JP7442322B2

JP7442322B2 - レーザー加工装置およびレーザー加工方法

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Publication number: JP7442322B2
Application number: JP2020011832A
Authority: JP
Inventors: 圭田中; 佑希一宮; 百合子里
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2020-01-28
Filing date: 2020-01-28
Publication date: 2024-03-04
Anticipated expiration: 2040-01-28
Also published as: JP2021115613A

Description

本発明は、レーザー加工装置およびレーザー加工方法に関する。

半導体ウェーハ等の被加工物を分割する方法として、被加工物の内部にレーザービームを照射して分割起点を形成し、外力を加えて分割する技術が知られている（特許文献１参照）。レーザービームを照射するレーザー加工装置は、レーザービームの出力を制御するためのアッテネータを備える。アッテネータは、特殊な膜をつけたガラス基板またはλ／２波長板等の光学部品をモータ等で回転させて角度を調整することによって、レーザービームの透過率（反射率）を変更し、加工点出力を調整する（特許文献２参照）。

特許第３４０８８０５号公報特開２００９－２８５７２１号公報

ところで、レーザー加工では、厚みの厚い被加工物を加工する場合等、同じ分割予定ラインに対して複数回レーザービームを照射する場合がある。この際、同じ加工条件で加工を行わずに、レーザービームの出力等の加工条件を変更することがある。加工点出力の調整を行う場合には、上述したアッテネータを駆動する必要があるが、グリスや発塵等によって汚染されるという問題に加え、モータを用いた調整に時間がかかり、生産性が下がるという問題があった。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、出力調整による生産性の低下を抑制することができるレーザー加工装置およびレーザー加工方法を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のレーザー加工装置は、被加工物を保持する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にレーザービームを照射するレーザービーム照射ユニットと、該チャックテーブルと該レーザービーム照射ユニットとを相対的に移動させる移動ユニットと、各構成要素を制御する制御部と、種々の情報を入力する入力手段と、を含み、該レーザービーム照射ユニットは、レーザー発振器と、該レーザー発振器から発振されたレーザービームを集光する集光レンズと、該レーザー発振器と該集光レンズとの間に配設され、所定のパターンを表示させる表示部を有した空間光変調器と、を備え、該制御部は、該レーザービームの加工点での出力を減衰するための複数のマスクパターンと、該複数のマスクパターンのそれぞれに対応する加工点出力と、を予め記憶しておく記憶部を更に含み、該入力手段から入力された光学的特性の設定値および加工点出力に基づいて、該記憶部に予め記憶された該マスクパターンと、該レーザービームの加工点での光学的特性を調整するための調整パターンと、を選択し、重畳して重畳パターンを作成し、作成した該重畳パターンを該空間光変調器の表示部に表示させることで、加工点における出力を調整することを特徴とする。

該空間光変調器で調整される前の該レーザービームの出力を減衰させるアッテネータを更に備え、該レーザービームを、該アッテネータによって所定の出力まで減衰させた後、該空間光変調器によって更に出力制御を行ってもよい。

また、本発明のレーザー加工方法は、被加工物を保持する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にレーザービームを照射するレーザービーム照射ユニットと、該チャックテーブルと該レーザービーム照射ユニットとを相対的に移動させる移動ユニットと、を有し、該レーザービーム照射ユニットは、レーザー発振器と、該レーザー発振器から発振されたレーザービームを集光する集光レンズと、該レーザー発振器と該集光レンズとの間に配設され、所定のパターンを表示させる表示部を有した空間光変調器と、を備えたレーザー加工装置を用いて被加工物を加工する被加工物のレーザー加工方法であって、該レーザービームの加工点での出力を減衰するための複数のマスクパターンと、該複数のマスクパターンのそれぞれに対応する加工点出力と、を記憶する記憶ステップと、該空間光変調器の表示部に表示させるパターンを作成するパターン作成ステップと、該パターン作成ステップで作成したパターンを該表示部に表示させる表示ステップと、該表示ステップの後、該レーザービームを発振させて該被加工物と該レーザービームとを相対的に移動させ、該被加工物に加工を施すレーザービーム照射ステップと、を含み、該パターン作成ステップでは、入力された光学的特性の設定値および加工点出力に基づいて、該記憶ステップで予め記憶された該マスクパターンと、該レーザービームの加工点での光学的特性を調整するための調整パターンと、を選択し、重畳して重畳パターンを作成し、該表示ステップでは、該重畳パターンを該表示部に表示させ、該マスクパターンを変更することで加工点における出力を調整することを特徴とする。

該レーザービーム照射ユニットは、該空間光変調器で調整される前の該レーザービームの出力を減衰させるアッテネータを更に備え、該レーザービーム照射ステップでは、該レーザービームを、該アッテネータによって所定の出力まで減衰させた後、該空間光変調器によって更に出力制御を行ってもよい。また、該レーザービーム照射ステップでは、１パス目では該アッテネータにより該レーザービームの出力を減衰させ、２パス目では該１パス目における状態から該アッテネータを動作させず、該マスクパターンを変更することのみで加工点における出力を調整してもよい。

本発明は、出力調整による生産性の低下を抑制することができる。

図１は、実施形態に係るレーザー加工装置の構成例を示す斜視図である。図２は、図１に示されたレーザー加工装置の加工対象の被加工物の斜視図である。図３は、図１に示されたレーザー加工装置のレーザービーム照射ユニットの構成を模式的に示す模式図である。図４は、マスクパターンの第１例を示す図である。図５は、マスクパターンの第２例を示す図である。図６は、マスクパターンの第３例を示す図である。図７は、透過率１００％に対応するマスクパターンの一例を示す図である。図８は、透過率５０％に対応するマスクパターンの一例を示す図である。図９は、調整パターンの一例を示す図である。図１０は、実施形態に係るレーザー加工方法の流れを示すフローチャートである。図１１は、図１０のレーザービーム照射ステップの一例を示す斜視図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。更に、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換または変更を行うことができる。

〔実施形態〕
本発明の実施形態に係るレーザー加工装置１を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態に係るレーザー加工装置１の構成例を示す斜視図である。図２は、図１に示されたレーザー加工装置１の加工対象の被加工物１００の斜視図である。

図１に示すように、レーザー加工装置１は、チャックテーブル１０と、レーザービーム照射ユニット２０と、移動ユニット３０と、撮像ユニット７０と、入力手段８０と、制御部９０と、を備える。移動ユニット３０は、Ｘ軸方向移動ユニット４０と、Ｙ軸方向移動ユニット５０と、Ｚ軸方向移動ユニット６０と、を含む。以下の説明において、Ｘ軸方向は、水平面における一方向である。Ｙ軸方向は、水平面において、Ｘ軸方向に直交する方向である。Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に直交する方向である。実施形態のレーザー加工装置１は、加工送り方向がＸ軸方向であり、割り出し送り方向がＹ軸方向である。

実施形態に係るレーザー加工装置１は、加工対象である被加工物１００に対してレーザービーム２１を照射することにより、被加工物１００を加工する装置である。レーザー加工装置１による被加工物１００の加工は、例えば、ステルスダイシングによって被加工物１００の内部に改質層１０６（図３参照）を形成する改質層形成加工、被加工物１００の表面１０２に溝を形成する溝加工、または分割予定ライン１０３に沿って被加工物１００を切断する切断加工等である。実施形態では、被加工物１００に改質層１０６を形成する構成について説明する。被加工物１００は、シリコン（Ｓｉ）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）または炭化ケイ素（ＳｉＣ）等を基板１０１とする円板状の半導体ウェーハ、光デバイスウェーハ等のウェーハである。

図２に示すように、被加工物１００は、基板１０１の表面１０２に格子状に設定された分割予定ライン１０３と、分割予定ライン１０３によって区画された領域に形成されたデバイス１０４と、を有している。デバイス１０４は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）、またはＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサである。実施形態において、被加工物１００は、分割予定ライン１０３に沿って内部に改質層１０６（図３参照）が形成される。実施形態において、被加工物１００は、環状フレーム１１０が貼着されかつ被加工物１００の外径よりも大径なテープ１１１が表面１０２の裏側の裏面１０５に貼着されて、環状フレーム１１０の開口内に支持される。

図１に示すように、チャックテーブル１０は、被加工物１００を保持面１１で保持する。保持面１１は、ポーラスセラミック等から形成された円板形状である。保持面１１は、実施形態において、水平方向と平行な平面である。保持面１１は、例えば、真空吸引経路を介して真空吸引源と接続している。チャックテーブル１０は、保持面１１上に載置された被加工物１００を吸引保持する。チャックテーブル１０の周囲には、被加工物１００を支持する環状フレーム１１０を挟持するクランプ部１２が複数配置されている。チャックテーブル１０は、回転ユニット１３によりＺ軸方向と平行な軸心回りに回転される。回転ユニット１３は、Ｘ軸方向移動プレート１４に支持される。回転ユニット１３およびチャックテーブル１０は、Ｘ軸方向移動プレート１４を介して、Ｘ軸方向移動ユニット４０によりＸ軸方向に移動される。回転ユニット１３およびチャックテーブル１０は、Ｘ軸方向移動プレート１４、Ｘ軸方向移動ユニット４０およびＹ軸方向移動プレート１５を介して、Ｙ軸方向移動ユニット５０によりＹ軸方向に移動される。

レーザービーム照射ユニット２０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物１００に対してパルス状のレーザービーム２１を照射するユニットである。レーザービーム照射ユニット２０のうち、少なくとも集光レンズ２７（図３参照）は、レーザー加工装置１の装置本体２から立設した柱３に設置されるＺ軸方向移動ユニット６０に支持される。レーザービーム照射ユニット２０の詳細な構成については、後述にて説明する。

図１に示すように、Ｘ軸方向移動ユニット４０は、チャックテーブル１０と、レーザービーム照射ユニット２０とを加工送り方向であるＸ軸方向に相対的に移動させるユニットである。Ｘ軸方向移動ユニット４０は、実施形態において、チャックテーブル１０をＸ軸方向に移動させる。Ｘ軸方向移動ユニット４０は、実施形態において、レーザー加工装置１の装置本体２上に設置されている。Ｘ軸方向移動ユニット４０は、Ｘ軸方向移動プレート１４をＸ軸方向に移動自在に支持する。Ｘ軸方向移動ユニット４０は、周知のボールねじ４１と、周知のパルスモータ４２と、周知のガイドレール４３と、を含む。ボールねじ４１は、軸心回りに回転自在に設けられる。パルスモータ４２は、ボールねじ４１を軸心回りに回転させる。ガイドレール４３は、Ｘ軸方向移動プレート１４をＸ軸方向に移動自在に支持する。ガイドレール４３は、Ｙ軸方向移動プレート１５に固定して設けられる。

Ｙ軸方向移動ユニット５０は、チャックテーブル１０と、レーザービーム照射ユニット２０とを割り出し送り方向であるＹ軸方向に相対的に移動させるユニットである。Ｙ軸方向移動ユニット５０は、実施形態において、チャックテーブル１０をＹ軸方向に移動させる。Ｙ軸方向移動ユニット５０は、実施形態において、レーザー加工装置１の装置本体２上に設置されている。Ｙ軸方向移動ユニット５０は、Ｙ軸方向移動プレート１５をＹ軸方向に移動自在に支持する。Ｙ軸方向移動ユニット５０は、周知のボールねじ５１と、周知のパルスモータ５２と、周知のガイドレール５３と、を含む。ボールねじ５１は、軸心回りに回転自在に設けられる。パルスモータ５２は、ボールねじ５１を軸心回りに回転させる。ガイドレール５３は、Ｙ軸方向移動プレート１５をＹ軸方向に移動自在に支持する。ガイドレール５３は、装置本体２に固定して設けられる。

Ｚ軸方向移動ユニット６０は、チャックテーブル１０と、レーザービーム照射ユニット２０とを集光点位置調整方向であるＺ軸方向に相対的に移動させるユニットである。Ｚ軸方向移動ユニット６０は、実施形態において、レーザービーム照射ユニット２０をＺ軸方向に移動させる。Ｚ軸方向移動ユニット６０は、実施形態において、レーザー加工装置１の装置本体２から立設した柱３に設置されている。Ｚ軸方向移動ユニット６０は、レーザービーム照射ユニット２０のうち少なくとも集光レンズ２７（図３参照）をＺ軸方向に移動自在に支持する。Ｚ軸方向移動ユニット６０は、周知のボールねじ６１と、周知のパルスモータ６２と、周知のガイドレール６３と、を含む。ボールねじ６１は、軸心回りに回転自在に設けられる。パルスモータ６２は、ボールねじ６１を軸心回りに回転させる。ガイドレール６３は、レーザービーム照射ユニット２０をＺ軸方向に移動自在に支持する。ガイドレール６３は、柱３に固定して設けられる。

撮像ユニット７０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物１００を撮像する。撮像ユニット７０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物１００を撮像するＣＣＤカメラまたは赤外線カメラを含む。撮像ユニット７０は、例えば、レーザービーム照射ユニット２０の集光レンズ２７（図３参照）に隣接するように固定されている。撮像ユニット７０は、被加工物１００を撮像して、被加工物１００とレーザービーム照射ユニット２０との位置合わせを行うアライメントを遂行するための画像を得て、得た画像を制御部９０に出力する。

入力手段８０は、種々の情報を入力する。入力手段８０は、オペレータが加工内容情報を登録する等の各種操作を受付可能である。入力手段８０は、後述のマスクパターン２００と調整パターン３００とを重畳した重畳パターンを入力する操作を受け付け可能である。入力手段８０は、キーボード等の外部入力装置であってもよい。レーザー加工装置１がタッチパネルを含む表示装置を備える場合、入力手段８０は、表示装置に含まれてもよい。

制御部９０は、レーザー加工装置１の上述した各構成要素をそれぞれ制御して、被加工物１００に対する加工動作をレーザー加工装置１に実行させる。制御部９０は、レーザービーム照射ユニット２０、移動ユニット３０および撮像ユニット７０を制御する。制御部９０は、演算手段としての演算処理装置と、記憶手段としての記憶装置と、通信手段としての入出力インターフェース装置と、を含むコンピュータである。演算処理装置は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のマイクロプロセッサを含む。記憶装置は、ＲＯＭ（Read Only Memory）またはＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを有する。演算処理装置は、記憶装置に格納された所定のプログラムに基づいて各種の演算を行う。演算処理装置は、演算結果に従って、入出力インターフェース装置を介して各種制御信号を上述した各構成要素に出力し、レーザー加工装置１の制御を行う。

制御部９０は、例えば、撮像ユニット７０に被加工物１００を撮像させる。制御部９０は、例えば、撮像ユニット７０によって撮像した画像の画像処理を行う。制御部９０は、例えば、画像処理によって被加工物１００の加工ラインを検出する。制御部９０は、例えば、レーザービーム２１の集光点である加工点２８が加工ラインに沿って移動するようにＸ軸方向移動ユニット４０を駆動させると共に、レーザービーム照射ユニット２０にレーザービーム２１を照射させる。

制御部９０は、実施形態において、パターン作成部９１と、記憶部９２と、を含む。パターン作成部９１は、後述の空間光変調器２４の表示部２４１（図３参照）に表示させるパターンを作成する。記憶部９２は、後述のマスクパターン２００と、マスクパターン２００に対応する加工点出力と、を予め記憶する。記憶部９２は、後述の調整パターン３００を予め記憶してもよい。

次に、レーザービーム照射ユニット２０について、詳細に説明する。図３は、図１に示されたレーザー加工装置１のレーザービーム照射ユニット２０の構成を模式的に示す模式図である。図３に示すように、レーザービーム照射ユニット２０は、レーザー発振器２２と、偏光板２３と、空間光変調器２４と、レンズ群２５と、ミラー２６と、集光レンズ２７と、を含む。

レーザー発振器２２は、被加工物１００を加工するための所定の波長を有するレーザービーム２１を発振する。レーザービーム照射ユニット２０が照射するレーザービーム２１は、実施形態において、被加工物１００に対して透過性を有する波長である。

偏光板２３は、レーザー発振器２２と空間光変調器２４との間に設けられる。偏光板２３は、レーザー発振器２２から発振されたレーザービーム２１を特定方向の光に偏光させる。

空間光変調器２４は、レーザー発振器２２と集光レンズ２７との間に設けられる。空間光変調器２４は、レーザー発振器２２から発振されたレーザービーム２１の、振幅、位相、偏光等の空間的な分布を電気的に制御することによって、入射したレーザービーム２１を変調させる。空間光変調器２４は、実施形態ではレーザービーム２１を反射させて出力するが、本発明ではレーザービーム２１を透過させて出力させてもよい。

空間光変調器２４は、表示部２４１を有する。表示部２４１は、所定のパターンを表示させる。所定パターンは、マスクパターン２００と調整パターン３００とを重畳した重畳パターンである。空間光変調器２４は、入力手段８０から入力された重畳パターンを、制御部９０が表示部２４１に表示させることによって、加工点２８におけるレーザービーム２１の出力を調整する。

マスクパターン２００は、レーザービーム２１の加工点２８での出力を減衰するためのパターンである。図４は、マスクパターン２０１の第１例を示す図である。図４に示す第１例のマスクパターン２０１は、放射状に黒色部分と縞模様部分とが交互に配置される放射状のパターンである。図５は、マスクパターン２０２の第２例を示す図である。図５に示す第２例のマスクパターン２０２は、上下方向に黒色部分と白色部分とが交互に配置されるスリット状のパターンある。図６は、マスクパターン２０３の第３例を示す図である。図６に示す第３例のマスクパターン２０３は、黒色部分と白色部分とがランダムに配置されるモザイク状のパターンである。

図４から図６に示すマスクパターン２０１、２０２、２０３において、黒色部分は、レーザービーム２１を透過する箇所を示す。白色部分は、レーザービーム２１を遮光する箇所を示す。例えば、第１例の放射状のマスクパターン２０１は、黒色部分および縞模様部分の分布比率の変更によって、レーザービーム２１の加工点２８の出力を調整可能である。例えば、第２例のスリット状のマスクパターン２０２は、黒色部分と白色部分との比率の変更によって、レーザービーム２１の加工点２８の出力を調整可能である。スリット状のマスクパターン２０２において、白色部分の代わりに灰色部分を含んでもよく、この場合は、灰色部分の濃淡、すなわち階調の変更によって、レーザービーム２１の加工点２８の出力を調整可能である。例えば、第３例のモザイク状のマスクパターン２０３は、白色部分の密度の変更によって、レーザービーム２１の加工点２８の出力を調整可能である。

図７は、透過率１００％に対応するマスクパターン２０４の一例を示す図である。図８は、透過率５０％に対応するマスクパターン２０５の一例を示す図である。図７および図８に示すマスクパターン２０４、２０５において、黒色部分は、レーザービーム２１を透過する箇所を示し、縞模様部分は、レーザービーム２１を遮光する箇所を示す。図７は、中心の円形状の部分で、レーザービーム２１を１００％透過させるマスクパターン２０４を示す。図８は、中心の円形状かつ放射状に黒色部分と縞模様部分とが交互に配置される放射状の部分で、レーザービーム２１を５０％透過させるマスクパターン２０５を示す。

マスクパターン２００は、図４から図８に例示したパターンに限定されない。マスクパターン２００は、例えば、レーザー加工に影響が少ない部分を優先的に減衰させるパターン、レーザービーム２１を万遍なく減衰させるパターン、およびこれらの組み合わせのパターン等でもよい。

調整パターン３００は、レーザービーム２１の加工点２８での光学的特性を調整するためのパターンである。光学的特性の調整は、例えば、収差補正、レーザービーム２１の形状の変更等を含む。図９は、調整パターン３０１の一例を示す図である。図９に示す調整パターン３０１の中心の円形状の部分では、黒色部分および白色部分の分布によって、光学的特性の調整が可能である。調整パターン３０１において、白色部分の代わりに灰色部分を含んでもよく、この場合は、灰色部分の濃淡、すなわち階調と、黒色部分および灰色部分の分布とによって、光学的特性の調整可能である。なお、周囲の縞模様部分は、レーザービーム２１を遮光する箇所を示す。すなわち、図９に示す調整パターン３０１は、中心の円形状の部分以外でレーザービーム２１を遮光する。

マスクパターン２００と調整パターン３００とは、重畳されて重畳パターンを成す。重畳パターンは、オペレータによって、入力手段８０から入力される。重畳パターンは、制御部９０のパターン作成部９１によって作成される。パターン作成部９１は、例えば、所望の光学的特性の設定値および加工点出力がオペレータによって入力された場合、これに基づいて、記憶部９２に予め記憶されたマスクパターン２００と調整パターン３００とをそれぞれ選択し、重畳して重畳パターンを作成する。

または、オペレータは、マスクパターン２００と調整パターン３００とをそれぞれ選択してもよい。すなわち、例えば、オペレータは、記憶部９２に記憶された複数のマスクパターン２００のうちいずれかのマスクパターン２００を選択して、入力手段８０から入力する。パターン作成部９１は、選択されたマスクパターン２００と調整パターン３００とを重畳して重畳パターンを作成する。調整パターン３００は、例えば、オペレータから入力された光学的特性を調整する設定値等に基づいて作成されてもよいし、記憶部９２に記憶された複数の調整パターン３００の中からオペレータによって選択されてもよい。

図３に示すように、レンズ群２５は、空間光変調器２４と集光レンズ２７との間に設けられる。レンズ群２５は、レンズ２５１およびレンズ２５２の２枚のレンズから構成される４ｆ光学系である。４ｆ光学系とは、レンズ２５１の後焦点面とレンズ２５２の前焦点面とが一致し、レンズ２５２の前焦点面の像がレンズ２５１の後焦点面に結像する光学系である。レンズ群２５は、空間光変調器２４から出力されるレーザービーム２１のビーム径を拡大または縮小させる。

ミラー２６は、レーザービーム２１を反射して、チャックテーブル１０の保持面１１に保持した被加工物１００に向けて反射する。実施形態において、ミラー２６は、レンズ群２５を通過したレーザービーム２１を集光レンズ２７へ向けて反射する。

集光レンズ２７は、レーザー発振器２２から発振されたレーザービーム２１を、チャックテーブル１０の保持面１１に保持された被加工物１００に集光して、被加工物１００に照射させる。実施形態において、集光レンズ２７は、ミラー２６により反射されたレーザービーム２１を加工点２８に集光する。

加工点２８の出力は、空間光変調器２４によって調整される。より詳しくは、レーザー加工装置１は、マスクパターン２００を変更することによって、加工点２８における出力を調整できる。

なお、図３の矢印は、加工送り時のチャックテーブル１０の移動方向を示す。また、実施形態において、加工点２８は、被加工物１００の内部に設定される。レーザービーム２１を加工点２８に照射しつつ、チャックテーブル１０を加工送りすることによって、被加工物１００の内部に、分割予定ライン１０３（図２参照）に沿った改質層１０６が形成される。

改質層１０６とは、密度、屈折率、機械的強度またはその他の物理的特性が周囲のそれとは異なる状態になった領域のことを意味する。改質層１０６は、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域、およびこれらの領域が混在した領域等である。改質層１０６は、被加工物１００の他の部分よりも機械的な強度等が低い。

次に、レーザー加工装置１によるレーザー加工方法について説明する。図１０は、実施形態に係るレーザー加工方法の流れを示すフローチャートである。レーザー加工方法は、記憶ステップ４０１と、パターン作成ステップ４０２と、表示ステップ４０３と、レーザービーム照射ステップ４０４と、を含む。

記憶ステップ４０１は、複数のマスクパターン２００と、複数のマスクパターン２００のそれぞれに対応する加工点出力と、を記憶するステップである。記憶ステップ４０１では、例えば、オペレータが、制御部９０の記憶部９２に、複数のマスクパターン２００と、複数のマスクパターン２００のそれぞれに対応する加工点出力と、を予め記憶させておく。複数のマスクパターン２００は、例えば、互いに異なるスリット状のマスクパターン２００である。既に複数のマスクパターン２００が記憶されている場合、記憶ステップ４０１は、省略されてもよい。

パターン作成ステップ４０２は、空間光変調器２４の表示部２４１に表示させる重畳パターンを作成するステップである。より詳しくは、パターン作成ステップ４０２では、まず、オペレータが、所望の光学的特性の設定値および加工点出力を、入力手段８０から入力する。パターン作成ステップ４０２では、次に、パターン作成部９１は、入力された光学的特性の設定値および加工点出力に基づいて、記憶部９２に予め記憶されたマスクパターン２００と調整パターン３００とをそれぞれ選択し、重畳して重畳パターンを作成する。

表示ステップ４０３では、パターン作成ステップ４０２で作成した重畳パターンを、空間光変調器２４の表示部２４１に表示させるステップである。具体的には、表示ステップ４０３では、制御部９０が、パターン作成部９１が作成した重畳パターンを、空間光変調器２４へ出力する。空間光変調器２４は、取得した重畳パターンを、表示部２４１に表示する。

図１１は、図１０のレーザービーム照射ステップ４０４の一例を示す斜視図である。レーザービーム照射ステップ４０４は、レーザービーム２１を発振させて、被加工物１００とチャックテーブル１０とを相対的に移動させ、被加工物１００に加工を施すステップである。具体的には、レーザービーム照射ステップ４０４では、移動ユニット３０をレーザー加工装置１の加工位置まで移動させる。次に、撮像ユニット７０で被加工物１００を撮像することによって、分割予定ライン１０３を検出する。分割予定ライン１０３が検出されたら、被加工物１００の分割予定ライン１０３と、レーザー加工装置１の集光点との位置合わせを行うアライメントを遂行する。

レーザービーム照射ステップ４０４では、次に、レーザービーム２１を被加工物１００に対して照射する。この際、移動ユニット３０は、オペレータから登録された加工内容情報に基づいて、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに移動するとともにＺ軸方向と平行な軸心回りに回転する。

レーザービーム照射ステップ４０４では、被加工物１００の表面１０２側から被加工物１００に対して透過性を有する波長であってパルス状のレーザービーム２１を、被加工物１００の内部に集光点である加工点２８を位置付けて照射する。レーザー加工装置１が被加工物１００に対して透過性を有する波長のレーザービーム２１を照射するので、基板１０１の内部に分割予定ライン１０３に沿った改質層１０６が形成される。

レーザービーム照射ステップ４０４において、１ラインを複数パスで加工する場合であって、それぞれのパスで異なる加工点出力に設定する場合は、複数のマスクパターン２００を含む重畳パターンが使用される。すなわち、パターン作成ステップ４０２では、複数の重畳パターンが作成される。そして、１つの分割予定ライン１０３について、表示ステップ４０３とレーザービーム照射ステップ４０４とが交互に複数回実行される。

例えば、１ラインを互いに異なる加工点出力の２パスで加工する場合、まず、１回目の表示ステップ４０３で、第１のマスクパターン２００を含む重畳パターンを表示部２４１に表示させる。次に、１回目のレーザービーム照射ステップ４０４で、所定の分割予定ライン１０３に沿ってレーザービーム２１を照射させる。次に、２回目の表示ステップ４０３で、第１のマスクパターン２００とは異なる第２のマスクパターン２００を含む重畳パターンを表示させる。次に、２回目のレーザービーム照射ステップ４０４で、１回目のレーザービーム照射ステップ４０４で加工した分割予定ライン１０３と同じ分割予定ライン１０３に沿ってレーザービーム２１を照射させる。

以上説明したように、実施形態に係るレーザー加工装置１は、レーザービーム２１の加工点２８での出力を減衰するためのマスクパターン２００と、加工点２８での光学的特性を調整するための調整パターン３００と、を重畳した重畳パターンを表示させる表示部２４１を有した空間光変調器２４を備える。レーザー加工装置１は、マスクパターン２００を変更することによって、加工点２８における出力を調整することができる。マスクパターン２００は、入力手段８０から入力された情報に基づいて、制御部９０によって変更可能である。従来のアッテネータによってレーザービーム２１の出力を調整する方法では、モータ等によって光学部品自体を回転させる必要がある。これに対し、本発明では、空間光変調器２４を用いてレーザービーム２１の出力を制御することが可能となるため、従来のモータ駆動にかかる時間を低減でき、出力調整にかかる時間を短縮することができる。これにより、被加工物１００の加工に要する時間を抑制できるので、出力調整による生産性の低下を抑制することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

例えば、実施形態のようにアッテネータを一切光学系として組み込まない方法に限定されず、アッテネータを併用して、例えば、所定の出力までアッテネータで減衰させた後、空間光変調器２４で更に出力制御を行う方法でも構わない。例えば、１パス目では、アッテネータによって加工点出力を１００％から８０％まで低減し、２パス目では、アッテネータを動作させずに空間光変調器２４にマスクパターン２００を表示させることで出力を８０％から３０％まで低減する。

また、パターン作成部９１は、既に入力されたマスクパターン２００と調整パターン３００とを重ねあわせて重畳パターンを作成するのみならず、マスクパターン２００および調整パターン３００自体を作成する機能を有していてもよい。すなわち、レーザー加工装置１の外部で作成したマスクパターン２００および調整パターン３００を記憶部９２に入力させてもよいし、レーザー加工装置１の内部で作成したマスクパターン２００および調整パターン３００を記憶部９２に保存させてもよい。

１レーザー加工装置
１０チャックテーブル
２０レーザービーム照射ユニット
２１レーザービーム
２２レーザー発振器
２３偏光板
２４空間光変調器
２４１表示部
２５レンズ群
２５１、２５２レンズ
２６ミラー
２７集光レンズ
２８加工点
３０移動ユニット
７０撮像ユニット
８０入力手段
９０制御部
９１パターン作成部
９２記憶部
１００被加工物
２００、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５マスクパターン
３００、３０１調整パターン

Claims

被加工物を保持する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にレーザービームを照射するレーザービーム照射ユニットと、
該チャックテーブルと該レーザービーム照射ユニットとを相対的に移動させる移動ユニットと、
各構成要素を制御する制御部と、
種々の情報を入力する入力手段と、
を含み、
該レーザービーム照射ユニットは、
レーザー発振器と、
該レーザー発振器から発振されたレーザービームを集光する集光レンズと、
該レーザー発振器と該集光レンズとの間に配設され、所定のパターンを表示させる表示部を有した空間光変調器と、
を備え、
該制御部は、
該レーザービームの加工点での出力を減衰するための複数のマスクパターンと、該複数のマスクパターンのそれぞれに対応する加工点出力と、を予め記憶しておく記憶部を更に含み、
該入力手段から入力された光学的特性の設定値および加工点出力に基づいて、該記憶部に予め記憶された該マスクパターンと、該レーザービームの加工点での光学的特性を調整するための調整パターンと、を選択し、重畳して重畳パターンを作成し、
作成した該重畳パターンを該空間光変調器の表示部に表示させることで、加工点における出力を調整する
ことを特徴とする、レーザー加工装置。
該空間光変調器で調整される前の該レーザービームの出力を減衰させるアッテネータを更に備え、
該レーザービームを、該アッテネータによって所定の出力まで減衰させた後、該空間光変調器によって更に出力制御を行う
ことを特徴とする、請求項１に記載のレーザー加工装置。
被加工物を保持する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にレーザービームを照射するレーザービーム照射ユニットと、
該チャックテーブルと該レーザービーム照射ユニットとを相対的に移動させる移動ユニットと、
を有し、
該レーザービーム照射ユニットは、
レーザー発振器と、
該レーザー発振器から発振されたレーザービームを集光する集光レンズと、
該レーザー発振器と該集光レンズとの間に配設され、所定のパターンを表示させる表示部を有した空間光変調器と、
を備えたレーザー加工装置を用いて被加工物を加工する被加工物のレーザー加工方法であって、
該レーザービームの加工点での出力を減衰するための複数のマスクパターンと、該複数のマスクパターンのそれぞれに対応する加工点出力と、を記憶する記憶ステップと、
該空間光変調器の表示部に表示させるパターンを作成するパターン作成ステップと、
該パターン作成ステップで作成したパターンを該表示部に表示させる表示ステップと、
該表示ステップの後、該レーザービームを発振させて該被加工物と該レーザービームとを相対的に移動させ、該被加工物に加工を施すレーザービーム照射ステップと、
を含み、
該パターン作成ステップでは、
入力された光学的特性の設定値および加工点出力に基づいて、該記憶ステップで予め記憶された該マスクパターンと、該レーザービームの加工点での光学的特性を調整するための調整パターンと、を選択し、重畳して重畳パターンを作成し、
該表示ステップでは、該重畳パターンを該表示部に表示させ、
該マスクパターンを変更することで加工点における出力を調整する
ことを特徴とする、レーザー加工方法。
該レーザービーム照射ユニットは、
該空間光変調器で調整される前の該レーザービームの出力を減衰させるアッテネータを更に備え、
該レーザービーム照射ステップでは、
該レーザービームを、該アッテネータによって所定の出力まで減衰させた後、該空間光変調器によって更に出力制御を行う
ことを特徴とする、請求項３に記載のレーザー加工方法。
該レーザービーム照射ステップでは、
１パス目では該アッテネータにより該レーザービームの出力を減衰させ、
２パス目では該１パス目における状態から該アッテネータを動作させず、該マスクパターンを変更することのみで加工点における出力を調整する、
ことを特徴とする、請求項４に記載のレーザー加工方法。