JP5331417B2

JP5331417B2 - レーザー加工装置

Info

Publication number: JP5331417B2
Application number: JP2008232353A
Authority: JP
Inventors: 圭司能丸
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2028-09-10
Also published as: JP2010064106A

Description

本発明は、被加工物にレーザー光線を照射してレーザー加工を施すレーザー加工装置、更に詳しくは表面に格子状に形成されたストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハをストリートに沿って個々のデバイスに分割するとともに、各デバイスの裏面に装着したダイボンディング用の接着フィルムを切断するのに適するレーザー加工装置に関する。

例えば、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形成されたストリート（分割予定ライン）によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成し、該デバイスが形成された各領域をストリートに沿って分割することにより個々のデバイスを製造している。半導体ウエーハを分割する分割装置としては一般にダイシング装置と呼ばれる切削装置が用いられており、この切削装置は厚さが数十μｍの切削ブレードによって半導体ウエーハをストリートに沿って切削する。このようにして分割されたデバイスは、パッケージングされて携帯電話やパソコン等の電気機器に広く利用されている。

個々に分割されたデバイスは、その裏面にエポキシ樹脂等で形成された厚さ２０〜４０μｍのダイアタッチフィルムと称するダイボンディング用の接着フィルムが装着され、この接着フィルムを介してデバイスを支持するダイボンディングフレームに加熱することによりボンディングされる。デバイスの裏面にダイボンディング用の接着フィルムを装着する方法としては、半導体ウエーハの裏面に接着フィルムを貼着し、この接着フィルムを介して半導体ウエーハをダイシングテープに貼着した後、半導体ウエーハの表面に形成されたストリートに沿って切削ブレードにより半導体ウエーハとともに接着フィルムを切断することにより、裏面に接着フィルムが装着されたデバイスを形成している。（例えば、特許文献１参照。）
特開２０００−１８２９９５号公報

近年、携帯電話やパソコン等の電気機器はより軽量化、小型化が求められており、より薄いデバイスが要求されている。より薄くデバイスを分割する技術として所謂先ダイシング法と称する分割技術が実用化されている。この先ダイシング法は、半導体ウエーハの表面からストリートに沿って所定の深さ（デバイスの仕上がり厚さに相当する深さ）の分割溝を形成し、その後、表面に分割溝が形成された半導体ウエーハの裏面を研削して該裏面に分割溝を表出させ個々のデバイスに分割する技術であり、デバイスの厚さ５０μｍ以下に加工することが可能である。

しかるに、先ダイシング法によって半導体ウエーハを個々のデバイスに分割する場合には、半導体ウエーハの表面からストリートに沿って所定の深さの分割溝を形成した後に半導体ウエーハの裏面を研削して該裏面に分割溝を表出させるので、ダイボンディング用の接着フィルムを前もって半導体ウエーハの裏面に装着することができない。従って、先ダイシング法によって製作されたデバイスをダイボンディングフレームにボンディングする際には、デバイスとダイボンディングフレームとの間にボンド剤を挿入しながら行わなければならず、ボンディング作業を円滑に実施することができないという問題がある。

このような問題を解消するために、先ダイシング法によって個々のデバイスに分割された半導体ウエーハの裏面にダイボンディング用の接着フィルムを装着し、この接着フィルムを介して半導体ウエーハをダイシングテープに貼着した後、各デバイス間の間隙に沿って露出された接着フィルムの部分に、デバイスの表面側から上記間隙を通してレーザー光線を照射し、接着フィルムの上記間隙に露出された部分を溶断するようにした半導体デバイスの製造方法が提案されている。（例えば、特許文献２参照。）
特開２００２−１１８０８１号公報

しかるに、上述した半導体ウエーハの裏面を研削して分割溝を表出させる先ダイシング法によって個々のデバイスに分割された半導体ウエーハの分割溝は蛇行している。このため、分割溝が蛇行した半導体ウエーハの裏面に装着された接着フィルムに分割溝に沿ってレーザー光線を照射することが困難である。従って、上記特許文献２に開示された半導体デバイスの製造方法においては、デバイスの表面にレーザー光線が照射されデバイスにダメージを与えるという問題がある。

このような問題を解消するために、先ダイシング法によって個々のデバイスに分割された半導体ウエーハの裏面に装着された接着フィルムに分割溝に沿ってレーザー光線を照射する前に、分割溝の蛇行状態を検出して記憶手段に記憶させ、この蛇行情報に基づいて接着フィルムに分割溝に沿ってレーザー光線を照射するレーザー加工方法が提案されている。（例えば、特許文献３参照。）
特開２００６−２７８６８４号公報

而して、上記特許文献３に開示された技術は、蛇行した分割溝に沿ってレーザー光線を照射することはできるが、全ての分割溝の蛇行状態を検出するための検出工程を実施する必要があるため、生産性の面で必ずしも満足し得るものではない。

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、被加工物の蛇行した加工位置に対応して効率よくレーザー加工を施すことができるレーザー加工装置を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するために、本発明によれば、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にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段を加工送り方向（X軸方向）に相対的に移動せしめる加工送り手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段を加工送り方向（X軸方向）と直交する割り出し送り方向（Y軸方向）に相対的に移動せしめる割り出し送り手段と、を具備しているレーザー加工装置において、
該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と、該レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を集光する集光レンズを備えた集光器を備えており、
該集光器をY軸方向に移動せしめる集光器移動アクチュエータと、
該集光器のY軸方向移動位置を検出する集光器移動位置検出手段と、
該集光レンズによって集光されるレーザー光線の光軸より加工方向前方の加工位置におけるY軸方向の被加工物の変位を検出する加工位置変位検出手段と、
該加工位置変位検出手段および該集光器移動位置検出手段からの検出信号に基づいて該集光器移動アクチュエータを制御する制御手段と、を具備している、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。

上記加工位置変位検出手段は、上記集光レンズを通して加工位置におけるＹ軸方向の被加工物の変位を検出する。
上記集光器は上記レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を上記集光レンズに導くダイクロイックミラーを備えており、上記加工位置変位検出手段はダイクロイックミラーおよび集光レンズを通して加工位置におけるＹ軸方向の被加工物の変位を検出する。
また、上記加工位置変位検出手段は、上記集光レンズによって集光されるレーザー光線の光軸に対して加工送り方向両側に配設されていることが望ましい。

本発明によるレーザー加工装置は上記のように構成され、加工位置変位検出手段によって検出された加工位置のY軸方向のズレ量に対応して集光器移動アクチュエータを制御するので、被加工物の加工位置が蛇行していても蛇行した加工位置に対応して効率よくレーザー加工を施すことができる。

以下、本発明によるウエーハのレーザー加工方法およびレーザー加工装置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。

図１には、本発明に従って構成された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、静止基台２に上記矢印Ｘで示す方向と直角な矢印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レーザー光線照射ユニット支持機構４と、該レーザー光線ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット５とを具備している。

上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上に矢印Ｘで示す加工送り方向（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上に矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に配設された第一の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に矢印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盤状の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、後述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。

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、その上面に矢印Ｙで示す割り出し送り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に沿って矢印Ｘで示す加工送り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に沿って矢印Ｘで示す加工送り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、第一の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）に移動せしめられる。

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、矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能（Y軸方向）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に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動させるための第１の割り出し送り手段３８を具備している。第１の割り出し送り手段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に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動せしめられる。

上記レーザー光線照射ユニット支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す方向（Y軸方向）に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面に矢印Ｚで示す方向に延びる一対の案内レール４２３、４２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動させるための第２の割り出し送り手段４３を具備している。第２の割り出し送り手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ねじロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロック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４３２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１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雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動せしめられる。

図示の実施形態のおけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザー光線照射手段５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、矢印Ｚで示す方向（Z軸方向）に移動可能に支持される。

図示のレーザー光線照射手段５２は、上記ユニットホルダ５１に固定され実質上水平に延出する円筒形状のケーシング５２１を具備している。また、レーザー光線照射手段５２は、図２に示すようにケーシング５２１内に配設されたパルスレーザー光線LBを発振するパルスレーザー光線発振手段５２２および該パルスレーザー光線発振手段５２２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５２３と、ケーシング５２１の先端に配設されパルスレーザー光線発振手段５２２によって発振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５２２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５２２ａと、これに付設された繰り返し周波数設定手段５２２ｂとから構成されている。

上記集光器５３について、図３乃至図５を参照して説明する。
図３乃至図５に示す集光器５３は、集光器ハウジング５３１を具備しており、図３に示すように該集光器ハウジング５３１が上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の先端に装着された２本の支持ロッド６、６によってY軸方向に移動可能に支持されている。即ち、集光器ハウジング５３１の両側にはそれぞれ貫通穴５３１a、５３１aが設けられており、この貫通穴５３１a、５３１aを上記２本の支持ロッド６、６に嵌挿することにより、集光器ハウジング５３１を２本の支持ロッド６、６に摺動可能に支持する。集光器ハウジング５３１の上壁には開口５３１bが形成されており、開口５３１bに透明なガラス板５３２が装着されている。集光器ハウジング５３１内には、図４に示すように上記パルスレーザー光線発振手段５２２から発振されたパルスレーザー光線LBを下方に向けて方向変換するダイクロイックミラー５３３と、該ダイクロイックミラー５３３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LB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５３４が配設されている。また、集光器ハウジング５３１には、ダイクロイックミラー５３３の上側にバンドパスフィルター５３５とイメージングレンズ５３６が配設されている。

上述した集光器５３の上側には、集光レンズ５３４によって集光されるパルスレーザー光線LBの光軸より加工方向前方の加工位置におけるY軸方向の被加工物の変位を検出する加工位置変位検出手段７が配設されている。加工位置変位検出手段７は、図５に示すように図示の実施形態においては２個のラインイメージセンサ７a、７bからなっており、加工送り方向（X軸方向）に間隔をおいて配設されている。この一方のラインイメージセンサ７aは、イメージングレンズ５３６とバンドパスフィルター５３５とダイクロイックミラー５３３および集光レンズ５３４を通して、集光レンズ５３４によって集光されるパルスレーザー光線LBの光軸より図５において例えば３mm右側の加工位置P1を検出する。また、他方のラインイメージセンサ７bは、イメージングレンズ５３６とバンドパスフィルター５３５とダイクロイックミラー５３３および集光レンズ５３４を通して、集光レンズ５３４によって集光されるパルスレーザー光線LBの光軸より図５において例えば３mm左側の加工位置P2を検出する。このラインイメージセンサ７a、７bは、後述する加工領域である分割溝のY軸方向のズレを検出する。なお、加工位置検出手段７としては、位置検出素子(PSD)を用いてもよい。

図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、上記集光器５３をY軸方向に移動せしめる集光器移動アクチュエータ８を具備している。集光器移動アクチュエータ８は、図示の実施形態においてはボイスコイルモータからなっている。ボイスコイルモータからなる集光器移動アクチュエータ８は、図４に示すように上記集光器ハウジング５３１に連結された円柱状の可動ロッド８１と、該可動ロッド８１の外周面に配設された永久磁石８２と、上記２本の支持ロッド６、６に固定されたカップ状のコイル支持部材８３と、該コイル支持部材８３の内周面に上記永久磁石８２を包囲して配設されたコイル８４とによって構成されている。なお、コイル支持部材８３は、図３に示すように両側に貫通穴８３１、８３１を備えており、この貫通穴８３１、８３１を２本の支持ロッド６、６に嵌挿する。そして、コイル支持部材８３の一端面（集光器ハウジング５３１側の端面）を２本の支持ロッド６、６に設けられたストッパー６１、６１に当接し２本の支持ロッド６、６の先端部に形成された雄ネジ６２、６２に締結ナット８５を螺合することにより、コイル支持部材８３は２本の支持ロッド６、６に固定される。このように構成されたボイスコイルモータからなる集光器移動アクチュエータ８は、コイル８４に電流を流すとフレミングの左手の法則に従って永久磁石８２が配設された移動ロッド８１に推力が発生する。即ち、コイル８４に例えば一方向から電流を流すと永久磁石８２が配設された移動ロッド８１には例えば図４において右方に推力が発生し、コイル８４に例えば他方向から電流を流すと永久磁石８２が配設された移動ロッド８１には例えば図４において左方に推力が発生する。従って、可動ロッド８１が連結された集光器ハウジング５３１は、コイル８４に印加する電流の方向によって図４において右方または左方に移動せしめられる。

図３を参照して説明を続けると、図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、集光器５３のY軸方向移動位置を検出する集光器移動位置検出手段９を具備している。集光器移動位置検出手段９は、集光器ハウジング５３１の側面に配設されたリニアスケール９１と、上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１に取り付けられた読み取りヘッド９２とからなっている。この集光器移動位置検出手段９の読み取りヘッド９２は、図示の実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。

図１に戻って説明を続けると、上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の前端部には、上記レーザー光線照射手段５２によってレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段１１が配設されている。この撮像手段１１は、図示の実施形態においては可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。

図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動させるための移動手段５４を具備している。移動手段５４は、一対の案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５４２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５４２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびレーザー光線照射手段５２を案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動せしめる。なお、図示の実施形態においてはパルスモータ５４２を正転駆動することによりレーザー光線照射手段５２を上方に移動し、パルスモータ５４２を逆転駆動することによりレーザー光線照射手段５２を下方に移動するようになっている。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、図６に示す制御手段１２を具備している。制御手段１２はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）１２１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）１２２と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１２３と、入力インターフェース１２４および出力インターフェース１２５とを備えている。制御手段１２の入力インターフェース１２４には、上記ラインイメージセンサ７a、７b、集光器移動位置検出手段９、撮像手段１１等からの検出信号が入力される。そして、制御手段１２の出力インターフェース１２５からは、上記パルスモータ３７２、パルスモータ３８２、パルスモータ４３２、パルスモータ５４２、レーザー光線照射手段５２のパルスレーザー光線発振手段５２２および出力調整手段５２３、ボイスコイルモータからなる集光器移動アクチュエータ８のコイル８４等に制御信号を出力する。

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。
ここで、上記レーザー加工装置によって加工される被加工物であるウエーハとしての半導体ウエーハについて、図７を参照して説明する。図７に示す半導体ウエーハ１０は、例えば厚さが６００μmのシリコンウエーハからなっており、表面１０ａには複数のストリート１０１が格子状に形成されている。そして、半導体ウエーハ１０の表面１０aには、格子状に形成された複数のストリート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。この半導体ウエーハ１０を先ダイシング法によって個々の半導体デバイスに分割する手順について説明する。

半導体ウエーハ１０を先ダイシング法によって個々の半導体デバイスに分割するには、先ず半導体ウエーハ１０の表面１０ａ側から切削ブレードによりストリート１０１に沿って切削し、デバイス１０２の仕上がり厚さに相当する深さの分割溝を形成する分割溝形成工程を実施する。この分割溝形成工程は、図８の(a)に示す切削装置１３を用いて実施する。図８の(a)に示す切削装置１３は、被加工物を保持するチャックテーブル１３１と、該チャックテーブル１３１に保持された被加工物を切削する切削手段１３２と、該チャックテーブル１３１に保持された被加工物を撮像する撮像手段１３３を具備している。チャックテーブル１３１は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない切削送り手段によって図８において矢印Ｘで示す切削送り方向に移動せしめられるとともに、図示しない割り出し送り手段によって矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられるようになっている。

上記切削手段１３２は、実質上水平に配置されたスピンドルハウジング１３４と、該スピンドルハウジング１３４に回転自在に支持された回転スピンドル１３５と、該回転スピンドル１３５の先端部に装着された切削ブレード１３６を含んでおり、回転スピンドル１３５がスピンドルハウジング１３４内に配設された図示しないサーボモータによって矢印１３５aで示す方向に回転せしめられるようになっている。上記撮像手段１３３は、スピンドルハウジング１３４の先端部に装着されており、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。

上述した切削装置１３を用いて分割溝形成工程を実施するには、図８の(a)に示すようにチャックテーブル１３１上に半導体ウエーハ１０の裏面１０b側を載置し、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をチャックテーブル１３１上に保持する。従って、チャックテーブル１３１に保持された半導体ウエーハ１０は、表面１０ａが上側となる。このようにして、半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル１３１は、図示しない切削送り手段によって撮像手段１３３の直下に位置付けられる。

チャックテーブル１３１が撮像手段１３３の直下に位置付けられると、撮像手段１３３および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ１０のストリート１０１に沿って分割溝を形成すべき切削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１３３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ストリート１０１と、切削ブレード１３６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、切削領域のアライメントを遂行する（アライメント工程）。また、半導体ウエーハ１０に形成されている上記所定方向に対して直交する方向に延びるストリート１０１に対しても、同様に切削領域のアライメントが遂行される。

以上のようにしてチャックテーブル１３１上に保持されている半導体ウエーハ１０の切削領域を検出するアライメントが行われたならば、半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル１３１を切削領域の切削開始位置に移動する。そして、切削ブレード１３６を図８の(a)において矢印１３５aで示す方向に回転しつつ下方に移動して切り込み送りを実施する。この切り込み送り位置は、切削ブレード１３６の外周縁が半導体ウエーハ１０の表面からデバイスの仕上がり厚さに相当する深さ位置（例えば、５０μｍ）に設定されている。このようにして、切削ブレード１３６の切り込み送りを実施したならば、切削ブレード１３６を回転しつつチャックテーブル１３１を図８の(a)において矢印Ｘで示す方向に切削送りすることによって、図８の（ｂ）に示すようにストリート１０１に沿ってデバイスの仕上がり厚さに相当する深さ（例えば、５０μｍ）の分割溝１１０が形成される（分割溝形成工程）。

上述した分割溝形成工程を実施することにより半導体ウエーハ１０の表面１０ａにストリート１０１に沿ってデバイスの仕上がり厚さに相当する深さの分割溝１１０を形成したら、図９の（ａ）および（ｂ）に示すように半導体ウエーハ１０の表面１０ａ（デバイス１０２が形成されている面）にデバイス１０２を保護する研削用の保護テープ１４を貼着する（保護テープ貼着工程）。なお、保護テープ１４は、図示の実施形態においては厚さが１５０μｍのポリオレフィンシートが用いられている。

次に、表面に保護テープ１４が貼着された半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂを研削し、分割溝１１０を裏面１０ｂに表出させて個々のデバイスに分割するウエーハ分割工程を実施する。このウエーハ分割工程は、図１０の（ａ）に示す研削装置１５を用いて実施する。図１０の（ａ）に示す研削装置１５は、被加工物を保持するチャックテーブル１５１と、該チャックテーブル１５１に保持された被加工物を研削するための研削砥石１５２を備えた研削手段１５３を具備している。この研削装置１５を用いて上記ウエーハ分割工程を実施するには、チャックテーブル１５１上に半導体ウエーハ１０の保護テープ１４側を載置し、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をチャックテーブル１５１上に保持する。従って、チャックテーブル１５１に保持された半導体ウエーハ１０は、裏面１０ｂが上側となる。このようにして、チャックテーブル１５１上に半導体ウエーハ１０を保持したならば、チャックテーブル１５１を矢印１５１aで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削手段１５３の研削砥石１５２を矢印１５２aで示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転しつつ半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂに接触せしめて研削し、図１０の（ｂ）に示すように分割溝１１０が裏面１０ｂに表出するまで研削する。このように分割溝１１０が表出するまで研削することによって、図１０の（ｃ）に示すように半導体ウエーハ１０は個々のデバイス１０２に分割される。なお、分割された複数のデバイス１０２は、その表面に保護テープ１４が貼着されているので、バラバラにはならず半導体ウエーハ１０の形態が維持されている。

上述した先ダイシング法によるウエーハ分割工程を実施することによって半導体ウエーハ１０を個々のデバイス１０２に分割したならば、個々のデバイス１０２に分割された半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂにダイボンディング用の接着フィルムを装着する接着フィルム装着工程を実施する。即ち、図１１の(a)および(b)に示すように接着フィルム１６を個々のデバイス１０２に分割された半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂに装着する。このとき、上述したように８０〜２００°Ｃの温度で加熱しつつ接着フィルム１６を半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂに押圧して貼着する。

上述した接着フィルム分割工程を実施したならば、半導体ウエーハ１０の接着フィルム１６側を環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に貼着するとともに、半導体ウエーハ１０の表面に貼着されている保護テープ１４を剥離するウエーハ支持工程を実施する。即ち、図１２に示すように、環状のフレーム１７に装着されたダイシングテープ１８の表面に上記接着フィルム分割工程が実施された半導体ウエーハ１０の接着フィルム１６側を貼着する。そして、半導体ウエーハ１０の表面に貼着されている保護テープ１４を剥離する。

次に、半導体ウエーハ１０の裏面に装着された接着フィルム１６に分割溝１１０に沿ってレーザー光線を照射し、接着フィルム１６を分割溝１１０に沿って切断する接着フィルム切断工程を実施する。この接着フィルム分割工程は上記図１乃至図６に示すレーザー加工装置を用いて実施する。
接着フィルム切断工程を実施するには図１２に示すように環状のフレーム１７にダイシングテープ１８を介して支持された半導体ウエーハ１０は、図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル３６上にダイシングテープ１８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は、ダイシングテープ１８を介してチャックテーブル３６上に吸引保持される。また、環状のフレーム１７は、クランプ３６２によって固定される。

上述したように半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３６は、加工送り手段３７によって撮像手段１１の直下に位置付けられる。チャックテーブル３６が撮像手段１１の直下に位置付けられると、撮像手段１１および制御手段１２によって半導体ウエーハ１０の裏面に装着された接着フィルム１６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１１および制御手段１２は、半導体ウエーハ１０の所定方向に形成されている分割溝１１０と集光器１１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、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ストリート１０１に対しても、同様にアライメントが遂行される。

なお、上記図８に示す分割溝形成工程において半導体ウエーハ１０の表面側に形成された分割溝１１０はストリート１０１に沿って正確に形成されているが、上記図１０に示すウエーハ分割工程において半導体ウエーハ１０の裏面を研削して半導体ウエーハ１０を個々のデバイス１０２に分割すると、図１３に示すようにデバイス１０２がズレて分割溝１１０が蛇行する。このデバイス１０２のズレは、最大１００μm程度になることがある。従って、レーザー光線を直線的に照射すると、デバイス１０２の表面にレーザー光線が照射されデバイス１０２にダメージを与えることになる。この問題を解消するために、図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、接着フィルム切断工程を以下のように実施する。

上述したように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、チャックテーブル３６をレーザー光線照射手段５２の集光器５３が位置するレーザー光線照射領域に移動し、図１４の（ａ）に示すように所定の分割溝１１０の一端（図１４の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段５２の集光器５３の直下に位置付ける。そして、制御手段１２は、上記一方のラインイメージセンサ７ａを作動して集光器５３から照射されるパルスレーザー光線ＬＢの光軸より加工方向前方（図１４の（ａ）において右方）のこれからパルスレーザー光線ＬＢを照射していく加工位置Ｐ１を検出する。このラインイメージセンサ７ａは、分割溝１１０のＹ軸方向のズレを検出し、その検出信号を制御手段１２に送る。次に、制御手段１２は、加工送り手段３７を作動してチャックテーブル３６を図１４の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の送り速度で移動せしめ、図１４の（ｂ）に示すように集光器５３から照射されるパルスレーザー光線LBの照射位置が分割溝１１０の一端（図１４の（ａ）において左端）に達したら、レーザー光線照射手段５２を作動して集光器５３から接着フィルム１６に対して吸収性を有する波長のレーザー光線LBを照射し、図１４の（ｃ）に示すように分割溝１１０の他端（図１４の（ｂ）において右端）が集光器５３の照射位置に達したら、レーザー光線照射手段５２を作動を停止するとともに加工送り手段３７の作動を停止する（第１の接着フィルム切断工程）。このとき、レーザー光線照射手段５２の集光器５３から照射されるパルスレーザー光線ＬＢは、分割溝１１０を通して集光点Ｐを接着フィルム１６の上面に合わせて照射される。

この第１の接着フィルム分割工程においては、上記ラインイメージセンサ７ａによって集光器５３から照射されるパルスレーザー光線ＬＢの光軸より加工方向前方のこれからパルスレーザー光線ＬＢを照射していく加工位置Ｐ１を検出し、この検出信号に基づいて制御手段１２は分割溝１１０のＹ軸方向のズレを求め、分割溝１１０のＹ軸方向のズレ量に対応してボイスコイルモータからなる集光器移動アクチュエータ８のコイル８４に印加する電流を制御して集光器５３をＹ軸方向に移動せしめる。一方、制御手段１２は、集光器移動位置検出手段９の読み取りヘッド９２から集光器５３の位置情報を入力しており、集光器５３が分割溝１１０のＹ軸方向のズレ量に対応した位置に達したら集光器移動アクチュエータ８の作動を停止する。即ち、図示の実施形態においてはラインイメージセンサ７ａによる検出時からチャックテーブル３６が3ｍｍ加工送りされた時点で集光器移動アクチュエータ８は集光器５３を上記ズレ量に対応した位置に位置付ける。このようにラインイメージセンサ７ａによって検出される分割溝１１０のＹ軸方向のズレ量に対応してボイスコイルモータからなる集光器移動アクチュエータ８を制御することにより、図１５の（ａ）および（ｂ）に示すように接着フィルム１６は、蛇行する分割溝１１０に沿って溶融、蒸発した切断溝１６０が形成される。上述した第１の接着フィルム分割工程において、集光レンズ５３４によって集光されるパルスレーザー光線ＬＢの光軸より加工方向前方の加工位置P1を検出するラインイメージセンサ７ａは、集光レンズ５３４を通して検出するので、集光レンズ５３４によって集光されるパルスレーザー光線ＬＢの光軸に近接した位置を検出することができる。従って、第１の接着フィルム分割工程におけるチャックテーブル３６の移動ストロークが長くなることはない。

なお、上記接着フィルム分割工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
レーザー光線の種類：固体レーザー（ＹＶＯ４レーザー、ＹＡＧレーザー）
波長：３５５ｎｍ
繰り返し周波数：５０ｋＨｚ
平均出力：０．５Ｗ
集光スポット径：φ１０μｍ
加工送り速度：５００ｍｍ／秒

なお、上記第１の接着フィルム分割工程を実施したならば、図１４の（ｃ）に示す状態からチャックテーブル３６を割り出し送り方向（図１４の（ｃ）において紙面に垂直な方向）に分割溝１１０の間隔だけ割り出し送りする。この状態が図１６の（ａ）に示す状態である。そして、制御手段１２は、上記ラインイメージセンサ７ｂを作動して集光器５３から照射されるパルスレーザー光線ＬＢの光軸より加工方向前方（図１６の（ａ）において左方）のこれからパルスレーザー光線LBを照射していく加工位置Ｐ２を検出する。次に、制御手段１２は、加工送り手段３７を作動してチャックテーブル３６を図１６の（ａ）において矢印Ｘ２で示す方向に所定の送り速度で移動せしめ、図１６の（ｂ）に示すように集光器５３から照射されるパルスレーザー光線ＬＢの照射位置が分割溝１１０の他端（図１６の（ａ）において右端）に達したら、レーザー光線照射手段５２を作動して集光器５３から接着フィルム１６に対して吸収性を有する波長のレーザー光線ＬＢを照射し、図１６の（ｃ）に示すように分割溝１１０の一端（図１６の（ｂ）において左端）が集光器５３の照射位置に達したら、レーザー光線照射手段５２を作動を停止するとともに加工送り手段３７の作動を停止する（第２の接着フィルム切断工程）。この結果、上記第１の接着フィルム分割工程と同様に、接着フィルム１６にはラインイメージセンサ７ａによって検出される分割溝１１０のＹ軸方向のズレ量に対応して蛇行する分割溝１１０に沿って切断溝が形成される。

上述した第１の接着フィルム分割工程および第２の接着フィルム分割工程を交互に実施し、所定方向に形成された全ての分割溝１１０に沿って接着フィルム１６を分割したならば、チャックテーブル３６を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して直交する方向に形成された分割溝１１０に沿って上記第１の接着フィルム分割工程および第２の接着フィルム分割工程を交互に実行することにより、半導体ウエーハ１０の裏面に装着された接着フィルム１６は分割溝１１０によって分割されたデバイス１０２毎に切断され分割される。このように、図示の実施形態におけるレーザー加工装置においては、加工位置検出手段７として加工送り方向（X軸方向）に間隔をおいて配設した２個のラインイメージセンサ７a、７bを備えているので、上記第１の接着フィルム分割工程を実施する際には一方のラインイメージセンサ７aを作動し、上記第２の接着フィルム分割工程を実施する際には他方のラインイメージセンサ７bを作動するので、チャックテーブル３６の往復時に接着フィルム分割工程を実施できるため作業効率を向上させることができる。

本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図。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の構成を簡略に示すブロック図。図２に示すレーザー光線照射手段を構成する集光器および集光器移動アクチュエータの分解斜視図。図３に示す集光器および集光器移動アクチュエータの断面図。図４におけるA―A線断面図。図１に示すレーザー加工装置に装備される制御手段を示すブロック図。被加工物としての半導体ウエーハの斜視図。図７に示す半導体ウエーハをストリートに沿って分割する先ダイシング法における分割溝形成工程の説明図。図７に示す半導体ウエーハをストリートに沿って分割する先ダイシング法における保護テープ貼着工程の説明図。図７に示す半導体ウエーハをストリートに沿って分割する先ダイシング法におけるウエーハ分割工程の説明図。図７に示す半導体ウエーハをストリートに沿って分割する先ダイシング法における接着フィルム切断工程の説明図。図７に示す半導体ウエーハをストリートに沿って分割する先ダイシング法におけるウエーハ支持工程の説明図。図１０に示すウエーハ分割工程によって個々のデバイスに分割された半導体ウエーハに形成された分割溝の状態を示す説明図。図１に示すレーザー加工装置を用いて実施する第１の接着フィルム切断工程の説明図。図１に示すレーザー加工装置を用いて接着フィルム切断工程が実施され接着フィルムの加工状態を示す説明図。図１に示すレーザー加工装置を用いて実施する第２の接着フィルム切断工程の説明図。

符号の説明

２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３１：案内レール
３６：チャックテーブル
３７：加工送り手段
３８：第１の割り出し送り手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４１：案内レール
４２：可動支持基台
４３：第２の割り出し送り手段
５：レーザー光線照射ユニット
５１：ユニットホルダ
５２：レーザー光線加工手段
５２２：パルスレーザー光線発振手段
５３：集光器
５３１：集光器ハウジング
５３３：ダイクロイックミラー
５３４：集光レンズ
５３５：バンドパスフィルター５３５
５３６：イメージングレンズ
７：加工位置変位検出手段
７a、７b：ラインイメージセンサ
８：集光器移動アクチュエータ
９：集光器移動位置検出手段
１０：半導体ウエーハ
１１：撮像手段
１２：制御手段
１３：切削装置
１４：保護テープ
１５：研削装置
１６：接着フィルム
１７：環状のフレーム
１８：ダイシングテープ

Claims

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にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段を加工送り方向（Ｘ軸方向）に相対的に移動せしめる加工送り手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段を加工送り方向（Ｘ軸方向）と直交する割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に相対的に移動せしめる割り出し送り手段と、を具備しているレーザー加工装置において、
該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と、該レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を集光する集光レンズを備えた集光器を備えており、
該集光器をＹ軸方向に移動せしめる集光器移動アクチュエータと、
該集光器のＹ軸方向移動位置を検出する集光器移動位置検出手段と、
該集光レンズによって集光されるレーザー光線の光軸より加工方向前方の加工位置におけるＹ軸方向の被加工物の変位を検出する加工位置変位検出手段と、
該加工位置変位検出手段および該集光器移動位置検出手段からの検出信号に基づいて該集光器移動アクチュエータを制御する制御手段と、を具備している、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
該加工位置変位検出手段は、該集光レンズを通して加工位置におけるＹ軸方向の被加工物の変位を検出する、請求項１記載のレーザー加工装置。
該集光器は該レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を該集光レンズに導くダイクロイックミラーを備えており、該加工位置変位検出手段は該ダイクロイックミラーおよび該集光レンズを通して加工位置におけるＹ軸方向の被加工物の変位を検出する、請求項２記載のレーザー加工装置。
該加工位置変位検出手段は、該集光レンズによって集光されるレーザー光線の光軸に対して加工送り方向両側に配設されている、請求項１から３のいずれかに記載のレーザー加工装置。