アブレーション加工方法
【課題】レーザーを用いた除去加工において、除去したワークの屑がワークの被加工面に付着することを防止する。
【解決手段】ワークＷの被加工面Ｗ１にパルスレーザー３ａを照射して被加工面をアブレーション加工する場合において、ワークＷの被加工面Ｗ１を下に向けて被加工面Ｗ１の下側に空間２０を有した状態でワークＷの外周を保持する保持し、被加工面Ｗ１の反対面からワークＷを透過する波長のパルスレーザー３ａを被加工面Ｗ１で焦点を結ぶように照射することによって被加工面Ｗ１の一部をアブレーション加工して加工屑６を落下させ、加工屑６が被加工面Ｗ１に付着しないようにする。
【解決手段】ワークＷの被加工面Ｗ１にパルスレーザー３ａを照射して被加工面をアブレーション加工する場合において、ワークＷの被加工面Ｗ１を下に向けて被加工面Ｗ１の下側に空間２０を有した状態でワークＷの外周を保持する保持し、被加工面Ｗ１の反対面からワークＷを透過する波長のパルスレーザー３ａを被加工面Ｗ１で焦点を結ぶように照射することによって被加工面Ｗ１の一部をアブレーション加工して加工屑６を落下させ、加工屑６が被加工面Ｗ１に付着しないようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハ等のワークをパルスレーザーを用いて加工する加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造工程においては、表面に格子状に配列されたストリート（切断ライン）によって区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路が形成されている略円板形状の半導体ワークをストリートに沿って切断することによって回路毎に分割し、個々の半導体チップを製造している。
【０００３】
半導体ワークのストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われているが、レーザー光を照射して切断する加工方法も試みられている（例えば特許文献１参照）。また、ワークを透過する波長のパルスレーザーを用いた加工も実用化されている（例えば特許第３４０８８０５号公報）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３０５４２０号公報
【特許文献２】特許第３４０８８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のブレードを用いた除去加工には切削液を用いるのに対し、レーザーを用いた除去加工は、切削液を使用しないドライプロセスであるため、除去したワークの屑がワークの被加工面に付着するという問題があった。
【０００６】
本発明は、これらの事実に鑑みてなされたものであって、その主な技術的課題は、レーザーを用いた除去加工においても除去したワークの屑がワークの被加工面に付着することが抑えられた加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ワークの被加工面にパルスレーザーを照射して被加工面をアブレーション加工するアブレーション加工方法に関するもので、ワークの被加工面を下に向けて被加工面の下側に空間を有した状態でワークの外周を保持する保持工程と、ワークの被加工面の反対面からワークを透過する波長のパルスレーザーを被加工面で焦点を結ぶように照射することによって被加工面の一部をアブレーション加工する加工工程とを少なくとも含んで構成される。
【０００８】
ワークが被加工面側に分割予定ラインを有しているものである場合は、加工工程の前に、被加工面の反対面から照射したワークを透過する波長の光を検出することによって分割予定ラインの位置を検出する検出工程が含まれる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、被加工面を下に向け、被加工面の下方に空間が存在する状態で、当該被加工面に対してその反対面側からパルスレーザーを照射してアブレーション加工するようにしたことにより、除去された加工屑が落下するため、加工屑がウェーハのデバイスに付着するのを防止することができる。また、パルスレーザーの照射は、被加工面の反対面側からワークを透過させて行うため、加工屑がパルスレーザーの照射部に付着して汚れる心配もない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】レーザー加工装置の一例を示す斜視図である。
【図２】保持テーブルにおいてワークを保持した状態を略示的に示す断面図である。
【図３】分割予定ラインを検出する状態を略示的に示す断面図である。
【図４】アブレーション加工を行う状態を略示的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に示すレーザー加工装置１は、保持テーブル２に保持されたワークＷに対して加工ヘッド３からレーザー光を照射してワークを加工する装置である。
【００１２】
図２に示すように、保持テーブル２の表面には凹状の空間２０が形成されている。また、保持テーブル２の内部には、空間２０の外周側において上方に開口し吸引手段２２に連通する吸引路２１が形成されている。空間２０は、保持するワークＷよりも小径に形成されている。
【００１３】
図１に示すように、保持手段２は、Ｘ方向送り部４によってＸ軸方向に移動可能に支持されているとともに、Ｙ方向送り部５によってＸ軸方向に対して水平方向に直交するＹ軸方向に移動可能に支持されている。
【００１４】
Ｘ方向送り部４は、Ｘ軸方向の軸心を有するボールネジ４０と、ボールネジ４０に平行に配設された一対のガイドレール４１と、ボールネジ４０の一端に連結されたモータ４２と、図示しない内部のナットがボールネジ４０に螺合すると共に下部がガイドレール４１に摺接するスライド部４３とから構成され、モータ４２に駆動されてボールネジ４０が回動するのに伴い、スライド部４３がガイドレール４１上をＸ軸方向に摺動する構成となっている。
【００１５】
スライド部４３には、保持手段２をＹ軸方向に移動させるＹ方向送り部５が配設されている。Ｙ方向送り部５は、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ５０と、ボールネジ５０に平行に配設された一対のガイドレール５１と、ボールネジ５０の一端に連結されたパルスモータ５２と、図示しない内部のナットがボールネジ５０に螺合すると共に下部がガイドレール５１に摺接する移動基台５３とから構成され、パルスモータ５２に駆動されてボールネジ５０が回動するのに伴い、移動基台５３がガイドレール５１上をＹ軸方向に摺動する構成となっている。移動基台５３には、パルスモータを内部に備え保持手段２を回転させる回転駆動部５４が配設されている。
【００１６】
加工ヘッド３は、基台３０に固定されており、鉛直方向の光軸を有するレーザー光を照射する機能を有している。また、基台３０には、保持手段２に保持されたワークを撮像するカメラを有しレーザー光を照射すべき位置を検出する位置検出部３１が固定されている。
【００１７】
次に、レーザー加工装置１を用いて、ワークの被加工面にパルスレーザーを照射してアブレーション加工を行う場合について説明する。ワークは特に限定はされないが、例えばシリコンウェーハ、ガリウム砒素等の半導体ウェーハや、チップ実装用としてウェーハの裏面に設けられるＤＡＦ（Die Attach Film）等の粘着部材、あるいは半導体製品のパッケージ、セラミックス、ガラス、サファイア（Al2O3）系の無機材料基板、ＬＣＤドライバー等の各種電子部品、さらには、ミクロンオーダーの加工位置精度が要求される各種加工材料が挙げられる。
【００１８】
（１）保持工程
図２に示すように、加工対象のワークＷは、分割予定ラインＳによって区画されてデバイスＤが形成されて構成されたものであり、デバイスＤが形成された表面Ｗ１を下に向けた状態で、すなわちデバイスＤが形成されていない裏面Ｗ２が露出した状態で、ワークＷの外周部分が保持テーブル２に保持される。このとき、被加工面Ｗ１の下側に空間２０が位置しており、すべての分割予定ラインＳは保持テーブル２に接触することなく空間２０の上方に位置している。
【００１９】
（２）検出工程
こうしてワークＷが保持テーブル２に保持されると、図１に示したＸ方向送り部４によって保持テーブル２がＸ軸方向に駆動され、ワークＷが位置検出部３１の下方に移動する。そして、図３に示すように、位置検出部３１によって加工すべき分割予定ラインＳが検出される。ここで、分割予定ラインＳは表面Ｗ１側に形成されているため、ワークＷが例えばシリコンウェーハである場合は、裏面Ｗ２側からウェーハＷを透過する波長の光、例えば赤外光３１ａをウェーハＷに向けて発光し、ウェーハＷの内部を透過させて赤外光３１ａを表面Ｗ１にあてることにより、その反射波を位置検出部３１の内部のカメラにおいて撮像し、分割予定ラインＳを検出する。一方、ウェーハＷが、例えばガラスウェーハのように可視光を透過させるウェーハである場合は、可視光を用いて分割予定ラインＳを検出する。
【００２０】
（３）加工工程
次に、Ｘ方向送り部４及びＹ方向送り部５によって保持テーブル２が駆動され、検出された分割予定ラインＳが加工ヘッド３の直下に移動する。そして、Ｘ方向送り部４によって保持テーブル２をＸ軸方向に送りながら、図４に示すように、表面Ｗ１の反対面である裏面Ｗ２側からワークＷを透過する波長のパルスレーザー３ａ、例えば波長が１０６４［ｎｍ］のＹＡＧレーザーを、表面Ｗ１で焦点を結ぶように照射する。すなわち表面Ｗ１が被加工面となる。このときのパルスレーザーの焦点位置３ｂは、目的とする層を加工できるように、表面Ｗ１を基準として上下に例えば±２０μｍの範囲で上下させる。このように、表面Ｗ１付近で焦点を結ぶようにして照射レーザーの照射を行いながら、保持手段２をＸ軸方向に移動させると、表面Ｗ１における１本の分割予定ラインＳに沿って集光した部分の材料が除去されてアブレーション溝Ｇが形成される。
【００２１】
また、図１に示したＹ方向送り部５によって分割予定ラインＳの間隔ずつ保持テーブル２をインデックス送りし、同様のアブレーション加工を行うと、一方向のすべての分割予定ラインＳにアブレーション溝Ｇが形成される。更に、図１に示した回転駆動部５４の駆動により保持テーブル２を９０度回転させてから同様のアブレーション加工を行うと、すべての分割予定ラインＳにアブレーション溝Ｇが形成される。
【００２２】
かかるアブレーション加工では、図４に示すように加工屑６が発生するが、ウェーハＷは被加工面である表面Ｗ１が下を向いた状態で保持されており、かつ、表面Ｗ１の下には空間２０が存在するため、加工屑６は落下し、デバイスＤに付着することがない。したがって、デバイスＤが加工屑６によって汚染されるのを抑止することができる。
【００２３】
また、被加工面が上を向いた状態でアブレーション加工を行うと、加工屑が加工ヘッド３にも付着することがあるが、被加工面が下を向いた状態でアブレーション加工を行うことにより、加工屑が加工ヘッド３に付着することがない。
【符号の説明】
【００２４】
１：レーザー加工装置
２：保持テーブル
２０：空間 ２１：吸引路 ２２：吸引手段
３：加工ヘッド ３ａ：パルスレーザー ３ｂ：焦点位置
３０：基台 ３１：位置検出部 ３１ａ：赤外光
４：Ｘ方向送り部
４０：ボールネジ ４１：ガイドレール ４２：モータ ４３：スライド部
５：Ｙ方向送り部
５０：ボールネジ ５１：ガイドレール ５２：パルスモータ ５３：移動基台
５４：回転駆動部
６：加工屑
Ｗ：ワーク
Ｗ１：表面（被加工面） Ｓ：分割予定ライン Ｄ：デバイス
Ｗ２：裏面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハ等のワークをパルスレーザーを用いて加工する加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造工程においては、表面に格子状に配列されたストリート（切断ライン）によって区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路が形成されている略円板形状の半導体ワークをストリートに沿って切断することによって回路毎に分割し、個々の半導体チップを製造している。
【０００３】
半導体ワークのストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われているが、レーザー光を照射して切断する加工方法も試みられている（例えば特許文献１参照）。また、ワークを透過する波長のパルスレーザーを用いた加工も実用化されている（例えば特許第３４０８８０５号公報）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３０５４２０号公報
【特許文献２】特許第３４０８８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のブレードを用いた除去加工には切削液を用いるのに対し、レーザーを用いた除去加工は、切削液を使用しないドライプロセスであるため、除去したワークの屑がワークの被加工面に付着するという問題があった。
【０００６】
本発明は、これらの事実に鑑みてなされたものであって、その主な技術的課題は、レーザーを用いた除去加工においても除去したワークの屑がワークの被加工面に付着することが抑えられた加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ワークの被加工面にパルスレーザーを照射して被加工面をアブレーション加工するアブレーション加工方法に関するもので、ワークの被加工面を下に向けて被加工面の下側に空間を有した状態でワークの外周を保持する保持工程と、ワークの被加工面の反対面からワークを透過する波長のパルスレーザーを被加工面で焦点を結ぶように照射することによって被加工面の一部をアブレーション加工する加工工程とを少なくとも含んで構成される。
【０００８】
ワークが被加工面側に分割予定ラインを有しているものである場合は、加工工程の前に、被加工面の反対面から照射したワークを透過する波長の光を検出することによって分割予定ラインの位置を検出する検出工程が含まれる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、被加工面を下に向け、被加工面の下方に空間が存在する状態で、当該被加工面に対してその反対面側からパルスレーザーを照射してアブレーション加工するようにしたことにより、除去された加工屑が落下するため、加工屑がウェーハのデバイスに付着するのを防止することができる。また、パルスレーザーの照射は、被加工面の反対面側からワークを透過させて行うため、加工屑がパルスレーザーの照射部に付着して汚れる心配もない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】レーザー加工装置の一例を示す斜視図である。
【図２】保持テーブルにおいてワークを保持した状態を略示的に示す断面図である。
【図３】分割予定ラインを検出する状態を略示的に示す断面図である。
【図４】アブレーション加工を行う状態を略示的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に示すレーザー加工装置１は、保持テーブル２に保持されたワークＷに対して加工ヘッド３からレーザー光を照射してワークを加工する装置である。
【００１２】
図２に示すように、保持テーブル２の表面には凹状の空間２０が形成されている。また、保持テーブル２の内部には、空間２０の外周側において上方に開口し吸引手段２２に連通する吸引路２１が形成されている。空間２０は、保持するワークＷよりも小径に形成されている。
【００１３】
図１に示すように、保持手段２は、Ｘ方向送り部４によってＸ軸方向に移動可能に支持されているとともに、Ｙ方向送り部５によってＸ軸方向に対して水平方向に直交するＹ軸方向に移動可能に支持されている。
【００１４】
Ｘ方向送り部４は、Ｘ軸方向の軸心を有するボールネジ４０と、ボールネジ４０に平行に配設された一対のガイドレール４１と、ボールネジ４０の一端に連結されたモータ４２と、図示しない内部のナットがボールネジ４０に螺合すると共に下部がガイドレール４１に摺接するスライド部４３とから構成され、モータ４２に駆動されてボールネジ４０が回動するのに伴い、スライド部４３がガイドレール４１上をＸ軸方向に摺動する構成となっている。
【００１５】
スライド部４３には、保持手段２をＹ軸方向に移動させるＹ方向送り部５が配設されている。Ｙ方向送り部５は、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ５０と、ボールネジ５０に平行に配設された一対のガイドレール５１と、ボールネジ５０の一端に連結されたパルスモータ５２と、図示しない内部のナットがボールネジ５０に螺合すると共に下部がガイドレール５１に摺接する移動基台５３とから構成され、パルスモータ５２に駆動されてボールネジ５０が回動するのに伴い、移動基台５３がガイドレール５１上をＹ軸方向に摺動する構成となっている。移動基台５３には、パルスモータを内部に備え保持手段２を回転させる回転駆動部５４が配設されている。
【００１６】
加工ヘッド３は、基台３０に固定されており、鉛直方向の光軸を有するレーザー光を照射する機能を有している。また、基台３０には、保持手段２に保持されたワークを撮像するカメラを有しレーザー光を照射すべき位置を検出する位置検出部３１が固定されている。
【００１７】
次に、レーザー加工装置１を用いて、ワークの被加工面にパルスレーザーを照射してアブレーション加工を行う場合について説明する。ワークは特に限定はされないが、例えばシリコンウェーハ、ガリウム砒素等の半導体ウェーハや、チップ実装用としてウェーハの裏面に設けられるＤＡＦ（Die Attach Film）等の粘着部材、あるいは半導体製品のパッケージ、セラミックス、ガラス、サファイア（Al2O3）系の無機材料基板、ＬＣＤドライバー等の各種電子部品、さらには、ミクロンオーダーの加工位置精度が要求される各種加工材料が挙げられる。
【００１８】
（１）保持工程
図２に示すように、加工対象のワークＷは、分割予定ラインＳによって区画されてデバイスＤが形成されて構成されたものであり、デバイスＤが形成された表面Ｗ１を下に向けた状態で、すなわちデバイスＤが形成されていない裏面Ｗ２が露出した状態で、ワークＷの外周部分が保持テーブル２に保持される。このとき、被加工面Ｗ１の下側に空間２０が位置しており、すべての分割予定ラインＳは保持テーブル２に接触することなく空間２０の上方に位置している。
【００１９】
（２）検出工程
こうしてワークＷが保持テーブル２に保持されると、図１に示したＸ方向送り部４によって保持テーブル２がＸ軸方向に駆動され、ワークＷが位置検出部３１の下方に移動する。そして、図３に示すように、位置検出部３１によって加工すべき分割予定ラインＳが検出される。ここで、分割予定ラインＳは表面Ｗ１側に形成されているため、ワークＷが例えばシリコンウェーハである場合は、裏面Ｗ２側からウェーハＷを透過する波長の光、例えば赤外光３１ａをウェーハＷに向けて発光し、ウェーハＷの内部を透過させて赤外光３１ａを表面Ｗ１にあてることにより、その反射波を位置検出部３１の内部のカメラにおいて撮像し、分割予定ラインＳを検出する。一方、ウェーハＷが、例えばガラスウェーハのように可視光を透過させるウェーハである場合は、可視光を用いて分割予定ラインＳを検出する。
【００２０】
（３）加工工程
次に、Ｘ方向送り部４及びＹ方向送り部５によって保持テーブル２が駆動され、検出された分割予定ラインＳが加工ヘッド３の直下に移動する。そして、Ｘ方向送り部４によって保持テーブル２をＸ軸方向に送りながら、図４に示すように、表面Ｗ１の反対面である裏面Ｗ２側からワークＷを透過する波長のパルスレーザー３ａ、例えば波長が１０６４［ｎｍ］のＹＡＧレーザーを、表面Ｗ１で焦点を結ぶように照射する。すなわち表面Ｗ１が被加工面となる。このときのパルスレーザーの焦点位置３ｂは、目的とする層を加工できるように、表面Ｗ１を基準として上下に例えば±２０μｍの範囲で上下させる。このように、表面Ｗ１付近で焦点を結ぶようにして照射レーザーの照射を行いながら、保持手段２をＸ軸方向に移動させると、表面Ｗ１における１本の分割予定ラインＳに沿って集光した部分の材料が除去されてアブレーション溝Ｇが形成される。
【００２１】
また、図１に示したＹ方向送り部５によって分割予定ラインＳの間隔ずつ保持テーブル２をインデックス送りし、同様のアブレーション加工を行うと、一方向のすべての分割予定ラインＳにアブレーション溝Ｇが形成される。更に、図１に示した回転駆動部５４の駆動により保持テーブル２を９０度回転させてから同様のアブレーション加工を行うと、すべての分割予定ラインＳにアブレーション溝Ｇが形成される。
【００２２】
かかるアブレーション加工では、図４に示すように加工屑６が発生するが、ウェーハＷは被加工面である表面Ｗ１が下を向いた状態で保持されており、かつ、表面Ｗ１の下には空間２０が存在するため、加工屑６は落下し、デバイスＤに付着することがない。したがって、デバイスＤが加工屑６によって汚染されるのを抑止することができる。
【００２３】
また、被加工面が上を向いた状態でアブレーション加工を行うと、加工屑が加工ヘッド３にも付着することがあるが、被加工面が下を向いた状態でアブレーション加工を行うことにより、加工屑が加工ヘッド３に付着することがない。
【符号の説明】
【００２４】
１：レーザー加工装置
２：保持テーブル
２０：空間 ２１：吸引路 ２２：吸引手段
３：加工ヘッド ３ａ：パルスレーザー ３ｂ：焦点位置
３０：基台 ３１：位置検出部 ３１ａ：赤外光
４：Ｘ方向送り部
４０：ボールネジ ４１：ガイドレール ４２：モータ ４３：スライド部
５：Ｙ方向送り部
５０：ボールネジ ５１：ガイドレール ５２：パルスモータ ５３：移動基台
５４：回転駆動部
６：加工屑
Ｗ：ワーク
Ｗ１：表面（被加工面） Ｓ：分割予定ライン Ｄ：デバイス
Ｗ２：裏面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの被加工面にパルスレーザーを照射して該被加工面をアブレーション加工するアブレーション加工方法であって、
ワークの該被加工面を下に向けて該被加工面の下側に空間を有した状態で該ワークの外周を保持する保持工程と、
該ワークの該被加工面の反対面から該ワークを透過する波長のパルスレーザーを該被加工面で焦点を結ぶように照射することによって該被加工面の一部をアブレーション加工する加工工程と、
を含むアブレーション加工方法。
【請求項２】
前記ワークは被加工面側に分割予定ラインを有しており、
前記加工工程の前に、該被加工面の反対面から照射したワークを透過する波長の光を検出することによって該分割予定ラインの位置を検出する検出工程を含む請求項1に記載の加工方法。
【請求項１】
ワークの被加工面にパルスレーザーを照射して該被加工面をアブレーション加工するアブレーション加工方法であって、
ワークの該被加工面を下に向けて該被加工面の下側に空間を有した状態で該ワークの外周を保持する保持工程と、
該ワークの該被加工面の反対面から該ワークを透過する波長のパルスレーザーを該被加工面で焦点を結ぶように照射することによって該被加工面の一部をアブレーション加工する加工工程と、
を含むアブレーション加工方法。
【請求項２】
前記ワークは被加工面側に分割予定ラインを有しており、
前記加工工程の前に、該被加工面の反対面から照射したワークを透過する波長の光を検出することによって該分割予定ラインの位置を検出する検出工程を含む請求項1に記載の加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１６１４７７（Ｐ２０１１−１６１４７７Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６３２１（Ｐ２０１０−２６３２１）
【出願日】平成２２年２月９日（２０１０．２．９）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月９日（２０１０．２．９）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
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