(57)【要約】【課題】レーザー光線の集光スポット形状を円形や長軸と短軸の比が異なる楕円形に容易に変更することができるレーザー加工装置を提供する。【解決手段】被加工物を保持するためのチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段とを具備するレーザー加工装置であって、レーザー光線照射手段はレーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と、該レーザー光線発振手段によって発振されたレーザー光線を集光する集光器とを具備し、集光器は第１のシリンドリカルレンズを備えた第１のシリンドリカルレンズユニットと、第１のシリンドリカルレンズと集光方向が直交する方向に位置付けられた第２のシリンドリカルレンズを備えた第２のシリンドリカルレンズユニットと、第１のシリンドリカルレンズユニットと第２のシリンドリカルレンズユニットとの間隔を調整する間隔調整機構とを具備している。【選択図】図１１
2007136477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を保持するための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光線を照射するレーザー光線照射手段と、を具備するレーザー加工装置において、
該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と、該レーザー光線発振手段によって発振されたレーザー光線を集光する集光器とを具備し、
該集光器は、第１のシリンドリカルレンズを備えた第１のシリンドリカルレンズユニットと、該第１のシリンドリカルレンズと集光方向が直交する方向に位置付けられた第２のシリンドリカルレンズを備えた第２のシリンドリカルレンズユニットと、該第１のシリンドリカルレンズユニットと該第２のシリンドリカルレンズユニットとの間隔を調整する間隔調整機構と、を具備している、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項２】
該間隔調整機構は、支持基板と、該支持基板に設けられ該第１のシリンドリカルレンズユニットまたは該第２のシリンドリカルレンズユニットを保持する第１の支持テーブルと、該第１の支持テーブルの上方に該支持基板に沿って上下方向に移動可能に配設され該第２のシリンドリカルレンズユニットまたは該第１のシリンドリカルレンズユニットを保持する第２の支持テーブルと、該第１の支持テーブルと該第２の支持テーブルとの間隔を調整する調整手段とからなっている、請求項１記載のレーザー加工装置。
【請求項３】
該調整手段は、該支持基板に設けられた第１の調整板と、該第２の支持テーブルに設けられ該第１の調整板の上方に配設された第２の調整板と、該第２の調整板に装着され調整ネジ手段からなり、該調整ネジ手段を構成する進退可能な計測ロッドの先端が該第１の調整板の上面に当接される、請求項２記載のレーザー加工装置。
【請求項４】
該第１のシリンドリカルレンズユニットは、円形に形成され該第１のシリンドリカルレンズを保持するレンズ保持部材と、該レンズ保持部材を嵌合する円形凹部を備えた第１の枠体と、該第１の枠体を保持する第２の枠体と、該レンズ保持部材を該円形凹部の内周面に沿って回動する回動調整手段と、該第１の枠体を該第１のシリンドリカルレンズの集光方向と直交する方向に該第２の枠体に対して移動する移動調整手段とを具備し、
該第２のシリンドリカルレンズユニットは、円形に形成され該第２のシリンドリカルレンズを保持するレンズ保持部材と、該レンズ保持部材を嵌合する円形凹部を備えた第１の枠体と、該第１の枠体を保持する第２の枠体と、該レンズ保持部材を該円形凹部の内周面に沿って回動する回動調整手段と、該第１の枠体を該第２のシリンドリカルレンズの集光方向と直交する方向に該第２の枠体に対して移動する移動調整手段とを具備している、請求項１から３のいずれかに記載のレーザー加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物にレーザー加工を施すレーザー加工装置、更に詳しくはレーザー光線の集光スポット形状を調整可能にしたレーザー加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体チップを製造している。また、サファイヤ基板の表面にフォトダイオード等の受光素子やレーザーダイオード等の発光素子等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々のフォトダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。
【０００３】
上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに形成されたストリートに沿ってパルスレーザー光線を照射することによりレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝に沿って破断する方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開２００４−９１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
被加工物に照射するレーザー光線は、出力、波長、繰り返し周波数、集光スポット形状等によって加工条件を適宜調整することができる。しかるに、集光スポット形状は、円形や長軸と短軸の比が異なる楕円形に適宜変更することが困難であり、加工条件の調整が制約されるという問題がある。
【０００５】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、レーザー光線の集光スポット形状を円形や長軸と短軸の比が異なる楕円形に容易に変更することができるレーザー加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持するための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光線を照射するレーザー光線照射手段と、を具備するレーザー加工装置において、
該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と、該レーザー光線発振手段によって発振されたレーザー光線を集光する集光器とを具備し、
該集光器は、第１のシリンドリカルレンズを備えた第１のシリンドリカルレンズユニットと、該第１のシリンドリカルレンズと集光方向が直交する方向に位置付けられた第２のシリンドリカルレンズを備えた第２のシリンドリカルレンズユニットと、該第１のシリンドリカルレンズユニットと該第２のシリンドリカルレンズユニットとの間隔を調整する間隔調整機構と、を具備している、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
【０００７】
上記間隔調整機構は、支持基板と、該支持基板に設けられ上記第１のシリンドリカルレンズユニットまたは上記第２のシリンドリカルレンズユニットを保持する第１の支持テーブルと、該第１の支持テーブルの上方に支持基板に沿って上下方向に移動可能に配設され第２のシリンドリカルレンズユニットまたは第１のシリンドリカルレンズユニットを保持する第２の支持テーブルと、第１の支持テーブルと第２の支持テーブルとの間隔を調整する調整手段とからなっている。該調整手段は、支持基板に設けられた第１の調整板と、第２の支持テーブルに設けられ第１の調整板の上方に配設された第２の調整板と、第２の調整板に装着された調整ネジ手段とからなり、調整ネジ手段を構成する進退可能な計測ロッドの先端が該第１の調整板の上面に当接される。
また、上記第１のシリンドリカルレンズユニットは、円形に形成され上記第１のシリンドリカルレンズを保持するレンズ保持部材と、該レンズ保持部材を嵌合する円形凹部を備えた第１の枠体と、該第１の枠体を保持する第２の枠体と、レンズ保持部材を円形凹部の内周面に沿って回動する回動調整手段と、第１の枠体を該第１のシリンドリカルレンズの集光方向と直交する方向に第２の枠体に対して移動する移動調整手段とを具備し、上記第２のシリンドリカルレンズユニットは、円形に形成され上記第２のシリンドリカルレンズを保持するレンズ保持部材と、該レンズ保持部材を嵌合する円形凹部を備えた第１の枠体と、該第１の枠体を保持する第２の枠体と、レンズ保持部材を円形凹部の内周面に沿って回動する回動調整手段と、第１の枠体を第２のシリンドリカルレンズの集光方向と直交する方向に第２の枠体に対して移動する移動調整手段とを具備している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によるレーザー加工装置においては、第１のシリンドリカルレンズユニットと第２のシリンドリカルレンズユニットとの間隔を調整する間隔調整機構を備え、第１のシリンドリカルレンズユニットと第２のシリンドリカルレンズユニットとの間隔を調整するようにしたので、断面が円形の集光スポットと断面が楕円形の集光スポットを形成することができるとともに、断面が楕円形の集光スポットの長軸と短軸との比を適宜変更することができる。従って、レーザー加工の用途に適した集光スポットの形状を適宜設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【００１０】
図１には、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図が示されている。図１に示すレーザー加工装置は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２に上記矢印Ｘで示す方向と直角な矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構４と、該レーザー光線ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット５とを具備している。
【００１１】
上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上に矢印Ｘで示す加工送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上に矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に配設された第一の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持されたカバーテーブル３５と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６を具備している。このチャックテーブル３６は多孔性材料から形成された吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。このように構成されたチャックテーブル３６は、円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。
【００１２】
上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動させるための加工送り手段３７を具備している。加工送り手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第一の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動せしめられる。
【００１３】
上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動させるための第１の割り出し送り手段３８を具備している。第１の割り出し送り手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３８１と、該雄ネジロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３８１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３８２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３８１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３８２によって雄ネジロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。
【００１４】
上記レーザー光線照射ユニット支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面に矢印Ｚで示す方向に延びる一対の案内レール４２３、４２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動させるための第２の割り出し送り手段４３を具備している。第２の割り出し送り手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ねじロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。
【００１５】
図示の実施形態のおけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザー光線照射手段５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、矢印Ｚで示す方向に移動可能に支持される。
【００１６】
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動させるための移動手段５３を具備している。移動手段５３は、一対の案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびレーザビーム照射手段５２を案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動せしめる。なお、図示の実施形態においてはパルスモータ５３２を正転駆動することによりレーザビーム照射手段５２を上方に移動し、パルスモータ５３２を逆転駆動することによりレーザビーム照射手段５２を下方に移動するようになっている。
【００１７】
図示のレーザー光線照射手段５２は、上記ユニットホルダ５１に固定され実質上水平に延出する円筒形状のケーシング５２１を具備している。また、レーザー光線照射手段５２は、図２に示すようにケーシング５２１内に配設されたパルスレーザー光線発振手段５２２および伝送光学系５２３と、ケーシング５２１の先端に配設されパルスレーザー光線発振手段５２２によって発振されたパルスレーザー光線を上記チャックテーブル３６に保持された被加工物に照射する加工ヘッド６を具備している。上記パルスレーザー光線発振手段５２２は、ＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器５２２ａと、これに付設された繰り返し周波数設定手段５２２ｂとから構成されている。伝送光学系５２３は、ビームスプリッタの如き適宜の光学要素を含んでいる。
【００１８】
上記加工ヘッド６は、図３に示すように方向変換ミラー６１と、集光器７とからなっている。方向変換ミラー６１は、上記パルスレーザー光線発振手段５２２によって発振され伝送光学系５２３を介して照射されたパルスレーザー光線を集光器７に向けて方向変換する。集光器７は、図示の実施形態においては第１のシリンドリカルレンズ８１aを備えた第１のシリンドリカルレンズユニット８aと、該第１のシリンドリカルレンズ８１aと集光方向が直交する方向に位置付けられた第２のシリンドリカルレンズ８１bを備えた第２のシリンドリカルレンズユニット８bと、第１のシリンドリカルレンズユニット８aと第２のシリンドリカルレンズユニット８bとの間隔を調整するための後述する間隔調整機構とを具備している。上記方向変換ミラー６１と第１のシリンドリカルレンズユニット８aと第２のシリンドリカルレンズユニット８bおよび後述する間隔調整機構は、図４に示すように上記ケーシング５２１の先端に装着された加工ヘッドハウジング６０内に配設されている。
【００１９】
上記第１のシリンドリカルレンズユニット８aについて、図５乃至図７を参照して説明する。図５には第１のシリンドリカルレンズユニット８aの斜視図が示されており、図６には図５に示す第１のシリンドリカルレンズユニット８aの分解斜視図が示されている。
図５および図６に示す第１のシリンドリカルレンズユニット８aは、第１のシリンドリカルレンズ８１aと、該第１のシリンドリカルレンズ８１aを保持するレンズ保持部材８２と、該レンズ保持部材８２を保持する第１の枠体８３と、該第１の枠体８３を保持する第２の枠体８４とからなっている。
【００２０】
第１のシリンドリカルレンズ８１aは、図７に示すように断面が半円形状に形成されている。この第１のシリンドリカルレンズ８１aは、図示の実施形態においては焦点距離が８０mmに設定されている。第１のシリンドリカルレンズ８１aを保持するレンズ保持部材８２は、図示の実施形態においては、合成樹脂によって円形に形成されている。この合成樹脂によって形成されたレンズ保持部材８２に、第１のシリンドリカルレンズ８１aが上面および下面を露出して埋設される。また、レンズ保持部材８２には、図６に示すように外周面の一箇所に被作動片８２１が突出して形成されている。
【００２１】
上記第１の枠体８３は、図６に示すように一辺の長さがＥの正方形に形成され、その上面には上記レンズ保持部材８２が嵌合する円形凹部８３１が形成されているとともに、レンズ保持部材８２に設けられた被作動片８２１を収容する作動室８３２が形成されている。円形凹部８３１の底壁８３１aの中央部には、穴８３１bが形成されている。また、作動室８３２を形成する壁面８３２aには、ばね座となる凹部８３２bが形成されている。なお、第１の枠体８３には、凹部８３２bの軸線上にネジ穴８３２cが形成されている。このように構成された第１の枠体８３には、図５に示すように円形凹部８３１にレンズ保持部材８２が嵌合され、作動室８３２に被作動片８２１が収容される。従って、第１の枠体８３の円形凹部８３１に嵌合されたレンズ保持部材８２は、被作動片８２１が作動室８３２内で移動可能な範囲において円形凹部８３１の内周面に沿って回動することができる。そして、上記凹部８３２bと被作動片８２１との間には、圧縮コイルばね８５が介在される。また、上記ネジ穴８３２cには第１の調整ネジ８６が螺合され、その先端が被作動片８２１に当接するようになっている。従って、第１の調整ネジ８６を一方向に回転して前進させると圧縮コイルばね８５のばね力に抗してレンズ保持部材８２を一方向に回動し、第１の調整ネジ８６を他方向に回転して後退させると圧縮コイルばね８５のばね力によってレンズ保持部材８２が他方向に回動せしめられる。このように、レンズ保持部材８２に設けられた被作動片８２１と、第１の調整ネジ８６および圧縮コイルばね８５は、レンズ保持部材８２を円形凹部８３１の内周面に沿って回動する回動調整手段として機能する。
【００２２】
上記第２の枠体８４は矩形状に形成され、その上面には図６に示すように上記第１の枠体８３が嵌合する矩形状凹部８４１が形成されている。この矩形状凹部８４１は、幅Aが上記正方形の第１の枠体８３の一辺の長さＥと対応した寸法に形成され、長さBが第１の枠体８３の一辺の長さＥより大きい寸法に形成されている。矩形状凹部８４１は、底壁８４２aと側壁８４２b、８４２c、８４２d、８４２eによって区画されている。底壁８４２aの中央部には穴８４２fが形成されている。矩形状凹部８４１を区画する壁面８４２dの内面には、ばね座となる凹部８４２gが形成されている。この凹部８４２gが形成され壁面８４２dと対向する側壁８４２eは、ネジ穴８４２hが形成されている。また、第２の枠体８４の側壁８４２bには、上記第１の調整ネジ８６が挿通するための長穴８４２jが形成されている。このように構成された第２の枠体８４の矩形状凹部８４１に、図５に示すように上記第１の枠体８３が嵌合される。そして、上記壁面８４２dの内面に形成された凹部８４２gと第１の枠体８３の側壁との間には、圧縮コイルばね８７が介在される。また、側壁８４２eに形成されたネジ穴８４２hには第２の調整ネジ８８が螺合され、その先端が第１の枠体８３の側壁に当接するようになっている。従って、第２の調整ネジ８８を一方向に回転して前進させると圧縮コイルばね８７のばね力に抗して第１の枠体８３を一方向に移動し、第２の調整ネジ８８を他方向に回転して後退させると圧縮コイルばね８７のばね力によって第１の枠体８３が他方向に移動せしめられる。このように、第２の調整ネジ８８および圧縮コイルばね８７は、第１の枠体８３を第１のシリンドリカルレンズ８１aの集光方向と直交する方向に第２の枠体８４に対して移動する移動調整手段として機能する。
【００２３】
次に、上記第２のシリンドリカルレンズユニット８ｂについて、図８および図９を参照して説明する。図８には第２のシリンドリカルレンズユニット８bの斜視図が示されており、図９には図８に示す第２のシリンドリカルレンズユニット８bの分解斜視図が示されている。
図８および図９に示す第２のシリンドリカルレンズユニット８bも上記第１のシリンドリカルレンズユニット８aと同様に、第２のシリンドリカルレンズ８１bと、該第１のシリンドリカルレンズ８１bを保持するレンズ保持部材８２と、該レンズ保持部材８２を保持する第１の枠体８３と、該第１の枠体８３を保持する第２の枠体８４とからなっている。第２のシリンドリカルレンズユニット８bを構成するレンズ保持部材８２、第１の枠体８３、第２の枠体８４は、上記第１のシリンドリカルレンズユニット８aを構成するレンズ保持部材８２、第１の枠体８３、第２の枠体８４と実質的に同一の構成であるため、同一部材には同一符号を付して詳細な説明は省略する。なお、第２のシリンドリカルレンズユニット８bを構成する第２のシリンドリカルレンズ８１bは、図示の実施形態においては焦点距離が４０mmに設定されている。
【００２４】
以上のように構成された第１のシリンドリカルレンズユニット８aおよび第２のシリンドリカルレンズユニット８bは、図１０に示す間隔調整機構１０にセットされる。以下、間隔調整機構１０について説明する。
図１０に示す間隔調整機構１０は、支持基板１１と、該支持基板１１の下端に設けられた第１の支持テーブル１２と、支持基板１１の前面に沿って上下方向に移動可能に配設された第２の支持テーブル１３とを具備している。
【００２５】
支持基板１１は、前面中央部に上下方向に形成された案内溝１１１を備えている。この支持基板１１の側面中間部には、第１の調整板１１２が固定されている。第１の支持テーブル１２は、支持基板１１の前面に対して直角に突出して形成されている。この第１の支持テーブル１２には、中央部に穴１２１が形成されている。また、第１の支持テーブル１２の両側端には支持基板１１の前面に対して直角に延びる位置決めレール１２２、１２３が形成されている。この位置決めレール１２２、１２３の間隔は、上記第２のシリンドリカルレンズユニット８bを構成する第２の枠体８４の幅方向寸法に対応した寸法に設定されている。
【００２６】
上記第２の支持テーブル１３は、支持部１４と、該支持部１４の下端に設けられたテーブル部１５とからなっている。支持部１４は、後面に上記支持基板１１に形成された案内溝１１１に嵌合する被案内レール１４１が形成されている。この被案内レール１４１が案内溝１１１に嵌合することにより、第２の支持テーブル１３は支持基板１１に案内溝１１１に沿って上下方向に移動可能に支持される。なお、支持部１４の上端には、上記第１の調整板１１２の上方に位置する第２の調整板１４２が固定されている。上記テーブル部１５は、支持部１４の前面に対して直角に突出して形成されている。このテーブル部１５には、中央部に穴１５１が形成されている。また、テーブル部１５の前後端には支持部１４の前面と平行に延びる位置決めレール１５２、１５３が形成されている。この位置決めレール１５２、１５３の間隔は、上記第１のシリンドリカルレンズユニット８aを構成する第２の枠体８４の幅方向寸法に対応した寸法に設定されている。
【００２７】
上記第２の調整板１４２には調整ネジ手段１６が配設されている。この調整ネジ手段１６は、第２の調整板１４２に装着された支持筒１６１と、該支持筒１６１に進退可能に配設された計測ロッド１６２と、該計測ロッド１６２を進退せしめる調整ダイアル１６３とからなっており、マイクロメーターと同様の機構に構成されている。このように構成された調整ネジ手段１６は、計測ロッド１６２の先端（下端）が上記第１の調整板１１２の上面に当接することにより第２の支持テーブル１３を構成する支持部１４の上下方向位置を規制する。従って、調整ダイアル１６３を一方向または他方向に回動して計測ロッド１６２を進退させることにより支持部１４の上下方向位置即ち支持部１４の下端に設けられたテーブル部１５と第１の支持テーブル１２との間隔を変更することができる。このとき、支持筒１６１および調整ダイアル１６３に形成された目盛りに基いて計測ロッド１６２の進退量を調整することにより、第２の支持テーブル１４のテーブル部１５と第１の支持テーブル１２との間隔を適宜調整することができる。
【００２８】
以上のように構成された間隔調整機構１０の第１の支持テーブル１２には、図１１に示すように上記第２のシリンドリカルレンズユニット８bがセットされる。即ち、第２のシリンドリカルレンズユニット８bの第２の枠体８４を第１の支持テーブル１２における位置決めレール１２２、１２３の間に載置する。なお、第１の支持テーブル１２上の所定位置に載置された第２のシリンドリカルレンズユニット８bは、図示しない適宜の固定手段によって第１の支持テーブル１２に固定される。このようにして第１の支持テーブル１２上に配置された第２のシリンドリカルレンズユニット８bの第２のシリンドリカルレンズ８１bは、集光方向が図１１においてXで示す方向にセットされる。
【００２９】
また、間隔調整機構１０の第２の支持テーブル１３のテーブル部１５に上記第１のシリンドリカルレンズユニット８aがセットされる。即ち、第１のシリンドリカルレンズユニット８aの第２の枠体８４を第２の支持テーブル１３を構成するテーブル部１５における位置決めレール１５２、１５３の間に載置する。なお、第２の支持テーブル１３のテーブル部１５上の所定位置に載置された第１のシリンドリカルレンズユニット８aは、図示しない適宜の固定手段によって第２の支持テーブル１３のテーブル部１５に固定される。このようにして第２の支持テーブル１３のテーブル部１５上に配置された第１のシリンドリカルレンズユニット８aの第２のシリンドリカルレンズ８１aは、集光方向が図１１においてYで示す方向にセットされる。
【００３０】
図１に戻って説明を続けると、上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の前端部には、上記レーザー光線照射手段５２によってレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段１７が配設されている。この撮像手段１７は、撮像素子（ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。
【００３１】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
先ず、上述したレーザー光線照射手段５２によって照射されるレーザー光線の集光スポット形状について、図１２および図１３を参照して説明する。
図１２の（a）および１２の（b）に示すように第１のシリンドリカルレンズ８１aと第２のシリンドリカルレンズ８１bの間隔を４０mmに設定すると、図示の実施形態においては第１のシリンドリカルレンズ８１aの焦点距離が８０mmに設定されているので、第１のシリンドリカルレンズ８１aによって集光されるレーザー光線Lの集光点P1は図１２の（a）に示すように第２のシリンドリカルレンズユニット８bの下方４０mmの位置となる。一方、図示の実施形態においては第２のシリンドリカルレンズ８１bの焦点距離が４０mmに設定されているので、第２のシリンドリカルレンズ８１bによって集光されるレーザー光線Lの集光点P2は図１２の（b）に示すように第２のシリンドリカルレンズユニット８bの下方４０mmの位置となる。このように、集光点P1と集光点P2は一致する。この結果、第１のシリンドリカルレンズ８１aに入射された断面が円形のレーザー光線Lは、第１のシリンドリカルレンズ８１aによって矢印Y方向が集光され、更に第２のシリンドリカルレンズ８１bによって矢印X方向が集光されるので、集光点P1、P2において図１２の（c）に拡大して示すように断面が円形の集光スポットS1が形成される。従って、集光点P1、P2の位置に被加工物をセットすることにより、断面が円形の集光スポットS1によって被加工物にレーザー加工を施すことができる。
【００３２】
次に、図１３の（a）および１３の（b）に示すように第１のシリンドリカルレンズ８１aと第２のシリンドリカルレンズ８１bの間隔を２０mmに設定すると、第１のシリンドリカルレンズ８１aの焦点距離は８０mmに設定されているので、第１のシリンドリカルレンズ８１aによって集光されるレーザー光線Lの集光点P1は図１３の（a）に示すように第２のシリンドリカルレンズユニット８bの下方６０mmの位置となる。一方、第２のシリンドリカルレンズ８１bの焦点距離は４０mmに設定されているので、第２のシリンドリカルレンズ８１bによって集光されるレーザー光線Lの集光点P2は図１３の（b）に示すように第２のシリンドリカルレンズユニット８bの下方４０mmの位置となる。従って、第２のシリンドリカルレンズ８１bによって集光されたレーザー光線Lは、集光点P2によって集光された後上記集光点P1に達するまで矢印Xで示す方向に広げられる。この結果、集光点P1の位置においては、図１３の（c）に拡大して示すように断面が楕円形の集光スポットS2が形成される。この楕円形の集光スポットS2は、長軸D1が矢印Xで示す方向に向けて形成される。なお、楕円形の集光スポットS2の長軸D1と短軸D2との比は、第１のシリンドリカルレンズ８１aと第２のシリンドリカルレンズ８１bとの間隔を変更することによって調整することができる。従って、集光点P1の位置に被加工物をセットすることにより、断面が楕円形の集光スポットS2によって被加工物にレーザー加工を施すことができる。
【００３３】
次に、図１３に示すように断面が楕円形の集光スポットS2を用いて、被加工物にレーザー加工溝を形成する加工方法について、図１および図１４を参照して説明する。
先ず、図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル３６上に被加工物としての半導体ウエーハWを載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、半導体ウエーハWはチャックテーブル３６上に吸引保持される。なお、半導体ウエーハWは、表面に格子状のストリートが形成され、格子状のストリートによって区画された複数の領域にIC、LSI等のデバイスが形成されている。半導体ウエーハWを吸引保持したチャックテーブル３６は、加工送り手段３７によって撮像手段１７の直下に位置付けられる。チャックテーブル３６が撮像手段１７の直下に位置付けられると、撮像手段１７および図示しない制御手段によって半導体ウエーハWのレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段１７および図示しない制御手段は、半導体ウエーハWの所定方向に形成されているストリートに沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２の集光器７との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する。また、半導体ウエーハWに形成されている所定方向と直交する方向に形成されているストリートに対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。
【００３４】
以上のようにしてチャックテーブル３６上に保持された半導体ウエーハWに形成されているストリートを検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、図１４の（a）で示すようにチャックテーブル３６をレーザー光線照射手段５２の集光器７が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリートの一端(図１４の（ａ）において左端)を集光器７の直下に位置付ける。なお、集光器７から照射されるレーザー光線の断面が楕円形の集光スポットS2は、図１３の(c)に示す長軸D1がストリートに沿って位置付けられる。そして、集光器７から照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐ1を半導体ウエーハWの表面（上面）付近に合わせる。この集光点Ｐ1を半導体ウエーハWの表面（上面）付近に合わせるのは、レーザビーム照射手段５２を案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動する移動手段５３によって行う。次に、レーザー光線照射手段５２の集光器７から半導体ウエーハWに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３６即ち半導体ウエーハWを図１４の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、ストリートの他端（図１４の（ｂ）において右端）が集光器７の直下位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル３６即ち半導体ウエーハWの移動を停止する。この結果、図１４の（ｂ）に示すように半導体ウエーハWには、ストリートに沿ってレーザー加工溝Gが形成される（レーザー加工溝形成工程）。
【００３５】
なお、上記レーザー加工溝形成工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の光源  ：ＹＶＯ４レーザーまたはＹＡＧレーザー
波長                ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数      ：５０ｋＨｚ
平均出力            ：４W
集光スポット        ：楕円形  長軸(D1)２００μｍ、短軸(D2)１０μｍ
加工送り速度        ：１５０ｍｍ／秒
【００３６】
また、図１２の(c)に示すように断面が円形の集光スポットS1を用いて、半導体ウエーハW等の被加工物にビアホール等のレーザー加工穴を形成する場合には、チャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハWのビアホール形成位置を集光器７の直下に位置付ける。そして、集光器７から照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐ1、P2を半導体ウエーハWの表面（上面）付近に合わせる。この集光点Ｐ1、P2を半導体ウエーハWの表面（上面）付近に合わせるのは、レーザビーム照射手段５２を案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動する移動手段５３によって行う。次に、レーザー光線照射手段５２の集光器７から半導体ウエーハWに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を所定パルス照射することにより、半導体ウエーハWの所定位置にビアホール等のレーザー加工穴を形成することができる。
【００３７】
以上のように、本発明によるレーザー加工装置においては、第１のシリンドリカルレンズユニット８aと第２のシリンドリカルレンズユニット８bとの間隔を調整する間隔調整機構１０を備え、第１のシリンドリカルレンズユニット８aと第２のシリンドリカルレンズユニット８bとの間隔を調整するようにしたので、断面が円形の集光スポットS1と断面が楕円形の集光スポットS2を形成することができるとともに、断面が楕円形の集光スポットS2の長軸D1と短軸D2との比を適宜変更することができる。従って、レーザー加工の用途に適した集光スポットの形状を適宜設定することができる。また、焦点距離の異なるシリンドリカルレンズを保持したレンズ保持部材を適宜交換して第1の枠体に収容することにより、断面が楕円形の集光スポットS2の短軸D2の長さを変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図。
【図２】図１に示すレーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段の構成ブロック図。
【図３】図２に示すレーザー光線照射手段を構成する加工ヘッドの説明図。
【図４】図３に示す加工ヘッドの斜視図。
【図５】図３に示す加工ヘッドの集光器を構成する第１のシリンドリカルレンズユニットの斜視図。
【図６】図５に示す第１のシリンドリカルレンズユニットの構成部材を分解して示す斜視図。
【図７】図５に示す第１のシリンドリカルレンズユニットを構成する第１のシリンドリカルレンズを保持したレンズ保持部材の断面図。
【図８】図３に示す加工ヘッドの集光器を構成する第２のシリンドリカルレンズユニットの斜視図。
【図９】図８に示す第２のシリンドリカルレンズユニットの構成部材を分解して示す斜視図。
【図１０】図１に示すレーザー加工装置に装備され第１のシリンドリカルレンズユニットと第２のシリンドリカルレンズユニットの間隔を調整する間隔調整機構の斜視図。
【図１１】図１０に示す間隔調整機構に第１のシリンドリカルレンズユニットと第２のシリンドリカルレンズユニットをセットした状態を示す斜視図。
【図１２】第１のシリンドリカルレンズと第２のシリンドリカルレンズによって断面が円形の集光スポットを形成する状態を示す説明図。
【図１３】第１のシリンドリカルレンズと第２のシリンドリカルレンズによって断面が楕円形の集光スポットを形成する状態を示す説明図。
【図１４】図１に示すレーザー加工装置によって実施するレーザー加工溝形成工程の説明図。
【符号の説明】
【００３９】
２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３１：案内レール
３６：チャックテーブル
３７：加工送り手段
３８：第１の割り出し送り手段 
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４１：案内レール
４２：可動支持基台
４３：第２の割り出し送り手段 
５：レーザー光線照射ユニット
５１：ユニットホルダ
５２：レーザー光線加工手段
６：加工ヘッド
６１：方向変換ミラー
７：集光器
８a：第１のシリンドリカルレンズユニット
８b：第２のシリンドリカルレンズユニッ
８１a：第１のシリンドリカルレンズ
８１b：第２のシリンドリカルレンズ
８２：レンズ保持部材
８３：第１の枠体
８４：第２の枠体
１０：間隔調整機構
１１：支持基板
１２：第１の支持テーブル
１３：第２の支持テーブル
１６：調整ネジ手段
１７：撮像手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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