JP2023180898A - レーザー加工装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】厚みが異なる被加工物を加工する度に、幅方向に位置付けるスポットの数とパルスレーザー光線を照射すべきパス数とを作業者が計算する必要のないレーザー加工装置を提供する。【解決手段】厚み記憶部１０１に記憶された厚みＨを限界加工深さ記憶部１０２に記憶された限界値Ｒで割り算した値にパス数記憶部１０３に記憶されたパス数Ｐを掛け算すると共に、パルスレーザー光線ＬＢのスポット径Ｓとスポットの重なり率Ｗと加工幅Ｖから求まるスポット数Ｓｔを掛け算して加工幅Ｖにおける断面に照射すべきパルスレーザー光線ＬＢのパス数Ｐｔを算出するパス数算出部１０６と、を備え、制御手段１００は、加工軌跡記憶部１０７に記憶されたＸ座標Ｙ座標に基づいて該選択部１０８で選択された非製品領域Ｂに加工幅Ｖに対してパス数算出部１０６で算出されたパス数Ｐでパルスレーザー光線ＬＢを照射する。【選択図】図５

Description

本発明は、チャックテーブルに保持された被加工物に所望の加工を施す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、ダイシング装置、レーザー加工装置によって個々のデバイスチップに分割され、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、ウエーハ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ウエーハを撮像し加工すべき領域を検出する撮像手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハ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、から概ね構成されていて、ウエーハを高精度に加工することができる（例えば特許文献１を参照）。
特開２０１５－０８５３４７号公報
上記した特許文献１に記載のレーザー加工装置を使用し、ウエーハ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所望の深さの溝を形成する場合、例えば分割予定ラインにパルスレーザー光線の集光点を位置付けて照射すべきパス数を設定して繰り返しパルスレーザー光線を照射しても、スポットの大きさに対する加工深さの限界に拘束されて、所望の加工ができない、という問題がある。
そこで、本出願人は、パルスレーザー光線のスポット径に対する加工深さの限界値と、分割すべきウエーハの厚みとを考慮して、分割予定ラインの幅方向に位置付けるスポットの数と、パルスレーザー光線を照射すべきパス数を計算して、レーザー加工装置に必要な加工情報を入力し、所望の深さの溝を形成することを検討した。
しかし、厚みが異なるウエーハを加工する度に、作業者が前記した計算をしなければならず、煩に堪えないという問題が判明し、さらには、計算ミスによって適正なレーザー加工ができず、ウエーハを損傷させるという問題が生じた。このような問題は、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の分割予定ラインを加工する場合に限定されず、板状物を所望の形状に切断加工する場合にも生じ得る。
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、被加工物にパルスレーザー光線を照射して所望の深さの溝を形成する場合に、厚みが異なる被加工物を加工する度に、幅方向に位置付けるスポットの数とパルスレーザー光線を照射すべきパス数とを作業者が計算しなければならず、煩に堪えないという問題が解消できるレーザー加工装置を提供することにある。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持するＸ軸方向Ｙ軸方向で規定された保持面を有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パルスレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、制御手段と、を含み構成されたレーザー加工装置であって、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発振器と、該発振器が発振したパルスレーザー光線を該チャックテーブルに保持された被加工物に集光する集光器と、を備え、該制御手段は、該チャックテーブルに保持された被加工物に形成すべき加工軌跡のＸ座標Ｙ座標を記憶する加工軌跡記憶部と、被加工物の厚みを記憶する厚み記憶部と、パルスレーザー光線のスポット径と加工深さの限界値とを記憶する限界加工深さ記憶部と、該加工深さの限界値に達するパルスレーザー光線のパス数を記憶するパス数記憶部と、スポットの重なり率を記憶する重なり率記憶部と、製品領域と非製品領域とを選択する選択部と、を備え、該厚み記憶部に記憶された厚みを該限界加工深さ記憶部に記憶された該限界値で割り算した値に該スポット径を掛け算して加工幅を算出する加工幅算出部と、該厚み記憶部に記憶された厚みを該限界加工深さ記憶部に記憶された該限界値で割り算した値に該パス数記憶部に記憶されたパス数を掛け算すると共に、該パルスレーザー光線のスポット径と該重なり率記憶部に記憶されたスポットの重なり率と該加工幅算出部で算出された加工幅から求まるスポット数を掛け算して該加工幅における断面に照射すべきパルスレーザー光線のパス数を算出するパス数算出部とを備え、該制御手段は、該加工軌跡記憶部に記憶されたＸ座標Ｙ座標に基づいて該選択部で選択された非製品領域に該加工幅算出部で算出された加工幅に対して該パス数算出部で算出されたパス数でパルスレーザー光線を照射して該チャックテーブルに保持された被加工物に所望の加工を施すレーザー加工装置が提供される。
上記のレーザー加工装置は、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段とをＸ軸方向に相対的に加工送りするＸ軸送り手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段とをＹ軸方向に相対的に加工送りするＹ軸送り手段と、を備え、該制御手段は、該発振器を制御すると共に、該Ｘ軸送り手段と、該Ｙ軸送り手段とを制御して該加工を施すことができる。また、該レーザー光線照射手段は、Ｘ軸方向に該パルスレーザー光線を誘導するＸ軸光学スキャナーと、Ｙ軸方向に該パルスレーザー光線を誘導するＹ軸光学スキャナーと、を備え、該集光器は、ｆθレンズを含み構成され、該制御手段は、該発振器を制御すると共に、該Ｘ軸光学スキャナーと該Ｙ軸光学スキャナーとを制御して該加工を施すことができる。
本発明のレーザー加工装置は、被加工物を保持するＸ軸方向Ｙ軸方向で規定された保持面を有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パルスレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、制御手段と、を含み構成されたレーザー加工装置であって、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発振器と、該発振器が発振したパルスレーザー光線を該チャックテーブルに保持された被加工物に集光する集光器と、を備え、該制御手段は、該チャックテーブルに保持された被加工物に形成すべき加工軌跡のＸ座標Ｙ座標を記憶する加工軌跡記憶部と、被加工物の厚みを記憶する厚み記憶部と、パルスレーザー光線のスポット径と加工深さの限界値とを記憶する限界加工深さ記憶部と、該加工深さの限界値に達するパルスレーザー光線のパス数を記憶するパス数記憶部と、スポットの重なり率を記憶する重なり率記憶部と、製品領域と非製品領域とを選択する選択部と、を備え、該厚み記憶部に記憶された厚みを該限界加工深さ記憶部に記憶された該限界値で割り算した値に該スポット径を掛け算して加工幅を算出する加工幅算出部と、該厚み記憶部に記憶された厚みを該限界加工深さ記憶部に記憶された該限界値で割り算した値に該パス数記憶部に記憶されたパス数を掛け算すると共に、該パルスレーザー光線のスポット径と該重なり率記憶部に記憶されたスポットの重なり率と該加工幅算出部で算出された加工幅から求まるスポット数を掛け算して該加工幅における断面に照射すべきパルスレーザー光線のパス数を算出するパス数算出部とを備え、該制御手段は、該加工軌跡記憶部に記憶されたＸ座標Ｙ座標に基づいて該選択部で選択された非製品領域に該加工幅算出部で算出された加工幅に対して該パス数算出部で算出されたパス数でパルスレーザー光線を照射して該チャックテーブルに保持された被加工物に所望の加工を施すことから、パルスレーザー光線のスポット径に対する加工深さの限界値と分割すべき被加工物の厚みとを考慮して所望の加工軌跡の幅方向に位置付けるスポットの数とパルスレーザー光線を照射すべきパス数とを制御手段が演算して算出し、該制御手段よって実施されるレーザー加工に反映されるので、一々作業者が前記したパラメータを算出して、レーザー加工装置に入力して所望の深さの溝が形成されるように設定する必要がなくなると共に、厚みが異なる被加工物を加工する度に前記した煩雑な計算をしなければならず、煩に堪えないという問題が解消する。また、計算ミスによって被加工物を損傷させるという問題も解消する。
本実施形態のレーザー加工装置の全体斜視図である。 図１に示すレーザー加工装置に配設されるレーザー光線照射手段の光学系を示すブロック図である。 図１に示すレーザー加工装置に配設されるレーザー光線照射手段の別の実施形態の光学系を示すブロック図である。 図１に示すレーザー加工装置によって加工されるウエーハの斜視図である。 図１に示すレーザー加工装置に配設される制御手段の詳細を示すブロック図である。 （ａ）図１に示すレーザー加工装置によって形成される加工溝の概略断面図、（ｂ）（ａ）に示す加工溝によって形成される分割溝の概略断面図である。 図４に示すウエーハの一部を拡大して示す平面図である。 本実施形態のレーザー加工の実施態様を示す斜視図である。
以下、本発明に基づいて構成されるレーザー加工装置に係る実施形態について、添付図面を参照しながら、詳細に説明する。
図１には、本実施形態のレーザー加工装置１の全体斜視図が示されている。レーザー加工装置１は、基台２上に配設され、図示のウエーハ１０を保持するチャックテーブル３５を含む保持手段３と、チャックテーブル３５に保持されたウエーハ１０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６と、制御手段１００とを備えている。
また、レーザー加工装置１は、チャックテーブル３５をＸ軸方向に移動するＸ軸送り手段４１及びチャックテーブル３５をＹ軸方向に移動するＹ軸送り手段４２を含む移動手段４と、基台２上で移動手段４の側方に立設される垂直壁部５ａ及び垂直壁部５ａの上端部から水平方向に延びる水平壁部５ｂを備えた枠体５と、チャックテーブル３５に保持されたウエーハ１０を撮像してアライメントを実行する撮像手段７と、を備え、制御手段１００には、入力手段８及び図示を省略する表示手段が接続されている。なお、該表示手段をタッチ入力が可能なタッチパネルで構成することで、該表示手段を入力手段８として使用することもできる。
保持手段３は、図１に示すように、Ｘ軸方向において移動自在に基台２に搭載された矩形状のＸ軸方向可動板３１と、Ｙ軸方向において移動自在にＸ軸方向可動板３１に搭載された矩形状のＹ軸方向可動板３２と、Ｙ軸方向可動板３２の上面に固定された円筒状の支柱３３と、支柱３３の上端に固定された矩形状のカバー板３４とを含む。カバー板３４にはカバー板３４上に形成された長穴を通って上方に延びるチャックテーブル３５が配設されている。チャックテーブル３５は、支柱３３内に収容された図示しない回転駆動手段により回転可能に構成される。チャックテーブル３５の上面には、通気性を有する多孔質材料からなるＸ軸方向及びＹ軸方向で規定される保持面３６が形成されている。保持面３６は、支柱３３を通る流路によって図示しない吸引手段に接続されており、保持面３６の周囲には、後述するウエーハ１０をチャックテーブル３５に保持する際に使用される４つのクランプ３７が等間隔で配置されている。該吸引手段を作動させることにより、チャックテーブル３５の保持面３６にウエーハ１０を吸引保持することが可能である。
Ｘ軸送り手段４１は、モータ４３の回転運動を、ボールねじ４４を介して直線運動に変換してＸ軸方向可動板３１に伝達し、基台２上にＸ軸方向に沿って配設された一対の案内レール２ａ、２ａに沿ってＸ軸方向可動板３１をＸ軸方向に移動させる。Ｙ軸送り手段４２は、モータ４５の回転運動を、ボールねじ４６を介して直線運動に変換し、Ｙ軸方向可動板３２に伝達し、Ｘ軸方向可動板３１上においてＹ軸方向に沿って配設された一対の案内レール３１ａ、３１ａに沿ってＹ軸方向可動板３２をＹ軸方向に移動させる。
枠体５の水平壁部５ｂの内部には、上記のレーザー光線照射手段６を構成する光学系、及び撮像手段７が収容されている。水平壁部５ｂの先端部下面側には、該レーザー光線照射手段６の一部を構成し、パルスレーザー光線ＬＢをウエーハ１０に照射する集光器６１が配設されている。撮像手段７は、チャックテーブル３５に保持されたウエーハ１０を撮像して、該ウエーハ１０の位置や向き、パルスレーザー光線を照射する位置等を検出する撮像手段であり、前記の集光器６１に対して図中矢印Ｘで示すＸ軸方向で隣接する位置に配設されている。
図２には、上記のレーザー光線照射手段６の光学系の一例を示すブロック図が示されている。本実施形態のレーザー光線照射手段６は、パルスレーザー光線ＬＢを発振する発振器６２と、発振器６２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６３と、パルスレーザー光線ＬＢの光路をチャックテーブル３５側に変更する反射ミラー６４と、チャックテーブル３５の保持面３６に保持されたウエーハ１０にパルスレーザー光線ＬＢを集光する集光レンズ６１ａを含む集光器６１とを備えている。上記したレーザー光線照射手段６によって被加工物であるウエーハ１０にパルスレーザー光線ＬＢを照射する際に、制御手段１００によって上記のＸ軸送り手段４１及びＹ軸送り手段４２を制御することで、チャックテーブル３５に保持されたウエーハ１０の所望のＸ座標Ｙ座標位置にパルスレーザー光線ＬＢを照射することが可能である。
なお、本発明のレーザー光線照射手段は、上記した図２に示すレーザー光線照射手段６に限定されず、他の形態、例えば図３に示すような光学系で構成されるレーザー光線照射手段６’を備えていてもよい。レーザー光線照射手段６’は、上記したのと同様の発振器６２とアッテネータ６３を備えていると共に、チャックテーブル３５の保持面３６に保持されたウエーハ１０のＸ軸方向にパルスレーザー光線ＬＢを誘導するＸ軸光学スキャナー６５と、チャックテーブル３５に保持されたウエーハ１０のＹ軸方向にパルスレーザー光線ＬＢを誘導するＹ軸光学スキャナー６６と、ｆθレンズ６１ａ’を含む集光器６１’とを備えている。Ｘ軸光学スキャナー６５及びＹ軸光学スキャナー６６は、例えばガルバノスキャナーによって構成され、被加工物であるウエーハ１０にパルスレーザー光線ＬＢを照射する際に、上記のＸ軸光学スキャナー６５及びＹ軸光学スキャナー６６を制御手段１００によって制御することで、チャックテーブル３５に保持されたウエーハ１０の所望の位置にパルスレーザー光線ＬＢを照射することが可能である。なお、Ｘ軸光学スキャナー６５及びＹ軸光学スキャナー６６は、上記のガルバノスキャナーに限定されず、音響光学素子（ＡＯＥ）、回折光学要素（ＤＯＥ）、ポリゴンミラー等を使用するものであってもよい。
次に、本実施形態のレーザー加工装置１の被加工物であるウエーハ１０と、制御手段１００の構成について、以下に説明する。なお、以下に説明する実施形態では、レーザー加工装置１に図２に示すレーザー光線照射手段６が配設されているものとして説明する。
本実施形態のレーザー加工装置１によって加工される被加工物は、例えば、図４に示すシリコン（Ｓｉ）のウエーハ１０である。ウエーハ１０は、複数のデバイス１２が分割予定ラインによって区画され表面１０ａに形成されたウエーハであり、ウエーハ１０を収容可能な開口部Ｆａを有する環状のフレームＦの該開口部Ｆａに位置付けられて、粘着テープＴを介して該フレームＦに保持されて一体とされている。
制御手段１００は、コンピュータにより構成され、制御プログラムに従って演算処理する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）と、演算結果等を一時的に格納するための読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、入力インターフェース、及び出力インターフェースとを備えている。制御手段１００には、撮像手段７、入力手段８、発振器６２、Ｘ軸送り手段４１、Ｙ軸送り手段４２等が接続される。
本実施形態のレーザー加工装置１は、概ね上記したとおりの構成を備えており、レーザー加工装置１の機能、作用について以下に具体的に説明する。
本実施形態のレーザー加工装置１がウエーハ１０に対するレーザー加工は、制御手段１００によって実施される。
図５、６を参照しながら、制御手段１００に格納された制御プログラム及び各種の記憶メモリによって実現される各機能部１０１～１０８について説明する。制御手段１００は、被加工物であるウエーハ１０の厚みＨを記憶する厚み記憶部１０１と、パルスレーザー光線ＬＢのスポット径Ｓと加工深さの限界値Ｒとを記憶する限界加工深さ記憶部１０２と、加工深さの限界値Ｒに達するパルスレーザー光線ＬＢのパス数Ｐを記憶するパス数記憶部１０３と、レーザー加工時の該スポットの重なり率Ｗを記憶する重なり率記憶部１０４と、を備えている。
さらに、厚み記憶部１０１に記憶された厚みＨを限界加工深さ記憶部１０２に記憶された限界値Ｒで割り算した値にスポット径Ｓを掛け算して加工幅Ｖを算出する加工幅算出部１０５と、厚み記憶部１０１に記憶された厚みＨを限界加工深さ記憶部１０２に記憶された加工深さの限界値Ｒで割り算した値にパス数記憶部１０３に記憶されたパス数Ｐを掛け算すると共に重なり率記憶部１０４に記憶されたスポットの重なり率Ｗと加工幅算出部１０５で算出された加工幅Ｖから求まるスポット数Ｎを掛け算して加工幅Ｖにおける断面に照射すべきパルスレーザー光線ＬＢのパス数Ｐｔを算出するパス数算出部１０６とを備えている。そして、制御手段１００は、チャックテーブル３５に保持されたウエーハ１０に形成すべき加工軌跡のＸ座標Ｙ座標の座標情報Ｉを記憶する加工軌跡記憶部１０７と、製品領域Ａと非製品領域Ｂとを選択する選択部１０８とを備えており、上記の加工幅算出部１０５、パス数算出部１０６、加工軌跡記憶部１０７、及び選択部１０８から集約された情報に基づき、レーザー加工を実行する加工実行部１０９によって、上記の発振器６２、Ｘ軸送り手段４１、及びＹ軸送り手段４２が制御されて所望のレーザー加工が実現される。
上記した制御手段１００の各機能部について、さらに、具体的に説明する。厚み記憶部１０１に記憶される被加工物（ウエーハ１０）の厚みＨは、例えば、作業者が入力手段８を操作して入力したり、ウエーハ１０に形成されたバーコード情報を読み取ったりすることにより取得されて記憶される。本実施形態のウエーハ１０の厚みＨは、例えば３００μｍであり、厚み記憶部１０１には、ウエーハ１０の厚みＨ＝３００μｍが記憶される。
限界加工深さ記憶部１０２は、レーザー光線照射手段６によって照射されるパルスレーザー光線ＬＢのスポット径Ｓに基づく加工深さの限界値Ｒを記憶するものである。これについて、図６（ａ）を参照しながら説明すると、例えば、本実施形態のレーザー光線照射手段６によって照射されるパルスレーザー光線ＬＢのスポット径Ｓはφ１０μｍであり、所望の位置に沿って該パルスレーザー光線ＬＢを繰り返し照射することで、所定の位置に形成される加工溝２０の深さは徐々に深くなる。しかし、パルスレーザー光線ＬＢを所望の加工位置に沿って照射する回数（パス数Ｐ）に比例してどこまでも深くなるのではなく、それ以上は深くならない加工深さの限界値Ｒが存在する。本実施形態の限界加工深さ記憶部１０２においては、本実施形態のレーザー加工条件（後述する）で設定されたスポット径Ｓ＝φ１０μｍに基づく加工深さの限界値Ｒを予め実施する実験により求め、その実測値（本実施形態では１００μｍ）を限界値Ｒとして記憶する。
パス数記憶部１０３は、上記した限界加工深さ記憶部１０２において実測された加工深さの限界値Ｒに達するパス数Ｐを記憶するものであり、本実施形態では、パス数Ｐ＝８回が実測値として記憶される。また、重なり率記憶部１０４は、図６（ｂ）に示すように、パルスレーザー光線ＬＢを照射して複数の加工溝２０により分割溝１８を形成する際の、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向におけるスポットの重なり率を記憶する手段であり、本実施形態では、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向のいずれにおいても５０％に設定され記憶されている。
加工幅算出部１０５は、ウエーハ１０を完全に分割する深さの分割溝１８を形成するために必要となる加工幅Ｖを算出するものである。具体的には、厚み記憶部１０１に記憶された厚みＨ（３００μｍ）を限界加工深さ記憶部１０２に記憶された限界値Ｒ（１００μｍ）で割り算した値にスポット径Ｓ（１０μｍ）を掛け算することにより、以下の如く算出される。
加工幅Ｖ＝（Ｈ/Ｒ）・Ｓ＝（３００／１００）・１０＝３０［μｍ］
これにより、加工幅Ｖ＝３０μｍが算出されて記憶される。
パス数算出部１０６は、上記の加工幅Ｖにおける断面に照射すべきパルスレーザー光線ＬＢのパス数Ｐｔを算出するものであり、該パス数Ｐｔは、ウエーハ１０の分割予定ライン１４に沿ってウエーハ１０を完全に分割する分割溝１８を形成するのに必要なパルスレーザー光線ＬＢのパス数である。該パス数Ｐｔは、厚み記憶部１０１に記憶された厚みＨ（３００μｍ）を限界加工深さ記憶部１０２に記憶された限界値Ｒ（１００μｍ）で割り算した値にパス数記憶部１０３に記憶されたパス数Ｐ（８回）を掛け算すると共に重なり率記憶部１０４に記憶されたスポットの重なり率Ｗ（５０％）と加工幅算出部１０５で算出された加工幅Ｖ（３０μｍ）から求まるスポット数Ｓｔを掛け算して計算される。
ここで、加工幅Ｖにおいて照射されるパルスレーザー光線ＬＢのスポット数Ｓｔは、最初のスポットに続き幅方向で重ねて照射するパルスレーザー光線ＬＢの数をｘとした場合に、”Ｓｔ＝１＋ｘ”で表され、該ｘは、
（スポット径Ｓ）・｛１＋（１００％－重なり率Ｗ）・ｘ｝＝加工幅Ｖ
の関係式から、
１０・｛１＋（１－０．５）・ｘ｝＝３０
を、ｘについて解くことによりが求められる（ｘ＝４）ことから、加工幅Ｖ＝３０μｍに対して照射されるスポット数Ｓｔは”５”である（図６（ｂ）も併せて参照）。
そして、加工幅Ｖにおける断面に照射すべきパルスレーザー光線ＬＢのパス数Ｐｔは、以下の如く計算される。
Ｐｔ＝（Ｈ／Ｒ）・Ｐ・Ｓｔ＝（３００／１００）・８・５＝１２０
本実施形態における加工幅Ｖにおける断面に照射すべきパルスレーザー光線ＬＢのパス数Ｐｔは、図６（ｂ）を参照することにより理解されるように、まず、ウエーハ１０において加工を施す加工幅Ｖ（３０μｍ）において、加工幅方向において５０％ずつ重なるように位置付けられる５個のスポット位置の各々で、加工深さの限界値（１００μｍ）に達するパルスレーザー光線ＬＢのパス数Ｐ（８回）を照射して、幅が３０μｍで、深さが１００μｍの第１の溝２２を形成する回数（４０回）と、該第１の溝２２を形成後に、パルスレーザー光線ＬＢの集光点位置を該第１の溝２２の底に位置付けて上記と同様のレーザー加工を施して、幅が３０μｍで深さが２００μｍに達する第２の溝２３を形成する回数（４０回）と、該第１の溝２２及び第２の溝２３を形成後に、パルスレーザー光線ＬＢの集光点位置を該第２の溝２３の底に位置付けて上記と同様のレーザー加工を施して、幅が３０μｍで深さが３００μｍ、すなわち、ウエーハ１０を完全に分割する第３の溝２４を形成する回数（４０回）と、を合計した数（Ｐｔ＝１２０）を示すものである。上記の如く第１の溝２２、第２の溝２３、第３の溝２４を形成することにより、ウエーハ１０を完全に分割する分割溝１８が形成可能である。
制御手段１００は、上記したように、チャックテーブル３５に保持されたウエーハ１０に形成すべき加工軌跡のＸ座標Ｙ座標の座標情報Ｉを記憶する加工軌跡記憶部１０７を備えおり、本実施形態において記憶される座標情報Ｉは、図７に拡大して示すウエーハ１０の分割予定ライン１４に沿った中央ライン１６を特定するＸ座標Ｙ座標の座標情報Ｉが該加工軌跡を示すものであり、加工軌跡記憶部１０７には、上記した入力手段８によって該中央ライン１６のＸ座標Ｙ座標の座標情報Ｉが予め登録されて記憶されている。
さらに、制御手段１００は、上記したように、製品領域Ａと非製品領域Ｂとを選択する選択部１０８を備えている。本実施形態における製品領域Ａは、上記したデバイス１２、又はデバイス１２とその外縁を含むレーザー加工が許容されない領域を意味するものであり、非製品領域Ｂは、上記したレーザー加工が許容される領域を意味する。すなわち、図７を参照して説明すると、ウエーハ１０において、デバイス１２が配設された領域が、製品領域Ａとして選択され、分割予定ライン１４が形成された領域が非製品領域Ｂとして選択されて選択部１０８に記憶される。上記したレーザー加工による分割溝１８は、非製品領域Ｂ（分割予定ライン１４）の領域であって、一点鎖線で示す中央ライン１６に沿う破線で示す加工予定領域１８’に形成されるものであり、該選択部１０８に記憶された情報に基づき、誤って製品領域Ａにレーザー加工が及ぶことが防止される。なお、実際には、選択部１０８が製品領域Ａ、又は非製品領域Ｂのいずれかのみを選択するものであってもよく、それ以外の領域が他方の領域（製品領域Ａ又は非製品領域Ｂ）であるとして本実施形態が実行されてもよい。また、本実施形態において非製品領域Ｂとして選択される分割予定ライン１４の幅は、図示のように７０μｍであり、仮に、上記した加工幅算出部１０５において算出される加工幅Ｖが７０μｍを超える値となった場合は、分割予定ライン１４の中央ライン１６に沿って上記の分割溝１８を形成しようとしても、非製品領域Ｂ（分割予定ライン１４）内に適正なレーザー加工ができないことから、加工不可であることが判定される。その場合は、下記のレーザー加工条件を調整する。
上記したように、制御手段１００によって、加工幅Ｖ、加工幅Ｖにおける断面に照射すべきパルスレーザー光線ＬＢのパス数Ｐｔ、及び形成すべき加工軌跡のＸ座標Ｙ座標の座標情報Ｉが取得されて、製品領域Ａ及び非製品領域Ｂが選択されたならば、制御手段１００の加工実行部１０９に基づきウエーハ１０に対するレーザー加工が実施される。
なお、本実施形態におけるレーザー加工条件は、例えば、以下のように設定される。
波長 ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数 ：５０ｋＨｚ
平均出力 ：２Ｗ
パルスエネルギー ：４０μＪ
パルス幅 ：１０ｐｓ
スポット径 ：φ１０μｍ
図１に基づき説明したレーザー加工装置１に搬送されたウエーハ１０は、表面１０ａ側を上方に向けて保持手段３のチャックテーブル３５の保持面３６に載置されて吸引されクランプ３７によりフレームＦが把持されて固定される。チャックテーブル３５に保持されたウエーハ１０は、レーザー加工装置１に配設された撮像手段７を用いて撮像され、加工軌跡記憶部１０７に記憶された加工を施すべき加工軌跡のＸ座標Ｙ座標を検出するアライメントが実施され、ウエーハ１０の表面１０ａの分割予定ライン１４の位置を検出すると共に、該回転駆動手段によってウエーハ１０を回転して所定の分割予定ライン１４をＸ軸方向に整合させる。
上記したアライメントによって検出された情報に基づき、図８に示すように、所定方向の分割予定ライン１４において分割溝１８を形成する加工予定領域１８’（図７も併せて参照）における所定の加工開始位置にレーザー光線照射手段６の集光器６１を位置付けると共に、パルスレーザー光線ＬＢの集光点を表面１０ａに位置付け、上記のＸ軸送り手段４１、及びＹ軸送り手段４２を作動して、ウエーハ１０をＸ軸方向に加工送りしてウエーハ１０の所定の分割予定ライン１４上の加工予定領域１８’に沿って上記したアブレーション加工を施すと共に、重なり率Ｗ（本実施形態では５０％）に応じて、ウエーハ１０をＹ軸方向に加工送りして、該加工予定領域１８’の加工幅Ｖ内に、スポット数Ｓｔ（本実施形態では５つ）に応じて、上記したレーザー加工条件に基づくレーザー加工を実施する。そして、レーザー光線照射手段６、Ｘ軸送り手段４１、及びＹ軸送り手段４２を作動することにより、１つのスポットに対応して上記したパス数Ｐ（本実施形態では８回）が照射されるように上記のレーザー加工を繰り返し実行し、分割予定ライン１４に沿って幅が３０μｍで、深さが１００μｍの凹溝（図６（ｂ）における第１の溝２２）を形成する。なお、本実施形態の５つのスポットのそれぞれに対応して、どのような順番で加工深さの限界値Ｒに達するパス数Ｐのパルスレーザー光線ＬＢを照射するのかは、任意に決定することができる。
次いで、集光点の位置を図８に矢印Ｚで示すＺ軸方向で下降させて該凹溝の底にスポットを位置付けながら、前記した凹溝に沿って、上記と同様のレーザー加工を実施して、上記した第２の溝２３、第２の溝２４を形成するレーザー加工を実施する。これにより、合計のパス数Ｐｔ＝１２０のパルスレーザー光線ＬＢの照射によって、所定の分割予定ライン１４の加工予定領域１８’に沿って、深さが３００μｍの分割溝１８が形成される。このようにして、所定の分割予定ライン１４に沿って分割溝１８を形成したならば、ウエーハ１０をＹ軸方向に隣接する分割予定ライン１４の間隔だけ割り出し送りして、未加工の分割予定ライン１４を集光器６１の直下に位置付ける。そして、上記したのと同様にしてパルスレーザー光線ＬＢの集光点をウエーハ１０の分割予定ライン１４の加工予定領域１８’に位置付けて照射することで、分割溝１８を形成する。同様にして、ウエーハ１０をＸ軸方向、及びＹ軸方向に加工送りして、Ｘ軸方向に沿うすべての分割予定ライン１４に沿って分割溝１８を形成する。次いで、ウエーハ１０を９０度回転させて、既に分割溝１８を形成した分割予定ライン１４に直交する方向の未加工の分割予定ライン１４をＸ軸方向に整合させる。そして、残りの全ての分割予定ライン１４に対しても、上記したのと同様にしてパルスレーザー光線ＬＢの集光点を位置付けて照射して、ウエーハ１０の表面１０ａに形成された全ての分割予定ライン１４に沿って分割溝１８を形成する。
上記した実施形態によれば、制御手段１００が、パルスレーザー光線ＬＢのスポット径Ｓに対する加工深さの限界値Ｒと分割すべきウエーハ１０の厚みＨとを考慮して分割予定ライン１４の幅方向に位置付けるスポットの数Ｓｔとパルスレーザー光線ＬＢを照射すべきパス数Ｐｔとを算出し、制御手段１００によって実施されるレーザー加工に反映されるので、一々作業者が前記したパラメータを計算して、レーザー加工装置１に入力して所望の深さの分割溝１８が形成されるように設定する必要がなくなると共に、厚みが異なる別のウエーハを加工する度に、前記した煩雑な計算を作業者がしなければならず、煩に堪えないという問題が解消する。また、計算ミスによってウエーハを損傷させるという問題も解消する。
上記した実施形態では、レーザー加工装置１によって、複数のデバイス１２が分割予定ライン１４によって区画され表面１０ａに形成されたウエーハ１０を加工して、所望の深さの溝を形成する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、被加工物として、円形のシリコン板を加工するものであって、該円形のシリコン板から、加工軌跡記憶部１０７に記憶された形成すべき加工軌跡のＸ座標Ｙ座標により特定される所望の形状の製品、例えば四角形のシリコン板を得る場合には、上記した選択部１０８において、所望の四角形の領域を製品領域Ａとして選択し、該製品領域Ａを囲繞する領域を非製品領域Ｂとして選択し、該製品領域Ａの外縁に沿う非製品領域Ｂに上記のレーザー加工を施して分割溝１８を形成することで、所望の四角形のシリコン板を製品として得ることができる。
１：レーザー加工装置
２：基台
３：保持手段
３１：Ｘ軸方向可動板
３２：Ｙ軸方向可動板
３３：支柱
３４：カバー板
３５：チャックテーブル
３６：保持面
４：移動手段
４１：Ｘ軸送り手段
４２：Ｙ軸送り手段
４３：モータ
４４：ボールねじ
４５：モータ
４６：ボールねじ
５：枠体
５ａ：垂直壁部
５ｂ：水平壁部
６、６’：レーザー光線照射手段
６１、６１’：集光器
６１ａ：集光レンズ
６１ａ’：ｆθレンズ
６２：発振器
６３：アッテネータ
６４：反射ミラー
６５：Ｘ軸光学スキャナー
６６：Ｙ軸光学スキャナー
７：撮像手段
８：入力手段
１００：制御手段
１０１：厚み記憶部
１０２：限界加工深さ記憶部
１０３：パス数記憶部
１０４：重なり率記憶部
１０５：加工幅算出部
１０６：パス数算出部
１０７：加工軌跡記憶部
１０８：選択部
１０９：加工実行部
Ａ：製品領域
Ｂ：非製品領域
Ｈ：被加工物の厚み
Ｓ：スポット径
Ｓｔ：スポット数
Ｒ：加工深さの限界値
Ｐ：加工深さの限界値Ｒに達するパルスレーザー光線ＬＢのパス数
Ｐｔ：加工幅Ｖにおける断面に照射すべきパルスレーザー光線ＬＢのパス数
Ｖ：加工幅
Ｗ：スポットの重なり率
Ｉ：加工軌跡のＸ座標Ｙ座標の座標情報
ＬＢ：パルスレーザー光線

Claims (3)

  1. 被加工物を保持するＸ軸方向Ｙ軸方向で規定された保持面を有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パルスレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、制御手段と、を含み構成されたレーザー加工装置であって、
    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発振器と、該発振器が発振したパルスレーザー光線を該チャックテーブルに保持された被加工物に集光する集光器と、を備え、
    該制御手段は、該チャックテーブルに保持された被加工物に形成すべき加工軌跡のＸ座標Ｙ座標を記憶する加工軌跡記憶部と、被加工物の厚みを記憶する厚み記憶部と、パルスレーザー光線のスポット径と加工深さの限界値とを記憶する限界加工深さ記憶部と、該加工深さの限界値に達するパルスレーザー光線のパス数を記憶するパス数記憶部と、スポットの重なり率を記憶する重なり率記憶部と、製品領域と非製品領域とを選択する選択部と、を備え、
    該厚み記憶部に記憶された厚みを該限界加工深さ記憶部に記憶された該限界値で割り算した値に該スポット径を掛け算して加工幅を算出する加工幅算出部と、
    該厚み記憶部に記憶された厚みを該限界加工深さ記憶部に記憶された該限界値で割り算した値に該パス数記憶部に記憶されたパス数を掛け算すると共に、該パルスレーザー光線のスポット径と該重なり率記憶部に記憶されたスポットの重なり率と該加工幅算出部で算出された加工幅から求まるスポット数を掛け算して該加工幅における断面に照射すべきパルスレーザー光線のパス数を算出するパス数算出部と、を備え、
    該制御手段は、該加工軌跡記憶部に記憶されたＸ座標Ｙ座標に基づいて該選択部で選択された非製品領域に該加工幅算出部で算出された加工幅に対して該パス数算出部で算出されたパス数でパルスレーザー光線を照射して該チャックテーブルに保持された被加工物に所望の加工を施すレーザー加工装置。
  2. 該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段とをＸ軸方向に相対的に加工送りするＸ軸送り手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段とをＹ軸方向に相対的に加工送りするＹ軸送り手段と、を備え、
    該制御手段は、該発振器を制御すると共に、該Ｘ軸送り手段と、該Ｙ軸送り手段とを制御して該加工を施す請求項１に記載のレーザー加工装置。
  3. 該レーザー光線照射手段は、Ｘ軸方向に該パルスレーザー光線を誘導するＸ軸光学スキャナーと、Ｙ軸方向に該パルスレーザー光線を誘導するＹ軸光学スキャナーと、を備え、
    該集光器は、ｆθレンズを含み構成され、
    該制御手段は、該発振器を制御すると共に、該Ｘ軸光学スキャナーと該Ｙ軸光学スキャナーとを制御して該加工を施す請求項１に記載のレーザー加工装置。
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