JP6111090B2 - Laser processing method - Google Patents
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Description
本発明は、レーザー加工により板状ワークを加工するレーザー加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus that processes a plate-like workpiece by laser processing.
半導体ウエーハ等の板状ワークをストリート(分割予定ライン)に沿って分割する方法として、レーザー加工による方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。レーザー加工方法では、半導体ウエーハの照射領域にレーザー光を集光して照射し、熱エネルギーを集中させ、照射領域のシリコンを溶融あるいは熱分解して気化させる。この過程では、デブリと呼ばれるものが発生する。そのデブリが半導体ウエーハのパターン面に付着すると、分割された半導体チップの品質に悪影響を及ぼすという問題が生じる。 As a method of dividing a plate-like workpiece such as a semiconductor wafer along a street (division planned line), a method by laser processing is known (for example, see Patent Document 1). In the laser processing method, laser light is condensed and irradiated on an irradiation area of a semiconductor wafer, the thermal energy is concentrated, and silicon in the irradiation area is melted or pyrolyzed to be vaporized. In this process, what is called debris is generated. If the debris adheres to the pattern surface of the semiconductor wafer, there arises a problem that the quality of the divided semiconductor chip is adversely affected.
その為、半導体ウエーハのパターン面に保護膜を形成して、レーザー加工する方法がある(例えば、特許文献2、特許文献3参照)。また、レーザー加工領域へ流体を噴出し、それを吸引することにより、レーザー加工によって発生する異物を除去するレーザー加工装置もある(例えば、特許文献4参照)。 Therefore, there is a method of forming a protective film on the pattern surface of the semiconductor wafer and performing laser processing (see, for example, Patent Document 2 and Patent Document 3). There is also a laser processing apparatus that removes foreign matter generated by laser processing by ejecting a fluid to a laser processing region and sucking the fluid (for example, see Patent Document 4).
半導体ウエーハのパターン面に保護膜を形成する方式では、保護膜を形成するための材料が必要であるため、レーザー加工前に保護膜を形成する工程が必要である上に、レーザー加工後に不要となった保護膜を除去する工程が必要である。加えて、除去した保護膜を廃棄する必要がある。これにより、レーザー加工に関連するランニングコストが高くなる。 In the method of forming a protective film on the pattern surface of a semiconductor wafer, a material for forming the protective film is required, so a process of forming a protective film is necessary before laser processing, and it is unnecessary after laser processing. A process of removing the protective film is necessary. In addition, it is necessary to discard the removed protective film. This increases the running cost associated with laser processing.
また、レーザー加工領域へ流体を噴出し、それを吸引する方式では、発生したデブリを必ずしもすべて除去できず、半導体ウエーハのパターン面に付着する可能性がある。 Further, in the method of ejecting fluid to the laser processing region and sucking it, not all the generated debris can be removed, and there is a possibility that it adheres to the pattern surface of the semiconductor wafer.
本発明は、低いランニングコストで、レーザー加工によって発生するデブリが半導体ウエーハのパターン面に付着するのを防止することを目的とする。 An object of the present invention is to prevent debris generated by laser processing from adhering to a pattern surface of a semiconductor wafer at a low running cost.
本発明にかかるレーザー加工方法は、分割予定ラインを備える板状ワークが載置される加工テーブルと、該加工テーブルに載置された板状ワークの上方から該分割予定ラインに沿ってレーザー光を照射して板状ワークを切断加工する第1のレーザー照射装置と、該加工テーブルに載置される板状ワークの上面に平行に、かつ、該分割予定ラインに平行にレーザー光を照射する第2のレーザー照射装置と、を備えるレーザー加工装置を用いて、該板状ワークをレーザー加工するレーザー加工方法であって、該加工テーブルにおいて板状ワークを保持する工程と、該第1のレーザー照射装置により該加工テーブルに保持された板状ワークの分割予定ラインに沿ってレーザー光を照射して板状ワークを切断加工する工程と、該第1のレーザー照射装置による板状ワークの切断加工によって発生するデブリに該第2のレーザー照射装置によりレーザー光を照射して、該デブリを気化させる工程と、
該気化したデブリを吸引して排気する工程と、を備える。
The laser processing method according to the present invention includes a processing table on which a plate-like workpiece having a scheduled division line is placed, and a laser beam along the scheduled division line from above the plate-like workpiece placed on the processing table. A first laser irradiation device for irradiating and cutting a plate-like workpiece; and a first laser irradiation device for irradiating a laser beam in parallel with the upper surface of the plate-like workpiece placed on the processing table and in parallel with the division line. and 2 of the laser irradiation apparatus, using a laser processing apparatus comprising, a laser processing method of laser processing a plate-like workpiece, comprising the steps of holding the plate-shaped workpiece in the processing table, the laser irradiation of the first Cutting the plate workpiece by irradiating a laser beam along a division line of the plate workpiece held on the processing table by the apparatus; and the first laser irradiation device. A step of irradiating a laser beam, to vaporize the debris by plate workpiece the laser irradiation apparatus of the second debris generated by the cutting of by,
Suctioning and exhausting the vaporized debris .
本発明にかかるレーザー加工方法によれば、第2のレーザー照射装置が照射したレーザー光がデブリを気化させるので、デブリが板状ワークに付着するのを防ぐことができる。したがって、板状ワークの表面を保護膜で覆う必要がないので、レーザー加工に関連するランニングコストを低減することができる。 According to the laser processing method according to the present invention, the laser light emitted by the second laser irradiation device vaporizes the debris, so that it is possible to prevent the debris from adhering to the plate-like workpiece. Therefore, it is not necessary to cover the surface of the plate-shaped workpiece with a protective film, so that the running cost related to laser processing can be reduced.
さらに、気化されたデブリを吸引口から吸引するので、デブリが板状ワークに付着するのを防ぐことができる。吸引部が吸引するデブリが気化されているので、デブリが吸引部などに詰まるのを防ぐことができる。 Furthermore, since the vaporized debris is sucked from the suction port, it is possible to prevent the debris from adhering to the plate-like workpiece. Since the debris sucked by the suction part is vaporized, the debris can be prevented from clogging the suction part.
図1に示すレーザー加工装置10は、固定台11を有しており、その上面111には、加工対象の板状ワークを保持する加工テーブル23をX方向に送る第1の送り機構21を備えている。
A
第1の送り機構21は、移動台216を、固定台11に対して、X方向の任意の位置に移動させる。第1の送り機構21では、軸方向がX方向と平行な向きに配置されたねじ軸211を駆動部212(X軸モータ)が回転させると、移動台216が、固定台11の上面111に固定されたガイド214に規制されて、固定台11に対してX方向に移動する。
The
固定台11の上面111には、板状ワークにレーザー加工を施す第1のレーザー照射装置31をY方向(X方向と直交する水平方向)に送るための第2の送り機構22を備えている。第2の送り機構22では、軸方向がY方向と平行な向きに配置されたねじ軸221を駆動部222(Y軸モータ)が回転させると、移動台226が、固定台11の上面111に固定されたガイド224に規制されて、固定台11に対してY方向に移動する。
The
移動台226には第1レーザー支持部12が固定され、第1レーザー支持部12は、第1のレーザー照射装置31や撮像装置24や吸引部41を支持する。第1のレーザー照射装置31は、例えば鉛直下方向へ向かってレーザー光311を放射する機能を有しており、集光レンズ(不図示)を備え、レーザー光311を焦点312に集光する。撮像装置24は、例えば鉛直下方向を撮影することにより、レーザー加工すべき位置を検出する。吸引部41は、例えば円錐台形状の中空の箱状である。吸引部41は、第1のレーザー照射装置31がレーザー光311を放射する部分を囲んでいる。吸引口411(図3参照)は、吸引部41の下面に設けられた貫通穴であり、第1のレーザー照射装置31がレーザー光311を放射する方向に位置する。レーザー光311は、吸引口411を通って、吸引部41の外に放射される。排気口412は、吸引部41の上面に設けられた貫通穴であり、吸引部41内の気体を吸引する排気吸引源42(真空ポンプなど)に接続されている。
The first
移動台226には第2レーザー支持部13が固定され、第2レーザー支持部13は、第2のレーザー照射装置32を支持する。第2のレーザー照射装置32は、X方向へ向かって高出力のレーザー光321を平面帯状に放射する機能を有し、レーザー光321は、第1のレーザー照射装置31が放射するレーザー光311と交わる。例えば、第2のレーザー照射装置32は、互いに平行な複数本のレーザー光を放射する。また、第2のレーザー照射装置32は、照射するレーザー光を高い周波数でわずかに左右に振ることにより、平面状の範囲をカバーする構成であってもよい。
The second
加工テーブル23は、移動台216に固定され、載置部231の上に載せられた板状ワークを保持する。加工テーブル23は、例えばチャックテーブルであり、例えば図3に示す吸引源234を動作させると、載置部231に載せられた板状ワークが吸着されて保持される。加工テーブル23は、載置部231の中心を通るZ方向(XY平面に対して垂直な方向)の軸を中心として回転可能となっている。載置部231の周囲には、板状ワークを支持するフレームを固定するための保持固定部233が配設されている。
The processing table 23 is fixed to the movable table 216 and holds a plate-like workpiece placed on the
第1の送り機構21の移動台216に加工テーブル23が固定されているので、第1の送り機構21は、加工テーブル23をX方向の任意の位置に移動させることができる。また、第2の送り機構22の移動台226に第1レーザー支持部12が固定されているので、第2の送り機構22は、レーザー光311の焦点312をY方向の任意の位置に移動させることができる。これにより、加工テーブル23に保持される板状ワーク上における加工位置を、XY平面内で任意の位置に移動させることができる。
Since the processing table 23 is fixed to the moving table 216 of the
レーザー吸収板14は、移動台216に固定され、第2のレーザー照射装置32が放射したレーザー光321を吸収する。レーザー吸収板14の幅は、載置部231の直径よりも長い。レーザー吸収板14は、加工テーブル23の上を通過したレーザー光321が当たるように、加工テーブル23を挟んで、第2のレーザー照射装置32とは反対側に配置されている。
The
図2に示す板状ワーク90は半導体ウエーハであり、板状ワーク90の表面には、複数のデバイス92が形成されている。板状ワーク90を複数の分割予定ライン93a,93bに沿って分割することにより、それぞれのデバイス92が分離される。縦方向に設けられた複数の分割予定ライン93aは、互いに平行である。横方向に設けられた複数の分割予定ライン93bは、互いに平行であり、分割予定ライン93aと直交している。
A plate-
板状ワーク90の裏面(デバイス92が形成されている面とは反対側の面)にはテープ82の粘着面が貼着され、当該粘着面の外周部には、中央が開口しリング状に形成されたフレーム81が貼着される。テープ82は、フレーム81の開口を塞ぐよう、フレーム81に貼り付けられており、板状ワーク90の裏面をテープ82に貼り付けることにより、板状ワーク90は、テープ82を介して、フレーム81に支持される。
The adhesive surface of the
図3に示すように、フレーム81に支持された板状ワーク90は、加工テーブル23に載せられ、例えば分割予定ライン93aが、第1の送り機構21が加工テーブル23を移動させる方向(X方向)と平行に配置される。
As shown in FIG. 3, the plate-
吸引部41の下面は、加工テーブル23に載せられた板状ワーク90の表面になるべく近い位置に配置されている。すなわち、加工テーブル23の載置部231の上面と、吸引部41の下面との間の距離は、板状ワーク90の厚みとテープ82の厚みとを合わせた全体の厚みよりも、わずかに長い。
The lower surface of the
第2のレーザー照射装置32は、載置部231の上面と平行にレーザー光321を放射する。したがって、レーザー光321の放射方向は、載置部231に載せられた板状ワーク90の表面に対して平行である。レーザー光321は、板状ワーク90の表面と、吸引部41の下面との間の隙間を通り、レーザー吸収板14に到達する。
The second
フレーム81に支持された板状ワーク90が加工テーブル23に載せられると、保持固定部233が板状ワーク90を支持するフレーム81を押さえて固定するとともに、吸引源234が動作し、板状ワーク90を加工テーブル23に吸着して保持する。
When the plate-
次に、駆動部212,222が、板状ワーク90を撮影できる位置に移動台216,226をそれぞれ移動させる。移動台216の移動に伴って、加工テーブル23やレーザー吸収板14がX方向に移動し、移動台226の移動に伴って、レーザー照射装置31,32及び撮像装置24がY方向に移動する。撮像装置24は板状ワーク90を撮影し、加工すべき分割予定ライン93aを検出する。
Next, the
加工すべき一本の分割予定ライン93aの一方の端(あるいは、その延長線上)に、レーザー光311の焦点312(加工位置)が位置するよう、駆動部212,222が移動台216,226を移動させる。そして、排気吸引源42が動作して吸引部41が吸引口411からの吸引を開始し、第2のレーザー照射装置32がレーザー光311の放射を開始し、第1のレーザー照射装置31がレーザー光321の放射を開始する。
The
駆動部212が移動台216をX方向(加工送り方向)に移動させる。これにより、レーザー光311の焦点312が分割予定ライン93a上を移動し、板状ワーク90に対する加工が行われる。レーザー光311の焦点312が分割予定ライン93aのもう一方の端(あるいは、その延長線上)に達したら、駆動部212が動作を停止して加工テーブル23が停止し、第1のレーザー照射装置31がレーザー光311の放射を停止し、第2のレーザー照射装置32がレーザー光321の放射を停止する。このようにして、1本の分割予定ライン93aの加工が行われる。
The
次に、次の分割予定ライン93a(あるいは、その延長線上)にレーザー光311の焦点312がくるよう、駆動部222が移動台226をY方向に移動させ、二本目の分割予定ライン93aの加工をする。これを繰り返すことにより、すべての分割予定ライン93aの加工をする。
Next, the driving
分割予定ライン93aの加工がすべて終わったのち、分割予定ライン93bがX方向と平行になるよう、加工テーブル23を90度回転させ、同様に分割予定ライン93bの加工をする。
After all the processing of the planned
第2のレーザー照射装置32がY方向に移動する一方、レーザー吸収板14はY方向に移動しない移動台216に固定されているので、レーザー光321がレーザー吸収板14に吸収される位置は、加工する分割予定ライン93の位置によって変化する。これにより、レーザー吸収板14の同じ位置にレーザー光321が吸収され続けることによるレーザー吸収板14の劣化を防ぐことができる。
While the second
図4に示すように、レーザー光311の焦点312に配置された板状ワーク90に、第1のレーザー照射装置31が放射したレーザー光311が照射されることにより、板状ワーク90が加工され、その過程で、デブリ96が発生する。デブリ96は、レーザー光311の焦点312において熱せられた板状ワーク90が気化することで発生した蒸気が空中で液化あるいは固化したものや、焦点312で板状ワーク90が急激に気化することで発生する爆発により、焦点312の周囲の板状ワーク90が吹き飛ばされたものである。デブリ96は、レーザー光311の焦点312から上方向に飛散する。
As shown in FIG. 4, the plate-
第2のレーザー照射装置32が放射したレーザー光321は、板状ワーク90の表面から距離323だけ離れ、板状ワーク90の表面に対して平行に放射される。レーザー光321が、第1のレーザー照射装置31が放射するレーザー光311と交わり、レーザー光311の焦点312のすぐ上を通る。レーザー光311の焦点312から上方向に飛散したデブリ96にレーザー光321が当たると、デブリ96が熱せられる。レーザー光321は高出力であり、デブリ96は非常に小さいので、デブリ96は、温度が急激に上昇し、気化する。気化したデブリ96は、吸引口411から吸引される空気とともに吸引部41に吸い込まれ、排気口412から排出される。
The
これにより、デブリ96が板状ワーク90の表面に付着するのを防ぐことができるので、板状ワーク90の表面に保護膜を設ける必要がない。このため、保護膜を形成する工程や除去する工程がなくなり、レーザー加工に関連するランニングコストを低くすることができる。また、保護膜の着脱がないため、生産性が向上する。
なお、レーザー光321は、板状ワーク90の横方向から、表面に対して平行に放射されるので、高出力のレーザー光321が板状ワーク90に照射されることはない。
Thereby, since it can prevent that the
In addition, since the
図5に示すように、第2のレーザー照射装置32が放射するレーザー光321は、Y方向に幅322がある平面帯状の範囲に照射される。図4に示したデブリ96は、レーザー光311の焦点312から上方向に飛散する。したがって、デブリ96が飛散する範囲は、焦点312を中心とする略円状であるため、飛散したデブリ96を確実に気化させるためには、レーザー光321の幅322を、デブリの飛散範囲の直径よりも大きくすることが望ましい。
As shown in FIG. 5, the
また、板状ワーク90の表面とレーザー光321との間の距離323は、なるべく小さいほうがよく、板状ワーク90に当たらないぎりぎりの位置にレーザー光321を放射することが望ましい。
The
板状ワーク90上における加工位置は、分割予定ライン93a、93bに沿って、X方向に移動する。すなわち、レーザー光311の焦点312は、板状ワーク90上をX方向に移動していく。レーザー光321の放射方向は、X方向と平行なので、レーザー光321は、現在加工中の加工位置から飛散しているデブリ96だけでなく、既に加工が終わった位置に残されたデブリ96にも照射される。これにより、飛散中に気化しきれずに残ったデブリ96を気化し、除去することができる。
The machining position on the plate-
比較例1.
図6に示すように、レーザー加工装置が、第2のレーザー照射装置32及び吸引部41を有さない場合、デブリ96が板状ワーク90の表面に付着して、デバイス92に悪影響を与える。これを防ぐために、板状ワーク90の表面を保護膜で覆うと、レーザー加工装置のランニングコストが高くなる。
Comparative Example 1
As shown in FIG. 6, when the laser processing apparatus does not have the second
これに対し、本実施の形態のレーザー加工装置10は、保護膜を設ける必要がないので、レーザー加工のランニングコストを低減することができる。
On the other hand, since the
比較例2.
図7に示すように、レーザー加工装置が、吸引部41を有しているが、第2のレーザー照射装置32を有さない場合、吸引部41がデブリ96を吸引するので、板状ワーク90にデブリ96が付着するのを抑えることができる。しかし、デブリ96が気化されていないので、デブリ96の粒子径が大きい場合、デブリ96が重くなるため、必ずしも吸引部41に吸引されるとは限らず、板状ワーク90の表面に付着する可能性がある。また、デブリ96が板状ワーク90にひとたび付着すると、それを取り除くことができない。また、デブリ96が液体あるいは固体のまま、吸引部41に吸引されることにより、吸引部41や排気吸引源42、あるいは、吸引部41と排気吸引源42とを接続する配管などの中に、デブリ96が詰まる可能性がある。
Comparative Example 2
As shown in FIG. 7, when the laser processing apparatus has the
これに対し、本実施の形態のレーザー加工装置10は、レーザー光321をデブリ96に照射して気化させてから吸引部41に吸い込むので、デブリ96を効率よく吸引することができ、デブリ96が板状ワーク90の表面に付着するのを防ぐことができる。また、飛散中に気化されずに残ったデブリ96が板状ワーク90の表面に付着した場合でも、付着したデブリ96を気化して、取り除くことができる。さらに、デブリ96が気化されているので、吸引部41などにデブリ96が詰まるのを防ぐことができる。これにより、レーザー加工装置10のメンテナンスコストを削減することができる。
On the other hand, since the
以上説明したレーザー加工装置10は、一例であり、本発明はこれに限られるものではない。例えば、第1のレーザー照射装置31、吸引部41及び撮像装置24が移動せず、加工テーブル23及びレーザー吸収板14が移動台216の移動に伴ってX方向だけでなくY方向にも移動する構成とし、第2のレーザー照射装置32が移動台216の移動に伴ってX方向に移動するが、Y方向の位置は固定されている構成としてもよい。また、加工テーブル23を固定し、レーザー照射装置31,32をX方向及びY方向に動かすことにより、板状ワーク90上での加工位置を移動させる構成であってもよい。さらに、加工テーブル23とレーザー照射装置31,32との両方をX方向及びY方向に動かす構成であってもよい。
The
また、第2のレーザー照射装置32がレーザー光321を放射する方向は、加工送り方向と厳密に平行である必要はない。
Further, the direction in which the second
10 レーザー加工装置、11 固定台、111 上面、
12 第1レーザー支持部、13 第2レーザー支持部、14 レーザー吸収板、
21 第1の送り機構、22 第2の送り機構、
211,221 ねじ軸、212,222 駆動部、
214,224 ガイド、216,226 移動台、22 第2の送り機構、
23 加工テーブル、231 載置部、233 保持固定部、234 吸引源、
24 撮像装置、
31 第1のレーザー照射装置、311,321 レーザー光、312 焦点、
32 第2のレーザー照射装置、322 幅、323 距離、
41 吸引部、411 吸引口、412 排気口、42 排気吸引源、
81 フレーム、82 テープ、
90 板状ワーク、92 デバイス、93a、93b 分割予定ライン、96 デブリ
10 laser processing equipment, 11 fixing base, 111 upper surface,
12 1st laser support part, 13 2nd laser support part, 14 Laser absorption plate,
21 First feed mechanism, 22 Second feed mechanism,
211, 221 screw shaft, 212, 222 drive unit,
214, 224 guide, 216, 226 moving table, 22 second feed mechanism,
23 processing table, 231 placement section, 233 holding and fixing section, 234 suction source,
24 imaging device,
31 1st laser irradiation apparatus, 311 and 321 laser light, 312 focus,
32 Second laser irradiation device, 322 width, 323 distance,
41 suction part, 411 suction port, 412 exhaust port, 42 exhaust suction source,
81 frames, 82 tapes,
90 Plate work, 92 devices, 93a, 93b Divided lines, 96 debris
Claims (1)
該加工テーブルにおいて板状ワークを保持する工程と、
該第1のレーザー照射装置により該加工テーブルに保持された板状ワークの分割予定ラインに沿ってレーザー光を照射して板状ワークを切断加工する工程と、
該第1のレーザー照射装置による板状ワークの切断加工によって発生するデブリに該第2のレーザー照射装置によりレーザー光を照射して、該デブリを気化させる工程と、
該気化したデブリを吸引して排気する工程と、
を備えるレーザー加工方法。 A processing table on which a plate-like workpiece having a scheduled division line is placed, and cutting the plate-like workpiece by irradiating laser light along the scheduled division line from above the plate-like workpiece placed on the machining table. And a second laser irradiation apparatus that irradiates laser light in parallel with the upper surface of the plate-like workpiece placed on the processing table and in parallel with the planned division line. A laser processing method for laser processing the plate- like workpiece using a laser processing apparatus ,
Holding the plate-like workpiece on the processing table;
Cutting the plate-shaped workpiece by irradiating laser light along a planned division line of the plate-shaped workpiece held on the processing table by the first laser irradiation device;
Irradiating the debris generated by the cutting processing of the plate-like workpiece by the first laser irradiation device with a laser beam by the second laser irradiation device, and vaporizing the debris;
Sucking and exhausting the vaporized debris;
A laser processing method comprising:
Priority Applications (1)
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JP2013034368A JP6111090B2 (en) | 2013-02-25 | 2013-02-25 | Laser processing method |
Applications Claiming Priority (1)
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