(57)【要約】      （修正有）【課題】アブレーション加工により発生する粉塵がレーザビームの光路を妨げることのない粉塵排出ユニットを備えたレーザ加工装置を提供する。【解決手段】粉塵排出手段は、上壁と底壁と該上壁と該底壁と連結する側壁とを有し、内部に集塵室を画成し該集光器に連結されたケーシングと、該上壁に形成されたレーザビームの通過を許容する第１の開口と、該底壁に形成されたレーザビームの通過を許容する第２の開口と、該側壁に形成された吸引排気口と、該上壁及び該底壁に接するように該ケーシング内に挿入され、該第２の開口を中央開口と該中央開口の両側の第１及び第２吸引口に分離するＶ形状隔壁と、該第１吸引口を該吸引排出口に接続する該ケーシングと該Ｖ形状隔壁により画成された第１流路と、該第２吸引口を該吸引排出口に接続する該ケーシングと該Ｖ形状隔壁により画成された第２流路とを具備する。【選択図】図６
2013006200.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に保持された被加工物の表面にレーザビームを照射してアブレーション加工によりレーザ加工溝を形成するための集光器を備えたレーザビーム照射手段と、該集光器と被加工物との間の空間に配設され該レーザビームが被加工物に照射されることによって加工点付近に発生される粉塵を吸引して排出する粉塵排出手段とを備えたレーザ加工装置であって、
該粉塵排出手段は、上壁と底壁と該上壁と該底壁と連結する側壁とを有し、内部に集塵室を画成し該集光器に連結されたケーシングと、
該上壁に形成されたレーザビームの通過を許容する第１の開口と、
該底壁に形成されたレーザビームの通過を許容する第２の開口と、
該側壁に形成された吸引排気口と、
該上壁及び該底壁に接するように該ケーシング内に挿入され、該第２の開口を中央開口と該中央開口の両側の第１及び第２吸引口に分離するＶ形状隔壁と、
該第１吸引口を該吸引排出口に接続する該ケーシングと該Ｖ形状隔壁により画成された第１流路と、
該第２吸引口を該吸引排出口に接続する該ケーシングと該Ｖ形状隔壁により画成された第２流路とを具備し、
該第１吸引口と該第２吸引口は該レーザビームが被加工物の表面に形成するレーザ加工溝の両側にそれぞれ開口していることを特徴とするレーザ加工装置。
【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の表面にレーザビームを照射してアブレーション加工によりレーザ加工溝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配列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、この区画された各領域に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断することにより半導体ウエーハを分割して個々の半導体チップを製造している。
【０００３】
また、サファイア基板の表面に発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）等の光デバイスが形成された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々の光デバイスに分割され、分割された光デバイスは電気機器に広く利用されている。
【０００４】
半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに形成されたストリートに沿ってウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザビームを照射することにより、アブレーション加工によりレーザ加工溝を形成し、このレーザ加工溝に沿って光デバイスウエーハを破断する方法が提案されている。
【０００５】
しかし、このレーザ加工工程において、半導体ウエーハや光デバイスウエーハにレーザビームを照射すると、シリコンやサファイアが溶融して溶融屑即ちデブリと呼ばれる微細な粉塵が発生し、この粉塵が飛散してウエーハの矩形領域に形成された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。更に、この飛散した粉塵がレーザビームを照射する集光器に組み込まれた集光用対物レンズに付着して、レーザビームの照射を妨げるという問題がある。
【０００６】
その対策として、例えば集光用対物レンズの光軸に沿ってエア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粉塵排出手段を備えたレーザ加工装置が提案されている（特開２００７−６９２４９号公報参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−６９２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示されたレーザ加工装置で実際にレーザ加工を実施すると、発生するデブリがレーザビームを取り巻くようにその周囲全体から吸引されるため、デブリの発生から吸引手段に吸引されるまでに、デブリがレーザビームを横断してしまうことになる。
【０００９】
その結果、レーザビームが安定的に被加工物に照射できず、形成されるレーザ加工溝の深さや幅が不安定になるという状況が発生していた。それによって、ウエーハを個々のデバイスに一様に分割できなくなるという問題があった。
【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、アブレーション加工により発生する粉塵がレーザビームの光路を横断することなく、粉塵を吸引して排気することが可能な粉塵排出ユニットを備えた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の表面にレーザビームを照射してアブレーション加工によりレーザ加工溝を形成するための集光器を備えたレーザビーム照射手段と、該集光器と被加工物との間の空間に配設され該レーザビームが被加工物に照射されることによって加工点付近に発生される粉塵を吸引して排出する粉塵排出手段とを備えたレーザ加工装置であって、該粉塵排出手段は、上壁と底壁と該上壁と該底壁と連結する側壁とを有し、内部に集塵室を画成し該集光器に連結されたケーシングと、該上壁に形成されたレーザビームの通過を許容する第１の開口と、該底壁に形成されたレーザビームの通過を許容する第２の開口と、該側壁に形成された吸引排気口と、該上壁及び該底壁に接するように該ケーシング内に挿入され、該第２の開口を中央開口と該中央開口の両側の第１及び第２吸引口に分離するＶ形状隔壁と、該第１吸引口を該吸引排出口に接続する該ケーシングと該Ｖ形状隔壁により画成された第１流路と、該第２吸引口を該吸引排出口に接続する該ケーシングと該Ｖ形状隔壁により画成された第２流路とを具備し、該第１吸引口と該第２吸引口は該レーザビームが被加工物の表面に形成するレーザ加工溝の両側にそれぞれ開口してい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】
【００１２】
本発明のレーザ加工装置によると、アブレーション加工により発生する粉塵の吸引をレーザビームの光路の両脇且つ形成するレーザ加工溝の両脇方向から行うため、レーザビームが吸引される粉塵の流路を横断することがなくなり、レーザビームの照射が安定して深さや幅が一定のレーザ加工溝を形成することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】粉塵排出ユニットを具備したレーザ加工装置の斜視図である。
【図２】レーザビーム照射ユニットのブロック図である。
【図３】レーザ加工ヘッドの斜視図である。
【図４】粉塵排出ユニットの横断面図である。
【図５】図４のＡ方向から見た粉塵排出ユニットの縦断面図である。
【図６】図４のＢ方向から見た粉塵排出ユニットの縦断面図である。
【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、本発明実施形態の粉塵排出ユニット６４を具備したレーザ加工装置２の斜視図が示されている。
【００１５】
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。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、すなわち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。すなわち、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に沿って割り出し方向、すなわち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。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クランプするクランプ３０が設けられている。
【００１８】
静止基台４にはコラム３２が立設されており、このコラム３２にはレーザビーム照射ユニット３４を収容するケーシング３５が取り付けられている。レーザビーム照射ユニット３４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６６と、繰り返し周波数設定手段６８と、パルス幅調整手段７０と、パワー調整手段７２とを含んでいる。
【００１９】
レーザビーム照射ユニット３４のパワー調整手段７２により所定パワーに調整されたパルスレーザビームは、ケーシング３５の先端に取り付けられたレーザ加工ヘッド３６によりチャックテーブル２８に保持されている半導体ウエーハＷに照射される。レーザ加工ヘッド３６は、ミラー７４及び集光用対物レンズ７６を有する集光器６２と、集光器６２に連結された粉塵排出ユニット６４とから構成される。
【００２０】
ケーシング３５の先端部には、レーザ加工ヘッド３６とＸ軸方向に整列してレーザ加工すべき加工領域を検出する撮像ユニット３８が配設されている。撮像ユニット３８は、可視光によってウエーハの加工領域を撮像する通常のＣＣＤ等の撮像素子を含んでいる。
【００２１】
撮像ユニット３８は更に、半導体ウエーハに赤外線を照射する赤外線照射手段と、赤外線照射手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、この光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する赤外線ＣＣＤ等の赤外線撮像素子から構成される赤外線撮像手段を含んでおり、撮像した画像信号はコントローラ（制御手段）４０に送信される。
【００２２】
コントローラ４０はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）４２と、制御プログラム等を格納するリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）４４と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４６と、カウンタ４８と、入力インターフェイス５０と、出力インターフェイス５２とを備えている。
【００２３】
５６は案内レール１４に沿って配設されたリニアスケール５４と、第１スライドブロック６に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される加工送り量検出ユニットであり、加工送り量検出ユニット５６の検出信号はコントローラ４０の入力エンターフェイス５０に入力される。
【００２４】
６０はガイドレール２４に沿って配設されたリニアスケール５８と第２スライドブロック１６に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される割り出し送り量検出ユニットであり、割り出し送り量検出ユニット６０の検出信号はコントローラ４０の入力インターフェイス５０に入力される。
【００２５】
撮像ユニット３８で撮像した画像信号もコントローラ４０の入力インターフェイス５０に入力される。一方、コントローラ４０の出力インターフェイス５２からはパルスモータ１０、パルスモータ２０、レーザビーム照射ユニット３４等に制御信号が出力される。
【００２６】
次に、図３乃至図６を参照して、本発明実施形態に係る粉塵排出ユニット６４について詳細に説明する。図３を参照すると、ケーシング３５の先端に取り付けられたレーザ加工ヘッド３６の斜視図が示されている。
【００２７】
レーザ加工ヘッド３６は、図２に示されるようにミラー７４及び集光用対物レンズ７６を有する集光器６２と、集光器６２に連結部８２を介して連結された粉塵排出ユニット６４とから構成される。
【００２８】
粉塵排出ユニット６４は、図５及び図６に最もよく示されるように、上壁７８ｂと、底壁７８ｃと、上壁７８ｂと底壁７８ｃとを連結する円形側壁７８ａとから構成され、内部に集塵室８０を画成するケーシング７８を含んでいる。
【００２９】
ケーシング７８の上壁７８ｂにはレーザビームの通過を許容する第１の開口８１が形成されており、ケーシング７８の底壁７８ｃにはレーザビームの通過を許容する第２の開口８３が形成されている。
【００３０】
図５に最もよく示されるように、ケーシング７８の円形側壁７８ａには吸引排出口８５が形成されており、この吸引排出口８５を画成する円形側壁７８ａにはパイプ８４が一体的に連結され、このパイプ８４には吸引手段に接続されたホース８６が連結されている。図５で矢印Ｘ１はチャックテーブル２８が加工送りされる加工送り方向を示している。
【００３１】
図４に最もよく示されるように、ケーシング７８内には、ケーシング７８の上壁７８ｂ及び底壁７８ｃに接し、屈曲点８８ａが吸引排出口８５に対向するようにＶ形状隔壁８８が挿入されている。このＶ形状隔壁８８により、ケーシング７８の底壁７８ｃに形成された第２の開口８３は、Ｖ形状隔壁８８の両側に配置された第１及び第２吸引口８３ａ，８３ｂと、第１及び第２吸引口８３ａ，８３ｂとの間の中央開口８３ｃとに分離される。
【００３２】
第１吸引口８３ａは第１流路９４ａを介して吸引排出口８５に連通され、第２吸引口８３ｂは第２流路９４ｂを介して吸引排出口８５に連通される。一方、中央開口８３ｃはＶ形状隔壁８８により吸引排出口８５から隔離されている。
【００３３】
以下、このように構成された粉塵排出ユニット６４の作用について説明する。レーザビーム照射ユニット３４のレーザ発振器６６からは例えば波長３５５ｎｍのパルスレーザビームが発振され、パワー調整手段７２により所定パワーに調整されたパルスレーザビームが集光器６２のミラー７４で反射され、更に集光用対物レンズ７６によって集光されてチャックテーブル２８に保持されている半導体ウエーハＷに照射される。
【００３４】
図５に示すように、集光用対物レンズ７６によって集光されたレーザビーム７７か半導体ウエーハＷに照射され、アブレーション加工によりレーザ加工溝９２を形成する。図５及び図６において、Ｔはダイシングテープであり、半導体ウエーハＷはダイシングテープＴに貼着されて、ダイシングテープＴを介してチャックテーブル２８により吸引保持されている。
【００３５】
図５及び図６に示すように、半導体ウエーハＷにレーザビームが照射されると、レーザ加工点９０からデブリ等の粉塵９３が発生する。粉塵排出ユニット６４のホース８６を吸引手段に接続することにより、レーザ加工により発生した粉塵９３は、図４に最もよく示されるように、ケーシング７８の底壁７８ｃに形成された第１及び第２吸引口８３ａ，８３ｂを介して集塵室８０内に吸引され、第１及び第２流路９４ａ，９４ｂに示されるように吸引排出口８５方向に吸引される。
【００３６】
図５及び図６において、矢印Ａ及びＢは粉塵９３の流れを示している。このように加工点９０で発生した粉塵９３はＶ形状隔壁８８の両側の第１及び第２吸引口８３ａ，８３ｂから集塵室８０内に吸引され、集塵室８０から吸引排出口８５を介して排出されるため、Ｖ形状隔壁８８の内側の中央開口８３ｃから集塵室８０内に吸引される粉塵９３は殆ど発生しない。
【００３７】
よって、ウエーハＷに照射されるレーザビーム７７が粉塵９３の流路を横断することがなくなり、その結果、レーザビーム７７が粉塵９３により妨げられることがなく、ウエーハＷの表面に深さや幅が一定のレーザ加工溝９２を形成することができる。
【００３８】
上述した実施形態では、チャックテーブル２８の加工送り方向は矢印Ｘ１方向で、この場合吸引排出口８５はレーザビーム照射時のレーザビームの進行方向と反対側の円形側壁７８ａに形成されているが、通常レーザ加工はチャックテーブル２８の往路時に加えて復路時にも加工を施す往復加工で実施されるため、復路時には吸引排出口８５はレーザビームの進行方向側の円形側壁７８ａに形成されていることになる。
【００３９】
本実施形態の粉塵排出ユニット６４では、第１及び第２吸引口８３ａ，８３ｂから集塵室８０内に吸引した粉塵９３を吸引排出口８５を介して積極的に排出しているため、レーザビーム７７の進行方向に対する吸引排出口８５の形成位置はレーザビームの進行方向側及び反対側の何れでもよいことになる。
【００４０】
上述した実施形態の粉塵排出ユニット６４を備えたレーザ加工装置によると、アブレーション加工により発生した粉塵９３の吸引をレーザビーム７７の光路の両側且つ形成するレーザ加工溝９２の両側から行い、レーザビーム７７が照射される中央部分には粉塵９３の滞留が殆どないため、レーザビーム７７が粉塵９３の流路を横断することがなくなり、レーザビームを安定してウエーハＷに照射することができるため、深さや幅が一定のレーザ加工溝９２を形成することができる。
【符号の説明】
【００４１】
２    レーザ加工装置
２８    チャックテーブル
３４    レーザビーム照射ユニット
３６    レーザ加工ヘッド
６２    集光器
６４    粉塵排出ユニット
７８    ケーシング
８０    集塵室
８３ａ    第１吸引口
８３ｂ    第２吸引口
８３ｃ    中央開口
８８    Ｖ形状隔壁
９０    加工点
９２    レーザ加工溝
９３    粉塵
【図１】
2013006200.tif 000003
【図２】
2013006200.tif 000004
【図３】
2013006200.tif 000005
【図４】
2013006200.tif 000006
【図５】
2013006200.tif 000007
【図６】
2013006200.tif 000008