(57)【要約】      （修正有）【課題】  チャックテーブルの損傷を防止することができるレーザー加工方法を提供する。【解決手段】  チャックテーブルに保持された被加工物１０に形成された分割予定ライン１０２に沿ってレーザー光線照射手段によってレーザー光線を照射するレーザー加工方法であって、被加工物を保護プレート１１の表面に着脱可能に固定する被加工物固定工程と、被加工物１０が固定された保護プレート１１をチャックテーブルに保持する保護プレート保持工程と、チャックテーブルに保持された保護プレート１１に固定されている被加工物１０の分割予定ライン１０２とレーザー光線照射手段によって照射されるレーザー光線照射位置との位置合わせを行うアライメント工程と、チャックテーブルに保持された保護プレート１１に固定されている被加工物１０の分割予定ライン１０２に沿ってレーザー光線照射手段によりレーザー光線を照射するレーザー光線照射工程とを含む。【選択図】        図３
2005066675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャックテーブルに保持された被加工物に形成された分割予定ラインに沿ってレーザー光線照射手段によってレーザー光線を照射するレーザー加工方法であって、
被加工物を保護プレートの表面に着脱可能に固定する被加工物固定工程と、
被加工物が固定された該保護プレートを該チャックテーブルに保持する保護プレート保持工程と、
該チャックテーブルに保持された該保護プレートに固定されている被加工物の分割予定ラインと該レーザー光線照射手段によって照射されるレーザー光線照射位置との位置合わせを行うアライメント工程と、
該チャックテーブルに保持された該保護プレートに固定されている被加工物の分割予定ラインに沿って該レーザー光線照射手段によりレーザー光線を照射するレーザー光線照射工程と、を含む、
ことを特徴とするーザー加工方法。
【請求項２】
該保護プレートに固定される被加工物は複数個であり、該アライメント工程を実施する前に該チャックテーブルに保持された該保護プレートに固定されている複数個の被加工物の形状、位置、大きさを検出する被加工物形状認識工程を実施する、請求項１記載のレーザー加工方法。
【請求項３】
該保護プレートの表面には粘着層が形成されており、該被加工物固定工程は該粘着層に被加工物を貼着する、請求項１又は２記載のレーザー加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャックテーブルに保持された被加工物に所定の分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射するレーザー加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリート（分割予定ライン）によって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路を形成する。そして、半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切断することにより回路が形成された領域を分割して個々の半導体チップを製造している。また、サファイヤ基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハも分割予定ラインに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。
【０００３】
上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の分割予定ラインに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われている。この切削装置は、半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の被加工物を保持す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被加工物を切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる移動手段とを具備している。切削手段は、高速回転せしめられる回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードを含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径３μｍ程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって基台に固定し厚さ２０μｍ程度に形成されている。なお、被加工物は個々の半導体チップに分割されてもばらばらにならないように、環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着した状態で切削される。
【０００４】
しかるに、サファイヤ基板、炭化珪素基板、リチウムタンタレート基板等はモース硬度が高いため、上記切削ブレードによる切断は必ずしも容易ではない。また、切削ブレードは２０μｍ程度の厚さを有するため、デバイスを区画する分割予定ラインとしては幅が５０μｍ程度必要となる。このため、例えば大きさが３００μｍ×３００μｍ程度のデバイスの場合には、分割予定ラインが占める面積比率が大きく、生産性が悪いという問題がある。
【０００５】
一方、近年半導体ウエーハ等の被加工物を分割する方法として、その被加工物に対して透過性を有するレーザー光線を用い、分割すべき領域の内部に集光点を合わせてレーザー光線を照射するレーザー加工方法も試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、被加工物の一方の面側から内部に集光点を合わせて被加工物に対して透過性を有する例えば赤外光領域のレーザー光線を照射し、被加工物の内部に分割予定ラインに沿って変質層を連続的に形成し、この変質層が形成されることによって強度が低下した分割予定ラインに沿って外力を加えることにより、被加工物を分割するものである。（例えば、特許文献１参照。）
【０００６】
【特許文献１】特開平２００２−１９２３６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
而して、サファイヤ基板等を環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着した状態でレーザー光線を照射すると、レーザー光線がダイシングテープを透過してチャックテーブルを損傷させるという問題がある。
【０００８】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、被加工物にレーザー光線を照射しても被加工物を保持するチャックテーブルの損傷を防止することができるレーザー加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、チャックテーブルに保持された被加工物に形成された分割予定ラインに沿ってレーザー光線照射手段によってレーザー光線を照射するレーザー加工方法であって、
被加工物を保護プレートの表面に着脱可能に固定する被加工物固定工程と、
被加工物が固定された該保護プレートを該チャックテーブルに保持する保護プレート保持工程と、
該チャックテーブルに保持された該保護プレートに固定されている被加工物の分割予定ラインと該レーザー光線照射手段によって照射されるレーザー光線照射位置との位置合わせを行うアライメント工程と、
該チャックテーブルに保持された該保護プレートに固定されている被加工物の分割予定ラインに沿って該レーザー光線照射手段によりレーザー光線を照射するレーザー光線照射工程と、を含む、
ことを特徴とするレーザー加工方法が提供される。
【００１０】
上記保護プレートに固定される被加工物は複数個であり、該アライメント工程を実施する前に該チャックテーブルに保持された該保護プレートに固定されている複数個の被加工物の形状、位置、大きさを検出する被加工物形状認識工程を実施することが望ましい。
【００１１】
上記保護プレートの表面には粘着層が形成されており、上記被加工物固定工程は該粘着層に被加工物を貼着する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、被加工物を保護プレートの表面に固定し、この被加工物を固定した保護プレートをチャックテーブルに保持した状態で、被加工物の分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射するので、被加工物に照射されたレーザー光線がチャックテーブルを損傷することはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明によるレーザー加工方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１には、本発明によるレーザー加工方法を実施するためのレーザー加工装置の斜視図が示されている。
図１に示されたレーザー加工装置は、略直方体状の装置ハウジング２を具備している。この装置ハウジング２内には、被加工物を保持するチャックテーブル３が切削送り方向である矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設されている。チャックテーブル３は、吸着チャック支持台３１と、該吸着チャック支持台３１上に装着されたポーラスセラミックスによって形成された吸着チャック３２を具備しており、該吸着チャック３２の表面である載置面上に被加工物を図示しない吸引手段によって保持するようになっている。また、チャックテーブル３は、図示しない回転機構によって回動可能に構成されている。
【００１５】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、レーザー光線照射手段４を具備している。このレーザー光線照射手段４は、図示しない移動基台に装着され割り出し方向である矢印Ｙで示す方向および切り込み方向である矢印Ｚで示す方向に移動調整されるように構成されている。レーザー光線照射手段４は、図２に示すようにレーザー光線発振手段４１とレーザー光線変調手段４２および集光器４３を具備している。レーザー光線発振手段４１としてはＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器を用いることができる。レーザー光線変調手段４２は繰り返し周波数設定手段４２１、レーザー光線パルス幅設定手段４２２、およびレーザー光線波長設定手段４２３を含んでいる。レーザー光線変調手段４２を構成する繰り返し周波数設定手段４２１、レーザー光線パルス幅設定手段４２２およびレーザー光線波長設定手段４２３は当業者には周知の形態のものでよく、それ故にこれらの構成についての詳細な説明は本明細書においては省略する。
【００１６】
上記レーザー光線発振手段４１が発振するレーザー光線はレーザー光線変調手段４２を介して集光器４３に到達する。レーザー光線変調手段４２における繰り返し周波数設定手段４２１はレーザー光線を所定繰り返し周波数のパルスレーザー光線にし、レーザー光線パルス幅設定手段４２２はパルスレーザー光線のパルス幅を所定幅に設定し、そしてレーザー光線波長設定手段４２３はパルスレーザー光線の波長を所定値に設定する。
【００１７】
図１に戻って説明すると、図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記チャックテーブル３に保持された被加工物の表面を検出する第１の検出手段５ａと第２の検出手段５ｂを具備している。第１の検出手段５ａおよび第２の検出手段５ｂは、顕微鏡やＣＣＤカメラ等の光学手段等からなっており、検出信号を制御手段６に送る。第１の検出手段５ａはＣＣＤカメラの画素によって構成されたＸ−Ｙマトリックスにおいてチャックテーブル３に保持された被加工物の形状、位置、大きさを検出し、第２の検出手段５ｂは上記レーザー光線照射手段４の集光器４３からレーザー光線を照射すべき領域を検出する。制御手段６は、第１の検出手段５ａによって検出された被加工物の形状、位置、大きさを認識しこれを記憶する記憶領域と、第２の検出手段５ｂによって検出されたレーザー光線照射領域を認識しこれを記憶する記憶領域を有する記憶手段を備えている。この制御装置６は、上記チャックテーブル３の図示しない移動手段やレーザー光線照射手段４および後述する各機構等の作動を制御する。なお、図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、第１の検出手段５ａおよび第２の検出手段５ｂによって検出された画像を表示する表示手段７を具備している。
【００１８】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、被加工物を収容するカセットが載置されるカセット載置部８を備えている。カセット載置部８には図示しない昇降手段によって上下に移動可能にカセットテーブル８１が配設されており、このカセットテーブル８１上にカセット９が載置される。このカセット９に収容される被加工物については、後で詳細に説明する。図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、カセット９に収納された被加工物を仮置きする仮置き部１２を備えており、この仮置き部１２には被加工物の位置合わせを行う位置合わせ手段１３が配設されている。また、図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、加工後の被加工物を必要に応じて洗浄する洗浄手段１４を具備している。更に、図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記カセット９に収納された加工前の被加工物を仮置き部１２に配設された位置合わせ手段１３に搬出するとともに加工後の被加工物をカセット９に搬入する被加工物搬出・搬入手段１５と、位置合わせ手段１３に搬出された加工前の被加工物を上記チャックテーブル３上に搬送する被加工物搬送手段１６と、チャックテーブル３上でレーザー加工された被加工物を必要に応じて洗浄手段１４に搬送する洗浄搬送手段１７を具備している。
【００１９】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は以上のように構成されており、以下その作動について主に図１を参照して説明する。
上述したレーザー加工装置によって被加工物をレーザー加工を実施するに際しては、上記カセット９に加工前の被加工物を収容し、被加工物を収容したカセット９をカセットテーブル８１に載置する。ここで、カセット９に収容される被加工物について、図３を参照して説明する。図３の（ａ）に示す被加工物は、サファイヤ基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された３個の光デバイスウエーハ１０からなっている。この光デバイスウエーハ１０は、比較的小径の円形状に形成されその外周には結晶方位を表すオリエンテーションフラット１０１が形成されており、その表面には格子状に形成された分割予定ライン１０２が設けられている。図示の実施形態においては、上記オリエンテーションフラット１０１が３個保護プレート１１に適宜の貼着剤によって着脱可能に固定される（被加工物固定工程）。保護プレート１１は、ステンレス鋼等の金属、セラミックス、合成樹脂等の剛性を有する厚さ１〜２ｍｍの板材によって円形状に形成されており、その外周には上記オリエンテーションフラット１０１と対応する基準部１１ａが形成されているとともに、該基準部１１ａからそれぞれ９０度の角度位置に位置合わせ部１１ｂ、１１ｂが平行に形成されている。このように形成された保護プレート１１の表面には、エラストマー樹脂、シリコン樹脂等からなる粘着層１１１が外周部を残して形成されている。この粘着層１１１としては、例えばクレハエラストマー株式会社が製造販売するゴムシート「ぺらぺら君」（登録商標）を用いることができる。このようにして保護プレート１１に形成された粘着層１１１の表面に３個の光デバイスウエーハ１０が図３の（ｂ）に示すように貼着される。このとき、３個の光デバイスウエーハ１０は、オリエンテーションフラット１０１の方向を基準部１１ａに合わせて配置される。そして、３個の光デバイスウエーハ１０が貼着された保護プレート１１は、上記カセット９に収容される。
【００２０】
上述したようにカセット９の所定位置に収容された加工前の光デバイスウエーハ１０が貼着された保護プレート１１は、図示しない昇降手段によってカセットテーブル８１が上下動することにより搬出位置に位置付けられる。次に、被加工物搬出・搬入手段１５が進退作動して搬出位置に位置付けられた光デバイスウエーハ１０が貼着された保護プレート１１を仮置き部１２に配設された位置合わせ手段１３に搬出する。位置合わせ手段１３に搬出された光デバイスウエーハ１０が貼着された保護プレート１１は、位置合わせ手段１３によって所定の位置に位置合せされる。次に、位置合わせ手段１３によって位置合わせされた加工前の光デバイスウエーハ１０が貼着された保護プレート１１は、被加工物搬送手段１６の旋回動作によってチャックテーブル３上に搬送され、該チャックテーブル３に吸引保持される（保護プレート保持工程）。このようにして光デバイスウエーハ１０が貼着された保護プレート１１を吸引保持したチャックテーブル３は、図示しない移動手段によって移動せしめられ第１の検出手段５ａの直下に位置付けられる。
【００２１】
チャックテーブル３が第１の検出手段５ａの直下に位置付けられると、第１の検出手段５ａによってチャックテーブル３に保持された保護プレート１１の表面に貼着された３個の光デバイスウエーハ１０を撮像し、それぞれの光デバイスウエーハ１０の形状、位置、大きさを検出し、検出信号を制御手段６に送る。制御手段６は、第１の検出手段５ａによって検出された３個の光デバイスウエーハ１０の形状、位置、大きさを認識しこれを記憶手段に記憶する（被加工物形状認識工程）。次に、チャックテーブル３を第２の検出手段５ｂの直下に位置付ける。チャックテーブル３が第２の検出手段５ｂの直下に位置付けられると、第２の検出手段５ｂによって３個の光デバイスウエーハ１０のそれぞれについて分割予定ライン１０２を検出され、検出信号を制御手段６に送られる。制御手段６は、この検出信号に基づいて分割予定ライン１０２とレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段４の集光器４３との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する（アライメント工程）。なお、上記被加工物形状認識工程およびアライメント工程の詳細については、本出願人によって出願された特許第３１７３０５２号公報を参照されたい。
【００２２】
以上のようにしてチャックテーブル３上に保持された保護プレート１１の表面に貼着された３個の光デバイスウエーハ１０について、その形状、位置、大きさを認識するとともレーザー光線照射位置のアライメントを遂行したならば、チャックテーブル３をレーザー光線照射手段４の集光器４３が位置するレーザー光線照射領域に移動し、レーザー光線照射領域においてそれぞれの光デバイスウエーハ１０の分割予定ライン１０２に沿ってレーザー光線照射手段４の集光器４３からレーザー光線を通して照射する（レーザー光線照射工程）。
【００２３】
ここで、レーザー光線照射工程について説明する。
レーザー光線照射工程においては、レーザー光線照射手段４の集光器４３から光デバイスウエーハ１０の表面側から所定の分割予定ライン１０２に向けてパルスレーザー光線を照射しながら、チャックテーブル３従ってこれに保護プレート１１を介して保持されている光デバイスウエーハ１０を矢印Ｘで示す方向に所定の送り速度（例えば、２００ｍｍ／秒）で移動せしめる。なお、レーザー光線照射工程においては、以下に示す紫外レーザー光線および赤外レーザー光線を用いることができる。
（１）紫外レーザー光線
光源          ；ＹＡＧレーザーまたはＹＶＯ４ーザー
波長          ；３５５ｎｍ
出力          ；３．０Ｗ
繰り返し周波数：２０ｋＨｚ
パルス幅      ；０．１ｎｓ
集光スポット径；φ０．５μｍ
（２）赤外レーザー光線
光源          ；ＹＡＧレーザーまたはＹＶＯ４ーザー
波長          ；１０６４ｎｍ
出力          ；５．１Ｗ
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
パルス幅      ；２０ｎｓ
集光スポット径；φ１μｍ
【００２４】
なお、紫外レーザー光線を用いる場合は、光デバイスウエーハ１０の表面に分割予定ライン１０２に沿ってレーザー加工溝を形成するとともに、レーザーパルスの衝撃力によって分割する。また、赤外レーザー光線を用いる場合は、光デバイスウエーハ１０の内部に分割予定ライン１０２に沿って変質層を形成し、この変質層に沿って外力を加えることによって分割する。このようにレーザー光線照射工程を実施することにより、光デバイスウエーハ１０は分割予定ライン１０２に沿って分割される。このとき、光デバイスウエーハ１０は保護プレート１１に貼着され保護プレート１１を介してチャックテーブル３に保持されているので、光デバイスウエーハ１０に照射されたレーザー光線がチャックテーブル３を損傷することはない。
【００２５】
上述したレーザー光線照射工程を３個の光デバイスウエーハ１０の所定方向に形成された全ての分割予定ライン１０２に沿って実施したならば、チャックテーブル３従ってこれに保持されている光デバイスウエーハ１０を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して直角に延びる各分割予定ライン１０２に沿って上記レーザー光線照射工程を実行することにより、光デバイスウエーハ１０は個々のチップに分割される。このように、図示の実施形態においては、比較的小径の３個の光デバイスウエーハ１０を保護プレート１１に貼着し、それぞれの光デバイスウエーハ１０の形状、位置、大きさを認識し、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行した後、レーザー光線照射工程を実施するので、複数個の光デバイスウエーハ１０を一回のレーザー光線照射工程によって遂行することができ生産性を向上させることができる。
【００２６】
このようにして、レーザー光線照射工程を実行することにより光デバイスウエーハ１０を個々の半導体チップに分割したら、光デバイスウエーハ１０が貼着された保護プレート１１を保持しているチャックテーブル３は、最初に保護プレート１１を吸引保持した位置に戻され、ここで保護プレート１１の吸引保持を解除する。そして、光デバイスウエーハ１０が貼着された保護プレート１１は、必要に応じて洗浄搬送手段１７によって洗浄手段１４に搬送され、ここで洗浄および乾燥される。このように洗浄および乾燥された加工後の光デバイスウエーハ１０が貼着された保護プレート１１は、被加工物搬送手段１６によって仮置き部１２に配設された位置合わせ手段１３に搬出する。位置合わせ手段１３に搬出された加工後の光デバイスウエーハ１０が貼着された保護プレート１１は、被加工物搬出・搬入手段１５によってカセット９の所定位置に収納される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明によるレーザー加工方法を実施するためのレーザー加工装置の斜視図。
【図２】図１に示すレーザー加工装置に装備されるレーザ光線照射手段の構成を簡略に示すブロック図。
【図３】本発明によるレーザー加工方法によって加工される被加工物としての光デバイスウエーハおよび略部材を示す斜視図。
【符号の説明】
【００２８】
２：レーザー加工装置の装置ハウジング
３：チャックテーブル
４：レーザー光線照射手段
５ａ：第１の検出手段
５ｂ：第２の検出手段
６：制御手段
７：表示手段
８：カセット載置部
８１：カセットテーブル
９：カセット
１０：光デバイスウエーハ
１１：保護プレート
１２：仮置き部
１３：位置合わせ手段
１４：洗浄手段
１５：被加工物搬出・搬入手段
１６：被加工物搬送手段
１７：洗浄搬送手段
【図１】
2005066675.tif 000003
【図２】
2005066675.tif 000004
【図３】
2005066675.tif 000005