JP2010123723A - Laser processing method of wafer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、チャックテーブルに保持されたウエーハの表面に形成されたストリートに沿ってレーザー光線を照射し、ウエーハの内部にストリートに沿って変質層を形成するウエーハのレーザー加工方法に関する。 The present invention relates to a wafer laser processing method for irradiating a laser beam along a street formed on the surface of a wafer held by a chuck table and forming a deteriorated layer along the street inside the wafer.
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等の回路を形成する。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回路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、サファイヤ基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体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発光ダイオード、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 disc-shaped semiconductor wafer, and circuits such as ICs, LSIs, etc. are partitioned in these partitioned regions. Form. Then, the semiconductor wafer is cut along the streets to divide the region where the circuit is formed to manufacture individual semiconductor chips. In addition, optical device wafers with gallium nitride compound semiconductors laminated on the surface of a sapphire substrate are also divided into individual optical devices such as light emitting diodes and laser diodes by cutting along the streets, and are widely used in electrical equipment. ing.
近年、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(例えば1064nm)のパルスレーザー光線を照射し、被加工物の内部に分割予定ラインに沿って変質層を連続的に形成し、この変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。(例えば、特許文献1参照。)
一方、ウエーハの表面に出来るだけ多くのデバイスを形成するために、一方の方向に互いに平行に形成された複数の第1のストリートはそれぞれ連続して設けられ、この第1のストリートと直交する方向に形成された複数の第2のストリートが非連続に設けられた半導体ウエーハが実用化されている。 On the other hand, in order to form as many devices as possible on the surface of the wafer, a plurality of first streets formed in parallel with each other in one direction are provided in succession, and a direction orthogonal to the first streets. Semiconductor wafers in which a plurality of second streets formed in a discontinuous manner are provided in practical use.
而して、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線をストリートに沿って照射し、ウエーハの内部にストリートに沿って変質層を形成すると、ウエーハはレーザー光線が照射されたストリートと直交する方向に僅かに膨張する。この結果、レーザー光線の集光点とストリートとの位置関係が累積的にズレていくため、複数の第1のストリートと複数の第2のストリートを設定した制御マップに基づいてレーザー光線を照射すると、非連続のストリートに沿ってレーザー光線を照射する際に適正な照射位置からズレた位置にレーザー光線が照射される場合がある。 Thus, when a laser beam having a wavelength that is transparent to the wafer is irradiated along the street and an altered layer is formed along the street inside the wafer, the wafer is orthogonal to the street irradiated with the laser beam. Swells slightly. As a result, the positional relationship between the condensing point of the laser beam and the street is cumulatively shifted. Therefore, when the laser beam is irradiated based on the control map in which the plurality of first streets and the plurality of second streets are set, When irradiating a laser beam along a continuous street, the laser beam may be irradiated at a position shifted from an appropriate irradiation position.
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、一方の方向に互いに平行に形成された複数の第1のストリートがそれぞれ連続して設けられ、該第1のストリートと直交する方向に形成された複数の第2のストリートが非連続に設けられた半導体ウエーハであっても、複数の第1のストリートと複数の第2のストリートを設定した制御マップに従ってレーザー光線を照射することにより、複数の第1のストリートと複数の第2のストリートに沿って適正にレーザー光線を照射することができるウエーハのレーザー加工方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned facts, and the main technical problem thereof is that a plurality of first streets formed in parallel to each other in one direction are continuously provided, and the first streets are provided. Even if it is a semiconductor wafer in which a plurality of second streets formed in a direction perpendicular to the semiconductor wafer is provided in a discontinuous manner, the laser beam is irradiated according to a control map in which the plurality of first streets and the plurality of second streets are set. Accordingly, an object of the present invention is to provide a wafer laser processing method capable of appropriately irradiating a laser beam along a plurality of first streets and a plurality of second streets.
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、ウエーハ基板の表面に一方の方向に互いに平行に連続して形成された複数の第1のストリートと、該第1のストリートと直交する方向に非連続に形成された複数の第2のストリートと備えたウエーハに、該第1のストリートと該第2のストリートのX,Y座標値に基づいて該第1のストリートと該第2のストリートに沿ってレーザー光線を照射し、ウエーハの内部に該第1のストリートと該第2のストリートに沿って変質層を形成するウエーハのレーザー加工方法であって、
ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を該第2のストリートに沿って照射し、ウエーハの内部に該第2のストリートに沿って非連続の変質層を形成する第1の変質層形成工程と、
該第1の変質層形成工程が実施されたウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を該第1のストリートに沿って照射し、ウエーハの内部に該第1のストリートに沿って連続した変質層を形成する第2の変質層形成工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハのレーザー加工方法が提供される。
In order to solve the above-mentioned main technical problem, according to the present invention, a plurality of first streets continuously formed in parallel to one direction on the surface of a wafer substrate, and a direction orthogonal to the first streets A plurality of second streets formed discontinuously on the first street and the second street based on the X and Y coordinate values of the first street and the second street. A laser beam processing method for forming a deteriorated layer along the first street and the second street inside the wafer,
A first deteriorated layer forming step of irradiating a laser beam having a wavelength having transparency to the wafer along the second street to form a discontinuous deteriorated layer along the second street in the wafer. When,
Irradiation along the first street with a laser beam having a wavelength that is transparent to the wafer on which the first deteriorated layer forming step has been performed, and continuous alteration along the first street inside the wafer. A second altered layer forming step of forming a layer,
A wafer laser processing method is provided.
上記第1の変質層形成工程は、第2のストリートにおける一方の最外側の第2のストリートから順次中心に向けてウエーハの一方の半分領域に形成された複数の第2のストリートに沿って実施する第1の工程と、第2のストリートにおける他方の最外側の第2のストリートから順次中心に向けてウエーハの他方の半分領域に形成された複数の第2ストリートに沿って実施する第2の工程とを含み、
上記第2の変質層形成工程は、第1のストリートにおける一方の最外側の第1のストリートから順次中心に向けてウエーハの一方の半分領域に形成された複数の第1のストリートに沿って実施する第1の工程と、第1のストリートにおける他方の最外側の第1のストリートから順次中心に向けてウエーハの他方の半分領域に形成された複数の第1のストリートに沿って実施する第2の工程とを含む。
The first deteriorated layer forming step is performed along a plurality of second streets formed in one half region of the wafer from one outermost second street in the second street sequentially toward the center. And a second step of performing along a plurality of second streets formed in the other half region of the wafer from the second outermost second street of the second street to the center sequentially. Including a process,
The second deteriorated layer forming step is performed along a plurality of first streets formed in one half region of the wafer sequentially from one outermost first street in the first street toward the center. And a second step performed along a plurality of first streets formed in the other half region of the wafer sequentially from the other outermost first street in the first street toward the center. These steps are included.
本発明によるウエーハのレーザー加工方法は、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を非連続の第2のストリートに沿って照射し、ウエーハの内部に第2のストリートに沿って非連続の変質層を形成する第1の変質層形成工程を実施した後に、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を連続した第1のストリートに沿って照射し、ウエーハの内部に第1のストリートに沿って連続した変質層を形成する第2の変質層形成工程を実施するので、第2の変質層形成工程を実施する際には第1の変質層形成工程を実施することによりウエーハは第2のストリートと直交する方向に僅かに膨張するが、第1のストリートと直交する方向には膨張しないので、予め設定された第1のストリートおよび第2のストリートに関する制御マップに従って適正な位置に第2の変質層形成工程を実施することができる。 The wafer laser processing method according to the present invention irradiates a laser beam having a wavelength transmissive to the wafer along the discontinuous second street, and discontinuously alters the inside of the wafer along the second street. After performing the first deteriorated layer forming step of forming a layer, a laser beam having a wavelength that is transmissive to the wafer is irradiated along the continuous first street, and the wafer is along the first street. Since the second deteriorated layer forming step for forming the continuous deteriorated layer is performed, the second deteriorated layer forming step is performed. It expands slightly in the direction orthogonal to the street, but does not expand in the direction orthogonal to the first street, so it relates to the preset first street and second street. It can be performed second deteriorated layer forming step in the correct position according to the control map.
以下、本発明によるウエーハのレーザー加工方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。 Preferred embodiments of a wafer laser processing method according to the present invention will be described below in more detail with reference to the accompanying drawings.
図1には、本発明によるウエーハのレーザー加工方法を実施するためのレーザー加工装置の斜視図が示されている。図1に示すレーザー加工装置1は、静止基台2と、該静止基台2に矢印Xで示す加工送り方向(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 for carrying out a wafer laser processing method according to the present invention. A laser processing apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a stationary base 2 and a chuck table mechanism 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. 3, 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 unit support mechanism 4 includes a laser
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一の滑動ブロック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
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で示す割り出し送り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で示す加工送り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で示す加工送り方向(X軸方向)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、第一の滑動ブロック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
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記チャックテーブル36の加工送り量を検出するための加工送り量検出手段374を備えている。加工送り量検出手段374は、案内レール31に沿って配設されたリニアスケール374aと、第1の滑動ブロック32に配設され第1の滑動ブロック32とともにリニアスケール374aに沿って移動する読み取りヘッド374bとからなっている。この送り量検出手段374の読み取りヘッド374b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手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル36の加工送り量を検出する。なお、上記加工送り手段37の駆動源としてパルスモータ372を用いた場合には、パルスモータ372に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル36の加工送り量を検出することもできる。また、上記加工送り手段37の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル36の加工送り量を検出することもできる。
The laser processing apparatus in the illustrated embodiment includes a processing feed amount detecting means 374 for detecting the processing feed amount of the chuck table 36. The processing feed amount detection means 374 includes a
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で示す割り出し送り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で示す割り出し送り方向(Y軸方向)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
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記第2の滑動ブロック33の割り出し加工送り量を検出するための割り出し送り量検出手段384を備えている。割り出し送り量検出手段384は、案内レール322に沿って配設されたリニアスケール384aと、第2の滑動ブロック33に配設され第2の滑動ブロック33とともにリニアスケール384aに沿って移動する読み取りヘッド384bとからなっている。この送り量検出手段384の読み取りヘッド384bは、図示に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手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル36の割り出し送り量を検出する。なお、上記第1の割り出し送り手段38の駆動源としてパルスモータ382を用いた場合には、パルスモータ382に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル36の割り出し送り量を検出することもできる。また、上記第1の割り出し送り手段38の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル36の割り出し送り量を検出することもできる。
The laser processing apparatus in the illustrated embodiment includes index feed amount detection means 384 for detecting the index processing feed amount of 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 unit support mechanism 4 includes a pair of
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
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(Z軸方向)に移動させるための移動手段53を具備している。移動手段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および逆転駆動することにより、ユニットホルダ51およびレーザビーム照射手段52を案内レール423、423に沿って矢印Zで示す方向(Z軸方向)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52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52を下方に移動するようになっている。
The laser
上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、図2に示すようにケーシング521内に配設されたパルスレーザー光線発振手段61と、パルスレーザー光線発振手段61が発振したパルスレーザー光線を集光して上記チャックテーブル36に保持された被加工物に照射する集光器62と、パルスレーザー光線発振手段61と集光器62との間に配設されパルスレーザー光線発振手段61が発振したパルスレーザー光線を集光器62とレーザー光線吸収手段63に選択的に偏向する音響光学偏向手段64を具備している。
The laser beam irradiation means 52 oscillates from a
上記パルスレーザー光線発振手段61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611と、これに付設された繰り返し周波数設定手段612とから構成されている。パルスレーザー光線発振器611は、繰り返し周波数設定手段612によって設定された所定周波数のパルスレーザー光線(LB)を発振する。繰り返し周波数設定手段612は、パルスレーザー光線発振器611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。
The pulse laser beam oscillation means 61 is composed of a pulse
上記音響光学偏向手段64は、レーザー光線発振手段61が発振したレーザー光線(LB)の光軸を集光器62とレーザー光線吸収手段63に選択的に偏向する音響光学素子641と、該音響光学素子641に印加するRF(radio frequency)を生成するRF発振器642と、該RF発振器642によって生成されたRFのパワーを増幅して音響光学素子641に印加するRFアンプ643と、RF発振器642によって生成されるRFの周波数を調整する偏向角度調整手段644と、RF発振器642によって生成されるRFの振幅を調整する出力調整手段645を具備している。上記音響光学素子641は、印加されるRFの周波数に対応してレーザー光線の光軸を偏向する角度を調整することができるとともに、印加されるRFの振幅に対応してレーザー光線の出力を調整することができる。なお、上記偏向角度調整手段644および出力調整手段645は、後述する制御手段によって制御される。
The acoustooptic deflecting means 64 includes an
上記集光器62はケーシング521の先端に装着されており、上記音響光学偏向手段64によって偏向されたパルスレーザー光線を下方に向けて方向変換する方向変換ミラー621と、該方向変換ミラー621によって方向変換されたレーザー光線を集光する集光レンズ622を具備している。
The
図示の実施形態におけるパルスレーザー照射装置52は以上のように構成されており、以下その作用について図2を参照して説明する。
音響光学偏向手段64の偏向角度調整手段644に後述する制御手段から光軸偏向信号が印加されない場合には、パルスレーザー光線発振手段61から発振されたパルスレーザー光線は、その光軸が図2において実線で示すように集光器62に導かれる。一方、偏向角度調整手段644に後述する制御手段から例えば5Vの電圧が印加され、音響光学素子641に5Vに対応する周波数のRFが印加された場合には、パルスレーザー光線発振手段61から発振されたパルスレーザー光線は、その光軸が図2において破線で示すようにレーザー光線吸収手段63に導かれる。
The pulse
When the optical axis deflection signal is not applied to the deflection angle adjusting means 644 of the acousto-optic deflection means 64 from the control means described later, the optical axis of the pulse laser beam oscillated from the pulse laser beam oscillation means 61 is a solid line in FIG. As shown, it is led to a
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52を構成するケーシング521の先端部には、レーザー光線照射手段52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、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制御手段8に送る。
Returning to FIG. 1, the description will be continued. At the front end portion of the
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、後述する被加工物の設計値のデータや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、カウンター84と、入力インターフェース85および出力インターフェース86とを備えている。制御手段8の入力インターフェース85には、上記加工送り量検出手段374、割り出し送り量検出手段384および撮像手段7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86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、レーザー光線照射手段52および表示手段80等に制御信号を出力する。なお、上記ランダムアクセスメモリ(RAM)83は、後述する検出値のデータや加工条件のデータを記憶する記憶領域を備えている。
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 design value of a workpiece to be described later. A readable / writable random access memory (RAM) 83 that stores data, calculation results, and the like, a
次に、上述したレーザー加工装置1によって加工されるウエーハとしての半導体ウエーハについて、図3を参照して説明する。図3に示す半導体ウエーハ10は、例えば厚さが100μmのシリコンウエーハからなっており、ウエーハ基板100の表面100aには第1の方向に複数の第1のストリート101が平行に連続して形成されているとともに、該第1のストリート101と直交する第2の方向に複数の第2のストリート102が平行に非連続に形成されている。このように、複数の第1のストリート101と複数の第2のストリート102によって区画された複数の領域にそれぞれIC、LSI等のデバイス103が形成されている。
Next, a semiconductor wafer as a wafer processed by the laser processing apparatus 1 described above will be described with reference to FIG. A
図3に示す半導体ウエーハ10のウエーハ基板100の表面100aに形成された第1のストリート101と第2のストリート102の設計値であるX,Y座標値が、上記制御手段8のランダムアクセスメモリ(RAM)83に格納される。なお、図示の実施形態においては、図4の(a)および(b)に示すように半導体ウエーハ10のウエーハ基板100の裏面100bからみた第1のストリート101と第2のストリート102のX,Y座標値が制御手段8のランダムアクセスメモリ(RAM)83に格納される。なお、図4の(a)に示す制御マップは半導体ウエーハ10のウエーハ基板100に形成された第2のストリート102がX座標と平行に位置付けられた状態を示しており、図4の(b)に示す制御マップは半導体ウエーハ10のウエーハ基板100に形成された第1のストリート101がX座標と平行に位置付けられた状態を示している。
The X and Y coordinate values which are the design values of the
次に、上述した半導体ウエーハ10のウエーハ基板100の表面100aに形成された第1のストリート101と第2のストリート102に沿ってレーザー光線を照射し、半導体ウエーハ10の内部に第1のストリート11および第2のストリート12に沿って変質層を形成するレーザー加工方法について説明する。
先ず、上述した半導体ウエーハ10は、図5に示すように環状のフレームFに装着されたポリオレフィン等の合成樹脂シートからなる保護テープTに表面100a側を貼着する。従って、半導体ウエーハ10は、裏面100bが上側となる。
Next, a laser beam is irradiated along the
First, the above-described
図5に示すように、環状のフレームFに保護テープTを介して支持された半導体ウエーハ10は、図1に示すレーザー加工装置のチャックテーブル36上に保護テープ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半導体ウエーハ10は、保護テープTを介してチャックテーブル36上に吸引保持される。また、環状のフレームFは、クランプ362によって固定される。このようにしてチャックテーブル36上に吸引保持された半導体ウエーハ10は、図4の(a)に示す座標値に位置付けられたことになる。
As shown in FIG. 5, the
上述したようにチャックテーブル36上に半導体ウエーハ10を吸引保持したならば、半導体ウエーハ10に対して透過性を有する波長のレーザー光線を第2のストリート102に沿って照射し、半導体ウエーハ10の内部に第2のストリート102に沿って非連続の変質層を形成する第1の変質層形成工程を実施する。
即ち、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および制御手段8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7および制御手段8は、半導体ウエーハ10の第1の方向に形成されている第2のストリート102と、第2のストリート102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52の集光器62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工程を遂行する。また、半導体ウエーハ10に形成されている第1のストリート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の第2のストリート102および第1のストリート101が形成されている表面100a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100bから透かして第2のストリート102および第1のストリート101を撮像することができる。
As described above, when the
That is, as described above, the chuck table 36 that sucks and holds the
上述したアライメント工程を実施したならば、チャックテーブル36に吸引保持されている半導体ウエーハ10に形成された第2のストリート102を加工送り方向Xと平行に位置付けるウエーハ位置付け工程を実施する。もし、第2のストリート102と加工送り方向Xが平行でない場合には、半導体ウエーハ10を吸引保持したチャックテーブル36を回動して第2のストリート102が加工送り方向Xと平行になるように位置付ける。
If the alignment process described above is performed, a wafer positioning process is performed in which the
上述したウエーハ位置付け工程を実施したならば、図6に示すように半導体ウエーハ10の割り出し送り方向Yにおける一方(図6において上方)の最外側の第2のストリート102を集光器62の直下に位置付け、該第2のストリート102の一端を(図6において左端)をレーザー光線照射手段52の集光器62の直下に位置付ける。次に、制御手段8はレーザー光線照射手段52の偏向角度調整手段644への電圧の印加を停止するように制御し、図7の(a)に示すようにレーザー光線照射手段52の集光器62から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、加工送り手段37を作動してチャックテーブル36を矢印X1で示す加工送り方向に所定の送り速度で移動する。そして、第1のストリート101との交点が集光器62の直下に達したら、制御手段8はレーザー光線照射手段52の偏向角度調整手段644に5Vの電圧を印加するように制御し、音響光学素子641に5Vに対応する周波数のRFを印加する。この結果、パルスレーザー光線発振手段61から発振されたパルスレーザー光線は、その光軸が図2において破線で示すようにレーザー光線吸収手段63に導かれ、チャックテーブル36に保持された半導体ウエーハ10には照射されない。そして、次の第1のストリート101との交点が集光器62の直下に達したら、制御手段8はレーザー光線照射手段52の偏向角度調整手段644への電圧の印加を停止するように制御する。この結果、パルスレーザー光線発振手段61から発振されたパルスレーザー光線は、その光軸が図2において実線で示すように集光器62に導かれ、チャックテーブル36に保持された半導体ウエーハ10に照射される。このように非連続の第2のストリート102に沿ってパルスレーザー光線を照射する(第1の変質層形成工程)。なお、この第1の変質層形成工程においては、パルスレーザー光線の集光点Pを半導体ウエーハ10の内部に合わせる。そして、図7の(b)に示すように第2のストリート102の他端が集光器62の直下に達したら、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、図7の(b)および(c)に示すように半導体ウエーハ10の内部には非連続の第2のストリート102に沿って変質層120が形成される。
When the wafer positioning step described above is performed, as shown in FIG. 6, one outermost second street 102 (upward in FIG. 6) in the indexing feed direction Y of the
なお、上記第1の変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。
光源 :LD励起QスイッチNd:YVO4レーザー
波長 :1064nmのパルスレーザー
集光スポット径 :φ1μm
集光点のピークパワー密度:3.2×1010W/cm2
繰り返し周波数 :100kHz
加工送り速度 :100mm/秒
The processing conditions in the first deteriorated layer forming step are set as follows, for example.
Light source: LD excitation Q switch Nd: YVO 4 laser Wavelength: 1064 nm pulse laser Focus spot diameter: φ1 μm
Peak power density at the focal point: 3.2 × 10 10 W / cm 2
Repetition frequency: 100 kHz
Processing feed rate: 100 mm / sec
上述したように非連続の第2のストリート102に沿って第1の変質層形成工程を実施したならば、第1の割り出し送り手段38を作動してチャックテーブル36を制御手段8のランダムアクセスメモリ(RAM)83に格納されている図4の(a)に示す制御マップに従って第2のストリート102の間隔分だけ割り出し送り方向(図6に示す実施形態においては上方に)に移動し、チャックテーブル36に保持された半導体ウエーハ10における上記第1の変質層形成工程が実施された第2のストリート102に隣接する第2のストリート102を図6において2点差線で示す集光器62の直下に位置付ける割り出し送り工程を実施する。そして、上述した第1の変質層形成工程と割り出し送り工程とを順次実施することにより、図8に示すように半導体ウエーハ10の内部には一方の半分領域に形成された非連続の複数の第2のストリート102に沿って変質層120が形成される(第1の工程)。
If the first deteriorated layer forming step is performed along the discontinuous
上述した第1の変質層形成工程の第1の工程を実施することにより、図8に示すように半導体ウエーハ10は変質層120が形成された第2のストリート102と直交する方向(矢印Y方向)に僅かに膨張する。この結果、保護テープWに貼着されている半導体ウエーハ10は矢印Y方向に変位するが、面積が相対的に小さい側に変位するので、第1の変質層形成工程の第1の工程においては面積が最も大きい中央領域の第2のストリート102に沿った第1の変質層形成工程が最後になるため、レーザー光線の集光点と第2のストリート102との位置関係が累積的にズレることはない。従って、制御手段8のランダムアクセスメモリ(RAM)83に格納されている図4の(a)に示す制御マップに基づいて上記第1の変質層形成工程の第1の工程を実施することにより、第1の変質層形成工程の第1の工程の途中でレーザー光線の照射によるウエーハの膨張に起因して発生する変位の補正をする必要がないので、生産性を向上することができる。
By performing the first step of the first deteriorated layer forming step described above, the
上述した第1の変質層形成工程の第1の工程を実施したならば、図9に示すように半導体ウエーハ10の割り出し送り方向Yにおける他方(図9において下方)の最外側の第2のストリート102を集光器62の直下に位置付け、該第2のストリート102の一端を(図9において左端)をレーザー光線照射手段52の集光器62の直下に位置付ける。そして、上述した第1の変質層形成工程と割り出し送り工程とを順次実施することにより、図10に示すように半導体ウエーハ10の内部には他方の半分領域に形成された非連続の複数の第2のストリート102に沿って変質層120が形成される(第2の工程)。
If the first step of the first deteriorated layer forming step described above is performed, the second outermost street on the other side (downward in FIG. 9) in the indexing feed direction Y of the
この第1の変質層形成工程の第2の工程においても、図10に示すように半導体ウエーハ10は変質層120が形成された第2のストリート102と直交する方向(矢印Y方向)に僅かに膨張するが、面積が最も大きい中央領域の第2のストリート102に沿った第1の変質層形成工程が最後になるため、レーザー光線の集光点と第2のストリート102との位置関係が累積的にズレることはない。従って、制御手段8のランダムアクセスメモリ(RAM)83に格納されている図4の(a)に示す制御マップに基づいて上記第1の変質層形成工程の第2の工程を実施することにより、第1の変質層形成工程の第2の工程の途中でレーザー光線の照射によるウエーハの膨張に起因して発生する変位の補正をする必要がないので、生産性を向上することができる。
Also in the second step of the first deteriorated layer forming step, as shown in FIG. 10, the
上述したように半導体ウエーハ10の第1の方向に形成された非連続の複数の第2のストリート102に沿って第1の変質層形成工程を実施することにより、半導体ウエーハ10の内部に非連続の複数の第2のストリート102に沿って変質層120を形成したならば、半導体ウエーハ10に対して透過性を有する波長のレーザー光線を第1のストリート101に沿って照射し、半導体ウエーハ10の内部に第1のストリート101に沿って連続した変質層を形成する第2の変質層形成工程を実施する。
即ち、上記第1の変質層形成工程が終了した状態からチャックテーブル36を90度回動しチャックテーブル36に保持されている半導体ウエーハ10を90度回動せしめて、上記第2のストリート102に対して直交する方向に形成された第1のストリート101を加工送り方向Xと平行になるように位置付けるウエーハ位置付け工程を実施する。この結果、半導体ウエーハ10は、図4の(b)に示す座標値に位置付けられたことになる。
As described above, by performing the first deteriorated layer forming process along the plurality of non-continuous
That is, the chuck table 36 is rotated 90 degrees from the state where the first deteriorated layer forming step is completed, and the
そして、図11に示すように半導体ウエーハ10の割り出し送り方向Yにおける一方(図11において上方)の最外側の第1のストリート101を集光器62の直下に位置付け、該第1のストリート101の一端を(図11において左端)をレーザー光線照射手段52の集光器62の直下に位置付ける。次に、制御手段8はレーザー光線照射手段52の偏向角度調整手段644への電圧の印加を停止するように制御し、図12の(a)に示すようにレーザー光線照射手段52の集光器62から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、加工送り手段37を作動してチャックテーブル36を矢印X1で示す加工送り方向に所定の送り速度で移動する。この結果、パルスレーザー光線発振手段61から発振されたパルスレーザー光線は、その光軸が図2において実線で示すように集光器62に導かれ、チャックテーブル36に保持された半導体ウエーハ10に照射される。また、パルスレーザー光線の集光点Pを半導体ウエーハ10の内部に合わせる。そして、図12の(b)に示すように第1のストリート101の他端が集光器62の直下に達したら、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、図12の(b)および(c)に示すように半導体ウエーハ10の内部には連続した第2のストリート102に沿って変質層110が形成される。なお、第2の変質層形成工程の加工条件は、上記第1の変質層形成工程の加工条件と同一でよい。
Then, as shown in FIG. 11, one outermost first street 101 (upward in FIG. 11) in the indexing feed direction Y of the
上述したように連続した第1のストリート101に沿って第2の変質層形成工程を実施したならば、第1の割り出し送り手段38を作動してチャックテーブル36を第2のストリート102の間隔分だけ割り出し送り方向(図11に示す実施形態においては上方に)に移動し、チャックテーブル36に保持された半導体ウエーハ10における上記第2の変質層形成工程が実施された第1のストリート101に隣接する第1のストリート101を図11において2点差線で示す集光器62の直下に位置付ける割り出し送り工程を実施する。そして、上述した第2の変質層形成工程と割り出し送り工程とを順次実施することにより、図13に示すように半導体ウエーハ10の内部には一方の半分領域に形成された連続した複数の第1のストリート101に沿って変質層110が形成される(第1の工程)。この第2の変質層形成工程の第1の工程を実施する際には、上記第1の変質層形成工程を実施することにより半導体ウエーハ10は第2のストリート102と直交する方向に僅かに膨張するが、第1のストリート101と直交する方向には膨張しないので、制御手段8のランダムアクセスメモリ(RAM)83に格納されている図4の(b)に示す制御マップに従って第2の変質層形成工程の第1の工程を実施することができる。
If the second deteriorated layer forming step is performed along the continuous
上述した第2の変質層形成工程の第1の工程を実施することにより、図13に示すように半導体ウエーハ10は変質層110が形成された第1のストリート101と直交する方向(矢印Y方向)に僅かに膨張する。この結果、保護テープWに貼着されている半導体ウエーハ10は矢印Y方向に変位するが、面積が相対的に小さい側に変位するので、第2の変質層形成工程の第1の工程においては面積が最も大きい中央領域の第1のストリート101に沿った第2の変質層形成工程が最後になるため、レーザー光線の集光点と第1のストリート101との位置関係が累積的にズレることはない。従って、制御手段8のランダムアクセスメモリ(RAM)83に格納されている図4の(b)に示す制御マップに基づいて上記第2の変質層形成工程の第1の工程を実施することにより、第2の変質層形成工程の第1の工程の途中でレーザー光線の照射によるウエーハの膨張に起因して発生する変位の補正をする必要がないので、生産性を向上することができる。
By performing the first step of the second deteriorated layer forming step described above, the
上述した第2の変質層形成工程を実施したならば、図14に示すように半導体ウエーハ10の割り出し送り方向Yにおける他方(図14において下方)の最外側の第2のストリート102を集光器62の直下に位置付け、該第1のストリート101の一端を(図14において左端)をレーザー光線照射手段52の集光器62の直下に位置付ける。そして、上述した第2の変質層形成工程と割り出し送り工程とを順次実施することにより、図15に示すように半導体ウエーハ10の内部には他方の半分領域に形成された連続した複数の第1のストリート101に沿って変質層110が形成される(第2の工程)。
If the above-mentioned second deteriorated layer forming step is carried out, the other outermost second street 102 (downward in FIG. 14) in the indexing feed direction Y of the
この第2の変質層形成工程の第2の工程においても、図15に示すように半導体ウエーハ10は変質層110が形成された第1のストリート101と直交する方向(矢印Y方向)に僅かに膨張するが、面積が最も大きい中央領域の第1のストリート101に沿った第2の変質層形成工程が最後になるため、レーザー光線の集光点と第1のストリート101との位置関係が累積的にズレることはない。従って、制御手段8のランダムアクセスメモリ(RAM)83に格納されている図4の(b)に示す制御マップに基づいて上記第2の変質層形成工程の第2の工程を実施することにより、第2の変質層形成工程の第2の工程の途中でレーザー光線の照射によるウエーハの膨張に起因して発生する変位の補正をする必要がないので、生産性を向上することができる。
Also in the second step of the second deteriorated layer forming step, as shown in FIG. 15, the
以上のようにして、連続した第1のストリート101に沿って連続した変質層110が形成されるとともに、非連続の第2のストリート102に沿って非連続の変質層120が形成された半導体ウエーハ10は、次工程である分割工程に送られる。この分割工程においては、連続した変質層110が形成された第1のストリート101および非連続の変質層120が形成された第2のストリート102に沿って外力を付与することにより、半導体ウエーハ10を第1のストリート101および第2のストリート102に沿って破断し、個々のデバイスに分割する。
As described above, the semiconductor wafer in which the continuous deteriorated
1:レーザー加工装置
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
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
52:レーザー光線照射手段
61:パルスレーザー光線発振手段
62:集光器
63:レーザー光線吸収手段
64:音響光学偏向手段
7:撮像手段
8:制御手段
10:半導体ウエーハ
11:第1のストリート
12:第2のストリート
13:デバイス
W:環状のフレーム
T:保護テープ
1: laser processing device 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 43: second index feed means 5: laser beam Irradiation unit 52: Laser beam irradiation means 61: Pulse laser beam oscillation means 62: Condenser 63: Laser beam absorption means 64: Acousto-optic deflection means 7: Imaging means 8: Control means 10: Semiconductor wafer 11: First street 12: First Street 2 13: Device
W: Ring frame
T: Protective tape
Claims (2)
ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を該第2のストリートに沿って照射し、ウエーハの内部に該第2のストリートに沿って非連続の変質層を形成する第1の変質層形成工程と、
該第1の変質層形成工程が実施されたウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を該第1のストリートに沿って照射し、ウエーハの内部に該第1のストリートに沿って連続した変質層を形成する第2の変質層形成工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハのレーザー加工方法。 A plurality of first streets formed continuously in parallel in one direction on the surface of the wafer substrate, and a plurality of second streets formed discontinuously in a direction orthogonal to the first street. A wafer is irradiated with a laser beam along the first street and the second street based on the X and Y coordinate values of the first street and the second street. A wafer laser processing method for forming an altered layer along the second street and the second street,
A first deteriorated layer forming step of irradiating a laser beam having a wavelength having transparency to the wafer along the second street to form a discontinuous deteriorated layer along the second street in the wafer. When,
Irradiation along the first street with a laser beam having a wavelength that is transparent to the wafer on which the first deteriorated layer forming step has been performed, and continuous alteration along the first street inside the wafer. A second altered layer forming step of forming a layer,
A wafer laser processing method characterized by the above.
該第2の変質層形成工程は、該第1のストリートにおける一方の最外側の第1のストリートから順次中心に向けてウエーハの一方の半分領域に形成された複数の第1のストリートに沿って実施する第1の工程と、該第1のストリートにおける他方の最外側の第1のストリートから順次中心に向けてウエーハの他方の半分領域に形成された複数の第1のストリートに沿って実施する第2の工程とを含む、請求項1記載のウエーハのレーザー加工方法。 The first deteriorated layer forming step is performed along a plurality of second streets formed in one half region of the wafer sequentially from one outermost second street in the second street toward the center. A first step to be performed, and a second step performed along a plurality of second streets formed in the other half region of the wafer from the second outermost second street of the second street to the center in order. 2 processes,
The second deteriorated layer forming step is performed along a plurality of first streets formed in one half region of the wafer sequentially from the one outermost first street in the first street toward the center. A first step to be performed and a plurality of first streets formed in the other half region of the wafer from the other outermost first street in the first street toward the center in order. The wafer laser processing method according to claim 1, comprising a second step.
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