特許 6246561 レーザー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】6246561

(24)【登録日】2017年11月24日

(45)【発行日】2017年12月13日

(54)【発明の名称】レーザー加工方法およびレーザー加工装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/53 20140101AFI20171204BHJP

   B23K 26/40 20140101ALI20171204BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20171204BHJP

   B23K 26/064 20140101ALI20171204BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20171204BHJP

【ＦＩ】

   B23K26/53

   B23K26/40

   B23K26/00 N

   B23K26/064 Z

   B23K26/00 M

   H01L21/78 B

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-228363(P2013-228363)

(22)【出願日】2013年11月1日

(65)【公開番号】特開2015-85376(P2015-85376A)

(43)【公開日】2015年5月7日

【審査請求日】2016年9月16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】森重 幸雄

(72)【発明者】

【氏名】岩城 邦明

【審査官】 竹下 和志

(56)【参考文献】

【文献】 特許第３４０８８０５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 Yuan Liu et. al.，High-power narrow-linewidth quasi-CW diode-pumped TEM00 1064 nm Nd:YAG ring laser，APPLIED OPTICS，米国，Optical Society of America，２０１２年 ４月 １日，Vol. 51, No. 10，C27-C31

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２６／００ − ２６／７０

(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をレーザー加工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を加工送り方向に相対的に移動せしめる加工送り手段と、を具備するレーザー加工装置であって、
該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と、該レーザー光線発振手段から発振された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照射する集光器とを具備し、
該レーザー光線発振手段は、励起光源と、レーザー媒質と、光共振器とを含み、
該光共振器は、該励起光源が発した光を一方向に循環させる循環光学系を備え、
該循環光学系は、該励起光源側に配設される第１のハーフミラーと、該第１のハーフミラーとで該レーザー媒質を挟むように配設されるQスイッチと、該Qスイッチを通過した光を直線偏光に変換する直線偏光素子と、該直線偏光素子によって直線偏光に変換された光のスペクトル線幅を縮小させるエタロンと、該エタロンによってスペクトル線幅が縮小された光の偏光面を４５度回転し逆方向からの光を遮断するファラデーローテータと、該ファラデーローテータによって回転された偏光面を元に戻す１／２波長板と、該１／２波長板を通過した光を反射して循環経路に導く第２のハーフミラーと、該循環経路に配設され、該第２のハーフミラーによって反射された光を該第１のハーフミラーに戻す組ミラーとから構成されており、
該エタロンによってレーザー光線のスペクトル線幅は１０pm以下に設定される、
ことを特徴とするレーザー加工装置。

【請求項2】

該レーザー光線発振手段のレーザー媒質はYAGであり、レーザー光線の波長は１０６４nmに設定されている、請求項１に記載のレーザー加工装置。

【請求項3】

請求項１に記載されたレーザー加工装置を用いたレーザー加工方法であって、
被加工物に対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を被加工物の内部に位置付けて照射し、被加工物の内部に改質層を形成することを特徴とするレーザー加工方法。

【請求項4】

被加工物はシリコン基板であり、レーザー光線の波長は１０６４nmに設定される、請求項３に記載のレーザー加工方法。

【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レーザー加工を施すレーザー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ウエーハの表面に格子状に配列された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、半導体ウエーハを分割予定ライン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。

【0003】

上述した半導体ウエーハを分割予定ライン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、ウエーハの一方の面側から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の集光点を分割予定ラインに対応する内部に位置付けて分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に分割予定ライン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分割予定ライン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である。（例えば、特許文献１参照。）

【0004】

上述したレーザー加工技術は、例えばシリコンウエーハに対して透過性を有する１３２０nmの波長のパルスレーザー光線の集光点を分割予定ラインに対応する内部に位置付けて分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って改質層を連続的に形成するもので、分割予定ラインの幅を狭くできるメリットがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【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】

【0006】

而して、レーザー光線はデバイスが形成されていない裏面側から照射するため、改質層の形成に寄与しなかったレーザー光線が抜け光となって表面に形成されたデバイスを損傷させるという問題がある。
また、抜け光を抑制するためにシリコンウエーハに対して透過性は有するものの吸収端に近い１０６４nmの波長のレーザー光線を用いて改質層を形成すると、ウエーハの厚み方向における改質層の幅が３０μm程度となり、厚みが１００μを超えるウエーハに対しては改質層を何層も積層して形成する必要があり生産性が悪いという問題がある。

【0007】

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、抜け光を抑制することができるとともに被加工物の厚み方向における改質層の幅を広くすることができるレーザー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】

【0008】

上記主たる技術課題を解決するため、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をレーザー加工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を加工送り方向に相対的に移動せしめる加工送り手段と、を具備するレーザー加工装置であって、
該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と、該レーザー光線発振手段から発振された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照射する集光器とを具備し、
該レーザー光線発振手段は、励起光源と、レーザー媒質と、光共振器とを含み、
該光共振器は、該励起光源が発した光を一方向に循環させる循環光学系を備え、
該循環光学系は、該励起光源側に配設される第１のハーフミラーと、該第１のハーフミラーとで該レーザー媒質を挟むように配設されるQスイッチと、該Qスイッチを通過した光を直線偏光に変換する直線偏光素子と、該直線偏光素子によって直線偏光に変換された光のスペクトル線幅を縮小させるエタロンと、該エタロンによってスペクトル線幅が縮小された光の偏光面を４５度回転し逆方向からの光を遮断するファラデーローテータと、該ファラデーローテータによって回転された偏光面を元に戻す１／２波長板と、該１／２波長板を通過した光を反射して循環経路に導く第２のハーフミラーと、該循環経路に配設され、該第２のハーフミラーによって反射された光を該第１のハーフミラーに戻す組ミラーとから構成されており、
該エタロンによってレーザー光線のスペクトル線幅は１０pm以下に設定される、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。

【0009】

上記レーザー光線発振手段のレーザー媒質はYAGであり、レーザー光線の波長は１０６４nmに設定されている。

【0010】

また、本発明によれば、上記レーザー加工装置を用いたレーザー加工方法であって、
被加工物に対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を被加工物の内部に位置付けて照射し、被加工物の内部に改質層を形成することを特徴とするレーザー加工方法が提供される。さらに、被加工物はシリコン基板であり、レーザー光線の波長は１０６４nmに設定されることが好ましい。

【発明の効果】

【0012】

本発明においては、レーザー光線発振手段が発振するレーザー光線のスペクトル線幅が１０pm以下に設定され、波長の純度の高いレーザー光線によってレーザー加工するので、被加工物の内部に厚み方向に広い改質層を形成でき生産性が向上するとともに、レーザー光線の殆どが改質層の形成に費やされるので抜け光が抑制され被加工物としてのウエーハを構成するシリコン基板の表面に形成されるデバイスを損傷させることはない。

【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4】被加工物としての半導体ウエーハの斜視図および要部拡大断面図。

【図5】図４に示す半導体ウエーハを環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に貼着した状態を示す斜視図。

【図6】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7】レーザー光線のスペクトル線幅を１０pmにしてシリコン基板に改質層を形成した状態を示す説明図。

【図8】レーザー光線のスペクトル線幅を１００pmにしてシリコン基板に改質層を形成した状態を示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明によるレーザー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。

【0015】

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、基台２上に配設されたレーザー光線照射手段としてのレーザー光線照射ユニット４とを具備している。

【0016】

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上に加工送り方向（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板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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

上記レーザー光線照射ユニット４は、上記基台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、ケーシング４２の前端部に配設され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。なお、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。

【0020】

上記レーザー光線照射手段５について、図２を参照して説明する。
レーザー光線照射手段５は、パルスレーザー光線発振手段６と、該パルスレーザー光線発振手段６から発振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に照射する集光器６０を具備している。

【0021】

パルスレーザー光線発振手段６は、励起光源６１と光共振手段６３とを含んでいる。励起光源６１から発振された光は、集光レンズ６２によって集光され光共振手段６３に導かれる。

【0022】

光共振手段６３は、上記励起光源６１から発振され集光レンズ６２によって集光された光を一方向に循環させる循環光学系６４を備えている。この循環光学系６４は、上記励起光源６１から発振された光を集光する集光レンズ６２側に配設された第１のハーフミラー６４１と、該第１のハーフミラー６４１を介して導かれた光の光路に配設されたレーザー媒質６４２と、上記第１のハーフミラー６４１とでレーザー媒質６４２を挟むように配設されるQスイッチ６４３と、該Qスイッチ６４３を通過した光を直線偏光に変換する直線偏光素子６４４と、該直線偏光素子６４４によって直線偏光に変換された光のスペクトル線幅を縮小させるエタロン６４５と、該エタロン６４５によってスペクトル線幅が縮小された光の偏光面を４５度回転し逆方向からの光を遮断するファラデーローテータ６４６と、該ファラデーローテータ６４６によって回転された偏光面を元に戻す１／２波長板６４７と、該１／２波長板６４７を通過した光を反射して循環経路６４０に導く第２のハーフミラー６４８と、該循環経路６４０に配設され該第２のハーフミラー６４８によって反射された光を上記第１のハーフミラー６４１に戻すための第１のミラー６４９aと第２のミラー６４９bとからなる組ミラー６４９とから構成されている。なお、上記レーザー媒質６４２はYAGであり、光の波長は１０６４nmに設定されている。

【0023】

図示の実施形態におけるパルスレーザー光線発振手段６を構成する光共振手段６３は以上のように構成されており、励起光源６１から発振され集光レンズ６２によって集光された光を循環させ、エタロン６４５を通過する度にスペクトル線幅を縮小する。このようにエタロン６４５を通過する度にスペクトル線幅が縮小されつつ循環する光は、後述する制御手段によって制御されるQスイッチ６４３が繰り返し周波数に対応して作動することにより第２のハーフミラー６４８を通しパルスレーザー光線として発振される。このようにしてパルスレーザー光線発振手段６から発振されたパルスレーザー光線は、後述する制御手段によって制御される出力調整手段６６によって所定の出力に調整され、集光器６０に導かれる。

【0024】

上記集光器６０は、パルスレーザー光線発振手段６から発振されたパルスレーザー光線を下方に向けて方向変換する方向変換ミラー６０１と、該方向変換ミラー６０１によって方向変換されたレーザー光線を集光する対物集光レンズ６０２からなっている。このように構成された集光器６０は、上記パルスレーザー光線発振手段６を構成する光共振手段６３によってスペクトル線幅が１０pm以下になっ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に照射する。

【0025】

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、図３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、上記加工送り手段３７、割り出し送り手段３８、レーザー光線照射手段５の励起光源６１およびQスイッチ６４３、出力調整手段６６等に制御信号を出力する。

【0026】

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４の（a）および(b)には、被加工物としての半導体ウエーハの斜視図および要部拡大断面図が示されている。図４の（a）および(b)に示す半導体ウエーハ９は、厚みが１５０μmのシリコン基板９０の表面９０aに絶縁膜と回路を形成する機能膜が積層された機能層９１によって複数のＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス９２がマトリックス状に形成されている。そして、各デバイス９２は、格子状に形成された分割予定ライン９３（図示の実施形態においては幅が５０μmに設定されている）によって区画されている。なお、図示の実施形態においては、機能層９１を形成する絶縁膜は、ＳｉＯ2膜または、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）からなっており、厚みが１０μmに設定されている。

【0027】

上述した半導体ウエーハ９を構成するシリコン基板９０の内部に分割予定ライン９３に沿って改質層を形成する改質層形成工程について説明する。
先ず、半導体ウエーハ９を構成する機能層９１の表面９１aにダイシングテープを貼着し該ダイシングテープの外周部を環状のフレームによって支持するウエーハ支持工程を実施する。即ち、図５に示すように、環状のフレームFの内側開口部を覆うように外周部が装着されたダイシングテープTの表面に半導体ウエーハ９を構成する機能層９１の表面９１aを貼着する。従って、ダイシングテープTの表面に貼着された半導体ウエーハ９は、シリコン基板９０の裏面９０bが上側となる。

【0028】

上述したウエーハ支持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上に半導体ウエーハ９のダイシングテープ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、ダイシングテープTを介して半導体ウエーハ９をチャックテーブル３６上に吸引保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル３６上にダイシングテープTを介して保持された半導体ウエーハ９は、シリコン基板９０の裏面９０bが上側となる。

【0029】

上述したように半導体ウエーハ９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。このようにしてチャックテーブル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９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９の所定方向に形成されている分割予定ライン９３と、分割予定ライン９３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を構成する集光器６０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９に形成されている上記所定方向に対して直交する方向に延びる分割予定ライン９３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９の分割予定ライン９３が形成されている機能層９１の表面９１a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、シリコン基板９０の裏面９０bから透かして分割予定ライン９３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上に保持されている半導体ウエーハ９に形成されている分割予定ライン９３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６の（ａ）で示すようにチャックテーブル３６を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６０が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の分割予定ライン９３の一端（図６の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段５の集光器６０の直下に位置付ける。そして、集光器６０から基板９０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つつチャックテーブルを図６の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の送り速度で移動せしめる。そして、図６の（ｂ）で示すように集光器６０の照射位置に分割予定ライン９３の他端（図６の（b）において右端）が達したら、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。この改質層形成工程においては、パルスレーザー光線の集光点Ｐを半導体ウエーハ９を構成するシリコン基板９０の分割予定ライン９３に対応する厚み方向中間部に位置付ける。この結果、図６の（ｂ）に示すように半導体ウエーハ９を構成するシリコン基板９０の内部に分割予定ライン９３に沿って改質層９００が形成される。上述した改質層形成工程を半導体ウエーハ９に形成された全ての分割予定ライン９３に沿って実施する。

【0031】

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。
レーザー光線の波長 ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
平均出力 ：１．２W
パルス幅 ：４００ns
集光スポット径 ：φ１μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒

【0032】

上述した改質層形成工程の加工条件においては、レーザー光線のスペクトル線幅を１０pm以下に設定することが重要である。
ここで、厚みが１５０μmのシリコン基板にスペクトル線幅を１０pmに設定したレーザー光線と、スペクトル線幅を１００pmに設定したレーザー光線を用い、上記加工条件に基づいて改質層形成工程を実施し、シリコン基板に形成された厚み方向における改質層の幅と、抜け光の割合を検証した実験結果について説明する。

【0033】

［実験１］
図７の(a)は上記図２に示すレーザー光線照射手段５のパルスレーザー光線発振手段６を構成する光共振手段６３にエタロン６４５を配設することにより、波長が１０６４nmのレーザー光線のスペクトル線幅を１０pmにした状態のパワーを示す図である。このようにスペクトル線幅を１０pmにしたレーザー光線を用い、シリコン基板の裏面(上面)から７５μmの位置に集光点を位置付けて上記加工条件によって改質層形成工程を実施した結果、厚み方向における改質層の幅は図７の(b)に示すように５０μmであり、抜け光は全出力の７％であった。

【0034】

［実験２］
一方、図８の(a)は上記図２に示すレーザー光線照射手段５のパルスレーザー光線発振手段６を構成する光共振手段６３のエタロン６４５を除去したもので、波長が１０６４nmのレーザー光線のスペクトル線幅が１００pmの状態のパワーを示す図である。このようにスペクトル線幅が１００pmのレーザー光線を用い、シリコン基板の裏面(上面)から７５μmの位置に集光点を位置付けて上記加工条件によって改質層形成工程を実施した結果、厚み方向における改質層の幅は図８の(b)に示すように３０μmであり、抜け光は全出力の３２％であった。

【0035】

以上のように、レーザー光線のスペクトル線幅を１０pmにした波長の純度の高いレーザー光線を用いることにより、スペクトル線幅が１００pmのレーザー光線を用いた場合と比較して、改質層のシリコン基板の厚み方向における幅が６０％以上大きくなるとともに、抜け光が１／４以下となる。従って、被加工物の内部に厚み方向に広い改質層を形成でき生産性が向上するとともに、レーザー光線の殆どが改質層の形成に費やされるので抜け光が抑制され被加工物としてのウエーハを構成するシリコン基板の表面に形成されるデバイスを損傷させることはない。

【符号の説明】

【0036】

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
６：パルスレーザー光線発振手段
６０：集光器
６１：励起光源
６２：集光レンズ
６３：光共振手段
６４：循環光学系
６６：出力調整手段
７：撮像手段
８：制御手段
９：半導体ウエーハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】