JP4786997B2 - レーザー加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、被加工物に設定された複数の加工領域にレーザー加工溝を形成するレーザー加工装置に関する。

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ストリートと呼ばれる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、半導体ウエーハをストリート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チップを製造している。また、サファイヤ基板の表面にフォトダイオード等の受光素子やレーザーダイオード等の発光素子等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々のフォトダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。

上述したウエーハのストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われている。この切削装置は、ウエーハ等の被加工物を保持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を切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる切削送り手段とを具備している。切削手段は、回転スピンドルと該スピンドルに装着された砥石ブレードを備えた切削工具および回転スピンドルを回転駆動する駆動機構を備えたスピンドルユニットを含んでいる。このような切削装置においては、切削工具を２００００〜４００００rpmの回転速度で回転しつつ、切削工具とチャックテーブルに保持された被加工物を相対的に切削送りする。しかるに、切削装置による切断は、加工速度を速くすることができず、生産性の面で必ずしも満足し得るものではない。

また、上述したウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ポイントスクライバーによりストリートに沿って傷（スクライブライン）を付けた後、ストリートに沿って外力を付与して破断する方法も実用化されている。しかるに、この方法は、加工速度は速いが、ポイントスクライバーに形成される傷が浅いためストリートに沿って確実に破断することができない場合がある。

一方、近年上述したウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに形成されたストリートに沿ってパルスレーザー光線を照射することによりレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝に沿って破断する方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
特開平１０−３０５４２０号公報

上述したレーザー加工方法によれば、比較的速い加工速度でレーザー加工溝を形成することができる。しかるに、ストリートに沿って形成されたレーザー加工溝の壁面は荒れているために、個々に分割されるデバイスがレーザーダイオードの場合には、輝度が低下するという問題がある。

そこで、デバイスとしてレーザーダイオードが形成されたウエーハを分割する場合に、輝度に影響しない一方の方向に形成されたストリートに対してはレーザー加工装置を用いてレーザー加工溝を形成し、輝度に影響を及ぼす他方の方向に形成されたストリートに対してはポイントスクライバーを用いて傷（スクライブライン）を付ける方法が提案されている。

而して、ポイントスクライバーによって傷（スクライブライン）が付けられたストリートとの交差点にレーザー加工溝が形成されると、レーザーダイオードの輝度が低下することが判った。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、被加工物に設定された複数の加工領域にレーザー加工溝を正確に形成することができるレーザー加工装置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レーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段を加工送り方向に相対的に移動せしめる加工送り手段とを具備し、該レーザー光線照射手段がパルスレーザー光線発振器および該パルスレーザー光線発振器から発振されるパルスレーザー光線の繰り返し周波数を設定する繰り返し周波数設定手段と、該ルスレーザー光線発振器から発振されるパルスレーザー光線を集光する集光器とを備えているレーザー加工装置において、
被加工物に設定された複数の加工領域における各始点位置と終点位置のX,Y座標値を記憶する記憶手段を備え、該レーザー光線照射手段および該加工送り手段を制御する制御手段を具備しており、
該制御手段は、該集光器によって集光されるパルスレーザー光線の集光スポットの加工送り方向の長さを(d)mm、パルスレーザー光線の繰り返し周波数を(H)Hz、該加工送り手段による加工送り速度を(V)mm/秒、該被加工物にパルスレーザー光線を照射する始点位置と終点位置間の長さを(L)mm、該被加工物にパルスレーザー光線を照射する始点位置と終点位置間(L)mmに照射するパルスレーザー光線のスポット数を(n)個とした場合、
d＋(V/H)n＝L
を満足するように繰り返し周波数(H)を５００〜５００００Hzの範囲で加工送り速度 (V)を１０〜５００mm/秒の範囲で(V/H)を設定し、該繰り返し周波数設定手段および該加工送り手段を制御する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。

本発明によれば、パルスレーザー光線の集光スポットの加工送り方向の長さを(d)mm、パルスレーザー光線の繰り返し周波数を(H)Hz、加工送り手段による加工送り速度を(V)mm/秒、被加工物にパルスレーザー光線を照射する始点位置と終点位置間の長さを(L)mm、被加工物にパルスレーザー光線を照射する始点位置と終点位置間 (L)mmに照射するパルスレーザー光線のスポット数を(n)個とした場合、d＋(V/H)n＝Lを満足するように繰り返し周波数(H)を５００〜５００００Hzの範囲で加工送り速度(V)を１０〜５００mm/秒の範囲で(V/H)を設定し、繰り返し周波数設定手段および加工送り手段を制御するので、被加工物に設定された複数の加工領域にレーザー加工溝を形成することができる。この場合、加工される範囲が終点位置より僅かにオーバーまたは手前となることがあるが、許容範囲に収めることができる。

以下、本発明に従って構成されたレーザー加工装置について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。

図１には、本発明に従って構成された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に上記矢印Ｘで示す方向と直角な矢印Ｙで示す割り出し送り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に矢印Ｚで示す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上に矢印Ｘで示す加工送り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上に矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に配設された第一の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に矢印Ｙで示す割り出し送り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上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハ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、後述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、その上面に矢印Ｙで示す割り出し送り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に沿って矢印Ｘで示す加工送り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に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動させるための加工送り手段３７を具備している。加工送り手段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、第一の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り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加工装置は、上記チャックテーブル３６の加工送り量を検出するための加工送り量検出手段３７４を備えている。加工送り量検出手段３７４は、案内レール３１に沿って配設されたリニアスケール３７４aと、第１の滑動ブロック３２に配設され第１の滑動ブロック３２とともにリニアスケール３７４aに沿って移動する読み取りヘッド３７４bとからなっている。この送り量検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bは、図示の実施形態においては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。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量を検出する。なお、上記加工送り手段３７の駆動源としてパルスモータ３７２を用いた場合には、パルスモータ３７２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量を検出することもできる。また、上記加工送り手段３７の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量を検出することもできる。

上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第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、矢印Ｙで示す割り出し送り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に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動させるための第１の割り出し送り手段３８を具備している。第１の割り出し送り手段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に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り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上に矢印Ｙで示す割り出し送り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上に矢印Ｙで示す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、一側面に矢印Ｚで示す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に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動させるための第２の割り出し送り手段４３を具備している。第２の割り出し送り手段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、該雄ねじロッド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に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り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加工装置は、上記レーザー光線照射ユニット支持機構４の可動支持基台４２の割り出し送り量を検出するための割り出し送り量検出手段４３３を備えている。割り出し送り量検出手段４３３は、案内レール４１に沿って配設されたリニアスケール４３３aと、可動支持基台４２に配設されリニアスケール４３３aに沿って移動する読み取りヘッド４３３bとからなっている。この送り量検出手段４３３の読み取りヘッド４３３bは、図示の実施形態においては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。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、レーザー光線照射ユニット５の割り出し送り量を検出する。なお、上記第２の割り出し送り手段４３の駆動源としてパルスモータ４３２を用いた場合には、パルスモータ４３２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、レーザー光線照射ユニット５の割り出し送り量を検出することもできる。また、上記第２の割り出し送り手段４３の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、レーザー光線照射ユニット５の割り出し送り量を検出することもできる。

図示の実施形態の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を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、矢印Ｚで示す方向に移動可能に支持される。

上記レーザー光線照射手段５２は、図２に示すようにケーシング５２１内に配設されたパルスレーザー光線発振手段５２２および伝送光学系５２３と、ケーシング５２１の先端に配設されパルスレーザー光線発振手段５２２によって発振されたパルスレーザー光線を上記チャックテーブル３６に保持された被加工物に照射する集光器５３を具備している。上記パルスレーザー光線発振手段５２２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５２２ａと、これに付設された繰り返し周波数設定手段５２２ｂとから構成されている。この繰り返し周波数設定手段５２２ｂは、後述する制御手段によって制御される。上記伝送光学系５２３は、ビームスプリッタの如き適宜の光学要素を含んでいる。

上記集光器５３は、上記パルスレーザー光線発振手段５２２によって発振されたパルスレーザー光線を図３に示すように楕円形状のスポットSに集光し、上記チャックテーブル３６に保持された被加工物に照射する。この楕円形状のスポットSは、長軸(d)が図１においてXで示す加工送り方向に向けて照射される。このスポットSは、長軸(d)が０．０５〜０．５mm、短軸(e)が０．００５〜０．０１５mmの範囲が望ましく、図示の実施形態においては長軸(d)が０．２mm、短軸(e)が０．００５mmに設定されている。なお、楕円形状のスポットSは、例えば集光器５３における図示しない対物集光レンズの上流側に２個のシリンドリカルレンズを光軸が交差するように直列に配設し、この２個のシリンドリカルレンズの間隔を調整することによりスポットの長軸と短軸の長さを適宜調整してスポットの形状を楕円形にしたり円形にすることができる。

また、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、上記レーザー光線照射手段５２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、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。

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を一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動させるための移動手段５３を具備している。移動手段５３は、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５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２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およびレーザー光線照射手段５２を案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動せしめる。なお、図示の実施形態においてはパルスモータ５３２を正転駆動することによりレーザー光線照射手段５２を上方に移動し、パルスモータ５３２を逆転駆動することによりレーザー光線照射手段５２を下方に移動するようになっている。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、制御手段１０を具備している。制御手段１０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）１０１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）１０２と、後述する被加工物にパルスレーザー光線を照射する始点と終点のX,Y座標値のデータや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）１０３と、カウンター１０４と、入力インターフェース１０５および出力インターフェース１０６とを備えている。制御手段１０の入力インターフェース１０５には、上記加工送り量検出手段３７４、割り出し送り量検出手段４３３および撮像手段６等からの検出信号が入力される。そして、制御手段１０の出力インターフェース１０６からは、上記パルスモータ３７２、パルスモータ３８２、パルスモータ４３２、パルスモータ５３２、レーザー光線照射手段５２等に制御信号を出力する。なお、上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３は、後述する被加工物における加工領域の始点位置と終点位置のX,Y座標値のデータを記憶する第１の記憶領域１０３aや、後述する検出値のデータを記憶する第２の記憶領域１０３bおよび他の記憶領域を備えている。

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。
図４には、レーザー加工される被加工物としての光デバイスウエーハ２０が、環状のフレーム２１に装着されたポリオレフィン等の合成樹脂シートからなる保護テープ２２に表面２００ａを上側にして貼着された状態が示されている。光デバイスウエーハ２０は、窒化ガリウム(GaN)基板２００の表面２００ａに第１の方向に形成された複数の第１のストリート２０１と該第１のストリート２０１と直交する方向に形成された複数の第２のストリート２０２によって複数の領域が区画され、この区画された領域にレーザーダイオードからなる光デバイス２０３が形成されている。この各光デバイス２０３は、全て同一の構成をしている。このように構成された光デバイスウエーハ２０は、第１のストリート２０１に沿って上述したレーザー加工装置を用いてレーザー加工溝を形成しても光デバイス２０３の輝度に影響を及ぼすことがなく、第２のストリート２０２に沿ってレーザー加工溝を形成すると光デバイス２０３の輝度が低下する。従って、図示の光デバイスウエーハ２０には、第１のストリート２０１に沿ってはレーザー加工溝を形成し、第２のストリート２０２に沿ってはポイントスクライバーを用いて傷（スクライブライン）を付けた後に、該両ストリートに沿って外力を付与することにより個々の光デバイス２０３に分割する。

上記のように形成された光デバイスウエーハ２０においては、図５に示すように第１のストリート２０１の各行(A1,A2,A3,A4,A5)毎に加工領域の始点位置(B)と終点位置(C)が設定されている。この各始点位置(B)と終点位置(C)のX,Y座標値および始点位置(B)と終点位置(C)間（加工領域）の距離(L)は、その設計値のデータが上記制御手段１０のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３の第１に記憶領域１０３aに格納されている。なお、図５には、第１のストリート２０１のA1行およびA5行以外は両端を除いてX,Y座標値を省略して示してある。

上述したレーザー加工装置を用い、上記光デバイスウエーハ２０に形成された第１のストリート２０１に沿って上記始点位置(B)と終点位置(C)間（加工領域）にレーザー加工溝を形成するレーザー加工の実施形態について説明する。
上記のように構成された光デバイスウエーハ２０は、図４に示すように環状のフレーム２１に装着された保護テープ２２に表面２００ａを上側にして貼着された状態で、図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル３６上に保護テープ２２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光デバイスウエーハ２０は、保護テープ２２を介してチャックテーブル３６上に吸引保持される。また、環状のフレーム２１は、クランプ３６２によって固定される。

上述したように光デバイスウエーハ２０を吸引保持したチャックテーブル３６は、加工送り手段３７によって撮像手段６の直下に位置付けられる。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、チャックテーブル３６上の光デバイスウエーハ２０は、図５に示す座標位置に位置付けられた状態となる。この状態で、チャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ２０に形成されている第１のストリート２０１と第２のストリート２０２がX方向とY方向に平行に配置されているか否かのアライメント作業を実施する。即ち、撮像手段６によってチャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ２０を撮像し、パターンマッチング等の画像処理を実行してアライメント作業を行う。なお、上記加工領域の始点位置(B)と終点位置(C)のX,Y座標値は、チャックテーブル３６上に光デバイスウエーハ２０を保持した状態で撮像手段６によってそれぞれ検出し、そのX,Y座標の検出値を上述した設計値に代えて上記制御手段１０のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３の第１に記憶領域１０３aに格納してもよい。

次に、チャックテーブル３６を移動して、光デバイスウエーハ２０に形成された第１のストリート２０１における最上位のA1行の図５において最左端の第１の始点B１(x1,y1)を、図６の(a)に示すようにレーザー光線照射手段５２の集光器５３の下方に位置付ける。このとき、図示の実施形態においては集光器５３から照射されるパルスレーザー光線の集光スポットS（図３参照）が長軸(d)が２００μmに設定されているので、集光スポットSにおける長軸(d)の端部が最左端の第１の始点B１(x1,y1)と対応させるために、最左端の第１の始点B1(x1,y1)より図６の(a)において１００μm右側の位置が集光器５３の直下となるように位置付ける。そして、集光器５３から照射されるパルスレーザー光線の集光スポットSを光デバイスウエーハ２０の表面２０a（上面）付近に合わせる。次に、レーザー光線照射手段５２の集光器５３から窒化ガリウム(GaN)基板２００に対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３１を図６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（レーザー光線照射工程）。

なお、上記レーザー光線照射工程は、例えば次に示す加工条件で実施することができる。
レーザー光線の光源 ：ＹＶＯ４レーザーまたはＹＡＧレーザー
波長 ：３５５ｎｍ
平均出力 ：２〜７Ｗ
繰り返し周波数 ：５００〜５００００Ｈｚ
加工送り速度 ：１０〜５００ｍｍ／秒

ここで、レーザー光線照射工程においてレーザー光線照射手段５２の集光器５３から照射されるパルスレーザー光線の繰り返し周波数H(Hz )と加工送り速度をV(mm/秒)の設定について説明する。
パルスレーザー光線を被加工物に照射して形成するレーザー加工溝の加工精度は、パルスレーザー光線のスポット間隔によって影響される。即ち、パルスレーザー光線のスポット間隔によって、被加工物に照射されるパルスレーザー光線の集光スポットの重なり率が決まるからである。パルスレーザー光線の繰り返し周波数をH(Hz )とし、加工送り速度をV(mm/秒)とすると、パルスレーザー光線のスポット間隔(s)は (V/H)である。そして、集光スポットSの加工送り方向の長さをd(mm)、上記光デバイスウエーハ２０の第１のストリート２０１に設定されたパルスレーザー光線を照射する加工領域の始点位置(B)と終点位置(C)間の距離をL(mm)、始点位置(B)と終点位置(C)間に照射するパルスレーザー光線のスポット数をn(個)とした場合、始点位置(B)と終点位置(C)間の距離をL(mm)即ち加工領域にパルスレーザー光線を照射するためには、次式を満足するようにパルスレーザー光線の繰り返し周波数H(Hz )と加工送り速度をV(mm/秒)を設定すればよい。
d＋(V/H)n＝L
但し、パルスレーザー光線の繰り返し周波数H(Hz
)およびスポット数n(個)は、整数となるようにする必要がある。

例えば、集光スポットSの加工送り方向の長さをdを０．２(mm)、集光スポットSの重なり率を８５％とすると、スポット間隔(s＝(V/H))は０．０３(mm)となる。そして、上記光デバイスウエーハ２０の第１のストリート２０１に設定されたパルスレーザー光線を照射する始点位置(B)と終点位置(C)間の距離（加工領域）Lを５ (mm)とすると、加工領域Lに照射するパルスレーザー光線のスポット数n(個)は、n＝(L−d)/ (V/H)＝(５−０．２)/( ０．０３) ＝１６０(個)となる。即ち、スポット間隔(s)＝(V/H))を０．０３(mm)と設定した場合、パルスレーザー光線のスポット数n(個)を１６０(個)とすることにより上記始点位置(B)と終点位置(C)間の加工領域L（５mm)にパルスレーザー光線を照射することができる。従って、スポット間隔(s)＝(V/H))を０．０３(mm)と設定した場合、(V/H))が０．０３(mm)となるようにパルスレーザー光線の繰り返し周波数H(Hz )と加工送り速度V(mm/秒)を設定すればよい。例えば、パルスレーザー光線の繰り返し周波数H(Hz )を１００００(Hz )とすると、加工送り速度Vは、V＝０．０３×１００００＝３００(mm/秒)となる。一方、加工送り速度V(mm/秒)を３００(mm/秒)に設定すると、パルスレーザー光線の繰り返し周波数Hは、H＝３００÷０．０３＝１００００(Hz )となる。

なお、上記始点位置(B)と終点位置(C)間の加工領域の長さによっては、加工領域Lに照射するパルスレーザー光線のスポット数n(個)が整数とならない場合がある。例えば、集光スポットSの加工送り方向の長さdを０．２(mm)、スポット間隔(s)＝(V/H))を０．０３(mm)、加工領域Lを５．１ (mm)とすると、加工領域Lに照射するパルスレーザー光線のスポット数n(個)は、n＝(L−d)/ (V/H)＝(５．１−０．２)/( ０．０３) ＝１６３．３(個)となる。パルスレーザー光線のスポット数n(個)は整数以外ありえないので、この場合小数点以下を切り上げるか切り下げ、スポット数n(個)を１６４または１６３とする。例えば、スポット数n(個)を１６４とすると、スポット間隔(s)＝(V/H))が０．０３(mm)では加工範囲(L0)が、加工範囲(L0)＝０．０３×１６４＋０．２＝５．１２(mm)となり加工領域Lの終点位置(C)より０．０２(mm)だけオーバーして加工されることになるので、スポット間隔(s)＝(V/H))を変更する必要がある。即ち、上記始点位置(B)と終点位置(C)間の加工領域L（５．１ mm）に１６４個のスポットを照射するには、スポット間隔(s)＝(V/H))は、(V/H))＝(５．１−０．２)/１６４≒０．０２９８８となる。従って、パルスレーザー光線の繰り返し周波数H(Hz )を１００００(Hz )とすると、加工送り速度V(mm/秒)は、V＝０．０２９８８×１００００＝２９８．８(mm/秒)となる。このようにパルスレーザー光線の繰り返し周波数H(Hz )を１００００(Hz )とし、加工送り速度V(mm/秒)を２９８．８(mm/秒)に設定することにより、上記始点位置(B)と終点位置(C)間の加工領域L（５．１ mm）に１６４個のスポットを照射することができる。一方、加工送り速度V(mm/秒)を３００(mm/秒)に設定すると、パルスレーザー光線の繰り返し周波数H(Hz )は、H(Hz )＝３００÷０．０２９８８≒１００４０．１６(Hz )となる。繰り返し周波数H(Hz
)は整数以外ありえないので、この場合小数点以下を切り上げるか切り下げ、パルスレーザー光線の繰り返し周波数H(Hz )を１００４１(Hz )または１００４０(Hz )とする。パルスレーザー光線の繰り返し周波数H(Hz )を１００４１(Hz )に設定すると、加工範囲(L0)が、加工範囲(L0)＝(３００÷１００４１)×１６４＋０．２≒５．０９９９１(mm)となり、加工領域Lの終点位置(C)より約０．００００９ｍｍだけ手前で加工が終了する。また、パルスレーザー光線の繰り返し周波数H(Hz )を１００４０(Hz )に設定すると、加工範囲(L0)が、加工範囲(L0)＝(３００÷１００４０)×１６４＋０．２≒５．１００３９８(mm)となり、加工領域Lの終点位置(C)より約０．０００３９８ｍｍオーバーして加工される。このように、上述した例においては加工領域Lの始点位置(B)と終点位置(C)間の加工領域Lより僅かに短くまたはオーバーして加工されるが、許容範囲を例えば±０．００５ｍｍとすると許容範囲に収めることができる。

また、上記の例において、スポット数n(個)を１６３とすると、スポット間隔(s)＝(V/H))が０．０３(mm)では５．０９ (mm)となり終点位置(C)より０．０１(mm)だけ手前で加工が終了することになるので、スポット間隔(s)＝(V/H))を変更する必要がある。即ち、上記始点位置(B)と終点位置(C)間の加工領域L（５．１ mm）に１６３個のスポットを照射するには、スポット間隔(s)は、(V/H))＝(５．１−０．２)/１６３≒０．０３００６となる。従って、パルスレーザー光線の繰り返し周波数H(Hz )を１００００(Hz )とすると、加工送り速度V(mm/秒)は、V＝０．０３００６×１００００≒３００．６(mm/秒)となる。このようにパルスレーザー光線の繰り返し周波数H(Hz )を１００００(Hz )とし、加工送り速度V(mm/秒)を３００．６(mm/秒)に設定することにより、上記始点位置(B)と終点位置(C)間の加工領域L（５．１ mm）に１６３個のスポットを照射することができる。一方、加工送り速度V(mm/秒)を３００(mm/秒)に設定すると、パルスレーザー光線の繰り返し周波数H(Hz )は、H＝３００÷０．０３００６≒９９８０．００４となる。繰り返し周波数H(Hz )は整数以外ありえないので、この場合、小数点以下が２桁まで零（０）であるためパルスレーザー光線の繰り返し周波数H(Hz )を９９８０(Hz )とする。従って、パルスレーザー光線の繰り返し周波数H(Hz )を９９８０(Hz )に設定すると、加工範囲(L0)＝(３００÷９９８０)×１６３＋０．２≒５．０９９８(mm)となり、加工領域Lの終点位置(C)より約０．０００２ｍｍだけ手前で加工が終了することになるが、許容範囲を例えば±０．００５ｍｍとすると許容範囲に収めることができる。

上述したように加工領域L( mm)について加工送り速度V(mm/秒)、繰り返し周波数H(Hz )およびスポット数n(個)が設定されたならば、制御手段１０は上述した加工条件に基づいてレーザー光線照射手段５２の繰り返し周波数設定手段５２２ｂおよび加工送り手段３７を制御する。即ち、制御手段１０は、上述したように最左端の第１の始点B1(x1,y1)より図６の(a)において１００μm右側の位置が集光器５３の直下となるようにチャックテーブル３６を位置付ける。そして、制御手段１０は、上述した加工条件に基づいてレーザー光線照射手段５２および加工送り手段３７を制御するとともに、レーザー光線照射手段５２から照射されたパルスレーザー光線のスポット数n(個)（パルス数）をカウンター１０４によってカウントし、上述したように設定されたスポット数n(個)（パルス数）に達したら、レーザー光線照射手段５２を制御してパルスレーザー光線の照射を停止する。その後、制御手段１０は、加工送り量検出手段３７４からの検出信号に基づいて、図６の(a)において第２の始点位置B2(x3,y1)より１００μm右側の位置が集光器５３の直下に達したら、レーザー光線照射手段５２を制御してパルスレーザー光線を照射する。そして、制御手段１０は、レーザー光線照射手段５２から照射されたパルスレーザー光線のスポット数n(個)（パルス数）をカウンター１０４によってカウントし、上述したように設定されたスポット数n(個)（パルス数）に達したら、レーザー光線照射手段５２を制御してパルスレーザー光線の照射を停止する。以後図５に示す第３の始点位置B3(x5,y1)から第３の終点位置C3(x6,y1)間および第４の始点位置B4(x7,y1)から第４の終点位置C4x8,y1)間に上述したと同様にパルスレーザー光線を照射する。この結果、光デバイスウエーハ２０には、第１のストリート２０１における最上位のA1行には図６の(b)に示すように上記各始点位置から終点位置間にレーザー加工溝２１０が形成される。この場合、加工される範囲が終点位置より僅かにオーバーまたは手前となることがあるが、上述したように許容範囲に収めることができる。従って、レーザー加工溝２１０が第２のストリート２０２に形成されることはない。

以上のようにして、光デバイスウエーハ２０に形成された第１のストリート２０１における最上位のA1行に対してレーザー光線照射工程を実施したならば、制御手段１０は加工送り手段３７および第２の割り出し送り手段４３を作動し、図５に示す光デバイスウエーハ２０に形成された第１のストリート２０１におけるA２行の第１の始点位置B1(x1,y2)を レーザー光線照射手段５２の集光器５３の下方に位置付け、第１のストリート２０１におけるA２行に対して上述したレーザー光線照射工程を実施する。そして、更に光デバイスウエーハ２０に形成された第１のストリート２０１におけるA3、A4、A5、に対しても同様に上述したてレーザー光線照射工程を実施する。

光デバイスウエーハ２０に形成された第１のストリート２０１に対してレーザー光線照射工程を実施する前または後に、光デバイスウエーハ２０に形成された複数の第２のストリート２０２に沿ってポイントスクライバーによりスクライブラインを形成する。そして、光デバイスウエーハ２０に上記レーザー加工溝２１０が形成された複数の第１のストリート２０１およびスクライブラインが形成された複数の第２のストリート２０２に沿って外力を付与することにより、光デバイスウエーハ２０は個々の光デバイス２０３に分割される。このようにして分割された光デバイス２０３は、輝度に影響がある第２のストリート２０２に対してはスクライブラインを形成して破断するので、輝度が低下することはない。一方、輝度に影響が少ない第１のストリート２０１に対しては上記レーザー光線照射工程を実施してレーザー各溝２１０を形成するので、加工速度を速くすることができ生産性を向上することができる。なお、上記レーザー光線照射工程においては、第１のストリート２０１における上記各始点位置から終点位置間に正確にレーザー加工溝２１０が形成されるので、レーザー加工溝２１０が第２のストリート２０２に形成されることはなく、光デバイス２０３の輝度を低下させることはない。

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るレーザー光線照射手段のブロック図。 図２に示すレーザー光線照射手段から照射されるパルスレーザー光線の集光スポットの形状を示す説明図。 本発明によるレーザー加工装置によって加工される光デバイスウエーハを環状のフレームに装着された保護テープに貼着した状態を示す斜視図。 図４に示す光デバイスウエーハに設定されるか広範囲の始点位置と終点位置のX,Y座標値を示す説明図。 図１に示すレーザー加工装置を用いて図４に示す光デバイスウエーハに実施するレーザー光線照射工程を示す説明図。

符号の説明

２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３１：案内レール
３６：チャックテーブル
３７：加工送り手段
３７４：加工送り量検出手段
３８：第１の割り出し送り手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４１：案内レール
４２：可動支持基台
４３：第２の割り出し送り手段
４３３：割り出し送り量検出手段
５：レーザー光線照射ユニット
５１：ユニットホルダ
５２：レーザー光線加工手段
５３：集光器
６：撮像手段
１０：制御手段
２０：光デバイスウエーハ
２０１：第１のストリート
２０２：第２のストリート
２０３：デバイス
２１０：レーザー加工溝
２１：環状のフレーム
２２：保護テープ

Claims (1)

1. 被加工物を保持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レーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段を加工送り方向に相対的に移動せしめる加工送り手段とを具備し、該レーザー光線照射手段がパルスレーザー光線発振器および該パルスレーザー光線発振器から発振されるパルスレーザー光線の繰り返し周波数を設定する繰り返し周波数設定手段と、該パルスレーザー光線発振器から発振されるパルスレーザー光線を集光する集光器とを備えているレーザー加工装置において、
   被加工物に設定された複数の加工領域における各始点位置と終点位置のX,Y座標値を記憶する記憶手段を備え、該レーザー光線照射手段および該加工送り手段を制御する制御手段を具備しており、
   該制御手段は、該集光器によって集光されるパルスレーザー光線の集光スポットの加工送り方向の長さを(d)mm、パルスレーザー光線の繰り返し周波数を(H)Hz、該加工送り手段による加工送り速度を(V)mm/秒、該被加工物にパルスレーザー光線を照射する始点位置と終点位置間の長さを(L)mm、該被加工物にパルスレーザー光線を照射する始点位置と終点位置間(L)mmに照射するパルスレーザー光線のスポット数を(n)個とした場合、
   d＋(V/H)n＝L
   を満足するように繰り返し周波数(H)を５００〜５００００Hzの範囲で加工送り速度(V)を１０〜５００mm/秒の範囲で(V/H)を設定し、該繰り返し周波数設定手段および該加工送り手段を制御する、
   ことを特徴とするレーザー加工装置。

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