(57)【要約】【課題】  レーザー加工溝の外側を被加工物の加工面に対して垂直状に形成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】  被加工物を保持するチャックテーブルと、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、チャックテーブルとレーザー光線照射手段を相対移動する加工送り手段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の集光器は、レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を断面が半円状の第１のレーザー光線と第２のレーザー光線に２分割するとともに第１のレーザー光線と第２のレーザー光線の左右を入れ替える第１のプリズムと、第１のプリズムによって２分割された第１のレーザー光線と第２のレーザー光線の光路を平行に修正する第２のプリズムと、第２のプリズムによって光路が平行に修正された第１のレーザー光線と第２のレーザー光線のスポットをそれぞれ直線部を外側に円弧部を内側にして結像する結像レンズとを具備している。【選択図】        図3
2006187783.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、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段を相対移動する加工送り手段とを具備し、該レーザー光線照射手段がレーザー光線発振手段と該レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を集光して照射する集光器を含んでいる、レーザー加工装置において、
該集光器は、該レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を断面が半円状の第１のレーザー光線と第２のレーザー光線に２分割するとともに該第１のレーザー光線と該第２のレーザー光線の左右を入れ替える第１のプリズムと、該第１のプリズムによって２分割された該第１のレーザー光線と該第２のレーザー光線の光路を平行に修正する第２のプリズムと、該第２のプリズムによって光路が平行に修正された該第１のレーザー光線と該第２のレーザー光線のスポットをそれぞれ直線部を外側に円弧部を内側にして結像する結像レンズと、を具備している、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項２】
該第１のプリズムと該第２のプリズムの間隔を調整することにより、該結像レンズによって結像される該第１のレーザー光線と該第２のレーザー光線のスポットの間隔を調整する、請求項１記載のレーザー加工装置。
【請求項３】
該第２のプリズムと該結像レンズとの間にリレーレンズが配設され、該リレーレンズのバックフォーカス位置を該第１のプリズム頂点位置に設定されている、請求項１又は２記載のレーザー加工装置。
【請求項４】
該レーザー光線発振手段と該第１のプリズムとの間に、該レーザー光線発振手段から発振された断面が円形状のレーザー光線を断面が略矩形状のレーザー光線に修正するマスク部材が配設されている、請求項１から３のいずれかに記載のレーザー加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物の表面に形成されたストリートに沿ってレーザー光線を照射してレーザー加工溝を形成するレーザー加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
当業者には周知の如く、半導体デバイス製造工程においては、シリコン等の半導体基板の表面に絶縁膜と機能膜が積層された積層体によって複数のＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップをマトリックス状に形成した半導体ウエーハが形成される。このように形成された半導体ウエーハは上記半導体チップがストリートと呼ばれる分割予定ラインによって区画されており、このストリートに沿って分割することによって個々の半導体チップを製造している。
【０００３】
このような半導体ウエーハのストリートに沿った分割は、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、被加工物である半導体ウエーハ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半導体ウエーハ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移動手段とを具備している。切削手段は、高速回転せしめられる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固定して形成されている。
【０００４】
近時においては、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップの処理能力を向上するために、シリコン等の半導体基板の表面に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（Ｌｏｗ−ｋ膜）と回路を形成する機能膜が積層された積層体によって半導体チップを形成せしめた形態の半導体ウエーハが実用化されている。
【０００５】
また、半導体ウエーハのストリートにテスト  エレメント  グループ（TEG）と称する金属パターを部分的に配設し、半導体ウエーハを分割する前に金属パターンを通して回路の機能をテストするように構成した半導体ウエーハも実用化されている。
【０００６】
上述したＬｏｗ−ｋ膜やテスト  エレメント  グループ（TEG）はウエーハの素材と異なるため、切削ブレードによって同時に切削することが困難である。即ち、Ｌｏｗ−ｋ膜は雲母のように非常に脆いことから、切削ブレードによりストリートに沿って切削すると、Ｌｏｗ−ｋ膜が剥離し、この剥離が回路にまで達し半導体チップに致命的な損傷を与えるという問題がある。また、テスト  エレメント  グループ（TEG）は金属によって形成されているため、切削ブレードによって切削するとバリが発生する。
【０００７】
上記問題を解消するために、半導体ウエーハの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ストリートを形成するＬｏｗ−ｋ膜やストリートに配設されたテスト  エレメント  グループ（TEG）を除去し、その除去した領域に切削ブレードを位置付けて切削する加工装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献２】特開２００３−３２０４６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
而して、レーザー光線照射手段の集光器を通して照射されるレーザー光線はガウシアン分布であり、このため図１６に示すように半導体ウエーハWの表面に形成された積層体VにストリートSに沿って形成される２条のレーザー加工溝G、Gの断面形状は、逆三角形状となる。従って、レーザー加工溝G、Gの中央部は半導体ウエーハWの基板Ｂに達し積層体Vが除去されているが、レーザー加工溝G、Gの側部は基板Ｂに達しないため積層体Vが残存する。この結果、半導体ウエーハWを切削ブレードＴによりレーザー加工溝G、Gに沿って切削すると、残存した積層体Vが切削ブレードＴによって切削される際に剥離して回路Cを損傷するという問題がある。また、上述したレーザー加工溝G、Gを形成する際に、レーザー光線のガウシアン分布に倣ってデブリがストリートSの両側に飛散して回路Cに付着するという問題もある。なお、切削ブレードＴの切削による剥離の影響が及ばないように積層体Lを多めに除去すると、レーザー加工溝G、GがストリートSを越えて形成され、回路Cを損傷するという問題がある。
【０００９】
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、レーザー加工溝の外側を被加工物の加工面に対して垂直状に形成する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】
【００１０】
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を相対移動する加工送り手段とを具備し、該レーザー光線照射手段がレーザー光線発振手段と該レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を集光して照射する集光器を含んでいる、レーザー加工装置において、
該集光器は、該レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を断面が半円状の第１のレーザー光線と第２のレーザー光線に２分割するとともに該第１のレーザー光線と該第２のレーザー光線の左右を入れ替える第１のプリズムと、該第１のプリズムによって２分割された該第１のレーザー光線と該第２のレーザー光線の光路を平行に修正する第２のプリズムと、該第２のプリズムによって光路が平行に修正された該第１のレーザー光線と該第２のレーザー光線のスポットをそれぞれ直線部を外側に円弧部を内側にして結像する結像レンズと、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。
【００１１】
上記第１のプリズムと第２のプリズムの間隔を調整することにより、状帰結像レンズによって結像される第１のレーザー光線と第２のレーザー光線のスポットの間隔を調整する。また、上記第２のプリズムと結像レンズとの間にリレーレンズが配設され、リレーレンズのバックフォーカス位置を第１のプリズム頂点位置に設定されている。上記レーザー光線発振手段と第１のプリズムとの間に、レーザー光線発振手段から発振された断面が円形状のレーザー光線を断面が略矩形状のレーザー光線に修正するマスク部材が配設されていることが望ましい。  
【発明の効果】
【００１２】
本発明によるレーザー加工装置によれば、レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線が第１のプリズムによって第１のレーザー光線と第２のレーザー光線に２分割されるとともに第１のレーザー光線と第２のレーザー光線の左右を入れ替えられ、この第１のレーザー光線と第２のレーザー光線の光路が第２のプリズムによって平行に修正された後、第１のレーザー光線と第２のレーザー光線のスポットが結像レンズによってそれぞれ直線部を外側に円弧部を内側にして結像されるので、この第１のレーザー光線と第２のレーザー光線が結像されたスポットによってレーザー加工することにより、外側が被加工物の加工面に対して垂直状の第１のレーザー加工溝と第２のレーザー加工溝を形成することができる。
また、本発明によるレーザー加工装置においては、第１のプリズムによって２分割された第１のレーザー光線と第２のレーザー光線により２本のレーザー加工溝を同時に形成することができるので、生産性が向上する。
更に、本発明によるレーザー加工装置においては、上述したように被加工物に照射される第１のレーザー光線と第２のレーザー光線のスポットが結像レンズによってそれぞれ直線部を外側に円弧部を内側にして結像されるので、レーザー加工時にデブリが回路C側に飛散することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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３６１を備えており、チャックテーブル３６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。また、チャックテーブル３６には、後述する半導体ウエーハを支持する環状のフレームを固定するためのクランプ３６２が装着されている。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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で示す方向に移動可能に支持される。
【００２０】
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。上記ケーシング５２１の先端部には、上記パルスレーザー光線発振手段５２２から発振され伝送光学系５２３を介して伝送されたレーザー光線を集光する集光器５３が装着されている。
【００２１】
集光器５３の第１の実施形態について、図３を参照して説明する。
図３に示す集光器５３は、ケース５３１(図２参照)内に配設された偏光ミラー５３２と、第１のプリズム５３３と、第２のプリズム５３４と、結像レンズ５３５を含んでいる。変更ミラー５３２は、図３に示すように上記パルスレーザー光線発振手段５２２(図２参照)から発振され伝送光学系５２３を通して照射されたレーザー光線Lを下方即ち第１のプリズム５３３に向けて偏光する。第１のプリズム５３３は、レーザー光線発振手段５２２から発振されたレーザー光線Lを断面が半円状の第１のレーザー光線L1と第２のレーザー光線L2に２分割するとともに、該第１のレーザー光線L1と第２のレーザー光線L2の左右を入れ替える。第２のプリズム５３４は、第１のプリズム５３３によって２分割された第１のレーザー光線L1と第２のレーザー光線L2の光路を平行に修整する。結像レンズ５３５は、第２のプリズム５３４によって光路が平行に修整された第１のレーザー光線L1と第２のレーザー光線L2のスポットを結像する。
【００２２】
図３に示す集光器５３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。上記パルスレーザー光線発振手段５２２から発振され伝送光学系５２３を通して照射された断面が円形のレーザー光線Lは、変更ミラー５３２によって第１のプリズム５３３に向けて偏光される。第１のプリズム５３３に到達した断面が円形のレーザー光線Lは、第１のプリズム５３３によって断面が半円状の第１のレーザー光線L1と第２のレーザー光線L2に２分割されるとともに、該第１のレーザー光線L1と第２のレーザー光線L2の左右が入れ替えられる。この結果、第１のレーザー光線L1と第２のレーザー光線L2は、それぞれ円弧部が内側に直線部が外側となる。このようにして２分割された第１のレーザー光線L1と第２のレーザー光線L2は、第２のプリズム５３４を通過することによって光路が平行に修整される。第２のプリズム５３４で光路が平行に修整された第１のレーザー光線L1と第２のレーザー光線L2は、結像レンズ５３５を通過することによって所定の結像位置Pに結像される。このとき、結像位置Pは結像レンズ５３５の焦点fより下流側にあるため、第１のレーザー光線L1と第２のレーザー光線L2は左右が反転し、それぞれ直線部を外側に円弧部を内側にしたスポットで結像される。
【００２３】
なお、図３において、第１のプリズム５３３の頂点から結像レンズ５３５までの距離を(a)、結像レンズ５３５から結像位置Pまでの距離を(b)、結像レンズ５３５の焦点距離を(f)とすると、（1/a＋1/b＝1/f）の式が成り立つ。そして、図４に示すように第１のレーザー光線L1と第２のレーザー光線L2のスポットサイズ(d)は、倍率(m＝b/a)によって決まる。また、第１のレーザー光線L1と第２のレーザー光線L2とからなるスポットの幅(E)、即ち第１のレーザー光線L1と第２のレーザー光線L2のスポットの間隔（e）は、第１のプリズム５３３と第２のプリズム５３４の間隔を変えることによって変化する。即ち、図５に示すように、第１のプリズム５３３と第２のプリズム５３４の間隔が(D1)の場合には第２のプリズム５３４を通過した第１のレーザー光線L1と第２のレーザー光線L2の間隔は(e1)であるが、第１のプリズム５３３と第２のプリズム５２４の間隔が(D２)に広がると第２のプリズム５３４を通過した第１のレーザー光線L1と第２のレーザー光線L2の間隔は(e2)となる。従って、結像レンズ５３５を通過することによって所定の結像位置P(図３参照)に結像される第１のレーザー光線L1と第２のレーザー光線L2とからなるスポットの間隔(e)、従ってスポットの幅(E)も変化する。例えば、第１のプリズム５３３に入射するレーザー光線Lの直径が１mm、倍率(m)が1/50の場合、第１のプリズム５３３と第２のプリズム５３４の間隔(D)を５mm〜１５mm範囲で変化させると、第１のレーザー光線L1と第２のレーザー光線L2とからなるスポットの間隔(e)は０から４０μmの範囲で変化し、従ってス第１のレーザー光線L1と第２のレーザー光線L2とからなるポットの幅(E)は２０μm〜６０μmの範囲で変化する。
【００２４】
次に、集光器５３の第２の実施形態について、図６を参照して説明する。
図６に示す集光器５３は、上記図３に示す第１の実施形態における第２のプリズム５３４と結像レンズ５３５との間にリレーレンズ５３６を配設したものである。なお、図６に示す集光器５３の他の構成部材は上記図３に示す第１の実施形態の構成部材を同一であるため、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
図６に示す集光器５３は、リレーレンズ５３６のバックフォーカス位置(f1)を第１のプリズム５３３の頂点位置に合わせることで、無限遠補正光学系が形成される。従って、リレーレンズ５３６と結像レンズ５３５との間隔(c)を自由に変えられるため、設計上の自由度が高い。また、図６に示す集光器５３においてはリレーレンズ５３６と結像レンズ５３５の組み合わせにより、倍率を自由に変えることができる。図６に示す集光器５３においては、第１のレーザー光線L1と第２のレーザー光線L2の結像位置Pは、結像レンズ５３５の焦点位置(f)となる。なお、図６において(f2)は、リレーレンズ５３６と結像レンズ５３５の組み合わせによる焦点である。
【００２５】
次に、集光器５３の第３の実施形態について、図７を参照して説明する。
図７に示す集光器５３は、上記図６に示す第２の実施形態における第１のプリズム５３３の頂点位置に、略矩形状の穴５３７aを有するマスク部材５３７を配設したものである。なお、図６に示す集光器５３の他の構成部材は上記図３に示す第１の実施形態の構成部材を同一であるため、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
図７に示す集光器５３においては、上記パルスレーザー光線発振手段５２２から発振され伝送光学系５２３を通して照射された断面が円形のレーザー光線Lは、マスク部材５３７の穴５３７aを通過することにより断面が略矩形状となって第１のプリズム５３３にいたる。この結果、第１のプリズム５３３によって２分割された第１のレーザー光線L1と第２のレーザー光線L2も断面が略矩形状となり、第２のプリズム５３４およびリレーレンズ５３６をとおり結像レンズ５３５によって結像される第１のレーザー光線L1と第２のレーザー光線L2の結像スポットの形状も略矩形状となる。このように、断面が円形のレーザー光線Lにおけるガウス分布が弱い部分をマスク部材５３７によってカットすることにより、加工点においてレーザー光線のエネルギーが弱い側でもシャープな加工を施すことができる。
【００２６】
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、上記レーザー光線照射手段５２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。
【００２７】
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移動手段５４を具備している。移動手段５４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５４２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５４２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５２を一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動せしめる。なお、図示の実施形態においては、パルスモータ５４２を正転駆動することによりレーザー光線照射手段５２を上方に移動し、パルスモータ５４２を逆転駆動することによりレーザー光線照射手段５２を下方に移動するようになっている。
【００２８】
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としての半導体ウエーハについて、図８および図９を参照して説明する。
図８および図９に示す半導体ウエーハ１０は、シリコン等の半導体基板１１の表面に絶縁膜と回路を形成する機能膜が積層された積層体１２によって複数のＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップ１３(デバイス)がマトリックス状に形成されている。そして、各半導体チップ１３は、格子状に形成されたストリート１４によって区画されている。なお、図示の実施形態においては、積層体１２を形成する絶縁膜は、ＳｉＯ２  膜または、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（Ｌｏｗ−ｋ膜）からなっている。
【００２９】
上述した半導体ウエーハ１０をストリート１４に沿って分割するには、半導体ウエーハ１０を図１０に示すように環状のフレーム８に装着された保護テープ９の表面に貼着する。このとき、半導体ウエーハ１０は、表面１０ａを上にして裏面側を保護テープ９に貼着する。
【００３０】
次に、半導体ウエーハ１０のストリート１４に沿ってレーザー光線を照射し、ストリート上の積層体１２を除去するレーザー光線照射工程を実施する。
このレーザー光線照射工程は、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上に保護テープ９を介して環状のフレーム８に支持された半導体ウエーハ１０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。このとき、半導体ウエーハ１０は、表面１０aを上側にして保持される。なお、半導体ウエーハ１０を保護テープ９を介して支持している環状のフレーム８は、クランプ３６２によって固定される。
【００３１】
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および図示しない制御手段は、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１４と、ストリート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５２の集光器５３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。
【００３２】
以上のようにしてチャックテーブル３６上に保持された半導体ウエーハ１０に形成されているストリート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１１(a)で示すようにチャックテーブル３６をレーザー光線を照射する集光器５３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５３の直下に位置付ける。このとき、図１１の（ａ）で示すように半導体ウエーハ１０は、ストリート１４の一端(図１１の(a)において左端)が集光器５３の直下に位置するように位置付けられる。そして、集光器５３から照射される上記第１のレーザー光線L1と第２のレーザー光線L2の結像位置Pがストリート１４の表面に位置するように、移動手段５４を作動してレーザー光線照射手段５２の高さ位置を調整する。
【００３３】
次に、集光器５３から上記第１のレーザー光線L1と第２のレーザー光線L2を照射しつつチャックテーブル３６即ち半導体ウエーハ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）で示すようにストリート１４の他端（図１１(b)において右端）が集光器５３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即ち半導体ウエーハ１０の移動を停止する。
【００３４】
この結果、半導体ウエーハ１０のストリート１４には、図１２に示すように上記第１のレーザー光線L1によって積層体１２より深い第１のレーザー加工溝１０１が形成されるとともに、上記第２のレーザー光線L2によって積層体１２より深い第２のレーザー加工溝１０２が形成される。このように、本発明のレーザー加工装置によれば、２本のレーザー加工溝を同時に形成することができるので、生産性が向上する。また、第１のレーザー加工溝１０１と第２のレーザー加工溝１０２を形成する第１のレーザー光線L1と第２のレーザー光線L2は、上述したようにそれぞれ直線部を外側に円弧部を内側にしたスポットで結像されるので、第１のレーザー加工溝１０１と第２のレーザー加工溝１０２はそれぞれ外側が積層体１２の加工面(上面)に対して垂直に形成される。従って、積層体１２を分断するために基板１１に達するレーザー加工溝を形成しても半導体チップ１３(デバイス)に影響を及ぼすことがないとともに、レーザー加工時にデブリが半導体チップ１３(デバイス)側に飛散することもない。なお、ストリート１４に形成される第１のレーザー加工溝１０１と第２のレーザー加工溝１０２の両外側間の長さ、即ちレーザー加工溝の幅(E0)は、上述したように第１のプリズム５３３と第２のプリズム５３４の間隔(D)を調整することにより適宜調整することができ、後述する切削ブレードの厚さより大きく設定されている。このようにして、上述したレーザー光線照射工程を半導体ウエーハ１０に形成された全てのストリート１４に実施する。
【００３５】
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。
レーザー光線の光源      ：ＹＶＯ４レーザーまたはＹＡＧレーザー
波長                    ：３５５ｎｍ
出力                    ：１．０Ｗ
繰り返し周波数          ：５０ｋＨｚ
パルス幅                ：１０ｎｓ
加工送り速度            ：１００ｍｍ／秒
ストリートの幅          ：５０μm
レーザー加工溝の幅(E0)  ：３０μm
【００３６】
半導体ウエーハ１０に形成された全てのストリート１４に上述したレーザー光線照射工程を実施したならば、半導体ウエーハ１０をストリート１４に沿って切断する切削工程を実施する。即ち、図１３に示すように切削装置１６のチャックテーブル１６１上にレーザー光線照射工程が実施された半導体ウエーハ１０を表面１０ａを上側にして載置し、図示しない吸引手段によって半導体ウエーハ１０をチャックテーブル１６１上に保持する。次に、半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル１６１を切削加工領域の切削開始位置に移動する。このとき、図１３で示すように半導体ウエーハ１０は切削すべきストリート１４の一端（図１０において左端）が切削ブレード１６２の直下より所定量右側に位置するように位置付けられる。このとき、切削ブレード１６２は、図１４で示すように第１のレーザー加工溝１０１と第２のレーザー光線L2とからなるレーザー加工溝１０２の幅(E0)内に位置付けられる。
【００３７】
このようにしてチャックテーブル１６１即ち半導体ウエーハ１０が切削加工領域の切削開始位置に位置付けられたならば、切削ブレード１６２を図１３において２点鎖線で示す待機位置から下方に切り込み送りし、図１５において実線で示すように所定の切り込み送り位置に位置付ける。この切り込み送り位置は、図１５に示すように切削ブレード１６２の下端が半導体ウエーハ１０の裏面に貼着された保護テープ９に達する位置に設定されている。
【００３８】
次に、図１３に示すように切削ブレード１６２を矢印１６２aで示す方向に所定の回転速度で回転せしめ、チャックテーブル１６１即ち半導体ウエーハ１０を図１３において矢印Ｘ１で示す方向に所定の切削送り速度で移動せしめる。そして、チャックテーブル１６１即ち半導体ウエーハ１０の他端（図１３において右端）が切削ブレード１６２の直下より所定量左側に位置するまで達したら、チャックテーブル１６１即ち半導体ウエーハ１０の移動を停止する。このようにチャックテーブル１６１即ち半導体ウエーハ１０を切削送りすることにより、半導体ウエーハ１０はストリート１４に沿って切断される。このとき、第１のレーザー加工溝１０１と第２のレーザー加工溝１０２との間に残された積層体１２は切削ブレード５２によって切削されるが、第１のレーザー加工溝１０１と第２のレーザー加工溝１０２よって両側が分断さているため剥離しても半導体チップ１３(デバイス)側に影響することはない。また、第１のレーザー加工溝１０１と第２のレーザー加工溝１０２が上述したように外側において積層体１２の加工面(上面)に対して垂直に形成されているので、切削ブレード１６２がストリート１４の両側部における積層体１２に作用することはない。
【００３９】
次に、チャックテーブル１６１即ち半導体ウエーハ１０を紙面に垂直な方向（割り出し送り方向）にストリート１４の間隔に相当する量割り出し送りし、次に切削すべきストリート１４を切削ブレード１６２と対応する位置に位置付け、図１３に示す状態に戻す。そして、上記と同様に切削工程を実施する。
【００４０】
なお、上記切削工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
切削ブレード          ：外径５２ｍｍ、厚さ２０μｍ
切削ブレードの回転速度：４００００ｒｐｍ
切削送り速度          ：５０ｍｍ／秒
【００４１】
上述した切削工程を半導体ウエーハ１０に形成された全てのストリート１４に実施する。この結果、半導体ウエーハ１０はストリート１４に沿って切断され、個々の半導体チップに分割される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【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ビーム加工手段の構成を簡略に示すブロック図。
【図３】図１に示すレーザー加工装置に装備される集光器の第１に実施形態を示す説明図。
【図４】図３に示す集光器によって結像された第１のレーザー光線と第２のレーザー光線のスポット形状を拡大して示す説明図。
【図５】図３に示す集光器を構成する第１にプリズムと第２のプリズムの間隔を変えることにより、第１のレーザー光線と第２のレーザー光線のスポットの間隔が変化する状態を示す説明図。
【図６】図１に示すレーザー加工装置に装備される集光器の第２に実施形態を示す説明図。
【図７】図１に示すレーザー加工装置に装備される集光器の第３に実施形態を示す説明図。
【図８】被加工物としての半導体ウエーハの斜視図。
【図９】図８に示す半導体ウエーハの一部断面拡大図。
【図１０】図８に示す半導体ウエーハが環状のフレームに保護テープを介して支持された状態を示す斜視図。
【図１１】図１に示すレーザー加工装置によって図８に示す半導体ウエーハのストリートに沿ってレーザー加工溝を形成するレーザー光線照射工程の説明図。
【図１２】図１１に示すレーザー光線照射工程を実施すことによって半導体ウエーハに形成されたレーザー加工溝の拡大断面図。
【図１３】図１１に示すレーザー光線照射工程によって形成されたレーザー加工溝に沿って半導体ウエーハを切断する切削工程の説明図。
【図１４】図１３に示す切削工程におけるレーザー加工溝と切削ブレードとの関係を示す説明図。
【図１５】図１３に示す切削工程における切削ブレードの切り込み送り位置を示す説明図。
【図１６】従来のレーザー加工装置によって半導体ウエーハに形成されたレーザー加工溝の拡大断面図。
【符号の説明】
【００４３】
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
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：集光器
５３２：偏光ミラー
５３３：第１のプリズム
５３４：第１のプリズム
５３５：結像レンズ
５３６：リレーレンズ
５３７：マスク部材
６：撮像手段
１０：半導体ウエーハ(被加工物)
１１：半導体基板
１２：積層体
１３：半導体チップ(デバイス)
１４：ストリート
１０１：第１のレーザー加工溝
１０２：第２のレーザー加工溝
１６：切削装置
１６１：切削装置のチャックテーブル
１６２：切削ブレード
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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