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公開番号2025151381
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-09
出願番号2024052779
出願日2024-03-28
発明の名称レーザ加工装置およびレーザ加工方法
出願人株式会社東京精密
代理人個人,個人,個人
主分類B23K 26/067 20060101AFI20251002BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】分岐レーザ光を用い、短時間で、より均一にレーザ加工が可能なレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】実施形態に係るレーザ加工装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光を分岐して、2以上の分岐レーザ光にする分岐機構と、分岐レーザ光を第1焦点に集光する4f光学系と、第1焦点で、前記分岐レーザ光を所定のタイミングに応じて遮蔽する遮蔽機構と、4f光学系を通過後の前記分岐レーザ光を被加工物に集光させる集光レンズと、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光を分岐して、２以上の分岐レーザ光にする分岐機構と、
前記分岐レーザ光を第１焦点に集光する４ｆ光学系と、
前記第１焦点で、前記分岐レーザ光を所定のタイミングに応じて遮蔽する遮蔽機構と、
前記４ｆ光学系を通過後の前記分岐レーザ光を被加工物に集光させる集光レンズと、
を備える、レーザ加工装置。
続きを表示（約 890 文字）【請求項２】
前記遮蔽機構が、１０ｍｓ以下の時間間隔で前記分岐レーザ光を遮蔽可能なビームシャッタである、請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記遮蔽機構が、電子光学素子および偏光ビームスプリッタである、請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記分岐機構が前記レーザ光の光路上に直列に配置され、前記分岐機構が１／２波長板と、ウォラストンプリズムと有する光学素子と、前記１／２波長板を光路周りに回転させる波長板回転機構と、前記ウォラストンプリズムを前記光路周りに回転させるプリズム回転機構と、を備える、請求項１又は２記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記分岐機構がＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＯｎＳｉｌｉｃｏｎである、請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記分岐機構が前記分岐レーザ光の分岐方向を調整するレーザ光調整部をさらに備える、請求項４に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
請求項１に記載のレーザ加工装置を用いて、複数の前記分岐レーザ光のスポットを加工進行方向に直線状に配列させて、前記被加工物を加工するレーザ加工方法。
【請求項８】
前記被加工物が加工予定領域および非加工領域を有し、
前記非加工領域では、前記遮蔽機構を用い、前記分岐レーザ光を遮蔽する、請求項７に記載のレーザ加工方法。
【請求項９】
前記被加工物が、加工予定領域および加工済み領域を有し、
前記加工済み領域では、前記遮蔽機構を用い、前記分岐レーザ光を遮蔽する、請求項７に記載のレーザ加工方法。
【請求項１０】
前記被加工物が、加工レートが高い材料からなる高レート領域および加工レートが低い材料からなる低レート領域を有し、
前記低レート領域の前記スポットの数が、前記高レート領域の前記スポットの数よりも多くなるように、前記遮蔽機構を用い、前記分岐レーザ光を遮蔽する、請求項７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、レーザ加工装置およびレーザ加工方法に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体の分野では、シリコン等の基板の表面に低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ－ｋ膜）と回路を形成する機能膜とを積層した積層体により複数のデバイスを形成しているウェーハ（半導体ウェーハ）が知られている。
【０００３】
このようなウェーハは、複数のデバイスが格子状のストリートによって格子状に区画されており、ウェーハを分割予定ラインに沿って分割することにより個々のデバイスが製造される。
【０００４】
Ｌｏｗ－ｋ膜は、剥離しやすい性質を有するため、ブレードを用いたダイシングでは、Ｌｏｗ－ｋ膜を剥離してしまう場合がある。このような問題に対応するため、レーザアブレーションにより、Ｌｏｗ－ｋ膜を分割する第１の溝を分割予定の両側に２条形成した後、２条の第１の溝の間に第２の溝を形成する方法がある。
【０００５】
被加工物にレーザ加工を行う場合、加工時間が短いこと、分割したデバイスなどへの熱の影響を抑制することなどが求められる。加工時間を短くする場合、１パス（１回の加工送り）で加工を行えばよいが、その場合、１つのビーム当たりのエネルギ―を高くする必要がある。１つのビーム当たりのエネルギ―を高くすると、レーザ加工時に熱が発生しやすくなり、デバイスへの影響が増大する。一方、デバイスへの熱の影響を小さくするためには、１つのビーム当たりのエネルギーを低くし、複数パスでレーザ加工することが考えられる。しかし、この場合、加工時間を短くすることが困難になる。
【０００６】
これらの問題を解決する技術として特許文献１には、レーザ光の光路上に直列に配置され、１／２波長板とウォラストンプリズムとを有する複数の光学素子ユニットと、前記１／２波長板を前記光路周りに回転させる波長板回転機構と、前記ウォラストンプリズムを前記光路周りに回転させるプリズム回転機構と、を備え、前記複数の光学素子ユニットは、前記１／２波長板を介して前記ウォラストンプリズムに前記レーザ光が入射されて２本の分岐レーザ光に分岐されるレーザ光学系が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開2023-148477号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１の技術では、加工開始端と加工終了端などで、レーザのスポット群が重なる回数に差が現れ、一部の領域で不均一な加工となる恐れがあった。そのため、六角形などの非直行デバイスを加工する際などに、レーザ光を分岐しない加工が必要になり、通常の加工と比較してパス数が増える恐れがあった。
【０００９】
本発明は上記事情を鑑みなされた発明であり、分岐レーザ光を用い、短時間で、より均一にレーザ加工が可能な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】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
＜１＞本発明の態様１のレーザ加工装置は、
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光を分岐して、２以上の分岐レーザ光にする分岐機構と、
前記分岐レーザ光を第１焦点に集光する４ｆ光学系と、
前記第１焦点で、前記分岐レーザ光を所定のタイミングに応じて遮蔽する遮蔽機構と、
前記４ｆ光学系を通過後の前記分岐レーザ光を被加工物に集光させる集光レンズと、
を備える。
＜２＞本発明の態様２は、態様１のレーザ加工装置において、
前記遮蔽機構が、１０ｍｓ以下の時間間隔で前記分岐レーザ光を遮蔽可能なビームシャッタであってもよい。
＜３＞本発明の態様３は、態様１のレーザ加工装置において、
前記遮蔽機構が、電子光学素子および偏光ビームスプリッタであってもよい。
＜４＞本発明の態様４は、態様１又は２記載のレーザ加工装置において、
前記分岐機構が前記レーザ光の光路上に直列に配置され、前記分岐機構が１／２波長板と、ウォラストンプリズムと有する光学素子と、前記１／２波長板を光路周りに回転させる波長板回転機構と、前記ウォラストンプリズムを前記光路周りに回転させるプリズム回転機構と、を備えてもよい。
＜５＞本発明の態様５は、態様１または２のレーザ加工装置において、
前記分岐機構がＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＯｎＳｉｌｉｃｏｎであってもよい。
＜６＞本発明の態様６は、態様４に記載のレーザ加工装置において、前記分岐機構が前記分岐レーザ光の分岐方向を調整するレーザ光調整部をさらに備えてもよい。
＜７＞本発明の態様７のレーザ加工方法は、態様１のレーザ加工装置を用いて、複数の前記分岐レーザ光のスポットを加工進行方向に直線状に配列させて、前記被加工物を加工する。
＜８＞本発明の態様８は、態様７のレーザ加工方法において、
前記被加工物が加工予定領域および非加工領域を有し、
前記非加工領域では、前記遮蔽機構を用い、前記分岐レーザ光を遮蔽してもよい。
＜９＞本発明の態様９は、態様７のレーザ加工方法において、
前記被加工物が、加工予定領域および加工済み領域を有し、
前記加工済み領域では、前記遮蔽機構を用い、前記分岐レーザ光を遮蔽してもよい。
＜１０＞本発明の態様１０は、態様７のレーザ加工方法において、
前記被加工物が、加工レートが高い材料からなる高レート領域および加工レートが低い材料からなる低レート領域を有し、
前記低レート領域の前記スポットの数が、前記高レート領域の前記スポットの数よりも多くなるように、前記遮蔽機構を用い、前記分岐レーザ光を遮蔽してもよい。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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