(57)【要約】【課題】レーザ光の照射によりダイシングテープが貼着されたウェーハを加工する場合において、ウェーハを保持する保持部が加熱されてダイシングテープが溶融するのを防止する。【解決手段】ダイシングテープを介してウェーハを保持する保持面２ｃを有する保持部２ｂと保持部２ｂを支持する本体部２ａとから構成されるチャックテーブル２に保持されたウェーハにレーザ光を照射してウェーハに加工を施すレーザ加工装置において、保持部２ｂを石英ガラスで形成し、保持面２ｃを凸部２ｄと凹部２ｅとが交互に形成された形状に形成し、凹部２ｅが減圧されてウェーハが保持されるようにする。保持面に凸部２ｄと凹部２ｅとが交互に形成されていることにより、照射されたレーザ光が保持部２ｂにおいて散乱するため、保持部２ｂが発熱せず、ウェーハに貼着されたダイシングテープが溶融することがない。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハを保持する保持面を有する保持部と該保持部を支持する本体部とから構成され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ウェーハにレーザ光を照射して該ウェーハに加工を施すレーザ光照射手段と、該チャックテーブルと該レーザ光照射手段との位置関係を相対的に変化させて加工送りする加工送り手段とを少なくとも備えたレーザ加工装置であって、
該保持部は石英ガラスで形成され、該保持面は、凸部と凹部とが交互に形成された形状に形成され、該凹部が減圧されてウェーハが保持されるレーザ加工装置。
【請求項２】
前記凹部には、吸引源に連通する吸引孔が形成されている請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記凸部の直径は０．１ｍｍ〜１．０ｍｍであり、隣り合う凸部間の間隔は０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍであり、前記凹部の深さは０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍである請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記レーザ光照射手段は、波長が２００ｎｍ〜１３００ｎｍのパルスレーザ光を出射する請求項１、２または３に記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を用いて被加工物に切断、穴開け等の加工を施すレーザ加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ、発光ダイオード等のデバイスが分離予定ラインによって区画されて形成されたシリコンウェーハ、ガリウム砒素ウェーハ、サファイアウェーハ等のウェーハを個々のデバイスに分割するに際しては、レーザ加工装置を用い、ウェーハに対して吸収性を有するレーザ光、例えば３５５ｎｍ波長のパルスレーザ光をウェーハの分離予定ラインに照射することにより、その分離予定ラインを分離させてデバイスに分割する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
レーザ光の照射によりウェーハをデバイスに分割するにあたっては、ウェーハの取り扱いの容易化等の観点から、ウェーハにはポリオレフィン等で形成されたダイシングテープが貼着され、レーザ加工装置においてウェーハを保持する機能を有するチャックテーブルの保持部ではダイシングテープ側が保持され、ウェーハに対してレーザ加工が施される（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３０５４２０号公報
【特許文献２】特開平２００４−３２２１６８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、ウェーハの切断または穴開けに供されたレーザ光は、ダイシングテープを透過してチャックテーブルの保持部において吸収されるため、保持部が発熱し、その熱によってダイシングテープが溶融し、保持部を汚染したり、ウェーハをチャックテーブルから搬出できなくなったりするという問題がある。
【０００６】
また、ウェーハの分離予定ラインをオーバーランしてダイシングテープに直接レーザ光が照射された場合にも、そのレーザ光がダイシングテープを透過してチャックテーブルの保持部に吸収され、保持部が発熱してダイシングテープが溶融して同様の問題が生じる。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、レーザ光の照射によりウェーハを加工する場合において、ウェーハを保持する保持部が加熱されてダイシングテープが溶融するのを防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ウェーハを保持する保持面を有する保持部と保持部を支持する本体部とから構成されるチャックテーブルと、チャックテーブルに保持されたウェーハにレーザ光を照射してウェーハに加工を施すレーザ光照射手段と、チャックテーブルとレーザ光照射手段との位置関係を相対的に変化させて加工送りする加工送り手段とを少なくとも備えたレーザ加工装置であって、保持部が石英ガラスで形成され、保持面が凸部と凹部とが交互に形成された形状に形成され、凹部が減圧されてウェーハが保持されることを特徴とする。
【０００９】
凹部には、吸引源に連通する吸引孔が形成されていることが好ましい。また、例えば、凸部の直径は０．１ｍｍ〜１．０ｍｍであり、隣り合う凸部間の間隔は０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍであり、該凹部の深さは０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍであることが好ましい。レーザ光照射手段は、波長が２００ｎｍ〜１３００ｎｍのパルスレーザ光を出射するようにすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、ウェーハを保持する保持部がレーザ光を透過させる石英ガラスで形成され、保持部を構成する保持面には凸部と凹部とが交互に形成されていることにより、照射されたレーザ光が保持部において散乱するため、保持部が発熱せず、ダイシングテープが溶融することがない。したがって、溶融したダイシングテープが保持部に付着して汚染されたり、ウェーハをチャックテーブルから搬出できなくなったりするのを防止することができる。
【００１１】
また、保持面の凹部に吸引孔が形成されて凹部が減圧されてウェーハが保持される場合は、保持部の発熱によるダイシングテープの溶融を防止することができると共に、ウェーハを確実に吸引保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に示すレーザ加工装置１は、各種のウェーハに対して切断や穴開け等の加工を施す装置であり、被加工物を保持するチャックテーブル２と、被加工物にレーザ光による切断加工や穴開け加工を施すレーザ光照射手段３とを備えている。
【００１３】
チャックテーブル２は、駆動源２１に連結されて回転可能となっている。駆動源２１は移動基台２２に固定されており、移動基台２２は、第一のチャック送り手段２３によってＹ軸方向に移動可能となっている。第一のチャック送り手段２３は、Ｙ軸方向に配設されたボールネジ２３０と、ボールネジ２３０の一端に連結されたパルスモータ２３１と、ボールネジ２３０と平行に配設された一対のガイドレール２３２とから構成され、ボールネジ２３０には移動基台２２の下部に備えたナット（図示せず）が螺合している。ボールネジ２３０は、パルスモータ２３１に駆動されて回動し、それに伴って移動基台２２がガイドレール２３２にガイドされてＹ軸方向に移動する構成となっている。
【００１４】
ボールネジ２３０、パルスモータ２３１及びガイドレール２３２は、移動基台２４に固定されており、移動基台２４は第二のチャック送り手段２５によってＸ軸方向に移動可能となっている。第二のチャック送り手段２５は、Ｘ軸方向に配設されたボールネジ２５０と、ボールネジ２５０の一端に連結されたパルスモータ２５１と、ボールネジ２５０と平行に配設された一対のガイドレール２５２とから構成され、ボールネジ２５０には移動基台２４の下部に備えたナット（図示せず）が螺合している。ボールネジ２５０は、パルスモータ２５１に駆動されて回動し、それに伴って移動基台２４がガイドレール２５２にガイドされてＸ軸方向に移動し、チャックテーブル２もＸ軸方向に移動する構成となっている。
【００１５】
レーザ光照射手段３においては、ハウジング３０によって加工ヘッド３１が支持され、ハウジング３０は支持部３２によって支持されている。加工ヘッド３０は、下方に向けてレーザ光を照射する機能を有し、出力されるレーザ光の出力が出力調整手段３３ａによって調整される。出力されるレーザ光は、発振手段３３ｂによって発振してパルスレーザ光となる。発振手段３３ｂは、周波数設定手段３３ｃに設定された周波数にしたがってパルスレーザ光を発振させることができる。
【００１６】
ハウジング３０の側部には、被加工物の分離予定ラインを検出するアライメント手段４が固定されている。アライメント手段４には被加工物を撮像する撮像部４０を備えており、撮像部４０によって取得した画像に基づき、予め記憶させておいた画像とのパターンマッチング等の処理によって、切断や穴開けをすべき位置を検出（アライメント）することができる。
【００１７】
レーザ光照射手段３及びアライメント手段４は、Ｚ軸方向送り手段３４によってＺ軸方向に移動可能となっている。Ｚ軸方向送り手段３４は、壁部３４０の一方の面においてＺ軸方向に配設されたボールネジ３４１と、ボールネジ３４１を回動させるパルスモータ３４２と、ボールネジ３４１と平行に配設されたガイドレール３４３とから構成され、支持部３２の内部のナット（図示せず）がボールネジ３４１に螺合している。支持部３２は、パルスモータ３４２によって駆動されてボールネジ３４１が回動するのに伴ってガイドレール３４３にガイドされてＺ軸方向に昇降し、支持部３２に支持されたレーザ光照射手段３も同方向に昇降する構成となっている。
【００１８】
壁部３４０は、Ｙ軸方向送り手段３５によってＹ軸方向に移動可能となっている。Ｙ軸方向送り手段３５は、Ｙ軸方向に配設されたボールネジ３５０と、壁部３４０と一体に形成され内部のナットがボールネジ３５０に螺合する移動基台３５１と、ボールネジ３５０を回動させるパルスモータ３５２と、ボールネジ３５０と平行に配設されたガイドレール３５３とから構成され、移動基台３５１の内部のナット（図示せず）がボールネジ３５０に螺合している。移動基台３５１は、パルスモータ３５２によって駆動されてボールネジ３５０が回動するのに伴ってガイドレール３５３にガイドされてＹ軸方向に移動し、これに伴いレーザ光照射手段３もＹ軸方向に昇降する構成となっている。
【００１９】
レーザ光照射手段３によるウェーハの加工時には、第一のチャック送り手段２３、第二のチャック送り手段２５、Ｙ軸方向送り手段３５、Ｚ軸方向送り手段３４によってチャックテーブル２とレーザ光照射手段３との位置関係を相対的に変化させるため、第一のチャック送り手段２３、第二のチャック送り手段２５、Ｙ軸方向送り手段３５、Ｚ軸方向送り手段３４はそれぞれが加工送り手段として機能する。
【００２０】
図２に示すように、チャックテーブル２は、本体部２ａが保持部２ｂを収容して支持する構成となっており、保持部２ｂは石英ガラスによって形成され、その表面はウェーハを保持する保持面２ｃを構成している。保持部２ｂは、例えば０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度の厚さを有する。保持面２ｃは、凸部２ｄと凹部２ｅとが交互に形成された形状となっており、図示の例では、凹部２ｅに吸引孔２ｆが形成されている。例えば、凸部２ｄの直径は０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ、隣り合う凸部の間隔は０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ、凹部２ｅの深さは０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍとする。一方、本体部２ａには吸引源に連通する吸引路２ｇが形成されている。
【００２１】
凸部２ｄは、例えば石英基板の一方の面において、凸部２ｄを形成すべき部分以外が露出するようにマスキングを施し、ＳＦ６等のフッ素系ガスをプラズマ化してエッチングすることにより形成することができるし、同様のマスキングをした状態でサンドブラストを行うことによっても同様に凸部２ｄを形成することができる。また、吸引孔２ｆは、ドリルやエッチングによって穿設することができる。
【００２２】
レーザ加工装置１によって加工される対象としては、例えば図３に示すウェーハＷがある。このウェーハＷは、デバイスＤが分離予定ラインＳによって区画されて形成されており、分離予定ラインＳにレーザ光を照射することでダイシングされ、個々のデバイスＤに分割される。
【００２３】
例えば図３に示すように、リング状のフレームＦの開口部を塞ぐようにフレームＦの裏面側からダイシングテープＴが貼着されると共にウェーハＷがダイシングテープＴの粘着面に貼着され、ウェーハＷがダイシングテープＴを介してフレームＦと一体となった状態でウェーハＷがダイシングされる場合は、チャックテーブル２の外周側にはフレームＦを固定するためのフレーム支持部２６が配設される。また、ダイシングテープＴとしては、例えば厚さが９５μｍのポリオレフィンからなるものを使用する。
【００２４】
フレーム支持部２６は、水平方向に移動可能となっており、フレームＦを下方から支える支持部材２６０と、支持部材２６０との間でフレームＦを挟持する押圧部材２６１とから構成され、押圧部材２６１は、例えばエアーの注入により回動して挟持位置と非挟持位置とに位置付けられる。
【００２５】
図４に示すように、ウェーハＷがダイシングテープＴを介して保持部２ｂに載置され、フレームＦがフレーム支持部２６によって支持された状態で、吸引源２７から吸引力を作用させると、吸引路２ｇ及び保持部２ｂに形成された吸引孔２ｆ（図２参照）を通じて保持面２ｃに吸引力が生じ、凹部２ｅが減圧され、ダイシングテープＴを介してウェーハＷが保持部２ｂによって吸引保持される。
【００２６】
図１に戻って説明すると、図４に示したように保持部２ｂにおいてウェーハＷを保持したチャックテーブル２は、第一のチャック送り手段２３、第二のチャック送り手段２５によって駆動されてＸ軸方向及びＹ軸方向に移動することにより、アライメント手段４の直下に位置付けられる。そして、撮像部４０によってウェーハＷの表面の分離予定ラインＳが検出された後に、更にチャックテーブル２が＋Ｘ方向に移動し、レーザ光照射手段３を構成する加工ヘッド３１から照射されるレーザ光によってウェーハＷの分離予定ラインＳに分離溝が形成される。
【００２７】
加工に用いるレーザ光としては、ＹＶＯ４レーザまたはＹＡＧレーザを用いることができる。例えば、波長は３５５ｎｍ、出力は４〜５Ｗ、繰り返し周波数は３０ｋＨｚ、パルス幅は１１８ｎｓ、加工送り速度は５０〜４００ｎｍ／ｓとする。保持部２ｂを構成する石英ガラスは、波長が２００ｎｍ〜２２００ｎｍのレーザ光を９０％以上透過させることができるが、シリコンウェーハ、ガリウム砒素ウェーハ、アルミナセラミックスウェーハ等の加工において使用されるレーザ光の波長は２１３ｎｍ〜１０６４ｎｍ、特に３５５ｎｍであることから、レーザ光照射手段３は、石英ガラスが安定して透過させることができる波長である２００ｎｍ〜１３００ｎｍのレーザ光を出射するようにすることが好ましい。
【００２８】
Ｙ軸方向送り手段３５によってレーザ光照射手段３を分離予定ラインの間隔ずつＹ軸方向に移動させながら順次分離予定ラインに分離溝を形成し、その後は、更にチャックテーブル２を９０度回転させてから同様の作業を行う。このようにしてチャックテーブル２１とレーザ光照射手段３との位置関係を相対的に変化させて加工送り手段によって加工送りすると、全ての分離予定ラインが縦横に分離されて個々のデバイスに分割される。
【００２９】
加工ヘッド３１から照射されたレーザ光のうち、ウェーハＷに吸収されなかった分については、保持部２ｂに到達する。そして、保持部２ｂは、レーザ光を９０％以上透過させる石英ガラスによって形成され、その保持面２ｃには凸部２ｄと凹部２ｅとが交互に形成されているため、保持部２ｂにおいてレーザ光が散乱する。したがって、保持部２ｂが発熱することがなく、ダイシングテープＴが溶融することがないため、保持部２ｂが汚染されたり、ウェーハＷをチャックテーブル２から搬出できなくなったりするのを防止することができる。
【００３０】
また、ウェーハの分離予定ラインをオーバーランしてダイシングテープＴにレーザ光が直接照射された場合にも、ダイシングテープＴを透過したレーザ光が保持部２ｂにおいて散乱するため、保持部２ｂが発熱することがなく、ダイシングテープＴが溶融することがない。したがって、溶融したダイシングテープＴによって、保持部２ｂが汚染されたり、ウェーハＷをチャックテーブル２から搬出できなくなったりするのを防止することができる。
【００３１】
次に他の例として、図５に示すチャックテーブル５について説明する。このチャックテーブル５では、本体部５ａに従来のポーラスセラミックス等によって形成される吸引部５ｂが形成されており、吸引部５ｂの上に本発明を構成する石英ガラスで構成された保持部５ｃを載置し、保持部５ｃの上にダイシングテープＴを介してウェーハＷを保持し、フレーム支持部２６においてフレームＦを支持する。なお、保持部５ｃは、その外形が吸引部５ｂの外形より小さく構成されると共に、図２及び図４に示した吸引孔２ｆに相当するものは形成されていない。
【００３２】
図６に示すように、吸引部５ｂは吸引源２７に連通しており、吸引部５ｂの表面には吸引力が作用するが、保持部５ｃの外径は吸引部５ｂの外径より小さいため、吸引部５ｂの外周側の一部が露出して露出部５ｅが構成される。一方、フレーム支持部２６によってフレームＦが支持された状態では、本体部５ａを構成する枠体５ｆの上面の外周端部にダイシングテープＴが接触するため、露出部５ｅはダイシングテープＴによってシールされる。したがって、保持部５ｃは吸引部５ｂによって吸引保持される。
【００３３】
更に、図６に示すように、保持部５ｃの保持面５ｄには、凸部５ｇと凹部５ｈとが交互に形成され、保持部５ｃの外周端部は凹部５ｈによって開口された構成となっている。したがって、露出部５ｅにおける吸引力が凹部５ｈにも伝達され、凹部５ｈが減圧され、保持部５ｃの保持面５ｄにおいてダイシングテープＴを介してウェーハＷが保持される。このように、露出部５ｅからの吸引力によってウェーハＷを吸引保持することができるため、図２及び図４に示したような吸引孔２ｆは必ずしも必要ではない。なお、凹部５ｈは、保持部５ｃの外周端部において開口していれば、その深さは数μｍ程度でもよい。
【００３４】
このように、保持部５ｃは吸引部５ｂによって吸引保持され、ウェーハＷは吸引部５ｂの一部である露出部５ｅにおける吸引力によって保持面５ｄにおいて吸引保持され、エアーのリークは生じない。
【００３５】
図６に示したように、ウェーハＷがダイシングテープＴ及び保持部５ｃを介して吸引部５ｂによって保持された状態で、レーザ光照射手段３の加工ヘッド３１から分離予定ラインにレーザ光を照射すると、個々のデバイスに分割される。
【００３６】
加工ヘッド３１から照射されたレーザ光のうち、ウェーハＷに吸収されなかった分については、保持部５ｃに到達する。そして、保持部５ｃは、レーザ光を９０％以上透過させる石英ガラスによって形成され、その保持面５ｄには凸部５ｇと凹部５ｈとが交互に形成されているため、保持部５ｃにおいてレーザ光が散乱し、保持部５ｃが発熱することがない。したがって、ダイシングテープＴが溶融することがないため、溶融したダイシングテープＴによって、保持部５ｃが汚染されたり、ウェーハＷをチャックテーブル５から搬出できなくなったりするのを防止することができる。
【００３７】
また、ウェーハの分離予定ラインをオーバーランしてダイシングテープＴにレーザ光が直接照射された場合にも、ダイシングテープＴを透過したレーザ光が保持部５ｃにおいて散乱するため、保持部５ｃが発熱することがなく、ダイシングテープＴが溶融することがない。したがって、溶融したダイシングテープＴによって、保持部２ｂが汚染されたり、ウェーハＷをチャックテーブル２から搬出できなくなったりするのを防止することができる。
【００３８】
更に、保持部５ｃの保持面５ｄに作用する吸引力は露出部５ｅから伝達されるため、保持部５には垂直方向の力が加わることがない。したがって、保持部５ｃの厚さは、例えば０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度と比較的薄く形成することができる。
【００３９】
なお、以上説明した例においては、レーザ光を用いてウェーハを切断して分離する場合について説明したが、レーザ光による加工には、穴開け加工等も含まれる。穴開け加工は、例えばウェーハを構成するデバイスを積層させる場合等において行われる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】レーザ加工装置の一例を示す斜視図である。
【図２】チャックテーブルの第一の例を示す分解斜視図である。
【図３】フレームと一体となったウェーハを同チャックテーブルに保持する状態を示す斜視図である。
【図４】フレームと一体となったウェーハを同チャックテーブルに保持する状態を略示的に示す断面図である。
【図５】チャックテーブルの第二の例及びフレームと一体となったウェーハを示す斜視図である。
【図６】フレームと一体となったウェーハを同チャックテーブルに保持する状態を略示的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１：レーザ加工装置
２：チャックテーブル
２ａ：本体部  ２ｂ：保持部  ２ｃ：保持面  ２ｄ：凸部  ２ｅ：凹部
２ｆ：吸引孔  ２ｇ：吸引路
２１：駆動源  ２２：移動基台
２３：第一のチャック送り手段
２３０：ボールネジ  ２３１：パルスモータ  ２３２：ガイドレール
２４：移動基台
２５：第二のチャック送り手段
２５０：ボールネジ  ２５１：パルスモータ  ２５２：ガイドレール
２６：フレーム支持部
２６０：支持部材  ２６１：押圧部材
３：レーザ光照射手段
３０：ハウジング  ３１：加工ヘッド  ３２：支持部
３３ａ：出力調整手段  ３３ｂ：発振手段  ３３ｃ：周波数設定手段
３４：Ｚ軸方向送り手段
３４０：壁部  ３４１：ボールネジ  ３４２：パルスモータ
３４３：ガイドレール
３５：Ｙ軸方向送り手段
３５０：ボールネジ  ３５１：移動基台  ３５２：パルスモータ
３５３：ガイドレール
４：アライメント手段
４０：撮像部
５：チャックテーブル
５ａ：本体部  ５ｂ：吸引部  ５ｃ：保持部  ５ｄ：保持面  ５ｅ：露出部
５ｆ：枠体  ５ｇ：凸部  ５ｈ：凹部
Ｗ：ウェーハ
Ｓ：分離予定ライン  Ｄ：デバイス
Ｆ：フレーム  Ｔ：ダイシングテープ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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