光学装置およびこれを備えるレーザー加工装置
【課題】簡素な構成で２ビームの分岐と２ビーム間の間隔の調整が可能な光学装置を提供すること。
【解決手段】発振器２から発振されたレーザービームＬｂを、透過して進む第一の分岐ビームと、反射して進む第二の分岐ビームと、に分岐させるビームスプリッター３１と、このビームスプリッター３１から出射した第一の分岐ビームＬｂ１を再びビームスプリッターに向けて反射する第一のミラー３４と、このビームスプリッター３１から出射した第二の分岐ビームＬｂ２を再びビームスプリッター３１に向けて反射する第二のミラー３６と、ビームスプリッター３１におけるレーザービームＬｂの分岐点３２を回転中心として、第一のミラー３４と第二のミラー３６とを一体的に回転させる円板状の回転部３７と、を備えている。
【解決手段】発振器２から発振されたレーザービームＬｂを、透過して進む第一の分岐ビームと、反射して進む第二の分岐ビームと、に分岐させるビームスプリッター３１と、このビームスプリッター３１から出射した第一の分岐ビームＬｂ１を再びビームスプリッターに向けて反射する第一のミラー３４と、このビームスプリッター３１から出射した第二の分岐ビームＬｂ２を再びビームスプリッター３１に向けて反射する第二のミラー３６と、ビームスプリッター３１におけるレーザービームＬｂの分岐点３２を回転中心として、第一のミラー３４と第二のミラー３６とを一体的に回転させる円板状の回転部３７と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハへレーザー照射を行う光学装置およびこれを備える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ワークの表面に格子状に配列されたストリート（切断ライン）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等の回路が形成されている半導体ワークをストリートに沿って切断することによって回路毎に分割して個々の半導体チップを製造している。半導体ワークのストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われており、レーザー光線を照射して切断する加工方法も行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、加工の効率を向上させるためにレーザービームを２つに分岐させて２箇所を同時に加工できる光学系も提案されている（例えば、特許文献２，３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３０５４２０号公報
【特許文献２】特開２００１−１２１２８１号公報
【特許文献３】特表２００３−５３１３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の光学系は、ガルバノミラーや楔形プリズムをそれぞれ２軸以上回転させ、２ビームを制御する方式であり駆動制御が複雑で、コストがかかり、スペースが大きくなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その主な技術的課題は従来よりも簡素な構成で２ビームの分岐と２ビーム間の間隔の調整が可能な光学装置およびこれ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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、レーザービームを発振する発振器と、該発振器から発振されたレーザービームを２つに分岐させる分岐機構と、該分岐機構から出射された２つのレーザービームを集光する集光器と、を有する光学装置であって、該分岐機構は、該発振器から発振されたレーザービームを、透過して進む第一の分岐ビームと、反射して進む第二の分岐ビームと、に分岐させるビームスプリッターと、該ビームスプリッターから出射した該第一の分岐ビームを再び該ビームスプリッターに向けて反射する第一のミラーと、該ビームスプリッターから出射した該第二の分岐ビームを再び該ビームスプリッターに向けて反射する第二のミラーと、該ビームスプリッターにおける該レーザービームの分岐点を回転中心として、該第一のミラーと該第二のミラーとを一体的に回転させる回転部と、該回転部を回転させて該第一のミラーへの該第一の分岐ビームの入射角度と該第二のミラーへの該第二の分岐ビームの入射角度とを変更することによって、該第一のミラーで反射した後に該ビームスプリッターで反射する第一の分岐ビームと、該第二のミラーで反射した後に該ビームスプリッターを透過する第二の分岐ビームと、が成す角度を調整する制御部と、を有し、該集光器は、該ビームスプリッターを透過した後に、該第一のミラーで反射して該ビームスプリッターに再び入射し、該ビームスプリッターで反射して該ビームスプリッターから出射した該第一の分岐ビームと、該ビームスプリッターで反射した後に、該第二のミラーで反射して該ビームスプリッターに再び入射し、該ビームスプリッターを透過して該ビームスプリッターから出射した該第二の分岐ビームと、が進む光路上に配置されたことを特徴とする。
【０００８】
また、この発明にかかる光学装置は、上記の発明において、該ビームスプリッターは偏光ビームスプリッターであり、該分岐機構は、該レーザービームの分岐点と該第一のミラーとの間に配設された第一の１／４波長板と、該レーザービームの分岐点と該第二のミラーとの間に配設された第二の１／４波長板と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、この発明にかかる光学装置は、上記の発明において、該ビームスプリッターはハーフミラーであることを特徴とする。
【００１０】
また、この発明にかかる光学装置は、上記の発明において、該ビームスプリッターから出射された該第一の分岐ビームを、前記回転中心を通る回転軸に平行をなす方向に向けて反射する第一の中間ミラーと、該ビームスプリッターから出射された該第二の分岐ビームを、前記回転中心を通る回転軸に平行をなす方向に向けて反射する第二の中間ミラーと、を備え、該第一のミラーは該第一の中間ミラーで反射された該第一の分岐ビームを該ビームスプリッターにおける、該発振器から発振されたレーザービームが入射する位置から前記回転軸方向に離れた位置に入射させ、該第二のミラーは該第二の中間ミラーで反射された該第二の分岐ビームを該ビームスプリッターにおける、該発振器から発振されたレーザービームが入射する位置から該回転軸方向に離れた位置に入射させるように設定されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、ワークを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたワークにレーザービームを照射して加工する加工手段と、を有するレーザー加工装置であって、該加工手段は上記の光学装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、１軸の回転駆動機構のみで２ビームの分岐と２ビーム間の間隔の調整が可能な光学装置およびレーザー加工装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る光学装置の概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係る光学装置における分岐機構を示す説明図である。
【図３−１】図３−１は、本発明の実施の形態１に係る光学装置における分岐機構のミラーへの入射角度が０度の場合の分岐ビームを示す図である。
【図３−２】図３−２は、本発明の実施の形態１に係る光学装置における分岐機構のミラーを時計回り方向へθ１回転させた状態を示す図である。
【図３−３】図３−３は、本発明の実施の形態１に係る光学装置における分岐機構のミラーを時計回り方向へθ２回転させた状態を示す図である。
【図３−４】図３−４は、本発明の実施の形態１に係る光学装置における分岐機構のミラーを反時計回り方向へθ１回転させた状態を示す図である。
【図３−５】図３−５は、本発明の実施の形態１に係る光学装置における分岐機構のミラーを反時計回り方向へθ２回転させた状態を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態２に係る光学装置の分岐機構にレーザービームを入射させた状態を示す斜視図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係るレーザー加工装置の斜視図である。
【図６−１】図６−１は、ウェーハの分割予定ライン近傍の断面図である。
【図６−２】図６−２は、ウェーハの分割予定ラインに所定間隔を隔てた位置に分岐ビームを照射している状態を示す断面図である。
【図６−３】図６−３は、ウェーハの分割予定ラインの幅方向中央に沿ってビームを照射して分割溝を形成している状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の各実施の形態に係る光学装置およびレーザー加工装置ついて図面に基づいて説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１〜図３は、本発明の実施の形態１に係る光学装置１を示している。本実施の形態に係る光学装置１は、ワークの分割予定ラインに沿って分割する際に、レーザー加工を行う場合に適用することができる。
【００１６】
図１に示すように、光学装置１は、レーザービームＬｂを発振する発振器２と、発振器２から発振されたレーザービームＬｂが入射され、このレーザービームＬｂを、第一の分岐ビームＬｂ１と第二の分岐ビームＬｂ２の２つに分岐し、または１つビームとして出射させる分岐機構３と、これら分岐機構３から出射されたビームを集光してワークＷに対して所定のビーム径となるように調整する集光器４と、分岐機構３を調節するために駆動させる駆動部５と、駆動部５を制御する制御部６と、を備える。
【００１７】
発振器２は、所定波長のレーザー光線を発振するためのものであり、例えばＹＡＧレーザー発振器やＹＶＯ４レーザー発振器など各種のレーザー光線発振器を適用することが可能である。
【００１８】
図２に示すように、分岐機構３は、発振器２から発振されたレーザービームＬｂを、透過して進む第一の分岐ビームＬｂ１と、反射して進む第二の分岐ビームＬｂ２と、に分岐させるビームスプリッター３１と、このビームスプリッター３１から出射した第一の分岐ビームＬｂ１を再びビームスプリッターに向けて反射する第一のミラー３４と、このビームスプリッター３１から出射した第二の分岐ビームＬｂ２を再びビームスプリッター３１に向けて反射する第二のミラー３６と、ビームスプリッター３１におけるレーザービームＬｂの分岐点３２を回転中心として、第一のミラー３４と第二のミラー３６とを一体的に回転させる円板状の回転部３７と、を備えている。
【００１９】
特に、第一のミラー３４と第二のミラー３６とは、回転部３７の回転に伴い、同じ円上を回転移動するように設定されている。換言すると、第一のミラー３４と第二のミラー３６は、分岐点３２までの距離が等しくなるように設定されている。
【００２０】
上記の回転部３７は、図１に示した駆動部５を駆動、回転させることで、第一のミラー３４への第一の分岐ビームＬｂ１の入射角度と第二のミラー３６への第二の分岐ビームＬｂ２の入射角度とを変更するようになっている。このため、第一のミラー３４で反射した後にビームスプリッター３１で反射する第一の分岐ビームＬｂ１と、第二のミラー３６で反射した後にビームスプリッター３１を透過する第二の分岐ビームＬｂ２とが成す角度２θ（図２参照）が回転部３７を駆動することにより調整されるようになっている。
【００２１】
ビームスプリッター３１は、発振器２から出射されたレーザービームＬｂを２つに分割するものであり、本実施の形態では偏光成分を分離できる偏光ビームスプリッターを用いている。このビームスプリッター３１の構造は、直角プリズムを２つ貼り合わせた正四角柱形状であり、接合面３１Ａに誘電体多層膜や金属薄膜のコーティングが施されている。また、本実施の形態で用いるビームスプリッター３１は、反射光と透過光の強さがほぼ一対一のハーフミラーが用いられている。
【００２２】
本実施の形態では、ビームスプリッター３１が偏光ビームスプリッターであるため、ビームスプリッター３１において、接合面３１Ａを透過して進む第一の分岐ビームＬｂ１が出射する面３１２と第一のミラー３４との間に、第一の１／４波長板３３が配置されている。また、ビームスプリッター３１において、接合面３１Ａで反射して進む第二の分岐ビームＬｂ２が出射する面３１３と第二のミラー３６との間に、第二の１／４波長板３５が配置されている。このような配置により、ビームスプリッター３１の接合面３１Ａを透過した第一の分岐ビームＬｂ１は、第一のミラー３４で反射されることにより、第一の１／４波長板３３を２回通過して直線偏光状態が９０°回転した状態で接合面３１Ａに戻るため、接合面３１Ａで反射される。また、接合面３１Ａで反射された第二の分岐ビームＬｂ２は、第二のミラー３６で反射されることにより、第二の１／４波長板３５を２回通過することで直線偏光状態が９０°回転した状態で接合面３１Ａに戻るため、接合面３１Ａを通過する。本実施の形態では、ビームスプリッター３１が偏光ビームスプリッターであるため、分岐の際のビームのエネルギーロスが無偏光ビームスプリッターを使用した場合よりも低減される。
【００２３】
図２において、本実施の形態では、ビームスプリッター３１は固定側であり、回転部３７が回転することにより、第一のミラー３４と第二のミラー３６が、ビームスプリッター３１の周りを回動するようになっている。なお、回転部３７は、ビームスプリッター３１におけるレーザービームＬｂの分岐点３２を通り、かつ、分岐点３２で分岐した直後の該第一の分岐ビーム及び該第二の分岐ビームが形成する面と直交する線を回転軸としている。第一のミラー３４と第二のミラー３６は、円板状の回転部３７の周縁に沿って互いに９０度の角度をなす位置に配置され、回転部３７の周縁に対してミラー面が接線方向となるように取り付けられている。なお、図２は、ビームスプリッター３１の面３１１から入射したビームＬｂが分岐点３２で分岐して透過する第一の分岐ビームＬｂ１および分岐点３２で反射する第二の分岐ビームＬｂ２に対して、図面において時計回り方向にわずかに回転移動させた状態を示している。
【００２４】
駆動部５は、回転部３７を回転駆動するモータなどを備え、制御部６は、回転部３７の回転移動量を駆動部５の駆動を介して制御するようになっている。具体的には、制御部６は、最終的に分岐機構３から出射される２本のビームの間隔の変更や、１本のビームとする場合などの制御を回転部３７の回転角度を調整することにより行っている。
【００２５】
集光器４としては、角度の調整を容易にするために、ｆθレンズを使用することが好ましい。本実施の形態では、このようなｆθレンズを使用した状態で、第一のミラー３４および第二のミラー３６での反射角度θを０．００１°にすることによってビームの間隔を１００μｍ（中心位置からそれぞれビームが５０μｍずつ離れる）となるように設定されている。
【００２６】
以下、図３−１〜図３−５を用いて、分岐機構３の作用・動作について説明する。なお、図３−１〜図３−５においては、説明を簡略にするため、第一の１／４波長板３３および第二の１／４波長板３５の図示を省略する。
【００２７】
図３−１は、ビームスプリッター３１の接合面３１Ａを透過した第一の分岐ビームＬｂ１が第一のミラー３４に直角に入射し、接合面３１Ａを反射した第二の分岐ビームＬｂ２が、第二のミラー３６に直角に入射する場合を示している。この場合は、ビームスプリッター３１の面３１２から出射されるビームＬｂ１は第一のミラー３４とので反射されて分岐点３２に戻り接合面３１Ａで反射されて面３１４から出射される。また、ビームスプリッター３１の面３１３から出射されるビームＬｂ２は第二のミラー３６で反射されて分岐点３２に戻り接合面３１Ａを透過して面３１４から出射されるビームＬｂ１と合流する。したがって、この場合、面３１４から出射されるビームは、第一の分岐ビームＬｂ１と第二の分岐ビームＬｂ２を合わせたものとなり、ビームの強度が高い。
【００２８】
図３−２は、図３−１の状態から回転部３７を僅かに時計回り方向にθ１回転移動させた状態を示している。この場合、分岐点３２から分岐された第一の分岐ビームＬｂ１は、第一のミラー３４で分岐点３２の近傍の接合面３１Ａに向けて反射され、接合面３１Ａで反射されて面３１４から出射される。この面３１４から出射される第一の分岐ビームＬｂ１は、面３１４の法線に対して−θ１の角度をなす。分岐点３２から分岐された第二の分岐ビームＬｂ２は、第二のミラー３６で分岐点３２の近傍の接合面３１Ａに向けて反射され、接合面３１Ａを透過して面３１４から出射される。この面３１４から出射される第二の分岐ビームＬｂ２は、面３１４の法線に対して＋θ１の角度をなす。したがって、回転部３７をθ１だけ回転することにより、面３１４から出射される第一の分岐ビームＬｂ１と第二の分岐ビームＬｂ３とのなす角度を２θ１にすることが可能となる。本実施の形態では、このようなｆθレンズを使用した状態で、第一のミラー３４および第二のミラー３６での反射角度θを０．００１°にすることによってビームの間隔を１００μｍ（中心位置からそれぞれビームが５０μｍずつ離れる）となるように設定されている。図３−３は、更に回転部３７を時計回り方向へθ２だけ回転させた場合を示す。この場合は、面３１４から出射される第一の分岐ビームＬｂ１と第二の分岐ビームＬｂ３とのなす角度を２θ２にすることが可能となる。
【００２９】
図３−４は、回転部３７をビームスプリッター３１に対してθ１だけ反時計回り方向に回転させた場合を示す。この場合は、図３−２に示した場合と同様に、ビームスプリッター３１の面３１４から出射される第一の分岐ビームＬｂ１と第二の分岐ビームＬｂ２とのなす角度は２θ１となる。図３−５は、回転部３７をビームスプリッター３１に対して、θ１より大きいθ２だけ反時計回り方向に回転させた場合を示す。この場合は、図３−２に示した場合と同様に、面３１４から出射される第一の分岐ビームＬｂ１と第二の分岐ビームＬｂ２とのなす角度は２θ２となる。
【００３０】
以上、本実施の形態に係る光学装置１の構成および作用・動作について説明したが、この光学装置１によれば、第一のミラー３４と第二のミラー３６を回転部３７に一体的に設けるという簡素な構成で２ビーム（Ｌｂ１，Ｌｂ２）の分岐と２ビーム間の間隔の調整を簡単に行うことができる。
【００３１】
また、本実施の形態に係る光学装置１を用いれば、図３−１に示すように、ビームスプリッター３１の面３１４から出射されるビームを１本にすることができ、例えば、ウェーハの分割予定ラインにおける分割溝などの形成に用いることができる。さららに、この光学装置１を用いれば、回転部３７の角度調整を制御部６で行うことにより、ウェーハの分割予定ラインの幅方向の両端部分に一対の互いに離れた膜剥がれ防止用の浅い溝を加工することが容易となる。したがって、このような浅い溝を２本のビームで加工して膜剥がれを防止できる構造を形成した後、これら浅い溝の中間に１本のビームで分割溝を形成することも簡単な切り換え操作で行うことが可能となる。
【００３２】
さらに、本実施の形態では、偏光ビームスプリッターと１／４波長板３３を使用することでレーザービームＬｂが分岐する際のビームのロスが無偏光ビームスプリッターを使用した場合よりも低減される。
【００３３】
（実施の形態２）
次に、図４を用いて、本発明の実施の形態２に係る光学装置について説明する。なお、本実施の形態の光学装置は、上記実施の形態１に係る光学装置１と分岐機構３Ａの構成が異なるだけであるため、分岐機構３Ａ以外の部分の構成の説明は省略する。また、上記実施の形態１と同一部分には同一の符号、類似部分には類似の符号を用いて説明する。また、本実施の形態においても、ビームスプリッター３１は、偏光ビームスプリッターを用いているが、１／４波長板の図示を省略して説明する。
【００３４】
図４に示すように、本実施の形態に係る分岐機構３Ａは、ビームスプリッター３１の面３１２側には接合面３１Ａで分岐して接合面３１Ａを透過した第一の分岐ビームＬｂ１が入射する第一の中間ミラー３４−１が配置されている。この第一の中間ミラー３４−１のミラー面３４Ａは、Ｙ方向と反対の方向へ向けて面３１２に対して４５度傾斜するように配置されている。また、ビームスプリッター３１の面３１３側には接合面３１Ａで分岐して接合面３１Ａを反射した第二の分岐ビームＬｂ２が入射する第二の中間ミラー３６−１が配置されている。この第二の中間ミラー３６−１のミラー面３６Ａは、Ｙ方向と反対の方向へ面３１３に対して４５度傾斜するように配置されている。ビームスプリッター３１と第一の中間ミラー３４−１と第二の中間ミラー３６−１は、位置関係が固定されている。
【００３５】
分岐機構３Ａは、固定されたビームスプリッター３１に対して、ビームスプリッター３１の周りを回転可能に設けられた第一のミラー３４−２と第二のミラー３６−２を備えている。これら第一のミラー３４−２と第二のミラー３６−２は、直角に屈曲したＬ字形状のアーム３０のそれぞれ端部に固定されている。アーム３０は屈曲する部分に回転部３０Ａが設けられている。この回転部３０Ａの中心軸は、ビームスプリッター３１におけるレーザービームＬｂが入射する接合面３１Ａの分岐点３２を通り、分岐点３２で分岐した直後の該第一の分岐ビーム及び該第二の分岐ビームが形成する面と直交するように設定されている。このアーム３０に固定された第一のミラー３４−２と第二のミラー３６−２は、図４に示すように、矢印ａ方向に回動可能となっている。回転軸３０Ａは、上記の実施の形態１と同様の駆動部５および制御部６により回転制御されるようになっている。
【００３６】
第一のミラー３４−２のミラー面３４Ｂは、第一の中間ミラー３４−１のミラー面３４Ａと直角をなすように配置されている。第一の中間ミラー３４−１のミラー面３４Ａは、分岐点３２から到る第一の分岐ビームＬｂ１を、上記中心軸に平行をなす方向に向けて反射するようになっている。すなわち、第一の中間ミラー３４−１のミラー面３４Ａから出射された第一の分岐ビームＬｂ１は、第一のミラー３４−２のミラー面３４Ｂへ到るようになっている。そして、第一のミラー３４−２のミラー面３４Ｂで出射された第一の分岐ビームＬｂ１を、ビームスプリッター３１における分岐点３２からＹ方向逆の方向に位置する箇所の面３１２へほぼ直角に入射させるように設定されている。第二のミラー３６−２のミラー面３６Ｂは、第二の中間ミラー３６−１のミラー面３６Ａと直角をなすように配置されている。そして、ミラー面３６Ａから出射された第二の分岐ビームＬｂ２を、ビームスプリッター３１における分岐点３２からＹ方向と逆の方向に位置する箇所の面３１３へほぼ直角なすように入射させるように設定されている。なお、本実施の形態では、図示しない１／４波長板の配置位置としては、分岐点３２を通過した第一の分岐ビームＬｂ１の経路については、例えば、面３１２と第一の中間ミラー３４−１との間と、第一のミラー３４−２と面３１２との間と、の２箇所に配置すればよい。また、第二の分岐ビームＬｂ２の経路については、例えば面３１３と第二の中間ミラー３６−１との間と、第二のミラー３６−２と面３１３との間と、の２箇所に配置すればよい。なお、このように２つの１／４波長板を使用せずに１／２波長板を用いるならば、例えば、面３１２と第一の中間ミラー３４−１との間と、面３１３と第二の中間ミラー３６−１との間と、にそれぞれ１つずつ１／２波長板配置すればよい。要は、ビームスプリッター３１から出射して再び入射するまでの間の光路に１／２波長板が１つ、若しくは１／４波長板が２つあればよい。
【００３７】
図４は、第一のミラー３４−２と第二のミラー３６−２が回転していない初期状態において、分岐機構３Ａにおけるビームスプリッター３１の分岐点３２に、レーザービームＬｂを入射させた状態を示すものである。この場合、分岐点３２で分岐し接合面３１Ａを通過した第一の分岐ビームＬｂ１は、第一の中間ミラー３４−１のミラー面３４Ａで反射され、第一のミラー３４−２のミラー面３４Ｂに入射し、面３１２へ向けて反射される。面３１２に入射した第一の分岐ビームＬｂ１は、接合面３１Ａで反射されてＺ方向と逆の方向へ出射される。分岐点３２で分岐し接合面３１Ａで反射された第二の分岐ビームＬｂ２は、第二の中間ミラー３６−１のミラー面３６Ａで反射され、第二のミラー３６−２のミラー面３６Ｂに入射し、面３１３へ向けて反射される。面３１３に入射した第二の分岐ビームＬｂ２は、接合面３１Ａを透過してＺ方向と逆の方向へ出射される。
【００３８】
本実施の形態に係る光学装置においても、分岐機構３Ａにおいて第一のミラー３４−２と第二のミラー３６−２とを一体的に回動させることにより、図４に示すように、最終的に第一の分岐ビームＬｂ１と第二の分岐ビームＬｂ２とが重なって出射される状態や、これらの分岐ビームが互いに任意の距離だけ離れるように出射される状態に制御することが可能となる。
【００３９】
特に、本実施の形態では、ビームスプリッター３１から一旦出射された第一の分岐ビームＬｂ１と第二の分岐ビームＬｂ２は、第一の中間ミラー３４−１、第二の中間ミラー３６−１と、第一のミラー３４−２と第二のミラー３６−２を介して反射されることにより、ビームスプリッター３１における分岐点３２から離れた場所に入射するため、ビームスプリッター３１がレーザービームによって劣化することを抑制することができる。
【００４０】
（レーザー加工装置の構成）
次に、図５を用いて、本発明の実施の形態１に係る光学装置１を適用したレーザー加工装置１００の構成について説明する。
【００４１】
図５は、本発明の実施の形態に係るレーザー加工装置１００の構成を示す概略斜視図である。図５に示すように、レーザー加工装置１００は、ワークを保持するための保持機構１０１と、保持機構１０１を加工送り方向であるＸ軸方向及び割り出し送り方向であるＹ軸方向に移動させるためのＸＹ駆動機構１０２と、保持機構１０１によって保持されたワークにレーザー光線を照射するための上記実施の形態に係る光学装置１と、レーザー加工装置１００に内蔵されレーザー加工装置１００の各部分を統括的に制御する図示しない制御装置とを備える。
【００４２】
保持機構１０１は、ワークに応じた大きさのチャックテーブルを主体とするものであり、図示しない吸引手段によって上面である保持面１０１Ａ上に載置されたワークを吸引保持する。ワークは、図示しない搬送手段によって例えば表面側を上にして保持機構１０１に搬入され、保持面１０１Ａ上に吸引保持される。このようにワークを保持面１０１Ａ上で保持する保持機構１０１は、円筒部材１０３の上端に設けられ、円筒部材１０３内に配設された図示しないパルスモータによって鉛直軸を軸中心として回転自在な構成となっている。
【００４３】
ＸＹ駆動機構１０２は、２段の滑動ブロック１０４，１０５を備える。保持機構１０１は、円筒部材１０３を介して２段の滑動ブロック１０４，１０５の上に搭載されている。ＸＹ駆動機構１０２は、ボールネジ１０６やパルスモータ１０７等によって構成された加工送り機構１０８を備え、滑動ブロック１０４は、この加工送り機構１０８によってＸ軸方向への移動が自在である。そして、加工送り機構１０８が駆動して滑動ブロック１０３が移動し、光学装置１に対して保持機構１０１がＸ軸方向に移動することによって、滑動ブロック１０４に搭載された保持機構１０１と光学装置１とをＸ軸方向に沿って相対的に移動させる。なお、以下の説明において、加工送り方向であるＸ軸方向について、図５中で矢印が指し示す方向を正の方向、その逆方向を負の方向と呼ぶ。
【００４４】
ＸＹ駆動機構１０２は、ボールネジ１０９やパルスモータ１１０等で構成された割り出し送り機構１１１を備え、滑動ブロック１０５は、割り出し送り機構１１１によってＹ軸方向への移動が自在である。そして、割り出し送り機構１１１が駆動して滑動ブロック１０５が移動し、光学装置１に対して保持機構１０１がＹ軸方向に移動することによって、滑動ブロック１０５に搭載された保持機構１０１と光学装置１とをＹ軸方向に沿って相対的に移動させる。
【００４５】
本実施の形態では、保持機構１０１をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させることによって保持機構１０１と光学装置１とを相対的に移動させる構成とした。これに対して、保持機構１０１を移動させずに光学装置１をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる構成としてもよい。また、保持機構１０１及び光学装置１の双方をＸ軸方向に沿って逆方向に移動させ、保持機構１０１及び光学装置１の双方をＹ軸方向に沿って逆方向に移動させてこれらを相対移動させる構成としてもよい。
【００４６】
加工送り機構１０８に対しては、保持機構１０１の加工送り量を検出するための加工送り量検出手段１１２が付設されている。加工送り量検出手段１１２は、Ｘ軸方向に沿って配設されたリニアスケールや、滑動ブロック１０４に配設されて滑動ブロック１０４と共に移動することによってリニアスケールを読み取る読み取りヘッド等で構成される。同様に、割り出し送り機構１１１に対しては、保持機構１０１の割り出し送り量を検出するための割り出し送り量検出手段１１３が付設されている。割り出し送り量検出手段１１３は、Ｙ軸方向に沿って配設されたリニアスケールや、滑動ブロック１０５に配設されて滑動ブロック１０５と共に移動することによってリニアスケールを読み取る読み取りヘッド等によって構成される。
【００４７】
光学装置１は、保持面１０１Ａ上に吸引保持されたワークにレーザー光線を照射し、ワークの加工すべき位置に沿ってレーザー加工を施すためのものである。光学装置１に備えられた制御部６（図１参照）は、レーザー加工装置１００の動作に必要な各種データを保持するメモリを内蔵したマイクロコンピュータ等によって構成される。
【００４８】
本実施の形態に係るレーザー加工装置１００は、光学装置１が簡単な構成で、２ビームの分岐と２ビーム間の間隔の調整が可能であるため、簡単な制御で光学装置１から出射させるビームを１本にしたり２本にしたりことができ、さらに２本にした場合に２本のビームの間隔を簡単に制御することが可能である。
【００４９】
次に、図６−１〜図６−３を用いて、このレーザー加工装置１００を用いてウェーハの分割予定ラインに分割溝を形成する方法について説明する。
【００５０】
図６−１は、表面に複数のデバイス２０２が形成され、デバイス２０２を区画する分割予定ライン２０４が形成されると共に、裏面に剥離シート２１０が貼着されたウェーハ２０１の断面を示している。
【００５１】
先ず、ウェーハ２０１を図５に示す保持面１０１Ａ上に吸引保持させる。その後、光学装置１において、例えば図３−１に示すように、ビームスプリッター３１から出射するビームを１本にした状態で、レーザービームが照射される位置が分割予定ラインの中心となる様に位置合わせ（アライメント）を行う。
【００５２】
次に、例えば図３−２に示すように回転部３７を回転駆動して第一のミラー３４と第二のミラー３６をビームスプリッター３１に対して回転させることにより、ビームスプリッター３１から最終的に出射される第一の分岐ビームＬｂ１と第二の分岐ビームＬｂ２とのなす角度を制御する。この状態で、図６−２に示すように、分割予定ライン２０４の幅方向の両端部にラインに沿って、互いに所定の距離を隔てた、第一の分岐ビームＬｂ１と第二の分岐ビームＬｂ２を照射して浅い溝の膜剥離防止用溝２０５を形成する。ここで、膜剥離防止用溝２０の形成は分割予定ライン２０４の中心位置に対して線対称位置に形成されることが望ましいが、本発明によれば第一の分岐ビームＬｂ１と第二の分岐ビームＬｂ２は分割予定ライン２０４の中心を基準として等角度に分岐するので分割予定ライン２０４の中心位置に対して線対称位置に膜剥離防止用溝２０を形成する調整が容易に可能となる。
【００５３】
その後、図３−１に示すように、ビームスプリッター３１から出射するビームを１本にするように調整して、図６−３に示すように、膜剥離防止用溝２０５の間に、ラインに沿って比較的深い分割用溝２０６を形成する。その後、ウェーハ２０１を取り外し、メカニカルブレーキングによって、個々のチップに分割すればよい。
【００５４】
上述のように、このような構成のレーザー加工装置１００を用いることにより、ウェーハ２０１のアライメントの際に、光学装置１のビームを１本にして用い、膜剥離防止用溝２０５の形成の際に、ビームを２本にして用い、分割用溝２０６を形成する場合にビームを１本にして用いるという切り換えを簡単に行えるという利点がある。
【００５５】
（その他の実施の形態）
以上、この発明の実施の形態について説明したが、上記の実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものではない。この開示から当業者に様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００５６】
例えば、上記の実施の形態では、ビームスプリッター３１として偏光ビームスプリッターを用い、１／４波長板を用いたが、無偏光ビームスプリッターを用いて１／４波長板を用いない構成としても勿論よい。
【００５７】
なお、ワークとしては、特に限定はされないが、例えばシリコンウェーハ（Ｓｉ）、ガリウムヒソ（ＧａＡｓ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）等の半導体ウェーハや、チップ実装用としてウェーハの裏面に設けられるＤＡＦ（Die Attach Film）等の粘着部材、あるいは半導体製品のパッケージ、セラミック、ガラス、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）などの無機材料基板、液晶ディスプレイドライバー等の各種電子部品、さらには、ミクロンオーダーの加工位置精度が要求される各種加工材料が挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上のように、本発明に係る光学装置およびレーザー加工装置は、ウェーハの分割の際に有用であり、特に、ウェーハのダイシング装置などに適している。
【符号の説明】
【００５９】
１ 光学装置
２ 発振器
３，３Ａ 分岐機構
４ 集光器
５ 駆動部
６ 制御部
３１ ビームスプリッター
３１Ａ 接合面
３２ 分岐点
３３ 第一の１／４波長板
３４−１ 第一の中間ミラー
３４，３４−２ 第一のミラー
３５ 第二の１／４波長板
３６−１ 第二の中間ミラー
３６，３６−２ 第二のミラー
３７ 回転部
１００ レーザー加工装置
１０１ 保持機構
Ｌｂ レーザービーム
Ｌｂ１ 第一の分岐ビーム
Ｌｂ２ 第二の分岐ビーム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハへレーザー照射を行う光学装置およびこれを備える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ワークの表面に格子状に配列されたストリート（切断ライン）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等の回路が形成されている半導体ワークをストリートに沿って切断することによって回路毎に分割して個々の半導体チップを製造している。半導体ワークのストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われており、レーザー光線を照射して切断する加工方法も行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、加工の効率を向上させるためにレーザービームを２つに分岐させて２箇所を同時に加工できる光学系も提案されている（例えば、特許文献２，３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３０５４２０号公報
【特許文献２】特開２００１−１２１２８１号公報
【特許文献３】特表２００３−５３１３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の光学系は、ガルバノミラーや楔形プリズムをそれぞれ２軸以上回転させ、２ビームを制御する方式であり駆動制御が複雑で、コストがかかり、スペースが大きくなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その主な技術的課題は従来よりも簡素な構成で２ビームの分岐と２ビーム間の間隔の調整が可能な光学装置およびこれ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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、レーザービームを発振する発振器と、該発振器から発振されたレーザービームを２つに分岐させる分岐機構と、該分岐機構から出射された２つのレーザービームを集光する集光器と、を有する光学装置であって、該分岐機構は、該発振器から発振されたレーザービームを、透過して進む第一の分岐ビームと、反射して進む第二の分岐ビームと、に分岐させるビームスプリッターと、該ビームスプリッターから出射した該第一の分岐ビームを再び該ビームスプリッターに向けて反射する第一のミラーと、該ビームスプリッターから出射した該第二の分岐ビームを再び該ビームスプリッターに向けて反射する第二のミラーと、該ビームスプリッターにおける該レーザービームの分岐点を回転中心として、該第一のミラーと該第二のミラーとを一体的に回転させる回転部と、該回転部を回転させて該第一のミラーへの該第一の分岐ビームの入射角度と該第二のミラーへの該第二の分岐ビームの入射角度とを変更することによって、該第一のミラーで反射した後に該ビームスプリッターで反射する第一の分岐ビームと、該第二のミラーで反射した後に該ビームスプリッターを透過する第二の分岐ビームと、が成す角度を調整する制御部と、を有し、該集光器は、該ビームスプリッターを透過した後に、該第一のミラーで反射して該ビームスプリッターに再び入射し、該ビームスプリッターで反射して該ビームスプリッターから出射した該第一の分岐ビームと、該ビームスプリッターで反射した後に、該第二のミラーで反射して該ビームスプリッターに再び入射し、該ビームスプリッターを透過して該ビームスプリッターから出射した該第二の分岐ビームと、が進む光路上に配置されたことを特徴とする。
【０００８】
また、この発明にかかる光学装置は、上記の発明において、該ビームスプリッターは偏光ビームスプリッターであり、該分岐機構は、該レーザービームの分岐点と該第一のミラーとの間に配設された第一の１／４波長板と、該レーザービームの分岐点と該第二のミラーとの間に配設された第二の１／４波長板と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、この発明にかかる光学装置は、上記の発明において、該ビームスプリッターはハーフミラーであることを特徴とする。
【００１０】
また、この発明にかかる光学装置は、上記の発明において、該ビームスプリッターから出射された該第一の分岐ビームを、前記回転中心を通る回転軸に平行をなす方向に向けて反射する第一の中間ミラーと、該ビームスプリッターから出射された該第二の分岐ビームを、前記回転中心を通る回転軸に平行をなす方向に向けて反射する第二の中間ミラーと、を備え、該第一のミラーは該第一の中間ミラーで反射された該第一の分岐ビームを該ビームスプリッターにおける、該発振器から発振されたレーザービームが入射する位置から前記回転軸方向に離れた位置に入射させ、該第二のミラーは該第二の中間ミラーで反射された該第二の分岐ビームを該ビームスプリッターにおける、該発振器から発振されたレーザービームが入射する位置から該回転軸方向に離れた位置に入射させるように設定されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、ワークを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたワークにレーザービームを照射して加工する加工手段と、を有するレーザー加工装置であって、該加工手段は上記の光学装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、１軸の回転駆動機構のみで２ビームの分岐と２ビーム間の間隔の調整が可能な光学装置およびレーザー加工装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る光学装置の概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係る光学装置における分岐機構を示す説明図である。
【図３−１】図３−１は、本発明の実施の形態１に係る光学装置における分岐機構のミラーへの入射角度が０度の場合の分岐ビームを示す図である。
【図３−２】図３−２は、本発明の実施の形態１に係る光学装置における分岐機構のミラーを時計回り方向へθ１回転させた状態を示す図である。
【図３−３】図３−３は、本発明の実施の形態１に係る光学装置における分岐機構のミラーを時計回り方向へθ２回転させた状態を示す図である。
【図３−４】図３−４は、本発明の実施の形態１に係る光学装置における分岐機構のミラーを反時計回り方向へθ１回転させた状態を示す図である。
【図３−５】図３−５は、本発明の実施の形態１に係る光学装置における分岐機構のミラーを反時計回り方向へθ２回転させた状態を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態２に係る光学装置の分岐機構にレーザービームを入射させた状態を示す斜視図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係るレーザー加工装置の斜視図である。
【図６−１】図６−１は、ウェーハの分割予定ライン近傍の断面図である。
【図６−２】図６−２は、ウェーハの分割予定ラインに所定間隔を隔てた位置に分岐ビームを照射している状態を示す断面図である。
【図６−３】図６−３は、ウェーハの分割予定ラインの幅方向中央に沿ってビームを照射して分割溝を形成している状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の各実施の形態に係る光学装置およびレーザー加工装置ついて図面に基づいて説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１〜図３は、本発明の実施の形態１に係る光学装置１を示している。本実施の形態に係る光学装置１は、ワークの分割予定ラインに沿って分割する際に、レーザー加工を行う場合に適用することができる。
【００１６】
図１に示すように、光学装置１は、レーザービームＬｂを発振する発振器２と、発振器２から発振されたレーザービームＬｂが入射され、このレーザービームＬｂを、第一の分岐ビームＬｂ１と第二の分岐ビームＬｂ２の２つに分岐し、または１つビームとして出射させる分岐機構３と、これら分岐機構３から出射されたビームを集光してワークＷに対して所定のビーム径となるように調整する集光器４と、分岐機構３を調節するために駆動させる駆動部５と、駆動部５を制御する制御部６と、を備える。
【００１７】
発振器２は、所定波長のレーザー光線を発振するためのものであり、例えばＹＡＧレーザー発振器やＹＶＯ４レーザー発振器など各種のレーザー光線発振器を適用することが可能である。
【００１８】
図２に示すように、分岐機構３は、発振器２から発振されたレーザービームＬｂを、透過して進む第一の分岐ビームＬｂ１と、反射して進む第二の分岐ビームＬｂ２と、に分岐させるビームスプリッター３１と、このビームスプリッター３１から出射した第一の分岐ビームＬｂ１を再びビームスプリッターに向けて反射する第一のミラー３４と、このビームスプリッター３１から出射した第二の分岐ビームＬｂ２を再びビームスプリッター３１に向けて反射する第二のミラー３６と、ビームスプリッター３１におけるレーザービームＬｂの分岐点３２を回転中心として、第一のミラー３４と第二のミラー３６とを一体的に回転させる円板状の回転部３７と、を備えている。
【００１９】
特に、第一のミラー３４と第二のミラー３６とは、回転部３７の回転に伴い、同じ円上を回転移動するように設定されている。換言すると、第一のミラー３４と第二のミラー３６は、分岐点３２までの距離が等しくなるように設定されている。
【００２０】
上記の回転部３７は、図１に示した駆動部５を駆動、回転させることで、第一のミラー３４への第一の分岐ビームＬｂ１の入射角度と第二のミラー３６への第二の分岐ビームＬｂ２の入射角度とを変更するようになっている。このため、第一のミラー３４で反射した後にビームスプリッター３１で反射する第一の分岐ビームＬｂ１と、第二のミラー３６で反射した後にビームスプリッター３１を透過する第二の分岐ビームＬｂ２とが成す角度２θ（図２参照）が回転部３７を駆動することにより調整されるようになっている。
【００２１】
ビームスプリッター３１は、発振器２から出射されたレーザービームＬｂを２つに分割するものであり、本実施の形態では偏光成分を分離できる偏光ビームスプリッターを用いている。このビームスプリッター３１の構造は、直角プリズムを２つ貼り合わせた正四角柱形状であり、接合面３１Ａに誘電体多層膜や金属薄膜のコーティングが施されている。また、本実施の形態で用いるビームスプリッター３１は、反射光と透過光の強さがほぼ一対一のハーフミラーが用いられている。
【００２２】
本実施の形態では、ビームスプリッター３１が偏光ビームスプリッターであるため、ビームスプリッター３１において、接合面３１Ａを透過して進む第一の分岐ビームＬｂ１が出射する面３１２と第一のミラー３４との間に、第一の１／４波長板３３が配置されている。また、ビームスプリッター３１において、接合面３１Ａで反射して進む第二の分岐ビームＬｂ２が出射する面３１３と第二のミラー３６との間に、第二の１／４波長板３５が配置されている。このような配置により、ビームスプリッター３１の接合面３１Ａを透過した第一の分岐ビームＬｂ１は、第一のミラー３４で反射されることにより、第一の１／４波長板３３を２回通過して直線偏光状態が９０°回転した状態で接合面３１Ａに戻るため、接合面３１Ａで反射される。また、接合面３１Ａで反射された第二の分岐ビームＬｂ２は、第二のミラー３６で反射されることにより、第二の１／４波長板３５を２回通過することで直線偏光状態が９０°回転した状態で接合面３１Ａに戻るため、接合面３１Ａを通過する。本実施の形態では、ビームスプリッター３１が偏光ビームスプリッターであるため、分岐の際のビームのエネルギーロスが無偏光ビームスプリッターを使用した場合よりも低減される。
【００２３】
図２において、本実施の形態では、ビームスプリッター３１は固定側であり、回転部３７が回転することにより、第一のミラー３４と第二のミラー３６が、ビームスプリッター３１の周りを回動するようになっている。なお、回転部３７は、ビームスプリッター３１におけるレーザービームＬｂの分岐点３２を通り、かつ、分岐点３２で分岐した直後の該第一の分岐ビーム及び該第二の分岐ビームが形成する面と直交する線を回転軸としている。第一のミラー３４と第二のミラー３６は、円板状の回転部３７の周縁に沿って互いに９０度の角度をなす位置に配置され、回転部３７の周縁に対してミラー面が接線方向となるように取り付けられている。なお、図２は、ビームスプリッター３１の面３１１から入射したビームＬｂが分岐点３２で分岐して透過する第一の分岐ビームＬｂ１および分岐点３２で反射する第二の分岐ビームＬｂ２に対して、図面において時計回り方向にわずかに回転移動させた状態を示している。
【００２４】
駆動部５は、回転部３７を回転駆動するモータなどを備え、制御部６は、回転部３７の回転移動量を駆動部５の駆動を介して制御するようになっている。具体的には、制御部６は、最終的に分岐機構３から出射される２本のビームの間隔の変更や、１本のビームとする場合などの制御を回転部３７の回転角度を調整することにより行っている。
【００２５】
集光器４としては、角度の調整を容易にするために、ｆθレンズを使用することが好ましい。本実施の形態では、このようなｆθレンズを使用した状態で、第一のミラー３４および第二のミラー３６での反射角度θを０．００１°にすることによってビームの間隔を１００μｍ（中心位置からそれぞれビームが５０μｍずつ離れる）となるように設定されている。
【００２６】
以下、図３−１〜図３−５を用いて、分岐機構３の作用・動作について説明する。なお、図３−１〜図３−５においては、説明を簡略にするため、第一の１／４波長板３３および第二の１／４波長板３５の図示を省略する。
【００２７】
図３−１は、ビームスプリッター３１の接合面３１Ａを透過した第一の分岐ビームＬｂ１が第一のミラー３４に直角に入射し、接合面３１Ａを反射した第二の分岐ビームＬｂ２が、第二のミラー３６に直角に入射する場合を示している。この場合は、ビームスプリッター３１の面３１２から出射されるビームＬｂ１は第一のミラー３４とので反射されて分岐点３２に戻り接合面３１Ａで反射されて面３１４から出射される。また、ビームスプリッター３１の面３１３から出射されるビームＬｂ２は第二のミラー３６で反射されて分岐点３２に戻り接合面３１Ａを透過して面３１４から出射されるビームＬｂ１と合流する。したがって、この場合、面３１４から出射されるビームは、第一の分岐ビームＬｂ１と第二の分岐ビームＬｂ２を合わせたものとなり、ビームの強度が高い。
【００２８】
図３−２は、図３−１の状態から回転部３７を僅かに時計回り方向にθ１回転移動させた状態を示している。この場合、分岐点３２から分岐された第一の分岐ビームＬｂ１は、第一のミラー３４で分岐点３２の近傍の接合面３１Ａに向けて反射され、接合面３１Ａで反射されて面３１４から出射される。この面３１４から出射される第一の分岐ビームＬｂ１は、面３１４の法線に対して−θ１の角度をなす。分岐点３２から分岐された第二の分岐ビームＬｂ２は、第二のミラー３６で分岐点３２の近傍の接合面３１Ａに向けて反射され、接合面３１Ａを透過して面３１４から出射される。この面３１４から出射される第二の分岐ビームＬｂ２は、面３１４の法線に対して＋θ１の角度をなす。したがって、回転部３７をθ１だけ回転することにより、面３１４から出射される第一の分岐ビームＬｂ１と第二の分岐ビームＬｂ３とのなす角度を２θ１にすることが可能となる。本実施の形態では、このようなｆθレンズを使用した状態で、第一のミラー３４および第二のミラー３６での反射角度θを０．００１°にすることによってビームの間隔を１００μｍ（中心位置からそれぞれビームが５０μｍずつ離れる）となるように設定されている。図３−３は、更に回転部３７を時計回り方向へθ２だけ回転させた場合を示す。この場合は、面３１４から出射される第一の分岐ビームＬｂ１と第二の分岐ビームＬｂ３とのなす角度を２θ２にすることが可能となる。
【００２９】
図３−４は、回転部３７をビームスプリッター３１に対してθ１だけ反時計回り方向に回転させた場合を示す。この場合は、図３−２に示した場合と同様に、ビームスプリッター３１の面３１４から出射される第一の分岐ビームＬｂ１と第二の分岐ビームＬｂ２とのなす角度は２θ１となる。図３−５は、回転部３７をビームスプリッター３１に対して、θ１より大きいθ２だけ反時計回り方向に回転させた場合を示す。この場合は、図３−２に示した場合と同様に、面３１４から出射される第一の分岐ビームＬｂ１と第二の分岐ビームＬｂ２とのなす角度は２θ２となる。
【００３０】
以上、本実施の形態に係る光学装置１の構成および作用・動作について説明したが、この光学装置１によれば、第一のミラー３４と第二のミラー３６を回転部３７に一体的に設けるという簡素な構成で２ビーム（Ｌｂ１，Ｌｂ２）の分岐と２ビーム間の間隔の調整を簡単に行うことができる。
【００３１】
また、本実施の形態に係る光学装置１を用いれば、図３−１に示すように、ビームスプリッター３１の面３１４から出射されるビームを１本にすることができ、例えば、ウェーハの分割予定ラインにおける分割溝などの形成に用いることができる。さららに、この光学装置１を用いれば、回転部３７の角度調整を制御部６で行うことにより、ウェーハの分割予定ラインの幅方向の両端部分に一対の互いに離れた膜剥がれ防止用の浅い溝を加工することが容易となる。したがって、このような浅い溝を２本のビームで加工して膜剥がれを防止できる構造を形成した後、これら浅い溝の中間に１本のビームで分割溝を形成することも簡単な切り換え操作で行うことが可能となる。
【００３２】
さらに、本実施の形態では、偏光ビームスプリッターと１／４波長板３３を使用することでレーザービームＬｂが分岐する際のビームのロスが無偏光ビームスプリッターを使用した場合よりも低減される。
【００３３】
（実施の形態２）
次に、図４を用いて、本発明の実施の形態２に係る光学装置について説明する。なお、本実施の形態の光学装置は、上記実施の形態１に係る光学装置１と分岐機構３Ａの構成が異なるだけであるため、分岐機構３Ａ以外の部分の構成の説明は省略する。また、上記実施の形態１と同一部分には同一の符号、類似部分には類似の符号を用いて説明する。また、本実施の形態においても、ビームスプリッター３１は、偏光ビームスプリッターを用いているが、１／４波長板の図示を省略して説明する。
【００３４】
図４に示すように、本実施の形態に係る分岐機構３Ａは、ビームスプリッター３１の面３１２側には接合面３１Ａで分岐して接合面３１Ａを透過した第一の分岐ビームＬｂ１が入射する第一の中間ミラー３４−１が配置されている。この第一の中間ミラー３４−１のミラー面３４Ａは、Ｙ方向と反対の方向へ向けて面３１２に対して４５度傾斜するように配置されている。また、ビームスプリッター３１の面３１３側には接合面３１Ａで分岐して接合面３１Ａを反射した第二の分岐ビームＬｂ２が入射する第二の中間ミラー３６−１が配置されている。この第二の中間ミラー３６−１のミラー面３６Ａは、Ｙ方向と反対の方向へ面３１３に対して４５度傾斜するように配置されている。ビームスプリッター３１と第一の中間ミラー３４−１と第二の中間ミラー３６−１は、位置関係が固定されている。
【００３５】
分岐機構３Ａは、固定されたビームスプリッター３１に対して、ビームスプリッター３１の周りを回転可能に設けられた第一のミラー３４−２と第二のミラー３６−２を備えている。これら第一のミラー３４−２と第二のミラー３６−２は、直角に屈曲したＬ字形状のアーム３０のそれぞれ端部に固定されている。アーム３０は屈曲する部分に回転部３０Ａが設けられている。この回転部３０Ａの中心軸は、ビームスプリッター３１におけるレーザービームＬｂが入射する接合面３１Ａの分岐点３２を通り、分岐点３２で分岐した直後の該第一の分岐ビーム及び該第二の分岐ビームが形成する面と直交するように設定されている。このアーム３０に固定された第一のミラー３４−２と第二のミラー３６−２は、図４に示すように、矢印ａ方向に回動可能となっている。回転軸３０Ａは、上記の実施の形態１と同様の駆動部５および制御部６により回転制御されるようになっている。
【００３６】
第一のミラー３４−２のミラー面３４Ｂは、第一の中間ミラー３４−１のミラー面３４Ａと直角をなすように配置されている。第一の中間ミラー３４−１のミラー面３４Ａは、分岐点３２から到る第一の分岐ビームＬｂ１を、上記中心軸に平行をなす方向に向けて反射するようになっている。すなわち、第一の中間ミラー３４−１のミラー面３４Ａから出射された第一の分岐ビームＬｂ１は、第一のミラー３４−２のミラー面３４Ｂへ到るようになっている。そして、第一のミラー３４−２のミラー面３４Ｂで出射された第一の分岐ビームＬｂ１を、ビームスプリッター３１における分岐点３２からＹ方向逆の方向に位置する箇所の面３１２へほぼ直角に入射させるように設定されている。第二のミラー３６−２のミラー面３６Ｂは、第二の中間ミラー３６−１のミラー面３６Ａと直角をなすように配置されている。そして、ミラー面３６Ａから出射された第二の分岐ビームＬｂ２を、ビームスプリッター３１における分岐点３２からＹ方向と逆の方向に位置する箇所の面３１３へほぼ直角なすように入射させるように設定されている。なお、本実施の形態では、図示しない１／４波長板の配置位置としては、分岐点３２を通過した第一の分岐ビームＬｂ１の経路については、例えば、面３１２と第一の中間ミラー３４−１との間と、第一のミラー３４−２と面３１２との間と、の２箇所に配置すればよい。また、第二の分岐ビームＬｂ２の経路については、例えば面３１３と第二の中間ミラー３６−１との間と、第二のミラー３６−２と面３１３との間と、の２箇所に配置すればよい。なお、このように２つの１／４波長板を使用せずに１／２波長板を用いるならば、例えば、面３１２と第一の中間ミラー３４−１との間と、面３１３と第二の中間ミラー３６−１との間と、にそれぞれ１つずつ１／２波長板配置すればよい。要は、ビームスプリッター３１から出射して再び入射するまでの間の光路に１／２波長板が１つ、若しくは１／４波長板が２つあればよい。
【００３７】
図４は、第一のミラー３４−２と第二のミラー３６−２が回転していない初期状態において、分岐機構３Ａにおけるビームスプリッター３１の分岐点３２に、レーザービームＬｂを入射させた状態を示すものである。この場合、分岐点３２で分岐し接合面３１Ａを通過した第一の分岐ビームＬｂ１は、第一の中間ミラー３４−１のミラー面３４Ａで反射され、第一のミラー３４−２のミラー面３４Ｂに入射し、面３１２へ向けて反射される。面３１２に入射した第一の分岐ビームＬｂ１は、接合面３１Ａで反射されてＺ方向と逆の方向へ出射される。分岐点３２で分岐し接合面３１Ａで反射された第二の分岐ビームＬｂ２は、第二の中間ミラー３６−１のミラー面３６Ａで反射され、第二のミラー３６−２のミラー面３６Ｂに入射し、面３１３へ向けて反射される。面３１３に入射した第二の分岐ビームＬｂ２は、接合面３１Ａを透過してＺ方向と逆の方向へ出射される。
【００３８】
本実施の形態に係る光学装置においても、分岐機構３Ａにおいて第一のミラー３４−２と第二のミラー３６−２とを一体的に回動させることにより、図４に示すように、最終的に第一の分岐ビームＬｂ１と第二の分岐ビームＬｂ２とが重なって出射される状態や、これらの分岐ビームが互いに任意の距離だけ離れるように出射される状態に制御することが可能となる。
【００３９】
特に、本実施の形態では、ビームスプリッター３１から一旦出射された第一の分岐ビームＬｂ１と第二の分岐ビームＬｂ２は、第一の中間ミラー３４−１、第二の中間ミラー３６−１と、第一のミラー３４−２と第二のミラー３６−２を介して反射されることにより、ビームスプリッター３１における分岐点３２から離れた場所に入射するため、ビームスプリッター３１がレーザービームによって劣化することを抑制することができる。
【００４０】
（レーザー加工装置の構成）
次に、図５を用いて、本発明の実施の形態１に係る光学装置１を適用したレーザー加工装置１００の構成について説明する。
【００４１】
図５は、本発明の実施の形態に係るレーザー加工装置１００の構成を示す概略斜視図である。図５に示すように、レーザー加工装置１００は、ワークを保持するための保持機構１０１と、保持機構１０１を加工送り方向であるＸ軸方向及び割り出し送り方向であるＹ軸方向に移動させるためのＸＹ駆動機構１０２と、保持機構１０１によって保持されたワークにレーザー光線を照射するための上記実施の形態に係る光学装置１と、レーザー加工装置１００に内蔵されレーザー加工装置１００の各部分を統括的に制御する図示しない制御装置とを備える。
【００４２】
保持機構１０１は、ワークに応じた大きさのチャックテーブルを主体とするものであり、図示しない吸引手段によって上面である保持面１０１Ａ上に載置されたワークを吸引保持する。ワークは、図示しない搬送手段によって例えば表面側を上にして保持機構１０１に搬入され、保持面１０１Ａ上に吸引保持される。このようにワークを保持面１０１Ａ上で保持する保持機構１０１は、円筒部材１０３の上端に設けられ、円筒部材１０３内に配設された図示しないパルスモータによって鉛直軸を軸中心として回転自在な構成となっている。
【００４３】
ＸＹ駆動機構１０２は、２段の滑動ブロック１０４，１０５を備える。保持機構１０１は、円筒部材１０３を介して２段の滑動ブロック１０４，１０５の上に搭載されている。ＸＹ駆動機構１０２は、ボールネジ１０６やパルスモータ１０７等によって構成された加工送り機構１０８を備え、滑動ブロック１０４は、この加工送り機構１０８によってＸ軸方向への移動が自在である。そして、加工送り機構１０８が駆動して滑動ブロック１０３が移動し、光学装置１に対して保持機構１０１がＸ軸方向に移動することによって、滑動ブロック１０４に搭載された保持機構１０１と光学装置１とをＸ軸方向に沿って相対的に移動させる。なお、以下の説明において、加工送り方向であるＸ軸方向について、図５中で矢印が指し示す方向を正の方向、その逆方向を負の方向と呼ぶ。
【００４４】
ＸＹ駆動機構１０２は、ボールネジ１０９やパルスモータ１１０等で構成された割り出し送り機構１１１を備え、滑動ブロック１０５は、割り出し送り機構１１１によってＹ軸方向への移動が自在である。そして、割り出し送り機構１１１が駆動して滑動ブロック１０５が移動し、光学装置１に対して保持機構１０１がＹ軸方向に移動することによって、滑動ブロック１０５に搭載された保持機構１０１と光学装置１とをＹ軸方向に沿って相対的に移動させる。
【００４５】
本実施の形態では、保持機構１０１をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させることによって保持機構１０１と光学装置１とを相対的に移動させる構成とした。これに対して、保持機構１０１を移動させずに光学装置１をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる構成としてもよい。また、保持機構１０１及び光学装置１の双方をＸ軸方向に沿って逆方向に移動させ、保持機構１０１及び光学装置１の双方をＹ軸方向に沿って逆方向に移動させてこれらを相対移動させる構成としてもよい。
【００４６】
加工送り機構１０８に対しては、保持機構１０１の加工送り量を検出するための加工送り量検出手段１１２が付設されている。加工送り量検出手段１１２は、Ｘ軸方向に沿って配設されたリニアスケールや、滑動ブロック１０４に配設されて滑動ブロック１０４と共に移動することによってリニアスケールを読み取る読み取りヘッド等で構成される。同様に、割り出し送り機構１１１に対しては、保持機構１０１の割り出し送り量を検出するための割り出し送り量検出手段１１３が付設されている。割り出し送り量検出手段１１３は、Ｙ軸方向に沿って配設されたリニアスケールや、滑動ブロック１０５に配設されて滑動ブロック１０５と共に移動することによってリニアスケールを読み取る読み取りヘッド等によって構成される。
【００４７】
光学装置１は、保持面１０１Ａ上に吸引保持されたワークにレーザー光線を照射し、ワークの加工すべき位置に沿ってレーザー加工を施すためのものである。光学装置１に備えられた制御部６（図１参照）は、レーザー加工装置１００の動作に必要な各種データを保持するメモリを内蔵したマイクロコンピュータ等によって構成される。
【００４８】
本実施の形態に係るレーザー加工装置１００は、光学装置１が簡単な構成で、２ビームの分岐と２ビーム間の間隔の調整が可能であるため、簡単な制御で光学装置１から出射させるビームを１本にしたり２本にしたりことができ、さらに２本にした場合に２本のビームの間隔を簡単に制御することが可能である。
【００４９】
次に、図６−１〜図６−３を用いて、このレーザー加工装置１００を用いてウェーハの分割予定ラインに分割溝を形成する方法について説明する。
【００５０】
図６−１は、表面に複数のデバイス２０２が形成され、デバイス２０２を区画する分割予定ライン２０４が形成されると共に、裏面に剥離シート２１０が貼着されたウェーハ２０１の断面を示している。
【００５１】
先ず、ウェーハ２０１を図５に示す保持面１０１Ａ上に吸引保持させる。その後、光学装置１において、例えば図３−１に示すように、ビームスプリッター３１から出射するビームを１本にした状態で、レーザービームが照射される位置が分割予定ラインの中心となる様に位置合わせ（アライメント）を行う。
【００５２】
次に、例えば図３−２に示すように回転部３７を回転駆動して第一のミラー３４と第二のミラー３６をビームスプリッター３１に対して回転させることにより、ビームスプリッター３１から最終的に出射される第一の分岐ビームＬｂ１と第二の分岐ビームＬｂ２とのなす角度を制御する。この状態で、図６−２に示すように、分割予定ライン２０４の幅方向の両端部にラインに沿って、互いに所定の距離を隔てた、第一の分岐ビームＬｂ１と第二の分岐ビームＬｂ２を照射して浅い溝の膜剥離防止用溝２０５を形成する。ここで、膜剥離防止用溝２０の形成は分割予定ライン２０４の中心位置に対して線対称位置に形成されることが望ましいが、本発明によれば第一の分岐ビームＬｂ１と第二の分岐ビームＬｂ２は分割予定ライン２０４の中心を基準として等角度に分岐するので分割予定ライン２０４の中心位置に対して線対称位置に膜剥離防止用溝２０を形成する調整が容易に可能となる。
【００５３】
その後、図３−１に示すように、ビームスプリッター３１から出射するビームを１本にするように調整して、図６−３に示すように、膜剥離防止用溝２０５の間に、ラインに沿って比較的深い分割用溝２０６を形成する。その後、ウェーハ２０１を取り外し、メカニカルブレーキングによって、個々のチップに分割すればよい。
【００５４】
上述のように、このような構成のレーザー加工装置１００を用いることにより、ウェーハ２０１のアライメントの際に、光学装置１のビームを１本にして用い、膜剥離防止用溝２０５の形成の際に、ビームを２本にして用い、分割用溝２０６を形成する場合にビームを１本にして用いるという切り換えを簡単に行えるという利点がある。
【００５５】
（その他の実施の形態）
以上、この発明の実施の形態について説明したが、上記の実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものではない。この開示から当業者に様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００５６】
例えば、上記の実施の形態では、ビームスプリッター３１として偏光ビームスプリッターを用い、１／４波長板を用いたが、無偏光ビームスプリッターを用いて１／４波長板を用いない構成としても勿論よい。
【００５７】
なお、ワークとしては、特に限定はされないが、例えばシリコンウェーハ（Ｓｉ）、ガリウムヒソ（ＧａＡｓ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）等の半導体ウェーハや、チップ実装用としてウェーハの裏面に設けられるＤＡＦ（Die Attach Film）等の粘着部材、あるいは半導体製品のパッケージ、セラミック、ガラス、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）などの無機材料基板、液晶ディスプレイドライバー等の各種電子部品、さらには、ミクロンオーダーの加工位置精度が要求される各種加工材料が挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上のように、本発明に係る光学装置およびレーザー加工装置は、ウェーハの分割の際に有用であり、特に、ウェーハのダイシング装置などに適している。
【符号の説明】
【００５９】
１ 光学装置
２ 発振器
３，３Ａ 分岐機構
４ 集光器
５ 駆動部
６ 制御部
３１ ビームスプリッター
３１Ａ 接合面
３２ 分岐点
３３ 第一の１／４波長板
３４−１ 第一の中間ミラー
３４，３４−２ 第一のミラー
３５ 第二の１／４波長板
３６−１ 第二の中間ミラー
３６，３６−２ 第二のミラー
３７ 回転部
１００ レーザー加工装置
１０１ 保持機構
Ｌｂ レーザービーム
Ｌｂ１ 第一の分岐ビーム
Ｌｂ２ 第二の分岐ビーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザービームを発振する発振器と、
該発振器から発振されたレーザービームを２つに分岐させる分岐機構と、
該分岐機構から出射された２つのレーザービームを集光する集光器と、を有する光学装置であって、
該分岐機構は、
該発振器から発振されたレーザービームを、透過して進む第一の分岐ビームと、反射して進む第二の分岐ビームと、に分岐させるビームスプリッターと、
該ビームスプリッターから出射した該第一の分岐ビームを再び該ビームスプリッターに向けて反射する第一のミラーと、
該ビームスプリッターから出射した該第二の分岐ビームを再び該ビームスプリッターに向けて反射する第二のミラーと、
該ビームスプリッターにおける該レーザービームの分岐点を回転中心として、該第一のミラーと該第二のミラーとを一体的に回転させる回転部と、
該回転部を回転させて該第一のミラーへの該第一の分岐ビームの入射角度と該第二のミラーへの該第二の分岐ビームの入射角度とを変更することによって、該第一のミラーで反射した後に該ビームスプリッターで反射する第一の分岐ビームと、該第二のミラーで反射した後に該ビームスプリッターを透過する第二の分岐ビームとが成す角度を調整する制御部と、を有し、
該集光器は、
該ビームスプリッターを透過した後に、該第一のミラーで反射して該ビームスプリッターに再び入射し、該ビームスプリッターで反射して該ビームスプリッターから出射した該第一の分岐ビームと、
該ビームスプリッターで反射した後に、該第二のミラーで反射して該ビームスプリッターに再び入射し、該ビームスプリッターを透過して該ビームスプリッターから出射した該第二の分岐ビームと、
が進む光路上に配置されたことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
該ビームスプリッターは偏光ビームスプリッターであり、
該分岐機構は、
該レーザービームの分岐点と該第一のミラーとの間に配設された第一の１／４波長板と、該レーザービームの分岐点と該第二のミラーとの間に配設された第二の１／４波長板と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
該ビームスプリッターはハーフミラーであることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項４】
該ビームスプリッターから出射された該第一の分岐ビームを、前記回転中心を通る回転軸に平行をなす方向に向けて反射する第一の中間ミラーと、該ビームスプリッターから出射された該第二の分岐ビームを、前記回転中心を通る回転軸に平行をなす方向に向けて反射する第二の中間ミラーと、を備え、
該第一のミラーは該第一の中間ミラーで反射された該第一の分岐ビームを該ビームスプリッターにおける、該発振器から発振されたレーザービームが入射する位置から前記回転軸方向に離れた位置に入射させ、該第二のミラーは該第二の中間ミラーで反射された該第二の分岐ビームを該ビームスプリッターにおける、該発振器から発振されたレーザービームが入射する位置から該回転軸方向に離れた位置に入射させるように設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光学装置。
【請求項５】
ワークを保持する保持手段と、
該保持手段に保持されたワークにレーザービームを照射して加工する加工手段と、
を有するレーザー加工装置であって、
該加工手段は請求項１〜４のいずれか一つに記載の光学装置を有するレーザー加工装置。
【請求項１】
レーザービームを発振する発振器と、
該発振器から発振されたレーザービームを２つに分岐させる分岐機構と、
該分岐機構から出射された２つのレーザービームを集光する集光器と、を有する光学装置であって、
該分岐機構は、
該発振器から発振されたレーザービームを、透過して進む第一の分岐ビームと、反射して進む第二の分岐ビームと、に分岐させるビームスプリッターと、
該ビームスプリッターから出射した該第一の分岐ビームを再び該ビームスプリッターに向けて反射する第一のミラーと、
該ビームスプリッターから出射した該第二の分岐ビームを再び該ビームスプリッターに向けて反射する第二のミラーと、
該ビームスプリッターにおける該レーザービームの分岐点を回転中心として、該第一のミラーと該第二のミラーとを一体的に回転させる回転部と、
該回転部を回転させて該第一のミラーへの該第一の分岐ビームの入射角度と該第二のミラーへの該第二の分岐ビームの入射角度とを変更することによって、該第一のミラーで反射した後に該ビームスプリッターで反射する第一の分岐ビームと、該第二のミラーで反射した後に該ビームスプリッターを透過する第二の分岐ビームとが成す角度を調整する制御部と、を有し、
該集光器は、
該ビームスプリッターを透過した後に、該第一のミラーで反射して該ビームスプリッターに再び入射し、該ビームスプリッターで反射して該ビームスプリッターから出射した該第一の分岐ビームと、
該ビームスプリッターで反射した後に、該第二のミラーで反射して該ビームスプリッターに再び入射し、該ビームスプリッターを透過して該ビームスプリッターから出射した該第二の分岐ビームと、
が進む光路上に配置されたことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
該ビームスプリッターは偏光ビームスプリッターであり、
該分岐機構は、
該レーザービームの分岐点と該第一のミラーとの間に配設された第一の１／４波長板と、該レーザービームの分岐点と該第二のミラーとの間に配設された第二の１／４波長板と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
該ビームスプリッターはハーフミラーであることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項４】
該ビームスプリッターから出射された該第一の分岐ビームを、前記回転中心を通る回転軸に平行をなす方向に向けて反射する第一の中間ミラーと、該ビームスプリッターから出射された該第二の分岐ビームを、前記回転中心を通る回転軸に平行をなす方向に向けて反射する第二の中間ミラーと、を備え、
該第一のミラーは該第一の中間ミラーで反射された該第一の分岐ビームを該ビームスプリッターにおける、該発振器から発振されたレーザービームが入射する位置から前記回転軸方向に離れた位置に入射させ、該第二のミラーは該第二の中間ミラーで反射された該第二の分岐ビームを該ビームスプリッターにおける、該発振器から発振されたレーザービームが入射する位置から該回転軸方向に離れた位置に入射させるように設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光学装置。
【請求項５】
ワークを保持する保持手段と、
該保持手段に保持されたワークにレーザービームを照射して加工する加工手段と、
を有するレーザー加工装置であって、
該加工手段は請求項１〜４のいずれか一つに記載の光学装置を有するレーザー加工装置。
【図１】
【図２】
【図３−１】
【図３−２】
【図３−３】
【図３−４】
【図３−５】
【図４】
【図５】
【図６−１】
【図６−２】
【図６−３】
【図２】
【図３−１】
【図３−２】
【図３−３】
【図３−４】
【図３−５】
【図４】
【図５】
【図６−１】
【図６−２】
【図６−３】
【公開番号】特開２０１２−２４７８４（Ｐ２０１２−２４７８４Ａ）
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６３２８０（Ｐ２０１０−１６３２８０）
【出願日】平成２２年７月２０日（２０１０．７．２０）
【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２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２０日（２０１０．７．２０）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
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