JP5065637B2 - ウエーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、表面に複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを有するウエーハのデバイス領域と外周余剰領域の境界部に加工溝を形成するウエーハの加工方法に関する。

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。

上述したように分割されるウエーハは、ストリートに沿って切断する前に裏面を研削またはエッチングによって所定の厚さに形成される。近年、電気機器の軽量化、小型化を達成するためにウエーハの厚さを１００μm以下に形成することが要求されている。
しかるに、ウエーハの厚さを１００μm以下に形成すると破損し易くなり、ウエーハの搬送等の取り扱いが困難になるという問題がある。

上述した問題を解消するために本出願人は、ウエーハの裏面におけるデバイス領域に対応する領域を研削してデバイス領域の厚さを所定厚さに形成するとともに、ウエーハの裏面における外周部を残存させて環状の補強部を形成することにより、剛性を有するウエーハを形成することができるウエーハの加工方法を特願２００５−１６５３９５号として提案した。

ところで、上述したウエーハをストリートに沿って分割する際には、上記環状の補強部が邪魔となり除去する必要がある。この環状の補強部を除去するには、被加工物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被加工物を切削する切削ブレードを備えた切削手段とを具備する切削装置を用いることが考えられる。即ち、チャックテーブルに保持されたウエーハにおけるデバイス領域と外周余剰領域との境界部に回転する切削ブレードを位置付け、切削ブレードに所定の切削送りを与えてチャックテーブルを回転しながら切削する。

而して、上述した切削装置を用いて、ウエーハを保持したチャックテーブルを回転しながら切削すると、切削ブレードは直進性を有するため円弧状に切削すると切削ブレードおよびウエーハに大きな負荷が作用する。このため、切削ブレードが破損するばかりでなく、薄く形成されたウエーハのデバイス領域に損傷を与え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、ウエーハのデバイス領域を損傷させることなく、デバイス領域と外周余剰領域との境界部に加工溝を形成することができるウエーハの加工方法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、ウエーハを保持する保持面を備え回転可能に構成されたチャックテーブルと、該チャックテーブルを加工送り方向（Ｘ軸方向）に移動せしめる加工送り手段と、該チャックテーブルを加工送り方向（Ｘ軸方向）と直交する割り出し送り方向に（Ｙ軸方向）に移動せしめる割り出し送り手段と、該チャックテーブルにウエーハを搬送する搬送手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハにレーザー光線を照射する集光器を備えたレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハを撮像する撮像手段とを具備するレーザー加工装置を用い、
表面に複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを有し、ウエーハのデバイス領域に対応する裏面が研削され、該外周余剰領域に対応する裏面に環状の補強部が形成されているウエーハの該デバイス領域と該外周余剰領域の境界部に分離溝を形成するウエーハの加工方法であって、
該搬送手段によって該補強部が形成されているウエーハを搬送し該チャックテーブル保持面に載置するウエーハ載置工程と、
該撮像手段により該チャックテーブル保持面に載置されたウエーハの外周縁の複数箇所を検出してウエーハの中心の座標を求め、該チャックテーブルの回転中心の座標とのズレを検出する中心ズレ検出工程と、
該中心ズレ検出工程によって検出されたウエーハの中心と該チャックテーブルの回転中心とのズレに対応して該チャックテーブルとウエーハを相対的に移動し、ウエーハの中心と該チャックテーブルの中心とを位置合わせする中心位置合わせ工程と、
該チャックテーブルの保持面に載置され該中心位置合わせ工程が実施されたウエーハの該デバイス領域と該外周余剰領域の境界部に該レーザー光線照射手段からレーザー光線を照射しつつ該チャックテーブルを回転することにより、ウエーハの該デバイス領域と該外周余剰領域の境界部に分離溝を形成するレーザー加工工程と、を含み、
該中心位置合わせ工程は、該中心ズレ検出工程が実施された該ウエーハを該搬送手段によって該チャックテーブルの直上に移動して保持するウエーハ保持工程と、該加工送り手段および割り出し送り手段を作動して該中心ズレ検出工程によって検出されたウエーハの中心と該チャックテーブルの回転中心とのＸ軸方向およびＹ軸方向のズレを補正する中心ズレ補正工程と、該中心ズレ補正工程が実施された該チャックテーブルの保持面に該ウエーハ保持工程において保持されたウエーハを再度載置するウエーハ再載置工程とを含んでおり、次に加工すべきウエーハを該チャックテーブルの保持面に載置するウエーハ載置工程を実施する前に、先に加工されたウエーハに対する該中心ズレ検出工程によって検出されたウエーハの中心と該チャックテーブルの回転中心とのズレに基づいて、該チャックテーブルを予め中心ズレ補正する、
ことを特徴とするウエーハのレーザー加工方法が提供される。

上記発明は、上記中心ズレ検出工程において、撮像手段によってウエーハの外周縁の３箇所(Ａ，Ｂ，Ｃ)を撮像し、制御手段によって、３箇所(Ａ，Ｂ，Ｃ)の座標から直線Ａ―ＢとＢ―Ｃのそれぞれ中心からの垂線が互いに交わる点Ｐｗを求め、この座標をウエーハの中心とすることがさらに望ましい。

本発明によれば、ウエーハのデバイス領域と外周余剰領域との境界部にレーザー光線を照射して分離溝を形成するので、切削ブレードにより境界部に沿って切断するようにウエーハに負荷が作用しないため、デバイス領域を損傷させることなく切断することができる。また、本発明によれば、上記中心ズレ検出工程および中心位置合わせ工程を実施することによりチャックテーブルの保持面に保持されたウエーハの中心とチャックテーブルの回転中心が一致しているので、デバイス領域と外周余剰領域との境界部に沿って正確に分離溝を形成することができる。更に、本発明によれば、次に加工すべきウエーハをチャックテーブルの保持面に載置するウエーハ載置工程を実施する前に、先に加工されたウエーハに対する中心ズレ検出工程によって検出されたウエーハの中心と該チャックテーブルの回転中心とのズレに基づいて、該チャックテーブルを予め中心ズレ補正するので、次に加工するウエーハの中心がチャックテーブルの回転中心に位置付けられる確立が高くなる。

以下、本発明によるウエーハのレーザー加工方法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には本発明によるウエーハのレーザー加工方法によって加工されるウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図が示されている。図１に示す半導体ウエーハ１００は、例えば厚さが３５０μmのシリコンウエーハからなっており、表面１００ａに複数のストリート１０１が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート１０１によって区画された複数の領域にIC、LSI等のデバイス１０２が形成されている。このように構成された半導体ウエーハ１００は、デバイス１０２が形成されているデバイス領域１０４と、該デバイス領域１０４を囲繞する外周余剰領域１０５を備えている。

上記半導体ウエーハ１００をストリート１０１に沿って切断し個々の半導体チップに分割するに際し、半導体ウエーハ１００の裏面におけるデバイス領域１０４に対応する領域を研削してデバイス領域１０４の厚さを所定厚さに形成するとともに、半導体ウエーハ１００の裏面における外周余剰領域１０５に対応する領域に環状の補強部を形成する。このような加工を施すには、先ず図２に示すように半導体ウエーハ１００の表面１００ａに保護部材１１０を貼着する（保護部材貼着工程）。従って、半導体ウエーハ１００の裏面１００bが露出する形態となる。

保護部材貼着工程を実施したならば、半導体ウエーハ１００の裏面１００bにおけるデバイス領域１０４に対応する領域を研削してデバイス領域１０４の厚さを所定厚さに形成するとともに、半導体ウエーハ１００の裏面１００bにおける外周余剰領域１０５に対応する領域を残存させて環状の補強部を形成する補強部形成工程を実施する。この補強部形成工程は、図３に示す研削装置によって実施する。

図３に示す研削装置１は、被加工物としてのウエーハを保持するチャックテーブル１１と、該チャックテーブル１１に保持されたウエーハの加工面を研削する研削手段１２を具備している。チャックテーブル１１は、上面にウエーハを吸引保持し図３において矢印１１aで示す方向に回転せしめられる。研削手段１２は、スピンドルハウジング１２１と、該スピンドルハウジング１２１に回転自在に支持され図示しない回転駆動機構によって回転せしめられる回転スピンドル１２２と、該回転スピンドル１２２の下端に装着されたマウンター１２３と、該マウンター１２３の下面に取り付けられた研削ホイール１２４とを具備している。この研削ホイール１２４は、円板状の基台１２５と、該基台１２５の下面に環状に装着された研削砥石１２６とからなっており、基台１２５がマウンター１２３の下面に取り付けられている。

上述した研削装置１を用いて補強部形成工程を実施するには、チャックテーブル１１の上面（保持面）に図示しないウエーハ搬入手段によって搬送された上記半導体ウエーハ１００の保護部材１１０側を載置し、半導体ウエーハ１００をチャックテーブ１１上に吸引保持する。ここで、チャックテーブル１１に保持された半導体ウエーハ１００と研削ホイール１２４を構成する環状の研削砥石１２６の関係について、図４を参照して説明する。チャックテーブル１１の回転中心P1と環状の研削砥石１２６の回転中心P2は偏芯しており、環状の研削砥石１２６の外径は、半導体ウエーハ１００のデバイス領域１０４と外周余剰領域１０５との境界線１０６の直径より小さく境界線１０６の半径より大きい寸法に設定され、環状の研削砥石１２６がチャックテーブル１１の回転中心P1（半導体ウエーハ１００の中心）を通過するようになっている。

次に、図３および図４に示すようにチャックテーブル１１を矢印１１aで示す方向に３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール１２４を矢印１２４aで示す方向に６０００ｒｐｍで回転せしめるとともに、研削ホイール１２４を下方に移動して研削砥石１２６を半導体ウエーハ１００の裏面に接触させる。そして、研削ホイール１２４を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りする。この結果、半導体ウエーハ１００の裏面には、図５に示すようにデバイス領域１０４に対応する領域が研削除去されて所定厚さ（例え６０μm）の円形状の凹部１０４bに形成されるとともに、外周余剰領域１０５に対応する領域が図示の実施形態においては厚さ３５０μm残存されて環状の補強部１０５bに形成される（環状の補強部形成工程）。

上述したように、半導体ウエーハ１００の裏面にデバイス領域１０４に対応する領域を研削除去して所定厚さ（例えば６０μm）の凹部１０４bに形成し、外周余剰領域１０５に対応する領域を残存させて環状の補強部１０５bを形成したならば、デバイス領域１０４に対応する裏面をエッチングしたり、該裏面に金属膜を被覆したり、ビアホールを形成したり等の加工を施した後、デバイス領域１０４をストリート１０１に沿って切断し個々の半導体チップに分割するが、環状の補強部１０５bが邪魔となる。従って、半導体ウエーハ１００におけるデバイス領域１０４と外周余剰領域１０５との境界部を切断して、環状の補強部１０５bを除去する必要がある。しかるに、半導体ウエーハ１００におけるデバイス領域１０４と外周余剰領域１０５との境界部を切削装置の切削ブレードによって切断すると、上述したように切削ブレードは直進性を有するため円弧状に切削すると切削ブレードおよび半導体ウエーハ１００に大きな負荷が作用し、切削ブレードが破損するばかりでなく、薄く形成された半導体ウエーハ１００のデバイス領域１０４に損傷を与えるという問題がある。

そこで、本発明においては、半導体ウエーハ１００におけるデバイス領域１０４と外周余剰領域１０５との境界部をレーザー加工によって切断する。
ここで、上記レーザー加工を実施するレーザー加工装置について、図６乃至図８を参照して説明する。
図６に示されたレーザー加工装置２は、略直方体状の装置ハウジング２０を具備している。この装置ハウジング２０内には、図７に示す静止基台２１と、該静止基台２１に矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）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２１に上記矢印Ｘで示す方向（X軸方向）と直角な矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）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４と、該レーザー光線ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す方向（Z軸方向）に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット５が配置されている。

上記チャックテーブル機構３は、静止基台２１上に矢印Ｘで示す加工送り方向(X軸方向)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で示す加工送り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Ｘで示す加工送り方向(X軸方向)と直交する矢印Ｙで示す割り出し送り方向(Y軸方向)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３６を具備している。このチャックテーブル３６は多孔性材料から形成された被加工物の保持面となる吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。このように構成されたチャックテーブル３６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よって回転せしめられる。なお、チャックテーブル３６には、後述する環状のフレームを固定するためのクランプ３６２が配設されている。

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で示す割り出し送り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で示す加工送り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で示す加工送り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２１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。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置２は、上記チャックテーブル３６の加工送り量を検出するための加工送り量検出手段３７４を備えている。加工送り量検出手段３７４は、案内レール３１に沿って配設されたリニアスケール３７４aと、第１の滑動ブロック３２に配設され第１の滑動ブロック３２とともにリニアスケール３７４aに沿って移動する読み取りヘッド３７４bとからなっている。この送り量検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bは、図示に実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量を検出する。なお、上記加工送り手段３７の駆動源としてパルスモータ３７２を用いた場合には、パルスモータ３７２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量を検出することもできる。また、上記加工送り手段３７の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量を検出することもできる。

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で示す割り出し送り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で示す割り出し送り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。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置２は、上記第２の滑動ブロック３３の割り出し加工送り量を検出するための割り出し送り量検出手段３８４を備えている。割り出し送り量検出手段３８４は、案内レール３２２に沿って配設されたリニアスケール３８４aと、第２の滑動ブロック３３に配設され第２の滑動ブロック３３とともにリニアスケール３８４aに沿って移動する読み取りヘッド３８４bとからなっている。この送り量検出手段３８４の読み取りヘッド３８４bは、図示に実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量を検出する。なお、上記第１の割り出し送り手段３８の駆動源としてパルスモータ３８２を用いた場合には、パルスモータ３８２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量を検出することもできる。また、上記加工送り手段３７の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量を検出することもできる。

上記レーザー光線照射ユニット支持機構４は、静止基台２１上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１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４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２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４２３、４２３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４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動させるための第２の割り出し送り手段４３を具備している。第２の割り出し送り手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ねじロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２１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４３２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１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４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１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。

図示の実施形態のおけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザー光線照射手段５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３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。

図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向（Z軸方向）に移動させるための移動手段５３を具備している。移動手段５３は、一対の案内レール４２３、４２３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５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびレーザビーム照射手段５２を案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向（Z軸方向）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５３２を正転駆動することによりレーザー光線照射手段５２を上方に移動し、パルスモータ５３２を逆転駆動することによりレーザー光線照射手段５２を下方に移動するようになっている。

図示のレーザー光線照射手段５２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング５２１を含んでいる。また、レーザー光線照射手段５２は、図８に示すようにケーシング５２１内に配設されたパルスレーザー光線発振手段５２２および伝送光学系５２３と、ケーシング５２１の先端に配設されパルスレーザー光線発振手段５２２によって発振されたパルスレーザー光線を上記チャックテーブル３６に保持された被加工物に照射する集光器５２４を具備している。上記パルスレーザー光線発振手段５２２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５２２ａと、これに付設された繰り返し周波数設定手段５２２ｂとから構成されている。この繰り返し周波数設定手段５２２ｂは、後述する制御手段によって制御される。上記伝送光学系５２３は、ビームスプリッタの如き適宜の光学要素を含んでいる。

図７に戻って説明を続けると、上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の先端部には、レーザー光線照射手段５２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６が配設されている。この撮像手段６は、撮像素子（ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を制御手段７に送る。

制御手段７はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）８１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）７２と、後述する被加工物の設計値のデータや演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７３と、カウンター７４と、入力インターフェース７５および出力インターフェース７６とを備えている。制御手段７の入力インターフェース７５には、上記加工送り量検出手段３７４、割り出し送り量検出手段３８４および撮像手段６等からの検出信号が入力される。そして、制御手段８の出力インターフェース７６からは、上記パルスモータ３７２、パルスモータ３８２、パルスモータ４３２、パルスモータ５３２、レーザー光線照射手段５２および表示手段８等に制御信号を出力する。なお、上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３は、上記チャックテーブル３６の中心の座標を記憶する第１の記憶領域７３aや他の記憶領域を備えている。

図６に戻って説明を続けると、上記装置ハウジング２０におけるカセット載置領域１３aには、被加工物を収容するカセットを載置するカセット載置テーブル１３が配設されている。このカセット載置テーブル１３は、図示しない昇降手段によって上下方向に移動可能に構成されている。カセット載置テーブル１３上には、被加工物としての上記半導体ウエーハ１００を収容するカセット１４が載置される。ここで、カセット１４に収容される半導体ウエーハ１００について、図９を参照して説明する。上述したように環状の補強部形成工程が実施された半導体ウエーハ１００は、裏面１００bが環状のフレームFに装着された保護テープTの表面に貼着される。そして、半導体ウエーハ１００の表面１００aに貼着されている上記保護部材１１０を剥離する（フレーム支持工程）。このように半導体ウエーハ１００は、裏面１００bが環状のフレームFに装着された保護テープTの表面に貼着された状態でカセット１３に収容される。

図６に戻って説明を続けると、図示の実施形態におけるレーザー加工装置２は、カセット載置テーブル１３上に載置されたカセット１４に収容されている半導体ウエーハ１００（環状のフレームFに保護テープTを介して支持されている状態）を仮置きテーブル１５に搬出する搬出手段１６と、仮置きテーブル１５に搬出された半導体ウエーハ１０を上記チャックテーブル３３上に搬送する搬送手段１７と、チャックテーブル３６上でレーザー加工された半導体ウエーハ１００を洗浄する洗浄手段１８と、チャックテーブル３６上でレーザー加工された半導体ウエーハ１００を洗浄手段１８へ搬送する洗浄搬送手段１９を具備している。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置２は以上のように構成されており、以下レーザー加工装置２を用いて上記半導体ウエーハ１００におけるデバイス領域１０４と外周余剰領域１０５との境界部に分離溝を形成するウエーハの加工方法について、図６、図７、図１０乃至図１２を参照して説明する。
カセット載置テーブル１３上に載置されたカセット１４の所定位置に収容されている半導体ウエーハ１００（環状のフレームFに保護テープTを介して支持されている状態）は、図示しない昇降手段によってカセット載置テーブル１３が上下動することにより搬出位置に位置付けられる。次に、搬出手段１６が進退作動して搬出位置に位置付けられた半導体ウエーハ１００を仮置きテーブル１５上に搬出する。仮置きテーブル１５に搬出された半導体ウエーハ１００は、搬送手段１７の旋回動作によって図６および図７に示す被加工物保持位置に位置付けられているチャックテーブル３６の吸着チャック３６１（保持面）に搬送され載置される（ウエーハ載置工程）。チャックテーブル３６の保持面に半導体ウエーハ１００が載置されたならば、図１０に示すように図示しない吸引手段が作動して半導体ウエーハ１００をチャックテーブル３６上に吸引保持する。また、半導体ウエーハ１００を保護テープTを介して支持する支持フレームFは、上記クランプ３６２によって固定される。なお、チャックテーブル３６の外径は、半導体ウエーハ１００の裏面１００bに形成された環状の補強部１０５bの内径より４〜６mm小さく形成されている。従って、環状の補強部１０５bの内周面とチャックテーブル３６の外周面との間には２〜３mmの隙間が形成される。

上述したようにチャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１００は、その中心がチャックテーブル３６の中心と一致している必要がある。環状のフレームFに装着された保護テープTに貼着されている半導体ウエーハ１００の中心が環状のフレームFの中心と一致していれば、チャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１００の中心は、上記搬送手段１６によってチャックテーブル３６に搬送されることによりチャックテーブル３６の回転中心と一致するように構成されている。しかるに、環状のフレームFに装着された保護テープTに半導体ウエーハ１００をテープ貼り機によって貼着する際に、環状のフレームFの中心と半導体ウエーハ１００の中心とが僅かにズレる場合がある。従って、チャックテーブル３６に半導体ウエーハ１００が保持された状態で、半導体ウエーハ１００の中心がチャックテーブル３６の回転中心と一致しているが否かを確認し、もし半導体ウエーハ１００の中心がチャックテーブル３６の回転中心と一致していなければ両者の中心を一致される中心位置合わせ作業を実施する必要がある。

次に、チャックテーブル３６上に保持された、半導体ウエーハ１００の中心とチャックテーブル３６の回転中心とを位置合わせする中心位置合わせ工程について説明する。
上述したように被加工物保持位置に位置付けられているチャックテーブル３６に半導体ウエーハ１００を保持したならば、チャックテーブル３６を撮像手段６の直下のアライメント位置まで移動せしめる。チャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１００は、図１１に示す座標位置となる。そして、撮像手段６によって図１１に示すように半導体ウエーハ１００の外周縁の３箇所(A,B,C)を撮像し、画像情報を制御手段７に送る。制御手段７は、撮像手段６からの画像情報に基づいて３箇所(A,B,C)の座標をランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納する。次に、制御手段７は、３箇所(A,B,C)の座標から直線A―BとB―Cのそれぞれ中点からの垂線が互いに交わる点Pwを求め、この座標を半導体ウエーハ１００の中心としてランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納する。そして、制御手段７は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３の第１の記憶領域７３aに格納されているチャックテーブル３６の回転中心の座標Pcと上記半導体ウエーハ１００の中心座標PwのX軸方向のズレ(x)とY軸方向のズレ(y)を求め（中心ズレ検出工程）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納する。

上述したようにチャックテーブル３６の回転中心の座標Pcと半導体ウエーハ１００の中心座標PwのX軸方向のズレ(x)とY軸方向のズレ(y)を検出したならば、チャックテーブル３６を上記被加工物保持位置に移動する。そして、半導体ウエーハ１００の吸引保持を解除するとともに、クランプ３６２による支持フレームFの固定を解除する。次に、搬送手段１７を被加工物保持位置に位置付けられているチャックテーブル３６の直上に移動し、半導体ウエーハ１００を保持する(ウエーハ保持工程)。次に、上記加工送り手段３７を作動して、チャックテーブル３６を上記X軸方向のズレ(x)分移動するとともに、上記第１の割り出し送り手段３８を作動してチャックテーブル３６を上記Y軸方向のズレ(y)分移動する(中心ズレ補正工程)。このように中心ズレ補正工程を実施してチャックテーブル３６の回転中心Pcと半導体ウエーハ１００の中心PwのX軸方向のズレ(x)とY軸方向のズレ(y)を補正したならば、洗浄搬送手段１９に保持されている半導体ウエーハ１００を再度チャックテーブル３６の保持面に載置する(ウエーハ再載置工程)ことにより、半導体ウエーハ１００の中心がチャックテーブル３６の回転中心に位置付けられる。このようにして、半導体ウエーハ１００の中心がチャックテーブル３６の回転中心に位置付けられたならば、図示しない吸引手段を作動して半導体ウエーハ１００をチャックテーブル３６上に吸引保持するとともに、半導体ウエーハ１００を保護テープTを介して支持する支持フレームFをクランプ３６２によって固定する。

上述したように、チャックテーブル３６上に保持された半導体ウエーハ１００の中心とチャックテーブル３６の回転中心とを位置合わせする中心位置合わせ工程を実施したならば、半導体ウエーハ１００のデバイス領域１０４と外周余剰領域１０５との境界部に分離溝を形成するレーザー加工工程を実施する。即ち、半導体ウエーハ１００を保持したチャックテーブル３６を集光器５２４の直下の加工領域に移動する。そして、図１２の(a)に示すように半導体ウエーハ１００のデバイス領域１０４と外周余剰領域１０５との境界線１０６を集光器５２４に直下に位置付ける。次に、レーザー光線照射手段５２を作動して集光器５２４からシリコンウエーハに対して吸収性を有する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３６を矢印３６aで示す方向に所定の回転速度で回転せしめる。この結果、図１２の(b)に示すように半導体ウエーハ１００にはデバイス領域１０４と外周余剰領域１０５との境界線１０６に沿って分離溝１０７が形成され、外周余剰領域１０５（環状の補強部１０５b）が除去される。このレーザー加工工程においては、切削ブレードにより境界線１０６に沿って切断するようにデバイス領域１０４を損傷させることなく切断することはできるとともに、チャックテーブル３６上に保持された半導体ウエーハ１００の中心とチャックテーブル３６の回転中心が上述したように一致しているので、デバイス領域１０４と外周余剰領域１０５との境界線１０６に沿って正確に分離溝１０７を形成することができる。

なお、上記レーザー加工工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の光源 ：ＹＶＯ４レーザーまたはＹＡＧレーザー
波長 ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数 ：１０ｋＨｚ
平均出力 ：６．５W
集光スポット ：φ２０μｍ
チャックテーブルの回転速度：１２０度／秒

上記レーザー加工工程を実施して半導体ウエーハ１００のデバイス領域１０４と外周余剰領域１０５との境界線１０６に沿って分離溝１０７を形成することにより、外周余剰領域１０５（環状の補強部１０５b）を除去したならば、半導体ウエーハ１００をストリート１０１に沿って切断することにより個々の半導体チップに分割する切断工程に移行する。この切断工程は、上記レーザー加工装置２によって実施してもよく、また、切削装置等のダイシング装置によって実施してもよい。

上述したようにレーザー加工工程（および切断工程）を実施したならば、チャックテーブル３６を上記被加工物保持位置に移動する。そして、半導体ウエーハ１００の吸引保持を解除するとともに、クランプ３６２による支持フレームFの固定を解除する。次に、洗浄搬送手段１９を作動して外周余剰領域１０５（環状の補強部１０５b）が除去された半導体ウエーハ１００を洗浄手段１８に搬送する。洗浄手段１８に搬送された半導体ウエーハ１００は、ここで洗浄される。洗浄手段１８によって洗浄された半導体ウエーハ１００は、乾燥後に搬送手段１７によって仮置きテーブル１５に搬送される。そして、半導体ウエーハ１００は、搬出手段１６によってカセット１４の所定位置に収納される。

なお、上述したように被加工物保持位置に戻されたチャックテーブル３６は、次に加工する半導体ウエーハが搬送されてくるまでの間に、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納されている、先に加工された半導体ウエーハに関するチャックテーブル３６の回転中心の座標Pcと半導体ウエーハ１００の中心の座標PwのX軸方向のズレ(x)とY軸方向のズレ(y)に基づいて、チャックテーブル３６に予め上記中心ズレ補正を実施することが望ましい。このように、中心ズレ補正を実施しておくことにより、次に加工する半導体ウエーハ１００の中心がチャックテーブル３６の回転中心に位置付けられる確立が高くなる。即ち、テープ貼り機によって環状のフレームFに装着された保護テープTに貼着された半導体ウエーハ１００は、同一ロットの場合には同様のズレ傾向があるので、中心ズレ補正を実施しておくことにより、半導体ウエーハ１００の中心がチャックテーブル３６の回転中心に位置付けられる確立が高くなる。

本発明によるウエーハの加工方法によって加工されるウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図。 図１に示す半導体ウエーハの表面に保護部材を貼着した状態を示す斜視図。 図１に示す半導体ウエーハの裏面を研削するための研削装置の斜視図。 図３に示す研削装置によって実施する補強部形成工程の説明図。 図５に示す補強部形成工程が実施された半導体ウエーハの断面図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるレーザー加工工程するためのレーザー加工装置の斜視図。 図６に示すレーザー加工装置の要部斜視図。 図６に示すレーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段の構成ブロック図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるフレーム支持工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるウエーハ載置工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における中心ズレ検出工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるレーザー加工工程の説明図。

符号の説明

１：研削装置
１１：研削装置のチャックテーブル
１２：研削手段
２：レーザー加工装置
２１：静止基台
３：チャックテーブル機構
３６：チャックテーブル
３７：加工送り手段
３８：第１の割り出し送り手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４３：第２の割り出し送り手段
５：レーザー光線照射ユニット
５２：レーザー光線照射手段
５２４：集光器
６：撮像手段
７：制御手段
８：表示手段
１４：カセット
１５：搬出手段
１７：搬送手段
１８：洗浄手段
１９：洗浄搬送手段
１００：半導体ウエーハ
１０１：ストリート
１０２：デバイス
１０４：デバイス領域
１０５：外周余剰領域
１１０：保護部材
Ｆ：環状のフレーム
Ｔ：保護テープ

Claims (2)

1. ウエーハを保持する保持面を備え回転可能に構成されたチャックテーブルと、該チャックテーブルを加工送り方向（Ｘ軸方向）に移動せしめる加工送り手段と、該チャックテーブルを加工送り方向（Ｘ軸方向）と直交する割り出し送り方向に（Ｙ軸方向）に移動せしめる割り出し送り手段と、該チャックテーブルにウエーハを搬送する搬送手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハにレーザー光線を照射する集光器を備えたレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハを撮像する撮像手段とを具備するレーザー加工装置を用い、
   表面に複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを有し、ウエーハのデバイス領域に対応する裏面が研削され、該外周余剰領域に対応する裏面に環状の補強部が形成されているウエーハの該デバイス領域と該外周余剰領域の境界部に分離溝を形成するウエーハの加工方法であって、
   該搬送手段によって該補強部が形成されているウエーハを搬送し該チャックテーブル保持面に載置するウエーハ載置工程と、
   該撮像手段により該チャックテーブル保持面に載置されたウエーハの外周縁の複数箇所を検出してウエーハの中心の座標を求め、該チャックテーブルの回転中心の座標とのズレを検出する中心ズレ検出工程と、
   該中心ズレ検出工程によって検出されたウエーハの中心と該チャックテーブルの回転中心とのズレに対応して該チャックテーブルとウエーハを相対的に移動し、ウエーハの中心と該チャックテーブルの中心とを位置合わせする中心位置合わせ工程と、
   該チャックテーブルの保持面に載置され該中心位置合わせ工程が実施されたウエーハの該デバイス領域と該外周余剰領域の境界部に該レーザー光線照射手段からレーザー光線を照射しつつ該チャックテーブルを回転することにより、ウエーハの該デバイス領域と該外周余剰領域の境界部に分離溝を形成するレーザー加工工程と、を含み、
   該中心位置合わせ工程は、該中心ズレ検出工程が実施された該ウエーハを該搬送手段によって該チャックテーブルの直上に移動して保持するウエーハ保持工程と、該加工送り手段および割り出し送り手段を作動して該中心ズレ検出工程によって検出されたウエーハの中心と該チャックテーブルの回転中心とのＸ軸方向およびＹ軸方向のズレを補正する中心ズレ補正工程と、該中心ズレ補正工程が実施された該チャックテーブルの保持面に該ウエーハ保持工程において保持されたウエーハを再度載置するウエーハ再載置工程とを含んでおり、次に加工すべきウエーハを該チャックテーブルの保持面に載置するウエーハ載置工程を実施する前に、先に加工されたウエーハに対する該中心ズレ検出工程によって検出されたウエーハの中心と該チャックテーブルの回転中心とのズレに基づいて、該チャックテーブルを予め中心ズレ補正する、
   ことを特徴とするウエーハのレーザー加工方法。
2. 該中心ズレ検出工程において、撮像手段によってウエーハの外周縁の３箇所(Ａ，Ｂ，Ｃ)を撮像し、制御手段によって、３箇所(Ａ，Ｂ，Ｃ)の座標から直線Ａ―ＢとＢ―Ｃのそれぞれ中心からの垂線が互いに交わる点Ｐｗを求め、この座標をウエーハの中心とする、請求項１に記載のウエーハのレーザー加工方法。

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