JP7123643B2

JP7123643B2 - レーザー加工装置

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Publication number: JP7123643B2
Application number: JP2018110972A
Authority: JP
Inventors: 雄二波多野; 圭司能丸
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Filing date: 2018-06-11
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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、適宜のレーザー加工装置が選択される。

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、液状樹脂は、繰り返し利用することができないため、生産性に問題があると共に、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、ウエーハの表面に付着することを防止することも考えられる。しかし、水中に生じる泡によってレーザー光線が妨げられ、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、デブリの飛散を防止すると同時に、レーザー光線を妨げ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チャンバーと、該チャンバーの一方から該隙間に液体を供給し該チャンバー内の圧力を高めてレーザー光線の照射によって発生する泡を圧縮する液体供給手段と、該チャンバーの他方から液体を排出する液体排出手段と、を備える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、該チャンバーの一方から供給され他方から排出される該液体の流れの方向は、該被加工物に対するレーザー光線の加工送り方向に対し直交する方向であ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、レーザー光線の照射位置を分散させる分散手段が配設されることが好ましい。さらに、該チャンバー内に液体が供給される際の圧力は、６気圧～１０気圧に維持されることが好ましい。

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チャンバーと、該チャンバーの一方から該隙間に液体を供給し、該チャンバー内の圧力を高めてレーザー光線の照射によって発生する泡を圧縮する液体供給手段と、該チャンバーの他方から液体を排出する液体排出手段と、を備える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、該チャンバーの一方から供給され他方から排出される該液体の流れの方向は、該被加工物に対するレーザー光線の加工送り方向に対し直交する方向であることにより、ウエーハの表面に液状樹脂を被覆させる等の処置をしなくても、レーザー加工時に生じるデブリの付着を防止することができ、液状樹脂のコストを削減することができる。さらに、液状樹脂を被加工物の上面に被覆する手間が省け、生産性が向上する。また、レーザー光線の照射によって生じる泡が液体の高い圧力によって圧縮されるのでレーザー光線の照射を妨げることがなく、所望の加工を施すことができる。

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分解図である。図１に示すレーザー加工装置の液体供給機構、及び保持手段の斜視図である。図１に示すレーザー加工装置のレーサ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斜視図である。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。

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、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

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上で被加工物を保持し収容する空間を形成し、該空間に液体を供給し、該供給された液体を排出する液体供給機構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の一部を構成するチャンバー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図であり、各構成について、以下に説明する。

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の上面部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。

図２に示すように、保持基台３１の上面部３１ａには、チャンバー４１が載置される。チャンバー４１は、上下に貫通する矩形状の空間４１ｂを形成する枠体４１ａと、空間４１ｂの上方を閉塞するカバー板４２と、からなる。枠体４１ａを構成する４つの側面のうち、矢印Ｙで示す方向に位置付けられて対向する２つの側面の一方には、枠体４１ａの空間４１ｂと外部とを連通する液体供給口４１ｃが配設され、他方の側面には、空間４１ｂと外部とを連通する液体排出口４１ｄが配設されている。液体供給口４１ｃ、及び液体排出口４１ｄは、配設された各側面において、水平方向に延びると共に、吸着チャック３２ａの直径よりも長い寸法で形成される。さらに、枠体４１ａには、枠体４１ａに形成された孔部４１ｇを介して接続される圧力計５０が配設されている。圧力計５０は、チャンバー４１の空間４１ｂの圧力を計測し表示する周知の圧力計を採用することができ、機械式、デジタル式いずれであってもよい。

カバー板４２は、保持テーブル３２上を覆う透明板４２ａと、透明板４２ａの外周縁を支持する枠板４２ｂから構成される。透明板４２ａは、例えば、ガラス板からなる。枠板４２ｂは、例えば、ステンレスプレートからなり、透明板４２ａと共に、枠体４１ａの空間４１ｂの上部を閉塞するように、平面視で空間４１ｂと略同形状になるように形成される。カバー板４２は、２つの蝶番４１ｅにより枠体４１ａに固定されていることで、枠体４１ａの空間４１ｂの上部において開閉可能に構成されている。透明板４２ａは、カバー板４２を閉じたときに保持テーブル３２と対向するように配置される。枠体４１ａを構成する４つの側面の各内壁の複数箇所には、カバー板４２を支持する段差部４１ｆが配設される。カバー板４２の先端上部には、開閉時に把持するための把持部４２ｃが形成される。枠体４１ａには、カバー板固定部材４１ｈが配設されており、図１に示すように、カバー板４２を閉じた状態で、カバー板固定部材４１ｈの枠体４１ａ側の回転軸を中心に回転させて、カバー板固定部材４１ｈの先端をカバー板４２と係合させてカバー板４２が開かないように固定する。以上のように構成されたチャンバー４１は、保持テーブル３２と対向するように配置される。

図２に示すように、枠体４１ａの液体供給口４１ｃが配設された面には、チャンバー４１に対して液体Ｗを供給し、チャンバー４１内の圧力を高めて圧縮する液体供給手段として機能する液体供給ノズル４３が連結される。また、枠体４１ａの液体排出口４１ｄが配設された面には、液体Ｗを排出するための液体排出手段として機能する液体排出ノズル４４が連結される。液体供給ノズル４３及び液体排出ノズル４４は、平面視で略三角形状をなし、その高さ方向の厚みは、上記したチャンバー４１と略同一になるように形成されている。

液体供給ノズル４３には、液体が供給される供給口４３ａが形成されている。液体供給ノズル４３の内部には、供給口４３ａから供給された液体をチャンバー４１の液体供給口４１ｃに導く通路が形成され（図示は省略する。）、液体供給口４１ｃに対向する面には、液体供給口４１ｃと同形状の排出口（図示は省略する。）が形成されている。該通路を介して供給口４３ａから供給された液体が、チャンバー４１の液体供給口４１ｃに導かれる。

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る。図２に示すように、チャンバー４１の液体排出口４１ｄと対向する位置に、チャンバー４１の液体排出口４１ｄと同一形状からなる供給口４４ｂが形成されている。供給口４４ｂから供給された液体Ｗは、液体排出ノズル４４の内部の通路を通って、排出口４４ａから排出される。枠体４１の下面縁部には、全周にわたりパッキンが配設されており（図示は省略する。）、保持基台３１上にチャンバー４１を載置することで、空間４１ｂと保持基台３１の上面部３１ａとにより略密閉された空間が形成される。

図３を参照しながら、本実施形態の液体供給機構４０についてより具体的に説明する。図３は、保持手段３０上に、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を吸引保持すると共に、チャンバー４１を載置した状態を示している。図３の上方に、一部を拡大した概略断面図として示すように、保持手段３０上に保持されたウエーハ１０と透明板４２ａの下面との間には、０．５ｍｍ～２．０ｍｍ程度の隙間Ｓが形成される。さらに、液体供給機構４０は、上記したチャンバー４１、液体供給ノズル４３、液体排出ノズル４４に加え、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。液体排出ノズル４４と第二のホース４８ｂの連結部には、圧力調整バルブ４９が配設されている。

上記した構成により、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を介してチャンバー４１に供給され、チャンバー４１に供給された液体Ｗは、液体排出ノズル４４、及び第二のホース４８ｂを介して排出される。さらに、第二のホース４８ｂを介して排出された液体Ｗは、濾過フィルター４６に導かれて濾過され、再び液体供給ポンプ４５に戻される。

なお、本実施形態においては、液体供給機構４０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、液体供給機構４０内で液体Ｗを循環させているが、必ずしも液体供給機構４０において液体Ｗを循環させる構成を備える必要はない。たとえば、加工装置が複数設置される工場では、各加工装置に対して同条件で液体Ｗ（洗浄水）を供給する共通の液体供給源が備えられ、さらに、加工に使用された後の液体Ｗを回収して、共通の濾過装置により環境汚染物質を除去して貯留し、再び該液体供給源に戻すための共通の液体回収経路が備えられる場合がある。また、該共通の濾過装置によって液体Ｗから環境汚染物質を除去した後に液体Ｗを工場外へ排出する場合もある。そのような工場に本実施形態のレーザー加工装置２を設置する場合は、上記した液体供給機構４０から液体供給ポンプ４５、濾過フィルター４６、及び液体貯留タンク４７を廃し、シンプルな構成とすることができる。

図３を参照しながら説明を続けると、本実施形態の液体供給機構４０においては、チャンバー４１と保持基台３１の上面に形成される合わせ面との隙間や、カバー板４２と枠体４１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、この漏出により減少する分は、液体貯留タンク４７から適宜補填される。以上のような構成によって、液体Ｗが液体供給機構４０において循環される。

圧力調整バルブ４９の作用についてさらに説明する。液体供給ポンプ４５からは、所定の圧送流量で液体Ｗが吐出され、第一のホース４８ａ、液体供給ノズル４３を介してチャンバー４１に供給される。液体排出ノズル４４と第二のホース４８ｂの連結部に配設されている圧力調整バルブ４９の開口面積は、調整ダイヤル４９ａを回転させることで調整され、液体排出ノズル４４から液体Ｗを排出する際の流路抵抗を変化させ、チャンバー４１内の圧力を高めることができる。液体チャンバー４１には、圧力計５０が配設されており、作業者は、圧力計５０によりチャンバー４１内の圧力を確認しながら調整ダイヤル４９ａを回転することで、所望の圧力、例えば６気圧～１０気圧に調整する。

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Ｒ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。

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に示すカバー板４２を開き、保持テーブル３２の吸着チャック３２ａ上にデバイスが形成された表面を上にして載置する。吸着チャック３２ａ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、吸着チャック３２ａ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３２ａに保持したならば、カバー板４２を閉じ、カバー板固定部材４１ｈにより固定する（図３を参照。）。

ウエーハ１０を吸着チャック３２ａに保持し、カバー板４２を閉じて固定したならば、液体供給機構４０の液体貯留タンク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の内部を循環する液体Ｗとして、例えば、純水が利用される。

液体供給機構４０が作動を開始して、所定時間経過することにより、チャンバー４１の空間４１ｂが液体Ｗで満たされ、圧力調整バルブ４９によって液体排出ノズル４４の出口側が絞られていることにより、チャンバー４１内部の圧力が６気圧～１０気圧になるように調整される。その結果、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によって、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、カバー板４２の透明板４２ａの上方に位置付ける。透明板４２ａは、上述したように、保持テーブル３２全体を上方から臨む領域に設定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上の加工位置となる分割予定ラインを撮像する。この際、ウエーハ１０は、透明板４２ａ、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の分割予定ラインと、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。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、レーザー光線照射手段６を作動させながら、Ｘ軸方向移動機構７６によってＸ軸方向可動板７４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に基づき説明したように、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

本実施形態では、保持テーブル３２上にチャンバー４１が載置されており、図７に示すように、所定の流速で液体Ｗが加工送り方向となるＸ軸方向と直交するＹ軸方向に常に流れ、且つ、チャンバー４１内が６気圧～１０気圧の圧力に維持されている（なお、図７では、説明の都合上、チャンバー４１、カバー板４２等は省略されている。）。この状態で、液体Ｗを介してレーザー光線ＬＢがウエーハ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のである。

上記した状況でウエーハ１０の表面に対してアブレーション加工が施されることで、レーザー光線ＬＢが照射される位置にある液体Ｗには、気泡が発生しようとする。これに対し、本実施形態では、上記したように、ウエーハ１０上に形成される隙間Ｓを常に所定の流速で液体Ｗが流れ、且つ６気圧～１０気圧という高圧状態に維持されている（図３を参照。）。そのため、レーザー光線ＬＢの照射位置近傍に発生する気泡は、速やかにチャンバー４１の内部で消滅させられ、実質的には、レーザー光線ＬＢの照射位置近傍に気泡が発生するのが防止される。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に妨げられることなくウエーハ１０にレーザー光線ＬＢを照射することができる。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、チャンバー４１内を液体Ｗが継続して流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、液体供給機構４０に配設された濾過フィルター４６により捕捉されるため、再びチャンバー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、Ｙ軸方向移動機構６４でＹ軸方向可動部材６２を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。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。

なお、上記した実施形態では、カバー板４２が、透明板４２ａと、該透明板４２ａの外周縁を保持するステンレスからなる矩形状の枠板４２ｂで構成したが、これに限定されず、カバー板４２の全面が透明な板で構成されていてもよい。また、上記した実施形態では、透明板４２ａ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
１０：ウエーハ
２１：基台
２２：枠体
３０：保持手段
３２：保持テーブル
３２ａ：吸着チャック
４０：液体供給機構
４１：チャンバー
４１ｂ：空間
４１ｃ：液体供給口
４１ｄ：液体排出口
４２：カバー板
４２ａ：透明板
４２ｂ：枠板
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
４９：圧力調整バルブ
４９ａ：調整ダイヤル
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

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チャンバーと、該チャンバーの一方から該隙間に液体を供給し、該チャンバー内の圧力を高めてレーザー光線の照射によって発生する泡を圧縮する液体供給手段と、該チャンバーの他方から液体を排出する液体排出手段と、を備える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、
該チャンバーの一方から供給され他方から排出される該液体の流れの方向は、該被加工物に対するレーザー光線の加工送り方向に対し直交する方向であるレーザー加工装置。
該レーザー光線照射手段には、レーザー光線の照射位置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。
該チャンバー内に液体が供給される際の圧力は、６気圧～１０気圧に維持される請求項１、又は２に記載のレーザー加工装置。