JP2018149571A - レーザー加工方法およびレーザー加工装置 - Google Patents

レーザー加工方法およびレーザー加工装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2018149571A
JP2018149571A JP2017047589A JP2017047589A JP2018149571A JP 2018149571 A JP2018149571 A JP 2018149571A JP 2017047589 A JP2017047589 A JP 2017047589A JP 2017047589 A JP2017047589 A JP 2017047589A JP 2018149571 A JP2018149571 A JP 2018149571A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser beam
workpiece
time
pulse laser
pulse
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
JP2017047589A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6802093B2 (ja
Inventor
洋司 森數
Yoji Morikazu
洋司 森數
昇 武田
Noboru Takeda
昇 武田
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 JP2017047589A priority Critical patent/JP6802093B2/ja
Priority to TW107105886A priority patent/TWI760440B/zh
Priority to KR1020180026839A priority patent/KR102403533B1/ko
Priority to CN201810193730.6A priority patent/CN108568601B/zh
Priority to DE102018203676.4A priority patent/DE102018203676A1/de
Priority to US15/919,934 priority patent/US10780524B2/en
Publication of JP2018149571A publication Critical patent/JP2018149571A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6802093B2 publication Critical patent/JP6802093B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/0006—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0604—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • B23K26/0624—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses using ultrashort pulses, i.e. pulses of 1ns or less
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/067—Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing
    • B23K26/0676—Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing into dependently operating sub-beams, e.g. an array of spots with fixed spatial relationship or for performing simultaneously identical operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
    • B23K26/402—Removing material taking account of the properties of the material involved involving non-metallic material, e.g. isolators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/04—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
    • B23K37/0461—Welding tables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76—Making of isolation regions between components

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Dicing (AREA)

Abstract

【課題】レーザー加工の品質の更なる向上が図られるレーザー加工方法およびレーザー加工装置を提供する。
【解決手段】本発明のレーザー加工方法は、被加工物にレーザー光線を照射することによって生じる電子励起の時間より短いパルス幅を有する第一のレーザー光線ＬＢ１を照射する第一の照射工程と、電子励起時間内に次の第二のレーザー光線ＬＢ２を照射する第二の照射工程とを含む。本発明のレーザー加工装置２は、被加工物を保持する保持手段６と、保持手段６に保持された被加工物にレーザー光線ＬＢを照射するレーザー光線照射手段１０とを含む。レーザー光線照射手段１０は、被加工物にレーザー光線を照射することによって生じる電子励起の時間よりも短いパルス幅を有するパルスレーザー光線ＬＢを発振する発振器４４を備え、被加工物に第一のレーザー光線ＬＢ１を照射して発生する電子励起の時間内に次の第二のレーザー光線ＬＢ２を照射する。
【選択図】図２

Description

本発明は、加工品質の向上が図られるレーザー加工方法およびレーザー加工装置に関する。
ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは、レーザー加工装置によって個々のデバイスに分割され、分割された各デバイスは携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
レーザー加工装置は下記（１）ないし（３）のタイプのものが存在し、被加工物の種類、加工条件を考慮して適正なレーザー加工装置が選択される。
（１）被加工物に対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射してアブレーション加工を施し分割予定ラインに溝を形成して個々のデバイスに分割するタイプ（たとえば特許文献１参照。）
（２）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の集光点を分割予定ラインの内部に位置づけてパルスレーザー光線をウエーハに照射して分割予定ラインの内部に改質層を形成して個々のデバイスに分割するタイプ（たとえば特許文献２参照。）
（３）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の集光点を分割予定ラインに位置づけてパルスレーザー光線をウエーハに照射して分割予定ラインの表面から裏面に至る細孔と細孔を囲繞する非晶質を形成し個々のデバイスに分割するタイプ（たとえば特許文献３参照。）
特開平１０−３０５４２０号公報 特許第３４０８８０５号公報 特開２０１４−２２１４８３号公報
レーザー加工の品質は、発振器が発振するレーザー光線の出力、繰り返し周波数、パルス幅、スポット径、に加え被加工物の送り速度を含む各加工要素に依存しており、各加工要素が適宜調整され加工条件が設定される。しかし、レーザー加工の品質の更なる向上を図るためには、前記した加工要素の従来の調整では限界がある。
上記事実に鑑みてなされた本発明の課題は、レーザー加工の品質の更なる向上が図られるレーザー加工方法およびレーザー加工装置を提供することである。
上記課題を解決するために本発明の第一の局面が提供するのは以下のレーザー加工方法である。すなわち、被加工物にレーザー光線を照射して加工を施すレーザー加工方法であって、被加工物にレーザー光線を照射することによって生じる電子励起の時間より短いパルス幅を有する第一のレーザー光線を照射する第一の照射工程と、該電子励起時間内に次の第二のレーザー光線を照射する第二の照射工程と、を少なくとも含むレーザー加工方法である。
本発明の第一の局面に係るレーザー加工方法では、該第一の照射工程と該第二の照射工程とを実施した後、被加工物に生じる熱が放出する時間以上の時間を空けて次の該第一の照射工程と該第二の照射工程とを実施するのが好ましい。
本発明の第二の局面が提供するのは以下のレーザー加工装置である。すなわち、被加工物を保持する保持手段と、該保持手段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、を含むレーザー加工装置であって、該レーザー光線照射手段は、被加工物にレーザー光線を照射することによって生じる電子励起の時間よりも短いパルス幅を有するパルスレーザー光線を発振する発振器を備え、被加工物に第一のレーザー光線を照射して発生する電子励起の時間内に次の第二のレーザー光線を照射するレーザー加工装置である。
本発明の第二の局面に係るレーザー加工装置では、該第一のレーザー光線と該第二のレーザー光線を照射した後、被加工物に生じる熱が放出する時間以上の時間を空けて次の該第一のレーザー光線と該第二のレーザー光線を照射するのが好適である。
本発明の第一の局面に係るレーザー加工方法は、被加工物にレーザー光線を照射することによって生じる電子励起の時間より短いパルス幅を有する第一のレーザー光線を照射する第一の照射工程と、該電子励起時間内に次の第二のレーザー光線を照射する第二の照射工程と、を少なくとも含み構成されるので、被加工物を構成する原子を取り巻く電子が第一のレーザー光線で活性化された状態で次の第二のレーザー光線が照射され加工が促進してレーザー加工の品質の向上が図られる。
本発明の第二の局面に係るレーザー加工装置は、被加工物を保持する保持手段と、該保持手段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、を含むレーザー加工装置であって、該レーザー光線照射手段は、被加工物にレーザー光線を照射することによって生じる電子励起の時間よりも短いパルス幅を有するパルスレーザー光線を発振する発振器を備え、被加工物に第一のレーザー光線を照射して発生する電子励起の時間内に次の第二のレーザー光線を照射するので、被加工物を構成する原子を取り巻く電子が第一のレーザー光線で活性化された状態で次の第二のレーザー光線が照射され加工が促進してレーザー加工の品質の向上が図られる。
本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図。 第一の実施形態に係るレーザー光線照射手段のブロック図。 ウエーハの斜視図。 第二の実施形態に係るレーザー光線照射手段のブロック図。 第三の実施形態に係るレーザー光線照射手段のブロック図。 第四の実施形態に係るレーザー光線照射手段のブロック図。
まず、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の第一の実施形態及びこのレーザー加工装置を用いるレーザー加工方法について図１ないし図３を参照しつつ説明する。
図１に示すレーザー加工装置２は、基台４と、被加工物を保持する保持手段６と、保持手段６を移動させる移動手段８と、保持手段６に保持された被加工物にパルスレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段１０と、保持手段６に保持された被加工物を撮像する撮像手段１２とを備える。
図１に示すとおり、保持手段６は、Ｘ方向において移動自在に基台４に搭載された矩形状のＸ方向可動板１４と、Ｙ方向において移動自在にＸ方向可動板１４に搭載された矩形状のＹ方向可動板１６と、Ｙ方向可動板１６の上面に固定された円筒状の支柱１８と、支柱１８の上端に固定された矩形状のカバー板２０とを含む。カバー板２０にはＹ方向に延びる長穴２０ａが形成され、長穴２０ａを通って上方に延びる円形状のチャックテーブル２２が支柱１８の上端に回転自在に搭載されている。チャックテーブル２２の上面には、多孔質材料から形成され実質上水平に延在する円形状の吸着チャック２４が配置され、吸着チャック２４は流路によって吸引手段（図示していない。）に接続されている。そして、チャックテーブル２２においては、吸引手段によって吸着チャック２４の上面に吸引力を生成することにより、吸着チャック２４の上面に載置された被加工物を吸着して保持することができる。また、チャックテーブル２２の周縁には、周方向に間隔をおいて複数個のクランプ２６が配置されている。なお、Ｘ方向は図１に矢印Ｘで示す方向であり、Ｙ方向は図１に矢印Ｙで示す方向であってＸ方向に直交する方向である。Ｘ方向及びＹ方向が規定する平面は実質上水平である。
移動手段８は、チャックテーブル２２をＸ方向に移動させるＸ方向移動手段２８と、チャックテーブル２２をＹ方向に移動させるＹ方向移動手段３０と、上下方向に延びる軸線を中心としてチャックテーブル２２を回転させる回転手段（図示していない。）とを含む。Ｘ方向移動手段２８は、基台４上においてＸ方向に延びるボールねじ３２と、ボールねじ３２の片端部に連結されたモータ３４とを有する。ボールねじ３２のナット部（図示していない。）は、Ｘ方向可動板１４の下面に固定されている。そしてＸ方向移動手段２８は、ボールねじ３２によりモータ３４の回転運動を直線運動に変換してＸ方向可動板１４に伝達し、基台４上の案内レール４ａに沿ってＸ方向可動板１４をＸ方向に進退させ、これによってチャックテーブル２２をＸ方向に進退させる。Ｙ方向移動手段３０は、Ｘ方向可動板１４上においてＹ方向に延びるボールねじ３６と、ボールねじ３６の片端部に連結されたモータ３８とを有する。ボールねじ３６のナット部（図示していない。）は、Ｙ方向可動板１６の下面に固定されている。そしてＹ方向移動手段３０は、ボールねじ３６によりモータ３８の回転運動を直線運動に変換してＹ方向可動板１６に伝達し、Ｘ方向可動板１４上の案内レール１４ａに沿ってＹ方向可動板１６をＹ方向に進退させ、これによってチャックテーブル２２をＹ方向に進退させる。回転手段は、支柱１８に内蔵されたモータ（図示していない。）を有し、上下方向に延びる軸線を中心として支柱１８に対してチャックテーブル２２を回転させる。
レーザー光線照射手段１０は、基台４の上面から上方に延び次いで実質上水平に延びる枠体４０と、枠体４０の先端下面に配置された集光器４２と、集光点位置調整手段（図示していない。）とを含む。集光器４２には、保持手段６のチャックテーブル２２に保持された被加工物にレーザー光線を集光して照射するための集光レンズ４２ａが内蔵されている。また、撮像手段１２は、集光器４２とＸ方向に間隔をおいて枠体４０の先端下面に付設されている。
図２を参照して説明すると、レーザー光線照射手段１０は、ウエーハ等の被加工物にレーザー光線を照射することによって生じる電子励起の時間（以下「電子励起時間」という。）よりも短いパルス幅を有するパルスレーザー光線ＬＢを発振する発振器４４と、発振器４４が発振したパルスレーザー光線ＬＢを分岐して第一の光路４６に第一のパルスレーザー光線ＬＢ１を導くと共に第二の光路４８に第二のパルスレーザー光線ＬＢ２を導く第一のビームスプリッター５０と、第二の光路４８に配設され、電子励起時間に満たない時間だけ第一のパルスレーザー光線ＬＢ１に対して第二のパルスレーザー光線ＬＢ２を遅延させる光遅延光学体５２と、第一の光路４６と第二の光路４８とを合流させる第二のビームスプリッター５４とを含む。第一の実施形態では図２に示すとおり、レーザー光線照射手段１０は、更に、発振器４４が発振したパルスレーザー光線ＬＢの出力を調整するアッテネーター５６と、発振器４４と第一のビームスプリッター５０との間（図示の実施形態ではアッテネーター５６と第一のビームスプリッター５０との間）に配設された１／２波長板５８と、第一の光路４６を直角に曲げて第二のビームスプリッター５４に第一のパルスレーザー光線ＬＢ１を導く第一のミラー６０と、第二の光路４８を直角に曲げて第二のビームスプリッター５４に第二のパルスレーザー光線ＬＢ２を導く第二のミラー６２とを含む。
発振器４４が発振するパルスレーザー光線ＬＢのパルス幅は、電子励起時間より短く、たとえば、電子励起時間が約８ｐｓ（８×１０−１２秒）であるサファイア（Ａｌ２Ｏ３）が被加工物である場合には約１ｐｓに設定されるのが好ましい。発振器４４が発振するパルスレーザー光線ＬＢの波長は、３５５ｎｍ、１０６４ｎｍ等、加工の種類に応じて適宜決定される。発振器４４が発振したパルスレーザー光線ＬＢは、加工の種類に応じた適宜の出力にアッテネーター５６によって調整されて１／２波長板５８に入射する。１／２波長板５８に入射したパルスレーザー光線ＬＢは、第一のビームスプリッター５０に対して偏光面がＰ偏光であるＰ偏光成分の光量と、第一のビームスプリッター５０に対して偏光面がＳ偏光であるＳ偏光成分の光量とが１／２波長板５８により適宜（たとえば均等に）調整される。第一のビームスプリッター５０は、入射したパルスレーザー光線ＬＢのうちＰ偏光成分を透過させて第一の光路４６に第一のパルスレーザー光線ＬＢ１を導き、入射したパルスレーザー光線ＬＢのうちＳ偏光成分を反射して第二の光路４８に第二のパルスレーザー光線ＬＢ２を導くようになっている。第一の光路４６に導かれた第一のパルスレーザー光線ＬＢ１は、第一のミラー６０で反射して第二のビームスプリッター５４に入射する。一方、第二の光路４８に導かれた第二のパルスレーザー光線ＬＢ２は、第二のミラー６２で反射して光遅延光学体５２に入射する。光遅延光学体５２は、たとえば、第二の光路４８の進行方向において所定長さを有するガラス片から構成され得る。第二の光路４８の進行方向における光遅延光学体５２の長さは、電子励起時間に満たない時間だけ第一のパルスレーザー光線ＬＢ１に対して第二のパルスレーザー光線ＬＢ２を光遅延光学体５２が遅延させる遅延時間と、光遅延光学体５２の屈折率とから決定される。たとえば、電子励起時間が約８ｐｓであるサファイアが被加工物であるとき遅延時間は約４ｐｓに設定されるのが好適であり、屈折率１．５のガラス片から光遅延光学体５２が形成される場合に４ｐｓの遅延時間を生じさせるためには、第二の光路４８の進行方向における光遅延光学体５２の長さは約２．５ｍｍとなる。そして、光遅延光学体５２を透過した第二のパルスレーザー光線ＬＢ２は、第一のパルスレーザー光線ＬＢ１に対して電子励起時間に満たない所定遅延時間だけ遅延して第二のビームスプリッター５４に入射する。なお、光遅延光学体５２は、第一のパルスレーザー光線ＬＢ１と第二のパルスレーザー光線ＬＢ２との一方に対して、第一のパルスレーザー光線ＬＢ１と第二のパルスレーザー光線ＬＢ２との他方を相対的に遅延させればよいので、第一の経路４６に配設され、電子励起時間に満たない所定遅延時間だけ第二のパルスレーザー光線ＬＢ２に対して第一のパルスレーザー光線ＬＢ１を遅延させるようにしてもよい。
図示の実施形態における第二のビームスプリッター５４は、入射したパルスレーザー光線ＬＢのうちＰ偏光成分を透過させると共に、入射したパルスレーザー光線ＬＢのうちＳ偏光成分を反射して光路を変換するようになっている。第二のビームスプリッター５４に対しても偏光面がＰ偏光である第一のパルスレーザー光線ＬＢ１は第二のビームスプリッター５４を透過し、第二のビームスプリッター５４に対しても偏光面がＳ偏光である第二のパルスレーザー光線ＬＢ２は第二のビームスプリッター５４で反射して光路が変換され、したがって第二のビームスプリッター５４によって第一の光路４６と第二の光路４８とが合流される。そして、第一のパルスレーザー光線ＬＢ１が集光レンズ４２ａで集光されて被加工物に照射されると共に、第一のパルスレーザー光線ＬＢ１に対して電子励起時間に満たない所定遅延時間だけ遅延して第二のパルスレーザー光線ＬＢ２が集光レンズ４２ａで集光されて被加工物に照射される。すなわち、レーザー光線照射手段１０は、被加工物に第一のパルスレーザー光線ＬＢ１を照射して発生する電子励起の時間内に次の第二のパルスレーザー光線ＬＢ２を被加工物に照射可能になっている。
発振器４４が発振するパルスレーザー光線ＬＢの繰り返し周波数は、第一のパルスレーザー光線ＬＢ１と第二のパルスレーザー光線ＬＢ２とを被加工物に照射した後に被加工物に生じる熱が放出する時間で１秒を除した値以下に設定されるのが好都合である。たとえば、レーザー光線の照射によって被加工物に生じる熱が放出する時間（以下「熱放出時間」という。）が約１μｓ（１×１０−６秒）であるサファイアが被加工物である場合、サファイアの熱放出時間１μｓで１秒を除した値は１×１０６となるため、発振器４４が発振するパルスレーザー光線ＬＢの繰り返し周波数は１ＭＨｚ（１×１０６Ｈｚ）以下に設定されるのが好ましい。このように繰り返し周波数が設定されることで、レーザー光線照射手段１０は、第一のパルスレーザー光線ＬＢ１と第二のパルスレーザー光線ＬＢ２とを被加工物に照射した後、熱放出時間以上の時間を空けて次の第一のパルスレーザー光線ＬＢ１と第二のパルスレーザー光線ＬＢ２を被加工物に照射することになる。これによって、レーザー加工による熱影響を被加工物に与えることが抑制され、レーザー加工の品質の向上が図られる。
図３に示す円盤状のウエーハ７０の表面７０ａは、格子状の分割予定ライン７２によって複数の矩形領域に区画され、複数の矩形領域のそれぞれにはＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス７４が形成されている。図示の実施形態では、周縁が環状フレーム７６に固定された粘着テープ７８にウエーハ７０の裏面が貼り付けられている。なお、ウエーハ７０の表面７０ａが粘着テープ７８に貼り付けられていてもよい。
レーザー加工装置２を用いてウエーハ７０にレーザー加工を施す際は、まず、ウエーハ７０の表面７０ａを上に向けてチャックテーブル２２の上面にウエーハ７０を保持させると共に、環状フレーム７６の外周縁部を複数のクランプ２６で固定するウエーハ保持工程を実施する。次いで、撮像手段１２で上方からウエーハ７０を撮像し、撮像手段１２で撮像したウエーハ７０の画像に基づいて、移動手段８でチャックテーブル２２を移動及び回転させることにより格子状の分割予定ライン７２をＸ方向及びＹ方向に整合させるアライメント工程を実施する。次いで、Ｘ方向に整合させた分割予定ライン７２の片端部の上方に集光器４２を位置づけ、集光点位置調整手段で集光器４２を昇降させることにより集光点の上下方向位置を調整する集光点位置調整工程を実施する。なお、集光点の直径は、φ１〜２０μｍ等、加工の種類に応じて適宜決定される。
次いで、ウエーハ７０にレーザー光線を照射することによって生じる電子励起の時間より短いパルス幅を有する第一のパルスレーザー光線ＬＢ１を照射する第一の照射工程と、ウエーハ７０の電子励起時間内に次の第二のパルスレーザー光線ＬＢ２を照射する第二の照射工程とを実施する。上述のとおりレーザー加工装置２においては、発振器４４が発振するパルスレーザー光線ＬＢのパルス幅が被加工物の電子励起時間よりも短く設定されていると共に、被加工物に第一のパルスレーザー光線ＬＢ１を照射して発生する電子励起の時間内に次の第二のパルスレーザー光線ＬＢ２を被加工物に照射可能になっているので、レーザー加工装置２を用いることにより第一の照射工程と第二の照射工程とを実施することができる。第一の照射工程と第二の照射工程とを実施することで、ウエーハ７０を構成する原子を取り巻く電子が第一のパルスレーザー光線ＬＢ１で活性化された状態で次の第二のパルスレーザー光線ＬＢ２が照射され加工が促進してレーザー加工の品質の向上が図られる。たとえば、ウエーハ７０に対して透過性を有するレーザー光線を照射して分割予定ライン７２の内部に改質層を形成する改質層形成加工を行う場合において、第一の照射工程と第二の照射工程とを実施することによりレーザー光線の入射方向において分割予定ライン７２の内部に比較的長い改質層を形成することができる。最初の第一の照射工程と第二の照射工程とを実施した後は、図３に示すとおり、集光点に対してチャックテーブル２２を所定の加工送り速度（たとえば５００ｍｍ／ｓでよいが、繰り返し周波数を考慮して適宜決定される。）でＸ方向移動手段２８によってＸ方向に加工送りしながら、第一の照射工程と第二の照射工程とを交互に繰り返す分割加工を分割予定ライン７２に沿って実施する。分割加工は、分割予定ライン７２の間隔の分だけ集光点に対してチャックテーブル２２をＹ方向移動手段３０によってＹ方向にインデックス送りしつつ、Ｘ方向に整合させた分割予定ライン７２のすべてに施す。また、回転手段によってチャックテーブル２２を９０度回転させた上で、インデックス送りしつつ分割加工を行い、先に分割加工を施した分割予定ライン７２と直交する分割予定ライン７２のすべてにも分割加工を施す。これによって、加工品質が向上したレーザー加工によってウエーハ７０を個々のデバイス７４に分割することができる。
分割加工を施す際は、発振器４４が発振するパルスレーザー光線ＬＢの繰り返し周波数を、第一のパルスレーザー光線ＬＢ１と第二のパルスレーザー光線ＬＢ２とをウエーハ７０に照射した後にウエーハ７０に生じる熱が放出する時間で１秒を除した値以下に設定することによって、第一の照射工程と第二の照射工程とを実施した後、ウエーハ７０に生じる熱が放出する時間以上の時間を空けて次の第一の照射工程と第二の照射工程とを実施するのが好都合である。これによって、レーザー加工による熱影響をウエーハ７０に与えることが抑制され、レーザー加工の品質の向上が図られる。
次に、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の第二の実施形態及びこのレーザー加工装置を用いるレーザー加工方法について図３及び図４を参照しつつ説明する。なお、第二の実施形態では、第一の実施形態と同一の構成要素に同一符号を付しその説明を省略する。
図４に示すとおり、レーザー加工装置８０のレーザー光線照射手段８２は、発振器４４と、第一のビームスプリッター５０と、第二のビームスプリッター５４とを含み、発振器４４から発振されたパルスレーザー光線ＬＢが第一のビームスプリッター５０によって分岐されて第一のパルスレーザー光線ＬＢ１が導かれる第一の光路８４と、発振器４４から発振されたパルスレーザー光線ＬＢが第一のビームスプリッター５０によって分岐されて第二のパルスレーザー光線ＬＢ２が導かれる第二の光路８６とが同材質の光ファイバーから形成されている。レーザー光線照射手段８２では、第二の光路８６の光路長が第一の光路８４の光路長よりも所定長さだけ長く形成されており、第一のパルスレーザー光線ＬＢ１が第一の光路８４を通過すると共に第二のパルスレーザー光線ＬＢ２が第二の光路８６を通過すると、電子励起時間に満たない所定遅延時間だけ第一のパルスレーザー光線ＬＢ１に対して第二のパルスレーザー光線ＬＢ２が遅延するようになっている。したがって第二の実施形態では、第一の光路８４よりも所定長さだけ長く形成された第二の光路８６により光遅延光学体が構成されている。第一の光路８４と第二の光路８６との光路長差は遅延時間により決定される。たとえば、電子励起時間が約８ｐｓであるサファイアが被加工物であるとき遅延時間は約４ｐｓに設定されるのが好適であり、４ｐｓの遅延時間を生じさせるためには、光ファイバーの屈折率が１．５の場合、第一の光路８４と第二の光路８６との光路長差は約２．５ｍｍとなる。なお、電子励起時間に満たない所定遅延時間だけ第二のパルスレーザー光線ＬＢ２に対して第一のパルスレーザー光線ＬＢ１を遅延させるように、第一の光路８４が第二の光路８６よりも所定長さだけ長く形成されていてもよい。また、第二の実施形態では図４に示すとおり、レーザー光線照射手段８２は、更に、アッテネーター５６と、１／２波長板５８と、コリメートレンズ８８と、ミラー９０とを含む。
第一のパルスレーザー光線ＬＢ１は、第一の光路８４及び第二のビームスプリッター５４を通過した後、コリメートレンズ８８で平行光に変換され、次いでミラー９０で光路が変換され、そして集光レンズ４２ａで集光されて被加工物に照射される。また、第二のパルスレーザー光線ＬＢ２は、第二の光路８６を通過し、第一のパルスレーザー光線ＬＢ１に対して電子励起時間に満たない所定遅延時間だけ遅延して第二のビームスプリッター５４を通過した後、コリメートレンズ８８で平行光に変換され、次いでミラー９０で光路が変換され、そして集光レンズ４２ａで集光されて被加工物に照射される。すなわち、レーザー光線照射手段８２は、被加工物に第一のパルスレーザー光線ＬＢ１を照射して発生する電子励起の時間内に次の第二のパルスレーザー光線ＬＢ２を被加工物に照射可能になっている。
レーザー加工装置８０を用いてウエーハ７０にレーザー加工を施す際は、第一の実施形態と同様に、まずウエーハ保持工程を実施し、次いでアライメント工程を実施した後、集光点位置調整工程を実施する。次いで、ウエーハ７０にレーザー光線を照射することによって生じる電子励起の時間より短いパルス幅を有する第一のパルスレーザー光線ＬＢ１を照射する第一の照射工程と、ウエーハ７０の電子励起時間内に次の第二のパルスレーザー光線ＬＢ２を照射する第二の照射工程とを実施する。上述のとおりレーザー加工装置８０においては、発振器４４が発振するパルスレーザー光線ＬＢのパルス幅が被加工物の電子励起時間よりも短く設定されていると共に、被加工物に第一のパルスレーザー光線ＬＢ１を照射して発生する電子励起の時間内に次の第二のパルスレーザー光線ＬＢ２を被加工物に照射可能になっているので、レーザー加工装置８０を用いることにより第一の照射工程と第二の照射工程とを実施することができる。第一の照射工程と第二の照射工程とを実施することで、ウエーハ７０を構成する原子を取り巻く電子が第一のパルスレーザー光線ＬＢ１で活性化された状態で次の第二のパルスレーザー光線ＬＢ２が照射され加工が促進してレーザー加工の品質の向上が図られる。最初の第一の照射工程と第二の照射工程とを実施した後は、図３に示すとおり、集光点に対してチャックテーブル２２を所定の加工送り速度（たとえば５００ｍｍ／ｓでよいが、繰り返し周波数を考慮して適宜決定される。）でＸ方向移動手段２８によってＸ方向に加工送りしながら、第一の照射工程と第二の照射工程とを交互に繰り返す分割加工を分割予定ライン７２に沿って実施する。分割加工は、分割予定ライン７２の間隔の分だけ集光点に対してチャックテーブル２２をＹ方向移動手段３０によってＹ方向にインデックス送りしつつ、Ｘ方向に整合させた分割予定ライン７２のすべてに施す。また、回転手段によってチャックテーブル２２を９０度回転させた上で、インデックス送りしつつ分割加工を行い、先に分割加工を施した分割予定ライン７２と直交する分割予定ライン７２のすべてにも分割加工を施す。これによって、加工品質が向上したレーザー加工によってウエーハ７０を個々のデバイス７４に分割することができる。
第二の実施形態においても、分割加工を施す際は、発振器４４が発振するパルスレーザー光線ＬＢの繰り返し周波数を、第一のパルスレーザー光線ＬＢ１と第二のパルスレーザー光線ＬＢ２とをウエーハ７０に照射した後にウエーハ７０に生じる熱が放出する時間で１秒を除した値以下に設定することによって、第一の照射工程と第二の照射工程とを実施した後、ウエーハ７０に生じる熱が放出する時間以上の時間を空けて次の第一の照射工程と第二の照射工程とを実施するのが好都合である。これによって、レーザー加工による熱影響をウエーハ７０に与えることが抑制され、レーザー加工の品質の向上が図られる。
次に、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の第三の実施形態及びこのレーザー加工装置を用いるレーザー加工方法について図３及び図５を参照しつつ説明する。なお、第三の実施形態では、第一の実施形態と同一の構成要素に同一符号を付しその説明を省略する。
図５に示すとおり、レーザー加工装置１００のレーザー光線照射手段１０２は、電子励起時間よりも短いパルス幅を有するパルスレーザー光線ＬＢ’を発振すると共に電子励起時間内に少なくとも２個のパルスレーザー光線ＬＢ’を発振するように繰り返し周波数が設定された発振器１０４と、発振器１０４と集光器４２の集光レンズ４２ａとの間に配設されパルスレーザー光線ＬＢ’を所定の周期で間引き捨てることで加工に必要なパルスレーザー光線ＬＢ’を集光器４２の集光レンズ４２ａに導く間引き手段１０６と、間引き手段１０６と集光器４２の集光レンズ４２ａとの間に配設され加工に必要なパルスレーザー光線ＬＢ’の出力を増大させる増幅器１０８と、増幅器１０８で増幅されたパルスレーザー光線ＬＢ’の光路を変換して集光器４２の集光レンズ４２ａにパルスレーザー光線ＬＢ’を導くミラー１１０とを含む。
発振器１０４が発振するパルスレーザー光線ＬＢ’のパルス幅は、電子励起時間より短く、たとえば、電子励起時間が約８ｐｓ（８×１０−１２秒）であるサファイア（Ａｌ２Ｏ３）が被加工物である場合には約１ｐｓに設定されるのが好ましい。発振器１０４が発振するパルスレーザー光線ＬＢ’の波長は、３５５ｎｍ、１０６４ｎｍ等、加工の種類に応じて適宜決定される。また、発振器１０４が発振するパルスレーザー光線ＬＢ’の繰り返し周波数は、電子励起時間内に少なくとも２個のパルスレーザー光線ＬＢ’を発振するように設定され、たとえば、電子励起時間が約８ｐｓであるサファイアが被加工物である場合には２５０ＧＨｚ（２５０×１０９Ｈｚ）に設定されるのが好都合であり、これによってパルスレーザー光線ＬＢ’の発振間隔が４ｐｓとなり、発振器１０４はサファイアの電子励起時間内に少なくとも２個のパルスレーザー光線ＬＢ’を発振可能となる。このように発振器１０４においては、電子励起時間よりも短いパルス幅を有するパルスレーザー光線ＬＢ’を発振すると共に電子励起時間内に少なくとも２個のパルスレーザー光線ＬＢ’を発振するように繰り返し周波数が設定されているので、レーザー光線照射手段１０２は、被加工物に第一のパルスレーザー光線ＬＢ１’を照射して発生する電子励起の時間内に次の第二のパルスレーザー光線ＬＢ２’を被加工物に照射可能になっている。
図示の実施形態では図５に示すとおり、間引き手段１０６は、印加される電圧信号に応じて光軸角度を変更するＡＯＤ（音響光学素子）１１２と、光軸角度が変更されたパルスレーザー光線ＬＢ’を吸収するダンパー１１４とから構成されている。ＡＯＤ１１２は、電圧信号が印加されていないと発振器１０４が発振したパルスレーザー光線ＬＢ’を増幅器１０８に導き、所定の電圧信号が印加されると発振器１０４が発振したパルスレーザー光線ＬＢ’をダンパー１１４に導くようになっている。間引き手段１０６は、少なくとも２個のパルスレーザー光線ＬＢ’を被加工物に照射してから次の少なくとも２個のパルスレーザー光線ＬＢ’を被加工物に照射するまでの時間が、前の少なくとも２個のパルスレーザー光線ＬＢ’を被加工物に照射した後に被加工物に生じる熱が放出する時間以上となるようにパルスレーザー光線ＬＢ’を間引くのが好ましい。これによって、レーザー加工による熱影響を被加工物に与えることが抑制され、レーザー加工の品質の向上が図られる。たとえば、熱放出時間が約１μｓ（１×１０−６秒）であるサファイアが被加工物である場合、図５に示すとおり、第一のパルスレーザー光線ＬＢ１’及び第二のパルスレーザー光線ＬＢ２’を被加工物に照射してから、次の第一のパルスレーザー光線ＬＢ１’及び第二のパルスレーザー光線ＬＢ２’を被加工物に照射するまでの時間が、サファイアの熱放出時間（約１μｓ）以上となるように間引き手段１０６によってパルスレーザー光線ＬＢ’を間引くのが好適である。図５には間引き手段１０６によって間引かれたパルスレーザー光線ＬＢ’が点線で示されている。また、図示の実施形態では、発振器１０４が発振するパルスレーザー光線ＬＢ’の大部分が間引き手段１０６によって間引かれるところ、間引き手段１０６と集光レンズ４２ａとの間にパルスレーザー光線ＬＢ’の出力を増大させる増幅器１０８が配設されていることから、発振器１０４が発振するパルスレーザー光線ＬＢ’の出力は比較的小さくてよく、したがってエネルギー効率の低下が抑制されている。
レーザー加工装置１００を用いてウエーハ７０にレーザー加工を施す際は、第一・第二の実施形態と同様に、まずウエーハ保持工程を実施し、次いでアライメント工程を実施した後、集光点位置調整工程を実施する。次いで、ウエーハ７０にレーザー光線を照射することによって生じる電子励起の時間より短いパルス幅を有する第一のパルスレーザー光線ＬＢ１’を照射する第一の照射工程と、ウエーハ７０の電子励起時間内に次の第二のパルスレーザー光線ＬＢ２’を照射する第二の照射工程とを実施する。上述のとおりレーザー加工装置１００においては、発振器１０４が発振するパルスレーザー光線ＬＢ’のパルス幅が被加工物の電子励起時間よりも短く設定されていると共に、被加工物に第一のパルスレーザー光線ＬＢ１’を照射して発生する電子励起の時間内に次の第二のパルスレーザー光線ＬＢ２’を被加工物に照射可能になっているので、レーザー加工装置１００を用いることにより第一の照射工程と第二の照射工程とを実施することができる。第一の照射工程と第二の照射工程とを実施することで、ウエーハ７０を構成する原子を取り巻く電子が第一のパルスレーザー光線ＬＢ１’で活性化された状態で次の第二のパルスレーザー光線ＬＢ２’が照射され加工が促進してレーザー加工の品質の向上が図られる。最初の第一の照射工程と第二の照射工程とを実施した後は、図３に示すとおり、集光点に対してチャックテーブル２２を所定の加工送り速度（たとえば５００ｍｍ／ｓでよいが、繰り返し周波数を考慮して適宜決定される。）でＸ方向移動手段２８によってＸ方向に加工送りしながら、第一の照射工程と第二の照射工程とを交互に繰り返す分割加工を分割予定ライン７２に沿って実施する。分割加工は、分割予定ライン７２の間隔の分だけ集光点に対してチャックテーブル２２をＹ方向移動手段３０によってＹ方向にインデックス送りしつつ、Ｘ方向に整合させた分割予定ライン７２のすべてに施す。また、回転手段によってチャックテーブル２２を９０度回転させた上で、インデックス送りしつつ分割加工を行い、先に分割加工を施した分割予定ライン７２と直交する分割予定ライン７２のすべてにも分割加工を施す。これによって、加工品質が向上したレーザー加工によってウエーハ７０を個々のデバイス７４に分割することができる。
分割加工を施す際は、第一のパルスレーザー光線ＬＢ１’及び第二のパルスレーザー光線ＬＢ２’をウエーハ７０に照射してから、次の第一のパルスレーザー光線ＬＢ１’及び第二のパルスレーザー光線ＬＢ２’をウエーハ７０に照射するまでの時間が、前の第一のパルスレーザー光線ＬＢ１’及び第二のパルスレーザー光線ＬＢ２’をウエーハ７０に照射した後にウエーハ７０に生じる熱が放出する時間以上となるようにパルスレーザー光線ＬＢ’を間引き手段１０６により間引くのが好都合である。これによって、レーザー加工による熱影響をウエーハ７０に与えることが抑制され、レーザー加工の品質の向上が図られる。
次に、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の第四の実施形態及びこのレーザー加工装置を用いるレーザー加工方法について図３及び図６を参照しつつ説明する。なお、第四の実施形態では、第一の実施形態と同一の構成要素に同一符号を付しその説明を省略する。
図６に示すとおり、レーザー加工装置１２０のレーザー光線照射手段１２２は、電子励起時間よりも短いパルス幅を有するパルスレーザー光線ＬＢ”を発振する発振器１２４と、発振器１２４が発振したパルスレーザー光線ＬＢ”を分岐して第一の光路１２６にＳ偏光の第一のパルスレーザー光線ＬＢ１”を導くと共に第二の光路１２８にＰ偏光の第二のパルスレーザー光線ＬＢ２”を導くビームスプリッター１３０とを含む。第一の光路１２６には、Ｓ偏光の第一のパルスレーザー光線ＬＢ１”を円偏光に変換する第一の１／４波長板１３２と、第一の１／４波長板１３２を通過した円偏光の第一のパルスレーザー光線ＬＢ１”を反射して回転方向を逆転させ第一の１／４波長板１３２を逆行させてＰ偏光に変換する第一のミラー１３４とが配設されている。第二の光路１２８には、Ｐ偏光の第二のパルスレーザー光線ＬＢ２”を円偏光に変換する第二の１／４波長板１３６と、第二の１／４波長板１３６を通過した円偏光の第二のパルスレーザー光線ＬＢ２”を反射して回転方向を逆転させ第二の１／４波長板１３６を逆行させてＳ偏光に変換する第二のミラー１３８とが配設されている。図示の実施形態では、第二のミラー１３８には、ビームスプリッター１３０に対して第二のミラー１３８を進退させ、第一の光路１２６と第二の光路１２８とに光路長差を設ける進退手段１４０が装着されている。図示の実施形態における進退手段１４０は、第二の光路１２８と平行に延びるボールねじ１４２と、ボールねじ１４２の片端部に連結されたモータ１４４とを有する。ボールねじ１４２のナット部１４６は、第二のミラー１３８に固定されている。そして進退手段１４０は、ボールねじ１４２によりモータ１４４の回転運動を直線運動に変換して第二のミラー１３８に伝達し、第二の光路１２８と平行に延びる案内レール（図示していない。）に沿って第二のミラー１３８を進退させる。なお、進退手段１４０は、第一のミラー１３４に装着されていてもよい。また、進退手段１４０のボールねじ１４２に対しては、モータ１４４の代わりに手動で回転運動を付与するようにしてもよい。図示の実施形態では図６に示すとおり、レーザー光線照射手段１２２は、更に、発振器１２４が発振したパルスレーザー光線ＬＢ”の出力を調整するアッテネーター１４８と、発振器１２４とビームスプリッター１３０との間（図示の実施形態ではアッテネーター１４８とビームスプリッター１３０との間）に配設された１／２波長板１５０とを含む。
第一の光路１２６と第二の光路１２８との光路長差は、第一のパルスレーザー光線ＬＢ１”と第二のパルスレーザー光線ＬＢ２”との被加工物に照射される時間間隔が電子励起時間内に入るように設定される。たとえば、電子励起時間が約８ｐｓ（８×１０−１２秒）であるサファイア（Ａｌ２Ｏ３）が被加工物である場合、第一のパルスレーザー光線ＬＢ１”と第二のパルスレーザー光線ＬＢ２”との被加工物に照射される時間間隔は約４ｐｓに設定されるのが好適であり、このためには第一の光路１２６と第二の光路１２８との光路長差は約１．２ｍｍとなる。図６に示すとおり、第二のパルスレーザー光線ＬＢ２”は第二の光路１２８を往復するため、第一の光路１２６と第二の光路１２８との光路長差を１．２ｍｍに設定するには、ビームスプリッター１３０から第一のミラー１３４までの距離よりも、ビームスプリッター１３０から第二のミラー１３８までの距離が０．６ｍｍ長くなるように、進退手段１４０によって第二のミラー１３８を移動させればよい。なお、図示の実施形態では、第一の１／４波長板１３２及び第二の１／４波長板１３６は同一の材質から同一の光軸方向厚さに形成されている。
発振器１２４が発振するパルスレーザー光線ＬＢ”のパルス幅は、電子励起時間より短く、たとえば、電子励起時間が約８ｐｓであるサファイアが被加工物である場合には約１ｐｓに設定されるのが好ましい。発振器１２４が発振するパルスレーザー光線ＬＢ”の波長は、３５５ｎｍ、１０６４ｎｍ等、加工の種類に応じて適宜決定される。発振器１２４が発振したパルスレーザー光線ＬＢ”は、加工の種類に応じた適宜の出力にアッテネーター１４８によって調整されて１／２波長板１５０に入射する。１／２波長板１５０に入射したパルスレーザー光線ＬＢ”は、ビームスプリッター１３０に対して偏光面がＰ偏光であるＰ偏光成分の光量と、ビームスプリッター１３０に対して偏光面がＳ偏光であるＳ偏光成分の光量とが１／２波長板１５０により適宜（たとえば均等に）調整される。ビームスプリッター１３０は、入射したパルスレーザー光線ＬＢ”のうちＳ偏光成分を反射して第一の光路１２６に第一のパルスレーザー光線ＬＢ１”を導き、入射したパルスレーザー光線ＬＢ”のうちＰ偏光成分を透過させて第二の光路１２８に第二のパルスレーザー光線ＬＢ２”を導くようになっている。第一の光路１２６に導かれた第一のパルスレーザー光線ＬＢ１”は、第一の１／４波長板１３２でＳ偏光から円偏光に変換され、次いで第一のミラー１３４で反射して回転方向が逆転され、次いで第一の光路１２６を逆行して第一の１／４波長板１３２でＰ偏光に変換される。Ｐ偏光に変換された第一のパルスレーザー光線ＬＢ１”は、ビームスプリッター１３０を透過し、集光器４２の集光レンズ４２ａで集光されて被加工物に照射される。一方、第二の光路１２８に導かれた第二のパルスレーザー光線ＬＢ２”は、第二の１／４波長板１３６でＰ偏光から円偏光に変換され、次いで第二のミラー１３８で反射して回転方向が逆転され、次いで第二の光路１２８を逆行して第二の１／４波長板１３６でＳ偏光に変換される。Ｓ偏光に変換された第二のパルスレーザー光線ＬＢ２”は、ビームスプリッター１３０で反射して光路が変換され、集光器４２の集光レンズ４２ａで集光されて被加工物に照射される。第一のパルスレーザー光線ＬＢ１”と第二のパルスレーザー光線ＬＢ２”はビームスプリッター１３０で合流するところ、上記のとおり、所定光路長差だけ長い第二の光路１２８を通る第二のパルスレーザー光線ＬＢ２”は、第一のパルスレーザー光線ＬＢ１”に対して電子励起時間に満たない所定時間だけ遅延して被加工物に照射される。このようにレーザー光線照射手段１２２においては、被加工物に第一のパルスレーザー光線ＬＢ１”を照射して発生する電子励起の時間内に次の第二のパルスレーザー光線ＬＢ２”を被加工物に照射可能になっている。
発振器１２４が発振するパルスレーザー光線ＬＢ”の繰り返し周波数は、第一のパルスレーザー光線ＬＢ１”と第二のパルスレーザー光線ＬＢ２”とを被加工物に照射した後に被加工物に生じる熱が放出する時間で１秒を除した値以下に設定されるのが好都合である。たとえば、熱放出時間が約１μｓ（１×１０−６秒）であるサファイアが被加工物である場合、サファイアの熱放出時間１μｓで１秒を除した値は１×１０６となるため、発振器１２４が発振するパルスレーザー光線ＬＢ”の繰り返し周波数は１ＭＨｚ（１×１０６Ｈｚ）以下に設定されるのが好ましい。このように繰り返し周波数が設定されることで、レーザー光線照射手段１２２は、第一のパルスレーザー光線ＬＢ１”と第二のパルスレーザー光線ＬＢ２”を被加工物に照射した後、熱放出時間以上の時間を空けて次の第一のパルスレーザー光線ＬＢ１”と第二のパルスレーザー光線ＬＢ２”を被加工物に照射することになる。これによって、レーザー加工による熱影響を被加工物に与えることが抑制され、レーザー加工の品質の向上が図られる。
レーザー加工装置１２０を用いてウエーハ７０にレーザー加工を施す際は、第一ないし第三の実施形態と同様に、まずウエーハ保持工程を実施し、次いでアライメント工程を実施した後、集光点位置調整工程を実施する。次いで、ウエーハ７０にレーザー光線を照射することによって生じる電子励起の時間より短いパルス幅を有する第一のパルスレーザー光線ＬＢ１”を照射する第一の照射工程と、ウエーハ７０の電子励起時間内に次の第二のパルスレーザー光線ＬＢ２”を照射する第二の照射工程とを実施する。上述のとおりレーザー加工装置１２０においては、発振器１２４が発振するパルスレーザー光線ＬＢ”のパルス幅が被加工物の電子励起時間よりも短く設定されていると共に、被加工物に第一のパルスレーザー光線ＬＢ１”を照射して発生する電子励起の時間内に次の第二のパルスレーザー光線ＬＢ２”を被加工物に照射可能になっているので、レーザー加工装置１２０を用いることにより第一の照射工程と第二の照射工程とを実施することができる。第一の照射工程と第二の照射工程とを実施することで、ウエーハ７０を構成する原子を取り巻く電子が第一のパルスレーザー光線ＬＢ１”で活性化された状態で次の第二のパルスレーザー光線ＬＢ２”が照射され加工が促進してレーザー加工の品質の向上が図られる。最初の第一の照射工程と第二の照射工程とを実施した後は、図３に示すとおり、集光点に対してチャックテーブル２２を所定の加工送り速度（たとえば５００ｍｍ／ｓでよいが、繰り返し周波数を考慮して適宜決定される。）でＸ方向移動手段２８によってＸ方向に加工送りしながら、第一の照射工程と第二の照射工程とを交互に繰り返す分割加工を分割予定ライン７２に沿って実施する。分割加工は、分割予定ライン７２の間隔の分だけ集光点に対してチャックテーブル２２をＹ方向移動手段３０によってＹ方向にインデックス送りしつつ、Ｘ方向に整合させた分割予定ライン７２のすべてに施す。また、回転手段によってチャックテーブル２２を９０度回転させた上で、インデックス送りしつつ分割加工を行い、先に分割加工を施した分割予定ライン７２と直交する分割予定ライン７２のすべてにも分割加工を施す。これによって、加工品質が向上したレーザー加工によってウエーハ７０を個々のデバイス７４に分割することができる。
分割加工を施す際は、発振器１２４が発振するパルスレーザー光線ＬＢ”の繰り返し周波数を、第一のパルスレーザー光線ＬＢ１”と第二のパルスレーザー光線ＬＢ２”とをウエーハ７０に照射した後にウエーハ７０に生じる熱が放出する時間で１秒を除した値以下に設定することによって、第一の照射工程と第二の照射工程とを実施した後、ウエーハ７０に生じる熱が放出する時間以上の時間を空けて次の第一の照射工程と第二の照射工程とを実施するのが好都合である。これによって、レーザー加工による熱影響をウエーハ７０に与えることが抑制され、レーザー加工の品質の向上が図られる。
なお、電子励起時間及び熱放出時間は被加工物によって異なり、たとえば、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、シリコン（Ｓｉ）、リチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ３）、リチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ３）及び銅（Ｃｕ）のそれぞれの電子励起時間及び熱放出時間は以下のとおりである。
被加工物 電子励起時間 熱放出時間
サファイア ８ｐｓ １μｓ
シリコン ２０ｐｓ ５μｓ
リチウムタンタレート ５０ｐｓ ５０μｓ
リチウムナイオベート ５０ｐｓ ５０μｓ
銅 ２０ｐｓ ５μｓ
２：レーザー加工装置
６：保持手段
１０：レーザー光線照射手段（第一の実施形態）
４４：発振器
ＬＢ：パルスレーザー光線
ＬＢ１：第一のパルスレーザー光線
ＬＢ２：第二のパルスレーザー光線
８０：レーザー加工装置（第二の実施形態）
８２：レーザー光線照射手段
１００：レーザー加工装置（第三の実施形態）
１０２：レーザー光線照射手段
１０４：発振器
ＬＢ’：パルスレーザー光線
ＬＢ１’：第一のパルスレーザー光線
ＬＢ２’：第二のパルスレーザー光線
１２０：レーザー加工装置（第四の実施形態）
１２２：レーザー光線照射手段
１２４：発振器
ＬＢ”：パルスレーザー光線
ＬＢ１”：第一のパルスレーザー光線
ＬＢ２”：第二のパルスレーザー光線

Claims (4)

  1. 被加工物にレーザー光線を照射して加工を施すレーザー加工方法であって、
    被加工物にレーザー光線を照射することによって生じる電子励起の時間より短いパルス幅を有する第一のレーザー光線を照射する第一の照射工程と、
    該電子励起時間内に次の第二のレーザー光線を照射する第二の照射工程と、
    を少なくとも含むレーザー加工方法。
  2. 該第一の照射工程と該第二の照射工程とを実施した後、被加工物に生じる熱が放出する時間以上の時間を空けて次の該第一の照射工程と該第二の照射工程とを実施する請求項１記載のレーザー加工方法。
  3. 被加工物を保持する保持手段と、該保持手段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、を含むレーザー加工装置であって、
    該レーザー光線照射手段は、被加工物にレーザー光線を照射することによって生じる電子励起の時間よりも短いパルス幅を有するパルスレーザー光線を発振する発振器を備え、被加工物に第一のレーザー光線を照射して発生する電子励起の時間内に次の第二のレーザー光線を照射するレーザー加工装置。
  4. 該第一のレーザー光線と該第二のレーザー光線を照射した後、被加工物に生じる熱が放出する時間以上の時間を空けて次の該第一のレーザー光線と該第二のレーザー光線を照射する請求項３記載のレーザー加工装置。
JP2017047589A 2017-03-13 2017-03-13 レーザー加工方法およびレーザー加工装置 Active JP6802093B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017047589A JP6802093B2 (ja) 2017-03-13 2017-03-13 レーザー加工方法およびレーザー加工装置
TW107105886A TWI760440B (zh) 2017-03-13 2018-02-22 雷射加工方法及雷射加工裝置
KR1020180026839A KR102403533B1 (ko) 2017-03-13 2018-03-07 레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치
CN201810193730.6A CN108568601B (zh) 2017-03-13 2018-03-09 激光加工方法和激光加工装置
DE102018203676.4A DE102018203676A1 (de) 2017-03-13 2018-03-12 Laserbearbeitungsverfahren und Laserbearbeitungsvorrichtung
US15/919,934 US10780524B2 (en) 2017-03-13 2018-03-13 Laser processing method and laser processing apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017047589A JP6802093B2 (ja) 2017-03-13 2017-03-13 レーザー加工方法およびレーザー加工装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018149571A true JP2018149571A (ja) 2018-09-27
JP6802093B2 JP6802093B2 (ja) 2020-12-16

Family

ID=63259278

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017047589A Active JP6802093B2 (ja) 2017-03-13 2017-03-13 レーザー加工方法およびレーザー加工装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10780524B2 (ja)
JP (1) JP6802093B2 (ja)
KR (1) KR102403533B1 (ja)
CN (1) CN108568601B (ja)
DE (1) DE102018203676A1 (ja)
TW (1) TWI760440B (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020118019A1 (de) * 2020-07-08 2022-01-13 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Verfahren und Vorrichtung zur Strukturierung einer Strukturschicht mittels Laserstrahlung
JP2022148506A (ja) * 2021-03-24 2022-10-06 株式会社ディスコ レーザー加工装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008504964A (ja) * 2004-06-30 2008-02-21 ジーエスアイ ルモニクス コーポレーション ターゲット表面材料を加工するレーザベース方法およびシステム並びにその製造物
JP2010142862A (ja) * 2008-12-22 2010-07-01 Cyber Laser Kk 誘電体材料表面のナノ周期構造形成方法
JP2012240082A (ja) * 2011-05-19 2012-12-10 Disco Corp レーザー加工方法およびレーザー加工装置
JP2013035048A (ja) * 2011-08-10 2013-02-21 Disco Corp レーザー加工装置
JP2013539911A (ja) * 2010-09-21 2013-10-28 中国科学院理化技術研究所 レーザマイクロ・ナノ加工システム及び方法
JP2016002569A (ja) * 2014-06-18 2016-01-12 株式会社ディスコ レーザー加工装置
JP2016072273A (ja) * 2014-09-26 2016-05-09 株式会社ディスコ ウエーハの加工方法
WO2016193786A1 (en) * 2015-06-01 2016-12-08 Evana Technologies, Uab Method of laser scribing of semiconductor workpiece using divided laser beams

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10305420A (ja) 1997-03-04 1998-11-17 Ngk Insulators Ltd 酸化物単結晶からなる母材の加工方法、機能性デバイスの製造方法
US6552301B2 (en) * 2000-01-25 2003-04-22 Peter R. Herman Burst-ultrafast laser machining method
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
JP3910474B2 (ja) 2002-03-15 2007-04-25 独立行政法人科学技術振興機構 電子励起原子移動による表面ナノスケール構造の製造方法。
TWI250910B (en) * 2004-03-05 2006-03-11 Olympus Corp Apparatus for laser machining
JP2005305470A (ja) 2004-04-19 2005-11-04 Hikari Physics Kenkyusho:Kk 紫外線補助超短パルスレーザ加工装置並びに方法
US20060088984A1 (en) * 2004-10-21 2006-04-27 Intel Corporation Laser ablation method
US8198566B2 (en) * 2006-05-24 2012-06-12 Electro Scientific Industries, Inc. Laser processing of workpieces containing low-k dielectric material
US8624157B2 (en) * 2006-05-25 2014-01-07 Electro Scientific Industries, Inc. Ultrashort laser pulse wafer scribing
GB2459669A (en) * 2008-04-30 2009-11-04 Xsil Technology Ltd Dielectric layer pulsed laser scribing and metal layer and semiconductor wafer dicing
US9044829B2 (en) * 2009-11-09 2015-06-02 Nlight Photonics Corporation Fiber laser systems for cold ablation
JP5452247B2 (ja) * 2010-01-21 2014-03-26 東芝機械株式会社 レーザダイシング装置
JP5431989B2 (ja) * 2010-01-29 2014-03-05 株式会社ディスコ レーザー加工装置
KR101181718B1 (ko) * 2010-06-16 2012-09-19 한국과학기술원 펨토초 펄스 레이저의 시간에 따른 광강도 조절을 통한 절단방법
CN102000912B (zh) * 2010-09-21 2014-06-18 中国科学院理化技术研究所 一种激光微纳加工系统及方法
JP5910075B2 (ja) * 2011-12-27 2016-04-27 三星ダイヤモンド工業株式会社 被加工物の加工方法
JP6151557B2 (ja) 2013-05-13 2017-06-21 株式会社ディスコ レーザー加工方法
JP6434360B2 (ja) * 2015-04-27 2018-12-05 株式会社ディスコ レーザー加工装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008504964A (ja) * 2004-06-30 2008-02-21 ジーエスアイ ルモニクス コーポレーション ターゲット表面材料を加工するレーザベース方法およびシステム並びにその製造物
JP2010142862A (ja) * 2008-12-22 2010-07-01 Cyber Laser Kk 誘電体材料表面のナノ周期構造形成方法
JP2013539911A (ja) * 2010-09-21 2013-10-28 中国科学院理化技術研究所 レーザマイクロ・ナノ加工システム及び方法
JP2012240082A (ja) * 2011-05-19 2012-12-10 Disco Corp レーザー加工方法およびレーザー加工装置
JP2013035048A (ja) * 2011-08-10 2013-02-21 Disco Corp レーザー加工装置
JP2016002569A (ja) * 2014-06-18 2016-01-12 株式会社ディスコ レーザー加工装置
JP2016072273A (ja) * 2014-09-26 2016-05-09 株式会社ディスコ ウエーハの加工方法
WO2016193786A1 (en) * 2015-06-01 2016-12-08 Evana Technologies, Uab Method of laser scribing of semiconductor workpiece using divided laser beams

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180104564A (ko) 2018-09-21
CN108568601A (zh) 2018-09-25
US20180257174A1 (en) 2018-09-13
TW201835999A (zh) 2018-10-01
CN108568601B (zh) 2022-05-03
KR102403533B1 (ko) 2022-05-27
JP6802093B2 (ja) 2020-12-16
DE102018203676A1 (de) 2018-09-13
TWI760440B (zh) 2022-04-11
US10780524B2 (en) 2020-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5473414B2 (ja) レーザ加工装置
JP5473415B2 (ja) レーザ加工装置
JP2016129203A (ja) ウエーハの加工方法
JP6320261B2 (ja) ウエーハの加工方法
JP2010284671A (ja) レーザ加工装置
JP6802093B2 (ja) レーザー加工方法およびレーザー加工装置
JP2008186870A (ja) ビアホールの加工方法
JP7039238B2 (ja) レーザー照射機構
JP2019013962A (ja) レーザー加工装置
JP2016042516A (ja) ウエーハの加工方法
JP2005142303A (ja) シリコンウエーハの分割方法および分割装置
TW201113943A (en) Device processing method
KR102391850B1 (ko) 레이저 가공 장치
JP2021118238A (ja) ウエーハ加工方法、及びウエーハ加工装置
JP2009142841A (ja) レーザー加工装置
JP6781650B2 (ja) レーザー加工装置
JP6802094B2 (ja) レーザー加工装置
JP6308913B2 (ja) ウエーハの加工方法
JP6625852B2 (ja) レーザー加工装置
TW202402434A (zh) 晶圓的加工方法以及晶圓的加工裝置
JP2016054203A (ja) ウエーハの加工方法
JP2016072274A (ja) ウエーハの加工方法
JP2016054202A (ja) ウエーハの加工方法
JP2021153087A (ja) レーザー加工装置
CN116727875A (zh) 激光加工装置、非暂时性记录介质和被加工物的加工方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200109

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200923

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201001

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: 20201104

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201126

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6802093

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250