JP6968659B2 - 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、要求される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もある。
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により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テーブルを備えた保持手段と、該保持テーブル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、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、該保持手段の上部には、該保持テーブルに保持された被加工物の上面との間に隙間を形成して位置付けられる透明板を備えた液体チャンバーと、該液体チャンバー内において該保持テーブルに保持された該被加工物の上面に非接触の状態で近接した位置に配設されると共に、該被加工物上の液体に流れを生成する透明部材からなるローラと、該ローラを回転させるローラ回転手段と、該液体チャンバーの一方から該隙間に液体を供給する液体供給ノズルと、該液体チャンバーの他方から液体を排出する液体排出ノズルと、を備えた液体供給機構が配設され、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、該透明板、該ローラ、及び該隙間に供給された液体を透過して該保持テーブルに保持された被加工物に照射する集光器と、から少なくとも構成され、該レーザー光線照射手段によりレーザー光線が照射される際に、該ローラを、該ローラと該被加工物との間における該液体の流れを該液体チャンバーの該一方から該他方に向けて加速させる方向に回転させるレーザー加工装置が提供される。
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テーブルを備えた保持手段と、該保持テーブル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、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、該保持手段の上部には、該保持テーブルに保持された被加工物の上面との間に隙間を形成して位置付けられる透明板を備えた液体チャンバーと、該液体チャンバー内において該保持テーブルに保持された該被加工物の上面に非接触の状態で近接した位置に配設されると共に、該被加工物上の液体に流れを生成する透明部材からなるローラと、該ローラを回転させるローラ回転手段と、該液体チャンバーの一方から該隙間に液体を供給する液体供給ノズルと、該液体チャンバーの他方から液体を排出する液体排出ノズルと、を備えた液体供給機構が配設され、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、該透明板、該ローラ、及び該隙間に供給された液体を透過して該保持テーブルに保持された被加工物に照射する集光器と、から少なくとも構成され、該レーザー光線照射手段によりレーザー光線が照射される際に、該ローラを、該ローラと該被加工物との間における該液体の流れを該液体チャンバーの該一方から該他方に向けて加速させる方向に回転させることにより、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液体供給機構、及び保持手段を分解して示す斜視図である。 図２に示す液体供給機構、及び保持手段の一部を分解して示す斜視図である。 図１に示すレーザー加工装置のレーザー光線照射手段の斜視図である。 図４に示すレーザー光線照射手段の一部を分解して示す分解斜視図である。 図４に示すレーザー光線照射手段の光学系の概略を示すブロック図である。 図５に示すレーザー光線照射手段によってレーザー加工が実施される状態を示す（ａ）斜視図、及び（ｂ）側面図である。 図７に示すレーザー光線照射手段の分散手段によりレーザー光線が分散されてレーザー加工が実施される状態を説明するためのレーザー光線照射手段の側面図である。
以下、本発明に基づく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と、基台２１上に配置される被加工物を保持する保持手段３０と、基台２１上の保持手段３０の側方に矢印Ｚで示すＺ方向に立設される垂直壁部２２１、及び垂直壁部２２１の上端部から水平方向に延びる水平壁部２２２からなる枠体２２と、保持手段３０の上部に配設される液体供給機構４０と、水平壁部２２２の下面に配設されるレーザー光線照射手段６と、を備えている。
図２は、レーザー加工装置２の液体供給機構４０、及び保持手段３０を分解して示す斜視図である。また、図３は、保持手段３０、液体供給機構４０を構成する液体チャンバー４１、液体供給ノズル４３、及び液体排出ノズル４４の各構成を分解して示す斜視図であり、各構成について、以下に説明する。
図３に示すように、保持手段３０は、直方体状の保持基台３１と、保持基台３１の上面に配設される矩形状のベーステーブル３２と、ベーステーブル３２の略中央に配設されベーステーブル３２に対し略半分の面積で構成される中央テーブル３３と、中央テーブル３３上に配設される円形の保持テーブル３４と、を備える。保持テーブル３４は、図示しない回動機構により回転することが可能に構成されている。保持テーブル３４の中央領域は、通気性を有する材質、例えばポーラスセラミックスにより構成される円形の吸着チャック３４ａからなる。吸着チャック３４ａは、図示しない吸引源に接続され、吸着チャック３４ａに載置される板状の被加工物を吸引保持する。
保持手段３０の上部には、液体供給機構４０が配設される。保持手段３０の保持基台３１上に配設されたベーステーブル３２上には、液体チャンバー４１がＹ軸方向にスライド可能に載置される。液体チャンバー４１は、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向に延びるフレーム４１ａと、フレーム４１ａによって形成される空間４１ｂを上方から閉塞する透明板４２と、空間４１ｂ内に供給される液体に流れを生成するローラ５２と、からなる。この構成により、空間４１ｂは、ベーステーブル３２と、透明板４２と、フレーム４１ａとにより閉塞された空間とすることができる。フレーム４１ａのうち、Ｙ軸方向において対向するように位置付けられたフレーム４１ａの一方には、空間４１ｂと外部とを連通する液体供給口４１ｃが配設され、他方のフレーム４１ａは、空間４１ｂと外部とを連通する液体排出口４１ｄが配設される。液体供給口４１ｃ、及び液体排出口４１ｄは、それぞれが配設されたフレーム４１ａにおいて、水平方向に延びると共に、吸着チャック３４ａの直径よりも長い寸法で形成される。透明板４２は、被加工物を保持テーブル３４上に載置したり、保持テーブル３４から取り出したりする際には取り外して液体チャンバー４１上を開放することができるように構成されている。透明板４２は、例えば、ガラス板によって形成される。
フレーム４１ａの液体供給口４１ｃが配設された位置には、液体供給ノズル４３が連結される。また、フレーム４１ａの液体排出口４１ｄが配設された位置には、液体を排出するための液体排出ノズル４４が連結される。これにより、液体チャンバー４１の一方から液体供給ノズル４３によって液体を供給し、液体チャンバー４１の他方から液体排出ノズル４４によって液体を排出する。以下に、より具体的に説明する。
液体供給ノズル４３には、液体が供給される供給口４３ａと、供給口４３ａから供給された液体が通過する通路４３ｂと、通路４３ｂを通過した液体が排出される排出口４３ｃと、が備えられる。図中点線で示すように、供給口４３ａは、液体供給ノズル４３の下面に配設され、通路４３ｂは、液体供給ノズル４３内部に形成され、排出口４３ｃは、液体チャンバー４１の液体供給口４１ｃと対向する位置に液体供給口４１ｃと同一形状で形成される。液体チャンバー４１に対し液体供給ノズル４３を連結することにより、液体供給ノズル４３の排出口４３ｃと、液体チャンバー４１の液体供給口４１ｃが一致させられ、液体チャンバー４１の液体供給ノズル４３の供給口４３ａ、と液体チャンバー４１の空間４１ｂと、が連通した状態となる。
液体排出ノズル４４は、液体供給ノズル４３と同一形状で構成され、液体排出ノズル４４には、液体が供給される供給口４４ｃと、供給口４４ｃから供給された液体が通過する通路４４ｂと、通路４４ｂを通過した液体が排出される排出口４４ａと、が備えられる。図３に示すように、液体排出ノズル４４の供給口４４ｃは、液体チャンバー４１の液体排出口４１ｄと対向する位置に、液体チャンバー４１の液体排出口４１ｄと同一形状で形成される。通路４４ｂは液体チャンバー４４の内部に形成され、排出口４４ａは、液体チャンバー４１の下面に配設されている。液体チャンバー４１に対し液体供給ノズル４３、及び液体排出ノズル４４を連結することにより、液体チャンバー４１の空間４１ｂを介して、液体供給ノズル４３の供給口４３ａと、液体排出ノズル４４の排出口４４ａと、が連通した状態となる。
図３に示すように、ローラ５２は、液体チャンバー４１の空間４１ｂをＸ軸方向に横切る直径が５．０ｍｍで形成された棒状部材であり、レーザー光線を透過する透明部材、たとえばガラスで形成される。ローラ５２の一端部は、Ｙ軸方向に沿って配設されたフレーム４１ａの略中央において回転自在に支持され、ローラ５２の他端部は、該一端部を支持するフレーム４１ａと対向するフレーム４１ａの略中央位置にて回転自在に支持される。該他端部には、ローラ５２を矢印Ｒ１で示す方向に回転させるローラ回転手段としてのモータ５４が接続されている。モータ５４は、フレーム４１ａに固定され、モータ５４が回転することにより、ローラ５２が矢印Ｒ１で示し方向に回転させられる。
図２に示すように、基台２１の上面には、Ｙ軸方向に延びる一対の案内レール２３、２３と、案内レール２３、２３に沿って保持基台３１をＹ軸方向に移動させるための保持テーブル移動手段２４とが配設されている。保持基台３１の下面には、案内レール２３、２３と嵌合する一対の被案内溝３１ａ、３１ａが設けられている。被案内溝３１ａ、３１ａを案内レール２３、２３に嵌合させることにより、保持基台３１は、案内レール２３、２３に沿ってＹ軸方向に移動可能に構成されている。
保持テーブル移動手段２４は、一対の案内レール２３と２３との間に平行に配設された雄ねじロッド２４１と、雄ねじロッド２４１を回転駆動するために基台２１上に固定されたパルスモータ２４２を含んでいる。雄ねじロッド２４１は、一端が基台２１上に固定された軸受けブロック２５に回転自在に支持され、他端がパルスモータ２４２の出力軸に連結される。また、雄ねじロッド２４１は、保持基台３１の下方中央部にＹ軸方向に沿って形成された貫通雌ねじ孔３１ｂに螺合される（図３も併せて参照。）。パルスモータ２４２によって雄ねじロッド２４１を正転、逆転駆動させることによって保持基台３１が案内レール２３、２３に沿ってＹ軸方向に移動させられる。なお、図示は省略するが、保持テーブル移動手段２４には、位置検出手段が配設されており、保持基台３１のＹ軸方向の位置が正確に検出される。この位置情報に基づいて、レーザー加工装置２の制御手段（図示は省略する。）においてパルスモータ２４２の駆動信号が生成され、この駆動信号がパルスモータ２４２に出力されて、所望の位置に保持基台３１の上面に配設された保持テーブル３４を正確に位置付けることが可能になっている。
説明の都合上、具体的な固定方法については図示を省略するが、液体供給機構４０は、基台２１に対して固定される。すなわち、上記したように、保持基台３１がＹ軸方向に移動させられるとき、保持基台３１の上部に配設される液体供給機構４０は移動しない。したがって、保持テーブル３４上に保持される被加工物は、保持基台３１が移動させられることにより、基台２１上をＹ軸方向に移動させられると共に、液体供給機構４０に対してもＹ軸方向に移動させられる。なお、液体供給機構４０は、基台２１に対して相対的に移動しないように設置されればよく、水平壁部２２２に対してブラケット等を介して固定してもよい。
保持基台３１上に配設されるベーステーブル３２は、液体チャンバー４１を形成するフレーム４１ａよりもＹ軸方向において長い寸法で形成されている。これにより、液体チャンバー４１の直下で保持基台３１がＹ軸方向に移動しても、ベーステーブル３２によって液体チャンバー４１の空間４１ｂの下方側が閉塞した状態が維持される。なお、液体チャンバー４１の下面、及びベーステーブル３２の上面の少なくともいずれかにフッ素コーティング等が施されることにより、液体チャンバー４１内の空間４１ｂの密閉状態の維持と、保持基台３１の滑らかな移動とが確保される。
液体供給機構４０、及び液体供給機構４０の周辺構成について説明する。図２に示すように、本実施形態に係るレーザー加工装置２は、液体供給機構４０内に液体が常に供給されるように、液体供給ポンプ４５、濾過フィルター４６、及び液体貯留タンク４７を備えている。液体貯留タンク４７は、濾過フィルター４６に配設されている。液体供給ポンプ４５と液体供給ノズル４３とは、第一のホース４８ａで接続され、液体排出ノズル４４と濾過フィルター４６とは、第二のホース４８ｂで接続され、濾過フィルター４６と液体供給ポンプ４５とは、第三のホース４８ｃで接続される。各ホース４８ａ〜４８ｃは、樹脂製のフレキシブルホースで形成されている。
上記した構成により、図１に示すように、液体供給ポンプ４５から吐出された液体Ｗは、第一のホース４８ａ、及び液体供給ノズル４３を介して液体チャンバー４１に供給され、液体チャンバー４１に供給された液体Ｗは、液体排出ノズル４４を通過して排出される。そして、液体排出ノズル４４から排出された液体Ｗは、濾過フィルター４６に導かれて濾過され、液体供給ポンプ４５に戻される。本実施形態の液体供給機構４０においては、液体チャンバー４１と、ベーステーブル３２との隙間や、フレーム４１ａと透明板４２との隙間等から徐々に液体Ｗが漏出することが許容されるが、漏出した液体Ｗを基台２１上で回収し、濾過フィルター４６に還流させるようにしてもよい。また、上記した漏出により液体Ｗが減少する場合は、液体貯留タンク４７から適宜補填すればよい。なお、液体貯留タンク４７は、濾過フィルター４６に直付けされており、濾過フィルター４６に導かれた液体Ｗに含まれる気泡を排出する機能も備えている。
以上のような構成によって、液体Ｗは、液体供給機構４０、液体供給ポンプ４５、濾過フィルター４６、及び液体貯留タンク４７において循環される。液体チャンバー４１内を流れる液体Ｗの流速は、液体供給ポンプ４５の圧送効率を調整したり、液体チャンバー４１の容積を変更したり、液体供給口４１ｃ、及び液体排出口４１ｄの開口面積を調整したりすることによって調整することができる。
次に、図１、図４及び図５を参照しながら、レーザー光線照射手段６について説明する。なお、図５は、図４に示すレーザー光線照射手段６の分解斜視図である。
レーザー光線照射手段６は、枠体２２の水平壁部２２２の下面に図示しない固定手段により固定される案内板６０と、案内板６０にＹ軸方向において移動自在に支持されたＹ軸方向可動部材６２と、Ｙ軸方向可動部材６２をＹ軸方向に移動させるＹ軸方向移動機構６４とを含む。案内板６０のＸ軸方向両端下部には、Ｙ軸方向に延びる一対の案内レール６０ａが形成されている。図４、及び図５に示すとおり、Ｙ軸方向可動部材６２は、Ｘ軸方向に間隔をおいて配置された一対の被案内部６６と、被案内部６６の下端間に架け渡されＸ軸方向に延びる装着部６８とを有する。各被案内部６６の上部には、Ｙ軸方向に延びる被案内レール６６ａが形成されている。被案内部６６の被案内レール６６ａと案内板６０の案内レール６０ａとが係合することにより、Ｙ軸方向可動部材６２は、Ｙ軸方向に移動自在に案内板６０に支持される。また、装着部６８のＹ軸方向両端下部には、Ｘ軸方向に延びる一対の案内レール６８ａが形成されている。Ｙ軸方向移動機構６４は、案内板６０の下方においてＹ軸方向に延びるボールねじ７０と、ボールねじ７０の片端部に連結されたモータ７２とを有する。ボールねじ７０の門型形状のナット部７０ａは、装着部６８の上面に固定されている。ボールねじ７０のモータ７２が連結されないもう一方の片端部は、ナット部７０ａに螺合された後、案内板６０の前方縁部に形成された支持片部６０ｂに回転自在に支持される。そして、Ｙ軸方向移動機構６４は、ボールねじ７０によりモータ７２の回転運動を直線運動に変換してＹ軸方向可動部材６２に伝達し、案内板６０の案内レール６０ａに沿ってＹ軸方向可動部材６２をＹ軸方向に移動させる。
図５を参照しながら、レーザー光線照射手段６の説明を続ける。レーザー光線照射手段６は、さらに、Ｘ軸方向に移動自在にＹ軸方向可動部材６２の装着部６８に装着されたＸ軸方向可動板７４と、Ｘ軸方向可動板７４をＸ軸方向に移動させるＸ軸方向移動機構７６とを含む。Ｘ軸方向可動板７４のＹ軸方向両端部と装着部６８の案内レール６８ａとが係合することにより、Ｘ軸方向可動板７４はＸ軸方向に移動自在に装着部６８に装着される。Ｘ軸方向移動機構７６は、装着部６８の上方において、Ｘ軸方向に延びるボールねじ７８と、ボールねじ７８の片端部に連結され一方の被案内部６６に支持されたモータ８０とを有する。ボールねじ７８のナット部７８ａは、装着部６８の開口６８ｂを通ってＸ軸方向可動板７４の上面に固定される。ボールねじ７８のモータ８０が連結されないもう一方の片端部は、モータ８０が固定されない他方の被案内部６６に回転自在に支持される。そして、Ｘ軸方向移動機構７６は、ボールねじ７８によりモータ８０の回転運動を直線運動に変換してＸ軸方向可動板７４に伝達し、装着部６８の案内レール６８ａに沿ってＸ軸方向可動板７４をＸ方向に移動させる。
さらに、図５〜図８を参照しながら、レーザー光線照射手段６の光学系の構成について説明する。図５に示すように、レーザー光線照射手段６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とＹ軸方向に間隔をおいてＹ軸方向可動部材６２の装着部６８の下面に装着された直角プリズムミラー８４と、Ｘ軸方向可動板７４の下面にＺ軸方向に移動自在に装着された集光器８６と、集光器８６をＺ軸方向に移動して集光器８６の集光点のＺ軸方向を調整する集光点位置調整手段（図示は省略する。）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（例えば、３５５ｎｍ）のレーザー光線ＬＢを発振するようになっている。図６に示すように、発振器８２からＹ軸方向に照射されたレーザー光線ＬＢは、直角プリズムミラー８４によって９０度進行方向が変換され、集光器８６に導かれる。
図７（ａ）に示すように、集光器８６の上部ハウジング８６ａの内部には、発振器８２が発振したレーザー光線ＬＢを分散させる分散手段としてのポリゴンミラー９１及びポリゴンミラー９１を矢印Ｒ２で示す方向に高速回転させるモータ９２と、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）８６ｂとを備えている。図８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８６ｂは、上記したポリゴンミラー９１の下方に位置しており、レーザー光線ＬＢを集光して保持テーブル３４上の被加工物に照射する。ｆθレンズには、直角プリズムミラー８４から導かれたレーザー光線ＬＢが、回転するミラーＭによってＸ軸方向にその照射方向が分散するように導かれ、被加工物上において、Ｘ軸方向の所定範囲に分散して照射される。なお、図７（ａ）では、説明の都合上、透明板４２は省略されている。
図５に戻り説明を続けると、Ｘ軸方向可動板７４の下面には、集光器８６と共に、集光器８６とＸ軸方向に間隔をおいて装着されたアライメント手段８８が配設されている。アライメント手段８８は、保持テーブル３４に保持される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ようになっている。さらに、レーザー光線照射手段６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Ｚ軸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軸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軸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ためには、まず、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に示す透明板４２を一次的に取り外し、液体チャンバー４１の上方を開放し、保持テーブル３４上にデバイスが形成された表面を上にしてウエーハ１０を載置する。保持テーブル３４上にウエーハ１０を載置したならば、図示しない吸引源を作動して、保持テーブル３４の吸着チャック３４ａ上に吸引力を生成し、ウエーハ１０を吸着し保持させる。ウエーハ１０を吸着チャック３４ａに保持させたならば、透明板４２を液体チャンバー４１上に適宜の固定手段により固定して液体チャンバー４１上を閉塞した状態とする。
ウエーハ１０を保持テーブル３４に保持し、透明板４２によって液体チャンバー４１の上方を閉塞したならば、液体貯留タンク４７に対して十分な液体Ｗを補填し、液体供給ポンプ４５を作動する。液体供給機構４０に供給する液体Ｗとして、例えば、純水が利用される。
液体供給ポンプ４５の作動を開始して、所定時間経過することにより、液体チャンバー４１の空間４１ｂが液体Ｗで満たされ、液体Ｗが、液体供給機構４０、濾過フィルター４６、液体供給ポンプ４５内を、安定的に循環する状態となる。
液体供給機構４０に液体Ｗが安定的に循環している状態で、保持テーブル移動手段２４を作動させると共に、レーザー光線照射手段６のＸ軸方向移動機構７６、Ｙ軸方向移動機構６４により、アライメント手段８８を、ウエーハ１０の上方に位置付ける。透明板４２は、保持テーブル３４全体を上方から覆うように配設されていることから、アライメント手段８８は、ウエーハ１０上のデバイスを含む全ての領域を捉えることが可能である。アライメント手段８８をウエーハ１０の上方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を撮像する。この際、ウエーハ１０は、透明板４２、及び液体Ｗを介して撮像される。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、ウエーハ１０と、集光器８６との位置合わせを行う。この位置合わせの後に、保持テーブル３４を回転させ、かつ、Ｘ軸方向移動機構７６でＸ軸方向可動板７４を移動させると共に、Ｙ軸方向移動機構６４でＹ軸方向可動部材６２を移動させることにより、ウエーハ１０上に格子状に形成された分割予定ラインがＸ軸方向に沿って位置付けられると共に、分割予定ラインの片端部、すなわち、レーザー光線の照射開始位置に集光器８６が位置付けられる。
図７（ａ）は、レーザー光線照射手段６によりレーザー加工が実施される状態を示す斜視図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すレーザー加工状態を示す側面図である。本実施形態のレーザー加工装置２においては、液体チャンバー４１の上方を閉塞する透明板４２とウエーハ１０との間に形成される隙間Ｓにローラ５２が配設されている。このローラ５２は、被加工物であるウエーハ１０の上面に非接触の状態で近接した位置、例えば、ウエーハ１０の表面からローラ５２の下面までの距離が０．５ｍｍ〜２．０ｍｍに位置付けられる。そして、集光器８６は、図７（ｂ）に示すように、集光器８６から照射されるレーザー光線ＬＢが、常にローラ５２の中心を透過するように、すなわち、レーザー光線ＬＢが照射されるＹ軸方向の位置が、ローラ５２の配設位置と一致させられた状態とされる。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軸方向に移動させ、ウエーハ１０の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。集光器８６から照射されるレーザー光線ＬＢの集光点位置がウエーハ１０上に位置付けられたならば、モータ５４を作動してローラ５２を矢印Ｒ１で示す方向に回転させる。これにより、ローラ５２とウエーハ１０の表面の間には、Ｙ軸方向の液体供給ノズル４３から液体排出ノズル４４に向かう方向に対して液体Ｗの流れが加速し、より速い流れが生成される。
上記したようにして、ローラ５２を回転させながら、集光点位置をウエーハ１０の表面高さに位置付けたならば、レーザー光線照射手段６を作動させることによりレーザー光線ＬＢを照射しながら、Ｘ軸方向移動機構７６によって集光器８６をＸ軸方向に対して所定の移動速度で移動させる。ウエーハ１０にレーザー光線ＬＢを照射してレーザー加工を実施する際は、図７、図８に基づいて説明したように、ポリゴンミラー９１をモータ９２によって適宜の回転速度で回転させる。ポリゴンミラー９１を構成するミラーＭの位置がポリゴンミラー９１の回転と共に変化することで、ウエーハ１０のＸ軸方向に対してレーザー光線ＬＢが分散されて照射される。図７（ａ）、図７（ｂ）から理解されるように、レーザー光線ＬＢが分散する方向は、Ｘ軸方向であることから、レーザー光線ＬＢは、ローラ５２に沿って分散される。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Ｒ２における下流側のミラーＭにレーザー光線ＬＢが照射され、ウエーハ１０に対して継続してレーザー光線ＬＢが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。
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
本実施形態では、保持テーブル３４の上部に液体供給機構４０の液体チャンバー４１が位置付けられており、図７（ｂ）に示すように、回転するローラ５２の作用によって、液体Ｗの流れが、加工送りされる方向（Ｘ軸方向）と直交するＹ軸方向に向けて生成される。この状態で、レーザー光線ＬＢが、透明板４２、ローラ５２、及び液体Ｗを透過してウエーハ１０上の分割予定ラインに照射され、アブレーション加工が実施される。ウエーハ１０の表面に対してアブレーション加工が施されると、レーザー光線ＬＢが照射される位置にある液体Ｗに気泡Ｂが発生する。本実施形態では、図７（ｂ）に示すように、ウエーハ１０上に供給される液体Ｗに対し、ローラ５２の回転によって流速を生成し、レーザー光線ＬＢの照射位置の近傍に発生した気泡Ｂは、速やかに液体チャンバー４１の下流側に流され除去される。これにより、ポリゴンミラー９１を用いてウエーハ１０に対してレーザー光線ＬＢを分散させて照射する場合において、アブレーション加工により発生する気泡Ｂ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、本実施形態によれば、アブレーション加工により、デブリが発生しても、ローラ５２によって、ウエーハ１０の上面の液体Ｗに対して流速が生成されていることにより、液体Ｗ中に放出されたデブリが速やかに液体チャンバー４１から除去される。この液体Ｗ中に放出されたデブリは、濾過フィルター４６により捕捉されるため、再び液体チャンバー４１に循環されることが防止される。
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、保持テーブル移動手段２４により、保持基台３１上の保持テーブル３４をＹ軸方向、図１では矢印Ｄで示す方向に移動させると共に、レーザー光線照射手段６のＸ軸方向移動機構７６を作動して、集光器８６を、隣接した未加工の分割予定ラインの片端部に位置付けて、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、隣接する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、保持テーブル３４を９０度回転させることで、先に加工した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。
上記したように、保持テーブル３４上には、液体チャンバー４１により閉塞された空間４１ｂが形成され、少なくとも保持テーブル３４上は透明板４２で覆われる。そして、空間４１ｂ内に液体Ｗを供給すると共に、透明板４２と、回転するローラ５２と、液体Ｗとを介してレーザー光線を照射してレーザー加工を実施する。これにより、ウエーハ１０の表面付近の液体Ｗに発生する気泡Ｂや、レーザー加工により発生し、液体Ｗに放出されるデブリ等が速やかに除去され、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防止される。
上記した実施形態では、基台２１上においてＹ軸方向に移動可能に構成された保持テーブル３４に被加工物であるウエーハ１０を載置し、水平壁部２６２の下面に配設したレーザー光線照射手段６の集光器８６をＸ軸方向に移動させることにより所望のレーザー加工を行い、ウエーハ１０に対するレーザー光線ＬＢの照射位置を、割り出し送り方向、すなわちＹ軸方向に移動させる場合には、保持テーブル３４が配設された保持基台３１側を案内レール２３、２３に沿って移動させている。しかし、本発明はこれに限定されず、基台２１上に保持基台３１を固定的に設置し、液体供給機構４０と集光器８６とを共にＹ軸方向に移動させるようにして、ウエーハ１０に対して液体供給機構４０と集光器８６とを割り出し送り方向に移動させて、レーザー加工を実施するようにしてもよい。その場合は、保持基台３１上に配設されるベーステーブル３２上にＹ軸方向に延びる一対の案内レールを配設し、液体供給機構４０の液体チャンバー４１の下面、又は側面に被案内溝を形成して液体供給機構４０を移動させる移動手段（パルスモータ、及び雄ねじロッド等）を配設して移動させるようにすればよい。
また、上記した実施形態では、透明板４２、ローラ５２をガラスで形成したが、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、アクリル等の樹脂部材により構成されてもよい。
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８６ｂに導くようにした例を提示したが、これに限定されず、ポリゴンミラー９１に代えて、固定して設置される反射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
６：レーザー光線照射手段
２１：基台
２２：枠体
２３：案内レール
２４：保持テーブル移動手段
２４１：雄ねじロッド
２４２：パルスモータ
３０：保持手段
３１：保持基台
３１ａ：被案内溝
３１ｂ：貫通雌ねじ孔
３２：ベーステーブル
３３：中央テーブル
３４：保持テーブル
３４ａ：吸着チャック
４０：液体供給機構
４１：液体チャンバー
４１ａ：フレーム
４１ｂ：空間
４１ｃ：液体供給口
４１ｄ：液体排出口
４２：透明板
４３：液体供給ノズル
４４：液体排出ノズル
４５：液体供給ポンプ
４６：濾過フィルター
４７：液体貯留タンク
５２：ローラ
５４：モータ
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 (2)

  1. 板状の被加工物を保持する保持テーブルを備えた保持手段と、該保持テーブル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、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、
    該保持手段の上部には、該保持テーブルに保持された被加工物の上面との間に隙間を形成して位置付けられる透明板を備えた液体チャンバーと、該液体チャンバー内において該保持テーブルに保持された該被加工物の上面に非接触の状態で近接した位置に配設されると共に、該被加工物上の液体に流れを生成する透明部材からなるローラと、該ローラを回転させるローラ回転手段と、該液体チャンバーの一方から該隙間に液体を供給する液体供給ノズルと、該液体チャンバーの他方から液体を排出する液体排出ノズルと、を備えた液体供給機構が配設され、
    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、該透明板、該ローラ、及び該隙間に供給された液体を透過して該保持テーブルに保持された被加工物に照射する集光器と、から少なくとも構成され、
    該レーザー光線照射手段によりレーザー光線が照射される際に、該ローラを、該ローラと該被加工物との間における該液体の流れを該液体チャンバーの該一方から該他方に向けて加速させる方向に回転させるレーザー加工装置。
  2. 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、請求項１に記載のレーザー加工装置。
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