(57)【要約】【課題】加工対象物の応力に応じて加工条件を最適化するレーザ加工装置を提供する。【解決手段】レーザビームを出射するレーザ発振器と、基板の応力情報を記憶する応力情報記憶部と、応力に応じた加工条件の情報を応力値と加工条件とを対応付けて記憶するデータベース記憶部と、応力情報記憶部に記憶された応力情報に基づきデータベース記憶部から基板の加工条件を生成する加工条件生成部と、加工条件生成部により生成された基板の加工条件に基づき基板へのレーザビームの照射を制御する加工制御部と、を備えることを特徴とするレーザ加工装置。【選択図】図１
2016013571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを出射するレーザ発振器と、
基板の応力情報を記憶する応力情報記憶部と、
応力に応じた加工条件の情報を応力値と加工条件とを対応付けて記憶するデータベース記憶部と、
前記応力情報記憶部に記憶された前記応力情報に基づき前記データベース記憶部から前記基板の加工条件を生成する加工条件生成部と、
前記加工条件生成部により生成された前記基板の加工条件に基づき前記レーザ発振器から出射される前記レーザビームの前記基板への照射を制御する加工制御部と、
を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記応力情報が前記基板の面内応力分布であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
クロック信号を発生する基準クロック発振回路と、
前記レーザビームを前記クロック信号に同期させるレーザ発振器制御部と、
前記レーザ発振器から出射された前記レーザビームの前記基板への照射と非照射を切り替えるパルスピッカーと、
前記パルスピッカーの通過と遮断の切替えを前記クロック信号に同期する前記レーザビームの光パルス単位で制御するパルスピッカー制御部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記レーザビームがパルスレーザビームであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記加工条件のパラメータが、前記パルスレーザビームのエネルギー、前記パルスレーザビームの焦点深さ、前記パルスレーザビームのパルス間隔、前記パルスレーザビームのパルス幅、前記パルスレーザビームのパルス列数の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項４に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記基板の応力を測定する応力測定装置を、さらに備えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記基板に前記レーザビームを照射した後の前記基板表面の加工状態を評価する評価装置を、さらに備えることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
前記評価装置による評価結果から、前記基板の加工状態を判断する判断部を、さらに備えることを特徴とする請求項７に記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
前記評価装置が前記基板表面を撮像するイメージセンサであることを特徴とする請求項７または請求項８に記載のレーザ加工装置。
【請求項１０】
前記応力情報は、前記基板の識別情報を含み、
前記加工条件生成部は、ステージに載置された前記基板の識別情報に対応する前記応力情報に基づき前記基板の前記加工条件の生成を行い、
前記加工制御部は、前記加工条件生成部により生成された前記識別情報に対応する前記加工条件に基づき前記基板への前記レーザビームの照射の制御を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１１】
基板の応力を測定して第１の応力情報を取得し、
前記基板をステージに載置し、
レーザビームを出射し、
前記基板と前記レーザビームを相対的に移動させ、前記第１の応力情報に基づき設定された第１の加工条件で、前記基板へ前記レーザビームを照射することを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項１２】
前記第１の応力情報が前記基板の面内応力分布であることを特徴とする請求項１１に記載のレーザ加工方法。
【請求項１３】
前記基板の表面に前記レーザビームを照射し、アブレーションを生じさせることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のレーザ加工方法。
【請求項１４】
前記基板の内部に前記レーザビームを照射し、前記基板に基板表面に達するクラックを形成することを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のレーザ加工方法。
【請求項１５】
前記レーザビームの照射により、前記基板を切断することを特徴とする請求項１１ないし請求項１４のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
【請求項１６】
条件出し用基板の応力を測定して第２の応力情報を取得し、
前記条件出し用基板をステージに載置し、
前記条件出し用基板に、直交する２本の走査線に沿って前記レーザビームを照射し、
前記２本の走査線の交点近傍の加工状態から最適値となる第２の加工条件を判断し、前記第２の応力情報と前記第２の加工条件との対応関係を示すデータベースを作成し、
前記第１の応力情報と前記データベースを対応させて、前記第１の加工条件を設定することを特徴とする請求項１１ないし請求項１５のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザビームを用いるレーザ加工装置およびレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラスや半導体基板等の脆性材料を高精度に加工する方法として、レーザビームを用いた加工方法がある。レーザビームを用いた加工は、例えば、ブレードを用いた加工に比べ切粉が少なく、歩留りが向上する。また、ドライプロセスのため、洗浄工程等が不要となるため、製造工程が簡略化でき製造コストの低減が図れる。
【０００３】
特許文献１には、２個のレーザ発振器で２本のレーザビームを発生してガラス表面に照射し、切断予定線に沿って走査する際に、ガラス表面温度が一定になるようレーザビームの出力を制御する方法が記載されている。また、特許文献２には、加工対象物にレーザを集光させ、切断予定ラインに沿って複数の改質スポットを最適化したピッチで形成することにより、複数の改質スポット間で亀裂を確実に繋げつつ、亀裂のジャンプの発生を抑制して、加工対象物を寸法精度よく切断する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４８１６０号公報
【特許文献２】特開２０１３−６３４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
もっとも、加工対象物に応力が内在する場合、高精度の加工を実現するには、応力に応じて加工条件を最適化することが望ましいことが検討により明らかになった。特に、加工対象物に応力分布がある場合には、加工対象物の加工位置に応じて加工条件を最適化することが望ましい。
【０００６】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、加工対象物の応力に応じて加工条件を最適化するレーザ加工装置およびレーザ加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様のレーザ加工装置は、レーザビームを出射するレーザ発振器と、基板の応力情報を記憶する応力情報記憶部と、応力に応じた加工条件の情報を応力値と加工条件とを対応付けて記憶するデータベース記憶部と、前記応力情報記憶部に記憶された前記応力情報に基づき前記データベース記憶部から前記基板の加工条件を生成する加工条件生成部と、前記加工条件生成部により生成された前記基板の加工条件に基づき前記レーザ発振器から出射される前記レーザビームの前記基板への照射を制御する加工制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記態様の装置において、前記応力情報が前記基板の面内応力分布であることが望ましい。
【０００９】
上記態様の装置において、クロック信号を発生する基準クロック発振回路と、前記レーザビームを前記クロック信号に同期させるレーザ発振器制御部と、前記レーザ発振器から出射された前記レーザビームの前記基板への照射と非照射を切り替えるパルスピッカーと、前記パルスピッカーの通過と遮断の切替えを前記クロック信号に同期する前記レーザビームの光パルス単位で制御するパルスピッカー制御部と、をさらに備えることが望ましい。
【００１０】
上記態様の装置において、前記レーザビームがパルスレーザビームであることが望ましい。
【００１１】
上記態様の装置において、前記加工条件のパラメータが、前記パルスレーザビームのエネルギー、前記パルスレーザビームの焦点深さ、前記パルスレーザビームのパルス間隔、前記パルスレーザビームのパルス幅、前記パルスレーザビームのパルス列数の少なくとも一つを含むことが望ましい。
【００１２】
上記態様の装置において、前記基板の応力を測定する応力測定装置を、さらに備えることが望ましい。
【００１３】
上記態様の装置において、前記基板に前記レーザビームを照射した後の前記基板表面の加工状態を評価する評価装置を、さらに備えることが望ましい。
【００１４】
上記態様の装置において、前記評価装置による評価結果から、前記基板の加工状態を判断する判断部を、さらに備えることが望ましい。
【００１５】
上記態様の装置において、前記評価装置が前記基板表面を撮像するイメージセンサであることが望ましい。
【００１６】
上記態様の装置において、前記応力情報は、前記基板の識別情報を含み、前記加工条件生成部は、ステージに載置された前記基板の識別情報に対応する前記応力情報に基づき前記基板の前記加工条件の生成を行い、前記加工制御部は、前記加工条件生成部により生成された前記識別情報に対応する前記加工条件に基づき前記基板への前記レーザビームの照射の制御を行うことが望ましい。
【００１７】
また、本発明の一態様のレーザ加工方法は、基板の応力を測定して第１の応力情報を取得し、前記基板をステージに載置し、レーザビームを出射し、前記基板と前記レーザビームを相対的に移動させ、前記第１の応力情報に基づき設定された第１の加工条件で、前記基板へ前記レーザビームを照射することを特徴とする。
【００１８】
上記態様の方法において、前記第１の応力情報が前記基板の面内応力分布であることが望ましい。
【００１９】
上記態様の方法において、前記基板の表面に前記レーザビームを照射し、アブレーションを生じさせることが望ましい。
【００２０】
上記態様の方法において、前記基板の内部に前記レーザビームを照射し、前記基板に基板表面に達するクラックを形成することが望ましい。
【００２１】
上記態様の方法において、前記レーザビームの照射により、前記基板を切断することが望ましい。
【００２２】
上記態様の方法において、条件出し用基板の応力を測定して第２の応力情報を取得し、前記条件出し用基板をステージに載置し、前記条件出し用基板に、直交する２本の走査線に沿って前記レーザビームを照射し、前記２本の走査線の交点近傍の加工状態から最適値となる第２の加工条件を判断し、前記第２の応力情報と前記第２の加工条件との対応関係を示すデータベースを作成し、前記第１の応力情報と前記データベースを対応させて、前記第１の加工条件を設定することが望ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、加工対象物の応力に応じて加工条件を最適化するレーザ加工装置およびレーザ加工方法を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施形態のレーザ加工装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】第１の実施形態の応力情報の一例を示す図である。
【図３】第１の実施形態のデータベースの一例を示す図である。
【図４】第１の実施形態のレーザ加工方法の説明図である。
【図５】第１の実施形態のレーザ加工方法の説明図である。
【図６】第１の実施形態のレーザ加工方法の説明図である。
【図７】第１の実施形態のレーザ加工方法の説明図である。
【図８】第１の実施形態のレーザ加工方法の説明図である。
【図９】第１の実施形態のレーザ加工方法の説明図である。
【図１０】第１の実施形態のレーザ加工方法の説明図である。
【図１１】第２の実施形態のレーザ加工装置の一例を示す概略構成図である。
【図１２】第３の実施形態のレーザ加工装置の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
（第１の実施形態）
本実施形態のレーザ加工装置は、基板を載置可能なステージと、レーザビームを出射するレーザ発振器と、基板の応力情報を記憶する応力情報記憶部と、応力と加工条件との対応関係を示すデータベースを記憶するデータベース記憶部と、応力情報とデータベースから基板の加工条件を生成する加工条件生成部と、基板の加工条件に基づき基板へのレーザビームの照射を制御する加工制御部と、を備える。
【００２７】
本実施形態のレーザ加工装置は、上記構成により、加工対象物となる基板の応力に応じ、最適な加工条件で基板の切断等のレーザ加工を行うことができる。したがって、高精度なレーザ加工を実現することが可能となる。
【００２８】
本実施形態のレーザ加工装置は、セラミックス、半導体、ガラス等の脆性材料の切断加工に特に有用である。以下、圧電性のセラミックスであるタンタル酸リチウム（ＬｉＢＯ３）基板（以下ＬＴ基板とも記述）を、ダイシング加工する場合を例に説明する。
【００２９】
図１は本実施形態のレーザ加工装置の一例を示す概略構成図である。図１に示すように、本実施形態のレーザ加工装置１００は、その主要な構成として、レーザ発振器１２、パルスピッカー１４、ビーム整形器１６、集光レンズ１８、ＸＹＺステージ部（ステージ）２０、レーザ発振器制御部２２、パルスピッカー制御部２４、加工制御部２６、基準クロック発振回路２８、応力情報記憶部３０、データベース記憶部３２、加工条件生成部３４を備えている。
【００３０】
レーザ発振器１２は、基準クロック発振回路２８で発生するクロック信号Ｓ１に同期した周期ＴｃのパルスレーザビームＰＬ１を出射するよう構成されている。照射パルス光の強度はガウシアン分布を示す。
【００３１】
ここでレーザ発振器１２から射出されるレーザ波長は被加工基板に対して、例えば、透過性の波長を使用する。レーザとしては、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ等を用いることができる。
【００３２】
パルスレーザビームＰＬ１は、脆性材料の切断加工を高精度に行う観点から、ピコ秒レーザまたはフェムト秒レーザであることが望ましい。パルスレーザビームＰＬ１のパルス幅は、例えば、２０ピコ秒以下であることが望ましい。
【００３３】
なお、本実施形態では、レーザ発振器１２がパルス波であるパルスレーザビームを出射する場合を例に説明するが、連続波を出射するレーザ発振器１２を選択することも可能である。
【００３４】
パルスピッカー１４は、レーザ発振器１２と集光レンズ１８との間の光路に設けられる。そして、クロック信号Ｓ１に同期してパルスレーザビームＰＬ１の通過と遮断（オン／オフ）を切り替えることで被加工基板へのパルスレーザビームＰＬ１の照射と非照射を、光パルス数単位で切り替えるよう構成されている。このように、パルスピッカー１４の動作によりパルスレーザビームＰＬ１は、被加工基板の加工のためにオン／オフが制御され、変調された変調パルスレーザビームＰＬ２となる。
【００３５】
パルスピッカー１４は、例えば音響光学素子（ＡＯＭ）で構成されていることが望ましい。また、例えばラマン回折型の電気光学素子（ＥＯＭ）を用いても構わない。
【００３６】
ビーム整形器１６は、入射したパルスレーザビームＰＬ２を、所望の形状や出力に整形されたパルスレーザビームＰＬ３とする。例えば、ビーム径を一定の倍率で拡大及びコリメートするビームエキスパンダである。また、例えば、ビーム断面の光強度分布を均一にするホモジナイザのような光学素子であっても構わない。また、例えば、光出力を調整するアッテネータであっても構わない。また、例えば、ビーム断面を円形にする素子や、ビームを円偏光にする光学素子であっても構わない。
【００３７】
集光レンズ１８は、ビーム整形器１６で整形されたパルスレーザビームＰＬ３を集光し、ＸＹＺステージ部２０上に載置される被加工基板Ｗ、例えば、ＬＴ基板にパルスレーザビームＰＬ４を照射するよう構成されている。
【００３８】
ＸＹＺステージ部２０は、被加工基板Ｗを載置可能で、ＸＹＺ方向に自在に移動できるＸＹＺステージ（以後、単にステージとも言う）、その駆動機構部、ステージの位置を計測する例えばレーザ干渉計あるいは高精度スケールを有した位置センサ等を備えている。ここで、ＸＹＺステージは、その位置決め精度および移動誤差がサブミクロンの範囲の高精度になるよう構成されている。また、ＸＹＺステージ部２０は、被加工基板Ｗの識別情報を読み取る識別情報読み取り装置を備えることも可能である。識別情報読み取り装置は、例えば、バーコード読み取り装置である。バーコード読み取り装置は、例えば、被加工基板Ｗの基板番号が記録された被加工基板Ｗ上のバーコードを読み取る。
【００３９】
加工制御部２６はレーザ加工装置１００による加工を全体的に制御する。加工制御部２６は、例えば、回路基板等のハードウェア、または、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで構成される。
【００４０】
レーザ発振器制御部２２は、レーザ発振器１２が、クロック信号Ｓ１に同期するよう制御する。レーザ発振器制御部２２は、例えば、回路基板等のハードウェア、または、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで構成される。
【００４１】
パルスピッカー制御部２４は、パルスピッカー１４が、加工制御部２６から送られる加工パターン信号Ｓ２に基づき、クロック信号Ｓ１に同期するよう制御する。パルスピッカー制御部２４は、例えば、回路基板等のハードウェア、または、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで構成される。
【００４２】
図２は、本実施形態の応力情報の一例を示す図である。図２のように、応力情報記憶部３０には、被加工基板Ｗ毎の応力情報が記憶される。応力情報には、例えば、被加工基板Ｗの基板番号が、被加工基板Ｗの識別情報として含まれる。被加工基板Ｗの応力情報は、例えば、あらかじめレーザ加工装置１００外で、応力測定装置を用いて測定された被加工基板Ｗ毎の面内応力分布のデータである。例えば、被加工基板Ｗ毎の面内応力分布を、被加工基板Ｗ毎の表面の位置座標に対応する応力値で表したデータである。応力情報記憶部３０は、例えば、半導体メモリ、あるいはハードディスク等の記憶装置である。
【００４３】
データベース記憶部３２には、応力と最適な加工条件との対応関係を示すデータベースが記憶される。データベース記憶部３２は、応力に応じた加工条件の情報を応力値と加工条件とを対応付けて記憶する。図３は、本実施形態のデータベースの一例を示す図である。図３に示すように、データベースは、例えば、応力値とレーザ加工の加工条件との対応関係を示す。レーザの加工条件のパラメータは、パルスレーザビームのエネルギー（パルスエネルギー）、パルスレーザビームの焦点深さ、パルスレーザビームのパルス間隔、パルスレーザビームのパルス幅、パルス変調、パルスレーザビームのパルス列数等である。パラメータとしては、その他、被加工基板の材質、被加工基板の形状等を含んでもかまわない。データベース記憶部３２は、例えば、半導体メモリ、あるいはハードディスク等の記憶装置である。
【００４４】
加工条件生成部３４は、応力情報記憶部３０に記憶された被加工基板Ｗの応力情報と、データベース記憶部３２に記憶されたデータベースから、被加工基板Ｗに対するレーザ加工の加工条件を生成する。加工条件生成部３４は、応力情報記憶部３０に記憶された応力情報に基づきデータベース記憶部３２に記憶された情報から基板の加工条件を生成する。加工条件生成部３４は、例えば、被加工基板Ｗの識別情報に対応する応力情報を用いて被加工基板Ｗの加工条件を生成すると共に、生成した加工条件に識別情報を付与する。加工条件生成部３４は、回路基板等のハードウェア、または、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで構成される。
【００４５】
加工条件生成部３４で生成される加工条件は、例えば、被加工基板Ｗの位置座標に応じて設定される加工条件である。生成された加工条件は、例えば、図示しない加工条件記憶部に加工テーブルとして記憶される。レーザ加工の加工条件は、例えば、被加工基板Ｗの基板番号を識別子として被加工基板Ｗ毎の情報として記憶される。
【００４６】
加工制御部２６は、加工条件生成部３４で生成される加工条件に従って、レーザ加工装置１００を制御する。加工制御部２６は、加工条件生成部３４により生成された基板の加工条件に基づきレーザ発振器１２から出射されるレーザビームの基板への照射を制御する。加工制御部２６は、例えば、被加工基板Ｗの識別情報に対応する加工条件に基づき被加工基板Ｗへのレーザビームの照射を制御する。具体的には、例えば、加工制御部２６は、加工条件記憶部から、ＸＹＺステージ部２０の識別情報読み取り装置で読み取られた基板番号に対応する加工条件を呼び出し、レーザ加工装置１００を制御する。
【００４７】
図４〜図１０は、本実施形態のレーザ加工方法の説明図である。以下、上記レーザ加工装置１００を用いたレーザ加工方法について、図４〜図１０を用いて説明する。
【００４８】
本実施形態のレーザ加工方法は、基板の応力を測定して第１の応力情報を取得し、基板をステージに載置し、レーザビームを出射し、基板とレーザビームを相対的に移動させ、第１の応力情報に基づき設定された第１の加工条件で、基板へレーザビームを照射する。なお、以下、基板の内部にレーザビームを照射し、基板に基板表面に達するクラックを形成して基板を切断する方法を例に説明するが、アブレーションを生じさせることで基板を切断することも可能である。
【００４９】
まず、あらかじめ、応力とレーザ加工の加工条件との対応関係を示すデータベースを作成する。データベースの作成は、例えば、被加工基板Ｗと同一材料かつ同一形状の条件出し用基板を用いて行う。条件出し用基板および被加工基板Ｗは、脆性材料であり、例えば、ＬＴ基板などがある。
【００５０】
条件出し用基板の応力を、応力測定装置を用いて測定し、条件出し用基板の応力情報（第２の応力情報）を取得する。応力測定装置には、例えば、複屈折・位相差測定装置を使用する。複屈折・位相差測定装置は、基板を透過する光の複屈折や位相差の量から基板の応力を測定することが可能である。
【００５１】
次に、条件出し用基板をレーザ加工装置１００のＸＹＺステージに載置する。そして、条件出し用基板に、図４（ａ）中のＬ１およびＬ２で示すように、直交する２本の走査線に沿ってレーザビームを照射する。そして、２本の走査線の交点近傍の加工状態から最適値となる加工条件（第２の加工条件）を判断する。
【００５２】
すなわち、レーザビームの照射により、図４（ｂ）に示されるように、条件出し用基板表面に達するクラックが形成される。クラックは、例えば、２本の走査線の交点近傍で曲がる。この曲がったクラックが走査線に垂直な方向に占める幅を切断幅と定義する。高精度の切断を実現する観点から、切断幅は狭いことが望ましい。
【００５３】
条件出し用基板の応力が等価な位置で、複数の加工条件を適用して図４（ａ）に示すようなレーザビームの照射を行う。そして、切断幅が最小になる加工条件をその応力での最適値と判断する。切断幅は、例えば、光学顕微鏡により測定することが可能である。
【００５４】
なお、２本の走査線の交点近傍の加工状態は、特に、加工条件の変化に対して高い感度で変化する。したがって、２本の走査線の交点近傍の加工状態で、加工条件の最適値を判断することが望ましい。
【００５５】
条件出し用基板の応力が異なる場所、あるいは応力が異なる別の条件出し用基板を用いて、同様の条件出しを行い、応力（第２の応力情報）とレーザ加工の加工条件（第２の加工条件）との対応関係を示すデータベースが作成される。
【００５６】
作成されたデータベースは、レーザ加工装置１００のデータベース記憶部３２に記憶される。データベースは、例えば、図１に図示しないレーザ加工装置１００の入力インターフェースから入力される。
【００５７】
次に、被加工基板Ｗの応力を、応力測定装置を用いて測定し、被加工基板Ｗ毎の応力情報（第１の応力情報）を取得する。被加工基板Ｗの応力情報（第１の応力情報）は、例えば、被加工基板Ｗの面内応力分布である。被加工基板Ｗの応力情報（第１の応力情報）は、例えば、被加工基板Ｗの基板番号（識別情報）を識別子として付与され分類された情報である。
【００５８】
取得された被加工基板Ｗの応力情報（第１の応力情報）は、レーザ加工装置１００の応力情報記憶部３０に記憶される。応力情報（第１の応力情報）は、例えば、図１に図示しないレーザ加工装置１００の入力インターフェースから入力される。
【００５９】
次に、応力情報記憶部３０に記憶された被加工基板Ｗの応力情報と、データベース記憶部３２に記憶されたデータベースから、加工条件生成部３４で、被加工基板Ｗに対するレーザ加工の加工条件を生成する。この際、例えば、被加工基板Ｗの基板番号（識別情報）に対応する応力情報（第１の応力情報）を用いて加工条件を生成する。レーザ加工の加工条件は、例えば、加工テーブルとして記憶される。レーザ加工の加工条件には、例えば、被加工基板Ｗの基板番号（識別情報）が識別子として付与され分類される。
【００６０】
次に、被加工基板Ｗ、例えば、ＬＴ基板をＸＹＺステージに載置する。この時、ＬＴ基板の基板番号をＸＹＺステージ部２０に備えられた識別情報読み取り装置で読み取る。このＬＴ基板は、例えば上面に金属の櫛型電極を有する複数のＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）デバイスがパターン形成されているウェハである。ウェハに形成されるノッチまたはオリエンテーションフラットを基準にＸＹＺステージに対するウェハの位置合わせが行われる。
【００６１】
次に、レーザ発振器１２からレーザビームを出射する。そして、被加工基板Ｗとレーザビームを相対的に移動させ、第１の応力情報に基づき設定された第１の加工条件で、被加工基板Ｗへレーザビームを照射する。第１の加工条件は、識別情報読み取り装置で読み取られた基板番号（識別情報）に対応する加工条件である。
【００６２】
具体的には、加工条件生成部３４で生成された加工条件を記述する加工テーブルに基づき、加工制御部２６が被加工基板Ｗのレーザ焦点深さ、パルス間隔、変調などを制御する。例えば、加工制御部２６は、ＸＹＺステージを加工テーブルの速度で移動させる。また、例えば、加工制御部２６は、加工テーブルに記載の条件でパルスピッカー制御部２４を制御し、被加工基板Ｗ表面へ所定の照射パターンのレーザビームが照射される。なお、複数の被加工基板Ｗを連続して処理する場合には、例えば、それぞれの被加工基板Ｗについて、基板番号をＸＹＺステージ部２０に備えられた識別情報読み取り装置で読み取り、その基板番号に対応するレーザ加工条件で加工を行えば良い。
【００６３】
図５は、本実施形態のレーザ加工方法のタイミング制御を説明する図である。基準クロック発振回路２８において、周期Ｔｃのクロック信号Ｓ１が生成される。レーザ発振器制御部２２は、レーザ発振器１２がクロック信号Ｓ１に同期した周期ＴｃのパルスレーザビームＰＬ１を出射するよう制御する。この時、クロック信号Ｓ１の立ち上がりとパルスレーザビームの立ち上がりには、遅延時間ｔ１が生ずる。
【００６４】
レーザ光は、例えば、被加工基板材料に対して透過性を有する波長のものを使用する。ここで、透過性があるということは、同材料が有するエネルギギャップＥｇより、照射するレーザ光の光子エネルギーｈνが小さいことを示している。従って、通常では照射しても、何も生じない。しかし、短時間にかつ微小空間に光子エネルギーを集中させると、多光子吸収という現象が生じる。多光子吸収とは、一度に２光子、３光子が吸収される現象で、エネルギギャップＥｇより１光子エネルギー１ｈνが小さくても、エネルギギャップＥｇが２ｈν、３ｈνより小さければ吸収が生じる。
【００６５】
また、レーザ光を基板内部に収束させると、上記吸収により材料が変質し、屈折率が変化する。屈折率が変化した領域を、以後改質領域と称する。
【００６６】
パルスピッカー制御部２４は、加工制御部２６から出力される加工パターン信号Ｓ２を参照し、クロック信号Ｓ１に同期したパルスピッカー駆動信号Ｓ３を生成する。加工パターン信号Ｓ２は、加工条件生成部３４で生成された加工テーブルを参照して生成される。パルスピッカー１４は、パルスピッカー駆動信号Ｓ３に基づき、クロック信号Ｓ１に同期してパルスレーザビームＰＬ１の通過と遮断（オン／オフ）を切り替える動作を行う。
【００６７】
このパルスピッカー１４の動作により、変調パルスレーザビームＰＬ２が生成される。なお、クロック信号Ｓ１の立ち上がりとパルスピッカー駆動信号Ｓ３の立ち上がりには、遅延時間ｔ２、クロック信号Ｓ１の立ち上がりとパルスピッカー駆動信号Ｓ３の立下りには、遅延時間ｔ３が生ずる。また、パルスピッカー駆動信号Ｓ３の立ち上がりとパルスピッカー動作の立ち上がりには、遅延時間ｔ4、パルスピッカー駆動信号Ｓ３の立ち下がりとパルスピッカー動作の立下りには、遅延時間ｔ５が生ずる。
【００６８】
被加工基板Ｗの加工の際には、遅延時間ｔ１〜ｔ５を考慮して、パルスピッカー駆動信号Ｓ３等の生成タイミングや、被加工基板とパルスレーザビームとの相対移動タイミングが決定される。
【００６９】
図６は、本実施形態のレーザ加工方法のパルスピッカー動作と変調パルスレーザビームＰＬ２のタイミングを示す図である。パルスピッカー動作は、クロック信号Ｓ１に同期して光パルス単位で切り替えられる。このように、パルスレーザビームの発振とパルスピッカーの動作を、同じクロック信号Ｓ１に同期させることで、光パルス単位の照射パターンを実現できる。
【００７０】
具体的には、パルスレーザビームの照射と非照射が、光パルス数で規定される所定の条件に基づき行われる。すなわち、照射光パルス数（Ｐ１）と、非照射光パルス数（Ｐ２）を基にパルスピッカー動作が実行され、被加工基板への照射と非照射が切り替わる。パルスレーザビームの照射パターンを規定するＰ１値やＰ２値は、例えば、加工テーブルに照射領域レジスタ設定、非照射領域レジスタ設定として規定される。Ｐ１値やＰ２値は、被加工基板Ｗの応力等により、ダイシング時のクラック形成を最適化する所定の条件に設定されている。
【００７１】
変調パルスレーザビームＰＬ２は、ビーム整形器１６により所望の形状に整形されパルスレーザビームＰＬ３となる。さらに、整形されたパルスレーザビームＰＬ３は、集光レンズ１８で集光され所望のビーム径を有するパルスレーザビームＰＬ４となり、被加工基板Ｗであるウェハ上に照射される。
【００７２】
ウェハをＸ軸方向およびＹ軸方向にダイシングする場合、まず、例えば、ＸＹＺステージをＸ軸方向に一定速度で移動させて、パルスレーザビームＰＬ４を走査する。そして、所望のＸ軸方向のダイシングが終了した後、ＸＹＺステージをＹ軸方向に一定速度で移動させて、パルスレーザビームＰＬ４を走査する。これにより、Ｙ軸方向のダイシングを行う。
【００７３】
ＸＹＺステージのＺ軸方向（高さ方向）については、集光レンズの集光位置がウェハ内の所定深さに位置するよう調整する。この深さ（焦点深さ）は、ダイシングの際にクラックが所望の形状に形成されるよう設定される。
【００７４】
図７は、本実施形態のレーザ加工方法の照射パターンの説明図である。図のように、クロック信号Ｓ１に同期してパルスレーザビームＰＬ１が生成される。そして、クロック信号Ｓ１に同期してパルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、変調パルスレーザビームＰＬ２が生成される。
【００７５】
そして、ステージの横方向（Ｘ軸方向またはＹ軸方向）の移動により、変調パルスレーザビームＰＬ２の照射光パルスがウェハ上に照射スポットとして形成される。このように、変調パルスレーザビームＰＬ２を生成することで、ウェハ上に照射スポットが光パルス単位で制御され断続的に照射される。図７の場合は、照射光パルス数（Ｐ１）＝２、非照射光パルス数（Ｐ２）＝１とし、照射光パルス（ガウシアン光）がスポット径のピッチで照射と非照射を繰り返す条件が設定されている。
【００７６】
図８は、ＬＴ基板上に照射される照射パタ−ンを示す上面図である。照射面上からみて、照射光パルス数（Ｐ１）＝２、非照射光パルス数（Ｐ２）＝１で、照射スポット径のピッチで照射スポットが形成される。
【００７７】
図９は、図８のＡＡ断面図である。図に示すようにＬＴ基板内部に改質領域が形成される。そして、この改質領域から、光パルスの走査線上に沿って基板表面に達するクラックが形成される。また、改質領域の照射スポットに対応する領域間にも横方向にクラックが生じる。
【００７８】
このように、基板表面にまで達するクラックを形成することで、後の基板の割断が容易になる。したがって、ダイシングコストの削減が可能となる。なお、クラック形成後の最終的な基板の割断、すなわち個々のＳＡＷデバイスへの分割は、クラック形成後に自然に分割されるものであっても、人為的な力を更に印加することで分割されるものであっても構わない。
【００７９】
図１０は、パルス変調の照射パターンを示す図である。パルスレーザを照射する場合のパルス照射可能位置を、図１０（ａ）の点線丸で示す。それぞれの丸の中心の間隔がパルス間隔である。図１０（ｂ）は、照射／非照射＝１／２の場合の照射パターンである。図１０（ｃ）は、照射／非照射＝１／１の場合の照射パターンである。図１０（ｄ）は、照射／非照射＝２／１の場合の照射パターンである。それぞれ、実線丸が照射位置で、点線丸が非照射位置である。
【００８０】
次に、本実施形態の作用・効果について説明する。
【００８１】
加工対象物となる基板に内在する応力があり、その応力の大きさや作用方向が、基板の面内、あるいは、基板間で異なっているとする。そうすると、条件出し用の基板で最適値と判断した加工条件で、レーザ加工を行っても、必ずしも条件出し用の基板と同様の加工が担保されないことになる。
【００８２】
例えば、被加工基板ＷであるＬＴ基板の面内に応力分布があり、圧縮応力がかかっている箇所と、引張応力がかかっている箇所が面内に存在すると仮定する。圧縮応力が印加される箇所は、切断のために大きなエネルギーが必要となる。一方、引張応力が印加される箇所は、切断のために要するエネルギーが比較的小さくて済む。
【００８３】
このため、例えば、面内すべて同一の加工条件で切断を行おうとすると、加工形状に不具合が生じる。具体的には、例えば、切断幅（図４（ｂ）参照）がばらつき、切断幅が許容範囲を超える場合があり得る。
【００８４】
本実施形態によれば、あらかじめ、被加工基板Ｗの応力情報を取得する。また、基板の応力に応じた最適な加工条件を示すデータベースを準備する。さらに、被加工基板Ｗの応力情報に応じてデータベースから最適な加工条件を選択し、その加工条件でレーザ加工を行う。
【００８５】
したがって、応力の大きさや作用方向が、基板の面内、あるいは、基板間で異なっていても、常に最適な加工を行うことが担保される。よって、被加工基板Ｗに対する高精度のレーザ加工が実現される。
【００８６】
なお、データベースのパラメータは、図３に示すように、パルスエネルギー、パルスレーザビームの焦点深さ、パルスレーザビームのパルス間隔、パルスレーザビームのパルス幅、パルス変調、パルスレーザビームのパルス列数等である。パルスエネルギーは、例えば、ビーム整形器１６の一例としてアッテネータを設け、レーザ出力を調整することで可変となる。また、焦点深さは、例えば、ＸＹＺステージのＺ軸方向（高さ方向）の位置の調整により可変となる。パルスレーザビームのパルス間隔は、例えば、ステージ移動速度を調整することで可変となる。また、パルスレーザビームのパルス幅は、例えば、２種のレーザ変調器１２を備え、切り替えることで可変となる。また、パルス変調は、パルスピッカー１４による調整で可変となる。さらに、パルスレーザビームのパルス列数は、平行な走査を近接して複数回行うことで増加させることが出来る。
【００８７】
また、パルスレーザビームを連続的に基板に照射する方法では、例え、ステージ移動速度、パルスエネルギー等を最適化したとしても、基板表面に達するクラックの発生を所望の形状に制御することは困難である。また、特に基板の面内で加工条件を変える場合、ステージ移動速度の増減は反応時間が長くなるため好ましい方法ではない。
【００８８】
本実施形態のように、パルスレーザビームの照射と非照射を、光パルス単位で断続的に切り替えて照射パターンを変化させることで、応力に応じた加工条件の変更が容易となる。特に、基板の面内で加工条件を変化させる場合には、パルスピッカー１４により瞬時に加工条件を切り換えられるため、変更のための反応時間が短くなり好適である。
【００８９】
（第２の実施形態）
本実施形態のレーザ加工装置は、基板の応力を測定する応力測定装置と応力測定装置制御部を、さらに備えること以外は、第１の実施形態と同様である。したがって、第１の実施形態と重複する内容については記述を省略する。
【００９０】
図１１は、本実施形態のレーザ加工装置の一例を示す概略構成図である。図１１に示すように、本実施形態のレーザ加工装置２００は、応力測定装置４０と応力測定装置制御部４２を装置内に備える。
【００９１】
応力測定装置４０は、基板の応力を測定する。応力測定装置４０は、例えば、複屈折・位相差測定装置である。応力測定装置４０により、レーザ加工装置２００内で、被加工基板Ｗの応力測定が可能となる。
【００９２】
応力測定装置制御部４２は、応力測定装置４０を制御する。応力測定装置制御部４２は、例えば、回路基板等のハードウェア、または、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで構成される。
【００９３】
本実施形態のレーザ加工方法では、被加工基板Ｗのレーザ加工前に、応力測定装置４０により被加工基板Ｗの応力情報を取得する。取得された被加工基板Ｗの応力情報は、レーザ加工装置２００の応力情報記憶部３０に転送され記憶される。
【００９４】
そして、応力情報記憶部３０に記憶された被加工基板Ｗの応力情報と、データベース記憶部３２に記憶されたデータベースから、加工条件生成部３４で、被加工基板Ｗに対するレーザ加工の加工条件を生成する。この加工条件に基づき、被加工基板Ｗのレーザ加工が行われる。複数の被加工基板Ｗを連続して処理する場合には、次の被加工基板Ｗの応力情報取得とレーザ加工を更に続けて行えば良い。
【００９５】
本実施形態のレーザ加工装置２００では、装置内で被加工基板Ｗの応力情報が取得可能である。したがって、高効率で高精度のレーザ加工を実現することが可能となる。
【００９６】
（第３の実施形態）
本実施形態のレーザ加工装置は、基板にレーザビームを照射した後の基板表面の加工状態を評価する評価装置、評価装置による評価結果から基板の加工状態を判断する判断部を、さらに備えること以外は、第１の実施形態と同様である。したがって、第１の実施形態と重複する内容については記述を省略する。
【００９７】
図１２は、本実施形態のレーザ加工装置の一例を示す概略構成図である。図１２に示すように、本実施形態のレーザ加工装置３００は、例えば、顕微鏡のような評価装置５０と判断部５２を装置内に備える。
【００９８】
評価装置５０は、基板にレーザビームを照射した後の基板表面の加工状態を評価する。評価装置５０は、例えば、基板表面を撮像するイメージセンサである。評価装置５０は、例えば、基板表面のクラックの切断幅を撮像する。
【００９９】
判断部５２は、評価装置５０による評価結果から基板の加工状態を判断する。判断部５２は、例えば、基板の切断幅を算出し、その良否を判断する。判断部５２は、その結果からデータベースを作成する機能を備えることが望ましい。判断部５２は、例えば、回路基板等のハードウェア、または、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで構成される。
【０１００】
例えば、判断部５２でデータベースが作成された場合、作成されたデータベースは、データベース記憶部３２に転送され記憶される。
【０１０１】
本実施形態のレーザ加工方法では、条件出し用基板にレーザビームを照射した後の基板表面の加工状態を、条件出し用基板がＸＹＺステージに載置された状態で評価する。そして、最適値となる加工条件を判断し、応力とレーザ加工の加工条件との対応関係を示すデータベースを作成する。
【０１０２】
また、例えば、被加工基板Ｗにレーザビームを照射した後の基板表面の加工状態を、被加工基板ＷがＸＹＺステージに載置された状態で評価することも可能となる。したがって、被加工基板ＷがＸＹＺステージに載置された状態で加工状態の良否を判断することが可能となる。よって、例えば、被加工基板Ｗの加工異常を早急に検知することが出来る。
【０１０３】
本実施形態のレーザ加工装置３００では、装置内で条件出し用基板や被加工基板Ｗの加工状態の評価および良否の判断が可能である。また、装置内でデータベースの作成が可能となる。したがって、高効率で高精度のレーザ加工を実現することが可能となる。
【実施例】
【０１０４】
以下、本発明の実施例を説明する。
【０１０５】
（実施例）
４インチのＬＴ基板の面内応力分布を測定した。面内応力分布は、（株）フォトニックラティス製の複屈折・位相差測定装置で測定した。基板最外周で引張応力が大きく、基板中心で圧縮応力となっていることが判明した。
【０１０６】
基板外周部をパルスエネルギー１．８（μＪ／ｐｕｌｓｅ）の条件で加工した。また、基板中心部φ５０の領域をパルスエネルギー２．０（μＪ／ｐｕｌｓｅ）の条件で加工した。その他の加工条件は同一とした。
【０１０７】
光学顕微鏡により切断幅を測定した。基板外周部、基板中心部ともに、切断幅は、１０μｍ以下であった。
【０１０８】
（比較例）
基板外周部、基板中心部φ５０をともにパルスエネルギー１．８（μＪ／ｐｕｌｓｅ）の条件で加工する以外は、実施例と同様の条件で加工した。
【０１０９】
光学顕微鏡により切断幅を測定した。基板外周部の切断幅は１０μｍ以下であった。基板中心部の切断幅は約３０μｍであった。
【０１１０】
実施例と比較例から、応力に応じて加工条件を変えることで、良好な基板の切断が出来ることが確認された。
【０１１１】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態および実施例について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。実施形態においては、レーザ加工装置、レーザ加工方法等で、本発明の説明に直接必要としない部分については記載を省略したが、必要とされるレーザ加工装置、レーザ加工方法等に関わる要素を適宜選択して用いることができる。
【０１１２】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのレーザ加工装置、レーザ加工方法は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。
【０１１３】
例えば、実施形態では、被加工基板として、ＳＡＷデバイスが形成されるＬＴ基板を例に説明した。被加工基板は、その他、デバイスが形成されたＳｉ（シリコン）基板やＳｉＣ（炭化珪素）基板等の半導体基板、ガラス基板等であっても構わない。
【０１１４】
また、実施形態では、ステージを移動させることで、被加工基板とパルスレーザビームとを相対的に移動させる場合を例に説明した。しかしながら、例えば、レーザビームスキャナ等を用いることで、パルスレーザビームを走査することで、被加工基板とパルスレーザビームとを相対的に移動させる装置または方法であっても構わない。
【符号の説明】
【０１１５】
１２      レーザ発振器
１４      パルスピッカー
１６      ビーム整形器
１８      集光レンズ
２０      ＸＹＺステージ部
２２      レーザ発振器制御部
２４      パルスピッカー制御部
２６      加工制御部
２８      基準クロック発振回路
３０      応力情報記憶部
３２      データベース記憶部
３４      加工条件生成部
４０      応力測定装置
４２      応力測定装置制御部
５０      評価装置
５２      判断部
１００    レーザ加工装置
２００    レーザ加工装置
３００    レーザ加工装置
【図１】
2016013571.tif 000003
【図２】
2016013571.tif 000004
【図３】
2016013571.tif 000005
【図４】
2016013571.tif 000006
【図５】
2016013571.tif 000007
【図６】
2016013571.tif 000008
【図７】
2016013571.tif 000009
【図８】
2016013571.tif 000010
【図９】
2016013571.tif 000011
【図１０】
2016013571.tif 000012
【図１１】
2016013571.tif 000013
【図１２】
2016013571.tif 000014