特許 6382568 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】6382568

(24)【登録日】2018年8月10日

(45)【発行日】2018年8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 26/10 20060101AFI20180820BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20180820BHJP

   B24C 1/06 20060101ALI20180820BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20180820BHJP

【ＦＩ】

   B23K26/10

   H01L21/78 B

   B24C1/06

   B23K26/00 M

【請求項の数】2

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-97704(P2014-97704)

(22)【出願日】2014年5月9日

(65)【公開番号】特開2015-213941(P2015-213941A)

(43)【公開日】2015年12月3日

【審査請求日】2017年3月24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】中村 勝

【審査官】 柏原 郁昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２９５８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１２７９２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２２９２６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２６／１０

Ｂ２３Ｋ ２６／００

Ｂ２４Ｃ １／０６

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加工物を保持する保持テーブルと、該保持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、保持テーブルとレーザー光線照射手段とを相対的に移動する移動手段と、該保持テーブルに保持された被加工物に検査光を照射して被加工物で反射した反射光の光量を検出する検出手段と、該検出手段からの検出信号に基づいて被加工物の有無を判定する制御手段と、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、被加工物を加工する加工用レーザー光線を発振する加工用レーザー光線発振手段と、被加工物の有無を判定するための検査光となる検査用レーザー光線を発振する検査用レーザー光線発振手段とを備え、
該検査用レーザー光線発振手段から発振された検査用レーザー光線は、該加工用レーザー光線を集光する集光レンズによって集光されるものであり、
該保持テーブルは、被加工物を吸引保持する保持部と、該保持部を囲繞する環状の枠体とを具備し、枠体の上面は光を乱反射する乱反射処理が施されている、
ことを特徴とするレーザー加工装置。

【請求項2】

該乱反射処理は、ブラスト処理である、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、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半導体デバイスを製造している。

【0003】

上述した半導体ウエーハ等の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、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、被加工物を分割するものである。

【0004】

また、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、被加工物に形成された分割予定ラインに沿ってパルスレーザー光線を照射することによりレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝に沿ってメカニカルブレーキング装置によって割断する方法が提案されている。

【0005】

上述したレーザー加工を施すレーザー加工装置は、被加工物を保持する保持テーブルと、該保持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、保持テーブルとレーザー光線照射手段とを加工送り方向に相対的に加工送りする加工送り手段と、を具備している。このようなレーザー加工装置においては、保持テーブルに保持された被加工物をオーバーランしてレーザー光線が照射されると、保持テーブルの上面を損傷させるという問題がある。

【0006】

このような問題を解消するために、保持テーブルに保持された被加工物に検出光を照射し、戻り光の強弱によって被加工物の有無を検出する検出手段を装備し、該検出手段によって保持テーブルに保持された被加工物を検出しなくなったことを検出したとき、レーザー光線の照射を停止するようにしたレーザー加工装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１０−１２７９２０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、保持テーブルに保持された被加工物で反射した戻り光の強度と、被加工物から外れて保持テーブルの枠体で反射した戻り光の強度に差が生じない場合は、被加工物と保持テーブルの枠体との区別がつかず、レーザー光線照射手段からレーザー光線が保持テーブルの枠体に照射されオペレータに危険が及ぶとともに保持テーブルを損傷させたり、適正にレーザー光線を照射することができないという問題がある。

【0009】

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、保持テーブルに保持された被加工物で反射した反射光の光量と、被加工物から外れて保持テーブルの枠体で反射した反射光の光量の差を確実に検出することができる保持テーブルを装備した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】

【0010】

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保持テーブルと、該保持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、保持テーブルとレーザー光線照射手段とを相対的に移動する移動手段と、該保持テーブルに保持された被加工物に検査光を照射して被加工物で反射した反射光の光量を検出する検出手段と、該検出手段からの検出信号に基づいて被加工物の有無を判定する制御手段と、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、被加工物を加工する加工用レーザー光線を発振する加工用レーザー光線発振手段と、被加工物の有無を判定するための検査光となる検査用レーザー光線を発振する検査用レーザー光線発振手段とを備え、
該検査用レーザー光線発振手段から発振された検査用レーザー光線は、該加工用レーザー光線を集光する集光レンズによって集光されるものであり、

該保持テーブルは、被加工物を吸引保持する保持部と、該保持部を囲繞する環状の枠体とを具備し、枠体の上面は光を乱反射する乱反射処理が施されている、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。

【0011】

上記乱反射処理は、ブラスト処理であることが望ましい。

【発明の効果】

【0012】

本発明においては、レーザー光線照射手段は、被加工物を加工する加工用レーザー光線を発振する加工用レーザー光線発振手段と、被加工物の有無を判定するための検査光となる検査用レーザー光線を発振する検査用レーザー光線発振手段とを備え、検査用レーザー光線発振手段から発振された検査用レーザー光線は、加工用レーザー光線を集光する集光レンズによって集光されるものであり、被加工物を保持する保持テーブルは、被加工物を吸引保持する保持部と、保持部を囲繞する環状の枠体とを具備し、枠体の上面は光を乱反射する乱反射処理が施されているので、照射された検査光は乱反射して検出手段が受光する反射光の受光量は減少するため、保持テーブルに保持された被加工物から検出光が外れたことを直ちに検出することができる。この結果、レーザー光線照射手段から照射されたレーザー光線が保持テーブルを構成する枠体の上面に照射されることはなく、オペレータに危険が及ぶとともに保持テーブルを損傷させるという問題が解消する。

【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被加工物を吸引保持する保持テーブルの斜視図。

【図3】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および保持テーブルに保持された被加工物に検出光を照射して被加工物で反射した反射光の強度を検出する検出手段のブロック構成図。

【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を示すブロック図。

【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7】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8】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ダイシングテープの表面に貼着するウエーハ保持工程を示す説明図。

【図9】図１に示すレーザー加工装置によって実施するレーザー加工溝形成工程の説明図。

【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保持テーブル機構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】

上記保持テーブル機構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カバーテーブル３５と、被加工物保持手段としての保持テーブル３６を具備している。この保持テーブル３６について、図２を参照して説明する。図２に示す保持テーブル３６は、ポーラスセラミックス等の多孔性材料から形成された円形の保持部３６１と、該保持部３６１を囲繞して配設された環状の枠体３６２を具備している。枠体３６２はステンレス鋼等の金属材によって形成され、上面３６２aは光を乱反射する乱反射処理が施されている。なお、乱反射処理としては、サンドブラストやショットブラストなどのブラスト処理であることが望ましい。このように構成された保持テーブル３６には、環状のフレームを固定するためのクランプ３６３が配設されている。また、保持テーブル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保持テーブル機構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X軸方向移動手段３７を具備している。X軸方向移動手段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保持テーブル機構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Y軸方向移動手段３８を具備している。第１のY軸方向移動手段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Y軸方向移動手段４３を具備している。第２のY軸方向移動手段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に取り付けられた加工用パルスレーザー光線発振手段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で示す集光点位置調整方向に移動させるためのZ軸方向移動手段５３を具備している。Z軸方向移動手段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および加工用パルスレーザー光線発振手段６を一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す集光点位置調整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加工用パルスレーザー光線発振手段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加工用パルスレーザー光線発振手段６を下方に移動するようになっている。

【0021】

図示のレーザー光線照射手段５２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング５２１を含んでいる。このケーシング５２１内には図３に示すように加工用パルスレーザー光線発振手段６が配設されており、ケーシング５２１の先端には加工用パルスレーザー光線発振手段６が発振する加工用パルスレーザー光線を上記保持テーブル３６に保持される被加工物Wに照射せしめる集光器７が配設されている。加工用パルスレーザー光線発振手段６は、波長が１３４２nmまたは３５５nmの加工用パルスレーザー光線LB1を発振する。

【0022】

上記集光器７は、上記加工用パルスレーザー光線発振手段６から発振された加工用パルスレーザー光線LB1を図３において下方に向けて方向変換する方向変換ミラー７１と、該方向変換ミラー７１によって方向変換された加工用パルスレーザー光線LB1を集光する集光レンズ７２とを具備しており、集光レンズ７２は方向変換ミラー７１によって方向変換された加工用パルスレーザー光線LB1を集光して保持テーブル３６に保持された被加工物Wに照射する。

【0023】

なお、図示の実施形態におけるレーザー光線照射手段５２は、加工用パルスレーザー光線発振手段６から発振された加工用パルスレーザー光線の光軸を偏向する光軸変更手段６０を備えている。この光軸変更手段６０は、図示の実施形態においては加工用パルスレーザー光線発振手段６から発振された加工用パルスレーザー光線の光路に配設された音響光学素子６１と、該音響光学素子６１に印加するRF（radio frequency）を生成するRF発振器６２と、該RF発振器６２によって生成されたRFのパワーを増幅して音響光学素子６１に印加するRFアンプ６３と、RF発振器６２によって生成されるRFの周波数を調整する偏向角度調整手段６４を具備している。上記音響光学素子６１は、印加されるRFの周波数に対応してレーザー光線の光軸を偏向する角度を調整する。なお、上記偏向角度調整手段６４は、後述する制御手段によって制御される。

【0024】

また、図示の実施形態における光軸変更手段６０は、上記音響光学素子６１に所定周波数のRFが印加された場合に、図３において破線で示すように音響光学素子６１によって偏向されたレーザー光線を吸収するためのレーザー光線吸収手段６５を具備している。

【0025】

図示の実施形態における光軸変更手段６０は以上のように構成されており、以下その作用について図３を参照して説明する。
光軸変更手段６０を構成する偏向角度調整手段６４に例えば０Vの電圧が印加され、音響光学素子６１に０Vに対応する周波数のRFが印加された場合には、加工用パルスレーザー光線発振手段６から発振された加工用パルスレーザー光線LB１は、その光軸が集光器７の方向変換ミラー７１に向けられる。一方、偏向角度調整手段６４に例えば１０Vの電圧が印加され、音響光学素子６１に１０Vに対応する周波数のRFが印加された場合には、加工用パルスレーザー光線発振手段６から発振された加工用パルスレーザー光線LB１は、図３において破線で示すようにレーザー光線吸収手段６５に導かれる。

【0026】

図３を参照して説明を続けると、図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、保持テーブル３６に保持された被加工物Wの有無を検出するための検出手段８を具備している。検出手段８は、検査光としての検査用レーザー光線を発振する検査用レーザー光線発振手段８１と、上記加工用パルスレーザー光線発振手段６の光軸変更手段６０と集光器７との間の経路に配設され検査用レーザー光線発振手段８１から発振された検査用レーザー光線を集光器７に向けて分光せしめるダイクロックミラー８２と、検査用レーザー光線発振手段８１とダイクロックミラー８２との間に配設され検査用レーザー光線発振手段８１から発振された検査用レーザー光線をダイクロックミラー８２に向ける第１の経路８３aに導くビームスプリッター８３を具備している。

【0027】

検査用レーザー光線発振手段８１は、被加工物に対して反射性を有するSLD(Super Luminescent Diode,λ：830nm)やLD、LEDの検査用レーザー光線LB2を発振する発振器を用いることができる。なお、検査用レーザー光線発振手段８１から発振される検査用レーザー光線LB2の出力は、図示の実施形態においては１０mWに設定されている。ダイクロックミラー８２は、加工用パルスレーザー光線LB1は通過するが検査用レーザー光線発振手段８１から発振された検査用レーザー光線LB2を集光器７に向けて反射せしめる。上記ビームスプリッター８３は、検査用レーザー光線発振手段８１から発振された検査用レーザー光線LB2を上記ダイクロックミラー８２に向けた第１の経路８３aに導くとともに、ダイクロックミラー８２によって分岐された後述する反射光を第２の経路８３bに導く。

【0028】

図示の実施形態における検出手段８は、第２の経路８３bに配設されビームスプリッター８３によって反射された反射光を受光する受光素子８４を具備している。この受光素子８４は受光した光量に対応した電圧信号を後述する制御手段に送る。

【0029】

図３に示す実施形態における検出手段８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。
検査用レーザー光線発振手段８１から発振された検査用レーザー光線LB2は、ビームスプリッター８３を通過してダイクロイックミラー８２に達し、該ダイクロイックミラー８２によって集光器７の方向変換ミラー７１に向けて反射される。方向変換ミラー７１に向けて反射された検査用レーザー光線LB2は、上記加工用パルスレーザー光線LB1と同様に集光レンズ７２によって集光される。このようにして集光される検査用レーザー光線LB2は、保持テーブル３６に保持された被加工物の上面で反射し、その反射光が図３において破線で示すように集光レンズ７２、方向変換ミラー７１、ダイクロイックミラー８２、ビームスプリッター８３を介して受光素子８４に受光される。そして、受光素子８４は、受光した光量に対応した電圧信号を後述する制御手段に送る。

【0030】

ここで、受光素子８４によって受光される検査用レーザー光線LB2の反射光の受光量について説明する。
保持テーブル３６に保持された被加工物Wの上面に照射された検査用レーザー光線LB2は、上述したように被加工物Wの上面で正反射し、その反射光が図３において破線で示すように集光レンズ７２、方向変換ミラー７１、ダイクロイックミラー８２、ビームスプリッター８３を介して受光素子８４に受光される。従って、受光素子８４に受光される反射光の受光量は多い。一方、保持テーブル３６に保持された被加工物の上面に照射される検査用レーザー光線LB2が被加工物Wから外れると、保持テーブル３６を構成する枠体３６２の上面３６２aに照射される。このとき保持テーブル３６を構成する枠体３６２の上面３６２aは光を乱反射する乱反射処理が施されているので、照射された検査用レーザー光線LB2は乱反射して反射光の一部が集光レンズ７２、方向変換ミラー７１、ダイクロイックミラー８２、ビームスプリッター８３を介して受光素子８４に受光される。従って、受光素子８４に受光される反射光の受光量は、上述したように被加工物Wの上面で正反射した反射光の受光量より少なくなる。

【0031】

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５２１の先端部には、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９が配設されている。この撮像手段９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。

【0032】

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、上記受光素子８４および撮像手段９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X軸方向移動手段３７のパルスモータ３７２、第１のY軸方向移動手段３８のパルスモータ３８２、第２のY軸方向移動手段４３のパルスモータ４３２、Z軸方向移動手段５３のパルスモータ５３２、加工用パルスレーザー光線発振手段６、光軸変更手段６０の偏向角度調整手段６４、検査用レーザー光線発振手段８1等に制御信号を出力する。

【0033】

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５にはレーザー加工される被加工物として半導体ウエーハ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、厚みが例えば２００μmのシリコンウエーハからなっており、表面２０ａに複数の分割予定ライン２１が格子状に形成されているとともに、該複数の分割予定ライン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。以下、この半導体ウエーハ２０の内部に分割予定ライン２１に沿って改質層を形成する加工方法について説明する。

【0034】

先ず、半導体ウエーハ２０の表面２０aに形成されたデバイス２２を保護するために、半導体ウエーハ２０の表面２０a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６に示すように半導体ウエーハ２０の表面２０aに保護部材としての保護テープ１１０を貼着する。なお、保護テープ１１０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）からなるシート状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。

【0035】

上記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保持テーブル３６の保持部３６１上に半導体ウエーハ２０の保護テープ１１０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って保持テーブル３６上に半導体ウエーハ２０を保護テープ１１０を介して吸着保持する（ウエーハ保持工程）。従って、保持テーブル３６上に保持された半導体ウエーハ２０は、裏面２０bが上側となる。このようにして、半導体ウエーハ２０を吸引保持した保持テーブル３６は、X軸方向移動手段３７を作動することによって撮像手段９の直下に位置付けられる。

【0036】

保持テーブル３６が撮像手段９の直下に位置付けられると、撮像手段９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９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分割予定ライン２１と、分割予定ライン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５２の集光器７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の分割予定ライン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９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。

【0037】

以上のようにして保持テーブル３６上に保持されている半導体ウエーハ２０に形成されている分割予定ライン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、図７の（ａ）で示すように保持テーブル３６をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２の集光器７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５２の集光器７の直下に位置付ける。集光器７から照射される加工用パルスレーザー光線LB1の集光点Ｐを半導体ウエーハ２０の厚み方向中間部に位置付ける。なお、加工用パルスレーザー光線LB1の波長は、半導体ウエーハ２０に対して透過性を有する波長である１３４２nmに設定されている。そして、制御手段１０は検出手段８の検査用レーザー光線発振手段８１を作動して検査用レーザー光線LB2を集光器７から照射し、受光素子８４から入力した電圧信号（V）が所定値（V1）より大きい（V＞V1）場合は、制御手段１０は集光器７の直下に半導体ウエーハ２０が存在していると判断し、加工用パルスレーザー光線発振手段６を作動するとともに、光軸変更手段６０を構成する偏向角度調整手段６４に例えば０Vの電圧を印加する。この結果、上述したように加工用パルスレーザー光線発振手段６から発振された加工用パルスレーザー光線LB１は、その光軸が集光器７に向けられて集光器７から照射される。このように検出手段８の検査用レーザー光線発振手段８１を作動して検査用レーザー光線LB2を集光器７から保持テーブル３６上に保持されている半導体ウエーハ２０に照射するとともに、加工用パルスレーザー光線発振手段６を作動して加工用パルスレーザー光線LB１を集光器７から保持テーブル３６上に保持されている半導体ウエーハ２０に照射しつつ、制御手段１０は、X軸方向移動手段３７を作動して保持テーブル３６を矢印Ｘ１で示す方向に所定の移動速度で移動せしめる（第１の改質層形成工程）。

【0038】

このように保持テーブル３６を矢印Ｘ１で示す方向に移動する際に、制御手段１０は検出手段８の受光素子８４から出力する受光量に対応する電圧信号を入力している。そして、制御手段１０は、入力した受光素子８４からの電圧信号（V）が所定値（V1）以下（V≦V1）の場合は、図７の(b)で示すように保持テーブル３６に保持された半導体ウエーハ２０の右端が集光器７の直下から外れ、検査用レーザー光線LB2が保持テーブル３６を構成する枠体３６２の上面３６２aに照射されたと判断し、光軸変更手段６０を構成する偏向角度調整手段６４に例えば１０Vの電圧を印加するとともに保持テーブル３６の移動を停止する。即ち、検査用レーザー光線LB2が保持テーブル３６を構成する枠体３６２の上面３６２aに照射されると、保持テーブル３６を構成する枠体３６２の上面３６２aは光を乱反射する乱反射処理が施されているので、照射された検査用レーザー光線LB2は乱反射して上述したように受光素子８４に受光される反射光の受光量が減少するため、保持テーブル３６に保持された半導体ウエーハ２０の右端が集光器７の直下から外れたことを直ちに検出することができる。この結果、上述したように加工用パルスレーザー光線発振手段６から発振された加工用パルスレーザー光線LB１は、図３において破線で示すようにレーザー光線吸収手段６５に導かれる。従って、保持テーブル３６を構成する枠体３６２の上面３６２aに加工用パルスレーザー光線LB１が照射されることはなく、オペレータに危険が及ぶとともに保持テーブル３６を損傷させるという問題が解消する。
このようにして第１の改質層形成工程を実施することにより、半導体ウエーハ２０の内部には図７の(b)で示すように分割予定ライン２１に沿って変質層２０１が形成される。

【0039】

上述したように所定の分割予定ライン２１に沿って上記第１の改質層形成工程を実施したら、第１のY軸方向移動手段３８を作動して保持テーブル３６を矢印Ｙで示す方向に半導体ウエーハ２０に形成された分割予定ライン２１の間隔だけ割り出し移動し、図７の(c)で示す状態とする（割り出し工程）。次に、検出手段８の検査用レーザー光線発振手段８１を作動して検査用レーザー光線LB2を集光器７から保持テーブル３６上に保持されている半導体ウエーハ２０に照射し、受光素子８４から入力した電圧信号（V）が所定値（V1）以下（V≦V1）の場合は、制御手段１０は集光器７の直下に半導体ウエーハ２０が存在しないと判断し、X軸方向移動手段３７を作動して保持テーブル３６を上記図７の（c）において矢印Ｘ２で示す方向に移動せしめる。そして、受光素子８４から入力した電圧信号（V）が所定値（V1）より大きくなった（V＞V1）場合には、制御手段１０は集光器７の直下に半導体ウエーハ２０が存在していると判断し、光軸変更手段６０を構成する偏向角度調整手段６４に例えば０Vの電圧を印加して加工用パルスレーザー光線発振手段６から発振された加工用パルスレーザー光線LB１を上述したように集光器７から照射せしめるとともに、X軸方向移動手段３７を作動して保持テーブル３６を上記図７の（c）において矢印Ｘ２で示す方向に所定の移動速度で移動せしめる（第２の改質層形成工程）。そして、制御手段１０は、受光素子８４から入力した電圧信号（V）が所定値（V1）以下（V≦V1）の場合は、図７の(d)で示すように保持テーブル３６に保持された半導体ウエーハ２０の左端が集光器７の直下から外れ、検査用レーザー光線LB2が保持テーブル３６を構成する枠体３６２の上面３６２aに照射されたと判断し、光軸変更手段６０を構成する偏向角度調整手段６４に例えば１０Vの電圧を印加するとともに保持テーブル３６の移動を停止する。このようにして第２の改質層形成工程を実施することにより、半導体ウエーハ２０の内部には図７の(d)で示すように分割予定ライン２１に沿って変質層２０１が形成される。

【0040】

以上のようにして、半導体ウエーハ２０に所定方向に形成された全ての分割予定ライン２１に沿って上記第１の改質層形成工程および第２の改質層形成工程を実施したならば、保持テーブル３６を９０度回動せしめて、上記所定方向に形成された分割予定ライン２１に対して直交する方向に延びる分割予定ライン２１に沿って上記第１の改質層形成工程および第２の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分割予定ライン２１に沿って上記第１の改質層形成工程および第２の改質層形成工程を実行したならば、半導体ウエーハ２０を保持している保持テーブル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。

【0041】

次に、上記図６に示す半導体ウエーハ２０に分割予定ライン２１に沿ってレーザー加工溝を形成する加工方法について説明する。
半導体ウエーハ２０に分割予定ライン２１に沿ってレーザー加工溝を形成するには、図８に示すように環状のフレーム１２０に装着されたダイシングテープ１３０の表面に半導体ウエーハ２０の裏面２０bを貼着する（ウエーハ支持工程）。

【0042】

上記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保持テーブル３６の保持部３６１上に半導体ウエーハ２０のダイシングテープ１３０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って保持テーブル３６上に半導体ウエーハ２０を保護テープ１１０を介して吸着保持する（ウエーハ保持工程）。そしてダイシングテープ１３０が装着されている環状のフレーム１２０を保持テーブル３６に配設されたクランプ３６３によって固定する。従って、保持テーブル３６上に保持された半導体ウエーハ２０は、表面２０aが上側となる。このようにして、半導体ウエーハ２０を吸引保持した保持テーブル３６は、X軸方向移動手段３７を作動することによって撮像手段９の直下に位置付けられる。

【0043】

保持テーブル３６が撮像手段９の直下に位置付けられると、撮像手段９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上述したように実行する。
次に、図９の（ａ）で示すように保持テーブル３６をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２の集光器７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２１の一端（図９の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段５２の集光器７の直下に位置付ける。次に、集光器７から照射される加工用パルスレーザー光線LB1の集光点Ｐを半導体ウエーハ２０の表面付近に位置付ける。なお、加工用パルスレーザー光線LB1の波長は、半導体ウエーハ２０に対して吸収性を有する波長である３５５nmに設定されている。そして、制御手段１０は検出手段８の検査用レーザー光線発振手段８１を作動して検査用レーザー光線LB2を集光器７から照射し、受光素子８４から入力した電圧信号（V）が所定値（V1）より大きい（V＞V1）場合は、制御手段１０は集光器７の直下に半導体ウエーハ２０が存在していると判断し、加工用パルスレーザー光線発振手段６を作動するとともに、光軸変更手段６０を構成する偏向角度調整手段６４に例えば０Vの電圧を印加する。この結果、上述したように加工用パルスレーザー光線発振手段６から発振された加工用パルスレーザー光線LB１は、その光軸が集光器７に向けられて集光器７から照射される。このように検出手段８の検査用レーザー光線発振手段８１を作動して検査用レーザー光線LB2を集光器７から保持テーブル３６上に保持されている半導体ウエーハ２０に照射するとともに、加工用パルスレーザー光線発振手段６を作動して加工用パルスレーザー光線LB１を集光器７から保持テーブル３６上に保持されている半導体ウエーハ２０に照射しつつ、制御手段１０は、X軸方向移動手段３７を作動して保持テーブル３６を矢印Ｘ１で示す方向に所定の移動速度で移動せしめる（第１のレーザー加工溝形成工程）。

【0044】

このように保持テーブル３６を矢印Ｘ１で示す方向に移動する際に、制御手段１０は検出手段８の受光素子８４から出力する受光量に対応する電圧信号を入力している。そして、制御手段１０は、入力した受光素子８４からの電圧信号（V）が所定値（V1）以下（V≦V1）の場合は、図９の(b)で示すように保持テーブル３６に保持された半導体ウエーハ２０の右端が集光器７の直下から外れ、ダイシングテープ１３０を通して検査用レーザー光線LB2が保持テーブル３６を構成する枠体３６２の上面３６２aに照射されたと判断し、光軸変更手段６０を構成する偏向角度調整手段６４に例えば１０Vの電圧を印加するとともに保持テーブル３６の移動を停止する。即ち、検査用レーザー光線LB2が保持テーブル３６を構成する枠体３６２の上面３６２aに照射されると、保持テーブル３６を構成する枠体３６２の上面３６２aは光を乱反射する乱反射処理が施されているので、照射された検査用レーザー光線LB2は乱反射して上述したように受光素子８４に受光される反射光が減少するため、保持テーブル３６に保持された半導体ウエーハ２０の右端が集光器７の直下から外れたことを直ちに検出することができる。この結果、上述した第１の改質層形成工程および第２の改質層形成工程と同様に加工用パルスレーザー光線発振手段６から発振された加工用パルスレーザー光線LB１は、図３において破線で示すようにレーザー光線吸収手段６５に導かれる。従って、保持テーブル３６を構成する枠体３６２の上面３６２aに加工用パルスレーザー光線LB１が照射されることはなく、オペレータに危険が及ぶとともに保持テーブル３６を損傷させるという問題が解消する。
このようにして第１のレーザー加工溝形成工程を実施することにより、半導体ウエーハ２０には図９の(b)で示すように分割予定ライン２１に沿ってレーザー加工溝２０２が形成される。

【0045】

上述したように所定の分割予定ライン２１に沿って上記第１のレーザー加工溝形成工程を実施したら、第１のY軸方向移動手段３８を作動して保持テーブル３６を矢印Ｙで示す方向に半導体ウエーハ２０に形成された分割予定ライン２１の間隔だけ割り出し移動し、図９の(c)で示す状態とする（割り出し工程）。次に、検出手段８の検査用レーザー光線発振手段８１を作動して検査用レーザー光線LB2を集光器７から保持テーブル３６上に保持されている半導体ウエーハ２０に照射し、受光素子８４から入力した電圧信号（V）が所定値（V1）以下（V≦V1）の場合は、制御手段１０は集光器７の直下に半導体ウエーハ２０が存在しないと判断し、X軸方向移動手段３７を作動して保持テーブル３６を上記図９の（c）において矢印Ｘ２で示す方向に移動せしめる。そして、受光素子８４から入力した電圧信号（V）が所定値（V1）より大きくなった（V＞V1）場合には、制御手段１０は集光器７の直下に半導体ウエーハ２０が存在していると判断し、光軸変更手段６０を構成する偏向角度調整手段６４に例えば０Vの電圧を印加して加工用パルスレーザー光線発振手段６から発振された加工用パルスレーザー光線LB１を上述したように集光器７から照射せしめるとともに、X軸方向移動手段３７を作動して保持テーブル３６を上記図９の（c）において矢印Ｘ２で示す方向に所定の移動速度で移動せしめる（第２のレーザー加工溝形成工程）。そして、制御手段１０は、受光素子８４から入力した電圧信号（V）が所定値（V1）以下（V≦V1）の場合は、図９の(d)で示すように保持テーブル３６に保持された半導体ウエーハ２０の左端が集光器７の直下から外れ、検査用レーザー光線LB2が保持テーブル３６を構成する枠体３６２の上面３６２aに照射されたと判断し、光軸変更手段６０を構成する偏向角度調整手段６４に例えば１０Vの電圧を印加するとともに保持テーブル３６の移動を停止する。このようにして第２の改質層形成工程を実施することにより、半導体ウエーハ２０の内部には図９の(d)で示すように分割予定ライン２１に沿って変質層２０１が形成される。

【0046】

以上のようにして、半導体ウエーハ２０に所定方向に形成された全ての分割予定ライン２１に沿って上記第１のレーザー加工溝形成工程および第２のレーザー加工溝形成工程を実施したならば、保持テーブル３６を９０度回動せしめて、上記所定方向に形成された分割予定ライン２１に対して直交する方向に延びる分割予定ライン２１に沿って上記第１のレーザー加工溝形成工程および第２のレーザー加工溝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分割予定ライン２１に沿って上記第１のレーザー加工溝形成工程および第２のレーザー加工溝形成工程を実行したならば、半導体ウエーハ２０を保持している保持テーブル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】

【0047】

２：静止基台
３：保持テーブル機構
３６：保持テーブル
３７：X軸方向移動手段
３８：第１のY軸方向移動手段
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Y軸方向移動手段
５：レーザー光線照射ユニット
５３：Z軸方向移動手段
６：加工用パルスレーザー光線発振手段
６０：光軸変更手段
７：集光器
７１：方向変換ミラー
７２：集光レンズ
８：検出手段
８１：検査用レーザー光線発振手段
８２：ダイクロックミラー
８３：ビームスプリッター
８４：受光素子
９：撮像手段
１０：制御手段
２０：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】