JP2006527477A - 界面活性剤膜を用いるレーザ切削加工 - Google Patents

Abstract

レーザ切削加工される加工物（１２）の表面は、レーザ切削加工で生み出される切削屑が、その表面に付着するのを減らすことで、レーザビーム（１４）を用いる切削加工の間に生み出される切削屑（１５）から、界面活性剤膜（１１）で保護される。この界面活性剤膜は、好ましくは後で、この界面活性剤膜上に被着した切削屑（１５１）といっしょに除去される。

Description

本発明は、界面活性剤膜を用いて、切削加工される加工物にレーザ切削加工屑が付着するのを減らすことに関する。

例えば、ウェーハ基板のレーザ切削加工の間、切削加工ゾーンから除去された或る材料は、例えばレーザカットのエッジでの切削屑として、切削加工が行われているウェーハ基板の表面上に被着する。レーザ切削加工の間に切削加工ゾーンから放出された材料は、溶融状または気体状であって、切削加工の間、また切削加工の後で、冷却時にウェーハ基板の表面に付着する。このような付着する切削屑は、例えば、この切削屑が、ウェーハ基板の表面との接触時に冷却して、再び凝固すると、その表面上の熱の影響を受けやすい電子回路に損傷を及ぼすことがある。このような再び凝固した切削屑は、その付着性のために、従来のウェーハ・クリーニング技術を用いて、ウェーハ基板の表面から除去することが難しい。

本発明の目的は、少なくとも、従来技術の上記難点を改善することである。

本発明の第１の態様により、レーザ切削加工の間に生み出される切削屑が、レーザ切削加工される加工物の表面に付着するのを減らすために、その表面上に界面活性剤を供給して、界面活性剤膜を施すステップと、この表面から、加工物をレーザ切削加工するステップを含む、加工物をレーザ切削加工する方法が提供される。

好都合にも、この界面活性剤は、加工物の事前洗浄処理（ｐｒｅ−ｗａｓｈ）において供給される。

好ましくは、この方法は、この界面活性剤膜を少なくとも一部乾燥させた後で、加工物をレーザ切削加工するさらなるステップを含む。

有利には、界面活性剤を供給するステップは、バッチ処理において、複数の加工物の表面上に界面活性剤を供給した後で、加工物をレーザ切削加工する処置を含む。

有利には、この方法は、レーザ切削加工の後で、界面活性剤膜を、レーザ切削加工から界面活性剤膜上に被着したどんな切削屑ともいっしょに除去するさらなるステップを含む。

好都合にも、界面活性剤を供給するステップは、加工物の表面が溶けないような溶剤に溶ける界面活性剤を供給する処置を含み、また、そこでは、界面活性剤膜を除去するステップが、この溶媒に界面活性剤膜を溶かす処置を含む。

有利には、この溶剤は水である。

有利には、加工物をレーザ切削加工するステップは、加工物へのレーザ・スクライビング、レーザ・ダイシング、および、レーザ・ビア穴明けの少なくとも１つを含む。

好都合にも、加工物をレーザ切削加工するステップは、多層加工物をレーザ切削加工する処置を含む。

好都合にも、多層加工物は、半導体ウェーハ、および半導体ウェーハの活性領域を形成する関連層を含む。

好都合にも、界面活性剤を供給するステップは、界面活性剤膜を加工物の表面上にスプレーで被着させる処置を含む。

別法として、界面活性剤を供給するステップは、界面活性剤膜を加工物の表面上にナイフ・エッジで被着させる処置を含む。

別法として、界面活性剤を供給するステップは、界面活性剤膜を加工物の表面上にローラで被着させる処置を含む。

別法として、界面活性剤を供給するステップは、加工物の表面を界面活性剤溶液に浸漬する処置を含む。

好都合にも、界面活性剤を供給するステップは、切削加工されるウェーハのバッチを、界面活性剤溶液に浸す処置を含む。

好ましくは、界面活性剤を供給するステップは、アニオン、非イオン、または両性の界面活性剤を供給する処置を含む。

好ましくは、界面活性剤を供給するステップは、ほぼすべての表面を濡らすくらい充分高度の濡れ性を持つ界面活性剤膜を、加工物の表面に塗布する処置を含む。

好都合にも、レーザ切削加工するステップは、切削加工パラメータの最適化を含み、また、このような最適化は、切削屑が界面活性剤膜に付着するのを最小限に抑えようとする処置を含む。

好都合にも、界面活性剤膜を除去するステップは、スピン・リンス・ドライ処理を含む。

有利には、レーザ切削加工するステップは、加工物をレーザ・スクライブする処置を含み、また、界面活性剤膜を除去するステップは、ダイシング・ソーを利用する後続ダイシング・ステップに用いられる冷却剤（ｃｏｏｌａｎｔ）を用いて、界面活性剤の薄膜と、任意の切削屑を少なくとも一部除去する処置を含む。

有利には、レーザ切削加工するステップは、レーザ切削加工ステップにおいて生み出される固形の切削屑を減らすために、レーザ切削加工用のガス環境を提供する処置を含む。

好都合にも、界面活性剤を供給するステップは、液体キャリア（ｌｉｑｕｉｄ ｃａｒｒｉｅｒ）に溶かされたか、または液体キャリア中に漂っている界面活性剤を、加工物の表面に塗布して、その液体キャリアを、その表面から蒸発させる処置を含む。

有利には、界面活性剤を供給して、界面活性剤の薄膜を形成するステップは、加工物上に界面活性剤の薄膜の像を得て、その像を、界面活性剤の最適な薄膜を持つ加工物の基準像と比較し、また、この像が、その基準像とは充分に比較できない場合には、界面活性剤膜を加工物から洗い落として、界面活性剤を加工物の表面上に再び供給するステップを含む。

有利には、この像を基準像と比較するステップは、この像を、表面上に界面活性剤が余分にある加工物の第２の基準像と、表面上に界面活性剤が不足している加工物の第３の基準像の少なくとも１つと比較して、界面活性剤の薄膜が、それぞれ余分にあるか、または不足しているかどうか判定する処置を含む。

有利には、界面活性剤を、加工物の表面上に供給するステップは、ｘｙテーブル上のウェーハに界面活性剤を供給する前に、カメラと、関連するハードウェアおよびソフトウェアを使用して、ウェーハを、ウェーハを切削加工するレーザ装置の機械座標、あるいはレーザ装置のレーザに揃え、このウェーハを、ｘｙテーブル上の所定の位置に締め付けた後で、界面活性剤がｘｙテーブル上のウェーハに供給されるようにするステップを含む。

好都合にも、界面活性剤を供給するステップは、ウェーハ・キャリア手段からウェーハを除去するステップ、ウェーハを界面活性剤供給ステーションに運んで、ウェーハの表面に界面活性剤膜を塗布して、塗膜ウェーハを形成するステップを含み、また、レーザ切削加工するステップは、この塗膜ウェーハをレーザ切削加工ステーションに運び、この塗膜ウェーハをレーザ切削加工して、切削加工された塗膜ウェーハを形成して、レーザ切削加工からの切削屑が、界面活性剤膜上に被着するようにするステップを含み、さらに、この界面活性剤膜を除去するステップは、この切削加工された塗膜ウェーハを、界面活性剤除去ステーションに運んで、この界面活性剤膜と、この界面活性剤膜上に被着した切削屑を除去して、塗膜なしの切削加工されたウェーハを形成するステップを含む。

本発明の第２の態様により、切削加工される加工物の表面に界面活性剤膜を塗布して、レーザ切削加工装置によるレーザ切削加工の間に生み出される切削屑が、その表面に付着するのを減らすように構成された界面活性剤供給手段を備えるレーザ切削加工装置が提供される。

好ましくは、界面活性剤供給手段は、事前洗浄（ｐｒｅ−ｗａｓｈｉｎｇ）手段を含む。

好ましくは、レーザ切削加工装置はさらに、そのレーザ切削加工の間に界面活性剤膜上に被着したどんな切削屑ともいっしょに、界面活性剤膜を、加工物の表面から除去するための界面活性剤膜除去手段も含む。

好都合にも、この界面活性剤膜除去手段は、スピン・リンス・ドライ手段を含む。

有利には、界面活性剤膜除去手段は、事後洗浄（ｐｏｓｔ−ｗａｓｈｉｎｇ）手段を含む。

有利には、事前洗浄手段と事後洗浄手段は、同一の洗浄手段である。

好ましくは、レーザ切削加工装置は、加工物へのレーザ・スクライビング、レーザ・ダイシング、および、レーザ・ビア穴明けの少なくとも１つを行うように構成されている。

好都合にも、界面活性剤供給手段は、スプレー式被着手段を含む。

別法として、界面活性剤供給手段は、ナイフ・エッジ式被着手段を含む。

別法として、界面活性剤供給手段は、ローラ式被着手段を含む。

別法として、界面活性剤供給手段は、複数の加工物をバッチ浸漬するための浸漬手段を含む。

有利には、レーザ切削加工装置はさらに、レーザ切削加工において生み出される固形の切削屑を減らすように構成されたレーザ切削加工用のガス環境を作り出すために、ガス環境制御手段も含む。

好ましくは、レーザ切削加工装置はさらに、加工物の表面を被着した後で、少なくとも一部、その表面を乾かせるように構成された乾燥手段も含む。

好都合にも、レーザ切削加工装置はさらに、加工物の表面上に界面活性剤膜の像を得る結像手段と、その像を、少なくとも１つの基準像と比較して、界面活性剤の薄膜が、レーザ切削加工に充分最適化されるかどうか判定する像比較手段も含む。

好都合にも、界面活性剤供給手段は、レーザ切削加工される加工物の表面に界面活性剤膜を塗布し、塗膜加工物を作り出すことで、レーザ切削加工の間に生み出される切削屑が、その表面に付着するのを減らす界面活性剤供給ステーションを含み、また、レーザ切削加工装置はさらに、その塗膜加工物を切削加工するレーザ切削加工ステーションも含み、また、界面活性剤除去手段は、レーザ切削加工の後で、レーザ切削加工から界面活性剤膜上に被着したどんな切削屑ともいっしょに、界面活性剤膜を除去する界面活性剤膜除去ステーションを含み、また、レーザ切削加工装置はさらに、界面活性剤供給ステーションからレーザ切削加工ステーションに、またレーザ切削加工ステーションから界面活性剤膜の塗膜除去ステーションに加工物を運ぶトランスポート手段も含む。

本発明の第３の面により、加工物のレーザ切削加工の間に生み出される切削屑が少なくとも１つの表面に付着するのを減らすように構成された界面活性剤膜を、少なくとも１つの表面上に塗布した加工物が提供される。

好ましくは、界面活性剤膜は、レーザ切削加工の後で、少なくとも１つの表面に著しい損傷を及ぼすことなく、除去できる。

好ましくは、この界面活性剤膜の厚さは、１０ミクロン以下である。

好都合にも、この界面活性剤膜は、アニオン、イオン、または両性の界面活性剤膜である。

次に、例示として添付図面を参照して、本発明を説明する。

これらの図において、同じ参照数字は、同じ部分を示している。

図１（ａ）を参照すると、界面活性剤の薄膜１１は、好ましくは、水溶性で、かつ、高度の表面濡れ性を持つアニオン、非イオン、または両性の界面活性剤薄膜であって、この薄膜が、ウェーハ基板１２上に塗布された後で、レーザビーム１４を用いて、ウェーハ基板中の切削加工サイト（場所）１３にレーザ切削加工を行う。好ましくは、界面活性剤の薄膜の厚さは、１０ミクロンよりも薄い。界面活性剤の薄膜１１は、この薄膜が、確実に、ウェーハ表面を一様に濡らし、かつ、切削加工の間、ウェーハ表面上にとどまるくらい充分高度の濡れ性を持っている。好ましくは、この界面活性剤膜は、ウェーハの事前洗浄処理において塗布される。好ましくは、この表面は、この界面活性剤の薄膜を塗布した後で、かつレーザ切削加工の前に、少なくとも一部乾かされる。別法として、ウェーハ基板が切削加工される一方で、その表面は、まだ濡れている。

例えばレーザ切削加工の数時間前または数日前に、塗膜を、これらのウェーハにあらかじめ被着させ、次に、これらのウェーハを、正規のやり方でレーザ切削加工装置に送ることがある。さらに、レーザ切削加工装置への挿入前に、浸漬処理または代替バッチ処理により、ウェーハの全ボートに塗布することがある。

ウェーハ基板１２上のレーザビーム１４の波長、レーザパルス・エネルギー、レーザ繰返し数、スキャニング速度などのレーザビームのパラメータは、レーザ切削加工の間に生み出される切削屑１５の性質を決定する。ウェーハ基板１２上のレーザビーム１４の波長、レーザパルス・エネルギー、レーザ繰返し数、スキャニング速度などのパラメータの組合せは、好ましくは、他の制約を条件として、再凝固のときに界面活性剤の薄膜への付着が弱く、それゆえ、洗浄処理において、さらに容易に除去される切削屑１５を生み出すように選択される。すなわち、事前洗浄処理後に、ウェーハ表面上に界面活性剤の薄膜があると、表面の付着性が低下し、したがって、レーザ切削加工された切削屑をさらに容易に除去できる。図１（ａ）を参照すると、溶融、気体材料１５は、レーザ切削加工の間、レーザ切削加工サイト１３から放出される。このような材料は、レーザ切削加工の間にも、レーザ切削加工の後でも、ウェーハ表面の方に戻り、図１（ｂ）に示されるように、再び凝固する材料１５１として、界面活性剤の薄膜１１上に被着する。しかしながら、この界面活性剤膜は、加工物への切削屑の付着を減らして、後で、加工物から切削屑を容易に除去できるようにする。これは、バリアとして働くことで、切削屑がウェーハの表面に物理的に接触しないようにする公知の保護膜とは異なる。本発明の界面活性剤の薄膜の場合には、切削屑またはレーザで再び被着した材料を、物理的に、または化学的にウェーハに結合する処理が妨げられる。すなわち、高温材料が、例えばボンド・パッド（ｂｏｎｄ ｐａｄ）上に落ちる場合には、この界面活性剤は、「液体化防止」剤として働く。これは、例えば、この結合処理を高温にて化学的に活性化させることで、金属が金属パッドにより良く結合できるようにするために、化学物質が加えられるはんだ付け剤のものとは逆の処理として理解されてもよい。

レーザ切削加工の後で、ウェーハ基板１２は、水を用いるスピン・リンス・ドライ処理などの半導体基板用の従来の洗浄法を用いて、洗浄され、また、界面活性剤の薄膜１１と、再び凝固した切削屑１５１は、図１（ｃ）に示されるように、ウェーハ表面から除去されて、その表面をきれいにし、かつ損傷を受けないようにしておく。

本発明の一実施形態では、レーザ切削加工は、活性気体環境において、あるいは、光解離が活性ラジカルを生じさせる気体環境において、実行される。活性気体環境におけるレーザ切削加工は、生み出される切削屑の化学的性質を変えることもある。特に、溶融状態にある間の活性気体と切削屑１５との間の化学反応により、気体状の切削屑が除去され、したがって、レーザ切削加工サイト１３の周りの固形切削屑１５１の被着が減らされる。

様々な公知の手法は、スプレー式被着、ナイフ・エッジ式被着、ローラ式塗布のように、ウェーハ表面上に界面活性剤の薄膜１１を被着させるのに適している。スプレー式被着は、図２に示され、この図には、液体界面活性剤の噴射を送り出すために、ウェーハ基板１２の上方に取り付けられたノズル２１が示されている。ウェーハ基板１２は、弧状矢印２２の方向に回転し、また、ノズル２１は、この液体界面活性剤でウェーハを完全に覆うことができるように、両頭矢印線２３の方向に、ウェーハの平面内で並進運動する。図３は、ウェーハ基板１２の直径と少なくとも同じ長さである直線ナイフ・エッジ型ノズル３１１を介して、直線供給ヘッド３１による液体界面活性剤の供給を示している。前例と同じように、弧状矢印３２の方向でのウェーハの回転と、ウェーハの平面内での両頭矢印線３３の方向での供給ヘッド３１の並進運動により、界面活性剤でこのウェーハを完全に覆うことができる。別法として、図４に示されるように、ローラ４１を使用して、弧状矢印４４の方向での回転と、両頭矢印線４３の方向でのウェーハ表面上の並進運動により、界面活性剤をウェーハ表面１２上に供給することがある。この場合も、ウェーハ基板１２を、弧状矢印４２の方向に回転させることがある。

ウェーハをＸＹテーブルに載せ、ウェーハを揃え、界面活性剤溶液をウェーハ上に被着させた後で、切削加工を行うことがある。すなわち、ウェーハを所定の位置に締め付けた後で、被着ヘッドまたは被着機構をＸＹテーブル上に使用する。

好ましくは、この表面は、事前洗浄の後で、かつレーザ切削加工の前に、少なくとも一部乾かされる。これは、界面活性剤を運ぶ一次溶剤が蒸発しているとき、あるいは、薄膜１１が、被着した界面活性剤溶液の相転移または凝固により形成される場合に、薄膜１１が、基板１２の付着性を弱めるのにも効率的であるからである。別法として、この表面は、濡れた界面活性剤膜とともに、レーザ切削加工されることもある。

別法として、バッチ処理において、界面活性剤１１の薄膜を被着させることがある。例えば、レーザ切削加工の数時間前または数日前に、塗膜を、これらのウェーハにあらかじめ被着させ、次に、これらのウェーハを、正規のやり方でレーザ切削加工装置に送る。別法として、レーザ切削加工装置への挿入前に、浸漬処理により、ウェーハの全ボートに塗布することがある。

本発明の方法のステップを実行するレーザ切削加工装置５０は、図５〜図９に略図で示されている。

相隔たるウェーハの一山１２を収容するカセットホルダ５１は、テーブルまたはフレーム５２上で、その第１の端５２１に置かれている。カセットホルダ５１は、内部に積み重ねられたウェーハ１２に接近できるようにするために、テーブルまたはフレーム５２の長手方向の軸線に対して直角な向い合った開放垂直端部を持つ概ね直方体である。

使用時には、概ね垂直上方に離されるカセットホルダ５１は、車軸５３２が、テーブルまたはフレーム５２の長手方向の軸線に対して直角であって、かつテーブルまたはフレーム５２の表面により形成された平面に平行であるローラ５３１を持つ界面活性剤供給（事前洗浄）ステーション５３である。ローラ５３１は、ウェーハ基板１２の表面上に被着させる界面活性剤溶液が入っている槽５３３に一部浸される。

この装置は、好ましくは、事前洗浄の後で、かつレーザ切削加工の前に表面を乾かすために、おそらく界面活性剤供給ステーションと組み合わされる乾燥ステーション（図示されていない）を含む。赤外線ランプ、オーブン、またはウォーム・エアジェットは、この表面を乾燥させるのに適した手段の例である。

図６でもっともよく理解されるように、レーザ切削加工ヘッド５４は、テーブルまたはフレーム５２の中心から外れて、カセットホルダ５１と、テーブルまたはフレーム５２の、第１の端５２１に対向する第２の端５２２との間で、テーブルまたはフレーム５２上の或る位置に対応する場所にある。レーザ切削加工ヘッド５４は、切削加工されるウェーハを載せ、また切削加工されたウェーハを降ろすために開いている垂直出入り端部（ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｃｃｅｓｓ ｅｎｄ）５４１を持ち、しかも、垂直出入り端部５４１は、テーブルまたはフレーム５２にもっとも近く、かつ、テーブルまたはフレーム５２の長手方向の軸線に平行である。

図６と図７でもっともよく理解されるように、塗膜除去槽５５は、カセットホルダ５１と、テーブルまたはフレーム５２の第２の端５２２との間で、かつ、レーザ切削加工ヘッド５４の垂直出入り端部５４１のすぐ近くにある、テーブルまたはフレーム５２のウェル（ｗｅｌｌ）５５１に沈められている。別法として、事前洗浄して、界面活性剤を、その表面に被着させるために、また、事後洗浄して、界面活性剤膜および切削屑を、その表面から除去するために、同一の槽が用いられることがある。

再び、図５を参照すると、テーブルまたはフレーム５２の第２の端５２２の所にあって、かつウェル５５１のすぐ近くにあるものは、ロボット５６である。ロボット５６は、テーブルまたはフレーム５２の表面とほぼ直角である垂直な（使用時）案内レール５６０上を、テーブルまたはフレーム５２に対して垂直方向にウェル５５１の上方へ移動できるほぼ水平な（使用時）プラットフォーム５６１を持っている。エンド・エフェクタ・キャリア５６２は、プラットフォーム５６１に対して、かつ、テーブルまたはフレーム５２の表面にほぼ平行にエンド・エフェクタ・キャリア５６２を回転させるために、プラットフォーム５６１を通る垂直車軸５６３によって、回転自在にプラットフォーム５６１から吊り下げられている。

エンド・エフェクタ５６４は、エンド・エフェクタ・キャリア５６２に対して、その長手方向の軸線に平行に、突出位置と引っ込み位置との間で移動するように、エンド・エフェクタ・キャリア５６２上に摺動自在に取り付けられる。

図５〜図９は、基板を事前洗浄して、基板上に界面活性剤の薄膜を形成し、基板をレーザ切削加工し、好ましくは、基板から面活性剤の薄膜を除去する本発明の方法の全サイクルの処理ステップを、レーザ切削加工装置を使用して実行するのを順次に示している。

使用時には、レーザ切削加工されるウェーハ基板１２をカセットホルダ５１に入れる。ウェーハ基板１２は、任意選択で、それぞれのテープ・フレーム１２１に載架されることがある。選択されたウェーハ基板１２は、図５に示されるように、ロボット５６に取り付けられたエンド・エフェクタ５６４を用いて、ウェーハのカセット・ホルダ５１から取り去られるが、これは、プラットフォーム５６１を、テーブルまたはフレーム５２の表面から適切な高さの所に位置づけて、エンド・エフェクタ５６４がカセット・ホルダ５１内の選択されたウェーハ基板１２に係合するように、カセットホルダ５１に向けて、エンド・エフェクタ・キャリア５６２の長手方向の軸線を、テーブルまたはフレーム５２の長手方向の軸線に平行にしてエンド・エフェクタ５６４を突出させることで、また、選択されたウェーハ基板１２をエンド・エフェクタ５６４で保持した状態で、エンド・エフェクタ５６４を引っ込めることで、行われる。別法として、ロボットの代りに、スライド機構が使用されることがある。

エンド・エフェクタ５６４で保持されたウェーハ基板１２は、ロボットにより、テーブルまたはフレーム５２の表面から垂直方向に離れて、事前洗浄ステーション５３まで運ばれる。切削加工されるウェーハ基板１２の下部の（使用時）表面が、図６に示されるようにローラ５３１に係合するように、エンド・エフェクタ５６４を突出させる。エンド・エフェクタ５６４が、ウェーハ基板１２をローラ５３１の上に移動させて、槽５３３からの界面活性剤溶液でウェーハ基板１２の下面を洗浄するときに、ローラ５３１を、ローラ車軸５３２を中心として回転させる。ノズルまたはナイフ・エッジ式ディスペンサなどの代替供給ツールは、任意選択で、事前洗浄の間、この供給ツールに対してウェーハを回転させた状態で、用いられることがある。

事前洗浄されるときに、ウェーハ基板１２は、エンド・エフェクタ５６４を引っ込めて、かつ、プラットフォーム５６１およびエンド・エフェクタ５６４を、テーブルまたはフレーム５２の表面に向けて、その表面から適切な距離まで下げて、ウェーハ基板１２を、レーザ切削加工ヘッド５４中の切削加工位置に位置づけることで、事前洗浄ステーション５３から取り去られる。図７に示されるように、エンド・エフェクタ・キャリアを、その車軸５６３を中心として、レーザ切削加工ヘッド５４に向けて、ほぼ９０°だけ回転させる。エンド・エフェクタ５６４を突出させて、この事前洗浄されたウェーハ基板１２をレーザ切削加工ヘッドの出入り口５４１に通して、事前洗浄されたウェーハ基板１２を、そのウェーハ基板の下部の（使用時）事前洗浄された表面からレーザ切削加工する。レーザ切削加工の間、普通ならウェーハ基板１２の下面に被着するはずの切削屑が、界面活性剤の薄膜に被着する。

図８に示されるように、レーザ切削加工作業が完了した後で、ウェーハ基板１２は、レーザ切削加工ヘッド５４から取り去られ、これは、エンド・エフェクタ５６４を引っ込め、ウェーハ基板をレーザ切削加工ヘッドに入れるためにエンド・エフェクタ・キャリアを回転させた方向とは反対の方向に約９０°だけ、エンド・エフェクタ・キャリア５６２を回転させて、プラットフォーム５６１を、テーブルまたはフレーム５２の表面の方向に下げて、この切削加工された基板を洗浄システム５５に浸漬することで、行われる。界面活性剤層と切削屑は両方とも、洗浄サイクルの間に除去される。

次に、図９に示されるように、ウェーハ基板１２は、洗浄システム５５から取り去られ、これは、この切削加工され、かつ洗浄されたウェーハ基板１２をカセットホルダ５１に再び差し込むのに充分な表面からの距離まで、プラットフォーム５６１をテーブルまたはフレーム５２の表面から遠ざけることで、行われる。エンド・エフェクタ５６４を突出させて、ウェーハ基板１２をカセットホルダ５１に差し込み、かつ、ウェーハ基板１２を、エンド・エフェクタ５６４からカセットホルダ５１に解放する。

装置の特定の配置構成が例示として述べられてきたが、当業者であれば、これらの構成部分や、追加構成部分またはそれより少ない構成部分の他の配置構成も使用できることが理解されよう。

代替マシンサイクルにおいて、ウェーハ基板１２は、レーザ切削加工の直後にウェーハ・カセットホルダ５１に戻されて、カセットホルダ５１内のすべてのウェーハ１２が、順次に事前洗浄され、かつレーザ切削加工されるまで、カセットホルダ５１にとどまる。次に、カセット内のウェーハの全バッチを洗浄システム５５に入れて、すべてのウェーハ１２を１洗浄サイクルで洗浄し、したがって、ウェーハ・バッチ用のマシンサイクル時間を短縮する。

同じ１つのハードウェアを使用して、界面活性剤を事前洗浄して供給し、かつレーザ切削加工後に加工物を洗浄する場合に、また、切削加工のサイクル時間が、供給サイクル時間または洗浄サイクル時間と同一であるか、あるいは、それよりも短い場合に、このシステムのスループットは、バッファの使用を通じて改善されることがある。具体的に言えば、ウェーハは、この供給・乾燥工程に順次に通されて、バッファに送られる。このバッファからウェーハを順次に降ろして、それらのウェーハを、切削加工が行われるＸＹテーブルに送り込み、また、切削加工の後で、これらのウェーハをウォッシャ（洗浄装置、ｗａｓｈｅｒ）に降ろす。バッファ内のウェーハの数の最適化は、被着・乾燥時間、処理時間、切削加工時間、洗浄時間だけでなく、カセット内のウェーハの数にも左右されよう。適正に最適化されたバッファは、スループットを著しく向上させる。

本発明のさらなる実施形態では、ウェーハ・アライメントを実行するのに使用されるカメラ・システムを使用して、ウェーハ上に界面活性剤があるかどうか検出して、確認した後で、切削加工を行う。これは、例えば、理想的なウェーハの理想的な像、すなわち「みごとな」像の使用により、得られることがある。さらなる改良では、余分にあるか、または不足している界面活性剤はまた、界面活性剤が余分にあるか、または不足している加工物の像との比較により検出されることがある。この方法は、操作者の誤りまたは機械障害により、最適量に充分近い量の界面活性剤を受け取っていないウェーハの切削加工を防止するために、インライン制御システムとして使用されることがある。

要約すると、本発明の方法は、例えば、レーザ切削加工された切削屑が付着する基板の表面の付着性を弱めるために界面活性剤溶液で事前洗浄されてきた半導体基板をレーザ切削加工することである。この界面活性剤薄膜と、この界面活性剤薄膜上に被着した切削屑は、基板のレーザ切削加工の後で除去され、したがって、ウェーハ表面に切削屑がなく、かつ損傷を受けないようにしておく。本発明は、例えば、単一基板材料、および、プラスチック、誘電体、ガラス、金属、半導体材料などの層から成る多層基板材料へのレーザ・ダイシング、レーザ・スクライビング、および、レーザ・ビア穴明けに適用できる。

本発明は、この界面活性剤薄膜が、公知の保護プラスチック膜よりも容易に除去でき、また、この界面活性剤が、公知の処理と両立して、ウェーハの機械式ソーイングに、濡れ剤として使用されるものに類するという利点を与える。したがって、後の処理に、ダイシング処理またはダイシング・ソーが用いられ、かつ、そのソーイング処理が、冷却剤または潤滑剤として水を使用するレーザ・スクライビング処理では、その水を使用して、この界面活性剤薄膜も除去することがある。

は本発明の基板の垂直断面図で、同図（ａ）は本発明の第１の面によりレーザ切削加工されている事前洗浄された基板の垂直断面図で、同図（ｂ）は切削加工後の図１の基板の垂直断面で、同図（ｃ）は切削屑および界面活性剤の薄膜の除去後の図２の基板の垂直断面である。 本発明への使用に適したスプレー式被着手法の略斜視図である。 本発明への使用に適したナイフ・エッジ式被着手法の略斜視図である。 本発明への使用に適したローラ式被着手法の略斜視図である。 カセットホルダからウェーハ基板を除去する作業を示す、本発明の第２の面によるレーザ切削加工装置の略斜視図である。 薄膜の界面活性剤塗膜を被着させるためにウェーハ基板をローラで洗浄する作業を示す、図５のレーザ切削加工装置の略斜視図である。 ウェーハ基板をレーザ切削加工ヘッドに入れる作業を示す、図５のレーザ切削加工装置の略斜視図である。 レーザ切削加工の後で、切削屑および界面活性剤膜を除去するために、ウェーハ基板を洗浄する作業を示す、図５のレーザ切削加工装置の略斜視図である。 切削加工およびクリーニングの後で、このレーザ切削加工されたウェーハ基板をカセットホルダに戻す作業を示す、図５のレーザ切削加工装置の略斜視図である。

Claims (45)

1. （ａ）レーザ切削加工の間に生み出される切削屑が、レーザ切削加工される加工物（１２）の表面に付着するのを減らすために、前記表面上に界面活性剤を供給して、界面活性剤膜（１１）を施すステップと、
   （ｂ）前記表面から、前記加工物をレーザ切削加工するステップと、
   を含むことを特徴とする、前記加工物をレーザ切削加工する方法。
2. 前記界面活性剤が、前記加工物の事前洗浄処理において塗布されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ切削加工方法。
3. 前記界面活性剤膜（１１）を少なくとも一部乾燥させた後で、前記加工物をレーザ切削加工するさらなるステップを含むことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ切削加工方法。
4. 前記界面活性剤を供給するステップが、バッチ処理において、複数の加工物の表面上に界面活性剤を供給した後で、前記加工物をレーザ切削加工する処置を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のレーザ切削加工方法。
5. レーザ切削加工の後で、前記界面活性剤膜（１１）を、前記レーザ切削加工から前記界面活性剤膜（１１）上に被着したどんな切削屑（１５１）ともいっしょに除去するさらなるステップを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のレーザ切削加工方法。
6. 前記界面活性剤を供給するステップが、前記加工物の表面が溶けないような溶剤に溶ける界面活性剤を供給する処置を含み、また、前記界面活性剤膜を除去するステップが、前記溶媒に前記界面活性剤膜を溶かす処置を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のレーザ切削加工方法。
7. 前記溶剤が水であることを特徴とする請求項６に記載のレーザ加工切削方法。
8. 前記加工物をレーザ切削加工するステップが、前記加工物へのレーザ・スクライビング、レーザ・ダイシング、および、レーザ・ビア穴明けの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のレーザ加工切削方法。
9. 前記加工物をレーザ切削加工するステップが、多層加工物をレーザ切削加工する処置を含むことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のレーザ加工切削方法。
10. 前記多層加工物をレーザ切削加工するステップが、半導体ウェーハ、および前記半導体ウェーハの活性領域を形成する関連層を含むことを特徴とする請求項９に記載のレーザ加工切削加工方法。
11. 前記界面活性剤を供給するステップが、前記界面活性剤膜を前記表面上にスプレーで被着させる処置を含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のレーザ切削加工方法。
12. 前記界面活性剤を供給するステップが、前記界面活性剤膜を前記表面上にナイフ・エッジで被着させる処置を含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のレーザ切削加工方法。
13. 前記界面活性剤を供給するステップが、前記界面活性剤膜を前記表面上にローラで被着させる処置を含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のレーザ切削加工方法。
14. 前記界面活性剤を供給するステップが、前記加工物の前記表面を界面活性剤溶液に浸漬する処置を含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のレーザ切削加工方法。
15. 前記界面活性剤を供給するステップが、切削加工されるウェーハのバッチを、界面活性剤溶液に浸す処置を含むことを特徴とする請求項１４に記載のレーザ切削加工方法。
16. 前記界面活性剤を供給するステップが、アニオン、非イオン、または両性の界面活性剤を供給する処置を含むことを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載のレーザ切削加工方法。
17. 前記界面活性剤を供給するステップが、ほぼすべての表面を濡らすくらい充分高度の濡れ性を持つ界面活性剤膜を、前記表面に塗布する処置を含むことを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載のレーザ切削加工方法。
18. 前記レーザ切削加工するステップが、切削加工パラメータの最適化を含み、また、このような最適化が、切削屑（１５）が前記界面活性剤膜に付着するのを最小限に抑えようとする処置を含むことを特徴とする請求項１から１７のいずれか一項に記載のレーザ切削加工方法。
19. 前記界面活性剤膜を除去するステップが、スピン・リンス・ドライ処理を含むことを特徴とする請求項５に記載のレーザ切削加工方法。
20. 前記レーザ切削加工するステップが、前記加工物をレーザ・スクライブする処置を含み、また、前記界面活性剤膜を除去するステップが、ダイシング・ソーを利用する後続ダイシング・ステップに用いられる冷却剤を用いて、前記界面活性剤の薄膜と、任意の切削屑を少なくとも一部除去する処置を含むことを特徴とする請求項５に記載のレーザ切削加工方法。
21. 前記レーザ切削加工するステップが、前記レーザ切削加工ステップにおいて生み出される固形の切削屑を減らすために、前記レーザ切削加工用のガス環境を提供する処置を含むことを特徴とする請求項１から２０のいずれか一項に記載のレーザ切削加工方法。
22. 前記界面活性剤を供給するステップが、液体キャリアに溶かされたか、または液体キャリア中に漂っている界面活性剤を前記表面に塗布して、前記液体キャリアを、前記表面から蒸発させる処置を含むことを特徴とする請求項１から２１のいずれか一項に記載のレーザ切削加工方法。
23. 前記界面活性剤を供給して、界面活性剤の薄膜（１１）を形成するステップが、前記加工物上に前記界面活性剤の薄膜の像を得て、前記像を、界面活性剤の最適な薄膜を持つ加工物の基準像と比較し、また、前記像が、前記基準像とは充分に比較できない場合には、前記加工物を洗浄し、界面活性剤を前記加工物の前記表面上に再び供給するステップを含むことを特徴とする請求項１から２２のいずれか一項に記載のレーザ切削加工方法。
24. 前記像を基準像と比較するステップが、前記像を、表面上に界面活性剤が余分にある加工物の第２の基準像と、表面上に界面活性剤が不足している加工物の第３の基準像の少なくとも１つと比較する処置を含むことを特徴とする請求項２３に記載のレーザ切削加工方法。
25. 界面活性剤を前記加工物の表面上に供給するステップが、ｘｙテーブル上のウェーハに前記界面活性剤を供給する前に、カメラと、関連するハードウェアおよびソフトウェアを使用して、前記ウェーハを、前記ウェーハを切削加工するレーザ装置の機械座標、あるいは前記レーザ装置のレーザに揃え、前記ｘｙテーブル上の所定の位置に前記ウェーハを締め付けた後で、前記界面活性剤が前記ｘｙテーブル上の前記ウェーハに供給されるようにするステップを含むことを特徴とする請求項１から２４のいずれか一項に記載のレーザ切削加工方法。
26. （ａ）ウェーハ・キャリア手段（５１）からウェーハ（１２）を除去するステップと、
    （ｂ）前記ウェーハを界面活性剤供給ステーション（５３）に運んで、前記ウェーハの前記表面に界面活性剤膜（１１）を塗布して、塗膜ウェーハを形成するステップと、
    （ｃ）前記塗膜ウェーハをレーザ切削加工ステーション（５４）に運び、前記塗膜ウェーハをレーザ切削加工して、切削加工された塗膜ウェーハを形成して、前記レーザ切削加工からの切削屑（１５１）が、前記界面活性剤膜上に被着するようにするステップと、
    （ｄ）前記切削加工された塗膜ウェーハを、界面活性剤除去ステーション（５５）に運んで、前記界面活性剤膜と、前記界面活性剤膜上に被着した前記切削屑（１５１）を除去して、塗膜なしの切削加工されたウェーハを形成するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項５に記載のレーザ切削加工方法。
27. 切削加工される加工物（１２）の表面に界面活性剤膜（１１）を塗布して、レーザ切削加工装置によるレーザ切削加工の間に生み出される切削屑（１５１）が、前記表面に付着するのを減らすように構成された界面活性剤供給手段を備えることを特徴とするレーザ切削加工装置。
28. 前記界面活性剤供給手段が、事前洗浄手段を備えることを特徴とする請求項２７に記載のレーザ切削加工装置。
29. レーザ切削加工装置のレーザ切削加工の間に前記界面活性剤膜上に被着したどんな切削屑（１５１）ともいっしょに、前記界面活性剤膜（１１）を前記表面から除去するための界面活性剤膜除去手段（５５）をさらに備えることを特徴とする請求項２７または２８に記載のレーザ切削加工装置。
30. 前記界面活性剤膜除去手段が、スピン・リンス・ドライ手段を備えることを特徴とする請求項２９に記載のレーザ切削加工装置。
31. 前記界面活性剤膜除去手段が、事後洗浄手段を備えることを特徴とする請求項２９に記載のレーザ切削加工装置。
32. 前記事前洗浄手段と前記事後洗浄手段が、同一の洗浄手段であることを特徴とする請求項３１に記載のレーザ切削加工装置。
33. 前記加工物へのレーザ・スクライビング、レーザ・ダイシング、および、レーザ・ビア穴明けの少なくとも１つを行うように構成されていることを特徴とする請求項２７から３２のいずれか一項に記載のレーザ切削加工装置。
34. 前記界面活性剤供給手段が、スプレー式被着手段（２１）を備えることを特徴とする請求項２７から３３のいずれか一項に記載のレーザ切削加工装置。
35. 前記界面活性剤供給手段が、ナイフ・エッジ式被着手段（３１）を備えることを特徴とする請求項２７から３３のいずれか一項に記載のレーザ切削加工装置。
36. 前記界面活性剤供給手段が、ローラ式被着手段（４１）を備えることを特徴とする請求項２７から３３のいずれか一項に記載のレーザ切削加工装置。
37. 前記界面活性剤供給手段が、複数の加工物をバッチ浸漬するための浸漬手段を備えることを特徴とする請求項２７から３３のいずれか一項に記載のレーザ切削加工装置。
38. レーザ切削加工において生み出される固形の切削屑（１５）を減らすように構成されたレーザ切削加工用のガス環境を作り出すために、ガス環境制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項２７から３３のいずれか一項に記載のレーザ切削加工装置。
39. 前記表面に薄膜を被着させた後で、少なくとも一部、前記表面を乾かせるように構成された乾燥手段をさらに備えることを特徴とする請求項２７から３８のいずれか一項に記載のレーザ切削加工装置。
40. 前記加工物の前記表面上に前記界面活性剤膜の像を得る結像手段と、前記像を、少なくとも１つの基準像と比較して、前記界面活性剤の前記薄膜が、レーザ切削加工に充分最適化されるかどうか判定する像比較手段をさらに備えることを特徴とする請求項２７から３９のいずれか一項に記載のレーザ切削加工装置。
41. レーザ切削加工される加工物（１２）の表面に前記界面活性剤膜（１１）を塗布し、塗膜加工物を作り出すことで、レーザ切削加工の間に生み出される切削屑（１５）が、前記表面に付着するのを減らす界面活性剤供給ステーション（５３）と、
    前記塗膜加工物を切削加工するレーザ切削加工ステーション（５４）と、
    レーザ切削加工の後で、前記レーザ切削加工から前記界面活性剤膜上に被着したどんな切削屑（１５１）ともいっしょに、前記界面活性剤膜（１１）を除去する界面活性剤膜除去ステーション（５５）と、
    前記界面活性剤供給ステーション（５３）から前記レーザ切削加工ステーション（５４）に、また前記レーザ切削加工ステーション（５４）から前記界面活性剤膜除去ステーション（５５）に前記加工物を運ぶトランスポート手段（５６０、５６１、５６２、５６３、５６４）と、
    を備えることを特徴とする請求項２９に記載のレーザ切削加工装置。
42. 加工物のレーザ切削加工の間に生み出される切削屑（１５）が少なくとも１つの表面に付着するのを減らすように構成された界面活性剤膜（１１）を、前記少なくとも１つの表面上に塗布した加工物（１２）。
43. 前記界面活性剤膜が、レーザ切削加工の後で、前記少なくとも１つの表面に著しい損傷を及ぼすことなく除去できる請求項４２に記載の加工物。
44. 前記界面活性剤膜の厚さが、１０ミクロン以下である請求項４２または４３に記載の加工物。
45. 前記界面活性剤膜が、アニオン、イオン、または両性の薄膜である請求項４２ないし４４のいずれか一項に記載の加工物。
    

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