JP7235563B2

JP7235563B2 - レーザー加工方法

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Publication number: JP7235563B2
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Description

本発明は、レーザー加工方法に関する。

チップの形成では、たとえば、ウェーハの分割予定ラインによって区画された領域に、デバイスを形成する。その後、ウェーハを分割予定ラインに沿って分割することによって、複数のチップが得られる。また、ウェーハを分割する際には、たとえば、ウェーハの表面に保護テープを貼着し、ウェーハの裏面からレーザー光線を入射する。ウェーハ内部で、レーザー光線を集光させた集光点を分割予定ラインに沿って加工送りすることにより、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。改質層に外力を付与することにより、ウェーハを分割することができる。

特開２０１１－１４３４８８号公報特開２０１１－１５１２９９号公報特開２０１８－０６３１４８号公報特開２０１０－０４８７１５号公報

しかし、改質層に沿ってチップを分割すると、チップの側辺が直線になりにくい場合がある。これは、改質層がウェーハの表面から均一な高さに形成されていないために、改質層にかかる外力が均一になりにくいからだと考えられる。

改質層を形成するために、集光点を既定の高さに位置付けて加工送りする際、ウェーハの厚みのばらつき、チャックテーブルの上面高さのばらつき、および／または、テープの厚みのばらつきといった要因により、改質層がウェーハの表面から均一な高さに形成されないと考えられる。

本発明の目的は、ウェーハの表面（下面）から均一な高さに改質層を形成することにある。

本発明のレーザー加工方法は、板状の被加工物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、被加工物の内部に位置づけて、分割予定ラインに沿って加工送りすることによって、該被加工物の内部に改質層を形成するレーザー加工方法であって、チャックテーブルによって被加工物を保持する保持工程と、所定の基準加工送り位置における該被加工物の上面高さを、上面高さ測定手段によって測定し、基準上面高さ（Ｈ０）として記憶する基準上面高さ記憶工程と、該基準加工送り位置における該被加工物の厚みを、厚み測定手段によって測定し、基準厚み（Ｔ０）として記憶する基準厚み記憶工程と、該基準上面高さおよび該基準厚みに基づいて、該基準加工送り位置において、該被加工物の下面から所定の距離だけ上方向に離れた第１の高さ位置に該集光点が位置するような、該レーザー光線を照射する集光器の高さを、基準集光器高さとして求める基準集光器高さ算出工程と、該上面高さ測定手段および該厚み測定手段を、加工送り手段によって、該分割予定ラインに沿って相対的に加工送りしながら、該被加工物の上面高さ（Ｈ）および厚み（Ｔ）を測定する測定工程と、該測定工程で測定された被加工物の上面高さ（Ｈ）から該基準上面高さ（Ｈ０）を差し引くことによって高さ差（Δｈ）を算出する高さ差算出工程と、該測定工程で測定された該被加工物の厚み（Ｔ）から該基準厚み（Ｔ０）を差し引くことによって厚み差（ΔＴ）を算出する厚み差算出工程と、該高さ差（ΔＨ）と、該厚み差（ΔＴ）と、パラメータ（Ｎ）とを用いて、以下の式（１）により、該第１の高さ位置に該集光点が位置するように、該集光器の高さを該基準集光器高さから上下方向に調整するための調整値を算出する調整値算出工程と、該分割予定ラインに沿って加工送りされる該集光器の高さを、該基準集光器高さから該調整値分だけ上下方向に移動させながら、該集光器からレーザー光線を照射することにより、該被加工物の下面から一定の高さに改質層を形成する改質層形成工程と、を含む、レーザー加工方法。
調整値＝該高さ差（ΔＨ）－該厚み差（ΔＴ）×パラメータ（Ｎ）…（１）
Ｎ＝ｔａｎ［ａｒｃｓｉｎ｛（１／ｎ）＊ｓｉｎθｆ｝］／ｔａｎθｆ＋α
ｎ：被加工物の屈折率
θｆ：集光光線角度
α：被加工物の材質によって予め決められた値

このレーザー加工方法では、該分割予定ラインに対して、該測定工程、該高さ差算出工程、該厚み差算出工程、該調整値算出工程および該改質層形成工程を連続的に実施してもよい。

本発明のレーザー加工方法によれば、被加工物の上面高さが変化しても、この変化に応じて、集光器の高さ、すなわちレーザー光線の集光点の高さを変更することができる。これにより、被加工物の下面から一定の距離だけ離れた位置に集光点を配置して、ここに改質層を形成することができる。

本実施形態にかかるレーザー加工装置の構成を示す斜視図である。ワークセットにおける分割予定ラインとレーザーユニットとを示す説明図である。レーザーユニットの構成を示す斜視図である。図１に示したレーザー加工装置におけるレーザー加工の動作を示す説明図である。図１に示したレーザー加工装置における別のレーザー加工の動作を示す説明図である。レーザー光線における集光光線角度を示す説明図である。図７（ａ）および図７（ｂ）は、集光レンズを透過したレーザー光線の集光位置を示す説明図である。パラメータ（Ｎ）の適切な範囲を求めるための実験の様子を示す説明図である。実験結果を記載した表を示す説明図である。

［実施形態１］
図１に示すように、本実施形態にかかるレーザー加工装置１０は、直方体状の基台１１、および、基台１１の一端に立設された立壁部１３を備えている。
基台１１の上面には、チャックテーブル４３を移動させるチャックテーブル移動機構１４が設けられている。チャックテーブル移動機構１４は、チャックテーブル４３を、Ｘ軸方向に加工送りするとともに、Ｙ軸方向に割り出し送りする。

チャックテーブル移動機構１４は、チャックテーブル４３を備えたチャックテーブル部４０、チャックテーブル４３を割り出し送り方向に移動する割り出し送り部２０、および、チャックテーブル４３を加工送り方向に移動する加工送り部３０を備えている。

割り出し送り部２０は、Ｙ軸方向に延びる一対のガイドレール２３、ガイドレール２３に載置されたＹ軸テーブル２４、ガイドレール２３と平行に延びるボールネジ２５、および、ボールネジ２５を回転させる駆動モータ２６を含んでいる。

一対のガイドレール２３は、Ｙ軸方向に平行に、基台１１の上面に配置されている。Ｙ軸テーブル２４は、一対のガイドレール２３上に、これらのガイドレール２３に沿ってスライド可能に設置されている。Ｙ軸テーブル２４上には、加工送り部３０およびチャックテーブル部４０が載置されている。

ボールネジ２５は、Ｙ軸テーブル２４の下面側に設けられたナット部（図示せず）に螺合されている。駆動モータ２６は、ボールネジ２５の一端部に連結されており、ボールネジ２５を回転駆動する。ボールネジ２５が回転駆動されることで、Ｙ軸テーブル２４、加工送り部３０およびチャックテーブル部４０が、ガイドレール２３に沿って、割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に移動する。

加工送り部３０は、Ｘ軸方向に延びる一対のガイドレール３１、ガイドレール３１上に載置されたＸ軸テーブル３２、ガイドレール３１と平行に延びるボールネジ３３、および、ボールネジ３３を回転させる駆動モータ３５を備えている。一対のガイドレール３１は、Ｘ軸方向に平行に、Ｙ軸テーブル２４の上面に配置されている。Ｘ軸テーブル３２は、一対のガイドレール３１上に、これらのガイドレール３１に沿ってスライド可能に設置されている。Ｘ軸テーブル３２上には、チャックテーブル部４０が載置されている。

ボールネジ３３は、Ｘ軸テーブル３２の下面側に設けられたナット部（図示せず）に螺合されている。駆動モータ３５は、ボールネジ３３の一端部に連結されており、ボールネジ３３を回転駆動する。ボールネジ３３が回転駆動されることで、Ｘ軸テーブル３２およびチャックテーブル部４０が、ガイドレール３１に沿って、加工送り方向（Ｘ軸方向）に移動する。

チャックテーブル部４０は、概略円形状のウェーハ１を保持するために用いられる。図１に示すように、ウェーハ１は、リングフレームＦ、粘着テープＳおよびウェーハ１を含むワークセットＷとして、チャックテーブル部４０に保持される。ウェーハ１は、格子状の分割予定ラインＭを有している。分割予定ラインＭによって区画された各領域には、デバイス（図示せず）が形成されている。ウェーハ１を分割予定ラインＭに沿って分割することによって、チップを形成することができる。

チャックテーブル部４０は、ウェーハ１を保持するチャックテーブル４３、チャックテーブル４３の周囲に設けられたクランプ部４５、および、チャックテーブル４３を支持するθテーブル４７を有している。

θテーブル４７は、Ｘ軸テーブル３２の上面に、ＸＹ平面内で回転可能に設けられている。チャックテーブル４３は、ウェーハ１を吸着保持するための部材である。チャックテーブル４３は、円板状に形成されており、θテーブル４７上に設けられている。

チャックテーブル４３の上面には、ポーラスセラミックス材を含む保持面が形成されている。この保持面は、吸引源（図示せず）に連通されている。チャックテーブル４３の周囲には、支持アームを含む４つのクランプ部４５が設けられている。４つのクランプ部４５は、エアアクチュエータ（図示せず）により駆動されることで、チャックテーブル４３に保持されているウェーハ１の周囲のリングフレームＦを、四方から挟持固定する。

レーザー加工装置１０の立壁部１３は、チャックテーブル移動機構１４の後方に立設されている。立壁部１３の前面には、レーザーユニット１２をＺ軸方向に移動するための昇降手段５０が設けられている。

昇降手段５０は、Ｚ軸方向に延びる一対のガイドレール５１、ガイドレール５１上に載置されたＺ軸テーブル５２、ガイドレール５１と平行に延びるボールネジ５３、および、ボールネジ５３を回転させる駆動モータ５５を備えている。一対のガイドレール５１は、Ｚ軸方向に平行に、立壁部１３の前面に配置されている。Ｚ軸テーブル５２は、一対のガイドレール５１上に、これらのガイドレール５１に沿ってスライド可能に設置されている。Ｚ軸テーブル５２には、アーム部１５およびレーザーユニット１２が取り付けられている。

アーム部１５は、Ｚ軸テーブル５２から、チャックテーブル移動機構１４の方向に突出している。レーザーユニット１２は、チャックテーブル部４０のチャックテーブル４３に対向するように、アーム部１５の先端に支持されている。

レーザーユニット１２は、ウェーハ１をレーザー加工するための装置である。レーザーユニット１２は、チャックテーブル４３に保持されたウェーハ１をレーザー光線によって加工する加工手段１８、ならびに、加工手段１８を挟むように設けられた一対の厚み測定手段１６および一対の上面高さ測定手段１７を有している。

厚み測定手段１６は、チャックテーブル４３に保持されたウェーハ１の厚みを測定する。上面高さ測定手段１７は、チャックテーブル４３に保持されたウェーハ１の上面高さを測定する。
なお、ウェーハ１の上面高さは、たとえば、Ｘ軸テーブル３２あるいは基台１１の上面からウェーハ１の上面までの高さを意味する。
また、厚み測定手段１６および上面高さ測定手段１７としては、たとえば、それぞれ、特許文献１～４に開示されている技術を用いた厚み測定器および高さ測定器を用いることができる。

図２に示すように、レーザーユニット１２は、ワークセットＷにおけるウェーハ１の分割予定ラインＭ上で、Ｘ軸方向に沿って、ウェーハ１に対して相対的に移動される。

また、図３に示すように、レーザーユニット１２の加工手段１８は、集光器１８１およびアクチュエータ１８２を備えている。
集光器１８１は、レーザー発振器および集光レンズを備えており、チャックテーブル４３に保持されたウェーハ１の内部に、レーザー光線を集光させる。アクチュエータ１８２は、チャックテーブル４３に保持されたウェーハ１に対する集光器１８１（集光レンズ）の距離を調整する。

また、図１に示すように、レーザー加工装置１０は、レーザー加工装置１０の各構成要素を制御する制御手段６１、および、種々のプログラムおよびデータを記憶するための記憶部６２を備えている。

次に、レーザー加工装置１０によるウェーハ１に対するレーザー加工の動作について説明する。
レーザー加工装置１０では、制御手段６１の制御により、板状の被加工物であるウェーハ１に対して透過性を有する波長のレーザー光線を集光させた集光点を、ウェーハ１の内部に位置づけて、分割予定ラインＭに沿って加工送りする。これによって、ウェーハ１の内部に改質層を形成する。

詳細には、まず、作業者が、チャックテーブル部４０のチャックテーブル４３に、ウェーハ１を載置する。制御手段６１は、チャックテーブル４３の保持面（上面）を吸引源に連通し、チャックテーブル４３にウェーハ１を吸引保持させる。さらに、制御手段６１は、クランプ部４５を制御して、ウェーハ１の周囲のリングフレームＦを四方から挟持固定する（保持工程）。

次に、制御手段６１は、ウェーハ１に対してレーザーユニット１２を相対的に移動しながら、ウェーハ１の分割予定ラインＭにレーザー光線を照射して、レーザー加工を実施する。

この際、まず、制御手段６１は、割り出し送り部２０およびチャックテーブル部４０を制御して、ウェーハ１における１本の分割予定ラインＭをＸ軸と平行とし、その分割予定ラインＭの一端部を、レーザーユニット１２、すなわち、厚み測定手段１６、上面高さ測定手段１７および加工手段１８の直下に配置する（アライメント）。この分割予定ラインＭが、レーザー光線によって加工される。

アライメントの後、制御手段６１は、加工送り部３０を制御して、ウェーハ１をＸ軸方向に沿って加工送りする。これにより、たとえば、図４の矢印Ａに示すように、レーザーユニット１２が、チャックテーブル４３に保持されたウェーハ１に対して相対的に＋Ｘ方向に移動する。

この際、制御手段６１は、加工手段１８における集光器１８１（集光レンズ１８３）の高さ位置を制御する。すなわち、制御手段６１は、図４に示すように、加工手段１８よりも進行方向下流側（＋Ｘ方向側）の上面高さ測定手段１７を制御して、その直下にあるウェーハ１（分割予定ラインＭ）における上面高さＨ１を測定する（上面高さ測定工程）。制御手段６１は、測定された上面高さＨ１に基づいて、集光器１８１の高さ位置を求める。そして、制御手段６１は、アクチュエータ１８２（図３参照）を用いて、集光器１８１の実際の高さ位置を、求めた高さ位置に設定する。

さらに、制御手段６１は、集光器１８１の高さ位置を補正するための補正値を求める。すなわち、制御手段６１は、同じく進行方向下流側（＋Ｘ方向側）の厚み測定手段１６を制御して、上面高さ測定手段１７の測定位置におけるウェーハ１の厚みＴ１を測定する（厚み測定工程）。
なお、この測定位置は、分割予定ラインＭの延びる方向、すなわち、加工送り方向（Ｘ軸方向）に沿う位置を意味する。以下では、加工送り方向（Ｘ軸方向）に沿う位置を、加工送り位置とする。

そして、制御手段６１は、上面高さ測定工程で測定されたウェーハ１の上面高さＨ１と、厚み測定工程で測定されたウェーハ１の厚みＴ１とに基づいて、ウェーハ１の下面高さＢ１を算出する（下面高さ算出工程）。

さらに、制御手段６１は、下面高さ算出工程で算出されたウェーハ１の下面高さＢ１に基づいて、ウェーハ１の下面から所定の距離だけ上方向に離れた第１の高さ位置Ｐを設定する。

そして、制御手段６１は、この第１の高さ位置Ｐからウェーハ１の上面までの距離Ｖ１を算出する。さらに、制御手段６１は、この距離Ｖ１を、ウェーハ１の屈折率に所定の係数を加えた値で割ることによって、ウェーハ１の下面から一定の第１の高さ位置Ｐに集光点Ｃが位置するように、集光器１８１（集光レンズ１８３）の高さ位置を補正するための補正値を算出する（補正値算出工程）。
なお、「ウェーハ１の屈折率に所定の係数を加えた値」における係数の要素は、たとえば、集光レンズ１８３の開口数（ＮＡ）、集光レンズ１８３の球面収差、および、レーザー光線Ｌの波長である。これらが大きい値となると、レーザー光線Ｌの焦点距離が大きくなる。

その後、制御手段６１は、加工手段１８のアクチュエータ１８２（図３参照）を用いて、算出した補正値に基づいて加工手段１８の集光器１８１（集光レンズ１８３）の高さ位置、すなわち、レーザー光線Ｌの集光点Ｃの高さ位置を補正しながら、加工送りを実施する。
これにより、ウェーハ１の下面から一定の第１の高さ位置Ｐに集光点を配置して、ここに改質層を形成することができる（改質層形成工程）。

なお、加工送り中に、加工送り位置の変化に応じてウェーハ１の上面高さが変化する場合、たとえば、図４の右側に示すように、チャックテーブル４３の上面高さが高くなり、このためにウェーハ１の上面高さが高くなる場合もある。

この場合でも、制御手段６１は、この位置での上面高さＨ１に基づいて、集光器１８１の高さ位置を設定する。さらに、制御手段６１は、この位置でのウェーハ１の厚みＴ２およびウェーハ１の上面高さＨ２を測定して、ウェーハ１の下面の高さＢ２を算出し、第１の高さ位置Ｐを設定する。そして、制御手段６１は、この第１の高さ位置Ｐからウェーハ１の上面までの距離Ｖ２を算出し、この距離Ｖ２をウェーハ１の屈折率に所定の係数を加えた値で割ることによって、補正値を算出する。その後、制御手段６１は、算出した補正値に基づいて加工手段１８の集光器１８１の高さ位置、すなわち、レーザー光線Ｌの集光点Ｃの高さ位置を補正して、加工送りを実施する。
たとえば、図４に示されるように、チャックテーブルの上面高さが変わる一方、ウェーハ１および粘着テープＳの厚さが変わらない場合、Ｖ１とＶ２とは略等しくなる。つまり、この場合、ウェーハの上面高さＨ１の違いだけ、集光器１８１（集光レンズ１８３）の高さ位置が変わる。

以上のように、ウェーハ１の上面高さが変化しても、制御手段６１が、この変化に応じてレーザー光線Ｌの集光点Ｃの高さ位置を変更することができる。これにより、ウェーハ１の下面から一定の距離だけ離れた第１の高さ位置Ｐに集光点Ｃを配置して、ここに改質層を形成することができる。

このようにして、制御手段６１は、１本の分割予定ラインＭに対するレーザー加工を実施する。その後、制御手段６１は、割り出し送り部２０を制御してウェーハ１をＹ方向に移動し、次の分割予定ラインＭに対するレーザー加工を実施する。

なお、ウェーハ１の上面高さのばらつきは、上記したようなチャックテーブル４３の上面高さのばらつきの他に、粘着テープＳの厚みのばらつき、および、ウェーハ１自身の厚みのばらつきによって生じる。本実施形態では、このようなばらつきがあっても、ウェーハ１の下面から一定の高さ位置に改質層を形成するので、ウェーハ１を直線上に分割することができる。このため、分割の際におけるチップの破損を抑制することができる。

また、制御手段６１は、１本の分割予定ラインＭに対する加工において、改質層形成工程を連続的に実施する一方、上面高さ測定工程、厚み測定工程、下面高さ算出工程および補正値算出工程については、所定の時間間隔をおいて、間欠的に実施してもよい。

また、制御手段６１は、上面高さ測定工程、厚み測定工程、下面高さ算出工程および補正値算出工程については、全ての分割予定ラインＭのレーザー加工の際に実施することに代えて、数本おきに、たとえば、２ラインあるいは３ラインおきに実施してもよい。これは、分割予定ラインＭに沿ってウェーハ１を分割することによって得られるチップのサイズが小さいときに、特に有効である。

また、制御手段６１は、１本の分割予定ラインＭに関し、上面高さ測定工程、厚み測定工程、下面高さ算出工程、補正値算出工程および改質層形成工程を、連続的に実施してもよい。
あるいは、制御手段６１は、１本の分割予定ラインＭに対する加工において、上面高さ測定工程、厚み測定工程、下面高さ算出工程および補正値算出工程を先に実施して、加工送り位置に応じた集光器１８１の高さ位置（ウェーハ１の上面高さに基づく位置）および補正値を求め、これらを記憶しておいてもよい。そして、制御手段６１は、この分割予定ラインＭに対する改質層形成工程を、後に実施してもよい。制御手段６１は、改質層形成工程を実施する際に、先に求めた高さ位置および補正値を用いて、加工手段１８の集光器１８１（集光レンズ１８３）の高さ位置、すなわち、レーザー光線Ｌの集光点Ｃの高さ位置を設定して、加工送りを実施してもよい。

この場合、改質層形成工程以外の工程、すなわち、上面高さ測定工程、厚み測定工程、下面高さ算出工程および補正値算出工程における加工送り速度と、改質層形成工程における加工送り速度とは、互いに等しくてもよいし、前者の速度を高めてもよい。

改質層形成工程における加工送り速度は、たとえば、２００～１０００ｍｍ／ｓｅｃの範囲にある。ウェーハ１の材質がＧａＡｓである場合には、加工送り速度は、たとえば、２００～３００ｍｍ／ｓｅｃの範囲にある。一方、ウェーハ１の材質がＳｉである場合には、加工送り速度は、たとえば、６００～１０００ｍｍ／ｓｅｃの範囲にある。

［実施形態２］
本実施形態では、上述した実施形態１に示したレーザー加工装置１０における、別のレーザー加工の動作について説明する。
本実施形態でも、レーザー加工装置１０では、制御手段６１の制御により、板状の被加工物であるウェーハ１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、ウェーハ１の内部に位置づけて分割予定ラインＭに沿って加工送りする。これによって、ウェーハ１の内部に改質層を形成する。

詳細には、実施形態１と同様に、チャックテーブル４３によってウェーハ１を保持する（保持工程）。
次に、制御手段６１は、実施形態１と同様のアライメントを実施した後、図５に示すように、所定の基準加工送り位置Ｘ０におけるウェーハ１の上面高さを、上面高さ測定手段１７によって測定し、基準上面高さＨ０として、記憶部６２に記憶する（基準上面高さ記憶工程）。

その後、制御手段６１は、基準加工送り位置Ｘ０におけるウェーハ１の厚みを、厚み測定手段１６によって測定し、基準厚みＴ０として、記憶部６２に記憶する（基準厚み記憶工程）。

さらに、制御手段６１は、基準上面高さＨ０および基準厚みＴ０に基づいて、基準加工送り位置Ｘ０において、ウェーハ１の下面から所定の距離だけ上方向に離れた第１の高さ位置Ｐに集光点Ｃが位置するような、集光器１８１の高さを、基準集光器高さＥ０として求める（基準集光器高さ算出工程）。

次に、制御手段６１は、ウェーハ１に対してレーザーユニット１２を相対的に移動しながら、ウェーハ１の分割予定ラインＭにレーザー光線を照射して、レーザー加工を実施する。
この際、制御手段６１は、測定工程、高さ差算出工程、厚み差算出工、調整値算出工程および改質層形成工程を実施する。

まず、制御手段６１は、加工送り部３０を制御して、ウェーハ１をＸ軸方向に沿って加工送りする。これにより、たとえば、図５の矢印Ａに示すように、レーザーユニット１２が、チャックテーブル４３に保持されたウェーハ１に対して相対的に＋Ｘ方向に移動する。ここで、加工送り中に、加工送り位置の変化に応じて、ウェーハ１の上面高さが、基準上面高さから変化する場合、たとえば、図５の右側に示すように、加工送り位置Ｘ１において、チャックテーブル４３の上面高さが高くなり、このためにウェーハ１の上面高さが高くなる場合もある。

この場合でも、制御手段６１は、集光器１８１の高さを適切に調整することが可能である。すなわち、制御手段６１は、図５に示すように、加工送り位置Ｘ１において、加工手段１８よりも進行方向下流側（＋Ｘ方向側）の上面高さ測定手段１７および厚み測定手段１６を制御して、その直下にあるウェーハ１（分割予定ラインＭ）における上面高さＨ１および厚みＴ１を測定する（測定工程）。

次に、制御手段６１は、該測定工程で測定されたウェーハ１の上面高さＨ１から、基準上面高さＨ０を差し引くことによって、高さ差Δｈを算出する（高さ差算出工程）。さらに、制御手段６１は、測定工程で測定されたウェーハ１の厚みＴ１から基準厚みＴ０を差し引くことによって、厚み差ΔＴを算出する（厚み差算出工程）。

そして、制御手段６１は、高さ差ΔＨと厚み差ΔＴとパラメータＮとを用いて、以下の式（１）により、第１の高さ位置Ｐに集光点Ｃが位置するように、集光器１８１の高さを、基準集光器高さＥ０から上下方向に調整するための調整値を算出する（調整値算出工程）。
調整値＝高さ差（ΔＨ）－厚み差（ΔＴ）×パラメータ（Ｎ）…（１）
Ｎ＝ｔａｎ［ａｒｃｓｉｎ｛（１／ｎ）＊ｓｉｎθｆ｝］／ｔａｎθｆ＋α
ｎ：ウェーハ１の屈折率
θｆ：集光光線角度
α：ウェーハ１の材質によって予め決められた値
ここで、図６に示すように、集光光線角度θｆは、レーザー光線Ｌにおけるウェーハ１への入射角である。

このようにして、制御手段６１は、分割予定ラインＭに沿った加工送り位置における集光器１８１の高さの調整値を求める。制御手段６１は、集光器１８１の高さ位置を、基準集光器高さＥ０から調整値分だけ上下方向に集光器１８１を移動させて、たとえば、図５に示すように集光器高さ位置Ｅ１とする。このように、制御手段６１は、集光器１８１の高さを調整しながら加工手段１８を加工送りし、集光器１８１からレーザー光線Ｌを照射する。これにより、ウェーハ１の下面から一定の第１の高さ位置Ｐに改質層を形成する（改質層形成工程）。

以上のように、実施形態２に示した方法でも、ウェーハ１の上面高さが変化しても、制御手段６１が、この変化に応じて集光器１８１の高さを調整することができる。これにより、ウェーハ１の下面から一定の距離だけ離れた位置Ｐに集光点Ｃを配置して、ここに改質層を形成することができる。

なお、上記した式（１）におけるパラメータ（Ｎ）について、より詳細に説明する。
図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、たとえば、集光レンズ１８３の球面収差によって、集光レンズ１８３の外側を通過するレーザー光線Ｌの集光位置は、ウェーハ１内の深い位置となる。そのため、集光レンズ１８３の球面収差が大きい場合、改質層は、ウェーハ１の下面に近い位置に形成されることとなる。また、集光レンズ１８３の開口数（ＮＡ）が大きい場合にも、レーザー光線Ｌはウェーハ１内の深い位置で集光されるため、改質層は、ウェーハ１の下面に近い位置に形成される傾向にある。
そして、上記のパラメータ（Ｎ）は、球面収差や開口数（ＮＡ）に応じた値である。このため、ウェーハ１の下面から略一定の高さ位置に改質層を形成するための、パラメータ（Ｎ）の適切な範囲が存在すると考えられる。

これに関し、シリコンからなるウェーハ１を用いて、パラメータ（Ｎ）の適切な範囲を求めるための実験を行った。
この実験で用いられたウェーハ１は、図８に示すように、１００μｍの厚さを有する部分Ｐ１と、９０μｍの厚さを有する部分Ｐ２とを有している。また、集光器１８１の集光レンズ１８３として、開口数（ＮＡ）＝０．７のものが用いられている。

そして、実施形態２に示した方法を用いて、リングフレームＦおよび粘着テープＳと一体化されたウェーハ１における１００μｍの厚さの部分Ｐ１と９０μｍの厚さの部分Ｐ２とに対して、改質層を形成した。
また、改質層の形成は、集光器１８１の高さ（Ｄｅｆｏｃｕｓ；ＤＦ）を－１４～－２２μｍの範囲で変更するとともに、パラメータ（Ｎ）の値を０．１～０．２の範囲で変更しながら、複数回にわたって行われた。そして、ウェーハ１の下面から改質層の下端までの距離を測定した。その結果を図９に示す。
なお、ＤＦは、集光器１８１によって集光されたレーザー光線の集光点がウェーハ１の表面に位置づけられるときの集光器１８１の高さを原点（ゼロ）とし、ウェーハに接近する方向（下方向）を－方向とし、ウェーハから遠ざかる方向（上方向）を＋方向としている。
図９に示す表の最上段には、各Ｎの値に対応する、ｎ＝３．７の時のｓｉｎθｆの値が示されている。また、図９の三段目以下に、各Ｎの値および集光器１８１の高さに応じた、ウェーハ１の下面から改質層の下端までの距離が示されている（単位はμｍ）。

図９に示すように、Ｎ＝０．１０～０．１７の場合に、１００μｍの厚さの部分Ｐ１（ｔ＝１００）における下面から改質層の下端までの距離と、９０μｍの厚さの部分Ｐ２（ｔ＝９０）における下面から改質層の下端までの距離との差が、十分に小さくなった。
したがって、この場合のパラメータ（Ｎ）の適切な範囲は、Ｎ＝０．１０～０．１７であるといえる。
このため、実施形態２の方法では、調整値は、以下の式を用いて求められてもよい。
調整値＝高さ差（ΔＨ）－厚み差（ΔＴ）×パラメータ（Ｎ）…（１）
Ｎ＝０．１０～０．１７

なお、レーザー光線Ｌの集光光線角度θｆは、レーザー光線Ｌにおける各光束の位置に応じて、ある程度の幅を有する。本実施形態では、レーザー光線Ｌにおけるどの光束の集光光線角度を採用するかについては、たとえば、作業者に任される。

また、本実施形態では、基準厚み記憶工程、基準上面高さ記憶工程および基準集光器高さ算出工程を実施するための基準点は、分割予定ラインＭごとに、少なくとも１点、設定されることが好ましい。複数の基準点を設定した場合には、基準点ごとに基準厚み、基準上面高さおよび基準集光器高さを得て、これらの平均値を算出して、基準厚み、基準上面高さおよび基準集光器高さとして用いてもよい。

また、制御手段６１は、１本の分割予定ラインＭに対する加工において、改質層形成工程を連続的に実施する一方、測定工程、高さ差算出工程、厚み差算出工、および調整値算出工程については、所定の時間間隔をおいて、間欠的に実施してもよい。

また、制御手段６１は、測定工程、高さ差算出工程、厚み差算出工、および調整値算出工程については、全ての分割予定ラインＭのレーザー加工の際に実施することに代えて、数本おきに、たとえば、２ラインあるいは３ラインおきに実施してもよい。これは、分割予定ラインＭに沿ってウェーハ１を分割することによって得られるチップのサイズが小さいときに、特に有効である。

また、制御手段６１は、１本の分割予定ラインＭに関し、測定工程、高さ差算出工程、厚み差算出工、調整値算出工程、および質層形成工程を、連続的に実施してもよい。

あるいは、制御手段６１は、１本の分割予定ラインＭに対する加工において、測定工程、高さ差算出工程、厚み差算出工、および調整値算出工程を先に実施して、加工送り位置に応じた集光器１８１の高さ位置の調整値を求め、これを記憶しておいてもよい。そして、制御手段６１は、この分割予定ラインＭに対する改質層形成工程を、後に実施してもよい。制御手段６１は、改質層形成工程を実施する際に、先に求めた調整値を用いて、加工手段１８の集光器１８１（集光レンズ１８３）の高さ位置、すなわち、レーザー光線Ｌの集光点Ｃの高さ位置を変更して、加工送りを実施してもよい。

この場合、実施形態１と同様に、改質層形成工程以外の工程、すなわち、測定工程、高さ差算出工程、厚み差算出工、および調整値算出工程における加工送り速度と、改質層形成工程における加工送り速度とは、互いに等しくてもよいし、前者の速度を高めてもよい。

また、図１に示したレーザー加工装置１０では、レーザーユニット１２に、加工手段１８を挟むように、一対の厚み測定手段１６および一対の上面高さ測定手段１７が備えられている。これにより、レーザーユニット１２が、ウェーハ１に対して相対的に、＋Ｘ方向および－Ｘ方向のいずれに移動する場合でも、加工手段１８の下流側に、厚み測定手段１６および上面高さ測定手段１７を配置することができる。このため、制御手段６１は、レーザーユニット１２がいずれの方向に移動する場合でも、加工手段１８の下流側に配された厚み測定手段１６および上面高さ測定手段１７を用いて、ウェーハ１の厚みおよび上面高さを測定することができる。

また、図１に示したレーザー加工装置１０では、レーザーユニット１２に、一対の厚み測定手段１６および一対の上面高さ測定手段１７が備えられている。これに代えて、レーザーユニット１２は、１つずつの厚み測定手段１６および上面高さ測定手段１７を備えてもよい。

また、図１に示したレーザー加工装置１０では、厚み測定手段１６と上面高さ測定手段１７とが、別体の部材として構成されている。これに限らず、厚み測定手段１６および上面高さ測定手段１７の機能を有する部材、すなわち、ウェーハ１の厚みと上面高さとを測定可能な１つの部材を、厚み測定手段１６および上面高さ測定手段１７に代えて、レーザーユニット１２に備えてもよい。

１：ウェーハ、Ｆ：リングフレーム、Ｓ：粘着テープ、Ｗ：ワークセット、
１０：レーザー加工装置、１１：基台、１３：立壁部、
１４：チャックテーブル移動機構、１５：アーム部、
２０：割り出し送り部、３０：加工送り部、５０：昇降手段、
４３：チャックテーブル、
６１：制御手段、６２：記憶部、
１２：レーザーユニット、１６：厚み測定手段、１７：上面高さ測定手段、
１８：加工手段、１８１：集光器、１８２：アクチュエータ、１８３：集光レンズ

Claims

板状の被加工物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、被加工物の内部に位置づけて、分割予定ラインに沿って加工送りすることによって、該被加工物の内部に改質層を形成するレーザー加工方法であって、
チャックテーブルによって被加工物を保持する保持工程と、
所定の基準加工送り位置における該被加工物の上面高さを、上面高さ測定手段によって測定し、基準上面高さ（Ｈ０）として記憶する基準上面高さ記憶工程と、
該基準加工送り位置における該被加工物の厚みを、厚み測定手段によって測定し、基準厚み（Ｔ０）として記憶する基準厚み記憶工程と、
該基準上面高さおよび該基準厚みに基づいて、該基準加工送り位置において、該被加工物の下面から所定の距離だけ上方向に離れた第１の高さ位置に該集光点が位置するような、該レーザー光線を照射する集光器の高さを、基準集光器高さとして求める基準集光器高さ算出工程と、
該上面高さ測定手段および該厚み測定手段を、加工送り手段によって、該分割予定ラインに沿って相対的に加工送りしながら、該被加工物の上面高さ（Ｈ）および厚み（Ｔ）を測定する測定工程と、
該測定工程で測定された被加工物の上面高さ（Ｈ）から該基準上面高さ（Ｈ０）を差し引くことによって高さ差（Δｈ）を算出する高さ差算出工程と、
該測定工程で測定された該被加工物の厚み（Ｔ）から該基準厚み（Ｔ０）を差し引くことによって厚み差（ΔＴ）を算出する厚み差算出工程と、
該高さ差（ΔＨ）と、該厚み差（ΔＴ）と、パラメータ（Ｎ）とを用いて、以下の式（１）により、該第１の高さ位置に該集光点が位置するように、該集光器の高さを該基準集光器高さから上下方向に調整するための調整値を算出する調整値算出工程と、
該分割予定ラインに沿って加工送りされる該集光器の高さを、該基準集光器高さから該調整値分だけ上下方向に移動させながら、該集光器からレーザー光線を照射することにより、該被加工物の下面から一定の高さに改質層を形成する改質層形成工程と、
を含む、レーザー加工方法。
調整値＝該高さ差（ΔＨ）－該厚み差（ΔＴ）×パラメータ（Ｎ）…（１）
Ｎ＝ｔａｎ［ａｒｃｓｉｎ｛（１／ｎ）＊ｓｉｎθｆ｝］／ｔａｎθｆ＋α
ｎ：被加工物の屈折率
θｆ：集光光線角度
α：被加工物の材質によって予め決められた値
該分割予定ラインに対して、該測定工程、該高さ差算出工程、該厚み差算出工程、該調整値算出工程および該改質層形成工程を連続的に実施する、
請求項１記載のレーザー加工方法。