JP6907091B2 - レーザー加工装置 - Google Patents

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Description

本発明は、板状の被加工物にレーザー光線を照射して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、レーザー加工装置によって個々のデバイスに分割され、携帯電話、パソコン、照明機器等の電気機器に利用される。
レーザー加工装置は、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、被加工物の表面に位置付けて照射するアブレーション加工によって分割の起点となる溝を形成するタイプのもの（例えば、特許文献１を参照。）、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付けて照射し、被加工物の内部に分割の起点となる改質層を形成するタイプのもの（例えば、特許文献２を参照。）、被加工物に対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点を、被加工物の所要位置に位置付けて照射し、被加工物の表面から裏面に至り、分割の起点となる細孔と該細孔を囲繞する非晶質とからなるシールドトンネルを形成するタイプもの（例えば、特許文献３を参照。）と、が存在し、被加工物の種類、加工精度等に応じて、レーザー加工装置が適宜選択される。
上記したレーザー加工装置のうち、特にアブレーション加工を施すタイプにおいては、被加工物（ウエーハ）の表面にレーザー光線を照射した際に生じるデブリ（レーザー加工屑）が、ウエーハに形成されたデバイスの表面に飛散して付着し、デバイスの品質を低下させるおそれがあることから、レーザー加工を実施する前に、ウエーハの表面に、加工に用いるレーザー光線を透過する液状樹脂を被覆してデブリの付着を防止し、レーザー加工を施した後に、該液状樹脂を除去することが提案されている（例えば、特許文献４を参照。）。
特開平１０−３０５４２０号公報 特許第３４０８８０５号公報 特開２０１４−２２１４８３号公報 特開２００４−１８８４７５号公報
特許文献４に記載された技術によれば、液状樹脂が被覆されていることで、デバイスの表面にデブリが付着することを防止することができ、加工品質は確保される。しかし、液状樹脂を塗布する工程、加工後に液状樹脂を除去する工程が必要であり、生産性に問題がある。さらに、液状樹脂は、繰り返し利用することができないため、不経済であるという問題がある。
また、ウエーハを水没させた状態でレーザー光線を照射してデブリを水に浮遊させることでウエーハの表面に付着するのを防止する技術も提案されている。しかし、ウエーハが水没した状態でウエーハに対してレーザー光線を照射する場合、ウエーハのレーザー光線が照射された部位から微細な泡が発生するため、この泡によってレーザー光線の進行が妨げられ、所望の加工ができないという問題がある。
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、板状の被加工物に対してレーザー光線を照射して加工する際に、被加工物に対するレーザー光線の照射が妨げられることのない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、板状の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して加工を施す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、を少なくとも含み構成されるレーザー加工装置であって、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該保持手段に保持された被加工物に照射する集光器と、該集光器の下端部に配設され被加工物の上面に液体の層を形成する液体層形成器と、から少なくとも構成され、該液体層形成器は、被加工物の上面との間で隙間を形成する底壁を備えた筐体と、該筐体に液体を供給し、該底壁に形成された噴出口を介して該隙間を液体で満たすことで液体の層を形成すると共に、流下させる液体供給部と、該噴出口に隣接して該底壁に形成されレーザー光線の通過を許容する透明部と、を備え、該透明部と該隙間を満たす液体の層を介してレーザー光線が被加工物に照射されるレーザー加工装置が提供される。
該噴出口は、加工送り方向に延びるスリットで形成されていることが好ましい。また、該レーザー光線照射手段には、該発振器から発振されたレーザー光線を分散させる分散手段が配設されるように構成してもよい。
本発明のレーザー加工装置は、板状の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して加工を施す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、を少なくとも含み構成されるレーザー加工装置であって、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該保持手段に保持された被加工物に照射する集光器と、該集光器の下端部に配設され被加工物の上面に液体の層を形成する液体層形成器と、から少なくとも構成され、該液体層形成器は、被加工物の上面との間で隙間を形成する底壁を備えた筐体と、該筐体に液体を供給し、該底壁に形成された噴出口を介して該隙間を液体で満たすことで液体の層を形成すると共に、流下させる液体供給部と、該噴出口に隣接して該底壁に形成されレーザー光線の通過を許容する透明部と、を備え、該透明部と該隙間を満たす液体の層を介してレーザー光線が被加工物に照射されるように構成されることにより、被加工物に対するレーザー光線の照射が妨げられることのないレーザー加工装置が提供される。また、本発明を、アブレーション加工を実施するレーザー加工装置に適用した場合は、ウエーハの表面に液状樹脂を被覆しなくても、レーザー加工時に発生するデブリがデバイスに付着ことを抑制することができ、デバイスの加工品質が低下することを防止する。
本実施形態に係るレーザー加工装置の斜視図である。 図１に示すレーザー加工装置の一部を分解して示す分解斜視図である。 図１に示すレーザー加工装置に装着される（ａ）液体層形成器の斜視図、及び（ｂ）液体層形成器を分解して示す分解斜視図である。 図１に示すレーザー加工装置に装着されるレーザー光線照射手段の光学系を説明するためのブロック図である。 図１に示すレーザー加工装置に装着される液体層形成器に関し、加工時における作動状態を示す一部拡大断面図である。
以下、本発明の実施形態に係るレーザー加工装置について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
図１には、本実施形態のレーザー加工装置２の斜視図が示されている。レーザー加工装置２は、基台２１上に配置され、板状の被加工物（例えば、シリコン製のウエーハ１０）を保持する保持手段２２と、保持手段２２を移動させる移動手段２３と、基台２１上の移動手段２３の側方に矢印Ｚで示すＺ方向に立設される垂直壁部２６１、及び垂直壁部２６１の上端部から水平方向に延びる水平壁部２６２からなる枠体２６と、液体供給機構４と、レーザー光線照射手段８と、を備えている。図に示すように、ウエーハ１０は、例えば、粘着テープＴを介して環状のフレームＦに支持され、保持手段２２に保持される。なお、上記したレーザー加工装置２は、説明の都合上省略されたハウジング等により全体が覆われており、内部に粉塵や埃等が入らないように構成される。
図２は、図１に記載されたレーザー加工装置２について、液体供給機構４の一部を構成する液体回収プール６０をレーザー加工装置２から取り外し、かつ分解した状態を示す斜視図である。
図２を参照しながら、本実施形態に係るレーザー加工装置２について詳細に説明する。
枠体２６の水平壁部２６２の内部には、保持手段２２に保持されるウエーハ１０にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段８を構成する光学系が収容される。水平壁部２６２の先端部下面側には、レーザー照射機構８の一部を構成する集光器８６が配設されると共に、集光器８６に対して図中矢印Ｘで示す方向で隣接する位置にアライメント手段８８が配設される。アライメント手段８８は、保持手段２２に保持される被加工物を撮像してレーザー加工を施すべき領域を検出し、集光器８６と、被加工物の加工位置との位置合わせを行うために利用される。
アライメント手段８８には、ウエーハ１０の表面を撮像する可視光線を使用する撮像素子（ＣＣＤ）が備えられるが、ウエーハ１０を構成する材質によっては、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える光学系と、該光学系が捕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）とを含むことが好ましい。
保持手段２２は、図２に矢印Ｘで示すＸ方向において移動自在に基台２１に搭載された矩形状のＸ方向可動板３０と、図２に矢印Ｙで示すＹ方向において移動自在にＸ方向可動板３０に搭載された矩形状のＹ方向可動板３１と、Ｙ方向可動板３１の上面に固定された円筒状の支柱３２と、支柱３２の上端に固定された矩形状のカバー板３３とを含む。カバー板３３にはカバー板３３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３４が配設されている。チャックテーブル３４は、円形状の被加工物を保持し、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３４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３５が配置されている。吸着チャック３５は、支柱３２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、吸着チャック３５の周囲には、クランプ３６が均等に４つ配置されている。クランプ３６は、ウエーハ１０をチャックテーブル３４に固定する際に、ウエーハ１０を保持するフレームＦを把持する。Ｘ方向は図２に矢印Ｘで示す方向であり、Ｙ方向は矢印Ｙで示す方向であってＸ方向に直交する方向である。Ｘ方向、Ｙ方向で規定される平面は実質上水平である。
移動手段２３は、Ｘ方向移動手段５０と、Ｙ方向移動手段５２と、を含む。Ｘ方向移動手段５０は、モータ５０ａの回転運動を、ボールねじ５０ｂを介して直線運動に変換してＸ方向可動板３０に伝達し、基台２１上の案内レール２７、２７に沿ってＸ方向可動板３０をＸ方向において進退させる。Ｙ方向移動手段５２は、モータ５２ａの回転運動を、ボールねじ５２ｂを介して直線運動に変換し、Ｙ方向可動板３１に伝達し、Ｘ方向可動板３０上の案内レール３７、３７に沿ってＹ方向可動板３１をＹ方向において進退させる。なお、図示は省略するが、Ｘ方向移動手段５０、Ｙ方向移動手段５２には、それぞれ位置検出手段が配設されており、チャックテーブル３４のＸ方向の位置、Ｙ方向の位置、周方向の回転位置が正確に検出され、Ｘ方向移動手段５０、Ｙ方向移動手段５２、及び図示しない回転駆動手段が駆動され、任意の位置および角度にチャックテーブル３４を正確に位置付けることが可能になっている。上記したＸ方向移動手段５０が、保持手段２２を加工送り方向に移動させる加工送り手段であり、Ｙ方向移動手段５２が、保持手段２２を割り出し送り方向に移動させる割り出し送り手段となる。
図１〜図３を参照しながら、液体供給機構４について説明する。液体供給機構４は、図１に示すように、液体層形成器４０と、液体供給ポンプ４４と、濾過フィルター４５と、液体回収プール６０と、液体層形成器４０及び液体供給ポンプ４４を接続するパイプ４６ａと、液体回収プール６０及び濾過フィルター４５を接続するパイプ４６ｂと、を備えている。なお、パイプ４６ａ、パイプ４６ｂは、部分的に、あるいは、全体をフレキシブルホースで形成されていることが好ましい。
図３（ａ）に示すように、液体層形成器４０は、集光器８６の下端部に配設される。液体層形成器４０の分解図を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）から理解されるように、液体層形成器４０は、筐体４２と、液体供給部４３とから構成される。筐体４２は、平面視で略矩形状をなし、筐体上部部材４２１と、筐体下部部材４２２とにより構成される。
筐体上部部材４２１は、図中矢印Ｙで示すＹ方向において、二つの領域４２１ａ、４２１ｂに分けられ、図中奥側の領域４２１ａには、集光器８６を挿入するための円形の開口部４２１ｃが形成され、手前側の領域４２１ｂには、板状部４２１ｄが形成される。筐体下部部材４２２において、筐体上部部材４２１の開口部４２１ｃと対向する領域には、開口部４２１ｃと同形状で、平面視で開口部４２１ｃと配設位置が一致する円筒状の開口部４２２ａが形成される。開口部４２２ａの底部には、円板形状の透明部４２３が備えられており、開口部４２２ａの底部を閉塞する。透明部４２３は、後述するレーザー光線ＬＢの通過を許容する性質を備えるものであり、例えば、ガラス板から形成される。筐体下部部材４２２において、筐体上部部材４２１の板状部４２１と対向する領域には、筐体４２の底壁４２２ｄから液体を噴出するための液体流路部４２２ｂが形成される。液体流路部４２２ｂは、筐体上部部材４２１の板状部４２１ｄと、側壁４２２ｃと、底壁４２２ｄとにより形成される空間である。流体流路部４２２ｂの底壁４２２ｄには、矢印Ｘで示す加工送り方向に延びるスリット状の噴出口４２２ｅが形成され、液体供給部４３が連結される側の側面には、液体流路部４２２ｂに液体を供給するための液体供給口４２２ｆが形成される。上記した透明部４２３の下面は、加工送り方向に延びるスリット状の噴出口４２２ｅと面一で形成されており、透明部４２３が筐体下部部材４２２の底壁４２２ｄの一部を形成する。
液体供給部４３は、液体Ｗが供給される供給口４３ａと、筐体４２に形成される液体供給口４２２ｆと対向する位置に形成される排出口（図示は省略する。）と、供給口４３ａと該排出口とを連通する連通路（図示は省略する。）と、を備えている。この液体供給部４３を筐体４２に対しＹ方向から組み付けることにより、液体層形成器４０が形成される。
液体層形成器４０は、上記したような構成を備えており、液体供給ポンプ４４から吐出された液体Ｗが、液体供給部４３の供給口４３ａ、液体供給部４３の内部の連通路、及び排出口を経て、筐体４２の液体供給口４２２ｆに供給され、筐体４２の液体流路部４２２ｂを流れ、底壁４２２ｄに形成された噴出口４２２ｅから噴射される。液体層形成器４０は、図１に示すように、液体供給部４３と筐体４２とが、Ｙ方向に並ぶように集光器８６の下端部に取り付けられる。これにより、筐体４２の底壁４２２ｄに形成される噴出口４２２ｅは、加工送り方向であるＸ方向に沿って延びるように位置付けられる。
図１、及び図２に戻り、液体回収プール６０について説明する。図２に示すように、液体回収プール６０は、外枠体６１と、二つの防水カバー６６を備えている。
外枠体６１は、図中矢印Ｘで示すＸ方向に延びる外側壁６２ａと、図中矢印Ｙで示すＹ方向に延びる外側壁６２ｂと、外側壁６２ａ、及び６２ｂの内側に所定間隔をおいて平行に配設される内側壁６３ａ、６３ｂと、外側壁６２ａ、６２ｂ、及び内側壁６３ａ、６３ｂの下端を連結する底壁６４とを備える。外側壁６２ａ、６２ｂ、内側壁６３ａ、６３ｂ、及び底壁６４により、長手方向がＸ方向に沿い、短手方向がＹ方向に沿う長方形の液体回収路７０が形成される。液体回収路７０を構成する内側壁６３ａ、６３ｂの内側には、上下に貫通する開口が形成される。液体回収路７０を構成する底壁６４には、Ｘ方向、及びＹ方向において微少な傾斜が設けられており、液体回収路７０の最も低い位置となる角部（図中左方の隅部）には、液体排出孔６５が配設される。液体排出孔６５には、パイプ４６ｂが接続され、パイプ４６ｂを介して濾過フィルター４５に接続される。なお、外枠体６１は、腐食や錆に強いステンレス製の板材により形成されることが好ましい。
二つの防水カバー６６は、門型形状からなる固定金具６６ａと、固定金具６６ａを両端に固着される蛇腹状の樹脂製のカバー部材６６ｂと、を備えている。固定金具６６ａは、Ｙ方向において対向して配設される外枠体６１の二つの内側壁６３ａを跨ぐことができる寸法で形成されている。二つの防水カバー６６の固定金具６６ａの一方は、それぞれ、外枠体６１のＸ方向において対向するように配設される内側壁６３ｂに固定される。このように構成された液体回収プール６０は、レーザー加工装置２の基台２１上に図示しない固定具により固定される。保持手段２２のカバー板３３は、二つの防水カバー６６の固定金具６６ａ同士で挟むようにして取り付けられる。なお、カバー部材３３のＸ方向における端面は、固定金具６６ａと同一の門型形状をなしており、固定金具６６ａと同様に、外枠体６１の内側壁６３ａをＹ方向で跨ぐ寸法である。したがって、カバー部材３３は、液体回収プール６０の外枠体６１を基台２１に設置した後、防水カバー６６に取り付けられる。上記した構成によれば、カバー板３３がＸ方向移動手段５０によってＸ方向に移動されると、カバー板３３は、液体回収プール６０の内側壁６３ａに沿って移動する。なお、防水カバー６６、及びカバー部材３３の取付方法については、上記した手順に限定されず、例えば、二つの防水カバー６６を外枠体６１の内側壁６３ｂに取り付ける前に、予めカバー部材３３を取り付けておき、基台２１に先に取り付けた外枠体６１に対して、カバー部材３３と共に防水カバー６６を取り付けるようにしてもよい。
図１に戻り説明を続けると、液体供給機構４は、上記した構成を備えていることにより、液体供給ポンプ４４の吐出口４４ａから吐出された液体Ｗが、パイプ４６ａを経由して、液体層形成器４０に供給される。液体層形成器４０に供給された液体Ｗは、液体層形成器４０の筐体４２の底壁４２２ｄに形成された噴出口４２２ｅから下方に向け噴射される。液体層形成器４０から噴射された液体Ｗは、カバー板３３、もしくは、防水カバー６６上を流れ、液体回収プール６０に流下する。液体回収プール６０に流下した液体Ｗは、液体回収路７０を流れ、液体回収路７０の最も低い位置に設けられた液体排出孔６５に集められる。液体排出孔６５に集められた液体Ｗは、パイプ４６ｂを経由して濾過フィルター４５に導かれ、濾過フィルター４５にて、レーザー加工屑（デブリ）や塵、埃等が取り除かれて、液体供給ポンプ４４に戻される。このようにして、液体供給ポンプ４４によって吐出された液体Ｗが液体供給機構４内を循環する。
図４は、レーザー光線照射手段８の光学系の概略を示すブロック図である。図４に示すように、レーザー光線照射手段８は、パルス状のレーザー光線ＬＢを発振する発振器８２と、発振器８２が発振したレーザー光線ＬＢの出力を調整するアッテネーター（図示は省略する）と、発振器８２から発振されたレーザー光線ＬＢの光路を適宜変更する反射ミラー（図示は省略する）と、レーザー光線ＬＢの照射方向を分散させる分散手段としてのポリゴンミラー９１と、集光器８６と、を含む。発振器８２は、例えば、被加工物に対して吸収性を有する波長のレーザー光線ＬＢを発振する。
集光器８６の上部に配設されるポリゴンミラー９１は、ポリゴンミラー９１を矢印Ｒで示す方向に高速回転させる図示しないモータを備える。集光器８６の内部には、レーザー光線ＬＢを集光して被加工物に照射する集光レンズ（ｆθレンズ）８６ａが配設されている。図に示すように、ポリゴンミラー９１は、複数枚のミラーＭが、ポリゴンミラー９１の回転軸に対して同心状に配置されている。ｆθレンズ８６ａは、上記したポリゴンミラー９１の下方に位置しており、ポリゴンミラー９１によって反射されたレーザー光線ＬＢを集光してチャックテーブル３４上のウエーハ１０に照射する。ポリゴンミラー９１が回転することで、ミラーＭによって反射されるレーザー光線ＬＢの角度が所定範囲で変化し、レーザー光線ＬＢが、ウエーハ１０上の加工送り方向（Ｘ方向）の所定範囲において分散して照射される。
さらに、レーザー光線照射手段８は、図示しない集光点位置調整手段を備えている。集光点位置調整手段の具体的な構成の図示は省略するが、例えば、ナット部が集光器８６に固定され矢印Ｚで示すＺ方向に延びるボールねじと、このボールねじの片端部に連結されたモータとを有する構成でよい。このような構成によりモータの回転運動を直線運動に変換し、Ｚ方向に配設される案内レール（図示は省略する。）に沿って集光器８６を移動させ、これによって、集光器８６によって集光されるレーザー光線ＬＢの集光点のＺ方向の位置を調整する。
本発明のレーザー加工装置２は、概ね上記したとおりの構成を備えており、その作用について、以下に説明する。
本実施形態のレーザー加工装置２によってレーザー加工を実施するに際し、粘着テープＴを介して環状のフレームＦに支持された板状の被加工物、例えば、表面にデバイスが形成されたシリコン（Ｓｉ）からなるウエーハ１０を用意する。ウエーハ１０を用意したならば、図１に示すチャックテーブル３４の吸着チャック３５上に、デバイスが形成された表面を上にしてウエーハ１０を載置し、クランプ３６等により固定する。吸着チャック３５上にウエーハ１０を固定したならば、図示しない吸引源を作動して、吸着チャック３５上に吸引力を生成し、ウエーハ１０を吸着し保持する。
ウエーハ１０を吸着チャック３５に保持したならば、移動手段２３によってチャックテーブル３４をＸ方向、及びＹ方向に適宜移動させ、チャックテーブル３４上のウエーハ１０をアライメント手段８８の直下に位置付ける。ウエーハ１０をアライメント手段８８の直下に位置付けたならば、アライメント手段８８によりウエーハ１０上を撮像する。次いで、アライメント手段８８により撮像したウエーハ１０の画像に基づいて、パターンマッチング等の手法により、ウエーハ１０と、集光器８６との位置合わせを行う。この位置合わせによって得られた位置情報に基づいて、チャックテーブル３４を移動させることにより、ウエーハ１０上の加工開始位置の上方に集光器８６を位置付ける。次いで、図示しない集光点位置調整手段によって集光器８６をＺ方向に移動させ、ウエーハ１０のレーザー光線ＬＢの照射開始位置である分割予定ラインにおける片端部の表面高さに集光点を位置付ける。図５に液体層形成器４０のＹ方向に切断した概略断面図を示す。図５から理解されるように、集光器８６の下端部には、液体供給機構４の液体層形成器４０が配設されており、ウエーハ１０の表面高さに集光点を位置付けた際に、液体層形成器４０を構成する筐体４２の底壁４２２ｄと、ウエーハ１０の表面とで、例えば、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度の隙間Ｓが形成されるように設定がなされている。
集光器８６とウエーハ１０との位置合わせを実施したならば、液体回収プール６０の液体回収路７０を介して、液体供給機構４に対し必要十分な液体Ｗを補填し、液体供給ポンプ４４を作動する。液体供給機構４の内部を循環する液体Ｗとしては、例えば、純水が利用される。
液体供給機構４は、上記した構成を備えていることにより、液体供給ポンプ４４の吐出口４４ａから吐出された液体Ｗが、パイプ４６ａを経由して、液体層形成器４０に供給される。液体層形成器４０に供給された液体Ｗは、液体層形成器４０の筐体４２の底壁４２２ｄに形成された噴出口４２２ｅから下方に向けて噴射される。噴出口４２２ｅから噴射された液体Ｗは、図５に示すように、筐体４２の底壁４２２ｄとウエーハ１０との間、特に、透明部４２３とウエーハ１０との間に形成される隙間Ｓを満たしながら液体Ｗの層を形成し、その後流下されて、液体回収プール６０にて回収される。液体回収プール６０にて流下した液体Ｗは、液体回収路７０を流れ、液体回収路７０の最も低い位置に設けられた液体排出孔６５に集められる。液体排出孔６５に集められた液体Ｗは、パイプ４６ｂを経由して濾過フィルター４５に導かれ、濾過フィルター４５にて、清浄化されて、液体供給ポンプ４４に戻される。このようにして、液体供給ポンプ４４によって吐出された液体Ｗが液体供給機構４内を循環する。
液体供給機構４が作動を開始して、所定時間（数分程度）経過することにより、筐体４２の底壁４２２ｄ、特に、透明部４２３とウエーハ１０との間の隙間Ｓが液体Ｗで満たされることにより液体Ｗの層が形成され、液体供給機構４を液体Ｗが安定的に循環する状態となる。
液体供給機構４を液体Ｗが安定的に循環している状態で、レーザー光線照射手段８を作動させながら、Ｘ方向移動手段５０を作動させることにより、チャックテーブル３４を加工送り方向（Ｘ方向）に所定の移動速度で移動させる。集光器８６から照射されるレーザー光線ＬＢは、液体層形成器４０の透明部４２３、及び液体Ｗの層を通過してウエーハ１０の被加工位置（分割予定ライン）に照射される。ウエーハ１０にレーザー光線ＬＢを照射する際は、図４に基づき説明したように、ポリゴンミラー９１の回転に伴い、ウエーハ１０に対してレーザー光線ＬＢが分散されて照射される。所定のミラーＭにレーザー光線ＬＢが照射された後は、ポリゴンミラー９１の回転方向Ｒにおける下流側に位置する次のミラーＭにレーザー光線ＬＢが照射され、ウエーハ１０に対してレーザー光線ＬＢが継続して分散されて照射される。発振器８２からレーザー光線ＬＢが発振され、ポリゴンミラー９１が回転している間、このようなレーザー加工が繰り返される。なお、ポリゴンミラー９１を構成するミラーＭの枚数、ポリゴンミラー９１の回転速度等は、被加工物に応じて適宜決定される。
なお、上記したレーザー加工装置２におけるレーザー加工条件は、例えば、以下の加工条件で実施することができる。
レーザー光線の波長 ：２２６ｎｍ、３５５ｎｍ、５３２ｎｍ、１０６４ｎｍ
平均出力 ：１０〜１００Ｗ
繰り返し周波数 ：０〜３００ＭＨｚ
パルス幅 ：５０ｆｓ〜１ｎｓ
加工送り速度 ：１０〜１０００ｍｍ／ｓ
上記した状態でアブレーション加工が実施されると、ウエーハ１０のレーザー光線ＬＢが照射される位置にある液体Ｗに気泡が発生する。これに対し、本実施形態では、図５に基づき説明したように、ウエーハ１０上に形成される隙間に所定の流速で液体Ｗが常に流される。これにより、レーザー光線ＬＢの照射位置近傍に発生した気泡は、速やかにウエーハ１０上に形成される隙間から外部に流下され除去される。特に、本実施形態によれば、筐体４２の底壁４２２ｄに形成された噴出口４２２ｅは、同じく底壁４２２ｄに配設された透明部４２３に対し、Ｙ方向において隣接した位置であって、加工送り方向に延びるスリット状で形成される。このように構成されることで、レーザー光線ＬＢが分散する方向であるＸ方向に直交する方向から液体Ｗが供給され、液体Ｗに発生した気泡を除去する。これにより、アブレーション加工により発生する気泡を避けてウエーハ１０にレーザー光線ＬＢを照射することができ、良好なアブレーション加工を継続して実施することができる。
さらに、ウエーハ１０上の隙間を液体Ｗが継続して流れることにより、液体Ｗ中に放出されたデブリが、ウエーハ１０上から気泡と共に速やかに除去される。上記した気泡、及びデブリを含む液体Ｗは、図１から理解されるように、カバー板３３、及び防水カバー６６上を流れ、液体回収プール６０の液体回収路７０に導かれる。液体回収路７０に導かれた液体Ｗは、アブレーション加工により発生した気泡を外部に放出しながら液体回収路７０を流れ、液体回収路７０の最底部に形成された液体排出孔６５から排出される。液体排出孔６５から排出された液体Ｗは、パイプ４６ｂを介して濾過フィルター４５に導かれ、再び液体供給ポンプ４４に供給される。このようにして液体Ｗが液体供給機構４を循環することで、濾過フィルター４５によって適宜デブリや塵等が捕捉され、液体Ｗが清浄な状態で維持される。
上記したアブレーション加工を所定の分割予定ラインに実施したならば、移動手段２３を作動させることにより、既にレーザー加工を施した分割予定ラインにＹ方向で隣接する未加工の分割予定ラインの片端部に集光器８６を位置付けて、上記したアブレーション加工と同様のレーザー加工を実施する。そして、隣接した全ての分割予定ラインに対してアブレーション加工を実施したならば、チャックテーブル３４を９０度回転させることで、先に加工した所定方向の分割予定ラインに直交する未加工の分割予定ラインに対しても同様のアブレーション加工を実施する。このようにして、ウエーハ１０上の全ての分割予定ラインに対してアブレーション加工を実施することができる。
本実施形態によれば、液体層形成器４０に配設された透明部４２３及び液体Ｗの層を介してレーザー光線ＬＢがウエーハ１０に照射されてレーザー加工が施されると共に、ウエーハ１０の表面から発生する気泡や、レーザー加工により発生するデブリ等が液体Ｗと共に速やかに除去される。これにより、ウエーハ１０の表面から発生する気泡がレーザー加工の妨げになることがなく、また、加工後のデバイスにデブリが付着すること等を防止して加工品質を低下させることがない。
上記した実施形態では、透明部４２３をガラス板で形成したが、これに限定されず、レーザー光線ＬＢを透過する透明な板であればよく、例えば、アクリル板等、樹脂製の板であってもよい。
上記した実施形態では、発振器８２から照射されたレーザー光線ＬＢを、ポリゴンミラー９１により分散させて集光レンズ８６に導くように構成したが、これに限定されず、ポリゴンミラー９１に代えて、反射方向が固定されるミラーであってもよい。さらに、上記した実施形態では、ウエーハ１０になされるレーザー加工は、アブレーション加工である例を提示したが、被加工物の内部に改質層を形成する加工（例えば、特許文献２に記載のレーザー加工。）、所謂シールドトンネルを形成する加工（例えば、特許文献３に記載のレーザー加工。）に適用することを妨げない。
２：レーザー加工装置
４：液体供給機構
８：レーザー光線照射手段
１０：ウエーハ（板状の被加工物）
２１：基台
２２：保持手段
２３：移動手段
２６：枠体
２６１：垂直壁部
２６２：水平壁部
３０：Ｘ方向可動板
３１：Ｙ方向可動板
３３：カバー板
３４：チャックテーブル
３５：吸着チャック
４０：液体層形成器
４２：筐体
４２１：筐体上部部材
４２２：筐体下部部材
４２３：透明部
４３：液体供給部
４４：液体供給ポンプ
４５：濾過フィルター
５０：Ｘ方向移動手段
５２：Ｙ方向移動手段
６０：液体回収プール
６０Ａ：開口
６５：液体排出孔
７０：液体回収路
８２：発振器
８６：集光器
８８：アライメント手段
ＬＢ：レーザー光線

Claims (3)

  1. 板状の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して加工を施す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、を少なくとも含み構成されるレーザー加工装置であって、
    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該保持手段に保持された被加工物に照射する集光器と、該集光器の下端部に配設され被加工物の上面に液体の層を形成する液体層形成器と、から少なくとも構成され、
    該液体層形成器は、被加工物の上面との間で隙間を形成する底壁を備えた筐体と、該筐体に液体を供給し、該底壁に形成された噴出口を介して該隙間を液体で満たすことで液体の層を形成すると共に、流下させる液体供給部と、該噴出口に隣接して該底壁に形成されレーザー光線の通過を許容する透明部と、を備え、
    該透明部と該隙間を満たす液体の層を介してレーザー光線が被加工物に照射されるレーザー加工装置。
  2. 該噴出口は、加工送り方向に延びるスリットで形成される請求項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には、レーザー光線を加工送り方向に分散させる分散手段が配設される、請求項１、又は２に記載のレーザー加工装置。
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