JP2020049491A - レーザー加工装置及びレーザー加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アブレーション加工により飛散した溶融物がレーザー加工溝に埋め戻りするのを防止する。【解決手段】一方向に連続回転するポリゴンミラー６３においてレーザー光線ＬＢ１を反射させ、その反射したレーザー光線を被加工物Ｗに向けて導いて照射する。反射したレーザー光線は、加工送り方向の一定範囲内（ＬＢ１１〜ＬＢ１２、ＬＢ２１〜ＬＢ２２）において往復しながら被加工物Ｗに集光される。したがって、飛散した溶融物がレーザー加工溝に埋め戻るのを防ぐことができ、加工に要する時間を短縮して生産性を高めることができる。【選択図】図５

Description

本発明は、レーザー加工装置及びその装置を用いたレーザー加工方法に関する。

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）が積層された機能層によって半導体デバイスを形成された半導体ウエーハが実用化されている。

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分割予定ラインに沿って切削すると、Ｌｏｗ−ｋ膜が剥離する。そのため、レーザー光線を分割予定ラインに沿って照射してアブレーション加工することにより、Ｌｏｗ−ｋ膜からなる積層体を除去してレーザー加工溝を形成することも行われている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−１２６０５４号公報

しかし、積層体をアブレーション加工すると、積層体の飛散した溶融物がレーザー加工溝に埋め戻るため、十分な幅のレーザー加工溝を形成するにはレーザー光線を分割予定ラインに沿って複数回照射しなければならず、生産性が低いという問題がある。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、生産性を低下させることなくアブレーション加工により飛散した溶融物がレーザー加工溝に埋め戻りするのを防止し、十分な幅のレーザー加工溝を形成することを課題としている。

本発明に係るレーザー加工装置は、被加工物を保持する保持面を有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対して分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射し被加工物を加工するレーザー加工手段と、該チャックテーブルと該レーザー加工手段とをＸ軸方向に相対的に移動させる加工送り手段と、該Ｘ軸方向と該保持面方向に直交するＹ軸方向に該チャックテーブルと該レーザー加工手段とを相対的に移動させるインデックス送り手段と、を備えるレーザー加工装置であって、該レーザー加工手段は、該Ｘ軸方向と該Ｙ軸方向とに直交するＺ軸方向に平行な回転軸を軸に一方向に連続回転するポリゴンミラーと、該回転軸に直交する水平方向の第１の方向側から該ポリゴンミラーに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、該回転軸を基準として該第１の方向に対して反対の方向である第２の方向側から該ポリゴンミラーに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と該第２のレーザー光線照射手段とを切り換える切換手段と、該第１のレーザー光線照射手段により放射されたレーザー光線を該Ｚ軸方向に向かわせ被加工物に照射する第１の方向変更手段と、該第２のレーザー光線照射手段により放射されたレーザー光線を該Ｚ軸方向に向かわせ被加工物に照射する第２の方向変更手段と、を備え、該切換手段は、該Ｘ軸方向の一方の方向に加工送りするときに該第１のレーザー光線照射手段又は該第２のレーザー光線照射手段のどちらか一方をオフにするとともに他方のレーザー光線照射手段をオンにして往路加工を実施し、該Ｘ軸方向の他方の方向に加工送りするときに該往路加工時にオンにしていた該他方のレーザー光線照射手段をオフにするとともに該一方のレーザー光線照射手段をオンにして復路加工を実施する。

上記レーザー加工装置において、前記第１のレーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振する発振部と、該発振部が発振したレーザー光線を前記第１の方向に導く第１の光学部品とで構成され、前記第２のレーザー光線照射手段は、該発振部と、該発振部が発振したレーザー光線を前記第２の方向に導く第２の光学部品とで構成されることが望ましい。
前記切換手段は、前記発振部が発振したレーザー光線の偏光面を回転させる１／２波長板と、該１／２波長板を通過したレーザー光線をＳ偏光のレーザー光線とＰ偏光のレーザー光線とに分岐させる偏光ビームスプリッタと、を備え、該１／２波長板の回転によって該偏光ビームスプリッタを通過したＳ偏光のレーザー光線とＰ偏光のレーザー光線とを選択的に該第１の光学部品と該第２の光学部品とに導くことが望ましい。
前記第１の方向変更手段は、前記ポリゴンミラーで反射したレーザー光線を前記被加工物に向かわせるように、反射面を該レーザー光線の進行方向に対して鉛直方向に４５度傾けた第１のミラーであり、前記第２の方向変更手段は、前記ポリゴンミラーで反射したレーザー光線を該被加工物に向かわせるように、反射面を該レーザー光線の進行方向に対して（鉛直方向に）４５度傾けた第２のミラーであり、前記第１のレーザー光線照射手段は、前記回転軸から前記Ｙ軸方向の一方の方向に所定距離離れた前記Ｘ軸方向の一方の方向側から該ポリゴンミラーに向かってレーザー光線を照射し、前記第２のレーザー光線照射手段は、該回転軸から該Ｙ軸方向の他方の方向に該所定距離離れた該Ｘ軸方向の他方の方向側から該ポリゴンミラーに向かってレーザー光線を照射することが望ましい。
上記レーザー加工装置には、前記第１のミラー又は前記第２のミラーの少なくとも一方をＹ軸方向に移動させて該第１のミラーと該第２のミラーとの間隔を調整する間隔調整手段と、被加工物の隣接する分割予定ラインと分割予定ラインとの間隔を２以上の整数倍した距離と、該第１のミラーと該第２のミラーとの間隔とを一致させるように該間隔調整手段を制御する制御手段とを備えることが望ましい。
上記レーザー加工装置は、前記ポリゴンミラーの側面で反射したレーザー光線を被加工物に向かわせるように、該側面を、Ｚ軸方向（鉛直方向）に対して４５度下方に向く斜面で形成し、前記第1の方向変更手段は、前記回転軸よりも前記Ｙ軸方向の一方の方向側から該ポリゴンミラーの側面（斜面）に向かってレーザー光線を照射し、前記第２の方向変更手段は、該回転軸を基準に第1の方向変更手段と対称な位置に配設され、該回転軸よりも該Ｙ軸方向の他方の方向側から該ポリゴンミラーに向かってレーザー光線を照射することが望ましい。

本発明に係るレーザー加工方法は、上記のレーザー加工装置を用いて、前記チャックテーブルに被加工物を保持させる保持工程と、前記第１のレーザー光線照射手段に対して該チャックテーブルを前記Ｘ軸方向の一方の方向に移動させ、上から見て時計周り又は反時計周りのどちらか１方向に回転する前記ポリゴンミラーに前記第１の方向側からレーザー光線を照射し、該ポリゴンミラーで反射した反射光を前記第１の方向変更手段によってＺ軸方向に反射させて被加工物を加工する往路加工工程と、前記レーザー光線照射手段に対して該チャックテーブルを該Ｘ軸方向の他方の方向に移動させ、該往路加工工程と同方向に回転する該ポリゴンミラーに前記第２の方向側からレーザー光線を照射し、該ポリゴンミラーで反射した反射光を前記第２の方向変更手段でＺ軸方向に反射させて被加工物を加工する復路加工工程と、該往路加工工程と該復路加工工程とを繰り返す繰り返し工程と、を備える。

本発明に係るレーザー加工装置では、一方向に連続回転するポリゴンミラーにおいてレーザー光線を反射させ、その反射したレーザー光線を被加工物に向けて導いて照射するため、反射したレーザー光線は、加工送り方向の一定範囲内において往復しながら被加工物に集光される。したがって、加工送りによって被加工物を往復させることなく、同じ場所に何度もレーザー光線を集光することができるため、生産性を低下させることなく、アブレーション加工により飛散した溶融物がレーザー加工溝に埋め戻りするのを防止し、十分な幅のレーザー加工溝を形成することが可能となる。

第１のレーザー光線照射手段が、レーザー光線を発振する発振部と、発振部が発振したレーザー光線を第１の方向に導く第１の光学部品とで構成され、第２のレーザー光線照射手段が、発振部と、発振部が発振したレーザー光線を第２の方向に導く第２の光学部品とで構成される構成とすることで、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とで１つの発振部を共有し、構成を簡素化して装置コストを低減することができる。

切換手段が、発振部が発振したレーザー光線の偏光面を回転させる１／２波長板と、１／２波長板を通過したレーザー光線をＳ偏光のレーザー光線とＰ偏光のレーザー光線とに分岐させる偏光ビームスプリッタとを備え、１／２波長板の回転によって偏光ビームスプリッタを通過したＳ偏光のレーザー光線とＰ偏光のレーザー光線を選択的に第１の光学部品と該第２の光学部品とに導くことにより、Ｓ偏光のレーザー光線とＰ偏光のレーザー光線とを適宜使い分けることができる。

第１の方向変更手段が、ポリゴンミラーで反射したレーザー光線を被加工物に向かわせるように、反射面を該レーザー光線の進行方向に対して（鉛直方向に）４５度傾けた第１のミラーであり、第２の方向変更手段は、ポリゴンミラーで反射したレーザー光線を被加工物に向かわせるように、反射面をレーザー光線の進行方向に対して（鉛直方向に）４５度傾けた第２のミラーであると、チャックテーブルのＹ軸方向の位置を調整するだけで、それぞれのレーザー光線のＹ軸方向の集光位置を調整することができる。
また、第１のミラーと第２のミラーは、加工送り方向（Ｘ軸方向）に延在している。

第１のミラー又は第２のミラーの少なくとも一方をＹ軸方向に移動させ第１のミラーと第２のミラーとの間隔を調整する間隔調整手段と、加工物の隣接する分割予定ラインと分割予定ラインとの間隔を２以上の整数倍した距離と、第１のミラーと第２のミラーとの間隔とを一致させるように間隔調整手段を制御する制御手段とを備えると、第１のミラー及び第２のミラーをそれぞれ異なる分割予定ラインの直上に位置させることができ、第１のミラーと第２のミラーとの間隔を維持したまま、チャックテーブルを所定距離ずつインデックス送りすることにより、異なる分割予定ラインを順次レーザー加工していくことができる。

ポリゴンミラーの側面で反射したレーザー光線を被加工物に向かわせるように、側面をＺ軸方向に対して４５度下方に向く斜面で形成し、第1の方向変更手段が、回転軸に向かってＹ軸方向の一方の方向側からポリゴンミラーに向かってレーザー光線を照射し、第２の方向変更手段が、回転軸を基準に第１の方向変更手段と対称な位置に配設され、回転軸に向かってＹ軸方向の他方の方向側からポリゴンミラーに向かってレーザー光線を照射することにより、レーザー光線をＺ軸方向下方に向けて反射させるための方向変更手段が不要となり、装置構成の簡素化を図ることができる。

本発明に係るレーザー加工方法は、レーザー光線照射手段に対してチャックテーブルをＸ軸方向の一方の方向に移動させ、回転するポリゴンミラーに第１の方向側からレーザー光線を照射し、ポリゴンミラーで反射した反射光を第１の方向変更手段によってＺ軸方向に反射させて被加工物を加工する往路加工工程と、レーザー光線照射手段に対してチャックテーブルをＸ軸方向の他方の方向に移動させ、往路加工工程と同方向に回転するポリゴンミラーに第２の方向側からレーザー光線を照射し、ポリゴンミラーで反射した反射光を第２の方向変更手段でＺ軸方向に反射させて被加工物を加工する復路加工工程と、往路加工工程と復路加工工程とを繰り返す繰り返し工程とで構成されるため、ポリゴンミラーの一方向の回転を止めることなく、チャックテーブルの往路と復路とで加工を連続的に行うことができる。また、被加工物のＸ軸方向の一定範囲内において往復しながらレーザー光線が被加工物に集光されることで、加工送りによって被加工物を往復させなくとも、同じ場所に何度もレーザー光線を集光することができるため、生産性を低下させることなく、アブレーション加工により飛散した溶融物がレーザー加工溝に埋め戻りするのを防止し、十分な幅のレーザー加工溝を形成することが可能となる。

レーザー加工装置の一例を示す斜視図である。 レーザー加工手段の第１例を示す平面図である。 レーザー加工手段の第１例を示す正面図である。 被加工物の一例を示す斜視図である。 レーザー加工の手順の第１例を示す平面図である。 レーザー加工の手順の第２例を示す平面図である。 レーザー加工手段の第２例を示す平面図である。 レーザー加工手段の第２例を示す正面図である。 レーザー加工の手順の第２例を示す平面図である。 レーザー加工手段の第３例を示す平面図である。

１ 第１実施形態
図１に示すレーザー加工装置１は、被加工物を保持するチャックテーブル２と、チャックテーブル２に保持された被加工物に対してレーザー光線を照射し被加工物を加工するレーザー加工手段６とを備えている。

チャックテーブル２は、被加工物を保持する保持面２１を備え、保持面２１の外周側には、被加工物を支持するフレームを固定するフレーム保持部２２を備えている。保持面２１及びフレーム保持部２２は、回転駆動部２３によって駆動されて所定角度回転可能となっている。

チャックテーブル２は、加工送り手段３によって駆動されてＸ軸方向に移動可能となっている。加工送り手段３は、Ｘ軸方向に延在するボールネジ３１と、ボールネジ３１と平行に配設された一対のガイドレール３２と、ボールネジ３１を回転させるモータ３３と、ボールネジ３１に螺合するナットを内部に備えるとともに底部がガイドレール３２に摺接する移動板３４と、移動板３４のＸ軸方向の位置を認識するためのスケール３５とから構成されている。モータ３３がボールネジ３１を回転させると、ガイドレール３２にガイドされて移動板３４がＸ軸方向に移動する構成となっている。また、チャックテーブル２は、移動板３４に固定されており、移動板３４がＸ軸方向に移動すると、チャックテーブル２も同方向に移動する。

チャックテーブル２及び加工送り手段３は、インデックス送り手段４によって駆動されてＹ軸方向に移動可能となっている。インデックス送り手段４は、Ｘ軸方向に延在するボールネジ４１と、ボールネジ４１と平行に配設された一対のガイドレール４２と、ボールネジ４１を回転させるモータ４３と、ボールネジ４１に螺合するナットを内部に備えるとともに底部がガイドレール４２に摺接する移動板４４と、移動板４４のＹ軸方向の位置を認識するためのスケール４５とから構成されている。モータ４３がボールネジ４１を回転させると、ガイドレール４２にガイドされて移動板４４がＹ軸方向に移動する構成となっている。また、加工送り手段３は、移動板４４上に配設されており、移動板４４がＹ軸方向に移動すると、チャックテーブル２も同方向に移動する。

なお、加工送り手段は、チャックテーブル２とレーザー加工手段６とを相対的にＸ軸方向に加工送りする構成であればよい。したがって、例えば、レーザー加工手段６がＸ軸方向に移動し、チャックテーブル２がＸ軸方向に移動しない構成としてもよい。同様に、インデックス送り手段は、チャックテーブル２とレーザー加工手段６とを相対的にＹ軸方向に加工送りする構成であればよい。したがって、例えば、チャックテーブル２がＹ軸方向に移動し、レーザー加工手段６がＹ軸方向に移動しない構成としてもよい。

図２に示すように、レーザー加工手段６は、正多角柱（図示の例では正六角柱形状）に形成されＸ軸方向とＹ軸方向とに直交するＺ軸方向に平行な回転軸６３０を軸に一方向に連続回転するポリゴンミラー６３と、回転軸６３０に直交する水平方向の第１の方向側からポリゴンミラー６３にレーザー光線を照射する第１のレーザー光線照射手段６１と、回転軸６３０を中心とし該第１の方向に対して点対称となる第２の方向側からポリゴンミラー６３にレーザー光線を照射する第２のレーザー光線照射手段６２と、第１のレーザー光線照射手段６１と第２のレーザー光線照射手段６２とを切り換える切換手段６４とを備えている。回転方向は、図２の例では、上から見て時計周り方向である矢印Ｒ１方向となっているが、上から見て反時計周り方向とすることもできる。

図２に示すように、レーザー加工手段６には、第１のレーザー光線照射手段６１により放射されポリゴンミラー６３において反射したレーザー光線をＺ軸方向に向かわせる第１の方向変更手段６５と、第２のレーザー光線照射手段６２により放射されポリゴンミラー６３において反射したレーザー光線をＺ軸方向に向かわせる第２の方向変更手段６６とを備えている。

第１の方向変更手段６５と第２の方向変更手段６６との間の間隔は、間隔調整手段６７によって調整可能となっている。間隔調整手段６７は、第１の方向変更手段６５又は第２の方向変更手段６６の少なくとも一方をＹ軸方向に移動させることにより、第１の方向変更手段６５と第２の方向変更手段６６との間の間隔を調整する。

図３に示すように、第１の方向変更手段６５は、レーザー光線をＺ軸方向に向かうように反射させる第１のミラー６５１を備えている。第１のミラー６５１の下方には、第１のミラー６５１において反射したレーザー光線を被加工物に集光する第１の集光器６８１を備えている。また、第２の方向変更手段６６は、レーザー光線をＺ軸方向に向かうように反射させる第２のミラー６６１を備えている。第２のミラー６６１の下方には、第２のミラー６６１において反射したレーザー光線を被加工物に集光する第２の集光器６８２とを備えている。

第１のミラー６５１は、ポリゴンミラー６３において反射したレーザー光線をチャックテーブル２に保持された被加工物に向かわせるように、反射面をレーザー光線の進行方向に対して鉛直方向に４５度傾けて配設されている。第２のミラー６６１も、ポリゴンミラー６３において反射したレーザー光線をチャックテーブル２に保持された被加工物に向かわせるように、反射面をレーザー光線の進行方向に対して鉛直方向に４５度傾けて配設されている。

第１のレーザー光線照射手段６１は、回転軸６３０からＹ軸方向の一方の方向（−Ｙ方向）に所定距離離れたＸ軸方向の一方の方向側（＋Ｘ方向側）からポリゴンミラー６３に向かってレーザー光線を照射する。また、第２のレーザー光線照射手段６２は、回転軸６３０からＹ軸方向の他方の方向（＋Ｙ方向）に所定距離離れたＸ軸方向の他方の方向側（−Ｘ方向側）からポリゴンミラー６３に向かってレーザー光線を照射する。

間隔調整手段６７は、制御手段６９によって制御される。制御手段６９は、間隔調整手段６７を制御することにより、第１のミラー６５１と第２のミラー６６１との間隔を調整することができる。

以下では、図４に示すウェーハＷを被加工物とし、図１−３に示したレーザー加工装置１を用いてウェーハＷを加工する場合について説明する。ここで、図４に示すように、ウェーハＷの表面Ｗａには、縦横に形成された分割予定ラインＬによって区画された領域にデバイスＤが形成されており、分割予定ラインＬに沿って切断することにより個々のデバイスＤごとのチップに分割される。このウェーハＷの表面Ｗａには、低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）が積層されている。

(１)保持工程
図４に示すように、ウェーハＷの裏面Ｗｂは、テープＴに貼着される。また、テープＴの周縁部にはリング状のフレームＦが貼着される。こうしてテープＴを介してフレームＦによって支持されたウェーハＷは、チャックテーブル２において吸引保持される。

（２）加工工程
本工程では、レーザーアブレーション加工によって分割予定ラインＬに沿ってＬｏｗ−ｋ膜を除去する。なお、加工前に、不図示の撮像手段を用いて、ウェーハＷの分割予定ラインＬを検出する。

（２−１）往路加工工程
図５（ａ）に示すように、最初にアブレーション加工しようとする分割予定ラインＬ１上にレーザー光線が照射されるように、第１のレーザー光線照射手段６１から放射されたレーザー光線がポリゴンミラー６３の側面のうち＋Ｘ側の面において反射して反射光が−Ｙ方向に反射し、かつ、分割予定ラインＬ１の直上に第１のミラー６５１のＹ軸方向の中心が位置するように、チャックテーブル２のＹ軸方向の位置を調整する。かかるチャックテーブル２のＹ軸方向の位置の調整は、図１に示したインデックス送り手段４によって行われる。

こうして第１のミラー６５１が所定位置に位置合わせされた状態で、回転軸６３０を中心としてポリゴンミラー６３を例えば上から見て矢印Ｒ２方向（反時計周り方向）に回転させる。なお、ポリゴンミラー６３の回転方向は、上から見て時計周り方向とすることもできる。そして、チャックテーブル２を例えば＋Ｘ方向（往路送り方向）に移動させながら第１のレーザー光線照射手段６１によって＋Ｘ方向（第１の方向）からレーザー光線ＬＢ１を放射する。そうすると、そのレーザー光線ＬＢ１は、ポリゴンミラー６３の側面において反射して−Ｙ方向に導かれた後、第１のミラー６５１において反射して−Ｚ方向に導かれる。そしてさらに、その反射したレーザー光線は、図３に示した第１の集光器６８１によってウェーハＷの表面Ｗａに積層されたＬｏｗ−ｋ膜に集光される。このようにしてレーザー光線がＬｏｗ−ｋ膜に集光されると、チャックテーブル２の往路方向において、分割予定ラインＬ１に沿ってアブレーション加工が行われ、分割予定ラインＬ１上のＬｏｗ−ｋ膜が除去されてアブレーション溝（レーザー加工溝）Ａ１が形成される。

ここで、ポリゴンミラー６３を回転させた状態でレーザー光線ＬＢ１を放射するため、ポリゴンミラー６３の一側面６３１において反射したレーザー光線は、レーザー反射光ＬＢ１１からレーザー反射光ＬＢ１２の範囲でＸ軸方向に移動するが、レーザー反射光ＬＢ１１からレーザー反射光ＬＢ１２の範囲が第１のミラー６５１に常に当たるようにすれば、そのすべてを分割予定ラインＬ１上に集光することができる。したがって、ポリゴンミラー６３を回転させながらレーザー光線ＬＢ１を放射することにより、集光位置を、分割予定ライン上の同じ場所で往復させることができるため、チャックテーブル２のＸ軸方向の加工送りを繰り返さなくとも、溶融物の埋め戻りを防止しつつ、十分な幅のアブレーション溝を形成することができる。このような加工を何度か繰り返し、分割予定ラインＬ１の全線に沿ってアブレーション溝Ａ１が形成される。

（２−２）復路加工工程
次に、図５（ｂ）に示すように、アブレーション加工しようとする分割予定ラインＬｍ上にレーザー光線が照射されるように、第２のレーザー光線照射手段６２から放射されたレーザー光線がポリゴンミラー６３の側面のうち−Ｘ側の面において反射して反射光が＋Ｙ方向に反射し、かつ、第２のミラー６６１の中心が分割予定ラインＬｍの直上に位置するように、チャックテーブル２のＹ軸方向の位置を調整する。ここで、第２のミラー６６１のＹ軸方向の位置は、第１のミラー６５１とのＹ軸方向の間隔が、分割予定ラインＬ１と分割予定ラインＬｍとの間隔ＤＹとなるように、あらかじめ調整しておく。ここで、間隔ＤＹは、ウェーハＷの隣接する分割予定ラインと分割予定ラインとの間隔を２以上の整数倍した距離であり、この距離は、間隔調整手段６７によって、第１のミラー６５１と第２のミラー６６１との間隔と一致するように設定される。

こうして第２のミラー６６１が所定位置に位置合わせされた状態で、回転軸６３０を中心としてポリゴンミラー６３を矢印Ｒ２方向に回転させたままとし、チャックテーブル２を例えば−Ｘ方向（復路送り方向）に移動させながら第１のレーザー光線照射手段６１によって−Ｘ方向（第２の方向）からレーザー光線ＬＢ２を放射する。そうすると、そのレーザー光線ＬＢ２は、ポリゴンミラー６３の側面において反射して＋Ｙ方向に導かれた後、第２のミラー６６１において反射して−Ｚ方向に導かれる。そしてさらに、その反射したレーザー光線は、図３に示した第２の集光器６８２によってウェーハＷの表面Ｗａに積層されたＬｏｗ−ｋ膜に集光される。このようにしてレーザー光線がＬｏｗ−ｋ膜に集光されると、チャックテーブル２の復路方向において、分割予定ラインＬｍに沿ってアブレーション加工が行われ、分割予定ラインＬｍ上のＬｏｗ−ｋ膜が除去されてアブレーション溝Ａｍが形成される。ポリゴンミラー６３の回転により、分割予定ライン上の同じ場所で集光位置を往復させることができる点については、往路加工工程と同様である。

（２−３）繰り返し工程
復路加工工程の後、往路加工工程に戻る。その際は、図５（ｃ）に示すように、次にアブレーション加工しようとする分割予定ライン、例えば最初の往路加工工程においてアブレーション溝Ａ１を形成した分割予定ラインＬ１のとなりの分割予定ラインＬ２にレーザー光線が照射されるように、第１のレーザー光線照射手段６１から放射されたレーザー光線がポリゴンミラー６３の側面のうち＋Ｘ側の面において反射して反射光が−Ｙ方向に反射し、かつ、分割予定ラインＬ２の直上に第１のミラー６５１のＹ軸方向の中心が位置するように、チャックテーブル２のＹ軸方向の位置を調整する。ここで、第１のミラー６５１と第２のミラー６６１とのＹ軸方向の間隔は、最初に設定した間隔ＤＹを維持しておけばよい。そして、アブレーション溝Ａ１の形成時と同様に、第１のレーザー光線照射手段６１によって＋Ｘ方向（第１の方向）からレーザー光線ＬＢ１を放射すると、アブレーション溝Ａ２が形成される（往路加工工程）。

アブレーション溝Ａ２の形成後は、復路加工工程に戻る。すなわち、アブレーション溝Ａｍを形成した分割予定ラインＬｍの＋Ｙ側のとなりの分割予定ラインにレーザー光線が照射されるように、第２のミラー６６１のＹ軸方向の中心が位置するように、チャックテーブル２のＹ軸方向の位置を調整する。ここで、第１のミラー６５１と第２のミラー６６１とのＹ軸方向の間隔は、最初に設定した間隔ＤＹを維持したままとすればよい。そして、アブレーション溝Ａｍの形成時と同様に、第２のレーザー光線照射手段６２によって−Ｘ方向（第２の方向）からレーザー光線ＬＢ２を放射してアブレーション溝を形成する（復路加工工程）。

本工程では、以上のようにして、往路加工工程と復路加工工程とを繰り返すことにより、同方向に並ぶすべての分割予定ラインにアブレーション溝を形成する。また、チャックテーブル２を９０度回転させてから同様のアブレーション加工を行うと、すべての分割予定ラインに縦横にアブレーション溝が形成される。

なお、アブレーション溝を形成する順番は、図５に示した例には限られない。例えば、図６に示すように、奇数番目の分割予定ラインＬ１、Ｌ３、Ｌ５、・・・を往路加工工程において形成し、偶数番目の分割予定ラインＬ２、Ｌ４、Ｌ６、・・・を復路加工工程において形成することもできる。すなわち、図６（ａ）に示すように、分割予定ラインＬ３については、往路加工工程において第１のレーザー光線照射手段６１から放射されるレーザー光線によってアブレーション溝Ａ３を形成し、その次に、図６（ｂ）に示すように、復路加工工程において第２のレーザー光線照射手段６２から放射されるレーザー光線によってアブレーション溝Ａ４を形成する。また、その次は、図６（ｃ）に示すように、往路加工工程において第１のレーザー光線照射手段６１から放射されるレーザー光線によってアブレーション溝Ａ５を形成する。このようにして、隣り合う分割予定ラインを往路加工工程と復路加工工程とで交互にアブレーション加工していく。

なお、図５及び図６に示した例では、往路加工工程において、切換手段６４が、第１のレーザー光線照射手段６１をオンとし、第２のレーザー光線照射手段６２をオフとしたが、往路加工工程において、第２のレーザー光線照射手段６２をオンとし、第１のレーザー光線照射手段６１をオフとしてもよい。その場合は、復路加工工程において、切換手段６４が、第１のレーザー光線照射手段６１をオンとし、第２のレーザー光線照射手段６２をオフとする。

２ 第２実施形態
図１−３に示したレーザー加工手段６に代えて、図７に示すレーザー加工手段７を用いることもできる。このレーザー加工手段７は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに直交するＺ軸方向に平行な回転軸７３０を軸に一方向に連続回転するポリゴンミラー７３と、回転軸７３０に直交する水平方向の＋Ｘ方向（第１の方向）からポリゴンミラー７３にレーザー光線を照射する第１のレーザー光線照射手段７１と、回転軸７３０を中心とし第１の方向に対して点対称となる−Ｘ方向（第２の方向）からポリゴンミラー７３にレーザー光線を照射する第２のレーザー光線照射手段７２とを備えている。なお、第１のレーザー光線照射手段７１と第２のレーザー光線照射手段７２とを切り換える切換手段を備えていてもよい。

図８に示すように、ポリゴンミラー７３は、正六角柱を構成する各側面７３１の下側を斜めに平面状に面取りした形状に形成されている。各側面７３１は、反射したレーザー光線を下方にあるウェーハＷに向かわせるように、Ｚ軸方向（鉛直方向）に対して４５度下方に向く斜面によって形成されている。すなわち、ポリゴンミラー７３は、正六角形錐台を逆さまにした形状となっている。ポリゴンミラー７３の一側面７３１の−Ｙ方向側の側方には第１のミラー７５１が配設され、ポリゴンミラー７３の別の側面７３１の＋Ｙ方向側の側方には第２のミラー７６１が配設されている。また、ポリゴンミラー７３の側面７３１の下方には、第１の集光器７５２が配設され、ポリゴンミラー７３の別の側面７３１の下方には、第２の集光器７６２が配設されている。

第1のミラー７５１は、回転軸７３０よりもＹ軸方向の一方の方向側（−Ｙ方向側）からポリゴンミラー７３に向かってレーザー光線を照射し、第２のミラー７６１は、回転軸７３０を基準に第１のミラー７５１と対称な位置に配設され、回転軸７３０よりもＹ軸方向の他方の方向側（＋Ｙ方向側）からポリゴンミラー７３に向かってレーザー光線を照射する。すなわち、第１のレーザー光線照射手段７１から−Ｚ方向に放射されたレーザー光線は、第１のミラー７５１において反射して＋Ｙ方向に導かれ、ポリゴンミラー７３の一側面７３１において反射して−Ｚ方向に導かれ、第１の集光器７５２によってウェーハＷに集光される。一方、第２のレーザー光線照射手段７２から放射されたレーザー光線は、第２のミラー７６１において反射して−Ｙ方向に導かれ、ポリゴンミラー７３の一側面７３１において反射して−Ｚ方向に導かれ、第２の集光器７６２によってウェーハＷに集光される。このように、レーザー光線を−Ｚ方向に導くためのミラーがなくとも、レーザー光線を−Ｚ方向に導くことができる。

以下では、図７及び図８に示したレーザー加工手段７によって、図４に示したウェーハＷの分割予定ラインＬに沿ってアブレーション加工を行う場合について説明する。

(１)保持工程
図４に示したように、ウェーハＷの裏面ＷｂがテープＴに貼着され、テープＴの周縁部にはリング状のフレームＦが貼着されることにより、テープＴを介してフレームＦによって支持されたウェーハＷは、チャックテーブル２において吸引保持される。

(２)加工工程
本工程では、レーザーアブレーション加工によって分割予定ラインＬに沿ってＬｏｗ−ｋ膜を除去する。なお、加工前に、不図示の撮像手段を用いて、ウェーハＷの分割予定ラインＬを検出する。

（２−１）往路加工工程
図９（ａ）に示すように、最初にアブレーション加工しようとする分割予定ラインＬ１上に第１のレーザー光線照射手段７１から放射されるレーザー光線が照射されるように、チャックテーブル２のＹ軸方向の位置を調整する。かかるチャックテーブル２のＹ軸方向の位置の調整は、図１に示したインデックス送り手段４によって行われる。ここで、ポリゴンミラー７３の側面７３１は、Ｚ軸方向に対して４５度下方に傾けて形成されているため、第１のレーザー光線照射手段７１から放射されたレーザー光線ＬＢ３１は、側面７３１において−Ｚ方向に反射する。したがって、いずれかの側面７３１が分割予定ラインＬ１の直上に位置し、さらにその側面７３１がＸ軸方向に平行となるように、チャックテーブル２のＹ軸方向の位置を調整する。

かかる位置合わせが行われた後、第１のレーザー光線照射手段７１からレーザー光線ＬＢ３１を放射すると、ポリゴンミラー７３の側面７３１において反射したレーザー光線が、図８に示した第１の集光器７５２によって分割予定ラインＬ１に集光され、チャックテーブル２の＋Ｘ方向の加工送りによって、分割予定ラインＬ１に沿ってアブレーション溝Ａ１が形成される。このとき、レーザー光線がＸ軸方向に所定範囲往復しながら照射される点は、第１実施形態と同様である。

（２−２）復路加工工程
次に、図９（ｂ）に示すように、次にアブレーション加工しようとする分割予定ラインＬ３上に第２のレーザー光線照射手段７２から放射されるレーザー光線が照射されるように、チャックテーブル２のＹ軸方向の位置を調整する。そして、第２のレーザー光線照射手段７２からレーザー光線ＬＢ３２を放射すると、ポリゴンミラー７３の側面７３１において反射したレーザー光線が、図８に示した第２の集光器７６２によって分割予定ラインＬ３に集光され、チャックテーブル２の−Ｘ方向の加工送りによって、分割予定ラインＬ１に沿ってアブレーション溝Ａ３が形成される。このとき、レーザー光線がＸ軸方向に所定範囲往復しながら照射される点は、第１実施形態と同様である。

（２−３）繰り返し工程
次に、図９（ｃ）に示すように、次にアブレーション加工しようとする分割予定ラインＬ２上に第１のレーザー光線照射手段７１から放射されるレーザー光線が照射されるように、チャックテーブル２のＹ軸方向の位置を調整する。そして、第１のレーザー光線照射手段７１からレーザー光線ＬＢ３１を放射すると、ポリゴンミラー７３の側面７３１において反射したレーザー光線が、図８に示した第２の集光器７６２によって分割予定ラインＬ２に集光され、チャックテーブル２の−Ｘ方向の加工送りによって、分割予定ラインＬ２に沿ってアブレーション溝Ａ２が形成される（往路加工工程）。また、分割予定ラインＬ４の＋Ｙ方向のとなりの分割予定ラインＬ４については、復路加工工程によって、アブレーション溝が形成される。

このように、往路加工工程と復路加工工程とを繰り返すことにより、同方向に並ぶすべての分割予定ラインにアブレーション溝を形成する。

３ 第３実施形態
図１−３に示したレーザー加工手段６に代えて、図１０に示すレーザー加工手段８を用いることもできる。このレーザー加工手段８は、第１のレーザー光線照射手段８１及び第２のレーザー光線照射手段８２が、１つの発振部８１２を共有している。第１のレーザー光線照射手段８１は、発振部８１２に加えて、第１の光学部品８１３を備えている。また、第２のレーザー光線照射手段８２は、発振部８１２に加えて、第２の光学部品８２３を備えている。

発振部８１２と第１のレーザー光線照射手段８１及び第２のレーザー光線照射手段８２との間には、切換手段８３が介在している。切換手段８３は、発振部８１２が発振したレーザー光線の偏光面を回転させる１／２波長板８３１と、１／２波長板８３１を通過したレーザー光線を分岐させる偏光ビームスプリッタ８３２とを備えている。切換手段８３は、１／２波長板８３１の回転によって偏光面が回転したレーザー光線を、偏光ビームスプリッタ８３２によってＳ偏光のレーザー光線とＰ偏光のレーザー光線とに分岐させて、それぞれを選択的に第１の光学部品８１３と第２の光学部品８２３とに導くことができる。

第１の光学部品８１３は、レーザー光線を反射させる２つの反射板８１３ａ、８１３ｂにより構成される。一方、第２の光学部品８２３は、レーザー光線を反射させる３つの反射板８２３ａ、８２３ｂ、８２３ｃにより構成される。

第１の光学部品８１３により光路が変更されたレーザー光線及び第２の光学部品８２３により光路が変更されたレーザー光線は、ポリゴンミラー８４の互いに背を向けた異なる側面８４１に照射される。ポリゴンミラー８４は、正六角柱形状に形成されＸ軸方向とＹ軸方向とに直交するＺ軸方向に平行な回転軸８４０を軸に回転可能となっている。ポリゴンミラー８４は、平面状に形成された複数の側面８４１を備え、ポリゴンミラー８４が回転することにより、各側面８４１において、第１の光学部品８１３により導かれたレーザー光線を−Ｙ方向に反射させ、第２の光学部品８２３により導かれたレーザー光線を＋Ｙ方向に反射させる。

第１の光学部品８１３によって導かれたレーザー光線が反射する側面８４１の−Ｙ方向側には、反射したレーザー光線を−Ｚ方向側に向かわせる第１の方向変更手段８５が配設され、第２の光学部品８２３によって導かれたレーザー光線が反射する側面８４１の＋Ｙ方向側には、反射したレーザー光線を−Ｚ方向側に向かわせる第２の方向変更手段８６が配設されている。第１の方向変更手段８５は、レーザー光線をＺ軸方向に向かうように反射させる第１のミラー８５１を備えている。第１のミラー８５１の下方には、第１のミラー８５１において反射したレーザー光線を被加工物に集光する図示しない第１の集光器を備えている。また、第２の方向変更手段８６は、レーザー光線をＺ軸方向に向かうように反射させる第２のミラー８６１を備えている。第２のミラー８６１の下方には、第２のミラー８６１において反射したレーザー光線を被加工物に集光する第２の集光器を備えている。

第１の方向変更手段８５と第２の方向変更手段８６との間の間隔は、間隔調整手段８７によって調整可能となっている。間隔調整手段６７は、第１の方向変更手段８５又は第２の方向変更手段８６をＹ軸方向に移動させることにより、第１の方向変更手段８５と第２の方向変更手段８６との間の間隔を調整する。

発振部８１２から発振されたレーザー光線は、１／２波長板８３１によってその偏光面が回転し、偏光ビームスプリッタ８３２において、Ｓ偏光のレーザー光線とＰ偏光のレーザー光線とに分岐する。第１の光学部品８１３に導かれたレーザー光線は、２つの反射板８１３ａ、８１３ｂにおいて反射し、ポリゴンミラー８４に向かう。そして、そのレーザー光線は、ポリゴンミラー８４の側面８４１において−Ｙ方向に反射し、その後、第１のミラー８５１において反射して−Ｚ方向に導かれ、図示しない集光器によってウェーハに集光される。一方、第２の光学部品８２３に導かれたレーザー光線は、３つの反射板８２３ａ、８２３ｂ、８２３ｃにおいて反射し、ポリゴンミラー８４に向かう。そして、そのレーザー光線は、ポリゴンミラー８４の側面８４１において＋Ｙ方向に反射し、その後、第２のミラー８６１において反射して−Ｚ方向に導かれ、図示しない集光器によってウェーハに集光される。

このように構成されるレーザー加工手段８においては、１つの発振部８１２が第１のレーザー光線照射手段８１及び第２のレーザー光線照射手段８２の両方の発振部として機能しているため、第１のレーザー光線照射手段８１と第２のレーザー光線照射手段８２とで１つの発振部８１２を共有し、構成を簡素化して装置コストを低減することができる。なお、このレーザー加工手段８においても、第１実施形態及び第２実施形態で示した手順によってアブレーション溝を形成することができる。

１：レーザー加工装置
２：チャックテーブル ２１：保持面 ２２：フレーム保持部 ２３：回転駆動部
３：加工送り手段
３１：ボールネジ ３２：ガイドレール ３３：モータ ３４：移動板 ３５：スケール
４：インデックス送り手段
４１：ボールネジ ４２：ガイドレール ４３：モータ ４４：移動板 ４５：スケール
６：レーザー加工手段
６１：第１のレーザー光線照射手段 ６２：第２のレーザー光線照射手段
６３：ポリゴンミラー ６３０：回転軸 ６３１：一側面
６４：切換手段
６５：第１の方向変更手段 ６５１：第１のミラー
６６：第２の方向変更手段 ６６１：第２のミラー
６７：間隔調整手段 ６８１：第１の集光器 ６８２：第２の集光器
６９：制御手段
７：レーザー加工手段
７１：第１のレーザー光線照射手段 ７２：第２のレーザー光線照射手段
７３：ポリゴンミラー ７３０：回転軸 ７３１：側面
７５１：第１のミラー ７５２：第１の集光器
７６１：第２のミラー ７６２：第２の集光器
８：レーザー加工手段
８１：第１のレーザー光線照射手段
８１２：発振部 ８１３：第１の光学部品 ８１３ａ、８１３ｂ：反射板
８２：第２のレーザー光線照射手段 ８２３：第２の光学部品
８２３ａ、８２３ｂ、８２３ｃ：反射板
８３：切換手段 ８３１：１／２波長板 ８３２：偏光ビームスプリッタ
８４：ポリゴンミラー ８４０：回転軸 ８４１：側面
８５：第１の方向変更手段 ８５１：第１のミラー
８６：第２の方向変更手段 ８６１：第２のミラー
８７：間隔調整手段
Ｗ：ウェーハ Ｗａ：表面 Ｗｂ：裏面
Ｌ、Ｌ１〜Ｌ６、Ｌｍ：分割予定ライン Ｄ：デバイス
Ａ１〜Ａ５、Ａｍ：アブレーション溝
Ｔ：テープ Ｆ：フレーム
ＬＢ１、ＬＢ２、ＬＢ３１、ＬＢ３２：レーザー光線

Claims (7)

1. 被加工物を保持する保持面を有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対して分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射し被加工物を加工するレーザー加工手段と、該チャックテーブルと該レーザー加工手段とをＸ軸方向に相対的に移動させる加工送り手段と、該Ｘ軸方向と該保持面方向に直交するＹ軸方向に該チャックテーブルと該レーザー加工手段とを相対的に移動させるインデックス送り手段と、を備えるレーザー加工装置であって、
   該レーザー加工手段は、該Ｘ軸方向と該Ｙ軸方向とに直交するＺ軸方向に平行な回転軸を軸に一方向に連続回転するポリゴンミラーと、
   該回転軸に直交する水平方向の第１の方向側から該ポリゴンミラーに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、
   該回転軸を基準として該第１の方向に対して反対の方向である第２の方向側から該ポリゴンミラーに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と該第２のレーザー光線照射手段とを切り換える切換手段と、
   該第１のレーザー光線照射手段により放射されたレーザー光線を該Ｚ軸方向に向かわせ被加工物に照射する第１の方向変更手段と、
   該第２のレーザー光線照射手段により放射されたレーザー光線を該Ｚ軸方向に向かわせ被加工物に照射する第２の方向変更手段と、を備え、
   該切換手段は、該Ｘ軸方向の一方の方向に加工送りするときに該第１のレーザー光線照射手段又は該第２のレーザー光線照射手段のどちらか一方をオフにするとともに他方のレーザー光線照射手段をオンにして往路加工を実施し、該Ｘ軸方向の他方の方向に加工送りするときに該往路加工時にオンにしていた該他方のレーザー光線照射手段をオフにするとともに該一方のレーザー光線照射手段をオンにして復路加工を実施するレーザー加工装置。
2. 前記第１のレーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振する発振部と、該発振部が発振したレーザー光線を前記第１の方向に導く第１の光学部品とで構成され、
   前記第２のレーザー光線照射手段は、該発振部と、該発振部が発振したレーザー光線を前記第２の方向に導く第２の光学部品とで構成される
   請求項１記載のレーザー加工装置。
3. 前記切換手段は、前記発振部が発振したレーザー光線の偏光面を回転させる１／２波長板と、該１／２波長板を通過したレーザー光線をＳ偏光のレーザー光線とＰ偏光のレーザー光線とに分岐させる偏光ビームスプリッタと、を備え、１／２波長板の回転によって偏光面が回転したレーザー光線を、該偏光ビームスプリッタによってＳ偏光のレーザー光線とＰ偏光のレーザー光線とに分岐させて、それぞれのレーザー光線を選択的に前記第１の光学部品と前記第２の光学部品とに導く
   請求項２記載のレーザー加工装置。
4. 前記第１の方向変更手段は、前記ポリゴンミラーで反射したレーザー光線を前記被加工物に向かわせるように、反射面を該レーザー光線の進行方向に対して鉛直方向に４５度傾けた第１のミラーであり、
   前記第２の方向変更手段は、前記ポリゴンミラーで反射したレーザー光線を該被加工物に向かわせるように、反射面を該レーザー光線の進行方向に対して鉛直方向に４５度傾けた第２のミラーであるときには、
   前記第１のレーザー光線照射手段は、前記回転軸から前記Ｙ軸方向の一方の方向に所定距離離れた前記Ｘ軸方向の一方の方向側から該ポリゴンミラーに向かってレーザー光線を照射し、
   前記第２のレーザー光線照射手段は、該回転軸から該Ｙ軸方向の他方の方向に該所定距離離れた該Ｘ軸方向の他方の方向側から該ポリゴンミラーに向かってレーザー光線を照射する、
   請求項１または２のいずれかに記載のレーザー加工装置。
5. 前記第１のミラー又は前記第２のミラーの少なくとも一方をＹ軸方向に移動させて該第１のミラーと該第２のミラーとの間隔を調整する間隔調整手段と、
   被加工物の隣接する分割予定ラインと分割予定ラインとの間隔を２以上の整数倍した距離と、該第１のミラーと該第２のミラーとの間隔とを一致させるように該間隔調整手段を制御する制御手段と、
   を備える、
   請求項４記載のレーザー加工装置。
6. 前記ポリゴンミラーの側面で反射したレーザー光線を被加工物に向かわせるように、該側面を、Ｚ軸方向に対して４５度下方に向く斜面で形成し、
   前記第1の方向変更手段は、前記回転軸よりも前記Ｙ軸方向の一方の方向側から該ポリゴンミラーに向かってレーザー光線を照射し、
   前記第２の方向変更手段は、該回転軸を基準に第1の方向変更手段と対称な位置に配設され、該回転軸よりも該Ｙ軸方向の他方の方向側から該ポリゴンミラーに向かってレーザー光線を照射する、
   請求項１または２のいずれかに記載のレーザー加工装置。
7. 請求項１記載のレーザー加工装置を用いたレーザー加工方法であって、
   前記チャックテーブルに被加工物を保持させる保持工程と、
   前記第１のレーザー光線照射手段に対して該チャックテーブルを前記Ｘ軸方向の一方の方向に移動させ、上から見て時計周り又は反時計周りのどちらか１方向に回転する前記ポリゴンミラーに前記第１の方向側からレーザー光線を照射し、該ポリゴンミラーで反射した反射光を前記第１の方向変更手段によってＺ軸方向に反射させて被加工物を加工する往路加工工程と、
   前記レーザー光線照射手段に対して該チャックテーブルを該Ｘ軸方向の他方の方向に移動させ、該往路加工工程と同方向に回転する該ポリゴンミラーに前記第２の方向側からレーザー光線を照射し、該ポリゴンミラーで反射した反射光を前記第２の方向変更手段でＺ軸方向に反射させて被加工物を加工する復路加工工程と、
   該往路加工工程と該復路加工工程とを繰り返す繰り返し工程と、
   を備えるレーザー加工方法。

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