レーザー加工装置
【課題】レーザー発振器から発振されるレーザー光線を集光レンズによって集光することなく集光器に伝送することができる光伝送手段を備えたレーザー加工装置を提供する。
【解決手段】パルスレーザー光線発振器６１が発振したパルスレーザー光線の波長域を拡張する波長域拡張手段６４と、波長域拡張手段によって波長域が拡張されたパルスレーザー光線のパルス時間幅を拡張するパルス時間幅拡張手段６５と、パルス時間幅拡張手段によってパルス時間幅が拡張されたパルスレーザー光線を集光する集光レンズ６６と、集光レンズによって集光されたパルスレーザー光線を入光して伝送する光ファイバー６７と、光ファイバーによって伝送されたパルスレーザー光線を平行光に修正する修正レンズ６８と、修正レンズによって平行光に修正されたパルスレーザー光線を元のパルス時間幅に圧縮して集光器に伝送するパルス時間幅圧縮手段６９とを具備している。
【解決手段】パルスレーザー光線発振器６１が発振したパルスレーザー光線の波長域を拡張する波長域拡張手段６４と、波長域拡張手段によって波長域が拡張されたパルスレーザー光線のパルス時間幅を拡張するパルス時間幅拡張手段６５と、パルス時間幅拡張手段によってパルス時間幅が拡張されたパルスレーザー光線を集光する集光レンズ６６と、集光レンズによって集光されたパルスレーザー光線を入光して伝送する光ファイバー６７と、光ファイバーによって伝送されたパルスレーザー光線を平行光に修正する修正レンズ６８と、修正レンズによって平行光に修正されたパルスレーザー光線を元のパルス時間幅に圧縮して集光器に伝送するパルス時間幅圧縮手段６９とを具備している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物にパルスレーザー光線を照射してレーザー加工を施す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または内部に変質層を形成し、このレーザー加工溝または変質層に沿って破断する方法が提案されている。このように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は、被加工物を保持する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パルスレーザー光線を照射するパルスレーザー光線照射手段とを具備している。このパルスレーザー光線照射手段は、パルスレーザー光線を発振するパルスレーザー発振器と、該パルスレーザー発振器が発振したパルスレーザー光線を集光してチャックテーブルに保持された被加工物に照射する集光器と、パルスレーザー発振器が発振したパルスレーザー光線を集光器に導く光伝送手段とから構成されている。
【０００４】
上述したパルスレーザー発振器から発振されたパルスレーザー光線を集光器に導く光伝送手段は、一般にレンズとミラーからなる光学系からなっている。しかるに、レンズとミラーからなる光学系は設置場所によっては設計上の自由度が少ないという問題がある。このような問題を解消するために、光ファイバーを用いた光伝送手段が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２７７７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した光伝送手段としての光ファイバーは、ガラスで形成されており、柔軟性を持たせるために直径が２５μm程度の細さに形成されている。しかるに、パルスレーザー発振器から発振されるパルスレーザー光線は直径が２〜３mmであるため、パルスレーザー発振器から発振されたパルスレーザー光線を集光レンズによって集光し光ファイバーの端面の中心に位置付ける必要がある。このようにパルスレーザー発振器から発振されるパルスレーザー光線を集光して、ピークパワー密度の高いパルスレーザー光線が光ファイバーの端面の中心に位置付けられるので、光ファイバーの端面が照射されるパルスレーザー光線によって早期に劣化するという問題がある。
【０００７】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、パルスレーザー光線発振器から発振されるパルスレーザー光線を、光ファイバーに損傷を与えることなく集光器に伝送することができる光伝送手段を備えた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】
【０００８】
上記主たる技術課題を解決するために、本発明によれば、被加工物を保持する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パルスレーザー光線を照射するパルスレーザー光線照射手段とを備え、該パルスレーザー光線照射手段がレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振器と、該パルスレーザー光線発振器が発振したパルスレーザー光線を集光してチャックテーブルに保持された被加工物に照射する集光器と、該パルスレーザー光線発振器が発振したパルスレーザー光線を集光器に導く光伝送手段とを具備しているレーザー加工装置において、
該光伝送手段は、該パルスレーザー光線発振器が発振したパルスレーザー光線の波長域を拡張する波長域拡張手段と、
該波長域拡張手段によって波長域が拡張されたパルスレーザー光線のパルス時間幅を拡張するパルス時間幅拡張手段と、
該パルス時間幅拡張手段によってパルス時間幅が拡張されたパルスレーザー光線を集光する集光レンズと、
該集光レンズによって集光されたパルスレーザー光線を入光して伝送する光ファイバーと、
該光ファイバーによって伝送されたパルスレーザー光線を平行光に修正する修正レンズと、
該修正レンズによって平行光に修正されたパルスレーザー光線を元のパルス時間幅に圧縮して該集光器に伝送するパルス時間幅圧縮手段と、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。
【０００９】
上記波長域拡張手段は、ロッド型ホトニクス結晶ファイバーと、該ロッド型ホトニクス結晶ファイバーの入光側に配設されパルスレーザー発振器が発振したパルスレーザー光線を集光する集光レンズと、該ロッド型ホトニクス結晶ファイバーの出光側に配設され該ロッド型ホトニクス結晶ファイバーから出光するパルスレーザー光線を平行光に修正する修正レンズとからなっている。
また、上記パルス時間幅拡張手段は、上記波長域拡張手段によって波長域が拡張されたパルスレーザー光線を透過する第１のビームスプリッターと、該第１のビームスプリッターを透過したパルスレーザー光線を円偏光のパルスレーザー光線に変換する第１の１／４波長板と、該第１の１／４波長板によって変換された円偏光のパルスレーザー光線を波長域に渡ってパルス時間幅を拡張して反射するパルス時間幅拡張素子とを備え、該パルス時間幅拡張素子で反射し回転方向が逆転した円偏光のパルスレーザー光線を該第１の１／４波長板によって偏光面を９０度回転して２次直線偏光にした後、該第１のビームスプリッターを介して該集光レンズに導き、
上記パルス時間幅圧縮手段は、上記修正レンズによって平行光に修正されたパルスレーザー光線を透過する第２のビームスプリッターと、該第２のビームスプリッターを透過したパルスレーザー光線を円偏光のパルスレーザー光線に変換する第２の１／４波長板と、該第２の１／４波長板によって変換された円偏光のパルスレーザー光線を波長域に渡ってパルス時間幅を圧縮して反射するパルス時間幅圧縮素子とを備え、該パルス時間幅圧縮素子で反射し回転方向が逆転した円偏光のパルスレーザー光線を該第２の１／４波長板によって偏光面を９０度回転して２次直線偏光のパルスレーザー光線を該パルスレーザー光線発振器が発振したパルスレーザー光線に戻した後、該第２のビームスプリッターを介して上記集光器に導く。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によるレーザー加工装置においては、パルスレーザー発振器が発振したパルスレーザー光線のパルス時間幅をパルス時間幅拡張手段によって拡張してピークパワー密度を低減した後に光ファイバーに導入し、光ファイバーから出光したパルスレーザー光線のパルス時間幅をパルス時間幅圧縮手段によって元のパルス時間幅に戻しピークパワー密度を元の状態に戻してから集光器に導くので、光ファイバーに損傷を与えることなく、被加工物に所望の加工を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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パルスレーザー光線照射手段の構成を簡略に示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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詳細に説明する。
【００１３】
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（X軸方向）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に加工送り方向（X軸方向）と直交する矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）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に後述するチャックテーブルの保持面に対して垂直な矢印Ｚで示す集光点位置調整方向（Z軸方向）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。
【００１４】
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（X軸方向）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（Y軸方向）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、被加工物保持面としての吸着チャック３６１上に被加工物である例えば円板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。なお、チャックテーブル３６には、後述する環状のフレームを固定するためのクランプ３６２が配設されている。
【００１５】
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（X軸方向）に移動させるためのボール螺子機構からなる加工送り手段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（X軸方向）に移動せしめられる。
【００１６】
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（Y軸方向）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（Y軸方向）に移動させるためのボール螺子機構からなる第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（Y軸方向）に移動せしめられる。
【００１７】
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（Y軸方向）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で示す集光点位置調整方向（Z軸方向）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（Y軸方向）に移動させるためのボール螺子機構からなる第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、該雄ネジロッド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（Y軸方向）に移動せしめられる。
【００１８】
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に取り付けられたパルスレーザー光線照射手段６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で示す集光点位置調整方向（Z軸方向）に移動可能に支持される。
【００１９】
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に沿って上記チャックテーブル３６の被加工物保持面に垂直な方向である矢印Ｚで示す集光点位置調整方向（Z軸方向）に移動させるための集光点位置調整手段５３を具備している。集光点位置調整手段５３は、上記加工送り手段３７や第１の割り出し送り手段３８および第２の割り出し送り手段４３と同様にボール螺子機構からなっている。この集光点位置調整手段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およびパルスレーザー光線照射手段６を案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す集光点位置調整方向（Z軸方向）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パルスレーザー光線照射手段６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パルスレーザー光線照射手段６を下方に移動するようになっている。
【００２０】
上記パルスレーザー光線照射手段６は、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６０を具備している。この円筒形状のケーシング６０の前端部には、上記パルスレーザー光線照射手段６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７が配設されている。この撮像手段７は撮像素子（赤外線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。
【００２１】
図示の実施形態におけるパルスレーザー光線照射手段６は、図２に示すように上記ケーシング６０内に配設され直線偏光のパルスレーザー光線LBを発振するパルスレーザー光線発振器６１と、ケーシング６０の先端に配設されパルスレーザー光線発振器６１によって発振されたパルスレーザー光線を集光して上記チャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射する集光器６２と、パルスレーザー光線発振器６１によって発振されたパルスレーザー光線を集光器６２に伝送する光伝送手段６３と、を具備している。
【００２２】
上記パルスレーザー光線発振器６１は、ＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなっている。なお、図示の実施形態におけるパルスレーザー光線発振器６１から発振されるパルスレーザー光線LBは、次のように設定されている。
波長 ：１０３０ｎｍ
パルス時間幅 ：１０ps
繰り返し周波数 ：２００ｋHｚ
出力 ：３W
直径 ：３．５mm
【００２３】
上記集光器６２は、図示の実施形態においては、光伝送手段６３から出光されるパルスレーザー光線を図２において下方に方向変換する方向変換ミラー６２１と、該方向変換ミラー６２１によって方向変換されたパルスレーザー光線を集光してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射する集光レンズ６２２とからなっている。
【００２４】
次に、上記光伝送手段６３について説明する。
図２に示す実施形態における光伝送手段６３は、パルスレーザー光線発振器６１が発振したパルスレーザー光線LBの波長域を拡張する波長域拡張手段６４と、該波長域拡張手段６４によって波長域が拡張されたパルスレーザー光線のパルス時間幅を拡張するパルス時間幅拡張手段６５と、該パルス時間幅拡張手段６５によってパルス時間幅が拡張されたパルスレーザー光線を集光する集光レンズ６６と、該集光レンズ６６によって集光されたパルスレーザー光線を入光して伝送する光ファイバー６７と、該光ファイバー６７によって伝送されたパルスレーザー光線を平行光に修正する修正レンズ６８と、該修正レンズ６８によって平行光に修正されたパルスレーザー光線を元のパルス時間幅に圧縮して集光器６２に伝送するパルス時間幅圧縮手段６９とによって構成されている。
【００２５】
上記波長域拡張手段６４は、ロッド型ホトニクス結晶ファイバー６４１と、該ロッド型ホトニクス結晶ファイバー６４１の入光側に配設されパルスレーザー発振器６１が発振したパルスレーザー光線を集光する集光レンズ６４２と、ロッド型ホトニクス結晶ファイバー６４１の出光側に配設されロッド型ホトニクス結晶ファイバー６４１から出光するパルスレーザー光線を平行光に修正する修正レンズ６４３とからなっている。ロッド型ホトニクス結晶ファイバー６４１は、図示の実施形態においては直径が１００μmに設定されている。従って、パルスレーザー光線発振器６１が発振したパルスレーザー光線を集光する集光レンズ６４２は、パルスレーザー光線発振器６１が発振したパルスレーザー光線を１００μm程度まで集光すればよいので、パルスレーザー光線のパワー密度が極めて高くなることはない。そして、パルスレーザー光線発振器６１が発振した直線偏光のパルスレーザー光線がロッド型ホトニクス結晶ファイバー６４１を通ることにより、波長域が拡張される。
【００２６】
上記パルス時間幅拡張手段６５は、波長域拡張手段６４によって波長域が拡張されたパルスレーザー光線を透過する第１のビームスプリッター６５１と、該第１のビームスプリッター６５１を透過した直線偏光のパルスレーザー光線を円偏光のパルスレーザー光線に変換する第１の１／４波長板６５２と、該第１の１／４波長板６５２によって変換された円偏光のパルスレーザー光線を波長域に渡ってパルス時間幅を拡張して反射するVolume Bragg Gratingと呼ばれる光の分散を遅延させてパルス時間幅を拡張するパルス時間幅拡張素子６５３とを具備している。パルス時間幅拡張素子６５３は、図示の実施形態においては波長の短い領域から波長の長い領域まで順次反射するように構成されている。例えば波長が１０３０ｎｍに設定されたパルスレーザー光線は上記波長域拡張手段６４によって例えば１０２０〜１０４０ｎｍに波長域が拡張されており、従ってパルスレーザー光線を波長域に渡って反射することによりパルス時間幅を拡張することができる。図示の実施形態においては、パルスレーザー光線発振器６１から発振されるパルスレーザー光線のパルス時間幅が１０psから２００psに拡張される。このようにしてパルス時間幅拡張素子６５３で反射し回転方向が逆転した円偏光のパルスレーザー光線を再び第１の１／４波長板６５２に導入して偏光面が９０度回転した２次直線偏光のパルスレーザー光線（パルスレーザー光線発振器６１が発振したパルスレーザー光線の偏光面が９０度回転した直線偏光）にした後、第１のビームスプリッター６５１および方向変換ミラー６５０を介して集光レンズ６６に導く。
【００２７】
集光レンズ６６に導かれた２次直線偏光のパルスレーザー光線は、集光レンズ６６によって集光されて光ファイバー６７の一端に入光する。この光ファイバー６７は、図示の実施形態においては直径が２５μmに設定されている。従って、パルスレーザー光線は、集光レンズ６６によって直径が２５μm以下になるまで集光されるが、上述したようにパルス時間幅が拡張されているのでピークパワー密度が低減しているため、光ファイバー６７に損傷を与えることはない。
【００２８】
上述したように光ファイバー６７の一端に入光した２次直線偏光のパルスレーザー光線は、他端から出光する。光ファイバー６７の他端から出光した２次直線偏光のパルスレーザー光線は、修正レンズ６８によって平行光に修正されてパルス時間幅圧縮手段６９に導かれる。
【００２９】
パルス時間幅圧縮手段６９は、修正レンズ６８によって平行光に修正された２次直線偏光のパルスレーザー光線を透過する第２のビームスプリッター６９１と、該第２のビームスプリッター６９１を透過した２次直線偏光のパルスレーザー光線を円偏光のパルスレーザー光線に変換する第２の１／４波長板６９２と、該第２の１／４波長板６９２によって変換された円偏光のパルスレーザー光線を波長域に渡ってパルス時間幅を圧縮して反射するVolume Bragg Gratingと呼ばれるパルス時間幅を圧縮するパルス時間幅圧縮素子６９３とを備えている。パルス時間幅圧縮素子６９３は、図示の実施形態においては上記パルス時間幅拡張手段６５のパルス時間幅拡張素子６５３の反射順序が逆になるように、即ち図示の実施形態においては波長の長い１０４０ｎｍ領域から波長の短い１０２０ｎｍ領域まで順次反射するように構成されている。従って、上記パルス時間幅拡張手段６５のパルス時間幅拡張素子６５３によってパルス時間幅が拡張されたパルスレーザー光線は、パルス時間幅圧縮素子６９３で波長域に渡って反射することにより元のパルス時間幅（図示の実施形態においては１０ps）に戻される。このようにしてパルス時間幅圧縮素子６９３で反射し回転方向が逆転した円偏光のパルスレーザー光線を再び第２の１／４波長板６９２に導入し、偏光面を９０度回転して２次直線偏光のパルスレーザー光線をパルスレーザー光線発振器６１が発振した最初の直線偏光のパルスレーザー光線に戻した後、第２のビームスプリッター６９１を介して集光器６２に導く。このように、上記パルス時間幅拡張手段６５のパルス時間幅拡張素子６５３によってパルス時間幅を拡張されたパルスレーザー光線は、パルス時間幅圧縮素子６９３によって元のパルス時間幅に戻されてピークパワー密度が元の状態に戻されるので、被加工物に所望の加工を施すことができる。
【符号の説明】
【００３０】
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
６：パルスレーザー光線照射手段
６１：パルスレーザー光線発振器
６２：集光器
６３：光伝送手段
６４：波長域拡張手段
６４１：ロッド型ホトニクス結晶ファイバー
６５：パルス時間幅拡張手段
６５１：第１のビームスプリッター
６５２：第１の１／４波長板
６５３：パルス時間幅拡張素子
６６：集光レンズ
６７：光ファイバー
６８：修正レンズ
６９：パルス時間幅圧縮手段
６９１：第２のビームスプリッター
６９２：第２の１／４波長板
６９３：パルス時間幅圧縮素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物にパルスレーザー光線を照射してレーザー加工を施す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または内部に変質層を形成し、このレーザー加工溝または変質層に沿って破断する方法が提案されている。このように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は、被加工物を保持する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パルスレーザー光線を照射するパルスレーザー光線照射手段とを具備している。このパルスレーザー光線照射手段は、パルスレーザー光線を発振するパルスレーザー発振器と、該パルスレーザー発振器が発振したパルスレーザー光線を集光してチャックテーブルに保持された被加工物に照射する集光器と、パルスレーザー発振器が発振したパルスレーザー光線を集光器に導く光伝送手段とから構成されている。
【０００４】
上述したパルスレーザー発振器から発振されたパルスレーザー光線を集光器に導く光伝送手段は、一般にレンズとミラーからなる光学系からなっている。しかるに、レンズとミラーからなる光学系は設置場所によっては設計上の自由度が少ないという問題がある。このような問題を解消するために、光ファイバーを用いた光伝送手段が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２７７７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した光伝送手段としての光ファイバーは、ガラスで形成されており、柔軟性を持たせるために直径が２５μm程度の細さに形成されている。しかるに、パルスレーザー発振器から発振されるパルスレーザー光線は直径が２〜３mmであるため、パルスレーザー発振器から発振されたパルスレーザー光線を集光レンズによって集光し光ファイバーの端面の中心に位置付ける必要がある。このようにパルスレーザー発振器から発振されるパルスレーザー光線を集光して、ピークパワー密度の高いパルスレーザー光線が光ファイバーの端面の中心に位置付けられるので、光ファイバーの端面が照射されるパルスレーザー光線によって早期に劣化するという問題がある。
【０００７】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、パルスレーザー光線発振器から発振されるパルスレーザー光線を、光ファイバーに損傷を与えることなく集光器に伝送することができる光伝送手段を備えた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】
【０００８】
上記主たる技術課題を解決するために、本発明によれば、被加工物を保持する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パルスレーザー光線を照射するパルスレーザー光線照射手段とを備え、該パルスレーザー光線照射手段がレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振器と、該パルスレーザー光線発振器が発振したパルスレーザー光線を集光してチャックテーブルに保持された被加工物に照射する集光器と、該パルスレーザー光線発振器が発振したパルスレーザー光線を集光器に導く光伝送手段とを具備しているレーザー加工装置において、
該光伝送手段は、該パルスレーザー光線発振器が発振したパルスレーザー光線の波長域を拡張する波長域拡張手段と、
該波長域拡張手段によって波長域が拡張されたパルスレーザー光線のパルス時間幅を拡張するパルス時間幅拡張手段と、
該パルス時間幅拡張手段によってパルス時間幅が拡張されたパルスレーザー光線を集光する集光レンズと、
該集光レンズによって集光されたパルスレーザー光線を入光して伝送する光ファイバーと、
該光ファイバーによって伝送されたパルスレーザー光線を平行光に修正する修正レンズと、
該修正レンズによって平行光に修正されたパルスレーザー光線を元のパルス時間幅に圧縮して該集光器に伝送するパルス時間幅圧縮手段と、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。
【０００９】
上記波長域拡張手段は、ロッド型ホトニクス結晶ファイバーと、該ロッド型ホトニクス結晶ファイバーの入光側に配設されパルスレーザー発振器が発振したパルスレーザー光線を集光する集光レンズと、該ロッド型ホトニクス結晶ファイバーの出光側に配設され該ロッド型ホトニクス結晶ファイバーから出光するパルスレーザー光線を平行光に修正する修正レンズとからなっている。
また、上記パルス時間幅拡張手段は、上記波長域拡張手段によって波長域が拡張されたパルスレーザー光線を透過する第１のビームスプリッターと、該第１のビームスプリッターを透過したパルスレーザー光線を円偏光のパルスレーザー光線に変換する第１の１／４波長板と、該第１の１／４波長板によって変換された円偏光のパルスレーザー光線を波長域に渡ってパルス時間幅を拡張して反射するパルス時間幅拡張素子とを備え、該パルス時間幅拡張素子で反射し回転方向が逆転した円偏光のパルスレーザー光線を該第１の１／４波長板によって偏光面を９０度回転して２次直線偏光にした後、該第１のビームスプリッターを介して該集光レンズに導き、
上記パルス時間幅圧縮手段は、上記修正レンズによって平行光に修正されたパルスレーザー光線を透過する第２のビームスプリッターと、該第２のビームスプリッターを透過したパルスレーザー光線を円偏光のパルスレーザー光線に変換する第２の１／４波長板と、該第２の１／４波長板によって変換された円偏光のパルスレーザー光線を波長域に渡ってパルス時間幅を圧縮して反射するパルス時間幅圧縮素子とを備え、該パルス時間幅圧縮素子で反射し回転方向が逆転した円偏光のパルスレーザー光線を該第２の１／４波長板によって偏光面を９０度回転して２次直線偏光のパルスレーザー光線を該パルスレーザー光線発振器が発振したパルスレーザー光線に戻した後、該第２のビームスプリッターを介して上記集光器に導く。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によるレーザー加工装置においては、パルスレーザー発振器が発振したパルスレーザー光線のパルス時間幅をパルス時間幅拡張手段によって拡張してピークパワー密度を低減した後に光ファイバーに導入し、光ファイバーから出光したパルスレーザー光線のパルス時間幅をパルス時間幅圧縮手段によって元のパルス時間幅に戻しピークパワー密度を元の状態に戻してから集光器に導くので、光ファイバーに損傷を与えることなく、被加工物に所望の加工を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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パルスレーザー光線照射手段の構成を簡略に示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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詳細に説明する。
【００１３】
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（X軸方向）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に加工送り方向（X軸方向）と直交する矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）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に後述するチャックテーブルの保持面に対して垂直な矢印Ｚで示す集光点位置調整方向（Z軸方向）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。
【００１４】
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（X軸方向）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（Y軸方向）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、被加工物保持面としての吸着チャック３６１上に被加工物である例えば円板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。なお、チャックテーブル３６には、後述する環状のフレームを固定するためのクランプ３６２が配設されている。
【００１５】
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（X軸方向）に移動させるためのボール螺子機構からなる加工送り手段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（X軸方向）に移動せしめられる。
【００１６】
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（Y軸方向）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（Y軸方向）に移動させるためのボール螺子機構からなる第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（Y軸方向）に移動せしめられる。
【００１７】
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（Y軸方向）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で示す集光点位置調整方向（Z軸方向）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（Y軸方向）に移動させるためのボール螺子機構からなる第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、該雄ネジロッド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（Y軸方向）に移動せしめられる。
【００１８】
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に取り付けられたパルスレーザー光線照射手段６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で示す集光点位置調整方向（Z軸方向）に移動可能に支持される。
【００１９】
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に沿って上記チャックテーブル３６の被加工物保持面に垂直な方向である矢印Ｚで示す集光点位置調整方向（Z軸方向）に移動させるための集光点位置調整手段５３を具備している。集光点位置調整手段５３は、上記加工送り手段３７や第１の割り出し送り手段３８および第２の割り出し送り手段４３と同様にボール螺子機構からなっている。この集光点位置調整手段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およびパルスレーザー光線照射手段６を案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す集光点位置調整方向（Z軸方向）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パルスレーザー光線照射手段６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パルスレーザー光線照射手段６を下方に移動するようになっている。
【００２０】
上記パルスレーザー光線照射手段６は、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６０を具備している。この円筒形状のケーシング６０の前端部には、上記パルスレーザー光線照射手段６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７が配設されている。この撮像手段７は撮像素子（赤外線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。
【００２１】
図示の実施形態におけるパルスレーザー光線照射手段６は、図２に示すように上記ケーシング６０内に配設され直線偏光のパルスレーザー光線LBを発振するパルスレーザー光線発振器６１と、ケーシング６０の先端に配設されパルスレーザー光線発振器６１によって発振されたパルスレーザー光線を集光して上記チャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射する集光器６２と、パルスレーザー光線発振器６１によって発振されたパルスレーザー光線を集光器６２に伝送する光伝送手段６３と、を具備している。
【００２２】
上記パルスレーザー光線発振器６１は、ＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなっている。なお、図示の実施形態におけるパルスレーザー光線発振器６１から発振されるパルスレーザー光線LBは、次のように設定されている。
波長 ：１０３０ｎｍ
パルス時間幅 ：１０ps
繰り返し周波数 ：２００ｋHｚ
出力 ：３W
直径 ：３．５mm
【００２３】
上記集光器６２は、図示の実施形態においては、光伝送手段６３から出光されるパルスレーザー光線を図２において下方に方向変換する方向変換ミラー６２１と、該方向変換ミラー６２１によって方向変換されたパルスレーザー光線を集光してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射する集光レンズ６２２とからなっている。
【００２４】
次に、上記光伝送手段６３について説明する。
図２に示す実施形態における光伝送手段６３は、パルスレーザー光線発振器６１が発振したパルスレーザー光線LBの波長域を拡張する波長域拡張手段６４と、該波長域拡張手段６４によって波長域が拡張されたパルスレーザー光線のパルス時間幅を拡張するパルス時間幅拡張手段６５と、該パルス時間幅拡張手段６５によってパルス時間幅が拡張されたパルスレーザー光線を集光する集光レンズ６６と、該集光レンズ６６によって集光されたパルスレーザー光線を入光して伝送する光ファイバー６７と、該光ファイバー６７によって伝送されたパルスレーザー光線を平行光に修正する修正レンズ６８と、該修正レンズ６８によって平行光に修正されたパルスレーザー光線を元のパルス時間幅に圧縮して集光器６２に伝送するパルス時間幅圧縮手段６９とによって構成されている。
【００２５】
上記波長域拡張手段６４は、ロッド型ホトニクス結晶ファイバー６４１と、該ロッド型ホトニクス結晶ファイバー６４１の入光側に配設されパルスレーザー発振器６１が発振したパルスレーザー光線を集光する集光レンズ６４２と、ロッド型ホトニクス結晶ファイバー６４１の出光側に配設されロッド型ホトニクス結晶ファイバー６４１から出光するパルスレーザー光線を平行光に修正する修正レンズ６４３とからなっている。ロッド型ホトニクス結晶ファイバー６４１は、図示の実施形態においては直径が１００μmに設定されている。従って、パルスレーザー光線発振器６１が発振したパルスレーザー光線を集光する集光レンズ６４２は、パルスレーザー光線発振器６１が発振したパルスレーザー光線を１００μm程度まで集光すればよいので、パルスレーザー光線のパワー密度が極めて高くなることはない。そして、パルスレーザー光線発振器６１が発振した直線偏光のパルスレーザー光線がロッド型ホトニクス結晶ファイバー６４１を通ることにより、波長域が拡張される。
【００２６】
上記パルス時間幅拡張手段６５は、波長域拡張手段６４によって波長域が拡張されたパルスレーザー光線を透過する第１のビームスプリッター６５１と、該第１のビームスプリッター６５１を透過した直線偏光のパルスレーザー光線を円偏光のパルスレーザー光線に変換する第１の１／４波長板６５２と、該第１の１／４波長板６５２によって変換された円偏光のパルスレーザー光線を波長域に渡ってパルス時間幅を拡張して反射するVolume Bragg Gratingと呼ばれる光の分散を遅延させてパルス時間幅を拡張するパルス時間幅拡張素子６５３とを具備している。パルス時間幅拡張素子６５３は、図示の実施形態においては波長の短い領域から波長の長い領域まで順次反射するように構成されている。例えば波長が１０３０ｎｍに設定されたパルスレーザー光線は上記波長域拡張手段６４によって例えば１０２０〜１０４０ｎｍに波長域が拡張されており、従ってパルスレーザー光線を波長域に渡って反射することによりパルス時間幅を拡張することができる。図示の実施形態においては、パルスレーザー光線発振器６１から発振されるパルスレーザー光線のパルス時間幅が１０psから２００psに拡張される。このようにしてパルス時間幅拡張素子６５３で反射し回転方向が逆転した円偏光のパルスレーザー光線を再び第１の１／４波長板６５２に導入して偏光面が９０度回転した２次直線偏光のパルスレーザー光線（パルスレーザー光線発振器６１が発振したパルスレーザー光線の偏光面が９０度回転した直線偏光）にした後、第１のビームスプリッター６５１および方向変換ミラー６５０を介して集光レンズ６６に導く。
【００２７】
集光レンズ６６に導かれた２次直線偏光のパルスレーザー光線は、集光レンズ６６によって集光されて光ファイバー６７の一端に入光する。この光ファイバー６７は、図示の実施形態においては直径が２５μmに設定されている。従って、パルスレーザー光線は、集光レンズ６６によって直径が２５μm以下になるまで集光されるが、上述したようにパルス時間幅が拡張されているのでピークパワー密度が低減しているため、光ファイバー６７に損傷を与えることはない。
【００２８】
上述したように光ファイバー６７の一端に入光した２次直線偏光のパルスレーザー光線は、他端から出光する。光ファイバー６７の他端から出光した２次直線偏光のパルスレーザー光線は、修正レンズ６８によって平行光に修正されてパルス時間幅圧縮手段６９に導かれる。
【００２９】
パルス時間幅圧縮手段６９は、修正レンズ６８によって平行光に修正された２次直線偏光のパルスレーザー光線を透過する第２のビームスプリッター６９１と、該第２のビームスプリッター６９１を透過した２次直線偏光のパルスレーザー光線を円偏光のパルスレーザー光線に変換する第２の１／４波長板６９２と、該第２の１／４波長板６９２によって変換された円偏光のパルスレーザー光線を波長域に渡ってパルス時間幅を圧縮して反射するVolume Bragg Gratingと呼ばれるパルス時間幅を圧縮するパルス時間幅圧縮素子６９３とを備えている。パルス時間幅圧縮素子６９３は、図示の実施形態においては上記パルス時間幅拡張手段６５のパルス時間幅拡張素子６５３の反射順序が逆になるように、即ち図示の実施形態においては波長の長い１０４０ｎｍ領域から波長の短い１０２０ｎｍ領域まで順次反射するように構成されている。従って、上記パルス時間幅拡張手段６５のパルス時間幅拡張素子６５３によってパルス時間幅が拡張されたパルスレーザー光線は、パルス時間幅圧縮素子６９３で波長域に渡って反射することにより元のパルス時間幅（図示の実施形態においては１０ps）に戻される。このようにしてパルス時間幅圧縮素子６９３で反射し回転方向が逆転した円偏光のパルスレーザー光線を再び第２の１／４波長板６９２に導入し、偏光面を９０度回転して２次直線偏光のパルスレーザー光線をパルスレーザー光線発振器６１が発振した最初の直線偏光のパルスレーザー光線に戻した後、第２のビームスプリッター６９１を介して集光器６２に導く。このように、上記パルス時間幅拡張手段６５のパルス時間幅拡張素子６５３によってパルス時間幅を拡張されたパルスレーザー光線は、パルス時間幅圧縮素子６９３によって元のパルス時間幅に戻されてピークパワー密度が元の状態に戻されるので、被加工物に所望の加工を施すことができる。
【符号の説明】
【００３０】
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
６：パルスレーザー光線照射手段
６１：パルスレーザー光線発振器
６２：集光器
６３：光伝送手段
６４：波長域拡張手段
６４１：ロッド型ホトニクス結晶ファイバー
６５：パルス時間幅拡張手段
６５１：第１のビームスプリッター
６５２：第１の１／４波長板
６５３：パルス時間幅拡張素子
６６：集光レンズ
６７：光ファイバー
６８：修正レンズ
６９：パルス時間幅圧縮手段
６９１：第２のビームスプリッター
６９２：第２の１／４波長板
６９３：パルス時間幅圧縮素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を保持する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パルスレーザー光線照射手段とを備え、該パルスレーザー光線照射手段がパルスレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振器と、該パルスレーザー光線発振器が発振したパルスレーザー光線を集光してチャックテーブルに保持された被加工物に照射する集光器と、該パルスレーザー光線発振器が発振したパルスレーザー光線を集光器に導く光伝送手段とを具備しているレーザー加工装置において、
該光伝送手段は、該パルスレーザー光線発振器が発振したパルスレーザー光線の波長域を拡張する波長域拡張手段と、
該波長域拡張手段によって波長域が拡張されたパルスレーザー光線のパルス時間幅を拡張するパルス時間幅拡張手段と、
該パルス時間幅拡張手段によってパルス時間幅が拡張されたパルスレーザー光線を集光する集光レンズと、
該集光レンズによって集光されたパルスレーザー光線を入光して伝送する光ファイバーと、
該光ファイバーによって伝送されたパルスレーザー光線を平行光に修正する修正レンズと、
該修正レンズによって平行光に修正されたパルスレーザー光線を元のパルス時間幅に圧縮して該集光器に伝送するパルス時間幅圧縮手段と、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】
該波長域拡張手段は、ロッド型ホトニクス結晶ファイバーと、該ロッド型ホトニクス結晶ファイバーの入光側に配設されパルスレーザー発振器が発振したパルスレーザー光線を集光する集光レンズと、該ロッド型ホトニクス結晶ファイバーの出光側に配設され該ロッド型ホトニクス結晶ファイバーから出光するパルスレーザー光線を平行光に修正する修正レンズとからなっている、請求項１のレーザー加工装置。
【請求項３】
該パルス時間幅拡張手段は、該波長域拡張手段によって波長域が拡張されたパルスレーザー光線を透過する第１のビームスプリッターと、該第１のビームスプリッターを透過したパルスレーザー光線を円偏光のパルスレーザー光線に変換する第１の１／４波長板と、該第１の１／４波長板によって変換された円偏光のパルスレーザー光線を波長域に渡ってパルス時間幅を拡張して反射するパルス時間幅拡張素子とを備え、該パルス時間幅拡張素子で反射し回転方向が逆転した円偏光のパルスレーザー光線を該第１の１／４波長板によって偏光面を９０度回転して２次直線偏光にした後、該第１のビームスプリッターを介して該集光レンズに導き、
該パルス時間幅圧縮手段は、該修正レンズによって平行光に修正されたパルスレーザー光線を透過する第２のビームスプリッターと、該第２のビームスプリッターを透過したパルスレーザー光線を円偏光のパルスレーザー光線に変換する第２の１／４波長板と、該第２の１／４波長板によって変換された円偏光のパルスレーザー光線を波長域に渡ってパルス時間幅を圧縮して反射するパルス時間幅圧縮素子とを備え、該パルス時間幅圧縮素子で反射し回転方向が逆転した円偏光のパルスレーザー光線を該第２の１／４波長板によって偏光面を９０度回転して２次直線偏光のパルスレーザー光線を該パルスレーザー光線発振器が発振したパルスレーザー光線に戻した後、該第２のビームスプリッターを介して該集光器に導く、請求項１又は２記載のレーザー加工装置。
【請求項１】
被加工物を保持する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パルスレーザー光線照射手段とを備え、該パルスレーザー光線照射手段がパルスレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振器と、該パルスレーザー光線発振器が発振したパルスレーザー光線を集光してチャックテーブルに保持された被加工物に照射する集光器と、該パルスレーザー光線発振器が発振したパルスレーザー光線を集光器に導く光伝送手段とを具備しているレーザー加工装置において、
該光伝送手段は、該パルスレーザー光線発振器が発振したパルスレーザー光線の波長域を拡張する波長域拡張手段と、
該波長域拡張手段によって波長域が拡張されたパルスレーザー光線のパルス時間幅を拡張するパルス時間幅拡張手段と、
該パルス時間幅拡張手段によってパルス時間幅が拡張されたパルスレーザー光線を集光する集光レンズと、
該集光レンズによって集光されたパルスレーザー光線を入光して伝送する光ファイバーと、
該光ファイバーによって伝送されたパルスレーザー光線を平行光に修正する修正レンズと、
該修正レンズによって平行光に修正されたパルスレーザー光線を元のパルス時間幅に圧縮して該集光器に伝送するパルス時間幅圧縮手段と、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】
該波長域拡張手段は、ロッド型ホトニクス結晶ファイバーと、該ロッド型ホトニクス結晶ファイバーの入光側に配設されパルスレーザー発振器が発振したパルスレーザー光線を集光する集光レンズと、該ロッド型ホトニクス結晶ファイバーの出光側に配設され該ロッド型ホトニクス結晶ファイバーから出光するパルスレーザー光線を平行光に修正する修正レンズとからなっている、請求項１のレーザー加工装置。
【請求項３】
該パルス時間幅拡張手段は、該波長域拡張手段によって波長域が拡張されたパルスレーザー光線を透過する第１のビームスプリッターと、該第１のビームスプリッターを透過したパルスレーザー光線を円偏光のパルスレーザー光線に変換する第１の１／４波長板と、該第１の１／４波長板によって変換された円偏光のパルスレーザー光線を波長域に渡ってパルス時間幅を拡張して反射するパルス時間幅拡張素子とを備え、該パルス時間幅拡張素子で反射し回転方向が逆転した円偏光のパルスレーザー光線を該第１の１／４波長板によって偏光面を９０度回転して２次直線偏光にした後、該第１のビームスプリッターを介して該集光レンズに導き、
該パルス時間幅圧縮手段は、該修正レンズによって平行光に修正されたパルスレーザー光線を透過する第２のビームスプリッターと、該第２のビームスプリッターを透過したパルスレーザー光線を円偏光のパルスレーザー光線に変換する第２の１／４波長板と、該第２の１／４波長板によって変換された円偏光のパルスレーザー光線を波長域に渡ってパルス時間幅を圧縮して反射するパルス時間幅圧縮素子とを備え、該パルス時間幅圧縮素子で反射し回転方向が逆転した円偏光のパルスレーザー光線を該第２の１／４波長板によって偏光面を９０度回転して２次直線偏光のパルスレーザー光線を該パルスレーザー光線発振器が発振したパルスレーザー光線に戻した後、該第２のビームスプリッターを介して該集光器に導く、請求項１又は２記載のレーザー加工装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−９６２６８（Ｐ２０１２−９６２６８Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４６５７５（Ｐ２０１０−２４６５７５）
【出願日】平成２２年１１月２日（２０１０．１１．２）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２日（２０１０．１１．２）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
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