JP6113477B2

JP6113477B2 - ウエーハのレーザー加工方法およびレーザー加工装置

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Publication number: JP6113477B2
Application number: JP2012267423A
Authority: JP
Inventors: 智裕遠藤
Original assignee: Disco Corp
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Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2017-04-12
Anticipated expiration: 2032-12-06
Also published as: JP2014116361A

Description

本発明は、半導体ウエーハ等のウエーハに対して透過性を有するレーザー光線を照射し、ウエーハの内部に改質層を形成するウエーハのレーザー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ＬＥＤ等の光デバイスが形成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技術である。（例えば、特許文献１参照。）

被加工物の内部にストリートに沿って改質層を形成する際に、表面にデバイスが形成されたウエーハの表面側からレーザー光線を照射すると、デバイスが損傷されたり、デバイスにレーザー光線が遮られてウエーハの内部にストリートに沿って確実に改質層を形成することができないため、レーザー光線はウエーハの裏面側から照射される。（例えば、特許文献２参照。）

特許第３４０８８０５号公報特開２００５−２２２９８６号公報

近年、表面にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成されたウエーハにおいては、ゲッタリング効果を期待して裏面にＳｉＯ_２等の酸化膜を自然または積極的に形成する場合がある。このようなウエーハにおいては、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裏面側から照射すると、酸化膜によって一部が反射され、ウエーハの内部に適正な変質層を形成することができないという問題がある。
また、サファイア基板の表面にＬＥＤ等の光デバイスが形成された光デバイスウエーハにおいても、輝度の向上を図るためにサファイア基板の裏面にＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２から構成されたＤＢＲと呼ばれる酸化膜が形成される場合があり、このような光デバイスウエーハに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裏面側から照射する際にも同様の問題が発生する。

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、裏面に酸化膜が形成されたウエーハにおいても、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裏面側から照射してウエーハの内部に適正な変質層を形成することができるウエーハのレーザー加工方法および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、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基板の裏面に酸化膜が形成されたウエーハに、基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を基板の裏面側からストリートに沿って照射し、基板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レーザー加工方法であって、
基板の裏面側から基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射し、基板の裏面に形成された酸化膜で反射した反射光のエネルギーを検出して該酸化膜で反射せず基板の内部に透過するレーザー光線の透過率を算出する透過率算出工程と、
基板の内部に照射すべきレーザー光線のエネルギーを該透過率で除算して照射すべきレーザー光線の出力を算出する出力算出工程と、
該出力算出工程で算出された出力のレーザー光線を基板の裏面側から酸化膜を通して基板の内部に集光点を位置付けて照射し、基板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、を含む、
ことを特徴とするウエーハのレーザー加工方法が提供される。

上記改質層形成工程を実施した後に、基板の内部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付与し、ウエーハを改質層が形成されたストリートに沿って個々のデバイスに分割する分割工程を実施する。

また、本発明によれば、基板の表面にデバイスが形成され裏面に酸化膜が形成されたウエーハを保持する被加工物保持手段と、該基板に対して透過性を有する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が発振するレーザー光線の出力を調整する出力調整手段とを備え該出力調整手段によって出力が調整されたレーザー光線を該被加工物保持手段に保持されたウエーハに照射することによって該基板の内部に改質層を形成するレーザー光線照射手段と、該被加工物保持手段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、
該被加工物保持手段に保持されたウエーハの裏面側に照射され該ウエーハの裏面に形成されている酸化膜で反射したレーザー光線の反射光を受光する反射光受光手段と、
該反射光受光手段によって受光された反射光のエネルギーを検出して該ウエーハの酸化膜で反射せず該基板の内部に透過するレーザー光線の透過率を求め、該基板の内部に集光すべきレーザー光線のエネルギーを該透過率で除算して照射すべきレーザー光線の出力を算出し、該算出された出力のレーザー光線を照射するように該出力調整手段を制御する制御手段と、を具備している、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。

本発明によるウエーハのレーザー加工方法においては、基板の裏面側から基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射し、基板の裏面に形成された酸化膜で反射した反射光のエネルギーを検出して酸化膜で反射せず基板の内部に透過するレーザー光線の透過率を算出する透過率算出工程と、基板の内部に照射すべきレーザー光線のエネルギーを透過率で除算して照射すべきレーザー光線の出力を算出する出力算出工程と、出力算出工程で算出された出力のレーザー光線を基板の裏面側から酸化膜を通して基板の内部に集光点を位置付けて照射し、基板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んでいるので、酸化膜によってレーザー光線の一部が反射しても基板の内部に適正なエネルギーのレーザー光線を照射することができ、基板の内部にストリートに沿って適正な改質層を形成することができる。

また、本発明によるレーザー加工装置は、該被加工物保持手段に保持されたウエーハの裏面側に照射されウエーハの裏面に形成されている酸化膜で反射したレーザー光線の反射光を受光する反射光受光手段と、反射光受光手段によって受光された反射光のエネルギーを検出してウエーハの酸化膜で反射せず該基板の内部に透過するレーザー光線の透過率を求め、基板の内部に集光すべきレーザー光線のエネルギーを透過率で除算して照射すべきレーザー光線の出力を算出し、算出された出力のレーザー光線を照射するように出力調整手段を制御する制御手段と、を具備しているので、被加工物としてのウエーハを構成する基板の裏面に酸化膜が形成されていても、酸化膜によるレーザー光線の反射を考慮して基板の内部に適正な改質層を形成することができる。

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および反射光受光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レーザー加工方法によって加工される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４に示す光デバイス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レーザー加工方法における透過率算出工程の説明図。反射光受光手段の光電変換器が出力する受光した反射光のエネルギーに対応した電圧信号(V)と平均出力（Ｗ）との関係を示す制御マップ。本発明によるウエーハのレーザー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レーザー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。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。

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、該パルスレーザー光線発振器６２１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６２２とから構成されている。これらパルスレーザー光線発振手段６２のパルスレーザー光線発振器６２１と繰り返し周波数設定手段６２２および出力調整手段６３は、後述する制御手段によって制御される。

レーザー光線照射手段６を構成する集光器６４は、上記パルスレーザー光線発振手段６２から発振され出力調整手段６３によって出力が調整され後述する反射光受光手段７を構成する1／2波長板７１、ビームスプリッター７２および1／４波長板７３を介して導か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６４１を備えている。

上記反射光受光手段７は、パルスレーザー光線発振手段６２から発振され出力調整手段６３によって出力が調整された直線偏光のパルスレーザー光線の偏光面をＳ偏光に調整する1／2波長板７１と、Ｓ偏光の光は反射してP偏光の光は通過せしめるビームスプリッター７２と、該ビームスプリッター７２と集光レンズ６４１との間に配設され直線偏光を円偏光に変換する1／４波長板７３と、チャックテーブル３６に保持された被加工物Ｗに照射された反射光を受光する受光素子７4および該受光素子７４によって受光された光エネルギーに対応した電圧信号を出力する光電変換器７５とを具備している。このように構成された反射光受光手段７の作用について説明すると、パルスレーザー光線発振手段６２から発振され出力調整手段６３によって出力が調整された直線偏光のパルスレーザー光線を1／2波長板７１によって偏光面をＳ偏光に調整してビームスプリッター７２に導く。ビームスプリッター７２に導かれた偏光面がＳ偏光に調整されたパルスレーザー光線は、ビームスプリッター７２で反射して1／４波長板７３に導かれ、1／４波長板７３によって直線偏光が円偏光に変換された後、集光レンズ６４１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に照射される。このようにして、チャックテーブル３６に保持された被加工物Ｗに照射されたパルスレーザー光線は、被加工物Ｗに対して透過性を有する波長のレーザー光線であっても被加工物Ｗの上面で一部が反射する、この反射光は、集光レンズ６４１を介して1／４波長板７３に導かれ、該1／４波長板７３によって回転方向が逆転したＳ偏光がP偏光に変換されてビームスプリッター７２に達する。ビームスプリッター７２に導かれたP偏光の反射光は、ビームスプリッター７２を通過して受光素子７4によって受光され、光電変換器７５によって光エネルギーに対応した電圧信号に変換される。そして、光電変換器７５は、受光素子７4によって受光された反射光の光エネルギーに対応した電圧信号を後述する制御手段に送る。

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８が配設されている。この撮像手段８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１は、図３に示す制御手段９を具備している。制御手段９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）９１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）９２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）９３と、入力インターフェース９４および出力インターフェース９５とを備えている。制御手段９の入力インターフェース９４には、上記反射光受光手段７の光電変換器７５、撮像手段８、入力手段９０等からの検出信号が入力される。そして、制御手段９の出力インターフェース９５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のパルスレーザー光線発振器６２１、繰り返し周波数設定手段６２２、出力調整手段６３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１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の（ａ）および（ｂ）には、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４の（ａ）および（ｂ）に示す光デバイスウエーハ１０は、例えば厚みが１００μmのサファイア基板１１の表面１１aに窒化物半導体からなる発光層（エピ層）１２が５μｍの厚みで積層されている。そして、発光層（エピ層）１２が格子状に形成された複数のストリート１２１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１２２が形成されている。このように形成された光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の裏面１１ｂには、光デバイスの輝度の向上を図るためにＳｉＯ₂やＴｉＯ_２から構成されたＤＢＲと呼ばれる酸化膜１３が形成されている。以下、この光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の内部にストリート１２１に沿って改質層を形成する加工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１１の表面１１ａに積層された発光層（エピ層）１２の表面１２ａを環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に貼着するウエーハ支持工程を実施する。即ち、図５に示すように、環状のフレームFの内側開口部を覆うように外周部が装着されたダイシングテープTの表面に光デバイスウエーハ１０を構成する発光層（エピ層）１２の表面１２ａを貼着する。従って、ダイシングテープＴの表面に貼着された光デバイスウエーハ１０は、サファイア基板１１の裏面１１ｂに形成された酸化膜１３が上側となる。

上述したウエーハ支持工程を実施したならば、図１に示すレーザー加工装置１のチャックテーブル３６上に光デバイスウエーハ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を介して光デバイスウエーハ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に保持された光デバイスウエーハ１０は、サファイア基板１１の裏面１１bに形成された酸化膜１３が上側となる。なお、ダイシングテープＴが装着されている環状のフレームＦは、チャックテーブル３６に配設されたクランプ３６２によって固定される。

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８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８の直下に位置付けられると、撮像手段８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８および制御手段９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１２１と、ストリート１２１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交する方向に延びるストリート１２１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１２１が形成されている発光層（エピ層）１２の表面１２aは下側に位置しているが、撮像手段８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、サファイア基板１１の裏面１１ｂに形成された酸化膜１３側から透かしてストリート１２１を撮像することができる。

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光デバイスウエーハ１０に形成されているストリート１２１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、光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の裏面側からサファイア基板１１に対して透過性を有する波長（例えば、１０６４ｎｍ）のレーザー光線を照射し、サファイア基板１１の裏面１１ｂに形成された酸化膜１３で反射した反射光のエネルギーを検出してサファイア基板１１の内部に透過するレーザー光線の透過率を算出する透過率算出工程を実施する。この透過率算出工程を実施するには、加工送り手段３７を作動して図６に示すようにチャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０の光デバイス１２２が形成されたデバイス領域を囲繞する外周余剰領域（光デバイスが形成されていない領域）をレーザー光線照射手段６の集光器６４の直下に位置付ける。そして、集光器６４から照射される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を構成するサファイア基板１１の裏面１１ｂに形成された酸化膜１３の上面から例えば２５μm下方の位置に合わせることでサファイア基板１１の内部に集光点を位置付ける。次に、レーザー光線照射手段６を作動してサファイア基板１１の内部に改質層を形成するためにサファイア基板１１の内部に照射すべきレーザー光線のエネルギー（例えば、平均出力：０．３Ｗ）を有するパルスレーザー光線LBを照射する。このようにして、サファイア基板１１の裏面１１ｂに形成された酸化膜１３側から照射されたパルスレーザー光線ＬＢは、集光点Ｐに照射されるが、一部が酸化膜１３の上面で反射する。酸化膜１３の上面で反射した反射光ＬＢ０は、上述したように集光レンズ６４１、1／４波長板７３、ビームスプリッター７２を介して受光素子７4によって受光され、光電変換器７５によって光エネルギーに対応した電圧信号に変換される。そして、光電変換器７５は、受光素子７４によって受光された反射光の光エネルギーに対応した電圧信号を制御手段９に送る。

ここで、光電変換器７５が出力する受光した反射光LB0のエネルギーに対応した電圧信号（Ｖ）と平均出力（Ｗ）との関係について、図７に示す制御マップを参照して説明する。図7において、横軸は光電変換器７５が出力する受光素子７4が受光した反射光LB0のエネルギーに対応した電圧信号（Ｖ）であり、縦軸は電圧信号（Ｖ）に対応するパルスレーザー光線の平均出力(Ｗ)を示している。このように設定された制御マップは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）に格納されている。従って、制御手段９は、光電変換器７５が出力する受光素子７4が受光した反射光ＬＢ０のエネルギーに対応した電圧信号（Ｖ）が例えば１．０Ｖの場合には、図７に示す制御マップから受光素子７４が受光した反射光ＬＢ０の平均出力（Ｗ）は０．０３Ｗであると判定し、パルスレーザー光線の透過率を求める。即ち、光デバイスウエーハ１０に照射されたパルスレーザー光線の平均出力は０．３Ｗであるから、光デバイスウエーハ１０に透過したパルスレーザー光線の平均出力は０．３Ｗ−０．０３Ｗ＝０．２７Ｗとなり、透過率は０．２７Ｗ÷０．３Ｗ＝０．９となる。

上述した透過率算出工程を実施することにより光デバイスウエーハ１０に照射されたパルスレーザー光線の透過率を算出したならば、制御手段9はサファイア基板１１の内部に照射すべきレーザー光線のエネルギーを透過率で除算して照射すべきレーザー光線の出力を算出する出力算出工程を実施する。即ち、サファイア基板１１の内部に照射すべきレーザー光線のエネルギーの平均出力が０．３Ｗであるならば、照射すべきレーザー光線の出力は０．３Ｗ÷０．９＝０．３３４Ｗとなる。このようにして算出された照射すべきレーザー光線の出力（本実施形態においては０．３３４Ｗ）は、制御手段９のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３に一時格納される。

上述したように出力算出工程を実施したならば、出力算出工程で算出された出力のレーザー光線を基板の裏面側から酸化膜を通して基板の内部に集光点を位置付けて照射し、基板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を実施する。
改質層形成工程を実施するには図８の（ａ）で示すようにチャックテーブル３６を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１２１の一端（図８の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段６の集光器６４の直下に位置付ける。次に、集光器６４から照射される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を構成するサファイア基板１１の裏面１１ｂに形成された酸化膜１３の上面から例えば２５μm下方の位置に合わせることでサファイア基板１１の内部に集光点を位置付ける。そして、集光器６４から光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１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。そして、図８の（ｂ）で示すようにレーザー光線照射手段６の集光器６４の照射位置がストリート１２１の他端の位置に達したら、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。このように集光器６４から光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線の集光点Ｐをサファイア基板１１の内部に位置付けて照射する際に、制御手段９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の出力を上記出力算出工程によって算出された０．３３４Ｗとなるように出力調整手段６３を制御する。このようにして出力が０．３３４Ｗに調整されたパルスレーザー光線は集光器６４から集光点Ｐをサファイア基板１１の内部に位置付けて照射されるが、一部がサファイア基板１１の裏面１１ｂに形成された酸化膜１３の上面で反射し透過率が０．９であるため、集光点Ｐに照射されるパルスレーザー光線の出力はサファイア基板１１の内部に照射すべきレーザー光線のエネルギーの平均出力として設定された０．３Ｗとなる。この結果、光デバイスウエーハ１０の内部には、ストリート１２１に沿って適正な改質層１１０が形成される（改質層形成工程）。

上記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。
波長：１０６４ｎｍのパルスレーザー
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
平均出力：０．３Ｗ（サファイア基板１１の内部に照射すべ
きレーザー光線のエネルギーの平均出力）
集光スポット径：φ１μｍ
加工送り速度：４００ｍｍ／秒

上述したように所定のストリート１２１に沿って上記改質層形成工程を実施したら、チャックテーブル３６を矢印Ｙで示す方向に光デバイスウエーハ１０に形成されたストリート１２１の間隔だけ割り出し移動し（割り出し工程）、上記改質層形成工程を遂行する。このようにして所定方向に形成された全てのストリート１２１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、上記所定方向に形成されたストリート１２１に対して直交する方向に延びるストリート１２１に沿って上記改質層形成工程を実行する。改質層形成工程が全てのストリート１２１に沿って実施された半導体ウエーハ１０は、改質層１１０が形成されたストリート１２１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。例えば、上述した実施形態においてはサファイア基板１１の表面１１aに窒化物半導体からなる発光層（エピ層）１２が積層されるとともにサファイア基板１１の裏面１１ｂにＳｉＯ_２やＴｉＯ_２から構成されたＤＢＲと呼ばれる酸化膜１３が形成された光デバイスウエーハ１０に本発明を適用した例を示したが、本発明は基板の表面にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成され基板の裏面にＳｉＯ_２等の酸化膜が形成された半導体ウエーハに適用しても同様の作用効果が得られる。
また、上述した実施形態においては、透過率算出工程および出力算出工程と改質層形成工程を分けて実施した例を示したが、透過率算出工程および出力算出工程を実施しつつ改質層形成工程を同時に実施してもよい。

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：集光レンズ
７：反射光受光手段
７１：１／２波長板
７２：ビームスプリッター
７３：１／４波長板
７４：受光素子
７５：光電変換器
８：撮像手段
９：制御手段
１０：光デバイスウエーハ

Claims

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基板の裏面に酸化膜が形成されたウエーハに、基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を基板の裏面側からストリートに沿って照射し、基板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レーザー加工方法であって、
基板の裏面側から基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射し、基板の裏面に形成された酸化膜で反射した反射光のエネルギーを検出して該酸化膜で反射せず基板の内部に透過するレーザー光線の透過率を算出する透過率算出工程と、
基板の内部に照射すべきレーザー光線のエネルギーを該透過率で除算して照射すべきレーザー光線の出力を算出する出力算出工程と、
該出力算出工程で算出された出力のレーザー光線を基板の裏面側から酸化膜を通して基板の内部に集光点を位置付けて照射し、基板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、を含む、
ことを特徴とするウエーハのレーザー加工方法。
該改質層形成工程を実施した後に、基板の内部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付与し、ウエーハを改質層が形成されたストリートに沿って個々のデバイスに分割する分割工程を実施する、請求項１記載のウエーハのレーザー加工方法。
基板の表面にデバイスが形成され裏面に酸化膜が形成されたウエーハを保持する被加工物保持手段と、該基板に対して透過性を有する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が発振するレーザー光線の出力を調整する出力調整手段とを備え該出力調整手段によって出力が調整されたレーザー光線を該被加工物保持手段に保持されたウエーハに照射することによって該基板の内部に改質層を形成するレーザー光線照射手段と、該被加工物保持手段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、
該被加工物保持手段に保持されたウエーハの裏面側に照射され該ウエーハの裏面に形成されている酸化膜で反射したレーザー光線の反射光を受光する反射光受光手段と、
該反射光受光手段によって受光された反射光のエネルギーを検出して該ウエーハの酸化膜で反射せず該基板の内部に透過するレーザー光線の透過率を求め、該基板の内部に集光すべきレーザー光線のエネルギーを該透過率で除算して照射すべきレーザー光線の出力を算出し、該算出された出力のレーザー光線を照射するように該出力調整手段を制御する制御手段と、を具備している、
ことを特徴とするレーザー加工装置。