WO2003095140A1 - Appareil de finition a faisceau laser - Google Patents

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WO2003095140A1
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hood
central
beam irradiation
workpiece
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Kazuma Sekiya
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Definitions

  • the present invention relates to a processing machine for processing a workpiece by irradiating the workpiece with a laser beam, and more specifically, but not limited to, a low dielectric constant stacked on the surface of a semiconductor wafer.
  • the present invention relates to a processing machine suitable for removing an insulator along a predetermined line.
  • an additive machine called a dicer For cutting along the street, an additive machine called a dicer is usually used.
  • a processing machine includes a workpiece holding means for holding a workpiece, that is, a semiconductor wafer, a cutting means for cutting the semiconductor wafer held by the workpiece holding means, and a workpiece holding means and a cutting machine.
  • Moving means for relatively moving the means.
  • the cutting means includes a spindle that is rotatably mounted, a cutting blade that is mounted on the spindle, and a rotational drive source that rotates the spindle.
  • the cutting blade which is called a diamond blade, is advantageously used in the form of a thin disk that can be formed by bonding diamond particles with nickel plating or with an appropriate bond such as a resin bond.
  • a semiconductor wafer having a low dielectric constant insulator laminated on the surface of a semiconductor wafer body such as a silicon wafer has been put into practical use.
  • the low dielectric constant insulator is extremely brittle. Even in the area adjacent to the street, the surface layer, that is, the low dielectric constant insulator layer tends to be unacceptable itself to be peeled off from the semiconductor wafer body. Therefore, prior to cutting the semiconductor wafer with the above-mentioned machine called a dicer, an attempt has been made to remove the low dielectric constant insulator by irradiating the street with a laser beam.
  • a main object of the present invention is to provide a new and improved processing that effectively suppresses or avoids debris generated by laser beam irradiation from scattering and adhering to the surface of a workpiece. Is to provide a machine.
  • a suction means for sucking a workpiece from a processing region irradiated with a laser beam is provided, the generated debris is scattered and adheres to the surface of the workpiece.
  • a processing machine that achieves the above main object, A workpiece holding means for holding the workpiece, a laser beam machining means for processing the workpiece by irradiating the workpiece held by the workpiece holding means with a laser beam,
  • a processing machine comprising a moving means for relatively moving a work piece held by a work piece holding means and a laser beam irradiated thereto
  • the suction means for sucking from a heating region where a laser beam is irradiated onto the workpiece.
  • the suction means includes a central hood, a central suction source for suction through the central hood, an outer hood, and an outer suction source for suction through the outer hood, Greater than suction.
  • the laser beam processing means includes a laser beam irradiation head positioned facing the workpiece held by the workpiece holding means, the central hood surrounds the laser beam irradiation head, and the outer hood Preferably surrounds the central hood.
  • the laser beam irradiation head includes a laser beam irradiation means for irradiating a laser beam held by the workpiece holding means, and an inert gas injection nozzle surrounding the laser beam irradiation means.
  • the laser beam processing means includes a laser beam irradiation head positioned opposite to the workpiece held by the workpiece holding means, and the central hood includes a laser beam irradiation head.
  • a suction opening located on one side may be provided, and the outer hood may have suction openings located on both sides of the suction opening of the central hood. It is preferable that the central suction opening and the outer suction opening extend in a circular arc around the laser beam irradiation head.
  • FIG. 1 is a perspective view showing main components in a preferred embodiment of a processing machine configured according to the present invention.
  • Fig. 2 is a perspective view showing an example of a semiconductor wafer as a workpiece.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing the configuration of the laser beam processing means in the processing machine of FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a laser beam irradiation head and suction means in the processing machine of FIG.
  • FIG. 5 is a simplified diagram schematically showing a pulsed laser beam irradiated to the street when processing a semiconductor wafer with the processing machine of FIG.
  • FIG. 6 is a side view showing a modification of the laser beam irradiation head and suction means.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the laser beam irradiation head and suction means of FIG. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 shows the main parts of a preferred embodiment of a processing machine constructed according to the present invention.
  • the illustrated processing machine has a support substrate 2, and a pair of guide rails 4 extending in the X-axis direction are disposed on the support substrate 2.
  • a first sliding block 6 is mounted on the guide rail 4 so as to be movable in the X-axis direction.
  • a screw shaft 8 extending in the X-axis direction is rotatably mounted between the pair of guide rails 4, and the output shaft of the pulse motor 10 is connected to the screw shaft 8.
  • the first sliding block 6 has a drooping portion (not shown) that hangs downward, and a female screw hole penetrating in the X-axis direction is formed in the drooping portion. Screw shaft 8 is screwed together. Therefore, when the pulse motor 10 is rotated forward, the first sliding block 6 is moved in the direction indicated by the arrow 12, and when the pulse motor 10 is reversed, the first sliding block 6 is moved by the arrow 14. It is moved in the direction shown.
  • the pulse motor 10 and the screw shaft 8 rotated by the pulse motor 10 constitute moving means for moving the workpiece (relative to the laser beam processing means).
  • a pair of guide rails 16 extending in the Y-axis direction is disposed on the first sliding block 6, and the second sliding block 18 is movable on the guide rail 16 in the Y-axis direction. It is attached to.
  • a screw shaft 20 extending in the Y-axis direction is rotatably mounted between the pair of guide rails 16, and the output shaft of the pulse motor 22 is connected to the screw shaft 20.
  • a female screw hole penetrating in the Y-axis direction is formed in the second sliding block, and a screw shaft 20 is screwed into the female screw hole.
  • a support table 27 is fixed to the second sliding block 18 via a cylindrical member 25, and a holding means 28 is attached.
  • the holding means 28 is mounted so as to be rotatable about a central axis extending substantially vertically, and a pulse motor (not shown) for rotating the holding means 28 in the cylindrical member 25. Is arranged.
  • the holding means 28 in the illustrated embodiment is composed of a chuck plate 30 made of a porous material and a pair of gripping means 32.
  • FIG. 2 shows a semiconductor wafer 34 as a workpiece.
  • Such semiconductor wafer 34 is a form in which a low dielectric constant insulator is laminated on the surface of a semiconductor wafer body such as a silicon wafer, and streets 36 are arranged in a lattice pattern on the surface.
  • a plurality of rectangular regions 3 8 are partitioned by the treatment 3 6.
  • a semiconductor circuit is formed in each of the rectangular regions 38.
  • the semiconductor wafer 34 is attached to the frame 42 via the attachment tape 40.
  • the frame 42 which can be formed from an appropriate metal or synthetic resin, has a relatively large circular opening 44 in the center, and the semiconductor wafer 34 is positioned in the opening 44.
  • Mounting tape 4 0 is for frame 4 2 and semiconductor wafer 3 4
  • the lower surface extends across the opening 44 of the frame 42, and is attached to the lower surface of the frame 42 and the lower surface of the semiconductor wafer 34.
  • the semiconductor wafer 3 4 is positioned on the chuck plate 30 in the holding means 28 and the chuck plate 30 is communicated with a vacuum source (not shown). Then, the semiconductor wafer 34 is vacuum-sucked on the chuck plate 30.
  • the pair of gripping means 3 2 of the holding means 2 8 grips the frame 4 2.
  • the holding means 2 8 itself and the semiconductor wafer 3 4 attached to the frame 42 via the attachment tape 40 may be in a form well known to those skilled in the art, and therefore a detailed description thereof will not be given in this specification.
  • a pair of guide rails 44 extending in the Y-axis direction are also provided on the support substrate 2, and a third of the guide rails 44 is provided on the third side.
  • the sliding block 4 6 is mounted so as to be movable in the Y axis direction.
  • a screw shaft 47 extending in the Y-axis direction is rotatably mounted between the pair of guide rails 44, and the output shaft of the pulse motor 48 is connected to the screw shaft 47.
  • the third sliding block 46 is substantially L-shaped, and has a horizontal base portion 50 and an upright portion 52 extending upward from the horizontal base portion 50.
  • the horizontal base 50 is formed with a drooping portion (not shown) that hangs downward.
  • a female screw hole penetrating in the Y-axis direction is formed in the drooping portion, and a screw shaft is formed in the female screw hole. 4 7 is screwed together. Therefore, when the pulse motor 48 is rotated in the forward direction, the third sliding block 46 is moved in the direction indicated by the arrow 24, and when the pulse motor 48 is rotated in the reverse direction, the third sliding block 46 is It can be moved in the direction indicated by arrow 26.
  • a pair of guide rails 5 4 (only one of which is shown in FIG. 1) extending in the Z-axis direction is disposed on one side of the upright portion 52 of the third sliding block 46.
  • a fourth sliding block 56 is mounted on the pair of guide rails 54 so as to be movable in the Z-axis direction.
  • a screw shaft (not shown) extending in the Z-axis direction is rotatably mounted on one side surface of the third sliding block 46, and the output shaft of the pulse motor 58 is connected to the screw shaft.
  • 4th sliding block 5 6 upright 5 2 A projecting portion (not shown) is formed so as to project toward the end, and a female screw hole penetrating in the Z-axis direction is formed in the projecting portion, and the screw shaft is screwed into the female screw hole.
  • the pulse motor 58 is rotated forward, the fourth sliding block 56 is moved or raised in the direction indicated by the arrow 60, and when the pulse motor 58 is reversed, the fourth sliding block 5 6 Is moved or lowered in the direction indicated by arrow 62.
  • the fourth sliding block 56 is equipped with a laser beam processing means indicated as a whole by the number 64.
  • the illustrated laser beam processing means 64 includes a cylindrical casing 66 that is fixed to the fourth sliding block 56 and extends substantially horizontally forward (that is, in the direction indicated by the arrow 26).
  • a laser beam oscillating means 68 and a laser beam modulating means 70 are disposed in the casing 66.
  • the laser beam oscillation means 68 is conveniently a YAG laser oscillator or a YVO 4 laser oscillator.
  • the laser beam modulation means 70 includes repetitive frequency setting means 72, laser beam pulse width setting means 74, and laser beam wavelength setting means 76.
  • the repetition frequency setting means 7 2, the laser beam pulse width setting means 7 4 and the laser beam wavelength setting means 7 6 constituting the laser beam modulation means 70 may be of a form well known to those skilled in the art. Detailed description thereof will be omitted in this specification.
  • a laser beam irradiation head 78 is attached to the tip of the casing 66.
  • the laser beam oscillated by the laser beam oscillation means 68 reaches the laser beam irradiation means 78 via the laser beam modulation means 70.
  • the repetition frequency setting means 72 in the laser beam modulation means 70 makes the laser beam a pulse laser beam having a predetermined repetition frequency, and the laser beam pulse width setting means 74 sets the pulse width of the pulse laser beam to a predetermined width.
  • the laser beam wavelength setting means sets the wavelength of the pulse laser beam to a predetermined value.
  • the pulse width of the pulse laser beam is preferably 100 ps (picoseconds) or less, particularly 1 to 500 ps. If the pulse width is excessive, the semiconductor wafer irradiated with the laser beam is equivalent to 3 4 There is a tendency to be melted by being heated to a high temperature.
  • the repetition frequency is preferably about 0.01 to 100 KHZ.
  • the wavelength of the pulse laser beam is preferably about 200 nm to 60 nm. The description will be continued with reference to FIG. 4 together with FIG. 1.
  • the laser beam irradiation head 78 fixed to the tip of the casing 66 is a workpiece, ie, a semiconductor wafer, held on the holding means 28.
  • Such a laser beam irradiation head 78 includes a laser beam irradiation means 80 for irradiating a semiconductor wafer 36, which is a workpiece, with a laser beam, and an inert gas injection nozzle surrounding the laser beam irradiation means 80. Includes 8 two.
  • the injection nozzle 82 has a cylindrical main portion concentrically surrounding the laser beam irradiation means 80 and a tapered tip end portion extending beyond the front end of the laser beam irradiation means 80.
  • the injection nozzle 8 2 is supplied with an appropriate inert gas such as nitrogen gas through an appropriate supply pipe (not shown), and the inert gas is directed toward the semiconductor wafer 3 4 as a workpiece. Be injected.
  • suction means 8 4 for sucking from the surface of 34 is provided.
  • the suction means 84 in the illustrated embodiment has a central hood 8 6 and an outer hood 8 8.
  • the central hood 86 has a substantially cylindrical shape surrounding the laser beam irradiation head 78, and its lower surface is opened and its upper surface is closed.
  • the outer hood 8 8 has a substantially cylindrical shape surrounding the lower portion of the central hood 8 6, and its lower surface is opened and its upper surface is closed.
  • a circular opening is formed in the central portion of the upper surface wall that closes the upper surface of the outer hood 8 8, and the central hood 8 6 extends through the circular opening.
  • a suction pipe 90 is attached to the central hood 86, and the suction pipe 90 is connected to a central suction source 92, which may be a vacuum pump.
  • a suction pipe 94 is attached to the outer hood 88, and an outer suction source 96, which may be a vacuum pump, is connected to the suction pipe 94.
  • the suction force of the central suction source 9 2 is greater than the suction force of the outer suction source 96, so the center of the machining area is compared.
  • the suction is performed with a large suction force, and the peripheral edge of the processing region is sucked with a relatively small suction force. Most of the debris immediately after melting is sucked with relatively large suction force acting through the central hood 8 6, and the remaining debris is sucked with suction force acting through the outer hood 8 8, and thus the suction source 9 2 It can be used effectively without making the suction action of 9 6 unnecessarily powerful.
  • the laser beam that has been modulated as required by the laser beam modulating means 70 and reached the laser beam irradiating means 80 is held on the holding means 28. Irradiated to woofer 3 4.
  • the position of the stream 36 of the semiconductor wafer 34 held on the holding means 28 by a suitable alignment means is sufficiently accurately.
  • the holding means 28 is positioned with respect to the laser beam irradiation means 80 so that the laser beam detected and irradiated downward from the laser beam irradiation means 80 reaches a specific street 36. Then, while irradiating a pulsed laser beam from the laser beam irradiation means 80 toward the semiconductor wafer 34, the holding means 28, and thus the semiconductor wafer 34 held by the laser beam irradiation means 80 in a direction indicated by an arrow 12 for example.
  • the low-dielectric-constant insulator stacked on the surface of the specific street 36 is removed by moving at a speed and irradiating a pulse laser beam along the specific street 36.
  • the spot diameter d of the pulse laser beam irradiated onto the street 36 of the semiconductor wafer 34 is preferably about 5 to 100 ⁇ m.
  • the moving speed of the semiconductor wafer 34 is about 1 to 100 mm, and the number of overlaps of the spot of the pulse laser beam irradiated to the street 36 is about 2 to 5. That is, it is preferable that the street 36 is irradiated with the pulse laser beam 2 to 5 times repeatedly.
  • the holding means 28, and thus the semiconductor wafer 34 is rotated 90 degrees. Then, the low dielectric constant insulator on the street 36 extending perpendicularly to the specific direction is similarly removed.
  • the semiconductor wafer 3 4 held by the holding means 28 is moved when the pulse laser beam is applied to the street 36 of the semiconductor wafer 34. It is also possible to move the laser beam irradiation means 80. Further, instead of indexing and moving the semiconductor wafer 34 held by the holding means 28, the laser beam irradiation means 80 can be indexed and moved.
  • the laser beam irradiation means 80 when moving the laser beam irradiation means 80, there is a possibility that the accuracy may be deteriorated due to vibration or the like, so the laser beam irradiation means 80 is kept stationary and the holding means 28, Therefore, it is preferable to move the semiconductor wafer 34 held thereby appropriately.
  • the semiconductor wafer when the low dielectric constant insulator is removed by irradiating the laser beam along the stream 36 of the semiconductor wafer 34 as described above, the semiconductor wafer is ejected from the injection nozzle 82. 3 Inert gas is injected toward the surface of 4. Further, the processing area, ie, the surface of the semiconductor wafer 34, is sucked through the central hood 86 and the outer hood 88.
  • the melted debris or debris of the low dielectric constant insulator generated by irradiating the laser beam is blown away by the energy of the laser beam, and is also injected into the semiconductor wafer 3 4 by the inert gas injection. It is blown away from the surface and sucked through the central hood 8 6 or the outer hood 8 8. Thus, it is effectively prevented or suppressed that debris adheres to the surface of the semiconductor wafer 34 on the rectangular region 38 and contaminates the semiconductor circuit.
  • 6 and 7 show modifications of the laser beam irradiation head and suction means.
  • the suction means 1 8 4 includes a central hood 1 8 6 and an outer hood 1 8 8.
  • the central hood 1 8 6 has a central suction opening 1 8 7 located on one side of the laser beam irradiation head 1 7 8
  • the outer hood 1 8 8 is an outer suction opening located on both sides of the central suction opening 1 8 7 Has 1 8 9 As clearly understood by referring to FIG.
  • a central suction source 1 9 2 which may be a vacuum pump, is connected to the central hood 1 8 6, and an external suction source 1 96, which may be a vacuum pump, is connected to the outer hood 1 8 8.
  • the suction force of the central suction source 1 9 2 is larger than the suction force of the outer suction source 1 96, so the central part of the processing area is sucked with a relatively large suction force, and the peripheral part of the processing area is relatively small suction force. It is preferable that the air is sucked.
  • the processing machine of the present invention has been described in detail in connection with the removal of the low dielectric constant insulator laminated on the surface of the semiconductor wafer 34, the processing machine of the present invention has a low dielectric constant insulation.
  • To remove the body of the semiconductor wafer 3 4 along the street 3 6 following the removal of the body, or to cut the semiconductor wafer 3 4 without a low dielectric constant insulator on the surface along the street 3 6 also, it can be suitably used.
  • the preferred embodiments of the processing machine configured according to the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such embodiments and departs from the scope of the present invention. It should be understood that various changes and modifications can be made without any problem.

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Description

明細書 レーザビームを使用した加工機
技術分野 本発明は、被加工物にレーザビームを照射して被加工物を加工する加工機、 更に詳しくは、 それに限定されるものではないが、 半導体ゥエーハの表面に積層 されている低誘電率絶縁体を所定ラインに沿って除去するのに適した加工機に関 する。 背景技術 当業者には周知の如く、 半導体チップの製造においては、 半導体ゥエーハ の表面に、 格子状に配列されたストリートによって複数個の矩形領域を規定し、 かかる矩形領域の各々に半導体回路を形成する。 そして、 半導体ゥエーハをス ト リートに沿って切断することによつて矩形領域を個々に分離して半導体チップに せしめている。 ス トリートに沿った切断には、 通常、 ダイサ一と称されている加 ェ機が使用されている。 かかる加工機は、 被加工物即ち半導体ゥエーハを保持す る被加工物保持手段と、 被加工物保持手段に保持された半導体ゥエーハを切断す るための切断手段と、 被加工物保持手段と切断手段を相対的に移動せしめる移動 手段とを具備している。 切断手段は、 回転自在に装着されたスピンドル、 スピン ドルに装着された切断刃及びスピンドルを回転せしめる回転駆動源を含んでいる。 切断刃は、 ダイヤモンドブレードと称されている、 ダイヤモンド粒子をニッケル 鍍金で或いはレジンボンドの如き適宜のボンドで結合することによって形成する ことができる薄肉円板形状のものが好都合に使用されている。 而して、近時においては、 シリコンゥエーハの如き半導体ゥエーハ本体の 表面に低誘電率絶縁体を積層せしめた形態の半導体ゥエーハも実用に供されてい る。 低誘電率絶縁体としては、 S i O J莫 (誘電率 k =約 4 . 1 ) よりも誘電率が 低い (例えば k = 2 . 5乃至 3 . 6程度) 材料、 例えば S i O F、 B S G ( S i O B )、 H含有ポリシロキサン (H S Q ) 等の無機物系の膜、 ポリイミ ド系、 パリ レン系、 ポリテトラフルォロエチレン系等のポリマー膜である有機物系の膜、 及 ぴメチル含有ポリシロキサン等のポーラスシリカ膜を挙げることができる。 かよ うな半導体ゥエーハをダイサ一と称されている上記加ェ機で切断する、 即ちダイ ャモンドブレードと称されている切断刃を作用せしめて切断すると、 低誘電率絶 縁体が著しく脆いことに起因して、 ストリートに隣接した領域においても表面層 即ち低誘電率絶縁体層が半導体ゥエーハ本体から剥離され離脱されてしまうとい う許容し得ない自体が発生する傾向がある。 そこで、 ダイサ一と称される上記加 ェ機で半導体ゥエーハを切断するのに先立って、 ストリートにレーザビームを照 射して低誘電率絶縁体を除去することが試みられている。 然るに、被加ェ物である半導体ゥエーハにレーザビームを照射して低誘電 率絶縁体を除去すると、 レーザビームの照射によって生成された低誘電率絶縁体 の融解屑即ちデブリ (debris) が飛散して半導体ゥエーハの矩形領域の表面に付 着し、 半導体回路を汚染してしまう傾向があることが判明した。 発明の開示 従って、本発明の主たる目的は、 レーザビームの照射によって生成された デブリが被加工物の表面に飛散して付着することが効果的に抑制乃至回避される、 新規且つ改良された加工機を提供することである。 本発明者は、鋭意研究の結果、被加工物にレーザビームが照射される加工 領域から吸引する吸引手段を配設すれば、 生成されたデブリが飛散して被加工物 の表面に付着することが効果的に抑制乃至回避されることを見出した。 即ち、 本発明によれば、 上記主たる目的を達成する加工機として、 被加工 物を保持するための被加工物保持手段と、 該被加工物保持手段に保持された被加 ェ物にレーザビームを照射して被加ェ物を加工するためのレーザビーム加工手段 と、 該被加工物保持手段に保持された被加工物とこれに照射されるレーザビーム とを相対的に移動せしめる移動手段とを具備する加工機において、
被加ェ物にレーザビームが照射される加ェ領域から吸引する吸引手段が 配設されている、 ことを特徴とする加工機が提供される。 好ましくは、該吸引手段は中央フード、該中央フードを通して吸引する中 央吸引源、 外側フード、 及び該外側フードを通して吸引する外側吸引源を含み、 該中央吸引源の吸引カは該外側吸引源の吸引力よりも大きい。 該レーザビーム加 工手段は該被加工物保持手段に保持された被加工物に対向して位置するレーザビ ーム照射ヘッドを含み、 該中央フードは該レーザビーム照射ヘッドを囲繞し、 該 外側フードは該中央フードを囲繞しているのが好適である。 該レーザビーム照射 へッドは、 該被加工物保持手段に保持されているレーザビームを照射するレーザ ビーム照射手段と、 該レーザビーム照射手段を囲繞する不活性ガス噴射ノズルと を含んでいるのが好ましい。 或いは、 該レーザビーム加工手段は該被加工物保持 手段に保持されている被加工物に対向して位置するレーザビーム照射へッドを含 み、該中央フードは該レーザビーム照射へッドの片側に位置する吸引開口を有し、 該外側フードは該中央フードの該吸引開口の両側に位置する吸引開口を有するこ ともできる。 該中央吸引開口及び外側吸引開口は該レーザビーム照射へッドの周 囲を円弧状に延在しているのが好適である。 図面の簡単な説明 図 1は、本発明に従って構成された加工機の好適実施形態における主要構 成要素を示す斜面図。 図 2は、 被加工物である半導体ゥエーハの一例を示す斜面図。 図 3は、図 1の加工機におけるレーザビーム加工手段の構成を簡略に示す 線図。 図 4は、図 1の加工機におけるレーザビーム照射へッド及び吸引手段を示 す縦断面図。 図 5は、図 1の加工機において半導体ゥエーハを加工する際にストリート に照射されるパルスレーザビームを模式的に示す簡略線図。 図 6は、 レーザビーム照射へッド及び吸引手段の変形例を示す側面図。 図 7は、 図 6のレーザビーム照射へッド及び吸引手段の横断面図。 発明を実施するための最良の形態 以下、本発明に従って構成された加工機の好適実施形態を図示している添 付図面を参照して、 更に詳細に説明する。 図 1には、本発明に従って構成された加工機の好適実施形態の主要部が図 示されている。 図示の加工機は支持基板 2を有し、 この支持基板 2上には X軸方 向に延びる一対の案内レール 4が配設されている。 かかる案内レール 4上には第 一の滑動プロック 6が X軸方向に移動自在に装着されている。 一対の案内レール 4間には X軸方向に延びるねじ軸 8が回転自在に装着されており、 かかるねじ軸 8にはパルスモータ 1 0の出力軸が連結されている。 第一の滑動ブロック 6は下 方に垂下する垂下部 (図示していない) を有し、 かかる垂下部には X軸方向に貫 通する雌ねじ孔が形成されており、 力、かる雌ねじ孔にねじ軸 8が螺合せしめられ ている。 従って、 パルスモータ 1 0が正転せしめられると第一の滑動ブロック 6 が矢印 1 2で示す方向に移動せしめられ、 パルスモータ 1 0が逆転せしめられる と第一の滑動ブロック 6が矢印 1 4で示す方向に移動せしめられる。 後の説明か ら明らかになるとおり、 パルスモータ 1 0及びこれによつて回転せしめられるね じ軸 8は (レーザビーム加工手段に対して相対的に) 被加工物を移動せしめる移 動手段を構成する。 第一の滑動プロック 6上には Y軸方向に延びる一対の案内レール 1 6が 配設されており、 かかる案内レール 1 6上には第二の滑動プロック 1 8が Y軸方 向に移動自在に装着されている。 一対の案内レール 1 6間には Y軸方向に延びる ねじ軸 2 0が回転自在に装着されており、 かかるねじ軸 2 0にはパルスモータ 2 2の出力軸が連結されている。 第二の滑動ブロックには Y軸方向に貫通する雌ね じ孔が形成されており、かかる雌ねじ孔にねじ軸 2 0が螺合されている。従って、 パルスモータ 2 2が正転せしめられると第二の滑動ブロック 1 8が矢印 2 4で示 す方向に移動せしめられ、 パルスモータ 2 2が逆転せしめられると第一の滑動ブ ロック 1 8が矢印 2 6で示す方向に移動せしめられる。 第二の滑動プロック 1 8 には、 円筒部材 2 5を介して支持テーブル 2 7が固定されていると共に、 保持手 段 2 8が装着されている。 保持手段 2 8は実質上鉛直に延びる中心軸線を中心と して回転自在に装着されており、 円筒部材 2 5内には保持手段 2 8を回転せしめ るためのパルスモータ (図示していない) が配設されている。 図示の実施形態に おける保持手段 2 8は、 多孔性材料から形成されたチャック板 3 0と一対の把持 手段 3 2とから構成されている。 図 2には被加工物である半導体ゥエーハ 3 4が図示されている。かかる半 導体ゥエーハ 3 4はシリコンゥエーハの如き半導体ゥエーハ本体の表面に低誘電 率絶縁体を積層せしめた形態であり、 その表面上にはストリート 3 6が格子状に 配設されており、 ス ト リート 3 6によって複数個の矩形領域 3 8が区画されてい る。 矩形領域 3 8の各々には半導体回路が形成されている。 図示の実施形態にお いては、 半導体ゥエーハ 3 4は装着テープ 4 0を介してフレーム 4 2に装着され ている。 適宜の金属或いは合成樹脂から形成することができるフレーム 4 2は中 央部に比較的大きな円形開口 4 4を有し、 半導体ゥエーハ 3 4は開口 4 4内に位 置せしめられている。 装着テープ 4 0はフレーム 4 2及び半導体ゥエーハ 3 4の 下面側においてフレーム 4 2の開口 4 4を跨いで延在せしめられており、 フレー ム 4 2の下面及び半導体ゥエーハ 3 4の下面に貼着されている。 半導体ゥエーハ 3 4に加工を施す際には、 上記保持手段 2 8におけるチャック板 3 0上に半導体 ゥエーハ 3 4を位置せしめてチャック板 3 0を真空源 (図示していない) に連通 せしめ、 かく してチャック板 3 0上に半導体ゥエーハ 3 4を真空吸着する。 保持 手段 2 8の一対の把持手段 3 2はフレーム 4 2を把持する。 保持手段 2 8自体並 びに装着テープ 4 0を介してフレーム 4 2に装着された半導体ゥエーハ 3 4自体 は当業者には周知の形態でよく、 従ってこれらについての詳細な説明は本明細書 においては省略する。 再び図 1を参照して説明を続けると、上記支持基板 2上には Y軸方向に延 びる一対の案内レール 4 4も配設されており、 かかる一対の案内レール 4 4上に は第三の滑動ブロック 4 6が Y軸方向に移動自在に装着されている。 一対の案内 レール 4 4間には Y軸方向に延びるねじ軸 4 7が回転自在に装着されており、 か かるねじ軸 4 7にはパルスモータ 4 8の出力軸が連結されている。 第三の滑動ブ ロック 4 6は略 L字形状であり、 水平基部 5 0とこの水平基部 5 0から上方に延 びる直立部 5 2とを有する。 水平基部 5 0には下方に垂下する垂下部 (図示して いない) が形成されており、 かかる垂下部には Y軸方向に貫通する雌ねじ孔が形 成されており、 かかる雌ねじ孔にねじ軸 4 7が螺合せしめられている。 従って、 パルスモータ 4 8が正転せしめられると第三の滑動ブロック 4 6が矢印 2 4で示 す方向に移動せしめられ、 パルスモータ 4 8が逆転せしめられると第三の滑動ブ ロック 4 6が矢印 2 6で示す方向に移動せしめられる。 第三の滑動ブロック 4 6の直立部 5 2の片側面には Z軸方向に延びる一 対の案内レール 5 4 (図 1にはその一方のみを図示している)が配設されており、 かかる一対の案内レール 5 4には第四の滑動プロック 5 6が Z軸方向に移動自在 に装着されている。 第三の滑動ブロック 4 6の片側面上には Z軸方向に延びるね じ軸 (図示していない) が回転自在に装着されており、 かかるねじ軸にはパルス モータ 5 8の出力軸が連結されている。 第四の滑動ブロック 5 6には直立部 5 2 に向けて突出せしめられた突出部 (図示していない) が形成されており、 かかる 突出部には Z軸方向に貫通する雌ねじ孔が形成されており、 かかる雌ねじ孔に上 記ねじ軸が螺合せしめられている。 従って、 パルスモータ 5 8が正転せしめられ ると第四の滑動プロック 5 6が矢印 6 0で示す方向に移動即ち上昇せしめられ、 パルスモータ 5 8が逆転せしめられると第四の滑動ブロック 5 6が矢印 6 2で示 す方向に移動即ち下降せしめられる。 第四の滑動ブロック 5 6には全体を番号 6 4で示すレーザビーム加工手 段が装着されている。 図示のレーザビーム加工手段 6 4は、 第四の滑動ブロック 5 6に固定され実質上水平に前方 (即ち矢印 2 6で示す方向) に延出する円筒形 状のケーシング 6 6を含んでいる。 図 1と共に図 3を参照して説明を続けると、 ケーシング 6 6内にはレーザビーム発振手段 6 8とレーザビーム変調手段 7 0と が配設されている。 レーザビーム発振手段 6 8は Y A Gレーザ発振器或いは Y V O 4 レーザ発振器であるのが好都合である。 レーザビーム変調手段 7 0は繰り返 し周波数設定手段 7 2、 レーザビームパルス幅設定手段 7 4、 及びレーザビーム 波長設定手段 7 6を含んでいる。 レーザビーム変調手段 7 0を構成する繰り返し 周波数設定手段 7 2、 レーザビームパルス幅設定手段 7 4及びレーザビーム波長 設定手段 7 6は当業者には周知の形態のものでよく、 それ故にこれらの構成につ いての詳細な説明は本明細書においては省略する。 上記ケーシング 6 6の先端に は、 レーザビーム照射へッド 7 8が装着されている。 レーザビーム発振手段 6 8が発振するレーザビームはレーザビーム変調 手段 7 0を介してレーザビーム照射手段 7 8に到達する。 レーザビーム変調手段 7 0における繰り返し周波数設定手段 7 2は、 レーザビームを所定繰り返し周波 数のパルスレーザビームにせしめ、 レーザビームパルス幅設定手段 7 4はパスル レーザビームのパルス幅を所定幅に設定し、 そしてレーザビーム波長設定手段は パスルレーザビームの波長を所定値に設定する。 パスルレ一ザビームのパスル幅 は 1 0 0 0 p s (ピコ秒) 以下、 特に 1乃至 5 0 0 p s、 であるのが好ましい。 パスル幅が過大になると、 レーザビームが照射される半導体ゥエーハ 3 4が相当 高温に加熱されて溶融されてしまう傾向がある。 繰り返し周波数は 0 . 0 1乃至 1 0 0 K H Z程度であるのが好適である。 パルスレーザビームの波長は 2 0 0乃 至 6 0 0 n m程度であるのが好適である。 図 1 と共に図 4を参照して説明を続けると、上記ケーシング 6 6の先端に 固定されたレーザビーム照射へッド 7 8は、 保持手段 2 8上に保持されている被 加工物即ち半導体ゥエーハ 3 4に対向して位置せしめられる。 かかるレーザビー ム照射へッド 7 8は、 被加工物である半導体ゥエーハ 3 6にレーザビームを照射 するためのレーザビーム照射手段 8 0と共に、 レーザビーム照射手段 8 0を囲繞 する不活性ガス噴射ノズル 8 2を含んでいる。 噴射ノズル 8 2はレーザビーム照 射手段 8 0を同心状に囲繞する円筒形状の主部とレーザビーム照射手段 8 0の先 端を越えて延びる先細形状の先端部とを有する。 噴射ノズル 8 2には、 適宜の送 給管 (図示していない) を通して窒素ガスの如き適宜の不活性ガスが送給され、 かかる不活性ガスが被加工物である半導体ゥエーハ 3 4に向けて噴射される。 本発明に従って構成された加工機においては、保持手段 2 8上に保持され た被加工物にレーザビームが照射される加工領域から、 即ち保持手段 2 8に保持 されている被加工物即ち半導体ゥエーハ 3 4の表面上から吸引する吸引手段 8 4 が配設されていることが重要である。 図示の実施形態における吸引手段 8 4は中 央フード 8 6と外側フード 8 8とを有する。 中央フード 8 6はレーザビーム照射 へッド 7 8を囲繞する略円筒形状であり、 その下面は開口されその上面は閉じら れている。外側フード 8 8は中央フード 8 6の下部を囲繞する略円筒形状であり、 その下面は開口されその上面は閉じられている。 外側フード 8 8の上面を閉じて いる上面壁の中央部には円形開口が形成されており、 中央フード 8 6はかかる円 形開口を貫通して延在せしめられている。 中央フード 8 6には吸引管 9 0が付設 されており、 かかる吸引管 9 0は真空ポンプでよい中央吸引源 9 2に接続されて いる。 同様に、 外側フード 8 8にも吸引管 9 4が付設されており、 かかる吸引管 9 4には真空ポンプでよい外側吸引源 9 6が接続されている。 中央吸引源 9 2の 吸引力は外側吸引源 9 6の吸引力よりも大きく、 従って加工領域の中央部は比較 的大きな吸引力で吸引され、 加工領域の周縁部は比較的小さい吸引力で吸引され るのが好適である。 中央フード 8 6を通して作用する比較的大きな吸引力で融解 した直後のデブリの大半を吸引し、 残余のデブリは外側フード 8 8を通して作用 する吸引力で吸引し、 かく して吸引源 9 2及ぴ 9 6の吸引作用を不必要に強力な ものにせしめることなく効果的に使用することができる。 上述したとおりの加工機においては、 レーザビーム変調手段 7 0によつ て所要とおりに変調されてレーザビーム照射手段 8 0に到達したレーザビームが、 上記保持手段 2 8上に保持されている半導体ゥエーハ 3 4に照射される。 更に詳 述すると、 図示の実施形態においては、 適宜のァライメント手段 (図示していな レ、) によって保持手段 2 8上に保持されている半導体ゥエーハ 3 4のス トリート 3 6の位置が充分精密に検出され、 レーザビーム照射手段 8 0から下方に照射さ れるレーザビームが特定のストリート 3 6に到達するようにレーザビーム照射手 段 8 0に対して保持手段 2 8が位置付けられる。 そして、 レーザビーム照射手段 8 0から半導体ゥエーハ 3 4に向けてパルスレーザビームを照射しながら、 保持 手段 2 8、 従ってこれに保持されている半導体ゥエーハ 3 4が例えば矢印 1 2で 示す方向に所定速度で移動せしめられ、 力べ して特定のストリート 3 6に沿って パルスレーザビームが照射され、 特定のストリート 3 6の表面に積層されていた 低誘電率絶縁体が除去される。 図 5に図示する如く、 半導体ゥエーハ 3 4のス ト リート 3 6上に照射されるパルスレーザビームのスポット径 dは 5乃至 1 0 0 μ m程度であるのが好ましい。 そして、 半導体ゥェ一ハ 3 4の移動速度は 1乃至 1 0 0 0 mm,秒程度であり、 ス トリート 3 6に照射されるパルスレーザビームの スポッ卜のオーバラップ数が 2乃至 5程度になる、 即ちストリート 3 6には 2乃 至 5回繰り返してパルスレーザビームが照射されるのが好適である。 パスルレー ザビームのスポッ卜のオーバラップ数が過少であると低誘電率絶縁体の除去が不 十分になり、 逆にオーバラップ数が過多になると半導体ゥエーハ 3 4力 S過乗 IJにカロ 熱されてしまう傾向がある。 半導体ゥエーハ 3 4を矢印 1 2で示す方向に移動せしめて特定のストリ ート 3 6における低誘電率絶縁体の除去が終了すると、 保持手段 2 8、 従って半 導体ゥエーハ 3 4を矢印 2 6 (又は 2 4 ) で示す方向にス ト リート 3 6の間隔だ け割り出し移動せしめ、 しかる後にパルスレーザビームを照射しながら保持手段 2 8、 従って半導体ゥェ一ハ 3 4を矢印 1 4で示す方向に移動せしめ、 かく して 次のストリート 3 6上の低誘電率絶縁体を除去する。 かようにして特定方向に延 在する全てのストリート 3 6上の低誘電率絶縁体を除去した後においては、 保持 手段 2 8、 従って半導体ゥエーハ 3 4を 9 0度回転せしめる。 そして、 上記特定 方向に対して垂直に延びるストリート 3 6上の低誘電率絶縁体を同様にして除去 する。 図示の実施形態においては、 半導体ゥエーハ 3 4のストリート 3 6にパル スレーザビームを照射する際に、 保持手段 2 8に保持された半導体ゥエーハ 3 4 を移動せしめているが、 これに代えて所望ならがレーザビーム照射手段 8 0を移 動せしめることもできる。 また、 保持手段 2 8に保持された半導体ゥエーハ 3 4 を割り出し移動せしめることに代えて、 レーザビーム照射手段 8 0を割り出し移 動せしめることもできる。 しかしながら、 レーザビーム照射手段 8 0を移動せし める場合には、 振動等に起因して精度が劣化する虞があるので、 レーザビーム照 射手段 8 0は静止せしめて、 保持手段 2 8、 従ってこれに保持された半導体ゥェ ーハ 3 4を適宜に移動せしめるのが好ましい。 図示の実施形態においては、上述したとおりにして半導体ゥエーハ 3 4の ス トリー ト 3 6に沿ってレーザビームを照射して低誘電率絶縁体を除去する際に は、 噴射ノズル 8 2から半導体ゥエーハ 3 4の表面に向けて不活性ガスが噴射さ れる。 更に、 中央フード 8 6及び外側フード 8 8を通して加工領域即ち半導体ゥ エーハ 3 4の表面上が吸引される。 従って、 レーザビームを照射することによつ て生成される低誘電率絶縁体の融解屑即ちデブリは、 レーザビームのエネルギに よって弾き飛ばされ、 そしてまた不活性ガスの噴射によって半導体ゥエーハ 3 4 の表面から吹き飛ばされ、 中央フード 8 6或いは外側フード 8 8を通して吸引さ れる。 かく して、 デブリが半導体ゥエーハ 3 4の矩形領域 3 8上の表面に付着し て半導体回路を汚染してしまうことが効果的に防止乃至抑制される。 図 6及び図 7は、レーザビーム照射へッド及び吸引手段の変形例を図示し ている。 図 6及び図 7に図示するレーザビーム照射ヘッド 1 7 8は、 保持手段 1 2 8上に保持されている被加工物 (図示していない) に対向して位置せしめられ るレーザビーム照射手段 1 8 0を含んでいるが、 不活性ガス噴射ノズル (図 4に 図示する不活性ガス噴射ノズル 8 2を参照されたい) を備えていない。 吸引手段 1 8 4は中央フード 1 8 6と外側フード 1 8 8とを含んでいる。 中央フード 1 8 6はレーザビーム照射へッド 1 7 8の片側に位置する中央吸引開口 1 8 7を有し、 外側フード 1 8 8は中央吸引開口 1 8 7の両側に位置する外側吸引開口 1 8 9を 有する。 図 7を参照することによって明確に理解される如く、 中央吸引開口 1 8 7及びその両側に位置する外側吸引開口 1 8 9はレーザビーム照射へッド 1 7 8 の周囲を円弧状に連続して延びている。 中央フード 1 8 6には真空ポンプでよい 中央吸引源 1 9 2が接続されており、 外側フード 1 8 8には真空ポンプでよい外 側吸引源 1 9 6が接続されている。 中央吸引源 1 9 2の吸引力は外側吸引源 1 9 6の吸引力よりも大きく、 従って加工領域の中央部は比較的大きな吸引力で吸引 され、 加工領域の周縁部は比較的小さい吸引力で吸引されるのが好適である。 半導体ゥエーハ 3 4の表面に積層されている低誘電率絶縁体の除去に関 連せしめて本発明の加工機の好適実施形態について詳細に説明したが、 本発明の 加工機は、 低誘電率絶縁体の除去に続いて半導体ゥエーハ 3 4の本体をストリー ト 3 6に沿って切断する、 或いは表面に低誘電率絶縁体が施されていない半導体 ゥエーハ 3 4をストリート 3 6に沿って切断するためにも、 好適に使用すること ができる。 以上、添付図面を参照して本発明に従って構成された加工機の好適実施形 態について詳細に説明したが、 本発明はかかる実施形態に限定されるものではな く、 本発明の範囲から逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能であることが 理解されるべきである。

Claims

請求の範囲
1 . 被力卩ェ物を保持するための被力 Dェ物保持手段と、該被カ卩ェ物保持手段に保 持された被加ェ物にレーザビームを照射して被加工物を加工するためのレーザビ ーム加工手段と、 該被加工物保持手段に保持された被加工物とこれに照射される レーザビームとを相対的に移動せしめる移動手段とを具備する加工機において、 被加工物にレーザビームが照射される加工領域から吸引する吸引手段が 配設されている、 ことを特徴とする加工機。
2 . 該吸引手段は中央フード、該中央フードを通して吸引する中央吸引源、外 側フード、 及び該外側フードを通して吸引する外側吸引源を含み、 該中央吸引源 の吸引カは該外側吸引源の吸引力よりも大きレ、、 請求項 1記載の加工機。
3 . 該レーザビーム加工手段は該被加ェ物保持手段に保持された被加ェ物に 対向して位置するレーザビーム照射へッドを含み、 該中央フードは該レーザビー ム照射ヘッドを囲繞し、 該外側フードは該中央フードを囲繞している、 請求項 2 記載の加工機。
4 . 該レーザビーム照射へッドは、該被加ェ物保持手段に保持されている被加 ェ物にレーザビームを照射するレーザビーム照射手段と、 該レーザビーム照射手 段を囲繞する不活性ガス噴射ノズルとを含んでいる、 請求項 3記載の加工機。
5 . 該レーザビーム加工手段は該被加工物保持手段に保持されている被加工 物に対向して位置するレーザビーム照射へッドを含み、 該中央フードは該レ一ザ ビーム照射へッドの片側に位置する中央吸引開口を有し、 該外側フードは該中央 吸引開口の両側に位置する外側吸引開口を有する、 請求項 2記載の加ェ機。
6 . 該中央吸引開口及び外側吸引開口は該レーザビーム照射へッドの周囲を 円弧状に延在している、 請求項 5記載の加工機。
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