(57)【要約】【課題】  板状物の厚さにバラツキがあっても板状物における所望位置に効率よく加工を施すことができる板状物の加工方法および加工装置を提供する。【解決手段】  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をチャックテーブルに保持し、チャックテーブルに保持された板状物に加工予定ラインに沿って加工手段により所定の加工を施す板状物の加工方法であって、チャックテーブルに保持された板状物の加工予定ラインに沿って加工を施す側の面の高さ位置を検出する高さ位置検出工程と、高さ位置検出工程によって検出された高さ位置に対応して加工手段を板状物の加工面に垂直な方向に制御しつつ加工予定ラインに沿って所定の加工を施す加工工程と、板状物を保持したチャックテーブルを板状物に形成された複数の該加工予定ラインと直角な割り出し方向に加工予定ラインの間隔に相当する量だけ割り出し送りする割り出し送り工程とを含み、高さ位置検出工程は加工工程より割り出し方向に１本以上先の加工予定ラインに対して実行する。【選択図】        図１
2005150537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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をチャックテーブルに保持し、該チャックテーブルに保持された該板状物に該加工予定ラインに沿って加工手段により所定の加工を施す板状物の加工方法であって、
該チャックテーブルに保持された該板状物の該加工予定ラインに沿って加工を施す側の面の高さ位置を検出する高さ位置検出工程と、
該高さ位置検出工程によって検出された高さ位置に対応して該加工手段を該板状物の加工面に垂直な方向に制御しつつ該加工予定ラインに沿って所定の加工を施す加工工程と、
該板状物を保持したチャックテーブルを該板状物に形成された複数の該加工予定ラインと直角な割り出し方向に該加工予定ラインの間隔に相当する量だけ割り出し送りする割り出し送り工程と、を含み、
該高さ位置検出工程は、該加工工程より該割り出し方向に１本以上先の該加工予定ラインに対して実行する、
ことを特徴とする板状物の加工方法。
【請求項２】
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該加工予定ラインに沿って所定の加工を施す加工装置において、
該板状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該板状物に所定の加工を施す加工手段と、
該チャックテーブルと該加工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加工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、
該加工手段を該保持面に垂直な方向に移動する加工位置調整手段と、
該チャックテーブルに保持された該板状物の該加工予定ラインに沿って加工する側の面の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、
該高さ位置検出手段を該割り出し方向に移動せしめる割り出し間隔調整手段と、
該高さ位置検出手段によって検出された高さ位置情報を記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶された情報に基づいて該加工位置調整手段を制御する制御手段と、を具備している、
ことを特徴とする加工装置。
【請求項３】
記加工手段は、該チャックテーブルに保持された板状物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段である、請求項２記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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をチャックテーブルに保持し、チャックテーブルに保持された板状物に加工予定ラインに沿って加工する板状物の加工方法および加工装置に関する。
【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等の回路を形成する。そして、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。
【０００３】
上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の分割予定ラインに沿った切断は、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加工送り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基台に固定し厚さ２０μｍ程度に形成されている。
【０００４】
一方、携帯電話やパソコン等の電気機器はより軽量化、小型化が求められており、より薄い半導体チップが要求されている。より薄く半導体チップを分割する技術として所謂先ダイシング法と称する分割技術が実用化されている。この先ダイシング法は、上記切削装置によって半導体ウエーハの表面からストリートに沿って所定の深さ（半導体チップの仕上がり厚さに相当する深さ）の分割溝を形成し、その後、表面に分割溝が形成された半導体ウエーハの裏面を研削して該裏面に分割溝を表出させ個々の半導体チップに分離する技術であり、半導体チップの厚さを５０μｍ以下に加工することが可能である。しかるに、半導体ウエーハ等の厚さにはバラツキがあり、上述した切削装置によって半導体ウエーハ等の加工面から所定深さに加工を施すには、予め加工すべき領域の凹凸を検出し、その凹凸に切削手段を追随させて加工する必要がある。
【０００５】
また、近時においては、ＩＣ、ＬＳＩ等の回路の処理能力を向上するために、シリコンウエーハの如き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）を積層せしめた形態の半導体ウエーハが実用化されている。Ｌｏｗ−ｋ膜を積層せしめた形態の半導体ウエーハを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膜は雲母のように多層（５〜１５層）に積層されているととも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。この問題を解消するために、半導体ウエーハの分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射することによりＬｏｗ−ｋ膜を除去し、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分割方法が試みられている。Ｌｏｗ−ｋ膜を確実に取り除くためには、レーザー光線の集光点をＬｏｗ−ｋ膜の表面または表面から数μｍ内部に合わせる必要がある。しかるに、上述したように半導体ウエーハ等の厚さにはバラツキがあり、レーザー光線の集光点をＬｏｗ−ｋ膜の表面または表面から数μｍ内部に合わせるためには、予めレーザー光線を照射する領域の凹凸を検出し、その凹凸にレーザー光線照射手段を追随させて加工する必要がある。
【０００６】
更に、近年半導体ウエーハ等の板状物を分割する方法として、その板状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、板状物の一方の面側から内部に集光点を合わせて板状物に対して透過性を有する例えば赤外光領域のレーザー光線を照射し、板状物の内部に分割予定ラインに沿って溶融し再固化した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、板状物を分割するものである。しかるに、半導体ウエーハ等の厚さにはバラツキがあると、レーザー光線を照射する際に屈折率の関係で所定の深さに均一に変質層を形成することができない。従って、半導体ウエーハ等の内部の所定深さに均一に変質層を形成するためには、予めレーザー光線を照射する領域の凹凸を検出し、その凹凸にレーザー光線照射手段を追随させて加工する必要がある。
【０００７】
上述した問題を解消するために、ワークテーブルに載置されたワークの高さ位置を検出する高さ位置検出手段を設け、該高さ位置検出手段によってワークの切削領域の高さ位置を検出し、切削領域の高さマップを作成し、このマップに基づいて切削ブレードの切り込み位置を制御するようにしたダイシング装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開平２００３−１６８６５５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、上記公報に開示された技術は、高さ位置検出手段によってワークの切削領域の高さ位置を検出して切削領域の高さマップを作成し、その後に作成したマップに基づいて切削ブレードの切り込み位置を制御しつつ切削加工を実施するもので、高さ位置検出工程と切削工程が分離されているため、生産性の面で必ずしも効率的ではない。
【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、板状物の厚さにバラツキがあっても板状物における所望位置に効率よく加工を施すことができる板状物の加工方法および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、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をチャックテーブルに保持し、該チャックテーブルに保持された該板状物に該加工予定ラインに沿って加工手段により所定の加工を施す板状物の加工方法であって、
該チャックテーブルに保持された該板状物の該加工予定ラインに沿って加工を施す側の面の高さ位置を検出する高さ位置検出工程と、
該高さ位置検出工程によって検出された高さ位置に対応して該加工手段を該板状物の加工面に垂直な方向に制御しつつ該加工予定ラインに沿って所定の加工を施す加工工程と、
該板状物を保持したチャックテーブルを該板状物に形成された複数の該加工予定ラインと直角な割り出し方向に該加工予定ラインの間隔に相当する量だけ割り出し送りする割り出し送り工程と、を含み、
該高さ位置検出工程は、該加工工程より該割り出し方向に１本以上先の該加工予定ラインに対して実行する、
ことを特徴とする板状物の加工方法が提供される。
【００１１】
また本発明によれば、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該加工予定ラインに沿って所定の加工を施す加工装置において、
該板状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該板状物に所定の加工を施す加工手段と、
該チャックテーブルと該加工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加工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、
該加工手段を該保持面に垂直な方向に移動する加工位置調整手段と、
該チャックテーブルに保持された該板状物の該加工予定ラインに沿って加工する側の面の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、
該高さ位置検出手段を該割り出し方向に移動せしめる割り出し間隔調整手段と、
該高さ位置検出手段によって検出された高さ位置情報を記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶された情報に基づいて該加工位置調整手段を制御する制御手段と、を具備している、
ことを特徴とする加工装置が提供される。
【００１２】
上記加工手段は、上記チャックテーブルに保持された板状物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、チャックテーブルに保持された板状物の加工を施す側の面の高さ位置を検出する高さ位置検出工程を加工工程より割り出し方向に１本以上先の分割予定ラインに対して実行し、この高さ位置検出工程によって検出された情報に基づいて加工手段を板状物の加工面に垂直な方向に制御しつつ分割予定ラインに沿って加工工程を実施するので、板状物の厚さにバラツキがあっても板状物における所望位置に効率よく加工を施すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明による板状物の加工方法および加工装置について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【００１５】
図１には、本発明に従って構成された加工装置としての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板状の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。
【００１６】
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。
【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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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に取り付けられた加工手段としての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。
【００２１】
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。
【００２２】
図１に戻って説明を続けると、上記ケーシング５２１の先端には、偏向ミラー手段５２４および集光器５２５が装着されている。なお、集光器５２５は、集光器ケース５２５ａと該集光器ケース５２５ａ内に配設された周知の組レンズから構成される集光レンズ（図示せず）とを具備しており、偏向ミラー手段５２４のミラーケース５２４ａに矢印Ｚで示す方向、即ち上記チャックテーブル３６の被加工物保持面３６１ａに垂直な方向に移動可能に配設されている。図示の実施形態においては、集光器５２５を矢印Ｚで示す方向に移動調整するための第１の加工位置調整手段としての第１の焦点位置調整手段５３を具備している。第１の焦点位置調整手段５３は、ミラーケース５２４ａの外周面に取り付けられた環状のフランジ５３１と、該環状のフランジ５３１に取り付けられた複数の案内ロッド５３２と、集光器ケース５２５ａの外周面に取り付けられた上記案内ロッド５３２を挿通する複数の被案内５３３ａを備えた環状のフランジ５３３と、上記環状のフランジ５３１に形成された挿通穴５３１ａを挿通して配設され上記環状のフランジ５３３に形成された雌ネジ穴５３３ｂと螺合する雄ネジロッド５３４と、該雄ネジロッド５３４を回転駆動するためのパルスモータ５３５とからなっている。このように構成された第１の焦点位置調整手段５３は、パルスモータ５３５によって図示しない雄ネジロッド５３４を正転および逆転駆動することにより、集光器５２５を案内ロッド５３２に沿って矢印Ｚで示す焦点位置調整方向に移動せしめる。従って、第１の焦点位置調整手段５３は、集光器５２５によって照射するレーザー光線の焦点位置を調整する機能を有する。
【００２３】
上述したように構成されたレーザー光線照射手段５２においては、図２に示すように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を介し、更に偏向ミラー５２４ｂによって９０度偏向されて集光器５２５に至り、集光器５２５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３に示すようにガウス分布を示すパルスレーザー光線が集光器５２５の対物集光レンズ５２５ｂ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５２５ａ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５２５ａの焦点距離（ｍｍ）、で規定される。
【００２４】
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アライメント手段６が配設されている。このアライメント手段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後述する制御手段に送る。
【００２５】
また、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上に保持される被加工物としての板状物における加工面側即ちレーザー光線を照射する側の面（チャックテーブル３６上に保持される板状物の上面）の高さ位置を検出する高さ位置検出手段７を備えている。この高さ位置検出手段７は、レーザー測長器、エアーギャップセンサーや超音波センサー等を用いることができ、検出信号を後述する制御手段に送る。高さ位置検出手段７は、図示の実施形態においてはレーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の側面に配設され矢印Ｙで示す割り出し方向に沿って平行に配設された一対の案内レール７１、７１に矢印Ｙで示す方向に移動可能に支持され支持ブロック７２に装着されている。
【００２６】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記位置検出手段７を図１において矢印Ｙで示す割り出し方向に移動せしめる割り出し間隔調整手段７３を具備している。割り出し間隔調整手段７３は、上記一対の案内レール７１と７１の間に平行に配設された雄ネジロッド７３１と、該雄ネジロッド７３１を回転駆動するためのパルスモータ７３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド７３１は、その一端が上記ケーシング５２１の側面に固定された軸受ブロック７３３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７３２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７３１は、支持ブロック７２に設けられた雌ネジ穴７２１に螺合されている。従って、パルスモータ７３２によって雄ネジロッド７３１を正転および逆転駆動することにより、高さ位置検出手段７を装着した支持ブロック７２は案内レール７１、７１に沿って矢印Ｙで示す割り出し方向に移動せしめられる。なお、間隔調整手段７３によって位置検出手段７を割り出し方向に移動調節可能に構成したのは、半導体ウエーハ等の板状物に並行に形成される複数の加工予定ラインの間隔が被加工物の種類によってそれぞれ異なり、これに対応するためである。
【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、即ち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に移動させるための第２の加工位置調整手段としての第２の焦点位置調整手段５４を具備している。第２の焦点位置調整手段５４は、上記各送り手段と同様に一対の案内レール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および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１とレーザ光線照射手段５２および位置検出手段７を案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す焦点位置調整方向に移動せしめる。
【００２８】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、制御手段１０を具備している。制御手段１０はマイクロ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）１０１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）１０２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）１０３と、入力インターフェース１０４および出力インターフェース１０５とを備えている。なお、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３は、上記高さ位置検出手段７によって検出された板状物におけるレーザー光線を照射する側の面の高さ位置情報を記憶する記憶手段として機能する。このように構成された制御手段１０の入力インターフェース１０４には、上記アライメント手段６や高さ位置検出手段７等からの検出信号が入力される。また、出力インターフェース１０５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５３５、パルスモータ５４２、パルスモータ７３２、レーザー光線照射手段５２等に制御信号を出力する。
【００２９】
次に、上述したレーザー加工装置を用いて板状物としての半導体ウエーハを加工処理するレーザー加工方法について説明する。
図３には本発明によるレーザー加工方法によって加工処理される半導体ウエーハの斜視図が示されている。図３に示す半導体ウエーハ２０は、シリコンウエーハからなる半導体基板２１の表面２１ａに格子状に配列された複数の分割予定ライン（加工予定ライン）２１１（複数の分割予定ラインは互いに平行に形成されている）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２１２が形成されている。
【００３０】
上述したように構成された半導体ウエーハ２０は、図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル３６を構成する吸着チャック３６１の被加工物保持面３６１ａ上に裏面２１ｂを上側にして搬送され、該吸着チャック３６１に表面２１ａ側が吸引保持される。このようにして半導体ウエーハ２０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に配設されたアライメント手段６の直下に位置付けられる。
【００３１】
チャックテーブル３６がアライメント手段６の直下に位置付けられると、アライメント手段６および制御手段１０によって半導体ウエーハ２０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、アライメント手段６および制御手段１０は、半導体ウエーハ２０の所定方向に形成されている分割予定ライン２１１と、分割予定ライン２１１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の集光器５２５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２０に形成されている上記所定方向に対して直角に延びる分割予定ライン２１１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２０の分割予定ライン２１１が形成されている表面２１ａは下側に位置しているが、アライメント手段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２１ｂから透かして分割予定ライン２１１を撮像することができる。
【００３２】
以上のようにしてチャックテーブル３６上に保持されている半導体ウエーハ２０に形成されている分割予定ライン２１１を検出し、レーザビーム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を移動して図５で示すように所定の分割予定ライン２１１−１の一端（図において左端）を高さ位置検出手段７の直下に位置付ける。そして、チャックテーブル３６を矢印Ｘ１で示す方向に移動し、半導体ウエーハ２０の所定の分割予定ライン２１１−１の他端（図において右端）まで移動する間に高さ位置検出手段７によってレーザー光線を照射する側（加工を施す側）の面（チャックテーブル３６上に保持される半導体ウエーハ２０の上面）の高さ位置を検出し、その検出信号を制御手段１０に送る。そして、制御手段１０は、高さ位置検出手段７から送られた高さ位置検出信号と、チャックテーブル３６の移動位置から所定の分割予定ライン２１１−１に沿ったレーザー光線を照射する側の面のＸ，Ｚ座標値を演算し、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に一時格納する（高さ位置検出工程）。
【００３３】
なお、図示の実施形態においては、高さ位置検出手段７とレーザー光線照射手段５２の集光器５２５とは、図１において矢印Ｙで示す割り出し方向に分割予定ライン２１１の間隔に相当する量だけオフセットして位置付けられている。従って、高さ位置検出手段７による分割予定ライン２１１に沿った板状物の上面の高さ位置を検出する高さ位置検出工程は、図示の実施形態においては後述する加工工程より割り出し方向に１本先の分割予定ライン２１１に対して実行することになる。
【００３４】
上記のようにして所定の切断予定ライン２１１に沿った板状物の上面の高さ位置を検出する高さ位置検出工程したならば、図５で示す状態から第１の割り出し送り手段３８を作動してチャックテーブル３６即ち半導体ウエーハ２０を分割予定ライン２１１の間隔に相当する分だけ図１において矢印Ｙで示す方向（図５において紙面に垂直な方向）に割り出し送りする（割り出し送り工程）。この結果、図６に示すように上述した高さ位置検出工程が実施された分割予定ライン２１１−１がレーザー光線照射手段５２の集光器５２４と対応する位置に位置付けられ、次の切断予定ライン２１１−２が位置検出手段７と対応する位置に位置付けられる。
【００３５】
上述したように割り出し送り工程を実施したならば、図７の（ａ）に示すように高さ位置が検出された所定の分割予定ライン２１１−１の他端（図７の（ａ）において右端）をレーザー光線照射手段５２の集光器５２５の直下に位置付ける。そして、集光器５２５からレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３６を矢印Ｘ２で示す方向に所定の加工送り速度で図７の（ｂ）で示すように半導体ウエーハ２０の所定の分割予定ライン２１１−１の他端（図７の（ｂ）において右端）まで移動せしめる（レーザー光線照射工程：加工工程））。この間において制御手段１０は、上述した高さ位置検出工程においてランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納されたレーザー光線を照射する側の面のＸ，Ｚ座標値に基づいて第１の焦点位置調整手段５３のパルスモータ５３５を制御し集光器５２５の高さ位置、即ちＺ軸方向位置を調整する。即ち、制御手段１０は、先ず半導体ウエーハ２０におけるレーザー光線を照射する側の面のＸ，Ｚ座標値に対応した補正値を次式によって求める。
補正値＝（基準値−現在地）×屈折係数
ここで、基準値は、基準位置（例えば、ウエーハの標準厚さ）での高さ位置
現在地は、現在位置での高さ位置
屈折係数は、大気中に対する被加工物の屈曲係数（例えば、シリコンの場
合は０．２５）
上記のようにして補正値を求めたならば、制御手段１０は、集光器５２４のＺ軸方向位置を次式によって求める。
Ｚ軸方向位置＝設定高さ位置＋補正値
ここで、設定高さ位置は、基準位置でのＺ軸方向位置
上記のようにして求めたＺ軸方向位置に基づいて、制御手段１０は第１の焦点位置調整手段５３のパルスモータ５３５を制御して集光器５２５をＺ軸方向位置に位置付ける。
この結果、半導体ウエーハ２０の内部に形成される変質層２１０は、レーザー光線を照射する側と反対側の面（チャックテーブル３６上に保持される半導体ウエーハ２０の下面）に均一に露出して形成される。このように図示の実施形態においては、半導体ウエーハ２０の厚さ方向の所望位置に変質層を形成することができる。
【００３６】
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                ：ＹＶＯ４  パルスレーザー
波長                    ：１０６４ｎｍ
パルスエネルギー        ：１０μＪ
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：５．１×１０Ｅ１０Ｗ／ｃｍ２  
加工送り速度            ：１００ｍｍ／秒
【００３７】
なお、半導体ウエーハ２０の厚さが厚い場合には、図８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、複数の変質層２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃを形成することが望ましい。この変質層２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃの形成は、２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃの順番でレーザー光線の集光点を段階的に変位して行うことが好ましい。
【００３８】
上述したレーザー光線照射工程と並行して次の分割予定ライン２１１−２に対する上記高さ位置検出工程を実行する。即ち、高さ位置検出手段７は次の分割予定ライン２１１−２に沿った板状物の上面の高さ位置を検出し、その検出信号を制御手段１０に送る。そして、制御手段１０は、高さ位置検出手段７から送られた高さ位置検出信号と、チャックテーブル３６の移動位置から所定の分割予定ライン２１１−２に沿ったレーザー光線を照射する側の面のＸ，Ｚ座標値を演算し、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に一時格納する。このように高さ位置検出工程はレーザー光線照射工程より割り出し方向に１本（または数本）先の分割予定ラインに対して実行するので、加工送り方向の往復時にそれぞれ高さ位置検出工程とレーザー光線照射工程を並行して実行することができ、作業効率がよく生産性を高めることができる。
【００３９】
以上のようにして、半導体ウエーハ２０の所定方向に延在する全ての分割予定ライン２１１に沿って上記高さ位置検出工程と上記レーザー光線照射工程を実行したならば、チャックテーブル３６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各分割予定ラインに沿って上記高さ位置検出工程と上記レーザー光線照射工程を実行する。このようにして、半導体ウエーハ２０に形成された全ての分割予定ライン２１１に沿って上記高さ位置検出工程と上記レーザー光線照射工程を実行したならば、半導体ウエーハ２０を保持しているチャックテーブル３６は、最初に半導体ウエーハ２０を吸引保持した位置に戻され、ここで半導体ウエーハ２０の吸引保持を解除する。そして、半導体ウエーハ２０は、図示しない搬送手段によって分割工程に搬送される。
【００４０】
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。例えば、上述した実施形態においては高さ位置検出工程をレーザー光線照射工程より割り出し方向に１本先の分割予定ラインに対して実行する例を示したが、高さ位置検出工程をレーザー光線照射工程より割り出し方向に数本先の分割予定ラインに対して実行してもよい。また、図示の実施形態においてはレーザー加工装置に本発明を適用した例を示したが、本発明は切削装置等他の加工装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に従って構成された加工装置としての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２に示すレーザビーム加工手段から照射される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４】本発明によるレーザー加工方法によって加工される板状物としての半導体ウエーハの斜視図。
【図５】本発明によるレーザー加工方法における高さ位置検出工程の説明図。
【図６】本発明によるレーザー加工方法における割り出し送り工程の説明図。
【図７】本発明によるレーザー加工方法におけるレーザー光線照射工程の説明図。
【図８】本発明によるレーザー加工方法におけるレーザー光線照射工程における板状物としての半導体ウエーハの厚さが厚い場合の説明図。
【符号の説明】
【００４２】
２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３１：案内レール
３６：チャックテーブル
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４１：案内レール
４２：可動支持基台
５：レーザー光線照射ユニット
５１：ユニットホルダ
５２：レーザー光線加工手段（加工手段）
５２４：偏向ミラー手段
５２５：集光器
５３：第１の焦点位置調整手段
５４：第２の焦点位置調整手段
７：高さ位置検出手段
７３：割り出し間隔調整手段
１０：制御手段
２０：半導体ウエーハ
２１：半導体基板
２１０：変質層
２１１：分割予定ライン（加工予定ライン）
２１２：回路
【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】
2005150537.tif 000007
【図６】
2005150537.tif 000008
【図７】
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【図８】
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