WO2005027212A1 - 半導体基板の切断方法 - Google Patents

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WO2005027212A1
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die
resin layer
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Kenshi Fukumitsu
Fumitsugu Fukuyo
Naoki Uchiyama
Ryuji Sugiura
Kazuhiro Atsumi
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Hamamatsu Photonics K.K.
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Definitions

  • the present invention relates to a method for cutting a semiconductor substrate used for cutting a semiconductor substrate having a functional element formed on a surface thereof in a semiconductor device manufacturing process or the like.
  • Patent Literature 1 and Patent Literature 2 describe the following techniques as conventional techniques of this type. First, an adhesive sheet is attached to the back surface of the semiconductor wafer via a die-bonding resin layer, and the semiconductor wafer is cut with a blade while holding the semiconductor wafer on the adhesive sheet to obtain semiconductor chips. Then, when picking up the semiconductor chips on the adhesive sheet, the die bond resin is separated from the adhesive sheet together with the individual semiconductor chips. As a result, the semiconductor chip can be bonded to the lead frame by omitting steps such as applying an adhesive to the back surface of the semiconductor chip.
  • Patent Document 1 JP-A-2002-158276
  • Patent Document 2 JP-A-2000-104040
  • the pressure-sensitive adhesive sheet is prevented from being cut while the semiconductor wafer and the semiconductor wafer are cut.
  • the die-bonding resin layer existing between the pressure-sensitive adhesive sheet and the pressure-sensitive adhesive sheet must be reliably cut. Therefore, the cutting of the semiconductor wafer by the blade in such a case requires particular care.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and a semiconductor substrate having a functional element formed on a surface thereof can be efficiently cut together with a die-bonding resin layer. It is intended to provide a cutting method.
  • a method for cutting a semiconductor substrate according to the present invention includes a method for cutting a semiconductor A method for cutting a semiconductor substrate on which a functional element is formed, along a cutting line, wherein the laser light is focused on the inside of the semiconductor substrate using the back surface of the semiconductor substrate as a laser light incident surface.
  • a semiconductor substrate having a functional element formed on its surface is used as a processing target. Then, by irradiating the semiconductor substrate with the laser beam with the converging point inside the semiconductor substrate with the back surface of the semiconductor substrate as a laser beam incident surface, for example, multiphoton absorption or light absorption equivalent thereto is generated, and cutting is performed. A cutting starting region is formed in the semiconductor substrate along the predetermined line by the modified region. At this time, the reason why the back surface of the semiconductor substrate is the laser light incident surface is that if the front surface is the laser light incident surface, the functional element may hinder the laser light incidence.
  • the semiconductor substrate and the die-bonding resin layer can be cut along the line to be cut much more efficiently than in the case of cutting with a blade.
  • the cutting force of the semiconductor substrate cut along the line to be cut initially adheres to each other, so that the cut individual semiconductor substrate and the cut individual die bond resin layer are almost completely separated.
  • the outer shape is the same, and the cut surface force of each semiconductor substrate is prevented.
  • the cutting starting point area is an area that becomes the starting point of cutting when the semiconductor substrate is cut.
  • the cutting start region may be formed by forming the modified region continuously, or may be formed by forming the modified region intermittently.
  • the functional element means, for example, a semiconductor operation layer formed by crystal growth, a light receiving element such as a photodiode, a light emitting element such as a laser diode, a circuit element formed as a circuit, and the like.
  • the method further includes a step of polishing the back surface of the semiconductor substrate so that the semiconductor substrate has a predetermined thickness before forming the cutting start point region.
  • the polishing is meant to include "Kiryo I”, “Kiyoshi I”, chemical etching and the like.
  • the modified region may include a melt processing region in some cases.
  • a laser-beam irradiation may form a melt-processed region. Since the melt-processed region is an example of the above-described modified region, the semiconductor substrate can be easily cut also in this case, and the semiconductor substrate and the die-bonding resin layer can be efficiently cut along the planned cutting line. It becomes possible to do.
  • the modified region may include a melt-processed region and a minute cavity located on the opposite side of the laser beam incident surface with respect to the melt-processed region.
  • a laser beam irradiation may form a melt-processed region and a minute cavity. Since the melt processing region and the microcavities are examples of the above-described modified region, the semiconductor substrate can be easily cut in this case as well, and the semiconductor substrate and the die-bonding resin layer can be efficiently cut along the line to be cut. It becomes possible to cut well.
  • the crack when forming the cutting starting point region, the crack may reach the surface of the semiconductor substrate with the cutting starting point region as a starting point, The crack may reach the back surface of the semiconductor substrate starting from the cutting start area.
  • a crack may be made to reach the front surface and the back surface of the semiconductor substrate starting from the cutting start region.
  • a step of heating the die-bonding resin layer may be provided before the step of cutting the semiconductor substrate and the die-bonding resin layer along the line to be cut by expanding the holding member.
  • a step of heating the die-bonding resin layer may be provided before the step of cutting the semiconductor substrate and the die-bonding resin layer along the line to be cut by expanding the holding member. preferable. As described above, if the die-bonding resin layer is heated before the holding member is expanded, the die-bonding resin layer can be more accurately and easily cut along the cutting line by expanding the holding member. It becomes possible to cut.
  • a semiconductor substrate having a functional element formed on its surface can be efficiently cut together with a die-bonding resin layer.
  • FIG. 1 is a plan view of a semiconductor substrate during laser processing by a laser processing method according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor substrate shown in FIG. 1, taken along line II-II.
  • FIG. 3 is a plan view of a semiconductor substrate after laser processing by the laser processing method of the present embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the semiconductor substrate shown in FIG. 3, taken along line IV-IV.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the semiconductor substrate shown in FIG. 3, taken along line VV.
  • FIG. 6 is a plan view of the semiconductor substrate cut by the laser processing method of the present embodiment.
  • FIG. 7 is a view showing a photograph of a cut surface of a silicon wafer on which a melt processing region has been formed by the laser processing method of the present embodiment.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the wavelength of laser light and the transmittance inside a silicon substrate in the laser processing method of the present embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a semiconductor substrate in which a melt processing region and a minute cavity are formed by the laser processing method of the present embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining the principle of forming a melt-processed region and a minute cavity by the laser processing method of the present embodiment.
  • FIG. 11 is a view showing a photograph of a cut surface of a silicon wafer in which a melt processing region and a minute cavity are formed by the laser processing method of the present embodiment.
  • FIG. 12 is a plan view of a silicon wafer to be processed in the method of cutting a semiconductor substrate according to the present embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic diagram for explaining a method for cutting a semiconductor substrate according to the present embodiment, wherein (a) shows a state in which a protective film is attached to a silicon wafer, and (b) shows a silicon wafer Is a state in which the thickness is reduced, and (c) is a state in which the protective film is irradiated with ultraviolet rays.
  • FIG. 14 is a schematic diagram for explaining a method of cutting a semiconductor substrate according to the present embodiment, wherein (a) shows a state where a silicon wafer and a protective film are fixed on a mounting table, and (b) The figure shows a state in which a silicon wafer is irradiated with laser light, and the figure (c) shows a state in which a cutting start region is formed inside a silicon wafer.
  • FIG. 15 is a schematic view for explaining a method for cutting a semiconductor substrate according to the present embodiment, wherein (a) shows a state in which a film with a die-bonding resin is attached to a silicon wafer, and (b) (A) is a state in which the protective film is peeled off from the silicon wafer, and (c) is a state in which the extension film is irradiated with ultraviolet rays.
  • FIG. 16 is a schematic diagram for explaining a method of cutting a semiconductor substrate according to the present embodiment, wherein (a) shows a state where an expanded film is expanded, and (b) shows a cut die-bonding resin. A state in which the semiconductor chip is picked up together with the layers, and FIG. 3C shows a state in which the semiconductor chip is bonded to the lead frame via the die-bonding resin layer.
  • FIG. 17 is a schematic view showing a relationship between a silicon wafer and a cutting start region in the method for cutting a semiconductor substrate of the present embodiment, and FIG. 17 (a) shows a crack starting from the cutting starting region. (B) is a state in which a crack originating from the cutting start area reaches the front and back surfaces of the silicon wafer.
  • FIG. 18 is a schematic diagram showing a relationship between a silicon wafer and a cutting starting region in the method for cutting a semiconductor substrate of the present embodiment
  • FIG. (B) is a state in which a crack originating from the cutting starting region reaches the back surface of the silicon wafer and is broken.
  • FIG. 19 is a schematic diagram for explaining a specific example of the method for cutting a semiconductor substrate according to the present embodiment, where (a) shows a state in which a silicon wafer and a protective film are fixed on a mounting table, (B) shows a state in which a silicon wafer is irradiated with laser light, and (c) shows a state in which a cutting start region is formed inside the silicon wafer.
  • FIG. 20 is a schematic view for explaining a specific example of the method for cutting a semiconductor substrate of the present embodiment.
  • (A) is a state in which the die-bonding resin layer is fixed to the silicon wafer
  • (b) is a state in which the die-bonding resin layer is irradiated with laser light
  • (c) is a state in which the die-bonding resin layer is irradiated. This is a state in which an altered region has been formed.
  • FIG. 21 is a schematic diagram for explaining a specific example of a method for cutting a semiconductor substrate according to the present embodiment.
  • FIG. 21 (a) shows an expansion film attached to a die-bonding resin layer via an adhesive layer.
  • (B) is a state in which the protective film is peeled off from the silicon wafer, and
  • (c) is a state in which the expansion film is expanded.
  • FIG. 22 is a schematic diagram for explaining another specific example of the method for cutting a semiconductor substrate according to the present embodiment.
  • FIG. 22 (a) shows a state in which a die-bonding resin-coated film is attached to a silicon wafer.
  • (B) is a state in which the die bonding resin layer is irradiated with a laser beam, and (c) is a state in which an altered region is formed in the die bonding resin layer.
  • FIG. 23 is a schematic view for explaining another specific example of the method for cutting a semiconductor substrate according to the present embodiment.
  • FIG. 23 (a) shows a state where a silicon wafer is removed from a mounting table of a laser cassette apparatus.
  • (B) is a state in which the protective film is peeled off from the silicon wafer, and
  • (c) is a state in which the expansion film is expanded.
  • a phenomenon called multiphoton absorption is used to form a modified region inside a semiconductor substrate.
  • a laser processing method for forming a modified region by multiphoton absorption will be described.
  • the intensity of the laser light is determined by the peak power density (WZcm 2 ) at the focal point of the laser light.
  • WZcm 2 peak power density
  • multiphoton absorption occurs when the peak power density is 1 ⁇ 10 8 (WZcm 2 ) or more.
  • the peak power density is obtained by (energy per pulse of laser light at the focal point) ⁇ (beam spot cross-sectional area of laser light X pulse width).
  • the intensity of the laser beam is determined by the electric field intensity (WZcm 2 ) at the focal point of the laser beam.
  • a cutting line 5 for cutting the semiconductor substrate 1 is provided on the surface 3 of the semiconductor substrate 1.
  • the line 5 to be cut is a virtual line extending linearly.
  • a laser beam L is applied to the inside of the semiconductor substrate 1 so that the focal point P is aligned under the condition where multiphoton absorption occurs, thereby forming the modified region 7.
  • the converging point P is a point where the laser light L converges.
  • the line 5 to be cut is not limited to a straight line but may be a curved line, and may be not only a virtual line but also a line actually drawn on the semiconductor substrate 1.
  • the focal point P is moved along the cut line 5. .
  • a modified region 7 is formed inside the semiconductor substrate 1 along the line 5 to be cut, and the modified region 7 becomes a cutting start region 8.
  • the laser processing method of the present embodiment does not form the modified region 7 by causing the semiconductor substrate 1 to generate heat by absorbing the laser light L by the semiconductor substrate 1.
  • the modified region 7 is formed by transmitting the laser beam L through the semiconductor substrate 1 and generating multiphoton absorption inside the semiconductor substrate 1. Therefore, the laser light L is hardly absorbed on the surface 3 of the semiconductor substrate 1, so that the surface 3 of the semiconductor substrate 1 is not melted.
  • the cutting of the semiconductor substrate 1 starting from the cutting starting region 8 can be performed in the following two ways.
  • the One is a case where after the formation of the cutting start region 8, an artificial force is applied to the semiconductor substrate 1 so that the semiconductor substrate 1 is broken starting from the cutting start region 8 and the semiconductor substrate 1 is cut. .
  • This is, for example, cutting when the thickness of the semiconductor substrate 1 is large.
  • An artificial force is applied, for example, by applying a bending stress or a shear stress to the semiconductor substrate 1 along the cutting starting region 8 of the semiconductor substrate 1 or by applying a temperature difference to the semiconductor substrate 1. Or to generate stress.
  • the other one is that, by forming the cutting starting region 8, the semiconductor substrate 1 is naturally cracked in the cross-sectional direction (thickness direction) of the semiconductor substrate 1 starting from the cutting starting region 8, and as a result, the semiconductor substrate 1 is cut. Is the case. This is possible, for example, when the thickness of the semiconductor substrate 1 is small, the cutting starting region 8 is formed by the modified region 7 in one row, and when the thickness of the semiconductor substrate 1 is large, This is made possible by forming the cutting starting point region 8 by the modified regions 7 formed in a plurality of rows in the thickness direction.
  • the cutting start point region 8 where the crack does not precede on the surface 3 of the portion corresponding to the portion where the cutting start region 8 is not formed is not formed. Since only the corresponding part can be cut, the cutting can be controlled well. In recent years, the thickness of the semiconductor substrate 1 such as a silicon wafer has tended to be reduced, so that such controllability! The cutting method is very effective.
  • the modified regions formed by multiphoton absorption include the following cases (1) and (2).
  • Laser light is irradiated under the condition that the electric field intensity at the light condensing point is 1 Xio 8 (wZcm 2 ) or more and the pulse width is 1 ⁇ s or less by adjusting the light converging point inside the semiconductor substrate.
  • the inside of the semiconductor substrate is locally heated by multiphoton absorption.
  • a melt processing region is formed inside the semiconductor substrate.
  • the melt-processed region is a region that has once been melted and then re-solidified, a region that has just been melted, or a region that has been re-solidified from a molten state, and may be a region that has undergone a phase change or a region in which the crystal structure has changed.
  • a melt-processed region can be a region in which one structure is changed to another structure in a single crystal structure, an amorphous structure, or a polycrystalline structure. That is, for example, a region that has changed from a single crystal structure to an amorphous structure, a region that has changed to a single crystal structure polycrystalline structure, or a region that has changed from a single crystal structure to an amorphous structure. And a region changed to a structure including a polycrystalline structure.
  • the melt processing region has, for example, an amorphous silicon structure.
  • the upper limit of the electric field strength is, for example, 1 ⁇ 10 12 (W / cm 2 ).
  • the pulse width is preferably, for example, Ins-200 ns.
  • the present inventors have confirmed through experiments that a melt-processed region is formed inside a silicon wafer, which is an example of a semiconductor substrate.
  • the experimental conditions are as follows.
  • Light source Semiconductor laser pumped Nd: YAG laser
  • FIG. 7 is a view showing a photograph of a cross section of a part of the silicon wafer cut by the laser camera under the above conditions.
  • a melt processing area 13 is formed inside a silicon wafer 11.
  • the size in the thickness direction of the melt processing region 13 formed under the above conditions is about 100 ⁇ m.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the wavelength of the laser beam and the transmittance inside the silicon substrate.
  • silicon Removes the reflection components on the front and back sides of the substrate and shows the transmittance only inside
  • V, ru The above relationship was shown for each of the thicknesses t of the silicon substrate of 50 ⁇ m, 100 ⁇ m, 200 ⁇ m, 500 ⁇ m, and 1000 ⁇ m.
  • the thickness of the silicon substrate is 500 m or less, it is power that 80% or more of the laser light is transmitted inside the silicon substrate. Since the thickness of the silicon wafer 11 shown in FIG. 7 is 350 m, the melt processing region 13 due to multiphoton absorption is formed near the center of the silicon wafer 11, that is, 175 m from the surface.
  • the transmittance in this case is 90% or more with reference to a silicon wafer having a thickness of 200 m, so that the laser light is slightly absorbed inside the silicon wafer 11 and almost transmits.
  • melt processing region 13 was formed by multiphoton absorption.
  • the formation of a melt-processed region by multiphoton absorption is described in, for example, “Evaluation of Silicon Processing Characteristics Using Picosecond Pulse Laser” on pages 72-73 of the 66th Annual Meeting of the Japan Welding Society (April 2000). It is described in.
  • the silicon wafer generates a crack in a cross-sectional direction starting from a cutting starting area formed by the melt processing area, and the crack reaches the front and back surfaces of the silicon wafer. , Resulting in disconnection.
  • These cracks that reach the front and back surfaces of the silicon wafer may grow spontaneously, or they may grow when a force is applied to the silicon wafer. Then, when cracks naturally grow on the front and back surfaces of the silicon wafer, the cracks grow from the state where the molten processing region forming the cutting start region is molten, and Cracks grow when the melt-processed region that forms the cracks re-solidifies from the molten state.
  • the melt processing region is formed only inside the silicon wafer, and the cut surface after cutting has a melt processing region formed only inside as shown in FIG.
  • the cutting start area is formed by the melt processing area inside the semiconductor substrate, unnecessary cracks in which the line force of the cutting starting area deviates during the cutting are less likely to occur, so that the cutting control is facilitated.
  • the modified region is a melt-processed region and a microcavity Laser light is irradiated under the condition that the electric field intensity at the light condensing point is 1 Xio 8 (wZcm 2 ) or more and the pulse width is 1 ⁇ s or less by adjusting the light converging point inside the semiconductor substrate.
  • a melt processing region and a minute cavity may be formed inside the semiconductor substrate.
  • the microcavities 14 are formed on the back surface 17 side with respect to the fusion processing region 13. In FIG.
  • the melt processing region 13 and the micro cavities 14 are formed apart from each other, but the melt processing region 13 and the micro cavities 14 may be formed continuously.
  • the microcavity is formed on the side opposite to the laser beam incident surface on the semiconductor substrate with respect to the fusion processing region.
  • the upper limit of the electric field strength is, for example, 1 ⁇ 10 12 (W / cm 2 ).
  • the pulse width is preferably, for example, Ins-200 ns.
  • the first hypothesis assumed by the present inventors is as follows. That is, as shown in FIG. 10, when the laser light L is irradiated while being focused on the converging point P inside the semiconductor substrate 1, a fusion processing region 13 is formed near the converging point P.
  • the laser light L the light at the center of the laser light emitted from the laser light source (the light corresponding to L4 and L5 in FIG. 10) has been used. This is because the central part of the Gaussian distribution of the laser light L is used.
  • the present inventors have decided to widen the laser light L in order to suppress the influence of the laser light L on the surface 3 of the semiconductor substrate 1.
  • the laser light L emitted from the laser light source is expanded by a predetermined optical system to widen the foot of the Gaussian distribution, and the light around the laser light L (L1-L3 and L6 in Fig. 10).
  • the laser intensity of the light equivalent to L8) was relatively increased.
  • a fusion processing area 13 is formed near the focal point P as described above, and a portion corresponding to the fusion processing area 13 is formed.
  • Micro cavities 14 It is formed. That is, the melt processing region 13 and the microcavities 14 are formed at positions along the optical axis of the laser beam L (the dashed line in FIG. 10).
  • the position where the microcavity 14 is formed corresponds to the portion where the light in the peripheral portion of the laser beam L (the light corresponding to L1 to L3 and L6 to L8 in FIG. 10) is theoretically collected.
  • the light at the center of the laser light L (the light corresponding to L4 and L5 in FIG. 10) and the light at the periphery of the laser light L (L1 to L3 and L6 to L8 in FIG. 10)
  • the difference in the thickness direction of the semiconductor substrate 1 between the portions where the corresponding portions of light are condensed is due to the spherical aberration of the lens that emits the laser light.
  • the first hypothesis assumed by the present inventors is that the difference between the light condensing positions should have some influence! /, And! /.
  • the second hypothesis assumed by the present inventors is that the light at the peripheral portion of the laser beam L (the light at the portions corresponding to L1 to L3 and L6 to L8 in FIG. 10) is condensed. Since it is a theoretical laser focal point, the light intensity in this part is high and a microstructural change occurs, and as a result, microcavities 14 around which the crystal structure does not substantially change are formed, and the melting process is performed. It can be said that the portion where the region 13 is formed has a large thermal effect and is simply melted and re-solidified.
  • the molten microcavity in which the melt-processed region is as described in the above (1) has a periphery in which the crystal structure is not substantially changed.
  • the semiconductor substrate has a silicon single crystal structure, there are many portions around the microcavities that remain as the silicon single crystal structure.
  • the present inventors have experimentally confirmed that a melt processing region and a minute cavity are formed inside a silicon wafer, which is an example of a semiconductor substrate.
  • the experimental conditions are as follows.
  • Light source Semiconductor laser pumped Nd: YAG laser
  • Pulse pitch 7 / z m
  • Pulse energy 50 J / pulse
  • FIG. 11 is a view showing a photograph of a cut surface of the silicon wafer cut by the laser camera under the above conditions.
  • (a) and (b) show photographs of the same cut surface at different scales.
  • the inside of the silicon wafer 11 is formed along the cut surface of the fusion processing region 13 and the microcavity 14 formed by the irradiation of one pulse of the laser light L (that is, the line to be cut).
  • the melting area 13 of the cut surface shown in FIG. 11 has a width of about 13 m in the thickness direction (up and down directions in the figure) of the silicon wafer 11 and a direction in which the laser beam L moves (the left and right sides in the figure).
  • the microcavities 14 have a width of about 7 m in the thickness direction of the silicon wafer 11 and a width of about 1.3 m in the direction in which the laser light L moves.
  • the distance between the melt processing area 13 and the microcavities 8 is about 1.2 m.
  • the cases of (1) and (2) are described as the modified regions formed by multiphoton absorption.
  • the cutting start region is set as follows. With such a configuration, it is possible to cut the semiconductor substrate with even smaller force and with high accuracy, using the cutting starting point region as a starting point.
  • a cutting starting region is formed in a direction along the (111) plane (first cleavage plane) or the (110) plane (second cleavage plane). It is preferred to form In the case of a substrate made of a Group V compound semiconductor having a zinc-blende structure such as GaAs, it is preferable to form a cutting starting region in the direction along the (110) plane.
  • the direction in which the above-described cutting start region is to be formed (for example, the direction along the (111) plane in the single crystal silicon substrate), or! Is orthogonal to the direction in which the cutting starting region should be formed. If the orientation flat is formed on the substrate along the direction, the cutting origin area along the direction in which the cutting origin area should be formed can be easily and accurately formed on the substrate based on the orientation flat. become.
  • preferred embodiments of the method for cutting a semiconductor substrate according to the present invention will be described more specifically.
  • 13 to 16 are partial cross-sectional views of the silicon wafer of FIG. 12 taken along the line XIII-XIII.
  • a plurality of functional elements 15 are arranged in a matrix in a direction parallel to the orientation flat 16 and a direction perpendicular to the orientation flat 16. The pattern is formed.
  • Such a silicon wafer 11 is cut into functional elements 15 as follows.
  • a protective film 18 is attached to the surface 3 of the silicon wafer 11 to cover the functional element 15.
  • the protective film 18 protects the functional element 15 and holds the silicon wafer 11.
  • the back surface 17 of the silicon wafer 11 is surface ground so that the silicon wafer 11 has a predetermined thickness as shown in FIG. 13 (b), and the back surface 17 is further subjected to chemical etching. To smooth the back surface 17.
  • the silicon wafer 11 having a thickness of 350 m is thinned to a thickness of 100 m.
  • the protective film 18 is irradiated with ultraviolet rays. As a result, the UV curable resin layer, which is the adhesive layer of the protective film 18, is cured, and the protective film 18 is easily peeled off from the silicon wafer 11.
  • a cutting starting area is formed inside the silicon wafer 11 using a laser camera. That is, as shown in FIG. 14 (a), the protective film 18 is fixed on the mounting table 19 of the laser camera device by vacuum suction with the back surface 17 of the silicon wafer 11 facing upward, and the adjacent functional elements 15 are fixed.
  • the line 5 to be cut is set in a grid shape so as to pass between the lines 15 and 15 (see the two-dot chain line in FIG. 12).
  • the laser beam L is irradiated under the condition that the above-described multiphoton absorption occurs, with the focal point P being set inside the silicon wafer 11 with the back surface 17 as the laser beam incident surface.
  • a cutting start area 8 is formed inside the silicon wafer 11 by the melting processing area 13 along the cutting scheduled line 5.
  • the resin film 20 has an expandable expansion film (holding member) 21 having a thickness of about 100 m.
  • a dibond resin layer (functioning as an adhesive for die bonding) is provided on the expansion film 21 .
  • the adhesive resin layer 23 is provided via a UV-curable resin layer having a layer thickness of about zm. That is, the extension film 21 is attached to the back surface 17 of the silicon wafer 11 with the die bonding resin layer 23 interposed therebetween.
  • a film extending means 30 is attached to a peripheral portion of the extended film 21.
  • the protective film 18 on the surface 3 of the silicon wafer 11 is also peeled off, and as shown in FIG. Irradiate with ultraviolet light.
  • the UV curable resin layer which is the adhesive layer of the extension film 21, is cured, and the die bond resin layer 23 is easily peeled off from the extension film 21.
  • the expanding film 21 is expanded by the film expanding means 30 so as to pull the peripheral portion of the expanding film 21 outwardly. Due to the expansion of the expansion film 21, cracks occur in the thickness direction starting from the cutting start point region 8, and the cracks reach the front surface 3 and the back surface 17 of the silicon wafer 11. As a result, the silicon wafer 11 is accurately cut along the line 5 to be cut, and a plurality of semiconductor chips 25 each having one functional element 15 are obtained. Also, at this time, the cut surfaces 25a, 25a facing the adjacent semiconductor chips 25, 25 come into close contact with the expansion of the expansion film 21. The die bond resin layer 23 is also cut along the planned cutting line 5 in close contact with the back surface 17 of the silicon wafer 11.
  • the semiconductor chips 25 are sequentially picked up using a suction collet or the like.
  • the die bond resin layer 23 has been cut to the same outer shape as the semiconductor chip 25, and the adhesive strength between the die bond resin layer 23 and the extension film 21 has been reduced.
  • the die bond resin layer 23 cut on the back surface is picked up in a state of being in close contact.
  • the semiconductor chip 25 is placed on the die pad of the lead frame 27 via the die bonding resin layer 23 which is in close contact with the back surface, and the filler is joined by heating.
  • the functional element 15 is formed on the surface 3.
  • the silicon wafer 11 thus formed is used as an object to be processed, and its back surface 17 is used as a laser light incident surface.
  • multiphoton absorption is generated inside the silicon wafer 11, and a cutting starting area 8 by the melt processing area 13 is formed inside the silicon wafer 11 along the planned cutting line 5.
  • the reason why the back surface of the semiconductor substrate is the laser light incident surface is that if the front surface is the laser light incident surface, the functional element may hinder the laser light incidence.
  • the cutting starting area 8 is formed inside the silicon wafer 11 in this manner, a crack is generated from the cutting starting area 8 by the natural or relatively small force, and the crack is generated in the silicon wafer 11.
  • the front surface 3 and the back surface 17 can be reached. Therefore, after forming the cutting starting region 8, the extension film 21 is attached to the back surface 17 of the silicon wafer 11 with the die bonding resin layer 23 interposed therebetween, and the extension film 21 is expanded.
  • the cut surfaces 25a, 25a of the cut silicon wafer 11 are separated from the close contact state as the expansion film 21 expands.
  • the die-bonding resin layer 23 existing between the silicon wafer 11 and the extension film 21 is also cut along the line 5 to be cut. Therefore, the silicon wafer 11 and the die-bonding resin layer 23 can be cut along the scheduled cutting line 5 much more efficiently than in the case of cutting with a blade.
  • the back surface 17 of the silicon wafer 11 is polished so that the silicon wafer 11 has a predetermined thickness. In this way, by reducing the thickness of the silicon wafer 11 to a predetermined thickness, it becomes possible to cut the silicon wafer 11 and the die bond resin layer 23 more precisely along the line 5 to be cut.
  • the above-described method for cutting the silicon wafer 11 is such that a crack originating from the cutting starting area 8 is formed in the silicon wafer 11 before the expansion film 21 is expanded. Force that did not occur As shown in FIG. 17 (b), before expanding the expansion film 21, a crack 28 starting from the cutting starting area 8 was generated, and this crack 28 was sealed. It may reach the front surface 3 and the back surface 17 of the recon wafer 11.
  • a stress applying means such as a knife edge is pressed against the back surface 17 of the silicon wafer 11 along the cutting origin region 8, and is applied to the silicon wafer 11 along the cutting origin region 8.
  • There is a method of generating a bending stress or a shear stress and a method of generating a thermal stress in the silicon wafer 11 along the cutting starting point area 8 by giving a temperature difference to the silicon wafer 11.
  • the expansion film 21 As described above, before the expansion film 21 is expanded, stress is generated in the silicon wafer 11 along the cutting starting region 8 and the silicon wafer 11 is cut along the cutting starting region 8.
  • the semiconductor chip 25 cut with high accuracy can be obtained.
  • the cut surfaces 25a and 25a of the adjacent semiconductor chips 25 and 25 face the expansion film 21.
  • the die bond resin layer 23 that has adhered to the back surface 17 of the silicon wafer 11 is cut along the cut surface 25a. Therefore, even with this cutting method, it becomes possible to cut the silicon wafer 11 and the die bond resin layer 23 along the cutting starting region 8 much more efficiently than when cutting with a blade.
  • the cracks starting from the cutting starting region 8 can be formed without generating a stress along the cutting starting region 8. May reach the front surface 3 and the back surface 17 of the silicon wafer 11.
  • FIG. 18 (a) if a cutting starting region 8 is formed near the surface 3 in the inside of the silicon wafer 11 by the melt processing region 13 and the crack 28 reaches the surface 3, In addition, the cutting accuracy of the surface of the semiconductor chip 25 (that is, the surface on which the functional element is formed) obtained by the cutting can be extremely increased.
  • FIG. 18 (b) if a cutting starting area 8 is formed near the back surface 17 inside the silicon wafer 11 by the fusion processing region 13 and the back surface 17 The die bonding resin layer 23 can be cut with high accuracy by the expansion of 21.
  • the modified region 7 is formed by causing multiphoton absorption inside the semiconductor substrate 1. Force In some cases, the modified region 7 can be formed by causing light absorption equivalent to multiphoton absorption inside the semiconductor substrate 1.
  • the melt processing region 13 and the minute cavity 14 may be formed as the modified region.
  • the microcavities 14 are formed on the opposite side of the laser light incident surface with respect to the melt processing region 13, that is, the front surface 3 on which the functional element 15 is formed. Will be formed on the side.
  • the part on the side of the microcavities 14 tends to be more accurate than the part on the side of the melt processing area 13, so by forming the microcavities 14 on the surface 3 side where the functional element 15 is formed, the semiconductor The yield of chips 25 can be further improved.
  • the die-bonding resin layer 23 of the die-bonding resin-coated film 20 is heated in advance before the expansion film 21 of the die-bonding-coated resin film 20 is expanded.
  • the expansion film 21 is expanded, the die-bonding resin layer 23 can be cut more accurately and easily along the cutting line 5 at the same time as the silicon wafer 11 is cut. It is considered that this is because the physical properties of the die-bonding resin layer 23 change to those that are easily torn by heating. Specifically, when the die-bonding resin layer 23 is heated at a temperature of 50 ° C. to 120 ° C. for 1 minute to 30 minutes, the physical properties of the die-bonding resin layer 23 change to bow I, which is easily broken.
  • the temperature is lower than 50 ° C, the physical properties of the die-bonding resin layer 23 are unlikely to be easily broken. If the temperature exceeds 120 ° C, the die-bonding resin layer 23 does not retain its original shape. , There is a risk that the film will be softer.
  • the entire die-bonding resin layer 23 may be heated, or a portion of the die-bonding resin layer 23 along the cut line 5 may be selectively heated. May be heated.
  • hot air is applied to them, or they are put into a heating furnace, Alternatively, it may be placed on a heating table in which a heater is embedded.
  • a laser beam having an optical absorptivity to the die-bond resin layer 23 is irradiated on the cutting line 5. And so on.
  • the timing of heating the die-bonding resin layer 23 is determined by attaching the extension film 21 to the back surface 17 of the silicon wafer 11 with the die-bonding resin layer 23 interposed, and then expanding the extension film 21. Any time may be used until the silicon wafer 11 and the die-bonding resin layer 23 are cut along the line 5 to be cut.
  • the die-bonding resin layer 23 Before attaching the expansion film 21 with the die-bonding resin layer 23 interposed on the back surface 17 of the silicon wafer 11, the die-bonding resin layer 23 is heated in the state of the die-bonding resin-coated film 20.
  • the extension film 21 may be attached to the silicon wafer 11 with the die bond resin layer 23 interposed therebetween.
  • the timing at which the expanded film 21 is attached to the silicon wafer 11 with the heat-treated die-bonding resin layer 23 interposed may be immediately after the die-bonding resin layer 23 is heated, The heating may be performed after the layer 23 has been heated for a predetermined time.
  • One of the reasons why the die bonding resin layer 23 is easily divided by the heat treatment is that the breaking elongation force is reduced and the tensile strength is increased.
  • the physical properties of the die-bonding resin layer 23 can be changed to ones that can be easily torn.
  • a protective film 18 is attached to the surface 3 side of the silicon wafer 11 to cover the functional element 15, and the silicon wafer 11 is placed on the mounting table 19 of the laser processing apparatus.
  • the protective film 18 is fixed by vacuum suction with the back surface 17 facing upward.
  • the focal point P is adjusted, and the laser beam L is irradiated under the condition where multiphoton absorption occurs, and the focal point P is relatively moved along the planned cutting line 5 by moving the mounting table 19.
  • a cutting start area 8 is formed inside the silicon wafer 11 by the melting processing area 13 along the line 5 to be cut.
  • a plate-like protective member made of glass resin may be attached to the front surface 3 of the silicon wafer 11.
  • the die bonding resin layer 23 is formed on the back surface 17 of the silicon wafer 11.
  • the protective film 18 is fixed on the mounting table 19 of the laser camera device by vacuum suction with the back surface 17 of the silicon wafer 11 facing upward.
  • the laser beam L having a predetermined wavelength for example, 808 nm
  • the die-bonding resin layer 23 is irradiated by aligning the converging point P with the die bonding resin layer 23, and cutting is performed by moving the mounting table 19. Move the focal point P relatively along line 5.
  • FIG. 20 (c) in the die-bonding resin layer 23, an altered region 29 having physical properties that can be easily torn is formed along the line 5 to be cut.
  • the altered region 29 has a property changed by a heating effect or is brittle.
  • the die bond resin layer 23 may be irradiated with an electron beam along the line 5 to be cut.
  • the silicon wafer 11 is removed from the mounting table 19, and as shown in FIG. 21 (a), the die-bonding resin layer 23 fixed to the silicon wafer 11 is attached to the adhesive layer (ultraviolet rays or other energy lines).
  • the extension film 21 is adhered via an adhesive (the adhesive whose adhesive strength is reduced by irradiation of the film).
  • the extension film 21 with the adhesive layer 31 may be attached to the die-bonding resin layer 23, or the extension film 21 may be attached after the adhesive layer 31 is laminated on the die-bonding resin layer 23.
  • the protective film 18 is peeled off from the front surface 3 side of the silicon wafer 11, and as shown in FIG. 21 (c), the peripheral portion of the extension film 21 faces outward.
  • the extension film 21 is extended by pulling. Due to the expansion of the expansion film 21, cracks occur in the thickness direction starting from the cutting start point region 8, and the cracks reach the front surface 3 and the back surface 17 of the silicon nano 11. As a result, the silicon wafer 11 is accurately cut along the planned cutting line 5, and a plurality of semiconductor chips 25 each having one functional element 15 are obtained.
  • the cut surfaces 25a, 25a facing the adjacent semiconductor chips 25, 25 are separated from the cutting force of the silicon wafer 11 because the force of the close contact is also released with the expansion of the expansion film 21.
  • the die-bonding resin layer 23 that has been in close contact with the back surface 17 of the silicon wafer 11 is also cut along the planned cutting line 5.
  • the adhesive layer 31 is irradiated with ultraviolet rays or other energy rays to reduce the adhesive force of the adhesive layer 31, and the semiconductor chip in a state where the cut die-bonding resin layer 23 is in close contact with the back surface. Pick up 25 in order.
  • the portion of the die bond resin layer 23 along the line 5 to be cut is selectively heated will be described.
  • the same or corresponding portions are denoted by the same reference characters, and redundant description will be omitted.
  • a cutting starting region 8 is formed inside the silicon wafer 11 by the melting process region 13 along the line 5 to be cut.
  • a film 32 with a die-bonding resin is attached to the back surface 17 of the silicon wafer 11, and the back surface 17 of the silicon wafer 11 is directed upward on the mounting table 19 of the laser processing apparatus.
  • the die-bonding resin-coated film 32 is a film in which a die-bonding resin layer 23 is provided via an adhesive layer 31 on an expansion film 21 made of a material transmitting a laser beam having a predetermined wavelength (for example, 808 nm).
  • a film in which a die-bonding resin layer 23 is directly provided on an expansion film 21 which has a material strength capable of transmitting a laser beam of a predetermined wavelength may be used (for example, Japanese Patent No. 1987034). Reference).
  • the condensing point P is adjusted to the die-bonding resin layer 23, and the laser beam L having the above-mentioned predetermined wavelength is irradiated. Then, the focusing point P is relatively moved along the line 5 to be cut by the movement of the mounting table 19. As a result, as shown in FIG. 22 (c), in the die-bonding resin layer 23, an altered region 29 having physical properties that can be easily torn is formed along the line 5 to be cut.
  • the surface 3 side force protection film 18 of the silicon wafer 11 is peeled off, and as shown in FIG. 23 (c), the peripheral portion of the extension film 21 Is pulled outward to expand the expansion film 21.
  • the expansion of the expansion film 21 causes cracks in the thickness direction starting from the cutting start point region 8, and the cracks reach the front surface 3 and the back surface 17 of the silicon wafer 11.
  • the silicon wafer 11 is accurately cut along the cutting line 5, and a plurality of semiconductor chips 25 each having one functional element 15 are obtained. Also, at this time, the cut surfaces 25a, 25a of the adjacent semiconductor chips 25, 25 facing each other are separated from each other as the expansion film 21 expands.
  • the die-bonding resin layer 23 that has adhered to the back surface 17 of the silicon wafer 11 is also cut along the planned cutting line 5. Subsequently, the adhesive layer 31 is irradiated with ultraviolet rays or other energy rays to reduce the adhesive force of the adhesive layer 31, and the semiconductor chip in a state where the cut die-bonding resin layer 23 is in close contact with the back surface. Pick up 25 in order. The irradiation of the adhesive layer 31 with ultraviolet rays or other energy may be performed before the expansion film 21 is expanded or after the expansion film 21 is expanded.
  • the die bond resin layer 23 is irradiated with the laser light L having a predetermined wavelength along the line 5 to be cut.
  • the mask is placed on the die-bonding resin layer 23 or on the film 32 with the die-bonding resin, and the entire region is irradiated with ultraviolet rays or other energy rays to form the altered region 29 along the line 5 to be cut into the die-bonding resin layer 23. It may be formed.
  • a semiconductor substrate having a functional element formed on its surface can be efficiently cut together with a die-bonding resin layer.

Abstract

　表面に機能素子が形成された半導体基板をダイボンド樹脂層と共に効率良く切断し得る半導体基板の切断方法を提供する。 　表面３に機能素子１５が形成されたウェハ１１の裏面１７をレーザ光入射面とし、ウェハ１１の内部に集光点Ｐを合わせてレーザ光Ｌを照射することで、多光子吸収を生じさせて切断予定ライン５に沿ってウェハ１１の内部に溶融処理領域１３による切断起点領域８を形成する。これにより自然に或いは比較的小さな力で切断起点領域８を起点として割れを発生させ、その割れを表面３と裏面１７とに到達させることができる。従って、切断起点領域８形成後に、ウェハ１１の裏面１７にダイボンド樹脂層２３を介在させて拡張フィルム２１を貼り付け、その拡張フィルム２１を拡張させると、切断予定ライン５に沿ってウェハ１１及びダイボンド樹脂層２３を切断することができる。

Description

明 細 書
半導体基板の切断方法
技術分野
[0001] 本発明は、半導体デバイスの製造工程等において、表面に機能素子が形成された 半導体基板を切断するために使用される半導体基板の切断方法に関する。
背景技術
[0002] 従来におけるこの種の技術として、特許文献 1や特許文献 2には次のような技術が 記載されている。まず、半導体ウェハの裏面にダイボンド榭脂層を介して粘着シート を貼り付け、この粘着シート上に半導体ウェハを保持させた状態でブレードにより半 導体ウェハを切断して半導体チップを得る。そして、粘着シート上の半導体チップを ピックアップする際に、ダイボンド榭脂を個々の半導体チップと共に粘着シートから剥 離させる。これにより、半導体チップの裏面に接着剤を塗布するなどの工程を省略し て、半導体チップをリードフレーム上に接着することが可能になる。
特許文献 1：特開 2002-158276号公報
特許文献 2：特開 2000-104040号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] し力しながら、上述したような技術においては、粘着シート上に保持された半導体ゥ ェハをブレードによって切断する際に、粘着シートは切断しないようにする一方で、半 導体ウェハと粘着シートとの間に存在するダイボンド榭脂層は確実に切断する必要 がある。そのため、このような場合のブレードによる半導体ウェハの切断は、特に慎重 を期すべきものとなる。
[0004] そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、表面に機能素子が 形成された半導体基板をダイボンド榭脂層と共に効率良く切断することができる半導 体基板の切断方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0005] 上記目的を達成するために、本発明に係る半導体基板の切断方法は、表面に機 能素子が形成された半導体基板を切断予定ラインに沿って切断する半導体基板の 切断方法であって、半導体基板の裏面をレーザ光入射面として半導体基板の内部 に集光点を合わせてレーザ光を照射することで改質領域を形成し、その改質領域に よって、切断予定ラインに沿ってレーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域 を形成する工程と、切断起点領域を形成した後に、半導体基板の裏面にダイボンド 榭脂層を介在させて拡張可能な保持部材を取り付ける工程と、保持部材を取り付け た後に、保持部材を拡張させることで半導体基板及びダイボンド榭脂層を切断予定 ラインに沿って切断する工程とを備えることを特徴とする。
[0006] この半導体基板の切断方法においては、表面に機能素子が形成された半導体基 板を加工対象物とする。そして、そのような半導体基板の裏面をレーザ光入射面とし て半導体基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することで、例えば多光子 吸収或いはそれと同等の光吸収を生じさせ、切断予定ラインに沿って半導体基板の 内部に改質領域による切断起点領域を形成する。このとき、半導体基板の裏面をレ 一ザ光入射面とするのは、表面をレーザ光入射面とすると機能素子によりレーザ光 の入射が妨げられるおそれがあるからである。このように半導体基板の内部に切断起 点領域が形成されると、自然に或いは比較的小さな力を加えることで、切断起点領 域を起点として割れを発生させ、その割れを半導体基板の表面と裏面とに到達させ ることができる。従って、切断起点領域を形成した後に、半導体基板の裏面にダイボ ンド榭脂層を介在させて拡張可能な保持部材を取り付け、その保持部材を拡張させ ると、切断予定ラインに沿って切断された半導体基板の切断面が保持部材の拡張に 伴って密着した状態から離れていくことになる。これにより、半導体基板と保持部材と の間に存在するダイボンド榭脂層も切断予定ラインに沿って切断される。よって、ブレ ードで切断するような場合に比べて遥かに効率良く半導体基板及びダイボンド榭脂 層を切断予定ラインに沿って切断することができる。し力も、切断予定ラインに沿って 切断された半導体基板の切断面が初めは互いに密着して 、るがために、切断された 個々の半導体基板と切断された個々のダイボンド榭脂層とがほぼ同一の外形となり、 各半導体基板の切断面力 ダイボンド榭脂がはみ出るようなことも防止される。
[0007] ここで、切断起点領域とは、半導体基板が切断される際に切断の起点となる領域を 意味する。この切断起点領域は、改質領域が連続的に形成されることで形成される 場合もあるし、改質領域が断続的に形成されることで形成される場合もある。また、機 能素子とは、例えば、結晶成長により形成された半導体動作層、フォトダイオード等 の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、回路として形成された回路素子等を 意味する。
[0008] 更に、切断起点領域を形成する前に、半導体基板が所定の厚さとなるように半導体 基板の裏面を研磨する工程を備えることが好ましい。このように、半導体基板が所定 の厚さとなるようにその裏面を予め研磨しておくことで、半導体基板及びダイボンド榭 脂層を切断予定ラインに沿ってより一層精度良く切断することが可能になる。なお、 研磨とは、切肖 I』、研肖 I』、ケミカルエッチング等を含む意味である。
[0009] また、改質領域は溶融処理領域を含む場合がある。加工対象物が半導体基板であ ると、レーザ光の照射によって溶融処理領域が形成される場合がある。この溶融処理 領域は上述した改質領域の一例であるため、この場合にも、半導体基板を容易に切 断することができ、半導体基板及びダイボンド榭脂層を切断予定ラインに沿って効率 良く切断することが可能になる。
[0010] また、改質領域は、溶融処理領域と、その溶融処理領域に対してレーザ光入射面 の反対側に位置する微小空洞とを含む場合がある。加工対象物が半導体基板であ ると、レーザ光の照射によって溶融処理領域及び微小空洞が形成される場合がある 。この溶融処理領域及び微小空洞は上述した改質領域の一例であるため、この場合 にも、半導体基板を容易に切断することができ、半導体基板及びダイボンド榭脂層を 切断予定ラインに沿って効率良く切断することが可能になる。
[0011] また、上述してきた本発明に係る半導体基板の切断方法において、切断起点領域 を形成する際には、切断起点領域を起点として半導体基板の表面に割れを到達させ てもよ 、し、切断起点領域を起点として半導体基板の裏面に割れを到達させてもよ
Vヽし、切断起点領域を起点として半導体基板の表面と裏面とに割れを到達させても よい。
[0012] また、保持部材を拡張させることで半導体基板及びダイボンド榭脂層を切断予定ラ インに沿って切断する工程の前に、ダイボンド榭脂層を加熱する工程を備えることが 好ましい。このように、保持部材を拡張させる前に予めダイボンド榭脂層を加熱してお くと、保持部材を拡張させることで、より一層精度良く且つ容易にダイボンド榭脂層を 切断予定ラインに沿って切断することが可能になる。
発明の効果
[0013] 本発明によれば、表面に機能素子が形成された半導体基板をダイボンド榭脂層と 共に効率良く切断することができる。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]図 1は、本実施形態のレーザ加工方法によるレーザ加工中の半導体基板の平 面図である。
[図 2]図 2は、図 1に示す半導体基板の II II線に沿っての断面図である。
[図 3]図 3は、本実施形態のレーザ加工方法によるレーザ加工後の半導体基板の平 面図である。
[図 4]図 4は、図 3に示す半導体基板の IV— IV線に沿っての断面図である。
[図 5]図 5は、図 3に示す半導体基板の V— V線に沿っての断面図である。
[図 6]図 6は、本実施形態のレーザ加工方法により切断された半導体基板の平面図 である。
[図 7]図 7は、本実施形態のレーザ加工方法により溶融処理領域が形成されたシリコ ンウェハの切断面の写真を表した図である。
[図 8]図 8は、本実施形態のレーザ加工方法におけるレーザ光の波長とシリコン基板 の内部の透過率との関係を示すグラフである。
[図 9]図 9は、本実施形態のレーザ加工方法により溶融処理領域及び微小空洞が形 成された半導体基板の断面図である。
[図 10]図 10は、本実施形態のレーザ加工方法により溶融処理領域及び微小空洞が 形成される原理を説明するための断面図である。
[図 11]図 11は、本実施形態のレーザ加工方法により溶融処理領域及び微小空洞が 形成されたシリコンウェハの切断面の写真を表した図である。
[図 12]図 12は、本実施形態の半導体基板の切断方法において加工対象物となるシ リコンウェハの平面図である。 [図 13]図 13は、本実施形態の半導体基板の切断方法を説明するための模式図であ り、（a)はシリコンウェハに保護フィルムが貼り付けられた状態、（b)はシリコンウェハが 薄型化された状態、 (c)は保護フィルムに紫外線が照射されている状態である。
[図 14]図 14は、本実施形態の半導体基板の切断方法を説明するための模式図であ り、（a)はシリコンウェハ及び保護フィルムが載置台上に固定された状態、（b)はシリコ ンウェハにレーザ光が照射されている状態、（c)はシリコンウェハの内部に切断起点 領域が形成された状態である。
[図 15]図 15は、本実施形態の半導体基板の切断方法を説明するための模式図であ り、（a)はシリコンウェハにダイボンド榭脂付フィルムが貼り付けられた状態、（b)はシリ コンウエノ、から保護フィルムが剥がされた状態、（c)は拡張フィルムに紫外線が照射 されている状態である。
[図 16]図 16は、本実施形態の半導体基板の切断方法を説明するための模式図であ り、（a)は拡張フィルムがエキスパンドされた状態、（b)は切断されたダイボンド榭脂 層と共に半導体チップがピックアップされている状態、（c)は半導体チップがダイボン ド榭脂層を介してリードフレームに接合された状態である。
[図 17]図 17は、本実施形態の半導体基板の切断方法におけるシリコンウェハと切断 起点領域との関係を示す模式図であり、 (a)は切断起点領域を起点とした割れが発 生していない状態、（b)は切断起点領域を起点とした割れがシリコンウェハの表面と 裏面とに到達して 、る状態である。
[図 18]図 18は、本実施形態の半導体基板の切断方法におけるシリコンウェハと切断 起点領域との関係を示す模式図であり、 (a)は切断起点領域を起点とした割れがシリ コンウェハの表面に到達している状態、（b)は切断起点領域を起点とした割れがシリ コンウェハの裏面に到達して 、る状態である。
[図 19]図 19は、本実施形態の半導体基板の切断方法の具体例を説明するための模 式図であり、（a)はシリコンウェハ及び保護フィルムが載置台上に固定された状態、（ b)はシリコンウェハにレーザ光が照射されている状態、（c)はシリコンウェハの内部に 切断起点領域が形成された状態である。
[図 20]図 20は、本実施形態の半導体基板の切断方法の具体例を説明するための模 式図であり、（a)はシリコンウェハにダイボンド榭脂層が固定された状態、（b)はダイボ ンド榭脂層にレーザ光が照射されて ヽる状態、（c)はダイボンド榭脂層に変質領域が 形成された状態である。
[図 21]図 21は、本実施形態の半導体基板の切断方法の具体例を説明するための模 式図であり、 (a)はダイボンド榭脂層に粘着剤層を介して拡張フィルムが貼り付けられ た状態、（b)はシリコンウェハから保護フィルムが剥がされた状態、（c)は拡張フィル ムがエキスパンドされた状態である。
[図 22]図 22は、本実施形態の半導体基板の切断方法の他の具体例を説明するため の模式図であり、 (a)はシリコンウェハにダイボンド榭脂付フィルムが貼り付けられた状 態、（b)はダイボンド榭脂層にレーザ光が照射されている状態、（c)はダイボンド榭脂 層に変質領域が形成された状態である。
[図 23]図 23は、本実施形態の半導体基板の切断方法の他の具体例を説明するため の模式図であり、 (a)はシリコンウェハがレーザカ卩ェ装置の載置台から取り外された 状態、（b)はシリコンウェハから保護フィルムが剥がされた状態、（c)は拡張フィルム がエキスパンドされた状態である。 符号の説明
[0015] 1…半導体基板、 3…表面、 5…切断予定ライン、 7…改質領域、 8…切断起点領域 、 11 · · ·シリコンウェハ（半導体基板)、 13· · ·溶融処理領域、 14· · ·微小空洞、 15· · ·機 能素子、 17· · ·裏面 (レーザ光入射面)、 21 · · ·拡張フィルム (保持部材)、 23…ダイボ ンド榭脂層、 28· · ·割れ、 L…レーザ光、 P…集光点。
発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下、本発明に係る半導体基板の切断方法の好適な実施形態について、図面を 参照して詳細に説明する。本実施形態では、半導体基板の内部に改質領域を形成 するために多光子吸収という現象を利用する。そこで、最初に、多光子吸収により改 質領域を形成するためのレーザ加工方法について説明する。
[0017] 材料の吸収のバンドギャップ Eよりも光子のエネルギー h v力 S小さいと光学的に透
G
明となる。よって、材料に吸収が生じる条件は h v >Eである。しかし、光学的に透明
G
でも、レーザ光の強度を非常に大きくすると nh v >Eの条件 (n= 2, 3, 4, " で
G 材料に吸収が生じる。この現象を多光子吸収という。パルス波の場合、レーザ光の強 度はレーザ光の集光点のピークパワー密度 (WZcm2)で決まり、例えばピークパヮ 一密度が 1 X 108(WZcm2)以上の条件で多光子吸収が生じる。ピークパワー密度 は、（集光点におけるレーザ光の 1パルス当たりのエネルギー） ÷ (レーザ光のビーム スポット断面積 Xパルス幅）により求められる。また、連続波の場合、レーザ光の強度 はレーザ光の集光点の電界強度 (WZcm2)で決まる。
[0018] このような多光子吸収を利用する本実施形態のレーザカ卩ェ方法について、図 1一 図 6を参照して説明する。図 1に示すように、半導体基板 1の表面 3には、半導体基 板 1を切断するための切断予定ライン 5がある。切断予定ライン 5は直線状に延びた 仮想線である。本実施形態のレーザ加工方法では、図 2に示すように、多光子吸収 が生じる条件で半導体基板 1の内部に集光点 Pを合わせてレーザ光 Lを照射して改 質領域 7を形成する。なお、集光点 Pとは、レーザ光 Lが集光する箇所のことである。 また、切断予定ライン 5は、直線状に限らず曲線状であってもよいし、仮想線に限ら ず半導体基板 1に実際に引かれた線であってもよい。
[0019] そして、レーザ光 Lを切断予定ライン 5に沿って (すなわち、図 1の矢印 A方向に)相 対的に移動させることにより、集光点 Pを切断予定ライン 5に沿って移動させる。これ により、図 3—図 5に示すように、改質領域 7が切断予定ライン 5に沿って半導体基板 1の内部に形成され、この改質領域 7が切断起点領域 8となる。本実施形態のレーザ 加工方法は、半導体基板 1がレーザ光 Lを吸収することにより半導体基板 1を発熱さ せて改質領域 7を形成するものではな ヽ。半導体基板 1にレーザ光 Lを透過させ半導 体基板 1の内部に多光子吸収を発生させて改質領域 7を形成している。よって、半導 体基板 1の表面 3ではレーザ光 Lがほとんど吸収されないので、半導体基板 1の表面 3が溶融することはない。
[0020] 半導体基板 1の内部に切断起点領域 8を形成すると、この切断起点領域 8を起点と して割れが発生し易くなるため、図 6に示すように、比較的小さな力で半導体基板 1を 切断することができる。よって、半導体基板 1の表面 3に不必要な割れを発生させるこ となぐ半導体基板 1を高精度に切断することが可能になる。
[0021] この切断起点領域 8を起点とした半導体基板 1の切断には、次の 2通りが考えられ る。 1つは、切断起点領域 8の形成後、半導体基板 1に人為的な力が印加されること により、切断起点領域 8を起点として半導体基板 1が割れ、半導体基板 1が切断され る場合である。これは、例えば半導体基板 1の厚さが大きい場合の切断である。人為 的な力が印加されるとは、例えば、半導体基板 1の切断起点領域 8に沿って半導体 基板 1に曲げ応力やせん断応力を加えたり、半導体基板 1に温度差を与えることによ り熱応力を発生させたりすることである。他の 1つは、切断起点領域 8を形成すること により、切断起点領域 8を起点として半導体基板 1の断面方向（厚さ方向）に向かって 自然に割れ、結果的に半導体基板 1が切断される場合である。これは、例えば半導 体基板 1の厚さが小さい場合には、 1列の改質領域 7により切断起点領域 8が形成さ れることで可能となり、半導体基板 1の厚さが大きい場合には、厚さ方向に複数列形 成された改質領域 7により切断起点領域 8が形成されることで可能となる。なお、この 自然に割れる場合も、切断する箇所において、切断起点領域 8が形成されていない 部位に対応する部分の表面 3上にまで割れが先走ることがなぐ切断起点領域 8を形 成した部位に対応する部分のみを割断することができるので、割断を制御よくするこ とができる。近年、シリコンウェハ等の半導体基板 1の厚さは薄くなる傾向にあるので 、このような制御性のよ!、割断方法は大変有効である。
[0022] さて、本実施形態のレーザ加工方法において、多光子吸収により形成される改質 領域としては、次の（1) , (2)の場合がある。
[0023] (1)改質領域が溶融処理領域の場合
半導体基板の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が 1 X io8(w Zcm2)以上で且つパルス幅が 1 μ s以下の条件でレーザ光を照射する。これにより 半導体基板の内部は多光子吸収によって局所的に加熱される。この加熱により半導 体基板の内部に溶融処理領域が形成される。溶融処理領域とは一旦溶融後再固化 した領域や、まさに溶融状態の領域や、溶融状態から再固化する状態の領域であり 、相変化した領域や結晶構造が変化した領域ということもできる。また、溶融処理領 域とは単結晶構造、非晶質構造、多結晶構造において、ある構造が別の構造に変 化した領域ということもできる。つまり、例えば、単結晶構造から非晶質構造に変化し た領域、単結晶構造力 多結晶構造に変化した領域、単結晶構造から非晶質構造 及び多結晶構造を含む構造に変化した領域を意味する。半導体基板がシリコン単結 晶構造の場合、溶融処理領域は例えば非晶質シリコン構造である。なお、電界強度 の上限値としては、例えば 1 X 1012 (W/cm2)である。パルス幅は例えば Ins— 200 nsが好ましい。
[0024] 本発明者らは、半導体基板の一例であるシリコンウェハの内部で溶融処理領域が 形成されることを実験により確認した。実験条件は次の通りである。
[0025] (A)半導体基板:シリコンウェハ (厚さ 350 m、外径 4インチ）
(B)レーザ
光源：半導体レーザ励起 Nd： YAGレーザ
波長： 1064nm
レーザ光スポット断面積： 3. 14 X 10— 8cm2
発振形態： Qスィッチパルス
繰り返し周波数： 100kHz
パルス幅：30ns
出力： 20 JZパルス
レーザ光品質: TEM
00
偏光特性:直線偏光
(C)集光用レンズ
倍率： 50倍
N. A. : 0. 55
レーザ光波長に対する透過率： 60パーセント
(D)半導体基板が載置される載置台の移動速度： lOOmmZ秒
[0026] 図 7は、上記条件でのレーザカ卩ェにより切断されたシリコンウェハの一部における 断面の写真を表した図である。シリコンウェハ 11の内部に溶融処理領域 13が形成さ れている。なお、上記条件により形成された溶融処理領域 13の厚さ方向の大きさは 1 00 μ m程度である。
[0027] 溶融処理領域 13が多光子吸収により形成されたことを説明する。図 8は、レーザ光 の波長とシリコン基板の内部の透過率との関係を示すグラフである。ただし、シリコン 基板の表面側と裏面側それぞれの反射成分を除去し、内部のみの透過率を示して
V、る。シリコン基板の厚さ tが 50 μ m、 100 μ m、 200 μ m、 500 μ m、 1000 μ mの各 々について上記関係を示した。
[0028] 例えば、 Nd:YAGレーザの波長である 1064nmにおいて、シリコン基板の厚さが 5 00 m以下の場合、シリコン基板の内部ではレーザ光が 80%以上透過することが分 力る。図 7に示すシリコンウェハ 11の厚さは 350 mであるので、多光子吸収による 溶融処理領域 13はシリコンウェハ 11の中心付近、つまり表面から 175 mの部分に 形成される。この場合の透過率は、厚さ 200 mのシリコンウェハを参考にすると、 90 %以上なので、レーザ光がシリコンウェハ 11の内部で吸収されるのは僅かであり、ほ とんどが透過する。このことは、シリコンウェハ 11の内部でレーザ光が吸収されて、溶 融処理領域 13がシリコンウェハ 11の内部に形成（つまりレーザ光による通常の加熱 で溶融処理領域が形成）されたものではなぐ溶融処理領域 13が多光子吸収により 形成されたことを意味する。多光子吸収による溶融処理領域の形成は、例えば、溶 接学会全国大会講演概要第 66集（2000年 4月）の第 72頁一第 73頁の「ピコ秒パル スレーザによるシリコンの加工特性評価」に記載されている。
[0029] なお、シリコンウェハは、溶融処理領域によって形成される切断起点領域を起点と して断面方向に向力つて割れを発生させ、その割れがシリコンウェハの表面と裏面と に到達することにより、結果的に切断される。シリコンウェハの表面と裏面に到達する この割れは自然に成長する場合もあるし、シリコンウェハに力が印加されることにより 成長する場合もある。そして、切断起点領域力 シリコンウェハの表面と裏面とに割れ が自然に成長する場合には、切断起点領域を形成する溶融処理領域が溶融してい る状態から割れが成長する場合と、切断起点領域を形成する溶融処理領域が溶融 している状態から再固化する際に割れが成長する場合とのいずれもある。ただし、ど ちらの場合も溶融処理領域はシリコンウェハの内部のみに形成され、切断後の切断 面には、図 7のように内部にのみ溶融処理領域が形成されている。このように、半導 体基板の内部に溶融処理領域によって切断起点領域を形成すると、割断時、切断 起点領域ライン力も外れた不必要な割れが生じにく 、ので、割断制御が容易となる。
[0030] (2)改質領域が溶融処理領域及び微小空洞の場合 半導体基板の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が 1 X io8(w Zcm2)以上で且つパルス幅が 1 μ s以下の条件でレーザ光を照射する。これにより、 半導体基板の内部には溶融処理領域と微小空洞とが形成される場合がある。図 9〖こ 示すように、半導体基板 1の表面 3側力 レーザ光 Lを入射させた場合、微小空洞 14 は、溶融処理領域 13に対して裏面 17側に形成される。図 9では、溶融処理領域 13 と微小空洞 14とが離れて形成されているが、溶融処理領域 13と微小空洞 14とが連 続して形成される場合もある。つまり、多光子吸収によって溶融処理領域及び微小空 洞が対になって形成される場合、微小空洞は、溶融処理領域に対して半導体基板に おけるレーザ光入射面の反対側に形成されることになる。なお、電界強度の上限値と しては、例えば 1 X 1012 (W/cm2)である。パルス幅は例えば Ins— 200nsが好まし い。
[0031] このように、半導体基板 1にレーザ光 Lを透過させ半導体基板 1の内部に多光子吸 収を発生させて溶融処理領域 13を形成した場合に、それぞれの溶融処理領域 13〖こ 対応した微小空洞 14が形成される原理については必ずしも明らかではない。ここで は、溶融処理領域 13及び微小空洞 14が対になった状態で形成される原理に関して 本発明者らが想定する 2つの仮説を説明する。
[0032] 本発明者らが想定する第 1の仮説は次の通りである。すなわち、図 10に示すように 、半導体基板 1の内部の集光点 Pに焦点を合わせてレーザ光 Lを照射すると、集光 点 Pの近傍に溶融処理領域 13が形成される。従来は、このレーザ光 Lとして、レーザ 光源から照射されるレーザ光 の中心部分の光（図 10中、 L4及び L5に相当する部 分の光）を使用することとしていた。これは、レーザ光 Lのガウシアン分布の中心部分 を使用するためである。本発明者らはレーザ光 Lが半導体基板 1の表面 3に与える影 響をおさえるためにレーザ光 Lを広げることとした。その一手法として、レーザ光源か ら照射されるレーザ光 Lを所定の光学系でエキスパンドしてガウシアン分布の裾野を 広げて、レーザ光 Lの周辺部分の光（図 10中、 L1一 L3及び L6— L8に相当する部 分の光）のレーザ強度を相対的に上昇させることとした。このようにエキスパンドしたレ 一ザ光 Lを半導体基板 1に透過させると、既に説明したように集光点 Pの近傍では溶 融処理領域 13が形成され、その溶融処理領域 13に対応した部分に微小空洞 14が 形成される。つまり、溶融処理領域 13と微小空洞 14とはレーザ光 Lの光軸（図 10中 の一点鎖線）に沿った位置に形成される。微小空洞 14が形成される位置は、レーザ 光 Lの周辺部分の光（図 10中、 L1一 L3及び L6— L8に相当する部分の光）が理論 上集光される部分に相当する。このようにレーザ光 Lの中心部分の光（図 10中、 L4 及び L5に相当する部分の光）と、レーザ光 Lの周辺部分の光（図 10中、 L1一 L3及 び L6— L8に相当する部分の光）とがそれぞれ集光される部分が半導体基板 1の厚 さ方向において異なるのは、レーザ光 光するレンズの球面収差によるものと考 えられる。本発明者らが想定する第 1の仮説は、この集光位置の差が何らかの影響を 及ぼして 、るのではな!/、かと!/、うものである。
[0033] 本発明者らが想定する第 2の仮説は、レーザ光 Lの周辺部分の光（図 10中、 L1一 L3及び L6— L8に相当する部分の光）が集光される部分は理論上のレーザ集光点 であるから、この部分の光強度が高く微細構造変化が起こって 、るためにその周囲 が実質的に結晶構造が変化していない微小空洞 14が形成され、溶融処理領域 13 が形成されている部分は熱的な影響が大きく単純に溶解して再固化したというもので める。
[0034] ここで、溶融処理領域は上記（1)で述べた通りのものである力 微小空洞は、その 周囲が実質的に結晶構造が変化していないものである。半導体基板がシリコン単結 晶構造の場合には、微小空洞の周囲はシリコン単結晶構造のままの部分が多い。
[0035] 本発明者らは、半導体基板の一例であるシリコンウェハの内部で溶融処理領域及 び微小空洞が形成されることを実験により確認した。実験条件は次の通りである。
[0036] (A)加工対象物：シリコンウェハ（厚さ 100 m)
(B)レーザ
光源：半導体レーザ励起 Nd： YAGレーザ
波長： 1064nm
繰り返し周波数: 40kHz
ノ レス幅：30nsec
パルスピッチ：7 /z m
加工深さ：8 m パルスエネルギー： 50 J/パルス
(C)集光用レンズ
NA: 0. 55
(D)加工対象物が載置される載置台の移動速度： 280mmZsec
[0037] 図 11は、上記条件でのレーザカ卩ェにより切断されたシリコンゥヱハの切断面の写真 を表した図である。図 11にお 、て (a)と (b)とは同一の切断面の写真を異なる縮尺で 示したものである。同図に示すように、シリコンウェハ 11の内部には、 1パルスのレー ザ光 Lの照射により形成された溶融処理領域 13及び微小空洞 14の対力 切断面に 沿って (すなわち、切断予定ラインに沿って)所定のピッチで形成されている。なお、 図 11に示す切断面の溶融処理領域 13は、シリコンウェハ 11の厚さ方向（図中の上 下方向）の幅が 13 m程度で、レーザ光 Lを移動する方向（図中の左右方向）の幅 カ^ m程度である。また、微小空洞 14は、シリコンウェハ 11の厚さ方向の幅が 7 m程度で、レーザ光 Lを移動する方向の幅が 1. 3 m程度である。溶融処理領域 13 と微小空洞 8との間隔は 1. 2 m程度である。
[0038] 以上、多光子吸収により形成される改質領域として（1) , (2)の場合を説明したが、 半導体基板の結晶構造やその劈開性などを考慮して切断起点領域を次のように形 成すれば、その切断起点領域を起点として、より一層小さな力で、し力も精度良く半 導体基板を切断することが可能になる。
[0039] すなわち、シリコンなどのダイヤモンド構造の単結晶半導体力 なる基板の場合は 、 （ 111)面 (第 1劈開面)や ( 110)面 (第 2劈開面）に沿った方向に切断起点領域を 形成するのが好ましい。また、 GaAsなどの閃亜鉛鉱型構造の III V族化合物半導体 力 なる基板の場合は、（110)面に沿った方向に切断起点領域を形成するのが好ま しい。
[0040] なお、上述した切断起点領域を形成すべき方向（例えば、単結晶シリコン基板にお ける（111)面に沿った方向）、或!、は切断起点領域を形成すべき方向と直交する方 向に沿って基板にオリエンテーションフラットを形成すれば、そのオリエンテーション フラットを基準とすることで、切断起点領域を形成すべき方向に沿った切断起点領域 を容易且つ正確に基板に形成することが可能になる。 [0041] 以下、本発明に係る半導体基板の切断方法の好適な実施形態について、より具体 的に説明する。なお、図 13—図 16は、図 12のシリコンウェハの XIII— XIII線に沿って の部分断面図である。
[0042] 図 12に示すように、加工対象物となるシリコンウェハ（半導体基板） 11の表面 3には 、複数の機能素子 15がオリエンテーションフラット 16に平行な方向と垂直な方向とに マトリックス状にパターン形成されて 、る。このようなシリコンウェハ 11を次のようにして 機能素子 15毎に切断する。
[0043] まず、図 13 (a)に示すように、シリコンウェハ 11の表面 3側に保護フィルム 18を貼り 付けて機能素子 15を覆う。この保護フィルム 18は、機能素子 15を保護すると共にシ リコンウェハ 11を保持するものである。保護フィルム 18を貼り付けた後、図 13 (b)に 示すように、シリコンウェハ 11が所定の厚さとなるようにシリコンウェハ 11の裏面 17を 平面研削し、更に、裏面 17にケミカルエッチングを施して裏面 17を平滑化する。この ようにして、例えば、厚さ 350 mのシリコンウェハ 11を厚さ 100 mに薄型化する。 シリコンウェハ 11を薄型化した後、保護フィルム 18に紫外線を照射する。これにより、 保護フィルム 18の粘着層である UV硬化榭脂層が硬化し、保護フィルム 18がシリコン ウェハ 11から剥がれ易くなる。
[0044] 続いて、レーザカ卩ェ装置を用いてシリコンウェハ 11の内部に切断起点領域を形成 する。すなわち、図 14 (a)に示すように、レーザカ卩ェ装置の載置台 19上に、シリコン ウェハ 11の裏面 17を上方に向けて保護フィルム 18を真空吸着により固定し、隣り合 う機能素子 15, 15間を通るように切断予定ライン 5を格子状に設定する（図 12の二 点鎖線参照)。そして、図 14 (b)に示すように、裏面 17をレーザ光入射面としてシリコ ンウェハ 11の内部に集光点 Pを合わせて、上述した多光子吸収が生じる条件でレー ザ光 Lを照射し、載置台 19の移動により切断予定ライン 5に沿って集光点 Pを相対移 動させる。これにより、図 14 (c)に示すように、シリコンウェハ 11の内部には、切断予 定ライン 5に沿って溶融処理領域 13により切断起点領域 8が形成される。
[0045] 続いて、保護フィルム 18が貼り付けられたシリコンウェハ 11を載置台 19から取り外 し、図 15 (a)に示すように、シリコンウェハ 11の裏面 17に、ダイボンド榭脂付フィルム 20 (例えば、リンテック株式会社の「LE— 5000 (商品名）」）を貼り付ける。このダイボ ンド榭脂付フィルム 20は、厚さ 100 m程度の拡張可能な拡張フィルム (保持部材） 21を有し、この拡張フィルム 21上には、ダイボンディング用接着剤として機能するダ ィボンド榭脂層 (粘着性榭脂層） 23が、層厚数； z m程度の UV硬化榭脂層を介して 設けられている。つまり、シリコンウェハ 11の裏面 17にダイボンド榭脂層 23を介在さ せて拡張フィルム 21を貼り付けることになる。なお、拡張フィルム 21の周縁部分には 、フィルム拡張手段 30が取り付けられている。ダイボンド榭脂付フィルム 20を貼り付 けた後、図 15 (b)に示すように、シリコンウェハ 11の表面 3側力も保護フィルム 18を 剥がし、図 15 (c)に示すように、拡張フィルム 21に紫外線を照射する。これにより、拡 張フィルム 21の粘着層である UV硬化榭脂層が硬化し、ダイボンド榭脂層 23が拡張 フィルム 21から剥がれ易くなる。
[0046] 続いて、図 16 (a)に示すように、フィルム拡張手段 30によって、拡張フィルム 21の 周縁部分を外側に向力つて引っ張るようにして拡張フィルム 21を拡張させる。この拡 張フィルム 21のエキスパンドによって、切断起点領域 8を起点として厚さ方向に割れ が発生し、この割れがシリコンウェハ 11の表面 3と裏面 17とに到達することになる。こ れにより、シリコンウェハ 11が切断予定ライン 5に沿って精度良く切断され、機能素子 15を 1つ有した半導体チップ 25が複数得られる。また、このとき、隣り合う半導体チッ プ 25, 25の対面する切断面 25a, 25aは、拡張フィルム 21の拡張に伴って密着した 状態力 離れていくことになるため、シリコンウェハ 11の切断と同時に、シリコンウエノ、 11の裏面 17に密着して 、たダイボンド榭脂層 23も切断予定ライン 5に沿って切断さ れる。
[0047] 続いて、図 16 (b)に示すように、吸着コレット等を用いて半導体チップ 25を順次ピッ クアップしていく。このとき、ダイボンド榭脂層 23は半導体チップ 25と同等の外形に 切断されており、また、ダイボンド榭脂層 23と拡張フィルム 21との密着力が低下して いるため、半導体チップ 25は、その裏面に切断されたダイボンド榭脂層 23が密着し た状態でピックアップされることになる。そして、図 16 (c)に示すように、半導体チップ 25を、その裏面に密着したダイボンド榭脂層 23を介してリードフレーム 27のダイパッ ド上に載置し、加熱によりフィラー接合する。
[0048] 以上のようなシリコンウェハ 11の切断方法においては、表面 3に機能素子 15が形 成されたシリコンウェハ 11をカ卩ェ対象物とし、その裏面 17をレーザ光入射面としてシ リコンウェハ 11の内部に集光点 Pを合わせてレーザ光 Lを照射する。これにより、シリ コンウェハ 11の内部で多光子吸収を生じさせ、切断予定ライン 5に沿ってシリコンゥェ ハ 11の内部に溶融処理領域 13による切断起点領域 8を形成する。このとき、半導体 基板の裏面をレーザ光入射面とするのは、表面をレーザ光入射面とすると機能素子 によりレーザ光の入射が妨げられるおそれがあるからである。このようにシリコンウェハ 11の内部に切断起点領域 8が形成されると、自然に或いは比較的小さな力を加える ことで、切断起点領域 8を起点として割れを発生させ、その割れをシリコンウェハ 11の 表面 3と裏面 17とに到達させることができる。従って、切断起点領域 8を形成した後に 、シリコンウェハ 11の裏面 17にダイボンド榭脂層 23を介在させて拡張フィルム 21を 貼り付け、その拡張フィルム 21を拡張させると、切断予定ライン 5に沿って切断された シリコンウェハ 11の切断面 25a, 25aが拡張フィルム 21の拡張に伴って密着した状 態から離れていくことになる。これにより、シリコンウェハ 11と拡張フィルム 21との間に 存在するダイボンド榭脂層 23も切断予定ライン 5に沿って切断される。よって、ブレー ドで切断するような場合に比べて遥かに効率良くシリコンウェハ 11及びダイボンド榭 脂層 23を切断予定ライン 5に沿って切断することができる。
[0049] し力も、切断予定ライン 5に沿って切断されたシリコンウェハ 11の切断面 25a, 25a が初めは互いに密着しているがために、切断された個々のシリコンウェハ 11と切断さ れた個々のダイボンド榭脂層 23とがほぼ同一の外形となり、各シリコンウェハ 11の切 断面 25aからダイボンド榭脂がはみ出るようなことも防止される。
[0050] 更に、シリコンウェハ 11の内部に切断起点領域 8を形成する前に、シリコンウェハ 1 1が所定の厚さとなるようにシリコンウェハ 11の裏面 17を研磨する。このように、シリコ ンウェハ 11を所定の厚さに薄型化しておくことで、シリコンウェハ 11及びダイボンド榭 脂層 23を切断予定ライン 5に沿ってより一層精度良く切断することが可能になる。
[0051] ところで、上述したシリコンゥヱハ 11の切断方法は、図 17 (a)に示すように、拡張フ イルム 21をエキスパンドする前までは、切断起点領域 8を起点とした割れがシリコンゥ ェハ 11に発生しない場合であった力 図 17 (b)に示すように、拡張フィルム 21をェキ スパンドする前に、切断起点領域 8を起点とした割れ 28を発生させ、この割れ 28をシ リコンウェハ 11の表面 3と裏面 17とに到達させてもよい。この割れ 28を発生させる方 法としては、例えばナイフエッジ等の応力印加手段を切断起点領域 8に沿ってシリコ ンウェハ 11の裏面 17に押し当てることで、切断起点領域 8に沿ってシリコンウェハ 11 に曲げ応力やせん断応力を生じさせる方法や、シリコンウェハ 11に温度差を与えるこ とで切断起点領域 8に沿ってシリコンウェハ 11に熱応力を生じさせる方法などがある
[0052] このように、拡張フィルム 21をエキスパンドする前に、切断起点領域 8に沿ってシリ コンウェハ 11にストレスを生じさ、切断起点領域 8に沿ってシリコンウェハ 11を切断し ておくと、極めて精度良く切断された半導体チップ 25を得ることができる。そして、こ の場合にぉ 、ても、シリコンウェハ 11に貼り付けられた拡張フィルム 21を拡張させる と、隣り合う半導体チップ 25, 25の対面する切断面 25a, 25aが拡張フィルム 21の拡 張に伴つて密着した状態から離れて!/、くため、シリコンウェハ 11の裏面 17に密着して いたダイボンド榭脂層 23は切断面 25aに沿って切断されることになる。従って、この 切断方法によっても、ブレードで切断するような場合に比べれば、遥かに効率良くシ リコンウェハ 11及びダイボンド榭脂層 23を切断起点領域 8に沿って切断することが可 會 になる。
[0053] なお、シリコンウェハ 11の厚さが薄くなると、切断起点領域 8に沿ってストレスを生じ させなくても、図 17 (b)に示すように、切断起点領域 8を起点とした割れ 28がシリコン ウェハ 11の表面 3と裏面 17とに到達する場合がある。
[0054] また、図 18 (a)に示すように、シリコンウェハ 11の内部における表面 3近傍に溶融処 理領域 13による切断起点領域 8を形成し、表面 3に割れ 28を到達させておけば、切 断して得られる半導体チップ 25の表面 (すなわち、機能素子形成面)の切断精度を 極めて高くすることができる。一方、図 18 (b)に示すように、シリコンウェハ 11の内部 における裏面 17近傍に溶融処理領域 13による切断起点領域 8を形成し、裏面 17〖こ 割れ 28を到達させておけば、拡張フィルム 21のエキスパンドによってダイボンド榭脂 層 23を精度良く切断することができる。
[0055] 本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態は、 半導体基板 1の内部で多光子吸収を生じさせて改質領域 7を形成した場合であった 力 半導体基板 1の内部で多光子吸収と同等の光吸収を生じさせて改質領域 7を形 成することができる場合ちある。
[0056] また、上述したシリコンウェハ 11の切断方法は、改質領域として溶融処理領域 13を 形成する場合であつたが、改質領域として溶融処理領域 13及び微小空洞 14を形成 してもよい。この場合、シリコンウェハ 11の裏面 17をレーザ光入射面とするため、微 小空洞 14は、溶融処理領域 13に対してレーザ光入射面の反対側、すなわち、機能 素子 15が形成された表面 3側に形成されることになる。切断面において微小空洞 14 側の部分は、溶融処理領域 13側の部分に比べ高精度になる傾向があるため、機能 素子 15が形成された表面 3側に微小空洞 14を形成することで、半導体チップ 25の 歩留まりをより一層向上させることが可能になる。
[0057] また、上記実施形態にお!、て、ダイボンド榭脂付フィルム 20の拡張フィルム 21を拡 張させる前に、ダイボンド榭脂付フィルム 20のダイボンド榭脂層 23を予め加熱してお くと、拡張フィルム 21を拡張させた際に、シリコンウェハ 11の切断と同時に、ダイボン ド榭脂層 23を切断予定ライン 5に沿ってより一層精度良く且つ容易に切断することが 可能になる。これは、ダイボンド榭脂層 23の物性が加熱によって引きちぎれ易いもの に変化するためと考えられる。具体的には、ダイボンド榭脂層 23を 50°C— 120°Cの 温度で 1分一 30分加熱すると、ダイボンド榭脂層 23の物性が弓 Iきちぎれ易!、ものに 変化する。この点、当該温度が 50°Cを下回るとダイボンド榭脂層 23の物性が引きち ぎれ易いものに変化し難ぐ当該温度が 120°Cを超えるとダイボンド榭脂層 23が原 形をとどめな 、ほど軟ィ匕するおそれがある。
[0058] 上述したダイボンド榭脂層 23の加熱方法としては、ダイボンド榭脂層 23の全体を加 熱してもよいし、ダイボンド榭脂層 23の切断予定ライン 5に沿った部分を選択的にカロ 熱してもよい。ダイボンド榭脂層 23の全体を加熱するためには、シリコンウェハ 11の 裏面 17にダイボンド榭脂付フィルム 20を貼り付けた状態で、それらに温風を当てたり 、それらを加熱炉に入れたり、或いは、ヒータが埋設された加熱台上に載置したりす ればよい。また、ダイボンド榭脂層 23の切断予定ライン 5に沿った部分を選択的にカロ 熱するためには、ダイボンド榭脂層 23に対して光吸収性を有するレーザ光を切断予 定ライン 5に照射するなどすればよい。 [0059] なお、ダイボンド榭脂層 23を加熱するタイミングは、シリコンウェハ 11の裏面 17にダ ィボンド榭脂層 23を介在させて拡張フィルム 21を貼り付けてから、拡張フィルム 21を 拡張させることでシリコンウェハ 11及びダイボンド榭脂層 23を切断予定ライン 5に沿 つて切断するまでの間であれば、いつであってもよい。また、シリコンウェハ 11の裏面 17にダイボンド榭脂層 23を介在させて拡張フィルム 21を貼り付ける前に、ダイボンド 榭脂付フィルム 20の状態でダイボンド榭脂層 23を加熱し、その後、加熱処理された ダイボンド榭脂層 23を介在させて拡張フィルム 21をシリコンウェハ 11に貼り付けるよ うにしてもよい。この場合に、加熱処理されたダイボンド榭脂層 23を介在させて拡張 フィルム 21をシリコンウェハ 11に貼り付けるタイミングは、ダイボンド榭脂層 23を加熱 した直後であってもよ 、し、ダイボンド榭脂層 23を加熱して力も所定時間が経過した 後であってもよい。このように加熱処理によってダイボンド榭脂層 23が分割し易くなる のは、破断伸び力 、さくなり、引張り強度が大きくなることが一つの要因と考えられる 。また、ダイボンド榭脂層 23に紫外線その他の電磁波を照射することで、ダイボンド 榭脂層 23の物性を引きちぎれ易いものに変化させ得る場合もある。
[0060] ここで、ダイボンド榭脂層 23の切断予定ライン 5に沿った部分を選択的に加熱する 場合の具体例について説明する。なお、各図において同一又は相当の部分には同 一の符号を付し、重複する説明を省略する。
[0061] まず、図 19 (a)に示すように、シリコンウェハ 11の表面 3側に保護フィルム 18を貼り 付けて機能素子 15を覆い、レーザ加工装置の載置台 19上に、シリコンウェハ 11の 裏面 17を上方に向けて保護フィルム 18を真空吸着により固定する。そして、隣り合う 機能素子 15, 15間を通るように切断予定ライン 5を格子状に設定した後、図 19 (b) に示すように、裏面 17をレーザ光入射面としてシリコンウェハ 11の内部に集光点 Pを 合わせて、多光子吸収が生じる条件でレーザ光 Lを照射し、載置台 19の移動により 切断予定ライン 5に沿って集光点 Pを相対移動させる。これにより、図 19 (c)に示すよ うに、シリコンウェハ 11の内部には、切断予定ライン 5に沿って溶融処理領域 13によ り切断起点領域 8が形成される。なお、保護フィルム 18に代えて、ガラスゃ榭脂から なるプレート状の保護部材をシリコンウェハ 11の表面 3側に取り付けてもよい。
[0062] 続いて、図 20 (a)に示すように、シリコンウェハ 11の裏面 17にダイボンド榭脂層 23 を固定し、レーザカ卩ェ装置の載置台 19上に、シリコンウェハ 11の裏面 17を上方に向 けて保護フィルム 18を真空吸着により固定する。そして、図 20 (b)に示すように、ダイ ボンド榭脂層 23に集光点 Pを合わせて、所定の波長（例えば 808nm)のレーザ光 L を照射し、載置台 19の移動により切断予定ライン 5に沿って集光点 Pを相対移動させ る。これにより、図 20 (c)に示すように、ダイボンド榭脂層 23には、引きちぎれ易い物 性を有する変質領域 29が切断予定ライン 5に沿って形成される。この変質領域 29は 、加熱効果により物性が変化したもの、或いは脆性ィ匕したものである。なお、所定の 波長のレーザ光 Lに代えて、切断予定ライン 5に沿ってダイボンド榭脂層 23に電子線 を照射してもよい。
[0063] 続いて、シリコンウェハ 11を載置台 19から取り外し、図 21 (a)に示すように、シリコ ンウェハ 11に固定されたダイボンド榭脂層 23に、粘着剤層（紫外線その他のェネル ギ一線の照射により粘着力が低下する接着剤） 31を介して拡張フィルム 21を貼り付 ける。なお、粘着剤層 31付の拡張フィルム 21をダイボンド榭脂層 23に貼り付けてもよ いし、ダイボンド榭脂層 23に粘着剤層 31を積層した後に拡張フィルム 21を貼り付け てもよい。
[0064] そして、図 21 (b)に示すように、シリコンウェハ 11の表面 3側から保護フィルム 18を 剥がし、図 21 (c)に示すように、拡張フィルム 21の周縁部分を外側に向かって引つ 張るようにして拡張フィルム 21を拡張させる。この拡張フィルム 21のエキスパンドによ つて、切断起点領域 8を起点として厚さ方向に割れが発生し、この割れがシリコンゥェ ノ、 11の表面 3と裏面 17とに到達することになる。これにより、シリコンウェハ 11が切断 予定ライン 5に沿って精度良く切断され、機能素子 15を 1つ有した半導体チップ 25 が複数得られる。また、このとき、隣り合う半導体チップ 25, 25の対面する切断面 25 a, 25aは、拡張フィルム 21の拡張に伴って密着した状態力も離れていくことになるた め、シリコンウェハ 11の切断と同時に、シリコンウェハ 11の裏面 17に密着していたダ ィボンド榭脂層 23も切断予定ライン 5に沿って切断される。
[0065] 続、て、粘着剤層 31に紫外線その他のエネルギー線を照射して粘着剤層 31の粘 着力を低下させ、切断されたダイボンド榭脂層 23が裏面に密着した状態の半導体チ ップ 25を順次ピックアップする。 [0066] 次に、ダイボンド榭脂層 23の切断予定ライン 5に沿った部分を選択的に加熱する 場合の他の具体例について説明する。なお、各図において同一又は相当の部分に は同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
[0067] まず、上述した具体例と同様に、シリコンウェハ 11の内部に切断予定ライン 5に沿つ て溶融処理領域 13により切断起点領域 8を形成する。その後、図 22 (a)に示すよう に、シリコンウェハ 11の裏面 17に、ダイボンド榭脂付フィルム 32を貼り付け、レーザ 加工装置の載置台 19上に、シリコンウェハ 11の裏面 17を上方に向けて保護フィルム 18を真空吸着により固定する。ダイボンド榭脂付フィルム 32は、所定の波長（例えば 808nm)のレーザ光を透過する材料カゝらなる拡張フィルム 21上にダイボンド榭脂層 23が粘着剤層 31を介して設けられたものである。なお、ダイボンド榭脂付フィルム 32 として、所定の波長のレーザ光を透過する材料力もなる拡張フィルム 21上にダイボン ド榭脂層 23が直接設けられたものを用いてもよい (例えば、特許第 1987034号公報 参照)。
[0068] ダイボンド榭脂付フィルム 32を貼り付けた後、図 22 (b)に示すように、ダイボンド榭 脂層 23に集光点 Pを合わせて、上述した所定の波長のレーザ光 Lを照射し、載置台 19の移動により切断予定ライン 5に沿って集光点 Pを相対移動させる。これにより、図 22 (c)に示すように、ダイボンド榭脂層 23には、引きちぎれ易い物性を有する変質領 域 29が切断予定ライン 5に沿って形成される。
[0069] 続いて、図 23 (a) , (b)に示すように、シリコンウェハ 11の表面 3側力 保護フィルム 18を剥がし、図 23 (c)に示すように、拡張フィルム 21の周縁部分を外側に向かって 引っ張るようにして拡張フィルム 21を拡張させる。この拡張フィルム 21のエキスパンド によって、切断起点領域 8を起点として厚さ方向に割れが発生し、この割れがシリコン ウェハ 11の表面 3と裏面 17とに到達することになる。これにより、シリコンウェハ 11が 切断予定ライン 5に沿って精度良く切断され、機能素子 15を 1つ有した半導体チップ 25が複数得られる。また、このとき、隣り合う半導体チップ 25, 25の対面する切断面 25a, 25aは、拡張フィルム 21の拡張に伴って密着した状態力 離れていくことにな るため、シリコンウェハ 11の切断と同時に、シリコンウェハ 11の裏面 17に密着してい たダイボンド榭脂層 23も切断予定ライン 5に沿って切断される。 [0070] 続、て、粘着剤層 31に紫外線その他のエネルギー線を照射して粘着剤層 31の粘 着力を低下させ、切断されたダイボンド榭脂層 23が裏面に密着した状態の半導体チ ップ 25を順次ピックアップする。なお、粘着剤層 31に対する紫外線その他のェネル ギ一線の照射は、拡張フィルム 21を拡張させる前でもよいし、拡張フィルム 21を拡張 させた後でもよい。
[0071] 上述した各具体例では、ダイボンド榭脂層 23に切断予定ライン 5に沿って所定の 波長のレーザ光 Lを照射したが、切断予定ライン 5に沿って光透過部が形成されたマ スクをダイボンド榭脂層 23上又はダイボンド榭脂付フィルム 32上に配置し、紫外線そ の他のエネルギー線を全面照射してダイボンド榭脂層 23に切断予定ライン 5に沿つ て変質領域 29を形成してもよ 、。
産業上の利用可能性
[0072] 以上説明したように、本発明によれば、表面に機能素子が形成された半導体基板 をダイボンド榭脂層と共に効率良く切断することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 表面に機能素子が形成された半導体基板を切断予定ラインに沿って切断する半 導体基板の切断方法であって、
前記半導体基板の裏面をレーザ光入射面として前記半導体基板の内部に集光点 を合わせてレーザ光を照射することで改質領域を形成し、その改質領域によって、前 記切断予定ラインに沿って前記レーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域 を形成する工程と、
前記切断起点領域を形成した後に、前記半導体基板の裏面にダイボンド榭脂層を 介在させて拡張可能な保持部材を取り付ける工程と、
前記保持部材を取り付けた後に、前記保持部材を拡張させることで前記半導体基 板及び前記ダイボンド榭脂層を前記切断予定ラインに沿って切断する工程とを備え ることを特徴とする半導体基板の切断方法。
[2] 前記切断起点領域を形成する前に、前記半導体基板が所定の厚さとなるように前 記半導体基板の裏面を研磨する工程を備えることを特徴とする請求項 1記載の半導 体基板の切断方法。
[3] 前記改質領域は溶融処理領域を含むことを特徴とする請求項 1又は 2記載の半導 体基板の切断方法。
[4] 前記改質領域は、溶融処理領域と、その溶融処理領域に対して前記レーザ光入射 面の反対側に位置する微小空洞とを含むことを特徴とする請求項 1又は 2記載の半 導体基板の切断方法。
[5] 前記切断起点領域を形成する際には、前記切断起点領域を起点として前記半導 体基板の表面に割れを到達させることを特徴とする請求項 1一 4のいずれか一項記 載の半導体基板の切断方法。
[6] 前記切断起点領域を形成する際には、前記切断起点領域を起点として前記半導 体基板の裏面に割れを到達させることを特徴とする請求項 1一 4のいずれか一項記 載の半導体基板の切断方法。
[7] 前記切断起点領域を形成する際には、前記切断起点領域を起点として前記半導 体基板の表面と裏面とに割れを到達させることを特徴とする請求項 1一 4のいずれか 一項記載の半導体基板の切断方法。
[8] 前記保持部材を拡張させることで前記半導体基板及び前記ダイボンド榭脂層を前 記切断予定ラインに沿って切断する工程の前に、前記ダイボンド榭脂層を加熱する 工程を備えることを特徴とする請求項 1一 7のいずれか一項記載の半導体基板の切 断方法。
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