JP5651354B2 - 光照射装置および光照射方法 - Google Patents

Description

本発明は、光に反応する被照射体に光を照射する光照射装置および光照射方法に関する。

半導体ウェハ（以下、単に、ウェハという）の処理装置においては、例えば、ウェハの回路面に保護テープを貼付して裏面研削を行ったり、ダイシングテープを貼付して複数のチップに個片化したりする処理が行われる。このような処理に使用されるテープには、接着剤に紫外線硬化型のものが採用されており、上記のような処理の後、紫外線照射装置等により紫外線を照射して接着剤を硬化させることによって接着力を弱め、ウェハが破損しないように容易に剥離が行えるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の紫外線照射装置は、ピーク波長が異なる複数種の紫外線発光ダイオードを備えている。そして、紫外線発光ダイオードを発光させた状態で、当該紫外線発光ダイオードとウェハとを相対移動させることにより、ウェハに貼付された保護シートの接着剤を硬化させてその接着力を弱めている。すなわち、被照射体は特定の波長の光で光反応開始剤（以下、単に「開始剤」ということもある。）の光反応（以下、単に「反応」ということもある。）が始まるように設計されているので、この特定の波長（以下、「設計波長」ということもある。）の光を単波長発光源により照射すれば、被照射体を反応させることができる。しかしながら、被照射体は、設計波長の光で反応が始まるように設計されてはいても、反応する波長（以下、「反応波長」ということもある）がその製造の過程で製品ごとに少々ずれてしまい、設計波長の光を単波長で照射しても一部で反応しない場合があったり、製品ごとに反応の度合いが異なる場合があったりする。このような反応波長が少々ずれた被照射体の場合でも、水銀ランプ等の多波長発光源を用いて光を照射すると、反応が良好に進んで接着力を良好に弱めることができることから、ピーク波長が異なる複数種の紫外線発光ダイオードを備えて構成している。

特開２００８−１４１０３８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の紫外線照射装置のように、ピーク波長が異なる複数種の発光ダイオードを用いると、何種類ものピーク波長が異なる発光ダイオードを用意しなければならない上、各波長の光の強度を確保するためにピーク波長ごとに多数の発光ダイオードが必要となり、装置の大型化とコストの高騰化を招来するという不都合が生じる。
そこで、このような不都合を解決する方法として、接着剤の設計波長の光を発光可能な発光ダイオードを採用し、設計波長の前後の波長の光を照射するために、キセノンランプやメタルハライドランプなどの放電管（灯）からなる安価な別の光源を設けることが考えられる。しかしながら、このような放電管には、放電を促進させるために水銀が使用されているため、環境負荷物質としての水銀を使用しない取り組みに逆行することとなってしまう、という不都合が生じる。

本発明の目的は、光に反応する被照射体を効率よく反応させることが可能であるととともに環境負荷を抑制可能な光照射装置および光照射方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の光照射装置は、光に反応する被照射体に光を照射する光照射装置であって、前記被照射体に対向可能に設けられた発光手段と、当該光照射装置の全体的な動作を制御する制御手段とを備え、前記発光手段は、互いに異なる単波長の光を発光可能な複数種の発光ダイオードを有する第１光源と、発光ダイオードを使用した光源以外の光源であって、単体の状態で前記第１光源が発光可能な光の波長を含む複数波長の光を発光可能でありかつ水銀を使用しない第２光源とを備え、前記制御手段は、前記発光手段に電力を供給する電力供給手段と、前記複数種の発光ダイオードのうち使用する発光ダイオードを選択可能な単波長選択手段とを備え、前記複数種の発光ダイオードのうち一種の発光ダイオードからの単波長の光と、前記第２光源からの複数波長の光とを略同時に前記被照射体に照射し、前記被照射体が反応しない場合に、前記一種の発光ダイオードと前記第２光源とを消灯するとともに、前記被照射体が反応する単波長の光を照射可能な発光ダイオードが見つかるまで、残りの発光ダイオードからの単波長の光を選択して前記被照射体に照射する、という構成を採用している。

この際、本発明の光照射装置では、前記第２光源からの所定波長の光を遮光する遮光手段を備えている、ことが好ましい。

一方、本発明の光照射方法は、光に反応する被照射体に光を照射する光照射方法であって、互いに異なる単波長の光を発光可能な複数種の発光ダイオードを有する第１光源と、発光ダイオードを使用した光源以外の光源であって、単体の状態で前記第１光源が発光可能な光の波長を含む複数波長の光を発光可能でありかつ水銀を使用しない第２光源とを用い、前記複数種の発光ダイオードのうち一種の発光ダイオードからの単波長の光と、前記第２光源からの複数波長の光とを略同時に前記被照射体に照射し、前記被照射体が反応しない場合に、前記一種の発光ダイオードと前記第２光源とを消灯するとともに、前記被照射体が反応する単波長の光を照射可能な発光ダイオードが見つかるまで、残りの発光ダイオードからの単波長の光を選択して前記被照射体に照射する、という構成を採用している。

以上のような本発明によれば、被照射体に対して、発光ダイオードを有する第１光源からの単波長の光と、水銀を使用しない第２光源からの複数波長の光とを略同時に照射することができ、被照射体を効率よく反応させることができる。
すなわち、設計波長の光は、第１光源によって重点的に照射し、設計波長から外れた波長の光は、第２光源により照射することで、被照射体の反応波長のばらつきにも対応でき、被照射体を効率よく十分に反応させることができる。また、設計波長以外にどの波長で反応が起こるのかが分からない被照射体に対して、第１光源を大量に用意しておく必要がなくなり、装置の大型化とコストの高騰化を抑制できる。さらに、環境負荷物質としての水銀を使用しない光源を第２光源として用いるため、環境負荷を抑制できる。
さらに、互いに異なる単波長の光を発光可能な複数種の発光ダイオードを用いれば、設計波長が異なる被照射体を効率よく反応させることができる。
そして、複数種の発光ダイオードのうち使用する発光ダイオードを選択可能にすれば、被照射体の設計波長と同一の波長の光を発光可能な発光ダイオードを使用することにより、様々な設計波長の被照射体に対応できる。

また、第２光源からの所定波長の光を遮光する遮光手段を設ければ、設計波長前後の波長の光のみを照射することができる上、被照射体に対して悪影響を与える波長の光（以下、悪影響波長ということもある）を遮光して、被照射体を適切に反応させることができる。特に、第２光源が設計波長前後の光の発光に乏しい場合、当該第２光源を複数設けなければならず、その分、悪影響波長の光の発光量も増えてしまうが、遮光手段を設けることで、それを遮光することができる。

本発明の一実施形態に係る光照射装置の側面図。 発光手段と接着シートとの位置関係の説明図。 ハロゲンランプの発光スペクトルを示すグラフ。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１において、光照射装置１は、ウェハＷの一面に貼付された接着シートＳに光を照射する装置であり、リングフレームＲＦと一体化されたウェハＷを保持するテーブル２と、このテーブル２の下方に設けられる単軸ロボット３と、接着シートＳに第１〜第４の単波光Ｌ１〜Ｌ４および多波光Ｌ５を照射する発光手段４と、多波光Ｌ５のうち所定波長の光を遮光する遮光手段５と、当該光照射装置１の全体的な動作を所定制御する制御手段８とを備えている。

接着シートＳは、基材シートＢＳと、この基材シートＢＳの図１中下方の面に積層された被照射体としての接着剤ＡＤとからなり、接着剤ＡＤを介してウェハＷに貼付されている。接着剤ＡＤは、紫外線硬化型の接着剤が採用され、その開始剤は、３６５ｎｍの光が照射された際に反応が始まるように設計されている。なお、本実施形態では、ウェハＷはマウント用シートＭＳを介してリングフレームＲＦと一体化されるとともに、図示しない吸引口を図１中上面に備えたテーブル２によって吸着保持され、単軸ロボット３のスライダ３１を介してＸ軸方向（図１の左右方向）にスライド移動される。

発光手段４は、保持板４１と、この保持板４１においてＸ軸方向に並ぶ状態で設けられた第１光源としての第１，第２，第３，第４の単波長発光ユニット４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄと、第２の単波長発光ユニット４２Ｂと第３の単波長発光ユニット４２Ｃとの間に設けられた多波長発光ユニット４３と、を備えている。

第１〜第４の単波長発光ユニット４２Ａ〜４２Ｄは、図２に示すように、長手方向がＹ軸方向と一致するＬＥＤ保持部４２１を備えている。第１〜第４の単波長発光ユニット４２Ａ〜４２ＤのＬＥＤ保持部４２１の内部には、発光ダイオードとしての第１〜第４のＬＥＤ（Light Emitting Diode）４２３Ａ〜４２３Ｄが複数Ｙ軸方向に沿って並んで設けられている。第１〜第４のＬＥＤ４２３Ａ〜４２３Ｄは、それぞれピーク波長が３６５ｎｍ，３６３ｎｍ，３６７ｎｍ，３６９ｎｍの単波長の光を発光する。これにより、発光手段４は、設計波長を含む設計波長から少々ずれた領域の波長の光を重点的に照射可能になっている。（なお、設計波長から少々ずれた領域の波長としては、設計波長を基準にして、±３０ｎｍの範囲が好ましく、±１０ｎｍの範囲がより好ましい。つまり、本実施形態の場合、３３５〜３９５ｎｍの範囲が好ましく、３５５〜３７５ｎｍの範囲がより好ましい。）そして、本実施形態のように、ピーク波長が２ｎｍずつ異なる単波長の光を発光可能なＬＥＤを用意することで、従来例のように、何種類もの（無数の）単波長発光源を用意する必要はなくなる。なお、本実施形態の場合、発光手段４のピーク波長を２ｎｍずつ異ならせたが、１ｎｍずつ異ならせてもよいし、３ｎｍ以上ずつ異ならせてもよいし、等差ずつ異ならせる必要もない。
第１〜第４のＬＥＤ４２３Ａ〜４２３Ｄから発光される光は、ＬＥＤ保持部４２１に設けられた図示しない反射板やレンズ等の集光手段によって、それぞれ接着剤ＡＤを焦点とし、かつ、Ｙ軸方向に沿うライン状の第１〜第４の単波光Ｌ１〜Ｌ４を形成可能に設けられている。なお、本発明における第１〜第４のＬＥＤ４２３Ａ〜４２３Ｄの光としては、上述のピーク波長を中心にして若干その前後の波長の光を含むものであってもよい。

多波長発光ユニット４３は、図２に示すように、Ｙ軸方向に延出しＸ軸方向に並んで設けられた第２光源としての水銀を使用しない３個のハロゲンランプ４３１と、保持板４１に固定されてハロゲンランプ４３１の両端部を保持する一対のランプ保持部４３２と、を備えている。ハロゲンランプ４３１は、図３に示すように、紫外線（１〜４００ｎｍ）を含み、図示しない反射板やレンズ等の集光手段によって、Ｙ軸方向に沿うライン状の多波光Ｌ５を発光する。なお、多波光とは、単波光とは違い、図３に示すように複数の異なる波長（複数波長）の光を含む光のことを意味する。

遮光手段５は、ハロゲンランプ４３１の図１中下方に設けられ、図３に示すように、多波光Ｌ５のうち紫外線を透過させるとともに、紫外線よりも長い波長の光を遮光する。つまり、遮光手段５は、接着剤ＡＤを硬化させることが可能な紫外線のみを透過させるとともに、接着シートＳに対する悪影響波長の光を遮光するフィルターの役目をする。なお、悪影響波長の光としては、例えば赤外線等の熱線が例示でき、この熱線によって接着シートＳ（特に基材シートＢＳ）が伸びたり縮んだりする場合があり、接着シートＳの伸縮によってウェハＷが反り返ってしまって割れてしまう現象が起きる。このようなウェハＷが反り返る現象は、多波光Ｌ５に含まれる紫外線量を増やすためにハロゲンランプ４３１の個数を増やしたときに顕著化する。しかし、遮光手段５によって悪影響波長の光を遮光することができるので、ウェハＷの反り返りを防止してウェハＷ割れを未然に防ぐことができる。

制御手段８は、発光手段４に電力を供給する電力供給手段６と、照射する光の波長を選択する単波長選択手段７とを備える。電力供給手段６は、第１〜第４のＬＥＤ４２３Ａ〜４２３Ｄおよびハロゲンランプ４３１に対して、所定量の電流や電圧を供給（以下、電力を供給ということもある）する。
単波長選択手段７は、第１〜第４のＬＥＤ４２３Ａ〜４２３Ｄのうち少なくとも一種のＬＥＤ（以下、選択ＬＥＤということもある）を選択して発光させる。
さらに、制御手段８は、例えば図示しない入力手段により接着剤ＡＤの設計波長と、硬化に必要な光の強度（硬化必要強度）が設定入力されると、第１〜第４のＬＥＤ４２３Ａ〜４２３Ｄから、この設計波長の単波光を発光する選択ＬＥＤを単波長選択手段７に選択させる。そして、電力供給手段６を制御して、選択ＬＥＤとハロゲンランプ４３１とのそれぞれに所定量の電力を供給する。

次に、光照射装置１による光の照射動作について説明する。
光照射装置１の制御手段８は、接着剤ＡＤの設計波長と硬化必要強度が設定入力されると、テーブル２が発光手段４の下方に位置しない状態で、単波長選択手段７を制御して、設定入力された設計波長と同じ波長の光を照射するＬＥＤを第１〜第４のＬＥＤ４２３Ａ〜４２３Ｄから選択する。例えば第１のＬＥＤ４２３Ａが選択されたとする。
次に、制御手段８は、電力供給手段６を制御して、第１のＬＥＤ４２３Ａおよびハロゲンランプ４３１に対して電力をそれぞれに供給する。そして、マウント用シートＭＳを介してリングフレームＲＦと一体化され、回路面に接着シートＳが貼付されたウェハＷを吸着保持したテーブル２を矢印Ｄで示す方向へ移動させることで、接着シートＳの全面に第１の単波光Ｌ１および多波光Ｌ５を照射して、接着剤ＡＤを硬化させる。
このとき、第１の単波光Ｌ１で接着剤ＡＤが硬化しない場合は、制御手段８は、再度単波長選択手段７を制御して、他のＬＥＤを第２〜第４のＬＥＤ４２３Ｂ〜４２３Ｄから選択する。この処理は、接着剤ＡＤが硬化する単波光を照射可能なＬＥＤが見つかるまで繰り返し実行される。なお、接着剤ＡＤの硬化、未硬化の判定は、オペレータが行ってもよいし、図示しないシート剥離装置等によってその剥離力を測定するようにしてもよい。本実施形態の場合、単波光は第１〜第４のＬＥＤ４２３Ａ〜４２３Ｄから発光される４種類であるため、４回の処理を行っても接着剤ＡＤが硬化しない場合は、エラー表示をしてオペレータに知らせるようにしてもよい。なお、２回目以降の処理のとき多波光Ｌ５を消灯してもよい。
そして、接着剤ＡＤの硬化が終了すると、第１の単波光Ｌ１（選択ＬＥＤが変更された場合は他の単波光）および第５の多波光Ｌ５が照射されたウェハＷは、図示しない搬送装置によって別工程に搬送され、ウェハＷの回路面から接着シートＳが剥離された後、ダイシング等の所定処理が施されることとなる。

以上のような実施形態によれば、次のような効果がある。
すなわち、光照射装置１は、発光手段４として、単波長の第１〜第４の単波光Ｌ１〜Ｌ４を発光する第１〜第４のＬＥＤ４２３Ａ〜４２３Ｄと、複数の異なる波長の光を含む多波光Ｌ５を発光しかつ水銀を使用しないハロゲンランプ４３１とを備えている。このため、第１〜第４の単波光Ｌ１〜Ｌ４のうち、接着剤ＡＤの設計波長と同じ単波光と、設計波長前後の光を有する多波光Ｌ５とを同じタイミングで発光させることができ、反応波長がばらつく接着剤ＡＤを適切に硬化させることができる。また、環境負荷物質としての水銀を使用しないハロゲンランプ４３１を用いているため、環境負荷を抑制できる。さらに、第１〜第４の単波光Ｌ１〜Ｌ４が反応波長に対応していなくても、多波光Ｌ５で接着剤ＡＤを硬化させることができ、第１〜第４の単波光Ｌ１〜Ｌ４と異なる波長のＬＥＤを多数用意する必要がなくなり、装置の大型化とコストの高騰化を抑制できる。

以上のように、本発明を実施するための最良の構成、方法等は、前記記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。また、上記に開示した形状、材質等を限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質等の限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

すなわち、発光手段４に、第１〜第４の単波長発光ユニット４２Ａ〜４２Ｄのうちの１種、２種、または、３種のみを設けてもよい。また、第１〜第４の単波長発光ユニット４２Ａ〜４２Ｄおよびハロゲンランプ４３１の個数および配置は、上記実施形態のものに限られず、必要な照度に応じて適宜異なる構成を適用できる。また、前記実施形態では、単波長発光ユニットが４種類の単波長の光を発光するように構成したが、５種類以上であってもよい。
そして、遮光手段５を設けなくてもよい。
さらに、単波光の照射方法は上記に限られない。例えば、第１〜第４のＬＥＤ４２３Ａ〜４２３Ｄおよびハロゲンランプ４３１を同時に点灯させてもよい。このようにすれば、全てのＬＥＤからの単波光が接着剤ＡＤに照射されるため、反応波長の光を照射するＬＥＤを探す手間を省くことができ、効率的である。

また、発光手段４のみをテーブル２に対して移動させてもよいし、両方を移動させてもよい。第１〜第４の単波光Ｌ１〜Ｌ４および多波光Ｌ５として、赤外線や可視光など波長が上述した値と異なっているものを適用してもよい。
さらに、単波長発光源としては、レーザなど、単波長の光を発光可能ないずれのものを適用してもよい。そして、多波長発光源としては、水銀を使用しない多波長の光を発光可能ないずれのものを適用してもよい。
また、被照射体としては、接着シートＳを構成する接着剤ＡＤ以外に樹脂、印刷用のインク等、所定の波長の光に反応するものであれば、いかなるものを適用してもよい。
さらに、前記実施形態では、第１〜第４の単波光Ｌ１〜Ｌ４よりも幅が広くなるように多波光Ｌ５が設定されているが、ライン光の幅の広さに何ら限定されるものではないし、ライン光でなくてもよい。

１…光照射装置
４…発光手段
５…遮光手段
７…単波長選択手段
８…制御手段
４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ…第１，第２，第３，第４の単波長発光ユニット（第１光源）
４２３Ａ，４２３Ｂ，４２３Ｃ，４２３Ｄ…第１，第２，第３，第４のＬＥＤ（発光ダイオード）
４３１…ハロゲンランプ（第２光源）
ＡＤ…接着剤（被照射体）

Claims (3)

1. 光に反応する被照射体に光を照射する光照射装置であって、
   前記被照射体に対向可能に設けられた発光手段と、
   当該光照射装置の全体的な動作を制御する制御手段とを備え、
   前記発光手段は、互いに異なる単波長の光を発光可能な複数種の発光ダイオードを有する第１光源と、発光ダイオードを使用した光源以外の光源であって、単体の状態で前記第１光源が発光可能な光の波長を含む複数波長の光を発光可能でありかつ水銀を使用しない第２光源とを備え、
   前記制御手段は、前記発光手段に電力を供給する電力供給手段と、前記複数種の発光ダイオードのうち使用する発光ダイオードを選択可能な単波長選択手段とを備え、前記複数種の発光ダイオードのうち一種の発光ダイオードからの単波長の光と、前記第２光源からの複数波長の光とを略同時に前記被照射体に照射し、
   前記被照射体が反応しない場合に、前記一種の発光ダイオードと前記第２光源とを消灯するとともに、前記被照射体が反応する単波長の光を照射可能な発光ダイオードが見つかるまで、残りの発光ダイオードからの単波長の光を選択して前記被照射体に照射することを特徴とする光照射装置。
2. 前記第２光源からの所定波長の光を遮光する遮光手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
3. 光に反応する被照射体に光を照射する光照射方法であって、
   互いに異なる単波長の光を発光可能な複数種の発光ダイオードを有する第１光源と、発光ダイオードを使用した光源以外の光源であって、単体の状態で前記第１光源が発光可能な光の波長を含む複数波長の光を発光可能でありかつ水銀を使用しない第２光源とを用い、
   前記複数種の発光ダイオードのうち一種の発光ダイオードからの単波長の光と、前記第２光源からの複数波長の光とを略同時に前記被照射体に照射し、
   前記被照射体が反応しない場合に、前記一種の発光ダイオードと前記第２光源とを消灯するとともに、前記被照射体が反応する単波長の光を照射可能な発光ダイオードが見つかるまで、残りの発光ダイオードからの単波長の光を選択して前記被照射体に照射することを特徴とする光照射方法。

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