JP2009113052A

JP2009113052A - レーザー加工装置

Info

Publication number: JP2009113052A
Application number: JP2007286032A
Authority: JP
Inventors: Masaru Nakamura; 勝中村
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2007-11-02
Filing date: 2007-11-02
Publication date: 2009-05-28
Anticipated expiration: 2027-11-02
Also published as: DE102008054157A1; US8704126B2; TWI410292B; CN101422849A; US20090114627A1; DE102008054157B4; CN101422849B; JP5192213B2; TW200920533A

Abstract

【課題】外周に円弧状の面取りが形成されたウエーハに、面取り部にアブレーション加工を発生させることなく内部にストリートに沿って変質層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】ウエーハ１０に対して透過性を有する波長のレーザー光線を発振するレーザー光線発振器と、レーザー光線のパルスの繰り返し周波数を設定する繰り返し周波数設定手段と、設定された周波数に対応してレーザー光線発振器にゲート信号を出力するQスイッチとそれらの制御手段を具備するレーザー加工装置において、制御手段はウエーハの外周に形成された円弧状の面取り部の座標と面取り部によって囲まれた平面部の座標を記憶するメモリを備え、面取り部に照射するレーザー光線のパルスの繰り返し周波数は平面部に照射するレーザー光線のパルスの繰り返し周波数より高い値に設定するように繰り返し周波数設定手段を制御する。
【選択図】図６

Description

本発明は、チャックテーブルに保持されたウエーハの表面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等の回路を形成する。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回路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窒化ガリウム系化合物半導体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発光ダイオード、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。

近年、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、その被加工物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も試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、被加工物の一方の面側から内部に集光点を合わせて被加工物に対して透過性を有する波長（例えば１０６４ｎｍ）のパルスレーザー光線を照射し、被加工物の内部にストリートに沿って変質層を連続的に形成し、この変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、被加工物を分割するものである。（例えば、特許文献１参照。）
特許第３４０８８０５号公報

而して、ウエーハの外周には円弧状の面取りが形成されており、この面取りが形成された外周部にレーザー光線を照射する際に、レーザー光線の集光点が面取り部の表面と一致する場合がある。このようにレーザー光線の集光点が面取り部の表面と一致するとアブレーション加工が施され、デブリが発生してこのデブリがデバイスに付着してデバイスの品質を低下させるという問題がある。また、一旦アブレーション加工が施されると、ウエーハの内部にレーザー光線の集光点が位置付けられても連続してアブレーション加工される傾向がある。

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、外周に円弧状の面取りが形成されたウエーハに、面取り部にアブレーション加工を発生させることなく内部にストリートに沿って変質層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にある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、ウエーハ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ウエーハ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を加工送り方向（X軸方向）に相対的に移動せしめる加工送り手段と、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（X軸方向）と直交する割り出し送り方向（Y軸方向）に相対的に移動せしめる割り出し送り手段と、該チャックテーブルのX軸方向位置を検出するX軸方向位置検出手段と、該チャックテーブルのY軸方向位置を検出するY軸方向位置検出手段と、該X軸方向位置検出手段および該Y軸方向位置検出手段からの検出信号に基いて該レーザー光線照射手段と該加工送り手段および該割り出し送り手段を制御する制御手段と、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、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発振するレーザー光線発振器と、該レーザー光線発振器から発振されるレーザー光線のパルスの繰り返し周波数を設定する繰り返し周波数設定手段と、該繰り返し周波数設定手段によって設定された繰り返し周波数に対応して該レーザー光線発振器にゲート信号を出力するQスイッチとを具備しており、
制御手段は、ウエーハの外周に形成された円弧状の面取り部の座標および該面取り部によって囲繞された平面部の座標を記憶するメモリを備え、該平面部に照射するレーザー光線のパルスの繰り返し周波数はウエーハの加工に適する値に設定し、該面取り部に照射するレーザー光線のパルスの繰り返し周波数は該平面部に照射するレーザー光線のパルスの繰り返し周波数より高い値に設定するように該繰り返し周波数設定手段を制御する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。

上記面取り部に照射するパルスレーザー光線の周波数は、上記平面部に照射するパルスレーザー光線の周波数の１０倍以上に設定される。

また、本発明によれば、ウエーハ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ウエーハ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を加工送り方向（X軸方向）に相対的に移動せしめる加工送り手段と、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（X軸方向）と直交する割り出し送り方向（Y軸方向）に相対的に移動せしめる割り出し送り手段と、該チャックテーブルのX軸方向位置を検出するX軸方向位置検出手段と、該チャックテーブルのY軸方向位置を検出するY軸方向位置検出手段と、該X軸方向位置検出手段および該Y軸方向位置検出手段からの検出信号に基いて該レーザー光線照射手段と該加工送り手段および該割り出し送り手段を制御する制御手段と、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、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発振するレーザー光線発振器と、該レーザー光線発振器から発振されるレーザー光線のパルスの繰り返し周波数を設定する繰り返し周波数設定手段と、該繰り返し周波数設定手段によって設定された繰り返し周波数に対応して該レーザー光線発振器にゲート信号を出力するQスイッチとを具備しており、
制御手段は、ウエーハの外周に形成された円弧状の面取り部の座標および該面取り部によって囲繞された平面部の座標を記憶するメモリを備え、該平面部に照射するレーザー光線のパルスの繰り返し周波数はウエーハの加工に適する値に設定するように該繰り返し周波数設定手段を制御し、該面取り部にレーザー光線を照射する際には該Qスイッチを開放して該レーザー光線発振器から発振されるレーザー光線を連続波とする、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。

本発明によるレーザー加工装置においては、ウエーハの平面部に照射するレーザー光線のパルスの周波数はウエーハの加工に適する値に設定されているので、ウエーハの内部にはストリートに沿って変質層を形成することができるが、面取り部に照射するレーザー光線のパルスの繰り返し周波数は平面部に照射するレーザー光線のパルスの繰り返し周波数より高い値に設定されるので、パルスレーザー光線の１パルス当たりのエネルギー密度が低いためウエーハは加工されない。従って、レーザー光線照射手段から照射されるレーザー光線の集光点が面取り部の表面付近に位置付けられてもアブレーション加工されることはなく、デブリが発生することはない。
また、本発明によるレーザー加工装置においては、ウエーハの平面部に照射するレーザー光線のパルスの周波数はウエーハの加工に適する値に設定されているので、ウエーハの内部にはストリートに沿って変質層を形成することができるが、面取り部にレーザー光線を照射する際にはQスイッチを開放してレーザー光線発振器から発振されるレーザー光線を連続波とするので、エネルギー密度が低いためウエーハは加工されない。従って、レーザー光線照射手段から照射されるレーザー光線の集光点が面取り部の表面付近に位置付けられてもアブレーション加工されることはなく、デブリが発生することはない。

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、更に詳細に説明する。

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（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に上記矢印Ｘで示す方向（X軸方向）と直角な矢印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、該レーザー光線照射ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す方向（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。

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（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（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。

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（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に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向（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に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向（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（X軸方向）に移動せしめられる。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記チャックテーブル３６の加工送り量即ちX軸方向位置を検出するためのX軸方向位置検出手段３７４を備えている。X軸方向位置検出手段３７４は、案内レール３１に沿って配設されたリニアスケール３７４aと、第１の滑動ブロック３２に配設され第１の滑動ブロック３２とともにリニアスケール３７４aに沿って移動する読み取りヘッド３７４bとからなっている。このX軸方向位置検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bは、図示に実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量即ちX軸方向位置を検出する。なお、上記加工送り手段３７の駆動源としてパルスモータ３７２を用いた場合には、パルスモータ３７２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量即ちX軸方向位置を検出することもできる。また、上記加工送り手段３７の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量即ちX軸方向位置を検出することもできる。

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（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に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（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に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動せしめられる。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記第２の滑動ブロック３３の割り出し加工送り量即ちY軸方向位置を検出するためのY軸方向位置検出手段３８４を備えている。Y軸方向位置検出手段３８４は、案内レール３２２に沿って配設されたリニアスケール３８４aと、第２の滑動ブロック３３に配設され第２の滑動ブロック３３とともにリニアスケール３８４aに沿って移動する読み取りヘッド３８４bとからなっている。このY軸方向位置検出手段３８４の読み取りヘッド３８４bは、図示に実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量即ちY軸方向の位置を検出する。なお、上記割り出し送り手段３８の駆動源としてパルスモータ３8２を用いた場合には、パルスモータ３8２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量即ちY軸方向位置を検出することもできる。また、上記第１の割り出し送り手段３８の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量即ちY軸方向位置を検出することもできる。

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（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、一側面に矢印Ｚで示す方向（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に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（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（Y軸方向）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に取り付けられた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（Z軸方向）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（Z軸方向）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および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびレーザビーム照射手段５２を案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向（Z軸方向）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５２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５２を下方に移動するようになっている。

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。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５２１内に配設されたレーザー光線発振手段５２２および出力調整手段５２３と、ケーシング５２１の先端に配設されレーザー光線発振手段５２２から発振された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集光器５２４を具備している。上記レーザー光線発振手段５２２は、ＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなるレーザー光線発振器５２２ａと、該レーザー光線発振器５２２ａから発振されるレーザー光線のパルスの繰り返し周波数を設定する繰り返し周波数設定手段５２２ｂと、該繰り返し周波数設定手段５２２ｂによって設定された繰り返し周波数に対応してレーザー光線発振器５２２ａにゲート信号を出力するQスイッチ５２２cとを具備しており、これらは後述する制御手段によって制御される。上記出力調整手段５２３は、レーザー光線発振手段５２２から発振されるレーザー光線の出力を調整する。

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、ケーシング５２１の前端部に配設され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撮像する撮像手段５３を備えている。この撮像手段５３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。

図１に基づいて説明を続けると、図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、制御手段６を具備している。制御手段６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）６１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）６２と、後述する制御マップや被加工物の設計値のデータや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）６３と、カウンター６４と、入力インターフェース６５および出力インターフェース６６とを備えている。制御手段６の入力インターフェース６５には、上記X軸方向位置検出手段３７４、Y軸方向位置検出手段３８４および撮像手段５３等からの検出信号が入力される。そして、制御手段６の出力インターフェース６６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、レーザー光線照射手段５２、表示手段６０等に制御信号を出力する。なお、上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）６３は、後述するウエーハの設計値のデータを記憶する第１の記憶領域６３aや他の記憶領域を備えている。

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。
図３にはレーザー加工される被加工物としての半導体ウエーハ１０の平面図が示されている。図３に示す半導体ウエーハ１０は、例えば厚さが１００μｍのシリコンウエーハからなっており、外周には円弧状の面取り部１０１が形成されている。このように外周が面取りされた半導体ウエーハ１０は、その表面１０ａにおける面取り部１０１によって囲繞される平面部１０２に格子状に形成された複数のストリート１１によって複数の領域が区画され、複数の領域にそれぞれＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１２が形成されている。

次に、上述した半導体ウエーハ１０に上記ストリート１１に沿ってレーザー光線を照射し、半導体ウエーハ１０の内部にストリート１１に沿って変質層を形成するレーザー加工方法について説明する。
先ず、上述した半導体ウエーハ１０は、図４に示すように環状のフレームF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Tに裏面１０bが貼着される。従って、半導体ウエーハ１０は、表面１０aが上側となる。

図４に示すように、環状のフレームFに保護テープTを介して支持された半導体ウエーハ１０は、図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル３６上に保護テープ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半導体ウエーハ１０は、保護テープTを介してチャックテーブル３６上に吸引保持される。また、環状のフレームFは、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５３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５３の直下に位置付けられると、撮像手段５３および制御手段６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５３および制御手段６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１１と、該ストリート１１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５２４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に形成されている所定方向と直交する方向に形成されているストリート１１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。

上述したようにアライメントが行われると、チャックテーブル３６上の半導体ウエーハ１０は、図５の（ａ）に示す座標位置に位置付けられた状態となる。なお、図５の（ｂ）はチャックテーブル３６即ち半導体ウエーハ２０を図５の（ａ）に示す状態から９０度回転した状態を示している。

図５の（ａ）および図５の（b）に示す状態に位置付けられた半導体ウエーハ１０の各ストリート１１における面取り部１０１の外端と内端と対応する座標（A11,A12,B11,B12〜An1,An2,Bn1,Bn2）および（C11,C12,D11,D12〜Cn1,Cn2,Dn1,Dn2）は、半導体ウエーハ１０の設計値が予めランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）６３の第１の記憶領域６３aに格納されている。

上述したアライメント工程を実施したならば、チャックテーブル３６を回動して、図６の（ａ）の状態に位置付けるウエーハ位置付け工程を実施する。即ち、加工送り手段３７および第１の割り出し送り手段３８を作動してチャックテーブル３６を集光器５２４の下方である加工領域に移動し、図６の（ａ）に示すように半導体ウエーハ１０に形成されたストリート１１における図５の（ａ）において最上位のストリートのA11座標をレーザー光線照射手段５２の集光器５２４の直下に位置付ける。次に、集光点位置調整手段５３を作動して、レーザー光線照射手段５２の集光器５２４から照射されるレーザー光線の集光点Pを半導体ウエーハ１０の厚みの中央部に合わせる。そして、制御手段６は、レーザー光線照射手段５２を作動して集光器５２２から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しつつ、加工送り手段３７を作動してチャックテーブル３６を矢印X1で示す加工送り方向に所定の送り速度で移動する（レーザー光線照射工程）。このレーザー光線照射工程においては、半導体ウエーハ１０の円弧状の面取り部１０１と該面取り部１０１によって囲繞された平面部１０２の加工条件が異なり、次のとおり設定されている。

（１）平面部１０２の加工条件：
レーザー光線の波長：１０６４ｎｍ
平均出力：１．２Ｗ
集光スポット径：φ１μｍ
繰り返し周波数：８０ｋＨｚ
加工送り速度：３００ｍｍ／秒
（２）面取り部１０１の加工条件：
レーザー光線の波長：１０６４ｎｍ
平均出力：１．２Ｗ
集光スポット径：φ１μｍ
繰り返し周波数：１０００ｋＨｚ
加工送り速度：３００ｍｍ／秒

上述したように平面部１０２の加工条件と面取り部１０１の加工条件は、繰り返し周波数だけが異なり、面取り部１０１を加工する際の繰り返し周波数は平面部１０２を加工する際の繰り返し周波数の１０倍以上に設定されている。即ち、面取り部１０１を加工する際の繰り返し周波数は極めて高い周波数に設定されているので、パルスレーザー光線の１パルス当たりのエネルギー密度が低く被加工物であるシリコンウエーハを加工できないエネルギーとなっている。

即ち、上記レーザー光線照射工程を実施する場合、制御手段６は図６の（ａ）に示す状態からレーザー光線照射手段５２を作動して集光器５２２からパルスレーザー光線を照射するに際し、面取り部１０１であるA11座標からA12座標まではレーザー光線発振手段５２２の繰り返し周波数設定手段５２２ｂによる繰り返し周波数を１０００ｋＨｚに設定し、平面部１０２であるA12座標からB11座標までは繰り返し周波数を８０ｋＨｚに設定し、そして面取り部１０１であるB11座標からB1２座標までは繰り返し周波数を１０００ｋＨｚに設定する。なお、制御手段６は、A11座標、A12座標、B11座標、B1２座標については上記X軸方向位置検出手段３７４からの検出信号に基いて判定する。従って、面取り部１０１であるA11座標からA12座標間およびB11座標からB1２座標間は、繰り返し周波数が１０００ｋＨｚと高くパルスレーザー光線の１パルス当たりのエネルギー密度が低いため半導体ウエーハ１０は加工されない。このため、レーザー光線照射手段５２の集光器５２４から照射されるレーザー光線の集光点Pが面取り部１０１の表面付近に位置付けられてもアブレーション加工されることはなく、デブリが発生することはない。一方、平面部１０２であるA12座標からB11座標間は、繰り返し周波数が８０ｋＨｚに設定されパルスレーザー光線の１パルス当たりのエネルギー密度がシリコンウエーハの内部に変質層を形成するのに適した値に設定されているので、図６の（b）に示すように半導体ウエーハ１０の内部にはストリート１１に沿って変質層１１０が形成される。

なお、半導体ウエーハ２０の厚さが厚い場合には、上記集光点Ｐを段階的に変えて上述したレーザー光線照射工程を複数回実行することにより、複数の変質層１１０を積層して形成する。

上述したレーザー光線照射工程を半導体ウエーハ１０の所定方向に形成されている全てのストリート１１に沿って実施する。次に、チャックテーブル３６即ち半導体ウエーハ１０を９０度回動し、半導体ウエーハ１０の所定方向に形成されている上記ストリート１１と直角に延びるストリート１１に沿って上述したレーザー光線照射工程を実施する。

次に、本発明によるレーザー加工装置の他の実施形態について説明する。
この実施形態においては、レーザー光線照射工程の加工条件が次のとおり設定されている。
（１）平面部１０２の加工条件：
レーザー光線の波長：１０６４ｎｍ
平均出力：１．２Ｗ
集光スポット径：φ１μｍ
繰り返し周波数：８０ｋＨｚ
加工送り速度：３００ｍｍ／秒
（２）面取り部１０１の加工条件：
レーザー光線の波長：１０６４ｎｍ
平均出力：１．２Ｗ
集光スポット径：φ１μｍ
連続波：Qスイッチ５２２cを開放
加工送り速度：３００ｍｍ／秒

即ち、平面部１０２の加工条件は上述した実施形態と同一であるが、面取り部１０１の加工する際に制御手段６は上記レーザー光線発振手段５２２のQスイッチ５２２cを開放してレーザー光線発振手段５２２から発振されるレーザー光線を連続波とする。従って、平面部１０２には上述した実施形態と同様に半導体ウエーハ１０の内部にストリート１１に沿って変質層１１０を形成することができる。また、面取り部１０には連続波のレーザー光線が照射されるので、エネルギー密度が低いため半導体ウエーハ１０は加工されない。従って、レーザー光線照射手段５２の集光器５２４から照射されるレーザー光線の集光点Pが面取り部１０１の表面付近に位置付けられてもアブレーション加工されることはなく、デブリが発生することはない。

以上のようにして、半導体ウエーハ１０の内部にストリート１１に沿って変質層１１０を形成したならば、半導体ウエーハ１０は、次工程である分割工程に送られる。この分割工程においては、変質層１１０が形成されたストリート１１に沿って外力を付与することにより、ストリート１１に沿って破断され個々のデバイスに分割される。

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レーザー光線照射手段の構成を簡略に示すブロック図。図１に示すレーザー加工装置によって加工されるウエーハとしての半導体ウエーハを示す斜視図。図３に示す半導体ウエーハの裏面を環状のフレームに装着された保護テープに貼着した状態を示す斜視図。図４に示す半導体ウエーハが図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブルの所定位置に保持された状態における座標との関係を示す説明図。図１に示すレーザー加工装置によって図３に示す半導体ウエーハに実施するレーザー光線照射工程の説明図。

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：加工送り手段
３７４：X軸方向位置検出手段
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
４３：第２の割り出し送り手段
４３３：Y軸方向位置検出手段
５：レーザー光線照射ユニット
５１：ユニットホルダ
５２：レーザー光線照射手段
５２２：レーザー光線発振手段
５２２ａ：レーザー光線発振器
５２２ｂ：繰り返し周波数設定手段
５２２c：Qスイッチ
５２３：出力調整手段
５２４：集光器
５３：集光点位置調整手段
６：制御手段
１０：半導体ウエーハ
１０１：円弧状の面取り部
１０２：平面部
１１：ストリート
１２：デバイス
Ｆ：環状のフレーム
Ｔ：保護テープ

Claims

ウエーハ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ウエーハ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を加工送り方向（X軸方向）に相対的に移動せしめる加工送り手段と、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（X軸方向）と直交する割り出し送り方向（Y軸方向）に相対的に移動せしめる割り出し送り手段と、該チャックテーブルのX軸方向位置を検出するX軸方向位置検出手段と、該チャックテーブルのY軸方向位置を検出するY軸方向位置検出手段と、該X軸方向位置検出手段および該Y軸方向位置検出手段からの検出信号に基いて該レーザー光線照射手段と該加工送り手段および該割り出し送り手段を制御する制御手段と、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、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発振するレーザー光線発振器と、該レーザー光線発振器から発振されるレーザー光線のパルスの繰り返し周波数を設定する繰り返し周波数設定手段と、該繰り返し周波数設定手段によって設定された繰り返し周波数に対応して該レーザー光線発振器にゲート信号を出力するQスイッチとを具備しており、
制御手段は、ウエーハの外周に形成された円弧状の面取り部の座標および該面取り部によって囲繞された平面部の座標を記憶するメモリを備え、該平面部に照射するレーザー光線のパルスの繰り返し周波数はウエーハの加工に適する値に設定し、該面取り部に照射するレーザー光線のパルスの繰り返し周波数は該平面部に照射するレーザー光線のパルスの繰り返し周波数より高い値に設定するように該繰り返し周波数設定手段を制御する、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
該面取り部に照射するパルスレーザー光線の繰り返し周波数は、該平面部に照射するパルスレーザー光線の繰り返し周波数の１０倍以上に設定される、請求項１記載のレーザー加工装置。
ウエーハ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ウエーハ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を加工送り方向（X軸方向）に相対的に移動せしめる加工送り手段と、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（X軸方向）と直交する割り出し送り方向（Y軸方向）に相対的に移動せしめる割り出し送り手段と、該チャックテーブルのX軸方向位置を検出するX軸方向位置検出手段と、該チャックテーブルのY軸方向位置を検出するY軸方向位置検出手段と、該X軸方向位置検出手段および該Y軸方向位置検出手段からの検出信号に基いて該レーザー光線照射手段と該加工送り手段および該割り出し送り手段を制御する制御手段と、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、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発振するレーザー光線発振器と、該レーザー光線発振器から発振されるレーザー光線のパルスの繰り返し周波数を設定する繰り返し周波数設定手段と、該繰り返し周波数設定手段によって設定された繰り返し周波数に対応して該レーザー光線発振器にゲート信号を出力するQスイッチとを具備しており、
制御手段は、ウエーハの外周に形成された円弧状の面取り部の座標および該面取り部によって囲繞された平面部の座標を記憶するメモリを備え、該平面部に照射するレーザー光線のパルスの繰り返し周波数はウエーハの加工に適する値に設定するように該繰り返し周波数設定手段を制御し、該面取り部にレーザー光線を照射する際には該Qスイッチを開放して該レーザー光線発振器から発振されるレーザー光線を連続波とする、
ことを特徴とするレーザー加工装置。