JP2010212478A - レーザ加工方法およびレーザ加工装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体ウェハーなどの脆性基板をレーザで割断する従来の方法では、加工に用いる装置が複雑化、大型化するという課題があった。
【解決手段】半導体ウェハー1のストリート2に波長が紫外域以下の第1のレーザを照射してスクライブ溝を形成しながら半導体ウェハー1を加工位置に従って相対移動し、この相対移動中にスクライブ溝に沿って半導体ウェハー1の内部に焦点を合わせた波長が赤外域以上の第2のレーザを照射して半導体ウェハー1を割断するので、第1のレーザの照射による熱影響が第2のレーザの照射に影響せず、同時に加工でき、簡単な構成で残留ストレスを有効に活用した割断が行える。
【選択図】図1
【解決手段】半導体ウェハー1のストリート2に波長が紫外域以下の第1のレーザを照射してスクライブ溝を形成しながら半導体ウェハー1を加工位置に従って相対移動し、この相対移動中にスクライブ溝に沿って半導体ウェハー1の内部に焦点を合わせた波長が赤外域以上の第2のレーザを照射して半導体ウェハー1を割断するので、第1のレーザの照射による熱影響が第2のレーザの照射に影響せず、同時に加工でき、簡単な構成で残留ストレスを有効に活用した割断が行える。
【選択図】図1
Description
本発明は、表面に回路を形成した脆性基板をレーザで割断するレーザ加工方法およびレーザ加工装置に関する。
従来、半導体ウェハーなどの脆性基板は回転ブレードで割断する方法が取られているが、切削部分の欠け等の問題が有り、レーザで割断する方法が提案されている。
このレーザで割断する方法としては、先ず脆性基板の割断線に沿って、エッチング、スパッタリング、CVD、PVDなどによって溝を形成し、全ての溝を形成し終えてから、前記溝にレーザを照射し、割断する方法(例えば特許文献1参照)や、脆性基板の割断線に沿ってレーザを照射して溝を形成し、全ての溝を形成し終えてから、脆性基板の溝を穿った側が外側となるようにストレスを掛けながら前記溝にレーザを照射し、割断する方法(例えば特許文献2参照)があった。
特開平4−118190号公報
特開2001−326194号公報
しかし、上記従来の方法のうち前述した方法では、エッチング、スパッタリング、CVD、PVDなどによって溝を形成する工程とレーザ加工の工程とが異なるため段取りが複雑になるという課題があり、また、後述した方法では一度、脆性基板の割断線の全てに溝を形成してからレーザを照射しており、加工までに溝の残留ストレスが少なからず発散してしまうので、例えば脆性基板の溝を穿った側が外側となるように別途ストレスを掛けながら加工しなければならなく、加工に用いる装置が大型化するという課題があった。
本発明は上記従来の課題を解決するために、表面に回路を形成した脆弱基板の分割位置に波長が紫外域以下の第1のレーザを照射してスクライブ溝を形成しながら前記レーザと前記脆性基板を加工位置に従って相対移動するステップと、前記相対移動中に前記スクライブ溝に沿って前記スクライブ溝よりも内部に焦点を合わせた波長が赤外域以上の第2のレーザを照射して前記脆性基板を割断するものである。
これにより、スクライブ溝形成用に紫外域以下の波長の第1のレーザを用い、割断用に赤外域以上の波長の第2のレーザを用いたので、第1レーザ照射による熱影響が第2レーザ照射に影響せず、スクライブ溝形成用のレーザ照射と略同時に割断のためのレーザ照射を行えるため、簡単な構成で残留ストレスを有効に活用した割断が行えるものである。
上述したように本発明によれば、簡単で小型の構成で、表面に回路を形成した脆弱基板をレーザで割断を行えるものである。
(実施の形態1)
本発明の実施の形態として図1に示す装置概観図と、図2に示す半導体ウェハーの(a)概観図、(b)要部の断面図を用いて、その構成を説明する。
本発明の実施の形態として図1に示す装置概観図と、図2に示す半導体ウェハーの(a)概観図、(b)要部の断面図を用いて、その構成を説明する。
図1に示すとおり、表面に回路を形成した脆性基板、例えば本実施の形態で用いる半導体ウェハー1は、保持手段である吸着テーブル4に載置され吸着保持される。
この半導体ウェハー1の表面には、図2(a)に示すとおり、割断すべき領域であるストリート2(脆弱基板の分割位置)が格子状に形成されていて、ストリート2により区画化されたチップ領域3には回路パターンが成形されている。
さて、吸着テーブル4上の半導体ウェハー1の上方には、半導体ウェハー1の表面を撮像し、割断すべきストリート2の位置を検出するための撮像手段であるCCDカメラ5を配置している。
このCCDカメラ5で検出した映像信号は制御装置6に入力している。
制御装置6は、波長が紫外域以下の第1のレーザを出力する第1のレーザ発振器7と、波長が赤外域以上の第2のレーザを出力する第2のレーザ発振器8と、吸着テーブル4をXY平面の方向に移動するとともにこのXY平面内で回転するΘ軸を持つXYΘテーブル9のそれぞれに制御信号を出力し、第1のレーザ発振器7の駆動装置(図示せず)、第2のレーザ発振器8の駆動装置(図示せず)、XYΘテーブル9の(図示せず)を介して第1のレーザ発振器7、第2のレーザ発振器8、XYΘテーブル9を制御するように構成している。
第1のレーザ発振器7から出力されたレーザは、第1の光学手段として、ビーム径を調整するためのコリメータ10と、半導体ウェハー1方向にレーザの進路を変えるミラー11と、レンズ(図示せず)を内部に配置した加工ヘッド12により、半導体ウェハー1の方向に導かれ、図2(b)に示すように、ストリート2に焦点を合わせて、半導体ウェハー1の分割位置に第1のレーザを照射してスクライブ溝2aを形成するようにしている。
また、第2のレーザ発振器8から出力された第2のレーザは、第2の光学手段として、光ファイバー13とレンズ(図示せず)を内部に配置した加工ヘッド14により、半導体ウェハー1の方向に導かれ、図2(b)に示すように、ストリート2に沿って、スクライブ溝2aよりも半導体ウェハー1の内部(脆弱基板の内部)に焦点を合わせるようにしている。
このCCDカメラ5と、加工ヘッド12、加工ヘッド14の位置関係は、CCDカメラ5のX軸方向(図面右方向)近傍に加工ヘッド12を配置し、さらに加工ヘッド12のCCDカメラ5と反対方向のX軸方向(図面右方向)近傍に加工ヘッド14を配置している。
そして、制御装置6は、吸着テーブル4と第1のレーザ発振器7と第2のレーザ発振器8を制御して、第1のレーザ発振器7から第1のレーザを照射しながらストリート2(脆弱基板の分割位置)に第1のレーザによるスクライブ溝2aを形成するようにストリート2に沿って第1のレーザが相対移動するようにXYΘテーブル9を制御して吸着テーブル4を移動する。
そして、加工ヘッド12と加工ヘッド14の位置関係から、制御装置6は第2のレーザ発振器8から第2のレーザを照射させると、第1のレーザによるスクライブ溝2aを形成しながら、第2のレーザがこのスクライブ溝2aに沿って移動するようになっている。
この第2のレーザが半導体ウェハー1の内部に熱による歪みを生成し、スクライブ溝2aを起点として半導体ウェハー1を割断するようにしている。
したがって、第1レーザ照射による熱影響が第2レーザ照射に影響せず、スクライブ溝形成用のレーザ照射と略同時に割断のためのレーザ照射を行えるため、簡単な構成で残留ストレスを有効に活用した割断が行える。
次に、図3に示すフローチャートを用いて半導体ウェハーを割断してチップ化する例を説明する。
吸着テーブル4に吸着保持された半導体ウェハー1は、XYΘテーブル9により撮像手段であるCCDカメラ5の直下に移動され、ストリート2の位置検出が行われる(スタート位置検出)(ステップ1)。
そして、検出されたストリート2の位置により、XYΘテーブル9のΘ軸が回転してストリート2がX軸に平行となるようアライメントされるとともに加工対象となるストリートのY軸方向の位置を合わすようにY軸についてもアライメントされる(アライメント)(ステップ2)。
なお、このときは未だ加工ヘッド12、加工ヘッド14が半導体ウェハー1の上に位置しないようにしている。
次に、半導体ウェハー1を吸着保持した吸着テーブル4をXYΘテーブル8によりX方向(図1図面右方向)に移動させ、所定の速度まで加速する(保持手段が+X方向移動開始)(ステップ3)。
所定の速度に到達し定速移動に移った後、加工ヘッド12の直下に半導体ウェハー1が到達するタイミングで第1のレーザ発振器7を駆動し、加工ヘッド12から第1のレーザを照射してスクライブ溝2aをストリート2に重ねるように形成する(ストレス生成手段のレーザ照射開始)(ステップ4)。
次に、加工ヘッド14の直下に半導体ウェハー1が到達するタイミングで第2のレーザ発振器8を駆動し、スクライブ溝2aに沿って第1のレーザの軌跡と重ねるように加工ヘッド14から、スクライブ溝2aよりも半導体ウェハー1の内部(脆弱基板の内部)に焦点を合わせるように第2のレーザを照射すると、半導体ウェハー1の内部に熱による歪みが生成し、スクライブ溝2aを起点として半導体ウェハー1が割断される(割断手段のレーザ照射開始)(ステップ5)。
そして、加工ヘッド12の直下から半導体ウェハー1が過ぎると、第1のレーザ発振器7からの第1のレーザの照射を停止する(ストレス生成手段のレーザ照射停止)(ステップ6)。
さらに、第1のレーザ発振器7の照射停止に続けて、加工ヘッド14の直下から半導体ウェハー1が過ぎると、第2のレーザ発振器8からの第2のレーザの照射を停止する(割断手段のレーザ照射停止)(ステップ7)。
続けて、半導体ウェハー1を吸着保持した吸着テーブル4は、XYΘテーブル8により減速し停止する(保持手段が+X方向移動停止)(ステップ8)。
ここで、制御装置6は、半導体ウェハー1のY軸方向に未だ加工すべきストリート2が残ってないか(同方向割断が終了したか)判断し、Y軸方向に未だ加工すべきストリート2が残っている場合(No)には、吸着テーブル4をXYΘテーブル8によりY軸方向に移動するとともにX軸方向の位置を戻(保持手段が次の割断位置に移動(Y方向送りとX方向戻り))して、次の加工対象となるストリートのY軸方向の位置を合わすようにY軸についてアライメントする(ステップ9)。
以降、ステップ3からステップ8を半導体ウェハー1のY軸方向に未だ加工すべきストリート2が残ってない(同方向割断が終了した)と判断する(Yes)まで、X軸方向の加工とY軸方向のアライメントを繰り返す。
そして、半導体ウェハー1のY軸方向に未だ加工すべきストリート2が残ってない(同方向割断が終了した)(Yes)と判断した後は、半導体ウェハー1のストリート2が全て加工されたか(全ストリートで割断が終了したか)判断し、未だ加工すべきストリート2が残っている場合(No)には、吸着テーブル4をXYΘテーブル8により90度回転(チャックテーブル90度回転)し、上述したステップ2から上述した流れを繰り返し、ステップ3からステップ9の加工をする。
次に、半導体ウェハー1のストリート2が全て加工されたと判断した場合(Yes)は、加工を終了する。
この加工を終了した時点で半導体ウェハー1の格子状に形成された全てのストリートに沿って完全に割断し、個々のチップに分割できる。
このように、第1のレーザによるスクライブ溝2aの形成でストレスを生成し、これに続けて、ストリートに残存しているストレスが大きい間に割断のための第2のレーザをスクライブ溝よりも半導体ウェハーの内部(脆弱基板の内部)に焦点を合わせるように照射することにより、第1のレーザの照射による熱影響が第2のレーザの照射に影響せず、ストリートに沿って正確かつ確実に割断することが出来る。
また、ストレス形成と割断をほぼ同時に行うことが出来るため生産性を向上することが出来る。
ところで、ここで照射されるストレス生成のための第1のレーザは、半導体ウェハーのほぼ表面で吸収されるようなレーザ波長でストリートが完全に切断されない程度の照射条件がよい。
具体的には、レーザ波長は900nm以下であればよく、たとえば波長が355nmであれば、レーザ光の浸透深さは0.1μm以下であり、ほぼウェハー表面で吸収される。
また、集光径は5〜100μmで、出力は2W以上である。このようなレーザを照射すると効率よくストリートにストレスが生成される。
また、割断のための第2のレーザは、半導体ウェハーの厚さ方向に均等な温度分布が出来るようなレーザ波長が好ましく、半導体ウェハー表面が溶融しない程度照射条件が良い。
具体的には、レーザ波長は1000〜900nmであれば、レーザ光の浸透深さは数十〜数百μmとなり、半導体ウェハーの厚さ方向に略均等な温度分布ができる。
また、集光径は50〜500μmで、出力は10W以上である。このようなレーザを照射することにより、ストレスが残存しているストリートがストリートに沿って正確かつ確実に割断することが出来る。
本発明のレーザ加工方法とレーザ加工装置は、例えば半導体ウェハー等の脆性基板を簡単な構成で正確に割断でき、脆性基板の割断を行うレーザ加工の用途に有用である。
1 半導体ウェハー
2 ストリート
2a スクライブ溝
3 チップ領域
4 吸着テーブル
5 CCDカメラ
6 制御装置
7 第1のレーザ発振器
8 第2のレーザ発振器
12 加工ヘッド
14 加工ヘッド
2 ストリート
2a スクライブ溝
3 チップ領域
4 吸着テーブル
5 CCDカメラ
6 制御装置
7 第1のレーザ発振器
8 第2のレーザ発振器
12 加工ヘッド
14 加工ヘッド
Claims (2)
- 表面に回路を形成した脆弱基板の分割位置に波長が紫外域以下の第1のレーザを照射してスクライブ溝を形成しながら前記レーザと前記脆性基板を加工位置に従って相対移動するステップと、前記相対移動中に前記スクライブ溝に沿って前記スクライブ溝よりも前記脆弱基板の内部に焦点を合わせた波長が赤外域以上の第2のレーザを照射して前記脆性基板を割断するレーザ加工方法。
- 表面に回路を形成した脆弱基板を載置するテーブルと、前記脆弱基板の分割位置を検出するカメラと、波長が紫外域以下の第1のレーザを照射する第1のレーザ発振器と、波長が赤外域以上の第2のレーザを照射する第2のレーザ発振器と、前記テーブルと前記第1のレーザ発振器と前記第2のレーザ発振器を制御する制御装置を備え、前記第1のレーザ発振器から照射されたレーザを前記脆弱基板の分割位置に導く第1の光学手段と、前記脆弱基板の分割位置でかつ第1の光学手段で導かれたレーザの照射位置から離れた位置の前記脆弱基板の内部に焦点を合わせる第2の光学手段を設け、前記制御装置は、前記テーブルと前記第1のレーザ発振器と前記第2のレーザ発振器を制御して前記脆弱基板の分割位置に第1のレーザを照射してスクライブ溝を形成しながら前記レーザと前記脆性基板を加工位置に従って相対移動させ、前記相対移動中に前記スクライブ溝に沿って前記スクライブ溝よりも前記脆弱基板の内部に第2のレーザを照射して前記脆性基板を割断するレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009057700A JP2010212478A (ja) | 2009-03-11 | 2009-03-11 | レーザ加工方法およびレーザ加工装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2009
- 2009-03-11 JP JP2009057700A patent/JP2010212478A/ja active Pending
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