JP7146346B2 - レーザー加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウェーハにレーザービームを照射してウェーハの内部に改質層を形成するレーザー加工装置に関する。

半導体ウェーハ等のウェーハの加工方法として、ウェーハを透過する波長のレーザービームがウェーハの内部で集光するように、ウェーハの分割予定ラインに沿ってレーザービームを照射することにより、分割予定ラインに沿ってウェーハの内部に改質層を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。改質層形成後、ウェーハに外力を付与することで改質層を起点にウェーハを個々のチップに分割する（例えば、特許文献１を参照）。

しかし、ウェーハの表面側に偏光膜（例えば、特許文献２を参照）が設けられている場合、ウェーハとは反対側に位置する偏光膜の表面側から、ウェーハを透過する波長を有するレーザービームを照射しても、偏光膜の性質上、特定の偏光方向を有するレーザービームしか偏光膜を透過できない。この場合、ウェーハの内部に改質層が形成されにくくなるので、ウェーハの分割不良が生じる。

ウェーハの分割不良を防ぐためには、ウェーハを試験的に加工（即ち、条件出し加工）することにより、偏光膜を透過しウェーハを加工するのに適したレーザービームの直線偏光の偏光方向を予め決定する必要がある。

特開２００９－３４７２３号公報 特表２００６－５０７５１７号公報

試験的加工で偏光方向を予め決定するためには、例えば、まず、所定の偏光方向を有する直線偏光のレーザービームをウェーハの表面側から１つの分割予定ラインに沿ってウェーハに照射することにより、ウェーハの内部に改質層を形成（加工）する。その後、オペレータが、試験的加工後のウェーハの表面を加工装置の表示部又は加工装置とは別体の顕微鏡で観察することで加工結果の良否を判断する。

もし、試験的加工後のウェーハの表面側を観察した結果、ウェーハの内部に十分に改質層が形成されていないとオペレータが判断した場合、偏光方向を上述の所定の偏光方向から変えて、再度、ウェーハを試験的に加工して、試験的加工後のウェーハの表面を観察する必要がある。それゆえ、加工に適した偏光方向を決定するのに時間を要するという問題点があった。

本発明は係る課題を鑑みてなされたものであり、被加工物の加工に適したレーザービームの偏光方向を効率的に見出すことを目的とする。

本発明の一態様によれば、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該被加工物に対して透過性を有する波長を有し且つ直線偏光のレーザービームを、該被加工物に対して照射するレーザービーム照射ユニットと、該レーザービームの該直線偏光の偏光面を自動で回転させる偏光面回転部と、該偏光面回転部を制御する制御ユニットと、該偏光面回転部が該直線偏光の該偏光面を回転させて該被加工物の表面側における所定の方向に対して該直線偏光の該偏光面が成す角度を変えながら、複数の異なる該角度で該被加工物にレーザービームが照射された後に、該レーザービームの照射後の該被加工物を複数の異なる該角度毎に撮像する撮像ユニットと、該撮像ユニットによって撮像された複数の異なる該角度に対応する複数の画像と、複数の異なる該角度とを記憶する記憶部と、を備え、該制御ユニットは、該被加工物の該表面側に照射された該レーザービームの照射領域と、該レーザービームの照射後に該被加工物の該表面側に生じたクラックとの対応の程度に基づいて、複数の異なる該角度のうち該レーザービームによる加工に適した特定の角度を決定する判断部を含むレーザー加工装置が提供される。

本発明の一態様に係るレーザー加工装置の偏光面回転部は、直線偏光のレーザービームの偏光面を自動で回転させる。これにより、偏光面が複数の異なる角度となった状態の各レーザービームが、被加工物に対して照射される。また、撮像ユニットは、複数の異なる角度の各々についてレーザービーム照射後の被加工物を撮像する。それゆえ、複数の異なる角度に対応する試験的加工後の画像をまとめて取得できる。

更に、記憶部は、撮像ユニットによって撮像された複数の異なる角度の各々に対応する複数の画像と、この複数の異なる角度とを記憶する。よって、被加工物の加工に適した直線偏光のレーザービームの偏光方向は、複数の画像と複数の異なる角度とに基づいて決定することが可能となる。それゆえ、レーザービームで被加工物を加工する度に加工後のウェーハの表面側を観察する場合に比べて、被加工物の加工に適したレーザービームの偏光方向をより効率的に決定できる。

レーザー加工装置の構成例を示す斜視図である。 ウェーハの構成例を示す斜視図である。 図３（Ａ）は、レーザービームが偏光膜を透過しやすい場合を示す図であり、図３（Ｂ）は、レーザービームが偏光膜を透過しにくい場合を示す図である。 図４の（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）及び（ＩＶ）は、ウェーハの表面側に生じたクラックの画像であり、図４の（Ｖ）、（ＶＩ）、（ＶＩＩ）及び（ＶＩＩＩ）は、直線状に照射されたレーザービームの照射領域と、ウェーハの表面側に生じたクラックの画像とを重ねて表示した画像である。

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。図１は、レーザー加工装置２の構成例を示す斜視図である。図１に示すように、レーザー加工装置２は、各構造を支持する基台４を備えている。

基台４は、直方体状の基部６と、基部６の後端において上方に伸びる壁部８とを含む。基部６の上面には、保護テープ１５を介してウェーハ（被加工物）１１を吸引して保持するチャックテーブル１０が配置されている。

チャックテーブル１０の下方には、チャックテーブル１０をＹ軸方向（割り出し送り方向）に移動させるＹ軸移動ユニット１６が設けられている。Ｙ軸移動ユニット１６は、基部６の上面に固定されＹ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール１８を備える。

Ｙ軸ガイドレール１８には、Ｙ軸移動テーブル２０がスライド可能に設置されている。Ｙ軸移動テーブル２０の裏面側（下面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｙ軸ガイドレール１８と平行なＹ軸ボールネジ２２が回転可能な態様で結合されている。

Ｙ軸ボールネジ２２の一端部には、Ｙ軸パルスモータ２４が連結されている。Ｙ軸パルスモータ２４でＹ軸ボールネジ２２を回転させれば、Ｙ軸移動テーブル２０は、Ｙ軸ガイドレール１８に沿ってＹ軸方向に移動する。

Ｙ軸移動テーブル２０の表面側（上面側）には、チャックテーブル１０をＹ軸方向と直交するＸ軸方向（図３（Ａ）及び図３（Ｂ）の加工送り方向Ｂ）に移動させるＸ軸移動ユニット２６が設けられている。Ｘ軸移動ユニット２６は、Ｙ軸移動テーブル２０の上面に固定されＸ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレール２８を備える。

Ｘ軸ガイドレール２８には、Ｘ軸移動テーブル３０がスライド可能に設置されている。Ｘ軸移動テーブル３０の裏面側（下面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｘ軸ガイドレール２８と平行なＸ軸ボールネジ３２が回転可能な態様で結合されている。

Ｘ軸ボールネジ３２の一端部には、Ｘ軸パルスモータ３４が連結されている。Ｘ軸パルスモータ３４でＸ軸ボールネジ３２を回転させれば、Ｘ軸移動テーブル３０は、Ｘ軸ガイドレール２８に沿ってＸ軸方向に移動する。

Ｘ軸移動テーブル３０の表面側（上面側）には、支持台３６が設けられている。支持台３６の上部には、チャックテーブル１０が配置されている。チャックテーブル１０は、下方に設けられた回転駆動源（不図示）と連結されており、Ｚ軸の周りに回転する。チャックテーブル１０の周囲には、ウェーハ１１を支持する環状のフレーム１７を四方から挟持固定する４個のクランプ３８が設けられている。

チャックテーブル１０の表面は、ウェーハ１１に貼着された円形の保護テープ１５を介してウェーハ１１を吸引して保持する保持面１０ａとなっている。この保持面１０ａには、チャックテーブル１０の内部に形成された流路（不図示）を通じて吸引源（不図示）の負圧が作用し、保護テープ１５を吸引する吸引力が発生する。

ウェーハ１１は、金属で形成された環状のフレーム１７の開口の中央部に配置されており、ウェーハ１１の裏面１１ｂ（図２参照）側とフレーム１７とは、接着剤等を介して保護テープ１５により固定されている。ウェーハ１１、保護テープ１５及びフレーム１７は、ウェーハユニット１９を構成している。

図２は、ウェーハ１１の構成例を示す斜視図である。図２に示す様に、本実施形態のウェーハ１１は、円盤状の基板１１ｃを有する。基板１１ｃは、例えば、１００μｍ以上１０００μｍ未満の所定の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）を有する。本実施形態のウェーハ１１の厚さは、７３０μｍである。

本実施形態の基板１１ｃは、可視光（例えば、波長が３６０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下の光）に対して透明であるガラスから成るが、ガラスの種類は、特に限定されない。基板１１ｃのガラスは、アルカリガラス、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス等の各種ガラスであってよい。

なお、基板１１ｃの材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば、シリコン等の半導体、セラミックス、樹脂、金属等の材料でなる基板等を基板１１ｃとして用いることもできる。また、例えば、基板１１ｃは矩形状であってもよい。

基板１１ｃ上には、基板１１ｃと同じ直径を有する円形の偏光膜１１ｄが設けられている。偏光膜１１ｄは、特定の偏光方向を有するレーザービームを主として透過させる機能を有する。

本実施形態の偏光膜１１ｄは、いわゆるワイヤーグリッド偏光膜であり、平面状に略平行に配置された複数の細長い金属のワイヤーを有する。各ワイヤーは、１００ｎｍから２００ｎｍの高さと、約１００ｎｍの幅と、高さ方向及び幅方向に直交する長手方向でｃｍオーダーの所定の長さとを有する。各ワイヤーは、幅方向で、例えば数十ｎｍから１００ｎｍ程度互いに離れて配置されている。

但し、偏光膜１１ｄの材質、形状、構造等は特に制限されない。例えば、偏光膜１１ｄとして、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）にヨウ素イオン等を配向させて形成された有機材料の偏光膜等を用いることもでき、その他の偏光膜を用いることもできる。

ウェーハ１１の表面１１ａ側は、互いに交差する複数の分割予定ライン（ストリート）１３によって複数の領域に区画される。例えば、分割予定ライン１３で区画される各領域は、２０ｍｍ角の矩形領域である。なお、最外周に位置する矩形領域よりも外側には余剰領域１１Ａが設定されており、この余剰領域１１Ａは、後述するようにウェーハ１１を加工するのに適したレーザービームＬの偏光方向を決定するために利用される場合がある。

図１に戻って、壁部８の上部前面には、前方に向かって伸びる支持アーム４０が設けられており、この支持アーム４０の先端部には、チャックテーブル１０の上方に位置し保持面１０ａと対向する態様で、レーザービーム照射ユニット１２の加工ヘッド１２ａが設けられている。レーザービーム照射ユニット１２は、加工ヘッド１２ａから保持面１０ａで保持されたウェーハ１１に向けて略垂直にレーザービームＬを照射できる。

次に、図３を用いてレーザービーム照射ユニット１２について説明する。図３（Ａ）は、レーザービームＬが偏光膜１１ｄを透過しやすい場合を示す図であり、図３（Ｂ）は、レーザービームＬが偏光膜１１ｄを透過しにくい場合を示す図である。

レーザービーム照射ユニット１２は、レーザー発振器１２ｂを有する。本実施形態のレーザー発振器１２ｂは、ウェーハ１１を透過する波長（即ち、ウェーハ１１に対して透過性を有する波長）を有し、且つ、パルス状の直線偏光のレーザービームＬを照射する。

レーザー発振器１２ｂから照射されたレーザービームＬは、レーザービーム照射ユニット１２内に位置するミラー１２ｃによりウェーハ１１に向けて反射される。ミラー１２ｃで反射されたレーザービームＬは、波長板１２ｄを透過する。

波長板１２ｄは、集光レンズ１２ｇの光軸と略一致する直線を回転軸としてＸ－Ｙ平面と平行な面内で回転できるように、例えば、レーザービーム照射ユニット１２内に収容されている。波長板１２ｄは、レーザービームＬの偏光面を回転させる機能を有する。

本実施形態の波長板１２ｄは、λ／２波長板（即ち、半波長板）であり、レーザービームＬの進行方向（本実施形態ではＺ軸方向）に垂直な面（本実施形態ではＸ－Ｙ平面）内で、直線偏光の偏光面を任意の角度だけ回転させることができる。なお、偏光面は、レーザービームＬの進行方向と偏光方向Ａとが成す面であり、本明細書におけるレーザービームＬの偏光方向Ａとは、レーザービームＬの電場が振動する方向を意味する。

例えば、レーザービームＬの偏光方向Ａがλ／２波長板の光学軸（高速軸ともいう）に対して反時計回りに角度θだけ傾いている場合に、λ／２波長板を透過したレーザービームＬの偏光方向Ａは、λ／２波長板の光学軸に対して時計回りに角度θだけ傾く。

つまり、λ／２波長板を透過した後のレーザービームＬの偏光方向Ａは、λ／２波長板を透過する前の偏光方向Ａに比べて、角度２θだけ回転した状態になる。仮に、角度θを４５度とすれば、λ／２波長板を透過したレーザービームＬの偏光方向Ａは、λ／２波長板を透過する前の偏光方向Ａに比べて、９０度回転する。

レーザー発振器１２ｂから出射されるレーザービームＬの偏光方向Ａは予め定められているので、波長板１２ｄの光学軸を回転させることにより、レーザービームＬの偏光方向ＡをレーザービームＬの進行方向に垂直な面内で任意の向きに回転させることができる。

波長板１２ｄの回転角度は、波長板１２ｄを回転させる回転機構を有する偏光面回転操作部１２ｅにより変更される。偏光面回転操作部１２ｅは、例えば、回転機構として小型のロータリーアクチュエーターを有する。なお、偏光面回転操作部１２ｅ及び波長板１２ｄは、偏光面回転部１２ｆを構成している。

本実施形態の偏光面回転操作部１２ｅは、詳しくは後述する制御ユニット４２（図１を参照）に接続しており、偏光面回転操作部１２ｅの動作は制御ユニット４２により制御される。偏光面回転操作部１２ｅは、制御ユニット４２の指示に従い、波長板１２ｄの回転角度を自動で変更する。

波長板１２ｄを透過したレーザービームＬは、集光レンズ１２ｇを経て基板１１ｃの表面１１ａ側に入射する。集光レンズ１２ｇは、レーザービームＬを基板１１ｃの内部に集光させる機能を有する。レーザービームＬが基板１１ｃの内部の集光点１２ｈに集光されると、集光点１２ｈの近傍では多光子吸収が生じ、ウェーハ１１の機械的強度等が低下した領域である改質層が形成される。

但し、上述の様に、本実施形態のウェーハ１１の表面１１ａ側には偏光膜１１ｄが設けられている。本実施形態の偏光膜１１ｄは、特定の偏光方向Ａを有するレーザービームＬを主として基板１１ｃへ透過させる。

ここで、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を用いて、ウェーハ１１の表面１１ａ側における所定の方向に対して直線偏光の偏光面が成す角度αについて説明する。本実施形態のレーザー加工装置２は、偏光面回転部１２ｆによりレーザービームＬの偏光方向Ａを回転させて、上述の角度αを変える。レーザービームＬが偏光膜１１ｄを透過する程度は、この角度αに応じて変わる。

本実施形態では、レーザービームＬの偏光面とウェーハ１１の表面１１ａ側における所定の方向との成す角度のうち、鋭角の部分を角度αとする。但し、所定の方向の決め方には任意性があり、ウェーハ１１の表面１１ａ側に偏光膜１１ｄが設けられている場合、所定の方向は偏光膜１１ｄの平面上に位置する任意の直線と平行であるとしてよい。また、ウェーハ１１の表面１１ａ側に偏光膜１１ｄが設けられていない場合、所定の方向は表面１１ａ上に位置する任意の直線と平行であるとしてよい。

次に、角度αとレーザービームＬが偏光膜１１ｄを透過する透過の程度との関係について簡単に例示する。偏光膜１１ｄがワイヤーグリッド偏光膜であり、ワイヤーの長手方向がウェーハ１１の表面１１ａ側における所定の方向である場合に、レーザービームＬの偏光方向Ａが、ワイヤーの長手方向と直交すれば（即ち、角度α＝９０度）、レーザービームＬは偏光膜１１ｄを透過しやすくなる（図３（Ａ）を参照）。

これに対して、レーザービームＬの偏光方向Ａが、ワイヤーグリッド偏光膜におけるワイヤーの長手方向と平行であれば（即ち、角度α＝０度）、角度α＝９０度の場合に比べて、レーザービームＬは著しく偏光膜１１ｄを透過しにくくなる（図３（Ｂ）を参照）。

図１に戻って、レーザー加工装置２におけるレーザービーム照射ユニット１２に隣接する位置には、保持面１０ａに保持されたウェーハ１１を撮像する撮像ユニット１４の撮像ヘッド１４ａが配置されている。

撮像ユニット１４は、例えば、ウェーハ１１に吸収されにくい赤外領域の光（赤外線）をウェーハ１１へ照射する光源ユニットと、ウェーハ１１からの反射光等を検出する撮像素子とを有する。

撮像ユニット１４は、上方から赤外線が照射されたウェーハ１１を、同様に上方から撮像することにより、レーザービームＬが照射された後のウェーハ１１を撮像する。撮像ユニット１４によって撮像される画像は、例えば、後述する試験的加工後のウェーハ１１の観察等に利用される。

上述の様に、レーザービーム照射ユニット１２の偏光面回転操作部１２ｅは、制御ユニット４２に接続されているが、図１に示す様に、チャックテーブル１０、撮像ユニット１４、Ｙ軸移動ユニット１６、Ｘ軸移動ユニット２６等も、制御ユニット４２に接続されている。

制御ユニット４２は、例えばコンピュータであり、ホスト・コントローラを介して相互に接続されるＣＰＵ、ＲＡＭ、ハードディスクドライブ、入出力装置等を有する。ＣＰＵは、ＲＡＭ、ハードディスクドライブ等の記憶部分に格納されたプログラム、データ等に基づいて演算処理等を行う。

ＣＰＵが記憶部分に格納されたプログラムを読み込むことにより、制御ユニット４２は、ソフトウェアと上述のハードウェア資源とが協働した具体的手段として機能できる。なお、ＣＰＵは、ホスト・コントローラに接続された入出力コントローラを介して、キーボード・ポート、マウス・ポート等のポートに接続することもできる。

また、制御ユニット４２は、上述のレーザービームＬの偏光面とウェーハ１１の表面１１ａ側における所定の方向とが成す角度αと、上述の撮像ユニット１４によって撮像された画像とを記憶する記憶部４２ａを有する。記憶部４２ａは、例えば、上述の記憶部分の一部であり、複数のＲＡＭのうちの１つもしくは複数、又は、ハードディスクドライブ等の記憶容量の一部である。

更に、本実施形態の制御ユニット４２は、判断部４２ｂを含む。判断部４２ｂは、ソフトウェアとハードウェア資源とが協働した具体的手段の一つであり、後述するように、複数の角度αのうちレーザービームＬによる加工に適した特定の角度α_Ｓを決定する機能を有する。但し、制御ユニット４２により、加工に適した特定の角度αを自動で決定せず、オペレータがこの特定の角度α_Ｓを決定する場合には、判断部４２ｂは省略されてもよい。

制御ユニット４２には、入出力装置として機能する表示パネル（表示部、入力部）４４が接続されている。表示パネル４４は、レーザー加工装置２を操作するオペレータに対するユーザーインターフェースとなるタッチ式のパネルであり、オペレータが制御ユニット４２に対して指示、加工条件等を入力可能な入力部として機能する。

オペレータは、表示パネル４４を通じて制御ユニット４２に、チャックテーブル１０、レーザービーム照射ユニット１２、撮像ユニット１４、Ｙ軸移動ユニット１６、Ｘ軸移動ユニット２６等の加工条件を設定し、制御ユニット４２は、設定された加工条件等に基づいて、上述した各要素の動作を制御できる。

更に、表示パネル４４は、撮像ユニット１４によって撮像された複数の画像を表示させる表示部としても機能する。表示パネル４４には、各々記憶部４２ａに記憶されている、複数の画像と、複数の画像に対応する複数の異なる角度αとが表示される。

次に、レーザー加工装置２を用いたウェーハ１１の試験的加工について説明する。この試験的加工では、複数の異なる角度αでウェーハ１１の表面１１ａ側にレーザービームＬを照射して、複数の異なる角度αのうちレーザービームＬによる加工に適した特定の角度α_Ｓを決定する。そこで、特定の角度α_Ｓを決定する方法について説明する。

第１実施形態に係る特定の角度α_Ｓの決定方法では、特定の角度α_Ｓをオペレータではなくレーザー加工装置２が決定する。まず、オペレータは、表示パネル４４の入力部の機能を介して、レーザービームＬの照射領域、平均出力、加工送り速度、基板１１ｃにおけるレーザービームＬの集光点１２ｈの深さ位置、複数の異なる角度α等の加工条件を設定する。

第１実施形態では、ウェーハ１１の余剰領域１１ＡにレーザービームＬを集光させてウェーハ１１を試験的に加工する。また、レーザービームＬの平均出力は１．０Ｗ、波長は１０６４ｎｍ、加工送り速度は５００ｍｍ／ｓ、集光点１２ｈの深さ位置は基板１１ｃの表面１１ａ側から、５０μｍ、１００μｍ、１５０μｍ、２００μｍ、２５０μｍ、３００μｍ、３５０μｍ、及び、４００μｍの各位置とする。

更に、第１実施形態では、ウェーハ１１の表面１１ａ側における任意の方向を所定の方向と設定し、偏光面とこの所定の方向との成す角度αを０度、３０度、６０度及び９０度とに設定する。但し、角度αは３０度刻みに限定されず、１０度刻み、５度刻み、１度刻みとしてもよい。

次に、ウェーハ搬送機構（不図示）等を利用して、ウェーハ１１の表面１１ａ側がレーザービーム照射ユニット１２と対向する様に、ウェーハユニット１９をチャックテーブル１０の保持面１０ａに載置する。そして、上述の吸引源を作動させて、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側を保護テープ１５を介して保持面１０ａで吸引して保持する。

次に、レーザー加工装置２は、チャックテーブル１０を回転させ、ウェーハ１１の分割予定ライン１３をレーザー加工装置２のＸ軸方向に合わせる。また、分割予定ライン１３の延長線の上方にレーザービーム照射ユニット１２の加工ヘッド１２ａが配置されるように、チャックテーブル１０及びレーザービーム照射ユニット１２の相対位置を調節する。

次に、加工ヘッド１２ａからウェーハ１１にレーザービームＬを照射しながら、チャックテーブル１０と加工ヘッド１２ａとを加工送り方向Ｂに沿って相対的に移動させる（図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を参照）。

まず、角度αを０度として、余剰領域１１Ａの第１の領域における上述の８つの異なる深さ位置にレーザービームＬを照射する。次に、角度αを３０度として、第１の領域とは異なる余剰領域１１Ａの第２の領域における上述の８つの異なる深さ位置にレーザービームＬを照射する。

同様に、角度αを６０度として、第１及び第２の領域とは異なる余剰領域１１Ａの第３の領域における上述の８つの異なる深さ位置にレーザービームＬを照射する。また、角度αを９０度として、第１から第３の領域とは異なる余剰領域１１Ａの第４の領域における上述の８つの異なる深さ位置にレーザービームＬを照射する。これにより、第１から第４の各々異なる領域における基板１１ｃの８つの異なる深さ位置に改質層が形成される。

余剰領域１１ＡにレーザービームＬを照射して基板１１ｃの内部に改質層を形成した後、制御ユニット４２は、撮像ユニット１４を制御して、複数の異なる角度α毎に余剰領域１１Ａの表面１１ａ側を撮像する。このように、撮像ユニット１４は、複数の異なる角度αに対応する試験的加工後のウェーハ１１の画像をまとめて取得できる。

異なる深さ位置に改質層を形成することで、レーザービームＬの照射後に基板１１ｃの内部には改質層からウェーハ１１の表面１１ａ側にクラックＣが生じる。図４の（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）及び（ＩＶ）は、ウェーハ１１の表面１１ａ側に生じたクラックＣの画像である。図４の（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）及び（ＩＶ）では、表面１１ａまで延伸したクラックＣは、ドットで示されている。

また、図４の（Ｖ）、（ＶＩ）、（ＶＩＩ）及び（ＶＩＩＩ）は、照射されたレーザービームＬの照射領域Ｄと、ウェーハ１１の表面１１ａ側に生じたクラックＣの画像とを重ねて表示した画像である。なお、レーザービームＬはＸ軸方向に沿って直線状に照射されるので、図４の（Ｖ）、（ＶＩ）、（ＶＩＩ）及び（ＶＩＩＩ）では、照射領域Ｄを直線で示す。

図４の（Ｉ）は、角度α＝０度とした場合のクラックＣ１の画像の模式図である。角度α＝０度とした場合、改質層は基板１１ｃの内部に部分的に形成されるものの、クラックＣ１は、加工送り方向Ｂに沿って基板１１ｃの表面１１ａ側に離散的に形成されるに過ぎなかった。

つまり、角度α＝０度の場合、基板１１ｃの表面１１ａ側で、基板１１ｃはハーフカット（half cut）されなかった。これは、角度α＝０度の場合、レーザービームＬが偏光膜１１ｄを透過する割合（入射効率）が低下したためであると考えられる。図４の（Ｉ）に、照射領域Ｄ１を重ねて表示した画像が、図４の（Ｖ）である。

これに対して、図４の（ＩＩ）、（ＩＩＩ）、（ＩＶ）、（ＶＩ）、（ＶＩＩ）及び（ＶＩＩＩ）では、基板１１ｃの表面１１ａ側でクラックＣが互いにつながっており、基板１１ｃは、ハーフカットされた。

図４の（ＩＩ）は、角度α＝３０度とした場合のクラックＣ２の画像の模式図である。角度α＝３０度とした場合、クラックＣ２は、加工送り方向Ｂに沿ってつながった（即ち、基板１１ｃはハーフカットされた）が、照射領域Ｄ２に対してジグザグに形成された。角度α＝３０度の場合、レーザービームＬは、角度α＝０度の場合に比べて、偏光膜１１ｄを透過し易くなったと推測できる。図４の（ＩＩ）に照射領域Ｄ２を重ねて表示した画像が、図４の（ＶＩ）である。

図４の（ＩＩＩ）は、角度α＝６０度とした場合のクラックＣ３の画像の模式図である。角度α＝６０度とした場合、クラックＣ３は、加工送り方向Ｂに沿ってつながった（即ち、基板１１ｃはハーフカットされた）が、照射領域Ｄ３に対してジグザグに形成された。角度α＝６０度の場合、レーザービームＬは、角度α＝０度の場合に比べて、偏光膜１１ｄを透過し易くなったと推測できる。図４の（ＩＩＩ）に照射領域Ｄ３を重ねて表示した画像が、図４の（ＶＩＩ）である。

角度α＝３０度及び６０度の場合は、角度α＝０度の場合に比べてレーザービームＬの入射効率は向上したものの、基板１１ｃの内部でのクラックＣ２及びＣ３の延伸方向が一定方向とならなかったので、クラックＣ２及びＣ３が照射領域Ｄ２及びＤ３に対してずれたと考えられる。

図４の（ＩＶ）は、角度α＝９０度とした場合のクラックＣ４の画像の模式図である。角度α＝９０度とした場合、クラックＣ４は、加工送り方向Ｂに沿ってつながり（即ち、基板１１ｃはハーフカットされ）、且つ、レーザービームＬの照射領域Ｄ４に対してほぼ平行となった。

図４の（ＩＶ）に照射領域Ｄ４を重ねて表示した画像が、図４の（ＶＩＩＩ）である。角度α＝９０度では、上述の４つの異なる角度αの中で基板１１ｃの内部に最も十分に改質層が形成され、且つ、基板１１ｃの内部でのクラックＣ４の延伸方向が一定方向となったので、クラックＣ４が照射領域Ｄ４に対してほぼ平行となったと考えられる。

角度α＝９０度の場合、レーザービームＬは、角度α＝０度、３０度及び６０度の場合に比べて、偏光膜１１ｄを最も透過し易かった。なお、この結果を鑑みれば、ウェーハ１１の表面１１ａ側において予め設定した所定の方向は、ワイヤーグリッド偏光膜のワイヤーの長手方向と平行な方向であったと推測できる。

上述の様に、第１実施形態では、レーザー加工装置２の判断部４２ｂが、照射領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３及びＤ４とクラックＣ１、Ｃ２、Ｃ３及びＣ４との対応の程度に基づいて、複数の異なる角度αのうちレーザービームＬによる加工に適した特定の角度α_Ｓを決定する。

例えば、判断部４２ｂは、照射領域ＤとクラックＣとの重なり長さが最も大きい場合の角度αを、特定の角度α_Ｓと決定する。上述の図４（Ｖ）、（ＶＩ）、（ＶＩＩ）及び（ＶＩＩＩ）の例では、判断部４２ｂは、重なり長さが最も大きい図４の（ＶＩＩＩ）の角度α＝９０度を特定の角度α_Ｓと決定する。

但し、判断部４２ｂが用いるパラメータは、重なり長さのみに限定されない。判断部４２ｂは、重なり長さに加えて、表面１１ａ側に生じたクラックＣの照射領域Ｄに対するジグザグの程度が最も小さい角度αを、レーザービームＬによる加工に適した特定の角度α_Ｓと決定してもよい。なお、第１実施形態では、いずれの基準の下でも、判断部４２ｂが図４の（ＶＩＩＩ）の角度α＝９０度を特定の角度α_Ｓに決定する。

なお、第１実施形態では、複数の角度αと各角度に対応する画像とに基づいて、判断部４２ｂが特定の角度α_Ｓを決定するので、複数の画像は必ずしも表示パネル４４に表示されなくてもよい。

このように、第１実施形態では、複数の角度αを変えながらウェーハ１１を試験的に加工し、その後、各角度に対応する画像をまとめて取得できる。これに対して従来は、一の角度αでウェーハ１１を試験的に加工し、試験的加工後の画像を撮像し、その後、角度αを他の角度α’に変えて再び試験的加工と試験的加工後の画像の取得とを行い、特定の角度α_Ｓが決定されるまで試験的加工と試験的加工後の画像の取得とを繰り返していた。本実施形態では、従来の特定の角度α_Ｓの決定方法に比べて、ウェーハ１１のデバイス領域の加工に適したレーザービームＬの偏光方向Ａを効率的に決定できる。

レーザー加工装置２が特定の角度α_Ｓを決定したら試験的加工を終了する。その後、ウェーハ１１のデバイス領域を加工する。具体的には、レーザービームＬの偏光面とウェーハ１１の表面１１ａ側との成す角度を特定の角度α_Ｓに固定して、余剰領域１１Ａよりも内周側に位置するデバイス領域にレーザービームＬを照射して基板１１ｃの内部に改質層を形成する。

なお、基板１１ｃをハーフカットする場合には、角度α以外の上述の加工条件を変更する必要はない。但し、基板１１ｃをフルカット（full cut）する（即ち、基板１１ｃの表面１１ａ側から裏面１１ｂまでクラックＣを延伸させる）場合には、集光点１２ｈの深さ位置及び数を試験的加工の加工条件から変更する。

基板１１ｃをフルカットする場合には、例えば、基板１１ｃの表面１１ａ側から５０μｍの深さ位置から、裏面１１ｂ側から５０μｍの深さ位置までの所定の範囲に、分割予定ライン１３に沿って改質層を形成する。

その後、チャックテーブル１０及び加工ヘッド１２ａを割り出し送り方向に相対的に移動させて、他の分割予定ライン１３に沿って同様に改質層を形成する。一の方向に沿う全ての分割予定ライン１３に沿って改質層を形成した後、チャックテーブル１０を回転させて、この一の方向と直交する方向の全ての分割予定ライン１３に沿って同様に改質層を形成する。

保護テープ１５が伸縮性を有する場合には、改質層形成後、ウェーハユニット１９をエキスパンド装置（不図示）に移動させる。そして、保護テープ１５を径方向に拡張させて、ウェーハ１１を分割する。なお、改質層形成後、ウェーハユニット１９をブレーキング装置（不図示）に移動させて、分割予定ライン１３に対して押圧刃を押し当てることにより、ウェーハ１１を分割してもよい。

次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る特定の角度α_Ｓの決定方法では、ウェーハ１１の余剰領域１１Ａを利用して、レーザービームＬによる加工に適した特定の角度α_Ｓをオペレータが決定する。それゆえ、第２実施形態では、特定の角度α_Ｓの決定に判断部４２ｂを利用しない。

上述の様に、オペレータが加工条件を設定した後、ウェーハ１１を試験的に加工する。まず、チャックテーブル１０でウェーハ１１を保持し、次に、余剰領域１１Ａの異なる位置にレーザービームＬを照射して、異なる角度α毎に改質層を形成する。

そして、複数の異なる角度α毎に余剰領域１１Ａの表面１１ａ側の複数の画像を撮像し、これらの画像を表示パネル４４に表示させる。第２実施形態で表示パネル４４に表示される複数の画像は、図４の（Ｖ）、（ＶＩ）、（ＶＩＩ）及び（ＶＩＩＩ）であるが、図４の（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）及び（ＩＶ）に示す４つの画像が、表示パネル４４に表示されてもよい。

第２実施形態では、オペレータが、表示パネル４４に表示された図４の（Ｖ）、（ＶＩ）、（ＶＩＩ）及び（ＶＩＩ）に示す４つの画像に基づいて、複数の異なる角度αから特定の角度α_Ｓを選択する。

上述の様に、クラックＣと照射領域Ｄとの一致の程度と、クラックＣが照射領域Ｄに対してジグザグであるか否かという観点とに基づいて、オペレータは、図４の（ＶＩＩＩ）に示す角度α＝９０度の場合に、基板１１ｃの内部に最も十分に改質層を形成できると判断できる。

オペレータは、表示パネル４４に表示された図４の（ＶＩＩＩ）に対応する画像をタッチすることにより、角度α＝９０度を特定の角度α_Ｓに決定する。オペレータにより決定された特定の角度α_Ｓの情報は、表示パネル４４を通じて制御ユニット４２に送られる。

第２実施形態では、オペレータが加工結果を目視で確認した上で複数の異なる角度αの中から特定の角度α_Ｓを決定できるので、デバイス領域の加工が適切な加工条件で行われるであろうという安心感をオペレータは得ることができる。更に、レーザービームでウェーハ１１にレーザービームＬを照射してウェーハ１１を加工する度に加工後のウェーハ１１の表面１１ａ側を観察する場合に比べて、ウェーハ１１のデバイス領域の加工に適したレーザービームＬの偏光方向Ａを効率的に決定できる。

なお、上述の第１及び第２実施形態に係る特定の角度α_Ｓの決定方法では、ウェーハ１１の余剰領域１１Ａを利用したが、特定の角度α_Ｓを決定するための専用のウェーハ１１を用いて特定の角度α_Ｓを決定してもよい（第１変形例）。決定後、加工条件として特定の角度α_Ｓを用いて、当該専用のウェーハ１１とは異なる他のウェーハ１１を加工する。

また、上述の第１及び第２実施形態並びに第１変形例では、被加工物として基板１１ｃと偏光膜１１ｄとを有するウェーハ１１を採用したが、被加工物として偏光膜１１ｄを有しない結晶性の基板１１ｃを採用してもよい（第２変形例）。

上述の第１実施形態で述べた加工条件で基板１１ｃにレーザービームＬを照射した場合に、基板１１ｃの内部に十分な改質層が形成されるか否かは、レーザービームＬの直線偏光の偏光面と、基板１１ｃの所定方向（即ち、特定の結晶方位）との成す角度αに応じて変わり得る。

そこで、特定の角度α_Ｓを決定する試験的加工が必要となる。試験的加工では、複数の異なる角度αで基板１１ｃの表面１１ａ側にレーザービームＬを照射した上で、第１実施形態のように判断部４２ｂが特定の角度α_Ｓを決定してよく、また、第２実施形態のようにオペレータが特定の角度α_Ｓを決定してもよい。第１変形例の様に、特定の角度α_Ｓを決定するための専用のウェーハ１１を用いてもよい。

なお、第２変形例の場合、被加工物の表面１１ａ側における所定の方向は、基板１１ｃの結晶方位を基準として決められることが多いので、基板１１ｃは、結晶方位を明示するためのノッチ（notch）又はオリエンテーションフラット（Orientation Flat）を有していることが望ましい。

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

２ レーザー加工装置
４ 基台
６ 基部
８ 壁部
１０ チャックテーブル
１０ａ 保持面
１１ ウェーハ（被加工物）
１１Ａ 余剰領域
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１１ｃ 基板
１１ｄ 偏光膜
１２ レーザービーム照射ユニット
１２ａ 加工ヘッド
１２ｂ レーザー発振器
１２ｃ ミラー
１２ｄ 波長板
１２ｅ 偏光面回転操作部
１２ｆ 偏光面回転部
１２ｇ 集光レンズ
１２ｈ 集光点
１３ 分割予定ライン（ストリート）
１４ 撮像ユニット
１４ａ 撮像ヘッド
１５ 保護テープ
１６ Ｙ軸移動ユニット
１７ フレーム
１８ Ｙ軸ガイドレール
１９ ウェーハユニット
２０ Ｙ軸移動テーブル
２２ Ｙ軸ボールネジ
２４ Ｙ軸パルスモータ
２６ Ｘ軸移動ユニット
２８ Ｘ軸ガイドレール
３０ Ｘ軸移動テーブル
３２ Ｘ軸ボールネジ
３４ Ｘ軸パルスモータ
３６ 支持台
３８ クランプ
４０ 支持アーム
４２ 制御ユニット
４２ａ 記憶部
４２ｂ 判断部
４４ 表示パネル（表示部、入力部）
Ａ 偏光方向
Ｂ 加工送り方向
Ｃ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４ クラック
Ｄ、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ 照射領域
Ｌ レーザービーム

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該被加工物に対して透過性を有する波長を有し且つ直線偏光のレーザービームを、該被加工物に対して照射するレーザービーム照射ユニットと、
   該レーザービームの該直線偏光の偏光面を自動で回転させる偏光面回転部と、
   該偏光面回転部を制御する制御ユニットと、
   該偏光面回転部が該直線偏光の該偏光面を回転させて該被加工物の表面側における所定の方向に対して該直線偏光の該偏光面が成す角度を変えながら、複数の異なる該角度で該被加工物に該レーザービームが照射された後に、該レーザービームの照射後の該被加工物を複数の異なる該角度毎に撮像する撮像ユニットと、
   該撮像ユニットによって撮像された複数の異なる該角度に対応する複数の画像と、複数の異なる該角度とを記憶する記憶部と、
   を備え、
   該制御ユニットは、
   該被加工物の該表面側に照射された該レーザービームの照射領域と、該レーザービームの照射後に該被加工物の該表面側に生じたクラックとの対応の程度に基づいて、複数の異なる該角度のうち該レーザービームによる加工に適した特定の角度を決定する判断部を含むことを特徴とするレーザー加工装置。
   

Images