静电卡盘工作台、激光加工装置以及被加工物的加工方法与流程

本发明涉及静电卡盘工作台、激光加工装置以及被加工物的加工方法。

背景技术：

公知有在对形成有半导体、led(lightemittingdiode，发光二极管)等光器件的晶片的分割中使用激光加工装置，将形成于晶片内部的改质层分割为断裂基点的加工方法(专利文献1)。

与以往进行的一边提供切削水一边利用切削刀具对晶片进行破碎的切割相比，专利文献1等所示的加工方法能够使切口宽度非常细，因此对于窄切割道化不断发展的晶片非常有用。另外，专利文献1等所示的加工方法对被加工物的机械冲击非常少，因此例如在对形成有被称作mems(microelectromechanicalsystems，微机电系统)的微细的构造体的晶片的分割中，能够不破坏mems地进行分割，因此非常有效。

专利文献1：日本特许第3408805号公报

但是，激光光线是能够透过晶片但不能透过构成器件的电路等的金属层的波长，因此为了能够从无金属层的晶片的背面照射激光光线，需要利用卡盘工作台的保持面对器件面侧进行保持，或者采用在分割预定线上不形成teg图案(测试元件图案)的特殊设计，或者设置预先去除teg图案的步骤。

技术实现要素：

本发明是鉴于该问题而完成的，其目的在于提供静电卡盘工作台、激光加工装置以及被加工物的加工方法，能够在使形成有金属层和器件的被加工物的正面侧露出并利用卡盘工作台的保持面对背面侧进行保持的状态下从保持面侧进行激光加工。

根据本发明的第一方式，提供一种静电卡盘工作台，其对被加工物进行保持，其中，该静电卡盘工作台具有：板状的基座部，其具有第一面和位于与该第一面相反的一侧的第二面，该基座部对于规定的波长的激光光线具有透过性，其中，该规定的波长的激光光线对于被加工物具有透过性；静电吸附用的电极部，其对于该规定的波长的激光光线具有透过性，层叠于该基座部的该第一面上；以及树脂层，其对于该规定的波长的激光光线具有透过性，覆盖该电极部并且构成对被加工物进行保持的保持面，该静电卡盘工作台适合在从该基座部的该第二面侧照射激光光线而在该保持面所保持的该被加工物的内部形成改质层时使用。

优选的是，所述规定波长在500nm～1400nm的范围内。

优选的是，被加工物由在正面上形成有多个微机电系统器件的晶片构成，利用该保持面对该晶片的背面侧进行保持。

根据本发明的第二方式，提供一种激光加工装置，其中，该激光加工装置具有：静电卡盘工作台，其对被加工物进行保持；以及激光光线照射单元，其利用对于该静电卡盘工作台所保持的被加工物具有透过性的波长的激光光线在被加工物的内部形成改质层，该静电卡盘工作台包含：板状的基座部，其具有第一面和位于与该第一面相反的一侧的第二面，该基座部对于规定的波长的激光光线具有透过性，其中，该规定的波长的激光光线对于被加工物具有透过性；静电吸附用的电极部，其对于该规定的波长的激光光线具有透过性，层叠于该基座部的该第一面上；以及树脂层，其对于该规定的波长的激光光线具有透过性，覆盖该电极部并且构成对被加工物进行保持的保持面，利用该卡盘工作台的该保持面对被加工物的背面侧进行保持，从该基座部的该第二面侧照射激光光线，而在该被加工物的内部形成改质层。

根据本发明的第三方式，提供一种被加工物的加工方法，该被加工物的背面侧被保持于静电卡盘工作台，其中，静电卡盘工作台具有：板状的基座部，其具有第一面和位于与该第一面相反的一侧的第二面，该基座部对于规定的波长的激光光线具有透过性，其中，该规定的波长的激光光线对于被加工物具有透过性；静电吸附用的电极部，其对于该规定的波长的激光光线具有透过性，层叠于该基座部的该第一面上；以及树脂层，其对于该规定的波长的激光光线具有透过性，覆盖该电极部并且构成对被加工物进行保持的保持面，该被加工物的加工方法包含如下的步骤：保持步骤，利用该静电卡盘工作台的该保持面对被加工物的背面侧进行保持；以及改质层形成步骤，从该基座部的该第二面侧照射激光光线而利用透过了该静电卡盘工作台的激光光线在该保持面所保持的该被加工物的内部形成改质层。

本申请发明的静电卡盘工作台实现下述效果：能够在使形成有金属层和器件的被加工物的正面侧露出并利用保持面对背面侧进行保持的状态下从保持面侧进行激光加工。

附图说明

图1是示出第一实施方式的被加工物的加工方法的加工对象的被加工物的立体图。

图2是示出利用环状框架对图1所示的被加工物进行了支承的状态的立体图。

图3是示出第一实施方式的激光加工装置的结构例的立体图。

图4是沿图3中的iv-iv线的剖视图。

图5是示出第一实施方式的静电卡盘工作台的结构例的俯视图。

图6是沿图5中的vi-vi线的剖视图。

图7是沿图5中的vii-vii线的剖视图。

图8是示出第一实施方式的被加工物的加工方法的保持步骤的剖视图。

图9是示出第一实施方式的被加工物的加工方法的改质层形成步骤的剖视图。

图10是第二实施方式的静电卡盘工作台的主要部分的剖视图。

标号说明

1：静电卡盘工作台；1a：保持面；2：基座部；2a：第一面；2b：第二面；3：电极部；4：pet膜(树脂层)；10：激光加工装置；20：激光光线照射单元；w：被加工物；ws：正面；wr：背面；d：器件(mems器件)；l：激光光线；k：改质层。

具体实施方式

参照附图对用于实施本发明的方式(实施方式)进行详细的说明。本发明并不限于以下的实施方式记载的内容。另外，以下记载的结构要素中包含本领域技术人员能够容易想到的内容、实质上相同的内容。另外，以下记载的结构可以适当组合。另外，可以在不脱离本发明的主旨的范围进行结构的各种省略、置换或变更。

[第一实施方式]

根据附图，对本发明的第一实施方式的静电卡盘工作台1、激光加工装置10以及被加工物w的加工方法进行说明。图1是示出第一实施方式的被加工物的加工方法的加工对象的被加工物的立体图。图2是示出利用环状框架对图1所示的被加工物进行了支承的状态的立体图。

第一实施方式的被加工物的加工方法是对图1所示的被加工物w进行加工的方法。图1所示的被加工物w在本实施方式中是以硅、蓝宝石、氮化镓等作为母材的圆板状的半导体晶片、光器件晶片。如图1所示，被加工物w是在正面ws的由交叉的多个分割预定线s划分的各区域中形成有器件d的板状物。作为器件d，在各区域中形成有ic(integratedcircuit，集成电路)、lsi(largescaleintegration，大规模集成电路)以及mems(microelectromechanicalsystems，微机电系统)器件。

如图2所示，关于被加工物w，通过在形成有多个器件d的正面ws的背侧的背面wr上粘贴粘接带t，并将粘接带t的外缘粘贴在环状框架f上，从而被加工物w利用粘接带t支承在环状框架f的开口。在第一实施方式中，在被加工物w利用粘接带t支承在环状框架f的开口的状态下执行被加工物的加工方法，从而被加工物w被分割为各个器件d。在第一实施方式中，被加工物w在正面形成有mems器件来作为器件d，器件d不限于mems器件。另外，在第一实施方式中，在被加工物w为ic或lsi的情况下，优选在正面搭载有凸块或芯片，优选正面凹凸的器件d。

根据附图对第一实施方式的激光加工装置10的结构进行说明。图3是示出第一实施方式的激光加工装置的结构例的立体图。图4是沿图3中的iv-iv线的剖视图。图5是示出第一实施方式的静电卡盘工作台的结构例的俯视图。图6是沿图5中的vi-vi线的剖视图。图7是沿图5中的vii-vii线的剖视图。

激光加工装置10从被加工物w的背面wr侧沿着分割预定线s对该被加工物w照射对于该被加工物w具有透过性的波长的激光光线l(图9所示)，利用激光光线l在被加工物w的内部形成成为断裂起点的改质层k(图9所示)。另外，改质层k是指密度、折射率、机械强度以及其他物理特性处于与周围的各性质不同的状态的区域，可以例示熔融处理区域、裂纹区域、绝缘破坏区域、折射率变化区域以及这些区域混在的区域等。

如图3所示，激光加工装置10具有：圆盘状的静电卡盘工作台1，其是利用保持面1a(图4所示)对被加工物w进行保持的卡盘工作台；作为加工单元的激光光线照射单元20；x轴移动单元30，其使静电卡盘工作台1与激光光线照射单元20在x轴方向上相对移动；y轴移动单元40，其使静电卡盘工作台1与激光光线照射单元20在y轴方向上相对移动；拍摄单元50；以及控制装置100。

激光光线照射单元20是从背面wr侧对保持于静电卡盘工作台1的保持面1a的被加工物w照射对于被加工物w具有透过性的规定的波长的激光光线l的单元。激光光线照射单元20是利用激光光线l在被加工物w的内部形成改质层k的单元。激光光线照射单元20所照射的激光光线l的规定的波长为500nm以上且为1400nm以下。激光光线照射单元20安装在与从激光加工装置10的装置主体11竖立设置的壁部12连接的支承柱13的前端。激光光线照射单元20具有：未图示的振荡器，其振荡出激光光线l；以及聚光器22，其将由该振荡器振荡出的激光光线l会聚。振荡器根据被加工物w的种类、加工形态等适当调整所振荡的激光光线l的频率。聚光器22构成为包含对由振荡器振荡出的激光光线l的行进方向进行改变的全反射镜、将激光光线l会聚的聚光透镜等。

x轴移动单元30是通过使静电卡盘工作台1在x轴方向上移动而对静电卡盘工作台1在与装置主体11的宽度方向和水平方向这两个方向平行的x轴方向上进行加工进给的加工进给单元。y轴移动单元40是通过使静电卡盘工作台1在与水平方向平行且与x轴方向垂直的y轴方向上移动，而对静电卡盘工作台1进行分度进给的分度进给单元。x轴移动单元30以及y轴移动单元40具有：绕轴心旋转自如地设置的周知的滚珠丝杠31、41；使滚珠丝杠31、41绕轴心旋转的周知的脉冲电动机32、42；以及对静电卡盘工作台1在x轴方向或y轴方向上移动自如地进行支承的周知的导轨33、43。另外，激光加工装置10具有旋转驱动源60，其使静电卡盘工作台1绕与z轴方向平行的中心轴线旋转，其中，z轴方向与x轴方向和y轴方向这两个方向垂直。旋转驱动源60配置在利用x轴移动单元30在x轴方向上移动的移动工作台14上。

拍摄单元50对保持于静电卡盘工作台1上的被加工物w进行拍摄，其配设在沿x轴方向与激光光线照射单元20并列的位置。在第一实施方式中，拍摄单元50安装在支承柱13的前端。拍摄单元50由对保持于静电卡盘工作台1上的被加工物w进行拍摄的ccd照相机构成。

另外，激光加工装置10具有：盒升降机70a，其对收纳加工前后的被加工物w的盒70进行载置；搬送单元80，其相对于盒升降机70a取放被加工物w；以及触摸面板90，其用于显示信息并且输入各种加工内容信息。

盒70对多张借助粘接带t粘贴于环状框架f的被加工物w进行收纳。盒升降机70a在z轴方向上升降自如地设置。

搬送单元80是将加工前的被加工物w从盒70中取出并使其保持于静电卡盘工作台1上、并且将加工后的被加工物w从静电卡盘工作台1搬送至盒70内的单元。搬送单元80具有：可动臂81，其具有多个关节；以及保持部82，其设置于可动臂81的前端，对被加工物w进行保持。

保持部82具有：保持部主体83，其形成为c字形平板状；以及吸附垫84，其在保持部主体83上配设多个且对围绕被加工物w的环状框架f进行吸附。吸附垫84设置在保持部主体83的上表面，借助切换阀85与真空吸引源86连接。搬送单元80利用定位于下侧的吸附垫84来吸附环状框架f，而将被加工物w保持于保持部82的下表面。盒70内的形成改质层k之前的被加工物w越过形成于保持部82的开口而露出，按照不与保持部82接触的方式被保持。在将被加工物w搬入静电卡盘工作台时，使保持部82上下反转，使粘贴在被加工物w上的粘接带t成为上侧，将粘接带t侧按压在静电卡盘工作台1的保持面1a上，从而利用静电卡盘工作台1的保持面1a进行保持。在将形成改质层k之后的被加工物w从静电卡盘工作台搬出时，搬送单元80将被加工物w保持于保持部82上之后，使保持部82上下反转，而搬送至盒70内。

触摸面板90具有：液晶显示装置，其显示加工动作的状态、图像等；以及触摸屏，其与液晶显示装置重叠。触摸屏检测手指、笔、或触控笔的接触或接近。触摸屏对手指、笔、或触控笔接触或接近时的液晶显示装置上的位置进行检测。触摸屏是采用静电容量方式、电阻膜方式、表面弹性波方式、超声波方式、红外线方式、电磁感应方式、或负荷检测方式作为检测方式的触摸屏。

控制装置100分别控制激光加工装置10的结构要素，使激光加工装置10实施在被加工物w中形成改质层k的动作。

另外，控制装置100包含计算机系统。控制装置100具有：运算处理装置，其具有cpu(centralprocessingunit，中央处理器)那样的微处理器；存储装置，其具有rom(readonlymemory，只读存储器)或ram(randomaccessmemory，随机存取存储器)那样的存储器；以及输入输出接口装置。

控制装置100的运算处理装置按照存储在存储装置中的计算机程序实施运算处理，将用于控制激光加工装置10的控制信号经由输入输出接口装置输出给激光加工装置10的上述的结构要素。另外，控制装置100与显示加工动作的状态、图像等的触摸面板90、切换阀85连接。

如图4所示，静电卡盘工作台1借助被加工物收纳容器110而被旋转驱动源60支承。被加工物收纳容器110形成为扁平的箱状，安装在旋转驱动源60上。被加工物收纳容器110具有：底壁部件111，其安装在旋转驱动源60上；筒状部件112，其安装在底壁部件111的外缘；以及顶面部件113，其安装在筒状部件112的上端。如图3所示，筒状部件112具有使保持于搬送单元80的被加工物w出入自如的出入口114。在顶面部件113中，在中央安装静电卡盘工作台1。在第一实施方式中，在顶面部件113中，在设置于中央的孔115的内周面安装静电卡盘工作台1的外缘。另外，在被加工物收纳容器110内设置有对环状框架f进行夹持的框架夹持部116。

如图5、图6以及图7所示，静电卡盘工作台1具有：对于激光光线l具有透过性的板状的基座部2；对于激光光线l具有透过性的静电吸附用的电极部3；以及作为对于激光光线l具有透过性的树脂层的pet(polyethyleneterephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜4。基座部2由玻璃构成，形成为具有与被加工物收纳容器110的内侧对置的第一面2a和位于与第一面2a相反的一侧的第二面2b的圆盘状。在第一实施方式中，基座部2的厚度为1mm，但不限于1mm。

如图4、图6以及图7所示，电极部3利用对于激光光线l具有透过性的uv粘接剂5层叠于基座部2的第一面2a上。uv粘接剂5当被照射紫外线时发生固化，并具有绝缘性。在第一实施方式中，uv粘接剂5是美国norlandproducts公司生产的norland光学粘接剂，但不限于此。

电极部3由氧化铟锡(indiumtinoxide：ito)构成。构成电极部3的氧化铟锡的折射率与uv粘接剂5的折射率大致相等。折射率大致相等是指折射率按照能够利用激光光线l在期望的位置形成改质层k的程度而不同。

电极部3具有正极电极6和负极电极7。正极电极6和负极电极7彼此电绝缘。正极电极6具有正极吸附部61和正极供电端子部62，负极电极7具有负极吸附部71和负极供电端子部72。正极吸附部61和负极吸附部71以相同的形状形成为相同大小的半圆形。如图5所示，正极吸附部61以及负极吸附部71的直线状的直线部分61a、71a按照相互平行且隔开间隔的方式进行配置。正极吸附部61以及负极吸附部71的直线状的直线部分61a、71a之间是电极间部3a。正极吸附部61以及负极吸附部71的圆弧状的圆弧部分61b、71b在基座部2的外缘的附近沿着外缘配置。关于电极部3的正极电极6的正极吸附部61和负极电极7的负极吸附部71这双方，圆弧部分61b、71b在基座部2的外缘的附近沿着外缘配置，电极部3层叠于基座部2的第一面2a的大致整个面上。在电极间部3a、正极吸附部61以及负极吸附部71的圆弧部分61b、71b与基座部2的外缘之间填充有uv粘接剂5。

正极供电端子部62自正极吸附部61的外缘起从保持面1a的中心向外侧延伸，向比基座部2的外缘靠外侧的位置突出。负极供电端子部72从负极吸附部71的外缘向外侧延伸，向比基座部2的外缘靠外侧的位置突出。对正极供电端子部62在保持被加工物w过程中始终从电源8施加正的电压，对负极供电端子部72在保持被加工物w过程中始终从电源8施加负的电压。

pet膜4覆盖电极部3，构成对被加工物w进行保持的保持面1a。

静电卡盘工作台1中，隔着划片带t使被加工物w与作为pet膜4的正面的保持面1a重叠，从正极供电端子部62向正极吸附部61施加正的电压，从负极供电端子部72向负极吸附部71施加负的电压，由此利用在吸附部61、71之间产生的力将被加工物w吸附保持于保持面1a。

接着，根据附图对使用了激光加工装置10的第一实施方式的被加工物w的加工方法进行说明。图8是示出第一实施方式的被加工物的加工方法的保持步骤的剖视图。图9是示出第一实施方式的被加工物的加工方法的改质层形成步骤的剖视图。

被加工物的加工方法中，操作者将加工内容信息登记在激光加工装置10的控制装置100中，在由操作者指示开始加工动作的情况下，利用激光加工装置10的控制装置100开始加工。

被加工物的加工方法具有保持步骤、改质层形成步骤以及收纳步骤。在保持步骤中，控制装置100借助切换阀85使真空吸引源86的吸引力作用于搬送单元80的吸附垫84，将保持盒70内的形成改质层k之前的被加工物w的环状框架f吸附保持于保持部82。控制装置100将吸附在搬送单元80的保持部82上的被加工物w从盒70内取出，插入到被加工物收纳容器110内。如图8所示，控制装置100中，隔着划片带t使被加工物w与保持面1a重叠，向正极供电端子部62施加正的电压，向负极供电端子部72施加负的电压，使被加工物w吸附保持于保持面1a，使环状框架f夹持于框架夹持部116，控制切换阀85停止真空吸引源86的吸引力作用于吸附垫84。进入改质层形成步骤。

在改质层形成步骤中，控制装置100根据拍摄单元50拍摄到的被加工物w的图像执行对准，如图9所示，一边从激光光线照射单元20的聚光器22朝向被加工物w的分割预定线s照射激光光线l一边对x轴移动单元30、y轴移动单元40以及旋转驱动源60进行控制，对所有的分割预定线s照射激光光线l。控制装置100中，利用从基座部2的第二面2b照射且透过静电卡盘工作台1的激光光线l，在保持面1a所保持的被加工物w的所有分割预定线s的内部形成改质层k。这样，静电卡盘工作台1在对保持面1a所保持的被加工物w的内部形成改质层k时进行使用。然后，进入收纳步骤。

在收纳步骤中，控制装置100将对在所有分割预定线s的内部形成了改质层k的被加工物w进行保持的环状框架f吸附保持于吸附垫84，解除框架夹持部116的夹持，将被加工物w从被加工物收纳容器110内取出，插入到盒70内，然后解除吸附垫84的吸附保持。在所有分割预定线s的内部形成了改质层k的被加工物w在下一工序中被分割为各个器件d。

第一实施方式的静电卡盘工作台1中，基座部2、电极部3、作为树脂层的pet膜4以及uv粘接剂5均对于加工被加工物w的激光光线l具有透过性。由此，静电卡盘工作台1能够利用保持面1a对无金属层以及器件d的被加工物w的背面wr侧进行保持、并且隔着静电卡盘工作台1照射激光光线l。其结果为，静电卡盘工作台1无需对被加工物w的正面ws进行保持，因此能够不使正面凹凸的器件d破损而进行保持，无需对被加工物w实施特殊的设计或事先去除teg图案就能够对被加工物w进行加工。因此，静电卡盘工作台1不会使器件d破损、也无需去除被加工物w的金属层，就能够在使形成了金属层、器件d的被加工物w的正面ws侧露出并利用保持面1a对背面wr侧进行保持的状态下从保持面1a侧进行激光加工。

另外，根据第一实施方式的静电卡盘工作台1、激光加工装置10以及被加工物的加工方法，电极部3的正极电极6的正极吸附部61和负极电极7的负极吸附部71这双方形成为半圆形，层叠于基座部2的第一面2a的大致整个面上。因此，根据第一实施方式的静电卡盘工作台1、激光加工装置10以及被加工物的加工方法，利用产生在层叠于基座部2的第一面2a的大致整个面的正极电极6的正极吸附部61与负极电极7的负极吸附部71之间的力来吸附被加工物w。其结果为，静电卡盘片1通过产生在吸附部61、71之间的力在保持面1a的大致整个面产生对被加工物w的吸附力，因此与利用负压对被加工物w的外缘部进行吸引的情况相比，能够利用基座部2的第一面2a的大致整个面来吸附保持被加工物w。

另外，静电卡盘工作台1中，构成电极部3的氧化铟锡与填充至电极间部3a的uv粘接剂5的折射率大致相等，因此能够在被加工物w的期望的位置形成改质层k。

[第二实施方式]

根据附图对本发明的第二实施方式的静电卡盘工作台进行说明。图10是第二实施方式的静电卡盘工作台的主要部分的剖视图。在图10中，对与第一实施方式相同的部分标记相同标号并省略了说明。

如图10所示，第二实施方式的静电卡盘工作台1-2在基座部2的第一面2a上利用uv粘接剂5层叠有作为树脂层的pet膜4，在pet膜4上形成有电极部3。另外，在电极部3的电极间部3a以及吸附部61、71的圆弧部分61b、71b与pet膜4的外缘之间填充有uv粘接剂5。

第二实施方式的静电卡盘工作台1-2与第一实施方式同样，基座部2、电极部3、作为树脂层的pet膜4以及uv粘接剂5均对于加工被加工物w的激光光线l具有透过性。由此，静电卡盘工作台1-2能够利用保持面1a对无金属层以及器件d的被加工物w的背面wr侧进行保持、并且越过静电卡盘工作台1-2照射激光光线l。其结果为，静电卡盘工作台1-2不会使器件d破损，也无需去除被加工物w的金属层，就能够进行激光加工。

另外，本发明并不限于上述实施方式。即，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形而实施。