JP2013215798A - レーザ加工装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 レーザ光線の透過深さが変動しても、充分容易に且つ精密にレーザ光線を被加工物(10)の所定深さ位置(x)に照射することができるレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】 レーザ光線の集光手段(14)に、補正環(18)を備えた対物レンズ(16)を使用する。
【選択図】 図1
【解決手段】 レーザ光線の集光手段(14)に、補正環(18)を備えた対物レンズ(16)を使用する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、被加工物にレーザ光線を照射して被加工物を加工するレーザ加工装置に関する。
当業者には周知の如く、IC或いはLSIの如き半導体デバイスの製造においては、例えばシリコンウエーハである半導体基板の表面を格子状に配列された分割ラインによって多数の矩形領域に区画し、各矩形領域に所要半導体デバイスを形成し、しかる後に半導体基板を分割ラインに沿って分割し、かくして個々の半導体デバイスに分離している。分割ラインに沿った半導体基板の分割に関して、下記特許文献1には、半導体基板に対して透過性を有するレーザ光線を分割ラインに沿って半導体基板の内部に照射し、これによって半導体基板の内部に分割ラインに沿って改質域を生成するレーザ加工装置が開示されている。分割ラインに沿って半導体基板の内部に成形された改質域は破断起点を構成し、半導体基板に外力を加えることによって半導体基板を改質域に沿って、従って分割ラインに沿って分割することができる。
而して、本発明者の経験によれば、上述したとおりのレーザ加工装置には次のとおりの解決すべき問題が存在する。半導体基板即ち被加工物の内部に所要改質域を生成するためには、被加工物の厚さ方向所定位置に充分精密にレーザ光線を集光せしめることが重要である。然るに、大気中を通過して被加工物内に透過せしめられるレーザ光線には、被加工物の上面から厚さ方向所定位置までの距離、即ちレーザ光線の透過深さに応じて収差が生成されることに起因して、種々の厚さの被加工物に対して、夫々、所要深さ位置にレーザ光線を充分精密に集光せしめることは相当困難である。
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、レーザ光線の透過深さが変動しても、充分容易に且つ精密にレーザ光線を被加工物の所定深さ位置に照射することができる、新規且つ改良されたレーザ加工装置を提供することである。
本発明によれば、レーザ光線の集光手段に、補正環を備えた対物レンズを使用することによって、上記主たる技術的課題を達成することができることを見出した。
即ち、本発明によれば、上記主たる技術的課題を達成することができるレーザ加工装置として、被加工物を保持するための保持手段と、該保持手段に保持された被加工物の内部にレーザ光線を照射するためのレーザ光線照射手段と、該レーザ光線照射手段に対して該保持手段を相対的に所定方向に往復移動せしめるための移動手段とを具備し、該レーザ光線照射手段はレーザ光線発振手段及び集光手段を含み、該レーザ光線発振手段は被加工物に対して透過性を有する波長のレーザ光線を発振し、該集光手段は被加工物の内部にレーザ光線を集光せしめるレーザ加工装置において、
該集光手段は補正環を備えた対物レンズを含んでいる、ことを特徴とするレーザ加工装置が提供される。
該集光手段は補正環を備えた対物レンズを含んでいる、ことを特徴とするレーザ加工装置が提供される。
好ましくは、該補正環を回転せしめるための補正環回転手段が付設されている。そして、該被加工物の材質、該被加工物の厚さ(t)及び該保持手段の表面に保持された該被加工物の下面からレーザ光線を集光すべき位置までの高さ(h)に基いて収差補正量を算出し、算出結果に基いて該補正環回転手段の作動を制御する制御手段が配設されているのが好適である。好適実施形態においては、被加工物はシリコンウエーハであり、該レーザ光線の波長は1200乃至1600nmである。
本発明のレーザ加工装置においては、レーザ光線の透過深さが変動しても、これに応じて補正環を適宜に回動せしめることによって、充分容易に且つ精密にレーザ光線を被加工物の所定深さ位置に照射することができる。
以下、添付図面を参照して、本発明に従って構成されたレーザ加工装置の好適実施形態について更に詳述する。
図1を参照して説明すると、図示のレーザ加工装置は加工物保持手段2、レーザ光線照射手段4及び移動手段6を具備している。それ自体は周知の形態でよい加工物保持手段2は、真空吸引源(図示していない)に選択的に連通される多孔質チャック板8を含んでいる。シリコンウエーハの如き被加工物10は、実質上水平に延在するチャック板8上に載置され、そこに真空吸着される。加工物保持手段2は、ボールねじ機構(図示していない)の如き適宜の機構を介して、加工送り方向及び戻り方向、即ち図1において左右方向、に移動自在に装着されている。パルスモータの如き適宜の駆動源から構成することができる移動手段6は、例えば上記ボールねじ機構におけるねじを回転せしめて、加工物保持手段2を図1において左右方向に往復移動せしめる。レーザ光線照射手段4はレーザ光線発振手段12及び集光手段14を含んでいる。被加工物10がシリコンウエーハである場合、レーザ光線発振手段12は波長が1200乃至1600nmであるレーザ光線を発振するYVO4又はYAGレーザ光線発振器から構成されているのが好都合である(その理由について後に更に言及する)。集光手段14はレーザ光線発振手段12が発振するレーザ光線を被加工物10の厚さ方向所定深さ位置に集光する。
集光手段14は対物レンズ16を含んでいるが、この対物レンズ16は収差を補正するための補正環18を備えた形態であることが重要である。補正環18を備えた対物レンズ16の好適例としては、例えばオリンパス株式会社から製品名「LMPLN−IR」又は「LCPLN−IR」として販売されている対物レンズを挙げることができる。補正環18を備えた対物レンズ16においては、補正環18を適宜に回転せしめることによって対物レンズ16を構成している光学要素(図示していない)が移動せしめられて収差が補正される。図示の実施形態においては、補正環18の外周面には多数の凸状と凹状とが繰り返し配設されている。図示の実施形態においては、更に、補正環18を回転せしめるための補正環回転手段20が付設されている。この補正環回転手段20は所要位置に装着されたパルスモータでよい回転駆動源22とこの回転駆動源22の出力軸に固定された出力環24とから構成されている。出力環24の外周面には上記補正環18の外周面に形成されている凸状及び凹状に係合せしめられる多数の凹状と凸状とが繰り返し配設されている。回転駆動源22が付勢されて出力軸が回転せしめられると、かかる回転が出力環24を介して補正環18に伝動され補正環18が回転せしめられる。
図示の実施形態においては、更に、マイクロコンピュータから構成することができる制御手段26も配設されている。この制御手段26は、上記移動手段6及び上記レーザ光線発振手段12の作動を制御すると共に、補正環回転手段20の回転駆動源22の作動を制御する。通常、レーザ光線の集光点はチャック板8の表面、従ってチャック板8上に保持された被加工物10の下面、を基準としている。そこで、例えば、図2に図示する如く、チャック板8上に保持された厚さtμmの被加工物10における下面からhμmの高さ位置pにレーザ光線を集光することが望まれる場合、制御手段26は、入力される被加工物10の材質(例えばシリコン)、厚さtμm及び高さhμmから所要収差補正量を算出し、かかる算出結果に基いて補正環18を所要角度回転せしめ、かくして収差を所要とおりに補正してレーザ光線を充分精密に位置pに集光することを可能にする。
被加工物10がシリコンウエーハである場合、シリコンウエーハ内の厚さ方向所定位置、即ち表面から深さxの位置にレーザ光線を集光すると、シリコンウエーハ内の所要部位に局部的に改質域が生成される。シリコンウエーハの表面における光量がI0とすると、深さx位置での光量IはI=I0e−αx となる。ここで、αは吸収係数であり、シリコンの場合の吸収係数は図3に示すとおりであり、波長が1200乃至1600nmの範囲のレーザ光線に対して吸収係数が0.1以下になる。従って、被加工物10がシリコンウエーハである場合には、波長が1200乃至1600nmのレーザ光線を照射することによって効率的に改質域を生成することができる。
2:被加工物保持手段
4:レーザ光線照射手段
6:移動手段
10:被加工物
12:レ−ザ光線発振手段
14:集光手段
16:対物レンズ
18:補正環
20:補正環回転手段
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20:補正環回転手段
Claims (4)
- 被加工物を保持するための保持手段と、該保持手段に保持された被加工物の内部にレーザ光線を照射するためのレーザ光線照射手段と、該レーザ光線照射手段に対して該保持手段を所定方向に往復移動せしめるための移動手段とを具備し、該レーザ光線照射手段はレーザ光線発振手段及び集光手段を含み、該レーザ光線発振手段は被加工物に対して透過性を有する波長のレーザ光線を発振し、該集光手段は被加工物の内部にレーザ光線を集光せしめるレーザ加工装置において、
該集光手段は補正環を備えた対物レンズを含んでいる、ことを特徴とするレーザ加工装置。 - 該補正環を回転せしめるための補正環回転手段が付設されている、請求項1記載のレーザ加工装置。
- 該被加工物の材質、該被加工物の厚さ(t)及び該保持手段の表面に保持された該被加工物の下面からレーザ光線を集光すべき位置までの高さ(h)に基いて収差補正量を算出し、算出結果に基いて該補正環回転手段の作動を制御する制御手段を備えている、請求項2記載のレーザ加工装置。
- 被加工物はシリコンウエーハであり、該レーザ光線の波長は1200乃至1600nmである、請求項1から3までのいずれかに記載のレーザ加工装置。
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