JP2013022608A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエーハをレーザ加工前に予め保護膜が塗布されているか否かを検知可能なレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】保護膜が表面に塗布された被加工物を粘着テープを介して吸引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にレーザビームを照射してアブレーション加工を施すレーザビーム照射手段と、該被加工物上に保護膜を塗布する際に該粘着テープ上に流出した保護膜の有無を検知し、該被加工物の表面に保護膜が塗布されているか否かを検知する保護膜検知手段とを具備し、該保護膜検知手段は、該被加工物と該粘着テープを挟んで対向するように配設された発光部及び受光部と、該受光部が受光した光量と基準光量とを比較する制御部とを含み、該受光部が該発光部からの光を該粘着テープ越しに受光した光量を該制御部で基準光量とを比較し、該被加工物の表面に保護膜が塗布されているか否かを検知する。
【選択図】図７

Description

本発明は、ウエーハをレーザ加工する前に予め保護膜が塗布されているか否かを検知する機能を備えたレーザ加工装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ、ＬＥＤ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたシリコンウエーハ、サファイアウエーハ等のウエーハは、加工装置によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。

ウエーハの分割には、ダイサーと呼ばれる切削装置を用いたダイシング方法が広く採用されている。ダイシング方法では、ダイアモンド等の砥粒を金属や樹脂で固めて厚さ３０μｍ程度とした切削ブレードを、３００００ｒｐｍ程度の高速で回転させつつウエーハへと切り込ませることでウエーハを切削し、個々のデバイスへと分割する。

一方、近年では、ウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザビームをウエーハに照射することでレーザ加工溝を形成し、このレーザ加工溝に沿ってブレーキング装置でウエーハを割断して個々のデバイスへと分割する方法が提案されている（例えば、特開平１０−３０５４２０号公報参照）。

レーザ加工装置によるレーザ加工溝の形成は、ダイサーによるダイシング方法に比べて加工速度を早くすることができるとともに、サファイアやＳｉＣ等の硬度の高い素材からなるウエーハであっても比較的容易に加工することができる。また、加工溝を例えば１０μｍ以下等の狭い幅とすることができるので、ダイシング方法で加工する場合に対してウエーハ１枚当たりのデバイス取り量を増やすことができる。

ところが、ウエーハにパルスレーザビームを照射すると、パルスレーザビームが照射された領域に熱エネルギーが集中してデブリが発生する。このデブリがデバイス表面に付着するとデバイスの品質を低下させるという問題が生じる。

そこで、例えば特開２００４−１８８４７５号公報には、このようなデブリによる問題を解消するために、ウエーハの加工面にＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）等の水溶性樹脂を塗布して保護膜を被覆し、この保護膜を通してウエーハにパルスレーザビームを照射するようにしたレーザ加工装置が提案されている。

特開平１０−３０５４２０号公報 特開２００４−１８８４７５号公報 特開２００４−３２２１６８号公報

現在のレーザビームの照射によるアブレーション加工方法においては、保護膜をウエーハに被覆することが重要な要素となっており、特定のデバイスの形成されたウエーハにおいては必須な加工条件の一つになるが、オペレータの操作ミス等による保護膜塗布装置での塗り残しや塗り忘れが発生し、そのようなウエーハをレーザ加工装置で加工してしまうという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、レーザ加工前に被加工物に保護膜が塗布されているか否かを検知可能なレーザ加工装置を提供することである。

本発明によると、被加工物を囲繞する開口部を有する環状フレームに粘着テープを介して配設され、保護が表面に塗布された被加工物を加工するレーザ加工装置であって、保護膜が表面に塗布された該被加工物を該粘着テープを介して吸引保持する該開口部より小さい直径を有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にレーザビームを照射してアブレーション加工を施すレーザビーム照射手段と、該被加工物上に保護膜を塗布する際に該粘着テープ上に流出した保護膜の有無を検知し、該被加工物の表面に保護膜が塗布されているか否かを検知する保護膜検知手段とを具備し、該保護膜検知手段は、該被加工物と該環状フレームの間の該粘着テープを挟んで対向するように配設された発光部及び受光部と、該受光部が受光した光量と基準光量とを比較する制御部とを含み、該受光部が該発光部からの光を該粘着テープ越しに受光した光量を該制御部で基準光量とを比較し、該被加工物の表面に保護膜が塗布されているか否かを検知することを特徴とするレーザ加工装置が提供される。

好ましくは、保護膜検知手段で保護膜が塗布されているかを検知する際に、チャックテーブルを回転させながら保護膜の部分的塗り残しを検知する。

本発明のレーザ加工装置では、加工直前にチャックテーブル上の被加工物に対し保護膜が塗布されているか否かを保護膜検知手段で確認するので、確実に保護膜が塗布された被加工物を加工することができる。

スピンコート法で保護膜を塗布すると必然的に保護膜が塗布される被加工物周囲の粘着テープ部分に光を透過させることにより保護膜の有無を検知するので、保護膜塗布に新たな工程等を加える必要がない。更に、チャックテーブルの回転を利用して被加工物周囲全周に渡って保護膜の有無を検知できるので、部分的な塗り残しも確実に検知できるという効果を奏する。

本発明実施形態のレーザ加工装置の斜視図である。 粘着テープを介して環状フレームに支持された半導体ウエーハの斜視図である。 保護膜塗布装置の一部断面側面図である。 保護膜塗布装置の作用を説明する平面図である。 スピンコート法により保護膜が塗布された粘着テープを介して環状フレームに支持された半導体ウエーハの斜視図である。 保護膜検知手段で保護膜の有無を検知する方法を説明する斜視図である。 保護膜検知手段で保護膜の有無を検知する方法の説明図である。 チャックテーブルの回転角度に応じた受光部の出力電圧を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、保護膜塗布装置を具備し、ウエーハをレーザ加工して個々のチップ（デバイス）に分割することのできるレーザ加工装置２の斜視図が示されている。

レーザ加工装置２の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作パネル４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像ユニットによって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示モニタ６が設けられている。

図２に示すように、加工対象の半導体ウエーハ４の表面においては、複数のストリート１３が格子状に形成されており、ストリート１３によって区画された各領域にデバイス１５が形成されている。

ウエーハ１１は粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周縁部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウエーハ１１はダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持された状態となり、図１に示したウエーハカセット８中にウエーハが複数枚（例えば２５枚）収容される。ウエーハカセット８は上下動可能なカセットエレベータ９上に載置される。

ウエーハカセット８の後方には、ウエーハカセット８からレーザ加工前のウエーハＷを搬出するとともに、加工後のウエーハをウエーハカセット８に搬入する搬出入手段１０が配設されている。

ウエーハカセット８と搬出入手段１０との間には、搬出入対象のウエーハが一時的に載置される領域である仮置き領域１２が設けられており、仮置き領域１２にはウエーハＷを一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段１４が配設されている。

３０は保護膜塗布装置であり、この保護膜塗布装置３０は加工後のウエーハを洗浄する洗浄装置を兼用する。仮置き領域１２の近傍には、ウエーハ１１と一体となったフレームＦを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段１６が配設されている。

仮置き領域１２に搬出されたウエーハ１１は、搬送手段１６により吸着されて保護膜塗布装置３０に搬送される。保護膜塗布装置３０は、後で詳細に説明するようにウエーハ１１の加工面に水溶性の液状樹脂を塗布して保護膜を被覆する。

加工面に保護膜が塗布されたウエーハ１１は、搬送手段１６により吸着されてチャックテーブル１８上に搬送され、チャックテーブル１８に吸引されるとともに、複数の固定手段（クランプ）１９によりフレームＦが固定されることでチャックテーブル１８上に保持される。

チャックテーブル１８は、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル１８のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウエーハ１１のレーザ加工すべきストリートを検出するアライメントユニット２０が配設されている。

アライメントユニット２０は、ウエーハ１１の表面を撮像する撮像ユニット２２を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の画像処理によってレーザ加工すべきストリートを検出することができる。撮像ユニット２２によって取得された画像は、表示ユニット６に表示される。

アライメントユニット２０の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウエーハ１１に対してレーザビームを照射するレーザビーム照射ユニット２４が配設されている。レーザビーム照射ユニット２４はＹ軸方向に移動可能である。

図３を参照すると、保護膜塗布装置３０の一部断面側面図が示されている。保護膜塗布装置３０は、スピンナテーブル機構３４と、スピンナテーブル機構３４を包囲して配設された液体受け機構３６を具備している。

スピンナテーブル機構３４は、スピンナテーブル（保持テーブル）３８と、スピンナテーブル３８を支持する支持部材４０と、支持部材４０を介してスピンナテーブル３８を回転駆動する電動モータ４２とから構成される。電動モータ４２を回転駆動すると、スピンナテーブル３８は矢印Ａ方向に回転される。

スピンナテーブル３８は多孔性材料から形成された吸引保持部を有しており、吸引保持部が図示しない負圧吸引手段に連通されている。従って、スピンナテーブル３８は、吸引保持部にウエーハを載置し図示しない負圧吸引手段により負圧を作用させることにより、吸引保持部上にウエーハを吸引保持する。

スピンナテーブル３８には振り子タイプの４個のクランプ４４が配設されている。スピンナテーブル３８が回転されるとこれらのクランプ４４が遠心力で揺動して図２に示す環状フレームＦをクランプする。

液体受け機構３６は、液体受け容器４６と、支持部材４０に装着されたカバー部材４８とから構成される。液体受け容器４６は、円筒状の外側壁４６ａと、底壁４６ｂと、内側壁４６ｃとから構成される。

底壁４６ｂの中央部には、支持部材４０が挿入される穴４７が設けられており、内側壁４６ｃはこの穴４７の周辺から上方に突出するように形成されている。カバー部材４８は円板状に形成されており、その外周縁から下方に突出するカバー部４８ａを備えている。

このように構成されたカバー部材４８は、スピンナテーブル３８が図３に示す作業位置に位置付けられると、カバー部４８ａが液体受け容器４６を構成する内側壁４６ｃの外側に隙間を持って重合するように位置付けられる。

保護膜塗布装置３０は、スピンナテーブル３８に保持された加工前のウエーハ１１に水溶性樹脂からなる液状保護膜剤を吐出する保護膜剤吐出手段５０を具備している。保護膜剤吐出手段５０は、概略Ｌ形状のアーム５２と、アーム５２の先端に形成され、スピンナテーブル３８に保持された加工前のウエーハ１１の加工面に向けて液状保護膜剤を吐出する液状保護膜剤供給ノズル５４と、アーム５２を揺動する正転・逆転可能な電動モータ５６とから構成される。保護膜剤供給ノズル５４はアーム５２を介して保護膜剤供給源５８に接続されている。

保護膜塗布装置３０は、レーザ加工後のウエーハ１１を洗浄する洗浄装置を兼用する。よって、保護膜塗布装置３０は、スピンナテーブル３８に保持された加工後のウエーハ１１を洗浄するための洗浄水供給手段６０を具備している。

洗浄水供給手段６０は、アーム６２と、アーム６２の先端に形成され、スピンナテーブル３８に保持された加工後のウエーハ１１の加工面に向けて洗浄水を供給する図示しない洗浄水ノズルと、アーム６２を揺動する正転・逆転可能な電動モータ６６とから構成される。

再び図１を参照すると、原点位置（ホームポジション）に位置付けられたチャックテーブル１８に隣接して保護膜検知手段７０が配設されている。保護膜検知手段７０は、発光部７２と、発光部７２に対向して配設された受光部７４とを含んでいる。

本実施形態では、発光部７２はレーザ加工装置２のハウジングに配設されており、受光部７４は図７に示されるように、チャックテーブル１８の支持基台１８ａに配設されている。よって、受光部７４はチャックテーブル１８とともにＸ軸方向に移動する。

保護膜検知手段７０の変形例として、発光部７２をチャックテーブル１８の支持基台１８側に配設し、受光部７４をレーザ加工装置２のハウジング側に配設するようにしてもよい。

発光部７２は例えば発光素子から構成され、受光部７４は例えば受光素子から構成されるが、発光部７２を光ファイバの一端部から構成し、該光ファイバの他端部を発光素子に接続し、受光部７４を光ファイバの一端部から構成し、該光ファイバの他端部を受光素子に接続するようにしてもよい。

次に、保護膜塗布装置３０の保護膜塗布動作及び保護膜検知手段７０による保護膜の検知動作について以下に説明する。ウエーハ搬送手段１６の旋回動作によって加工前のウエーハ１１が保護膜塗布装置３０のスピンナテーブル３８に搬送され、スピンナテーブル３８により吸引保持される。

スピンナテーブル３８を矢印Ａ方向に、例えば３０〜５０ｒｐｍで回転させつつ、液状保護膜剤供給ノズル５４を図４において矢印Ｂ方向に揺動させながら、ウエーハ１１上に液状保護膜剤を滴下する。

スピンナテーブル３８が回転されているため、滴下された液状保護膜剤はウエーハ１１の表面（加工面）１１ａにスピンコーティングされるとともに、図５に示されるように、遠心力により飛散してダイシングテープＴ及び環状フレームＦの表面にも塗布される。

ウエーハ１１の表面に保護膜１７を塗布したならば、スピンナテーブル３８の吸引保持を解除してから、ウエーハ搬送手段１６によってウエーハ１１が原点位置に位置付けられたチャックテーブル１８に搬送され、図７に示すように、チャックテーブル１８により吸引保持される。

チャックテーブル１８が原点位置に位置付けられた状態においては、図６及び図７に示すように、保護膜検知手段７０の受光部７４がダイシングテープＴを間に挟んで発光部７２と対向する位置に位置付けられる。

図７に示すように、受光部７４は発光部７２から出射された光７３をダイシングテープＴを介して受光し、受光量に応じた電気信号を制御部７６の電圧比較部７８に出力する。電圧比較部７８には基準電圧設定部８０から基準電圧が入力されている。

ダイシングテープＴは半透明であるため、発光部７２が出射した光７３を部分的に透過して、この透過した光が受光部７４で受光される。ダイシングテープＴに保護膜１７が塗布されていると光の透過量が低減するため、受光部７４で受光する光量も低減する。この光量の低減に応じて、受光部７４から電圧比較部７８に入力される電圧も低下する。

保護膜検知手段７０により保護膜１７が塗布されているか否かを検知する際には、図６に示すように、チャックテーブル１８を矢印Ａ方向にゆっくりと回転させながら保護膜有無の検知を実施する。図６において、符号２１は保護膜の塗り残し部分を示している。

図８を参照すると、チャックテーブル１８の回転角度と電圧比較部７８に受光部７４から入力される電圧８４との関係が示されている。受光部７４で受光する光量が保護膜１７に遮られて低減すると、電圧値が低下する。

よって、図８のグラフでは、基準電圧をダイシングテープＴに保護膜が塗布されていないときの電圧値と保護膜１７が塗布されているときの電圧値との中間に設定している。図８のグラフで８４ａは保護膜塗り残し部分を検出しており、図６における保護膜塗り残し部分２１に対応する。

よって、電圧比較部７８で基準電圧以上の電圧８４ａを検出すると、保護膜有無検知部８２が保護膜が塗布されていないか、或いは保護膜の厚さが所望の厚さ未満であると検知し、この検知結果をオペレーションパネル４に出力する。これと同時に、モニタ６にも検知結果を出力して、オペレータに報知する。

保護膜検知手段７０が保護膜の塗り残し部分を検知した際、或いは保護膜の厚さが所望の厚さ未満であると検知した際には、ウエーハ搬送手段３２によりチャックテーブル１８上からウエーハ１１を保護膜塗布装置３０まで戻し、ウエーハ１１上に液状保護膜剤を再度塗布する。

このように本実施形態のレーザ加工装置では、原点位置に位置付けられたチャックテーブル１８に隣接して配置された保護膜検知手段７０により保護膜１７の塗布の有無を検知し、保護膜が塗布されていないと検知した場合、或いは保護膜の厚さが所望の厚さ未満であると検知した場合には、保護膜塗布装置３０により再度保護膜の塗布を実施するので、確実に保護膜１７が塗布されたウエーハ１１を加工することができる。

上述した実施形態では、レーザ加工装置２が保護膜塗布装置３０を備えているものとして説明したが、本発明のレーザ加工装置は保護膜塗布装置を備えずに、保護膜塗布装置として別に設けた独立した保護膜塗布装置を使用するようにしてもよい。

Ｔ 粘着テープ（ダイシングテープ）
Ｆ 環状フレーム
２ レーザ加工装置
１１ 半導体ウエーハ
１８ チャックテーブル
３０ 保護膜塗布装置
３４ スピンナテーブル
５０ 保護膜剤吐出手段
５４ 保護膜剤供給ノズル
７０ 保護膜検知手段
７２ 発光部
７４ 受光部

Claims (3)

1. 被加工物を囲繞する開口部を有する環状フレームに粘着テープを介して配設され、保護が表面に塗布された被加工物を加工するレーザ加工装置であって、
   保護膜が表面に塗布された該被加工物を該粘着テープを介して吸引保持する該開口部より小さい直径を有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にレーザビームを照射してアブレーション加工を施すレーザビーム照射手段と、
   該被加工物上に保護膜を塗布する際に該粘着テープ上に流出した保護膜の有無を検知し、該被加工物の表面に保護膜が塗布されているか否かを検知する保護膜検知手段とを具備し、
   該保護膜検知手段は、該被加工物と該環状フレームの間の該粘着テープを挟んで対向するように配設された発光部及び受光部と、
   該受光部が受光した光量と基準光量とを比較する制御部とを含み、
   該受光部が該発光部からの光を該粘着テープ越しに受光した光量を該制御部で基準光量とを比較し、該被加工物の表面に保護膜が塗布されているか否かを検知することを特徴とするレーザ加工装置。
2. 前記保護膜検知手段で該保護膜が塗布されているかを検知する際に、前記チャックテーブルを回転させながら該保護膜の部分的塗り残しを検知することを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。
3. 該被加工物の表面にスピンコート法により保護膜を塗布する保護膜塗布手段を更に具備した請求項１又は２記載のレーザ加工装置。

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