JP2007190587A

JP2007190587A - レーザー加工装置

Info

Publication number: JP2007190587A
Application number: JP2006010652A
Authority: JP
Inventors: Toshio Tsuchiya; 利夫土屋; Yoji Morikazu; 洋司森數
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2006-01-19
Filing date: 2006-01-19
Publication date: 2007-08-02
Anticipated expiration: 2026-01-19
Also published as: JP5010832B2

Abstract

【課題】表面に絶縁膜が被覆されたウエーハであっても絶縁膜を剥離させることなく、ストリートに沿ってレーザー加工溝を形成することができるレーザー加工装置を提供する。
【解決手段】チャックテーブルと、レーザー光線照射ユニットと、チャックテーブルと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機構とを具備するレーザー加工装置であって、レーザー光線照射ユニットは、可視光線領域から近赤外線領域の波長の第１のレーザー光線照射手段６ａと、紫外線領域の波長の第２のレーザー光線照射手段６ｂと、第１のレーザー光線と第２のレーザー光線を集光する共通の集光器５３とを具備し、第１のレーザー光線照射手段から照射された第１のレーザー光線を被加工物に照射することにより予備加熱しつつ、第２のレーザー光線照射手段から照射された第２のレーザー光線を被加工物に照射することにより所定の加工を施す。
【選択図】図２

Description

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レーザー加工を施すレーザー加工装置に関する。

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半導体チップを製造している。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。

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、ウエーハに形成されたストリート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破断する方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
特開平１０−３０５４２０号公報

而して、デバイスの表面に絶縁膜(例えば、SiO₂/Ｃｕ/ SiO₂)が被覆されているウエーハにおいては、レーザー光線の照射によって絶縁膜が剥離してデバイスを損傷させたり、チップの品質を低下させるという問題がある。

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、表面に絶縁膜が被覆されたウエーハであっても絶縁膜を剥離させることなく、ストリートに沿ってレーザー加工溝を形成することができるレーザー加工装置を提供することである。

上記主たる技術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ユニットと、該チャックテーブルと該レーザー光線照射機構とを相対的に加工送りする加工送り機構と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射ユニットとを該加工送り方向と直行する方向に割り出し送りする割り出し送り機構と、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ユニットは、可視光線領域から近赤外線領域の波長を有する第１のレーザー光線を照射する第１のレーザー光線照射手段と、紫外線領域の波長を有する第２のレーザー光線を照射する第２のレーザー光線照射手段と、該第１のレーザー光線照射手段から照射された第１のレーザー光線と該第２のレーザー光線照射手段から照射された第２のレーザー光線を集光する共通の集光器とを具備し、
該第１のレーザー光線照射手段から照射された第１のレーザー光線を被加工物に照射することにより予備加熱しつつ、該第２のレーザー光線照射手段から照射された第２のレーザー光線を被加工物に照射することにより所定の加工を施す、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。

上記第１のレーザー光線照射手段は可視光線領域から近赤外線領域の波長を有する第１のレーザー光線を発振する第１のレーザー光線発振手段を備え、上記第２のレーザー光線照射手段は紫外線領域の波長を有する第２のレーザー光線を発振する第２のレーザー光線発振手段を備えている。
また、上記第１のレーザー光線照射手段と第２のレーザー光線照射手段は、近赤外線領域の波長を有するレーザー光線を照射する共通のレーザー光線発振手段と、該共通のレーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を第１の経路と第２の経路に分光する分光手段とを含み、
第１のレーザー光線照射手段は第１の経路に分光されたレーザー光線を上記共通の集光器に導き、第２のレーザー光線照射手段は第２の経路に分光されたレーザー光線を紫外線領域の波長に変換する波長変換手段を備え、波長変換手段によって変換された紫外線領域の波長のレーザー光線を上記共通の集光器に導くように構成されている。また、第２のレーザー光線照射手段は、上記波長変換手段によって変換された紫外線領域の波長のレーザー光線の出力を調整する出力調整手段を備えている。

本発明によるレーザー加工装置においては、第１のレーザー光線照射手段から可視光線領域から近赤外線領域の波長を有する第１のパルスレーザー光線を照射することにより被加工物の加工領域を予備加熱して軟化せしめ、この軟化した加工領域に第２のレーザー光線照射手段から紫外線領域の波長を有する第２のパルスレーザー光線を照射するので、第２のパルスレーザー光線を照射して被加工物にレーザー加工溝を形成する際には加工領域は軟化しているため、被加工物の表面に絶縁膜等が被覆されていても第２のパルスレーザー光線の照射によって絶縁膜等が剥離されることはない。

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で示す割り出し送り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。

上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上に矢印Ｘで示す加工送り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で示す加工送り方向に移動可能に配設された第一の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に矢印Ｙで示す割り出し送り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上に被加工物である例えば円盤状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。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。

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で示す割り出し送り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で示す加工送り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で示す加工送り方向に移動させるための加工送り機構３７を具備している。加工送り機構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、第一の滑動ブロック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。

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で示す割り出し送り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で示す割り出し送り方向に移動させるための第１の割り出し送り機構３８を具備している。第１の割り出し送り機構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。

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で示す割り出し送り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で示す割り出し送り方向に移動させるための第２の割り出し送り機構４３を具備している。第２の割り出し送り機構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、該雄ねじロッド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。

図示の実施形態の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に固定され後述する第１のレーザー光線照射手段および第２のレーザー光線照射手段が配設されている共通の円筒形状のケーシング５２と、該共通のケーシング５２の先端に配設された共通の集光器５３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。

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移動機構５４を具備している。移動機構５４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５４２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５４２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１に固定され後述する第１のレーザー光線照射手段および第２のレーザー光線照射手段が配設された共通のケーシング５２１を案内レール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５４２を正転駆動することにより共通のケーシング５２を上方に移動し、パルスモータ５４２を逆転駆動することにより共通のケーシング５２を下方に移動するようになっている。

上記ケーシング５２内に配設されている第１のレーザー光線照射手段および第２のレーザー光線照射手段と上記集光器５３に関する第１の実施形態について、図２を参照して説明する。
図２に示す実施形態における第１のレーザー光線照射手段６aは、第１のパルスレーザー光線発振手段６１aおよび第１の伝送光学系６２aを具備している。記第１のパルスレーザー光線発振手段６１aは、可視光線領域から近赤外線領域の波長（３８０〜４０００nm好ましくは５００〜２５００nm）を有するパルスレーザー光線を発振する。図示の実施形態における第１のパルスレーザー光線発振手段６１a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からなる第１のパルスレーザー発振器６１１aと、これに付設された繰り返し周波数設定手段６１２aとから構成されている。このように構成された第１のパルスレーザー光線発振手段６１aは、例えば波長が１０６４nmの近赤外線領域の第１のパルスレーザー光線LBaを発振する。なお、第１のパルスレーザー光線発振手段６１aから発振される第１のパルスレーザー光線LBaの繰り返し周波数、発振パルスのタイミング、パルス幅等は後述する制御手段によって制御される。上記第１の伝送光学系６２aは、ビームスプリッタの如き適宜の光学要素を含んでおり、第１のパルスレーザー光線発振手段６１aから発振される第１のパルスレーザー光線LBaを集光器５３に伝送する。

図２に示す実施形態における第２のレーザー光線照射手段６bは、第２のパルスレーザー光線発振手段６１bおよび第２の伝送光学系６２bを具備している。第２のパルスレーザー光線発振手段６１bは、紫外線領域の波長（２６６〜３５５nm）を有するパルスレーザー光線を発振する。図示の実施形態における第２のパルスレーザー光線発振手段６１b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からなる第２のパルスレーザー発振器６１１bと、これに付設された繰り返し周波数設定手段６１２bとから構成されている。このように構成された第２のパルスレーザー光線発振手段６１bは、例えば波長が３５５nmのパルスレーザー光線LBbを発振する。なお、第２のパルスレーザー光線発振手段６１bから発振される第２のパルスレーザー光線LBbの繰り返し周波数、発振パルスのタイミング、パルス幅等は後述する制御手段によって制御される。上記第２の伝送光学系６２bは、ビームスプリッタの如き適宜の光学要素を含んでおり、第２のパルスレーザー光線発振手段６１bから発振される第２のパルスレーザー光線LBbを集光器５３に伝送する。

図２に示す実施形態における集光器５３は、第１の方向変換ミラー５３１と、第２の方向変換ミラー５３２と、対物集光レンズ５３３を具備している。第１の方向変換ミラー５３１は全反射ミラーが用いられており、上記第１のレーザー光線照射手段６aから発振された第１のパルスレーザー光線LBaを対物集光レンズ５３３に向けて方向変換する。第２の方向変換ミラー５３２は、第１の方向変換ミラー５３１と対物集光レンズ５３３との間に配設されている。この第２の方向変換ミラー５３２は光合成ミラー（ダイクロイックミラー）からなり、波長が３５５nmの第２のパルスレーザー光線LBbを全反射し、波長が１０６４nmの第１のパルスレーザー光線LBaを全透過する誘電体多層膜が被覆されている。従って、第２の方向変換ミラー５３２は、上記第２のパルスレーザー光線発振手段６１bから発振された第２のパルスレーザー光線LBbを対物集光レンズ５３３に向けて方向変換するとともに、上記第１の方向変換ミラー５３１によって方向変換された波長が１０６４nmの第１のパルスレーザー光線LBaを透過させる。上記対物集光レンズ５３３は、図示の実施形態においては透過波長領域が２００〜２７００nmの石英レンズが用いられている。従って、対物集光レンズ５３３は、波長が１０６４nmの第１のパルスレーザー光線LBaおよび波長が３５５nmの第２のパルスレーザー光線LBbを同軸上に集光することができる。

次に、第１のレーザー光線照射手段および第２のレーザー光線照射手段の第２の実施形態について、図３を参照して説明する。なお、図３に示す実施形態においては、上記図２に示す実施形態の構成部材と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略する。
図３に示す実施形態における第１のレーザー光線照射手段７aと第２のレーザー光線照射手段７bは、近赤外線領域の波長を有するレーザー光線を照射する共通のレーザー光線発振手段７１を具備している。この共通のレーザー光線発振手段７１は、上記図２に示す実施形態における第１のパルスレーザー光線発振手段６１aと実質的に同一の構成でよく、図示の実施形態においては波長が１０６４nmの近赤外線領域のパルスレーザー光線LBを発振する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７１１と、これに付設された繰り返し周波数設定手段７１２とから構成されている。

図３に示す実施形態においては、上記共通のレーザー光線発振手段７１から発振されたパルスレーザー光線LBを第１の経路７０aと第２の経路７０bに分光する分光手段７２を備えている。この分光手段７２は、共通のレーザー光線発振手段７１から発振されたパルスレーザー光線LBをP波とS波に分光する偏光板７２１と、該偏光板７２１によって分光されたパルスレーザー光線LBのP波を第１の経路７０aに導き、偏光板７２１によって分光されたパルスレーザー光線LBのS波を第２の経路７０bに導くスプリッターキューブ７２２とからなっている。分光手段７２によって第１の経路７０aに分光された第１のパルスレーザー光線LBaは、第１のレーザー光線照射手段７aを構成する上記第１の伝送光学系６２aを介して集光器５３に伝送される。

上記第２の経路７０bには、第２のレーザー光線照射手段７bを構成する波長変換手段７３と、方向変換ミラー７４と、出力調整手段７５および第２の伝送光学系６２bを具備している。波長変換手段７３は、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を波長が３５５nmの第２のパルスレーザー光線LBbに変換する。方向変換ミラー７４は全反射ミラーが用いられており、上記波長変換手段７３によって３５５nmの波長に変換された第２のパルスレーザー光線LBbを出力調整手段７５に向けて反射せしめる。出力調整手段７５は、方向変換ミラー７４によって反射せしめられた第２のパルスレーザー光線LBbの光軸を所定の方向に偏向する音響光学偏向手段によって構成されている。この出力調整手段７５は、方向変換ミラー７４によって反射せしめられた第２のパルスレーザー光線LBbの光軸を所定の方向に偏向する音響光学素子７５１と、該音響光学素子７５１に印加するRF（radio frequency）を生成するRF発振器７５２と、該RF発振器７５２によって生成されたRFのパワーを増幅して響光学素子７５１に印加するRFアンプ７５３とを具備している。上記音響光学素子７５１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ことができるとともに、印加されるRFの振幅に対応してレーザー光線の出力を調整することができる。なお、上記RF発振器７５２は、後述する制御手段によって制御される。また、図示の実施形態における第２のレーザー光線照射手段７bは、上記音響光学素子７５１にRFが印加されない場合に、図３において１点差線で示すように音響光学素子７５１によって偏向されないレーザー光線を吸収するためのレーザー光線吸収手段７６を具備している。第２のレーザー光線照射手段７bは以上のように構成されており、音響光学素子７５１に所定周波数のRFを適宜印加することにより、第２のパルスレーザー光線LBbを上記第２の伝送光学系６２bを介して集光器５３に伝送する。

図１に戻って説明を続けると、上記共通のケーシング５２の前端部には、第１のレーザー光線照射手段６a、７aおよび第２のレーザー光線照射手段６ｂまたは７ｂ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８が配設されている。この撮像手段８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、加工すべき領域が可視光で認識できない場合でも対応できるようになっており、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、制御手段９を具備している。制御手段９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）９１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）９２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）９３と、入力インターフェース９４および出力インターフェース９５とを備えている。制御手段９の入力インターフェース９５には、上記撮像手段８からの検出信号が入力される。そして、制御手段９の出力インターフェース９５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５６２、第１のレーザー光線照射手段６a、７aおよび第２のレーザー光線照射手段６a、７b等に制御信号を出力する。

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。
ここで、上記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について、図４および図５を参照して説明する。図４および図５に示す半導体ウエーハ１０はシリコンウエーハからなり、その表面１０ａに格子状に形成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。この半導体ウエーハ１０は、図５に示すように表面１０ａにSiO₂/Ｃｕ/ SiO₂等の絶縁膜１０３が被覆されている。このように構成された半導体ウエーハ２は、図４に示すように環状のフレーム１１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１２に表面１０ａを上側にして裏面が貼着される。

以下、上述した図１乃至図３に示すレーザー加工装置を用いて上記半導体ウエーハ１０のストリート１０１に沿って実施するレーザー加工方法について説明する。
上記半導体ウエーハ１０のストリート１０１に沿ってレーザー加工を実施するには、先ず上述した図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１０の表面１０ａを上にして載置し、該チャックテーブル３６上に半導体ウエーハ１０を吸引保持する。また、保護テープ１２が装着された環状のフレーム１１は、チャックテーブル３６に配設されたクランプ３６２によって固定される。

上述したように半導体ウエーハ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８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８の直下に位置付けられると、撮像手段８および制御手段９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８および制御手段９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、上記集光器５３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１０に形成されている上記所定方向に対して直角に延びるストリート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。

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、図６で示すようにチャックテーブル３６を集光器５３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を集光器５３の直下に位置付ける。このとき、半導体ウエーハ１０は、ストリート１０１の一端(図６において左端)が集光器５３の直下に位置するように位置付けられる。次に、第１のレーザー光線照射手段６a(７a)および第２のレーザー光線照射手段６b(７b)を作動し、集光器５３から第１のパルスレーザー光線LBaおよび第２のパルスレーザー光線LBbを照射しつつチャックテーブル３６即ち半導体ウエーハ１０を図６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（レーザー光線照射工程）。そして、ストリート１０１の他端（図６において右端）が集光器５３の直下位置に達したら、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即ち半導体ウエーハ１０の移動を停止する。

ここで、図２に示す第１のレーザー光線照射手段６aおよび第２のレーザー光線照射手段６bを用いた場合におけるレーザー光線照射工程の実施形態について説明する。
第１のレーザー光線照射手段６aを構成する第１のパルスレーザー光線発振手段６１aから発振された波長が１０６４nmの第１のパルスレーザー光線LBa（シリコンウエーハに対して透過性を有する）は、第１の伝送光学系６２aを介して集光器５３に伝送され、第１の方向変換ミラー５３１および第２の方向変換ミラー５３２を介して対物集光レンズ５３３によって集光され、半導体ウエーハ１０のストリート１０１の表面に照射される。従って、ストリート１０１の表面は第１のパルスレーザー光線LBaのエネルギーによって１０００℃程度に予備加熱される。この結果、半導体ウエーハ１０の表面１０ａに被覆された絶縁膜１０３は軟化せしめられる。

一方、第２のレーザー光線照射手段６bを構成する第２のパルスレーザー光線発振手段６１bから発振された波長が３５５nmの第２のパルスレーザー光線LBbは、第２の伝送光学系６２bを介して集光器５３に伝送され、第２の方向変換ミラー５３２を介して対物集光レンズ５３３によって集光され、半導体ウエーハ１０のストリート１０１の表面に照射される。第２のパルスレーザー光線LBeは上述したように波長が３５５nmの紫外線領域でシリコンウエーハに対して吸収性を有しているので、図７に示すように半導体ウエーハ１０にはストリート１０１に沿ってレーザー加工溝１１０が形成される。このとき、半導体ウエーハ１０の表面１０ａに被覆された絶縁膜１０３は上述したように第１のパルスレーザー光線LBaの照射によって軟化しているので、第２のパルスレーザー光線LBeが照射されても剥離することはない。

上記レーザー光線照射工程おける加工条件は、例えば次のように設定されている。
(!) 第１のレーザー光線照射手段６a：
光源：ＹＡＧレーザー
波長：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数：１００kHz
平均出力：１７W
集光径：φ２０〜４０μｍ
(2) 第２のレーザー光線照射手段６b
光源：ＹＡＧレーザー
波長：３５５ｎｍ
繰り返し周波数：１０kHz
平均出力：０．５W
集光径：φ１０〜１５μｍ
(3) 加工送り速度：１５０ｍｍ／秒

次に、図３に示す第１のレーザー光線照射手段７aおよび第２のレーザー光線照射手段７bを用いた場合におけるレーザー光線照射工程の実施形態について説明する。
共通のレーザー光線発振手段７１から発振されるパルスレーザー光線LBは、波長が１０６４ｎｍ、繰り返し周波数が１００kHz、平均出力が３４Wに設定されている。共通のレーザー光線発振手段７１から発振されるパルスレーザー光線LBは、分光手段７２によってP波が第１の経路７０aにS波が第２の経路７０bに分光される。従って、第１の経路７０aに分光されたパルスレーザー光線LBの出力と第２の経路７０bに分光されたパルスレーザー光線LBの出力は、１７Wとなる。第１の経路７０aに分光された第１のパルスレーザー光線LBaは、第１の伝送光学系６２aを介して集光器５３に伝送され、第１の方向変換ミラー５３１および第２の方向変換ミラー５３２を介して対物集光レンズ５３３によって集光され、半導体ウエーハ１０のストリート１０１の表面に照射される。このように半導体ウエーハ１０のストリート１０１の表面に照射される第１のパルスレーザー光線LBaは、波長が１０６４ｎｍ、繰り返し周波数が１００kHz、平均出力が１７Wとなる。従って、ストリート１０１の表面は上記図２に示す実施形態と同様に第１のパルスレーザー光線LBaのエネルギーによって１０００℃程度に予備加熱される。この結果、半導体ウエーハ１０の表面１０ａに被覆された絶縁膜１０３は軟化せしめられる。

一方、第２の経路７０bに分光された波長が１０６４nmのパルスレーザー光線LBは、波長変換手段７３によって波長が３５５nmの第２のパルスレーザー光線LBbに変換される。従って、第２のパルスレーザー光線LBbの出力は、１７Wの３分の１（１/３）である約５．７Wとなる。このようにして波長が３５５nmに変換された第２のパルスレーザー光線LBbは、方向変換ミラー７４を介して出力調整手段７５に送られる。出力調整手段７５は、繰り返し周波数が１００kHzである第２のパルスレーザー光線LBbの１０kHz分を第２の伝送光学系６２bに送るように制御する。即ち、出力調整手段７５を構成する音響光学素子７５１に繰り返し周波数の１０kHz毎に所定のRFを印加することにより、１０kHz分のパルスレーザー光線が第２の伝送光学系６２bに送られる。この１０kHz分のパルスレーザー光線の出力は、繰り返し周波数が１００kHzである第２のパルスレーザー光線LBbの出力（約５．７W）の１０分の１（１/１０）である約０．５７Wとなる。なお、他の９０kHz分のレーザー光線は、図３において１点差線で示すように音響光学素子７５１によって偏向されずにレーザー光線吸収手段７６に照射されて吸収される。このようにして出力調整された第２のパルスレーザー光線LBbは、第２の伝送光学系６２bを介して集光器５３に伝送され、第２の方向変換ミラー５３２を介して対物集光レンズ５３３によって集光され、半導体ウエーハ１０のストリート１０１の表面に照射される。第２のパルスレーザー光線LBbは上述したように波長が３５５nmに変換されシリコンウエーハに対して吸収性を有しているので、上記図２に示す実施形態と同様に図７に示すように半導体ウエーハ１０にはストリート１０１に沿ってレーザー加工溝１１０が形成される。このとき、半導体ウエーハ１０の表面１０ａに被覆された絶縁膜１０３は上述したように第１のパルスレーザー光線LBaの照射によって軟化しているので、第２のパルスレーザー光線LBbが照射されても剥離することはない。

上述したレーザー光線照射工程を半導体ウエーハ１０に所定方向に形成された全てのストリート１０１に沿って実施したならば、チャックテーブル３６を９０度回動して該チャックテーブル３６に保持されている半導体ウエーハ１０を９０度回動する。そして、半導体ウエーハ１０に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１０１に沿って上述したレーザー光線照射工程を実施する。

以上のようにして半導体ウエーハ１０に形成された全てのストリート１０１に沿って上述したレーザー光線照射工程を実施したならば、半導体ウエーハ１０は次工程である分割工程に搬送される。

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１に示すレーザー加工装置に装備される第１のレーザー光線照射手段および第２のレーザー光線照射手段の第１の実施形態を示すブロック図。図１に示すレーザー加工装置に装備される第１のレーザー光線照射手段および第２のレーザー光線照射手段の第２の実施形態を示すブロック図。被加工物としての半導体ウエーハを保護テープを介してフレームに装着した状態を示す斜視図。図４に示す半導体ウエーハの要部拡大断面図。図１に示すレーザー加工装置によって半導体ウエーハをレーザー加工するレーザー光線照射工程の説明図。図１に示すレーザー加工装置によってレーザー加工された半導体ウエーハの要部拡大断面図。

符号の説明

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：加工送り機構
３８：第１の割り出し送り機構
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
４３：第２の割り出し送り機構
５：レーザー光線照射ユニット
５１：ユニットホルダ
５２：共通のケーシング
５３：集光器
６a：第１のレーザー光線照射手段
６１a：第１のパルスレーザー光線発振手段
６２a：第１の伝送光学系
６b：第２のレーザー光線照射手段
６１b：第２のパルスレーザー光線発振手段
６２b：第２の伝送光学系
７a：第１のレーザー光線照射手段
７b：第２のレーザー光線照射手段
７１：共通のパルスレーザー光線発振手段
７２：分光手段
７３：波長変換手段
７４：方向変換ミラー
７５：出力調整手段
８：撮像手段
９：制御手段
１０：半導体ウエーハ
１１：環状のフレーム
１２：保護テープ

Claims

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ユニットと、該チャックテーブルと該レーザー光線照射機構とを相対的に加工送りする加工送り機構と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射ユニットとを該加工送り方向と直行する方向に割り出し送りする割り出し送り機構と、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ユニットは、可視光線領域から近赤外線領域の波長を有する第１のレーザー光線を照射する第１のレーザー光線照射手段と、紫外線領域の波長を有する第２のレーザー光線を照射する第２のレーザー光線照射手段と、該第１のレーザー光線照射手段から照射された第１のレーザー光線と該第２のレーザー光線照射手段から照射された第２のレーザー光線を集光する共通の集光器とを具備し、
該第１のレーザー光線照射手段から照射された第１のレーザー光線を被加工物に照射することにより予備加熱しつつ、該第２のレーザー光線照射手段から照射された第２のレーザー光線を被加工物に照射することにより所定の加工を施す、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
該第１のレーザー光線照射手段は可視光線領域から近赤外線領域の波長を有する第１のレーザー光線を発振する第１のレーザー光線発振手段を備え、該第２のレーザー光線照射手段は紫外線領域の波長を有する第２のレーザー光線を発振する第２のレーザー光線発振手段を備えている、請求項１記載のレーザー加工装置。
該第１のレーザー光線照射手段と該第２のレーザー光線照射手段は、近赤外線領域の波長を有するレーザー光線を照射する共通のレーザー光線発振手段と、該共通のレーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を第１の経路と第２の経路に分光する分光手段とを含み、
該第１のレーザー光線照射手段は該第１の経路に分光されたレーザー光線を該共通の集光器に導き、該第２のレーザー光線照射手段は該第２の経路に分光されたレーザー光線を紫外線領域の波長に変換する波長変換手段を備え、該波長変換手段によって変換された紫外線領域の波長のレーザー光線を該共通の集光器に導く、請求項１記載のレーザー加工装置。
該第２のレーザー光線照射手段は、該波長変換手段によって変換された紫外線領域の波長のレーザー光線の出力を調整する出力調整手段を備えている、請求項３記載のレーザー加工装置。