レーザー加工装置
【課題】光学部品の保護をより適切に行うことが可能なレーザー加工装置を提供することを目的の一とする。
【解決手段】本発明のレーザー加工装置１は、加工点と保護部材の間の空間において、保護部材側から加工点側に向けて気体の流れを発生させるノズルを有することを特徴としている。ノズルは、集光器で集光されるレーザービームの光路の周囲に気体を導く第一の流路部と、第一の流路部に連続して形成され、集光器で集光されるレーザービームの周囲から中心へ向けて保護部材の表面に沿うように気体を導くと共に集光器で集光されるレーザービームの光路に沿って保護部材側から加工点側に向けて前記気体を導く第二の流路部と、を含み、第二の流路部は保護部材側から加工点側へ向けて徐々に流路径が小さくなる逆円錐形状の空洞によって形成される。
【解決手段】本発明のレーザー加工装置１は、加工点と保護部材の間の空間において、保護部材側から加工点側に向けて気体の流れを発生させるノズルを有することを特徴としている。ノズルは、集光器で集光されるレーザービームの光路の周囲に気体を導く第一の流路部と、第一の流路部に連続して形成され、集光器で集光されるレーザービームの周囲から中心へ向けて保護部材の表面に沿うように気体を導くと共に集光器で集光されるレーザービームの光路に沿って保護部材側から加工点側に向けて前記気体を導く第二の流路部と、を含み、第二の流路部は保護部材側から加工点側へ向けて徐々に流路径が小さくなる逆円錐形状の空洞によって形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、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、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】
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、厚い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、レーザー光線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。このような保護を実現するために、光学部品側から加工点側に向けて気体を吹き付けながらレーザー加工を行うレーザー加工装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このレーザー加工装置は、加工ヘッドの下端側に気室を配置し、気室側面の導入孔から導入した気体を気室下面の吹き付け孔から吹き付けている。また、加工屑等から光学部品を保護するために、レーザー加工装置が保護部材を有する場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平２−０７６８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のようなレーザー加工装置では、気室内の空間、導入孔および吹き付け孔のみで気体の流路が形成されているため、気室内の空間において気体の滞留が生じていた。このため、ひとたび加工屑が気室内に侵入すると、加工屑が光学部品や保護部材に付着し、光学部品や保護部材が汚染されてしまうという問題があった。そのために、レーザー加工装置のメンテナンス頻度が高くなり、レーザー加工装置のスループットが低下し、製造コストが増大するという問題も生じていた。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、光学部品や保護部材の保護をより適切に行うことが可能な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】
【０００８】
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施す加工手段と、を有するレーザー加工装置であって、前記加工手段は、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へ向けて集光する集光器と、レーザービームを透過する部材で構成され、加工点と前記集光器の間に配設され、アブレーション加工によって発生する加工屑から前記集光器を保護する保護部材と、前記加工点と前記保護部材の間の空間において、前記保護部材側から前記加工点側に向けて気体の流れを発生させるノズルと、前記ノズルに前記気体を供給する気体供給部と、を有し、前記ノズルは、前記集光器で集光されるレーザービームの光路の周囲に前記気体供給部から供給された前記気体を導く第一の流路部と、前記第一の流路部に連続して形成され、前記集光器で集光されるレーザービームの周囲から中心へ向けて前記保護部材の表面に沿うように前記気体を導くと共に前記集光器で集光されるレーザービームの光路に沿って前記保護部材側から前記加工点側に向けて前記気体を導く第二の流路部と、を含み、前記第二の流路部は前記保護部材側から前記加工点側へ向けて徐々に流路径が小さくなる逆円錐形状の空洞によって形成されることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、レーザービームの周囲から中心へ向けて保護部材の表面に沿うように気体を導くと共に、レーザービームの光路に沿って保護部材側から加工点側に向けて気体を導くことができる。このため、気体の滞留に起因する加工屑の保護部材への付着を防ぐことができる。また、逆円錐形状の流路部を採用することで、保護部材側から加工点側に向けて気体を導くと共に、加工点側の気体の流速を高めることができるため、加工屑の保護部材への付着を効果的に防ぐことができる。また、逆円錐形状の流路部を採用することで、加工点側の開口が小さくなるため、加工屑の流路への侵入を抑制し、加工屑の保護部材への付着を効果的に防ぐことができる。また、保護部材の表面に沿うように気体が導かれるため、この気体の流れによって保護部材を洗浄することもできる。これにより、レーザー加工装置のメンテナンス頻度を低く抑えることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のレーザー加工装置は、保護部材側から加工点側に向けて気体の流れを発生させるノズルを具備している。このため、気体の滞留を抑制し、加工屑による光学部品や保護部材の汚染を防ぐことができる。また、気体の流れによって光学部品や保護部材を洗浄することができるため、光学部品や保護部材を清浄な状態に保つことができる。このように、本発明のレーザー加工装置では、従来のレーザー加工装置と比較して光学部品や保護部材の保護がより適切に行われる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】レーザー加工装置の構成を示す斜視図である。
【図２】光学系の構成を示す模式図である。
【図３】ノズルユニットの構成を示す断面模式図である。
【図４】ノズルの構成を示す部分拡大図である。
【図５】ノズルユニットにおける気体の流れ示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
はじめに、図１を参照して、レーザー加工装置の概要について説明する。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。
【００１４】
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（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は略円板状であり、表面に格子状に配列された分割予定ライン６４によって複数の領域に区画されている。この区画された領域には、電子回路が集積された態様で形成されている。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。
【００１５】
なお、本実施の形態では、レーザー加工装置１によって加工することができるワークとして、シリコン、ガリウムヒ素、シリコンカーバイド等のウェーハを用いる場合を例に挙げて説明するが、レーザー加工装置１によって加工することができるワークは、これに限定されない。例えば、ワークには、セラミック、ガラス、サファイア等の無機材料基板、チップ実装のためにウェーハの裏面に設けられるＤＡＦ（Die Attach Film）等の粘着部材、液晶ディスプレイドライバー等の各種電子部品、半導体製品のパッケージ、高い加工精度が要求される各種加工材料などが含まれる。
【００１６】
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。加工ヘッド２７の下端側には、ノズルユニット１００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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、ウェーハＷに向けて照射する。加工ヘッド２７、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（図２参照）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、加工ヘッド２７、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、加工ヘッド２７内にのみ形成される構成としてもよい。
【００２１】
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。
【００２２】
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をウェーハＷの内部に集光する集光器４４とを備えている。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、ミラー４３などが配置されている。
【００２３】
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。
【００２４】
集光器４４は、主に、レーザービームを透過、集光可能な集光レンズで構成される。もちろん、集光器４４は、その他の光学部品を組み合わせてもよい。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。
【００２５】
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にて集光器４４に向けられ、集光器４４を通じてワークであるウェーハＷの加工点に集光される。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６４に沿って加工送りすることにより、ウェーハＷを分割する。
【００２６】
次に、図３および図４を参照して、加工ヘッド２７の下端側に設けられたノズルユニットおよびノズルについて説明する。
【００２７】
図３は、本発明の実施の形態に係るレーザー加工装置のノズルユニットの断面模式図である。ノズルユニット１００は、中空円筒状の筒状部材１０１Ａと、筒状部材１０１Ａの下部に接続された、下面に気体噴出用の開口１１５が形成された筐体１０９とを有する。筐体１０９の内部は、仕切り１１３によって上部空間１１１Ａおよび下部空間１１１Ｂに分けられている。また、筒状部材１０１Ａの内側には、上部空間１１１Ａに連通された筒状空間１０１Ｃが形成されている。筒状部材１０１Ａの上部には、保護部材１０７が設けられ、この保護部材１０７によって、筒状空間１０１Ｃと光学系の収容空間とが隔てられている。
【００２８】
上部空間１１１Ａは、筒状空間１０１Ｃ内に気体を取り込むための供給流路１１１Ｃに連通されている。また、上部空間１１１Ａは、仕切り１１３に設けられた開口１１６（図４参照）を介して下部空間１１１Ｂに連通されている。下部空間１１１Ｂは、加工点側から取り込まれた加工屑などを外部に排出するための排出流路１１１Ｄに連通されている。また、下部空間１１１Ｂは、開口１１５を介して外部に連通している。また、供給流路１１１Ｃの上流側には気体供給部１０３が設けられており、排出流路１１１Ｄの下流側には気体排出部１０５が設けられている。
【００２９】
上部空間１１１Ａおよび筒状空間１０１Ｃには、外周面にくびれを有する円柱形状のノズル１０１が組み込まれている。また、円柱形状のノズル１０１には、内側に逆円錐形状の空洞１３３が形成されている。ノズル１０１の外径は、筒状部材１０１Ａの内径よりわずかに小さく形成されている。このため、ノズル１０１は、筒状部材１０１Ａの内側に隙間を空けて配置され、この隙間によって気体の流路を形成している。
【００３０】
ノズル１０１は、上部空間１１１Ａおよび筒状空間１０１Ｃに配置されることで、ノズルユニット１００内に流路を形成し、保護部材側から加工点側に向けて気体の流れを発生させる。この構成により、ノズルユニット１００内に気体を滞留させない構造になっている。このようなノズル１０１を有することによって、レーザー加工装置１における光学部品の汚染を低減することができる。
【００３１】
気体供給部１０３には、図示しない気体供給手段が接続される。気体供給手段は、例えば、エアーを圧縮して供給することができるコンプレッサーである。この場合、気体供給手段から気体供給部１０３に供給される気体は、空気から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望ましい。なお、気体供給手段から気体供給部１０３に供給される気体の種類はクリーンエアーに限定されない。例えば、ワークなど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うる。なお、この場合には、気体供給手段は、例えば、ガスボンベである。
【００３２】
気体排出部１０５には、図示しない排気手段が接続される。排気手段は、例えば、ロータリーポンプやターボポンプなどの真空ポンプである。なお、排気手段は、ノズル１０１からの気体やアブレーション加工に起因する加工屑などを十分に排出できるものであればどのようなものであっても良く、いわゆる真空ポンプに限定する必要はない。また、排気手段は、加工屑を捕集するフィルタなどを備えていてもよい。
【００３３】
保護部材１０７は、レーザービームを透過する材料で構成される。当該材料は、用いるレーザービームの波長に応じて適宜変更することができるが、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〜）を、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〜）を、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１０７に用いることができる材料はこれに限定されない。
【００３４】
次に、ノズル１０１について、より詳細に説明する。
【００３５】
図４は、本発明の実施の形態に係るレーザー加工装置のノズルの部分拡大図である。ノズル１０１は、内部に逆円錐形状の空洞１３３を有する略中空円筒状の部材である。ノズル１０１は、上記したように上部空間１１１Ａおよび筒状空間１０１Ｃに組み込まれている。ノズル１０１は、筒状部材１０１Ａの内径よりわずかに小さな外形を有し、ノズル１０１の外周面と筒状部材１０１Ａの内周面との間に隙間を形成する。ノズル１０１の外周面には、くびれが形成されており、くびれに相当する中央部分で外径が小さく形成される。このため、ノズル１０１の外周面と筒状部材１０１Ａの内周面との隙間は、くびれ部分で広く形成され、くびれ部分の上方において狭く形成される。
【００３６】
このようにして、ノズルユニット１００内には、ノズル１０１の外周面のくびれ部分により環状流路１２１と、くびれ部分の上方にスリット状流路１２３とが形成される。この環状流路１２１およびスリット状流路１２３は、レーザービームの光路の周囲に、供給流路１１１Ｃから流入した気体を導く第一の流路部１２５を形成する。この第一の流路部１２５においては、環状流路１２１とスリット状流路１２３とで流路の広さが異なるため、供給流路１１１Ｃから流入した気体は、流路の狭いスリット状流路１２３よりも流路の広い環状流路１２１に流れ込みやすくなっている。
【００３７】
したがって、供給流路１１１Ｃから流入した気体は、環状流路１２１全体を回り込むように流れた後に、スリット状流路１２３から流出される。このように、第一の流路部１２５は、環状流路１２１とスリット状流路１２３とを有する構成によって、気体供給部１０３から供給された気体をレーザービームの光路の周囲に均等に導く効果を奏する。
【００３８】
また、ノズル１０１は、その上部が、保護部材１０７の下面から離間するように組み込まれている。このため、ノズル１０１の上方には、筒状部材１０１Ａの内周面および保護部材１０７の下面によって囲まれた筒状の空間１３１が形成される。筒状の空間１３１は、ノズル１０１に設けられた逆円錐形状の空洞１３３に連通されている。この筒状の空間１３１および空洞１３３は、レーザービームの光路に沿って保護部材１０７側から加工点に向けて気体を導く第二の流路部１３５を形成する。
【００３９】
この第二の流路部１３５においては、スリット状流路１２３から流入した気体は、筒状の空間１３１において保護部材１０７の下面に沿って流れた後に下方に向かい、逆円錐形状の空洞１３３内を介して加工点に向けて噴出される。このとき、筒状の空間１３１内を流れる気体は、保護部材１０７の下面に沿って流れることで、保護部材１０７の洗浄を行っている。
【００４０】
また、第二の流路部１３５の空洞１３３は、逆円錐形状であるため、加工点側の開口が小さく形成される。このため、空洞１３３は、加工点側の気体の流速を高めて、加工点に向けて噴射可能となっている。また、空洞１３３は、レーザービームに沿うような逆円錐形状に形成されている。このため、空洞１３３を流れる気体は、ノズル１０１の上部においてレーザービームの周囲から中心へ向けて保護部材１０７の表面に沿うように流れ、ノズル１０１の内部を保護部材１０７側から加工点側に向けて流れることになる。このような構成により、第二の流路部１３５は、第一の流路部１２５から均等に導かれた気体を滞留させることなく噴出させ、保護部材１０７を洗浄すると共に、ノズル１０１への加工屑の侵入を抑制する効果を奏する。
【００４１】
第一の流路部１２５と第二の流路部１３５との連通部分においては、スリット状流路１２３が筒状の空間１３１に連通されている。このため、第一の流路部１２５に導かれた気体は、スリット状流路１２３において流速が高められて保護部材１０７に強く吹き付けられる。この構成により、気体による保護部材１０７の強力な洗浄の効果を奏する。
【００４２】
また、ノズルユニット１００の下部空間１１１Ｂにおいては、加工点側から飛散した加工屑が取り込まれる。下部空間１１１Ｂに取り込まれた加工屑は、排出流路１１１Ｄを介して排出される。このとき、下部空間１１１Ｂには、ノズル１０１の先端が突出しているが、先端の開口が小さく形成されると共に、加工点側への気体の噴射によりノズル１０１内への加工屑の侵入が抑制されている。
【００４３】
なお、第二の流路部１３５の空洞１３１の形状は、保護部材１０７側と比較して加工点側が狭まった形状であれば、逆円錐形状に限定する必要はない。具体的には、例えば、逆角錐形状、円錐台形状、角錐台形状、などの形状を採用することが可能である。少なくとも、保護部材１０７側と比較して加工点側が狭まった形状となっていれば、気体の流れを発生させると共に、加工点側の開口を小さくすることができるためである。ここで、「逆円錐形状」とは、底面が上部に、頂点が下部に存在する態様の円錐形状をいう。逆角錐形状、逆円錐台形状、逆角錐台形状などについても同様とする。
【００４４】
次に、図５を参照して、本発明のノズルを有する構造における気体の流れと、比較例であるノズルを有しない構造における気体の流れについて説明する。図５（Ａ）は本発明のノズルを有する本実施の形態に係る構造であり、図５（Ｂ）は本発明のノズルを有さない比較例に係る構造である。なお、比較例は、説明の便宜上、ノズル以外の構成は本実施の形態に係る構成と同じとした。
【００４５】
図５（Ａ）に示すように、本実施の形態に係るノズルユニット１００では、ノズル１０１によりレーザービームの光路に沿って気体を流す流路が形成されている。すなわち、気体供給部１０３から供給された気体は、環状流路１２１およびスリット状流路１２３からなる第一の流路部１２５と、筒状の空間１３１および逆円錐状の空洞１３３からなる第二の流路部１３５とを通じて加工点に向けて噴射される。第一の流路部１２５では、供給された気体は、上述したように、環状流路１２１全体に回り込むように流れた後、スリット状流路１２３から保護部材１０７に向けて均等に流出する。
【００４６】
第二の流路部１３５では、スリット状流路１２３から流出した気体は、保護部材１０７に吹き付けられた後、逆円錐状の空洞１３３を介して加工点側の気体の流速が大きくなるように流れて開口１１５から噴出する。すなわち、図５（Ａ）の構造では、保護部材側から加工点側に向けた気体の流れが生じる。また、加工点側から飛散した加工屑は、ノズル１０１の開口を介して第二の流路部１３５内に侵入することなく、排出流路１１１Ｄを介して排出される。
【００４７】
一方、図５（Ｂ）に示すように、比較例に係るノズルユニットでは、本発明のノズルを有しないため、レーザービームの光路に沿うような気体の流路が形成されない。すなわち、気体供給部１０３から供給された気体は、気室２０１下面の開口２０３および開口２０５から直ちに流出し、加工点に向けて噴出される。つまり、気室２０１内において、気体の流れが生じるのは気室２０１内の下部の領域のみとなり、気室２０１内の他の領域においては、気体は滞留する。
【００４８】
このように、比較例のノズルユニットにおいても、気室２０１内への加工屑の侵入を抑制するために開口２０５から気体を噴射させると共に、排出流路１１１Ｄを介して加工屑の排出が行われている。しかし、このような構成では、気室内で気体が滞留するため、ひとたび加工屑が気室内に侵入すると、加工屑が保護部材などに付着して汚染されてしまうという問題がある。つまり、比較例のノズルユニットでは、本実施の形態に係るノズルユニット１００と比較して保護部材などの保護は十分ではない。
【００４９】
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６４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。
【００５０】
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６４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６４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６４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６４に沿ってウェーハＷが分割される。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６４に沿ってウェーハＷが分割される。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。
【００５１】
以上、この構成によれば、保護部材１０７側から加工点側に向けて気体の流れを発生させるノズル１０１を具備することにより、気体の滞留を抑制し、加工屑による光学部品や保護部材１０７の汚染を防ぐことができる。また、気体の流れによって光学部品や保護部材１０７を洗浄することができるため、光学部品や保護部材１０７を清浄な状態に保つことができる。つまり、実施の形態にかかるレーザー加工装置１によれば、アブレーション加工時に生じる加工屑の光学部品や保護部材１０７への付着を抑制しつつ、ウェーハＷの分割を適切に行うことができる。このため、レーザー加工装置１のメンテナンス頻度を低く抑え、レーザー加工装置１のスループットを向上させることができる。また、メンテナンス頻度の増大に起因する半導体集積回路などの製造コストの増大を抑制することができる。
【００５２】
以上、本発明のレーザー加工装置１の一例について説明したが、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。例えば、上記実施の形態では、光学系を、発振器４１、ミラー４３および集光器４４によって構成しているが、光学系の構成はこれに限定されず、ビームエキスパンダーなどを適宜組み合わせることが可能である。また、上記実施の形態では、ノズル１０１の形状を、側面にくびれを有する円柱形状としているが、ノズル１０１の形状はこれに限定されず、例えば、側面にくびれを有する多角柱形状としても良い。また、第一の流路部１２５や第二の流路部１３５の形状なども、気体を滞留させないものであれば、上記実施の形態に限定されない。すなわち、ノズル１０１の形状は、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。また、上気実施の形態では、気体排出部１０５を設けているが、気体排出部１０５を設けない構成としてもよい。
【００５３】
また、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。例えば、上気実施の形態においては、ノズルが有する空洞の形状を逆円錐形状としているが、当該空洞の形状は本発明の効果を失わない範囲において変更可能である。その他、本発明は、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】
【００５４】
本発明のレーザー加工装置は、例えば、半導体集積回路の製造工程において、ワークの切断のために用いることが可能である。
【符号の説明】
【００５５】
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（加工手段）
２７ 加工ヘッド
４１ 発振器
４３ ミラー
４４ 集光器
６４ 分割予定ライン
１００ ノズルユニット
１０１ ノズル
１０１Ａ 筒状部材
１０１Ｃ 筒状空間
１０３ 気体供給部
１０５ 気体排出部
１０７ 保護部材
１１１Ａ 上部空間
１１１Ｂ 下部空間
１１１Ｃ 供給流路
１１１Ｄ 排出流路
１２１ 環状流路
１２３ スリット状流路
１２５ 第一の流路部
１３１ 筒状の空間
１３３ 逆円錐状の空洞
１３５ 第二の流路部
Ｗ ウェーハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、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、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】
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、厚い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、レーザー光線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。このような保護を実現するために、光学部品側から加工点側に向けて気体を吹き付けながらレーザー加工を行うレーザー加工装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このレーザー加工装置は、加工ヘッドの下端側に気室を配置し、気室側面の導入孔から導入した気体を気室下面の吹き付け孔から吹き付けている。また、加工屑等から光学部品を保護するために、レーザー加工装置が保護部材を有する場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平２−０７６８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のようなレーザー加工装置では、気室内の空間、導入孔および吹き付け孔のみで気体の流路が形成されているため、気室内の空間において気体の滞留が生じていた。このため、ひとたび加工屑が気室内に侵入すると、加工屑が光学部品や保護部材に付着し、光学部品や保護部材が汚染されてしまうという問題があった。そのために、レーザー加工装置のメンテナンス頻度が高くなり、レーザー加工装置のスループットが低下し、製造コストが増大するという問題も生じていた。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、光学部品や保護部材の保護をより適切に行うことが可能な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】
【０００８】
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施す加工手段と、を有するレーザー加工装置であって、前記加工手段は、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へ向けて集光する集光器と、レーザービームを透過する部材で構成され、加工点と前記集光器の間に配設され、アブレーション加工によって発生する加工屑から前記集光器を保護する保護部材と、前記加工点と前記保護部材の間の空間において、前記保護部材側から前記加工点側に向けて気体の流れを発生させるノズルと、前記ノズルに前記気体を供給する気体供給部と、を有し、前記ノズルは、前記集光器で集光されるレーザービームの光路の周囲に前記気体供給部から供給された前記気体を導く第一の流路部と、前記第一の流路部に連続して形成され、前記集光器で集光されるレーザービームの周囲から中心へ向けて前記保護部材の表面に沿うように前記気体を導くと共に前記集光器で集光されるレーザービームの光路に沿って前記保護部材側から前記加工点側に向けて前記気体を導く第二の流路部と、を含み、前記第二の流路部は前記保護部材側から前記加工点側へ向けて徐々に流路径が小さくなる逆円錐形状の空洞によって形成されることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、レーザービームの周囲から中心へ向けて保護部材の表面に沿うように気体を導くと共に、レーザービームの光路に沿って保護部材側から加工点側に向けて気体を導くことができる。このため、気体の滞留に起因する加工屑の保護部材への付着を防ぐことができる。また、逆円錐形状の流路部を採用することで、保護部材側から加工点側に向けて気体を導くと共に、加工点側の気体の流速を高めることができるため、加工屑の保護部材への付着を効果的に防ぐことができる。また、逆円錐形状の流路部を採用することで、加工点側の開口が小さくなるため、加工屑の流路への侵入を抑制し、加工屑の保護部材への付着を効果的に防ぐことができる。また、保護部材の表面に沿うように気体が導かれるため、この気体の流れによって保護部材を洗浄することもできる。これにより、レーザー加工装置のメンテナンス頻度を低く抑えることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のレーザー加工装置は、保護部材側から加工点側に向けて気体の流れを発生させるノズルを具備している。このため、気体の滞留を抑制し、加工屑による光学部品や保護部材の汚染を防ぐことができる。また、気体の流れによって光学部品や保護部材を洗浄することができるため、光学部品や保護部材を清浄な状態に保つことができる。このように、本発明のレーザー加工装置では、従来のレーザー加工装置と比較して光学部品や保護部材の保護がより適切に行われる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】レーザー加工装置の構成を示す斜視図である。
【図２】光学系の構成を示す模式図である。
【図３】ノズルユニットの構成を示す断面模式図である。
【図４】ノズルの構成を示す部分拡大図である。
【図５】ノズルユニットにおける気体の流れ示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
はじめに、図１を参照して、レーザー加工装置の概要について説明する。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。
【００１４】
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（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は略円板状であり、表面に格子状に配列された分割予定ライン６４によって複数の領域に区画されている。この区画された領域には、電子回路が集積された態様で形成されている。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。
【００１５】
なお、本実施の形態では、レーザー加工装置１によって加工することができるワークとして、シリコン、ガリウムヒ素、シリコンカーバイド等のウェーハを用いる場合を例に挙げて説明するが、レーザー加工装置１によって加工することができるワークは、これに限定されない。例えば、ワークには、セラミック、ガラス、サファイア等の無機材料基板、チップ実装のためにウェーハの裏面に設けられるＤＡＦ（Die Attach Film）等の粘着部材、液晶ディスプレイドライバー等の各種電子部品、半導体製品のパッケージ、高い加工精度が要求される各種加工材料などが含まれる。
【００１６】
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。加工ヘッド２７の下端側には、ノズルユニット１００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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、ウェーハＷに向けて照射する。加工ヘッド２７、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（図２参照）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、加工ヘッド２７、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、加工ヘッド２７内にのみ形成される構成としてもよい。
【００２１】
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。
【００２２】
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をウェーハＷの内部に集光する集光器４４とを備えている。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、ミラー４３などが配置されている。
【００２３】
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。
【００２４】
集光器４４は、主に、レーザービームを透過、集光可能な集光レンズで構成される。もちろん、集光器４４は、その他の光学部品を組み合わせてもよい。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。
【００２５】
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にて集光器４４に向けられ、集光器４４を通じてワークであるウェーハＷの加工点に集光される。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６４に沿って加工送りすることにより、ウェーハＷを分割する。
【００２６】
次に、図３および図４を参照して、加工ヘッド２７の下端側に設けられたノズルユニットおよびノズルについて説明する。
【００２７】
図３は、本発明の実施の形態に係るレーザー加工装置のノズルユニットの断面模式図である。ノズルユニット１００は、中空円筒状の筒状部材１０１Ａと、筒状部材１０１Ａの下部に接続された、下面に気体噴出用の開口１１５が形成された筐体１０９とを有する。筐体１０９の内部は、仕切り１１３によって上部空間１１１Ａおよび下部空間１１１Ｂに分けられている。また、筒状部材１０１Ａの内側には、上部空間１１１Ａに連通された筒状空間１０１Ｃが形成されている。筒状部材１０１Ａの上部には、保護部材１０７が設けられ、この保護部材１０７によって、筒状空間１０１Ｃと光学系の収容空間とが隔てられている。
【００２８】
上部空間１１１Ａは、筒状空間１０１Ｃ内に気体を取り込むための供給流路１１１Ｃに連通されている。また、上部空間１１１Ａは、仕切り１１３に設けられた開口１１６（図４参照）を介して下部空間１１１Ｂに連通されている。下部空間１１１Ｂは、加工点側から取り込まれた加工屑などを外部に排出するための排出流路１１１Ｄに連通されている。また、下部空間１１１Ｂは、開口１１５を介して外部に連通している。また、供給流路１１１Ｃの上流側には気体供給部１０３が設けられており、排出流路１１１Ｄの下流側には気体排出部１０５が設けられている。
【００２９】
上部空間１１１Ａおよび筒状空間１０１Ｃには、外周面にくびれを有する円柱形状のノズル１０１が組み込まれている。また、円柱形状のノズル１０１には、内側に逆円錐形状の空洞１３３が形成されている。ノズル１０１の外径は、筒状部材１０１Ａの内径よりわずかに小さく形成されている。このため、ノズル１０１は、筒状部材１０１Ａの内側に隙間を空けて配置され、この隙間によって気体の流路を形成している。
【００３０】
ノズル１０１は、上部空間１１１Ａおよび筒状空間１０１Ｃに配置されることで、ノズルユニット１００内に流路を形成し、保護部材側から加工点側に向けて気体の流れを発生させる。この構成により、ノズルユニット１００内に気体を滞留させない構造になっている。このようなノズル１０１を有することによって、レーザー加工装置１における光学部品の汚染を低減することができる。
【００３１】
気体供給部１０３には、図示しない気体供給手段が接続される。気体供給手段は、例えば、エアーを圧縮して供給することができるコンプレッサーである。この場合、気体供給手段から気体供給部１０３に供給される気体は、空気から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望ましい。なお、気体供給手段から気体供給部１０３に供給される気体の種類はクリーンエアーに限定されない。例えば、ワークなど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うる。なお、この場合には、気体供給手段は、例えば、ガスボンベである。
【００３２】
気体排出部１０５には、図示しない排気手段が接続される。排気手段は、例えば、ロータリーポンプやターボポンプなどの真空ポンプである。なお、排気手段は、ノズル１０１からの気体やアブレーション加工に起因する加工屑などを十分に排出できるものであればどのようなものであっても良く、いわゆる真空ポンプに限定する必要はない。また、排気手段は、加工屑を捕集するフィルタなどを備えていてもよい。
【００３３】
保護部材１０７は、レーザービームを透過する材料で構成される。当該材料は、用いるレーザービームの波長に応じて適宜変更することができるが、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〜）を、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〜）を、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１０７に用いることができる材料はこれに限定されない。
【００３４】
次に、ノズル１０１について、より詳細に説明する。
【００３５】
図４は、本発明の実施の形態に係るレーザー加工装置のノズルの部分拡大図である。ノズル１０１は、内部に逆円錐形状の空洞１３３を有する略中空円筒状の部材である。ノズル１０１は、上記したように上部空間１１１Ａおよび筒状空間１０１Ｃに組み込まれている。ノズル１０１は、筒状部材１０１Ａの内径よりわずかに小さな外形を有し、ノズル１０１の外周面と筒状部材１０１Ａの内周面との間に隙間を形成する。ノズル１０１の外周面には、くびれが形成されており、くびれに相当する中央部分で外径が小さく形成される。このため、ノズル１０１の外周面と筒状部材１０１Ａの内周面との隙間は、くびれ部分で広く形成され、くびれ部分の上方において狭く形成される。
【００３６】
このようにして、ノズルユニット１００内には、ノズル１０１の外周面のくびれ部分により環状流路１２１と、くびれ部分の上方にスリット状流路１２３とが形成される。この環状流路１２１およびスリット状流路１２３は、レーザービームの光路の周囲に、供給流路１１１Ｃから流入した気体を導く第一の流路部１２５を形成する。この第一の流路部１２５においては、環状流路１２１とスリット状流路１２３とで流路の広さが異なるため、供給流路１１１Ｃから流入した気体は、流路の狭いスリット状流路１２３よりも流路の広い環状流路１２１に流れ込みやすくなっている。
【００３７】
したがって、供給流路１１１Ｃから流入した気体は、環状流路１２１全体を回り込むように流れた後に、スリット状流路１２３から流出される。このように、第一の流路部１２５は、環状流路１２１とスリット状流路１２３とを有する構成によって、気体供給部１０３から供給された気体をレーザービームの光路の周囲に均等に導く効果を奏する。
【００３８】
また、ノズル１０１は、その上部が、保護部材１０７の下面から離間するように組み込まれている。このため、ノズル１０１の上方には、筒状部材１０１Ａの内周面および保護部材１０７の下面によって囲まれた筒状の空間１３１が形成される。筒状の空間１３１は、ノズル１０１に設けられた逆円錐形状の空洞１３３に連通されている。この筒状の空間１３１および空洞１３３は、レーザービームの光路に沿って保護部材１０７側から加工点に向けて気体を導く第二の流路部１３５を形成する。
【００３９】
この第二の流路部１３５においては、スリット状流路１２３から流入した気体は、筒状の空間１３１において保護部材１０７の下面に沿って流れた後に下方に向かい、逆円錐形状の空洞１３３内を介して加工点に向けて噴出される。このとき、筒状の空間１３１内を流れる気体は、保護部材１０７の下面に沿って流れることで、保護部材１０７の洗浄を行っている。
【００４０】
また、第二の流路部１３５の空洞１３３は、逆円錐形状であるため、加工点側の開口が小さく形成される。このため、空洞１３３は、加工点側の気体の流速を高めて、加工点に向けて噴射可能となっている。また、空洞１３３は、レーザービームに沿うような逆円錐形状に形成されている。このため、空洞１３３を流れる気体は、ノズル１０１の上部においてレーザービームの周囲から中心へ向けて保護部材１０７の表面に沿うように流れ、ノズル１０１の内部を保護部材１０７側から加工点側に向けて流れることになる。このような構成により、第二の流路部１３５は、第一の流路部１２５から均等に導かれた気体を滞留させることなく噴出させ、保護部材１０７を洗浄すると共に、ノズル１０１への加工屑の侵入を抑制する効果を奏する。
【００４１】
第一の流路部１２５と第二の流路部１３５との連通部分においては、スリット状流路１２３が筒状の空間１３１に連通されている。このため、第一の流路部１２５に導かれた気体は、スリット状流路１２３において流速が高められて保護部材１０７に強く吹き付けられる。この構成により、気体による保護部材１０７の強力な洗浄の効果を奏する。
【００４２】
また、ノズルユニット１００の下部空間１１１Ｂにおいては、加工点側から飛散した加工屑が取り込まれる。下部空間１１１Ｂに取り込まれた加工屑は、排出流路１１１Ｄを介して排出される。このとき、下部空間１１１Ｂには、ノズル１０１の先端が突出しているが、先端の開口が小さく形成されると共に、加工点側への気体の噴射によりノズル１０１内への加工屑の侵入が抑制されている。
【００４３】
なお、第二の流路部１３５の空洞１３１の形状は、保護部材１０７側と比較して加工点側が狭まった形状であれば、逆円錐形状に限定する必要はない。具体的には、例えば、逆角錐形状、円錐台形状、角錐台形状、などの形状を採用することが可能である。少なくとも、保護部材１０７側と比較して加工点側が狭まった形状となっていれば、気体の流れを発生させると共に、加工点側の開口を小さくすることができるためである。ここで、「逆円錐形状」とは、底面が上部に、頂点が下部に存在する態様の円錐形状をいう。逆角錐形状、逆円錐台形状、逆角錐台形状などについても同様とする。
【００４４】
次に、図５を参照して、本発明のノズルを有する構造における気体の流れと、比較例であるノズルを有しない構造における気体の流れについて説明する。図５（Ａ）は本発明のノズルを有する本実施の形態に係る構造であり、図５（Ｂ）は本発明のノズルを有さない比較例に係る構造である。なお、比較例は、説明の便宜上、ノズル以外の構成は本実施の形態に係る構成と同じとした。
【００４５】
図５（Ａ）に示すように、本実施の形態に係るノズルユニット１００では、ノズル１０１によりレーザービームの光路に沿って気体を流す流路が形成されている。すなわち、気体供給部１０３から供給された気体は、環状流路１２１およびスリット状流路１２３からなる第一の流路部１２５と、筒状の空間１３１および逆円錐状の空洞１３３からなる第二の流路部１３５とを通じて加工点に向けて噴射される。第一の流路部１２５では、供給された気体は、上述したように、環状流路１２１全体に回り込むように流れた後、スリット状流路１２３から保護部材１０７に向けて均等に流出する。
【００４６】
第二の流路部１３５では、スリット状流路１２３から流出した気体は、保護部材１０７に吹き付けられた後、逆円錐状の空洞１３３を介して加工点側の気体の流速が大きくなるように流れて開口１１５から噴出する。すなわち、図５（Ａ）の構造では、保護部材側から加工点側に向けた気体の流れが生じる。また、加工点側から飛散した加工屑は、ノズル１０１の開口を介して第二の流路部１３５内に侵入することなく、排出流路１１１Ｄを介して排出される。
【００４７】
一方、図５（Ｂ）に示すように、比較例に係るノズルユニットでは、本発明のノズルを有しないため、レーザービームの光路に沿うような気体の流路が形成されない。すなわち、気体供給部１０３から供給された気体は、気室２０１下面の開口２０３および開口２０５から直ちに流出し、加工点に向けて噴出される。つまり、気室２０１内において、気体の流れが生じるのは気室２０１内の下部の領域のみとなり、気室２０１内の他の領域においては、気体は滞留する。
【００４８】
このように、比較例のノズルユニットにおいても、気室２０１内への加工屑の侵入を抑制するために開口２０５から気体を噴射させると共に、排出流路１１１Ｄを介して加工屑の排出が行われている。しかし、このような構成では、気室内で気体が滞留するため、ひとたび加工屑が気室内に侵入すると、加工屑が保護部材などに付着して汚染されてしまうという問題がある。つまり、比較例のノズルユニットでは、本実施の形態に係るノズルユニット１００と比較して保護部材などの保護は十分ではない。
【００４９】
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６４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。
【００５０】
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６４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６４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６４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６４に沿ってウェーハＷが分割される。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６４に沿ってウェーハＷが分割される。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。
【００５１】
以上、この構成によれば、保護部材１０７側から加工点側に向けて気体の流れを発生させるノズル１０１を具備することにより、気体の滞留を抑制し、加工屑による光学部品や保護部材１０７の汚染を防ぐことができる。また、気体の流れによって光学部品や保護部材１０７を洗浄することができるため、光学部品や保護部材１０７を清浄な状態に保つことができる。つまり、実施の形態にかかるレーザー加工装置１によれば、アブレーション加工時に生じる加工屑の光学部品や保護部材１０７への付着を抑制しつつ、ウェーハＷの分割を適切に行うことができる。このため、レーザー加工装置１のメンテナンス頻度を低く抑え、レーザー加工装置１のスループットを向上させることができる。また、メンテナンス頻度の増大に起因する半導体集積回路などの製造コストの増大を抑制することができる。
【００５２】
以上、本発明のレーザー加工装置１の一例について説明したが、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。例えば、上記実施の形態では、光学系を、発振器４１、ミラー４３および集光器４４によって構成しているが、光学系の構成はこれに限定されず、ビームエキスパンダーなどを適宜組み合わせることが可能である。また、上記実施の形態では、ノズル１０１の形状を、側面にくびれを有する円柱形状としているが、ノズル１０１の形状はこれに限定されず、例えば、側面にくびれを有する多角柱形状としても良い。また、第一の流路部１２５や第二の流路部１３５の形状なども、気体を滞留させないものであれば、上記実施の形態に限定されない。すなわち、ノズル１０１の形状は、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。また、上気実施の形態では、気体排出部１０５を設けているが、気体排出部１０５を設けない構成としてもよい。
【００５３】
また、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。例えば、上気実施の形態においては、ノズルが有する空洞の形状を逆円錐形状としているが、当該空洞の形状は本発明の効果を失わない範囲において変更可能である。その他、本発明は、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】
【００５４】
本発明のレーザー加工装置は、例えば、半導体集積回路の製造工程において、ワークの切断のために用いることが可能である。
【符号の説明】
【００５５】
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（加工手段）
２７ 加工ヘッド
４１ 発振器
４３ ミラー
４４ 集光器
６４ 分割予定ライン
１００ ノズルユニット
１０１ ノズル
１０１Ａ 筒状部材
１０１Ｃ 筒状空間
１０３ 気体供給部
１０５ 気体排出部
１０７ 保護部材
１１１Ａ 上部空間
１１１Ｂ 下部空間
１１１Ｃ 供給流路
１１１Ｄ 排出流路
１２１ 環状流路
１２３ スリット状流路
１２５ 第一の流路部
１３１ 筒状の空間
１３３ 逆円錐状の空洞
１３５ 第二の流路部
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施す加工手段と、を有するレーザー加工装置であって、
前記加工手段は、
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へ向けて集光する集光器と、
レーザービームを透過する部材で構成され、加工点と前記集光器の間に配設され、アブレーション加工によって発生する加工屑から前記集光器を保護する保護部材と、
前記加工点と前記保護部材の間の空間において、前記保護部材側から前記加工点側に向けて気体の流れを発生させるノズルと、
前記ノズルに前記気体を供給する気体供給部と、を有し、
前記ノズルは、
前記集光器で集光されるレーザービームの光路の周囲に前記気体供給部から供給された前記気体を導く第一の流路部と、
前記第一の流路部に連続して形成され、前記集光器で集光されるレーザービームの周囲から中心へ向けて前記保護部材の表面に沿うように前記気体を導くと共に前記集光器で集光されるレーザービームの光路に沿って前記保護部材側から前記加工点側に向けて前記気体を導く第二の流路部と、を含み、
前記第二の流路部は前記保護部材側から前記加工点側へ向けて徐々に流路径が小さくなる逆円錐形状の空洞によって形成される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施す加工手段と、を有するレーザー加工装置であって、
前記加工手段は、
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へ向けて集光する集光器と、
レーザービームを透過する部材で構成され、加工点と前記集光器の間に配設され、アブレーション加工によって発生する加工屑から前記集光器を保護する保護部材と、
前記加工点と前記保護部材の間の空間において、前記保護部材側から前記加工点側に向けて気体の流れを発生させるノズルと、
前記ノズルに前記気体を供給する気体供給部と、を有し、
前記ノズルは、
前記集光器で集光されるレーザービームの光路の周囲に前記気体供給部から供給された前記気体を導く第一の流路部と、
前記第一の流路部に連続して形成され、前記集光器で集光されるレーザービームの周囲から中心へ向けて前記保護部材の表面に沿うように前記気体を導くと共に前記集光器で集光されるレーザービームの光路に沿って前記保護部材側から前記加工点側に向けて前記気体を導く第二の流路部と、を含み、
前記第二の流路部は前記保護部材側から前記加工点側へ向けて徐々に流路径が小さくなる逆円錐形状の空洞によって形成される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５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−３０２３５（Ｐ２０１２−３０２３５Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６９７５７（Ｐ２０１０−１６９７５７）
【出願日】平成２２年７月２８日（２０１０．７．２８）
【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１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２８日（２０１０．７．２８）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
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