変位量検出方法およびレーザー加工装置
【課題】レーザー加工装置における集光器と撮像手段との変位量を正確に検出することができる変位量検出方法およびレーザー加工装置を提供する。
【解決手段】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集光して照射する集光器とチャックテーブルに保持された被加工物の加工領域を撮像する撮像手段との変位量を検出する変位量検出方法であって、加工送り手段を作動してチャックテーブルに保持された被加工物における任意の検出部を該集光器の直下に位置付け、レーザー光線照射手段を作動して集光器からレーザー光線を照射することにより、チャックテーブルに保持された被加工物における任意の検出部に刻印するレーザー光線刻印工程と、レーザー光線刻印工程を実施した後に、該加工送り手段を作動してチャックテーブルを所定距離移動して撮像手段の直下に位置付け、チャックテーブルに保持された被加工物に形成された刻印の撮像手段による撮像領域の中心からのX軸方向およびY軸方向の変位量を求める変位量検出工程とを含む。
【解決手段】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集光して照射する集光器とチャックテーブルに保持された被加工物の加工領域を撮像する撮像手段との変位量を検出する変位量検出方法であって、加工送り手段を作動してチャックテーブルに保持された被加工物における任意の検出部を該集光器の直下に位置付け、レーザー光線照射手段を作動して集光器からレーザー光線を照射することにより、チャックテーブルに保持された被加工物における任意の検出部に刻印するレーザー光線刻印工程と、レーザー光線刻印工程を実施した後に、該加工送り手段を作動してチャックテーブルを所定距離移動して撮像手段の直下に位置付け、チャックテーブルに保持された被加工物に形成された刻印の撮像手段による撮像領域の中心からのX軸方向およびY軸方向の変位量を求める変位量検出工程とを含む。
【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にレーザー加工を施すレーザー加工装置におけるレーザー光線を集光して照射する集光器と加工領域を撮像する撮像手段との変位量を検出する変位量検出方法および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基板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（加工予定ライン）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デバイスを製造している。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。
【０００３】
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、ウエーハに形成された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。）
【０００４】
また、ウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を内部に集光点を合わせストリートに沿って照射し、ウエーハの内部にストリートに沿って破断の起点となる変質層を連続的に形成し、この破断起点となる変質層が形成され強度が低下せしめられたストリートに沿って外力を加えることにより、ウエーハをストリートに沿って分割する方法が提案されている。（例えば、特許文献２参照。）
【０００５】
上述したように被加工物としてのウエーハにレーザー加工を施すレーザー加工装置は、被加工物を保持する被加工物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被加工物をレーザー加工するための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によって発振されたレーザー光線を集光する集光器とを有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、加工送り手段によるチャックテーブルのX軸方向移動位置を検出するX軸方向位置検出手段と、割り出し送り手段によるチャックテーブルのY軸方向移動位置を検出するY軸方向位置検出手段と、チャックテーブルに保持された被加工物の加工領域を撮像する撮像手段とを具備している。（例えば、特許文献３参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１９６６４１号公報
【特許文献２】特開２００５−３３２８４１号公報
【特許文献３】特開２０１１−３３３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したレーザー加工装置においては、集光器と撮像手段は加工送り方向（X軸方向）における同一線上に設定された所定の間隔をもって配設されており、この位置関係が正確に維持されることが重要である。しかるに、レーザー加工装置を構成する組み付け部品の熱膨張等に起因して集光器と撮像手段との位置関係にズレが生ずる。この結果、撮像手段によって検出されたストリートの位置に集光器から照射されるレーザー光線のスポットを位置付けることができないという問題がある。
なお、割り出し送り方向（Y軸方向）に割り出し送りしながら集光器から照射されるレーザー光線のスポットをストリートに位置付けて加工を施していると、被加工物の熱膨張またはレーザー加工装置を構成する組み付け部品の熱膨張等に起因して集光器から照射されるレーザー光線のスポットがストリートから外れることから、ウエーハの加工を途中で中断して撮像手段の撮像領域に形成された基準線に対するストリートの位置ズレを検出し、Y軸方向の割り出し送り量を補正するようにしているが、適正に補正できない場合がある。また、集光器と撮像手段の位置関係がX軸方向にズレており、加工始点と終点にズレが生じた場合には、全く補正できないという問題がある。
【０００８】
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、レーザー加工装置における集光器と撮像手段との変位量を正確に検出することができる変位量検出方法および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】
【０００９】
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被加工物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被加工物をレーザー加工するための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によって発振されたレーザー光線を集光する集光器とを有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、加工送り手段による該チャックテーブルのX軸方向移動位置を検出するX軸方向位置検出手段と、割り出し送り手段による該チャックテーブルのY軸方向移動位置を検出するY軸方向位置検出手段と、該集光器からX軸方向に所定距離おいて配設され該チャックテーブルに保持された被加工物の加工領域を撮像する撮像手段と、を具備するレーザー加工装置における該集光器と該撮像手段との変位量を検出する変位量検出方法であって、
該加工送り手段を作動して該チャックテーブルに保持された被加工物における任意の検出部を該集光器の直下に位置付け、該レーザー光線照射手段を作動して該集光器からレーザー光線を照射することにより、該チャックテーブルに保持された被加工物における任意の検出部に刻印するレーザー光線刻印工程と、
該レーザー光線刻印工程を実施した後に、該加工送り手段を作動して該チャックテーブルを該所定距離移動して該撮像手段の直下に位置付け、該チャックテーブルに保持された被加工物に形成された刻印の該撮像手段による撮像領域の中心からのX軸方向およびY軸方向の変位量を求める変位量検出工程と、を含む、
ことを特徴とする変位量検出方法が提供される。
【００１０】
また、本発明によれば、被加工物を保持する被加工物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被加工物をレーザー加工するための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によって発振されたレーザー光線を集光する集光器とを有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、加工送り手段による該チャックテーブルのX軸方向移動位置を検出するX軸方向位置検出手段と、割り出し送り手段による該チャックテーブルのY軸方向移動位置を検出するY軸方向位置検出手段と、該集光器からX軸方向に所定距離おいて配設され該チャックテーブルに保持された被加工物の加工領域を撮像する撮像手段と、該集光器と該撮像手段との変位量を記憶するメモリを備えた制御手段と、を具備するレーザー加工装置において、
制御手段は、該加工送り手段を作動して該チャックテーブルに保持された被加工物における任意の検出部を該集光器の直下に位置付け、該レーザー光線照射手段を作動して該集光器からレーザー光線を照射することにより、該チャックテーブルに保持された被加工物における任意の検出部に刻印するレーザー光線刻印工程と、該レーザー光線刻印工程を実施した後に、該加工送り手段を作動して該チャックテーブルを該所定距離移動して該撮像手段の直下に位置付け、該チャックテーブルに保持された被加工物に形成された刻印の該撮像手段による撮像領域の中心からのX軸方向およびY軸方向の変位量を求める変位量検出工程とを実施し、該メモリに記憶された該集光器と該撮像手段との該変位量を該変位量検出工程によって求められた変位量に更新する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による変位量検出方法およびレーザー加工装置は、加工送り手段を作動してチャックテーブルに保持された被加工物における任意の検出部を集光器の直下に位置付け、レーザー光線照射手段を作動して集光器からレーザー光線を照射することにより、チャックテーブルに保持された被加工物における任意の検出部に刻印した後に、加工送り手段を作動してチャックテーブルを所定距離移動して撮像手段の直下に位置付け、チャックテーブルに保持された被加工物に形成された刻印の撮像手段による撮像領域の中心からのX軸方向およびY軸方向の変位量を求めるので、撮像手段によって検出された加工位置を集光器の直下に位置付ける際に、上記変位量を補正することにより、被加工物の設定された加工位置に正確にレーザー加工を施すことができる。
【００１２】
また、本発明による変位量検出方法およびレーザー加工装置は、チャックテーブルに保持された被加工物における任意の検出部を集光器の直下に位置付け刻印した後に、加工送り手段を作動してチャックテーブルを所定距離移動して撮像手段の直下に位置付けて刻印の撮像手段による撮像領域の中心からのX軸方向およびY軸方向の変位量を求めるという簡単な作業であるので、被加工物に対してレーザー加工を施している途中であっても、容易に実施することができるとともに、集光器と撮像手段との変位量を更新し、更新された新しい変位量に基づいてチャックテーブルの移動量を補正することができる。
【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４】被加工物としての半導体ウエーハの斜視図。
【図５】図４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６】図1に示すレーザー加工装置において実施する本発明による変位量検出方法におけるレーザー光線刻印工程の説明図。
【図７】図1に示すレーザー加工装置において実施する本発明による変位量検出方法における変位量検出工程の説明図。
【図８】図1に示すレーザー加工装置において実施するレーザー加工溝形成工程の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明による変位量検出方法および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、静止基台２上に配設されたレーザー光線照射手段として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、上記静止基台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、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。レーザー光線照射手段５は、図２に示すように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を集光してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射する集光器５２を具備している。パルスレーザー光線発振手段５１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。集光器５２は、上記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を図２において下方に向けて方向変換する方向変換ミラー５２１と、該方向変換ミラー５２１によって方向変換されたパルスレーザー光線を集光する集光レンズ５２２とからなっている。
【００２２】
上記撮像手段６は、図１に示すように上記集光器５２からX軸方向の同一線上に所定距離(L)おいて配設されている。この撮像手段６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。
【００２３】
図１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加工装置は、ケーシング４２上に配設された表示手段７を具備している。この表示手段７は、上記撮像手段６によって撮像された画像等を表示する。
【００２４】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、図３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。このように構成された制御手段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を構成するパルスレーザー光線発振手段５１等に制御信号を出力する。
【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、以下その作用について説明する。
図４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４に示す半導体ウエーハ１０はシリコンウエーハからなり、表面１０ａに格子状に形成された複数のストリート１０１によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１０２が形成されている。このように形成された半導体ウエーハ１０は、図５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に裏面１０b側を貼着する（保護テープ貼着工程）。従って、半導体ウエーハ１０は、表面１０ａが上側となる。
【００２６】
上述したレーザー加工装置を用い、上記半導体ウエーハ１０のストリート１０１に沿ってレーザー加工を施す際には、レーザー光線照射手段５の集光器５２と撮像手段６との位置関係を確認しておく必要がある。撮像手段６は上述したように設計上においては集光器５２からX軸方向の同一線上に所定距離(L)おいて配設されており、この位置関係が上記制御手段８のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納されている。しかるに、レーザー加工装置を構成する組み付け部品の熱膨張等に起因して集光器５２と撮像手段６との位置関係にズレが生ずる。従って、このズレに基づく集光器５２と撮像手段６との変位量を検出する変位量検出作業を実施する。
【００２７】
変位量検出作業は、先ずチャックテーブル３６上に半導体ウエーハ１０の保護テープ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、保護テープTを介して半導体ウエーハ１０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に保持された半導体ウエーハ１０は、表面１０ａが上側となる。
【００２８】
上述したように半導体ウエーハ１０をチャックテーブル３６上に吸引保持したならば、制御手段８は加工送り手段３７を作動し、図６の(a)に示すようにチャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０における任意の検出部を集光器５２の直下に位置付ける。この任意の検出部は、半導体ウエーハ１０におけるデバイス１０２が形成されていない外周部でよい。次に、制御手段８はレーザー光線照射手段５を作動し、集光器５２からレーザー光線を照射することにより、図６の(b)に示すように半導体ウエーハ１０における任意の検出部に刻印（G）する（レーザー光線刻印工程）。
【００２９】
上述したレーザー光線刻印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、図７の(a)に示すようにチャックテーブル３６をX軸方向に所定距離(L)移動して撮像手段６に位置付ける。このようにして、半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル３６を撮像手段６の直下に位置付けたならば、撮像手段６によってチャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０を撮像し、撮像した画像信号を制御手段８に送る。制御手段８は、撮像手段６から送られた画像信号に基づいて、図７の(b)に示すように撮像手段６が撮像した画像を表示手段７に表示する。このように表示手段７に表示された画像に基づいて、オペレータはチャックテーブル３６上に保持された半導体ウエーハ１０における任意の検出部に形成された刻印Gが撮像手段６による撮像領域の中心PからX,Y方向に変位している変位量Δx、Δyを検出することができる（変位量検出工程）。図７の(b)に示す実施形態においては、集光器５２から照射されるレーザー光線のスポットの中心が撮像手段６の中心PからX軸方向にプラスΔxだけ変位し、Y軸方向にマイナスΔyだけ変位していることになる。なお、集光器５２と撮像手段６との位置関係が設計値通りに組み立てられ、しかも熱膨張等に起因して集光器５２と撮像手段６との位置関係にズレが生じていない場合には、半導体ウエーハ１０に形成された刻印Gは撮像手段６の中心Pと一致する。上記のようにして集光器５２と撮像手段６との変位量Δx、Δyを検出したならば、制御手段８はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納されている変位量データを更新する。
【００３０】
以上のようにして集光器５２と撮像手段６との変位量を検出する変位量検出作業が実施され、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納されている変位量データを更新したならば、チャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０に対しストリートに沿って所定のレーザー加工を実施する。
【００３１】
先ず、制御手段８は上記加工送り手段３７を作動し、半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３６を撮像手段６の直下に位置付ける。このようにしてチャックテーブル３６を撮像手段６の直下に位置付けたならば、制御手段８は撮像手段６を作動して半導体ウエーハ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工程を実行する。即ち、制御手段８は、撮像手段６によって撮像された画像信号に基づいて半導体ウエーハ１０の所定方向に形成されているストリート１０１と、ストリート１０１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５２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交する方向に延びるストリート１０１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を遂行する。
【００３２】
以上のようにしてアライメント工程を実施したならば、加工送り手段３７および割り出し送り手段３８を作動してチャックテーブル３６をレーザー光線照射手段５の集光器５２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、図８の（ａ）で示すように所定のストリート１０１の一端（図８の（ａ）において左端）を集光器５２の直下に位置付ける。このとき、上述したように集光器５２と撮像手段６とはX軸方向にプラス（＋）Δxだけ変位し、Y軸方向にマイナス（−）Δyだけ変位しているので、制御手段８はこの変位量Δx、Δyを補正してチャックテーブル３６を移動することにより、図８の（ａ）で示すように所定のストリート１０１の一端（図８の（ａ）において左端）を集光器５２の直下に位置付けることができる。次に、制御手段８は、レーザー光線照射手段５を作動して集光器５２から半導体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８の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の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８の（ｂ）で示すように所定のストリート１０１の他端（図８の（ｂ）において右端）が集光器５２の直下に達したら、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。このようにチャックテーブル３６の移動を停止する際には、制御手段８はX軸方向位置検出手段３７４からの検出信号に基づいて加工送り手段３７を制御するが、上記アライメント工程において検出された集光器５２と撮像手段６とのX軸方向の変位量がプラス（＋）Δxあるので、この変位量（＋）Δxを補正してチャックテーブル３６の移動を停止することにより、図８の（ｂ）で示すように所定のストリート１０１の他端（図８の（ｂ）において右端）が集光器５２の直下に達した位置でチャックテーブル３６の移動を停止することができる。このレーザー加工溝形成工程においては、パルスレーザー光線の集光点Ｐを光デバイスウエーハ１０の上面付近に合わせる。この結果、光デバイスウエーハ１０には、ストリート１０１に沿ってレーザー加工溝１１０が形成される。
【００３３】
上記レーザー加工溝形成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。
光源 ：YAGレーザー
波長 ：３５５ｎｍのパルスレーザー
繰り返し周波数 ：１０ｋＨｚ
平均出力 ：３．５W
集光スポット径 ：φ３０μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒
【００３４】
上述したように、半導体ウエーハ１０の所定方向に形成された全てのストリート１０１に沿って上記レーザー加工溝形成工程を実施したならば、半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル３６を９０度回動した位置に位置付ける。そして、半導体ウエーハ１０の上記所定方向と直交する方向に形成された全てのストリート１０１に沿って上記レーザー加工溝形成工程を実施する。
【００３５】
以上のようにして、レーザー加工溝形成工程が全てのストリート１０１に沿って実施された半導体ウエーハ１０は、レーザー加工溝１１０が形成されたストリート１０１に沿って破断するウエーハ分割工程に搬送される。
【００３６】
以上のように、図示の実施形態における変位量検出方法およびレーザー加工装置は、加工送り手段３７を作動してチャックテーブル３６に保持された被加工物における任意の検出部を集光器５２の直下に位置付け、レーザー光線照射手段５を作動して集光器５２からレーザー光線を照射することにより、チャックテーブル３６に保持された被加工物である半導体ウエーハ１０における任意の検出部に刻印した後に、加工送り手段３７を作動してチャックテーブル３６を所定距離移動して撮像手段６の直下に位置付け、チャックテーブル３６に保持された被加工物である半導体ウエーハ１０に形成された刻印の撮像手段６による撮像領域の中心からの変位量Δx、Δyを求めるので、撮像手段６によって検出された加工位置を集光器５２の直下に位置付ける際に、上記変位量Δx、Δyを補正することにより、被加工物の設定された加工位置に正確にレーザー加工を施すことができる。
【００３７】
また、図示の実施形態における本発明による変位量検出方法およびレーザー加工装置は、チャックテーブル３６に保持された被加工物における任意の検出部を集光器５２の直下に位置付け刻印した後に、加工送り手段３７を作動してチャックテーブル３６を所定距離移動して撮像手段６の直下に位置付けて刻印の撮像手段６による撮像領域の中心からの変位量Δx、Δyを求めるという簡単な作業であるので、被加工物に対してレーザー加工を施している途中であっても、容易に実施することができるとともに、集光器５２と撮像手段６との変位量Δx、Δyを更新し、更新された新しい変位量Δx、Δyに基づいてチャックテーブル３６の移動量を補正することができる。
【符号の説明】
【００３８】
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：集光器
５２２：集光レンズ
６：撮像手段
７：表示手段
８：制御手段
１０：半導体ウエーハ
F：環状のフレーム
T：保護テープ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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おけるレーザー光線を集光して照射する集光器と加工領域を撮像する撮像手段との変位量を検出する変位量検出方法および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基板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（加工予定ライン）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デバイスを製造している。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。
【０００３】
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、ウエーハに形成された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。）
【０００４】
また、ウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を内部に集光点を合わせストリートに沿って照射し、ウエーハの内部にストリートに沿って破断の起点となる変質層を連続的に形成し、この破断起点となる変質層が形成され強度が低下せしめられたストリートに沿って外力を加えることにより、ウエーハをストリートに沿って分割する方法が提案されている。（例えば、特許文献２参照。）
【０００５】
上述したように被加工物としてのウエーハにレーザー加工を施すレーザー加工装置は、被加工物を保持する被加工物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被加工物をレーザー加工するための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によって発振されたレーザー光線を集光する集光器とを有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、加工送り手段によるチャックテーブルのX軸方向移動位置を検出するX軸方向位置検出手段と、割り出し送り手段によるチャックテーブルのY軸方向移動位置を検出するY軸方向位置検出手段と、チャックテーブルに保持された被加工物の加工領域を撮像する撮像手段とを具備している。（例えば、特許文献３参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１９６６４１号公報
【特許文献２】特開２００５−３３２８４１号公報
【特許文献３】特開２０１１−３３３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したレーザー加工装置においては、集光器と撮像手段は加工送り方向（X軸方向）における同一線上に設定された所定の間隔をもって配設されており、この位置関係が正確に維持されることが重要である。しかるに、レーザー加工装置を構成する組み付け部品の熱膨張等に起因して集光器と撮像手段との位置関係にズレが生ずる。この結果、撮像手段によって検出されたストリートの位置に集光器から照射されるレーザー光線のスポットを位置付けることができないという問題がある。
なお、割り出し送り方向（Y軸方向）に割り出し送りしながら集光器から照射されるレーザー光線のスポットをストリートに位置付けて加工を施していると、被加工物の熱膨張またはレーザー加工装置を構成する組み付け部品の熱膨張等に起因して集光器から照射されるレーザー光線のスポットがストリートから外れることから、ウエーハの加工を途中で中断して撮像手段の撮像領域に形成された基準線に対するストリートの位置ズレを検出し、Y軸方向の割り出し送り量を補正するようにしているが、適正に補正できない場合がある。また、集光器と撮像手段の位置関係がX軸方向にズレており、加工始点と終点にズレが生じた場合には、全く補正できないという問題がある。
【０００８】
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、レーザー加工装置における集光器と撮像手段との変位量を正確に検出することができる変位量検出方法および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】
【０００９】
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被加工物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被加工物をレーザー加工するための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によって発振されたレーザー光線を集光する集光器とを有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、加工送り手段による該チャックテーブルのX軸方向移動位置を検出するX軸方向位置検出手段と、割り出し送り手段による該チャックテーブルのY軸方向移動位置を検出するY軸方向位置検出手段と、該集光器からX軸方向に所定距離おいて配設され該チャックテーブルに保持された被加工物の加工領域を撮像する撮像手段と、を具備するレーザー加工装置における該集光器と該撮像手段との変位量を検出する変位量検出方法であって、
該加工送り手段を作動して該チャックテーブルに保持された被加工物における任意の検出部を該集光器の直下に位置付け、該レーザー光線照射手段を作動して該集光器からレーザー光線を照射することにより、該チャックテーブルに保持された被加工物における任意の検出部に刻印するレーザー光線刻印工程と、
該レーザー光線刻印工程を実施した後に、該加工送り手段を作動して該チャックテーブルを該所定距離移動して該撮像手段の直下に位置付け、該チャックテーブルに保持された被加工物に形成された刻印の該撮像手段による撮像領域の中心からのX軸方向およびY軸方向の変位量を求める変位量検出工程と、を含む、
ことを特徴とする変位量検出方法が提供される。
【００１０】
また、本発明によれば、被加工物を保持する被加工物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被加工物をレーザー加工するための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によって発振されたレーザー光線を集光する集光器とを有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、加工送り手段による該チャックテーブルのX軸方向移動位置を検出するX軸方向位置検出手段と、割り出し送り手段による該チャックテーブルのY軸方向移動位置を検出するY軸方向位置検出手段と、該集光器からX軸方向に所定距離おいて配設され該チャックテーブルに保持された被加工物の加工領域を撮像する撮像手段と、該集光器と該撮像手段との変位量を記憶するメモリを備えた制御手段と、を具備するレーザー加工装置において、
制御手段は、該加工送り手段を作動して該チャックテーブルに保持された被加工物における任意の検出部を該集光器の直下に位置付け、該レーザー光線照射手段を作動して該集光器からレーザー光線を照射することにより、該チャックテーブルに保持された被加工物における任意の検出部に刻印するレーザー光線刻印工程と、該レーザー光線刻印工程を実施した後に、該加工送り手段を作動して該チャックテーブルを該所定距離移動して該撮像手段の直下に位置付け、該チャックテーブルに保持された被加工物に形成された刻印の該撮像手段による撮像領域の中心からのX軸方向およびY軸方向の変位量を求める変位量検出工程とを実施し、該メモリに記憶された該集光器と該撮像手段との該変位量を該変位量検出工程によって求められた変位量に更新する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による変位量検出方法およびレーザー加工装置は、加工送り手段を作動してチャックテーブルに保持された被加工物における任意の検出部を集光器の直下に位置付け、レーザー光線照射手段を作動して集光器からレーザー光線を照射することにより、チャックテーブルに保持された被加工物における任意の検出部に刻印した後に、加工送り手段を作動してチャックテーブルを所定距離移動して撮像手段の直下に位置付け、チャックテーブルに保持された被加工物に形成された刻印の撮像手段による撮像領域の中心からのX軸方向およびY軸方向の変位量を求めるので、撮像手段によって検出された加工位置を集光器の直下に位置付ける際に、上記変位量を補正することにより、被加工物の設定された加工位置に正確にレーザー加工を施すことができる。
【００１２】
また、本発明による変位量検出方法およびレーザー加工装置は、チャックテーブルに保持された被加工物における任意の検出部を集光器の直下に位置付け刻印した後に、加工送り手段を作動してチャックテーブルを所定距離移動して撮像手段の直下に位置付けて刻印の撮像手段による撮像領域の中心からのX軸方向およびY軸方向の変位量を求めるという簡単な作業であるので、被加工物に対してレーザー加工を施している途中であっても、容易に実施することができるとともに、集光器と撮像手段との変位量を更新し、更新された新しい変位量に基づいてチャックテーブルの移動量を補正することができる。
【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４】被加工物としての半導体ウエーハの斜視図。
【図５】図４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６】図1に示すレーザー加工装置において実施する本発明による変位量検出方法におけるレーザー光線刻印工程の説明図。
【図７】図1に示すレーザー加工装置において実施する本発明による変位量検出方法における変位量検出工程の説明図。
【図８】図1に示すレーザー加工装置において実施するレーザー加工溝形成工程の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明による変位量検出方法および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、静止基台２上に配設されたレーザー光線照射手段として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、上記静止基台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、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。レーザー光線照射手段５は、図２に示すように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を集光してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射する集光器５２を具備している。パルスレーザー光線発振手段５１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。集光器５２は、上記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を図２において下方に向けて方向変換する方向変換ミラー５２１と、該方向変換ミラー５２１によって方向変換されたパルスレーザー光線を集光する集光レンズ５２２とからなっている。
【００２２】
上記撮像手段６は、図１に示すように上記集光器５２からX軸方向の同一線上に所定距離(L)おいて配設されている。この撮像手段６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。
【００２３】
図１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加工装置は、ケーシング４２上に配設された表示手段７を具備している。この表示手段７は、上記撮像手段６によって撮像された画像等を表示する。
【００２４】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、図３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。このように構成された制御手段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を構成するパルスレーザー光線発振手段５１等に制御信号を出力する。
【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、以下その作用について説明する。
図４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４に示す半導体ウエーハ１０はシリコンウエーハからなり、表面１０ａに格子状に形成された複数のストリート１０１によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１０２が形成されている。このように形成された半導体ウエーハ１０は、図５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に裏面１０b側を貼着する（保護テープ貼着工程）。従って、半導体ウエーハ１０は、表面１０ａが上側となる。
【００２６】
上述したレーザー加工装置を用い、上記半導体ウエーハ１０のストリート１０１に沿ってレーザー加工を施す際には、レーザー光線照射手段５の集光器５２と撮像手段６との位置関係を確認しておく必要がある。撮像手段６は上述したように設計上においては集光器５２からX軸方向の同一線上に所定距離(L)おいて配設されており、この位置関係が上記制御手段８のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納されている。しかるに、レーザー加工装置を構成する組み付け部品の熱膨張等に起因して集光器５２と撮像手段６との位置関係にズレが生ずる。従って、このズレに基づく集光器５２と撮像手段６との変位量を検出する変位量検出作業を実施する。
【００２７】
変位量検出作業は、先ずチャックテーブル３６上に半導体ウエーハ１０の保護テープ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、保護テープTを介して半導体ウエーハ１０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に保持された半導体ウエーハ１０は、表面１０ａが上側となる。
【００２８】
上述したように半導体ウエーハ１０をチャックテーブル３６上に吸引保持したならば、制御手段８は加工送り手段３７を作動し、図６の(a)に示すようにチャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０における任意の検出部を集光器５２の直下に位置付ける。この任意の検出部は、半導体ウエーハ１０におけるデバイス１０２が形成されていない外周部でよい。次に、制御手段８はレーザー光線照射手段５を作動し、集光器５２からレーザー光線を照射することにより、図６の(b)に示すように半導体ウエーハ１０における任意の検出部に刻印（G）する（レーザー光線刻印工程）。
【００２９】
上述したレーザー光線刻印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、図７の(a)に示すようにチャックテーブル３６をX軸方向に所定距離(L)移動して撮像手段６に位置付ける。このようにして、半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル３６を撮像手段６の直下に位置付けたならば、撮像手段６によってチャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０を撮像し、撮像した画像信号を制御手段８に送る。制御手段８は、撮像手段６から送られた画像信号に基づいて、図７の(b)に示すように撮像手段６が撮像した画像を表示手段７に表示する。このように表示手段７に表示された画像に基づいて、オペレータはチャックテーブル３６上に保持された半導体ウエーハ１０における任意の検出部に形成された刻印Gが撮像手段６による撮像領域の中心PからX,Y方向に変位している変位量Δx、Δyを検出することができる（変位量検出工程）。図７の(b)に示す実施形態においては、集光器５２から照射されるレーザー光線のスポットの中心が撮像手段６の中心PからX軸方向にプラスΔxだけ変位し、Y軸方向にマイナスΔyだけ変位していることになる。なお、集光器５２と撮像手段６との位置関係が設計値通りに組み立てられ、しかも熱膨張等に起因して集光器５２と撮像手段６との位置関係にズレが生じていない場合には、半導体ウエーハ１０に形成された刻印Gは撮像手段６の中心Pと一致する。上記のようにして集光器５２と撮像手段６との変位量Δx、Δyを検出したならば、制御手段８はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納されている変位量データを更新する。
【００３０】
以上のようにして集光器５２と撮像手段６との変位量を検出する変位量検出作業が実施され、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納されている変位量データを更新したならば、チャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０に対しストリートに沿って所定のレーザー加工を実施する。
【００３１】
先ず、制御手段８は上記加工送り手段３７を作動し、半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３６を撮像手段６の直下に位置付ける。このようにしてチャックテーブル３６を撮像手段６の直下に位置付けたならば、制御手段８は撮像手段６を作動して半導体ウエーハ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工程を実行する。即ち、制御手段８は、撮像手段６によって撮像された画像信号に基づいて半導体ウエーハ１０の所定方向に形成されているストリート１０１と、ストリート１０１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５２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交する方向に延びるストリート１０１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を遂行する。
【００３２】
以上のようにしてアライメント工程を実施したならば、加工送り手段３７および割り出し送り手段３８を作動してチャックテーブル３６をレーザー光線照射手段５の集光器５２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、図８の（ａ）で示すように所定のストリート１０１の一端（図８の（ａ）において左端）を集光器５２の直下に位置付ける。このとき、上述したように集光器５２と撮像手段６とはX軸方向にプラス（＋）Δxだけ変位し、Y軸方向にマイナス（−）Δyだけ変位しているので、制御手段８はこの変位量Δx、Δyを補正してチャックテーブル３６を移動することにより、図８の（ａ）で示すように所定のストリート１０１の一端（図８の（ａ）において左端）を集光器５２の直下に位置付けることができる。次に、制御手段８は、レーザー光線照射手段５を作動して集光器５２から半導体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８の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の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８の（ｂ）で示すように所定のストリート１０１の他端（図８の（ｂ）において右端）が集光器５２の直下に達したら、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。このようにチャックテーブル３６の移動を停止する際には、制御手段８はX軸方向位置検出手段３７４からの検出信号に基づいて加工送り手段３７を制御するが、上記アライメント工程において検出された集光器５２と撮像手段６とのX軸方向の変位量がプラス（＋）Δxあるので、この変位量（＋）Δxを補正してチャックテーブル３６の移動を停止することにより、図８の（ｂ）で示すように所定のストリート１０１の他端（図８の（ｂ）において右端）が集光器５２の直下に達した位置でチャックテーブル３６の移動を停止することができる。このレーザー加工溝形成工程においては、パルスレーザー光線の集光点Ｐを光デバイスウエーハ１０の上面付近に合わせる。この結果、光デバイスウエーハ１０には、ストリート１０１に沿ってレーザー加工溝１１０が形成される。
【００３３】
上記レーザー加工溝形成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。
光源 ：YAGレーザー
波長 ：３５５ｎｍのパルスレーザー
繰り返し周波数 ：１０ｋＨｚ
平均出力 ：３．５W
集光スポット径 ：φ３０μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒
【００３４】
上述したように、半導体ウエーハ１０の所定方向に形成された全てのストリート１０１に沿って上記レーザー加工溝形成工程を実施したならば、半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル３６を９０度回動した位置に位置付ける。そして、半導体ウエーハ１０の上記所定方向と直交する方向に形成された全てのストリート１０１に沿って上記レーザー加工溝形成工程を実施する。
【００３５】
以上のようにして、レーザー加工溝形成工程が全てのストリート１０１に沿って実施された半導体ウエーハ１０は、レーザー加工溝１１０が形成されたストリート１０１に沿って破断するウエーハ分割工程に搬送される。
【００３６】
以上のように、図示の実施形態における変位量検出方法およびレーザー加工装置は、加工送り手段３７を作動してチャックテーブル３６に保持された被加工物における任意の検出部を集光器５２の直下に位置付け、レーザー光線照射手段５を作動して集光器５２からレーザー光線を照射することにより、チャックテーブル３６に保持された被加工物である半導体ウエーハ１０における任意の検出部に刻印した後に、加工送り手段３７を作動してチャックテーブル３６を所定距離移動して撮像手段６の直下に位置付け、チャックテーブル３６に保持された被加工物である半導体ウエーハ１０に形成された刻印の撮像手段６による撮像領域の中心からの変位量Δx、Δyを求めるので、撮像手段６によって検出された加工位置を集光器５２の直下に位置付ける際に、上記変位量Δx、Δyを補正することにより、被加工物の設定された加工位置に正確にレーザー加工を施すことができる。
【００３７】
また、図示の実施形態における本発明による変位量検出方法およびレーザー加工装置は、チャックテーブル３６に保持された被加工物における任意の検出部を集光器５２の直下に位置付け刻印した後に、加工送り手段３７を作動してチャックテーブル３６を所定距離移動して撮像手段６の直下に位置付けて刻印の撮像手段６による撮像領域の中心からの変位量Δx、Δyを求めるという簡単な作業であるので、被加工物に対してレーザー加工を施している途中であっても、容易に実施することができるとともに、集光器５２と撮像手段６との変位量Δx、Δyを更新し、更新された新しい変位量Δx、Δyに基づいてチャックテーブル３６の移動量を補正することができる。
【符号の説明】
【００３８】
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：集光器
５２２：集光レンズ
６：撮像手段
７：表示手段
８：制御手段
１０：半導体ウエーハ
F：環状のフレーム
T：保護テープ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を保持する被加工物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被加工物をレーザー加工するための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によって発振されたレーザー光線を集光する集光器とを有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、加工送り手段による該チャックテーブルのX軸方向移動位置を検出するX軸方向位置検出手段と、割り出し送り手段による該チャックテーブルのY軸方向移動位置を検出するY軸方向位置検出手段と、該集光器からX軸方向に所定距離おいて配設され該チャックテーブルに保持された被加工物の加工領域を撮像する撮像手段と、を具備するレーザー加工装置における該集光器と該撮像手段との変位量を検出する変位量検出方法であって、
該加工送り手段を作動して該チャックテーブルに保持された被加工物における任意の検出部を該集光器の直下に位置付け、該レーザー光線照射手段を作動して該集光器からレーザー光線を照射することにより、該チャックテーブルに保持された被加工物における任意の検出部に刻印するレーザー光線刻印工程と、
該レーザー光線刻印工程を実施した後に、該加工送り手段を作動して該チャックテーブルを該所定距離移動して該撮像手段の直下に位置付け、該チャックテーブルに保持された被加工物に形成された刻印の該撮像手段による撮像領域の中心からのX軸方向およびY軸方向の変位量を求める変位量検出工程と、を含む、
ことを特徴とする変位量検出方法。
【請求項２】
被加工物を保持する被加工物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被加工物をレーザー加工するための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によって発振されたレーザー光線を集光する集光器とを有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、加工送り手段による該チャックテーブルのX軸方向移動位置を検出するX軸方向位置検出手段と、割り出し送り手段による該チャックテーブルのY軸方向移動位置を検出するY軸方向位置検出手段と、該集光器からX軸方向に所定距離おいて配設され該チャックテーブルに保持された被加工物の加工領域を撮像する撮像手段と、該集光器と該撮像手段との変位量を記憶するメモリを備えた制御手段と、を具備するレーザー加工装置において、
制御手段は、該加工送り手段を作動して該チャックテーブルに保持された被加工物における任意の検出部を該集光器の直下に位置付け、該レーザー光線照射手段を作動して該集光器からレーザー光線を照射することにより、該チャックテーブルに保持された被加工物における任意の検出部に刻印するレーザー光線刻印工程と、該レーザー光線刻印工程を実施した後に、該加工送り手段を作動して該チャックテーブルを該所定距離移動して該撮像手段の直下に位置付け、該チャックテーブルに保持された被加工物に形成された刻印の該撮像手段による撮像領域の中心からのX軸方向およびY軸方向の変位量を求める変位量検出工程とを実施し、該メモリに記憶された該集光器と該撮像手段との該変位量を該変位量検出工程によって求められた変位量に更新する、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１】
被加工物を保持する被加工物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被加工物をレーザー加工するための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によって発振されたレーザー光線を集光する集光器とを有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、加工送り手段による該チャックテーブルのX軸方向移動位置を検出するX軸方向位置検出手段と、割り出し送り手段による該チャックテーブルのY軸方向移動位置を検出するY軸方向位置検出手段と、該集光器からX軸方向に所定距離おいて配設され該チャックテーブルに保持された被加工物の加工領域を撮像する撮像手段と、を具備するレーザー加工装置における該集光器と該撮像手段との変位量を検出する変位量検出方法であって、
該加工送り手段を作動して該チャックテーブルに保持された被加工物における任意の検出部を該集光器の直下に位置付け、該レーザー光線照射手段を作動して該集光器からレーザー光線を照射することにより、該チャックテーブルに保持された被加工物における任意の検出部に刻印するレーザー光線刻印工程と、
該レーザー光線刻印工程を実施した後に、該加工送り手段を作動して該チャックテーブルを該所定距離移動して該撮像手段の直下に位置付け、該チャックテーブルに保持された被加工物に形成された刻印の該撮像手段による撮像領域の中心からのX軸方向およびY軸方向の変位量を求める変位量検出工程と、を含む、
ことを特徴とする変位量検出方法。
【請求項２】
被加工物を保持する被加工物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被加工物をレーザー加工するための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によって発振されたレーザー光線を集光する集光器とを有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、加工送り手段による該チャックテーブルのX軸方向移動位置を検出するX軸方向位置検出手段と、割り出し送り手段による該チャックテーブルのY軸方向移動位置を検出するY軸方向位置検出手段と、該集光器からX軸方向に所定距離おいて配設され該チャックテーブルに保持された被加工物の加工領域を撮像する撮像手段と、該集光器と該撮像手段との変位量を記憶するメモリを備えた制御手段と、を具備するレーザー加工装置において、
制御手段は、該加工送り手段を作動して該チャックテーブルに保持された被加工物における任意の検出部を該集光器の直下に位置付け、該レーザー光線照射手段を作動して該集光器からレーザー光線を照射することにより、該チャックテーブルに保持された被加工物における任意の検出部に刻印するレーザー光線刻印工程と、該レーザー光線刻印工程を実施した後に、該加工送り手段を作動して該チャックテーブルを該所定距離移動して該撮像手段の直下に位置付け、該チャックテーブルに保持された被加工物に形成された刻印の該撮像手段による撮像領域の中心からのX軸方向およびY軸方向の変位量を求める変位量検出工程とを実施し、該メモリに記憶された該集光器と該撮像手段との該変位量を該変位量検出工程によって求められた変位量に更新する、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−３１８７１（Ｐ２０１３−３１８７１Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６９３９２（Ｐ２０１１−１６９３９２）
【出願日】平成２３年８月２日（２０１１．８．２）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２日（２０１１．８．２）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
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