JP5980504B2 - ウエーハの加工方法およびレーザー加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、表面に格子状に形成されたストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハをストリートに沿って個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法および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。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、サファイア基板や炭化珪素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ストリート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。

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が試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、ウエーハの裏面側から内部に集光点を合わせ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改質層を連続的に形成し、この改質層が形成されることによって強度が低下したストリートに沿って外力を加えることにより、ウエーハを個々のデバイスに分割するものである。（例えば、特許文献１参照。）

特許２００１−９６７６４号公報

而して、ウエーハの表面に形成されたデバイスの電極がウエーハの裏面に達するように形成された所謂TSVと呼ばれるウエーハにおいては、ウエーハの裏面から電極を突出させるために、ウエーハの裏面をエッチングする場合がある。このようにウエーハの裏面をエッチングすると、裏面がRa０．０２〜０．１μmの範囲で粗らされるため、裏面側からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射すると、レーザー光線の透過が部分的に妨げられ、適正な改質層を形成することができないという問題がある。

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、ウエーハの裏面が粗れていても裏面側からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射して、内部に適正な改質層を形成することができるウエーハの加工方法およびレーザ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、表面に格子状に形成されたストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハの内部に、ストリートに沿って改質層を形成するウエーハの加工方法であって、
ウエーハの裏面におけるストリートに対応する領域の面粗さを計測し、面粗さマップを作成する面粗さマップ作成工程と、
ウエーハの裏面側からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を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改質層を形成する改質層形成工程と、を含み、
該改質層形成工程は、該面粗さマップと面粗さに対応して予め設定されたレーザー光線の適正出力マップとを参照して、ウエーハに照射しているレーザー光線の出力を制御する、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。

また、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ウエーハにレーザー光線を照射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)に相対的に加工送りする加工送り手段と、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に相対的に割り出し送りする割り出し送り手段と、該チャックテーブルのＸ軸方向位置を検出するためのＸ軸方向位置検出手段と、該チャックテーブルのＹ軸方向位置を検出するためのＹ軸方向位置検出手段と、該Ｘ軸方向位置検出手段および該Ｙ軸方向位置検出手段からの検出信号に基づいて該レーザー光線照射手段に装備され照射するレーザー光線の出力を調整する出力調整手段を制御する制御手段と、を具備し、
該制御手段は、被加工物のレーザー光線が照射される側の入射面における加工領域の面粗さデータに基づく面粗さマップと、該面粗さマップと面粗さに対応して予め設定されたレーザー光線の適正出力マップとを記憶するメモリを具備し、被加工物の入射面側から被加工物に対して透過性を有する波長のレーザー光線を加工領域の内部に集光点を位置付けて照射し、被加工物の内部に改質層を形成する際に、該面粗さマップと該適正出力マップとを参照して該出力調整手段を制御し、被加工物に照射しているレーザー光線の出力を制御する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。

本発明によるウエーハの加工方法においては、ウエーハの裏面におけるストリートに対応する領域の面粗さを計測し、面粗さマップを作成する面粗さマップ作成工程と、ウエーハの裏面側からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を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改質層を形成する改質層形成工程とを含み、改質層形成工程は、面粗さマップと面粗さに対応して予め設定されたレーザー光線の適正出力マップとを参照して、ウエーハに照射しているレーザー光線の出力を制御するので、ウエーハの裏面が粗れていても、ウエーハには内部にストリートに沿って適正な改質層が形成される。

また、本発明によるレーザー加工装置においては、被加工物のレーザー光線が照射される側の入射面における加工領域の面粗さデータに基づく面粗さマップと、該面粗さマップと面粗さに対応して予め設定されたレーザー光線の適正出力マップとを記憶するメモリを具備し、被加工物の入射面側から被加工物に対して透過性を有する波長のレーザー光線を加工領域の内部に集光点を位置付けて照射し、被加工物の内部に改質層を形成する際に、面粗さマップと適正出力マップとを参照して出力調整手段を制御し、被加工物に照射しているレーザー光線の出力を制御するので、被加工物のレーザー光線が照射される側の入射面が粗れていても、被加工物の加工領域の内部には適正な改質層が形成される。

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を構成するレーザー光線照射手段のブロック構成図。 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。 本発明によるウエーハの加工方法によって加工される半導体ウエーハの斜視図および要部を拡大して示す断面図。 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ダイシングテープに貼着した状態を示す斜視図。 本発明によるウエーハの加工方法における面粗さマップ作成工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における面粗さマップ作成工程の説明図。 図１に示すレーザー加工装置に装備される制御手段のメモリに格納される適正出力マップを示す説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における改質層形成工程の説明図。

以下、本発明によるウエーハの加工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、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１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、該レーザー光線照射ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す集光点位置調整方向（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一の滑動ブロック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。この加工送り手段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１は、上記チャックテーブル３６の加工送り量即ち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の加工送り量即ちX軸方向の位置を検出する。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の加工送り量即ちX軸方向の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の加工送り量即ちX軸方向の位置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、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第１の割り出し送り手段３８を具備している。この第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即ち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。この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の割り出し送り量即ちY軸方向の位置を検出する。なお、上記第１の割り出し送り手段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の割り出し送り量即ちY軸方向の位置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の割り出し送り量即ちY軸方向の位置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。この第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、該雄ネジロッド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、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Z軸方向に移動させるための集光点位置調整手段５３を具備している。集光点位置調整手段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、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。このレーザー光線照射手段５２について、図２を参照して説明する。
図示のレーザー光線照射手段５２は、上記ケーシング５２１内に配設されたパルスレーザー光線発振手段５２２と、該パルスレーザー光線発振手段５２２によって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５２３と、該出力調整手段５２３によって出力が調整されたパルスレーザー光線を上記チャックテーブル３６の保持面に保持された被加工物Wに照射する集光器５２４を具備している。

上記パルスレーザー光線発振手段５２２は、例えば波長が１０６４nmの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器５２２aと、パルスレーザー光線発振器５２２aが発振するパルスレーザー光線の繰り返し周波数を設定する繰り返し周波数設定手段５２２bとから構成されている。上記出力調整手段５２３は、パルスレーザー光線発振手段５２２から発振されたパルスレーザー光線の出力を所定の出力に調整する。これらパルスレーザー光線発振手段５２２のパルスレーザー光線発振器５２２a、繰り返し周波数設定手段５２２bおよび出力調整手段５２３は、図示しない後述する制御手段によって制御される。

上記集光器５２４は、パルスレーザー光線発振手段５２２から発振され出力調整手段５２３によって出力が調整されたパルスレーザー光線をチャックテーブル３６の保持面に向けて方向変換する方向変換ミラー５２４aと、該方向変換ミラー５２４aによって方向変換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に照射する集光レンズ５２４bを具備している。このように構成された集光器５２４は、図１に示すようにケーシング５２１の先端に装着される。

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６が配設されている。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。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置１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、後述する制御マップや被加工物の設計値のデータや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、カウンター８４と、入力インターフェース８５および出力インターフェース８６とを備えている。制御手段８の入力インターフェース８５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および撮像手段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８６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、レーザー光線照射手段５２のパルスレーザー光線発振器５２２a、繰り返し周波数設定手段５２２bおよび出力調整手段５２３等に制御信号を出力する。

次に、上述したレーザー加工装置１を用いて実施するウエーハの加工方法について説明する。
図４の(a)および(b)には、本発明によるウエーハの加工方法によって加工される半導体ウエーハの斜視図および要部を拡大して示す断面図が示されている。図４の(a)および(b)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ストリート１０１と１０２によって区画された複数の領域にデバイス１０３が形成されている。半導体ウエーハ１０の表面１０aに形成された複数個のデバイス１０３には複数個のスタッドバンプ（電極）１０４が形成されており、この複数個のスタッドバンプ（電極）１０４は表面１０aから裏面１０bに達するように埋設されている。このように形成された半導体ウエーハ１０は、裏面１０bがエッチング処理されて複数個のスタッドバンプ（電極）１０４が裏面１０bから僅かに突出せしめられている。このようにエッチング処理された半導体ウエーハ１０の裏面１０bは粗され、面粗さがRa０．０２〜０．１μmとなっている。

以下、レーザー加工装置１を用いて光デバイスウエーハ１０の内部にストリート１０１および１０２に沿って破断の起点となる改質層を形成する加工方法について説明する。
先ず、図５に示すように環状のフレームFに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１０の表面１０aを貼着する（ウエーハ貼着工程）。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１０は、裏面１０bが上側となる。

上述したウエーハ貼着工程を実施したならば、半導体ウエーハ１０の裏面１０bにおけるストリート１０１に対応する領域の面粗さを計測し、面粗さマップを作成する面粗さマップ作成工程を実施する。この半導体ウエーハ１０の裏面１０bにおけるストリート１０１および１０２に対応する領域の面粗さの計測は、例えば株式会社ミツトヨによって製造販売されている評価型表面粗さ測定器 サーフテスト SV２１００ を用いことができる。

以下、面粗さマップ作成工程の一例について図６および図７を参照して説明する。
先ず、図６の(a)に示すように半導体ウエーハ１０をストリート１０１がX軸方向と平行になるようにセットし、ストリート１０１aからストリート１０１nに沿って面粗さを計測する。そして、図６の(b)に示すように各ストリート１０１aからストリート１０１nにおけるXY座標に対応した面粗さを設定した面粗さマップ（１）を作成する。

次に、半導体ウエーハ１０を９０度回動して、図７の(a)に示すように半導体ウエーハ１０をストリート１０２がX軸方向と平行になるようにセットし、ストリート１０２aからストリート１０２nに沿って面粗さを計測する。そして、図７の(b)に示すように各ストリート１０２aからストリート１０２nにおけるXY座標に対応した面粗さを設定した面粗さマップ（２）を作成する。

以上のようにして作成された図６の(b)に示す面粗さマップ（１）および図７の(b)に示す面粗さマップ（２）は、上記レーザー加工装置１に装備された制御手段８のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納される。また、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３には、面粗さに対応して適正な改質層が形成できるレーザー光線の出力を設定した図８に示す適正出力マップが格納される。図８に示す適正出力マップは、縦軸が面粗さ（μm）を示し、横軸がパルスレーザー光線のパルスエネルギー（μJ）を示している。このような面粗さに対応して適正な改質層が形成できるレーザー光線の出力は、実験によって求める。

上述したように図６の(b)に示す面粗さマップ（１）および図７の(b)に示す面粗さマップ（２）と図８に示す適正出力マップを上記レーザー加工装置１に装備された制御手段８のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納したならば、レーザー加工装置１のチャックテーブル３６上に半導体ウエーハ１０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、裏面１０bが上側となる。

上述したように半導体ウエーハ１０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。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によって光デバイスウエーハ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５２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（アライメント工程）。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１０２に対しても、同様にアライメント工程を実施する。このとき、半導体ウエーハ１０のストリート１０１および１０２が形成されている表面１０ａは下側に位置しているが、撮像手段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１０ｂから透かしてストリート１０１および１０２を撮像することができる。

以上のようにしてアライメント工程を実施したならば、図９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５２の集光器５２４が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート１０１の一端（図９の（ａ）において左端）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、集光器５２４から照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐを半導体ウエーハ１０の厚み方向中間部に合わせる。集光器５２４から照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐを半導体ウエーハ１０の所定位置に位置付けるためには、例えば特開２００９−６３４４６号公報に記載されているチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置検出装置を用いてチャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０の上面の高さ位置を検出し、検出された半導体ウエーハ１０の上面の高さ位置を基準として集光点位置調整手段５３を作動することによりパルスレーザー光線の集光点Ｐを所定位置に位置付ける。次に、レーザー光線照射手段５２の集光器５２４から半導体ウエーハ１０に対して透過性を有する波長の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９の（ａ）において矢印Ｘ１で示す加工送り方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、図９の（ｂ）で示すようにレーザー光線照射手段５２の集光器５２４の照射位置にストリート１０１の他端（図９の（b）において右端）が達したら、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（改質層形成工程）。この改質層形成工程において制御手段８は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納されている上記図６の(b)に示す面粗さマップ（１）および図８に示す適正出力マップを参照して、半導体ウエーハ１０の裏面１０bのストリート１０１に対応する領域におけるXY座標に対応した面粗さに対応して設定されたレーザー光線の適正出力（パルスエネルギー）を求める。そして、制御手段８はパルスレーザー光線発振手段５２２から発振されたパルスレーザー光線の出力が適正出力（パルスエネルギー）となるように出力調整手段５２３を制御する。この結果、半導体ウエーハ１０の裏面１０bの面粗さがRa０．０２〜０．１μmの範囲であっても、半導体ウエーハ１０には図９の（b）および(c)に示すように内部にストリート１０１に沿って適正な改質層１１０が形成される。

上記の改質層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 ：半導体励起固体レーザー（Ｎｄ：YAG）
波長 ：１０６４ｎｍのパルスレーザー
繰り返し周波数 ：８０ｋＨｚ
平均出力 ：０．１〜０．７W
パルスエネルギー ：１．２５〜８．７５μJ
集光スポット径 ：φ１μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒

以上のようにして、半導体ウエーハ１０の所定方向に延在する全てのストリート１０１に沿って上記改質層形成工程を実施したならば、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交する方向に形成された各ストリート１０２に沿って上記改質層形成工程を実施する。このストリート１０２に沿って改質層形成工程を実施する場合には、制御手段８はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納されている上記図７の(b)に示す面粗さマップ（１）および図８に示す適正出力マップを参照して、半導体ウエーハ１０の裏面１０bのストリート１０２に対応する領域におけるXY座標に対応した面粗さに対応して設定されたレーザー光線の適正出力（パルスエネルギー）を求め、パルスレーザー光線発振手段５２２から発振されたパルスレーザー光線の出力が適正出力（パルスエネルギー）となるように出力調整手段５２３を制御する。この結果、半導体ウエーハ１０の裏面１０bの面粗さがRa０．０２〜０．１μmの範囲であっても、半導体ウエーハ１０には内部にストリート１０２に沿って適正な改質層が形成される。

上述した改質層形成工程が実施された半導体ウエーハ１０は、内部に改質層１１０が形成されたストリート１０１および１０２に沿って分割する分割工程に搬送される。

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、実施形態においては面粗さ測定器を備えていないレーザー加工装置について説明したが、例えば撮像手段６からの画像情報を面粗さ測定器に伝達して面粗さを自ら測定できるレーザー加工装置として構成してもよい。

１：レーザー加工装置
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：第１の割り出し送り手段
３８４：Y軸方向位置検出手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４３：第２の割り出し送り手段
５：レーザー光線照射ユニット
５２：レーザー光線照射手段
５２２：パルスレーザー光線発振手段
５２３：出力調整手段
５２４：集光器
５３：集光点位置調整手段
６：撮像手段
８：制御手段
１０：半導体ウエーハ
F：環状のフレーム
T：ダイシングテープ

Claims (2)

1. 表面に格子状に形成されたストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハの内部に、ストリートに沿って改質層を形成するウエーハの加工方法であって、
   ウエーハの裏面におけるストリートに対応する領域の面粗さを計測し、面粗さマップを作成する面粗さマップ作成工程と、
   ウエーハの裏面側からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を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改質層を形成する改質層形成工程と、を含み、
   該改質層形成工程は、該面粗さマップと面粗さに対応して予め設定されたレーザー光線の適正出力マップとを参照して、ウエーハに照射しているレーザー光線の出力を制御する、
   ことを特徴とするウエーハの加工方法。
2. 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ウエーハにレーザー光線を照射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)に相対的に加工送りする加工送り手段と、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に相対的に割り出し送りする割り出し送り手段と、該チャックテーブルのＸ軸方向位置を検出するためのＸ軸方向位置検出手段と、該チャックテーブルのＹ軸方向位置を検出するためのＹ軸方向位置検出手段と、該Ｘ軸方向位置検出手段および該Ｙ軸方向位置検出手段からの検出信号に基づいて該レーザー光線照射手段に装備され照射するレーザー光線の出力を調整する出力調整手段を制御する制御手段と、を具備し、
   該制御手段は、被加工物のレーザー光線が照射される側の入射面における加工領域の面粗さデータに基づく面粗さマップと、該面粗さマップと面粗さに対応して予め設定されたレーザー光線の適正出力マップとを記憶するメモリを具備し、被加工物の入射面側から被加工物に対して透過性を有する波長のレーザー光線を加工領域の内部に集光点を位置付けて照射し、被加工物の内部に改質層を形成する際に、該面粗さマップと該適正出力マップとを参照して該出力調整手段を制御し、被加工物に照射しているレーザー光線の出力を制御する、
   ことを特徴とするレーザー加工装置。

Images