JP2004111428A

JP2004111428A - チップ製造方法

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Publication number: JP2004111428A
Application number: JP2002268024A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Kubo; 久保　祐一; Masateru Osada; 長田　正照; Masayuki Azuma; 東　正幸
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2002-09-13
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】ウェーハの表面からレーザー光を入射させ、ウェーハ内部に改質領域を形成するレーザーダイシング装置を用い、厚いウェーハに対し、ウェーハ内部に形成される改質領域の層の数が少なくても、良好にウェーハを割断することのできる効率的なチップ製造方法を提供すること。
【解決手段】レーザーダイシング装置１０を用いた任意形状のチップを製造するチップ製造方法は、ウェーハＷの表面からレーザー光Ｌをチップの形状に合わせて入射させ、ウェーハ内部に改質領域Ｐを形成する工程に、ウェーハＷの裏面を研削する工程、又はウェーハＷを振動させる工程、あるいはウェーハＷからチップを押し出す工程を付加した。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置や電子部品その他のウェーハを個々のチップに分割するチップ製造方法に関するもので、特にレーザー光を応用したチップ製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、表面に半導体装置や電子部品等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薄型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、細か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。ハーフカットはウェーハに厚さの半分程度切り込む方法で、セミフルカットは１０μｍ程度の肉厚を残して研削溝を形成する場合のことである。
【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やっかいな問題であった。また、このダイシングブレードによる研削加工の場合、直線加工は可能であるが曲線加工等、任意形状の加工は不可能であった。
【０００５】
ダイシング工程におけるこのチッピングの問題を解決する手段として、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形成して個々のチップに分割するレーザ加工方法に関する技術が提案されている（例えば、特許文献１〜６参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１９２３６７号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２００２−１９２３６８号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開２００２−１９２３６９号公報
【０００９】
【特許文献４】
特開２００２−１９２３７０号公報
【００１０】
【特許文献５】
特開２００２−１９２３７１号公報
【００１１】
【特許文献６】
特開２００２−２０５１８０号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の特許文献で提案されている技術は、レーザー光を用いた割断技術によるもので、ウェーハの表面からレーザー光を入射させ、ウェーハ内部に改質領域を形成することによってこの改質領域を起点として前記ウェーハが割断されるものである。
【００１３】
このため、ウェーハの厚さが厚い場合はうまく割断することができず、厚いウェーハの場合はこの改質領域をウェーハの厚さ方向に何層も形成して割断していた。従って、改質領域の形成層の数に比例してダイシング時間が掛かり、装置の処理能力を低下させていた。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ウェーハの表面からレーザー光を入射させ、ウェーハ内部に改質領域を形成するレーザーダイシング装置を用い、厚いウェーハに対し、ウェーハ内部に形成される改質領域の層の数が少なくても、良好にウェーハを割断することのできる効率的なチップ製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ウェーハの表面からレーザー光を入射させ、前記ウェーハの内部に改質領域を形成することによって前記ウェーハをダイシングするレーザーダイシング装置を用い、前記ウェーハから任意形状のチップを製造するチップ製造方法において、前記チップの形状に合わせて前記レーザー光で前記ウェーハ表面を走査し、前記ウェーハ内部に前記チップの形状に合わせて改質領域層を形成する工程と、前記ウェーハの裏面を研削して所定の厚さにする工程と、によって前記ウェーハを任意形状のチップに分割することを特徴としている。
【００１６】
請求項１の発明によれば、ウェーハ内部に改質領域層を形成する工程に、ウェーハの裏面を研削して所定の厚さにする工程を付加しているので、厚さの厚いウェーハであっても容易に任意形状のチップに割断することができる。
【００１７】
また、請求項２に記載の発明は、ウェーハの表面からレーザー光を入射させ、前記ウェーハの内部に改質領域を形成することによって前記ウェーハをダイシングするレーザーダイシング装置を用い、前記ウェーハから任意形状のチップを製造するチップ製造方法において、前記チップの形状に合わせて前記レーザー光で前記ウェーハ表面を走査し、前記ウェーハ内部に前記チップの形状に合わせて改質領域層を形成する工程と、前記ウェーハを振動させる工程と、によって前記ウェーハを任意形状のチップに割断することを特徴としている。
【００１８】
請求項２の発明によれば、ウェーハ内部に改質領域層を形成する工程に、ウェーハを振動させる工程を付加しているので、厚さの厚いウェーハで改質領域の層の数が少なくても、良好にウェーハを任意形状のチップに割断することができ、処理能力を向上させることができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、ウェーハの表面からレーザー光を入射させ、前記ウェーハの内部に改質領域を形成することによって前記ウェーハをダイシングするレーザーダイシング装置を用い、前記ウェーハから任意形状のチップを製造するチップ製造方法において、前記チップの形状に合わせて前記レーザー光で前記ウェーハ表面を走査し、前記ウェーハ内部に前記チップの形状に合わせて改質領域層を形成する工程と、前記ウェーハの表面又は裏面から前記チップを押し出す工程と、によって前記ウェーハを任意形状のチップに割断することを特徴としている。
【００２０】
請求項３の発明によれば、ウェーハ内部に改質領域層を形成する工程に、チップを押し出す工程を付加しているので、厚さの厚いウェーハで改質領域の層の数が少なくても、良好にウェーハを任意形状のチップに割断することができ、処理能力を向上させることができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、ウェーハの表面からレーザー光を入射させ、前記ウェーハの内部に改質領域を形成することによって前記ウェーハをダイシングするレーザーダイシング装置を用い、前記ウェーハから平面が任意形状で台形断面を有するチップを製造するチップ製造方法において、前記チップの平面形状に合わせて前記レーザー光で前記ウェーハ表面を走査し、前記ウェーハ内部の前記台形断面の斜面に沿って多層の改質領域層を形成する工程と、前記台形断面を有するチップの上底側より下底側に向けて押し出す工程と、によって前記ウェーハを平面が任意形状で台形断面を有するチップに割断することを特徴としている。
【００２２】
請求項４の発明によれば、平面が任意形状で台形断面を有するチップを製造するチップ製造方法で、ウェーハ内部の台形断面の斜面に沿って多層の改質領域層を形成する工程に、台形断面を有するチップの上底側より下底側に向けて押し出す工程を付加しているので、厚さの厚いウェーハで改質領域の層の数が少なくても、隣同士のチップが干渉し合うこともなく良好にウェーハを任意形状のチップに割断することができ、処理能力を向上させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るチップ製造方法の好ましい実施の形態について詳説する。尚、各図において同一部材には同一の番号または記号を付している。
【００２４】
図１は、本発明に係るチップ製造方法に用いるレーザーダイシング装置の概略構成図である。レーザーダイシング装置１０は、図１に示すように、ウェーハ移動部１１、レーザー光学部２０、観察光学部３０、制御部５０等から構成されている。
【００２５】
ウェーハ移動部１１は、レーザーダイシング装置１０の本体ベース１６に設けられたＸＹＺθテーブル１２、ＸＹＺθテーブル１２に載置されダイシングテープＴを介してウェーハＷを吸着保持する吸着ステージ１３、ＸＹＺθテーブル１２に保持されたフレームホルダ１４等からなっている。このウェーハ移動部１１によって、ウェーハＷが図のＸＹＺθ方向に精密に移動される。
【００２６】
レーザー光学部２０は、レーザーヘッド２１、コリメートレンズ２２、ハーフミラー２３、コンデンスレンズ２４等で構成されている。また、観察光学部３０は、観察用光源３１、コリメートレンズ３２、ハーフミラー３３、コンデンスレンズ３４、観察手段としてのＣＣＤカメラ３５、テレビモニタ３６等で構成されている。
【００２７】
レーザー光学部２０では、レーザーヘッド２１から発振されたレーザー光はコリメートレンズ２２、ハーフミラー２３、コンデンスレンズ２４等の光学系を経てウエーハＷの内部に集光される。ここでは、集光点におけるピークパワー密度が１×１０^８（Ｗ／ｃ　ｍ^２）以上でかつパルス幅が１μｓ以下の条件で、ダイシングテープに対して透過性を有するレーザー光が用いられる。集光点のＺ方向位置は、ＸＹＺθテーブル１２のＺ方向微動によって調整される。
【００２８】
観察光学部３０では、観察用光源３１から出射された照明光がコリメートレンズ３２、ハーフミラー３３、コンデンスレンズ２４等の光学系を経てウエーハＷの表面を照射する。ウエーハＷの表面からの反射光はコンデンスレンズ２４、ハーフミラー２３及び３３、コンデンスレンズ３４を経由して観察手段としてのＣＣＤカメラ３５に入射し、ウエーハＷの表面画像が撮像される。この撮像データは制御部５０を経てテレビモニタ３６に写し出される。
【００２９】
制御部５０は、ＣＰＵ、メモリ、入出力回路部等からなり、レーザーダイシング装置１０の各部の動作を制御する。
【００３０】
次に、レーザーダイシング装置１０を用いた本発明のチップ製造方法によるウェーハＷのダイシングについて説明する。ウェーハＷがダイシングされるときは、図２に示すように、片方の面に粘着剤を有するダイシングテープＴを介してリング状のダイシング用のフレームＦにマウントされ、ダイシング工程中はこの状態で搬送される。ウェーハＷはこのように、裏面にダイシングテープＴが貼られているので、個々のチップに分割されても１個１個バラバラになることがない。
【００３１】
ウェーハＷはこの状態で吸着ステージ１３に吸着保持されている。ウェーハＷは最初にＣＣＤカメラ３５で表面に形成された回路パターンが撮像され、図示しない画像処理手段とアライメント手段によってθ方向のアライメントとＸＹ方向の位置決めがなされる。
【００３２】
アライメントが終了すると、ＸＹＺθテーブル１２がＸＹに移動してウエーハＷのチップ形状に沿ってレーザー光Ｌが入射される。ウエーハＷの表面から入射したレーザー光の集光点がウエーハＷの厚さ方向の内部に設定されているので、ウエーハの表面を透過したレーザー光Ｌは、ウエーハ内部の集光点でエネルギーが集中し、ウエーハＷの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、屈折率変化領域等の改質領域が形成される。
【００３３】
これによりウエーハＷは分子間力のバランスが崩れ、薄いウェーハＷであれば改質領域を起点として自然に割断するかあるいは僅かな外力を加えることにより割断されるようになる。
【００３４】
図３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３（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、図３（ｂ）は断続するパルス状のレーザー光Ｌの下でウェーハＷが水平方向に移動され、不連続な改質領域Ｐ、Ｐ、…が並んで形成された状態を表わしている。この状態で薄いウェーハＷであれば改質領域Ｐを起点として自然に割断するか、或いは僅かな外力を加えることによって割断される。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。
【００３５】
厚さの厚いウェーハＷの場合は、改質領域Ｐの層が１層では割断できないので、ウェーハＷの厚さ方向にレーザー光Ｌの集光点を移動し、改質領域Ｐを多層に形成させる。改質領域Ｐを形成するだけの場合は、改質領域層の数を多くしないと良好に割断することができず、処理能力に問題がある。
【００３６】
図４は、本発明のチップ製造方法を説明する実施の形態の概念図である。本発明では厚いウェーハＷの場合、図４（ａ）に示すように、レーザー光Ｌの集光点をウェーハＷの下面（表面）に近い部分に設定し、表面近傍に改質領域Ｐを形成させる。次に図４（ｂ）に示すように、ウェーハＷの裏面を研削砥石８１で研削し、所定の厚さに加工する。次いで図示しない研磨布でウェーハＷの裏面を研磨し、研削時に生じた加工変質層を除去する。これにより、ウェーハＷは薄くなって割断されやすくなると共に、研削砥石８１及び研磨布の加工圧力で容易に割断され、個々のチップに分割される。
【００３７】
図５は、チップ製造方法の別の発明の実施形態を説明するためのもので、ウェーハＷに改質領域層を形成する工程に続いて、ウェーハＷに振動を付与する工程に用いられる加振装置６０を示している。
【００３８】
加振装置６０は、ベース６１上に固定されたフレーム台６２があり、ウェーハＷを吸着保持する吸着台６３が圧縮バネ６５、６５に支持されフレーム台６２に押付けられている。吸着台６３の下部には適宜の間隔を持った電磁石６４が配置され、電磁石６４の通電により吸着台６３を下方に引き寄せるようになっている。
【００３９】
ウェーハＷに振動を付与する時は、ダイシングテープＴを介してウェーハＷがマウントされたフレームＦをフレーム台６２に載置すると共に、ウェーハＷをダイシングテープＴを介して吸着台６３に載置し、真空吸着する。この状態で電磁石６４のＯＮ／ＯＦＦを高速で繰り返す。これにより吸着台６３は上下方向に微小振動を繰返し、ウェーハＷは内部に形成された改質領域層を起点として容易にチップに割断される。
【００４０】
このように、改質領域層を形成する工程に続いて、ウェーハＷに振動を付与する工程を付加することにより、ウェーハＷの厚さが厚くても、少ない改質領域層の数で容易に割断できるので、処理能力が一段と向上する。
【００４１】
図６は、更に別の発明のチップ製造方法の実施形態を説明するためのもので、ウェーハＷに改質領域層を形成する工程に続いて、ウェーハＷからチップを押し出す工程を概念的に表わしている。図６の例では台形断面のチップを製造する場合を示し、ウェーハＷには改質領域層を形成する工程で、チップの台形斜面に沿って多層の改質領域層が形成されている。
【００４２】
この改質領域層形成工程の次に、ウェーハＷがマウントされたフレームＦを図示しないテーブルに固定し、台形断面チップの上底側（図６の下側）から下底側（図６の上側）に向けて、図示しないエアーシリンダ等の駆動手段に取付けられたプッシャー７１でチップを押し上げ、ウェーハＷから抜き出す。
【００４３】
図７は、このようにして製造した台形断面を有するチップを表わす斜視図である。図７（ａ）は、角錐台形のチップを表わし、図７（ｂ）は、円錐台形のチップを表わしている。
【００４４】
このように、改質領域層を形成する工程に続いて、チップを押し出す工程を付加することにより、ウェーハＷの厚さが厚くても、少ない改質領域層の数で容易に割断できるので、処理能力が一段と向上する。また、台形断面を有するチップの場合も、上底側から下底側に向けてチップを抜き出すので、チップの周縁に割れ欠けを生じさせない。
【００４５】
なお、上記実施の形態を説明する図では、レーザー光Ｌの断続波を用いて不連続の改質領域Ｐを有する層を形成する概念図であったが、レーザー光Ｌの連続波を用いて連続した改質領域Ｐを形成するようにしてもよい。不連続の改質領域Ｐを形成した場合は、連続した改質領域Ｐを形成した場合に比べて割断され難いので、ウェーハＷの厚さや搬送中の安全等の状況によって、レーザー光Ｌの連続波を用いるか、断続波を用いるかが適宜選択される。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、レーザーダイシング装置を用いた本発明の任意形状のチップを製造するチップ製造方法は、ウェーハの表面からレーザー光をチップの形状に合わせて入射させ、ウェーハ内部に改質領域を形成する工程と共に、ウェーハの裏面を研削する工程、又はウェーハを振動させる工程、あるいはウェーハからチップを押し出す工程を付加している。そのため任意形状のチップを有する厚いウェーハであっても、改質領域を形成する工程のみに比べて改質領域の形成層の数が少なくても、ウェーハは良好に割断され、任意形状のチップを容易に得られるので、レーザーダイシング装置の稼働率が向上し、チップ製造工程全体の処理能力も格段と向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態係るチップ製造方法に用いられるレーザーダイシング装置の概略構成図
【図２】フレームにマウントされたウェーハを示す斜視図
【図３】ウェーハ内部に形成された改質領域を説明する概念図
【図４】本発明の実施の形態を説明する概念図
【図５】本別発明の実施形態を説明する機構図
【図６】本別発明の実施形態を説明する概念図
【図７】台形断面を有するチップを表わす斜視図
【符号の説明】
１０…レーザーダイシング装置、１１…ウェーハ移動部、１２…ＸＹＺθテーブル、１３…吸着ステージ、２０…レーザー光学部、２１…レーザーヘッド、２２、３２…コリメートレンズ、２３、３３…ハーフミラー、２４、３４…コンデンスレンズ、３０…観察光学部、３１…観察用光源、３５…ＣＣＤカメラ、３６…テレビモニタ、５０…制御部、６０…加振装置、７１…プッシャー、８１…研削砥石、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

Claims

ウェーハの表面からレーザー光を入射させ、前記ウェーハの内部に改質領域を形成することによって前記ウェーハをダイシングするレーザーダイシング装置を用い、前記ウェーハから任意形状のチップを製造するチップ製造方法において、
前記チップの形状に合わせて前記レーザー光で前記ウェーハ表面を走査し、前記ウェーハ内部に前記チップの形状に合わせて改質領域層を形成する工程と、
前記ウェーハの裏面を研削して所定の厚さにする工程と、
によって前記ウェーハを任意形状のチップに分割することを特徴とするチップ製造方法。
ウェーハの表面からレーザー光を入射させ、前記ウェーハの内部に改質領域を形成することによって前記ウェーハをダイシングするレーザーダイシング装置を用い、前記ウェーハから任意形状のチップを製造するチップ製造方法において、
前記チップの形状に合わせて前記レーザー光で前記ウェーハ表面を走査し、前記ウェーハ内部に前記チップの形状に合わせて改質領域層を形成する工程と、
前記ウェーハを振動させる工程と、
によって前記ウェーハを任意形状のチップに割断することを特徴とするチップ製造方法。
ウェーハの表面からレーザー光を入射させ、前記ウェーハの内部に改質領域を形成することによって前記ウェーハをダイシングするレーザーダイシング装置を用い、前記ウェーハから任意形状のチップを製造するチップ製造方法において、
前記チップの形状に合わせて前記レーザー光で前記ウェーハ表面を走査し、前記ウェーハ内部に前記チップの形状に合わせて改質領域層を形成する工程と、
前記ウェーハの表面又は裏面から前記チップを押し出す工程と、
によって前記ウェーハを任意形状のチップに割断することを特徴とするチップ製造方法。
ウェーハの表面からレーザー光を入射させ、前記ウェーハの内部に改質領域を形成することによって前記ウェーハをダイシングするレーザーダイシング装置を用い、前記ウェーハから平面が任意形状で台形断面を有するチップを製造するチップ製造方法において、
前記チップの平面形状に合わせて前記レーザー光で前記ウェーハ表面を走査し、前記ウェーハ内部の前記台形断面の斜面に沿って多層の改質領域層を形成する工程と、
前記台形断面を有するチップの上底側より下底側に向けて押し出す工程と、
によって前記ウェーハを平面が任意形状で台形断面を有するチップに割断することを特徴とするチップ製造方法。
前記改質領域層を形成する工程が、レーザー光の連続波を用いて連続した改質領域を有する層を形成する工程であることを特徴とする、請求項１、２、３、又は４のうちいずれか１項に記載のチップ製造方法。
前記改質領域層を形成する工程が、レーザー光の断続波を用いて断続した改質領域を有する層を形成する工程であることを特徴とする、請求項１、２、３、又は４のうちいずれか１項に記載のチップ製造方法。
前記任意形状が、円又は楕円あるいは多角形のいずれかであることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５又は６のうちいずれか１項に記載のチップ製造方法。