特許 5940896 レーザー加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5940896

(24)【登録日】2016年5月27日

(45)【発行日】2016年6月29日

(54)【発明の名称】レーザー加工装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/067 20060101AFI20160616BHJP

   B23K 26/064 20140101ALI20160616BHJP

   B23K 26/38 20140101ALI20160616BHJP

   B23K 26/40 20140101ALI20160616BHJP

【ＦＩ】

   B23K26/067

   B23K26/064 A

   B23K26/38 Z

   B23K26/40

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-127865(P2012-127865)

(22)【出願日】2012年6月5日

(65)【公開番号】特開2013-252526(P2013-252526A)

(43)【公開日】2013年12月19日

【審査請求日】2015年5月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】100075177

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 尚純

(74)【代理人】

【識別番号】100113217

【弁理士】

【氏名又は名称】奥貫 佐知子

(72)【発明者】

【氏名】能丸 圭司

【審査官】 岩瀬 昌治

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１５−５０７３６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１３８１４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２６／０６７

Ｂ２３Ｋ ２６／０６４

Ｂ２３Ｋ ２６／３８

Ｂ２３Ｋ ２６／４０

(57)【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レーザー光線照射手段と、を具備するレーザー加工装置において、
該レーザー光線照射手段は、レーザー光線発振手段と、該レーザー光線発振手段が発振したレーザー光線を第１の光路と第２の光路に分岐する分岐手段と、該第１の光路に配設された第１の光路手段と、該第２の光路に配設された第２の光路手段と、該第１の光路手段を通過した第１のレーザー光線と該第２の光路手段を通過した第２のレーザー光線とを合流させて第３の光路に導く合流手段と、該第３の光路に配設された収差補正レンズと、該収差補正レンズを通過した該第１のレーザー光線と該第２のレーザー光線とを集光して第１の集光スポットと第２の集光スポットとを生成する集光レンズと、該合流手段を介して該収差補正レンズに対して該第１の光路手段を接近および離反させる第１の移動手段と、該合流手段を介して該収差補正レンズに対して該第２の光路手段を接近および離反させる第２の移動手段と、を具備し、
該第１の移動手段および該第２の移動手段により該第１の光路手段および該第２の光路手段を該収差補正レンズに対して接近および離反させることにより、該第１の集光スポットおよび該第２の集光スポットを該第３の光路に沿って移動せしめる、
ことを特徴とするレーザー加工装置。

【請求項2】

該第１の光路手段および該第２の光路手段は、光ファイバーで構成されている、請求項１記載のレーザー加工装置。

【請求項3】

該集光レンズを該第３の光路に沿って移動せしめ集光スポット移動手段を備えている、請求項１又は２記載のレーザー加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物に対して透過性を有するレーザー光線を照射し、被加工物の内部に変質層を形成す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、シリコン基板、サファイア基板、炭化珪素基板、リチウムタンタレート基板、ガラス基板或いは石英基板の如き適宜の基板を含むウエーハの表面に格子状に形成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、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デバイスを製造している。ウエーハを分割するための方法としては、レーザー光線を利用する種々の様式が提案されている。

【0003】

半導体ウエーハ等の板状の被加工物を分割する方法として、その被加工物に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を用い、分割すべき領域の内部に集光点を合わせてパルスレーザー光線を照射するレーザー加工方法も試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、被加工物の一方の面側から内部に集光点を合わせて被加工物に対して透過性を有する例えば波長が１０６４ｎｍのパルスレーザー光線を照射し、被加工物の内部にストリートに沿って変質層を連続的に形成し、この変質層が形成されることによって強度が低下した分割予定ラインに沿って外力を加えることにより、被加工物を分割するものである。（例えば、特許文献１参照。）

【0004】

しかるに、ウエーハに外力を加えてストリートに沿って精密に破断せしめるためには、ウエーハの内部にストリートに沿って形成される変質層の厚み、即ちウエーハの厚み方向における変質層の割合を大きくすることが必要である。上述したレーザー加工方法によって形成される変質層の厚みは３０μm程度であるため、変質層の厚みを増大せしめるためにはウエーハの内部に変質層を積層して形成する必要がある。ウエーハの内部に変質層を積層して形成するには、パルスレーザー光線の集光点の位置をウエーハの厚み方向に変位せしめて、パルスレーザー光線とウエーハとをストリートに沿って繰り返し相対的に移動させることが必要であり、ウエーハを精密に破断するのに必要な厚みの変質層を形成するために長時間を要する。

【0005】

上記問題解消するため、レーザー光線発振手段が発振するレーザー光線の集光点を上下に形成して２層の変質層を同時に形成することができるレーザー加工装置が提案されている。（例えば、特許文献２参照。）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第３４０８８０５号公報

【特許文献2】特開２００６−９５５２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記特許文献２に開示されたレーザー加工装置においては、被加工物の内部に２層の変質層を同時に形成することができるが、光学系が複雑になるとともに、制御が難しいという問題がある。

【0008】

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、被加工物の内部に２層の改質層を同時に形成できるとともに、制御が容易な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】

【0009】

上記主たる技術的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レーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、を具備するレーザー加工装置において、
該レーザー光線照射手段は、レーザー光線発振手段と、該レーザー光線発振手段が発振したレーザー光線を第１の光路と第２の光路に分岐する分岐手段と、該第１の光路に配設された第１の光路手段と、該第２の光路に配設された第２の光路手段と、該第１の光路手段を通過した第１のレーザー光線と該第２の光路手段を通過した第２のレーザー光線とを合流させて第３の光路に導く合流手段と、該第３の光路に配設された収差補正レンズと、該収差補正レンズを通過した該第１のレーザー光線と該第２のレーザー光線とを集光して第１の集光スポットと第２の集光スポットとを生成する集光レンズと、該合流手段を介して該収差補正レンズに対して該第１の光路手段を接近および離反させる第１の移動手段と、該合流手段を介して該収差補正レンズに対して該第２の光路手段を接近および離反させる第２の移動手段と、を具備し、
該第１の移動手段および該第２の移動手段により該第１の光路手段および該第２の光路手段を該収差補正レンズに対して接近および離反させることにより、該第１の集光スポットおよび該第２の集光スポットを該第３の光路に沿って移動せしめる、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。

【0010】

上記第１の光路手段および第２の光路手段は、光ファイバーで構成されている。
また、上記集光レンズを第３の光路に沿って移動せしめ集光スポット移動手段を備えていることが望ましい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によるレーザー加工装置おいては、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レーザー光線照射手段は、レーザー光線発振手段と、レーザー光線発振手段が発振したレーザー光線を第１の光路と第２の光路に分岐する分岐手段と、第１の光路に配設された第１の光路手段と、第２の光路に配設された第２の光路手段と、第１の光路手段を通過した第１のレーザー光線と第２の光路手段を通過した第２のレーザー光線とを合流させて第３の光路に導く合流手段と、第３の光路に配設された収差補正レンズと、収差補正レンズを通過した第１のレーザー光線と第２のレーザー光線とを集光して第１の集光スポットと第２の集光スポットとを生成する集光レンズと、合流手段を介して収差補正レンズに対して第１の光路手段を接近および離反させる第１の移動手段と、合流手段を介して収差補正レンズに対して第２の光路手段を接近および離反させる第２の移動手段とを具備し、第１の移動手段および第２の移動手段により第１の光路手段および第２の光路手段を収差補正レンズに対して接近および離反させることにより、第１の集光スポットおよび第２の集光スポットを第３の光路に沿って移動せしめるので、２つの集光スポットを形成するための制御が容易であるとともに光学系を簡単な構成にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【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レーザー光線照射手段の構成ブロック図。

【図3】図２に示すレーザー光線照射手段によって形成されるレーザー光線の集光スポットの説明図。

【図4】図１に示すレーザー加工装置に装備される制御手段の構成ブロック図。

【図5】被加工物としての半導体ウエーハの斜視図。

【図6】図５に示す半導体ウエーハを環状のフレームに装着された保護テープの表面に貼着した状態を示す斜視図。

【図7】図１に示すレーザー加工装置によって図５に示す半導体ウエーハに実施する改質層形成工程の説明図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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、更に詳細に説明する。

【0014】

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上に配設されたレーザー光線照射手段としてレーザー光線照射ユニット４とを具備している。

【0015】

上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上にＸ軸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Ｘ軸方向に移動可能に配設された第１の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に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、吸着チャック３６１の上面である保持面上に被加工物である例えば円形形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、半導体ウエーハ等の被加工物を保護テープを介して支持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。

【0016】

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Y軸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Ｘ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１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿ってＸ軸方向に移動させるための加工送り手段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１の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿ってＸ軸方向に移動せしめられる。

【0017】

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、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Y軸方向に移動させるための割り出し送り手段３８を具備している。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Y軸方向に移動せしめられる。

【0018】

上記レーザー光線照射ユニット４は、上記静止基台２上に配設された支持部材４１と、該支持部材４１によって支持され実質上水平に延出するケーシング４２と、該ケーシング４２に配設されたレーザー光線照射手段５と、レーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段７を具備している。レーザー光線照射手段５は、図２に示すようにパルスレーザー光線発振手段５１と、該パルスレーザー光線発振手段５１が発振したパルスレーザー光線を第１の光路５０aと第２の光路５０bに分岐する分岐手段５２と、該第１の光路５０aに配設された第１の光路手段５３と、第２の光路５０bに配設された第２の光路手段５４と、第１の光路手段５３を通過した第１のパルスレーザー光線と第２の光路手段５４を通過した第２のパルスレーザー光線とを合流させて第３の光路５０cに導く合流手段５５と、第３の光路５０cに配設され収差を補正する収差補正レンズ５６と、該収差補正レンズ５６を通過した第１のパルスレーザー光線と第２のパルスレーザー光線とを集光して第１の集光スポットと第２の集光スポットとを生成する集光レンズ５７を備えた集光器５７０と、合流手段５５を介して収差補正レンズ５６に対して第１の光路手段５３を接近および離反させる第１の移動手段５８と、合流手段５５を介して収差補正レンズ５６に対して第２の光路手段５４を接近および離反させる第２の移動手段５９を具備している。

【0019】

パルスレーザー光線発振手段５１は、ＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器５１１と、これに付設された繰り返し周波数設定手段５１２とから構成され、図示の実施形態においては波長が１０６４nmのパルスレーザー光線LBを発振する。上記分岐手段５２は、パルスレーザー光線発振手段５１から発振されたパルスレーザー光線LBを第１の光路５０aと第２の光路５０bに分岐する。第１の光路５０aに配設された第１の光路手段５３は光ファイバーから構成されており、分岐手段５２によって分岐された第１のパルスレーザー光線LB1を合流手段５５に導く。また、第２の光路５０bに配設された第２の光路手段５４も光ファイバーから構成されており、分岐手段５２によって分岐された第２のパルスレーザー光線LB2を合流手段５５に導く。合流手段５５は、第１の光路手段５３によって導かれた第１のパルスレーザー光線LB1と第２の光路手段５４によって導かれた第２のパルスレーザー光線LB2とを合流させて第３の光路５０cに導く。このようにして第３の光路５０cに導かれた第１のパルスレーザー光線LB1と第２のパルスレーザー光線LB2は、収差補正レンズ５６によって収差補正され集光レンズ５７によって集光される。

【0020】

上記第１の移動手段５８は、上下方向に長い基台５８１と、該基台５８１に上下方向に沿って設けられた案内レール５８２と、該案内レール５８２に沿って移動し上記第１の光路手段５３を構成する光ファイバーの発光端部を支持するファイバー支持部材５８３と、該ファイバー支持部材５８３に連結され基台５８１に設けられた図示しない案内溝を通して配設された移動ブロック５８４と、基台５８１における案内レール５８２と反対側に上下方向に配設され移動ブロック５８４に設けられた雌ネジ穴５８４aと螺合する雄ネジロッド５８５と、該雄ネジロッド５８５の一端に連結されたパルスモータ５８６と、雄ネジロッド５８５の他端を回転可能に支持する軸受けブロック５８７とからなっている。このように構成された第１の移動手段５８は、パルスモータ５８６を一方向に回動することにより、ファイバー支持部材５８３を図２において下方に移動し、パルスモータ５８６を他方向に回動することにより、ファイバー支持部材５８３を図２において上方に移動する。従って、パルスモータ５８６を一方向または他方向に回動することにより、ファイバー支持部材５８３に支持された第１の光路手段５３を構成する光ファイバーの発光端５３１は、合流手段５５を介して収差補正レンズ５６に対して接近または離反せしめられる。

【0021】

上記第２の移動手段５９は、上記第１の移動手段５８と同様に構成されており、左右方向に長い基台５９１と、該基台５９１に左右方向に沿って設けられた案内レール５９２と、該案内レール５９２に沿って移動し上記第２の光路手段５４を構成する光ファイバーの発光端部を支持するファイバー支持部材５９３と、該ファイバー支持部材５９３に連結され基台５９１に設けられた図示しない案内溝を通して配設された移動ブロック５９４と、基台５９１における案内レール５９２と反対側に左右方向に配設され移動ブロック５９４に設けられた雌ネジ穴と螺合する雄ネジロッド５９５と、該雄ネジロッド５９５の一端に連結されたパルスモータ５９６と、雄ネジロッド５９５の他端を回転可能に支持する軸受けブロック５９７とからなっている。このように構成された第２の移動手段５９は、パルスモータ５９６を一方向に回動することにより、ファイバー支持部材５９３を図２において右方に移動し、パルスモータ５９６を他方向に回動することにより、ファイバー支持部材５９３を図２において左方に移動する。従って、パルスモータ５９６を一方向または他方向に回動することにより、ファイバー支持部材５９３に支持された第２の光路手段５４を構成する光ファイバーの発光端５４１は、合流手段５５を介して収差補正レンズ５６に対して接近または離反せしめられる。

【0022】

ここで、第１の光路手段５３を構成する光ファイバーの発光端５３１および第２の光路手段５４を構成する光ファイバーの発光端５４１と収差補正レンズ５６との位置関係と集光スポットとの関係について、図３を参照して説明する。
図３に示すように収差補正レンズ５６の焦点位置を（f）とすると、第１の光路手段５３を構成する光ファイバーの発光端５３１および第２の光路手段５４を構成する光ファイバーの発光端５４１は、焦点位置（f）の上流側、下流側、例えば上流側の実線で示す位置または２点鎖線で示す位置のように上記第１の移動手段５８および第２の移動手段５９によって移動せしめられるようになっている。第１の光路手段５３を構成する光ファイバーの発光端５３１および第２の光路手段５４を構成する光ファイバーの発光端５４１が実線で示すように収差補正レンズ５６に接近した位置に位置付けられた状態においては、第１の光路手段５３を構成する光ファイバーの発光端５３１および第２の光路手段５４を構成する光ファイバーの発光端５４１から発光されたレーザー光線は実線で示すように収差補正レンズ５６を通過しても平行光より拡がった状態となる。一方、第１の光路手段５３を構成する光ファイバーの発光端５３１および第２の光路手段５４を構成する光ファイバーの発光端５４１が２点鎖線で示すように収差補正レンズ５６に離反した位置に位置付けられた状態においては、第１の光路手段５３を構成する光ファイバーの発光端５３１および第２の光路手段５４を構成する光ファイバーの発光端５４１から発光されたレーザー光線は２点鎖線で示すように収差補正レンズ５６を通過することにより、平行光に近い状態となる。この結果、集光レンズ５７によって集光されると、実線で示すレーザー光線の集光スポットP1は２点鎖線で示すレーザー光線の集光スポットP2より図３において下側に位置付けられる。このように、第１の移動手段５８および第２の移動手段５９によって第１の光路手段５３および第２の光路手段５４を合流手段５５を介して収差補正レンズ５６に対して接近または離反せしることにより、レーザー光線の２つの集光スポットを上下に形成することができるので、その制御が容易である。

【0023】

図２に戻って説明を続けると、図示の実施形態におけるレーザー光線照射手段５は、上記集光レンズ５７を備えた集光器５７０をチャックテーブル３６の保持面（上面）に対して垂直な方向（図２において上下方向）に移動することにより第３の光路５０cに沿って集光スポットを移動する集光スポット移動手段としてのアクチュエータ６０を具備している。アクチュエータ６０は、図示の実施形態においては印加する電圧値に対応して集光器５７０を図２において上下方向に移動するボイスコイルモータからなっている。

【0024】

図１に戻って説明を続けると、上記撮像手段７は、ケーシング４２に集光器５７０からX軸方向の同一線上に所定距離おいて配設されている。この撮像手段７は、可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。

【0025】

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、図４に示す制御手段１０を具備している。制御手段１０はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）１０１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）１０２と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３と、入力インターフェース１０４および出力インターフェース１０５とを備えている。制御手段１０の入力インターフェース１０４には、上記撮像手段７等からの検出信号が入力される。そして、制御手段１０の出力インターフェース１０５からは、上記パルスモータ３７２、パルスモータ３８２、パルスレーザー光線発振手段５１、パルスモータ５８６、パルスモータ５９６、ボイスコイルモータからなるアクチュエータ６０等に制御信号を出力する。

【0026】

なお、上記チャックテーブル３６に保持された被加工物の高さ位置を検出するための高さ位置検出手段を装備し、該高さ位置検出手段によって検出された被加工物に高さ位置に基づいて上記ボイスコイルモータからなるアクチュエータ６０を制御するように構成することが望ましい。高さ位置検出手段としては、特開２００９−２６２２１９号公報や特開２００９−２６９０７４号公報に記載された技術を用いることができる。

【0027】

図示のレーザー加工装置は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
図５には、被加工物であるウエーハとしての半導体ウエーハ２０の斜視図が示されている。図５に示す半導体ウエーハ２０は、例えば厚さが１００μｍのシリコンウエーハからなっており、表面２０ａに格子状に形成された複数のストリート２１によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス２２が形成されている。このように形成された半導体ウエーハ２０は、図６に示すように環状のフレームFに装着されたポリオレフィン等の合成樹脂シートからなる保護テープTに表面２０ａ側を貼着する。従って、半導体ウエーハ２０は、裏面２０bが上側となる。

【0028】

図６に示すように、環状のフレームFに保護テープTを介して支持された半導体ウエーハ２０は、図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル３６上に保護テープT側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより半導体ウエーハ２０は、保護テープTを介してチャックテーブル３６上に吸引保持される。また、環状のフレームFは、クランプ３６２によって固定される。

【0029】

上述したように半導体ウエーハ２０を吸引保持したチャックテーブル３６は、加工送り手段３７によって撮像手段７の直下に位置付けられる。チャックテーブル３６が撮像手段７の直下に位置付けられると、撮像手段７および制御手段１０によって半導体ウエーハ２０のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段７および制御手段１０は、半導体ウエーハ２０の所定方向に形成されているストリート２１と、ストリート２１に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５の集光器５７０との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する。また、半導体ウエーハ２０に形成されている所定方向と直交する方向に形成されているストリート２１に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。このとき、半導体ウエーハ２０のストリート２１が形成されている表面２０ａは下側に位置しているが、撮像手段７が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成された撮像手段を備えているので、裏面２０ｂから透かして分割予定ライン２１を撮像することができる。

【0030】

上述したようにチャックテーブル３６上に保持されている半導体ウエーハ２０に形成されているストリート２１を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、チャックテーブル３６を移動して図７の(a)に示すように所定のストリート２１の一端（図７の(a)において左端）をレーザー光線照射手段５の集光器５７０の直下に位置付ける。次に、制御手段１０は、パルスレーザー光線発振手段５１から発振され分岐手段５２によって第１の光路５０aに分岐された第１のパルスレーザー光線LB1の集光スポットが図７の(a)においてPaの位置になるように第１の移動手段５８のパルスモータ５８６を制御する。また、制御手段１０は、パルスレーザー光線発振手段５１から発振され分岐手段５２によって第２の光路５０bに分岐された第２のパルスレーザー光線LB2の集光スポットが図７の(a)においてPbの位置になるように第２の移動手段５９のパルスモータ５９６を制御する。

【0031】

次に、制御手段１０は、レーザー光線照射手段５を制御して集光器５７０から加工用パルスレーザー光線の第１のパルスレーザー光線LB1および第２のパルスレーザー光線LB2を照射しつつチャックテーブル３６を矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる（改質層形成工程）。そして、図７の(b)で示すように集光器５７０の照射位置がストリート２１の他端（図７の(b)において右端）に達したら、パルスレーザー光線の第１のパルスレーザー光線LB1および第２のパルスレーザー光線LB2の照射を停止するとともに、チャックテーブル３６の移動を停止する。この加工工程においては、上述したように高さ位置検出手段を装備している場合には、半導体ウエーハ２０の裏面２０b(上面)の高さ位置が検出されており、高さ位置検出手段によって検出された半導体ウエーハ２０の裏面２０b(上面)の高さ位置に基づいて上記ボイスコイルモータからなるアクチュエータ６０を制御する。この結果、半導体ウエーハ２０の内部には、図７の(b)で示すように裏面２０b(上面)と平行に２層の改質層２１０が同時に形成される。

【0032】

なお、上記改質層形成工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
加工用レーザー ：ＹＶＯ４ パルスレーザー
波長 ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
平均出力 ：１W
集光スポット径 ：φ１μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒

【0033】

なお、上記改質層形成工程においては第１のパルスレーザー光線LB1および第２のパルスレーザー光線LB2によってそれぞれ改質層２１０を３０μm程度の厚さで形成することができる。従って、図示の実施形態においては、半導体ウエーハ２０の内部に裏面２０b(上面)より２５μm下の位置から厚さが６０μmの改質層が形成される。

【0034】

以上のようにして、半導体ウエーハ２０の所定方向に延在する全ての分割予定ライン２１に沿って上記改質層形成工程を実行したならば、チャックテーブル３６を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して直角に延びる各分割予定ラインに沿って上記改質層形成工程を実行する。このようにして、半導体ウエーハ２０に形成された全てのストリート２１に沿って上記改質層形成工程を実行したならば、半導体ウエーハ２０を保持しているチャックテーブル３６は、最初に半導体ウエーハ２０を吸引保持した位置に戻され、ここで半導体ウエーハ２０の吸引保持を解除する。そして、半導体ウエーハ２０は、図示しない搬送手段によって分割工程に搬送される。

【符号の説明】

【0035】

２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３６：チャックテーブル
３７：加工送り手段
３８：割り出し送り手段
４：レーザー光線照射ユニット
５：レーザー光線照射手段
５１：パルスレーザー光線発振手段
５２：分岐手段
５３：第１の光路手段
５４：第２の光路手段
５５：合流手段
５６：収差補正レンズ
５７：集光レンズ
５７０：集光器
５８：第１の移動手段
５９：第２の移動手段
６０：アクチュエータ
７：撮像手段
１０：制御手段
２０：半導体ウエーハ
Ｆ：環状のフレーム
Ｔ：保護テープ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】