JP2010158710A

JP2010158710A - レーザー加工装置

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Publication number: JP2010158710A
Application number: JP2009003571A
Authority: JP
Inventors: Tatsugo Oba; 龍吾大庭
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2009-01-09
Filing date: 2009-01-09
Publication date: 2010-07-22
Anticipated expiration: 2029-01-09
Also published as: JP5536344B2; KR20100082711A; KR101530390B1

Abstract

【課題】積層体を半導体基板から剥離させることなく所望の幅の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、チャックテーブルをX軸方向に相対移動する加工送り手段と、チャックテーブルをY軸方向に相対移動する割り出し送り手段とを具備し、レーザー光線照射手段がレーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と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レンズを備えている。レーザー光線照射手段は、レーザー光線発振手段と該集光レンズとの間に配設され該レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線のY軸方向のエネルギー分布のガウシアンの裾野部分を垂直な分布に形成するエネルギー分布修正手段と、レーザー光線のX軸方向のエネルギー密度を調整するエネルギー密度調整手段を具備している。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物の表面に形成されたストリートに沿ってレーザー光線を照射してレーザー加工溝を形成するレーザー加工装置に関する。

当業者には周知の如く、半導体デバイス製造工程においては、シリコン等の半導体基板の表面に絶縁膜と機能膜が積層された積層体によって複数のＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスをマトリックス状に形成した半導体ウエーハが形成される。このように形成された半導体ウエーハは上記デバイスがストリートと呼ばれる分割予定ラインによって区画されており、このストリートに沿って分割することによって個々のデバイスを製造している。

このようなウエーハのストリートに沿った分割は、一般に切削装置によって行われている。また、ウエーハの分割方法としては、ウエーハの裏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、ウエーハを破断して分割する方法も提案されている。

近時においては、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップの処理能力を向上するために、シリコン等の半導体基板の表面に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）と回路を形成する機能膜が積層された積層体によって半導体チップを形成せしめた形態の半導体ウエーハが実用化されている。

上述したＬｏｗ−ｋ膜はウエーハの素材と異なるため、切削ブレードによって同時に切削することが困難である。即ち、Ｌｏｗ−ｋ膜は雲母のように非常に脆いことから、切削ブレードによりストリートに沿って切削すると、Ｌｏｗ−ｋ膜が半導体基板から剥離し、この剥離が回路にまで達しデバイスに致命的な損傷を与えるという問題がある。

上記問題を解消するために、ウエーハの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ストリートを形成する積層体を除去し、その除去した領域に切削ブレードを位置付けてウエーハをストリートに沿って切断するウエーハの分割方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
特開２００６−１９０７７９号公報

而して、ウエーハのストリートを形成する積層体にレーザー光線を照射して積層体を除去する際に、積層体が半導体基板から剥離してデバイスの品質を低下させることが判った。本発明者は積層体が半導体基板から剥離する原因について研究を重ね、レーザー光線のエネルギー分布がガウシアン分布であることに起因し、ストリートの幅方向に積層体を除去するには不十分なガウシアン分布の裾野部分に存在することを見出した。

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、積層体を半導体基板から剥離させることなく所望の幅の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、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を加工送り方向（X軸方向）に相対移動する加工送り手段と、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）に相対移動する割り出し送り手段とを具備し、該レーザー光線照射手段が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レンズを備えてい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、該レーザー光線発振手段と該集光レンズとの間に配設され該レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線のY軸方向のエネルギー分布のガウシアンの裾野部分を垂直な分布に形成するエネルギー分布修正手段と、該エネルギー分布修正手段によってエネルギー分布が修正されたレーザー光線のX軸方向のエネルギー密度を調整するエネルギー密度調整手段を具備している、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。

上記エネルギー分布修正手段は、レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線のY軸方向の通過を規制するスリットを備えたマスク部材からなっている。
また、上記エネルギー密度調整手段は、シリンドリカルレンズによって構成されている。
更に、上記集光レンズは、エネルギー密度調整手段によってX軸方向のエネルギー密度が調整されたレーザー光線をY軸方向においてチャックテーブルに保持された被加工物の上面で結像するとともにX軸方向においてチャックテーブルに保持された被加工物の上面で集光する。

本発明によるレーザー加工装置によれば、レーザー光線照射手段はレーザー光線発振手段と集光レンズとの間に配設されレーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線のY軸方向のエネルギー分布のガウシアンの裾野部分を垂直な分布に形成するエネルギー分布修正手段と、該エネルギー分布修正手段によってエネルギー分布が修正されたレーザー光線のX軸方向のエネルギー密度を調整するエネルギー密度調整手段を具備しているので、レーザー加工溝を形成するレーザー光線のスポットはY軸方向の両側が加工面に対して垂直に形成されエネルギー密度も高いので、レーザー加工溝はそれぞれ外側が加工面に対して垂直に形成されるため、ウエーハのストリートを形成する積層体が剥離することがない。また、Y軸方向に長いスポットを形成することができるため、被加工物であるウエーハのストリートには、所定幅を有するレーザー加工溝を形成することができ、生産性が向上する。

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２に示すレーザー光線照射手段の要部平面図。図２に示すレーザー光線照射手段の要部側面図。図２に示すレーザー光線照射手段を構成する集光器から照射されるレーザー光線のスポット形状を示す説明図。図２に示すレーザー光線照射手段を構成するエネルギー密度調整手段の他の実施形態を示す説明図。被加工物としての半導体ウエーハの斜視図。図７に示す半導体ウエーハの一部断面拡大図。図７に示す半導体ウエーハが環状のフレームに保護テープを介して支持された状態を示す斜視図。図１に示すレーザー加工装置によって図７に示す半導体ウエーハのストリートに沿ってレーザー加工溝を形成するレーザー光線照射工程の説明図。図１０に示すレーザー光線照射工程を実施すことによって半導体ウエーハに形成されたレーザー加工溝の拡大断面図。図１０に示すレーザー光線照射工程によって形成されたレーザー加工溝に沿って半導体ウエーハを切断する切削工程の説明図。

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（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で示す方向と直角な矢印Ｙで示す割り出し方向（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、該レーザー光線ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す焦点位置調整方向（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上に板状の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。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。また、チャックテーブル３６には、後述する半導体ウエーハを支持する環状のフレームを固定するためのクランプ３６２が装着されている。

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。

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。

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Z軸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（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、Z軸方向に移動可能に支持される。

図示の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。ケーシング６１内には図２に示すようにパルスレーザー光線発振手段６２と、該パルスレーザー光線発振手段６２から発振されたパルスレーザー光線のY軸方向のエネルギー分布のガウシアンの裾野部分を垂直な分布に修正するエネルギー分布修正手段６３と、該エネルギー分布修正手段６３によってエネルギー分布が修正されたレーザー光線のX軸方向のエネルギー密度を調整するエネルギー密度調整手段６４とが配設されている。

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とから構成されており、繰り返し周波数設定手段６２２によって設定された繰り返し周波数を有する直径が例えば４mmのパルスレーザー光線LB1を発振する。このパルスレーザー光線発振手段６２から発振されるパルスレーザー光線LB1のY軸方向のエネルギー分布は、図２に示すようにガウシアン分布ED1aである。なお、パルスレーザー光線発振手段６２から発振されるパルスレーザー光線LB1のX軸方向のエネルギー分布も、図３に示すように上記ガウシアン分布ED1aと同一のガウシアン分布ED1bである。

上記エネルギー分布修正手段６３は、図示の実施形態においてはパルスレーザー光線LB1のY軸方向の両側部の通過を規制するスリット６３１aを備えたマスク部材６３１からなっている。なお、スリット６３１aのY軸方向の開口幅Aは、図示の実施形態においては例えば２mmに設定されている。また、スリット６３１aのX軸方向の開口幅Bは、図示の実施形態においては４mm以上に設定されている。従って、マスク部材６３１のスリット６３１aを通過したパルスレーザー光線LB2のY軸方向のエネルギー分布は、図２に示すように上記ガウシアン分布ED1aのY軸方向の裾野部分が蹴られ垂直な分布に修正されたエネルギー分布ED2aとなる。なお、マスク部材６３１のスリット６３１aを通過したパルスレーザー光線LB2のX軸方向のエネルギー分布は、図３に示すように上記ガウシアン分布ED1bと同一のガウシアン分布ED２bである。このように、レーザー光線発振手段６２から発振されたパルスレーザー光線のY軸方向のエネルギー分布のガウシアンの裾野部分を垂直な分布に修正するエネルギー分布修正手段６３としては、非球面レンズや回折光学素子を用いてもよい。

上記エネルギー密度調整手段６４は、図示の実施形態においては凹レンズのシリンドリカルレンズ６４１からなっている。このシリンドリカルレンズ６４１は、図３に示すように上記エネルギー分布修正手段６３としてのマスク部材６３１の開口６３１aを通過したパルスレーザー光線LB2の X軸方向に拡張する。このように、パルスレーザー光線LB2がシリンドリカルレンズ６４１によってX軸方向に拡張されたパルスレーザー光線LB3のX軸方向のエネルギー分布ED3bは、上記ガウシアン分布ED２bを相似形に拡張したガウシアン分布である。なお、図２に示すようにシリンドリカルレンズ６４１を通過したパルスレーザー光線LB3のY軸方向のエネルギー分布ED3aは、上記エネルギー分布ED2aと同一となる。

上述したようにシリンドリカルレンズ６４１によってX軸方向に拡張されたパルスレーザー光線LB3は、上記ケーシング６１の先端部に装着された集光器６５に導かれる。集光器６５は、図２に示すようにパルスレーザー光線LB3を下方に向けて方向変換する方向変換ミラー６５１と、該方向変換ミラー６５１によって方向変換されたパルスレーザー光線LB3を集光してチャックテーブル３６上に保持された被加工物Wに照射する集光レンズ６５２を具備している。この集光レンズ６５２は、図示の実施形態においてはパルスレーザー光線LB3のY軸方向を図２に示すようにチャックテーブル３６上に保持された被加工物Wの上面が結像点となるように設定されている。一方、パルスレーザー光線LB3は上述したようにシリンドリカルレンズ６４１によってX軸方向に拡張されているので、集光レンズ６５２はパルスレーザー光線LB3のX軸方向を図４に示すようにチャックテーブル３６上に保持された被加工物Wの上面が集光点となるように設定されている。この結果、チャックテーブル３６上に保持された被加工物Wの上面に照射されるパルスレーザー光線のスポットは、図５においてSPで示すようにY軸方向がL1,X軸方向がL2の楕円形のようないびつな長方形となる。このスポットSPは、図示の実施形態においては例えばL1が６０μm、L2が１０μmになるようにシリンドリカルレンズ６４１および集光レンズ６５２の焦点距離やシリンドリカルレンズ６４１から集光レンズ６５２までの光路長が設定されている。

次に、上記エネルギー密度調整手段６４の他の実施形態について、図６を参照して説明する。
図６に示すエネルギー密度調整手段６４は、凹レンズのシリンドリカルレンズ６４１と凸レンズのシリンドリカルレンズ６４２の組み合わせからなっている。この凹レンズのシリンドリカルレンズ６４１と凸レンズのシリンドリカルレンズ６４２は、間隔調整手段６４３によって互いの間隔が調整可能に構成されている。従って、凹レンズのシリンドリカルレンズ６４１と凸レンズのシリンドリカルレンズ６４２の間隔を調整することにより、パルスレーザー光線LB2のX軸方向の長さを調整してエネルギー密度を調整することができる。

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。

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手段５３を具備している。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で示す焦点位置調整方向（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。

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７および図８を参照して説明する。
図７および図８に示す半導体ウエーハ１０は、シリコン等の半導体基板１１の表面に絶縁膜と回路を形成する機能膜が積層された積層体１２によって複数のＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１３がマトリックス状に形成されている。そして、各デバイス１３は、格子状に形成されたストリート１４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、積層体１２を形成する絶縁膜は、ＳｉＯ_２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）からなっている。

上述した半導体ウエーハ１０をストリート１４に沿って分割するには、半導体ウエーハ１０を図９に示すように環状のフレームFに装着された保護テープTの表面に貼着する。このとき、半導体ウエーハ１０は、表面１０ａを上にして裏面側を保護テープTに貼着する。

次に、半導体ウエーハ１０のストリート１４に沿ってレーザー光線を照射し、ストリート上の積層体１２を除去するレーザー光線照射工程を実施する。
このレーザー光線照射工程は、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上に保護テープTを介して環状のフレームFに支持された半導体ウエーハ１０を載置し、該チャックテーブル３６上に半導体ウエーハ１０を吸着保持する。このとき、半導体ウエーハ１０は、表面１０aを上側にして保持される。なお、半導体ウエーハ１０を保護テープTを介して支持している環状のフレーム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７および図示しない制御手段は、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１４と、ストリート１４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６５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交する方向に延びるストリート１４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１４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１０(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集光器６５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１４を集光器６５の直下に位置付ける。このとき、図１０の（ａ）で示すように半導体ウエーハ１０は、ストリート１４の一端(図１０の(a)において左端)が集光器６５の直下に位置するように位置付けられる。そして、集光器６５から照射される上記パルスレーザー光線LB3のY軸方向の結像点とX軸方向の集光点がストリート１４の表面に位置するように、移動手段５３を作動してレーザー光線照射手段６の高さ位置を調整する。この結果、図１０の（ｂ）に示すように集光器６５から照射されるパルスレーザー光線LB3のスポットSPは、半導体ウエーハ１０に形成されたストリート１４の表面に位置付けられることになる。

次に、集光器６５から上記パルスレーザー光線LB3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１０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。そして、図１０の（c）で示すようにストリート１４の他端（図１０(c)において右端）が集光器６５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。

この結果、半導体ウエーハ１０のストリート１４には、図示の実施形態においては図１１に示すように幅(D)が６０μmの積層体１２より深いレーザー加工溝１４０が形成される。このように、本発明のレーザー加工装置によれば、幅の広いレーザー加工溝１４０を形成することができるので、生産性が向上する。また、上記レーザー加工溝１４０を形成するパルスレーザー光線LB3のスポットSPのY軸方向のエネルギー分布はガウシアン分布の裾野が蹴られ垂直な分布に修正されており、Y軸方向の両側の急峻なエネルギーが積層体１２の加工面(上面)に対して垂直に照射されるので、レーザー加工溝１４０はそれぞれ外側が積層体１２の加工面(上面)に対して垂直に形成されため、積層体１２に剥離が生じない。

なお、上記レーザー光線照射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。
レーザー光線の光源：ＹＶＯ４レーザーまたはＹＡＧレーザー
波長：３５５ｎｍ
平均出力：３．０Ｗ
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
加工送り速度：３００ｍｍ／秒

半導体ウエーハ１０に形成された全てのストリート１４に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をストリート１４に沿って切断する切削工程を実施する。即ち、図１２(a)に示すように切削装置１６のチャックテーブル１６１上にレーザー光線照射工程が実施された半導体ウエーハ１０を表面１０ａを上側にして載置し、図示しない吸引手段によって半導体ウエーハ１０をチャックテーブル１６１上に保持する。次に、半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル１６１を切削加工領域の切削開始位置に移動する。このとき、図１２(a)で示すように半導体ウエーハ１０は切削すべきストリート１４の一端（図１２(a)において左端）が切削ブレード１６２の直下より所定量右側に位置するように位置付けられる。このとき、切削ブレード１６２は、図１２(b)で示すようにレーザー加工溝１４０の幅(D) 内に位置付けられる。

このようにしてチャックテーブル１６１即ち半導体ウエーハ１０が切削加工領域の切削開始位置に位置付けられたならば、切削ブレード１６２を図１２(a)において２点鎖線で示す待機位置から下方に切り込み送りし、図１２(c)において実線で示すように所定の切り込み送り位置に位置付ける。この切り込み送り位置は、図１２(c)に示すように切削ブレード１６２の下端が半導体ウエーハ１０の裏面に貼着された保護テープTに達する位置に設定されている。

次に、図１２(a)に示すように切削ブレード１６２を矢印１６２aで示す方向に所定の回転速度で回転せしめ、チャックテーブル１６１即ち半導体ウエーハ１０を図１２(a)において矢印Ｘ１で示す方向に所定の切削送り速度で移動せしめる。そして、チャックテーブル１６１即ち半導体ウエーハ１０の他端（図１２(a)において右端）が切削ブレード１６２の直下より所定量左側に位置するまで達したら、チャックテーブル１６１即ち半導体ウエーハ１０の移動を停止する。このようにチャックテーブル１６１即ち半導体ウエーハ１０を切削送りすることにより、半導体ウエーハ１０はストリート１４に沿って切断される。このとき、レーザー加工溝１４０が上述したように外側において積層体１２の加工面(上面)に対して垂直に形成されているので、切削ブレード１６２がストリート１４の両側部における積層体１２に作用することはない。

次に、チャックテーブル１６１即ち半導体ウエーハ１０を図１２(a)において紙面に垂直な方向（割り出し送り方向）にストリート１４の間隔に相当する量割り出し送りし、次に切削すべきストリート１４を切削ブレード１６２と対応する位置に位置付け、図１２(a)に示す状態に戻す。そして、上記と同様に切削工程を実施する。

なお、上記切削工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
切削ブレード：外径５２ｍｍ、厚さ２０μｍ
切削ブレードの回転速度：４００００ｒｐｍ
切削送り速度：５０ｍｍ／秒

上述した切削工程を半導体ウエーハ１０に形成された全てのストリート１４に実施する。この結果、半導体ウエーハ１０はストリート１４に沿って切断され、個々のデバイスに分割される。

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
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
５１：ユニットホルダ
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：エネルギー分布修正手段
６３１：マスク部材
６４：エネルギー密度調整手段
６４１：シリンドリカルレンズ
６５：集光器
６５１：方向変換ミラー
６５２：集光レンズ
７：撮像手段
１０：半導体ウエーハ(被加工物)
１１：半導体基板
１２：積層体
１３：デバイス
１４：ストリート
１６：切削装置
１６１：切削装置のチャックテーブル
１６２：切削ブレード

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）に相対移動する加工送り手段と、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）に相対移動する割り出し送り手段とを具備し、該レーザー光線照射手段が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レンズを備えてい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、該レーザー光線発振手段と該集光レンズとの間に配設され該レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線のY軸方向のエネルギー分布のガウシアンの裾野部分を垂直な分布に形成するエネルギー分布修正手段と、該エネルギー分布修正手段によってエネルギー分布が修正されたレーザー光線のX軸方向のエネルギー密度を調整するエネルギー密度調整手段を具備している、
ことを特徴とするレーザー加工装置
該エネルギー分布修正手段は、該レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線のY軸方向の通過を規制するスリットを備えたマスク部材からなっている、請求項１記載のレーザー加工装置。
該エネルギー密度調整手段は、シリンドリカルレンズによって構成されている、請求項１又は２記載のレーザー加工装置。
該集光レンズは、該エネルギー密度調整手段によってX軸方向のエネルギー密度が調整されたレーザー光線をY軸方向において該チャックテーブルに保持された被加工物の上面で結像するとともにX軸方向において該チャックテーブルに保持された被加工物の上面で集光する、請求項１から３のいずれかに記載のレーザー加工装置。