KR20140123415A

KR20140123415A - 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법

Info

Publication number: KR20140123415A
Application number: KR20140035595A
Authority: KR
Inventors: 마이클 개드
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2013-04-11
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2014-10-22
Also published as: TWI615229B; JP6104025B2; CN104096968A; TW201446380A; JP2014205159A; US20140305917A1; DE102014206918A1

Abstract

본 발명은 레이저 가공시에 발생하는 데브리를 효율적으로 집진하여 피가공물상으로부터 제거할 수 있는 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
레이저 가공 장치로서, 피가공물을 유지하는 유지 수단과, 레이저빔 발진 수단과, 이 레이저빔 발진 수단으로 발진된 레이저빔을 집광하는 집광 렌즈를 갖는 가공 헤드를 포함하고, 이 유지 수단에 유지된 피가공물에 레이저빔을 조사하는 레이저빔 조사 수단과, 이 집광 렌즈로 집광되어 피가공물에 집광되는 레이저빔이 통과하는 통과 구멍이 형성되고 이 통과 구멍에 대하여 대칭으로 신장하는 흡인로와, 이 흡인로의 일단과 타단이 각각 선택적으로 접속되는 흡인원을 가지며, 이 집광 렌즈로 집광된 레이저빔이 피가공물에 조사됨으로써 발생하는 데브리를 집진하는 집진 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치가 제공된다.

Description

레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법{LASER MACHINING DEVICE AND METHOD}

본 발명은, 웨이퍼 등의 피가공물에 레이저빔을 조사하여 레이저 가공을 실시하는 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법에 관한 것이다.

반도체 디바이스 제조 프로세스에서는, 대략 원판형상인 반도체 웨이퍼의 표면에 격자형으로 배열된 스트리트라고 불리는 분할 예정 라인에 의해 복수의 영역이 구획되고, 이 구획된 각 영역에 IC, LSI 등의 디바이스를 형성한다. 그리고, 반도체 웨이퍼를 스트리트를 따라 절단함으로써 반도체 웨이퍼를 분할하여 개개의 반도체칩을 제조하고 있다.

또한, 사파이어 기판의 표면에 발광 다이오드(LED), 레이저 다이오드(LD) 등의 광디바이스가 형성된 광디바이스 웨이퍼도 스트리트를 따라 절단함으로써 개개의 광디바이스로 분할되고, 분할된 광디바이스는 전자기기에 널리 이용되고 있다.

반도체 웨이퍼나 광디바이스 웨이퍼 등의 웨이퍼를 스트리트를 따라 분할하는 방법으로서, 웨이퍼에 형성된 스트리트를 따라 웨이퍼에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 펄스 레이저빔을 조사함으로써, 애블레이션 가공에 의해 레이저 가공홈을 형성하고, 이 레이저 가공홈을 따라 광디바이스 웨이퍼를 파단하는 방법이 제안되어 있다.

그러나, 이 레이저 가공 공정에서, 반도체 웨이퍼나 광디바이스 웨이퍼에 레이저빔을 조사하면, 실리콘이나 사파이어가 용융하여 용융칩, 즉 데브리라고 불리는 미세한 분진이 발생하고, 이 분진이 비산하여 웨이퍼에 형성된 디바이스의 표면에 부착되어 디바이스의 품질을 저하시킨다고 하는 문제가 있다. 또한 이 비산한 분진이 레이저빔을 조사하는 집광기에 삽입된 집광용 대물 렌즈에 부착되어, 레이저빔의 조사를 방해한다고 하는 문제가 있다.

데브리의 발생은 애블레이션 가공에 한정되는 것이 아니라, 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저빔을 웨이퍼 내부에 집광하도록 조사하여 웨이퍼 내부에 개질층을 형성하는 레이저 가공 방법이어도, 웨이퍼 표면으로부터 약간의 데브리가 발생한다.

데브리 제거 대책으로서, 예컨대 집광용 대물 렌즈의 광축을 따라 에어를 분출하는 분출구를 구비하고, 분출구 둘레로부터 데브리를 흡인하여 데브리가 디바이스의 표면에 퇴적하는 것을 방지하는 분진 배출 수단을 구비한 레이저 가공 장치가 제안되어 있다(예컨대 일본 특허 공개 제2007-69249호 공보 및 일본 특허 공개 제2011-121099호 공보 참조).

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2007-69249호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2011-121099호 공보

특허문헌 1 및 2에 개시된 레이저 가공 장치로 데브리의 제거는 어느 정도 성공하고 있지만, 충분히 데브리를 제거하는 것은 어렵고, 한층 더 개선이 요망되고 있다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 것은 레이저 가공시에 발생하는 데브리를 효율적으로 집진하여 피가공물상으로부터 제거할 수 있는 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법을 제공하는 것이다.

청구항 1 기재의 발명에 의하면, 레이저 가공 장치로서, 피가공물을 유지하는 유지 수단과, 레이저빔 발진 수단과, 이 레이저빔 발진 수단으로 발진된 레이저빔을 집광하는 집광 렌즈를 갖는 가공 헤드를 포함하고, 이 유지 수단에 유지된 피가공물에 레이저빔을 조사하는 레이저빔 조사 수단과, 이 집광 렌즈로 집광되어 피가공물에 집광되는 레이저빔이 통과하는 통과 구멍이 형성되고 이 통과 구멍에 대하여 대칭으로 신장하는 흡인로와, 이 흡인로의 일단과 타단이 각각 선택적으로 접속되는 흡인원을 가지며, 이 집광 렌즈로 집광된 레이저빔이 피가공물에 조사됨으로써 발생하는 데브리를 집진하는 집진 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치가 제공된다.

청구항 2 기재의 발명에 의하면, 청구항 1에 기재된 레이저 가공 장치를 이용하여 복수의 가공 예정 라인이 설정된 피가공물에 레이저 가공을 실시하는 레이저 가공 방법으로서, 피가공물을 상기 유지 수단으로 유지하는 유지 단계와, 이 유지 수단으로 유지된 피가공물의 이 가공 예정 라인과 상기 집진 수단의 상기 흡인로의 신장 방향을 평행하게 위치시키는 위치 부여 단계와, 이 위치 부여 단계를 실시한 후, 제1 가공 예정 라인을 따라 이 레이저빔 조사 수단으로 피가공물의 일단으로부터 타단으로 레이저 가공을 실시하고, 이어서 이 제1 가공 예정 라인에 인접하는 제2 가공 예정 라인을 따라 이 레이저빔 조사 수단으로 피가공물의 이 타단으로부터 이 일단으로 레이저 가공을 실시하는 레이저 가공 단계와, 이 레이저 가공 단계의 실시중에, 상기 흡인원을 작동시켜 이 레이저 가공 단계에서 발생하는 데브리를 상기 통과 구멍을 통해 상기 흡인로에 흡인하고, 피가공물상으로부터 데브리를 제거하는 흡인 단계를 구비하며, 이 흡인 단계에서는, 이 흡인로의 상기 일단과 상기 타단 중, 피가공물에 대하여 레이저 가공이 진행하는 가공 진행 방향의 후방측의 단이 이 흡인원에 접속되고 다른쪽 단은 봉쇄되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법이 제공된다.

본 발명의 레이저 가공 장치에 의하면, 가공 헤드에 인접하여 일단과 타단이 각각 흡인원에 선택적으로 접속되는 흡인로를 갖는 집진 수단을 설치했기 때문에, 제1 방향의 레이저 가공과 이 제1 방향과 반대의 제2 방향으로의 레이저 가공시에, 흡인로의 흡인원에의 접속을 일단과 타단으로 전환함으로써, 발생하는 데브리를 효율적으로 집진하여 피가공물상으로부터 제거할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 레이저 가공 장치의 사시도.
도 2는 레이저빔 조사 유닛의 블록도.
도 3은 반도체 웨이퍼의 표면측 사시도.
도 4는 웨이퍼 유닛의 사시도이다.
도 5는 가공 헤드 및 집진 수단의 일부 단면 측면도.
도 6은 레이저 가공 방법의 가공 방향을 모식적으로 도시하는 도면.
도 7은 가공 진행 방향이 X2 방향인 경우의 집진 수단의 작용을 설명하는 일부 단면 측면도.
도 8은 가공 진행 방향이 X1 방향인 경우의 집진 수단의 작용을 설명하는 일부 단면 측면도.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시형태에 따른 레이저 가공 장치(2)의 사시도가 도시되어 있다. 레이저 가공 장치(2)는, 정지 베이스(4)상에 탑재된 X축 방향으로 신장하는 한 쌍의 가이드 레일(6)을 포함하고 있다.

X축 이동 블록(8)은, 볼나사(10) 및 펄스 모터(12)로 구성되는 X축 이송 기구(X축 이송 수단)(14)에 의해 가공 이송 방향, 즉 X축 방향으로 이동된다. X축 이동 블록(8)상에는 원통형 지지 부재(22)를 통해 유지 수단으로서의 척테이블(20)이 탑재되어 있다.

척테이블(20)은 다공성 세라믹스 등으로 형성된 흡착부(흡착척)(24)를 갖고 있다. 척테이블(20)에는 도 4에 도시하는 환형 프레임(F)을 클램프하는 복수(본 실시형태에서는 4개)의 클램퍼(26)가 배치되어 있다.

X축 이송 기구(14)는, 가이드 레일(6)을 따라 정지 베이스(4)상에 배치된 스케일(16)과, 스케일(16)의 X좌표값을 판독하는 X축 이동 블록(8)의 하면에 배치된 판독 헤드(18)를 포함하고 있다. 판독 헤드(18)는 레이저 가공 장치(2)의 컨트롤러에 접속되어 있다.

정지 베이스(4)상에는 추가로, Y축 방향으로 신장하는 한 쌍의 가이드 레일(28)이 고정되어 있다. Y축 이동 블록(30)이, 볼나사(32) 및 펄스 모터(34)로 구성되는 Y축 이송 기구(인덱싱 이송 기구)(36)에 의해 Y축 방향으로 이동된다.

Y축 이동 블록(30)에는 Z축 방향으로 신장하는 한 쌍의(1개만 도시) 가이드 레일(38)이 형성되어 있다. Z축 이동 블록(40)은, 도시하지 않는 볼나사와 펄스 모터(42)로 구성되는 Z축 이송 기구(44)에 의해 Z축 방향으로 이동된다.

도 1에 도시한 레이저 가공 장치(2)에서는, Y축 이송 기구(36)에 의해 가공 헤드(50)가 Y축 방향으로 이동하지만, 가공 헤드(50)는 Y축 방향에 고정이며, 척테이블(20)이 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동하는 구성이어도 좋다.

46은 레이저빔 조사 유닛(레이저빔 조사 수단)이며, 레이저빔 조사 유닛(46)의 케이싱(48)중에는 뒤에서 상세히 설명하는 레이저빔 발진 수단 등이 수용되어 있고, 케이싱(48)의 선단에는 레이저빔을 가공해야 하는 웨이퍼상에 집광하는 가공 헤드(50)가 장착되어 있다.

레이저빔 조사 유닛(46)의 케이싱(48)내에는, 도 2의 블록도에 도시하는 바와 같이, 레이저빔 발진 수단(60)과, 레이저빔 변조 수단(62)이 배치되어 있다.

레이저빔 발진 수단(66)으로서는, YAG 레이저 발진기 또는 YVO4 레이저 발진기를 이용할 수 있다. 레이저빔 변조 수단(62)은, 반복 주파수 설정 수단(64)과, 펄스폭 설정 수단(66)과, 파장 설정 수단(68)을 포함하고 있다.

레이저빔 변조 수단(62)을 구성하는 반복 주파수 설정 수단(64), 펄스폭 설정 수단(66) 및 파장 설정 수단(68)은 주지의 형태의 것이며, 본 명세서에서는 그 상세한 설명을 생략한다.

케이싱(48)에는 얼라이먼트 유닛(얼라이먼트 수단)(52)이 탑재되어 있다. 얼라이먼트 유닛(52)은 척테이블(20)에 유지된 웨이퍼(W)를 촬상하는 촬상 유닛(촬상 수단)(54)을 갖고 있다. 가공 헤드(50)와 촬상 유닛(54)은 X축 방향으로 정렬하여 배치되어 있다.

가공 헤드(50)에는 데브리를 집진하는 집진 수단(55)의 U형상의 흡인 파이프(56)가 부착되어 있다. 흡인 파이프(56)는 내부에 흡인로를 형성하고, 흡인로의 중심을 포함하는 평면이 X축 방향과 평행이 되도록 가공 헤드(50)에 부착되어 있다.

척테이블(20)에 인접하고, 세정수를 저류하는 박스(58)가 배치되어 있다. 흡인 파이프(56)의 선단부를 이 박스(58)중에 저류된 세정수에 침지함으로써, 흡인 파이프(56)내에 퇴적된 데브리를 세정하여 흡인 파이프(56)내로부터 데브리를 제거한다.

도 3을 참조하면, 레이저 가공 장치(2)에 의해 가공되는 피가공물의 일종인 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 웨이퍼로 약칭하는 경우가 있음)(11)의 표면측 사시도가 도시되어 있다. 웨이퍼(11)의 표면(11a)에는 복수의 분할 예정 라인(스트리트)(13)이 격자형으로 형성되어 있고, 분할 예정 라인(13)으로 구획된 각 영역에 IC, LSI 등의 디바이스(15)가 형성되어 있다. 11b는 웨이퍼(11)의 이면이다.

웨이퍼(11)에 레이저 가공을 실시함에 있어서, 웨이퍼(11)는 외주부가 환형 프레임(F)에 접착된 다이싱 테이프(T)에 접착되어 형성되는 웨이퍼 유닛(17)의 형태로 레이저 가공 장치(2)에 투입된다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 주요부를 구성하는 가공 헤드(50) 및 집진 수단(55)의 일부 단면 측면도가 도시되어 있다. 가공 헤드(50)의 내부에는 집광 렌즈(70)가 장착되어 있다. 72는 집광 렌즈(70)의 보호 커버로서의 윈도우 유리이며, 환형 부착 부재(74, 76)에 끼워져 가공 헤드(50)의 선단측 내부에 고정되어 있다.

환형 부착 부재(74)에는, 둘레 방향으로 정해진 간격 이격되어 복수의 원형 구멍(75)이 형성되어 있고, 환형 부착 부재(76)에는 둘레 방향으로 정해진 간격 이격되어 복수의 홈(77)이 형성되어 있다.

55는 레이저 가공으로 발생한 데브리를 집진하는 집진 수단이며, 내부에 흡인로(57)를 형성하는 U형상의 흡인 파이프(56)를 구비하고 있다. 흡인 파이프(56)에는 피가공물에 조사되는 레이저빔이 통과하는 통과 구멍(61)이 그 하단부 중앙에 형성되어 있고, 흡인 파이프(56)는 통과 구멍(61)에 대하여 대칭으로 형성되어 있다. 통과 구멍(61)의 사이즈는, 예컨대 2.5 ㎜×5 ㎜ 정도로 형성되어 있다.

흡인 파이프(56)는 부착부(59)로 가공 헤드(50)에 부착되어 있고, 가공 헤드(50)에 부착된 상태로 흡인 파이프(56)가 형성하는 흡인로(57)의 중심을 포함하는 평면이 도 1에서 X축 방향과 평행이 되도록 가공 헤드(50)에 고정되어 있다.

흡인 파이프(56)의 일단(56a)은 전자 전환 밸브(78)를 통해 흡인원(8)에 선택적으로 접속되고, 흡인 파이프(56)의 타단(56)은 전자 전환 밸브(82)를 통해 흡인원(80)에 선택적으로 접속되어 있다.

흡인 파이프(56)의 일단(56a) 근방에는 셔터(48a)가 배치되어 있고, 타단(56b) 근방에는 셔터(84b)가 배치되어 있다. 셔터(84a)는 전자 전환 밸브(78)의 작동에 연동하여 작동되어, 전자 전환 밸브(78)가 차단 위치일 때는 셔터(84a)로 흡인 파이프(56)의 일단(56a)을 폐쇄하고, 전자 전환 밸브(78)가 연통 위치일 때에는 셔터(84a)가 흡인로(57)로부터 후퇴하여 흡인로(57)를 전자 전환 밸브(78)를 통해 흡인원(80)에 접속한다.

마찬가지로, 셔터(84b)는 전자 전환 밸브(82)의 작동에 연동하여 작동되어, 전자 전환 밸브(82)가 차단 위치일 때에는 흡인 파이프(56)의 타단(56b)을 셔터(84b)로 폐쇄하고, 전자 전환 밸브(82)가 연통 위치로 전환되었을 때에는, 셔터(84b)가 흡인로(57)로부터 후퇴하여 흡인로(57)를 전자 전환 밸브(82)를 통해 흡인원(80)에 접속한다. 흡인원(80)에 의한 흡인량은, 예컨대 약 280 리터/분이다.

집광 렌즈(70)와 윈도우 유리(72) 사이의 가공 헤드(50)의 측벽에는 한 쌍의 에어 공급구(86a, 86b)가 형성되어 있고, 이들의 에어 공급구(86a, 86b)는 압축 에어를 공급하는 에어 공급원(88)에 접속되어 있다.

이하, 전술한 바와 같이 구성된 레이저 가공 장치(2)를 이용하여 웨이퍼(11)의 분할 예정 라인(13)을 따라 레이저 가공을 실시하는 레이저 가공 방법에 대해서 설명한다. 우선, 도 4에 도시하는 웨이퍼 유닛(17)을 척테이블(20)로 유지하고, 환형 프레임(F)을 클램프(26)로 클램프하여 고정하는 유지 단계를 실시한다.

이어서, 웨이퍼(11)를 촬상 유닛(54)의 바로 아래에 이동시켜, 촬상 유닛(54)으로 웨이퍼(11)의 표면(11a)을 촬상하고, 레이저 가공해야 하는 제1 방향으로 신장하는 분할 예정 라인(13)과 레이저 가공 헤드(50)를 X축 방향으로 정렬시키는 얼라이먼트를 실시한다.

이 얼라이먼트에 의해, 척테이블(20)로 유지된 웨이퍼(11)의 분할 예정 라인(13)과 집진 수단(55)의 흡인로(57)의 중심을 포함하는 평면이 평행하게 위치한다(위치 부여 단계).

위치 부여 단계를 실시한 후, 도 7에 도시하는 바와 같이, 척테이블(20)에 유지된 웨이퍼(11)를 화살표 X1 방향으로 가공 이송하면서, 가공 헤드(50)의 집광 렌즈(70)를 통해 예컨대 파장 355 ㎚의 레이저빔(71)을 웨이퍼(11)의 제1 분할 예정 라인(13)을 따라 조사하여 웨이퍼(11)의 일단으로부터 타단을 향해 레이저 가공(왕로 가공)을 실시한다. 이 왕로의 레이저 가공시에는, 웨이퍼(11)가 화살표 X1 방향으로 가공 이송되기 때문에, 가공 진행 방향은 화살표 X2 방향이 된다.

여기서, 왕로의 레이저 가공시에는, 전자 전환 밸브(78)를 연통 위치로 전환하여, 흡인로(57)를 전자 전환 밸브(78)를 통해 흡인원(80)에 접속하고, 전자 전환 밸브(82)를 차단 위치로 전환하여, 추가로 셔터(84b)로 흡인 파이프(56)의 타단(56b)을 폐쇄한다. 이것에 의해, 흡인로(57)는 흡인 파이프(56)의 일단(56a)을 통해 흡인원(80)에 접속되게 된다.

또한 이 레이저 가공시에는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 에어 공급원(88)으로부터 파선으로 도시하는 바와 같이 윈도우 유리(72)에 데브리가 부착되는 것을 방지하는 데브리 부착 방지 에어(89)를 공급하면서 레이저 가공을 실시한다. 에어 공급원(88)으로부터의 에어 공급량은, 예컨대 약 30리터/분이다.

에어 공급원(88)으로부터 에어 공급구(86a, 86b)를 통해 공급된 에어는, 환형 부착 부재(74)의 원형 구멍(75) 및 환형 부착 부재(76)의 홈(77)을 통과하여 파선(89)으로 나타내는 바와 같이 가공 헤드(50)의 내부를 흘러 가공 헤드(50)의 선단으로부터 분출된다.

레이저빔(71)에 의해 웨이퍼(11)에 대하여 애블레이션 가공을 실시하여 분할 예정 라인(13)을 따라 레이저 가공홈를 형성하면, 레이저 가공점에서 데브리(분진)가 발생한다.

이 데브리는 집진 수단(55)의 흡인 파이프(56)에 형성된 통과 구멍(61)을 통해 흡인로(57)내에 흡인되고, 흡인 파이프(56)의 일단(56a) 및 전자 전환 밸브(78)를 통해 흡인원(80)에 흡인되어 제거된다(흡인 단계).

이 레이저 가공시에는, 도 7에는 특별히 도시되어 있지 않지만, 도 5에 도시하는 바와 같이, 가공 헤드(50)의 하단부에는 데브리 부착 방지 에어(89)가 흐르고 있기 때문에, 윈도우 유리(72)에 데브리가 부착하는 것이 방지된다.

웨이퍼(11)의 일단으로부터 타단으로의 도 6에 화살표 X2로 도시하는 왕로 방향의 레이저 가공이 종료하면, 제1 분할 예정 라인(13)에 인접하는 제2 분할 예정 라인(13)이 산출되고, 도 6에 화살표 X1로 도시하는 웨이퍼(11)의 타단으로부터 일단 방향으로의 귀로의 레이저 가공이 실시된다.

이 귀로의 레이저 가공에 대해서 도 8을 참조하여 설명한다. 귀로의 레이저 가공에서는, 척테이블(20)에 유지된 웨이퍼(11)를 화살표 X2 방향으로 가공 이송하면서 레이저 가공을 실시한다. 따라서, 가공 진행 방향은 화살표 X1 방향이 된다.

귀로의 레이저 가공시에는, 전자 전환 밸브(82)를 연통 위치로 전환하여, 흡인로(57)를 흡인 파이프(56)의 타단(56b) 및 전자 전환 밸브(82)를 통해 흡인원(80)에 접속하고, 전자 전환 밸브(78)를 차단 위치로 전환하여, 추가로 셔터(84a)로 흡인 파이프(56)의 일단(56a)을 폐쇄한다.

귀로의 레이저 가공시에 가공점에서 발생한 데브리는 흡인 파이프(56)의 통과 구멍(61)을 통해 흡인로(57)내에 흡인되고, 추가로 흡인 파이프(56)의 타단(56b) 및 전자 전환 밸브(82)를 통해 흡인원(80)에 흡인되어 제거된다(흡인 단계).

이 귀로의 레이저 가공시에는, 특별히 도시하지 않지만 에어 공급원(88)으로부터 에어 공급구(86a, 86b)를 통해 압축 에어가 가공 헤드(50)의 내부에 공급되고, 도 5에 파선으로 도시하는 바와 같은 데브리 부착 방지 에어(89)의 흐름을 형성하기 때문에, 가공점에서 발생한 데브리가 윈도우 유리(72)에 부착하는 것이 방지된다.

이와 같이, 본 실시형태의 레이저 가공 장치를 사용한 레이저 가공 방법에서는, 왕로의 레이저 가공시에는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(11)에 대하여 레이저 가공이 진행하는 화살표 X2로 도시하는 가공 진행 방향의 후방측인 흡인 파이프(56)의 일단(56a)이 흡인원(80)에 접속되고, 타단(56b)은 셔터(84b)에 의해 폐쇄된다.

웨이퍼(11)가 화살표 X1로 도시하는 가공 이송 방향으로 움직이고 있기 때문에, 가공 진행 방향의 후방측이 전방측에 비해 데브리가 많아진다. 이 때문에 화살표 X2로 도시하는 가공 진행 방향의 후방측인 흡인 파이프(56)의 일단(56a)측으로부터 데브리를 흡인하면, 효율적으로 데브리를 흡인할 수 있다.

한편, 도 8에 도시하는 귀로의 레이저 가공시에는, 웨이퍼(11)에 대하여 레이저 가공이 진행하는 화살표 X1로 도시하는 가공 진행 방향의 후방측인 흡인 파이프(56)의 타단(56b)이 흡인원(80)에 접속되고, 타단(56a)은 셔터(84a)에 의해 폐쇄된다.

웨이퍼(11)가 화살표 X2로 도시하는 가공 이송 방향으로 움직이기 때문에, 가공 진행 방향의 후방측이 전방측에 비해 데브리가 많아진다. 이 때문에 화살표 X1로 도시하는 가공 진행 방향의 후방측인 흡인 파이프(56)의 타단(56b)측으로부터 데브리를 흡인함으로써, 효율적으로 데브리를 흡인할 수 있다.

즉, 흡인 단계에서는, 흡인로(57)를 형성하는 흡인 파이프(56)의 일단(56a)과 타단(56b) 중, 웨이퍼(11)에 대하여 레이저 가공이 진행하는 가공 진행 방향의 후방측의 단부가 흡인원(80)에 접속되고 다른쪽 단부는 셔터(84a 또는 84b)에 의해 폐쇄된다. 이것에 의해, 레이저 가공시에 발생하는 데브리를 효율적으로 집진하여 웨이퍼(11)상으로부터 제거할 수 있다.

레이저 가공을 속행하면, 흡인 파이프(56)내에 데브리가 퇴적한다. 따라서, 정해진 타이밍[예컨대 웨이퍼(11)를 정해진 매수 가공한 후]으로 또는 형편이 좋을 때에, 흡인 파이프(56)의 선단 부분을 박스(58)중에 저류되어 있는 세정수에 침지하고, 흡인 파이프(56)의 일단(56a) 및 타단(56b) 모두 흡인원(80)에 접속하여, 세정수를 빨아 올려 흡인 파이프(56)내에 부착되어 있는 데브리를 세정하는 것이 바람직하다.

다른 실시형태로서는, 레이저 가공시에 흡인 파이프(56)내에 세정수를 흘려, 흡인한 데브리가 흡인 파이프(56)의 내벽에 퇴적하는 것을 방지하도록 하여도 좋다.

전술한 실시형태의 레이저 가공 방법에서는, 웨이퍼(11)에 애블레이션 가공을 실시하는 예에 대해서 설명했지만, 레이저 가공 방법은 이것에 한정되는 것이 아니라, 웨이퍼(11)에 대하여 투과성을 갖는 파장(예컨대 1064 ㎚)의 레이저빔의 집광점을 웨이퍼(11)의 내부에 위치시키고, 웨이퍼(11) 내부에 개질층을 형성하는 SD(스텔스 다이싱) 가공시에도, 레이저빔이 조사된 웨이퍼(11)의 표면으로부터 다소의 데브리가 발생하기 때문에, 본 실시형태의 집진 수단(55)은 유효하다.

또한, 전술한 실시형태에서는, 피가공물로서 표면에 패턴[분할 예정 라인(13) 및 디바이스(15)]을 갖는 반도체 웨이퍼에 본 발명의 레이저 가공 방법을 적용한 예에 대해서 설명했지만, 본 발명의 레이저 가공 방법은 반도체 웨이퍼(11)에 한정되는 것이 아니라, 표면에 패턴을 갖지 않는 평판형의 피가공물에도 마찬가지로 적용할 수 있다.

또한, 전술한 실시형태에서는, 집진 수단(55)을 가공 헤드(50)에 배치한 예에 대해서 설명했지만, 집진 수단의 배치는 이것에 한정되는 것이 아니라, 집진 수단을 구성하는 흡인 파이프를, 예컨대 도 1에 도시하는 Y축 이동 블록(30)에 부착하고, 흡인 파이프의 선단 부분이 가공 헤드(50)의 선단부 근방에 배치되도록 하여, 데브리의 흡인을 실시하도록 하여도 좋다.

2: 레이저 가공 장치 11: 반도체 웨이퍼
17: 웨이퍼 유닛 20: 척테이블
46: 레이저빔 조사 유닛 50: 가공 헤드
55: 집진 수단 56: 흡인 파이프
56a: 일단 56b: 타단
57: 흡인로 61: 통과 구멍
70: 집광 렌즈 72: 윈도우 유리
78, 82: 전자 전환 밸브 80: 흡인원
84a, 84b: 셔터 88: 에어 공급원
89: 데브리 부착 방지 에어

Claims

레이저 가공 장치로서,
피가공물을 유지하는 유지 수단과,
레이저빔 발진 수단과, 상기 레이저빔 발진 수단으로 발진된 레이저빔을 집광하는 집광 렌즈를 갖는 가공 헤드를 포함하고, 상기 유지 수단에 유지된 피가공물에 레이저빔을 조사하는 레이저빔 조사 수단과,
상기 집광 렌즈로 집광되어 피가공물에 집광되는 레이저빔이 통과하는 통과 구멍이 형성되고 상기 통과 구멍에 대하여 대칭으로 신장하는 흡인로와, 상기 흡인로의 일단과 타단이 각각 선택적으로 접속되는 흡인원을 가지며, 상기 집광 렌즈로 집광된 레이저빔이 피가공물에 조사됨으로써 발생하는 데브리(debris)를 집진하는 집진 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제1항에 따른 레이저 가공 장치를 이용하여 복수의 가공 예정 라인이 설정된 피가공물에 레이저 가공을 실시하는 레이저 가공 방법으로서,
피가공물을 상기 유지 수단으로 유지하는 유지 단계와,
상기 유지 수단으로 유지된 피가공물의 상기 가공 예정 라인과 상기 집진 수단의 상기 흡인로의 신장 방향을 평행하게 위치시키는 위치 부여 단계와,
상기 위치 부여 단계를 실시한 후, 제1 가공 예정 라인을 따라 상기 레이저빔 조사 수단으로 피가공물의 일단으로부터 타단으로 레이저 가공을 실시하고, 이어서 상기 제1 가공 예정 라인에 인접하는 제2 가공 예정 라인을 따라 상기 레이저빔 조사 수단으로 피가공물의 상기 타단으로부터 상기 일단으로 레이저 가공을 실시하는 레이저 가공 단계와,
상기 레이저 가공 단계의 실시중에, 상기 흡인원을 작동시켜 상기 레이저 가공 단계에서 발생하는 데브리를 상기 통과 구멍을 통해 상기 흡인로에 흡인하고, 피가공물상으로부터 데브리를 제거하는 흡인 단계를 포함하며,
상기 흡인 단계에서는, 상기 흡인로의 상기 일단과 상기 타단 중, 피가공물에 대하여 레이저 가공이 진행하는 가공 진행 방향의 후방측의 단이 상기 흡인원에 접속되고 다른쪽 단은 봉쇄되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.