JP2006263795A - レーザ加工装置 - Google Patents

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友孝 村上
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Abstract

【課題】レーザ光の照射によりダイシングテープが貼着されたウェーハを加工する場合において、ウェーハを保持する保持部が加熱されてダイシングテープが溶融するのを防止する。
【解決手段】ダイシングテープを介してウェーハを保持する保持面2cを有する保持部2bと保持部2bを支持する本体部2aとから構成されるチャックテーブル2に保持されたウェーハにレーザ光を照射してウェーハに加工を施すレーザ加工装置において、保持部2bを石英ガラスで形成し、保持面2cを凸部2dと凹部2eとが交互に形成された形状に形成し、凹部2eが減圧されてウェーハが保持されるようにする。保持面に凸部2dと凹部2eとが交互に形成されていることにより、照射されたレーザ光が保持部2bにおいて散乱するため、保持部2bが発熱せず、ウェーハに貼着されたダイシングテープが溶融することがない。
【選択図】図2

Description

本発明は、レーザ光を用いて被加工物に切断、穴開け等の加工を施すレーザ加工装置に関するものである。
IC、LSI、発光ダイオード等のデバイスが分離予定ラインによって区画されて形成されたシリコンウェーハ、ガリウム砒素ウェーハ、サファイアウェーハ等のウェーハを個々のデバイスに分割するに際しては、レーザ加工装置を用い、ウェーハに対して吸収性を有するレーザ光、例えば355nm波長のパルスレーザ光をウェーハの分離予定ラインに照射することにより、その分離予定ラインを分離させてデバイスに分割する技術が提案されている(例えば特許文献1参照)。
レーザ光の照射によりウェーハをデバイスに分割するにあたっては、ウェーハの取り扱いの容易化等の観点から、ウェーハにはポリオレフィン等で形成されたダイシングテープが貼着され、レーザ加工装置においてウェーハを保持する機能を有するチャックテーブルの保持部ではダイシングテープ側が保持され、ウェーハに対してレーザ加工が施される(例えば特許文献2参照)。
特開平10−305420号公報 特開平2004−322168号公報
しかし、ウェーハの切断または穴開けに供されたレーザ光は、ダイシングテープを透過してチャックテーブルの保持部において吸収されるため、保持部が発熱し、その熱によってダイシングテープが溶融し、保持部を汚染したり、ウェーハをチャックテーブルから搬出できなくなったりするという問題がある。
また、ウェーハの分離予定ラインをオーバーランしてダイシングテープに直接レーザ光が照射された場合にも、そのレーザ光がダイシングテープを透過してチャックテーブルの保持部に吸収され、保持部が発熱してダイシングテープが溶融して同様の問題が生じる。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、レーザ光の照射によりウェーハを加工する場合において、ウェーハを保持する保持部が加熱されてダイシングテープが溶融するのを防止することである。
本発明は、ウェーハを保持する保持面を有する保持部と保持部を支持する本体部とから構成されるチャックテーブルと、チャックテーブルに保持されたウェーハにレーザ光を照射してウェーハに加工を施すレーザ光照射手段と、チャックテーブルとレーザ光照射手段との位置関係を相対的に変化させて加工送りする加工送り手段とを少なくとも備えたレーザ加工装置であって、保持部が石英ガラスで形成され、保持面が凸部と凹部とが交互に形成された形状に形成され、凹部が減圧されてウェーハが保持されることを特徴とする。
凹部には、吸引源に連通する吸引孔が形成されていることが好ましい。また、例えば、凸部の直径は0.1mm〜1.0mmであり、隣り合う凸部間の間隔は0.05mm〜0.5mmであり、該凹部の深さは0.01mm〜0.1mmであることが好ましい。レーザ光照射手段は、波長が200nm〜1300nmのパルスレーザ光を出射するようにすることが好ましい。
本発明では、ウェーハを保持する保持部がレーザ光を透過させる石英ガラスで形成され、保持部を構成する保持面には凸部と凹部とが交互に形成されていることにより、照射されたレーザ光が保持部において散乱するため、保持部が発熱せず、ダイシングテープが溶融することがない。したがって、溶融したダイシングテープが保持部に付着して汚染されたり、ウェーハをチャックテーブルから搬出できなくなったりするのを防止することができる。
また、保持面の凹部に吸引孔が形成されて凹部が減圧されてウェーハが保持される場合は、保持部の発熱によるダイシングテープの溶融を防止することができると共に、ウェーハを確実に吸引保持することができる。
図1に示すレーザ加工装置1は、各種のウェーハに対して切断や穴開け等の加工を施す装置であり、被加工物を保持するチャックテーブル2と、被加工物にレーザ光による切断加工や穴開け加工を施すレーザ光照射手段3とを備えている。
チャックテーブル2は、駆動源21に連結されて回転可能となっている。駆動源21は移動基台22に固定されており、移動基台22は、第一のチャック送り手段23によってY軸方向に移動可能となっている。第一のチャック送り手段23は、Y軸方向に配設されたボールネジ230と、ボールネジ230の一端に連結されたパルスモータ231と、ボールネジ230と平行に配設された一対のガイドレール232とから構成され、ボールネジ230には移動基台22の下部に備えたナット(図示せず)が螺合している。ボールネジ230は、パルスモータ231に駆動されて回動し、それに伴って移動基台22がガイドレール232にガイドされてY軸方向に移動する構成となっている。
ボールネジ230、パルスモータ231及びガイドレール232は、移動基台24に固定されており、移動基台24は第二のチャック送り手段25によってX軸方向に移動可能となっている。第二のチャック送り手段25は、X軸方向に配設されたボールネジ250と、ボールネジ250の一端に連結されたパルスモータ251と、ボールネジ250と平行に配設された一対のガイドレール252とから構成され、ボールネジ250には移動基台24の下部に備えたナット(図示せず)が螺合している。ボールネジ250は、パルスモータ251に駆動されて回動し、それに伴って移動基台24がガイドレール252にガイドされてX軸方向に移動し、チャックテーブル2もX軸方向に移動する構成となっている。
レーザ光照射手段3においては、ハウジング30によって加工ヘッド31が支持され、ハウジング30は支持部32によって支持されている。加工ヘッド30は、下方に向けてレーザ光を照射する機能を有し、出力されるレーザ光の出力が出力調整手段33aによって調整される。出力されるレーザ光は、発振手段33bによって発振してパルスレーザ光となる。発振手段33bは、周波数設定手段33cに設定された周波数にしたがってパルスレーザ光を発振させることができる。
ハウジング30の側部には、被加工物の分離予定ラインを検出するアライメント手段4が固定されている。アライメント手段4には被加工物を撮像する撮像部40を備えており、撮像部40によって取得した画像に基づき、予め記憶させておいた画像とのパターンマッチング等の処理によって、切断や穴開けをすべき位置を検出(アライメント)することができる。
レーザ光照射手段3及びアライメント手段4は、Z軸方向送り手段34によってZ軸方向に移動可能となっている。Z軸方向送り手段34は、壁部340の一方の面においてZ軸方向に配設されたボールネジ341と、ボールネジ341を回動させるパルスモータ342と、ボールネジ341と平行に配設されたガイドレール343とから構成され、支持部32の内部のナット(図示せず)がボールネジ341に螺合している。支持部32は、パルスモータ342によって駆動されてボールネジ341が回動するのに伴ってガイドレール343にガイドされてZ軸方向に昇降し、支持部32に支持されたレーザ光照射手段3も同方向に昇降する構成となっている。
壁部340は、Y軸方向送り手段35によってY軸方向に移動可能となっている。Y軸方向送り手段35は、Y軸方向に配設されたボールネジ350と、壁部340と一体に形成され内部のナットがボールネジ350に螺合する移動基台351と、ボールネジ350を回動させるパルスモータ352と、ボールネジ350と平行に配設されたガイドレール353とから構成され、移動基台351の内部のナット(図示せず)がボールネジ350に螺合している。移動基台351は、パルスモータ352によって駆動されてボールネジ350が回動するのに伴ってガイドレール353にガイドされてY軸方向に移動し、これに伴いレーザ光照射手段3もY軸方向に昇降する構成となっている。
レーザ光照射手段3によるウェーハの加工時には、第一のチャック送り手段23、第二のチャック送り手段25、Y軸方向送り手段35、Z軸方向送り手段34によってチャックテーブル2とレーザ光照射手段3との位置関係を相対的に変化させるため、第一のチャック送り手段23、第二のチャック送り手段25、Y軸方向送り手段35、Z軸方向送り手段34はそれぞれが加工送り手段として機能する。
図2に示すように、チャックテーブル2は、本体部2aが保持部2bを収容して支持する構成となっており、保持部2bは石英ガラスによって形成され、その表面はウェーハを保持する保持面2cを構成している。保持部2bは、例えば0.5mm〜5mm程度の厚さを有する。保持面2cは、凸部2dと凹部2eとが交互に形成された形状となっており、図示の例では、凹部2eに吸引孔2fが形成されている。例えば、凸部2dの直径は0.1mm〜1.0mm、隣り合う凸部の間隔は0.05mm〜0.5mm、凹部2eの深さは0.01mm〜0.1mmとする。一方、本体部2aには吸引源に連通する吸引路2gが形成されている。
凸部2dは、例えば石英基板の一方の面において、凸部2dを形成すべき部分以外が露出するようにマスキングを施し、SF等のフッ素系ガスをプラズマ化してエッチングすることにより形成することができるし、同様のマスキングをした状態でサンドブラストを行うことによっても同様に凸部2dを形成することができる。また、吸引孔2fは、ドリルやエッチングによって穿設することができる。
レーザ加工装置1によって加工される対象としては、例えば図3に示すウェーハWがある。このウェーハWは、デバイスDが分離予定ラインSによって区画されて形成されており、分離予定ラインSにレーザ光を照射することでダイシングされ、個々のデバイスDに分割される。
例えば図3に示すように、リング状のフレームFの開口部を塞ぐようにフレームFの裏面側からダイシングテープTが貼着されると共にウェーハWがダイシングテープTの粘着面に貼着され、ウェーハWがダイシングテープTを介してフレームFと一体となった状態でウェーハWがダイシングされる場合は、チャックテーブル2の外周側にはフレームFを固定するためのフレーム支持部26が配設される。また、ダイシングテープTとしては、例えば厚さが95μmのポリオレフィンからなるものを使用する。
フレーム支持部26は、水平方向に移動可能となっており、フレームFを下方から支える支持部材260と、支持部材260との間でフレームFを挟持する押圧部材261とから構成され、押圧部材261は、例えばエアーの注入により回動して挟持位置と非挟持位置とに位置付けられる。
図4に示すように、ウェーハWがダイシングテープTを介して保持部2bに載置され、フレームFがフレーム支持部26によって支持された状態で、吸引源27から吸引力を作用させると、吸引路2g及び保持部2bに形成された吸引孔2f(図2参照)を通じて保持面2cに吸引力が生じ、凹部2eが減圧され、ダイシングテープTを介してウェーハWが保持部2bによって吸引保持される。
図1に戻って説明すると、図4に示したように保持部2bにおいてウェーハWを保持したチャックテーブル2は、第一のチャック送り手段23、第二のチャック送り手段25によって駆動されてX軸方向及びY軸方向に移動することにより、アライメント手段4の直下に位置付けられる。そして、撮像部40によってウェーハWの表面の分離予定ラインSが検出された後に、更にチャックテーブル2が+X方向に移動し、レーザ光照射手段3を構成する加工ヘッド31から照射されるレーザ光によってウェーハWの分離予定ラインSに分離溝が形成される。
加工に用いるレーザ光としては、YVO4レーザまたはYAGレーザを用いることができる。例えば、波長は355nm、出力は4〜5W、繰り返し周波数は30kHz、パルス幅は118ns、加工送り速度は50〜400nm/sとする。保持部2bを構成する石英ガラスは、波長が200nm〜2200nmのレーザ光を90%以上透過させることができるが、シリコンウェーハ、ガリウム砒素ウェーハ、アルミナセラミックスウェーハ等の加工において使用されるレーザ光の波長は213nm〜1064nm、特に355nmであることから、レーザ光照射手段3は、石英ガラスが安定して透過させることができる波長である200nm〜1300nmのレーザ光を出射するようにすることが好ましい。
Y軸方向送り手段35によってレーザ光照射手段3を分離予定ラインの間隔ずつY軸方向に移動させながら順次分離予定ラインに分離溝を形成し、その後は、更にチャックテーブル2を90度回転させてから同様の作業を行う。このようにしてチャックテーブル21とレーザ光照射手段3との位置関係を相対的に変化させて加工送り手段によって加工送りすると、全ての分離予定ラインが縦横に分離されて個々のデバイスに分割される。
加工ヘッド31から照射されたレーザ光のうち、ウェーハWに吸収されなかった分については、保持部2bに到達する。そして、保持部2bは、レーザ光を90%以上透過させる石英ガラスによって形成され、その保持面2cには凸部2dと凹部2eとが交互に形成されているため、保持部2bにおいてレーザ光が散乱する。したがって、保持部2bが発熱することがなく、ダイシングテープTが溶融することがないため、保持部2bが汚染されたり、ウェーハWをチャックテーブル2から搬出できなくなったりするのを防止することができる。
また、ウェーハの分離予定ラインをオーバーランしてダイシングテープTにレーザ光が直接照射された場合にも、ダイシングテープTを透過したレーザ光が保持部2bにおいて散乱するため、保持部2bが発熱することがなく、ダイシングテープTが溶融することがない。したがって、溶融したダイシングテープTによって、保持部2bが汚染されたり、ウェーハWをチャックテーブル2から搬出できなくなったりするのを防止することができる。
次に他の例として、図5に示すチャックテーブル5について説明する。このチャックテーブル5では、本体部5aに従来のポーラスセラミックス等によって形成される吸引部5bが形成されており、吸引部5bの上に本発明を構成する石英ガラスで構成された保持部5cを載置し、保持部5cの上にダイシングテープTを介してウェーハWを保持し、フレーム支持部26においてフレームFを支持する。なお、保持部5cは、その外形が吸引部5bの外形より小さく構成されると共に、図2及び図4に示した吸引孔2fに相当するものは形成されていない。
図6に示すように、吸引部5bは吸引源27に連通しており、吸引部5bの表面には吸引力が作用するが、保持部5cの外径は吸引部5bの外径より小さいため、吸引部5bの外周側の一部が露出して露出部5eが構成される。一方、フレーム支持部26によってフレームFが支持された状態では、本体部5aを構成する枠体5fの上面の外周端部にダイシングテープTが接触するため、露出部5eはダイシングテープTによってシールされる。したがって、保持部5cは吸引部5bによって吸引保持される。
更に、図6に示すように、保持部5cの保持面5dには、凸部5gと凹部5hとが交互に形成され、保持部5cの外周端部は凹部5hによって開口された構成となっている。したがって、露出部5eにおける吸引力が凹部5hにも伝達され、凹部5hが減圧され、保持部5cの保持面5dにおいてダイシングテープTを介してウェーハWが保持される。このように、露出部5eからの吸引力によってウェーハWを吸引保持することができるため、図2及び図4に示したような吸引孔2fは必ずしも必要ではない。なお、凹部5hは、保持部5cの外周端部において開口していれば、その深さは数μm程度でもよい。
このように、保持部5cは吸引部5bによって吸引保持され、ウェーハWは吸引部5bの一部である露出部5eにおける吸引力によって保持面5dにおいて吸引保持され、エアーのリークは生じない。
図6に示したように、ウェーハWがダイシングテープT及び保持部5cを介して吸引部5bによって保持された状態で、レーザ光照射手段3の加工ヘッド31から分離予定ラインにレーザ光を照射すると、個々のデバイスに分割される。
加工ヘッド31から照射されたレーザ光のうち、ウェーハWに吸収されなかった分については、保持部5cに到達する。そして、保持部5cは、レーザ光を90%以上透過させる石英ガラスによって形成され、その保持面5dには凸部5gと凹部5hとが交互に形成されているため、保持部5cにおいてレーザ光が散乱し、保持部5cが発熱することがない。したがって、ダイシングテープTが溶融することがないため、溶融したダイシングテープTによって、保持部5cが汚染されたり、ウェーハWをチャックテーブル5から搬出できなくなったりするのを防止することができる。
また、ウェーハの分離予定ラインをオーバーランしてダイシングテープTにレーザ光が直接照射された場合にも、ダイシングテープTを透過したレーザ光が保持部5cにおいて散乱するため、保持部5cが発熱することがなく、ダイシングテープTが溶融することがない。したがって、溶融したダイシングテープTによって、保持部2bが汚染されたり、ウェーハWをチャックテーブル2から搬出できなくなったりするのを防止することができる。
更に、保持部5cの保持面5dに作用する吸引力は露出部5eから伝達されるため、保持部5には垂直方向の力が加わることがない。したがって、保持部5cの厚さは、例えば0.5mm〜2mm程度と比較的薄く形成することができる。
なお、以上説明した例においては、レーザ光を用いてウェーハを切断して分離する場合について説明したが、レーザ光による加工には、穴開け加工等も含まれる。穴開け加工は、例えばウェーハを構成するデバイスを積層させる場合等において行われる。
レーザ加工装置の一例を示す斜視図である。 チャックテーブルの第一の例を示す分解斜視図である。 フレームと一体となったウェーハを同チャックテーブルに保持する状態を示す斜視図である。 フレームと一体となったウェーハを同チャックテーブルに保持する状態を略示的に示す断面図である。 チャックテーブルの第二の例及びフレームと一体となったウェーハを示す斜視図である。 フレームと一体となったウェーハを同チャックテーブルに保持する状態を略示的に示す断面図である。
符号の説明
1:レーザ加工装置
2:チャックテーブル
2a:本体部 2b:保持部 2c:保持面 2d:凸部 2e:凹部
2f:吸引孔 2g:吸引路
21:駆動源 22:移動基台
23:第一のチャック送り手段
230:ボールネジ 231:パルスモータ 232:ガイドレール
24:移動基台
25:第二のチャック送り手段
250:ボールネジ 251:パルスモータ 252:ガイドレール
26:フレーム支持部
260:支持部材 261:押圧部材
3:レーザ光照射手段
30:ハウジング 31:加工ヘッド 32:支持部
33a:出力調整手段 33b:発振手段 33c:周波数設定手段
34:Z軸方向送り手段
340:壁部 341:ボールネジ 342:パルスモータ
343:ガイドレール
35:Y軸方向送り手段
350:ボールネジ 351:移動基台 352:パルスモータ
353:ガイドレール
4:アライメント手段
40:撮像部
5:チャックテーブル
5a:本体部 5b:吸引部 5c:保持部 5d:保持面 5e:露出部
5f:枠体 5g:凸部 5h:凹部
W:ウェーハ
S:分離予定ライン D:デバイス
F:フレーム T:ダイシングテープ

Claims (4)

  1. ウェーハを保持する保持面を有する保持部と該保持部を支持する本体部とから構成され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ェーハにレーザ光を照射して該ウェーハに加工を施すレーザ光照射手段と、該チャックテーブルと該レーザ光照射手段との位置関係を相対的に変化させて加工送りする加工送り手段とを少なくとも備えたレーザ加工装置であって、
    該保持部は石英ガラスで形成され、該保持面は、凸部と凹部とが交互に形成された形状に形成され、該凹部が減圧されてウェーハが保持されるレーザ加工装置。
  2. 前記凹部には、吸引源に連通する吸引孔が形成されている請求項1に記載のレーザ加工装置。
  3. 前記凸部の直径は0.1mm〜1.0mmであり、隣り合う凸部間の間隔は0.05mm〜0.5mmであり、前記凹部の深さは0.01mm〜0.1mmである請求項1または2に記載のレーザ加工装置。
  4. 前記レーザ光照射手段は、波長が200nm〜1300nmのパルスレーザ光を出射する請求項1、2または3に記載のレーザ加工装置。
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