JP2005222989A - ウエーハの分割方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】パルスレーザー光線を用いてウエーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を形成し、この変質層に沿って個々のチップに分割するとともに、分割されたチップをピックアップするウエーハの分割方法を提供する。
【解決手段】表面に格子状に形成された分割予定ライン21に沿って分割するウエーハ2の分割方法であって、ウエーハの裏面を環状のフレームに装着されたダイシングテープ30に貼着する工程と、パルスレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層210を形成する工程と、ウエーハの変質層が形成された分割予定ラインに沿って外力を付与しウエーハを分割予定ラインに沿って個々のチップに分割する工程と、ウエーハが貼着されたダイシングテープを拡張して各チップ間の間隔を広げる工程と、拡張されたダイシングテープから各チップをピックアップするピックアップ工程とを含む。
【選択図】図6

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配設されたウエーハを、分割予定ラインに沿って分割し、分割された個々のチップをピックアップ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
而して、上述した切削装置によってウエーハを完全切断することにより個々のチップに分割し、このチップをピックアップするプロセスは確立されているが、パルスレーザー光線を用いてウエーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を形成する技術はウエーハを完全に分割できないことから、生産ラインが確立されておらず試行錯誤の状態である。
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、パルスレーザー光線を用いてウエーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を形成し、この変質層に沿って個々のチップに分割するとともに、分割されたチップをピックアップするプロセスを確立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配設されたウエーハを、分割予定ラインに沿って分割するウエーハの分割方法であって、
ウエーハの裏面を環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着するフレーム保持工程と、
フレームに保持されたウエーハの表面側から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分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を形成する変質層形成工程と、
フレームに保持されたウエーハの変質層が形成された分割予定ラインに沿って外力を付与し、ウエーハを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、
個々のチップに分割されたウエーハが貼着されたダイシングテープを拡張して各チップ間の間隔を広げる拡張工程と、
拡張されたダイシングテープから各チップをピックアップするピックアップ工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの分割方法が提供される。
上記変質層形成工程においてウエーハの内部に形成される変質層は、少なくともウエーハの裏面に露出して形成されることが望ましい。
また、上記分割工程は、上記張工程においてダイシングテープを拡張することにより遂行されることが望ましい。
本発明におけるウエーハの分割方法は上記工程からなっているので、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配設された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分割予定ラインに沿って照射することによりウエーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を形成し、この変質層に沿って個々のチップに分割するとともに、分割されたチップをピックアップするプロセスを確立することができる。
以下、本発明によるウエーハの分圧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、シリコンウエーハからなっており、表面2aに複数の分割予定ライン21が格子状に形成されているとともに、該複数の分割予定ライン21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22が形成されている。このように構成された半導体ウエーハ2の表面2aは、所定の厚さに研磨される。
上述した半導体ウエーハ2は、その裏面2bを環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着される(フレーム保持工程)。このフレーム保持工程は、図2に示すように環状のフレーム3に装着された伸長可能なダイシングテープ30の表面に半導体ウエーハ2の裏面2bを貼着する。なお、上記ダイシングテープ30は、図示の実施形態においては厚さが100μm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。この糊は紫外線等の外的刺激によって粘着力が低下する性質を有するものが用いられている。
上述したフレーム保持工程を実施を実施したならば、半導体ウエーハ2の表面2a側から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分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を形成する変質層形成工程を実施する。この変質層形成工程は、図3乃至5に示すレーザー加工装置4を用いて実施する。図3乃至図5に示すレーザー加工装置4は、被加工物を保持するチャックテーブル41と、該チャックテーブル41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42と、チャックテーブル41上に保持された被加工物を撮像する撮像手段43を具備している。チャックテーブル41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3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42は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング421を含んでいる。ケーシング421内には図4に示すようにパルスレーザー光線発振手段422と伝送光学系423とが配設されている。パルスレーザー光線発振手段422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422aと、これに付設された繰り返し周波数設定手段422bとから構成されている。伝送光学系423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421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424が装着されている。上記パルスレーザー光線発振手段422から発振されたレーザー光線は、伝送光学系423を介して集光器424に至り、集光器424から上記チャックテーブル41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5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424の対物集光レンズ424a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424a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424aの焦点距離(mm)、で規定される。
上記レーザー光線照射手段42を構成するケーシング421の先端部に装着された撮像手段43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4を用いて実施する変質層形成工程について、図3、図6および図7を参照して説明する。
この変質層形成行程は、先ず上述した図3に示すレーザー加工装置4のチャックテーブル41上に半導体ウエーハ2のダイシングテープ30側を載置し(従って、半導体ウエーハ2は表面2aが上側となる)、図示しない吸引手段によってチャックテーブル41上に半導体ウエーハ2を吸着保持する。なお、図3、図6および図7においては、ダイシングテープ30が装着された環状のフレーム3を省いて示しているが、環状のフレーム3はチャックテーブル41に配設された適宜のクランプ機構に保持されている。このようにして半導体ウエーハ2を吸引保持したチャックテーブル41は、図示しない移動機構によって撮像手段43の直下に位置付けられる。
チャックテーブル41が撮像手段43の直下に位置付けられると、撮像手段43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43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分割予定ライン21と、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42の集光器424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所定方向に対して直角に延びる分割予定ライン21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。
以上のようにしてチャックテーブル41上に保持されている半導体ウエーハ2に形成されている分割予定ライン21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6の(a)で示すようにチャックテーブル41をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段42の集光器424が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の分割予定ライン21の一端(図6の(a)において左端)をレーザー光線照射手段42の集光器424の直下に位置付ける。そして、集光器424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41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。そして、図6の(b)で示すようにレーザー光線照射手段42の集光器424の照射位置が分割予定ライン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41即ち半導体ウエーハ2の移動を停止する。この変質層形成工程においては、パルスレーザー光線の集光点Pを半導体ウエーハ2の裏面2b(下面)付近に合わせることにより、裏面2b(下面)に露出するとともに裏面2bから内部に向けて変質層210が形成される。この変質層210は、溶融再固化層として形成される。このように変質層210を半導体ウエーハ2の裏面2bに露出して形成することにより、変質層210に沿って外力を付与することによる分割が容易となる。
なお、上記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スレーザー
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
パルス幅 ;40ns
集光点のピークパワー密度;3.2×1010W/cm
繰り返し周波数 :100kHz
加工送り速度 ;100mm/秒
なお、半導体ウエーハ2の厚さが厚い場合には、図7に示すように集光点Pを段階的に変えて上述した変質層形成工程を複数回実行することにより、複数の変質層210を形成する。なお、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であるため、図示の実施形態においては厚さが300μmのウエーハ2に対して6層の変質層を形成する。この結果、半導体ウエーハ2の内部に形成される変質層210は、分割予定ライン21に沿って裏面2bから表面2aに渡って形成される。
上述した変質層形成行程を実施を実施したならば、半導体ウエーハ2を分割予定ライン21に沿って分割する分割行程を実施する。
分割工程の第1の実施形態について、図8を参照して説明する。図8に示す分割工程の第1の実施形態は、超音波分割装置5を用いて実施する。超音波分割装置5は、円筒状のベース51と第1の超音波発振器52および第2の超音波発振器53とからなっている。超音波分割装置5を構成する円筒状のベース51は、上面に上記フレーム5を載置する載置面51aを備えており、この載置面51a上にフレーム5を載置しクランプ54によって固定する。このベース51は、図示しない移動手段によって図8において左右方向および紙面に垂直な方向に移動可能に構成されているとともに回動可能に構成されている。超音波分割装置5を構成する第1の超音波発振器52および第2の超音波発振器53は、円筒状のベース51の載置面51a上に載置されるフレーム3にダイシングテープ30を介して支持された半導体ウエーハ2の上側と下側に対向して配設されており、所定周波数の縦波(疎密波)を発生させる。このように構成された超音波分割装置5を用いて上記分割工程を実施するには、半導体ウエーハ2(分割予定ライン21に沿って変質層210が形成されている)をダイシングテープ30を介して支持したフレーム3を円筒状のベース51の載置面51a上にダイシングテープ30が装着されている側を載置し(従って、半導体ウエーハ2は表面2aが上側となる)、クランプ54によって固定する。次に、図示しない移動手段によってベース51を作動し、半導体ウエーハ2に形成された所定の分割予定ライン21の一端(図8において左端)を第1の超音波発振器52および第2の超音波発振器53からの超音波が作用する位置に位置付ける。そして、第1の超音波発振器52および第2の超音波発振器53を作動しそれぞれ周波数が例えば28kHzの縦波(疎密波)を発生させるとともに、ベース51を矢印で示す方向に例えば50〜100mm/秒の送り速度で移動せしめる。この結果、第1の超音波発振器52および第2の超音波発振器53から発生された超音波が半導体ウエーハ2の分割予定ライン21に沿って表面および裏面に作用するため、半導体ウエーハ2は変質層210が形成されて強度が低下せしめられた分割予定ライン21に沿って分割される。このようにして所定の分割予定ライン21に沿って分割工程を実施したならば、ベース51を紙面に垂直な方向に分割予定ライン21の間隔に相当する分だけ割り出し送りし、上記分割工程を実施する。このようにして所定方向に延びる全ての分割予定ライン21に沿って分割工程を実施したならば、ベース51を90度回動し、半導体ウエーハ2に所定方向と直角な方向に形成された分割予定ライン21に対して上記分割工程を実施することにより、半導体ウエーハ2は個々のチップに分割される。なお、個々に分割されたチップは裏面がダイシングテープ30に貼着されているので、バラバラにはならずウエーハの形態が維持されている。
次に、分割工程の第2の実施形態について、図9を参照して説明する。図9に示す分割工程の第2の実施形態は、上記図3乃至図5に示したレーザー加工装置と同様のレーザー加工装置6を用いて実施する。即ち、図9に示すようにフレーム3にダイシングテープ30を介して支持された半導体ウエーハ2(分割予定ライン21に沿って変質層210が形成されている)をレーザー加工装置6のチャックテーブル61上にダイシングテープ30側を載置し(従って、半導体ウエーハ2は表面2aが上側となる)、図示しない吸引手段によって吸着保持するとともに、フレーム3をクランプ機構62によって固定する。次に、チャックテーブル61をレーザー光線照射手段の集光器63が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の分割予定ライン21の一端(図9において左端)を集光器63の直下に位置付ける。そして、集光器63から半導体ウエーハ2に対して吸収性を有する連続波レーザー光線を照射しつつチャックテーブル61即ち半導体ウエーハ2を図9において矢印X1で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめ、所定の分割予定ライン21の他端(図9において右端)が集光器63の照射位置に達したら、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61即ち半導体ウエーハ2の移動を停止する。この分割工程においては、連続波レーザー光線の集光点Pを半導体ウエーハ2の表面2a(上面)に合わせ、変質層210が形成された分割予定ライン21を加熱することにより熱応力を発生せしめ、ヒートショックを与える。この結果、半導体ウエーハ2は、変質層210が形成された分割予定ライン21に沿って割断部が形成され分割される。なお、分割工程において変質層210が形成された分割予定ライン21に沿って照射するレーザー光線は、半導体ウエーハ2を加熱して適度な温度勾配(100〜400°C)を与える程度の出力で十分であり、シリコンを溶融させることはない。
なお、上記分割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Nd:YAG第二高調波レーザー(CW)
波長 ;532nm
出力 :10W
集光スポット径 :φ0.5mm(変質層110を含む比較的広い領域を加熱する)
加工送り速度 :100mm/秒
上述したよう分割行程を実施したならば、チャックテーブル61即ち半導体ウエーハ2を分割予定ライン21の間隔だけ図9において紙面に垂直な方向に割り出し送りし、再度上記のように連続波レーザー光線を照射しつつ加工送りを遂行する。そして、所定方向に形成された全ての分割予定ライン21に沿って上記加工送りと割り出し送りを遂行したならば、チャックテーブル61即ち半導体ウエーハ2を90度回動せしめて、上記所定方向に対して直角に形成された分割予定ライン21に沿って上記加工送りと割り出し送りを実行することにより、半導体ウエーハ2に形成された分割予定ライン21に沿って割断され分割される。なお、分割予定ライン21に沿って割断されることにより、半導体ウエーハ2は個々のチップに分割されるが、半導体ウエーハ2の裏面2bがダイシングテープ30に貼着されているので、バラバラにはならずウエーハの形態が維持されている。
次に、分割工程の第3の実施形態について、図10を参照して説明する。図10に示す分割工程の第3の実施形態は、円筒状のベース71と曲げ荷重付与手段73とからなる曲げ分割装置7を用いて実施する。即ち、半導体ウエーハ2(分割予定ライン21に沿って変質層210が形成されている)をダイシングテープ30を介して支持したフレーム3を円筒状のベース71の載置面71a上にダイシングテープ60側を上にして載置し(従って、半導体ウエーハ2は表面2aが下側となる)、クランプ72によって固定する。そして、半導体ウエーハ2の表面2a(下面)を曲げ荷重付与手段73を構成する互いに並行に配列された円柱状の複数の支持部材74上に載置する。このとき、支持部材74と74の間に半導体ウエーハ2の所定方向に形成された分割予定ライン21が位置付けられるように載置する。そして、半導体ウエーハ2の裏面2bに貼着されたダイシングテープ30側から押圧部材75により分割予定ライン21に沿って押圧する。この結果、半導体ウエーハ2には分割予定ライン21に沿って曲げ荷重が作用して表面2aに引っ張り応力が発生し、半導体ウエーハ2は変質層210が形成され強度が低下した分割予定ライン21に沿って割断され分割される。そして、所定方向に形成された変質層210即ち分割予定ライン21に沿って分割したならば、円筒状のベース71即ち半導体ウエーハ2を90度回動せしめて、上記所定方向に対して直角に形成された分割予定ライン21に沿って上記分割作業を実施することにより、半導体ウエーハ2は個々のチップに分割することができる。なお、個々に分割されたチップは、裏面がダイシングテープ30に貼着されているので、バラバラにはならず半導体ウエーハ2の形態が維持されている。
次に、分割工程の第4の実施形態について、図11を参照して説明する。図11に示す分割工程の第4の実施形態は、円筒状のベース81と曲げ荷重付与手段としての押圧部材83とからな曲げ分割装置8を用いて実施する。このベース81は、図示しない移動手段によって図11において左右方向および紙面に垂直な方向に移動可能に構成されているとともに回動可能に構成されている。このように構成された円筒状のベース81の載置面81a上に半導体ウエーハ2(分割予定ライン21に沿って変質層210が形成されている)をダイシングテープ30を介して支持したフレーム3をダイシングテープ30側を載置し(従って、半導体ウエーハ2は表面2aが上側となる)、クランプ82によって固定する。次に、図示しない移動手段によってベース81を作動し、半導体ウエーハ2に形成された所定の分割予定ライン21の一端(図11において左端)を押圧部材83と対向する位置に位置付けるとともに、押圧部材83を図11において上方に作動して半導体ウエーハ2が貼着されたダイシングテープ30を押圧する位置に位置付ける。そして、ベース81を矢印で示す方向に移動せしめる。この結果、半導体ウエーハ2には押圧部材83によって押圧された分割予定ライン21に沿って曲げ荷重が作用して表面2aに引っ張り応力が発生し、半導体ウエーハ2は変質層210が形成され強度が低下した分割予定ライン21に沿って割断され分割される。このようにして所定の分割予定ライン21に沿って分割工程を実施したならば、ベース81を紙面に垂直な方向に分割予定ライン21の間隔に相当する分だけ割り出し送りし、上記分割工程を実施する。このようにして所定方向に延びる全ての分割予定ライン21に沿って分割工程を実施したならば、ベース81を90度回動し、半導体ウエーハ2に所定方向と直角な方向に形成された分割予定ライン21に対して上記分割工程を実施することにより、半導体ウエーハ2は個々のチップに分割される。なお、個々に分割されたチップは裏面がダイシングテープ30に貼着されているので、バラバラにはならずウエーハの形態が維持されている。
なお、半導体ウエーハ2を分割予定ライン21に沿って分割する分割行程においては、上述した分割方法の外に例えばダイシングテープに貼着された半導体ウエーハ2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210が形成され強度が低下した分割予定ライン21に沿って割断する方法を用いることができる。
上述した分割工程を実施したならば、個々のチップに分割されたウエーハが貼着されたダイシングテープを拡張して各チップ間の間隔を広げる拡張工程を実施する。この拡張工程は、図12および図13に示すピックアップ装置9によって実施される。ここで、ピックアップ装置9について説明する。図示のピックアップ装置9は、上記フレーム3を載置する載置面91aが形成された円筒状のベース91と、該ベース91内に同心的に配設されフレーム3に装着されたダイシングテープ30を押し広げるための拡張手段92を具備している。拡張手段92は、上記ダイシングテープ30における半導体ウエーハ2が存在する領域301を支持する筒状の拡張部材93を具備している。この拡張部材93は、図示しない昇降手段によって図13の(a)に示す基準位置と該基準位置から上方の図13の(b)に示す拡張位置の間を上下方向(円筒状のベース91の軸方向)に移動可能に構成されている。なお、図示の実施形態においては拡張部材93内には、紫外線照射ランプ94が配設されている。
上述したピックアップ装置9を用いて実施する拡張工程について、図12および図13を参照して説明する。
上述したように個々のチップ20に分割された半導体ウエーハ2の裏面2bが貼着されたダイシングテープ30を装着したフレーム3は、図12および図13の(a)に示すように円筒状のベース91の載置面91a上に載置され、クランプ95によってベース91に固定される。次に、図13の(b)に示すように上記ダイシングテープ30における半導体ウエーハ2が存在する領域301を支持した拡張手段92の拡張部材93を図示しない昇降手段によって図13(a)の基準位置から上方の図13の(b)に示す拡張位置まで移動する。この結果、伸長可能なダイシングテープ30は拡張されるので、ダイシングテープ30とチップ20との間にズレが生じ密着性が低下するため、チップ20がダイシングテープ30から容易に離脱できる状態となるとともに、個々の半導体チップ20間には隙間が形成される。
次に、図12に示すようにピックアップ装置12の上方に配置されたピックアップコレット126を作動して、個々のチップ20をダイシングテープ30の上面から離脱し、図示しないトレーに搬送する(ピックアップ工程)。このとき、拡張部材93内に配設された紫外線照射ランプ94を点灯してダイシングテープ30に紫外線を照射し、ダイシングテープ30の粘着力を低下せしめることにより、より容易に離脱することができる。
上述したピックアップ装置9を用いることにより上記分割工程も実施することができる。即ち、図14(a)に示すように上記分割工程を実施する前の半導体ウエーハ2(分割予定ライン21に沿って変質層210が形成されている)をダイシングテープ30を介して支持したフレーム3を円筒状のベース91の載置面91a上に載置し、クランプ95によってベース91に固定される。次に、図14の(b)に示すように上記ダイシングテープ30における半導体ウエーハ2が存在する領域301を支持した拡張手段92の拡張部材93を図示しない昇降手段によって図14(a)の基準位置から上方の図14の(b)に示す拡張位置まで移動する。この結果、伸長可能なダイシングテープ30は拡張されるので、ダイシングテープ30が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、分割予定ラインに沿って形成された変質層210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210に沿って破断され個々の半導体チップ20に分割される。なお、上記分割工程におけるダイシングテープ30の拡張量即ち伸び量は拡張部材93の上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ダイシングテープ30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210に沿って破断することができた。このように分割工程を実施することにより、ダイシングテープ30とチップ20との間にズレが生じ密着性が低下するため、チップ20がダイシングテープ30から容易に離脱できる状態となるとともに、個々のチップ20間には隙間は形成される。この後に、図12に示すようにピックアップ装置9の上方に配置されたピックアップコレット96を作動して、個々のチップ20をダイシングテープ30の上面から離脱し、図示しないトレーに搬送する。
本発明によるウエーハの加工方法によって分割される半導体ウエーハの斜視図。 図1に示す半導体ウエーハの裏面を環状のフレームに装着されたダイシング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加工方法における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3に示すレーザー加工装置に装備されるレーザ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加工方法における変質層形成行程の説明図。 図6に示す変質層形成行程においてウエーハの内部に変質層を積層して形成した状態を示す説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における分割工程の第1の実施形態を示す説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における分割工程の第2の実施形態を示す説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における分割工程の第3の実施形態を示す説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における分割工程の第4の実施形態を示す説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における拡張工程およびピックアップ工程を実施するピックアップ装置の斜視図。 本発明によるウエーハの加工方法における拡張工程を示す説明図。 図12に示すピックアップ装置を用いて分割工程および拡張工程を実施した説明図。
符号の説明
2:半導体ウエーハ
20:半導体チップ
21:分割予定ライン
22:回路
210:変質層
3:環状のフレーム
30:ダイシングテープ
4:レーザー加工装置
41:レーザー加工装置のチャックテーブル
41:レーザー光線照射手段
43:撮像手段
5:超音波分割装置
51:円筒状のベース
52:第1の超音波発振器
53:第2の超音波発振器
6:レーザー加工装置
61:レーザー加工装置のチャックテーブル
7:曲げ分割装置
71:円筒状のベース
72:曲げ荷重付与手段
8:曲げ分割装置
81:円筒状のベース
83:押圧部材
9:ピックアップ装置
91:円筒状のベース
92:拡張手段
93:拡張部材
94:紫外線照射ランプ
96:ピックアップコレット

Claims (3)

  1. 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配設されたウエーハを、分割予定ラインに沿って分割するウエーハの分割方法であって、
    ウエーハの裏面を環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着するフレーム保持工程と、
    フレームに保持されたウエーハの表面側から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分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を形成する変質層形成工程と、
    フレームに保持されたウエーハの変質層が形成された分割予定ラインに沿って外力を付与し、ウエーハを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、
    個々のチップに分割されたウエーハが貼着されたダイシングテープを拡張して各チップ間の間隔を広げる拡張工程と、
    拡張されたダイシングテープから各チップをピックアップするピックアップ工程と、を含む、
    ことを特徴とするウエーハの分割方法。
  2. 該変質層形成工程においてウエーハの内部に形成される変質層は、少なくともウエーハの裏面に露出して形成される、請求項1記載のウエーハの分割方法。
  3. 該分割工程は、該拡張工程においてダイシングテープを拡張することにより遂行される、請求項1又は2記載のウエーハの分割方法。
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