JP5912287B2 - レーザー加工方法およびレーザー加工装置 - Google Patents
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Description
本発明は、透明部材からなる被加工物にパルスレーザー光線を照射してレーザー加工を施すレーザー加工方法およびレーザー加工装置に関する。
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状であるシリコン基板の表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ライン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等の回路を形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することにより回路が形成された領域を分割して個々の半導体チップを製造している。また、サファイア基板、酸化珪素基板、二酸化珪素基板、リチウムタンタレート基板、リチウムナイオベート基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。
近年、半導体ウエーハ等のウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに形成されたストリートに沿ってウエーハに対して吸収性を有する波長（例えば５３２ｎｍ、３５５ｎｍ、２６６ｎｍ）のパルスレーザー光線を照射してアブレーション加工することによりレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝に沿って破断する方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
而して、サファイア基板、炭化珪素基板、二酸化珪素基板、リチウムタンタレート基板、リチウムナイオベート基板は透明部材であるため、波長が５３２ｎｍ、３５５ｎｍ、２６６ｎｍのパルスレーザー光線も透過性を有するので、エネルギーの吸収性が悪く、レーザー加工溝を効率よく形成することが困難である。
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、透明部材からなる被加工物にパルスレーザー光線を照射して効率よくレーザー加工を施す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、透明部材からなる被加工物にパルスレーザー光線を照射してレーザー加工を施すレーザー加工方法であって、
被加工物の加工領域に第１のパルスレーザー光線を照射して加工領域を荒らす第１のレーザー加工工程と、
該第１のパルスレーザー光線の直後に該第１のパルスレーザー光線の照射によって荒らされた加工領域に第２のパルスレーザー光線を照射して凹みを形成する第２のレーザー加工工程と、を含み、
該第１のパルスレーザー光線の出力は、該第２のパルスレーザー光線の出力より大きい値に設定され、
該第１のレーザー加工工程と該第２のレーザー加工工程とを繰り返し実施することにより、連続的に凹み加工を施す、
ことを特徴とするレーザー加工方法が提供される。
被加工物の加工領域に第１のパルスレーザー光線を照射して加工領域を荒らす第１のレーザー加工工程と、
該第１のパルスレーザー光線の直後に該第１のパルスレーザー光線の照射によって荒らされた加工領域に第２のパルスレーザー光線を照射して凹みを形成する第２のレーザー加工工程と、を含み、
該第１のパルスレーザー光線の出力は、該第２のパルスレーザー光線の出力より大きい値に設定され、
該第１のレーザー加工工程と該第２のレーザー加工工程とを繰り返し実施することにより、連続的に凹み加工を施す、
ことを特徴とするレーザー加工方法が提供される。
また、本発明によれば、透明部材からなる被加工物にパルスレーザー光線を照射してレーザー加工を施すレーザー加工装置であって、
被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段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パルスレーザー光線照射手段と、該被加工物保持手段と該パルスレーザー光線照射手段とを相対的に移動せしめる加工送り手段と、を具備し、
該パルスレーザー光線照射手段は、パルスレーザー光線発振器と、該パルスレーザー光線発振器から発振されたパルスレーザー光線を第１の経路に導く第１のパルスレーザー光線と第２の経路に導く第２のパルスレーザー光線とに分光する光分岐手段と、該第２の経路に配設され該第２のパルスレーザー光線を遅延させる遅延手段と、該第１のパルスレーザー光線と該第２のパルスレーザー光線を第３の経路に導く誘導手段と、該第３の経路に配設され該第１のパルスレーザー光線と該第２のパルスレーザー光線を集光して該被加工物保持手段に保持された被加工物に照射する集光器と、該パルスレーザー光線照射手段および該移動手段を制御する制御手段と、を具備し、
該制御手段は、該移動手段を制御して該被加工物保持手段と該パルスレーザー光線照射手段とを相対的に移動しつつ、該第１のパルスレーザー光線の出力を該第２のパルスレーザー光線の出力より大きい値になるように制御して、該第１のパルスレーザー光線と該第２のパルスレーザー光線を繰り返し照射するように制御することにより、該第１のパルスレーザー光線の照射によって荒らされた加工領域に該第２のパルスレーザー光線を照射して凹みを連続的に形成する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段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パルスレーザー光線照射手段と、該被加工物保持手段と該パルスレーザー光線照射手段とを相対的に移動せしめる加工送り手段と、を具備し、
該パルスレーザー光線照射手段は、パルスレーザー光線発振器と、該パルスレーザー光線発振器から発振されたパルスレーザー光線を第１の経路に導く第１のパルスレーザー光線と第２の経路に導く第２のパルスレーザー光線とに分光する光分岐手段と、該第２の経路に配設され該第２のパルスレーザー光線を遅延させる遅延手段と、該第１のパルスレーザー光線と該第２のパルスレーザー光線を第３の経路に導く誘導手段と、該第３の経路に配設され該第１のパルスレーザー光線と該第２のパルスレーザー光線を集光して該被加工物保持手段に保持された被加工物に照射する集光器と、該パルスレーザー光線照射手段および該移動手段を制御する制御手段と、を具備し、
該制御手段は、該移動手段を制御して該被加工物保持手段と該パルスレーザー光線照射手段とを相対的に移動しつつ、該第１のパルスレーザー光線の出力を該第２のパルスレーザー光線の出力より大きい値になるように制御して、該第１のパルスレーザー光線と該第２のパルスレーザー光線を繰り返し照射するように制御することにより、該第１のパルスレーザー光線の照射によって荒らされた加工領域に該第２のパルスレーザー光線を照射して凹みを連続的に形成する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
上記パルスレーザー光線発振器とビームスプリッターとの間に１／２波長板が配設されている。
本発明によるレーザー加工方法においては、第２のパルスレーザー光線の出力より大きい値に設定された第１のパルスレーザー光線を照射して加工領域を荒らす第１のレーザー加工工程を実施した直後に、荒らされた加工領域に第２のパルスレーザー光線を照射して凹みを形成する第２のレーザー加工工程が実施されるので、透明部材からなる被加工物であっても第２のパルスレーザー光線が効果的に吸収されて効率よく凹みが加工される。この第１のパルスレーザー光線を照射して加工領域を荒らす第１のレーザー加工工程と荒らされた加工領域に第２のパルスレーザー光線を照射して凹みを形成する第２のレーザー加工工程とを繰り返し実施することにより、連続的な凹みを効率よく形成することができる。そして、第１のレーザー加工工程において照射する第１のパルスレーザー光線の出力が第２のレーザー加工工程において照射する第２のパルスレーザー光線の出力より高い値に設定されているので、加工領域を効果的に荒らすことができる。
また、本発明によるレーザー加工装置は、被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段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パルスレーザー光線照射手段と、被加工物保持手段とパルスレーザー光線照射手段とを相対的に移動せしめる移動手段と、パルスレーザー光線照射手段および移動手段を制御する制御手段と、を具備し、パルスレーザー光線照射手段は、パルスレーザー光線発振器と、該パルスレーザー光線発振器から発振されたパルスレーザー光線を第１の経路に導く第１のパルスレーザー光線と第２の経路に導く第２のパルスレーザー光線とに分光する光分岐手段と、該第２の経路に配設され該第２のパルスレーザー光線を遅延させる遅延手段と、該第１のパルスレーザー光線と該第２のパルスレーザー光線を第３の経路に導く誘導手段と、該第３の経路に配設され該第１のパルスレーザー光線と該第２のパルスレーザー光線を集光して該被加工物保持手段に保持された被加工物に照射する集光器と、を具備しており、制御手段は、移動手段を制御して被加工物保持手段とパルスレーザー光線照射手段とを相対的に移動しつつ、第１のパルスレーザー光線の出力を第２のパルスレーザー光線の出力より大きい値になるように制御して、第１のパルスレーザー光線と第２のパルスレーザー光線を繰り返し照射するように制御することにより、第１のパルスレーザー光線の照射によって荒らされた加工領域に第２のパルスレーザー光線を照射して凹みを連続的に形成するので、連続的な凹みを効率よく形成することができる。
以下、本発明によるウエーハのレーザー加工方法およびレーザー加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
図１には、本発明によるレーザー加工方法を実施するためのレーザー加工装置の斜視図が示されている。図１に示すレーザー加工装置１は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２に上記X軸方向と直交する矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構４と、該レーザー光線照射ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す集光点位置調整方向（Z軸方向）に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット５とを具備している。
上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上にX軸方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上にX軸方向に移動可能に配設された第一の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持されたカバーテーブル３５と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６を具備している。このチャックテーブル３６は多孔性材料から形成された吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。このように構成されたチャックテーブル３６は、円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。なお、チャックテーブル３６には、後述する環状のフレームを固定するためのクランプ３６２が配設されている。
上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面にＹ軸方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿ってX軸方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿ってX軸方向に移動させるための加工送り手段３７を具備している。加工送り手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第一の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿ってX軸方向に移動せしめられる。
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記チャックテーブル３６の加工送り量を検出するための加工送り量検出手段３７４を備えている。加工送り量検出手段３７４は、案内レール３１に沿って配設されたリニアスケール３７４aと、第１の滑動ブロック３２に配設され第１の滑動ブロック３２とともにリニアスケール３７４aに沿って移動する読み取りヘッド３７４bとからなっている。この送り量検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bは、図示に実施形態においては０．1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量を検出する。なお、上記加工送り手段３７の駆動源としてパルスモータ３７２を用いた場合には、パルスモータ３７２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量を検出することもできる。また、上記加工送り手段３７の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量を検出することもできる。
上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿ってＹ軸方向に移動させるための第１の割り出し送り手段３８を具備している。第１の割り出し送り手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３８１と、該雄ネジロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３８１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３８２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３８１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３８２によって雄ネジロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿ってＹ軸方向に移動せしめられる。
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記第２の滑動ブロック３３の割り出し加工送り量を検出するための割り出し送り量検出手段３８４を備えている。割り出し送り量検出手段３８４は、案内レール３２２に沿って配設されたリニアスケール３８４aと、第２の滑動ブロック３３に配設され第２の滑動ブロック３３とともにリニアスケール３８４aに沿って移動する読み取りヘッド３８４bとからなっている。この割り出し送り量検出手段３８４の読み取りヘッド３８４bは、図示の実施形態においては０．1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量を検出する。なお、上記第１の割り出し送り手段３８の駆動源としてパルスモータ３８２を用いた場合には、パルスモータ３８２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量を検出することもできる。また、上記第１の割り出し送り手段３８の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量を検出することもできる。
上記レーザー光線照射ユニット支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上にＹ軸方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一方の側面にZ軸方向に延びる一対の案内レール４２３、４２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿ってＹ軸方向に移動させるための第２の割り出し送り手段４３を具備している。第２の割り出し送り手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ネジロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿ってＹ軸方向に移動せしめられる。
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザー光線照射手段５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、Z軸方向に移動可能に支持される。
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２３、４２３に沿ってZ軸方向に移動させるための集光点位置調整手段５３を具備している。集光点位置調整手段５３は、一対の案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびレーザー光線照射手段５２を案内レール４２３、４２３に沿ってZ軸方向に移動せしめる。なお、図示の実施形態においてはパルスモータ５３２を正転駆動することによりレーザー光線照射手段５２を上方に移動し、パルスモータ５３２を逆転駆動することによりレーザー光線照射手段５２を下方に移動するようになっている。
上記レーザー光線照射手段５２について、図１および図２を参照して説明する。
図示のレーザー光線照射手段５２は、上記ユニットホルダ５１に固定され実質上水平に延出する円筒形状のケーシング５２１と、該ケーシング５２１内に配設されたパルスレーザー光線発振手段５２２と、該パルスレーザー光線発振手段５２２によって発振されたパルスレーザー光線LBの出力を調整する出力調整手段５２３と、該出力調整手段５２３によって出力が調整されたパルスレーザー光線LBの偏光面を回転せしめる１／２波長板５２４と、該１／２波長板５２４によって偏光面が回転せしめられたパルスレーザー光線を第１の経路５２aに導く第１のパルスレーザー光線LB1と第２の経路５２bに導く第２のパルスレーザー光線LB2とに分光するビームスプリッターからなる光分岐手段５２５と、該第２の経路５２bに配設され該第２のパルスレーザー光線LB2を遅延させる遅延手段５２６と、第１のパルスレーザー光線LB1と第２のパルスレーザー光線LB2を第３の経路５２cに導く誘導手段５２７と、第３の経路５２cに配設され第１のパルスレーザー光線LB1と第２のパルスレーザー光線LB2を集光してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射する集光レンズ５２８を具備している。なお、上記光分岐手段５２５と誘導手段５２７との間には光分岐手段５２５によって第１の経路５２aに導かれた第１のパルスレーザー光線LB1を誘導手段５２７に向けて方向変換する方向変換ミラー５２９aが配設されており、上記遅延手段５２６と誘導手段５２７との間には光分岐手段５２５によって第２の経路５２bに導かれ遅延手段５２６によって遅延された第２のパルスレーザー光線LB2を誘導手段５２７に向けて方向変換する方向変換ミラー５２９bが配設されている。
図示のレーザー光線照射手段５２は、上記ユニットホルダ５１に固定され実質上水平に延出する円筒形状のケーシング５２１と、該ケーシング５２１内に配設されたパルスレーザー光線発振手段５２２と、該パルスレーザー光線発振手段５２２によって発振されたパルスレーザー光線LBの出力を調整する出力調整手段５２３と、該出力調整手段５２３によって出力が調整されたパルスレーザー光線LBの偏光面を回転せしめる１／２波長板５２４と、該１／２波長板５２４によって偏光面が回転せしめられたパルスレーザー光線を第１の経路５２aに導く第１のパルスレーザー光線LB1と第２の経路５２bに導く第２のパルスレーザー光線LB2とに分光するビームスプリッターからなる光分岐手段５２５と、該第２の経路５２bに配設され該第２のパルスレーザー光線LB2を遅延させる遅延手段５２６と、第１のパルスレーザー光線LB1と第２のパルスレーザー光線LB2を第３の経路５２cに導く誘導手段５２７と、第３の経路５２cに配設され第１のパルスレーザー光線LB1と第２のパルスレーザー光線LB2を集光してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射する集光レンズ５２８を具備している。なお、上記光分岐手段５２５と誘導手段５２７との間には光分岐手段５２５によって第１の経路５２aに導かれた第１のパルスレーザー光線LB1を誘導手段５２７に向けて方向変換する方向変換ミラー５２９aが配設されており、上記遅延手段５２６と誘導手段５２７との間には光分岐手段５２５によって第２の経路５２bに導かれ遅延手段５２６によって遅延された第２のパルスレーザー光線LB2を誘導手段５２７に向けて方向変換する方向変換ミラー５２９bが配設されている。
上記パルスレーザー光線発振手段５２２は、ＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器５２２aと、これに付設された繰り返し周波数設定手段５２２bとから構成されている。上記出力調整手段５２３は、パルスレーザー光線発振手段５２２から発振されたパルスレーザー光線LBの出力を所定の出力に調整する。これらパルスレーザー光線発振手段５２２および出力調整手段５２３は、後述する制御手段によって制御される。
上記１／２波長板５２４は、パルスレーザー光線LBの偏光面を回転せしめる割合を調整することにより、光分岐手段５２５によって第１の経路５２aに導かれる第１のパルスレーザー光線LB1と第２の経路５２bに導かれる第２のパルスレーザー光線LB2との比率を変更する。例えば１／２波長板５２４を４５度回動すると光分岐手段５２５によって第１の経路５２aに導かれる第１のパルスレーザー光線LB1と第２の経路５２b導かれる第２のパルスレーザー光線LB2はそれぞれ５０％となる。また、１／２波長板５２４を例えば３０度回動すると光分岐手段５２５によって第１の経路５２aに導かれる第１のパルスレーザー光線LB1が約６６．５％、第２の経路５２b導かれる第２のパルスレーザー光線LB2はそれぞれ約３３．５％となる。
上記遅延手段５２６は、石英や二酸化珪素(SiO2)等の屈折率の高い部材によって形成され、通過時間を長くして実質的に光路長を長くし上記第１のパルスレーザー光線LB1に対して例えば１／１００００００秒遅らせて誘導手段５２７に到達するように設定されている。なお、誘導手段５２７は、上記光分岐手段５２５によって第１の経路５２aに導かれる第１のパルスレーザー光線LB1と第２の経路５２bに導かれる第２のパルスレーザー光線LB2をそれぞれ集光レンズ５２８に向けて導く集合ビームスプリッターからなっている。
図１に戻って説明を続けると、上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の先端部には、レーザー光線照射手段５２によってレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段６が配設されている。この撮像手段６は、可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を後述する制御手段８に送る。
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、図３に示す制御手段８を具備している。制御手段８はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）８１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）８２と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３と、カウンター８４と、入力インターフェース８５および出力インターフェース８６とを備えている。制御手段８の入力インターフェース８５には、上記加工送り量検出手段３７４、割り出し送り量検出手段３８４および撮像手段６等からの検出信号が入力される。そして、制御手段８の出力インターフェース８６からは、上記パルスモータ３７２、パルスモータ３８２、パルスモータ４３２、パルスモータ５３２、レーザー光線照射手段５２のパルスレーザー光線発振手段５２２、出力調整手段５２３等に制御信号を出力する。
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
図４には、本発明によるレーザー加工方法に従って加工される光デバイスウエーハの斜視図が示されている。図４に示す光デバイスウエーハ１０は、例えば厚みが１００μmのサファイア基板、炭化珪素基板、二酸化珪素基板、リチウムタンタレート基板、リチウムナイオベート基板等の透明基板の表面１０aに例えば窒化物半導体からなる光デバイス層が積層されている。そして、格子状に形成された複数のストリート１０１によって区画された複数の領域に発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイス１０２が形成されている。以下、上述したレーザー加工装置を用いて光デバイスウエーハ１０に対してアブレーション加工を施すレーザー光線を基板の表面または裏面側からストリートに沿って照射し、基板の表面または裏面に破断起点となるレーザー加工溝を形成するレーザー加工溝形成工程について説明する。
図４には、本発明によるレーザー加工方法に従って加工される光デバイスウエーハの斜視図が示されている。図４に示す光デバイスウエーハ１０は、例えば厚みが１００μmのサファイア基板、炭化珪素基板、二酸化珪素基板、リチウムタンタレート基板、リチウムナイオベート基板等の透明基板の表面１０aに例えば窒化物半導体からなる光デバイス層が積層されている。そして、格子状に形成された複数のストリート１０１によって区画された複数の領域に発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイス１０２が形成されている。以下、上述したレーザー加工装置を用いて光デバイスウエーハ１０に対してアブレーション加工を施すレーザー光線を基板の表面または裏面側からストリートに沿って照射し、基板の表面または裏面に破断起点となるレーザー加工溝を形成するレーザー加工溝形成工程について説明する。
先ず、光デバイスウエーハ１０の裏面１０bを環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に貼着するウエーハ支持工程を実施する。即ち、図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、環状のフレームFの内側開口部を覆うように外周部が装着されたダイシングテープTの表面に上記光デバイスウエーハ１０の裏面１０bを貼着する。
上述したウエーハ支持工程を実施したならば、図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル３６上に光デバイスウエーハ１０のダイシングテープT側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、ダイシングテープTを介して光デバイスウエーハ１０をチャックテーブル３６上に吸引保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０は、表面１０aが上側となる。
上述したように光デバイスウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３６は、加工送り手段３７によって撮像手段６の直下に位置付けられる。チャックテーブル３６が撮像手段６の直下に位置付けられると、撮像手段６および図示しない制御手段によって光デバイスウエーハ１０のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段６および図示しない制御手段は、光デバイスウエーハ１０の所定方向に形成されているストリート１０１と、ストリート１０１に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２の集光レンズ５２８との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する。また、光デバイスウエーハ１０に形成されている上記所定方向に対して直交する方向に延びるストリート１０１に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。
以上のようにしてチャックテーブル３６上に保持された光デバイスウエーハ１０に形成されているストリート１０１を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、図６の(a)で示すようにチャックテーブル３６をレーザー光線照射手段５２の集光レンズ５２８が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート１０１の一端（図６の（a）において左端）を集光レンズ５２８の直下に位置付ける。そして、集光レンズ５２８を通して照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐを光デバイスウエーハ１０の表面１０a（上面）付近に位置付ける。
次に、レーザー光線照射手段５２を作動し集光レンズ５２８を通して上記図２に示す第１のパルスレーザー光線LB1を照射して加工領域を荒らす第１のレーザー加工工程と、第１のパルスレーザー光線LB1の照射によって荒らされた加工領域に第２のパルスレーザー光線LB2を照射して凹みを形成する第２のレーザー加工工程とを交互に実施するとともに、チャックテーブル３６を図６の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、図６の（ｂ）で示すようにレーザー光線照射手段５２の集光レンズ５２８の照射位置がストリート１０１の他端（図６の（b）において右端）の位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル３６の移動を停止する（レーザー加工溝形成工程）。
上記レーザー加工溝形成工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
レーザー光線の波長 ：５３２ｎｍ、３５５ｎｍ、２６６ｎｍ
繰り返し周波数 ：５０ｋＨｚ
平均出力 ：２W
第１のパルスレーザー光線LB1：１．５W
第2のパルスレーザー光線LB2：０．５W
遅延時間 ：１／１M秒
集光スポット径 ：φ１５μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒
レーザー光線の波長 ：５３２ｎｍ、３５５ｎｍ、２６６ｎｍ
繰り返し周波数 ：５０ｋＨｚ
平均出力 ：２W
第１のパルスレーザー光線LB1：１．５W
第2のパルスレーザー光線LB2：０．５W
遅延時間 ：１／１M秒
集光スポット径 ：φ１５μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒
上記レーザー加工溝形成工程においては、第１のパルスレーザー光線LB1を照射して加工領域を荒らす第１のレーザー加工工程を実施した直後に、荒らされた加工領域に第２のパルスレーザー光線LB2を照射して凹みを形成する第２のレーザー加工工程が実施されるので、透明部材からなる光デバイスウエーハ１０であっても第２のパルスレーザー光線LB2が効果的に吸収されて効率よく凹みが加工される。この第１のパルスレーザー光線LB1を照射して加工領域を荒らす第１のレーザー加工工程と荒らされた加工領域に第２のパルスレーザー光線LB2を照射して凹みを形成する第２のレーザー加工工程とを繰り返し実施することにより、図６の（ｂ）および(c)に示すようにストリート１０１に沿って連続的な凹みであるレーザー加工溝１１０が形成される。なお、上述した実施形態においては、第１のレーザー加工工程において照射する第１のパルスレーザー光線LB1の出力が第２のレーザー加工工程において照射する第２のパルスレーザー光線LB2の出力より高い値に設定されているので、加工領域を効果的に荒らすことができる。
以上のようにして、光デバイスウエーハ１０の所定方向に延在する全てのストリート１０１に沿って上記レーザー加工溝形成工程を実施したならば、チャックテーブル３６を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して直交する方向に形成された各ストリート１０１に沿って上記レーザー加工溝形成工程を実施する。
上述したレーザー加工溝形成工程が実施された光デバイスウエーハ１０は、外力を付与することにより破断起点となるレーザー加工溝１１０が形成されたストリート１０１に沿って破断し、個々の光デバイスに分割するウエーハ分割工程に搬送される。
１：レーザー加工装置
２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３６：チャックテーブル
３７：加工送り手段
３８：第１の割り出し送り手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４３：第２の割り出し送り手段
５：レーザー光線照射ユニット
５２：レーザー光線照射手段
５２２：パルスレーザー光線発振手段
５２３：出力調整手段
５２４：１／２波長板
５２５：光分岐手段
５２６：遅延手段
５２７：誘導手段
５２８：集光レンズ
６：撮像手段
８：制御手段
１０：光デバイスウエーハ
F：環状のフレーム
T：ダイシングテープ
２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３６：チャックテーブル
３７：加工送り手段
３８：第１の割り出し送り手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４３：第２の割り出し送り手段
５：レーザー光線照射ユニット
５２：レーザー光線照射手段
５２２：パルスレーザー光線発振手段
５２３：出力調整手段
５２４：１／２波長板
５２５：光分岐手段
５２６：遅延手段
５２７：誘導手段
５２８：集光レンズ
６：撮像手段
８：制御手段
１０：光デバイスウエーハ
F：環状のフレーム
T：ダイシングテープ
Claims (3)
- 透明部材からなる被加工物にパルスレーザー光線を照射してレーザー加工を施すレーザー加工方法であって、
被加工物の加工領域に第１のパルスレーザー光線を照射して加工領域を荒らす第１のレーザー加工工程と、
該第１のパルスレーザー光線の直後に該第１のパルスレーザー光線の照射によって荒らされた加工領域に第２のパルスレーザー光線を照射して凹みを形成する第２のレーザー加工工程と、を含み、
該第１のパルスレーザー光線の出力は、該第２のパルスレーザー光線の出力より大きい値に設定され、
該第１のレーザー加工工程と該第２のレーザー加工工程とを繰り返し実施することにより、連続的に凹み加工を施す、
ことを特徴とするレーザー加工方法。 - 透明部材からなる被加工物にパルスレーザー光線を照射してレーザー加工を施すレーザー加工装置であって、
被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段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パルスレーザー光線照射手段と、該被加工物保持手段と該パルスレーザー光線照射手段とを相対的に移動せしめる移動手段と、該パルスレーザー光線照射手段および該移動手段を制御する制御手段と、を具備し、
該パルスレーザー光線照射手段は、パルスレーザー光線発振器と、該パルスレーザー光線発振器から発振されたパルスレーザー光線を第１の経路に導く第１のパルスレーザー光線と第２の経路に導く第２のパルスレーザー光線とに分光する光分岐手段と、該第２の経路に配設され該第２のパルスレーザー光線を遅延させる遅延手段と、該第１のパルスレーザー光線と該第２のパルスレーザー光線を第３の経路に導く誘導手段と、該第３の経路に配設され該第１のパルスレーザー光線と該第２のパルスレーザー光線を集光して該被加工物保持手段に保持された被加工物に照射する集光器と、を具備しており、
該制御手段は、該移動手段を制御して該被加工物保持手段と該パルスレーザー光線照射手段とを相対的に移動しつつ、該第１のパルスレーザー光線の出力を該第２のパルスレーザー光線の出力より大きい値になるように制御して、該第１のパルスレーザー光線と該第２のパルスレーザー光線を繰り返し照射するように制御することにより、該第１のパルスレーザー光線の照射によって荒らされた加工領域に該第２のパルスレーザー光線を照射して凹みを連続的に形成する、
ことを特徴とするレーザー加工装置。 - 該パルスレーザー光線発振器と該光分岐手段との間に１／２波長板が配設されている、請求項２記載のレーザー加工装置。
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