JP6456781B2 - Laser processing equipment - Google Patents
Laser processing equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JP6456781B2 JP6456781B2 JP2015125034A JP2015125034A JP6456781B2 JP 6456781 B2 JP6456781 B2 JP 6456781B2 JP 2015125034 A JP2015125034 A JP 2015125034A JP 2015125034 A JP2015125034 A JP 2015125034A JP 6456781 B2 JP6456781 B2 JP 6456781B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser beam
- workpiece
- oscillator
- height position
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 17
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 20
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 12
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 5-methyl-pyrazole-3-carboxylic acid Chemical compound CC1=CC(C(O)=O)=NN1 WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
本発明は、チャックテーブルに保持された半導体ウエーハ等の被加工物の高さ位置を検出する高さ位置検出装置を備え、被加工物に対してレーザー加工を行うレーザー加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus that includes a height position detection device that detects a height position of a workpiece such as a semiconductor wafer held on a chuck table and performs laser processing on the workpiece.
半導体デバイス製造工程においては、シリコン基板、サファイア基板、炭化珪素基板、リチウムタンタレート基板、ガラス基板或いは石英基板の如き適宜の基板を含むウエーハの表面に格子状に形成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、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デバイスを製造し、分割された各デバイスは携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。 In the semiconductor device manufacturing process, the dividing lines called streets formed in a lattice pattern on the surface of a wafer including an appropriate substrate such as a silicon substrate, a sapphire substrate, a silicon carbide substrate, a lithium tantalate substrate, a glass substrate, or a quartz substrate. A plurality of regions are partitioned by this, and devices such as ICs and LSIs are formed in these partitioned regions. Then, by cutting the wafer along the streets, the region where the devices are formed is divided to manufacture individual semiconductor devices, and each of the divided devices is used for an electric device such as a mobile phone or a personal computer.
前記した半導体デバイスを構成する半導体ウエーハ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。このように被加工物に形成されたストリートに沿って内部に改質層を形成する場合、被加工物の上面から所定の深さ位置にレーザー光線の集光点を位置付けることが重要である。 As a method of dividing the plate-like workpiece of the semiconductor wafer constituting the semiconductor device described above, a pulse laser beam having transparency to the workpiece is used, and a condensing point is set inside the region to be divided. A laser processing method for irradiating a pulsed laser beam has 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. A modified layer is continuously formed inside along the street, and the workpiece is divided by applying an external force along the street whose strength is reduced by the formation of the modified layer. Thus, when forming a modified layer inside along the street formed in the workpiece, it is important to position the laser beam condensing point at a predetermined depth from the upper surface of the workpiece.
ここで、半導体ウエーハ等の板状の被加工物にはうねりがあり、その厚さにばらつきがあるため、均一なレーザー加工を施すのは難しい。そこで、チャックテーブルに保持された半導体ウエーハ等の被加工物の上面高さを検出する高さ位置検出装置を設け、被加工物の分割予定のストリートラインの高さ位置情報を予め記憶し、当該高さ位置情報に基づいてレーザー加工を行うことが知られている（例えば、下記特許文献１、２を参照）。当該特許文献１、２に開示された高さ位置検出装置は、検出用のレーザー光線を、集光レンズを通してチャックテーブルに保持された被加工物の表面に照射し、被加工物で反射した反射光の形状、あるいは面積に基づいてチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置を検出する。 Here, since a plate-like workpiece such as a semiconductor wafer has undulations and variations in thickness, it is difficult to perform uniform laser processing. Therefore, a height position detection device for detecting the upper surface height of a workpiece such as a semiconductor wafer held on the chuck table is provided, and the height position information of the street line to be divided of the workpiece is stored in advance. It is known to perform laser processing based on height position information (see, for example, Patent Documents 1 and 2 below). The height position detection devices disclosed in Patent Documents 1 and 2 irradiate the surface of the workpiece held on the chuck table through the condenser lens with the laser beam for detection, and the reflected light reflected by the workpiece. The height position of the workpiece held on the chuck table is detected based on the shape or area of the workpiece.
しかるに、効果的なレーザー加工を施すために、レーザー光線のスポット形状を成形するマスクが集光器に隣接して当該集光器内の光軸上に配設されていると、高さ位置検出装置から照射される光も成形されてしまい、そのままでは被加工物の高さを正確に計測することが困難となる。 However, in order to perform effective laser processing, if a mask for shaping the spot shape of the laser beam is disposed on the optical axis in the light collector adjacent to the light collector, the height position detection device The light emitted from the workpiece is also shaped, and it is difficult to accurately measure the height of the work piece as it is.
本発明は、上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、加工用のパルスレーザー光線のスポット形状を成形するマスクが集光器に隣接して配設されていると共に、被加工物の高さを計測する計測器を備えているレーザー加工装置において、被加工物の高さを正確に計測できるレーザー加工装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned facts, and its main technical problem is that a mask for forming a spot shape of a pulsed laser beam for processing is disposed adjacent to a condenser, and the workpiece is processed. An object of the present invention is to provide a laser processing apparatus that can accurately measure the height of a workpiece in a laser processing apparatus including a measuring instrument that measures the height of the object.
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物にレーザー光線を照射して加工を施すレーザー光線照射手段と、該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送り手段と、から少なくとも構成されるレーザー加工装置であって、該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したレーザー光線を集光して被加工物に照射する集光器と、該発振器と該集光器との間に配設され光路を分岐する分岐部と、該分岐された光路に配設され該集光器を介して該保持手段に保持された被加工物に光を照射して反射光の受光状態によって被加工物の高さを計測する高さ位置計測器と、該分岐部と該集光器との間に配設され該発振器が発振したレーザー光線の外周を遮光するマスク部材と、を含み構成され、該マスク部材は、光を透過する透過部と該透過部を囲繞し光を遮光する遮光部とから構成され、該遮光部は該発振器が発振する波長のレーザー光線を遮光するが該高さ位置計測器が発振する光を透過する誘電体多層膜で構成されているレーザー加工装置が提供される。 In order to solve the above-mentioned main technical problem, according to the present invention, a holding means for holding a workpiece, a laser beam irradiation means for irradiating the workpiece held by the holding means with a laser beam, and processing, A laser processing apparatus comprising at least a holding unit and a feeding unit that relatively processes and feeds the laser beam irradiation unit, wherein the laser beam irradiation unit includes an oscillator that oscillates a laser beam, and a laser beam that is oscillated by the oscillator. A condenser for condensing and irradiating the workpiece, a branching part arranged between the oscillator and the condenser for branching the optical path, and a condenser arranged in the branched optical path A height position measuring instrument for measuring the height of the workpiece by irradiating light to the workpiece held by the holding means via a vessel and receiving the reflected light; and the branching portion and the condenser The oscillator disposed between and A mask member that shields the outer periphery of the oscillated laser beam, and the mask member includes a transmissive portion that transmits light and a light shielding portion that surrounds the transmissive portion and shields light. There is provided a laser processing apparatus configured by a dielectric multilayer film that blocks a laser beam having a wavelength oscillated by the oscillator but transmits light oscillated by the height position measuring device.
また、本発明によれば、前記分岐部は、前記発振器が発振する波長のレーザー光線を透過し前記高さ位置計測器から照射される波長の光を反射するダイクロイックミラーで構成される。 Further, according to the present invention, the branching unit is constituted by a dichroic mirror that transmits a laser beam having a wavelength oscillated by the oscillator and reflects light having a wavelength irradiated from the height position measuring device.
さらに、本発明によれば、前記分岐部は、前記発振器が発振する波長のレーザー光線を反射し前記高さ位置計測器から照射される波長の光を透過するダイクロイックミラーで構成されることもできる。 Further, according to the present invention, the branching unit may be formed of a dichroic mirror that reflects a laser beam having a wavelength oscillated by the oscillator and transmits a light having a wavelength irradiated from the height position measuring device.
本発明によるレーザー加工装置は、以上のように構成され、少なくとも、レーザー光線照射手段が、レーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したレーザー光線を集光して被加工物に照射する集光器と、該発振器と該集光器との間に配設され光路を分岐する分岐部と、該分岐された光路に配設され該集光器を介して該保持手段に保持された被加工物に光を照射して反射光の受光状態によって被加工物の高さを計測する高さ計測器と、該分岐部と該集光器との間に配設され該発振器が発振したレーザー光線の外周を遮光するマスク部材と、を含み構成され、該マスク部材は、光を透過する透過部と該透過部を囲繞し光を遮光する遮光部とから構成され、該遮光部は該発振器が発振する波長のレーザー光線を遮光するが該高さ計測器が発振する光を透過する誘電体多層膜で構成されているため、該高さ計測器により被加工物の高さを計測する際に該高さ位置計測器から発振されるレーザー光線がマスク部材に妨げられることなく検出できるので、レーザー光線によるレーザー加工を良好に実施することができると共に、被加工物の高さ位置を正確に計測することが可能となる。 The laser processing apparatus according to the present invention is configured as described above, and at least the laser beam irradiation means is an oscillator that oscillates a laser beam, and a condenser that condenses the laser beam oscillated by the oscillator and irradiates the workpiece. A branching portion disposed between the oscillator and the light collector and branching the optical path; and a workpiece disposed on the branched light path and held by the holding means via the light collector. A height measuring device that irradiates light and measures the height of the workpiece according to the received light state of the reflected light, and an outer periphery of the laser beam that is disposed between the branching portion and the condenser and oscillated by the oscillator. A mask member that shields light, and the mask member is composed of a transmission part that transmits light and a light shielding part that surrounds the transmission part and shields light, and the light shielding part has a wavelength at which the oscillator oscillates. Although the laser beam is blocked, the height meter The mask member prevents the laser beam oscillated from the height position measuring instrument when measuring the height of the workpiece by the height measuring instrument. Therefore, it is possible to satisfactorily perform laser processing using a laser beam and to accurately measure the height position of the workpiece.
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（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に上記矢印Ｘで示す方向と直角な矢印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。 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 stationary base 2 and a chuck table mechanism 3 that is disposed on the stationary base 2 so as to be movable in a machining feed direction (X-axis direction) indicated by an arrow X and holds a workpiece. A laser beam irradiation unit support mechanism 4 disposed on the stationary base 2 so as to be movable in an indexing feed direction (Y-axis direction) indicated by an arrow Y perpendicular to the direction indicated by the arrow X, and the laser beam irradiation unit support mechanism 4 includes a laser beam irradiation unit 5 arranged to be movable in a direction indicated by an arrow Z (Z-axis direction).
上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上に矢印Ｘで示す加工送り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で示す加工送り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で示す割り出し送り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。 The chuck table mechanism 3 includes a pair of guide rails 31, 31 arranged in parallel along the machining feed direction indicated by the arrow X on the stationary base 2, and the arrow X on the guide rails 31, 31. A first slide block 32 movably disposed in the processing feed direction; a second slide block 33 disposed on the first slide block 32 movably in the index feed direction indicated by an arrow Y; A cover table 35 supported by a cylindrical member 34 on the second sliding block 33 and a chuck table 36 as a workpiece holding means are provided. The chuck table 36 includes a suction chuck 361 formed of a porous material, and holds, for example, a disk-shaped semiconductor wafer, which is a workpiece, on the suction chuck 361 by suction means (not shown). . The chuck table 36 configured as described above is rotated by a pulse motor (not shown) disposed in the cylindrical member 34. The chuck table 36 is provided with a clamp 362 for fixing an annular frame described later.
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で示す加工送り方向に移動させるための加工送り手段３７を具備しており、少なくとも該第１の滑動ブロック３２を駆動するパルスモータ３７１により構成される。 The chuck table mechanism 3 in the illustrated embodiment includes a machining feed means 37 for moving the first sliding block 32 along the pair of guide rails 31 and 31 in the machining feed direction indicated by the arrow X, The pulse motor 371 that drives at least the first sliding block 32 is configured.
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で示す割り出し送り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で示す割り出し送り方向に移動させるための割り出し送り手段４３を具備している。該割り出し送り手段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 unit support mechanism 4 includes a pair of guide rails 41, 41 arranged in parallel along the indexing feed direction indicated by the arrow Y on the stationary base 2, and the arrow Y on the guide rails 41, 41. The movable support base 42 is provided so as to be movable in the direction indicated by. The movable support base 42 includes a movement support portion 421 that is movably disposed on the guide rails 41, 41, and a mounting portion 422 that is attached to the movement support portion 421. The mounting portion 422 is provided with a pair of guide rails 423 and 423 extending in the direction indicated by the arrow Z on one side surface in parallel. The laser beam irradiation unit support mechanism 4 in the illustrated embodiment includes index feed means 43 for moving the movable support base 42 along the pair of guide rails 41 and 41 in the index feed direction indicated by the arrow Y. . The index feeding means 43 includes a male screw rod 431 disposed in parallel between the pair of guide rails 41, 41 and a drive source such as a pulse motor 432 for rotationally driving the male screw rod 431. . One end of the male screw rod 431 is rotatably supported by a bearing block (not shown) fixed to the stationary base 2, and the other end is connected to the output shaft of the pulse motor 432. The male screw rod 431 is screwed into a female screw hole formed in a female screw block (not shown) provided on the lower surface of the central portion of the moving support portion 421 constituting the movable support base 42. For this reason, when the male screw rod 431 is driven to rotate forward and backward by the pulse motor 432, the movable support base 42 is moved along the guide rails 41, 41 in the index feed direction indicated by the arrow Y.
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が設けられており、この被案内溝を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、矢印Ｚで示す焦点位置調整方向（Ｚ軸方向）に移動可能に支持される。 The laser beam irradiation unit 5 in the illustrated embodiment includes a unit holder 51 and laser beam irradiation means 52 attached to the unit holder 51. The unit holder 51 is provided with a pair of guided grooves that are slidably fitted to a pair of guide rails 423 and 423 provided on the mounting portion 422, and the guided grooves are provided on the guide rails 423 and 423. Are supported so as to be movable in the focus position adjustment direction (Z-axis direction) indicated by the arrow Z.
前記レーザー光線照射ユニット５は、レーザー光線照射手段５２のＺ軸方向位置を検出するためのＺ軸方向位置検出手段５５を具備している。Ｚ軸方向位置検出手段５５は、上記案内レール４２３、４２３と平行に配設されたリニアスケール５５１と、上記ユニットホルダ５１に取り付けられ該ユニットホルダ５１とともにリニアスケール５５１に沿って移動する読み取りヘッド５５２とからなっている。このＺ軸方向位置検出手段５５の読み取りヘッド５５２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部に送る。 The laser beam irradiation unit 5 includes Z-axis direction position detection means 55 for detecting the position of the laser beam irradiation means 52 in the Z-axis direction. The Z-axis direction position detecting means 55 includes a linear scale 551 disposed in parallel with the guide rails 423 and 423, and a read head 552 that is attached to the unit holder 51 and moves along the linear scale 551 together with the unit holder 51. It is made up of. In the illustrated embodiment, the reading head 552 of the Z-axis direction position detecting means 55 sends a pulse signal of one pulse every 1 μm to a control unit described later.
前記レーザー光線照射手段５２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング５２１とその先端部に集光器ユニット５３を少なくとも有している。図２に示すように、このケーシング５２１内には加工用のパルスレーザー光線発振器５２２を備え、該集光器ユニット５３内には該パルスレーザー光線発振器５２２からのレーザー光線Ｌをチャックテーブル３６に向けて方向変換する反射体５３１と、該反射体５３１によって方向変換された加工用パルスレーザー光線を集光する集光器としての集光レンズ５３２が具備されている。この加工用のパルスレーザー光線発振器５２２は、被加工物がシリコン基板、炭化珪素基板、リチウムタンタレート基板、ガラス基板或いは石英基板を含むウエーハである場合、例えば、波長が１０６４ｎｍであるレーザー光線を発振するＹＡＧレーザー発振器等のパルスレーザー発振器を用いることができる。 The laser beam irradiating means 52 has at least a cylindrical casing 521 disposed substantially horizontally and a concentrator unit 53 at the tip thereof. As shown in FIG. 2, a processing pulse laser beam oscillator 522 is provided in the casing 521, and the laser beam L from the pulse laser beam oscillator 522 is redirected toward the chuck table 36 in the condenser unit 53. And a condenser lens 532 as a condenser for collecting the processing pulse laser beam whose direction is changed by the reflector 531. The processing pulse laser beam oscillator 522 is, for example, a YAG that oscillates a laser beam having a wavelength of 1064 nm when the workpiece is a wafer including a silicon substrate, a silicon carbide substrate, a lithium tantalate substrate, a glass substrate, or a quartz substrate. A pulsed laser oscillator such as a laser oscillator can be used.
さらに図示のケーシング５２１内には、チャックテーブル３６に保持された被加工物である半導体ウエーハＷの上面高さ位置を計測するための高さ位置計測器５２３が具備されている。半導体ウエーハＷの内部に改質層を形成する際に、半導体ウエーハＷの厚さにばらつきがあると、所定の深さに均一に改質層を形成することができない。そこで、当該高さ位置計測器５２３を有していることにより、レーザー加工を被加工物に施す前に、当該高さ位置計測器５２３によってチャックテーブル３６に保持されている半導体ウエーハＷの高さ位置を計測する。 Further, in the illustrated casing 521, a height position measuring device 523 for measuring the height position of the upper surface of the semiconductor wafer W, which is a workpiece held on the chuck table 36, is provided. When the modified layer is formed inside the semiconductor wafer W, if the thickness of the semiconductor wafer W varies, the modified layer cannot be formed uniformly at a predetermined depth. Therefore, by having the height position measuring device 523, the height of the semiconductor wafer W held on the chuck table 36 by the height position measuring device 523 before the laser processing is performed on the workpiece. Measure the position.
前記高さ位置計測器５２３により、当該半導体ウエーハＷ上に形成された全ての分割予定のストリートラインの一端から他端までの高さが計測され、該高さ位置情報は図示しない制御部のランダムアクセスメモリに格納される。そして、当該計測された高さ位置情報に従い、半導体ウエーハＷの内部の所定の高さ位置にレーザー光線の集光点が設定され、図３に示すようにレーザー光線照射手段の集光器ユニット５３に対して前記チャックテーブル３６に載置されフレームＦ、シートＴと一体化された半導体ウエーハＷを矢印Ｘ方向に移動するように加工送りしながら、該半導体ウエーハＷ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改質層を形成するレーザー加工が施される。 The height position measuring device 523 measures the height from one end to the other end of all the planned street lines formed on the semiconductor wafer W, and the height position information is a random number of a control unit (not shown). Stored in access memory. Then, in accordance with the measured height position information, a laser beam condensing point is set at a predetermined height position inside the semiconductor wafer W, and as shown in FIG. A laser beam having a wavelength that is transparent to the semiconductor wafer W while processing and feeding the semiconductor wafer W mounted on the chuck table 36 and integrated with the frame F and the sheet T so as to move in the direction of the arrow X. Is applied to form a modified layer inside.
本発明に基づき構成されるレーザー光線照射手段５２について、さらに詳述する。図２に示すように、加工用のパルスレーザー光線発振器５２２から照射されたレーザー光線Ｌは集光器ユニット５３内に配置される反射体５３１によりその光路が変更される。そして、当該集光器ユニット５３内の前記反射体５３１と、集光器としての前記集光レンズ５３２との間に、高さ位置計測器５２３から照射されるレーザー光線Ｌ´（例えば、波長６３２ｎｍ）を反射してチャックテーブル３６側に光路を変更する分岐部としてのダイクロイックミラー５３３が備えられている。当該ダイクロイックミラー５３３は、上記レーザー加工に用いられる波長が１０６４ｎｍであるレーザー光線を透過するように、例えば、１０００〜１１００ｎｍの波長のみを透過するように設定され、当該波長帯域以外の波長を有するレーザー光線は反射する特性を有するものである。 The laser beam irradiation means 52 constructed according to the present invention will be further described in detail. As shown in FIG. 2, the optical path of the laser beam L emitted from the processing pulse laser beam oscillator 522 is changed by a reflector 531 disposed in the condenser unit 53. A laser beam L ′ (for example, wavelength 632 nm) emitted from a height position measuring device 523 between the reflector 531 in the condenser unit 53 and the condenser lens 532 serving as a condenser. The dichroic mirror 533 is provided as a branching portion that reflects the light and changes the optical path on the chuck table 36 side. The dichroic mirror 533 is set to transmit only a wavelength of 1000 to 1100 nm, for example, so as to transmit a laser beam having a wavelength of 1064 nm used for the laser processing, and a laser beam having a wavelength other than the wavelength band is It has the property of reflecting.
そして、集光器ユニット５３内の光軸上であって、前記ダイクロイックミラー５３３と前記集光レンズ５３２との間には、図４に示すようなマスク部材５３４が配設されている。当該マスク部材５３４は、光軸上に位置する中央部分に透過部Ｈを有しており、パルスレーザー光線発振器５２２から照射されたレーザー光線Ｌが当該透過部Ｈ近傍を通過することにより、当該透過部Ｈの形状に応じて当該レーザー光線Ｌのガウス分布が弱い外周部分がカットされ、チャックテーブル３６上の半導体ウエーハＷにおける加工点においてレーザー光線のエネルギーが弱い側でもシャープな加工を施すことができるようになっている。 A mask member 534 as shown in FIG. 4 is disposed on the optical axis in the condenser unit 53 and between the dichroic mirror 533 and the condenser lens 532. The mask member 534 has a transmission part H at a central portion located on the optical axis, and the transmission part H is transmitted when the laser beam L emitted from the pulse laser beam oscillator 522 passes through the vicinity of the transmission part H. Depending on the shape, the outer peripheral portion where the Gaussian distribution of the laser beam L is weak is cut, and sharp processing can be performed even on the side where the laser beam energy is weak at the processing point on the semiconductor wafer W on the chuck table 36. Yes.
ここで、本発明により構成される前記マスク部材５３４についてさらに詳述する。当該マスク部材５３４は、透明ガラス板５３４ａを基材とし、その中央部に形成される透過部Ｈを除き、その表面に対して所定の屈折率を有する誘電体材料からなる光学薄膜を多数積層した誘電体多層膜５３４ｂが形成され、当該誘電体多層膜５３４ｂは、１０００〜１１００ｎｍの波長を有するレーザー光線を反射し、それ以外の波長の光線を透過する特性を有するように設定されている。そして、当該マスク部材５３４がこのように構成されていることから、図５に示すように、透過部Ｈの形状に応じて波長が１０６４ｎｍからなる加工用のレーザー光線Ｌのガウス分布が弱い外周部分がカットされると共に、高さ位置計測器５２３から照射される波長が６３２ｎｍからなるレーザー光線Ｌ´は、透過部Ｈの形状に関わらず外周部分がカットされずに、そのまま透過する機能を有する。 Here, the mask member 534 configured according to the present invention will be described in more detail. The mask member 534 has a transparent glass plate 534a as a base material, and a plurality of optical thin films made of a dielectric material having a predetermined refractive index are laminated on the surface except for a transmission part H formed at the center part. A dielectric multilayer film 534b is formed, and the dielectric multilayer film 534b is set to have a characteristic of reflecting a laser beam having a wavelength of 1000 to 1100 nm and transmitting a beam of other wavelengths. And since the said mask member 534 is comprised in this way, as shown in FIG. 5, according to the shape of the permeation | transmission part H, the outer peripheral part with a weak Gaussian distribution of the processing laser beam L which becomes 1064 nm in wavelength is weak. The laser beam L ′ having a wavelength of 632 nm irradiated from the height position measuring device 523 has a function of being transmitted as it is without being cut regardless of the shape of the transmission part H.
本発明に従って構成された上記第１の実施形態によって得られる作用効果について以下に説明する。上記したように、被加工物である半導体ウエーハＷには、微かなうねり、高さばらつきがあるため、レーザー加工を施すに当たり、高さ位置計測器５２３により半導体ウエーハ上の各分割予定ラインにおける高さ位置を計測する必要がある。その際、当該高さ位置計測器５２３からは、加工用のレーザー光線Ｌの波長(１０６４ｎｍ）とは異なる波長（６３２ｎｍ）のレーザー光線Ｌ´が照射される。当該レーザー光線Ｌ´は、集光器ユニット５３内の分岐部として機能するダイクロイックミラー５３３にて反射され、光路方向は被加工物側に変換される。方向が変換されたレーザー光線Ｌ´は、加工用のレーザー光線と同様に、ダイクロイックミラー５３３と集光器たる集光レンズ５３２との間に配置されたマスク部材５３４を通過する。 The operational effects obtained by the first embodiment configured according to the present invention will be described below. As described above, since the semiconductor wafer W that is a workpiece has slight waviness and height variations, when performing laser processing, the height position measuring device 523 causes the height of each division planned line on the semiconductor wafer to increase. It is necessary to measure the position. At that time, the height position measuring instrument 523 emits a laser beam L ′ having a wavelength (632 nm) different from the wavelength (1064 nm) of the processing laser beam L. The laser beam L ′ is reflected by the dichroic mirror 533 functioning as a branching portion in the condenser unit 53, and the optical path direction is converted to the workpiece side. The laser beam L ′ whose direction has been changed passes through a mask member 534 disposed between the dichroic mirror 533 and the condenser lens 532 serving as a condenser, similarly to the laser beam for processing.
当該マスク部材５３４は、中央部に設けられた透過部以外の領域が、加工用のレーザー光線Ｌを反射（遮光）するものであるが、高さ位置計測器５２３から照射されたレーザー光線Ｌ´の波長は透過するように設定された誘電体多層膜により構成されており、被加工物において反射した当該レーザー光線Ｌ´は、反射（遮光）されることなくそのままマスク部材５３４を通過すると共にダイクロイックミラー５３３にて反射され、加工用のレーザー光線Ｌの光路から分岐して高さ位置計測器５２３に戻り、高さ位置計測器５２３内の図示しないホトデテクター（受光器）により受光した光量に基づいて高さ位置を算出することができる。そして、図３に示すレーザー光線による加工状態と同様に、被加工物である半導体ウエーハＷが矢印Ｘで示される方向に移動せしめられ、各分割予定ラインの全長に渡ってその高さ位置が計測され制御部に記憶される。なお、高さ位置計測器５２３における計測方法の詳細については、上記した特許文献１、特許文献２に記載されているように種々の方法が知られており、本発明の要部を構成しないため、詳細な算出方法については省略する。 In the mask member 534, the region other than the transmission portion provided in the central portion reflects (shields) the laser beam L for processing, but the wavelength of the laser beam L ′ irradiated from the height position measuring device 523. The laser beam L ′ reflected from the workpiece passes through the mask member 534 as it is without being reflected (light-shielded) and passes through the mask member 533 and is reflected on the dichroic mirror 533. Is reflected from the optical path of the processing laser beam L, returns to the height position measuring device 523, and the height position is determined based on the amount of light received by a photo detector (not shown) in the height position measuring device 523. Can be calculated. Then, similarly to the processing state by the laser beam shown in FIG. 3, the semiconductor wafer W which is a workpiece is moved in the direction indicated by the arrow X, and the height position is measured over the entire length of each division planned line. It is stored in the control unit. In addition, about the detail of the measuring method in the height position measuring device 523, since various methods are known as described in patent document 1 mentioned above and patent document 2, it does not comprise the principal part of this invention. A detailed calculation method is omitted.
以上のように、当該第１の実施形態によれば、加工用のレーザー光線Ｌと、高さ位置計測器５２３から照射されるレーザー光線Ｌ´が、集光器５３２とマスク部材５３４とを備えた集光器ユニット５３内においてその光路を共有しながらも、加工用のレーザー光線Ｌを照射する際には、マスク部材５３４の機能により、所望のスポット形状に成形することが可能であり、高さ位置を計測する際にはマスク部材５３４の遮光機能の影響を受けることなくレーザー光線が透過して、高さ位置を正確に計測することが可能となる。 As described above, according to the first embodiment, the processing laser beam L and the laser beam L ′ irradiated from the height position measuring device 523 are collected by the condenser 532 and the mask member 534. While irradiating the laser beam L for processing while sharing the optical path in the optical unit 53, it is possible to form a desired spot shape by the function of the mask member 534, and to set the height position. At the time of measurement, the laser beam is transmitted without being affected by the light shielding function of the mask member 534, and the height position can be accurately measured.
次に、図６を参照し、本発明に従って構成された第２の実施形態について説明する。当該第２の実施形態では、第１の実施形態の高さ位置計測器、およびパルスレーザー光線発振器の配設位置が相違しており、それ以外の構成では一致している。よって、当該相違点を中心に説明する。 Next, a second embodiment configured in accordance with the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the arrangement positions of the height position measuring instrument and the pulse laser beam oscillator of the first embodiment are different, and other configurations are the same. Therefore, it demonstrates centering on the said difference.
図６に示すように、当該第２の実施形態においては、第１の実施形態にて加工用のパルスレーザー発振器が配設されていた位置に、高さ位置計測器５２３を配置し、高さ位置計測器が配設されていた位置に加工用のパルスレーザー光線発振器５２２を配置している。そして、加工用のレーザー光線Ｌを反射して被加工物に向け光路を変換するダイクロイックミラー５３３´は、第１の実施形態にて採用されていたものとは異なり、６００〜６５０ｎｍの波長帯域のみ透過し、それ以外の波長の光線は反射するように設定されている。すなわち、高さ位置計測器５２３から照射される波長６３２ｎｍのレーザー光線は当該ダイクロイックミラー５３３´を透過し、加工用のレーザー光線Ｌの波長（１０６４ｎｍ）は反射するように構成されている。 As shown in FIG. 6, in the second embodiment, a height position measuring device 523 is arranged at a position where the processing pulse laser oscillator is arranged in the first embodiment, and the height is measured. A processing pulse laser beam oscillator 522 is disposed at a position where the position measuring device is disposed. The dichroic mirror 533 ′ that reflects the laser beam L for processing and changes the optical path toward the workpiece is different from that used in the first embodiment and transmits only the wavelength band of 600 to 650 nm. However, light beams having other wavelengths are set to reflect. That is, the laser beam having a wavelength of 632 nm irradiated from the height position measuring device 523 is transmitted through the dichroic mirror 533 ′, and the wavelength (1064 nm) of the processing laser beam L is reflected.
前記第２の実施形態によるレーザー加工装置においても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。すなわち、加工用のレーザー光線Ｌ（波長１０６４ｎｍ）と、高さ位置計測器５２３から照射されるレーザー光線Ｌ´（波長６３２ｎｍ）が、集光器５３２とマスク部材５３４とを備えた集光器ユニット５３内においてその光路を共有しながらも、加工用のレーザー光線Ｌを照射する際には、マスク部材５３４の機能により、所望のスポット形状に成形することが可能であり、高さ位置計測器５２３により高さ位置を計測する際にはマスク部材５３４の影響を受けることなく高さ位置を正確に計測することが可能となる。 In the laser processing apparatus according to the second embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment can be obtained. That is, the laser beam L (wavelength 1064 nm) for processing and the laser beam L ′ (wavelength 632 nm) irradiated from the height position measuring instrument 523 are within the condenser unit 53 including the condenser 532 and the mask member 534. In the case of irradiating the processing laser beam L while sharing the optical path, the mask member 534 can be formed into a desired spot shape by the function of the mask member 534. When measuring the position, the height position can be accurately measured without being affected by the mask member 534.
２：静止基台
３：チャックテーブル機構
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
５：レーザー光線照射ユニット
３６：チャックテーブル
５１：ユニットホルダ
５２：レーザー光線照射手段
５２２：パルスレーザー光線発振器（発振器）
５２３：高さ位置計測器
５３：集光器ユニット
５３１：反射体
５３２：集光レンズ（集光器）
５３３、５３３´：ダイクロイックミラー（分岐部）
５３４：マスク部材
Ｈ：透過部
2: stationary base 3: chuck table mechanism 4: laser beam irradiation unit support mechanism 5: laser beam irradiation unit 36: chuck table 51: unit holder 52: laser beam irradiation means 522: pulse laser beam oscillator (oscillator)
523: Height position measuring device 53: Condenser unit 531: Reflector 532: Condensing lens (condenser)
533, 533 ': Dichroic mirror (branching part)
534: Mask member H: Transmission part
Claims (3)
該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したレーザー光線を集光して被加工物に照射する集光器と、該発振器と該集光器との間に配設され光路を分岐する分岐部と、該分岐された光路に配設され該集光器を介して該保持手段に保持された被加工物に光を照射して反射光の受光状態によって被加工物の高さを計測する高さ位置計測器と、該分岐部と該集光器との間に配設され該発振器が発振したレーザー光線の外周を遮光するマスク部材と、を含み構成され、
該マスク部材は、光を透過する透過部と該透過部を囲繞し光を遮光する遮光部とから構成され、
該遮光部は該発振器が発振する波長のレーザー光線を遮光するが該高さ位置計測器が発振する光を透過する誘電体多層膜で構成されているレーザー加工装置。 A holding means for holding the workpiece, a laser beam irradiation means for irradiating the workpiece held by the holding means with a laser beam, and processing and feeding the holding means and the laser beam irradiation means relatively. A laser processing apparatus comprising at least a feeding means,
The laser beam irradiation means includes an oscillator that oscillates a laser beam, a condenser that condenses the laser beam oscillated by the oscillator and irradiates the workpiece, and an optical path disposed between the oscillator and the condenser. And a workpiece disposed on the branched optical path and irradiated on the workpiece held by the holding means via the condenser, and the height of the workpiece is determined by the reflected light receiving state. A height position measuring device that measures the height, and a mask member that is disposed between the branch portion and the condenser and shields the outer periphery of the laser beam oscillated by the oscillator,
The mask member is composed of a transmissive portion that transmits light and a light shielding portion that surrounds the transmissive portion and blocks light.
The laser processing apparatus is configured by a dielectric multilayer film that shields a laser beam having a wavelength oscillated by the oscillator but transmits light oscillated by the height position measuring device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015125034A JP6456781B2 (en) | 2015-06-22 | 2015-06-22 | Laser processing equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015125034A JP6456781B2 (en) | 2015-06-22 | 2015-06-22 | Laser processing equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017006951A JP2017006951A (en) | 2017-01-12 |
| JP6456781B2 true JP6456781B2 (en) | 2019-01-23 |
Family
ID=57762341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015125034A Active JP6456781B2 (en) | 2015-06-22 | 2015-06-22 | Laser processing equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6456781B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7405605B2 (en) * | 2019-12-26 | 2023-12-26 | 株式会社キーエンス | laser processing equipment |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3416264B2 (en) * | 1994-06-13 | 2003-06-16 | 住友重機械工業株式会社 | Laser processing method and laser processing apparatus |
| JP2002210580A (en) * | 2001-01-17 | 2002-07-30 | Fuji Xerox Co Ltd | Method and device for laser beam machining and method for manufacturing cell |
| JP2002214797A (en) * | 2001-01-17 | 2002-07-31 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Laser irradiating device and irradiating method |
| JP2006319198A (en) * | 2005-05-13 | 2006-11-24 | Disco Abrasive Syst Ltd | Laser machining method for wafer and device thereof |
| JP2008119716A (en) * | 2006-11-10 | 2008-05-29 | Marubun Corp | Laser beam machining apparatus, and focus maintaining method therein |
| WO2009137494A1 (en) * | 2008-05-05 | 2009-11-12 | Applied Spectra, Inc. | Laser ablation apparatus and method |
-
2015
- 2015-06-22 JP JP2015125034A patent/JP6456781B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2017006951A (en) | 2017-01-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6953242B2 (en) | Height detector and laser machining equipment | |
| JP5154838B2 (en) | Laser processing equipment | |
| JP6148075B2 (en) | Laser processing equipment | |
| JP5513272B2 (en) | Apparatus for measuring height position of workpiece held on chuck table and laser processing machine | |
| TWI660802B (en) | Laser processing device | |
| JP5813959B2 (en) | Laser beam irradiation mechanism and laser processing apparatus | |
| JP2016207808A (en) | Processing method for wafer | |
| CN108723617B (en) | Laser processing method | |
| JP5985896B2 (en) | Wafer processing method and laser processing apparatus | |
| JP2008168323A (en) | Laser beam machining apparatus | |
| JP2011122894A (en) | Apparatus for measuring workpiece held at chuck table and laser beam machine | |
| JP2011237348A (en) | Height position measuring device for workpiece held by chuck table and laser processing apparatus | |
| JP2017006930A (en) | Laser processing device | |
| JP2009283753A (en) | Laser processing method and laser processing device for wafer | |
| JP5902490B2 (en) | Laser beam spot shape detection method and spot shape detection device | |
| JP5851784B2 (en) | Height position detector and laser processing machine | |
| US9149886B2 (en) | Modified layer forming method | |
| JP2010029906A (en) | Laser beam machining apparatus | |
| CN108723599B (en) | Method for detecting position of focused spot | |
| JP2014099521A (en) | Laser processing method and laser processing device | |
| JP6456781B2 (en) | Laser processing equipment | |
| JP6101569B2 (en) | Laser processing equipment | |
| JP2019013962A (en) | Laser processing device | |
| JP2017166961A (en) | Device and method for detecting inside of workpiece | |
| JP6625928B2 (en) | Laser processing equipment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180418 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20181211 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20181212 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20181219 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6456781 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |