JP4847784B2

JP4847784B2 - チャックテーブルからのウェーハの取り外し方法

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Publication number: JP4847784B2
Application number: JP2006125423A
Authority: JP
Inventors: 幸雄森重; 昇武田; 利夫土屋
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2006-04-28
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2026-04-28
Also published as: JP2007299863A

Description

本発明は、レーザー加工装置のチャックテーブルからウェーハを取り外す方法に関するものである。

ＩＣ等の複数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ウェーハは、すべての分離予定ラインを縦横に分離させることによって個々のデバイスに分割され、各種電子機器に利用されている。かかる分離予定ラインを分離させるにあたっては、ウェーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光を照射して劈開させる技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。

ところが、ウェーハに対する吸収性を有する波長のレーザー光を照射すると、レーザー光がウェーハを透過してウェーハを保持するチャックテーブルにも照射され、チャックテーブルを損傷させると共に、チャックテーブルが加熱されてウェーハを支持するダイシングテープが溶融するという問題がある。そこで、本出願人は、チャックテーブルにおけるウェーハを保持する保持部を、レーザー光を透過させる石英等で形成し、保持部が加熱されるのを防止する技術を開発し、特許出願した（特願２００５−２９２３０７号）。

特開平１０−３０５４２０号公報

しかし、ウェーハにレーザー光を照射すると、ダイシングテープ自体もレーザー光を吸収して僅かながらも溶融し、溶融した部分を介してダイシングテープが保持部に接着されてしまい、ダイシングテープを保持部から取り外すことが困難になるという問題がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、レーザー光によりウェーハをダイシングする場合において、レーザー光の照射によりダイシングテープが溶融しても、ダイシングテープを容易にチャックテーブルの保持部から取り外せるようにすることにある。

本発明は、複数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ダイシングテープを介してフレームに支持されたウェーハを保持す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ー光を照射するレーザー光照射手段とを少なくとも含み、チャックテーブルが、ダイシングテープを介してウェーハを保持する保持部と、フレームを保持するフレーム保持部とを備えたレーザー加工装置を用い、レーザー光照射手段から分離予定ラインにレーザー光を照射して個々のデバイスに分割した後に、ウェーハをチャックテーブルから取り外す方法に関するもので、分離予定ラインに対するレーザー光の照射後であってウェーハをチャックテーブルから取り外す前に、ダイシングテープを加熱することを特徴とする。

ダイシングテープの加熱は、保持部の加熱により行うか、または、ウェーハに対する温風の吹き付けにより行うことが望ましい。

本発明では、保持部に保持されたダイシングテープを加熱することが可能となり、これによってダイシングテープが溶融した場合でも、ダイシングテープを保持部から容易に離脱させることができる。

図１に示すレーザー加工装置１は、ウェーハ等の被加工物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、被加工物にレーザー光による切断加工や穴開け加工を施すレーザー光照射手段３とを備えている。

チャックテーブル２においては、支持板２０に保持部２１が回転可能に支持されており、保持部２１は駆動源２２に連結されて回転可能となっている。駆動源２２は移動基台２３ａに固定されており、移動基台２３ａは、その内部のナットがＹ軸方向に配設されたボールネジ２４ａに螺合すると共に、ボールネジ２４ａと平行に配設された一対のガイドレール２５ａに対して摺動可能となっている。ボールネジ２４ａの一端にはモータ２６ａが連結されており、モータ２６ａによって駆動されてボールネジ２４ａが回動するのに伴い、移動基台２３ａがガイドレール２５ａにガイドされてＹ軸方向に移動し、保持部２１も同方向に移動する構成となっている。

また、ボールネジ２４ａ及びガイドレール２５ａが配設された移動基台２３ｂは、その内部のナットがＸ軸方向に配設されたボールネジ２４ｂに螺合すると共に、ボールネジ２４ｂと平行に配設された一対のガイドレール２５ｂに対して摺動可能となっている。ボールネジ２４ｂの一端にはモータ２６ｂが連結されており、モータ２６ｂによって駆動されてボールネジ２４ｂが回動するのに伴い、移動基台２３ｂがガイドレール２５ｂにガイドされてＸ軸方向に移動し、保持部２１も同方向に移動する構成となっている。

レーザー光照射手段３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構成されている。加工ヘッド３０は、下方に向けてレーザー光を照射する機能を有し、照射されるレーザー光の出力が出力調整手段３３ａによって調整される。レーザー光は、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。

レーザー光照射手段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ー光照射手段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、これに伴いレーザー光照射手段３もＹ軸方向に昇降する構成となっている。

レーザー加工装置１によって加工される対象としては、例えば図２に示すウェーハＷがある。このウェーハＷは、複数のデバイス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、分離予定ラインを縦横に切断することによりダイシングされ、個々のデバイスＤに分割される。

例えば図２に示すように、ステンレス等の金属からなる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、図３に示すように、保持部２１の外周側にはフレームＦを固定するためのフレーム保持部２７が配設される。

フレーム保持部２７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２７０と、支持部材２７０との間でフレームＦを挟持する押圧部材２７１とから構成され、押圧部材２７１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。

チャックテーブル２を構成する保持部２１は、枠体２９の内周側に配設されており、保持部２１は、例えば石英、硼珪酸ガラス、サファイア、フッ化カルシウム、フッ化リチウム、フッ化マグネシウム等によって形成される。保持部２１の熱膨張率は、合成樹脂等により形成されたダイシングテープＴの熱膨張率とは異なるものである。

図２に示したようにダイシングテープＴを介してフレームＦと一体となったウェーハＷがチャックテーブル２において保持される場合は、図４に示すように、フレームＦがフレーム保持部２７によって保持されると共に、ウェーハＷがダイシングテープＴを介して保持部２１に載置される。

図４に示すように、保持部２１の保持面２１０は、枠体２９の上面と面一に構成されており、枠体２９には、外周溝２９ａが形成されている。保持部２１は、ダイシングテープＴを介して、第一の吸引源２１ｃに連通する第一の吸引部２１ａによって吸引保持される。また、保持部２１の外周側には、第二の吸引源２１ｄに連通する第二の吸引部２１ｂが配設されている。保持部２１の下方には空間５が形成されており、空間５には加熱手段５ａ、例えばヒーターが配設されている。

保持部２１の保持面２１０には、その外周端部において開口する溝２１０ａが形成されている。例えば、溝２１０ａの深さは０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍ、溝２１０ａの幅は０．０３ｍｍ〜０．１ｍｍ程度、隣り合う溝２１０ａの間隔は０．１ｍｍ〜５ｍｍ程度であり、溝２１０ａの形状はＶ字型またはＵ字型とすることができる。溝２１０ａは、所望の溝形状に対応した外周形状を有する切削ブレードを備えた切削装置、例えばダイシング装置を用いて切削ブレードを切り込ませることによって形成することができる。

なお、溝２１０ａは、保持部２１の外周端部において開口していれば、その深さは数μｍ程度でもよく、隣り合う溝同士の間隔も自由に設定することができ、形状も図４の例には限定されない。また、溝１００は、一方向のみならず、交差する方向に形成されていてもよい。なお、溝２１０への吸引力の伝達を良くするために、保持部２１の外周端部の溝幅を広げることが好ましい。

図４に示すように、フレーム保持部２７によってダイシングテープＴを介してウェーハＷと一体となったフレームＦが保持されると、第二の吸引部２１ｂがダイシングテープＴによってシールされる。そして、ウェーハＷが貼着されたダイシングテープＴが保持部２１に載置され、第二の吸引部２１ｂに吸引力を作用させると、ダイシングテープＴと保持面２１０との間の空間及び溝２１０ａが減圧されてダイシングテープＴが保持面２１０において吸引される。すなわち、第二の吸引部２１ｂにおける吸引力が、保持部２１の外周端部を介して保持面２１０及び溝２１０ａに伝達され、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、保持部２１の外周側に配設された第二の吸引部２１ｂから作用する吸引力によって保持部２１の保持面２１０によってウェーハＷが吸引保持され、その状態でレーザー加工を行うことができるため、保持部２１の表面から裏面に至る細孔を形成しなくてもウェーハを吸引保持することができる。したがって、保持部２１に細孔を形成するための材料の条件に拘束されることなく、レーザー光の波長に対して透過性、分散性を有する最良の材料を選択して保持部２１を構成することができる。

また、保持部２１に作用する吸引力は、保持部２１の外周端部を介して伝達されるため、保持部２１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２１は、例えば０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の比較的薄い石英板等で構成することができる。なお、保持部２１の表面には、溝２１０ａを形成しなくても、吸引力を作用させることができる。

図１に戻って説明を続けると、保持部２１に保持されたウェーハＷは、チャックテーブル２１が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２１が＋Ｘ方向に移動し、レーザー光照射手段３を構成する加工ヘッド３１から照射されるレーザー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。隣り合う分離予定ラインＳの間隔ずつレーザー光照射手段３をＹ軸方向に割り出し送りしながらチャックテーブル２をＸ軸方向に移動させてレーザー光の照射を行うと、同方向の分離予定ラインＳがすべて分離される。また、保持部２１を９０度回転させてから同様にレーザー光の照射を行うと、すべての分離予定ラインＳが分離され、個々のデバイスＤに分割される。ここで、加工に用いるレーザー光としては、ＹＶＯ４レーザーまたはＹＡＧレーザーを用いることができる。例えば、波長が３５５ｎｍの紫外光、出力は３．０Ｗ、繰り返し周波数は１００ｋＨｚ、パルス幅は３０ｎｓ、加工送り速度は１００ｍｍ／ｓ、スポット径は１０μｍとする。

このように、ウェーハＷが保持された状態で、加工ヘッド３１からレーザー光を照射してウェーハＷの分離予定ラインＳに分離溝を形成すると、加工ヘッド３１から照射されたレーザー光のうち、ウェーハＷに吸収されなかった分については、保持部２１に到達する。しかし、保持部２１が、石英等のレーザー光を透過、分散させる材料で形成されているため、保持部２１が加熱されて破損することはなく、また、保持部２１が加熱されることによるダイシングテープＴの溶融も防止することができる。

ウェーハＷがデバイスに分割された後は、フレーム保持部２７におけるフレームＦの保持状態を解除すると共に、ダイシングテープＴを保持部２１から取り外すことによって、ダイシングテープＴを介してフレームＦに支持されたウェーハＷをチャックテーブル２から取り外すが、照射されたレーザー光の一部は、ダイシングテープＴに吸収されるため、ダイシングテープＴが溶融して保持部２１に接着され、ダイシングテープＴが保持部２１からと取り外しにくい状態となっている。

そこで、保持部２１の下方に設けた加熱手段５ａによって、保持部２１を介して間接的にダイシングテープＴを加熱する。ダイシングテープＴの耐熱性に応じ、例えばダイシングテープＴが６０℃〜１２０℃になるまで加熱する。加熱時間は、例えば２０秒以上とする。

このようにして保持部２１及びダイシングテープＴが加熱されると、保持部２１とダイシングテープＴとは熱膨張率が異なるため、加熱によりダイシングテープＴが保持部２１から離脱する。したがって、ダイシングテープＴを保持部２１から容易に取り外すことができる。

図３及び図４に示したチャックテーブル２に代えて、図５及び図６に示すチャックテーブル２ａを使用することもできる。このチャックテーブル２ａも、図３及び図４に示したチャックテーブル２と同様に、保持部２１の保持面２１０が枠体２９０の上面と面一に構成されており、枠体２９０に外周溝２９ａが形成されている点も同様であるが、図３及び図４のチャックテーブル２におけるフレーム保持部２７に相当するものはなく、枠体２９０の上面がフレームＦを支持するフレーム保持部２９０ａとして機能する。フレーム保持部２９０ａに磁石を内蔵した場合は、磁力によりフレームＦを保持することができる。また、吸引孔を介して保持するようにしてもよい。なお、保持面２１０には溝が形成されていなくてもよい。

図６に示すように、保持部２１は第一の吸引源２１ｃに連通する第一の吸引部２１ａによって吸引保持される。また、保持部２１の外周側には、第二の吸引源２１ｄに連通する第二の吸引部２１ｂが配設されている。保持部２１の下方には空間５が形成されており、空間５には加熱手段５ａが配設されている。保持部２１は、例えば石英、硼珪酸ガラス、サファイア、フッ化カルシウム、フッ化リチウム、フッ化マグネシウム等によって形成される。保持部２１の熱膨張率は、合成樹脂等で形成されたダイシングテープＴの熱膨張率とは異なるものである。

フレーム保持部２９０ａによってダイシングテープＴを介してウェーハＷと一体となったフレームＦが保持されると、第二の吸引部２１ｂがダイシングテープＴによってシールされる。そして、ウェーハＷが貼着されたダイシングテープＴが保持部２１に載置され、第二の吸引部２１ｂに吸引力を作用させると、溝２１０ａが減圧されてダイシングテープＴが保持面２１０において吸引される。すなわち、第二の吸引部２１ｂにおける吸引力が、ウェーハ保持部２１の外周端部を介して保持面２１０及び溝２１０ａに伝達され、ダイシングテープＴを介してウェーハＷが保持される。

保持部２１においてウェーハＷが保持された状態で、加工ヘッド３１からレーザー光を照射してウェーハＷの分離予定ラインＳに分離溝を形成すると、加工ヘッド３１から照射されたレーザー光のうち、ウェーハＷに吸収されなかった分については、保持部２１に到達する。しかし、保持部２１が、石英等のレーザー光を透過、分散させる材料で形成されているため、保持部２１が破損することはなく、また、保持部２１が加熱されることによるダイシングテープＴの溶融も防止することができる。

ウェーハＷがデバイスに分割された後には、ダイシングテープＴを介してフレームＦに支持されたウェーハＷをチャックテーブル２から取り外すが、照射されたレーザー光の一部は、ダイシングテープＴに吸収されるため、ダイシングテープＴが溶融して保持部２１に接着され、ダイシングテープＴが保持部２１からと取り外しにくい状態となっている。そこで、保持部２１の下方に設けた加熱手段５ａによって保持部２１を加熱する。保持部２１が加熱されると、保持部２１と接触しているダイシングテープＴも加熱されるが、保持部２１とダイシングテープＴとは熱膨張率が異なるため、加熱によりダイシングテープＴが保持部２１から離脱する。したがって、ダイシングテープＴを保持部２１から容易に取り外すことができる。

図７に示すレーザー加工装置１ａは、図１に示したレーザー加工装置１に、温風吹き付け部１０を配設したものである。なお、レーザー加工装置１ａにおいては、必ずしも、チャックテーブル２を構成する保持部２１の下方に図４及び図６に示した加熱手段５ａが配設されている必要はない。

温風吹き出し手段１０の吹き出し口１０ａは、チャックテーブル２に保持されたウェーハに向けられている。そして、図１に示したレーザー加工装置１と同様に、ダイシングテープＴを介してフレームＦと一体になって支持されたウェーハＷが個々のデバイスＤに分割されると、ダイシングテープＴがレーザー光の照射を受けることにより溶融し、保持部２１に付着する。

そこで、デバイスへの分割の後に、チャックテーブル２の移動により、ウェーハＷを吹き出し口１０ａの近傍に位置付け、温風吹き付け部１０からウェーハＷに向けて温風を吹き付け、ウェーハＷを介してダイシングテープＴの温度を上昇させる。ダイシングテープＴは保持部２１と接触しているため、ダイシングテープＴの温度が上昇すれば、保持部２１の温度も上昇する。しかし、ダイシングテープＴと保持部２１とでは熱膨張率が異なるため、加熱によりダイシングテープＴが保持部２１から離脱し、ダイシングテープＴを保持部２１から容易に取り外すことができる。

レーザー加工装置の第一の例を示す斜視図である。ダイシングテープを介してフレームと一体となったウェーハ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斜視図である。同チャックテーブルにウェーハが保持された状態を示す断面図である。チャックテーブルの第二の例を示す斜視図である。同チャックテーブルにウェーハが保持された状態を示す断面図である。レーザー加工装置の第二の例を示す斜視図である。

１、１ａ：レーザー加工装置
２：チャックテーブル
２０：支持板
２１：保持部
２１０：表面２１０ａ：溝
２１ａ：第一の吸引部２１ｂ：第二の吸引部
２１ｃ：第一の吸引源２１ｄ：第二の吸引源
２２：駆動源２３ａ、２３ｂ：移動基台２４ａ、２４ｂ：ボールネジ
２５ａ、２５ｂ：ガイドレール２６ａ、２６ｂ：モータ
２７：フレーム保持部
２７０：支持部材２７１：押圧部材
２９：枠体
２９ａ：外周溝
２９０：枠体
２９０ａ：フレーム保持部
３：レーザー光照射手段
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：空間
５ａ：加熱手段
１０：温風吹き付け手段
１０ａ：吹き出し口
Ｗ：ウェーハ
Ｄ：デバイスＳ：分離予定ライン
Ｔ：ダイシングテープＦ：フレーム

Claims

複数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ダイシングテープを介してフレームに支持されたウェーハ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ウェーハにレーザー光を照射するレーザー光照射手段とを少なくとも含み、該チャックテーブルは、該ダイシングテープを介して該ウェーハを保持する保持部と、該フレームを保持するフレーム保持部とを備えたレーザー加工装置を用い、該レーザー光照射手段から該分離予定ラインにレーザー光を照射して個々のデバイスに分割した後に、該ウェーハを該チャックテーブルから取り外す方法であって、
該分離予定ラインに対するレーザー光の照射後であって該ウェーハを該チャックテーブルから取り外す前に、該ダイシングテープを加熱することを特徴とするチャックテーブルからのウェーハの取り外し方法。
前記ダイシングテープの加熱は、前記保持部の加熱により行うことを特徴とする請求項１に記載のチャックテーブルからのウェーハの取り外し方法。
前記ダイシングテープの加熱は、前記ウェーハに対する温風の吹き付けにより行うことを特徴とする請求項１に記載のチャックテーブルからのウェーハの取り外し方法。