JP6017373B2 - 半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
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また、この加工飛散物が加工部周辺に付着すると、加工品質・精度を得ることができない等の問題があるため、被加工物へのレーザ光照射時にその周辺の部位にアシストガスを吹き付けると共に、このアシストガスと加工飛散物とを外部へ吸引して排出することが知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、この種のレーザ加工ヘッドは、被加工物表面へのレーザ光照射とアシストガスの吹付作業効率や、加工部周辺からアシストガス及び加工飛散物を外部へ吸引して排出する作業効率等を考慮して、該レーザ加工ヘッドの底面と被加工物表面との間隔を接近させて行うのが通例である。
従って、レーザ加工ヘッドの底面と被加工物表面との間隔を接近させた状態でレーザ加工を行う場合は、上記した各作業効率を向上させることができると云った利点がある。
従って、この場合は、レーザ加工ヘッドの底面と切断予定線を設定した加工部となる基板の表面との間隔は必然的に広くなる(離れる)ので該両者の間隔を接近させることができない。このため、上記した各作業効率を低下させることになると云った問題がある。
図7に示す被加工物Wは、基板1の表面に格子状の切断予定線2を設定して設けた多数の区画3内に光半導体素子を封止する多数の透明樹脂レンズ体4が突設されて、該基板1の表面に多数の凹凸部が配置された形状として形成されている。
このような被加工物Wに対しても、その切断予定線2に沿ってレーザ光Lを照射することによって各区画3毎に切断して分離するレーザ加工を行うことができる。
この場合のレーザ光Lは、基板1の表面に設定した切断予定線2に沿って該基板1における始端部位1aからその終端部位1bに向かって直線状に且つ連続して照射される。
また、該基板表面における切断予定線2の両側に透明樹脂レンズ体4(凸部)が突設されていることから、該切断予定線2に吹き付けたアシストガスの流れが変化する。
即ち、図7(2) に示すように、基板表面の切断予定線2に照射したレーザ光L及びその切断予定線2に吹き付けたアシストガスを該切断予定線2に沿って(図例においては、下方向へ)走査させると、各区画3における始端側の位置3aからその中心位置Cまでの区間6においてはアシストガスとこれに捕捉された加工飛散物8とはレーザ光Lの走査方向とは逆方向(図例では、上方向)へ流動する。
また、上記各区画3の中心位置Cを通過してその終端側の位置3bに至る区間7においては、上記したとは逆に、アシストガスとこれに捕捉された加工飛散物8とはレーザ光Lの走査方向と同じ方向(図例では、下方向)へ流動する。
このようなアシストガス及び加工飛散物8の流動作用に基因して、該加工飛散物が透明樹脂レンズ体4の表面に衝突し或は付着すると、該透明樹脂レンズ体4の表面が焦げて焼損し或はこれを傷損して品質を低下させると云った弊害が生じる。
更に、各区画3の透明樹脂レンズ体4に対する加工飛散物8の衝突作用、或は、加工飛散物8の付着作用は、各区画3における始端側の位置3aからその中心位置Cまでの区間6においては少ないが、各区画3の中心位置Cを通過してその終端側の位置3bに至る区間7においては多くなる傾向がみられる。
従って、その結果、各区画3の中心位置Cを通過してその終端側の位置3bに至る区間7においてその表面を焼損し易い部位9が発生すると云った問題がある。
また、推測ではあるが、区画3における一辺の後半(区間7)を切断するときは、アシストガスの流れは透明樹脂レンズ体4(凸部)に反射して走査方向とは同じ方向に流れる量が大きくなると推測される(図7(2) では下方向)。即ち、加工飛散物8を含むアシストガスが区画3の中心位置Cから凸部4の形状に添って広がるため、基板表面を焼損し易い部位9が発生することになると推測される。
基板10の切断予定線20に沿って第一列目の区画31における始端側の位置30aからその中心位置Cまでレーザ光Lを照射して該切断予定線20の区間60を切断すると共に、第一列目の区画31における中心位置Cから第二列目の区画32における始端側の位置30aまでレーザ光Lの照射を停止して該切断予定線20の区間70を切断しないようにし、更に、最終列目の区画に至るまで該切断予定線20上におけるレーザ光Lの照射と停止とを繰り返すことにより、該切断予定線20に沿って各列の区画30における始端側の位置30aからその中心位置Cまでレーザ光Lを照射して該切断予定線20の各区間60を切断する往路切断工程と、
上記往路切断工程を経た切断予定線20の最終列目の区画30における終端側の位置30bから第一列目の区画31におけるその中心位置Cまでレーザ光Lを照射してこの間における未切断個所(往路切断工程において切断されていない個所)である切断予定線20の各区間70を切断する復路切断工程と、
上記した往路切断工程及び復路切断工程における少なくとも基板10の切断予定線20へのレーザ光L照射時において切断予定線20の部位(レーザ光Lと同軸)にアシストガス90を吹き付けて供給するアシストガス吹付工程とを含み、
更に、基板10の各切断予定線20に沿って上記往路切断工程を行い、次に、上記往路切断工程を経た切断予定線20の上記復路切断工程を行うことによって基板10における各区画30を各別に切断して分離することを特徴とする。
前記復路切断工程において切断予定線20に沿って形成される復路切断部70a内を、レーザ光の照射側からその反対側に空気を強制的に排出する工程を行うことを特徴とする。
このレーザ加工部50には、吸着パッド51aを介して基板10(被加工物W)を吸着保持する吸着テーブル51とを備えている。
また、このレーザ加工部50には、吸着テーブル51上に保持させた被加工物Wにおける加工部(切断予定線20)にレーザ光Lを照射するためのレーザ光照射手段52とアルゴン等のアシストガス90を吹き付けて供給するためのアシストガス供給手段53とを備えている。
なお、該加工部から飛散した加工飛散物80をアシストガス90の流れに乗せて基板表面の外部に吸引して排出させるための加工飛散物排出手段54等を備えることができる。
また、図2に示すように、レーザ加工ヘッド55には、レーザ光Lの照射口及びアシストガス90の吹付口を兼ねる開口部55aが設けられている。
また、レーザ加工装置には、吸着テーブル51上に保持させた被加工物Wの撮像手段及びその制御手段(図示なし)等を備えており、該吸着テーブル51と撮像手段とを相対的に移動させて基板10(被加工物W)の表面に設定した加工部(切断予定線20)を検出すると共に、該加工部におけるレーザ加工部位を決定するためのアライメント(切断部位の位置決め)工程を行うことができるように設けられている。
なお、レーザ加工ヘッド55には、該開口部55aの外方周囲に開口させたアシストガス90及び加工飛散物80の吸引排出口55bが設けられている(図2参照)。
即ち、図3に示すように、被加工物Wは、基板10の表面に格子状の切断予定線20を設定して設けた多数の区画30内に光半導体素子を封止する多数の透明樹脂レンズ体40(半導体デバイス封止体)が突設されている。従って、該基板10の表面には、該基板10の表面と透明樹脂レンズ体40とによって、多数の凹凸部が配置された形状として形成されている(図1参照)。
即ち、まず、上記したアライメント工程により被加工物Wの加工部(切断予定線20)を検出して該加工部におけるレーザ加工部位を決定する。
次に、レーザ光照射手段52を介して、集光レンズ52aにより集光したレーザ光Lを上記被加工物Wのレーザ加工部位に照射する。
また、このレーザ加工部位へのレーザ光Lの照射時において、アシストガス供給手段53を介して、アシストガス90を被加工物Wの該レーザ加工部位に吹き付けて供給する。
なお、このとき、上記したレーザ光Lの照射とアシストガス90の吹き付けによってレーザ加工を行いながら、加工飛散物排出手段54を介して、該加工部から飛散した加工飛散物80をアシストガス90の流れに乗せて基板表面の外部へ吸引して排出させても良い(図2参照)。
即ち、図3に示すように、まず、基板10の切断予定線20に沿って第一列目の区画31における始端側の位置30aからその中心位置Cまでレーザ光Lを照射して該切断予定線20の区間60を切断する。
そして、第一列目の区画31における中心位置Cから第二列目の区画32における始端側の位置30aまでレーザ光Lの照射を停止することにより、該切断予定線20の区間70は切断しない。
更に、最終列目の区画に至るまで該切断予定線20上における上記したレーザ光Lの照射と停止とを(間欠的に)繰り返すことにより、該切断予定線20に沿って各列の区画30における始端側の位置30aからその中心位置Cまでレーザ光Lを照射して該切断予定線20の各区間60についてのみ夫々切断する往路切断工程を行う。
この往路切断工程において、基板表面の切断予定線20に照射したレーザ光L及びその切断予定線20に吹き付けたアシストガスを該切断予定線20に沿って走査させると、各区画30における始端側の位置30aからその中心位置Cまでの区間60においては、図3(2) に示すように、アシストガスとこれに捕捉された加工飛散物80とはレーザ光Lの走査方向とは逆方向(図例では、上方向)へ流動する。
この往路切断工程における各区画3の透明樹脂レンズ体40に対する加工飛散物80の衝突作用、或は、加工飛散物80の付着作用は、従来例と同様に、各区画30における始端側の位置30aからその中心位置Cまでの区間60においては少ない。
なお、後述するが、復路切断工程において、往路切断部60aに加工飛散物8を含むアシストガスが流入して基板の表側から裏側に抜けていくことになる。
また、上記した往路切断工程及び復路切断工程における少なくとも基板10の切断予定線20へのレーザ光L照射時において、切断予定線20の部位(レーザ光Lと同軸)にアシストガス90を吹き付けるアシストガス吹付工程が行なうことができる。
なお、上記した往路切断工程及び復路切断工程における少なくとも基板10の切断予定線20へのレーザ光L照射時及びアシストガス90供給時において、加工飛散物排出手段54による加工飛散物80の吸引排出工程を行なうことができる。
このとき、加工飛散物排出手段54にて吸引排出口55bから加工飛散物80を吸引して排出することができる。
また、このとき、先に、レーザ加工ヘッド55からアシストガスが被加工物W(基板10)上の封止体40間の狭い間隔(中心位置Cの近傍)に流れているため、後から、レーザ切断して発生する加工飛散物80を含むアシストガスが封止体40間の狭い間隔を通り抜けていくことが難しくなってレーザの切断方向とは反対側に流れ易くなり〔図3(2)に示す加工飛散物80の矢印などを参照〕、加工飛散物80を含むアシストガスが往路切断部60a内を抜けてゆくことになる。このため、被加工物W(基板)における区間60の往路切断部60aの上方位置近傍に(レーザ加工ヘッド55の下方位置近傍に)、アシストガスの効果範囲(空間部)が形成されることになる。
また、前記した復路切断工程においても、前記往路切断工程と同様に、レーザ切断されることによって長さが伸長しつつある復路切断部70a(長い穴)内を、アシストガスとレーザ光とが一緒に抜けてゆくことになる。
また、このとき、アシストガスは封止体40に当たって跳ね返り、この跳ね返ったアシストガスは、レーザの切断方向とは反対側に流れ、復路切断部70a内を抜けてゆくことになる。このため、被加工物W(基板)における区間70の復路切断部70aの上方位置近傍に(レーザ加工ヘッド55の下方位置近傍に)、アシストガスの効果範囲(空間部)が形成されることになる。
従って、アシストガス90とこれに捕捉された加工飛散物80とは切断予定線20の両側に突設されている透明樹脂レンズ体40から離れる方向(上方の始端側位置30aの方向)へ流動するので、これらが該透明樹脂レンズ体40に衝突或は付着する作用を防止し若しくは抑制することができる。
往路切断工程を経た基板10には、図4に示すように、その各区間60に往路切断部60aが夫々形成されることになる。
従って、基本的に、アシストガス90とこれに捕捉された加工飛散物80とは切断予定線20の両側に突設されている透明樹脂レンズ体40から離れる方向(下方の始端側位置30aの方向)へ流動するので、これらが該透明樹脂レンズ体40に衝突或は付着する作用を防止し若しくは抑制することができる。
また、復路切断工程を経た基板10には、図6に示すように、その各区間70に復路切断部70aが夫々形成されることになる。
即ち、切断予定線20における上記往路切断工程と該切断予定線20における上記復路切断工程を行うことにより、該切断予定線20に沿って基板10を切断することができる。
このため、上記した復路切断工程において、加工飛散物80を基板表面の外部へ排出することに関し、加工飛散物80を含むアシストガス90をレーザ光Lの走査方向とは逆方向に流動させる作用と、往路切断部60aに加工飛散物80を含むアシストガス90を流入させる作用とを併用させることができる。
即ち、このレーザ光L照射は、該切断予定線20における各区間60・70のみを間欠的に行うと共に、該各区間のレーザ光L照射は各区画30の中心位置Cまで行うものであって、その中心位置Cを超えて行うものではない。
従って、切断予定線の全区間を連続して照射する従来のレーザ光照射の場合のように、各区画(30)の中心位置(C)を通過した位置に多量の加工飛散物(80)が衝突し或は付着することにより、その表面を焼損若しくは傷損し易い部位(図7の符号9参照)が発生するのを効率良く防止することができる。
上述したように、切断予定線20の各区間60には、上記往路切断工程において、既に、往路切断部60aが夫々形成されることにより切断された状態にある。従って、上記復路切断工程においては、未だ切断されていない切断予定線20の各区間70のみにレーザ光L照射を行って復路切断部70aを夫々形成すればよい。
即ち、復路切断工程においては、切断されていない各区間70に対して間欠的なレーザ加工を行えばよいことになるが、例えば、切断予定線20の最終列目の区画30における終端側の位置30bから第一列目の区画31における始端側位置30aまでの全区間に対してレーザ光Lを連続して照射するようにしてもよい(図5(2) 参照)。
この場合は、切断予定線20の各区間60は既に切断されているので、結局、切断予定線20の各区間70のみのレーザ加工が行われることになる。
また、上記復路切断工程においてレーザ光L照射を連続して行っても切断予定線20における各区間60のレーザ加工は行われない。従って、各区画30の中心位置Cを超えてレーザ加工を行うものではない。
このため、上述したような各区画30の中心位置Cを通過した位置に多量の加工飛散物80が衝突し或は付着してその表面を焼損若しくは傷損し易い部位(図7の符号9参照)が発生するようなことはない。
この基板裏面に付着する溶融残留物(ドロス)81は、レーザ光Lと同軸に流すアシストガス90(図1参照)の流量や圧力等を調節することによって、該基板裏面への付着を防止することが可能である。
例えば、レーザ加工においては、所謂、CW発振(連続発振)によるCWレーザ加工、或は、パルス発振によるパルスレーザ加工のいずれを採用してもよい。
即ち、レーザ切断加工にて被加工物W(基板)に形成される区間60の往路切断部60a(長穴)内を、或いは、区間70の復路切断部70a(長穴)内を、基板10の上面側(基板の半導体デバイス封止体形成面側又はレーザ光の照射側)から基板の下面側(基板の非半導体デバイス封止体形成面側又はレーザ光の照射側とは反対側)に、空気を強制的に吸引排出することができる。このため、強制吸引排出手段にて、被加工物W(基板)の往路切断部60aから、或いは、被加工物W(基板)の復路切断部70aから、加工飛散物80を含むアシストガス90を基板の表面からその外部に排出することができる。
10a 加工飛散物
20 切断予定線
30 区画
30a 始端側の位置
30b 終端側の位置
31 第一列目の区画
32 第二列目の区画
40 透明樹脂レンズ体
50 レーザ加工部
51 吸着テーブル
51a 吸着パッド
52 レーザ光照射手段
53 アシストガス供給手段
54 加工飛散物排出手段
55 レーザ加工ヘッド
55a 開口部
55b 吸引排出口
60 区間
60a 往路切断部
70 区間
70a 復路切断部
80 加工飛散物
81 溶融残留物
90 アシストガス
C 中心位置
L レーザ光
S 間隔
W 被加工物
Claims (4)
- 基板の表面に格子状の切断予定線を設定し、前記切断予定線によって囲まれた複数の区画内に半導体素子を装着して、前記基板の表面から突出する封止体によって前記半導体素子を封止することにより形成される被加工物に対して、その前記切断予定線に沿ってレーザ光を照射することにより、前記基板を前記各区画毎に切断して分離することによって前記区画にそれぞれ対応する半導体デバイスを製造する半導体デバイスの製造方法であって、
前記基板の切断予定線に沿って前記複数の区画のうち第一列目の区画における始端側の位置から前記第一列目の区画の中心位置までレーザ光を照射して走査することによってこの切断予定線の区間を連続して切断し、前記第一列目の区画における中心位置から前記複数の区画のうち第二列目の区画における始端側の位置までレーザ光の照射を停止してこの切断予定線の区間を切断しないようにし、更に、最終列目の区画に至るまで前記切断予定線上におけるレーザ光の照射と停止とを繰り返すことにより、前記切断予定線におけるそれぞれの前記区間に沿って前記各列の区画における始端側の位置からその中心位置までレーザ光を照射して走査することによってこの切断予定線におけるそれぞれの前記区間を連続して切断する往路切断工程と、
前記往路切断工程を経た前記切断予定線の前記最終列目の区画における終端側の位置から第一列目の区画におけるその中心位置まで、少なくともこの間における未切断個所に向かってレーザ光を照射して走査することによって前記未切断個所である前記切断予定線の各区間を連続して切断する復路切断工程と、
前記往路切断工程及び前記復路切断工程における少なくとも前記基板の切断予定線へのレーザ光照射時において前記切断予定線の部位にアシストガスを吹き付けて供給するアシストガス吹付工程とを含み、
前記往路切断工程及び前記復路切断工程において、前記レーザ光によって切断されることによって長さが伸長しつつある連続する穴からなる切断部を形成し、前記アシストガスと前記切断予定線の部位から発生した加工飛散物とが前記レーザ光が走査する方向とは逆方向に流動し、前記加工飛散物を含む前記アシストガスが前記切断部内を抜けてゆき、
前記切断予定線を挟んで隣接する区画における前記基板の表面から突出する前記封止体の下端同士の間隔は、前記切断予定線における前記始端及び前記終端から前記中心位置に向かって移動するにつれて狭まり、
更に、前記基板の各切断予定線に沿って前記往路切断工程を行い、次に、前記往路切断工程を経た前記切断予定線の前記復路切断工程を行うことによって前記基板における前記各区画を各別に切断して分離することによって前記半導体デバイスを製造する、半導体デバイスの製造方法。 - 前記半導体素子が光半導体素子であり、
前記半導体デバイスが、前記光半導体素子が透明樹脂レンズ体から成る封止体に封止成形された光半導体デバイスであることを特徴とする請求項1に記載の半導体デバイスの製造方法。 - 前記アシストガス吹付工程時において、切断予定線の部位に吹き付けたアシストガス及び前記加工飛散物を外部へ吸引して排出する吸引排出工程を行うことを特徴とする請求項1に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記往路切断工程において切断予定線に沿って形成される往路切断部内において、レーザ光の照射側からその反対側に空気を強制的に排出することにより、前記切断予定線の部位に吹き付けたアシストガス及び前記加工飛散物を排出する工程を行い、
前記復路切断工程において切断予定線に沿って形成される復路切断部内を、レーザ光の照射側からその反対側に空気を強制的に排出することにより、前記切断予定線の部位に吹き付けたアシストガス及び前記加工飛散物を排出する工程を行うことを特徴とする請求項1に記載の半導体デバイスの製造方法。
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