JP5036276B2

JP5036276B2 - レーザー加工装置

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Publication number: JP5036276B2
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Inventors: 広一近藤
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Description

本発明は、被加工物に異なる２種類のレーザー加工を施すことができるレーザー加工装置に関する。

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等のデバイスを形成する。また、ストリート上にデバイスの機能をテストするためのテストエレメントグループ（Ｔｅｇ）と称するテスト用の金属パターンが部分的に配設されている半導体ウエーハがある。このような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チップを製造している。また、サファイヤ基板の表面にフォトダイオード等の受光素子やレーザーダイオード等の発光素子等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々のフォトダイオード、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。

上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線をウエーハに形成されたストリートに沿って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破断する方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
特開２００４−９１３９号公報

しかるに、ストリート上にデバイスの機能をテストするためのテストエレメントグループ（Ｔｅｇ）と称するテスト用の金属パターンが部分的に配設されている半導体ウエーハにおいては、ストリートに沿ってパルスレーザー光線を照射しても均一なレーザー加工溝を形成することができない。従って、銅やアルミニウム等からなる金属パターンが存在する領域にパルスレーザー光線を照射して金属パターンを除去した後に、ストリートに沿ってパルスレーザー光線を照射する必要がある。このようなレーザー加工においては、金属パターンを除去する際にはレーザー光線の集光スポットの形状は集光密度が高い円形が望ましく、レーザー加工溝を形成する際には集光スポットの形状は重なり率が大きい楕円形が望ましい。

上述したように被加工物に２種類のレーザー加工を施すためには、２台のレーザー加工装置を用いるか、１台のレーザー加工装置に２個のレーザー光線照射手段を装備する必要がある。しかるに、レーザー光線照射手段を構成するレーザー発振器は高価であり、２個のレーザー光線照射手段にそれぞれレーザー発振器を備えることはレーザー加工装置のコストが非常に高くなる。

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、１個のレーザー発振器で２種類のレーザー加工を施すことができるレーザー光線照射手段を備えたレーサー加工装置を提供することにある。

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ための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、レーザー光線を発振する１個のレーザー光線発振手段と、該レーザー光線発振手段によって発振されたレーザー光線を第１の経路と第２の経路に分光するビームスプリッターと、該ビームスプリッターによって該第１の経路に分光された第１のレーザー光線を集光する第１の集光器と、該ビームスプリッターによって該第２の経路に分光された第２のレーザー光線を集光する第２の集光器とを具備し、
該第１の集光器が集光するスポット形状は円形であり、該第２の集光器が集光するスポット形状は楕円形である、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。

上記第１の経路には第１のレーザー光線の光軸を偏向する第１の音響光学偏向手段が配設されており、該第２の経路には第２のレーザー光線の光軸を偏向する第２の音響光学偏向手段が配設されている。

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がレーザー光線を発振する１個のレーザー光線発振手段と、該レーザー光線発振手段によって発振されたレーザー光線を第１の経路と第２の経路に分光するビームスプリッターと、該ビームスプリッターによって該第１の経路に分光された第１のレーザー光線を集光する第１の集光器と、該ビームスプリッターによって該第２の経路に分光された第２のレーザー光線を集光する第２の集光器とを具備しているので、１個のパルスレーザー光線発振手段を備えたレーザー光線照射手段によって、チャックテーブルに保持されている被加工物に異なる２種類のレーザー加工を施すことができる。

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。

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に上記矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）と直角な矢印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（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。

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（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（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カバーテーブル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上に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。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、後述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。

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（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に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向（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に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向（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に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）に移動せしめられる。

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の加工送り量を検出するための加工送り量検出手段３７４を備えている。加工送り量検出手段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。この送り量検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bは、図示に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の加工送り量を検出する。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の加工送り量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の加工送り量を検出することもできる。

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（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に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（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に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動せしめられる。

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の割り出し加工送り量を検出するための割り出し送り量検出手段３８４を備えている。割り出し送り量検出手段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。この送り量検出手段３８４の読み取りヘッド３８４bは、図示に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の割り出し送り量を検出する。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の割り出し送り量を検出することもできる。また、上記第１の割り出し送り手段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の割り出し送り量を検出することもできる。

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（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（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に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（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（Y軸方向）に移動せしめられる。

図示の実施形態の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（Z軸方向）に移動可能に支持される。

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（Z軸方向）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およびレーザー光線照射手段５２を案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向（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ー光線照射装置５２を下方に移動するようになっている。

図示の実施形態の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。

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（吸着チャック３６１の上面である保持面に対して垂直な方向）に移動させるための集光点位置付け手段５３を具備している。集光点位置付け手段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およびレーザー光線照射手段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ー光線照射手段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ー光線照射手段５２を下方に移動するようになっている。

図示のレーザー光線照射手段５２は、実質上水平に配置されたケーシング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を発振するパルスレーザー光線発振手段６１が配設されている。このパルスレーザー光線発振手段６１から発振されたパルスレーザー光線LBは、ビームスプリッター６３によって第１の経路６２aと第２の経路６２bに分光される。第１の経路６２aに分光された第１のパルスレーザー光線LB１は、第１の出力調整手段６４aおよび第１の音響光学偏向手段６５aを介して第１の集光器６６aによって集光される。一方、上記ビームスプリッター６３によって第２の経路６２bに分光され第２のパルスレーザー光線LB2は、方向変換ミラー６７、第２の出力調整手段６４bおよび第２の音響光学偏向手段６５bを介して第２の集光器６６bによって集光される。

上記パルスレーザー光線発振手段６１は、パルスレーザー光線発振器６１１と、これに付設された繰り返し周波数設定手段６１２とから構成されている。パルスレーザー光線発振器６１１は、図示の実施形態においてはＹＶＯ４レーザーまたはＹＡＧレーザー発振器からなり、繰り返し周波数設定手段６１２によって設定された繰り返し周波数のパルスレーザー光線LBを発振する。上記ビームスプリッター６３は、パルスレーザー光線発振手段６１から発振されたパルスレーザー光線LBを同一の比率で第１の経路６２aと第２の経路６２bに分光する。上記第１の出力調整手段６４aおよび第２の出力調整手段６４bは、上記ビームスプリッター６３によって分光された第１のパルスレーザー光線LB１および第２のパルスレーザー光線LB2を所定の出力に調整する。

上記第１の音響光学偏向手段６５aおよび第２の音響光学偏向手段６５bは、それぞれ上記ビームスプリッター６３によって第１の経路６２aに分光された第１のパルスレーザー光線LB１および第２の経路６２bに分光された第２のパルスレーザー光線LB2の光軸を偏向する音響光学素子６５１aおよび６５１bと、該音響光学素子６５１aおよび６５１bに印加するRF（radio frequency）を生成するRF発振器６５２aおよび６５２bと、該RF発振器６５２aおよび６５２b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６５１aおよび６５１bに印加するRFアンプ６５３aおよび６５３bと、RF発振器６５２aおよび６５２b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６５４aおよび６５４bと、RF発振器６５２aおよび６５２bによって生成されるRFの振幅を調整する出力調整手段６５５aおよび６５５bを具備している。上記音響光学素子６５１aおよび６５１b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とともに、印加されるRFの振幅に対応してレーザー光線の出力を調整することができる。なお、上記偏向角度調整手段６５４aおよび６５４b、出力調整手段６５５aおよび６５５bは、図示しない制御手段によって制御される。このように構成された第１の音響光学偏向手段６５aおよび第２の音響光学偏向手段６５bは、偏向角度調整手段６５４aおよび６５４bに例えば１０Vの電圧が印加され、音響光学素子６５１aおよび６５１bに１０Vに対応する周波数のRFが印加された場合には、第１のパルスレーザー光線LB１および第２のパルスレーザー光線LB2は、それぞれ図２において実線で示すように第１の集光器６６aおよび第２の集光器６６bに導かれる。また、偏向角度調整手段６５４aおよび６５４bに例えば０Vの電圧が印加され、音響光学素子６５１aおよび６５１bに０Vに対応する周波数のRFが印加された場合には、第１のパルスレーザー光線LB１および第２のパルスレーザー光線LB2は、それぞれ図２において破線で示すようにレーザー光線吸収手段６５６aおよび６５６bに導かれる。

なお、上記第１の集光器６６aおよび第２の集光器６６bは、図１に示すようにケーシング５２１の先端に装着される。この第１の集光器６６aは、図示の実施形態においては図２に示すように第１のパルスレーザー光線LB１を円形のスポットS1に集光するように構成されている。また、第２の集光器６６bは、図示の実施形態においては図２に示すように第２のパルスレーザー光線LB2楕円形のスポットS2に集光するように構成されている。なお、レーザー光線の集光スポットの形状を楕円形にする手段としては、シリンドリカルレンズを用いたり、楕円形の開口を有するマスク部材を用いることができる。

図１を参照して説明を続けると、上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の先端部には、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７が配設されている。この撮像手段７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。

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、カウンター１０４と、入力インターフェース１０５および出力インターフェース１０６を備えている。制御手段１０の入力インターフェース１０５には、上記加工送り量検出手段３７４、割り出し送り量検出手段３８４および撮像手段１１等からの検出信号が入力される。そして、制御手段１０の出力インターフェース１０６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５３２、パルスレーザー光線発振手段５２のパルスレーザー光線発振手段６１、第１の音響光学偏向手段６５aおよび第２の音響光学偏向手段６５bの偏向角度調整手段６５４aおよび６５４b、出力調整手段６５５aおよび６５５b等に制御信号を出力する。なお、上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３は、後述する被加工物の設計値のデータを記憶する第１の記憶領域１０３aや他の記憶領域を備えている。

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３には、被加工物としての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、シリコン基板２１の表面２１ａに格子状に配列された複数のストリート２２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２３が形成されている。この半導体ウエーハ２０には、ストリート２２にデバイス２３の機能をテストするためのテストエレメントグループ（TEG）と称するテスト用の金属パターン２５が部分的に複数配設されている。なお、金属パターン２５は、図示の実施形態においては銅によって形成されている。このように構成された半導体ウエーハ２０の複数のストリート２２および金属パターン２５が形成された位置の設計上の座標値が、上記制御手段１０のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３における第１の記憶領域１０３aに格納される。

上記のように構成された半導体ウエーハ２０は、図４に示すように環状のフレームFに装着されたポリオレフィン等の合成樹脂シートからなる保護テープTにシリコン基板２１の裏面２１bを貼着する。従って、半導体ウエーハ２０は、シリコン基板２１の表面２１ａが上側となる。
このようにして環状のフレームFに保護テープTを介して支持された半導体ウエーハWは、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半導体ウエーハ２０は、保護テープTを介してチャックテーブル３６上に吸引保持される。また、環状のフレームFは、クランプ３６２によって固定される。

上述したように半導体ウエーハ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、撮像手段７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ストリート２２と、ストリート２２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の第１の集光器６６aおよび第２の集光器６６b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が実行され、レーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。また、半導体ウエーハ２０に形成されている所定方向と直交する方向に形成されているストリート２２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。

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に形成されたストリート２１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５の（ａ）で示すようにチャックテーブル３６を第１の集光器６６aが位置するレーザー光線照射領域に移動し、チャックテーブル３６に保持されている半導体ウエーハ２０に形成された所定のストリート２１上に配設された金属パターン２５における図５の（ａ）において最左端の金属パターン２５の一端（図５の（ａ）において左端）を第１の集光器６６aの直下に位置付ける。

次に、図２に示すレーザー光線照射手段５２のパルスレーザー光線発振手段６１から半導体ウエーハ１０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LBを発振する。このとき、第１の音響光学偏向手段６５aの偏向角度調整手段６５４aに例えば１０Vの電圧が印加され、音響光学素子６５１aに１０Vに対応する周波数のRFが印加される。一方、第２の音響光学偏向手段６５bの偏向角度調整手段６５４bには例えば０Vの電圧が印加され、音響光学素子６５１bに０Vに対応する周波数のRFが印加される。この結果、パルスレーザー光線発振手段６１から発振されたパルスレーザー光線LBは、ビームスプリッター６３によって第１の経路６２aと第２の経路６２bに分光される。第１の経路６２aに分光された第１のパルスレーザー光線LB１は、第１の出力調整手段６４aおよび第１の音響光学偏向手段６５aの音響光学素子６５１aを介して第１の集光器６６aから照射される。なお、第１の集光器６６aから照射されるパルスレーザー光線の集光点S1は、金属パターン２５の表面付近に合わせる。一方、第２の経路６２bに分光された第２のパルスレーザー光線LB2は、図２において破線で示すようにレーザー光線吸収手段６５６bに導かれる。

このように第１の集光器６６aからパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３６を図５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（金属パターン除去工程）。そして、図５の（ａ）において最左端の金属パターン２５の他端（図５の（ａ）において右端）が第１の集光器６６aの直下に達したら、第１の音響光学偏向手段６５aの偏向角度調整手段６５４aに例えば０Vの電圧が印加され、音響光学素子６５１aに０Vに対応する周波数のRFが印加される。この結果、第１のパルスレーザー光線LB１は、図２において破線で示すようにレーザー光線吸収手段６５６aに導かれる。更に、チャックテーブル３６を図５の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に移動し、金属パターン２５における図５の（ａ）において最左端から２番目の金属パターン２５の一端（図５の（ａ）において左端）が第１の集光器６６aの直下に達したら、第１の音響光学偏向手段６５aの偏向角度調整手段６５４aに例えば１０Vの電圧が印加され、上述したように金属パターン除去工程が遂行される。このようにして、半導体ウエーハ２０に形成された所定のストリート２１上に配設された金属パターン２５における図５の（ａ）において最右端の金属パターン２５の他端（図５の（ａ）において右端）が第１の集光器６６aの直下に達すると、図５の（b）に示すようにストリート２１上に配設された全ての金属パターン２５が除去される。この金属パターン除去工程は、第１の集光器６６aによって集光密度が高い円形の集光スポットS1によって実施されるので、金属パターン２５を確実に除去することができる。

上述した金属パターン除去工程が終了し、更にチャックテーブル３６が図５の（b）において矢印Ｘ１で示す方向に移動して図６の（a）に示すようにストリート２１の一端（図６の（a）において左端）が第２の集光器６６bの直下に達したら、第２の音響光学偏向手段６５bの偏向角度調整手段６５４bには例えば１０Vの電圧が印加され、音響光学素子６５１bに１０Vに対応する周波数のRFが印加される。この結果、第２の経路６２bに分光された第２のパルスレーザー光線LB2は、第２の出力調整手段６４bおよび第２の音響光学偏向手段６５bの音響光学素子６５１bを介して第２の集光器６６bから照射される。このように第２の集光器６６bからパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３６を図６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（レーザー加工溝形成工程）。そして、図６の（ｂ）で示すようにチャックテーブル３６に保持されている半導体ウエーハ２０に形成されたストリート２１の他端（図６の（ｂ）において右端）が第２の集光器６６bに達したら、第２の音響光学偏向手段６５bの偏向角度調整手段６５４bに例えば０Vの電圧が印加され、音響光学素子６５１bに０Vに対応する周波数のRFが印加される。この結果、上記第２のパルスレーザー光線LB2は、図２において破線で示すようにレーザー光線吸収手段６５６bに導かれる。

なお、上記レーザー加工溝形成工程においては、第２の集光器６６bから照射されるパルスレーザー光線の集光点S2をストリート２１の表面付近に合わせる。このようにしてレーザー加工溝形成工程を実施することにより、チャックテーブル３６に保持されている半導体ウエーハ２０には、図６の（ｂ）に示すようにストリート２１に沿ってレーザー加工溝２２０が形成される。このレーザー加工溝形成工程は、第２の集光器６６bによって重なり率が大きい楕円形の集光スポットS2によって実施されるので、壁面が滑らかなレーザー加工溝２２０を形成することができる。そして、上述した金属パターン除去工程とレーザー加工溝形成工程を半導体ウエーハ２０の全てのストリート２１に実施する。

以上のように、図示の実施形態におけるレーザー加工装置によれは、１個のパルスレーザー光線発振手段６１を備えたレーザー光線照射手段５２によって、第１の集光器６６aから照射される円形の集光スポットS1による加工と、第２の集光器６６bから照射される楕円形の集光スポットS2による加工をすることができる。従って、高価なレーザー発信器を２個使用することなく、被加工物に２種類のレーザー加工を施すことができる。

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構成ブロック図。被加工物としての半導体ウエーハの斜視図。図３に示す半導体ウエーハを環状のフレームに装着された保護テープの表面に貼着した状態を示す斜視図。図１に示すレーザー加工装置によって実施する金属パターン除去工程の説明図。図１に示すレーザー加工装置によって実施するレーザー加工溝形成工程の説明図。

符号の説明

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
３７：加工送り手段
３７４：加工送り量検出手段
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
４１：案内レール
４２：可動支持基台
４３：第２の割り出し送り手段
４３３：割り出し送り量検出手段
５：レーザー光線照射ユニット
５１：ユニットホルダ
５２：レーザー光線加工装置
６１：パルスレーザー光線発振手段
６３：ビームスプリッター
６４a：第１の出力調整手段
６４b：第２の出力調整手段
６５a：第１の音響光学偏向手段
６５b：第２の音響光学偏向手段
６６a：第１の集光器
６５６a、６５６b：レーザー光線吸収手段
６６b：第２の集光器
７：撮像手段
１０：制御手段
２０：半導体ウエーハ

Claims

被加工物を保持するための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、レーザー光線を発振する１個のレーザー光線発振手段と、該レーザー光線発振手段によって発振されたレーザー光線を第１の経路と第２の経路に分光するビームスプリッターと、該ビームスプリッターによって該第１の経路に分光された第１のレーザー光線を集光する第１の集光器と、該ビームスプリッターによって該第２の経路に分光された第２のレーザー光線を集光する第２の集光器とを具備し、
該第１の集光器が集光するスポット形状は円形であり、該第２の集光器が集光するスポット形状は楕円形である、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
該第１の経路には第１のレーザー光線の光軸を偏向する第１の音響光学偏向手段が配設されており、該第２の経路には第２のレーザー光線の光軸を偏向する第２の音響光学偏向手段が配設されている、請求項１記載のレーザー加工装置。