JP2012156168A

JP2012156168A - 分割方法

Info

Publication number: JP2012156168A
Application number: JP2011011396A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Watanabe; 陽介渡邊; Yohei Yamashita; 陽平山下
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2011-01-21
Filing date: 2011-01-21
Publication date: 2012-08-16

Abstract

【課題】分割すべき領域の内部にレーザー光線を十分に集光させること。
【解決手段】改質層形成工程を実行する前に、ワーク１の表面にワーク１に対して吸収性を有するレーザー光線ＬＢを照射してワーク１の表面に存在する凹凸１０１を除去する。これにより、改質層形成工程を実行する際に、ワーク１の表面に存在する凹凸１０１によってレーザー光線ＬＢが散乱されることにより、分割すべき領域の内部にレーザー光線ＬＢを十分に集光できなくなることを抑制できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ワークに対して透過性を有するレーザー光線を照射することによって分割予定ラインに沿ってワークの内部に改質層を連続的に形成し、改質層に外力を加えることによって分割予定ラインに沿ってワークを分割する分割方法に関するものである。

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やＬＳＩ等の回路が形成される。そして、分割予定ラインに沿って半導体ウエーハを分割することによって各領域を分割することにより、個々の半導体チップが製造される。

近年、分割予定ラインに沿って半導体ウエーハを分割する方法として、半導体ウエーハに対して透過性を有する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レーザー光線を照射するレーザー加工方法が用いられている（特許文献１，２参照）。このレーザー加工方法は、半導体ウエーハの一方の面側から内部に集光点を合わせて半導体ウエーハに対して透過性を有する例えば赤外光領域のレーザー光線を照射することによって分割予定ラインに沿って半導体ウエーハの内部に改質層を連続的に形成し、この改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、半導体ウエーハを分割するものである。

特開２００５−０２８４２３号公報特許第３４０８８０５号公報

しかしながら、上述のレーザー加工方法によれば、エッチングや粗い砥石による研削加工によって半導体ウエーハの表面に凹凸が形成されている場合、半導体ウエーハの表面においてレーザー光線が散乱されることによって分割すべき領域の内部にレーザー光線を十分に集光することができず、結果として、半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って精度高く分割できないことがあった。

本発明は、上記に鑑みて為されたものであり、分割すべき領域の内部にレーザー光線を十分に集光可能な分割方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る分割方法は、ワークの凹凸を有する入射面側からワークの分割予定ラインに沿った位置の内部に集光点を位置付け、ワークに対して透過性を有するレーザー光線を照射して改質層を形成する改質層形成工程と、該改質層形成工程の後に該改質層に外力を加えてワークを該分割予定ラインに沿って分割する分割工程と、を含む分割方法であって、該改質層形成工程の前に、該入射面にワークに対して吸収性を有するレーザー光線を照射して該凹凸を除去することによって該入射面を平坦化する平坦化工程を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る分割方法は、上記発明において、該平坦化工程において照射するレーザー光線の断面エネルギー分布が、加工進行方向に直交する方向において一定であることを特徴とする。

本発明に係る分割方法によれば、分割すべき領域の内部にレーザー光線を十分に集光させることができる。

図１は、本実施の一実施形態であるレーザー加工装置の構成を示す概略斜視図である。図２は、図１に示すレーザー照射機構の構成を示すブロック図である。図３は、本発明の一実施形態である分割工程の流れを示す断面工程図である。図４は、加工進行方向に直交する方向におけるレーザー光線の断面エネルギー分布を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態であるレーザー加工装置の構成及びこのレーザー加工装置を用いたワークの分割方法について説明する。

〔レーザー加工装置の構成〕
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態であるレーザー加工装置の構成について説明する。

図１は、本実施の一実施形態であるレーザー加工装置の構成を示す概略斜視図である。図１に示すように、本発明の一実施形態であるレーザー加工装置は、ワーク１を保持するための保持機構２と、保持機構２を加工送り方向であるＸ方向及び割り出し送り方向であるＹ方向に移動させるためのＸＹ駆動機構４と、保持機構２によって保持されたワーク１にレーザー光線を照射するためのレーザー照射機構５と、レーザー加工装置を構成する各部の動作を制御してレーザー加工装置を統括的に制御する制御装置６とを備えている。

ワーク１は、略円板形状の板状物により構成されている。ワーク１の表面側は互いに直交する分割予定ライン１１によって格子状に区画され、区画された領域内にはデバイスが形成されている。ワーク１としては、特に限定されないが、例えばシリコンウエーハ，ＧａＡｓウエーハ，ＳｉＣウエーハ等の半導体ウエーハ、チップ実装用としてウエーハの裏面側に設けられるＤＡＦ（Die Attach Film）等の粘着部材、半導体製品のパッケージ、セラミックス，ガラス，サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）等の無機材料基板、液晶ディスプレイドライバー等の各種電子部品、ミクロンオーダーの加工位置精度が要求される各種加工材料等を例示できる。

保持機構２は、ワーク１に応じた大きさのチャックテーブルを主体とするものであり、図示しない吸引手段によって上面である保持面２１上に載置されたワーク１を吸引保持する。ワーク１は、図示しない搬送手段によって例えば表面側を上にして保持機構２に搬入され、保持面２１上に吸引保持される。このようにワーク１を保持面２１上で保持する保持機構２は、円筒部材２２の上端に設けられ、円筒部材２２内に配設された図示しないパルスモータによってＺ方向（鉛直方向）を軸中心として回転自在な構成となっている。

ＸＹ駆動機構４は、２段の滑動ブロック４１，４２を備えている。保持機構２は、円筒部材２２を介して２段の滑動ブロック４１，４２の上に搭載されている。ＸＹ駆動機構４は、ボールネジ４３１やパルスモータ４３２等によって構成された加工送り機構４３を備え、滑動ブロック４１は、この加工送り機構４３によってＸ方向への移動が自在である。そして、加工送り機構４３が駆動して滑動ブロック４１が移動し、レーザー照射機構５に対して保持機構２がＸ方向に移動することによって、滑動ブロック４１に搭載された保持機構２とレーザー照射機構５とをＸ方向に沿って相対的に移動させる。

ＸＹ駆動機構４は、ボールネジ４４１やパルスモータ４４２等で構成された割り出し送り機構４４を備え、滑動ブロック４２は、割り出し送り機構４４によってＹ方向への移動が自在である。そして、割り出し送り機構４４が駆動して滑動ブロック４２が移動し、レーザー照射機構５に対して保持機構２がＹ方向に移動することによって、滑動ブロック４２に搭載された保持機構２とレーザー照射機構５とをＹ方向に沿って相対的に移動させる。

本実施形態では、保持機構２をＸ方向及びＹ方向に移動させることによって保持機構２とレーザー照射機構５とを相対的に移動させる構成とした。これに対して、保持機構２を移動させずにレーザー照射機構５をＸ方向及びＹ方向に移動させる構成としてもよい。また、保持機構２及びレーザー照射機構５の双方をＸ方向に沿って逆方向に移動させ、保持機構２及びレーザー照射機構５の双方をＹ方向に沿って逆方向に移動させてこれらを相対移動させる構成としてもよい。

加工送り機構４３に対しては、保持機構２の加工送り量を検出するための加工送り量検出手段４５が付設されている。加工送り量検出手段４５は、Ｘ方向に沿って配設されたリニアスケールや、滑動ブロック４１に配設されて滑動ブロック４１と共に移動することによってリニアスケールを読み取る読み取りヘッド等で構成されている。同様に、割り出し送り機構４４に対しては、保持機構２の割り出し送り量を検出するための割り出し送り量検出手段４６が付設されている。割り出し送り量検出手段４６は、Ｙ方向に沿って配設されたリニアスケールや、滑動ブロック４２に配設されて滑動ブロック４２と共に移動することによってリニアスケールを読み取る読み取りヘッド等によって構成されている。

レーザー照射機構５は、保持面２１上に吸引保持されたワーク１にレーザー光線を照射し、ワーク１の加工すべき位置に沿ってレーザー加工を施すためのものである。制御装置６は、レーザー加工装置の動作に必要な各種データを保持するメモリを内蔵したマイクロコンピュータ等によって構成されている。

〔レーザー照射機構の構成〕
次に、図２を参照して、レーザー照射機構５の構成について説明する。

図２は、図１に示すレーザー照射機構の構成を示すブロック図である。図２に示すように、レーザー照射機構５は、発振器５１と、強度調整部（アッテネータ）５２と、エネルギー分布調整部５３と、ミラー素子５４と、集光レンズ５５とを備えている。発振器５１は、所定波長のレーザー光線を発振するためのものであり、例えばＹＡＧレーザー発振器やＹＶＯ４レーザー発振器等からなるレーザー光線発振器、赤外線波長域のレーザー光線を発振する発振器等によって構成されている。強度調整部５２は、１／２波長板５２１と、モータ５２２と、偏光ビームスプリッタ５２３と、アブソーバ５２４とを備えている。

１／２波長板５２１は、モータ５２２によって回動可能な状態で発振器５１の後段に配設されている。１／２波長板５２１は、その回動角度に応じて発振器５１が発振したレーザー光線ＬＢの直線偏光方向を変化させる。偏光ビームスプリッタ５２３は、１／２波長板５２１を通過したレーザー光線のうち、所定の直線偏光方向を有するレーザー光線を偏光方向設定部５３に向けて透過すると共に、所定の直線偏光方向以外の直線偏光方向を有するレーザー光線をアブソーバ５２４側に分岐する。アブソーバ５２４は、偏光ビームスプリッタ５２３によって分岐されたレーザー光線を吸収するためのものであり、レーザー光線を良好に吸収すべく例えばつや消し黒色系金属によって構成するとよい。

エネルギー分布調整部５３は、回折光学素子等を用いた一般周知のホモジナイザーであり、加工進行方向に直交する方向において断面エネルギー分布がガウシアン分布であるレーザー光線を加工進行方向に直交する方向において断面エネルギー分布が加工範囲内で一定であるレーザー光線に変換する。ミラー素子５４は、１／２波長板５３１を通過したレーザー光線を集光レンズ５５側に向けて反射させるためのものである。集光レンズ５５は、ワーク１と対向するように配設され、ワーク１の内部に集光点を位置付けてミラー素子５４によって反射されたレーザー光線を集光するものである。

〔分割方法〕
次に、図３及び図４を参照して、上記レーザー加工装置を用いたワークの分割方法について説明する。図３は、本発明の一実施形態である分割工程の流れを示す断面工程図である。図４は、加工進行方向に直交する方向におけるレーザー光線の断面エネルギー分布を示す図である。

上記レーザー加工装置を用いてワーク１を分割する際は、始めに、図３（ａ）に示すように、レーザー光線ＬＢの入射面であるワーク１の表面に沿って（矢印Ａ１方向）ワーク１に対して吸収性を有するレーザー光線ＬＢを照射することによって、ワーク１の表面に存在する凹凸１０１を除去し、ワーク１の表面を平坦化する（平坦化工程）。ワーク１がシリコンウエーハである場合、ワーク１に対して吸収性を有するレーザー光線として、波長が３５５［ｎｍ］であるレーザー光線を用いることができる。

なお、ワーク１の表面を均一に平坦化するように、平坦化工程において照射するレーザー光線のワーク１表面における断面エネルギー分布は、図４に実線Ｒ１で示すように、加工進行方向に直交する方向において加工範囲（平坦化範囲）内で一定であることが望ましいが、図４に一点鎖線Ｒ２で示すように、加工進行方向に直交する方向においてガウシアン分布を形成していてもよい。

本願発明の発明者らの検討によれば、ドライエッチング処理によって表面の算術平均粗さＲａが０．６０［ｕｍ］程度になったシリコンウエーハの表面を平坦化する場合、加工進行方向に直交する方向において断面エネルギー分布が加工範囲（平坦化範囲）内で一定である波長３５５［ｎｍ］，繰り返し周波数８０［ｋＨｚ］，出力０．６［Ｗ］，送り速度１００［ｍｍ／ｓ］のレーザー光線を１パス照射することによって、約１００［ｕｍ］幅のシリコンウエーハの表面を平坦化（Ｒａ＝０．０５［ｕｍ］以内）できることが知見された。但し、繰り返し周波数は１〜１０００［ｋＨｚ］の範囲内、出力は０．１〜４［Ｗ］の範囲内、送り速度は２０〜３００［ｍｍ／ｓ］の範囲内で適宜条件を組み合わせれば１５〜１５０［ｕｍ］幅ほどのシリコンウェーハの表面を１パス照射で平坦化加工が可能であると考えられる。

図３（ａ）に示す平坦化工程が完了すると、次に図３（ｂ）に示すように、ワーク１の表面側からワーク１の分割予定ラインに沿った位置の内部に集光点を位置付け、ワーク１に対して透過性を有するレーザー光線ＬＢを分割予定ラインに沿って（矢印Ａ２方向）照射して改質層１０２を形成する（改質層形成工程）。なお、改質層とは、密度，屈折率，機械的強度やその他の物理的特性が周囲のそれとは異なる状態になった領域のことを意味し、溶融処理領域，クラック領域，絶縁破壊領域，屈折率変化領域，及びこれらの領域が混在した領域等を例示できる。

図３（ｂ）に示す改質層形成工程が完了すると、最後に図３（ｃ）に示すように、ワーク１の裏面側に貼り付けられたダイシングテープ１００を分割予定ラインに直交する方向（矢印Ａ３方向）に拡張することによって、改質層１０２に外力を加えて分割予定ライン１１に沿ってワーク１を個々のデバイスＤに分割する。これにより、一連の分割工程は終了する。

以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である分割工程によれば、改質層形成工程を実行する前に、ワーク１の表面にワーク１に対して吸収性を有するレーザー光線ＬＢを照射してワーク１の表面に存在する凹凸１０１を除去する。これにより、改質層形成工程を実行する際に、ワーク１の表面に存在する凹凸１０１によってレーザー光線ＬＢが散乱されることにより、分割すべき領域の内部にレーザー光線ＬＢを十分に集光できなくなることを抑制できる。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、上記実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例、及び運用技術等は、全て本発明の範疇に含まれる。

１ワーク
２保持機構
４ＸＹ駆動機構
５レーザー照射機構
６制御装置
１１分割予定ライン
２１保持面
２２円筒部材
４１，４２滑動ブロック
４３加工送り機構
４４割り出し送り機構
４５加工送り量検出手段
４６割り出し送り量検出手段
５１発振器
５２強度調整部（アッテネータ）
５３偏光方向設定部
５４ミラー素子
５５集光レンズ
１００ダイシングテープ
１０１凹凸
１０２改質層
４３１，４４１ボールネジ
４３２，４４２パルスモータ
５２１，５３１１／２波長板
５２２，５３２モータ
５２３偏光ビームスプリッタ
５２４アブソーバ
Ｄデバイス
ＬＢレーザー光線

Claims

ワークの凹凸を有する入射面側からワークの分割予定ラインに沿った位置の内部に集光点を位置付け、ワークに対して透過性を有するレーザー光線を照射して改質層を形成する改質層形成工程と、
該改質層形成工程の後に該改質層に外力を加えてワークを該分割予定ラインに沿って分割する分割工程と、を含む分割方法であって、
該改質層形成工程の前に、該入射面にワークに対して吸収性を有するレーザー光線を照射して該凹凸を除去することによって該入射面を平坦化する平坦化工程を含む
ことを特徴とする分割方法。
該平坦化工程において照射するレーザー光線の断面エネルギー分布が、加工進行方向に直交する方向において一定であることを特徴とする請求項１に記載の分割方法。