JP2022107953A - レーザー加工装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】効率よく分割予定ラインから絶縁層を除去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】被加工物を保持する保持手段２２と、保持手段２２に保持された被加工物にパルスレーザー光線ＬＢを照射するレーザー光線照射手段８と、保持手段２２とレーザー光線照射手段８とをＸ軸方向に相対的に加工送りするＸ軸送り手段５０と、保持手段２２とレーザー光線照射手段８とをＸ軸方向と直交するＹ軸方向に相対的に加工送りするＹ軸送り手段５２と、を少なくとも備え、レーザー光線照射手段８は、パルスレーザー光線ＬＢを発振する発振器８１と、発振器８１が発振したパルスレーザー光線ＬＢのスポット形状ＳをＹ軸方向に長くＸ軸方向に短く成形するスポット成形部８３と、スポット成形部８３で成形されたスポットＳをＸ軸方向に分散させるポリゴンミラー９１と、ポリゴンミラー９１で分散されたパルスレーザー光線ＬＢを保持手段２２に保持された被加工物に集光する集光器８６と、を含み構成される。【選択図】図４

Description

本発明は、保持手段に保持された被加工物にパルスレーザー光線を照射するレーザー加工装置に関する。
ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは、レーザー加工装置、ダイシング装置によって個々のデバイスチップに分割され携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
デバイスは、半導体基板（ウエーハ）の上面に回路層が複数積層されることにより形成されていて、分割予定ラインにも低誘電率の絶縁層（Ｌｏｗ－ｋ膜）が積層されており、ダイシング装置を構成する切削ブレードで該分割予定ラインを切削すると、該絶縁層に剥がれが生じて回路層に至り、デバイスを損傷させる虞がある。したがって、切削ブレードで切削する前に、レーザー光線を分割予定ラインに沿って照射して絶縁層を除去するようにしている（例えば特許文献１を参照）。
特開２００５－６４２３１号公報
しかし、上記した特許文献１に記載の技術では、１つの分割予定ラインに対して、複数条のレーザー加工溝を形成すべく、保持手段に保持されたウエーハとレーザー光線照射手段とをＸ軸方向に相対的に繰り返し移動させて照射する必要があり、生産性が悪いという問題がある。
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、効率よく分割予定ラインから絶縁層を除去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、被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物にパルスレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該保持手段と該レーザー光線照射手段とをＸ軸方向に相対的に加工送りするＸ軸送り手段と、該保持手段と該レーザー光線照射手段とをＸ軸方向と直交するＹ軸方向に相対的に加工送りするＹ軸送り手段と、を少なくとも備え、該レーザー光線照射手段は、パルスレーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したパルスレーザー光線のスポット形状をＹ軸方向に長くＸ軸方向に短く成形するスポット成形部と、該スポット成形部で成形されたスポットをＸ軸方向に分散させるポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーで分散されたパルスレーザー光線を該保持手段に保持された被加工物に集光する集光器と、を含み構成されるレーザー加工装置が提供される。
該被加工物は、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画された表面に形成されたウエーハであり、該スポット成形部において成形されるスポット形状のＹ軸方向の長さは分割予定ラインの幅に対応して形成されることが好ましい。また、該集光器と該保持手段に保持された被加工物との間に水膜を形成する水膜形成手段が配設されることが好ましい。
本発明のレーザー加工装置は、被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物にパルスレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該保持手段と該レーザー光線照射手段とをＸ軸方向に相対的に加工送りするＸ軸送り手段と、該保持手段と該レーザー光線照射手段とをＸ軸方向と直交するＹ軸方向に相対的に加工送りするＹ軸送り手段と、を少なくとも備え、該レーザー光線照射手段は、パルスレーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したパルスレーザー光線のスポット形状をＹ軸方向に長くＸ軸方向に短く成形するスポット成形部と、該スポット成形部で成形されたスポットをＸ軸方向に分散させるポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーで分散されたパルスレーザー光線を該保持手段に保持された被加工物に集光する集光器と、を含み構成されるので、スポット成形部によって、分割予定ラインの幅に対応してスポット形状のＹ軸方向の長さを設定することができると共に、ポリゴンミラーによってＸ軸方向にパルスレーザー光線を分散して照射することができることから、分割予定ラインから効率よく絶縁層を除去することができ、生産性が向上する。
本実施形態のレーザー加工装置の全体斜視図である。 図１のレーザー加工装置の一部を分解して示す分解斜視図である。 （ａ）図１のレーザー加工装置に配設される水膜形成器の斜視図、（ｂ）（ａ）の水膜形成器を分解して示す分解斜視図である。 （ａ）図１に示すレーザー加工装置に配設されるレーザー光線照射手段の光学系の概略を示すブロック図、（ｂ）（ａ）に示すスポット成形部により成形されるスポットの平面図である。 図１に示すレーザー加工装置により、ウエーハにレーザー加工が施される態様を示す斜視図である。 （ａ）図５に示すレーザー加工時の水膜形成器及びウエーハの断面図、（ｂ）（ａ）に示すレーザー加工時のスポットがＸ軸方向で分散する態様を示す平面図である。
以下、本発明に基づいて構成されるレーザー加工装置に係る実施形態について添付図面を参照しながら、詳細に説明する。
図１には、本実施形態のレーザー加工装置２の斜視図が示されている。レーザー加工装置２は、基台２１上に配置され、板状の被加工物（例えば、シリコン製のウエーハ１０）を保持する保持手段２２と、保持手段２２を移動させる移動手段２３と、基台２１上の移動手段２３の側方に矢印Ｚで示すＺ軸方向に立設される垂直壁部２６１、及び垂直壁部２６１の上端部から水平方向に延びる水平壁部２６２からなる枠体２６と、レーザー光線照射手段８と、を備えている。図に示すように、ウエーハ１０は、例えば、粘着テープＴを介して環状のフレームＦに支持され、保持手段２２に保持される。なお、上記したレーザー加工装置２は、実際には説明の都合上省略されたハウジング等により全体が覆われており、内部に粉塵や埃等が入らないように構成される。
本実施形態のレーザー加工装置２には、上記した構成に加え、必要に応じて、レーザー光線照射手段８に配設された集光器８６と保持手段２２に保持された被加工物との間に水膜を形成する水膜形成手段４が配設される。図２は、図１に記載されたレーザー加工装置２について、水膜形成手段４の一部を構成する液体回収プール６０をレーザー加工装置２から取り外し分解した状態を示す斜視図である。
図２を参照しながら、本実施形態に係るレーザー加工装置２についてさらに説明する。枠体２６の水平壁部２６２の内部には、保持手段２２に保持されるウエーハ１０にパルスレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段８を構成する光学系（追って説明する）が収容される。水平壁部２６２の先端部下面側には、レーザー光線照射手段８の一部を構成する集光器８６が配設されると共に、集光器８６に対して図中矢印Ｘで示すＸ軸方向で隣接する位置にアライメント手段８８が配設される。アライメント手段８８は、保持手段２２に保持されるウエーハ１０を撮像してレーザー加工を施すべき領域を検出し、集光器８６と、被加工物の加工位置との位置合わせを行うために利用される。
アライメント手段８８には、ウエーハ１０の表面を撮像する可視光線を使用する撮像素子（ＣＣＤ）が備えられる。ウエーハ１０を構成する材質によっては、赤外線を照射する赤外線照射手段と、赤外線照射手段により照射された赤外線を捕える光学系と、該光学系が捕えた赤外線に対応する電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）とを含むことが好ましい。
保持手段２２は、Ｘ軸方向において移動自在に基台２１に搭載された矩形状のＸ軸方向可動板３０と、図２において該Ｘ軸方向と直交する矢印Ｙで示すＹ軸方向において移動自在にＸ軸方向可動板３０に搭載された矩形状のＹ軸方向可動板３１と、Ｙ軸方向可動板３１の上面に固定された円筒状の支柱３２と、支柱３２の上端に固定された矩形状のカバー板３３とを含む。カバー板３３にはカバー板３３上に形成された長穴を通って上方に延びるチャックテーブル３４が配設されている。チャックテーブル３４は、円形状の被加工物を保持し、図示しない回転駆動手段により回転可能に構成される。チャックテーブル３４の上面には、多孔質材料から形成され実質上水平に延在する円形状の吸着チャック３５が配置されている。吸着チャック３５は、支柱３２を通る流路によって図示しない吸引手段に接続されており、吸着チャック３５の周囲には、クランプ３６が均等に４つ配置されている。クランプ３６は、ウエーハ１０をチャックテーブル３４に固定する際に、ウエーハ１０を保持するフレームＦを把持する。Ｘ軸方向及びＹ軸方向で規定される平面は実質上水平面を構成する。
移動手段２３は、保持手段２２とレーザー光線照射手段８とをＸ軸方向に相対的に加工送りするＸ軸送り手段５０と、保持手段２２とレーザー光線照射手段８とをＹ軸方向に相対的に加工送りするＹ軸送り手段５２と、を少なくとも備えている。Ｘ軸送り手段５０は、モータ５０ａの回転運動を、ボールねじ５０ｂを介して直線運動に変換してＸ軸方向可動板３０に伝達し、基台２１上の案内レール２７、２７に沿ってＸ軸方向可動板３０をＸ軸方向において進退させる。Ｙ軸送り手段５２は、モータ５２ａの回転運動を、ボールねじ５２ｂを介して直線運動に変換し、Ｙ軸方向可動板３１に伝達し、Ｘ軸方向可動板３０上の案内レール３７、３７に沿ってＹ軸方向可動板３１をＹ軸方向において進退させる。なお、図示は省略するが、チャックテーブル３４、Ｘ軸送り手段５０、及びＹ軸送り手段５２には、それぞれ位置検出手段が配設されており、チャックテーブル３４のＸ軸方向の位置、Ｙ軸方向の位置、周方向（回転方向）の回転位置が正確に検出され、図示を省略する制御手段によってＸ軸送り手段５０、Ｙ軸送り手段５２、及び図示しない回転駆動手段が駆動され、任意の位置および角度にチャックテーブル３４を正確に位置付けることが可能になっている。
図１～図３を参照しながら、水膜形成手段４について説明する。水膜形成手段４は、図１に示すように、水膜形成器４０と、ポンプ４４と、濾過フィルター４５と、液体回収プール６０と、水膜形成器４０及びポンプ４４を接続するパイプ４６ａと、液体回収プール６０及び濾過フィルター４５を接続するパイプ４６ｂと、を備えている。なお、パイプ４６ａ、パイプ４６ｂは、部分的に、あるいは、全体をフレキシブルホースで形成されていることが好ましい。
図３（ａ）に示すように、水膜形成器４０は、集光器８６の下端部に配設される。水膜形成器４０の分解図を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）から理解されるように、水膜形成器４０は、筐体４２と、液体供給部４３とから構成される。筐体４２は、平面視で略矩形状をなし、筐体上部部材４２１と、筐体下部部材４２２とにより構成される。
筐体上部部材４２１は、図中矢印Ｙで示すＹ軸方向において、二つの領域４２１ａ、４２１ｂに分けられ、図中奥側の領域４２１ａには、集光器８６を挿入するための円形の開口部４２１ｃが形成され、手前側の領域４２１ｂには、板状部４２１ｄが形成される。筐体下部部材４２２において、筐体上部部材４２１の開口部４２１ｃと対向する領域には、開口部４２１ｃと同形状で、平面視で開口部４２１ｃと配設位置が一致する円筒状の開口部４２２ａが形成される。開口部４２２ａの底部には、円板形状の透明部４２３が備えられており、開口部４２２ａの底部を閉塞する。透明部４２３は、後述するパルスレーザー光線ＬＢの通過を許容する性質を備えるものであり、例えば、ガラス板から形成される。筐体下部部材４２２において、筐体上部部材４２１の板状部４２１ｄと対向する領域には、筐体４２の底壁４２２ｄから液体（本実施形態では水Ｗ）を噴出するための液体流路部４２２ｂが形成される。液体流路部４２２ｂは、筐体上部部材４２１の板状部４２１ｄと、側壁４２２ｃと、底壁４２２ｄとにより形成される空間である。液体流路部４２２ｂの底壁４２２ｄには、Ｘ軸方向に延びるスリット状の噴出口４２２ｅが形成され、液体供給部４３が連結される側の側面には、液体流路部４２２ｂに水Ｗを供給するための液体供給口４２２ｆが形成される。上記した透明部４２３の下面は、加工送り方向に延びるスリット状の噴出口４２２ｅと面一で形成されており、透明部４２３が筐体下部部材４２２の底壁４２２ｄの一部を形成する。
液体供給部４３は、水Ｗが供給される供給口４３ａと、筐体４２に形成される液体供給口４２２ｆと対向する位置に形成される排出口（図示は省略する）と、供給口４３ａと該排出口とを連通する連通路（図示は省略する）と、を備えている。この液体供給部４３を筐体４２に対しＹ軸方向から組み付けることにより、水膜形成器４０が形成される。
水膜形成器４０は、上記したような構成を備えており、ポンプ４４から吐出された水Ｗは、液体供給部４３を経て、筐体４２に供給され、筐体４２の底壁４２２ｄに形成された噴出口４２２ｅから噴出される。水膜形成器４０は、図１に示すように、液体供給部４３と筐体４２とがＹ軸方向に沿うように集光器８６の下端部に取り付けられる。これにより、筐体４２の底壁４２２ｄに形成される噴出口４２２ｅは、Ｘ軸方向に沿って延びるように位置付けられる。
図２に戻り、液体回収プール６０について説明する。図２に示すように、液体回収プール６０は、外枠体６１と、防水カバー６６とを備えている。
外枠体６１は、Ｘ軸方向に延びる外側壁６２ａと、Ｙ軸方向に延びる外側壁６２ｂと、外側壁６２ａ及び６２ｂの内側に所定間隔をおいて平行に配設される内側壁６３ａ、６３ｂと、外側壁６２ａ、６２ｂ、及び内側壁６３ａ、６３ｂの下端を連結する底壁６４とを備える。外側壁６２ａ、６２ｂ、内側壁６３ａ、６３ｂ、及び底壁６４により、長手方向がＸ軸方向に沿い、短手方向がＹ軸方向に沿う長方形の液体回収路７０が形成される。液体回収路７０を構成する内側壁６３ａ、６３ｂの内側には、上下に貫通する開口が形成される。液体回収路７０を構成する底壁６４には、傾斜が設けられており、液体回収路７０の最も低い位置となる角部（図中左方の隅部）には、液体排出孔６５が配設される。液体排出孔６５には、パイプ４６ｂが接続され、パイプ４６ｂを介して濾過フィルター４５に接続される。
防水カバー６６は、門型形状からなる固定金具６６ａと、固定金具６６ａが両端に固着された樹脂製の蛇腹部材６６ｂ、６６ｂとを備えている。固定金具６６ａは、Ｙ軸方向において対向して配設される外枠体６１の二つの内側壁６３ａ、６３ａを跨ぐことができる寸法で形成されている。蛇腹部材６６ｂ、６６ｂのそれぞれに配設された二つの固定金具６６ａの一方は、外枠体６１のＸ軸方向において対向するように配設される内側壁６３ｂに固定される。このように構成された液体回収プール６０は、レーザー加工装置２の基台２１上に図示しない固定具により固定される。保持手段２２のカバー板３３は、二つの蛇腹部材６６ｂ、６６ｂの固定金具６６ａ同士で挟むようにして取り付けられる。上記した構成によって、カバー板３３がＸ軸送り手段５０によってＸ軸方向に移動されると、カバー板３３は、液体回収プール６０の内側壁６３ａに沿って移動する。
図４には、レーザー光線照射手段８の光学系の概略を示すブロック図が示されている。図４に示すように、レーザー光線照射手段８は、パルスレーザー光線ＬＢを発振する発振器８１と、発振器８１が発振したパルスレーザー光線ＬＢの出力を必要に応じて調整するアッテネーター８２と、発振器８１が発振したパルスレーザー光線ＬＢのスポットＳの形状を、図４（ｂ）に示すように保持手段２２上でＹ軸方向に長くＸ軸方向に短くなるように成形するスポット成形部８３と、スポット成形部８３で成形されたスポットＳを保持手段２２上でＸ軸方向に分散させるように機能するポリゴンミラー９１と、ポリゴンミラー９１でＸ軸方向に分散されたパルスレーザー光線ＬＢを保持手段２２に保持されたウエーハ１０に集光する集光器８６と、を備えている。
集光器８６の上部に配設されるポリゴンミラー９１は、ポリゴンミラー９１を矢印Ｒ１で示す方向に高速回転（例えば、１００００ｒｐｍ）させる図示しないモータを備えている。集光器８６の内部には、パルスレーザー光線ＬＢを集光してウエーハ１０に照射する集光レンズ（ｆθレンズ）８６ａが配設されている。図に示すように、ポリゴンミラー９１は、側壁面に複数のミラーＭ（本実施形態では１８面）を備え、側方視で多角形をなしている。集光レンズ８６ａは、上記したポリゴンミラー９１の下方に位置しており、矢印Ｒ１で示す方向に回転させられたポリゴンミラー９１のミラーＭによって反射されたパルスレーザー光線ＬＢを集光して、チャックテーブル３４上のウエーハ１０に照射する。ポリゴンミラー９１が回転することで、ミラーＭによって反射されるパルスレーザー光線ＬＢの照射角度は所定範囲で連続的に変化し、パルスレーザー光線ＬＢによって形成されるスポットＳが、矢印Ｒ２で示すＸ軸方向の所定範囲において分散される。
スポット成形部８３には、例えば、回折光学素子（ＤＯＥ）が採用される。該ＤＯＥを採用することにより、アッテネーター８２から導かれたパルスレーザー光線ＬＢの回折現象を制御して、図４（ｂ）に示すように、保持手段２２のチャックテーブル３４上に形成されるスポットＳの形状を、Ｙ軸方向に長くＸ軸方向に短くなるよう成形する。スポットＳの形状は、例えば、Ｘ軸方向の寸法が１０μｍであり、Ｙ軸方向の寸法が５０μｍに設定される。なお、このＹ軸方向の長さの寸法は、後述するウエーハ１０（図５を参照）の表面１０ａを区画する分割予定ライン１４の幅寸法（約５５μｍ）に対応して、該幅寸法よりも僅かに小さい寸法として形成されたものである。また、上記した実施形態では、スポット成形部８３に回折光学素子（ＤＯＥ）を採用したが、本発明はこれに限定されず、パルスレーザー光線ＬＢのスポット形状を成形することができるその他の周知の技術を採用することができる。該周知の技術としては、例えば、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、空間光変調器（ＳＬＭ）、シリンドリカルレンズ、マスク、位相板等を使用して、パルスレーザー光線ＬＢのスポットＳの形状を任意の形状に変更することが可能である。
さらに、レーザー光線照射手段８は、図示しない集光点位置調整手段を備えている。集光点位置調整手段の具体的な構成の図示は省略するが、例えば、ナット部が集光器８６に固定され矢印Ｚで示すＺ方向に延びるボールねじと、このボールねじの片端部に連結されたモータとを有する構成でよい。このような構成によりモータの回転運動を直線運動に変換し、Ｚ方向に配設される案内レール（図示は省略する。）に沿って集光器８６を移動させ、これによって、集光器８６によって集光されるレーザー光線ＬＢの集光点のＺ方向の位置を調整する。
本発明のレーザー加工装置２は、概ね上記したとおりの構成を備えており、その機能、作用について、以下に説明する。
本実施形態のレーザー加工装置２によってレーザー加工を実施するに際し、図５に示すように、粘着テープＴを介して環状のフレームＦに支持されたウエーハ１０を用意する。ウエーハ１０は、シリコン基板上に、複数のデバイス１２が分割予定ライン１４によって区画された表面１０ａに形成されたものである。ウエーハ１０の表面１０ａの分割予定ライン１４上には、低誘電率の絶縁層（Ｌｏｗ－ｋ膜）が被覆されている。このウエーハ１０を用意したならば、上記したチャックテーブル３４の吸着チャック３５上に、表面１０ａを上にして載置し、クランプ３６により固定すると共に、図示しない吸引源を作動して、吸着チャック３５上に吸引力を生成し、ウエーハ１０を吸引保持する。なお、図５においては、チャックテーブル３４、吸着チャック３５、及びクランク３６は省略されている。
ウエーハ１０を、チャックテーブル３４に保持したならば、上記した移動手段２３によってチャックテーブル３４を適宜移動させて、ウエーハ１０をアライメント手段８８の直下に位置付ける。ウエーハ１０をアライメント手段８８の直下に位置付けたならば、アライメント手段８８によりウエーハ１０上を撮像する。次いで、アライメント手段８８により撮像したウエーハ１０の画像に基づいて、パターンマッチング等の手法により、ウエーハ１０の加工位置（分割予定ライン１４）と、集光器８６との位置合わせを行う。この位置合わせによって得られた位置情報に基づいてチャックテーブル３４を移動させることにより、図５に示すように、ウエーハ１０の上方に水膜形成器４０と共に集光器８６を位置付ける。次いで、図示しない集光点位置調整手段によって集光器８６をＺ方向に移動させ、ウエーハ１０のレーザー光線ＬＢの照射開始位置である分割予定ライン１４の片端部の表面高さにスポットＳを形成する。図６（ａ）に、ウエーハ１０と共に、水膜形成器４０をＹ軸方向に切断した概略断面図を示す。図６（ａ）から理解されるように、集光器８６の下端部には、水膜形成手段４の水膜形成器４０が配設されており、水膜形成器４０を構成する筐体４２の底壁４２２ｄと、ウエーハ１０の表面１０ａとで、例えば、０．５ｍｍ～２．０ｍｍ程度の隙間Ｐが形成されている。
集光器８６とウエーハ１０との位置合わせを実施したならば、液体回収プール６０の液体回収路７０を介して、水膜形成手段４に対し必要十分な水Ｗを補填し、ポンプ４４を作動させる。水膜形成手段４の内部を循環する水Ｗは、例えば、純水である。
水膜形成手段４は、上記した構成を備えていることにより、ポンプ４４の吐出口４４ａから吐出された水Ｗが、パイプ４６ａを経由して、水膜形成器４０に供給される。水膜形成器４０に供給された水Ｗは、水膜形成器４０の筐体４２の底壁４２２ｄに形成された噴出口４２２ｅから下方に向けて噴出される。噴出口４２２ｅから噴出された水Ｗは、図６（ａ）に示すように、筐体４２の底壁４２２ｄとウエーハ１０との間、特に、透明部４２３とウエーハ１０との間に形成される隙間Ｐを満たしながら水Ｗの層を形成し、その後、流下されて、液体回収プール６０にて回収される。液体回収プール６０にて回収された水Ｗは、上記したパイプ４６ｂを経由して濾過フィルター４５に導かれ、濾過フィルター４５にて、清浄化されて、液体供給ポンプ４４に戻される。このようにして、液体供給ポンプ４４によって吐出された水Ｗが水膜形成手段４内を循環する。
水膜形成手段４が作動を開始して、所定時間（数分程度）経過することにより、筐体４２の底壁４２２ｄ、特に、透明部４２３とウエーハ１０との間の隙間Ｐが水Ｗで満たされ、水Ｗの層が形成され、水膜形成手段４を水Ｗが安定的に循環する状態となる。
水膜形成手段４において、水Ｗが安定的に循環している状態で、レーザー光線照射手段８を作動させながら、Ｘ軸送り手段５０を作動させ、チャックテーブル３４を加工送り方向であるＸ軸方向（図５に矢印Ｘ１で示す方向）に所定の移動速度で移動させる。集光器８６から照射されるレーザー光線ＬＢは、水膜形成器４０の透明部４２３、及び水Ｗの層を通過してウエーハ１０の被加工位置である分割予定ライン１４に照射される。このようにして、ウエーハ１０にパルスレーザー光線ＬＢが照射される際は、図６（ｂ）に示すように、上記したポリゴンミラー９１の回転作用により、レーザー光線ＬＢがＸ軸方向に分散され、その結果、ウエーハ１０の分割予定ライン１４上において、スポットＳが矢印Ｒ３で示すように分散されて照射された状態で、ウエーハ１０が、矢印Ｘ１で示す方向に移動させられる。
なお、上記したレーザー加工装置２におけるレーザー加工条件は、例えば、以下の加工条件で実施することができる。
パルスレーザー光線の波長 ：３５５ｎｍ
平均出力 ：１１Ｗ
繰り返し周波数 ：２．７ＭＨｚ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／ｓ
所定のミラーＭにレーザー光線ＬＢが照射された後は、ポリゴンミラー９１の回転方向Ｒ１に対して下流側に位置する次のミラーＭにレーザー光線ＬＢが照射され、ウエーハ１０に対してレーザー光線ＬＢが継続して分散されて照射される。このように、発振器８１からレーザー光線ＬＢが発振され、ポリゴンミラー９１が回転している間、分割予定ライン１４に沿ってレーザー加工が実施される。ここで、本実施形態では、パルスレーザー光線ＬＢのスポットＳの形状は、図４（ａ）、（ｂ）に基づき説明したように、ウエーハ１０の分割予定ライン１４において、Ｙ軸方向に長くＸ軸方向に短く成形されるものであり、特に本実施形態においては、スポットＳのＹ軸方向の長さは、分割予定ライン１４の幅（５５μｍ）に対応した５０μｍで形成されている。すなわち、１つの分割予定ライン１４に対して、保持手段２２に保持されたウエーハ１０とレーザー光線照射手段８とを、Ｘ軸方向に相対的に繰り返し移動させて照射する必要なく、一度のレーザー加工により、分割予定ライン１４上の絶縁層１６を広い範囲で効率よく除去して加工溝１００を形成することができる。
上記したレーザー加工を所定の分割予定ライン１４に実施したならば、上記した移動手段２３を作動させることにより、既にレーザー加工を施した分割予定ライン１４にＹ軸方向で隣接する未加工の分割予定ライン１４の片端部上に、集光器８６を位置付けて、上記したレーザー加工と同様の加工を実施して、分割予定ライン１４上の絶縁層１６を除去し、加工溝１００を形成する。そして、加工を施した分割予定ライン１４と同一の方向に沿う全ての分割予定ライン１４に対して加工を実施したならば、チャックテーブル３４を９０度回転させることで、先に加工した所定方向の分割予定ライン１４に直交する方向に形成された未加工の分割予定ライン１４に対しても同様のレーザー加工を実施する。このようにして、ウエーハ１０上の全ての分割予定ライン１４に対し、絶縁層１６を除去した加工溝１００を形成することができる。
上記した実施形態により、ウエーハ１０に形成された分割予定ライン１４に沿って加工溝１００を形成したならば、ウエーハ１０を、図示を省略するダイシング装置に搬送し、該ダイシング装置に配設された切削ブレードで分割予定ライン１４に沿って切削し、ウエーハ１０を個々のデバイスチップに分割する。上記したように、本実施形態では、レーザー加工装置２によって、分割予定ライン１４上の絶縁層１６が、分割予定ライン１４の幅寸法（５５μｍ）に対応して広い範囲（５０μｍ）で効率よく除去されて加工溝１００が形成されている。したがって、該分割予定ライン１４の幅寸法よりも小さい厚み（例えば３０μｍ）の切削ブレードで、ウエーハ１０の分割予定ライン１４を切削してデバイスチップを形成することで、絶縁層１６に剥がれが生じてデバイス１２の回路層に至りデバイス１２を損傷させるという問題が解消される。
上記したレーザー加工が実施されると、ウエーハ１０のレーザー光線ＬＢが照射される位置にある水Ｗに気泡が発生する。これに対し、本実施形態では、図６に基づき説明したように、ウエーハ１０上に形成される隙間Ｐに所定の流速で液体Ｗが常に流される。これにより、パルスレーザー光線ＬＢの照射位置近傍に発生した気泡は、速やかにウエーハ１０上に形成される隙間Ｐから水Ｗと共に外部に流下され除去される。特に、本実施形態によれば、筐体４２の底壁４２２ｄに形成された噴出口４２２ｅは、同じく底壁４２２ｄに配設された透明部４２３に対し、Ｙ軸方向において隣接した位置であって、加工送り方向に延びるスリット状で形成される。このように構成されることで、パルスレーザー光線ＬＢが分散する方向であるＸ軸方向に直交するＹ軸方向から水Ｗが供給され、パルスレーザー光線ＬＢが照射された位置に発生した気泡を除去する。これにより、レーザー加工により発生する気泡を避けてウエーハ１０にレーザー光線ＬＢを照射することができ、良好なアブレーション加工を継続して実施することができる。
さらに、ウエーハ１０上の隙間Ｐを水Ｗが継続して流れることにより、アブレーション加工により発生し水Ｗ中に放出されたデブリが、ウエーハ１０上から気泡と共に速やかに除去される。上記した気泡、及びデブリを含む水Ｗは、パイプ４６ｂを介して濾過フィルター４５に導かれ、再び液体供給ポンプ４４に供給される。このようにして液体Ｗが液体供給機構４を循環することで、濾過フィルター４５によって適宜デブリや塵等が捕捉され、水Ｗが清浄な状態で維持される。本実施形態のレーザー加工装置２は、このような水膜形成手段４が配設されていることにより、ウエーハ１０の表面１０ａに対して、保護テープや水溶性樹脂等の保護膜を被覆させる必要がなく、生産性がより向上する。
上記した実施形態では、レーザー光線照射手段８によって形成されるスポットＳの形状について、Ｙ軸方向の長さを、分割予定ライン１４の幅５５μｍに対応させて５０μｍに設定したが、本発明はこれに限定されない。レーザー光線照射手段８に配設されたスポット成形部８３によってスポットＳの形状を成形する際に、分割予定ライン１４の幅寸法よりも小さく、ウエーハ１０を分割予定ライン１４に沿って分割する際に使用する切削ブレードの厚みよりも大きい寸法となるように成形することが重要である。
２：レーザー加工装置
４：水膜形成手段
４０：水膜形成器
４２：筐体
４２１：筐体上部部材
４２２：筐体下部部材
４２３：透明部
４３：液体供給部
４４：ポンプ
４５：濾過フィルター
８：レーザー光線照射手段
８１：発振器
８２：アッテネーター
８３：スポット成形部
８６：集光器
８６ａ：集光レンズ（ｆθレンズ）
１０：ウエーハ
１２：デバイス
１４：分割予定ライン
１６：絶縁層（Ｌｏｗ－ｋ膜）
２１：基台
２２：保持手段
２３：移動手段
２６：枠体
２６１：垂直壁部
２６２：水平壁部
３０：Ｘ軸方向可動板
３１：Ｙ軸方向可動板
３３：カバー板
３４：チャックテーブル
３５：吸着チャック
５０：Ｘ軸送り手段
５２：Ｙ軸送り手段
６０：液体回収プール
６５：液体排出孔
７０：液体回収路
８８：アライメント手段
９１：ポリゴンミラー
１００：加工溝
ＬＢ：パルスレーザー光線
Ｓ：スポット
Ｗ：水

Claims (3)

  1. 被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物にパルスレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該保持手段と該レーザー光線照射手段とをＸ軸方向に相対的に加工送りするＸ軸送り手段と、該保持手段と該レーザー光線照射手段とをＸ軸方向と直交するＹ軸方向に相対的に加工送りするＹ軸送り手段と、を少なくとも備え、
    該レーザー光線照射手段は、パルスレーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したパルスレーザー光線のスポット形状をＹ軸方向に長くＸ軸方向に短く成形するスポット成形部と、該スポット成形部で成形されたスポットをＸ軸方向に分散させるポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーで分散されたパルスレーザー光線を該保持手段に保持された被加工物に集光する集光器と、を含み構成されるレーザー加工装置。
  2. 該被加工物は、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画された表面に形成されたウエーハであり、該スポット成形部において成形されるスポット形状のＹ軸方向の長さは分割予定ラインの幅に対応して形成される請求項１に記載のレーザー加工装置。
  3. 該集光器と該保持手段に保持された被加工物との間に水膜を形成する水膜形成手段が配設される請求項１、又は２に記載のレーザー加工装置。
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