レーザー加工装置
【課題】保護部材の定期的なメンテナンス作業を容易に行うことができるレーザー加工装置を提供すること。
【解決手段】集光レンズ４２を内部に保持するレンズホルダー５１と、集光レンズ４２によりウェーハＷに集光されるレーザービーム４７の加工点に向けて、エアーを噴射するブローノズル５２とを備え、ブローノズル５２には、集光レンズ４２の加工点側においてレーザービーム４７を透過すると共に、加工点側からの異物から集光レンズ４２を保護する保護部材７５が設けられ、ブローノズル５２がレンズホルダー５１に対して位置決め状態で着脱自在な構成とした。
【解決手段】集光レンズ４２を内部に保持するレンズホルダー５１と、集光レンズ４２によりウェーハＷに集光されるレーザービーム４７の加工点に向けて、エアーを噴射するブローノズル５２とを備え、ブローノズル５２には、集光レンズ４２の加工点側においてレーザービーム４７を透過すると共に、加工点側からの異物から集光レンズ４２を保護する保護部材７５が設けられ、ブローノズル５２がレンズホルダー５１に対して位置決め状態で着脱自在な構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハ等のワークに対してレーザービームを照射し、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やＬＳＩなどの半導体集積回路は、通常、半導体ワーク表面のストリートと呼ばれる分割予定ラインによって区画された領域内に形成される。そして、半導体デバイスの製造工程においては、半導体ワークを、格子状のストリートに沿って切断することで複数の半導体チップに分割している。
【０００３】
半導体ワークのストリートに沿った切断は、メカニカルダイシングによって行われることが多い。メカニカルダイシングは、ダイサーと呼ばれる切削装置を用いて行われるため、ウェーハを高速に分割できるというメリットがある。一方で、半導体デバイスの微細化によってlow-k膜が用いられるようになると、メカニカルダイシングでは、当該膜の剥離やクラックといった深刻な問題が生じ、十分な切断速度を確保することが難しくなる。
【０００４】
上述の問題を解消する手段の一つとして、レーザービームの照射によって部材の一部を昇華させ、切断する加工技術が実用化されている。アブレーション加工と呼ばれる当該技術においては、加工点から加工屑（デブリ）が飛散するため、加工装置の性能低下を防止するために集光レンズなどの光学部品を保護する必要が生じる。従来、レーザー加工時に飛散する加工屑から集光レンズを保護する保護部材を加工ヘッドに設けたレーザー加工装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１に記載のレーザー加工装置の加工ヘッドは、集光レンズを保持したレンズホルダーの下部に、レーザービームが出射されるノズルを一体的に設けて構成されている。レンズホルダー内には、集光レンズの前方に保護部材としての保護ガラスが配置されている。保護ガラスは、集光レンズの前方に配置されることで、ノズルの開口から入り込んだ加工屑の集光レンズ側への侵入を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１６４４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のレーザー加工装置では、ノズルの開口から入り込んだ加工屑が保護ガラスに付着し、保護ガラス自体が汚染されるという問題が生じる。この場合、保護ガラスを定期的に交換する必要があるが、保護ガラスが配置されたレンズホルダーとノズルとが一体形成されるため、レンズホルダーごと保護ガラスを交換しなければならなかった。
【０００８】
一方、レンズホルダーに対してノズルを着脱自在とし、レンズホルダーからノズルを取り外して、ノズルが取り外された側からレンズホルダー内の保護ガラスだけを交換する構成も考えられる。しかしながら、レンズホルダーに対して再びノズルを取り付ける際に、十分な取付精度を得ることが困難となっていた。このように、特許文献１に記載のレーザー加工装置では、保護ガラスの定期的なメンテナンス作業が煩雑になるという問題があった。
【０００９】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、保護部材の定期的なメンテナンス作業を、従来のレーザー加工装置と比較して容易に行うことが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】
【００１０】
本発明のレーザー加工装置は、ワークを保持する保持手段と、前記保持手段に保持されたワークにレーザービームを照射してアブレーション加工を行うレーザー加工手段と、を有するレーザー加工装置であって、前記レーザー加工手段は、レーザービームを発振する発振器と、前記発振器から発振したレーザービームをワークに向けて集光する集光レンズと、前記集光レンズを内部に支持する筒形状のレンズホルダーと、加工屑による汚染から前記集光レンズを保護する気体を噴出するブローノズルと、を有し、前記ブローノズルは、前記集光レンズで集光されたレーザービームと前記気体とが通過する開口と、レーザービームを透過する材質で構成され、加工屑による汚染から前記集光レンズを保護する保護部材と、前記集光レンズと前記開口との間に前記保護部材を支持する保護部材支持部と、前記保護部材と前記開口との間の空間を通過させて前記開口から噴出する様に気体を流す流路と、前記レンズホルダーの外壁部に嵌合する内壁部と、を有し、前記レンズホルダーに対して脱着自在に構成され、前記保護部材を支持した前記ブローノズルを前記レンズホルダーから外して前記保護部材のメンテナンスが可能なことを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、集光レンズを支持するレンズホルダーに対してブローノズルが着脱自在に構成され、このブローノズルに集光レンズを保護する保護部材が設けられている。よって、従来のようにレンズホルダーごと保護部材を交換することなく、レンズホルダーからブローノズルを取り外すことで保護部材を交換することができる。また、レンズホルダーに対するブローノズルの取付時には、レンズホルダーの外壁部にブローノズルの内壁部を嵌合させることで、レンズホルダーに対してブローノズルが位置決めされるため、ブローノズルの着脱が繰り返された場合であっても、一定の取付精度を得ることができる。このように、保護部材のメンテナンス作業を、従来のレーザー加工装置と比較して容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
レンズホルダーに対してブローノズルを取り外すことで保護部材を交換可能とし、レンズホルダーに対しブローノズルを位置決め状態で取付可能とすることで、保護部材の定期的なメンテナンス作業を、従来のレーザー加工装置と比較して容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るレーザー加工装置の実施の形態を示す図であり、レーザー加工装置の外観斜視図である。
【図２】本発明に係るレーザー加工装置の実施の形態を示す図であり、レーザー加工装置の光学系の模式図である。
【図３】本発明に係るレーザー加工装置の実施の形態を示す図であり、加工ヘッドの部分断面図である。
【図４】本発明に係るレーザー加工装置の実施の形態を示す図であり、保護部材の交換作業の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図１を参照して、レーザー加工装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るレーザー加工装置の斜視図である。
【００１５】
図１に示すように、レーザー加工装置１は、ウェーハＷにレーザービームを照射するレーザー加工ユニット（レーザー加工手段）２６とウェーハＷを保持する保持テーブル（保持手段）２０とを相対移動させて、ウェーハＷを加工するように構成されている。ウェーハＷは、略円板状に形成されており、表面に格子状に配列された図示しない分割予定ラインによって複数の領域に区画されている。分割予定ラインによって区画された各領域には、ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成されている。ウェーハＷは、貼着テープ３１を介して環状フレーム３２に支持され、レーザー加工装置１に搬入される。
【００１６】
なお、本実施の形態では、ワークとして、シリコンウェーハ（Si）、ガリウムヒ素（GaAs）、シリコンカーバイド（SiC）等の半導体ウェーハを例に挙げて説明するが、この構成に限定されるものではない。チップ実装用としてウェーハの裏面に設けられるＤＡＦ（Die Attach Film）等の粘着部材、半導体製品のパッケージ、セラミック、ガラス、サファイア（Al2O3）系の無機材料基板、液晶ディスプレイドライバー等の各種電気部品やミクロンオーダーの加工位置精度が要求される各種加工材料等が含まれる。
【００１７】
レーザー加工装置１は、直方体状の加工台１０と、加工台１０の上面後方に立設した支柱部２４とを有している。支柱部２４の前面には、前方に突出したアーム部２５が設けられ、アーム部２５の先端側にはレーザー加工ユニット２６の加工ヘッド２７が設けられている。また、加工台１０の上面には、Ｙ軸方向に延在する一対のガイドレール１１ａ、１１ｂが設けられている。一対のガイドレール１１ａ、１１ｂには、加工送り方向となるＹ軸方向に移動可能に支持されたモーター駆動のＹ軸テーブル１２が配置されている。
【００１８】
Ｙ軸テーブル１２の上面には、Ｘ軸方向に延在する一対のガイドレール１５ａ、１５ｂが設けられている。一対のガイドレール１５ａ、１５ｂには、割出送り方向となるＸ軸方向に移動可能に支持されたモーター駆動のＸ軸テーブル１６が配置されている。Ｘ軸テーブル１６の上面には、保持テーブル２０が設けられている。また、Ｙ軸テーブル１２、Ｘ軸テーブル１６の背面側には、それぞれ図示しないナット部が形成され、これらナット部にそれぞれボールネジ１３、１７が螺合されている。ボールネジ１３、１７の一端部には、駆動モーター１４、１８が連結され、この駆動モーター１４、１８によりボールネジ１３、１７が回転駆動される。
【００１９】
保持テーブル２０は、Ｘ軸テーブル１６の上面においてＺ軸回りに回転可能なθテーブル２１と、θテーブル２１の上部に設けられ、ウェーハＷを吸着保持するワーク保持部２２とを有している。ワーク保持部２２は、所定の厚みを有する円板状であり、上面中央部分にはポーラスセラミック材により吸着面が形成されている。吸着面は、負圧により貼着テープ３１を介してウェーハＷを吸着する面であり、θテーブル２１の内部の配管を介して吸引源に接続されている。
【００２０】
ワーク保持部２２の周囲には、θテーブル２１の四方から径方向外側に延びる一対の支持アームを介して４つのクランプ部２３が設けられている。この４つのクランプ部２３は、エアーアクチュエータにより駆動し、ウェーハＷの周囲の環状フレーム３２を四方から挟持固定する。
【００２１】
レーザー加工ユニット２６は、アーム部２５の先端に設けられた加工ヘッド２７を有している。加工ヘッド２７は、ウェーハＷを加工するためのレーザービームを照射するものであり、集光レンズ４２（図２参照）を保持するレンズホルダー５１と、レンズホルダー５１の下部に取り付けられ、加工点に向けてエアー（気体）を噴射するブローノズル５２とを有している。なお、レンズホルダー５１およびブローノズル５２の詳細構成については後述する。
【００２２】
レンズホルダー５１、アーム部２５、支柱部２４内には、レーザー加工ユニット２６の光学系が設けられている。なお、レーザー加工ユニット２６の光学系は、レンズホルダー５１、アーム部２５、支柱部２４にまたがって形成される構成に限定されるものではなく、レンズホルダー５１内にのみ形成される構成としてもよい。
【００２３】
ここで、図２を参照して、レーザー加工装置の光学系について説明する。図２は、本発明の実施の形態に係るレーザー加工装置の光学系の模式図である。
【００２４】
図２に示すように、レーザー加工装置１の光学系は、ウェーハＷに対してレーザービーム４７を発振する発振器４１と、発振器４１が発振したレーザービーム４７を集光する集光器４４とを備えている。また、発振器４１から発振されるレーザービーム４７の光路上には、上記した集光器４４の他に、レーザービーム４７を反射して集光器４４に導くミラー４３が配置されている。
【００２５】
発振器４１としては、ルビーやＹＡＧなどの結晶をレーザー媒質として用いた固体レーザー、ガリウムヒ素やインジウムガリウムヒ素リンなどの半導体をレーザー媒質として用いた半導体レーザー、ヘリウム−ネオンやアルゴンなどの気体をレーザー媒質として用いた気体レーザー、アルゴンやクリプトン、キセノンなどの希ガスと、フッ素や塩素などのハロゲンの混合気体をレーザー媒質として用いたエキシマレーザー、などの各種発振器を用いることができる。発振器４１によるレーザー発振の態様は、出力特性からパルス発振であることが望ましいが、連続発振であっても構わない。
【００２６】
集光器４４は、主に、レーザービーム４７を透過、集光可能な集光レンズ４２を含んで構成される。集光レンズ４２は、単レンズ、または組み合わせレンズで構成されてもよいし、その他の光学部品を組み合わせてもよい。また、集光器４４に用いることができる光学部品の点数についても特に制限はなく、ワークであるウェーハＷの加工点への集光を、適切に実現できる構成を採用すればよい。
【００２７】
図２に示す光学系では、発振器４１から出射されたレーザービーム４７は、ミラー４３にて反射されて集光器４４に向けられ、集光器４４を通じてウェーハＷの加工点に集光される。レーザービーム４７が、ウェーハＷの加工点に集光されると、この加工点においてウェーハＷが部分的に昇華される。そして、レーザー加工装置１は、加工ヘッド２７に対して保持テーブル２０を、分割予定ラインに沿って加工送りすることにより、ウェーハＷを分割予定ラインに沿って加工する。
【００２８】
次に、図３を参照して、加工ヘッドの詳細構成について説明する。図３は、本発明の実施の形態に係る加工ヘッドの部分断面図である。
【００２９】
図３に示すように、加工ヘッド２７は、レンズホルダー５１の下部にナット５３を介してブローノズル５２を取り付けて構成される。レンズホルダー５１は、円筒状の大径部５５と、大径部５５の下部に連なる円筒状の小径部５６とを有している。小径部５６の内部には、レーザービーム４７の光路に沿って円筒状の空間が形成され、この円筒状の空間の下端側に集光レンズ４２が配置されている。また、円筒状の空間は、集光レンズ４２の前方側（下側）において広く形成されており、小径部５６の下端部と後述する保護部材７５との接触を防止する逃げ部５７を形成している。
【００３０】
小径部５６の外壁部５８には、鍔状部５９が外周面から外方に突出して設けられている。鍔状部５９は、ブローノズル５２の内壁部６６に嵌合することにより、レンズホルダー５１に対するブローノズル５２の位置決めを可能とする。また、鍔状部５９は、小径部５６に取り付けられたナット５３を抜け止めすると共に、ブローノズル５２の取り付け時のナット５３の締め込み量を調整する。
【００３１】
ナット５３は、中央に開口６１を有する円板部６２と、円板部６２の外周縁から下方に立ち下がる周壁部６３とを有している。円板部６２の開口６１は、小径部５６の外周寸法よりも僅かに大きく形成されている。このため、円板部６２の開口６１に小径部５６が挿通されることで、ナット５３が小径部５６に回転可能に支持される。周壁部６３の内周面には、ブローノズル５２の取付用の雌ネジ部６４が形成されている。
【００３２】
ブローノズル５２は、略円筒状の内壁部６６と、内壁部６６を囲うように設けられた外壁部６７とにより、二重壁構造となっている。内壁部６６には、加工点側に突出したノズル部６８が設けられている。また、内壁部６６は、レンズホルダー５１の小径部５６の外径よりも僅かに大径の収容空間を有しており、小径部５６の収容によりエアーの内部流路（流路）７１を形成する。内部流路７１の上流側は、ブローノズル５２内にエアーを取り込むための供給流路７２に連通されている。また、内部流路７１の下流側は、内壁部６６のノズル部６８に形成された略円錐形状のノズル孔（開口）７３に連通されている。
【００３３】
供給流路７２には、図示しないコンプレッサー等の供給源からエアーが供給される。この場合、供給源から供給流路７２に供給されるエアーは、汚染源となる物質を除去したクリーンエアーとすることが好ましい。なお、エアーは空気に限定されず、例えば、ウェーハＷとの反応性が低い不活性気体を用いることができる。不活性気体としては、ヘリウムやアルゴンをはじめとする希ガス、窒素などが適用される。
【００３４】
また、内壁部６６の底部には、保護部材７５を支持する保護部材支持部７６が設けられている。保護部材支持部７６は、レーザービーム４７の光路上にて、集光レンズ４２とノズル孔７３との間で保護部材７５を支持している。保護部材７５は、レーザービーム４７を透過可能なガラスにより板状に形成されている。保護部材支持部７６に支持された保護部材７５は、小径部５６の下端に形成された逃げ部５７内に位置し、ノズル孔７３を介して侵入する加工屑から集光レンズ４２を保護している。
【００３５】
なお、保護部材７５の材料は、レーザービーム４７の波長に応じて適宜変更でき、例えば、紫外域の波長のレーザービームを用いる場合にはフッ化カルシウム（透過波長域：１７０ｎｍ〜）、可視域の波長のレーザービームを用いる場合にはサファイア（透過波長域：２１０ｎｍ〜）、赤外域の波長のレーザービームを用いる場合にはセレン化亜鉛（透過波長域：６５０ｎｍ〜１０μｍ）をそれぞれ用いることができる。もちろん、保護部材７５に用いることができる材料はこれに限定されない。
【００３６】
内壁部６６の上端部には、小径部５６の鍔状部５９に嵌合する環状の段部７７が形成されている。ブローノズル５２は、小径部５６の鍔状部５９に内壁部６６の段部７７が嵌合することで、レンズホルダー５１に対して位置決めされる。また、段部７７の外周面には、ナット５３の雌ネジ部６４に螺合する雄ネジ部７８が形成されている。ブローノズル５２は、ナット５３の雌ネジ部６４が段部７７の雄ネジ部７８に締め込まれることにより、ナット５３を介してレンズホルダー５１に取り付けられている。
【００３７】
外壁部６７内には、加工点から飛散した加工屑を排出するための外部流路８１が形成されている。外部流路８１の上流側は、外壁部６７の底部に形成された開口８２に連通されている。外部流路８１の下流側は、開口８２を介して取り込まれた加工屑を排出するための排出流路８３に連通されている。排出流路８３内のエアーは、図示しない真空ポンプ等の排出源により排出される。なお、排出源は、加工屑などを十分に排出可能であれば、どのような構成でもよい。また、排出源は、加工屑を捕集するフィルタなどを備えることが好ましい。
【００３８】
このブローノズル５２において、供給流路７２を介して供給されたエアーは、内部流路７１を通ってノズル孔７３からウェーハＷの加工点に向けて噴射される。このとき、供給流路７２内のエアーは、ノズル孔７３に流入する直前で、保護部材７５の下面に沿って流れることで、保護部材７５を洗浄している。このため、保護部材７５の汚染が抑えられ、保護部材７５の交換頻度が低減される。
【００３９】
また、ノズル孔７３は、略円錐形状であるため、加工点側で開口が小さく形成される。このため、ノズル孔７３は、加工点側のエアーの流速を高めて噴射することで、内部への加工屑の侵入を抑制する。なお、ノズル孔７３は、略円錐形状に限定されるものではない。ノズル孔７３は、加工点側に向かってエアーの流速を高めると共に、加工点側の開口を小さくできれば、どのような形状でもよい。
【００４０】
ブローノズル５２の外部流路８１においては、加工点側から飛散した加工屑が開口８２を介して取り込まれる。外部流路８１に取り込まれた加工屑は、排出流路８３を介して排出される。このとき、開口８２には、ノズル部６８の先端が突出しているが、ノズル孔７３の先端が小さく形成されると共に、加工点側へのエアーの噴射によりノズル孔７３への加工屑の侵入が抑制されている。
【００４１】
このように構成されたブローノズル５２は、上記したように、ナット５３を介してレンズホルダー５１に着脱自在に取り付けられている。また、保護部材７５が保護部材支持部７６を介してブローノズル５２に取り付けられている。このため、メンテナンス作業時には、ナット５３を緩めて、レンズホルダー５１からブローノズル５２を取り外すことで保護部材７５の交換を容易にしている。
【００４２】
また、上記したように、ブローノズル５２は、レンズホルダー５１の小径部５６に対して位置決め状態で取り付けられる。より詳細には、鍔状部５９の下面８５と段部７７の底面８６とが当接されることで、レンズホルダー５１に対するブローノズル５２の高さ方向の位置決めがされ、鍔状部５９の外周面８７と段部７７の内周面８８とが合わされることで水平方向の位置決めがされる。このため、レンズホルダー５１に対するブローノズル５２の取付時には、ブローノズル５２の着脱時に十分な取付精度（０．２ｍｍ程度）を得ることが可能となる。
【００４３】
このとき、小径部５６の下部は、内壁部６６の底部の近傍に位置されている。このため、小径部５６の下端側に配置された集光レンズ４２をノズル孔７３に近付けることができ、焦点距離の短い集光レンズ４２を使用可能となっている。さらに、保護部材支持部７６に支持された保護部材７５は、小径部５６の下端に形成された逃げ部５７により、集光レンズ４２に近付けて配置することが可能となる。このため、保護部材７５は、加工点から遠く、集光レンズ４２に近い位置に配置されるため、加工屑による集光レンズ４２の汚染を抑制すると共に、自身の汚染も抑制することができる。
【００４４】
次に、図４を参照して、保護部材の交換作業について説明する。図４は、本発明の実施の形態に係る保護部材の交換作業の説明図である。
【００４５】
図４（ａ）に示すように、ブローノズル５２は、ナット５３を緩めることで、レンズホルダー５１から取り外される。そして、ブローノズル５２内の保護部材支持部７６から保護部材７５が取り外され、保護部材支持部７６に新たな保護部材７５が取り付けられる。この場合、保護部材７５は、着脱自在なブローノズル５２に取り付けられているため、レーザー加工装置に固定されたレンズホルダー内に取り付けられている構成と比較して、容易な交換作業となっている。なお、保護部材７５は、ブローノズル５２ごと交換される構成としてもよい。
【００４６】
次に、図４（ｂ）に示すように、保護部材７５が交換されると、レンズホルダー５１の鍔状部５９にブローノズル５２の段部７７が嵌め込まれる。このとき、段部７７の内周面８８が鍔状部５９の外周面８７に沿った状態で、段部７７の底面８６が鍔状部５９の下面８５に付き当てられる。これにより、ブローノズル５２がレンズホルダー５１に対して高さ方向および平面方向で位置決めされる。また、ブローノズル５２内では、保護部材７５がレンズホルダー５１の逃げ部５７内に位置されて、集光レンズ４２に接近される。このように、保護部材７５が加工点から遠い集光レンズ４２側に位置するため、加工屑による保護部材７５の汚染が抑制される。
【００４７】
次に、図４（ｃ）に示すように、レンズホルダー５１の鍔状部５９にブローノズル５２の段部７７が嵌め込まれた状態で、ブローノズル５２に対してナット５３が締め込まれる。ブローノズル５２に対してナット５３が締め込まれると、ナット５３の円板部６２とブローノズル５２の段部７７との間にレンズホルダー５１の鍔状部５９を挟み込むようにしてレンズホルダー５１にブローノズル５２が固定される。このとき、ブローノズル５２がレンズホルダー５１に対して位置決め状態で固定されるため、ブローノズル５２の着脱が繰り返された場合であっても一定の取付精度を得ることが可能となる。
【００４８】
次に、ウェーハの分割方法の全体的な流れについて説明する。まず、保持テーブル２０にウェーハＷが載置されると、保持テーブル２０が加工ヘッド２７の加工位置に移動される。次に、加工ヘッド２７の出射口がウェーハＷの分割予定ラインに位置合わせされると共に、集光器４４によりレーザービーム４７の焦点がウェーハＷの加工点に調整され、アブレーション加工処理が開始される。
【００４９】
この場合、保持テーブル２０がウェーハＷを保持した状態でＹ軸方向に加工送りされ、分割予定ラインに沿ってウェーハＷが分割される。続いて、保持テーブル２０が数ピッチ分だけＸ軸方向に移動され、加工ヘッド２７の出射口が隣接する分割予定ラインに位置合わせされる。そして、保持テーブル２０がウェーハＷを保持した状態でＹ軸方向に加工送りされ、分割予定ラインに沿ってウェーハＷが分割される。この動作が繰り返されてウェーハＷのＹ軸方向の全ての分割予定ラインに沿ってウェーハＷが加工される。次に、θテーブル２１が９０度回転され、同様な動作により、ウェーハＷのＸ軸方向の全ての分割予定ラインに沿ってウェーハＷが加工される。すべてのアブレーション加工処理が完了すると、ウェーハＷは保持テーブル２０から取り外される。
【００５０】
以上、この構成によれば、集光レンズ４２を支持するレンズホルダー５１に対してブローノズル５２が着脱自在に構成され、このブローノズル５２に加工屑から集光レンズ４２を保護する保護部材７５が設けられている。よって、レンズホルダー５１からブローノズル５２を取り外すことで保護部材７５を交換することが可能となる。また、レンズホルダー５１に対するブローノズル５２の取付時には、レンズホルダー５１の鍔状部５９にブローノズル５２の段部７７を嵌合させることで、レンズホルダー５１に対してブローノズル５２が位置決めされる。このため、ブローノズル５２の着脱が繰り返された場合であっても、一定の取付精度を得ることが可能となる。このように、保護部材７５のメンテナンス作業を容易に行うことが可能となる。
【００５１】
なお、上記した実施の形態においては、光学系が発振器、ミラー、集光器により構成されたが、この構成に限定されるものではない。光学系は、レーザービームをワークに向けて集光可能な構成であればよく、例えば、ビームエキスパンダーなどを適宜組み合わせてもよい。
【００５２】
また、上記した実施の形態においては、ブローノズルが加工点側からの加工屑を取り込んで排出する構成としたが、この構成に限定されるものではない。ブローノズルは、加工点に向けてエアーを噴射可能であればよく、加工屑を取り込まない構成としてもよい。
【００５３】
また、上記した実施の形態においては、保護部材が板状に形成されたが、この構成に限定されるものではない。保護部材は、レーザービームを透過すると共に、加工点側からの異物から集光レンズを保護する構成であればよく、例えば、フィルム状やブロック状に形成されていてもよい。
【００５４】
また、上記した実施の形態においては、レンズホルダーの鍔状部にブローノズルの段部を嵌合させることで、ブローノズルがレンズホルダーに対して位置決めされる構成としたが、この構成に限定されるものではない。ブローノズルがレンズホルダーに対して位置決めされる構成であればよく、例えば、ブローノズルおよびレンズホルダーのいずれか一方に設けたピンを、いずれか他方に設けたピン穴に差し込むことで位置決めしてもよい。
【００５５】
また、上記した実施の形態においては、ブローノズルが、ナットを介してレンズホルダーに固定される構成としたが、この構成に限定されるものではない。ブローノズルは、ナットを介さずに直にレンズホルダーに固定される構成としてもよい。
【００５６】
また、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上説明したように、本発明は、保護部材の定期的なメンテナンス作業を容易に行うことができるという効果を有し、特に、半導体ウェーハ等のワークに対してレーザービームを照射し、アブレーション加工を施すレーザー加工装置に有用である。
【符号の説明】
【００５８】
１ レーザー加工装置
２０ 保持テーブル（保持手段）
２６ レーザー加工ユニット（レーザー加工手段）
２７ 加工ヘッド
４１ 発振器
４２ 集光レンズ
４３ ミラー
４７ レーザービーム
５１ レンズホルダー
５２ ブローノズル
５３ ナット
５８ 外壁部
５９ 鍔状部（外壁部）
６６ 内壁部
７１ 内部流路（流路）
７３ ノズル孔（開口）
７５ 保護部材
７６ 保護部材支持部
７７ 段部（内壁部）
８１ 外部流路
Ｗ ウェーハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハ等のワークに対してレーザービームを照射し、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やＬＳＩなどの半導体集積回路は、通常、半導体ワーク表面のストリートと呼ばれる分割予定ラインによって区画された領域内に形成される。そして、半導体デバイスの製造工程においては、半導体ワークを、格子状のストリートに沿って切断することで複数の半導体チップに分割している。
【０００３】
半導体ワークのストリートに沿った切断は、メカニカルダイシングによって行われることが多い。メカニカルダイシングは、ダイサーと呼ばれる切削装置を用いて行われるため、ウェーハを高速に分割できるというメリットがある。一方で、半導体デバイスの微細化によってlow-k膜が用いられるようになると、メカニカルダイシングでは、当該膜の剥離やクラックといった深刻な問題が生じ、十分な切断速度を確保することが難しくなる。
【０００４】
上述の問題を解消する手段の一つとして、レーザービームの照射によって部材の一部を昇華させ、切断する加工技術が実用化されている。アブレーション加工と呼ばれる当該技術においては、加工点から加工屑（デブリ）が飛散するため、加工装置の性能低下を防止するために集光レンズなどの光学部品を保護する必要が生じる。従来、レーザー加工時に飛散する加工屑から集光レンズを保護する保護部材を加工ヘッドに設けたレーザー加工装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１に記載のレーザー加工装置の加工ヘッドは、集光レンズを保持したレンズホルダーの下部に、レーザービームが出射されるノズルを一体的に設けて構成されている。レンズホルダー内には、集光レンズの前方に保護部材としての保護ガラスが配置されている。保護ガラスは、集光レンズの前方に配置されることで、ノズルの開口から入り込んだ加工屑の集光レンズ側への侵入を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１６４４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のレーザー加工装置では、ノズルの開口から入り込んだ加工屑が保護ガラスに付着し、保護ガラス自体が汚染されるという問題が生じる。この場合、保護ガラスを定期的に交換する必要があるが、保護ガラスが配置されたレンズホルダーとノズルとが一体形成されるため、レンズホルダーごと保護ガラスを交換しなければならなかった。
【０００８】
一方、レンズホルダーに対してノズルを着脱自在とし、レンズホルダーからノズルを取り外して、ノズルが取り外された側からレンズホルダー内の保護ガラスだけを交換する構成も考えられる。しかしながら、レンズホルダーに対して再びノズルを取り付ける際に、十分な取付精度を得ることが困難となっていた。このように、特許文献１に記載のレーザー加工装置では、保護ガラスの定期的なメンテナンス作業が煩雑になるという問題があった。
【０００９】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、保護部材の定期的なメンテナンス作業を、従来のレーザー加工装置と比較して容易に行うことが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】
【００１０】
本発明のレーザー加工装置は、ワークを保持する保持手段と、前記保持手段に保持されたワークにレーザービームを照射してアブレーション加工を行うレーザー加工手段と、を有するレーザー加工装置であって、前記レーザー加工手段は、レーザービームを発振する発振器と、前記発振器から発振したレーザービームをワークに向けて集光する集光レンズと、前記集光レンズを内部に支持する筒形状のレンズホルダーと、加工屑による汚染から前記集光レンズを保護する気体を噴出するブローノズルと、を有し、前記ブローノズルは、前記集光レンズで集光されたレーザービームと前記気体とが通過する開口と、レーザービームを透過する材質で構成され、加工屑による汚染から前記集光レンズを保護する保護部材と、前記集光レンズと前記開口との間に前記保護部材を支持する保護部材支持部と、前記保護部材と前記開口との間の空間を通過させて前記開口から噴出する様に気体を流す流路と、前記レンズホルダーの外壁部に嵌合する内壁部と、を有し、前記レンズホルダーに対して脱着自在に構成され、前記保護部材を支持した前記ブローノズルを前記レンズホルダーから外して前記保護部材のメンテナンスが可能なことを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、集光レンズを支持するレンズホルダーに対してブローノズルが着脱自在に構成され、このブローノズルに集光レンズを保護する保護部材が設けられている。よって、従来のようにレンズホルダーごと保護部材を交換することなく、レンズホルダーからブローノズルを取り外すことで保護部材を交換することができる。また、レンズホルダーに対するブローノズルの取付時には、レンズホルダーの外壁部にブローノズルの内壁部を嵌合させることで、レンズホルダーに対してブローノズルが位置決めされるため、ブローノズルの着脱が繰り返された場合であっても、一定の取付精度を得ることができる。このように、保護部材のメンテナンス作業を、従来のレーザー加工装置と比較して容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
レンズホルダーに対してブローノズルを取り外すことで保護部材を交換可能とし、レンズホルダーに対しブローノズルを位置決め状態で取付可能とすることで、保護部材の定期的なメンテナンス作業を、従来のレーザー加工装置と比較して容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るレーザー加工装置の実施の形態を示す図であり、レーザー加工装置の外観斜視図である。
【図２】本発明に係るレーザー加工装置の実施の形態を示す図であり、レーザー加工装置の光学系の模式図である。
【図３】本発明に係るレーザー加工装置の実施の形態を示す図であり、加工ヘッドの部分断面図である。
【図４】本発明に係るレーザー加工装置の実施の形態を示す図であり、保護部材の交換作業の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図１を参照して、レーザー加工装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るレーザー加工装置の斜視図である。
【００１５】
図１に示すように、レーザー加工装置１は、ウェーハＷにレーザービームを照射するレーザー加工ユニット（レーザー加工手段）２６とウェーハＷを保持する保持テーブル（保持手段）２０とを相対移動させて、ウェーハＷを加工するように構成されている。ウェーハＷは、略円板状に形成されており、表面に格子状に配列された図示しない分割予定ラインによって複数の領域に区画されている。分割予定ラインによって区画された各領域には、ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成されている。ウェーハＷは、貼着テープ３１を介して環状フレーム３２に支持され、レーザー加工装置１に搬入される。
【００１６】
なお、本実施の形態では、ワークとして、シリコンウェーハ（Si）、ガリウムヒ素（GaAs）、シリコンカーバイド（SiC）等の半導体ウェーハを例に挙げて説明するが、この構成に限定されるものではない。チップ実装用としてウェーハの裏面に設けられるＤＡＦ（Die Attach Film）等の粘着部材、半導体製品のパッケージ、セラミック、ガラス、サファイア（Al2O3）系の無機材料基板、液晶ディスプレイドライバー等の各種電気部品やミクロンオーダーの加工位置精度が要求される各種加工材料等が含まれる。
【００１７】
レーザー加工装置１は、直方体状の加工台１０と、加工台１０の上面後方に立設した支柱部２４とを有している。支柱部２４の前面には、前方に突出したアーム部２５が設けられ、アーム部２５の先端側にはレーザー加工ユニット２６の加工ヘッド２７が設けられている。また、加工台１０の上面には、Ｙ軸方向に延在する一対のガイドレール１１ａ、１１ｂが設けられている。一対のガイドレール１１ａ、１１ｂには、加工送り方向となるＹ軸方向に移動可能に支持されたモーター駆動のＹ軸テーブル１２が配置されている。
【００１８】
Ｙ軸テーブル１２の上面には、Ｘ軸方向に延在する一対のガイドレール１５ａ、１５ｂが設けられている。一対のガイドレール１５ａ、１５ｂには、割出送り方向となるＸ軸方向に移動可能に支持されたモーター駆動のＸ軸テーブル１６が配置されている。Ｘ軸テーブル１６の上面には、保持テーブル２０が設けられている。また、Ｙ軸テーブル１２、Ｘ軸テーブル１６の背面側には、それぞれ図示しないナット部が形成され、これらナット部にそれぞれボールネジ１３、１７が螺合されている。ボールネジ１３、１７の一端部には、駆動モーター１４、１８が連結され、この駆動モーター１４、１８によりボールネジ１３、１７が回転駆動される。
【００１９】
保持テーブル２０は、Ｘ軸テーブル１６の上面においてＺ軸回りに回転可能なθテーブル２１と、θテーブル２１の上部に設けられ、ウェーハＷを吸着保持するワーク保持部２２とを有している。ワーク保持部２２は、所定の厚みを有する円板状であり、上面中央部分にはポーラスセラミック材により吸着面が形成されている。吸着面は、負圧により貼着テープ３１を介してウェーハＷを吸着する面であり、θテーブル２１の内部の配管を介して吸引源に接続されている。
【００２０】
ワーク保持部２２の周囲には、θテーブル２１の四方から径方向外側に延びる一対の支持アームを介して４つのクランプ部２３が設けられている。この４つのクランプ部２３は、エアーアクチュエータにより駆動し、ウェーハＷの周囲の環状フレーム３２を四方から挟持固定する。
【００２１】
レーザー加工ユニット２６は、アーム部２５の先端に設けられた加工ヘッド２７を有している。加工ヘッド２７は、ウェーハＷを加工するためのレーザービームを照射するものであり、集光レンズ４２（図２参照）を保持するレンズホルダー５１と、レンズホルダー５１の下部に取り付けられ、加工点に向けてエアー（気体）を噴射するブローノズル５２とを有している。なお、レンズホルダー５１およびブローノズル５２の詳細構成については後述する。
【００２２】
レンズホルダー５１、アーム部２５、支柱部２４内には、レーザー加工ユニット２６の光学系が設けられている。なお、レーザー加工ユニット２６の光学系は、レンズホルダー５１、アーム部２５、支柱部２４にまたがって形成される構成に限定されるものではなく、レンズホルダー５１内にのみ形成される構成としてもよい。
【００２３】
ここで、図２を参照して、レーザー加工装置の光学系について説明する。図２は、本発明の実施の形態に係るレーザー加工装置の光学系の模式図である。
【００２４】
図２に示すように、レーザー加工装置１の光学系は、ウェーハＷに対してレーザービーム４７を発振する発振器４１と、発振器４１が発振したレーザービーム４７を集光する集光器４４とを備えている。また、発振器４１から発振されるレーザービーム４７の光路上には、上記した集光器４４の他に、レーザービーム４７を反射して集光器４４に導くミラー４３が配置されている。
【００２５】
発振器４１としては、ルビーやＹＡＧなどの結晶をレーザー媒質として用いた固体レーザー、ガリウムヒ素やインジウムガリウムヒ素リンなどの半導体をレーザー媒質として用いた半導体レーザー、ヘリウム−ネオンやアルゴンなどの気体をレーザー媒質として用いた気体レーザー、アルゴンやクリプトン、キセノンなどの希ガスと、フッ素や塩素などのハロゲンの混合気体をレーザー媒質として用いたエキシマレーザー、などの各種発振器を用いることができる。発振器４１によるレーザー発振の態様は、出力特性からパルス発振であることが望ましいが、連続発振であっても構わない。
【００２６】
集光器４４は、主に、レーザービーム４７を透過、集光可能な集光レンズ４２を含んで構成される。集光レンズ４２は、単レンズ、または組み合わせレンズで構成されてもよいし、その他の光学部品を組み合わせてもよい。また、集光器４４に用いることができる光学部品の点数についても特に制限はなく、ワークであるウェーハＷの加工点への集光を、適切に実現できる構成を採用すればよい。
【００２７】
図２に示す光学系では、発振器４１から出射されたレーザービーム４７は、ミラー４３にて反射されて集光器４４に向けられ、集光器４４を通じてウェーハＷの加工点に集光される。レーザービーム４７が、ウェーハＷの加工点に集光されると、この加工点においてウェーハＷが部分的に昇華される。そして、レーザー加工装置１は、加工ヘッド２７に対して保持テーブル２０を、分割予定ラインに沿って加工送りすることにより、ウェーハＷを分割予定ラインに沿って加工する。
【００２８】
次に、図３を参照して、加工ヘッドの詳細構成について説明する。図３は、本発明の実施の形態に係る加工ヘッドの部分断面図である。
【００２９】
図３に示すように、加工ヘッド２７は、レンズホルダー５１の下部にナット５３を介してブローノズル５２を取り付けて構成される。レンズホルダー５１は、円筒状の大径部５５と、大径部５５の下部に連なる円筒状の小径部５６とを有している。小径部５６の内部には、レーザービーム４７の光路に沿って円筒状の空間が形成され、この円筒状の空間の下端側に集光レンズ４２が配置されている。また、円筒状の空間は、集光レンズ４２の前方側（下側）において広く形成されており、小径部５６の下端部と後述する保護部材７５との接触を防止する逃げ部５７を形成している。
【００３０】
小径部５６の外壁部５８には、鍔状部５９が外周面から外方に突出して設けられている。鍔状部５９は、ブローノズル５２の内壁部６６に嵌合することにより、レンズホルダー５１に対するブローノズル５２の位置決めを可能とする。また、鍔状部５９は、小径部５６に取り付けられたナット５３を抜け止めすると共に、ブローノズル５２の取り付け時のナット５３の締め込み量を調整する。
【００３１】
ナット５３は、中央に開口６１を有する円板部６２と、円板部６２の外周縁から下方に立ち下がる周壁部６３とを有している。円板部６２の開口６１は、小径部５６の外周寸法よりも僅かに大きく形成されている。このため、円板部６２の開口６１に小径部５６が挿通されることで、ナット５３が小径部５６に回転可能に支持される。周壁部６３の内周面には、ブローノズル５２の取付用の雌ネジ部６４が形成されている。
【００３２】
ブローノズル５２は、略円筒状の内壁部６６と、内壁部６６を囲うように設けられた外壁部６７とにより、二重壁構造となっている。内壁部６６には、加工点側に突出したノズル部６８が設けられている。また、内壁部６６は、レンズホルダー５１の小径部５６の外径よりも僅かに大径の収容空間を有しており、小径部５６の収容によりエアーの内部流路（流路）７１を形成する。内部流路７１の上流側は、ブローノズル５２内にエアーを取り込むための供給流路７２に連通されている。また、内部流路７１の下流側は、内壁部６６のノズル部６８に形成された略円錐形状のノズル孔（開口）７３に連通されている。
【００３３】
供給流路７２には、図示しないコンプレッサー等の供給源からエアーが供給される。この場合、供給源から供給流路７２に供給されるエアーは、汚染源となる物質を除去したクリーンエアーとすることが好ましい。なお、エアーは空気に限定されず、例えば、ウェーハＷとの反応性が低い不活性気体を用いることができる。不活性気体としては、ヘリウムやアルゴンをはじめとする希ガス、窒素などが適用される。
【００３４】
また、内壁部６６の底部には、保護部材７５を支持する保護部材支持部７６が設けられている。保護部材支持部７６は、レーザービーム４７の光路上にて、集光レンズ４２とノズル孔７３との間で保護部材７５を支持している。保護部材７５は、レーザービーム４７を透過可能なガラスにより板状に形成されている。保護部材支持部７６に支持された保護部材７５は、小径部５６の下端に形成された逃げ部５７内に位置し、ノズル孔７３を介して侵入する加工屑から集光レンズ４２を保護している。
【００３５】
なお、保護部材７５の材料は、レーザービーム４７の波長に応じて適宜変更でき、例えば、紫外域の波長のレーザービームを用いる場合にはフッ化カルシウム（透過波長域：１７０ｎｍ〜）、可視域の波長のレーザービームを用いる場合にはサファイア（透過波長域：２１０ｎｍ〜）、赤外域の波長のレーザービームを用いる場合にはセレン化亜鉛（透過波長域：６５０ｎｍ〜１０μｍ）をそれぞれ用いることができる。もちろん、保護部材７５に用いることができる材料はこれに限定されない。
【００３６】
内壁部６６の上端部には、小径部５６の鍔状部５９に嵌合する環状の段部７７が形成されている。ブローノズル５２は、小径部５６の鍔状部５９に内壁部６６の段部７７が嵌合することで、レンズホルダー５１に対して位置決めされる。また、段部７７の外周面には、ナット５３の雌ネジ部６４に螺合する雄ネジ部７８が形成されている。ブローノズル５２は、ナット５３の雌ネジ部６４が段部７７の雄ネジ部７８に締め込まれることにより、ナット５３を介してレンズホルダー５１に取り付けられている。
【００３７】
外壁部６７内には、加工点から飛散した加工屑を排出するための外部流路８１が形成されている。外部流路８１の上流側は、外壁部６７の底部に形成された開口８２に連通されている。外部流路８１の下流側は、開口８２を介して取り込まれた加工屑を排出するための排出流路８３に連通されている。排出流路８３内のエアーは、図示しない真空ポンプ等の排出源により排出される。なお、排出源は、加工屑などを十分に排出可能であれば、どのような構成でもよい。また、排出源は、加工屑を捕集するフィルタなどを備えることが好ましい。
【００３８】
このブローノズル５２において、供給流路７２を介して供給されたエアーは、内部流路７１を通ってノズル孔７３からウェーハＷの加工点に向けて噴射される。このとき、供給流路７２内のエアーは、ノズル孔７３に流入する直前で、保護部材７５の下面に沿って流れることで、保護部材７５を洗浄している。このため、保護部材７５の汚染が抑えられ、保護部材７５の交換頻度が低減される。
【００３９】
また、ノズル孔７３は、略円錐形状であるため、加工点側で開口が小さく形成される。このため、ノズル孔７３は、加工点側のエアーの流速を高めて噴射することで、内部への加工屑の侵入を抑制する。なお、ノズル孔７３は、略円錐形状に限定されるものではない。ノズル孔７３は、加工点側に向かってエアーの流速を高めると共に、加工点側の開口を小さくできれば、どのような形状でもよい。
【００４０】
ブローノズル５２の外部流路８１においては、加工点側から飛散した加工屑が開口８２を介して取り込まれる。外部流路８１に取り込まれた加工屑は、排出流路８３を介して排出される。このとき、開口８２には、ノズル部６８の先端が突出しているが、ノズル孔７３の先端が小さく形成されると共に、加工点側へのエアーの噴射によりノズル孔７３への加工屑の侵入が抑制されている。
【００４１】
このように構成されたブローノズル５２は、上記したように、ナット５３を介してレンズホルダー５１に着脱自在に取り付けられている。また、保護部材７５が保護部材支持部７６を介してブローノズル５２に取り付けられている。このため、メンテナンス作業時には、ナット５３を緩めて、レンズホルダー５１からブローノズル５２を取り外すことで保護部材７５の交換を容易にしている。
【００４２】
また、上記したように、ブローノズル５２は、レンズホルダー５１の小径部５６に対して位置決め状態で取り付けられる。より詳細には、鍔状部５９の下面８５と段部７７の底面８６とが当接されることで、レンズホルダー５１に対するブローノズル５２の高さ方向の位置決めがされ、鍔状部５９の外周面８７と段部７７の内周面８８とが合わされることで水平方向の位置決めがされる。このため、レンズホルダー５１に対するブローノズル５２の取付時には、ブローノズル５２の着脱時に十分な取付精度（０．２ｍｍ程度）を得ることが可能となる。
【００４３】
このとき、小径部５６の下部は、内壁部６６の底部の近傍に位置されている。このため、小径部５６の下端側に配置された集光レンズ４２をノズル孔７３に近付けることができ、焦点距離の短い集光レンズ４２を使用可能となっている。さらに、保護部材支持部７６に支持された保護部材７５は、小径部５６の下端に形成された逃げ部５７により、集光レンズ４２に近付けて配置することが可能となる。このため、保護部材７５は、加工点から遠く、集光レンズ４２に近い位置に配置されるため、加工屑による集光レンズ４２の汚染を抑制すると共に、自身の汚染も抑制することができる。
【００４４】
次に、図４を参照して、保護部材の交換作業について説明する。図４は、本発明の実施の形態に係る保護部材の交換作業の説明図である。
【００４５】
図４（ａ）に示すように、ブローノズル５２は、ナット５３を緩めることで、レンズホルダー５１から取り外される。そして、ブローノズル５２内の保護部材支持部７６から保護部材７５が取り外され、保護部材支持部７６に新たな保護部材７５が取り付けられる。この場合、保護部材７５は、着脱自在なブローノズル５２に取り付けられているため、レーザー加工装置に固定されたレンズホルダー内に取り付けられている構成と比較して、容易な交換作業となっている。なお、保護部材７５は、ブローノズル５２ごと交換される構成としてもよい。
【００４６】
次に、図４（ｂ）に示すように、保護部材７５が交換されると、レンズホルダー５１の鍔状部５９にブローノズル５２の段部７７が嵌め込まれる。このとき、段部７７の内周面８８が鍔状部５９の外周面８７に沿った状態で、段部７７の底面８６が鍔状部５９の下面８５に付き当てられる。これにより、ブローノズル５２がレンズホルダー５１に対して高さ方向および平面方向で位置決めされる。また、ブローノズル５２内では、保護部材７５がレンズホルダー５１の逃げ部５７内に位置されて、集光レンズ４２に接近される。このように、保護部材７５が加工点から遠い集光レンズ４２側に位置するため、加工屑による保護部材７５の汚染が抑制される。
【００４７】
次に、図４（ｃ）に示すように、レンズホルダー５１の鍔状部５９にブローノズル５２の段部７７が嵌め込まれた状態で、ブローノズル５２に対してナット５３が締め込まれる。ブローノズル５２に対してナット５３が締め込まれると、ナット５３の円板部６２とブローノズル５２の段部７７との間にレンズホルダー５１の鍔状部５９を挟み込むようにしてレンズホルダー５１にブローノズル５２が固定される。このとき、ブローノズル５２がレンズホルダー５１に対して位置決め状態で固定されるため、ブローノズル５２の着脱が繰り返された場合であっても一定の取付精度を得ることが可能となる。
【００４８】
次に、ウェーハの分割方法の全体的な流れについて説明する。まず、保持テーブル２０にウェーハＷが載置されると、保持テーブル２０が加工ヘッド２７の加工位置に移動される。次に、加工ヘッド２７の出射口がウェーハＷの分割予定ラインに位置合わせされると共に、集光器４４によりレーザービーム４７の焦点がウェーハＷの加工点に調整され、アブレーション加工処理が開始される。
【００４９】
この場合、保持テーブル２０がウェーハＷを保持した状態でＹ軸方向に加工送りされ、分割予定ラインに沿ってウェーハＷが分割される。続いて、保持テーブル２０が数ピッチ分だけＸ軸方向に移動され、加工ヘッド２７の出射口が隣接する分割予定ラインに位置合わせされる。そして、保持テーブル２０がウェーハＷを保持した状態でＹ軸方向に加工送りされ、分割予定ラインに沿ってウェーハＷが分割される。この動作が繰り返されてウェーハＷのＹ軸方向の全ての分割予定ラインに沿ってウェーハＷが加工される。次に、θテーブル２１が９０度回転され、同様な動作により、ウェーハＷのＸ軸方向の全ての分割予定ラインに沿ってウェーハＷが加工される。すべてのアブレーション加工処理が完了すると、ウェーハＷは保持テーブル２０から取り外される。
【００５０】
以上、この構成によれば、集光レンズ４２を支持するレンズホルダー５１に対してブローノズル５２が着脱自在に構成され、このブローノズル５２に加工屑から集光レンズ４２を保護する保護部材７５が設けられている。よって、レンズホルダー５１からブローノズル５２を取り外すことで保護部材７５を交換することが可能となる。また、レンズホルダー５１に対するブローノズル５２の取付時には、レンズホルダー５１の鍔状部５９にブローノズル５２の段部７７を嵌合させることで、レンズホルダー５１に対してブローノズル５２が位置決めされる。このため、ブローノズル５２の着脱が繰り返された場合であっても、一定の取付精度を得ることが可能となる。このように、保護部材７５のメンテナンス作業を容易に行うことが可能となる。
【００５１】
なお、上記した実施の形態においては、光学系が発振器、ミラー、集光器により構成されたが、この構成に限定されるものではない。光学系は、レーザービームをワークに向けて集光可能な構成であればよく、例えば、ビームエキスパンダーなどを適宜組み合わせてもよい。
【００５２】
また、上記した実施の形態においては、ブローノズルが加工点側からの加工屑を取り込んで排出する構成としたが、この構成に限定されるものではない。ブローノズルは、加工点に向けてエアーを噴射可能であればよく、加工屑を取り込まない構成としてもよい。
【００５３】
また、上記した実施の形態においては、保護部材が板状に形成されたが、この構成に限定されるものではない。保護部材は、レーザービームを透過すると共に、加工点側からの異物から集光レンズを保護する構成であればよく、例えば、フィルム状やブロック状に形成されていてもよい。
【００５４】
また、上記した実施の形態においては、レンズホルダーの鍔状部にブローノズルの段部を嵌合させることで、ブローノズルがレンズホルダーに対して位置決めされる構成としたが、この構成に限定されるものではない。ブローノズルがレンズホルダーに対して位置決めされる構成であればよく、例えば、ブローノズルおよびレンズホルダーのいずれか一方に設けたピンを、いずれか他方に設けたピン穴に差し込むことで位置決めしてもよい。
【００５５】
また、上記した実施の形態においては、ブローノズルが、ナットを介してレンズホルダーに固定される構成としたが、この構成に限定されるものではない。ブローノズルは、ナットを介さずに直にレンズホルダーに固定される構成としてもよい。
【００５６】
また、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上説明したように、本発明は、保護部材の定期的なメンテナンス作業を容易に行うことができるという効果を有し、特に、半導体ウェーハ等のワークに対してレーザービームを照射し、アブレーション加工を施すレーザー加工装置に有用である。
【符号の説明】
【００５８】
１ レーザー加工装置
２０ 保持テーブル（保持手段）
２６ レーザー加工ユニット（レーザー加工手段）
２７ 加工ヘッド
４１ 発振器
４２ 集光レンズ
４３ ミラー
４７ レーザービーム
５１ レンズホルダー
５２ ブローノズル
５３ ナット
５８ 外壁部
５９ 鍔状部（外壁部）
６６ 内壁部
７１ 内部流路（流路）
７３ ノズル孔（開口）
７５ 保護部材
７６ 保護部材支持部
７７ 段部（内壁部）
８１ 外部流路
Ｗ ウェーハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを保持する保持手段と、前記保持手段に保持されたワークにレーザービームを照射してアブレーション加工を行うレーザー加工手段と、を有するレーザー加工装置であって、
前記レーザー加工手段は、
レーザービームを発振する発振器と、
前記発振器から発振したレーザービームをワークに向けて集光する集光レンズと、
前記集光レンズを内部に支持する筒形状のレンズホルダーと、
加工屑による汚染から前記集光レンズを保護する気体を噴出するブローノズルと、を有し、
前記ブローノズルは、
前記集光レンズで集光されたレーザービームと前記気体とが通過する開口と、
レーザービームを透過する材質で構成され、加工屑による汚染から前記集光レンズを保護する保護部材と、
前記集光レンズと前記開口との間に前記保護部材を支持する保護部材支持部と、
前記保護部材と前記開口との間の空間を通過させて前記開口から噴出する様に気体を流す流路と、
前記レンズホルダーの外壁部に嵌合する内壁部と、を有し、前記レンズホルダーに対して脱着自在に構成され、
前記保護部材を支持した前記ブローノズルを前記レンズホルダーから外して前記保護部材のメンテナンスが可能なことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１】
ワークを保持する保持手段と、前記保持手段に保持されたワークにレーザービームを照射してアブレーション加工を行うレーザー加工手段と、を有するレーザー加工装置であって、
前記レーザー加工手段は、
レーザービームを発振する発振器と、
前記発振器から発振したレーザービームをワークに向けて集光する集光レンズと、
前記集光レンズを内部に支持する筒形状のレンズホルダーと、
加工屑による汚染から前記集光レンズを保護する気体を噴出するブローノズルと、を有し、
前記ブローノズルは、
前記集光レンズで集光されたレーザービームと前記気体とが通過する開口と、
レーザービームを透過する材質で構成され、加工屑による汚染から前記集光レンズを保護する保護部材と、
前記集光レンズと前記開口との間に前記保護部材を支持する保護部材支持部と、
前記保護部材と前記開口との間の空間を通過させて前記開口から噴出する様に気体を流す流路と、
前記レンズホルダーの外壁部に嵌合する内壁部と、を有し、前記レンズホルダーに対して脱着自在に構成され、
前記保護部材を支持した前記ブローノズルを前記レンズホルダーから外して前記保護部材のメンテナンスが可能なことを特徴とするレーザー加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２４８３１（Ｐ２０１２−２４８３１Ａ）
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６８２６３（Ｐ２０１０−１６８２６３）
【出願日】平成２２年７月２７日（２０１０．７．２７）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２７日（２０１０．７．２７）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
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