(57)【要約】      （修正有）【課題】アブレーションによる飛散溶融物の加工溝への埋め戻りを防止するレーザー加工装置の提供。【解決手段】レーザー光線照射手段５と、チャックテーブルを加工送り方向に移動する加工送り手段３７と、加工送り方向と直交する割り出し送り方向に移動する割り出し送り手段３８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は、レーザー光線発振手段５１と、集光器５３と、ポリゴンミラー手段５６と、該ポリゴンミラー手段への入射位置を変更する入射位置変更手段５７を具備し、ポリゴンミラー手段は、第１ポリゴンミラーを第１回転方向に回転してレーザー光線をX軸方向にスキャンする第１ポリゴンミラー手段５６１と、第１回転方向と逆方向に第２ポリゴンミラーを回転してX軸方向にスキャンする第２ポリゴンミラー手段５６２で構成され、入射位置変更手段は、レーザー光線を第１ポリゴンミラーと第２ポリゴンミラーに選択的に位置付ける。【選択図】図２
2015085347.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をレーザー加工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（X軸方向）に相対的に移動せしめる加工送り手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段を加工送り方向（X軸方向）と直交する割り出し送り方向（Y軸方向）に相対的に移動せしめる割り出し送り手段と、を具備するレーザー加工装置であって、
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から発振されたレーザー光線を集光して該チャックテーブルに保持された被加工物に照射する集光器と、該レーザー光線発振手段と該集光器との間に配設され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分散させるポリゴンミラー手段と、該レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線の該ポリゴンミラー手段への入射位置を変更する入射位置変更手段とを具備し、
該ポリゴンミラー手段は、第１のポリゴンミラーと該第１のポリゴンミラーを第１の回転方向に回転しレーザー光線をX軸方向にスキャンする第１のスキャンモータとからなる第１のポリゴンミラー手段と、第２のポリゴンミラーと該第２のポリゴンミラーを該第１の回転方向と逆方向の第２の回転方向に回転しレーザー光線をX軸方向にスキャンする第２のスキャンモータとからなる第２のポリゴンミラー手段とによって構成され、
該入射位置変更手段は、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該第１のポリゴンミラーと該第２のポリゴンミラーに選択的に位置付ける、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項２】
該第１のポリゴンミラー手段の該第１のスキャンモータは、該第１のポリゴンミラーを回転してX軸方向の(＋)方向にレーザー光線をスキャンし、
該第２のポリゴンミラー手段の該第２のスキャンモータは、該第２のポリゴンミラーを回転してX軸方向の(−)方向にレーザー光線をスキャンし
該入射位置変更手段は、該チャックテーブルの移動方向がX軸方向の(＋)方向である場合には該第１のポリゴンミラーをレーザー光線が入光する入光位置に位置付けて該チャックテーブルに保持された被加工物に対してX軸方向の(＋)方向にレーザー光線をスキャンし、該チャックテーブルの移動方向がX軸方向の(−)方向である場合には該第２のポリゴンミラーをレーザー光線が入光する入光位置に位置付けて該チャックテーブルに保持された被加工物に対してX軸方向の(−)方向にレーザー光線をスキャンする、請求項１記載のレーザー加工装置。
【請求項３】
該入射位置変更手段は、該第１のポリゴンミラー手段および該第２のポリゴンミラー手段をY軸方向に移動して該第１のポリゴンミラーと該第２のポリゴンミラーをレーザー光線の入射位置に選択的に位置付ける、請求項１又は２記載のレーザー加工装置。
【請求項４】
該入射位置変更手段は、該レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線の光路を変更してレーザー光線を該第１のポリゴンミラーと該第２のポリゴンミラーに選択的に入射せしめる、請求項１又は２記載のレーザー加工装置。
【請求項５】
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該第１のポリゴンミラーおよび該第２のポリゴンミラーのY軸方向にスキャンするY軸方向スキャン手段を備えている、請求項１から４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、チャックテーブルに保持された半導体ウエーハ等の被加工物に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、略円板形状である半導体ウエーハ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。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半導体デバイスを製造している。
【０００３】
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）が積層された機能層によって半導体デバイス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。
【０００４】
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、ダイサーと呼ば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。
【０００５】
しかるに、上述したＬｏｗ−ｋ膜は、切削ブレードによって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分割予定ライン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デバイスに致命的な損傷を与えるという問題がある。
【０００６】
上記問題を解消するために、半導体ウエーハに形成された分割予定ラインの幅方向における両側に分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射し、分割予定ラインに沿って２条のレーザー加工溝を形成してＬｏｗ−ｋ膜からなる積層体を分断し、この２条のレーザー加工溝の外側間に切削ブレードを位置付けて切削ブレードと半導体ウエーハを相対移動することにより、半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切断するウエーハの分割方法が下記特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−６４２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
而して、レーザー光線を分割予定ラインに沿って照射してアブレーション加工することによりＬｏｗ−ｋ膜からなる積層体を除去してレーザー加工溝を形成すると、積層体の飛散した溶融物がレーザー加工溝に埋め戻り、十分な幅のレーザー加工溝を形成するにはレーザー光線を分割予定ラインに沿って複数回照射しなければならず生産性が悪いという問題がある。
また、ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射してアブレーション加工することにより分割溝を形成してウエーハを個々のデバイスに分割する技術においても溶融物が分割溝に埋め戻り、分割に必要な分割溝を形成するにはレーザー光線を分割予定ラインに沿って複数回照射しなければならず生産性が悪いという問題がある。
【０００９】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、アブレーション加工することにより飛散した溶融物がレーザー加工溝に埋め戻りすることを効果的に防止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をレーザー加工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（X軸方向）に相対的に移動せしめる加工送り手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段を加工送り方向（X軸方向）と直交する割り出し送り方向（Y軸方向）に相対的に移動せしめる割り出し送り手段と、を具備するレーザー加工装置であって、
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から発振されたレーザー光線を集光して該チャックテーブルに保持された被加工物に照射する集光器と、該レーザー光線発振手段と該集光器との間に配設され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分散させるポリゴンミラー手段と、該レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線の該ポリゴンミラー手段への入射位置を変更する入射位置変更手段とを具備し、
該ポリゴンミラー手段は、第１のポリゴンミラーと該第１のポリゴンミラーを第１の回転方向に回転しレーザー光線をX軸方向にスキャンする第１のスキャンモータとからなる第１のポリゴンミラー手段と、第２のポリゴンミラーと該第２のポリゴンミラーを該第１の回転方向と逆方向の第２の回転方向に回転しレーザー光線をX軸方向にスキャンする第２のスキャンモータとからなる第２のポリゴンミラー手段とによって構成され、
該入射位置変更手段は、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該第１のポリゴンミラーと該第２のポリゴンミラーに選択的に位置付ける、
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のポリゴンミラー手段の第１のスキャンモータは、第１のポリゴンミラーを回転してX軸方向の(＋)方向にレーザー光線をスキャンし、
上記第２のポリゴンミラー手段の第２のスキャンモータは、第２のポリゴンミラーを回転してX軸方向の(−)方向にレーザー光線をスキャンし、
上記入射位置変更手段は、チャックテーブルの移動方向がX軸方向の(＋)方向である場合には第１のポリゴンミラーをレーザー光線が入光する入光位置に位置付けてチャックテーブルに保持された被加工物に対してX軸方向の(＋)方向にレーザー光線をスキャンし、チャックテーブルの移動方向がX軸方向の(−)方向である場合には第２のポリゴンミラーをレーザー光線が入光する入光位置に位置付けて該チャックテーブルに保持された被加工物に対してX軸方向の(−)方向にレーザー光線をスキャンする。
また、上記入射位置変更手段は、第１のポリゴンミラー手段および第２のポリゴンミラー手段をY軸方向に移動して第１のポリゴンミラーと第２のポリゴンミラーをレーザー光線の入射位置に選択的に位置付ける。
更に、上記入射位置変更手段は、レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線の光路を変更してレーザー光線を第１のポリゴンミラーと第２のポリゴンミラーに選択的に入射せしめる。
また、上記レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を第１のポリゴンミラーおよび第２のポリゴンミラーのY軸方向にスキャンするY軸方向スキャン手段を備えている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によるレーザー加工装置においては、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、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チャックテーブルに保持された被加工物に照射する集光器と、レーザー光線発振手段と集光器との間に配設されレーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を分散させるポリゴンミラー手段と、レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線のポリゴンミラー手段への入射位置を調整する入射位置変更手段とを具備し、ポリゴンミラー手段は、第１のポリゴンミラーと第１のポリゴンミラーを第１の回転方向に回転しレーザー光線をX軸方向にスキャンする第１のスキャンモータとからなる第１のポリゴンミラー手段と、第２のポリゴンミラーと第２のポリゴンミラーを第１の回転方向と逆方向の第２の回転方向に回転しレーザー光線をX軸方向にスキャンする第２のスキャンモータとからなる第２のポリゴンミラー手段とによって構成され、入射位置変更手段は、レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を第１のポリゴンミラーと第２のポリゴンミラーに選択的に位置付けるように構成されているので、チャックテーブルを一方向に移動する往路加工とチャックテーブルを他方向に移動する復路加工において同じ条件で加工ができ加工品質を同一にすることができるとともに、レーザー光線は被加工物上においてX軸方向に所定の範囲でスキャンする。従って、レーザー光線は被加工物上においてX軸方向に重複してアブレーション加工するため、形成されたレーザー加工溝に溶融物の埋め戻しを効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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ブロック構成図。
【図３】図２に示すレーザー光線照射手段を構成するポリゴンミラー手段とY軸方向スキャン手段との関係を示す説明図。
【図４】図２に示すレーザー光線照射手段を構成するポリゴンミラー手段および入射位置変更手段の斜視図。
【図５】図２に示すレーザー光線照射手段を構成するポリゴンミラー手段によるレーザー光線分散状態を示す説明図。
【図６】図２に示すレーザー光線照射手段によってレーザー光線がチャックテーブルに保持された被加工物上でスキャンする状態を示す説明図。
【図７】図１に示すレーザー加工装置に装備される制御手段のブロック構成図。
【図８】被加工物としての半導体ウエーハの斜視図および要部拡大断面図。
【図９】図８に示す半導体ウエーハを環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に貼着した状態を示す斜視図。
【図１０】図１に示すレーザー加工装置によって実施する機能膜除去工程の説明図。
【図１１】図１に示すレーザー加工装置によって実施する機能膜除去工程の説明図。
【図１２】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他の実施形態を示すブロック構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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、基台２上に配設されたレーザー光線照射手段としてのレーザー光線照射ユニット４とを具備している。
【００１６】
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１の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に加工送り方向（Ｘ軸方向）と直交する矢印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た吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１の上面である保持面上に被加工物である例えば円形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、半導体ウエーハ等の被加工物を保護テープを介して支持する環状のフレームを固定するためのクランプ３６２が配設されている。
【００１７】
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１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。
【００１８】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記チャックテーブル３６のX軸方向位置を検出するためのX軸方向位置検出手段３７４を備えている。X軸方向位置検出手段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X軸方向位置検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bは、図示の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X軸方向位置を検出する。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X軸方向位置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X軸方向位置を検出することもできる。
【００１９】
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割り出し送り手段３８を具備している。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。
【００２０】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記第２の滑動ブロック３３のY軸方向位置を検出するためのY軸方向位置検出手段３８４を備えている。Y軸方向位置検出手段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Y軸方向位置検出手段３８４の読み取りヘッド３８４bは、図示の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Y軸方向位置を検出する。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３８２を用いた場合には、パルスモータ３８２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Y軸方向位置を検出することもできる。また、上記割り出し送り手段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Y軸方向位置を検出することもできる。
【００２１】
上記レーザー光線照射ユニット４は、上記基台２上に配設された支持部材４１と、該支持部材４１によって支持され実質上水平に延出するケーシング４２と、該ケーシング４２に配設されたレーザー光線照射手段５と、ケーシング４２の前端部に配設されレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段６を具備している。なお、撮像手段６は、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子（ＣＣＤ）等を備え、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。
【００２２】
上記レーザー光線照射手段５について、図２を参照して説明する。
レーザー光線照射手段５は、パルスレーザー光線発振手段５１と、該パルスレーザー光線発振手段５１から発振されたパルスレーザー光線の出力を調整する出力調整手段５２と、該出力調整手段５２によって出力が調整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に保持された被加工物に照射する集光器５３を具備している。パルスレーザー光線発振手段５１は、パルスレーザー光線発振器５１１と、これに付設された繰り返し周波数設定手段５１２とから構成されている。なお、パルスレーザー光線発振手段５１のパルスレーザー光線発振器５１１は、図示の実施形態においては波長が３５５nmのパルスレーザー光線LBを発振する。上記集光器５３は、上記パルスレーザー光線発振手段５１から発振され出力調整手段５２によって出力が調整されたパルスレーザー光線を集光するテレセントリックfθレンズ５３１を具備している。
【００２３】
上記パルスレーザー光線発振手段５１から発振され出力調整手段５２によって出力が調整されたパルスレーザー光線LBは、第１の方向変換ミラー５４１、第２の方向変換ミラー５４２、Y軸方向スキャン手段５５、ポリゴンミラー手段５６を介して上記集光器５３に導かれる。第１の方向変換ミラー５４１はパルスレーザー光線発振手段５１から発振され出力調整手段５２によって出力が調整されたパルスレーザー光線を図２において下方に向けて方向変換し、第２の方向変換ミラー５４２は第１の方向変換ミラー５４１によって方向変換されたパルスレーザー光線を水平方向に向けて方向変換してY軸方向スキャン手段５５に導く。
【００２４】
Y軸方向スキャン手段５５は、図示の実施形態においては音響光学偏向手段からなっており、上記第２の方向変換ミラー５４２を介して導かれたパルスレーザー光線LBを割り出し送り方向（Y軸方向）に偏向する音響光学素子５５１と、該音響光学素子５５１に印加するRF（radio  frequency）を生成するRF発振器５５２と、該RF発振器５５２によって生成されたRFのパワーを増幅して音響光学素子５５１に印加するRFアンプ５５３と、RF発振器５５２によって生成されるRFの周波数を調整する偏向角度調整手段５５４を具備している。上記音響光学素子５５１は、印加されるRFの周波数に対応してレーザー光線の光軸を偏向する角度を調整することができる。上述した偏向角度調整手段５５４は、後述する制御手段によって制御される。
【００２５】
図示の実施形態におけるY軸方向スキャン手段５５は以上のように構成されており、以下その作用について図２および図３を参照して説明する。
音響光学偏向手段からなるY軸方向スキャン手段５５の偏向角度調整手段５５４に後述する制御手段から例えば５〜１５Vの電圧が印加され、音響光学素子５５１に５〜１５Vに対応する周波数のRFが印加されると、例えばパルスレーザー光線LBの光軸が図３(a)および(b)において１点鎖線から２点鎖線の範囲でY軸方向に偏向されてポリゴンミラー手段５６の後述する第１のポリゴンミラー５６１aまたは第2のポリゴンミラー５６２aにY軸方向に例えば５０μmの範囲で選択的に入射せしめられる。このように、音響光学素子５５１によって偏向されたレーザー光線は、偏向角度調整手段５５４に印加される電圧に対応して割り出し送り方向（Y軸方向）に偏向せしめられる。また、図示の実施形態におけるY軸方向スキャン手段５５は、上記音響光学素子５５１にRFが印加されない場合に、図２において破線で示すように音響光学素子５５１によって偏向されないレーザー光線を吸収するためのレーザー光線吸収手段５５５を具備している。
【００２６】
次に、上記ポリゴンミラー手段５６について図２乃至図４を参照して説明する。
図示の実施形態におけるポリゴンミラー手段５６は、図４に示すように支持基板５６０上に配設された第１のポリゴンミラー５６１aと該第１のポリゴンミラー５６１aを第１の回転方向Aに回転しレーザー光線をX軸方向にスキャンする第１のスキャンモータ５６１bとからなる第１のポリゴンミラー手段５６１と、第2のポリゴンミラー５６２aと該第２のポリゴンミラー５６２aを第１の回転方向Aと逆方向の第２の回転方向Bに回転しレーザー光線をX軸方向にスキャンする第２のスキャンモータ５６２bとからなる第２のポリゴンミラー手段５６２とを具備している。なお、支持基板５６０の中央部には、第１のポリゴンミラー手段５６１と第２のポリゴンミラー５６２aで反射したレーザー光線を通過させるための切欠き部５６０aが形成されている。このように構成された第１のポリゴンミラー手段５６１と第２のポリゴンミラー手段５６２は、第１のポリゴンミラー５６１aと第2のポリゴンミラー５６２aが軸心を Y軸方向にして直列に隣接して配設されている。
【００２７】
図４を参照して説明を続けると、図示の実施形態におけるレーザー光線照射手段５は、上記パルスレーザー光線発振手段５１から発振され出力調整手段５２によって出力が調整されとともに第１の方向変換ミラー５４１および第２の方向変換ミラー５４２によって導かれたパルスレーザー光線LBのポリゴンミラー手段５６への入射位置を変更する入射位置変更手段５７を具備している。この入射位置変更手段５７は、第１のポリゴンミラー手段５６１および第２のポリゴンミラー手段５６２とからなるポリゴンミラー手段５６が配設された支持基板５６０をY軸方向に移動するエアーピストン機構５７０によって構成され、ピストンロッド５７１が上記支持基板５６０に連結される。このように構成されたエアーピストン機構５７０からなる入射位置変更手段５７は、支持基板５６０をY軸方向に移動することにより、上記図３の(a)に示すように第１のポリゴンミラー手段５６１の第１のポリゴンミラー５６１aをY軸方向スキャン手段５５と対向する第１の位置に位置付けるとともに、図３の(b)に示すように第２のポリゴンミラー手段５６２の第２のポリゴンミラー５６２aをY軸方向スキャン手段５５と対向する第２の位置に位置付ける。
【００２８】
図示の実施形態におけるレーザー光線照射手段５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。先ず、上記第１のポリゴンミラー手段５６１の第１のポリゴンミラー５６１aがY軸方向スキャン手段５５と対向する第１の位置に位置付けられた状態について説明する。
図２に示すようにパルスレーザー光線発振手段５１から発振され出力調整手段５２によって出力が調整されたパルスレーザー光線LBは、第１の方向変換ミラー５４１、第２の方向変換ミラー５４２を介してY軸方向スキャン手段５５に導かれる。Y軸方向スキャン手段５５に導かれたパルスレーザー光線LBは、上述したように偏向角度調整手段５５４に例えば５〜１５Vの電圧を所定時間周期（第１のポリゴンミラー５６１aに形成された一つの反射面がパルスレーザー光線の入光位置を通過するに要する時間）で印加することにより、図３の(a)に示すように第１のポリゴンミラー５６１aにY軸方向に例えば５０μmの範囲で入射せしめられる。一方、図５の(a)に示すように第１のポリゴンミラー５６１aは矢印Aで示す方向に回転せしめられているので、第１のポリゴンミラー５６１aに入射されたパルスレーザー光線LBは、第１のポリゴンミラー５６１aの各反射面毎に図５(a)において１点鎖線から２点鎖線で示す範囲で支持基板５６０に形成された切欠き部５６０aを通して分散する。このように分散されたパルスレーザー光線LBは、集光器５３のテレセントリックfθレンズ５３１によって集光されチャックテーブル３６に保持された被加工物Wの上面にX軸方向に集光点P１からP２の範囲で照射される。なお、図示の実施形態においては第１のポリゴンミラー５６１aの反射面を８面で形成した例を示したが、１８面に形成された第１のポリゴンミラー５６１aを用いると矢印Aで示す方向に回転せしめられている場合に、集光点P１からP２の範囲が８mmとなる。従って、パルスレーザー光線LBは、チャックテーブル３６に保持された被加工物Wに対してX軸方向の(＋)方向に８mmの範囲でスキャンする。なお、第１のポリゴンミラー５６１aに入射するパルスレーザー光線LBは上述したようにY軸方向スキャン手段５５によってY軸方向に例えば５０μmの範囲で移動するので、パルスレーザー光線LBによる被加工物W上でのスキャン範囲は図６で示すようにY軸方向に５０μmでX軸方向に８mmとなる。
【００２９】
次に、上記第２のポリゴンミラー手段５６２の第２のポリゴンミラー５６２aがY軸方向スキャン手段５５と対向する第２の位置に位置付けられた状態について説明する。
上述したようにY軸方向スキャン手段５５に導かれたパルスレーザー光線LBは、上述したように偏向角度調整手段５５４に例えば５〜１５Vの電圧を所定時間周期（第2のポリゴンミラー５６２aに形成された一つの反射面がパルスレーザー光線の入光位置を通過するに要する時間）で印加することにより、図３の(b)に示すように第２のポリゴンミラー５６２aにY軸方向に例えば５０μmの範囲で入射せしめられる。一方、図５の(b)に示すように第２のポリゴンミラー５６２aは矢印Bで示す方向に回転せしめられているので、第２のポリゴンミラー５６２aに入射されたパルスレーザー光線LBは、第２のポリゴンミラー５６２aの各反射面毎に図５の(b)において１点鎖線から２点鎖線で示す範囲で分散する。このように分散されたパルスレーザー光線LBは、集光器５３のテレセントリックfθレンズ５３１によって集光されチャックテーブル３６に保持された被加工物Wの上面にX軸方向に集光点P１からP２の範囲で支持基板５６０に形成された切欠き部５６０aを通して照射される。なお、図示の実施形態においては第２のポリゴンミラー５６２aの反射面を８面で形成した例を示したが、１８面に形成された第２のポリゴンミラー５６２aを用いると矢印Bで示す方向に回転せしめられている場合に、集光点P１からP２の範囲が８mmとなる。従って、パルスレーザー光線LBは、チャックテーブル３６に保持された被加工物Wに対してX軸方向の(−)方向に８mmの範囲でスキャンする。なお、第２のポリゴンミラー５６２aに入射するパルスレーザー光線LBは上述したようにY軸方向スキャン手段５５によってY軸方向に例えば５０μmの範囲で移動するので、パルスレーザー光線LBによる被加工物W上でのスキャン範囲は図６で示すようにY軸方向に５０μmでX軸方向に８mmとなる。
【００３０】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、図７に示す制御手段８を具備している。制御手段８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）８１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）８２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）８３と、入力インターフェース８４および出力インターフェース８５とを備えている。制御手段８の入力インターフェース８４には、上記X軸方向位置検出手段３７４、Y軸方向位置検出手段３８４、撮像手段６等からの検出信号が入力される。そして、制御手段８の出力インターフェース８５からは、上記加工送り手段３７、割り出し送り手段３８、レーザー光線照射手段５のパルスレーザー光線発振手段５１および出力調整手段５２、Y軸方向スキャン手段５５の偏向角度調整手段５５４、第１のスキャンモータ５６１b、第２のスキャンモータ５６２b、入射位置変更手段５７等に制御信号を出力する。
【００３１】
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８の（a）および(b)には、被加工物としての半導体ウエーハの斜視図および要部拡大断面図が示されている。図８の（a）および(b)に示す半導体ウエーハ９は、厚みが１５０μmのシリコン等の基板９０の表面９０aに絶縁膜と回路を形成する機能膜が積層された機能層９１によって複数のＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス９２がマトリックス状に形成されている。そして、各デバイス９２は、格子状に形成された分割予定ライン９３（図示の実施形態においては幅が５０μmに設定されている）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、機能層９１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）からなっており、厚みが１０μmに設定されている。
【００３２】
上述した半導体ウエーハ９を構成する機能層９１を分割予定ライン９３に沿って除去する機能層除去工程について説明する。
先ず、半導体ウエーハ９を構成する基板９０の裏面にダイシングテープを貼着し該ダイシングテープの外周部を環状のフレームによって支持するウエーハ支持工程を実施する。即ち、図９に示すように、環状のフレームFの内側開口部を覆うように外周部が装着されたダイシングテープTの表面に半導体ウエーハ９を構成する基板９０の裏面９０bを貼着する。従って、ダイシングテープTの表面に貼着された半導体ウエーハ９は、機能層９１の表面９１aが上側となる。
【００３３】
上述したウエーハ支持工程を実施したならば、図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル３６上に半導体ウエーハ９のダイシングテープ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、ダイシングテープTを介して半導体ウエーハ９をチャックテーブル３６上に吸引保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル３６上にダイシングテープTを介して保持された半導体ウエーハ９は、機能層９１の表面９１aが上側となる。
【００３４】
上述したように半導体ウエーハ９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。このようにしてチャックテーブル３６が撮像手段６の直下に位置付けられると、撮像手段６および制御手段８によって半導体ウエーハ９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８は、半導体ウエーハ９の所定方向に形成されている分割予定ライン９３と、分割予定ライン９３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５を構成する集光器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９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９３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。
【００３５】
上述したアライメント工程を実施したならば、制御手段８は加工送り手段３７を作動して図１０の（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５の集光器５３が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の分割予定ライン９３を集光器５３の直下に位置付ける。このとき、図１０の（ａ）で示すように半導体ウエーハ９は、分割予定ライン９３の一端(図１０の（ａ）において右端)が集光器５３の直下に位置するように位置付ける。なお、制御手段８は上記入射位置変更手段５７を作動して上記第１のポリゴンミラー手段５６１の第１のポリゴンミラー５６１aをY軸方向スキャン手段５５と対向する第１の位置に位置付けられた状態しておく。そして、集光器５３から照射されるパルスレーザー光線の集光点(P)を分割予定ライン９３における機能層９１の上面付近に位置付ける。次に、制御手段８はパルスレーザー光線発振手段５１、出力調整手段５２、Y軸方向スキャン手段５５を上述したように制御するとともに、第１のスキャンモータ５６１bを図５の（ａ）で示すように矢印Aで示す方向に３００００rpmの回転速度で回転し、図１０の（ａ）で示すように集光器５３から半導体ウエーハ９を構成する機能層９１に対しては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加工送り手段３７を作動してチャックテーブル３６を図１０の（ａ）において矢印Ｘ（＋）で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる(往路機能層除去工程)。そして、図１０の（ｂ）で示すように分割予定ライン９３の他端（図１０の（ｂ）において左端）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の移動を停止する。
【００３６】
なお、上記機能層除去工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の波長    ：３５５nm(YAG)
繰り返し周波数        ：８０MＨｚ
パルス幅              ：１５ps
平均出力              ：１７W
加工送り速度          ：５００〜５０００ｍｍ／秒
【００３７】
上述した機能層除去工程においては、上述したようにパルスレーザー光線はY軸方向に５０μmの範囲でスキャンしてアブレーション加工するので、図１０の（c）で示すように半導体ウエーハ９を構成する機能層９１は分割予定ライン９３に沿って幅が５０μmのレーザー加工溝９１０によって除去される。また、上述したようにパルスレーザー光線はX軸方向に８mmの範囲でスキャンするので、X軸方向に重複してアブレーション加工するため、形成されたレーザー加工溝９１０に溶融物の埋め戻しを効果的に防止することができる。図示の実施形態においては、チャックテーブル３６の移動方向（矢印Ｘ（＋））と第１のポリゴンミラー５６１aの矢印Aで示す回転方向によるパルスレーザー光線のスキャン方向（図５の(a)における集光点P１からP２)が順方向となるので、チャックテーブル３６の移動方向とパルスレーザー光線のスキャン方向が逆方向の場合と比較して溶融物の飛散が減少し、加工品質を向上させることができる。
【００３８】
次に、制御手段８は割り出し送り手段３８を作動してチャックテーブル３６を半導体ウエーハ９に形成された分割予定ライン９３の間隔だけ割り出し送り方向（Y軸方向）に移動し、図１１の（ａ）で示すように隣接する分割予定ライン９３をレーザー光線照射手段５の集光器５３が位置するレーザー光線照射領域に移動し、分割予定ライン９３の他端(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る。なお、制御手段８は上記入射位置変更手段５７を作動して上記第２のポリゴンミラー手段５６２の第２のポリゴンミラー５６２aをY軸方向スキャン手段５５と対向する第２の位置に位置付ける。そして、集光器５３から照射されるパルスレーザー光線の集光点(P)を分割予定ライン９３における機能層９１の上面付近に位置付ける。次に、制御手段８はパルスレーザー光線発振手段５１、出力調整手段５２、Y軸方向スキャン手段５５を上述したように制御するとともに、第２のスキャンモータ５６２bを図５の（ｂ）で示すように矢印Bで示す方向に３００００rpmの回転速度で回転し、図１１の（ａ）で示すように集光器５３から半導体ウエーハ９を構成する機能層９１に対しては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加工送り手段３７を作動してチャックテーブル３６を図１１の（ａ）において矢印Ｘ（−）で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる(復路機能層除去工程)。そして、図１１の（ｂ）で示すように分割予定ライン９３の他端（図１０の（ｂ）において左端）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の移動を停止する。
【００３９】
この復路機能層除去工程においても、チャックテーブル３６の移動方向（矢印Ｘ（−））と第２のポリゴンミラー５６２aの矢印Bで示す回転方向によるパルスレーザー光線のスキャン方向（図５の(b)における集光点P１からP２)が順方向となるので、上記図１０に示す往路機能層除去工程と同じ条件で加工でき加工品質を同一にすることができるとともに、チャックテーブル３６の移動方向とパルスレーザー光線のスキャン方向が逆方向の場合と比較して溶融物の飛散が減少し、デバイスの品質を向上させることができる。なお、図１１に示す復路機能層除去工程も上記図１０に示す往路機能層除去工程と同様に、パルスレーザー光線はY軸方向に５０μmの範囲でスキャンしてアブレーション加工するので、図１１の（c）で示すように半導体ウエーハ９を構成する機能層９１は分割予定ライン９３に沿って幅が５０μmのレーザー加工溝９１０によって除去される。また、パルスレーザー光線は上述したようにX軸方向に８mmの範囲でスキャンするので、X軸方向に重複してアブレーション加工するため、形成されたレーザー加工溝９１０に溶融物の埋め戻しを効果的に防止することができる。
【００４０】
次に、レーザー光線照射手段５の他の実施形態について、図１２を参照して説明する。なお、図２乃至図７に示すレーザー光線照射手段５を構成する構成部材と同一部材には同一符号を付して、その説明は省力する。
図１２に示すレーザー光線照射手段５においては、Y軸方向スキャン手段５５が第１のY軸方向スキャン手段５５aと第２のY軸方向スキャン手段５５bを具備し、第１のY軸方向スキャン手段５５aを第１のポリゴンミラー手段５６１の第１のポリゴンミラー５６１aと対向して配設し、第２のY軸方向スキャン手段５５bを第２のポリゴンミラー手段５６２の第２のポリゴンミラー５６２aと対向して配設している。なお、第１のY軸方向スキャン手段５５aおよび第２のY軸方向スキャン手段５５bは、上記図２に示すY軸方向スキャン手段５５と同様の構成でよい。また、図１２に示すレーザー光線照射手段５においては、図２乃至図７に示す入射位置変更手段５７に相当する入射位置変更手段５８が第１のY軸方向スキャン手段５５aおよび第２のY軸方向スキャン手段５５bの上流側に配設されている。この入射位置変更手段５８は、上記図２に示すY軸方向スキャン手段５５と同様の構成でよく、第２の方向変換ミラー５４２を介して導かれたパルスレーザー光線LBを割り出し送り方向（Y軸方向）に偏向する音響光学素子５８１と、該音響光学素子５８１に印加するRF（radio  frequency）を生成するRF発振器５８２と、該RF発振器５８２によって生成されたRFのパワーを増幅して音響光学素子５８１に印加するRFアンプ５８３と、RF発振器５８２によって生成されるRFの周波数を調整する偏向角度調整手段５８４を具備している。そして、音響光学素子５８１に例えば１０Vに対応する周波数のRFを印加するとパルスレーザー光線LBを第１のY軸方向スキャン手段５５aに導き、音響光学素子５５１に例えば５０Vに対応する周波数のRFを印加するとパルスレーザー光線LBを第２のY軸方向スキャン手段５５bに導くように光路を変更する。また、図示の実施形態における入射位置変更手段５８は、上記音響光学素子５８１にRFが印加されない場合に、図１２において破線で示すように音響光学素子５８１によって偏向されないレーザー光線を吸収するためのレーザー光線吸収手段５８５を具備している。
【００４１】
上述した図１２に示すレーザー光線照射手段５は、第１のポリゴンミラー手段５６１の第１のポリゴンミラー５６１aと対向して第１のY軸方向スキャン手段５５aを配設するとともに第２のポリゴンミラー手段５６２の第２のポリゴンミラー５６２aと対向して第２のY軸方向スキャン手段５５bを配設し、パルスレーザー光線発振手段５１から発振され出力調整手段５２によって出力が調整されたパルスレーザー光線LBの入射位置を第１のY軸方向スキャン手段５５aと第２のY軸方向スキャン手段５５bに選択的に変更する音響光学偏向手段からなる入射位置変更手段５８を備えているので、上記図２乃至図７に示す第１のポリゴンミラー手段５６１と第２のポリゴンミラー手段５６２とからなるポリゴンミラー手段５６をY軸方向に移動する入射位置変更手段５７が不要となる。
【符号の説明】
【００４２】
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
３７４：Ｘ軸方向位置検出手段
３８：割り出し送り手段
３８４：Ｙ軸方向位置検出手段
４：レーザー光線照射ユニット
５：レーザー光線照射手段
５１：パルスレーザー光線発振手段
５２：出力調整手段
５３：集光器
５５：Y軸方向スキャン手段
５６：ポリゴンミラー手段
５６１：第１のポリゴンミラー手段
５６２：第２のポリゴンミラー手段
５７：入射位置変更手段
６：撮像手段
８：制御手段
９：半導体ウエーハ
Ｆ：環状のフレーム
Ｔ：ダイシングテープ
【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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