(57)【要約】【課題】  レーザビームの照射によって煙が発生しても集光器の対物レンズが汚染されることのないレーザ加工装置を提供することである。【解決手段】  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に保持された被加工物に対して透過性を有する波長のレーザビームを照射するレーザビーム照射手段と、該チャックテーブルと該レーザビーム照射手段とを相対的に加工送りする加工送り手段とを備えたレーザ加工装置であって、該レーザビーム照射手段は、レーザ発振器と、該レーザ発振器が発振したレーザビームを集光し被加工物の内部に集光点を位置付けて被加工物の内部に改質層を形成する集光器とを含み、該集光器に隣接して配設され、該チャックテーブルに保持された被加工物のレーザビームが照射される領域に向けてガスを噴射するノズルを有するガス噴射手段を具備したことを特徴とする。【選択図】図６
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【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に保持された被加工物に対して透過性を有する波長のレーザビームを照射するレーザビーム照射手段と、該チャックテーブルと該レーザビーム照射手段とを相対的に加工送りする加工送り手段とを備えたレーザ加工装置であって、
該レーザビーム照射手段は、レーザ発振器と、該レーザ発振器が発振したレーザビームを集光し被加工物の内部に集光点を位置付けて被加工物の内部に改質層を形成する集光器とを含み、
該集光器に隣接して配設され、該チャックテーブルに保持された被加工物のレーザビームが照射される領域に向けてガスを噴射するノズルを有するガス噴射手段を具備したことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
該ノズルの噴射口の直径は０．４〜０．６ｍｍであり、ガスの噴射量は２０〜３０リットル／分である請求項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、ウエーハ等の被加工物にレーザビームを照射して内部に改質層を形成する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切削ブレードで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、被加工物に対して透過性を有する波長（例えば１０６４ｎｍ）のレーザビームの集光点を分割予定ラインに対応する基板の内部に位置付け、レーザビームを分割予定ラインに沿って照射して被加工物内部に改質層を形成し、その後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（特許第３４０８８０５号公報参照）。
【０００４】
このレーザ加工方法は、サファイア基板、ＳｉＣ基板等の表面に窒化ガリウム（ＧａＮ）等のエピタキシャル層（半導体層）を形成し、該エピタキシャル層にＬＥＤ等の複数の光デバイスが格子状に形成された分割予定ライン（ストリート）によって区画されて形成された光デバイスウエーハの分割にも盛んに利用されている。
【０００５】
ウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザビームの集光点を分割予定ラインの内部に位置付けてレーザビームを照射すると、デブリを飛散することなくウエーハ内部に脆弱な改質層が形成され、外力の付与によって改質層を分割起点としてウエーハを分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割することができる。
【０００６】
従って、ウエーハに対して吸収性を有する波長（例えば３５５ｎｍ）のレーザビームを分割予定ラインに対応する領域に照射して、アブレーション加工により分割の起点となるレーザ加工溝を形成する方法に比較して、デブリが飛散してデバイスの品質を悪化させることがなく、加工面に保護膜を被覆する必要がないという利点を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３４０８８０５号公報
【特許文献２】特開２００４−１８８４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、ウエーハの外周は表面から裏面に渡り円弧状の面取り加工が施されており、ウエーハの内部に位置付けたレーザビームの集光点が面取り加工された領域に照射されると、レーザビームはウエーハに対して完全な透過性は有していないため、面取り加工された領域に吸収されてアブレーション加工によって煙が発生し、発生した煙により集光器の対物レンズが汚染されるという問題がある。
【０００９】
同様な問題は、分割予定ラインに対応するウエーハの表面にゴミ等の異物が付着している場合にも、レーザビームにより異物が瞬間的に加熱されて燃焼して煙が発生し、その煙により対物レンズが汚染されても起こる。
【００１０】
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、レーザビームの照射によって煙が発生しても集光器の対物レンズが汚染されることのない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】
【００１１】
本発明によると、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に保持された被加工物に対して透過性を有する波長のレーザビームを照射するレーザビーム照射手段と、該チャックテーブルと該レーザビーム照射手段とを相対的に加工送りする加工送り手段とを備えたレーザ加工装置であって、該レーザビーム照射手段は、レーザ発振器と、該レーザ発振器が発振したレーザビームを集光し被加工物の内部に集光点を位置付けて被加工物の内部に改質層を形成する集光器とを含み、該集光器に隣接して配設され、該チャックテーブルに保持された被加工物のレーザビームが照射される領域に向けてガスを噴射するノズルを有するガス噴射手段を具備した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】
【００１２】
本発明のレーザ加工装置は、チャックテーブルに保持された被加工物のレーザビームが照射される領域に向けてガスを噴射するノズルを有するガス噴射手段が集光器に隣接して配設されているので、レーザビームの照射によって煙が発生してもガス噴射手段によって煙が直ちに除去されるため、集光器の対物レンズが汚染されることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】レーザ加工装置の概略斜視図である。
【図２】レーザビーム発生ユニットのブロック図である。
【図３】光デバイスウエーハの表面側斜視図である。
【図４】ダイシングテープを介して環状フレームに支持された光デバイスウエーハの斜視図である。
【図５】図５（Ａ）は光デバイスウエーハの面取り部を示す一部破断側面図、図５（Ｂ）は光デバイスウエーハの外周部分を示す一部破断平面図である。
【図６】本発明の要部を示す側面図である。
【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を参照すると、本発明実施形態のレーザ加工装置の外観斜視図が示されている。レーザ加工装置２は、静止基台４上にＸ軸方向に移動可能に搭載された第１スライドブロック６を含んでいる。
【００１５】
第１スライドブロック６は、ボールねじ８及びパルスモータ１０から構成される加工送り手段１２により一対のガイドレール１４に沿って加工送り方向、即ちＸ軸方向に移動される。
【００１６】
第１スライドブロック６上には第２スライドブロック１６がＹ軸方向に移動可能に搭載されている。即ち、第２スライドブロック１６はボールねじ１８及びパルスモータ２０から構成される割り出し送り手段２２により一対のガイドレール２４に沿って割り出し送り方向、即ちＹ軸方向に移動される。
【００１７】
第２スライドブロック１６上には円筒支持部材２６を介してチャックテーブル２８が搭載されており、チャックテーブル２８は加工送り手段１２及び割り出し送り手段２２によりＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能であるとともに、円筒支持部材２６中に収容されたモータにより回転される。
【００１８】
チャックテーブル２８には、チャックテーブル２８に吸引保持された半導体ウエーハを支持するフレームをクランプするクランプ３０が設けられている。３２はカバーであり、図示を省略した蛇腹がカバー３２に連結されて加工送り手段１２及び割り出し送り手段２２を塵埃等から保護する。
【００１９】
静止基台４にはコラム３４が立設されており、このコラム３４にレーザビーム照射機構（レーザビーム照射手段）３６が取り付けられている。レーザビーム照射機構３６は、ケーシング４０中に収容されたレーザビーム発生ユニット３８と、ケーシング４０の先端に取り付けられた集光器４２とから構成される。ケーシング４０の先端には集光器４２とＸ軸方向に整列して撮像ユニット５２が取り付けられている。
【００２０】
レーザビーム発生ユニット３８は、図２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４４と、繰り返し周波数設定手段４６と、パルス幅調整手段４８と、パワー調整手段５０とを含んでいる。特に図示しないが、レーザ発振器４４はブリュースター窓を有しており、レーザ発振器４４から出射されるレーザビームは直線偏光のレーザビームである。
【００２１】
図３を参照すると、本発明のレーザ加工装置の加工対象となる光デバイスウエーハ１１の表面側斜視図が示されている。光デバイスウエーハ１１は、サファイア基板１３上に窒化ガリウム（ＧａＮ）等のエピタキシャル層（半導体層）１５が積層されて構成されている。光デバイスウエーハ１１は、エピタキシャル層１５が積層された表面１１ａと、サファイア基板１３が露出した裏面１１ｂとを有している。
【００２２】
サファイア基板１３は例えば１００μｍの厚みを有しており、エピタキシャル層１５は例えば５μｍの厚みを有している、エピタキシャル層１５にＬＥＤ等の複数の光デバイス１９が格子状に形成された分割予定ライン（ストリート）１７によって区画されて形成されている。
【００２３】
光デバイスウエーハ１１にレーザ加工を施すに当たり、図４に示すように、光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂが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の外周部は環状フレームＦに貼着される。
【００２４】
これにより、光デバイスウエーハ１１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、レーザ加工時には、光デバイスウエーハ１１がダイシングテープＴを介してチャックテーブル２８に吸引保持され、クランプ３０により環状フレームＦがクランプされて固定される。
【００２５】
光デバイスウエーハ１１をチャックテーブル２８で吸引保持した後、光デバイスウエーハ１１の撮像すべき領域を撮像ユニット５２の直下に位置付けて撮像し、よく知られたパターンマッチング等によりターゲットパターンを検出する。
【００２６】
このターゲットパターンの検出を同一の分割予定ライン１７に沿ったＸ軸方向に離れた二点で実施して、この二点を結ぶ直線がＸ軸方向と平行となる様にチャックテーブル２８をθ回転し、分割予定ライン１７の中心とターゲットパターンのＹ座標の距離分だけチャックテーブル２８をＹ軸方向に移動して、分割予定ライン１７を集光器４２と整列させるアライメントを実施する。
【００２７】
次いで、チャックテーブル２８を９０度回転してから、第１の方向に伸長する分割予定ライン１７と直交する第２の方向に伸長する分割予定ライン１７についても同様なアライメントを実施する。
【００２８】
アライメント実施後、集光器４２で光デバイスウエーハ１１に対して透過性を有する波長のレーザビームを分割予定ライン１７に対応する光デバイスウエーハ１１の内部に集光点を位置付けて照射しつつ、チャックテーブル２８をＸ軸方向に加工送りしながら分割予定ライン１７に沿って光デバイスウエーハ１１の内部に改質層を形成する。
【００２９】
改質層は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。改質層は溶融再硬化層として形成される。
【００３０】
この改質層形成工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
【００３１】
光源                    ：ＬＤ励起Ｑスイッチ  Ｎｄ：ＹＶＯ４パルスレーザ
波長                    ：１０６４ｎｍ
パルスエネルギー        ：４０μＪ
集光スポット径          ：φ１μｍ
パルス幅                ：２５ｍｓ
繰り返し周波数          ：１００ｋＨｚ
加工送り速度            ：１００ｍｍ／ｓ
【００３２】
この改質層形成工程を、第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１７に沿って実施した後、チャックテーブル２８を９０度回転してから、第１の方向と直交する第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１７に沿って実施する。
【００３３】
ところで、パルスレーザビームを分割予定ライン１７に沿って照射すると、図５に示すように、光デバイスウエーハ１１の外周に形成された面取り部２１の一点Ｐにレーザビームの集光点が一致することがある。
【００３４】
すると、この点Ｐにレーザビームのウエーハ１１に対する吸収成分によりアブレーション加工が施され、煙が発生する。このアブレーション加工は、全ての分割予定ライン１７に沿ったレーザビームの集光点軌跡２３とウエーハ１１の外周との交点Ｐで発生する。
【００３５】
本実施形態のレーザ加工装置２では、図６に示すように、面取り部２１のアブレーション加工により発生した煙を吹き飛ばすためのガス噴射手段５４が集光器４２に隣接して配設されている。ガス噴射手段５４は、集光器４２に取り付けられた噴射ノズル５６と、噴射ノズル５６に接続された高圧エア源５８とから構成される。
【００３６】
好ましくは、噴射ノズル５６の噴出口の直径は０．４〜０．６ｍｍ、より好ましくは０．５ｍｍ程度であり、ガスの噴射量は２０〜３０リットル／分が好ましい。ガスとしては、一般的に高圧空気が利用されるが、空気に限定されるものではない。
【００３７】
本発明のレーザ加工装置２によると、光デバイスウエーハ１１のレーザビームが照射される領域に向けて高圧エアを噴射する噴射ノズル５６が設けられているため、レーザビームの照射によってアブレーション加工により煙が発生しても、発生した煙が噴射ノズル５６からの高圧エアによって直ちに除去されるので、集光器４２の対物レンズが煙によって汚染されることが防止される。
【００３８】
この煙は光デバイスウエーハ１１の表面に付着したゴミ等の異物にレーザビームが照射されても発生するが、この煙も噴射ノズル５６から噴射される高圧エアによって直ちに除去されるので、集光器４２の対物レンズが煙によって汚染されることがない。
【００３９】
上述した実施形態では、被加工物として光デバイスウエーハ１１について本発明のレーザ加工装置２を適用した例について説明したが、被加工物は光デバイスウエーハ１１に限定されるものではなく、通常の半導体ウエーハ等のウエーハにも同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
２    レーザ加工装置
１１    光デバイスウエーハ
２１    面取り部
２３    レーザビーム集光点軌跡
２８    チャックテーブル
３６    レーザビーム照射機構
３８    レーザビーム発生ユニット
４２    集光器
５４    ガス噴射手段
５６    噴射ノズル
【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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