KR102107849B1

KR102107849B1 - 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 장치의 흡인로의 세정 방법

Info

Publication number: KR102107849B1
Application number: KR1020130096557A
Authority: KR
Inventors: 마이클 가드
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2013-08-14
Publication date: 2020-05-07
Anticipated expiration: 2033-08-14
Also published as: US9387554B2; DE102013216121A1; JP2014036987A; DE102013216121B4; KR20140045874A; JP6222903B2; CN103586585A; US20140048519A1; CN103586585B

Abstract

본 발명은 레이저 가공시에 생기는 데브리가 집진 수단의 흡인로에 부착되는 것을 억제할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
레이저 가공 장치는, 레이저빔을 피가공물에 조사하는 가공 헤드(36)를 구비하고, 가공 헤드는, 집광 렌즈(41)와 피가공물 사이에 배치되어 집광 렌즈로 집광된 레이저빔이 피가공물에 조사되는 것에 의해 발생하는 데브리를 집진하는 집진 수단(70)을 포함하고, 집진 수단은, 일단이 흡인원에 접속되고 타단이 피가공물의 상면에 개구된 흡인로(78)를 가지며, 레이저 가공 장치는 흡인로에 세정액을 공급하는 세정액 공급 수단(82)을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 가공 장치 및 레이저 가공 장치의 흡인로의 세정 방법{LASER MACHINING APPARATUS AND ITS INTAKE PASSAGE CLEANING METHOD}

본 발명은 웨이퍼 등의 피가공물의 표면에 대하여 레이저빔을 조사하여, 어블레이션 가공을 실시하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.

IC(Integrated Circuit), LSI(Large Scale Integration) 등의 디바이스가 표면에 형성된 반도체 웨이퍼나, LED(Light Emitting Diode) 등의 광디바이스가 표면에 형성된 광디바이스 웨이퍼의 분할 예정 라인에 레이저 가공 장치에 의해 레이저빔을 조사하여, 웨이퍼의 표면에 분할 예정 라인을 따르는 레이저 가공 홈을 형성한다.

분할 예정 라인을 따르는 레이저 가공 홈을 갖는 웨이퍼에 외력을 부여함으로써, 웨이퍼는 개개의 디바이스로 분할된다. 개개의 디바이스를 휴대 전화, PC(Personal Computer), LED 라이트 등의 전자 기기에 내장시킴으로써, 각종 전자 기기가 제조되고 있다.

이 가공 공정에서, 반도체 웨이퍼나 광디바이스 웨이퍼에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저빔을 조사하면 데브리라고 불리는 미세한 분진이 발생·비산해 디바이스의 표면에 퇴적하여, 디바이스의 품질을 저하시킨다고 알려져 있다.

그 대책으로서, 보호막을 미리 도포하고 나서 레이저 가공을 실시하고, 보호막과 함께 보호막 상에 부착된 데브리마다 세정하여 제거해 버리는 가공 방법이나, 집광용 대물 렌즈의 광축을 따라서 에어를 분출하는 분출구를 구비하고 분출구의 주위로부터 데브리를 흡인하여 집진하는 집진기를 구비한 레이저 가공 장치가 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1, 특허문헌 2, 특허문헌 3 및 특허문헌 4 참조).

일본 특허 공개 제2007-69249호 공보 일본 특허 공개 제2011-189400호 공보 일본 특허 공개 제2006-032419호 공보 일본 특허 공개 제2011-121099호 공보

그러나, 실제로 가공하면, 보호막 자체가 기화하여, 데브리를 흡인하는 기구에 부착되어 퇴적해 버린다. 이 경우, 퇴적된 데브리가 다시 웨이퍼에 낙하하지 않도록 제거할 필요가 생겨, 빈번한 메인터넌스가 필요하게 되거나, 집광용 대물 렌즈의 광축을 따라서 분출한 에어가 충분히 그 기능을 하지 않아, 집광용 대물 렌즈 등의 광학계 부품에까지 데브리가 부착된다.

웨이퍼를 연속 가공하면, 집진기의 흡인로에 보호막의 비산물을 포함하는 데브리가 퇴적하여 고드름 모양으로 고착해 버린다. 흡인로에 데브리가 한번 고착되면, 세정하더라도 데브리를 제거하는 것은 어렵다. 흡인로에 데브리가 고착되면, 데브리에 의해 흡인로의 흡인력이 저하되어, 웨이퍼를 가공할 때 생기는 데브리를 충분히 집진할 수 없는 문제가 생긴다.

본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로, 레이저 가공시에 생기는 데브리가 집광기 등의 광학 부품 및 흡인로에 부착되는 것을 억제할 수 있고, 데브리의 일부가 흡인로에 부착되더라도 흡인로를 세정할 수 있어, 데브리가 흡인로에 고착되는 것을 방지할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 레이저 가공 장치로서, 피가공물을 유지하는 유지 수단과, 레이저빔 발진 수단과, 상기 레이저빔 발진 수단이 발진한 레이저빔을 피가공물에 조사하는 가공 헤드를 포함하며, 상기 유지 수단에 유지된 피가공물에 대하여 어블레이션 가공을 실시하는 레이저빔 조사 수단을 구비하며, 상기 가공 헤드는, 상기 레이저빔 발진 수단으로부터 발진된 레이저빔을 집광하는 집광 렌즈와, 상기 집광 렌즈와 피가공물 사이에 배치되어 상기 집광 렌즈로 집광된 레이저빔이 피가공물에 조사되는 것에 의해 발생하는 데브리를 집진하는 집진 수단을 포함하고, 상기 집진 수단은, 일단이 흡인원에 접속되고 타단이 상기 유지 수단에 유지된 피가공물의 상면에 개구된 흡인로를 가지며, 상기 레이저 가공 장치는, 상기 흡인로에 세정액을 공급하는 세정액 공급 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치가 제공된다.

바람직하게는, 상기 세정액 공급 수단은, 상기 흡인로에 개구된 세정액 분출구와, 일단이 상기 세정액 분출구에 연통되고 타단이 세정액 공급원에 접속된 세정액 공급로를 구비한다.

바람직하게는, 상기 세정액 공급 수단은, 세정액이 저장되는 세정액 저장조를 구비하고, 정해진 타이밍에 상기 가공 헤드가 상기 세정액 저장조에 침지되고, 상기 가공 헤드가 상기 세정액 저장조에 침지된 상태로 상기 흡인원을 작동시킴으로써 상기 흡인로가 세정된다.

청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 피가공물에 어블레이션 가공을 실시하는 가공 단계와, 상기 가공 단계를 실시한 후, 상기 가공 헤드를 피가공물로부터 후퇴시키는 후퇴 단계와, 상기 후퇴 단계를 실시한 후, 상기 세정액 공급 수단을 작동시켜 상기 흡인로를 세정하는 세정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치의 흡인로의 세정 방법이 제공된다.

본 발명의 레이저 가공 장치는 레이저 가공시에 생기는 데브리가 집광기 등의 광학 부품 및 흡인로에 부착되는 것을 억제할 수 있고, 데브리의 일부가 흡인로에 부착되더라도 흡인로에 세정액을 공급하는 세정액 공급 수단을 구비하기 때문에, 흡인로를 세정할 수 있어 데브리가 흡인로에 고착되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 레이저 가공 장치의 구성예를 나타내는 사시도이다.
도 2는 레이저 가공 장치의 레이저빔 조사 수단과 척테이블 등의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 레이저 가공 장치의 보호 블로우 수단의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 도 3에서의 IV-IV선을 따르는 단면도이다.
도 5는 레이저 가공 장치의 레이저 가공 방법의 플로우차트이다.

본 발명을 실시하기 위한 형태(실시형태)에 관해, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 레이저 가공 장치의 구성예를 나타내는 사시도가 나타나 있다.

레이저 가공 장치(2)는 웨이퍼(피가공물에 상당)(W)에 일단 보호막(P)(도 4 등에 나타냄)을 피복한 후, 이 보호막(P)이 피복된 웨이퍼(W)를 유지한 척테이블(유지 수단에 상당)(4)과, 레이저빔 조사 수단(6)을 상대 이동시킴으로써 웨이퍼(W)에 어블레이션 가공을 실시하여, 웨이퍼(W)에 가공 홈(S)(도 4에 나타냄)을 형성한다.

레이저 가공 장치(2)는 웨이퍼(W)를 유지하는 척테이블(4)과, 레이저빔 조사 수단(6)의 가공 헤드(36)와, 도시하지 않은 촬상 수단과, 가공 헤드(36)에 설치된 데브리 배출 수단(10)과, 제어 수단(12)을 포함한다.

또한, 레이저 가공 장치(2)는 레이저 가공 전후의 웨이퍼(W)를 수용하는 카세트(14)와, 레이저 가공 전후의 웨이퍼(W)를 일시적으로 배치하는 임시 거치 수단(16)과, 레이저 가공전의 웨이퍼(W)에 보호막(P)을 피복하고 또한 레이저 가공후의 웨이퍼(W)로부터 보호막(P)을 제거하는 보호막 형성 겸 세정 수단(18)을 더 포함한다.

또한, 레이저 가공 장치(2)는, 척테이블(4)과 레이저빔 조사 수단(6)을 X축 방향으로 상대 이동시키는 도시하지 않은 X축 이동 수단과, 척테이블(4)과 레이저빔 조사 수단(6)을 Y축 방향으로 상대 이동시키는 도시하지 않은 Y축 이동 수단과, 척테이블(4)과 레이저빔 조사 수단(6)을 Z축 방향으로 상대 이동시키는 도시하지 않은 Z축 이동 수단을 포함한다.

카세트(14)는 점착 테이프(T)를 통해 환형 프레임(F)에 접착된 웨이퍼(W)를 복수매 수용한다. 카세트(14)는 레이저 가공 장치의 장치 본체(20)에 Z축 방향으로 승강 가능하게 설치된 카세트 엘리베이터(15) 상에 배치된다.

임시 거치 수단(16)은 레이저 가공전의 웨이퍼(W)를 카세트(14)로부터 꺼내고 레이저 가공후의 웨이퍼(W)를 카세트(14) 내에 삽입하는 반출 반입 수단(22)과, 레이저 가공 전후의 웨이퍼(W)를 일시적으로 배치하는 한 쌍의 레일(24)을 포함한다.

보호막 형성 겸 세정 수단(18)은 한 쌍의 레일(24) 상의 레이저 가공전의 웨이퍼(W)가 제1 반송 수단(26)에 의해 반송될 경우에, 이 레이저 가공전의 웨이퍼(W)에 보호막(P)을 피복한다. 또, 보호막 형성 겸 세정 수단(18)은 레이저 가공후의 웨이퍼(W)가 제2 반송 수단(28)에 의해 반송될 경우에, 이 레이저 가공후의 웨이퍼(W)의 보호막(P)을 세정하여 제거한다.

보호막 형성 겸 세정 수단(18)은 스피너 테이블(30)을 가지며, 레이저 가공 전후의 웨이퍼(W)가 배치되어 유지된다. 스피너 테이블(30)은 레이저 가공 장치의 장치 본체(20)에 수용되어 있는 스피너 테이블 구동원과 연결되어 있다.

보호막 형성 겸 세정 수단(18)은 스피너 테이블(30)에 레이저 가공전의 웨이퍼(W)가 유지되면, 스피너 테이블 구동원이 발생시키는 회전력에 의해, 웨이퍼(W)를 회전시킨다. 그리고, 보호막 형성 겸 세정 수단(18)은 도시하지 않은 도포 노즐로부터 웨이퍼(W)의 표면(WS)에, PVA, PEG나 PEO 등의 수용성 수지를 포함한 액상 수지를 분사함으로써 도포하고, 액상 수지가 경화함으로써 보호막(P)을 형성한다.

보호막 형성 겸 세정 수단(18)은 스피너 테이블(30)에 레이저 가공후의 웨이퍼(W)가 유지되면, 스피너 테이블 구동원이 발생시키는 회전력에 의해 웨이퍼(W)를 회전시킨다. 그리고, 보호막 형성 겸 세정 수단(18)은 도시하지 않은 세정 노즐로부터 웨이퍼(W)의 표면(WS)에 세정액을 분사함으로써, 보호막(P)을 제거하고 웨이퍼(W)의 표면(WS)을 세정한다.

또한, 레이저 가공전의 웨이퍼(W)는 도포 노즐에 의해 보호막(P)이 피복되어, 제2 반송 수단(28)에 의해 척테이블(4) 상에 배치된다. 또한, 레이저 가공후의 웨이퍼(W)는 세정 노즐에 의해 보호막(P)이 제거되어, 제1 반송 수단(26)에 의해 임시 거치 수단(16)의 레일(24) 상에 배치된다.

척테이블(4)은, 보호막 형성 겸 세정 수단(18)의 스피너 테이블(30) 상의 레이저 가공전의 보호막(P)이 형성된 웨이퍼(W)가 제2 반송 수단(28)에 의해 배치될 경우에, 이 웨이퍼(W)를 유지한다.

척테이블(4)은 표면을 구성하는 부분이 다공성 세라믹 등으로 형성된 원반형상이며, 도시하지 않은 진공 흡인 경로를 통해 흡인원과 접속되어, 표면에 배치된 웨이퍼(W)를 흡인함으로써 유지한다.

또한, 척테이블(4)은 레이저 가공 장치의 장치 본체(20)에 설치된 도시하지 않은 테이블 이동 베이스에 착탈 가능하다. 테이블 이동 베이스는 X축 이동 수단에 의해 X축 방향으로 이동 가능하게 설치되고, 또한 Y축 이동 수단에 의해 Y축 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있으며, 도시하지 않은 베이스 구동원에 의해 중심축선(Z축과 평행) 둘레로 회전 가능하게 설치되어 있다.

또, 척테이블(4)의 주위에는 클램프(32)가 설치되어 있다. 클램프(32)를 도시하지 않은 에어 액츄에이터에 의해 작동시킴으로써, 웨이퍼(W) 주위의 환형 프레임(F)을 고정한다.

제1 실시형태의 레이저 가공 장치에서는, 척테이블(4)에 인접하여 세정액 공급 수단(82)이 설치되어 있다. 세정액 공급 수단(82)은 세정액 저장조(34) 및 세정액을 공급하기 위한 세정액 공급 노즐(35)을 포함한다. 세정액 저장조(34)에는 가공 헤드(36)를 세정하기 위한 세정액이 저장되어 있다.

레이저빔 조사 수단(6)은 척테이블(4)에 유지된 웨이퍼(W)의 표면(WS)에 레이저빔(L)(도 2 등에 나타냄)을 조사하여, 어블레이션 가공에 의해 가공 홈(S)을 형성한다.

도 2를 참조하면, 레이저 가공 장치의 레이저빔 조사 수단(6)과 척테이블(4) 등의 구성을 모식적으로 나타낸 도면이 나타나 있다. 레이저빔 조사 수단(6)은 레이저빔(L)을 발진하는 레이저빔 발진 수단(37)과 가공 헤드(36)를 포함한다.

가공 헤드(36)는 레이저빔 발진 수단(37)에 의해 발진된 레이저빔(L)을 웨이퍼(W)의 표면(WS)에 조사하는 집광기(38)와, 후술하는 데브리를 집진하는 집진 수단(70)을 포함한다.

레이저빔 발진 수단(37)은 반복 주파수 조정 수단(43)에 의해, 웨이퍼(W)의 종류, 가공 형태 등에 따라서, 발진하는 레이저빔(L)의 반복 주파수가 적절하게 조정된다. 레이저빔 발진 수단(37)으로서, 예컨대 YAG 레이저 발진기나 YVO4 레이저 발진기 등을 이용할 수 있다.

가공 헤드(36)에 포함되는 집광기(38)는 레이저빔 발진 수단(37)에 의해 발진된 레이저빔(L)의 진행 방향을 변경하는 전반사 미러(39)나 레이저빔(L)을 집광하는 집광 렌즈(41) 등을 포함하여 구성된다.

도시 생략한 촬상 수단은 척테이블(4)에 유지된 웨이퍼(W)의 표면(WS)을 촬상한다. 촬상 수단은 척테이블(4)에 유지된 웨이퍼(W)에 대하여, Z축 이동 수단에 의해 레이저빔 조사 수단(6)과 일체로 Z축 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다.

촬상 수단은 도시하지 않은 CCD 카메라를 구비한다. CCD 카메라는 척테이블(4)에 유지된 웨이퍼(W)를 촬상하여 화상을 얻는 장치이다. 촬상 수단은 CCD 카메라가 얻은 화상의 정보를 제어 수단(12)에 출력한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 레이저 가공 장치의 보호 블로우 수단(8)의 구성을 나타내는 사시도 및 본 발명의 제2 실시형태에 따른 도 3에서의 IV-IV선을 따르는 단면도가 나타나 있다. 보호 블로우 수단(8)은, 레이저빔 조사 수단(6)의 집광기(38)에 브래킷(도 3에 나타냄)(42)에 의해 부착되는 케이스(44)와, 케이스(44)에 부착된 투명 부재(40)와, 케이스(44) 내부를 정압(正壓)으로 유지하는 보호 블로우 기구(46)를 구비한다.

케이스(44)는 레이저빔(L)이 통과하는 상측 개구(48) 및 하측 개구(50)를 상하에 구비한다. 또, 케이스(44)는 하측 개구(50)로 갈수록 점차 직경이 축소되는 깔때기 모양의 원추형의 직경 축소부(52)를 갖는다. 즉, 케이스(44)의 직경 축소부(52)의 내측 공간은 깔때기 모양의 원추형으로 형성되어 있다.

케이스(44)의 하측 개구(50)는 레이저빔(L)의 통과를 허용하는 면적을 갖고 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 하측 개구(50)의 직경이 4 ㎜이다. 본 실시형태에서는, 케이스(44)는 복수매 적층된 평판형의 적층판(54)과, 최하측의 적층판(56)으로 구성되어 있다.

투명 부재(40)는 케이스(44)의 상측 개구(48)에 설치되고 또한 레이저빔(L)이 투과 가능하다. 투명 부재(40)는 레이저빔(L)의 통과를 허용하는 면적을 갖고 있다. 투명 부재(40)는 레이저빔(L)이 투과 가능한 재료로 구성되고 또한 평판형으로 형성되어 있으며, 케이스(44)의 상측 개구(48)를 막는다.

보호 블로우 기구(46)는 케이스(44) 내부를 통과하는 레이저빔(L)의 주위에, 집광기(38)측으로부터 가공점(K)측으로 흐르는 기체를 분출하여, 케이스(44) 내부를 정압으로 유지하고, 하측 개구(50)로부터 데브리를 포함한 분위기가 유입되는 것을 방지한다. 보호 블로우 기구(46)는 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 복수의 분출구(60)와, 공급로(62)(도 3에 나타냄)와, 도시하지 않은 기체 공급원 등을 구비한다.

복수의 분출구(60)는 투명 부재(40)의 주위에 치우침 없이 균등(둘레 방향으로 등간격)하게 형성되어 있다. 분출구(60)는 투명 부재(40)의 하측 주위에 형성되어 있다. 복수의 분출구(60)는 일단이 케이스(44)의 내면에 개구되고, 또한 타단이 케이스(44) 내에 형성된 연통 공간(64)에 개구되어 있다.

또, 분출구(60)로부터 분출되는 기체는 투명 부재(40)에 닿지 않을 정도로, 수평에서 약간 하측 방향으로 케이스(44) 내부를 통과하는 레이저빔(L)을 향하여 분출된다. 즉, 분출구(60)는 케이스(44)의 내면에 개구된 일단이 투명 부재(40)의 하측에 형성되고, 타단으로부터 일단을 향함에 따라서 수평에서 약간 하측 방향으로 연장되어 있다. 본 실시형태에서는, 분출구(60)는 8개 형성되어 있다.

도 3에 도시하는 공급로(62)는 연통 공간(64)을 통해 복수의 분출구(60)에 접속해 있다. 기체 공급원은 공급로(62)를 통해 복수의 분출구(60)에 접속해 있어, 가압된 기체를 복수의 분출구(60)에 공급한다.

데브리 배출 수단(10)은 보호 블로우 수단(8)의 케이스(44)의 하측에 설치되어, 데브리를 흡인하여 배출한다. 데브리 배출 수단(10)은 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 케이스(44)에 일체로 설치된 칸막이벽(66)(도 4에 나타냄)과, 에어 커튼 블로우 분출 기구(68)와, 집진 수단(70)을 구비한다.

칸막이벽(66)은 가공점(K)에서 생성되는 데브리의 비산 범위(도 4에 점선으로 표시)의 주위를 둘러싼다. 칸막이벽(66)은 케이스(44)를 구성하는 최하측의 적층판(56)에 설치되어 있다. 칸막이벽(66)은 케이스(44)의 하측 개구(50)의 주위를 둘러싼다.

에어 커튼 블로우 분출 기구(68)는 가공 홈(S)이 형성되는 방향(레이저 가공시에, 레이저빔(L)이 웨이퍼(W)의 표면(WS) 상에서 상대적으로 이동하는 방향인 화살표 X1의 전방)으로부터 웨이퍼(W)의 표면(WS)과 평행하게 분출되는 기체로, 케이스(44)의 하측 개구(50)를 덮어, 케이스(44)에 데브리가 침입하는 것을 차단한다.

에어 커튼 블로우 분출 기구(68)는 적층판(56)에 부착된 노즐 부재(58)에 형성된 블로우용 분출구(72)와, 공급로(74)와, 블로우용 분출구(72)에 기체를 공급하는 도시하지 않은 기체 공급원을 구비한다.

블로우용 분출구(72)는 노즐 부재(58)에 설치된 칸막이벽(66)의 내면(내측)이자 케이스(44)의 하측 개구(50)의 근방에 개구되어 있다. 블로우용 분출구(72)는 웨이퍼(W)의 표면(WS)과 평행하게 연장되어 있다.

기체 공급원은 케이스(44) 내에 설치된 공급로(74)를 통해 블로우용 분출구(72)에 접속해 있어, 가압된 기체를 블로우용 분출구(72)에 공급한다. 에어 커튼 블로우 분출 기구(68)로부터 가압된 기체(에어 블로우)가 분출된다.

집진 수단(70)은 에어 커튼 블로우 분출 기구(68)에서 분출된 기체의 하류측에 설치되고, 또한 기체를 흡인하면서, 가공점(K) 부근에서 생성되는 데브리도 흡인한다. 집진 수단(70)은 도 4에 도시하는 바와 같이, 칸막이벽(66)에 개구된 흡인구(76)와, 흡인구(76)와 연통한 흡인로(78)와, 흡인원(80)을 구비한다.

흡인구(76)는 케이스(44)를 구성하는 최하측의 적층판(56)에 설치된 칸막이벽(66)의 내면(내측)에 개구되고, 보호 블로우 수단(8)의 케이스(44)의 하측에 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 흡인구(76)는 블로우용 분출구(72)와 서로 마주보고 있다. 즉, 집진 수단(70)은 레이저빔(L)을 사이에 두고 블로우용 분출구(72)와 반대측에 설치되어 있다.

흡인로(78)는 케이스(44)를 구성하는 최하측의 적층판(56)에 설치되고, 흡인구(76)로부터 비스듬히 상측으로 연장되어 흡인원(80)과 연통해 있다. 흡인원(80)은 흡인로(78)를 통해 흡인구(76)에 접속하여, 흡인구(76)로부터 기체를 흡인한다. 즉, 흡인로(78)는 에어 커튼 블로우 분출 기구(68)에서 분출된 기체의 하류측에 설치되고, 또한 기체를 흡인하면서, 가공점(K) 부근에서 생성되는 데브리도 흡인한다.

집진 수단(70)은 일단이 흡인원(80)에 접속하고 타단이 웨이퍼의 상면에 개구된 흡인로(78)를 구비하고 있다. 흡인로(78)의 주위에는 흡인로(78)를 세정하기 위한 세정액을 공급하는 세정액 공급 수단(82A)이 설치되어 있다.

세정액 공급 수단(82A)은 특별히 한정되지 않지만, 흡인로(78)에 개구된 복수의 세정액 분출구(84)와, 일단이 각 세정액 분출구(84)에 접속하고 타단이 세정액 공급원(88)에 접속한 세정액 공급로(86)를 포함한다.

여기서, 피가공물로서의 웨이퍼(W)는 레이저 가공 장치(2)에 의해 레이저 가공되는 피가공물이며, 본 실시형태에서는 실리콘, 사파이어, 갈륨 등을 모재로 하는 원판형의 반도체 웨이퍼나 광디바이스 웨이퍼다. 웨이퍼(W)는 도 1에 도시하는 바와 같이, 표면(WS)에 형성된 복수의 디바이스가 복수의 스트리트에 의해 격자형으로 구획되어 있다.

웨이퍼(W)는 도 1에 도시하는 바와 같이, 디바이스가 복수개 형성되어 있는 표면(WS)의 반대측의 이면이 점착 테이프(T)에 접착되고, 웨이퍼(W)에 접착된 점착 테이프(T)에 환형 프레임(F)이 접착됨으로써, 환형 프레임(F)에 고정된다. 또, 웨이퍼(W)의 표면(WS)에는, 층간 절연막 재료로서 Low-k 재료(주로 다공성 재료)로 구성된 도시하지 않은 소위 Low-k막이 형성되어 있다.

제어 수단(12)은 레이저 가공 장치(2)를 구성하는 전술한 구성 요소를 각각 제어한다. 제어 수단(12)은 웨이퍼(W)에 대한 가공 동작을 레이저 가공 장치(2)에 행하게 한다.

또한, 제어 수단(12)은 웨이퍼(W)에 대한 가공 동작을 레이저 가공 장치(2)에 행하게 할 때, 즉 레이저빔 조사 수단(6)으로부터 웨이퍼(W)의 표면(WS)에 레이저빔(L)을 조사할 때, 보호 블로우 기구(46)의 기체 공급원에 접속된 분출구(60)로부터 기체를 분출시키고, 데브리 배출 수단(10)의 에어 커튼 블로우 분출 기구(68)의 기체 공급원에 접속된 블로우용 분출구(72)로부터 기체를 분출시키면서, 집진 수단(70)의 흡인원(80)에 흡인구(76)로부터 기체를 흡인시킨다.

제어 수단(12)은 또한 정해진 타이밍에 세정액 공급 수단(82A)을 제어해서, 흡인로(78)에 세정액을 공급하여 흡인로(78)를 세정한다.

다음으로, 레이저 가공 장치(2)를 이용한 웨이퍼(W)의 레이저 가공 방법에 관해서 설명한다. 도 5를 참조하면, 레이저 가공 장치의 레이저 가공 방법의 플로우차트가 나타나 있다. 우선, 디바이스가 형성된 표면(WS)의 이면에 점착 테이프(T)를 접착하고, 또한, 점착 테이프(T)에 환형 프레임(F)을 접착한다. 그리고, 환형 프레임(F)에 점착 테이프(T)를 통해 접착된 웨이퍼(W)를 카세트(14) 내에 수용한다.

그리고, 오퍼레이터가 가공 정보를 제어 수단(12)에 등록하여, 오퍼레이터로부터 가공 동작의 개시 지시가 있는 경우에, 레이저 가공 장치(2)가 가공 동작을 개시한다. 가공 동작에 있어서, 제어 수단(12)이, 도 5의 단계 ST1에서, 레이저 가공전의 웨이퍼(W)를 반출 반입 수단(22)에 의해 카세트(14)로부터 임시 거치 수단(16)까지 반출하여, 임시 거치 수단(16)의 한 쌍의 레일(24) 상에 배치한 후, 제1 반송 수단(26)에 의해 보호막 형성 겸 세정 수단(18)의 스피너 테이블(30)까지 반송하여, 스피너 테이블(30)에 유지시킨다.

그리고, 제어 수단(12)이 스피너 테이블(30)을 강하한 후, 스피너 테이블(30)을 중심축선 둘레로 회전시키면서, 도포 노즐로부터 액상 수지를 스피너 테이블(30) 상의 웨이퍼(W)에 분출시킨다.

그렇게 하면, 원심력에 의해 액상 수지가 스피너 테이블(30)에 유지된 웨이퍼(W)의 전면(全面)에 도포된다. 정해진 시간 경과후에, 스피너 테이블(30)의 회전을 정지하여, 도포 노즐로부터의 액상 수지의 도포를 정지한다. 웨이퍼(W)의 표면(WS)에 도포된 액상 수지가 경화함으로써, 웨이퍼(W)의 표면(WS)은 액상 수지로 구성된 보호막(P)에 의해 피복된다.

이와 같이, 단계 ST1은 웨이퍼(W)의 표면(WS)에 액상 수지를 도포하여 보호막(P)을 형성하는 보호막 피복 단계를 실시한다. 보호막(P)의 피복이 종료되면, 제어 수단(12)이 스피너 테이블(30)을 상승시켜, 제2 반송 수단(28)에 스피너 테이블(30)로부터 보호막(P)이 피복된 웨이퍼(W)를 척테이블(4)까지 반송시키고, 척테이블(4)에 유지시켜, 단계 ST2로 진행한다.

다음으로, 제어 수단(12)은 X축 이동 수단 및 Y축 이동 수단에 의해 척테이블(4)을 이동하여, 촬상 수단의 하측에 척테이블(4)에 유지된 웨이퍼(W)를 위치시키고, 촬상 수단에 촬상시킨다. 촬상 수단은 촬상된 화상의 정보를 제어 수단(12)에 출력한다.

그리고, 제어 수단(12)이 척테이블(4)에 유지된 웨이퍼(W)의 스트리트와, 레이저빔(L)을 조사하는 레이저빔 조사 수단(6)의 집광기(38)와의 위치 맞춤을 행하기 위한 패턴 매칭 등의 화상 처리를 실행하여, 집광기(38)와 스트리트를 X축 방향으로 정렬시키는 얼라인먼트를 수행하고, 단계 ST3으로 진행한다.

다음으로, 제어 수단(12)은 단계 ST2에서 검출된 얼라인먼트 정보 등에 기초하여, X축 이동 수단 및 Y축 이동 수단에 의해 척테이블(4)을 이동시키고, 베이스 구동원에 의해 척테이블(4)을 중심축선 둘레로 회전시켜, 스트리트를 X축(도 4에 나타냄)과 평행해지도록 정렬시킨다.

그리고, 제어 수단(12)은 레이저빔 조사 수단(6)의 집광기(38)로부터 레이저빔(L)을 조사하면서, 웨이퍼(W)를 유지한 척테이블(4)을, X축 이동 수단에 의해 정해진 가공 이송 속도로 이동시킨다. 즉, 제어 수단(12)은 웨이퍼(W)의 표면(WS) 상에서 화살표 X1(도 4에 나타냄) 방향으로 레이저빔(L)을 상대적으로 이동시킨다.

그 결과, 레이저빔(L)이 조사된 정해진 스트리트에는, 웨이퍼(W) 및 보호막(P)의 일부가 어블레이션 가공되어, 도 4에 도시하는 바와 같이, 가공 홈(S)이 형성된다. 정해진 스트리트의 타단이 집광기(38)의 바로 아래에 도달하면, 레이저빔 조사 수단(6)으로부터의 레이저빔(L)의 조사를 정지하고, X축 이동 수단에 의한 척테이블(4)의 이동을 정지한다.

제어 수단(12)은 척테이블(4)을 Y축 방향으로 인덱싱 이송하면서, 순서대로 스트리트에 레이저빔(L)을 조사하여, 이들 스트리트에 가공 홈(S)을 형성하고, 웨이퍼(W)의 모든 스트리트에 가공 홈(S)을 형성한다.

이와 같이, 단계 ST3은 단계 ST2를 실시한 후, 웨이퍼(W)의 스트리트를 따라서 보호막(P)측으로부터 레이저빔(L)을 웨이퍼(W)의 표면(WS)에 조사하여, 웨이퍼(W)에 가공 홈(S)을 형성하는 가공 홈 형성 단계를 실시한다.

또한, 가공 홈 형성 단계로서의 단계 ST3에서는, 정해진 스트리트에 레이저빔(L)을 조사하여 가공 홈(S)을 형성하면서, 보호 블로우 수단(8)의 보호 블로우 기구(46)의 기체 공급원에 접속된 분출구(60)로부터 기체를 분출시킨다. 이 때문에, 케이스(44) 내부가 외기보다 압력이 높은 정압으로 유지된다.

또, 분출구(60)가 케이스(44)의 내면을 향함에 따라서 수평에서 약간 하측 방향으로 연장되고, 복수의 분출구(60)가 투명 부재(40)의 주위에 치우침 없이 균등하게 형성되어 있기 때문에, 케이스(44) 내의 기체가 투명 부재(40)의 주위에 치우침 없이 균등하게 하측 개구(50)를 향하여 하측 방향으로 흐른다. 즉, 보호 블로우 수단(8)의 케이스(44) 내에 하측 개구(50)를 향하고 또한 투명 부재(40)의 주위에 치우치지 않는 소위 다운플로우가 생긴다.

또한, 케이스(44)의 직경 축소부(52)가 하측 개구(50)로 갈수록 점차 직경이 축소되는 깔때기 모양으로 형성되어 있기 때문에, 케이스(44)의 하측을 향함에 따라서 전술한 다운플로우의 유속이 빨라진다. 따라서, 하측 개구(50)로부터 케이스(44) 내에 레이저 가공에 의해 가공점(K) 부근에서 생성되는 데브리를 포함한 분위기가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

또, 가공 홈 형성 단계로서의 단계 ST3에서는, 보호 블로우 수단(8)의 보호 블로우 기구(46)의 분출구(60)로부터 기체를 분출시키면서, 데브리 배출 수단(10)의 에어 커튼 블로우 분출 기구(68)의 블로우용 분출구(72)로부터 기체를 분출시키고, 집진 수단(70)의 흡인원(80)에 흡인구(76)로부터 기체를 흡인시킨다.

이와 같이, 데브리 배출 수단(10)의 에어 커튼 블로우 분출 기구(68)의 블로우용 분출구(72)로부터 기체를 분출시키기 때문에, 블로우용 분출구(72)로부터 분출되는 기체에 의해, 케이스(44)의 하측 개구(50)가 막히고, 가공점(K)에서 생성된 데브리를 포함한 분위기가 흡인구(76)를 통해서 흡인원(80)에 흡인된다.

도 4에 도시하는 제2 실시형태에서는, 제어 수단(12)은 또한 세정액 공급 수단(82A)을 제어하여, 흡인로(78)에 세정액을 공급하여 흡인로(78)를 세정한다. 흡인로(78)를 세정하는 정해진 타이밍은 특별히 한정되지 않는다.

웨이퍼(W)에 어블레이션 가공을 실시한 후, 바람직하게는, 가공 헤드(36)를 웨이퍼(W)로부터 후퇴시키고, 세정액 공급 수단(82A)을 작동시켜 흡인로(78)를 세정한다. 대체 실시형태로서, 웨이퍼(W)에 어블레이션 가공을 실시하고 있는 동안, 항상 세정액 공급 수단(82A)을 작동시켜 흡인로(78)를 세정해도 좋다.

구체적으로는, 세정액 공급 수단(82A)이 세정액 분출구(84), 세정액 공급로(86) 및 세정액 공급원(88)으로 구성되어 있는 도 4에 도시한 제2 실시형태에서는, 정해진 타이밍에 제어 수단(12)이 세정액 공급원(88)으로부터 세정액 공급로(86)에 세정액을 공급한다. 세정액 공급로(86)에 공급된 세정액은 세정액 분출구(84)로부터 흡인로(78)에 공급된다. 이에 따라, 흡인로(78)가 세정된다.

한편, 세정액 공급 수단(82)이 세정액 저장조(34) 및 세정액 공급 노즐(35)로 구성되어 있는 도 1에 도시한 제1 실시형태에서는, 정해진 타이밍에 제어 수단(12)이 가공 헤드(36)를 세정액 저장조(34)에 침지시킨다. 가공 헤드(36)를 세정액 저장조(34)에 침지시킨 상태로 흡인원(80)을 작동시킴으로써, 혹은 흡인원(80)을 작동시키면서 가공 헤드(36)를 세정액 저장조(34)에 침지시킴으로써, 흡인로(78)에 세정액이 공급되어, 흡인로(78)가 세정된다.

제어 수단(12)은 세정액 저장조(34)에 세정액이 충분히 없는 경우, 세정액 공급 노즐(35)로부터 세정액 저장조(34)에 세정액을 공급한다. 정해진 타이밍은 특별히 한정되지 않지만, 일정 시간 간격이어도 좋고, 일정한 웨이퍼 매수 간격이어도 좋다.

또한, 레이저 가공 장치(2)에, 세정액 공급 수단(82)을 설치했다면 세정액 공급 수단(82A)을 설치할 필요는 없고, 세정액 공급 수단(82A)을 설치했다면 세정액 공급 수단(82)을 설치할 필요는 없다. 즉, 레이저 가공 장치(2)에, 세정액 공급 수단(82)과 세정액 공급 수단(82A) 중 적어도 하나를 설치하면 된다.

또한, 가공 홈 형성 단계로서의 단계 ST3에서는, 블로우용 분출구(72)가 흡인구(76)보다, 레이저 가공시에 레이저빔(L)이 웨이퍼(W)의 표면(WS) 상에서 상대적으로 이동하는 방향인 화살표 X1의 전방에 형성되어 있기 때문에, 하측 개구(50)가 블로우용 분출구(72)로부터 분출되는 기체에 의해 확실하게 막히게 되어, 하측 개구(50)로부터 케이스(44) 내에 레이저 가공에 의해 가공점(K) 부근에서 생성되는 데브리를 포함한 분위기가 유입되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

모든 스트리트에 가공 홈(S)이 형성되면, 제어 수단(12)은 X축 이동 수단에 의해 척테이블(4)을 홈 포지션까지 이동시키고, 제2 반송 수단(28)에 의해 척테이블(4) 상의 레이저 가공이 실시된 웨이퍼(W)를 보호막 형성 겸 세정 수단(18)의 스피너 테이블(30) 상에 반송하여, 스피너 테이블(30)에 유지시킨다.

그리고, 제어 수단(12)은 스피너 테이블(30)을 강하시킨 후, 스피너 테이블(30)을 중심축선 둘레로 회전시키면서, 세정 노즐로부터 세정액을 스피너 테이블(30) 상의 웨이퍼(W)에 분출시킨다. 그렇게 하면, 보호막(P)이 수용성 수지로 구성되어 있기 때문에, 세정액 및 원심력에 의해, 보호막(P)이 레이저 가공시에 부착된 데브리와 함께 웨이퍼(W)의 표면(WS)으로부터 제거된다(세정된다).

보호막(P)의 제거가 종료되면, 제어 수단(12)은 스피너 테이블(30)의 중심축선 둘레의 회전 및 세정 노즐로부터의 세정액의 공급을 정지한 후, 스피너 테이블(30)을 상승시켜, 제1 반송 수단(26)에 의해 임시 거치 수단(16)까지 반송한다. 제어 수단(12)은 레이저 가공 등이 실시된 웨이퍼(W)를 반출 반입 수단(22)에 의해 임시 거치 수단(16)으로부터 카세트 엘리베이터(15) 상에 배치된 카세트(14) 내에 반입한다.

이상과 같이, 본 실시형태에 따른 레이저 가공 장치(2)에 의하면, 깔때기 모양의 케이스(44)와 보호 블로우 기구(46)에 의해, 케이스(44) 내부를 정압으로 유지하면서 케이스(44) 내에 다운플로우를 생기게 함으로써, 하측 개구(50)로부터의 데브리를 포함한 분위기가 케이스(44) 내에 유입되는 것을 방지할 수 있고, 세정액 공급 수단(82A)에 의해 흡인로(78)를 세정할 수 있다.

이 때문에, 집광기(38) 및 흡인로(78)를 데브리의 부착으로부터 보호할 수 있고, 분위기 속의 데브리의 부착에 의해 투명 부재(40)가 흐려지는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 레이저 가공시에 생기는 데브리가 집광기(38)나 투명 부재(40) 등의 광학 부품 및 흡인로(78)에 부착되는 것을 억제할 수 있다.

전술한 실시형태에서는, 보호막(P)을 일단 피복한 후 레이저 가공을 실시하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 반드시 보호막(P)을 일단 피복하지 않아도 좋다. 또한, 전술한 실시형태에서는, 웨이퍼(W)의 표면(WS)에 분사된 PVA, PEG나 PEO 등의 수용성 수지를 포함한 액상 수지를 경화시킴으로써 보호막(P)을 형성하였다.

그러나, 본 발명에서는, 필요하다면 액상 수지를 완전히 경화(건조)시키지 않은 상태의 보호막(P)에 어블레이션 가공을 실시해도 좋다. 이 경우, 완전히 건조하지 않는 보호막(P)이 대량의 데브리가 되어 버리지만, 본 발명에서는, 전술한 보호 블로우 수단(8)을 구비하기 때문에, 투명 부재(40)를 흐리게 하거나 하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, X축 이동 수단, Y축 이동 수단 및 Z축 이동 수단의 구성을 적절하게 변경해도 좋다. 세정액 저장조(34)에 Z축 이동 수단을 설치함으로써, Z축 방향으로 이동할 수 있도록 구성해도 좋다.

이상의 실시형태에 기재한 내용에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또, 이상에 기재한 구성요소에는, 당업자가 용이하게 상정할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것이 포함된다.

또한, 이상에 기재한 구성은 적절하게 조합하는 것이 가능하다. 또, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성의 여러가지 생략, 치환 또는 변경을 행할 수 있다.

2 : 레이저 가공 장치 4 : 척테이블(유지 수단)
6 : 레이저빔 조사 수단 8 : 보호 블로우 수단
10 : 데브리 배출 수단 12 : 제어 수단
34 : 세정액 저장조 35 : 세정액 공급 노즐
36 : 가공 헤드 37 : 레이저빔 발진 수단
38 : 집광기 40 : 투명 부재
41 : 집광 렌즈 46 : 보호 블로우 기구
52 : 직경 축소부 68 : 에어 커튼 블로우 분출 기구
70 : 집진 수단 76 : 흡인구
78 : 흡인로 80 : 흡인원
82 : 세정액 공급 수단 82A : 세정액 공급 수단
84 : 세정액 분출구 86 : 세정액 공급로
88 : 세정액 공급원

Claims

레이저 가공 장치에 있어서,
피가공물을 유지하는 유지 수단과,
레이저빔 발진 수단과, 상기 레이저빔 발진 수단이 발진한 레이저빔을 피가공물에 조사하는 가공 헤드를 포함하며, 상기 유지 수단에 유지된 피가공물에 대하여 어블레이션 가공을 실시하는 레이저빔 조사 수단
을 구비하며,
상기 가공 헤드는, 상기 레이저빔 발진 수단으로부터 발진된 레이저빔을 집광하는 집광 렌즈와, 상기 집광 렌즈와 피가공물의 사이에 배치되며 블로우용 분출구를 통해 기체를 분출하는 에어 커튼 블로우 분출 기구와, 상기 집광 렌즈와 피가공물의 사이에 배치되어 상기 집광 렌즈로 집광된 레이저빔이 피가공물에 조사되는 것에 의해 발생하는 데브리를 집진하는 집진 수단을 포함하고, 상기 집진 수단은 상기 에어 커튼 블로우 분출 기구에서 분출된 기체의 하류측에 설치되고,
상기 집진 수단은, 일단이 흡인원에 접속되고 타단이 상기 유지 수단에 유지된 피가공물의 상면에 개구된 흡인로를 가지며,
상기 레이저 가공 장치는, 상기 흡인로에 상기 흡인로를 세정하는 세정액을 공급하는 세정액 공급 수단을 더 구비하고,
상기 블로우용 분출구는 상기 집진 수단의 흡인구보다, 레이저 가공시에 레이저빔이 피가공물의 표면 상에서 상대적으로 이동하는 방향의 전방에 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제1항에 있어서, 상기 세정액 공급 수단은, 상기 흡인로에 개구된 세정액 분출구와, 일단이 상기 세정액 분출구에 연통되고 타단이 세정액 공급원에 접속된 세정액 공급로를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제1항에 있어서, 상기 세정액 공급 수단은, 세정액이 저장되는 세정액 저장조를 구비하며, 정해진 타이밍에 상기 가공 헤드가 상기 세정액 저장조에 침지되고, 상기 가공 헤드가 상기 세정액 저장조에 침지된 상태로 상기 흡인원을 작동시킴으로써 상기 흡인로가 세정되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 레이저 가공 장치의 상기 흡인로의 세정 방법에 있어서,
피가공물에 어블레이션 가공을 실시하는 가공 단계와,
상기 가공 단계를 실시한 후, 상기 가공 헤드를 피가공물로부터 후퇴시키는 후퇴 단계와,
상기 후퇴 단계를 실시한 후, 상기 세정액 공급 수단을 작동시켜 상기 흡인로를 세정하는 세정 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치의 흡인로의 세정 방법.