JP6882088B2

JP6882088B2 - レーザー加工装置

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Publication number: JP6882088B2
Application number: JP2017115745A
Authority: JP
Inventors: チェンジョーイ; 静実池; 信康北原
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2017-06-13
Filing date: 2017-06-13
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2037-06-13
Also published as: JP2019000856A

Description

本発明は、被加工物を加工する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に分割される。分割された各デバイスは携帯電話、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下記（１）及び（２）のタイプのものが存在し、被加工物の種類や加工品質等を考慮して適宜選択される。
（１）被加工物に対して吸収性を有する波長のレーザー光線の集光点を被加工物の上面に位置づけてレーザー光線を被加工物に照射しアブレーション加工を施して被加工物の上面に溝を形成するタイプ（たとえば特許文献１参照。）
（２）被加工物に対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を被加工物の内部に位置づけてレーザー光線を被加工物に照射し被加工物の内部に改質層を形成するタイプ（たとえば特許文献２参照。）

特開平１０−３０５４２０号公報特許第３４０８８０５号公報

しかし、アブレーション加工を施すレーザー加工装置と改質層を形成するレーザー加工装置との２種類のレーザー加工装置を準備しなければならず不経済であるという問題がある。

上記事実に鑑みてなされた本発明の課題は、被加工物にアブレーション加工を施すことができると共に被加工物の内部に改質層を形成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。

上記課題を解決するために本発明が提供するのは以下のレーザー加工装置である。すなわち、被加工物を加工するレーザー加工装置であって、被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該保持手段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、を少なくとも含み、該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したレーザー光線を集光し集光点を該保持手段に保持された被加工物の内部に位置づけると共に上面に位置づける集光器と、を備え、該発振器は、被加工物に対して透過性を有すると共に吸収性を有する波長のレーザー光線を発振し、該集光器を保護するカバーガラスが選択的に位置づけられ、レーザー光線を透過して被加工物の内部に改質層が形成される内部加工が施される際は、該カバーガラスが該集光器の端部から外され、レーザー光線を吸収して被加工物の上面にアブレーション加工が施される際は、該カバーガラスが該集光器の端部に位置づけられるレーザー加工装置である。

該発振器が発振するレーザー光線の波長は５３２ｎｍであり、被加工物は、ガラス、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、リチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ_３）、リチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ_３）のいずれかであるのが好適である。

本発明が提供するレーザー加工装置は、被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該保持手段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、を少なくとも含み、該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したレーザー光線を集光し集光点を該保持手段に保持された被加工物の内部に位置づけると共に上面に位置づける集光器と、を備え、該発振器は、被加工物に対して透過性を有すると共に吸収性を有する波長のレーザー光線を発振し、該集光器を保護するカバーガラスが選択的に位置づけられ、レーザー光線を透過して被加工物の内部に改質層が形成される内部加工が施される際は、該カバーガラスが該集光器の端部から外され、レーザー光線を吸収して被加工物の上面にアブレーション加工が施される際は、該カバーガラスが該集光器の端部に位置づけられるように構成されているので、被加工物にアブレーション加工を施すことができると共に被加工物の内部に改質層を形成することができ、したがって、アブレーション加工を施すレーザー加工装置と改質層を形成するレーザー加工装置との２種類のレーザー加工装置を準備しなければならず不経済であるという問題がない。

本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図。図１に示すレーザー光線照射手段の構成を示すブロック図。ウエーハの斜視図。ウエーハの内部に改質層が形成されている状態を示す模式図。ウエーハの上面に溝が形成されている状態を示す模式図。分割予定ラインに沿って溝が形成されたウエーハの斜視図。内部に改質層が形成されたウエーハの上面に溝が形成されている状態を示す模式図。ウエーハが個々のデバイスに分割されている状態を示す分割装置及びウエーハの断面図。上面に溝が形成されたウエーハの内部に改質層が形成されている状態を示す模式図。

以下、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

図１に示すレーザー加工装置２は、被加工物を保持する保持手段４と、保持手段４に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段６と、保持手段４とレーザー光線照射手段６とを相対的に加工送りする加工送り手段８と、を少なくとも含む。

図１に示すとおり、保持手段４は、Ｘ軸方向において移動自在に基台１０に搭載された矩形状のＸ軸方向可動板１２と、Ｙ軸方向において移動自在にＸ軸方向可動板１２に搭載された矩形状のＹ軸方向可動板１４と、Ｙ軸方向可動板１４の上面に固定された円筒状の支柱１６と、支柱１６の上端に固定された矩形状のカバー板１８とを含む。カバー板１８にはＹ軸方向に延びる長穴１８ａが形成され、長穴１８ａを通って上方に延びる円形状のチャックテーブル２０が支柱１６の上端に回転自在に搭載されている。チャックテーブル２０の上面には、多孔質材料から形成され実質上水平に延在する円形状の吸着チャック２２が配置され、吸着チャック２２は流路によって吸引手段（図示していない。）に接続されている。そして、チャックテーブル２０においては、吸引手段によって吸着チャック２２の上面に吸引力を生成することにより、吸着チャック２２の上面に載置された被加工物を吸着して保持することができる。また、チャックテーブル２０の周縁には、周方向に間隔をおいて複数のクランプ２４が配置されている。なお、Ｘ軸方向は図１に矢印Ｘで示す方向であり、Ｙ軸方向は図１に矢印Ｙで示す方向であってＸ軸方向に直交する方向である。Ｘ軸方向及びＹ軸方向が規定する平面は実質上水平である。

図１及び図２を参照してレーザー光線照射手段６について説明する。レーザー光線照射手段６は、基台１０の上面から上方に延び次いで実質上水平に延びる枠体２６（図１参照。）と、枠体２６に内蔵された発振器２８（図２参照。）と、枠体２６の先端下面に配置された集光器３０（図１参照。）とを含む。発振器２８は、被加工物に対して透過性を有すると共に吸収性を有する波長のパルスレーザー光線ＬＢを発振するように構成されている。たとえば、被加工物がガラス、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、リチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ_３）、リチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ_３）のいずれかである場合に発振器２８が発振するパルスレーザー光線ＬＢの波長は、ガラス、サファイア、炭化ケイ素、リチウムタンタレート及びリチウムナイオベートのいずれに対しても透過性を有すると共に吸収性を有する波長である５３２ｎｍに設定される。

図１を参照してレーザー光線照射手段６についての説明を続けると、レーザー光線照射手段６の集光器３０は、枠体２６の先端下面に昇降自在に装着された円筒状のケーシング３２と、ケーシング３２に内蔵され発振器２８が発振したパルスレーザー光線ＬＢを集光する集光レンズ３４と、集光レンズ３４で集光するパルスレーザー光線ＬＢの集光点を上下方向に移動させる集光点位置調整手段（図示していない。）とを含む。集光点位置調整手段は、たとえば、ナット部が集光器３０のケーシング３２に固定され上下方向に延びるボールねじ（図示していない。）と、このボールねじの片端部に連結されたモータ（図示していない。）とを有する構成でよい。このような構成の集光点位置調整手段においては、ボールねじによりモータの回転運動を直線運動に変換してケーシング３２に伝達し、上下方向に延びる案内レール（図示していない。）に沿ってケーシング３２を昇降させ、これによって集光レンズ３４で集光するパルスレーザー光線ＬＢの集光点を上下方向に移動させる。そして集光器３０においては、集光点位置調整手段でパルスレーザー光線ＬＢの集光点を上下方向に移動させることにより、保持手段４に保持された被加工物の内部にパルスレーザー光線ＬＢの集光点を位置づけることができると共に、保持手段４に保持された被加工物の上面にパルスレーザー光線ＬＢの集光点を位置づけることができる。

レーザー光線照射手段６においては、集光器３０を保護するカバーガラスが選択的に位置づけられ、レーザー光線を透過して被加工物の内部に改質層が形成される内部加工が施される際は、カバーガラスが集光器３０の端部から外され、レーザー光線を吸収して被加工物の上面にアブレーション加工が施される際は、カバーガラスが集光器３０の端部に位置づけられるのが好ましい。図示の実施形態では図１に示すとおり、レーザー光線照射手段６は、集光器３０に隣接して枠体２６の先端下面から下方に延びる支持棒３６と、支持棒３６の軸線を中心として回転自在に支持棒３６の下端に支持されたカバーガラス３８とを含む。カバーガラス３８は、上下方向に延びる支持棒３６の軸線を中心として回転することにより、集光器３０のケーシング３２の下端部から遠ざかる非作用位置（図１に実線で示す位置）と、集光器３０のケーシング３２の下端部に位置する作用位置（図１に二点鎖線で示す位置）との間を移動自在に構成されている。そしてカバーガラス３８は、被加工物の内部に改質層が形成される内部加工が施される際には加工領域からデブリが飛散することがないので非作用位置に位置づけられる。一方、被加工物の上面にアブレーション加工が施される際には加工領域からデブリが飛散するため、カバーガラス３８が作用位置に位置づけられることにより、カバーガラス３８によって集光器３０が保護され、すなわち、カバーガラス３８によって集光器３０へのデブリの付着が防止される。また、図示の実施形態では図２に示すとおり、レーザー光線照射手段６は、更に、発振器２８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ー４０と、アッテネーター４０によって出力が調整されたパルスレーザー光線ＬＢを反射して集光器３０の集光レンズ３４に導くミラー４２とを含む。

図１に示すとおり、レーザー光線照射手段６の枠体２６の先端下面には、保持手段４に保持された被加工物を撮像してレーザー加工すべき領域を検出するための撮像手段４４が集光器３０とＸ軸方向に間隔をおいて装着されている。撮像手段４４は、可視光線により被加工物を撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）と、被加工物に赤外線を照射する赤外線照射手段と、赤外線照射手段により照射された赤外線を捕らえる光学系と、光学系が捕らえた赤外線に対応する電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）とを含む（いずれも図示していない。）。

図１を参照して加工送り手段８について説明する。図示の実施形態における加工送り手段８は、レーザー光線照射手段６に対して保持手段４のチャックテーブル２０をＸ軸方向に移動させるＸ軸方向移動手段４６と、レーザー光線照射手段６に対して保持手段４のチャックテーブル２０をＹ軸方向に移動させるＹ軸方向移動手段４８と、保持手段４の支柱１６に対してチャックテーブル２０を回転させる回転手段（図示していない。）とを含む。Ｘ軸方向移動手段４６は、基台１０上においてＸ軸方向に延びるボールねじ５０と、ボールねじ５０の片端部に連結されたモータ５２とを有する。ボールねじ５０のナット部（図示していない。）は、Ｘ軸方向可動板１２の下面に固定されている。そしてＸ軸方向移動手段４６は、ボールねじ５０によりモータ５２の回転運動を直線運動に変換してＸ軸方向可動板１２に伝達し、基台１０上の案内レール１０ａに沿ってＸ軸方向可動板１２をＸ軸方向に進退させ、これによってレーザー光線照射手段６に対してチャックテーブル２０をＸ軸方向に移動させる。Ｙ軸方向移動手段４８は、Ｘ軸方向可動板１２上においてＹ軸方向に延びるボールねじ５４と、ボールねじ５４の片端部に連結されたモータ５６とを有する。ボールねじ５４のナット部（図示していない。）は、Ｙ軸方向可動板１４の下面に固定されている。そしてＹ軸方向移動手段４８は、ボールねじ５４によりモータ５６の回転運動を直線運動に変換してＹ軸方向可動板１４に伝達し、Ｘ軸方向可動板１２上の案内レール１２ａに沿ってＹ軸方向可動板１４をＹ軸方向に進退させ、これによってレーザー光線照射手段６に対してチャックテーブル２０をＹ軸方向に移動させる。回転手段は、支柱１６に内蔵されたモータ（図示していない。）を有し、上下方向に延びる軸線を中心として支柱１６に対してチャックテーブル２０を回転させる。

図３には、被加工物の一例としてのウエーハ６０が示されている。円盤状のウエーハ６０は、ガラス、サファイア、炭化ケイ素、リチウムタンタレート又はリチウムナイオベートから形成されている。ウエーハ６０の表面６０ａは、格子状の分割予定ライン６２によって複数の矩形領域に区画され、複数の矩形領域のそれぞれにはデバイス６４が形成されている。図示の実施形態では、周縁が環状フレーム６６に固定された粘着テープ６８にウエーハ６０の裏面６０ｂが貼り付けられている。なお、ウエーハ６０の表面６０ａが粘着テープ６８に貼り付けられていてもよい。

上述したとおりのレーザー加工装置２では、被加工物の内部に改質層を形成することができると共に、被加工物にアブレーション加工を施すことができるところ、まず、ウエーハ６０を被加工物として、レーザー加工装置２を用いて、分割予定ライン６２に沿ってウエーハ６０の内部に改質層を形成する場合について説明する。ウエーハ６０の内部に改質層を形成する場合には、加工領域からデブリが飛散することがないことから、まず、集光器３０のケーシング３２の下端部から遠ざかる非作用位置にカバーガラス３８を位置づける。次いで、ウエーハ６０の表面６０ａを上に向けて、保持手段４のチャックテーブル２０の上面にウエーハ６０を吸着させる。また、環状フレーム６６の外周縁部を複数のクランプ２４で固定する。次いで、撮像手段４４で上方からウエーハ６０を撮像する。次いで、撮像手段４４で撮像したウエーハ６０の画像に基づいて、加工送り手段８のＸ軸方向移動手段４６、Ｙ軸方向移動手段４８及び回転手段でチャックテーブル２０を移動及び回転させることにより、格子状の分割予定ライン６２をＸ軸方向及びＹ軸方向に整合させると共に、Ｘ軸方向に整合させた分割予定ライン６２の片端部の上方に集光器３０を位置づける。次いで、集光点位置調整手段でパルスレーザー光線ＬＢの集光点ＦＰを上下方向に移動させることにより、図４に示すとおり、ウエーハ６０の内部にパルスレーザー光線ＬＢの集光点ＦＰを位置づける。次いで、ウエーハ６０と集光点ＦＰとを相対的にＸ軸方向に移動させながら、ウエーハ６０に対して透過性を有する波長（図示の実施形態では、ガラス、サファイア、炭化ケイ素、リチウムタンタレート及びリチウムナイオベートのいずれに対しても透過性を有すると共に吸収性を有する波長である５３２ｎｍ）のパルスレーザー光線ＬＢを分割予定ライン６２に沿って照射する改質層形成加工を施す。図示の実施形態では改質層形成加工において、集光点ＦＰを移動させずに集光点ＦＰに対してチャックテーブル２０を所定の加工送り速度でＸ軸方向移動手段４６によってＸ軸方向に加工送りする。改質層形成加工を行うと、図４に示すとおり、分割予定ライン６２に沿ってウエーハ６０の内部に改質層７０が形成されると共に、改質層７０から上方及び下方に向かって延びるクラック７２が形成される。改質層形成加工において照射するパルスレーザー光線ＬＢの波長はウエーハ６０に対して透過性を有すると共に吸収性を有する波長であるが、ウエーハ６０の内部に集光点ＦＰを位置づけることで、ウエーハ６０の表面６０ａに形成されるスポットの径がウエーハ６０の内部に位置づけられた集光点ＦＰの径よりも大きく、ウエーハ６０の表面６０ａにおけるスポットのエネルギー密度は集光点ＦＰのエネルギー密度よりも小さくなることから、ウエーハ６０の内部に分割の起点となる改質層７０及びクラック７２が形成される一方、ウエーハ６０の上面にアブレーション加工が施されることはない。次いで、分割予定ライン６２の間隔の分だけウエーハ６０と集光点ＦＰとを相対的にＹ軸方向にインデックス送りする。図示の実施形態ではインデックス送りにおいて、分割予定ライン６２の間隔の分だけ、集光点ＦＰを移動させずに集光点ＦＰに対してチャックテーブル２０をＹ軸方向移動手段４８でＹ軸方向にインデックス送りする。そして、改質層形成加工とインデックス送りとを交互に繰り返すことにより、Ｘ軸方向に整合させた分割予定ライン６２のすべてに改質層形成加工を施す。また、加工送り手段８の回転手段によってチャックテーブル２０を９０度回転させた上で、改質層形成加工とインデックス送りとを交互に繰り返すことにより、先に改質層形成加工を施した分割予定ライン６２と直交する分割予定ライン６２のすべてにも改質層形成加工を施し、格子状の分割予定ライン６２に沿って改質層７０及びクラック７２を形成する。ウエーハ６０の内部に改質層７０及びクラック７２を形成するには、たとえば以下の加工条件で実施することができる。
集光レンズの開口数（ＮＡ）：０．８
繰り返し周波数：１５ｋＨｚ
平均出力：０．８Ｗ
加工送り速度：１５０ｍｍ／ｓ

次に、ウエーハ６０を被加工物として、レーザー加工装置２を用いて、分割予定ライン６２に沿ってウエーハ６０の上面にアブレーション加工を施す場合について説明する。ウエーハ６０の上面にアブレーション加工を施す場合には、カバーガラス３８によって集光器３０を保護すべく、まず、集光器３０のケーシング３２の下端部に位置する作用位置にカバーガラス３８を位置づける。次いで、ウエーハ６０の表面６０ａを上に向けて、保持手段４のチャックテーブル２０の上面にウエーハ６０を吸着させる。また、環状フレーム６６の外周縁部を複数のクランプ２４で固定する。次いで、撮像手段４４で上方からウエーハ６０を撮像する。次いで、撮像手段４４で撮像したウエーハ６０の画像に基づいて、加工送り手段８のＸ軸方向移動手段４６、Ｙ軸方向移動手段４８及び回転手段でチャックテーブル２０を移動及び回転させることにより、格子状の分割予定ライン６２をＸ軸方向及びＹ軸方向に整合させると共に、Ｘ軸方向に整合させた分割予定ライン６２の片端部の上方に集光器３０を位置づける。次いで、集光点位置調整手段でパルスレーザー光線ＬＢの集光点ＦＰを上下方向に移動させることにより、図５に示すとおり、ウエーハ６０の表面６０ａにパルスレーザー光線ＬＢの集光点ＦＰを位置づける。次いで、ウエーハ６０と集光点ＦＰとを相対的にＸ軸方向に移動させながら、ウエーハ６０に対して吸収性を有する波長（図示の実施形態では、ガラス、サファイア、炭化ケイ素、リチウムタンタレート及びリチウムナイオベートのいずれに対しても透過性を有すると共に吸収性を有する波長である５３２ｎｍ）のパルスレーザー光線ＬＢを分割予定ライン６２に沿って照射するアブレーション加工を施す。図示の実施形態ではアブレーション加工において、集光点ＦＰを移動させずに集光点ＦＰに対してチャックテーブル２０を所定の加工送り速度でＸ軸方向移動手段４６によってＸ軸方向に加工送りする。アブレーション加工を行うと、図５に示すとおり、分割予定ライン６２に沿ってウエーハ６０の表面６０ａに溝７４が形成される。アブレーション加工において照射するパルスレーザー光線ＬＢの波長はウエーハ６０に対して透過性を有すると共に吸収性を有する波長であるが、スポット径が小さくエネルギー密度が高い集光点ＦＰをウエーハ６０の表面６０ａに位置づけることで、集光点ＦＰが位置づけられたウエーハ６０の表面６０ａにおいてパルスレーザー光線ＬＢが吸収されアブレーション加工が施されて分割の起点となる溝７４が形成される一方、ウエーハ６０の内部に改質層７０及びクラック７２が形成されることはない。また、アブレーション加工の際には加工領域からデブリが飛散するが、カバーガラス３８が作用位置に位置づけられているので、集光器３０へのデブリの付着が防止される。次いで、分割予定ライン６２の間隔の分だけウエーハ６０と集光点ＦＰとを相対的にＹ軸方向にインデックス送りする。図示の実施形態ではインデックス送りにおいて、分割予定ライン６２の間隔の分だけ、集光点ＦＰを移動させずに集光点ＦＰに対してチャックテーブル２０をＹ軸方向移動手段４８でＹ軸方向にインデックス送りする。そして、アブレーション加工とインデックス送りとを交互に繰り返すことにより、Ｘ軸方向に整合させた分割予定ライン６２のすべてにアブレーション加工を施す。また、加工送り手段８の回転手段によってチャックテーブル２０を９０度回転させた上で、アブレーション加工とインデックス送りとを交互に繰り返すことにより、先にアブレーション加工を施した分割予定ライン６２と直交する分割予定ライン６２のすべてにもアブレーション加工を施し、図６に示すとおり、格子状の分割予定ライン６２に沿って溝７４を形成する。ウエーハ６０の表面６０ａに溝７４を形成するには、たとえば以下の加工条件で実施することができる。
集光レンズの開口数（ＮＡ）：０．８
繰り返し周波数：１５ｋＨｚ
平均出力：０．８Ｗ
加工送り速度：９０ｍｍ／ｓ

次に、ウエーハ６０を被加工物として、レーザー加工装置２を用いて、分割予定ライン６２に沿ってウエーハ６０の内部に改質層を形成すると共に分割予定ライン６２に沿ってウエーハ６０の表面６０ａにアブレーション加工を施す複合加工について説明する。複合加工では、まず、上述のとおりの方法で分割予定ライン６２に沿ってウエーハ６０の内部に改質層７０及びクラック７２を形成する。次いで、カバーガラス３８を作用位置に位置づける。次いで、改質層７０及びクラック７２を形成した際に撮像手段４４で撮像したウエーハ６０の画像に基づいて、改質層７０が形成されたウエーハ６０を吸着しているチャックテーブル２０を加工送り手段８で適宜移動させることにより、Ｘ軸方向に整合している分割予定ライン６２の片端部の上方に集光器３０を位置づける。次いで、集光点位置調整手段でパルスレーザー光線ＬＢの集光点ＦＰを上下方向に移動させることにより、図７に示すとおり、ウエーハ６０の表面６０ａにパルスレーザー光線ＬＢの集光点ＦＰを位置づけた上で、上述のアブレーション加工を施す。そうすると、図７に示すとおり、分割予定ライン６２に沿ってウエーハ６０の表面６０ａに溝７４が形成されると共に、改質層７０から上方に向かって延びるクラック７２を介して改質層７０と溝７４とが連結される。次いで、分割予定ライン６２の間隔の分だけウエーハ６０と集光点ＦＰとを相対的にＹ軸方向にインデックス送りする。図示の実施形態ではインデックス送りにおいて、分割予定ライン６２の間隔の分だけ、集光点ＦＰを移動させずに集光点ＦＰに対してチャックテーブル２０をＹ軸方向移動手段４８でＹ軸方向にインデックス送りする。そして、アブレーション加工とインデックス送りとを交互に繰り返すことにより、Ｘ軸方向に整合させた分割予定ライン６２のすべてにアブレーション加工を施す。また、加工送り手段８の回転手段によってチャックテーブル２０を９０度回転させた上で、アブレーション加工とインデックス送りとを交互に繰り返すことにより、先にアブレーション加工を施した分割予定ライン６２と直交する分割予定ライン６２のすべてにもアブレーション加工を施す。これにより格子状の分割予定ライン６２に沿って、ウエーハ６０の内部に分割の起点となる改質層７０及びクラック７２を形成することができると共にウエーハ６０の表面６０ａに分割の起点となる溝７４を形成することができ、かつ、改質層７０から上方に向かって延びるクラック７２を介して改質層７０と溝７４とを連結させることができる。ウエーハ６０の内部に改質層７０及びクラック７２を形成すると共にウエーハ６０の表面６０ａに溝７４を形成するには、たとえば以下の加工条件で実施することができる。
集光レンズの開口数（ＮＡ）：０．８
繰り返し周波数：１５ｋＨｚ
平均出力：０．８Ｗ
加工送り速度：１５０ｍｍ／ｓ（改質層形成加工）
加工送り速度：９０ｍｍ／ｓ（アブレーション加工）

レーザー加工装置２によって、分割予定ライン６２に沿って改質層７０及びクラック７２が形成され、あるいは、分割予定ライン６２に沿って溝７４が形成され、あるいは、分割予定ライン６２に沿って改質層７０及びクラック７２と共に溝７４が形成されたウエーハ６０は、外力が付与されて分割予定ライン６２に沿って個々のデバイス６４に分割される。レーザー加工装置２によって分割予定ライン６２に沿ってレーザー加工が施されたウエーハ６０を個々のデバイス６４に分割するには、たとえば、図８に示す分割装置８０を用いて実施することができる。分割装置８０は、上下方向に延びる円筒状の拡張ドラム８２と、拡張ドラム８２の径方向外方において昇降自在に配置された環状の保持部材８４と、拡張ドラム８２に対して相対的に保持部材８４を昇降させる複数のエアシリンダ８６と、保持部材８４の外周縁に周方向に間隔をおいて付設された複数のクランプ８８とを含む。拡張ドラム８２の内径はウエーハ６０の外径よりも大きく、拡張ドラム８２の外径は環状フレーム６６の内径よりも小さい。保持部材８４の外径及び内径は環状フレーム６６の外径及び内径に対応しており、保持部材８４の上面に環状フレーム６６が載せられるようになっている。また、拡張ドラム８２の外周面と保持部材８４の内周面との間には間隙が存在する。図８に示すとおり、上下方向に延びる複数のエアシリンダ８６のピストンロッド８６ａは、保持部材８４の周方向に間隔をおいて保持部材８４の下面に連結されている。そして複数のエアシリンダ８６は、保持部材８４の上面が拡張ドラム８２の上端とほぼ同じ高さの基準位置（図８において実線で示す位置）と、保持部材８４の上面が拡張ドラム８２の上端よりも下方に位置する拡張位置（図８において二点鎖線で示す位置）との間で、拡張ドラム８２に対して相対的に保持部材８４を昇降させる。

図８を参照して説明を続けると、分割装置８０を用いてウエーハ６０を個々のデバイス６４に分割する際は、まず、各エアシリンダ８６を作動させ、保持部材８４を基準位置に位置づける。次いで、レーザー加工装置２によって分割予定ライン６２に沿ってレーザー加工が施されたウエーハ６０を上に向けて、粘着テープ６８を介してウエーハ６０を保持している環状フレーム６６を保持部材８４の上面に載せる。次いで、環状フレーム６６の外周縁部を複数のクランプ８８で固定する。次いで、各エアシリンダ８６を作動させ、保持部材８４を基準位置から拡張位置まで下降させる。そうすると、保持部材８４と共に環状フレーム６６も下降するので、図８に二点鎖線で示すとおり、環状フレーム６６に周縁が固定されている粘着テープ６８は相対的に上昇する拡張ドラム８２によって拡張される。これによって、粘着テープ６８に貼り付けられているウエーハ６０には放射状張力が作用するので、改質層７０や溝７４が形成された分割予定ライン６２に沿ってウエーハ６０を個々のデバイス６４に分割することができる。

以上のとおり、図示の実施形態におけるレーザー加工装置２は、ガラス、サファイア、炭化ケイ素、リチウムタンタレート又はリチウムナイオベートから形成されているウエーハ６０（被加工物）に対して透過性を有すると共に吸収性を有する波長（５３２ｎｍ）のパルスレーザー光線ＬＢを発振するように発振器２８が構成されているので、ウエーハ６０の上面に溝７４を形成するアブレーション加工を施すことができると共に、ウエーハ６０の内部に改質層７０を形成する内部加工を施すことができ、したがって、アブレーション加工を施すレーザー加工装置と改質層を形成するレーザー加工装置との２種類のレーザー加工装置を準備しなければならず不経済であるという問題がない。

多結晶構造のガラス板や、結晶方位に強い癖があるサファイア、炭化ケイ素、リチウムタンタレート、リチウムナイオベート等の被加工物を分割する際に、アブレーション加工を施して被加工物の上面に分割の起点となる溝を形成し、その後外力を付与して分割すると分割面に微細な凹凸が生じてしまい加工品質が悪くなってしまう場合があり、また、被加工物の内部に分割の起点となる改質層を形成し、その後外力を付与して分割すると分割面の品質は向上するものの上面のコーナー部がきれいに形成されない（たとえば、分割面の上端側部分が上面に対して傾斜してしまう等）場合がある。しかしながら、ウエーハ６０の内部に改質層７０を形成すると共にウエーハ６０の表面６０ａにアブレーション加工を施す上述の複合加工を行うと、改質層７０からウエーハ６０の表面６０ａに向かって延びるクラック７２を介して改質層７０と溝７４とが連結するので、分割装置８０を用いて分割予定ライン６２に沿ってウエーハ６０を個々のデバイス６４に分割した際には、デバイス６４の分割面に微細な凹凸が生じることがないと共にアブレーション加工が施されたウエーハ６０の表面６０ａのコーナー部がきれいに（すなわち、分割面の上端側部分が上面に対して傾斜してしまうことなく）加工され、したがって加工品質が向上する。

なお、上述の複合加工では、改質層７０及びクラック７２を形成した後に溝７４を形成する例を説明したが、溝７４を形成した後に改質層７０及びクラック７２を形成してもよい。たとえば、図９に示すとおり、まず、ウエーハ６０の表面６０ａを上に向けて溝７４を形成し、次いで、ウエーハ６０の裏面６０ｂを上に向けて改質層７０及びクラック７２を形成してもよく、この場合においても、分割予定ライン６２に沿ってウエーハ６０の表面６０ａに形成した溝７４と、分割予定ライン６２に沿ってウエーハ６０の内部に形成した改質層７０とが、改質層７０からウエーハ６０の表面６０ａに向かって延びるクラック７２を介して連結するので、分割装置７０を用いて分割予定ライン６２に沿ってウエーハ６０を個々のデバイス６４に分割した際には、デバイス６４の分割面に微細な凹凸が生じることがないと共にアブレーション加工が施されたウエーハ６０の表面６０ａのコーナー部がきれいに加工され、したがって加工品質が向上する。溝７４を形成した後に改質層７０及びクラック７２を形成する場合は、改質層７０及びクラック７２を形成する際に、ウエーハ６０に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線ＬＢの集光点ＦＰを溝７４が形成された反対側（図９に示す例のようにウエーハ６０の表面６０ａに溝７４を形成した場合には、ウエーハ６０の裏面６０ｂ側）からウエーハ６０の内部に位置づけて、ウエーハ６０に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線ＬＢを分割予定ライン６２に沿って照射することによりウエーハ６０の内部に改質層７０を形成して改質層７０と溝７４とを連結させる。これによって、改質層７０及びクラック７２を形成する際にウエーハ６０に照射するパルスレーザー光線ＬＢが溝７４で乱反射せず、意図したとおりの改質層７０及びクラック７２がウエーハ６０の内部に形成され、改質層７０と溝７４とがクラック７２を介して連結され得る。また、ウエーハ６０の裏面６０ｂを上に向けて改質層７０及びクラック７２を形成する場合は、チャックテーブル２０に保持されたウエーハ６０を撮像手段４４で撮像してレーザー加工すべき領域を検出する際に、分割予定ライン６２が形成されているウエーハ６０の表面６０ａが下を向いているが、上述のとおり、撮像手段４４は、赤外線照射手段と、赤外線を捕らえる光学系と、赤外線に対応する電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）とを含むので、ウエーハ６０の裏面６０ｂから透かして表面６０ａの分割予定ライン６２を撮像することができる。

２：レーザー加工装置
４：保持手段
６：レーザー光線照射手段
８：加工送り手段
２８：発振器
３０：集光器
３８：カバーガラス
６０：ウエーハ（被加工物）
７０：改質層
ＬＢ：パルスレーザー光線
ＦＰ：集光点

Claims

被加工物を加工するレーザー加工装置であって、
被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該保持手段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、を少なくとも含み、
該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したレーザー光線を集光し集光点を該保持手段に保持された被加工物の内部に位置づけると共に上面に位置づける集光器と、を備え、
該発振器は、被加工物に対して透過性を有すると共に吸収性を有する波長のレーザー光線を発振し、
該集光器を保護するカバーガラスが選択的に位置づけられ、
レーザー光線を透過して被加工物の内部に改質層が形成される内部加工が施される際は、該カバーガラスが該集光器の端部から外され、
レーザー光線を吸収して被加工物の上面にアブレーション加工が施される際は、該カバーガラスが該集光器の端部に位置づけられるレーザー加工装置。
該発振器が発振するレーザー光線の波長は５３２ｎｍであり、被加工物は、ガラス、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、リチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ_３）、リチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ_３）のいずれかである請求項１記載のレーザー加工装置。