JP6230870B2

JP6230870B2 - レーザー加工装置

Info

Publication number: JP6230870B2
Application number: JP2013216980A
Authority: JP
Inventors: 健太呂飯塚
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-10-18
Filing date: 2013-10-18
Publication date: 2017-11-15
Anticipated expiration: 2033-10-18
Also published as: JP2015077622A

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物にレーザー加工を施すための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、半導体ウエーハを分割予定ライン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デバイスを製造している。

上述した半導体ウエーハ等のウエーハを分割予定ラインに沿って分割する方法として、ウエーハに形成された分割予定ラインに沿ってウエーハ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することによりレーザー加工溝を形成し、レーザー加工溝が形成されることによって強度が低下した分割予定ラインに沿って外力を加えることにより、ウエーハを分割予定ラインに沿って破断して分割する技術が実用化されている。また、半導体ウエーハ等のウエーハを分割する方法として、ウエーハの一方の面側から内部に集光点を位置付けてウエーハ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、ウエーハの内部に分割予定ライン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分割予定ラインに沿って外力を加えることにより、ウエーハを分割予定ラインに沿って破断して分割する技術が実用化されている。

上述したレーザー加工を行うレーザー加工装置は、被加工物を保持する保持テーブルと該保持テーブルを支持する移動基台および該移動基台をX軸方向に移動可能に支持する案内レールとを備えた保持テーブル機構と、保持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、保持テーブルを支持する移動基台とレーザー光線照射手段を加工送り方向（X軸方向）に相対的に移動せしめる加工送り手段と、保持テーブルを支持する移動基台とレーザー光線照射手段を加工送り方向（X軸方向）と直交する割り出し送り方向（Y軸方向）に相対的に移動せしめる割り出し送り手段とを具備している。（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）

特開２００８−２２９７０６号公報特開２００９−２６９０７４号公報

而して、保持テーブルを支持する移動基台を案内レールに沿って加工送り方向（X軸方向）に移動せしめる加工送り手段は一般にボールネジ式移動機構が用いられており、ボールネジや案内レールに歪みがあると移動基台に支持された保持テーブルが割り出し送り方向（Y軸方向）に揺動せしめられる。この結果、保持テーブルに保持されたウエーハの分割予定ラインからズレた位置にレーザー光線が照射され、デバイスを損傷させるという問題がある。
なお、加工送り方向（X軸方向）がリニアモータによって構成されている場合にも同様の問題が生ずる。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、被加工物を保持する保持テーブルが加工送り時に割り出し送り方向（Y軸方向）に変位しても、被加工物の設定された加工位置にレーザー光線を照射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被加工物保持手段と、該被加工物保持手段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、該被加工物保持手段に保持された被加工物を撮像する撮像手段と、被加工物保持手段とレーザー光線照射手段を加工送り方向（X軸方向）に相対的に移動せしめる加工送り手段と、被加工物保持手段とレーザー光線照射手段を加工送り方向（X軸方向）と直交する割り出し送り方向（Y軸方向）に相対的に移動せしめる割り出し送り手段と、制御手段と、を具備するレーザー加工装置において、
該被加工物保持手段は、被加工物を保持する保持面を有し回転可能に構成された第１の保持テーブルおよび第２の保持テーブルと、該第１の保持テーブルと該第２の保持テーブルとをY軸方向に並列して支持する一つのテーブル基台とを具備し、
該加工送り手段は、該テーブル基台をX軸方向に沿って移動可能に支持する案内レールと、該テーブル基台をX軸方向に沿って移動する移動手段とを具備し、
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手段と、該レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を集光して該第１の保持テーブルに保持された被加工物に照射する集光器と、該集光器によって集光されるレーザー光線の集光点をY軸方向に補正する集光点位置補正手段とを具備し、
該撮像手段は、該第２の保持テーブルに保持された被加工物を撮像して画像信号を該制御手段に送り、
該制御手段は、該撮像手段によって該第２の保持テーブルに保持された被加工物における該第１の保持テーブルに保持された被加工物の加工すべき領域と同じ領域を撮像した画像信号に基づいてY軸方向の変位量を検出し、該変位量を補正するように該集光点位置補正手段を制御する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。

上記レーザー光線照射手段は第１の保持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第１のレーザー光線照射手段および第２の保持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第２のレーザー光線照射手段を具備し、上記撮像手段は第１の保持テーブルに保持された被加工物を撮像する第１の撮像手段および第２の保持テーブルに保持された被加工物を撮像する第２の撮像手段を具備していることが望ましい。

本発明によるレーザー加工装置においては、被加工物保持手段は被加工物を保持する保持面を有し回転可能に構成された第１の保持テーブルおよび第２の保持テーブルと、第１の保持テーブルと第２の保持テーブルとをY軸方向に並列して支持する一つのテーブル基台とを具備し、加工送り手段はテーブル基台をX軸方向に沿って移動可能に支持する案内レールと、該テーブル基台をX軸方向に沿って移動する移動手段と、制御手段とを具備し、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手段と、レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を集光して第１の保持テーブルに保持された被加工物に照射する集光器と、集光器によって集光されるレーザー光線の集光点をY軸方向に調整する集光点位置補正手段とを具備し、撮像手段は第２の保持テーブルに保持された被加工物を撮像して画像信号を出力し、制御手段は撮像手段によって第２の保持テーブルに保持された被加工物における第１の保持テーブルに保持された被加工物の加工すべき領域と同じ領域を撮像した画像信号に基づいてY軸方向の変位量を検出し、該変位量を補正するように集光点位置補正手段を制御するので、レーザー光線照射手段の集光器から照射されるパルスレーザー光線の集光点は、第１の保持テーブルに保持された被加工物の加工ライン上に照射されることになり、加工ラインに沿ってレーザー加工を施すことができる。

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構成ブロック図。図１に示すレーザー加工装置に装備される第１のレーザー光線照射手段、第２のレーザー光線照射手段および第１の撮像手段、第２の撮像手段と第１の被加工物及び第２の被加工物との関係を示す斜視図。図１に示すレーザー加工装置に装備される制御手段の構成ブロック図。図１に示すレーザー加工装置に装備される制御手段のメモリに格納される制御マップを示す図。図１に示すレーザー加工装置によって実施するレーザー加工溝形成工程の説明図。図１に示すレーザー加工装置に装備される撮像手段による撮像画像の説明図。図６に示すレーザー加工溝形成工程によって被加工物としての形成された半導体ウエーハの分割予定ラインに沿って形成されたレーザー加工溝を示す説明図。

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、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を具備している。この静止基台２上には、被加工物を保持する被加工物保持手段３と、該被加工物保持手段を矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）に移動せしめる加工送り手段４が配設されている。

被加工物保持手段３は、被加工物を保持する保持面を有する第１の保持テーブル３１aおよび第２の保持テーブル３１bと、該第１の保持テーブル３１aと第２の保持テーブル３１bとをY軸方向に並列して支持するテーブル基台３２とを具備している。第１の保持テーブル３１aと第２の保持テーブル３１bは、テーブル基台３２上にY軸方向に並列して配設された第１の円筒部材３３aと第２の円筒部材３３bの上端にそれぞれ回転可能に支持されている。なお、第１の円筒部材３３aと第２の円筒部材３３bの上端部には、それぞれ第１の保持テーブル３１aと第２の保持テーブル３１bを挿通する穴を有しそれぞれ上記第１の円筒部材３３aと第２の円筒部材３３bを覆う第１のカバー部材３４aと第２のカバー部材３４bが配設されている。

上記第１の保持テーブル３１aと第２の保持テーブル３１bは、それぞれ多孔性材料から形成された吸着チャック３１１を具備しており、吸着チャック３１１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第１の保持テーブル３１aと第２の保持テーブル３１bは、上記第１の円筒部材３３aと第２の円筒部材３３b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ようになっている。なお、第１の保持テーブル３１aと第２の保持テーブル３１bには、それぞれ後述する環状のフレームを固定するためのクランプ３１２が配設されている。

上記第１の保持テーブル３１aと第２の保持テーブル３１bとをY軸方向に並列して支持するテーブル基台３２は、下面にY軸方向に所定の間隔をおいてX軸方向に延びる一対の被案内溝３２１、３２１が形成されている。このように構成されたテーブル基台３２は、加工送り手段４によって矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）に移動せしめられるように構成されている。

加工送り手段４は、静止基台２の上面にY軸方向に所定の間隔をおいてX軸方向に沿って配設された一対の案内レール４１、４１と、テーブル基台３２を一対の案内レール４１、４１に沿ってX軸方向に移動する移動手段４２とからなっている。この加工送り手段４を構成する一対の案内レール４１、４１にテーブル基台３２に形成された一対の被案内溝３２１、３２１を摺動可能に係合することにより、テーブル基台３２は一対の案内レール４１、４１に沿って摺動可能に支持される。

上記加工送り手段４を構成する移動手段４２は、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４２１と、雄ネジロッド４２１の一端部を回転可能に支持する軸受４２２と、雄ネジロッド４２１の他端に連結され該雄ネジロッド４２１を正転または逆転駆動するパルスモータ４２３とからなっている。このように構成された加工送り手段４は、雄ネジロッド４２１が上記テーブル基台３２に形成された雌ネジ３２２に螺合される。従って、テーブル基台３２は、パルスモータ４２３を駆動して雄ネジロッド４２１を正転または逆転駆動することにより、上記テーブル基台３２に配設された上記第１の保持テーブル３１aと第２の保持テーブル３１bを一対の案内レール４１、４１に沿って図１において矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）に移動することができる。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記一対の案内レール４１、４１を跨いで配設された門型の支持フレーム５を備えている。この門型の支持フレーム５は、静止基台２上に一対の案内レール４１、４１の両側方に配設された第１の柱部５１および第２の柱部５２と、第１の柱部５１と第２の柱部５２の上端を連結し矢印Xで示す切削送り方向と直交する矢印Yで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に沿って配設された支持部５３とからなり、中央部には上記第１の保持テーブル３１aと第２の保持テーブル３１bの移動を許容する開口５４が設けられている。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、第１の保持テーブル３１aに保持された被加工物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６aおよび第２の保持テーブル３１bに保持された被加工物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６bを具備している。第１のレーザー光線照射手段６aおよび第２のレーザー光線照射手段６bは、それぞれ図２に示すようにパルスレーザー光線発振手段６１と、パルスレーザー光線発振手段６１が発振したパルスレーザー光線を集光して第１の保持テーブル３１a、第２の保持テーブル３１b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６２と、パルスレーザー光線発振手段６１が発振したパルスレーザー光線を集光器６２に導く光ファイバー６３と、該光ファイバー６３と集光器６２との間に配設され集光器６２によって集光されるレーザー光線の集光点をY軸方向に調整する集光点位置補正手段６４を具備している。

上記パルスレーザー光線発振手段６１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６１１と、これに付設された繰り返し周波数設定手段６１２とから構成されている。パルスレーザー光線発振器６１１は、繰り返し周波数設定手段６１２によって設定された所定周波数のパルスレーザー光線を発振する。繰り返し周波数設定手段６１２は、パルスレーザー光線発振器６１１が発振するパルスレーザー光線の繰り返し周波数を設定する。これらパルスレーザー光線発振器６１１および繰り返し周波数設定手段６１２は、後述する制御手段によって制御される。集光器６２は、パルスレーザー光線発振手段６１から発振され光ファイバー６３および集光点位置補正手段６４を介して導かれたパルスレーザー光線を下方に向けて方向変換する方向変換ミラー６２１と、該方向変換ミラー６２１によって方向変換されたパルスレーザー光線を集光する集光レンズ６２２とからなっている。第１のレーザー光線照射手段６aの集光器６２は図１に示すように第１の移動基板７aに装着され、第２のレーザー光線照射手段６bの集光器６２は第２の移動基板７bに装着される。第１のレーザー光線照射手段６aの集光器６２および第２のレーザー光線照射手段６bの集光器６２は、図３に示すようにそれぞれ第１の移動基板７aおよび第２の移動基板７bに装着された案内レール７０に沿って第１の保持テーブル３１aおよび第２の保持テーブル３１bの保持面に垂直な集光点位置調整方向（Ｚ軸方向）に移動可能に支持されている。そして、第１のレーザー光線照射手段６aの集光器６２および第２のレーザー光線照射手段６bの集光器６２は、それぞれ第１の集光点位置調整手段６５aおよび第２の集光点位置調整手段６５bによって集光点位置調整方向（Ｚ軸方向）に移動調整される。なお、第１の集光点位置調整手段６５aおよび第２の集光点位置調整手段６５bは、それぞれ集光器６２を支持する支持部材６２０に設けられた雌ネジ穴６２０aに螺合する雄ネジロッド６５１と、雄ネジロッド６５１の一端部を回転可能に支持する図示しない軸受と、雄ネジロッド６５１の他端に連結され該雄ネジロッド６５１を正転または逆転駆動するパルスモータ６５２とからなっている。このように構成された第１の集光点位置調整手段６５aおよび第２の集光点位置調整手段６５bは、それぞれパルスモータ６５２を駆動して雄ネジロッド６５１を正転または逆転駆動することにより、上記集光器６２を支持する支持部材６２０を案内レール７０に沿って集光点位置調整方向（Ｚ軸方向）に移動することができる。

図２を参照して説明を続けると、上記集光点位置補正手段６４は、図示の実施形態においては音響光学偏向手段からなっており、パルスレーザー光線発振手段６１から発振され光ファイバー６３を介して導かれたパルスレーザー光線を割り出し送り方向（Y軸方向）に偏向する音響光学素子６４１と、該音響光学素子６４１に印加するRF（radio frequency）を生成するRF発振器６４２と、該RF発振器６４２によって生成されたRFのパワーを増幅して音響光学素子６４１に印加するRFアンプ６４３と、RF発振器６４２によって生成されるRFの周波数を調整する偏向角度調整手段６４４を具備している。上記音響光学素子６４１は、印加されるRFの周波数に対応してレーザー光線の光軸を偏向する角度を調整することができる。上述した偏向角度調整手段６４４は、後述する制御手段によって制御される。

また、図示の実施形態における第１のレーザー光線照射手段６aおよび第２のレーザー光線照射手段６bは、上記音響光学素子６４１に所定周波数のRFが印加された場合に、図２において破線で示すように音響光学素子６４１によって偏向されたレーザー光線を吸収するためのレーザー光線吸収手段６４５を具備している。

図示の実施形態における第１のレーザー光線照射手段６aおよび第２のレーザー光線照射手段６bは以上のように構成されており、以下その作用について図２を参照して説明する。
音響光学偏向手段からなる集光点位置補正手段６４の偏向角度調整手段６４４に後述する制御手段から例えば５Vの電圧が印加され、音響光学素子６４１に５Vに対応する周波数のRFが印加された場合には、パルスレーザー光線発振手段６１から発振されたパルスレーザー光線は、その光軸が図２において１点鎖線で示すように偏向され集光点Paに集光される。また、偏向角度調整手段６４４に後述する制御手段から例えば１０Vの電圧が印加され、音響光学素子６４１に１０Vに対応する周波数のRFが印加された場合には、パルスレーザー光線発振手段６１から発振されたパルスレーザー光線は、その光軸が図２において実線で示すように偏向され、上記集光点Paから割り出し送り方向（Y軸方向）に図２において左方に所定量変位した集光点Pbに集光される。一方、偏向角度調整手段６４４に後述する制御手段から例えば１５Vの電圧が印加され、音響光学素子６４１に１５Vに対応する周波数のRFが印加された場合には、パルスレーザー光線発振手段６１から発振されたパルスレーザー光線は、その光軸が図２において２点鎖線で示すように偏向され、上記集光点Pbから割り出し送り方向（Y軸方向）に図２において左方に所定量変位した集光点Pcに集光される。また、集光点位置補正手段６４の偏向角度調整手段６４４に後述する制御手段から電圧が印加されないと、音響光学素子６４１はパルスレーザー光線発振手段６１から発振されたパルスレーザー光線を図２において破線で示すようにレーザー光線吸収手段６４５に導く。このように、音響光学素子６４１によって偏向されたレーザー光線は、偏向角度調整手段６４４に印加される電圧に対応して割り出し送り方向（Y軸方向）に偏向せしめられる。

図１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加工装置は、第１の保持テーブル３１aに保持された被加工物を撮像する第１の撮像手段８aおよび第２の保持テーブル３１bに保持された被加工物を撮像する第２の撮像手段８bを具備している。この第１の撮像手段８aと第２の撮像手段８bは、それぞれ第１の保持テーブル３１aと第２の保持テーブル３１bに保持された被加工物を撮像し、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。なお、第１の撮像手段８aおよび第２の撮像手段８bは、図３に示すようにそれぞれ第１の移動基板７aおよび第２の移動基板７bに形成された案内溝７００（図３には第１の移動基板７aに形成された案内溝７００が示されている）に沿って割り出し送り方向（Y軸方向）に移動可能に支持された案内レール８０に集光点位置調整方向（Ｚ軸方向）に移動可能に支持されている。この第１の移動基板７aおよび第２の移動基板７bに支持された案内レール８０は、それぞれ第１の移動手段８１aおよび第２の移動手段８１bによって割り出し送り方向（Y軸方向）に移動せしめられる。第１の移動手段８１aおよび第２の移動手段８１bは、それぞれ案内レール８０に設けられた雌ネジ穴８０aに螺合する雄ネジロッド８１１と、雄ネジロッド８１１の一端部を回転可能に支持する図示しない軸受と、雄ネジロッド８１１の他端に連結され該雄ネジロッド８１１を正転または逆転駆動するパルスモータ８１２とからなっている（図３には第１の移動手段８１aが詳しく示されている）。このように構成された第１の移動手段８１aおよび第２の移動手段８１bは、それぞれパルスモータ８１２を駆動して雄ネジロッド８１１を正転または逆転駆動することにより、上記案内レール８０を案内溝７００に沿って割り出し送り方向（Y軸方向）に移動することができる。

上記案内レール８０に集光点位置調整方向（Ｚ軸方向）に移動可能に支持される、第１の撮像手段８aおよび第２の撮像手段８bは、それぞれ第１の位置調整手段８２aおよび第２の位置調整手段８２bによって集光点位置調整方向（Ｚ軸方向）に移動調整される。なお、第１の位置調整手段８２aおよび第２の位置調整手段８２bは、それぞれ第１の撮像手段８aおよび第２の撮像手段８bを支持する支持部材８００に設けられた雌ネジ穴８００aに螺合する雄ネジロッド８２１と、雄ネジロッド８２１の一端部を回転可能に支持する図示しない軸受と、雄ネジロッド８２１の他端に連結され該雄ネジロッド８２１を正転または逆転駆動するパルスモータ８２２とからなっている。このように構成された第１の位置調整手段８２aおよび第２の位置調整手段８２bは、それぞれパルスモータ８２２を駆動して雄ネジロッド８２１を正転または逆転駆動することにより、上記第１の撮像手段８aおよび第２の撮像手段８bを支持する支持部材８００を案内レール８０に沿って集光点位置調整方向（Ｚ軸方向）に移動することができる。

図１に戻って説明を続けると、図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記第１の移動基板７aおよび第２の移動基板７bをそれぞれ矢印Yで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動せしめる第１の割り出し送り手段９aおよび第２の割り出し送り手段９bを具備している。第１の割り出し送り手段９aおよび第２の割り出し送り手段９bは、門型の支持フレーム５を構成する支持部５３の前面にY軸方向に沿って配設された共通の一対の案内レール９１、９１と、第１の割り出し送り手段９aおよび第２の割り出し送り手段９bを一対の案内レール９１、９１に沿ってそれぞれY軸方向に移動する第１の移動手段９２aおよび第２の移動手段９２bを具備している。なお、上記第１の移動基板７aおよび第２の移動基板７bにはそれぞれ一対の案内レール９１、９１と摺動可能に係合する一対の被案内溝７１、７１が形成されており、この一対の被案内溝７１、７１を一対の案内レール９１、９１に係合することにより、第１の移動基板７aおよび第２の移動基板７bは一対の案内レール９１、９１に沿って摺動可能に支持される。

第１の移動基板７aおよび第２の移動基板７bを一対の案内レール９１、９１に沿ってY軸方向に移動する第１の移動手段９２aおよび第２の移動手段９２bは、互いに対向して配設されており、それぞれ一対の案内レール９１、９１の間に平行に配設された雄ネジロッド９２１と、雄ネジロッド９２１の一端部を回転可能に支持する軸受９２２と、雄ネジロッド９２１の他端に連結され該雄ネジロッド９２１を正転または逆転駆動するパルスモータ９２３とからなっている。このように構成された第１の移動手段９２aおよび第２の移動手段９２bは、それぞれ雄ネジロッド９２１が上記第１の移動基板７aおよび第２の移動基板７bに形成された雌ネジ７２に螺合される。従って、第１の移動手段９２aおよび第２の移動手段９２bは、それぞれパルスモータ９２３を駆動して雄ネジロッド９２１を正転または逆転駆動することにより、上記第１の移動基板７aおよび第２の移動基板７bを一対の案内レール９１、９１に沿って図１において矢印Yで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動することができる。

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、後述する制御マップや被加工物の設計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、入力インターフェース１０４および出力インターフェース１０５とを備えている。制御手段１０の入力インターフェース１０４には、第１の撮像手段８aおよび第２の撮像手段８b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１０５からは、上記加工送り手段４を構成するパルスモータ４２３、パルスレーザー光線発振手段６１を構成するパルスレーザー光線発振器６１１および繰り返し周波数設定手段６１２、集光点位置補正手段６４を構成する偏向角度調整手段６４４、第１の集光点位置調整手段６５aを構成するパルスモータ６５２および第２の集光点位置調整手段６５bを構成するパルスモータ６５２、第１の移動手段８１aを構成するパルスモータ８１２および第２の移動手段８１bを構成するパルスモータ８１２、第１の割り出し送り手段９aを構成するパルスモータ９２３および第２の割り出し送り手段９bを構成するパルスモータ９２３等に制御信号を出力する。なお、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３には、後述する被加工物のY軸方向の変位量に対応する集光点位置補正手段６４を構成する偏向角度調整手段６４４に印加する電圧との関係を規定した図５に示す制御マップが格納されている。

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３にはレーザー加工される被加工物としての第１の半導体ウエーハ２０aおよび第２の半導体ウエーハ２０bが示されている。図３に示す第１の半導体ウエーハ２０aおよび第２の半導体ウエーハ２０bは、同一に構成されたシリコンウエーハからなり、それぞれ表面に格子状に配列された複数の分割予定ライン２０１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２０２がそれぞれ形成されている。このように構成された第１の半導体ウエーハ２０aおよび第２の半導体ウエーハ２０bは、それぞれ環状のフレームFに装着されたダイシングテープTの表面に裏面が貼着される。このようにして環状のフレームFにダイシングテープTを介して支持された第１の半導体ウエーハ２０aおよび第２の半導体ウエーハ２０bは、図１に示すレーザー加工装置の第１の保持テーブル３１aおよび第２の保持テーブル３１b上にそれぞれダイシングテープT側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより第１の半導体ウエーハ２０aおよび第２の半導体ウエーハ２０bは、それぞれダイシングテープTを介して第１の保持テーブル３１aおよび第２の保持テーブル３１b上に吸引保持される。また、環状のフレームFは、それぞれ第１の保持テーブル３１aおよび第２の保持テーブル３１bに設けられたクランプ３１２によって固定される。

上述したように第１の半導体ウエーハ２０aおよび第２の半導体ウエーハ２０bを吸引保持した第１の保持テーブル３１aおよび第２の保持テーブル３１bは、加工送り手段４によってそれぞれ第１の撮像手段８aおよび第２の撮像手段８bの直下に位置付けられる。第１の保持テーブル３１aおよび第２の保持テーブル３１bがそれぞれ第１の撮像手段８aおよび第２の撮像手段８bの直下に位置付けられると、第１の保持テーブル３１aおよび第２の保持テーブル３１bに保持された第１の半導体ウエーハ２０aおよび第２の半導体ウエーハ２０bに形成されている格子状の分割予定ライン２０１がX軸方向とY軸方向に平行に配設されているか否かのアライメント作業を実施する。即ち、第１の撮像手段８aおよび第２の撮像手段８bによって第１の保持テーブル３１aおよび第２の保持テーブル３１bに保持された第１の半導体ウエーハ２０aおよび第２の半導体ウエーハ２０b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、第１の保持テーブル３１aおよび第２の保持テーブル３１bに保持された第１の半導体ウエーハ２０aおよび第２の半導体ウエーハ２０bに形成されている格子状の分割予定ライン２０１がX軸方向とY軸方向に平行でない場合には、第１の保持テーブル３１aおよび第２の保持テーブル３１bを図示しないパルスモータによって回動することにより、分割予定ライン２０１がX軸方向とY軸方向に平行になるように調整する。
以下、第１の保持テーブル３１aに保持された第１の半導体ウエーハ２０aに形成された分割予定ライン２０１に沿ってレーザー加工溝を形成する実施形態について説明する。

上述したアライメント作業を実施したならば、制御手段１０は加工送り手段４を作動して図６の(a)および(c)に示すように第１の保持テーブル３１aに保持された第１の半導体ウエーハ２０aに形成された所定の分割予定ライン２０１の左端を第１のレーザー光線照射手段６aの集光器６２の直下に位置付けるとともに、第２の保持テーブル３１bに保持された第２の半導体ウエーハ２０bに形成された上記所定の分割予定ライン２０１と対応する所定の分割予定ライン２０１の左端を第２の撮像手段８bの直下に位置付ける。そして、制御手段１０は第１の割り出し送り手段９aを作動して図６の（b）に示すように第１のレーザー光線照射手段６aの集光器６２から照射されるレーザー光線の集光点P（上記図２に示す集光点Pb）が分割予定ライン２０１の幅方向中央部になるように位置付けるとともに、第１の集光点位置調整手段６５aを作動して第１のレーザー光線照射手段６aの集光器６２から照射されるレーザー光線の集光点P（上記図２に示す集光点Pb）を分割予定ライン２０１表面付近に位置付ける。また、制御手段１０は第２の割り出し送り手段９bを作動して図６の（d）に示すように第２の撮像手段８bのセンターラインLが分割予定ライン２０１の幅方向中央部になるように位置付ける。

次に、制御手段１０は第１のレーザー光線照射手段６aの上記集光点位置補正手段６４の偏向角度調整手段６４４に１０Vの電圧を印加してパルスレーザー光線発振手段６１から発振されるパルスレーザー光線が図２に示す集光点Pbとなるように調整する。そして、制御手段１０は、第２の撮像手段８bを作動して分割予定ライン２０１のY軸方向の変位量を常時検出するとともに、その変位量を相殺するように集光点位置補正手段６４を制御しながら第１のレーザー光線照射手段６aを作動して集光器６２からシリコンウエーハ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加工送り手段４を作動して第１の保持テーブル３１aおよび第２の保持テーブル３１bを図６の(a)および(c)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、第１の保持テーブル３１aに保持された第１の半導体ウエーハ２０aに形成された所定の分割予定ライン２０１の右端が第１のレーザー光線照射手段６aの集光器６２の直下に達するとともに、第２の保持テーブル３１bに保持された第２の半導体ウエーハ２０bに形成された上記所定の分割予定ライン２０１と対応する所定の分割予定ライン２０１の右端が第２の撮像手段８bの直下に達したら、第１のレーザー光線照射手段６aによるパルスレーザー光線の照射を停止するとともに第１の保持テーブル３１aおよび第２の保持テーブル３１bの移動を停止する（レーザー加工溝形成工程）。

即ち、上述したレーザー加工溝形成工程において第１の保持テーブル３１aおよび第２の保持テーブル３１bは加工送り手段４によって図６の(a)および(c)において矢印Ｘ１で示す方向に加工送りされるが、加工送り手段４を構成する移動手段４２および案内レール４１、４１や被案内溝３２１、３２１に歪みがあるとテーブル基台３２に支持された第１の保持テーブル３１aおよび第２の保持テーブル３１bが割り出し送り方向（Y軸方向）に揺動せしめられる。この結果、第１の保持テーブル３１aに保持された第１の半導体ウエーハ２０aに形成された所定の分割予定ライン２０１からズレた位置にパルスレーザー光線が照射され、デバイス２０２を損傷させる虞がある。

しかるに、図示の実施形態においては、上述したように第２の保持テーブル３１bに保持された第２の半導体ウエーハ２０bに形成された上記所定の分割予定ライン２０１と対応する所定の分割予定ライン２０１を第２の撮像手段８bによって撮像し、撮像した画像信号を制御手段１０に送っている。この第２の撮像手段８bからの画像信号を入力した制御手段１０は、例えば図７の(a)に示すように分割予定ライン２０１が第２の撮像手段８bのセンターラインLより下側にΔyだけ変位した場合には、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納された図５に示す制御マップを参照して変位量Δyを相殺するための−Δyに対応する電圧値を求め、上記集光点位置補正手段６４の偏向角度調整手段６４４に変位量−Δyに対応する電圧を印加する。一方、図７の(b)に示すように分割予定ライン２０１が第２の撮像手段８bのセンターラインLより上側に−Δyだけ変位した場合には、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納された図５に示す制御マップを参照して変位量−Δyを相殺するためのΔyに対応する電圧値を求め、上記集光点位置補正手段６４の偏向角度調整手段６４４に変位量Δyに対応する電圧を印加する。従って、第１のレーザー光線照射手段６aの集光器６２から照射されるパルスレーザー光線の集光点Pは、第１の保持テーブル３１aに保持された第１の半導体ウエーハ２０aに形成された所定の分割予定ライン２０１上に常時照射されることになり、図８に示すように分割予定ライン２０１に沿ってレーザー加工溝２１０を形成することができる。

なお、上記レーザー加工溝形成工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
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
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
出力：３Ｗ
集光スポット径：φ１０μｍ
加工送り速度：２００ｍｍ／秒

上述したように所定の分割予定ライン２０１に沿ってレーザー加工溝形成工程を実施したならば、制御手段１０は第１の割り出し送り手段９aを作動して第１のレーザー光線照射手段６aの集光器６２を上記所定の分割予定ライン２０１と隣接する分割予定ライン２０１の直上に位置付けるとともに、第２の割り出し送り手段９bを作動して第２の撮像手段８bを上記所定の分割予定ライン２０１と隣接する分割予定ライン２０１の直上に位置付ける。そして、制御手段１０は上記レーザー加工溝形成工程を実施する。このようにして、第１の保持テーブル３１aに保持された第１の半導体ウエーハ２０aに形成された全ての分割予定ライン２０１に沿ってレーザー加工溝形成工程を実施することにより、第１の保持テーブル３１aに保持された第１の半導体ウエーハ２０aに形成された全ての分割予定ライン２０１に沿ってレーザー加工溝２１０が形成される。

次に、第１の保持テーブル３１aに保持された第１の半導体ウエーハ２０aに形成された分割予定ライン２０１に沿って内部に改質層を形成する方法について説明する。
第１の半導体ウエーハ２０aの内部に分割予定ライン２０１に沿って改質層を形成する場合には、第１のレーザー光線照射手段６aはシリコンウエーハ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、第１のレーザー光線照射手段６aの集光器６２から照射されるパルスレーザー光線の集光点を第１の半導体ウエーハ２０aの分割予定ライン２０１に対応する厚み方向中間部に位置付ける。そして、制御手段１０は上述したレーザー加工溝形成工程と同様の制御を実行することにより、第１の半導体ウエーハ２０aの内部に分割予定ライン２０１に沿って改質層を形成することができる。

なお、上記改質層形成工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の光源：ＹＶＯ４レーザーまたはＹＡＧレーザー
波長：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
出力：０．５Ｗ
集光スポット径：φ１μｍ
加工送り速度：５００ｍｍ／秒

上述した実施形態におけるレーザー加工装置は、第１の保持テーブル３１aに保持された被加工物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６aおよび第２の保持テーブル３１bに保持された被加工物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６bを具備しているとともに、第１の保持テーブル３１aに保持された被加工物を撮像する第１の撮像手段８aおよび第２の保持テーブル３１bに保持された被加工物を撮像する第２の撮像手段８bを具備しているので、第１の保持テーブル３１aに保持された被加工物と第２の保持テーブル３１bに保持された被加工物を交互にレーザー加工することができる。即ち、第１の保持テーブル３１aに保持された被加工物に第１のレーザー光線照射手段６aによってレーザー加工する場合は上述したように第２の保持テーブル３１bに保持された被加工物を第２の撮像手段８bによって撮像して上述した制御を実施し、第２の保持テーブル３１bに保持された被加工物に第２のレーザー光線照射手段６bによってレーザー加工する場合には第１の保持テーブル３１aに保持された被加工物を第１の撮像手段８aによって撮像して上述した制御を実施する。

以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。上述した実施形態においては集光点位置補正手段６４は音響光学偏向手段によって構成した例を示したが、上記第１の割り出し送り手段９aを集光点位置補正手段として機能させてもよい。この場合、第１の割り出し送り手段９aの第１の移動手段９２aを構成するパルスモータ９２３を作動して第２の撮像手段８ｂによって検出されたY軸方向の変位量を相殺する。

２：静止基台
３：被加工物保持手段
３１ａ：第１の保持テーブル
３１ｂ：第２の保持テーブル
４：加工送り手段
６ａ：第１のレーザー光線照射手段
６ｂ：第２のレーザー光線照射手段
６１：パルスレーザー光線発振手段
６２：集光器
６４：集光点位置補正手段
６５ａ：第１の集光点位置調整手段
６５ｂ：第２の集光点位置調整手段
７ａ：第１の移動基板
７ｂ：第２の移動基板
８ａ：第１の撮像手段
８ｂ：第２の撮像手段
８２ａ：第１の位置調整手段
８２ｂ：第２の位置調整手段
９ａ：第１の割り出し送り手段
９ｂ：第２の割り出し送り手段
１０：制御手段
２０ａ：第１の半導体ウエーハ
２０ｂ：第２の半導体ウエーハ

Claims

被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段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、該被加工物保持手段に保持された被加工物を撮像する撮像手段と、被加工物保持手段とレーザー光線照射手段を加工送り方向（X軸方向）に相対的に移動せしめる加工送り手段と、被加工物保持手段とレーザー光線照射手段を加工送り方向（X軸方向）と直交する割り出し送り方向（Y軸方向）に相対的に移動せしめる割り出し送り手段と、制御手段と、を具備するレーザー加工装置において、
該被加工物保持手段は、被加工物を保持する保持面を有し回転可能に構成された第１の保持テーブルおよび第２の保持テーブルと、該第１の保持テーブルと該第２の保持テーブルとをY軸方向に並列して支持する一つのテーブル基台とを具備し、
該加工送り手段は、該テーブル基台をX軸方向に沿って移動可能に支持する案内レールと、該テーブル基台をX軸方向に沿って移動する移動手段とを具備し、
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手段と、該レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を集光して該第１の保持テーブルに保持された被加工物に照射する集光器と、該集光器によって集光されるレーザー光線の集光点をY軸方向に補正する集光点位置補正手段とを具備し、
該撮像手段は、該第２の保持テーブルに保持された被加工物を撮像して画像信号を該制御手段に送り、
該制御手段は、該撮像手段によって該第２の保持テーブルに保持された被加工物における該第１の保持テーブルに保持された被加工物の加工すべき領域と同じ領域を撮像した画像信号に基づいてY軸方向の変位量を検出し、該変位量を補正するように該集光点位置補正手段を制御する、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
該レーザー光線照射手段は該第１の保持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第１のレーザー光線照射手段および該第２の保持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第２のレーザー光線照射手段を具備し、該撮像手段は該第１の保持テーブルに保持された被加工物を撮像する第１の撮像手段および該第２の保持テーブルに保持された被加工物を撮像する第２の撮像手段を具備している、請求項１記載のレーザー加工装置。