(57)【要約】      （修正有）【課題】ウエーハの裏面側から分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射し、ウエーハの表面に損傷を与えることなくウエーハに分割予定ラインに沿って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加工装置であって、レーザー光線照射手段は直線偏光のパルスレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振手段と、パルスレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線の各パルスの波の一部を曲げて第１の波と該第１の波と直交する方向の第２の波を生成する電気光学効果素子と、電気光学効果素子によって生成された第１の波と第２の波を分離する偏向ビームスプリッターと、偏向ビームスプリッターによって分離された一方の波を吸収するダンパーと、偏向ビームスプリッターによって分離された他方の波を集光する集光器と、制御手段とを具備している。【選択図】図２
2010158691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、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、直線偏光のレーザー光線を発振するレーザー発振器と該レーザー発振器にパルス信号を出力するパルス生成器とを備えたパルスレーザー光線発振手段と、該パルスレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線の各パルスの波の一部を曲げて第１の波と該第１の波と直交する方向の第２の波を生成する電気光学効果素子と、該電気光学効果素子によって生成された第１の波と第２の波を分離する偏光ビームスプリッターと、該偏光ビームスプリッターによって分離された一方の波を吸収するダンパーと、該偏光ビームスプリッターによって分離された他方の波を集光する集光器と、該電気光学効果素子を制御する制御手段と、を具備し、
該制御手段は、該パルスレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線の各パルスの波におけるエネルギー分布の立上り部と立下り部のうち少なくとも立上り部と他の部とを相対的に第１の波と第２の波に生成するように該電気光学効果素子を制御し、
該偏光ビームスプリッターは、該第１の波を該ダンパーに導き、該第２の波を該集光器に導く、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項２】
該レーザー光線照射手段は、該パルスレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線が該電気光学効果素子に到達する時点と該制御手段が出力する制御信号が該電気光学効果素子に到達する時点を同期させる同期手段を具備している、請求項１記載のレーザー加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハに所定の分割予定ライン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。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状であるシリコン基板の表面に格子状に配列された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。このように形成された半導体ウエーハを分割予定ライン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デバイスを製造している。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分割予定ライン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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
このような半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハの分割方法として、ウエーハに形成された分割予定ラインに沿ってウエーハに対して吸収性を有する波長（例えば３５５ｎｍ）の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メカニカルブレーキング装置によって割断する方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開２００４−９１３９号公報
【０００４】
また、上述したウエーハの分割方法として、ウエーハ内部に集光点を合わせてウエーハに対して透過性を有する波長（例えば１０６４ｎｍ）のパルスレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの内部に分割予定ライン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分割予定ラインに沿って外力を加えることにより、ウエーハを分割する方法も提案されている。（例えば、特許文献２参照。）
【特許文献２】特許第３４０８８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスや光デバイスはシリコン基板やサファイヤ基板の表面にデバイス層を積層して形成されているため、レーザー光線の照射によってデバイス層に損傷を与えないために、ウエーハの裏面側からレーザー光線を照射する。しかるに、照射されたレーザー光線の全てのエネルギーが加工に寄与するわけではなく、加工に寄与しないエネルギーの一部は基板を透過して基板の表面に形成されたデバイス層を損傷させるという問題がある。
【０００６】
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、ウエーハの裏面側から分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射し、ウエーハの表面に損傷を与えることなくウエーハに分割予定ラインに沿って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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、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、直線偏光のレーザー光線を発振するレーザー発振器と該レーザー発振器にパルス信号を出力するパルス生成器とを備えたパルスレーザー光線発振手段と、該パルスレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線の各パルスの波の一部を曲げて第１の波と該第１の波と直交する方向の第２の波を生成する電気光学効果素子と、該電気光学効果素子によって生成された第１の波と第２の波を分離する偏光ビームスプリッターと、該偏光ビームスプリッターによって分離された一方の波を吸収するダンパーと、該偏光ビームスプリッターによって分離された他方の波を集光する集光器と、該電気光学効果素子を制御する制御手段と、を具備し、
該制御手段は、該パルスレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線の各パルスの波におけるエネルギー分布の立上り部と立下り部のうち少なくとも立上り部と他の部とを相対的に第１の波と第２の波に生成するように該電気光学効果素子を制御し、
該偏光ビームスプリッターは、該第１の波を該ダンパーに導き、該第２の波を該集光器に導く、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
【０００８】
上記レーザー光線照射手段は、パルスレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線が電気光学効果素子に到達する時点と制御手段が出力する制御信号が電気光学効果素子に到達する時点を同期させる同期手段を具備していることが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によるレーザー加工装置のレーザー光線照射手段は以上のように構成されているので、パルスレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線の各パルスの波は電気光学効果素子によってエネルギー分布の立上り部および立下り部のうち少なくとも立上り部が他の部とが相対的に第１の波と第２の波に生成される。この立上り部の第１の波が偏光ビームスプリッターによって分離されダンパーに捨てられる。そして、偏光ビームスプリッターによって分離され集光器から照射されるパルスレーザー光線の各パルスの波における第２の波のエネルギー分布は加工に寄与しない立上り部が除去され急峻な波形となっているので、エネルギー密度の高いレーザー光線だけがチャックテーブルに保持された被加工物であるウエーハの裏面に照射される。従って、ウエーハの裏面に照射されたパルスレーザー光線は全てのエネルギーが加工に寄与するので、ウエーハの基板を透過して基板の表面に形成されたデバイス層を損傷させることはない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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２】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第１の実施形態を示すブロック図。
【図３】図２に示すレーザー光線照射手段を構成するパルスレーザー光線発振手段から発振されるパルスレーザー光線の各パルスのエネルギー分布を示す説明図。
【図４】図２に示すレーザー光線照射手段を構成する電気光学効果素子の作用を示す説明図。
【図５】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第２の実施形態を示すブロック図。
【図６】被加工物としての光デバイスウエーハの斜視図。
【図７】図６に示す光デバイスウエーハの要部拡大断面図。
【図８】図６に示す光デバイスウエーハの表面に保護テープを貼着した状態を示す斜視図。
【図９】図１に示すレーザー加工装置を用いて実施するレーザー加工溝形成工程の説明図。
【図１０】図９に示すレーザー加工溝形成工程によってレーザー加工された光デバイスウエーハの要部拡大断面図。
【図１１】図１に示すレーザー加工装置を用いて実施する変質層形成工程の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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Ｘ軸方向と直角な矢印Ｙで示す割り出し方向（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で示す焦点位置調整方向（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。
【００１２】
上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上に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３６１を備えており、チャックテーブル３６上に被加工物としての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。
【００１３】
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Ｘ軸方向に移動せしめられる。
【００１４】
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、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Ｙ軸方向に移動せしめられる。
【００１５】
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Ｙ軸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、該雄ネジロッド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Ｙ軸方向に移動せしめられる。
【００１６】
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６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、Ｚ軸方向に移動可能に支持される。
【００１７】
図示のレーザー光線照射手段６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６１を含んでいる。レーザー光線照射手段６の第１の実施形態について、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、ケーシング６１内に配設されたパルスレーザー光線発振手段６２と、該パルスレーザー光線発振手段６２から発振されたパルスレーザー光線の各パルスの波の一部を曲げて第１の波と該第１の波と直交する方向の第２の波を生成する電気光学効果素子(エレクトロ・オプティカル・デバイス：EOD)６３と、該電気光学効果素子(EOD)６３によって生成された第１の波と第２の波を分離する偏光ビームスプリッター６４と、該偏光ビームスプリッター６４によって分離された一方の波を吸収するダンパー６５と、偏光ビームスプリッター６４によって分離された他方の波を集光する集光器６６と、上記パルスレーザー光線発振手段６２および電気光学効果素子(EOD)６３を制御する制御手段６７と、を具備している。
【００１８】
上記パルスレーザー光線発振手段６２は、直線偏光のレーザー光線を発振するレーザー発振器６２１とパルス生成器６２２を備えており、パルス生成器６２２によって生成されたパルス信号に基づいてレーザー発振器６２１から所定の繰り返し周波数を有するパルスレーザー光線を発振する。なお、レーザー発振器６２１とパルス生成器６２２は、制御手段６７によって制御される。パルスレーザー光線発振手段６２から発振されるパルスレーザー光線について、図３を参照して説明する。図３において横軸は時間で縦軸は出力を示している。パルスレーザー光線発振手段６２から発振される所定の繰り返し周波数を有するパルスレーザー光線のパルスのパルス幅Bは、例えば１００nsに設定されている。このパルスレーザー光線のパルスのエネルギー分布(時間波形)は、矩形状とはならず、パルス幅Bの中央でピーク出力となるガウシアン分布をなしている。従って、パルスレーザー光線のパルスのエネルギー分布(時間波形)における立上り部および立下り部のそれぞれ２０nsの出力は、ピーク出力よりかなり低く後述するウエーハの基板の加工に寄与するエネルギーを有していない。この被加工物の加工に寄与しないエネルギーの一部は、ウエーハ基板を透過してウエーハ基板の表面に形成されたデバイス層を損傷させるという問題がある。
【００１９】
上記電気光学効果素子(EOD)６３は、図示の実施形態においては図４の(a)に示すようにパルスレーザー光線のパルスの波におけるパルスエネルギーSのエネルギー分布の立上り部および立下り部のそれぞれ２０ns間に磁場６３aおよび６３bを発生させて、立上り部および立下り部の波を９０度曲げる。この結果、曲げられた立上り部および立下り部とからなる第１の波のエネルギー分布は、図４の(b)においてS2およびS3で示すエネルギー分布となる。一方、上記立上り部および立下り部以外の他の部からなる第２の波のエネルギー分布は、図４の(c)に示すように立上り部および立下り部が除去され急峻なエネルギー分布S1となる。
【００２０】
図２に戻って説明を続けると、上記偏光ビームスプリッター６４は、図示の実施形態においては、上記第２の波（エネルギー分布がS1）を通過させ、上記第１の波（エネルギー分布がS2およびS3）を反射して分離する。このように偏光ビームスプリッター６４を通過した第２の波（エネルギー分布がS1）からなるパルスレーザー光線は集光器６６に導かれ、偏光ビームスプリッター６４によって反射され分離された第１の波（エネルギー分布がS2およびS3）からなるパルスレーザー光線は、ダンパー６５によって吸収される。
【００２１】
なお、上述した実施形態においては、パルスレーザー光線のパルスの波におけるパルスエネルギーSのエネルギー分布の立上り部および立下り部の波を９０度曲げる例を示したが、立上り部および立下り部以外の他の部に電気光学効果素子(EOD)６３により磁場を発生させて立上り部および立下り部以外の他の部の波（エネルギー分布がS1）を９０度曲げてもよい。この場合、偏光ビームスプリッター６４は、９０度曲げられた立上り部および立下り部以外の他の部の波（エネルギー分布がS1）を通過させて集光器６６に導き、立上り部および立下り部の波（エネルギー分布がS2およびS3）を分離してダンパー６５に導くように構成する。
【００２２】
上記集光器６６は、偏光ビームスプリッター６４を通過した上記第２の波（エネルギー分布がS1）からなるパルスレーザー光線を下方に向けて方向変換する方向変換ミラー６６１と、該方向変換ミラー６６１によって方向変換されたパルスレーザー光線を集光してチャックテーブル３６上に保持された被加工物Wに照射する集光レンズ６６２を具備している。このように構成された集光器６６は、図１に示すように円筒形状のケーシング６１の先端部に配設される。
【００２３】
図２に示す実施形態におけるレーザー光線照射手段６は、上記パルスレーザー光線発振手段６２のパルス生成器６２２によって生成されたパルス信号を遅延して制御手段６７に出力する遅延回路６８を具備している。この遅延回路６８は、パルス生成器６２２によって生成されたパルス信号に基づいてレーザー発振器６２から発振されたパルスレーザー光線が上記電気光学効果素子(EOD)６３に到達する時点と、パルス生成器６２２によって生成されたパルス信号に基づいて制御手段６７が出力する制御信号が電気光学効果素子(EOD)６３に到達する時点とを同期させる同期手段として機能する。
【００２４】
次に、レーザー光線照射手段６の第２の実施形態について、図５を参照して説明する。
図５に示す第２の実施形態におけるレーザー光線照射手段６は、上記図２に示すレーザー光線照射手段６におけるレーザー発振器６２から発振されたパルスレーザー光線が上記電気光学効果素子(EOD)６３に到達する時点と制御手段６７が出力する制御信号が電気光学効果素子(EOD)６３に到達する時点を同期させる同期手段が相違する以外は上記図２に示すレーザー光線照射手段６の構成と実質的に同一であるため、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
図５に示す第２の実施形態における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６２のレーザー発振器６２１から発振されたパルスレーザー光線は、方向変換ミラー６９aおよび遅延手段６９bを介して電気光学効果素子(EOD)６３に導かれる。一方、レーザー発振器６２から発振され方向変換ミラー６９aを透過した僅かなパルスレーザー光線を検出するホトディテクター６９cによる検出信号が制御手段６７に送られる。このような構成においてはパルスレーザー光線発振手段６２のレーザー発振器６２１から発振されたパルスレーザー光線が方向変換ミラー６９aを介して電気光学効果素子(EOD)６３に到達する時点より、レーザー発振器６２から発振され方向変換ミラー６９aを透過した僅かなパルスレーザー光線を検出するホトディテクター６９cからの信号に基づいて制御手段６７が出力する制御信号が電気光学効果素子(EOD)６３に到達する時点が遅れるので、方向変換ミラー６９aと電気光学効果素子(EOD)６３の間に遅延手段６９bを配設する。この遅延手段６９bは、光路長を調整する光ファイバー等によって構成することができる。このように、方向変換ミラー６９aと電気光学効果素子(EOD)６３の間に遅延手段６９bを配設することにより、パルスレーザー光線発振手段６２のレーザー発振器６２１から発振されたパルスレーザー光線が方向変換ミラー６９aおよび遅延手段６９bを介して電気光学効果素子(EOD)６３に到達する時点と、レーザー発振器６２から発振され方向変換ミラー６９aを透過した僅かなパルスレーザー光線を検出するホトディテクター６９cからの信号に基づいて制御手段６７が出力する制御信号が電気光学効果素子(EOD)６３に到達する時点とを同期させることができる。
【００２５】
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を構成するケーシング６１の前端部には、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７が配設されている。この撮像手段７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コントローラまたは上記制御手段６７に送る。
【００２６】
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Ｚ軸方向に移動させるための焦点位置調整手段５３を具備している。焦点位置調整手段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または逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびレーザー光線照射手段６を一対の案内レール４２３、４２３に沿って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レーザー光線照射手段６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レーザー光線照射手段６を下方に移動するようになっている。
【００２７】
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。
ここで、上記レーザー加工装置によって加工される被加工物であるウエーハとしての光デバイスウエーハについて、図６および図７を参照して説明する。図６には光デバイスウエーハの斜視図が示されており、図７には図６に示す光デバイスウエーハの要部拡大断面図が示されている。
図６および図７に示す光デバイスウエーハ１０は、サファイヤからなる基板１１の表面に窒化ガリウム（GaN）、窒化アルミニウム・ガリウム(AlGaN)等からなる成膜が積層されたデバイス層１２によって複数のデバイス１３がマトリックス状に形成されている。そして、各デバイス１３は、格子状に形成された分割予定ライン１４によって区画されている。
このように構成された光デバイスウエーハ１０の裏面１０bにレーザー加工を施すには、図８に示すように光デバイスウエーハ１０の表面１０aを環状のフレームFに装着された保護テープTの表面に貼着する（ウエーハ支持工程）。
【００２８】
上述したウエーハ支持工程を実施したならば、光デバイスウエーハ１０の裏面１０bに分割予定ライン１４に沿ってレーザー加工溝を形成するレーザー加工溝形成工程を実施する。このレーザー加工溝形成工程は、先ず上述した図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル３６上に光デバイスウエーハ１０の保護テープT側を載置し、該チャックテーブル３６上に半導体ウエーハ１０を吸着保持する。従って、光デバイスウエーハ１０は、裏面１０bを上側にして保持される。
【００２９】
上述したように光デバイスウエーハ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７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７の直下に位置付けられると、撮像手段７および図示しないコントローラまたは上記制御手段６７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７および図示しないコントローラまたは上記制御手段６７は、光デバイスウエーハ１０の所定方向に形成されている分割予定ライン１４と、分割予定ライン１４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６６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に形成されている上記所定方向に対して直交する方向に延びる分割予定ライン１４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の分割予定ライン１４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７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から透かして分割予定ライン１４を撮像することができる。
【００３０】
以上のようにしてチャックテーブル３６上に保持された光デバイスウエーハ１０に形成されている分割予定ライン１４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、図９(a)で示すようにチャックテーブル３６をレーザー光線照射手段６の集光器６６が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート１４を集光器６６の直下に位置付ける。このとき、図９の（ａ）で示すように光デバイスウエーハ１０は、分割予定ライン１４の一端(図９の(a)において左端)が集光器６６の直下に位置するように位置付けられる。次に、集光器６６からサファイヤ基板１１に対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３６即ち光デバイスウエーハ１０を図９の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、図９の（ｂ）で示すように分割予定ライン１４の他端（図９(b)において右端）が集光器６６の直下位置に達したら、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即ち光デバイスウエーハ１０の移動を停止する。このレーザー加工溝形成工程においては、パルスレーザー光線の集光点Ｐをストリート１０の上面付近に合わせる。この結果、光デバイスウエーハ１０の裏面１０bには、図１０に示すように所定の分割予定ライン１４に沿ってレーザー加工溝１５が形成される。
【００３１】
上記レーザー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。
レーザー光線の光源      ：ＹＶＯ４  パルスレーザー
波長                    ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数          ：９０ｋＨｚ
平均出力                ：１．２Ｗ
パルス幅                ：２００ns
集光スポット径          ：φ２〜３μm
加工送り速度            ：１２０ｍｍ／秒
【００３２】
ここで、上記レーザー加工溝形成工程において光デバイスウエーハ１０の裏面１０bに照射されるパルスレーザー光線の作用について説明する。
上記図２および図５に示す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６２から発振されるパルスレーザー光線の各パルスの波は、上述したように電気光学効果素子(EOD)６３によって各パルスエネルギーSにおけるネルギー分布の立上り部S2および立下り部S3（図４の(c)参照）が９０度曲げられ、この立上り部S2および立下り部S3の波が偏光ビームスプリッター６４によって分離されダンパー６５に捨てられる。そして、偏光ビームスプリッター６４を通過して集光器６６から照射されるパルスレーザー光線の各パルスのエネルギー分布S1は図４の(b)に示すように加工に寄与しない立上り部S2および立下り部S3が除去され急峻な波形となっているので、エネルギー密度の高いレーザー光線だけが光デバイスウエーハ１０の裏面１０bに照射される。従って、光デバイスウエーハ１０の裏面１０bに照射されたパルスレーザー光線は全てのエネルギーが加工に寄与するので、基板１１を透過して基板１１の表面に形成されたデバイス層１２を損傷させることはない。なお、パルスレーザー光線の各パルスエネルギーにおける加工に寄与しない立上り部S2および立下り部S3のうちの立下り部S3は、上記エネルギー分布S1のエネルギーによる加工に継続して加工状態で照射されるため、全てのエネルギーが加工に寄与するので、基板１１を透過して基板１１の表面に形成されたデバイス層１２に達することはない。従って、電気光学効果素子(EOD)６３は、少なくともパルスレーザー光線の各パルスにおける立上り部S2を９０度曲げるようにしてもよい。
【００３３】
上述したレーザー加工溝形成工程を光デバイスウエーハ１０に所定方向に形成された全ての分割予定ライン１４に沿って実施したならば、チャックテーブル３６従って光デバイスウエーハ１０を９０度回動する。そして、光デバイスウエーハ１０に上記所定方向と直交する方向に形成された全ての分割予定ライン１４に沿って上述したレーザー加工溝形成工程を実施する。
【００３４】
以上のようにして光デバイスウエーハ１０に形成された全ての分割予定ライン１４に沿って上述したレーザー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は次工程である分割工程に搬送される。そして、分割工程においては、光デバイスウエーハ１０の分割予定ライン１４に沿って形成されたレーザー加工溝１５が容易に分割できる深さに形成されているので、メカニカルブレーキングによって容易に分割することができる。
【００３５】
次に、シリコン基板の表面に形成されたデバイス層によって複数のデバイスがマトリックス状に形成されているウエーハの分割予定ラインに沿って、ウエーハの内部に変質層を形成する例について、図１１を参照して説明する。なお、図１１においては上記図９に対応した状態が示されており、各部材の符号も便宜上同一符号を付している。
ウエーハ１０の内部に変質層を形成するためには、図１１(a)で示すようにチャックテーブル３６をレーザー光線照射手段６の集光器６６が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート１４を集光器６６の直下に位置付ける。このとき、図１１の（ａ）で示すようにウエーハ１０は、分割予定ライン１４の一端(図１１の(a)において左端)が集光器６６の直下に位置するように位置付けられる。次に、集光器６６から照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐをウエーハ１０の厚み方向中間位置に合わせる。そして、集光器６６からシリコン基板に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３６即ちウエーハ１０を図１１の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、図１１の（ｂ）で示すように分割予定ライン１４の他端（図１１(b)において右端）が集光器６６の直下位置に達したら、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即ちウエーハ１０の移動を停止する。この結果、ウエーハ１０の内部には、図１１の（ｂ）に示すように所定の分割予定ライン１４に沿って変質層１６が形成される（変質層形成工程）。
【００３６】
上記変質層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。
レーザー光線の光源      ：ＹＶＯ４  パルスレーザー
波長                    ：１３４２ｎｍ
繰り返し周波数          ：１００ｋＨｚ
平均出力                ：１Ｗ
パルス幅                ：２００ns
集光スポット径          ：φ１μm
加工送り速度            ：３００ｍｍ／秒
【００３７】
上記変質層形成工程においても上述した実施形態と同様に、集光器６６から照射されるパルスレーザー光線の各パルスエネルギーにおけるエネルギー分布の加工に寄与しない立上り部および立下り部が除去され急峻な波形となっているので、エネルギー密度の高いレーザー光線だけはウエーハ１０に照射される。従ってウエーハ１０に照射されたパルスレーザー光線は全てのエネルギーが加工に寄与するので、シリコン基板を透過してシリコン基板の表面に形成されたデバイス層を損傷させることはない。
【符号の説明】
【００３８】
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
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
５３：焦点位置調整手段
６：レーザー光線照射手段
６２：パルスレーザー光線発振手段
６２１：レーザー発振器
６２２：パルス生成器
６３：電気光学効果素子(EOD)
６４：偏光ビームスプリッター
６５：ダンパー
６６：集光器
６６１：方向変換ミラー
６６２：集光レンズ
６７：制御手段
６８：遅延回路
６９a：方向変換ミラー
６９b：遅延手段
６９c：ホトディテクター
７：撮像手段
１０：光デバイスウエーハ
１１：サファイヤ基板
１２：デバイス層
１３：デバイス
１４：分割予定ライン
１５：レーザー加工溝
１６：変質層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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