(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
ウエーハの表面に格子状に形成された複数の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前記ストリートに沿ってレーザー加工するレーザー加工方法であって、
前記ウエーハの裏面を保持するウエーハ保持工程と、
前記ウエーハの表面に水溶性の樹脂を供給する供給工程と、
前記水溶性の樹脂にキセノンフラッシュランプから光を照射して、前記水溶性の樹脂を乾燥させて、前記ウエーハの表面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
前記ストリートに沿って、前記保護膜を介して前記ウエーハにレーザー光を照射するレーザー照射工程と、
前記レーザー照射工程の後、前記ウエーハを洗浄する洗浄工程と、
を有し、
前記ウエーハは、前記デバイスの表面から突出したバンプを備え、
前記保護膜形成工程では、ライン形状の前記キセノンフラッシュランプから光を照射しつつ前記ウエーハを周方向に回転するレーザー加工方法。
前記パルス光の発光周波数は、3〜100Hz(ヘルツ)で照射され、1パルスあたりのエネルギーが10〜1000J(ジュール)である請求項2に記載のレーザー加工方法。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明の実施形態に係るレーザー加工方法を説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【0013】
図1は、本実施形態に係るレーザー加工方法の加工対象であるウエーハの斜視図であり、
図2は、
図1に示されたウエーハの要部の側面図である。ウエーハ(被加工物)Wは、
図1に示すように、円板状の基板WSを有する半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。また、ウエーハWの基板WSは、例えば、シリコン、サファイア、ガリウムなどを用いて形成されている。ウエーハWは、
図1及び
図2に示すように、基板WS(ウエーハW)の表面に複数のストリート(加工予定ライン)Lが格子状に形成されているとともに、複数のストリートLによって区画された各領域にそれぞれデバイスDが形成されている。また、ウエーハWのデバイスDは、該デバイスDの表面からそれぞれ突出して形成された複数のバンプBP(電極)を備える。これらのバンプBPは、例えば、金(Au)もしくは白金(Pt)などの貴金属、またはSn−Cu等の合金により形成されている。なお、各デバイスDに形成されたバンプBPの数、位置、及び、大きさは、
図1に示すものに限るものではなく、デバイスDの表面に露出して配置されていれば、バンプBPの数、位置及び大きさを適宜に変更することができる。
【0014】
図3は、本実施形態に係るレーザー加工方法に用いられるレーザー加工装置の構成例を示す図である。なお、レーザー加工装置1は、
図3に示す構成例に限定されるものではない。レーザー加工装置1は、ウエーハWの表面に水溶性の保護膜を形成するとともに、ウエーハWのストリートLに沿ってレーザー光線を照射してレーザー加工溝を形成する(レーザー加工という)。そして、レーザー加工後に、ウエーハWの表面から保護膜を除去する。
【0015】
レーザー加工装置1は、
図3に示すように、チャックテーブル10と、レーザー光線照射部20と、を備えている。レーザー加工装置1は、更に、レーザー加工前後のウエーハWを収容するカセット30が載置されるカセットエレベータ(図示せず)と、レーザー加工前後のウエーハWを一時的に載置する仮置き部40と、レーザー加工前のウエーハWに保護膜を形成し、かつ、レーザー加工後のウエーハWから保護膜を除去する保護膜形成兼洗浄部50とを備えている。更に、レーザー加工装置1は、チャックテーブル10とレーザー光線照射部20とをX軸方向に相対移動させる図示しないX軸移動手段と、チャックテーブル10とレーザー光線照射部20とをY軸方向に相対移動させる図示しないY軸移動手段と、チャックテーブル10とレーザー光線照射部20とをZ軸方向に相対移動させる図示しないZ軸移動手段とを備えている。
【0016】
チャックテーブル10は、保護膜が形成されたウエーハWにレーザー加工を施す際に該ウエーハWを保持する。チャックテーブル10は、表面を構成する部分がポーラスセラミック等から形成された円盤形状であり、図示しない真空吸引経路を介して図示しない真空吸引源と接続され、表面に載置されたウエーハWを吸引することで該ウエーハWを保持する。チャックテーブル10は、X軸移動手段により、カセット30近傍の搬出入領域TRとレーザー光線照射部20近傍の加工領域PRとに亘ってX軸方向に移動自在に設けられ、かつY軸移動手段によりY軸方向に移動自在に設けられている。
【0017】
レーザー光線照射部20は、装置本体2に設けられた加工領域PRに設けられ、かつチャックテーブル10に保持されたウエーハWの表面にレーザー光線を照射して、レーザー加工溝を形成するものである。レーザー光線は、ウエーハWに対して吸収性を有する波長のレーザー光線である。レーザー光線照射部20は、チャックテーブル10に保持されたウエーハWに対して、Z軸移動手段によりZ軸方向に移動自在に設けられている。レーザー光線照射部20は、レーザー光線を発振する発振器21と、この発振器21により発振されたレーザー光線を集光する集光器22とを備えている。発振器21は、ウエーハWの種類、加工形態などに応じて、発振するレーザー光線の周波数が適宜調整される。発振器21として、例えば、YAGレーザー発振器やYVOレーザー発振器などを用いることができる。集光器22は、発振器21により発振されたレーザー光線の進行方向を変更する全反射ミラーやレーザー光線を集光する集光レンズなどを含んで構成される。
【0018】
カセット30は、粘着テープTを介して環状フレームFに貼着されたウエーハWを複数枚収容するものである。カセットエレベータは、レーザー加工装置1の装置本体2にZ軸方向に昇降自在に設けられている。
【0019】
仮置き部40は、カセット30からレーザー加工前のウエーハWを一枚取り出すとともに、レーザー加工後のウエーハWをカセット30内に収容する。仮置き部40は、レーザー加工前のウエーハWをカセット30から取り出すとともにレーザー加工後のウエーハWをカセット30内に挿入する搬出入手段41と、レーザー加工前後のウエーハWを一時的に載置する一対のレール42とを含んで構成されている。
【0020】
保護膜形成兼洗浄部50は、一対のレール42上のレーザー加工前のウエーハWが第1の搬送手段61により搬送されてきて、このレーザー加工前のウエーハWに保護膜を形成するものである。また、保護膜形成兼洗浄部50は、レーザー加工後のウエーハWが第2の搬送手段62により搬送されてきて、このレーザー加工後のウエーハWの保護膜を除去するものである。これら第1及び第2の搬送手段61,62は、それぞれ、例えば、ウエーハWの表面を吸着して持ち上げることが可能に構成されており、ウエーハWを持ち上げて所望の位置に搬送する。
【0021】
保護膜形成兼洗浄部50は、
図4に示すように、レーザー加工前後のウエーハWを保持するスピンナテーブル51と、このスピンナテーブル51をZ軸方向(
図3参照)と平行な軸心回りに回転する電動モータ52と、スピンナテーブル51の周囲に配置される水受け部53とを備える。スピンナテーブル51は、円板状に形成されて表面(上面)の中央部にポーラスセラミック等から形成された吸着チャック51aを備え、この吸着チャック51aが図示しない吸引手段に連通されている。これにより、スピンナテーブル51は、吸着チャック51aに載置されたウエーハWを吸引することで該ウエーハWを保持する。
【0022】
電動モータ52は、その駆動軸52aの上端にスピンナテーブル51を連結し、このスピンナテーブル51を回転自在に支持する。水受け部53は、円筒状の外側壁53a及び内側壁53bと、これら外側壁53a及び内側壁53bを連結する底壁53cを備えて環状に形成されている。水受け部53は、ウエーハWの表面に保護膜を形成する際に該表面に供給される液状樹脂や、表面の保護膜を洗浄、除去する際に該表面に供給される洗浄水などの余剰量を受けるものである。底壁53cには、排液口53c1が設けられ、この排液口53c1にドレンホース53dが接続されている。
【0023】
また、保護膜形成兼洗浄部50は、スピンナテーブル51上に保持されたウエーハWに保護膜を構成する水溶性の液状樹脂を供給する樹脂液供給ノズル55と、スピンナテーブル51上のレーザー加工後のウエーハWに洗浄水を供給する洗浄水ノズル57とを備えている。各ノズル55,57は、それぞれ、ノズル開口がスピンナテーブル51の中央上方に位置する作動位置と、スピンナテーブル51から外れた退避位置とに移動自在に構成される樹脂液供給ノズル55は、図示は省略するが、液状樹脂供給源に接続されており、水溶性の液状樹脂をウエーハWの表面に供給することができる。液状樹脂としては、PVA(ポリビニルアルコール)、PEG(ポリエチレングリコール)やPVP(ポリビニルピロリドン)などの水溶性の樹脂材が用いられる。これらの液状樹脂は、乾燥により固化してウエーハWの表面に該表面を保護する保護膜を形成する。また、洗浄水ノズル57は、図示を省略した洗浄水(例えば純水)供給源に接続されている。
【0024】
また、保護膜形成兼洗浄部50は、スピンナテーブル51に対向して配置され、このスピンナテーブル51上のウエーハWに供給された液状樹脂を乾燥させるための乾燥光源部54を備える。この乾燥光源部54は、光源本体54aと、この光源本体54aを支持する支持部54bとを備え、この支持部54bは、例えば、上記した第2の搬送手段62と干渉しない範囲で、光源本体54aをスピンナテーブル51の上方に位置する作動位置と、スピンナテーブル51から外れた退避位置とに移動自在に支持する。
【0025】
光源本体54aは、例えば、円形板の周縁から下方に周壁が延びる形状を呈し、内部に作動ランプとしてのキセノンフラッシュランプ58(
図6参照)が設けられている。光源本体54aは、水受け部53の外径とほぼ同じ外径を有する大きさに形成され、内部に配置されるキセノンフラッシュランプ58は、スピンナテーブル51全体を照射領域に含むように配置されている。キセノンフラッシュランプ58は、例えば、波長が200nm〜1000nmのパルス光を発光する光源であり、該パルス光を発振する不図示の発振器を備える。本実施形態では、キセノンフラッシュランプ58は、発光周波数が3〜100Hzのパルス光を照射し、このパルス光の1パルスあたりのエネルギーは10〜1000J(ジュール)である。
【0026】
ところで、ウエーハWの表面を被覆する保護膜は、液状樹脂を乾燥させることで形成される。保護膜は、そもそもレーザー加工時に生じるデブリがウエーハWの表面に付着することを防止するものであるが、レーザー加工時に励起されたプラズマに保護膜が曝され、ウエーハがプラズマエッチングされることにより、ウエーハがダメージを受けるおそれがある。このため、保護膜の厚みをプラズマに耐えうる厚みに形成することが望まれている。しかしながら、従来のウエーハWを周方向に回転させることのみによる乾燥では、保護膜を所定の厚みに形成するまでに長時間を要し生産性が悪い。特に、デバイスDの表面にバンプBPを設けたウエーハWの場合には、保護膜をバンプBPの上部まで被覆する十分な厚みに形成する必要があるため、保護膜の厚みが必然的に厚くなり乾燥に要する時間が長くかかる。
【0027】
本実施形態に係るレーザー加工方法では、ウエーハWの表面に供給された液状樹脂を効率的に乾燥して、レーザー加工に耐えうる十分な厚みの保護膜を短時間で形成する点に特徴を有している。次に、レーザー加工方法について説明する。
【0028】
図5は、本実施形態に係るレーザー加工方法の手順を示すフローチャートである。まず、加工手順としては、未加工のウエーハWの裏面をスピンナテーブル51に保持する(ステップS1:ウエーハ保持工程)。具体的には、レーザー加工装置1のカセット30に収容されたレーザー加工前のウエーハWを、搬出入手段41を用いてカセット30から一枚取り出し、このウエーハWを一対のレール42上に載置する。この一対のレール42上に載置されたウエーハWは、第1の搬送手段61により、保護膜形成兼洗浄部50のスピンナテーブル51に搬送される。スピンナテーブル51では、吸着チャック51aに載置されたウエーハWを吸引することで該ウエーハWが保持される。
【0029】
次に、ウエーハWの表面に液状樹脂を供給する(ステップS2:供給工程)。具体的には、
図6に示すように、樹脂液供給ノズル55をウエーハWの上方に配置し、スピンナテーブル51を所定の回転数で回転させた状態で、樹脂液供給ノズル55から水溶性の液状樹脂(例えば、PVA(ポリビニルアルコール))70をウエーハWに供給する。この場合、樹脂液供給ノズル55の供給口は、スピンナテーブル51の回転軸上に位置することが好ましい。これによれば、供給された液状樹脂70は、スピンナテーブル51の回転に伴う遠心力により、ウエーハWの中心から径方向外側に広がるため、ウエーハW上の液状樹脂を均一な厚みに調整できる。
【0030】
次に、ウエーハWの表面に液状樹脂を乾燥させて保護膜を形成する(ステップS3)。具体的には、
図7に示すように、キセノンフラッシュランプ58が配置された乾燥光源部54の光源本体54aを、ウエーハWが保持されたスピンナテーブル51の上方に位置させ、この状態でキセノンフラッシュランプ58を点灯する。本実施形態では、キセノンフラッシュランプ58は、10〜150パルス/秒のパルス光を照射し、このパルス光は、1パルスあたりのエネルギーは10〜15J(ジュール)となるように設定される。これにより、ウエーハW上の液状樹脂は、キセノンフラッシュランプ58のパルス光の照射により乾燥(固化)し、
図8に示すように、ウエーハWの表面には、所望の膜厚h(例えば、20μm)の保護膜Pが形成される。
【0031】
次に、レーザー加工を行う(ステップS4:レーザー線照射工程)。この場合、乾燥光源部54の光源本体54aを、ウエーハWが保持されたスピンナテーブル51の上方から退避させるとともに、第2の搬送手段62によって、ウエーハWが保護膜形成兼洗浄部50のスピンナテーブル51の上からチャックテーブル10の上に搬送される。チャックテーブル10では、表面に載置されたウエーハWは、吸引されることで保持される。そして、レーザー光線照射部20は、集光器22からウエーハWの保護膜Pを通して所定のストリートLに向けてレーザー光線を照射する。ここで、レーザー光線を照射しつつ、チャックテーブル10を、X軸移動手段またはY軸移動手段により、X軸方向またはY軸方向に所定の送り速度(例えば、100mm/秒)で移動させる。これにより、
図9に示すように、所定のストリートLに沿って、アブレーション加工によりレーザー加工溝100が形成される。この場合、ウエーハWの表面には、所望の膜厚hの保護膜Pが形成されているため、レーザー加工によるウエーハWの損傷(ダメージ)を抑えることができる。
【0032】
次に、保護膜を洗浄により除去する(ステップS5:洗浄工程)。この場合、第2の搬送手段62によって、レーザー加工後のウエーハWは、チャックテーブル10の上から再び、保護膜形成兼洗浄部50のスピンナテーブル51の上に搬送される。そして、スピンナテーブル51の吸着チャック51aに保持される。
図10に示すように、洗浄水ノズル57をウエーハWの上方に配置し、スピンナテーブル51を所定の回転数で回転させた状態で、洗浄水ノズル57から洗浄水72をウエーハWに供給する。保護膜P(
図8)は、水溶性の液状樹脂を乾燥させて形成されているため、この保護膜Pに向けて洗浄水72を供給することにより、保護膜Pは洗浄水72に溶解してウエーハWの表面から除去される。この場合、レーザー加工によって生じたデブリは、保護膜Pとともに、ウエーハWの表面から除去される。最後に、レーザー加工溝100に沿って、デバイスDを分割して(ステップS6)、処理を終了する。
【0033】
本実施形態によれば、ウエーハWの表面に格子状に形成された複数のストリートLによって区画された複数の領域にデバイスDが形成されたウエーハWをストリートLに沿ってレーザー加工するレーザー加工方法であって、ウエーハWの裏面を保持するウエーハ保持工程(ステップS1)と、ウエーハの表面に水溶性の液状樹脂70を供給する供給工程(ステップS2)と、水溶性の液状樹脂70にキセノンフラッシュランプ58から光を照射して、水溶性の液状樹脂を乾燥させて、ウエーハW上に保護膜Pを形成する保護膜形成工程(ステップS3)と、ストリートLに沿って、保護膜Pを介してウエーハWにレーザー光を照射するレーザー照射工程(ステップS4)と、レーザー照射工程の後、ウエーハWを洗浄する洗浄工程(ステップS5)と、を有するため、キセノンフラッシュランプ58のパルス光の照射によりウエーハWの表面の液状樹脂70を効率的に乾燥してレーザー加工に耐えうる十分な膜厚hを有する保護膜Pを形成することができ、レーザー加工によるウエーハW及び粘着テープTの損傷を抑制することができる。
【0034】
一例としては、発明者の実験などによれば、上記したキセノンフラッシュランプ58を用いて、液状樹脂の乾燥(固化)を行った場合、上記した所望の膜厚hの保護膜Pを2〜3分で形成することができた。これに対して、ウエーハWを周方向に回転させることのみによる乾燥(固化)では、上記した所望の膜厚hの保護膜Pを形成するのに30分要していたことから、所望の膜厚hの保護膜Pを従来よりも短い時間で効率的に形成することができる。
【0035】
また、発明者が他の光源として、ハロゲンランプヒータ(ピーク波長:900nm〜1600nm)や、石英ヒーター(ピーク波長:1500nm〜5600nm)を用いたが、この場合には、所望の膜厚hの保護膜Pの内部まで乾燥させるためには出力を大きくして照射する必要があり、発熱量の増大によって保護膜Pが損傷するとともに、ウエーハWと環状フレームFとを保持する粘着テープTが溶融する結果となり、所望の膜厚hの保護膜Pを短い時間で効率的に形成することはできなかった。
【0036】
また、本実施形態によれば、キセノンフラッシュランプ58は、10〜150パルス/秒のパルス光を照射し、このパルス光の1パルスあたりのエネルギーは10〜15J(ジュール)としたため、所望の膜厚の保護膜を短時間で形成することができる。
【0037】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。本実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【0038】
本実施形態では、キセノンフラッシュランプ58は、ウエーハWの表面全面を同時に照射できるように配置しているが、ウエーハWの表面全体を照射できるのであれば、例えば、直線状のキセノンフラッシュランプをウエーハWの中心から径方向に延在するライン形状とする。この場合、ライン形状のキセノンフラッシュランプからパルス光を照射しつつウエーハWを周方向に回転させることで、ウエーハWの全面にパルス光を照射することができる。この場合、キセノンフラッシュランプを小型化して低コスト化することができる。
【0039】
また、本実施形態では、ウエーハWとして、デバイスDにバンプBPを設けたものを用いて説明したが、バンプBPを設けていないウエーハWについても本発明を適用することが可能である。