JP2007141997A - 半導体基板の分断装置及び半導体基板の分断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体基板の基板面に付着した付着物を、製品に悪影響を及ぼすことなく、効率的に除去することができる半導体基板の分断装置及び分断方法を実現する。
【解決手段】 付着物除去装置４０は、静電気力により粉塵２２を吸着する吸着部材４１と、吸着部材４１と電気的に接続され、吸着部材４１に電圧を印加することにより、吸着部材４１に静電気を誘起し、静電気力を発生させる静電気発生装置４２とを備えている。まず、吸着部材４１を、分断された半導体基板２１の基板面２１ａから所定の距離だけ離れた上方に配置する。次に、静電気発生装置４２により、吸着部材４１に電圧を印加して、吸着部材４１に静電気を誘起し、静電気力を発生させると、半導体基板２１の基板面２１ａに付着していた粉塵２２が静電気力によって上方に引き上げられて吸着部材４１に吸着し、基板面２１ａから除去される。
【選択図】 図３

Description

この発明は、半導体基板をその厚さ方向に分断する半導体基板の分断装置及び分断方法に関する。

近年、半導体集積回路やＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）を形成したシリコンウェハ（以下、ウェハという）を各々の半導体チップに分離するダイシング工程では、レーザ光を用いたダイシング工程（レーザダイシング）の検討や研究が進められており、例えば、下記特許文献１にレーザによるウェハの加工技術が開示されている。図９は、レーザ光を用いたダイシング工程を示す説明図である。図９（Ａ）はレーザ光の照射による改質領域形成工程の説明図であり、図９（Ｂ）は分断工程の説明図である。
図９（Ａ）に示すように、レーザ光Ｌを照射するレーザヘッドＨは、レーザ光Ｌを集光する集光レンズＣＶを備えており、レーザ光Ｌを所定の焦点距離で集光させることができる。改質領域形成工程では、レーザ光Ｌの集光点ＰがウェハＷの基板面から深さｄの箇所に形成されるように設定したレーザ光照射条件で、ウェハＷを分断する分断予定ラインＤＬ上に沿って（図中手前方向）レーザヘッドＨを移動させ、レーザ光ＬをウェハＷの基板面から照射する。これにより、レーザ光Ｌの集光点Ｐが走査された深さｄの経路には、多光子吸収による改質領域Ｋが形成される。分断予定ラインＤＬ上に異物が付着しているとレーザ光Ｌの照射が妨げられるため、異物を除去する必要がある。
ここで、多光子吸収とは、物質が複数個の同種もしくは異種の光子を吸収することをいう。その多光子吸収により、半導体基板Ｗの集光点Ｐおよびその近傍では、光学的損傷という現象が発生し、これにより熱ひずみが誘起され、その部分にクラックが発生し、そのクラックが集合した層、つまり改質領域Ｋが形成される。
レーザ光Ｌがパルス波の場合、レーザ光Ｌの強度は、集光点Ｐのピークパワー密度（Ｗ／ｃｍ^２）で決まり、例えばピークパワー密度が１×１０^８（Ｗ／ｃｍ^２）以上でパルス幅が１μｓ以下の条件で多光子吸収が発生する。レーザ光Ｌとしては、例えば、ＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）レーザによるレーザ光を用いる。そのレーザ光Ｌの波長は、例えば１０６４ｎｍの赤外光領域の波長である。
続いて、図９（Ｂ）に示すように、半導体基板Ｗの面内方向（図中矢印Ｆ２、Ｆ３で示す方向）に応力を負荷することにより、改質領域Ｋを起点にして、基板厚さ方向にクラックＣを進展させて、半導体基板Ｗを分断予定ラインＤＬに沿って分断する。分断時に半導体基板Ｗの一部が欠けて粉塵が発生し、基板面に付着した場合、製品に悪影響を及ぼすおそれがあるため、この粉塵を除去する必要がある。
上述のような粉塵や異物などの付着物を除去する方法として、吸引により除去する技術（特許文献２）やエア洗浄により吹き飛ばす技術（特許文献３）が開示されている。
特開２００２−１９２３６７号公報 特開２００３−１０９８６号公報 特開２００３−１０９９２号公報

しかし、吸引による除去では、吸引時に付着物が半導体基板に沿って広範囲に移動し、製品を傷つけるなどの悪影響を及ぼすおそれがあるという問題と、吸引部近傍の狭い領域しか付着物を除去できず効率が悪いという問題とがあった。また、エア洗浄では半導体基板に沿って付着物が広範囲に移動し、製品を傷つけるなどの悪影響を及ぼすおそれがあるという問題があった。

そこで、この発明は、半導体基板の基板面に付着した付着物を、製品に悪影響を及ぼすことなく、効率的に除去することができる半導体基板の分断装置及び半導体基板の分断方法を実現することを目的とする。

この発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、半導体基板をその厚さ方向に分断するための分断予定ラインに沿って分断して半導体チップを得る分断手段を備えた半導体基板の分断装置において、前記半導体基板の基板面に付着した付着物を静電気力により吸着する吸着手段と、この吸着手段に静電気を誘起し、静電気力の大きさを制御する静電気発生手段とを備えた付着物除去手段が設けられている、という技術的手段を用いる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の半導体基板の分断装置において、レーザ光を照射するレーザヘッドを、前記分断予定ラインに沿って、前記半導体基板に対して相対移動させながら、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し、前記集光点に多光子吸収による改質領域を形成する改質領域形成手段が設けられており、この改質領域形成工程を経た前記半導体基板を、前記改質領域を起点にして分断する、という技術的手段を用いる。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の半導体基板の分断装置において、前記付着物除去手段は、少なくとも前記改質領域形成手段が前記レーザ光を照射したときに作動する、という技術的手段を用いる。

請求項４に記載の発明では、請求項２または請求項３に記載の半導体基板の分断装置において、前記吸着手段は、前記レーザ光を透過し、前記レーザヘッドと前記基板面との間に配置されている、という技術的手段を用いる。

請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の半導体基板の分断装置において、前記付着物除去手段は、前記分断手段により前記半導体基板を分断するときに発生する付着物を除去する、という技術的手段を用いる。

請求項６に記載の発明では、請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の半導体基板の分断装置において、前記吸着手段の付着物を吸着する吸着面は、前記基板面の全面に対向して形成されている、という技術的手段を用いる。

請求項７に記載の発明では、請求項１ないし請求項６のいずれか１つに記載の半導体基板の分断装置において、前記吸着手段の前記基板面側の面には、前記吸着手段によって引き寄せられる付着物を捕獲する粘着層が前記基板面側に形成されている粘着部材が配置される、という技術的手段を用いる。

請求項８に記載の発明では、請求項１ないし請求項７のいずれか１つに記載の半導体基板の分断装置において、前記吸着手段は、網目状の部材である、という技術的手段を用いる。

請求項９に記載の発明では、請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の半導体基板の分断装置において、前記付着物除去手段は、前記基板面側の吸着手段が網目状の部材である複数の吸着手段が所定の間隔で配置された吸着手段を備え、前記静電気発生手段により前記積層された吸着手段間の電位が可変である、という技術的手段を用いる。

請求項１０に記載の発明では、請求項２ないし請求項９のいずれか１つに記載の半導体基板の分断装置において、前記吸着手段は、少なくとも一部が前記レーザ光の走査方向側に設けられており、前記レーザヘッドから前記レーザ光を照射するときに、前記レーザヘッドに連動して、前記半導体基板に対して相対移動する、という技術的手段を用いる。

請求項１１に記載の発明では、請求項１ないし請求項１０のいずれか１つに記載の半導体基板の分断装置において、前記吸着手段により吸着した付着物を、前記吸着手段から離脱させる離脱手段を備えた、という技術的手段を用いる。

請求項７に記載の発明では、請求項１１に記載の半導体基板の分断装置において、前記離脱手段は、前記半導体基板に対向しない位置に前記吸着手段を移動し、前記静電気発生手段により前記吸着手段に発生している静電気力を遮断することにより、前記吸着手段が吸着した付着物を離脱させる、という技術的手段を用いる。

請求項１３に記載の発明では、請求項１ないし請求項１２のいずれか１つに記載の半導体基板の分断装置において、前記半導体基板に振動を付与する振動手段を備えた、という技術的手段を用いる。

請求項１４に記載の発明では、半導体基板をその厚さ方向に分断するための分断予定ラインに沿って分断して半導体チップを得る分断工程を備えた半導体基板の分断方法において、前記半導体基板の基板面に付着した付着物を静電気力により吸着する吸着工程と、前記静電気力の大きさを制御する静電気発生工程とを備えた、という技術的手段を用いる。

請求項１に記載の発明によれば、半導体基板の基板面に付着した付着物を静電気力により吸着する吸着手段と、この吸着手段に静電気を誘起し、静電気力の大きさを制御する静電気発生手段とを備えた付着物除去手段が設けられているため、吸着手段が基板面に付着した付着物を引き寄せて吸着するので、付着物を広範囲に移動させることなく除去することができる。また、付着物を飛散させることがないため、付着物をエア洗浄などで吹き飛ばす場合と比べて、効率的に除去することができる。
したがって、半導体基板の基板面に付着した付着物を、製品に悪影響を及ぼすことなく、効率的に除去することができる半導体基板の分断装置を実現することができる。

特に請求項１に記載の発明は、請求項２に記載の発明のように、レーザ光を照射するレーザヘッドを、分断予定ラインに沿って、前記半導体基板に対して相対移動させながら、半導体基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、集光点に多光子吸収による改質領域を形成する改質領域形成手段が設けられており、この改質領域形成工程を経た半導体基板を、改質領域を起点にして分断する構成を有するものに好適に用いられる。つまり、半導体基板から分断手段により半導体基板を分断するときに発生する付着物を吸着手段によって吸着することができるため、半導体基板の基板面に付着した付着物を、製品に悪影響を及ぼすことなく、効率的に除去することができる半導体基板の分断装置を実現することができる。

請求項３に記載の発明によれば、付着物除去手段は、少なくとも改質領域形成手段がレーザ光を照射したときに作動するため、基板面に付着した付着物によりレーザ光の照射が妨げられることがない。

請求項４に記載の発明によれば、吸着手段はレーザ光を透過し、付着物除去手段はレーザヘッドと基板面との間に配置されているため、付着物を除去しながらレーザ光を照射することができるので、付着物によりレーザ光の照射が妨げられることがないとともに、レーザ光の照射により半導体基板から発生した付着物を除去することができる。

請求項５に記載の発明によれば、付着物除去手段は、分断手段により半導体基板を分断するときに発生する付着物を除去するため、付着物が製品に悪影響を及ぼすおそれがない。

請求項６に記載の発明によれば、吸着手段の付着物を吸着する吸着面は、前記基板面の全面に対向して形成されているため、基板面の全面に付着した付着物を
吸着手段に一度に吸着することができ、吸着手段を基板面と対向させて広範囲に移動させる必要がないので、付着物を除去する効率を高めることができる。また、付着物の取り残しがないため、付着物による製品への影響を一掃することができる。

請求項７に記載の発明によれば、吸着手段の基板面側の面には、吸着手段によって引き寄せられる付着物を捕獲する粘着層が基板面側に形成されている粘着部材が配置されるため、付着物を粘着層で捕獲することができるので、吸着手段に発生する静電気力を消失させても付着物を捕獲した状態で維持でき、粘着部材を取り除くだけで付着物を回収できる。また、粘着部材が取り替え可能である場合には、基板面側の面の付着物を拭き取りなどで除去する手間が不要であり、効率的に付着物を除去することができる。

請求項８に記載の発明によれば、吸着手段は、網目状の部材であるため、半導体基板に網目を介してレーザ光を照射することができる。

請求項９に記載の発明によれば、付着物除去手段は、基板面側の吸着手段が網目状の部材である複数の吸着手段が所定の間隔で配置された吸着手段を備え、静電気発生手段により前記積層された吸着手段間の電位が可変であるため、基板面側の吸着手段と他方の吸着手段とで付着物の大きさを分別することができ、吸着手段間の電位を制御することにより吸着した付着物を吸着手段から効率よく回収することができる。

請求項１０に記載の発明によれば、吸着部材は、少なくとも一部がレーザ光の走査方向側に設けられており、レーザヘッドからレーザ光を照射するときに、レーザヘッドに連動して、半導体基板に対して相対移動するため、レーザ光が照射される前にレーザ光の照射を妨げる付着物を除去することができるので、レーザ光の照射を適正に行うことができる。

請求項１１に記載の発明によれば、吸着部材により吸着した付着物を、吸着部材から離脱させる離脱手段を備えているため、吸着部材の表面を清浄にすることができ、吸着力が低下することがないとともに、吸着手段から取り残された付着物が基板面に再付着することがない。

請求項１２に記載の発明によれば、離脱手段は、半導体基板に対向しない位置に吸着手段を移動し、静電気発生手段により吸着手段に発生している静電気力を遮断することにより、吸着手段が吸着した付着物を離脱させるため、回収した付着物が基板面に再付着することを確実に防止でき、付着物を効率的に回収することができる。

請求項１３に記載の発明によれば、半導体基板に振動を付与する振動手段を備えているため、半導体基板の振動により付着物の基板面への付着力を弱くすることができるので、効率的に付着物を除去することができる。

請求項１４に記載の発明によれば、半導体基板の分断方法において、半導体基板の基板面に付着した付着物を静電気力により吸着する吸着工程と、前記静電気力の大きさを制御する静電気発生工程とを備えているため、吸着工程において基板面に付着した付着物を引き寄せて吸着するので、付着物を広範囲に移動させることなく除去することができる。また、付着物を飛散させることがないため、付着物をエア洗浄などで吹き飛ばす場合と比べて、効率的に除去することができる。
したがって、半導体基板の基板面に付着した付着物を、製品に悪影響を及ぼすことなく、効率的に除去することができる半導体基板の分断方法を実現することができる。

［第１実施形態］
この発明に係る半導体基板の分断装置及び分断方法の第１実施形態について、図を参照して説明する。図１は、この発明の半導体基板の分断装置により分断する半導体基板の構成例を示す模式図である。図１（Ａ）は、ウェハの表面の平面説明図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ矢視断面拡大図である。図２は、半導体基板にレーザ光の照射を行う分断装置の説明図である。図３は、付着物除去装置の説明図である。図３（Ａ）は、付着物除去装置を用いて基板面に付着した粉塵を除去する方法の説明図であり、図３（Ｂ）は、基板面から除去した粉塵を回収する方法の説明図である。
なお、いずれの図においても、説明のために一部を拡大して誇張して示している。

図１（Ａ）に示すように、ウェハ２０ａを用意する。ウェハ２０ａには、シリコンからなる薄板円盤形状の半導体基板２１が備えられており、その外周の一部には、結晶方位を示すオリエンテーションフラットが形成されている。この半導体基板２１の基板面２１ａには、拡散工程等を経て形成された複数のチップＤevが碁盤の目のように整列配置されているが、これらのチップＤevは、ダイシング工程により分断予定ラインＤＬに沿ってそれぞれ分断された後、マウント工程、ボンディング工程、封入工程等といった各工程を経ることによってパッケージされたＩＣやＬＳＩとして完成する。なお、本実施形態では、半導体基板２１は、チップＤevの支持基板となるシリコン層を形成し得るものである。
図１（Ｂ）に示すように、半導体基板２１には、外周縁部Ｍの欠けを防止するために、外周に面取り加工が施された面取り部２１ｂが形成されている。

図２に示すように、半導体基板２１の分断装置１には、レーザ光Ｌを照射するレーザヘッド３１が設けられている。レーザヘッド３１は、レーザ光Ｌを集光する集光レンズ３２を備えており、レーザ光Ｌを所定の焦点距離で集光させることができる。ここでは、レーザ光Ｌの集光点Ｐが半導体基板２１の基板面２１ａから深さｄの箇所に形成されるように設定されている。

半導体基板２１内部に改質層Ｋを形成するためには、まず、図１（Ａ）に示す分断予定ラインＤＬの１つを、ウェハ検出用のレーザ光で走査し、図１（Ｂ）に示す外周端部２１ｃを検出し、レーザ光Ｌの走査範囲を設定する。
続いて、図２に示すように、レーザヘッド３１を分断予定ラインＤＬに沿って走査し（図中矢印Ｆ４方向）、レーザ光Ｌを基板面２１ａから照射することにより、レーザ光Ｌの集光点Ｐが走査された深さｄの経路に、改質領域Ｋが適正に形成される。
ここで、レーザ光Ｌの集光点Ｐの深さｄを調整することにより、半導体基板２１の厚さの範囲内で任意の深さに任意の層数の改質領域Ｋを形成することができる。例えば、厚さが比較的厚い場合は、その厚さ方向へ集光点Ｐを移動させて改質領域Ｋを厚さ方向に連続状、または複数箇所に形成することにより、半導体基板２１の分断を容易にすることができる。
続いて、図９（Ｂ）に示した従来技術と同様に、半導体基板２１の面内方向に応力を負荷することにより、改質領域Ｋを起点にして、基板厚さ方向にクラックを進展させて、半導体基板２１を分断予定ラインＤＬに沿って容易に分断することができる（分断工程）。

続いて、図３（Ａ）に示すように、付着物除去装置４０を用いて、分断予定ラインＤＬ近傍の半導体基板２１から生じて基板面２１ａに付着した粉塵２２を除去する。付着物除去装置４０は、静電気力により粉塵２２を吸着する吸着部材４１と、吸着部材４１と電気的に接続され、吸着部材４１に電圧を印加することにより、吸着部材４１に静電気を誘起し、静電気力を発生させる静電気発生装置４２とを備えている。
吸着部材４１は、導電性を有する部材、例えば、金属薄板、金属網目、導電性樹脂などを用いて、板状に形成されている。吸着部材４１は、半導体基板２１の基板面２１ａに対向して全体を覆う大きさに形成されており、基板面２１に対向する面が付着物を吸着する面に設定されている。

まず、吸着部材４１を、分断された半導体基板２１の基板面２１ａから所定の距離だけ離れた上方に配置する。
次に、静電気発生装置４２により、吸着部材４１に電圧を印加して、吸着部材４１に静電気を誘起し、静電気力を発生させる（静電気発生工程）。すると、半導体基板２１の基板面２１ａに付着していた粉塵２２が静電気力によって上方に引き上げられて吸着部材４１に吸着し、基板面２１ａから除去される（吸着工程）。

続いて、図３（Ｂ）に示すように、粉塵２２が吸着部材４１に吸着された状態で、吸着部材４１を半導体基板２１の上方から付着物回収部材４３の上方に図示しない移動機構により移動させる。そして、吸着部材４１に対する電圧の印加を解除することにより、吸着部材４１の静電気力を消去して、粉塵２２を付着物回収部材４３に落下させて回収する。
ここで、吸着部材４１に吸着時に印加した電圧と逆の極性の電圧を印加すると、帯電している粉塵２２が吸着部材４１と反発するため、更に効率的に粉塵２２を回収することができる。また、吸着部材４１に残存した粉塵２２は、吸引により除去してもよい。また、粘着シートの粘着面を吸着部材４１に押しつけて、粉塵２２を粘着シートに粘着させて除去してもよい。
また、付着物回収部材４３を静電気力により粉塵２２を吸着する吸着部材で構成し、図示しない静電気発生装置により静電気力を発生させ、吸着部材４１から粉塵２２を吸着し、除去することもできる。

本実施形態では、半導体基板の分断方法として、レーザ光を基板面から照射して、半導体基板内に改質領域を形成するレーザダイシング法を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、ダイヤモンドブレードにより半導体基板にノッチを形成した後に、応力を負荷して半導体基板を分断する分断装置にも本実施形態の付着物除去装置を適用することができる。また、ダイヤモンドブレードにより半導体基板にノッチを形成した後に、レーザダイシングを行い、応力を負荷して半導体基板を分断する分断装置にも本実施形態の付着物除去装置を適用することができる。

［第１実施形態の効果］
（１）第１実施形態に係る半導体基板２１の分断装置１及び分断方法によれば、半導体基板２１の基板面２１ａに付着した粉塵２２を静電気力により吸着する吸着部材４１と、この吸着部材４１に静電気を誘起し、静電気力の大きさを制御する静電気発生装置４２とを備えた付着物除去装置４０が設けられているため、半導体基板２１の基板面２１ａに付着した粉塵２２を広範囲に移動させることなく、効率的に除去することができる。
したがって、半導体基板２１の基板面２１ａに付着した粉塵２２を、製品に悪影響を及ぼすことなく、効率的に除去することができる半導体基板２１の分断装置１及び分断方法を実現することができる。

（２）吸着部材４１により吸着した粉塵２２を、吸着部材４１から離脱させる付着物回収部材４３を備えているため、吸着部材４１の表面を清浄にすることができ、吸着力が低下することがないとともに、回収した粉塵２２が基板面２１ａに再付着することを確実に防止でき、粉塵２２を効率的に回収することができる。

［第２実施形態］
この発明に係る半導体基板の分断装置及び分断方法の第２実施形態について、図を参照して説明する。
図４は、粘着部材を用いて粉塵２２を除去する構成の説明図である。図４（Ａ）は、基板面２１ａから除去した粉塵２２を粘着部材に付着させる方法の説明図であり、図４（Ｂ）は、基板面２１ａから除去した粉塵２２を回収する方法の説明図である。
なお、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。

図４（Ａ）に示すように、まず、静電気力を遮蔽しない材料により形成されている粘着部材４４を、吸着部材４１と基板面２１ａとの間に配置する。粘着部材４４は、基板面２１ａ側の面に粉塵２２を粘着する粘着層４４ａを有しており、吸着部材４１の全面を覆う形状に形成されている。
次に、第１実施形態と同様に、静電気発生装置４２により吸着部材４１に静電気力を発生させて、粉塵２２を上方に引き寄せる。このとき、吸着部材４１と基板面２１ａとの間には、粘着部材４４が配置されているため、粉塵２２は粘着層４４ａに衝突し、粘着される。
続いて、図４（Ｂ）に示すように、粉塵２２が粘着部材４４に粘着された状態で、粘着部材４４のみを吸着手段４１の基板面２１ａ側の面から移動させて回収する。粘着部材４４を回収した後に、新しい粘着部材４４を吸着部材４１と基板面２１ａとの間に配置することにより、吸着部材４１を移動させることなく、新しい半導体基板２１を分断し、粉塵２２の除去を行うことができる。

［第２実施形態の効果］
下面に粉塵２２を捕獲する粘着層４４ａを有する粘着部材４４を、吸着部材４１の下方を覆うように配置するため、吸着された粉塵２２は粘着部材４４に粘着され、粘着部材４４を取り除くだけで回収できるので、効率的に粉塵２２を除去することができる。

［第３実施形態］
この発明に係る半導体基板の分断装置及び分断方法の第３実施形態について、図を参照して説明する。図５は、積層した２つの吸着部材を用いて粉塵２２を除去する構成の説明図である。
なお、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。

図５に示すように、まず、第２吸着部材４５を、吸着部材４１と基板面２１ａとの間に配置する。第２吸着部材４５は、吸着部材４１の全面を覆う形状に形成されている導電性を有する網目状部材であり、第２静電気発生装置４６と電気的に接続されている。
次に、第２静電気発生装置４６により第２吸着部材４５に印加する電圧が、静電気発生装置４２により吸着部材４１に印加する電圧より高くなるように設定し、第２吸着部材４５による静電気力が吸着部材４１による静電気力より大きくなるように制御する。このとき、比較的大きな粉塵２２は、第２吸着部材４５により吸着され、第２吸着部材４５の網目を通過する粉塵２２は、吸着部材４１に吸着される。

続いて、吸着部材４１及び第２吸着部材４５を粉塵２２が吸着された状態で、半導体基板２１の上方から付着物回収部材４３（図３（Ｂ））の上方に移動させる。そして、静電気発生装置４２及び静電気発生装置４２による電圧の印加を解除することにより、吸着部材４１及び第２吸着部材４５から粉塵２２を落下させて、回収する。
ここで、静電気発生装置４２及び第２静電気発生装置４６による電圧の印加を制御することにより、種々の方法で粉塵２２を回収することができる。例えば、第２静電気発生装置４６による電圧の印加を解除し、比較的大きな粉塵２２を回収した後に、静電気発生装置４２による電圧の印加を解除し、小さな粉塵２２を回収することができる。また、静電気発生装置４２による吸着部材４１への電圧の印加を解除し、第２静電気発生装置４６により第２吸着部材４５に電圧を印加することにより、吸着部材４１に吸着された粉塵２２を第２吸着部材４５に吸着した後に、第２吸着部材４５に印加した電圧と逆の極性の電圧を印加して、粉塵２２を除去することもできる。

［第３実施形態の効果］
第２吸着部材４５が網目状の部材であるため、吸着部材４１と第２吸着部材４５とで粉塵２２の大きさを分別することができる。また、静電気発生装置４２及び第２静電気発生装置４６により、吸着部材４１と第２吸着部材４５との間の電位が可変であるため、吸着部材４１と第２吸着部材４５との間の電位を制御することにより、吸着した粉塵２２を吸着部材４１および第２吸着部材４５から効率よく回収することができる。

以下に示す第４実施形態および第５実施形態においては、レーザ光Ｌの照射による改質層形成工程において異物を除去する方法を実施する半導体基板２１の分断装置１について説明する。

［第４実施形態］
この発明に係る半導体基板の分断装置及び分断方法の第４実施形態について、図を参照して説明する。図６は、網目状の吸着部材を用いて異物を除去する構成の説明図である。
なお、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。

図６に示すように、レーザ光Ｌの照射前から基板面２１ａに付着している異物２３を静電気力により吸着する吸着部材４９を、レーザヘッド３１と半導体基板２１の基板面２１ａとの間に配置する。吸着部材４９は、半導体基板２１の基板面２１ａに対向して全体を覆う形状に形成されている導電性を有する網目状部材であり、静電気発生装置４２と電気的に接続されている。

次に、静電気発生装置４２により吸着部材４９に電圧を印加し、静電気力を発生させた状態で、レーザヘッド３１を分断予定ラインＤＬに沿って走査し（図中矢印Ｆ４方向）、吸着部材４９の網目部を介して、レーザ光Ｌを基板面２１ａから照射する。これにより、半導体基板２１内部のレーザ光Ｌの集光点Ｐが走査された深さｄの経路に、改質領域Ｋが適正に形成される。
ここで、レーザ光Ｌの集光点Ｐの深さｄを調整することにより、半導体基板２１の厚さの範囲内で任意の深さに任意の層数の改質領域Ｋを形成することができる。例えば、厚さが比較的厚い場合は、その厚さ方向へ集光点Ｐを移動させて改質領域Ｋを厚さ方向に連続状、または複数箇所に形成することにより、半導体基板２１の分断を容易にすることができる。
上述のように、基板面２１ａにレーザ光Ｌを照射しながら、基板面２１ａに付着する異物２３を除去することができるため、レーザ光Ｌの照射を妨げる異物２３を除去することができる。

続いて、第１実施形態と同様に、異物２３が吸着部材４１に吸着された状態で、吸着部材４１を半導体基板２１の上方から付着物回収部材４３（図３（Ｂ））の上方に移動させて、吸着部材４９に対する電圧の印加を解除することにより、吸着部材４９から異物２３を除去し、回収することができる。

また、第２実施形態で用いた粘着部材４４（図４）を、吸着部材４９と基板面２１ａとの間に配置してもよい。このとき、粘着部材４４は、レーザ光Ｌを透過させる材料で形成されているものを用いる。この構成を用いた場合、吸着された異物２３は粘着部材４４に粘着され、粘着部材４４を取り除くだけで回収できるので、効率的に異物２３を除去することができる。

［第４実施形態の効果］
基板面２１ａにレーザ光Ｌを照射しながら、基板面２１ａに付着する異物２３を除去することができるため、分断予定ラインＤＬ上に異物２３が付着していた場合でも、レーザ光Ｌを照射する前に除去することができるので、レーザ光Ｌの照射が妨げられることがない。さらに、レーザ光Ｌの照射により半導体基板２１から発生した付着物も除去することができる。

［第５実施形態］
この発明に係る半導体基板の分断装置及び分断方法の第５実施形態について、図を参照して説明する。図７は、吸着部材をレーザヘッド３１に隣接して設ける構成の説明図である。
なお、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。

図７に示すように、吸着部材４７はレーザヘッド３１の側面を囲む円筒状に形成されており、静電気発生装置４８と電気的に接続されている。吸着部材４７の下面４７ａは、幅がレーザヘッド３１の直径と同程度で、基板面２１ａに対向して平坦に形成されている。

静電気発生装置４８により吸着部材４７に電圧を印加し、静電気力を発生させた状態で、レーザヘッド３１を分断予定ラインＤＬに沿って走査し（図中矢印Ｆ４方向）、レーザ光Ｌを基板面２１ａから照射する。吸着部材４７はレーザヘッド３１とともに移動して、基板面２１ａに付着している異物２３を吸着して除去するため、分断予定ラインＤＬ上に異物２３が付着していた場合でも、レーザ光Ｌを照射する前に除去することができるので、レーザ光Ｌの照射が適正に行われる。これにより、半導体基板２１内部のレーザ光Ｌの集光点Ｐが走査された深さｄの経路に、改質領域Ｋが適正に形成される。
さらに、レーザ光Ｌの照射により半導体基板２１から発生した付着物も除去することができる。

続いて、異物２３が吸着された状態で、吸着部材４７をレーザヘッド３１とともに半導体基板２１の上方から付着物回収部材４３（図３（Ｂ））の上方に移動させて、吸着部材４７に対する電圧の印加を解除することにより、吸着部材４７から異物２３を除去し、回収することができる。
ここで、吸着部材４７に印加した電圧と逆の極性の電圧を印加すると、帯電している異物２３が吸着部材４７と反発するため、更に効率的に異物２３を除去することができる。また、吸着部材４７に残存した異物２３は、吸引により除去してもよい。また、粘着シートの粘着面を吸着部材４７に押しつけて、異物２３を粘着シートに粘着させて除去してもよい。
また、付着物回収部材４３を静電気力により異物２３を吸着する吸着部材で構成し、図示しない静電気発生装置により静電気力を発生させ、吸着部材４７から異物２３を吸着し、除去することもできる。

［第５実施形態の効果］
吸着部材４７はレーザヘッド３１と連動して移動し、レーザ光Ｌの走査方向の基板面２１ａに付着している異物２３を除去するため、分断予定ラインＤＬ上に異物２３が付着していた場合でも、レーザ光Ｌを照射する前に除去することができるので、レーザ光Ｌの照射を適正に行うことができる。さらに、レーザ光Ｌの照射により半導体基板２１から発生した付着物も除去することができる。
なお、吸着部材４７はレーザヘッド３１と隣接せずに、離れた位置に設置してもよい。

［その他の実施形態］
（１）図８に示すように、レーザヘッド３１が固定されており、半導体基板２１を水平方向（図中矢印Ｆ５方向）に移動させて改質層Ｋを形成する場合に、レーザヘッド３１から見てレーザ光Ｌの走査方向側に隣接して、分断予定ラインＤＬの上方に吸着部材５１を配置してもよい。
この構成を用いた場合、吸着部材５１の下方の分断予定ラインＤＬには、レーザ光Ｌが照射されていないため、分断予定ラインＤＬ上に異物２３が付着していた場合でも、レーザ光Ｌを照射する前に除去することができるので、レーザ光Ｌの照射を適正に行うことができる。

（２）粉塵２２および異物２３を吸着部材にて除去するときに、吸着部材に印加する電位と逆極性の電位を半導体基板２１に印加してもよい。この構成を用いると、粉塵２２および異物２３が基板面２１ａに付着する力を弱めることができるので、効率的に粉塵２２および異物２３を基板面２１ａから除去することができる。

（３）粉塵２２および異物２３を吸着部材にて除去するときに、超音波振動子などの振動手段を用いて、半導体基板２１に振動を付与してもよい。この構成を用いた場合、半導体基板２１の振動により粉塵２２および異物２３の基板面２１ａへの付着力を弱くすることができるので、効率的に粉塵２２および異物２３を除去することができる。

（４）半導体基板２１には、シリコンのみで構成された半導体基板を用いたが、本発明の適用はこれに限られることはなく、例えば、酸化シリコンからなる酸化膜を半導体基板２１の基板面２１ａに形成したものやＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）のウェハについて適用することも可能である。

［各請求項と実施形態との対応関係］
分断装置１が請求項１に記載の分断手段に、吸着部材４１、４７、４９および第２吸着部材４５が吸着手段に、静電気発生装置４２、４８および第２静電気発生装置４６が静電気発生手段に、付着物除去装置４０が付着物除去手段に、粉塵２２および異物２３が付着物にそれぞれ対応する。付着物回収部材４３が請求項１０に記載の離脱手段に対応する。

図１（Ａ）は、ウェハの表面の平面説明図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ矢視断面拡大図である。 半導体基板にレーザ光の照射を行う分断装置の説明図である。 図３（Ａ）は、付着物除去装置を用いて基板面に付着した粉塵を除去する方法の説明図であり、図３（Ｂ）は、基板面から除去した粉塵を回収する方法の説明図である。 図４（Ａ）は、基板面から除去した粉塵を粘着部材に付着させる方法の説明図であり、図４（Ｂ）は、基板面から除去した粉塵を回収する方法の説明図である。 積層した２つの吸着部材を用いて粉塵を除去する構成の説明図である。 網目状の吸着部材を用いて異物を除去する構成の説明図である。 吸着部材をレーザヘッドに隣接して設ける構成の説明図である。 レーザヘッドが固定されており、半導体基板を水平方向に移動させて改質層Ｋを形成する場合の吸着部材の構成の説明図である。 図９（Ａ）はレーザ光の照射による改質領域形成工程の説明図であり、図９（Ｂ）は分断工程の説明図である。

符号の説明

１ 分断装置（分断手段）
２１ 半導体基板
２１ａ 基板面
２２ 粉塵（付着物）
２３ 異物（付着物）
３１ レーザヘッド
３２ 集光レンズ
４０ 付着物除去装置（付着物除去手段）
４１、４７、４９ 吸着部材（吸着手段）
４２、４８ 静電気発生装置（静電気発生手段）
４３ 付着物回収部材（離脱手段）
４４ 粘着部材
４４ａ 粘着層
４５ 第２吸着部材（吸着手段）
４６ 第２静電気発生装置（静電気発生手段）
ＣＶ 集光レンズ
ＤＬ 分断予定ライン
Ｋ 改質領域
Ｌ レーザ光
Ｐ 集光点

Claims (14)

1. 半導体基板をその厚さ方向に分断するための分断予定ラインに沿って分断して半導体チップを得る分断手段を備えた半導体基板の分断装置において、
   前記半導体基板の基板面に付着した付着物を静電気力により吸着する吸着手段と、この吸着手段に静電気を誘起し、静電気力の大きさを制御する静電気発生手段とを備えた付着物除去手段が設けられていることを特徴とする半導体基板の分断装置。
2. レーザ光を照射するレーザヘッドを、前記分断予定ラインに沿って、前記半導体基板に対して相対移動させながら、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し、前記集光点に多光子吸収による改質領域を形成する改質領域形成手段が設けられており、この改質領域形成工程を経た前記半導体基板を、前記改質領域を起点にして分断することを特徴とする請求項１に記載の半導体基板の分断装置。
3. 前記付着物除去手段は、少なくとも前記改質領域形成手段が前記レーザ光を照射したときに作動することを特徴とする請求項２に記載の半導体基板の分断装置。
4. 前記吸着手段は、前記レーザ光を透過し、前記レーザヘッドと前記基板面との間に配置されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の半導体基板の分断装置。
5. 前記付着物除去手段は、前記分断手段により前記半導体基板を分断するときに発生する付着物を除去することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の半導体基板の分断装置。
6. 前記吸着手段の付着物を吸着する吸着面は、前記基板面の全面に対向して形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の半導体基板の分断装置。
7. 前記吸着手段の前記基板面側の面には、前記吸着手段によって引き寄せられる付着物を捕獲する粘着層が前記基板面側に形成されている粘着部材が配置されることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１つに記載の半導体基板の分断装置。
8. 前記吸着手段は、網目状の部材であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１つに記載の半導体基板の分断装置。
9. 前記付着物除去手段は、前記基板面側の吸着手段が網目状の部材である複数の吸着手段が所定の間隔で配置された吸着手段を備え、前記静電気発生手段により前記積層された吸着手段間の電位が可変であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の半導体基板の分断装置。
10. 前記吸着手段は、少なくとも一部が前記レーザ光の走査方向側に設けられており、前記レーザヘッドから前記レーザ光を照射するときに、前記レーザヘッドに連動して、前記半導体基板に対して相対移動することを特徴とする請求項２ないし請求項９のいずれか１つに記載の半導体基板の分断装置。
11. 前記吸着手段により吸着した付着物を、前記吸着手段から離脱させる離脱手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１つに記載の半導体基板の分断装置。
12. 前記離脱手段は、前記半導体基板に対向しない位置に前記吸着手段を移動し、前記静電気発生手段により前記吸着手段に発生している静電気力を遮断することにより、前記吸着手段が吸着した付着物を離脱させることを特徴とする請求項１１に記載の半導体基板の分断装置。
13. 前記半導体基板に振動を付与する振動手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか１つに記載の半導体基板の分断装置。
14. 半導体基板をその厚さ方向に分断するための分断予定ラインに沿って分断して半導体チップを得る分断工程を備えた半導体基板の分断方法において、
    前記半導体基板の基板面に付着した付着物を静電気力により吸着する吸着工程と、前記静電気力の大きさを制御する静電気発生工程とを備えたことを特徴とする半導体基板の分断方法。

Images