JP2023154537A - レーザー加工方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】第一方向と第二の方向とが交差する該交差点において、放射状に数十μｍ程度のクラックが発生して該ワークから形成される部材の品質を低下させるという問題が解消するレーザー加工方法を提供する。【解決手段】第一の方向にレーザー光線を照射して分割の起点又は分割溝を形成する加工を施して第一の加工痕を形成する第一の加工工程と、該第一の方向に交差する第二の方向にレーザー光線を照射して分割の起点又は分割溝を形成する加工を施して第二の加工痕を形成する第二の加工工程と、を備え、該第一の加工工程又は該第二の加工工程において、該第一の方向と、該第二の方向とが交差する交差点においては、加工を施さない未加工領域を形成し、該未加工領域を加工する未加工領域加工工程を更に備え、該未加工領域加工工程は、該第一の方向又は該第二の方向に対し傾斜を付けた方向にレーザー光線を照射して分割の起点又は分割溝を形成する加工を施して、該第一の加工痕と第二の加工痕とを連結する連結加工痕を形成する。【選択図】図４

Description

本発明は、板状のワークにレーザー光線を照射して加工を施すレーザー加工方法に関する。
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、レーザー加工装置によって分割予定ラインに加工が施され個々のデバイスチップに分割されて携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
レーザー加工装置は、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点をウエーハの内部に位置付けて照射して改質層を形成するタイプのもの（例えば特許文献１を参照）と、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点をウエーハの所要位置に位置付けて照射して細孔と該細孔を囲繞する変質層とから形成されたシールドトンネルを形成するタイプのもの（例えば特許文献２を参照）と、ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線の集光点をウエーハの所要位置に位置付けて照射してアブレーション加工によって溝を形成するタイプのもの（例えば特許文献３を参照）が存在し、ウエーハを含むワークに対応して適宜選択される。
特許第３４０８８０５号公報 特開２０１４－２２１４８３号公報 特開２００４－１８８４７５号公報
しかし、ウエーハの素材や、結晶方位の方向に起因して、分割予定ラインにレーザー光線を照射して加工を施すと、直交する分割予定ラインの交差点において、意図しない方向に、放射状に数十μｍ程度のクラックが発生して、デバイスチップの品質を低下させるという問題がある。
特に、結晶方位と分割予定ラインの方向とがずれている場合、分割予定ラインとは異なる意図しない方向にクラックが発生してデバイスチップの品質を低下させるという問題がある。また、シリコン（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の板状のワークに、レーザー加工を施して、所望の形態に形成する技術においても、前記したのと同様に交差点において意図しない方向へのクラックが発生し、前記したのと同様の問題が発生する。
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、レーザー加工により板状のワークに分割の起点又は分割溝を形成する第一方向と第二の方向とが交差する該交差点において、放射状に数十μｍ程度のクラックが発生して該ワークから形成される部材の品質を低下させるという問題が解消するレーザー加工方法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、板状のワークにレーザー光線を照射して加工を施すレーザー加工方法であって、第一の方向にレーザー光線を照射して分割の起点又は分割溝を形成する加工を施して第一の加工痕を形成する第一の加工工程と、該第一の方向に交差する第二の方向にレーザー光線を照射して分割の起点又は分割溝を形成する加工を施して第二の加工痕を形成する第二の加工工程と、を備え、該第一の加工工程又は該第二の加工工程において、該第一の方向と、該第二の方向とが交差する交差点においては、加工を施さない未加工領域を形成し、該未加工領域を加工する未加工領域加工工程を更に備え、該未加工領域加工工程は、該第一の方向又は該第二の方向に対し傾斜を付けた方向にレーザー光線を照射して分割の起点又は分割溝を形成する加工を施して、該第一の加工痕と第二の加工痕とを連結する連結加工痕を形成するレーザー加工方法が提供される。
該第一の加工痕及び第二の加工痕は、ワークに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点をワークの内部に位置付けて照射して形成された改質層であってもよい。また、該第一の加工痕及び第二の加工痕は、ワークに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点をワークの所要位置に位置付けて照射して細孔と該細孔を囲繞する変質層とから形成されたシールドトンネルであってもよい。さらには、該第一の加工痕及び第二の加工痕は、ワークに対して吸収性を有する波長のレーザー光線の集光点をワークの所要位置に位置付けて照射してアブレーション加工によって形成された溝であってもよい。
該板状のワークは、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であり、該第一の方向及び該第二の方向は、該分割予定ラインの方向であることが好ましい。また、板状のワークは、結晶方位と該第一の方向及び該第二の方向とが４５度傾いているＳｉウエーハ又はＧａＡｓウエーハであってもよく、板状のワークは、ＳｉＣウエーハ、ＬＴウエーハ、ＳｉＯ２ウエーハのいずれかである六方晶ウエーハであってもよい。
本発明のレーザー加工方法は、第一の方向にレーザー光線を照射して分割の起点又は分割溝を形成する加工を施して第一の加工痕を形成する第一の加工工程と、該第一の方向に交差する第二の方向にレーザー光線を照射して分割の起点又は分割溝を形成する加工を施して第二の加工痕を形成する第二の加工工程と、を備え、該第一の加工工程又は該第二の加工工程において、該第一の方向と、該第二の方向とが交差する交差点においては、加工を施さない未加工領域を形成し、該未加工領域を加工する未加工領域加工工程を更に備え、該未加工領域加工工程は、該第一の方向又は該第二の方向に対し傾斜を付けた方向にレーザー光線を照射して分割の起点又は分割溝を形成する加工を施して、該第一の加工痕と第二の加工痕とを連結する連結加工痕を形成するものであることから、レーザー加工により板状のワークに分割の起点又は分割溝を形成する第一方向と第二の方向とが交差する交差点で第一の加工痕と第二の加工痕とが直交することがないことから、該交差点において、放射状に数十μｍ程度のクラックが発生して該ワークから形成される部材の品質を低下させるという問題が解消する。
レーザー加工装置の全体斜視図である。 図１に示すレーザー加工装置により第一の加工工程を実施する態様を示す斜視図である。 （ａ）図２に示す態様の一部を拡大して示す平面図、（ｂ）第二の加工工程を実施する態様の一部を拡大して示す平面図である。 未加工領域加工工程を実施する態様を示す平面図である。 （ａ）第一の加工工程の別の実施形態を示す平面図、（ｂ）第二の加工工程の別の実施形態を示す平面図である。 未加工領域加工工程の別の実施形態を示す平面図である。 （ａ）図２～図６に示すレーザー加工方法の実施形態と異なる実施形態を示す斜視図、（ｂ）（ａ）の領域Ａを拡大して示す平面図である。
以下、本発明に基づいて構成されるレーザー加工方法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方法を実施するのに好適なレーザー加工装置１の全体斜視図が示されている。レーザー加工装置１は、基台２上に配設され、後述する板状のワークを保持する保持手段３と、該保持手段３に保持された該ワークにレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段４と、制御手段２０とを少なくとも備えている。
また、レーザー加工装置１は、保持手段３に保持された該ワークを撮像して加工位置を検出するアライメントを実行する撮像手段５と、保持手段３とレーザー光線照射手段４とを相対的に移動させる加工送り手段６とを備えている。
保持手段３は、板状のワークを保持する手段であり、図１に示すように、Ｘ軸方向において移動自在に基台２に搭載された矩形状のＸ軸方向可動板３１と、Ｙ軸方向において移動自在にＸ軸方向可動板３１に搭載された矩形状のＹ軸方向可動板３２と、Ｙ軸方向可動板３２の上面に固定された円筒状の支柱３３と、支柱３３の上端に固定された矩形状のカバー板３４とを含む。カバー板３４には、カバー板３４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３５が配設されている。チャックテーブル３５は、支柱３３内に収容された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３５の上面には、通気性を有する多孔質材料から形成され、Ｘ座標及びＹ座標で特定されるＸＹ平面を保持面とする円形状の吸着チャック３６が配設されている。吸着チャック３６は、支柱３３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３６の周囲には、後述するワークをチャックテーブル３５に保持する際に使用される４つのクランプ３７が等間隔で配置されている。該吸引手段を作動させることにより、吸着チャック３６によってワークを吸引保持することが可能である。
加工送り手段６は、保持手段３をＸ軸方向に移動するＸ軸移動手段６１と、保持手段３をＹ軸方向に移動するＹ軸移動手段６２と、を備えている。Ｘ軸移動手段６１は、モータ６３の回転運動を、ボールねじ６４を介して直線運動に変換してＸ軸方向可動板３１に伝達し、基台２上にＸ軸方向に沿って配設された一対の案内レール２ａ、２ａに沿ってＸ軸方向可動板３１をＸ軸方向に移動させる。Ｙ軸移動手段６２は、モータ６５の回転運動を、ボールねじ６６を介して直線運動に変換し、Ｙ軸方向可動板３２に伝達し、Ｘ軸方向可動板３１上においてＹ軸方向に沿って配設された一対の案内レール３１ａ、３１ａに沿ってＹ軸方向可動板３２をＹ軸方向に移動させる。
レーザー加工装置１は、基台２上のＸ軸移動手段６１、及びＹ軸移動手段６２の側方に立設される垂直壁部７ａ及び垂直壁部７ａの上端部から水平方向に延びる水平壁部７ｂからなる枠体７を備えている。枠体７の水平壁部７ｂの内部には、上記のレーザー光線照射手段４を構成する光学系、及び撮像手段５が収容されている。詳細については省略するが、レーザー光線照射手段４の光学系には、所望の波長のレーザー光線ＬＢを発振する発振器、該発振器から発振されたレーザー光線ＬＢの出力を調整するアッテネータ、レーザー光線ＬＢの光路を、図示を省略する集光レンズを備えた集光器４１側に変換する反射ミラー等が含まれ、制御手段２０によって、レーザー光線照射手段４を制御して、繰り返し周波数、スポット径、平均出力等を調整する。
制御手段２０は、コンピュータにより構成され、制御プログラムに従って演算処理する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）と、検出した検出値、演算結果等を一時的に格納するための読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、入力インターフェース及び出力インターフェースとを備えている（詳細についての図示は省略する）。制御手段２０には上記のレーザー光線照射手段４の他、撮像手段５、Ｘ軸移動手段６１、Ｙ軸移動手段６２等が接続されて制御されると共に、撮像手段５によって撮像され検出された加工すべき位置の情報は、適宜のメモリに記憶される。
上記したレーザー加工装置１は、概ね上記したとおりの構成を備えており、レーザー加工装置１を使用して実施される本実施形態のレーザー加工方法について、以下に説明する。
本実施形態のレーザー加工方法によって加工される板状のワークは、例えば図２に示すような、複数のデバイス１２が分割予定ライン１４によって区画され表面１０ａに形成されたシリコン（Ｓｉ）のウエーハ１０である。ウエーハ１０は、ウエーハ１０を収容可能な開口Ｆａを有するフレームＦに保護テープＴを介して支持されている。分割予定ライン１４は、ウエーハ１０における所定の第一の方向Ｒ１に沿う複数の第一の分割予定ライン１４ａと、該第一の方向Ｒ１と直交する第二の方向Ｒ２に沿う複数の第二の分割予定ライン１４ｂとを備えている。ウエーハ１０の表面１０ａは、第一の分割予定ライン１４ａと第二の分割予定ライン１４ｂとにより格子状に区画されている。本実施形態のウエーハ１０の外周縁には、結晶方位を特定するためのノッチ１６が形成されている。本実施形態においては、図３（ａ）に示すように、該結晶方位Ｄは、第一の分割予定ライン１４ａ及び第二の分割予定ライン１４ｂに対し、平面視で４５度傾斜しいている。
上記したウエーハ１０を、上記の保持手段３のチャックテーブル３５に吸引し、クランプ３７によってフレームＦを把持して固定する。次いで、Ｘ軸移動手段６１、Ｙ軸移動手段６２を作動して、ウエーハ１０を撮像手段５の直下に位置付け、該撮像手段５によってウエーハ１０を撮影し、第一の方向Ｒ１に沿う第一の分割予定ライン１４ａと、該第一の方向Ｒ１と直交する第二の方向Ｒ２に沿う第二の分割予定ライン１４ｂの位置をＸＹ座標で検出するアライメントを実施する。さらに、第一の分割予定ライン１４ａの方向をＸ軸方向に整合させると共に、第二の分割予定ライン１４ｂをＹ軸方向に整合させる。
次いで、上記した撮像手段５によって検出された位置情報に基づき、第一の方向Ｒ１に沿う所定の第一の分割予定ライン１４ａの加工開始位置の直上にレーザー光線照射手段４の集光器４１を位置付け、ウエーハ１０の内部に、ウエーハ１０に対して透過性を有する波長のレーザー光線ＬＢ１の集光点を位置付けて照射すると共に、ウエーハ１０をＸ軸方向に加工送りして、図３（ａ）に示すように、ウエーハ１０の所定の第一の分割予定ライン１４ａに沿って分割の起点となる改質層からなる第一の加工痕１００を形成する。該第一の加工痕１００を形成したならば、ウエーハ１０をＹ軸方向で隣接する第一の分割予定ライン１４ａの間隔だけＹ軸方向に割り出し送りして、未加工の第一の分割予定ライン１４ａを集光器４１の直下に位置付ける。そして、上記したのと同様にしてレーザー光線ＬＢ１の集光点を該第一の分割予定ライン１４ａの内部に位置付けて照射し、ウエーハ１０をＸ軸方向に加工送りして上記と同様の改質層からなる第一の加工痕１００を形成する。同様にして、ウエーハ１０をＸ軸方向、及びＹ軸方向に加工送りして、第一の方向Ｒ１に沿うすべての第一の分割予定ライン１４ａに沿って上記と同様の第一の加工痕１００を形成して、第一の加工工程が完了する。
なお、本実施形態において実行される改質層を形成する加工は、以下のレーザー加工条件により実施される。また、上記の第一の加工痕１００は、同じ第一の分割予定ライン１４ａの内部に対して集光点を位置付ける際の深さを変更しながら２～３度の照射を繰り返し実施することにより形成される。後述する第二の加工工程、未加工領域加工工程も、以下に示すのと同様のレーザー加工条件により実行される。
波長 ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
スポット径 ：１μｍ
照射間隔 ：５μｍ
平均出力 ：０．５Ｗ
第一の加工工程が完了したならば、チャックテーブル３５と共にウエーハ１０を９０度回転させて、図３（ｂ）に示すように、第二の方向Ｒ２に沿う未加工の第二の分割予定ライン１４ｂをＸ軸方向に整合させる。そして、所定の第二の分割予定ライン１４ｂの加工開始位置にレーザー光線照射手段４の集光器４１を位置付け、該第二の分割予定ライン１４ｂの内部にレーザー光線ＬＢ１の集光点を位置付けて照射すると共に、ウエーハ１０をＸ軸方向に加工送りして、図３（ｂ）に示すようにウエーハ１０の所定の第二の分割予定ライン１４ｂに沿って分割の起点となる改質層からなる第二の加工痕１１０を形成する。
ここで、本実施形態では、図示のように、第二の加工痕１１０を形成する際に、第一の方向Ｒ１に沿う第一の分割予定ライン１４ａと、第二の方向Ｒ２に沿う第二の分割予定ライン１４ｂとが交差する交差点では、該交差点を挟む端部１１０ａ、１１０ｂとの間で、加工を施さない未加工領域Ｓ１を形成する。このようにして、第二の分割予定ライン１４ｂに対して未加工領域Ｓ１を含む第二の加工痕１１０を形成したならば、残りの全ての第二の分割予定ライン１４ｂに対しても、上記したのと同様にしてレーザー光線ＬＢ１の集光点を内部に位置付けて照射して、第一の分割予定ライン１４ａと第二の分割予定ライン１４ｂとが交差する交差点に未加工領域Ｓ１を備えた第二の加工痕１１０を形成して、第二の加工工程が完了する。
なお、上記した実施形態では、第二の加工工程において形成する第二の加工痕１１０には、第一の分割予定ライン１４ａと第二の分割予定ライン１４ｂとが交差する交差点にレーザー光線ＬＢ１を照射しない未加工領域Ｓ１を設けたのに対し、第一の加工工程において形成する第一の加工痕１００は、該交差点にも形成するようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、第一の加工工程によって第一の加工痕１００を形成する際に、該交差点にレーザー光線ＬＢ１を照射しない未加工領域Ｓ１を形成し、第二の加工工程において第二の加工痕１１０を形成する際に、該交差点に第二の加工痕１１０を形成するようにしてもよい。
上記した実施形態により、第二の加工工程において、第一の分割予定ライン１４ａと第二の分割予定ライン１４ｂとが交差する交差点にレーザー光線ＬＢ１を照射しない未加工領域Ｓ１を形成したならば、該未加工領域Ｓ１を加工すべく、以下に説明する未加工領域加工工程を実施する。
該未加工領域加工工程を実施するに際し、チャックテーブル３５を９０度回転して、図４（ａ）に示すように、第一の方向Ｒ１に沿う第一の分割予定ライン１４ａをＸ軸方向に整合させる。そして、上記のレーザー光線照射手段４、Ｘ軸移動手段６１、Ｙ軸移動手段６２を作動して、第二の方向Ｒ２に沿う第二の分割予定ライン１４ｂに形成された第二の加工痕１１０の端部１１０ａを基端として、図示の如く第一の方向Ｒ１と直交しないように、且つ第一の方向Ｒ１との間で、デバイス１２側に鈍角が形成されるように傾斜を付けてレーザー光線ＬＢ１を照射して、第一の加工痕１００、第二の加工痕１１０と同様の改質層からなる該第一の加工痕１００と第二の加工痕１１０とを連結する連結加工痕１２０ａ、１２０ｂを形成する。
上記したように連結加工痕１２０ａ、１２０ｂを形成したならば、次いで、図４（ｂ）に示すように、下方側の第二の加工痕１１０の端部１１０ｂを基端として、図示の如く第一の方向Ｒ１と直交しないように、且つ第一の方向Ｒ１との間で、デバイス１２側に鈍角が形成されるように傾斜を付けてレーザー光線ＬＢ１を照射して、上記と同様の改質層からなる連結加工痕１２２ａ、１２２ｂを形成する。このとき、上記の連結加工痕１２０ａ、１２０ｂと、連結加工痕１２２ａ、１２２ｂとは、第一の分割予定ライン１４ａ上の同一箇所で連結されないように、各連結加工痕の傾斜角度、又は各連結加工痕を形成する際の基端となる端部１１０ａ、１１０ｂの位置を適宜調整する。以上のような未加工領域加工工程が実行されて、本発明のレーザー加工方法が完了する。
上記した本実施形態のレーザー加工方法が実施されたならば、ウエーハ１０を、図示を省略する分割装置に搬送して、ウエーハ１０を平面方向に拡張する等して外力を付与して、上記の第一の加工痕１１０、第二の加工痕１２０、連結加工痕１２０ａ、１２０ｂ、１２２ａ、１２２ｂを起点として分割し、ウエーハ１０を個々のデバイス１２に分割する。
なお、図４に基づき説明した未加工領域加工工程では、第一の分割予定ライン１４ａを挟み上下にデバイス１２が存在すると共に第二の分割予定ライン１４ｂを挟み左右にデバイス１２が存在するような交差点、すなわち、４つのデバイス１２に囲まれた交差点に該未加工領域Ｓ１を形成して、第一の加工痕１００と第二の加工痕１１０とを連結すべく、４条の連結加工痕１２０ａ、１２０ｂ、１２２ａ、１２２ｂを形成する例について説明した。しかし、本発明はこれに限定されず、例えば、図４（ａ）において、デバイス１２が、第一の分割予定ライン１４ａの下方側には形成されず、第一の分割予定ライン１４ａの上方側で、第二の分割予定ライン１４ｂを挟んで両側にのみに形成されている交差点に未加工領域Ｓ１を形成した場合は、上記した連結加工痕１２０ａ、１２０ｂのみを形成すればよい。すなわち、本実施形態の未加工領域加工工程は、デバイス１２が形成された側にのみ第一の加工痕１００と第二の加工痕１１０とを連結する連結加工痕を形成するものであればよい。
上記した本実施形態のレーザー加工方法によれば、第一の方向Ｒ１に沿う第一の分割予定ライン１４ａに形成された第一の加工痕１００と、第一の方向Ｒ１と直交する第二の方向Ｒ２に沿う第二の分割予定ライン１４ｂに形成された第二の加工痕１１０とが、傾斜を付けた方向の連結加工痕により連結される。したがって、第一の分割予定ライン１４ａと第二の分割予定ライン１４ｂとが交差する交差点で第一の加工痕１００と第二の加工痕１１０とが直交することがないことから、第一の分割予定ライン１４ａと第二の分割予定ライン１４ｂとの交差点において、放射状に数十μｍ程度のクラックが発生して個々に分割されたデバイス１２の品質を低下させるという問題が解消する。
本発明は、上記した実施形態に限定されず、図５、６に示すような別の実施形態によるレーザー加工方法であってもよい。まず、上記した実施形態と同様に、ウエーハ１０を、図１に基づき説明したレーザー加工装置１の保持手段３のチャックテーブル３５に吸引し、クランプ３７によってフレームＦを把持して固定する。次いで、Ｘ軸移動手段６１、Ｙ軸移動手段６２を作動して、ウエーハ１０を撮像手段５の直下に位置付け、該撮像手段５によってウエーハ１０を撮影し、第一の方向Ｒ１に沿う第一の分割予定ライン１４ａと、該第一の方向Ｒ１と直交する第二の方向Ｒ２に沿う第二の分割予定ライン１４ｂの位置をＸＹ座標で検出し、第一の分割予定ライン１４ａの方向をＸ軸方向に整合させると共に、第二の分割予定ライン１４ｂをＹ軸方向に整合させる。
次いで、上記した撮像手段５によって検出された位置情報に基づき、第一の方向Ｒ１に沿う所定の第一の分割予定ライン１４ａの加工開始位置の直上にレーザー光線照射手段４の集光器４１を位置付ける。そして、ウエーハ１０の内部にレーザー光線ＬＢ１の集光点を位置付けて照射すると共にウエーハ１０をＸ軸方向に加工送りして、図５（ａ）に示すようにウエーハ１０の所定の第一の分割予定ライン１４ａに沿って分割の起点となる改質層からなる第一の加工痕１３０を形成する。ここで、本実施形態では、第一の加工痕１３０を形成する際に、第一の方向Ｒ１に沿う第一に分割予定ライン１４ａと、第二の方向Ｒ２に沿う第二の分割予定ライン１４ｂとが交差する交差点で、該交差点を挟む端部１３０ａ、１３０ｂとの間で、加工を施さない未加工領域Ｓ２を形成する。このようにして、第一の分割予定ライン１４ａに対して未加工領域Ｓ２を含む第一の加工痕１３０を形成したならば、第一の方向Ｒ１に沿う残りの全ての第一の分割予定ライン１４ａに対しても、上記したのと同様にしてレーザー光線ＬＢ１の集光点を内部に位置付けて照射して、第一の分割予定ライン１４ａと第二の分割予定ライン１４ｂとが交差する交差点に未加工領域Ｓ２を備えた第一の加工痕１３０を形成して、第一の加工工程が完了する。
上記の第一の加工工程が完了したならば、チャックテーブル３５と共にウエーハ１０を９０度回転させて、図５（ｂ）に示すように、第二の方向Ｒ２に沿う未加工の第二の分割予定ライン１４ｂをＸ軸方向に整合させ、第一の分割予定ライン１４ａをＹ軸方向に整合させる。そして、所定の第二の分割予定ライン１４ｂの加工開始位置にレーザー光線照射手段４の集光器４１を位置付け、該第二の分割予定ライン１４ｂの内部にレーザー光線ＬＢ１の集光点を位置付けて照射すると共に、ウエーハ１０をＸ軸方向に加工送りして、図５（ｂ）に示すようにウエーハ１０の所定の第二の分割予定ライン１４ｂに沿って分割の起点となる改質層からなる第二の加工痕１４０を形成する。
ここで、本実施形態では、図示のように、第二の加工痕１４０を形成する際に、先に形成した上記の未加工領域Ｓ２を挟む端部１４０ａ、１４０ｂとの間で、上記のレーザー光線ＬＢ１を照射しない。このようにして、第二の分割予定ライン１４ｂに対して未加工領域Ｓ２を除いて第二の加工痕１４０を形成したならば、残りの全ての第二の分割予定ライン１４ｂに対しても、上記したのと同様にしてレーザー光線ＬＢ１の集光点を内部に位置付けて照射し第二の加工痕１４０を形成して、第二の加工工程を完了する。本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、第一の分割予定ライン１４ａと第二の分割予定ライン１４ｂとが交差する交差点に、第一の加工痕１３０及び第二の加工痕１４０のいずれも形成しない未加工領域Ｓ２が形成される。
上記したように、第一の加工工程、及び第二の加工工程を実施して第一の加工痕１３０及び第二の加工痕１４０を形成すると共に、第一の分割予定ライン１４ａと第二の分割予定ライン１４ｂとが交差する交差点にレーザー光線ＬＢ１を照射しない未加工領域Ｓ２を形成したならば、該未加工領域Ｓ２を加工すべく、以下に説明する未加工領域加工工程を実施する。
該未加工領域加工工程を実施するに際し、チャックテーブル３５を９０度回転して、図６（ａ）に示すように、第一の方向Ｒ１に沿う第一の分割予定ライン１４ａをＸ軸方向に整合させる。そして、上記のレーザー光線照射手段４、Ｘ軸移動手段６１、Ｙ軸移動手段６２を作動して、図示の如く第一の方向Ｒ１と直交せず、デバイス１２側に鈍角が形成されるように傾斜を付けてレーザー光線ＬＢ１を照射して改質層を形成する加工を施して、第一の方向Ｒ１に沿う第一の加工痕１３０の端部１３０ａ、１３０ｂと、第二の方向Ｒ２に沿う第二の加工痕１４０の端部１４０ａとを連結する連結加工痕１５０ａ、１５０ｂを形成する。
上記したように連結加工痕１５０ａ、１５０ｂを形成したならば、次いで、上記のレーザー光線照射手段４、Ｘ軸移動手段６１、Ｙ軸移動手段６２を作動して、図６（ｂ）に示すように、第一の方向Ｒ１と直交せず、デバイス１２側に鈍角が形成されるように傾斜を付けてレーザー光線ＬＢ１を照射して改質層を形成する加工を施して、第一の方向Ｒ１に沿う第一の加工痕１３０と、第二の方向Ｒ２に沿う第二の加工痕１４０の端部１４０ｂとを連結する連結加工痕１５２ａ、１５２ｂを形成する。このとき、上記の連結加工痕１５０ａ、１５０ｂと、連結加工痕１５２ａ、１５２ｂとは、第一の分割予定ライン１４ａ上の同一箇所で連結されないように、各連結加工痕の傾斜角度、又は各連結加工痕を形成する際の位置を適宜調整する。以上により、未加工領域加工工程が実行されて、本発明のレーザー加工方法が完了する。
上記した本実施形態のレーザー加工方法が実施されたならば、ウエーハ１０を、図示を省略する分割装置に搬送して、ウエーハ１０を拡張する等して外力を付与することで、上記の第一の加工痕１３０、第二の加工痕１４０、連結加工痕１５０ａ、１５０ｂ、１５２ａ、１５２ｂが分割の起点として機能して、ウエーハ１０を個々のデバイス１２に分割することができ、且つ上記した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
さらに、本発明のレーザー加工方法によって加工される板状のワークは、上記した複数のデバイス１２が分割予定ライン１４によって区画され表面１０ａに形成されたウエーハ１０に限定されない。例えば、図７に示すようなウエーハ１０’に対してレーザー加工を施して、所望の形状、例えば、略矩形形状の板状部材１１Ａと、環状部材１１Ｂとに分割するレーザー加工にも適用可能である。
図７に示すウエーハ１０’は、例えば、シリコン（Ｓｉ）の板状のウエーハであり、上記のレーザー加工装置１のレーザー光線照射手段４から、ウエーハ１０’に対して吸収性を有する波長のレーザー光線ＬＢ２を照射して、以下に説明するレーザー加工方法を実施する。
図７に示すウエーハ１０’は、環状のフレームＦに保護テープＴを介して支持されている。ウエーハ１０’の外周縁には、結晶方位を特定するためのノッチ１６’が形成されている。本実施形態のレーザー加工方法を実施するに際し、まず、上記したウエーハ１０’を、上記のレーザー加工装置１の保持手段３のチャックテーブル３５に吸引し、クランプ３７によってフレームＦを把持して固定する。次いで、Ｘ軸移動手段６１、Ｙ軸移動手段６２を作動して、ウエーハ１０’を撮像手段５の直下に位置付け、該撮像手段５によって撮影してアライメントを実施して、ウエーハ１０’上において、レーザー加工を施す位置を検出する。
制御手段２０には、上記した矩形状の板状部材１１Ａの形状が予め記憶されており、ウエーハ１０’から分離されて製品化される。本実施形態のレーザー加工方法を実行するに際しては、該記憶された板状部材１１Ａの形状に関する情報に基づき、第一の方向Ｒ１に沿うように短辺１６０、１６０のＸＹ座標が設定され、該第一の方向Ｒ１に直交する第二の方向Ｒ２に沿うように長辺１７０、１７０のＸＹ座標が設定される。そして、チャックテーブル３５を回転させて短辺１６０の方向をＸ軸方向に整合させると共に、長辺１７０の方向をＹ軸方向に整合させる。
次いで、上記した撮像手段５によって検出された位置情報に基づき、第一の方向Ｒ１に沿う短辺１６０の加工開始位置の直上にレーザー光線照射手段４の集光器４１を位置付け、ウエーハ１０’の表面１０ａ’に、ウエーハ１０’に対して吸収性を有する波長のレーザー光線ＬＢ２の集光点を位置付けて、ウエーハ１０をＸ軸方向に加工送りして、図７（ａ）に示すようにウエーハ１０’における第一の方向Ｒ１に沿う短辺１６０、１６０に沿って分割溝となる第一の加工痕を形成する。なお、本実施形態のレーザー加工条件でレーザー光線ＬＢ２を照射する際には、同一線上に１０回程度レーザー光線ＬＢ２の照射を繰り返してウエーハ１０’の裏面側に貫通する分割溝を形成する。上記のように短辺１６０、１６０に沿って該分割溝からなる第一の加工痕を形成して第一の加工工程を完了する。
なお、本実施形態において実施されるレーザー加工は、例えば、以下のレーザー加工条件により実施される。
波長 ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
スポット径 ：１０μｍ
照射間隔 ：０．５μｍ
平均出力 ：３Ｗ
上記の第一の加工工程が完了したならば、チャックテーブル３５と共にウエーハ１０を９０度回転させて、第二の方向Ｒ２に沿う長辺１７０、１７０をＸ軸方向に整合させる。そして、長辺１７０、１７０の加工開始位置にレーザー光線照射手段４の集光器４１を位置付け、該ウエーハ１０’の表面１０ａ’に上記のレーザー加工条件に基づくレーザー光線ＬＢ２の集光点を位置付けて照射すると共に、ウエーハ１０をＸ軸方向に加工送りして、ウエーハ１０’の長辺１７０、１７０に沿って分割溝からなる第二の加工痕を形成して、第二の加工工程が完了する。
ここで、本実施形態では、図７（ａ）の領域Ａを拡大して示す図７（ｂ）から理解されるように、第一の加工工程と第二の加工工程とを実施することにより、短辺１６０、１６０、長辺１７０、１７０に沿って第一の加工痕、第二の加工痕を形成する際に、第一の方向Ｒ１に沿う短辺１６０と、第二の方向Ｒ２に沿う長辺１７０が交差する交差点に、第一の加工痕（短辺１６０、１６０上の分割溝）、及び第二の加工痕（長辺１７０、１７０上の分割溝）を形成する加工を施さない未加工領域Ｓ３が形成される。なお、図７（ｂ）では、図７（ａ）に示す領域Ａのみを拡大して示すが、第一の方向Ｒ１に沿う短辺１６０、１６０と、第二の方向Ｒ２に沿う長辺１７０、１７０とが交差する４つの交差点すべてに同様の未加工領域Ｓ３を形成する。
上記した未加工領域Ｓ３を形成したならば、未加工領域Ｓ３を加工する未加工領域加工工程を実施する。未加工領域加工工程は、図７（ｂ）に示すように、第一の方向Ｒ１に沿う短辺１６０及び第二の方向Ｒ２に沿う長辺１７０に対して傾斜を付けた方向に、上記のレーザー加工条件に基づくレーザー光線ＬＢ２を照射して、短辺１６０の端部１６０ａと長辺１７０の端部１７０ａとを連結する分割溝からなる連結加工痕１８０を形成する。同様の加工を、他の３つの交差点の未加工領域Ｓ３に対しても実施することで未加工領域加工工程が完了する。以上により、本実施形態のレーザー加工方法が完了して、ウエーハ１０’を、板状１１Ａと、環状部材１１Ｂとに分割することができる。
本実施形態のレーザー加工方法によれば、第一の方向Ｒ１に沿う短辺１６０に沿って形成された第一の加工痕（分割溝）と、第一の方向Ｒ１と直交する第二の方向Ｒ２に沿う長辺１７０に沿って形成された第二の加工痕（分割溝）とが、傾斜を付けて形成された連結加工痕１８０により連結されており、第一の方向Ｒ１に沿う短辺１６０と第二の方向Ｒ２に沿う長辺１７０とが該交差点で直交することがないことから、該交差点において、放射状に数十μｍ程度のクラックが発生して、分割された板状部材１１Ａ、及び環状部材１１Ｂの品質を低下させるという問題が解消する。
上記した実施形態では、ウエーハ１０に対して透過性を有する波長のレーザー光線ＬＢ１を照射して集光点をウエーハ１０の内部に位置付けて照射して改質層を形成する例、及びウエーハ１０に対して吸収性を有する波長のレーザー光線ＬＢ２を照射して集光点をウエーハ１０の表面に位置付けて照射してアブレーション加工を施して分割溝を形成する例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ウエーハ１０に対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点をウエーハ１０の所要位置に位置付けて照射して細孔と該細孔を囲繞する変質層とから形成された分割の起点となるシールドトンネルを形成するものであってもよい。該シールドトンネルを形成する際のレーザー加工条件は、例えば、以下のような条件に設定されるとよい（その他の加工条件の詳細については、上記の特許文献２を参照）。
波長 ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
スポット径 ：２μｍ
照射間隔 ：５μｍ
平均出力 ：４Ｗ
また、上記した実施形態では、本発明のレーザー加工方法によって加工される板状のワークであるウエーハ１０、１０’が、シリコン（Ｓｉ）からなる例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）ウエーハであってもよく、さらには板状のワークが、炭化ケイ素（ＳｉＣ）ウエーハ、リチウムタンタレート（ＬＴ）ウエーハ、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）ウエーハ等の六方晶ウエーハであってもよい。さらには、上記した実施形態では、ワークであるウエーハ１０の結晶方位Ｄが、第一の分割予定ライン１４ａ及び第二の分割予定ライン１４ｂに対し、平面視で４５度傾いている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、結晶方位Ｄがいずれの方向であったとしても、本発明のレーザー加工方法によって、上記の作用効果を得ることができる。
１：レーザー加工装置
２：基台
２ａ、２ａ：案内レール
３：保持手段
３１：Ｘ軸方向可動板
３１ａ、３１ａ：案内レール
３２：Ｙ軸方向可動板
３３：支柱
３４：カバー板
３５：チャックテーブル
３６：吸着チャック
３７：クランプ
４：レーザー光線照射手段
４１：集光器
５：撮像手段
６：加工送り手段
６１：Ｘ軸移動手段
６２：Ｙ軸移動手段
７：枠体
７ａ：垂直壁部
７ｂ：水平壁部
１０：ウエーハ
１２：デバイス
１４：分割予定ライン
１４ａ：第一の分割予定ライン
１４ｂ：第二の分割予定ライン
１６：ノッチ
２０：制御手段
１００：第一の加工痕
１１０：第二の加工痕
１２０ａ、１２０ｂ：連結加工痕
１２２ａ、１２２ｂ：連結加工痕
１３０：第一の加工痕
１４０：第二の加工痕
１５０ａ、１５０ｂ：連結加工痕
１５２ａ、１５２ｂ：連結加工痕
１６０：短辺
１６０ａ：端部
１７０：長辺
１７０ａ：端部
１８０：連結加工痕

Claims (7)

  1. 板状のワークにレーザー光線を照射して加工を施すレーザー加工方法であって、
    第一の方向にレーザー光線を照射して分割の起点又は分割溝を形成する加工を施して第一の加工痕を形成する第一の加工工程と、
    該第一の方向に交差する第二の方向にレーザー光線を照射して分割の起点又は分割溝を形成する加工を施して第二の加工痕を形成する第二の加工工程と、
    を備え、
    該第一の加工工程又は該第二の加工工程において、該第一の方向と、該第二の方向とが交差する交差点においては、加工を施さない未加工領域を形成し、
    該未加工領域を加工する未加工領域加工工程を更に備え、
    該未加工領域加工工程は、該第一の方向又は該第二の方向に対し傾斜を付けた方向にレーザー光線を照射して分割の起点又は分割溝を形成する加工を施して、該第一の加工痕と第二の加工痕とを連結する連結加工痕を形成するレーザー加工方法。
  2. 該第一の加工痕及び第二の加工痕は、ワークに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点をワークの内部に位置付けて照射して形成された改質層である請求項１に記載のレーザー加工方法。
  3. 該第一の加工痕及び第二の加工痕は、ワークに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点をワークの所要位置に位置付けて照射して細孔と該細孔を囲繞する変質層とから形成されたシールドトンネルである請求項１に記載のレーザー加工方法。
  4. 該第一の加工痕及び第二の加工痕は、ワークに対して吸収性を有する波長のレーザー光線の集光点をワークの所要位置に位置付けて照射してアブレーション加工によって形成された溝である請求項１に記載のレーザー加工方法。
  5. 板状のワークは、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であり、該第一の方向及び該第二の方向は、該分割予定ラインの方向である請求項１に記載のレーザー加工方法。
  6. 板状のワークは、結晶方位と該第一の方向及び該第二の方向とが４５度傾いているＳｉウエーハ又はＧａＡｓウエーハである請求項１～５のいずれかに記載のレーザー加工方法。
  7. 板状のワークは、ＳｉＣウエーハ、ＬＴウエーハ、ＳｉＯ２ウエーハのいずれかである六方晶ウエーハである請求項１～５のいずれかに記載のレーザー加工方法。
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