JP4767711B2

JP4767711B2 - ウエーハの分割方法

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Description

本発明は、表面に複数の分割予定ラインが格子状に形成されているウエーハを、該分割予定ラインに沿って個々のチップに分割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等のデバイスを形成する。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デバイス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ウエーハを分割予定ラインに沿って分割する方法として、そのウエーハに対して透過性を有する波長の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が提案されている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、ウエーハの一方の面側から内部に集光点を合わせてウエーハ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、ウエーハ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、ウエーハを個々のチップに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

ウエーハの表面に格子状に形成された分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射して変質層を形成し、変質層が形成されたウエーハに外力を付与してウエーハを分割予定ラインに沿って分割すると、分割予定ラインが蛇行して分割される。この結果、ウエーハは分割予定ラインが交差する近傍において歪み、斜め割れやバリ等が発生して品質の低下を招くという問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、表面に分割予定ラインが格子状に形成されたウエーハを、分割予定ラインに沿って精度良く分割することができるウエーハ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、本発明によれば、所定の方向に延びる複数の第１の分割予定ラインと該複数の第１の分割予定ラインと交差して形成された複数の第２の分割予定ラインによって区画されたウエーハを、第１の分割予定ラインおよび第２の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、
ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を第１の分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に第１の分割予定ラインに沿って連続した第１の変質層を形成する第１の変質層形成工程と、
ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を第２の分割予定ラインに沿って第１の分割予定ラインとの交差部を除いて照射し、ウエーハの内部に第２の分割予定ラインに沿って第１の分割予定ラインとの交差部を除いて第２の変質層を形成する第２の変質層形成工程と、
該第１の変質層形成工程および該第２の変質層形成工程を実施した後に、ウエーハに第１の分割予定ラインに沿って外力を付与し、該第１の変質層が形成された第１の分割予定ラインに沿って破断する第１の分割工程と、
該第１の分割工程を実施した後に、ウエーハに第２の分割予定ラインに沿って外力を付与し、該第２の変質層が形成された第２の分割予定ラインに沿って破断する第２の分割工程と、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。

また、本発明によれば、所定の方向に延びる複数の第１の分割予定ラインと該複数の第１の分割予定ラインと交差して形成された複数の第２の分割予定ラインによって区画されたウエーハを、第１の分割予定ラインおよび第２の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、
ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を第１の分割予定ラインに沿って第２の分割予定ラインとの交差部を除いて照射し、ウエーハの内部に第１の分割予定ラインに沿って第２の分割予定ラインとの交差部を除いて第１の変質層を形成する第１の変質層形成工程と、
ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を第２の分割予定ラインに沿って第１の分割予定ラインとの交差部を除いて照射し、ウエーハの内部に第２の分割予定ラインに沿って第１の分割予定ラインとの交差部を除いて第２の変質層を形成する第２の変質層形成工程と、
該第１の変質層形成工程および該第２の変質層形成工程を実施した後に、ウエーハに第１の分割予定ラインまたは第２の分割予定ラインに沿って外力を付与し、該第１の変質層が形成された第１の分割予定ラインまたは該第２の変質層が形成された第２の分割予定ラインに沿って破断する第１の分割工程と、
該第１の分割工程を実施した後に、ウエーハに第２の分割予定ラインまたは第１の分割予定ラインに沿って外力を付与し、該第２の変質層が形成された第２の分割予定ラインまたは該第１の変質層が形成された第１の分割予定ラインに沿って破断する第２の分割工程と、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。

ウエーハを環状のフレームに装着された保護テープに貼着する保護テープ貼着工程を実施した後に、上記第１の変質層形成工程、第２の変質層形成工程、第１の分割工程および該第２の分割工程を実施することが望ましい。

本発明によるウエーハの分割方法においては、連続した第１の変質層が形成された第１の分割予定ラインと交差して形成された第２の分割予定ラインには第１の分割予定ラインとの交差部を除いて第２の変質層が形成され、第２の変質層と第１の変質層とは第１の分割予定ラインと第２の分割予定ラインの交差点において重ねて形成されないので、第１の分割工程において第１の変質層が形成された第１の分割予定ラインに沿って破断する際に、この破断が交差点を介して第２の分割予定ラインに誘導されることがない。従って、ウエーハは第１の分割予定ラインに沿って直線状に精度良く破断される。
また、本発明によるウエーハの分割方法においては、第１の分割予定ラインと第２の分割予定ラインに沿って形成される第１の変質層と第２の変質層は、第１の分割予定ラインと第２の分割予定ラインとの交差部を除いて形成され、第１の分割予定ラインと第２の分割予定ラインとの交差点で第１の変質層と第２の変質層が重ねて形成されていないので、第１の分割工程において第１の変質層が形成された第１の分割予定ラインまたは第２の変質層が形成された第２の分割予定ラインに沿って破断する際に、この破断が交差点を介して第２の分割予定ラインまたは第１の分割予定ラインに誘導されることがない。従って、ウエーハは第１の分割予定ラインまたは第２の分割予定ラインに沿って直線状に精度良く破断される。

以下、本発明によるウエーハの分割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、本発明によるウエーハの分割方法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２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２ａには所定の方向に延びる複数の第１の分割予定ライン２１と該複数の第１の分割予定ライン２１と直交する方向に交差して延びる複数の第２の分割予定ライン２２が形成されている。そして、半導体ウエーハ２の表面２aには、複数の第１の分割予定ライン２１と複数の第２の分割予定ライン２２によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス２３が形成されている。以下、この半導体ウエーハ２を個々のデバイス（チップ）に分割するウエーハの分割方法の第１の実施形態について説明する。

上記図１に示す半導体ウエーハ２は、図２に示すように環状のフレーム３に装着されたポリオレフィン等の合成樹脂シートからなる保護テープ４に表面２ａ側を貼着する（保護テープ貼着工程）。従って、半導体ウエーハ２は、裏面２bが上側となる。

上述した保護テープ貼着工程を実施したならば、シリコンウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を第１の分割予定ライン２１に沿って照射し、ウエーハの内部に第１の分割予定ライン２１に沿って連続した第１の変質層を形成する第１の変質層形成工程を実施する。この第１の変質層形成工程は、図３に示すレーザー加工装置５を用いて実施する。図３に示すレーザー加工装置５は、被加工物を保持するチャックテーブル５１と、該チャックテーブル５１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５２と、チャックテーブル５１上に保持された被加工物を撮像する撮像手段５３を具備している。チャックテーブル５１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。なお、図３に示すレーザー加工装置５はチャックテーブル５１の加工送り量を検出するための加工送り量検出手段(図示せず)を具備しており、この加工送り量検出手段は検出信号を図示しない制御手段に送る。また、図示しない制御手段は、上記半導体ウエーハ２に形成された第１の分割予定ライン２１と第２の分割予定ライン２２との交差点の座標値を格納するメモリを備えており、該交差点座標値と加工送り量検出手段からの検出信号とを照合しレーザー光線照射手段５２に制御信号を出力するようになっている。

上記レーザー光線照射手段５２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング５２１を含んでいる。ケーシング５２１内には図示しない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や繰り返し周波数設定手段を備えたパルスレーザー光線発振手段が配設されている。上記ケーシング５２１の先端部には、パルスレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線を集光するための集光器５２２が装着されている。

上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の先端部に装着された撮像手段５３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図示しない制御手段に送る。

上述したレーザー加工装置５を用いて上記半導体ウエーハ２の第１のストリート２１に沿って変質層を形成する第１の変質層形成工程について、図３乃至図５を参照して説明する。
先ず上述した図３に示すレーザー加工装置５のチャックテーブル５１上に半導体ウエーハ２の表面２ａを上にして載置し、該チャックテーブル５１上に半導体ウエーハ２を吸着保持する。なお、図３においては、保護テープ４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５１に配設された適宜のフレーム保持手段に保持されている。半導体ウエーハ２を吸引保持したチャックテーブル５１は、図示しない移動機構によって撮像手段５３の直下に位置付けられる。

チャックテーブル５１が撮像手段５３の直下に位置付けられると、撮像手段５３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５３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第１の分割予定ライン２１と、該第１の分割予定ライン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５２の集光器５２２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（アライメント工程）。また、半導体ウエーハに形成されている上記第１の分割予定ライン２１に対して直角に延びる第２の分割予定ライン２２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２の第１の分割予定ライン２１および第２の分割予定ライン２２に形成されている表面２ａは下側に位置しているが、撮像手段５３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２ｂから透かして第１の分割予定ライン２１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５１上に保持された半導体ウエーハ２に形成されている第１の分割予定ライン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４の（ａ）で示すようにチャックテーブル５１をレーザー光線照射手段５２の集光器５２２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の第１の分割予定ライン２１の一端（図４の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段５２の集光器５２２の直下に位置付ける。そして、集光器５２２からシリコンウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル５１を図４の（ａ）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る。そして、図４の（ｂ）で示すようにレーザー光線照射手段５２の集光器５２２の照射位置が第１の分割予定ライン２１の他端（図４の（b）において右端）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５１の移動を停止する。この第１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２ａ（下面）付近に合わせる。この結果、半導体ウエーハ２０には、第１の分割予定ライン２１に沿って表面２ａ（下面）から内部に向けて連続した第１の変質層２１０が形成される。この第１の変質層２１０は、溶融再固化層として形成される。

上記第１の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
波長：１０６４ｎｍのパルスレーザー
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
パルス幅：４０ns
平均出力：１W
集光スポット径：φ１μｍ
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５に示すように集光点Ｐを段階的に変えて上述した第１の変質層形成工程を複数回実行することにより、複数の第１の変質層２１０を形成する。例えば、上述した加工条件においては１回に形成される第１の変質層の厚さは約５０μｍであるため、上記第１の変質層形成工程を例えば３回実施して１５０μmの第１の変質層２１０を形成する。また、厚さが３００μｍの半導体ウエーハ２に対して６層の変質層を形成し、半導体ウエーハ２の内部に第１の分割予定ライン２１に沿って半導体ウエーハ２の表面２ａから裏面２ｂに渡って第１の変質層を形成してもよい。また、第１の変質層２１０は、表面２ａおよび裏面２ｂに露出しないように内部だけに形成してもよい。

このようにして、半導体ウエーハ２の所定方向に延在する全ての第１の分割予定ライン２１に沿って上記第１の変質層形成工程を実行したならば、半導体ウエーハ２に対して透過性を有する波長のレーザー光線を第２の分割予定ライン２２に沿って第１の分割予定ライン２１との交差部を除いて照射し、半導体ウエーハ２の内部に第２の分割予定ラインに沿って第１の分割予定ライン２１との交差部を除いて第２の変質層を形成する第２の変質層形成工程を実施する。第２の変質層形成工程は、先ず図６に示すように半導体ウエーハ２（第１の分割予定ライン２１に沿って第１の変質層２１０が形成されている）を保持したチャックテーブル５１を９０度回動した位置に位置付ける。

半導体ウエーハ２を保持したチャックテーブル５１を９０度回動した位置に位置付けたならば、図７の（ａ）で示すようにチャックテーブル５１をレーザー光線照射手段５２の集光器５２２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の第２の分割予定ライン２２の一端（図７の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段５２の集光器５２２の直下に位置付ける。次に、集光器５２２からシリコンウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル５１を図７の（ａ）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る。そして、第１の分割予定ライン２１との交差点より例えば５〜２５０μm移動方向前側(図７において左側)の位置が集光器５２２の直下に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止する。また、第１の分割予定ライン２１との交差点より例えば５〜２５０μm移動方向後側(図７において右側)の位置が集光器５２２の直下に達したら、パルスレーザー光線の照射を開始する。このようにして、半導体ウエーハ２に対して透過性を有する波長のレーザー光線を第２の分割予定ライン２２に沿って第１の分割予定ライン２１との交差部除いて照射することにより、図７の（ｂ）で示すように半導体ウエーハ２の内部に第２の分割予定ラインに沿って第１の分割予定ライン２１との交差部を除いて第２の変質層２２０が形成される。上記交差部において第２の変質層２２０が形成されない範囲は、上記実施形態においては１０〜５００μmとなる。なお、上述したパルスレーザー光線の照射と停止は、レーザー加工装置５に装備された図示しない制御手段が、メモリに格納された第１の分割予定ライン２１と第２の分割予定ライン２２との交差点の座標値と図示しない加工送り量検出手段からの検出信号に基づいてレーザー光線照射手段５２を制御することにより実行される。このようにして形成された第２の変質層２２０と第１の変質層２１０とは、第１の分割予定ライン２１と第２の分割予定ライン２２の交差点において重ねて形成されない。この第２の変質層形成工程においても、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２ａ（下面）付近に合わせる。この結果、半導体ウエーハ２０には、第２の分割予定ライン２２に沿って表面２ａ（下面）から内部に向けて第２の変質層２２０が形成される。なお、第２の変質層形成工程の加工条件は、上記第１の変質層形成工程の加工条件と同じでよい。

以上のようにして、第１の変質層形成工程および第２の変質層形成工程を実行したならば、半導体ウエーハ２を第１の分割予定ライン２１に沿って外力を付与し、第１の変質層２１０が形成された第１の分割予定ライン２１に沿って破断する第１の分割工程を実施する。この第１の分割工程は、図８に示す分割装置６を用いて実施する。
図８に示す分割装置６は、基台６１と、該基台６１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された移動テーブル６２を具備している。基台６１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６１１、６１２が互いに平行に配設されている。この２本の案内レール６１１、６１２上に移動テーブル６２が移動可能に配設されている。移動テーブル６２は、移動手段６３によって矢印Ｙで示す方向に移動せしめられる。移動テーブル６２上には、上記環状のフレーム３を保持するフレーム保持手段６４が配設されている。フレーム保持手段６４は、円筒状の本体６４１と、該本体６４１の上端に設けられた環状のフレーム保持部材６４２と、該フレーム保持部材６４２の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ６４３とからなっている。このように構成されたフレーム保持手段６４は、フレーム保持部材６４２上に載置された環状のフレーム３をクランプ６４３によって固定する。また、図８に示す分割装置６は、上記フレーム保持手段６４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、上記移動テーブル６２に配設されたパルスモータ６５１と、該パルスモータ６５１の回転軸に装着されたプーリ６５２と、該プーリ６５２と円筒状の本体６４１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を介してフレーム保持手段６４を回動せしめる。

図８に示す分割装置６は、上記環状のフレーム保持部材６４２に保持された環状のフレーム３に保護テープ４を介して支持されている半導体ウエーハ２に分割予定ラインと直交する方向に引張力を作用せしめる張力付与手段６６を具備している。張力付与手段６６は、環状のフレーム保持部材６４の本体６４１内に配置されている。この張力付与手段６６は、矢印Y方向と直交する方向に長い長方形の保持面を備えた第１の吸引保持部材６６１と第２の吸引保持部材６６２を備えている。第１の吸引保持部材６６１には複数の吸引孔６６１aが形成されており、第２の吸引保持部材６６２には複数の吸引孔６６２aが形成されている。複数の吸引孔６６１aおよび６６２aは、図示しない吸引手段に連通されている。また、第１の吸引保持部材６６１と第２の吸引保持部材６６２は、図示しない移動手段によって矢印Y方向にそれぞれ移動せしめられるようになっている。

図８に示す分割装置６は、上記環状のフレーム保持部材６４２に保持された環状のフレーム３に保護テープ４を介して支持されている半導体ウエーハ２の分割予定ラインを検出するための検出手段６７を具備している。検出手段６７は、基台６１に配設されたＬ字状の支持柱６７１に取り付けられている。この検出手段６７は、光学系および撮像素子（ＣＣＤ）等で構成されており、上記張力付与手段６６の上方位置に配置されている。このように構成された検出手段６７は、上記環状のフレーム保持部材６４２に保持された環状のフレーム３に保護テープ４を介して支持されている半導体ウエーハ２の分割予定ラインを撮像し、これを電気信号に変換して図示しない制御手段に送る。

上述した分割装置６を用いて実施する第１の分割工程について、図８および図９を参照して説明する。
上述した第１の変質層形成工程が実施された半導体ウエーハ２を保護テープ４を介して支持する環状のフレーム３を、図９の（ａ）に示すようにフレーム保持部材６４２上に載置し、クランプ６４３によってフレーム保持部材６４２に固定する。次に、移動手段６３を作動して移動テーブル６２を矢印Ｙで示す方向（図８参照）に移動し、図９の（ａ）に示すように半導体ウエーハ２の変質層２１が形成された１本の第１の分割予定ライン２１(図示の実施形態においては最左端の分割予定ライン)が張力付与手段６６を構成する第１の吸引保持部材６６１の保持面と第２の吸引保持部材６６２の保持面との間に位置付ける。このとき、検出手段６７によって第１の分割予定ライン２１を撮像し、第１の吸引保持部材６６１の保持面と第２の吸引保持部材６６２の保持面との位置合わせを行う。このようにして、１本の第１の分割予定ライン２１が第１の吸引保持部材６６１の保持面と第２の吸引保持部材６６２の保持面との間に位置付けられたならば、図示しない吸引手段を作動し吸引孔６６１aおよび６６２aに負圧を作用せしめることにより、第１の吸引保持部材６６１の保持面と第２の吸引保持部材６６２の保持面上に保護テープ４を介して半導体ウエーハ２を吸引保持する(保持工程)。

上述した保持工程を実施したならば、張力付与手段６６を構成する図示しない移動手段を作動し、第１の吸引保持部材６６１と第２の吸引保持部材６６２を図９の(b)に示すように互いに離反する方向に移動せしめる。この結果、第１の吸引保持部材６６１の保持面と第２の吸引保持部材６６２の保持面との間に位置付けられた第１の分割予定ライン２１には、第１の分割予定ライン２１と直交する方向に引張力が作用して、半導体ウエーハ２は第１の分割予定ライン２１に沿って破断される(第１の分割工程)。この第１の分割工程を実施することにより、保護テープ４は僅かに伸びる。この分割工程においては、半導体ウエーハ２は第１の分割予定ライン２１に沿って第１の変質層２１０が形成され強度が低下せしめられているので、第１の吸引保持部材６６１と第２の吸引保持部材６６２を互いに離反する方向に０．５mm程度移動することにより半導体ウエーハ２を第１の分割予定ライン２１に沿って破断することができる。この第１の分割工程においては、第１の変質層２１０が形成された第１の分割予定ライン２１と交差して形成された第２の分割予定ライン２２には第１の分割予定ライン２１との交差部を除いて第２の変質層２２０が形成され、第２の変質層２２０と第１の変質層２１０とは第１の分割予定ライン２１と第２の分割予定ライン２２の交差点において重ねて形成されないので、第１の変質層２１０が形成された第１の分割予定ライン２１に沿って破断する際に、この破断が交差点を介して第２の分割予定ライン２２に誘導されることがない。従って、半導体ウエーハ２は、第１の分割予定ライン２１に沿って直線状に精度良く破断される。

上述したように所定方向に形成された１本の第１の分割予定ライン２１に沿って破断する第１の分割工程を実施したならば、上述した第１の吸引保持部材６６１および第２の吸引保持部材６６２による半導体ウエーハ２の吸引保持を解除する。次に、移動手段６３を作動して移動テーブル６２を矢印Ｙで示す方向（図８参照）に第１の分割予定ライン２１の間隔に相当する分だけ移動し、上記第１の分割工程を実施した第１の分割予定ライン２１の隣の第１の分割予定ライン２１が張力付与手段６６を構成する第１の吸引保持部材６６１の保持面と第２の吸引保持部材６６２の保持面との間に位置付ける。そして、上記保持工程および第１の分割工程を実施する。以上のようにして、所定方向に形成された全ての第１の分割予定ライン２１に対して上記保持工程および第１の分割工程を実施することにより、半導体ウエーハ２は第１の分割予定ライン２１に沿って短冊状に分割される。

上述した第１の分割工程を実施したならば、半導体ウエーハ２を保護テープ４を介して支持する環状のフレーム３を保持したフレーム保持手段６４を９０度回動した位置に位置付ける。そして、短冊状に形成された半導体ウエーハ２に第２の分割予定ライン２２に沿って外力を付与し、第２の変質層２２０が形成された第２の分割予定ラインに沿って破断する第２の分割工程を実施する。即ち、移動手段６３を作動して移動テーブル６２を矢印Ｙで示す方向（図８参照）に移動し、図１０の（ａ）に示すように半導体ウエーハ２の第２の変質層２２０が形成された１本の第２の分割予定ライン２２(図示の実施形態においては最左端の分割予定ライン)が張力付与手段６６を構成する第１の吸引保持部材６６１の保持面と第２の吸引保持部材６６２の保持面との間に位置付ける。このとき、検出手段６７によって第２の分割予定ライン２２を撮像し、第１の吸引保持部材６６１の保持面と第２の吸引保持部材６６２の保持面との位置合わせを行う。このようにして、１本の第２の分割予定ライン２２が第１の吸引保持部材６６１の保持面と第２の吸引保持部材６６２の保持面との間に位置付けられたならば、図示しない吸引手段を作動し吸引孔６６１aおよび６６２aに負圧を作用せしめることにより、第１の吸引保持部材６６１の保持面と第２の吸引保持部材６６２の保持面上に保護テープ４を介して短冊状に分割された半導体ウエーハ２を吸引保持する(保持工程)。

上述した保持工程を実施したならば、張力付与手段６６を構成する図示しない移動手段を作動し、第１の吸引保持部材６６１と第２の吸引保持部材６６２を図１０の(b)に示すように互いに離反する方向に移動せしめる。この結果、第１の吸引保持部材６６１の保持面と第２の吸引保持部材６６２の保持面との間に位置付けられた第２の分割予定ライン２２には、第２の分割予定ライン２２と直交する方向に引張力が作用して、短冊状に分割された半導体ウエーハ２は第２の分割予定ライン２２に沿って破断される(第２の分割工程)。この第２の分割工程を実施することにより、保護テープ４は僅かに伸びる。この第２の分割工程においては、半導体ウエーハ２は第２の分割予定ライン２２に沿って変質層２２０が形成され強度が低下せしめられているので、第１の吸引保持部材６６１と第２の吸引保持部材６６２を互いに離反する方向に０．５mm程度移動することにより短冊状に分割された半導体ウエーハ２を第２の分割予定ライン２２に沿って破断することができる。

上述したように１本の第２の分割予定ライン２２に沿って破断する第２の分割工程を実施したならば、上述した第１の吸引保持部材６６１および第２の吸引保持部材６６２による半導体ウエーハ２の吸引保持を解除する。次に、移動手段６３を作動して移動テーブル６２を矢印Ｙで示す方向（図８参照）に第２の分割予定ライン２２の間隔に相当する分だけ移動し、上記第２の分割工程を実施した第２の分割予定ライン２２の隣の第２の分割予定ライン２２が張力付与手段６６を構成する第１の吸引保持部材６６１の保持面と第２の吸引保持部材６６２の保持面との間に位置付ける。そして、上記保持工程および第２の分割工程を実施する。以上のようにして、所定方向に形成された全ての第２の分割予定ライン２２に対して上記保持工程および第２の分割工程を実施することにより、短冊状に分割された半導体ウエーハ２は第２の分割予定ライン２２に沿って破断され個々のチップ２０に分割される。

なお、上述した第２の分割工程を実施する際には、半導体ウエーハ２は第１の分割予定ライン２１に沿って短冊状に分割されているので、第２の分割予定ライン２２と直交する方向に引張力が作用することにより、半導体ウエーハ２は第２の分割予定ライン２２に沿って精度良く分割される。

次に、本発明によるウエーハの分割方法における第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態においては、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を第１の分割予定ライン２１に沿って照射し、半導体ウエーハ２の内部に第１の分割予定ライン２１に沿って第１の変質層を形成する第１の変質層形成工程が上述した第１の実施形態における第１の変質層形成工程と相違する。即ち、第２の実施形態における第１の変質層形成工程は、図１１に示すようにウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を第１の分割予定ライン２１に沿って第２の分割予定ライン２２との交差部を除いて照射し、半導体ウエーハ２の内部に第１の分割予定ライン２１に沿って第２の分割予定ライン２２との交差部を除いて第１の変質層２１０を形成する。この第２の実施形態における第１の変質層形成工程は、上記第１の実施形態における第２の変質層形成工程と同様のレーザー加工方法で実施することができる。このようにして、半導体ウエーハ２の内部に第１の分割予定ライン２１に沿って第２の分割予定ライン２２との交差部を除いて第１の変質層２１０を形成したならば、上記第１の実施形態における第２の変質層形成工程を実施し、図１２に示すように半導体ウエーハ２の内部に第２の分割予定ライン２２に沿って第１の分割予定ライン２１との交差部を除いて第２の変質層２２０を形成する。従って、第１の分割予定ライン２１と第２の分割予定ライン２２との交差点で第１の変質層２１０と第２の変質層２２０が重ねて形成されない。

以上のようにして、第１の変質層形成工程および第２の変質層形成工程を実行したならば、上記第１の実施形態における第１の分割工程および第２の分割工程を実施する。なお、第２の実施形態においては、第１の分割予定ライン２１と第２の分割予定ライン２２のいずれの分割ラインに対して第１の分割工程を実施してもよい。即ち、第１の分割工程においては、半導体ウエーハ２に第１の分割予定ライン２１または第２の分割予定ライン２２に沿って外力を付与し、第１の変質層２１０が形成された第１の分割予定ライン２１または第２の変質層２２０が形成された第２の分割予定ライン２２に沿って破断する。また、第２の分割工程は、第１の分割工程を実施した後に、半導体ウエーハ２に第２の分割予定ライン２２または第１の分割予定ライン２１に沿って外力を付与し、第２の変質層２２０が形成された第２の分割予定ライン２２または第１の変質層２１０が形成された第１の分割予定ライン２１に沿って破断する。なお、第１の分割工程および第２の分割工程は、上記第１の実施工程における第１の分割工程および第２の分割工程と同様の方法で実施することができる。

上述した第２の実施形態においても、第１の分割予定ライン２１と第２の分割予定ライン２２との交差点で第１の変質層２１０と第２の変質層２２０が重ねて形成されていないので、第１の分割工程において第１の変質層２１０が形成された第１の分割予定ライン２１または第２の変質層２２０が形成された第２の分割予定ライン２２に沿って破断する際に、この破断が交差点を介して第２の分割予定ライン２２または第１の分割予定ライン２１に誘導されることがない。従って、半導体ウエーハ２は、第１の分割予定ライン２１または第２の分割予定ライン２２に沿って直線状に精度良く破断される。

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種の変形は可能である。例えば、上述した実施形態においてはＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成された半導体ウエーハを個々のデバイス(チップ)に分割する例を示したが、本発明によるウエーハの分割方法は石英ガラスのようにデバイスが形成されていないウエーハの分割にも適用できる。
また、上述した実施形態においては環状のフレームに装着された保護テープに半導体ウエーハの表面を貼着し、半導体ウエーハを環状のフレームに支持した状態で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した例を示したが、ウエーハの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した後に環状のフレームに装着された保護テープにウエーハの裏面を貼着し、ウエーハの表面が表出した状態で分割工程を実施してもよい。

本発明によるウエーハの分割方法によって個々のチップに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を環状のフレームに装着された保護テープの表面に貼着した状態を示す斜視図。本発明によるウエーハの分割方法における第１の変質層形成工程および第２の変質層形成工程を実施するためのレーザー加工装置の要部斜視図。本発明によるウエーハの分割方法における第１の変質層形成行程の第１の実施形態を示す説明図。図４に示す第１の変質層形成行程において半導体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分割方法における第２の変質層形成行程の説明図。本発明によるウエーハの分割方法における第２の変質層形成行程の説明図。本発明によるウエーハの分割方法における第１の分割工程および第２の分割工程を実施するための分割装置の斜視図。本発明によるウエーハの分割方法における第１の分割工程の説明図。本発明によるウエーハの分割方法における第２の分割工程の説明図。本発明によるウエーハの分割方法における第２の実施形態の第１の変質層形成行程が実施された半導体ウエーハの平面図。本発明によるウエーハの分割方法における第２の実施形態の第２の変質層形成工程が実施された半導体ウエーハの平面図。

符号の説明

２：半導体ウエーハ
２０：チップ
２１：第１の分割予定ライン
２２：第２の分割予定ライン
２３：デバイス
２１０：第１の変質層
２２０：第２の変質層
３：環状のフレーム
４：保護テープ
５：レーザー加工装置
５１：レーザー加工装置のチャックテーブル
５２：レーザー光線照射手段
５３：撮像手段
６：分割装置
６１：分割装置の基台
６２：移動テーブル
６３：移動手段
６４：フレーム保持手段
６５：回動手段
６６：張力付与手段
６７：検出手段

Claims

所定の方向に延びる複数の第１の分割予定ラインと該複数の第１の分割予定ラインと交差して形成された複数の第２の分割予定ラインによって区画されたウエーハを、第１の分割予定ラインおよび第２の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、
ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を第１の分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に第１の分割予定ラインに沿って連続した第１の変質層を形成する第１の変質層形成工程と、
ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を第２の分割予定ラインに沿って第１の分割予定ラインとの交差部を除いて照射し、ウエーハの内部に第２の分割予定ラインに沿って第１の分割予定ラインとの交差部を除いて第２の変質層を形成する第２の変質層形成工程と、
該第１の変質層形成工程および該第２の変質層形成工程を実施した後に、ウエーハに第１の分割予定ラインに沿って外力を付与し、該第１の変質層が形成された第１の分割予定ラインに沿って破断する第１の分割工程と、
該第１の分割工程を実施した後に、ウエーハに第２の分割予定ラインに沿って外力を付与し、該第２の変質層が形成された第２の分割予定ラインに沿って破断する第２の分割工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの分割方法。
所定の方向に延びる複数の第１の分割予定ラインと該複数の第１の分割予定ラインと交差して形成された複数の第２の分割予定ラインによって区画されたウエーハを、第１の分割予定ラインおよび第２の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、
ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を第１の分割予定ラインに沿って第２の分割予定ラインとの交差部を除いて照射し、ウエーハの内部に第１の分割予定ラインに沿って第２の分割予定ラインとの交差部を除いて第１の変質層を形成する第１の変質層形成工程と、
ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を第２の分割予定ラインに沿って第１の分割予定ラインとの交差部を除いて照射し、ウエーハの内部に第２の分割予定ラインに沿って第１の分割予定ラインとの交差部を除いて第２の変質層を形成する第２の変質層形成工程と、
該第１の変質層形成工程および該第２の変質層形成工程を実施した後に、ウエーハに第１の分割予定ラインまたは第２の分割予定ラインに沿って外力を付与し、該第１の変質層が形成された第１の分割予定ラインまたは該第２の変質層が形成された第２の分割予定ラインに沿って破断する第１の分割工程と、
該第１の分割工程を実施した後に、ウエーハに第２の分割予定ラインまたは第１の分割予定ラインに沿って外力を付与し、該第２の変質層が形成された第２の分割予定ラインまたは該第１の変質層が形成された第１の分割予定ラインに沿って破断する第２の分割工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの分割方法。
ウエーハを環状のフレームに装着された保護テープに貼着する保護テープ貼着工程を実施した後に、該第１の変質層形成工程、該第２の変質層形成工程、該第１の分割工程および該第２の分割工程を実施する、請求項１又は２記載のウエーハの分割方法。