JP2015039715A - レーザー加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パワーメーターの公差の影響を受けずに、複数のレーザー加工装置の加工条件を設定できるようにする。
【解決手段】１／２波長板６１の角度を調整することによりレーザー光線ＬＢの出力を調整して被加工物Ｗにレーザー光線を集光するレーザー加工装置において、１／２波長板６１の角度を順次変更することにより出力が調整されたレーザー光線を被加工物Ｗの表面側から照射して形成された加工溝の表面からの深さを実測した複数の実測値と、実測値に対応する１／２波長板６１の複数の角度との相関関係データを記憶手段８２に記憶しておき、入力手段８１から被加工物Ｗの表面からの所望の加工溝深さ情報が入力されると、制御手段８０が、記憶手段８２に記憶された相関関係データに基づいて、１／２波長板６１の角度を、所望の加工溝深さに対応する角度に調整することで、パワーメーターを使用せずに加工溝深さのバラツキが生じるのを防止する。
【選択図】図２

Description

本発明は、被加工物にレーザー光線を照射して加工溝を形成することができるレーザー加工装置に関する。

近年は、半導体ウェーハ等の板状の被加工物を分割する方法として、被加工物に形成された分割予定ラインに沿ってパルスレーザー光線を照射することによりレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝に沿ってメカニカルブレーキング装置によって割断する加工方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。

ウェーハの表面には、様々な機能膜や絶縁膜、ＴＥＧ(Test Element Group)などの多種の材質が含まれているため、上記加工方法においては、ウェーハの表面から所定深さを有する適切な加工溝を形成するために、レーザー光線の出力（レーザーパワー）を高精度に制御することが求められている。レーザーパワーは、パワーメーターで測定した値を基準に設定されている。

特開２００６−１２０７９７号公報

しかし、パワーメーター自体が、その個体差により数％の公差を有しているため、同一のパワーメーターを用いて複数のレーザー加工装置のレーザー出力を調整して加工を行っても、加工溝の深さにバラツキが生じるという問題が生じている。

本発明は、上記問題にかんがみなされたもので、その目的は、パワーメーターの公差の影響を受けずに複数のレーザー加工装置の加工条件を設定し、所望深さの加工溝を形成できるようにすることを目的とする。

本発明は、被加工物を保持するチャックテーブルと、レーザー光線を発振するレーザー光線発振器と、１／２波長板の角度を調整することによりレーザー光線発振器から発振されたレーザー光線の出力を調整する出力調整手段と、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集光する集光器を備えるレーザー光線照射手段と、少なくとも出力調整手段を制御する制御手段と、を具備するレーザー加工装置に関し、出力調整手段の１／２波長板の角度を順次変更することにより出力が調整されたレーザー光線を被加工物の表面側から照射して形成された加工溝の表面からの深さを実測した複数の実測値と、実測値に対応する１／２波長板の順次変更させた複数の角度との相関関係データを記憶する記憶手段と、被加工物の表面からの所望の加工溝深さ情報を入力する入力手段と、を備え、入力手段により所望の加工溝深さ情報が入力されると、制御手段は、記憶手段に記憶された実測値の相関関係データに基づいて、出力調整手段の１／２波長板の角度を、所望の加工溝深さに対応する角度に調整する。

本発明は、レーザー出力を調整する１／２波長板の角度と実際の加工溝深さとの相関関係データをレーザー加工装置ごとに記憶手段に記憶しておき、入力手段によって所望の加工溝深さが入力されると、制御手段が、１／２波長板を所望の加工溝深さに対応する角度に調整するため、装置ごとに加工溝深さのバラツキが生じるのを防止することができる。また、パワーメーターを使用せず、所望の加工溝深さを入力するだけで済むため、加工条件の設定が容易である。

レーザー加工装置を示す斜視図。 レーザー光線照射手段の構成を示すブロック図。 相関関係データを示すグラフ。 被加工物に形成された加工溝を示す断面図。

図１に示すレーザー加工装置１は、チャックテーブル１０に保持された被加工物に対してレーザー加工手段４０がレーザー加工を施す装置である。

チャックテーブル１０は、被加工物を保持して回転可能であるとともに、Ｘ軸方向送り手段２０によって駆動されて±Ｘ方向に移動可能となっている。

Ｘ軸方向送り手段２０は、Ｘ軸方向にのびるボールネジ２１と、ボールネジ２１の一端に接続されたモータ２２と、ボールネジ２１と平行にのびる一対のガイドレール２３と、図示しない内部のナットがボールネジ２１に螺合するとともに下部がガイドレール２３に摺接する移動基台２４とを備えており、モータ２２によって駆動されてボールネジ２１が回動することにより、移動基台２４がガイドレール２３にガイドされて±Ｘ方向に移動し、チャックテーブル１０を同方向に移動させることができる。

チャックテーブル１０及びＸ軸方向送り手段２０は、Ｙ軸方向送り手段３０によって駆動されて±Ｙ方向に移動可能となっている。Ｙ軸方向送り手段３０は、Ｙ軸方向にのびるボールネジ３１と、ボールネジ３１の一端に接続されたモータ３２と、ボールネジ３１と平行に配設された一対のガイドレール３３と、図示しない内部のナットがボールネジ３１に螺合するとともに下部がガイドレール３３に摺接する移動基台３４とを備えており、モータ３２によって駆動されてボールネジ３１が回動することにより、移動基台３４がガイドレール３３にガイドされて±Ｙ方向に移動し、移動基台３４の上にＸ軸方向送り手段２０を介して配設されたチャックテーブル１０を同方向に移動させることができる。

図２に示すように、レーザー加工手段４０は、レーザー光線を発振するレーザー光線発振器７０と、レーザー光線発振器７０から発振されたレーザー光線の出力を調整する出力調整手段６０と、チャックテーブル１０に保持された被加工物にレーザー光線を集光する集光器５３を備えるレーザー光線照射手段５０と、少なくとも出力調整手段６０を制御する制御手段８０とを備えている。

レーザー光線発振器７０は、所定波長のレーザー光線を発振する発振器であり、例えば、ＹＡＧレーザー発振器やＹＶＯ４レーザー発振器等からなるレーザー光線発振器、赤外線波長域のレーザー光線を発振する発振器等によって構成されている。

出力調整手段６０は、レーザー光線発振器７０から発振されたレーザー光線の光路上に配設された１／２波長板６１と、１／２波長板を所定角度回転させるモータ６２と、１／２波長板６１を通過したレーザー光線の光路上に位置する偏光ビームスプリッタ６３と、偏光ビームスプリッタ６３において分岐したレーザー光線を吸収するアブソーバ６４とを備えている。

１／２波長板６１は、その回動角度に応じてレーザー光線発振器７０が発振したレーザー光線ＬＢの直線偏光方向を変化させる。偏光ビームスプリッタ６３は、１／２波長板６１を通過したレーザー光線のうち、所定の直線偏光方向を有するレーザー光線をレーザー光線照射手段５０に向けて透過させるとともに、所定の直線偏光方向以外の直線偏光方向を有するレーザー光線をアブソーバ６４側に分岐させる。アブソーバ６４は、偏光ビームスプリッタ６３によって分岐されたレーザー光線を吸収するためのものであり、レーザー光線を良好に吸収すべく例えばつや消し黒色系金属によって構成するとよい。

レーザー光線照射手段５０は、ビームスプリッタ６３を透過したレーザー光線の光路上に位置する偏光方向設定部５１と、レーザー光線を反射させてその向きを変えるミラー素子５２と、ミラー素子５２によって導かれたレーザー光線を集光する集光器５３とを備えている。偏光方向設定部５１は、回折光学素子等を用いた一般周知のホモジナイザーであり、加工進行方向に直交する方向において断面エネルギー分布がガウシアン分布であるレーザー光線を、加工進行方向に直交する方向において断面エネルギー分布が加工範囲内で一定であるレーザー光線に変換する。ミラー素子５２は、１／２波長板６１を通過したレーザー光線を集光レンズ５３側に向けて反射させるためのものである。集光レンズ５３は、被加工物Ｗと対向するように配設され、被加工物Ｗの内部に集光点を位置付けてミラー素子５２によって反射されたレーザー光線を集光するものである。

制御手段８０は、少なくともＣＰＵとメモリ等の記憶素子とを備えており、モータ６２を制御することにより、１／２波長板６１の角度を調整し、レーザー光線照射手段５０に向けて通過させるレーザー光線ＬＢの出力を調整する。制御手段８０は、キーボード等の入力手段８１と、メモリ等の記憶素子を有する記憶手段８２とに接続されており、制御手段８０は、入力手段８１からの入力を受け付けるとともに、記憶手段８２との間でデータの入出力を行うことができる。

記憶手段８２には、例えば図３に示すように、１／２波長版６１の回転角度と加工溝深さＤとの相関関係が記憶される。この相関関係は、１／２波長版６１の角度を所定の基準位置から順次変更することにより出力を調整して被加工物の表面側からレーザー光線を照射し、形成された加工溝の被加工物の表面からの深さを実測し、１／２波長版６１の回転角度と当該実測値とを対応付けることにより求める。

加工溝深さの実測値は、加工溝形成後に外力を加えて被加工物を分割し、各加工溝の深さを顕微鏡等により実測することにより求める。このような相関関係は、レーザー加工装置１が複数ある場合において、レーザー加工装置１ごとに記憶される。また、各レーザー加工装置１においては、図１に示したチャックテーブル１０の±Ｘ方向の送り速度ごとに相関関係データを求め、記憶手段８２に記憶する。チャックテーブル１０の±Ｘ方向の送り速度は、グラフの傾きには影響を与えないが、送り速度によって切片の値は異なる。なお、図３の例では、送り速度が１００ｍｍ／ｓの場合と１２０ｍｍ／ｓの場合とが記憶されているが、これには限定されない。

また、被加工物の材質が複数種類ある場合は、被加工物の材質ごとに相関関係データを求めて記憶手段８２に記憶する。材質に応じて、図３のグラフの傾きが変化する。

次に、レーザー加工装置１の動作例について説明する。被加工物Ｗは、チャックテーブル１０において保持される。被加工物には、加工溝を形成すべき分割予定ライン（不図示）が形成されており、形成すべき加工溝の所望の加工溝深さ情報は、オペレータによって入力手段８１から入力されて記憶手段８２に記憶される。

最初に、Ｘ軸方向送り手段２０が、被加工物Ｗを保持したチャックテーブル１０を−Ｘ方向に移動させ、レーザー光線照射手段５０の下方に移動させていく。そして、チャックテーブル１０を±Ｘ方向に移動させながら、レーザー光線照射手段５０から、被加工物Ｗに形成された分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射し、被加工物Ｗの表面をアブレーション加工する。例えば、被加工物Ｗがシリコンワークである場合は、シリコンに対して吸収性を有するレーザー光線を照射する。そうすると、図４に示すように、被加工物の表面から深さＤを有する加工溝９が形成される。

レーザー光線の照射時、制御手段８０は、記憶手段８１に記憶された図３に示した相関関係データを読み出し、所望の加工深さ情報に対応する１／２波長版６１の角度を求める。そして、制御手段８０は、求めた角度分だけ１／２波長板６１を回転させる。例えば、チャックテーブル１０の送り速度が１２０ｍｍ／ｓであり、所望の加工溝深さＤが２５［μｍ］である場合は、これに対応する１／２波長板６１の回転角度が１．２度であるため、制御手段８０は、モータ６２を制御して１／２波長板６１を１．２度回転させる。

このように、レーザー出力を調整する１／２波長板６１の角度と実際の加工溝深さとの相関関係データをレーザー加工装置ごとに記憶手段８２記憶しておき、入力手段８１によって所望の加工溝深さが入力されると、制御手段８０が、１／２波長板６１を所望の加工溝深さに対応する角度に調整するため、パワーメーターを使用する必要がなく、所望の加工溝深さを入力するだけで、装置ごとに加工溝深さのバラツキが生じるのを防止することができる。

このようにして所望深さの加工溝が形成された後、被加工物Ｗに対して外力を加えることにより、被加工物Ｗを個々のチップに分割することができる。

１：レーザー加工装置
１０：チャックテーブル
２０：Ｘ軸方向送り手段 ２１：ボールネジ ２２：モータ ２３：ガイドレール
２４：移動基台
３０：Ｙ軸方向送り手段 ３１：ボールネジ ３２：モータ ３３：ガイドレール
３４：移動基台
４０：レーザー加工手段
５０：レーザー光線照射手段
５１：偏光方向設定部 ５２：ミラー素子 ５３：集光器
６０：出力調整手段 ６１：１／２波長板 ６２：モータ ６３：偏光ビームスプリッタ
６４：アブソーバ
７０：レーザー光線発振器
８０：制御手段 ８１：入力手段 ８２：記憶手段
Ｗ：被加工物 ９：加工溝

Claims (1)

1. 被加工物を保持するチャックテーブルと、レーザー光線を発振するレーザー光線発振器と、１／２波長板の角度を調整することにより該レーザー光線発振器から発振された該レーザー光線の出力を調整する出力調整手段と、該チャックテーブルに保持された被加工物に該レーザー光線を集光する集光器を備えるレーザー光線照射手段と、少なくとも該出力調整手段を制御する制御手段と、を具備するレーザー加工装置において、
   該出力調整手段の該１／２波長板の角度を順次変更することにより出力が調整されたレーザー光線を被加工物の表面側から照射して形成された加工溝の該表面からの深さを実測した複数の実測値と、該実測値に対応する該１／２波長板の順次変更させた複数の角度との相関関係データを記憶する記憶手段と、
   被加工物の表面からの所望の加工溝深さ情報を入力する入力手段と、を備え、
   該入力手段により所望の加工溝深さ情報が入力されると、該制御手段は、該記憶手段に記憶された該実測値の相関関係データに基づいて、該出力調整手段の該１／２波長板の角度を、所望の加工溝深さに対応する角度に調整すること、を特徴とするレーザー加工装置。

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