JP2005064230A - 板状物の分割方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板の表面に該基板と材質が異なる層が形成された板状物を所定の分割予定ラインに沿って、切削ブレードにより切削する板状物の分割方法において、切削ブレードが湾曲することなく切削することができる板状物の分割方法を提供する。
【解決手段】 基板２０の表面に該基板と材質が異なる層２３が形成された板状物を所定の分割予定ラインに沿って分割する板状物の分割方法であって、板状物に形成された分割予定ラインに少なくとも一端部に被処理域を残してレーザー光線を照射し、該層より深いレーザー加工溝２１ｂを形成するレーザー光線照射工程と、該レーザー光線照射工程によって該レーザー加工溝２１ｂが形成された分割予定ラインの該被処理域側に切削ブレード８を位置付け、該切削ブレード８を回転しつつ板状物を相対移動し分割予定ラインに沿って切削する切削工程とを含む。
【選択図】 図７

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の板状物の分割方法、更に詳しくは基板の表面に該基板と材質が異なる層が形成された板状物を所定の分割予定ラインに沿って分割する方法に関する。

当業者には周知の如く、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形成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等の回路が形成されている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って回路毎に分割して個々の半導体チップを製造している。半導体ウエーハ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、被加工物である半導体ウエーハ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半導体ウエーハを切削するための切断手段と、チャックテーブルと切断手段とを相対的に移動せしめる移動手段とを具備している。切断手段は、高速回転せしめられる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固定し厚さ２０〜４０μｍ程度に形成されている。

近時においては、ＩＣ、ＬＳＩ等の回路の処理能力を向上するために、シリコンウエーハの如き半導体基板の表面にＳｉＯＦ、ＢＳＧ（ＳｉＯＢ）等の無機物系の膜やポリイミド系、パリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）を積層せしめた形態の半導体ウエーハが実用化されている。また、半導体ウエーハの分割予定ラインにテスト エレメント グループ（Ｔｅｇ）と称する金属パターンが施し、半導体ウエーハを個々の半導体チップに分割する前に回路をチェックするようにした半導体ウエーハも実用化されている。

上述したＬｏｗ−ｋ膜を積層せしめた形態の半導体ウエーハを切削ブレードにより分割予定ラインに沿って切削すると、Ｌｏｗ−ｋ膜は雲母のように多層（５〜１５層）に積層されているとともに非常に脆いことから、切削ブレードによりストリートに沿って切削すると、Ｌｏｗ−ｋ膜が剥離し、この剥離が回路にまで達し半導体チップに致命的な損傷を与えるという問題がある。また、Ｔｅｇと称する金属パターンが施された半導体ウエーハを切削ブレードにより分割予定ラインに沿って切削すると、金属パターンが銅等の粘りのある金属によって形成されているためにバリが発生するという問題がある。

上記問題を解消するために、半導体ウエーハの分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射することによりＬｏｗ−ｋ膜やＴｅｇを除去し、その除去した領域に切削ブレードを位置付けて切削する分割方法が試みられている。そして、このような分割方法を実施するための加工装置を本出願人は特願２００２−１３１７７６号として提案した。

上述した分割方法は、先ず図８に示すように導体ウエーハＷを分割予定ラインＳに沿ってレーザー光線を照射することによりＬｏｗ−ｋ膜Ｌの層より深い例えば２条のレーザー加工溝Ｇ、Ｇを形成する。この結果、分割予定ラインＳのＬｏｗ−ｋ膜Ｌは２条のレーザー加工溝Ｇ、Ｇによって分断される。なお、２条のレーザー加工溝Ｇ、Ｇ間は、切削ブレードの厚さより大きい幅に設定されている。従って、２条のレーザー加工溝Ｇ、Ｇ間を切削ブレードによって切削すると、２条のレーザー加工溝Ｇ、Ｇ間に残されたＬｏｗ−ｋ膜Ｌは切削ブレードによって切削されるが、両側が分断さているため剥離しても回路側に影響することはない。なお、切削ブレードによる切削領域のＬｏｗ−ｋ膜Ｌを全て除去するために、３条以上のレーザー加工溝を形成することも試みられている。

上述したように分割予定ラインＳに沿って例えば２条のレーザー加工溝Ｇ、Ｇが形成された半導体ウエーハＷを分割予定ラインＳに沿って切削し個々の半導体チップに分割するために、図９に示すように２条のレーザー加工溝Ｇ、Ｇ間に切削ブレードＢを位置付けて切削すると、レーザー加工溝Ｇ、Ｇの影響で切削ブレードＢが湾曲する。このような切削ブレードＢの湾曲は、３条以上のレーザー加工溝の場合にも現れる。この結果、切削溝が広がって半導体チップを損傷するという問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その主たる技術課題は、基板の表面に該基板と材質が異なる層が形成された板状物を所定の分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射して上記層より深いレーザー加工溝を形成した後に、切削ブレードにより分割予定ラインに沿って切削する板状物の分割方法において、切削ブレードが湾曲することなく切削することができる板状物の分割方法を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するために、本発明によれば、基板の表面に該基板と材質が異なる層が形成された板状物を所定の分割予定ラインに沿って分割する板状物の分割方法であって、
板状物に形成された該分割予定ラインに少なくとも一端部に被処理域を残してレーザー光線を照射し、該層より深いレーザー加工溝を形成するレーザー光線照射工程と、
該レーザー光線照射工程によって該レーザー加工溝が形成された該分割予定ラインの該被処理域側に切削ブレードを位置付け、該切削ブレードを回転しつつ板状物を相対移動し分割予定ラインに沿って切削する切削工程と、を含む、
ことを特徴とする板状物の分割方法が提供される。

上記レーザー光線照射工程において分割予定ラインに残される該被処理域は、０．３〜３ｍｍに設定されている。また、上記レーザー光線照射工程は、同一の分割予定ラインに沿って複数条のレーザー加工溝を形成し、両側のレーザー加工溝の外側間の長さが切削ブレードの厚さより大きく設定されている。

本発明によれば、レーザー光線照射工程において分割予定ラインの少なくとも一端部には非処理域が残されレーザー加工溝が形成されていないため、切削工程において切削ブレードは安定した切り込みが可能となり湾曲することはない。そして、切り込みを開始する際に切削ブレードが湾曲しないと、分割予定ラインにレーザー加工溝が形成されていても、切削ブレードは真直状態が維持されて、切削溝が広がることなく、高精度に切削することができる。

以下、本発明による板状物の分割方法について添付図面を参照して、更に詳細に説明する。

図１には、本発明に従って分割される板状物である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る基板２０の表面２０ａ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回路２２が形成されている。なお、図示の実施形態においては、図２に示すように基板２０の表面にはＳｉＯＦ、ＢＳＧ（ＳｉＯＢ）等の無機物系の膜やポリイミド系、パリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）２３が積層されており、このＬｏｗ−ｋ膜２３の表面に回路２２が形成されている。このように形成された半導体ウエーハ２は、個々の半導体チップに分割するに際して、分割された半導体チップがばらばらにならないように図１に示すように環状のフレーム３に装着された保護テープ４に裏面を貼着している。

上述した半導体ウエーハ２を個々の半導体チップに分割して半導体チップを製造する方法について、図３乃至図７を参照して説明する。
本発明による板状物の分割方法においては、先ず半導体ウエーハ２に形成された分割予定ライン２１に沿ってレーザー光線を照射し、分割予定ライン２１にＬｏｗ−ｋ膜２３の層より深いレーザー加工溝を形成するレーザー光線照射工程を実施する。即ち、図３に示すようにレーザー加工装置のチャックテーブル５上に半導体ウエーハ２を表面２０ａを上側にして載置し、図示しない吸引手段によって半導体ウエーハ２をチャックテーブル５上に保持する。次に、半導体ウエーハ２を保持したチャックテーブル５をレーザー加工領域のレーザー加工開始位置に移動する。このとき、図３の（ａ）で示すように半導体ウエーハ２は、レーザー光線照射手段６の照射位置が分割予定ライン２１の一端（図３において左端）から０．３〜３．０ｍｍ内側（図３において右側）に位置するように位置付けられる。

このようにしてチャックテーブル５即ち半導体ウエーハ２がレーザー加工領域のレーザー加工開始位置に位置付けられたならば、レーザー光線照射手段６からパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル５即ち半導体ウエーハ２を図３の（ａ）において矢印で示す方向に所定の送り速度で移動せしめる。そして、図３の（ｂ）で示すようにレーザー光線照射手段６の照射位置が分割予定ライン２１の他端（図３において右端）から０．３〜３．０ｍｍ内側（図３において左側）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５即ち半導体ウエーハ２の移動を停止する。

次に、チャックテーブル５即ち半導体ウエーハ２を紙面に垂直な方向（割り出し送り方向）に４０μｍ程度移動する。そして、レーザー光線照射手段６からパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル５即ち半導体ウエーハ２を図３の（ｂ）において矢印で示す方向に所定の送り速度で移動せしめ、図３の（ａ）に示す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５即ち半導体ウエーハ２の移動を停止する。

なお、上記レーザー光線照射工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の光源 ；ＹＶＯ４レーザーまたはＹＡＧレーザー
波長 ；３５５ｎｍ
出力 ；４〜１０Ｗ
繰り返し周波数 ：１０〜１００ｋＨｚ
パルス幅 ；１０〜５０ｎｓ
集光スポット径 ；φ１０〜５０μｍ
加工送り速度 ；１００〜３００ｍｍ／秒

上述したレーザー光線照射工程を実施することにより、半導体ウエーハ２の分割予定ライン２１には両端部に非処理域２１ａを残して（図３参照）、図４に示すようにＬｏｗ−ｋ膜２３の層より深い２条のレーザー加工溝２１ｂ、２１ｂが形成される。この結果、Ｌｏｗ−ｋ膜２３は、２条のレーザー加工溝２１ｂ、２１ｂによって分断される。このように、レーザー光線照射工程においては分割予定ライン２１の両端部に非処理域２１ａを残してレーザー光線が照射されるので、保護テープ４がレーザー光線によって損傷されることはなく、次工程への搬送が可能となる。なお、分割予定ライン２１に形成される２条のレーザー加工溝２１ｂ、２１ｂの両外側間の長さは、後述する切削ブレードの厚さより大きく設定されている。

上述したレーザー光線照射工程を半導体ウエーハ２に形成された全ての分割予定ライン２１に実施する。この結果、半導体ウエーハ２には図５に示すように外周部に非処理域２１ａを残して分割予定ライン２１に沿ってレーザー加工溝２１ｂが形成される。

半導体ウエーハ２に形成された全ての分割予定ライン２１に上述したレーザー光線照射工程を実施したならば、分割予定ライン２１に沿って切削する切削工程を実施する。即ち、図６に示すように切削装置のチャックテーブル７上にレーザー光線照射工程が実施された半導体ウエーハ２を表面２０ａを上側にして載置し、図示しない吸引手段によって半導体ウエーハ２をチャックテーブル７上に保持する。次に、半導体ウエーハ２を保持したチャックテーブル７を切削加工領域の切削開始位置に移動する。このとき、図６の（ａ）で示すように半導体ウエーハ２は切削すべき分割予定ライン２１の一端（図６において左端）が切削ブレード８の直下より所定量右側に位置するように位置付けられる。

このようにしてチャックテーブル７即ち半導体ウエーハ２が切削加工領域の切削開始位置に位置付けられたならば、切削ブレード８を図６の（ａ）において２点鎖線で示す待機位置から下方に切り込み送りし、図６の（ａ）において実線で示すように所定の切り込み送り位置に位置付ける。この切り込み送り位置は、切削ブレード８の下端が半導体ウエーハ２の裏面に貼着された保護テープ４に達する位置に設定されている。

次に、切削ブレード８を所定の回転速度で回転せしめ、チャックテーブル７即ち半導体ウエーハ２を図６の（ａ）において矢印で示す方向に所定の切削送り速度で移動せしめる。このように切削送りを開始すると、切削ブレード８は分割予定ライン２１の一端（図６において左端）から切り込みを開始するが、分割予定ライン２１の一端部は非処理域２１ａであり上述したレーザー加工溝２１ｂ、２１ｂが形成されていないため、図７の（ａ）に示すように切削ブレード８は安定した切り込みが可能となり湾曲することはない。なお、非処理域２１ａにはＬｏｗ−ｋ膜２３が残されており、切削ブレード８による切削時に剥離されることもあるが、非処理域２１ａの側には回路２２側に影響を及ぶすことはない。

上記のようにして切削送りを開始し、チャックテーブル７即ち半導体ウエーハ２が図６の（ｂ）で示すように分割予定ライン２１の他端（図６において右端）が切削ブレード８の直下より所定量左側に位置するまで達したら、チャックテーブル７即ち半導体ウエーハ２の移動を停止する。このようにチャックテーブル７即ち半導体ウエーハ２を切削送りすることにより、半導体ウエーハ２は分割予定ライン２１に沿って切断される。なお、上記のように切り込みを開始する際に切削ブレード８が湾曲しないと、分割予定ライン２１にレーザー加工溝２１ｂ、２１ｂが形成されていても、図７の（ｂ）に示すように切削ブレード８は真直状態が維持されて、切削溝が広がることなく、高精度に切削することができる。なお、上記のように２条のレーザー加工溝２１ｂ、２１ｂ間を切削ブレード８によって切削すると、２条のレーザー加工溝２１ｂ、２１ｂ間に残されたＬｏｗ−ｋ膜２３は切削ブレード８によって切削されるが、２条のレーザー加工溝２１ｂ、２１ｂによって両側が分断さているため剥離しても回路２２側に影響することはない。

次に、チャックテーブル７即ち半導体ウエーハ２を紙面に垂直な方向（割り出し送り方向）に分割予定ライン２１の間隔に相当する量割り出し送りし、次に切削すべき分割予定ライン２１を切削ブレード８と対応する位置に位置付ける。そして、チャックテーブル７即ち半導体ウエーハ２を図６の（ｂ）において矢印で示す方向に所定の切削送り速度で移動せしめ、分割予定ライン２１の他端（図６において右端）から切削する。そして、図６の（ａ）に示す位置に達したらチャックテーブル５即ち半導体ウエーハ２の移動を停止する。このように、分割予定ライン２１の他端から切削する際にも、分割予定ライン２１の他端部には非処理域２１ａが設けられ上述したレーザー加工溝２１ｂ、２１ｂが形成されていないため、上述したように切削ブレード８は安定した切り込みが可能となり湾曲することはない。

なお、上記切削工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
切削ブレード ；外径５２ｍｍ、厚さ４０μｍ
切削ブレードの回転速度；４００００ｒｐｍ
切削送り速度 ；５０ｍｍ／秒

上述した切削工程を半導体ウエーハ２に形成された全ての分割予定ライン２１に実施する。この結果、半導体ウエーハ２は分割予定ライン２１に沿って切断され、個々の半導体チップに分割される。

なお、上述した実施形態においては、レーザー光線照射工程で分割予定ライン２１の両端部に非処理域２１ａを残してレーザー光線が照射する例を示したが、次工程である切削工程が一方からのみ切削する場合には、切削ブレード８が対応する位置に位置付けられ切り込みを開始する分割予定ライン２１の一端部だけに非処理域２１ａを残してレーザー光線を照射してもよい。また、上述した実施形態においては、２条のレーザー加工溝２１ｂ、２１ｂを形成する例を示したが、切削ブレード８の厚さより広い幅の１条のレーザー加工溝または３条以上のレーザー加工溝を形成して切削ブレード８による切削領域のＬｏｗ−ｋ膜Ｌを全て除去するようにしてもよい。

本発明によって分割される板状物である半導体ウエーハを保護テープを介してフレーム二死次下状態を示す斜視図。 図１に示す半導体ウエーハの断面拡大図。 本発明による板状物の分割方法におけるレーザー光線照射工程の説明頭。 本発明による板状物の分割方法におけるレーザー光線照射工程を実施した状態を示す断面拡大図 図１に示す半導体ウエーハにレーザー光線照射工程を実施した状態を示す斜視図。 本発明による板状物の分割方法における切削工程の説明頭。 本発明による分割方法の切削工程における切削ブレードの状態を示す説明頭。 板状物に形成された分割予定ラインに沿って従来の方法によりレーザー光線を照射した状態を示す断面拡大図。 図８に示す板状物に形成された分割予定ラインに切削ブレードを切り込ませた状態を示す断面拡大図。

符号の説明

２：半導体ウエーハ（板状物）
２０：基板
２１：分割予定ライン
２１ａ：非処理域
２１ｂ：レーザー加工溝
２２：回路
２３：低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）
３：環状のフレーム
４：保護テープ
５：レーザー加工装置のチャックテーブル
６：レーザー光線照射手段
７：切削装置のチャックテーブル
８：切削ブレード

Claims (3)

1. 基板の表面に該基板と材質が異なる層が形成された板状物を所定の分割予定ラインに沿って分割する板状物の分割方法であって、
   板状物に形成された該分割予定ラインに少なくとも一端部に被処理域を残してレーザー光線を照射し、該層より深いレーザー加工溝を形成するレーザー光線照射工程と、
   該レーザー光線照射工程によって該レーザー加工溝が形成された該分割予定ラインの該被処理域側に切削ブレードを位置付け、該切削ブレードを回転しつつ板状物を相対移動し該分割予定ラインに沿って切削する切削工程と、を含む、
   ことを特徴とする板状物の分割方法。
2. 該レーザー光線照射工程において該分割予定ラインに残される該被処理域は、０．３〜３ｍｍに設定されている、請求項１記載の板状物の分割方法。
3. 該レーザー光線照射工程は、同一の該分割予定ラインに沿って複数条のレーザー加工溝を形成し、両側のレーザー加工溝の外側間の長さが該切削ブレードの厚さより大きく設定されている、請求項１又は２記載の板状物の分割方法。

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