特許 6148108 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】6148108

(24)【登録日】2017年5月26日

(45)【発行日】2017年6月14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 20060101AFI20170607BHJP

   B23K 26/064 20140101ALI20170607BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20170607BHJP

   H01S 3/00 20060101ALI20170607BHJP

   H01S 3/10 20060101ALI20170607BHJP

【ＦＩ】

   B23K26/067

   B23K26/064 Z

   B23K26/53

   H01S3/00 B

   H01S3/10 Z

【請求項の数】2

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-162547(P2013-162547)

(22)【出願日】2013年8月5日

(65)【公開番号】特開2015-30022(P2015-30022A)

(43)【公開日】2015年2月16日

【審査請求日】2016年6月20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

(74)【代理人】

【識別番号】100186897

【弁理士】

【氏名又は名称】平川 さやか

(72)【発明者】

【氏名】沢辺 大樹

【審査官】 黒石 孝志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−９９９１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００５／０８４８７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−９３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−５５３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２５３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平４−８９１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−３９７３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０１４６７９６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−２１０６５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５１２７１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２６／００ − ２６／７０

Ｈ０１Ｓ ３／００

Ｈ０１Ｓ ３／１０

(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、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する加工送り手段と、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、パルスレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振手段と、該パルスレーザー光線発振手段が発振したパルスレーザー光線を集光して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集光器と、該パルスレーザー光線発振手段と該集光器との間に配設され該パルスレーザー光線発振手段が発振したパルスレーザー光線を分光する分光手段と、を具備し、
該分光手段は、該パルスレーザー光線発振手段が発振したパルスレーザー光線の偏光面の角度を変更する１／２波長板と、該１／２波長板を通過したパルスレーザー光線を常光と異常光に分光する２種類の結晶体が凹面と凸面の湾曲面で結合した複屈折レンズと、該１／２波長板を通過したパルスレーザー光線に直交する方向に該複屈折レンズを移動して該湾曲面に対する入射角を変更して分光角度を調整する分光角度調整手段と、を具備している、
ことを特徴とするレーザー加工装置。

【請求項2】

該複屈折レンズと集光器との間には、該パルスレーザー光線発振手段が発振した直線偏光のパルスレーザー光線を円偏光に変更する１／４波長板が配設されている、請求項１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、光デバイスウエーハや半導体ウエーハ等の被加工物にレーザー加工を施すためのレーザー加工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

光デバイス製造工程においては、略円板形状であるサファイア基板、炭化珪素基板、窒化ガリウム基板等の表面にn型半導体層およびp型半導体層からなる発光層が積層され格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域に発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスを形成して光デバイスウエーハを構成する。そして、光デバイスウエーハをストリートに沿って分割することにより個々の光デバイスを製造している。

【0003】

上述した光デバイスウエーハのストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと呼ばれている切削装置によって行われている。この切削装置は、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を切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる切削送り手段とを具備している。切削手段は、回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードおよび回転スピンドルを回転駆動する駆動機構を含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径３μｍ程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって基台に固定し厚さ２０μｍ程度に形成されている。

【0004】

しかるに、光デバイスウエーハを構成するサファイア基板、炭化珪素基板、窒化ガリウム基板等はモース硬度が高いため、上記切削ブレードによる切断は必ずしも容易ではなく、生産性が悪いという問題がある。

【0005】

上述した問題を解消するために、光デバイス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位置付けてパルスレーザー光線を照射するレーザー加工方法が試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、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ウエーハの一方の面側から内部に集光点を位置付けてストリートに沿って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、ウエーハを分割する技術である（例えば、特許文献１参照）。

【0006】

また、光デバイスウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線をストリートに沿って照射することによりストリートに沿ってレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝が形成されたストリートに沿って外力を加えることにより、ウエーハを分割する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１１−１１４０１８号公報

【特許文献2】特開２００８−３１１４０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

而して、光デバイスウエーハにストリートに沿って改質層やレーザー加工溝を形成した後、光デバイスウエーハを改質層やレーザー加工溝を形成されたストリートに沿って分割すると、分割面が平坦面となって発光層からの一部の光が基板内に閉じ込められ、光デバイスの輝度の低下を招くという問題がある。

【0009】

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、光デバイスの輝度が向上するように光デバイスウエーハをストリートに沿って分割するためのレーザー加工を施すことができる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】

【0010】

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、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する加工送り手段と、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、パルスレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振手段と、該パルスレーザー光線振手段が発振したパルスレーザー光線を集光して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集光器と、該パルスレーザー光線発振手段と該集光器との間に配設され該パルスレーザー光線発振手段が発振したパルスレーザー光線を分光する分光手段と、を具備し、
該分光手段は、該パルスレーザー光線発振手段が発振したパルスレーザー光線の偏光面の角度を変更する１／２波長板と、該１／２波長板を通過したパルスレーザー光線を常光と異常光に分光する２種類の結晶体が凹面と凸面の湾曲面で結合した複屈折レンズと、該１／２波長板を通過したパルスレーザー光線に直交する方向に該複屈折レンズを移動して該湾曲面に対する入射角を変更して分光角度を調整する分光角度調整手段と、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。

【0011】

上記複屈折レンズと集光器との間には、該パルスレーザー光線発振手段が発振した直線偏光のパルスレーザー光線を円偏光に変更する１／４波長板が配設されていることが望ましい。

【発明の効果】

【0012】

本発明のレーザー加工装置においては、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パルスレーザー光線発振手段と、該パルスレーザー光線発振手段が発振したパルスレーザー光線を集光して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集光器と、パルスレーザー光線発振手段と集光器との間に配設されパルスレーザー光線発振手段が発振したパルスレーザー光線を分光する分光手段とを具備し、分光手段は、パルスレーザー光線発振手段が発振したパルスレーザー光線の偏光面の角度を変更する１／２波長板と、該１／２波長板を通過したパルスレーザー光線を常光と異常光に分光する２種類の結晶体が凹面と凸面の湾曲面で結合した複屈折レンズと、該複屈折レンズを１／２波長板を通過したパルスレーザー光線に直交する方向に移動して湾曲面に対する入射角を変更して分光角度を調整する分光角度調整手段と具備しているので、パルスレーザー光線発振手段によって発振されたパルスレーザー光線を常光と異常光に分光するとともに、常光の集光点と異常光の集光点をX軸方向およびY軸方向に互いに間隔をもって位置付けることができる。従って、例えば光デバイスウエーハのストリートに沿って破断起点となる改質層またはレーザー加工孔を形成する際に、X軸方向およびY軸方向に互いに間隔をもって改質層またはレーザー加工孔を形成することができるため、光デバイスウエーハを改質層またはレーザー加工孔が形成されたストリートに沿って個々の光デバイスに分割すると、破断面がジグザグな形状に形成されるので、光デバイスの輝度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【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２に示すレーザー光線照射手段のパルスレーザー光線発振手段が発振したパルスレーザー光線を分光する分光手段を構成する分光角度調整手段の斜視図。

【図4】図２に示すレーザー光線照射手段のパルスレーザー光線発振手段が発振したパルスレーザー光線を分光する分光手段を構成する複屈折レンズにおけるパルスレーザー光線の入射位置を示す説明図。

【図5】図２に示すレーザー光線照射手段の集光レンズによって集光された常光と異常光の集光点を示す説明図。

【図6】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7】被加工物としての光デバイスウエーハの斜視図および要部拡大断面図。

【図8】図７に示す光デバイスウエーハの表面に保護テープを貼着する保護部材貼着工程を示す説明図。

【図9】図１に示すレーザー加工装置によって実施する改質層形成工程の説明図。

【図10】図９に示す改質層形成工程が実施された光デバイスウエーハが分割された光デバイスの斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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詳細に説明する。
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に上記矢印Ｘで示す方向と直角な矢印Ｙで示す割り出し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、該レーザー光線照射ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す焦点位置調整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。

【0015】

上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上に矢印Ｘで示す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上に矢印Ｘで示す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上に矢印Ｙで示す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被加工物保持面３６１を備えており、チャックテーブル３６上に被加工物としての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。また、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。

【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、その上面に矢印Ｙで示す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に沿って矢印Ｘで示す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に沿って矢印Ｘで示す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に沿って矢印Ｘで示す加工送り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、矢印Ｙで示す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に沿って矢印Ｙで示す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に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り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支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示す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、一側面に矢印Ｚで示す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に沿って矢印Ｙで示す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に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。

【0019】

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に取り付けられたレーザー光線照射手段６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。

【0020】

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を一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動させるための集光点位置調整手段５３を具備している。集光点位置調整手段５３は、一対の案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロッドを正転または逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびレーザー光線照射手段６を一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動せしめる。なお、図示の実施形態においては、パルスモータ５３２を正転駆動することによりレーザー光線照射手段６を上方に移動し、パルスモータ５３２を逆転駆動することによりレーザー光線照射手段６を下方に移動するようになっている。

【0021】

図示の実施形態におけるレーザー光線照射手段６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６１を含んでいる。このレーザー光線照射手段６について、図２を参照して説明する。
図２に示すレーザー光線照射手段６は、ケーシング６１内に配設されたパルスレーザー光線発振手段６２と、このパルスレーザー光線発振手段６２が発振するパルスレーザー光線の出力を調整する出力調整手段６３と、該出力調整手段６３によって出力が調整されたパルスレーザー光線のビーム径を縮小する（例えば、ビーム径をφ４mmからφ１mmに縮小する）ビームエキスパンダー６４と、該ビームエキスパンダー６４によってビーム径が縮小されたパルスレーザー光線を分光する分光手段６５と、該分光手段６５によって分光された直線偏光のパルスレーザー光線を円偏光に変更する１／４波長板６６と、該１／４波長板６６によって円偏光に変換されたパルスレーザー光線を集光してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射せしめる集光器６７と、を含んでいる。パルスレーザー光線発振手段６２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６２１と、これに付設された繰り返し周波数設定手段６２２とから構成されている。このように構成されたパルスレーザー光線発振手段６２は、直線偏光のパルスレーザー光線LBを発振する。

【0022】

レーザー光線照射手段６を構成する分光手段６５は、図示の実施形態においては１／２波長板６５１と複屈折レンズ６５２と分光角度調整手段６５３を具備している。１／２波長板６５１は、回動することによりパルスレーザー光線発振手段６２によって発振されビームエキスパンダー６４によってビーム径が縮小されたパルスレーザー光線LBの偏光面を複屈折レンズ６５２に対して４５度となるように調整する。複屈折レンズ６５２は、凹面を有するYVO4結晶体６５２a と、凸面を有するLASF35ガラス体６５２bとによって互いに凹面と凸面の湾曲面で結合して構成されており、ビームエキスパンダー６４によってビーム径が縮小されたパルスレーザー光線LBを常光LB1と異常光LB2に分光する。

【0023】

分光手段６５を構成する分光角度調整手段６５３は、複屈折レンズ６５２を１／２波長板６５１を通過したパルスレーザー光線LBに直交する方向に移動して凹面と凸面の湾曲面に対する入射角を変更して分光角度を調整する機能を有する。この分光角度調整手段６５３について、図３を参照して説明する。
図３に示す実施形態における分光角度調整手段６５３は、上記複屈折レンズ６５２を保持するレンズ保持ケース６５４と、該レンズ保持ケース６５４を矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に支持する移動テーブル６５５と、該移動テーブル６５５を矢印Ｙで示す割り出し方向に移動可能に支持する一対の案内レール６５６、６５６と、レンズ保持ケース６５４を矢印Ｘで示す加工送り方向に移動せしめる第１の移動手段６５７と、移動テーブル６５５を矢印Ｙで示す割り出し方向に移動せしめる第２の移動手段６５８とからなっている。なお、第１の移動手段６５７は、第１のパルスモータ６５７aと、該第１のパルスモータ６５７aに連結された雄ネジロッド６５７bと、レンズ保持ケース６５４に結合され雄ネジロッド６５７bが螺合する雌ネジブロック６５７cとによって構成され、第１のパルスモータ６５７aによって雄ネジロッド６５７bを正転および逆転駆動することにより、レンズ保持ケース６５４を矢印Ｘで示す加工送り方向に移動せしめる。また、第２の移動手段６５８は、第２のパルスモータ６５８aと、該第２のパルスモータ６５８aに連結された雄ネジロッド６５８bと、レンズ保持ケース６５４に結合され雄ネジロッド６５８bが螺合する雌ネジブロック６５８cとによって構成され、第２のパルスモータ６５８aによって雄ネジロッド６５８bを正転および逆転駆動することにより、移動テーブル６５５を矢印Ｙで示す割り出し方向に移動せしめる。このように構成された分光角度調整手段６５３は、第１のパルスモータ６５７aを作動してレンズ保持ケース６５４を矢印Ｘで示す加工送り方向に移動せしめるとともに、第２のパルスモータ６５８aを作動して移動テーブル６５５を矢印Ｙで示す割り出し方向に移動せしめることにより、複屈折レンズ６５２における上記パルスレーザー光線LBの入射位置を図４の(a)に示すように複屈折レンズ６５２の中心(O)から例えばxa,ybに位置付ける。この複屈折レンズ６５２におけるパルスレーザー光線LBの入射位置が変更することにより、複屈折レンズ６５２を構成する凹面を有するYVO4結晶体６５２a と凸面を有するLASF35ガラス体６５２bとが互いに凹面と凸面が結合された湾曲面に対する入射角を変更することができ、図４の(b)に示すようにパルスレーザー光線LBの入射位置に応じて常光LB1と異常光LB2との分光角度は変化する。即ち、パルスレーザー光線LBの入射位置が複屈折レンズ６５２の中心(O)の場合には分光されないが、パルスレーザー光線LBの入射位置が(a)の場合は常光LB1と異常光LB2が(α )の分光角度で分光し、パルスレーザー光線LBの入射位置が(b)の場合は常光LB1と異常光LB2が(β )の分光角度で分光する。このように、パルスレーザー光線LBの入射位置が複屈折レンズ６５２の中心(O)から外周側に位置付けられる程、常光LB1と異常光LB2の分光角度が大きくなる。

【0024】

上記１／４波長板６６は、複屈折レンズ６５２によって分光された直線偏光の常光LB1と異常光LB2を円偏光に変更する。このように１／４波長板６６を用いて直線偏光の常光LB1と異常光LB2を円偏光に変更するのは、常光LB1と異常光LB2による加工精度を一致させるためである。

【0025】

レーザー光線照射手段６を構成する集光器６７は、上記複屈折レンズ６５２によって分光され１／４波長板６６によって円偏光に変更された常光LB1と異常光LB2を図２において下方即ちチャックテーブル３６に向けて方向変換する方向変換ミラー６７１と、該方向変換ミラー６７１によって方向変換された常光LB1と異常光LB2をそれぞれ集光してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射せしめる集光レンズ６７２とからなっている。この集光レンズ６７２によって集光された常光LB1と異常光LB2は、分光角度調整手段６５３によって距離が調整されるとともに常光LB1と異常光LB2を結ぶ線がX軸またはY軸に対して所定の角度に調整される。そして、図示の実施形態においては図５に示すように常光LB1と異常光LB2を結ぶ線がX軸に対して６０゜で間隔d1が３μmとなるようにX軸方向およびY軸方向に互いにXaおよびYbの間隔をもって集光されるように調整されている。

【0026】

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６を構成するケーシング６１の前端部には、上記レーザー光線照射手段６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図示しない制御手段に送る。

【0027】

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、図６に示す制御手段８を具備している。制御手段８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）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。制御手段８の入力インターフェース８４には、撮像手段７や入力手段８０等からの検出信号が入力される。そして、制御手段８の出力インターフェース８５からは、上記パルスモータ３７２、パルスモータ３８２、パルスモータ４３２、パルスモータ５３２、パルスレーザー光線発振手段６２を構成するパルスレーザー光線発振器６２１および繰り返し周波数設定手段６２２、出力調整手段６３、分光角度調整手段６５３を構成する第１のパルスモータ６５７aおよび第２のパルスモータ６５８a等に制御信号を出力する。

【0028】

図示の実施形態における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７の(a)および(b)には、上記レーザー加工装置によって加工される被加工物であるウエーハとしての光デバイスウエーハの斜視図および要部を拡大して示す断面図が示されている。図７の(a)および(b)に示す光デバイスウエーハ１０は、例えば厚さが１５０μmのサファイア基板１００の表面１００aにn型窒化物半導体層１１１およびp型窒化物半導体層１１２とからなる発光層１１０が例えば１０μｍの厚さで積層されている。そして、発光層１１０が格子状に形成された複数のストリート１２０によって区画された複数の領域に発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイス１３０が形成されている。以下、この光デバイスウエーハ１０の内部にストリート１２０に沿って改質層を形成する方法について説明する。

【0029】

先ず、光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１００の表面１００aに形成された光デバイス１３０を保護するために、光デバイスウエーハ１０を構成する発光層１１０の表面１１０aに保護部材を貼着する保護部材貼着工程を実施する。即ち、図８に示すように光デバイスウエーハ１０を構成する発光層１１０の表面１１０aに保護部材としての保護テープTを貼着する。なお、保護テープTは、図示の実施形態においては厚さが１００μｍのポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなるシート基材の表面にアクリル樹脂系の糊が厚さ５μｍ程度塗布されている。

【0030】

上述した保護部材貼着工程を実施したならば、図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル３６上に光デバイスウエーハ１０の保護テープT側を載置し、該チャックテーブル３６上に光デバイスウエーハ１０を吸着保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル３６上に保持された光デバイスウエーハ１０は、サファイア基板１００の裏面１００bが上側となる。

【0031】

上述したように光デバイスウエーハ１０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および図示しない制御手段によって光デバイスウエーハ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および図示しない制御手段は、光デバイスウエーハ１０の所定方向に形成されているストリート１２０と、ストリート１２０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６の集光器６７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、光デバイスウエーハ１０に形成されている上記所定方向に対して直行する方向に延びるストリート１２０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、光デバイスウエーハ１０のストリート１２０が形成されている表面１１０ａ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、光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１００の裏面１００bから透かしてストリート１２０を撮像することができる。なお、光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板は可視光を透過するので、必ずしも赤外線ＣＣＤを用いる必要はない。

【0032】

以上のようにしてチャックテーブル３６上に保持された光デバイスウエーハ１０に形成されているストリート１２０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、図９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６の集光器６７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１２０を集光器６７の直下に位置付ける。そして、図９の(a)で示すように集光器６７から照射されるパルスレーザー光線の常光LB1の集光点Ｐａおよび異常光LB2の集光点Ｐｂを光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１００の内部に位置付ける。なお、集光器６７から照射されるパルスレーザー光線の常光LB1の集光点Ｐａおよび異常光LB2の集光点Ｐｂは、図９の(b)で示すようX軸方向およびY軸方向に互いにXaおよびYbの間隔をもって位置付けられる。

【0033】

次に、制御手段８は、パルスレーザー光線発振手段６２を作動して集光器６７から光デバイス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LBの常光LB1と異常光LB2を照射するとともに、加工送り手段３７を作動してチャックテーブル３６を、図９の(a)において矢印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９の(c)で示すように集光器６７の照射位置がストリート１２０の他端（図９の(c)において右端）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、図９の(d)に示すように所定のストリート１２０に沿ってX軸方向にXaおよびY軸方向にYbの間隔もって常光LB1による複数の改質層S1と異常光LB2による複数の改質層S2が形成される。

【0034】

なお、上記改質層形成工程の加工条件は、例えば次のように設定されている。
波長 ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数 ：１００ｋHｚ
出力 ：１W
集光スポット径 ：φ１μｍ
加工送り速度 ：３００ｍｍ／秒

【0035】

上記加工条件においては、図９の(d)において改質層S1と改質層S2との間隔d1が３μmで改質層S1および改質層S2のそれぞれのX軸方向の間隔d2が３μm（３００ｍｍ／１００ｋHｚ＝３μm）となる。上述したように、光デバイスウエーハ１０の所定方向に形成された全てのストリート１２０に沿って上記改質層形成工程を実施したならば、光デバイスウエーハ１０を保持したチャックテーブル３６を９０度回動した位置に位置付ける。そして、光デバイスウエーハ１０の上記所定方向と直交する方向に形成された全てのストリート１２０に沿って上記改質層形成工程を実施する。改質層形成工程が全てのストリート１２０に沿って実施された光デバイスウエーハ１０は、改質層S1、S2が形成されたストリート１２０に沿って破断するウエーハ分割工程に搬送される。そして、ウエーハ分割工程において改質層S１、S２が形成されたストリート１２０に沿って外力を付与することにより、改質層S１、S２に沿って個々の光デバイス１３０に分割される。このようにして分割された光デバイス１３０は、図１０に示すように破断面１３０aがジグザグな形状に形成されるので、輝度が向上する。

【0036】

次に、上記レーザー加工装置を用いた他の加工方法について説明する。
この加工方法においては加工条件を次の通り設定する。
波長 ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数 ：１００ｋHｚ
出力 ：４W
集光スポット径 ：φ１μｍ
加工送り速度 ：３００ｍｍ／秒
上記のように加工条件に設定し、シリコン等の基板の表面に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）が積層された機能層によって半導体デバイスを形成せしめた形態の半導体ウエーハにおいて、常光の集光点と異常光の集光点をX軸方向およびY軸方向に互いに間隔をもって位置付けてレーザー加工することにより、ストリートに沿って機能層を除去することができる。

【符号の説明】

【0037】

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：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
４２：可動支持基台
４３：第２の割り出し送り手段
５：レーザー光線照射ユニット
５３：集光点位置調整手段
６：レーザー光線照射手段
６２：パルスレーザー光線発振手段
６３：出力調整手段
６４：ビームエキスパンダー
６５：分光手段
６５１：１／２波長板
６５２：複屈折レンズ
６５３：分光角度調整手段
６６：１／４波長板
６７：集光器
６７１：方向変換ミラー
６７２：集光レンズ
８：制御手段
１０：光デバイスウエーハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】