JP2014104484A - Laser processing apparatus - 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。 The present invention relates to a laser processing apparatus that irradiates a workpiece such as a semiconductor wafer with a laser beam having transparency, and forms a modified layer inside the workpiece.
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。 In the semiconductor device manufacturing process, a plurality of regions are partitioned by dividing lines called streets arranged in a lattice pattern on the surface of a substantially wafer-shaped semiconductor wafer, and devices such as ICs, LSIs, etc. are partitioned in the partitioned regions. Form. Then, the semiconductor wafer is cut along the streets to divide the region in which the device is formed to manufacture individual semiconductor chips. In addition, optical device wafers in which light-receiving elements such as photodiodes and light-emitting elements such as laser diodes are stacked on the surface of a sapphire substrate are also divided into individual optical devices such as photodiodes and laser diodes by cutting along the streets. And widely used in electrical equipment.
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。) As a method of dividing a plate-like workpiece such as a semiconductor wafer, a pulsed laser beam having transparency to the workpiece is used, and a focused laser beam is irradiated inside the region to be divided and irradiated with the pulsed laser beam. Laser processing methods have also been attempted. The dividing method using this laser processing method is to irradiate a pulse laser beam having a wavelength that is transmissive to the workpiece by aligning the condensing point from one side of the workpiece to the inside. This is a technique for dividing a workpiece by continuously forming a modified layer along the street and applying an external force along the street whose strength is reduced by forming the modified layer. (For example, refer to Patent Document 1.)
而して、例えばシリコンウエーハに対して透過性を有する1064nmの波長のパルスレーザー光線をストリートに対応する裏面から集光点をウエーハの内部に位置付けて照射すると、ウエーハの内部にストリートに沿って改質層が形成されるとともに、改質層の形成に寄与しなかったレーザー光線がウエーハの表面に抜けて表面に形成されたデバイスにダメージを与えるという問題がある。
即ち、ウエーハの内部に改質層を形成するには、パルスレーザー光線は適正な平均出力に設定する必要があり、適正な平均出力未満であると改質層が形成されず、適正な平均出力を超えるとシリコンなどの基板が溶融することから、パルスレーザー光線の平均出力は0.2〜2.0Wに設定される。
また、パルスレーザー光線のパルス間隔は、熱の残留と連続的な加工を考慮して繰り返し周波数が50〜200kHzに設定される。
更に、ウエーハの内部に適正な改質層を形成するためには、パルスレーザー光線のパルス幅を適正に設定することが重要である。即ち、パルスレーザー光線のパルス幅が100ns以上であると、適正な改質層を形成することができるが、抜け光が多くなりデバイスにダメージを与える。そこで、パルスレーザー光線のパルス幅を100ps以下に設定すると、抜け光は少なくデバイスにダメージを与えることはないが、吸収性がよくなるためウエーハの入射面でアブレーションが起こりパルスレーザー光線が内部に到達せず改質層の形成が不良となる。また、パルスレーザー光線のパルス幅を70〜500nsに設定すると、ウエーハの入射面でのアブレーションが生じなくなりパルスレーザー光線が内部に集光して良好な改質層を形成されるものの、抜け光が多くなりデバイスにダメージを与える。
そこで、パルスレーザー光線のパルス幅を1〜10nsの範囲に設定すればウエーハの入射面でアブレーションが生じさせることなく改質層を形成することができると考えられるが、本発明者による実験によると70〜500nsのパルス幅で形成した改質層の方が1〜10nsのパルス幅で形成した改質層より良質であることが確認されており、良質な改質層を形成するためには抜け光によるデバイスのダメージは避けられない状況である。
Thus, for example, when a focused laser beam having a wavelength of 1064 nm, which is transparent to a silicon wafer, is irradiated from the back surface corresponding to the street with the focal point located inside the wafer, the wafer is modified along the street. As the layer is formed, there is a problem that a laser beam that has not contributed to the formation of the modified layer passes through the surface of the wafer and damages the device formed on the surface.
That is, in order to form a modified layer inside the wafer, it is necessary to set the pulsed laser beam to an appropriate average output, and if it is less than the appropriate average output, the modified layer is not formed, and an appropriate average output is obtained. If it exceeds, the substrate such as silicon melts, so the average output of the pulse laser beam is set to 0.2 to 2.0 W.
The pulse interval of the pulse laser beam is set to a repetition frequency of 50 to 200 kHz in consideration of heat residue and continuous processing.
Furthermore, in order to form an appropriate modified layer inside the wafer, it is important to set the pulse width of the pulse laser beam appropriately. That is, when the pulse width of the pulse laser beam is 100 ns or more, an appropriate modified layer can be formed, but light leakage increases and damages the device. Therefore, if the pulse width of the pulse laser beam is set to 100 ps or less, there is little light loss and the device will not be damaged. However, since the absorption is improved, the ablation occurs on the wafer entrance surface and the pulse laser beam does not reach the interior. The formation of the quality layer becomes poor. If the pulse width of the pulse laser beam is set to 70 to 500 ns, ablation on the incident surface of the wafer does not occur and the pulse laser beam is condensed inside to form a good modified layer, but the amount of light leakage increases. Damage the device.
Therefore, if the pulse width of the pulse laser beam is set in the range of 1 to 10 ns, it is considered that the modified layer can be formed without causing ablation on the incident surface of the wafer. It has been confirmed that the modified layer formed with a pulse width of ˜500 ns is better in quality than the modified layer formed with a pulse width of 1 to 10 ns. Device damage due to is inevitable.
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、入射面でのアブレーションを生じさせることなく、抜け光を抑制して被加工物の内部に良好な改質層を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。 The present invention has been made in view of the above-mentioned facts, and the main technical problem thereof is that a good modified layer is formed inside the workpiece by suppressing light leakage without causing ablation on the incident surface. It is to provide a laser processing apparatus that can be formed.
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被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された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照射して被加工物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被加工物保持手段に保持された被加工物にパルスレーザー光線を照射する集光器とを具備し、
該パルスレーザー光線発振手段は、パルスレーザー光線発振器と、該パルスレーザー光線発振器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と、該繰り返し周波数設定手段によって設定された繰り返し周波数のパルスレーザー光線のパルス幅を調整するパルス幅調整手段と、該パルス幅調整手段によって調整されたパルス幅を有するパルス光を複数の微細パルス幅からなるバーストパルス光線に形成するバーストパルス形成手段と、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。
In order to solve the above main technical problem, according to the present invention, a workpiece holding means for holding a workpiece and the workpiece held by the workpiece holding means are permeable. A laser beam irradiating means for irradiating a laser beam of a wavelength to form a modified layer inside the workpiece; and a process feeding means for relatively processing and feeding the workpiece holding means and the laser beam irradiating means. In the laser processing equipment to
The laser beam irradiating means includes a pulse laser beam oscillating means for oscillating a pulse laser beam, and condensing the pulse laser beam oscillated by the pulse laser beam oscillating means and irradiating the workpiece held by the workpiece holding means with the pulse laser beam. And a concentrator
The pulse laser beam oscillation means includes a pulse laser beam oscillator, a repetition frequency setting means for setting a repetition frequency of the pulse laser beam oscillated by the pulse laser beam oscillator, and a pulse width of a pulse laser beam having a repetition frequency set by the repetition frequency setting means A pulse width adjusting means for adjusting the pulse width, and a burst pulse forming means for forming a pulse light having a pulse width adjusted by the pulse width adjusting means into a burst pulse light beam having a plurality of fine pulse widths,
A laser processing apparatus is provided.
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発振手段は、パルスレーザー光線発振器と、該パルスレーザー光線発振器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と、該繰り返し周波数設定手段によって設定された繰り返し周波数のパルスレーザー光線のパルス幅を調整するパルス幅調整手段と、該パルス幅調整手段によって調整されたパルス幅を有するパルス光を複数の微細パルス幅からなるバーストパルス光線に形成するバーストパルス形成手段とを具備し、パルスレーザー光線発振器からは微細パルス幅のバーストパルス光線が発振されるので、被加工物におけるレーザー光線の入射面と反対面側への抜け光が抑制される。従って、パルスレーザー光線のパルス幅を改質層を形成するのに適した70〜500nsに設定することができる。 In the laser processing apparatus of the present invention, the pulse laser beam oscillation means is set by the pulse laser beam oscillator, the repetition frequency setting means for setting the repetition frequency of the pulse laser beam oscillated by the pulse laser beam oscillator, and the repetition frequency setting means. Pulse width adjusting means for adjusting the pulse width of a pulse laser beam having a repetition frequency, and burst pulse forming means for forming pulse light having a pulse width adjusted by the pulse width adjusting means into a burst pulse light beam having a plurality of fine pulse widths Since the pulse laser beam oscillator oscillates a burst pulse beam having a fine pulse width, light passing through the workpiece to the surface opposite to the incident surface of the laser beam is suppressed. Therefore, the pulse width of the pulse laser beam can be set to 70 to 500 ns suitable for forming the modified layer.
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。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a laser processing apparatus configured according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a perspective view of a laser processing apparatus constructed according to the present invention. A laser processing apparatus shown in FIG. 1 includes a
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。
The
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。
The first sliding block 32 is provided with a pair of guided
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。
The second sliding
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。
The laser beam irradiation
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。
The laser beam irradiation unit 5 in the illustrated embodiment includes a
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。
The laser beam irradiation unit 5 in the illustrated embodiment includes a condensing point position adjusting means 53 for moving the
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、該繰り返し周波数設定手段622によって設定された繰り返し周波数のパルスレーザー光線のパルス幅を調整するパルス幅調整手段623と、該パルス幅調整手段623によって調整されたパルス幅を有するパルス光を複数の微細パルス幅からなるバーストパルス光線に形成するバーストパルス形成手段624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とパルス幅調整手段623とバーストパルス形成手段624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。
The laser beam irradiation means 6 in the illustrated embodiment includes a
The laser beam irradiation means 6 shown in FIG. 2 includes a pulse laser beam oscillation means 62 disposed in a
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642とからなっている。
The
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。
Returning to FIG. 1, the description is continued. At the front end portion of the
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。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、パルス幅調整手段623、バーストパルス形成手段624、出力調整手段63等に制御信号を出力する。
The laser processing apparatus in the illustrated embodiment includes the control means 8 shown in FIG. The control means 8 is constituted by a computer, and a central processing unit (CPU) 81 that performs arithmetic processing according to a control program, a read-only memory (ROM) 82 that stores a control program and the like, and a readable and writable data that stores arithmetic results and the like A random access memory (RAM) 83, an
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、本発明に従って加工されるウエーハ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っており、表面10aに複数のストリート101が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート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。以下、この半導体ウエーハ10の内部にストリート101に沿って改質層を形成する方法について説明する。
The laser processing apparatus in the illustrated embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described below.
FIG. 4 shows a perspective view of a semiconductor wafer as a wafer to be processed according to the present invention. A
先ず、半導体ウエーハ10の表面10a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の表面に上記半導体ウエーハ10の表面10aを貼着する。
First, a wafer support process is performed in which the
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。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。
When the wafer support process described above is performed, the dicing tape T side of the
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、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が遂行される。このとき、半導体ウエーハ10のストリート101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、裏面10bから透かしてストリート101を撮像することができる。
As described above, the chuck table 36 that sucks and holds the
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半導体ウエーハ10に形成されているストリート101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6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101の一端(図6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を半導体ウエーハ10の厚み方向中央部に合わせる。そして、集光器64からシリコン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照射しつつチャックテーブル36を図6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6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101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。この結果、半導体ウエーハ10パルスレーザー光線発手段の内部には、ストリート101に沿って改質層110が形成される(改質層形成工程)。
If the
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 :1W
パルス幅 :200ns
パルス光のエネルギー :10μJ
1つのパルス光に存在する
バーストパルス光線の個数 :10個
微細パルス幅 :1ns
バーストパルス光線のピークパワー:1kW
集光スポット径 :φ1μm
加工送り速度 :100mm/秒
The processing conditions in the modified layer forming step are set as follows, for example.
Wavelength: 1064 nm pulse laser Repeat frequency: 100 kHz
Average output: 1W
Pulse width: 200ns
Pulsed light energy: 10 μJ
Number of burst pulse rays present in one pulse light: 10 Fine pulse width: 1 ns
Peak power of burst pulse beam: 1kW
Condensing spot diameter: φ1μm
Processing feed rate: 100 mm / sec
ここで、上記パルスレーザー光線のパルス幅およびエネルギーとバーストパルス光線の微細パルス幅およびピークパワーとの関係について、図7の(a)および(b)を参照して説明する。
上述した加工条件においては、繰り返し周波数設定手段622によって設定された繰り返し周波数が100kHzであるので、図7の(a)に示すように10μs毎にパルス幅調整手段623によって調整されたパルス幅が200nsのパルス光を有するパルスレーザー光線が生成される。このときのパルス光のエネルギーが10μJである。このように設定されたパルスレーザー光線は上述した加工条件においては、図7の(b)に示すようにバーストパルス形成手段624によって各パルス光は微細パルス幅が1nsの10個のバーストパルス光線に分割される。従って、バーストパルス光線のピークパワーは、(10μJ/10個)/1ns=1kWとなる。このようにして生成されたバーストパルス光線がパルスレーザー光線発振器621から発振される。
Here, the relationship between the pulse width and energy of the pulse laser beam and the fine pulse width and peak power of the burst pulse beam will be described with reference to FIGS.
Under the processing conditions described above, since the repetition frequency set by the repetition frequency setting means 622 is 100 kHz, the pulse width adjusted by the pulse width adjustment means 623 every 10 μs is 200 ns as shown in FIG. A pulsed laser beam having the following pulse light is generated. The energy of the pulsed light at this time is 10 μJ. Under the above-described processing conditions, the pulse laser beam set in this way is divided into 10 burst pulse beams having a fine pulse width of 1 ns by the burst pulse forming means 624 as shown in FIG. 7B. Is done. Accordingly, the peak power of the burst pulse beam is (10 μJ / 10) / 1 ns = 1 kW. The burst pulse beam generated in this way is oscillated from the pulse
以上のようにパルスレーザー光線発振器621からは微細パルス幅(図示の実施形態においては1ns)のバーストパルス光線が発振されるので、半導体ウエーハ10の入射面(裏面10b)と反対側の表面10a側への抜け光が抑制される。従って、パルスレーザー光線のパルス幅を改質層を形成するのに適した70〜500nsに設定することができる。
As described above, a burst pulse beam having a fine pulse width (1 ns in the illustrated embodiment) is oscillated from the pulse
なお、半導体ウエーハ10の表面10a側への抜け光を抑制して、パルスレーザー光線のパルス幅を70〜500nsに設定することができる加工条件としては、次のように設定することができる。
即ち、パルスレーザー光線の繰り返し周波数は50〜200kHz、パルスレーザー光線のパルス幅は70〜500ns、1つのパルス幅に存在するバーストパルス光線の個数は5〜20、バーストパルス光線の微細パルス幅は2ns以下に設定する。
また、パルスレーザー光線のエネルギーは5〜10μJに設定し、バーストパルス光線のピークパワーは50W〜10kWに設定する。
The processing conditions that can suppress the light passing through the
That is, the repetition frequency of the pulse laser beam is 50 to 200 kHz, the pulse width of the pulse laser beam is 70 to 500 ns, the number of burst pulse beams existing in one pulse width is 5 to 20, and the fine pulse width of the burst pulse beam is 2 ns or less. Set.
The energy of the pulse laser beam is set to 5 to 10 μJ, and the peak power of the burst pulse beam is set to 50 W to 10 kW.
上述したように所定のストリート101に沿って上記改質層形成工程を実施したら、チャックテーブル36を矢印Yで示す方向に半導体ウエーハ10に形成されたストリート101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、上記所定方向に形成されたストリート101に対して直交する方向に延びるストリート101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101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101に沿って破断するウエーハ分割工程に搬送される。
When the modified layer forming process is performed along the
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
621:パルスレーザー光線発振器
622:繰り返し周波数設定手段
623:パルス幅調整手段
624:バーストパルス形成手段
63:出力調整手段
64:集光器
641:方向変換ミラー
642:集光レンズ
7:撮像手段
8:制御手段
10:半導体ウエーハ
2: stationary base 3: chuck table mechanism 36: chuck table 37: processing feed means 38: first index feed means 4: laser beam irradiation unit support mechanism 42: movable support base 43: second index feed means 5: Laser beam irradiation unit 53: Focusing point position adjusting means 6: Laser beam irradiation means 62: Pulse laser beam oscillation means 621: Pulse laser beam oscillator 622: Repetitive frequency setting means 623: Pulse width adjusting means 624: Burst pulse forming means 63: Output adjusting means 64: Condenser 641: Direction conversion mirror 642: Condensing lens 7: Imaging means 8: Control means 10: Semiconductor wafer
Claims (1)
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被加工物保持手段に保持された被加工物にパルスレーザー光線を照射する集光器とを具備し、
該パルスレーザー光線発振手段は、パルスレーザー光線発振器と、該パルスレーザー光線発振器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と、該繰り返し周波数設定手段によって設定された繰り返し周波数のパルスレーザー光線のパルス幅を調整するパルス幅調整手段と、該パルス幅調整手段によって調整されたパルス幅を有するパルス光を複数の微細パルス幅からなるバーストパルス光線に形成するバーストパルス形成手段と、を具備している、
ことを特徴とするレーザー加工装置。 A workpiece holding means for holding the workpiece, and a modified layer in the workpiece by irradiating the workpiece held by the workpiece holding means with a laser beam having a wavelength that is transmissive to the workpiece. In a laser processing apparatus comprising: a laser beam irradiation means to be formed; and a work feed means for relatively processing and feeding the workpiece holding means and the laser beam irradiation means.
The laser beam irradiating means includes a pulse laser beam oscillating means for oscillating a pulse laser beam, and condensing the pulse laser beam oscillated by the pulse laser beam oscillating means and irradiating the workpiece held by the workpiece holding means with the pulse laser beam. And a concentrator
The pulse laser beam oscillation means includes a pulse laser beam oscillator, a repetition frequency setting means for setting a repetition frequency of the pulse laser beam oscillated by the pulse laser beam oscillator, and a pulse width of a pulse laser beam having a repetition frequency set by the repetition frequency setting means A pulse width adjusting means for adjusting the pulse width, and a burst pulse forming means for forming a pulse light having a pulse width adjusted by the pulse width adjusting means into a burst pulse light beam having a plurality of fine pulse widths,
Laser processing equipment characterized by that.
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