JP4630692B2

JP4630692B2 - レーザー加工方法

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Publication number: JP4630692B2
Application number: JP2005062145A
Authority: JP
Inventors: 敏行吉川; 孝一重松
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2005-03-07
Filing date: 2005-03-07
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2025-03-07
Also published as: JP2006245467A; US20060197260A1

Description

本発明は、複数の半導体チップに分離された半導体ウエーハの裏面に貼着されたダイボンディング用の接着フィルムを溶断するレーザー加工方法およびレーザー加工装置に関する。

例えば、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（切断予定ライン）によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成し、該デバイスが形成された各領域をストリートに沿って分割することにより個々の半導体チップを製造している。半導体ウエーハを分割する分割装置としては一般にダイシング装置が用いられており、このダイシング装置は厚さが２０μｍ程度の切削ブレードによって半導体ウエーハをストリートに沿って切削する。このようにして分割された半導体チップは、パッケージングされて携帯電話やパソコン等の電気機器に広く利用されている。

個々に分割された半導体チップは、その裏面にポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂脂等で形成された厚さ２０〜４０μｍのダイアタッチフィルムと称するダイボンディング用の接着フィルムが装着され、この接着フィルムを介して半導体チップを支持するダイボンディングフレームに加熱することによりボンディングされる。半導体チップの裏面にダイボンディング用の接着フィルムを装着する方法としては、半導体ウエーハの裏面に接着フィルムを貼着し、この接着フィルムを介して半導体ウエーハをダイシングテープに貼着した後、半導体ウエーハの表面に形成されたストリートに沿って切削ブレードにより接着フィルムと共に切削することにより、裏面に接着フィルムが装着された半導体チップを形成している。（例えば、特許文献１参照。）
特開２０００−１８２９９５号公報

しかるに、特開２０００−１８２９９５号公報に開示された方法によると、切削ブレードにより半導体ウエーハとともに接着フィルムを切断して個々の半導体チップに分割する際に、半導体チップの裏面に欠けが生じたり、接着フィルムに髭状のバリが発生してワイヤボンディングの際に断線の原因になるという問題がある。

近年、携帯電話やパソコン等の電気機器はより軽量化、小型化が求められており、より薄い半導体チップが要求されている。より薄く半導体チップを分割する技術として所謂先ダイシング法と称する分割技術が実用化されている。この先ダイシング法は、半導体ウエーハの表面からストリートに沿って所定の深さ（半導体チップの仕上がり厚さに相当する深さ）の分割溝を形成し、その後、表面に分割溝が形成された半導体ウエーハの裏面を研削して該裏面に分割溝を表出させ個々の半導体チップに分離する技術であり、半導体チップの厚さを５０μｍ以下に加工することが可能である。

しかるに、先ダイシング法によって半導体ウエーハを個々の半導体チップに分割する場合には、半導体ウエーハの表面からストリートに沿って所定の深さの分割溝を形成した後に半導体ウエーハの裏面を研削して該裏面に分割溝を表出させるので、ダイボンディング用の接着フィルムを前もって半導体ウエーハの裏面に装着することができない。従って、先ダイシング法によって半導体チップを支持するダイボンディングフレームにボンディングする際には、半導体チップとダイボンディングフレームとの間にボンド剤を挿入しながら行わなければならず、ボンディング作業を円滑に実施することができないという問題がある。

このような問題を解消するために、先ダイシングによって個々に分割された半導体チップの裏面にダイボンディング用の接着フィルムを貼着し、この接着フィルムを介して半導体チップをダイシングテープに貼着した後、各半導体チップ間の間隙に露出された該接着フィルムの部分に、半導体チップの表面側から上記間隙を通してレーザー光線を照射し、接着フィルムの上記間隙に露出された部分を除去するようにした半導体チップの製造方法が提案されている。（例えば、特許文献２参照。）
特開２００２−１１８０８１号公報

しかるに、特開２００２−１１８０８１号公報に開示された技術は、厚さが２０μｍ程度の切削ブレードによって形成された分割溝に半導体チップの表面側からレーザー光線を照射して接着フィルムにおける各半導体チップ間の間隙に露出された部分を溶断するものあり、半導体チップの表面にレーザー光線を照射することなく接着フィルムのみを溶断することが困難である。特に、先ダイシングによる半導体ウエーハの裏面研削の際に切削溝がズレている場合には、半導体チップの表面にレーザー光線を照射することなく接着フィルムのみを溶断することが困難である。従って、上記公報に開示された半導体チップの製造方法においては、デバイスが形成された半導体チップの表面にレーザー光線によるダメージを与える虞がある。

上述した問題を解消するために本出願人は、先ダイシングによって個々の半導体チップに分割された半導体ウエーハの裏面にダイボンディング用の接着フィルムを貼着し、半導体ウエーハの接着フィルム側をダイシングテープに貼着した後、ダイシングテープ側から分割溝に沿ってダイシングテープには吸収されないが接着フィルムには吸収される波長のレーザー光線を照射し、接着フィルムを分割溝に沿って溶断する半導体チップの製造方法を特願２００３−３４８２７７号として提案した。

而して、上記特願２００３−３４８２７７号として提案した半導体チップの製造方法においては、レーザー光線を照射することにより接着フィルムが溶融して発生したデブリが分割溝に入り込み、分割された半導体チップ同士がデブリによって接合し、半導体チップのピックアップが困難になるという問題が生じた。また、上記分割溝の幅が小さいため、レーザー光線が半導体チップの裏面に照射されることがあり、半導体チップの品質を低下するという問題は避けられない。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、レーザー光線の照射により接着フィルムが溶融して発生したデブリの影響を受けることなく、個々の半導体チップに分離された半導体ウエーハの裏面に貼着された接着フィルムを溶断することができるレーザー加工方法を提供することにある。

上記主たる技術的課題を解決するため、本発明によれば、複数の半導体チップに分離され表面に保護部材が貼着された半導体ウエーハの裏面にダイボンディング用の接着フィルムが貼着され、該半導体ウエーハの該接着フィルム側が環状のフレームに装着された伸張可能なダイシングテープに貼着されており、該接着フィルムを該複数の半導体チップに分離した分割溝に沿って溶断するレーザー加工方法であって、
該半導体ウエーハの保護部材側をチャックテーブルに載置し、該半導体ウエーハが貼着された該ダイシングテープを拡張し、該複数の半導体チップに分離した該分割溝の幅を拡大するテープ拡張工程と、
該テープ拡張工程の後、該半導体ウエーハの該保護部材側をチャックテーブルで保持し、該複数の半導体チップに分離した該分割溝の幅を拡大した状態で、該ダイシングテープ側から該分割溝に沿って該接着フィルムに該ダイシングテープは吸収しないが該接着フィルムは吸収する波長のレーザー光線を照射し、該接着フィルムを該分割溝に沿って溶断する接着フィルム溶断工程と、を含む、
ことを特徴とするレーザー加工方法が提供される。

本発明によれば、複数の半導体チップに分離された半導体ウエーハの裏面に貼着されたダイボンディング用の接着フィルムを溶断する際には、半導体ウエーハが貼着されたダイシングテープを拡張し、複数の半導体チップに分離した分割溝の幅を拡大して各半導体チップ間の間隔を拡大した状態で、分割溝に沿って接着フィルムにレーザー光線を照射するので、接着フィルムの溶断時に接着フィルムが溶融されても、半導体チップ同士が溶融した接着フィルムによって接合することはない。また、接着フィルム溶断工程においては、上述したように半導体ウエーハは分割溝の幅が拡大せしめられ各半導体チップ間の間隔が拡大されているので、半導体チップにレーザー光線が照射されることはない。

以下、本発明によるレーザー加工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、複数の半導体チップに分割され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１０は、例えば厚さが６００μｍのシリコンウエーハからなっており、表面１０ａに複数のストリート１０１が格子状に形成されているとともに該複数のストリート１０１によって区画された複数の領域にデバイス１０２が形成されている。この半導体ウエーハ１０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、先ず半導体ウエーハ１０の表面２ａに形成されたストリート１０１に沿って所定深さ（各半導体チップの仕上がり厚さに相当する深さ）の分割溝を形成する（分割溝形成工程）。この分割溝形成工程は、図２の（ａ）に示すようにダイシング装置として一般に用いられている切削装置１１を用いることができる。即ち、切削装置１１は、吸引保持手段を備えたチャックテーブル１１１と、切削ブレード１１２を備えた切削手段１１３を具備している。この切削装置１１のチャックテーブル１１１上に半導体ウエーハ１０を表面１０ａを上にして保持し、切削手段１１３の切削ブレード１１２を回転しつつチャックテーブル１１１を矢印Ｘで示す方向に切削送りすることによって、所定方向に延在するストリート１０１に沿って分割溝１０３を形成する。この分割溝１０３は、図２の（ｂ）に示すように分割される各半導体チップの仕上がり厚さに相当する深さ（例えば、１１０μｍ）に設定されている。このように所定方向に延在するストリート１０１に沿って分割溝１０３を形成したら、切削手段１１３を矢印Ｙで示す方向にストリート１０１の間隔だけ割り出し送りして、再度上記切削送りを遂行する。そして、所定方向に延在する全てのストリート１０１について上記切削送りと上記割り出し送りを遂行したならば、チャックテーブル１１１を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して直角に延びる各ストリート１０１に沿って上記切削送りと上記割り出し送りを実行することにより、半導体ウエーハ１０に形成された全てのストリート１０１に沿って分割溝１０３が形成される。

上述した分割溝形成工程により半導体ウエーハ１０の表面１０ａにストリート１０１に沿って所定深さの分割溝１０３を形成したら、図３の（ａ）、図３の（ｂ）に示すように半導体ウエーハ１０の表面１０ａ（デバイス２２が形成されている面）に研削用の保護部材１２を貼着する（保護部材貼着工程）。なお、保護部材１２は、図示の実施形態においては厚さが１５０μｍのポリオレフィンシートが用いられている。

次に、表面に保護部材１２を貼着した半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂを研削し、分割溝１０３を裏面２ｂに表出させて個々の半導体チップに分割する（分割溝表出工程）。この分割溝表出工程は、図４の（ａ）に示すようにチャックテーブル１３１と研削砥石１３２を備えた研削手段１３３を具備する研削装置１３によって行われる。即ち、チャックテーブル１３１上に半導体ウエーハ１０を裏面１０ｂを上にして保持し、例えば、チャックテーブル１３１を３００ｒｐｍで回転しつつ、研削手段１３３の研削砥石５２を６０００ｒｐｍで回転せしめて半導体ウエーハ１０の裏面２ｂに接触することにより研削し、図４の（ｂ）に示すように分割溝１０３が裏面１０ｂに表出するまで研削する。このように分割溝１０３が表出するまで研削することによって、図４の（ｃ）に示すように半導体ウエーハ１０は個々の半導体チップ１００に分離される。なお、分離された複数の半導体チップ１００は、その表面に保護部材１２が貼着されているので、バラバラにはならず半導体ウエーハ１０の形態が維持されている。

上述した分割溝表出工程によって半導体ウエーハ１０を個々の半導体チップ１００に分離したならば、個々の半導体チップに分離された半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂに接着フィルムを貼着する接着フィルム貼着工程を実施する。即ち、図５の（ａ）、（ｂ）に示すように接着フィルム１４を個々の半導体チップに分離された半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂに貼着する。このとき、８０〜２００°Ｃの温度で加熱しつつ接着フィルム１４を半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂに押圧して貼着する。なお、接着フィルム１４は、例えば厚さが２５μｍのポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂によって形成されている。

上述したように接着フィルム貼着工程を実施したならば、環状のフレームに装着された伸張可能なダイシングテープに接着フィルム１４が貼着された半導体ウエーハ１０の接着フィルム１４側を貼着するダイシングテープ貼着工程を実施する。即ち、図６の（ａ）、（ｂ）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ダイシングテープ１６の表面に、半導体ウエーハ１０の接着フィルム１４側を貼着する。従って、半導体ウエーハ１０の表面に貼着された保護部材１２は上側となる。なお、上記ダイシングテープ１６は、図示の実施形態においては厚さが９５μｍのポリオレフィンシートによって形成されている。なお、ダイシングテープ１６としては、紫外線等の外的刺激によって粘着力が低下する性質を有するＵＶテープが用いられている。

上述した接着フィルム貼着工程およびダイシングテープ貼着工程の他の実施形態について、図７を参照して説明する。
図７に示す実施形態は、ダイシングテープの表面に予め接着フィルムが貼着された接着フィルム付きのダイシングテープを使用する。即ち、図７の（ａ）、（ｂ）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ダイシングテープ１６の表面に貼着された接着フィルム１４を個々の半導体チップに分離された半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂに貼着する。このとき、８０〜２００°Ｃの温度で加熱しつつ接着フィルム１４を半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂに押圧して貼着する。なお、上記ダイシングテープ１６は、図示の実施形態においては伸張可能な厚さが９５μｍのポリオレフィンシートかならっている。このような接着フィルム付きのダイシングテープは、株式会社リンテック社製の接着フィルム付きのダイシングテープ（ＬＥ５０００）を用いることができる。

上述した接着フィルム貼着工程およびダイシングテープ貼着工程を実施したならば、個々の半導体チップ１００に分離された半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂに貼着された接着フィルム１４にダイシングテープ１６側から上記分割溝１０３に沿って、ダイシングテープはレーザー光を吸収しないが接着フィルムはレーザー光を吸収する波長に設定されたレーザー光線を照射し、接着フィルムを分割溝に沿って溶断する接着フィルム溶断工程を実施する。この接着フィルム溶断工程は、図８乃至図１０に示す本発明に従って構成されたレーザー加工装置によって実施する。

図８には、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図が示されている。図８に示すレーザー加工装置１は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２に上記矢印Ｘで示す方向と直角な矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構４と、該レーザー光線ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット５とを具備している。

上記チャックテーブル機構３は、静止基台2上に矢印Xで示す加工送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上に矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に配設された第一の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に配設された円筒支持部材３４と、該円筒支持部材３４によって回転可能に支持された被加工物保持手段としてチャックテーブル３５を具備している。このチャックテーブル３５について、図９および図１０を参照して説明する。

図９および図１０に示すチャックテーブル３５は、円柱状の本体３５１と、該本体３５１の上面に配設された通気性を有する被加工物保持部材３５２とからなっている。本体３５１はステンレス鋼等の金属材によって形成されており、その上面には円形の嵌合凹部３５１aが設けられている。この嵌合凹部３５１aには、底面の外周部に被加工物保持部材３５２が載置される環状の載置棚３５１bが設けられている。また、本体３５１には嵌合凹部３５１aに開口する吸引通路３５１cが設けられており、この吸引通路３５１cは図示しない吸引手段に連通されている。従って、図示しない吸引手段が作動すると、吸引通路３５１cを通して嵌合凹部３５１aに負圧が作用せしめられる。このように構成されたチャックテーブル３５の中間部には、径方向に突出する環状の支持フランジ部３５１dが設けられている。この支持フランジ部３５１dの上側および下側に軸受３５３、３５３が装着され、該軸受３５３、３５３を介してチャックテーブル３５は上記円筒支持部材３４に回転可能に支持される。このように円筒支持部材３４に回転可能に支持されたチャックテーブル３５は、回転駆動手段３６によって適宜回転せしめられる。回転駆動手段３６は、パルスモータ３６１と、該パルスモータ３６１の駆動軸に装着された駆動歯車３６２と、チャックテーブル３５を構成する本体３５１の下部に装着され駆動歯車３６２と噛み合う環状の被駆動歯車３６３とからなっている。

また、チャックテーブル３５を構成する本体３５１の上部には、小径部３５１eが形成されている。この小径部３５１eの径方向外側には、上記環状のフレーム１５を保持するフレーム保持手段３５４が配設されている。フレーム保持手段３５４は、小径部３５１eを囲繞して配設された環状のフレーム保持部材３５５と、該フレーム保持部材３５５の上面に径方向外方に向けて放射状に取付けられた４個の保持アーム３５６と、該４個の保持アーム３５６の先端部にそれぞれ配設された固定手段としての４個のクランプ３５７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３５４は、４個の保持アーム３５６上に載置された上記環状のフレーム１５を４個のクランプ３５７によって固定する。

このように構成されたフレーム保持手段３５４は、移動手段３５８によって軸方向（上下方向）に進退可能に支持されている。移動手段３５８は、図示の実施形態においては複数のエアシリンダ３５９からなっており、チャックテーブル３５を構成する本体３５１の小径部３５１eを形成する肩部３５１f上に配設される。そして、複数のエアシリンダ３５９のピストンロッド３５９aが上記環状のフレーム保持部材３５５の下面に連結される。このように複数のエアシリンダ３５９からなる移動手段３５８は図示しないエア供給手段に接続されており、図示しないエア供給手段を作動することによりフレーム保持手段３５４を図１０に示す基準位置と、該基準位置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。

図８に戻って説明を続けると、上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動させるための加工送り手段３７を具備している。加工送り手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第一の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動せしめられる。

上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動させるための第１の割り出し送り手段３８を具備している。第１の割り出し送り手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３８１と、該雄ネジロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３８１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３８２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３８１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３８２によって雄ネジロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。

上記レーザー光線照射ユニット支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面に矢印Ｚで示す方向に延びる一対の案内レール４２３、４２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動させるための第２の割り出し送り手段４３を具備している。第２の割り出し送り手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ねじロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。

図示の実施形態のおけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザー光線照射手段５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、矢印Ｚで示す方向に移動可能に支持される。

図示の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の先端に装着された集光器５２２からパルスレーザー光線を照射する。また、レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の前端部には、上記レーザー光線照射手段５２によってレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段６が配設されている。この撮像手段６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。

図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動させるための移動手段５３を具備している。移動手段５３は、一対の案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびレーザビーム照射手段５２を案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動せしめる。なお、図示の実施形態においてはパルスモータ５３２を正転駆動することによりレーザビーム照射手段５２を上方に移動し、パルスモータ５３２を逆転駆動することによりレーザビーム照射手段５２を下方に移動するようになっている。

上述したレーザー加工装置１を用いて実施する接着フィルム溶断工程について、図１１乃至図１３を参照して説明する。
接着フィルム溶断工程は、上述した接着フィルム貼着工程およびダイシングテープ貼着工程が実施され、ダイシングテープ１６の表面に接着フィルム１４側が貼着された半導体ウエーハ１０を、図１１の（a）で示すように保護部材１２側をチャックテーブル３５の被加工物保持部材３５２上に載置する。そして、ダイシングテープ１６が装着された環状のダイシングフレーム１５をフレーム保持手段３５４の４個の保持アーム３５６上に載置し、４個のクランプ３５７によって環状のダイシングフレーム１５を４個の保持アーム３５６に固定する。次に、移動手段３５８の複数のエアシリンダ３５９を作動し、フレーム保持手段３５４を図１１の（a）で示す基準位置から図１１の（b）で示す拡張位置に下降せしめる。この結果、伸長可能なダイシングテープ１６は拡張されるので、ダイシングテープ１６に貼着されている接着フィルム１４も拡張され、接着フィルム１４が貼着されている半導体ウエーハ１０は分割溝１０３の幅が拡大せしめられ、各半導体チップ１００間の間隔が拡大される（テープ拡張工程）。このようにしてテープ拡張工程を実施したならば、図示しない吸引手段を作動してチャックテーブル３５の被加工物保持部材３５２に載置された半導体ウエーハ１０を保護部材１２を介して吸引保持する。このようにして半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３５は、加工送り手段３７の作動により案内レール３１、３１に沿って移動せしめられレーザー光線照射ユニット５に配設された撮像手段６の直下に位置付けられる。

チャックテーブル３５が撮像手段６の直下に位置付けられると、撮像手段６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６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た分割溝１０３と、分割溝１０３に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射ユニット５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。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な方向に形成された分割溝１０３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、個々の半導体チップに分離された半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂに貼着された接着フィルム１４およびダイシングテープ１６が非透明性で分割溝１０３が確認できない場合には、撮像手段６として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）等で構成したものを用いることにより、接着フィルム１４およびダイシングテープ１６を通して分割溝１０３を撮像することができる。

以上のようにして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、チャックテーブル３５を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が位置するレーザー光線照射領域に移動し、図１２に示すように所定の分割溝１０３の一端（図１２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からダイシングテープ１６はレーザー光を吸収しないが接着フィルム１４はレーザー光を吸収する波長のレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３５即ち半導体ウエーハ１０を図１２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、分割溝１０３の他端（図１２において右端）が集光器５２２の照射位置に達したら、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３５即ち半導体ウエーハ１０の移動を停止する。このとき、レーザー光線照射手段５２の集光器５２２から照射されるパルスレーザー光線は、図示の実施形態においては集光点Ｐ（集光スポット径が形成される点）を接着フィルム１４の上面付近に合わせて照射される。なお、このレーザー光線の波長は、ダイシングテープ１６を構成するポレオレフィンシートには吸収されないが、接着フィルム１４を構成するポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂シートには吸収される３５５ｎｍに設定されているが、ダイシングテープとして選択されている素材と、接着フィルムとして選択されている素材との関係で適宜設定される。この結果、図１３に示すように接着フィルム１４は、ダイシングテープ１６を透過したレーザー光線のエネルギーにより分割溝１０３に沿って溶断され破断線１４０が形成される（接着フィルム溶断工程）。

上述した接着フィルム溶断工程においては、接着フィルム１４の溶断時に接着フィルム１４が溶融されデブリ１４１が発生するが、上述したように半導体ウエーハ１０は分割溝１０３の幅が拡大せしめられ各半導体チップ１００間の間隔が拡大されているので、デブリ１４１によって隣接する半導体チップ１００同士が接合することはない。また、接着フィルム溶断工程においては、上述したように半導体ウエーハ１０は分割溝１０３の幅が拡大せしめられ各半導体チップ１００間の間隔が拡大されているので、半導体チップ１００にレーザー光線が照射されることはない。なお、接着フィルム１４はダイシングテープ１６に貼着されているので、レーザー光線によって溶融されたデブリが飛散することがなく、半導体チップ１００を汚染することはない。

なお、上記接着フィルム溶断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。
レーザー光線の種類；固体レーザー（ＹＶＯ４レーザー、ＹＡＧレーザー）
波長：３５５ｎｍ
発振方法：パルス発振
パルス幅：１２ｎｓ
集光スポット径：φ９．２μｍ
繰り返し周波数：５０ｋＨｚ
平均出力：２Ｗ
加工送り速度：５００ｍｍ／秒

上述したように接着フィルム１４に所定方向の分割溝１０３に沿って溶断線１４０を形成したならば、チャックテーブル７１を矢印Ｙ（図８参照）で示す方向に分割溝１０３の間隔だけ割り出し送りし、再度上記加工送りを遂行する。そして、所定方向に形成された全ての分割溝１０３に沿って上記加工送りと割り出し送りを遂行したならば、チャックテーブル３５を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して直角に形成された分割溝１０３に沿って上記加工送りと割り出し送りを実行することにより、接着フィルム１４は半導体ウエーハ１０が分割溝１０３によって分離された半導体チップ１００毎に貼着された接着フィルム１４ａに溶断される。なお、分離された複数の半導体チップ１００は、その裏面に貼着された接着フィルム１４が上述したように半導体チップ１００毎の接着フィルム１４ａに破断されても、ダイシングテープ１６に貼着されているとともに半導体チップ１００の表面には保護部材１２が貼着されているので、半導体チップ１００および接着フィルム１４ａはバラバラにはならず半導体ウエーハ１０の形態が維持されている。

上述した接着フィルム破断工程を実施したならば、半導体チップ１０の表面に貼着された保護部材１２を剥離する保護部材剥離工程を実施する。即ち、図１４に示すようにダイシングテープ１６を装着したダイシングフレーム１５を上下反転して、個々の半導体チップ１００に分離された半導体ウエーハ１０の表面１０ａに貼着された保護部材１２を上側にし、保護部材１２を半導体ウエーハ１０の表面１０ａから剥離する。このように、保護部材剥離工程は接着フィルム破断工程を実施した後に実行するので、接着フィルム破断工程においてデブリが生じても半導体チップ１００の表面１０ａに付着することはない。

上記保護部材剥離工程を実施したならば、ダイシングテープ１６から接着フィルム１４ａが貼着されている半導体チップ１００を離脱する半導体チップ離脱工程を実行する。この半導体チップ離脱工程は、図１５および図１６に示すピックアップ装置８によって実施される。ここで、ピックアップ装置８について説明する。図示のピックアップ装置８は、上記ダイシングフレーム１５を載置する載置面８１１が形成された円筒状のベース８１と、該ベース８１内に同心的に配設され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を押し広げるための拡張手段８２を具備している。拡張手段８２は、上記ダイシングテープ１６における複数個の半導体チップ１００が存在する領域１６１を支持する筒状の拡張部材８２１を具備している。この拡張部材８２１は、図示しない昇降手段によって図１６の（ａ）に示す基準位置と該基準位置から上方の図１６の（ｂ）に示す拡張位置の間を上下方向（円筒状のベース８１の軸方向）に移動可能に構成されている。なお、図示の実施形態においては拡張部材８２１内には、紫外線照射ランプ８３が配設されている。

上述したピックアップ装置８を用いて実施する半導体チップ離脱工程について、図１５および図１６を参照して説明する。
上述したように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の上面に支持された複数個の半導体チップ１００（裏面に貼着された接着フィルム１４ａ側がダイシングテープ１６の上面に貼着されている）は、図１５および図１６の（ａ）に示すようにダイシングフレーム１５が円筒状のベース８１の載置面８１１上に載置され、クランプ８４によってベース８１に固定される。次に、図１６の（ｂ）に示すように上記ダイシングテープ１６における複数個の半導体チップ１００が存在する領域１６１を支持した拡張手段８２の拡張部材８２１を図示しない昇降手段によって図１６（ａ）の基準位置から上方の図１６の（ｂ）に示す拡張位置まで移動する。この結果、伸長可能なダイシングテープ１６は拡張されるので、ダイシングテープ１６と半導体チップ１００に装着されている接着フィルム１４ａとの間にズレが生じ密着性が低下するため、接着フィルム１４ａを貼着した半導体チップ１００がダイシングテープ１６から容易に離脱できる状態となるとともに、個々の半導体チップ１００および該半導体チップ１００に貼着された接着フィルム１４ａ間には隙間が形成される。

次に、図１５に示すようにピックアップ装置８の上方に配置されたピックアップコレット９を作動して、個々の半導体チップ１００をダイシングテープ１６の上面から離脱し、図示しないトレーに搬送する。このとき、拡張部材８２１内に配設された紫外線照射ランプ８３を点灯してダイシングテープ１６に紫外線を照射し、ダイシングテープ１６の粘着力を低下せしめることにより、より容易に離脱することができる。このようにして、ダイシングテープ１６から離脱された半導体チップ１００は、図１７に示すように裏面に接着フィルム１４ａが装着された状態であり、裏面に接着フィルム１４ａが装着された半導体チップ１００が得られる。

次に、上述したダイシングテープ貼着工程および接着フィルム溶断工程の他の実施形態について、図１８および図１９、２０を参照して説明する。
図１８に示すダイシングテープ貼着工程は、上述した分割溝表出工程および接着フィルム貼着工程が実施され接着フィルム１４が裏面に貼着された半導体ウエーハ１０の接着フィルム１４側を、環状の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の表面に貼着する。従って、半導体ウエーハ１０は、表面１０aが上側となる。

図１８に示すダイシングテープ貼着工程を実施したならば、接着フィルム溶断工程を実施する。即ち、図１９に示すように上述したレーザー加工装置１のチャックテーブル３５上に半導体ウエーハ１０の接着フィルム１４側が貼着されたダイシングテープ１６を載置し、上述したテープ拡張工程を実施する。そして、上述したレーザー光線照射位置のアライメントを実施した後、図１９に示すように所定の分割溝１０３の一端（図１９において左端）をレーザー光線照射手段の集光器５２２の直下に位置付ける。そして、集光器５２２からレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３５即ち半導体ウエーハ１０を図１９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、分割溝１０３の他端（図１９において右端）が集光器５２２の照射位置に達したら、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３５即ち半導体ウエーハ１０の移動を停止する。このとき、レーザー光線照射手段５２の集光器５２２から照射されるパルスレーザー光線は、半導体ウエーハ１０の表面１０a側から分割溝１０３を通して接着フィルム１４に照射される。この結果、図２０に示すように接着フィルム１４は、レーザー光線のエネルギーにより分割溝１０３に沿って溶断され破断線１４０が形成される。この接着フィルム溶断工程においては、上述したテープ拡張工程を実施することにより半導体ウエーハ１０は分割溝１０３の幅が拡大せしめられ各半導体チップ１００間の間隔が拡大されているので、分割溝１０３を通して接着フィルム１４に確実にレーザー光線を照射することができる。

次に、上述したダイシングテープ貼着工程および接着フィルム溶断工程の更に他の実施形態について、図２１および図２２、２３を参照して説明する。
図２１に示すダイシングテープ貼着工程は、上述した分割溝表出工程および接着フィルム貼着工程が実施され接着フィルム１４が裏面に貼着された半導体ウエーハ１０の表面１０a側を、環状の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の表面に貼着する。従って、半導体ウエーハ１０の裏面に貼着され接着フィルム１４が上側となる。

図２１に示すダイシングテープ貼着工程を実施したならば、接着フィルム溶断工程を実施する。即ち、図２２に示すように上述したレーザー加工装置１のチャックテーブル３５上に半導体ウエーハ１０の表面１０a側が貼着されたダイシングテープ１６を載置し、上述したテープ拡張工程を実施する。そして、上述したレーザー光線照射位置のアライメントを実施した後、図２２に示すように所定の分割溝１０３の一端（図２２において左端）をレーザー光線照射手段の集光器５２４の直下に位置付ける。そして、集光器５２２からレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３５即ち半導体ウエーハ１０を図２２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、分割溝１０３の他端（図２２において右端）が集光器５２２の照射位置に達したら、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３５即ち半導体ウエーハ１０の移動を停止する。このとき、レーザー光線照射手段５２の集光器５２４から照射されるパルスレーザー光線は、接着フィルム１４側から分割溝１０３に沿って接着フィルム１４に照射される。この結果、図２３に示すように接着フィルム１４は、レーザー光線のエネルギーにより分割溝１０３に沿って溶断され破断線１４０が形成される。この接着フィルム溶断工程においては、接着フィルム１４の溶断時に接着フィルム１４が熔融されデブリ１４１が発生するが、上述したように半導体ウエーハ１０は分割溝１０３の幅が拡大せしめられ各半導体チップ１００間の間隔が拡大されているので、デブリ１４１によって隣接する半導体チップ１００同士が接合することはない。

半導体チップの製造方法によって分割される半導体ウエーハの斜視図。半導体チップの製造方法における分割溝形成工程の説明図。半導体チップの製造方法における保護シート貼着行程の説明図。半導体チップの製造方法における分割溝表出工程の説明図。半導体チップの製造方法における接着フィルム貼着工程の説明図。半導体チップの製造方法におけるダイシングテープ貼着工程の説明図。半導体チップの製造方法における接着フィルム貼着工程の他の実施形態を示す説明図。本発明のレーザー加工方法における接着フィルム溶断工程を実施するためのレーザー加工装置を示す概略斜視図。図８に示すレーザー加工装置に装備されるチャックテーブルの斜視図。図９に示すチャックテーブルの断面図。本発明のレーザー加工方法におけるテープ拡張工程の説明図。本発明のレーザー加工方法における接着フィルム溶断工程の説明図。接着フィルム溶断工程が実施され接着フィルムが溶断された状態を示す拡大断面図。半導体チップの製造方法における保護部材剥離工程の説明図。半導体チップの製造方法における半導体チップ離脱工程を実施するためのピックアップ装置の斜視図。半導体チップの製造方法における半導体チップ離脱工程の説明図。半導体チップの製造方法によって形成された半導体チップの斜視図。半導体チップの製造方法におけるダイシングテープ貼着工程の他の実施形態を示す説明図。本発明のレーザー加工方法における接着フィルム溶断工程の他の実施形態を示す説明図。図２１に示す接着フィルム溶断工程が実施され接着フィルムが溶断された状態を示す拡大断面図。半導体チップの製造方法におけるダイシングテープ貼着工程の更に他の実施形態を示す説明図。本発明のレーザー加工方法における接着フィルム溶断工程の更に他の実施形態を示す説明図。図２４に示す接着フィルム溶断工程が実施され接着フィルムが溶断された状態を示す拡大断面図。

符号の説明

１：レーザー加工装置
２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３５：チャックテーブル
３５４：フレーム保持手段
３５８：移動手段
３６：回転駆動手段
３７：加工送り手段
３８：第１の割り出し送り手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４２：可動支持基台
４３：第２の割り出し送り手段
５：レーザー光線照射ユニット
５２：レーザー光線照射手段
５２２：集光器
６：撮像手段
８：ピックアップ装置
８２：拡張手段
８３：紫外線照射ランプ
１０：半導体ウエーハ
１００：半導体チップ
１０１：ストリート
１０２：デバイス
１０３：分割溝
１１：切削装置
１１１：チャックテーブル
１１２：切削ブレード
１１３：切削手段
１２：保護部材
１３：研削装置
１３１：チャックテーブル
１３２：チャックテーブル
１３３：チャックテーブル
１４：接着フィルム
１５：ダイシングフレーム
１６：ダイシングテープ

Claims

複数の半導体チップに分離され表面に保護部材が貼着された半導体ウエーハの裏面にダイボンディング用の接着フィルムが貼着され、該半導体ウエーハの該接着フィルム側が環状のフレームに装着された伸張可能なダイシングテープに貼着されており、該接着フィルムを該複数の半導体チップに分離した分割溝に沿って溶断するレーザー加工方法であって、
該半導体ウエーハの保護部材側をチャックテーブルに載置し、該半導体ウエーハが貼着された該ダイシングテープを拡張し、該複数の半導体チップに分離した該分割溝の幅を拡大するテープ拡張工程と、
該テープ拡張工程の後、該半導体ウエーハの該保護部材側をチャックテーブルで保持し、該複数の半導体チップに分離した該分割溝の幅を拡大した状態で、該ダイシングテープ側から該分割溝に沿って該接着フィルムに該ダイシングテープは吸収しないが該接着フィルムは吸収する波長のレーザー光線を照射し、該接着フィルムを該分割溝に沿って溶断する接着フィルム溶断工程と、を含む、
ことを特徴とするレーザー加工方法。