JP5203744B2 - ウエーハの裏面に装着された接着フィルムの破断方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数のデバイスが形成されたウエーハの裏面に装着されたダイボンディング用の接着フィルムを、個々のデバイスの外周縁に沿って破断する方法に関する。

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等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリート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デバイスを製造している。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ストリート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。

個々に分割されたデバイスは、その裏面にエポキシ樹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デバイスを支持するダイボンディングフレームに加熱圧着することによりボンディングされる。デバイス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ともに切断することにより、裏面に接着フィルムが装着されたデバイスを形成している。（例えば、特許文献１参照。）
特開２０００−１８２９９５号公報

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、より薄いデバイスが要求されている。より薄くデバイス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（デバイス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デバイスに分割する技術であり、デバイスの厚さを１００μｍ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デバイス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製作されたデバイスをダイボンディングフレームにボンディングする際には、デバイス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、先ダイシング法によって個々のデバイス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装着し、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、各デバイス間の間隙に露出された接着フィルムの部分に、デバイスの表面側から上記間隙を通してレーザー光線を照射し、接着フィルムを個々のデバイスの外周縁に沿って溶断するようにした半導体デバイス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

また、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パルスレーザー光線をストリートに沿って照射し、被加工物の内部にストリート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ストリート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３参照。）
特許第３４０８８０５号公報

また、上記レーザー加工方法を用いてストリートに沿って変質層が形成された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、この接着フィルムを介してウエーハをダイシングテープに貼着した後、ダイシングテープを拡張することによりウエーハを変質層が形成されることによって強度が低下せしめられたストリートに沿って個々のデバイスに分割するとともに、接着フィルムを分割された各デバイスの外周縁に沿って破断する方法が提案されている。（例えば、特許文献４参照。）
特開２００４−２７３８９５号公報

しかるに、ウエーハが貼着されているダイシングテープを拡張することにより、ウエーハおよび該ウエーハに貼着された接着フィルムをストリートに沿って破断する方法を用いた場合、ダイシングテープを拡張することにより変質層が形成されることによって強度が低下せしめられたウエーハはストリートに沿って個々のデバイスに分割されるが、接着フィルムは粘りがあり、張力が作用すると伸びてしまって確実に破断することが困難であるという問題がある。

このような問題を解消するために本出願人は、ダイシングテープを拡張することにより変質層が形成されることによって強度が低下せしめられたウエーハを分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割した後、ダイシングテープを拡張した状態で、分割された個々のデバイス間の隙間を通して接着フィルムに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を照射し、接着フィルムに個々のデバイスの外周縁に沿って破断溝を形成する方法を特願２００７−３２３７９号として提案した。

而して、個々の分割されたデバイス間の隙間を通して接着フィルムにレーザー光線を照射するとデブリが飛散し、この飛散したデブリがデバイスの表面に付着してデバイスの品質を低下させ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あり、その主たる技術的課題は、デブリを飛散させることなくデバイス間の隙間を通して接着フィルムにレーザー光線を照射し、接着フィルムをデバイスの外周縁に沿って破断することができるウエーハの裏面に装着された接着フィルムの破断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、表面に複数のストリート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によって区画された複数の領域にデバイスが形成され該デバイスが個々に分割されているウエーハの裏面に装着された接着フィルムを、環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に貼着された状態で個々のデバイスの外周縁に沿って破断するウエーハの裏面に装着された接着フィルムの破断方法であって、
該個々に分割されているデバイス間の隙間を通して該接着フィルムにレーザー光線を照射し、該接着フィルムに個々のデバイスの外周縁に沿って変質層を形成するレーザー加工工程と、
該変質層が形成された該接着フィルムに外力を付与し、該接着フィルムを該変質層に沿って破断する接着フィルム破断工程と、を含み、
該レーザー加工工程において該接着フィルムに照射するレーザー光線は、パルス幅が１００ピコ秒以下で平均出力が１〜３Ｗに設定されている、
ことを特徴とするウエーハの裏面に装着された接着フィルムの破断方法が提供される。

上記レーザー加工工程において接着フィルムに照射するレーザー光線のパルス幅は５０ピコ秒以下に設定されていることが望ましい。
上記レーザー加工工程は、ダイシングテープを拡張することにより個々のデバイス間の隙間を広げた状態で実施することが望ましい。
また、上記接着フィルム破断工程は、ダイシングテープを拡張することにより接着フィルムに張力を作用せしめる。

本発明によるウエーハの裏面に装着された接着フィルムの破断方法においては、レーザー加工工程において接着フィルムに照射するレーザー光線はパルス幅が１００ピコ秒以下で平均出力が１〜３Ｗに設定されているため、デブリを飛散することなく接着フィルムに変質層を形成することができるので、デバイスの表面にデブリが付着することはない。そして、個々のデバイスの外周縁に沿って変質層が形成された接着フィルムは、外力を付与することにより変質層に沿って容易に破断することができる。

以下、本発明によるウエーハの裏面に装着された接着フィルムの破断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。

ここで、裏面に接着フィルムが装着されたウエーハの形態について説明する。
図１の(a)および(b)には、所謂先ダイシング法によって個々のデバイスに分割された半導体ウエーハ１０の裏面にダイボンディング用の接着フィルム１１が装着されるとともに、該接着フィルム１１側が環状のフレームFに装着されたダイシングテープTの表面に貼着され、半導体ウエーハ１０の表面に貼着された保護テープ１２が剥離された状態が示されている。図１の(a)および(b)に示す半導体ウエーハ１０は、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を所謂先ダイシング法によって個々のデバイスに分割するには、切削装置を用いて半導体ウエーハ１０の表面１０ａに形成されたストリート１０１に沿って所定深さ（デバイスの仕上がり厚さに相当する深さ）の分割溝１０３を形成する（分割溝形成工程）。次に、分割溝１０３が形成された半導体ウエーハ１０の表面に保護テープ１２を貼着し、半導体ウエーハ１０の裏面を研削して、分割溝を裏面に表出させることにより個々のデバイス１０２に分割する（分割溝表出工程）。このようにして個々のデバイス１０２に分割された半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂにダイボンディング用の接着フィルム１１を装着するとともに該接着フィルム１１側を環状のフレームFに装着されたダイシングテープTの表面に貼着する。次に、図１の(a)に示すように半導体ウエーハ１０の表面に貼着された保護テープ１２を剥離する。

上記接着フィルム１１は、厚さ２０〜４０μｍのエポキシ樹脂フィルムからなり、８０〜２００°Ｃの温度で加熱しつつ半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂに押圧して装着される。なお、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用いることができる。この場合、上述したように先ダイシング法によって個々のデバイスに分割された半導体ウエーハ１０の裏面を環状のフレームに装着された接着フィルム付きのダイシングテープの接着フィルム上に載置し、８０〜２００°Ｃの温度で加熱しつつ接着フィルム１１を半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂに押圧して装着する。上記環状のフレームＦは、例えば厚さが１mmのステンレス鋼によって環状に形成されている。上記ダイシングテープＴ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粘着糊が厚さが５μｍ程度塗布されている。

図２の(a)および(b)には、ストリート１０１に沿って内部に変質層１０４が形成された半導体ウエーハ１０の裏面にダイボンディング用の接着フィルム１１が装着されるとともに、該接着フィルム１１側が環状のフレームFに装着されたダイシングテープTの表面に貼着された状態が示されている。半導体ウエーハ１０の内部にストリート１０１に沿って変質層１０４を形成するには、半導体ウエーハ２の裏面２ｂ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波長（例えば１０６４ｎｍ）のパルスレーザー光線をストリート１０１に沿って照射し、半導体ウエーハ１０の内部にストリート１０１に沿って変質層１０４を連続的に形成する（変質層形成工程）。このようにしてストリート１０１に沿って内部に変質層１０４が形成された半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂにダイボンディング用の接着フィルム１１を装着するとともに該接着フィルム１１側を環状のフレームFに装着されたダイシングテープTの表面に貼着する。

次に、上述した半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂに装着されたダイボンディング用の接着フィルム１１を、環状のフレームFに装着されたダイシングテープTの表面に貼着された状態で個々のデバイス１０２の外周縁に沿って破断するウエーハの裏面に装着された接着フィルムの破断方法について説明する。
図３には、本発明によるウエーハの裏面に装着された接着フィルムの破断方法を実施するためのレーザー加工装置の斜視図が示されている。図３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後述する環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に貼着されたウエーハを保持するとともにダイシングテープを拡張するテープ拡張機構３と、該テープ拡張機構３を矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に支持する加工送り機構４と、上記テープ拡張機構３に保持されたウエーハにレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段を備えたレーザー光線照射ユニット５と、該レーザー光線照射ユニット５を支持するレーザー光線照射ユニット支持機構６を具備している。

上記テープ拡張機構３は、図４に示すように上記環状のフレームFに装着されたダイシングテープTにおけるウエーハ貼着領域を保持するチャックテーブル３１と、環状のフレームFを保持するフレーム保持手段３２と、フレーム保持手段３２とチャックテーブル３１を軸方向に相対的に移動せしめる移動手段３３と、チャックテーブル３１および移動手段３３を支持する支持基台３４と、該支持基台３４を回転可能に支持する円筒状の回転支持部材３５と、該回転支持部材３５を支持する滑動ブロック３６を具備している。上記チャックテーブル３１について、図５を参照して説明する。

図５に示すチャックテーブル３１は、円柱状のチャックテーブル本体３１１と、該チャックテーブル本体３１１の上面に配設され環状のフレームFに装着されたダイシングテープTにおけるウエーハ貼着領域を保持する透明又は半透明部材からなる保持部材３１２と、該保持部材３１２の図５において下側に配設された発光体３１３を具備している。チャックテーブル本体３１１は、その上面に設けられた円形状の嵌合凹部３１１aと、該嵌合凹部３１１aを囲繞して設けられた環状の保持部材支持部３１１ｂと、該保持部材支持部３１１ｂを囲繞して形成された環状の吸引溝３１１ｃと、該環状の吸引溝３１１ｃを囲繞して設けられた環状のシール部３１１ｄと、上記環状の吸引溝３１１ｃに連通する連通路３１１eと、該連通路３１１eに連通する該吸引通路３１１fを備えている。環状の保持部材支持部３１１ｂの内周部には上記保持部材３１２が載置される環状の載置棚３１１gが設けられている。上記吸引通路３１１f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３１１fおよび連通路３１１eを通して環状の吸引溝３１１ｃ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本体３１１は、支持基台３４の上面に適宜の固定手段によって固定される。

上記環状の保持部材支持部３１１ｂに設けられた環状の載置棚３１１g上に載置される保持部材３１２は、厚さが２〜５ｍｍの石英板からなっており、その上面が環状のフレームFに装着されたダイシングテープTにおけるウエーハ貼着領域を保持する保持面３１２aとして機能する。なお、保持面３１２aには、全面に渡って外周に達する複数の溝３１２bが形成されている。この複数の溝３１２bは、幅０．０３〜０．１mm、深さ０．０５〜０．１mm、溝間隔０．１〜５mmに設定されており、溝形状はV字状でもU字状でもよい。

上記発光体３１３はLED等からなっており、円形状の嵌合凹部３１１aの底面上に複数個配設され、図示しない電源回路に接続されている。従って、複数個の発光体３１３は、保持部材３１２の保持面３１２aと反対側側方に配設され、保持部材３１２の下面側から光を照射することになる。

図４に戻って説明を続けると、上記テープ拡張機構３を構成するフレーム保持手段３２は、上記チャックテーブル３１を囲繞して配設された環状のフレーム保持部材３２１と、該環状のフレーム保持部材３２１の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ３２２とからなっている。環状のフレーム保持部材３２１の上面は環状のフレームFを載置する載置面３２１aを形成しており、この載置面３２１ａ上に後述する環状のフレームが載置される。そして、載置面３２１ａ上に載置された環状のフレームFは、クランプ３２２によってフレーム保持部材３２１に固定される。このように構成されたフレーム保持手段３２は、移動手段３３によって上下方向（軸方向）に進退可能に支持されている。

移動手段３３は、上記チャックテーブル３１を囲繞して配設され支持基台３４の上面に取付けられた環状の支持部材３３１と、該環状の支持部材３３１の上面に配設された複数のエアシリンダ３３２からなっており、そのピストンロッド３３２aが上記環状のフレーム保持部材３２１の下面に連結される。このように構成された移動手段３３は、複数のエアシリンダを作動することにより、環状のフレーム保持部材３３１を載置面３３１ａが上記チャックテーブル３１の上面と略同一高さとなる基準位置と、チャックテーブル３１の上面より所定量下方の第１の拡張位置と、該第１の拡張位置より所定量下方の第２の拡張位置までの間を上下方向（軸方向）に移動せしめる。

上記チャックテーブル３１および移動手段３３を支持する支持基台３４は、円筒状の回転支持部材３５の上端に水平面内において回転可能に支持される。即ち、円筒状の回転支持部材３５内には図示しないパルスモータが配設されており、このパルスモータを作動することにより支持基台３４が適宜回動するように構成されている。このように構成された円筒状の回転支持部材３５は、滑動ブロック３６の上面に適宜の固定手段によって固定される。滑動ブロック３６は、加工送り機構４の後述する支持ブロックに図３において矢印Yで示す割り出し送り方向に移動可能に支持される。

図３を参照して説明を続けると、加工送り機構４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４１、４１を具備しており、この案内レール４１、４１上に支持ブロック４２が矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に配設される。支持ブロック４２は、その下面に上記一対の案内レール４１、４１と嵌合する一対の被案内溝４２１、４２１が設けられているとともに、その上面に矢印Ｘで示す加工送り方向と直交する矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に沿って平行に形成された一対の案内レール４２２、４２２が設けられている。このように構成された支持ブロック４２は、被案内溝４２１、４２１が一対の案内レール４１、４１に嵌合することにより、一対の案内レール４１、４１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）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４は、支持ブロック４２を一対の案内レール４１、４１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）に移動させるための加工送り手段４３を具備している。加工送り手段４３は、上記一対の案内レール４１と４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ネジロッド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に固定された軸受ブロック４３３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、支持ブロック４２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、支持ブロック４２は案内レール４１、４１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）に移動せしめられる。

図示の実施形態における加工送り機構４は、支持ブロック４２上に配設されたテープ拡張機構３の加工送り位置を検出するための加工送り位置検出手段４４を備えている。加工送り位置検出手段４４は、案内レール４１に沿って配設されたリニアスケール４４aと、支持ブロック４２に配設され支持ブロック４２とともにリニアスケール４４aに沿って移動する読み取りヘッド４４bとからなっている。この加工送り位置検出手段４４の読み取りヘッド４４bは、図示の実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、支持ブロック４２に配設されたテープ拡張機構３の加工送り位置を検出する。なお、上記加工送り手段４３の駆動源としてパルスモータ４３２を用いた場合には、パルスモータ４３２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、支持ブロック４２に配設されたテープ拡張機構３の加工送り位置を検出することもできる。また、上記加工送り手段４３の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、滑動ブロック３６に配設されたテープ拡張機構３の加工送り位置を検出することもできる。

上記テープ拡張機構３の滑動ブロック３６は、その下面に上記支持ブロック４２の上面に設けられた一対の案内レール４２２、４２２と嵌合する一対の被案内溝３６１、３６１が設けられており、この被案内溝３６１、３６１を一対の案内レール４２２、４２２に嵌合することにより、矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は、滑動ブロック３６を支持ブロック４２に設けられた一対の案内レール４２２、４２２に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動させるための第１の割り出し送り手段４５を具備している。第１の割り出し送り手段４５は、上記一対の案内レール４２２と４２２の間に平行に配設された雄ネジロッド４５１と、該雄ネジロッド４５１を回転駆動するためのパルスモータ４５２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４５１は、その一端が上記支持ブロック４２の上面に固定された軸受ブロック４５３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４５２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４５１は、滑動ブロック３６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４５２によって雄ネジロッド４５１を正転および逆転駆動することにより、滑動ブロック３６は案内レール４２２、４２２に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動せしめられる。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は、上記テープ拡張機構３の割り出し送り位置を検出するための割り出し送り位置検出手段４６を備えている。割り出し送り位置検出手段４６は、案内レール４２２に沿って配設されたリニアスケール４６１と、滑動ブロック３６に配設され滑動ブロック３６とともにリニアスケール４６１に沿って移動する読み取りヘッド４６２とからなっている。この割り出し送り位置検出手段４６の読み取りヘッド４６２は、図示の実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、テープ拡張機構３の割り出し送り位置を検出する。なお、上記第１の割り出し送り手段４５の駆動源としてパルスモータ４５２を用いた場合には、パルスモータ４５２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、テープ拡張機構３の割り出し送り位置を検出することもできる。また、上記第１の割り出し送り手段４５の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、テープ拡張機構３の割り出し送り位置を検出することもできる。

次に、レーザー光線照射ユニット５を支持するレーザー光線照射ユニット支持機構６について説明する。
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６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６１、６１と、該案内レール６１、６１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６２を具備している。この可動支持基台６２は、案内レール６１、６１上に移動可能に配設された移動支持部６２１と、該移動支持部６２１に取り付けられた装着部６２２とからなっている。装着部６２２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６２３、６２３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６は、可動支持基台６２を一対の案内レール６１、６１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６３を具備している。第２の割り出し送り手段６３は、上記一対の案内レール６１、６１の間に平行に配設された雄ネジロッド６３１と、該雄ねじロッド６３１を回転駆動するためのパルスモータ６３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド６３１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６３２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド６３１は、可動支持基台６２を構成する移動支持部６２１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６３２によって雄ネジロッド６３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台６２は案内レール６１、６１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。

次に、上記レーザー光線照射ユニット支持機構６によって支持されるレーザー光線照射ユニット５について説明する。
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、上記可動支持基台６２の装着部６２２に設けられた一対の案内レール６２３、６２３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６２３、６２３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。

上記レーザー光線照射手段５２は、ユニットホルダ５１に取り付けられたケーシング５２１と、該ケーシング５２１内に配設された図示しないパルスレーザー光線発振手段と、ケーシング５２１の先端に配設されパルスレーザー光線発振手段によって発振されたパルスレーザー光線を上記テープ拡張機構３に保持された被加工物に照射する集光器５２２を具備している。

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７が配設されている。この撮像手段７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を上記可動支持基台６２の装着部６２２に設けられた一対の案内レール６２３、６２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動させるための集光点位置調整手段５３を具備している。集光点位置調整手段５３は、一対の案内レール６２３、６２３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およびレーザー光線照射手段５２を案内レール６２３、６２３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ー光線照射手段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ー光線照射手段５２を下方に移動するようになっている。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は、制御手段８を具備している。制御手段８はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）８１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）８２と、後述する被加工物にパルスレーザー光線を照射する始点と終点のX,Y座標値のデータや演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３と、カウンター８４と、入力インターフェース８５および出力インターフェース８６とを備えている。制御手段８の入力インターフェース８５には、上記加工送り位置検出手段４４、割り出し送り位置検出手段４６および撮像手段７等からの検出信号が入力される。そして、制御手段８の出力インターフェース８６からは、上記チャックテーブル３１に設けられた発光体３１３、テープ拡張機構３の移動手段３３を構成するエアシリンダ３３２、加工送り手段４３のパルスモータ４３２、第１の割り出し送り手段４５のパルスモータ４５２、集光点位置調整手段５３のパルスモータ５３２、第２の割り出し送り手段６３のパルスモータ６３２等に制御信号を出力する。

上述したレーザー加工装置１を用いて、半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂに装着されたダイボンディング用の接着フィルム１１を、環状のフレームFに装着されたダイシングテープTの表面に貼着された状態でデバイス１０２に沿って破断するウエーハの裏面に装着された接着フィルムの破断方法について説明する。
先ず、半導体ウエーハ１０（分割予定ライン１０１に沿って分割溝１０３または変質層１０４が形成されている）をダイシングテープTを介して支持した環状のフレームFを、図6の（ａ）に示すようにテープ拡張機構３のフレーム保持手段３２を構成する環状のフレーム保持部材３２１の載置面３２１ａ上に載置するとともに、ダイシングテープTにおける半導体ウエーハ１０が貼着されている領域（ウエーハ貼着領域）をチャックテーブル３１の保持部材３１２上に載置する。そして、環状のフレームFを複数のクランプ３２２によってフレーム保持部材３２１に固定する（フレーム固定工程）。このとき、フレーム保持部材３２１は図6の（ａ）に示す基準位置に位置付けられている。次に、制御手段８はテープ拡張手段３を構成する移動手段３３の複数のエアシリンダ３３２を作動して、環状のフレーム保持部材３２１を図6の（ｂ）に示す第１の拡張位置に下降せしめる。従って、フレーム保持部材３２１の載置面３２１ａ上に固定されている環状のフレームFも下降するため、図6の（ｂ）に示すように環状のフレームFに装着されたダイシングテープTはチャックテーブル３１の上端外周縁に当接して拡張せしめられる（第１のテープ拡張工程）。この結果、ダイシングテープTに貼着されている接着フィルム１１を介して支持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。このようにダイシングテープTに貼着されている接着フィルム１１を介して支持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と、上記図１に示すように半導体ウエーハ１０が分割溝１０３によって分割されている場合には、各デバイス１０２間の隙間S1が広げられる。なお、第１のテープ拡張工程を実施しても接着フィルム１３は粘りがあり、張力が作用すると伸びてしまって破断することが困難である。また、上述したようにダイシングテープTに貼着されている接着フィルム１１を介して支持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と、上記図２に示すように半導体ウエーハ１０のスリート１０１に沿って内部に変質層１０４が形成されている場合には、半導体ウエーハ１０は変質層１０４が形成されることによって強度が低下せしめられたストリート１０１に沿って個々のデバイス１０２に分割される。しかるに、接着フィルム１１は粘りがあり、張力が作用すると伸びてしまって確実に破断することが困難である。このように接着フィルム１１は破断しないが伸びるため、上述したように分割された個々のデバイス１０２間には隙間S１が形成される。

上述した第１のテープ拡張工程を実施したならば、ダイシングテープTを拡張した状態で、図示しない吸引手段を作動してチャックテーブル３１に載置されているダイシングテープTにおけるウエーハ貼着領域を介して半導体ウエーハ１０をチャックテーブル３１の保持部材３１２上に吸引保持する（ウエーハ吸引保持工程）。

次に、上述した第１テープ拡張工程およびウエーハ保持工程を実施しダイシングテープTを拡張した状態で、個々のデバイス１０２に分割された半導体ウエーハ１０の裏面１０bに装着された接着フィルム１１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工程を実行する。即ち、制御手段８は、加工送り手段４３を作動してテープ拡張機構３を撮像手段７の直下に位置付ける。テープ拡張機構３を撮像手段７の直下に位置付けたならば、制御手段８は図６に示すようにチャックテーブル３１を構成する透明又は半透明部材からなる保持部材３１２の下側に配設された発光体３１３を点灯する。そして、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に沿って分割されたデバイス１０２間の隙間S1と、上記集光器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、レーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント工程を実行する。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ストリート１０１に沿って分割されたデバイス１０２間の隙間S1に対しても、同様にレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント工程を実行する。

上述したアライメント工程においては、チャックテーブル３１を構成する透明又は半透明部材からなる保持部材３１２の下側に配設された発光体３１３を点灯して実施するので、発光体３１３から照射された光は、半透明なダイシングテープTおよび透明又は半透明部材からなる保持部材３１２を通り図７において矢印３１３aで示すように半導体ウエーハ１０に形成されているストリート１０１に沿って分割されたデバイス１０２間の隙間S1を透過する。従って、撮像手段７は、半導体ウエーハ１０に形成されているストリート１０１に沿って分割されたデバイス１０２間の隙間S1を光が透過した領域を確実に認識することができる。

以上のようにして半導体ウエーハ１０の裏面１０bに装着された接着フィルム１１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工程を実施したならば、上記制御手段８はレーザー加工すべき加工領域のX,Y座標値をランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納する。なお、レーザー加工すべき加工領域のX,Y座標値は、上記加工送り位置検出手段４２および割り出し送り位置検出手段４６からの検出信号に基いて求めることができる。

次に、図８に示すようにテープ拡張機構３のフレーム保持手段３２に環状のフレームFを介して保持されたダイシングテープTに貼着されチャックテーブル３１の保持部材３１２上に吸引保持されている半導体ウエーハ１０を集光器５２２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート１０１に沿って分割されたデバイス１０２間の隙間S1を集光器５２２の直下に位置付ける。このとき、半導体ウエーハ１０は、分割予定ライン１０１に沿って形成された隙間S1の一端(図８の(a)において左端)が集光器５２２の直下に位置するように位置付けられる。次に、制御手段８は、パルスレーザー光線照射手段５２に制御信号を出力して集光器５２２からパルス幅が１００ピコ秒(ps)以下のパルスレーザー光線を照射しつつ、テープ拡張機構３を図８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ように加工送り手段４３を制御する。そして、ストリート１０１に沿って形成された隙間S1の他端が図８の(b)に示すように集光器５２２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テープ拡張機構３の移動を停止する。この結果、パルスレーザー光線が所定のストリート１０１に沿って分割されたデバイス１０２間の隙間S1を通して接着フィルム１１に照射され、接着フィルム１１には図８の(c)に示すようにデバイス１０２間の隙間S1に沿って変質層１１１が形成される（変質層形成工程）。この変質層形成工程においては、上述したアライメント工程においてデバイス１０２間の隙間S1が確実に認識され、レーザー加工すべき領域が明確に検出されているので、デバイス１０２の外周縁に沿って接着フィルム１１に確実に変質層１１１を形成することができる。

実験例

ここで、上記変質層形成工程において接着フィルム１１に照射されるパルスレーザー光線のパルス幅とデブリの発生度合いについての実験例について説明する。
変質層形成工程における加工条件：
光源 ：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４パルススレーザー
波長 ：３５５ｎｍのパルスレーザー
パルス幅 ：２００ns.１００ns,１０ns、１００ps, ５０ps, １０ps
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
平均出力 ：１W、２W、３W
集光スポット径 ：φ１０μｍ
加工送り速度 ：６００ｍｍ／秒

上述した加工条件によって接着フィルム１１にパルスレーザー光線を照射した結果が図１０に示されている。
図１０に示すようにパルスレーザー光線の平均出力を１Wとした場合、パルス幅が２００ナノ秒(ns)、１００ナノ秒(ns)、１０ナノ秒(ns)においてはいずれもデバイス１０２の表面にデブリが付着した。一方、パルスレーザー光線の平均出力を１Wとした場合、パルス幅が１００ピコ秒(ps)、５０ピコ秒(ps)、１０ピコ秒(ps)においてはデバイス１０２の表面にデブリが全く付着していなかった。
また、パルスレーザー光線の平均出力を２Wとした場合、パルス幅が２００ナノ秒(ns)、１００ナノ秒(ns)、１０ナノ秒(ns)においてはいずれもデバイス１０２の表面にデブリが付着した。一方、パルスレーザー光線の平均出力を２Wとした場合、パルス幅が１００ピコ秒(ps)においてはデバイス１０２の表面に品質に大きく影響する程ではないがデブリが僅かに付着した。パルスレーザー光線の平均出力を２Wとした場合、パルス幅が５０ピコ秒(ps)、１０ピコ秒(ps)においてはデバイス１０２の表面にデブリが全く付着していなかった。
また、パルスレーザー光線の平均出力を３Wとした場合、パルス幅が２００ナノ秒(ns)、１００ナノ秒(ns)、１０ナノ秒(ns)においてはいずれもデバイス１０２の表面にデブリが付着した。一方、パルスレーザー光線の平均出力を３Wとした場合、上記平均出力が２Wのときと同様にパルス幅が１００ピコ秒(ps)においてはデバイス１０２の表面に品質に大きく影響する程ではないがデブリが僅かに付着した。パルスレーザー光線の平均出力を３Wとした場合、パルス幅が５０ピコ秒(ps)、１０ピコ秒(ps)においてはデバイス１０２の表面にデブリが全く付着していなかった。

以上のような実験結果から、接着フィルム１１に照射するパルスレーザー光線のパルス幅は、１００ピコ秒(ps)以下であることが望ましく、パルス幅が５０ピコ秒(ps)以下であることがより好ましい。また、接着フィルム１１に照射するパルスレーザー光線の平均出力は、接着フィルム１１を溶断することなく接着フィルム１１に変質層を形成するには１〜３Wであることが望ましい。

上述したようにパルスレーザー光線を所定の分割予定ライン１０１に沿って分割されたデバイス１０２間の隙間S1を通して接着フィルム１１に照射し、接着フィルム１１にデバイス１０２間の隙間S1に沿って変質層１１１を形成する変質層形成工程を実施したならば、制御手段８は第１の割り出し送り手段４５を作動して、テープ拡張機構３を図３において矢印Ｙで示す方向に上記隙間S1間の間隔だけ割り出し送りし、上記変質層形成工程を実施する。このようにして所定方向に形成された各デバイス１０２間の隙間Sを通して接着フィルム１１にパルスレーザー光線を照射する変質層形成工程を実施したならば、テープ拡張機構３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各デバイス１０２間の隙間S1を通して接着フィルム１１にパルスレーザー光線を照射する変質層形成工程を実施する。この結果、接着フィルム１１には、全てのデバイス１０２間の隙間S1に沿って変質層１１１が形成される。

以上のようにして変質層形成工程を実施したならば、個々のデバイス１０２の外周縁に沿って変質層１１１が形成された接着フィルム１１に外力を付与し、接着フィルム１１を変質層１１１に沿って破断する接着フィルム破断工程を実施する。この接着フィルム破断工程は、上述したようにダイシングテープTを上記第１のテープ拡張工程を実施した状態から更に拡張することにより個々のデバイス１０２の外周縁に沿って変質層１１１が形成された接着フィルム１１を、個々のデバイス１０２の外周縁に沿って破断する第２のテープ拡張工程を実施することによって行う。この第２のテープ拡張工程は、先ず図９の(a)に示す上記変質層形成工程が実施された状態から、チャックテーブル３１の保持部材３１２上にダイシングテープTを介して吸引保持された半導体ウエーハ１０の吸引保持を解除する。次に、テープ拡張手段３を構成する移動手段３３の複数のエアシリンダ３３２を作動して、環状のフレーム保持部材３２１を図９の（ｂ）に示す第２の拡張位置に下降せしめる。従って、フレーム保持部材３２１の載置面３２１ａ上に固定されている環状のフレームFも下降するため、図９の（ｂ）に示すように環状のフレームFに装着されたダイシングテープTはチャックテーブル３１の上端外周縁に当接して更に拡張せしめられる（第２のテープ拡張工程）。この結果、ダイシングテープTに貼着されている接着フィルム１１に更に張力が作用するので、図９の（c）に示すように個々のデバイス１０２間が隙間S2に広げられ、接着フィルム１1は個々のデバイス１０２の外周縁に沿って形成された変質層１１１に沿って破断される。このように第２のテープ拡張工程を実施する際には、接着フィルム１１には個々のデバイス１０２の外周縁に沿って変質層１１１が形成されているので、接着フィルム１１は変質層１１１に沿って容易に且つ確実に破断される。

裏面にダイボンディング用の接着フィルムが装着された半導体ウエーハが環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着された状態を示す第１の実施形態の斜視図。 裏面にダイボンディング用の接着フィルムが装着された半導体ウエーハが環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着された状態を示す第２の実施形態の斜視図。 本発明によるウエーハの裏面に装着された接着フィルムの破断方法を実施するためのレーザー加工装置の斜視図。 図３に示すレーザー加工装置に装備されるテープ拡張機構の斜視図。 図４に示すテープ拡張機構を構成するチャックテーブルの断面図。 本発明によるウエーハの裏面に装着された接着フィルムの破断方法における第１のテープ拡張工程に説明図。 本発明によるウエーハの裏面に装着された接着フィルムの破断方法におけるアライメント工程の説明図。 本発明によるウエーハの裏面に装着された接着フィルムの破断方法における変質層形成工程の説明図。 本発明によるウエーハの裏面に装着された接着フィルムの破断方法おける接着フィルム破断工程の説明図。 変質層形成工程において接着フィルムに照射されるパルスレーザー光線のパルス幅とデブリの発生度合いについての実験結果を示す図。

符号の説明

１：レーザー加工装置
２：静止基台
３：テープ拡張機構
３１：チャックテーブル
３２：フレーム保持手段
３３：移動手段
３４：支持基台
３５：円筒状の回転支持部材
３６：滑動ブロック
４：加工送り機構
４２：支持ブロック
４３：加工送り手段
４４：加工送り位置検出手段
４５：第１の割り出し送り手段
４６：割り出し送り位置検出手段
５：レーザー光線照射ユニット
５１：ユニットホルダ
５２：レーザー光線照射手段
５３：集光点位置調整手段
６：レーザー光線照射ユニット支持機構
６２：可動支持基台
６３：第２の割り出し送り手段
７：撮像手段
８：制御手段
１０：半導体ウエーハ
１０１：分割予定ライン
１０２：デバイス
１０３：分割溝
１０４：変質層
１１：接着フィルム
１１１：変質層
F：環状のフレーム
T：ダイシングテープ

Claims (4)

1. 表面に複数のストリート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によって区画された複数の領域にデバイスが形成され該デバイスが個々に分割されているウエーハの裏面に装着された接着フィルムを、環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に貼着された状態で個々のデバイスの外周縁に沿って破断するウエーハの裏面に装着された接着フィルムの破断方法であって、
   該個々に分割されているデバイス間の隙間を通して該接着フィルムにレーザー光線を照射し、該接着フィルムに個々のデバイスの外周縁に沿って変質層を形成するレーザー加工工程と、
   該変質層が形成された該接着フィルムに外力を付与し、該接着フィルムを該変質層に沿って破断する接着フィルム破断工程と、を含み、
   該レーザー加工工程において該接着フィルムに照射するレーザー光線は、パルス幅が１００ピコ秒以下で平均出力が１〜３Ｗに設定されている、
   ことを特徴とするウエーハの裏面に装着された接着フィルムの破断方法。
2. 該レーザー加工工程において該接着フィルムに照射するレーザー光線のパルス幅は５０ピコ秒以下に設定されている、請求項１記載のウエーハの裏面に装着された接着フィルムの破断方法。
3. 該レーザー加工工程は、該ダイシングテープを拡張することにより個々のデバイス間の隙間を広げた状態で実施する、請求項１又は２記載のウエーハの裏面に装着された接着フィルムの破断方法。
4. 該接着フィルム破断工程は、該ダイシングテープを拡張することにより該接着フィルムに張力を作用せしめる、請求項１から３のいずれかに記載のウエーハの裏面に装着された接着フィルムの破断方法。

Images