JP2013188755A

JP2013188755A - レーザー加工方法

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Publication number: JP2013188755A
Application number: JP2012054536A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Mantani; 和也萬谷
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-03-12
Filing date: 2012-03-12
Publication date: 2013-09-26
Anticipated expiration: 2032-03-12
Also published as: JP5967985B2

Abstract

【課題】被加工物の外周縁を越えて外周縁の周囲にレーザービームが照射されるような状況が生じた場合でも、テープの溶着や、保持テーブルの損傷を生じさせないためのレーザー加工方法を提供する。
【解決手段】少なくともレーザー加工ステップを実施する前に、被加工物の外周側のテープ上に被加工物の外周縁に沿ってレーザービームの進入を妨げるガード部材を配設して被加工物を囲繞するガード部を形成するガード部材配設ステップを備え、レーザー加工ステップでは、被加工物の外周の一端から他端に至るレーザー加工を施すとともに被加工物の外周側にはみ出す位置に照射されたレーザービームをガード部で吸収する、レーザー加工方法とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、被加工物に対して吸収性を有する波長のレーザービームを、テープに貼着されてフレームで支持された被加工物に照射して、被加工物の外周の一端から他端に至るレーザー加工を施すレーザー加工方法に関する。

従来、例えば特許文献１に開示されるように、半導体ウェーハなどの被加工物のハンドリングを容易にするために、加工に際して被加工物をテープ（粘着テープ）に貼着するとともにフレームで支持して被加工物ユニットを構成することが行われている。

被加工物ユニットにおいてテープに貼着された状態の被加工物は、被加工物より大きい保持面を有する保持テーブル上にテープを介して保持される。そして、上方からレーザービームが被加工物に照射されてレーザー加工が施される。

このレーザー加工は、被加工物を保持テーブルで保持した状態でレーザービーム照射手段からレーザービームを照射しつつ、保持テーブルとレーザービーム照射手段を加工送り方向に相対移動せしめることで行われる。

特開２００３−３２０４６６号公報特開２００４−００９１３９号公報

レーザー加工において、被加工物の外周縁を越えてレーザービームが照射されると、テープが加熱されて溶融し、保持テーブルの保持面（被加工物保持領域）に溶着することが考えられる。そして、この溶着したテープによって保持面に形成された負圧を作用させるための吸引孔が目詰まりしたり、保持面の表面精度が低下する（例えば表面粗さが粗くなる）という問題が生じることになる。

また、保持テーブルにレーザービームが照射される状況が生じると、保持テーブルの保持面がレーザービームによって損傷し、表面精度が低下するという問題が生じるになる。

そして、このような問題が生じると、保持面に溶着したテープを砥石によって削ぎ落とすといったメンテナンスが必要となり、場合によっては保持テーブルを交換しなければならないことになる。

他方、被加工物の外周縁についても確実にレーザービームを照射させるために、あえて、外周縁を超えた領域までレーザービームを照射する、いわゆるオーバーラン加工が実施されることも想定される。この場合では、外周縁を超えた領域にレーザービームが照射されることが予定されるため、上記の問題の対策が必要になる。

本発明は、以上の問題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、被加工物の外周縁を越えて外周縁の周囲にレーザービームが照射されるような状況が生じた場合でも、テープの溶解、これに伴うテープの保持テーブルへの溶着、また、保持テーブルの損傷を生じさせないためのレーザー加工方法を提供することである。

請求項１に記載の発明によると、被加工物にレーザービームを照射してレーザー加工を施すレーザー加工方法であって、被加工物にテープを貼着するとともにテープの外周を環状フレームに装着するテープ貼着ステップと、テープ貼着ステップを実施した後、被加工物より大きい保持面を有した保持テーブルでテープを介して被加工物を保持する保持ステップと、保持ステップを実施した後、レーザービーム照射手段で被加工物に対して吸収性を有する波長のレーザービームを保持テーブルに保持された被加工物に照射するとともにレーザービーム照射手段と保持テーブルとを加工送り方向に相対移動させて、被加工物の外周の一端から他端に至るレーザー加工を被加工物に施すレーザー加工ステップと、を備え、少なくともレーザー加工ステップを実施する前に、被加工物の外周側のテープ上に被加工物の外周縁に沿ってレーザービームの進入を妨げるガード部材を配設して被加工物を囲繞するガード部を形成するガード部材配設ステップを備え、レーザー加工ステップでは、被加工物の外周の一端から他端に至るレーザー加工を施すとともに被加工物の外周側にはみ出す位置に照射されたレーザービームをガード部で吸収する、レーザー加工方法が提供される。

本発明によると、被加工物の外周に被加工物を囲繞するガード部材を配設した後、レーザービームが照射される。従って、被加工物の外周縁を越えて外周縁の周囲にレーザービームが照射されるような状況が生じた場合でも、ガード部材によってレーザービームが吸収され、レーザービームがテープや保持テーブルに到達することを防止できる。これにより、テープの溶解、これに伴うテープの保持テーブルへの溶着、また、保持テーブルの損傷といった問題の発生を防ぐことができる。

レーザー加工装置の外観斜視図である。フレームと一体化されたウェーハを示す斜視図である。レーザービーム照射ユニットのブロック図である。保護材付与装置の一部破断斜視図である。スピンナーテーブルが上昇された状態の保護材付与装置の縦断面図である。スピンナーテーブルが下降された状態の保護材付与装置の縦断面図である。スプレーノズルの縦断面図である。テープ貼着ステップについて説明する斜視図である。保護膜で被覆された半導体ウェーハの拡大断面図である。保持ステップについて説明する斜視図である。レーザー加工ステップについて説明する斜視図である。

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は本発明のレーザー加工方法の実施に使用する一例であるレーザー加工装置２の外観を示している。

レーザー加工装置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手段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手段によって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示手段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ェーハＷの表面においては、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とが直交されて形成されており、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とによって区画された領域に多数のデバイスＤが形成されている。

ウェーハＷは粘着テープであるテープＴ（ダイシングテープ）に貼着され、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、ウェーハＷはテープ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中にウェーハが複数枚（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からレーザー加工前のウェーハＷを搬出するとともに、加工後のウェ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、搬出入対象のウェ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にはウェーハ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は保護材付与装置であり、この保護材付与装置３０は加工後のウェ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、ウェーハＷ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に搬出されたウェーハＷは、搬送手段１６により吸着されて保護材付与装置３０に搬送される。保護材付与装置３０では、後で詳細に説明するようにウェーハＷの加工面に保護膜が被覆される。

加工面に保護膜が被覆されたウェーハＷ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、ウェーハＷのレーザー加工すべきストリートを検出するアライメント手段２０が配設されている。

アライメント手段２０は、ウェーハＷの表面を撮像する撮像手段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ー加工すべきストリートを検出することができる。撮像手段２２によって取得された画像は、表示手段６に表示される。

アライメント手段２０の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウェーハＷに対してレーザービームを照射するレーザービーム照射ユニット２４が配設されている。レーザービーム照射ユニット２４のケーシング２６中には後で詳細に説明するレーザー発振手段等が収容されており、ケーシング２６の先端にはレーザービームを加工すべきウェーハ上に集光する集光器２８が装着されている。

レーザービーム照射ユニット２４のケーシング２６内には、図３のブロック図に示すように、レーザー発振手段３４と、レーザービーム変調手段３６が配設されている。

レーザー発振手段３４としては、ＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器を用いることができる。レーザービーム変調手段３６は、繰り返し周波数設定手段３８と、レーザービームパルス幅設定手段４０と、レーザービーム波長設定手段４２を含んでいる。

レーザービーム変調手段３６を構成する繰り返し周波数設定手段３８、レーザービームパルス幅設定手段４０及びレーザービーム波長設定手段４２は周知の形態のものであり、本明細書においてはその詳細な説明を省略する。

レーザービーム照射ユニット２４によりレーザー加工が終了したウェーハＷは、チャックテーブル１８をＸ軸方向に移動してから、Ｙ軸方向に移動可能な搬送手段３２により保持されて洗浄装置を兼用する保護材付与装置３０まで搬送される。保護材付与装置３０では、洗浄ノズルから水を噴射しながらウェーハＷを低速回転（例えば８００ｒｐｍ）させることによりウェーハを洗浄する。

洗浄後、ウェーハＷを高速回転（例えば２０００ｒｐｍ）させながらエアーノズルからエアーを噴出させてウェーハＷを乾燥させた後、搬送手段１６によりウェーハＷを吸着して仮置き領域１２に戻し、更に搬出入手段１０によりウエーハカセット８の元の収納場所にウェーハＷは戻される。

次に、保護材付与装置３０について図４乃至図７を参照して詳細に説明する。まず図４を参照すると、保護材付与装置３０の一部破断斜視図が示されている。

保護材付与装置３０は、スピンナーテーブル機構４４と、スピンナーテーブル機構４４を包囲して配設された洗浄水受け機構４６を具備している。スピンナーテーブル機構４４は、スピンナーテーブル４８と、スピンナーテーブル４８を回転駆動する電動モータ５０と、電動モータ５０を上下方向に移動可能に支持する支持機構５２とから構成される。

スピンナーテーブル４８は多孔性材料から形成された吸着チャック４８ａを具備しており、吸着チャック４８ａが図示しない吸引手段に連通されている。従って、スピンナーテーブル４８は、吸着チャック４８ａにウェーハを載置し図示しない吸引手段により負圧を作用させることにより、吸着チャック４８ａ上にウェーハを吸引保持する。

スピンナーテーブル４８は、電動モータ５０の出力軸５０ａに連結されている。支持機構５２は、複数の（本実施形態においては３本）の支持脚５４と、支持脚５４にそれぞれ連結され電動モータ５０に取り付けられた複数（本実施形態においては３本）のエアーシリンダ５６とから構成される。

このように構成された支持機構５２は、エアーシリンダ５６を作動することにより、電動モータ５０及びスピンナーテーブル４８を図５に示す上昇位置であるウェーハ搬入・搬出位置と、図６に示す加工位置である作業位置に位置付け可能である。

洗浄水受け機構４６は、洗浄水受け容器５８と、洗浄水受け容器５８を支持する３本（図４には２本のみ図示）の支持脚６０と、電動モータ５０の出力軸５０ａに装着されたカバー部材６２とから構成される。

洗浄水受け容器５８は、図５及び図６に示すように、円筒状の外側壁５８ａと、底壁５８ｂと、内側壁５８ｃとから構成される。底壁５８ｂの中央部には、電動モータ５０の出力軸５０ａが挿入される穴５１が設けられており、内側壁５８ｃはこの穴５１の周辺から上方に突出するように形成されている。

また、図４に示すように、底壁５８ｂには廃液口５９が設けられており、この廃液口５９にドレンホース６４が接続されている。カバー部材６２は円盤状に形成されており、その外周辺から下方に突出するカバー部６２ａを備えている。

このように構成されたカバー部材６２は、電動モータ５０及びスピンナーテーブル４８が図６に示す作業位置に位置付けられると、カバー部６２ａが洗浄水受け容器５８を構成する内側壁５８ｃの外側に隙間を持って重合するように位置付けられる。

保護材付与装置３０は、スピンナーテーブル４８に保持された加工前の半導体ウェーハに液状樹脂を塗布する塗布手段６６（図６参照）を具備している。塗布手段６６は、スピンナーテーブル４８に保持された加工前のウェーハの加工面に向けて液状樹脂を塗布する塗布ノズル６８と、塗布ノズル６８を支持する概略Ｌ形状のアーム７０と、アーム７０に支持された塗布ノズル６８を少なくともウェーハの回転中心部から外周部に至る領域で水平方向に揺動する正転・逆転可能な電動モータ７２とから構成される。塗布ノズル６８はアーム７０を介して保護膜用樹脂供給源９０（図７参照）に接続されている。

図７に示すように、塗布ノズル６８とアーム７０は一体的に形成されており、保護膜用樹脂供給通路８８が形成されている。保護膜用樹脂供給通路８８は、保護膜用樹脂供給源９０に接続され、塗布ノズル６８の先端部に形成される滴下口９５からは、保護膜形成用樹脂９１が滴下されるようになっている。

さらに、塗布ノズル６８とアーム７０には、ガード用樹脂供給路９７が形成されている。ガード用樹脂供給路９７は、ガード用樹脂供給源９９に接続され、塗布ノズル６８の先端部に形成される滴下口９６からガード用樹脂９３が滴下されるようになっている。

保護材付与装置３０はレーザー加工後のウェーハを洗浄する洗浄装置を兼用するため、保護材付与装置３０は、スピンナーテーブル４８に保持された加工後のウェーハを洗浄するための洗浄水供給手段７４（図５）及びエアー供給手段７６（図４）を具備している。

図５に示すように、洗浄水供給手段７４は、スピンナーテーブル４８に保持された加工後のウェーハに向けて洗浄水を噴出する洗浄水ノズル７８と、洗浄水ノズル７８を支持するアーム８０と、アーム８０に支持された洗浄水ノズル７８を揺動する正転・逆転可能な電動モータ８２とから構成される。洗浄水噴射ノズル７８はアーム８０を介して図示しない洗浄水供給源に接続されている。

図４に示すように、エアー供給手段７６は、スピンナーテーブル４８に保持された洗浄後のウェーハに向けてエアーを噴出するエアーノズル８４と、エアーノズル８４を支持するアーム８６と、アーム８６に支持されたエアーノズル８４を揺動する正転・逆転可能な電動モータ（図示せず）を備えている。エアーノズル８４はアーム８６を介して図示しないエアー供給源に接続されている。

以上の装置構成を用い、本願発明にかかるレーザー加工方法を実施することができる。まず、図８に示すように、被加工物となるウェーハＷにテープＴを貼着するとともにテープＴの外周を環状フレームＦに装着するテープ貼着ステップが実施される。これにより、図２に示すように、ウェーハＷがテープＴを介して環状フレームＦに固定された被加工物ユニットＵが構成される。

そして、少なくとも後に説明するレーザー加工ステップを実施する前に、図９に示すように、ウェーハＷの外周側のテープＴ上にウェーハＷの外周縁Ｗｇに沿ってレーザービームの進入を妨げるガード用樹脂（ガード部材）９３を配設してウェーハＷを囲繞するガード部９３ｇを形成するガード部材配設ステップが実施される。

本実施形態では、ウェーハＷの外周縁Ｗｇの上方に塗布ノズル６８を位置付け、塗布ノズル６８の滴下口９６（図７参照）からガード用樹脂９３を滴下するとともに、スピンナーテーブル４８（図６）をゆっくりと回転させてウェーハＷを回転させることで、ウェーハＷの外周縁Ｗｇに沿うようなビード状のガード部９３ｇが形成されることとしている。

塗布ノズル６８から滴下させるガード用樹脂９３は、特に限定されるものではないが、例えば、紫外線吸収剤入り水溶性樹脂を用いることが考えられる。この紫外線吸収剤入り水溶性樹脂を用いることによれば、後のレーザー加工ステップにおいて、レーザービームを吸収し、テープＴへのレーザービームの到達を防ぎ、テープＴが溶融しチャックテーブル１８へ溶着するといった不具合を防ぐことが可能となる。また、水溶性の樹脂とすることにより、レーザー加工後において、水で洗い流すことが可能となる。また、ガード用樹脂（ガード部材）９３として水溶性液状樹脂を使用する場合には、保護膜形成用樹脂９１よりも粘度の高いものを使用することが好ましい。

また、少なくとも後に説明するレーザー加工ステップを実施する前に、図９に示すように、ウェーハＷの加工面（上面）Ｗａに保護膜形成用樹脂９１による保護膜９１Ｍが形成されることとする。この保護膜９１Ｍは、図７に示すように、塗布ノズル６８の滴下口９５から保護膜形成用樹脂９１をウェーハＷの略中心位置に滴下するとともに、その後、スピンナーテーブル４８（図５）を回転させて保護膜形成用樹脂９１を遠心力で広げることで形成される、いわゆる、スピンコートの形態にて形成することが考えられる。また、この保護膜９１Ｍは、後のレーザー加工ステップにおいて発生するデブリがウェーハＷの加工面（上面）Ｗａに形成されるデバイスに直接付着することを防止するためのものである。

保護膜９１Ｍを形成するための保護膜形成用樹脂９１としては、特に限定されるものではないが、例えば、ＰＶＡ（ポリ・ビニール・アルコール）ＰＥＧ（ポリ・エチレン・グリコール）、ＰＥＯ（酸化ポリエチレン）等の水溶性のレジストを使用することが考えられる。また、水溶性の樹脂とすることにより、レーザー加工後において水で洗い流すことが可能となる。

また、本実施形態では、上述したテープ貼着ステップとガード部材配設ステップを実施した後に、図１に示すレーザー加工装置２において、ウェーハＷより大きい吸着チャック（保持面）１８ａを有したチャックテーブル（保持テーブル）１８で、テープＴを介してウェーハＷを保持する保持ステップが実施される。

この保持ステップにより、図１０に示すように、加工面Ｗａに保護膜９１Ｍが被覆され、さらに、外周縁Ｗｇにガード部９３ｇが配設されたウェーハＷが、吸着チャック１８ａ上にて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。

また、保持ステップを実施した後、図１１に示すように、レーザービーム照射ユニット（レーザービーム照射手段）２４で被加工物であるウェーハＷに対して吸収性を有する波長のレーザービームＬＢをチャックテーブル１８に保持されたウェーハＷに照射するとともにレーザービーム照射ユニット２４とチャックテーブル１８とを加工送り方向に相対移動させて、ウェーハＷの外周の一端ｗ１から他端ｗ２に至るレーザー加工を被加工物に施すレーザー加工ステップを実施する。

レーザー加工ステップでは、レーザービーム照射ユニット２４からウェーハＷに向けてパルスレーザービームを照射しながら、チャックテーブル１８をＸ軸方向に所定の送り速度（例えば１００ｍｍ／秒）で移動させる。

尚、レーザー加工条件は例えば以下の通りである。

光源：ＹＡＧレーザー
波長：３５５ｎｍ（ＹＡＧレーザーの第３高調波）
出力：３．０Ｗ
繰り返し周波数：２０ｋＨｚ
集光スポット径：１．０μｍ
送り速度：１００ｍｍ／秒

そして、このレーザー加工ステップでは、ウェーハＷの外周の一端ｗ１から他端ｗ２に至るレーザー加工を施すとともに、ウェーハＷの外周側にはみ出す位置に照射されたレーザービームＬＢは、ガード部９３ｇで吸収されることになる。

このようにガード部９３ｇでレーザービームＬＢが吸収されるため、レーザービームＬＢはテープＴに到達することがなく、テープＴの溶融や、溶融したテープＴが吸着チャック１８ａに溶着するといった不具合発生を防止できる。

また、吸着チャック１８ａにはレーザービームＬＢが直接到達することがないため、吸着チャック１８ａがレーザービームＬＢによって損傷する不具合発生を防止できる。

また、このレーザー加工ステップにおいて、意図的に、ウェーハＷの外周縁Ｗｇの手前の位置からレーザー加工を開始する、或は、外周縁Ｗｇを超えた位置でレーザー加工を碇止する（オーバーラン）を実施する場合においても、ガード用樹脂９３によってレーザービームを吸収することができ、本発明を好適に実施することが可能となる。

以上の実施形態により本発明を実施することができるが、ガード部９３ｇについては、ガード用樹脂９３をビード状にしてウェーハＷの外周縁Ｗｇを囲繞することとするほか、例えば、石膏や塗料などを外周縁Ｗｇに沿わせるように円環状に塗布して配置することが考えられる。

なお、上述の実施形態のように、ガード用樹脂９３や、石膏、塗料などの液体やゲル状などの不定形のガード部材を用いることによれば、ウェーハＷとガード部材の間に隙間を形成させないようにすることができ、この隙間を通してレーザービームがテープＴや吸着チャック１８ａに到達するといった不具合の発生を防止することができる。

さらに、別の実施形態として、予め円環状に形付けられたシート状、あるいは、プレート状のガード部材をウェーハＷを取り囲むように配置することなども考えられる。

また、以上のようにガード部材としては各種の形態が考えられるが、本発明を実施するうえでは、レーザービームを吸収し、テープＴや吸着チャック１８ａに到達させない機能を果たすものであれば、特に限定されるものではない。

以上のレーザー加工ステップを実施した後に、ガード部材の除去や、各チップへの分割ステップなどが実施される。ここで、ガード部材として紫外線吸収剤入り水溶性樹脂からなるガード用樹脂９３を用いることによれば、洗浄装置の機能を兼ねる保護材付与装置３０により、このガード用樹脂９３を洗い流すことが可能となる。

２レーザー加工装置
１８チャックテーブル
１８ａ吸着チャック
２４レーザービーム照射ユニット
３０保護材付与装置
９３ガード用樹脂
９３ｇガード部
Ｆ環状フレーム
ＬＢレーザービーム
Ｔテープ
Ｕ被加工物ユニット
Ｗウェーハ
ｗ１一端
ｗ２他端
Ｗｇ外周縁

Claims

被加工物にレーザービームを照射してレーザー加工を施すレーザー加工方法であって、
該被加工物にテープを貼着するとともに該テープの外周を環状フレームに装着するテープ貼着ステップと、
該テープ貼着ステップを実施した後、該被加工物より大きい保持面を有した保持テーブルで該テープを介して該被加工物を保持する保持ステップと、
該保持ステップを実施した後、レーザービーム照射手段で該被加工物に対して吸収性を有する波長のレーザービームを該保持テーブルに保持された該被加工物に照射するとともに該レーザービーム照射手段と該保持テーブルとを加工送り方向に相対移動させて、該被加工物の外周の一端から他端に至るレーザー加工を該被加工物に施すレーザー加工ステップと、を備え、
少なくとも該レーザー加工ステップを実施する前に、該被加工物の外周側の該テープ上に該被加工物の外周縁に沿って該レーザービームの進入を妨げるガード部材を配設して該被加工物を囲繞するガード部を形成するガード部材配設ステップを備え、
該レーザー加工ステップでは、該被加工物の外周の一端から他端に至るレーザー加工を施すとともに該被加工物の外周側にはみ出す位置に照射された該レーザービームを該ガード部で吸収する、レーザー加工方法。