(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024145623
(43)【公開日】2024-10-15
(54)【発明の名称】レーザ加工装置
(51)【国際特許分類】
B23K 26/046 20140101AFI20241004BHJP
B23K 26/364 20140101ALI20241004BHJP
H01L 21/301 20060101ALI20241004BHJP
【ＦＩ】
B23K26/046
B23K26/364
H01L21/78 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023058060
(22)【出願日】2023-03-31
(71)【出願人】
【識別番号】000151494
【氏名又は名称】株式会社東京精密
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100126664
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 慎吾
(74)【代理人】
【識別番号】100142424
【弁理士】
【氏名又は名称】細川 文広
(74)【代理人】
【識別番号】100083116
【弁理士】
【氏名又は名称】松浦 憲三
(74)【代理人】
【識別番号】100170069
【弁理士】
【氏名又は名称】大原 一樹
(74)【代理人】
【識別番号】100128635
【弁理士】
【氏名又は名称】松村 潔
(74)【代理人】
【識別番号】100140992
【弁理士】
【氏名又は名称】松浦 憲政
(72)【発明者】
【氏名】林 博和
【テーマコード（参考）】
4E168
5F063
【Ｆターム（参考）】
4E168AD01
4E168AD18
4E168CA06
4E168CB07
4E168CB12
4E168CB13
4E168CB22
4E168DA38
4E168EA05
4E168EA06
4E168JA11
5F063AA26
5F063CB02
5F063CB06
5F063CB22
5F063CB26
5F063CC23
5F063DD26
5F063DD32
(57)【要約】
【課題】各加工部間で個別に焦点の位置を調整できるレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】レーザ加工装置は、相対的に加工送りが与えられるワークに対し、レーザ加工ヘッドからレーザ光を照射して、ワークを加工する。レーザ加工ヘッドは、ワークに一対の第１レーザ光を照射して、２条の溝を加工する第１加工部と、第１加工部によって加工される２条の溝の間に第２レーザ光を照射して、２条の溝の間を加工する第２加工部と、第１レーザ光の焦点の位置に対し第２レーザ光の焦点の位置を光軸方向に沿って相対的に移動させて、光軸方向における第１レーザ光の焦点と第２レーザ光の焦点との間の相対的な位置関係を調整する第１焦点調整部と、を備える。
【選択図】図５
【解決手段】レーザ加工装置は、相対的に加工送りが与えられるワークに対し、レーザ加工ヘッドからレーザ光を照射して、ワークを加工する。レーザ加工ヘッドは、ワークに一対の第１レーザ光を照射して、２条の溝を加工する第１加工部と、第１加工部によって加工される２条の溝の間に第２レーザ光を照射して、２条の溝の間を加工する第２加工部と、第１レーザ光の焦点の位置に対し第２レーザ光の焦点の位置を光軸方向に沿って相対的に移動させて、光軸方向における第１レーザ光の焦点と第２レーザ光の焦点との間の相対的な位置関係を調整する第１焦点調整部と、を備える。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
相対的に加工送りが与えられるワークに対し、レーザ加工ヘッドからレーザ光を照射して、前記ワークを加工するレーザ加工装置であって、
前記レーザ加工ヘッドは、
前記ワークに一対の第１レーザ光を照射して、２条の溝を加工する第１加工部と、
前記第１加工部によって加工される前記２条の溝の間に第２レーザ光を照射して、前記２条の溝の間を加工する第２加工部と、
前記第１レーザ光の焦点の位置に対し前記第２レーザ光の焦点の位置を光軸方向に沿って相対的に移動させて、光軸方向における前記第１レーザ光の焦点と前記第２レーザ光の焦点との間の相対的な位置関係を調整する第１焦点調整部と、
を備えるレーザ加工装置。
前記レーザ加工ヘッドは、
前記ワークに一対の第１レーザ光を照射して、２条の溝を加工する第１加工部と、
前記第１加工部によって加工される前記２条の溝の間に第２レーザ光を照射して、前記２条の溝の間を加工する第２加工部と、
前記第１レーザ光の焦点の位置に対し前記第２レーザ光の焦点の位置を光軸方向に沿って相対的に移動させて、光軸方向における前記第１レーザ光の焦点と前記第２レーザ光の焦点との間の相対的な位置関係を調整する第１焦点調整部と、
を備えるレーザ加工装置。
【請求項2】
光軸方向における前記第１レーザ光の焦点と前記第２レーザ光の焦点との間の相対的な位置関係を保って、光軸方向における前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光の焦点の位置を調整する第２焦点調整部を更に備える、
請求項１に記載のレーザ加工装置。
請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項3】
前記第１焦点調整部は、前記第１加工部及び／又は前記第２加工部における集光レンズの光軸方向の位置を調整して、前記第１レーザ光の焦点の位置に対し前記第２レーザ光の焦点の位置を光軸方向に沿って相対的に移動させる、
請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
【請求項4】
前記第１焦点調整部は、アクチュエータで前記集光レンズを光軸方向に沿って移動させて、光軸方向における前記集光レンズの位置を調整する、
請求項３に記載のレーザ加工装置。
請求項３に記載のレーザ加工装置。
【請求項5】
複数の前記第２加工部を備え、
複数の前記第２加工部と前記第１加工部とが前記加工送り方向に沿って配置される、
請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
複数の前記第２加工部と前記第１加工部とが前記加工送り方向に沿って配置される、
請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
【請求項6】
前記第２加工部の間に前記第１加工部が配置される、
請求項５に記載のレーザ加工装置。
請求項５に記載のレーザ加工装置。
【請求項7】
前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光の焦点の位置の設定を受け付け、受け付けた位置に前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光の焦点が位置するように、前記第１焦点調整部及び前記第２焦点調整部を制御する制御部を更に備える、
請求項２に記載のレーザ加工装置。
請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項8】
前記制御部は、デフォーカス量の指定を受け付けて、前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光の焦点の位置の設定を受け付ける、
請求項７に記載のレーザ加工装置。
請求項７に記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はレーザ加工装置に係り、特にワークに溝を加工するレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【0002】
層間絶縁膜にＬｏｗ－ｋ（低誘電率）膜を使用した半導体のウェーハは、通常のブレードダイサを使用してチップ化すると、膜剥離（デラミネーション）が発生するという問題がある。
【0003】
特許文献１には、Ｌｏｗ－ｋ膜を有するウェーハの加工方法として、ストリートに沿って２条の溝をレーザ光で加工し、その２条の溝の間をブレードで切削することにより、膜剥離を抑制する方法が提案されている。
【0004】
また、特許文献２には、ストリートに沿って２条の溝をレーザ光で加工し、その２条の溝の間をレーザ光で切削する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２００５－１４２３９８号公報
【特許文献2】特開２００９－１８２０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、特許文献２に記載の加工方法において、２条の溝の加工と、その２条の溝の間の加工は、１つの装置内に設けられた別々の加工手段を用いて行われる。各加工手段には、それぞれ個別に駆動機構等が備えられ、位置調整等が加工に設けられる。しかしながら、各々個別に駆動機構等を備えた複数の加工手段ないし加工部を１つの装置内に設けると、装置の構成が複雑かつ大型化するという欠点がある。この点に関しては、１つのレーザ加工ヘッドに複数の加工部を搭載し、複数の加工部間で駆動機構等を共用することも考えられる。しかしながら、１つのレーザ加工ヘッドに複数の加工部を搭載し、駆動機構等を共用すると、各加工部間で焦点調整のための機構も共用されるため、各加工部の焦点の位置を個別に調整できないという欠点がある。
【0007】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、各加工部間で個別に焦点の位置を調整できるレーザ加工装置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】
【0008】
上記課題を解決するための第１の態様は、相対的に加工送りが与えられるワークに対し、レーザ加工ヘッドからレーザ光を照射して、ワークを加工するレーザ加工装置であって、レーザ加工ヘッドは、ワークに一対の第１レーザ光を照射して、２条の溝を加工する第１加工部と、第１加工部によって加工される２条の溝の間に第２レーザ光を照射して、２条の溝の間を加工する第２加工部と、第１レーザ光の焦点の位置に対し第２レーザ光の焦点の位置を光軸方向に沿って相対的に移動させて、光軸方向における第１レーザ光の焦点と第２レーザ光の焦点との間の相対的な位置関係を調整する第１焦点調整部と、を備えるレーザ加工装置である。
【0009】
第２の態様は、第１の態様のレーザ加工装置において、光軸方向における第１レーザ光の焦点と第２レーザ光の焦点との間の相対的な位置関係を保って、光軸方向における第１レーザ光及び第２レーザ光の焦点の位置を調整する第２焦点調整部を更に備える、レーザ加工装置である。
【0010】
第３の態様は、第１又は２の態様のレーザ加工装置において、第１焦点調整部は、第１加工部及び／又は第２加工部における集光レンズの光軸方向の位置を調整して、第１レーザ光の焦点の位置に対し第２レーザ光の焦点の位置を光軸方向に沿って相対的に移動させる、レーザ加工装置である。
【0011】
第４の態様は、第３の態様のレーザ加工装置において、第１焦点調整部は、アクチュエータで集光レンズを光軸方向に沿って移動させて、光軸方向における集光レンズの位置を調整する、レーザ加工装置である。
【0012】
第５の態様は、第１又は２の態様のレーザ加工装置において、複数の第２加工部を備え、複数の第２加工部と第１加工部とが加工送り方向に沿って配置される、レーザ加工装置である。
【0013】
第６の態様は、第５の態様のレーザ加工装置において、第２加工部の間に第１加工部が配置される、レーザ加工装置である。
【0014】
第７の態様は、第２の態様のレーザ加工装置において、第１レーザ光及び第２レーザ光の焦点の位置の設定を受け付け、受け付けた位置に第１レーザ光及び第２レーザ光の焦点が位置するように、第１焦点調整部及び第２焦点調整部を制御する制御部を更に備える、レーザ加工装置である。
【0015】
第８の態様は、第７の態様のレーザ加工装置において、制御部は、デフォーカス量の指定を受け付けて、第１レーザ光及び第２レーザ光の焦点の位置の設定を受け付ける、レーザ加工装置である。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、各加工部間で個別に焦点の位置を調整できる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】加工対象の一例を示す平面図である。
【図2】溝の加工処理の概要を示す図である。
【図3】レーザ加工装置の一実施形態を示す概略図である。
【図4】制御装置のハードウェア構成の一例を示す概略図である。
【図5】レーザ加工ヘッドの一実施形態を示す概略図である。
【図6】第１集光レンズによる第１レーザ光の照射の概念図である。
【図7】光路切替部の構成の一例を示す概略図である。
【図8】第２集光レンズによる第２レーザ光の照射の概念図である。
【図9】レーザ加工装置による加工処理の流れを示すフローチャートである。
【図10】焦点調整の処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。
【0019】
ここでは、層間絶縁膜にＬｏｗ－ｋ膜を使用した半導体のウェーハに対し、ダイシング前にストリートからＬｏｗ－ｋ膜を含む配線層を除去する装置に本発明を適用した場合を例に説明する。ウェーハは、ワークの一例である。
【0020】
層間絶縁膜（絶縁層）としてのＬｏｗ－ｋ膜（Ｌｏｗ－ｋ層）は、Ｌｏｗ－ｋ材料（低誘電率材料）で構成される。Ｌｏｗ－ｋ材料は、たとえば、ＳｉＯ２、ＳｉＯＣ、ＳｉＬＫ等の無機物系材料、ポリイミド系、パリレン系、ポリテトラフルオロエチレン系等のポリマーである有機物系材料、及びメチル含有ポリシロキサン等のポーラスシリカ材料等である。
【0021】
［レーザ加工の概要］
図１は、加工対象の一例を示す平面図である。
図１は、加工対象の一例を示す平面図である。
【0022】
図１に示すように、加工対象である半導体のウェーハＷは、複数のストリートＳｔ（分割予定ライン）によって区画された格子状の領域にデバイスＤｖが形成される。層間絶縁膜にＬｏｗ－ｋ膜を使用したウェーハＷは、隣接するデバイスＤｖ間でストリートＳｔを跨いでＬｏｗ－ｋ膜が存在する。ストリートＳｔごとにレーザ光で所定の溝を加工（アブレーション加工）することにより、ストリートＳｔからＬｏｗ－ｋ膜を含む配線層を除去する。
【0023】
図２は、溝の加工処理の概要を示す図である。
【0024】
図２に示すように、ストリートＳｔに沿って所定の溝Ｃを加工し、ストリートＳｔからＬｏｗ－ｋ膜を含む配線層を除去する。その際、溝Ｃの両側の縁を切る加工と、溝Ｃの中を刳り貫く加工（いわゆる中抜き加工）とを分けて、溝Ｃを加工する。以下、溝Ｃの両側の縁を切る加工を「縁切り加工」、溝Ｃの中を刳り貫く加工を「中抜き加工」と称する。
【0025】
縁切り加工は、一対のレーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂをストリートＳｔに沿って照射し、互いに平行な２条の溝Ｃ１ａ、Ｃ１ｂをストリートＳｔに沿って加工することにより行う。
【0026】
中抜き加工は、縁切り加工によって形成された２条の溝Ｃ１ａ、Ｃ１ｂの間に所定の幅を有するレーザ光Ｌ２を照射することにより行う。このレーザ光Ｌ２は、２条の溝Ｃ１ａ、Ｃ１ｂの間隔に対応した幅の溝を加工できるレーザ光で構成される。
【0027】
縁切り加工と中抜き加工とを組み合わせて行うことで、最終的に所定の幅及び深さを有する１条の溝ＣがストリートＳｔに沿って形成される。
【0028】
一度にＬｏｗ－ｋ膜を除去できる出力のレーザ光を用いて溝Ｃを加工すると、膜剥離が発生するおそれがある。しかし、上記のように、縁切り加工と中抜き加工とを分けて加工することで、膜剥離の発生を抑制できる。
【0029】
なお、以下においては、縁切り加工に用いる一対のレーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂを「第１レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ」、中抜き加工に用いるレーザ光Ｌ２を「第２レーザ光Ｌ２」と称して、両者を区別する。また、縁切り加工で加工する２条の溝Ｃ１ａ、Ｃ１ｂを「縁切り溝Ｃ１ａ、Ｃ１ｂ」、縁切り加工及び中抜き加工によって加工される溝Ｃを「配線層除去溝Ｃ」と称して、両者を区別する。
【0030】
［レーザ加工装置］
［装置構成］
図３は、レーザ加工装置の一実施形態を示す概略図である。なお、図中のＸＹＺは、互いに直交する３軸である。本実施の形態では、Ｘ軸及びＹ軸を含む平面を水平面とし、Ｘ方向及びＹ方向を水平方向とする。また、Ｚ方向を鉛直方向（上下方向）とする。
［装置構成］
図３は、レーザ加工装置の一実施形態を示す概略図である。なお、図中のＸＹＺは、互いに直交する３軸である。本実施の形態では、Ｘ軸及びＹ軸を含む平面を水平面とし、Ｘ方向及びＹ方向を水平方向とする。また、Ｚ方向を鉛直方向（上下方向）とする。
【0031】
図３に示すように、本実施の形態のレーザ加工装置１０は、テーブル２０、第１レーザ光源２２Ａ、第２レーザ光源２２Ｂ、レーザ加工ヘッド１００、顕微鏡２４、テーブル駆動部２６、ヘッド駆動部２８、及び、制御装置３０等を備える。
【0032】
テーブル２０は、ウェーハＷを保持する。また、テーブル２０は、制御装置３０の制御の下、テーブル駆動部２６に駆動されて、Ｘ方向及びＹ方向に移動する。Ｘ方向は、加工送り（溝を加工する方向の送り）の方向である。加工対象のストリートＳｔは、Ｘ方向（加工送り方向）と平行に設定される。また、テーブル２０は、制御装置３０の制御の下、テーブル駆動部２６に駆動されて、θ軸を中心に回転する。θ軸は、テーブル２０の中心を通り、Ｚ軸と平行な軸である。
【0033】
第１レーザ光源２２Ａは、縁切り加工用のレーザ光ＬＡをレーザ加工ヘッド１００に供給する。このレーザ光ＬＡは、縁切り加工に適した条件（波長、パルス幅及び繰り返し周波数等）のパルスレーザ光である。
【0034】
第２レーザ光源２２Ｂは、中抜き加工用のレーザ光ＬＢをレーザ加工ヘッド１００に供給する。このレーザ光ＬＢは、中抜き加工に適した条件（波長、パルス幅及び繰り返し周波数等）のパルスレーザ光である。
【0035】
レーザ加工ヘッド１００は、レーザ光学系を有し、テーブル２０上のウェーハＷに向けて、縁切り加工用の一対の第１レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ及び中抜き加工用の第２レーザ光Ｌ２を出射する。各レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ２は、テーブル２０上のウェーハＷに向けて鉛直下向きに出射される。
【0036】
レーザ加工ヘッド１００は、３つの出射口を有する。１つは、縁切り加工用の一対の第１レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂを出射する第１出射口１０１である。残り２つは、中抜き加工用の第２レーザ光Ｌ２を出射する第１の第２出射口１０２Ａ及び第２の第２出射口１０２Ｂである。
【0037】
３つの出射口、すなわち、第１出射口１０１、第１の第２出射口１０２Ａ及び第２の第２出射口１０２Ｂは、ウェーハＷの加工送り方向（Ｘ方向）に沿って一列に並んで配置される。また、第１出射口１０１は、第１の第２出射口１０２Ａ及び第２の第２出射口１０２Ｂの間に配置される。すなわち、縁切り加工用のレーザ光の出射口（第１出射口１０１）の両側に、中抜き加工用のレーザ光の出射口（第１の第２出射口１０２Ａ及び第２の第２出射口１０２Ｂ）が配置される。
【0038】
中抜き加工用の第２レーザ光Ｌ２は、加工送りの方向に応じて出射口（第１の第２出射口１０２Ａ又は第２の第２出射口１０２Ｂ）が切り替えられる。具体的には、図３において、Ｘ（－）方向（図中右方向）に加工送りする場合は、第１の第２出射口１０２Ａから第２レーザ光Ｌ２が出射される。この場合、加工の進行方向は、Ｘ（＋）方向（図中左方向）となる。一方、Ｘ（＋）方向（図３中左方向）に加工送りする場合は、第２の第２出射口１０２Ｂから第２レーザ光Ｌ２が出射される。この場合、加工の進行方向、Ｘ（－）方向（図中右方向）となる。すなわち、加工送り方向に対し、第１出射口１０１の上流側に位置する出射口（＝加工の進行方向に対し、第１出射口１０１の下流側に位置する出射口）から第２レーザ光Ｌ２が出射される。
【0039】
レーザ加工ヘッド１００は、制御装置３０の制御の下、ヘッド駆動部２８に駆動されて、Ｚ方向に移動する。
【0040】
レーザ光学系を含むレーザ加工ヘッド１００の詳細については、後述する。
【0041】
顕微鏡２４は、テーブル２０に保持されたウェーハＷを撮影する。顕微鏡２４は、レーザ加工ヘッド１００に固定されており、レーザ加工ヘッド１００と一体に移動する。顕微鏡２４で撮影された画像は、制御装置３０に出力される。制御装置３０は、顕微鏡２４で撮影された画像に基づいて、アライメント、カーフチェック等を行う。
【0042】
テーブル駆動部２６は、ガイド機構として、テーブル２０をＸ方向にガイドするガイド機構、テーブル２０をＹ方向にガイドするガイド機構、テーブル２０を回転可能に支持する軸受等を含む。また、テーブル駆動部２６は、アクチュエータとして、テーブル２０をＸ方向に駆動するモータ、テーブル２０をＹ方向に駆動するモータ、テーブル２０を回転駆動するモータ等を含む。また、テーブル駆動部２６は、センサ類として、テーブル２０のＸ方向の位置を検出するセンサ、テーブル２０のＹ方向の位置を検出するセンサ、及び、テーブル２０の回転位置を検出するセンサ等を含む。
【0043】
ヘッド駆動部２８は、レーザ加工ヘッド１００をＺ方向にガイドするガイド機構、レーザ加工ヘッド１００をＺ方向に駆動するモータ、レーザ加工ヘッド１００のＺ方向の位置を検出するセンサ等を含む。
【0044】
図４は、制御装置のハードウェア構成の一例を示す概略図である。
【0045】
制御装置３０は、プロセッサ３０Ａ、主記憶装置３０Ｂ、補助記憶装置３０Ｃ、入力装置３０Ｄ及び出力装置３０Ｅ等を備える。すなわち、制御装置３０は、コンピュータで構成され、コンピュータが所定のプログラムを実行することで制御装置３０として機能する。プロセッサ３０Ａは、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成される。主記憶装置３０Ｂは、たとえば、ＲＡＭ（Random Access Memory）で構成される。補助記憶装置３０Ｃは、たとえば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等で構成される。入力装置３０Ｄには、操作ボタン類の他、キーボード、タッチパネル等が含まれる。出力装置３０Ｅは、たとえば、ディスプレイ（表示装置）で構成される。入力装置３０Ｄ及び出力装置３０Ｅをタッチパネルディスプレイで構成することもできる。
【0046】
制御装置３０は、第１レーザ光源２２Ａ、第２レーザ光源２２Ｂ、レーザ加工ヘッド１００、顕微鏡２４、テーブル駆動部２６及びヘッド駆動部２８等の動作を統括的に制御する。制御装置３０は、制御部の一例である。
【0047】
［レーザ加工ヘッド］
図５は、レーザ加工ヘッドの一実施形態を示す概略図である。
図５は、レーザ加工ヘッドの一実施形態を示す概略図である。
【0048】
図５に示すように、レーザ加工ヘッド１００は、第１安全シャッタ１１０Ａ、第２安全シャッタ１１０Ｂ、第１高速シャッタ１１２Ａ、第２高速シャッタ１１２Ｂ、第１レーザ光生成部１１４、第２レーザ光生成部１１６、光路切替部１１８、第１集光レンズ１２０、２つの第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂ及び２つの焦点調整部１２４Ａ、１２４Ｂ等を備える。
【0049】
第１レーザ光生成部１１４、及び、第１集光レンズ１２０は、第１のレーザ光学系を構成し、第１レーザ光源２２Ａから出射されるレーザ光ＬＡから一対の第１レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂを生成し、第１出射口１０１から出射させる。また、第２レーザ光生成部１１６、光路切替部１１８、及び、第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂは、第２のレーザ光学系を構成し、第２レーザ光源２２Ｂから出射されるレーザ光ＬＢから第２レーザ光Ｌ２を生成し、第１の第２出射口１０２Ａ又は第２の第２出射口１０２Ｂから出射させる。
【0050】
第１安全シャッタ１１０Ａ及び第１高速シャッタ１１２Ａは、第１レーザ光源２２Ａから第１レーザ光生成部１１４に入射するレーザ光ＬＡの光路上に配置される。第１安全シャッタ１１０Ａ及び第１高速シャッタ１１２Ａは、第１レーザ光源２２Ａ側から第１安全シャッタ１１０Ａ、第１高速シャッタ１１２Ａの順でレーザ光ＬＡの光路上に配置される。第１安全シャッタ１１０Ａ及び第１高速シャッタ１１２Ａは、制御装置３０による制御の下、当該光路を個別に開閉する。第１安全シャッタ１１０Ａ又は第１高速シャッタ１１２Ａを閉じることで、第１レーザ光源２２Ａからのレーザ光ＬＡの入射が遮断される。また、これにより、第１レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂの出射が停止される。第１安全シャッタ１１０Ａは、第１レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂの入射元を閉じるシャッタとして機能する。一方、第１高速シャッタ１１２Ａは、第１レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂの出射を一時的に停止させるシャッタとして機能する。このため、第１高速シャッタ１１２Ａは、第１安全シャッタ１１０Ａよりも高速に作動するシャッタで構成される。
【0051】
第１レーザ光生成部１１４は、第１レーザ光源２２Ａから供給されるレーザ光ＬＡから縁切り加工用の一対の第１レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂを生成する。第１レーザ光生成部１１４は、一対の第１レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂを生成する手段として、たとえば、回折光学素子（Diffractive Optical Element：ＤＯＥ）を有する。回折光学素子は、光の回折現象を利用して、レーザ光を空間的に分岐できる光学素子である。回折光学素子は、レーザ光をさまざまなパターン、形状に変えることができる。本実施の形態では、テーブル２０上のウェーハＷに対し、Ｙ方向に所定の間隔で一対のスポット（集光点ないし加工点）が形成されるように、一対の第１レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂを生成する（図２参照）。一対の第１レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂを生成する手段には、この他、たとえば、屈折光学素子（Refractive Optical Element：ＲＯＥ）、ウォラストンプリズム等を採用することもできる。
【0052】
第１レーザ光生成部１１４で生成された一対の第１レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂは、第１集光レンズ１２０を介して、テーブル２０上のウェーハＷに照射される。
【0053】
第１集光レンズ１２０は、第１レーザ光生成部１１４で生成された一対の第１レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂをＺ方向の所定の位置（焦点）に集光させて、テーブル２０上のウェーハＷに照射する。図６は、第１集光レンズによる第１レーザ光の照射の概念図である。一対の第１レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂは、Ｙ方向に所定の間隔Ｄをもって集光される。この間隔Ｄが、２条の縁切り溝Ｃ１ａ、Ｃ１ｂの形成間隔となる。
【0054】
第２安全シャッタ１１０Ｂ及び第２高速シャッタ１１２Ｂは、第２レーザ光源２２Ｂから第２レーザ光生成部１１６に入射するレーザ光ＬＢの光路上に配置される。第２安全シャッタ１１０Ｂ及び第２高速シャッタ１１２Ｂは、第２レーザ光源２２Ｂ側から第２安全シャッタ１１０Ｂ、第２高速シャッタ１１２Ｂの順でレーザ光ＬＢの光路上に配置される。第２安全シャッタ１１０Ｂ及び第２高速シャッタ１１２Ｂは、制御装置３０による制御の下、当該光路を個別に開閉する。第２安全シャッタ１１０Ｂ又は第２高速シャッタ１１２Ｂを閉じることで、第２レーザ光源２２Ｂからのレーザ光ＬＢの入射が遮断される。また、これにより、第２レーザ光Ｌ２の出射が停止される。第２安全シャッタ１１０Ｂは、第２レーザ光Ｌ２の入射元を閉じるシャッタとして機能する。一方、第２高速シャッタ１１２Ｂは、第２レーザ光Ｌ２の出射を一時的に停止させるシャッタとして機能する。このため、第２高速シャッタ１１２Ｂは、第２安全シャッタ１１０Ｂよりも高速に作動するシャッタで構成される。
【0055】
第２レーザ光生成部１１６は、第２レーザ光源２２Ｂから供給されるレーザ光ＬＢから中抜き加工用の第２レーザ光Ｌ２を生成する。本実施の形態では、中抜き加工用の第２レーザ光Ｌ２として、所定の強度分布を有するレーザ光を生成する。一例として、強度分布がトップハット形状（フラットトップともいう）を有するレーザ光を生成する。第２レーザ光Ｌ２の強度分布をトップハット形状とすることにより、中抜き加工する溝の底面を平坦に加工できる。強度分布をトップハット形状に変換する手段としては、たとえば、回折光学素子（ＤＯＥ）、屈折型ビームシェイパ等を採用できる。第２レーザ光生成部１１６には、このように強度分布を所定の形状（一例として、トップハット形状）に変換する光学素子が備えられる。第２レーザ光生成部１１６で生成された第２レーザ光Ｌ２は、光路切替部１１８に入射される。
【0056】
光路切替部１１８は、第２レーザ光生成部１１６で生成された第２レーザ光Ｌ２の光路を切り替える。具体的には、第２レーザ光Ｌ２を第１の第２出射口１０２Ａから出射させる第１光路と、第２の第２出射口１０２Ｂから出射させる第２光路とを択一的に切り替える。
【0057】
図７は、光路切替部の構成の一例を示す概略図である。
【0058】
図７に示すように、光路切替部１１８は、１／２波長板（λ／２板）１１８Ａ、偏光ビームスプリッタ（Polarizing Beam Splitter：ＰＢＳ）１１８Ｂ、及び、ミラー１１８Ｃ等を備える。なお、第２レーザ光源２２Ｂからは所定の偏光方向に偏光した直線偏光のレーザ光ＬＢが出射されるものとする。したがって、第２レーザ光生成部１１６からも所定の偏光方向に偏光した直線偏光の第２レーザ光Ｌ２が出射される。
【0059】
１／２波長板１１８Ａは、第２レーザ光生成部１１６から出射される第２レーザ光Ｌ２の光路に挿入されて、通過する第２レーザ光Ｌ２の偏光方向を９０°回転させる。１／２波長板１１８Ａは、図示しないアクチュエータ（たとえば、シリンダ等）に駆動されて、第２レーザ光Ｌ２の光路に挿抜される。
【0060】
偏光ビームスプリッタ１１８Ｂは、第２レーザ光生成部１１６から出射される第２レーザ光Ｌ２の光路上に配置される。偏光ビームスプリッタ１１８Ｂは、入射する光の偏光状態に応じて入射光を透過光と反射光とに分割する。本実施の形態では、第２レーザ光生成部１１６から出射された第２レーザ光Ｌ２が、そのまま入射した場合、透過し、１／２波長板１１８Ａを介して入射した場合、反射されるように設定される。
【0061】
偏光ビームスプリッタ１１８Ｂを透過した第２レーザ光Ｌ２は、一方の第２集光レンズ１２２Ａを介して、第１の第２出射口１０２Ａから出射される。
【0062】
偏光ビームスプリッタ１１８Ｂで反射された第２レーザ光Ｌ２は、ミラー１１８Ｃを介して他方の第２集光レンズ１２２Ｂに入射し、第２の第２出射口１０２Ｂから出射される。
【0063】
このように、本実施の形態の光路切替部１１８は、１／２波長板１１８Ａの挿抜により、第２レーザ光Ｌ２の光路（出射先）を切り替える。なお、本実施の形態では、１／２波長板１１８Ａを挿抜して、光路を切り替える構成としているが、１／２波長板１１８Ａを４５°回転させることによっても、同様の機能を実現できる。
【0064】
２つの第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂは、それぞれ第２レーザ光生成部１１６で生成された第２レーザ光Ｌ２をＺ方向において所定の位置（焦点）に集光させる。以下、必要に応じて、一方の第２集光レンズ１２２Ａを第１の第２集光レンズ１２２Ａ、他方の第２集光レンズ１２２Ｂを第２の第２集光レンズ１２２Ｂと称して、両者を区別する。
【0065】
図８は、第２集光レンズによる第２レーザ光の照射の概念図である。
【0066】
図８に示すように、２条の縁切り溝Ｃ１ａ、Ｃ１ｂの間に第２レーザ光Ｌ２を照射して、２条の縁切り溝Ｃ１ａ、Ｃ１ｂの間を中抜き加工する。本実施の形態では、図８に示すように、第２レーザ光Ｌ２により円形のスポットを形成して、２条の縁切り溝Ｃ１ａ、Ｃ１ｂの間を加工する。スポットは、２条の縁切り溝Ｃ１ａ、Ｃ１ｂの間隔Ｄに対応したサイズ（直径）で形成される。すなわち、２条の縁切り溝Ｃ１ａ、Ｃ１ｂの内側を一度に中抜きできるサイズ（直径）で形成される。
【0067】
２つの第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂは、第１集光レンズ１２０と共にウェーハＷの加工送り方向（Ｘ方向）に沿って一列に並んで配置される。また、２つの第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂは、第１集光レンズ１２０を挟んで配置される。具体的には、図５において、図中左から右に向かって（Ｘ（＋）方向）、第１の第２集光レンズ１２２Ａ、第１集光レンズ１２０、第２の第２集光レンズ１２２Ｂの順で一列に並んで配置される。
【0068】
第１集光レンズ１２０を通過した一対の第１レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂは、第１出射口１０１からテーブル２０上のウェーハＷに向けて鉛直下向きに照射される。また、第１の第２集光レンズ１２２Ａを通過した第２レーザ光Ｌ２は、第２の第２出射口１０２Ｂからテーブル２０上のウェーハＷに向けて鉛直下向きに照射される。また、第２の第２集光レンズ１２２Ｂを通過した第２レーザ光Ｌ２は、第２の第２出射口１０２Ｂからテーブル２０上のウェーハＷに向けて鉛直下向きに照射される。
【0069】
本実施の形態において、第１集光レンズ１２０を介して、テーブル２０上のウェーハＷに一対の第１レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂを照射し、２条の縁切り溝Ｃ１ａ、Ｃ１ｂを加工する構成は、第１加工部の一例である。また、第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂを介して、テーブル２０上のウェーハＷに第２レーザ光Ｌ２を照射し、２条の縁切り溝Ｃ１ａ、Ｃ１ｂの間を中抜き加工する構成は、第２加工部の一例である。
【0070】
２つの焦点調整部１２４Ａ、１２４Ｂは、２つの第２出射口１０２Ａ、１０２Ｂから出射される第２レーザ光Ｌ２の焦点位置を個別に調整する。本実施の形態では、第２集光レンズ１２２Ａ、１２２ＢをＺ方向に移動させて、第２レーザ光Ｌ２の焦点位置を調整する。以下、必要に応じて、第１の第２集光レンズ１２２Ａの焦点位置を調整する焦点調整部１２４Ａを第１の焦点調整部１２４Ａ、第２の第２集光レンズ１２２Ｂの焦点位置を調整する焦点調整部１２４Ｂを第２の焦点調整部１２４Ｂと称して、２つの焦点調整部１２４Ａ、１２４Ｂを区別する。
【0071】
第１の焦点調整部１２４Ａは、第１の第２集光レンズ１２２Ａを光軸方向（Ｚ方向）に沿ってに移動させて、第１の第２出射口１０２Ａから出射される第２レーザ光Ｌ２の焦点の光軸方向における位置を調整する。第２の焦点調整部１２４Ｂは、第２の第２集光レンズ１２２Ｂを光軸方向（Ｚ方向）に沿って移動させて、第２の第２出射口１０２Ｂから出射される第２レーザ光Ｌ２の焦点の光軸方向における位置を調整する。
【0072】
各焦点調整部１２４Ａ、１２４Ｂは、それぞれ第２集光レンズ１２２Ａ、１２２ＢをＺ方向にガイドするガイド機構、第２集光レンズ１２２Ａ、１２２ＢをＺ方向に駆動するアクチュエータ、第２集光レンズ１２２Ａ、１２２ＢをＺ方向の位置（基準点に対する位置）を検出するセンサ等を含んで構成される。
【0073】
焦点調整部１２４Ａ、１２４Ｂを作動させることにより、第１集光レンズ１２０に対し、第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂの位置（Ｚ方向の位置）が相対的に変化する。これにより、第１レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂと第２レーザ光Ｌ２との間で光軸方向（Ｚ方向）における焦点の位置を相対的に変えることができる。すなわち、光軸方向（Ｚ方向）において、第１レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂの焦点と、第２レーザ光Ｌ２の焦点との間の相対的な位置関係を調整できる。これにより、たとえば、縁切り加工と中抜き加工とで異なる位置に焦点を設定して加工できる。
【0074】
以下、必要に応じて、第１の第２集光レンズ１２２Ａの焦点位置を調整する焦点調整部１２４Ａを第１の焦点調整部１２４Ａ、第２の第２集光レンズ１２２Ｂの焦点位置を調整する焦点調整部１２４Ｂを第２の焦点調整部１２４Ｂと称して、両者を区別する。焦点調整部１２４Ａ、１２４Ｂは、第１焦点調整部の一例である。
【0075】
［レーザ加工装置の作用］
［溝の加工動作］
上記のように、Ｌｏｗ－ｋ膜を有するウェーハＷに対し、ストリートＳｔに沿って配線層除去溝Ｃを加工することにより、ストリートＳｔからＬｏｗ－ｋ膜を含む配線層を除去する。
［溝の加工動作］
上記のように、Ｌｏｗ－ｋ膜を有するウェーハＷに対し、ストリートＳｔに沿って配線層除去溝Ｃを加工することにより、ストリートＳｔからＬｏｗ－ｋ膜を含む配線層を除去する。
【0076】
レーザ加工装置１０は、レーザ加工ヘッド１００からテーブル２０上のウェーハＷに第１レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ及び第２レーザ光Ｌ２を照射しながら、テーブル２０を加工送り方向（Ｘ方向）に移動させることにより、ストリートＳｔに沿って配線層除去溝Ｃを加工する。配線層除去溝Ｃは、所定の幅、所定の深さで加工する。
【0077】
本実施の形態のレーザ加工装置１０では、第２レーザ光Ｌ２の出射口を切り替えることにより、加工送りにおける往路と復路の双方でウェーハＷに配線層除去溝Ｃを加工する。
【0078】
具体的には、図３において、テーブル２０をＸ（－）方向に送る方向を往路、Ｘ（＋）方向に送る方向を復路とすると、往路では、第１の第２出射口１０２Ａから第２レーザ光Ｌ２を出射させて配線層除去溝Ｃを加工し、復路では、第２の第２出射口１０２Ｂから第２レーザ光Ｌ２を出射させて、配線層除去溝Ｃを加工する。すなわち、常にテーブル２０の送り方向の上流側（＝加工の進行方向の下流側）に位置する出射口から第２レーザ光Ｌ２を出射させて、配線層除去溝Ｃを加工する。
【0079】
図９は、本実施の形態のレーザ加工装置による加工処理の流れを示すフローチャートである。
【0080】
なお、前提として、テーブル２０にウェーハＷが保持されており、かつ、第１レーザ光源２２Ａ及び第２レーザ光源２２Ｂからレーザ光ＬＡ、ＬＢがレーザ加工ヘッド１００に供給されているものとする。また、第１安全シャッタ１１０Ａ及び第２安全シャッタ１１０Ｂ、並びに、第１高速シャッタ１１２Ａ及び第２高速シャッタ１１２Ｂは閉じられているものとする。
【0081】
まず、アライメントが行われる（ステップＳ１）。すなわち、加工位置を検出し、その位置合わせが行われる。アライメントは、顕微鏡５０で撮影した画像に基づいて行われる。アライメントにより、ストリートＳｔの加工開始位置に第１集光レンズ１２０の光軸が位置する。
【0082】
次に、第２レーザ光Ｌ２の出射口が設定される（ステップＳ３）。上記のように、往路では、第１の第２出射口１０２Ａから第２レーザ光Ｌ２を出射させて、中抜き加工が行われる。一方、復路では、第２の第２出射口１０２Ｂから第２レーザ光Ｌ２を出射させて、中抜き加工が行われる。第１の第２出射口１０２Ａから第２レーザ光Ｌ２を出射させる場合、光路切替部１１８において、第２レーザ光Ｌ２の光路から１／２波長板１１８Ａが抜かれる。一方、第２の第２出射口１０２Ｂから第２レーザ光Ｌ２を出射させる場合、光路切替部１１８において、第２レーザ光Ｌ２の光路に１／２波長板１１８Ａが挿入される。
【0083】
第２レーザ光Ｌ２の出射口の設定後、第１安全シャッタ１１０Ａ及び第２安全シャッタ１１０Ｂが開かれる（ステップＳ３）。これにより、第１レーザ光源２２Ａ及び第２レーザ光源２２Ｂからレーザ光ＬＡ、ＬＢが、レーザ加工ヘッド１００に導入される。ただし、第１高速シャッタ１１２Ａ及び第２高速シャッタ１１２Ｂが閉じられているため、各出射口からレーザ光は出射されない。
【0084】
この後、加工送りが開始される（ステップＳ４）。これにより、テーブル１０が、加工送り方向（Ｘ方向）に沿って移動を開始する。
【0085】
次いで、第１高速シャッタ１１２Ａが開かれる（ステップＳ５）。これにより、テーブル１０上のウェーハＷに向けて一対の第１レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂが照射される。一対の第１レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂは、第１集光レンズ１２０を介して、第１出射口１０１から出射される。これにより、ストリートＳｔに沿って２条の縁切り溝Ｃ１ａ、Ｃ１ｂが加工される。
【0086】
次いで、第２高速シャッタ１１２Ｂが開かれる（ステップＳ６）。これにより、テーブル１０上のウェーハＷに向けて第２レーザ光Ｌ２が照射される。第２レーザ光Ｌ２は、第１の第２出射口１０２Ａ又は第２の第２出射口１０２Ｂから出射される。往路では、第１の第２集光レンズ１２２Ａを介して第１の第２出射口１０２Ａから出射される。一方、復路では、第２の第２集光レンズ１２２Ｂを介して第２の第２出射口１０２Ｂから出射される。。出射された第２レーザ光Ｌ２は、先行して加工された２条の縁切り溝Ｃ１ａ、Ｃ１ｂ間に照射される。これにより、２条の縁切り溝Ｃ１ａ、Ｃ１ｂの間が中抜き加工される。中抜き加工されることにより、ストリートＳｔに沿って１条の配線層除去溝Ｃが加工される。
【0087】
この後、第１レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂによる加工点（スポット）が、ストリートＳｔの終点（加工終了位置）に到達したか否かが判定される（ステップＳ７）。ストリートＳｔの終点の位置は、ストリートＳｔごとに個別に設定される。
【0088】
加工点が、ストリートＳｔの終点に到達すると、まず、第１高速シャッタ１１２Ａが閉じられる（ステップＳ８）。これにより、縁切り加工が停止される。
【0089】
続いて、第２高速シャッタ１１２Ｂが閉じられる（ステップＳ９）。これにより、中抜き加工が停止される。
【0090】
この後、加工送りが停止される（ステップＳ１０）。これにより、テーブル１０の移動が停止する。
【0091】
以上の工程で１つのストリートＳｔの加工が完了する。この後、次に加工するストリートＳｔの有無が判定される（ステップＳ１１）。
【0092】
次の加工するストリートＳｔが存在する場合は、次のストリートＳｔの加工が行われる。この場合、まず、次に加工するストリートＳｔの位置に向けて、テーブル１０にＹ方向の送り（インデックス送り）が与えられる（ステップＳ１２）。テーブル１０には、ストリートＳｔの間隔（チップの間隔）に対応した送り量で送り（インデックス送り）が与えられる。次いで、第２レーザ光Ｌ２の出射口が切り替えられる（ステップＳ１３）。たとえば、加工送りの方向を往路から復路に切り換える場合は、出射口が第２の第２出射口１０２Ｂに切り替えられる。一方、加工送りの方向を復路から往路に切り換える場合は、出射口が第１の第２出射口１０２Ａに切り換えられる。この後、上記ステップＳ４からステップＳ１０の処理が行われ、ストリートＳｔに配線層除去溝Ｃが加工される。
【0093】
一方、次の加工するストリートＳｔが存在しない場合、すなわち、すべてのストリートＳｔに対する加工が完了した場合、第１安全シャッタ１１０Ａ及び第２安全シャッタ１１０Ｂが閉じられる（ステップＳ１４）。
【0094】
この後、テーブル２０上からウェーハＷが回収されて、当該ウェーハＷに対する加工処理が完了する。
【0095】
このように、本実施の形態のレーザ加工装置１０は、一対の第１レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂで加工した２条の縁切り溝Ｃ１ａ、Ｃ１ｂ内を第２レーザ光Ｌ２で中抜き加工し、ストリートＳｔに沿って所定の幅の配線層除去溝Ｃを所定の深さで加工する。
【0096】
［焦点調整］
本実施の形態のレーザ加工装置１０は、焦点調整部１２４Ａ、１２４Ｂを有し、第１集光レンズ１２０に対し、第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂの位置（Ｚ方向の位置）を相対的に調整できる。したがって、縁切り加工と中抜き加工とで異なる位置に焦点を設定できる。
本実施の形態のレーザ加工装置１０は、焦点調整部１２４Ａ、１２４Ｂを有し、第１集光レンズ１２０に対し、第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂの位置（Ｚ方向の位置）を相対的に調整できる。したがって、縁切り加工と中抜き加工とで異なる位置に焦点を設定できる。
【0097】
制御装置３０は、入力装置３０Ｄ及び出力装置３０Ｅを介して、縁切り加工及び中抜き加工における焦点の位置の設定を受け付ける。たとえば、出力装置３０Ｅを構成するディスプレイの画面上に焦点位置の設定画面を表示させ、入力装置３０Ｄから設定の入力を受け付ける。本実施の形態では、デフォーカス量の指定を受け付けて、縁切り加工及び中抜き加工における焦点の位置の設定を受け付ける。すなわち、規定の位置に焦点を合わせて加工する場合において、デフォーカスさせる量の指定を受け付けて、焦点の位置の設定を受け付ける。たとえば、縁切り加工は、Ｎ１［μｍ］デフォーカスさせて加工し、中抜き加工は、Ｎ２［μｍ］デフォーカスさせて加工する場合、それぞれデフォーカス量をＮ１［μｍ］、Ｎ２［μｍ］と指定して、各加工における焦点の位置を設定する。デフォーカスは、たとえば、テーブル２０から離間する方向（上方向）をプラス（＋）、近づく方向（下方向）をマイナス（－）として設定される。
【0098】
焦点の調整は、ヘッド駆動部２８によるレーザ加工ヘッド１００のＺ方向の移動、及び、焦点調整部１２４Ａ、１２４Ｂによる第２集光レンズ１２２Ａ、１２２ＢのＺ方向の移動によって行われる。具体的には、レーザ加工ヘッド１００の移動によって、全体の焦点を調整し、第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂの移動によって、中抜き加工の焦点を調整する。したがって、縁切り加工における焦点の調整は、レーザ加工ヘッド１００の移動によって行われる。
【0099】
たとえば、ともにデフォーカス量を０［μｍ］として、縁切り加工及び中抜き加工を行う場合、規定の位置に焦点が位置するように、レーザ加工ヘッド１００及び第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂの位置が調整される。規定の位置は、テーブル２０上のウェーハＷに対し、規定の幅で縁切り溝Ｃ１ａ、Ｃ１ｂ及び中抜き用の溝が加工される位置である。縁切り加工の焦点が、規定の位置に位置する場合のレーザ加工ヘッド１００の位置をレーザ加工ヘッド１００の標準設定位置とする。また、中抜き加工の焦点が、規定の位置に位置する場合の第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂの位置を第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂの標準設定位置とする。したがって、ともにデフォーカス量を０［μｍ］として、縁切り加工及び中抜き加工を行う場合は、レーザ加工ヘッド１００を標準設定位置に位置させ、かつ、第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂを標準設定位置に位置させる。
【0100】
一方、縁切り加工は、Ｎ１［μｍ］デフォーカスさせて加工し、中抜き加工は、Ｎ２［μｍ］デフォーカスさせて加工する場合は、次のように設定する。まず、縁切り加工の焦点を調整する。縁切り加工の焦点は、レーザ加工ヘッド１００によって調整する。具体的には、焦点の位置が、既定の位置からＮ１［μｍ］ずれるように、レーザ加工ヘッド１００の位置を調整する。次に、中抜き加工の焦点を調整する。中抜き加工の焦点は、第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂによって調整する。具体的には、焦点の位置が、既定の位置からＮ２［μｍ］ずれるように、第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂの位置を調整する。ここで、縁切り加工の焦点の位置を基準位置からずらしている場合、中抜き加工の焦点の位置も基準位置からずれている。したがって、この場合は、差分を調整量として算出し、第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂの位置を調整する。たとえば、縁切り加工は、１００［μｍ］デフォーカスさせて加工し、中抜き加工は、２００［μｍ］デフォーカスさせて加工する場合、中抜き加工の焦点の調整量は、１００［μｍ］となる。
【0101】
図１０は、焦点調整の処理の手順を示すフローチャートである。
【0102】
まず、縁切り加工及び中抜き加工のそれぞれについて、焦点を設定する位置の受け付けが行われる（ステップＳ２１）。上記のように、焦点の位置の設定は、デフォーカス量の指定を受け付けることにより行われる。
【0103】
一例として、本実施の形態では、デフォルトの設定を０（ゼロ）とする。したがって、デフォーカス量の指定が行われなかった場合、デフォーカス量は０として、規定位置に縁切り加工及び中抜き加工の焦点が設定される。
【0104】
次に、レーザ加工ヘッド１００の位置が調整される（ステップＳ２２）。縁切り加工のデフォーカス量の設定が０の場合、規定位置に縁切り加工の焦点が位置するように、レーザ加工ヘッド１００の位置が調整される。一方、縁切り加工に対し、デフォーカスの指定がなされた場合、設定されたデフォーカス量となるように、レーザ加工ヘッド１００の位置が調整される。
【0105】
次に、第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂの位置が調整される（ステップＳ２３）。縁切り加工のデフォーカス量の設定が０であり、かつ、中抜き加工のデフォーカス量の設定も０の場合、第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂの位置の調整は行われない。一方、縁切り加工又は中抜き加工に対し、デフォーカスの指定がなされた場合、設定されたデフォーカス量に応じて、第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂの位置が調整される。
【0106】
以上一連の工程で縁切り加工及び中抜き加工における焦点の位置の調整が完了する。
【0107】
このように、本実施の形態のレーザ加工装置１０によれば、縁切り加工及び中抜き加工の各加工における焦点の位置を個別に調整できる。これにより、たとえば、縁切り加工と中抜き加工とで異なる位置に焦点を設定して加工できる。また、これにより、縁切り加工と中抜き加工とでそれぞれ個別に加工する溝の幅を調整できる。すなわち、デフォーカスにより、スポットのサイズが変わるので、デフォーカス量を調整することで、加工する溝の幅を調整できる。特に、中抜き加工については、２条の縁切り溝Ｃ１ａ、Ｃ１ｂ間を正確に中抜きする必要があるため、スポットのサイズを微調整できることは極めて有効に作用する。
【0108】
なお、上記のように、本実施の形態のレーザ加工装置１０では、レーザ加工ヘッド１００をＺ方向に移動させることで、全体の焦点の調整が行われる。この際、相対的な位置関係が保たれて、縁切り加工及び中抜き加工の焦点がＺ方向に移動する。よって、本実施の形態において、ヘッド駆動部２８は、第２焦点調整部の一例である。
【0109】
［変形例］
［相対的な焦点調整］
上記実施の形態では、レーザ加工ヘッド１００に対し、第１集光レンズ１２０を固定としているが、第１集光レンズ１２０についても、第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂと同様に、焦点調整部を設けて、Ｚ方向の位置を調整できる構成としてもよい。あるいは、第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂをレーザ加工ヘッド１００に対し固定とし、第１集光レンズ１２０を焦点調整部でＺ方向に移動させる構成としてもよい。いずれの構成においても、上記実施の形態のレーザ加工装置１０と同様の効果が得られる。なお、第１集光レンズ１２０と第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂのいずれか一方のみをＺ方向に移動させる構成とすることにより、構成を簡素化できる。
［相対的な焦点調整］
上記実施の形態では、レーザ加工ヘッド１００に対し、第１集光レンズ１２０を固定としているが、第１集光レンズ１２０についても、第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂと同様に、焦点調整部を設けて、Ｚ方向の位置を調整できる構成としてもよい。あるいは、第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂをレーザ加工ヘッド１００に対し固定とし、第１集光レンズ１２０を焦点調整部でＺ方向に移動させる構成としてもよい。いずれの構成においても、上記実施の形態のレーザ加工装置１０と同様の効果が得られる。なお、第１集光レンズ１２０と第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂのいずれか一方のみをＺ方向に移動させる構成とすることにより、構成を簡素化できる。
【0110】
［溝の加工］
上記実施の形態では、１つのストリートＳｔに対し、１回の加工送りで１つの配線層除去溝Ｃを加工する構成（いわゆる１パス加工）としているが、１つのストリートＳｔに対し、複数回の加工送りを行って、１つの配線層除去溝Ｃを加工する構成（いわゆるマルチパス加工）としてもよい。また、マルチパス加工では、中抜き加工のみを複数回に分けて行う構成としてもよい。すなわち、縁切り溝Ｃ１ａ、Ｃ１ｂは、１回の加工送りで加工し、中抜き加工は、複数回の加工送りで加工する構成としてもよい。
上記実施の形態では、１つのストリートＳｔに対し、１回の加工送りで１つの配線層除去溝Ｃを加工する構成（いわゆる１パス加工）としているが、１つのストリートＳｔに対し、複数回の加工送りを行って、１つの配線層除去溝Ｃを加工する構成（いわゆるマルチパス加工）としてもよい。また、マルチパス加工では、中抜き加工のみを複数回に分けて行う構成としてもよい。すなわち、縁切り溝Ｃ１ａ、Ｃ１ｂは、１回の加工送りで加工し、中抜き加工は、複数回の加工送りで加工する構成としてもよい。
【0111】
［縁切り溝の間隔の調整］
ストリートＳｔに沿って加工する２条の縁切り溝Ｃ１ａ、Ｃ１ｂについては、その間隔を調整できることが好ましい。縁切り溝Ｃ１ａ、Ｃ１ｂの間隔は、第１集光レンズ１２０から出射させる一対の第１レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂのＹ方向の間隔（加工送り方向と直交する方向の間隔）を変えることで調整できる。第１集光レンズ１２０から出射させる一対の第１レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂのＹ方向の間隔は、たとえば、その出射位置を第１集光レンズ１２０の光軸周りに回転させることで調整できる。また、出射位置は、たとえば、第１レーザ光生成部１１４において、回折光学素子をレーザ光ＬＡの光軸周りに回転させることで、第１集光レンズ１２０の光軸周りに回転させることができる。
ストリートＳｔに沿って加工する２条の縁切り溝Ｃ１ａ、Ｃ１ｂについては、その間隔を調整できることが好ましい。縁切り溝Ｃ１ａ、Ｃ１ｂの間隔は、第１集光レンズ１２０から出射させる一対の第１レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂのＹ方向の間隔（加工送り方向と直交する方向の間隔）を変えることで調整できる。第１集光レンズ１２０から出射させる一対の第１レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂのＹ方向の間隔は、たとえば、その出射位置を第１集光レンズ１２０の光軸周りに回転させることで調整できる。また、出射位置は、たとえば、第１レーザ光生成部１１４において、回折光学素子をレーザ光ＬＡの光軸周りに回転させることで、第１集光レンズ１２０の光軸周りに回転させることができる。
【0112】
［中抜き加工］
上記実施の形態では、１つの集光レンズ（第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂ）から１つのレーザ光（第２レーザ光Ｌ２）を出射させて、中抜き加工を行う構成としているが、１つの集光レンズから複数のレーザ光を出射させて、中抜き加工を行う構成としてもよい。この場合、中抜き加工を行うレーザ光（第２レーザ光Ｌ２）が加工送り方向に沿って複数本並んで出力される（加工送り方向に沿って複数のスポットが形成される。）。また、この場合、第２レーザ光生成部１１６において、複数の第２レーザ光Ｌ２を生成する。複数の第２レーザ光Ｌ２は、第１レーザ光生成部１１４と同様に、回折光学素子等を用いて生成することができる。この場合、複数の第２レーザ光Ｌ２の出力を同じ値に設定してもよいし、異なる値に設定してもよい。たとえば、加工の進行方向の上流側から下流側に向かって段階的に出力が大きくなるように設定してもよい。
上記実施の形態では、１つの集光レンズ（第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂ）から１つのレーザ光（第２レーザ光Ｌ２）を出射させて、中抜き加工を行う構成としているが、１つの集光レンズから複数のレーザ光を出射させて、中抜き加工を行う構成としてもよい。この場合、中抜き加工を行うレーザ光（第２レーザ光Ｌ２）が加工送り方向に沿って複数本並んで出力される（加工送り方向に沿って複数のスポットが形成される。）。また、この場合、第２レーザ光生成部１１６において、複数の第２レーザ光Ｌ２を生成する。複数の第２レーザ光Ｌ２は、第１レーザ光生成部１１４と同様に、回折光学素子等を用いて生成することができる。この場合、複数の第２レーザ光Ｌ２の出力を同じ値に設定してもよいし、異なる値に設定してもよい。たとえば、加工の進行方向の上流側から下流側に向かって段階的に出力が大きくなるように設定してもよい。
【0113】
また、上記実施の形態では、スポットの形状が円形のレーザ光（第２レーザ光）で中抜き加工を行う構成としているが、中抜き加工を行う際のスポットの形状は、これに限定されるものではない。たとえば、スポットの形状が直線状、矩形状、楕円形状等、非円形状のレーザ光で中抜き加工を行うようにしてもよい。
【0114】
［焦点の位置の補正］
経時的、熱的な歪みにより、各集光レンズの相対的な位置関係が変化する場合がある。このような場合、第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂの位置を調整することで、Ｚ方向における各集光レンズの相対的な位置関係を補正できる。
経時的、熱的な歪みにより、各集光レンズの相対的な位置関係が変化する場合がある。このような場合、第２集光レンズ１２２Ａ、１２２Ｂの位置を調整することで、Ｚ方向における各集光レンズの相対的な位置関係を補正できる。
【0115】
［Ｙ方向の位置調整］
Ｚ方向における焦点の位置の調整に加えて、Ｙ方向における焦点の位置の調整もできるようにしてもよい。Ｙ方向における焦点の位置の調整は、たとえば、第２集光レンズ１２２Ａ、１２２ＢをＹ方向にシフトさせる機構を追加することで実現できる。
Ｚ方向における焦点の位置の調整に加えて、Ｙ方向における焦点の位置の調整もできるようにしてもよい。Ｙ方向における焦点の位置の調整は、たとえば、第２集光レンズ１２２Ａ、１２２ＢをＹ方向にシフトさせる機構を追加することで実現できる。
【0116】
［テーブルとレーザ加工ヘッドとの間の相対移動の構成］
上記実施の形態では、テーブル２０が、Ｘ方向及びＹ方向に移動、かつ、θ軸周りに回転する一方、レーザ加工ヘッド１００が、Ｚ方向に移動する構成とされているが、テーブル２０とレーザ加工ヘッド１００との間の移動の関係は、これに限定されるものではない。両者の間で相対的に移動が行われる構成であればよい。たとえば、レーザ加工ヘッド１００を固定とし、テーブル２０がＸ、Ｙ、Ｚの３方向に移動、かつ、θ軸周りに回転する構成としてもよい。あるいは、テーブル２０がＸ方向に移動、かつ、θ軸周りに回転し、レーザ加工ヘッド１００が、Ｙ方向及びＺ方向に移動する構成としてもよい。また、テーブル２０が一定位置でθ軸周りに回転し、レーザ加工ヘッド１００が、Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向に移動する構成としてもよい。
上記実施の形態では、テーブル２０が、Ｘ方向及びＹ方向に移動、かつ、θ軸周りに回転する一方、レーザ加工ヘッド１００が、Ｚ方向に移動する構成とされているが、テーブル２０とレーザ加工ヘッド１００との間の移動の関係は、これに限定されるものではない。両者の間で相対的に移動が行われる構成であればよい。たとえば、レーザ加工ヘッド１００を固定とし、テーブル２０がＸ、Ｙ、Ｚの３方向に移動、かつ、θ軸周りに回転する構成としてもよい。あるいは、テーブル２０がＸ方向に移動、かつ、θ軸周りに回転し、レーザ加工ヘッド１００が、Ｙ方向及びＺ方向に移動する構成としてもよい。また、テーブル２０が一定位置でθ軸周りに回転し、レーザ加工ヘッド１００が、Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向に移動する構成としてもよい。
【0117】
［その他］
上記実施の形態では、層間絶縁膜にＬｏｗ－ｋ膜を使用した半導体のウェーハに対し、ダイシング前にストリートからＬｏｗ－ｋ膜を含む配線層を除去する装置に本発明を適用した場合を例に説明したが、本発明の適用は、これに限定されるものではない。レーザ加工ヘッドからテーブル上のウェーハにレーザ光を照射しながら、テーブルとレーザ加工ヘッドとを加工送り方向に相対移動させて、ウェーハに溝を加工する装置全般に適用できる。
上記実施の形態では、層間絶縁膜にＬｏｗ－ｋ膜を使用した半導体のウェーハに対し、ダイシング前にストリートからＬｏｗ－ｋ膜を含む配線層を除去する装置に本発明を適用した場合を例に説明したが、本発明の適用は、これに限定されるものではない。レーザ加工ヘッドからテーブル上のウェーハにレーザ光を照射しながら、テーブルとレーザ加工ヘッドとを加工送り方向に相対移動させて、ウェーハに溝を加工する装置全般に適用できる。
【符号の説明】
【0118】
１０…レーザ加工装置、２０…テーブル、２２Ａ…第１レーザ光源、２２Ｂ…第２レーザ光源、２４…顕微鏡、２６…テーブル駆動部、２８…ヘッド駆動部、３０…制御装置、３０Ａ…プロセッサ、３０Ｂ…主記憶装置、３０Ｃ…補助記憶装置、３０Ｄ…入力装置、３０Ｅ…出力装置、１００…レーザ加工ヘッド、１０１…第１出射口、１０２Ａ…第２出射口（第１の第２出射口）、１０２Ｂ…第２出射口（第２の第２出射口）、１１０Ａ…第１安全シャッタ、１１０Ｂ…第２安全シャッタ、１１２Ａ…第１高速シャッタ、１１２Ｂ…第２高速シャッタ、１１４…第１レーザ光生成部、１１６…第２レーザ光生成部、１１８…光路切替部、１１８Ａ…２波長板、１１８Ｂ…偏光ビームスプリッタ、１１８Ｃ…ミラー、１２０…第１集光レンズ、１２２Ａ…第２集光レンズ（第１の第２集光レンズ）、１２２Ｂ…第２集光レンズ（第２の第２集光レンズ）、１２４Ａ…焦点調整部（第１の焦点調整部）、１２４Ｂ…焦点調整部（第２の焦点調整部）、Ｃ…溝（配線層除去溝）、Ｃ１ａ、Ｃ１ｂ…溝（縁切り溝）、Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ…レーザ光（第１レーザ光）、Ｌ２…レーザ光（第２レーザ光）、ＬＡ…第１レーザ光源から出射されるレーザ光、ＬＢ…第２レーザ光源から出射されるレーザ光、Ｗ…ウェーハ、Ｄｖ…デバイス、Ｓｔ…ストリート
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】