(57)【要約】  ウェーハ表面の段差による影響を受けずに高精度なダイシングを行い、且つ、アブレーション起因のパーティクル発生を防止することを可能にする。  レーザー光をウェーハ（Ｗ）に照射することで改質層をウェーハＷに形成するレーザーダイシング装置（１０）は、レーザー光を集光するコンデンスレンズ（２６）と、レーザー発振装置（２１）により照射されたレーザー光に基づいてウェーハ（Ｗ）の表面の凹凸形状を測定する非点収差式光学測定部（２９）と、コンデンスレンズ（２６）を移動させてレーザー光の集光点の位置を調節するアクチュエータ（２７）と、アクチュエータ（２７）を制御する制御部（５０）とを備える。制御部（５０）は、レーザー光の位置に応じて、非点収差式光学測定部（２９）により測定された凹凸形状に基づいた制御と、コンデンスレンズ（２６）の位置を一定に維持する制御とを切り替える。
2009078231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハにレーザー光を照射することで、前記ウェーハに改質領域を形成するレーザーダイシング装置であって、
前記レーザー光を照射するレーザー光照射部と、
前記レーザー光照射部から照射される前記レーザー光を集光する集光部と、
前記レーザー光照射部により照射されるレーザー光に基づいて、前記ウェーハの表面の凹凸形状情報を取得する表面情報取得部と、
前記集光部をウェーハ厚み方向に移動させて、前記レーザー光の集光点の位置を調節する集光点位置調節部と、
前記表面情報取得部により取得される前記凹凸形状情報に基づいて前記集光点位置調節部を制御する第１の制御部と、
前記集光部のウェーハ厚み方向の位置を一定に維持するように前記集光点位置調節部を制御する第２の制御部と、
前記ウェーハに対して前記レーザー光を相対移動させるレーザー光移動部と、
前記レーザー光移動部により移動する前記レーザー光のウェーハ上の位置に応じて、前記第１の制御部と前記第２の制御部とのいずれかを選択する制御部選択部とを、
備えるレーザーダイシング装置。
【請求項２】
前記制御部選択部により前記第２の制御部が選択される領域を設定する領域設定部を、更に備える請求項１のレーザーダイシング装置。
【請求項３】
前記領域設定部が設定する前記領域は、ウェーハの周端部と前記ウェーハの周端部から所定の距離だけ内側に入った略同心円とによって囲まれる領域である、
請求項２のレーザーダイシング装置。
【請求項４】
レーザー光を照射するレーザー光照射部と、前記レーザー光をウェーハの内部で集光させる集光部と、前記レーザー光を前記ウェーハに対して移動させるレーザー光移動部とを備えるレーザーダイシング装置を用いたウェーハのダイシング方法であって、
前記レーザー光照射部により照射されるレーザー光に基づいて前記ウェーハの表面の凹凸形状情報を取得する表面情報取得工程と、
前記レーザー光移動部により移動する前記レーザー光のウェーハ上の位置に応じて、前記表面情報取得工程において取得される前記凹凸形状情報に基づいて前記レーザー光の集光点の位置を調節する第１の調節方式と、前記集光部のウェーハ厚み方向の位置を一定に維持する第２の調節方式とのいずれかの方式を選択する調節方式選択工程と、
前記調節方式選択工程において選択された方式に基づいて、前記レーザー光の集光点の位置を調節する集光点位置調節工程とを、
含むダイシング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置や電子部品等のウェーハを個々のチップに分割するレーザーダイシング装置及びダイシング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ダイシング工程におけるチッピングの問題を解決する手段として、従来のダイシングブレードによる切断に替えて、ウェーハの内部に集光点を合わせたレーザー光を入射し、ウェーハ内部に多光子吸収による改質領域を形成して個々のチップに分割するレーザーダイシング装置に関する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
特許文献１に記載されているようなレーザーダイシング装置では、ウェーハの内部に形成する改質領域をウェーハ表面から一定の深さに形成するため、ウェーハ表面の位置（高さ）を検出してレーザー光の集光点の位置を高精度に制御する必要がある。【０００４】
このため従来のレーザーダイシング装置では、オートフォーカス機構によりレーザー光の集光点の位置が制御される。具体的には、図７に示すように、レーザー発振装置２１からウェーハに向けてレーザー光Ｌ１が照射される。照射されたレーザー光Ｌ１のうち一部はウェーハ内部に入射して、ある位置（集光点）で集光し、改質領域Ｐを形成する。このレーザー照射により形成された改質領域Ｐは、ウェーハをチップに個片化するためのきっかけとなる。一方、ウェーハ表面で反射したレーザー光Ｌ２は、ハーフミラー２２を介して、光学式測定部２９に取り込まれる。光学式測定部２９は、受光したレーザー光Ｌ２に基づいて、ウェーハ表面の凹凸形状を検出する。そして光学式測定部２９によって検出された凹凸形状に基づいて、制御部５０がレーザー発振装置２１（正確には、レーザー発振装置２１から発振されたレーザー光を集光するコンデンスレンズの位置）を制御し、レーザー光の集光点のウェーハ厚み方向の位置が、レーザー光の走査に対してリアルタイムで調節される。このようなオートフォーカス機構を利用することで、ウェーハ表面の凹凸形状に追従した高精度なダイシングを行うことができる。
【特許文献１】特開２００５−１７５１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のオートフォーカス機構をウェーハ全面にわたって適用すると次のような問題が発生する。【０００６】
一般的にウェーハは、平滑な表面で構成されるが、数マイクロメートル程度の段差が存在する場合もあり得る。このような数マイクロメートルの段差の周辺について、オートフォーカス機構を適用すると、段差部分では十分な精度で集光点位置の調節を行うことができず、結果としてダイシングの精度の低下やアブレーションによるパーティクルの発生を招くこととなる。この問題について、図７を用いて具体的に説明する。【０００７】
ダイシングの精度の低下やパーティクルの発生の原因となり得る典型的なウェーハ表面の段差として、ウェーハの外周部に設けられた保護膜６０が形成する段差６２（図７参照。）が挙げられる。ウェーハ外周部の保護膜６０はウェーハの中央部と比べて盛り上がっており、数マイクロメートルの段差６２が存在する。このような数マイクロメートルの段差６２の周辺について、オートフォーカス機構を適用すると、段差６２の急激な表面変位に制御部５０による制御が十分に追従できずオーバーシュートしてしまう。その結果、図７に示すように、レーザー光の集光点は上下に大きく変動してしまい、高精度なダイシングをすることができない。このオーバーシュートの問題は、保護膜６０が形成されていないウェーハ中央部（半導体デバイスが形成された領域）におけるダイシング精度に影響を及ぼすため、チップ不良の原因となる。さらに、集光点変動により、ウェーハ表面にレーザー光が集光してしまうと、アブレーション起因のパーティクルが発生しチップ不良を引き起こす。【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、表面に段差が存在するウェーハをダイシングする場合であっても、段差の影響を受けることなく、高精度なダイシングを行うことができ、アブレーション起因のパーティクル発生を防止するレーザーダイシング装置およびダイシング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の１態様によれば、ウェーハにレーザー光を照射することで、前記ウェーハに改質領域を形成するレーザーダイシング装置は、前記レーザー光を照射するレーザー光照射部と、前記レーザー光照射部から照射される前記レーザー光を集光する集光部と、前記レーザー光照射部により照射されるレーザー光に基づいて、前記ウェーハの表面の凹凸形状情報を取得する表面情報取得部と、前記集光部をウェーハ厚み方向に移動させて、前記レーザー光の集光点の位置を調節する集光点位置調節部と、前記表面情報取得部により取得される前記凹凸形状情報に基づいて前記集光点位置調節部を制御する第１の制御部と、前記集光部のウェーハ厚み方向の位置を一定に維持するように前記集光点位置調節部を制御する第２の制御部と、前記ウェーハに対して前記レーザー光を相対移動させるレーザー光移動部と、前記レーザー光移動部により移動する前記レーザー光のウェーハ上の位置に応じて、前記第１の制御部と前記第２の制御部とのいずれかを選択する制御部選択部とを備える。【００１０】
本態様に係るレーザーダイシング装置は、ウェーハ上のレーザー光の位置に応じて、集光点位置調節部を制御する制御部を、第１の制御部と第２の制御部との間で切り替える。したがって、急激な段差のないウェーハ上の領域の範囲内でレーザー光が走査されている場合は、表面検出部によりリアルタイムで検出されたウェーハ表面の凹凸形状に基づいた精密な集光点位置の調節を行うとともに、急激な段差の存在する可能性の高いウェーハ上の領域では、集光部の位置を固定したままレーザー光を走査することで、段差の影響によるオーバーシュートを防止することができる。結果として、ダイシング精度の低下及びアブレーション起因のパーティクル発生を防止することができる。【００１１】
また、上記レーザーダイシング装置は、前記制御部選択部により前記第２の制御部が選択される領域を設定する領域設定部を更に備えることが好ましい。【００１２】
この構成によれば、急激な段差が含まれる可能性の高い領域を領域設定部でレーザー加工（ダイシング）前に設定することで、当該領域については、集光部の位置を固定したままレーザー光を走査し、一方で、それ以外の領域については、表面検出部により検出されたウェーハ表面の凹凸形状に基づいて精密に集光点位置を調節することができる。これにより、表面に段差が存在するウェーハをダイシングする場合であっても、段差の影響を受けず、ウェーハ全面にわたって、アブレーション起因のパーティクルを発生させることなく高精度にダイシングを行うことが出来る。【００１３】
領域設定部が設定する前記領域は、ウェーハの周端部と前記ウェーハの周端部から所定の距離だけ内側に入った略同心円とによって囲まれる領域であることが好ましい。【００１４】
この場合、一般的なウェーハに設けられているウェーハ外周部の保護膜による段差の影響を受けずに、ウェーハ全面にわたって、アブレーション起因のパーティクルを発生させることなく高精度にダイシングを行うことが出来る。【００１５】
また上記目的を達成するために、本発明の更なる１態様によれば、レーザー光を照射するレーザー光照射部と、前記レーザー光をウェーハの内部で集光させる集光部と、前記レーザー光を前記ウェーハに対して移動させるレーザー光移動部とを備えるレーザーダイシング装置を用いたウェーハのダイシング方法は、前記レーザー光照射部により照射されるレーザー光に基づいて前記ウェーハの表面の凹凸形状情報を取得する表面情報取得工程と、前記レーザー光移動部により移動する前記レーザー光のウェーハ上の位置に応じて、前記表面情報取得工程において取得される前記凹凸形状情報に基づいて前記レーザー光の集光点の位置を調節する第１の調節方式と、前記集光部のウェーハ厚み方向の位置を一定に維持する第２の調節方式とのいずれかの方式を選択する調節方式選択工程と、前記調節方式選択工程において選択された方式に基づいて、前記レーザー光の集光点の位置を調節する集光点位置調節工程とを含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、表面に段差が存在するウェーハをダイシングする場合であっても、段差の影響を受けずに、アブレーション起因のパーティクルを発生させることなく高精度なダイシングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施形態の一つであるレーザーダイシング装置の構成を示す概略図である。
【図２】図１は、本実施形態に係るレーザーダイシング装置に搬入されるウェーハの様子を示す斜視図である。
【図３Ａ】図３Ａは、ウェーハ内部に形成された改質層を表す概念図（その１）である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、ウェーハ内部に形成された改質層を表す概念図（その２）である。
【図４Ａ】図４Ａは、ウェーハ表面−コンデンスレンズ間距離と４分割フォトダイオードで受光されたレーザー光の断面形状との関係を示す概念図（その１）である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、ウェーハ表面−コンデンスレンズ間距離と４分割フォトダイオードで受光されたレーザー光の断面形状との関係を示す概念図（その２）である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、ウェーハ表面−コンデンスレンズ間距離と４分割フォトダイオードで受光されたレーザー光の断面形状との関係を示す概念図（その３）である。
【図５】図５は、本実施形態に係るレーザーダイシング装置を用いて、ウェーハ内部に改質領域を形成する様子を示す模式図である。
【図６】図６は、本実施形態の変形例に係るレーザーダイシング装置を用いて、ウェーハ内部に改質領域を形成する様子を示す模式図である。
【図７】図７は、従来のレーザーダイシング装置を用いて、ウェーハ内部に改質領域を形成する様子を示す模式図である。
【符号の説明】
【００１８】
１０…レーザーダイシング装置
１１…ウェーハ移動部
１２…ＸＹＺθテーブル
１４…吸着ステージ
２０…レーザー光学部
２１…レーザー発振装置
２２…ハーフミラー
２４…コリメートレンズ
２６…コンデンスレンズ
２７…アクチュエータ
２８…円柱レンズ
２９…非点収差式光学測定部
２９Ａ…４分割フォトダイオード
３０…観察光学部
３１…観察用光源
３２…コリメートレンズ
３３…ハーフミラー
３４…コンデンスレンズ
３５…ＣＣＤカメラ
３６…テレビモニタ
３８…画像処理装置
４０…領域設定部
５０…制御部
６０…保護膜
６２…段差
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下添付図面に従って本発明に係るレーザーダイシング装置及びダイシング方法の好ましい実施の形態について詳説する。尚、各図において同一部材には同一の番号または記号を付している。【００２０】
[レーザーダイシング装置の概略構成]
本発明の実施形態の一つであるレーザーダイシング装置の概略構成について説明する。【００２１】
図１は、本実施形態に係るレーザーダイシング装置の概略構成図である。図２は、図１に示すダイシング装置１０に搬入されるウェーハの様子を示す概略図である。図２に示すように、ダイシング装置１０に搬入されるウェーハＷは一方の面に粘着材を有するダイシングシートＳに貼付され、このダイシングシートＳを介してフレームＦと一体化されている。【００２２】
レーザーダイシング装置１０は、図１に示すように、ウェーハ移動部１１、レーザー光学部２０、観察光学部３０、制御部５０等から構成される。【００２３】
ウェーハ移動部１１は、レーザーダイシング装置１０の本体ベース１６に設けられたＸＹＺθテーブル１２、ウェーハを吸着保持する吸着ステージ１４等により構成される。吸着ステージ１４は、ＸＹＺθテーブル１２に載置されており、ダイシングシートＳを介してフレームＦにマウントされたウェーハＷを吸着保持する。このような構成を有するウェーハ移動部１１によって、図１のＸＹＺθ方向にウェーハＷを高精度に移動させる。なお、本実施形態では、ＸＹＺθテーブル１２を後述のレーザー発振装置２１に対して移動させることにより、ウェーハ上でレーザー光を走査する。このように、本実施形態では、「レーザー光移動部」の一態様として、ＸＹＺθテーブル１２をレーザー発振装置２１に対して移動させている。他にも、レーザー光移動部としては、レーザー発振装置２１を移動させる態様であってもよいし、ＸＹＺθテーブル１２とレーザー発振装置２１の両者を移動させる態様であってもよい。【００２４】
レーザー光学部２０は、レーザー光を発振するレーザー発振装置（「レーザー光照射部」に相当）２１、発振されたレーザー光を平行光に揃えるコリメートレンズ２４、レーザー光を集光するコンデンスレンズ（「集光部」に相当）２６、コンデンスレンズ２６を光軸上で微小移動させるアクチュエータ（「集光点位置調節部」に相当）２７、ウェーハ表面で反射されたレーザー光を後述する非点収差式光学測定部（「表面検出部」に相当）２９に取り出すハーフミラー２２、ハーフミラー２２により取り出されたレーザー光を集光する円柱レンズ２８等から構成される。【００２５】
レーザー光学部２０では、レーザー発振装置２１から発振されたレーザー光はコリメートレンズ２４、ハーフミラー２２、コンデンスレンズ２６等の光学系を経てウェーハＷの内部に集光される。集光点のＺ方向位置は、アクチュエータ２７によってコンデンスレンズ２６をＺ方向に微小移動させることにより調節される。【００２６】
本実施形態では、アクチュエータ２７として圧電素子を使用している。この圧電素子は中空の円筒形状であり、上端がレーザー光学部２０の本体に固定されており、下端がコンデンスレンズ２６を保持するレンズフレームと接合されている。電圧が印加されると圧電素子は伸縮し、圧電素子の伸縮に応じてコンデンスレンズ２６が光軸方向に微小移動する。【００２７】
ここでレーザー発振装置２１から発振されたレーザー光がウェーハ内部に形成する改質領域について説明する。レーザー発振装置２１から発振されたレーザー光としては、例えば、パルス幅が１μｓ以下のレーザー光であって、集光点におけるピークパワー密度が１×１０８（Ｗ／ｃｍ２）以上となるものを用いることができる。図３Ａ及び３Ｂは、ウェーハ内部の集光点近傍に形成される改質領域を説明する概念図である。図３Ａは、ウェーハＷの内部に入射された加工用のレーザー光Ｌ１が集光点に改質領域Ｐを形成した状態を示し、図３Ｂはパルス状の加工用のレーザー光Ｌ１をウェーハＷの表面に平行に走査して、内部に複数の不連続な改質領域Ｐが並んで形成された状態を模式的に示している。図３Ａに示すように、レーザー光学部２０からのレーザー光Ｌ１の一部がウェーハＷに入射して、集光点近傍でエネルギーが集中し、多光子吸収によるクラック領域、溶融領域、屈折率変化領域等の改質領域Ｐが形成される。レーザー光Ｌ１は空気中からウェーハに入射する際に屈折するため、改質領域Ｐが形成される深さ（集光点のウェーハ厚み方向の位置）は、空気とウェーハの屈折率差に依存する。図３Ｂに示すように、パルス状の加工用レーザー光Ｌ１をウェーハに照射して複数の改質領域Ｐをダイシングストリートに沿って形成することで、ウェーハＷは分子間力のバランスが崩れ、自然に割断するかあるいは僅かな外力を加えることにより割断される。【００２８】
観察光学部３０は、観察用光源３１、コリメートレンズ３２、ハーフミラー３３、コンデンスレンズ３４、３７、観察装置としてのＣＣＤカメラ３５、画像処理装置３８、テレビモニタ３６等を備える。【００２９】
観察光学部３０では、観察用光源３１において発光した照明光がコリメートレンズ３２、ハーフミラー３３、コンデンスレンズ３７等の光学系を経てウェーハＷの表面に到達する。ウェーハＷの表面からの反射光はコンデンスレンズ３７、ハーフミラー３３、コンデンスレンズ３４を経由して観察装置としてのＣＣＤカメラ３５に入射し、ウェーハＷの表面画像が撮像される。【００３０】
この撮像データは画像処理装置３８で画像処理され、制御部５０に入力される。この撮像データに基づいて、制御部５０の制御のもとにＸＹＺθテーブル１２が移動してウェーハＷのアライメントが行われる。また撮像データは制御部５０を経てテレビモニタ３６に映し出される。【００３１】
制御部５０は、ＣＰＵ、メモリ、入出力回路部等からなり、ウェーハ移動部１１、レーザー光学部２０、観察光学部３０等のレーザーダイシング装置１０の各部を制御する。例えば、制御部５０は、レーザー光のウェーハ厚み方向における集光点位置を調節するために、アクチュエータ２７を制御する。すなわち、制御部５０は、非点収差式光学測定部２９により検出されたウェーハの凹凸形状に基づいてアクチュエータ２７を制御する「第１の制御部」や、コンデンスレンズ２６のウェーハ厚み方向の位置を吸着ステージ１４に対して一定に維持するようにアクチュエータ２７を制御する「第２の制御部」として機能する。また、制御部５０は、アクチュエータ２７を制御する制御部を、第１の制御部と第２の制御部のいずれかを選択する「制御部選択部」として機能する。制御部５０の詳細については後述する。【００３２】
レーザーダイシング装置１０は、第２の制御部がアクチュエータ２７を制御するウェーハ上の領域を設定する領域設定部４０を備えるとともに、制御部選択部として機能する制御部５０が、領域設定部４０により設定されたウェーハ上の領域の範囲内でレーザー光が走査される場合に第２の制御部を選択してアクチュエータ２７を制御することが好ましい。【００３３】
領域設定部４０としては、例えば、レーザーダイシング装置を使用するユーザーが、急激な段差が含まれる可能性の高い領域を入力するためのユーザーインターフェイスを挙げることができる。【００３４】
このように領域設定部４０を設けることで、急激な段差が含まれる可能性の高い領域をレーザー加工（ダイシング）前に予め設定することができる。そして、領域設定部４０により設定された領域については、第２の制御部を用いて、コンデンスレンズ２６のウェーハ厚み方向の位置を吸着ステージ１４に対して一定に維持するとともに、それ以外の領域では、第１の制御部を用いて、非点収差式光学測定部２９により検出されたウェーハ表面の凹凸形状に基づいた精密な集光点位置調節を行うことができる。結果として、表面に段差が存在するウェーハをダイシングする場合であっても、段差の影響を受けず、ウェーハ全面にわたって、アブレーション起因のパーティクルを発生させることなく高精度にダイシングを行うことが出来る。【００３５】
領域設定部４０が設定するウェーハ上の領域は、ウェーハ上の一部の領域であってもよいし、ウェーハ全面であってもよい。例えば、使用するウェーハの凹凸が無視できるほど小さく、オートフォーカス機能を使用する必要がない場合には、第２の制御部を用いた集光点位置調節が行われるウェーハ上の領域として、ウェーハ全面を設定することが好ましい。第２の制御部を用いた集光点位置調節が行われるウェーハ上の領域として、ウェーハ全面を設定した場合には、ウェーハ全面にわたって第２の制御部を用いて集光点位置が調節される。したがって第１の制御部を用いて集光点位置を調節するために必要となるリアルタイム凹凸検出（非点収差式光学測定部２９を用いたウェーハ表面の凹凸検出）を省略することができ、ダイシングに要する時間を大幅に短縮することができる。【００３６】
また、領域設定部４０が設定するウェーハ上の領域は、ウェーハの周端部と前記ウェーハの周端部から所定の距離だけ内側に入った略同心円とによって囲まれる領域であることが好ましい。【００３７】
この態様によれば、一般的なウェーハに設けられているウェーハ外周部の保護膜６０による段差６２の影響を受けずに、ウェーハ全面にわたって、アブレーション起因のパーティクルを発生させることなく高精度にダイシングを行うことが出来る。また、領域を設定するために必要なパラメータが一つ（ウェーハの周端部からの距離のみ）であり、領域設定部４０を用いた領域設定を簡素化することができる。【００３８】
ダイシング装置１０はこの他に、図示しないウェーハカセットエレベータ、ウェーハ搬送部、操作板、及び表示灯等を備える。【００３９】
ウェーハカセットエレベータは、ウェーハが格納されたカセットを上下移動して搬送位置に位置決めする。搬送部はカセットと吸着ステージ１４との間でウェーハを搬送する。【００４０】
操作板には、ダイシング装置１０の各部を操作するスイッチ類や表示装置が取付けられている。表示灯は、ダイシング装置１０の加工中、加工終了、非常停止等の稼動状況を表示する。【００４１】
[第１の制御部と第２の制御部]
次に、制御部５０に含まれる第１の制御部と第２の制御部とについて詳細に説明する。【００４２】
本実施形態では、制御部５０は、非点収差式光学測定部２９により検出されたウェーハの凹凸形状に基づいてアクチュエータ２７を制御する第１の制御部と、コンデンスレンズ２６のウェーハ厚み方向の位置を一定に維持するようにアクチュエータ２７を制御する第２の制御部とを含む。【００４３】
まず、第１の制御部によるアクチュエータ２７の制御について説明する。【００４４】
図１に示すように、ウェーハＷの表面に照射されたレーザー光のうち一部はウェーハＷの表面で反射し、コンデンスレンズ２６とハーフミラー２２を介して、円柱レンズ２８を通過して、非点収差式光学測定部２９の４分割フォトダイオード２９Ａ（図４Ａから４Ｃに図示）で受光される。【００４５】
４分割フォトダイオード２９Ａが出力した信号は制御部５０で処理され、ウェーハＷの表面の厚さ方向位置（ウェーハ表面の凹凸形状）が求められる。求められたウェーハＷの表面の厚さ方向位置データに基づいて、アクチュエータ２７はレーザー光の集光点の位置を調節する。【００４６】
図４Ａから４Ｃは、非点収差式光学測定部２９の測定原理を説明するための概念図である。図４Ａから４Ｃには、ウェーハ表面から反射されたレーザー光がコンデンスレンズ２６、円柱レンズ２８を通過して非点収差式光学測定部２９の４分割フォトダイオード２９Ａに到達するまでの様子を示している。図４Ａから４Ｃでは説明の簡素化のため、図１に示すハーフミラー２２を省略している。【００４７】
図４Ａには、４分割フォトダイオード２９Ａに到達したレーザー光の断面形状が真円となる場合の様子が示されている。図４Ｂは、ウェーハ表面とコンデンスレンズ２６との距離が図４Ａの場合と比べて遠くなった場合を示す。図４Ｂから分かるように、４分割フォトダイオード２９Ａで受光されるレーザー光の断面形状は縦方向に引き伸ばされた楕円である。一方、図４Ｃは、ウェーハ表面とコンデンスレンズ２６との距離が図４Ａの場合と比べて近くなった場合を示す。図４Ｃから分かるように、４分割フォトダイオード２９Ａで受光されるレーザー光の断面形状は横方向に引き伸ばされた楕円である。このように、４分割フォトダイオード２９Ａで受光されるレーザー光の断面形状は、ウェーハ表面とコンデンスレンズ２６との距離によって異なる。本実施形態では、この性質を利用してウェーハ表面の凹凸形状を検出する。すなわち、受光したレーザー光を４分割フォトダイオード２９Ａで光電変換して、演算することによりウェーハ表面位置を検出する。以上が、本実施形態で採用する、非点収差法を用いたウェーハ表面の凹凸形状の検出方法である。このように本実施形態では、ウェーハ表面の凹凸形状を検出する「表面検出部」の一態様として、非点収差法を利用しているが、ナイフエッジ法などの他の公知の検出方法を用いる構成であってもよい。【００４８】
以上のようにして検出されたウェーハ表面の凹凸形状は非点収差式光学測定部２９から制御部５０に送られる。制御部５０の第１の制御部は、非点収差式光学測定部２９で検出されたウェーハ表面の凹凸形状に基づいてアクチュエータ２７を制御して、コンデンスレンズ２６とウェーハ表面との距離を変化させ、集光点のウェーハ厚み方向の位置を調節する。このようにして第１の制御部がアクチュエータ２７を制御する場合は、レーザー加工中にリアルタイムで検出したウェーハ表面の凹凸形状に基づいて集光点の位置を調節することで、ウェーハ表面の微小な凹凸形状に追従して高精度なダイシングを行うことができる。【００４９】
一方、制御部５０の第２の制御部は、コンデンスレンズ２６のウェーハ厚み方向の位置を吸着ステージ１４に対して一定に維持するようにアクチュエータ２７を制御する。【００５０】
[制御部選択部]
次に、制御部選択部としての制御部５０について説明する。【００５１】
制御部５０は、ＸＹＺθテーブル１２のＸＹＺθ方向の移動量に基づいて、第１の制御部と第２の制御部とのうち、いずれがアクチュエータ２７を制御するかを決定する。【００５２】
例えば、領域設定部４０によって、第２の制御部がアクチュエータ２７を制御する領域が設定されている場合には、この領域の範囲内でレーザー光が走査されていれば、第２の制御部がアクチュエータ２７を制御して、コンデンスレンズ２６のウェーハ厚み方向の位置を一定に維持する。一方、それ以外の領域でレーザー光が走査されていれば、第１の制御部がアクチュエータ２７を制御する。【００５３】
[レーザーダイシング装置の作用]
次に、本実施形態のレーザーダイシング装置１０を用いたウェーハＷのダイシングについて説明する。【００５４】
ウェーハＷがダイシングされるときは、図２に示すように、片方の面に粘着剤を有するダイシングテープＳを介してリング状のダイシング用フレームＦにマウントされ、ダイシング工程中はこの状態で搬送される。このように、ウェーハＷの裏面にはダイシングテープＳが貼られているので、個々のチップに分割されても１個１個バラバラになることがない。【００５５】
ウェーハＷはこの状態で吸着ステージ１４に吸着保持されている。最初にＣＣＤカメラ３５でウェーハ表面に形成された回路パターンが撮像され、画像処理装置３８で画像処理され、制御部５０の制御のもとにＸＹＺθテーブル１２が移動して、ＸＹ方向及びθ方向のアライメントがなされる。【００５６】
アライメントが終了すると、ＸＹＺθテーブル１２がＸＹ方向に移動して、ウェーハＷのダイシングストリートに沿ってレーザー発振装置２１から加工用のレーザー光が入射される。それとともにウェーハ表面で反射された表面検出用のレーザー光が、ハーフミラー２２で方向を変えられて非点収差式光学測定部２９に入射し、ウェーハ表面の凹凸形状が非点収差式光学測定部２９によって検出される。【００５７】
制御部５０は、ＸＹＺθテーブル１２の移動量に基づいて算出したウェーハ上のレーザー光の位置に基づいて、アクチュエータ２７を制御する制御部として、第１の制御部と第２の制御部とのいずれを選択するか決定する。すなわち、制御部５０は、非点収差式光学測定部２９により検出されたウェーハ表面の凹凸形状に基づいて集光点の位置を調節する第１の調節方式と、コンデンスレンズ２６のウェーハ厚み方向の位置を一定に維持する第２の調節方式との間で、集光点位置の調節方式を切り替える。【００５８】
制御部５０が選択した制御部（第１の制御部又は第２の制御部）が、アクチュエータ２７を制御して、コンデンスレンズ２６の位置を調節することで、結果として、レーザー光の集光点の位置が調節される。【００５９】
図５はレーザー光の走査により形成された改質領域Ｐの様子を示す概念図である。図５では説明の簡略化のため、レーザー光学部２０のうち、レーザー発振装置２１及びハーフミラー２２のみを示している。図５に示すように、レーザー光が図の左側から右側に向かって走査される際に、ウェーハ内部に改質領域Ｐが形成される。ウェーハＷのＭ２で示す領域内でレーザー光が走査されている場合は、制御部５０に含まれる第２の制御部を用いて、集光レンズ２６のウェーハ厚み方向の位置を吸着ステージ１４に対して一定に維持する。一方、ウェーハＷのＭ１で示す領域内でレーザー光が走査されている場合は、制御部５０に含まれる第１の制御部を用いて、非点収差式光学測定部２９で検出したウェーハ表面の凹凸形状に基づいて集光点の位置が制御される。【００６０】
図５に示すように、本実施形態に係るレーザーダイシング装置を用いることで、図７に示すオーバーシュートは発生せず、ダイシング精度の低下及びアブレーション起因のパーティクル発生を防止することができる。なお図５に示すように、ウェーハ周辺の保護膜６０が形成されている領域においてウェーハの厚みに応じて改質領域Ｐの形成される深さが変動するが、チップ不良の原因にはならない。段差６２付近のウェーハ中央部に比べて盛り上がった領域では、保護膜６０及びウェーハＷと空気との屈折率差により、改質領域Ｐが形成される深さはウェーハＷの表面からより深い位置（図５における下側）になるから、レーザー光の集光点が保護膜６０の表面に合いにくくなり、アブレーションが発生しにくくなるからである。また、図７に示すオーバーシュートは、保護膜６０が形成されていないウェーハ中央部（ウェーハの半導体デバイスが形成された領域）にまで影響を及ぼすのに対し、本変形例のレーザーダイシング装置を用いた場合の改質領域Ｐの深さ変動は、図５に示すように保護膜６０が形成されている領域（半導体デバイスが形成されていない領域）に限られる。したがって、図５に示すような改質領域Ｐの深さ変動は、半導体デバイスが形成されたウェーハ中央部におけるダイシング精度にほとんど影響しないため、チップ不良の原因となることはない。【００６１】
以上のようにして、ウェーハＷの１つの方向の全てのダイシングストリートに対して改質領域形成加工が行われると、ＸＹＺθテーブル１２が９０°回転し、直交する全てのストリートに対して改質領域形成加工が行われる。【００６２】
なお、本実施形態ではレーザーダイシングをウェーハＷの表面側から加工用のレーザー光を入射させて行っているが、これに限らず、ウェーハＷの裏面側から加工用のレーザー光を入射させてもよい。この場合加工用のレーザー光はダイシングテープＳを透過してウェーハＷに入射するか、或いはウェーハＷが表面側を下向きにしてダイシングテープＳに貼付される。また、この場合、裏面側から赤外光等のウェーハＷを透過する光を用い、ウェーハ表面の回路パターンを観察してアライメントする必要がある。【００６３】
[レーザーダイシング装置の変形例]
次に、本実施形態に係るレーザーダイシング装置１０の変形例について説明する。本変形例に係るレーザーダイシング装置では、ダイシングの対象となるウェーハに関する凹凸形状情報が予め記憶される記憶部を含む点と、制御部５０が第２の制御部に代えて第３の制御部を含む点を除いて、レーザーダイシング装置１０と同じ構成を有する。したがって、ここでは、レーザーダイシング装置１０についてすでに説明した事項と重複する事項については説明を省略する。【００６４】
本変形例のレーザーダイシング装置が備える記憶部には、ダイシングの対象となるウェーハに関する凹凸形状情報が予め記憶されている。例えば、レーザーダイシング装置とは分離した別個の検出装置等によって予め取得したウェーハの凹凸形状情報が記憶される。あるいは、ダイシングの対象となるウェーハの製造メーカーが提供する凹凸形状情報を記憶してもよい。記憶部に予め記憶される凹凸形状情報は、ウェーハ全面の凹凸形状を示すデータであってもよいし、周端部などのウェーハの一部の領域における凹凸形状を示すデータであってもよい。【００６５】
制御部５０は、非点収差式光学測定部２９により検出されたウェーハの凹凸形状に基づいてアクチュエータ２７を制御する第１の制御部や、記憶部に記憶されたウェーハの凹凸形状情報に基づいてアクチュエータ２７を制御する第３の制御部として機能する。また、制御部５０は、アクチュエータ２７を制御する制御部を、第１の制御部と第２の制御部とのいずれかに決定する制御部選択部として機能する。【００６６】
図６は、本変形例のレーザーダイシング装置を用いて形成した改質領域Ｐの様子を示す概念図である。図６では説明の簡略化のため、レーザー光学部２０のうち、レーザー発振装置２１及びハーフミラー２２のみを示している。図６に示すように、レーザー光が図の左側から右側に向かって走査される際に、ウェーハ内部に改質領域Ｐが形成される。ウェーハＷのＭ３で示す領域内でレーザー光が走査されている場合は、制御部５０に含まれる第３の制御部を用いて、記憶部に記憶されたウェーハの凹凸形状情報に基づいてアクチュエータ２７を制御する。一方、ウェーハＷのＭ１で示す領域内でレーザー光が走査されている場合は、制御部５０に含まれる第１の制御部を用いて、非点収差式光学測定部２９で検出したウェーハ表面の凹凸形状に基づいて集光点の位置が調節される。【００６７】
図６に示すように、本変形例に係るレーザーダイシング装置を用いると、保護膜６０が形成されたウェーハの周端部においても、改質領域ＰをウェーハＷの表面からほぼ一定の深さに形成することができる。【００６８】
以上、本発明のレーザーダイシング装置及びダイシング方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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