特許 6346067 ウエーハの加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6346067

(24)【登録日】2018年6月1日

(45)【発行日】2018年6月20日

(54)【発明の名称】ウエーハの加工方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/301 20060101AFI20180611BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20180611BHJP

   B23K 26/38 20140101ALI20180611BHJP

   B23K 26/57 20140101ALI20180611BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/78 Q

   H01L21/78 M

   B23K26/00 B

   B23K26/38 Z

   B23K26/57

【請求項の数】3

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-220424(P2014-220424)

(22)【出願日】2014年10月29日

(65)【公開番号】特開2016-92020(P2016-92020A)

(43)【公開日】2016年5月23日

【審査請求日】2017年8月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】100075177

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 尚純

(74)【代理人】

【識別番号】100113217

【弁理士】

【氏名又は名称】奥貫 佐知子

(74)【代理人】

【識別番号】100186897

【弁理士】

【氏名又は名称】平川 さやか

(74)【代理人】

【識別番号】100194629

【弁理士】

【氏名又は名称】小嶋 俊之

(72)【発明者】

【氏名】長岡 健輔

(72)【発明者】

【氏名】小川 雄輝

(72)【発明者】

【氏名】小幡 翼

(72)【発明者】

【氏名】伴 祐人

【審査官】 杢 哲次

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１６５２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１８３３１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０８８２５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１５６３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０３００２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０２０２６５１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

Ｂ２３Ｋ ２６／００

Ｂ２３Ｋ ２６／３８

Ｂ２３Ｋ ２６／５７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の表面に積層された機能層によってデバイスが形成されたウエーハを、該デバイスを区画する複数の分割予定ラインに沿って分割するウエーハの加工方法であって、
ウエーハを構成する基板の裏面側から分割予定ラインと対応する領域に切削ブレードを位置付けて機能層に至らない一部を残して切削溝を形成する切削溝形成工程と、
該切削溝形成工程が実施されたウエーハを構成する基板の裏面に補強シートを装着するとともに該補強シートをダイシングテープに貼着する補強シート装着工程と、
該補強シート装着工程が実施されたウエーハを構成する機能層の表面側から分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射し、機能層を破断するとともに該補強シートを破断するレーザー加工工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法。

【請求項2】

該補強シート装着工程を実施した後に、該補強シートを加熱して硬化せしめる補強シート加熱工程を実施する、請求項１記載のウエーハの加工方法。

【請求項3】

該補強シート加熱工程を実施した後に、ダイシングテープ側からダイシングテープに対して透過性を有するとともに補強シートに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を各デバイスに対応して照射し、該補強シートのデバイスに対応した領域にデバイス情報をマーキングするマーキング工程を実施する、請求項２記載のウエーハの加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板の表面に積層された機能層によってデバイスが形成されたウエーハを、デバイスを区画する複数のストリートに沿って分割するウエーハの加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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、シリコン等の基板の表面に絶縁膜と機能膜が積層された機能層によって複数のＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスをマトリックス状に形成した半導体ウエーハが形成される。このように形成された半導体ウエーハは上記デバイスがストリートと呼ばれる分割予定ラインによって区画されており、このストリートに沿って分割することによって個々の半導体デバイスを製造している。

【0003】

近時においては、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップの処理能力を向上するために、シリコン等の基板の表面に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）が積層された機能層によって半導体デバイスを形成せしめた形態の半導体ウエーハが実用化されている。

【0004】

このような半導体ウエーハのストリートに沿った分割は、通常、ダイサーと呼ば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移動手段とを具備している。切削手段は、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て形成されている。

【0005】

しかるに、上述したＬｏｗ−ｋ膜はウエーハの素材と異なるため、切削ブレードによって同時に切削することが困難である。即ち、Ｌｏｗ−ｋ膜は雲母のよう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デバイスに致命的な損傷を与えるという問題がある。

【0006】

上記問題を解消するために、半導体ウエーハに形成されたストリートの両側にストリーに沿ってレーザー光線を照射し、ストリートに沿って２条のレーザー加工溝を形成して機能層を分断し、この２条のレーザー加工溝の外側間に切削ブレードを位置付けて切削ブレードと半導体ウエーハを相対移動することにより、半導体ウエーハをストリートに沿って切断するウエーハの分割方法が下記特許文献１に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００５−６４２３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

而して、上記特許文献１に記載されたように半導体ウエーハに形成されたストリートの両側にストリーに沿ってレーザー光線を照射することによりストリートに沿って２条のレーザー加工溝を形成して機能層を分断し、この２条のレーザー加工溝の外側間に切削ブレードを位置付けて半導体ウエーハをストリートに沿って切断するウエーハの分割方法は、次のような問題がある。
（１）機能層を分断するために少なくとも２条のレーザー加工溝をストリートに沿って形成する必要があり生産性が悪い。
（２）レーザー光線を複数回照射することでウエーハに熱歪が残留し、デバイスの抗折強度が低下する。
（３）レーザー加工溝を形成する際に機能層の分断が不十分であると切削ブレードのズレや倒れが発生したり、切削ブレードに偏摩耗が生ずる。
（４）切削ブレードの幅を超える範囲で２条のレーザー加工溝を形成するために、ストリートの幅を広くする必要があり、ウエーハに形成されるデバイスの数が減少する。
（５）機能層の表面にSiO2、SiO、SiN、SiNOを含むパシベーション膜が形成されているウエーハにおいては、レーザー光線を照射するとパシベーション膜を透過して機能層が加工され逃げ場を失って横方向に加工が広がってしまう所謂アンダーカット現象が発生する。

【0009】

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、基板の表面に積層された機能層によってデバイスが形成されたウエーハを、上記問題を解消して個々のデバイスに分割することができるウエーハの加工方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、基板の表面に積層された機能層によってデバイスが形成されたウエーハを、該デバイスを区画する複数の分割予定ラインに沿って分割するウエーハの加工方法であって、
ウエーハを構成する基板の裏面側から分割予定ラインと対応する領域に切削ブレードを位置付けて機能層に至らない一部を残して切削溝を形成する切削溝形成工程と、
該切削溝形成工程が実施されたウエーハを構成する基板の裏面に補強シートを装着するとともに該補強シートをダイシングテープに貼着する補強シート装着工程と、
該補強シート装着工程が実施されたウエーハを構成する機能層の表面側から分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射し、機能層を破断するとともに該補強シートを破断するレーザー加工工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。

【0011】

上記補強シート装着工程を実施した後に、補強シートを加熱して硬化せしめる補強シート加熱工程を実施する。
また、上記補強シート加熱工程を実施した後に、ダイシングテープ側からダイシングテープに対して透過性を有するとともに補強シートに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を各デバイスに対応して照射し、補強シートのデバイスに対応した領域にデバイス情報をマーキングするマーキング工程を実施する。

【発明の効果】

【0012】

本発明によるウエーハの加工方法においては、ウエーハを構成する基板の裏面側から分割予定ラインと対応する領域に切削ブレードを位置付けて機能層に至らない一部を残して切削溝を形成する切削溝形成工程と、該切削溝形成工程が実施されたウエーハを構成する基板の裏面に補強シートを装着するとともに該補強シートをダイシングテープに貼着する補強シート装着工程と、該補強シート装着工程が実施されたウエーハを構成する機能層の表面側から分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射し、機能層を破断するとともに補強シートを破断するレーザー加工工程とを含んでいるので、次の作用効果が得られる。
（１）機能層を分断するために複数のレーザー加工溝をストリートに沿って形成する必要がないため生産性が向上する。
（２）裏面に切削溝が形成された基板の表面に積層された機能層にレーザー光線を照射するので、エネルギーが小さくウエーハに熱歪が残留させることがなく、デバイスの抗折強度を低下させることはない。
（３）機能層にレーザー加工溝を形成しないので、機能層に形成されたレーザー加工溝に沿って基板を切削ブレードによって切削する従来技術のように切削ブレードのズレや倒れ、切削ブレードに偏摩耗が生ずることはない。
（４）基板の裏面側から切削溝を形成するので、幅広いストリートが不要となり、ウエーハに形成することができるデバイスの数を増大することができる。
（５）レーザー加工工程を実施する際には、基板の分割予定ラインに対応する裏面には切削溝が形成されているので、パシベーション膜を透過して機能層を加工した熱は切削溝に逃げるため、一時的に熱の逃げ場を失って横方向に加工が広がってしまうことが抑制される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】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を示す斜視図および要部拡大断面図。

【図2】本発明によるウエーハの加工方法における保護部材貼着工程が実施され半導体ウエーハを構成する機能層の表面に保護部材としての保護テープが貼着された状態を示す斜視図。

【図3】本発明によるウエーハの加工方法における研削工程を実施するための研削装置の要部斜視図。

【図4】本発明によるウエーハの加工方法における研削工程の説明図。

【図5】本発明によるウエーハの加工方法における切削溝形成工程を実施するための切削装置の要部斜視図。

【図6】本発明によるウエーハの加工方法における切削溝形成工程の説明図。

【図7】本発明によるウエーハの加工方法における補強シート装着工程の説明図。

【図8】本発明によるウエーハの加工方法におけるレーザー加工工程を実施するためのレーザー加工装置の要部斜視図。

【図9】本発明によるウエーハの加工方法におけるレーザー加工工程の説明図。

【図10】本発明によるウエーハの加工方法における補強シート加熱工程の説明図。

【図11】本発明によるウエーハの加工方法におけるマーキング工程の説明図。

【図12】本発明によるウエーハの加工方法におけるデバイス分離工程を実施するためのデバイス分離装置の斜視図。

【図13】本発明によるウエーハの加工方法におけるデバイス分離工程の説明図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明によるウエーハの加工方法について添付図面を参照して、更に詳細に説明する。

【0015】

図１の（a）および(b)には、本発明によるウエーハの加工方法によって個々のデバイスに分割される半導体ウエーハの斜視図および要部拡大断面図が示されている。図１の（a）および(b)に示す半導体ウエーハ２は、厚みが５００μmのシリコン等の基板２０の表面２０aに絶縁膜と回路を形成する機能膜が積層された機能層２１によって複数のＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス２２がマトリックス状に形成されている。そして、各デバイス２２は、格子状に形成された分割予定ライン２３によって区画されている。なお、図示の実施形態においては、機能層２１を形成する絶縁膜は、ＳｉＯ2膜または、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）からなっており、厚みが１０μmに設定されている。このようにして構成された機能層２１は、表面にSiO2、SiO、SiN、SiNOを含むパシベーション膜が形成されている。

【0016】

上述した半導体ウエーハ２を分割予定ライン２３に沿って分割するウエーハの加工方法について説明する。
先ず、上述した半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面２１ａには、デバイス２２を保護するために図２に示すように保護部材としての保護テープ３を貼着する（保護部材貼着工程）。従って、保護テープ３が貼着された半導体ウエーハ２は、基板２０の裏面２０bが露出される。なお、保護テープ３は、図示の実施形態においては厚さが１００μｍのアクリル系樹脂シートの表面にアクリル樹脂系粘着層が厚さ５μｍ程度敷設されている。

【0017】

上述した保護部材貼着工程を実施したならば、保護部材側を研削装置の保持手段の保持面に保持し、半導体ウエーハ２の裏面を研削して所定の厚みに形成する研削工程を実施する。この研削工程は、図３に示す研削装置４を用いて実施する。図３に示す研削装置４は、被加工物を保持する被加工物保持手段としてのチャックテーブル４１と、該チャックテーブル４１に保持された被加工物を研削する研削手段４２を具備している。チャックテーブル４１は、保持面である上面に被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない回転駆動機構によって図３において矢印４１aで示す方向に回転せしめられる。研削手段４２は、スピンドルハウジング４２１と、該スピンドルハウジング４２１に回転自在に支持され図示しない回転駆動機構によって回転せしめられる回転スピンドル４２２と、該回転スピンドル４２２の下端に装着されたマウンター４２３と、該マウンター４２３の下面に取り付けられた研削ホイール４２４とを具備している。この研削ホイール４２４は、円環状の基台４２５と、該基台４２５の下面に環状に装着された研削砥石４２６とからなっており、基台４２５がマウンター４２３の下面に締結ボルト４２７によって取り付けられている。

【0018】

上述した研削装置４を用いて上記研削工程を実施するには、図３に示すようにチャックテーブル４１の上面（保持面）に上記半導体ウエーハ２の保護テープ３側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することによってチャックテーブル４１上に半導体ウエーハ２を保護テープ３を介して吸着保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル４１上に保持された半導体ウエーハ２は、基板２０の裏面２０bが上側となる。このようにチャックテーブル４１上に半導体ウエーハ２を保護テープ３を介して吸引保持したならば、チャックテーブル４１を図３において矢印４１aで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削手段４２の研削ホイール４２４を図３において矢印４２４aで示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転せしめて、図３に示すように研削砥石４２６を被加工面である半導体ウエーハ２の裏面２ｂに接触せしめ、研削ホイール４２４を図３および図４において矢印４２４bで示すように例えば１μm／秒の研削送り速度で下方（チャックテーブル４１の保持面に対し垂直な方向）に所定量研削送りする。この結果、半導体ウエーハ２の裏面２bが研削されて半導体ウエーハ２は所定の厚み（例えば２００μm）に形成される。

【0019】

上述した研削工程を実施したならば、基板２０の裏面２０b側から分割予定ライン２３と対応する領域に切削ブレードを位置付けて機能層に至らない一部を残して切削溝を形成する切削溝形成工程を実施する。この切削溝形成工程は、図５に示す切削装置５を用いて実施する。図５に示す切削装置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に保持された被加工物を切削する切削手段５２と、該チャックテーブル５１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、図示しない加工送り手段によって図５において矢印Ｘで示す加工送り方向に移動せしめられるとともに、図示しない割り出し送り手段によって矢印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。

【0020】

上記切削手段５２は、実質上水平に配置されたスピンドルハウジング５２１と、該スピンドルハウジング５２１に回転自在に支持された回転スピンドル５２２と、該回転スピンドル５２２の先端部に装着された切削ブレード５２３を含んでおり、回転スピンドル５２２がスピンドルハウジング５２１内に配設された図示しないサーボモータによって矢印５２３aで示す方向に回転せしめられるようになっている。切削ブレード５２３は、アルミニウムによって形成された円盤状の基台５２４と、該基台５２４の側面外周部に装着された環状の切れ刃５２５とからなっている。環状の切れ刃５２５は、基台５２４の側面外周部に粒径が３〜４μｍのダイヤモンド砥粒をニッケルメッキで固めた電鋳ブレードからなっており、図示の実施形態においては厚みが４０μｍで外径が５２mmに形成されている。

【0021】

上記撮像手段５３は、スピンドルハウジング５２１の先端部に装着されており、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。

【0022】

上述した切削装置５を用いて切削溝形成工程を実施するには、図５に示すようにチャックテーブル５１上に上記ウエーハ支持工程が実施され半導体ウエーハ２が貼着された粘着テープ３側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、保護テープ３を介して半導体ウエーハ２をチャックテーブル５１上に保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル５１に保持された半導体ウエーハ２は、基板２０の裏面２０bが上側となる。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５１は、図示しない加工送り手段によって撮像手段５３の直下に位置付けられる。

【0023】

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の切削すべき領域を検出するアライメント工程を実行する。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分割予定ライン２３と対応する領域と、切削ブレード５２３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、切削ブレード５２３による切削領域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２に上記所定方向と直交する方向に形成された分割予定ライン２３と対応する領域に対しても、同様に切削ブレード５２３による切削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の分割予定ライン２３が形成されている機能層２１の表面２１a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、ウエーハを構成する基板２０の裏面２０bから透かして分割予定ライン２３を撮像することができる。

【0024】

以上のようにしてチャックテーブル５１上に保持されている半導体ウエーハ２の分割予定ライン２３と対応する領域を検出し、切削領域のアライメントが行われたならば、半導体ウエーハ２を保持したチャックテーブル５１を切削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２３と対応する領域の一端（図６の（ａ）において左端）が切削ブレード５２３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。

【0025】

このようにしてチャックテーブル５１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５２３を図６（ａ）において２点鎖線で示す待機位置から矢印Z１で示すように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、図６の（ａ）および図６の（ｃ）に示すように切削ブレード５２３の下端が半導体ウエーハ２を構成する機能層２１に至らない位置（例えば、機能層２１が積層されている基板２０の表面２０aから裏面２０b側に５〜１０μｍの位置）に設定されている。

【0026】

次に、切削ブレード５２３を図６の（ａ）において矢印５２３aで示す方向に所定の回転速度で回転せしめ、チャックテーブル５１を図６の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の切削送り速度で移動せしめる。そして、チャックテーブル５１が図６の（ｂ）で示すように分割予定ライン２３に対応する位置の他端（図６の（ｂ）において右端）が切削ブレード５２３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５１の移動を停止する。このようにチャックテーブル５１を切削送りすることにより、図６の（d）で示すように半導体ウエーハ２の基板２０には裏面２０bから表面２０a側に一部２０１を残して切削溝２０２が形成される(切削溝形成工程)。

【0027】

次に、切削ブレード５２３を図６の（ｂ）において矢印Z2で示すように上昇させて２点鎖線で示す待機位置に位置付け、チャックテーブル５１を図６の（ｂ）において矢印Ｘ２で示す方向に移動して、図６の（ａ）に示す位置に戻す。そして、チャックテーブル５１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２３の間隔に相当する量だけ割り出し送りし、次に切削すべき分割予定ライン２３に対応する領域を切削ブレード５２３と対応する位置に位置付ける。このようにして、次に切削すべき分割予定ライン２３に対応する領域を切削ブレード５２３と対応する位置に位置付けたならば、上述した切削溝形成工程を実施する。

【0028】

なお、上記切削溝形成工程は、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：３００００ｒｐｍ
切削送り速度 ：５０ｍｍ／秒

【0029】

上述した切削溝形成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２３に対応する領域に実施する。

【0030】

次に、上述した切削溝形成工程が実施された半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面に補強シートを装着するとともに該補強シートをダイシングテープに貼着する補強シート装着工程を実施する。
補強シート装着工程は、上記切削溝形成工程が実施された切削装置５のチャックテーブル５１上において実施することができる。即ち、図７の(a)および(b)に示すようにウエーハを収容する大きさの開口部６１を備えた環状のフレーム６の裏面に開口部６１を覆うように外周部が装着されたダイシングテープ６０の表面６０a（粘着層が設けられ粘着面が形成されている）が装着されている。そして、ダイシングテープ６０の表面６０aには、半導体ウエーハ２の大きさと対応する大きさのBSPまたはLCと称される補強シート７が貼着されている。なお、補強シート７は、厚みが例えば１００μmの熱硬化性を有する合成樹脂シートによって形成され、表面に糊が塗布されている。このように構成されダイシングテープ６０の表面６０aに貼着された補強シート７を図７の(b)に示すように半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面に装着する。そして、図７の(c)に示すように半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面に貼着されている保護テープ３を剥離する。

【0031】

上述した補強シート装着工程を実施したならば、半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面側から分割予定ライン２３に沿ってレーザー光線を照射し、機能層２１を破断するとともに補強シート７を破断するレーザー加工工程を実施する。このレーザー加工工程は、図８に示すレーザー加工装置８を用いて実施する。図８に示すレーザー加工装置８は、被加工物を保持するチャックテーブル８１と、該チャックテーブル８１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８２と、チャックテーブル８１上に保持された被加工物を撮像する撮像手段８３を具備している。チャックテーブル８１は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない加工送り手段によって図８において矢印Ｘで示す加工送り方向に移動せしめられるとともに、図示しない割り出し送り手段によって図８において矢印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。

【0032】

上記レーザー光線照射手段８２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング８２１を含んでいる。ケーシング８２１内には図示しない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８２１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８２２が装着されている。なお、レーザー光線照射手段８２は、集光器８２２によって集光されるパルスレーザー光線の集光点位置を調整するための集光点位置調整手段（図示せず）を備えている。

【0033】

上記レーザー光線照射手段８２を構成するケーシング８２１の先端部に装着された撮像手段８３は、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子（ＣＣＤ）等を備え、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。

【0034】

上述したレーザー加工装置８を用いて、半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面側から分割予定ライン２３に沿ってレーザー光線を照射し、機能層２１を破断するとともに補強シート７を破断するレーザー加工工程を実施するには、先ず、上述した図８に示すレーザー加工装置８のチャックテーブル８１上に上述した補強シート装着工程が実施された半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面に装着された補強シート７が貼着されているダイシングテープ６０側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、ダイシングテープ６０および補強シート７を介して半導体ウエーハ２をチャックテーブル８１上に保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル８１に保持された半導体ウエーハ２は、機能層２１の表面２１aが上側となる。なお、図８においてはダイシングテープ６０が装着された環状のフレーム６を省いて示しているが、環状のフレーム６はチャックテーブル８１に配設された適宜のフレーム保持手段に保持される。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８１は、図示しない加工送り手段によって撮像手段８３の直下に位置付けられる。

【0035】

チャックテーブル８１が撮像手段８３の直下に位置付けられると、撮像手段８３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８３および図示しない制御手段は、半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面２１aに形成された分割予定ライン２３と、該分割予定ライン２３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８２の集光器８２２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２に上記所定方向と直交する方向に形成された分割予定ライン２３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。

【0036】

上述したアライメント工程を実施したならば、図８で示すようにチャックテーブル８１をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段８２の集光器８２２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、分割予定ライン２３を集光器８２２の直下に位置付ける。このとき、図９の（ａ）で示すように半導体ウエーハ２は、分割予定ライン２３の一端(図９の（ａ）において左端)が集光器８２２の直下に位置するように位置付けられる。そして、図９の（c）に示すように集光器８２２から照射されるパルスレーザー光線LBの集光点Ｐを半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面に装着された補強シート７の上面付近に位置付ける。次に、レーザー光線照射手段８２の集光器８２２から機能層２１、基板２０および補強シート７に対して吸収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８１を図９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９の（ｂ）で示すように分割予定ライン２３の他端（図９の（ｂ）において右端）が集光器８２２の直下位置に達したら、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８１の移動を停止する（レーザー加工工程）。

【0037】

次に、チャックテーブル８１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２３の間隔だけ（分割予定ライン２３の間隔に相当する）移動する。そして、レーザー光線照射手段８２の集光器８２２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８１を図９の（ｂ）において矢印Ｘ２で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめ、図９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８１の移動を停止する。

【0038】

上述したレーザー加工工程を実施することにより、図９の（d）に示すように半導体ウエーハ２には機能層２１および上記切削溝形成工程において残存されている基板２０の一部２０１にレーザー加工溝２１１が形成され、半導体ウエーハ２は分割予定ライン２３に沿って破断される。また、レーザー加工溝２１１を形成したパルスレーザー光線LBは補強シート７に照射し、補強シート７にレーザー加工溝７１を形成して、補強シート７を分割予定ライン２３に沿って破断する。そして、上述したレーザー加工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２３に沿って実施する。なお、レーザー加工工程を実施する際には、半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面にデバイス２２を保護するためにポリビニルアルコール（PVA）等の液状樹脂によって保護膜を被覆することが望ましい。

【0039】

なお、上記レーザー加工工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の波長 ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数 ：２００ｋＨｚ
出力 ：１．５W
集光スポット径 ：φ１０μｍ
加工送り速度 ：３００ｍｍ／秒

【0040】

上述したレーザー加工工程を実施したならば、半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面に装着されている補強シート７（分割予定ライン２３に沿って破断されている）を加熱して硬化せしめる補強シート加熱工程を実施する。即ち、図１０に示すように環状のフレーム６に装着されたダイシングテープ６０の裏面側からヒータ９によって加熱し、熱硬化性を有する合成樹脂シートからなる補強シート７を硬化せしめる。なお、補強シート加熱工程は、上記図7に示す補強シート装着工程を実施した直後に実施して補強シート７を硬化させてもよい。

【0041】

次に、ダイシングテープ６０側からダイシングテープ６０に対して透過性を有するとともに補強シート７に対して吸収性を有する波長のレーザー光線を各デバイスに対応して照射し、補強シート７のデバイスに対応した領域にデバイス情報をマーキングするマーキング工程を実施する。このマーキング工程は、上記図８に示すレーザー加工装置８を用いて実施することができる。図８に示すレーザー加工装置８を用いてマーキング工程を実施するには、図１１に示すようにレーザー加工装置８のチャックテーブル８１上に半導体ウエーハ２を構成する機能層２１の表面側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、半導体ウエーハ２をチャックテーブル８１上に保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル８１に保持された半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面に装着された補強シート７が貼着されているダイシングテープ６０が上側となる。なお、図１１においてはダイシングテープ６０が装着された環状のフレーム６を省いて示しているが、環状のフレーム６はチャックテーブル８１に配設された適宜のフレーム保持手段に保持される。このようにしてウエーハ保持工程を実施したならば、上記アライメント工程を実施する。そして、半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面に装着されている補強シート７における分割予定ライン２３によって区画された領域に形成されたデバイス２２に対応する領域に、レーザー光線照射手段８２の集光器８２２からダイシングテープ６０に対して透過性を有するとともに補強シート７に対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線をダイシングテープ６０側から各デバイスに対応して照射し、補強シート７のデバイスに対応した領域にデバイス情報７２をマーキングする。

【0042】

なお、上記マーキング工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の波長 ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数 ：８０ｋＨｚ
出力 ：０．２W
集光スポット径 ：φ１０μｍ

【0043】

上述したレーザー加工工程、補強シート加熱工程およびマーキング工程を実施したならば、半導体ウエーハ２を構成する基板２０の裏面に装着された補強シート７が貼着されているダイシングテープ６０を拡張して半導体ウエーハ２を分割予定ライン２３に沿って個々のデバイスに分離するデバイス分離工程を実施する。このデバイス分離工程は、図１２に示すデバイス分離装置１０を用いて実施する。図１２に示すデバイス分離装置１０は、上記環状のフレーム６を保持するフレーム保持手段１１と、該フレーム保持手段１１に保持された環状のフレーム６に装着されたダイシングテープ６０を拡張するテープ拡張手段１２と、ピックアップコレット１３を具備している。フレーム保持手段１１は、環状のフレーム保持部材１１１と、該フレーム保持部材１１１の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ１１２とからなっている。フレーム保持部材１１１の上面は環状のフレーム６を載置する載置面１１１ａを形成しており、この載置面１１１ａ上に環状のフレーム６が載置される。そして、載置面１１１ａ上に載置された環状のフレーム６は、クランプ１１２によってフレーム保持部材１１１に固定される。このように構成されたフレーム保持手段１１は、テープ拡張手段１２によって上下方向に進退可能に支持されている。

【0044】

テープ拡張手段１２は、上記環状のフレーム保持部材１１１の内側に配設される拡張ドラム１２１を具備している。この拡張ドラム１２１は、環状のフレーム６の内径より小さく該環状のフレーム６に装着されたダイシングテープ６０に貼着される半導体ウエーハ２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１２１は、下端に支持フランジ１２２を備えている。図示の実施形態におけるテープ拡張手段１２は、上記環状のフレーム保持部材１１１を上下方向に進退可能な支持手段１２３を具備している。この支持手段１２３は、上記支持フランジ１２２上に配設された複数のエアシリンダ１２３aからなっており、そのピストンロッド１２３bが上記環状のフレーム保持部材１１１の下面に連結される。このように複数のエアシリンダ１２３aからなる支持手段１２３は、図１３の（ａ）に示すように環状のフレーム保持部材１１１を載置面１１１ａが拡張ドラム１２１の上端と略同一高さとなる基準位置と、図１３の（ｂ）に示すように拡張ドラム１２１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。

【0045】

以上のように構成されたデバイス分離装置１０を用いて実施するデバイス分離工程について図１３を参照して説明する。即ち、半導体ウエーハ２が貼着されているダイシングテープ６０が装着された環状のフレーム６を、図１３の（ａ）に示すようにフレーム保持手段１１を構成するフレーム保持部材１１１の載置面１１１ａ上に載置し、クランプ１１２によってフレーム保持部材１１１に固定する（フレーム保持工程）。このとき、フレーム保持部材１１１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１２を構成する支持手段１２３としての複数のエアシリンダ１２３ａを作動して、環状のフレーム保持部材１１１を図１３の（ｂ）に示す拡張位置に下降せしめる。従って、フレーム保持部材１１１の載置面１１１ａ上に固定されている環状のフレーム６も下降するため、図１３の（ｂ）に示すように環状のフレーム６に装着されたダイシングテープ６０は拡張ドラム１２１の上端縁に接して拡張せしめられる（テープ拡張工程）。この結果、ダイシングテープ６０に貼着されている半導体ウエーハ２には放射状に引張力が作用するため、個々のデバイス２２に分離されるとともにデバイス間に間隔Sが形成される。

【0046】

次に、図１３の（c）に示すようにピックアップコレット１３を作動してデバイス２２を吸着し、デバイス情報がマーキングされた補強シート７とともにダイシングテープ６０から剥離してピックアップし、図示しないトレーまたはダイボンディング工程に搬送する。なお、ピックアップ工程においては、上述したようにダイシングテープ６０に貼着されている個々のデバイス２２間の隙間Sが広げられているので、隣接するデバイス２２と接触することなく容易にピックアップすることができる。

【符号の説明】

【0047】

２：半導体ウエーハ
２０：基板
２１：機能層
２２：デバイス
２３：分割予定ライン
３：保護テープ
４：研削装置
４１：研削装置のチャックテーブル
４２：研削手段
４２４：研削ホイール
５：切削装置
５１：切削装置のチャックテーブル
５２：切削手段
５２３：切削ブレード
６：環状のフレーム
６０：ダイシングテープ
７：補強シート
８：レーザー加工装置
８１：レーザー加工装置のチャックテーブル
８２：レーザー光線照射手段
８２２：集光器
９：ヒータ
１０：デバイス分離装置
１１：フレーム保持手段
１２：テープ拡張手段
１３：ピックアップコレット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】