JP2008290086A - レーザー加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２本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に保持された被加工物Ｗとレーザー光線照射手段と加工送り手段とを具備するレーザー加工装置において、レーザー光線発振手段６１からのレーザー光線を第１のレーザー光線６６ａと第２のレーザー光線６６ｂとに分光するビームスプリッター６３と、これら二本のレーザー光線を集光する集光レンズ６４１と、第１のレーザー光線および第２のレーザー光線を集光レンズに向けて導くプリズム６５と、第１のレーザー光線をプリズムに導く第１の角度可変ミラー手段６９ａと、第２のレーザー光線をプリズムに導く第２の角度可変ミラー手段６９ｂと、第１の光路または第２の光路に配設され第１のレーザー光線または第２のレーザー光線の一方の偏光面の方向を他方の偏光面の方向に一致させる１／２波長板７０とを具備している。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウエーハ等のウエーハに形成されたストリートに沿ってレーザー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等のデバイスを形成する。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デバイスが形成された領域を分割して個々のデバイスを製造している。また、サファイヤ基板や炭化珪素(SiC)基板の表面にフォトダイオード等の受光素子やレーザーダイオード等の発光素子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フォトダイオード、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ウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに形成されたストリートに沿って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、このレーザー加工溝に沿って破断する方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
特開平１０−３０５４２０号公報

而して、デバイスの小型化により、ウエーハに形成されるデバイスの数が増加するとストリートの本数が増加するため、ストリートに沿ってレーザー光線を照射する回数が増加する。従って、ストリートに沿って効率よくレーザー加工を施すことができるレーザー加工装置が望まれている。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、２本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とを相対的に加工送りする加工送り手段と、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によって発振されたレーザー光線を第１の偏光面を有する第１のレーザー光線と該第１の偏光面と直交する第２の偏光面を有する第２のレーザー光線とに分光するビームスプリッターと、該ビームスプリッターによって分光された該第１のレーザー光線および該第２のレーザー光線を集光する集光レンズと、該ビームスプリッターと該集光レンズとの間に配設され該ビームスプリッターによって分光された該第１のレーザー光線および該第２のレーザー光線を該集光レンズに向けて導くプリズムと、該ビームスプリッターによって分光された該第１のレーザー光線を該プリズムに導く第１の光路に配設され該第１のレーザー光線を該プリズムに導く角度を変更する第１の角度可変ミラー手段と、該ビームスプリッターによって分光された該第２のレーザー光線を該プリズムに導く第２の光路に配設され該第２のレーザー光線を該プリズムに導く角度を変更する第２の角度可変ミラー手段と、該第１の光路または該第２の光路に配設され該第１のレーザー光線の第１の偏光面または該第２のレーザー光線の第２の偏光面の一方の偏光面の方向を他方の偏光面の方向に一致させるλ／２波長板と、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。

上記プリズムと集光レンズとの間にロータリーλ／２波長板が配設されていることが望ましい。

本発明におけるレーザー加工装置によれば、ビームスプリッターによって分光された第１のレーザー光線および第２のレーザー光線によって同時に２つのレーザー加工を施すことができるので、生産性を向上させることができる。しかも、本発明におけるレーザー加工装置によれば、第１のレーザー光線と第２のレーザー光線はそれぞれ第１の角度可変ミラー手段と第２の角度可変ミラー手段によって照射位置の間隔を変更することができるので、被加工物の加工位置に対応して同時に２つのレーザー加工を施すことができる。更に、本発明におけるレーザー加工装置によれば、ビームスプリッターによって分光された第１のレーザー光線または第２のレーザー光線はλ／２波長板によって第１のレーザー光線または第２のレーザー光線の一方の偏光面の方向を他方の偏光面の方向に一致させられるので、第１のレーザー光線と第２のレーザー光線の加工性能が同一となるため、同時に同一の２つの加工を施すことができる。

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、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と、該静止基台２に矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）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（X軸方向）と直角な矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）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（Z軸方向）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で示す加工送り方向（X軸方向）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で示す加工送り方向（X軸方向）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で示す割り出し送り方向（Y軸方向）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カバーテーブル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た吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１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。なお、チャックテーブル３６には、後述する環状のフレームを固定するためのクランプ３６２が配設されている。

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で示す割り出し送り方向（Y軸方向）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で示す加工送り方向（X軸方向）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（X軸方向）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（X軸方向）に移動せしめられる。

図示の実施形態におけるレーザー加工機は、上記チャックテーブル３６の加工送り量を検出するための加工送り量検出手段３７４を備えている。加工送り量検出手段３７４は、案内レール３１に沿って配設されたリニアスケール３７４aと、第１の滑動ブロック３２に配設され第１の滑動ブロック３２とともにリニアスケール３７４aに沿って移動する読み取りヘッド３７４bとからなっている。この送り量検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bは、図示に実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量を検出する。従って、加工送り量検出手段３７４は、チャックテーブル３６のX軸方向位置を検出するX軸方向位置検出手段として機能する。なお、上記加工送り手段３７の駆動源としてパルスモータ３７２を用いた場合には、パルスモータ３７２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量を検出することもできる。また、上記加工送り手段３７の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量を検出することもできる。

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（Y軸方向）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（Y軸方向）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３７２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１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（Y軸方向）に移動せしめられる。

図示の実施形態におけるレーザー加工機は、上記第２の滑動ブロック３３の割り出し加工送り量を検出するための割り出し送り量検出手段３８４を備えている。割り出し送り量検出手段３８４は、案内レール３２２に沿って配設されたリニアスケール３８４aと、第２の滑動ブロック３３に配設され第２の滑動ブロック３３とともにリニアスケール３８４aに沿って移動する読み取りヘッド３８４bとからなっている。この送り量検出手段３８４の読み取りヘッド３８４bは、図示に実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量を検出する。従って、割り出し送り量検出手段３８４は、チャックテーブル３６のY軸方向位置を検出するY軸方向位置検出手段として機能する。なお、上記割り出し送り手段３８の駆動源としてパルスモータ３７２を用いた場合には、パルスモータ３７２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量を検出することもできる。また、上記第１の割り出し送り手段３８の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量を検出することもできる。

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（Y軸方向）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（Z軸方向）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に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）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（Y軸方向）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に取り付けられ後述するレーザー光線照射を収容する円筒形状のケーシング５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール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、矢印Ｚで示す方向（Z軸方向）に移動可能に支持される。

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（Z軸方向）に移動させるための移動手段５３を具備している。移動手段５３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５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２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および後述するレーザビーム照射手段を収容する円筒形状のケーシング５２を案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向（Z軸方向）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５３２を正転駆動することにより後述するレーザー光線照射手段を収容するケーシング５２を上方に移動し、パルスモータ５３２を逆転駆動することにより後述するレーザー光線照射手段を収容する円筒形状のケーシング５２を下方に移動するようになっている。

上記円筒形状のケーシング５２に収容されるレーザー光線照射手段について、図２を参照して説明する。
図２に示すレーザー光線照射手段６は、パルスレーザー光線を発振するＹＶＯ４パルスレーザー発振器或いはＹＡＧパルスレーザー発振器を備えたパルスレーザー光線発振手段６１と、該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LBの出力を調整する出力調整ユニット６２と、出力調整ユニット６２によって出力が調整されパルスレーザー光線LBを第１の偏光面（波面）を有する第１のレーザー光線LB1と該第１の偏光面と直交する偏光面を有する第２の偏光面（波面）を有する第２のレーザー光線LB2とに分光するビームスプリッター６３を具備している。上記ビームスプリッター６３によって分光された第１のレーザー光線LB1は例えばP波に相当する第１の偏光面（波面）を有しており、第２のレーザー光線LB2は例えばS波に相当する第２の偏光面（波面）を有している。

図２に示すレーザー光線照射手段６は、上記ビームスプリッター６３によって分光された第１のレーザー光線LB1および第２のレーザー光線LB2を集光して上記チャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射する集光レンズ６４１を備えた集光器６４と、上記ビームスプリッター６３と集光レンズ６４１との間に配設されビームスプリッター６３によって分光された第１のレーザー光線LB1と第２のレーザー光線LB2を集光レンズ６４１に向けて偏向するプリズム６５を具備している。このプリズム６５は、第１のレーザー光線LB1を集光レンズ６４１に向けて全反射して導く第１の反射面６５aと、第２のレーザー光線LB2を集光レンズ６４１に向けて全反射して導く第２の反射面６５bを備えている。

上記ビームスプリッター６３によって分光された第１のレーザー光線LB1をプリズム６５に導く第１の光路６６aには、上記ビームスプリッター６３によって分光された第１のレーザー光線LB1の偏光面の方向を上記第２のレーザー光線LB2の偏光面の方向に一致させるλ／２波長板６７と、該λ／２波長板６７によって偏光面の方向が第２のレーザー光線LB2の偏光面の方向と一致するように偏向された第１のレーザー光線LB1を９０度方向変換する方向変換ミラー６８と、該方向変換ミラー６８によって方向変換された第１のレーザー光線LB1を上記プリズム６５に導く角度を変更する第１の角度可変ミラー手段６９aとが配設されている。上記λ／２波長板６７は、ビームスプリッター６３によって分光された第２のレーザー光線LB2をプリズム６５に導く第２の光路６６bに配設してもよい。この場合、ビームスプリッター６３によって分光された第２のレーザー光線LB2の偏光面の方向を上記第１のレーザー光線LB1の偏光面の方向に一致させるようにする。上記第１の角度可変ミラー手段６９aは、反射ミラー６９１aと、該反射ミラー６９１aの設置角度を変更するアクチュエータ６９２aとからなっており、アクチュエータ６９２aを作動することにより反射ミラー６９１aを実線で示す位置から破線で示す位置の範囲で設置角度を変更することができる。従って、ビームスプリッター６３によって分光された第１のレーザー光線LB1は、１点鎖線と２点鎖線で示す範囲でプリズム６５に入光する。上記ビームスプリッター６３によって分光された第２のレーザー光線LB2をプリズム６５に導く第２の光路６６bには、上記ビームスプリッター６３によって分光された第２のレーザー光線LB2を上記プリズム６５に導く角度を変更する第２の角度可変ミラー手段６９bが配設されている。第２の角度可変ミラー手段６９bは、上記第１の角度可変ミラー手段６９aと同様に反射ミラー６９１bと、該反射ミラー６９１bの設置角度を変更するアクチュエータ６９２bとからなっており、アクチュエータ６９２bを作動することにより反射ミラー６９１bを実線で示す位置から破線で示す位置の範囲で設置角度を変更することができる。従って、ビームスプリッター６３によって分光された第２のレーザー光線LB2は、１点鎖線と２点鎖線で示す範囲でプリズム６５に入光する。

図２に示すレーザー光線照射手段６は以上のように構成されており、その作用について説明する。
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LBは、出力調整ユニット６２によって所定の出力に調整されてビームスプリッター６３に入光する。ビームスプリッター６３に入光されたパルスレーザー光線LBは、ビームスプリッター６３によって第１のレーザー光線LB1と第２のレーザー光線LB2とに分光される。ビームスプリッター６３によって第１の光路６６aに分光された第１のレーザー光線LB1は、λ／２波長板６７によって偏光面の方向が第２のレーザー光線LB2の偏光面の方向と一致するように偏光され、方向変換ミラー６８、第１の角度可変ミラー手段６９aの反射ミラー６９１aおよびプリズム６５を介して集光器６４の集光レンズ６４１に導かれ、集光レンズ６４１によって集光されてチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射される。このとき、第１の角度可変ミラー手段６９aのアクチュエータ６９２aを作動して反射ミラー６９１aを実線で示す位置から破線で示すように設置角度を変更することにより、第１のレーザー光線LB1は１点鎖線と２点鎖線で示す範囲でY軸方向に変更することができる。一方、ビームスプリッター６３によって第２の光路６６bに分光された第２のレーザー光線LB2は、第２の角度可変ミラー手段６９bの反射ミラー６９１bおよびプリズム６５を介して集光器６４の集光レンズ６４１に導かれ、集光レンズ６４１によって集光されてチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射される。このとき、第２の角度可変ミラー手段６９ｂのアクチュエータ６９２ｂを作動して反射ミラー６９１ｂを実線で示す位置から破線で示すように設置角度を変更することにより、第２のレーザー光線LB2は１点鎖線と２点鎖線で示す範囲でY軸方向に変更することができる。従って、図２に示すレーザー光線照射手段６においては、第１の角度可変ミラー手段６９aの反射ミラー６９１aおよび第２の角度可変ミラー手段６９bの反射ミラー６９１bの設置角度を変更することにより、第１のレーザー光線LB1と第２のレーザー光線LB2の照射間隔をY軸方向に変更することができる。また、ビームスプリッター６３によって分光された第１のレーザー光線LB1は、λ／２波長板６７によって偏光面の方向を第２のレーザー光線LB2の偏光面の方向と一致させられるので、チャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射される第１のレーザー光線LB1と第２のレーザー光線LB2の加工性能が同一となるので、同時に同一の２つの加工を施すことができる。

なお、上述したレーザー光線照射手段６においては、図２に示すように上記プリズム６５と集光器６４との間にロータリーλ／２波長板７０を配設することが望ましい。このロータリーλ／２波長板７０は、チャックテーブル３６に保持された被加工物Wの材質に対応して第１のレーザー光線LB1および第２のレーザー光線LB2の偏光面の方向を調整し、被加工物Wの材質に適したレーザー光線の偏光面の方向に調整する。また、レーザー光線照射手段６においては、上記プリズム６５と集光器６４との間に光路長変更手段７１を配設することが望ましい。この光路長変更手段７１は、上記プリズム６５によって導かれた第１のレーザー光線LB1および第２のレーザー光線LB2の光路長を変更することにより第１のレーザー光線LB1と第２のレーザー光線LB2のY軸方向の照射間隔を第１の角度可変ミラー手段６９aおよび第２の角度可変ミラー手段６９bと相まって更に変更することができる。更に、レーザー光線照射手段６は、パルスレーザー光線発振手段６１とビームスプリッター６３の間にロータリーλ／２波長板７２を配設することが望ましい。このロータリーλ／２波長板７２は、レーザー光線照射手段６から発振されたパルスレーザー光線の偏光面の方向をビームスプリッター６３の偏光面の方向に一致させるように調整する。

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６を収容したケーシング５２の先端部には、レーザー光線照射手段６によってレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段８が配設されている。この撮像手段８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後述する制御手段に送る。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、制御手段９を具備している。制御手段９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）９１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）９２と、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）９３と、カウンター９４と、入力インターフェース９５および出力インターフェース９６とを備えている。制御手段９の入力インターフェース９５には、上記送り量検出手段３７４および撮像手段８等からの検出信号が入力される。そして、制御手段９の出力インターフェース９６からは、上記パルスモータ３７２、パルスモータ３８２、パルスモータ４３２、パルスモータ５３２、上記レーザー光線照射手段６の第１の角度可変ミラー手段６９aを構成するアクチュエータ６９２a、第２の角度可変ミラー手段６９bを構成するアクチュエータ６９２b、ロータリーλ／２波長板７０、光路長変更手段７１、ロータリーλ／２波長板７２等に制御信号を出力する。

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、上述したレーザー加工装置によってレーザー加工される被加工物としての光デバイスウエーハ１０の斜視図が示されている。図３に示す光デバイスウエーハ１０は、例えば厚さが９０μmのサファイヤ基板の表面に窒化物半導体層からなる機能層が形成されている。そして、光デバイスウエーハ１０表面１０ａには格子状に配列された複数の第１のストリート１０１と複数の第２のストリート１０２とによって区画された複数の矩形領域が形成され、この複数の矩形領域に発光ダイオード(LED)からなるデバイス１０３が形成されている。なお、第１のストリート１０１の間隔L1と第２のストリート１０２の間隔L2は、その設計値が制御手段９に入力され、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３に格納されている。このように形成された光デバイスウエーハ１０は、図４に示すように環状のフレームFに装着されたポリオレフィン等の合成樹脂シートからなる保護テープTに裏面1０b側を貼着する。従って、光デバイスウエーハ1０は、表面１０aが上側となる。

図４に示すように環状のフレームＦに保護テープＴを介して支持された光デバイスウエーハ１０は、図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル３６上に保護テープ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光デバイスウエーハ１０は、保護テープTを介してチャックテーブル３６上に吸引保持される。また、環状のフレームFは、クランプ３６２によって固定される。

上述したように半導体ウエーハ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によって撮像手段８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８の直下に位置付けられると、撮像手段８および制御手段９によって光デバイスウエーハ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８および制御手段９は、光デバイスウエーハ１０の所定方向に形成されている第１のストリート１０１と、第１のストリート１０１に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段６の集光器６４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、光デバイスウエーハ１０に形成されている第２のストリート１０２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。

上述したようにアライメントが行われると、チャックテーブル３６上の光デバイスウエーハ１０は、図５の（ａ）に示す座標位置に位置付けられた状態となる。なお、図５の（ｂ）はチャックテーブル３６即ち光デバイスウエーハ１０を図５の（ａ）に示す状態から９０度回転した状態を示している。

上述したようにチャックテーブル３６上に保持されている光デバイスウエーハ１０に形成されている第１のストリート１０１および第２のストリート１０２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を移動し図５の（ａ）の状態において第１のストリート１０１における最上位の第１のストリート１０１を撮像手段８の直下に位置付ける。そして、更に図６で示すように第１のストリート１０１の一端（図６において左端）を撮像手段８の直下に位置付ける。この状態で撮像手段８が第１のストリート１０１の一端（図６において左端）を検出したならばその座標値（図５の（ａ）においてA１）を加工送り開始位置座標値として制御手段９に送る。次に、チャックテーブル３６を図６において矢印X1で示す方向に移動し、第１のストリート１０１の他端（図６において右端）を撮像手段８の直下に位置付ける。この状態で撮像手段８が第１のストリート１０１の他端（図６において右端）を検出したならばその座標値（図５の（ａ）においてB１）を加工送り終了位置座標値（B1）として制御手段９に送る。そして、制御手段９は上記加工送り開始位置座標値（A１）および加工送り終了位置座標値（B1）をランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３に一時格納する（ストリート検出工程）。

このようにして図５の（ａ）において最上位の第１のストリート１０１の加工送り開始位置座標値と交差点座標値および加工送り終了位置座標値を検出したならば、チャックテーブル３６を第１のストリート１０１の間隔L1だけ矢印Ｙで示す方向に割り出し送りして、図５の（ａ）において最上位から２番目の第１のストリート１０１を撮像手段８の直下に位置付ける。そして、この最上位から２番目の第１のストリート１０１に対して上述したストリート検出工程を実施して、最上位から２番目の第１のストリート１０１の加工送り開始位置座標値（A2）および加工送り終了位置座標値（B2）を検出し、これをランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３に一時格納する。以後、上述した割り出し送りとストリート検出工程を図5の（ａ）において最下位の第１のストリート１０１まで繰り返し実行し、第１のストリート１０１の加工送り開始位置座標値（A3〜An）および加工送り終了位置座標値（B3〜Bn）を検出して、これをランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に一時格納する。

上述したように第１のストリート１０１に対してストリート検出工程を実施したならば、チャックテーブル３６従って光デバイスウエーハ１０を９０度回動して、図５の（ｂ）に示す状態に位置付ける。次に、第２のストリート１０２に対して上述したストリート検出工程を実施し、各第２のストリート１０２の加工送り開始位置座標値（C1〜Cｎ）および加工送り終了位置座標値（D1〜Dn）を検出して、これをランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に一時格納する。
なお、光デバイスウエーハ１０に形成された第１のストリート１０１に対する加工送り開始位置座標値（A1〜An）とおよび加工送り終了位置座標値（B1〜Bn）および第２のストリート１０２に対する加工送り開始位置座標値（C1〜Cn）および加工送り終了位置座標値（D1〜Dn）は、光デバイスウエーハ１０の設計値を予めリードオンリメモリ（ＲＯＭ）９２またはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３に格納しておき、上述したストリート検出工程を省略してもよい。

次に、光デバイスウエーハ１０に形成された第１のストリート１０１および第２のストリート１０２に沿ってパルスレーザー光線を照射し、光デバイスウエーハ１０にレーザー加工溝を形成する加工溝形成工程を実施する。
なお、加工溝形成工程を実施するに際しては、上記制御手段９はレーザー光線照射手段６の第１の角度可変ミラー手段６９aを構成するアクチュエータ６９２aおよび第２の角度可変ミラー手段６９bを構成するアクチュエータ６９２bを制御して、第１のレーザー光線LB1と第２のレーザー光線LB2のY軸方向の照射間隔を第１のストリート１０１の間隔L1になるように調整する。

加工溝形成工程は、先ずチャックテーブル３６を移動して図５の（ａ）において最上位の第１のストリート１０１と上から２番目の第１のストリート１０１との中間をレーザー光線照射手段６の集光器６４の直下に位置付ける。そして、更に図７で示すように最上位の第１のストリート１０１と上から２番目の第１のストリート１０１との中間の一端（図７において左端）を集光器６４の直下に位置付ける。このように第１のストリート１０１と上から２番目の第１のストリート１０１との中間を集光器８の直下に位置付けることにより、レーザー光線照射手段６の集光器６４から照射される第１のレーザー光線LB1は最上位の第１のストリート１０１に沿って照射され、第２のレーザー光線LB2は上から２番目の第１のストリート１０１に沿って照射されることになる。そして、集光器６４から照射される第１のレーザー光線LB1および第２のレーザー光線LB2の集光点Ｐを光デバイスウエーハ１０の表面１０a（上面）付近に合わせる。

次に、制御手段９はレーザー光線照射手段６のパルスレーザー光線発振手段６１を作動して光デバイスウエーハ１０に対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を発振せしめるとともに加工送り手段３７を作動してチャックテーブル３６を図７において矢印Ｘ１で示す方向に加工送りする。この結果、レーザー光線照射手段６の集光器６４から照射される第１のレーザー光線LB1が最上位の第１のストリート１０１に沿って照射され、第２のレーザー光線LB2が上から２番目の第１のストリート１０１に沿って照射される。そして、第１のストリート１０１の他端（図７において右端）がレーザー光線照射手段６の集光器６４の照射位置に達したら、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の加工送りを停止する。この結果、光デバイスウエーハ１０には、図８に示すように２本の第１のストリート１０１に沿ってそれぞれレーザー加工溝１１０、１１０が形成される。このように、上述したレーザー加工装置によれば、２本のストリートに沿って同時にレーザー加工溝を形成することができるので、生産性を向上させることができる。しかも、ビームスプリッター６３によって分光された第１のレーザー光線LB1は、λ／２波長板６７によって偏光面の方向を第２のレーザー光線LB2の偏光面の方向と一致させられるので、第１のレーザー光線LB1と第２のレーザー光線LB2の加工性能が同一となるので、同時に同一の２つの加工を施すことができる。

なお、上記加工溝形成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。
光源 ：YAGレーザー
波長 ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数 ：１０ｋＨｚ
平均出力 ：２W
繰り返し周波数 ：５０ｋＨｚ
集光スポット径 ：φ１０μｍ
加工送り速度 ：１５０ｍｍ／秒

以上のようにして２本の第１のストリート１０１に沿ってそれぞれレーザー加工溝１１０、１１０を形成したならば、チャックテーブル３６を第１のストリート１０１の間隔L1の２倍だけ矢印Ｙで示す方向に割り出し送りして上述した加工溝形成工程を実施し、以後同様に光デバイスウエーハ１０に形成された全ての第１のストリート１０１に沿って加工溝形成工程を実施する。次に、チャックテーブル３６を９０度回動し、光デバイスウエーハ１０に形成されている第２のストリート１０２に沿って上述した加工溝形成工程を実施する。

以上のように光デバイスウエーハ１０に形成された全ての第１のストリート１０１および第２のストリート１０２に沿って上述した加工溝形成工程を実施したならば、光デバイスウエーハ１０は第１のストリート１０１および第２のストリート１０２に沿って形成されたレーザー加工溝１１０に沿って分割するウエーハ分割装置に搬送される。

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を簡略に示すブロック図。 被加工物としての光デバイスウエーハの斜視図。 図３に示す光デバイスウエーハを環状のフレームに装着された保護テープの表面に貼着した状態を示す斜視図。 図３に示す半導体ウエーハが図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブルの所定位置に保持された状態における座標との関係を示す説明図。 図１に示すレーザー加工装置によって実施するストリート検出工程の説明図。 図１に示すレーザー加工装置によって実施する加工溝形成工程の説明図。 図７に示す加工溝形成工程によってレーザー加工溝が形成された光デバイスウエーハの断面図。

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
４２：可動支持基台
４３：第２の割り出し送り手段
５：レーザー光線照射ユニット
５１：ユニットホルダ
６：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：出力調整ユニット
６３：ビームスプリッター
６４：集光器
６４１：集光レンズ
６５：プリズム
６７：λ／２波長板
６８：方向変換ミラー
６９a：第１の角度可変ミラー手段
６９b：第２の角度可変ミラー手段
７０：ロータリーλ／２波長板
７１：光路長変更手段
７２：ロータリーλ／２波長板
８：撮像手段
９：制御手段
１０：光デバイスウエーハ
１０１：第１のストリート
１０２：第２のストリート
１０３：デバイス
F：環状のフレーム
T：保護テープ

Claims (2)

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とを相対的に加工送りする加工送り手段と、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によって発振されたレーザー光線を第１の偏光面を有する第１のレーザー光線と該第１の偏光面と直交する第２の偏光面を有する第２のレーザー光線とに分光するビームスプリッターと、該ビームスプリッターによって分光された該第１のレーザー光線および該第２のレーザー光線を集光する集光レンズと、該ビームスプリッターと該集光レンズとの間に配設され該ビームスプリッターによって分光された該第１のレーザー光線および該第２のレーザー光線を該集光レンズに向けて導くプリズムと、該ビームスプリッターによって分光された該第１のレーザー光線を該プリズムに導く第１の光路に配設され該第１のレーザー光線を該プリズムに導く角度を変更する第１の角度可変ミラー手段と、該ビームスプリッターによって分光された該第２のレーザー光線を該プリズムに導く第２の光路に配設され該第２のレーザー光線を該プリズムに導く角度を変更する第２の角度可変ミラー手段と、該第１の光路または該第２の光路に配設され該第１のレーザー光線の第１の偏光面または該第２のレーザー光線の第２の偏光面の一方の偏光面の方向を他方の偏光面の方向に一致させるλ／２波長板と、を具備している、
   ことを特徴とするレーザー加工装置。
2. 該プリズムと該集光レンズとの間にロータリーλ／２波長板が配設されている、請求項１記載のレーザー加工装置。

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