JP2013022614A - レーザー加工装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高さ位置計測手段によって検出された高さ位置情報に対応した高さ位置に正確にレーザー光線を照射することができるレーザー加工装置を提供する。
【解決手段】チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を計測する高さ位置計測手段を備えたレーザー加工装置であって、加工送り手段および高さ位置計測手段を作動しX軸方向位置検出手段からのX軸方向位置情報に基づいてチャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を計測して高さ位置データを作成し、加工送り手段を作動して被加工物を保持したチャックテーブルを移動しつつレーザー光線照射手段を作動して被加工物にレーザー加工を施す際には、予め設定された集光点位置調整手段の作動遅れ時間とチャックテーブルの移動速度に対応した遅れ距離を求め、X軸方向位置検出手段からのX軸方向位置情報に基づいてチャックテーブルの実際の移動位置より遅れ距離だけ移動方向上流側の位置で、高さ位置データの高さ位置に対応する制御信号を集光点位置調整手段に出力する。
【選択図】図2
【解決手段】チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を計測する高さ位置計測手段を備えたレーザー加工装置であって、加工送り手段および高さ位置計測手段を作動しX軸方向位置検出手段からのX軸方向位置情報に基づいてチャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を計測して高さ位置データを作成し、加工送り手段を作動して被加工物を保持したチャックテーブルを移動しつつレーザー光線照射手段を作動して被加工物にレーザー加工を施す際には、予め設定された集光点位置調整手段の作動遅れ時間とチャックテーブルの移動速度に対応した遅れ距離を求め、X軸方向位置検出手段からのX軸方向位置情報に基づいてチャックテーブルの実際の移動位置より遅れ距離だけ移動方向上流側の位置で、高さ位置データの高さ位置に対応する制御信号を集光点位置調整手段に出力する。
【選択図】図2
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を計測する高さ位置計測手段を装備したレーザー加工装置に関する。
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体デバイスを製造している。
また、光デバイス製造工程においては、サファイア基板や炭化珪素基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体からなる光デバイス層が積層され格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域に発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスを形成して光デバイスウエーハを構成する。そして、光デバイスウエーハをストリートに沿って切断することにより光デバイスが形成された領域を分割して個々の光デバイスを製造している。
上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ウエーハ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が試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、ウエーハの一方の面側から内部に集光点を合わせて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、ウエーハ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、ウエーハを分割するものである。(例えば、特許文献1参照。)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。
また、半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハを分割する方法として、ウエーハに形成されたストリートに沿ってウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射することによりレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝に沿ってメカニカルブレーキング装置によって割断する方法が提案されている。(例えば、特許文献2参照。)このようにウエーハに形成されたストリートに沿ってレーザー加工溝を形成する場合にも、ウエーハの所定高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。
しかるに、ウエーハ等の板状の被加工物にはウネリがあり、その厚さにバラツキがあるため、均一なレーザー加工を施すことが難しい。即ち、ウエーハの内部にストリートに沿って改質層を形成する場合、ウエーハの厚さにバラツキがあるとレーザー光線を照射する際に屈折率の関係で所定の深さ位置に均一に改質層を形成することができない。また、ウエーハに形成されたストリートに沿ってレーザー加工溝を形成する場合にもその厚さにバラツキがあると、均一な深さのレーザー加工溝を形成することができない。
上述した問題を解消するために、チャックテーブルに保持されたウエーハ等の被加工物の上面高さを確実に計測することができる高さ位置計測手段および高さ位置計測手段を装備したレーザー加工装置が下記特許文献3に開示されている。下記特許文献3に開示されたレーザー加工装置は、被加工物を保持したチャックテーブルの加工送り位置に対応する被加工物の高さ位置を計測して、被加工物における加工領域の高さ位置マップを作成し、この高さ位置マップとチャックテーブルの高さ位置計測手段からの加工送り位置信号に基づいてレーザー光線を集光する集光器を集光点調整方向へ移動するアクチュエータを制御する。
而して、上記特許文献3に開示されたレーザー加工装置においては、チャックテーブルの加工送り位置検出手段からの加工送り位置信号に基づいてレーザー光線を集光する集光器を集光点調整方向へ移動するアクチュエータを制御するので、作動遅れが生じ、作成された高さ位置マップに対応した高さ位置に正確にレーザー光線を照射することができないという問題がある。
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、高さ位置計測手段によって検出された高さ位置情報に対応した高さ位置に正確にレーザー光線を照射することができるレーザー加工装置を提供することである。
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被加工物保持面を備えたチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物をレーザー加工するためのレーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と該レーザー光線発振手段によって発振されたレーザー光線を集光する集光レンズを備えた集光器とを有するレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段を加工送り方向(X軸方向)に相対的に移動せしめる加工送り手段と、該加工送り手段による該チャックテーブル移動位置を検出するX軸方向位置検出手段と、該チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を計測する高さ位置計測手段と、該集光器によるレーザー光線の集光点位置を変位せしめる集光点位置調整手段と、該高さ位置計測手段からの計測信号を入力し該集光点位置調整手段、該レーザー光線照射手段、該加工送り手段を制御する制御手段と、を具備し、
該制御手段は、該加工送り手段および該高さ位置計測手段を作動し該X軸方向位置検出手段からのX軸方向位置情報に基づいて該チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を計測して高さ位置情報を作成し、
該加工送り手段を作動して被加工物を保持した該チャックテーブルを移動しつつ該レーザー光線照射手段を作動して被加工物にレーザー加工を施す際には、予め設定された該集光点位置調整手段の作動遅れ時間と該チャックテーブルの移動速度に対応した遅れ距離を求め、該X軸方向位置検出手段からのX軸方向位置情報に基づいて該チャックテーブルの実際の移動位置より該遅れ距離だけ移動方向上流側の位置で、該高さ位置情報の高さ位置に対応する制御信号を該集光点位置調整手段に出力する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
該制御手段は、該加工送り手段および該高さ位置計測手段を作動し該X軸方向位置検出手段からのX軸方向位置情報に基づいて該チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を計測して高さ位置情報を作成し、
該加工送り手段を作動して被加工物を保持した該チャックテーブルを移動しつつ該レーザー光線照射手段を作動して被加工物にレーザー加工を施す際には、予め設定された該集光点位置調整手段の作動遅れ時間と該チャックテーブルの移動速度に対応した遅れ距離を求め、該X軸方向位置検出手段からのX軸方向位置情報に基づいて該チャックテーブルの実際の移動位置より該遅れ距離だけ移動方向上流側の位置で、該高さ位置情報の高さ位置に対応する制御信号を該集光点位置調整手段に出力する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
本発明によるレーザー加工装置は、加工送り手段および高さ位置計測手段を作動しX軸方向位置検出手段からのX軸方向位置情報に基づいてチャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を計測して高さ位置データを作成し、加工送り手段を作動して被加工物を保持したチャックテーブルを移動しつつレーザー光線照射手段を作動して被加工物にレーザー加工を施す際には、予め設定された集光点位置調整手段の作動遅れ時間とチャックテーブルの移動速度に対応した遅れ距離を求め、X軸方向位置検出手段からのX軸方向位置情報に基づいてチャックテーブルの実際の移動位置より遅れ距離だけ移動方向上流側の位置で、高さ位置データの高さ位置に対応する制御信号を集光点位置調整手段に出力するので、作成された高さ位置マップに対応した高さ位置に正確にレーザー光線を照射することができる。
以下、本発明に従って構成されたチャックテーブルに保持された被加工物の計測装置およびレーザー加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1には、本発明に従って構成されたチャックテーブルに保持された被加工物の位置を計測する計測装置を装備し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上に配設されたレーザー光線照射手段としてのレーザー光線照射ユニット4とを具備している。
上記チャックテーブル機構3は、静止基台2上にX軸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X軸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Y軸方向に移動可能に配設された第2の滑動ブロック33と、該第2の滑動ブロック33上に円筒部材34によって支持された支持テーブル35と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル36を具備している。このチャックテーブル36は多孔性材料から形成された吸着チャック361を具備しており、吸着チャック361の上面である保持面上に被加工物である例えば円形形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、半導体ウエーハ等の被加工物を保護テープを介して支持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。
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Y軸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X軸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1の滑動ブロック32は案内レール31、31に沿ってX軸方向に移動せしめられる。
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X軸方向位置を検出するためのX軸方向位置検出手段374を備えている。X軸方向位置検出手段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X軸方向位置検出手段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X軸方向位置を検出する。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X軸方向位置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X軸方向位置を検出することもできる。
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、Y軸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Y軸方向に移動させるための割り出し送り手段38を具備している。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Y軸方向に移動せしめられる。
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Y軸方向位置を検出するためのY軸方向位置検出手段384を備えている。Y軸方向位置検出手段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Y軸方向位置検出手段384の読み取りヘッド384b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Y軸方向位置を検出する。なお、上記割り出し送り手段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Y軸方向位置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Y軸方向位置を検出することもできる。
上記レーザー光線照射ユニット4は、上記静止基台2上に配設された支持部材41と、該支持部材41によって支持され実質上水平に延出するケーシング42と、該ケーシング42に配設されたレーザー光線照射手段5と、ケーシング42の前端部に配設されチャックテーブル36に保持された被加工物の高さ位置を検出する高さ位置計測手段6と、レーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段7を具備している。なお、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後述する制御手段に送る。
上記レーザー光線照射手段5および高さ位置計測手段6について、図2を参照して説明する。
レーザー光線照射手段5は、パルスレーザー光線発振手段51と、該パルスレーザー光線発振手段51から発振されたパルスレーザー光線を集光してチャックテーブル36に保持された被加工物に照射する集光器52を具備している。パルスレーザー光線発振手段51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511と、これに付設された繰り返し周波数設定手段512とから構成されている。
レーザー光線照射手段5は、パルスレーザー光線発振手段51と、該パルスレーザー光線発振手段51から発振されたパルスレーザー光線を集光してチャックテーブル36に保持された被加工物に照射する集光器52を具備している。パルスレーザー光線発振手段51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511と、これに付設された繰り返し周波数設定手段512とから構成されている。
上記集光器52は、上記パルスレーザー光線発振手段51から発振されたパルスレーザー光線を図2において下方に向けて方向変換する方向変換ミラー521と、該方向変換ミラー521によって方向変換されたパルスレーザー光線を集光する集光レンズ522と、該集光レンズ522を収容したケース523をチャックテーブル36の保持面(上面)に対して垂直な方向(図2において上下方向)に移動するためのアクチュエータ524を具備している。アクチュエータ524は、図示の実施形態においてはプラス(+)電圧を印加すると印加する電圧値に対応して軸方向に延び、マイナス(−)電圧を印加すると印加する電圧値に対応して軸方向に縮む圧電素子によって構成されたピエゾモータからなっており、上面が固定されている。従って、ピエゾモータからなるアクチュエータ524は、プラス(+)電圧を印加すると集光レンズ522を収容したケース523を下方に変位せしめ、マイナス(−)電圧を印加すると集光レンズ522を収容したケース523を上方に変位せしめる。このように構成されたピエゾモータからなるアクチュエータ524は、後述する制御手段によって制御され集光レンズ522を図2において上下方向(チャックテーブル36の被加工物保持面に垂直な方向)に移動することによりパルスレーザー光線の集光点位置を変位せしめる集光点位置調整手段として機能する。
上記高さ位置計測手段6は、チャックテーブル36に保持された被加工物の上面に検出光を照射し、その反射光に基づいてチャックテーブル36に保持された被加工物の上面高さ位置を計測するもので、計測信号を後述する制御手段に送る。このような高さ位置計測手段としては、例えば特開2008−170366号公報に記載された計測装置を用いることができる。なお、高さ位置計測手段6は、上記レーザー光線照射手段5の集光器52とX軸方向に間隔Lをもって配設されている。
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、図3に示す制御手段8を具備している。制御手段8はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置(CPU)81と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ(ROM)82と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ(RAM)83と、入力インターフェース84および出力インターフェース85とを備えている。制御手段8の入力インターフェース84には、上記X軸方向位置検出手段374、Y軸方向位置検出手段384、高さ位置計測手段6、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85からは、上記加工送り手段37、割り出し送り手段38、パルスレーザー光線発振手段51、ピエゾモータからなるアクチュエータ524等に制御信号を出力する。
上記制御手段8のランダムアクセスメモリ(RAM)83には、上記ピエゾモータからなるアクチュエータ524に印加する電圧を設定した図4に示す制御マップが格納されている。図4に示す制御マップにおいて、横軸は上記高さ位置計測手段6によって計測された値の基準位置を(0)とした高さ位置(μm)、縦軸は高さ位置に対応して印加する電圧(V)を示す。図4に示す制御マップにおいては、上記基準位置(0)のとき0Vに設定されている。そして、高さ位置(μm)が基準位置(0)より低い場合には集光器52を下降させるためにピエゾモータからなるアクチュエータ524にプラス(+)電圧を印加し、また、高さ位置(μm)が基準位置(0)より高い場合には集光器52を上昇させるためにピエゾモータからなるアクチュエータ524にマイナス(−)電圧を印加するように設定されている。従って、図4に示す制御マップに従ってピエゾモータからなるアクチュエータ524に印加する電圧を制御することにより、集光器52から半導体ウエーハ10の上面までの距離は、一定の値に制御される。
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
図5には、被加工物としての半導体ウエーハの斜視図が示されている。図5に示す半導体ウエーハ10は、例えば厚みが200μmのシリコンウエーハからなっており、表面10aには格子状に形成された複数のストリート101によって区画された複数の領域にIC、LSI等のデバイス102が形成されている。このように形成された半導体ウエーハ10は、図6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例えば厚みが100μmの保護テープTに表面10a側を貼着する(保護テープ貼着工程)。従って、半導体ウエーハ10は、裏面10bが上側となる。
図5には、被加工物としての半導体ウエーハの斜視図が示されている。図5に示す半導体ウエーハ10は、例えば厚みが200μmのシリコンウエーハからなっており、表面10aには格子状に形成された複数のストリート101によって区画された複数の領域にIC、LSI等のデバイス102が形成されている。このように形成された半導体ウエーハ10は、図6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例えば厚みが100μmの保護テープTに表面10a側を貼着する(保護テープ貼着工程)。従って、半導体ウエーハ10は、裏面10bが上側となる。
上述したレーザー加工装置を用い、上記半導体ウエーハ10のストリート101に沿ってレーザー光線を照射し、半導体ウエーハ10の内部にストリート101に沿って改質層を形成するレーザー加工の実施形態について説明する。なお、半導体ウエーハ10の内部に改質層を形成する際に、半導体ウエーハの厚さにバラツキがあると、上述したように屈折率の関係で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、レーザー加工を施す前に、上述した高さ位置計測手段6によってチャックテーブル36に保持された半導体ウエーハ10の上面位置を計測する。
チャックテーブル36に保持された半導体ウエーハ10の上面位置を計測するには、先ず上述した図1に示すレーザー加工装置のチャックテーブル36上に半導体ウエーハ10の保護テープ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、保護テープTを介して半導体ウエーハ10をチャックテーブル36上に吸引保持する(ウエーハ保持工程)。従って、チャックテーブル36上に保護テープTを介して保持された半導体ウエーハ10は、裏面10bが上側となる。
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。このようにしてチャックテーブル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の所定方向に形成されているストリート101と、ストリート101に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段5を構成する集光器52との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する。また、半導体ウエーハ10に形成されている上記所定方向に対して直交する方向に延びるストリート101に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。このとき、半導体ウエーハ10のストリート101が形成されている表面10aは下側に位置しているが、撮像手段7が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子(赤外線CCD)等で構成された撮像手段を備えているので、裏面10bから透かしてストリート101を撮像することができる。
上述したようにアライメントが行われると、チャックテーブル36上の半導体ウエーハ10は、図7の(a)に示す座標位置に位置付けられた状態となる。なお、図7の(b)はチャックテーブル36即ち半導体ウエーハ10を図7の(a)に示す状態から90度回転した状態を示している。
なお、図7の(a)および図7の(b)に示す座標位置に位置付けられた状態における半導体ウエーハ10に形成された各ストリート101の送り開始位置座標値(A1,A2,A3・・・An)と送り終了位置座標値(B1,B2,B3・・・Bn)および送り開始位置座標値(C1,C2,C3・・・Cn)と送り終了位置座標値(D1,D2,D3・・・Dn)は、その設計値のデータが制御手段8のランダムアクセスメモリ(RAM)83に格納されている。
上述したようにチャックテーブル36上に保持されている半導体ウエーハ10に形成されたストリート101を検出し、検出位置のアライメントが行われたならば、チャックテーブル36を移動して図7の(a)において最上位のストリート101を高さ位置計測手段6の直下に位置付ける。そして、更に図8で示すようにストリート101の一端(図8において左端)である送り開始位置座標値(A1)(図7の(a)参照)を高さ位置計測手段6の直下に位置付ける。そして、高さ位置計測手段6を作動するとともに、チャックテーブル36を図8において矢印X1で示す方向に移動し、送り終了位置座標値(B1)まで移動する(高さ位置計測工程)。この結果、半導体ウエーハ10の図7の(a)において最上位のストリート101に沿って上面の高さ位置が高さ位置計測手段6によって上述したように計測される。この計測された高さ位置は、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。このようにして、半導体ウエーハ10に形成された全てのストリート101に沿って高さ位置計測工程を実施し、各ストリート101における上面の高さ位置を制御手段8のランダムアクセスメモリ(RAM)83に格納する。なお、高さ位置計測工程によって計測された各ストリートの高さ位置は、チャックテーブル36の上面からの高さ位置として計測される。
図示の実施形態においては、半導体ウエーハ10の厚みが200μmに設定され、保護テープTの厚みが100μmに設定されているので、チャックテーブル36の上面からの高さ位置が300μmを基準として計測され、図9に示すように300μmを基準(0)とした高さ位置(Z)マップを作成しランダムアクセスメモリ(RAM)83に格納する。
以上のようにして半導体ウエーハ10に形成された全てのストリート101に沿って高さ位置計測工程を実施したならば、半導体ウエーハ10の内部にストリート101に沿って改質層を形成するレーザー加工を実施する。
このレーザー加工を実施する際には、X軸方向位置検出手段374からのX軸方向位置情報に基づいて上記高さ位置計測工程において作成した高さ位置(Z)マップに対応する制御信号を集光点位置調整手段としてのピエゾモータからなるアクチュエータ524に出力する。しかるに、アクチュエータ524には作動遅れがあり、また、半導体ウエーハ10を保持したチャックテーブル36は所定の加工送り速度で移動しているので、アクチュエータ524の作動遅れ時間とチャックテーブル36の移動速度に対応した遅れ距離を加味して、アクチュエータ524に制御信号を出力する必要がある。
このレーザー加工を実施する際には、X軸方向位置検出手段374からのX軸方向位置情報に基づいて上記高さ位置計測工程において作成した高さ位置(Z)マップに対応する制御信号を集光点位置調整手段としてのピエゾモータからなるアクチュエータ524に出力する。しかるに、アクチュエータ524には作動遅れがあり、また、半導体ウエーハ10を保持したチャックテーブル36は所定の加工送り速度で移動しているので、アクチュエータ524の作動遅れ時間とチャックテーブル36の移動速度に対応した遅れ距離を加味して、アクチュエータ524に制御信号を出力する必要がある。
ここで、上記アクチュエータ524の作動遅れ時間とチャックテーブル36の移動速度に対応した遅れ距離の求め方について説明する。
なお、X軸方向位置検出手段374がチャックテーブル36のX軸方向位置情報を出力してから高さ位置(Z)マップに対応する制御信号に基づいてアクチュエータ524が作動するまでの作動遅れ時間が図示の実施形態においては5msであると予め設定されており、また、チャックテーブル36の加工送り速度は450mm/秒であるとする。このようにアクチュエータ524の作動遅れ時間が5msでチャックテーブル36の加工送り速度は450mm/秒であると、遅れ距離(δ)=450mm/秒×5ms=2.25mmとなる。従って、レーザー加工を実施する際には、X軸方向位置検出手段374からのX軸方向位置情報に基づいてチャックテーブル36の実際の移動位置より2.25mmだけ移動方向上流側の位置で、上記高さ位置計測工程において作成した高さ位置(Z)データに対応する制御信号を集光点位置調整手段としてのピエゾモータからなるアクチュエータ524に出力すればよい。
なお、X軸方向位置検出手段374がチャックテーブル36のX軸方向位置情報を出力してから高さ位置(Z)マップに対応する制御信号に基づいてアクチュエータ524が作動するまでの作動遅れ時間が図示の実施形態においては5msであると予め設定されており、また、チャックテーブル36の加工送り速度は450mm/秒であるとする。このようにアクチュエータ524の作動遅れ時間が5msでチャックテーブル36の加工送り速度は450mm/秒であると、遅れ距離(δ)=450mm/秒×5ms=2.25mmとなる。従って、レーザー加工を実施する際には、X軸方向位置検出手段374からのX軸方向位置情報に基づいてチャックテーブル36の実際の移動位置より2.25mmだけ移動方向上流側の位置で、上記高さ位置計測工程において作成した高さ位置(Z)データに対応する制御信号を集光点位置調整手段としてのピエゾモータからなるアクチュエータ524に出力すればよい。
次に、上記アクチュエータ524の作動遅れ時間とチャックテーブル36の移動速度に対応した遅れ距離(δ)を加味して、半導体ウエーハ10の内部にストリート101に沿って改質層を形成するレーザー加工について説明する。
このレーザー加工を実施するためには、先ずチャックテーブル36を移動して図10の(a)において最上位のストリート101をレーザー光線照射ユニット4を構成するレーザー光線照射手段5の集光器52の直下に位置付ける。そして、更に図10の(a)で示すようにストリート101の一端(図10の(a)において左端)である送り開始位置座標値(A1)(図10の(a)参照)を集光器52の直下より少なくとも遅れ距離(δ)(2.25mm)以上の間隔をもってチャックテーブル36の矢印X1で示す移動方向の上流側に位置付ける。従って、この位置は、高さ位置計測手段6によって開始位置座標値(A1)を計測したときにおけるX軸方向位置検出手段374によって検出されたx1(図9参照)の位置に、高さ位置計測手段6とレーザー光線照射手段5の集光器52とのX軸方向の間隔Lを加算した値から遅れ距離(δ)(2.25mm)を減算した位置(x1+L−δ)に相当する位置よりチャックテーブル36の矢印X1で示す移動方向の上流側の位置となる。
このレーザー加工を実施するためには、先ずチャックテーブル36を移動して図10の(a)において最上位のストリート101をレーザー光線照射ユニット4を構成するレーザー光線照射手段5の集光器52の直下に位置付ける。そして、更に図10の(a)で示すようにストリート101の一端(図10の(a)において左端)である送り開始位置座標値(A1)(図10の(a)参照)を集光器52の直下より少なくとも遅れ距離(δ)(2.25mm)以上の間隔をもってチャックテーブル36の矢印X1で示す移動方向の上流側に位置付ける。従って、この位置は、高さ位置計測手段6によって開始位置座標値(A1)を計測したときにおけるX軸方向位置検出手段374によって検出されたx1(図9参照)の位置に、高さ位置計測手段6とレーザー光線照射手段5の集光器52とのX軸方向の間隔Lを加算した値から遅れ距離(δ)(2.25mm)を減算した位置(x1+L−δ)に相当する位置よりチャックテーブル36の矢印X1で示す移動方向の上流側の位置となる。
上述したようにストリート101の一端(図10の(a)において左端)である送り開始位置座標値(A1)を集光器52の直下より少なくとも遅れ距離(δ)(2.25mm)以上の間隔をもってチャックテーブル36の矢印X1で示す移動方向の上流側に位置付けたならば、レーザー光線照射手段5の集光器52から照射される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の集光点Pを半導体ウエーハ10の基準高さ位置から所定の深さ位置に合わせる。次に、チャックテーブル36を矢印X1で示す方向に450mm/秒の加工送り速度で移動せしめる。そして、ストリート101の一端(図10の(a)において左端)である送り開始位置座標値(A1)が集光器52の直下に達したら、レーザー光線照射手段5を作動して集光器52からパルスレーザー光線を照射する。このようにしてチャックテーブル36を移動しつつパルスレーザー光線を照射する際に、X軸方向位置検出手段374からのX軸方向位置情報に基づいてチャックテーブル36が上記(x1+L−δ)の位置に達したら、制御手段8はアクチュエータ524を制御し、チャックテーブル36の実際の移動位置より遅れ距離(δ)(2.25mm)だけ移動方向上流側の位置(x+L−δ)でランダムアクセスメモリ(RAM)83に格納されている高さ位置(Z)マップに基づき、ランダムアクセスメモリ(RAM)83に格納されている図4に示す制御マップに従ってピエゾモータからなるアクチュエータ524に印加する電圧を制御する。(往路改質層形成工程)。そして、図10の(b)で示すように集光器52の照射位置がストリート101の他端(図10の(b)において右端)に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともに、チャックテーブル36の移動を停止する。この結果、半導体ウエーハ10の内部には、図10の(b)で示すように裏面10b(上面)から所定の深さ位置に裏面10b(上面)と平行に変質層110が形成される。
なお、改質層形成工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
レーザー光線の波長 :1045nm
繰り返し周波数 :100kHz
平均出力 :0.3μJ
集光スポット径 :φ1μm
加工送り速度 :450mm/秒
レーザー光線の波長 :1045nm
繰り返し周波数 :100kHz
平均出力 :0.3μJ
集光スポット径 :φ1μm
加工送り速度 :450mm/秒
上述した往路改質層形成工程を実施したならば、割り出し送り手段38を作動してチャックテーブル36をY軸方向にストリート101の間隔分移動して図11の(a)で示すようにストリート101の他端(図11の(a)において右端)を集光器52の直下より少なくとも遅れ距離(δ)(2.25mm)以上の間隔をもってチャックテーブル36の矢印X2で示す移動方向の上流側に位置付ける。従って、この位置は、高さ位置計測手段6によって計測したときにおけるX軸方向位置検出手段374によって検出されたxn(図9参照)の位置に、高さ位置計測手段6とレーザー光線照射手段5の集光器52とのX軸方向の間隔Lを加算した値に遅れ距離(δ)(2.25mm)を加算した位置(xn+L+δ)に相当する位置よりチャックテーブル36の矢印X2で示す移動方向の上流側の位置となる。
上述したようにストリート101の他端(図11の(a)において右端)である送り開始位置座標値(A1)を集光器52の直下より少なくとも遅れ距離(δ)(2.25mm)以上の間隔をもってチャックテーブル36の矢印X2で示す移動方向の上流側に位置付けたならば、レーザー光線照射手段5の集光器52から照射されるパルスレーザー光線の集光点Pを半導体ウエーハ10の基準高さ位置から所定の深さ位置に合わせる。次に、チャックテーブル36を矢印X2で示す方向に450mm/秒の加工送り速度で移動せしめる。そして、ストリート101の他端(図11の(a)において右端)が集光器52の直下に達したら、レーザー光線照射手段5を作動して集光器52からパルスレーザー光線を照射する。このようにしてチャックテーブル36を移動しつつパルスレーザー光線を照射する際に、X軸方向位置検出手段374からのX軸方向位置情報に基づいてチャックテーブル36が上記(xn+L+δ)の位置に達したら、制御手段8はアクチュエータ524を制御し、チャックテーブル36の実際の移動位置より遅れ距離(δ)(2.25mm)だけ移動方向上流側の位置(x+L+δ)でランダムアクセスメモリ(RAM)83に格納されている高さ位置(Z)マップに基づき、ランダムアクセスメモリ(RAM)83に格納されている図4に示す制御マップに従ってピエゾモータからなるアクチュエータ524に印加する電圧を制御する(復路改質層形成工程)。そして、図11の(b)で示すように集光器52の照射位置がストリート101の一端(図11の(b)において左端)に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともに、チャックテーブル36の移動を停止する。この結果、半導体ウエーハ10の内部には、図11の(b)で示すように裏面10b(上面)から所定の深さ位置に裏面10b(上面)と平行に変質層110が形成される。
以上のようにして、往路改質層形成工程および復路改質層形成工程を交互に実施することにより半導体ウエーハ10の内部に所定方向に延在する全てのストリート101に沿って変質層110を形成したならば、チャックテーブル36を90度回動せしめて、上記所定方向に対して直交する方向に延びる各ストリート101に沿って上記往路改質層形成工程および復路改質層形成工程を交互に実行する。このようにして、半導体ウエーハ10に形成された全てのストリート101に沿って上記往路改質層形成工程および復路改質層形成工程を実施することにより半導体ウエーハ10の内部にストリート101に沿って変質層110を形成したならば、半導体ウエーハ10を保持しているチャックテーブル36は、最初に半導体ウエーハ10を吸引保持した位置に戻され、ここで半導体ウエーハ10の吸引保持を解除する。そして、半導体ウエーハ10は、図示しない搬送手段によって分割工程に搬送される。
以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。上述した実施形態においてはチャックテーブル36に保持された半導体ウエーハ10に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内部に集光点を位置付けて照射し、上面と平行に変質層110を形成する例を示したが、本発明によるレーザー加工装置はチャックテーブル36に保持された半導体ウエーハ10にウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を上面付近に集光点を位置付けて照射し、上面と平行にレーザー加工溝を形成することもできる。
以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変更は可能である。上述した実施形態においては、集光器52と高さ位置計測手段6がX軸方向に間隔Lをもって配設されている例について説明したが、集光器52を通して検出光を照射するようにした高さ位置計測手段を用いることもできる。この場合、検出光を集光器52から照射されるレーザー光線の光軸より遅れ時間(例えば5ms)に相当する遅れ距離(例えば2.25mm)以上加工送り方向上流側に照射するように構成し、レーザー光線の光軸より遅れ時間(例えば5ms)に相当する遅れ距離(例えば2.25mm)以上先行して高さ位置データを検出する必要がある。このように構成することにより、被加工物の高さ位置を検出しつつレーザー加工を施すことができる。
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
374:X軸方向位置検出手段
38:割り出し送り手段
384:Y軸方向位置検出手段
4:レーザー光線照射ユニット
5:レーザー光線照射手段
51:パルスレーザー光線発振手段
52:集光器
522:集光レンズ
524:アクチュエータ
6:高さ位置計測手段
7:撮像手段
8:制御手段
10:半導体ウエーハ
F:環状のフレーム
T:保護テープ
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
374:X軸方向位置検出手段
38:割り出し送り手段
384:Y軸方向位置検出手段
4:レーザー光線照射ユニット
5:レーザー光線照射手段
51:パルスレーザー光線発振手段
52:集光器
522:集光レンズ
524:アクチュエータ
6:高さ位置計測手段
7:撮像手段
8:制御手段
10:半導体ウエーハ
F:環状のフレーム
T:保護テープ
Claims (1)
- 被加工物を保持する被加工物保持面を備えたチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物をレーザー加工するためのレーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と該レーザー光線発振手段によって発振されたレーザー光線を集光する集光レンズを備えた集光器とを有するレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段を加工送り方向(X軸方向)に相対的に移動せしめる加工送り手段と、該加工送り手段による該チャックテーブル移動位置を検出するX軸方向位置検出手段と、該チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を計測する高さ位置計測手段と、該集光器によるレーザー光線の集光点位置を変位せしめる集光点位置調整手段と、該高さ位置計測手段からの計測信号を入力し該集光点位置調整手段、該レーザー光線照射手段、該加工送り手段を制御する制御手段と、を具備し、
該制御手段は、該加工送り手段および該高さ位置計測手段を作動し該X軸方向位置検出手段からのX軸方向位置情報に基づいて該チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を計測して高さ位置情報を作成し、
該加工送り手段を作動して被加工物を保持した該チャックテーブルを移動しつつ該レーザー光線照射手段を作動して被加工物にレーザー加工を施す際には、予め設定された該集光点位置調整手段の作動遅れ時間と該チャックテーブルの移動速度に対応した遅れ距離を求め、該X軸方向位置検出手段からのX軸方向位置情報に基づいて該チャックテーブルの実際の移動位置より該遅れ距離だけ移動方向上流側の位置で、該高さ位置情報の高さ位置に対応する制御信号を該集光点位置調整手段に出力する、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011158958A JP2013022614A (ja) | 2011-07-20 | 2011-07-20 | レーザー加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011158958A JP2013022614A (ja) | 2011-07-20 | 2011-07-20 | レーザー加工装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013022614A true JP2013022614A (ja) | 2013-02-04 |
Family
ID=47781549
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011158958A Pending JP2013022614A (ja) | 2011-07-20 | 2011-07-20 | レーザー加工装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013022614A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014233731A (ja) * | 2013-05-31 | 2014-12-15 | 株式会社ディスコ | レーザー加工装置 |
CN112247342A (zh) * | 2020-09-29 | 2021-01-22 | 北京卓镭激光技术有限公司 | 一种开关光可编辑激光加工系统和方法 |
-
2011
- 2011-07-20 JP JP2011158958A patent/JP2013022614A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014233731A (ja) * | 2013-05-31 | 2014-12-15 | 株式会社ディスコ | レーザー加工装置 |
CN112247342A (zh) * | 2020-09-29 | 2021-01-22 | 北京卓镭激光技术有限公司 | 一种开关光可编辑激光加工系统和方法 |
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