JP2010029928A - Laser beam machining apparatus and laser beam machining method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ光を使用して半導体ウエハなどのワークを加工する方法及び装置に関する。より詳しくは、ワークの裏面側からレーザ光を照射して、ワークの分割予定ラインに改質領域を形成する技術に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for processing a workpiece such as a semiconductor wafer using a laser beam. More specifically, the present invention relates to a technique for forming a modified region on a work division planned line by irradiating a laser beam from the back side of the work.
半導体デバイスの製造工程においては、略円板形状の半導体ウエハの表面に、IC(integrated circuit:集積回路)又はLSI(large-scale integration:大規模集積回路)などの回路をマトリクス状に形成し、その後、この複数の回路が形成されたウエハを、所定のストリート(切断ライン)に沿って格子状に切断することにより、各回路を分離してチップ化している。 In the manufacturing process of a semiconductor device, a circuit such as an IC (integrated circuit) or an LSI (large-scale integration) is formed in a matrix on the surface of a substantially disc-shaped semiconductor wafer, Thereafter, the wafer on which the plurality of circuits are formed is cut into a lattice shape along a predetermined street (cutting line) to separate each circuit into chips.
通常、半導体ウエハの切断(ダイシング)には、ダイサーと称される切断装置が使用されている。また、近年、レーザ光を利用して、半導体ウエハなどのワークを切断する方法も開発されている(例えば、特許文献1,2参照。)。例えば、特許文献1に記載の加工方法では、酸化物単結晶からなるワークにレーザ光を照射して、光化学的な反応によって酸化物単結晶の分子を解離及び蒸発させることで、ワークの所定位置に溝を形成し、この溝に沿ってワークを劈開している。 Usually, a cutting device called a dicer is used for cutting (dicing) a semiconductor wafer. In recent years, a method of cutting a workpiece such as a semiconductor wafer using a laser beam has been developed (for example, see Patent Documents 1 and 2). For example, in the processing method described in Patent Document 1, a workpiece made of an oxide single crystal is irradiated with laser light, and the molecules of the oxide single crystal are dissociated and evaporated by a photochemical reaction, whereby a predetermined position of the workpiece is obtained. A groove is formed in the workpiece, and the workpiece is cleaved along the groove.
また、特許文献2に記載の切断方法では、ワークに対して透過性を有するパルスレーザ光を、ワーク内部に集光点を合わせて照射し、分割予定ラインに沿って変質領域を形成している。この変質領域は、他の部分よりも強度が低いため、分割予定ラインに沿って外力を加えることにより、変質層が起点となってワークが分割される。
Further, in the cutting method described in
一方、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)などのように表面に凹凸があるワークや、分割予定ライン上にTEGが形成されているワークでは、この凹凸やTEGの影響で、ワーク内部までレーザ光が届かないことがある。特に、凹凸の幅が広いワーク、及びデバイスが狭ピッチで形成されストリートが狭いワークでは、これらの影響が大きい。 On the other hand, for workpieces with irregularities on the surface, such as MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), and workpieces with TEGs formed on the lines to be divided, the laser beam reaches the inside of the workpiece due to the irregularities and TEGs. There may not be. In particular, these effects are large in a work having a wide unevenness and a work having devices with narrow pitches and narrow streets.
そこで、従来、ワーク内に変質領域を形成する際に、裏面側からレーザ光を照射する方法が提案されている(例えば、特許文献3〜5参照。)。例えば、特許文献3,4に記載のレーザ加工方法では、チャックテーブル上にワークを、表面を下側にして載置し、ワーク裏面に貼付されたダイシングフィルムを介して、ワーク内部にレーザ光を照射している。これらの方法では、ダイシングフィルム及びワークの両方に透過性を有する波長のレーザ光を使用することで、ダイシングフィルムへの影響及びレーザ光のエネルギーロスを少なくしている。
Therefore, conventionally, a method of irradiating a laser beam from the back side when forming an altered region in a work has been proposed (see, for example,
また、特許文献5に記載の割断方法では、両面に粘着性があるダイシングテープを使用し、このダイシングテープを介してリングフレームに保持されているワークを、ガラスなどからなる透明な支持板上に載置している。そして、この透明支持板及びダイシングテープを介して、ワーク裏面にレーザ光を照射している。
Further, in the cleaving method described in
更に、半導体ウエハなどはダイシング工程に至るまでの過程で反りが生じることがあるが、このように反りがあるワークの場合、レーザ光の集光点位置が深さ方向でばらつき、変質領域の形成精度が低下する。このため、従来のレーザ加工装置では、予めワークの表面変位を検出し、その結果に基づいて、集光点の深さ方向位置を調整しながら、レーザ光を照射している(特許文献6参照)。 Furthermore, warping may occur in the process up to the dicing process for semiconductor wafers, etc. In the case of such warped workpieces, the focal point position of the laser beam varies in the depth direction, resulting in the formation of altered regions. Accuracy is reduced. For this reason, in the conventional laser processing apparatus, the surface displacement of the workpiece is detected in advance, and based on the result, the laser beam is irradiated while adjusting the position of the focal point in the depth direction (see Patent Document 6). ).
しかしながら、前述した従来の技術には以下に示す問題点がある。即ち、MEMSなどのように表面に凹凸があるワークを加工する場合、特許文献3及び4に記載されている方法のように、ワーク表面を直接チャックテーブルに吸着保持させると、凹凸形状が変形し、歩留まりが低下するという問題点がある。また、従来、ワーク表面に保護テープを貼付し、この保護テープを介してチャックテーブルにワークを吸着保持させる方法も採られているが、その場合でも、保護テープを貼付又は剥がす際に、凹凸形状の変形が発生しやすく、更に粘着剤の残留といった問題点もある。
However, the conventional techniques described above have the following problems. In other words, when processing a workpiece with irregularities on the surface, such as MEMS, if the workpiece surface is directly sucked and held on the chuck table as in the methods described in
一方、特許文献5に記載の方法は、ワークの表面に触れずに、裏面側からレーザ光を照射することができるが、ダイシングテープの構造が複雑であるため、従来のテープよりも割高となる。また、このテープは、ダイシング工程でしか使用できず、汎用性が低い。更に、特許文献5に記載されているダイシングテープを使用するには、V照射手段やIRレーザ照射手段を備えた装置が必要となる。以上の理由から、特許文献5に記載の方法を適用した場合、製造コストが増加するという問題点がある。
On the other hand, the method described in
また、特許文献6に記載の加工方法は、反りの度合いが小さいワークには有効であるが、一般に、集光点位置の調整にはピエゾ素子などが利用されているため、反りの度合いが大きいと、追従できなくなり、加工精度が低下するという問題点がある。
Further, the processing method described in
そこで、本発明は、デバイス形成領域に触れずにワークを保持し、裏面側からレーザ光を照射することができ、更に、ワークに反りがあっても精度良く改質層を形成することができるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することを主目的とする。 Therefore, the present invention can hold the workpiece without touching the device formation region, can irradiate the laser beam from the back side, and can form a modified layer with high accuracy even if the workpiece is warped. A main object is to provide a laser processing apparatus and a laser processing method.
本発明に係るレーザ加工装置は、表面に複数のデバイスが形成されたワークの内部に改質領域を形成するレーザ加工装置であって、前記ワーク表面の周縁部に設けられた前記デバイスが形成されていない領域を接触保持する環状の保持面を備えた保持手段と、前記ワークの裏面に向けて、該ワークを透過する波長のレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、を有し、前記保持面が径方向内側に傾斜している。 The laser processing apparatus according to the present invention is a laser processing apparatus that forms a modified region inside a workpiece having a plurality of devices formed on the surface, wherein the devices provided on the peripheral edge of the workpiece surface are formed. A holding means having an annular holding surface for holding a non-contact area, and a laser beam irradiation means for irradiating a laser beam having a wavelength that passes through the work toward the back surface of the work. The surface is inclined radially inward.
本発明においては、ワークを接触保持する保持面を環状とし、デバイスが形成されていない領域にのみに接触する構成にしているため、ワークを裏返して配置した場合、即ち、デバイスが形成されている面(表面)を保持部側に向けて配置して場合でも、デバイスが形成されている領域に保持面が接触することはない。また、保持面が径方向内側に傾斜しているため、この保持面に保持されたワークは、裏面側に凸の反りが矯正される。 In the present invention, since the holding surface for holding the workpiece in contact is annular and is configured to contact only the region where the device is not formed, when the workpiece is placed upside down, that is, the device is formed. Even when the surface (front surface) is arranged facing the holding portion, the holding surface does not contact the region where the device is formed. In addition, since the holding surface is inclined radially inward, the workpiece held on the holding surface is corrected to have a convex warpage on the back side.
このレーザ加工装置は、前記保持面に、前記ワークを吸着保持するための1又は複数の孔が形成されていてもよい。 In this laser processing apparatus, one or a plurality of holes for sucking and holding the workpiece may be formed on the holding surface.
一方、本発明に係るレーザ加工方法は、表面に複数のデバイスが形成され、裏面に貼付された粘着テープを介して環状フレームの開口部に支持されているワークに対して、レーザ光を照射し、該ワーク内に改質領域を形成するレーザ加工方法であって、前記ワーク表面の前記デバイスが形成されていない周縁部を、径方向内側に傾斜している環状の保持面によって吸着保持する工程と、前記ワークの裏面側から、前記ワーク及び前記粘着テープを透過する波長のレーザ光を、前記ワーク内部に集光点を合わせて、分割予定ラインに沿って照射する工程と、を有する。 On the other hand, the laser processing method according to the present invention irradiates a laser beam onto a workpiece having a plurality of devices formed on the front surface and supported by an opening of the annular frame via an adhesive tape attached to the back surface. And a laser processing method for forming a modified region in the workpiece, wherein the peripheral portion of the workpiece surface where the device is not formed is sucked and held by an annular holding surface inclined radially inward. And a step of irradiating a laser beam having a wavelength that passes through the workpiece and the adhesive tape from the back surface side of the workpiece along the planned division line with a focusing point inside the workpiece.
本発明においては、ワーク表面におけるデバイスが形成されていない周縁部を接触保持するため、裏面からレーザ光を照射する場合でも、デバイスは影響を受けない。また、内径側になるに従い低くなるように、径方向内側に傾斜している保持面で吸着保持しているため、ワークの裏面側に凸の反りが矯正される。 In the present invention, since the peripheral portion where the device is not formed on the work surface is held in contact, the device is not affected even when the laser beam is irradiated from the back surface. Further, since the suction surface is held by the holding surface inclined inward in the radial direction so as to become lower toward the inner diameter side, convex warpage is corrected on the back side of the workpiece.
本発明によれば、径方向内側に傾斜している環状の保持面によってワークを保持するため、デバイス形成領域に触れずにワークを保持し、裏面側からレーザ光を照射することができると共に、ワークの反りを矯正して、加工精度を向上することができる。 According to the present invention, since the workpiece is held by the annular holding surface inclined radially inward, the workpiece can be held without touching the device formation region, and the laser beam can be irradiated from the back surface side. Work warp can be corrected and machining accuracy can be improved.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付の図面を参照して説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。図1は本実施形態のレーザ加工装置の構成を示す斜視図である。また、図2は図1に示す保持手段2の具体的構成を示す斜視図あり、図3は断面図である。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited to embodiment shown below. FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the laser processing apparatus of this embodiment. 2 is a perspective view showing a specific configuration of the
図1に示すように、本実施形態のレーザ加工装置1には、少なくとも、ワーク10を保持する保持手段2と、ワーク10の所定位置にレーザ光を照射するレーザ光照射手段3とが設けられている。
As shown in FIG. 1, the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment is provided with at least a
本実施形態のレーザ加工装置1が加工対象とするワーク10としては、例えば、半導体ウエハ、DAF(Die Attach Film)などの粘着テープ、ガラス、シリコン及びサファイヤなどの無機材料、金属材料又はプラスチックなどからなる各種基板、半導体製品のパッケージ、並びにミクロンオーダーの精度が要求される各種加工材料などが挙げられる。そして、図2に示すように、これらのワーク10は、その裏面に粘着テープ10が貼付されており、この粘着テープ10を介してリングフレーム11の開口部に支持されている。そして、このリングフレーム11に支持された状態で加工される。
Examples of the
一方、図3に示すように、本実施形態のレーザ加工装置1における保持手段2には、環状の保持面21aを備える保持部21と、リングフレーム11を脱着自在に固定する複数のクランプ22とが設けられている。この保持手段2における保持部21は、ワーク10が載置されたときにデバイス10aが形成されている領域と整合する位置に凹部が形成されており、ワーク10を接触保持する保持面21aの内径は、デバイス10aが形成されている領域よりも大きくなっている。即ち、保持部21は、裏面をレーザ光照射手段3側にしてワーク10を載置したときに、保持面21aが、ワーク10の周縁部に設けられたデバイス10aが形成されていない領域(余剰領域)10bのみに接触するようになっている。
On the other hand, as shown in FIG. 3, the holding means 2 in the laser processing apparatus 1 of the present embodiment includes a
また、このレーザ加工装置1では、保持部21の保持面21aが、内径側になるに従い低くなるように、径方向内側に傾斜している。更に、保持面21aには、1又は複数の孔が設けられており、吸引手段6により各孔内を負圧にすることで、ワーク10を吸着保持可能となっている。
Moreover, in this laser processing apparatus 1, the holding
上述した保持手段2は、送り手段によってx方向、及びこのx方向に直交するy方向に移動可能となっている。具体的には、台座31上に相互に平行に配置された1対の案内レール32a,32b間にボールねじ33aが配置され、このボールねじ33aの一方の端部にはモータ33bが取り付けられており、他方の端部は軸受けブロック33cに回転可能に支持されている。
The holding means 2 described above is movable in the x direction and the y direction orthogonal to the x direction by the feeding means. Specifically, a
また、案内レール32a,32b及びボールねじ33aの上には、滑動ブロック34が載置されており、この滑動ブロック34上に、1対の案内レール35a,35b及びボールねじ36aが相互に平行に配置されている。このボールねじ36aも、一方の端部にモータ36bが取り付けられ、他方の端部は軸受けブロック36cに回転可能に支持されている。更に、案内レール35a,35b及びボールねじ36aの上には、滑動ブロック37が載置されており、この滑動ブロック37上に保持手段2が設置されている。
A sliding
そして、これらの部材により構成される送り手段においては、モータ33bによりボールねじ33aを駆動させると、滑動ブロック34が案内レール32a,32bによって案内されて移動し、これにより保持手段2がx方向に移動する。一方、モータ36bによりボールねじ36aを駆動させると、滑動ブロック37が案内レール35a,35bによって案内されて移動し、これにより保持手段2がy方向に移動する。
In the feeding means constituted by these members, when the
一方、本実施形態のレーザ加工装置1におけるレーザ光照射手段3は、保持手段2の上方に配置されており、例えばYAGレーザ発振器又はYVOレーザ発振器などのようにワーク10を透過する波長のレーザ光を発振可能な発振器と、発振したレーザ光をワーク10に照射するためのミラー及び集光レンズなどの光学部品を備えている。
On the other hand, the laser beam irradiation means 3 in the laser processing apparatus 1 of the present embodiment is disposed above the holding means 2 and has a wavelength of laser light that passes through the
また、本実施形態のレーザ加工装置1は、ワーク10の変位を検出する変位検出手段4が設けられていてもよい。ワーク10が半導体ウエハなどの場合、ダイシング工程に至るまでの過程で反りやうねりが生じることがあるが、変位検出手段4によってワーク10の変位を検出することにより、反りやうねりの位置・程度を知ることができる。
Moreover, the laser processing apparatus 1 of this embodiment may be provided with the displacement detection means 4 for detecting the displacement of the
この表面検出手段4は、例えば、図1に示すように、保持手段2の上方に、レーザ発振器などを備えたレーザ光照射部とセンサなどからなるレーザ光検出部とを設置し、ワーク10の裏面で反射される波長のレーザ光をワーク10に照射して、その反射光を検出する構成とすることができる。その場合、レーザ光検出部において反射光の光量を測定し、その値の変化からワーク10の裏面からレーザ光検出部までの距離の変動、即ち、ワーク10の裏面の変位を求めることができる。
For example, as shown in FIG. 1, the
なお、変位検出手段は、ワーク10の表面又は裏面の変位が検出可能であれば、その構成及び検出方法は特に限定されるものではない。例えば、図1に示すレーザ加工装置1では、変位検出手段4とレーザ光照射手段3とを別々に設けているが、これらを一体化し、加工用のレーザ光と変位測定用のレーザ光とが同軸となるようにしてもよい。
Note that the configuration and the detection method of the displacement detection means are not particularly limited as long as the displacement of the front surface or the back surface of the
次に、本実施形態のレーザ加工装置1の動作、即ち、レーザ加工装置1を使用してワーク10を加工する方法について説明する。図4は本実施形態のレーザ加工装置1によりワーク10を加工する方法を模式的に示す断面図である。本実施形態のレーザ加工方法においては、先ず、図2に示すように、加工対象のワーク10を、粘着テープ12を介してリングフレーム11の開口部に支持させる。このとき、ワーク10の裏面に粘着テープ12を貼付する。
Next, the operation of the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment, that is, a method for processing the
そして、図2,4に示すように、ワーク10の裏面からレーザ光が入射するように裏返した状態で、ワーク10を保持手段2の保持部21上に載置し、リングフレーム11をクランプ22で固定する。その後、吸引手段6を動作させて、保持面21aによりワーク10の余剰領域10aを吸着保持する。このとき、図4に示すように、ワーク10には、中心部が凹む方向に応力がかかるため、裏面側が凸の反りが矯正される。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
次に、レーザ光照射手段3により、ワーク10及び粘着テープ12を透過する波長のレーザ光5を、ワーク10の内部に集光点を合わせて、ワーク10の裏面側から、分割予定ラインに沿って照射する。例えば、ワーク10がシリコン基板を使用した半導体ウエハである場合は、波長が1064nmのパルスレーザ光を照射する。これにより、ワーク10の分割予定ラインに改質領域が形成される。
Next, the laser beam irradiating means 3 causes the
このとき、ワーク10の分割予定ラインの位置は、例えば、ワーク10の裏面から、粘着テープ12を介して、赤外線などのワーク10の内部まで透過する光(図示せず)を照射し、ワーク10の表面からの反射光(図示せず)を検出することで確認することができる。
At this time, for example, the position of the division line of the
また、本実施形態のレーザ加工方法においては、変位検出手段4により、予め、レーザ光5を照射する部分、即ち、ワーク10の裏面における分割予定ラインに相当する領域の変位を測定し、その結果に基づいて、ワーク10の厚さ方向における集光点位置を調整しながら、レーザ光5を照射することが望ましい。これにより、ワーク10に反りやうねりがある場合でも、加工位置を一定にすることができるため、精度よく変質領域を形成することができる。
Further, in the laser processing method of the present embodiment, the displacement detecting means 4 measures in advance the displacement of the portion irradiated with the
例えば、ワーク10がシリコン基板を使用した半導体ウエハの場合は、ワーク10に対して反射性を有する波長が635nmのレーザ光を照射し、その反射光の光量の変化を測定することにより、ワーク10の裏面の変位を測定することができる。
For example, when the
上述した工程により分割予定ラインに改質領域が形成されたワーク10は、外力を加えることにより、改質領域が起点となって、分割予定ラインに沿って、容易にかつ精度よく分割することができる。
The
上述の如く、本実施形態のレーザ加工装置1では、ワーク10を接触保持する保持面21aを環状とし、デバイスが形成されていない余剰領域10bにのみ接触する構成としているため、ワーク10を裏返して配置した場合でも、デバイス10aが形成されている領域に接触することはない。このため、本実施形態のレーザ加工装置1は、ワーク10の裏面にレーザ光5を照射する場合でも、デバイス10aに触れずにワーク10を保持することができる。
As described above, in the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment, the holding
更に、本実施形態のレーザ加工装置においては、保持部21の保持面21aを径方向内側に傾斜させているため、裏面側に凸の反りを容易に矯正することができる。その結果、デバイス10aの変形などによる不良の発生を低減し、歩留まりを向上させることができる。また、ワーク10の表面に保護テープを貼り付ける必要がないため、生産効率が向上すると共に、製造コストを低減することもできる。
Furthermore, in the laser processing apparatus of the present embodiment, since the holding
なお、本実施形態のレーザ加工装置においては、保持部21の保持面21aを径方向内側に傾斜させることにより、ワーク10における裏面側に凸の反りを矯正可能としているが、保持面を径方向外側に傾斜させると、表面側に凸の反りを矯正することができる。
In the laser processing apparatus according to the present embodiment, the holding
また、本実施形態のレーザ加工装置は、前述した各種ワークの加工に適用することができるが、特に、LED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)素子のように表面側からレーザ光を照射すると、レーザ光の影響で膜が変質したり、素子が溶融したりするおそれがあるもの、レーザ光照射により発生した塵が素子に付着して不具合が発生するおそれがあるもの、MEMSなどの表面に微細な加工が施されているもの、分割予定ラインの表面にTEGが形成されているもの、及び分割予定ラインの幅が狭いものなどの加工に好適である。 In addition, the laser processing apparatus of the present embodiment can be applied to the above-described processing of various workpieces. In particular, when laser light is irradiated from the surface side like an LED (Light Emitting Diode) element, the laser is processed. There is a possibility that the film may be altered or the element may be melted due to the influence of light, there is a possibility that the dust generated by the laser light irradiation may adhere to the element, and a defect may occur. It is suitable for processing such as those that have been processed, those in which TEGs are formed on the surface of the planned division lines, and those in which the width of the planned division lines is narrow.
1 レーザ加工装置
2 保持手段
3 レーザ光照射手段
4 変位検出手段
5 レーザ光
6 吸引手段
10 ワーク
10a デバイス
10b 余剰領域
11 リングフレーム
12 粘着テープ
21 保持部
21a 保持面
22 クランプ
31 台座
32a、32b、35a、35b 案内レール
33a、36a ボールねじ
33b、36b モータ
33c、36c 軸受けブロック
34、37 滑動ブロック
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記ワーク表面の周縁部に設けられた前記デバイスが形成されていない領域を接触保持する環状の保持面を備えた保持手段と、
前記ワークの裏面に向けて、該ワークを透過する波長のレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、を有し、
前記保持面が径方向内側に傾斜しているレーザ加工装置。 A laser processing apparatus for forming a modified region inside a work having a plurality of devices formed on a surface thereof,
Holding means provided with an annular holding surface that contacts and holds a region where the device is not formed, which is provided at the peripheral portion of the workpiece surface;
A laser beam irradiation means for irradiating a laser beam having a wavelength that transmits the workpiece toward the back surface of the workpiece;
A laser processing apparatus in which the holding surface is inclined radially inward.
前記ワーク表面の前記デバイスが形成されていない周縁部を、径方向内側に傾斜している環状の保持面によって吸着保持する工程と、
前記ワークの裏面側から、前記ワーク及び前記粘着テープを透過する波長のレーザ光を、前記ワーク内部に集光点を合わせて、分割予定ラインに沿って照射する工程と、を有するレーザ加工方法。
A plurality of devices are formed on the front surface, and a workpiece is supported on the opening of the annular frame via an adhesive tape attached to the back surface, and a laser beam is irradiated to form a modified region in the workpiece. A laser processing method,
Adsorbing and holding a peripheral portion of the workpiece surface where the device is not formed by an annular holding surface inclined radially inward;
And a step of irradiating a laser beam having a wavelength that passes through the workpiece and the adhesive tape from the back side of the workpiece along the planned dividing line with a focusing point inside the workpiece.
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