特許 5985896 ウエーハの加工方法およびレーザー加工装置

(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】5985896

(24)【登録日】2016年8月12日

(45)【発行日】2016年9月6日

(54)【発明の名称】ウエーハの加工方法およびレーザー加工装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/301 20060101AFI20160823BHJP

   B23K 26/40 20140101ALI20160823BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20160823BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/78 B

   H01L21/78 C

   B23K26/40

   B23K26/00 M

   B23K26/00 P

【請求項の数】2

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-132976(P2012-132976)

(22)【出願日】2012年6月12日

(65)【公開番号】特開2013-258253(P2013-258253A)

(43)【公開日】2013年12月26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】川合 章仁

【審査官】 中田 剛史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１７７７６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１０９３２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０２４０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０５９９８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１８７４７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１８７７８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

Ｂ２３Ｋ ２６／００

Ｂ２３Ｋ ２６／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面に格子状に形成された複数のストリートによって複数の領域が区画されるとともに該区画された領域にデバイスが形成されたウエーハの内部にストリートに沿って改質層を形成するウエーハの加工方法であって、
ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段の集光器を介してストリートまたはデバイスが形成されたデバイス領域を囲繞する外周余剰領域の内部に集光点を位置付けて照射し、検査用改質層を形成する検査用改質層形成工程と、
検査用改質層を形成する際の加工送り方向と直交する方向であって、レーザー光線照射手段に対して該集光器を挟んで配設された光線照射手段と受光手段とを備えた改質層確認手段により該検査用改質層が形成されたウエーハに対して透過性を有する波長の光を照射すると共に、ウエーハの内部に透過して該ウエーハの下面にて反射した光に基づいて改質層の大きさおよび改質層が形成された位置を確認する改質層確認工程と、
該改質層確認工程によって確認された改質層の大きさおよび改質層が形成された位置に基づいて加工条件を設定する加工条件設定工程と、
該加工条件設定工程において設定されたレーザー光線をウエーハの内部に集光点を位置付けてストリートに沿って照射し、ウエーハの内部にストリートに沿って改質層を形成する改質層形成工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法。

【請求項2】

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集光器を介してレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段とを相対的に加工送り方向に加工送りする加工送り手段と、検査用改質層を形成する際の加工送り方向と直交する方向であって、レーザー光線照射手段に対して該集光器を挟んで配設された光線照射手段と受光手段とを備えた改質層確認手段と、を具備するレーザー加工装置において、
該チャックテーブルに保持されたウエーハに対して透過性を有する波長の光を照射し、ウエーハの内部に透過して該ウエーハの下面にて反射した光に基づいてウエーハに形成された検査用改質層の大きさおよび該検査用改質層が形成された位置を確認する検査用改質層確認手段を具備している、
ことを特徴とするレーザー加工装置。

【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ウエーハに形成されたストリートに沿ってウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射することによりウエーハの内部にストリートに沿って改質層を形成するウエーハの加工方法および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基板の表面に格子状に配列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、半導体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デバイスを製造している。また、サファイヤ基板の表面にフォトダイオード等の受光素子やレーザーダイオード等の発光素子等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々のフォトダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。

【0003】

上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ウエーハの一方の面側から内部に集光点を合わせてウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射してウエーハの内部にストリートに沿って改質層を連続的に形成し、この改質層が形成されることによって強度が低下したストリートに沿って外力を加えることにより、ウエーハを個々のデバイスに分割する技術が実用化されている。（例えば、特許文献１参照。）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第３４０８８０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

而して、シリコンウエーハに燐やホウ素等の不純物が添加されていると、添加されている不純物の種類、量によってレーザー光線の透過率、屈折率が異なり、同じ厚みのウエーハであっても集光点位置が変化して適正な位置に適正な大きさ（厚み）の改質層を形成することができないという問題がある。

【0006】

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、ウエーハに添加されている不純物に対応して適正な加工条件で改質層を形成することができるウエーハの加工方法およびレーザー加工装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記主たる技術的課題を解決するため、本発明によれば、表面に格子状に形成された複数のストリートによって複数の領域が区画されるとともに該区画された領域にデバイスが形成されたウエーハの内部にストリートに沿って改質層を形成するウエーハの加工方法であって、
ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段の集光器を介してストリートまたはデバイスが形成されたデバイス領域を囲繞する外周余剰領域の内部に集光点を位置付けて照射し、検査用改質層を形成する検査用改質層形成工程と、
検査用改質層を形成する際の加工送り方向と直交する方向であって、レーザー光線照射手段に対して該集光器を挟んで配設された光線照射手段と受光手段とを備えた改質層確認手段により該検査用改質層が形成されたウエーハに対して透過性を有する波長の光を照射すると共に、ウエーハの内部に透過して該ウエーハの下面にて反射した光に基づいて改質層の大きさおよび改質層が形成された位置を確認する改質層確認工程と、
該改質層確認工程によって確認された改質層の大きさおよび改質層が形成された位置に基づいて加工条件を設定する加工条件設定工程と、
該加工条件設定工程において設定されたレーザー光線をウエーハの内部に集光点を位置付けてストリートに沿って照射し、ウエーハの内部にストリートに沿って改質層を形成する改質層形成工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。

【0008】

また、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集光器を介してレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段とを相対的に加工送り方向に加工送りする加工送り手段と、検査用改質層を形成する際の加工送り方向と直交する方向であって、レーザー光線照射手段に対して該集光器を挟んで配設された光線照射手段と受光手段とを備えた改質層確認手段と、を具備するレーザー加工装置において、
該チャックテーブルに保持されたウエーハに対して透過性を有する波長の光を照射し、ウエーハの内部に透過して該ウエーハの下面にて反射した光に基づいてウエーハに形成された検査用改質層の大きさおよび該検査用改質層が形成された位置を確認する検査用改質層確認手段を具備している、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。

【発明の効果】

【0009】

本発明によるウエーハの加工方法においては、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段の集光器を介してストリートまたはデバイスが形成されたデバイス領域を囲繞する外周余剰領域の内部に集光点を位置付けて照射し、検査用改質層を形成する検査用改質層形成工程と、
検査用改質層を形成する際の加工送り方向と直交する方向であって、レーザー光線照射手段に対して該集光器を挟んで配設された光線照射手段と受光手段とを備えた改質層確認手段により該検査用改質層が形成されたウエーハに対して透過性を有する波長の光を照射すると共に、ウエーハの内部に透過して該ウエーハの下面にて反射した光に基づいて改質層の大きさおよび改質層が形成された位置を確認する改質層確認工程と、
該改質層確認工程によって確認された改質層の大きさおよび改質層が形成された位置に基づいて加工条件を設定する加工条件設定工程と、
該加工条件設定工程において設定されたレーザー光線をウエーハの内部に集光点を位置付けてストリートに沿って照射し、ウエーハの内部にストリートに沿って改質層を形成する改質層形成工程と、を含んでいるので、ウエーハに添加されている不純物に対応して適正な加工条件で改質層を形成することができる。

【0010】

また、本発明によるレーザー加工装置は、チャックテーブルに保持されたウエーハに対して透過性を有する波長の光を照射し、ウエーハの内部に透過して該ウエーハの下面にて反射した光に基づいてウエーハに形成された検査用改質層の大きさおよび該検査用改質層が形成された位置を確認する検査用改質層確認手段を具備しているので、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を内部に集光点を位置付けて照射して検査用改質層を形成し、この検査用改質層の大きさおよび改質層が形成された位置を改質層確認手段によって確認することによって、ウエーハに適した加工条件を設定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【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ブロック構成図。

【図3】図１に示すレーザー加工装置に装備される加工ヘッドおよび改質層確認手段を示す斜視図。

【図4】図３に示す改質層確認手段を構成する光線照射手段および受光手段と被加工物との位置関係を示す説明図。

【図5】図1に示すレーザー加工装置に装備される制御手段のブロック構成図。

【図6】図1に示すレーザー加工装置によって加工される被加工物としての半導体ウエーハの斜視図。

【図7】本発明によるウエーハの加工方法における検査用改質層形成工程の説明図。

【図8】本発明によるウエーハの加工方法における改質層確認工程の説明図。

【図9】図８に示す改質層確認工程によって表示装置に表示される検査用改質層の説明図。

【図10】本発明によるウエーハの加工方法における改質層形成工程の説明図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明によるウエーハの加工方法および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詳細に説明する。

【0013】

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１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に上記Ｘ軸方向と直交する矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構４と、該レーザー光線ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す集光点位置調整方向（Z軸方向）に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット５とを具備している。

【0014】

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支持テーブル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、後述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。

【0015】

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Ｘ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。

【0016】

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第１の割り出し送り手段３８を具備している。第１の割り出し送り手段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。

【0017】

上記レーザー光線照射ユニット支持機構４は、静止基台２上にY軸方向に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面にZ軸方向に延びる一対の案内レール４２３、４２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿ってY軸方向に移動させるための第２の割り出し送り手段４３を具備している。第２の割り出し送り手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ネジロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロック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４３２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１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雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿ってY軸方向に移動せしめられる。

【0018】

図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられた加工手段としてのレーザー光線照射手段５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、矢印Ｚで示す方向に移動可能に支持される。

【0019】

図示のレーザー光線照射手段５２は、上記ユニットホルダ５１に固定され実質上水平に延出する円筒形状のケーシング５３を具備している。また、レーザー光線照射手段５２は、図２に示すようにケーシング５３内に配設されたパルスレーザー光線発振手段５４と、該パルスレーザー光線発振手段５４によって発振されたパルスレーザー光線の出力を調整する出力調整手段５５と、ケーシング５３の先端に配設されパルスレーザー光線発振手段５４によって発振され出力調整手段５５によって出力が調整されたパルスレーザー光線を上記チャックテーブル３６に保持された被加工物に照射する加工ヘッド５６を具備している。パルスレーザー光線発振手段５４は、パルスレーザー光線発振器５４１と、これに付設された繰り返し周波数設定手段５４２とから構成されている。出力調整手段５５は、パルスレーザー光線発振手段５４によって発振されたパルスレーザー光線の出力を後述する制御手段からの制御信号に基づいて制御する。

【0020】

上記加工ヘッド５６は、方向変換ミラー手段５６１と、該方向変換ミラー手段５６１の下部に装着された集光器５６２とからなっている。方向変換ミラー手段５６１は、ミラーケース５６１aと、該ミラーケース５６１a内に配設された方向変換ミラー５６１ｂを含んでいる。方向変換ミラー５６１bは、図2に示すように上記パルスレーザー光線発振手段５４から発振され出力調整手段５５によって出力が調整されたパルスレーザー光線を下方即ち集光器５６２に向けて方向変換する。集光器５６２は、集光器ケース５６２aと、該集光器ケース５６２a内に配設された集光レンズ５６２bとから構成されている。

【0021】

上記パルスレーザー光線発振手段５４から発振され出力調整手段５５によって出力が調整されたパルスレーザー光線は、方向変換ミラー５６１ｂによって９０度方向変換されて集光器５６２に至り、集光器５６２の集光レンズ５６２bを通して上記チャックテーブル３６に保持される被加工物に所定の集光スポット径で照射される。

【0022】

図１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加工装置は、チャックテーブル３６に保持された被加工物であるウエーハに対して透過性を有する光を照射し、ウエーハの内部に透過して反射した光に基づいてウエーハに形成された改質層の大きさまたは改質層が形成された位置を確認する改質層確認手段６を具備している。改質層確認手段６について、図３および図４を参照して説明する。図示の実施形態における改質層確認手段６は、図３に示すようにＵ字状に形成された枠体６１を具備しており、この枠体６１が支持ブラケット６０を介して上記レーザー光線照射手段５２のケーシング５３に取り付けられている。枠体６１には、上記集光器５６２を挟んで光線照射手段６２と受光手段６３が矢印Ｙで示す方向に対向して配設されている。また、図示の実施形態における改質層確認手段６は、上記光線照射手段６２および受光手段６３の傾斜角度を調整するための角度調整ツマミ６２aおよび６３aを備えている。この角度調整ツマミ６２aおよび６３aを回動することにより、図４に示す光線照射手段６２から照射される光線の入射角θおよび受光手段６３の受光角θを調整することができる。

【0023】

上記光線照射手段６２は、図示の実施形態においては被加工物であるシリコンウエーハに対して透過性を有する波長の光線を照射するように構成されている。図示の実施形態においては、光線照射手段６２は単一波長レーザー光線をスポット径４００μｍで照射する波長１．３μｍＬＤまたは波長１．５μｍＬＤの光源を備えている。このように構成された光線照射手段６２は、図４で示すようにチャックテーブル３６に保持された被加工物であるウエーハ１０の照射面（上面）に対して所定の入射角θ（１０〜４５度）をもって赤外レーザー光線を照射する。

【0024】

上記受光手段６３は、赤外線撮像素子（赤外線ＣＣＤ）を備えており、受光面が図４で示すようにチャックテーブル３６に保持されたウエーハ１０の照射面（上面）に対して上記入射角θと同じ受光角θをもって配設されている。従って、上記光線照射手段６２から照射された赤外レーザー光線は、被加工物であるウエーハ１０の内部に透過し界面（下面）で反射して受光手段６３によって受光される。このようにして光線照射手段６２から照射された赤外レーザー光線の反射光を受光した受光手段６３は、受光した光度に対応した電気信号を出力する。この受光手段６３から出力された電気信号は、後述する制御手段に送られる。

【0025】

図1に戻って説明を続けると、上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５３の前端部には、上記レーザー光線照射手段５２によってレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段７が配設されている。この撮像手段７は、図示の実施形態において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。

【0026】

図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は、図５に示す制御手段８を具備している。制御手段８は、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）８１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）８２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）８３と、入力インターフェース８４および出力インターフェース８５とを備えている。このように構成された制御手段８の入力インターフェース８４には、上記改質層確認手段６を構成する受光手段６３、撮像手段７、入力手段８７等からの検出信号が入力される。また、出力インターフェース８５からは、上記加工送り手段３７のパルスモータ３７２、第１の割り出し送り手段３８のパルスモータ３８２、第２の割り出し送り手段４３のパルスモータ４３２、レーザー光線照射手段５２のパルスレーザー光線発振手段５４および出力調整手段５５、集光点位置調整手段５７のパルスモータ５７２、改質層確認手段６を構成する光線照射手段６２、表示手段８８等に制御信号を出力する。

【0027】

図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は以上のように構成されており、以下レーザー加工装置１を用いて実施するウエーハの加工方法について説明する。
図６には被加工物としての半導体ウエーハ１０の斜視図が示されている。図６に示す半導体ウエーハ１０は、シリコンウエーハからなっており、その表面１０ａに格子状に配列された複数のストリート１０１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１０２が形成されている。このように構成された半導体ウエーハ１０は、デバイス１０２が形成されているデバイス領域１０３と、該デバイス領域１０３を囲繞する外周余剰領域１０４を備えている。なお、シリコンウエーハからなる半導体ウエーハ１０には燐やホウ素等の不純物が添加されている。

【0028】

上述したレーザー加工装置１を用い、上記半導体ウエーハ１０の内部にストリート１０１に沿って改質層を形成するウエーハの加工方法について説明する。
先ず上述したレーザー加工装置１のチャックテーブル３６上に半導体ウエーハ１０を表面１０a側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動してチャックテーブル３６上に半導体ウエーハ１０を吸着保持する。従って、チャックテーブル３６上に吸引保持された半導体ウエーハ１０は、裏面１０bが上側となる。このように、チャックテーブル３６上に半導体ウエーハ１０を吸着保持したならば、加工送り手段３７を作動して半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３６を撮像手段７の直下に位置付ける。

【0029】

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８によって半導体ウエーハ１０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８は、半導体ウエーハ１０の所定方向に形成されているストリート１０１と、該ストリート１０１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５２の集光器５６２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（アライメント工程）。また、半導体ウエーハ１０に形成されている複数のストリート１０１と直交する方向に形成されている複数のストリート１０１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１０の複数のストリート１０１が形成されている表面１０ａ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１０ｂから透かしてストリート１０１を撮像することができる。

【0030】

以上のようにしてチャックテーブル３６上に保持された半導体ウエーハ１０に形成されているストリート１０１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、加工送り手段３７を作動して半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３６をレーザー光線照射手段５２の集光器５６２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、図７の(ａ)に示すようにチャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０の外周余剰領域１０４を集光器５６２の直下に位置付ける。そして、集光器５６２から照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐ1を半導体ウエーハ１０の内部における所定位置に合わせる。そして、集光器５６２から半導体ウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射する。この結果、半導体ウエーハ１０の外周余剰領域１０４における内部には、図７の（ｂ）に示すように検査用改質層１１０が形成される（検査用改質層形成工程）。この検査用改質層１１０は、溶融再固化層として形成される。なお、検査用改質層形成工程は、ストリート１０１が位置する内部に改質層を形成してもよい。

【0031】

上記検査用改質層形成工程において照射するパルスレーザー光線の加工条件は、例えば純粋なシリコン基板に対して所定の位置に所定の大きさ（厚み）の改質層を形成する条件で、例えば次のように設定されている。
波長 ：１３００ｎｍのパルスレーザー
繰り返し周波数 ：９０ｋＨｚ
平均出力 ：１W
パルス幅 ：１０ps
集光スポット径 ：φ１μｍ
集光点位置 ：照射面（上面）からL1μｍ

【0032】

上述したように検査用改質層１１０を形成する検査用改質層形成工程を実施したならば、検査用改質層１１０の大きさ（厚み）および改質層が形成された位置を確認する改質層確認工程を実施する。
改質層確認工程は、図８に示すように光線照射手段６２から赤外レーザー光線６２１をチャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０に向けて所定の入射角θをもって照射する。光線照射手段６２から照射された赤外レーザー光線６２１は、図８に示すように半導体ウエーハ１０の照射面（上面）から内部に透過し界面（下面）で反射し、反射光６２２が半導体ウエーハ１０の内部を通って照射面（上面）から所定の反射角θをもって受光手段６３の受光面に向けて出ていく。この反射光６２２が受光手段６３によって受光される。しかるに、半導体ウエーハ１０の内部に形成された検査用改質層１１０を通過する反射光６２２ａは、回析する。即ち、検査用改質層１１０は上述したように溶融再固化層となっているので、他の部分と結晶構造が異なっており光が回析する。従って、検査用改質層１１０を通過する反射光６２２ａは受光手段６３によって受光されない領域が生じ、受光手段６３は図８において一点鎖線で示す範囲が受光しない。このようにして、受光手段６３によって受光した光は電気信号に変換されて制御手段８に送られる。制御手段８は、受光手段６３から送られた電気信号に基づいて画像処理を行い表示手段８８にその画像を表示する。即ち、制御手段８は、図９に示すように検査用改質層１１０の厚み（ｔ）、半導体ウエーハ１０の照射面（上面）である裏面１０bから検査用改質層１１０までの距離(L)を表示手段８８に表示する。従って、上記検査用改質層形成工程において形成された検査用改質層１１０の大きさ（厚み）および検査用改質層１１０が形成された位置を確認することができる。

【0033】

このように上記検査用改質層形成工程において形成された検査用改質層１１０の大きさ（厚み）および検査用改質層１１０が形成された位置を確認することにより、上記加工条件との関係を把握することができる。この検査用改質層１１０と上記加工条件との関係から実際に加工したい改質層の厚み（大きさ）を検査用改質層１１０の厚み(t)より例えば５μm厚くするとともに改質層の位置を半導体ウエーハ１０の照射面（上面）である裏面１０b側に５μm移動させたい場合には、後述する改質層形成工程における加工条件を例えば次のように設定する（加工条件設定工程）。
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る。
波長 ：１３００ｎｍのパルスレーザー
繰り返し周波数 ：９０ｋＨｚ
平均出力 ：(１＋α)W
パルス幅 ：１０ps
集光スポット径 ：φ１μｍ
集光点位置 ：照射面（上面）から(L1−β)μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒
このように設定された加工条件は、入力手段８７によって入力され、制御手段８のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納される。

【0034】

上述したように加工条件設定工程を実施したならば、加工条件設定工程において設定されたレーザー光線を半導体ウエーハ１０の内部に集光点を位置付けてストリート１０１に沿って照射し、半導体ウエーハ１０の内部にストリート１０１に沿って改質層を形成する改質層形成工程を実施する。
改質層形成工程を実施するには、図１０の（ａ）で示すようにチャックテーブル３６をレーザー光線照射手段５２の集光器５６２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート１０１の一端（図１０の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段５２の集光器５６２の直下に位置付ける。そして、集光器５６２から上記加工条件で設定されたパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３６を図１０の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に１００ｍｍ／秒の加工送り速度で移動せしめる。そして、図１０の（ｂ）で示すようにレーザー光線照射手段５２の集光器５６２の照射位置がストリート１０１の他端（図１０の（ｂ）において右端）の位置に達したら、パルスレーザー光線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。この結果、半導体ウエーハ１０の内部には、図１０の（ｂ）に示すように改質層１１１が形成される。このように形成された改質層１１１は、半導体ウエーハ１０に添加されている燐やホウ素等の不純物の量に対応して設定された厚み（大きさ）で所定位置に形成される。

【0035】

以上のようにして内部にストリート１０１に沿って改質層１１１が形成された半導体ウエーハ１０は、外力を付与することにより改質層１１１が形成されることによって強度が低下せしめられたストリート１０１に沿って個々のデバイスに分割する分割工程に送られる。

【符号の説明】

【0036】

２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３１：案内レール
３６：チャックテーブル
３７：加工送り手段
３８：第１の割り出し送り手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４１：案内レール
４２：可動支持基台
５：レーザー光線照射ユニット
５２：レーザー光線照射手段
５４：パルスレーザー光線発振手段
５５：出力調整手段
５６：加工ヘッド
５６２：集光器
５７：集光点位置調整手段
６：改質層確認手段
６２：光線照射手段
６３：受光手段
７：撮像手段
８：制御手段
１０：半導体ウエーハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】