JP2020059047A - レーザー加工装置及びレーザー加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物を切断予定ラインに沿って精度よく切断することができるレーザー加工装置及びレーザー加工方法を提供する。【解決手段】レーザー加工装置１は、レーザー光源２２と、レーザー光源２２から出力されたレーザー光Ｌを変調する空間光変調器２８と、空間光変調器２８で変調されたレーザー光ＬをウェーハＷの内部に集光する集光レンズ３８と、ウェーハＷに対してレーザー光Ｌを切断予定ラインに沿って相対移動させるステージ１１と、ウェーハＷの内部において厚さ方向に互いに異なり、且つレーザー光Ｌの相対移動方向に互いに等しい少なくとも２つの位置にレーザー光Ｌが集光レンズ３８により集光されて改質領域が形成されるように、空間光変調器２８を制御する制御部５０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、被加工物の内部に集光点を合わせてレーザー光を照射することにより、被加工物の切断予定ラインに沿って被加工物の内部に改質領域を形成するレーザー加工装置及びレーザー加工方法に関するものである。

従来より、被加工物の内部に集光点を合わせてレーザー光を照射することにより、被加工物の切断予定ラインに沿って被加工物の内部に改質領域を形成するレーザー加工装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載されたレーザー加工装置では、被加工物に対してレーザー光を照射しつつ切断予定ラインに沿って相対移動させる際、被加工物内において厚さ方向に互いに異なり、且つレーザー光の相対移動方向に沿って離れた２つの位置にレーザー光を同時に集光させて一対の改質領域を同時形成する。これにより、１本の切断予定ラインについて被加工物の内部に２列の改質領域を１スキャンで形成することが可能となる。

特開２０１１−５１０１１号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたレーザー加工装置では、上述したように、一対の改質領域を同時形成する際、被加工物内において厚さ方向に互いに異なり、且つレーザー光の相対移動方向に沿って離れた２つの位置にレーザー光を同時に集光させるため、被加工物内において厚さ方向に並ぶ２つの改質領域同士は互いに異なるタイミングで形成される。そのため、厚さ方向に並ぶ２つの改質領域から発生した亀裂同士が繋がり難く、被加工物の切断精度が良くないといった問題点がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、被加工物を切断予定ラインに沿って精度よく切断することができるレーザー加工装置及びレーザー加工方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、以下の発明を提供する。

本発明の第１態様に係るレーザー加工装置は、被加工物の内部に集光点を合わせてレーザー光を照射することにより、被加工物の切断予定ラインに沿って被加工物の内部に改質領域を形成するレーザー加工装置であって、レーザー光を出力するレーザー光源と、レーザー光源から出力されたレーザー光を変調する空間光変調器と、空間光変調器で変調されたレーザー光を被加工物の内部に集光する集光レンズと、被加工物に対してレーザー光を切断予定ラインに沿って相対移動させる相対移動手段と、被加工物の内部において被加工物の厚さ方向に互いに異なり、且つレーザー光の相対移動方向に互いに等しい少なくとも２つの位置にレーザー光が集光レンズにより集光されて改質領域が形成されるように、空間光変調器を制御する制御部と、を備える。

本発明の第２態様に係るレーザー加工装置は、第１態様において、少なくとも２つの位置は、第１集光位置と第２集光位置とを含み、制御部は、第１集光位置に集光するレーザー光の第１光束の偏光方向と、第２集光位置に集光するレーザー光の第２光束の偏光方向とが互いに異なるように、空間光変調器を制御する。

本発明の第３態様に係るレーザー加工装置は、第１態様において、少なくとも２つの位置は、第１集光位置と第２集光位置とを含み、制御部は、第１集光位置に集光するレーザー光の第１光束の偏光方向と、第２集光位置に集光するレーザー光の第２光束の偏光方向とが互いに直交するように、空間光変調器を制御する。

本発明の第４態様に係るレーザー加工装置は、第２態様又は第３態様において、第１集光位置に集光するレーザー光の第１光束と、第２集光位置に集光するレーザー光の第２光束とのパワー比を変更するパワー比変更手段を備える。

本発明の第５態様に係るレーザー加工装置は、第４態様において、パワー比変更手段は、空間光変調器の入射側に設けられたλ／２波長板である。

本発明の第６態様に係るレーザー加工方法は、被加工物の内部に集光点を合わせてレーザー光を照射することにより、被加工物の切断予定ラインに沿って被加工物の内部に改質領域を形成するレーザー加工方法であって、レーザー光源から出力されたレーザー光を変調する変調工程と、空間光変調器で変調されたレーザー光を被加工物の内部に集光する集光工程と、被加工物に対してレーザー光を切断予定ラインに沿って相対移動させる相対移動工程と、被加工物の内部において被加工物の厚さ方向に互いに異なり、且つレーザー光の相対移動方向に互いに等しい少なくとも２つの位置にレーザー光が集光されて改質領域が形成されるように制御する制御工程と、を備える。

本発明の第７態様に係るレーザー加工方法は、第６態様において、少なくとも２つの位置は、第１集光位置と第２集光位置とを含み、制御工程は、第１集光位置に集光するレーザー光の第１光束の偏光方向と、第２集光位置に集光するレーザー光の第２光束の偏光方向とが互いに異なるように制御する。

本発明の第８態様に係るレーザー加工方法は、第６態様において、少なくとも２つの位置は、第１集光位置と第２集光位置とを含み、制御工程は、第１集光位置に集光するレーザー光の第１光束の偏光方向と、第２集光位置に集光するレーザー光の第２光束の偏光方向とが互いに直交するように制御する。

本発明の第９態様に係るレーザー加工方法は、第７態様又は第８態様において、第１集光位置に集光するレーザー光の第１光束と、第２集光位置に集光するレーザー光の第２光束とのパワー比を変更するパワー比変更工程を備える。

本発明の第９態様に係るレーザー加工方法は、第９態様において、パワー比変更工程は、レーザー光の光路上に設けられたλ／２波長板を光軸周りに回転させることによりパワー比を変更する。

本発明によれば、被加工物を切断予定ラインに沿って精度よく切断することができる。

本発明の一実施形態に係るレーザー加工装置の概略を示した構成図である。 本発明の一実施形態に係るレーザー加工方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るレーザー加工方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るレーザー加工方法を説明するための図である。 本発明の効果を説明するための図であり、ウェーハに複雑な形状の切断予定ラインが設定されている状態を示した概略図である。 本発明の比較例を説明するための図である。 本発明の比較例を説明するための図である。

以下、添付図面に従って本発明の実施形態について詳説する。

図１は、本発明の一実施形態に係るレーザー加工装置の概略を示した構成図である。図１に示すように、本実施形態のレーザー加工装置１は、主として、ステージ１１と、レーザーエンジン（光学系ユニット）２０と、制御部５０とを備えている。なお、本実施形態では、レーザーエンジン２０と制御部５０とが別々に構成される場合を例示したが、この構成に限らず、レーザーエンジン２０は制御部５０の一部又は全部を含んでいてもよい。

ステージ１１は、被加工物を吸着保持するものである。ステージ１１は、図示しないステージ移動機構を含んで構成され、ステージ移動機構によりＸＹＺθ方向に移動可能に構成される。ステージ移動機構としては、例えば、ボールねじ機構、リニアモータ機構等の種々の機構にて構成することができる。なお、図１においては、ＸＹＺの３方向は互いに直交し、このうちＸ方向およびＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。また、θ方向は、鉛直方向軸（Ｚ軸）を回転軸とする回転方向である。ステージ１１は、本発明の相対移動手段の一例である。

本実施形態では、被加工物として、シリコンウェーハ等の半導体ウェーハ（以下、「ウェーハ」という。）Ｗが適用される。ウェーハＷは、格子状に配列された切断予定ラインによって複数の領域に区画され、この区画された各領域に半導体チップを構成する各種デバイスが形成されている。なお、本実施形態においては、被加工物としてウェーハＷを適用した場合について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ガラス基板、圧電セラミック基板、ガラス基板なども適用することができる。

ウェーハＷは、デバイスが形成された表面（デバイス面）に粘着材を有するバックグラインドテープ（以下、ＢＧテープ）が貼付され、裏面が上向きとなるようにステージ１１に載置される。ウェーハＷの厚さは、特に制限はないが、典型的には７００μｍ以上、より典型的には７００〜８００μｍである。

なお、ウェーハＷは、一方の面に粘着材を有するダイシングテープが貼付され、このダイシングテープを介してフレームと一体化された状態でステージ１１に載置されるようにしてもよい。

レーザーエンジン２０は、主として、レーザー光源２２、空間光変調器２８、集光レンズ３８等を備えている。

レーザー光源（ＩＲレーザー光源）２２は、制御部５０の制御に従って、ウェーハＷの内部に改質領域を形成するための加工用のレーザー光Ｌを出力する。レーザー光Ｌの条件としては、例えば、光源が半導体レーザー励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザー、波長が波長：１．１μｍ、レーザー光スポット断面積が３．１４×１０^−８ｃｍ^２、発振形態がＱスイッチパルス、繰り返し周波数が８０〜２００ｋＨｚ、パルス幅が１８０〜３７０ｎｓ、出力が８Ｗである。

空間光変調器２８は、位相変調型のものであり、レーザー光源２２から出力されたレーザー光Ｌを入力し、２次元配列された複数の画素それぞれにおいてレーザー光Ｌの位相を変調する所定のホログラムパターンを呈示して、その位相変調後のレーザー光Ｌを出力する。このホログラムパターンは、単一または集光位置の異なる複数のフレネルレンズパターンを重ね合せたものである。これにより、詳細を後述するように、レーザー光Ｌを照射しつつ切断予定ラインに沿って相対移動させる際、ウェーハＷの内部において厚さ方向に互いに異なり、且つレーザー光Ｌの相対移動方向に互いに等しい２つの位置にレーザー光Ｌが同時に集光される。

空間光変調器２８としては、例えば、反射型液晶（LCOS：Liquid Crystal on Silicon）の空間光変調器（SLM：Spatial Light Modulator）が用いられる。空間光変調器２８の動作、及び空間光変調器２８で呈示されるホログラムパターンは、制御部５０によって制御される。なお、空間光変調器２８の具体的な構成や空間光変調器２８で呈示されるホログラムパターンについては既に公知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

集光レンズ３８は、レーザー光ＬをウェーハＷの内部に集光させる対物レンズ（赤外対物レンズ）である。この集光レンズ３８の開口数（ＮＡ）は、例えば０．６５である。

集光レンズ３８は、ウェーハＷの内部において生じるレーザー光Ｌの収差を補正するために補正環４０を備えている。この補正環４０は手動で回転自在に構成されており、補正環４０を所定方向に回転させると、集光レンズ３８を構成しているレンズ群の間隔が変更され、ウェーハＷのレーザー光照射面（裏面）から所定の深さの位置でレーザー光Ｌの収差が所定の収差以下となるように収差を補正することができる。

なお、補正環４０は、図示しない補正環駆動部によって電動で回転されるように構成されていてもよい。この場合、制御部５０は、補正環駆動部の動作を制御して、補正環４０を回転させることによってレーザー光Ｌの収差が所望の状態となるように補正を行う。

レーザーエンジン２０は、上記構成の他、ビームエキスパンダ２４、λ／２波長板２６、縮小光学系３６等を備えている。

ビームエキスパンダ２４は、レーザー光源２２から出力されたレーザー光Ｌを空間光変調器２８のために適切なビーム径に拡大する。λ／２波長板２６は、空間光変調器２８へのレーザー光入射偏光面を調整する。縮小光学系３６は、第１のレンズ３６ａ及び第２のレンズ３６ｂからなるアフォーカル光学系（両側テレセントリックな光学系）であり、空間光変調器２８で変調されたレーザー光Ｌを集光レンズ３８に縮小投影する。

また、図示を省略したが、レーザーエンジン２０には、ウェーハＷとのアライメントを行うためのアライメント光学系、ウェーハＷと集光レンズ３８との間の距離（ワーキングディスタンス）を一定に保つためのオートフォーカスユニット等が備えられている。

制御部５０は、レーザー加工装置１の各部の動作を制御する制御装置であり、各種処理を実行するコントローラとして機能するＣＰＵ（Central Processing Unit）や、各種情報を記憶するメモリとして機能するＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等を有している。制御部５０は、オペレータによって指定された加工情報（加工条件等）に基づいて、レーザー加工装置１の各部（ステージ１１やレーザーエンジン２０等）の動作を制御することにより、ウェーハＷの内部に改質領域を形成するための動作の制御を行う。

また、制御部５０は、空間光変調器２８の動作を制御し、所定のホログラムパターンを空間光変調器２８に呈示させる。具体的には、制御部５０は、ウェーハＷの内部において厚さ方向に互いに異なり、且つレーザー光Ｌの相対移動方向に互いに等しい２つの位置（第１集光位置及び第２集光位置）にレーザー光Ｌが集光レンズ３８により同時に集光されるように、レーザー光Ｌを変調するためのホログラムパターンを空間光変調器２８に呈示させる。その際、制御部５０は、空間光変調器２８から出射されて集光レンズ３８で２つの位置に集光されるレーザー光Ｌの各光束の偏光方向が互いに異なるように（好ましくは、各光束の偏光方向が互いに直交するように）、空間光変調器２８の動作を制御する。なお、ホログラムパターンは、改質領域の形成位置、照射するレーザー光Ｌの波長、及び集光レンズ３８やウェーハＷの屈折率等に基づいて予め導出され、制御部５０に記憶されている。ここで、空間光変調器２８として反射型液晶の空間光変調器を用いた例で説明すると、液晶配向方向とレーザー光の偏光面が一致した場合、レーザー光は所定の位相変調を受けるが、一致しない場合（例えば直交方向）は無変調となる。これにより、無変調とホログラムパターンで位相変調された２焦点を形成することが可能となる。

レーザー加工装置１はこの他に、図示しないウェーハ搬送手段、操作板、テレビモニタ、及び表示灯等から構成されている。

操作板には、レーザー加工装置１の各部の動作を操作するスイッチ類や表示装置が取り付けられている。テレビモニタは、図示しないＣＣＤカメラで撮像したウェーハ画像の表示、又はプログラム内容や各種メッセージ等を表示する。表示灯は、レーザー加工装置１の加工中、加工終了、非常停止等の稼働状況を表示する。

次に、本発明の一実施形態に係るレーザー加工方法について説明する。このレーザー加工方法は、上述した本実施形態のレーザー加工装置１を用いて実施されるものである。

まず、集光レンズ３８に備えられた補正環４０を手動（または電動）で回転させることにより、ウェーハＷの内部においてレーザー光Ｌを集光させる位置（改質領域の加工深さ）でレーザー光Ｌの収差が所定の収差以下となるように収差補正量を調整する。なお、本明細書において、「収差補正量」とは、ウェーハＷのレーザー光照射面（裏面）からの深さに換算した値である。すなわち、例えば収差補正量が５００μｍである場合には、ウェーハＷのレーザー光照射面からの深さが５００μｍの付近位置でレーザー光の収差が最小となることを意味する。例えば、ウェーハＷの厚さ（初期厚み）が７７５μｍである場合には、補正環４０による収差補正量は５００μｍに設定されることが好ましい。

このように集光レンズ３８の補正環４０を用いてレーザー光Ｌの集光点を合わせる位置の収差が所定の収差以下となるように補正することにより、ウェーハＷの厚さが厚い場合でも、ウェーハＷの厚さ方向の深い位置にレーザー光Ｌを効率良く集光させることが可能となる。なお、補正環４０を用いて収差補正を行うことが効果的である理由や他の収差補正手段については、本願出願人が出願した特開２０１６−１１３１５号公報に詳しく記載しているので、ここでは説明を省略する。

なお、本実施形態では、補正環４０を用いて収差補正を行っているが、必ずしもこれに限定されず、例えば、補正環４０を用いて収差補正を行わなくてもよい。この場合、空間光変調器２８を用いて収差補正を行うようにしてもよい。

次に、加工対象となるウェーハＷをステージ１１に載置した後、図示しないアライメント光学系を用いてウェーハＷのアライメントが行われる。

次に、ウェーハＷに対してレーザー光Ｌを照射しつつ切断予定ラインに沿って相対移動させる。なお、レーザー光Ｌの相対移動は、ウェーハＷを吸着保持したステージ１１をＸ方向に加工送りすることにより行われる。

このとき、レーザー光源２２から出力されたレーザー光Ｌは、ビームエキスパンダ２４によってビーム径が拡大され、第１ミラー３０によって反射され、λ／２波長板２６によって偏光方向が変更されて空間光変調器２８に入射される。

空間光変調器２８に入射されたレーザー光Ｌは、空間光変調器２８に呈示された所定のホログラムパターンに従って変調される。その際、制御部５０は、ウェーハＷの内部において厚さ方向に互いに異なり、且つレーザー光Ｌの相対移動方向Ｍ（図２参照）に互いに等しい２つの位置にレーザー光Ｌが集光レンズ３８により同時に集光されるように、レーザー光Ｌを変調するためのホログラムパターンを空間光変調器２８に呈示させる制御を行う。また、制御部５０は、空間光変調器２８から出射されて集光レンズ３８で２つの位置に集光されるレーザー光Ｌの各光束（第１光束及び第２光束）の偏光方向が互いに異なるように（好ましくは、各光束の偏光方向が互いに直交するように）、空間光変調器２８の動作を制御する。

空間光変調器２８から出射されたレーザー光Ｌは、第２ミラー３１、第３ミラー３２によって順次反射された後、第１のレンズ３６ａを通過し、さらに第４ミラー３３、第５ミラー３４によって反射され、第２のレンズ３６ｂを通過し、集光レンズ３８に入射される。これにより、空間光変調器２８から出射されたレーザー光Ｌは、第１のレンズ３６ａ、第２のレンズ３６ｂからなる縮小光学系３６によって集光レンズ３８に縮小投影される。そして、集光レンズ３８に入射されたレーザー光Ｌは、集光レンズ３８によりウェーハＷの内部において互いに異なる２つの位置に集光される。

図２から図４は、本発明の一実施形態に係るレーザー加工方法を説明するための図である。なお、図２は、ウェーハＷの内部にレーザー光Ｌが集光された状態を示した図である。図３は、図２に示したレーザー光Ｌの集光位置に改質領域が形成された状態を示した図である。図４は、切断予定ラインに沿ってウェーハＷの内部に改質領域が２列形成された状態を示した図である。

図２に示すように、空間光変調器２８によって変調されたレーザー光Ｌは、ウェーハＷの内部において厚さ方向に互いに異なり、且つレーザー光Ｌの相対移動方向Ｍに互いに等しい２つの位置（第１集光位置Ｑ１、第２集光位置Ｑ２）に集光レンズ３８により同時に集光される。これにより、図３に示すように、２つの集光位置Ｑ１、Ｑ２の近傍には、一対の改質領域Ｐ１、Ｐ２が形成される。また、一対の改質領域Ｐ１、Ｐ２が形成されると、それぞれの改質領域Ｐ１、Ｐ２を起点としてウェーハＷの厚さ方向に延びる亀裂（クラック）Ｋ１、Ｋ２が形成される。したがって、切断予定ラインに沿った１回のスキャンが行われると、図４に示すように、ウェーハＷの内部に２列の改質領域Ｐ１、Ｐ２を形成することができる。なお、一例として、ウェーハＷの内部において２つの集光位置Ｑ１、Ｑ２の厚さ方向の間隔は５０〜８０μｍに設定される。

このように、切断予定ラインに沿った１回のスキャンで、ウェーハＷの内部に２列の改質領域Ｐ１、Ｐ２が形成されると、ステージ１１がＹ方向に１ピッチ割り出し送りされ、次の切断予定ラインも同様にして、改質領域Ｐ１、Ｐ２が形成される。

全てのＸ方向と平行な切断予定ラインに沿って改質領域Ｐ１、Ｐ２が形成されると、ステージ１１が９０°回転され、先程のラインと直交するラインも同様にして全て改質領域Ｐ１、Ｐ２が形成される。これにより、全ての切断予定ラインに沿って改質領域Ｐ１、Ｐ２が形成される。

以上のようにして切断予定ラインに沿って改質領域Ｐ１、Ｐ２が形成された後、図示しない研削装置を用いて、ウェーハＷの裏面を研削して、ウェーハＷの厚さ（初期厚み）Ｔ１を所定の厚さ（最終厚み）Ｔ２（例えば、３０〜５０μｍ）に加工する裏面研削工程が行われる。

裏面研削工程の後、ウェーハＷの裏面にエキスパンドテープ（ダイシングテープ）が貼付され、ウェーハＷの表面に貼付されているＢＧテープが剥離された後、ウェーハＷの裏面に貼付されたエキスパンドテープに張力を加えて引き伸ばすエキスパンド工程が行われる。

これにより、ウェーハＷのデバイス面（表面）側まで伸展した亀裂（クラック）を起点にしてウェーハＷが切断される。すなわち、ウェーハＷが切断予定ラインに沿って切断され、複数のチップに分割される。

このように本実施形態では、ウェーハＷに対してレーザー光Ｌを照射しつつ切断予定ラインに沿って相対移動させる際、ウェーハＷの内部において厚さ方向に互いに異なり、且つレーザー光Ｌの相対移動方向Ｍに互いに等しい２つの集光位置Ｑ１、Ｑ２にレーザー光Ｌを集光レンズ３８により同時に集光させて改質領域Ｐ１、Ｐ２を同時形成している。そのため、ウェーハＷの内部において厚さ方向に並ぶ２つの改質領域Ｐ１、Ｐ２同士がほぼ同じタイミングで形成される。これにより、切断予定ラインに沿った１回のスキャンで、ウェーハＷの内部に２列の改質領域Ｐ１、Ｐ２を形成する際に、ほぼ同じタイミングで形成された改質領域Ｐ１、Ｐ２から発生した亀裂がウェーハＷの厚さ方向に連続的に形成されるため、厚さ方向に並ぶ改質領域Ｐ１、Ｐ２を異なるタイミングで形成する場合に比べて、改質領域Ｐ１、Ｐ２から発生した亀裂の直線性がよく、ウェーハＷの内部に生じた亀裂を効率よく且つ高精度に伸展させることが可能となる。

なお、本実施形態では、ウェーハＷの内部に生じた亀裂をウェーハＷのデバイス面に到達しない位置（好ましくは、ウェーハＷのデバイス面の近くの位置）まで伸展させることが好ましい。仮に、ウェーハＷの内部に生じた亀裂がウェーハＷのデバイス面に到達する位置まで伸展していると、ウェーハＷの機械的強度が低下するために、ウェーハＷの搬送時にウェーハＷが意図せずに切断されてしまうといったハンドリング性の問題が生じやすくなる。一方、ウェーハＷの内部に生じた亀裂をウェーハＷのデバイス面に到達させないことにより、ウェーハＷの機械的強度が向上する。これにより、レーザー加工（改質領域の形成）後の後工程（裏面研削工程等）を行うために、改質領域が形成されたウェーハＷを搬送する場合などにおいて、ウェーハＷが意図せずに切断されるのを防止することができる。つまり、ウェーハＷのハンドリング性を向上させることが可能となる。また、ウェーハＷの内部に生じた亀裂をウェーハＷのデバイス面の近くの位置まで伸展させることにより、ウェーハＷが切断予定ラインに沿って切断されていない未切断の領域が生じることを抑制することが可能となる。

また、本実施形態では、空間光変調器２８から出射されて集光レンズ３８で２つの集光位置Ｑ１、Ｑ２に集光されるレーザー光Ｌの各光束の偏光方向が互いに異なることが好ましく、より好ましくは、各光束の偏光方向が互いに直交していることが好ましい。これにより、上述したように、レーザー光Ｌの各光束を集光レンズ３８により同時に集光させる場合でも、互いの光束同士が干渉することなく、各光束をそれぞれの集光位置Ｑ１、Ｑ２に集光させることができ、改質領域Ｐ１、Ｐ２を効率良く形成することができる。

また、本実施形態では、空間光変調器２８から出射されて集光レンズ３８で２つの位置に集光されるレーザー光Ｌの各光束のパワー比が所望の値に調整されることが好ましい。例えば、レーザー光Ｌの光路上において空間光変調器２８の手前（入射側）に配置されたλ／２波長板２６を光軸周りに回転させることで、各光束のパワー比を調整することができる。なお、λ／２波長板２６を手動で回転操作できるようにしてもよいし、制御部５０が、λ／２波長板２６に設けた回転機構（モータ等）によりλ／２波長板２６の回転角度を制御するようにしてもよい。レーザー光Ｌの各光束のパワー比を調整することで、ウェーハＷの内部に形成される改質領域Ｐ１、Ｐ２の大きさや亀裂Ｋ１、Ｋ２の長さを適宜変化させることができ、ウェーハＷの切断精度を向上させることが可能となる。なお、λ／２波長板２６は、パワー比変更手段の一例である。

また、本実施形態では、上述したように、ウェーハＷの内部に改質領域Ｐ１、Ｐ２が形成されるため、例えば、図５に示すように切断予定ラインＳが複雑な形状であっても（すなわち、レーザー光Ｌの相対移動方向に切断予定ラインＳが連続して形成されていない場合でも）、ウェーハＷに対するレーザー光Ｌの照射開始位置又は照射終了位置（例えば、図５の破線丸印部分）においても、図４に示すように、ウェーハＷの厚さ方向に並ぶ一対の改質領域Ｐ１、Ｐ２が同時形成される。

ここで、例えば、図６に示すように、ウェーハＷの内部において厚さ方向に互いに異なり、且つレーザー光Ｌの相対移動方向に沿って離れた２つの集光位置Ｑ１、Ｑ２に集光レンズ３８により同時に集光させて改質領域Ｐ１、Ｐ２を同時形成する場合、ウェーハＷに対するレーザー光Ｌの照射開始位置又は照射終了位置において、図７の符号６０で示した領域や符号６２で示した領域のように、ウェーハＷの厚さ方向に１つの改質領域しか形成されない部分が存在してしまう。この場合、ウェーハＷの厚さ方向に亀裂が十分に伸展せずに、ウェーハＷのデバイス面において亀裂が蛇行するなど、ウェーハＷの切断精度が低下する場合がある。

これに対し、本実施形態では、ウェーハＷに対するレーザー光Ｌの照射開始位置又は照射終了位置においても、他の位置と同様に、ウェーハＷの内部に厚さ方向に並ぶ一対の改質領域Ｐ１、Ｐ２が同時形成されるので、複雑な形状の切断予定ラインが設定されたウェーハＷに対しても、ウェーハＷの厚さ方向に亀裂を十分に伸展させることができ、ウェーハＷの切断精度を向上させることが可能となる。

なお、本実施形態においては、ウェーハＷの内部において厚さ方向に互いに異なる２つの集光位置Ｑ１、Ｑ２にレーザー光Ｌを集光レンズ３８により同時に集光させて改質領域Ｐ１、Ｐ２を同時に形成する２段加工を行った後、ウェーハＷの裏面を研削する裏面研削工程を行い、ウェーハＷを個々のチップに分割する方法を採用したが、これに限定されず、例えば、必要に応じてウェーハＷの内部においてレーザー光Ｌを集光させる位置（改質領域の加工深さ）を変えながら複数回レーザー加工を行ってもよい。その際、改質領域の加工深さに応じて、空間光変調器２８に呈示させるホログラムパターンに、ウェーハＷの内部の収差を補正する補正パターン（この場合は、補正環４０による補正を打ち消す方向のパターン）を重畳させることにより、ウェーハＷのレーザー光照射面から比較的浅い部分に対しても、適切な収差補正が可能となる。

また、本実施形態では、ウェーハＷの内部において互いに異なる２つの位置にレーザー光Ｌが集光レンズ３８で同時に集光されるように空間光変調器２８でレーザー光Ｌの変調を行っているが、レーザー光Ｌを集光させる位置は２つに限らず、３つ以上であってもよい。

また、本実施形態では、空間光変調器２８として、反射型の空間光変調器（ＬＣＯＳ−ＳＬＭ）を用いたが、これに限定されず、ＭＥＭＳ−ＳＬＭ又はＤＭＤ(デフォーマブルミラーデバイス)等であってもよい。また、空間光変調器２８は、反射型に限定されず、透過型であってもよい。更に、空間光変調器２８としては、液晶セルタイプ又はＬＣＤタイプ等が挙げられる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

１…レーザー加工装置、１１…ステージ、２０…レーザーエンジン、２２…レーザー光源、２４…ビームエキスパンダ、２６…λ／２波長板、２８…空間光変調器、３６…縮小光学系、３８…集光レンズ、４０…補正環、５０…制御部

Claims (10)

1. 被加工物の内部に集光点を合わせてレーザー光を照射することにより、前記被加工物の切断予定ラインに沿って前記被加工物の内部に改質領域を形成するレーザー加工装置であって、
   前記レーザー光を出力するレーザー光源と、
   前記レーザー光源から出力された前記レーザー光を変調する空間光変調器と、
   前記空間光変調器で変調された前記レーザー光を前記被加工物の内部に集光する集光レンズと、
   前記被加工物に対して前記レーザー光を前記切断予定ラインに沿って相対移動させる相対移動手段と、
   前記被加工物の内部において前記被加工物の厚さ方向に互いに異なり、且つ前記レーザー光の相対移動方向に互いに等しい少なくとも２つの位置に前記レーザー光が前記集光レンズにより集光されて前記改質領域が形成されるように、前記空間光変調器を制御する制御部と、
   を備えるレーザー加工装置。
2. 前記少なくとも２つの位置は、第１集光位置と第２集光位置とを含み、
   前記制御部は、前記第１集光位置に集光する前記レーザー光の第１光束の偏光方向と、前記第２集光位置に集光するレーザー光の第２光束の偏光方向とが互いに異なるように、前記空間光変調器を制御する、
   請求項１に記載のレーザー加工装置。
3. 前記少なくとも２つの位置は、第１集光位置と第２集光位置とを含み、
   前記制御部は、前記第１集光位置に集光する前記レーザー光の第１光束の偏光方向と、前記第２集光位置に集光するレーザー光の第２光束の偏光方向とが互いに直交するように、前記空間光変調器を制御する、
   請求項１に記載のレーザー加工装置。
4. 前記第１集光位置に集光する前記レーザー光の第１光束と、前記第２集光位置に集光するレーザー光の第２光束とのパワー比を変更するパワー比変更手段を備える、
   請求項２又は３に記載のレーザー加工装置。
5. 前記パワー比変更手段は、前記空間光変調器の入射側に設けられたλ／２波長板である、
   請求項４に記載のレーザー加工装置。
6. 被加工物の内部に集光点を合わせてレーザー光を照射することにより、前記被加工物の切断予定ラインに沿って前記被加工物の内部に改質領域を形成するレーザー加工方法であって、
   レーザー光源から出力された前記レーザー光を変調する変調工程と、
   空間光変調器で変調された前記レーザー光を前記被加工物の内部に集光する集光工程と、
   前記被加工物に対して前記レーザー光を前記切断予定ラインに沿って相対移動させる相対移動工程と、
   前記被加工物の内部において前記被加工物の厚さ方向に互いに異なり、且つ前記レーザー光の相対移動方向に互いに等しい少なくとも２つの位置に前記レーザー光が集光されて前記改質領域が形成されるように制御する制御工程と、
   を備えるレーザー加工方法。
7. 前記少なくとも２つの位置は、第１集光位置と第２集光位置とを含み、
   前記制御工程は、前記第１集光位置に集光する前記レーザー光の第１光束の偏光方向と、前記第２集光位置に集光するレーザー光の第２光束の偏光方向とが互いに異なるように制御する、
   請求項６に記載のレーザー加工方法。
8. 前記少なくとも２つの位置は、第１集光位置と第２集光位置とを含み、
   前記制御工程は、前記第１集光位置に集光する前記レーザー光の第１光束の偏光方向と、前記第２集光位置に集光するレーザー光の第２光束の偏光方向とが互いに直交するように制御する、
   請求項７に記載のレーザー加工方法。
9. 前記第１集光位置に集光する前記レーザー光の第１光束と、前記第２集光位置に集光するレーザー光の第２光束とのパワー比を変更するパワー比変更工程を備える、
   請求項７又は８に記載のレーザー加工方法。
10. 前記パワー比変更工程は、前記レーザー光の光路上に設けられたλ／２波長板を光軸周りに回転させることにより前記パワー比を変更する、
    請求項９に記載のレーザー加工方法。

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