(57)【要約】      （修正有）【課題】被加工物が貼着された粘着テープにダメージを与えることなくレーザー加工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】被加工物（半導体ウエーハ１０）を保持する被加工物保持手段と被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と被加工物保持手段とレーザー光線照射手段を相対的に加工送りする加工送り手段とを具備するレーザー加工装置を用いたレーザー加工方法であって、被加工物に粘着テープＴを貼着し粘着テープの外周部を環状のフレームに装着し、被加工物を被加工物保持手段の保持面上に粘着テープを介して保持し、レーザー光線照射手段を作動して被加工物にレーザー光線を照射しつつ加工送り手段を作動して加工送りすることにより被加工物にレーザー加工を施すレーザー加工工程において、レーザー光線が照射された領域に冷却ガス噴射手段６で冷却ガスを噴射して粘着テープの加熱を抑制する。【選択図】図５
2016058602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を保持するための保持面を備えた被加工物保持手段と、該被加工物保持手段の保持面に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、被加工物保持手段とレーザー光線照射手段を加工送り方向に相対的に加工送りする加工送り手段と、を具備するレーザー加工装置を用いたレーザー加工方法であって、
被加工物に粘着テープを貼着し該粘着テープの外周部を環状のフレームに装着する被加工物支持工程と、
該粘着テープを介して該環状のフレームに支持された被加工物を該被加工物保持手段の保持面上に該粘着テープを介して保持する被加工物保持工程と、
該レーザー光線照射手段を作動して該被加工物保持手段に保持された被加工物にレーザー光線を照射しつつ該加工送り手段を作動して被加工物保持手段とレーザー光線照射手段を加工送り方向に相対的に加工送りすることにより被加工物にレーザー加工を施すレーザー加工工程と、を含み、
該レーザー加工工程においては、レーザー光線が照射された領域に冷却ガスを噴射して該粘着テープの加熱を抑制する、
ことを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項２】
該冷却ガスは圧力が０．３〜２Mpaに設定された空気であり、冷却ガスを噴射する噴出口の直径はφ５〜３mmであり、冷却ガスを噴射する噴出口の噴出端から被加工物までの間隔が０.３〜３mmに設定され、噴出口はレーザー光線の照射経路に位置付けられる、請求項１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、半導体ウエーハ等の被加工物にレーザー加工を施す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等のデバイスを形成する。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デバイスが形成された領域を分割して個々の半導体デバイスを製造している。また、サファイア基板の表面にフォトダイオード等の受光素子やレーザーダイオード等の発光素子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フォトダイオード、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ウエーハを分割予定ラインに沿って分割する方法として、ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線をウエーハに形成された分割予定ラインに沿って照射してアブレーション加工することによりレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝に沿って破断する方法が提案されている。
【０００４】
上述したレーザー加工を施すレーザー加工装置は、被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、被加工物保持手段とレーザー光線照射手段を加工送り方向に相対的に加工送りする加工送り手段とを具備している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１９２８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように分割されるウエーハは、搬送および分割を容易にするためにレーザー加工装置によって加工される前に、環状のフレームに装着された粘着テープに貼着される。
しかるに、レーザー光線をウエーハに照射してレーザー加工溝を形成する際に、ウエーハが極小的に過熱されウエーハが貼着された粘着テープが溶融して破断する等のダメージを受ける。
このようにウエーハが貼着された粘着テープにダメージが生じると、被加工物保持手段の吸引保持力が低下するという問題、粘着テープが溶融して被加工物保持手段の保持面に付着するという問題、レーザー加工溝が形成されたウエーハに外力を付与して分割する際に粘着テープが破断してウエーハの分割が困難になるとともに搬送ができなくなる等の問題が生じる。
【０００７】
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、被加工物が貼着された粘着テープにダメージを与えることなくレーザー加工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】
【０００８】
上記主たる技術的課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持するための保持面を備えた被加工物保持手段と、該被加工物保持手段の保持面に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、被加工物保持手段とレーザー光線照射手段を加工送り方向に相対的に加工送りする加工送り手段と、を具備するレーザー加工装置を用いたレーザー加工方法であって、
被加工物に粘着テープを貼着し該粘着テープの外周部を環状のフレームに装着する被加工物支持工程と、
該粘着テープを介して該環状のフレームに支持された被加工物を該被加工物保持手段の保持面上に該粘着テープを介して保持する被加工物保持工程と、
該レーザー光線照射手段を作動して該被加工物保持手段に保持された被加工物にレーザー光線を照射しつつ該加工送り手段を作動して被加工物保持手段とレーザー光線照射手段を加工送り方向に相対的に加工送りすることにより被加工物にレーザー加工を施すレーザー加工工程と、を含み、
該レーザー加工工程においては、レーザー光線が照射された領域に冷却ガスを噴射して該粘着テープの加熱を抑制する、
ことを特徴とするレーザー加工方法が提供される。
【０００９】
上記冷却ガスは圧力が０．３〜２Mpaに設定された空気であり、冷却ガスを噴射する噴出口の直径はφ５〜３mmであり、冷却ガスを噴射する噴出口の噴出端から被加工物までの間隔が０.３〜３mmに設定され、噴出口はレーザー光線の照射経路に位置付けられる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によるレーザー加工方法は、被加工物に粘着テープを貼着し該粘着テープの外周部を環状のフレームに装着する被加工物支持工程と、粘着テープを介して環状のフレームに支持された被加工物を被加工物保持手段の保持面上に粘着テープを介して保持する被加工物保持工程と、レーザー光線照射手段を作動して被加工物保持手段に保持された被加工物にレーザー光線を照射しつつ加工送り手段を作動して被加工物保持手段とレーザー光線照射手段を加工送り方向に相対的に加工送りすることにより被加工物にレーザー加工を施すレーザー加工工程とを含み、レーザー加工工程においては、レーザー光線が照射された領域に冷却ガスを噴射して該粘着テープの加熱を抑制するので、被加工物が極小的に過熱されても冷却ガスによって冷却されるため、被加工物が貼着された粘着テープが溶融するというダメージを受けることはない。
従って、粘着テープが溶融するというダメージを受けることによって発生する、被加工物保持手段の吸引保持力が低下するという問題、粘着テープが溶融して被加工物保持手段の保持面に付着するという問題、レーザー加工溝が形成されたウエーハに外力を付与して分割する際に粘着テープが破断してウエーハの分割が困難になるとともに搬送ができなくなる等の問題がが解消する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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ー光線照射手段および冷却ガス噴射手段の要部断面図。
【図３】被加工物としての半導体ウエーハの斜視図。
【図４】本発明によるレーザー加工方法における被加工物支持工程を実施することにより図１に示す半導体ウエーハが環状のフレームに装着された粘着テープの表面に貼着された状態の斜視図。
【図５】本発明によるレーザー加工方法におけるレーザー加工工程の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明によるウエーハの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。
【００１３】
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に示すレーザー加工装置は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す加工送り方向（Ｘ軸方向）に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、基台２上に配設されたレーザー光線照射手段としてのレーザー光線照射ユニット４とを具備している。
【００１４】
上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上にＸ軸方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上にＸ軸方向に移動可能に配設された第１の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上にＸ軸方向と直交する矢印Yで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持された支持テーブル３５と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６を具備している。このチャックテーブル３６は多孔性材料から形成された吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１の上面である保持面上に被加工物である例えば円形状の半導体ウエーハ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。このように構成されたチャックテーブル３６は、円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。なお、チャックテーブル３６には、半導体ウエーハ等の被加工物を保護テープを介して支持する環状のフレームを固定するためのクランプ３６２が配設されている。
【００１５】
上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面にY軸方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿ってＸ軸方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿ってＸ軸方向に移動させるための加工送り手段３７を具備している。加工送り手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第１の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿ってＸ軸方向に移動せしめられる。
【００１６】
上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、Y軸方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿ってY軸方向に移動させるための割り出し送り手段３８を具備している。割り出し送り手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３８１と、該雄ネジロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３８１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３８２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３８１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３８２によって雄ネジロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿ってY軸方向に移動せしめられる。
【００１７】
上記レーザー光線照射ユニット４は、上記基台２上に配設された支持部材４１と、該支持部材４１によって支持され実質上水平に延出するケーシング４２と、該ケーシング４２に配設されたレーザー光線照射手段５と、該レーザー光線照射手段５を構成する後述する集光器５３のレーザー光線照射方向下流側に配設されチャックテーブル３６に保持された被加工物に冷却ガスを噴射する冷却ガス噴射手段６と、ケーシング４２の前端部に配設されレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段７を具備している。なお、撮像手段７は、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子（ＣＣＤ）等を備え、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。
【００１８】
上記レーザー光線照射手段５および冷却ガス噴射手段６について、図２を参照して説明する。
図２に示すレーザー光線照射手段５は、パルスレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振手段５１と、該パルスレーザー光線発振手段５１によって発振されたパルスレーザー光線の出力を調整する出力調整手段５２と、ケーシング４２の先端に配設されパルスレーザー光線発振手段５１から発振され出力調整手段５２によって出力が調整されたパルスレーザー光線を上記チャックテーブル３６に保持された被加工物に照射する集光器５３を具備している。上記パルスレーザー光線発振手段５１は、ＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器５１１と、これに付設された繰り返し周波数設定手段５１２とから構成されている。
【００１９】
図示の実施形態における集光器５３は、筒状の集光器ハウジング５３１を具備しており、この集光器ハウジング５３１内には、上記パルスレーザー光線発振手段５１から発振され出力調整手段５２によって出力が調整されたパルスレーザー光線を下方に向けて方向変換する方向変換ミラー５３２と、該方向変換ミラー５３２によって下方に向けて方向変換されたパルスレーザー光線を集光してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射する集光レンズ５３３が配設されている。
【００２０】
上述した集光器５３を構成する集光器ハウジング５３１の下側即ちレーザー光線照射方向下流側に配設された冷却ガス噴射手段６は、チャックテーブル３６に保持された被加工物Wに向けて冷却ガスを噴射する冷却ガス噴射ハウジング６１を具備している。冷却ガス噴射ハウジング６１は、上記集光器ハウジング５３１と連続して形成されており、下方に向けて絞られた空気室６１０が形成され、下端には集光レンズ５３３によって集光されたレーザー光線を通過させるとともに空気室６１０に供給された冷却ガスを噴出するための噴出口６１１が設けられている。従って、冷却ガスを噴出するための噴出口６１１は、集光器５３から照射されるレーザー光線の照射経路に位置付けられる。また、冷却ガス噴射ハウジング６１には、空気室６１０に開口する冷却ガス導入口６１２が設けられており、冷却ガス導入口６１２が冷却ガス供給手段６２に接続されている。このように構成された冷却ガス噴射手段６の噴出口６１１の直径は、φ０．５〜３mmに設定されている。また、冷却ガス供給手段６２によって空気室６１０に導入される冷却ガスの圧力は、０．３〜２Mpaに設定されている。なお、冷却ガスは常温の空気でよい。
【００２１】
図示の実施形態における冷却ガス噴射手段６は以上のように構成されており、レーザー光線照射手段５を作動してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wにレーザー加工を施す際には、上記冷却ガス噴射ハウジング６１の下面即ち噴出口６１１の噴出端から被加工物Wの上面までの間隔が０.３〜３mmの範囲で実施されるようになっている。
【００２２】
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、以下その作用について説明する。
図３には、上述したレーザー加工装置によって加工される被加工物としての半導体ウエーハ１０の斜視図が示されている。図３に示す半導体ウエーハ１０は、シリコンウエーハからなっており、表面１０ａに複数の分割予定ライン１０１が格子状に形成されているとともに、該複数の分割予定ライン１０１によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１０２が形成されている。
【００２３】
上述した半導体ウエーハ１０を分割予定ライン１０１に沿って分割するために、先ず、半導体ウエーハ１０の裏面１０bに合成樹脂からなる粘着テープの表面を貼着するとともに粘着テープの外周部を環状のフレームによって支持する被加工物支持工程を実施する。即ち、図4に示すように、環状のフレームFの内側開口部を覆うように外周部が装着された粘着テープTの表面に半導体ウエーハ１０の裏面１０bを貼着する。なお、粘着テープTは、図示の実施形態においては塩化ビニール(ＰＶＣ)シートによって形成されている。
【００２４】
上述したウエーハ支持工程を実施したならば、図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル３６上に半導体ウエーハ１０の粘着テープT側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、半導体ウエーハ１０を粘着テープTを介してチャックテーブル３６上に吸引保持する（被加工物保持工程）。なお、半導体ウエーハ１０を粘着テープTを介して環状のフレームFは、チャックテーブル３６に配設されたクランプ３６２によって固定される。
【００２５】
上述した被加工物保持工程を実施したならば、加工送り手段３７を作動して半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３６を撮像手段７の直下に位置付ける。チャックテーブル３６が撮像手段７の直下に位置付けられると、撮像手段７および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ１０のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段７および図示しない制御手段は、半導体ウエーハ１０の所定方向に形成されている分割予定ライン１０１に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５の集光器５３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。また、半導体ウエーハ１０に形成されている所定方向と直交する方向に形成されている分割予定ライン１０１に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。
【００２６】
以上のようにしてチャックテーブル３６上に保持された半導体ウエーハ１０に形成されている分割予定ラインを検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、図５の（a）で示すようにチャックテーブル３６をレーザー光線照射手段５の集光器５３が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の分割予定ラインの一端(図５の（ａ）において左端)を集光器５３の直下に位置付ける。そして、集光器５３から照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐを半導体ウエーハ１０の表面（上面）付近に合わせる。次に、レーザー光線照射手段５の集光器５３から半導体ウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３６を図５の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、分割予定ライン１０１の他端（図５の（ｂ）において右端）が集光器５３の直下位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル３６の移動を停止する。この結果、図５の（ｂ）および図５の（c）に示すように半導体ウエーハ１０には、分割予定ライン１０１に沿ってレーザー加工溝１１０が形成される（レーザー加工工程）。
【００２７】
上記レーザー加工工程においては、冷却ガス供給手段６２を作動して冷却ガス噴射手段６の噴出口６１１からパルスレーザー光線が照射された領域に冷却ガスが噴射される。このため、レーザー光線を半導体ウエーハ１０に照射してレーザー加工溝を形成する際に、半導体ウエーハ１０が極小的に過熱されても冷却ガスによって冷却されるので、半導体ウエーハ１０が貼着された粘着テープTが溶融するというダメージを受けることはない。
【００２８】
上記レーザー加工工程は、以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の光源  ：ＹＶＯ４レーザーまたはＹＡＧレーザー
波長                ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数      ：４０ｋＨｚ
平均出力            ：５W
集光スポット径      ：φ５μｍ
加工送り速度        ：１００ｍｍ／秒
【００２９】
なお、上記レーザー加工工程の加工条件としては、繰り返し周波数は１０〜１００ｋＨｚ、平均出力は１〜１０W、加工送り速度は２０〜２００ｍｍ／秒の範囲でで実施することができる。
【００３０】
以上のようにして全ての分割予定ライン１０１に沿ってレーザー加工溝１１０が形成された半導体ウエーハ１０は、レーザー加工溝１１０が形成された分割予定ライン１０１に沿って個々のデバイスに分割する分割工程に搬送される。
なお、上述した実施形態においてはシリコンウエーハからなる半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１０１に沿ってレーザー加工溝１１０が形成する例を示したが、本発明はサファイア、ガラス、セラミックス、アルチック、リチュームナイオベート、リチュームタンタレート、ガリウム砒素、炭化珪素、からなる板状物の被加工物に実施することができる。
【符号の説明】
【００３１】
３６：チャックテーブル
３７：加工送り手段
４：レーザー光線照射ユニット
５：レーザー光線照射手段
５１：パルスレーザー光線発振手段
５２：出力調整手段
５３：集光器
５３１：集光器ハウジング
５３３：集光レンズ
６：冷却ガス噴射手段
６１：冷却ガス噴射ハウジン
６１０：空気室
６１１：噴出口
６２：冷却ガス供給手段
７：撮像手段
１０：半導体ウエーハ
F：環状のフレーム
T：粘着テープ
【図１】
2016058602.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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