(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエーハを保持する保持手段と、該保持手段に保持された該ウエーハの表面にレーザー光線を照射してアブレーション加工により加工溝を形成する集光器を備えた加工手段と、該集光器の下方に配設され内部を通過する該レーザー光線によって加工点付近に生成されるデブリから該集光器を守る保護手段と、該保護手段の下方で該デブリを吸引して排出するデブリ排出手段と、を備えたレーザー加工装置において、
該デブリ排出手段は、
該加工点付近で生成されるデブリの飛散範囲の周囲を取り囲む隔壁と、
該隔壁の内側で且つ該保護手段の下方開口の近傍に開口し、該下方開口よりも下方に配設されて、該加工溝が形成される方向から該ウエーハの表面と平行に気体を噴出する噴出口を有し、該噴出口から噴出される気体で該下方開口を覆い、該保護手段への該デブリの侵入を遮断するエアカーテンブロー噴出機構と、
該隔壁に開口しかつ該下方開口を挟んで該噴出口と対向する吸引口と吸引源とを連通させ該エアカーテンブロー噴出機構で噴出された該気体の下流側で該気体を吸引しつつ、該加工点付近で生成される該デブリも吸引する吸引路と、
を備えることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項２】
前記エアカーテンブロー噴出機構の該噴出口から噴出される気体の流速は、６００ｍ／ｓ以上であることを特徴とする請求項１記載のレーザー加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエーハ等の被加工物の表面に対してレーザー光線を照射し、アブレーション加工を施すレーザー加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等のデバイスが形成された半導体ウエーハや、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子等のデバイスが形成されたサファイヤウエ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光線を照射し、表面に溝を形成することで個々のデバイスに分割し、携帯電話、ＰＣ（Personal Computer）、ＬＥＤライト等の電子機器が製造されている。
【０００３】
この加工工程において、半導体ウエーハやサファイヤウエーハにレーザー光線を照射するとデブリと呼ばれる微細な粉塵が発生・散してデバイスの表面に堆積し、デバイスの品質を低下させることが知られている。その対策として、保護膜を予め塗付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してしまう加工方法や、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ると共に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、特許文献２及び特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
しかしながら、実際に加工すると、保護膜自体やウエーハ自体から発生する液状又は気化したデブリを吸引する機構に付着して堆積し、堆積したデブリが再度ウエーハ上に落下しないよう除去する必要が生じ、頻繁なメンテナンスが必要になったり、光軸に沿って噴出したエアーが充分にその機能を果たさず、集光レンズなどの光学系部品にまでデブリや気化したデブリが付着するという結果になっていた。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、頻繁なメンテナンスを行なうことなく、レーザー加工の際に生じるデブリが集光器などの光学部品に付着することを抑制できるレーザー加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のレーザー加工装置は、ウエーハを保持する保持手段と、該保持手段に保持された該ウエーハの表面にレーザー光線を照射してアブレーション加工により加工溝を形成する集光器を備えた加工手段と、該集光器の下方に配設され内部を通過する該レーザー光線によって加工点付近に生成されるデブリから該集光器を守る保護手段と、該保護手段の下方で該デブリを吸引して排出するデブリ排出手段と、を備えたレーザー加工装置において、該デブリ排出手段は、該加工点付近で生成されるデブリの飛散範囲の周囲を取り囲む隔壁と、該隔壁の内側で且つ該保護手段の下方開口の近傍に開口し、該下方開口よりも下方に配設されて、該加工溝が形成される方向から該ウエーハの表面と平行に気体を噴出する噴出口を有し、該噴出口から噴出される気体で該下方開口を覆い、該保護手段への該デブリの侵入を遮断するエアカーテンブロー噴出機構と、該隔壁に開口しかつ該下方開口を挟んで該噴出口と対向する吸引口と吸引源とを連通させ該エアカーテンブロー噴出機構で噴出された該気体の下流側で該気体を吸引しつつ、該加工点付近で生成される該デブリも吸引する吸引路と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
前記レーザー加工装置は、前記エアカーテンブロー噴出機構の該噴出口から噴出される気体の流速は、６００ｍ／ｓ以上であることが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のレーザー加工装置は、集光器をデブリの付着から守るよう、保護手段の下方開口を塞ぐように、エアカーテンブロー噴出機構の噴出口から気体を噴出している。このために、保護手段の下方開口からデブリが侵入することを抑制することができ、集光器がデブリの付着から守られると共に、雰囲気中のデブリの付着による光学部品の曇りの発生を抑えることができる。したがって、レーザー加工の際に生じる特に気化したデブリが集光器などの光学部品に付着することを抑制できるとともに、加工点に届くレーザー光線の量が減少してしまう事による加工結果の悪化も防ぐことができる。
【００１０】
また、デブリ排出手段が吸引口及び吸引路を備えているので、噴出口から噴出された気体によって吹き飛ばされたデブリはもとより、加工点付近に生成されたデブリを飛散したそばから吸引口を通して吸引して排気する。また、デブリ排出手段の隔壁の内面により囲まれて形成される最下面の開口部分はデブリの飛散範囲を覆う範囲で最低限の開口を有しているため、飛散するデブリが保護手段やデブリ排出手段に付着することを抑制でき、保護手段やデブリ排出手段がデブリによって汚れ、ひいては付着したデブリが垂れてウエーハの表面に落ちて、ウエーハを汚すことを抑制することができる。
【００１１】
また、デブリが保護手段やデブリ排出手段に付着することを抑制できるので、付着したデブリを除去するといったメンテナンスからも解放される。また、隔壁の内面により囲まれて形成される最下面の開口部分はデブリの飛散範囲を覆う範囲で最低限の開口であるため、デブリを吸引する吸引力が効率的に発揮される。よって、本発明のレーザー加工装置は、頻繁なメンテナンスを行なうことなく、レーザー加工の際に生じるデブリが集光器などの光学部品に付着することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施形態に係るレーザー加工装置の構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施形態に係るレーザー加工装置のレーザー光線照射手段とチャックテーブルなどの構成を模式的に示す図である。
【図３】図３は、実施形態に係るレーザー加工装置の保護手段及びデブリ排出手段の構成を示す斜視図である。
【図４】図４は、図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】図５は、実施形態に係るレーザー加工装置の保護手段及びデブリ排出手段の要部を示す断面図である。
【図６】図６は、実施形態に係るレーザー加工装置のデブリ排出手段を下方からみた斜視図である。
【図７】図７は、実施形態に係るレーザー加工装置のデブリ排出手段の要部を下方からみた斜視図である。
【図８】図８は、実施形態に係るレーザー加工装置のレーザー加工方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。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。
【００１４】
〔実施形態〕
図１は、実施形態に係るレーザー加工装置の構成例を示す図である。図２は、実施形態に係るレーザー加工装置のレーザー光線照射手段とチャックテーブルなどの構成を模式的に示す図である。図３は、実施形態に係るレーザー加工装置の保護手段及びデブリ排出手段の構成を示す斜視図である。図４は、図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。図５は、実施形態に係るレーザー加工装置の保護手段及びデブリ排出手段の要部を示す断面図である。図６は、実施形態に係るレーザー加工装置のデブリ排出手段を下方からみた斜視図である。図７は、実施形態に係るレーザー加工装置のデブリ排出手段の要部を下方からみた斜視図である。図８は、実施形態に係るレーザー加工装置のレーザー加工方法のフローチャートである。
【００１５】
実施形態１に係るレーザー加工装置１は、ウエーハＷに一旦保護膜Ｐ（図４等に示す）を被覆した後、この保護膜Ｐが被覆されたウエーハＷを保持したチャックテーブル（保持手段に相当）１０と、レーザー光線照射手段（加工手段に相当）２０とを相対移動させることで、ウエーハＷにアブレーション加工を施して、ウエーハＷに加工溝Ｓ（図４に示す）を形成するものである。
【００１６】
レーザー加工装置１は、図１に示すように、チャックテーブル１０と、レーザー光線照射手段２０と、図示しない撮像手段と、保護手段３０と、デブリ排出手段４０と、制御手段９０とを含んで構成されている。なお、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エレベータ５０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手段６０と、レーザー加工前のウエーハＷに保護膜Ｐを被覆しかつレーザー加工後のウエーハＷから保護膜Ｐを除去する保護膜形成兼洗浄手段７０と、を含んで構成されている。さらに、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手段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手段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手段２０とをＺ軸方向に相対移動させる図示しないＺ軸移動手段とを含んで構成されている。
【００１７】
カセットエレベータ５０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５０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。
【００１８】
仮置き手段６０は、カセットエレベータ５０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をカセットエレベータ５０内に収容するものである。仮置き手段６０は、レーザー加工前のウエーハＷをカセットエレベータ５０から取り出すとともにレーザー加工後のウエーハＷをカセットエレベータ５０内に挿入する搬出入手段６１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６２とを含んで構成されている。
【００１９】
保護膜形成兼洗浄手段７０は、一対のレール６２上のレーザー加工前のウエーハＷが第１の搬送手段８１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Ｐを被覆するものである。また、保護膜形成兼洗浄手段７０は、レーザー加工後のウエーハＷが第２の搬送手段８２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Ｐを除去するものである。保護膜形成兼洗浄手段７０は、スピンナテーブル７１を有し、レーザー加工前後のウエーハＷが載置され、保持される。スピンナテーブル７１は、装置本体２に収容されているスピンナテーブル駆動源と連結されている。
【００２０】
保護膜形成兼洗浄手段７０は、スピンナテーブル７１にレーザー加工前のウエーハＷが保持されると、スピンナテーブル駆動源が発生する回転力により、ウエーハＷを回転させる。そして、保護膜形成兼洗浄手段７０は、図示しない塗布ノズルからウエーハＷの表面ＷＳに、ＰＶＡ、ＰＥＧやＰＥＯ等の水溶性樹脂を含んだ液状樹脂を噴射することで、塗布し、液状樹脂が硬化することで、保護膜Ｐを形成する。保護膜形成兼洗浄手段７０は、スピンナテーブル７１にレーザー加工後のウエーハＷが保持されると、スピンナテーブル駆動源が発生する回転力により、ウエーハＷを回転させる。そして、保護膜形成兼洗浄手段７０は、図示しない洗浄ノズルからウエーハＷの表面ＷＳに、洗浄液を噴射することで、保護膜Ｐを除去するとともにウエーハＷの表面ＷＳを洗浄する。
【００２１】
なお、レーザー加工前のウエーハＷは、塗布ノズルにより保護膜Ｐが被覆されて、第２の搬送手段８２によりチャックテーブル１０上に載置される。また、レーザー加工後のウエーハＷは、洗浄ノズルにより保護膜Ｐが除去されて、第１の搬送手段８１により仮置き手段６０のレール６２上に載置される。
【００２２】
チャックテーブル１０は、保護膜形成兼洗浄手段７０のスピンナテーブル７１上のレーザー加工前の保護膜Ｐが形成されたウエーハＷが第２の搬送手段８２により載置されてきて、当該ウエーハＷを保持するものである。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を吸引することで保持する。なお、チャックテーブル１０は、切削装置１の装置本体２に設けられた図示しないテーブル移動基台に着脱可能である。なお、テーブル移動基台は、Ｘ軸移動手段により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とともに図示しない基台駆動源により中心軸線（Ｚ軸と平行である）回りに回転自在に設けられている。また、チャックテーブル１０の周囲には、クランプ部１１が設けられており、クランプ部１１が図示しないエアーアクチュエータにより駆動することで、ウエーハＷの周囲の環状フレームＦが挟時される。
【００２３】
レーザー光線照射手段２０は、チャックテーブル１０に保持されたウエーハＷの表面ＷＳにレーザー光線Ｌ（図２などに示す）を照射して、アブレーション加工により加工溝Ｓを形成するものである。レーザー光線照射手段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。レーザー光線照射手段２０は、図２に示すように、レーザー光線Ｌを発振する発振器２１と、発振器２１により発振されたレーザー光線ＬをウエーハＷの表面ＷＳに照射する集光器２２とを含んで構成されている。発振器２１は、周波数調整手段２３により、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Ｌ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Ｌの進行方向を変更する全反射ミラー２４やレーザー光線Ｌを集光する集光レンズ２５などを含んで構成される。
【００２４】
撮像手段は、チャックテーブル１０に保持されたウエーハＷの表面ＷＳを撮像するものである。撮像手段は、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５０によりレーザー光線照射手段２０と一体にＺ軸方向に移動自在に設けられている。撮像手段は、図示しないＣＣＤカメラを備えている。ＣＣＤカメラは、チャックテーブル１０に保持されたウエーハＷを撮像して画像を得る装置である。撮像手段は、ＣＣＤカメラが得た画像の情報を制御手段９０に出力する。
【００２５】
保護手段３０は、図２に示すように、集光器２２の下方に配設されている。保護手段３０は、内部を通過するレーザー光線Ｌによって、ウエーハＷの加工点（レーザー光線Ｌが照射される箇所）Ｋ付近に生成されるデブリから、集光器２２を守るものである。なお、デブリには、一般に、ウエーハＷや保護膜Ｐを構成する材料からなる微細な粉塵や、特に保護膜Ｐを構成する材料が気化した気化デブリが含まれる。本実施形態では、保護手段３０は、特に、気化デブリから集光器２２を守り、集光器２２や後述の透明部材３３に気化デブリが凝縮、凝固するなどして付着することを抑制するものである。
【００２６】
保護手段３０は、図３、図４及び図５に示すように、レーザー光線照射手段２０の集光器２２にブラケット（図３に示す）３１により取り付けられるチャンバー３２と、チャンバー３２に取り付けられた透明部材３３と、チャンバー３２内を陽圧に保つ保護ブロー機構３４とを備えている。
【００２７】
チャンバー３２は、レーザー光線Ｌが通過する開口３２ａ，３２ｂを上下に備えている。また、チャンバー３２は、下方の開口（下方開口に相当）３２ｂに向かって漸次縮径する漏斗状の円錐形状の縮径部３２ｃを有している。即ち、チャンバー３２の縮径部３２ｃの内側の空間は、漏斗状の円錐形状に形成されている。チャンバー３２の下方の開口３２ｂは、レーザー光線Ｌの通過を許容する面積を有している。なお、本実施形態では、下方の開口３２ｂの直径は、４ｍｍである。本実施形態では、チャンバー３２は、平板状の積層板３５が複数枚積層され、かつ最下方の積層板３５（以下、符号３５ａで示す）にノズル部材３６が取り付けられて構成されている。また、本実施形態では、チャンバー３２は、複数の積層板３５とノズル部材３６とにより極力気密性が高められている。
【００２８】
透明部材３３は、チャンバー３２の上方の開口３２ａに配設されてかつレーザー光線Ｌが透過可能なものである。透明部材３３は、レーザー光線Ｌの通過を許容する面積を有している。透明部材３３は、レーザー光線Ｌが透過可能な材料で構成され、かつ、平板状に形成されているとともに、チャンバー３２の上方の開口３２ａを塞いでいる。
【００２９】
保護ブロー機構３４は、チャンバー３２を通過するレーザー光線Ｌの周囲に、集光器２２側から加工点Ｋ側へ流れる気体を噴出して、チャンバー３２内を陽圧に保ち、下方の開口３２ｂからデブリを含んだ雰囲気が流入するものを防ぐものである。保護ブロー機構３４は、図３、図４及び図５に示すように、複数の保護用噴出口３７と、供給路３８（図３に示す）と、図示しない気体供給源などを備えている。
【００３０】
複数の保護用噴出口３７は、透明部材３３の周囲に片寄り無く均等（周方向に等間隔）に配設されている。保護用噴出口３７は、透明部材３３の下方周囲に配設されている。複数の保護用噴出口３７は、一端がチャンバー３２の内面に開口し、かつ他端がチャンバー３２内に設けられた連通空間３９に開口している。また、保護用噴出口３７から噴出する気体が、透明部材３３に当たらない程度に、水平よりわずかに下方向きにチャンバー３２内を通過するレーザー光線Ｌに向かって噴出される。即ち、保護用噴出口３７は、チャンバー３２の内面に開口した一端が透明部材３３の下方に配設され、他端から一端に向かうにしたがって水平よりわずかに下方向きに延びている。本実施形態では、保護用噴出口３７は、八つ設けられている。
【００３１】
供給路３８は、連通空間３９を介して、複数の保護用噴出口３７に接続している。気体供給源は、供給路３８を介して、複数の保護用噴出口３７に接続しており、加圧された気体を複数の保護用噴出口３７に供給するものである。
【００３２】
デブリ排出手段４０は、保護手段３０のチャンバー３２の下方に配設され、デブリを吸引して排出するものである。デブリ排出手段４０は、図３、図４、図５、図６及び図７に示すように、チャンバー３２に一体に設けられた隔壁４１（図４〜図７に示す）と、エアカーテンブロー噴出機構４２と、吸引機構４３とを備えている。
【００３３】
隔壁４１は、加工点Ｋで生成されるデブリの飛散範囲（図４及び図５中に点線で示す）の周囲を取り囲むものである。隔壁４１は、チャンバー３２を構成する最下方の積層板３５ａとノズル部材３６とに設けられている。隔壁４１は、図６及び図７に示すように、チャンバー３２の下方の開口３２ｂの周囲を取り囲む。なお、隔壁４１の内面４１ａにより囲まれて形成される最下面の開口部分は、デブリの飛散範囲を覆う範囲で、最低限の開口を有している。
【００３４】
エアカーテンブロー噴出機構４２は、加工溝Ｓが形成される方向（レーザー加工時に、レーザー光線ＬがウエーハＷの表面ＷＳ上を相対的に移動する方向である矢印Ｘ１の前方）からウエーハＷの表面ＷＳと平行に、噴出口４４から噴出される気体で、チャンバー３２の下方の開口３２ｂを覆い、保護手段３０のチャンバー３２へのデブリの侵入を遮断するものである。エアカーテンブロー噴出機構４２は、ノズル部材３６に設けられた噴出口４４と、供給路４５と、噴出口４４に気体を供給する図示しない気体供給源とを備えている。噴出口４４は、ノズル部材３６に設けられた隔壁４１の内面（内側）でかつチャンバー３２の下方の開口３２ｂの近傍に開口し、下方の開口３２ｂよりも下方に配設されている。噴出口４４は、ウエーハＷの表面ＷＳと平行に延びている。本実施形態では、噴出口４４は、ノズル部材３６のノズル本体３６ａの表面に形成された溝の下方側が板状部材３６ｂにより塞がれて構成されている。また、本実施形態では、噴出口４４は、断面形が幅１．８ｍｍでかつ高さ０．８ｍｍの矩形状に形成され、下方の開口３２ｂよりも１ｍｍ下方に配設されて、該下方の開口３２ｂの極近傍に配設されている。
【００３５】
気体供給源は、チャンバー３２内に設けられた供給路４５を介して、噴出口４４に接続しており、加圧された気体を噴出口４４に供給するものである。本実施形態では、気体供給源として、レーザー加工装置１などの各種の工場用設備機器のエアシリンダを駆動するための加圧された気体を供給する供給源が用いられている。また、エアカーテンブロー噴出機構４２では、供給路４５の流路断面積が、噴出口４４の流路断面積よりも遥かに大きく形成されて、気体供給源から供給される加圧された気体の配管抵抗による流量、流速の損失が抑制されている。こうすることで、エアカーテンブロー噴出機構４２の噴出口４４から噴出される気体の流速は、６００ｍ／ｓ（海面上における音速の約１．７倍）となっているとともに、噴出口４４から噴出される気体は、噴出口４４から吸引口４６に向かって放射状に噴出されて、下方の開口３２ｂを塞ぐこととなる。
【００３６】
吸引機構４３は、エアカーテンブロー噴出機構４２で噴出された気体の下流側に設けられ、かつ気体を吸引しつつ、加工点Ｋ付近で生成されるデブリも吸引するものである。吸引機構４３は、図４及び図５に示すように、隔壁４１に開口した吸引口４６と、吸引口４６と連通した吸引路４７と、吸引路４７に連通した図示しない吸引源とを備えている。吸引口４６は、チャンバー３２を構成する最下方の積層板３５ａに設けられた隔壁４１の内面（内側）でかつ保護手段３０のチャンバー３２の下方に配設されている。吸引口４６と噴出口４４との間には、図６及び図７に示すように、チャンバー３２の下方の開口３２ｂが設けられて、吸引口４６と噴出口４４とは間隔をあけて配設されている。なお、本実施形態では、吸引口４６は、噴出口４４と相対している。吸引路４７は、チャンバー３２を構成する最下方の積層板３５ａに配設され、吸引口４６から斜め上方に延出して、吸引口４６と吸引源とを連通させている。吸引源は、吸引路４７を介して、吸引口４６に接続して、吸引路４７を介して、吸引口４６から気体を吸引する。即ち、吸引路４７は、吸引源により吸引されることで、エアカーテンブロー噴出機構４２で噴出された気体の下流側に設けられ、かつ気体を吸引しつつ、加工点Ｋ付近で生成されるデブリも吸引する。なお、吸引源からの吸引力により、吸引口４６及び吸引路４７を介して排気を行なう排気量は、４００ｌ／ｍｉｎ以上であるのが望ましい。
【００３７】
ここで、ウエーハＷは、レーザー加工装置１によりレーザー加工される被加工物であり、本実施形態ではシリコン、サファイア、ガリウムなどを母材とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。ウエーハＷは、図１に示すように、表面ＷＳに形成された複数のデバイスが複数のストリートによって格子状に区画されている。ウエーハＷは、図１に示すように、デバイスが複数形成されている表面ＷＳの反対側の裏面が粘着テープＴに貼着され、ウエーハＷに貼着された粘着テープＴに環状フレームＦが貼着されることで、環状フレームＦに固定される。また、ウエーハＷの表面ＷＳには、層間絶縁膜材料としてＬｏｗ−ｋ材料（主に、ポーラス材料）で構成された図示しない所謂Ｌｏｗ−ｋ膜が形成されている。
【００３８】
制御手段９０は、レーザー加工装置１を構成する上述した構成要素をそれぞれ制御するものである。制御手段９０は、ウエーハＷに対する加工動作をレーザー加工装置１に行わせるものである。また、制御手段９０は、ウエーハＷに対する加工動作をレーザー加工装置１に行わせる際、即ち、レーザー光線照射手段２０からウエーハＷの表面ＷＳにレーザー光線Ｌを照射する際に、保護手段３０の保護ブロー機構３４の気体供給源に保護用噴出口３７から気体を噴出させ、デブリ排出手段４０のエアカーテンブロー噴出機構４２の気体供給源に噴出口４４から気体を噴出させつつ、吸引機構４３の吸引源に吸引口４６から気体を吸引させるものでもある。なお、制御手段９０は、例えばＣＰＵ等で構成された演算処理装置やＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える図示しないマイクロプロセッサを主体として構成されており、加工動作の状態を表示する表示手段８３や、オペレータが加工内容情報などを登録する際に用いる図示しない操作手段と接続されている。
【００３９】
次に、実施形態に係るレーザー加工装置１を用いたウエーハＷのレーザー加工方法につて説明する。まず、デバイスが形成された表面ＷＳの裏面に粘着テープＴを貼着し、さらに、粘着テープＴに環状フレームＦを貼着する。そして、環状フレームＦに粘着テープＴを介して貼着されたウエーハＷをカセットエレベータ５０内に収容する。
【００４０】
そして、オペレータが加工内容情報を制御手段９０に登録し、オペレータから加工動作の開始指示があった場合に、レーザー加工装置１が加工動作を開始する。加工動作において、制御手段９０が、図８中のステップＳＴ１において、レーザー加工前のウエーハＷを搬出入手段６１によりカセットエレベータ５０から仮置き手段６０まで搬出し、仮置き手段６０の一対のレール６２上に載置した後、第１の搬送手段８１により保護膜形成兼洗浄手段７０のスピンナテーブル７１まで搬送し、スピンナテーブル７１に保持させる。そして、制御手段９０が、スピンナテーブル７１を降下した後、スピンナテーブル７１を中心軸線回りに回転させながら、塗布ノズルから液状樹脂をスピンナテーブル７１上のウエーハＷに噴出させる。すると、遠心力により液状樹脂がスピンナテーブル７１に保持されたウエーハＷの外周に移動する。所定時間経過後に、スピンナテーブル７１を停止し、塗布ノズルからの液状樹脂の塗布を停止する。ウエーハＷの表面ＷＳに塗付された液状樹脂が硬化することで、ウエーハＷの表面ＷＳは、液状樹脂で構成された保護膜Ｐを被覆される。このように、ステップＳＴ１は、ウエーハＷの表面ＷＳに液状樹脂を塗布して保護膜Ｐを形成する保護膜被覆ステップをなしている。保護膜Ｐの被覆が終了すると、制御手段９０が、スピンナテーブル７１を上昇させ、第２の搬送手段８２にスピンナテーブル７１から保護膜Ｐが被覆されたウエーハＷをチャックテーブル１０まで搬送させ、チャックテーブル１０に保持させて、ステップＳＴ２に進む。
【００４１】
次に、制御手段９０は、Ｘ軸移動手段及びＹ軸移動手段によりチャックテーブル１０を移動して、撮像手段の下方にチャックテーブル１０に保持されたウエーハＷを位置付け、撮像手段に撮像させる。撮像手段は、撮像した画像の情報を制御手段９０に出力する。そして、制御手段９０が、チャックテーブル１０に保持されたウエーハＷのストリートと、レーザー光線Ｌを照射するレーザー光線照射手段２０の集光器２２との位置合わせを行なうためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザー光線照射手段２０のアライメントを遂行して、ステップＳＴ３に進む。
【００４２】
次に、制御手段９０は、ステップＳＴ３で検出したアライメント情報などに基づいて、Ｘ軸移動手段及びＹ軸移動手段によりチャックテーブル１０を移動させ、基台駆動源によりチャックテーブル１０を中心軸線回りに回転させ、Ｚ軸移動手段によりレーザー光線照射手段２０を移動させて、所定のストリートの一端を集光器２２の直下に位置付ける。そして、制御手段９０は、レーザー光線照射手段２０の集光器２２からレーザー光線Ｌを照射しつつ、ウエーハＷを保持したチャックテーブル１０を、Ｘ軸移動手段によりレーザー光線照射手段２０に対して所定のストリートに沿って、所定の加工速度で移動させる。こうして、制御手段９０は、ウエーハＷの表面ＷＳ上を矢印Ｘ１（図４及び図５に示す）方向に、レーザー光線Ｌを相対的に移動させる。
【００４３】
すると、レーザー光線Ｌが照射された所定のストリートには、ウエーハＷ及び保護膜Ｐの一部が昇華して、図４及び図５に示すように、加工溝Ｓが形成される。所定のストリートの他端が集光器２２の直下に達したら、レーザー光線照射手段２０からのレーザー光線Ｌの照射を停止するとともに、Ｘ軸移動手段によるチャックテーブル１０の移動を停止する。制御手段９０は、前述したように、順にストリートにレーザー光線Ｌを照射して、これらのストリートに加工溝Ｓを形成して、ウエーハＷの全てのストリートに加工溝Ｓを形成する。このように、ステップＳＴ３は、ステップＳＴ２を実施後、ウエーハＷのストリートに沿って保護膜Ｐ側からレーザー光線ＬをウエーハＷの表面ＷＳに照射し、ウエーハＷに加工溝Ｓを形成する加工溝形成ステップをなしている。
【００４４】
また、加工溝形成ステップとしてのステップＳＴ３では、所定のストリートにレーザー光線Ｌを照射して加工溝Ｓを形成しつつ、保護手段３０の保護ブロー機構３４の気体供給源に保護用噴出口３７から気体を噴出させる。このために、チャンバー３２内が外気よりも圧力の高い陽圧に保たれる。また、保護用噴出口３７が、チャンバー３２の内面に向かうにしたがって水平よりわずかに下方向きに延び、複数の保護用噴出口３７が透明部材３３の周囲に片寄り無く均等に配設されているので、チャンバー３２内の気体が透明部材３３の周囲に片寄り無く均等に下方の開口３２ｂに向かって下向きに流れる。即ち、保護手段３０のチャンバー３２内に下方の開口３２ｂに向かいかつ透明部材３３の周囲に片寄りの無い所謂ダウンフローが生じる。さらに、チャンバー３２の縮径部３２ｃが下方の開口３２ｂに向かって漸次縮径する漏斗状に形成されているので、チャンバー３２の下方に向かうにしたがって前述したダウンフローの流速が速くなる。したがって、下方の開口３２ｂからチャンバー３２内にレーザー加工によって加工点Ｋ付近で生成されるデブリを含んだ雰囲気が流入することを防ぐこととなる。
【００４５】
また、加工溝形成ステップとしてのステップＳＴ３では、保護手段３０の保護ブロー機構３４の気体供給源に保護用噴出口３７から気体を噴出させつつ、デブリ排出手段４０のエアカーテンブロー噴出機構４２の気体供給源に噴出口４４から気体を噴出させるとともに、吸引機構４３の吸引源に吸引口４６から気体を吸引させる。このように、デブリ排出手段４０のエアカーテンブロー噴出機構４２の気体供給源に噴出口４４から気体を噴出させるので、噴出口４４から噴出される気体により、チャンバー３２の下方の開口３２ｂが塞がれるとともに、加工点Ｋで生成されたデブリを含んだ雰囲気が吸引口４６を通して吸引源に吸引されることとなる。さらに、噴出口４４が下方の開口３２ｂの下方に配設されて下方の開口３２ｂから間隔をあけているので、噴出口４４から噴出された気体が下方の開口３２ｂを介してチャンバー３２内に侵入することを抑制できる。噴出口４４から噴出された気体が下方の開口３２ｂを介してチャンバー３２内に侵入することを抑制できるので、チャンバー３２内に上昇気流が発生することを抑制でき、チャンバー３２内にデブリが侵入することを確実に抑制できる。
【００４６】
また、噴出口４４と、隔壁４１の内面４１ａにより囲まれて形成される最下面の開口部分は、間隔をあけて配設されているので、噴出した気体が吸引口４６からあふれてしまうことを抑制できる。こうして、本実施形態では、保護手段３０の保護ブロー機構３４と、デブリ排出手段４０のエアカーテンブロー噴出機構４２とは、協同して下方の開口３２ｂからのチャンバー３２内へのデブリの侵入を抑制している。また、加工溝形成ステップとしてのステップＳＴ３では、噴出口４４が、吸引口４６よりも、レーザー加工時にレーザー光線ＬがウエーハＷの表面ＷＳ上を相対的に移動する方向である矢印Ｘ１の前方に設けられているので、下方の開口３２ｂが噴出口４４から噴出される気体により確実に塞がれることとなって、下方の開口３２ｂからチャンバー３２内にレーザー加工によって加工点Ｋ付近で生成されるデブリを含んだ雰囲気が流入することを確実に防ぐこととなる。
【００４７】
全てのストリートに加工溝Ｓが形成されると、制御手段９０は、Ｘ軸駆動手段によりチャックテーブル１０を保護膜形成兼洗浄手段７０の近傍まで移動させ、第２の搬送手段８２にチャックテーブル１０上のレーザー加工が施されたウエーハＷを保護膜形成兼洗浄手段７０のスピンナテーブル７１上に載置させ、スピンナテーブル７１に保持させる。そして、制御手段９０は、スピンナテーブル７１を降下させた後、スピンナテーブル７１を中心軸線回りに回転させながら、洗浄ノズルから洗浄液をスピンナテーブル７１上のウエーハＷに噴出させる。すると、保護膜Ｐが水溶性樹脂で構成されているので、洗浄液及び遠心力により、保護膜Ｐがレーザー加工の際に付着したデブリとともにウエーハＷの表面ＷＳから除去される（洗い流される）。保護膜Ｐの除去が終了すると、制御手段９０は、スピンナテーブル７１の中心軸線回りの回転及び洗浄ノズルからの洗浄液の供給を停止した後、スピンナテーブル７１を上昇させて、第１の搬送手段８１により仮置き手段６０まで搬送する。制御手段９０は、レーザー加工などが施されたウエーハＷを搬出入手段６１により仮置き手段６０からカセットエレベータ５０内に搬入する。
【００４８】
以上のように、本実施形態に係るレーザー加工装置１によれば、集光器２２をデブリの付着から守るよう、保護手段３０のチャンバー３２の下方の開口３２ｂを塞ぐように、エアカーテンブロー噴出機構４２の噴出口４４から加圧された気体を噴出している。したがって、保護手段３０のチャンバー３２に下方の開口３２ｂからデブリが侵入することを抑制することができ、集光器２２がデブリの付着から守られると共に、雰囲気中のデブリの付着による透明部材３３の曇りの発生を抑えることができる。したがって、レーザー加工の際に生じる特に気化したデブリが集光器２２などの光学部品に付着することを抑制できるとともに、加工点に届くレーザー光線Ｌの量が減少してしまう事による加工結果の悪化も防ぐことができる。
【００４９】
また、デブリ排出手段４０が吸引機構４３を備えているので、噴出口４４から噴出された加圧された気体によって吹き飛ばされたデブリはもとより、加工点Ｋ付近に生成されたデブリを飛散したそばから吸引口４６を通して吸引して排気する。デブリ排出手段４０の隔壁４１の内面４１ａにより囲まれて形成される最下面の開口部分はデブリの飛散範囲を覆う範囲で最低限の開口を有しているため、飛散するデブリが保護手段３０やデブリ排出手段４０に付着することを抑制でき、保護手段３０やデブリ排出手段４０がデブリによって汚れ、ひいては付着したデブリが垂れてウエーハＷの表面ＷＳに落ちて、ウエーハＷを汚すことを抑制することができる。
【００５０】
また、デブリが保護手段３０やデブリ排出手段４０に付着することを抑制できるので、付着したデブリを除去するといったメンテナンスからも解放される。また、デブリ排出手段４０の隔壁４１の内面４１ａにより囲まれて形成される最下面の開口部分はデブリの飛散範囲を覆う範囲で最低限の開口であるため、デブリを吸引する吸引力が効率的に発揮される。よって、レーザー加工装置１は、頻繁なメンテナンスを行なうことなく、レーザー加工の際に生じるデブリが集光器２２や透明部材３３などの光学部品に付着することを抑制することができる。
【００５１】
前述した実施形態では、保護膜Ｐを一旦被覆した後、レーザー加工を施しているが、本発明は、これに限定されることなく、必ずしも保護膜Ｐを一旦被覆しなくても良い。また、前述した実施形態では、ウエーハＷの表面ＷＳに噴射されたＰＶＡ、ＰＥＧやＰＥＯ等の水溶性樹脂を含んだ液状樹脂を硬化させることで、保護膜Ｐを形成している。しかしながら、本発明では、かならずしも、液状樹脂を完全に硬化（乾燥）させないままの保護膜Ｐにアブレーション加工を施しても良い。この場合、完全に乾燥していない保護膜Ｐが、大量のデブリとなってしまうが、本発明では、前述した保護手段３０及びデブリ排出手段４０を備えるので、透明部材３３を曇らせたり、デブリが保護手段３０及びデブリ排出手段４０に付着することを防止できる。また、本発明では、Ｘ軸移動手段、Ｙ軸異動手段及びＺ軸移動手段の構成を適宜変更しても良い。
【００５２】
さらに、前述した実施形態では、保護手段３０の保護ブロー機構３４とデブリ排出手段４０のエアカーテンブロー噴出機構４２とが協同してチャンバー３２内へのデブリの侵入を抑制している。しかしながら、本発明では、デブリ排出手段４０の噴出口４４の幅を下方の開口３２ｂの幅と略等しくしても、エアカーテンブロー噴出機構４２の気体供給源が、保護ブロー機構３４を設けなくてもチャンバー３２内へのデブリの侵入を抑制できる流量、流速の気体を噴出口４４に供給することができるのであれば、保護ブロー機構３４を設けなくても良い。
【００５３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１  レーザー加工装置
１０  チャックテーブル（保持手段）
２０  レーザー光線照射手段（加工手段）
２２  集光器
３０  保護手段
３２ｂ  開口（下方開口）
４０  デブリ排出手段
４１  隔壁
４２  エアカーテンブロー噴出機構
４４  噴出口
４６  吸引口
４７  吸引路
Ｋ  加工点
Ｌ  レーザー光線
Ｓ  加工溝
Ｗ  ウエーハ
ＷＳ  表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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