JP4694880B2 - レーザー加工装置 - Google Patents
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Description
該チャックテーブルに保持された被加工物の上面における該集光器から照射されるレーザー光線の照射領域の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、
該高さ位置検出手段によって検出された高さ位置信号に基づいて該集光点位置調整手段を制御する制御手段と、を具備し
該高さ位置検出手段は、該チャックテーブルに保持された被加工物の上面に該集光器が生成する集光点に対して該加工送り方向の前後にそれぞれ所定の間隔を置いて第1のレーザー光線と第2のレーザー光線を所定の入射角をもって照射する発光手段と、該発光手段から照射され被加工物の上面で正反射した該第1のレーザー光線と該第2のレーザー光線を受光する光位置検出素子を備えた受光手段と、該受光手段によって受光される該第1のレーザー光線と該第2のレーザー光線を選択する選択手段と、を具備している、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
上記発光手段は、第1のレーザー光線を発振する第1の発光素子と第2のレーザー光線を発振する第2の発光手段とを具備している。
また、発光手段から照射される第1のレーザー光線と第2のレーザー光線の照射位置は、該集光器が生成する集光点から3mm以内に設定されていることが望ましい。
加工ヘッド524は、偏向ミラー手段525と、該偏向ミラー手段525の下部に装着された集光器526とからなっている。偏向ミラー手段525は、ミラーケース525aと、該ミラーケース525a内に配設された偏向ミラー525bを含んでいる(図2参照)。偏向ミラー525bは、図2に示すように上記パルスレーザー光線発振手段522から発振され伝送光学系523を通して照射されたレーザー光線を下方即ち集光器526に向けて偏向する。
図示の実施形態における高さ位置検出手段6は、図4に示すようにU字状に形成された枠体61を具備しており、この枠体61が支持ブラケット7を介して上記レーザー光線照射手段52のケーシング521に取り付けられている。枠体61には、上記集光器526を挟んで発光手段62と受光手段63が矢印Yで示す割り出し送り方向に対向して配設されている。発光手段62は、図6に示すように発光素子621と投光レンズ622および分光手段623を具備している。発光素子621は、例えば波長が670n mのパルスレーザー光線を図5および図6に示すように上記チャックテーブル36上に保持される被加工物Wに投光レンズ622および分光手段623を通して所定の入射角αをもって照射する。入射角αは、集光器526の対物集光レンズ526aのNA値に関連する集光角度βより大きく90度より小さい角度に設定されている。上記発光素子621から照射されるレーザー光線は、分光手段623によって第1のレーザー光線と第2のレーザー光線に分光され、集光器526が生成する集光点に対して加工送り方向(図6において紙面に垂直な方向)の前後にそれぞれ所定の間隔を置いて照射される。また、図示の実施形態における高さ位置検出手段6は、分光手段623によって分光され受光手段63によって受光される第1のレーザー光線と第2のレーザー光線を選択する選択手段64を具備している。なお、分光手段623および選択手段64の機能、並びに第1のレーザー光線と第2のレーザー光線の照射位置については、後で詳細に説明する。
被加工物Wの高さ位置が図6において1点鎖線で示す位置である場合には、発光素子621から投光レンズ622および分光手段623を介して被加工物Wの表面に照射されたレーザー光線は1点鎖線で示すように反射し、分光手段および受光レンズ632を介して光位置検出素子631のA点で受光される。一方、被加工物Wの高さ位置が図6において2点鎖線で示す位置である場合には、発光素子621から投光レンズ622および分光手段623を介して被加工物Wの表面に照射されたレーザー光線は2点鎖線で示すように反射し、分光手段および受光レンズ632を介して光位置検出素子631のB点で受光される。このようにして光位置検出素子631が受光したデータは、後述する制御手段に送られる。そして、後述する制御手段は光位置検出素子631によって検出されたA点とB点との間隔Hに基づいて、被加工物Wの高さ位置の変位hを演算する(h=H/sin α)。従って、上記チャックテーブル36に保持された被加工物Wの高さ位置の基準値が図6において1点鎖線で示す位置である場合、被加工物Wの高さ位置が図6において2点鎖線で示す位置に変位した場合には、高さhだけ下方に変位したことが判る。
上記発光手段62を構成する分光手段623は、図示の実施形態においてはビームスプリッター623aと偏向ミラー623bとからなっている。このように構成された分光手段623は、発光素子621から発振され投光レンズ622を通して照射されたレーザー光線LBをビームスプリッター623aによって第1のレーザー光線LB1と第2のレーザー光線LB2に分光する。ビームスプリッター623aによって分光された第1のレーザー光線LB1は、上記集光器526が生成する集光点Pに対して加工送り方向Xの図7において上側に所定の間隔Sを置いて照射する。一方、ビームスプリッター623aによって分光された第2のレーザー光線LB2は、上記集光器526が生成する集光点Pに対して加工送り方向Xの図7において下側に所定の間隔Sを置いて照射する。なお、上記所定の間隔Sは、3mm以下に設定されている。
図8には、板状の被加工物としての半導体ウエーハの斜視図が示されている。図8に示す半導体ウエーハ20は、シリコンウエーハからなる半導体基板21の表面21aに格子状に配列された複数の分割予定ライン(加工予定ライン)211(複数の分割予定ラインは互いに平行に形成されている)によって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等の回路212が形成されている。
レーザー :YVO4 パルスレーザー
波長 :1064nm
繰り返し周波数 :100kHz
集光スポット径 :φ1μm
加工送り速度 :100mm/秒
レーザー :YVO4 パルスレーザー
波長 :355nm
繰り返し周波数 :100kHz
集光スポット径 :φ3μm
加工送り速度 :60mm/秒
図11に示す高さ位置検出手段6は、発光手段62が発光素子621と投光レンズ622および分光手段65を備えている。分光手段65は、偏光制御素子651と複屈折素子652とからなっている。偏光制御素子651は、アクチュエータ651aによって回動角度を変更することにより発光素子621から発振されたレーザー光線のP波とS波を選択的に通過せしめる機能を有している。即ち、偏光制御素子651は、発光素子621から発振されたレーザー光線をP波からなる第1のレーザー光線LB1とS波からなる第2のレーザー光線LB2に分光するとともに、いずれか一方を選択して出力する選択手段としての機能を具備している。複屈折素子652は、偏光制御素子651を通過したP波からなる第1のレーザー光線LB1を通過させ、偏光制御素子651を通過したS波からなる第2のレーザー光線LB2を所定角度屈折した後に第1のレーザー光線LB1と平行に導く。従って、複屈折素子652を通過したP波からなる第1のレーザー光線LB1は、上記集光器526が生成する集光点Pに対して加工送り方向Xの図11において上側に所定の間隔Sを置いて照射される。一方、複屈折素子652を通過したS波からなる第2のレーザー光線LB2は、上記集光器526が生成する集光点Pに対して加工送り方向Xの図11において下側に所定の間隔Sを置いて照射される。
図12に示す高さ位置検出手段6は、発光手段62が第1の発光素子621aと第2の発光素子621bを備えている。第1の発光素子621aから発振された第1のレーザー光線LB1は、第1の投光レンズ622aおよび第1の偏向ミラー手段624aを介して、上記集光器526が生成する集光点Pに対して加工送り方向Xの図12において上側に所定の間隔Sを置いて照射される。一方、第2の発光素子621bから発振された第2のレーザー光線LB2は、第2の投光レンズ622bおよび第2の偏向ミラー手段624bを介して、上記集光器526が生成する集光点Pに対して加工送り方向Xの図12において下側に所定の間隔Sを置いて照射される。なお、上記所定の間隔Sは、3mm以下に設定されている。
3:チャックテーブル機構
36:チャックテーブル
5:レーザー光線照射ユニット
52:レーザー光線加工手段(加工手段)
524:偏向ミラー手段
525:集光器
53:第1の集光点位置調整手段
54:第2の集光点位置調整手段
6:高さ位置検出手段
62:発光手段
621:発光素子
622:投光レンズ
623:分光手段
63:受光手段
631:光位置検出素子
632:受光レンズ
633:偏向ミラー手段
64:選択手段
641:シャッター
642:アクチュエータ
65:分光手段
651:偏光制御素子
652:複屈折素子
8:アライメント手段
10:制御手段
20:半導体ウエーハ
21:半導体基板
210:変質層
211:分割予定ライン(加工予定ライン)
212:回路
Claims (6)
- 板状の被加工物を保持する被加工物保持面を備えた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の上面側からレーザー光線を照射し集光点を生成する集光器を備えた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加工送り方向に相対的に加工送りする加工送り手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段とを加工送り方向と直行する割り出し送り方向に相対的に割り出し送りする割り出し送り手段と、該集光器が生成する集光点を該被加工物保持面に垂直な方向に移動する集光点位置調整手段と、を具備するレーザー加工装置において、
該チャックテーブルに保持された被加工物の上面における該集光器から照射されるレーザー光線の照射領域の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、
該高さ位置検出手段によって検出された高さ位置信号に基づいて該集光点位置調整手段を制御する制御手段と、を具備し
該高さ位置検出手段は、該チャックテーブルに保持された被加工物の上面に該集光器が生成する集光点に対して該加工送り方向の前後にそれぞれ所定の間隔を置いて第1のレーザー光線と第2のレーザー光線を所定の入射角をもって照射する発光手段と、該発光手段から照射され被加工物の上面で正反射した該第1のレーザー光線と該第2のレーザー光線を受光する光位置検出素子を備えた受光手段と、該受光手段によって受光される該第1のレーザー光線と該第2のレーザー光線を選択する選択手段と、を具備している、
ことを特徴とするレーザー加工装置。 - 該発光手段は、レーザー光線を発振する発光素子と、該発光素子から発振されたレーザー光線を第1のレーザー光線と第2のレーザー光線に分光する分光手段とを具備している、請求項1記載のレーザー加工装置。
- 分光手段は、該発光素子から発振されたレーザー光線を第1のレーザー光線と第2のレーザー光線に分光するビームスプリッターと偏向ミラーとからなっている、請求項2記載のレーザー加工装置。
- 該分光手段は、該発光素子から発振されたレーザー光線を第1のレーザー光線と第2のレーザー光線に分光するとともにいずれか一方を選択して出力する選択手段としての機能を備えた偏光制御素子と複屈折素子からなっている、請求項2記載のレーザー加工装置。
- 該発光手段は、第1のレーザー光線を発振する第1の発光素子と第2のレーザー光線を発振する第2の発光手段とを具備している、請求項1記載のレーザー加工装置。
- 該発光手段から照射される第1のレーザー光線と第2のレーザー光線の照射位置は、該集光器が生成する集光点から3mm以内に設定されている、請求項1から5のいずれかに記載のレーザー加工装置。
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