JP2016107330A - レーザー加工装置およびウエーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエーハの表面側からレーザー光線の集光点を内部に位置付け、分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射しても、デバイスを損傷させることなくウエーハの内部に分割予定ラインに沿って改質層を形成することができるレーザー加工装置およびウエーハの加工方法を提供する。
【解決手段】レーザー光線照射手段５２は、レーザー光線を発振するレーザー光線発振手段５３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て被加工物保持手段３６の保持面に保持された被加工物ｗに照射する集光器５４と、レーザー光線発振手段と集光器との間に配設され被加工物保持手段に保持された被加工物に照射されるレーザー光線のスポットが被加工物の被照射面において適正な大きさのスポットとなるように調整するスポット調整手段５６とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウエーハ等のウエーハの内部に分割予定ラインに沿って改質層を形成するレーザー加工装置およびウエーハの加工方法に関する。

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。

上述したウエーハを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、ウエーハを分割する技術である。（例えば、特許文献１参照。）

しかるに、レーザー光線の集光点をウエーハの内部に位置付けるためには、円錐底面のようなスポットをウエーハに形成された分割予定ラインの表面である被照射面に位置付けることになり、分割予定ラインの幅を大きくしないと分割予定ラインを超えてデバイスにもレーザー光線のスポットが位置付けられ、デバイスが損傷するという問題がある。

このような問題を解消するために、ウエーハの裏面側からレーザー光線の集光点を内部に位置付け、分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射することによりウエーハの内部に分割予定ラインに沿って改質層を形成するレーザー加工方法が提案されている。（例えば、特許文献２参照。）

特許第３４０８８０５号公報 特開２００９−２００１４０号公報

而して、ウエーハの裏面側からレーザー光線の集光点を内部に位置付けて分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射するレーザー加工方法を実施すると、その後の加工プロセスにおいてウエーハを反転する必要があり、工程が増加して生産性が悪いという問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、ウエーハの表面側からレーザー光線の集光点を内部に位置付け、分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射しても、デバイスを損傷させることなくウエーハの内部に分割予定ラインに沿って改質層を形成することができるレーザー加工装置およびウエーハの加工方法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保持面を有する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段の保持面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、該被加工物保持手段と該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、該被加工物保持手段の保持面に保持された被加工物の加工すべき領域を撮像する撮像手段と、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被加工物保持手段の保持面に保持された被加工物に照射する集光器と、該レーザー光線発振手段と該集光器との間に配設され該被加工物保持手段に保持された被加工物に照射されるレーザー光線のスポットが被加工物の被照射面において適正な大きさのスポットとなるように調整するスポット調整手段とを備えている、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。

上記スポット調整手段は、シリンドリカルレンズを含んでいる。
また、上記スポット調整手段は、長穴を有するマスク部材を含んでいる。

また、本発明によれば、表面に複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハの内部に、請求項１に記載されたレーザー加工装置を用いて分割予定ラインに沿って改質層を形成するウエーハの加工方法であって、
該被加工物保持手段の保持面にウエーハの裏面を対面させウエーハの表面を露出させて保持するウエーハ保持工程と、
該ウエーハ保持工程が実施されたウエーハの分割予定ラインを該撮像手段によって撮像して分割予定ラインの幅寸法を検出する分割予定ライン検出工程と、
該集光器から照射されるレーザー光線のスポットが分割予定ラインの幅内に位置付けるとともに集光点を分割予定ラインと対応するウエーハの内部に位置付けるように該スポット調整手段を調整するスポット調整工程と、
該集光器からレーザー光線を照射しつつ該移動手段を作動することにより、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って改質層を形成する改質層形成工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。

本発明によるレーザー加工装置は、被加工物保持手段の保持面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て該被加工物保持手段の保持面に保持された被加工物に照射する集光器と、レーザー光線発振手段と該集光器との間に配設され該被加工物保持手段に保持された被加工物に照射されるレーザー光線のスポットが被加工物の被照射面において適正な大きさのスポットとなるように調整するスポット調整手段とを備えているので、例えば表面に複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハの内部に、分割予定ラインに沿って改質層を形成する場合には、ウエーハの被照射面に照射されるレーザー光線のスポットを分割予定ラインの幅内に位置付けられることができる。このようにウエーハの被照射面に照射されるレーザー光線のスポットが分割予定ラインの幅内に位置付けられているので、分割予定ラインを超えてレーザー光線がデバイスに照射されることがなく、デバイスが損傷するという問題が解消する。

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た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構成図。 図１に示すレーザー加工装置に装備された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構成図。 図１に示すレーザー加工装置に装備された制御手段のブロック構成図。 被加工物としての半導体ウエーハの斜視図。 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し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実施するスポット判定工程の説明図。 図１に示すレーザー加工装置によって実施するスポット調整工程の説明図。 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１に示すレーザー加工装置によって実施するスポット調整工程の他の実施形態を示す説明図。

以下、本発明に従って構成されたレーザー加工装置およびウエーハの加工方法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、本発明によるレーザー光線のスポット形状検出方法を実施するための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Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対して垂直な矢印Ｚで示す集光点位置調整方向（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１の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に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、被加工物を保持する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計測物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、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。

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、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Ｙ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５２を具備しており、ユニットホルダ５１が上記可動支持基台４２の装着部４２２に一対の案内レール４２３、４２３に沿って移動可能に配設されている。レーザー光線照射手段５２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５２１を含んでいる。以下、レーザー光線照射手段５２の第１の実施形態について、図２の（ａ）および（ｂ）を参照して説明する。
図２の（ａ）および（ｂ）に示すレーザー光線照射手段５２は、ケーシング５２１内に配設されたパルスレーザー光線発振手段５３と、該パルスレーザー光線発振手段５３から発振されたパルスレーザー光線を集光して被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６の上面である保持面に保持された被加工物Ｗに照射する集光レンズ５４１を備えた集光器５４と、該パルスレーザー光線発振手段５３と該集光器５４との間に配設されパルスレーザー光線発振手段５３から発振されたレーザー光線を集光器５４に向けて方向変換する方向変換ミラー５５と、該方向変換ミラー５５と集光器５４との間に配設されたスポット調整手段５６を具備している。パルスレーザー光線発振手段５３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５３１と、これに付設された繰り返し周波数設定手段５３２とから構成されている。このように構成されたパルスレーザー光線発振手段５３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ＬＢａを発振する。

上記スポット調整手段５６は、図示の実施形態においてはシリンドリカル凹レンズ５６１と、該シリンドリカル凹レンズ５６１を図２の（ａ）において実線で示す作用位置と、２点鎖線で示す退避位置に位置付けるアクチュエータ５６２とによって構成されている。このシリンドリカル凹レンズ５６１は、集光レンズ５４１を介してチャックテーブル３６に保持された被加工物Ｗに照射されるパルスレーザー光線のスポットが被加工物Ｗの被照射面（上面）において加工送り方向（Ｘ軸方向）が長く加工送り方向（Ｘ軸方向）と直交する割り出し送り方向（Ｙ軸方向）が短い形状になるように形成する機能を備えている。ここで、パルスレーザー光線発振手段５３から発振されるパルスレーザー光線ＬＢａのスポットについて、図２の（ａ）および（ｂ）を参照して説明する。パルスレーザー光線発振手段５３から発振されるパルスレーザー光線ＬＢａのスポット（断面形状）は円形である。スポット（断面形状）は円形のパルスレーザー光線ＬＢａは、方向変換ミラー５５を介してシリンドリカル凹レンズ５６１を通過することにより、加工送り方向（Ｘ軸方向）が拡張されてスポット（断面形状）が楕円（長軸：Ｘ軸方向がＤ１、短軸：Ｙ軸方向がＤ２）のレーザー光線ＬＢｂとなる。このパルスレーザー光線ＬＢｂは集光レンズ５４１によって集光され、チャックテーブル３６に保持された被加工物Ｗの被照射面（上面）に楕円（長軸：Ｘ軸方向がｄ１、短軸：Ｙ軸方向がｄ２）のスポットＳ１が形成される。なお、集光レンズ５４１によって集光されたパルスレーザー光線は、Ｙ軸方向の集光点が図２の（ａ）に示すようにＰ１となるが、Ｘ軸方向はシリンドリカル凹レンズ５６１によって一端拡径されているので集光点が図２の（ｂ）に示すようにＰ１より下方のＰ２となる。

次に、レーザー光線照射手段５２を構成するスポット調整手段５６の他の実施形態について、図３の（ａ）および（ｂ）を参照して説明する。
図３の（ａ）および（ｂ）に示すスポット調整手段５６は、長穴５６３ａを有するマスク部材５６３と、該マスク部材５６３を図３の（ａ）および（ｂ）において実線で示す作用位置と、２点鎖線で示す退避位置に位置付けるアクチュエータ５６４とによって構成されている。
このマスク部材５６３に形成された長穴５６３ａは、図示の実施形態においては長方形をなし、加工送り方向（Ｘ軸方向）Δｘが長く割り出し送り方向（Ｙ軸方向）Δｙが短く形成されている。図３の（ａ）および（ｂ）に示すスポット調整手段５６はこのように構成されているので、上記パルスレーザー光線発振手段５３から発振されるスポット（断面形状）が円形のパルスレーザー光線ＬＢａは、マスク部材５６３に形成された長穴５６３ａを通過することにより、スポット（断面形状）が長方形（Ｘ軸方向がΔＸ、Ｙ軸方向がΔＹ）のレーザー光線ＬＢｃとなる。このレーザー光線ＬＢｃは集光レンズ５４１によって集光され、チャックテーブル３６に保持された被加工物Ｗの被照射面（上面）に長方形（Ｘ軸方向がΔｘ、Ｙ軸方向がΔｙ）のスポットＳ２が形成される。

図１に戻って説明を続けると、レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の前端部には、上記集光器５４から照射されるレーザー光線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６が配設されている。この撮像手段６は、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子（ＣＣＤ）等を備え、撮像した画像データを後述する制御手段に送る。

図１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Ｚ軸方向に移動させるためのＺ軸方向移動手段５７を具備している。Ｚ軸方向移動手段５７は、上記Ｘ軸方向移動手段３７や第１のＹ軸方向移動手段３８および第２のＹ軸方向移動手段４３と同様に一対の案内レール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５７２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５７２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とレーザー光線照射手段５２を一対の案内レール４２３、４２３に沿ってＺ軸方向に移動せしめる。

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、レーザー光線照射手段５２のＺ軸方向位置を検出するためのＺ軸方向位置検出手段５８を具備している。Ｚ軸方向位置検出手段５８は、上記案内レール４２３、４２３と平行に配設されたリニアスケール５８ａと、上記ユニットホルダ５１に取り付けられユニットホルダ５１とともにリニアスケール５８ａに沿って移動する読み取りヘッド５８ｂとからなっている。このＺ軸方向位置検出手段５８の読み取りヘッド５８ｂは、図示の実施形態においては０．1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。

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７を具備している。制御手段７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）７１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）７２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）７３と、入力インターフェース７４および出力インターフェース７５とを備えている。制御手段７の入力インターフェース７４には、上記Ｚ軸方向位置検出手段５８の読み取りヘッド５８ｂ、撮像手段６等からの検出信号が入力される。そして、制御手段７の出力インターフェース７５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５７のパルスモータ５７２、パルスレーザー光線発振手段５３、スポット調整手段５６のアクチュエータ５６２（または５６４）、表示手段７０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。なお、以下の説明においては、先ず、上記レーザー光線照射手段５２を構成するスポット調整手段５６として図２の（ａ）および（ｂ）に示すシリンドリカル凹レンズ５６１およびアクチュエータ５６２を適用した例について説明する。

図５には、上述した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１０の斜視図が示されている。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っており、表面１０ａに複数の分割予定ライン１０１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１０１によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１０２が形成されている。

上述した半導体ウエーハ１０の内部に分割予定ライン１０１に沿って改質層を形成するためには、先ず、半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂに合成樹脂からなるダイシングテープの表面を貼着するとともに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６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１０の裏面１０ｂを貼着する。なお、ダイシングテープＴは、図示の実施形態においては塩化ビニール(ＰＶＣ)シートによって形成されている。

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１０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、半導体ウエーハ１０をダイシングテープＴを介してチャックテーブル３６上に吸引保持する（ウエーハ保持工程）。なお、半導体ウエーハ１０をダイシングテープＴを介して環状のフレームＦ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。

上述した被加工物保持工程を実施したならば、加工送り手段３７を作動して半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３６を撮像手段６の直下に位置付ける。チャックテーブル３６が撮像手段６の直下に位置付けられると、撮像手段６および制御手段７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工程を実行する。即ち、撮像手段６および制御手段７は、半導体ウエーハ１０の所定方向に形成されている分割予定ライン１０１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５４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分割予定ライン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。

上述したアライメント工程を実施したならば、制御手段７はＸ軸方向移動手段３７を作動してチャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１０１を撮像手段６の直下に位置付け、撮像手段６を作動して分割予定ライン１０１を撮像せしめる。そして撮像手段６は、撮像した画像信号を制御手段７に送る。制御手段７は、撮像手段６から送られた画像信号に基づいて、分割予定ライン１０１の幅（Ｙ軸方向幅）寸法を検出する（分割予定ライン検出工程）。

次に制御手段７は、パルスレーザー光線発振手段５３から発振されるスポット（断面形状）が円形のパルスレーザー光線ＬＢａがスポット調整手段５６を介さないで集光点を半導体ウエーハ１０の被照射面（上面）から所定の内部に位置付けたとき、半導体ウエーハ１０の被照射面（上面）に照射されるパルスレーザー光線のスポットＳの大きさを演算する。この被照射面（上面）に照射されるパルスレーザー光線のスポットＳの大きさは、パルスレーザー光線発振手段５３から発振されるパルスレーザー光線ＬＢａの直径、集光レンズ５４１の開口数（ＮＡ）、被照射面（上面）から所定の内部に位置付ける集光点位置に基づいて求める。そして、制御手段７はスポットＳが分割予定ライン１０１の幅（Ｙ軸方向幅）内に位置付けられるか否かを判定する（スポット判定工程）。即ち、図７の（ａ）に示すようにスポットＳが分割予定ライン１０１の幅（Ｙ軸方向幅）内に位置付けられる場合には、制御手段７はスポット調整手段５６のアクチュエータ５６２を作動してシリンドリカル凹レンズ５６１を図２の（ａ）において２点鎖線で示す退避位置に位置付ける。一方、分割予定ライン１０１の幅が狭く図７の（ｂ）に示すようにスポットＳが分割予定ライン１０１の幅（Ｙ軸方向幅）を超えて位置付けられる場合には、制御手段７はスポット調整手段５６のアクチュエータ５６２を作動してシリンドリカル凹レンズ５６１を図２の（ａ）において実線で示す作用位置に位置付ける。なお、図７の（ａ）および図７の（ｂ）に示す半導体ウエーハ１０の被照射面（上面）に照射されるパルスレーザー光線のスポットSと分割予定ライン１０１の幅（Ｙ軸方向幅）との関係は、表示手段７０に表示される。

次に、制御手段７は、上記Ｚ軸方向移動手段５７のパルスモータ５７２を作動して集光器５４を上昇させて図８に示すようにシリンドリカル凹レンズ５６１を通して半導体ウエーハ１０の被照射面（上面）に照射されるパルスレーザー光線の楕円形のスポットS1の短軸（ｄ２）（図２参照）が分割予定ライン１０１の幅（Ｙ軸方向幅）内に位置付けられるように調整する。なお、集光器５４を上昇させると、上述したように集光レンズ５４１によって集光されるレーザー光線のＹ軸方向の集光点は図２の（ａ）に示すようにＰ１となるが、Ｘ軸方向はシリンドリカル凹レンズ５６１によって一端拡径されているので集光点が図２の（ｂ）に示すようにＰ１より下方のＰ２となるので、集光レンズ５４１によって集光されるレーザー光線の集光点は半導体ウエーハ１０の内部に位置付けられることになる（スポット調整工程）。なお、図８に示す半導体ウエーハ１０の被照射面（上面）に照射されるパルスレーザー光線のスポットＳ１と分割予定ライン１０１の幅（Ｙ軸方向幅）との関係は、表示手段７０に表示される。

以上のようにしてスポット調整工程を実施したならば、制御手段７はＸ軸方向移動手段３７および第１のＹ軸方向移動手段３８を作動して図９の（ａ）で示すようにチャックテーブル３６をレーザー光線照射手段５２の集光器５４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１０１の一端(図９の（ａ）において左端)を集光器５４の直下に位置付ける。次に制御手段７は、レーザー光線照射手段５２のレーザー光線発振手段５３を作動し集光器５４から半導体ウエーハに対して透過性を有する波長（１０６４ｎｍ）のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３６を図９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、分割予定ライン１０１の他端（図９の（ｂ）において右端）が集光器５４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の移動を停止する。この結果、図９の（ｂ）に示すように半導体ウエーハ１０には、内部に分割予定ライン１０１に沿って改質層１１０が形成される（改質層形成工程）。この改質層形成工程においては、上述した図７の(b)または図８に示すように半導体ウエーハ１０の被照射面（上面）に照射されるパルスレーザー光線のスポットSまたはS1が分割予定ライン１０１の幅（Ｙ軸方向幅）内に位置付けられているので、分割予定ライン１０１を超えてパルスレーザー光線がデバイスに照射されることがなく、デバイスが損傷するという問題が解消する。

上記改質層形成工程は、以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の光源 ：ＹＶＯ４レーザーまたはＹＡＧレーザー
波長 ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数 ：５０ｋＨＺ
平均出力 ：０．５Ｗ
加工送り速度 ：３００ｍｍ／秒

以上のようにして全ての分割予定ライン１０１に沿って改質層１１０が形成された半導体ウエーハ１０は、改質層１１０が形成された分割予定ライン１０１に沿って個々のデバイスに分割する分割工程に搬送される。

次に、上記レーザー光線照射手段５２を構成するスポット調整手段５６として図３の（ａ）および（ｂ）に示す長穴５６３ａを有するマスク部材５６３およびアクチュエータ５６４を適用した例について説明する。
マスク部材５６３およびアクチュエータ５６４とからなるスポット調整手段５６を用いた場合にも、上記分割予定ライン検出工程およびスポット判定工程を実施する。そして、制御手段７は図７の（ａ）に示すようにスポットＳが分割予定ライン１０１の幅（Ｙ軸方向幅）内に位置付けられる場合には、制御手段７はスポット調整手段５６のアクチュエータ５６４を作動してマスク部材５６３を図３の（ａ）において２点鎖線で示す退避位置に位置付ける。一方、分割予定ライン１０１の幅が狭く図７の（ｂ）に示すようにスポットSが分割予定ライン１０１の幅（Ｙ軸方向幅）を超えて位置付けられる場合には、制御手段７はスポット調整手段５６のアクチュエータ５６４を作動してマスク部材５６３を図３の（ａ）において実線で示す作用位置に位置付ける。この結果、マスク部材５６３の長穴５６３ａを通して半導体ウエーハ１０の被照射面（上面）に照射されるパルスレーザー光線の長方形のスポットＳ２は、図１０に示すようにＹ軸方向のΔＹ（図３参照）が分割予定ライン１０１の幅（Ｙ軸方向幅）内に位置付けられることになる（スポット調整工程）。このようにしてスポット調整工程を実施したならば、上記改質層形成工程を実施する。この改質層形成工程においても、上述した図７の（ａ）または図１０に示すように半導体ウエーハ１０の被照射面（上面）に照射されるパルスレーザー光線のスポットＳまたはＳ２が分割予定ライン１０１の幅（Ｙ軸方向幅）内に位置付けられているので、分割予定ライン１０１を超えてパルスレーザー光線がデバイスに照射されることがなく、デバイスが損傷するという問題が解消する。

以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。例えば、上述した実施形態においてはスポット調整手段５６を構成するシリンドリカル凹レンズ５６１およびマスク部材５６３はそれぞれ１個用いた例を示したが、それぞれ複数個用いることにより被照射面に照射されるパルスレーザー光線のスポットの大きさを分割予定ライン１０１の幅に対応して調整することができる。

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：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
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
５２：レーザー光線照射手段
５３：パルスレーザー光線発振手段
５４：集光器
５６：スポット調整手段
５７：Ｚ軸方向移動手段
５８：Ｚ軸方向位置検出手段
６：撮像手段
７：制御手段
７０：表示手段

Claims (4)

1. 被加工物を保持する保持面を有する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段の保持面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、該被加工物保持手段と該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、該被加工物保持手段の保持面に保持された被加工物の加工すべき領域を撮像する撮像手段と、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被加工物保持手段の保持面に保持された被加工物に照射する集光器と、該レーザー光線発振手段と該集光器との間に配設され該被加工物保持手段に保持された被加工物に照射されるレーザー光線のスポットが被加工物の被照射面において適正な大きさのスポットとなるように調整するスポット調整手段とを備えている、
   ことを特徴とするレーザー加工装置。
2. 該スポット調整手段は、シリンドリカルレンズを含んでいる、請求項１記載のレーザー加工装置。
3. 該スポット調整手段は、長穴を有するマスク部材を含んでいる、請求項１記載のレーザー加工装置。
4. 表面に複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハの内部に、請求項１に記載されたレーザー加工装置を用いて分割予定ラインに沿って改質層を形成するウエーハの加工方法であって、
   該被加工物保持手段の保持面にウエーハの裏面を対面させウエーハの表面を露出させて保持するウエーハ保持工程と、
   該ウエーハ保持工程が実施されたウエーハの分割予定ラインを該撮像手段によって撮像して分割予定ラインの幅寸法を検出する分割予定ライン検出工程と、
   該集光器から照射されるレーザー光線のスポットが分割予定ラインの幅内に位置付けるとともに集光点を分割予定ラインと対応するウエーハの内部に位置付けるように該スポット調整手段を調整するスポット調整工程と、
   該集光器からレーザー光線を照射しつつ該移動手段を作動することにより、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って改質層を形成する改質層形成工程と、を含む、
   ことを特徴とするウエーハの加工方法。