ウエーハの加工条件設定方法
【課題】ストリートに沿って所定位置に２条のレーザー加工溝を形成するウエーハの加工条件設定方法を提供する。
【解決手段】ストリートに沿って２条のレーザー加工溝９５を形成するための加工条件を設定する方法であって、ストリートを撮像しストリートの中心Ｌ１を検出するストリート検出工程と、検出されたストリートの中心Ｌ１の両側に形成すべき２条のレーザー加工溝９５の中心間隔を設定する中心間隔設定工程と、加工溝形成工程と、ストリートを撮像手段６によって撮像しストリートに形成された２条のレーザー加工溝９５の内側間隔βを計測する内側間隔測定工程と、中心間隔設定工程で設定された２条のレーザー加工溝９５の中心間隔をαとし内側間隔測定工程で測定された２条のレーザー加工溝の内側間隔をβとした場合、２条のレーザー加工溝の外側間隔γをγ＝２α−βで求める外側間隔演算工程とを含む。
【解決手段】ストリートに沿って２条のレーザー加工溝９５を形成するための加工条件を設定する方法であって、ストリートを撮像しストリートの中心Ｌ１を検出するストリート検出工程と、検出されたストリートの中心Ｌ１の両側に形成すべき２条のレーザー加工溝９５の中心間隔を設定する中心間隔設定工程と、加工溝形成工程と、ストリートを撮像手段６によって撮像しストリートに形成された２条のレーザー加工溝９５の内側間隔βを計測する内側間隔測定工程と、中心間隔設定工程で設定された２条のレーザー加工溝９５の中心間隔をαとし内側間隔測定工程で測定された２条のレーザー加工溝の内側間隔をβとした場合、２条のレーザー加工溝の外側間隔γをγ＝２α−βで求める外側間隔演算工程とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハ等のウエーハの表面に形成されたストリートに沿って２条のレーザー加工溝を形成する加工条件を設定するためのウエーハの加工条件設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
当業者には周知の如く、半導体デバイス製造工程においては、シリコン等の半導体基板の表面に絶縁膜と機能膜が積層された積層体によって複数のＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスをマトリックス状に形成した半導体ウエーハが形成される。このように形成された半導体ウエーハは上記デバイスがストリートと呼ばれる分割予定ラインによって区画されており、このストリートに沿って分割することによって個々のデバイスを製造している。
【０００３】
このような半導体ウエーハのストリートに沿った分割は、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。この切削装置は、被加工物である半導体ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された半導体ウエーハを切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる移動手段とを具備している。切削手段は、高速回転せしめられる回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードを含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径３μｍ程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって固定して形成されている。
【０００４】
近時においては、ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスの処理能力を向上するために、シリコン等の半導体基板の表面にＳｉＯＦ、ＢＳＧ（ＳｉＯＢ）等の無機物系の膜やポリイミド系、パリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）と回路を形成する機能膜が積層された積層体によってデバイスを形成せしめた形態の半導体ウエーハが実用化されている。
【０００５】
上述したＬｏｗ−ｋ膜はウエーハの素材と異なるため、切削ブレードによって同時に切削することが困難である。即ち、Ｌｏｗ−ｋ膜は雲母のように非常に脆いことから、切削ブレードによりストリートに沿って切削すると、Ｌｏｗ−ｋ膜が剥離し、この剥離が回路にまで達しデバイスに致命的な損傷を与えるという問題がある。
【０００６】
上記問題を解消するために、半導体ウエーハに形成されたストリートに沿って２条のレーザー加工溝を形成して積層体を分断し、この２条のレーザー加工溝の外側間に切削ブレードを位置付けて切削ブレードと半導体ウエーハを相対移動することにより、半導体ウエーハをストリートに沿って切断するウエーハの分割方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開２００５−６４２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
而して、幅が数十μmのストリートに沿って２条のレーザー加工溝を正確に形成するには、加工条件を精密に設定する必要がある。２条のレーザー加工溝がストリートの所定位置に正確に形成されているか否かは、２条のレーザー加工溝が形成されたストリートを撮像素子（ＣＣＤ）によって構成された撮像手段によって撮像して確認している。しかるに、半導体基板の表面に形成された個々のデバイスにポリイミド樹脂等が被覆されたウエーハにおいては、ストリートとの間にかなりの段差が生じるため、ストリートを撮像するとストリートにデバイスの影をつくる。この影がストリートに形成された２条のレーザー加工溝の輪郭と重なり、２条のレーザー加工溝の外側を認識することができない。この結果、レーザー加工溝の幅の設定等の加工条件の設定が困難となる。
【０００８】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、ストリートに沿って所定位置に２条のレーザー加工溝を形成する加工条件を設定することができるウエーハの加工条件設定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハにレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段とを加工送り方向に相対的に移動する加工送り手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段とを加工送り方向と直交する割り出し送り方向に相対的に移動する割り出し送り手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハを撮像する撮像手段とを具備するレーザー加工装置を用い、表面に格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハのストリートに沿って２条のレーザー加工溝を形成するための加工条件を設定するウエーハの加工条件設定方法であって、
該チャックテーブルに保持されたウエーハに形成されたストリートを該撮像手段によって撮像し、ストリートの中心を検出するストリート検出工程と、
該ストリート検出工程によって検出されたストリートの中心の両側に形成すべき２条のレーザー加工溝の中心間隔を設定する中心間隔設定工程と、
該レーザー光線照射手段と該加工送り手段および該割り出し送り手段を作動しストリートの中心の両側に該中心間隔設定工程によって設定された中心間隔で２条のレーザー加工溝を形成する加工溝形成工程と、
該加工溝形成工程が実施されストリートを該撮像手段によって撮像し、ストリートに形成された２条のレーザー加工溝の内側間隔を計測する内側間隔測定工程と、
該中心間隔設定工程で設定された２条のレーザー加工溝の中心間隔をαとし該内側間隔測定工程で測定された２条のレーザー加工溝の内側間隔をβとした場合、２条のレーザー加工溝の外側間隔γをγ＝２α−βで求める外側間隔演算工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工条件設定方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によるウエーハの加工条件設定方法においては、ウエーハに形成されたデバイスとストリートとの間にかなりの段差があり、ストリートを撮像するとストリートにデバイスの影が形成される場合でも、ストリートに形成された２条のレーザー加工溝の外側間隔を正確に求めることができる。従って、２条のレーザー加工溝の中心間隔が設定されている場合には、照射するレーザー光線の集光スポット径、出力や加工送り速度等の加工条件を調整することにより、ウエーハに形成されたストリートの所定の領域に２条のレーザー加工溝を形成することができる適正な加工条件を設定することができる。また、照射するレーザー光線の集光スポット径、出力や加工送り速度が設定されている場合には、２条のレーザー加工溝の中心間隔を調整することにより、ウエーハに形成されたストリートの所定の領域に２条のレーザー加工溝を形成することができる適正な加工条件を設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明によるウエーハの加工条件設定方法について添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【００１２】
図１には、本発明によるウエーハの加工条件設定方法を実施するためのレーザー加工装置の斜視図が示されている。図１に示すレーザー加工装置１は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２に上記矢印Ｘで示す方向と直角な矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構４と、該レーザー光線ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット５とを具備している。
【００１３】
上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上に矢印Ｘで示す加工送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上に矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に配設された第一の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持されたカバーテーブル３５と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６を具備している。このチャックテーブル３６は多孔性材料から形成された吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。このように構成されたチャックテーブル３６は、円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。なお、チャックテーブル３６には、後述する環状のフレームを固定するためのクランプ３６２が配設されている。
【００１４】
上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動させるための加工送り手段３７を具備している。加工送り手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第一の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動せしめられる。
【００１５】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記チャックテーブル３６の加工送り量を検出するための加工送り量検出手段３７４を備えている。加工送り量検出手段３７４は、案内レール３１に沿って配設されたリニアスケール３７４aと、第１の滑動ブロック３２に配設され第１の滑動ブロック３２とともにリニアスケール３７４aに沿って移動する読み取りヘッド３７４bとからなっている。この送り量検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bは、図示に実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量を検出する。なお、上記加工送り手段３７の駆動源としてパルスモータ３７２を用いた場合には、パルスモータ３７２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量を検出することもできる。また、上記加工送り手段３７の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量を検出することもできる。
【００１６】
上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動させるための第１の割り出し送り手段３８を具備している。第１の割り出し送り手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３８１と、該雄ネジロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３８１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３８２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３８１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３８２によって雄ネジロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。
【００１７】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記第２の滑動ブロック３３の割り出し加工送り量を検出するための割り出し送り量検出手段３８４を備えている。割り出し送り量検出手段３８４は、案内レール３２２に沿って配設されたリニアスケール３８４aと、第２の滑動ブロック３３に配設され第２の滑動ブロック３３とともにリニアスケール３８４aに沿って移動する読み取りヘッド３８４bとからなっている。この送り量検出手段３８４の読み取りヘッド３８４bは、図示に実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量を検出する。なお、上記第１の割り出し送り手段３８の駆動源としてパルスモータ３８２を用いた場合には、パルスモータ３８２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量を検出することもできる。また、上記加工送り手段３７の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量を検出することもできる。
【００１８】
上記レーザー光線照射ユニット支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面に矢印Ｚで示す方向に延びる一対の案内レール４２３、４２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動させるための第２の割り出し送り手段４３を具備している。第２の割り出し送り手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ねじロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。
【００１９】
図示の実施形態のおけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザー光線照射手段５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、矢印Ｚで示す方向に移動可能に支持される。
【００２０】
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向（Z軸方向）に移動させるための移動手段５３を具備している。移動手段５３は、一対の案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびレーザビーム照射手段５２を案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向（Z軸方向）に移動せしめる。なお、図示の実施形態においてはパルスモータ５３２を正転駆動することによりレーザー光線照射手段５２を上方に移動し、パルスモータ５３２を逆転駆動することによりレーザー光線照射手段５２を下方に移動するようになっている。
【００２１】
図示のレーザー光線照射手段５２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング５２１を含んでいる。また、レーザー光線照射手段５２は、図２に示すようにケーシング５２１内に配設されたパルスレーザー光線発振手段５２２および伝送光学系５２３と、ケーシング５２１の先端に配設されパルスレーザー光線発振手段５２２によって発振されたパルスレーザー光線を上記チャックテーブル３６に保持された被加工物に照射する集光器５２４を具備している。上記パルスレーザー光線発振手段５２２は、ＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器５２２ａと、これに付設された繰り返し周波数設定手段５２２ｂとから構成されている。この繰り返し周波数設定手段５２２ｂは、後述する制御手段によって制御される。上記伝送光学系５２３は、ビームスプリッタの如き適宜の光学要素を含んでいる。
【００２２】
図１に戻って説明を続けると、上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の先端部には、レーザー光線照射手段５２によってレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段６が配設されている。この撮像手段６は、撮像素子（ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を制御手段８に送る。
【００２３】
制御手段８はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）８１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）８２と、後述する被加工物の設計値のデータや演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３と、カウンター８４と、入力インターフェース８５および出力インターフェース８６とを備えている。制御手段８の入力インターフェース８５には、上記加工送り量検出手段３７４、割り出し送り量検出手段３８４および撮像手段６等からの検出信号が入力される。そして、制御手段８の出力インターフェース８６からは、上記パルスモータ３７２、パルスモータ３８２、パルスモータ４３２、パルスモータ５３２、レーザー光線照射手段５２および表示手段８０等に制御信号を出力する。なお、上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３は、後述する検出値のデータや加工条件のデータを記憶する記憶領域を備えている。
【００２４】
次に、上述したレーザー加工装置１によって加工されるウエーハについて、図３および図４を参照して説明する。図３および図４に示す半導体ウエーハ９は、シリコン等の半導体基板９０の表面に絶縁膜と回路を形成する機能膜が積層された積層体９１によって複数のＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス９２がマトリックス状に形成されている。そして、各デバイス９２は、格子状に形成されたストリート９３によって区画されている。なお、図示の実施形態においては、積層体９１を形成する絶縁膜は、ＳｉＯ２ 膜または、ＳｉＯＦ、ＢＳＧ（ＳｉＯＢ）等の無機物系の膜やポリイミド系、パリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）からなっている。また、上記個々のデバイス９２の表面にはポリイミド樹脂等の樹脂被膜９４が被覆されている。
【００２５】
上述した半導体ウエーハ９を上記レーザー加工装置１によって加工するには、半導体ウエーハ９を図に示すように環状のフレーム１１に装着された保護テープ１２に貼着する。このとき、半導体ウエーハ９は、表面９ａを上にして裏面側を保護テープ１２に貼着する。
【００２６】
次に、上述した半導体ウエーハ９のストリート９３に沿って後述する切削ブレードの厚さより大きい外側間隔で２条のレーザー加工溝を形成する加工条件を設定するための加工条件設定方法について説明する。
先ず、図５に示すように環状のフレーム１１に保護テープ１２を介して支持された半導体ウエーハ９を、図１に示すレーザー加工装置１のチャックテーブル３６上に保護テープ１２側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより半導体ウエーハ９は、保護テープ１２を介してチャックテーブル３６上に吸引保持される。また、環状のフレーム１１は、クランプ３６２によって固定される。
【００２７】
上述したように半導体ウエーハ９を吸引保持したチャックテーブル３６は、加工送り手段３７の作動により撮像手段６の直下に位置付けられる。チャックテーブル３６が撮像手段６の直下に位置付けられると、撮像手段６および制御手段８によって半導体ウエーハ９のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段６および制御手段８は、半導体ウエーハ９の所定方向に形成されているストリート９３と、ストリート９３に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２の集光器５２４との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する。また、半導体ウエーハ９に形成されている上記所定方向に対して直角に延びるストリート９３に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。なお、上述したアライメントは、ストリート９３に特徴点がないため、従来と同様にデバイス９２の特徴点をキーパターンとしてストリート９３との位置関係を予め制御手段のメモリに記憶させておき、パターンマッチング法によってストリート９３を間接的に検出している。
【００２８】
以上のようにしてチャックテーブル３６上に保持された半導体ウエーハ９に形成されているストリート９３を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、ストリート９３を撮像手段６によって撮像し、ストリート９３の中心を検出するストリート検出工程を実施する。即ち、図６の(a)に示すようにチャックテーブル３６を撮像手段６の直下に位置付け、撮像手段６によってチャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ９に形成されている所定のストリート９３を撮像する。この撮像した画像情報は制御手段８に送られ、図６の(b)に示すように表示手段８０に表示される。図６の(b)に示すようにストリート９３は実際には幅Bを有しているが、デバイス９２との間に段差があるため、ストリート９３の両側には影部A1,A1が形成される。このようにストリート９３の全幅は確認できないが、影になっていない領域A2に基づいてストリート９３の中心L1を検出する。即ち、ストリート９３の両側に形成される影部A1,A1は同一であるので、影になっていない領域A2の幅の中心がストリート９３の中心L1とみなすことができる。
【００２９】
上述したストリート検出工程を実施することにより、ストリート９３の中心L1を検出したならば、ストリートの中心の両側に形成すべき２条のレーザー加工溝の中心間隔を設定する中心間隔設定工程を実施する。即ち、図７に示すようにストリート９３の中心L1を中心とした２条のレーザー加工溝の中心間隔αを設定する。従って、ストリート９３の中心L1の一方の側に中心L1からα／２の位置に第１のレーザー光線照射位置Laが設定され、ストリート９３の中心L1の他方の側に中心L1からα／２の位置に第２のレーザー光線照射位置Lbが設定される。これらストリート９３の中心L1、に第１のレーザー光線照射位置Laおよび第２のレーザー光線照射位置Lbは、制御手段８のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納する。
【００３０】
次に、上記中心間隔設定工程によって設定された中心間隔αで２条のレーザー加工溝を形成するレーザー加工溝形成工程を実施する。このレーザー加工溝形成工程いついて、図８および図９を参照して説明する。
半導体ウエーハ９を保持したチャックテーブル３６をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２の集光器５２４が位置するレーザー光線照射領域に移動し、上記所定のストリート９３に設定された第１のレーザー光線照射位置Laを集光器５２４の直下に位置付ける。このとき、図７の（ａ）で示すように半導体ウエーハ９は、ストリート９３に設定された第１のレーザー光線照射位置Laの一端(図８の（ａ）において左端)が集光器５２４の直下に位置するように位置付けられる。次に、レーザー光線照射手段５２の集光器５２４からパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３６を図８の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、第１のレーザー光線照射位置Laの他端（図７の（a）において右端）が集光器５２４の直下位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル３６の移動を停止する。このレーザー加工溝形成工程においては、パルスレーザー光線の集光点Ｐをストリート９３の表面付近に合わせる。
【００３１】
次に、チャックテーブル３６を紙面に垂直な方向（割り出し送り方向）に上記中心間隔α（割り出し送り量）だけ移動し、図８の（ｂ）に示すようにストリート９３に設定された第２のレーザー光線照射位置Lbを集光器５２４の直下に位置付ける。そして、レーザー光線照射手段５２の集光器５２４からパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３６を図８の（ｂ）において矢印Ｘ２で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめ、第２のレーザー光線照射位置Lbの他端（図８の（a）において左端）が集光器５２４の直下位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル３６の移動を停止する。
【００３２】
上述したレーザー加工溝形成工程を実施することにより、半導体ウエーハ９のストリート９３には図９に示すように積層体９１の厚さより深い第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bからなる２条のレーザー加工溝が形成される。この第１のレーザー加工溝９５aは第１のレーザー光線照射位置Laを中心として形成され、第２のレーザー加工溝９５bは第２のレーザー光線照射位置Lbを中心として形成される。従って、第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bの中心間隔はαである。
【００３３】
なお、上記レーザー加工溝形成工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の光源 ：ＹＶＯ４レーザーまたはＹＡＧレーザー
波長 ：３５５ｎｍ
出力 ：０．４Ｗ
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
集光スポット径 ：φ５μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒
中心間隔(α) ： ２０μｍ
【００３４】
上述したレーザー加工溝形成工程を実施したならば、第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bが形成されたストリート９３を撮像手段６によって撮像し、ストリート９３に形成された第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bの内側間隔を計測する内側間隔測定工程を実施する。即ち、チャックテーブル３６を撮像手段６の直下に位置付け、撮像手段６によってチャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ９の上記第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bが形成されているストリート９３を撮像する。この撮像した画像情報は制御手段８に送られ、図１０に示すように表示手段８０に表示される。図１０に示すようにストリート９３に形成された第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bは影として現れるが、ストリート９３とデバイス９２との間に段差があるため、ストリート９３の両側には影部A1,A1が形成されるので、第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bの外側を検出することができない。しかるに、第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bの内側A3は明確に認識することができるので、第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bの内側間隔βを測定する。
【００３５】
次に、上記中心間隔設定工程で設定された２条のレーザー加工溝（第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５b）の中心間隔αと内側間隔測定工程で測定された２条のレーザー加工溝（第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５b）の内側間隔βに基づいて２条のレーザー加工溝の外側間隔を求める外側間隔演算工程を実施する。即ち、第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bは図１１に示すようにそれぞれ第１のレーザー光線照射位置Laと第２のレーザー光線照射位置Lbを中心として左右対称に形成されるので、制御手段８は、第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bの中心間隔αと内側間隔βに基づいて外側間隔γを、γ＝２α−βで求めることができる。なお、第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bの幅は照射するレーザー光線の集光スポット径、出力や加工送り速度等の加工条件によって変化するため、第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bの内側間隔βおよび外側間隔γも加工条件によって変化する。
【００３６】
以上のようにして求められた外側間隔γは、図１２に示すように切削ブレード１０の厚さCより広く、ストリート９３の幅Bより狭い範囲で形成されている必要がある。即ち、外側間隔γが切削ブレード１０の厚さCより狭いと第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bを形成したことによる機能が達成されず、外側間隔γがストリート９３の幅Bより広いとレーザー加工溝がデバイス９２に達してデバイスの品質を低下させる虞れがある。従って、上記のようにして求めた第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bの外側間隔γに基づいて、照射するレーザー光線の集光スポット径、出力や加工送り速度、或いは２条のレーザー加工溝（第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５b）の中心間隔α等の加工条件を調整し、適正な加工条件を設定する。このようにして設定された加工条件は、制御手段８のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納する。そして、設定された加工条件に従って、上述したレーザー加工溝形成工程を実施することにより、半導体ウエーハ９のストリート９３に沿って２条のレーザー加工溝を所定の領域に確実に形成することができる。２条のレーザー加工溝の外側間に切削ブレードを位置付けて、半導体ウエーハ９をストリート９３に沿って切削する際に、切削ブレードの案内を良好にするために２条のレーザー加工溝に間にレーザー加工溝を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明によるウエーハの加工条件設定方法を実施するためのレーザー加工装置の斜視図
【図２】図１に示すレーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段の構成を簡略に示すブロック図。
【図３】本発明によるウエーハの加工条件設定方法に用いるウエーハとしての半導体ウエーハを示す斜視図。
【図４】図３に示す半導体ウエーハの断面拡大図。
【図５】図３に示す半導体ウエーハが環状のフレームに保護テープを介して支持された状態を示す斜視図。
【図６】本発明によるウエーハの加工条件設定方法におけるストリート検出工程の説明図。
【図７】本発明によるウエーハの加工条件設定方法における中心間隔設定工程の説明図。
【図８】本発明によるウエーハの加工条件設定方法におけるレーザー加工溝形成工程の説明図。
【図９】本発明によるウエーハの加工条件設定方法における内側間隔測定工程の説明図。
【図１０】本発明によるウエーハの加工条件設定方法における外側間隔演算工程の説明図。
【図１１】本発明によるウエーハの加工条件設定方法におけるレーザー加工溝形成工程が実施されたウエーハの断面拡大図。
【図１２】本発明によるウエーハの加工条件設定方法におけるレーザー加工溝形成工程によって形成された２条のレーザー加工溝と切削ブレードとの関係を示す説明図。
【符号の説明】
【００３８】
１：レーザー加工装置
２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３６：チャックテーブル
３７：加工送り手段
３８：第１の割り出し送り手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４３：第２の割り出し送り手段
５：レーザー光線照射ユニット
５２：レーザー光線照射手段
６：撮像手段
８：制御手段
９：半導体ウエーハ
９０：半導体基板
９１：積層体
９２：デバイス
９３：ストリート
９４：樹脂被膜
９５a：第１のレーザー加工溝
９５b：第２のレーザー加工溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハ等のウエーハの表面に形成されたストリートに沿って２条のレーザー加工溝を形成する加工条件を設定するためのウエーハの加工条件設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
当業者には周知の如く、半導体デバイス製造工程においては、シリコン等の半導体基板の表面に絶縁膜と機能膜が積層された積層体によって複数のＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスをマトリックス状に形成した半導体ウエーハが形成される。このように形成された半導体ウエーハは上記デバイスがストリートと呼ばれる分割予定ラインによって区画されており、このストリートに沿って分割することによって個々のデバイスを製造している。
【０００３】
このような半導体ウエーハのストリートに沿った分割は、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。この切削装置は、被加工物である半導体ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された半導体ウエーハを切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる移動手段とを具備している。切削手段は、高速回転せしめられる回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードを含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径３μｍ程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって固定して形成されている。
【０００４】
近時においては、ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスの処理能力を向上するために、シリコン等の半導体基板の表面にＳｉＯＦ、ＢＳＧ（ＳｉＯＢ）等の無機物系の膜やポリイミド系、パリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）と回路を形成する機能膜が積層された積層体によってデバイスを形成せしめた形態の半導体ウエーハが実用化されている。
【０００５】
上述したＬｏｗ−ｋ膜はウエーハの素材と異なるため、切削ブレードによって同時に切削することが困難である。即ち、Ｌｏｗ−ｋ膜は雲母のように非常に脆いことから、切削ブレードによりストリートに沿って切削すると、Ｌｏｗ−ｋ膜が剥離し、この剥離が回路にまで達しデバイスに致命的な損傷を与えるという問題がある。
【０００６】
上記問題を解消するために、半導体ウエーハに形成されたストリートに沿って２条のレーザー加工溝を形成して積層体を分断し、この２条のレーザー加工溝の外側間に切削ブレードを位置付けて切削ブレードと半導体ウエーハを相対移動することにより、半導体ウエーハをストリートに沿って切断するウエーハの分割方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開２００５−６４２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
而して、幅が数十μmのストリートに沿って２条のレーザー加工溝を正確に形成するには、加工条件を精密に設定する必要がある。２条のレーザー加工溝がストリートの所定位置に正確に形成されているか否かは、２条のレーザー加工溝が形成されたストリートを撮像素子（ＣＣＤ）によって構成された撮像手段によって撮像して確認している。しかるに、半導体基板の表面に形成された個々のデバイスにポリイミド樹脂等が被覆されたウエーハにおいては、ストリートとの間にかなりの段差が生じるため、ストリートを撮像するとストリートにデバイスの影をつくる。この影がストリートに形成された２条のレーザー加工溝の輪郭と重なり、２条のレーザー加工溝の外側を認識することができない。この結果、レーザー加工溝の幅の設定等の加工条件の設定が困難となる。
【０００８】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、ストリートに沿って所定位置に２条のレーザー加工溝を形成する加工条件を設定することができるウエーハの加工条件設定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハにレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段とを加工送り方向に相対的に移動する加工送り手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段とを加工送り方向と直交する割り出し送り方向に相対的に移動する割り出し送り手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハを撮像する撮像手段とを具備するレーザー加工装置を用い、表面に格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハのストリートに沿って２条のレーザー加工溝を形成するための加工条件を設定するウエーハの加工条件設定方法であって、
該チャックテーブルに保持されたウエーハに形成されたストリートを該撮像手段によって撮像し、ストリートの中心を検出するストリート検出工程と、
該ストリート検出工程によって検出されたストリートの中心の両側に形成すべき２条のレーザー加工溝の中心間隔を設定する中心間隔設定工程と、
該レーザー光線照射手段と該加工送り手段および該割り出し送り手段を作動しストリートの中心の両側に該中心間隔設定工程によって設定された中心間隔で２条のレーザー加工溝を形成する加工溝形成工程と、
該加工溝形成工程が実施されストリートを該撮像手段によって撮像し、ストリートに形成された２条のレーザー加工溝の内側間隔を計測する内側間隔測定工程と、
該中心間隔設定工程で設定された２条のレーザー加工溝の中心間隔をαとし該内側間隔測定工程で測定された２条のレーザー加工溝の内側間隔をβとした場合、２条のレーザー加工溝の外側間隔γをγ＝２α−βで求める外側間隔演算工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工条件設定方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によるウエーハの加工条件設定方法においては、ウエーハに形成されたデバイスとストリートとの間にかなりの段差があり、ストリートを撮像するとストリートにデバイスの影が形成される場合でも、ストリートに形成された２条のレーザー加工溝の外側間隔を正確に求めることができる。従って、２条のレーザー加工溝の中心間隔が設定されている場合には、照射するレーザー光線の集光スポット径、出力や加工送り速度等の加工条件を調整することにより、ウエーハに形成されたストリートの所定の領域に２条のレーザー加工溝を形成することができる適正な加工条件を設定することができる。また、照射するレーザー光線の集光スポット径、出力や加工送り速度が設定されている場合には、２条のレーザー加工溝の中心間隔を調整することにより、ウエーハに形成されたストリートの所定の領域に２条のレーザー加工溝を形成することができる適正な加工条件を設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明によるウエーハの加工条件設定方法について添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【００１２】
図１には、本発明によるウエーハの加工条件設定方法を実施するためのレーザー加工装置の斜視図が示されている。図１に示すレーザー加工装置１は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２に上記矢印Ｘで示す方向と直角な矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構４と、該レーザー光線ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット５とを具備している。
【００１３】
上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上に矢印Ｘで示す加工送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上に矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に配設された第一の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持されたカバーテーブル３５と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６を具備している。このチャックテーブル３６は多孔性材料から形成された吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。このように構成されたチャックテーブル３６は、円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。なお、チャックテーブル３６には、後述する環状のフレームを固定するためのクランプ３６２が配設されている。
【００１４】
上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動させるための加工送り手段３７を具備している。加工送り手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第一の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動せしめられる。
【００１５】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記チャックテーブル３６の加工送り量を検出するための加工送り量検出手段３７４を備えている。加工送り量検出手段３７４は、案内レール３１に沿って配設されたリニアスケール３７４aと、第１の滑動ブロック３２に配設され第１の滑動ブロック３２とともにリニアスケール３７４aに沿って移動する読み取りヘッド３７４bとからなっている。この送り量検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bは、図示に実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量を検出する。なお、上記加工送り手段３７の駆動源としてパルスモータ３７２を用いた場合には、パルスモータ３７２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量を検出することもできる。また、上記加工送り手段３７の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量を検出することもできる。
【００１６】
上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動させるための第１の割り出し送り手段３８を具備している。第１の割り出し送り手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３８１と、該雄ネジロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３８１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３８２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３８１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３８２によって雄ネジロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。
【００１７】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記第２の滑動ブロック３３の割り出し加工送り量を検出するための割り出し送り量検出手段３８４を備えている。割り出し送り量検出手段３８４は、案内レール３２２に沿って配設されたリニアスケール３８４aと、第２の滑動ブロック３３に配設され第２の滑動ブロック３３とともにリニアスケール３８４aに沿って移動する読み取りヘッド３８４bとからなっている。この送り量検出手段３８４の読み取りヘッド３８４bは、図示に実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量を検出する。なお、上記第１の割り出し送り手段３８の駆動源としてパルスモータ３８２を用いた場合には、パルスモータ３８２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量を検出することもできる。また、上記加工送り手段３７の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量を検出することもできる。
【００１８】
上記レーザー光線照射ユニット支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面に矢印Ｚで示す方向に延びる一対の案内レール４２３、４２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動させるための第２の割り出し送り手段４３を具備している。第２の割り出し送り手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ねじロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。
【００１９】
図示の実施形態のおけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザー光線照射手段５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、矢印Ｚで示す方向に移動可能に支持される。
【００２０】
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向（Z軸方向）に移動させるための移動手段５３を具備している。移動手段５３は、一対の案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびレーザビーム照射手段５２を案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向（Z軸方向）に移動せしめる。なお、図示の実施形態においてはパルスモータ５３２を正転駆動することによりレーザー光線照射手段５２を上方に移動し、パルスモータ５３２を逆転駆動することによりレーザー光線照射手段５２を下方に移動するようになっている。
【００２１】
図示のレーザー光線照射手段５２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング５２１を含んでいる。また、レーザー光線照射手段５２は、図２に示すようにケーシング５２１内に配設されたパルスレーザー光線発振手段５２２および伝送光学系５２３と、ケーシング５２１の先端に配設されパルスレーザー光線発振手段５２２によって発振されたパルスレーザー光線を上記チャックテーブル３６に保持された被加工物に照射する集光器５２４を具備している。上記パルスレーザー光線発振手段５２２は、ＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器５２２ａと、これに付設された繰り返し周波数設定手段５２２ｂとから構成されている。この繰り返し周波数設定手段５２２ｂは、後述する制御手段によって制御される。上記伝送光学系５２３は、ビームスプリッタの如き適宜の光学要素を含んでいる。
【００２２】
図１に戻って説明を続けると、上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の先端部には、レーザー光線照射手段５２によってレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段６が配設されている。この撮像手段６は、撮像素子（ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を制御手段８に送る。
【００２３】
制御手段８はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）８１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）８２と、後述する被加工物の設計値のデータや演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３と、カウンター８４と、入力インターフェース８５および出力インターフェース８６とを備えている。制御手段８の入力インターフェース８５には、上記加工送り量検出手段３７４、割り出し送り量検出手段３８４および撮像手段６等からの検出信号が入力される。そして、制御手段８の出力インターフェース８６からは、上記パルスモータ３７２、パルスモータ３８２、パルスモータ４３２、パルスモータ５３２、レーザー光線照射手段５２および表示手段８０等に制御信号を出力する。なお、上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３は、後述する検出値のデータや加工条件のデータを記憶する記憶領域を備えている。
【００２４】
次に、上述したレーザー加工装置１によって加工されるウエーハについて、図３および図４を参照して説明する。図３および図４に示す半導体ウエーハ９は、シリコン等の半導体基板９０の表面に絶縁膜と回路を形成する機能膜が積層された積層体９１によって複数のＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス９２がマトリックス状に形成されている。そして、各デバイス９２は、格子状に形成されたストリート９３によって区画されている。なお、図示の実施形態においては、積層体９１を形成する絶縁膜は、ＳｉＯ２ 膜または、ＳｉＯＦ、ＢＳＧ（ＳｉＯＢ）等の無機物系の膜やポリイミド系、パリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）からなっている。また、上記個々のデバイス９２の表面にはポリイミド樹脂等の樹脂被膜９４が被覆されている。
【００２５】
上述した半導体ウエーハ９を上記レーザー加工装置１によって加工するには、半導体ウエーハ９を図に示すように環状のフレーム１１に装着された保護テープ１２に貼着する。このとき、半導体ウエーハ９は、表面９ａを上にして裏面側を保護テープ１２に貼着する。
【００２６】
次に、上述した半導体ウエーハ９のストリート９３に沿って後述する切削ブレードの厚さより大きい外側間隔で２条のレーザー加工溝を形成する加工条件を設定するための加工条件設定方法について説明する。
先ず、図５に示すように環状のフレーム１１に保護テープ１２を介して支持された半導体ウエーハ９を、図１に示すレーザー加工装置１のチャックテーブル３６上に保護テープ１２側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより半導体ウエーハ９は、保護テープ１２を介してチャックテーブル３６上に吸引保持される。また、環状のフレーム１１は、クランプ３６２によって固定される。
【００２７】
上述したように半導体ウエーハ９を吸引保持したチャックテーブル３６は、加工送り手段３７の作動により撮像手段６の直下に位置付けられる。チャックテーブル３６が撮像手段６の直下に位置付けられると、撮像手段６および制御手段８によって半導体ウエーハ９のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段６および制御手段８は、半導体ウエーハ９の所定方向に形成されているストリート９３と、ストリート９３に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２の集光器５２４との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する。また、半導体ウエーハ９に形成されている上記所定方向に対して直角に延びるストリート９３に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。なお、上述したアライメントは、ストリート９３に特徴点がないため、従来と同様にデバイス９２の特徴点をキーパターンとしてストリート９３との位置関係を予め制御手段のメモリに記憶させておき、パターンマッチング法によってストリート９３を間接的に検出している。
【００２８】
以上のようにしてチャックテーブル３６上に保持された半導体ウエーハ９に形成されているストリート９３を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、ストリート９３を撮像手段６によって撮像し、ストリート９３の中心を検出するストリート検出工程を実施する。即ち、図６の(a)に示すようにチャックテーブル３６を撮像手段６の直下に位置付け、撮像手段６によってチャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ９に形成されている所定のストリート９３を撮像する。この撮像した画像情報は制御手段８に送られ、図６の(b)に示すように表示手段８０に表示される。図６の(b)に示すようにストリート９３は実際には幅Bを有しているが、デバイス９２との間に段差があるため、ストリート９３の両側には影部A1,A1が形成される。このようにストリート９３の全幅は確認できないが、影になっていない領域A2に基づいてストリート９３の中心L1を検出する。即ち、ストリート９３の両側に形成される影部A1,A1は同一であるので、影になっていない領域A2の幅の中心がストリート９３の中心L1とみなすことができる。
【００２９】
上述したストリート検出工程を実施することにより、ストリート９３の中心L1を検出したならば、ストリートの中心の両側に形成すべき２条のレーザー加工溝の中心間隔を設定する中心間隔設定工程を実施する。即ち、図７に示すようにストリート９３の中心L1を中心とした２条のレーザー加工溝の中心間隔αを設定する。従って、ストリート９３の中心L1の一方の側に中心L1からα／２の位置に第１のレーザー光線照射位置Laが設定され、ストリート９３の中心L1の他方の側に中心L1からα／２の位置に第２のレーザー光線照射位置Lbが設定される。これらストリート９３の中心L1、に第１のレーザー光線照射位置Laおよび第２のレーザー光線照射位置Lbは、制御手段８のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納する。
【００３０】
次に、上記中心間隔設定工程によって設定された中心間隔αで２条のレーザー加工溝を形成するレーザー加工溝形成工程を実施する。このレーザー加工溝形成工程いついて、図８および図９を参照して説明する。
半導体ウエーハ９を保持したチャックテーブル３６をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２の集光器５２４が位置するレーザー光線照射領域に移動し、上記所定のストリート９３に設定された第１のレーザー光線照射位置Laを集光器５２４の直下に位置付ける。このとき、図７の（ａ）で示すように半導体ウエーハ９は、ストリート９３に設定された第１のレーザー光線照射位置Laの一端(図８の（ａ）において左端)が集光器５２４の直下に位置するように位置付けられる。次に、レーザー光線照射手段５２の集光器５２４からパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３６を図８の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、第１のレーザー光線照射位置Laの他端（図７の（a）において右端）が集光器５２４の直下位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル３６の移動を停止する。このレーザー加工溝形成工程においては、パルスレーザー光線の集光点Ｐをストリート９３の表面付近に合わせる。
【００３１】
次に、チャックテーブル３６を紙面に垂直な方向（割り出し送り方向）に上記中心間隔α（割り出し送り量）だけ移動し、図８の（ｂ）に示すようにストリート９３に設定された第２のレーザー光線照射位置Lbを集光器５２４の直下に位置付ける。そして、レーザー光線照射手段５２の集光器５２４からパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３６を図８の（ｂ）において矢印Ｘ２で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめ、第２のレーザー光線照射位置Lbの他端（図８の（a）において左端）が集光器５２４の直下位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル３６の移動を停止する。
【００３２】
上述したレーザー加工溝形成工程を実施することにより、半導体ウエーハ９のストリート９３には図９に示すように積層体９１の厚さより深い第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bからなる２条のレーザー加工溝が形成される。この第１のレーザー加工溝９５aは第１のレーザー光線照射位置Laを中心として形成され、第２のレーザー加工溝９５bは第２のレーザー光線照射位置Lbを中心として形成される。従って、第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bの中心間隔はαである。
【００３３】
なお、上記レーザー加工溝形成工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の光源 ：ＹＶＯ４レーザーまたはＹＡＧレーザー
波長 ：３５５ｎｍ
出力 ：０．４Ｗ
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
集光スポット径 ：φ５μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒
中心間隔(α) ： ２０μｍ
【００３４】
上述したレーザー加工溝形成工程を実施したならば、第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bが形成されたストリート９３を撮像手段６によって撮像し、ストリート９３に形成された第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bの内側間隔を計測する内側間隔測定工程を実施する。即ち、チャックテーブル３６を撮像手段６の直下に位置付け、撮像手段６によってチャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ９の上記第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bが形成されているストリート９３を撮像する。この撮像した画像情報は制御手段８に送られ、図１０に示すように表示手段８０に表示される。図１０に示すようにストリート９３に形成された第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bは影として現れるが、ストリート９３とデバイス９２との間に段差があるため、ストリート９３の両側には影部A1,A1が形成されるので、第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bの外側を検出することができない。しかるに、第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bの内側A3は明確に認識することができるので、第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bの内側間隔βを測定する。
【００３５】
次に、上記中心間隔設定工程で設定された２条のレーザー加工溝（第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５b）の中心間隔αと内側間隔測定工程で測定された２条のレーザー加工溝（第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５b）の内側間隔βに基づいて２条のレーザー加工溝の外側間隔を求める外側間隔演算工程を実施する。即ち、第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bは図１１に示すようにそれぞれ第１のレーザー光線照射位置Laと第２のレーザー光線照射位置Lbを中心として左右対称に形成されるので、制御手段８は、第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bの中心間隔αと内側間隔βに基づいて外側間隔γを、γ＝２α−βで求めることができる。なお、第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bの幅は照射するレーザー光線の集光スポット径、出力や加工送り速度等の加工条件によって変化するため、第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bの内側間隔βおよび外側間隔γも加工条件によって変化する。
【００３６】
以上のようにして求められた外側間隔γは、図１２に示すように切削ブレード１０の厚さCより広く、ストリート９３の幅Bより狭い範囲で形成されている必要がある。即ち、外側間隔γが切削ブレード１０の厚さCより狭いと第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bを形成したことによる機能が達成されず、外側間隔γがストリート９３の幅Bより広いとレーザー加工溝がデバイス９２に達してデバイスの品質を低下させる虞れがある。従って、上記のようにして求めた第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５bの外側間隔γに基づいて、照射するレーザー光線の集光スポット径、出力や加工送り速度、或いは２条のレーザー加工溝（第１のレーザー加工溝９５aと第２のレーザー加工溝９５b）の中心間隔α等の加工条件を調整し、適正な加工条件を設定する。このようにして設定された加工条件は、制御手段８のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納する。そして、設定された加工条件に従って、上述したレーザー加工溝形成工程を実施することにより、半導体ウエーハ９のストリート９３に沿って２条のレーザー加工溝を所定の領域に確実に形成することができる。２条のレーザー加工溝の外側間に切削ブレードを位置付けて、半導体ウエーハ９をストリート９３に沿って切削する際に、切削ブレードの案内を良好にするために２条のレーザー加工溝に間にレーザー加工溝を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明によるウエーハの加工条件設定方法を実施するためのレーザー加工装置の斜視図
【図２】図１に示すレーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段の構成を簡略に示すブロック図。
【図３】本発明によるウエーハの加工条件設定方法に用いるウエーハとしての半導体ウエーハを示す斜視図。
【図４】図３に示す半導体ウエーハの断面拡大図。
【図５】図３に示す半導体ウエーハが環状のフレームに保護テープを介して支持された状態を示す斜視図。
【図６】本発明によるウエーハの加工条件設定方法におけるストリート検出工程の説明図。
【図７】本発明によるウエーハの加工条件設定方法における中心間隔設定工程の説明図。
【図８】本発明によるウエーハの加工条件設定方法におけるレーザー加工溝形成工程の説明図。
【図９】本発明によるウエーハの加工条件設定方法における内側間隔測定工程の説明図。
【図１０】本発明によるウエーハの加工条件設定方法における外側間隔演算工程の説明図。
【図１１】本発明によるウエーハの加工条件設定方法におけるレーザー加工溝形成工程が実施されたウエーハの断面拡大図。
【図１２】本発明によるウエーハの加工条件設定方法におけるレーザー加工溝形成工程によって形成された２条のレーザー加工溝と切削ブレードとの関係を示す説明図。
【符号の説明】
【００３８】
１：レーザー加工装置
２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３６：チャックテーブル
３７：加工送り手段
３８：第１の割り出し送り手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４３：第２の割り出し送り手段
５：レーザー光線照射ユニット
５２：レーザー光線照射手段
６：撮像手段
８：制御手段
９：半導体ウエーハ
９０：半導体基板
９１：積層体
９２：デバイス
９３：ストリート
９４：樹脂被膜
９５a：第１のレーザー加工溝
９５b：第２のレーザー加工溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハにレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段とを加工送り方向に相対的に移動する加工送り手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段とを加工送り方向と直交する割り出し送り方向に相対的に移動する割り出し送り手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハを撮像する撮像手段とを具備するレーザー加工装置を用い、表面に格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハのストリートに沿って２条のレーザー加工溝を形成するための加工条件を設定するウエーハの加工条件設定方法であって、
該チャックテーブルに保持されたウエーハに形成されたストリートを該撮像手段によって撮像し、ストリートの中心を検出するストリート検出工程と、
該ストリート検出工程によって検出されたストリートの中心の両側に形成すべき２条のレーザー加工溝の中心間隔を設定する中心間隔設定工程と、
該レーザー光線照射手段と該加工送り手段および該割り出し送り手段を作動しストリートの中心の両側に該中心間隔設定工程によって設定された中心間隔で２条のレーザー加工溝を形成する加工溝形成工程と、
該加工溝形成工程が実施されストリートを該撮像手段によって撮像し、ストリートに形成された２条のレーザー加工溝の内側間隔を計測する内側間隔測定工程と、
該中心間隔設定工程で設定された２条のレーザー加工溝の中心間隔をαとし該内側間隔測定工程で測定された２条のレーザー加工溝の内側間隔をβとした場合、２条のレーザー加工溝の外側間隔γをγ＝２α−βで求める外側間隔演算工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工条件設定方法。
【請求項１】
ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハにレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段とを加工送り方向に相対的に移動する加工送り手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段とを加工送り方向と直交する割り出し送り方向に相対的に移動する割り出し送り手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハを撮像する撮像手段とを具備するレーザー加工装置を用い、表面に格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハのストリートに沿って２条のレーザー加工溝を形成するための加工条件を設定するウエーハの加工条件設定方法であって、
該チャックテーブルに保持されたウエーハに形成されたストリートを該撮像手段によって撮像し、ストリートの中心を検出するストリート検出工程と、
該ストリート検出工程によって検出されたストリートの中心の両側に形成すべき２条のレーザー加工溝の中心間隔を設定する中心間隔設定工程と、
該レーザー光線照射手段と該加工送り手段および該割り出し送り手段を作動しストリートの中心の両側に該中心間隔設定工程によって設定された中心間隔で２条のレーザー加工溝を形成する加工溝形成工程と、
該加工溝形成工程が実施されストリートを該撮像手段によって撮像し、ストリートに形成された２条のレーザー加工溝の内側間隔を計測する内側間隔測定工程と、
該中心間隔設定工程で設定された２条のレーザー加工溝の中心間隔をαとし該内側間隔測定工程で測定された２条のレーザー加工溝の内側間隔をβとした場合、２条のレーザー加工溝の外側間隔γをγ＝２α−βで求める外側間隔演算工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工条件設定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−４８２２（Ｐ２００８−４８２２Ａ）
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１７４０４０（Ｐ２００６−１７４０４０）
【出願日】平成１８年６月２３日（２００６．６．２３）
【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２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２３日（２００６．６．２３）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
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