JP2014050848A - レーザー加工装置 - Google Patents

レーザー加工装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2014050848A
JP2014050848A JP2012194989A JP2012194989A JP2014050848A JP 2014050848 A JP2014050848 A JP 2014050848A JP 2012194989 A JP2012194989 A JP 2012194989A JP 2012194989 A JP2012194989 A JP 2012194989A JP 2014050848 A JP2014050848 A JP 2014050848A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser beam
pulse laser
light
degrees
lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012194989A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6068882B2 (ja
Inventor
Naotoshi Kirihara
直俊 桐原
Yuji Hatano
雄二 波多野
Tomohiro Endo
智裕 遠藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Disco Corp
Original Assignee
Disco Abrasive Systems Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Disco Abrasive Systems Ltd filed Critical Disco Abrasive Systems Ltd
Priority to JP2012194989A priority Critical patent/JP6068882B2/ja
Priority to KR1020130103898A priority patent/KR102084268B1/ko
Priority to CN201310395405.5A priority patent/CN103659003B/zh
Publication of JP2014050848A publication Critical patent/JP2014050848A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6068882B2 publication Critical patent/JP6068882B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • B23K2103/56Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26 semiconducting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/50Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/0006Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring taking account of the properties of the material involved
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0648Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0853Devices involving movement of the workpiece in at least in two axial directions, e.g. in a plane
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B23K26/0876Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/50Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/53Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26Bombardment with radiation
    • H01L21/263Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36Electric or electronic devices
    • B23K2101/40Semiconductor devices

Abstract

【課題】パルスレーザー光線発振手段の出力を2倍にすることなく2層の改質層を同時に形成することができるレーザー加工装置を提供する。
【解決手段】集光器64は複屈折レンズ642と集光レンズ643とを備え、パルスレーザー光線の偏光の方位角を変更する電気光学素子65と、電気光学素子に電圧を印加する電圧印加手段66と、電圧印加手段を制御する制御手段とを具備し、制御手段はパルスレーザー光線の繰り返し周波数と同期してパルスレーザー光線の偏光の方位角が0度と90度になるように位置付けて複屈折レンズに導くように電気光学素子に電圧を印加する電圧印加手段を制御し、複屈折レンズは偏光の方位角が0度と90度になるように位置付けられたパルスレーザー光線を常光と異常光とに振り分けて集光レンズに導き、集光レンズは常光と異常光とに振り分けられたパルスレーザー光線を常光の集光点と異常光の集光点を形成する。
【選択図】図2

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物に対して透過性を有するレーザー光線を照射し、被加工物の内部に改質層を形成するレーザー加工装置に関する。
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体チップを製造している。また、サファイア基板の表面にフォトダイオード等の受光素子やレーザーダイオード等の発光素子等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々のフォトダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。
半導体ウエーハ等の板状の被加工物を分割する方法として、その被加工物に対して透過性を有するパルスレーザー光線を用い、分割すべき領域の内部に集光点を合わせてパルスレーザー光線を照射するレーザー加工方法も試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、被加工物の一方の面側から内部に集光点を合わせて被加工物に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射し、被加工物の内部にストリートに沿って改質層を連続的に形成し、この改質層が形成されることによって強度が低下したストリートに沿って外力を加えることにより、被加工物を分割するものである。(例えば、特許文献1参照。)
しかるに、ストリートに沿って改質層が形成されたウエーハに外力を加えてストリートに沿って精密に破断せしめるためには、改質層の厚さ即ちウエーハの厚さ方向における改質層の寸法を大きくすることが必要である。また、サファイア基板によって形成されたウエーハはモース硬度が高いので、ストリートに沿って複数層の改質層を形成する必要がある。上述したレーザー加工方法によって形成される改質層の厚さはパルスレーザー光線の集光点近傍において10〜50μmであるため、改質層の厚さを増大せしめるためにはパルスレーザー光線の集光点の位置をウエーハの厚さ方向に変位せしめて、パルスレーザー光線とウエーハとをストリートに沿って繰り返し相対的に移動せしめることが必要である。従って、特にウエーハの厚さが比較的厚い場合、ウエーハを精密に破断するのに必要な厚さの改質層の形成に長時間を要する。
上記問題を解消するため、上下に2個の集光点を形成して同時に2層の改質層を形成することができるレーザー加工装置が下記特許文献2に開示されている。
特許第3408805号公報 特開2006−95529号公報
而して、上記特許文献2に開示されたレーザー加工装置においては、レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を2個の集光点に集光させるため、1個の集光点の出力はレーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線の出力の1/2となる。従って、同一の厚さの改質層を同時に形成するためには、レーザー光線発振器の出力を2倍にする必要があり、レーザー加工装置が高額になるという問題がある。
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、パルスレーザー光線発振手段の出力を2倍にすることなく2層の改質層を同時に形成することができるレーザー加工装置を提供することである。
上記主たる技術的課題を解決するために、本発明によれば、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段とを相対的に加工送りする加工送り手段と、を具備するレーザー加工装置において、
該レーザー光線照射手段は、パルスレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振手段と、該パルスレーザー光線発手段が発振したパルスレーザー光線を集光して該チャックテーブルに保持された被加工物にレーザー光線を照射する集光器とを具備し、
該集光器は、複屈折レンズと集光レンズとを備えており、
該パルスレーザー光線発振手段と該集光器との間に配設され該パルスレーザー光線発振手段が発振したパルスレーザー光線の偏光の方位角を変更する電気光学素子と、該電気光学素子に電圧を印加する電圧印加手段と、該電圧印加手段を制御する制御手段とを具備し、
該制御手段は、パルスレーザー光線の繰り返し周波数と同期してパルスレーザー光線の偏光の方位角が0度と90度になるように位置付けて該複屈折レンズに導くように該電気光学素子に電圧を印加する該電圧印加手段を制御し、
該複屈折レンズは、偏光の方位角が0度と90度になるように位置付けられたパルスレーザー光線を常光と異常光とに振り分けて該集光レンズに導き、
該集光レンズは、常光と異常光とに振り分けられたパルスレーザー光線を常光の集光点と異常光の集光点を形成する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
上記制御手段はパルスレーザー光線の繰り返し周波数と同期してパルスレーザー光線の偏光の方位角が交互に0度と90度になるように位置付けて複屈折レンズに導くように電気光学素子に電圧を印加する電圧印加手段を制御し、複屈折レンズは偏光の方位角が交互に0度と90度になるように位置付けられたパルスレーザー光線を常光と異常光とに交互に振り分けて集光レンズに導き、集光レンズは常光と異常光とに交互に振り分けられたパルスレーザー光線を常光の集光点と異常光の集光点を交互に形成する。
本発明のレーザー加工装置においては、パルスレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振手段と、パルスレーザー光線発振手段と集光器との間に配設されパルスレーザー光線発振手段が発振したパルスレーザー光線の偏光の方位角を変更する電気光学素子と、電気光学素子に電圧を印加する電圧印加手段と、電圧印加手段を制御する制御手段とを具備し、制御手段はパルスレーザー光線の繰り返し周波数と同期してパルスレーザー光線の偏光の方位角が0度と90度になるように位置付けて複屈折レンズに導くように電気光学素子に電圧を印加する電圧印加手段を制御し、複屈折レンズは偏光の方位角が交互に0度と90度になるように位置付けられたパルスレーザー光線を常光と異常光とに振り分けて集光レンズに導き、集光レンズは常光と異常光とに振り分けられたパルスレーザー光線を常光の集光点と異常光の集光点を形成するので、電圧印加手段に印加する電圧をパルスレーザー光線の偏光の方位角が交互に0度と90度になるように制御することにより、所定の厚さを有する2層の改質層を交互に形成することができる。このパルスレーザー光線の常光と異常光の出力は、パルスレーザー光線発振手段から発振されるパルスレーザー光線の1パルス当たりの出力が同一であるため、パルスレーザー光線の常光と異常光によって形成される2層の改質層はパルスレーザー光線発振手段から発振されるパルスレーザー光線の1パルスによって形成される改質層の厚さと同一となる。従って、2層の改質層を形成してもパルスレーザー光線発振手段が発振するパルスレーザー光線の出力を2倍にする必要はない。
本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図。 図1に示すレーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段のブロック構成図。 図2に示すパルスレーザー光線発振手段によって発振されるパルスレーザー光線と、電気光学素子(EO素子)に印加する電圧と、パルスレーザー光線の偏光の方位角との関係を示す説明図。 図2に示すレーザー光線照射手段を構成する複屈折レンズを介して対物集光レンズによって集光されるレーザー光線の集光点の形態を示す説明図。 図1に示すレーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段の他の実施形態を示すブロック構成図。 図1に示すレーザー加工装置に装備される制御手段のブロック構成図。 被加工物としての光デバイスウエーハの斜視図および要部拡大断面図。 図7に示す光デバイスウエーハの表面に保護テープを貼着する保護部材貼着工程を示す説明図。 図1に示すレーザー加工装置によって実施する改質層形成工程の説明図。
以下、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1には、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図が示されている。図1に示すレーザー加工装置は、静止基台2と、該静止基台2に矢印Xで示す加工送り方向に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構3と、静止基台2に上記矢印Xで示す方向と直角な矢印Yで示す割り出し方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構4と、該レーザー光線照射ユニット支持機構4に矢印Zで示す焦点位置調整方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット5とを具備している。
上記チャックテーブル機構3は、静止基台2上に矢印Xで示す方向に沿って平行に配設された一対の案内レール31、31と、該案内レール31、31上に矢印Xで示す方向に移動可能に配設された第1の滑動ブロック32と、該第1の滑動ブロック32上に矢印Yで示す方向に移動可能に配設された第2の滑動ブロック33と、該第2の滑動ブロック33上に円筒部材34によって支持された支持テーブル35と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル36を具備している。このチャックテーブル36は多孔性材料から形成され被加工物保持面361を備えており、チャックテーブル36上に被加工物としてのウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。また、チャックテーブル36は、円筒部材34内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。
上記第1の滑動ブロック32は、その下面に上記一対の案内レール31、31と嵌合する一対の被案内溝321、321が設けられているとともに、その上面に矢印Yで示す方向に沿って平行に形成された一対の案内レール322、322が設けられている。このように構成された第1の滑動ブロック32は、被案内溝321、321が一対の案内レール31、31に嵌合することにより、一対の案内レール31、31に沿って矢印Xで示す方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構3は、第1の滑動ブロック32を一対の案内レール31、31に沿って矢印Xで示す方向に移動させるための加工送り手段37を具備している。加工送り手段37は、上記一対の案内レール31と31の間に平行に配設された雄ネジロッド371と、該雄ネジロッド371を回転駆動するためのパルスモータ372等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド371は、その一端が上記静止基台2に固定された軸受ブロック373に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ372の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド371は、第1の滑動ブロック32の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ372によって雄ネジロッド371を正転および逆転駆動することにより、第1の滑動ブロック32は案内レール31、31に沿って矢印Xで示す加工送り方向に移動せしめられる。
上記第2の滑動ブロック33は、その下面に上記第1の滑動ブロック32の上面に設けられた一対の案内レール322、322と嵌合する一対の被案内溝331、331が設けられており、この被案内溝331、331を一対の案内レール322、322に嵌合することにより、矢印Yで示す方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構3は、第2の滑動ブロック33を第1の滑動ブロック32に設けられた一対の案内レール322、322に沿って矢印Yで示す方向に移動させるための第1の割り出し送り手段38を具備している。第1の割り出し送り手段38は、上記一対の案内レール322と322の間に平行に配設された雄ネジロッド381と、該雄ネジロッド381を回転駆動するためのパルスモータ382等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド381は、その一端が上記第1の滑動ブロック32の上面に固定された軸受ブロック383に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ382の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド381は、第2の滑動ブロック33の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ382によって雄ネジロッド381を正転および逆転駆動することにより、第2の滑動ブロック33は案内レール322、322に沿って矢印Yで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。
上記レーザー光線照射ユニット支持機構4は、静止基台2上に矢印Yで示す方向に沿って平行に配設された一対の案内レール41、41と、該案内レール41、41上に矢印Yで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台42を具備している。この可動支持基台42は、案内レール41、41上に移動可能に配設された移動支持部421と、該移動支持部421に取り付けられた装着部422とからなっている。装着部422は、一側面に矢印Zで示す方向に延びる一対の案内レール423、423が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構4は、可動支持基台42を一対の案内レール41、41に沿って矢印Yで示す方向に移動させるための第2の割り出し送り手段43を具備している。第2の割り出し送り手段43は、上記一対の案内レール41、41の間に平行に配設された雄ネジロッド431と、該雄ネジロッド431を回転駆動するためのパルスモータ432等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド431は、その一端が上記静止基台2に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ432の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド431は、可動支持基台42を構成する移動支持部421の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ432によって雄ネジロッド431を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台42は案内レール41、41に沿って矢印Yで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット5は、ユニットホルダ51と、該ユニットホルダ51に取り付けられたレーザー光線照射手段6を具備している。ユニットホルダ51は、上記装着部422に設けられた一対の案内レール423、423に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝511、511が設けられており、この被案内溝511、511を上記案内レール423、423に嵌合することにより、矢印Zで示す方向に移動可能に支持される。
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット5は、ユニットホルダ51を一対の案内レール423、423に沿って矢印Zで示す方向に移動させるための集光点位置調整手段53を具備している。集光点位置調整手段53は、一対の案内レール423、423の間に配設された雄ネジロッド(図示せず)と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ532等の駆動源を含んでおり、パルスモータ532によって図示しない雄ネジロッドを正転または逆転駆動することにより、ユニットホルダ51およびレーザー光線照射手段6を一対の案内レール423、423に沿って矢印Zで示す方向に移動せしめる。なお、図示の実施形態においては、パルスモータ532を正転駆動することによりレーザー光線照射手段6を上方に移動し、パルスモータ532を逆転駆動することによりレーザー光線照射手段6を下方に移動するようになっている。
図示の実施形態におけるレーザー光線照射手段6は、上記ユニットホルダ51に固定され実質上水平に延出する円筒形状のケーシング61を含んでいる。このレーザー光線照射手段6について、図2を参照して説明する。
図2に示すレーザー光線照射手段6は、ケーシング61内に配設されたパルスレーザー光線発振手段62と、このパルスレーザー光線発振手段62が発振するパルスレーザー光線の出力を調整する出力調整手段63と、該出力調整手段63によって出力が調整されたパルスレーザー光線を集光してチャックテーブル36に保持された被加工物Wに照射せしめる集光器64とを含んでいる。パルスレーザー光線発振手段62は、YAGレーザー発振器或いはYVO4レーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器621と、これに付設された繰り返し周波数設定手段622とから構成されている。パルスレーザー光線発振器621は、被加工物に対して透過性を有する波長(例えば1064nm)のパルスレーザー光線LBを発振する。
レーザー光線照射手段6を構成する集光器64は、パルスレーザー光線発振器621から発振されたパルスレーザー光線を図2において下方即ちチャックテーブル36に向けて方向変換する方向変換ミラー641と、該方向変換ミラー641によって方向変換されるパルスレーザー光線の光軸上に配設された複屈折レンズ642および集光レンズ643とからなっている。複屈折レンズ642は、LASF35ガラス体642aと、YVO4結晶体642bとによって構成されており、方向変換ミラー641によって方向変換されるパルスレーザー光線を常光と異常光に分離する。集光レンズ643は、複屈折レンズ642によって分離された常光と異常光をそれぞれ集光せしめる。
図2を参照して説明を続けると、図示の実施形態におけるレーザー光線照射手段6は、上記出力調整手段63と集光器64との間に配設されパルスレーザー光線発振手段62が発振したパルスレーザー光線LBの偏光の方位角を変更する電気光学素子(EO素子)65と、該電気光学素子65に電圧を印加する電圧印加手段66を備えている。この電気光学素子65は、電圧を印加することにより電気工学効果(ポッケルス効果)によってパルスレーザー光線の偏光の方位角を変更する。例えば、電気光学素子65に電圧を印加しないときはパルスレーザー光線の偏光の方位角が0度で、電気光学素子65に2kVの電圧を印加するとパルスレーザー光線の偏光の方位角が90度変更される。この電気光学素子65に電圧を印加する電圧印加手段66は、後述する制御手段によって印加する電圧および電圧印加タイミングが制御される。
ここで、パルスレーザー光線発振手段62によって発振されるパルスレーザー光線と、電気光学素子65に印加する電圧と、パルスレーザー光線の偏光の方位角との関係について、図3を参照して説明する。
先ず、電気光学素子65に電圧を印加しない状態で、パルスレーザー光線発振手段62からパルスレーザー光線を発振するとともに、パルスレーザー光線発振手段62自体を光軸を中心として回転し電気光学素子65を通過したパルスレーザー光線が常光となった状態にセットする。
図3の(a)にはパルスレーザー光線発振手段62が発振したパルスレーザー光線LBが示されており、図3の(b)には電気光学素子(EO素子)65に印加するパルス電圧が示されており、図3の(c)には電気光学素子(EO素子)65を通過するパルスレーザー光線の常光と異常光が示されている。
例えば、図3の(a)に示すようにパルスレーザー光線発振手段62が発振した繰り返し周波数が100kHzのパルスレーザー光線LBに対して、図3の(b)に示すように電気光学素子65にパルスレーザー光線の繰り返し周波数と同期して0Vと2kVの電圧を交互に印加する。従って、電気光学素子65を通過するパルスレーザー光線の偏光の方位角が交互に0度と90度に変更される。この結果、電気光学素子65を通過するパルスレーザー光線は、図3の(c)に示すように常光LB1と異常光LB2とに互に変更される。
上述したように電気光学素子65によって常光LB1と異常光LB2とに互に変更されたパルスレーザー光線は、集光器64の方向変換ミラー641を介して複屈折レンズ642に導かれる。複屈折レンズ642に導かれた常光LB1は、図4の(a)に示すように複屈折レンズ642をそのまま通過し、集光レンズ643によって集光されてチャックテーブル36に保持された被加工物Wに対して集光点Paに集光せしめられる。一方、複屈折レンズ642に導かれた異常光LB2は、図4の(b)に示すように複屈折レンズ642によって外側に屈折せしめられた後、集光レンズ643によって集光されるため、チャックテーブル36に保持された被加工物Wに対して集光点Pbに集光せしめられる。このように、電気光学素子65を通過し複屈折レンズ642に導かれた常光LB1と異常光異常光LB2は、集光レンズ643によって被加工物Wの厚さ方向に変位せしめられた2個の集光点Paと集光点Pbに交互に照射される。
次に、レーザー光線照射手段6の他の実施形態について、図5を参照して説明する。
図5に示す実施形態におけるレーザー光線照射手段6は、上記出力調整手段63と電気光学素子65との間に1/2波長板67が配設されている。1/2波長板67は、回動することにより通過するレーザー光線の偏光の方位角を変更する。この1/2波長板67は、次のようにセットする。即ち、電気光学素子65に電圧を印加しない状態で、パルスレーザー光線発振手段62からパルスレーザー光線を発振するとともに、1/2波長板67を回転し電気光学素子65を通過するとともに複屈折レンズ642を通過したパルスレーザー光線が常光となった状態にセットする。
図1に戻って説明を続けると、上記レーザー光線照射手段6を構成するケーシング61の前端部には、上記レーザー光線照射手段6によってレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段7が配設されている。この撮像手段7は、図示の実施形態においては可視光線によって撮像する通常の撮像素子(CCD)の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子(赤外線CCD)等で構成されており、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、図6に示す制御手段8を具備している。制御手段8はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置(CPU)81と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ(ROM)82と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ(RAM)83と、入力インターフェース84および出力インターフェース85とを備えている。制御手段8の入力インターフェース84には、撮像手段7や入力手段80等からの検出信号が入力される。そして、制御手段8の出力インターフェース85からは、上記パルスモータ372、パルスモータ382、パルスモータ432、パルスモータ532、パルスレーザー光線発振手段62、出力調整手段63、電圧印加手段66等に制御信号を出力する。
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
図7の(a)および(b)には、上記レーザー加工装置によって加工される被加工物であるウエーハとしての光デバイスウエーハの斜視図および要部を拡大して示す断面図が示されている。図7の(a)および(b)に示す光デバイスウエーハ10は、例えば厚さが150μmのサファイア基板100の表面100aにn型窒化物半導体層111およびp型窒化物半導体層112とからなる光デバイス層(エピ層)110が例えば10μmの厚さで積層されている。そして、光デバイス層(エピ層)110が格子状に形成された複数のストリート120によって区画された複数の領域に発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイス130が形成されている。以下、この光デバイスウエーハ10の内部にストリート120に沿って同時に改質層を2層形成する方法について説明する。
先ず、光デバイスウエーハ10を構成するサファイア基板100の表面100aに形成された光デバイス130を保護するために、光デバイスウエーハ10を構成する光デバイス層(エピ層)110の表面110aに保護部材を貼着する保護部材貼着工程を実施する。即ち、図8に示すように光デバイスウエーハ10を構成する光デバイス層(エピ層)110の表面110aに保護部材としての保護テープTを貼着する。なお、保護テープTは、図示の実施形態においては厚さが100μmのポリ塩化ビニル(PVC)からなるシート基材の表面にアクリル樹脂系の糊が厚さ5μm程度塗布されている。
上述した保護部材貼着工程を実施したならば、図1に示すレーザー加工装置のチャックテーブル36上に光デバイスウエーハ10の保護テープT側を載置し、該チャックテーブル36上に光デバイスウエーハ10を吸着保持する(ウエーハ保持工程)。従って、チャックテーブル36上に保持された光デバイスウエーハ10は、サファイア基板100の裏面100bが上側となる。
上述したように光デバイスウエーハ10を吸引保持したチャックテーブル36は、加工送り手段37によって撮像手段7の直下に位置付けられる。チャックテーブル36が撮像手段7の直下に位置付けられると、撮像手段7および図示しない制御手段によって光デバイスウエーハ10のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段7および図示しない制御手段は、光デバイスウエーハ10の所定方向に形成されているストリート120と、ストリート120に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段6の集光器64との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する。また、光デバイスウエーハ10に形成されている上記所定方向に対して直行する方向に延びるストリート120に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。このとき、光デバイスウエーハ10のストリート120が形成されている表面110aは下側に位置しているが、撮像手段7が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子(赤外線CCD)等で構成された撮像手段を備えているので、光デバイスウエーハ10を構成するサファイア基板100の裏面100bから透かしてストリート120を撮像することができる。なお、光デバイスウエーハ10を構成するサファイアウエーハは可視光を透過するので、必ずしも赤外線CCDを用いる必要はない。
以上のようにしてチャックテーブル36上に保持された光デバイスウエーハ10に形成されているストリート120を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、図9の(a)で示すようにチャックテーブル36をレーザー光線照射手段6の集光器64が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート120を集光器64の直下に位置付ける。そして、上記図4の(a)および(b)に示す集光器64から照射されるパルスレーザー光線の常光LB1の集光点Paおよび異常光LB2の集光点Pbを光デバイスウエーハ10を構成するサファイア基板100の内部に位置付ける。
次に、制御手段8は、パルスレーザー光線発振手段62を作動し電気光学素子65にパルスレーザー光線発振手段62が発振するパルスレーザー光線LBの繰り返し周波数と同期して0Vと2kVの電圧を交互に印加することにより、上述したように集光器からパルスレーザー光線LBの常光LB1と異常光LB2を交互に集光点Paと集光点Pbに照射するとともに、加工送り手段37を作動してチャックテーブル36を、図9の(a)において矢印X1で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる(改質層形成工程)。そして、図9の(b)で示すように集光器64の照射位置がストリート120の他端(図9の(b)において右端)に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともに、チャックテーブル36の移動を停止する。この結果、パルスレーザー光線LBの常光LB1と異常光LB2が交互に照射される光デバイスウエーハ10を構成するサファイア基板100の内部には、図9の(b)に示すように所定のストリート120に沿って厚さ(t)を有する2層の改質層W1とW2が交互に形成される。なお、パルスレーザー光線LBの常光LB1と異常光LB2の出力は、パルスレーザー光線発振手段62から発振されるパルスレーザー光線LBの1パルス当たりの出力が同一であるため、パルスレーザー光線LBの常光LB1と異常光LB2によって形成される2層の改質層W1とW2はパルスレーザー光線発振手段62から発振されるパルスレーザー光線LBの1パルスによって形成される改質層の厚さと同一となる。従って、2層の改質層W1とW2を形成してもパルスレーザー光線発振手段62が発振するパルスレーザー光線LBの出力を2倍にする必要はない。
なお、上記改質層形成工程の加工条件は、例えば次のように設定されている。
波長 :1064nm
出力 :0.2W
繰り返し周波数 :100kHz
集光スポット径 :φ1μm
加工送り速度 :100mm/秒
上述したように、光デバイスウエーハ10の所定方向に形成された全てのストリート120に沿って上記改質層形成工程を実施したならば、光デバイスウエーハ10を保持したチャックテーブル36を90度回動した位置に位置付ける。そして、光デバイスウエーハ10の上記所定方向と直交する方向に形成された全てのストリート120に沿って上記改質層形成工程を実施する。改質層形成工程が全てのストリート120に沿って実施された光デバイスウエーハ10は、改質層W1、W2が形成されたストリート120に沿って破断するウエーハ分割工程に搬送される。
以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。上述した実施形態においては、電気光学素子65にパルスレーザー光線発振手段62が発振するパルスレーザー光線LBの繰り返し周波数と同期して0Vと2kVの電圧を交互に印加し、常光LB1と異常光LB2を交互に形成する例を示したが、電気光学素子65に印加する0Vと2kVの比率を変更してもよい。例えば、電気光学素子65に印加する0Vと2kVの比率を1:2または2:1にすることにより、常光LB1による集光点の数と異常光LB2による集光点の数の比率を1:2または2:1にすることができる。
2:静止基台
3:チャックテーブル機構
36:チャックテーブル
37:加工送り手段
38:第1の割り出し送り手段
4:レーザー光線照射ユニット支持機構
42:可動支持基台
43:第2の割り出し送り手段
5:レーザー光線照射ユニット
53:集光点位置調整手段
6:レーザー光線照射手段
62:パルスレーザー光線発振手段
63:出力調整手段
64:集光器
641:方向変換ミラー
642:複屈折レンズ
643:集光レンズ
65:電気光学素子(EO素子)
66:電圧印加手段
67:1/2波長板
8:制御手段
10:光デバイスウエーハ

Claims (2)

  1. 被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段とを相対的に加工送りする加工送り手段と、を具備するレーザー加工装置において、
    該レーザー光線照射手段は、パルスレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振手段と、該パルスレーザー光線発振手段が発振したパルスレーザー光線を集光して該チャックテーブルに保持された被加工物にレーザー光線を照射する集光器とを具備し、
    該集光器は、複屈折レンズと集光レンズとを備えており、
    該パルスレーザー光線発振手段と該集光器との間に配設され該パルスレーザー光線発振手段が発振したパルスレーザー光線の偏光の方位角を変更する電気光学素子と、該電気光学素子に電圧を印加する電圧印加手段と、該電圧印加手段を制御する制御手段とを具備し、
    該制御手段は、パルスレーザー光線の繰り返し周波数と同期してパルスレーザー光線の偏光の方位角が0度と90度になるように位置付けて該複屈折レンズに導くように該電気光学素子に電圧を印加する該電圧印加手段を制御し、
    該複屈折レンズは、偏光の方位角が0度と90度になるように位置付けられたパルスレーザー光線を常光と異常光とに振り分けて該集光レンズに導き、
    該集光レンズは、常光と異常光とに振り分けられたパルスレーザー光線を常光の集光点と異常光の集光点を形成する、
    ことを特徴とするレーザー加工装置。
  2. 該制御手段は、パルスレーザー光線の繰り返し周波数と同期してパルスレーザー光線の偏光の方位角が交互に0度と90度になるように位置付けて該複屈折レンズに導くように該電気光学素子に電圧を印加する該電圧印加手段を制御し、
    該複屈折レンズは、偏光の方位角が交互に0度と90度になるように位置付けられたパルスレーザー光線を常光と異常光とに交互に振り分けて該集光レンズに導き、
    該集光レンズは、常光と異常光とに交互に振り分けられたパルスレーザー光線を常光の集光点と異常光の集光点を交互に形成する、請求項1記載のレーザー加工装置。
JP2012194989A 2012-09-05 2012-09-05 レーザー加工装置 Active JP6068882B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012194989A JP6068882B2 (ja) 2012-09-05 2012-09-05 レーザー加工装置
KR1020130103898A KR102084268B1 (ko) 2012-09-05 2013-08-30 레이저 가공 장치
CN201310395405.5A CN103659003B (zh) 2012-09-05 2013-09-03 激光加工装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012194989A JP6068882B2 (ja) 2012-09-05 2012-09-05 レーザー加工装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014050848A true JP2014050848A (ja) 2014-03-20
JP6068882B2 JP6068882B2 (ja) 2017-01-25

Family

ID=50298439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012194989A Active JP6068882B2 (ja) 2012-09-05 2012-09-05 レーザー加工装置

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6068882B2 (ja)
KR (1) KR102084268B1 (ja)
CN (1) CN103659003B (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105108342A (zh) * 2015-09-18 2015-12-02 南开大学 大面积二维金属光子晶体结构的飞秒激光直写制备方法
CN106425112A (zh) * 2016-11-02 2017-02-22 国神光电科技(上海)有限公司 一种激光划片的方法及系统

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016054204A (ja) * 2014-09-03 2016-04-14 株式会社ディスコ ウエーハの加工方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006108478A (ja) * 2004-10-07 2006-04-20 Disco Abrasive Syst Ltd レーザ加工装置
JP2012016722A (ja) * 2010-07-08 2012-01-26 Disco Corp レーザー加工装置およびレーザー加工方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3408805B2 (ja) 2000-09-13 2003-05-19 浜松ホトニクス株式会社 切断起点領域形成方法及び加工対象物切断方法
JP4659300B2 (ja) * 2000-09-13 2011-03-30 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及び半導体チップの製造方法
TWI250910B (en) * 2004-03-05 2006-03-11 Olympus Corp Apparatus for laser machining
JP4354376B2 (ja) 2004-09-28 2009-10-28 株式会社ディスコ レーザ加工装置
JP4791248B2 (ja) * 2005-05-24 2011-10-12 株式会社ディスコ レーザー加工装置
JP2008254035A (ja) * 2007-04-05 2008-10-23 Disco Abrasive Syst Ltd レーザー加工装置
JP2009012011A (ja) * 2007-06-29 2009-01-22 Sunx Ltd レーザ加工装置
JP2011161491A (ja) * 2010-02-10 2011-08-25 Disco Abrasive Syst Ltd レーザー加工装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006108478A (ja) * 2004-10-07 2006-04-20 Disco Abrasive Syst Ltd レーザ加工装置
JP2012016722A (ja) * 2010-07-08 2012-01-26 Disco Corp レーザー加工装置およびレーザー加工方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105108342A (zh) * 2015-09-18 2015-12-02 南开大学 大面积二维金属光子晶体结构的飞秒激光直写制备方法
CN106425112A (zh) * 2016-11-02 2017-02-22 国神光电科技(上海)有限公司 一种激光划片的方法及系统
CN106425112B (zh) * 2016-11-02 2018-11-06 国神光电科技(上海)有限公司 一种激光划片的方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
JP6068882B2 (ja) 2017-01-25
CN103659003A (zh) 2014-03-26
KR102084268B1 (ko) 2020-03-03
KR20140032319A (ko) 2014-03-14
CN103659003B (zh) 2017-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4734101B2 (ja) レーザー加工装置
US9117895B2 (en) Laser processing method
JP5243098B2 (ja) レーザー加工装置
JP6062315B2 (ja) ウエーハの加工方法
JP2012096274A (ja) レーザー加工装置
TW201400221A (zh) 雷射加工裝置
JP5980504B2 (ja) ウエーハの加工方法およびレーザー加工装置
JP2010123723A (ja) ウエーハのレーザー加工方法
JP2006108459A (ja) シリコンウエーハのレーザー加工方法およびレーザー加工装置
JP4977412B2 (ja) レーザー加工装置
JP2014104484A (ja) レーザー加工装置
JP2005313182A (ja) レーザー加工装置
JP2011161491A (ja) レーザー加工装置
JP2005297012A (ja) レーザー加工装置
JP2010052014A (ja) レーザー加工装置
JP6148108B2 (ja) レーザー加工装置
JP2008012566A (ja) レーザー加工装置
JP2010123797A (ja) ウエーハのレーザー加工方法
KR20100081923A (ko) 레이저 가공 장치
JP2006187782A (ja) レーザー加工装置
JP6113477B2 (ja) ウエーハのレーザー加工方法およびレーザー加工装置
JP6068882B2 (ja) レーザー加工装置
JP4684717B2 (ja) ウエーハのレーザー加工方法およびレーザー加工装置
JP2007190587A (ja) レーザー加工装置
JP2008110383A (ja) レーザー加工装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150817

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160627

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160705

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160825

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161206

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161226

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6068882

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250