JP2007258236A - 半導体基板の分断方法およびその分断方法で作製された半導体チップ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 分断予定ラインDLに沿って、半導体基板21の外周端部21cよりも外側からレーザヘッド31を走査し、半導体基板21にレーザ光Lを照射する。ここでは、レーザ光Lの集光点Pが半導体基板21の表面21aから深さdの箇所に形成されるように設定されている。このとき、領域1ではレーザ光Lの照射を停止し、領域2においてのみレーザ光Lを照射する。これにより、領域1では面取り部21bでレーザ光Lの集光点P2が合うことがないため、アブレーションを防ぐことができる。領域2では、レーザ光Lの集光点Pが走査された深さdの経路に、改質領域Kが適正に形成される。
【選択図】 図1
Description
図11(A)に示すように、レーザ光Lを照射するレーザヘッドHは、レーザ光Lを集光する集光レンズCVを備えており、レーザ光Lを所定の焦点距離で集光させる。改質領域形成工程では、レーザ光Lの集光点PがウェハWの表面から深さdの箇所に形成されるように設定したレーザ光照射条件で、ウェハWを分断する分断予定ラインDL上に沿って(図中手前方向)レーザヘッドHを移動させ、レーザ光LをウェハWの表面から照射する。これにより、レーザ光Lの集光点Pが走査された深さdの経路には、多光子吸収による改質領域Kが形成される。
ここで、多光子吸収とは、物質が複数個の同種もしくは異種の光子を吸収することをいう。その多光子吸収により、半導体基板Wの集光点Pおよびその近傍では、光学的損傷という現象が発生し、これにより熱ひずみが誘起され、その部分にクラックが発生し、そのクラックが集合した層、つまり改質領域Kが形成される。
レーザ光Lがパルス波の場合、レーザ光Lの強度は、集光点Pのピークパワー密度(W/cm2)で決まり、例えばピークパワー密度が1×108(W/cm2)以上でパルス幅が1μs以下の条件で多光子吸収が発生する。レーザ光Lとしては、例えば、YAG(Yttrium Aluminum Garnet)レーザによるレーザ光を用いる。そのレーザ光Lの波長は、例えば1064nmの赤外光領域の波長である。
続いて、図11(B)に示すように、半導体基板Wの面内方向(図中矢印F2、F3で示す方向)に応力を負荷することにより、改質領域Kを起点にして、基板厚さ方向にクラックCを進展させて、半導体基板Wを分断予定ラインDLに沿って分断する。
また、改質領域形成工程において、レーザ光Lの集光点Pの深さdを調整することにより、半導体基板21の厚さの範囲内で任意の深さに任意の層数の改質領域Kを形成することができる。例えば、厚さが比較的厚い場合は、その厚さ方向へ集光点Pを移動させて改質領域Kを厚さ方向に連続状、または複数箇所に形成することにより、半導体基板21の分断を容易にすることができる。
しかし、この場合には、新たな改質領域Kを形成する度に、レーザ光Lが面取り加工が施されている部分を走査するため、アブレーションによるパーティクル発生の影響が大きくなる。
なお、上記集光点とは、レーザ光が集光した箇所のことである。
したがって、アブレーションによるパーティクルの発生を防止できる半導体基板の分断方法を実現することができる。つまり、半導体チップにパーティクルが付着することがないため、パーティクルの発生による製品の歩留まり低下や品質低下を防止できる。
更に、レーザ光の照射を停止することがないため、一旦、レーザ光を停止した後に、再度レーザ光を照射するためのタイムラグもない。
この発明の半導体基板の分断方法の第1実施形態について、図を参照して説明する。図1は、第1実施形態に係る分断方法により分断する半導体基板の構成例を示す模式図である。図1(A)は、ウェハの表面の平面説明図であり、図1(B)は、図1(A)の1B−1B矢視断面拡大図である。図2は、改質領域形成工程において、レーザ光の照射を停止する方法の説明図である。
図1(B)に示すように、ウェハ20aには、外周縁部Mの欠けを防止するために、外周に面取り加工が施された面取り部21bが形成されている。
次に、分断予定ラインDLに沿って、半導体基板21の外周端部21cよりも外側から内側に向かって(図中矢印F4方向)レーザヘッド31を走査する。このとき、領域1ではレーザ光Lの照射を停止し、領域2においてのみレーザ光Lを照射する。さらに、領域2に続いて分断予定ラインDLの他端に設けられている図示しない領域1では、レーザ光Lの照射を停止する。
これにより、領域1では面取り部21bでレーザ光Lの集光点P2が合うことがないため、面取り部21bの表面におけるアブレーションを防ぐことができる。領域2では、レーザ光Lの集光点Pが走査された深さdの経路に、改質領域Kが適正に形成される。
領域1は、外周端部21cから1mm程度と狭い領域であるため、分断工程において、改質領域Kから領域1に容易にクラックが進展する。そのため、領域1に改質領域Kが形成されていなくてもクラックが偏向することがなく、半導体基板を厚さ方向に容易にかつ精度よく分断して、チップDevを作製することができる。
なお、レーザ光Lを、同じ分断予定ラインDLに沿って、深さdを変えて繰り返し照射する場合には、レーザヘッド31を領域2にレーザ光Lを照射できる範囲のみで走査してもよい。
(1)改質領域形成工程では、レーザ光Lを分断予定ラインDLに沿って照射するときに、外周端部21cから分断予定ラインDLに設定された領域1には、レーザ光Lの照射を停止することによりレーザ光Lを照射しないため、アブレーションによるパーティクルの発生を防止できる。
したがって、アブレーションによるパーティクルの発生を防止できる半導体基板21の分断方法を実現することができる。つまり、半導体チップにパーティクルが付着することがないため、パーティクルの発生による製品の歩留まり低下や品質低下を防止できる。
この発明の半導体基板分断方法の第2実施形態について、図を参照して説明する。図3は、改質領域形成工程において、シャッターによりレーザ光の照射を停止する方法の説明図である。図4は、改質領域形成工程において、カバーによりレーザ光を遮断する方法の説明図である。図5は、改質領域形成工程において、レーザ光に対して不透明な保護層によりレーザ光を遮断する方法の説明図である。
なお、第1実施形態と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。
この実施形態では、レーザヘッド31よりレーザ光Lを照射した状態で、半導体基板21の外周端部21cよりも外側から内側に向かって(図中矢印F4方向)レーザヘッド31を走査する。領域1では、レーザ光Lの光路にシャッター41を挿入して、半導体基板21に対してレーザ光Lを遮断する。領域2では、レーザ光Lの光路からシャッター41を取り外して、半導体基板21にレーザ光Lを照射する。さらに、領域2に続いて分断予定ラインDLの他端に設けられている図示しない領域1では、レーザ光Lの光路にシャッター41を挿入して、半導体基板21に対してレーザ光Lを遮断する。
これにより、領域1では面取り部21bで集光点P2が合うことがないため、アブレーションを防ぐことができる。領域2では、レーザ光Lの集光点Pが走査された深さdの経路に、改質領域Kが適正に形成される。更に、レーザ光の照射を停止することがないため、一旦、レーザ光Lを停止した後に、再度レーザ光Lを照射を開始するためのタイムラグもない。
図4には、半導体基板21の領域1の上方にレーザ光Lを遮断するカバーを被せる方法を示す。レーザ光Lを遮断するカバー51は、半導体基板21の領域1の上部を、領域1と領域2の境界部まで覆うように形成されている。カバー51は、シャッター41と同様に、レーザ光Lに対して不透明な材料、または、レーザ光Lを反射する材料で形成されている。
この変更例では、レーザヘッド31からレーザ光Lを照射した状態で、半導体基板21の外周端部21cよりも外側から内側に向かって(図中矢印F4方向)レーザヘッド31を走査する。領域1では、レーザ光Lはカバー51により遮断されるため、面取り部21bで集光点P2が合うことがないので、アブレーションを防ぐことができる。領域2では、レーザ光Lの集光点Pが走査された深さdの経路に、改質領域Kが適正に形成される。更に、レーザ光の照射を停止することがないため、一旦、レーザ光Lを停止した後に、再度レーザ光Lを照射を開始するためのタイムラグもない。
なお、カバー51の形状は半導体基板21の外周部の全周を覆うものでもよいし、分断予定ラインDL及びその近傍のみを覆うものでもよい。
これによる作用および効果は、前述のカバー51と同様である。更に、保護層61は半導体基板21に直接形成されるため、カバー51などを使用した場合のように、半導体基板21とレーザ光Lを遮蔽する部材との位置関係を正確に決める必要がない。
(1)改質領域形成工程においてレーザ光Lを分断予定ラインDLに沿って照射するときに、領域1では、レーザ光Lの光路中にシャッター41を配置する、レーザ光Lを遮断するカバーを領域1に被せる、または、レーザ光Lに対して不透明な保護層61を面取り部21bに形成する、ことによりレーザ光Lを遮断するため、アブレーションによるパーティクルの発生を防止できる。
更に、レーザ光Lの照射を停止することがないため、一旦、レーザ光Lを停止した後に、再度レーザ光Lを照射するためのタイムラグもない。
この発明の半導体基板分断方法の第3実施形態について、図を参照して説明する。
図6は、改質領域形成工程において、レーザヘッド31と半導体基板21との間隔を広くする方法の説明図である。図7は、改質領域形成工程において、レーザヘッド31と半導体基板21との間隔を広くする方法の変更例の説明図である。図8には、改質領域形成工程において、レーザ光の焦点距離調節手段によりレーザ光の焦点を調節する方法の説明図である。
なお、第1実施形態、または、第2実施形態と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。
次に、半導体基板21の外周端部21cよりも外側から内側に向かって(図中矢印F4方向)レーザヘッド31を走査し、半導体基板21にレーザ光Lを照射する。ここで、領域1にレーザ光Lが照射されるときは、レーザヘッド31と半導体基板21の表面21aとの間隔が距離D2となるように、図示しないレーザ光照射装置に設けられた移動手段によってレーザヘッド31を上方に移動させて、レーザヘッド31を半導体基板21から遠ざける。領域2にレーザ光Lが照射されるときは、レーザヘッド31と半導体基板21の表面21aとの間隔が距離D1となるように、前記移動手段によってレーザヘッド31を下方に移動させる。
これによると、領域1にレーザ光Lが照射されるときは、レーザヘッド31と半導体基板21の表面21aとの間隔が、空気中におけるレーザ光Lの焦点距離よりも大きいため、レーザ光Lの集光点P2は、半導体基板21の上方の大気中となる。領域1は集光点P2の下方にあるため、レーザ光Lは広がった状態で領域1に照射される。広がった状態のレーザ光Lはエネルギー密度が小さいため、面取り部21bでアブレーションが起きることはない。
領域2では、レーザヘッド31と半導体基板21の表面21aとの間隔が距離D1となるようにレーザヘッド31を移動させるため、レーザ光Lの集光点Pが走査された深さdの経路に、改質領域Kを適正に形成することができる。
レーザヘッド31は、レーザ光Lの光路にレーザ光の焦点距離を調節するためのレンズユニット71を備えている。領域1にレーザ光が照射されるときは、レンズユニット71によりレーザ光Lの焦点距離を短くして、レーザ光Lの集光点P3が半導体基板21の上部の大気中となるように調節する。このとき、領域1は集光点P3よりも下方にあるため、レーザ光Lは広がった状態で領域1に照射されるので、面取り部21bでアブレーションが起きることはない。
領域2にレーザ光が照射されるときには、レンズユニット71により、半導体基板の深さdの部分に集光点が合うように調節するため、レーザ光Lの集光点Pが走査された深さdの経路に、改質領域Kを適正に形成することができる。
(1)改質領域形成工程においてレーザ光Lを分断予定ラインDLに沿って照射するときに、領域1の表面には、レーザ光Lの集光点P2を合わせないため、面取り部21bにおけるアブレーションによるパーティクルの発生を防止できる。
(1)図9は、分断予定ラインDL上に、位置決め部などの断部を有する領域が形成されている場合に起こりうるアブレーションの説明図である。
図9(A)に示すように、分断予定ラインDL上に、半導体基板1の位置決めの基準となる位置決め部81などの凹部を有する領域が形成されている場合には、図9(B)に示すように、半導体基板21の表面21aよりも下方に段部81aが形成され、この段部81aにレーザ光Lの集光点P2が合ってしまい、アブレーションによりパーティクルが発生することがある。
ここで、図10に示すように、分断予定ラインDL上に、位置決め部71の前後の所定の範囲を含めた領域として領域3(請求項11に記載の第2の領域に対応)を設定し、第1実施形態、第2実施形態、または、第3実施形態で使用した方法により、領域3にレーザ光Lを照射しない、または、集光点P2を合わせないようにすることができる。図中にはシャッター41を用いた場合を例示する。
これにより、分断予定ラインDL上に、位置決め部71など凹部を有する領域が形成されている場合においても、段部81aにおけるアブレーションによるパーティクルの発生を防止でき、その他の領域では、改質領域を適切に形成することができる。
改質領域Kが請求項1に記載の改質領域に、チップDevが半導体チップに、領域1が第1の領域にそれぞれ対応する。シャッタ―41が請求項3に記載の遮断手段に対応する。レンズユニット71が請求項10に記載の焦点距離調節手段に対応する。領域3が請求項11に記載の第2の領域に対応する。
2 領域
3 領域(第2の領域)
20a ウェハ
21 半導体基板
21a 表面
21b 面取り部
21c 外周端部
31 レーザヘッド
41 シャッタ―
51 カバー
61 保護層
71 レンズユニット
81 位置決め部
CV 集光レンズ
Dev チップ(半導体チップ)
DL 分断予定ライン
K 改質領域
L レーザ光
M 外周縁部
P、P2、P3 集光点
W ウェハ
Claims (23)
- 半導体基板をその厚さ方向に分断するための分断予定ラインに沿って、レーザ光を照射するレーザヘッドを前記半導体基板に対して相対移動させながら、前記半導体基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、前記集光点に多光子吸収による改質領域を形成する改質領域形成工程と、
この改質領域形成工程を経た前記半導体基板を、前記改質領域を起点にして、前記分断予定ラインに沿って厚さ方向に分断して半導体チップを得る分断工程と、を備えた半導体基板の分断方法において、
前記改質領域形成工程では、前記分断予定ラインであって、前記半導体基板の外周端部から所定の第1の領域には、前記レーザ光を照射しないことを特徴とする半導体基板の分断方法。 - 前記改質領域形成工程において前記レーザ光を前記分断予定ラインに沿って照射するときに、前記第1の領域では前記レーザ光の照射を停止することを特徴とする請求項1に記載の半導体基板の分断方法。
- 前記改質領域形成工程において前記レーザ光を前記分断予定ラインに沿って照射するときに、前記第1の領域では、前記レーザ光を遮断する遮断手段を前記レーザ光の光路中に配置することにより前記レーザ光を遮断することを特徴とする請求項1に記載の半導体基板の分断方法。
- 前記改質領域形成工程を行う前に、前記レーザ光を遮断するカバーを前記第1の領域に被せることを特徴とする請求項1に記載の半導体基板の分断方法。
- 前記改質領域形成工程を行う前に、前記レーザ光に対して不透明な保護層を前記第1の領域の表面に形成することを特徴とする請求項1に記載の半導体基板の分断方法。
- 半導体基板をその厚さ方向に分断するための分断予定ラインに沿って、レーザ光を照射するレーザヘッドを前記半導体基板に対して相対移動させながら、前記半導体基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、前記集光点に多光子吸収による改質領域を形成する改質領域形成工程と、
この改質領域形成工程を経た前記半導体基板を、前記改質領域を起点にして、前記分断予定ラインに沿って厚さ方向に分断して半導体チップを得る分断工程と、を備えた半導体基板の分断方法において、
前記改質領域形成工程では、前記分断予定ラインであって、前記半導体基板の外周端部から所定の第1の領域の表面には、前記レーザ光の集光点を合わせないことを特徴とする半導体基板の分断方法。 - 前記改質領域形成工程において前記レーザ光を前記分断予定ラインに沿って照射するときに、前記第1の領域では、前記レーザ光の集光点が前記第1の領域の表面に合わないように、前記レーザヘッドと前記半導体基板との間隔を広くすることを特徴とする請求項6に記載の半導体基板の分断方法。
- 前記半導体基板を前記レーザヘッドから遠ざけることにより、前記レーザヘッドと前記半導体基板との間隔を広くすることを特徴とする請求項7に記載の半導体基板の分断方法。
- 前記レーザヘッドを前記半導体基板から遠ざけることにより、前記レーザヘッドと前記半導体基板との間隔を広くすることを特徴とする請求項7に記載の半導体基板の分断方法。
- 前記改質領域形成工程において前記レーザ光を前記分断予定ラインに沿って照射するときに、前記第1の領域では、前記レーザ光の焦点距離を調節するための焦点距離調節手段により前記レーザ光の焦点距離を短くし、前記レーザ光の集光点を前記半導体基板の外部とすることを特徴とする請求項6に記載の半導体基板の分断方法。
- 前記改質領域形成工程では、前記分断予定ライン上に設定された第2の領域には、前記レーザ光を照射しないことを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれか1つに記載の半導体基板の分断方法。
- 前記改質領域形成工程において前記レーザ光を前記分断予定ラインに沿って照射するときに、前記第2の領域では前記レーザ光の照射を停止することを特徴とする請求項11に記載の半導体基板の分断方法。
- 前記改質領域形成工程において前記レーザ光を前記分断予定ラインに沿って照射するときに、前記第1の領域では、前記レーザ光を遮断する遮断手段を前記レーザ光の光路中に配置することにより前記レーザ光を遮断することを特徴とする請求項11に記載の半導体基板の分断方法。
- 前記改質領域形成工程を行う前に、前記レーザ光を遮断するカバーを前記第2の領域に被せることを特徴とする請求項11に記載の半導体基板の分断方法。
- 前記改質領域形成工程を行う前に、前記レーザ光に対して不透明な保護層を前記第2の領域の表面に形成することを特徴とする請求項11に記載の半導体基板の分断方法。
- 前記改質領域形成工程では、前記分断予定ライン上に設定された第2の領域には、前記レーザ光の集光点を合わせないことを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれか1つに記載の半導体基板の分断方法。
- 前記改質領域形成工程において前記レーザ光を前記分断予定ラインに沿って照射するときに、前記第2の領域では、前記レーザ光の集光点が前記第2の領域の表面に合わないように、前記レーザヘッドと前記半導体基板との間隔を広くすることを特徴とする請求項16に記載の半導体基板の分断方法。
- 前記半導体基板を前記レーザヘッドから遠ざけることにより、前記レーザヘッドと前記半導体基板との間隔を広くすることを特徴とする請求項17に記載の半導体基板の分断方法。
- 前記レーザヘッドを前記半導体基板から遠ざけることにより、前記レーザヘッドと前記半導体基板との間隔を広くすることを特徴とする請求項17に記載の半導体基板の分断方法。
- 前記改質領域形成工程において前記レーザ光を前記分断予定ラインに沿って照射するときに、前記第2の領域では、前記レーザ光の焦点距離を調節するための焦点距離調節手段により前記レーザ光の焦点距離を短くし、前記レーザ光の集光点を前記半導体基板の外部とすることを特徴とする請求項16に記載の半導体基板の分断方法。
- 前記第1の領域は、前記半導体基板の面取り部であることを特徴とする請求項1ないし請求項20のいずれか1つに記載の半導体基板の分断方法。
- 請求項1ないし請求項21のいずれか1つに記載の半導体基板の分断方法によって作製された前記半導体チップであって、前記第1の領域には前記改質領域が形成されていないことを特徴とする半導体チップ。
- 請求項11ないし請求項21のいずれか1つに記載の半導体基板の分断方法によって作製された前記半導体チップであって、前記第1の領域及び前記第2の領域には前記改質領域が形成されていないことを特徴とする半導体チップ。
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