JP6034097B2

JP6034097B2 - レーザー加工装置

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Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物に対して透過性を有するレーザー光線を照射し、被加工物の内部に改質層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、サファイア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。

半導体ウエーハ等の板状の被加工物を分割する方法として、その被加工物に対して透過性を有するパルスレーザー光線を用い、分割すべき領域の内部に集光点を合わせてパルスレーザー光線を照射するレーザー加工方法も試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、被加工物の一方の面側から内部に集光点を合わせて被加工物に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射し、被加工物の内部にストリートに沿って改質層を連続的に形成し、この改質層が形成されることによって強度が低下したストリートに沿って外力を加えることにより、被加工物を分割するものである。（例えば、特許文献１参照。）

しかるに、ウエーハに外力を加えてストリートに沿って精密に破断せしめるためには、改質層の厚さ、即ちウエーハの厚さ方向における改質層の寸法を大きくすることが必要である。また、サファイア基板によって形成されたウエーハはモース硬度が高いので、ストリートに沿って複数層の改質層を形成する必要がある。上述したレーザー加工方法によって形成される改質層の厚さはパルスレーザー光線の集光点近傍において１０〜５０μmであるため、改質層の厚さを増大せしめるためにはパルスレーザー光線の集光点の位置をウエーハの厚さ方向に変位せしめて、パルスレーザー光線とウエーハとをストリートに沿って繰り返し相対的に移動せしめることが必要である。従って、特にウエーハの厚さが比較的厚い場合、ウエーハを精密に破断するのに必要な厚さの改質層の形成に長時間を要する。

上記問題を解消するため、上下に２個の集光点を形成して同時に２層の改質層を形成することができるレーザー加工装置が下記特許文献２に開示されている。

特許第３４０８８０５号公報特開２００６−９５５２９号公報

而して、上記特許文献２に開示されたレーザー加工装置においては、形成したい改質層が複数の場合は問題ないが、奇数の改質層を形成する場合には集光点が余り、余った集光点がウエーハの上面でアブレーションを引き起こして、品質の低下を招くという問題がある。

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、上下に２個の集光点を形成する形態と１個の集光点を形成する形態とを選択可能に構成したレーザー加工装置を提供することである。

上記主たる技術的課題を解決するために、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とを相対的に加工送りする加工送り手段と、を具備するレーザー加工装置において、
該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振するレーザー光線発振器と、該レーザー光線発振器が発振するレーザー光線の出力を調整する出力調整手段と、該出力調整手段によって調整されたレーザー光線を集光して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集光器と、該出力調整手段と該集光器との間に配設された１／２波長板と、該１／２波長板を通過するレーザー光線の偏光角を調整する偏光角調整手段と、該偏光角調整手段を制御する制御手段とを具備し、
該集光器は、複屈折レンズと対物集光レンズとを備えており、
該制御手段は、該偏光角調整手段を制御して該１／２波長板を通過するレーザー光線の偏光角を調整し、該複屈折レンズを介して該対物集光レンズによって集光されるレーザー光線の集光点を２個の形態と１個の形態に適宜変更するものであって、該複屈折レンズを介して該対物集光レンズによって集光されるレーザー光線の集光点を１個の形態になるように該偏光角調整手段を制御したときには、複屈折レンズに入光するレーザー光線の出力が該複屈折レンズを介して該対物集光レンズによって集光されるレーザー光線の集光点を２個の形態になるように該偏光角調整手段を制御したときのレーザー光線の出力の１／２となるように該出力調整手段を制御する、レーザー加工装置が提供される。

本発明のレーザー加工装置においては、レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振するレーザー光線発振器と、レーザー光線発振器が発振するレーザー光線の出力を調整する出力調整手段と、出力調整手段によって調整されたレーザー光線を集光して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集光器と、出力調整手段と集光器との間に配設された１／２波長板と、１／２波長板を通過するレーザー光線の偏光角を調整する偏光角調整手段と、偏光角調整手段を制御する制御手段とを具備し、該集光器は複屈折レンズと対物集光レンズとを備えており、制御手段は偏光角調整手段を制御して１／２波長板を通過するレーザー光線の偏光角を調整し、複屈折レンズを介して対物集光レンズによって集光されるレーザー光線の集光点を２個の形態を１個の形態に適宜変更するので、形成すべき改質層が偶数である場合には複屈折レンズを介して対物集光レンズによって集光されるレーザー光線の集光点を２個の形態にして実施し、形成すべき改質層が奇数である場合には複屈折レンズを介して対物集光レンズによって集光されるレーザー光線の集光点を１個の形態にして少なくとも１回実施することで対応できる。

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構成図。図２に示すレーザー光線照射手段を構成する複屈折レンズを介して対物集光レンズによって集光されるレーザー光線の集光点の形態を示す説明図。図１に示すレーザー加工装置に装備される制御手段のブロック構成図。被加工物としての光デバイスウエーハの斜視図および要部拡大断面図。図５に示す光デバイスウエーハの表面に保護テープを貼着する保護部材貼着工程を示す説明図。図１に示すレーザー加工装置によって実施する第１の改質層形成工程の説明図。図１に示すレーザー加工装置によって実施する第２の改質層形成工程の説明図。

以下、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
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で示す焦点位置調整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で示す方向に移動可能に配設された第１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被加工物保持面３６１を備えており、チャックテーブル３６上に被加工物としての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。また、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。

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１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。

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、該雄ネジロッド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６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。

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集光点位置調整手段５３を具備している。集光点位置調整手段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または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６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６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６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光線照射手段６は、上記ユニットホルダ５１に固定され実質上水平に延出する円筒形状のケーシング６１を含んでいる。このレーザー光線照射手段６について、図２を参照して説明する。
図２に示すレーザー光線照射手段６は、ケーシング６１内に配設されたパルスレーザー光線発振器６２と、このパルスレーザー光線発振器６２が発振するパルスレーザー光線の出力を調整する出力調整手段６３と、該出力調整手段６３によって出力が調整されたパルスレーザー光線を集光してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射せしめる集光器６４とを含んでいる。パルスレーザー光線発振器６２は、被加工物に対して透過性を有する波長（例えば１０６４ｎｍ）のパルスレーザー光線LBを発振する。

レーザー光線照射手段６を構成する集光器６４は、パルスレーザー光線発振器６２から発振されたパルスレーザー光線を図２において下方即ちチャックテーブル３６に向けて方向変換する方向変換ミラー６４１と、該方向変換ミラー６４１によって方向変換されるパルスレーザー光線の光軸上に配設された複屈折レンズ６４２および対物集光レンズ６４３とからなっている。複屈折レンズ６４２は、LASF35ガラス体６４２aと、YVO4結晶体６４２bとによって構成されており、方向変換ミラー６４１によって方向変換されるパルスレーザー光線を常光と異常光に分離する。対物集光レンズ６４３は、複屈折レンズ６４２によって分離された常光と異常光をそれぞれ集光せしめる。

図２を参照して説明を続けると、図示の実施形態におけるレーザー光線照射手段６は、上記出力調整手段６３と集光器６４との間に配設された１／２波長板６５と、該１／２波長板６５を通過するパルスレーザー光線LBの偏光角を調整する偏光角調整手段６６を具備している。１／２波長板６５は、偏光面を回動することによりパルスレーザー光線LBのYVO4結晶体６４２bの光学軸に対する入射角を変えることができる。パルスレーザー光線LBのYVO4結晶体６４２bの光学軸に対する入射角を４５度にすることにより、複屈折レンズ６４２によって分離される常光LB1と異常光LB2との比率をそれぞれ５０％にすることができる。また、パルスレーザー光線LBのYVO4結晶体６４２bの光学軸に対する入射角を９０度にすることにより、複屈折レンズ６４２によって分離される常光LB1を１００%に、異常光LB2を０％にすることができる。なお、１／２波長板６５は、図示の実施形態においては外周に歯車が形成された回転枠６５０に装着されている。

上記偏光角調整手段６６は、図示の実施形態においてはパルスモータ６６１と該パルスモータ６６１の駆動軸に装着され上記回転枠６５０の外周に形成された歯車と噛み合う駆動歯車６６２とからなっており、パルスモータ６６１を作動することにより１／２波長板６５を光軸を中心として回動するようになっている。このように構成された偏光角調整手段６６を作動して複屈折レンズ６４２によって分離される常光LB1と異常光LB2との比率をそれぞれ５０％にすると、図３の(a)に示すように複屈折レンズ６４２は、常光LB1については屈折させずにそのまま通過させ、異常光LB2についてはYVO4結晶体６４２bによって外側に屈折させる。この結果、集光レンズ６４３は、常光LB1と異常光LB2を集光してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wの厚さ方向に変位せしめられた２個の集光点Ｐa,Pｂに集光せしめる。一方、偏光角調整手段６６を作動して複屈折レンズ６４２によって分離される常光LB1を１００%に、異常光LB2を０％にすると、図３の(b)に示すように複屈折レンズ６４２は、常光LB1のみが複屈折レンズ６４２をそのまま通過するため、集光レンズ６４３は常光LB1のみを集光してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに対して集光点Ｐaに集光せしめる。

図１に戻って説明を続けると、上記レーザー光線照射手段６を構成するケーシング６１の前端部には、上記レーザー光線照射手段６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７が配設されている。この撮像手段７は、図示の実施形態においては可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成されており、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加工装置は、図４に示す制御手段８を具備している。制御手段８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）８１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）８２と、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）８３と、入力インターフェース８４および出力インターフェース８５とを備えている。制御手段８の入力インターフェース８４には、撮像手段７や入力手段８０等からの検出信号が入力される。そして、制御手段８の出力インターフェース８５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、パルスレーザー光線発振器６２、出力調整手段６３、偏光角調整手段６６等に制御信号を出力する。

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５の(a)および(b)には、上記レーザー加工装置によって加工される被加工物であるウエーハとしての光デバイスウエーハの斜視図および要部を拡大して示す断面図が示されている。図５の(a)および(b)に示す光デバイスウエーハ１０は、例えば厚さが１５０μmのサファイア基板１００の表面１００aにn型窒化物半導体層１１１およびp型窒化物半導体層１１２とからなる光デバイス層（エピ層）１１０が例えば１０μｍの厚さで積層されている。そして、光デバイス層（エピ層）１１０が格子状に形成された複数のストリート１２０によって区画された複数の領域に発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイス１３０が形成されている。以下、この光デバイスウエーハ１０の内部にストリート１２０に沿って改質層を３層形成する方法について説明する。なお、改質層を３層形成する場合は、入力手段８０から形成する改質層が３層であることを制御手段８に入力する。

先ず、光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１００の表面１００aに形成された光デバイス１３０を保護するために、光デバイスウエーハ１０を構成する光デバイス層（エピ層）１１０の表面１１０aに保護部材を貼着する保護部材貼着工程を実施する。即ち、図６に示すように光デバイスウエーハ１０を構成する光デバイス層（エピ層）１１０の表面１１０aに保護部材としての保護テープTを貼着する。なお、保護テープTは、図示の実施形態においては厚さが１００μｍのポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなるシート基材の表面にアクリル樹脂系の糊が厚さ５μｍ程度塗布されている。

上述した保護部材貼着工程を実施したならば、図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル３６上に光デバイスウエーハ１０の保護テープT側を載置し、該チャックテーブル３６上に光デバイスウエーハ１０を吸着保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル３６上に保持された光デバイスウエーハ１０は、サファイア基板１００の裏面１００bが上側となる。

上述したように光デバイスウエーハ１０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７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７の直下に位置付けられると、撮像手段７および図示しない制御手段によって光デバイスウエーハ１０のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段７および図示しない制御手段は、光デバイスウエーハ１０の所定方向に形成されているストリート１２０と、ストリート１２０に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段６の集光器６４との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する。また、光デバイスウエーハ１０に形成されている上記所定方向に対して直行する方向に延びるストリート１２０に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。このとき、光デバイスウエーハ１０のストリート１２０が形成されている表面１１０ａは下側に位置しているが、撮像手段７が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成された撮像手段を備えているので、光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１００の裏面１００bから透かしてストリート１２０を撮像することができる。なお、光デバイスウエーハ１０を構成するサファイアウエーハは可視光を透過するので、必ずしも赤外線ＣＣＤを用いる必要はない。

以上のようにしてチャックテーブル３６上に保持された光デバイスウエーハ１０に形成されているストリート１２０を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、図７の(a)で示すようにチャックテーブル３６をレーザー光線照射手段６の集光器６４が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート１２０を集光器６４の直下に位置付ける。なお、制御手段８は、偏光角調整手段６６を作動して複屈折レンズ６４２によって分離される常光LB1と異常光LB2との比率をそれぞれ５０％にする。そして、集光器６４から照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐａ，Ｐｂを光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１００の内部に位置付ける。

次に、レーザー光線照射手段６を作動して集光器６４からパルスレーザー光線を照射するとともに、加工送り手段３７を作動してチャックテーブル３６を、図７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（第１の変質層形成工程）。そして、図７の(b)で示すように集光器６４の照射位置がストリート１２０の他端（図７の(b)において右端）に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともに、チャックテーブル３６の移動を停止する。この結果、光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１００の内部には、図７の(b)に示すように所定のストリート１２０に沿って厚さＴ１およびＴ２を有する２個の改質層Ｗ１およびＷ２が同時に形成される。

なお、上記第１の改質層形成工程の加工条件は、例えば次のように設定されている。
波長：１０６４ｎｍ
出力：０．３W
繰り返し周波数：１００ｋHｚ
集光スポット径：φ１μｍ
スポット個数：２個
加工送り速度：４００ｍｍ／秒

上述したように、光デバイスウエーハ１０の所定方向に形成された全てのストリート１２０に沿って上記第１の変質層形成工程を実施したならば、光デバイスウエーハ１０を保持したチャックテーブル３６を９０度回動した位置に位置付ける。そして、光デバイスウエーハ１０の上記所定方向と直交する方向に形成された全てのストリート１２０に沿って上記第１の変質層形成工程を実施する。

次に、光デバイスウエーハ１０のストリート１２０に沿って形成された２個の改質層Ｗ１およびＷ２の上側に、３層目の改質層を形成する方法について図８を参照して説明する。
３層目の改質層を形成するには、制御手段８は偏光角調整手段６６を作動して複屈折レンズ６４２によって分離される常光LB1を１００%に、異常光LB2を０％にするとともに、出力調整手段６３を制御してパルスレーザー光線発振器６２から発振されたパルスレーザー光線LBの出力を上記第１の変質層形成工程における出力の１／２に設定する。次に、図８の(a)で示すようにチャックテーブル３６をレーザー光線照射手段６の集光器６４が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート１２０を集光器６４の直下に位置付ける。そして、集光器６４から照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐａを光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１００の内部における上記２個の改質層Ｗ１およびＷ２の上側に位置付ける。次に、レーザー光線照射手段６を作動して集光器６４からパルスレーザー光線を照射するとともに、加工送り手段３７を作動してチャックテーブル３６を、図８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（第２の変質層形成工程）。そして、図７の(b)で示すように集光器６４の照射位置がストリート１２０の他端（図８の(b)において右端）に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともに、チャックテーブル３６の移動を停止する。この結果、光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１００の内部には、図８の(b)に示すように所定のストリート１２０に沿って厚さＴ１およびＴ２を有する２個の改質層Ｗ1およびＷ2の上側に厚さＴ3の改質層W3が形成される。このように、第２の改質層形成工程においては、偏光角調整手段６６を作動して複屈折レンズ６４２によって分離される常光LB1を１００%に、異常光LB2を０％にすることにより、１個の集光点Paを光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１００の内部における上記２個の改質層Ｗ１およびＷ２の上側に位置付け改質層形成工程を実施するので、余った集光点が光デバイスウエーハ１０の上面でアブレーションを引き起こすことはない。

なお、上記第２の改質層形成工程の加工条件は、例えば次のように設定されている。
波長：１０６４ｎｍ
出力：０．１５W
繰り返し周波数：１００ｋHｚ
集光スポット径：φ１μｍ
スポット個数：１個
加工送り速度：４００ｍｍ／秒

上述したように、光デバイスウエーハ１０の所定方向に形成された全てのストリート１２０に沿って上記第２の変質層形成工程を実施したならば、光デバイスウエーハ１０を保持したチャックテーブル３６を９０度回動した位置に位置付ける。そして、光デバイスウエーハ１０の上記所定方向と直交する方向に形成された全てのストリート１２０に沿って上記第２の変質層形成工程を実施する。

以上のようにして、第２の変質層形成工程が全てのストリート１２０に沿って実施された光デバイスウエーハ１０は、３層の変質層Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３が形成されたストリート１２０に沿って破断するウエーハ分割工程に搬送される。

なお、上述した実施形態においては、光デバイスウエーハ１０に形成された全てのストリート１２０に沿って上記第１の変質層形成工程を実施して改質層Ｗ１およびＷ２を形成した後に、上記第２の変質層形成工程を実施して改質層W3を形成する例について説明したが、１本のストリート１２０に沿って上記第１の変質層形成工程と上記第２の変質層形成工程を連続して実施し、改質層Ｗ１およびＷ２と改質層W3を連続して形成してもよい。

２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３６：チャックテーブル
３７：加工送り手段
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
４２：可動支持基台
４３：第２の割り出し送り手段
５：レーザー光線照射ユニット
５３：集光点位置調整手段
６：レーザー光線照射手段
６２：パルスレーザー光線発振器
６３：出力調整手段
６４：集光器
６４１：方向変換ミラー
６４２：複屈折レンズ
６４３：対物集光レンズ
６５：１／２波長板
６６：偏光角調整手段
８：制御手段
１０：光デバイスウエーハ

Claims

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とを相対的に加工送りする加工送り手段と、を具備するレーザー加工装置において、
該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振するレーザー光線発振器と、該レーザー光線発振器が発振するレーザー光線の出力を調整する出力調整手段と、該出力調整手段によって調整されたレーザー光線を集光して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集光器と、該出力調整手段と該集光器との間に配設された１／２波長板と、該１／２波長板を通過するレーザー光線の偏光角を調整する偏光角調整手段と、該偏光角調整手段を制御する制御手段とを具備し、
該集光器は、複屈折レンズと対物集光レンズとを備えており、
該制御手段は、該偏光角調整手段を制御して該１／２波長板を通過するレーザー光線の偏光角を調整し、該複屈折レンズを介して該対物集光レンズによって集光されるレーザー光線の集光点を２個の形態と１個の形態に適宜変更するものであって、該複屈折レンズを介して該対物集光レンズによって集光されるレーザー光線の集光点を１個の形態になるように該偏光角調整手段を制御したときには、複屈折レンズに入光するレーザー光線の出力が該複屈折レンズを介して該対物集光レンズによって集光されるレーザー光線の集光点を２個の形態になるように該偏光角調整手段を制御したときのレーザー光線の出力の１／２となるように該出力調整手段を制御する、レーザー加工装置。