JP2005152970A - レーザー加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物の表面に平行に形成された複数のストリートに対して同時にレーザー光線を照射することにより生産性を向上することができるレーザー加工装置を提供する。
【解決手段】チャックテーブル３６と、レーザー光線照射手段５と、チャックテーブル３６とレーザー光線照射手段５を加工送り方向に相対移動する加工送り手段３７と、チャックテーブル３６と該レーザー光線照射手段５を加工送り方向と直角な割り出し送り方向に相対移動する割り出し送り手段３８とを具備するレーザー加工装置であって、レーザー光線照射手段５は、レーザー光線発振手段と、所定の間隔をもって配設された複数の対物集光レンズ５４を備えレーザー光線発振手段が発したレーザー光線を複数の対物集光レンズ５４を通して被加工物に照射するレーザーヘッド５５と、複数の対物集光レンズの割り出し方向における光軸間距離を調整するための光軸間距離調整手段とを具備している。
【選択図】図１

Description

本発明は、表面に複数の加工予定ラインが平行に形成された板状物にレーザー光線を照射して所定の加工を施す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等の回路（素子）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回路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、サファイヤ基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体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発光ダイオード、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。

上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われている。この切削装置は、半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の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を切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる切削送り手段とを具備している。切削手段は、回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードおよび回転スピンドルを回転駆動する駆動機構を備えたスピンドルユニットを含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径３μｍ程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって基台に固定し厚さ２０μｍ程度に形成されている。

しかるに、サファイヤ基板、炭化珪素基板等はモース硬度が高いため、上記切削ブレードによる切断は必ずしも容易ではない。更に、切削ブレードは２０μｍ程度の厚さを有するため、デバイスを区画するストリートとしては幅が５０μｍ程度必要となる。このため、例えば大きさが３００μｍ×３００μｍ程度のデバイスの場合には、ストリートが占める面積比率が大きく、生産性が低いという問題がある。

一方、近年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赤外光領域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変質層を連続的に形成し、この変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り、ストリートの幅を小さくすることが可能となる。（例えば、特許文献１参照。）
特開平２００２−１９２３７０号公報

而して、被加工物の内部にストリートに沿って形成する変質層の厚さは被加工物の厚さに対する割合が大きい程望ましく、被加工物の一方の面から他方の面に渡って変質層が形成されることがより好ましい。しかるに、１回のレーザー光線の照射によって形成することができる変質層の厚さは２０〜３０μｍ程度であり、被加工物の一方の面から他方の面に渡って変質層を形成するためには同一のストリートに対してレーザー光線の集光点を段階的に変位させてレーザー光線照射工程を複数回実施する必要があり、生産性の面で必ずしも満足し得るものではない。

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、被加工物の表面に平行に形成された複数のストリートに対して同時にレーザー光線を照射することにより生産性を向上することができるレーザー加工装置を提供することにある。

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保持面を備えた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を加工送り方向に相対移動する加工送り手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段を該加工送り方向と直角な割り出し送り方向に相対移動する割り出し送り手段と、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、レーザー光線発振手段と、所定の間隔をもって配設された複数の対物集光レンズを備え該レーザー光線発振手段が発したレーザー光線を該複数の対物集光レンズを通して被加工物に照射するレーザーヘッドと、該複数の対物集光レンズの該割り出し方向における光軸間距離を調整するための光軸間距離調整手段とを具備している、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。

上記レーザーヘッドは上記チャックテーブルの保持面に対して平行な面内で回動可能に構成されており、上記光軸間距離調整手段はレーザーヘッドを所定角度回動することにより複数の対物集光レンズの割り出し方向における光軸間距離を調整する。上記光軸間距離調整手段は、レーザーヘッドに装着された環状の被駆動歯車と、該被駆動歯車と噛み合う駆動歯車を装着したパルスモータとを具備している。

また、上記レーザーヘッドは、上記レーザー光線発振手段が発したレーザー光線を複数の対物集光レンズに向けて分光する分光手段を備えている。

本発明においては、被加工物にレーザー光線を照射するレーザーヘッドは複数の集光器を備えているので、被加工物に形成された複数のストリートに沿って同時にレーザー加工を施すことができ、生産性を向上することができる。また、複数の集光器の割り出し方向における光軸間距離は光軸間距離調整手段によって調整することができるため、ストリートの間隔が異なる種々の被加工物にも対応することができる。

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に示された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で示す割り出し送り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、該レーザー光線ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す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一の滑動ブロック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３６１ａを備えた吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１上に板状の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。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で示す加工送り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の出力軸に図示しない減速装置を介して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、第一の滑動ブロック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で示す割り出し送り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で示す割り出し送り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の出力軸に図示しない減速装置を介して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で示す割り出し送り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で示す割り出し送り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に沿って割り出し送り方向である矢印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、該雄ねじロッド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の出力軸に図示しない減速装置を介して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。

図示の実施形態の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５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられ上記チャックテーブル３６の被加工物保持面３６１ａに対して垂直な方向（矢印Ｚで示す方向）に延びる一対の案内レール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、チャックテーブル３６の被加工物保持面３６１ａに対して垂直な矢印Ｚで示す方向に移動可能に支持される。

図示のレーザー光線照射手段５２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５２１を含んでいる。ケーシング５２１内には図２に示すようにパルスレーザー光線発振手段５２２と伝送光学系５２３とが配設されている。パルスレーザー光線発振手段５２２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５２２ａと、これに付設された繰り返し周波数設定手段５２２ｂとから構成されている。伝送光学系５２３は、ビームスプリッタの如き適宜の光学要素を含んでいる。また、図示のレーザー光線照射手段５２は、上記伝送光学系５２３を介して伝達されたレーザー光線を被加工物に照射する集光手段５３を具備している。この集光手段５３は、組レンズ機構５４と該組レンズ機構５４に接続して配設されたレーザーヘッド５５とからなっている。組レンズ機構５４は、組レンズから構成される集光レンズ（図示せず）を収容したレンズホルダー５４１（図３参照）を備えており、このレンズホルダー５４１が上記ケーシング５２１の先端部に装着されている。

レーザーヘッド５５は、図３および図４に示すように上記レンズホルダー５４１の底壁５４２に装着されるヘッドケース５６を具備している。このヘッドケース５６は円筒状に形成され、上壁５６１と底壁５６２および周壁５６３とからなっている。上壁５６１の中心部には、上記組レンズ機構５４から送られるレーザー光線を通す開口５６１ａが設けられている。また、上壁５６１には開口５６１ａの周縁から上方に突出して設けられた円筒状に被支持部５６１ｂが設けられており、該被支持部５６１ｂの外周に軸受５６０が装着されている。この軸受５６０を介して上記レンズホルダー５４１の底壁５４２に設けられた支持部５４３に装着することにより、ヘッドケース５６は上記チャックテーブル３６の被加工物保持面３６１ａに対して平行な面内で回動可能に支持される。ヘッドケース５６を構成する底壁５６２には、中心を通る直線上に所定の間隔をおいて複数（図示の実施形態においては４個）のレンズ装着穴５６２ａ、５６２ｂ、５６２ｃ、５６２ｄが設けられている。なお、図示の実施形態においては、レンズ装着穴５６２ｂは上記上壁５６１に設けられた開口５６１ａの直下位置に設けられている。このレンズ装着穴５６２ａ、５６２ｂ、５６２ｃ、５６２ｄには、それぞれ対物集光レンズ５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄが装着されている。

このように構成されたヘッドケース５６内には、上壁５６１に設けられた開口５６１ａを通して入光されるレーザー光線を上記複数（図示の実施形態においては４個）の対物レンズ５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄに向けて分光する分光手段５８が配設されている。この分光手段５８は、上記開口５６１ａの下側に配設された第１のハーフミラー５８１と、該第１のハーフミラー５８１と同一高さ位置において上記対物集光レンズ５７ｃ直上位置に配設された第２のハーフミラー５８２と、該第２のハーフミラー５８２と同一高さ位置において上記対物集光レンズ５７ｄ直上位置に配設された第１のミラー５８３と、上記第１のハーフミラー５８１と対物集光レンズ５７ｂとの間に配設された第３のハーフミラー５８４と、該第３のハーフミラー５８４と同一高さ位置において上記対物集光レンズ５７ａの直上位置に配設された第２のミラー５８５とからなっている。このように構成された分光手段５８は、ヘッドケース５６の上壁５６１に設けられた開口５６１ａを通して入光されるレーザー光線を上記各ハーフミラーおよび各ミラーによって４分の１（１／４）に分光され上記各対物集光レンズ５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄに送られる。

上記パルスレーザー光線発振手段５２２から発振されたレーザー光線は、伝送光学系５２３および組レンズ機構５４を介してレーザーヘッド５５に至り、該レーザーヘッド５５の上記各対物集光レンズ５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄから上記チャックテーブル３６に保持される被加工物に所定の集光スポット径Ｄで照射される。この集光スポット径Ｄは、図５に示すようにガウス分布を示すパルスレーザー光線が対物集光レンズ５７（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）を通して照射される場合、Ｄ（μｍ）＝４×λ×ｆ／（π×Ｗ）、ここでλはパルスレーザー光線の波長（μｍ）、Ｗは対物集光レンズ５７（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）に入射されるパルスレーザー光線の直径（ｍｍ）、ｆは対物集光レンズ５７（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）の焦点距離（ｍｍ）、で規定される。

図３および図４に戻って説明を続けると、図示のレーザー光線照射手段５２は、上記各対物集光レンズ５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄの割り出し方向（図１において矢印Ｙで示す方向）における光軸間距離を調整するための光軸間距離調整手段５９を具備している。光軸間距離調整手段５９は、上記レンズホルダー５４１に装着されたパルスモータ５９１と、該パルスモータ５９１の駆動軸５９１ａに装着された駆動歯車５９２と、上記ヘッドケース５６の周壁５６３の外周面に装着され上記駆動歯車５９２と噛み合う環状の被駆動歯車５９３とからなっている。このように構成された光軸間距離調整手段５９は、パルスモータ５９１を駆動すると駆動歯車５９２および被駆動歯車５９３を介してヘッドケース５６を回動する。ここで、上記各対物集光レンズ５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄの割り出し方向における光軸間距離の調整について図６および図７を参照して説明する。図６に示すようにヘッドケース５６に配設された上記各対物集光レンズ５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄが矢印Ｙで示す割り出し方向と平行に位置付けられている状態においては、各レンズの割り出し方向Ｙの光軸間距離がＬ１で最も長い。図６で示す状態から光軸間距離調整手段５９を作動して図７で示すようにヘッドケース５６を矢印で示す方向に所定角度（θ）回動すると、ヘッドケース５６に配設された上記各対物集光レンズ５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄの割り出し方向Ｙの光軸間距離はＬ２となり、上記Ｌ１より短くなる。従って、ヘッドケース５６の回動角度を適宜設定することにより対物集光レンズ５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄの割り出し方向Ｙの光軸間距離を調整することができる。

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５２を構成するケーシング５２１の前端部には、撮像手段６が配設されている。この撮像手段６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６０を具備している。集光点位置調整手段６０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６０２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ６０２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびレーザ光線照射手段５２を案内レール４２３、４２３に沿って上記チャックテーブル３６の被加工物保持面３６１ａに対して垂直な矢印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６０２を正転駆動することによりレーザビーム照射手段５２を上方に移動し、パルスモータ６０２を逆転駆動することによりレーザビーム照射手段５２を下方に移動するようになっている。従って、集光点位置調整手段５３は、ケーシング５２１の先端に取り付けられたレーザーヘッド５５から照射されるレーザー光線の集光点位置を調整することができる。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は以上のように構成されており、以下図８に示す半導体ウエーハ１０を加工する動作について主に図１を参照して説明する。
図８に示す半導体ウエーハ１０は、シリコンウエーハからなる半導体基板の表面１０ａに格子状に配列された複数のストリート１０１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等の回路１０２が形成されている。このような半導体ウエーハ１０をストリート１０１に沿ってレーザー加工するには、上記レーザー光線照射手段５２を構成するレーザーヘッド５５のヘッドケース５６に配設された対物集光レンズ５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄの間隔を半導体ウエーハ１０のストリート１０１の間隔（設計値の寸法）と一致するように上記光軸間距離調整手段５９によって調整しておく。上記半導体ウエーハ１０は、裏面１０ｂを上側にしてチャックテーブル３６上に載置され吸引保持される。半導体ウエーハ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の作動により案内レール３１、３１に沿って移動せしめられレーザー光線照射ユニット５に配設された撮像手段６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６の直下に位置付けられると、撮像手段６および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ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６および制御手段は、半導体ウエーハ１０の所定方向に形成されているストリート１０１と、ストリート１０１に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射ユニット５を構成するレーザーヘッド５５のヘッドケース５６に配設された対物集光レンズ５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄ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、半導体ウエーハ１０に形成されている上記所定方向に対して直角に延びるストリート１０１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、半導体ウエーハ１０のストリート１０１が形成されている表面１０ａは下側に位置しているが、撮像手段６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、裏面１０ｂから透かしてストリート１０１を撮像することができる。

以上のようにしてチャックテーブル３６上に保持されている半導体ウエーハ１０に形成されているストリート１０１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、チャックテーブル３６をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２を構成するレーザーヘッド５５の対物集光レンズ５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄが位置するレーザー光線照射領域に移動し、図９に示すように半導体ウエーハ１０に形成されている所定のストリート１０１の一端（図９において左端）に位置付ける。次に、レーザー光線照射手段５２を作動し、レーザーヘッド５５の対物集光レンズ５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄから透過性を有するパルスレーザー光線を照射しつつ図１０の（ａ）で示すようにチャックテーブル３６即ち半導体ウエーハ１０を矢印Ｘ１で示す方向に所定の送り速度で移動せしめる。そして、図１０の（ｂ）で示すようにレーザーヘッド５５の対物レンズ５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄの照射位置がストリート１０１の他端（図１０の（ｂ）において右端）の位置に達したら、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即ち半導体ウエーハ１０の移動を停止する。このレーザー光線照射工程においては、パルスレーザー光線の集光点Ｐをウエーハ１０の表面１０ａ（下面）付近に合わせることにより、表面１０ａ（下面）から内部に向けて変質層１１０が形成される。このように、図示の実施形態においては、レーザーヘッド５５の４個の対物集光レンズ５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄから照射されるパルスレーザー光線によって加工するので、ウエーハ１０の内部には４本のストリート１０１に沿って同時に変質層１１０を形成することができ、生産性を向上することができる。また、図示の実施形態においては、レーザーヘッド５５はパルスレーザー光線発振手段５２２が発したレーザー光線を複数の対物集光レンズ５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄに向けて分光する分光手段５８を備えているので、レーザー光線発振手段が１個でよく、装置の小型化が図れるとともに、安価なレーザー加工装置を得ることができる。

なお、上記レーザー光線照射工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
レーザー ；Ｎｄ：ＹＶＯ４ パルスレーザー
波長 ；１０６４ｎｍ
パルスエネルギー ；４０μＪ
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
パルス幅 ；２５ｎｓ
集光スポット径 ；φ１μｍ
集光点のピークパワー密度；２．０×１０Ｅ１１Ｗ／ｃｍ^２
加工送り速度 ；１００ｍｍ／秒

なお、半導体ウエーハ１０の厚さが厚い場合には、図１１に示すように集光点Ｐを段階的に変えて上述したレーザー光線照射工程を複数回実行することにより、半導体ウエーハ１０の内部に分割予定ライン１０１に沿って表面２ａから裏面２ｂに渡って変質層１１０を形成する。

上述したように所定の４本のストリート１０１に沿ってレーザー光線照射工程を実行したら、チャックテーブル３６従ってこれに保持されている半導体ウエーハ１０を矢印Ｙで示す割り出し送り方向にストリート１０１の間隔の４倍に相当する量を割り出し送りし（割り出し送り工程）、上記レーザー光線照射工程を遂行する。このようにして所定方向に延在する全てのストリート１０１についてレーザー光線照射工程および割り出し送り工程を遂行したならば、チャックテーブル３６従ってこれに保持されている半導体ウエーハ１０を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して直角に延びる方向に形成されている各ストリート１０１に沿って上記レーザー光線照射工程および割り出し送り工程を実行することにより、半導体ウエーハ１０の全てのストリート１０１に変質層１１０を形成することができる。

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波長が１０６４ｎｍのレーザー光線を用いた例を示したが、例えばウエーハの表面に低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）が形成されている場合にＬｏｗ−ｋ膜をストリートに沿って除去する加工においては、レーザー光線の波長は３５５ｎｍが選択される。また、上述した実施形態においては分光手段によってレーザー光線発振手段が発したレーザー光線を４つに分光する例を示したが、これに限るものではない。

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光線照射手段の構成を簡略に示すブロック図。 図１に示すレーザー加工装置に装備されるレーザ光線照射手段を構成する集光手段の斜視図。 図３に示す集光手段を構成するレーザーヘッドの断面図。 パルスレーザー光線の集光スポット径を説明するための簡略図。 図３に示すレーザーヘッドに配設された複数の対物集光レンズの割り出し方向の光軸間距離を示す説明図。 図３に示すレーザーヘッドに配設された複数の対物集光レンズの割り出し方向の光軸間距離を変更した状態を示す説明図。 被加工物としての半導体ウエーハの斜視図。 図３に示すレーザーヘッド複数の対物集光レンズの位置に被加工物に形成されたストリートを位置付けた状態を示す説明図。 図１に示すレーザー加工装置の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商社工程を実施している状態を示す説明図。 被加工物の内部に変質層を積層して形成した状態を示す説明図。

符号の説明

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
５：レーザー光線照射ユニット
５１：ユニットホルダ
５２：レーザー光線照射手段
５２２：パルスレーザー光線発振手段
５２３：伝送光学系
５３：集光手段
５４：組レンズ機構
５４１：レンズホルダー
５５：レーザーヘッド
５６：ヘッドケース
５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄ：対物集光レンズ
５８：分光手段
５９：光軸間距離調整手段
６０：集光点位置調整手段
１０：半導体ウエーハ（被加工物）

Claims (4)

1. 被加工物を保持する保持面を備えた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を加工送り方向に相対移動する加工送り手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段を該加工送り方向と直角な割り出し送り方向に相対移動する割り出し送り手段と、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、レーザー光線発振手段と、所定の間隔をもって配設された複数の対物集光レンズを備え該レーザー光線発振手段が発したレーザー光線を該複数の対物集光レンズを通して被加工物に照射するレーザーヘッドと、該複数の対物集光レンズの該割り出し方向における光軸間距離を調整するための光軸間距離調整手段とを具備している、
   ことを特徴とするレーザー加工装置。
2. 該レーザーヘッドは該チャックテーブルの該保持面に対して平行な面内で回動可能に構成されており、該光軸間距離調整手段はレーザーヘッドを所定角度回動することにより該複数の対物集光レンズの該割り出し方向における光軸間距離を調整する、請求項１記載のレーザー加工装置。
3. 該光軸間距離調整手段は、該レーザーヘッドに装着された環状の被駆動歯車と、該被駆動歯車と噛み合う駆動歯車を装着したパルスモータとを具備している、請求項２記載のレーザー加工装置。
4. 該レーザーヘッドは、該レーザー光線発振手段が発したレーザー光線を該複数の対物集光レンズに向けて分光する分光手段を備えている、請求項１から３のいずれかに記載のレーザー加工装置。

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