JP7296840B2 - レーザー加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザー加工方法に関する。

半導体ウエーハ等の被加工物を分割してチップを形成する方法として、被加工物の内部にレーザービームの集光点を位置付けて照射し、分割起点となる改質層を形成するレーザー加工方法が知られている（特許文献１参照）。被加工物は、形成された分割予定ラインに沿ってレーザービームを照射されることで、分割予定ラインと直交する方向に僅かに膨張する。これにより累積的に生じたレーザービームの集光点と分割予定ラインとの位置関係のズレを、被加工物を撮像することによって検出し補正する作業がレーザー加工中に定期的に行われている。

特許第３４０８８０５号公報

しかしながら、僅かな膨張によって蓄積したズレの補正は、特に分割予定ラインの幅が狭い被加工物の場合、分割予定ラインの好適な位置にレーザー加工を施すために頻繁に実施することによって生産性が低下させてしまうという問題があった。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、レーザービームと分割予定ラインとの位置関係のズレの補正回数を低減することができるレーザー加工方法を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のレーザー加工方法は、表面に複数の分割予定ラインが設定された被加工物を該分割予定ラインに沿ってレーザー加工するレーザー加工方法であって、被加工物上の所定領域をキーパターンとして登録すると共に、該キーパターンから最寄りの分割予定ラインまでの距離を第一距離として登録し、該分割予定ライン間の距離をインデックス量として登録する登録ステップと、撮像ユニットで該被加工物の所定の撮像領域を撮像して該キーパターンおよび最寄りの分割予定ラインを検出するとともに、該分割予定ラインの中心と該撮像領域内に形成された基準線とが重なるように位置付けるアライメントステップと、該アライメントステップで割り出された該分割予定ラインにレーザービーム照射ユニットでレーザービームを照射しながら該被加工物と該レーザービーム照射ユニットとを相対的に加工送りすることで該分割予定ラインの一つをレーザー加工し、該被加工物と該レーザービーム照射ユニットとを該登録ステップで登録されたインデックス量で相対的に割り出し送りしてから該被加工物と該レーザービーム照射ユニットとを相対的に加工送りすることで被加工物を該複数の分割予定ラインに沿ってレーザー加工するレーザー加工ステップと、を含み、該レーザー加工ステップの途中の所定のタイミングで、該撮像ユニットで該被加工物の所定の撮像領域を撮像して該キーパターンおよび最寄りの分割予定ラインを検出し、該キーパターンから該撮像領域内に形成された該基準線までの距離を第二距離として検出する検出ステップと、登録されている第一距離と検出した第二距離との差をズレ量として算出し、該ズレ量に基づいて該インデックス量を補正した補正インデックス量を算出する補正インデックス量算出ステップと、該被加工物と該レーザービーム照射ユニットとを該補正インデックス量で相対的に割り出し送りして該分割予定ラインに沿ってレーザー加工する補正レーザー加工ステップと、をさらに有し、該補正インデックス量算出ステップでは、算出した該ズレ量より大きくかつ許容される最大ズレ量以下の値である補正値を用いてインデックス量を補正することを特徴とする。

該補正インデックス量は、登録したインデックス量から前記補正値を加算した値であってもよい。

本願発明は、レーザービームと分割予定ラインとの位置関係のズレの補正回数を低減することができる。

図１は、実施形態に係るレーザー加工方法に用いるレーザー加工装置の構成例を示す斜視図である。 図２は、実施形態に係るレーザー加工方法の加工対象のフレームユニットの一例を示す斜視図である。 図３は、実施形態に係るレーザー加工方法の流れを示すフローチャートである。 図４は、図３の登録ステップにおける被加工物の要部を模式的に示す模式図である。 図５は、図３のアライメントステップにおける被加工物の要部を模式的に示す模式図である。 図６は、図３のレーザー加工ステップの一例を模式的に示す斜視図である。 図７は、図３のレーザー加工ステップの流れを示すフローチャートである。 図８は、図７の検出ステップおよび補正インデックス量算出ステップにおける被加工物の要部を模式的に示す模式図である。 図９は、図７の補正レーザー加工ステップを含むレーザー加工ステップにおける被加工物の要部を模式的に示す模式図である。 図１０は、変形例に係る補正レーザー加工ステップを含むレーザー加工ステップにおける被加工物の要部を模式的に示す模式図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換または変更を行うことができる。

〔実施形態〕
本発明の実施形態に係るレーザー加工方法について、図面に基づいて説明する。まず、実施形態のレーザー加工方法に用いるレーザー加工装置１の構成について説明する。図１は、実施形態に係るレーザー加工方法に用いるレーザー加工装置１の構成例を示す斜視図である。以下の説明において、Ｘ軸方向は、水平面における一方向である。Ｙ軸方向は、水平面において、Ｘ軸方向に直交する方向である。Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に直交する方向である。実施形態のレーザー加工装置１は、加工送り方向がＸ軸方向であり、割り出し送り方向がＹ軸方向である。

図１に示すように、レーザー加工装置１は、チャックテーブル１０と、レーザービーム照射ユニット２０と、加工送りユニット４０と、割り出し送りユニット５０と、撮像ユニット６０と、表示ユニット７０と、制御ユニット８０と、を備える。実施形態に係るレーザー加工装置１は、加工対象である被加工物１０１に対してレーザービーム３０を照射することにより、被加工物１０１を加工する装置である。レーザー加工装置１による被加工物１０１の加工は、実施形態では、ステルスダイシングによって被加工物１０１の内部に改質層１０８（図６参照）を形成する改質層形成加工として説明するが、本発明では、被加工物１０１の内部に細孔と細孔を囲繞する非晶質とから構成されるシールドトンネルを形成するシールドトンネル形成加工等であってもよい。

チャックテーブル１０は、被加工物１０１を保持面１１で保持する。保持面１１は、ポーラスセラミック等から形成された円盤形状である。保持面１１は、実施形態において、水平方向と平行な平面である。保持面１１は、例えば、真空吸引経路を介して真空吸引源と接続している。チャックテーブル１０は、保持面１１上に載置された被加工物１０１を吸引保持する。チャックテーブル１０の周囲には、被加工物１０１を支持する環状フレーム１１０を挟持するクランプ部１２が複数配置されている。チャックテーブル１０は、回転ユニット１３によりＺ軸方向と平行な軸心回りに回転される。回転ユニット１３は、Ｘ軸方向移動プレート１４に支持される。回転ユニット１３およびチャックテーブル１０は、Ｘ軸方向移動プレート１４を介して、加工送りユニット４０によりＸ軸方向に移動される。回転ユニット１３およびチャックテーブル１０は、Ｘ軸方向移動プレート１４、加工送りユニット４０およびＹ軸方向移動プレート１５を介して、割り出し送りユニット５０によりＹ軸方向に移動される。

レーザービーム照射ユニット２０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物１０１に対してパルス状のレーザービーム３０を照射するユニットである。レーザービーム照射ユニット２０は、例えば、レーザー発振器と、ミラーと、集光レンズと、を含む。レーザー発振器は、被加工物１０１を加工するための所定の波長を有するレーザービーム３０を発振する。レーザービーム照射ユニット２０が照射するレーザービーム３０は、実施形態において、被加工物１０１に対して透過性を有する波長である。ミラーは、レーザー発振器が発振したレーザービーム３０を反射して、チャックテーブル１０の保持面１１に保持した被加工物１０１の加工点へと伝播する。集光レンズは、ミラーにより反射されたレーザービーム３０を集光して集光点３１（図６参照）を形成し、被加工物１０１に照射させる。

加工送りユニット４０は、チャックテーブル１０と、レーザービーム照射ユニット２０とを加工送り方向であるＸ軸方向に相対的に移動させるユニットである。加工送りユニット４０は、実施形態において、チャックテーブル１０をＸ軸方向に移動させる。加工送りユニット４０は、実施形態において、レーザー加工装置１の装置本体２上に設置されている。加工送りユニット４０は、Ｘ軸方向移動プレート１４をＸ軸方向に移動自在に支持する。加工送りユニット４０は、周知のボールねじ４１と、周知のパルスモータ４２と、周知のガイドレール４３と、を含む。ボールねじ４１は、軸心回りに回転自在に設けられる。パルスモータ４２は、ボールねじ４１を軸心回りに回転させる。ガイドレール４３は、Ｘ軸方向移動プレート１４をＸ軸方向に移動自在に支持する。ガイドレール４３は、Ｙ軸方向移動プレート１５に固定して設けられる。

割り出し送りユニット５０は、チャックテーブル１０と、レーザービーム照射ユニット２０とを割り出し送り方向であるＹ軸方向に相対的に移動させるユニットである。割り出し送りユニット５０は、実施形態において、チャックテーブル１０をＹ軸方向に移動させる。割り出し送りユニット５０は、実施形態において、レーザー加工装置１の装置本体２上に設置されている。割り出し送りユニット５０は、Ｙ軸方向移動プレート１５をＹ軸方向に移動自在に支持する。割り出し送りユニット５０は、周知のボールねじ５１と、周知のパルスモータ５２と、周知のガイドレール５３と、を含む。ボールねじ５１は、軸心回りに回転自在に設けられる。パルスモータ５２は、ボールねじ５１を軸心回りに回転させる。ガイドレール５３は、Ｙ軸方向移動プレート１５をＹ軸方向に移動自在に支持する。ガイドレール５３は、装置本体２に固定して設けられる。

レーザー加工装置１は、さらに、レーザービーム照射ユニット２０に含まれる集光レンズをＺ軸方向に移動させるＺ軸移動ユニットを含んでもよい。Ｚ軸移動ユニットは、例えば、装置本体２から立設した柱３に設置され、レーザービーム照射ユニット２０の集光レンズをＺ軸方向に移動自在に支持する。

撮像ユニット６０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物１０１を撮像する。撮像ユニット６０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物１０１を撮像するＣＣＤカメラまたは赤外線カメラを含む。撮像ユニット６０は、レーザービーム照射ユニット２０の集光レンズとＸ軸方向に並ぶ位置に配置されている。

表示ユニット７０は、液晶表示装置等により構成される表示部である。表示ユニット７０は、制御ユニット８０に接続している。表示ユニット７０は、表示面７１を含む。表示面７１は、加工動作の状態または画像等を表示する。表示面７１がタッチパネルを含む場合、表示ユニット７０は、入力部を含んでもよい。入力部は、オペレータが加工内容情報を登録する等の各種操作を受付可能である。入力部は、キーボード等の外部入力装置であってもよい。表示ユニット７０は、表示面７１に表示される情報や画像が入力部等からの操作により切り換えられる。表示ユニット７０は、音および光の少なくとも一方を発してレーザー加工装置１のオペレータに予め定められた報知情報を報知する報知部を含んでもよい。報知部は、スピーカーまたは発光装置等の外部報知装置であってもよい。

制御ユニット８０は、レーザー加工装置１の上述した各構成要素をそれぞれ制御して、被加工物１０１に対する加工動作をレーザー加工装置１に実行させる。制御ユニット８０は、レーザービーム照射ユニット２０、加工送りユニット４０、割り出し送りユニット５０、撮像ユニット６０および表示ユニット７０を制御する。制御ユニット８０は、演算手段としての演算処理装置と、記憶手段としての記憶装置と、通信手段としての入出力インターフェース装置と、を含むコンピュータである。演算処理装置は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のマイクロプロセッサを含む。記憶装置は、ＲＯＭ（Read Only Memory）またはＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを有する。演算処理装置は、記憶装置に格納された所定のプログラムに基づいて各種の演算を行う。演算処理装置は、演算結果に従って、入出力インターフェース装置を介して各種制御信号を上述した各構成要素に出力し、レーザー加工装置１の制御を行う。

制御ユニット８０は、例えば、撮像ユニット６０に被加工物１０１を撮像させる。制御ユニット８０は、例えば、撮像ユニット６０によって撮像した画像の画像処理を行う。制御ユニット８０は、例えば、画像処理によって被加工物１０１の分割予定ライン１０４およびキーパターン１２０（図４参照）を検出する。制御ユニット８０は、例えば、レーザービーム３０の集光点３１が分割予定ライン１０４に沿って移動するように加工送りユニット４０および割り出し送りユニット５０を駆動させるとともに、レーザービーム照射ユニット２０にレーザービーム３０を照射させる。

次に、加工対象のフレームユニット１００の構成について説明する。図２は、実施形態に係るレーザー加工方法の加工対象のフレームユニット１００の一例を示す斜視図である。被加工物１０１は、シリコン（Ｓｉ）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）または炭化ケイ素（ＳｉＣ）等を基板１０２とする円板状の半導体ウエーハ、光デバイスウエーハ等のウエーハである。

被加工物１０１は、基板１０２の表面１０３に格子状に設定される複数の分割予定ライン１０４と、分割予定ライン１０４によって区画された領域に形成されたるデバイス１０５と、を有する。デバイス１０５は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）、あるいはＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、あるいはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサ、またはＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等である。

また、被加工物１０１は、基板１０２の表面１０３に機能層１０６が積層されている。実施形態では、機能層１０６は、ＳｉＯＦ、ＢＳＧ（ＳｉＯＢ）等の無機物系の膜やポリイミド系、パリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁体被膜（以下、Ｌｏｗ－ｋ膜と呼ぶ）と、導電性の金属により構成された導電体膜とを備えている。Ｌｏｗ－ｋ膜は、導電体膜と積層されて、デバイス１０５を形成する。導電体膜は、デバイス１０５の回路を構成する。このために、デバイス１０５は、互いに積層されたＬｏｗ－ｋ膜と、Ｌｏｗ－ｋ膜間に積層された導電体膜とにより構成される。

被加工物１０１は、実施形態において、環状フレーム１１０およびエキスパンドテープ１１１に支持される。環状フレーム１１０は、被加工物１０１の外径より大きな開口を有する。エキスパンドテープ１１１は、環状フレーム１１０の裏面側に貼着される。エキスパンドテープ１１１は、例えば、伸縮性を有する合成樹脂で構成された基材層と、基材層に積層されかつ伸縮性および粘着性を有する合成樹脂で構成された粘着層とを含む。被加工物１０１は、環状フレーム１１０の開口の所定の位置に位置決めされ、裏面１０７がエキスパンドテープ１１１に貼着されることによって、環状フレーム１１０およびエキスパンドテープ１１１に固定される。被加工物１０１と、被加工物１０１の裏面１０７に貼着されたエキスパンドテープ１１１と、エキスパンドテープ１１１の外周が貼着された環状フレーム１１０とは、フレームユニット１００を構成する。すなわち、フレームユニット１００は、被加工物１０１と、エキスパンドテープ１１１と、環状フレーム１１０とからなる。

被加工物１０１は、表面１０３側から基板１０２に対して透過性を有する波長のレーザー光線が分割予定ライン１０４に沿って照射されることによって、基板１０２の内部に分割予定ライン１０４に沿った分割の起点である改質層１０８が形成される（図６参照）。改質層１０８とは、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲のそれとは異なる状態になった領域のことを意味する。改質層１０８は、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域、およびこれらの領域が混在した領域等である。実施形態では、改質層１０８は、基板１０２の他の部分よりも機械的な強度が低い。なお、実施形態では、エキスパンドテープ１１１を裏面１０７に貼着した被加工物１０１を表面１０３側から加工するが、本発明では、エキスパンドテープ１１１を表面１０３に貼着した被加工物１０１を裏面１０７側から加工してもよい。

改質層１０８が形成された被加工物１０１は、外力が加えられることによって分割予定ライン１０４の改質層１０８に沿って個々のデバイス１０５に分割されて、チップ１０９が製造される。チップ１０９は、基板１０２の一部分と、基板１０２上のデバイス１０５とを含む。チップ１０９の平面形状は、例えば、正方形状または長方形状である。

次に、実施形態に係るレーザー加工方法について説明する。以下の説明において、レーザー加工方法は、上述したレーザー加工装置１が被加工物１０１の内部に改質層１０８を形成する加工方法として説明する。図３は、実施形態に係るレーザー加工方法の流れを示すフローチャートである。実施形態に係るレーザー加工方法は、登録ステップＳＴ１と、アライメントステップＳＴ２と、レーザー加工ステップＳＴ３と、を含む。

図４は、図３の登録ステップＳＴ１における被加工物１０１の要部を模式的に示す模式図である。登録ステップＳＴ１は、被加工物１０１上のキーパターン１２０とその最寄りの分割予定ライン１０４までの第一距離１３０とインデックス量ａとを登録するステップである。インデックス量ａは、最寄りの分割予定ライン１０４と平行に延びる分割予定ライン１０４間の距離である。インデックス量ａは、加工送り量の理想値である。

登録ステップＳＴ１では、まず、制御ユニット８０の記憶装置に、被加工物１０１上の所定領域をキーパターン１２０として登録する。所定領域は、デバイス１０５の一部分の領域である。キーパターン１２０には、例えば、デバイス１０５中の回路の特徴的な部分が利用される。

登録ステップＳＴ１では、次に、制御ユニット８０の記憶装置に、キーパターン１２０から最寄りの分割予定ライン１０４までの距離を第一距離１３０として登録する。より具体的には、キーパターン１２０上の予め設定された基準位置１２１と分割予定ライン１０４の幅方向の中心１２２との最短距離を、第一距離１３０として登録する。最寄りの分割予定ライン１０４は、キーパターン１２０を有するデバイス１０５を囲繞する分割予定ライン１０４のうち、Ｘ軸方向に延びる分割予定ライン１０４であって、キーパターン１２０との距離が近い方の分割予定ライン１０４である。すなわち、第一距離１３０は、キーパターン１２０の基準位置１２１と分割予定ライン１０４の中心１２２とのＹ軸方向の距離である。

登録ステップＳＴ１では、次に、制御ユニット８０の記憶装置に、分割予定ライン１０４間の距離をインデックス量ａとして登録する。より具体的には、Ｘ軸方向に延びる分割予定ライン１０４と隣接する分割予定ライン１０４との間のＹ軸方向の距離を、インデックス量ａとして登録する。分割予定ライン１０４間の距離は、図４に示す実施形態では、デバイス１０５との境界部同士の距離としているが、中心１２２同士の距離としてもよい。

図５は、図３のアライメントステップＳＴ２における被加工物１０１の要部を模式的に示す模式図である。アライメントステップＳＴ２は、分割予定ライン１０４の中心１２２と撮像領域６１内の基準線６２とが重なるように位置付けるステップである。基準線６２は、撮像領域６１内に予め設定されたＸ軸方向と平行な直線を含む。基準線６２は、実施形態において、撮像領域６１内に予め設定されたＹ軸方向と平行な直線を含む。Ｘ軸方向と平行な基準線６２は、撮像領域６１において、レーザービーム照射ユニット２０がレーザービーム３０を被加工物１０１上に照射する位置でもある。

アライメントステップＳＴ２では、まず、図１に示すレーザー加工装置１のチャックテーブル１０の保持面１１に被加工物１０１の全面を保持させる。被加工物１０１は、エキスパンドテープ１１１を介して保持面１１に保持される。被加工物１０１を保持する環状フレーム１１０は、クランプ部１２によって挟持される。

アライメントステップＳＴ２では、次に、制御ユニット８０が、撮像ユニット６０に被加工物１０１の所定の撮像領域６１を撮像させる。撮像領域６１は、少なくとも、キーパターン１２０および最寄りの分割予定ライン１０４を含む領域である。

アライメントステップＳＴ２では、次に、制御ユニット８０が、撮像ユニット６０から取得した撮像領域６１の撮像画像に基づいて、パターンマッチング等の処理によって、キーパターン１２０および最寄りの分割予定ライン１０４を検出する。制御ユニット８０は、撮像画像に基づいて、例えば、撮像領域６１内におけるキーパターン１２０の基準位置１２１および最寄りの分割予定ライン１０４の中心１２２の平面座標を算出する。

アライメントステップＳＴ２では、次に、制御ユニット８０が、分割予定ライン１０４の中心１２２と撮像領域６１内に形成された基準線６２とが重なるように位置付ける。より詳しくは、制御ユニット８０は、割り出し送りユニット５０を制御して、Ｘ軸方向に延びる分割予定ライン１０４の中心１２２と、撮像領域６１内に形成されたＸ軸方向の基準線６２とが、撮像領域６１内で一致するようにチャックテーブル１０を移動させる。

図６は、図３のレーザー加工ステップＳＴ３の一例を模式的に示す斜視図である。レーザー加工ステップＳＴ３は、複数の分割予定ライン１０４に沿ってレーザー加工するステップである。レーザー加工ステップＳＴ３では、実施形態において、図６に示すように、被加工物１０１の内部に改質層１０８を形成させる。

レーザー加工ステップＳＴ３についてより詳細に説明する。図７は、図３のレーザー加工ステップＳＴ３の流れを示すフローチャートである。レーザー加工ステップＳＴ３は、検出ステップＳＴ４と、補正インデックス量算出ステップＳＴ５と、補正レーザー加工ステップＳＴ６と、を含む。

制御ユニット８０は、Ｙ軸方向に並ぶ分割予定ライン１０４の総加工ライン数ｉｅと、インデックス量ａの補正をせずに連続で割り出し送りを行う最大連続加工ライン数ｊｃとを予め記憶している。最大連続加工ライン数ｊｃは、実施形態において、後述のステップＳＴ３５で最初にＹｅｓと判定するまではｊｃ＝３とし、それ以降ではｊｃ＝５とする。ステップＳＴ３１において、制御ユニット８０は、加工を実行したライン数のカウンタ値である加工実行ライン数ｉをｉ＝０として記憶する。制御ユニット８０は、インデックス量ａの補正をせずに連続して加工を実行したライン数のカウンタ値である連続加工実行ライン数ｊをｊ＝０として記憶する。

ステップＳＴ３２において、制御ユニット８０は、加工送りさせながら、レーザービーム照射ユニット２０でレーザービーム３０を照射して、分割予定ライン１０４の一つをレーザー加工させる。図７に示すフローチャートにおいて最初に実行するステップＳＴ３２では、制御ユニット８０は、アライメントステップＳＴ２で割り出された分割予定ライン１０４をレーザービーム照射ユニット２０にレーザー加工させる。ステップＳＴ３３において、制御ユニット８０は、加工実行ライン数ｉのカウンタ値を１つ増やして、ｉ＝ｉ＋１として記憶する。制御ユニット８０は、連続加工実行ライン数ｊのカウンタ値を１つ増やして、ｊ＝ｊ＋１として記憶する。

ステップＳＴ３４において、制御ユニット８０は、加工実行ライン数ｉが総加工ライン数ｉｅに達したか否かを判断する。制御ユニット８０は、加工実行ライン数ｉが総加工ライン数ｉｅに達したと判断した場合（ステップＳＴ３４；Ｙｅｓ）、図７に示すフローチャートの処理を終了する。制御ユニット８０は、加工実行ライン数ｉが総加工ライン数ｉｅに達していないと判断した場合（ステップＳＴ３４；Ｎｏ）、ステップＳＴ３５の処理を実行する。

ステップＳＴ３５において、制御ユニット８０は、連続加工実行ライン数ｊが最大連続加工ライン数ｊｃに達したか否かを判断する。制御ユニット８０は、連続加工実行ライン数ｊが最大連続加工ライン数ｊｃに達していないと判断した場合（ステップＳＴ３５；Ｎｏ）、ステップＳＴ３６の処理を実行する。制御ユニット８０は、連続加工実行ライン数ｊが最大連続加工ライン数ｊｃに達したと判断した場合（ステップＳＴ３５；Ｙｅｓ）、ステップＳＴ３７の処理を実行する。

ステップＳＴ３６において、制御ユニット８０は、割り出し送りユニット５０によって、登録ステップＳＴ１で登録したインデックス量ａでレーザービーム照射ユニット２０を割り出し送りさせる。制御ユニット８０は、ステップＳＴ３２の処理に戻り、連続加工実行ライン数ｊが最大連続加工ライン数ｊｃに達するか、連続加工実行ライン数ｊが最大連続加工ライン数ｊｃに達するまで、ステップＳＴ３２からステップＳＴ３５までの処理を繰り返し実行する。

ステップＳＴ３７において、制御ユニット８０は、連続加工実行ライン数ｊをｊ＝０にリセットして記憶すると、検出ステップＳＴ４および補正インデックス量算出ステップＳＴ５の処理を順番に実行する。図８は、図７の検出ステップＳＴ４および補正インデックス量算出ステップＳＴ５における被加工物１０１の要部を模式的に示す模式図である。検出ステップＳＴ４は、キーパターン１２０とキーパターン１２０から基準線６２までの第二距離１４０とを検出するステップである。補正インデックス量算出ステップＳＴ５は、第一距離１３０と第二距離１４０との差であるズレ量ｎと、ズレ量ｎに基づく補正値ｍを用いて補正インデックス量ｂ（図９参照）とを算出するステップである。

検出ステップＳＴ４では、まず、制御ユニット８０が、レーザー加工ステップＳＴ３の途中の所定のタイミングで、撮像ユニット６０に被加工物１０１の所定の撮像領域６１を撮像させる。所定のタイミングは、実施形態において、連続加工実行ライン数ｊが最大連続加工ライン数ｊｃに達した時である。

検出ステップＳＴ４では、次に、制御ユニット８０が、撮像ユニット６０から取得した撮像領域６１の撮像画像に基づいて、パターンマッチング等の処理によって、キーパターン１２０および最寄りの分割予定ライン１０４を検出する。制御ユニット８０は、撮像画像に基づいて、例えば、撮像領域６１内におけるキーパターン１２０の基準位置１２１の平面座標を算出する。

検出ステップＳＴ４では、次に、制御ユニット８０が、キーパターン１２０の基準位置１２１から撮像領域６１内に形成された基準線６２までの距離を第二距離１４０として検出する。図７に示すステップＳＴ３６において、分割予定ライン１０４間距離であるインデックス量ａによって割り出し送りしているため、第二距離１４０は、理論的には第一距離１３０と等しい。しかしながら、ステップＳＴ３２におけるレーザー加工で改質層１０８を形成することにより、被加工物１０１がＹ軸方向に膨張する。これにより、第二距離１４０は、第一距離１３０に対してズレ量ｎが生じる。

補正インデックス量算出ステップＳＴ５では、まず、制御ユニット８０が、登録ステップＳＴ１で登録された第一距離１３０と、検出ステップＳＴ４で検出された第二距離１４０との差を、ズレ量ｎとして算出する。ズレ量ｎは、割り出し送り毎に累積されるので、最大連続加工ライン数ｊｃが大きいほど大きくなる量である。

補正インデックス量算出ステップＳＴ５では、次に、制御ユニット８０が、ズレ量ｎに基づいて、補正値ｍを用いてインデックス量ａを補正した補正インデックス量ｂ（図９参照）を算出する。補正値ｍは、ズレ量ｎより大きく、許容されるズレ量以下の値である。補正インデックス量ｂは、実施形態において、登録したインデックス量ａから補正値ｍを加算した値である。補正値ｍは、実施形態において、ズレ量ｎの２倍の値である。

制御ユニット８０は、補正インデックス量算出ステップＳＴ５の処理を終了すると、補正レーザー加工ステップＳＴ６の処理を実行する。図９は、図７の補正レーザー加工ステップＳＴ６を含むレーザー加工ステップＳＴ３における被加工物１０１の要部を模式的に示す模式図である。補正レーザー加工ステップＳＴ６は、補正インデックス量ｂで割り出し送りをした後、加工送りしながら、レーザービーム照射ユニット２０でレーザービーム３０を照射して、分割予定ライン１０４の一つをレーザー加工するステップである。

上述のとおり、最大連続加工ライン数ｊｃは、実施形態において、図７に示すステップＳＴ３５で最初にＹｅｓと判定するまではｊｃ＝３とし、それ以降ではｊｃ＝５とする。すなわち、実施形態では、最初に三ライン加工すると、検出ステップＳＴ４から補正レーザー加工ステップＳＴ６までを実行し、次からは三ライン加工する毎に検出ステップＳＴ４から補正レーザー加工ステップＳＴ６までを実行する。

レーザー加工ステップＳＴ３において、最初にレーザー加工する分割予定ライン１０４－１では、アライメントステップＳＴ２の直後であるため、撮像ユニット６０の基準線６２と分割予定ライン１０４－１の中心１２２とが一致している。分割予定ライン１０４－１のレーザー加工によって、被加工物１０１がＹ軸方向に膨張するので、隣接する分割予定ライン１０４－２との距離である加工後分割ライン間距離ｃは、インデックス量ａより大きくなる。したがって、ニ番目にレーザー加工する分割予定ライン１０４－２では、撮像ユニット６０の基準線６２が分割予定ライン１０４－２の中心１２２に対してＹ軸方向に遠ざかる。さらに、三番目にレーザー加工する分割予定ライン１０４－３では、撮像ユニット６０の基準線６２が分割予定ライン１０４－３の中心１２２に対してＹ軸方向に遠ざかり累積したズレ量ｎが生じる。分割予定ライン１０４を三ライン加工したので、制御ユニット８０は、上述した検出ステップＳＴ４および補正インデックス量算出ステップＳＴ５と、補正レーザー加工ステップＳＴ６とを順に実行する。

補正レーザー加工ステップＳＴ６では、まず、制御ユニット８０が、割り出し送りユニット５０によって、補正インデックス量算出ステップＳＴ５で算出した補正インデックス量ｂでレーザービーム照射ユニット２０を割り出し送りさせる。実施形態において、補正インデックス量ｂは、インデックス量ａにズレ量ｎの２倍の値である補正値ｍを加算した量である。すなわち、四番目にレーザー加工する分割予定ライン１０４－４では、撮像ユニット６０の基準線６２が分割予定ライン１０４－４の中心１２２に対してＹ軸方向かつ分割予定ライン１０４－３でのズレ方向とは逆方向にズレ量ｎを生じさせる。補正レーザー加工ステップＳＴ６では、次に、制御ユニット８０が、加工送りさせながら、レーザービーム照射ユニット２０でレーザービーム３０を照射して、分割予定ライン１０４－４をレーザー加工させる。制御ユニット８０は、補正レーザー加工ステップＳＴ６の処理を終了すると、図７に示すレーザー加工ステップＳＴ３のステップＳＴ３３の処理に戻る。

レーザー加工ステップＳＴ３では、次に、制御ユニット８０が、割り出し送りユニット５０によって、登録ステップＳＴ１で登録したインデックス量ａでレーザービーム照射ユニット２０を割り出し送りさせる。五番目にレーザー加工する分割予定ライン１０４－５では、撮像ユニット６０の基準線６２が分割予定ライン１０４－５の中心１２２に対してＹ軸方向に近付く。さらに、六番目にレーザー加工する分割予定ライン１０４－６では、撮像ユニット６０の基準線６２と分割予定ライン１０４－６の中心１２２とが一致する。以降は、図９に示す分割予定ライン１０４－２から１０４－６までと同様にズレが生じ、分割予定ライン１０４－３と同様にズレ量ｎが生じたタイミングで、補正インデックス量ｂで割り出し送りされる。

以上説明したように、実施形態に係るレーザー加工方法は、ズレ量ｎより大きく、許容されるズレ量以下の値である補正値ｍを用いてインデックス量ａを補正インデックス量ｂに補正する。すなわち、補正によって、撮像ユニット６０の基準線６２に分割予定ライン１０４の中心１２２を一致させるのではなく、逆方向にズレ量ｎを生じさせる。これにより、従来のカット位置ズレの補正方法と比較して、ズレ量ｎに対する補正回数を減らすことができるので、生産性の向上に貢献する。また、従来と同じ補正回数では、従来よりもズレ量ｎを小さく収めることができるので、加工品質を向上させることができる。

〔変形例〕
本発明の変形例に係るレーザー加工方法について、図面に基づいて説明する。変形例のレーザー加工方法は、実施形態のレーザー加工方法と比較して、補正値ｍ１、ｍ２、補正インデックス量ｂ１、ｂ２、および補正のタイミングが相違する。図１０は、変形例に係る補正レーザー加工ステップＳＴ６を含むレーザー加工ステップＳＴ３における被加工物１０１の要部を模式的に示す模式図である。変形例において、最大連続加工ライン数ｊｃは、ｊｃ＝３とする。すなわち、変形例では、三ライン加工する毎に検出ステップＳＴ４から補正レーザー加工ステップＳＴ６までを実行する。

分割予定ライン１０４－１、１０４－２、１０４－３の加工方法は、実施形態と同様であるため、説明を省略する。補正レーザー加工ステップＳＴ６では、まず、制御ユニット８０が、割り出し送りユニット５０によって、補正インデックス量算出ステップＳＴ５で算出した補正インデックス量ｂ１でレーザービーム照射ユニット２０を割り出し送りさせる。補正インデックス量ｂ１は、インデックス量ａに補正値ｍ１を加算した量である。補正値ｍ１は、変形例において、ズレ量ｎの３／２倍の値である。すなわち、四番目にレーザー加工する分割予定ライン１０４－４では、撮像ユニット６０の基準線６２が分割予定ライン１０４－４の中心１２２に対してＹ軸方向かつ分割予定ライン１０４－３でのズレ方向とは逆方向にズレ量ｎの半分の量であるｎ／２のズレ量を生じさせる。補正レーザー加工ステップＳＴ６では、次に、制御ユニット８０が、加工送りさせながら、レーザービーム照射ユニット２０でレーザービーム３０を照射して、分割予定ライン１０４－４をレーザー加工させる。制御ユニット８０は、補正レーザー加工ステップＳＴ６の処理を終了すると、図７に示すレーザー加工ステップＳＴ３のステップＳＴ３３の処理に戻る。

レーザー加工ステップＳＴ３では、次に、制御ユニット８０が、割り出し送りユニット５０によって、登録ステップＳＴ１で登録したインデックス量ａでレーザービーム照射ユニット２０を割り出し送りさせる。五番目にレーザー加工する分割予定ライン１０４－５では、撮像ユニット６０の基準線６２と分割予定ライン１０４－５の中心１２２とが一致する。六番目にレーザー加工する分割予定ライン１０４－６では、撮像ユニット６０の基準線６２が分割予定ライン１０４－６の中心１２２に対してＹ軸方向に遠ざかり、最初に検出したズレ量ｎの半分の量であるｎ／２のズレ量が生じる。分割予定ライン１０４をさらに三ライン加工したので、制御ユニット８０は、上述した検出ステップＳＴ４および補正インデックス量算出ステップＳＴ５と、補正レーザー加工ステップＳＴ６とを順に実行する。

二回目以降の補正レーザー加工ステップＳＴ６では、まず、制御ユニット８０が、割り出し送りユニット５０によって、補正インデックス量算出ステップＳＴ５で算出した補正インデックス量ｂ２でレーザービーム照射ユニット２０を割り出し送りさせる。補正インデックス量ｂ２は、インデックス量ａに補正値ｍ２を加算した量である。補正値ｍ２は、変形例において、ズレ量ｎと等しい値である。すなわち、七番目にレーザー加工する分割予定ライン１０４－７では、撮像ユニット６０の基準線６２が分割予定ライン１０４－７の中心１２２に対してＹ軸方向かつ分割予定ライン１０４－６でのズレ方向とは逆方向にズレ量ｎの半分の量であるｎ／２のズレ量を生じさせる。補正レーザー加工ステップＳＴ６では、次に、制御ユニット８０が、加工送りさせながら、レーザービーム照射ユニット２０でレーザービーム３０を照射して、分割予定ライン１０４－７をレーザー加工させる。制御ユニット８０は、補正レーザー加工ステップＳＴ６の処理を終了すると、図７に示すレーザー加工ステップＳＴ３のステップＳＴ３３の処理に戻る。以降は、図１０に示す分割予定ライン１０４－５から１０４－７までと同様にズレが生じ、分割予定ライン１０４－６と同様に最初に検出したズレ量ｎの半分の量であるｎ／２のズレ量が生じたタイミングで、補正インデックス量ｂ２で割り出し送りされる。

以上説明したように、変形例に係るレーザー加工方法は、初回の補正値ｍ１および補正インデックス量ｂ１と、二回目以降の補正値ｍ２および補正インデックス量ｂ２とがそれぞれ異なる。より詳しくは、変形例に係るレーザー加工方法は、初回の補正値ｍ１をズレ量ｎの３／２倍の値とし、二回目以降の補正値ｍ２をズレ量ｎと等しい値としている。これにより、初回に検出したズレ量ｎを除き、ズレ量がｎ／２以下に収めることができるので、加工品質を向上させることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、一回目の補正値を３ｎ／２とし、二回目以降の補正値を２ｎとする等、一回目の補正値および二回目の補正値は、本発明の要旨を満たす範囲で適宜変更してもよい。また、初回に検出されたズレ量ｎに基づいて、二回目以降の補正の頻度を設定してもよい。また、同形状の被加工物１０１を連続してレーザー加工する場合、登録ステップＳＴ１は、一枚目の被加工物１０１でのみ行い、二枚目以降では省略してもよい。また、同形状の被加工物１０１を連続してレーザー加工する場合、一枚目で検出されたズレ量ｎに基づいて、二枚目以降で最初に補正するまでの最大連続加工ライン数ｊｃまたは補正の頻度を設定してもよい。

１ レーザー加工装置
１０ チャックテーブル
２０ レーザービーム照射ユニット
３０ レーザービーム
３１ 集光点
４０ 加工送りユニット
５０ 割り出し送りユニット
６０ 撮像ユニット
６１ 撮像領域
６２ 基準線
７０ 表示ユニット
８０ 制御ユニット
１００ フレームユニット
１０１ 被加工物
１０２ 基板
１０３ 表面
１０４ 分割予定ライン
１０５ デバイス
１０６ 機能層
１０７ 裏面
１０８ 改質層
１０９ チップ
１２０ キーパターン
１２１ 基準位置
１２２ 中心
１３０ 第一距離
１４０ 第二距離
ａ インデックス量
ｂ、ｂ１、ｂ２ 補正インデックス量
ｃ 加工後分割ライン間距離
ｎ ズレ量
ｍ、ｍ１、ｍ２ 補正値

Claims (2)

1. 表面に複数の分割予定ラインが設定された被加工物を該分割予定ラインに沿ってレーザー加工するレーザー加工方法であって、
   被加工物上の所定領域をキーパターンとして登録すると共に、該キーパターンから最寄りの分割予定ラインまでの距離を第一距離として登録し、該分割予定ライン間の距離をインデックス量として登録する登録ステップと、
   撮像ユニットで該被加工物の所定の撮像領域を撮像して該キーパターンおよび最寄りの分割予定ラインを検出するとともに、該分割予定ラインの中心と該撮像領域内に形成された基準線とが重なるように位置付けるアライメントステップと、
   該アライメントステップで割り出された該分割予定ラインにレーザービーム照射ユニットでレーザービームを照射しながら該被加工物と該レーザービーム照射ユニットとを相対的に加工送りすることで該分割予定ラインの一つをレーザー加工し、該被加工物と該レーザービーム照射ユニットとを該登録ステップで登録されたインデックス量で相対的に割り出し送りしてから該被加工物と該レーザービーム照射ユニットとを相対的に加工送りすることで被加工物を該複数の分割予定ラインに沿ってレーザー加工するレーザー加工ステップと、
   を含み、
   該レーザー加工ステップの途中の所定のタイミングで、該撮像ユニットで該被加工物の所定の撮像領域を撮像して該キーパターンおよび最寄りの分割予定ラインを検出し、該キーパターンから該撮像領域内に形成された該基準線までの距離を第二距離として検出する検出ステップと、
   登録されている第一距離と検出した第二距離との差をズレ量として算出し、該ズレ量に基づいて該インデックス量を補正した補正インデックス量を算出する補正インデックス量算出ステップと、
   該被加工物と該レーザービーム照射ユニットとを該補正インデックス量で相対的に割り出し送りして該分割予定ラインに沿ってレーザー加工する補正レーザー加工ステップと、
   をさらに有し、
   該補正インデックス量算出ステップでは、算出した該ズレ量より大きくかつ許容される最大ズレ量以下の値である補正値を用いてインデックス量を補正することを特徴とする、
   レーザー加工方法。
2. 該補正インデックス量は、登録したインデックス量から前記補正値を加算した値であることを特徴とする、
   請求項１に記載のレーザー加工方法。

Images