JP2005251986A

JP2005251986A - ウエーハの分離検出方法および分離検出装置

Info

Publication number: JP2005251986A
Application number: JP2004060513A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Murata; 正博村田; Yusuke Nagai; 祐介永井; Yukio Morishige; 幸雄森重; Naoki Omiya; 直樹大宮
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2004-03-04
Filing date: 2004-03-04
Publication date: 2005-09-15

Abstract

【課題】表面に格子状に形成された分割予定ラインに沿って分割されたウエーハが、分離されているか否かを確実に検出する。
【解決手段】表面に格子状に形成された複数の分割予定ライン１０１に沿って分割されたウエーハ１０が、該分割予定ライン１０１に沿って分離されているが否かを検出するウエーハの分離検出方法であって、ウエーハ１０を環状のダイシングフレーム１５に装着された伸長可能なダイシングテープ１６の表面に貼着するテープ貼着工程と、ウエーハ１０が貼着されたダイシングテープ１６を拡張するテープ拡張工程と、ウエーハ１０の一方の面に光を照射する光照射工程と、ウエーハ１０の他方の面側において分割予定ライン１０１から光が漏出しているか否かを検出し、光が漏出している場合はウエーハ１０が分割予定ライン１０１に沿って分離されていると判定し、光が漏出していない場合には未分離領域が存在すると判定する分離検出工程とを含む。
【選択図】図１３

Description

本発明は、表面に格子状に形成された複数の分割予定ラインに沿って分割されたウエーハが、該分割予定ラインに沿って分離されているか否かを検出するウエーハの分離検出方法および分離検出装置に関する。

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窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハも所定の分割予定ラインに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、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。

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

上述したように分割予定ラインに沿って変質層が連続的に形成されたウエーハの分割予定ラインに沿って外力を付与し、ウエーハを個々のチップに分割する方法として、本出願人はウエーハが貼着された保護テープを拡張してウエーハに引っ張り力を付与することにより、ウエーハを個々のチップに分割する技術を特願２００３−３６１４７１号として提案した。

而して、上述したウエーハを分割予定ラインに沿って分割しても完全に分断されない場合があり、特にウエーハが貼着された保護テープを拡張してウエーハに引張力を付与する方法は、引張力がウエーハの全領域に十分伝達されず、ウエーハが全ての分割予定ラインに沿って分断されない場合がある。
ウエーハが全ての分割予定ラインに沿って完全に分断されずに分離されていない領域があると、その後のダイボンディング工程において個々のチップをピックアップする際に、分離されていないチップに無理な力が加わりチップを破損したり、ダイボンディング作用に支障を来すという問題が発生する。

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、表面に格子状に形成された複数の分割予定ラインに沿って分割されたウエーハが、該分割予定ラインに沿って分離されているか否かを確実に検出することができるウエーハの分離検出方法および分離検出装置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複数の分割予定ラインに沿って分割されたウエーハが、該分割予定ラインに沿って分離されているか否かを検出するウエーハの分離検出方法であって、
ウエーハを環状のダイシングフレームに装着された伸長可能なダイシングテープの表面に貼着するテープ貼着工程と、
ウエーハが貼着された該ダイシングテープを拡張するテープ拡張工程と、
ウエーハの一方の面に光を照射する光照射工程と、
ウエーハの他方の面側において分割予定ラインから光が漏出しているか否かを検出し、光が漏出している場合はウエーハが分割予定ラインに沿って分離されていると判定し、光が漏出していない場合には未分離領域が存在すると判定する分離検出工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの分離検出方法が提供される。

また、本発明によれば、表面に格子状に形成された複数の分割予定ラインに沿って分割されるウエーハが、該分割予定ラインに沿って分離されているか否かを検出するウエーハの分離検出方法であって、
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、
該変質層形成工程を実施する前または該変質層形成工程を実施した後に、ウエーハを環状のダイシングフレームに装着された伸長可能なダイシングテープの表面に貼着するテープ貼着工程と、
ウエーハが貼着された該ダイシングテープを拡張することによりウエーハを分割予定ラインに沿って分割するとともに分離するテープ拡張工程と、
ウエーハの一方の面に光を照射する光照射工程と、
ウエーハの他方の面側において分割予定ラインから光が漏出しているか否かを検出し、光が漏出している場合はウエーハが分割予定ラインに沿って分離されていると判定し、光が漏出していない場合には未分離領域が存在すると判定する分離検出工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの分離検出方法が提供される。

上記分離検出工程を実施した後に、上記未分離領域の分割予定ラインに外力付与して未分離領域を分離する再分離工程を実施することが望ましい。

また、本発明によれば、表面に格子状に形成された複数の分割予定ラインに沿って分割されたウエーハが、該分割予定ラインに沿って分離されているか否かを検出するウエーハの分離検出装置であって、
ウエーハが貼着された伸長可能なダイシングテープを装着した環状のダイシングフレームを保持するフレーム保持手段と、
該フレーム保持手段に保持された該ダイシングフレームに装着された該ダイシングテープを拡張するテープ拡張手段と、
該フレーム保持手段に保持された該ダイシングフレームに該ダイシングテープを介して支持されたウエーハの一方の面に光を照射する照明器と、を具備している、
ことを特徴とするウエーハの分離検出装置が提供される。

上記フレーム保持手段に保持されたダイシングフレームにダイシングテープを介して支持されたウエーハの他方の面を撮像する撮像手段と、該撮像手段からの撮像信号に基づいて所定の画像処理を実行する画像処理部を備えた制御手段と、該制御手段の画像処理部によって画像処理された画像情報を表示する表示手段とを具備している。また、制御手段は、画像処理部によって画像処理された画像情報に基づいて上記照明器から照射された光が漏出されていない分割予定ラインの未分離領域を検出する未分離領域検出部と、該未分離領域検出部によって検出された未分離領域の座標値を記憶する記憶手段とを具備している。更に、ウエーハに外力を付与する外力付与手段を具備し、上記制御手段は上記記憶手段に記憶された未分離領域の座標値に外力付与手段を位置付け未分離領域に外力を付与せしめるように外力付与手段を作動する。

本発明においては、格子状に形成された複数の分割予定ラインに沿って分割されたウエーハが貼着されているダイシングテープを拡張し、個々に分離されたチップ間に隙間を形成した状態でウエーハの一方の面に光を照射するとともに、ウエーハの他方の面側において分割予定ラインから光が漏出しているか否かを検出するので、ウエーハが分割予定ラインに沿って分離されているか否かを確実に検出することができる。

以下、本発明によるウエーハの分離検出方法および分離検出装置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、本発明に従って分割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１０は、例えば厚さが３００μｍのシリコンウエーハからなっており、表面１０ａに複数の分割予定ライン１０１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１０１によって区画された複数の領域に回路１０２が形成されている。以下、この半導体ウエーハ１０を個々の半導体チップに分割する分割方法について説明する。

半導体ウエーハ１０を個々の半導体チップに分割するには、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、該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２乃至４に示すレーザー加工装置１を用いて実施する。図２乃至図４に示すレーザー加工装置１は、被加工物を保持するチャックテーブル１１と、該チャックテーブル１１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１２と、チャックテーブル１１上に保持された被加工物を撮像する撮像手段１３を具備している。チャックテーブル１１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２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１２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング１２１を含んでいる。ケーシング１２１内には図３に示すようにパルスレーザー光線発振手段１２２と伝送光学系１２３とが配設されている。パルスレーザー光線発振手段１２２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１２２ａと、これに付設された繰り返し周波数設定手段１２２ｂとから構成されている。伝送光学系１２３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１２１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１２４が装着されている。上記パルスレーザー光線発振手段１２２から発振されたレーザー光線は、伝送光学系１２３を介して集光器１２４に至り、集光器１２４から上記チャックテーブル１１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４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１２４の対物レンズ１２４ａ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１２４ａ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１２４ａの焦点距離（ｍｍ）、で規定される。

上記レーザー光線照射手段１２を構成するケーシング１２１の先端部に装着された撮像手段１３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１を用いて実施する変質層形成工程について、図２、図５および図６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２に示すレーザー加工装置１のチャックテーブル１１上に半導体ウエーハ１０を裏面１０ｂを上にして載置し、該チャックテーブル１１上に半導体ウエーハ１０を吸着保持する。半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル１１は、図示しない移動機構によって撮像手段１３の直下に位置付けられる。

チャックテーブル１１が撮像手段１３の直下に位置付けられると、撮像手段１３および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ１０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１３および図示しない制御手段は、半導体ウエーハ１０の所定方向に形成されている分割予定ライン１０１と、分割予定ライン１０１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１２の集光器１２４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１０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１０１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。このとき、半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１０１が形成されている表面１０ａは下側に位置しているが、撮像手段１３が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および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）等で構成された撮像手段を備えているので、裏面１０ｂから透かして分割予定ライン１０１を撮像することができる。

以上のようにしてチャックテーブル１１上に保持されている半導体ウエーハ１０に形成されている分割予定ライン１０１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５の（ａ）で示すようにチャックテーブル１１をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段１２の集光器１２４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１０１の一端（図５の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段１２の集光器１２４の直下に位置付ける。そして、集光器１２４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１１即ち半導体ウエーハ１０を図５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５の（ｂ）で示すようにレーザー光線照射手段１２の集光器１２４の照射位置が分割予定ライン１０１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１１即ち半導体ウエーハ１０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の表面１０ａ（下面）付近に合わせることにより、表面１０ａ（下面）に露出するとともに表面１０ａから内部に向けて変質層１１０が形成される。この変質層１１０は、溶融再固化層として形成される。

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；１００ｎｓｅｃ
集光点のピークパワー密度；１．３×１０^１０Ｗ／ｃｍ^２
繰り返し周波数：４００ｋＨｚ
加工送り速度；４００ｍｍ／秒

なお、半導体ウエーハ１０の厚さが厚い場合には、図６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１１０を形成する。例えば、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１０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１０の内部に形成される変質層１１０は、分割予定ライン１０１に沿って表面１０ａから裏面１０ｂに渡って形成される。

上述した変質層形成工程によって半導体ウエーハ１０の内部に分割予定ライン１０１に沿って変質層１１０を形成したならば、ウエーハの一方の面を環状のダイシングフレームに装着された伸長可能なダイシングテープの表面に貼着するテープ貼着工程を実施する。即ち、図７に示すように環状のダイシングフレーム１５の内側開口部を覆うように外周部が装着された伸長可能なダイシングテープ１６の表面に半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂを貼着する。なお、上記ダイシングテープテープ１６は、図示の実施形態においては厚さが７０μｍ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。このテープ貼着工程は、上述した変質層形成工程を実施する前に実施してもよい。この場合には、半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂを上側にして表面１０ａをダイシングテープ１６に貼着し、ダイシングフレーム１５に支持された状態で上述した変質層形成工程を実施する。

上述した変質層形成工程およびテープ貼着工程を実施したならば、半導体ウエーハ１０を分割予定ライン１０１に沿って分割する分割行程を実施する。この分割行程においては、ダイシングテープに貼着された半導体ウエーハ１０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１１０が形成され強度が低下した分割予定ライン１０１に沿って割断する方法を用いることができる。また、分割工程としては、変質層１１０が形成され強度が低下した分割予定ライン１０１に沿って例えば周波数が２８ｋＨｚ程度の縦波（疎密波）からなる超音波を作用せしめる方法や、変質層１１０が形成され強度が低下した分割予定ライン１０１に沿って押圧部材を作用せしめる方法、或いは変質層１１０が形成され強度が低下した分割予定ライン１０１に沿ってレーザー光線を照射してヒートショックを与える方法等を用いることができる。このようにして分割行程を実施することにより、図８に示すように半導体ウエーハ１０は分割予定ライン１０１に沿って破断され、半導体ウエーハ１０は個々のチップ１２０に分割される。

上述した分割工程を実施したならば、半導体ウエーハ１０が分割予定ライン１０１に沿って破断され、個々のチップに分離されたか否かを検出する。以下、ウエーハの分離検出装置について、図９乃至図１２を参照して説明する。
図９にはウエーハの分離検出装置の斜視図が示されており、図１０には図９に示す分離検出装置の要部を分解して示す斜視図が示されている。図示の実施形態におけるウエーハの分離検出装置２は、基台２０と、該基台２０上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された第１のテーブル３と、該第１のテーブル３上に矢印Ｙと直交する矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設された第２のテーブル４を具備している。基台２０は矩形状に形成され、その両側部上面には矢印Ｙで示す方向に２本の案内レール２１、２２が互いに平行に配設されている。なお、２本の案内レールのうち一方案内レール２１には、その上面に断面がＶ字状の案内溝２１１が形成されている。

上記第１のテーブル３は、図１０に示すように中央部に矩形状の開口３１を備えた窓枠状に形成されている。この第１のテーブル３の一方の側部下面には、上記基台２０に設けられた一方の案内レール２１に形成されている案内溝２１１に摺動可能に嵌合する被案内レール３２が設けられている。また第１のテーブル３の両側部上面には上記被案内レール３２と直交する方向に２本の案内レール３３、３４が互いに平行に配設されている。なお、２本の案内レールのうち一方案内レール３３には、その上面に断面がＶ字状の案内溝３３１が形成されている。このように構成された第１のテーブル３は、図９に示すように被案内レール３２を基台２０に設けられた一方の案内レール２１に形成された案内溝２１１に嵌合するとともに、他方の側部下面を基台２０に設けられた他方の案内レール２２上に載置される。図示の実施形態におけるウエーハの分割装置２は、第１のテーブル３を基台２に設けられた案内レール２１、２２に沿って矢印Ｙで示す方向に移動する第１の移動手段３５を具備している。この第１の移動手段３５は、図１０に示すように基台２０に設けられた他方の案内レール２２に平行に配設された雄ネジロッド３５１と、基台２に配設され雄ネジロッド３５１の一端部を回転可能に支持する軸受３５２と、雄ネジロッド３５１の他端に連結され雄ネジロッド３５１を回転駆動するためのパルスモータ３５３（Ｍ１）と、上記第１のテーブル３の下面に設けられ雄ネジロッド３５１に螺合する雌ネジブロック３５４とからなっている。このように構成された第１の移動手段３５は、パルスモータ３５３（Ｍ１）を駆動して雄ネジロッド３５１を回動することにより、第１のテーブル３を矢印Ｙで示す方向に移動せしめる。

上記第２のテーブル４は、図１０に示すように矩形状に形成され、中央部に円形の穴４１を備えている。この第２のテーブル４の一方の側部下面には、上記第１のテーブル３に設けられた一方の案内レール３３に形成されている案内溝３３１に摺動可能に嵌合する被案内レール４２が設けられている。このように構成された第２のテーブル４は、図９に示すように被案内レール４２を第１のテーブル３に設けられた一方の案内レール３３に形成されている案内溝３３１に嵌合するとともに、他方の側部下面を第１のテーブル３に設けられた他方の案内レール３４上に載置される。図示の実施形態におけるウエーハの分割装置２は、第２のテーブル４を第１のテーブル３に設けられた案内レール３３、３４に沿って矢印Ｘで示す方向に移動する第２の移動手段４５を具備している。この第２の移動手段４５は、図１０に示すように第１のテーブル３に設けられた他方の案内レール３４に平行に配設された雄ネジロッド４５１と、第１のテーブル３に配設され雄ネジロッド４５１の一端部を回転可能に支持する軸受４５２と、雄ネジロッド４５１の他端に連結され雄ネジロッド４５１を回転駆動するためのパルスモータ４５３（Ｍ２）と、上記第２のテーブル４の下面に設けられ雄ネジロッド４５１に螺合する雌ネジブロック４５４とからなっている。このように構成された第２の移動手段４５は、パルスモータ４５３（Ｍ２）を駆動して雄ネジロッド４５１を回動することにより、第２のテーブル４を矢印Ｘで示す方向に移動せしめる。

図示の実施形態におけるウエーハの分割装置２は、上記環状のダイシングフレーム１５を保持するフレーム保持手段５と、該フレーム保持手段５に保持されたダイシングフレーム１５に装着されたダイシングテープ１６を拡張するテープ拡張手段６を具備している。フレーム保持手段５は、図９および図１１に示すように上記第２のテーブル４に設けられた穴４１の径より大きい内径を有する環状のフレーム保持部材５１と、該フレーム保持部材５１の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ機構５２とからなっている。フレーム保持部材５１の上面はダイシングフレーム１５を載置する載置面５１１を形成しており、この載置面５１１上にダイシングフレーム１５が載置される。そして、載置面５１１上に載置されたダイシングフレーム１５は、クランプ機構５２によってフレーム保持部材５１に固定される。このように構成されたフレーム保持手段５は、第２のテーブル４の穴４１の上方に配設され、後述するテープ拡張手段６によって上下方向に進退可能に支持されている。

テープ拡張手段６は、図９および図１１に示すように上記環状のフレーム保持部材５１の内側に配設される拡張ドラム６０を具備している。この拡張ドラム６０は、環状のダイシングフレーム１５の内径より小さく該ダイシングフレーム１５に装着されたダイシングテープ１６に貼着される半導体ウエーハ１０の外径より大きい内径および外径を有している。また、拡張ドラム６０は、下端部に上記第２のテーブル４に設けられた穴４１の内周面に回動可能に嵌合する装着部６１を備えているとともに、該装着部６１の上側外周面には径方向に突出して形成された支持フランジ６２を備えている。図示の実施形態におけるテープ拡張手段６は、上記環状のフレーム保持部材５１を上下方向に進退可能な支持手段６３を具備している。この支持手段６３は、上記支持フランジ６２上に配設された複数のエアシリンダ６３０（ＣＬ１）からなっており、そのピストンロッド６３１が上記環状のフレーム保持部材５１の下面に連結される。このように複数のエアシリンダ６３０（ＣＬ１）からなる支持手段６３は、環状のフレーム保持部材５１を載置面５１１が拡張ドラム６０の上端と略同一高さとなる基準位置と、拡張ドラム６０の上端より所定量下方の拡張位置の間を上下方向に移動せしめる。従って、複数のエアシリンダ６３０（ＣＬ１）からなる支持手段６３は、拡張ドラム６０とフレーム保持部材５１とを上下方向に相対移動する拡張移動手段として機能する。

図示の実施形態におけるウエーハの分割装置２は、図９に示すように上記拡張ドラム６０およびフレーム保持部材５１を回動せしめる回動手段６５を具備している。この回動手段６５は、上記第２のテーブル４に配設されたパルスモータ６５１（Ｍ３）と、該パルスモータ６５１（Ｍ３）の回転軸に装着されたプーリ６５２と、該プーリ６５２と拡張ドラム６０の支持フランジ６２とに捲回された無端ベルト６５３とからなっている。このように構成された回動手段６５は、パルスモータ６５１（Ｍ３）を駆動することにより、プーリ６５２および無端ベルト６５３を介して拡張ドラム６０を回動せしめる。

また、図示の実施形態におけるウエーハの分割装置２は、図１０に示すように上記基台２０上に配設された照明器７（ＬＭＰ）を具備している。この照明器７（ＬＭＰ）は、上記環状のフレーム保持部材５１に保持されたダイシングフレーム１５にダイシングテープ１６を介して支持されている半導体ウエーハ１０に光を照射する。即ち、照明器７（ＬＭＰ）の光は、上記拡張ドラム６０内を通して環状のフレーム保持部材５１に保持されたダイシングフレーム１５にダイシングテープ１６を介して支持されている半導体ウエーハ１０の下面に照射される。

また、図示の実施形態におけるウエーハの分割装置２は、上記環状のフレーム保持部材５１に保持されたダイシングフレーム１５にダイシングテープ１６を介して支持されている半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１０１に沿って外力を作用せしめる外力付与手段としての押圧手段７０を具備している。押圧手段７０は、上記基台２０上に配設され拡張ドラム６０内に配置されている。この押圧手段７０は、図１０に示すように基台２０上に配設されたエアシリンダ７０１（ＣＬ２）と、該エアシリンダ７０１（ＣＬ２）のピストンロッド７０２の先端に設けられた押圧部材７０３とからなっている。押圧部材７０３は、その先端部が球面形状に形成されている。なお、押圧部材７０３の球面形状の半径は、１〜２ｍｍに設定されている。

図９に戻って説明を続けると、図示の実施形態におけるウエーハの分割装置２は、上記環状のフレーム保持部材５１に保持されたダイシングフレーム１５にダイシングテープ１６を介して支持されている半導体ウエーハ１０を撮像する撮像手段８（ＩＭ）を具備している。この撮像手段８（ＩＭ）は、光学系および撮像素子（ＣＣＤ）等で構成されており、基台２０に配設されたエアシリンダ８１（ＣＬ３）によって図において上下方向に作動せしめられるＬ字状の支持部材８２に取り付けられ、上記環状のフレーム保持部材５１の上方位置に配置されている。このように構成された撮像手段８（ＩＭ）は、上記環状のフレーム保持部材５１に保持されたダイシングフレーム１５にダイシングテープ１６を介して支持されている半導体ウエーハ１０を撮像し、これを電気信号に変換して後述する制御手段に送る。

また、図示の実施形態におけるウエーハの分割装置２は、個々に分割されたチップをダイシングテープ１６からピックアップするピックアップ手段９を具備している。このピックアップ手段９は、基台２に配設された旋回アーム９１と、該先端に装着されたピックアップコレット９２とからなっており、旋回アーム９１が図示しない駆動手段によって旋回せしめられる。なお、旋回アーム９１は上下動可能に構成されており、先端に装着されたピックアップコレット９２は、ダイシングテープ１６に貼着されているチップをピックアップすることができる。

図示の実施形態におけるウエーハの分割装置２は、図１２に示す制御手段２００を具備している。制御手段２００は、制御プログラムに従って演算処理する中央処理部（ＣＰＵ）２０１と、画像処理部２０２と、未分離領域検出部２０３と、記憶部２０４と、入力インターフェース２０５および出力インターフェース２０６等を備えている。このように構成された制御手段２００の入力インターフェース２０５には、上記撮像手段８（ＩＭ）からの検出信号等が入力される。また、出力インターフェース２０６からは上記パルスモータ３５３（Ｍ１）、パルスモータ４５３（Ｍ２）、パルスモータ６５１（Ｍ３）、照明器７（ＬＭＰ）、エアシリンダ６３０（ＣＬ１）、エアシリンダ７０１（ＣＬ２）、エアシリンダ８１（ＣＬ３）、表示手段２１０（ＤＳＰ）等に制御信号を出力する。

図示の実施形態におけるウエーハの分離検出装置２は以上のように構成されており、以下、分離検出装置２を用いて半導体ウエーハ１０が個々のチップに分離されたか否かを検出する手順について、図９及び図１３を参照して説明する。
上記図８に示すように分割予定ライン１０１に沿って分割せしめられた半導体ウエーハ１０をダイシングテープ１６を介して支持したダイシングフレーム１５を、図１３の（ａ）に示すようにフレーム保持手段５を構成するフレーム保持部材５１の載置面５１１上に載置し、クランプ機構５２によってフレーム保持部材５１に固定する。このとき、フレーム保持部材５１は図１３の（ａ）に示す基準位置に位置付けられている。次に、テープ拡張手段６を構成する支持手段６３としての複数のエアシリンダ６３０（ＣＬ１）を作動して、環状のフレーム保持部材５１を図１３の（ｂ）に示す拡張位置に下降せしめる（テープ拡張工程）。従って、フレーム保持部材５１の載置面５１１上に固定されているダイシングフレーム１５も下降するため、図１３の（ｂ）に示すように環状のフレーム１５に装着されたダイシングテープ１６は拡張ドラム６０の上端縁に当接して拡張せしめられる。この結果、ダイシングテープ１６に貼着されている半導体ウエーハ１０（分割予定ライン１０１に沿って分割されている）は、チップ１２０間に隙間１０３が形成される。

次に、上記照明器７（ＬＭＰ）を点灯して半導体ウエーハ１０にダイシングテープ１６側から光を照射する（光照射工程）。この光照射工程は、図示の実施形態においては半導体ウエーハ１０（個々の分割されたチップ１２０）の下面に光が照射されることになる。そして、撮像手段８（ＩＭ）によって半導体ウエーハ１０を撮像し、撮像手段８（ＩＭ）は撮像した画像信号を制御手段２００に送る。この撮像手段８（ＩＭ）による撮像は、図示の実施形態においては半導体ウエーハ１０（個々の分割されたチップ１２０）の上面側を撮像することになる。制御手段２００は、撮像手段８（ＩＭ）から入力した画像信号を画像処理部２０２によって画像処理し、画像処理した画像情報を表示手段２１０（ＤＳＰ）に表示する。図１４には、表示手段２１０（ＤＳＰ）に表示される画像の例が示されている。図１４から判るように、半導体ウエーハ１０は分割予定ライン１０１に沿って分離されている場合にはチップ１２０間には隙間１０３が形成されるので、分割予定ラインから光が漏出している。一方、分割予定ライン１０１に沿って分離されてい未分離領域（図１４においてＡ部）は、チップ１２０間に隙間が形成されないので光が漏出しない。従って、この光が漏出しない領域（図１４においてＡ部）は、分割予定ライン１０１に沿って分離されていない、即ちチップ１２０が分離されていないと判定することができる（分離検出工程）。

図示の実施形態においては、制御手段２００は未分離領域検出部２０３を備えており、未分離領域検出部２０３が上記分割予定ライン１０１に沿って分離されていない未分離領域（図１４においてＡ部）のＸ，Ｙ座標値を検出する。そして、制御手段２００は未分離領域検出部２０３が検出した未分離領域の座標値を記憶部２０４に一時格納する。次に、制御手段２００は、第１の移動手段３５および第２の移動手段４５を作動して、第１のテーブル３を矢印Ｙで示す方向（図９参照）に移動するとともに、第２のテーブル４を矢印Ｘで示す方向（図９参照）に移動し、図１５の（ａ）に示すように記憶部２０４に記憶された上記未分離領域（図１４においてＡ部）の座標値を押圧手段７０の押圧部材７０３と対応する位置に位置付ける。そして、制御手段２００は、押圧手段７０のエアシリンダ７０１（ＣＬ２）を作動してピストンロッド７０２を上昇させ、図１５の（ｂ）に示すようにピストンロッド７０２の先端に設けられた押圧部材７０３を、保護テープ１６を介して上記未分離領域Ａ部に押圧する。この結果、未分離領域Ａ部は分割予定ライン１０１に沿って破断され、分離される（再分離工程）。なお、未分離領域が長い場合には、第１の移動手段３５または第２の移動手段４５を作動して未分離領域の分割予定ライン１０１を押圧部材７０３に対して移動することにより未分離領域を分割予定ライン１０１に沿って破断し、分離することができる。

なお、上述したウエーハの分離検出装置２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７に示すように半導体ウエーハ１０（分割予定ライン１０１に沿って変質層１１０が形成されている）をダイシングテープ１６を介して支持したダイシングフレーム１５を、図１６の（ａ）に示すようにフレーム保持手段５を構成するフレーム保持部材５１の載置面５１１上に載置し、クランプ機構５２によってフレーム保持部材５１に固定する。このとき、フレーム保持部材５１は図１６の（ａ）に示す基準位置に位置付けられている。次に、テープ拡張手段６を構成する支持手段６３としての複数のエアシリンダ６３０（ＣＬ１）を作動して、環状のフレーム保持部材５１を図１６の（ｂ）に示す拡張位置に下降せしめる（テープ拡張工程）。従って、フレーム保持部材５１の載置面５１１上に固定されているダイシングフレーム１５も下降するため、図１６の（ｂ）に示すように環状のフレーム１５に装着されたダイシングテープ１６は拡張ドラム６０の上端縁に当接して拡張せしめられる。この結果、ダイシングテープ１６に貼着されている半導体ウエーハ１０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１０に放射状に引張力が作用すると、各分割予定ライン１０１に沿って形成された変質層１１０は強度が低下せしめられているので、半導体ウエーハ１０は変質層１１０に沿って破断され個々の半導体チップ１２０に分割される。なお、上記テープ拡張工程におけるダイシングテープ１６の拡張量即ち伸び量はフレーム保持部材５１の下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１６を２０ｍｍ程度を引き伸ばしたときに半導体ウエーハ１０を変質層１１０に沿って破断することができた。このようにしてテープ拡張工程を実施した後は、上述した光照射工程および分離検出工程を実施し、必要に応じて上記再分離工程を実施する。

以上のようにして、半導体ウエーハ１０が分割予定ライン１０１に沿って分離されたことが確認されたならば、図９に示すピックアップ手段９を作動しピックアップコレット９２によってチップ１２０をピックアップし、ダイボンディング工程に搬送する。このとき、チップ１２０は個々に分離されているので、分離されていないためにチップを破損したり、ダイボンディング作用に支障を来すという問題を防止することができる。

以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。上述した実施形態においてはシリコンウエーハからなる半導体ウエーハを分割する例を説明したが、本発明はサファイヤ基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハ等他のウエーハの分割に適用することができる。また、上述した実施形態においては上記再分離工程によって未分離領域に外力を付与せしめる外力付与手段として押圧手段７を用いた例を示したが、外力付与手段としては、超音波を作用せしめる方法やレーザー光線を照射してヒートショックを与える方法等を用いることができる。

被加工物としての半導体ウエーハの斜視図。半導体ウエーハに形成された分割予定ラインに沿って変質層を形成するためのレーザー加工装置の要部斜視図。図２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。ウエーハに形成された分割予定ラインに沿って変質層を形成する変質層形成行程の説明図。図５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。変質層形成工程が実施されたウエーハを環状のフレームに装着された伸長可能な保護テープの表面に貼着した状態を示す斜視図。図７に示すウエーハに分割予定ラインに沿って分割する分割工程を実施した状態を示す斜視図。本発明に従って構成されたウエーハの分離検出装置の斜視図。図９に示す分離検出装置の要部を分解して示す斜視図。図９に示す分離検出装置を構成する第２のテーブルとフレーム保持手段およびテープ拡張手段を示す断面図。図９に示す分離検出装置に装備される制御手段の構成ブロック図。本発明によるウエーハの分離検出方法におけるテープ拡張工程を示す説明図。本発明によるウエーハの分離検出方法におけるテープ拡張工程が実施されたウエーハを撮像手段によって撮像し、画像処理して表示した例を示す図。本発明によるウエーハの分離検出方法における再分離工程を示す説明図。図９に示す分離検出装置を用いて分割工程およびテープ拡張工程を実施した説明図。

符号の説明

１：レーザー加工装置
１１：レーザー加工装置のチャックテーブル
２１：レーザー光線照射手段
１３：撮像手段
２：ウエーハの分離検出装置
２０：基台
３：第１のテーブル
３５：第１の移動手段
４：第２のテーブル
４５：第２の移動手段
５：フレーム保持手段
５１：環状のフレーム保持部材
６：テープ拡張手段
６０：拡張ドラム
６５：回動手段
７：照明器
７０：押圧手段
８：撮像手段
９：ピックアップ手段
１０：半導体ウエーハ
１０１：分割予定ライン
１０２：回路
１１０：変質層
１２０：半導体チップ
１５：ダイシングフレーム
１６：ダイシングテープ
２００：制御手段

Claims

表面に格子状に形成された複数の分割予定ラインに沿って分割されたウエーハが、該分割予定ラインに沿って分離されているか否かを検出するウエーハの分離検出方法であって、
ウエーハを環状のダイシングフレームに装着された伸長可能なダイシングテープの表面に貼着するテープ貼着工程と、
ウエーハが貼着された該ダイシングテープを拡張するテープ拡張工程と、
ウエーハの一方の面側から光を照射する光照射工程と、
ウエーハの他方の面側において分割予定ラインから光が漏出しているか否かを検出し、光が漏出している場合はウエーハが分割予定ラインに沿って分離されていると判定し、光が漏出していない場合には未分離領域が存在すると判定する分離検出工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの分離検出方法。
表面に格子状に形成された複数の分割予定ラインに沿って分割されるウエーハが、該分割予定ラインに沿って分離されているか否かを検出するウエーハの分離検出方法であって、
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、
該変質層形成工程を実施する前または該変質層形成工程を実施した後に、ウエーハを環状のダイシングフレームに装着された伸長可能なダイシングテープの表面に貼着するテープ貼着工程と、
ウエーハが貼着された該ダイシングテープを拡張することによりウエーハを分割予定ラインに沿って分割するとともに分離するテープ拡張工程と、
ウエーハの一方の面側から光を照射する光照射工程と、
ウエーハの他方の面側において分割予定ラインから光が漏出しているか否かを検出し、光が漏出している場合はウエーハが分割予定ラインに沿って分離されていると判定し、光が漏出していない場合には未分離領域が存在すると判定する分離検出工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの分離検出方法。
該分離検出工程を実施した後に、該未分離領域の分割予定ラインに外力付与して該未分離領域を分離する再分離工程を含む、請求項２記載のウエーハの分離検出方法。
表面に格子状に形成された複数の分割予定ラインに沿って分割されたウエーハが、該分割予定ラインに沿って分離されているか否かを検出するウエーハの分離検出装置であって、
ウエーハが貼着された伸長可能なダイシングテープを装着した環状のダイシングフレームを保持するフレーム保持手段と、
該フレーム保持手段に保持された該ダイシングフレームに装着された該ダイシングテープを拡張するテープ拡張手段と、
該フレーム保持手段に保持された該ダイシングフレームに該ダイシングテープを介して支持されたウエーハの一方の面に光を照射する照明器と、を具備している、
ことを特徴とするウエーハの分離検出装置。
該フレーム保持手段に保持された該ダイシングフレームに該ダイシングテープを介して支持されたウエーハの他方の面を撮像する撮像手段と、該撮像手段からの撮像信号に基づいて所定の画像処理を実行する画像処理部を備えた制御手段と、該制御手段の画像処理部によって画像処理された画像情報を表示する表示手段とを具備している、請求項４記載のウエーハの分離検出装置。
該制御手段は、該画像処理部によって画像処理された画像情報に基づいて該照明器から照射された光が漏出されていない分割予定ラインの未分離領域を検出する未分離領域検出部と、該未分離領域検出部によって検出された未分離領域の座標値を記憶する記憶手段とを具備している、請求項５記載のウエーハの分離検出装置。
ウエーハに外力を付与する外力付与手段を具備し、該制御手段は該記憶手段に記憶された該未分離領域の座標値に外力付与手段を位置付け該未分離領域に外力を付与せしめるように該外力付与手段を作動する、請求項６記載のウエーハの分離検出装置。