(57)【要約】【課題】  レーザ光線の透過深さが変動しても、充分容易に且つ精密にレーザ光線を被加工物（１０）の所定深さ位置（ｘ）に照射することができるレーザ加工装置を提供する。【解決手段】  レーザ光線の集光手段（１４）に、補正環（１８）を備えた対物レンズ（１６）を使用する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を保持するための保持手段と、該保持手段に保持された被加工物の内部にレーザ光線を照射するためのレーザ光線照射手段と、該レーザ光線照射手段に対して該保持手段を所定方向に往復移動せしめるための移動手段とを具備し、該レーザ光線照射手段はレーザ光線発振手段及び集光手段を含み、該レーザ光線発振手段は被加工物に対して透過性を有する波長のレーザ光線を発振し、該集光手段は被加工物の内部にレーザ光線を集光せしめるレーザ加工装置において、
該集光手段は補正環を備えた対物レンズを含んでいる、ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
該補正環を回転せしめるための補正環回転手段が付設されている、請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
該被加工物の材質、該被加工物の厚さ（ｔ）及び該保持手段の表面に保持された該被加工物の下面からレーザ光線を集光すべき位置までの高さ（ｈ）に基いて収差補正量を算出し、算出結果に基いて該補正環回転手段の作動を制御する制御手段を備えている、請求項２記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
被加工物はシリコンウエーハであり、該レーザ光線の波長は１２００乃至１６００ｎｍである、請求項１から３までのいずれかに記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物にレーザ光線を照射して被加工物を加工するレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
当業者には周知の如く、ＩＣ或いはＬＳＩの如き半導体デバイスの製造においては、例えばシリコンウエーハである半導体基板の表面を格子状に配列された分割ラインによって多数の矩形領域に区画し、各矩形領域に所要半導体デバイスを形成し、しかる後に半導体基板を分割ラインに沿って分割し、かくして個々の半導体デバイスに分離している。分割ラインに沿った半導体基板の分割に関して、下記特許文献１には、半導体基板に対して透過性を有するレーザ光線を分割ラインに沿って半導体基板の内部に照射し、これによって半導体基板の内部に分割ラインに沿って改質域を生成するレーザ加工装置が開示されている。分割ラインに沿って半導体基板の内部に成形された改質域は破断起点を構成し、半導体基板に外力を加えることによって半導体基板を改質域に沿って、従って分割ラインに沿って分割することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４０８８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
而して、本発明者の経験によれば、上述したとおりのレーザ加工装置には次のとおりの解決すべき問題が存在する。半導体基板即ち被加工物の内部に所要改質域を生成するためには、被加工物の厚さ方向所定位置に充分精密にレーザ光線を集光せしめることが重要である。然るに、大気中を通過して被加工物内に透過せしめられるレーザ光線には、被加工物の上面から厚さ方向所定位置までの距離、即ちレーザ光線の透過深さに応じて収差が生成されることに起因して、種々の厚さの被加工物に対して、夫々、所要深さ位置にレーザ光線を充分精密に集光せしめることは相当困難である。
【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、レーザ光線の透過深さが変動しても、充分容易に且つ精密にレーザ光線を被加工物の所定深さ位置に照射することができる、新規且つ改良されたレーザ加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、レーザ光線の集光手段に、補正環を備えた対物レンズを使用することによって、上記主たる技術的課題を達成することができることを見出した。
【０００７】
即ち、本発明によれば、上記主たる技術的課題を達成することができるレーザ加工装置として、被加工物を保持するための保持手段と、該保持手段に保持された被加工物の内部にレーザ光線を照射するためのレーザ光線照射手段と、該レーザ光線照射手段に対して該保持手段を相対的に所定方向に往復移動せしめるための移動手段とを具備し、該レーザ光線照射手段はレーザ光線発振手段及び集光手段を含み、該レーザ光線発振手段は被加工物に対して透過性を有する波長のレーザ光線を発振し、該集光手段は被加工物の内部にレーザ光線を集光せしめるレーザ加工装置において、
該集光手段は補正環を備えた対物レンズを含んでいる、ことを特徴とするレーザ加工装置が提供される。
【０００８】
好ましくは、該補正環を回転せしめるための補正環回転手段が付設されている。そして、該被加工物の材質、該被加工物の厚さ（ｔ）及び該保持手段の表面に保持された該被加工物の下面からレーザ光線を集光すべき位置までの高さ（ｈ）に基いて収差補正量を算出し、算出結果に基いて該補正環回転手段の作動を制御する制御手段が配設されているのが好適である。好適実施形態においては、被加工物はシリコンウエーハであり、該レーザ光線の波長は１２００乃至１６００ｎｍである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のレーザ加工装置においては、レーザ光線の透過深さが変動しても、これに応じて補正環を適宜に回動せしめることによって、充分容易に且つ精密にレーザ光線を被加工物の所定深さ位置に照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に従って構成されたレーザ加工装置の好適実施形態を図示する簡略図。
【図２】被加工物の内部にレーザ光線を集光する様式を図示する簡略図。
【図３】シリコンのレーザ光線吸収係数の、波長による変動を示す線図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明に従って構成されたレーザ加工装置の好適実施形態について更に詳述する。
【００１２】
図１を参照して説明すると、図示のレーザ加工装置は加工物保持手段２、レーザ光線照射手段４及び移動手段６を具備している。それ自体は周知の形態でよい加工物保持手段２は、真空吸引源（図示していない）に選択的に連通される多孔質チャック板８を含んでいる。シリコンウエーハの如き被加工物１０は、実質上水平に延在するチャック板８上に載置され、そこに真空吸着される。加工物保持手段２は、ボールねじ機構（図示していない）の如き適宜の機構を介して、加工送り方向及び戻り方向、即ち図１において左右方向、に移動自在に装着されている。パルスモータの如き適宜の駆動源から構成することができる移動手段６は、例えば上記ボールねじ機構におけるねじを回転せしめて、加工物保持手段２を図１において左右方向に往復移動せしめる。レーザ光線照射手段４はレーザ光線発振手段１２及び集光手段１４を含んでいる。被加工物１０がシリコンウエーハである場合、レーザ光線発振手段１２は波長が１２００乃至１６００ｎｍであるレーザ光線を発振するＹＶＯ４又はＹＡＧレーザ光線発振器から構成されているのが好都合である（その理由について後に更に言及する）。集光手段１４はレーザ光線発振手段１２が発振するレーザ光線を被加工物１０の厚さ方向所定深さ位置に集光する。
【００１３】
集光手段１４は対物レンズ１６を含んでいるが、この対物レンズ１６は収差を補正するための補正環１８を備えた形態であることが重要である。補正環１８を備えた対物レンズ１６の好適例としては、例えばオリンパス株式会社から製品名「ＬＭＰＬＮ−ＩＲ」又は「ＬＣＰＬＮ−ＩＲ」として販売されている対物レンズを挙げることができる。補正環１８を備えた対物レンズ１６においては、補正環１８を適宜に回転せしめることによって対物レンズ１６を構成している光学要素（図示していない）が移動せしめられて収差が補正される。図示の実施形態においては、補正環１８の外周面には多数の凸状と凹状とが繰り返し配設されている。図示の実施形態においては、更に、補正環１８を回転せしめるための補正環回転手段２０が付設されている。この補正環回転手段２０は所要位置に装着されたパルスモータでよい回転駆動源２２とこの回転駆動源２２の出力軸に固定された出力環２４とから構成されている。出力環２４の外周面には上記補正環１８の外周面に形成されている凸状及び凹状に係合せしめられる多数の凹状と凸状とが繰り返し配設されている。回転駆動源２２が付勢されて出力軸が回転せしめられると、かかる回転が出力環２４を介して補正環１８に伝動され補正環１８が回転せしめられる。
【００１４】
図示の実施形態においては、更に、マイクロコンピュータから構成することができる制御手段２６も配設されている。この制御手段２６は、上記移動手段６及び上記レーザ光線発振手段１２の作動を制御すると共に、補正環回転手段２０の回転駆動源２２の作動を制御する。通常、レーザ光線の集光点はチャック板８の表面、従ってチャック板８上に保持された被加工物１０の下面、を基準としている。そこで、例えば、図２に図示する如く、チャック板８上に保持された厚さｔμｍの被加工物１０における下面からｈμｍの高さ位置ｐにレーザ光線を集光することが望まれる場合、制御手段２６は、入力される被加工物１０の材質（例えばシリコン）、厚さｔμｍ及び高さｈμｍから所要収差補正量を算出し、かかる算出結果に基いて補正環１８を所要角度回転せしめ、かくして収差を所要とおりに補正してレーザ光線を充分精密に位置ｐに集光することを可能にする。
【００１５】
被加工物１０がシリコンウエーハである場合、シリコンウエーハ内の厚さ方向所定位置、即ち表面から深さｘの位置にレーザ光線を集光すると、シリコンウエーハ内の所要部位に局部的に改質域が生成される。シリコンウエーハの表面における光量がＩ０とすると、深さｘ位置での光量ＩはＩ＝Ｉ０ｅ−αｘ    となる。ここで、αは吸収係数であり、シリコンの場合の吸収係数は図３に示すとおりであり、波長が１２００乃至１６００ｎｍの範囲のレーザ光線に対して吸収係数が０．１以下になる。従って、被加工物１０がシリコンウエーハである場合には、波長が１２００乃至１６００ｎｍのレーザ光線を照射することによって効率的に改質域を生成することができる。
【符号の説明】
【００１６】
２：被加工物保持手段
４：レーザ光線照射手段
６：移動手段
１０：被加工物
１２：レ−ザ光線発振手段
１４：集光手段
１６：対物レンズ
１８：補正環
２０：補正環回転手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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