JP5607387B2 - レーザー加工装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体ウェーハ等のワークをレーザー加工するレーザー加工装置に関する。
半導体デバイス製造工程においては、表面に格子状に配列されたストリート(切断ライン)によって区画された領域にIC、LSI等の回路が形成されている略円板形状の半導体ワークをストリートに沿って切断することによって回路毎に分割し、個々の半導体チップを製造している。半導体ワークのストリートに沿った切断は、通常はダイサーと称されている切削装置によって行われているが、レーザー光線を照射して切断する加工方法も試みられている(例えば特許文献1参照)。
半導体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するため、ウェーハの表面にデブリが付着するのを防ぐために、被加工物に保護膜を被覆し、保護膜を通して被加工物にレーザー光線を照射する方法を本出願人は提案している(特許文献2参照)。
特開平10−305420号公報 特開2004−188475号公報
しかし、ウェーハの表面に塗布した水溶性樹脂には気泡が混入しており、気泡が原因でウェーハの表面に均一に保護膜が形成できないという問題があった。
本発明は、これらの事実に鑑みて成されたものであり、その主な技術的課題は、保護膜を形成する際に発生する気泡が低減されたレーザー加工装置を提供することにある。
本発明は、ワークの被加工面に水溶性液状樹脂を供給して被加工面を保護する保護膜を形成する保護膜形成機構と、保護膜が被加工面に形成されたワークを被加工面の反対面から保持する保持テーブルと、保持テーブルに保持されたワークの保護膜が形成された被加工面側からレーザービームを照射するレーザー照射機構とを有するレーザー加工装置に関し、保護膜形成機構は、水溶性液状樹脂を送り出すポンプと、ポンプの上流側の配管内の圧力を検出する圧力検出部と、圧力検出部によって検出された圧力に基づいてポンプの動作を制御する制御部とを有し、該制御部は、該水溶性液状樹脂の粘度に基づき、該ポンプの上流側の配管内の圧力が該水溶性液状樹脂から気泡が発生しない圧力となるよう、該ポンプの吸引速度を調整する
保護膜となる水溶性液状樹脂に気泡が発生する原因は、ポンプの上流の配管内が負圧になり液中の溶存気体から気泡が発生することにあると考えられるため、圧力検出部がポンプ上流の配管内の圧力を検出し、その圧力に基づいて制御部がポンプの動作を制御することにより、気泡を発生させることなく最速で保護膜を形成することが可能となる。また、水溶性液状樹脂の粘度などの条件によっても配管内の圧力が変化するため、そのような変化にも対応した制御も可能となる。
レーザー加工装置の一例を示す斜視図である。 液状樹脂希釈手段の構成を示すブロック図である。 被加工面に保護膜が被覆されたワークの一部を拡大して示す断面図である。 被加工面に保護膜が被覆されたワークにレーザービームを照射する状態を拡大して示す断面図である。
図1に示すレーザー加工装置1は、保持テーブル2に保持された被加工物(ワーク)に対してレーザー照射機構3からレーザービームを照射してワークの加工を行う装置である。保持テーブル2は送り機構4によってX軸方向及びX軸方向と水平に直交するY軸方向に送られる構成となっている。送り機構4は、X方向送り機構5とY方向送り機構6とから構成される。
レーザー照射機構3は、装置後端部に設けられた壁部10に固定されており、下方に向けてレーザービームを照射する照射ヘッド30を備えている。
X方向送り機構5は、X軸方向にのびるボールネジ50と、ボールネジ50と平行に配設されたガイドレール51と、ボールネジ50の一端に連結されボールネジ50を回動させるモータ52と、下部がガイドレール51に摺接するとともにボールネジ50に螺合する図示しないナットを内部に備えたスライド板53とを備え、ボールネジ50の回動にともないスライド板53がガイドレール51にガイドされてX軸方向に移動する構成となっている。スライド板53には、内部にパルスモータを備えた回転駆動部54が固定されており、回転駆動部54は、保持テーブル2を所定角度回転させることができる。
Y方向送り機構6は、Y軸方向にのびるボールネジ60と、ボールネジ60と平行に配設されたガイドレール61と、ボールネジ60の一端に連結されボールネジ60を回動させるモータ62と、下部がガイドレール61に摺接するとともにボールネジ60に螺合する図示しないナットを内部に備えたスライド板63とを備え、ボールネジ60の回動にともないスライド板63がガイドレール61にガイドされてX軸方向に移動する構成となっている。スライド板63にはX方向送り機構5が配設されており、スライド板63のY軸方向の移動にともないX方向送り機構5も同方向に移動する構成となっている。
壁部10の前方には、加工前のワークの被加工面に水溶性液状樹脂を供給して被加工面保護のための保護膜を被覆する保護膜形成機構7を備えている。保護膜形成機構7は、ウェーハを保持して回転可能な回転テーブル70と、ウェーハを回転テーブル70に固定する固定部71と、ウェーハの上方から水溶性液状樹脂を滴下する滴下部72とを備えている。滴下部72は、軸部73を中心として所定角度揺動可能なアーム部74の先端に配設されている。
壁部10の前面には、保護膜形成機構7から保持テーブル2にワークを搬送する搬送機構8を備えている。搬送機構8は、Y軸方向にのびるボールネジ80と、ボールネジ80と平行に配設されたガイドレール81と、ボールネジ80の一端に連結されボールネジ80を回動させるモータ82と、側部がガイドレール81に摺接するとともにボールネジ80に螺合する図示しないナットを内部に備えた移動ブロック83と、移動ブロック83に対して昇降する昇降部84と、昇降部84の下部に固定されたワーク保持部85とを備え、ボールネジ80の回動にともない移動ブロック83がガイドレール81にガイドされてY軸方向に移動し、これによりウェーハを保持したワーク保持部85が同方向に移動し、ウェーハを保護膜形成機構7と保持テーブル2との間で搬送する構成となっている。
保護膜形成機構7には、液状樹脂を希釈する液状樹脂希釈手段9を備えている。液状樹脂希釈手段9は、水溶性樹脂と溶媒とを混合することにより水溶性液状樹脂を希釈する機能を有しており、図2に示すように、水溶性液状樹脂のタンク90を備えており、タンク90は、圧力検出部91を介して第一のポンプ部92に接続されている。
第一のポンプ部92は、ベローズ式ポンプであり、出力側が混合部93と連結されており、タンク90に貯留されている水溶性液状樹脂の原液を混合部93に送り出す機能を有している。混合部93には、第二のポンプ部94も接続されており、第二のポンプ部94は、溶媒(水)を混合部93に送り出す機能を有している。混合部93では、第一のポンプ部92から送り出された水溶性液状樹脂が、第二のポンプ部92から送り出された溶媒と混合されて希釈される。混合部93としては、例えば可動式のものや、スタティスティックミキサーなどを用いることができる。
圧力検出部91は、第一のポンプ部92の上流側の配管内の圧力を検出する機能を有している。圧力検出部91における検出結果は制御部95において認識され、制御部95においては、認識結果に基づいた処理を行う。
混合部93において希釈された水溶性液状樹脂は、保護膜形成機構7に送られる。混合部93と保護膜形成機構7との間には、混合部93から保護膜形成機構7に送られる希釈済みの水溶性液状樹脂の濃度を検出する濃度検出部97が配設されている。濃度検出部97における検出結果は制御部95において認識され、認識結果に応じた処理がなされる。濃度検出部97としては、例えば導電率センサを用いることができる。また、制御部95にはアラーム96が接続されており、濃度検出部97における検出結果に応じてアラーム96を鳴らしたりすることができる。
次に、図1に示したレーザー加工装置1を用いてワークの被加工面に保護膜を形成し、保護膜側からレーザービームを照射する場合の装置の動作について説明する。なお、ワークは特に限定はされないが、例えばシリコンウェーハ、ガリウム砒素等の半導体ウェーハや、チップ実装用としてウェーハの裏面に設けられるDAF(Die Attach Film)等の粘着部材、半導体製品のパッケージ、セラミックス、ガラス、サファイア(Al2O3)系の無機材料基板、LCDドライバー等の各種電子部品、さらには、ミクロンオーダーの加工位置精度が要求される各種加工材料が挙げられる。
最初に、保護膜形成機構7の回転テーブル70において、加工前ワークの被加工面の反対面が保持される。そして、回転テーブル70を回転させるとともに、アーム部74が揺動しながら滴下部72から水溶性液状樹脂がワークの被加工面に滴下され、スピンコートによって、図3に示すように、ワークWの被加工面W1に水溶性液状樹脂からなる保護膜Pが被覆される。
滴下部72から滴下される水溶性液状樹脂は、図2に示した液状樹脂希釈手段9において希釈される。第一のポンプ部92は、タンク90から取り込んだ水溶性液状樹脂の原液を混合部93に送り出し、第二のポンプ部94は、水、有機溶剤等の溶媒を混合部93に送り出す。そして、混合部93ではこれらを混合して希釈し、保護膜形成機構7に送り出す。このように、第一のポンプ部92及び第二のポンプ部94から送り出す液体の量を調整して混合部93において混合させることができるため、ワークの種類等に応じて、所望割合で希釈した水溶性液状樹脂を生成することができる。したがって、複数種類のワークを想定して希釈の度合いの異なる複数の水溶性液状樹脂を用意する必要がなく、複数種類のワークを処理する場合であっても、タンクの取り替えや複雑な在庫管理などが不要となる。
混合部93から流出した希釈済みの水溶性液状樹脂の濃度は、濃度検出部97によって検出されて制御部95において認識される。制御部95は、その認識した濃度に応じて第一のポンプ部92または第二のポンプ部94からの流出量を調整し、希釈済みの水溶性液状樹脂の濃度を一定に保つためのフィードバック制御を行うことができる。また、濃度検出部97における濃度の値が所望の濃度でない場合は、制御部95がアラーム96を鳴らして装置を停止させたり、オペレータに報知したりすることもできる。
圧力検出部91では、第一のポンプ部92とタンク90との間の配管900内部の圧力を検出し、制御部95では、その圧力の値に応じて第一のポンプ部92と第二のポンプ部94の動作を制御することができる。具体的には、第一のポンプ部92とタンク90との間の配管900内部が負圧となっている場合は、液中の溶存気体から気泡が発生し、これによって水溶性樹脂に気泡が混入する場合があり、これが原因となってワークの表面に被覆する保護膜が均一でなくなると考えられる。そこで、圧力検出部91によって検出される配管900の圧力を制御部95において常時監視し、配管900内部の負圧の値に応じて、第一のポンプ部92からの単位時間当たりの送液量を少なくして配管900内部の負圧の絶対値を下げる制御を行う。このような制御を行うことにより、保護膜形成機構7からワークに供給される水溶性液状樹脂に気泡が混入するのを抑止することができるため、ワークに被覆される保護膜の厚さを均一にすることができる。また、水溶性液状樹脂の粘度などの条件の変化にも対応して自動的に第一のポンプ部92と第二のポンプ部94の動作を制御できるため、気泡を発生させずに最速で送液を行うことができる。
以上のようにして図3に示した保護膜Pを形成後、図1に示した搬送機構8によってワークWを保持テーブル2に搬送し、保持テーブル2において被加工面W1の反対面である裏面W2を保持する。そして、X方向送り機構5及びY方向送り機構6が保持テーブル2をX方向及びY方向に送りながら、図4に示すように、照射ヘッド30が被加工面W1側からストリートSに対してレーザービームLを照射する。このとき、レーザービームLの照射によりデブリが発生しても、回路Cが形成された被加工面W1が保護膜Pによって保護されているため、回路Cは保護される。
図2に示した配管900の長さが1.5[m]、タンク90から第一のポンプ92までの吸い上げ高さが1.2[m]、配管900の内径が6[mm]、水溶性液状樹脂の粘度が180[cP]である場合においては、第一のポンプ部92における水溶性液状樹脂の吸引速度と圧力検出部91における圧力の計測値との間に下表の関係があることが確認された。
Figure 0005607387
また、圧力検出部91の計測値が−60[kPa]以下になると、水溶性液状樹脂の溶存気体からの気泡の発生が確認された。安全のために、マージンを20[kPa]とし、圧力が−40[kPa]以上であれば気泡が発生しないとすると、上記表によれば、水溶性液状樹脂の吸引速度が3[ml/sec]以下であれば、上記条件の下では気泡は発生しないと考えられる。
また、水溶性液状樹脂の粘度が60[cP]である場合においては、水溶性液状樹脂の吸引速度を10[ml/sec]とした場合の圧力値は−40[kPa]であることが確認された。したがって、この場合は、水溶性液状樹脂の吸引速度を10[ml/sec]とすると、気泡が発生しないと考えられる。
水溶性液状樹脂の粘度が60[cP]〜180[cP]の間で変化する場合、その範囲のどの粘度の水溶性液状樹脂にも対応して気泡の発生を抑止するためには、吸引速度を3[ml/sec]以下としなければならない。しかし、その場合は、粘度60[cP]の水溶性液状樹脂を100[ml]吸引するためには少なくとも約33[秒]かかるのに対し、吸引速度を10[ml/sec]とすれば、10[秒]しかかからず、23[秒]もの違いが生ずることになる。そこで、配管900の内部の負圧の値を圧力検出手段91において計測し、計測値をフィードバックして制御部95が負圧の値に応じて第一のポンプ部92における吸引速度を調整することにより、気泡が発生しない範囲で最速なポンプ動作を行わせることができる。
1:レーザー加工装置
2:保持テーブル
3:レーザー照射機構 30:照射ヘッド
4:送り機構
5:X方向送り機構
50:ボールネジ 51:ガイドレール 52:モータ 53:スライド板
54:回転駆動部
6:Y方向送り機構
60:ボールネジ 61:ガイドレール 62:モータ 63:スライド板
7:保護膜形成機構
70:回転テーブル 71:固定部 72:滴下部 73:軸部 74:アーム部
8:搬送機構
80:ボールネジ 81:ガイドレール 82:モータ 83:移動ブロック
84:昇降部 85:ワーク保持部
9:液状樹脂希釈手段
90:タンク 91:圧力検出部 92:第一のポンプ部 93:混合部
94:第二のポンプ部 95:制御部 96:アラーム 97:濃度検出部
10:壁部
W:ワーク W1:被加工面 C:回路 S:ストリート
P:保護膜

Claims (1)

  1. ワークの被加工面に水溶性液状樹脂を供給して該被加工面を保護する保護膜を形成する保護膜形成機構と、
    該保護膜が該被加工面に形成されたワークを該被加工面の反対面から保持する保持テーブルと、
    該保持テーブルに保持されたワークの該保護膜が形成された該被加工面側からレーザービームを照射するレーザー照射機構と、
    を有するレーザー加工装置であって、
    該保護膜形成機構は、
    該水溶性液状樹脂を送り出すポンプと、
    該ポンプの上流側の配管内の圧力を検出する圧力検出部と、
    該圧力検出部によって検出された圧力に基づいて該ポンプの動作を制御する制御部と、
    を有し、該制御部は、該水溶性液状樹脂の粘度に基づき、該ポンプの上流側の配管内の圧力が該水溶性液状樹脂から気泡が発生しない圧力となるよう、該ポンプの吸引速度を調整するレーザー加工装置。
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