JP2007158241A - 加工装置のチャックテーブル - Google Patents

Abstract

【課題】ウエーハ等の被加工物が貼着された粘着テープが溶融しないように保持することができる加工装置のチャックテーブルを提供する。
【解決手段】加工手段によって加工が施される被加工物を保持する加工装置のチャックテーブルであって、基台部４２１と、基台部の表面に設けられ被加工物を保持する保持面を備えた複数の保持部４２２と、複数の保持部の周囲に形成された外気流通部４２３と、外気流通部に開口し吸引手段に連通する吸引穴４２４と、外気流通部に開口し冷却液供給手段に連通する冷却液供給穴４２５とを具備している。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を加工する加工装置における被加工物を保持するチャックテーブルに関する。

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半導体チップを製造している。また、サファイヤ基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。

上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに形成されたストリートに沿ってパルスレーザー光線を照射することによりレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝に沿って破断する方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
特開平１０−３０５４２０号公報

半導体ウエーハ等のウエーハをレーザー加工する場合には、ウエーハの搬送等の取り扱いを容易にするために、ウエーハを環状のフレームに装着された粘着テープの表面に貼着した状態でチャックテーブルに保持し、該チャックテーブルに保持されたウエーハのストリートに沿ってレーザー光線を照射する。しかるに、ウエーハにレーザー光線が照射されるとウエーハが発熱し、ウエーハが貼着されたポリオレフィンやポリエチレン等の合成樹脂によって形成されている粘着テープが溶融して有毒ガスが発生したり、分割されたチップが粘着テープに強固に固着して剥離できないという問題がある。また、チップが粘着テープから剥離できても、チップの裏面に溶融した粘着テープの一部が付着してチップの品質を低下させるという問題がある。

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、ウエーハ等の被加工物が貼着された粘着テープが溶融しないように保持することができる加工装置のチャックテーブルを提供することである。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、加工手段によって加工が施される被加工物を保持する加工装置のチャックテーブルであって、
基台部と、該基台部の表面に設けられ被加工物を保持する保持面を備えた複数の保持部と、該複数の保持部の周囲に形成された外気流通部と、該外気流通部に開口し吸引手段に連通する吸引穴と、該外気流通部に開口し冷却液供給手段に連通する冷却液供給穴と、を具備し、
該吸引穴に作用する吸引力により該外気流通部に外気が導入され、該外気流通部に導入された外気によって該冷却液供給穴から該外気流通部に供給された冷却液を気化し、その気化熱によって該保持部を冷却せしめる、
ことを特徴とする加工装置のチャックテーブルが提供される。

上記複数の保持部は、基台部の表面に設けられた複数の柱状突起からなっている。

本発明によれば、冷却液供給穴を通して外気流通部に供給された冷却液は外気流通部に導入された外気と接触して気化し、その気化熱によって保持部が冷却せしめられる。従って、保持部に保持されている粘着テープおよび粘着テープに貼着されている被加工物が冷却されるため、粘着テープが溶融することはない。

以下、本発明に従って構成された加工装置のチャックテーブル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。
図１には、本発明に従って構成されたチャックテーブルを装備した加工装置として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６と、該レーザー光線ユニット支持機構６に矢印Ｚで示す焦点位置調整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７とを具備している。

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４を具備している。

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の出力軸に図示しない減速装置を介して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。

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の出力軸に図示しない減速装置を介して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。

次に、上記チャックテーブル４について、図２および図３を参照して説明する。
図２および図３に示すチャックテーブル４は、図３に示すようにステンレス鋼等の金属材によって形成された円柱状の本体４１と、該本体４１の上部に設けられた吸着チャック部４２とからなっており、円柱状の本体４１が上記第２の滑動ブロック３３の上面に配設された円筒状の支持筒体３４に軸受３４０を介して回転可能に支持されている。吸着チャック部４２は、本体４１の上部に設けられた円形状の基台部４２１と、該基台部４２１の表面に設けられ被加工物を保持する保持面４２２aを備えた複数の保持部４２２と、該複数の保持部４２２の周囲に形成された外気流通部４２３と、基台部４２１の中心部に形成され外気流通部４２３に開口する吸引穴４２４と、基台部４２１の外周部に形成され外気流通部４２３に開口する複数の冷却液供給穴４２５とからなっている。上記複数の保持部４２２の高さは、０．５〜１mmに設定されている。上記吸引穴４２４は、本体４１に形成された吸引通路４１１を介して吸引手段４３に連通している。この吸引手段４３の吸引量は、図示の実施形態においては１分間に１００リットル（１００リットル/分）に設定されている。また、上記複数の冷却液供給穴４２５は、本体４１に形成された供給通路４１２を介して冷却液供給手段４４に連通している。なお、冷却液供給手段４４は、図示の実施形態においては冷却水を供給する。この冷却液供給手段４４の供給量は、図示の実施形態においては１分間に１００cc（１００cc/分）に設定されている。

上記チャックテーブル４を構成する吸着チャック部４２には、環状の溝４２６が形成されている。この環状の溝４２６内には４個のクランプ４５の基部が配設され、このクランプ４５、４５の基部が本体４１に適宜の固定手段によって取付けられている。また、支持筒体３４の上端には、カバーテーブル３５が配設されている。このように構成されたチャックテーブル４の本体４１の下端は、円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータに連結され、パルスモータによって適宜回転せしめられる。

図１に戻って説明を続けると、上記レーザー光線照射ユニット支持機構６は、静止基台２上に矢印Ｙで示す方向に沿って平行に配設された一対の案内レール６１、６１と、該案内レール６１、６１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６２を具備している。この可動支持基台６２は、案内レール６１、６１上に移動可能に配設された移動支持部６２１と、該移動支持部６２１に取り付けられた装着部６２２とからなっている。装着部６２２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６２３、６２３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６は、可動支持基台６２を一対の案内レール６１、６１に沿って矢印Ｙで示す方向に移動させるための第２の割り出し送り手段６３を具備している。第２の割り出し送り手段６３は、上記一対の案内レール６１、６１の間に平行に配設された雄ネジロッド６３１と、該雄ねじロッド６３１を回転駆動するためのパルスモータ６３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド６３１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６３２の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド６３１は、可動支持基台６２を構成する移動支持部６２１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６３２によって雄ネジロッド６３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台６２は案内レール６１、６１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。

図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット７は、ユニットホルダ７１と、該ユニットホルダ７１に取り付けられたレーザー光線照射手段７２を具備している。ユニットホルダ７１は、上記装着部６２２に設けられた一対の案内レール６２３、６２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝７１１、７１１が設けられており、この被案内溝７１１、７１１を上記案内レール６２３、６２３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。

図示のレーザー光線照射手段７２は、上記ユニットホルダ７１に固定され実質上水平に延出する円筒形状のケーシング７２１を含んでいる。ケーシング７２１内には、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および繰り返し周波数設定手段等を備えたパルスレーザー光線発振手段が配設されている。上記ケーシング７２１の先端部には、上記パルスレーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を集光する集光器７３が装着されている。

上記レーザー光線照射手段７２を構成するケーシング７２１の前端部には、上記レーザー光線照射手段７２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、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。

図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット７は、ユニットホルダ７１を一対の案内レール６２３、６２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動させるための移動手段７４を具備している。移動手段７４は、一対の案内レール６２３、６２３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７４２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ７４２によって図示しない雄ネジロッドを正転または逆転駆動することにより、ユニットホルダ７１およびレーザー光線照射手段７２を一対の案内レール６２３、６２３に沿って矢印Ｚで示す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７４２を正転駆動することによりレーザー光線照射手段７２を上方に移動し、パルスモータ７４２を逆転駆動することによりレーザー光線照射手段７２を下方に移動するようになっている。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置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。
ここで、上記レーザー加工装置によってレーザー加工が施される被加工物としての半導体ウエーハについて、図４を参照して説明する。図４に示す半導体ウエーハ１０はシリコンウエーハからなり、その表面１０aには複数のデバイス１０１がマトリックス状に形成されている。そして、各デバイス１０１は、格子状に形成されたストリート１０２によって区画されている。この半導体ウエーハ１０は、環状のフレーム１１に装着された粘着テープ１２に加工面である表面１０ａを上側にして裏面が貼着される。なお、半導体ウエーハ１０に裏面から加工する場合には、半導体ウエーハ１０の表面１０ａを粘着テープ１２に貼着する。この粘着テープ１２は、例えば厚さが１００μmのポリオレフィンやポリエチレン等の合成樹脂シートの表面にアクリル系樹脂粘着材が厚さ５μm程度敷設されたテープが用いられている。

上述した半導体ウエーハ１０のストリート１０２に沿ってレーザー光線を照射し、ストリート１０２に沿ってレーザー加工溝を形成するには、環状のフレーム１１に装着された粘着テープ１２の表面に貼着された半導体ウエーハ１０を、図１に示す被加工物搬入搬出位置に位置付けられているチャックテーブル４の吸着チャック部４２上に載置する。従って、半導体ウエーハ１０は、図５に示すようにチャックテーブル４の吸着チャック部４２上に粘着テープ１２を介して載置される。そして、吸引手段４３を作動すると、外気流通部４２３の空気が吸引穴４２４および吸引通路４１１を通して吸引される。この結果、粘着テープ１２に負圧が作用し、半導体ウエーハ１０が貼着された粘着テープ１２が吸着チャック部４２を構成する複数の保持部４２２の保持面４２２aに吸引保持される。なお、外気流通部４２３に空気が吸引穴４２４および吸引通路４１１を通して吸引されると、外気流通部４２３に周囲から外気が導入されるが、複数の保持部４２２の高さが０．５〜１mmと低く、吸引手段４３の吸引量が多量であるため、外気流通部４２３は負圧状態が維持される。次に、粘着テープ１２が装着された環状のフレーム１１をクランプ４５によって固定する。

上述したように半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル４は、加工送り手段３７によって撮像手段８の直下に位置付けられる。チャックテーブル４が撮像手段８の直下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半導体ウエーハ１０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８および図示しない制御手段は、半導体ウエーハ１０の所定方向に形成されているストリート１０２と、ストリート１０２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７２の集光器７２４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１０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１０２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。

上述したようにチャックテーブル４上に保持された半導体ウエーハ１０に形成されているストリート１０２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、チャックテーブル４を移動して図５の（ａ）で示すように所定の分割予定ライン１０２の一端（図５の（ａ）において左端）を集光器７３の直下に位置付ける。そして、集光器７３からシリコンウエーハに対して吸収性を有する例えば３５５nmの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４を図５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、図５の（ｂ）で示すように集光器７３の照射位置がストリート１０２の他端の位置に達したら、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４の移動を停止する。この結果、図５の（ｂ）で示すようにストリート１０２に沿ってレーザー加工溝１１０が形成される（レーザー光線照射工程）。このレーザー光線照射工程においては、パルスレーザー光線の集光点Ｐを半導体ウエーハ１０の表面１０a（上面）付近に合わせる。このレーザー光線照射工程においては、冷却液供給手段４４を作動して、冷却水を供給通路４１２および複数の冷却液供給穴４２５を通して外気流通部４２３に供給する。

なお、上記レーザー光線照射工程における加工条件は、図示の実施形態においては次のように設定されている。
光源 ：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４スレーザー
波長 ：３５５ｎｍのパルスレーザー
パルス出力 ：１４μＪ
集光スポット径 ：φ１３μｍ
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒

上述したレーザー光線照射工程においては、半導体ウエーハ１０にパルスレーザー光線が照射されると、半導体ウエーハ１０が発熱する。半導体ウエーハ１０が発熱すると、半導体ウエーハ１０が貼着されている粘着テープ１２はポリオレフィンやポリエチレン等の合成樹脂によって形成されているので溶融せしめられる。しかるに、図示の実施形態においては、上述したように冷却液供給手段４４を作動して、冷却水を供給通路４１２および複数の冷却液供給穴４２５を通して外気流通部４２３に供給する。外気流通部４２３に供給された冷却水は、上述したように外気流通部４２３に導入された外気と接触して気化し、その気化熱によって複数の保持部４２２が冷却せしめられる。従って、複数の保持部４２２に保持されている粘着テープ１２および該粘着テープ１２に貼着されている半導体ウエーハ１０が冷却されるため、粘着テープ１２が溶融することはない。

上述したように所定のストリート１０２に沿ってレーザー光線照射工程を実施したならば、チャックテーブル４を図１において矢印Ｙで示す方向にストリート１０２の間隔だけ割り出し送りし（割り出し工程）、上記レーザー光線照射工程を実施する。このようにして半導体ウエーハ１０の所定方向に延在する全てのストリート１０２についてレーザー光線照射工程と割り出し工程を遂行したならば、チャックテーブル４従ってこれに保持されている半導体ウエーハ２を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して直角に延びる各ストリート１０２に沿って上記レーザー光線照射工程と割り出し工程を実行することにより、半導体ウエーハ１０の全てのストリート１０２に沿ってレーザー加工溝１１０を形成することができる。

以上のようにして、半導体ウエーハ１０の全てのストリート１０２に沿ってレーザー加工溝１１０を形成したならば、冷却液供給手段４４による冷却水の供給を停止し、チャックテーブル４を図１に示す被加工物搬入搬出位置に戻す。そして、吸引手段４３の作動を停止して半導体ウエーハ１０の吸引保持を解除する。次に、クランプ４５による環状のフレーム１１の固定を解除することにより、半導体ウエーハ１０は粘着テープ１２を介して環状のフレーム１１に保持された状態で次工程である分割工程に搬送される。分割工程においては、半導体ウエーハ１０に形成されたレーザー加工溝１１０に沿って外力を付与することによって、半導体ウエーハ１０を個々の半導体チップに分割する。このようにして、個々の半導体チップに分割された半導体ウエーハ１０は、粘着テープ１２を介して環状のフレーム１１に保持された状態で次工程であるピックアップ工程に搬送される。ピックアップ工程においては、個々に分割された半導体チップを粘着テープ１２から剥離してピックアップするが、このとき粘着テープ１２は上述したように溶融していないので、粘着テープ１２から容易に剥離するとともに、半導体チップの裏面に粘着テープ１２の一部が付着することもない。

以上、本発明を図示の実施形態に基いて説明したが、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、図示の実施形態においては複数の保持部４２２を柱状突起によって形成した例を示したが、吸着チャック部４２における基台部４２１の表面に放射状の溝或いは格子状の溝による外気流通部を形成することにより、外気流通部に囲まれた保持部を形成してもよい。

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１に示すレーザー加工装置に装備されるチャックテーブルの斜視図。 図２に示すチャックテーブルの断面図。 被加工物としての半導体ウエーハを環状のフレームに装着された粘着テープに貼着した状態を示す斜視図。 図１に示すレーザー加工装置によって実施するレーザー光線照射工程の説明図。

符号の説明

２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３１、３１：一対の案内レール
３２：第一の滑動ブロック
３３：第２の滑動ブロック
３７：加工送り手段
３８：第１の割り出し送り手段
４：チャックテーブル
４１：チャックテーブルの本体
４２：吸着チャック部
４２１：基台部
４２２：保持部
４２３：外気流入部
４２４：吸引穴
４２５：冷却液供給穴
４３：吸引手段
４４：冷却液供給手段
６：レーザー光線照射ユニット支持機構
６１、６１：一対の案内レール
６２：可動支持基台
６３：第２の割り出し送り手段
７：レーザー光線照射ユニット
７１：ユニットホルダ
７２：レーザー光線照射手段
７３：集光器
８：撮像手段
１０：半導体ウエーハ
１１：環状のフレーム
１２：粘着テープ

Claims (2)

1. 加工手段によって加工が施される被加工物を保持する加工装置のチャックテーブルであって、
   基台部と、該基台部の表面に設けられ被加工物を保持する保持面を備えた複数の保持部と、該複数の保持部の周囲に形成された外気流通部と、該外気流通部に開口し吸引手段に連通する吸引穴と、該外気流通部に開口し冷却液供給手段に連通する冷却液供給穴と、を具備し、
   該吸引穴に作用する吸引力により該外気流通部に外気が導入され、該外気流通部に導入された外気によって該冷却液供給穴から該外気流通部に供給された冷却液を気化し、その気化熱によって該保持部を冷却せしめる、
   ことを特徴とする加工装置のチャックテーブル。
2. 該複数の保持部は、基台部の表面に設けられた複数の柱状突起からなっている、請求項１記載の加工装置のチャックテーブル。

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