JP6068882B2

JP6068882B2 - レーザー加工装置

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Publication number: JP6068882B2
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Inventors: 直俊桐原; 雄二波多野; 智裕遠藤
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Filing date: 2012-09-05
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Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物に対して透過性を有するレーザー光線を照射し、被加工物の内部に改質層を形成す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。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半導体チップを製造している。また、サファイア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。

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波長のパルスレーザー光線を照射し、被加工物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、被加工物を分割するものである。（例えば、特許文献１参照。）

しかるに、ストリートに沿って改質層が形成されたウエーハに外力を加えてストリートに沿って精密に破断せしめるためには、改質層の厚さ即ちウエーハの厚さ方向における改質層の寸法を大きくすることが必要である。また、サファイア基板によって形成されたウエーハはモース硬度が高いので、ストリートに沿って複数層の改質層を形成する必要がある。上述したレーザー加工方法によって形成される改質層の厚さはパルスレーザー光線の集光点近傍において１０〜５０μmであるため、改質層の厚さを増大せしめるためにはパルスレーザー光線の集光点の位置をウエーハの厚さ方向に変位せしめて、パルスレーザー光線とウエーハとをストリートに沿って繰り返し相対的に移動せしめることが必要である。従って、特にウエーハの厚さが比較的厚い場合、ウエーハを精密に破断するのに必要な厚さの改質層の形成に長時間を要する。

上記問題を解消するため、上下に２個の集光点を形成して同時に２層の改質層を形成することができるレーザー加工装置が下記特許文献２に開示されている。

特許第３４０８８０５号公報特開２００６−９５５２９号公報

而して、上記特許文献２に開示されたレーザー加工装置においては、レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を２個の集光点に集光させるため、１個の集光点の出力はレーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線の出力の１／２となる。従って、同一の厚さの改質層を同時に形成するためには、レーザー光線発振器の出力を２倍にする必要があり、レーザー加工装置が高額になるという問題がある。

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、パルスレーザー光線発振手段の出力を２倍にすることなく２層の改質層を同時に形成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。

上記主たる技術的課題を解決するために、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、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段とを相対的に加工送りする加工送り手段と、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、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と、該パルスレーザー光線発振手段が発振したパルスレーザー光線を集光して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集光器とを具備し、
該集光器は、複屈折レンズと集光レンズとを備えており、
該パルスレーザー光線発振手段と該集光器との間に配設され該パルスレーザー光線発振手段が発振したパルスレーザー光線の偏光の方位角を変更する電気光学素子と、該電気光学素子に電圧を印加する電圧印加手段と、該電圧印加手段を制御する制御手段とを具備し、
該制御手段は、パルスレーザー光線の繰り返し周波数と同期してパルスレーザー光線の偏光の方位角が交互に０度と９０度になるように位置付けて該複屈折レンズに導くように該電気光学素子に電圧を印加する該電圧印加手段を制御し、
該複屈折レンズは、偏光の方位角が０度と９０度になるように位置付けられたパルスレーザー光線を常光と異常光とに交互に振り分けて該集光レンズに導き、
該集光レンズは、常光と異常光とに交互に振り分けられたパルスレーザー光線を常光の集光点と異常光の集光点を交互に形成する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。

上記該制御手段は、パルスレーザー光線の繰り返し周波数と同期してパルスレーザー光線の偏光の方位角が交互に０度と９０度になるよう該電気光学素子に印加する電圧について、交互に電圧を印加する比率を変更可能に構成されている。

本発明のレーザー加工装置においては、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と、パルスレーザー光線発振手段と集光器との間に配設されパルスレーザー光線発振手段が発振したパルスレーザー光線の偏光の方位角を変更する電気光学素子と、電気光学素子に電圧を印加する電圧印加手段と、電圧印加手段を制御する制御手段とを具備し、制御手段はパルスレーザー光線の繰り返し周波数と同期してパルスレーザー光線の偏光の方位角が０度と９０度になるように位置付けて複屈折レンズに導くように電気光学素子に電圧を印加する電圧印加手段を制御し、複屈折レンズは偏光の方位角が交互に０度と９０度になるように位置付けられたパルスレーザー光線を常光と異常光とに振り分けて集光レンズに導き、集光レンズは常光と異常光とに振り分けられたパルスレーザー光線を常光の集光点と異常光の集光点を形成するので、電圧印加手段に印加する電圧をパルスレーザー光線の偏光の方位角が交互に０度と９０度になるように制御することにより、所定の厚さを有する２層の改質層を交互に形成することができる。このパルスレーザー光線の常光と異常光の出力は、パルスレーザー光線発振手段から発振されるパルスレーザー光線の１パルス当たりの出力が同一であるため、パルスレーザー光線の常光と異常光によって形成される２層の改質層はパルスレーザー光線発振手段から発振されるパルスレーザー光線の１パルスによって形成される改質層の厚さと同一となる。従って、２層の改質層を形成してもパルスレーザー光線発振手段が発振するパルスレーザー光線の出力を２倍にする必要はない。

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ブロック構成図。図２に示すパルスレーザー光線発振手段によって発振されるパルスレーザー光線と、電気光学素子（EO素子）に印加する電圧と、パルスレーザー光線の偏光の方位角との関係を示す説明図。図２に示すレーザー光線照射手段を構成する複屈折レンズを介して対物集光レンズによって集光されるレーザー光線の集光点の形態を示す説明図。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他の実施形態を示すブロック構成図。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。被加工物としての光デバイスウエーハの斜視図および要部拡大断面図。図７に示す光デバイスウエーハの表面に保護テープを貼着する保護部材貼着工程を示す説明図。図１に示すレーザー加工装置によって実施する改質層形成工程の説明図。

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。

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１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３６１を備えており、チャックテーブル３６上に被加工物としての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。

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に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動せしめられる。

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。

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に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り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６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または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６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６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６を下方に移動するようになっている。

図示の実施形態におけるレーザー光線照射手段６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６１を含んでいる。このレーザー光線照射手段６について、図２を参照して説明する。
図２に示すレーザー光線照射手段６は、ケーシング６１内に配設されたパルスレーザー光線発振手段６２と、このパルスレーザー光線発振手段６２が発振するパルスレーザー光線の出力を調整する出力調整手段６３と、該出力調整手段６３によって出力が調整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に照射せしめる集光器６４とを含んでいる。パルスレーザー光線発振手段６２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６２１と、これに付設された繰り返し周波数設定手段６２２とから構成されている。パルスレーザー光線発振器６２１は、被加工物に対して透過性を有する波長（例えば１０６４ｎｍ）のパルスレーザー光線LBを発振する。

レーザー光線照射手段６を構成する集光器６４は、パルスレーザー光線発振器６２１から発振されたパルスレーザー光線を図２において下方即ちチャックテーブル３６に向けて方向変換する方向変換ミラー６４１と、該方向変換ミラー６４１によって方向変換されるパルスレーザー光線の光軸上に配設された複屈折レンズ６４２および集光レンズ６４３とからなっている。複屈折レンズ６４２は、LASF35ガラス体６４２aと、YVO4結晶体６４２bとによって構成されており、方向変換ミラー６４１によって方向変換されるパルスレーザー光線を常光と異常光に分離する。集光レンズ６４３は、複屈折レンズ６４２によって分離された常光と異常光をそれぞれ集光せしめる。

図２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光線照射手段６は、上記出力調整手段６３と集光器６４との間に配設されパルスレーザー光線発振手段６２が発振したパルスレーザー光線LBの偏光の方位角を変更する電気光学素子（EO素子）６５と、該電気光学素子６５に電圧を印加する電圧印加手段６６を備えている。この電気光学素子６５は、電圧を印加することにより電気工学効果(ポッケルス効果)によってパルスレーザー光線の偏光の方位角を変更する。例えば、電気光学素子６５に電圧を印加しないときはパルスレーザー光線の偏光の方位角が０度で、電気光学素子６５に２kVの電圧を印加するとパルスレーザー光線の偏光の方位角が９０度変更される。この電気光学素子６５に電圧を印加する電圧印加手段６６は、後述する制御手段によって印加する電圧および電圧印加タイミングが制御される。

ここで、パルスレーザー光線発振手段６２によって発振されるパルスレーザー光線と、電気光学素子６５に印加する電圧と、パルスレーザー光線の偏光の方位角との関係について、図３を参照して説明する。
先ず、電気光学素子６５に電圧を印加しない状態で、パルスレーザー光線発振手段６２からパルスレーザー光線を発振するとともに、パルスレーザー光線発振手段６２自体を光軸を中心として回転し電気光学素子６５を通過したパルスレーザー光線が常光となった状態にセットする。

図３の(a)にはパルスレーザー光線発振手段６２が発振したパルスレーザー光線LBが示されており、図３の(b)には電気光学素子（EO素子）６５に印加するパルス電圧が示されており、図３の(c)には電気光学素子（EO素子）６５を通過するパルスレーザー光線の常光と異常光が示されている。
例えば、図３の(a)に示すようにパルスレーザー光線発振手段６２が発振した繰り返し周波数が１００kHzのパルスレーザー光線LBに対して、図３の(b)に示すように電気光学素子６５にパルスレーザー光線の繰り返し周波数と同期して０Vと２kVの電圧を交互に印加する。従って、電気光学素子６５を通過するパルスレーザー光線の偏光の方位角が交互に０度と９０度に変更される。この結果、電気光学素子６５を通過するパルスレーザー光線は、図３の(c)に示すように常光LB1と異常光LB2とに互に変更される。

上述したように電気光学素子６５によって常光LB1と異常光LB2とに互に変更されたパルスレーザー光線は、集光器６４の方向変換ミラー６４１を介して複屈折レンズ６４２に導かれる。複屈折レンズ６４２に導かれた常光LB1は、図４の(a)に示すように複屈折レンズ６４２をそのまま通過し、集光レンズ６４３によって集光されてチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに対して集光点Ｐaに集光せしめられる。一方、複屈折レンズ６４２に導かれた異常光LB2は、図４の(b)に示すように複屈折レンズ６４２によって外側に屈折せしめられた後、集光レンズ６４３によって集光されるため、チャックテーブル３６に保持された被加工物Wに対して集光点Ｐbに集光せしめられる。このように、電気光学素子６５を通過し複屈折レンズ６４２に導かれた常光LB1と異常光異常光LB2は、集光レンズ６４３によって被加工物Wの厚さ方向に変位せしめられた２個の集光点Ｐaと集光点Ｐbに交互に照射される。

次に、レーザー光線照射手段６の他の実施形態について、図５を参照して説明する。
図５に示す実施形態におけるレーザー光線照射手段６は、上記出力調整手段６３と電気光学素子６５との間に１／２波長板６７が配設されている。１／２波長板６７は、回動することにより通過するレーザー光線の偏光の方位角を変更する。この１／２波長板６７は、次のようにセットする。即ち、電気光学素子６５に電圧を印加しない状態で、パルスレーザー光線発振手段６２からパルスレーザー光線を発振するとともに、１／２波長板６７を回転し電気光学素子６５を通過するとともに複屈折レンズ６４２を通過したパルスレーザー光線が常光となった状態にセットする。

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６を構成するケーシング６１の前端部には、上記レーザー光線照射手段６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、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図示しない制御手段に送る。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、図６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。制御手段８の入力インターフェース８４には、撮像手段７や入力手段８０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６２、出力調整手段６３、電圧印加手段６６等に制御信号を出力する。

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７の(a)および(b)には、上記レーザー加工装置によって加工される被加工物であるウエーハとしての光デバイス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７の(a)および(b)に示す光デバイスウエーハ１０は、例えば厚さが１５０μmのサファイア基板１００の表面１００aにn型窒化物半導体層１１１およびp型窒化物半導体層１１２とからなる光デバイス層（エピ層）１１０が例えば１０μｍの厚さで積層されている。そして、光デバイス層（エピ層）１１０が格子状に形成された複数のストリート１２０によって区画された複数の領域に発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイス１３０が形成されている。以下、この光デバイスウエーハ１０の内部にストリート１２０に沿って同時に改質層を２層形成する方法について説明する。

先ず、光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１００の表面１００aに形成された光デバイス１３０を保護するために、光デバイスウエーハ１０を構成する光デバイス層（エピ層）１１０の表面１１０aに保護部材を貼着する保護部材貼着工程を実施する。即ち、図８に示すように光デバイスウエーハ１０を構成する光デバイス層（エピ層）１１０の表面１１０aに保護部材としての保護テープTを貼着する。なお、保護テープTは、図示の実施形態においては厚さが１００μｍのポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなるシート基材の表面にアクリル樹脂系の糊が厚さ５μｍ程度塗布されている。

上述した保護部材貼着工程を実施したならば、図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル３６上に光デバイスウエーハ１０の保護テープT側を載置し、該チャックテーブル３６上に光デバイスウエーハ１０を吸着保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル３６上に保持された光デバイスウエーハ１０は、サファイア基板１００の裏面１００bが上側となる。

上述したように光デバイスウエーハ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および図示しない制御手段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７および図示しない制御手段は、光デバイスウエーハ１０の所定方向に形成されているストリート１２０と、ストリート１２０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６の集光器６４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、光デバイスウエーハ１０に形成されている上記所定方向に対して直行する方向に延びるストリート１２０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、光デバイスウエーハ１０のストリート１２０が形成されている表面１１０ａは下側に位置しているが、撮像手段７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、光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１００の裏面１００bから透かしてストリート１２０を撮像することができる。なお、光デバイスウエーハ１０を構成するサファイアウエーハは可視光を透過するので、必ずしも赤外線ＣＣＤを用いる必要はない。

以上のようにしてチャックテーブル３６上に保持された光デバイスウエーハ１０に形成されているストリート１２０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６の集光器６４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１２０を集光器６４の直下に位置付ける。そして、上記図４の(a)および(b)に示す集光器６４から照射されるパルスレーザー光線の常光LB1の集光点Ｐａおよび異常光LB2の集光点Ｐｂを光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１００の内部に位置付ける。

次に、制御手段８は、パルスレーザー光線発振手段６２を作動し電気光学素子６５にパルスレーザー光線発振手段６２が発振するパルスレーザー光線LBの繰り返し周波数と同期して０Vと２kVの電圧を交互に印加することにより、上述したように集光器からパルスレーザー光線LBの常光LB1と異常光LB2を交互に集光点Ｐａと集光点Ｐｂに照射するとともに、加工送り手段３７を作動してチャックテーブル３６を、図９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（改質層形成工程）。そして、図９の(b)で示すように集光器６４の照射位置がストリート１２０の他端（図９の(b)において右端）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。この結果、パルスレーザー光線LBの常光LB1と異常光LB2が交互に照射される光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１００の内部には、図９の(b)に示すように所定のストリート１２０に沿って厚さ(t)を有する２層の改質層Ｗ１とＷ２が交互に形成される。なお、パルスレーザー光線LBの常光LB1と異常光LB2の出力は、パルスレーザー光線発振手段６２から発振されるパルスレーザー光線LBの１パルス当たりの出力が同一であるため、パルスレーザー光線LBの常光LB1と異常光LB2によって形成される２層の改質層Ｗ１とＷ２はパルスレーザー光線発振手段６２から発振されるパルスレーザー光線LBの１パルスによって形成される改質層の厚さと同一となる。従って、２層の改質層Ｗ１とＷ２を形成してもパルスレーザー光線発振手段６２が発振するパルスレーザー光線LBの出力を２倍にする必要はない。

なお、上記改質層形成工程の加工条件は、例えば次のように設定されている。
波長：１０６４ｎｍ
出力：０．２W
繰り返し周波数：１００ｋHｚ
集光スポット径：φ１μｍ
加工送り速度：１００ｍｍ／秒

上述したように、光デバイスウエーハ１０の所定方向に形成された全てのストリート１２０に沿って上記改質層形成工程を実施したならば、光デバイスウエーハ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、光デバイスウエーハ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１２０に沿って上記改質層形成工程を実施する。改質層形成工程が全てのストリート１２０に沿って実施された光デバイスウエーハ１０は、改質層Ｗ１、Ｗ２が形成されたストリート１２０に沿って破断するウエーハ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。上述した実施形態においては、電気光学素子６５にパルスレーザー光線発振手段６２が発振するパルスレーザー光線LBの繰り返し周波数と同期して０Vと２kVの電圧を交互に印加し、常光LB1と異常光LB2を交互に形成する例を示したが、電気光学素子６５に印加する０Vと２kVの比率を変更してもよい。例えば、電気光学素子６５に印加する０Vと２kVの比率を１：２または２：１にすることにより、常光LB1による集光点の数と異常光LB2による集光点の数の比率を１：２または２：１にすることができる。

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
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
４２：可動支持基台
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
５３：集光点位置調整手段
６：レーザー光線照射手段
６２：パルスレーザー光線発振手段
６３：出力調整手段
６４：集光器
６４１：方向変換ミラー
６４２：複屈折レンズ
６４３：集光レンズ
６５：電気光学素子（EO素子）
６６：電圧印加手段
６７：１／２波長板
８：制御手段
１０：光デバイスウエーハ

Claims

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とを相対的に加工送りする加工送り手段と、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、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と、該パルスレーザー光線発振手段が発振したパルスレーザー光線を集光して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集光器とを具備し、
該集光器は、複屈折レンズと集光レンズとを備えており、
該パルスレーザー光線発振手段と該集光器との間に配設され該パルスレーザー光線発振手段が発振したパルスレーザー光線の偏光の方位角を変更する電気光学素子と、該電気光学素子に電圧を印加する電圧印加手段と、該電圧印加手段を制御する制御手段とを具備し、
該制御手段は、パルスレーザー光線の繰り返し周波数と同期してパルスレーザー光線の偏光の方位角が交互に０度と９０度になるように位置付けて該複屈折レンズに導くように該電気光学素子に電圧を印加する該電圧印加手段を制御し、
該複屈折レンズは、偏光の方位角が０度と９０度になるように位置付けられたパルスレーザー光線を常光と異常光とに交互に振り分けて該集光レンズに導き、
該集光レンズは、常光と異常光とに交互に振り分けられたパルスレーザー光線を常光の集光点と異常光の集光点を交互に形成する、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
該制御手段は、パルスレーザー光線の繰り返し周波数と同期してパルスレーザー光線の偏光の方位角が交互に０度と９０度になるよう該電気光学素子に印加する電圧について、交互に電圧を印加する比率を変更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。