JP2004114075A

JP2004114075A - レーザ加工装置

Info

Publication number: JP2004114075A
Application number: JP2002279180A
Authority: JP
Inventors: Nichikai Ri; 李　日会; Junichi Ogawa; 小川　純一; Noriyoshi Kuriyama; 栗山　規由
Original assignee: Laser Solutions Co Ltd
Current assignee: Laser Solutions Co Ltd
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】レーザ光の吸収率が低い被加工物を容易かつ確実に加工できるレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】ＹＡＧ３倍高調波のレーザ光ＬＢに対して透明な材料にて形成したステージ５上に被加工物Ｓを固定し、該レーザ光ＬＢを繰り返しパルス照射する。短波長レーザであるので、集光レンズ４にて狭く絞って空間的エネルギー密度を高くでき、表面近傍等に散在する、格子欠陥や表面準位などのバルクからずれたエネルギー準位での光吸収確率を高められるので、レーザ吸収率の低い被加工物やサファイア等の硬くかつ脆性を有する被加工物でも深い溝や貫通孔の形成が容易となる。また、不活性ガスを被加工物Ｓの表面に流しつつ加工することで、加工部位へのパーティクル等の付着を抑制し、加工効率の低下を防止できる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光を用いて微細加工を行う加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、サファイアなど硬度が高く、かつ脆性を有する基板材料や、短波長ＬＤ（レーザダイオード）、ＬＥＤ（発光ダイオード）に用いられるバンドギャップの大きい化合物半導体材料の加工は、ダイヤモンドブレードなどによる機械的加工が主流であった。こうした機械的加工の場合、ダイヤモンドブレードなど消耗が著しく、加工コスト抑制の妨げになっていた。また、脆性に起因したチッピング等の不良が生じるという問題もあった。
【０００３】
一方、レーザ光を利用した加工技術も広く用いられているが、上記のような材料の場合は、レーザ光の吸収率が小さいことから、主として、スクライブ加工など、レーザ光の照射面から数μｍ程度までの加工に利用されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１６３４０３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そうしたスクライブ加工を行って基板を分割する場合、分割のための切り代が１００μｍ程度必要であった。一の基板からの取り個数を増やすには、この切り代をより狭くすることが効果的であるが、従来の長波長レーザ加工技術においては、これを実現することは困難であった。
【０００６】
また、レーザの吸収率の小さい材料からなる物体に、深くかつ底部が平坦な凹部を形成するザグリ加工や貫通穴を形成する穴空け加工、あるいは物体を切削するダイシング加工などを行うには、非常に高いエネルギーのレーザ光を照射する必要があるが、それに伴って生じる発熱などにより、被加工物に対し与えるダメージが大きいことから、こうした加工の実現は困難であった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、レーザ光の吸収率が低い材料からなる物体を容易かつ確実に加工することができるレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、被加工物の被加工部位に、レーザ光を集光して照射することによって被加工部位の除去を行うレーザ加工装置であって、前記レーザ光が、２１０ｎｍ〜５３３ｎｍの波長範囲に属する波長を有し、５ｎｓｅｃ〜５０ｎｓｅｃの範囲に属するパルス幅で繰り返し照射されるパルスレーザである、ことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のレーザ加工装置であって、前記被加工物を載置するためのステージを備え、前記ステージが、使用するレーザ波長に対して実質的に透明な材料で形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のレーザ加工装置であって、前記レーザ光の集光点付近にアシストガスを供給するアシストガス供給路と、前記集光点付近から前記アシストガスを吸引するアシストガス排気路と、を有する集塵ヘッドが、レーザヘッドの先端付近に付設されている、ことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４の発明は、請求項３に記載のレーザ加工装置であって、前記集塵ヘッドにおいて、集光レンズの被加工物側の直下であって前記被加工部位の直上を前記アシストガスの流路が横切るように、前記アシストガス供給路と前記アシストガス排気路とが設けられることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５の発明は、請求項４に記載のレーザ加工装置であって、前記集塵ヘッドにおいて、前記集光レンズの被加工物側直下であって前記ガス流路の上部位置に、使用するレーザ波長に対して実質的に透明な板材が着脱可能に設けられることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６の発明は、請求項１に記載のレーザ加工装置であって、底部にて前記被加工物を保持する容器と、前記容器に所定の処理液を循環供給する処理液供給手段と、を備え、前記容器に前記処理液を充填した状態で加工を行うことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７の発明は、請求項６に記載のレーザ加工装置であって、前記レーザ光に対して透明な窓を有し、前記容器に着脱可能な蓋体を備え、前記蓋体を前記容器に装着した状態で前記加工を行うことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項８の発明は、請求項６に記載のレーザ加工装置であって、前記被加工物を所定のホルダーに装着した状態で前記底部に固定することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項９の発明は、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のレーザ加工装置であって、前記レーザとしてＹＡＧ第３高調波を用いることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施の形態＞
＜装置構成＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るレーザ加工装置１００の構成を示す図である。レーザ加工装置１００は、レーザ光源１からレーザ光ＬＢを発し、鏡筒２内に備わるハーフミラー３にて反射させた後、該レーザ光をステージ５に載置された被加工物Ｓの被加工部位にて合焦するよう集光レンズ４にて集光し、被加工部位に照射することによって、該被加工部位のアブレーション加工を行う装置である。レーザ加工装置１００の動作は、コンピュータ６によって実行されるプログラム１０に従って後述する各部の動作が制御されることにより実現される。コンピュータ６には、汎用のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）を用いることができる。
【００１８】
レーザ光源１としては、Ｎｄ：ＹＡＧレーザを用いるのが好適な態様である。また、レーザ光源１から発せられるレーザ光ＬＢの波長や出力、パルス幅の調整は、コンピュータ６に接続されたコントローラ７により実現される。コンピュータ６から所定の設定信号がコントローラ７に対し発せられると、コントローラ７は、該設定信号に従って、レーザ光ＬＢの照射条件を設定する。本実施の形態においては、レーザ光ＬＢは２１０ｎｍ〜５３３ｎｍの波長範囲に属する波長を有するが、なかでもＮｄ：ＹＡＧレーザの３倍高調波（波長約３５５ｎｍ）を用いるのが好適な態様である。また、パルス幅は、５ｎｓｅｃ〜５０ｎｓｅｃの中から選択することができる。すなわち、本実施の形態に係るレーザ加工装置１００は、紫外線繰返しパルスレーザを用いて加工を行うものである。レーザ光ＬＢは、集光レンズ４によって数μｍ程度のビーム径に絞られて照射される。これにより、レーザ光ＬＢの照射におけるエネルギー密度はおおよそ１００Ｊ／ｃｍ^２〜１００ｋＪ／ｃｍ^２、ピークパワー密度はおおよそ１ＧＷ／ｃｍ^２〜５００ＧＷ／ｃｍ^２となる。このようなレーザ光ＬＢを使用することによって、従来では困難であった加工が可能となる理由については後述する。
【００１９】
レーザ加工装置１００におけるレーザの合焦は、被加工物Ｓはステージ５に固定し、鏡筒２を高さ方向（ｚ軸方向）に移動させることにより実現される。鏡筒２の移動（高さ調整）は、垂直移動機構Ｍｖと、該垂直移動機構Ｍｖに昇降可能に設けられた鏡筒２とをコンピュータ６に接続された駆動手段８によって駆動することにより実現されている。これにより、垂直移動機構Ｍｖを駆動することによる粗動動作と、垂直移動機構Ｍｖに対し鏡筒２を昇降させることによる微動動作との２段階動作が可能であり、駆動手段８がコンピュータ６からの駆動信号に応答することにより、スピーディかつ高精度の合焦動作が実現される。
【００２０】
図２は、ステージ５の上面側の構造を例示的に示す図である。図２に示すステージ５の上面には、同心円状に複数の吸引溝５１が設けられており、この吸引溝５１の底部には、吸引孔５２が放射状に設けられている。被加工物Ｓをステージ５の上面に載置した状態で、吸引孔５２と配管ＰＬ１およびＰＬ２にて接続された例えば吸引ポンプなどの吸引手段９を動作させることにより、被加工物Ｓに対して吸引溝５１に沿って吸引力が作用し、被加工物Ｓがステージ５に固定される。なお、被化合物Ｓが半導体基板等のように加工後に分割されるようなものの場合、所定のエキスパンドテープを介して固定される。これにより、化合物半導体をサファイア基板にエピタキシャル成長させた被加工物など、反りのある被加工物であっても、反りによる凹凸差がレーザ光ＬＢの焦点位置許容範囲内である数μｍから数十μｍ程度であれば、加工が可能である。
【００２１】
また、ステージ５は、例えば石英、サファイア、窒化ガリウム、水晶など、レーザ光ＬＢの波長に対して実質的に透明な材料で形成される。これにより、被加工物を透過したレーザ光ＬＢや被加工物をはずれて照射されたレーザ光（これらを「余剰レーザ光」と称する）がステージ５の表面で吸収されないので、該余剰レーザ光によってステージ５がダメージを受けることがない。
【００２２】
さらに、ステージ５は、駆動手段８によってｘｙ２軸方向に駆動される水平移動機構Ｍｈの上に設けられており、コンピュータ６からの駆動信号に応答して駆動手段８が水平移動機構Ｍｈを駆動することにより、被加工物Ｓの所定の被加工部位を、レーザ光ＬＢの照射位置まで移動させることができるほか、加工時には、レーザ光ＬＢを被加工物Ｓに対し相対的に走査することができる。
【００２３】
一方、加工を行う際、被加工部位の物質が融解あるいは蒸発した後に再固化ししたり、あるいは固体のまま飛散したりすることで生じる、パーティクル等の加工副産物は、被加工物Ｓの表面や集光レンズ等を汚染する要因となる。そこで、本実施形態に係るレーザ加工装置１００には、こうした加工副産物を除去することを目的とする集塵ヘッド１１が、支持体１１１により支持されて垂直移動機構Ｍｖの最下部に付設されている。
【００２４】
図３は、集塵ヘッド１１を示す図である。図３（ａ）は集塵ヘッド１１および支持体１１１の上面図、図３（ｂ）および（ｃ）は、集塵ヘッド１１の側面図である。集塵ヘッド１１は、平板状かつ中空の構造を有する集塵部１１２と、それぞれが該集塵部１１２の端部かつ上部に設けられ、集塵部１１２の内部と通じた吸気口１１３と排気口１１４とからなる。
【００２５】
集塵部１１２は、被加工物Ｓと鏡筒２の最下部に備わる集光レンズ４との間に位置するように設けられる。そして集塵部１１２には、上面からみた場合に中央部となる位置の上下にそれぞれ、上部開口１１５および下部開口１１６が設けられている（図３（ｂ））。これらの上部開口１１５および下部開口１１６は、その中心がちょうどレーザ光ＬＢの光軸と一致するように設けられているので、集塵ヘッド１１によってレーザ光ＬＢの進路が遮られることはない。また、集塵ヘッド１１は、垂直移動機構Ｍｖに付設されているので、垂直移動機構Ｍｖが上下すると共に、集塵ヘッド１１、つまりは集塵部１１２も上下するが、前述したように鏡筒２は単独で上下動することも可能であるので、集塵部１１２の配置により、レーザ光ＬＢの合焦位置が制限されることもない。
【００２６】
吸気口１１３は、例えばレーザ加工装置１００が設置される工場等のユーティリティとして備わる不活性ガス供給手段１２と、配管ＰＬ３により接続されている。排気口１１４は、例えば排気ポンプ等により実現される排気手段１３と、配管ＰＬ４により接続されている。配管ＰＬ３およびＰＬ４の途中にはそれぞれ、フィルタ１２１および１３１が設けられている。
【００２７】
不活性ガス供給手段１２は、不活性ガス（例えば窒素ガス）を連続的に供給することができるものである。矢印ＡＲ１（図１）のように、不活性ガス供給手段１２から供給される不活性ガスは、集塵ヘッド１１において吸気口１１３から矢印ＡＲ３のように集塵部１１２へ供給され、排気手段１３の排気動作によって、矢印ＡＲ２（図１）およびＡＲ４に示すように、排気口１１４を経て排気される。よって集塵部１１２の内部には、矢印ＡＲ５のように吸気口１１３から排気口１１４へ向けた不活性ガスの流れが生じることになるが、これに伴って、例えば上部開口１１５や下部開口１１６の近傍に引圧が発生するので、付近に存在するパーティクル１１７が、集塵部１１２へと引き込まれて、矢印ＡＲ６のように不活性ガスともども排気口１１４から排出されることになる。このような態様によって、レーザ加工により発生したパーティクル等の加工副産物が、被加工物Ｓの表面や、あるいは集光レンズ４に付着することが防止され、加工効率の低下が防止される。いわば、不活性ガスは、加工の際のアシストガスとして作用することになる。
【００２８】
あるいは、図３（ｃ）に示すように、例えば石英など、レーザ光ＬＢに対し透明な物質を材質とする蓋体板材１１８によって、上部開口１１５を着脱可能に覆う態様をとることにより、集光レンズ４に対するパーティクルの付着を防止する態様をとってもよい。
【００２９】
図１に戻り、レーザ加工装置１００に備わる、被加工部位の位置決めや、加工中の状況を知るための構成要素について説明する。レーザ加工装置１００には、これらの目的のために、照明光源１４と、該照明光源１４から発せられた照明光ＩＬを反射して被加工物Ｓに照射するために鏡筒２内に設けられたハーフミラー１５と、鏡筒２の上方に設けられ被加工物Ｓの表面を撮像するＣＣＤカメラ１６と、ＣＣＤカメラ１６により撮影される画像を表示するためのモニタ１７とが備わっている。ＣＣＤカメラ１６とモニタ１７とは、コンピュータ６に接続され、該コンピュータ６によって制御される。これらを備えることにより、被加工物Ｓの表面の状態をモニタ１７にて確認しつつ、被加工部位の位置決めを行ったり、あるいは加工中の被加工物表面の状況を知ることが可能となっている。
【００３０】
＜加工処理例＞
以下、本実施の形態に係るレーザ加工装置１００における加工処理の代表的な例を説明する。
【００３１】
図４は、レーザ加工装置１００において、円板状の被加工物Ｓ１に対しダイシング加工を施す場合について例示的に示す図である。
【００３２】
図４（ａ）は、レーザ光ＬＢの走査範囲、すなわち、ダイシング加工におけるカットラインＣＬを、被加工物Ｓ１からはみ出させることなく、ダイシング加工を行った場合を示す図である。被加工物Ｓ（Ｓ１）の配置位置と、サイズ情報（この場合には直径）と、ダイシング間隔とコンピュータ６に入力することにより、各カットラインＣＬの位置及び走査範囲が定まるので、各カットラインＣＬごとに、該定められた走査範囲に従って、レーザ光ＬＢを往復走査しつつ照射することにより、被加工物Ｓ１からレーザ光ＬＢをはみ出させることなくダイシング加工を行うことが可能である。
【００３３】
もちろん、被加工物Ｓの形状に関わらず、レーザ光ＬＢを一定距離ずつ走査してダイシングする態様も可能である。この場合は、被加工物Ｓ２からはみ出した余剰レーザがステージ５に照射される。ステージ５はレーザ光ＬＢに対して透明ではあるので、こうした態様でも著しい不都合はないが、図４（ｂ）に示すように、被加工物Ｓ２を該被加工物Ｓ２よりも大きな保護板１８にいったん固定したうえでステージ５に載置し、加工をする態様をとる方が、より好ましい。
【００３４】
図４においては図示を省略したが、上述したように、基板等の被加工物は、エキスパンドテープに貼付したうえでステージ５に固定される。図５は、ダイシング加工の際に、エキスパンドテープに貼付した被加工物の取り扱いについて説明する図である。
【００３５】
図５（ａ）は、エキスパンドテープＥＴに貼付した被加工物Ｓをダイシング加工した直後の被加工物の状態を示す例である。この状態では、被加工物Ｓは複数のチップＣＰにカットされてはいるものの、各チップＣＰは互いに密接したまま状態であるので、このままではそれぞれを個別にエキスパンドテープＥＴから引きはがすことができない。そこでまず、図５（ａ）に示すようにエキスパンドテープＥＴの四方に張力Ｔを作用させて、該エキスパンドテープＥＴを拡張させる。すると図５（ａ）に示すように、各チップＣＰ同士が離間することになる。その後、図５（ｃ）に示すようにエキスパンドテープＥＴの裏面からＵＶ光を照射すると、エキスパンドテープＥＴの接着力が弱められるので、エキスパンドテープＥＴから各チップＣＰを容易に離脱できるようになり、チップＣＰの回収なされることになる。
【００３６】
図６は、他の加工例について示す図である。いずれも厚さが３３０μｍのサファイア基板に対し加工を施した例である。
【００３７】
図６（ａ）は、１００μｍの深さのスクライブ加工を施した例である。前述したように、本実施の形態では数μｍ程度のビーム径を有するレーザ光ＬＢを照射するので、幅が約３０μｍ以下、深さは数μｍから１００μｍ以上の範囲で制御され、従来に比して著しくアスペクト比の高いスクライブ溝を、チッピングを生じさせることなく形成可能である。よって、半導体デバイス製造工程においては、こうしたアスペクト比の高いスクライブ加工を施すことによって、後工程での各チップ分割のための切り代を従来よりも小さくしても、確実に分割を行えることになる。
【００３８】
図６（ｂ）および（ｃ）はいずれも、貫通穴加工を施した例である。図６（ｂ）は、縦０．４ｍｍ、横１．０ｍｍの矩形断面を有する貫通穴（面貫通穴）を形成した例である。図６（ｃ）は、直径３０μｍの円形断面を有する貫通穴を形成した例である。それぞれ、矩形ないしは円の周上にレーザ光ＬＢが繰り返し照射されるように水平移動機構Ｍｈを駆動することにより、該貫通穴加工が実現される。
【００３９】
図６（ｄ）は、幅５０μｍ、深さ１０５μｍの溝加工を施した例である。この場合、照射ビーム径に比して溝の幅が大きいが、例えばレーザ光ＬＢが長手方向に繰り返しラスター走査されるよう水平移動機構Ｍｈを駆動することにより、該溝加工が実現される。
【００４０】
図６（ｅ）は、被加工物上面から２３０μｍの深さまでは縦０．８ｍｍ、横１．２ｍｍの矩形断面を有するように、その下方は縦、横ともに周が０．２ｍｍずつ小さい矩形断面を有するように、そして、途中の段差部分は、表面粗さが５μｍとなるようにザグリ加工をした例である。こうした深さを制御したザグリ加工などのように、複数の加工条件を組み合わせて複雑な形状を実現することも可能である。
【００４１】
＜本発明におけるレーザ加工の特徴＞
次に、上述したような加工を実現する本実施の形態に係るレーザ加工装置１００における加工の特徴について説明する。
【００４２】
一般に、サファイヤなどのように硬度が高くかつ脆性な被加工物（以下「ハードマテリアル」）は、被加工部位にかなりのパワーを与えないと加工できない。ところが連続発光のレーザ光を長時間にわたって照射すると、それによって生じる熱が被加工物に蓄積され、それに起因して被加工物にクラックが生じたり溶融したりする。したがって、深い溝や貫通孔の形成は困難である。
【００４３】
一方、レーザ加工装置１００はパルスレーザを用いて加工するので、エネルギーを時間的に集中させることができ、被加工物のうちレーザ集光点の部位に存在する部分が短時間に蒸発または飛散する。これにより、被加工物がハードマテリアルであっても、被加工部位の周辺に与えるダメージが少ないという利点がある。
【００４４】
また、短波長レーザ光を用いていることから、集光レンズを用いて狭く絞ることが可能であり、空間的なエネルギー密度を高めることができることも、ハードマテリアルの加工が可能であることの要因の１つである。
【００４５】
レーザ加工装置１００においては、被加工物が、レーザ光に対して比較的透明な物質であっても加工が可能であることが、本発明の発明者によって実験的に確認されている。本発明で用いるレーザ光のフォトンエネルギーは被加工物のバンドギャップよりもはるかに小さいことを考慮すると、被加工物において、▲１▼固体（バルク）内の格子欠陥のエネルギーレベル、および▲２▼固体表面のエネルギーレベル、を介した光吸収がなされていることにより、そうした比較的透明な物質の加工が可能であると推察される。例えば被加工物の材質がサファイアであるとき、この被加工物のバルクのバンドギャップは通常９ｅＶであるが、これはもっとも好適なレーザ波長である３５５ｎｍに相当するエネルギーである３．５ｅＶよりもはるかに大きなエネルギーギャップであるが、本実施形態に係るレーザ加工装置１００によって、十分に加工できることが、実験的に判明している。
【００４６】
本実施の形態に係るレーザ加工装置１００は、こうした特徴を活かしてレーザ光のスポット径やパルス幅、エネルギー等を最適に選択したうえで加工を施すので、上述したような加工例をはじめ、種々の微細加工を施すことが可能である。
【００４７】
＜第２の実施の形態＞
レーザ光を利用した加工の態様は、上述の実施の形態には限定されない。本実施の形態においては、所定の処理液に被加工物を浸漬した状態でレーザ加工を施す態様について説明する。
【００４８】
図７は、本発明の第２の実施の形態に係るレーザ加工装置２００の構成を示す図である。レーザ加工装置２００が備える、第１の実施の形態に係るレーザ加工装置１００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４９】
上述のように、本実施の形態の特徴は、処理液中で被加工物に加工を施すことにある。そのため、レーザ加工装置２００においては、所定の処理液ＬＱにて内部を満たした処理容器１９を備え、該処理容器１９をステージ５にて吸引固定し、被加工物Ｓを該処理液ＬＱ中に浸漬した状態で加工を施す。
【００５０】
図８は、処理容器１９の外観斜視図である。また、図９は、処理容器１９の構造を示す断面図である。処理容器１９は容器本体１９１と該容器本体１９１に着脱可能な蓋体１９２とからなる。
【００５１】
容器本体１９１においては、被加工物Ｓをホルダー１９３に固定した後、ホルダー１９３ごと容器本体１９１の底部にさらに嵌合することにより、被加工物が保持される。これにより、処理液中であっても被加工物が安定して保持される。また、蓋体１９２は、窓板１９４とその外周を補強する外枠１９５とから構成される。窓板１９４は、レーザ光ＬＢに対して透明な、例えば石英などを材質として設けられている。レーザ光ＬＢの走査のためにステージ５を駆動したときなどには、その動きに起因して液面に波立ちが生じ、レーザ光ＬＢの乱反射が生じてしまうが、処理液ＬＱの液面を規制する平坦な窓板１９４が備わることで、これを回避することができ、乱反射に起因した加工効率の低下を防止することができる。なお、容器本体１９１と蓋体１９２とは、処理液ＬＱに対して化学的に安定な材質にて形成される。
【００５２】
処理液ＬＱは、タンク２０に貯留されており、ポンプ２１によって矢印ＡＲ７およびＡＲ９のように配管ＰＬ５を通じて容器本体１９１へと供給される。なお、配管ＰＬ５の途中にはフィルタ２２が設けられている。配管ＰＬ５は、容器本体１９１に備わる給液口１９６と接続されている。また、容器本体１９１には排液口１９７が備わり、該排液口１９７とタンク２０とが配管ＰＬ６にて接続されている。すなわち、矢印ＡＲ８およびＡＲ１０のように排液された処理液ＬＱは、タンク２０に還流した後、再び容器本体１９１へと供給される、循環供給が行われるようになっている。
【００５３】
本実施の形態を利用する加工としては、例えば、ＬＤ素子やＬＥＤ素子を製造する際のダイシング加工がある。こうした素子の場合、ダイシング加工することにより形成されるダイシング面が、素子の動作時における光出射面となる。ダイシング加工時にレーザ照射に伴って該ダイシング面が高温になると、動作時の素子機能が劣化してしまうことから、例えばＫＯＨ（水酸化カリウム）水溶液などを処理液として加工を施すことで、加工部位の温度上昇を抑制しつつ加工を行うことができる。
【００５４】
また、処理液として、被加工物Ｓをエッチングするためのエッチャントとなり得る溶液を用い、レーザ光ＬＢを局所的に被加工物Ｓに照射することで、レーザ光ＬＢが照射された特定箇所だけのエッチングを促進させる、などの加工も可能である。
【００５５】
なお、処理液ＬＱを循環供給しているので、加工により生じた加工副産物は、排水される処理液ＬＱとともに除去されることになり、第１の実施の形態と同様に、被加工物への加工副産物の付着は抑制される。
【００５６】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１の発明によれば、被加工物のバンドギャップよりも小さなフォトンエネルギーに対応した波長であっても、繰返しパルスレーザを使用することによりエネルギーを時間的に集中させることができるため、格子欠陥や表面準位などのバルクのバンド構造からずれたエネルギー準位での光吸収など、部分的な光吸収による加工エネルギーの付与であっても、十分に加工を行うことが可能である。そして、このようなエネルギー集中を行うに際して、被加工物のうちレーザ集光点の部位に存在する部分が短時間に蒸発または飛散し、被加工物のうち被加工部位の周辺に与えるダメージが少ない。また、短波長レーザであるために、集光レンズを用いて狭く絞ることが可能であり、空間的なエネルギー密度を高めることができる。これにより、深い溝や貫通孔の形成が容易となる。
【００５７】
また、請求項２の発明によれば、照射したレーザのうち、基板を透過した部分や、基板をはずれて照射された余剰レーザが基板載置手段の表面で吸収されないので、余剰レーザによってステージがダメージを受けることがない。
【００５８】
また、請求項３の発明によれば、レーザ加工中に生じる加工副産物（パーティクルなど）が、アシストガスの吸引に伴って除去されるため、加工副産物の加工表面への蓄積と、それに伴うレーザ加工の効率低下とを防止できる。集塵ヘッドはレーザヘッドに付設しているため、レーザヘッドと被加工物とを相対的に移動しても、一定の集塵効果を維持することができる。
【００５９】
また、請求項４の発明によれば、アシストガスによる加工副産物の除去効率をより高めることができる。
【００６０】
また、請求項５の発明によれば、集光レンズに対する加工副産物の付着と、それに伴う加工効率の低下を防止することができる。
【００６１】
また、請求項６の発明によれば、加工部位における温度上昇を抑制することができ、被加工物の特性劣化を防ぐことができるほか、基板の被加工部位における処理液と被加工物との化学反応を誘起させて、被加工部位を選択的にエッチングすることができる。
【００６２】
また、請求項７の発明によれば、レーザが処理液に直接に照射されないので、処理液の液面の波立ちを抑制でき、レーザが液面で乱反射することに起因する加工効率の低下を防ぐことができる。
【００６３】
また、請求項８の発明によれば、基板を安定して保持しつつ加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係るレーザ加工装置１００の構成を示す図である。
【図２】ステージ５の上面側の構造を例示的に示す図である。
【図３】集塵ヘッド１１を示す図である。
【図４】レーザ加工装置１００において、円板状の被加工物Ｓ１に対しダイシング加工を施す場合について例示的に示す図である。
【図５】ダイシング加工の際に、エキスパンドテープに貼付した被加工物の取り扱いについて説明する図である。
【図６】他の加工例について示す図である。
【図７】第２の実施の形態に係るレーザ加工装置２００の構成を示す図である。
【図８】処理容器１９の外観斜視図である。
【図９】処理容器１９の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
２　鏡筒
４　集光レンズ
５　ステージ
９　吸引手段
１１　集塵ヘッド
１２　不活性ガス供給手段
１３　排気手段
１９　処理容器
２０　タンク
２１　ポンプ
５１　吸引溝
５２　吸引孔
１００、２００　レーザ加工装置
１１２　集塵部
１１３　吸気口
１１４　排気口
１１５　上部開口
１１６　下部開口
１１８、１９２　蓋体
１９３　ホルダー
１９４　窓板
ＬＢ　レーザ光
ＬＱ　処理液
Ｍｈ　水平移動機構
Ｍｖ　垂直移動機構
Ｓ、Ｓ１、Ｓ２　被加工物

Claims

被加工物の被加工部位に、レーザ光を集光して照射することによって被加工部位の除去を行うレーザ加工装置であって、
前記レーザ光が、
２１０ｎｍ〜５３３ｎｍの波長範囲に属する波長を有し、
５ｎｓｅｃ〜５０ｎｓｅｃの範囲に属するパルス幅で繰り返し照射されるパルスレーザである、
ことを特徴とするレーザ加工装置。
請求項１に記載のレーザ加工装置であって、
前記被加工物を載置するためのステージを備え、
前記ステージが、使用するレーザ波長に対して実質的に透明な材料で形成されていることを特徴とするレーザ加工装置。
請求項１または請求項２に記載のレーザ加工装置であって、
前記レーザ光の集光点付近にアシストガスを供給するアシストガス供給路と、
前記集光点付近から前記アシストガスを吸引するアシストガス排気路と、
を有する集塵ヘッドが、レーザヘッドの先端付近に付設されている、
ことを特徴とするレーザ加工装置。
請求項３に記載のレーザ加工装置であって、
前記集塵ヘッドにおいて、
集光レンズの被加工物側の直下であって前記被加工部位の直上を前記アシストガスの流路が横切るように、前記アシストガス供給路と前記アシストガス排気路とが設けられることを特徴とするレーザ加工装置。
請求項４に記載のレーザ加工装置であって、
前記集塵ヘッドにおいて、
前記集光レンズの被加工物側直下であって前記ガス流路の上部位置に、使用するレーザ波長に対して実質的に透明な板材が着脱可能に設けられることを特徴とするレーザ加工装置。
請求項１に記載のレーザ加工装置であって、
底部にて前記被加工物を保持する容器と、
前記容器に所定の処理液を循環供給する処理液供給手段と、
を備え、
前記容器に前記処理液を充填した状態で加工を行うことを特徴とするレーザ加工装置。
請求項６に記載のレーザ加工装置であって、
前記レーザ光に対して透明な窓を有し、前記容器に着脱可能な蓋体を備え、
前記蓋体を前記容器に装着した状態で前記加工を行うことを特徴とするレーザ加工装置。
請求項６に記載のレーザ加工装置であって、
前記被加工物を所定のホルダーに装着した状態で前記底部に固定することを特徴とするレーザ加工装置。
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のレーザ加工装置であって、
前記レーザとしてＹＡＧ第３高調波を用いることを特徴とするレーザ加工装置。