(57)【要約】【課題】  レーザー加工が施された被加工物から表面保護部材を除去可能なレーザー加工装置を提供することである。【解決手段】  表面に表面保護部材が配設されるとともに裏面に粘着テープが貼着され、該粘着テープの外周が環状フレームに貼着された被加工物の裏面に該粘着テープを介してレーザービームを照射して被加工物にレーザー加工を施すレーザー加工装置であって、被加工物の該表面保護部材側を保持して該粘着テープの裏面を露出させる保持手段と、該保持手段に保持された被加工物の裏面に該粘着テープを介してレーザービームを照射して、被加工物にレーザー加工を施すレーザービーム照射手段と、レーザー加工が施された被加工物から該表面保護部材を除去する表面保護部材除去手段と、を具備したことを特徴とする。【選択図】図１
2014229702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に表面保護部材が配設されるとともに裏面に粘着テープが貼着され、該粘着テープの外周が環状フレームに貼着された被加工物の裏面に該粘着テープを介してレーザービームを照射して被加工物にレーザー加工を施すレーザー加工装置であって、
被加工物の該表面保護部材側を保持して該粘着テープの裏面を露出させる保持手段と、
該保持手段に保持された被加工物の裏面に該粘着テープを介してレーザービームを照射して、被加工物にレーザー加工を施すレーザービーム照射手段と、
レーザー加工が施された被加工物から該表面保護部材を除去する表面保護部材除去手段と、
を具備したことを特徴とするレーザー加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザー加工装置に関し、特に、表面保護部材剥離機能を備えたレーザー加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハを個々のチップに分割する方法として、特許第３４０８８０５号公報に開示されるように、ウエーハに対して透過性を有する波長（例えば１０６４ｎｍ）のレーザービームの集光点を分割予定ラインに対応するウエーハの内部に位置付けて、レーザービームを分割予定ラインに沿って照射してウエーハ内部に改質層を形成し、その後ウエーハに外力を付与してウエーハを改質層を分割起点として個々のチップに分割する方法がある。
【０００３】
特開２０１０−０３４２５０号公報には、内部に改質層が形成されたウエーハに貼着されたテープを拡張することで、ウエーハに外力を付与してウエーハを改質層を分割起点に個々のチップに分割する方法が開示されている。
【０００４】
一般にウエーハ表面側には様々な材質の膜が積層されていたり凹凸が形成されているため、ウエーハの内部にレーザービームの集光点を位置付けてウエーハの表面側からレーザービームを照射することができず、ウエーハの裏面側からレーザービームを照射してウエーハ内部に改質層を形成するのが一般的である。
【０００５】
この場合、ウエーハの表面側を粘着テープに貼着し、粘着テープの外周部を環状フレームに貼着して、レーザー加工装置のチャックテーブルで粘着テープを介してウエーハを吸引保持し、ウエーハの裏面側からレーザービームを照射する方法がよく使用されている（例えば、特開２００４−１７９３０２号公報参照）。
【０００６】
しかし、この方法では、ウエーハに外力を付与してウエーハを個々のチップに分割した後、チップを裏面側からピックアップするため、後のハンドリングでチップの表裏を反転する必要がある。
【０００７】
この問題を解決するため、特開２０１０−０２９９２７号公報では、ウエーハの裏面側を粘着テープに貼着して、ウエーハの表面側をレーザー加工装置のチャックテーブルで吸引保持しながら粘着テープを介してウエーハの裏面側からレーザービームを照射して、ウエーハの内部に改質層を形成する方法が提案されている。この場合、ハンドリングを容易にするために、粘着テープの外周部は環状フレームに貼着された状態でレーザー加工が実施される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３４０８８０５号公報
【特許文献２】特開２０１０−０３４２５０号公報
【特許文献３】特開２００４−１７９３０２号公報
【特許文献４】特開２００５−１１６７３９号公報
【特許文献５】特開２０１０−０２９９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
レーザー加工装置でウエーハの裏面側からレーザービームを照射してウエーハにレーザー加工を施す前に、ウエーハの裏面側が研削装置により研削されてウエーハは所定厚みに薄化される。ウエーハを研削する前には、ウエーハの表面側に形成されたデバイスを保護するために、ウエーハの表面側には表面保護テープ等の表面保護部材が貼着される。
【００１０】
ウエーハの裏面研削後に、レーザー加工装置でウエーハにレーザー加工を施す際には、裏面研削時に表面に貼着された表面保護部材を剥離せずにレーザー加工装置のチャックテーブルで表面保護部材側を吸引保持し、ウエーハの裏面側から粘着テープを介してレーザービームを照射してウエーハにレーザー加工を施すことが行われている。この場合、レーザー加工が施されたウエーハからレーザー加工装置内において表面保護部材を除去したいという要望がある。
【００１１】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、レーザー加工が施された被加工物から表面保護部材を除去可能なレーザー加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によると、表面に表面保護部材が配設されるとともに裏面に粘着テープが貼着され、該粘着テープの外周が環状フレームに貼着された被加工物の裏面に該粘着テープを介してレーザービームを照射して被加工物にレーザー加工を施すレーザー加工装置であって、被加工物の該表面保護部材側を保持して該粘着テープの裏面を露出させる保持手段と、該保持手段に保持された被加工物の裏面に該粘着テープを介してレーザービームを照射して、被加工物にレーザー加工を施すレーザービーム照射手段と、レーザー加工が施された被加工物から該表面保護部材を除去する表面保護部材除去手段と、を具備したことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、レーザー加工が施された被加工物から表面保護部材を自動で除去できるレーザー加工装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明実施形態に係るレーザー加工装置の斜視図である。
【図２】半導体ウエーハの表面に表面保護テープを貼着する様子を示す斜視図である。
【図３】ウエーハが粘着テープを介して環状フレームに支持されたウエーハユニットの斜視図である。
【図４】レーザービーム発生ユニットのブロック図である。
【図５】レーザー加工ステップを説明する一部断面側面図である。
【図６】紫外線照射ステップを示す一部断面正面図である。
【図７】表面保護テープ剥離ステップを示す一部断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、ウエーハをレーザー加工してウエーハ内部に改質層を形成することのできるレーザー加工装置２の斜視図が示されている。
【００１６】
レーザー加工装置２の前面側にはオペレーターが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作パネル４が設けられている。装置上部には、オペレーターに対する案内画面や撮像ユニットにより撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示モニタ6が設けられている。
【００１７】
図２に示すように、半導体ウエーハ（以下、単にウエーハと略称することがある）１１の表面１１ａには、複数の分割予定ライン（ストリート）１３が格子状に形成されているとともに、該複数の分割予定ライン１３によって区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。
【００１８】
このように構成されたウエーハ１１はデバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９をその表面１１ａに備えている。また、ウエーハ１１の外周にはシリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。
【００１９】
ウエーハ１１にレーザー加工を施す前に、ウエーハ１１はその裏面１１ｂが研削装置により研削されて所定厚みに薄化される。ウエーハ１１の表面１１ａには複数のデバイス１５が形成されているため、ウエーハ１１の表面１１ａを研削装置のチャックテーブルで吸引保持するとデバイス１５に傷が付く恐れがある。
【００２０】
そこで、ウエーハ１１の裏面１１ｂの研削に先立って、ウエーハ１１の表面１１ａにはデバイス１５を保護するための表面保護テープ２３が貼着される。表面保護テープ２３に替えて、剛体の表面保護部材を貼着するようにしてもよい。本実施形態の表面保護テープ２３は紫外線硬化型表面保護テープである。
【００２１】
裏面研削ステップでは、研削装置のチャックテーブルで表面保護テープ２３側を吸引保持し、ウエーハ１１の裏面１１ｂを露出させる。そして、研削ホイールの研削砥石をウエーハ１１の裏面１１ｂに当接させて研削ホイールを所定の研削送り速度で研削送りすることにより、ウエーハ１１の裏面１１ｂを研削してウエーハ１１を所定の厚み（例えば１００μｍ）に薄化する。
【００２２】
本実施形態のレーザー加工装置２でウエーハ１１にレーザー加工を施すに当たり、図３に示すように、ウエーハ１１の裏面側を粘着テープＴに貼着し、粘着テープＴの外周部を環状フレームＦに貼着してウエーハユニット２５を形成する。ウエーハ１１の表面１１ａには表面保護テープ２３が貼着されたままである。粘着テープＴはポリオレフィン等の基材シート上にゴム系又はアクリル系の粘着層を配設して構成される。
【００２３】
ウエーハユニット２５では、ウエーハ１１は粘着テープＴを介して環状フレームＦに支持された状態となり、図１に示したウエーハカセット８中にウエーハユニット２５が複数枚収容される。ウエーハカセット８は上下動可能なカセットエレベータ９上に載置される。
【００２４】
カセットエレベータ９の後方には、ウエーハカセット８からレーザー加工前のウエーハユニット２５を搬出するとともに、レーザー加工後のウエーハユニット２５をウエーハカセット８に搬入するウエーハ搬送ロボット１０が配設されている。
【００２５】
ウエーハ搬送ロボット１０は、多関節のリンク機構１２と、リンク機構１２の先端部に搭載されたヘッド１４と、ヘッド１４に回転可能に取り付けられたフレーム把持ユニット１６とから構成される。
【００２６】
リンク機構１２をいっぱいに伸ばすと、ヘッド１４に回転可能に取り付けられたフレーム把持ユニット１６がウエーハカセット８内に収容されたウエーハユニット２５の環状フレームＦを把持できる構成となっている。
【００２７】
１８はセンタリングガイドであり、ウエーハ搬送ロボット１０によりウエーハカセット８から引き出されたウエーハユニット２５は、一対のセンタリングガイド１８上に載置される。そして、センタリングガイド１８が互いに近づく方向に移動することにより、ウエーハユニット２５の中心位置出しが行われる。
【００２８】
一対のセンタリングガイド１８の間に吸引保持テーブル２２が配設されている。この吸引保持テーブル２２は、ウエーハ１１の裏面１１ｂ側を粘着テープＴを介して吸引保持するために使用される。
【００２９】
２４は紫外線照射ユニットであり、図６に示すように、複数の紫外線ランプ５８を含んでいる。紫外線ランプ５８に替えて、紫外線を出射するＬＥＤを利用するようにしてもよい。
【００３０】
２６はテープ剥離ヘッドであり、ウエーハ１１の表面１１ａに貼着された表面保護テープ２３を把持して剥離するために使用される。テープ剥離ヘッド２６は、Ｙ軸方向に伸長した溝２９に沿ってＹ軸方向に移動されるとともに、高さ方向（Ｚ軸方向）にも移動可能に構成されている。
【００３１】
一対のセンタリングガイド１８上に引き出されて中心位置合わせの行われたウエーハユニット２５は搬送ユニット２０で吸着されて、搬送ユニット２０が旋回することによりチャックテーブル３０まで搬送され、チャックテーブル３０により吸引保持される。３２はフレームユニット２５の環状フレームＦをクランプするクランプである。
【００３２】
チャックテーブル３０は、回転可能且つＸ軸方向及びＹ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル３０のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウエーハ１１のレーザー加工すべき分割予定ライン１３を検出するアライメントユニット３４が配設されている。
【００３３】
アライメントユニット３４は、ウエーハ１１の表面を撮像する撮像ユニット３６を備えている。撮像ユニット３６は、可視光によって半導体ウエーハ１１の加工領域を撮像する通常のＣＣＤ等の撮像素子を含んでいる。
【００３４】
撮像ユニット３６は更に、ウエーハ１１に赤外線を照射する赤外線照射手段と、赤外線照射手段によって照射された赤外線を捉える光学系と、この光学系によって捉えられた赤外線に対応した電気信号を出力する赤外線ＣＣＤ等の赤外線撮像素子と、から構成される赤外線撮像手段を含んでおり、撮像した画像信号はレーザー加工装置２のコントローラに送信される。
【００３５】
アライメントユニット３４の左側には、チャックテーブル３０に保持されたウエーハ１１に対してレーザービームを照射するレーザービーム照射ユニット３８が配設されている。
【００３６】
レーザービーム照射ユニット３８は、ケーシング４０内に収容された図４に示すレーザービーム発生ユニット４２と、ケーシング４０の先端に取り付けられた集光器（レーザーヘッド）４４とから構成される。
【００３７】
レーザービーム発生ユニット４２は、図４に示すように、ウエーハ１１に対して透過性を有する波長のＹＡＧレーザー又はＹＶＯ４レーザーを発振するレーザー発振器５０と、繰り返し周波数設定手段５２と、パルス幅調整手段５４と、パワー調整手段５６とを含んでいる。
【００３８】
レーザー加工の終了したウエーハ１１は、チャックテーブル３０がＸ軸方向に移動されてオリジナルポジションに戻された後、搬送ユニット４８で吸着されてスピンナ洗浄ユニット４６まで搬送され、スピンナ洗浄ユニット４６でスピン洗浄及びスピン乾燥される。
【００３９】
以下、上述したレーザー加工装置２により、ウエーハユニット２５の半導体ウエーハ１１の内部に改質層を形成するレーザー加工方法について説明する。ウエーハカセット８中に収容されたウエーハユニット２５は、ウエーハ搬送ロボット１０のフレーム把持ユニット１６で環状フレームＦが把持されてウエーハカセット８から引き出され一対のセンタリングガイド１８上に載置される。
【００４０】
センタリングガイド１８が互いに近づく方向に移動することにより中心位置出しが行われたウエーハユニット２５は、搬送ユニット２０で吸着されてチャックテーブル３０まで搬送され、図５に示すように、チャックテーブル３０で表面保護テープ２３を介してウエーハ１１が吸引保持されるとともに、環状フレームＦがクランプ３２によりクランプされて固定される。チャックテーブル３０に吸引保持された状態ではウエーハ１１は裏面１１ｂが上側となり粘着テープＴの裏面が露出される。
【００４１】
チャックテーブル３０に保持されたウエーハ１１を撮像ユニット３６の直下に移動し、撮像ユニット３６の赤外線撮像素子でウエーハ１１をその裏面１１ｂ側から粘着テープＴを通して撮像し、分割予定ライン１３に対応する領域を集光器４４とＸ軸方向に整列させるアライメントを実施する。このアライメントには、よく知られたパターンマッチング等の画像処理を利用する。
【００４２】
第１の方向に伸長する分割予定ライン１３のアライメント実施後、チャックテーブル３０を９０度回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する分割予定ライン１３のアライメントを実施する。
【００４３】
アライメント実施後、図５に示すように、ウエーハ１１の内部にレーザービームの集光点Ｐを位置付け、チャックテーブル３０を矢印Ｘ１方向に加工送りしながらウエーハ１１の裏面１１ｂ側から粘着テープＴを通してレーザービームを第１の方向に伸長する分割予定ライン１３に沿って照射して、ウエーハ１１の内部に分割起点となる改質層２７を形成するレーザー加工ステップを実施する。
【００４４】
チャックテーブル３０を図１でＹ軸方向に割り出し送りしながら第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に対応するウエーハ１１の内部に改質層２７を形成する。次いで、チャックテーブル３０を９０度回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に対応するウエーハ１１の内部に同様な改質層２７を形成する。
【００４５】
改質層２７は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。例えば、溶融再硬化領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等を含み、これらの領域が混在した領域も含むものである。
【００４６】
このレーザー加工ステップにおける加工条件は、例えば次のように設定されている。
【００４７】
光源                    ：ＬＤ励起Ｑスイッチ  Ｎｄ：ＹＶＯ４パルスレーザー
波長                    ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数          ：１００ｋＨｚ
パルス出力              ：１０μＪ
集光スポット径          ：φ１μｍ
加工送り速度            ：１００ｍｍ／秒
【００４８】
レーザー加工ステップが終了したウエーハユニット２５は、チャックテーブル３０がオリジナルポジションに戻された後、搬送ユニット４８で吸着されてスピンナ洗浄ユニット４６まで搬送され、スピンナ洗浄ユニット４６でスピン洗浄及びスピン乾燥される。
【００４９】
スピン乾燥終了後、ウエーハユニット２５は搬送ユニット２０で吸引保持されて、一対のセンタリングガイド１８上に載置される。
【００５０】
そして、図６に示すように、紫外線照射ユニット２４の紫外線ランプ５８を点灯して、表面保護テープ２３に紫外線を照射して、表面保護テープ２３の粘着力を低下させる。尚、この場合、ウエーハ搬送ロボット１０のフレーム把持ユニット１６で環状フレームＦを把持して、ウエーハ搬送ロボット１０でウエーハユニット２５をＹ軸方向に移動させながら紫外線照射ユニット２４で表面保護テープ２３の全面に紫外線を照射して、表面保護テープ２３の粘着力を低下させる。
【００５１】
尚、表面保護テープ２３が紫外線硬化タイプの場合、予め表面保護テープ２３に紫外線を照射しておいてから、レーザー加工装置２のウエーハカセット８を供給するようにしてもよい。この場合には、紫外線照射ユニット２４を省略することができる。
【００５２】
紫外線照射ステップ終了後、ウエーハ搬送ロボット１０のフレーム把持ユニット２６で環状フレームＦを把持してウエーハユニット２５の表裏を反転し、表面保護テープ２３の裏面を上にした状態で吸引保持テープ２２上に載置し、ウエーハ１１を粘着テープＴを介してを吸引保持する。
【００５３】
次いで、図７に示すように、テープ剥離ヘッド２６の下側把持爪２６ａを表面保護テープ２３とウエーハ１１との界面に侵入させ、下側把持爪２６ａと上側把持爪２６ｂとで表面保護テープ２３の外周部を把持する。
【００５４】
その後、テープ剥離ヘッド２６を矢印Ｙ１方向に移動させて表面保護テープ２３をウエーハ１１から剥離する。表面保護テープ２３が剥離されたウエーハユニット２５は、ウエーハ搬送ロボット１０によりウエーハ１１の表面１１ａが上向きの状態でウエーハカセット８内に戻される。
【００５５】
表面保護テープ２３の剥離方法は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えばピールテープを表面保護テープ２３に貼着して、ピールテープを把持して表面保護テープ２３を剥離するようにしてもよい。
【００５６】
本発明のレーザー加工装置によると、レーザー加工装置内で表面保護テープ２３を剥離することができるため、表面保護テープ２３が剥離されたウエーハユニット２５をエキスパンド装置（分割装置）に搬送して、ウエーハ１１を効率よく個々のデバイスチップに分割することができる。特に、レーザー加工装置とエキスパンド装置とをインライン接続したシステムではその効果が大である。
【００５７】
上述した実施形態では、被加工物として半導体ウエーハ１１を採用した例について説明したが、被加工物は半導体ウエーハに限定されるものではなく、本発明は光デバイスウエーハ、セラミック基板等の他の板状被加工物にも同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１０    ウエーハ搬送ロボット
１１    半導体ウエーハ
１８    センタリングガイド
２０    搬送ユニット
２２    吸引保持テーブル
２４    紫外線照射ユニット
２５    ウエーハユニット
２６    テープ剥離ヘッド
２７    改質層
３８    レーザービーム照射ユニット
４４    集光器（レーザーヘッド）
Ｔ    粘着テープ
Ｆ    環状フレーム
【図１】
2014229702.tif 000003
【図２】
2014229702.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014229702.tif 000006
【図５】
2014229702.tif 000007
【図６】
2014229702.tif 000008
【図７】
2014229702.tif 000009