JP2023045156A - レーザー加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空間光変調器の異常を高速に検知することができるレーザー加工装置を提供すること。【解決手段】レーザー加工装置は、発振器２２と集光器２３との間に配設され、表示部２４１に表示した位相パターンに応じて入射したレーザービーム２１を変調して出射する空間光変調器２４を含むレーザービーム照射ユニット２０と、レーザービーム２１の強度を検出する光検出ユニット３０と、表示部２４１に表示する位相パターンを制御するパターン制御部と、表示部２４１にレーザービーム２１を分岐するための位相パターンである分岐パターンが表示された時に光検出ユニット３０が検出するレーザービーム２１の強度を基準強度として記憶しておく記憶部と、光検出ユニット３０が検出するレーザービーム２１の強度が基準強度から変化したか否かに基づいて、空間光変調器２４が正常に動作しているか否かを判定する判定部と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、レーザー加工装置に関する。

半導体デバイスを製造するために、レーザービームの集光点をウエーハの内部に位置づけ、ストリート（分割予定ライン）に沿って照射することで改質層を形成し、外力を加えることで分割する加工方法が知られている（特許文献１参照）。上述した加工方法を実現するレーザー加工装置では、発振器から出射したレーザービームが空間光変調器により変調され、集光レンズにより集光されてウエーハへと照射される。

ところで、近年では、加工に係る時間を短縮するために、空間光変調器によりレーザービームを分岐して複数の集光点で加工を施す方法が用いられている（特許文献２参照）。このレーザー加工装置において、空間光変調器が不良や異常により正常に動作しない場合、レーザービームの分岐が適切に行われず、未分岐の状態でレーザービームが照射されてしまい、加工不良を引き起こす可能性がある。

そこで、空間光変調器の動作不良を検知するために、様々な方法が提案されている。例えば、特許文献３には、集光レンズの瞳面に入射しない一部を変調するマーキングを含む位相パターンを空間光変調器に表示させ、マーキングを含む位相パターンの強度分布を取得することで、動作を確認する方法が開示されている。

特開２０１１－０５１０１１号公報 特開２０１１－１６１４９１号公報 特開２０１７－１３１９４５号公報

しかしながら、特許文献３の方法は、加工中に動作異常を確認することができる一方で、二次元の強度分布を取得する必要があり、処理に時間がかかるという問題がある。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、空間光変調器の異常を高速に検知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。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のレーザー加工装置は、レーザービームを出射する発振器と、該発振器から出射されたレーザービームを集光して被加工物に照射する集光器と、該発振器と該集光器との間に配設され、位相パターンを表示する表示部を有し、該表示部に入射したレーザービームを該位相パターンに応じて変調して出射する空間光変調器と、を含むレーザービーム照射ユニットと、該空間光変調器から出射された該レーザービームの強度を検出する光検出ユニットと、各構成要素を制御する制御ユニットと、を備え、該制御ユニットは、該表示部に表示する位相パターンを制御するパターン制御部と、該パターン制御部により該表示部にレーザービームを分岐するための該位相パターンである分岐パターンが表示された時に該光検出ユニットが検出するレーザービームの強度を基準強度として記憶しておく記憶部と、該光検出ユニットが検出するレーザービームの強度が該基準強度から変化したか否かに基づいて、該空間光変調器が正常に動作しているか否かを判定する判定部と、を有することを特徴とする。

また、本発明のレーザー加工装置において、該レーザービーム照射ユニットは、該空間光変調器から出射したレーザービームを該集光器に向けて反射するミラーを有し、該光検出ユニットは、該ミラーで反射されずに透過したレーザービームの漏れ光を受光するように構成されてもよい。

また、本発明のレーザー加工装置において、該ミラーと該光検出ユニットとの間には、該レーザービームを拡散させる拡散板が配設されてもよい。

また、本発明のレーザー加工装置において、該空間光変調器と該光検出ユニットとの間には、該レーザービームを集束する集束レンズと、該集束レンズの焦点位置または該焦点位置の近傍に位置づけられたアパーチャと、が配設されてもよい。

また、本発明のレーザー加工装置において、該光検出ユニットは、フォトダイオードであってもよい。

本発明は、空間光変調器の異常を高速に検知することができる。

図１は、実施形態に係るレーザー加工装置の構成例を示す斜視図である。 図２は、図１に示すレーザー加工装置の加工対象である被加工物の一例を示す斜視図である。 図３は、図１に示すレーザービーム照射ユニットの概略構成を示す模式図である。 図４は、図３に示す空間光変調器の表示部に表示する位相パターンの一例を示す模式図である。 図５は、図４に示す位相パターンが表示される表示部から出射されるレーザービームの模式図である。 図６は、図３に示す空間光変調器の表示部の動作異常時を示す模式図である。 図７は、図６に示す表示部から出射されるレーザービームの模式図である。 図８は、図３に示す光検出ユニットがレーザービームを受光する様子を示す模式図である。 図９は、比較例に係るレーザービーム照射ユニットにおいて光検出ユニットがレーザービームを受光する様子を示す模式図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。更に、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換または変更を行うことができる。

〔実施形態〕
まず、本発明の実施形態に係るレーザー加工装置１の構成について図面に基づいて説明する。図１は、実施形態に係るレーザー加工装置１の構成例を示す斜視図である。図２は、図１に示すレーザー加工装置１の加工対象である被加工物１００の一例を示す斜視図である。図３は、図１に示すレーザービーム照射ユニット２０の概略構成を示す模式図である。図４は、図３に示す空間光変調器２４の表示部２４１に表示する位相パターン２４２の一例を示す模式図である。図５は、図４に示す位相パターン２４２が表示される表示部２４１から出射されるレーザービーム２１の模式図である。

以下の説明において、Ｘ軸方向は、水平面における一方向である。Ｙ軸方向は、水平面において、Ｘ軸方向に直交する方向である。Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に直交する方向である。実施形態のレーザー加工装置１は、加工送り方向がＸ軸方向であり、割り出し送り方向がＹ軸方向であり、集光点位置調整方向がＺ軸方向である。

レーザー加工装置１は、保持テーブル１０と、レーザービーム照射ユニット２０と、光検出ユニット３０（図３参照）と、撮像手段３１と、移動ユニット６０と、撮像ユニット７０と、入力手段８０と、制御ユニット９０と、を備える。実施形態に係るレーザー加工装置１は、加工対象である被加工物１００に対して、レーザービーム２１を照射することにより、被加工物１００を加工する装置である。レーザー加工装置１による被加工物１００の加工は、例えば、ステルスダイシングによって被加工物１００の内部に改質層１０６（図３参照）を形成する改質層形成加工、被加工物１００の表面１０２に溝を形成する溝加工、または分割予定ライン１０３に沿って被加工物１００を切断する切断加工等である。実施形態では、被加工物１００に改質層１０６を形成する構成について説明する。

被加工物１００は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、またはリチウムタンタレート（ＬｉＴａ_３）等を基板１０１（図２参照）とする円板状の半導体デバイスウエーハ、光デバイスウエーハ等のウエーハである。なお、被加工物１００は、実施形態では円板状であるが、本発明では円板状でなくともよい。被加工物１００は、例えば、環状のフレーム１１０が貼着されかつ被加工物１００の外径よりも大径なテープ１１１が被加工物１００の裏面１０５に貼着されて、フレーム１１０の開口内に支持された状態で搬送および加工される。

図２に示すように、被加工物１００は、基板１０１の表面１０２に格子状に設定された分割予定ライン１０３と、分割予定ライン１０３によって区画された領域に形成されたデバイス１０４と、を有している。デバイス１０４は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）、またはＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサである。

実施形態において、被加工物１００は、分割予定ライン１０３に沿って改質層１０６（図３参照）が形成される。被加工物１００は、分割予定ライン１０３に形成された改質層１０６に沿って個々のデバイス１０４に分割されて、チップに個片化される。なお、チップは、実施形態では正方形状であるが、本発明では長方形状であってもよい。

図１等に示す保持テーブル１０は、被加工物１００を保持面１１で保持する。保持面１１は、ポーラスセラミック等から形成された円板形状である。保持面１１は、実施形態において、水平方向と平行な平面である。保持面１１は、例えば、真空吸引経路を介して真空吸引源と接続している。保持テーブル１０は、保持面１１上に載置された被加工物１００を吸引保持する。保持テーブル１０の周囲には、被加工物１００を支持する環状のフレーム１１０を挟持するクランプ部１２が複数配置されている。

保持テーブル１０は、回転ユニット１３によりＺ軸方向と平行な軸心回りに回転される。回転ユニット１３は、Ｘ軸方向移動プレート１４に支持される。回転ユニット１３および保持テーブル１０は、Ｘ軸方向移動プレート１４を介して、後述の加工送りユニット６１によりＸ軸方向に移動される。回転ユニット１３および保持テーブル１０は、Ｘ軸方向移動プレート１４、加工送りユニット６１およびＹ軸方向移動プレート１５を介して、後述の割り出し送りユニット６２によりＹ軸方向に移動される。

レーザービーム照射ユニット２０は、保持テーブル１０の保持面１１に保持された被加工物１００に対してレーザービーム２１を照射するユニットである。レーザービーム照射ユニット２０のうち、少なくとも集光器２３（図３参照）は、レーザー加工装置１の装置本体２から立設した柱３に設置される後述の集光点位置調整ユニット６３に支持される。図３に示すように、レーザービーム照射ユニット２０は、発振器２２と、集光器２３と、空間光変調器２４と、偏光板２５と、集束レンズ２６と、アパーチャ２７と、リレーレンズ２８と、ミラー２９と、を含む。また、レーザービーム照射ユニット２０は、光検出ユニット３０とミラー２９との間に、集光レンズ３２と、拡散板３３と、フィルタ３４と、を含む。

発振器２２は、被加工物１００を加工するための所定の波長を有するレーザービーム２１を出射する。レーザービーム照射ユニット２０が照射するレーザービーム２１は、被加工物１００に対して透過性または吸収性を有する波長のレーザービームであり、改質層形成加工を行う実施形態においては、透過性を有する波長のレーザービームである。

集光器２３は、発振器２２から出射されたレーザービーム２１を、保持テーブル１０の保持面１１に保持された被加工物１００に集光して、被加工物１００に照射させる集光レンズである。集光器２３は、空間光変調器２４によって変調されたレーザービーム２１を、被加工物１００に集光する。集光器２３によって集光されたレーザービーム２１の集光点２１１は、実施形態の改質層形成加工において、被加工物１００の内部に位置づけられる。なお、図３に示す例では、被加工物１００の裏面１０５側を保持テーブル１０に保持して表面１０２側からレーザービーム２１を照射するが、本発明では表面１０２側を保持テーブル１０に保持して裏面１０５側からレーザービーム２１を照射してもよい。

空間光変調器２４は、発振器２２と集光器２３との間に設けられる。空間光変調器２４は、発振器２２から出射されたレーザービーム２１の、振幅、位相、偏光等の空間的な分布を電気的に制御することによって、入射したレーザービーム２１を変調させる。空間光変調器２４は、実施形態ではレーザービーム２１を反射させて出力するが、本発明ではレーザービーム２１を透過させて出力させてもよい。

空間光変調器２４は、表示部２４１を有する。図４に示すように、表示部２４１は、所定の位相パターン２４２を表示する。位相パターン２４２は、表示部２４１において、レーザービーム２１が当たる領域２１２に表示される。空間光変調器２４は、表示部２４１に入射したレーザービーム２１を、位相パターン２４２に応じて変調して出射する。

位相パターン２４２は、図４に示す一例において、入射したレーザービーム２１を分岐して出射させるための分岐パターンである。図４に示すように、表示部２４１に分岐パターンである位相パターン２４２が表示されている状態において、レーザービーム２１は、図５に示すように、複数条のレーザービーム２１に分岐する。

図３に示すように、偏光板２５は、発振器２２と空間光変調器２４との間に設けられる。偏光板２５は、発振器２２から発振されたレーザービーム２１を特定方向の光に偏光させる。

集束レンズ２６は、空間光変調器２４と集光器２３との間に配設される。集束レンズ２６は、レーザービーム２１を集束する。実施形態において、集束レンズ２６を透過したレーザービーム２１は、アパーチャ２７に向かって集束して照射され、一部が遮光されると共に一部が開口を通過する。

アパーチャ２７は、空間光変調器２４と集光器２３との間に配設される。アパーチャ２７は、集束レンズ２６の焦点位置または焦点位置の近傍に位置づけられる。アパーチャ２７には、集束レンズ２６を透過して集束されたレーザービーム２１が入射し、一部が開口２７－１を通過する。アパーチャ２７は、空間光変調器２４において位相パターン２４２によって変調されたレーザービーム２１を通過または一部遮光させる。

図５に示すように、図４に示す分岐パターンである位相パターン２４２が表示された表示部２４１から出射したレーザービーム２１は、複数条に分岐し、２条のレーザービーム２１がアパーチャ２７の開口２７－１を通過する。アパーチャ２７は、例えば、分岐パターンにより発生した高次光を遮光する。したがって、表示部２４１に位相パターン２４２として分岐パターンが表示されている場合、高次光がアパーチャ２７により遮光されるので、分岐パターンが表示されていない場合に比べて、加工点（集光点２１１におけるレーザービーム２１の出力が低くなる。なお、アパーチャ２７の開口２７－１は、図５に示す円形状に限定されず、矩形状でもよい。

リレーレンズ２８は、空間光変調器２４と集光器２３との間に配設される。リレーレンズ２８は、集束レンズ２６によって集束されてアパーチャ２７を通過したレーザービーム２１を、ミラー２９へ透過させる。

ミラー２９は、空間光変調器２４から出射したレーザービーム２１を集光器２３に向けて反射する。すなわち、ミラー２９は、レーザービーム２１を、保持テーブル１０の保持面１１に保持した被加工物１００に向けて反射する。実施形態において、ミラー２９は、リレーレンズ２８を透過したレーザービーム２１を集光器２３へ向けて反射する。また、ミラー２９は、リレーレンズ２８を透過したレーザービーム２１の一部を漏れ光２１３として透過させる。

光検出ユニット３０は、受光した光を検知する。光検出ユニット３０は、例えば、空間光変調器２４から出射されたレーザービーム２１の強度を検出する。より詳しくは、光検出ユニット３０は、位相パターン２４２により変調され表示部２４１から出射し、アパーチャ２７を通過したレーザービーム２１の強度を検出する。実施形態において、光検出ユニット３０は、ミラー２９で反射されずに透過したレーザービーム２１の漏れ光２１３を受光することで、レーザービーム２１を被加工物１００に照射しつつ、位相パターン２４２に照射され変調されたレーザービーム２１の出力を検出する。

光検出ユニット３０は、例えば、フォトダイオードである。フォトダイオードは、受光したレーザービーム２１の受光量により変化する電圧値を制御ユニット９０へ出力する。光検出ユニット３０は、フォトダイオードに限定されず、例えば、ＣＣＤ撮像素子またはＣＭＯＳ撮像素子等の撮像素子を備えた撮像ユニットでもよいし、パワーメータでもよい。

撮像手段３１は、保持テーブル１０に保持された被加工物１００に照射されるレーザービーム２１による加工点（集光点２１１）を撮像する。撮像手段３１は、例えば、ＣＣＤカメラ等を含む。撮像手段３１は、後述の撮像ユニット７０と共通でもよい。

集光レンズ３２は、ミラー２９と光検出ユニット３０との間に配設される。集光レンズ３２は、ミラー２９を透過したレーザービーム２１の漏れ光２１３を光検出ユニット３０の手前に集光する。

拡散板３３は、ミラー２９と集光レンズ３２との間に配設される。拡散板３３は、入射したレーザービーム２１の漏れ光２１３を拡散させることにより、透過するレーザービーム２１の漏れ光２１３の強度のムラを解消する。

フィルタ３４は、拡散板３３と集光レンズ３２との間に配設される。フィルタ３４は、レーザービーム２１の漏れ光２１３の一部を透過するフィルタである。フィルタ３４は、例えば、レーザービーム２１の漏れ光２１３のうち、光検出ユニット３０が受光する波長のレーザービーム２１のみを透過する。フィルタ３４は、例えば、ＮＤ（Neutral Density）フィルタを含む。ＮＤフィルタは、所定の波長帯において波長を選ぶことなく、光量を一定量落として透過するフィルタである。

図１に示す移動ユニット６０は、レーザービーム２１の集光点２１１（図３参照）を被加工物１００に設定された複数の分割予定ライン１０３に沿って相対的に移動させるユニットである。移動ユニット６０は、加工送りユニット６１と、割り出し送りユニット６２と、集光点位置調整ユニット６３と、を含む。

加工送りユニット６１は、保持テーブル１０と、レーザービーム照射ユニット２０の集光点２１１（図３参照）とを加工送り方向であるＸ軸方向に相対的に移動させるユニットである。加工送りユニット６１は、実施形態において、保持テーブル１０をＸ軸方向に移動させる。加工送りユニット６１は、実施形態において、レーザー加工装置１の装置本体２上に設置されている。加工送りユニット６１は、Ｘ軸方向移動プレート１４をＸ軸方向に移動自在に支持する。

割り出し送りユニット６２は、保持テーブル１０と、レーザービーム照射ユニット２０の集光点２１１（図３参照）とを割り出し送り方向であるＹ軸方向に相対的に移動させるユニットである。割り出し送りユニット６２は、実施形態において、保持テーブル１０をＹ軸方向に移動させる。割り出し送りユニット６２は、実施形態において、レーザー加工装置１の装置本体２上に設置されている。割り出し送りユニット６２は、Ｙ軸方向移動プレート１５をＹ軸方向に移動自在に支持する。

集光点位置調整ユニット６３は、保持テーブル１０と、レーザービーム照射ユニット２０の集光点２１１（図３参照）とを集光点位置調整方向であるＺ軸方向に相対的に移動させるユニットである。集光点位置調整ユニット６３は、実施形態において、レーザービーム照射ユニット２０の少なくとも集光器２３をＺ軸方向に移動させる。集光点位置調整ユニット６３は、実施形態において、レーザー加工装置１の装置本体２から立設した柱３に設置されている。集光点位置調整ユニット６３は、レーザービーム照射ユニット２０の少なくとも集光器２３をＺ軸方向に移動自在に支持する。

加工送りユニット６１、割り出し送りユニット６２、および集光点位置調整ユニット６３はそれぞれ、実施形態において、周知のボールねじと、周知のパルスモータと、周知のガイドレールと、を含む。ボールねじは、軸心回りに回転自在に設けられる。パルスモータは、ボールねじを軸心回りに回転させる。加工送りユニット６１のガイドレールは、Ｘ軸方向移動プレート１４をＸ軸方向に移動自在に支持する。加工送りユニット６１のガイドレールは、Ｙ軸方向移動プレート１５に固定して設けられる。割り出し送りユニット６２のガイドレールは、Ｙ軸方向移動プレート１５をＹ軸方向に移動自在に支持する。割り出し送りユニット６２のガイドレールは、装置本体２に固定して設けられる。集光点位置調整ユニット６３のガイドレールは、レーザービーム照射ユニット２０の少なくとも集光器２３をＺ軸方向に移動自在に支持する。集光点位置調整ユニット６３のガイドレールは、柱３に固定して設けられる。

撮像ユニット７０は、保持テーブル１０に保持された被加工物１００を撮像する。撮像ユニット７０は、ＣＣＤカメラまたは赤外線カメラを含む。撮像ユニット７０は、例えば、レーザービーム照射ユニット２０の集光器２３（図２参照）に隣接するように固定されている。撮像ユニット７０は、被加工物１００を撮像して、被加工物１００とレーザービーム照射ユニット２０との位置合わせを行うアライメントを遂行するための画像を得て、得た画像を出力する。

入力手段８０は、実施形態において、液晶表示装置等により構成される表示装置に含まれるタッチパネルである。入力手段８０は、オペレータが加工内容情報を登録する等の各種操作を受付可能である。入力手段８０は、キーボード等の外部入力装置であってもよい。

制御ユニット９０は、レーザー加工装置１の上述した各構成要素をそれぞれ制御して、被加工物１００に対する加工動作等をレーザー加工装置１に実行させる。制御ユニット９０は、演算手段としての演算処理装置と、記憶手段としての記憶装置と、通信手段としての入出力インターフェース装置と、を含むコンピュータである。演算処理装置は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のマイクロプロセッサを含む。記憶装置は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＲＯＭ（Read Only Memory）またはＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを有する。演算処理装置は、記憶装置に格納された所定のプログラムに基づいて各種の演算を行う。演算処理装置は、演算結果に従って、入出力インターフェース装置を介して各種制御信号を上述した各構成要素に出力し、レーザー加工装置１の制御を行う。制御ユニット９０は、パターン制御部９１と、記憶部９２と、判定部９３と、を有する。

パターン制御部９１は、空間光変調器２４の表示部２４１に表示する位相パターン２４２を制御する。パターン制御部９１は、例えば、位相パターン２４２を、表示部２４１のレーザービーム２１が当たる領域２１２に表示させる。パターン制御部９１は、例えば、レーザービーム２１を分岐するための位相パターン２４２である分岐パターン（図４参照）を、表示部２４１に表示させる。

記憶部９２は、制御ユニット９０の記憶装置に含まれる。記憶部９２は、パターン制御部９１により表示部２４１に分岐パターンが表示された時に、光検出ユニット３０が検出するレーザービーム２１の強度を基準強度として記憶しておく。すなわち、記憶部９２は、分岐パターンに照射され分岐（変調）されたレーザービーム２１の強度を、光検出ユニット３０から取得して記憶する。

判定部９３は、光検出ユニット３０により検出したレーザービーム２１の強度に基づいて、空間光変調器２４が正常に動作しているか否かを判定する。より詳しくは、判定部９３は、光検出ユニット３０が検出するレーザービーム２１の強度が、記憶部９２に記憶された基準強度から変化したか否かを判定し、この判定結果に基づいて、空間光変調器２４が正常に動作しているか否かを判定する。

次に、空間光変調器２４の動作異常を判定する方法について説明する。図６は、図３に示す空間光変調器２４の表示部２４１の動作異常時を示す模式図である。図７は、図６に示す表示部２４１から出射されるレーザービーム２１の模式図である。

図６に示す一例では、動作異常時の表示部２４１は、位相パターン２４２－１として分岐パターンを表示できず、レーザービーム２１が照射される領域２１２（図３参照）には何も表示されない。なお、本明細書の図６では、説明のため、黒色の表示部２４１に対してレーザービーム２１が照射される領域を灰色で描写しているが、実際にはレーザービーム２１が照射される領域も含め、表示部２４１全面が何も表示されない黒色の状態となる。

この際、図７に示すように、レーザービーム２１は、分岐されない。正常時の表示部２４１に表示された分岐パターン（図４の位相パターン２４２）から出射されたレーザービーム２１がアパーチャ２７で高次光が遮光されるのに対し、分岐パターンが表示されない表示部２４１から出射されたレーザービーム２１は、アパーチャ２７で高次光が遮光されない。したがって、加工点（集光点２１１）におけるレーザービーム２１の出力が高くなるとともに、光検出ユニット３０が検出するレーザービーム２１の強度が高くなる。

ここで、記憶部９２は、正常時の表示部２４１に表示された分岐パターン（図４の位相パターン２４２）から出射され、アパーチャ２７で高次光が遮光されたレーザービーム２１の、光検出ユニット３０によって検出された強度を基準強度として記憶している。判定部９３は、分岐パターンが表示されない表示部２４１から出射され高次光が遮光されないレーザービーム２１の、光検出ユニット３０によって検出された強度が、基準強度から変化したと判定すると、空間光変調器２４が正常に動作していないと判定する。

次に、拡散板３３の機能について説明する。図８は、図３に示す光検出ユニット３０がレーザービーム２１を受光する様子を示す模式図である。図９は、比較例に係るレーザービーム照射ユニット２０－１において光検出ユニット３０がレーザービーム２１を受光する様子を示す模式図である。なお、図８および図９では、フィルタ３４の描画を省略している。

図８に示すように、レーザービーム２１の漏れ光２１３は、表示部２４１に表示された分岐パターンによって分岐された状態で拡散板３３に入射する。拡散板３３は、入射したレーザービーム２１を拡散させることによって、分岐の影響を均した状態で出射させる。集光レンズ３２は、分岐の影響を均されたレーザービーム２１の漏れ光２１３を光検出ユニット３０に向けて集光する。

これに対し、比較例の図９に示すように、拡散板３３を備えないレーザービーム照射ユニット２０－１では、レーザービーム２１の漏れ光２１３は、表示部２４１に表示された分岐パターンによって分岐された状態で集光レンズ３２に入射する。集光レンズ３２は、分岐されたままのレーザービーム２１を光検出ユニット３０に向けて集光する。しかしながら、分岐されたままのレーザービーム２１が光検出ユニット３０の受光面の複数箇所に入射することにより、光検出ユニット３０で検出するレーザービーム２１の出力が不安定になる可能性がある。

例えば、光検出ユニット３０がフォトダイオードである場合、フォトダイオードは受光面が小さいため、分岐されたままのレーザービーム２１を受光できない可能性がある。実施形態の拡散板３３を備えるレーザービーム照射ユニット２０は、光検出ユニット３０が安定的にレーザービーム２１の強度を測定することができる。

以上説明したように、実施形態に係るレーザー加工装置１において、レーザービーム照射ユニット２０は、被加工物１００に対してレーザービーム２１を照射する際、空間光変調器２４の表示部２４１に表示された位相パターン２４２に入射したレーザービーム２１を、位相パターン２４２に対応して変調する。具体的には、空間光変調器２４は、レーザービーム２１を分岐するための位相パターン２４２である分岐パターンを表示部２４１に表示し、レーザービーム２１を分岐して出射させる。また、レーザー加工装置１は、空間光変調器２４から出射されたレーザービーム２１の強度を検出する光検出ユニット３０を備え、制御ユニット９０の記憶部９２が、分岐パターンによって分岐されたレーザービーム２１の強度を予め記憶する。

ここで、空間光変調器２４に異常が発生し、表示部２４１に分岐パターンが表示されなくなった際、例えば、位相パターン２４２が何も表示されない場合、加工点に到達するレーザービーム２１の出力が変化する。実施形態のレーザー加工装置１では、レーザービーム２１を被加工物１００に照射しつつ、表示部２４１から出射されたレーザービーム２１の出力を検出し、正常時の基準強度と比較することで、空間光変調器２４の異常を検知することができる。

これにより、１つの被加工物１００を加工している間に空間光変調器２４の異常を高速に検知することが可能となるため、加工途中でも異常に気づくことができ、被加工物１００全体を加工して不良チップとしてしまう可能性を低減するという効果を奏する。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、実施形態のレーザービーム照射ユニット２０は、拡散板３３によって分岐の影響を均したレーザービーム２１の漏れ光２１３を集光レンズ３２によって集光させて光検出ユニット３０に受光させるが、縮小リレー系として転像させて受光させてもよい。また、拡散板３３、フィルタ３４、および光検出ユニット３０を含む測定光学系を傾けることによって、フィルタ３４の反射光が撮像手段３１や発振器２２に戻ることを抑制してもよい。これにより、フィルタ３４の反射光が撮像手段３１に戻ることで被加工物１００の反射率測定に影響が生じることを抑制すると共に、フィルタ３４の反射光が発振器２２に戻ることでレーザービーム２１の発振に影響が生じることを抑制してもよい。

１ レーザー加工装置
１０ 保持テーブル
１１ 保持面
２０、２０－１ レーザービーム照射ユニット
２１ レーザービーム
２１１ 集光点
２１２ 領域
２１３ 漏れ光
２２ 発振器
２３ 集光器
２４ 空間光変調器
２４１ 表示部
２４２、２４２－１ 位相パターン
２５ 偏光板
２６ 集束レンズ
２７ アパーチャ
２８ リレーレンズ
２９ ミラー
３０ 光検出ユニット
３１ 撮像手段
３２ 集光レンズ
３３ 拡散板
３４ フィルタ
６０ 移動ユニット
６１ 加工送りユニット
６２ 割り出し送りユニット
９０ 制御ユニット
９１ パターン制御部
９２ 記憶部
９３ 判定部
１００ 被加工物
１０３ 分割予定ライン
１０２ 表面
１０５ 裏面
１０６ 改質層

Claims (5)

1. レーザー加工装置であって、
   レーザービームを出射する発振器と、
   該発振器から出射されたレーザービームを集光して被加工物に照射する集光器と、
   該発振器と該集光器との間に配設され、位相パターンを表示する表示部を有し、該表示部に入射したレーザービームを該位相パターンに応じて変調して出射する空間光変調器と、
   を含むレーザービーム照射ユニットと、
   該空間光変調器から出射された該レーザービームの強度を検出する光検出ユニットと、
   各構成要素を制御する制御ユニットと、
   を備え、
   該制御ユニットは、
   該表示部に表示する位相パターンを制御するパターン制御部と、
   該パターン制御部により該表示部にレーザービームを分岐するための該位相パターンである分岐パターンが表示された時に該光検出ユニットが検出するレーザービームの強度を基準強度として記憶しておく記憶部と、
   該光検出ユニットが検出するレーザービームの強度が該基準強度から変化したか否かに基づいて、該空間光変調器が正常に動作しているか否かを判定する判定部と、
   を有することを特徴とする、
   レーザー加工装置。
2. 該レーザービーム照射ユニットは、
   該空間光変調器から出射したレーザービームを該集光器に向けて反射するミラーを有し、
   該光検出ユニットは、
   該ミラーで反射されずに透過したレーザービームの漏れ光を受光するように構成されていることを特徴とする、
   請求項１に記載のレーザー加工装置。
3. 該ミラーと該光検出ユニットとの間には、
   該レーザービームを拡散させる拡散板が配設されることを特徴とする、
   請求項２に記載のレーザー加工装置。
4. 該空間光変調器と該光検出ユニットとの間には、
   該レーザービームを集束する集束レンズと、
   該集束レンズの焦点位置または該焦点位置の近傍に位置づけられたアパーチャと、
   が配設されることを特徴とする、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレーザー加工装置。
5. 該光検出ユニットはフォトダイオードであることを特徴とする、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレーザー加工装置。

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