(57)【要約】【課題】  レーザー光線の出力を検出する出力検出器をその都度レーザー加工装置まで運ばなくてもレーザー光線照射手段から照射されるレーザー光線の出力を容易に確認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保持面を有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であって、該チャックテーブルに隣接して配設され該レーザー光線照射手段から照射されるレーザー光線の出力を検出する出力検出器を備えている。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を保持する保持面を有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、
該チャックテーブルに隣接して配設され該レーザー光線照射手段から照射されるレーザー光線の出力を検出する出力検出器を備えている、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項２】
該出力検出器は、該チャックテーブルの該保持面より上方の検出位置と、該チャックテーブルの該保持面より下方の非検出位置とに進退可能に構成されている、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、チャックテーブルに保持された被加工物にレーザー加工を施すための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切削送り手段とを具備している。切削手段は、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および回転スピンドルを回転駆動する駆動機構を備えたスピンドルユニットを含んでいる。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】
しかるに、サファイヤ基板、炭化珪素基板等はモース硬度が高いため、上記切削ブレードによる切断は必ずしも容易ではない。更に、切削ブレードは２０μｍ程度の厚さを有するため、デバイスを区画する分割予定ラインとしては幅が５０μｍ程度必要となる。このため、例えば大きさが３００μｍ×３００μｍ程度のデバイスの場合には、ストリートの占める面積比率が１４％にもなり、生産性が悪いという問題がある。
【０００５】
一方、近年半導体ウエーハ等の板状の被加工物を分割する方法として、その被加工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、被加工物の一方の面側から内部に集光点を合わせて被加工物に対して透過性を有する例えば波長が１０６４ｎｍのパルスレーザー光線を照射し、被加工物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、被加工物を分割するものである。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特許第３４０８８０５号公報
【０００６】
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。しかるに、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。
【０００７】
上述した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形成されているＬｏｗ−ｋ膜に例えば波長が３５５ｎｍのパルスレーザー光線を照射してＬｏｗ−ｋ膜を除去し、Ｌｏｗ−ｋ膜が除去された分割予定ラインを切削ブレードにより切削する加工装置が提案されている。（例えば、特許文献２参照。）
【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】
上述したようなレーザー加工は、被加工物の材質等によってレーザー光線の最適な出力が存在し、レーザー加工を開始する際に、レーザー光線照射手段の出力を被加工物の材質等に合わせて調整する必要がある。しかるに、レーザー光線の出力を調整してもレーザー光線照射手段によって照射されるレーザー光線の出力が調整した出力になっているか否かを確認することが望ましい。レーザー光線照射手段から照射されるレーザー光線の出力を検出する出力検出器をその都度レーザー加工装置まで運んで、レーザー光線照射手段から照射されるレーザー光線の出力を確認するのは面倒であり、オペレータによってはこの検出作業を怠ることがある。
【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、レーザー光線の出力を検出する出力検出器をその都度レーザー加工装置まで運ばなくてもレーザー光線照射手段から照射されるレーザー光線の出力を容易に確認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保持面を有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、
該チャックテーブルに隣接して配設され該レーザー光線照射手段から照射されるレーザー光線の出力を検出する出力検出器を備えている、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
【００１１】
上記出力検出器は、上記チャックテーブルの保持面より上方の検出位置と、上記チャックテーブルの保持面より下方の非検出位置とに進退可能に構成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は、レーザー光線照射手段から照射されるレーザー光線の出力を検出する出力検出器がチャックテーブルに隣接して配設されているので、レーザー光線照射手段から照射されるレーザー光線の出力を検出する際に出力検出器をその都度レーザー加工装置まで運ぶ必要がない。従って、オペレータがレーザー光線照射手段から照射されるレーザー光線の出力の確認を怠ることを防止できる。
【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、更に詳細に説明する。
【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で示す割り出し送り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で示す加工送り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、ポーラスセラミックス等の多孔性材料によって形成された吸着チャック３６１を具備しており、この吸着チャック３６１の保持面（上面）に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを載置し、図示しない吸引手段を作動することによって吸引保持するようになっている。また、チャックテーブル３６は、図1に示す円筒部材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。
【００１６】
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に隣接して配設され上記レーザー光線照射ユニット５の後述するレーザー光線照射手段から照射されるレーザー光線の出力を検出するための出力検出器１０を具備している。この出力検出器１０は、例えばＧＥＮＴＥＣ
ＥＲＥＣＴＲＯ-ＯＰＴＩＣＳ ＩＮＣ．によって販売されている「ＰＯＷＥＲ  ＤＥＴＥＣＴＯＲＳ」（商標名）を用いることができる。出力検出器１０は、図２および図３に示すように上部にレーザー光線を受光するための受光部１０１と、受光したレーザー光線の出力値を表示するインジケータ１０２を備えている。なお、受光部１０１の外周には冷却用のフィン１０３が配設されている。また、このように構成された出力検出器１０は、上記第２の滑動ブロック３３に配設された進退手段１１によって支持されている。この支持手段１１はエアーシリンダ機構によって構成されており、出力検出器１０を図２に示すように吸着チャック３６１の保持面（上面）より下方の非検出位置と、図３に示すように吸着チャック３６１の保持面（上面）より上方の検出位置に位置付けるようになっている。
【００１７】
図1を参照して説明を続けると、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で示す割り出し送り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で示す割り出し送り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で示す割り出し送り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４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、それ自体は周知の形態でよい組レンズから構成される集光レンズ（図示せず）を収容した集光器５２４が装着されている。
【００２２】
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を介して集光器５２４に至り、集光器５２４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５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５２４の対物レンズ５２４ａ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は対物レンズ５２４ａに入射されるパルスレーザー光線の直径（ｍｍ）、ｆは対物レンズ５２４ａの焦点距離（ｍｍ）、で規定される。
【００２３】
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、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図示しない制御手段に送る。
【００２４】
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およびレーザビーム照射手段５２を案内レール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５３２を正転駆動することによりレーザビーム照射手段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レーザビーム照射手段５２を下方に移動するようになっている。
【００２５】
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、以下その作動について説明する。
上述したレーザー加工装置を用いてレーザー加工を実施するに際して、オペレータは被加工物の材質やレーザー加工の種類等によって上記レーザー光線照射手段５２から照射されるレーザー光線の出力を調整する。例えば、波長が３５５ｎｍのパルスレーザー光線（ＹＡＧレーザー、ＹＯＶＯレーザー）を用いて、上述した半導体ウエーハの分割予定ラインに形成されているＬｏｗ−ｋ膜を除去するレーザー加工を実施する場合、スポット径が９．２μｍ、繰り返し周波数が５０〜１００ｋＨ、加工送り速度が１〜８００ｍｍ／秒の範囲では、レーザー光線の平均出力を０．３〜４Ｗの範囲で調整する。また、波長が１０６４ｎｍのＬＤ起動ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４パルスレーザーを用いて、上述したシリコンウエーハの分割予定ラインに沿って内部に変質層を形成するレーザー加工を実施する場合、スポット径がΦ１μｍ、繰り返し周波数が１００ｋＨ、加工送り速度が１００ｍｍ／秒の範囲では、レーザー光線の平均出力を０．５〜２Ｗの範囲で調整する。
【００２６】
次に、出力が調整されたレーザー光線照射手段５２から照射されるレーザー光線の出力が調整された出力であるか否かを確認する出力確認作業を実施する。なお、上記出力検出器１０は、出力確認作業を実施するとき以外には図２で示す非検出位置に位置付けられている。この出力確認作業は、チャックテーブル３６を移動してレーザー光線照射手段５２の集光器５２４の直下に位置付ける。そして、出力検出器１０の進退手段１１を作動して出力検出器１０を図３に示す検出位置に位置付ける。このようにして、出力検出器１０を検出位置に位置付けたならば、レーザー光線照射手段５２からレーザー光線を照射すると、レーザー光線は集光器５２４から出力検出器１０の受光部１０１に照射される。受光部１０１にレーザー光線が照射された出力検出器１０は、照射されたレーザー光線の出力を検出し、その検出値であるレーザー光線の出力値をインジケータ１０２に表示する。従って、オペレータは、インジケータ１０２に表示された出力値を見ることによりレーザー光線照射手段５２から照射されるレーザー光線の出力を確認することができる。なお、インジケータ１０２に表示された出力値が調整した出力と異なる場合には、再調整する。このようにして出力確認作業を実施したならば、出力検出器１０の進退手段１１を作動して出力検出器１０を図２に示す非検出位置に位置付ける。出力検出器１０が図２に示す非検出位置に位置付けられると、出力検出器１０は吸着チャック３６１の保持面（上面）より下方に位置するため、チャックテーブル３６を移動してもレーザー光線照射手段５２の集光器５２４と干渉することがなく、干渉することによる集光器５２４の破損を防止することができる。なお、図示の実施形態においては、レーザー光線の出力を表示するインジケータ１０２を出力検出器１０に設けた例を示したが、出力検出器を図示しないオペレータ用のモニターに接続して、検出したレーザー光線の出力値を上記モニターに表示するようにしてもよい。
【００２７】
以上のようにして、レーザー光線照射手段５２から出力されるレーザー光線の出力の確認作業が終了したならば、被加工物に対して所定のレーザー加工作業を実施する。
即ち、半導体ウエーハ等の被加工物２０を図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル機構３を構成するチャックテーブル３６の吸着チャック３６１上に載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、被加工物２０は吸着チャック３６１上に吸引保持される。このようにして被加工物２０を吸引保持したチャックテーブル３６は、移動手段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に配設された撮像手段６の直下に位置付けられる。
【００２８】
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被加工物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、撮像手段６および図示しない制御手段は、被加工物２０に形成されている分割予定ライン等の加工領域と、この加工領域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５２４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。
【００２９】
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被加工物２０の加工すべき領域を検出し、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を移動して被加工物２０の一端をレーザー光線照射手段５２の集光器５２４の直下に位置付ける。そして、レーザー光線照射手段５２の集光器５２４からレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３６を加工送り方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。この結果、被加工物２０の加工領域に上述したように出力が調整されたレーザー光線によって所定のレーザー加工が施される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【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チャックテーブル機構にレーザー光線の出力を検出するための出力検出器を配設した状態を示す要部斜視図。
【図３】図２に示す出力検出器を検出位置に位置付けた状態を示す斜視図。
【図４】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５】図４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。
【符号の説明】
【００３１】
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
３６１：吸着チャック
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
５２２：レーザー光線発振手段
５２３：レーザー光線変調手段
５２４：集光器
６：撮像手段
１０：出力検出器
２０：被加工物
【図１】
2005262299.tif 000003
【図２】
2005262299.tif 000004
【図３】
2005262299.tif 000005
【図４】
2005262299.tif 000006
【図５】
2005262299.tif 000007