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JP6985102B2 - 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（気泡）が発生するため、この気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、該透明板を液体チャンバー上で直線移動させる直動手段と、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と該隙間に供給された液体と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、該透明板を、該透明板と該被加工物との該隙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直線移動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、該透明板を液体チャンバー上で直線移動させる直動手段と、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と該隙間に供給された液体と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、該透明板を、該透明板と該被加工物との該隙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直線移動させることにより、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を構成する液体チャンバー、及び保持手段の一部を分解して示す分解斜視図である。 図２に示す液体供給機構、及び保持手段の動作を説明するための斜視図である。 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りレーザー加工が実施される状態を示す（ａ）斜視図、及び（ｂ）一部拡大断面図である。 図７に示す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。 本発明の他の実施形態に係るレーザー加工装置の斜視図である。
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、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分解図であり、各構成について、以下に説明する。
図２に示すように、保持手段３０は、基台２１上に固定される直方体状の保持基台３１と、保持基台３１の上面３１ａに配設される円形の保持テーブル３２と、を備える。保持テーブル３２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３２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３２ａからなる。吸着チャック３２ａは、図示しない吸引源に接続され、吸着チャック３２ａ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、図に示す液体供給機構４０が配設される。具体的には、保持基台３１の上面３１ａに、液体供給機構４０を構成する液体チャンバー４１が載置され固定される。液体チャンバー４１は、板状のチャンバー基部４１ａと、チャンバー基部４１ａの上方を閉塞する平面視で矩形状の透明板４２と、を備えている。透明板４２は、後述するレーザー光線ＬＢを透過する透明部材、例えば、ガラスで形成される。チャンバー基部４１ａは、平面視で矩形状をなす底部４１ｂと、底部４１ｂのＸ軸方向の両端部にＹ軸方向に沿って形成された段差部４１ｃ、４１ｃと、を備えている。底部４１ｂの中央には、保持テーブル３２よりも僅かに大きい寸法で形成された上下に貫通する円形開口部４１ｄが形成されている。円形開口部４１ｄは、チャンバー基部４１ａを保持基台３１上に設置した際に、保持テーブル３２が円形開口部４１ｄに位置付けられるように設定される。段差部４１ｃ、４１ｃ間の寸法は、透明板４２のＸ軸方向の寸法に対し僅かに大きい寸法で形成されている。段差部４１ｃ、４１ｃに透明板４２を載置することで、透明板４２によってチャンバー基部４１ａの上方が閉塞されると共に、底部４１ｂと透明板４２との間には、所定の間隔が形成される。また、段差部４１ｃ、４１ｃに載置される透明板４２は、段差部４１ｃ、４１ｃによってＸ軸方向への移動が規制され、Ｙ軸方向への移動がガイドされる。段差部４１ｃ、４１ｃの表面にはフッ素コーティングが施され、透明板４２が段差部４１ｃ、４１ｃ上を摺動する際の摩擦抵抗を低減し、摩耗等も防止することができる。チャンバー基部４１ａの底部４１ｂのＹ軸方向における両端部には、上記したような段差部が形成されず、透明板４２が載置されることで、Ｙ軸方向において液体が供給される液体供給口４１ｅと、液体が排出される液体排出口４１ｆとが形成される。なお、本実施形態では、透明板４２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、アクリル等の樹脂製の板であってもよい。
チャンバー基部４１ａの液体供給口４１ｅには、液体チャンバー４１に液体を供給するための液体供給ノズル４３が連結される。また、チャンバー基部４１ａの液体排出口４１ｆには、液体チャンバー４１から液体を排出するための液体排出ノズル４４が連結される。
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。また、液体供給ノズル４３の上面４３ｄにはフッ素コーティングが施される。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４１ｅと対向する位置に形成される。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４１ｅ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ており、図２に示すように、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、液体供給ノズル４３と同様に、上面４４ｄには、フッ素コーティングが施される。なお、図２では、フッ素コーティングを施している部位には、斜線を付してある。図中点線で示すように、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４１ｆと対向する位置に形成され、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。また、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を連結する際には、液体チャンバー４１の段差部４１ｃ、４１ｃと、液体供給ノズル４３の上面４３ｄ、及び液体排出ノズル４４の上面部４４ｄとは、同一の高さになるように設定される。
透明板４２は、上記したように矩形状であり、Ｙ軸方向の寸法は、液体供給ノズル４３、液体チャンバー４１、及び液体排出ノズル４４を連結した状態のＹ軸方向の総寸法よりも大きく設定される。また、透明板４２のＸ軸方向の寸法は、少なくとも保持テーブル３２に保持される被加工物のＸ軸方向の寸法よりも大きい寸法に設定され、好ましくは、保持テーブル３２の直径よりも大きく設定される。このように構成することにより、透明板４２は、保持テーブル３２全体を上方から覆うことができる。
本実施形態の液体供給機構４０は、透明板４２を液体チャンバー４１上でＹ軸方向に沿って直線移動させる直動手段５０を備えている。直動手段５０は、二つのローラ５２、５２と、各ローラ５２、５２を回転駆動するモータ５４、５４と、を備える。二つのローラ５２、５２は、Ｙ軸方向に所定の間隔、例えば、液体チャンバー４１のＹ軸方向の寸法よりも大きい間隔をおいて、Ｘ軸方向に沿って平行に配設される。ローラ５２の表面は、ウレタンゴム等の弾力性があり透明板４２に対して滑りにくい素材で形成されることが好ましい。また、ローラ５２の一端部は、モータ５４の出力軸に接続され、ローラ５２の他端部は、図示しない固定部に回転自在に支持されるように構成されることが好ましい。二つのローラ５２、５２は、設置した状態で、透明板４２を押圧し、二つのモータ５４、５４の出力軸を同一の方向に回転させることで、Ｙ軸方向に直線移動させることができる。なお、モータ５４は必ずしも二つのローラ５２、５２に配設することに限定されず、１つのモータを一方のローラ５２のみに接続し、他方のローラ５２とベルトで連結する等してローラ５２、５２を同時に回転駆動させてもよい。また、ローラ５２の数、寸法、及び配設位置等は本実施形態の実施態様に限定されず、透明板４２の材質、寸法等に応じて適宜変更することができる。
さらに、図２に示す液体供給機構４０を、保持手段３０の上部に組み込んだ状態を示す図３を参照しながら、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３では、保持テーブル３２に、板状の被加工物としてデバイスが表面に形成されたウエーハ１０を吸引保持させた状態を示している。保持基台３１の上面３１ａに液体チャンバー４１が載置されることで、保持テーブル３２の上方にチャンバー基部４１ａの円形開口部４１ｄが位置付けられる。そして、保持テーブル３２に吸引保持されたウエーハ１０の表面が、円形開口部４１ｄに露出し、液体チャンバー４１の底部４１ｂと略面一になる。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内で液体が常に循環するように、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に直接配設されている。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。
液体供給ポンプ４５からは、レーザー光線ＬＢが透過する液体Ｗ、例えば純水が吐出される。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、透明板４２とウエーハ１０の表面との間を通り、液体排出ノズル４４を介して排出される。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のチャンバー基部４１ａと、透明板４２との間における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上の図示しない回収経路によって回収し、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を備えている。
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を流れる液体Ｗの流量は、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４１ｅ、及び液体排出口４１ｆ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、所定の流量になるように調整されている。
上記したように、ローラ５２、５２には、モータ５４、５４が連結されており、モータ５４、５４を回転させることにより、透明板４２を液体チャンバー４１上でＹ軸方向に直線移動させることができる。特に、本実施形態では、レーザー加工装置２の図示しない制御手段により、モータ５４、５４の回転方向を図３に矢印Ｒ１で示す正転方向と、矢印Ｒ２で示す逆転方向とに切り替えることができるように構成されている。モータ５４、５４を正転方向Ｒ１に回転させることにより、透明板４２は、矢印Ｙ１で示す方向に移動させられる。また、モータ５４、５４を逆転方向Ｒ２に回転させることにより、透明板４２は、矢印Ｙ２で示す方向に移動させられる。
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、枠体２２の水平壁部２２２に内蔵され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、上部ハウジング８６ａの一部を切欠いて示すように、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Ｒ３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。集光器８６から照射されるレーザー光線ＬＢは、透明板４２、液体Ｗを介してウエーハ１０の被加工部位である分割予定ラインに照射される。図７（ｂ）に示す一部拡大断面図から理解されるように、透明板４２とウエーハ１０との間には、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの隙間Ｓが形成されている。そして、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３２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。
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３２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。
図１を参照しながら説明する。まず、本実施形態で板状の被加工物となる、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３２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。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３２の吸着チャック３２ａ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を保持テーブル３２に保持したならば、透明板４２を液体チャンバー４１上に再びセット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３２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から空気等が抜けて、液体チャンバー４１内が液体Ｗで満たされ、液体Ｗが液体供給機構４０内部を安定的に循環する状態となる。
液体供給機構４０内を液体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６のＸ軸方向移動機構７６により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によりＹ軸方向可動部材６２をＹ軸方向に移動させ（図４、及び図５を参照。）、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、上記したように、保持テーブル３２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の画像情報に基づいて、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３２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、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。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をＺ軸方向に移動して、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、レーザー加工を開始する前に、透明板４２を初期位置に移動させる。この透明板４２の初期位置とは、具体的には、透明板４２を、矢印Ｙ２で示すＹ２方向に最も移動させた位置であって、例えば、液体排出ノズル４４側に設置されたローラ５２の直下に透明板４２の端部が位置付けられる状態である。透明板４２をこの初期位置に停止させる手段としては、Ｙ２方向にストッパ等を配設して、該ストッパに透明板４２の端部を当接させることによりＹ２方向における透明板４２の移動を初期位置で規制することができる。
透明板４２が、上記した初期位置に移動させられたならば、レーザー加工を開始する。より具体的には、図示しない制御手段により、レーザー光線照射手段６に対して、レーザー光線ＬＢの照射の開始が指示される。レーザー光線ＬＢの照射の開始が指示されたならば、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に対してレーザー光線ＬＢがＸ軸方向に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Ｒ３における下流側の別のミラーＭにレーザー光線ＬＢが照射され、上記と同様にウエーハ１０に対してレーザー光線ＬＢが分散されて照射される。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
レーザー光線ＬＢの照射が開始されたならば、Ｘ軸方向移動機構７６によってＸ軸方向可動板７４と共に集光器８６をＸ軸方向に対して所定の移動速度で移動させる。このレーザー光線ＬＢの照射の開始に際して、レーザー光線ＬＢの照射の開始よりも少し前に、モータ５４、５４を正転方向Ｒ１に回転させてローラ５２、５２を回転させて透明板４２を矢印Ｙ１で示すＹ１方向に移動を開始させる。このレーザー加工を実施している状態を図７（ｂ）に基づき説明する。なお、図７（ｂ）は、透明板４２と、ウエーハ１０との一部を拡大した概略断面図であり、紙面に垂直な方向がＸ軸方向であり、左右方向がＹ軸方向である。上記したように、ウエーハ１０の表面に対してレーザー光線ＬＢが照射されアブレーション加工が施されると、レーザー光線ＬＢが照射された位置から気泡Ｂが発生する。ここで、図７（ｂ）に示すように、透明板４２は、直動手段５０の作用によりＹ１方向に直線移動させられており、この透明板４２の作用によって、加工送りされる方向（Ｘ軸方向）と直交する透明板４２の移動方向（Ｙ軸方向）に沿うように液体Ｗの流れが加速される。これにより、レーザー光線ＬＢの照射位置の液体Ｗ中に発生した気泡Ｂは、液体チャンバー４１の下流側、すなわち、液体排出ノズル４４側に流され除去される。したがって、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を継続して照射することができる。
上記したように、レーザー光線ＬＢの照射と共に、透明板４２をＹ１方向に直線移動させることで、良好なアブレーション加工を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ってデブリが発生しても、液体チャンバー４１内を液体Ｗが継続して流れ、さらに、透明板４２の直線移動によって液体Ｗの流れが加速されることにより、上記した気泡Ｂと同様に液体Ｗ中に放出されたデブリが速やかに発生箇所から除去される。この液体Ｗ中に放出されたデブリは、濾過フィルター４６により速やかに捕捉されるため、再び液体チャンバー４１に循環されることが防止される。なお、透明板４２のＹ１方向への移動速度は、一の分割予定ラインに対するレーザー加工が一端部から他端部まで施される時間で透明板４２の終端位置、例えば、透明板４２がＹ１方向に移動して、Ｙ２方向側の端部がＹ２方向側のローラ５２の直下に達する位置に達する速度で実施される。したがって、透明板４２のＹ軸方向における寸法が長いほど、Ｙ１方向への移動速度を速めることができる。
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、Ｙ軸方向移動機構６４でＹ軸方向可動部材６２を割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に移動させ、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。ここで、透明板４２は、一の分割予定ラインに対するレーザー加工が終了したタイミングでは、Ｙ１方向における終端位置に達している。そこで、本実施形態では、一の分割予定ラインに対するレーザー加工を実施した後、集光器８６を割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に移動させ、隣接した未加工の分割予定ラインの片端部に位置付ける動作を行っている最中に、モータ５４の回転方向を逆転方向Ｒ２に切換え、透明板４２を上記した初期位置に戻す復帰動作を実施する。具体的には、集光器８６が、隣接した未加工の分割予定ラインの加工開始位置に位置付けられるタイミングで、透明板４２が初期位置に位置付けられるように制御する。この状態から、上記したレーザー加工と同様のレーザー加工、すなわち、透明板４２をＹ１方向に直線移動させながらアブレーション加工を実施する動作を、隣接する全ての分割予定ラインに対して実施する。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３２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、上記したのと同様のレーザー加工を実施する。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、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、レーザー光線ＬＢの照射位置から速やかに除去され、継続して実施される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品質を低下させることがない。
本発明によれば、上記した実施形態に限定されず、本発明の技術的範囲に含まれる限り、様々な変形例が提供される。以下に、図９を参照しながら、他の実施形態について説明する。なお、図９に示す他の実施形態に係るレーザー加工装置２’は、透明板４２’、及び透明板４２’を支持する補助ローラ５６、５７を備える点で、図１に示す実施形態と相違し、その余の点については同様の構成を備えている。よって、以下の説明では、上記相違点を中心に説明する。
図９に示すレーザー加工装置２’は、図１に示すレーザー加工装置２の透明板４２に代えて液体チャンバー４１の上方を閉塞するロール状の透明板４２’を備えている。この透明板４２’は、図９に示すとおり、端部を有しておらずロール状に形成されるため、可撓性、及び耐久性に優れたアクリル樹脂からなる透明な薄板から形成されることが好ましい。さらに、枠体２２’は、垂直壁部２２１’と水平壁部２２２’によって形成され、水平壁部２２２’には、透明板４２’を通過させる透明板通路２２３が形成されている。透明板通路２２３には、透明板４２’を挟持しつつ、図中矢印Ｄで示す方向に透明板４２’を送り出すための二つの第一補助ローラ５６を備えている。さらに、図９に示すように、水平壁部２２２’の先端部からＹ軸方向に離間した位置に、第一補助ローラ５６から送り出された透明板４２’を挟持しつつ液体供給機構４０側に送り出すための二つの第二補助ローラ５７が備えられている。なお、図では説明の都合上省略しているが、水平壁部２２２’の先端部に第二の補助ローラ５７を回転自在に支持するブラケット等を配置して保持する。
上記した他の実施形態によれば、透明板４２’は、ロール状に形成されていることから、モータ５４を作動させてローラ５２を矢印Ｒ１で示す方向に回転させることにより、液体チャンバー４１上において透明板４２’をＹ１方向に直線移動させると共に、第一補助ローラ５６、第二補助ローラ５７によって透明板４２’をＤ方向に回転させることができる。これにより、図１に示す実施形態のように、モータ５４を逆転方向Ｒ２に回転させて、透明板４２を初期位置に戻す復帰動作が不要になり、透明板４２’を液体チャンバー４１上でＹ１に示す方向に継続して直線移動させながら、ウエーハ１０上の全ての分割予定ラインに対して、レーザー加工を施すことが可能になる。さらに、本実施形態では、透明板４２’のＹ１方向への直線移動が連続的に実施されるものであることから、図１に示す実施形態に比して、Ｙ１方向に移動させる速度を速めることができ、気泡Ｂやデブリ等の除去をより効果的に実施することができる。
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、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
２２２：水平壁部
３０：保持手段
３１：保持基台
３１ａ：上面
３２：保持テーブル
３２ａ：吸着チャック
４０：液体供給機構
４１：液体チャンバー
４１ａ：チャンバー基部
４１ｂ：底部
４１ｃ：段差部
４１ｄ：円形開口部
４１ｅ：液体供給口
４１ｆ：液体排出口
４２、４２’：透明板
４３：液体供給ノズル
４３ａ：供給口
４３ｂ：通路
４３ｃ：排出口
４３ｄ：摺動面
４４：液体排出ノズル
４４ａ：排出口
４４ｂ：通路
４４ｃ：供給口
４４ｄ：摺動面
４５：液体供給ポンプ
４６：濾過フィルター
４７：液体貯留タンク
５０：直動手段
５２：ローラ
５４：モータ
５６、５７：補助ローラ
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、該透明板を液体チャンバー上で直線移動させる直動手段と、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と該隙間に供給された液体と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、該透明板を、該透明板と該被加工物との該隙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直線移動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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