(57)【要約】【課題】板状物の種類にかかわらず、ＣＯ２レーザ光の照射により正確にウェーハを分割できるようにする。【解決手段】板状物Ｗに対して透過性を有する波長のレーザ光３０ａを内部に集光して切断の起点となる変質層１０を形成するか、または、板状物Ｗに対して吸収性を有する波長のレーザ光を表面に集光して起点となるアブレーション溝を形成する誘導起点形成工程と、誘導起点形成工程によって形成された起点に沿ってＣＯ２レーザ光を照射して加熱するとともに加熱された領域に冷却媒体を吹き付けて板状物Ｗを分割する分割工程とを遂行することにより、結晶方位等の影響を受けずに正確に分割を行い、デバイスＤを損傷させたりその品質を低下させたりするのを防止する。【選択図】図３
2011156582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状物の分割すべき領域にＣＯ２レーザ光を照射して加熱するとともに加熱された領域に冷却媒体を吹き付けて板状物を分割する分割方法であって、
板状物に対して透過性を有する波長のレーザ光を分割すべき領域の内部に集光して照射し変質層を形成して分割を誘導する起点を形成する誘導起点形成工程と、
該誘導起点形成工程によって形成された変質層に沿ってＣＯ２レーザ光を照射して加熱するとともに加熱された領域に冷却媒体を吹き付けて板状物を分割する分割工程と、
から少なくとも構成されるＣＯ２レーザによる分割方法。
【請求項２】
板状物の分割すべき領域にＣＯ２レーザ光を照射して加熱するとともに加熱された領域に冷却媒体を吹き付けて板状物を分割する分割方法であって、
板状物に対して吸収性を有する波長のレーザ光を分割すべき領域の表面に集光して照射しアブレーション溝を形成して分割を誘導する起点を形成する誘導起点形成工程と、
該誘導起点形成工程によって形成されたアブレーション溝に沿ってＣＯ２レーザ光を照射して加熱するとともに加熱された領域に冷却媒体を吹き付けて板状物を分割する分割工程と、
から少なくとも構成されるＣＯ２レーザによる分割方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種ウェーハにＣＯ２レーザを照射することにより個々のデバイスに分割する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ、ＬＥＤ、液晶素子等の各種デバイスは、シリコン基板、サファイア基板、ＳｉＣ基板、ガラス基板等の表面において、分割予定ラインによって区画された領域にそれぞれ形成される。そして、これらのウェーハを分割予定ラインに沿って切断することにより、個々のデバイスに分割され、各種電子機器等に利用されている。これら各種ウェーハの分割には、分割すべき領域にＣＯ２レーザを照射して加熱し、加熱された領域に冷却媒体を吹き付けることにより当該分割すべき領域において切断する技術が利用されている（例えば特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３２３７７９号公報
【特許文献２】特開２０００−６１６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ウェーハが、例えばガラスのような非結晶構造体である場合は、ＣＯ２レーザ光の照射により加熱された領域に冷却媒体を吹き付けることにより、加熱された領域に沿ってウェーハを分割することが可能であるが、シリコン基板、サファイア基板、ＳｉＣ基板のような単結晶構造体については、結晶方位の影響を受けるため、レーザ光の照射によって加熱された領域から逸れて分割が行われてしまうことがある。そして、加熱された領域から逸れた部分において分割がなされると、デバイスを損傷させたりデバイスの品質を低下させたりするという問題がある。
【０００５】
また、分割予定ラインは、第一方向の分割予定ラインと第二方向の分割予定ラインとが交差して構成されるため、第一方向の分割予定ラインを切断した後に第二方向の分割予定ラインを切断する際には、第二方向の分割予定ラインが間欠的に途切れているため、第二方向の分割予定ラインが完全に分割されないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、板状物の種類や、一方向の分割予定ラインが切断済みか否かにかかわらず、ＣＯ２レーザ光の照射により加熱された領域に冷却媒体を吹き付けることにより加熱された領域に沿ってウェーハを分割できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第一の発明は、板状物の分割すべき領域にＣＯ２レーザ光を照射して加熱するとともに加熱された領域に冷却媒体を吹き付けて板状物を分割する分割方法であって、板状物に対して透過性を有する波長のレーザ光を分割すべき領域の内部に集光して照射し変質層を形成して分割を誘導する起点を形成する誘導起点形成工程と、誘導起点形成工程によって形成された変質層に沿ってＣＯ２レーザ光を照射して加熱するとともに加熱された領域に冷却媒体を吹き付けて板状物を分割する分割工程とから少なくとも構成される。
【０００８】
第二の発明は、板状物の分割すべき領域にＣＯ２レーザ光を照射して加熱するとともに加熱された領域に冷却媒体を吹き付けて板状物を分割する分割方法であって、板状物に対して吸収性を有する波長のレーザ光を分割すべき領域の表面に集光して照射しアブレーション溝を形成して分割を誘導する起点を形成する誘導起点形成工程と、誘導起点形成工程によって形成されたアブレーション溝に沿ってＣＯ２レーザ光を照射して加熱するとともに加熱された領域に冷却媒体を吹き付けて板状物を分割する分割工程とから少なくとも構成される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、誘導起点形成工程において分割を誘導する起点を形成し、分割工程では、その起点に沿ってＣＯ２レーザ光を照射して加熱するとともに加熱された領域に冷却媒体を吹き付けて板状物を分割するため、単結晶構造体のウェーハであっても結晶方位の影響を受けずに正確に分割を行うことができ、デバイスを損傷させたりその品質を低下させたりするのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】レーザ加工装置の一例を示す斜視図である。
【図２】保持手段にウェーハを保持する状態を示す斜視図である。
【図３】誘導起点形成工程の状態を示す斜視図である。
【図４】分割工程の状態を示す斜視図である。
【図５】保持手段にウェーハを保持する状態を示す斜視図である。
【図６】誘導起点形成工程の状態を示す斜視図である。
【図７】分割工程の状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に示すレーザ加工装置１は、板状物（ウェーハ）を保持する保持手段２と、ウェーハに対してレーザ光照射ヘッド３０からレーザ光を照射する機能と冷却媒体噴出ノズル３１から冷却媒体を吹き付ける機能とを有する加工手段３とを備えている。
【００１２】
図２に示すように、分割対象のウェーハＷ１は、テープＴを介してリング状に形成されたフレームＦに支持される。これに対応して、保持手段２は、ウェーハＷを吸引保持するチャックテーブル２０と、フレームＦを固定する複数の固定部２１とを備えている。
【００１３】
図１に示すように、保持手段２は、保持手段Ｘ方向送り部４によってＸ軸方向に移動可能に支持されているとともに、保持手段Ｙ方向送り部５によってＹ軸方向に移動可能に支持されている。一方、加工手段３は、加工手段Ｙ方向送り部６によってＹ軸方向に移動可能に支持されているとともに、加工手段Ｚ方向送り部７によってＺ軸方向に移動可能に支持されている。
【００１４】
保持手段Ｘ方向送り部４は、Ｘ軸方向の軸心を有するボールネジ４０と、ボールネジ４０に平行に配設された一対のガイドレール４１と、ボールネジ４０の一端に連結されたモータ４２と、図示しない内部のナットがボールネジ４０に螺合すると共に下部がガイドレール４１に摺接するスライド部４３とから構成され、モータ４２に駆動されてボールネジ４０が回動するのに伴い、スライド部４３がガイドレール４１上をＸ軸方向に摺動する構成となっている。
【００１５】
スライド部４３には、保持手段２をＹ軸方向に移動させる保持手段Ｙ方向送り部５が配設されている。保持手段Ｙ方向送り部５は、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ５０と、ボールネジ５０に平行に配設された一対のガイドレール５１と、ボールネジ５０の一端に連結されたパルスモータ５２と、図示しない内部のナットがボールネジ５０に螺合すると共に下部がガイドレール５１に摺接する移動基台５３とから構成され、パルスモータ５２に駆動されてボールネジ５０が回動するのに伴い、移動基台５３がガイドレール５１上をＹ軸方向に摺動する構成となっている。移動基台５３には、パルスモータを内部に備え保持手段２を回転させる回転駆動部５４が配設されている。
【００１６】
加工手段Ｙ方向送り部６は、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ６０と、ボールネジ６０に平行に配設された一対のガイドレール６１と、ボールネジ６０の一端に連結されたパルスモータ６２と、図示しない内部のナットがボールネジ６０に螺合すると共に下部がガイドレール６１に摺接するスライド部６３とから構成され、パルスモータ６２に駆動されてボールネジ６０が回動するのに伴い、スライド部６３がガイドレール６１上をＹ軸方向に摺動し、これに伴い加工手段３もＹ軸方向に移動する構成となっている。
【００１７】
加工手段Ｚ方向送り部７は、Ｚ軸方向の軸心を有するボールネジ７０と、ボールネジ７０に平行に配設された一対のガイドレール７１と、ボールネジ７０の一端に連結されたパルスモータ７２と、図示しない内部のナットがボールネジ７０に螺合すると共に側部がガイドレール７１に摺接し加工手段３を支持する昇降部７３とから構成され、パルスモータ７２に駆動されてボールネジ７０が回動するのに伴い昇降部７３がガイドレール７１にガイドされてＺ軸方向に昇降し、これに伴い加工手段３もＺ軸方向に昇降する構成となっている。
【００１８】
加工手段３は、レーザ光を下方に向けて照射するレーザ光照射ヘッド３０と、冷却媒体を下方に向けて噴出する冷却媒体噴出ノズル３１とがハウジング３２の先端に固定されて構成されている。ハウジング３２の側部には、分割すべき領域を撮像して検出する検出手段３３が固定されている。
【００１９】
次に、図２に示すウェーハＷ１を分割する工程について説明する。このウェーハＷ１は、サファイア、ＳｉＣ、Ｓｉ等の単結晶構造体の表面Ｗ１ａに複数のデバイスＤが形成されて構成されている。複数のデバイスＤは、分割予定ラインＳによって区画されている。ウェーハＷ１は、チャックテーブル２０において吸引保持され、テープＴを介してウェーハＷと一体となったフレームＦは、固定部２１において固定される。
【００２０】
ウェーハＷ１を保持した保持手段２は、図１に示した保持手段Ｘ方向送り部４によって駆動されてＸ軸方向に移動し、ウェーハＷ１が検出手段３３の直下に位置付けされる。そして、分割加工すべき領域である分割予定ラインＳが検出され、レーザ光照射ヘッド３０と検出された分割予定ラインＳとのＹ軸方向の位置合わせが行われる。
【００２１】
次に、図３に示すように、保持手段２を例えば１００［ｍｍ／秒］の加工送り速度でＸ軸方向に移動させながら、検出された分割予定ラインＳに対してレーザ光照射ヘッド３０からレーザ光３０ａを照射する。このレーザ光３０ａは、ウェーハＷ１に対する透過性を有する波長が１０６４［ｎｍ］のＹＡＧレーザであり、出力は例えば３［Ｗ］とする。レーザ光３０ａは、ウェーハＷ１の内部に集光点を位置付け、分割予定ラインＳに沿ってその内部に変質層１０を形成していく。変質層１０とは、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性のいずれかがその周囲とは異なる状態となった層のことである。
【００２２】
このようにして1本の分割予定ラインＳに変質層１０が形成されると、分割予定ラインＳの間隔ずつ加工手段３をＹ軸方向に送りながら、同方向のすべての分割予定ラインＳに沿って同様にレーザ光を照射して変質層１０を形成していく。そしてさらに、保持手段２を９０度回転させてから、変質層１０を形成済みの分割予定ラインＳに直交するすべての分割予定ラインにも同様に変質層１０を形成する。このようにして縦横に形成された変質層１０は、後の分割工程において分割を誘導する起点となる（誘導起点形成工程）。
【００２３】
次に、図４に示すように、保持手段２を例えば２００［ｍｍ／ｓ］の加工送り速度でＸ軸方向に移動させながら、内部に変質層１０が形成されたすべての分割予定ラインＳに沿ってレーザ光照射ヘッド３０からＣＯ２レーザ３０ｂを照射するとともに、冷却媒体噴出ノズル３１から冷却媒体３１ａを吹き付ける。例えばＣＯ２レーザ光３０ｂの波長は１０．６［μｍ］、出力は３５［Ｗ］とする。また、冷却媒体３１ａは、例えば２０℃のミストを２［ミリリットル／秒］の割合で噴出する。このようにしてＣＯ２レーザ３０ｂの照射と冷却媒体３１ａの噴出とを行うと、ＣＯ２レーザ３０ｂの照射による急速な加熱と冷却媒体３１ａによる急速な冷却とによって高い熱応力が発生し、これによって、誘導起点形成工程で形成された変質層１０に誘導されて、分割予定ラインＳに切断溝１１が形成される。
【００２４】
このようにして１本の分割予定ラインＳについてＣＯ２レーザ３０ｂの照射とともに冷却媒体３１ａの噴出を行った後は、分割予定ラインＳの間隔ずつ加工手段３をＹ軸方向に送りながら、同方向のすべての分割予定ラインＳに沿って同様にＣＯ２レーザ３０ｂの照射と冷却媒体３１ａの噴出とを行い、変質層１０に沿った切断を順次行っていく。そしてさらに、保持手段２を９０度回転させてから、切断済みの分割予定ラインＳに直交するすべての分割予定ラインにも同様にＣＯ２レーザ３０ｂの照射と冷却媒体３１ａの噴出とを行うと、すべての分割予定ラインＳに切断溝１１が形成され、個々のデバイスＤに分割される（分割工程）。
【００２５】
このように、誘導起点形成工程において、分割工程で照射されるＣＯ２レーザ３０ｂを誘導するための変質層１０を形成しておくことにより、単結晶構造体であっても結晶方位に影響されることなく正確に分割を行うことができるため、デバイスＤを損傷させたりその品質を低下させたりすることがない。また、切断済みの分割予定ラインに交差する分割予定ラインを切断する場合にも、変質層１０によって分割の方向が誘導されることにより、交差する切断済みの分割予定ラインに影響されることなく、正確に切断することができる。
【００２６】
図５に示すウェーハＷ２は、非結晶構造体であるガラスウェーハであり、このウェーハＷ２を分割する場合も、ウェーハＷ２はテープＴに貼着され、フレームＦと一体となって支持される。そして、ウェーハＷ２がチャックテーブル２０に吸着され、フレームＦが固定部２１に固定される。
【００２７】
次に、ウェーハＷ２を保持した保持手段２は、図１に示した保持手段Ｘ方向送り部４によって駆動されてＸ軸方向に移動し、ウェーハＷ２が検出手段３３の直下に位置付けされる。そして、分割加工すべき領域が検出され、レーザ光照射ヘッド３０と検出された分割すべき領域とのＹ軸方向の位置合わせが行われる。
【００２８】
次に、図６に示すように、保持手段２を例えば１００［ｍｍ／秒］の加工送り速度でＸ軸方向に移動させながら、レーザ光照射ヘッド３０から検出された分割予定ラインＳにレーザ光３０ｃを照射する。このレーザ光３０ｃは、ウェーハＷ２に対して吸収性を有する例えば波長が３５５［ｎｍ］のレーザ光であり、出力は例えば０．２［Ｗ］とする。また、レーザ光３０ｃは、ウェーハＷ２の表面Ｗ２ａに集光し、表面Ｗ２ａにアブレーション溝１２を形成していく。
【００２９】
このようにして1本のアブレーション溝１２が形成された後、分割すべき領域の間隔ずつ加工手段３をＹ軸方向に送りながら、同方向に順次同様にレーザ光を照射してアブレーション溝１２を形成していく。そしてさらに、保持手段２を９０度回転させてから、形成済みのアブレーション溝１２に直交するアブレーション溝１２を形成する。このようにして縦横に形成されたアブレーション溝１２は後の分割工程において、分割を誘導する起点となる（誘導起点形成工程）。
【００３０】
次に、図７に示すように、保持手段２を例えば２００［ｍｍ／ｓ］の加工送り速度でＸ軸方向に移動させながら、アブレーション溝１２に対してレーザ光照射ヘッド３０からＣＯ２レーザ３０ｄを照射するとともに、冷却媒体噴出ノズル３１から冷却媒体３１ａを吹き付ける。例えばＣＯ２レーザ光３０ｂの波長は１０．６［μｍ］、出力は３５［Ｗ］とする。また、冷却媒体３１ａは、例えば２０℃のミストを２［ミリリットル／秒］の割合で噴出する。このようにしてレーザ光３０ｂの照射と冷却媒体３１ａの噴出とを行うと、分割がアブレーション溝１２に誘導され、分割予定ラインＳに沿って切断溝１３が形成される。
【００３１】
このようにして１本の分割予定ラインＳについてＣＯ２レーザ３０ｂの照射とともに冷却媒体３１ａの噴出を行って切断溝１３を形成した後は、分割予定ラインＳの間隔ずつ加工手段３をＹ軸方向に送りながら、同方向のすべての分割予定ラインＳに沿って同様にＣＯ２レーザ３０ｂの照射と冷却媒体３１ａの噴出とを行い、アブレーション溝１２に沿った切断を順次行っていく。そしてさらに、保持手段２を９０度回転させてから、切断済みの分割予定ラインＳに直交するすべての分割予定ラインにも同様にＣＯ２レーザ３０ｂの照射と冷却媒体３１ａの噴出とを行うと、すべての分割予定ラインＳに切断溝１３が形成され、個々のデバイスＤに分割される（分割工程）。
【００３２】
このように、表面にアブレーション溝１２を形成してから切断を行うことで、ガラスのような非結晶構造体についても正確に分割を行うことができる。また、切断済みの分割予定ラインに交差する分割予定ラインを切断する場合にも、アブレーション溝１２によって分割の方向が誘導されることにより、交差する切断済みの分割予定ラインに影響されることなく、正確に切断することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１：レーザ加工装置
２：保持手段  ２０：チャックテーブル  ２１：固定部
３：加工手段
３０：レーザ光照射ヘッド  ３１：冷却媒体噴出ノズル  ３２：ハウジング
３３：検出手段
３０ａ、３０ｃ：レーザ光  ３０ｂ：ＣＯ２レーザ
３１ａ：冷却媒体
４：保持手段Ｘ方向送り部
４０：ボールネジ  ４１：ガイドレール  ４２：モータ  ４３：スライド部
５：保持手段Ｙ方向送り部
５０：ボールネジ  ５１：ガイドレール  ５２：パルスモータ  ５３：移動基台
５４：回転駆動部
６：加工手段Ｙ方向送り部
６０：ボールネジ  ６１：ガイドレール  ６２：パルスモータ  ６３：スライド部
７：加工手段Ｚ方向送り部
７０：ボールネジ  ７１：ガイドレール  ７２：パルスモータ  ７３：昇降部
Ｗ１、Ｗ２：ウェーハ  Ｓ：分割予定ライン  Ｄ：デバイス
Ｔ：テープ  Ｆ：フレーム
１０：変質層  １１：切断溝  １２：アブレーション溝  １３：切断溝
【図１】
2011156582.tif 000003
【図２】
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【図３】
2011156582.tif 000005
【図４】
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【図５】
2011156582.tif 000007
【図６】
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【図７】
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