する。このとき、フレーム保持部材６１１は図１０の（ａ）に示す基準位置に位置付けられている。次に、テープ拡張手段６２を構成する支持手段６３としての複数のエアシリンダ６３１を作動して、環状のフレーム保持部材６１１を図１０の（ｂ）に示す拡張位置に下降せしめる。従って、フレーム保持部材６１１の載置面６１１ａ上に固定されている環状のフレーム４も下降するため、図１０の（ｂ）に示すように環状のフレーム４に装着された保持テープ５は拡張ドラム６２１の上端縁に当接して拡張せしめられる（テープ拡張工程）。この結果、保持テープ５に貼着されている半導体ウエーハ２は放射状に引張力が作用する。このように半導体ウエーハ２に放射状に引張力が作用すると、第１の分割予定ライン２１および第２の分割予定ライン２２に沿って形成された変質層２５および２６は強度が低下せしめられているので、半導体ウエーハ２は変質層２５および２６に沿って破断され個々の半導体チップ２０に分割される。このとき、第１の分割予定ライン２１と第２の分割予定ライン２２との交差領域に形成される変質層２５は十字状に形成されその厚さが厚く形成されているので交差領域から破断され、この破断が起点となって内部に形成された変質層２６に伝播するため、半導体ウエーハ２を第１の分割予定ライン２１および第２の分割予定ライン２２に沿って容易に破断することができる。なお、上記テープ拡張工程における保持テープ５の拡張量即ち伸び量はフレーム保持部材６１１の下方への移動量によって調整することができ、本発明者等の実験によると保持テープ５を２０ｍｍ程度を引き伸ばしたときに半導体ウエーハ２を変質層２５および２６に沿って破断することができた。

なお、分割工程は上述した分割方法の外に、次のような分割方法を用いることができる。
即ち、保持テープ５に貼着された半導体ウエーハ２（分割予定ライン２１および２２に沿って変質層２５および２６が形成されている）を柔軟なゴムシート上に載置し、その上面をローラーによって押圧することによって、半導体ウエーハ２を変質層２５および２６が形成され強度が低下した分割予定ライン２１および２２に沿って割断する方法を用いることができる。また、変質層２５および２６が形成され強度が低下した分割予定ライン２１および２２に沿って例えば周波数が２８ｋＨｚ程度の縦波（疎密波）からなる超音波を作用せしめる方法や、変質層２５および２６が形成され強度が低下した分割予定ライン２１および２２に沿って押圧部材を作用せしめる方法、或いは変質層２５および２６が形成され強度が低下した分割予定ライン２１および２２に沿ってレーザー光線を照射してヒートショックを与える方法等を用いることができる。

上述したように個々に分割された半導体チップ２０は、図１１に示すようにその側面に変質層２５および２６が残留する。しかるに、変質層２５は側面における長手方向の両端部だけであり、また、変質層２６は内部に形成され表面および裏面に達していないので、抗折強度が低下することはない。なお、上記変質層２５は、その厚さＴが厚い程またその長さＢが長い程上記分割工程における分割が容易となるが、抗折強度の低下に影響を及ぼす。半導体チップ２０の抗折強度を低下させることなく分割と容易にするためには、変質層２５の厚さＴは半導体チップ２０の厚さに対して６０％以上であることが望ましく、変質層２５の長さＢは半導体チップ２０の一辺の長さの５〜１５％であることが望ましい。

本発明によるウエーハの分割方法によって分割される半導体ウエーハの斜視図。本発明によるウエーハの分割方法における交差部変質層形成工程および内部変質層形成工程を実施するレーザー加工装置の要部斜視図。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。パルスレーザー光線の集光スポット径を説明するための簡略図。本発明によるウエーハの分割方法における交差部変質層形成行程の説明図。本発明によるウエーハの分割方法における内部変質層形成行程の説明図。本発明によるウエーハの分割方法における交差部変質層形成行程および内部変質層形成工程を実施した状態を示す説明図。本発明によるウエーハの分割方法における交差部変質層形成行程および内部変質層形成行程が実施されたウエーハを環状のフレームに装着された保持テープに貼着した状態を示す斜視図。本発明によるウエーハの分割方法における分割工程を実施する分割装置の一実施形態を示す斜視図。本発明によるウエーハの分割方法における分割工程の説明図。本発明によるウエーハの分割方法によって分割されたチップの斜視図。

符号の説明

２：半導体ウエーハ
２１：第1の分割予定ライン
２２：第1の分割予定ライン
２３：回路
２５：変質層
２６：変質層
２０：半導体チップ
３：レーザー加工装置
３１：レーザー加工装置のチャックテーブル
３２：レーザー光線照射手段
３３：撮像手段
４：環状のフレーム
５：保持テープ
６：分割装置
６１：フレーム保持手段
６２：テープ拡張手段
６３：支持手段

Claims

表面に互いに平行に形成された複数の第１の分割予定ラインと該第１の分割予定ラインと交差し互いに平行に形成された複数の第２の分割予定ラインとによって区画された領域に機能素子が形成されたウエーハを、該第１の分割予定ラインおよび該第２の分割予定ラインに沿って分割するウエーハの加工方法であって、
ウエーハに対して透過性を有するパルスレーザー光線を該第１の分割予定ラインおよび該第２の分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に該第１の分割予定ラインおよび該第２の分割予定ラインに沿って内部変質層を形成する内部変質層形成工程と、
ウエーハに対して透過性を有するパルスレーザー光線を該第１の分割予定ラインと該第２の分割予定ラインとの交差領域に照射し、該内部変質層形成工程において形成される内部変質層の厚さより厚い交差部変質層を形成する交差部変質層形成工程と、
該第１の分割予定ラインおよび該第２の分割予定ラインに沿って内部変質層及び交差部変質層が形成されたウエーハに外力を付与し、ウエーハを該第１の分割予定ラインおよび該第２の分割予定ラインに沿って個々のチップに分割する分割工程と、を含み、
該交差部変質層形成工程は、第１の分割予定ラインと第２の分割予定ラインの交差部に該第１の分割予定ラインに沿って複数層の交差部変質層を形成し、次いで該交差部に該第２の分割予定ラインに沿って複数層の交差部変質層を形成し、
該内部変質層形成工程は、該第１の分割予定ラインの一端側から他端側へ向かって連続した内部変質層を形成した後、該第２の分割予定ラインの一端側から他端側へ向かって連続した内部変質層を形成し、
該交差部変質層形成工程において形成される交差部変質層の厚さは、ウエーハの厚さに対して６０％以上に設定され、該交差部変質層形成工程において形成される交差部変質層の長さは、該第１の分割予定ラインおよび該第２の分割予定ラインの間隔に対して１５〜３０％に設定されている、ことを特徴とするウエーハの分割方法。
表面に互いに平行に形成された複数の第１の分割予定ラインと該第１の分割予定ラインと交差し互いに平行に形成された複数の第２の分割予定ラインとによって区画された領域に機能素子が形成されたウエーハを、該第１の分割予定ラインおよび該第２の分割予定ラインに沿って分割するウエーハの加工方法であって、
ウエーハに対して透過性を有するパルスレーザー光線を該第１の分割予定ラインおよび該第２の分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に該第１の分割予定ラインおよび該第２の分割予定ラインに沿って連続した内部変質層を形成する内部変質層形成工程と、
ウエーハに対して透過性を有するパルスレーザー光線を該第１の分割予定ラインと該第２の分割予定ラインとの交差領域に、該内部変質層形成工程において形成される該内部変質層の厚さより厚い十字状の交差部変質層を形成する交差部変質層形成工程と、
該第１の分割予定ラインおよび該第２の分割予定ラインに沿って内部変質層及び交差部変質層が形成されたウエーハに外力を付与し、ウエーハを該第１の分割予定ラインおよび該第２の分割予定ラインに沿って個々のチップに分割する分割工程と、を含み、
該交差部変質層形成工程は、第１の分割予定ラインと第２の分割予定ラインの交差部に該第１の分割予定ラインに沿って複数層の交差部変質層を形成し、次いで該交差部に該第２の分割予定ラインに沿って複数層の交差部変質層を形成する事によって該内部変質層の厚さよりも厚い十字状の交差部変質層を形成する、ことを特徴とするウエーハの分割方法。
該分割工程は、該内部変質層形成工程および該交差部変質層形成工程が実施されたウエーハが貼着されている伸張可能な保持テープを拡張することによってウエーハを該第１の分割予定ラインおよび該第２の分割予定ラインに沿って個々のチップに分割する、請求項１又は２に記載のウエーハの分割方法。