(57)【要約】      （修正有）【課題】液柱内を導光されたレーザビームの照射によって発生するデブリが被加工物上に付着することを防止可能なレーザ加工装置を提供する。【解決手段】被加工物にカバー液を供給して被加工物の上面を該カバー液で覆うカバー液供給手段を具備し、加工ヘッドは、レーザビーム発生手段から発生されたレーザビームを集光する集光レンズと、被加工物に液体を噴射して、該集光レンズで集光されたレーザビームが導光される液柱を形成する液体噴射手段と、該レーザビームが照射される被加工物の加工点への該カバー液の流入を制御するために該液柱を包囲するように配設された外壁と、該液柱と該外壁との間に配設された吸引口と、該吸引口に接続された吸引源とを含む吸引手段とを備え、該カバー液で覆われた被加工物に該レーザビームを照射することで発生する加工屑を、該カバー液とともに該吸引手段で吸引して被加工物上から吸引除去することを特徴とする。【選択図】図２
2011125871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を保持する保持手段と、該保持手段で保持された被加工物にレーザビームを照射するレーザビーム照射手段とを備えたレーザ加工装置であって、
被加工物にカバー液を供給して被加工物の上面を該カバー液で覆うカバー液供給手段を具備し、
該レーザビーム照射手段は、レーザビーム発生手段と、加工ヘッドとを含み、
該加工ヘッドは、該レーザビーム発生手段から発生されたレーザビームを集光する集光レンズと、
被加工物に液体を噴射して、該集光レンズで集光されたレーザビームが導光される液柱を形成する液体噴射手段と、
該レーザビームが照射される被加工物の加工点への該カバー液の流入を制御するために該液柱を包囲するように配設された外壁と、
該液柱と該外壁との間に配設された吸引口と、該吸引口に接続された吸引源とを含む吸引手段とを備え、
該カバー液で覆われた被加工物に該レーザビームを照射することで発生する加工屑を、該カバー液とともに該吸引手段で吸引して被加工物上から吸引除去することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記吸引口は、前記液柱を囲繞するように環状に配設されている請求項１記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物にレーザビームを照射するレーザビーム照射手段を備えたレーザ加工装置に関し、特に、液体噴射手段から噴射されて形成された液柱に導光されたレーザビームによってレーザ加工を施すレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造プロセスにおいては、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と呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿ってダイシングすることにより、個々の半導体デバイスを製造している。
【０００３】
近年半導体ウエーハ等の板状の被加工物を分割する方法として、被加工物に形成されたストリートに沿ってパルスレーザビームを照射することにより被加工物にレーザ加工溝を形成し、このレーザ加工溝に沿って機械的ブレーキング装置によって被加工物を割断する方法が提案されている（例えば、特開平１０−３０５４２１号公報参照）。
【０００４】
レーザ加工装置を用いて半導体ウエーハのストリートに沿ってパルスレーザビームを照射することによりウエーハにレーザ加工溝を形成すると、ウエーハへのレーザビームの照射によりデブリが発生し、このデブリがデバイスの表面に付着してデバイスの品質を低下させるという問題がある。
【０００５】
ところが、半導体ウエーハにレーザビームを照射するとデバイスが加熱されるため、デバイスの品質を低下させるという問題がある。そこで、レーザビームを照射することにより被加工物が加熱されることを防ぐレーザ加工方法として、被加工物に高圧の液体を噴射して液柱を形成するとともに、この液柱内を透過（導光）させたレーザビームを被加工物に照射して、所望の加工を施すレーザ加工装置が提案されている（例えば、特公平２−１６２１号公報、特開２００１―３２１９７７号公報、特開２００６−２５５７６９号公報参照）。
【０００６】
これらのレーザ加工装置では、集光されたレーザビームを糸状の液柱を介して被加工物まで導くので、集光レンズの焦点位置に関係なくレーザ加工をすることができる。更に、レーザ加工時に発生する熱が液体で冷却されるため、熱による被加工物の品質低下を防止できるというメリットがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３０５４２１号公報
【特許文献２】特公平２−１６２１号公報
【特許文献３】特開２００１―３２１９７７号公報
【特許文献４】特開２００６−２５５７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一方、被加工物にレーザビームを照射すると、照射された領域に熱エネルギーが集中してデブリと呼ばれる加工屑が発生する。発生したデブリの一部は液柱を形成した液体に取り込まれるが液体に取り込まれなかったデブリは被加工物上に固着する。また、デブリを含んだ液体が被加工物上に滞留した後、乾燥することでデブリは被加工物に固着し、加工後に被加工物を洗浄してもデブリを除去できないという問題がある。
【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、液柱内を導光されたレーザビームの照射によって発生するデブリが被加工物上に付着することを防止可能なレーザ加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によると、被加工物を保持する保持手段と、該保持手段で保持された被加工物にレーザビームを照射するレーザビーム照射手段とを備えたレーザ加工装置であって、被加工物にカバー液を供給して被加工物の上面を該カバー液で覆うカバー液供給手段を具備し、該レーザビーム照射手段は、レーザビーム発生手段と、加工ヘッドとを含み、該加工ヘッドは、該レーザビーム発生手段から発生されたレーザビームを集光する集光レンズと、被加工物に液体を噴射して、該集光レンズで集光されたレーザビームが導光される液柱を形成する液体噴射手段と、該レーザビームが照射される被加工物の加工点への該カバー液の流入を制御するために該液柱を包囲するように配設された外壁と、該液柱と該外壁との間に配設された吸引口と、該吸引口に接続された吸引源とを含む吸引手段とを備え、該カバー液で覆われた被加工物に該レーザビームを照射することで発生する加工屑を、該カバー液とともに該吸引手段で吸引して被加工物上から吸引除去することを特徴とするレーザ加工装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のレーザ加工装置によると、液柱及びレーザビームが被加工物に衝突する加工点に隣接して吸引手段の吸引口が形成されているため、レーザビームの照射によって発生したデブリは即座に吸引除去される。
【００１２】
更に、本発明のレーザ加工装置はカバー液供給手段を備えているため、加工中の被加工物上面をカバー液で覆うことができる。従って、吸引手段によって発生とともに除去されなかったデブリをカバー液で捉えて、カバー液とともに吸引手段で被加工物上から排出することができる。よって、被加工物にデブリが付着することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成図である。
【図２】加工ヘッド部分の縦断面図である。
【図３】レーザビーム発生ユニットのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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は本発明実施形態に係るレーザ加工装置２の概略構成図を示している。レーザ加工装置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】
被加工物であるウエーハ１１は粘着シート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、ウエーハ１１はダイシングテープＴを介してフレームＦに支持された状態となり、図１に示したウエーハカセット８中にウエーハが複数枚（例えば２５枚）収容される。ウエーハカセット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。
【００１６】
ウエーハカセット８の後方には、ウエーハカセット８から加工前のウエーハ１１を搬出するとともに、加工後のウエーハをウエーハカセット８に搬入する搬出入手段１０が配設されている。ウエーハカセット８と搬出入手段１０との間には、搬出入対象のウエ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、ウエーハ１１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。
【００１７】
仮置き領域１２の近傍には、ウエーハ１１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が配設されており、仮置き領域１２に搬出されたウエーハ１１は、搬送手段１６により吸着されてチャックテーブル１８上に搬送され、このチャックテーブル１８に吸引されるとともに、複数のクランプ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。
【００１８】
チャックテーブル１８は、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル１８のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウエーハ１１のレーザ加工すべきストリートを検出するアライメント手段２０が配設されている。
【００１９】
アライメント手段２０は、ウエーハ１１の表面を撮像する撮像手段２２を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の処理によってレーザ加工すべきストリートを検出することができる。撮像手段２２によって取得された画像は、表示手段６に表示される。
【００２０】
アライメント手段２０の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウエーハ１１に対してレーザビームを照射するレーザビーム照射手段２４が配設されている。レーザビーム照射手段２４は、ケーシング２６中に収容された図３に示すレーザビーム発生ユニット２５と、加工ヘッド２８とから構成される。
【００２１】
レーザビーム照射手段２４はアライメント手段２０と一体的に構成されており、両者が連動してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。ケーシング２６にはカバー液供給源３４に接続されたカバー液供給手段３２が配設されている。
【００２２】
３２はレーザ加工の終了したウエーハ１１をスピンナ洗浄装置３０まで搬送する搬送手段であり、スピンナ洗浄装置３０では、加工後のウエーハ１１を洗浄するとともにエアノズルからエアを噴出させてウエーハ１１を乾燥する。
【００２３】
図２を参照すると、加工ヘッド２８の縦断面図が示されている。上述したように、レーザ加工装置のレーザビーム照射手段２４は、レーザビーム発生ユニット２５と、加工ヘッド２８とから構成される。
【００２４】
レーザビーム発生ユニット２５は、図３に示すように、ＹＡＧレーザ又はＹＶＯ４レーザを発振するレーザ発振器３６と、繰り返し周波数設定手段３８と、パルス幅調整手段４０と、パワー調整手段４２とを含んでいる。
【００２５】
レーザビーム発生ユニット２５のパワー調整手段４２により所定パワーに調整されたパルスレーザビーム２７は、加工ヘッド２８のハウジング４４に形成されたビーム導入口４６から加工ヘッド２８内に導入される。
【００２６】
ハウジング４４内には、レーザビーム２７を反射するミラー４８と、レーザビーム２７を集光する集光レンズ５０が配設されている。ハウジング４４と一体的に液体噴射手段５２の液体室５６を画成する液体室ハウジング５８が形成されている。液体室ハウジング５８は、円筒状側壁６０と、該側壁６０の上面及び下面をそれぞれ閉塞する上壁６２及び下壁６４とから構成されている。
【００２７】
液体室ハウジング５８を構成する上壁６２には透明窓６８が配設されている。液体室ハウジング５６を構成する下壁６４の中心部には、噴射ノズル７０が形成されている。尚、噴射ノズル７０の下端である噴射口７０ａに、集光レンズ５０によって集光されるレーザビーム２７の集光点が位置づけられる。
【００２８】
円筒状側壁６０には液体室５６に連通する液体導入口６６が形成されており、液体導入口６６は高圧液供給源５４に接続されている。高圧液供給源５４から純水等の高圧液体が液体導入口６６を介して液体室５６内に供給されると、この高圧液体は噴射ノズル７０の噴射口７０ａから噴射されて液柱７２を形成する。
【００２９】
液体室ハウジング５８の下端部には、環状の吸引口８０及び吸引路８２を画成する吸引ブロック７４が装着されている。吸引ブロック７４の中心部には貫通穴７５が形成されており、この貫通穴７５中にパイプ７６が圧入されている。パイプ７６と噴射ノズル７０は整列しており、噴射ノズル７０から噴射されて形成された液柱７２がパイプ７６を通過するように位置づけられている。
【００３０】
吸引ブロック７４の下端部外周には環状の外壁７８が形成されている。吸引口８０はウエーハ１１の加工点１１ａに衝突する液柱７２を囲繞するように環状に形成されており、環状の吸引路８２及び排出口８４を介して吸引源８６に接続されている。吸引口８０、吸引路８２及び吸引源８６で吸引手段を構成する。
【００３１】
加工ヘッド２８に隣接して、図１に示すカバー液供給源３４に接続されたカバー液供給手段３２が配設されている。カバー液としては例えば純水が使用される。カバー液供給手段３２から供給されたカバー液３３はウエーハ１１の上面を覆うが、加工ヘッド２８の下端部にウエーハ１１の上面と僅かな隙間を有する環状の外壁７８が取り付けられているので、加工点１１ａへのカバー液の流入を環状の外壁７８で適度な量に、即ち加工点１１ａ近傍が微量のカバー液で僅かに覆われる程度に制御することができる。
【００３２】
以下、このように構成されたレーザ加工装置の作用について説明する。レーザビーム発生ユニット２５のパワー調整手段４２で所定パワーに調整されたレーザビーム２７は、加工ヘッド２８のビーム導入口４６から加工ヘッド２８内に導入され、ミラー４８で反射されて集光レンズ５０で液体噴射手段５２の液体室ハウジング５８に形成された噴射ノズル７０の噴射口７０ａに集光される。
【００３３】
一方、高圧液供給源５４から供給された純水等の高圧液体が、液体噴射手段５２の液体室ハウジング５８に形成された液体導入口６６から液体室５６内に導入され、液体室ハウジング５８の下壁６４に形成された噴射ノズル７０から噴射されて液柱７２を形成し、液柱７２がレーザビーム２７を導光する。
【００３４】
この液柱７２は、吸引ブロック７４の貫通穴７５に圧入されたパイプ７６内を通過してウエーハ１１の加工点１１ａに衝突して飛散する。集光レンズ５０で集光されたレーザビーム２７はパイプ７６内を通過する液柱７２に導光（案内）されて、そのビーム径が広がらずに加工点１１ａに照射されてウエーハ１１にレーザ加工溝を形成する。
【００３５】
レーザ加工に伴いデブリ（加工屑）が発生するが、発生したデブリの一部は液柱を形成し、加工点１１ａに衝突して飛散した液体に取り込まれ、吸引源８６を作動することにより、吸引口８０からすぐさま吸引されてウエーハ１１上面から除去される。
【００３６】
また、液体に取り込まれなかった残りのデブリは加工点１１ａ近傍に微量に供給されたカバー液中に取り込まれ、デブリを含んだカバー液は加工点１１ａ周りに環状に形成された吸引口８０から吸引されて、吸引路８２及び排出口８４を介して吸引源８６に吸引され、ウエーハ１１の上面から除去される。
【実施例１】
【００３７】
ウエーハ１１としてシリコンウエーハを用い、以下の加工条件で実験を行った。
【００３８】
光源                          ：ＬＤ励起Ｑスイッチ  Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ
波長                          ：５３２ｎｍ
平均出力                      ：６．６Ｗ
繰り返し周波数                ：４０ｋＨｚ
ノズル直径                    ：φ５０μｍ
液圧                          ：２０ＭＰａ
パイプ出口とウエーハとの距離  ：０．４ｍｍ
パイプ内径                    ：０．５ｍｍ
吸引流量                      ：２５Ｌ／分
【００３９】
カバー液供給手段３２からカバー液を供給しながら、上記の加工条件で加工を行ったところ、レーザ加工溝の深さや幅、深さの安定性はカバー液を供給しない構成と同様な良好なレーザ加工を行うことができた。
【００４０】
カバー液を供給し環状の外壁７８でカバー液の加工点１１ａへの流入を制御する構成では、デブリを含むカバー液は吸引手段により吸引除去されるので、ウエーハ１１上にデブリを含むカバー液が広がることがなく、ウエーハ１１の汚れを最小に保つことができる。
【００４１】
また、ウエーハ１１はカバー液３３で覆われているので乾くことがなく、僅かに残ったデブリもウエーハ１１に固着することがないので、スピンナ洗浄装置３０で効率良く洗い流すことができた。
【符号の説明】
【００４２】
２    レーザ加工装置
１１    半導体ウエーハ
１８    チャックテーブル
２４    レーザビーム照射手段
２５    レーザビーム発生ユニット
２８    加工ヘッド
３２    カバー液供給手段
５２    液体噴射手段
５４    高圧液供給源
７０    噴射ノズル
７２    液柱
７４    吸引ブロック
７６    パイプ
７８    環状の外壁
８０    吸引口
８６    吸引源
【図１】
2011125871.tif 000003
【図２】
2011125871.tif 000004
【図３】
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