JP2019029560A - レーザ加工装置 - Google Patents

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勉 前田
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Abstract

【課題】分割基点の要求精度を満たすオリフラを形成すること。
【解決手段】レーザ加工装置１の制御ユニット１００は、ベアウエーハの仮オリフラを検出し、仮オリフラの向きに応じてベアウエーハに所定の出力のレーザビームを照射し、結晶方位検出用の改質層をベアウエーハの外周縁近傍に形成する検査用改質層形成部１０２と、結晶方位検出用の改質層を撮影して得た画像において、改質層の延在方向を画像のＸ軸とした場合、改質層からＹ軸方向及びベアウエーハの露出面に伸展する亀裂を検出する亀裂検出部１０３を備え、亀裂検出部１０３が亀裂を発見しなかった場合、改質層は結晶方位と平行であると判定する。
【選択図】図５−１

Description

本発明は、レーザ加工装置に関する。
発光ダイオードであるＬＥＤ素子は、輝度向上によって、表示用の光源への使用に留まらず照明への使用も進んでいる。照明の中で特に輝度や安定性への要求が強い使用用途に用いられるものとして、自動車のライトがある。自動車のライトは、安全性を確保するため、使用時において一定以上の輝度が安定的に発揮されることが求められる。そこで、ＬＥＤ素子の製造時において高い信頼性が求められる。ＬＥＤ素子の製造時、ＬＥＤ素子が表面に形成されたＧａＮウエーハからチップに分割する際に、結晶方位に沿ってチップが分割されると、チップごとの輝度のばらつきが非常に小さくなることが知られている。このため、チップを分割する際に分割基点を正確に設定したいという要求がある。分割基点の要求精度は厳しく、例えば、結晶方位に対する角度ズレ誤差範囲が０．００５°の範囲である。
ＬＥＤ素子が表面に形成されたウエーハを分割する際に、切削ブレードやダイヤモンドスクライブの他、レーザビームを照射してウエーハ内部に形成した改質層を分割基点とする分割方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特許第３４０８８０５号公報
レーザビームにより改質層を形成する際には、予めウエーハに形成された分割予定ラインと平行な改質層を形成し、ウエーハの結晶方位に沿って改質層を形成する。分割予定ラインを形成する向きの目印となる、ウエーハのオリエンテーションフラット（以下、「オリフラ」という。）は、結晶方位に対して０．５°以下程度のズレを有する。ズレを有するオリフラに沿って形成された分割予定ラインと平行な改質層を形成すると、０．００５°の範囲という分割基点の要求精度を満たさないおそれがある。これらにより、ウエーハの結晶方位を正確に検出して、分割基点の要求精度を満たすオリフラを形成することが望まれる。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、分割基点の要求精度を満たすオリフラを形成することができるレーザ加工装置を提供することにある。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のレーザ加工装置は、ウエーハを保持する回転可能なチャックテーブルと、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザビームを該チャックテーブルで保持されたウエーハに照射するレーザビーム照射ユニットと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを撮影するカメラと、各構成要素を制御する制御ユニットとを備え、おおよその結晶方位を示す仮オリフラが形成されたベアウエーハの正確な該結晶方位を割り出すレーザ加工装置であって、該制御ユニットは、該ベアウエーハの該仮オリフラを検出し、該仮オリフラの向きに応じて該ベアウエーハに所定の出力の該レーザビームを照射し、結晶方位検出用の改質層を該ベアウエーハの外周縁近傍に形成する検査用改質層形成部と、該結晶方位検出用の改質層を撮影して得た画像において、該改質層の延在方向を該画像のＸ軸とした場合、該改質層からＹ軸方向及びベアウエーハの露出面に伸展する亀裂を検出する亀裂検出部とを備え、該亀裂検出部が該亀裂を発見しなかった場合、該改質層は該結晶方位と平行であると判定することを特徴とする。
本願発明のレーザ加工装置によれば、分割基点の要求精度を満たすオリフラを形成することができる。
図１は、実施形態に係るレーザ加工装置を示す斜視図である。 図２は、実施形態に係るレーザ加工装置で改質層を形成する手順を示す概略図である。 図３は、実施形態に係るレーザ加工装置で加工する仮オリフラが形成されたウエーハを示す平面図である。 図４は、実施形態に係るレーザ加工装置の制御ユニットの構成を示すブロック図である。 図５−１は、実施形態に係るレーザ加工装置で改質層に生じた亀裂の方向を示す概略図である。 図５−２は、実施形態に係るレーザ加工装置で改質層に生じた亀裂の方向を示す概略図である。 図６は、実施形態に係るレーザ加工装置で加工するオリフラ形成用の改質層を形成したウエーハを示す平面図である。 図７は、実施形態に係るレーザ加工装置で結晶方位を判定し、オリフラ形成用の改質層の形成方法を示すフローチャートである。
以下、本発明に係る実施形態につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換または変更を行うことができる。
図１は、実施形態に係るレーザ加工装置を示す斜視図である。図２は、実施形態に係るレーザ加工装置で改質層を形成する手順を示す概略図である。図３は、実施形態に係るレーザ加工装置で加工する仮オリフラが形成されたウエーハを示す平面図である。図４は、実施形態に係るレーザ加工装置の制御ユニットの構成を示すブロック図である。図５−１は、実施形態に係るレーザ加工装置で改質層に生じた亀裂の方向を示す概略図である。図５−２は、実施形態に係るレーザ加工装置で改質層に生じた亀裂の方向を示す概略図である。図６は、実施形態に係るレーザ加工装置で加工するオリフラ形成用の改質層を形成したウエーハを示す平面図である。図７は、実施形態に係るレーザ加工装置で結晶方位を判定し、オリフラ形成用の改質層の形成方法を示すフローチャートである。
図１、図２を用いて、本実施形態に係るレーザ加工装置１を説明する。レーザ加工装置１は、おおよその結晶方位を示す仮オリフラ２０５が形成されたベアウエーハ２００の正確な結晶方位を割り出し、正確な結晶方位に沿った本オリフラ２０９（図６参照）を形成する。
図３を用いて、ベアウエーハ２００について説明する。ベアウエーハ２００は、母材のインゴットから切り出され、分割予定ラインが形成される前のウエーハである。ベアウエーハ２００は、表面２０１が環状のフレーム２１０に装着された粘着テープ２２０の表面に貼着され、裏面２０２が露出している。ベアウエーハ２００は、デバイスが形成される領域であるデバイス領域２０３と、デバイス領域２０３の外周を囲んで配置された外周余剰領域（外周縁近傍）２０４とを有する。図３においては、デバイス領域２０３と外周余剰領域２０４との境界を破線で示す。ベアウエーハ２００は、円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。本実施形態では、ベアウエーハ２００は、ガリウムを母材とするＧａＮウエーハである。
ベアウエーハ２００は、仮オリフラ２０５が形成されている。仮オリフラ２０５は、ベアウエーハ２００の母材のおおよその結晶方位を示す。仮オリフラ２０５は、分割予定ラインを形成する際の向きの目印となる。仮オリフラ２０５は、結晶方位に対して０．１°程度の誤差を含む。
本実施形態では、図３において、外周余剰領域２０４の中で仮オリフラ２０５に近い破線の円で示す領域を、検査用領域２０６という。検査用領域２０６は、ベアウエーハ２００の結晶方位検出用の検査用改質層２０７を形成する領域である。
検査用改質層２０７は、仮オリフラ２０５に比べて短い長さでよい。検査用改質層２０７は、その延在方向をＸ軸とした場合、Ｙ軸方向及びベアウエーハ２００の露出面に伸展する亀裂２０８を生じたか否かを確認可能な長さであればよい。例えば、検査用改質層２０７は、５〜２０ｍｍ程度の長さとしてもよい。
図１に戻って、レーザ加工装置１は、略直方体形状の本体部２と、本体部２の後側から上方に立設された壁部３と、壁部３から前方に張り出した支持柱４とを有する。
レーザ加工装置１は、加工対象のベアウエーハ２００を収容するカセット１０が載置可能なカセット載置台２０と、ベアウエーハ２００を保持するチャックテーブル３０と、チャックテーブル３０とレーザビーム照射ユニット７０とをＸ軸方向に相対移動させるＸ軸移動手段４０と、チャックテーブル３０とレーザビーム照射ユニット７０とをＹ軸方向に相対移動させるＹ軸移動手段５０と、チャックテーブル３０をＺ軸方向と平行な中心軸線回りに回転させる回転手段６０と、チャックテーブル３０に保持されたベアウエーハ２００にレーザビームを照射してレーザ加工するレーザビーム照射ユニット７０と、カメラ８０と、制御ユニット１００と、表示パネル１２０とを備えている。
チャックテーブル３０は、ベアウエーハ２００を保持する保持面３１を有する。保持面３１は、粘着テープ２２０を介してフレーム２１０の開口に貼着されたベアウエーハ２００を保持する。保持面３１は、ポーラスセラミック等から形成された円盤形状であり、図示しない真空吸引経路を介して図示しない真空吸引源と接続されている。保持面３１は、載置されたベアウエーハ２００を粘着テープ２２０を介して吸引し保持する。チャックテーブル３０の周囲には、ベアウエーハ２００の周囲のフレーム２１０を挟持するクランプ部３２が複数配置されている。
Ｘ軸移動手段４０は、チャックテーブル３０をＸ軸方向に移動させることで、チャックテーブル３０をＸ軸方向に加工送りする加工送り手段である。Ｘ軸移動手段４０は、軸心回りに回転自在に設けられたボールねじ４１と、ボールねじ４１を軸心回りに回転させるパルスモータ４２と、チャックテーブル３０をＸ軸方向に移動自在に支持する一対のガイドレール４３とを備える。
Ｙ軸移動手段５０は、チャックテーブル３０をＹ軸方向に移動させることで、チャックテーブル３０を割り出し送りする割り出し送り手段である。Ｙ軸移動手段５０は、軸心回りに回転自在に設けられたボールねじ５１と、ボールねじ５１を軸心回りに回転させるパルスモータ５２と、チャックテーブル３０をＹ軸方向に移動自在に支持する一対のガイドレール５３とを備える。
回転手段６０は、チャックテーブル３０をＺ軸方向と平行な中心軸線回りに回転させる。回転手段６０は、Ｘ軸移動手段４０によりＸ軸方向に移動される移動テーブル３３上に配置されている。
レーザビーム照射ユニット７０は、チャックテーブル３０に保持されたベアウエーハ２００にレーザ加工を施す。より詳しくは、レーザビーム照射ユニット７０は、チャックテーブル３０に保持されたベアウエーハ２００に対して透過性を有する波長のレーザビームを照射してベアウエーハ２００の内部に改質層を形成する。レーザビーム照射ユニット７０は、レーザビームを発振する発振手段と、ベアウエーハ２００の所望の位置にレーザビームを集光させる集光手段とを有する。レーザビーム照射ユニット７０は、支持柱４の先端に取り付けられている。
レーザビーム照射ユニット７０によって検査用改質層２０７を形成するための加工条件は、例えば次のように設定されている。集光点がウエーハ上面に近い浅い位置であることにより、形成された改質層から露出面に伸展する亀裂を生じやすい。
光源 ：ＹＡＧパルスレーザ
集光点のウエーハ上面からの深さ：３０μｍ
パルス出力 ：０．０８Ｗ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／ｓ
レーザビーム照射ユニット７０によってオリフラ形成用の改質層２０７Ｏを形成するための加工条件は、例えば次のように設定されている。また、オリフラ形成用の改質層２０７Ｏを形成する際は、レーザビーム照射ユニット７０をＸ軸方向に沿って複数回移動させてレーザビームを照射してもよい。本実施形態では、レーザビーム照射ユニット７０をＸ軸方向に沿って５回移動する「５パス」でレーザビームを照射する。
光源 ：ＹＡＧパルスレーザ
１パス目
集光点のウエーハ上面からの深さ：３０μｍ
パルス出力 ：０．０８Ｗ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／ｓ
２パス目
集光点のウエーハ上面からの深さ：１２０μｍ
パルス出力 ：０．１４Ｗ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／ｓ
３パス目
集光点のウエーハ上面からの深さ：９０μｍ
パルス出力 ：０．１０Ｗ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／ｓ
４パス目
集光点のウエーハ上面からの深さ：７０μｍ
パルス出力 ：０．１０Ｗ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／ｓ
５パス目
集光点のウエーハ上面からの深さ：５０μｍ
パルス出力 ：０．０８Ｗ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／ｓ
カメラ８０は、チャックテーブル３０に保持されたベアウエーハ２００を上方から撮像するものであり、レーザビーム照射ユニット７０とＸ軸方向に並列する位置に配設されている。カメラ８０は、支持柱４の先端に取り付けられている。カメラ８０は、可視光を検出するタイプでもよいし、ベアウエーハ２００に吸収されにくい赤外領域の光を検出するタイプの撮像素子でもよい。カメラ８０は、撮像した撮像画像を制御ユニット１００に出力する。
図４を用いて、制御ユニット１００について説明する。制御ユニット１００は、上述した構成要素をそれぞれ制御して、ベアウエーハ２００に対するレーザ加工動作をレーザ加工装置１に実施させるものである。制御ユニット１００は、コンピュータシステムを含む。制御ユニット１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置である。制御ユニット１００は、記憶装置１０１に記憶されているコンピュータプログラムに従って演算処理を実施して、レーザ加工装置１を制御するための制御信号を各構成要素に出力する。制御ユニット１００は、レーザ加工装置１の状態や撮像画像などを表示する表示パネル１２０と接続されている。
制御ユニット１００は、記憶装置１０１と、検査用改質層形成部１０２と、亀裂検出部１０３と、亀裂方向判定部１０４と、テーブル回転指示部１０５と、オリフラ形成指示部１０６とを備える。
記憶装置１０１は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）またはＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）のようなメモリを有する。記憶装置１０１は、制御ユニット１００における処理に必要なプログラムやデータを記憶する。記憶装置１０１は、ベアウエーハ２００を加工する加工条件を記憶する。
検査用改質層形成部１０２は、ベアウエーハ２００の仮オリフラ２０５を検出し、検査用領域２０６に、仮オリフラ２０５の向きに応じてベアウエーハ２００に所定の加工条件のレーザビームを照射して、検査用改質層２０７を形成する。
亀裂検出部１０３は、検査用改質層２０７をカメラ８０によって撮影して得た撮像画像に画像処理を行って、検査用改質層２０７の延在方向、即ちレーザー光線を照射した加工送り方向を撮像画像におけるＸ軸とした場合、検査用改質層２０７からＹ軸方向及びベアウエーハ２００の露出面である裏面２０２に伸展する亀裂２０８を検出する。
図５−１、図５−２を用いて、亀裂２０８について説明する。亀裂２０８は、検査用改質層２０７の延在方向が結晶方位に対して角度ズレ誤差範囲外のズレを有する場合、検査用改質層２０７の延在方向をＸ軸として、Ｘ軸成分とＹ軸成分とを有する階段状に形成される。図５−１、図５−２においては、１本目から３本目に形成した検査用改質層２０７１ないし検査用改質層２０７３によって生じた亀裂２０８１ないし亀裂２０８３が、階段状に形成されている。亀裂２０８は、検査用改質層２０７の延在方向が結晶方位に対して角度ズレ誤差範囲内である場合、検査用改質層２０７のみが形成され、亀裂の発生は無い、または、単位長さ当たり所定以下の数の発生に留まる。図５−１、図５−２においては、４本目に形成した検査用改質層２０７４は、直線状に形成されている。
亀裂方向判定部１０４は、検査用改質層２０７をカメラ８０によって撮影して得た撮像画像に画像処理を行って、亀裂検出部１０３によって検出した亀裂２０８が撮像画像におけるＹ軸の正負どちら側に偏って伸展したかを判定する。より詳しくは、亀裂方向判定部１０４は、撮像画像において、亀裂２０８の階段の頂部が、亀裂２０８の延在方向に対してＹ軸の正負どちら側に形成されているかを判定する。亀裂２０８の方向は、検査用改質層２０７の結晶方位に対するズレ方向を示す。亀裂２０８の方向は、次の検査用改質層２０７を形成するべき方向、言い換えると、チャックテーブル３０を回転する方向と反対方向である。
図５−１、図５−２を用いて、亀裂２０８の方向について説明する。図５−１においては、亀裂２０８１ないし亀裂２０８３の階段の頂部は、亀裂２０８１ないし亀裂２０８３の延在方向に対してＹ軸の正側に形成されている。図５−２においては、亀裂２０８１、亀裂２０８２の階段の頂部は、亀裂２０８１、亀裂２０８２の延在方向に対してＹ軸の正側に形成されている。亀裂２０８３の階段の頂部は、亀裂２０８３の延在方向に対してＹ軸の負側に形成されている。
テーブル回転指示部１０５は、検査用改質層２０７を再度形成するために、亀裂２０８が偏って伸展した側と反対方向へチャックテーブル３０を所定角度回転させる。チャックテーブル３０の回転角度は、結晶方位に対する仮オリフラ２０５のズレ角度および新たに形成するオリフラの結晶方位に対する角度ズレ誤差範囲に応じて設定される。本実施形態では、チャックテーブル３０の回転角度は、結晶方位に対する仮オリフラ２０５のズレ角度および新たに形成するオリフラの結晶方位に対する角度ズレ誤差範囲に応じて設定されたインデックス角度である。例えば、本実施形態では、仮オリフラのズレ角度は０．１°で、角度ズレ誤差範囲は０．０１°となる。
本実施形態では、チャックテーブル３０の回転角度は、第一インデックス角度０．０５°、第二インデックス角度０．０２°、第三インデックス角度０．０１°、第四インデックス角度０．００５°とする。例えば、亀裂２０８の偏りが小さくなるにつれて、言い換えると、亀裂２０８の階段の数が少なくなるにつれて、インデックス角度を小さくしてチャックテーブル３０を回転してもよい。または、例えば、亀裂２０８の階段の数が所定値以下の場合、インデックス角度を一段小さくしてチャックテーブル３０を回転してもよい。
本実施形態では、まず、１本目の検査用改質層２０７によって生じた亀裂２０８が偏って伸展した側と反対方向へ第一インデックス角度でチャックテーブル３０を回転して、２本目の検査用改質層２０７を形成する。２本目の検査用改質層２０７によって生じた２本目の亀裂２０８が伸展した方向が、１本目の亀裂２０８が偏って伸展した方向と同じである場合、前回と同じ方向に第一インデックス角度でチャックテーブル３０を回転して、３本目の検査用改質層２０７を形成する。２本目の検査用改質層２０７によって生じた２本目の亀裂２０８が伸展した方向が、１本目の亀裂２０８が偏って伸展した方向と反対側である場合、前回と反対方向に第二インデックス角度でチャックテーブル３０を回転して、３本目の検査用改質層２０７を形成する。このような処理を繰り返すことで、亀裂の発生が無い、または、単位長さ当たり所定以下の数の発生に留まる検査用改質層２０７が形成される。
図６を用いて、オリフラ形成指示部１０６について説明する。オリフラ形成指示部１０６は、亀裂検出部１０３が階段状の亀裂２０８を検出しなかった場合、言い換えると、検査用改質層２０７が直線状に形成されている場合、直線状の検査用改質層２０７の延在方向と平行に、所定の加工条件のレーザビームをベアウエーハ２００に照射して、オリフラ形成用の改質層２０７Ｏをベアウエーハ２００に形成する。
本実施形態では、オリフラ形成用の改質層２０７Ｏは、ベアウエーハ２００の中心点を挟んで仮オリフラ２０５と向かい合う外周余剰領域２０４内に形成する。
表示パネル１２０は、液晶表示装置などにより構成される。表示パネル１２０は、制御ユニット１００からの制御信号に基づいて、カメラ８０によって撮像されたチャックテーブル３０に保持されたベアウエーハ２００の撮像画像を表示する。
次に、図７を用いて、本実施形態に係るレーザ加工装置１で結晶方位を判定し、オリフラ形成用の改質層２０７Ｏを形成する方法と作用とについて説明する。
まず、オペレータは、ベアウエーハ２００をチャックテーブル３０によって保持させる。より詳しくは、オペレータは、ベアウエーハ２００を裏面２０２が上を向いて露出するように、粘着テープ２２０を介してフレーム２１０の開口に貼着されたベアウエーハ２００の表面２０１を保持面３１によって吸引保持させる。
制御ユニット１００は、Ｘ軸移動手段４０とＹ軸移動手段５０とによって、チャックテーブル３０を移動して、カメラ８０の下方にチャックテーブル３０に保持されたベアウエーハ２００を位置付ける。そして、制御ユニット１００は、カメラ８０によってベアウエーハ２００を撮像させる。カメラ８０は、撮像画像を制御ユニット１００に出力する。制御ユニット１００は、撮像画像を表示パネル１２０に表示させてもよい。
制御ユニット１００は、検査用改質層２０７を形成する（ステップＳＰ１）。より詳しくは、制御ユニット１００は、検査用改質層形成部１０２によって、撮像画像からベアウエーハ２００の仮オリフラ２０５を検出する。制御ユニット１００は、検出した仮オリフラ２０５の延在方向とＸ軸方向とが一致するように調整する。制御ユニット１００は、チャックテーブル３０を、Ｘ軸移動手段４０やＹ軸移動手段５０によって、集光器が位置するレーザビーム照射領域に移動して、検査用領域２０６の所望の位置（図２においては検査用改質層２０７の左端に対応する位置）を集光器の直下に位置付ける。検査用改質層形成部１０２によって、制御ユニット１００は、加工条件に基づいて、検査用領域２０６の所望の位置から仮オリフラ２０５の延在方向に沿ってレーザビームの集光点を位置付けレーザビームを照射しながら、Ｘ軸移動手段４０によって、チャックテーブル３０を図２の矢印で示す加工送り方向に所定の加工送り速度で移動する。制御ユニット１００は、Ｘ軸移動手段４０によってチャックテーブル３０を所定量移動させたら、レーザビーム照射ユニット７０によるレーザビームの照射を停止し、チャックテーブル３０の移動を停止する。
このようにして、制御ユニット１００は、検査用改質層形成部１０２によって、ベアウエーハ２００の検査用領域２０６に、仮オリフラ２０５の延在方向に沿った１本目の検査用改質層２０７を形成する。
制御ユニット１００は、検査用改質層２０７の階段状の亀裂２０８を検出したか否かを判定する（ステップＳＰ２）。制御ユニット１００は、亀裂検出部１０３によって、撮像画像において検査用改質層２０７の延在方向をＸ軸とした場合、検査用改質層２０７からＹ軸方向及びベアウエーハ２００の裏面２０２に伸展する亀裂２０８を検出する。言い換えると、制御ユニット１００は、亀裂検出部１０３によって、撮像画像において、検査用改質層２０７の延在方向と異なる方向に伸展し裏面２０２に露出した亀裂２０８を検出する。このような亀裂２０８は、検査用改質層２０７の延在方向に対して階段状に形成されている。制御ユニット１００は、亀裂検出部１０３によって、階段状の亀裂２０８を検出したと判定した場合（ステップＳＰ２でＹｅｓ）、ステップＳＰ３に進む。制御ユニット１００は、亀裂検出部１０３によって、階段状の亀裂２０８を検出していないと判定した場合（ステップＳＰ２でＮｏ）、ステップＳＰ６に進む。階段状の亀裂２０８を検出していないと判定した場合（ステップＳＰ２でＮｏ）、検査用改質層２０７の延在方向は角度ズレ誤差範囲の要求精度を満たしている。言い換えると、階段状の亀裂２０８を検出していないと判定した場合（ステップＳＰ２でＮｏ）、検査用改質層２０７の延在方向が結晶方位である。
制御ユニット１００は、亀裂２０８の方向を判定する（ステップＳＰ３）。より詳しくは、制御ユニット１００は、亀裂方向判定部１０４によって、階段状の亀裂２０８が撮像画像におけるＹ軸の正負どちら側に偏って伸展したかを画像処理により判定する。例えば、図５−１に示す１本目に形成した検査用改質層２０７１の場合、制御ユニット１００は、亀裂方向判定部１０４によって、階段状の亀裂２０８１はＹ軸の正側に偏って伸展したと判定する。
制御ユニット１００は、亀裂２０８の方向と反対方向にチャックテーブル３０を回転する（ステップＳＰ４）。より詳しくは、制御ユニット１００は、検査用改質層２０７を再度形成するために、テーブル回転指示部１０５によって、亀裂２０８が偏って伸展した側と反対方向へチャックテーブル３０を所定角度回転させる制御信号を回転手段６０に出力する。本実施形態では、制御ユニット１００は、テーブル回転指示部１０５によって、亀裂２０８の所定長さ当たりの階段の数に応じて、第一インデックス角度から第四インデックス角度の間のいずれかのインデックス角度で回転させる制御信号を回転手段６０に出力する。
制御ユニット１００は、検査用改質層２０７を形成する（ステップＳＰ５）。より詳しくは、制御ユニット１００は、Ｘ軸移動手段４０によって、チャックテーブル３０を図２の矢印で示す加工送り方向と反対方向に移動させて、次にレーザビームを照射する検査用領域２０６の所望の位置を集光器の直下に位置付ける。そして、制御ユニット１００は、ステップＳＰ１と同様に、レーザビーム照射ユニット７０によってレーザビームを照射しながら、チャックテーブル３０を移動する。このようにして、制御ユニット１００は、検査用改質層形成部１０２によって、前回形成した検査用改質層２０７に対してチャックテーブル３０の回転角度分ズレた方向に沿って所定の加工条件のレーザビームを照射し、検査用改質層２０７を検査用領域２０６に形成する。
ステップＳＰ１からステップＳ５までの手順が、階段状の亀裂２０８を検出しなくなるまで繰り返される。
制御ユニット１００は、オリフラ形成用の改質層２０７Ｏを形成する（ステップＳＰ６）。より詳しくは、制御ユニット１００は、チャックテーブル３０を、Ｘ軸移動手段４０やＹ軸移動手段５０によって移動して、ベアウエーハ２００の中心点を挟んで仮オリフラ２０５と向かい合う外周余剰領域２０４内の位置を集光器の直下に位置付ける。制御ユニット１００は、オリフラ形成指示部１０６によって、Ｘ軸移動手段４０によってチャックテーブル３０をＸ軸方向に沿って移動させながら、１パス目の加工条件のレーザビームを、外周余剰領域２０４に、直線状の検査用改質層２０７の延在方向に沿って照射する。１パス目のレーザビームの照射が終了すると、制御ユニット１００は、加工条件に基づいて、２パス目から５パス目のレーザビームを順次照射する。このようにして、オリフラ形成用の改質層２０７Ｏをベアウエーハ２００に形成する。
オリフラ形成用の改質層２０７Ｏをベアウエーハ２００に形成した後、図示しない分割装置によって、オリフラ形成用の改質層２０７Ｏを拡張したり外力を付与して、オリフラ形成用の改質層２０７Ｏを起点にしてベアウエーハ２００を破断する。このようにして、角度ズレ誤差範囲の要求精度を満たす本オリフラ２０９が形成される。
図５−１を参照して、レーザ加工装置１を用いて、オリフラ形成用の改質層２０７Ｏをベアウエーハ２００に形成する手順の一例を説明する。ここでは、結晶方位に対する仮オリフラ２０５のズレ角度が０．１°である場合を例として説明する。
まず、制御ユニット１００は、外周余剰領域２０４の範囲を設定した後、図５−１（１）に示すように、仮オリフラ２０５の延在方向と平行に、１本目の検査用改質層２０７１を形成する（ステップＳＰ１）。検査用改質層２０７１からベアウエーハ２００の露出した裏面２０２に向かって亀裂２０８１が伸展する。そして、制御ユニット１００は、検査用改質層２０７１に対応して６段の階段状の亀裂２０８１を検出したと判定する（ステップＳＰ２でＹｅｓ）。そして、制御ユニット１００は、亀裂２０８１の方向を判定する（ステップＳＰ３）。そして、亀裂２０８１が偏って伸展したＹ軸の正側と反対方向であるＹ軸の負側（図５−１（１）の矢印の方向）に第一インデックス角度０．０５°でチャックテーブル３０を回転させる（ステップＳＰ４）。そして、制御ユニット１００は、図５−１（２）に示すように、２本目の検査用改質層２０７２を形成する（ステップＳＰ５）。検査用改質層２０７２からベアウエーハ２００の裏面２０２に向かって亀裂２０８２が伸展する。
制御ユニット１００は、検査用改質層２０７２に対応して４段の階段状の亀裂２０８２を検出したと判定する（ステップＳＰ２でＹｅｓ）。そして、制御ユニット１００は、亀裂２０８２の方向を判定する（ステップＳＰ３）。そして、亀裂２０８２が偏って伸展したＹ軸の正側と反対方向であるＹ軸の負側（図５−１（２）の矢印の方向）に第一インデックス角度０．０５°でチャックテーブル３０を回転させる（ステップＳＰ４）。そして、制御ユニット１００は、図５−１（３）に示すように、３本目の検査用改質層２０７３を形成する（ステップＳＰ５）。検査用改質層２０７３からベアウエーハ２００の裏面２０２に向かって亀裂２０８３が伸展する。
制御ユニット１００は、検査用改質層２０７３に対応して３段の階段状の亀裂２０８３を検出したと判定する（ステップＳＰ２でＹｅｓ）。そして、制御ユニット１００は、亀裂２０８３の方向を判定する（ステップＳＰ３）。そして、亀裂２０８３が偏って伸展したＹ軸の正側と反対方向であるＹ軸の負側（図５−１（３）の矢印の方向）に第一インデックス角度０．０５°でチャックテーブル３０を回転させる（ステップＳＰ４）。そして、制御ユニット１００は、図５−１（４）に示すように、４本目の検査用改質層２０７４を形成する（ステップＳＰ５）。検査用改質層２０７４からは亀裂を生じない。
制御ユニット１００は、検査用改質層２０７４に対応して階段状の亀裂を検出していない、言い換えると、検査用改質層２０７４が直線状に形成されていると判定する（ステップＳＰ２でＮｏ）。これにより、検査用改質層２０７４の延在方向が結晶方位であるとわかる。
制御ユニット１００は、外周余剰領域２０４に、検査用改質層２０７４の方向に沿ってオリフラ形成用の改質層２０７Ｏを形成する（ステップＳＰ６）。
図５−２を参照して、レーザ加工装置１を用いて、オリフラ形成用の改質層２０７Ｏをベアウエーハ２００に形成する手順の他の例を説明する。図５−２においては、検査用改質層２０７１、検査用改質層２０７２と、検査用改質層２０７３とは、亀裂２０８の方向が異なる。検査用改質層２０７１、検査用改質層２０７２は、図５−１と同様に形成されるので説明を省略する。
制御ユニット１００は、図５−２（１）に示すように、検査用改質層２０７３に対応して３段の階段状の亀裂２０８３を検出したと判定する（ステップＳＰ２でＹｅｓ）。そして、制御ユニット１００は、亀裂２０８３の方向を判定する（ステップＳＰ３）。そして、亀裂２０８３が偏って伸展したＹ軸の負側と反対方向であるＹ軸の正側（図５−２（１）の矢印の方向）に第二インデックス角度０．０２°でチャックテーブル３０を回転させる（ステップＳＰ４）。そして、制御ユニット１００は、図５−２（２）に示すように、４本目の検査用改質層２０７４を形成する（ステップＳＰ５）。検査用改質層２０７４からは亀裂を生じない。
以上のように、本実施形態は、ベアウエーハ２００に検査用改質層２０７を形成し、その検査用改質層２０７から発生した亀裂２０８に画像処理を行って、亀裂２０８が階段状であるか、さらに、階段状の亀裂２０８がＹ軸の正負どちら側に偏って伸展しているかを判定する。このようにして、本実施形態によれば、検査用改質層２０７の延在方向と結晶方位とのズレの有無、及び、ズレ方向を判定することができる。さらに、本実施形態は、判定した検査用改質層２０７の延在方向と結晶方位とのズレ方向に基づいて、角度を変えて検査用改質層２０７を作成することを、階段状の亀裂２０８のない検査用改質層２０７が形成されるまで繰り返す。本実施形態によれば、このようにして得られた直線状の検査用改質層２０７の延在方向を、ベアウエーハ２００の正確な結晶方位として割り出すことができる。
本実施形態は、オペレータが目視によって亀裂２０８の偏りを判定する場合に比べて、短時間で正確にベアウエーハ２００の正確な結晶方位を割り出すことができる。また、本実施形態は、オペレータの熟練度によらず、高い精度で正確な結晶方位を割り出すことができる。
本実施形態は、割り出したベアウエーハ２００の正確な結晶方位に基づいて、正確な結晶方位を示す本オリフラ２０９を形成することができる。さらに、本実施形態は、正確な結晶方位を示す本オリフラ２０９に沿って分割予定ラインを形成することができる。このように、本実施形態は、分割基点の要求精度を満たすオリフラを形成することができる。
本実施形態は、分割基点の要求精度が満たされるので、デバイス分割時の歩留りを高めることができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
図７に示すフローチャートのステップＳＰ６において、１パス目のレーザビームを照射した後、画像処理によって、形成された改質層に階段状の亀裂が形成されていないことを確認してもよい。
１ レーザ加工装置
３０ チャックテーブル
３１ 保持面
４０ Ｘ軸移動手段
５０ Ｙ軸移動手段
７０ レーザビーム照射ユニット
８０ カメラ
１００ 制御ユニット
１０２ 検査用改質層形成部
１０３ 亀裂検出部
１０４ 亀裂方向判定部
１０５ テーブル回転指示部
１０６ オリフラ形成指示部
１２０ 表示パネル
２００ ベアウエーハ
２０３ デバイス領域
２０４ 外周余剰領域（外周縁近傍）
２０５ 仮オリフラ
２０７ 検査用改質層
２０７Ｏ オリフラ形成用の改質層
２０８ 亀裂
２１０ フレーム
２２０ 粘着テープ

Claims (4)

  1. ウエーハを保持する回転可能なチャックテーブルと、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザビームを該チャックテーブルで保持されたウエーハに照射するレーザビーム照射ユニットと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを撮影するカメラと、各構成要素を制御する制御ユニットとを備え、おおよその結晶方位を示す仮オリフラが形成されたベアウエーハの正確な該結晶方位を割り出すレーザ加工装置であって、
    該制御ユニットは、
    該ベアウエーハの該仮オリフラを検出し、該仮オリフラの向きに応じて該ベアウエーハに所定の出力の該レーザビームを照射し、結晶方位検出用の改質層を該ベアウエーハの外周縁近傍に形成する検査用改質層形成部と、
    該結晶方位検出用の改質層を撮影して得た画像において、該改質層の延在方向を該画像のＸ軸とした場合、該改質層からＹ軸方向及びベアウエーハの露出面に伸展する亀裂を検出する亀裂検出部とを備え、
    該亀裂検出部が該亀裂を発見しなかった場合、該改質層は該結晶方位と平行であると判定するレーザ加工装置。
  2. 該制御ユニットは、該亀裂検出部で検出した該亀裂が該画像の該Ｙ軸の正負どちら側に偏って伸展したかを画像処理により判定する亀裂方向判定部と、該結晶方位検出用の改質層を再度形成するために、該亀裂が偏って伸展した側と反対方向へ該チャックテーブルを所定角度回転させるテーブル回転指示部と、を有し、該チャックテーブルの回転角度は、該結晶方位に対する該仮オリフラの角度ズレ誤差範囲に応じて設定される請求項１に記載のレーザ加工装置。
  3. 該制御ユニットは、該亀裂検出部が該亀裂を検出しなかった場合、該所定の出力以上のパワーのレーザビームを、該亀裂を検出しなかった該改質層と平行に該ベアウエーハに照射し、オリフラ形成用の改質層を該ベアウエーハに形成するオリフラ形成指示部と、を備える請求項１又は請求項２に記載のレーザ加工装置。
  4. 該ベアウエーハは、ＧａＮウエーハである請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
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