(57)【要約】【課題】レーザを使用して被処理基板を割断する際に被処理基板を氷により保持冷却するレーザ割断加工装置を提供する。【解決手段】被処理基板６の一方側の面を冷却し、他側の面にレーザ照射して被処理基板を割断するレーザ割断加工に用いる冷凍チャッキング装置であって、前記装置はペルチェ素子４と、ペルチェ素子上に設けた載置台５と、該載置台に水を供給する水供給手段とを備え、被処理基板６は前記載置台上に氷によって保持冷却されるべく構成したことを特徴とするレーザ割断加工における冷凍チャッキング装置。【選択図】　図１
2004025187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板の一方側の面を冷却し、他側の面にレーザ照射して被処理基板を割断するレーザ割断加工において、被処理基板はペルチェ素子によって冷却される載置台上に氷によって冷却保持され割断されることを特徴とするレーザ割断加工における冷凍チャッキング方法。
【請求項２】
前記載置台と非処理基板との間に水を供給し、ペルチェ素子によって水を凍らせ、この氷によって非処理基板を冷却保持するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のレーザ割断加工における冷凍チャッキング方法。
【請求項３】
被処理基板の一方側の面を冷却し、他側の面にレーザ照射して被処理基板を割断するレーザ割断加工に用いる冷凍チャッキング装置であって、前記装置はペルチェ素子と、ペルチェ素子上に設けた載置台と、該載置台に水を供給する水供給手段とを備え、被処理基板は前記載置台上に氷によって保持冷却されるべく構成したことを特徴とするレーザ割断加工における冷凍チャッキング装置。
【請求項４】
前記水は載置台と被処理基板との間に垂らす蒸留水であることを特徴とする請求項３に記載のレーザ割断加工における冷凍チャッキング装置。
【請求項５】
前記ペルチェ素子の下面には放熱部材が設けられていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のレーザ割断加工における冷凍チャッキング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウエハや結晶ガラス等の硬脆性を有する被処理基板を切断加工する方法および装置に関するもので、特にレーザを使用して被処理基板を割断する際に被処理基板を氷で保持冷却するレーザ割断加工における冷凍チャッキング方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より半導体デバイスの製造においては、ウエハ上にパターンを形成した後、ダイヤモンド砥粒を用いたブレードによる切断加工が行われている。この場合は、切断に際して使用される加工液、発生する切り屑や脱落した砥粒等がウエハ上のデバイスの汚染要因となっている。これに対して最近注目されているレーザ割断は、レーザ照射部の温度上昇による熱応力によって亀裂を進展させるものであり、切り屑を出さず、亀裂の進行が早い等のメリットがあることから歩留りの大幅な改善が期待されている。
【０００３】
しかしながら、亀裂の進行をより早めるためには照射温度を上げる必要があり、エネルギを多く要すると同時に、切断面に熱損傷が発生する等の問題がある。この解決のために、研磨面を液体窒素や氷水によって冷却しつつ、非研磨面にＹＡＧレーザを照射して良好な割断面を得る工夫もなされている。また冷却手段としてペルチェ素子を使用した物なども提案されている（特開平９−２９４７２号）。
【０００４】
上記公報に記載されている割断方法は、セラミック基板の裏面をペルチェ素子で冷却したエッジ治具を利用して冷却し、表面にレーザ光を照射することでセラミック基板を割断するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのものは、基板を保持するための固定機構が必要となり、そのための設備が複雑となり、装置全体が高価となる等の問題がある。
そこで、本発明は、ペルチェ素子を利用して、材料とチャック間の微小な隙間にある水分を凍結させて、割断材料を保持すると同時に素子面を冷却するレーザ割断加工における冷凍チャッキング方法および装置を提供することにより、上記問題点を解決することを目的とする。
【０００６】
本発明の方法によりレーザ照射面と反対側の温度差を大きくすることにより、レーザ出力を抑えることも可能にし、チャック保持も別の手段で行わなくてもよいため、非常に簡単で品位のよいレーザ割断を行うことが可能となる。またペルチェ素子に逆電圧を印加することで、氷を溶かすことができるので割断したチップを瞬時に取り出すことができる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、
被処理基板の一方側の面を冷却し、他側の面にレーザ照射して被処理基板を割断するレーザ割断加工において、被処理基板はペルチェ素子によって冷却される載置台上に氷によって冷却保持され割断されることを特徴とするレーザ割断加工における冷凍チャッキング方法である。
また、前記載置台と非処理基板との間に水を供給し、ペルチェ素子によって水を凍らせ、この氷によって非処理基板を冷却保持するようにしたことを特徴とするレーザ割断加工における冷凍チャッキング方法である。
また、被処理基板の一方側の面を冷却し、他側の面にレーザ照射して被処理基板を割断するレーザ割断加工に用いる冷凍チャッキング装置であって、前記装置はペルチェ素子と、ペルチェ素子上に設けた載置台と、該載置台に水を供給する水供給手段とを備え、被処理基板は前記載置台上に氷によって保持冷却されるべく構成したことを特徴とするレーザ割断加工における冷凍チャッキング装置である。
また、前記水は載置台と被処理基板との間に垂らす蒸留水であることを特徴とする請求項３に記載のレーザ割断加工における冷凍チャッキング装置。
である。
また、前記ペルチェ素子の下面には放熱部材が設けられていることを特徴とするレーザ割断加工における冷凍チャッキング装置である。
【０００８】
【実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明すると、図１は本発明に係る冷凍チャッキング装置の概略図である。
【０００９】
図において、１は冷却容器、２は容器１内に貯留した氷水、３は放熱部材、４はペルチェ素子、５は被処理基板を保持するための載置台、６は被処理基板（シリコンウエハや結晶ガラス等）である。冷却容器１の上にはペルチェ素子４を載せるための放熱部材３が載置されており、放熱部材３には多数のフィン３ａが形成され、冷却容器１内に貯留してある氷水２と合わせて放熱部材を冷却できる構成となっている。この放熱部材３はペルチェ素子４の加熱側からでる熱を放熱するためのものである。
【００１０】
放熱部材３上にはペルチェ素子４が配置されており、ペルチェ素子４には直流電源（１２ボルト）が接続され、電流の流す向きによりペルチェ素子４上に載せた載置台５を冷却あるいは加熱できるようになっている。載置台５は熱伝導性に優れた材料（例えば銅等）で構成されており、載置台５上に載せた被処理基板６をペルチェ素子４により冷却あるいは加熱する。また載置台５に載置された被処理基板との間には図示せぬ水供給手段から蒸留水を滴下できるようになっている。
【００１１】
上記構成からなる冷凍チャッキングの使用法を説明する。
被処理基板６を載置台５上に載せ、被処理基板６と載置台５との間に前記水供給手段から水を供給しペルチェ素子４に通電すると、ペルチェ素子により被処理基板６と載置台５との間の水が凍結する。この氷によって載置台５上の被処理基板６は載置台５上に保持されると同時に冷却される。このように保持された被処理基板６にレーザ光７を照射することで、被処理基板をレーザ光７により割断することができる。またペルチェ素子に逆電圧をかけることで非処理基板を保持していた氷を溶かすことができ、これにより被処理基板６を容易に載置台５から取り出すことができる。
【００１２】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、ペルチェ素子は必ずしも図示のような放熱部材によって支持する必要はない。また、載置台の形状等も被処理基板との間で水を凍らせ、被処理基板を固定できるものであれば、種々の形状のものを使用することができる。またレーザ光もＹＡＧレーザに限定することなく他のレーザ光を使用することも可能である。
さらに、本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいかなる形でも実施できる。そのため、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず限定的に解釈してはならない。
【００１３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、半導体デバイス等の切断において、切り屑等の発生が無いため、クリーンルーム等を必要とせずに加工できる。さらに固定と冷却を兼ねているので設備が簡単という利点があり、広い分野で使用される可能性がある。またレーザ照射部の熱損傷を軽減できるため、レーザの出力を大きく設定できる。加工材料を冷却することで、より大きな熱応力を発生させることができる。クリーンルーム内で適用が可能であり、ダイシング工程の段取りを減少させることができる。等の優れた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る冷凍チャッキング装置の概略図である。
【符号の説明】
１　　　　　　冷却容器
２　　　　　　氷水
３　　　　　　放熱部材
４　　　　　　ペルチェ素子
５　　　　　　載置台
６　　　　　　被処理基板
７　　　　　　レーザ光
【図１】
2004025187.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成15年8月25日(2003.8.25)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【特許請求の範囲】
【請求項１】被処理基板の一方側の面を冷却し、他側の面にレーザ照射して被処理基板を割断するレーザ割断加工において、被処理基板はペルチェ素子などの冷却装置によって冷却される載置台上で液体の凍結によって冷却保持され割断されることを特徴とするレーザ割断加工における冷凍チャッキング方法。
【請求項２】前記載置台と非処理基板との間に水などの液体を供給し、ペルチェ素子などの冷却装置によって液体を凍らせ、この凍結によって非処理基板を冷却保持するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のレーザ割断加工における冷凍チャッキング方法。
【請求項３】被処理基板の一方側の面を冷却し、他側の面にレーザ照射して被処理基板を割断するレーザ割断加工に用いる冷凍チャッキング装置であって、前記装置はペルチェ素子などの冷却装置と、冷却装置上に設けた載置台と、該載置台に水などの液体を供給する液体供給手段とを備え、被処理基板は前記載置台上に液体の凍結によって保持冷却されるべく構成したことを特徴とするレーザ割断加工における冷凍チャッキング装置。
【請求項４】前記ペルチェ素子などの冷却装置の下面には放熱部材が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のレーザ割断加工における冷凍チャッキング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウエハや結晶ガラス等の硬脆性を有する被処理基板を切断加工する方法および装置に関するもので、特にレーザを使用して被処理基板を割断する際に被処理基板を液体の凍結で保持冷却するレーザ割断加工における冷凍チャッキング方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より半導体デバイスの製造においては、ウエハ上にパターンを形成した後、ダイヤモンド砥粒を用いたブレードによる切断加工が行われている。この場合は、切断に際して使用される加工液、発生する切り屑や脱落した砥粒等がウエハ上のデバイスの汚染要因となっている。これに対して最近注目されているレーザ割断は、レーザ照射部の温度上昇による熱応力によって亀裂を進展させるものであり、切り屑を出さず、亀裂の進行が早い等のメリットがあることから歩留りの大幅な改善が期待されている。
【０００３】
しかしながら、亀裂の進行をより早めるためには照射温度を上げる必要があり、エネルギを多く要すると同時に、切断面に熱損傷が発生する等の問題がある。この解決のために、研磨面を液体窒素や氷水によって冷却しつつ、非研磨面にＹＡＧレーザを照射して良好な割断面を得る工夫もなされている。また冷却手段としてペルチェ素子を使用した物なども提案されている（特開平９−２９４７２号）。
【０００４】
上記公報に記載されている割断方法は、セラミック基板の裏面をペルチェ素子で冷却したエッジ治具を利用して冷却し、表面にレーザ光を照射することでセラミック基板を割断するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのものは、基板を保持するための固定機構が必要となり、そのための設備が複雑となり、装置全体が高価となる等の問題がある。
そこで、本発明は、ペルチェ素子などの冷却装置を利用して、材料とチャック間の微小な隙間にある液体を凍結させて、割断材料を保持すると同時に素子面を冷却するレーザ割断加工における冷凍チャッキング方法および装置を提供することにより、上記問題点を解決することを目的とする。
【０００６】
本発明の方法によりレーザ照射面と反対側の温度差を大きくすることにより、レーザ出力を抑えることも可能にし、チャック保持も別の手段で行わなくてもよいため、非常に簡単で品位のよいレーザ割断を行うことが可能となる。またペルチェ素子に逆電圧を印加することで、凍結した液体を溶かすことができるので割断したチップを瞬時に取り出すことができる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、
被処理基板の一方側の面を冷却し、他側の面にレーザ照射して被処理基板を割断するレーザ割断加工において、被処理基板はペルチェ素子などの冷却装置によって冷却される載置台上で液体の凍結によって冷却保持され割断されることを特徴とするレーザ割断加工における冷凍チャッキング方法である。
また、前記載置台と非処理基板との間に水などの液体を供給し、ペルチェ素子などの冷却装置によって液体を凍らせ、この凍結によって非処理基板を冷却保持するようにしたことを特徴とするレーザ割断加工における冷凍チャッキング方法である。
また、被処理基板の一方側の面を冷却し、他側の面にレーザ照射して被処理基板を割断するレーザ割断加工に用いる冷凍チャッキング装置であって、前記装置はペルチェ素子などの冷却装置と、冷却装置上に設けた載置台と、該載置台に水などの液体を供給する液体供給手段とを備え、被処理基板は前記載置台上に液体の凍結によって保持冷却されるべく構成したことを特徴とするレーザ割断加工における冷凍チャッキング装置である。
また、前記ペルチェ素子などの冷却装置の下面には放熱部材が設けられていることを特徴とするレーザ割断加工における冷凍チャッキング装置である。
【０００８】
【実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明すると、図１は本発明に係る冷凍チャッキング装置の概略図である。
【０００９】
図において、１は冷却容器、２は容器１内に貯留した氷水、３は放熱部材、４はペルチェ素子などの冷却装置、５は被処理基板を保持するための載置台、６は被処理基板（シリコンウエハや結晶ガラス等）である。冷却容器１の上にはペルチェ素子などの冷却装置４を載せるための放熱部材３が載置されており、放熱部材３には多数のフィン３ａが形成され、冷却容器１内に貯留してある氷水２と合わせて放熱部材を冷却できる構成となっている。この放熱部材３はペルチェ素子などの冷却装置４の加熱側からでる熱を放熱するためのものである。
【００１０】
放熱部材３上にはペルチェ素子などの冷却装置４が配置されており、ペルチェ素子などの冷却装置４には直流電源（１２ボルト）が接続され、電流の流す向きによりペルチェ素子などの冷却装置４上に載せた載置台５を冷却あるいは加熱できるようになっている。載置台５は熱伝導性に優れた材料（例えば銅等）で構成されており、載置台５上に載せた被処理基板６をペルチェ素子などの冷却装置４により冷却あるいは加熱する。また載置台５に載置された被処理基板との間には図示せぬ液体供給手段から液体を滴下できるようになっている。
【００１１】
上記構成からなる冷凍チャッキングの使用法を説明する。
被処理基板６を載置台５上に載せ、被処理基板６と載置台５との間に前記液体供給手段から液体を供給しペルチェ素子などの冷却装置４に通電すると、ペルチェ素子などの冷却装置により被処理基板６と載置台５との間の液体が凍結する。この凍結によって載置台５上の被処理基板６は載置台５上に保持されると同時に冷却される。このように保持された被処理基板６にレーザ光７を照射することで、被処理基板をレーザ光７により割断することができる。またペルチェ素子などの冷却装置に逆電圧をかけることで非処理基板を保持していた凍結した液体を溶かすことができ、これにより被処理基板６を容易に載置台５から取り出すことができる。
【００１２】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、ペルチェ素子などの冷却装置は必ずしも図示のような放熱部材によって支持する必要はない。また、載置台の形状等も被処理基板との間で液体を凍らせ、被処理基板を固定できるものであれば、種々の形状のものを使用することができる。またレーザ光もＹＡＧレーザに限定することなく他のレーザ光を使用することも可能である。
さらに、本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいかなる形でも実施できる。そのため、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず限定的に解釈してはならない。
【００１３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、半導体デバイス等の切断において、切り屑等の発生が無いため、クリーンルーム等を必要とせずに加工できる。さらに固定と冷却を兼ねているので設備が簡単という利点があり、広い分野で使用される可能性がある。またレーザ照射部の熱損傷を軽減できるため、レーザの出力を大きく設定できる。加工材料を冷却することで、より大きな熱応力を発生させることができる。クリーンルーム内で適用が可能であり、ダイシング工程の段取りを減少させることができる。等の優れた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る冷凍チャッキング装置の概略図である。
【符号の説明】
１　　　　　　冷却容器
２　　　　　　氷水
３　　　　　　放熱部材
４　　　　　　ペルチェ素子などの冷却装置
５　　　　　　載置台
６　　　　　　被処理基板
７　　　　　　レーザ光