JP2017051985A

JP2017051985A - レーザー加工装置

Info

Publication number: JP2017051985A
Application number: JP2015178633A
Authority: JP
Inventors: 寿幸佐野; Toshiyuki Sano
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2015-09-10
Filing date: 2015-09-10
Publication date: 2017-03-16

Abstract

【課題】レーザー光線のエネルギー分布を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。【解決手段】レーザー加工装置１は、被加工物Ｗを保持するチャックテーブル１０と、チャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗにパルスレーザー光線ＬＢを照射して加工するレーザー光線照射手段２０と、を備える。レーザー光線照射手段２０は、パルスレーザー光線ＬＢを発振するレーザー光線発振器２１と、発振されたパルスレーザー光線ＬＢのエネルギー分布を調整するデジタルミラーデバイス２２と、デジタルミラーデバイス２２を介して入射したパルスレーザー光線ＬＢを集光する集光レンズ２３と、デジタルミラーデバイス２２を制御する制御手段１００と、を具備する。デジタルミラーデバイス２２は、パルスレーザー光線ＬＢの所望の部分を間引いてエネルギー分布を調整する。【選択図】図２

Description

本発明は、レーザー加工装置に関する。

レーザー加工装置は、レーザー光線発振器から発振したレーザー光線を所望のパワーにするために、アッテネータ（λ／２波長板とビームスプリッターとビームダンパーとからなる）を用いる（例えば、特許文献１参照）。また、被加工物をアブレーション加工するレーザー加工装置も用いられている（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。

特開２０１３−２２９４０３号公報特開２０１２−１５６１６８号公報特開２００８−０７３７１１号公報

特許文献１に示されたレーザー加工装置は、アッテネータでは、λ／２波長板を回転させるモータが必要となり、機械制御のため時間がかかり、非常に短時間でパワーを変更することができないという課題があった。

また、特許文献２に示されたレーザー加工装置は、レーザー光線のエネルギー分布が重要となる。例えば、特許文献３に示されたレーザー加工装置では、非球面レンズを用いてガウシアン分布のレーザー光線をトップハット分布に変更したりする。しかしながら、このような構成では、ガウシアン分布とトップハット分布に任意に変更するなどの自由度がない。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、レーザー光線のエネルギー分布を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を目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の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して加工するレーザー光線照射手段と、を備えるレーザー加工装置であって、該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レーザー光線発振器と、発振されたパルスレーザー光線のエネルギー分布を調整するデジタルミラーデバイスと、該デジタルミラーデバイスを介して入射したパルスレーザー光線を集光する集光レンズと、該デジタルミラーデバイスを制御する制御手段と、を具備し、該デジタルミラーデバイスは、パルスレーザー光線の所望の部分を間引いてパルスレーザー光線のエネルギー分布を調整することを特徴とする。

該デジタルミラーデバイスを用いて、被加工物に照射されるパルスレーザー光線のエネルギー分布をガウシアン分布又はトップハット分布に調整することが望ましい。

該レーザー光線発振器と該デジタルミラーデバイスとの間には、ビームエキスパンダが設定されていることが望ましい。

そこで、本願発明のレーザー加工装置では、デジタルミラーデバイスによってパルスレーザー光線の所望の部分を間引く事ができるため、パルスレーザー光線のエネルギー分布を容易に変更することができる。

図１は、実施形態１に係るレーザー加工装置の概略の構成例を示す斜視図である。図２は、図１に示されたレーザー加工装置のレーザー光線照射手段の概略の構成例を示す図である。図３は、図２に示されたレーザー光線照射手段がレーザー光線を照射する要部を示す図である。図４は、図１に示されたレーザー加工装置の制御手段が記憶したパルスレーザー光線の理想のエネルギー分布を示す図である。図５は、図１に示されたレーザー加工装置のデジタルミラーデバイスとパルスレーザー光線のスポットとの位置関係を示す図である。図６は、実施形態１に係るレーザー加工装置の調整前に出力測定手段が測定したパルスレーザー光線のエネルギー分布を示す図である。図７は、図６中のＡ−Ａ線に沿うパルスレーザー光線のエネルギー分布を示す図である。図８は、図６中のＶＩＩＩ部を拡大して示す図である。図９は、実施形態２に係るレーザー加工装置の制御手段が記憶したパルスレーザー光線の理想のエネルギー分布を示す図である。図１０は、図９に示されたレーザー加工装置のレーザー光線照射手段が照射するパルスレーザー光線のエネルギー分布の一例を示す図である。図１１は、図９に示されたレーザー加工装置の調整後のデジタルミラーデバイスとパルスレーザー光線のスポットとの位置関係を示す図である。図１２は、図１１に示されたパルスレーザー光線のエネルギー分布の一例を示す図である。図１３は、実施形態１及び実施形態２の変形例１に係るレーザー加工装置の制御手段が記憶したパルスレーザー光線の理想のエネルギー分布を示す図である。図１４は、実施形態１及び実施形態２の変形例２に係るレーザー加工装置の制御手段が記憶したパルスレーザー光線の理想のエネルギー分布を示す図である。図１５は、実施形態１及び実施形態２の変形例３に係るレーザー加工装置のレーザー光線照射手段の概略の構成例を示す図である。

本発明を実施するための形態につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態１〕
実施形態１に係るレーザー加工装置を図面に基いて説明する。図１は、実施形態１に係るレーザー加工装置の概略の構成例を示す斜視図であり、図２は、図１に示されたレーザー加工装置のレーザー光線照射手段の概略の構成例を示す図であり、図３は、図２に示されたレーザー光線照射手段がレーザー光線を照射する要部を示す図であり、図４は、図１に示されたレーザー加工装置の制御手段が記憶したパルスレーザー光線の理想のエネルギー分布を示す図であり、図５は、図１に示されたレーザー加工装置のデジタルミラーデバイスとパルスレーザー光線のスポットとの位置関係を示す図である。

レーザー加工装置１は、被加工物Ｗの分割予定ラインＬに沿ってパルスレーザー光線ＬＢ（図２に示す）を照射し、被加工物Ｗにアブレーション加工を施すものである。実施形態１では、レーザー加工装置１によりアブレーション加工が施される被加工物Ｗは、図１に示すように、シリコン、サファイア、ガリウムなどを母材とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。被加工物Ｗは、表面ＷＳに格子状に形成される複数の分割予定ラインＬよって区画された領域にデバイスＤが形成されている。

また、被加工物Ｗは、絶縁膜と回路を形成する機能層が表面に積層されている。実施形態１では、機能層を形成する絶縁膜は、ＳｉＯ２膜または、ＳｉＯＦ、ＢＳＧ（ＳｉＯＢ）等の無機物系の膜やポリイミド系、パリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）からなる。

被加工物Ｗは、デバイスＤが複数形成されている表面ＷＳの裏側の裏面ＷＲに粘着テープＴが貼着され、粘着テープＴの外縁が環状フレームＦに貼着されることで、環状フレームＦの開口に粘着テープＴで支持される。実施形態１において、被加工物Ｗは、環状フレームＦの開口に粘着テープＴで支持された状態で、分割予定ラインＬに沿ってパルスレーザー光線ＬＢ（図２に示す）が照射されて、アブレーション加工が施される。被加工物Ｗは、アブレーション加工等が施されることにより、個々のデバイスＤに分割される。

レーザー加工装置１は、図１に示すように、被加工物Ｗを保持するチャックテーブル１０と、チャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗにパルスレーザー光線ＬＢを照射してレーザー加工するレーザー光線照射手段２０と、チャックテーブル１０とレーザー光線照射手段２０とをＸ軸方向に相対移動させるＸ軸移動手段３０と、チャックテーブル１０とレーザー光線照射手段２０とをＹ軸方向に相対移動させるＹ軸移動手段４０と、撮像手段５０と、出力測定手段７０と、制御手段１００とを備えている。

チャックテーブル１０は、加工前の被加工物Ｗが保持面１０ａ上に載置されて、粘着テープＴを介して環状フレームＦの開口に貼着された被加工物Ｗを保持するものである。チャックテーブル１０は、保持面１０ａを構成する部分がポーラスセラミック等から形成された円盤形状であり、図示しない真空吸引経路を介して図示しない真空吸引源と接続され、保持面１０ａに載置された被加工物Ｗを粘着テープＴを介して吸引することで保持する。チャックテーブル１０の周囲には、エアーアクチュエータにより駆動して被加工物Ｗの周囲の環状フレームＦを挟持するクランプ部１１が複数設けられている。

Ｘ軸移動手段３０は、チャックテーブル１０をＸ軸方向に移動させることで、チャックテーブル１０を装置本体２の幅方向と水平方向との双方と平行なＸ軸方向に加工送りする加工送り手段である。Ｙ軸移動手段４０は、チャックテーブル１０を水平方向と平行でＸ軸方向と直交するＹ軸方向に移動させることで、チャックテーブル１０を割り出し送りする割り出し送り手段である。Ｘ軸移動手段３０及びＹ軸移動手段４０は、軸心回りに回転自在に設けられた周知のボールねじ３１，４１、ボールねじ３１，４１を軸心回りに回転させる周知のパルスモータ３２，４２及びチャックテーブル１０をＸ軸方向又はＹ軸方向に移動自在に支持する周知のガイドレール３３，４３を備える。また、レーザー加工装置１は、チャックテーブル１０をＸ軸方向とＹ軸方向との双方と直交するＺ軸方向と平行な中心軸線回りに回転される回転駆動源６０を備える。回転駆動源６０は、Ｘ軸移動手段３０によりＸ軸方向に移動される移動テーブル１２上に配置されている。

撮像手段５０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗを撮像するものであり、レーザー光線照射手段２０とＸ軸方向に並列する位置に配設されている。実施形態１では、撮像手段５０は、支持柱４の先端に取り付けられている。撮像手段５０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗを撮像するＣＣＤカメラにより構成される。

レーザー光線照射手段２０は、チャックテーブル１０に保持面１０ａに保持された被加工物Ｗの表面にパルスレーザー光線ＬＢを照射して、被加工物Ｗをアブレーション加工（加工に相当）するものである。パルスレーザー光線ＬＢは、被加工物Ｗに対して吸収性を有する波長（例えば、３５５ｎｍ）のレーザー光線である。レーザー光線照射手段２０は、レーザー加工装置１の装置本体２から立設した壁部３に連なった支持柱４の先端に取り付けられている。

レーザー光線照射手段２０は、図２に示すように、パルスレーザー光線ＬＢを発振するレーザー光線発振器２１と、発振されたパルスレーザー光線ＬＢのエネルギー分布ＥＤ（図７に示す）を調整するデジタルミラーデバイス２２と、集光レンズ２３と、ビームダンパ２４と、制御手段１００とを具備する。

レーザー光線発振器２１は、光軸に対して直交するスポットの形状が円形のパルスレーザー光線ＬＢを発振する。レーザー光線発振器２１が発振するパルスレーザー光線ＬＢは、平行光である。レーザー光線発振器２１は、発振したパルスレーザー光線ＬＢをデジタルミラーデバイス２２に向けて照射する。レーザー光線発振器２１は、被加工物Ｗの種類、加工形態などに応じて、発振するパルスレーザー光線ＬＢの周波数が適宜調整される。レーザー光線発振器２１として、例えば、ＹＡＧレーザー光線発振器やＹＶＯレーザー光線発振器などを用いることができる。

デジタルミラーデバイス２２は、十数μメータ程度の大きさのミラー２５（図５に示す）を互いに直交する２方向に多数配置し、各ミラー２５の向きを変更可能なＣ−ＭＯＳ（Complementary MOS; 相補型MOS）を含む駆動機構を備えるものである。実施形態１において、デジタルミラーデバイス２２は、ミラー２５を１００万個程度配置しているが、これに限定されない。デジタルミラーデバイス２２のミラー２５には、図５に示すように、レーザー光線発振器２１が発振するパルスレーザー光線ＬＢの全体が照射される。また、実施形態１において、複数のミラー２５は、正方形上に配置されているが、これに限定されない。

デジタルミラーデバイス２２は、駆動機構のオン、オフが切り換えられることで、ミラー２５が反射するパルスレーザー光線ＬＢ（図２及び図３中に実線で示す）を集光レンズ２３に照射する状態と、ミラー２５が反射するパルスレーザー光線ＬＢ（図２及び図３中に一点鎖線で示す）をビームダンパ２４に照射する状態とが切り換えられる。実施形態１において、駆動機構は、オンされるとパルスレーザー光線ＬＢを集光レンズ２３に照射する状態に位置付けられ、オフされるとパルスレーザー光線ＬＢをビームダンパ２４に照射する状態に位置付けられるが、これに限定されない。また、デジタルミラーデバイス２２により反射されるパルスレーザー光線ＬＢは、平行光である。即ち、デジタルミラーデバイス２２の全てのミラー２５が集光レンズ２３又はビームダンパ２４に向けて反射するパルスレーザー光線ＬＢのスポットの形状、大きさは、レーザー光線発振器２１が発振するパルスレーザー光線ＬＢのスポットの形状、大きさと等しい。

集光レンズ２３は、デジタルミラーデバイス２２を介して入射したパルスレーザー光線ＬＢを被加工物Ｗ上に集光する。実施形態１において、集光レンズ２３が被加工物Ｗ上に集光するパルスレーザー光線ＬＢの光軸は、Ｚ軸方向と平行である。ビームダンパ２４は、デジタルミラーデバイス２２の各ミラー２５により反射されたパルスレーザー光線ＬＢを外部に漏れることなく遮蔽するものである。ビームダンパ２４は、デジタルミラーデバイス２２の全ての駆動機構がオフになって、全てのミラー２５により反射されたパルスレーザー光線ＬＢを遮蔽することが可能な大きさである。

出力測定手段７０は、レーザー光線照射手段２０の集光レンズ２３から照射されるパルスレーザー光線ＬＢのスポット内のエネルギー分布（パワー分布又は強度分布ともいう）を測定するものである。出力測定手段７０は、移動テーブル１２上に設けられて、チャックテーブル１０の隣に配置されている。出力測定手段７０は、レーザー光線照射手段２０の集光レンズ２３から照射されるパルスレーザー光線ＬＢのＸ軸方向とＹ軸方向との双方と平行な平面におけるパルスレーザー光線ＬＢのエネルギー分布を測定し、測定結果を制御手段１００に出力する。出力測定手段７０は、熱電対素子を利用した所謂サーマル式出力測定手段、フォトダイオードを利用した所謂光学式出力測定手段、又は、焦電気物質を利用した所謂エネルギー式出力測定手段が用いられる。

制御手段１００は、上述した構成要素をそれぞれ制御して、被加工物Ｗに対するレーザー加工動作をレーザー加工装置１に実施させるものである。制御手段１００は、デジタルミラーデバイス２２を制御するもの、即ちデジタルミラーデバイス２２の各駆動機構のオンオフを切り換えるものである。制御手段１００は、図４に示す被加工物Ｗに照射されるパルスレーザー光線ＬＢのスポット内の理想のエネルギー分布ＩＥを記憶している。図４の横軸は、Ｘ軸方向とＹ軸方向との双方と平行な平面におけるパルスレーザー光線ＬＢのスポットの中心からの位置を示し、図４の縦軸は、パルスレーザー光線ＬＢのエネルギーを示している。実施形態１において、制御手段１００が記憶したパルスレーザー光線ＬＢの理想のエネルギー分布ＩＥは、全周に亘ってガウシアン分布である。制御手段１００は、被加工物Ｗのレーザー加工前に、出力測定手段７０にレーザー光線照射手段２０からパルスレーザー光線ＬＢを照射して、レーザー光線照射手段２０が照射するパルスレーザー光線ＬＢのエネルギー分布が図４に示す理想のエネルギー分布ＩＥになるように、デジタルミラーデバイス２２の各駆動機構のオンオフを切り換える。

なお、制御手段１００は、コンピュータシステムを含む。制御手段１００は、ＣＰＵ（central processing unit）のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置と、ＲＯＭ（read only memory）又はＲＡＭ（random access memory）のようなメモリを有する記憶装置と、入出力インターフェース装置とを有する。

制御手段１００の演算処理装置は、記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムに従って演算処理を実施して、レーザー加工装置１を制御するための制御信号を、入出力インターフェース装置を介してレーザー加工装置１の上述した構成要素に出力する。また、制御手段１００は、加工動作の状態や画像などを表示する液晶表示装置などにより構成される図示しない表示手段や、オペレータが加工内容情報などを登録する際に用いる入力手段と接続されている。入力手段は、表示手段に設けられたタッチパネルと、キーボード等とのうち少なくとも一つにより構成される。

次に、レーザー加工装置１が、被加工物Ｗを個々のデバイスＤに分割する工程を図面に基いて説明する。図６は、実施形態１に係るレーザー加工装置の調整前に出力測定手段が測定したパルスレーザー光線のエネルギー分布を示す図であり、図７は、図６中のＡ−Ａ線に沿うパルスレーザー光線のエネルギー分布を示す図であり、図８は、図６中のＶＩＩＩ部を拡大して示す図である。

まず、オペレータが加工内容情報をレーザー加工装置１の制御手段１００に登録し、オペレータがチャックテーブル１０の保持面１０ａ上に被加工物Ｗの表面ＷＳの裏側の裏面ＷＲを載置し、オペレータから加工動作の開始指示があった場合に、レーザー加工装置１が加工動作を開始する。

加工動作では、制御手段１００は、真空吸引源を駆動させてチャックテーブル１０に被加工物Ｗを吸引保持する。制御手段１００は、Ｘ軸移動手段３０及びＹ軸移動手段４０によりチャックテーブル１０をレーザー光線照射手段２０の下方に向かって移動して、移動テーブル１２上に設けられた出力測定手段７０をレーザー光線照射手段２０の集光レンズ２３の下方に位置付ける。制御手段１００は、出力測定手段７０をレーザー光線照射手段２０の集光レンズ２３の下方に位置付けると、デジタルミラーデバイス２２の全ての駆動機構をオンにしてレーザー光線照射手段２０からパルスレーザー光線ＬＢを出力測定手段７０に向けて照射する。

出力測定手段７０は、測定結果を制御手段１００に出力する。制御手段１００は、例えば、図６及び図７に示す出力測定手段７０が測定したパルスレーザー光線ＬＢのエネルギー分布ＥＤと、図４に示す理想のエネルギー分布ＩＥとを全周に亘って比較する。制御手段１００は、出力測定手段７０が測定したパルスレーザー光線ＬＢのエネルギー分布ＥＤと、図４に示す理想のエネルギー分布ＩＥとの差が所定値を超える部分Ｐ（図６、図７及び図８に示す）を抽出する。実施形態１では、出力測定手段７０が測定したパルスレーザー光線ＬＢのエネルギー分布ＥＤと、図４に示す理想のエネルギー分布ＩＥとの差が所望の部分としての所定値を超える部分Ｐ（図６及び図７に示す）を抽出する。

制御手段１００は、所定値を超える部分Ｐに対応するデジタルミラーデバイス２２の駆動機構の一部をオフにして、所定値を超える部分Ｐのパルスレーザー光線ＬＢの一部を間引く。制御手段１００は、パルスレーザー光線ＬＢのエネルギー分布ＥＤを図４に示す理想のエネルギー分布ＩＥに近付ける（調整する）。こうして、実施形態１のレーザー加工装置１のデジタルミラーデバイス２２は、パルスレーザー光線ＬＢの所望の部分であるエネルギー分布ＥＤ，ＩＥの差が所定値を超える部分Ｐを間引いてパルスレーザー光線ＬＢのエネルギー分布ＥＤを調整する。また、実施形態１において、レーザー加工装置１は、デジタルミラーデバイス２２を用いて、被加工物Ｗに照射されるパルスレーザー光線ＬＢのエネルギー分布ＥＤを全周に亘ってガウシアン分布に調整する。なお、実施形態１において、制御手段１００は、所定値を超える部分Ｐの外周側の第１の領域Ｒ１に対応するデジタルミラーデバイス２２の駆動機構を一つおきにオフにし、内周側の第２の領域Ｒ２に対応するデジタルミラーデバイス２２の駆動機構を最大三つおきにオフにして、パルスレーザー光線ＬＢの所望の部分であるエネルギー分布ＥＤ，ＩＥの差が所定値を超える部分Ｐを間引く。

制御手段１００は、出力測定手段７０が測定したパルスレーザー光線ＬＢのエネルギー分布ＥＤと、図４に示す理想のエネルギー分布ＩＥとの差が所定値を超える部分Ｐがなくなると、レーザー光線照射手段２０からのパルスレーザー光線ＬＢの照射を停止し、Ｘ軸移動手段３０及びＹ軸移動手段４０により撮像手段５０の下方にチャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗを位置付け、撮像手段５０に撮像させる。制御手段１００は、撮像手段５０が撮像した画像にパターンマッチング等の画像処理を実施し、チャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗとレーザー光線照射手段２０との相対位置を調整するアライメントを実施する。

制御手段１００は、レーザー光線照射手段２０からパルスレーザー光線ＬＢを照射しつつ、Ｘ軸移動手段３０、Ｙ軸移動手段４０及び回転駆動源６０によりチャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗとレーザー光線照射手段２０とを相対的に移動させて、全ての分割予定ラインＬに一つずつ順にパルスレーザー光線ＬＢを照射する。

すると、被加工物Ｗの一部が昇華して、アブレーション加工により分割予定ラインＬにレーザー加工溝が形成される。制御手段１００は、全ての分割予定ラインＬにパルスレーザー光線ＬＢを照射すると、Ｘ軸移動手段３０及びＹ軸移動手段４０によりチャックテーブル１０をレーザー光線照射手段２０の下方から離間する方向に移動して、レーザー光線照射手段２０の下方から離間した位置で真空吸引源を停止して、被加工物Ｗの吸引保持を解除する。オペレータが、レーザー加工された被加工物Ｗをチャックテーブル１０上から取り除くとともに、レーザー加工前の次の被加工物Ｗをチャックテーブル１０の保持面１０ａ上に載置して、先程と同様に被加工物Ｗのレーザー加工を行う。

実施形態１に係るレーザー加工装置１によれば、デジタルミラーデバイス２２によってパルスレーザー光線ＬＢの所望の部分であるエネルギー分布ＥＤ，ＩＥの差が所定値を超える部分Ｐを間引く事ができるため、パルスレーザー光線ＬＢのエネルギー分布ＥＤを高速でかつ容易に任意の分布に制御可能となり、アッテネータを用いるより高速でかつ容易にパルスレーザー光線ＬＢのエネルギー分布ＥＤの調整を実施できるという効果を奏する。したがって、実施形態１に係るレーザー加工装置１は、パルスレーザー光線ＬＢのエネルギー分布ＥＤを容易に変更することができる。また、レーザー加工装置１は、パルスレーザー光線ＬＢのエネルギー分布ＥＤを任意の分布に調整できるため、実施形態１では、ガウシアン分布に制御できる。さらに、レーザー加工装置１は、パルスレーザー光線ＬＢのエネルギー分布ＥＤを電気的にスイッチングするデジタルミラーデバイス２２によって調整するので、パルスレーザー光線ＬＢのエネルギー分布ＥＤの制御を素早く行うことができるとともに、エネルギー分布ＥＤを任意に部分的にも調整することができる。

〔実施形態２〕
実施形態２に係るレーザー加工装置を図面に基いて説明する。図９は、実施形態２に係るレーザー加工装置の制御手段が記憶したパルスレーザー光線の理想のエネルギー分布を示す図であり、図１０は、図９に示されたレーザー加工装置のレーザー光線照射手段が照射するパルスレーザー光線のエネルギー分布の一例を示す図であり、図１１は、図９に示されたレーザー加工装置の調整後のデジタルミラーデバイスとパルスレーザー光線のスポットとの位置関係を示す図であり、図１２は、図１１に示されたパルスレーザー光線のエネルギー分布の一例を示す図である。なお、図９から図１２において、実施形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。

実施形態２に係るレーザー加工装置１の制御手段１００が記憶したパルスレーザー光線の理想のエネルギー分布ＩＥ−２は、図９に示すように、全周に亘ってガウシアン分布の裾野部分のエネルギーが零となる分布である。また、実施形態２に係るレーザー加工装置１のレーザー光線照射手段２０が照射するパルスレーザー光線ＬＢのエネルギー分布ＥＤ−２は、図１０に示すように、全周に亘ってガウシアン分布である。

実施形態２に係るレーザー加工装置１の制御手段１００は、パルスレーザー光線ＬＢのエネルギー分布ＥＤ−２を調整する際に、デジタルミラーデバイス２２の全ての駆動機構がオンとなると、出力測定手段７０が測定したパルスレーザー光線ＬＢのエネルギー分布ＥＤ−２が、図１０に示すように、ガウシアン分布になる。そして、レーザー加工装置１−２の制御手段１００は、図１１中に平行斜線で示すデジタルミラーデバイス２２の外縁部のミラー２５の向きを変更する駆動機構をオフにして、図１２に示すように、パルスレーザー光線ＬＢのエネルギー分布ＥＤ−２を理想のエネルギー分布ＩＥ−２に調整する。

実施形態２に係るレーザー加工装置１によれば、実施形態１と同様にデジタルミラーデバイス２２によってパルスレーザー光線ＬＢの所望の部分であるエネルギー分布ＥＤ−２，ＩＥ−２の差が所定値を超える部分Ｐを間引く事ができるため、パルスレーザー光線ＬＢのエネルギー分布ＥＤ−２を容易に変更することができる。

〔変形例１及び変形例２〕
実施形態１及び実施形態２の変形例１及び変形例２に係るレーザー加工装置を図面に基いて説明する。図１３は、実施形態１及び実施形態２の変形例１に係るレーザー加工装置の制御手段が記憶したパルスレーザー光線の理想のエネルギー分布を示す図であり、図１４は、実施形態１及び実施形態２の変形例２に係るレーザー加工装置の制御手段が記憶したパルスレーザー光線の理想のエネルギー分布を示す図である。なお、図１３及び図１４において、実施形態１及び実施形態２と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。

変形例１に係るレーザー加工装置１の制御手段１００が記憶したパルスレーザー光線ＬＢの理想のエネルギー分布ＩＥ−３は、図１３に示すように、ガウシアン分布の中央部分のエネルギーが均一なトップハット形状をなしている。変形例１において、レーザー加工装置１は、デジタルミラーデバイス２２を用いて、被加工物Ｗに照射されるパルスレーザー光線ＬＢのエネルギー分布ＥＤを全周に亘ってトップハット分布に調整する。また、変形例２に係るレーザー加工装置１の制御手段１００が記憶したパルスレーザー光線ＬＢの理想のエネルギー分布ＩＥ−４は、図１４に示すように、ガウシアン分布の中央部分のエネルギーが外周部よりも弱いサテライト形状をなしている。また、実施形態１において、レーザー加工装置１は、デジタルミラーデバイス２２を用いて、被加工物Ｗに照射されるパルスレーザー光線ＬＢのエネルギー分布ＥＤを全周に亘ってサテライト分布に調整する。

変形例１及び変形例２に係るレーザー加工装置１は、実施形態１又は実施形態２と同様に、デジタルミラーデバイス２２によってパルスレーザー光線ＬＢの所望の部分であるエネルギー分布ＥＤ，ＩＥ−３，ＩＥ−４の差が所定値を超える部分Ｐを間引く事ができるため、パルスレーザー光線ＬＢのエネルギー分布ＥＤを容易に変更することができる。また、変形例１及び変形例２に係るレーザー加工装置１は、パルスレーザー光線ＬＢのエネルギー分布ＥＤを任意の分布に調整できるため、変形例１ではトップハット分布、変形例２ではサテライト分布に制御できる。さらに、変形例１及び変形例２に係るレーザー加工装置１は、トップハット分布のパルスレーザー光線ＬＢを照射するので、アブレーション加工による機能層（Ｌｏｗ−ｋ膜）の除去において、パルスレーザー光線ＬＢで形成したレーザー加工溝のエッジがシャープになり、機能層の剥離を抑える事ができるという効果も奏する。

〔変形例３〕
実施形態１及び実施形態２の変形例３に係るレーザー加工装置を図面に基いて説明する。図１５は、実施形態１及び実施形態２の変形例３に係るレーザー加工装置のレーザー光線照射手段の概略の構成例を示す図である。なお、図１５において、実施形態１及び実施形態２と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。

変形例３に係るレーザー加工装置１−３のレーザー光線照射手段２０−３は、図１５に示すように、レーザー光線発振器２１とデジタルミラーデバイス２２との間には、パルスレーザー光線ＬＢを平行光のままパルスレーザー光線ＬＢのスポットの外径を拡大するビームエキスパンダ２６が設定されている。

変形例３に係るレーザー加工装置１−３は、実施形態１又は実施形態２と同様に、デジタルミラーデバイス２２によってパルスレーザー光線ＬＢの所望の部分であるエネルギー分布ＥＤ，ＩＥの差が所定値を超える部分Ｐを間引く事ができるため、パルスレーザー光線ＬＢのエネルギー分布ＥＤを容易に変更することができる。また、レーザー加工装置１は、パルスレーザー光線ＬＢのエネルギー分布ＥＤを電気的にスイッチングするデジタルミラーデバイス２２によって調整するので、最終的に集光レンズ２３に入射するパルスレーザー光線ＬＢのスポット形状を任意の形状に調整することができる。

さらに、変形例３に係るレーザー加工装置１−３は、レーザー光線発振器２１とデジタルミラーデバイス２２との間にはビームエキスパンダ２６が設定されているので、レーザー光線発振器２１とデジタルミラーデバイス２２の各ミラー２５とを光学的に接続でき、デジタルミラーデバイス２２によってパルスレーザー光線ＬＢのエネルギー分布ＥＤを確実に変更することができる。

なお、本発明は上記実施形態１、実施形態２及び変形例１〜変形例３に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１レーザー加工装置
１０チャックテーブル
１０ａ保持面
２０，２０−３レーザー光線照射手段
２１レーザー光線発振器
２２デジタルミラーデバイス
２３集光レンズ
２６ビームエキスパンダ
１００制御手段
Ｗ被加工物
ＬＢパルスレーザー光線
Ｐ所定値を超える部分（所望の部分）
ＩＥ，ＩＥ―２，ＩＥ―３，ＩＥ−４理想のエネルギー分布
ＥＤ，ＥＤ−２エネルギー分布

Claims

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して加工するレーザー光線照射手段と、を備えるレーザー加工装置であって、
該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レーザー光線発振器と、
発振されたパルスレーザー光線のエネルギー分布を調整するデジタルミラーデバイスと、
該デジタルミラーデバイスを介して入射したパルスレーザー光線を集光する集光レンズと、
該デジタルミラーデバイスを制御する制御手段と、を具備し、
該デジタルミラーデバイスは、パルスレーザー光線の所望の部分を間引いてパルスレーザー光線のエネルギー分布を調整するレーザー加工装置。
該デジタルミラーデバイスを用いて、被加工物に照射されるパルスレーザー光線のエネルギー分布をガウシアン分布又はトップハット分布に調整する請求項１記載のレーザー加工装置。
該レーザー光線発振器と該デジタルミラーデバイスとの間には、ビームエキスパンダが設定されている請求項１又は２記載のレーザー加工装置。