JP2013230478A - Laser machining apparatus and laser machining method - Google Patents
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Abstract
Description
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及びレーザー加工方法に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method for performing laser processing on a workpiece such as a semiconductor wafer.
IC、LSI、LED等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたシリコンウエーハ、サファイアウエーハ等のウエーハは、加工装置によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の各種電子機器に広く利用されている。 A wafer such as a silicon wafer or a sapphire wafer formed on the surface by dividing a plurality of devices such as IC, LSI, LED, etc. by dividing lines is divided into individual devices by a processing apparatus, and the divided devices are mobile phones, Widely used in various electronic devices such as personal computers.
ウエーハの分割には、ダイサーと呼ばれる切削装置を用いたダイシング方法が広く採用されている。ダイシング方法では、ダイアモンド等の砥粒を金属や樹脂で固めて厚さ30μm程度とした切削ブレードを、30000rpm程度の高速で回転させつつウエーハへと切り込ませることでウエーハを切削し、個々のデバイスチップへと分割する。 A dicing method using a cutting device called a dicer is widely used for dividing the wafer. In the dicing method, a wafer is cut by cutting a wafer into a wafer while rotating a cutting blade having a thickness of about 30 μm by solidifying abrasive grains such as diamond with a metal or a resin at a high speed of about 30000 rpm. Divide into chips.
一方、近年では、レーザービームを用いてウエーハを個々のデバイスチップに分割する方法が開発され、実用化されている。レーザービームを用いてウエーハを個々のデバイスチップに分割する方法として、以下に説明する第1及び第2の加工方法が知られている。 On the other hand, in recent years, a method of dividing a wafer into individual device chips using a laser beam has been developed and put into practical use. As methods for dividing a wafer into individual device chips using a laser beam, first and second processing methods described below are known.
第1の加工方法は、ウエーハに対して透過性を有する波長(例えば1064nm)のレーザービームの集光点を分割予定ラインに対応するウエーハの内部に位置付けて、レーザービームを分割予定ラインに沿って照射してウエーハ内部に改質層を形成し、その後分割装置によりウエーハに外力を付与してウエーハを改質層を分割起点として個々のデバイスチップに分割する方法である(例えば、特許第3408805号参照)。 In the first processing method, a condensing point of a laser beam having a wavelength transparent to the wafer (for example, 1064 nm) is positioned inside the wafer corresponding to the division line, and the laser beam is aligned along the division line. This is a method in which a modified layer is formed inside the wafer by irradiation, and then an external force is applied to the wafer by a dividing device to divide the wafer into individual device chips using the modified layer as a starting point (for example, Japanese Patent No. 3408805). reference).
第2の加工方法は、ウエーハに対して吸収性を有する波長(例えば355nm)のレーザービームの集光点を分割予定ラインに対応する領域に照射してアブレーション加工により加工溝を形成し、その後外力を付与してウエーハを加工溝を分割起点として個々のデバイスチップに分割する方法である(例えば、特開平10−305420号参照)。 In the second processing method, a processing groove is formed by ablation processing by irradiating a condensing point of a laser beam having a wavelength (for example, 355 nm) having an absorptivity with respect to a wafer to an area corresponding to a division-scheduled line. Is used to divide the wafer into individual device chips with the processing groove as a starting point (see, for example, JP-A-10-305420).
レーザービームを用いる加工方法は、ダイサーによるダイシング方法に比べて加工速度を早くすることができるとともに、サファイアやSiC等の硬度の高い素材からなるウエーハであっても比較的容易に加工することができる。 The processing method using a laser beam can increase the processing speed as compared with a dicing method using a dicer, and can relatively easily process even a wafer made of a material having high hardness such as sapphire or SiC. .
また、改質層又は加工溝を例えば10μm以下等の狭い幅とすることができるので、ダイシング方法で加工する場合に対してウエーハ1枚当たりのデバイス取り量を増やすことができるという利点を有している。 In addition, since the modified layer or the processed groove can be made to have a narrow width of, for example, 10 μm or less, there is an advantage that the amount of devices taken per wafer can be increased as compared with the case of processing by the dicing method. ing.
ところで、研削装置による裏面研削を実施する前の半導体ウエーハの裏面には酸化膜や窒化膜が残存している。また、表面にLow−k膜が形成された半導体ウエーハや裏面に金属膜が形成されたウエーハもある。 Incidentally, an oxide film or a nitride film remains on the back surface of the semiconductor wafer before the back surface grinding by the grinding apparatus. There are also semiconductor wafers having a low-k film formed on the front surface and wafers having a metal film formed on the back surface.
これらの膜付きの被加工物にレーザービームを照射してレーザー加工を施すと、膜によって照射されたレーザービームの一部が反射される。反射率は膜の種類や厚み等によって異なり、被加工物毎に反射率が異なるものや、一つの被加工物内でも反射率にばらつきがあるものもある。 When laser processing is performed by irradiating a workpiece with these films with a laser beam, a part of the laser beams irradiated by the film is reflected. The reflectivity varies depending on the type and thickness of the film, and the reflectivity varies depending on the workpiece, and there are variations in reflectivity even within one workpiece.
被加工物に対して透過性を有する波長を利用して被加工物内部に改質層を形成する第1の加工方法及び被加工物に対して吸収性を有する波長を利用して被加工物にアブレーション加工を施す第2の加工方法の場合にも、被加工物の反射率が大きいと透過又は吸収されるレーザービームの光量が減少するため、所望のレーザー加工を施すためには照射するレーザービームの出力を上げる必要がある。 A first processing method for forming a modified layer inside a workpiece using a wavelength that is transmissive to the workpiece, and a workpiece using a wavelength that is absorptive for the workpiece Also in the case of the second processing method in which ablation processing is performed on the workpiece, if the reflectance of the workpiece is large, the amount of transmitted or absorbed laser beam is reduced. It is necessary to increase the beam output.
被加工物毎に反射率が異なる場合、単一の加工条件で複数の被加工物にレーザー加工を施すと、被加工物間でレーザービームの照射によって形成されるレーザー加工溝の深さにばらつきが生じたり、レーザービームの照射によって形成される改質層にばらつきが生じるという問題がある。 If the workpieces have different reflectivities, and laser processing is performed on multiple workpieces under a single processing condition, the depth of the laser processing grooves formed by laser beam irradiation varies between workpieces. Or a variation occurs in the modified layer formed by laser beam irradiation.
また、一つの被加工物内で反射率にばらつきがあるものでは、単一の加工条件でレーザー加工を施すと、領域によってレーザービームの照射によって形成されるレーザー加工溝の深さにばらつきが生じたり、レーザービームの照射によって形成される改質層にばらつきが生じるという問題がある。 Also, in the case where the reflectance varies within one workpiece, when laser processing is performed under a single processing condition, the depth of the laser processing groove formed by laser beam irradiation varies depending on the region. Or the modified layer formed by the laser beam irradiation has a problem.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被加工物のレーザー照射面状態によらず均一なレーザー加工を施すことが可能なレーザー加工装置及びレーザー加工方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a laser processing apparatus and laser processing capable of performing uniform laser processing regardless of the state of the laser irradiation surface of the workpiece. Is to provide a method.
請求項1記載の発明によると、被加工物にレーザー加工を施すレーザー加工装置であって、被加工物を保持するチャックテーブルと、レーザー発振器と、該レーザー発振器から発振されたレーザービームを集光する集光レンズを有する加工ヘッドと、を含むレーザービーム照射手段と、該レーザービーム照射手段から該チャックテーブルに保持された被加工物に照射されたレーザービームの反射光量を検出する反射光量検出手段と、該反射光量検出手段で検出された反射光量に基づいて、該レーザービーム照射手段で被加工物の厚み方向に渡って複数段のレーザー加工を施す段数を算出する段数算出手段と、を具備したことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a laser processing apparatus for performing laser processing on a workpiece, a chuck table for holding the workpiece, a laser oscillator, and a laser beam oscillated from the laser oscillator. A laser beam irradiating unit including a processing head having a condenser lens, and a reflected light amount detecting unit for detecting a reflected light amount of the laser beam irradiated to the workpiece held on the chuck table from the laser beam irradiating unit And a stage number calculating means for calculating the number of stages for performing laser processing of a plurality of stages in the thickness direction of the workpiece by the laser beam irradiation means based on the reflected light quantity detected by the reflected light quantity detecting means. There is provided a laser processing apparatus characterized by the above.
請求項2記載の発明によると、被加工物にレーザー加工を施すレーザー加工方法であって、被加工物をチャックテーブルで保持する保持ステップと、該チャックテーブルに保持された被加工物にレーザービーム照射手段から第1の条件でレーザービームを照射する反射光量検出用レーザービーム照射ステップと、該反射光量検出用レーザービーム照射ステップで被加工物に照射されたレーザービームが被加工物上面で反射された反射光の光量を検出する反射光量検出ステップと、該反射光量検出ステップで検出された反射光量に基づいて、被加工物の厚み方向に渡って複数段のレーザー加工を施す段数を算出する段数算出ステップと、該段数算出ステップを実施した後、該チャックテーブルに保持された被加工物に該レーザービーム照射手段から第2の条件でレーザービームを照射して被加工物の厚み方向に渡って該段数算出ステップで算出された段数のレーザー加工を施すレーザー加工ステップと、を備えたことを特徴とするレーザー加工方法が提供される。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a laser processing method for performing laser processing on a workpiece, a holding step for holding the workpiece with a chuck table, and a laser beam applied to the workpiece held on the chuck table. A laser beam irradiation step for detecting a reflected light amount that irradiates a laser beam under the first condition from the irradiation means, and the laser beam irradiated to the workpiece in the laser beam irradiation step for detecting the reflected light amount is reflected on the upper surface of the workpiece. A reflected light amount detecting step for detecting the amount of reflected light, and a number of steps for calculating the number of steps for performing laser processing of a plurality of steps in the thickness direction of the workpiece based on the reflected light amount detected in the reflected light amount detecting step After performing the calculating step and the step number calculating step, the laser beam irradiation means is applied to the workpiece held on the chuck table. A laser processing step of irradiating a laser beam under the second condition and performing laser processing of the number of steps calculated in the step number calculating step in the thickness direction of the workpiece. A method is provided.
本発明のレーザー加工装置は、被加工物上面で反射された反射光の光量を検出する反射光量検出手段と、検出した反射光量に基づいてレーザー加工を施す最適な段数を算出する段数算出手段とを有するため、被加工物のレーザー照射面状態によらず均一なレーザー加工を施すことが可能となる。 The laser processing apparatus of the present invention includes a reflected light amount detecting unit that detects the amount of reflected light reflected from the upper surface of the workpiece, and a step number calculating unit that calculates an optimum number of steps for performing laser processing based on the detected reflected light amount. Therefore, uniform laser processing can be performed regardless of the laser irradiation surface state of the workpiece.
本発明のレーザー加工方法は、反射光量検出用レーザービーム照射ステップと、反射光量を検出する反射光量検出ステップと、反射光量検出ステップで検出された反射光量に基づいて被加工物の厚み方向に渡って複数段のレーザー加工を施す段数を算出する段数算出ステップとを備えているので、被加工物のレーザー照射面状態によらず均一なレーザー加工を被加工物に施すことができる。 The laser processing method of the present invention includes a laser beam irradiation step for detecting a reflected light amount, a reflected light amount detecting step for detecting the reflected light amount, and a thickness of the workpiece based on the reflected light amount detected in the reflected light amount detecting step. Therefore, a uniform laser processing can be performed on the workpiece regardless of the state of the laser irradiation surface of the workpiece.
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図1を参照すると、本発明実施形態に係るレーザー加工装置の外観斜視図が示されている。レーザー加工装置2は、静止基台4上にX軸方向に移動可能に搭載された第1スライドブロック6を含んでいる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Referring to FIG. 1, an external perspective view of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention is shown. The
第1スライドブロック6は、ボールねじ8及びパルスモータ10から構成される加工送り手段(加工送りユニット)12により一対のガイドレール14に沿って加工送り方向、即ちX軸方向に移動される。
The first slide block 6 is moved along the pair of
第1スライドブロック6上には第2スライドブロック16がY軸方向に移動可能に搭載されている。すなわち、第2スライドブロック16はボールねじ18及びパルスモータ20から構成される割り出し送り手段(割り出し送りユニット)22により一対のガイドレール24に沿って割り出し方向、すなわちY軸方向に移動される。
A
第2スライドブロック16上には円筒支持部材26を介してチャックテーブル28が搭載されており、チャックテーブル28は加工送り手段12及び割り出し送り手段22によりX軸方向及びY軸方向に移動可能である。チャックテーブル28には、チャックテーブル28に吸引保持された半導体ウエーハをクランプするクランプ30が設けられている。
A chuck table 28 is mounted on the
静止基台4にはコラム32が立設されており、このコラム32にレーザービーム照射ユニット34が取り付けられている。レーザービーム照射ユニット34は、ケーシング35中に収容された図2に示すレーザー発振ユニット62と、ケーシング35の先端に取り付けられた加工ヘッド36とを含んでいる。
A
レーザー発振ユニット62は、図2に示すように、YAGレーザー又はYVO4レーザーを発振するレーザー発振器64と、繰り返し周波数設定ユニット66とを含んでいる。特に図示しないが、レーザー発振器64はブリュースター窓を有しており、レーザー発振器64から出射するレーザービームは直線偏光のレーザービームである。
As shown in FIG. 2, the
ケーシング35の先端部には、加工ヘッド36とX軸方向に整列してレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像ユニット38が配設されている。撮像ユニット38は、可視光によって半導体ウエーハの加工領域を撮像する通常のCCD等の撮像素子を含んでいる。
At the tip of the
撮像ユニット38は更に、半導体ウエーハに赤外線を照射する赤外線照射手段と、赤外線照射手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、この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赤外線CCD等の赤外線撮像素子から構成される赤外線撮像手段を含んでおり、撮像した画像信号はコントローラ(制御手段)40に送信される。
The
コントローラ40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)42と、制御プログラム等を格納するリードオンリーメモリ(ROM)44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)46と、カウンタ48と、入力インターフェイス50と、出力インターフェイス52とを備えている。
The
56は案内レール14に沿って配設されたリニアスケール54と、第1スライドブロック6に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される加工送り量検出手段であり、加工送り量検出手段56の検出信号はコントローラ40の入力エンターフェイス50に入力される。
60はガイドレール24に沿って配設されたリニアスケール58と第2スライドブロック16に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される割り出し送り量検出手段であり、割り出し送り量検出手段60の検出信号はコントローラ40の入力インターフェイス50に入力される。
撮像ユニット38で撮像した画像信号もコントローラ40の入力インターフェイス50に入力される。一方、コントローラ40の出力インターフェイス52からはパルスモータ10、パルスモータ20、レーザービーム照射ユニット34等に制御信号が出力される。
An image signal captured by the
図2を参照すると、本発明実施形態に係るレーザービーム照射ユニット34の光学系が示されている。加工ヘッド36のケーシング70内には反射ミラー76と集光レンズ74が収容されている。更に、反射ミラー72と集光レンズ74との間にはハーフミラー(ビームスプリッタ)76が配設されている。
Referring to FIG. 2, an optical system of the laser
レーザービーム発振ユニット62から発振され更に出力調整ユニット68で所定パワーに調整されたレーザービーム69は、加工ヘッド36の反射ミラー72で反射され、その一部はハーフミラー76を透過して集光レンズ74により被加工物であるウエーハ11に照射される。
The
ウエーハ11上面で反射された反射光71は集光レンズ74で集光され、その一部はハーフミラー76で反射されてフォトダイオード等の受光素子からなる反射光量検出器78で反射光量が検出される。
The reflected light 71 reflected from the upper surface of the
この反射光量に基づいて、段数算出ユニット80で被加工物(ウエーハ)の厚み方向に渡って複数段のレーザー加工を施す段数を算出する。段数算出ユニット80は、加工送りユニット12、割り出し送りユニット22及び集光点位置変更ユニット81に接続されており、算出された段数に応じてコントローラ40が加工送りユニット12、割り出し送りユニット22及び集光点位置変更ユニット81を制御する。
Based on the amount of reflected light, the stage
ハーフミラー76は集光レンズ74と被加工物(ウエーハ)11との間に配設してもよいが、集光レンズ74より上流側にハーフミラー76を配設したほうが、ウエーハ11の上面で反射した反射光のみを集光レンズ74で集光してハーフミラー76に入射できるため、反射光量の検出にはこのような配置が好ましい。
The
図3を参照すると、本発明のレーザー加工方法の被加工物の一つである半導体ウエーハ11の表面側斜視図が示されている。半導体ウエーハ11は、例えば厚さが700μmのシリコンウエーハからなっており、表面11aに複数の分割予定ライン13が格子状に形成されているとともに、複数の分割予定ライン13によって区画された各領域にそれぞれIC、LSI等のデバイス15が形成されている。半導体ウエーハ11の裏面11bには、図4に示すように、SiO2からなる酸化膜17が形成されている。
Referring to FIG. 3, there is shown a front perspective view of a
本発明のレーザー加工方法では、被加工物は図3に示した半導体ウエーハ11に限定されるものではなく、表面或いは裏面に酸化膜、窒化膜、金属膜、Low−k膜等の膜を有する被加工物を含むものである。
In the laser processing method of the present invention, the workpiece is not limited to the
本発明のレーザー加工方法を実施するのにあたり、半導体ウエーハ11の表面11a側が図4に示すように、外周部が環状フレームFに装着された粘着テープTに貼着され、その裏面11bが上側となる。
In carrying out the laser processing method of the present invention, the
そして、図5に示すように、レーザー加工装置2のチャックテーブル28で半導体ウエーハ11が粘着テープTを介して吸引保持され、環状フレームFがクランプ30によりクランプされて固定される。
Then, as shown in FIG. 5, the
次いで、図6に示すように、チャックテーブル28に保持されたウエーハ11にレーザービーム照射ユニット34の加工ヘッド36から第1の条件でレーザービーム69を照射する反射光量検出用レーザービーム照射ステップを実施する。
Next, as shown in FIG. 6, a reflected light amount detection laser beam irradiation step is performed in which the
この反射光量検出用レーザービーム照射ステップを実施する前に、レーザー加工すべき分割予定ライン13を検出するアライメントを実施する。即ち、撮像ユニット38の赤外線カメラでウエーハ11を裏面11b側から撮像し、よく知られたパターンマッチング等の画像処理を用いて第1の方向に伸長する分割予定ライン13及び第1の方向と直交する第2の方向に伸長する分割予定ライン13を検出する。
Prior to performing the laser beam irradiation step for detecting the reflected light amount, alignment for detecting the
他の実施形態として、チャックテーブル28の保持面を透明部材から形成し、チャックテーブル28の下に配置したカメラでウエーハ11を撮像し、アライメントを実施するようにしてもよい。
As another embodiment, the holding surface of the chuck table 28 may be formed of a transparent member, and the
更に、本発明では、ウエーハ11の反射光量を検出する前に、予め既知の反射率を有する一つ或いは複数の基準ワークを用意し、基準ワークで反射光量を検出し、そのときの反射光量を基準データとしてコントローラ40のRAM46に記憶しておく。
Further, in the present invention, before detecting the reflected light amount of the
この反射光量検出用レーザービーム照射ステップでは、図6に示すように、チャックテーブル28を矢印X1方向に加工送りしながら、加工ヘッド36から酸化膜17の形成されたウエーハ11の裏面11bにレーザービーム69を照射し、この反射光71を反射光量検出器78で検出する。
In this reflected light amount detection laser beam irradiation step, as shown in FIG. 6, the laser beam is applied from the
例えば、ウエーハ11の任意の分割予定ライン13、複数の分割予定ライン13、又は全ての分割予定ライン13に反射光量検出用レーザービームを照射して反射光量を検出する。
For example, the amount of reflected light is detected by irradiating an arbitrary scheduled
レーザービーム69の照射により、ウエーハ11の内部に改質層を形成する場合の反射光量検出用レーザービームの照射条件は、例えば以下に示す通りである。
The irradiation conditions of the reflected light amount detection laser beam when the modified layer is formed inside the
光源 :LD励起Qスイッチ Nd:YVO4パルスレーザー
波長 :1064nm
繰り返し周波数 :100kHz
平均出力 :0.1W
加工送り速度 :400mm/s
Light source: LD excitation Q switch Nd: YVO 4 pulse laser Wavelength: 1064 nm
Repetition frequency: 100 kHz
Average output: 0.1W
Processing feed rate: 400 mm / s
反射光量検出用レーザービーム照射ステップでウエーハ11の裏面11bにレーザービーム69を照射すると、酸化膜17が形成された裏面11bで反射された反射光71が図2に示す集光レンズ74で集光され、その一部がハーフミラー76で反射されて受光素子からなる反射光量検出器78に入射し、ウエーハ11の裏面11bで反射された反射光量が検出される。検出された反射光量とRAM46に格納されている反射率が既知の基準ワークの反射光量からウエーハ11の裏面11bの反射率を算出する。
When the
コントローラ40のROM44には、例えば被加工物の種類毎や加工条件毎に被加工物の反射率と適切な加工段数との相関関係73を示す、図7に示すような相関図を複数個格納しておく。本発明では、出力調整ユニット68で調整されるレーザー発振器64が発振するレーザービームのパワーが、1回のレーザー加工では十分な加工ができない場合を想定している。
The
反射光量検出ステップを実施した後、反射光量検出ステップで検出された反射光量に基づいて、段数算出ユニット80が加工段数を算出し、チャックテーブル28に保持されたウエーハ11にレーザービーム照射ユニット34の加工ヘッド36から第2の条件でレーザービームを照射して、ウエーハ11の内部に改質層19を形成するレーザー加工ステップを実施する。
After performing the reflected light amount detection step, the step
このレーザー加工ステップでは、図8に示すように、チャックテーブル28を矢印X1方向に加工送りしながら、レーザービーム照射ユニット34の加工ヘッド36から第2の条件でレーザービーム69を照射して、ウエーハ11内部に改質層19を形成する。
In this laser processing step, as shown in FIG. 8, while the chuck table 28 is processed and fed in the direction of the arrow X1, the
チャックテーブル28をY軸方向に割り出し送りしながら、第1の方向に伸長する分割予定ライン13に沿ってウエーハ11の内部に同様な改質層19を次々と形成する。次いで、チャックテーブル28を90度回転してから、第2の方向に伸長する分割予定ライン13に沿って同様な改質層19を形成する。
While indexing and feeding the chuck table 28 in the Y-axis direction, similar modified
段数算出ユニット80で算出した加工段数が2段の場合には、図9に示すように、集光点位置変更ユニット81により集光点の位置を変えながら、第1改質層19a及び第2改質層19bをウエーハ内部に形成する。
When the number of processing steps calculated by the step
この改質層形成ステップでのレーザー加工条件は、例えば以下のように設定される。 The laser processing conditions in this modified layer forming step are set as follows, for example.
光源 :LD励起Qスイッチ Nd:YVO4パルスレーザー
波長 :1064nm
繰り返し周波数 :100kHz
平均出力 :2.0W
加工送り速度 :400mm/s
Light source: LD excitation Q switch Nd: YVO 4 pulse laser Wavelength: 1064 nm
Repetition frequency: 100 kHz
Average output: 2.0W
Processing feed rate: 400 mm / s
図10を参照すると、ウエーハ11にアブレーション加工を施す場合の、反射光量検出用レーザービーム照射ステップを説明する一部断面側面図が示されている。例えば、ウエーハ11の表面11aに形成されたLow−k膜にアブレーション加工を施す場合には、レーザービーム69はウエーハ11の表面11a側に入射する。そして、表面11aで反射した反射光71の光量を反射光量検出器78で検出する。
Referring to FIG. 10, there is shown a partial cross-sectional side view for explaining a reflected light amount detecting laser beam irradiation step when the
アブレーション加工の場合にも上述した改質層形成加工と同様に、ウエーハ11の任意の分割予定ライン13、複数の分割予定ライン13、又は全ての分割予定ライン13に反射光量検出用レーザービームを照射して反射光量を検出する。
Also in the case of ablation processing, similarly to the above-described modified layer forming processing, a laser beam for detecting the amount of reflected light is irradiated on an
アブレーション加工の場合のレーザービーム照射条件は、例えば以下のように設定される。 The laser beam irradiation conditions in the case of ablation processing are set as follows, for example.
光源 :LD励起Qスイッチ Nd:YVO4パルスレーザー
波長 :355nm(YVO4パルスレーザーの第3高調波)
繰り返し周波数 :200kHz
平均出力 :0.1W
加工送り速度 :200mm/s
Light source: LD excitation Q switch Nd: YVO 4 pulse laser Wavelength: 355 nm (third harmonic of YVO 4 pulse laser)
Repetition frequency: 200 kHz
Average output: 0.1W
Processing feed rate: 200 mm / s
アブレーション加工では、反射光量検出ステップを実施した後、反射光量検出ステップで検出された反射光量に基づいて、段数算出ユニット80が加工段数を算出し、チャックテーブル28で保持されたウエーハ11の表面11aにレーザービーム照射ユニット34の加工ヘッド36から第2の条件でレーザービームを照射して、ウエーハ11の分割予定ライン13にアブレーション加工を施してレーザー加工溝を形成するレーザー加工ステップを実施する。
In the ablation processing, after performing the reflected light amount detection step, the step
このアブレーション加工でのレーザー加工条件は、例えば以下のように設定される。 The laser processing conditions in this ablation processing are set as follows, for example.
光源 :LD励起Qスイッチ Nd:YVO4パルスレーザー
波長 :355nm(YVO4パルスレーザーの第3高調波)
繰り返し周波数 :200kHz
平均出力 :1W
加工送り速度 :200mm/s
Light source: LD excitation Q switch Nd: YVO 4 pulse laser Wavelength: 355 nm (third harmonic of YVO 4 pulse laser)
Repetition frequency: 200 kHz
Average output: 1W
Processing feed rate: 200 mm / s
段数算出ユニット80で算出した加工段数が2段の場合には、1回目のレーザー加工の場合は集光点位置をウエーハ11の表面11a上に設定し、2回目のレーザー加工の場合は第1回目のアブレーション加工により形成されたレーザー加工溝の底面近傍に集光点位置を設定する。
When the number of processing steps calculated by the step
本発明のレーザー加工方法の第2実施形態では、反射光量検出ステップを実施しながらレーザー加工ステップを実施するようにしてもよい。即ち、図11に示すように、チャックテーブル28を矢印X1方向に加工送りしながらレーザービーム照射ユニット34の加工ヘッド36からレーザービーム69を照射し、ウエーハ11の裏面11bで反射された反射光71の反射光量を反射光量検出器78で検出する。
In the second embodiment of the laser processing method of the present invention, the laser processing step may be performed while performing the reflected light amount detection step. That is, as shown in FIG. 11, a
この反射光量に基づいて、段数算出ユニット80が必要とする加工段数を算出し、ウエーハ11の内部に算出された段数の改質層19を形成する。アブレーション加工の場合にも、反射光量に応じて段数算出ユニット80が必要とする加工段数を算出し、算出された段数のアブレーション加工を実施する。ウエーハ11に改質層19やレーザー加工溝を形成した後、ウエーハ11に外力を付与して個々のチップに分割する分割ステップを実施する。
Based on the amount of reflected light, the number of processing steps required by the step
本実施形態では、全ての分割予定ライン13に沿ってウエーハ11の内部に改質層19を形成後、ウエーハ11の裏面11bを研削する裏面研削ステップを実施する。この裏面研削ステップでは、図12に示すように、研削装置のチャックテーブル96で保持されたウエーハ11の裏面11bを研削砥石94で研削し、研削中の押圧力でウエーハ11を個々のチップへと分割する。
In the present embodiment, after the modified
図12において、研削ユニット82はスピンドル84と、スピンドル84の先端に固定されたホイールマウント86と、ホイールマウント86に複数のねじ90で着脱可能に装着された研削ホイール88とから構成される。研削ホイール88は、環状基台92の下端部外周に複数の研削砥石94を固着して構成される。
In FIG. 12, the grinding
この裏面研削ステップでは、チャックテーブル96を矢印a方向に例えば300rpmで回転しつつ、研削ホイール88を矢印b方向に例えば6000rpmで回転させながら研削ユニット送り機構を作動して研削砥石94をウエーハ11の裏面11bに接触させる。
In this back surface grinding step, the grinding unit feed mechanism is operated while the chuck table 96 is rotated in the direction of arrow a at 300 rpm, for example, and the grinding wheel 88 is rotated in the direction of arrow b at 6000 rpm, for example. It is made to contact the
そして、研削ホイール88を所定の研削送り速度で下方に研削送りしながら、ウエーハ11の裏面11bの研削を実施する。接触式又は非接触式の厚み測定ゲージでウエーハ11の厚みを測定しながら、ウエーハ11を所望の厚み、例えば50μmに仕上げる。
Then, the
この研削の途中で、ウエーハ11の内部には分割予定ライン13に沿って改質層19が形成されているため、研削中の押圧力で改質層19を分割起点としてウエーハ11が個々のチップへと分割される。
In the middle of this grinding, the modified
ここで、分割性が低い被加工物の場合には、裏面研削を実施する前に被加工物に外力を付与して分割する分割ステップを実施する。或いは、裏面研削実施後に、被加工物に外力を付与して分割する分割ステップを実施する。 Here, in the case of a work piece with low splittability, a splitting step for splitting by applying an external force to the work piece is performed before performing back surface grinding. Alternatively, after performing the back surface grinding, a dividing step is performed in which an external force is applied to the workpiece to divide the workpiece.
上述した実施形態では、厚さの厚い(700μm)ウエーハに改質層19を形成した後、ウエーハ11の裏面11bを研削してウエーハを薄化するのと同時に研削時の押圧力により改質層19を分割起点として個々のチップに分割しているが、予め裏面11bを研削して薄化したウエーハ11に改質層19やレーザー加工溝を形成するようにしてもよい。
In the embodiment described above, after the modified
11 半導体ウエーハ
13 分割予定ライン
15 デバイス
17 酸化膜
19,19a,19b 改質層
28 チャックテーブル
34 レーザービーム照射ユニット
36 加工ヘッド
38 撮像ユニット
62 レーザー発振ユニット
64 レーザー発振器
66 繰り返し周波数設定ユニット
68 出力調整ユニット
69 レーザービーム
71 反射光
74 集光レンズ
76 ハーフミラー
78 反射光量検出器
80 段数算出ユニット
Claims (2)
被加工物を保持するチャックテーブルと、
レーザー発振器と、該レーザー発振器から発振されたレーザービームを集光する集光レンズを有する加工ヘッドと、を含むレーザービーム照射手段と、
該レーザービーム照射手段から該チャックテーブルに保持された被加工物に照射されたレーザービームの反射光量を検出する反射光量検出手段と、
該反射光量検出手段で検出された反射光量に基づいて、該レーザービーム照射手段で被加工物の厚み方向に渡って複数段のレーザー加工を施す段数を算出する段数算出手段と、
を具備したことを特徴とするレーザー加工装置。 A laser processing apparatus for performing laser processing on a workpiece,
A chuck table for holding the workpiece;
A laser beam irradiation means comprising: a laser oscillator; and a processing head having a condenser lens for condensing a laser beam oscillated from the laser oscillator;
A reflected light amount detecting means for detecting a reflected light amount of a laser beam irradiated on the workpiece held on the chuck table from the laser beam irradiation means;
Based on the reflected light amount detected by the reflected light amount detecting means, a stage number calculating means for calculating the number of stages for performing laser processing of a plurality of stages over the thickness direction of the workpiece by the laser beam irradiation means;
A laser processing apparatus comprising:
被加工物をチャックテーブルで保持する保持ステップと、
該チャックテーブルに保持された被加工物にレーザービーム照射手段から第1の条件でレーザービームを照射する反射光量検出用レーザービーム照射ステップと、
該反射光量検出用レーザービーム照射ステップで被加工物に照射されたレーザービームが被加工物上面で反射された反射光の光量を検出する反射光量検出ステップと、
該反射光量検出ステップで検出された反射光量に基づいて、被加工物の厚み方向に渡って複数段のレーザー加工を施す段数を算出する段数算出ステップと、
該段数算出ステップを実施した後、該チャックテーブルに保持された被加工物に該レーザービーム照射手段から第2の条件でレーザービームを照射して、被加工物の厚み方向に渡って該段数算出ステップで算出された段数のレーザー加工を施すレーザー加工ステップと、
を備えたことを特徴とするレーザー加工方法。 A laser processing method for performing laser processing on a workpiece,
A holding step for holding the workpiece on the chuck table;
A laser beam irradiation step for detecting the amount of reflected light for irradiating the workpiece held on the chuck table with a laser beam from the laser beam irradiation means under a first condition;
A reflected light amount detecting step for detecting a light amount of reflected light that is reflected on the workpiece upper surface by the laser beam irradiated on the workpiece in the reflected light amount detecting laser beam irradiation step;
Based on the amount of reflected light detected in the reflected light amount detection step, a step number calculating step for calculating the number of steps to perform a plurality of steps of laser processing in the thickness direction of the workpiece;
After performing the step number calculating step, the workpiece held on the chuck table is irradiated with a laser beam under the second condition from the laser beam irradiation means, and the step number is calculated in the thickness direction of the workpiece. A laser processing step for performing laser processing of the number of steps calculated in the step;
A laser processing method comprising:
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