JP5065722B2 - レーザー加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物にレーザー加工を施すレーザー加工装置、更に詳しくは被加工物の加工面に保護膜を被覆する保護膜被覆手段を備えたレーザー加工装置に関する。

当業者には周知の如く、半導体デバイス製造工程においては、シリコン等の半導体基板の表面に絶縁膜と機能膜が積層された積層体によって複数のＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップをマトリックス状に形成した半導体ウエーハが形成される。このように形成された半導体ウエーハは上記半導体チップがストリートと呼ばれる分割予定ラインによって区画されており、このストリートに沿って切断することによって個々の半導体チップを製造している。また、サファイヤ基板等の表面に格子状に形成されたストリートによって複数の領域が区画され、この区画された領域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が形成された光デバイスウエーハは、分割予定ラインに沿って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。

このような半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハのストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削ブレードを備えた切削装置によって行われている。

一方、近年半導体ウエーハ等の板状の被加工物を分割する方法として、被加工物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メカニカルブレーキング装置によって割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

レーザー加工は切削加工に比して加工速度を速くすることができるとともに、サファイヤのように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。しかるに、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と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し、このデブリが回路に接続されるボンディングパッド等に付着してチップの品質を低下させるという新たな問題が生じる。

上記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ポリビニルアルコール等の保護膜を被覆し、保護膜を通してウエーハにレーザー光線を照射するようにしたレーザー加工方法が提案されている。（例えば、特許文献２、３参照。）
特開２００４−１８８４７５号公報 特開２００４−３２２１６８号公報

而して、ウエーハの加工面に被覆された保護膜が所望の厚み形成されていなかったり、保護膜の厚みにバラツキがあると、ウエーハに所望のレーザー加工を施すことができず、デバイス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、被加工物の加工面に被覆された保護膜の厚みを確認することができる機能を備えたレーザー加工装置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、被加工物の加工面に保護膜を被覆する保護膜被覆手段と、加工面に保護膜が被覆された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の加工面にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、を具備するレーザー加工装置において、
該保護膜被覆手段によって被加工物の加工面に被覆された保護膜の厚みを計測する厚み計測手段を具備し、
該保護膜被覆手段は被加工物を保持する被加工物保持テーブルと該被加工物保持テーブルに保持された被加工物に液状樹脂を供給する樹脂液供給手段を備えており、
該厚み計測手段は厚み計測部と該厚み計測部を支持する支持手段とを備え、該支持手段は厚み計測部を該被加工物保持テーブルの上方位置である検出位置と該検出位置から退避する待機位置に位置付ける、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。

上記支持手段は被加工物保持テーブルと上記チャックテーブルとの間に配設され、厚み計測部を上記待機位置からチャックテーブルの上方位置である検出位置に作動可能に構成されている。
また、上記保護膜被覆手段は被加工物の加工面に被覆された保護膜を洗浄する洗浄手段を備えており、上記厚み計測手段は厚み計測部からの検出信号に基いて被加工物の加工面に被覆された保護膜の厚みが所定の範囲か否かを判定するとともに上記保護膜被覆手段および洗浄手段を制御する制御手段を具備し、該制御手段は保護膜の厚みが所定の範囲でないと判定した場合には洗浄手段を作動して被加工物の加工面に被覆された保護膜を洗浄し、その後保護膜被覆手段を作動して被加工物の加工面に保護膜を被覆する。
上記樹脂液供給手段から供給される液状樹脂は水溶性樹脂であり、上記洗浄手段は洗浄液として水を用いることが望ましい。

本発明によるレーザー加工装置は、被加工物を保持する被加工物保持テーブルと該被加工物保持テーブルに保持された被加工物に液状樹脂を供給する樹脂液供給手段とを備えた保護膜被覆手段と、該保護膜被覆手段によって被加工物の加工面に被覆された保護膜の厚みを計測する厚み計測手段を備えており、該厚み計測手段は厚み計測部と該厚み計測部を支持する支持手段とを備え、該支持手段は厚み計測部を該被加工物保持テーブルの上方位置である検出位置と該検出位置から退避する待機位置に位置付けるように構成したので、保護膜の厚みが所定範囲に形成された被加工物についてレーザー加工することができるため、安定したレーザー加工を施すことができる。

以下、本発明に従って構成されたレーザー加工装置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、略直方体状の装置ハウジング２を具備している。この装置ハウジング２内には、被加工物を保持する被加工物保持手段としてのチャックテーブル３が切削送り方向である矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設されている。チャックテーブル３は、吸着チャック支持台３１と、該吸着チャック支持台３１上に装着された吸着チャック３２を具備しており、該吸着チャック３２の表面である載置面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。また、チャックテーブル３は、図示しない回転機構によって回動可能に構成されている。このように構成されたチャックテーブル３の吸着チャック支持台３１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３４が配設されている。

図示のレーザー加工装置は、レーザー光線照射手段４を備えている。レーザー光線照射手段４は、レーザー光線発振手段４１と、該レーザー光線発振手段によって発振されたレーザー光線を集光する集光器４２を具備している。

図示のレーザー加工装置は、上記チャックテーブル３の吸着チャック３２上に保持された被加工物の表面を撮像し、上記レーザー光線照射手段４の集光器４１から照射されるレーザー光線によって加工すべき領域を検出する撮像手段５を具備している。この撮像手段５は顕微鏡やＣＣＤカメラ等の光学手段からなっており、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。また、図示のウエーハの分割装置は、撮像手段５によって撮像された画像を表示する表示手段６を具備している。

図示のレーザー加工装置は、加工前の被加工物であるウエーハの表面(加工面)に保護膜を被覆するとともに、加工後のウエーハの表面に被覆された保護膜を除去する保護膜形成兼洗浄手段７を具備している。この保護膜形成兼洗浄手段７について、図２乃至図４を参照して説明する。
図示の実施形態における保護膜形成兼洗浄手段７は、スピンナーテーブル機構７１と、該スピンナーテーブル機構７１を包囲して配設された洗浄水受け手段７２を具備している。スピンナーテーブル機構７１は、被加工物保持テーブルとしてのスピンナーテーブル７１１と、該スピンナーテーブル７１１を回転駆動する電動モータ７１２と、該電動モータ７１２を上下方向に移動可能に支持する支持機構７１３を具備している。スピンナーテーブル７１１は多孔性材料から形成された吸着チャック７１１ａを具備しており、この吸着チャック７１１ａ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７１１は、吸着チャック７１１ａに被加工物であるウエーハを載置し図示しない吸引手段により負圧を作用せしめることにより吸着チャック７１１上にウエーハを保持する。なお、スピンナーテーブル７１１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機構７１４が配設されている。電動モータ７１２は、その駆動軸７１２ａの上端に上記スピンナーテーブル７１１を連結する。上記支持機構７１３は、複数本（図示の実施形態においては３本）の支持脚７１３ａと、該支持脚７１３ａをそれぞれ連結し電動モータ７１２に取り付けられた複数本（図示の実施形態においては３本）のエアシリンダ７１３ｂとからなっている。このように構成された支持機構７１３は、エアシリンダ７１３ｂを作動することにより、電動モータ７１２およびスピンナーテーブル７１１を図３に示す上方位置である被加工物搬入・搬出位置と、図４に示す下方位置である作業位置に位置付ける。

上記洗浄水受け手段７２は、洗浄水受け容器７２１と、該洗浄水受け容器７２１を支持する３本（図２には２本が示されている）の支持脚７２２と、上記電動モータ７１２の駆動軸７１２ａに装着されたカバー部材７２３とを具備している。洗浄水受け容器７２１は、図３および図４に示すように円筒状の外側壁７２１ａと底壁７２１ｂと内側壁７２１ｃとからなっている。底壁７２１ｂの中央部には上記電動モータ７１２の駆動軸７１２ａが挿通する穴７２１ｄが設けられおり、この穴７２１ｄの周縁から上方に突出する内側壁７２１ｃが形成されている。また、図２に示すように底壁７２１ｂには排液口７２１ｅが設けられており、この排液口７２１ｅにドレンホース７２４が接続されている。上記カバー部材７２３は、円盤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７２３ａを備えておる。このように構成されたカバー部材７２３は、電動モータ７１２およびスピンナーテーブル７１１が図４に示す作業位置に位置付けられると、カバー部７２３ａが上記洗浄水受け容器７２１を構成する内側壁７２１ｃの外側に隙間をもって重合するように位置付けられる。

図示の実施形態における保護膜形成兼洗浄手段７は、上記スピンナーテーブル７１１に保持された加工前の被加工物であるウエーハの加工面に液状の樹脂液を供給する樹脂液供給手段７４を具備している。樹脂液供給手段７４は、スピンナーテーブル７１１に保持された加工前のウエーハの加工面に向けて液状の樹脂液を供給する樹脂供給ノズル７４１と、該樹脂供給ノズル７４１を揺動せしめる正転・逆転可能な電動モータ７４２を備えており、樹脂供給ノズル７４１が図示しない樹脂液供給源に接続されている。樹脂供給ノズル７４１は、水平に延びるノズル部７４１ａと、該ノズル部７４１ａから下方に延びる支持部７４１ｂとからなっており、支持部７４１ｂが上記洗浄液回収容器７２１を構成する底壁７２１ｂに設けられた図示しない挿通穴を挿通して配設され図示しない樹脂液供給源に接続されている。なお、樹脂供給ノズル７４１の支持部７４１ｂが挿通する図示しない挿通穴の周縁には、支持部７４１ｂとの間をシールするシール部材（図示せず）が装着されている。

図示の実施形態における保護膜形成兼洗浄手段７は、上記スピンナーテーブル７１１に保持された加工後の被加工物であるウエーハを洗浄するための洗浄水供給手段７５およびエアー供給手段７６を具備している。洗浄水供給手段７５は、スピンナーテーブル７１１に保持された加工後のウエーハに向けて洗浄水を噴出する洗浄水ノズル７５１と、該洗浄水ノズル７５１を揺動せしめる正転・逆転可能な電動モータ７５２を備えており、該洗浄水ノズル７５１が図示しない洗浄水供給源に接続されている。洗浄水ノズル７５１は、水平に延び先端部が下方に屈曲されたノズル部７５１ａと、該ノズル部７５１ａの基端から下方に延びる支持部７５１ｂとからなっており、支持部７５１ｂが上記洗浄液回収容器７２１を構成する底壁７２１ｂに設けられた図示しない挿通穴を挿通して配設され図示しない洗浄水供給源に接続されている。なお、洗浄水ノズル７５１の支持部７５１ｂが挿通する図示しない挿通穴の周縁には、支持部７５１ｂとの間をシールするシール部材（図示せず）が装着されている。

上記エアー供給手段７６は、スピンナーテーブル７１１に保持された洗浄後のウエーハに向けてエアーを噴出するエアーノズル７６１と、該エアーノズル７６１を揺動せしめる正転・逆転可能な電動モータ（図示せず）を備えており、該エアーノズル７６１が図示しないエアー供給源に接続されている。洗浄水ノズル７６１は、水平に延び先端部が下方に屈曲されたノズル部７６１ａと、該ノズル部７６１ａの基端から下方に延びる支持部７６１ｂとからなっており、支持部７６１ｂが上記洗浄液回収容器７２１を構成する底壁７２１ｂに設けられた図示しない挿通穴を挿通して配設され図示しないエアー供給源に接続されている。なお、エアーノズル７６１の支持部７６１ｂが挿通する図示しない挿通穴の周縁には、支持部７６１ｂとの間をシールするシール部材（図示せず）が装着されている。

図1に戻って説明を続けると、上記保護膜形成兼洗浄手段７によって被加工物の加工面に被覆された保護膜の厚みを計測する厚み計測手段８を具備している。
図示の実施形態における厚み計測手段８は、厚み計測部を構成するＵ字状に形成された枠体８１を具備しており、この枠体８１が装置ハウジング２に配設された支持手段８０に支持されている。支持手段８０は、上下方向に移動調整可能に且つ回動調整可能に配設された支持ロッド８０１と、該支持ロッド８０１に一端が固着された支持アーム８０２とを具備しており、支持アーム８０２の他端に上記枠体８１が取り付けられる。このように構成された支持手段８０は、被加工物保持テーブルとしてのスピンナーテーブル７１１と上記チャックテーブル３との間に配設され、厚み計測部を構成する枠体８１をスピンナーテーブル７１１の上方位置である計測位置と該計測位置から退避する図１に示す待機位置に位置付ける。また、支持手段８０は、厚み計測部を構成する枠体８１を図１に示す待機位置からチャックテーブル３の上方位置である計測位置に作動可能に構成されている。

厚み計測手段８の詳細について、図５および図６を参照して説明する。
上記厚み計測部を構成する枠体８１には、発光手段８２と受光手段８３が対向して配設されている。発光手段８２は、図６に示すように発光素子８２１と投光レンズ８２２を具備している。発光素子８２１は、例えば波長が６７０nmのレーザー光線を発光する。発光素子８２１によって発光された波長が６７０nmのレーザー光線は、図６に示すように投光レンズ８２２を通り、上記チャックテーブル３６上に保持される被加工物Ｗに所定の入射角αをもって照射する。

上記受光手段８３は、図６に示すように光位置検出素子８３１と受光レンズ８３２を具備しており、上記発光手段８２から照射されたレーザー光線が被加工物Ｗで正反射する位置に配設されている。このように構成された受光手段８３は、光位置検出素子８３１が受光した受光信号を制御手段９に送る。また、図示の実施形態における厚み計測手段８は、図５に示すように上記発光手段８２および受光手段８３の傾斜角度を調整するための角度調整ツマミ８２aおよび８３aを備えている。この角度調整ツマミ８２aおよび８３aを回動することにより、発光手段８２から照射されるレーザー光線の入射角αおよび受光手段８３の受光角度を調整することができる。

以上のように構成された厚み計測手段８による被加工物Ｗの加工面(上面)に被覆された保護膜L（保護膜の被覆については後で詳細に説明する）の厚みの計測について、図6を参照して説明する。
発光素子８２１から投光レンズ８２２を介して被加工物Ｗの加工面(上面)に被覆された保護膜Lの上面に照射されたレーザー光線は１点鎖線で示すように反射し、受光レンズ８３２を介して光位置検出素子８３１のＡ点で受光される。一方、保護膜Lを透過したレーザー光線は、保護膜Lの下面で反射し、２点鎖線で示すように受光レンズ８３２を介して光位置検出素子８３１のＢ点で受光される。このようにして光位置検出素子８３１が受光したデータは、制御手段９に送られる。そして、制御手段９は光位置検出素子８３１によって検出されたＡ点とＢ点との間隔Ｈに基づいて、保護膜Lの厚みtを演算する（t＝Ｈ／２sin α）（厚み計測工程）。なお、保護膜Lの屈折率を考慮する場合は、屈折率に対応する係数を上記演算式に導入すればよい。なお、図示の実施形態における制御手段９は、上記発光手段８２、受光手段８３と支持手段８０および上記保護膜形成兼洗浄手段７や上記各手段を制御する。

図1に戻って説明を続けると、図示のレーザー加工装置は、被加工物であるウエーハとしての半導体ウエーハ１０を収容するカセットが載置されるカセット載置部１３ａを備えている。カセット載置部１３ａには図示しない昇降手段によって上下に移動可能にカセットテーブル１３１が配設されており、このカセットテーブル１３１上にカセット１３が載置される。半導体ウエーハ１０は、環状のフレーム１１に装着された保護テープ１２の表面に貼着されており、保護テープ１２を介して環状のフレーム１１に支持された状態で上記カセット１３に収容される。なお、半導体ウエーハ１０は、図７に示すように表面１０ａに格子状に配列された複数の分割予定ライン１０１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１０は、図1に示すように環状のフレーム１１に装着された保護テープ１２に表面１０ａ即ちストリート１０１およびデバイス１０２が形成されている面を上側にして裏面が貼着される。

図示のレーザー加工装置は、上記カセット１３に収納された加工前の半導体ウエーハ１０を仮置き部１４ａに配設された位置合わせ手段１４に搬出するとともに加工後の半導体ウエーハ１０をカセット１３に搬入する被加工物搬出・搬入手段１５と、位置合わせ手段１４に搬出された加工前の半導体ウエーハ１０を保護被膜形成兼洗浄手段７に搬送するとともに保護膜形成兼洗浄手段７によって洗浄された加工後の半導体ウエーハ１０を位置合わせ手段１４に搬送する第１の被加工物搬送手段１６と、保護膜形成兼洗浄手段７によって表面に保護膜が被覆された半導体ウエーハ１０を上記チャックテーブル３上に搬送するとともにチャックテーブル３上で切削加工された半導体ウエーハ１０を保護膜形成兼洗浄手段７に搬送する第２の被加工物搬送手段１７を具備している。

図示のレーザー加工装置は以上のように構成されており、以下その作動について説明する。
図１に示すように環状のフレーム１１に保護テープ１２を介して支持された加工前の半導体ウエーハ１０（以下、単に半導体ウエーハ１０という）は、加工面である表面１０ａを上側にしてカセット１３の所定位置に収容されている。カセット１３の所定位置に収容された加工前の半導体ウエーハ１０は、図示しない昇降手段によってカセットテーブル１３１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、被加工物搬出・搬入手段１５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１０を仮置き部１４ａに配設された位置合わせ手段１４に搬出する。位置合わせ手段１４に搬出された半導体ウエーハ１０は、位置合わせ手段１４によって所定の位置に位置合せされる。次に、位置合わせ手段１４によって位置合わせされた加工前の半導体ウエーハ１０は、第１の被加工物搬送手段１６の旋回動作によって保護膜形成兼洗浄手段７を構成するスピンナーテーブル７１１の吸着チャック７１１ａ上に搬送され、該吸着チャック７１１ａ上に吸引保持される(ウエーハ保持工程)。また、環状のフレーム１１がクランプ７１４によって固定される。このとき、スピンナーテーブル７１１は図３に示す被加工物搬入・搬出位置に位置付けられており、樹脂供給ノズル７４１と洗浄水ノズル７５１およびエアーノズル７６１は図２および図３に示すようにスピンナーテーブル７１１の上方から離隔した待機位置に位置付けられている。

加工前の半導体ウエーハ１０が保護膜形成兼洗浄手段７のスピンナーテーブル７１１上に保持するウエーハ保持工程を実施したならば、半導体ウエーハ１０の加工面である表面１０ａに保護膜を被覆する保護膜被覆工程および該保護膜被覆工程によって被覆された保護膜の厚みを測定する厚み計測工程を実施する。この保護膜被覆工程および厚み計測工程について、図８に示すフローチャートをも参照して説明する。

半導体ウエーハ１０が保護膜形成兼洗浄手段７のスピンナーテーブル７１１上に保持されたならば、制御手段９は先ずステップS1において保護膜被覆工程を実施する。即ち、制御手段９は、スピンナーテーブル７１１を作業位置に位置付けるとともに、樹脂液供給手段７４の電動モータ７４２を駆動して図９の(a)に示すように樹脂供給ノズル７４１のノズル部７４１ａの噴出口をスピンナーテーブル７１１上に保持された半導体ウエーハ１０の中心部上方に位置付ける。そして、制御手段９は、上記樹脂液供給手段７４を作動し、環状のフレーム１１に装着された保護テープ１２の表面に貼着された半導体ウエーハ１０の表面１０a(加工面)の中央領域に樹脂液供給手段７４の樹脂液供給ノズル７４１から所定量の液状樹脂１００を滴下する。なお、液状樹脂１００は、例えばPVA(Poly Vinyl Alcohol)、ＰＥＧ（Poly Ethylene Glycol）、PEO(Poly Ethylene Oxide)等の水溶性のレジストが望ましい。そして、液状樹脂１００の供給量は、例えば直径が２００mmのウエーハの場合、１０〜２０ミリリットル(ml)程度でよい。

このようにして、半導体ウエーハ１０の表面１０a(加工面)の中央領域へ所定量の液状樹脂１００を滴下したならば、制御手段９は図９の(b)に示すようにスピンナーテーブル７１１を矢印で示す方向に例えば１００rpmで５秒間程度回転する。この結果、半導体ウエーハ１０の表面１０a(加工面)の中央領域の滴下された液状樹脂１００は、遠心力の作用で外周に向けて流動し半導体ウエーハ１０の表面１０ａ(加工面)の全面に拡散せしめられ、半導体ウエーハ１０の表面１０ａ(加工面)には、図９の(b)および(c)に示すように厚さが０．２〜１０μmの保護膜１１０が形成される（保護膜被覆工程）。この保護膜１１０の厚みは、液状樹脂１００の供給量、スピンナーテーブル７１１の回転速度および回転時間によって調整することができる。

上述した保護膜被覆工程を実施したならば、制御手段９はステップS2に進んで、半導体ウエーハ１０の表面１０ａ(加工面)に被覆された保護膜１１０の厚みを計測する厚み計測工程を実施する。即ち、制御手段９は厚み計測手段８を構成する支持手段８０の支持ロッド８０１を作動し、支持アーム８０２に取り付けられた計測部を構成する枠体８１（発光手段８２および受光手段８３が配設されている）を半導体ウエーハ１０の上方における計測位置に位置付ける。そして、制御手段９は発光手段８２および受光手段８３を作動し、受光手段８３から送られる受光データに基いて上述したように保護膜の厚みtを演算する（t＝Ｈ／２sin α）。なお、厚み計測工程は、計測部を構成する枠体８１（発光手段８２および受光手段８３が配設されている）を半導体ウエーハ１０の上方における複数の計測位置に位置付けて複数回実施する。

なお、厚み計測工程は、上述した保護膜被覆工程が実施された半導体ウエーハ１０を上記チャックテーブル３に搬送した後に、厚み計測手段８の厚み計測部を構成する枠体６１を図１に示す待機位置からチャックテーブル３の上方位置である計測位置に位置付けて実施してもよい。

次に、制御手段９はステップS3に進んで、上記ステップS2で求めた保護膜の厚みtが所定範囲か否かを判定する。このとき、上記厚み計測工程を複数の計測位置で実施している場合には、全ての計測位置における厚みtが全て所定範囲か否かを判定する。なお、制御手段９は、その判定結果と計測値を表示手段６に表示してもよい。

上記ステップS3において保護膜の厚みtが所定範囲であるならば、制御手段９は上記保護膜被覆工程が適正に実施されたものと判断し、このルーチンを終了する。一方、ステップS3において保護膜の厚みtが所定範囲でないならば、制御手段９は保護膜の厚みtが適正でないと判断し、保護膜の被覆を再実施するためにステップS4に進み、洗浄工程を実施する。なお、洗浄工程を実施するに先立って、制御手段９は厚み計測手段８を構成する支持手段８０の支持ロッド８０１を作動し、支持アーム８０２に取り付けられた計測部を構成する枠体８１（発光手段８２および受光手段８３が配設されている）図１に示す待機位置に位置付ける。

次に、ステップS４における洗浄工程について説明する。
即ち、制御手段９は、洗浄水供給手段７６の図示しない電動モータを駆動して洗浄水供給ノズル７６１のノズル部７６１ａの噴出口をスピンナーテーブル７１１上に保持された半導体ウエーハ１０の中心部上方に位置付ける。そして、制御手段９はスピンナーテーブル７１１を例えば８００ｒｐｍの回転速度で回転しつつノズル部７６１ａの噴出口から純水とエアーとからなる洗浄水を噴出する。なお、ノズル部７６１ａは所謂２流体ノズルで構成され０．２ＭＰａ程度の純水が供給されるとともに、０．３〜０．５ＭＰａ程度のエアーが供給され、純水がエアーの圧力で噴出して半導体ウエーハ１０の加工面である表面１０ａを洗浄する。このとき、制御手段９は図示しない電動モータを駆動して洗浄水供給ノズル７６１のノズル部７６１ａの噴出口から噴出された洗浄水をスピンナーテーブル７１１に保持された半導体ウエーハ１０の中心に当たる位置から外周部に当たる位置までの所要角度範囲で揺動せしめる。この結果、半導体ウエーハ１０の表面１０ａに被覆された保護被膜１１０が上述したように水溶性の樹脂によって形成されているので、保護被膜１１０を容易に洗い流すことができる。

上述した洗浄工程が終了したら、制御手段９は乾燥工程を実行する。即ち、制御手段９は洗浄水供給ノズル７６１を待機位置に位置付け、スピンナーテーブル７１１を例えば３０００ｒｐｍの回転速度で１５秒程度回転せしめるとともに、エアー供給手段７５のエアーノズル７５１からエアーを半導体ウエーハ１０の表面１０ａに噴出する。このとき、制御手段９は図示しない電動モータを駆動してエアー供給手段７５のエアーノズル７５１の噴出口から噴出されたエアーがスピンナーテーブル７１１に保持された半導体ウエーハ１０の中心に当たる位置から外周部に当たる位置までの所要角度範囲で揺動せしめる。この結果、半導体ウエーハ１０は乾燥せしめられる。

ステップS５において乾燥工程を実施したならば、制御手段９はステップS6に進んで保護膜被覆工程を再度実施する。この保護膜被覆工程は、上記ステップS1と同様に実施する。そして、制御手段９はステップS7に進んで、ステップS6の保護膜被覆工程において半導体ウエーハ１０の表面１０ａ(加工面）に再被覆された保護膜１１０の厚みを計測する厚み計測工程を実施する。この厚み計測手段工程は、上記ステップS2と同様に実施し、保護膜１１０の厚みtを求める。

次に、制御手段９はステップS8に進んで、上記ステップS7で求めた保護膜の厚みtが所定範囲か否かを判定する。このステップS8は、上記ステップS３と同様に実施する。ステップS8において保護膜の厚みtが所定範囲であるならば、制御手段９は再実施した保護膜被覆工程が適正に実施されたものと判断し、このルーチンを終了する。一方、ステップS8において保護膜の厚みtが所定範囲でないならば、制御手段９は再実施した保護膜被覆工程においても保護膜の厚みtが適正でないと判断し、ステップS9に進んで表示手段６に警報表示する。この警報表示に基いて保護膜被覆工程の加工条件を変更することができる。

以上のようにして保護膜被覆工程および厚み計測工程を実施し、半導体ウエーハ１０の加工面である表面１０ａに被覆された保護膜１１０の厚みtが所定範囲であるならば、スピンナーテーブル７１１を図３に示す被加工物搬入・搬出位置に位置付けるとともに、スピンナーテーブル７１１に保持されている半導体ウエーハ１０の吸引保持を解除する。そして、スピンナーテーブル７１１上の半導体ウエーハ１０は、第２の被加工物搬送手段１７によってチャックテーブル３の吸着チャック３２上に搬送され、該吸着チャック３２に吸引保持される。このようにしてチャックテーブル３の吸着チャック３２上に半導体ウエーハ１０を吸引保持したならば、チャックテーブル３を図示しない移動手段によってレーザー光線照射手段４に配設された撮像手段５の直下に位置付ける。チャックテーブル３が撮像手段５の直下に位置付けられると、撮像手段５および制御手段９によって半導体ウエーハ１０に所定方向に形成されているストリート１０１と、ストリート１０１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４の集光器４２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が実行され、レーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。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１０１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。このとき、半導体ウエーハ１０のストリート１０１が形成されている表面１０ａには保護被膜１１０が形成されているが、保護膜１１０が透明でない場合は赤外線で撮像して表面からアライメントすることができる。

以上のようにしてチャックテーブル３上に保持されている半導体ウエーハ１０に形成されているストリート１０１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、図で示すようにチャックテーブル３をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段４の集光器４２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート１０１を集光器４２の直下に位置付ける。このとき、図１０の（ａ）で示すように半導体ウエーハ１０は、ストリート１０１の一端(図１０の（ａ）において左端)が集光器４２の直下に位置するように位置付けられる。次に、レーザー光線照射手段４の集光器４２からパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３即ち半導体ウエーハ１０を図１０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１０の（ｂ）で示すようにストリート１０１の他端（図１０の（ｂ）において右端）が集光器４２の直下位置に達したら、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３即ち半導体ウエーハ１０の移動を停止する。このレーザー加工溝形成工程においては、パルスレーザー光線の集光点Ｐをストリート１０１の表面付近に合わせる。

上述したレーザー光線照射工程を実施することにより、半導体ウエーハ１０のストリート１０１には図１１に示すようにレーザー加工溝１２０が形成される。このとき、図１１に示すようにレーザー光線の照射によりデブリ１３０が発生しても、このデブリ１３０は保護膜１１０によって遮断され、デバイス１０２およびボンディングパッド等に付着することはない。このレーザー光線照射工程においては、半導体ウエーハ１０の加工面である表面１０ａに形成された保護膜１１０の厚みが所定範囲に形成されているため、安定したレーザー加工溝１２０を形成することができる。そして、上述したレーザー光線照射工程を半導体ウエーハ１０の全てのストリート１０１に実施する。

なお、上記レーザー光線照射工程は、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 ：５０ｋＨｚ
出力 ：４W
集光スポット ：楕円形：長軸２００μｍ、短軸１０μｍ
加工送り速度 ：１５０ｍｍ／秒

上述したレーザー光線照射工程を半導体ウエーハ１０の全てのストリート１０１に沿って実施したならば、半導体ウエーハ１０を保持しているチャックテーブル３は、最初に半導体ウエーハ１０を吸引保持した位置に戻され、ここで半導体ウエーハ１０の吸引保持を解除する。そして、半導体ウエーハ１０は、第２の被加工物搬送手段１７によって保護膜形成兼洗浄手段７を構成するスピンナーテーブル７１１の吸着チャック７１１ａ上に搬送され、該吸着チャック７１１ａに吸引保持される。このとき樹脂供給ノズル７４１とエアーノズル７５１および洗浄水ノズル７６１は、図３および図４に示すようにスピンナーテーブル７１１の上方から離隔した待機位置に位置付けられている。そして、制御手段９は、上述した洗浄工程を実施する。この結果、この結果、半導体ウエーハ１０の表面１０ａに被覆された保護被膜１１０が洗い流されるとともに、レーザー加工時に発生したデブリ１３０も除去される。このようにして洗浄工程が終了したら、制御手段９は上述した乾燥工程を実行し、加工および洗浄後の半導体ウエーハ１０を乾燥せしめる。

上述したように加工後の半導体ウエーハ１０の洗浄および乾燥が終了したら、スピンナーテーブル７１１の回転を停止するとともに、エアー供給手段７５のエアーノズル７５１を待機位置に位置付ける。そして、スピンナーテーブル７１１を図３に示す被加工物搬入・搬出位置に位置付けるとともに、スピンナーテーブル７１１に保持されている半導体ウエーハ１０の吸引保持を解除する。次に、スピンナーテーブル７１１上の加工後の半導体ウエーハ１０は、第１の被加工物搬送手段１６によって仮置き部１４ａに配設された位置合わせ手段１４に搬出する。位置合わせ手段１４に搬出された加工後の半導体ウエーハ１０は、被加工物搬出手段１５によってカセット１３の所定位置に収納される。

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保護膜形成兼洗浄手段の一部を破断して示す斜視図。 図２に示す保護膜形成兼洗浄手段のスピンナーテーブルを被加工物搬入・搬出位置に位置付けた状態を示す説明図。 図２に示す保護被膜形成兼洗浄手段のスピンナーテーブルを作業位置に位置付けた状態を示す説明図。 図１に示すレーザー加工装置に装備される厚み計測手段を示す斜視図。 図５に示す厚み計測手段の計測状態を示す説明図。 図５に示す厚み計測手段を構成する制御手段の動作手順を示すフローチャート。 図１に示すレーザー加工装置によって加工される被加工物としての半導体ウエーハの斜視図。 図１に示すレーザー加工装置によって実施する保護膜被覆工程を示す説明図。 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を示す説明図。 図１０に示すレーザー光線照射工程によってレーザー加工された被加工物としての半導体ウエーハの要部拡大断面図。

符号の説明

２：装置ハウジング
３：チャックテーブル
４：レーザー光線照射手段
４１：レーザー光線発振手段
４２：集光器
５：撮像機構
６：表示手段
７：保護被膜形成兼洗浄手段
７１：スピンナーテーブル機構
７１１：スピンナーテーブル
７１２：電動モータ
７２：洗浄水受け手段
７４：樹脂液供給手段
７４１：樹脂液供給ノズル
７５：エアー供給手段
７５１：エアーノズル
７６：洗浄水供給手段
７６１：洗浄水ノズル
８：厚み計測手段
８０：支持手段
８１：枠体
８２：発光手段
８３：受光手段
９：制御手段
１０：半導体ウエーハ
１０１：ストリート
１０２：デバイス
１３０：保護被膜
１１：環状のフレーム
１２：保護テープ
１３：カセット
１４：位置合わせ手段
１５：被加工物搬出・搬入手段
１６：被加工物搬送手段
１７：洗浄搬送手段

Claims (4)

1. 被加工物の加工面に保護膜を被覆する保護膜被覆手段と、加工面に保護膜が被覆された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の加工面にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、を具備するレーザー加工装置において、
   該保護膜被覆手段によって被加工物の加工面に被覆された保護膜の厚みを計測する厚み計測手段を具備し、
   該保護膜被覆手段は被加工物を保持する被加工物保持テーブルと該被加工物保持テーブルに保持された被加工物に液状樹脂を供給する樹脂液供給手段を備えており、
   該厚み計測手段は厚み計測部と該厚み計測部を支持する支持手段とを備え、該支持手段は厚み計測部を該被加工物保持テーブルの上方位置である検出位置と該検出位置から退避する待機位置に位置付ける、
   ことを特徴とするレーザー加工装置。
2. 該支持手段は該被加工物保持テーブルと該チャックテーブルとの間に配設され、該厚み計測部を該待機位置からチャックテーブルの上方位置である検出位置に作動可能に構成されている、請求項１記載のレーザー加工装置。
3. 該保護膜被覆手段は被加工物の加工面に被覆された保護膜を洗浄する洗浄手段を備えており、該厚み計測手段は厚み計測部からの検出信号に基いて被加工物の加工面に被覆された保護膜の厚みが所定の範囲か否かを判定するとともに該保護膜被覆手段および該洗浄手段を制御する制御手段を具備し、該制御手段は保護膜の厚みが所定の範囲でないと判定した場合には該洗浄手段を作動して被加工物の加工面に被覆された保護膜を洗浄し、その後該保護膜被覆手段を作動して被加工物の加工面に保護膜を被覆する保護膜被覆工程を実施する、請求項１記載のレーザー加工装置。
4. 該樹脂液供給手段から供給される液状樹脂は水溶性樹脂であり、該洗浄手段は洗浄液として水を用いる、請求項３記載のレーザー加工装置。

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