レーザー加工装置
【課題】ウエーハ表面にダイシングテープを貼着することなくウエーハ内部にストリートに沿った変質層を形成可能なレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】表面に形成された複数のストリートに沿ってレーザ光を照射し、ウエーハ１０の内部に変質層を形成するレーザ加工装置であって、ダイシングテープ１２を装着した環状フレーム１１に貼着されたウエーハの保持面を有するチャックテーブル６と、ウエーハとダイシングテープに対して透過性を有する波長のレーザ光を照射するレーザ照射手段の集光器７２と、チャックテーブルと集光器とを相対的に移動する移動手段とを具備し、ウエーハ保持部は透明部材によって形成され、チャックテーブルはウエーハ保持部の保持面を下側にしてダイシングテープに貼着されたウエーハをに保持し、レーザ光はチャックテーブルのウエーハ保持部の上側からウエーハ保持部およびダイシングテープを通してウエーハに照射される。
【解決手段】表面に形成された複数のストリートに沿ってレーザ光を照射し、ウエーハ１０の内部に変質層を形成するレーザ加工装置であって、ダイシングテープ１２を装着した環状フレーム１１に貼着されたウエーハの保持面を有するチャックテーブル６と、ウエーハとダイシングテープに対して透過性を有する波長のレーザ光を照射するレーザ照射手段の集光器７２と、チャックテーブルと集光器とを相対的に移動する移動手段とを具備し、ウエーハ保持部は透明部材によって形成され、チャックテーブルはウエーハ保持部の保持面を下側にしてダイシングテープに貼着されたウエーハをに保持し、レーザ光はチャックテーブルのウエーハ保持部の上側からウエーハ保持部およびダイシングテープを通してウエーハに照射される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に複数のストリートが格子状に形成されているとともに複数のストリートによって区画された複数の領域に微小電気機械システム(MEMS)等のデバイスが形成されたウエーハの内部に、ストリートに沿って変質層を形成するレーザー加工装置に関する。
【０００２】
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ、微小電気機械システム(MEMS)等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々のデバイスを製造している。
【０００３】
上述したウエーハのストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと呼ば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、ウエーハ等の被加工物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被加工物を切削するための切削ブレードを備えた切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に切削送りする切削送り手段とを具備し、切削ブレードを回転するとともに該切削ブレードによる切削部に切削水を供給しつつチャックテーブルを切削送りすることにより、ウエーハのストリートに沿って切断する。
【０００４】
しかるに、切削ブレードは２０〜３０μｍ程度の厚さを有するため、デバイスを区画するストリートとしては幅が５０μｍ程度必要となる。このため、ストリートの占める面積比率が高くなり、生産性が悪いという問題がある。
【０００５】
一方、ウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を内部に集光点を合わせストリートに沿って照射し、ウエーハの内部にストリートに沿って破断の起点となる変質層を連続的に形成し、この破断起点となる変質層が形成され強度が低下せしめられたストリートに沿って外力を加えることにより、ウエーハをストリートに沿って分割する方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】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】
【０００７】
ウエーハの内部にストリートに沿って破断の起点となる変質層を連続的に形成し、この破断起点となる変質層が形成され強度が低下せしめられたストリートに沿って外力を加えることにより、ウエーハを分割する方法としては、ストリートが形成されていないウエーハの裏面側からストリートと対応する領域の内部にレーザー光線の集光点を位置付けてレーザー光線を照射して変質層を形成し、その後ウエーハの裏面をダイシングテープに貼着し、ストリートに沿って内部に変質層が形成されたウエーハに外力を加えることによりウエーハを分割する方法が実施されている。しかるに、ストリートに沿って内部に変質層が形成されたウエーハをダイシングテープに貼着する際にウエーハがストリートに沿って割れるという問題がある。
一方、ウエーハの裏面を環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着した状態で、ウエーハの表面側からストリートの内部にレーザー光線を集光させて変質層を形成する方法を実施することにより、上述した問題は回避されるが、レーザー光線の照射領域としてウエーハの厚みに対して２０〜３０％の幅が必要であり、例えば４００μｍの厚みを有する微小電気機械システム(MEMS)が形成されたウエーハにおいては、１００μｍ前後のストリート幅が必要となり、ウエーハの設計上の制約が大きく生産性が悪いという問題がある。
なお、ウエーハの表面を環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着した状態で、ウエーハの裏面側からストリートの内部にレーザー光線を集光させて変質層を形成する方法を採用すれば、上記問題を解消することはできるが、マイクロホーン、加速度センサー、圧力センサー等の微小電気機械システム(MEMS)からなるデバイスが形成されたウエーハにおいては、デバイスの表面をダイシングテープに貼着すると粘着剤が微小電気機械システム(MEMS)に付着してデバイスが損傷するという問題がある。
【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、ストリート幅を大きくすること無く、またウエーハの表面にダイシングテープを貼着することなくウエーハの内部にストリートに沿って変質層を形成することができるレーザー加工装置を提供することにある。
【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、表面に複数のストリートが格子状に形成されているとともに該複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハの内部にストリートに沿ってレーザー光線を照射し、ウエーハの内部にストリートに沿って変質層を形成するためのレーザー加工装置であって、
環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着されたウエーハを保持する保持面を有するウエーハ保持部を備えた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および該ダイシングテープに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射する集光器を備えたレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該集光器とを相対的に移動する移動手段とを具備し、
該チャックテーブルの該ウエーハ保持部は、透明部材によって形成され、
該チャックテーブルは、該ウエーハ保持部の該保持面を下側にしてダイシングテープに貼着されたウエーハを保持するように構成されており、
該レーザー光線照射手段の該集光器は、該チャックテーブルの該ウエーハ保持部の上側から該ウエーハ保持部および該ダイシングテープを通してウエーハにレーザー光線を照射するように構成されている、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
【００１０】
上記チャックテーブルは、ウエーハ保持部の保持面が上側を向く状態と下側を向く状態に反転可能に構成されていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によるウエーハのレーザー加工方法は、環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着されたウエーハを保持する保持面を有するウエーハ保持部を備えた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およびダイシングテープに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射する集光器を備えたレーザー光線照射手段と、チャックテーブルと該集光器とを相対的に移動する移動手段とを具備し、チャックテーブルのウエーハ保持部は透明部材によって形成され、チャックテーブルはウエーハ保持部の保持面を下側にしてダイシングテープに貼着されたウエーハを保持するように構成されており、レーザー光線照射手段の該集光器はチャックテーブルのウエーハ保持部の上側からウエーハ保持部およびダイシングテープを通してウエーハにレーザー光線を照射するように構成されているので、ウエーハをダイシングテープを介してチャックテーブルの保持部に保持し、レーザー光線照射手段の集光器からウエーハ保持部およびダイシングテープを通してウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線をウエーハの内部に集光点を位置付けてストリートに沿って照射し、ウエーハの内部にストリートに沿って変質層を形成することができるので、ウエーハの表面に形成されたデバイスにパルスレーザー光線が照射されることは無い。従って、ウエーハの厚みに対して２０〜３０％の幅のストリートを必要としないので、ウエーハの設計上のストリートの幅が制約されることは無い。また、ウエーハは最初から裏面側をダイシングテープに貼着するので、変質層を形成した後に表裏を反転して張り替える必要がないため、ウエーハの張り替えの際にウエーハがストリートに沿って割れるという問題が未然に回避される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図。
【図２】被加工物としてのウエーハの斜視図。
【図３】図２に示すウエーハの裏面を環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着した状態を示す斜視図。
【図４】図１に示すレーザー加工装置によって実施するウエーハ支持行程の説明図。
【図５】図１に示すレーザー加工装置によって実施するアライメント行程の説明図。
【図６】図１に示すレーザー加工装置によって実施する変質層形成行程の説明図。
【図７】図１に示すレーザー加工装置によって実施する変質層形成行程の説明図。
【図８】図６および図７に示す変質層形成行程が実施されたウエーハを変質層が形成されたストリートに沿って破断するウエーハ破断工程を実施するためのテープ拡張装置の斜視図。
【図９】図８に示すテープ拡張装置によって実施するウエーハ破断工程の説明図。
【図１０】図８に示すテープ拡張装置によって実施するピックアップ工程の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１には、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図が示されている。
図１に示されたレーザー加工装置１は、静止基台２と、第１の可動基台３と、第２の可動基台４と、第３の可動基台５を具備している。この静止基台２の手前側の側面には、矢印Yで示す方向(Y軸方向)に沿って平行に延びる一対の案内レール２１、２１が設けられている。
【００１５】
上記静止基台２には、第１の可動基台３が上記一対の案内レール２１、２１に沿って摺動可能に装着されている。即ち、図１に示すように第１の可動基台３における第１の可動基台３と対向する一方の面には静止基台２に設けられた一対の案内レール２１、２１に嵌合する一対の被案内溝３１、３１が設けられており、この一対の被案内溝３１、３１を上記一対の案内レール２１、２１に嵌合することにより、第１の可動基台３は静止基台２に一対の案内レール２１、２１に沿ってY軸方向に摺動可能に装着される。また、第１の可動基台３の他方の面には、矢印Ｚで示す方向(Ｚ軸方向)に平行に延びる一対の案内レール３２、３２が設けられている。図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は、第１の可動基台３を上記静止基台２に設けられた一対の案内レール２１、２１に沿ってY軸方向に移動させるための第１の移動手段３０を具備している。第１の移動手段３０は、一対の案内レール２１と２１との間に該案内レールと平行に配設された雄ネジロッド３０１と、該雄ネジロッド３０１を回転駆動するためのパルスモータ３０２とを含んでいる。雄ネジロッド３０１は、上記第１の可動基台３に設けられた雌ネジ３３と螺合し、その一端が静止基台２に配設された軸受部材３０３に回転可能に支持されている。パルスモータ３０２は、その駆動軸が雄ネジロッド３０１の他端に連結されている。従って、パルスモータ３０２を正転または逆転駆動して雄ネジロッド３０１を正転または逆転駆動することにより、第１の可動基台３を静止基台２に設けられた一対の案内レール２１、２１に沿ってY軸方向に移動せしめる。
【００１６】
上記第１の可動基台３には、第２の可動基台４が上記一対の案内レール３２、３２に沿って摺動可能に装着されている。即ち、第２の可動基台４における第１の可動基台３と対向する一方の側面には第１の可動基台３に設けられた一対の案内レール３２、３２に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝４１、４１が設けられており、この一対の被案内溝４１、４１を上記一対の案内レール３２、３２に嵌合することにより、第２の可動基台４は第１の可動基台３に一対の案内レール３２、３２に沿って矢印Ｚで示す方向(Ｚ軸方向)に摺動可能に装着される。また、第２の可動基台４は、上記一方の側面に対して垂直な側面に設けられ矢印Xで示す方向(X軸方向)に平行に延びる一対の案内レール４２、４２を備えている。図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は、第２の可動基台４を上記第１の可動基台３に設けられた一対の案内レール３２、３２に沿ってＺ軸方向に移動させるための集光点位置調整手段４０を具備している。集光点位置調整手段４０は、一対の案内レール３２と３２との間に該案内レールと平行に配設された雄ネジロッド４０１と、該雄ネジロッド４０１を回転駆動するためのパルスモータ４０２とを含んでいる。雄ネジロッド４０１は、上記第２の可動基台４に設けられた雌ネジ４３と螺合し、その一端が第１の可動基台３に配設された軸受部材４０３に回転可能に支持されている。パルスモータ４０２は、その駆動軸が雄ネジロッド４０１の他端に連結されている。従って、パルスモータ４０２を正転または逆転駆動して雄ネジロッド４０１を正転または逆転駆動することにより、第２の可動基台４を第１の可動基台３に設けられた一対の案内レール３２、３２に沿ってＺ軸方向に移動せしめる。
【００１７】
上記第２の可動基台４には、第３の可動基台５が上記一対の案内レール４２、４２に沿って摺動可能に装着されている。即ち、第３の可動基台５における第２の可動基台４と対向する一方の側面には上記第２の可動基台４に設けられた一対の案内レール４２、４２に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１、５１（図１においては上側の一方だけが示されている）が設けられており、この一対の被案内溝５１、５１を上記一対の案内レール４２、４２に嵌合することにより、第３の可動基台５は第２の可動基台４に一対の案内レール４２、４２に沿って矢印Xで示す方向(X軸方向)に摺動可能に装着される。図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は、第３の可動基台５を上記第２の可動基台４に設けられた一対の案内レール４２、４２に沿ってX軸方向に移動させるための第２の移動手段５０を具備している。第２の移動手段５０は、一対の案内レール４２と４２との間に該案内レールと平行に配設された雄ネジロッド５０１と、該雄ネジロッド５０１を回転駆動するためのパルスモータ５０２とを含んでいる。雄ネジロッド５０１は、上記第３の可動基台５に設けられた雌ネジ（図示せず）と螺合し、その一端が第２の可動基台４に配設された軸受部材５０３に回転可能に支持されている。パルスモータ５０２は、その駆動軸が雄ネジロッド５０１の他端に連結されている。従って、パルスモータ５０２を正転または逆転駆動して雄ネジロッド５０１を正転または逆転駆動することにより、第３の可動基台５を第２の可動基台４に設けられた一対の案内レール４２、４２に沿ってX軸方向に移動せしめる。
【００１８】
上記第３の可動基台５の他方の面には、後述する環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着されたウエーハを保持するチャックテーブル６が支持部材６０を介して装着されている。チャックテーブル６は、後述する環状のフレームを保持する環状のフレーム保持部６１と、後述する環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着されたウエーハをダイシングテープを介して保持する円形状のウエーハ保持部６２とからなっている。フレーム保持部６１は、金属材によって中空状に形成され一方の面であるフレーム保持面６１１に複数の吸引孔６１２が開口されている。このように形成されたフレーム保持部６１は、複数の吸引孔６１２が中空部を介して図示しない吸引手段に連通されている。なお、フレーム保持部６１のフレーム保持面６１１には、後述する環状のフレームを位置決めするための２本の位置決めピン６１３a、６１３bが立設されている。上記ウエーハ保持部６２は、ガラス板等の透明部材によって形成されており、外周面が環状のフレーム保持部６１の内周壁に適宜の接着剤によって取り付けられる。このように構成されたウエーハ保持部６２は、一方の面であるウエーハ保持面６２１に後述する環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着されたウエーハを保持する。このように構成されたチャックテーブル６を支持する支持部材６０は、図示の実施形態においては１８０度回動するように第３の可動基台５に取り付けられており、従ってチャックテーブル６のフレーム保持面６１１およびウエーハ保持面６２１が上側を向く状態と下側を向く状態に反転可能に構成されている。
【００１９】
図１に示すレーザー加工装置１は、チャックテーブル６に保持された被加工物である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７を具備している。レーザー光線照射手段７は、支持基台７０に所定の間隔を設けて配設されたケーシング７１と該ケーシング７１内に配設されたＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器等のレーザー光線発振手段（図示せず）と、ケーシング７１の一端部上面に配設されレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線を集光して下方に向けて照射する集光器７２を具備している。
【００２０】
レーザー光線照射手段７の下側にはレーザー光線照射手段７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８が配設されている。この撮像手段８は支持基台７０上に配設され、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子（ＣＣＤ）等を備え、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。この撮像手段８は、図示の実施形態においては集光器７２の直下に所定の間隔を置いて配置されている。
【００２１】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
【００２２】
図２には、本発明によるウエーハのレーザー加工方法によって加工されるウエーハの斜視図が示されている。図２に示すウエーハ１０は、厚みが例えば４００μmのシリコンウエーハからなっており、表面１０aに格子状に形成された複数のストリート１０１によって複数の領域が区画されるとともに該区画された領域にデバイス１０２としての微小電気機械システム(MEMS)が形成されている。
【００２３】
本発明によるウエーハのレーザー加工方法においては、先ず図３に示すようにウエーハ１０の裏面１０bを環状のフレーム１１に装着されたダイシングテープ１２の表面に貼着する（ウエーハ支持工程）。なお、ウエーハ支持工程は、ダイシングテープ１２を環状のフレーム１１に装着する際に、ウエーハ１０の裏面１０bを同時にダイシングテープ１２の表面に貼着してもよい。上記環状のフレーム１１の外周端面には上記レーザー加工装置のチャックテーブル６を構成するフレーム保持部６１のフレーム保持面６１１に立設された２本の位置決めピン６１３a、６１３bと係合する２個の係合凹部１１１a、１１１bが設けられている。また、ダイシングテープ１２は、上述したレーザー加工装置１のレーザー光線照射手段７によって照射されるレーザー光線が透過する例えばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やポリオレフィン(PO)シートが用いられている。
【００２４】
上述したレーザー加工装置１を用いて図３に示すように環状のフレーム１１に装着されたダイシングテープ１２の表面に貼着されたウエーハ１０の内部にストリート１０１に沿って変質層を形成する変質層形成工程について、図４乃至図６を参照して説明する。
変質層形成工程を実施するには、先ず図４に示すようにレーザー加工装置１のチャックテーブル６上に環状のフレーム１１にダイシングテープ１２を介して支持されたウエーハ１０を載置する。このとき、ウエーハ１０をダイシングテープ１２を介してウエーハ保持部６２のウエーハ保持面６２１上に載置するとともに、環状のフレーム１１をチャックテーブル６を構成する環状のフレーム保持部６１のフレーム保持面６１１上に載置し、環状のフレーム１１に設けられた２個の係合凹部１１１a、１１１bをフレーム保持部６１の上面６１１に立設された２本の位置決めピン６１３a、６１３bと係合せしめる。この結果、環状のフレーム１１にダイシングテープ１２を介して支持されたウエーハ１０は、チャックテーブル６の所定の位置に位置付けられたことになる。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、チャックテーブル６上に環状のフレーム１１およびウエーハ１０がダイシングテープ１２を介して吸引保持される（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル６上に保持されたウエーハ１０は、表面１０aが上側となる。
【００２５】
上述したウエーハ保持工程を実施したならば、チャックテーブル６を支持する支持部材６０を１８０度回動して、図５に示すようにチャックテーブル６の上下を反転し、チャックテーブル６に吸引保持された環状のフレーム１１にダイシングテープ１２を介して支持されたウエーハ１０を下側に位置付ける。そして、ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル６は第１の移動手段３０を作動することにより図５に示すように撮像手段８の直上（集光器７２の真下）に位置付けられる。
【００２６】
チャックテーブル６が撮像手段８の直上に位置付けられると、撮像手段８および図示しない制御手段によってウエーハ１０のストリート１０１に沿ってレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント工程を実行する。即ち、撮像手段８および図示しない制御手段は、ウエーハ１０の所定方向に形成されているストリート１０１と、該ストリート１０１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７の集光器７２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、ウエーハ１０に形成されている複数のストリート１０１と直交する方向に形成されている複数のストリート１０１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。
【００２７】
以上のようにしてチャックテーブル６上に保持されたウエーハ１０に形成されているストリート１０１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、図６の（ａ）で示すようにチャックテーブル６をレーザー光線照射手段７の集光器７２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート１０１の一端（図６の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段７の集光器７２の直下に位置付ける。そして、パルスレーザー光線の集光点Ｐをウエーハ１０の表面１０a（下面）から例えば３０μｍ程度上方位置に合わせる。次に、集光器７２からシリコンウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル６を図６の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の送り速度で移動せしめる。このとき、集光器７２から照射されるパルスレーザー光線は、ガラス板等の透明部材によって形成されたウエーハ保持部６２およびポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やポリオレフィン(PO)シートからなるダイシングテープ１２を透過してウエーハ１０の裏面１０b側から照射される。そして、図６の（ｂ）で示すようにレーザー光線照射手段７の集光器７２の照射位置にストリート１０１の他端（図６の（b）において右端）が達したら、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６の移動を停止する。この結果、ウエーハ１０の内部には、ストリート１０１に沿ってウエーハ１０の表面１０a（下面）付近に変質層１１０が形成される。この変質層１１０は、溶融再固化層として形成される。
【００２８】
上記変質層形成工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
光源 ：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４レーザー
波長 ：１０６４ｎｍのパルスレーザー
平均出力 ：１．２W
繰り返し周波数 ：８０ｋＨｚ
パルス幅 ：１２０ns
集光スポット径 ：φ２μｍ
送り速度 ：１００ｍｍ／秒
【００２９】
なお、上述した加工条件においては１回のレーザー光線の照射によって形成される変質層１１０の厚さは５０〜６０μｍである。従って、厚みが４００μｍのウエーハ１０を容易に分割するには、厚さが５０〜６０μｍの変質層を５層程度形成する必要がある。従って、レーザー光線照射手段７の集光器７２から照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐを順次上方に移動して上記変質層形成工程を実施することにより、図６の（c）に示すようにウエーハ１０の内部にストリート１０１に沿って５層の変質層１１０を形成する。なお、変質層形成工程は、ガラス板等の透明部材によって形成されたウエーハ保持部６２およびポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やポリオレフィン(PO)シートからなるダイシングテープ１２を透過してウエーハ１０の裏面１０b側からパルスレーザー光線を照射するので、デバイス１０２にパルスレーザー光線が照射されることは無い。従って、ウエーハ１０の厚みに対して２０〜３０％の幅のストリートを必要としないので、ウエーハの設計上のストリートの幅が制約されることは無い。また、ウエーハ１０は最初から裏面側をダイシングテープ１２に貼着するので、変質層を形成した後に表裏を反転して張り替える必要がないため、ウエーハの張り替えの際にウエーハがストリートに沿って割れるという問題が未然に回避される。
【００３０】
このようにして、ウエーハ１０の所定方向に延在する全てのストリート１０１に沿って上記変質層形成工程を実行したならば、所定方向と直交する方向に形成されたストリート１０１に沿って上記変質層形成工程を実施する。即ち、図７の（ａ）で示すように上記所定方向と直交する方向に形成されたストリート１０１の一端（図７の（ａ）において右端）をレーザー光線照射手段７の集光器７２の直下に位置付ける。そして、パルスレーザー光線の集光点Ｐをウエーハ１０の表面１０a（下面）から例えば３０μｍ程度上方位置に合わせる。次に、集光器７２からシリコンウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル６を図７の（ａ）において矢印Y１で示す方向に所定の送り速度で移動せしめる。このとき、集光器７２から照射されるパルスレーザー光線は、ガラス板等の透明部材によって形成されたウエーハ保持部６２およびポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やポリオレフィン(PO)シートからなるダイシングテープ１２を透過してウエーハ１０の裏面１０b側から照射される。このようにして、所定方向と直交する方向に形成された各ストリート１０１に沿って上記変質層形成工程を実施する。
【００３１】
上述した変質層形成工程を実施したならば、ウエーハ１０に外力を付与し、変質層１１０が形成されたストリート１０１に沿って破断する破断工程を実施する。この破断工程は、図８に示すテープ拡張装置９を用いて実施する。図８に示すテープ拡張装置９は、上記環状のフレーム１１を保持するフレーム保持手段９１と、該フレーム保持手段９１に保持された環状のフレーム１１に装着されたダイシングテープ１２を拡張するテープ拡張手段９２と、ピックアップコレット９３を具備している。フレーム保持手段９１は、環状のフレーム保持部材９１１と、該フレーム保持部材９１１の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ９１２とからなっている。フレーム保持部材９１１の上面は環状のフレーム１１を載置する載置面９１１ａを形成しており、この載置面９１１ａ上に環状のフレーム１１が載置される。そして、載置面９１１ａ上に載置された環状のフレーム１１は、クランプ９１２によってフレーム保持部材９１１に固定される。このように構成されたフレーム保持手段９１は、テープ拡張手段９２によって上下方向に進退可能に支持されている。
【００３２】
テープ拡張手段９２は、上記環状のフレーム保持部材９１１の内側に配設される拡張ドラム９２１を具備している。この拡張ドラム９２１は、環状のフレーム１１の内径より小さく該環状のフレーム１１に装着されたダイシングテープ１２に貼着されるウエーハ１０の外径より大きい内径および外径を有している。また、拡張ドラム９２１は、下端に支持フランジ９２２を備えている。図示の実施形態におけるテープ拡張手段９２は、上記環状のフレーム保持部材９１１を上下方向に進退可能な支持手段９２３を具備している。この支持手段９２３は、上記支持フランジ９２２上に配設された複数のエアシリンダ９２３aからなっており、そのピストンロッド９２３bが上記環状のフレーム保持部材９１１の下面に連結される。このように複数のエアシリンダ９２３aからなる支持手段９２３は、図９の（ａ）に示すように環状のフレーム保持部材９１１を載置面９１１ａが拡張ドラム９２１の上端と略同一高さとなる基準位置と、図９の（b）に示すように拡張ドラム９２１の上端より所定量下方の拡張位置の間を上下方向に移動せしめる。
【００３３】
以上のように構成されたテープ拡張装置９を用いて実施するウエーハ破断工程について図９を参照して説明する。即ち、ウエーハ１０が貼着されているダイシングテープ１２が装着された環状のフレーム１１を、図９の（ａ）に示すようにフレーム保持手段９１を構成するフレーム保持部材９１１の載置面９１１ａ上に載置し、クランプ９１２によってフレーム保持部材９１１に固定する（フレーム保持工程）。このとき、フレーム保持部材９１１は図９の（ａ）に示す基準位置に位置付けられている。
【００３４】
上述したフレーム保持工程を実施したならば、図９の(b)に示すようにテープ拡張手段９２を構成する支持手段９２３としての複数のエアシリンダ９２３ａを作動して、環状のフレーム保持部材９１１を拡張位置に下降せしめる。従って、フレーム保持部材９１１の載置面９１１ａ上に固定されている環状のフレーム１１も下降するため、図９の（b）に示すように環状のフレーム１１に装着されたダイシングテープ１２は拡張ドラム９２１の上端縁に接して拡張せしめられる（テープ拡張工程）。この結果、ダイシングテープ１２に貼着されているウエーハ１０には放射状に引張力が作用する。このようにウエーハ１０に放射状に引張力が作用すると、ストリート１０１に沿って形成された変質層１１０は強度が低下せしめられているので、ウエーハ１０は強度が低下せしめられている変質層１１０が破断起点となってストリート１０１に沿って破断され個々のデバイス１０２に分割される。
【００３５】
上述したウエーハ破断工程を実施することにより、ウエーハ１０を変質層１１０が形成されたストリート１０１に沿って破断し個々のデバイス１０２に分割したならば、図１０に示すようにピックアップコレット９３を作動してデバイス１０２を吸着し、ダイシングテープ１２から剥離してピックアップする（ピックアップ工程）。なお、ピックアップ工程においては、個々のデバイス１０２間の隙間Sが広げられているので、隣接するデバイス１０２と接触することなく容易にピックアップすることができる。
【００３６】
以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。例えば、上述した実施形態においては微小電気機械システム(MEMS)からなるデバイスが形成されたウエーハを個々のデバイスに分割する例を示したが、本発明はＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成された半導体ウエーハや発光ダイオード、CCD等の光デバイスが形成された光デバイスウエーハに適用してもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１：レーザー加工装置
２：静止基台
３：第１の可動基台
３０：第１の移動手段
４：第２の可動基台
４０：集光点位置調整手段
５：第３の可動基台
５０：第２の移動手段
６：チャックテーブル
６０：支持部材
６１：環状のフレーム保持部
６２：円形状のウエーハ保持部
７：レーザー光線照射手段
７２：集光器
８：撮像手段
９：テープ拡張装置
９１：フレーム保持手段
９２：テープ拡張手段
９３：ピックアップコレット
１０：ウエーハ
１１：環状のフレーム
１２：ダイシングテープ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に複数のストリートが格子状に形成されているとともに複数のストリートによって区画された複数の領域に微小電気機械システム(MEMS)等のデバイスが形成されたウエーハの内部に、ストリートに沿って変質層を形成するレーザー加工装置に関する。
【０００２】
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ、微小電気機械システム(MEMS)等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々のデバイスを製造している。
【０００３】
上述したウエーハのストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと呼ば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、ウエーハ等の被加工物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被加工物を切削するための切削ブレードを備えた切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に切削送りする切削送り手段とを具備し、切削ブレードを回転するとともに該切削ブレードによる切削部に切削水を供給しつつチャックテーブルを切削送りすることにより、ウエーハのストリートに沿って切断する。
【０００４】
しかるに、切削ブレードは２０〜３０μｍ程度の厚さを有するため、デバイスを区画するストリートとしては幅が５０μｍ程度必要となる。このため、ストリートの占める面積比率が高くなり、生産性が悪いという問題がある。
【０００５】
一方、ウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を内部に集光点を合わせストリートに沿って照射し、ウエーハの内部にストリートに沿って破断の起点となる変質層を連続的に形成し、この破断起点となる変質層が形成され強度が低下せしめられたストリートに沿って外力を加えることにより、ウエーハをストリートに沿って分割する方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】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】
【０００７】
ウエーハの内部にストリートに沿って破断の起点となる変質層を連続的に形成し、この破断起点となる変質層が形成され強度が低下せしめられたストリートに沿って外力を加えることにより、ウエーハを分割する方法としては、ストリートが形成されていないウエーハの裏面側からストリートと対応する領域の内部にレーザー光線の集光点を位置付けてレーザー光線を照射して変質層を形成し、その後ウエーハの裏面をダイシングテープに貼着し、ストリートに沿って内部に変質層が形成されたウエーハに外力を加えることによりウエーハを分割する方法が実施されている。しかるに、ストリートに沿って内部に変質層が形成されたウエーハをダイシングテープに貼着する際にウエーハがストリートに沿って割れるという問題がある。
一方、ウエーハの裏面を環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着した状態で、ウエーハの表面側からストリートの内部にレーザー光線を集光させて変質層を形成する方法を実施することにより、上述した問題は回避されるが、レーザー光線の照射領域としてウエーハの厚みに対して２０〜３０％の幅が必要であり、例えば４００μｍの厚みを有する微小電気機械システム(MEMS)が形成されたウエーハにおいては、１００μｍ前後のストリート幅が必要となり、ウエーハの設計上の制約が大きく生産性が悪いという問題がある。
なお、ウエーハの表面を環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着した状態で、ウエーハの裏面側からストリートの内部にレーザー光線を集光させて変質層を形成する方法を採用すれば、上記問題を解消することはできるが、マイクロホーン、加速度センサー、圧力センサー等の微小電気機械システム(MEMS)からなるデバイスが形成されたウエーハにおいては、デバイスの表面をダイシングテープに貼着すると粘着剤が微小電気機械システム(MEMS)に付着してデバイスが損傷するという問題がある。
【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、ストリート幅を大きくすること無く、またウエーハの表面にダイシングテープを貼着することなくウエーハの内部にストリートに沿って変質層を形成することができるレーザー加工装置を提供することにある。
【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、表面に複数のストリートが格子状に形成されているとともに該複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハの内部にストリートに沿ってレーザー光線を照射し、ウエーハの内部にストリートに沿って変質層を形成するためのレーザー加工装置であって、
環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着されたウエーハを保持する保持面を有するウエーハ保持部を備えた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および該ダイシングテープに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射する集光器を備えたレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該集光器とを相対的に移動する移動手段とを具備し、
該チャックテーブルの該ウエーハ保持部は、透明部材によって形成され、
該チャックテーブルは、該ウエーハ保持部の該保持面を下側にしてダイシングテープに貼着されたウエーハを保持するように構成されており、
該レーザー光線照射手段の該集光器は、該チャックテーブルの該ウエーハ保持部の上側から該ウエーハ保持部および該ダイシングテープを通してウエーハにレーザー光線を照射するように構成されている、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
【００１０】
上記チャックテーブルは、ウエーハ保持部の保持面が上側を向く状態と下側を向く状態に反転可能に構成されていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によるウエーハのレーザー加工方法は、環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着されたウエーハを保持する保持面を有するウエーハ保持部を備えた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およびダイシングテープに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射する集光器を備えたレーザー光線照射手段と、チャックテーブルと該集光器とを相対的に移動する移動手段とを具備し、チャックテーブルのウエーハ保持部は透明部材によって形成され、チャックテーブルはウエーハ保持部の保持面を下側にしてダイシングテープに貼着されたウエーハを保持するように構成されており、レーザー光線照射手段の該集光器はチャックテーブルのウエーハ保持部の上側からウエーハ保持部およびダイシングテープを通してウエーハにレーザー光線を照射するように構成されているので、ウエーハをダイシングテープを介してチャックテーブルの保持部に保持し、レーザー光線照射手段の集光器からウエーハ保持部およびダイシングテープを通してウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線をウエーハの内部に集光点を位置付けてストリートに沿って照射し、ウエーハの内部にストリートに沿って変質層を形成することができるので、ウエーハの表面に形成されたデバイスにパルスレーザー光線が照射されることは無い。従って、ウエーハの厚みに対して２０〜３０％の幅のストリートを必要としないので、ウエーハの設計上のストリートの幅が制約されることは無い。また、ウエーハは最初から裏面側をダイシングテープに貼着するので、変質層を形成した後に表裏を反転して張り替える必要がないため、ウエーハの張り替えの際にウエーハがストリートに沿って割れるという問題が未然に回避される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図。
【図２】被加工物としてのウエーハの斜視図。
【図３】図２に示すウエーハの裏面を環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着した状態を示す斜視図。
【図４】図１に示すレーザー加工装置によって実施するウエーハ支持行程の説明図。
【図５】図１に示すレーザー加工装置によって実施するアライメント行程の説明図。
【図６】図１に示すレーザー加工装置によって実施する変質層形成行程の説明図。
【図７】図１に示すレーザー加工装置によって実施する変質層形成行程の説明図。
【図８】図６および図７に示す変質層形成行程が実施されたウエーハを変質層が形成されたストリートに沿って破断するウエーハ破断工程を実施するためのテープ拡張装置の斜視図。
【図９】図８に示すテープ拡張装置によって実施するウエーハ破断工程の説明図。
【図１０】図８に示すテープ拡張装置によって実施するピックアップ工程の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１には、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図が示されている。
図１に示されたレーザー加工装置１は、静止基台２と、第１の可動基台３と、第２の可動基台４と、第３の可動基台５を具備している。この静止基台２の手前側の側面には、矢印Yで示す方向(Y軸方向)に沿って平行に延びる一対の案内レール２１、２１が設けられている。
【００１５】
上記静止基台２には、第１の可動基台３が上記一対の案内レール２１、２１に沿って摺動可能に装着されている。即ち、図１に示すように第１の可動基台３における第１の可動基台３と対向する一方の面には静止基台２に設けられた一対の案内レール２１、２１に嵌合する一対の被案内溝３１、３１が設けられており、この一対の被案内溝３１、３１を上記一対の案内レール２１、２１に嵌合することにより、第１の可動基台３は静止基台２に一対の案内レール２１、２１に沿ってY軸方向に摺動可能に装着される。また、第１の可動基台３の他方の面には、矢印Ｚで示す方向(Ｚ軸方向)に平行に延びる一対の案内レール３２、３２が設けられている。図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は、第１の可動基台３を上記静止基台２に設けられた一対の案内レール２１、２１に沿ってY軸方向に移動させるための第１の移動手段３０を具備している。第１の移動手段３０は、一対の案内レール２１と２１との間に該案内レールと平行に配設された雄ネジロッド３０１と、該雄ネジロッド３０１を回転駆動するためのパルスモータ３０２とを含んでいる。雄ネジロッド３０１は、上記第１の可動基台３に設けられた雌ネジ３３と螺合し、その一端が静止基台２に配設された軸受部材３０３に回転可能に支持されている。パルスモータ３０２は、その駆動軸が雄ネジロッド３０１の他端に連結されている。従って、パルスモータ３０２を正転または逆転駆動して雄ネジロッド３０１を正転または逆転駆動することにより、第１の可動基台３を静止基台２に設けられた一対の案内レール２１、２１に沿ってY軸方向に移動せしめる。
【００１６】
上記第１の可動基台３には、第２の可動基台４が上記一対の案内レール３２、３２に沿って摺動可能に装着されている。即ち、第２の可動基台４における第１の可動基台３と対向する一方の側面には第１の可動基台３に設けられた一対の案内レール３２、３２に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝４１、４１が設けられており、この一対の被案内溝４１、４１を上記一対の案内レール３２、３２に嵌合することにより、第２の可動基台４は第１の可動基台３に一対の案内レール３２、３２に沿って矢印Ｚで示す方向(Ｚ軸方向)に摺動可能に装着される。また、第２の可動基台４は、上記一方の側面に対して垂直な側面に設けられ矢印Xで示す方向(X軸方向)に平行に延びる一対の案内レール４２、４２を備えている。図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は、第２の可動基台４を上記第１の可動基台３に設けられた一対の案内レール３２、３２に沿ってＺ軸方向に移動させるための集光点位置調整手段４０を具備している。集光点位置調整手段４０は、一対の案内レール３２と３２との間に該案内レールと平行に配設された雄ネジロッド４０１と、該雄ネジロッド４０１を回転駆動するためのパルスモータ４０２とを含んでいる。雄ネジロッド４０１は、上記第２の可動基台４に設けられた雌ネジ４３と螺合し、その一端が第１の可動基台３に配設された軸受部材４０３に回転可能に支持されている。パルスモータ４０２は、その駆動軸が雄ネジロッド４０１の他端に連結されている。従って、パルスモータ４０２を正転または逆転駆動して雄ネジロッド４０１を正転または逆転駆動することにより、第２の可動基台４を第１の可動基台３に設けられた一対の案内レール３２、３２に沿ってＺ軸方向に移動せしめる。
【００１７】
上記第２の可動基台４には、第３の可動基台５が上記一対の案内レール４２、４２に沿って摺動可能に装着されている。即ち、第３の可動基台５における第２の可動基台４と対向する一方の側面には上記第２の可動基台４に設けられた一対の案内レール４２、４２に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１、５１（図１においては上側の一方だけが示されている）が設けられており、この一対の被案内溝５１、５１を上記一対の案内レール４２、４２に嵌合することにより、第３の可動基台５は第２の可動基台４に一対の案内レール４２、４２に沿って矢印Xで示す方向(X軸方向)に摺動可能に装着される。図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は、第３の可動基台５を上記第２の可動基台４に設けられた一対の案内レール４２、４２に沿ってX軸方向に移動させるための第２の移動手段５０を具備している。第２の移動手段５０は、一対の案内レール４２と４２との間に該案内レールと平行に配設された雄ネジロッド５０１と、該雄ネジロッド５０１を回転駆動するためのパルスモータ５０２とを含んでいる。雄ネジロッド５０１は、上記第３の可動基台５に設けられた雌ネジ（図示せず）と螺合し、その一端が第２の可動基台４に配設された軸受部材５０３に回転可能に支持されている。パルスモータ５０２は、その駆動軸が雄ネジロッド５０１の他端に連結されている。従って、パルスモータ５０２を正転または逆転駆動して雄ネジロッド５０１を正転または逆転駆動することにより、第３の可動基台５を第２の可動基台４に設けられた一対の案内レール４２、４２に沿ってX軸方向に移動せしめる。
【００１８】
上記第３の可動基台５の他方の面には、後述する環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着されたウエーハを保持するチャックテーブル６が支持部材６０を介して装着されている。チャックテーブル６は、後述する環状のフレームを保持する環状のフレーム保持部６１と、後述する環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着されたウエーハをダイシングテープを介して保持する円形状のウエーハ保持部６２とからなっている。フレーム保持部６１は、金属材によって中空状に形成され一方の面であるフレーム保持面６１１に複数の吸引孔６１２が開口されている。このように形成されたフレーム保持部６１は、複数の吸引孔６１２が中空部を介して図示しない吸引手段に連通されている。なお、フレーム保持部６１のフレーム保持面６１１には、後述する環状のフレームを位置決めするための２本の位置決めピン６１３a、６１３bが立設されている。上記ウエーハ保持部６２は、ガラス板等の透明部材によって形成されており、外周面が環状のフレーム保持部６１の内周壁に適宜の接着剤によって取り付けられる。このように構成されたウエーハ保持部６２は、一方の面であるウエーハ保持面６２１に後述する環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着されたウエーハを保持する。このように構成されたチャックテーブル６を支持する支持部材６０は、図示の実施形態においては１８０度回動するように第３の可動基台５に取り付けられており、従ってチャックテーブル６のフレーム保持面６１１およびウエーハ保持面６２１が上側を向く状態と下側を向く状態に反転可能に構成されている。
【００１９】
図１に示すレーザー加工装置１は、チャックテーブル６に保持された被加工物である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７を具備している。レーザー光線照射手段７は、支持基台７０に所定の間隔を設けて配設されたケーシング７１と該ケーシング７１内に配設されたＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器等のレーザー光線発振手段（図示せず）と、ケーシング７１の一端部上面に配設されレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線を集光して下方に向けて照射する集光器７２を具備している。
【００２０】
レーザー光線照射手段７の下側にはレーザー光線照射手段７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８が配設されている。この撮像手段８は支持基台７０上に配設され、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子（ＣＣＤ）等を備え、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。この撮像手段８は、図示の実施形態においては集光器７２の直下に所定の間隔を置いて配置されている。
【００２１】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
【００２２】
図２には、本発明によるウエーハのレーザー加工方法によって加工されるウエーハの斜視図が示されている。図２に示すウエーハ１０は、厚みが例えば４００μmのシリコンウエーハからなっており、表面１０aに格子状に形成された複数のストリート１０１によって複数の領域が区画されるとともに該区画された領域にデバイス１０２としての微小電気機械システム(MEMS)が形成されている。
【００２３】
本発明によるウエーハのレーザー加工方法においては、先ず図３に示すようにウエーハ１０の裏面１０bを環状のフレーム１１に装着されたダイシングテープ１２の表面に貼着する（ウエーハ支持工程）。なお、ウエーハ支持工程は、ダイシングテープ１２を環状のフレーム１１に装着する際に、ウエーハ１０の裏面１０bを同時にダイシングテープ１２の表面に貼着してもよい。上記環状のフレーム１１の外周端面には上記レーザー加工装置のチャックテーブル６を構成するフレーム保持部６１のフレーム保持面６１１に立設された２本の位置決めピン６１３a、６１３bと係合する２個の係合凹部１１１a、１１１bが設けられている。また、ダイシングテープ１２は、上述したレーザー加工装置１のレーザー光線照射手段７によって照射されるレーザー光線が透過する例えばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やポリオレフィン(PO)シートが用いられている。
【００２４】
上述したレーザー加工装置１を用いて図３に示すように環状のフレーム１１に装着されたダイシングテープ１２の表面に貼着されたウエーハ１０の内部にストリート１０１に沿って変質層を形成する変質層形成工程について、図４乃至図６を参照して説明する。
変質層形成工程を実施するには、先ず図４に示すようにレーザー加工装置１のチャックテーブル６上に環状のフレーム１１にダイシングテープ１２を介して支持されたウエーハ１０を載置する。このとき、ウエーハ１０をダイシングテープ１２を介してウエーハ保持部６２のウエーハ保持面６２１上に載置するとともに、環状のフレーム１１をチャックテーブル６を構成する環状のフレーム保持部６１のフレーム保持面６１１上に載置し、環状のフレーム１１に設けられた２個の係合凹部１１１a、１１１bをフレーム保持部６１の上面６１１に立設された２本の位置決めピン６１３a、６１３bと係合せしめる。この結果、環状のフレーム１１にダイシングテープ１２を介して支持されたウエーハ１０は、チャックテーブル６の所定の位置に位置付けられたことになる。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、チャックテーブル６上に環状のフレーム１１およびウエーハ１０がダイシングテープ１２を介して吸引保持される（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル６上に保持されたウエーハ１０は、表面１０aが上側となる。
【００２５】
上述したウエーハ保持工程を実施したならば、チャックテーブル６を支持する支持部材６０を１８０度回動して、図５に示すようにチャックテーブル６の上下を反転し、チャックテーブル６に吸引保持された環状のフレーム１１にダイシングテープ１２を介して支持されたウエーハ１０を下側に位置付ける。そして、ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル６は第１の移動手段３０を作動することにより図５に示すように撮像手段８の直上（集光器７２の真下）に位置付けられる。
【００２６】
チャックテーブル６が撮像手段８の直上に位置付けられると、撮像手段８および図示しない制御手段によってウエーハ１０のストリート１０１に沿ってレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント工程を実行する。即ち、撮像手段８および図示しない制御手段は、ウエーハ１０の所定方向に形成されているストリート１０１と、該ストリート１０１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７の集光器７２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、ウエーハ１０に形成されている複数のストリート１０１と直交する方向に形成されている複数のストリート１０１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。
【００２７】
以上のようにしてチャックテーブル６上に保持されたウエーハ１０に形成されているストリート１０１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、図６の（ａ）で示すようにチャックテーブル６をレーザー光線照射手段７の集光器７２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート１０１の一端（図６の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段７の集光器７２の直下に位置付ける。そして、パルスレーザー光線の集光点Ｐをウエーハ１０の表面１０a（下面）から例えば３０μｍ程度上方位置に合わせる。次に、集光器７２からシリコンウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル６を図６の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の送り速度で移動せしめる。このとき、集光器７２から照射されるパルスレーザー光線は、ガラス板等の透明部材によって形成されたウエーハ保持部６２およびポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やポリオレフィン(PO)シートからなるダイシングテープ１２を透過してウエーハ１０の裏面１０b側から照射される。そして、図６の（ｂ）で示すようにレーザー光線照射手段７の集光器７２の照射位置にストリート１０１の他端（図６の（b）において右端）が達したら、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６の移動を停止する。この結果、ウエーハ１０の内部には、ストリート１０１に沿ってウエーハ１０の表面１０a（下面）付近に変質層１１０が形成される。この変質層１１０は、溶融再固化層として形成される。
【００２８】
上記変質層形成工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
光源 ：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４レーザー
波長 ：１０６４ｎｍのパルスレーザー
平均出力 ：１．２W
繰り返し周波数 ：８０ｋＨｚ
パルス幅 ：１２０ns
集光スポット径 ：φ２μｍ
送り速度 ：１００ｍｍ／秒
【００２９】
なお、上述した加工条件においては１回のレーザー光線の照射によって形成される変質層１１０の厚さは５０〜６０μｍである。従って、厚みが４００μｍのウエーハ１０を容易に分割するには、厚さが５０〜６０μｍの変質層を５層程度形成する必要がある。従って、レーザー光線照射手段７の集光器７２から照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐを順次上方に移動して上記変質層形成工程を実施することにより、図６の（c）に示すようにウエーハ１０の内部にストリート１０１に沿って５層の変質層１１０を形成する。なお、変質層形成工程は、ガラス板等の透明部材によって形成されたウエーハ保持部６２およびポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やポリオレフィン(PO)シートからなるダイシングテープ１２を透過してウエーハ１０の裏面１０b側からパルスレーザー光線を照射するので、デバイス１０２にパルスレーザー光線が照射されることは無い。従って、ウエーハ１０の厚みに対して２０〜３０％の幅のストリートを必要としないので、ウエーハの設計上のストリートの幅が制約されることは無い。また、ウエーハ１０は最初から裏面側をダイシングテープ１２に貼着するので、変質層を形成した後に表裏を反転して張り替える必要がないため、ウエーハの張り替えの際にウエーハがストリートに沿って割れるという問題が未然に回避される。
【００３０】
このようにして、ウエーハ１０の所定方向に延在する全てのストリート１０１に沿って上記変質層形成工程を実行したならば、所定方向と直交する方向に形成されたストリート１０１に沿って上記変質層形成工程を実施する。即ち、図７の（ａ）で示すように上記所定方向と直交する方向に形成されたストリート１０１の一端（図７の（ａ）において右端）をレーザー光線照射手段７の集光器７２の直下に位置付ける。そして、パルスレーザー光線の集光点Ｐをウエーハ１０の表面１０a（下面）から例えば３０μｍ程度上方位置に合わせる。次に、集光器７２からシリコンウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル６を図７の（ａ）において矢印Y１で示す方向に所定の送り速度で移動せしめる。このとき、集光器７２から照射されるパルスレーザー光線は、ガラス板等の透明部材によって形成されたウエーハ保持部６２およびポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やポリオレフィン(PO)シートからなるダイシングテープ１２を透過してウエーハ１０の裏面１０b側から照射される。このようにして、所定方向と直交する方向に形成された各ストリート１０１に沿って上記変質層形成工程を実施する。
【００３１】
上述した変質層形成工程を実施したならば、ウエーハ１０に外力を付与し、変質層１１０が形成されたストリート１０１に沿って破断する破断工程を実施する。この破断工程は、図８に示すテープ拡張装置９を用いて実施する。図８に示すテープ拡張装置９は、上記環状のフレーム１１を保持するフレーム保持手段９１と、該フレーム保持手段９１に保持された環状のフレーム１１に装着されたダイシングテープ１２を拡張するテープ拡張手段９２と、ピックアップコレット９３を具備している。フレーム保持手段９１は、環状のフレーム保持部材９１１と、該フレーム保持部材９１１の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ９１２とからなっている。フレーム保持部材９１１の上面は環状のフレーム１１を載置する載置面９１１ａを形成しており、この載置面９１１ａ上に環状のフレーム１１が載置される。そして、載置面９１１ａ上に載置された環状のフレーム１１は、クランプ９１２によってフレーム保持部材９１１に固定される。このように構成されたフレーム保持手段９１は、テープ拡張手段９２によって上下方向に進退可能に支持されている。
【００３２】
テープ拡張手段９２は、上記環状のフレーム保持部材９１１の内側に配設される拡張ドラム９２１を具備している。この拡張ドラム９２１は、環状のフレーム１１の内径より小さく該環状のフレーム１１に装着されたダイシングテープ１２に貼着されるウエーハ１０の外径より大きい内径および外径を有している。また、拡張ドラム９２１は、下端に支持フランジ９２２を備えている。図示の実施形態におけるテープ拡張手段９２は、上記環状のフレーム保持部材９１１を上下方向に進退可能な支持手段９２３を具備している。この支持手段９２３は、上記支持フランジ９２２上に配設された複数のエアシリンダ９２３aからなっており、そのピストンロッド９２３bが上記環状のフレーム保持部材９１１の下面に連結される。このように複数のエアシリンダ９２３aからなる支持手段９２３は、図９の（ａ）に示すように環状のフレーム保持部材９１１を載置面９１１ａが拡張ドラム９２１の上端と略同一高さとなる基準位置と、図９の（b）に示すように拡張ドラム９２１の上端より所定量下方の拡張位置の間を上下方向に移動せしめる。
【００３３】
以上のように構成されたテープ拡張装置９を用いて実施するウエーハ破断工程について図９を参照して説明する。即ち、ウエーハ１０が貼着されているダイシングテープ１２が装着された環状のフレーム１１を、図９の（ａ）に示すようにフレーム保持手段９１を構成するフレーム保持部材９１１の載置面９１１ａ上に載置し、クランプ９１２によってフレーム保持部材９１１に固定する（フレーム保持工程）。このとき、フレーム保持部材９１１は図９の（ａ）に示す基準位置に位置付けられている。
【００３４】
上述したフレーム保持工程を実施したならば、図９の(b)に示すようにテープ拡張手段９２を構成する支持手段９２３としての複数のエアシリンダ９２３ａを作動して、環状のフレーム保持部材９１１を拡張位置に下降せしめる。従って、フレーム保持部材９１１の載置面９１１ａ上に固定されている環状のフレーム１１も下降するため、図９の（b）に示すように環状のフレーム１１に装着されたダイシングテープ１２は拡張ドラム９２１の上端縁に接して拡張せしめられる（テープ拡張工程）。この結果、ダイシングテープ１２に貼着されているウエーハ１０には放射状に引張力が作用する。このようにウエーハ１０に放射状に引張力が作用すると、ストリート１０１に沿って形成された変質層１１０は強度が低下せしめられているので、ウエーハ１０は強度が低下せしめられている変質層１１０が破断起点となってストリート１０１に沿って破断され個々のデバイス１０２に分割される。
【００３５】
上述したウエーハ破断工程を実施することにより、ウエーハ１０を変質層１１０が形成されたストリート１０１に沿って破断し個々のデバイス１０２に分割したならば、図１０に示すようにピックアップコレット９３を作動してデバイス１０２を吸着し、ダイシングテープ１２から剥離してピックアップする（ピックアップ工程）。なお、ピックアップ工程においては、個々のデバイス１０２間の隙間Sが広げられているので、隣接するデバイス１０２と接触することなく容易にピックアップすることができる。
【００３６】
以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。例えば、上述した実施形態においては微小電気機械システム(MEMS)からなるデバイスが形成されたウエーハを個々のデバイスに分割する例を示したが、本発明はＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成された半導体ウエーハや発光ダイオード、CCD等の光デバイスが形成された光デバイスウエーハに適用してもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１：レーザー加工装置
２：静止基台
３：第１の可動基台
３０：第１の移動手段
４：第２の可動基台
４０：集光点位置調整手段
５：第３の可動基台
５０：第２の移動手段
６：チャックテーブル
６０：支持部材
６１：環状のフレーム保持部
６２：円形状のウエーハ保持部
７：レーザー光線照射手段
７２：集光器
８：撮像手段
９：テープ拡張装置
９１：フレーム保持手段
９２：テープ拡張手段
９３：ピックアップコレット
１０：ウエーハ
１１：環状のフレーム
１２：ダイシングテープ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数のストリートが格子状に形成されているとともに該複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハの内部にストリートに沿ってレーザー光線を照射し、ウエーハの内部にストリートに沿って変質層を形成するためのレーザー加工装置であって、
環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着されたウエーハを保持する保持面を有するウエーハ保持部を備えた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および該ダイシングテープに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射する集光器を備えたレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該集光器とを相対的に移動する移動手段とを具備し、
該チャックテーブルの該ウエーハ保持部は、透明部材によって形成され、
該チャックテーブルは、該ウエーハ保持部の該保持面を下側にしてダイシングテープに貼着されたウエーハを保持するように構成されており、
該レーザー光線照射手段の該集光器は、該チャックテーブルの該ウエーハ保持部の上側から該ウエーハ保持部および該ダイシングテープを通してウエーハにレーザー光線を照射するように構成されている、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項２】
該チャックテーブルは、該ウエーハ保持部の該保持面が上側を向く状態と下側を向く状態に反転可能に構成されている、請求項１記載のレーザー加工装置。
【請求項１】
表面に複数のストリートが格子状に形成されているとともに該複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハの内部にストリートに沿ってレーザー光線を照射し、ウエーハの内部にストリートに沿って変質層を形成するためのレーザー加工装置であって、
環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着されたウエーハを保持する保持面を有するウエーハ保持部を備えた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および該ダイシングテープに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射する集光器を備えたレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該集光器とを相対的に移動する移動手段とを具備し、
該チャックテーブルの該ウエーハ保持部は、透明部材によって形成され、
該チャックテーブルは、該ウエーハ保持部の該保持面を下側にしてダイシングテープに貼着されたウエーハを保持するように構成されており、
該レーザー光線照射手段の該集光器は、該チャックテーブルの該ウエーハ保持部の上側から該ウエーハ保持部および該ダイシングテープを通してウエーハにレーザー光線を照射するように構成されている、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項２】
該チャックテーブルは、該ウエーハ保持部の該保持面が上側を向く状態と下側を向く状態に反転可能に構成されている、請求項１記載のレーザー加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１９０９７７（Ｐ２０１２−１９０９７７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２７４０（Ｐ２０１１−５２７４０）
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【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２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
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