JP2018192478A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザビームによる加工ラインの蛇行を防止するとともに、基板周辺および加工チャンバに付着するデブリを実質的に低減できるレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】レーザ加工装置は、基板を保持し、−Ｘ方向に移動可能なステージと、ステージに保持された基板Ｗにレーザビームを照射することにより基板を加工するレーザ光源と、レーザ光源とステージとの間に配置され、第１の開口部から第２の開口部まで−Ｚ方向に沿って延びる第１の光路を含み、レーザビームが第１の光路を貫通する吸塵ダクトと、吸塵ダクトの下流側に配置され、吸塵ダクト内の空気をＸ方向に吸引する吸塵ポンプと、を備える。そして吸塵ダクトは、Ｙ方向において対向する一対の導風板を有し、一対の導風板は、その間隔が第１の光路を挟む光路領域において最も狭く、光路領域の上流領域および下流領域において光路領域から離れるほど広くなるように形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、レーザ加工装置に関し、とりわけパルスレーザ光を照射することにより、被加工物基板上の機能デバイス領域を画定する分割領域に溝状の開口部（ストリート）を形成するレーザ加工装置に関する。

シリコンまたはサファイヤ等の被加工物基板のストリートに沿ってパルスレーザ光線を照射すると、シリコンまたはサファイヤ等の被加工物基板の構成要素が溶融し、融解屑（デブリ）が飛散または反跳する。融解デブリは、エネルギ密度が高いレーザ光線を受けて、例えばシリコン原子と電子が電離し、陽イオンと電子に別れて運動しているプラズマを形成する。こうしたプラズマは、レーザ励起プラズマと呼ばれ、レーザ光線のパルスが短いほど、反跳する融解デブリは、初速度が大きくなり、微紛化しやすいため、質量が小さい数多くのデブリがレーザ光線照射位置（ストリート）からより遠くに飛散する傾向にある。

こうしたデブリは、ストリートに隣接する機能デバイス領域に形成された電子回路または電気的接点（バンプ）に付着または堆積すると、電子回路等の機能が損なわれる可能性がある。

またレーザ加工装置は、ストリートに沿って被加工物基板を移動させながらパルスレーザ光線を照射するものである。レーザ励起プラズマは、被加工物基板の移動に伴って変位するが、各パルスレーザの短い間隔では実質的に形態が維持される。またレーザ励起プラズマは、粒状の固体デブリとは異なり、固有の屈折率を有し、レーザ光線がレーザ励起プラズマ内を通過すると、所望のストリート位置に集光せず、加工ラインが蛇行することがある。

図７は、従来技術に係るレーザ加工装置において、被加工物基板Ｗを図中左方向に移動させながらパルスレーザ光線を照射するとき、レーザ光線ｂ１により形成されたレーザ励起プラズマＰ１の形態を示す拡大概念図である。図７（ａ）のレーザ光線ｂ１は、最初に基板Ｗに照射されたものであり、これによって、図７（ｂ）に示すように、基板Ｗを構成するシリコンまたはサファイヤ等が溶融し、レーザ励起プラズマＰ１が形成される。基板Ｗが図中左方向に移動して、２回目のレーザ光線ｂ２が照射されたとき、図７（ｃ）に示すように、１回目のレーザ光線ｂ１により生じたレーザ励起プラズマＰ１が依然としてレーザ光線ｂ２の光路上に残存している。このとき照射されたレーザ光線ｂ２は、空気とは異なる固有の屈折率を有するレーザ励起プラズマＰ１によって、屈折するため、レーザ光線の加工ラインが蛇行する。

一方、特許文献１には、被加工物にレーザ光線が照射されることによって生成されるデブリ等の粉塵を、レーザ光線の光路を妨げることなく排出することができるレーザ加工装置が提案されている。特許文献１に記載のレーザ加工装置は、被加工物基板を移動させながらパルスレーザ光線を照射するものであるが、粉塵排出手段を構成するエア供給手段は、被加工物基板の移動方向と同一方向にエアが供給されるように構成されている（特許文献１の図６）。これにより、図７（ｄ）に示すように、レーザ光線の照射により生じるデブリ等の粉塵をレーザ光線の光路から排出しようとするものである。

特開２０１４−２００８４２号公報

しかしながら、一般的なレーザ加工装置は、生産性を向上させるために、レーザ光線の照射位置が１つのストリートに沿って基板の一方の端部から他方の端部まで移動した後、平行な別のストリートに沿って基板の他方の端部から一方の端部まで移動するように基板を往復移動させる。特許文献１に記載のレーザ加工装置は、エア供給手段が空気を一定の方向に供給するように構成されている。したがって、特許文献１に記載のレーザ加工装置において、基板Ｗを図７（ｄ）に示す方向とは逆の方向に移動させる場合、図７（ｃ）に示すように、先のレーザ光線ｂ１により生じたレーザ励起プラズマＰ１が、後のレーザ光線ｂ２の光路上に実質的に残存するため、レーザ光線ｂ２はレーザ励起プラズマｐにより屈折して、レーザ光線の加工ラインが蛇行してしまう。

そこで本発明に係る第１の態様は、レーザ加工装置を提供するものであって、このレーザ加工装置は、基板を保持し、少なくとも第１の方向に移動可能なステージと、前記ステージに保持された前記基板にレーザ光を照射することにより前記基板を加工するレーザ光源と、前記レーザ光源と前記ステージとの間に配置され、第１の開口部から第２の開口部まで前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って延びる第１の光路を含み、前記レーザ光が前記第１の光路を貫通する吸塵ダクトと、前記吸塵ダクトの下流側に配置され、前記吸塵ダクト内の空気を第１の方向とは逆の方向に吸引する空気吸引部と、を備え、前記吸塵ダクトは、前記第１および第２の方向と直交する第３の方向において対向する一対の導風板を有し、前記一対の導風板は、その間隔が前記第１の光路を挟む光路領域において最も狭く、前記光路領域の上流領域および下流領域において前記光路領域から離れるほど広くなるように形成される。

本発明の態様に係るレーザ加工装置によれば、レーザビームによる加工ラインの蛇行を防止するとともに、基板周辺および加工チャンバに付着するデブリを実質的に低減することができる。

本発明の実施形態に係るレーザ加工装置の斜視図であって、レーザ加工装置の主要な構成部品を示す。 図１に示すレーザ加工装置の吸塵機構の吸塵ダクトのみを示す一部破断斜視図である。 （ａ）は、図２の吸塵ダクトを下から見た底面図であり、（ｂ）は、図２のIIIＢ−IIIＢ線から見た吸塵ダクトの断面図である。 （ａ）は、防塵機構を上から見た平面図であり、（ｂ）は、防塵機構を側方から見た側面図である。 図１のレーザ加工装置を側方から見た側面図である。 本発明の実施形態に係るレーザ加工装置を用いて、レーザビームが基板に照射されたときに生じるレーザ励起プラズマの形態を示す拡大概念図である。 従来技術に係るレーザ加工装置を用いて、レーザビームが基板に照射されたときに生じるレーザ励起プラズマの形態を示す拡大概念図である。

添付図面を参照して本発明に係るレーザ加工装置１の実施形態を以下説明する。実施形態の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（たとえば「上下」、「左右」、「前後」、および「Ｘ，Ｙ，Ｚ」など）を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本発明を限定するものでない。なお各図面において、レーザ加工装置１の各構成部品の形状または特徴を明確にするため、これらの寸法を相対的なものとして図示し、必ずしも同一の縮尺比で表したものではない。

図１は、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置１の斜視図である。本発明の実施形態に係るレーザ加工装置１は、概略、支持基台と、支持基台に固定された移動機構（ともに図示せず）と、移動機構を用いて図１に示すＸ方向およびＹ方向に移動可能なステージ１０と、ステージ１０に保持された被加工物基板Ｗ（単に基板ＷまたはワークＷともいう。）にレーザビームを照射することにより基板Ｗを加工するレーザ光源２０とを備える。さらに本発明の実施形態に係るレーザ加工装置１は、基板Ｗにレーザビームを照射したことにより生じたレーザ励起プラズマおよびデブリを吸引する吸塵ポンプ（図示せず）および吸塵ダクト３２を含む吸塵機構３０を備える。またレーザ加工装置１は、デブリがレーザ光源２０に付着することを防止するための防塵機構６０を備えていてもよい。

（移動機構）
詳細図示しないが、移動機構は、静止した支持基台に固定され、ステージ１０をＸ方向およびＹ方向に移動可能に支持するものであれば、任意の構成を有するものであってもよく、例えばＸ方向およびその逆の方向（−Ｘ方向）に移動可能なＸ軸移動手段と、Ｘ軸移動手段とは独立して、Ｙ方向およびその逆の方向（−Ｙ方向）に移動可能なＹ軸移動手段とを有するものであってもよい。

（テーブル）
ステージ１０は、移動機構を用いてＸ方向およびＹ方向に移動可能なものであれば、任意の構成を有するものであってもよい。またステージ１０は、半導体基板等の被加工物基板Ｗを保持するように構成されている。図１では、ステージ１０は、その上に直接的に（例えば静電吸着により）基板Ｗを保持するように図示されているが、保護テープに固着された環状のフレーム（搬送キャリア）を用いて、保護テープを真空吸着することにより、同様に保護テープに固着された基板Ｗを間接的に保持するものであってもよい。

（被加工物基板）
被加工物基板Ｗは、複数の素子領域Ｗｃと、各素子領域Ｗｃを画定する格子状の分割領域Ｗｄ（ストリート）とを有する。基板Ｗは、分割領域ＷｄがＸ方向およびＹ方向に沿って配置されるようにステージ１０に位置合わせされる。各素子領域Ｗｃには所望の電子回路が形成され、基板Ｗを分割領域Ｗｄで切断することにより、各素子領域Ｗｃに形成された電子回路を含む個々の半導体チップが形成される。基板Ｗは、例えばシリコン（Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等により構成されている。

（レーザ光源）
レーザ光源２０は、支持基台（図示せず）に固定されている。レーザ光源２０は、ステージ１０に保持された基板Ｗにレーザビームを照射することにより基板Ｗを加工するものであって、とりわけ基板Ｗの分割領域Ｗｄにレーザビームを照射することによりレーザアブレーションによるグルービング加工を行うものであれば任意のものを採用することができ、例えばＹＡＧレーザであってもよい。

（吸塵機構）
吸塵機構３０は、レーザ光源２０とステージ１０上の基板Ｗとの間に配置され、吸塵ダクト３２と、ベンチュリポンプで構成された吸塵ポンプ（図示せず）とを含む。本願では、吸塵ポンプを空気吸引部ともいう。図２は、図１に示すレーザ加工装置１から、ステージ１０、基板Ｗ、レーザ光源２０、および後述する防塵機構６０を省略した吸塵機構３０の吸塵ダクト３２のみを示す一部破断斜視図である。図３（ａ）は、図２の吸塵ダクト３２を下（Ｚ方向）から見た底面図であり、図３（ｂ）は、図２のIIIＢ−IIIＢ線（Ｙ方向）から見た吸塵ダクト３２の断面図である。

吸塵ダクト３２は、図２に示すように、吸塵ポンプおよび可撓性ホース（ともに図示せず）を介して連結される導管３３と、導管３３に接続される第１の筐体部３４と、第１の筐体部３４に接続される第２の筐体部３６と、を有する。第１の筐体部３４および第２の筐体部３６は、吸塵ポンプで吸引された空気をＸ方向に案内するように筒状に構成されている。吸塵ダクト３２は、図２では、矩形形状の断面を有するものとして図示したが、これに限定されるものではなく、円形形状の断面を有するものであってもよい。

なお吸塵機構３０は、デブリを含む空気を吸塵ダクト３２内に吸引して、レーザ加工装置１を包囲する加工チャンバ（図示せず）の外部に排出するものであるため、導管３３に接続される可撓性ホースは、加工チャンバの外部に延出するように配置される。吸塵機構３０の吸塵ポンプ（ベンチュリポンプ）は、加工チャンバの外部において、可撓性ホースに連結される。

第２の筐体部３６は、その天板３７に第１の開口部３８を有し、その底板３９に第２の開口部４０を有する。レーザ光源２０からのレーザビームは、第１の開口部３８に入射し、第１の開口部３８から第２の開口部４０までの光路（便宜上、第１の光路ともいう。）を通って、第２の開口部４０から出射して、ステージ１０上の基板Ｗに照射される。第１の開口部３８は、図２の斜視図では点線楕円で示し、図３（ａ）では中心Ｃ_１を有する円として示す。一方、第２の開口部４０は、図３（ａ）において中心Ｃ_２を有する略楕円として示す。詳細後述するが、第２の開口部４０の中心Ｃ_２は、第１の開口部３８の中心Ｃ_１に対してＸ方向に位置ずれしている。デブリを含む空気は第２の開口部４０から吸塵ダクト３２内に吸引される。

一般に、レーザビームは、その光強度がガウシアン分布を有する。そこで第１の開口部３８は、レーザビームのピーク強度が１／ｅ^２（約８６％）となるビーム幅以上の径を有することが好ましい。またレーザビームの全体が第１の開口部３８を貫通することができるように、第１の開口部３８は、ビーム幅の１．２倍以上の径を有することがさらに好ましい。

また第２の筐体部３６は、Ｙ方向に対向する一対の導風板（瀬切板）５０ａ，５０ｂを有する。さらに、第２の筐体部３６は、吸引される空気の流れの方向（Ｘ方向）において、その上流側に開放端５２を有する。導風板５０ａ，５０ｂは、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、吸引される空気の流れの方向（Ｘ方向）において、下流側で第１の筐体部３４に接続され、上流側で開放端５２に接続される。また導風板５０ａ，５０ｂは、流線形に湾曲し、その間隔がレーザビームの光路を挟む光路領域Ｒｐにおいて最も狭く、光路領域Ｒｐの上流領域Ｒｕおよび下流領域Ｒｄにおいて光路領域Ｒｐから離れるほど広くなるように形成されている。すなわち導風板５０ａ，５０ｂは、吸塵ポンプで吸引することにより開放端５２から第２の筐体部３６に取り込まれる空気が層流を形成するように、上流領域Ｒｕおよび下流領域Ｒｄにおいて光路領域Ｒｐから離れるほど徐々に（連続的に）広くなるように形成されている。

このように本発明に係る一対の導風板５０ａ，５０ｂは、光路領域ＲｐにおけるＹＺ断面の断面積を小さくすることにより、吸塵ポンプで吸引される空気の流速を、導風板５０ａ，５０ｂの間の光路領域Ｒｐにおいて格段に増大させる機能を有する。本願において、上述の層流とは、吸引された空気が上流領域Ｒｕおよび下流領域Ｒｄにおいて乱流を形成することなく、流速の増大を阻害しないものを意図する。例えば、導風板５０ａ，５０ｂは、第１の光路に沿った（Ｚ方向の）長さが３７ｍｍ以上であり、光路領域Ｒｐにおける間隔ｄがビーム径の１．２倍以上３倍以下となるように配置してもよい。また、導風板５０ａ，５０ｂは、使用吐出流量が７０００ＮＬ／分の吸塵ポンプを用いて吸引される空気の流速（例えば約３２ｍ／ｓ）を、導風板５０ａ，５０ｂの間の光路領域Ｒｐにおいて約３．４倍（例えば約１１０ｍ／ｓ）あるいはそれ以上に増大させるように構成してもよい。また、一対の導風板５０ａ，５０ｂのＺ方向の長さは、５０ｍｍ以上となるように設計してもよい。

付言すると、前掲特許文献１の吸塵器は、矩形状の天壁と、その両側辺から延びる一対の側壁とによってコの字状に形成され、一定の断面積を有するものであるため、吸塵器内の吐出流量を増大させることはできない。

（防塵機構）
防塵機構６０は、図１に示すように、レーザ光源２０と吸塵ダクト３２との間に配置された防塵ダクト６４と、防塵ダクト６４の上流側に配置された空気噴出部６２とを備える。図４（ａ）は、防塵機構６０を上（−Ｚ方向）から見た平面図であり、図４（ｂ）は、防塵機構６０を側方（Ｙ方向）から見た側面図である。

空気噴出部６２は、防塵ダクト６４の内部にＸ方向に空気を噴出するものであり、防塵ダクト６４は、空気噴出部６２から噴出された空気を案内するように筒状に構成され、下流側で開口端６３を有する。また防塵ダクト６４は、その上壁６５に第３の開口部６６を有し、その下壁６７に第４の開口部６８を有する。レーザ光源２０からのレーザビームは、防塵ダクト６４の第３の開口部６６から第４の開口部６８までの光路（便宜上、第２の光路ともいう。）を通った後、吸塵ダクト３２の第１の開口部３８に入射する（なお図４（ａ）では、第４の開口部６８は第３の開口部６６と重なって表示されている。）。すなわち吸塵ダクト３２および防塵ダクト６４は、それぞれの光路（第１および第２の光路）が位置合わせされるように配置され、レーザ光源２０からのレーザビームは、第１および第２の光路を通ってステージ１０上の基板Ｗに照射される。

また防塵ダクト６４は、Ｘ方向に垂直な（ＹＺ平面に平行な）断面が、第２の光路（第３および第４の開口部６６，６８）より上流側で実質的に同一の断面積を有し、第２の光路より下流側で連続的に増大する断面積を有するように構成してもよい。防塵機構６０は、上述のように、レーザ加工時に生じたデブリがレーザ光源２０（特に、その集光レンズ）に付着することを防止するためのエアカーテンとして機能するものである。よって、防塵ダクト６４の下流側に設けた開口端６３は、レーザ加工装置１を包囲する加工チャンバ内に配置されていてもよい。

（レーザ加工装置の全体構成）
上記説明したように、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置１は、ａ）基板Ｗを保持し、少なくとも−Ｘ方向（Ｘ方向とは逆の方向）に移動可能なステージ１０と、ｂ）ステージ１０に保持された基板Ｗにレーザビームを照射することにより基板Ｗを加工するレーザ光源２０と、ｃ）レーザ光源２０とステージ１０との間に配置され、第１の開口部３８から第２の開口部４０まで−Ｚ方向に沿って延びる第１の光路を含み、レーザビームが第１の光路を貫通する吸塵ダクト３２と、ｄ）吸塵ダクト３２の下流側に配置され、吸塵ダクト３２内の空気をＸ方向に吸引する吸塵ポンプと、を備える。そして吸塵ダクト３２は、Ｙ方向において対向する一対の導風板５０ａ，５０ｂを有し、一対の導風板５０ａ，５０ｂは、その間隔が第１の光路を挟む光路領域Ｒｐにおいて最も狭く、光路領域Ｒｐの上流領域Ｒｕおよび下流領域Ｒｄにおいて光路領域Ｒｐから離れるほど広くなるように形成される。

また任意ではあるが、レーザ加工装置１は、エアカーテンとして機能する防塵機構６０を備えてもよい。防塵機構６０は、レーザ光源２０と吸塵ダクト３２との間に配置され、第３の開口部６６から第４の開口部６８まで−Ｚ方向に沿って延びる第２の光路を含み、レーザビームが第２の光路を貫通する防塵ダクト６４と、防塵ダクト６４の上流側に配置され、Ｘ方向に防塵ダクト６４内に空気を噴出する空気噴出部６２と、をさらに備え、防塵ダクト６４は、第１の光路と第２の光路とが位置合わせされるように配置される。

（レーザ加工装置の動作）
次に、図５および図６を参照しながら、レーザ加工装置１の動作について説明する。図５は、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置１および基板Ｗを側方（Ｙ方向）から見た側面図であり、図６は、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置１において、レーザビームＢ１，Ｂ２が照射されたときのレーザ励起プラズマの形態を示す拡大概念図である。

上述のように、移動機構は、Ｘ方向ならびにその逆の方向（−Ｘ方向）、およびＹ方向ならびにその逆の方向（−Ｙ方向）にステージ１０を移動可能に支持するものであるが、まず図５の左方向（−Ｘ方向）に移動させる場合について検討する。

ステージ１０は、その上に静電吸着または真空吸着により基板Ｗを保持している。吸塵ポンプは、吸塵ダクト３２内の空気を常にＸ方向に吸引する。吸塵ダクト３２の第２の筐体部３６は、一対の導風板（瀬切板）５０ａ，５０ｂによって、開放端５２で取り込まれた空気を上流領域Ｒｕから光路領域Ｒｐ向けて加速させ、例えば光路領域Ｒｐにおける空気の流速を、吸塵ポンプを用いて吸引される空気の流速の約３．５倍以上（例えば約１１０ｍ／ｓ以上）まで増大させる。一対の導風板５０ａ，５０ｂは、光路領域Ｒｐの上流領域Ｒｕおよび下流領域Ｒｄにおいて流線形に成形されているので、乱流が生じることなく、光路領域Ｒｐで形成される空気の層流の流速を極めて大きくすることができる。

基板Ｗを保持するステージ１０が所定の移動速度で−Ｘ方向に移動しているとき、レーザ光源２０は、防塵ダクト６４第２の光路および吸塵ダクト３２の第１の光路、すなわち第３ならびに第４の開口部６６，６８および第１の開口部３８の中心Ｃ１を通るように、最初のパルスレーザビームＢ１を基板Ｗの分割領域Ｗｄに照射する（図６（ａ））。すると、基板Ｗの構成要素（例えばシリコン）が溶融し、融解デブリ（融解屑）が飛散または反跳する。融解デブリは、エネルギ密度が高いレーザビームを受けて、シリコン原子と電子が電離し、レーザ励起プラズマＰ１が形成される（図６（ｂ））。

このとき、本発明の実施形態に係る吸塵機構３０によれば、Ｙ方向において対向する一対の導風板５０ａ，５０ｂの間隔が第１の光路を挟む光路領域Ｒｐにおいて最も狭く、光路領域Ｒｐの上流領域Ｒｕおよび下流領域Ｒｄにおいて光路領域Ｒｐから離れるほど広くなるように形成されているので、中心Ｃ１を含む光路領域Ｒｐにおいて、Ｘ方向の層流の流速を格段に増大させることができる。その結果、レーザ励起プラズマＰ１は、図６（ｂ）に示すように、格段に増大された流速を有する層流によって吸引され、Ｘ方向に大きく傾斜する（なびく）。

次に、基板Ｗを保持するステージ１０が−Ｘ方向に微小距離だけ移動したとき、レーザ光源２０が２回目のパルスレーザビームＢ２を基板Ｗの分割領域Ｗｄに照射する。このとき最初のパルスレーザビームＢ１によって生じたレーザ励起プラズマＰ１は、さらに層流によってＸ方向に吸引され、大きく傾斜するため、パルスレーザビームＢ２の光路から逸脱する。したがって、本発明に係るレーザ加工装置１によれば、２回目のパルスレーザビームＢ２が先に生じたレーザ励起プラズマＰ１によって屈折することなく、後続のパルスレーザビームを基板Ｗの分割領域Ｗｄの予定された位置に正確に照射して、加工ラインの蛇行を回避することができる。

上述のように、第２の開口部４０の中心Ｃ_２は、第１の開口部３８の中心Ｃ_１に対してＸ方向に位置ずれしているため（図３（ａ））、Ｘ方向に傾斜したレーザ励起プラズマＰ１およびデブリを吸塵ダクト３２（第２の筐体部３６）内に効率的に回収することができる（図５）。

次に、移動機構がステージ１０を図５の右方向（Ｘ方向）に移動させる場合について考える。レーザ光源２０が、最初のパルスレーザビームＢ１を基板Ｗの分割領域Ｗｄに照射した後、基板Ｗを保持するステージ１０が所定の移動速度でＸ方向に移動するとき、最初のパルスレーザビームＢ１によって生じたレーザ励起プラズマＰ１は、ステージ１０のＸ方向の移動によってパルスレーザビームＢ２の光路から遠ざかる。さらにレーザ励起プラズマＰ１は、層流によってＸ方向に吸引され、大きく傾斜するため、パルスレーザビームＢ２の光路からさらにいっそう大きく逸脱する（図６（ｄ））。よって本発明に係るレーザ加工装置１によれば、後続のパルスレーザビームが先に生じたレーザ励起プラズマによって屈折することなく、基板Ｗの分割領域Ｗｄの予定された位置に正確に照射され、加工ラインの蛇行を回避することができる。

上記説明では、移動機構がステージ１０を図５の左方向または右方向（−Ｘ方向またはＸ方向）に移動させる場合について検討したが、移動機構がステージ１０を−Ｙ方向またはＹ方向に移動させる場合も同様の効果を得ることができる。詳細図示しないが、レーザ光源２０が、最初のパルスレーザビームＢ１を基板Ｗの分割領域Ｗｄに照射した後、基板Ｗを保持するステージ１０が所定の移動速度で−Ｙ方向またはＹ方向に移動するとき、最初のパルスレーザビームＢ１によって生じたレーザ励起プラズマＰ１は、ステージ１０の−Ｙ方向またはＹ方向の移動によってパルスレーザビームＢ２の光路から遠ざかる。さらにレーザ励起プラズマＰ１は、吸塵ダクト３２内の層流によってＸ方向に吸引され、大きく傾斜するため、パルスレーザビームＢ２の光路からより大きく逸脱する。よって本発明によれば、後続のパルスレーザビームが先に生じたレーザ励起プラズマによって屈折することなく、基板ＷのＹ方向に沿って延びる分割領域Ｗｄの予定された位置に正確に照射され、加工ラインの蛇行を回避することができる。

また吸塵機構３０は、レーザ加工時に生じるデブリを吸塵ダクト３２内に確実に吸引して、加工チャンバの外部に排出することができるので、基板Ｗの周辺および加工チャンバに付着するデブリを排除または実質的に低減し、より清浄な作業環境を実現することができる。その結果、清掃作業を簡略化または省略するとともに、デブリの汚染による素子チップに対する不具合を解消し、素子チップの生産性を改善することができる。

一方、防塵機構６０の空気噴出部６２は、防塵ダクト６４の内部にＸ方向に流速の大きい空気を噴出することにより、レーザビームが入射する第３の開口部６６において、吸塵機構３０の吸塵ダクト３２の内部の空気と、レーザ光源２０付近の空気とを遮断する（エアカーテン機能）。これにより、吸塵ダクト３２の内部に吸引されたデブリが、第１の開口部３８から第３および第４の開口部６６，６８を通り抜けて、レーザ光源２０の集光レンズに付着することを防止することができる。よって本発明に係るレーザ加工装置１によれば、レーザ光源２０の集光レンズにデブリが付着しないように構成されるため、レーザ光源２０の所与の機能を保全して、より高い信頼性で基板Ｗをレーザ加工することができる。

本発明は、基板にレーザビームを照射して基板をレーザ加工するレーザ加工装置に利用することができる。

１…レーザ加工装置、１０…ステージ、２０…レーザ光源、３０…吸塵機構、３２…吸塵ダクト、３３…導管、３４…第１の筐体部、３６…第２の筐体部、３７…天板、３８…第１の開口部、３９…底板、４０…第２の開口部、５０ａ，５０ｂ…導風板（瀬切板）、５２…開放端、Ｒｐ…光路領域、Ｒｕ…上流領域、Ｒｄ…下流領域、６０…防塵機構、６２…空気噴出部、６３…開口端、６４…防塵ダクト、６５…上壁、６６…第３の開口部、６７…下壁、６８…第４の開口部、Ｗ…被加工物基板、Ｗｃ…素子領域、Ｗｄ…分割領域、Ｂ１，Ｂ２…パルスレーザビーム、Ｐ１…レーザ励起プラズマ

Claims (8)

1. 基板を保持し、少なくとも第１の方向に移動可能なステージと、
   前記ステージに保持された前記基板にレーザ光を照射することにより前記基板を加工するレーザ光源と、
   前記レーザ光源と前記ステージとの間に配置され、第１の開口部から第２の開口部まで前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って延びる第１の光路を含み、前記レーザ光が前記第１の光路を貫通する吸塵ダクトと、
   前記吸塵ダクトの下流側に配置され、前記吸塵ダクト内の空気を第１の方向とは逆の方向に吸引する空気吸引部と、を備え、
   前記吸塵ダクトは、前記第１および第２の方向と直交する第３の方向において対向する一対の導風板を有し、
   前記一対の導風板は、その間隔が前記第１の光路を挟む光路領域において最も狭く、前記光路領域の上流領域および下流領域において前記光路領域から離れるほど広くなるように形成された、レーザ加工装置。
2. 前記一対の導風板は、空気吸引部で吸引された空気が層流を形成するように、前記上流領域および前記下流領域において前記光路領域から離れるほど徐々に広くなるように形成された、請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. 前記第１の光路の長さが３７ｍｍ以上であり、
   前記一対の導風板の前記光路領域における間隔がレーザ光のビーム径の１．２倍以上３倍以下である、請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
4. 前記第１の開口部は、略円形の平面形状を有し、
   前記第２の開口部は、略円形または略楕円形の平面形状を有し、
   前記第１の開口部の中心は、前記第２の開口部の中心に対して前記第１の方向に位置ずれしている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
5. 前記レーザ光源と前記吸塵ダクトとの間に配置され、第３の開口部から第４の開口部まで前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って延びる第２の光路を含み、前記レーザ光が前記第２の光路を貫通する防塵ダクトと、
   前記防塵ダクトの上流側に配置され、前記第１の方向に前記防塵ダクト内に空気を噴出する空気噴出部と、をさらに備え、
   前記防塵ダクトは、前記第１の光路と前記第２の光路とが位置合わせされるように配置された、請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
6. 前記防塵ダクトは、前記第１の方向に垂直な断面が、前記第２の光路より上流側で実質的に同一の断面積を有し、前記第２の光路より下流側で連続的に増大する断面積を有する、請求項５に記載のレーザ加工装置。
7. 前記ステージは、前記第１の方向とは逆の方向、前記第２の方向、および前記第２の方向とは逆の方向に移動可能である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
8. 前記吸塵ダクトの前記光路領域における前記空気の流速が秒速１１０ｍ以上である、請求項１〜７のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。

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