(57)【要約】【課題】加工室内に清浄度監視モニタを設置する簡易な構成により、加工中であっても、容易に粉塵（デブリ）が充分に排出されていないことを早期に発見することができるため、粉塵（デブリ）が多く付着してしまったウェーハを大量に生産してしまう不具合の発生を防止できる。【解決手段】レーザービーム照射ユニット２４は、レーザー光線ＬＢの照射によって加工点付近に生成されるデブリ（粉塵）５を吸引して排出する吸引ブロック（粉塵排出手段）４３をさらに備え、加工室２７には、加工室２７内の空気中に飛散するデブリ５の量を計測し、計測結果を出力する清浄度監視モニタ４０が配設されており、清浄度監視モニタ４０が所定以上の粉塵が計測されたことを出力することで、加工点付近に生成される粉塵の吸引排出が不充分であることを確認可能なレーザー加工装置２とする。【選択図】図４
2014136238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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で保持された該被加工物の表面に該被加工物に対して吸収性を有する波長の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とを覆う加工室と、を備えたレーザー加工装置において、
該レーザー光線照射手段は、
レーザー光線の照射によって加工点付近に生成される粉塵を吸引して排出する粉塵排出手段をさらに備え、
該加工室には、
該加工室内の空気中に飛散する該粉塵の量を計測し、計測結果を出力する清浄度監視モニタが配設されており、
該清浄度監視モニタが所定値以上の粉塵が計測されたことを出力することで、加工点付近に生成される粉塵の吸引排出が不充分であることを確認可能なレーザー加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー加工装置に関するものであり、特に、アブレーション加工を実施するレーザー加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＩＣ、ＬＳＩ等が形成された半導体ウェーハや、ＬＥＤが形成されたサファイアウェーハの分割予定ラインをレーザー加工装置によってレーザービームを照射し、表面に溝を形成することで個々のデバイスに分割する加工工程が知られている。分割されたデバイスは、携帯電話、ＰＣ、ＬＥＤライト等の電気機器の製造に利用されている。
【０００３】
このようなレーザー加工装置を用いた加工工程において、半導体ウェーハやサファイアウェーハにレーザービームを照射すると、デブリと呼ばれる微細なデブリが発生、飛散することが知られており、このデブリがデバイスの表面に堆積すると、デバイスの品質を低下させてしまうことが知られている。
【０００４】
このデブリの対策として、デバイスの表面に保護膜を予め塗布してからレーザー加工を施し、保護膜とともに保護膜上に付着したデブリごと洗浄して除去する加工方法や、対物レンズの光軸に沿ってエアーを噴出する噴出口を備え、噴出口の周りからデブリを吸引してデブリがデバイスの表面に堆積するのを防止するレーザー加工装置が提案されている（例えば、特許文献１乃至３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−６９２４９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１８９４００号公報
【特許文献３】特開２００６−０３２４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、例えば、デブリを吸引する対策を採ったとしても、気流の流れを肉眼等で確認するのは難しく、部品の設置位置のズレや、気流の流量の変化といった何らかの不具合が理由で、本来吸引排出されるはずのデブリが全て排出されずに加工室内に飛散したままの状況が生じてしまうことが懸念される。
【０００７】
この状況の発生は、実際に加工がなされ、加工した後のウェーハにデブリが多く付着していることが発覚した後に初めて判明するものであり、デブリが多く付着してしまっているウェーハの加工を未然に防ぐことができないものであった。つまり、加工中においては、デブリの発生状況や、吸引排出状況を把握することができなかったのである。
【０００８】
また、デブリが装置内に充満してしまうと、光学部品や駆動系の部品等が汚染されてしまうという問題もあった。
【０００９】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、レーザー加工の加工中において、デブリの発生状況や、吸引排出状況を把握することを可能とする新規な技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明によると、被加工物を保持するチャックテーブルと、チャックテーブルで保持された被加工物の表面に被加工物に対して吸収性を有する波長の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光線照射手段と、チャックテーブルとレーザー光線照射手段とを覆う加工室と、を備えたレーザー加工装置において、レーザー光線照射手段は、レーザー光線の照射によって加工点付近に生成される粉塵を吸引して排出する粉塵排出手段をさらに備え、加工室には、加工室内の空気中に飛散する粉塵の量を計測し、計測結果を出力する清浄度監視モニタが配設されており、清浄度監視モニタが所定値以上の粉塵が計測されたことを出力することで、加工点付近に生成される粉塵の吸引排出が不充分であることを確認可能なレーザー加工装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、加工室内に清浄度監視モニタを設置する簡易な構成により、加工中であっても、容易に粉塵（デブリ）が充分に排出されていないことを早期に発見することができるため、粉塵（デブリ）が多く付着してしまったウェーハを大量に生産してしまう不具合の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態のレーザー加工装置の全体構成の斜視図である。
【図２】被加工物について示す斜視図である。
【図３】レーザービーム照射ユニットの構成について説明する側面図である。
【図４】異常時においてデブリが飛散する状況を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態としてのレーザー加工装置２の外観を示している。
【００１４】
レーザー加工装置２の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作手段４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像手段によって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示手段６が設けられている。
【００１５】
図２に示すように、加工対象の半導体ウェーハＷの表面においては、第１の分割予定ラインＳ１と第２の分割予定ラインＳ２とが直交するように形成されており、第１の分割予定ラインＳ１と第２の分割予定ラインＳ２とによって区画された領域に多数のデバイスＤが形成されている。本実施形態では、デバイスＤの表面（ウェーハＷの表面）が図示せぬ保護膜によって保護されるようになっている。なお、被加工物は、半導体ウェーハＷ（シリコンウェーハ）に限定されるものではなく、サファイアウェーハ、光デバイスウェーハ等を含むものである。
【００１６】
図２に示すように、ウェーハＷは粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周縁部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウェーハＷはダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持された状態となり、図１に示したウェーハカセット８中にウェーハが複数枚（例えば２５枚）収容される。ウェーハカセット８は上下動可能なカセットエレベータ９上に載置される。
【００１７】
ウェーハカセット８の後方には、ウェーハカセット８からレーザー加工前のウェーハＷを搬出するとともに、加工後のウェーハをウェーハカセット８に搬入する搬出入手段１０が配設されている。
【００１８】
ウェーハカセット８と搬出入手段１０との間には、搬出入対象のウェーハが一時的に載置される領域である仮置き領域１２が設けられており、仮置き領域１２にはウェーハＷを一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段１４が配設されている。
【００１９】
３０は保護膜被覆装置であり、この保護膜被覆装置３０は加工後のウェーハを洗浄する洗浄装置を兼用する。仮置き領域１２の近傍には、ウェーハＷと一体となったフレームＦを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段１６が配設されている。
【００２０】
仮置き領域１２に搬出されたウェーハＷは、搬送手段１６により吸着されて保護膜被覆装置３０に搬送される。保護膜被覆装置３０では、ウェーハＷの加工面に保護膜が被覆される。この保護膜は、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）等の水溶性樹脂を塗布することで形成される。
【００２１】
加工面に保護膜が被覆されたウェーハＷは、搬送手段３２により吸着されてチャックテーブル１８上に搬送され、チャックテーブル１８に吸引されるとともに、複数の固定手段（クランプ）１９によりフレームＦが固定されることでチャックテーブル１８上に保持される。
【００２２】
チャックテーブル１８は、図示せぬ加工送り手段によってＸ軸方向に移動させるように構成されており、加工室２７の内外を移動すべく構成されている。また、図示せぬＹ軸送り移動手段によってＹ軸方向に移動可能に構成されている。また、チャックテーブル１８は、図示せぬ回転手段により回転可能に構成されて、チャックテーブル１８の角度変更を可能とすべく構成されている。
【００２３】
加工室２７は、開閉可能なカバー２５によって閉じられることにより、その内部が密閉された空間に構成されている。なお、チャックテーブル１８を加工室２７の内外で移動させるために、図示せぬシャッターにより開閉される通路が形成される。
【００２４】
加工室２７内には、排気ホース４４などを有してなる排気手段が設けられており、加工室２７内の粉塵を排気手段から外部へと排出し、加工室２７の空気中の粉塵の重量（例えば、１立方メートルあたりの重量）を所定のレベルよりも低くすることが可能となっている。
【００２５】
加工室２７内には、加工室２７内の空気中に飛散する粉塵の量を計測し、計測結果を出力する清浄度監視モニタ４０が設けられている。本実施形態では、詳しくは後述するように加工室２７内で飛散するデブリを検出を目的として設置されている。
【００２６】
加工室２７内には、チャックテーブル１８によって加工室２７内に搬送されたウェーハＷに対してレーザービームを照射するレーザービーム照射ユニット２４が配設されている。レーザービーム照射ユニット２４のケーシング２６中には周知のレーザービーム発振手段等が収容されており、ケーシング２６の先端にはレーザービームを加工すべきウェーハ上に集光する集光器２８が装着されている。
【００２７】
また、レーザービーム照射ユニット２４のケーシング２６は、図示せぬＺ軸方向移動手段により、Ｚ軸方向に移動可能に構成されている。このケーシング２６には、図示せぬ撮像手段が付設されており、この撮像手段で撮像した画像によって、レーザービーム照射ユニット２４によるレーザービームの照射位置と分割予定ラインを位置あわせするためのアライメントが行われるようになっている。
【００２８】
次に、本発明の特徴的な構成について詳細に説明する。
図３に示すように、ウェーハＷはダイシングテープＴを介してチャックテーブル１８により吸引保持され、レーザービーム照射ユニット２４の下方を矢印Ｘ１方向に加工送りされる過程でレーザービームＬＢが照射され、ウェーハＷ内に分割予定ラインに沿った線状のレーザー加工溝Ｋが形成される。このような加工は、レーザーアブレーション加工として知られているものである。
【００２９】
また、矢印Ｘ１に加工送りをして或る分割予定ラインのレーザー加工がなされた後、チャックテーブル１８がＹ軸方向（図１参照）にインデックス送りされて次の分割予定ラインに対する位置決めがなされる。そして、チャックテーブル１８は、図示せぬ駆動装置によって矢印Ｘ２方向に加工送りされる。
【００３０】
以上のようにして、矢印Ｘ１，Ｘ２の両方向にチャックテーブル１８が加工送りされることで、ウェーハＷが往復加工されるようになっている。なお、図３では、矢印Ｘ１方向にチャックテーブル１８が加工送りされる様子が示されている。
【００３１】
レーザービーム照射ユニット２４では、集光器２８内に配設された集光レンズ４２からレーザービームＬＢがウェーハＷに照射されるように構成されている。
【００３２】
集光器２８の下部には中空の吸引ブロック４３が配設されている。吸引ブロック４３の下面には、上下方向に貫通する吸引口４３ａが形成されており、この吸引口４３ａを通じてレーザービームＬＢがウェーハＷへと照射されるようになっている。
【００３３】
本実施形態のように、レーザービームＬＢが吸引口４３ａを通過する配置構成とすることで、後述するように加工点付近に生成されるデブリ５を効率よく吸引することができる。
【００３４】
吸引ブロック４３の上面には、吸引ブロック４３内の空気を排気するための排気ホース４４が接続されている。この排気ホース４４は、図示せぬ排気用吸引源に接続されて吸引ブロック４３内が負圧空間となり、吸引口４３ａから外部の空気が吸引されるようになっている。
【００３５】
以上の構成において、レーザー加工（レーザーアブレーション加工）によって、ウェーハＷや保護膜が気化して発生する煙状等のデブリ５（粉塵）は吸引口４３ａから吸引ブロック４３内へと吸い込まれるとともに、さらに、排気ホース４４を通じて吸引ブロック４３の外部へと排出される。
【００３６】
以上のように構成する吸引ブロック４３を備えることにより、レーザー光線ＬＢの照射によって加工点付近に生成されるデブリ５（粉塵）を吸引して排出する粉塵排出手段が構成されることになる。
【００３７】
さらに、以上に説明したレーザービーム照射ユニット２４が収容される加工室２７は、密閉空間として構成されており、この加工室２７内の粉塵の重量が清浄度監視モニタ４０によって計測されるようになっている。
【００３８】
清浄度監視モニタ４０では、例えば、１立方メートルあたりの粉塵の数が計測されるようになっており、この計測値が図示せぬ制御装置に出力されるようになっている。
【００３９】
そして、この計測値が予め設定された所定値よりも多い場合、つまりは、加工室２７内の粉塵の量が多い場合には、清浄度監視モニタ４０では異常が発生したものと判断し、制御装置に対して所定値以上の粉塵が計測されたことを出力するエラー信号や、実際の計測値などを出力するように構成されている。この出力を受けて、制御装置では、表示手段６（図１参照）への警告表示や、警報発生などを実施するとともに、これらに加えて加工を一時停止させる。
【００４０】
このような状況は、図４に示すように、例えば、図示せぬ排気用吸引源に故障が生じ、排気ホース４４による吸引力が低下して吸引口４３からのデブリ５の十分な吸引が行われず、加工室２７内にデブリ５が飛散してしまっている場合に発生することになる。
【００４１】
以上のようにして、清浄度監視モニタ４０によって加工中のデブリ５の加工室２７内の量をモニタリングすることにより、レーザー加工の加工中において、デブリの発生状況や、吸引排出状況を把握することが可能となる。なお、清浄度監視モニタ４０において異常の発生を定義するための計測値の閾値は、ウェーハＷの種類や、保護膜の種類によって適宜、任意に設定できることが好ましい。
【００４２】
以上のようにして、本発明を実施することができる。
即ち、被加工物としてのウェーハＷを保持するチャックテーブル１８と、チャックテーブル１８で保持されたウェーハＷの表面に対して吸収性を有する波長のレーザー光線ＬＢを照射してレーザー加工溝Ｋを形成するレーザービーム照射ユニット（レーザー光線照射手段）２４と、チャックテーブル１８とレーザービーム照射ユニット２４とを覆う加工室２７と、を備えたレーザー加工装置において、レーザービーム照射ユニット２４は、レーザー光線ＬＢの照射によって加工点付近に生成されるデブリ（粉塵）５を吸引して排出する吸引ブロック（粉塵排出手段）４３をさらに備え、加工室２７には、加工室２７内の空気中に飛散するデブリ５の量を計測し、計測結果を出力する清浄度監視モニタ４０が配設されており、清浄度監視モニタ４０が所定以上の粉塵が計測されたことを出力することで、加工点付近に生成される粉塵の吸引排出が不充分であることを確認可能なレーザー加工装置２とする。
【００４３】
このように、加工室２７内に清浄度監視モニタ４０を設置する簡易な構成により、加工中であっても、容易にデブリ５が充分に排出されていないことを早期に発見することができるため、デブリ５が多く付着してしまったウェーハを大量に生産してしまう不具合の発生を防止できる。
【００４４】
なお、以上の実施形態のように、加工室２７のデブリ５の量をモニタリングして、デブリ５の量の増加をもってして異常検出が行なわれる構成とするほか、排気ホース４４内を通過するデブリ５の量をモニタリングして、デブリ５の減少をもってして異常検出が行なわれる構成としてもよい。
【００４５】
また、清浄度監視モニタ４０は加工室２７の壁面に設けることとするほか、吸引ブロック４３の壁面や、吸引口４３ａの近傍に設けることとしてもよい。これにより、吸引口４３ａからの吸引力が弱まりデブリ５の吸引の不具合が生じたことをより早期に検出することが可能となる。
【符号の説明】
【００４６】
２    レーザー加工装置
５    デブリ
１８    チャックテーブル
２４    レーザービーム照射ユニット
４０    清浄度監視モニタ
４３    吸引ブロック
４３ａ    吸引口
４４    排気ホース
Ｋ    レーザー加工溝
ＬＢ    レーザービーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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