JP2014014848A - レーザー加工方法 - Google Patents

レーザー加工方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2014014848A
JP2014014848A JP2012154803A JP2012154803A JP2014014848A JP 2014014848 A JP2014014848 A JP 2014014848A JP 2012154803 A JP2012154803 A JP 2012154803A JP 2012154803 A JP2012154803 A JP 2012154803A JP 2014014848 A JP2014014848 A JP 2014014848A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser beam
pulse
wavelength
pulse width
workpiece
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.)
Granted
Application number
JP2012154803A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6000700B2 (ja
Inventor
Yoji Morikazu
洋司 森數
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Disco Corp
Original Assignee
Disco Abrasive Systems Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Disco Abrasive Systems Ltd filed Critical Disco Abrasive Systems Ltd
Priority to JP2012154803A priority Critical patent/JP6000700B2/ja
Priority to TW102118037A priority patent/TWI584900B/zh
Priority to CN201310276618.6A priority patent/CN103537804B/zh
Priority to KR1020130078305A priority patent/KR102084266B1/ko
Priority to DE102013213308.1A priority patent/DE102013213308A1/de
Priority to US13/937,924 priority patent/US9289851B2/en
Publication of JP2014014848A publication Critical patent/JP2014014848A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6000700B2 publication Critical patent/JP6000700B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • B23K26/0624Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses using ultrashort pulses, i.e. pulses of 1ns or less
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • B23K26/042Automatically aligning the laser beam
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/067Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing
    • B23K26/0673Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing into independently operating sub-beams, e.g. beam multiplexing to provide laser beams for several stations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0853Devices involving movement of the workpiece in at least in two axial directions, e.g. in a plane
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B23K26/359Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment by providing a line or line pattern, e.g. a dotted break initiation line
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/362Laser etching
    • B23K26/364Laser etching for making a groove or trench, e.g. for scribing a break initiation groove
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Dicing (AREA)

Abstract

【課題】パルスレーザー光線の繰り返し周波数を20kHz以上に設定してもクラックが発生しないとともに、被加工物を形成する材料の吸収端より長い波長のパルスレーザー光線であっても加工効率を向上できるレーザー加工方法を提供する。
【解決手段】繰り返し周波数が20kHz以上のパルスレーザー光線を被加工物に照射してレーザー加工を施すレーザー加工方法であって、被加工物の吸収端と同一の波長のパルスレーザー光線を照射する場合はパルス幅が10ps以下に設定され、被加工物の吸収端の9/10の波長のパルスレーザー光線を照射する場合はパルス幅が100ps以下に設定され、波長を縦軸にパルス幅を横軸とした場合、各波長におけるパルス幅の限界点を曲線で結んだ下側の領域のパルスレーザー光線を照射してレーザー加工を施す。
【選択図】図7

Description

本発明は、被加工物にパルスレーザー光線を照射してレーザー加工を施すレーザー加工方法に関する。
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状であるシリコン基板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デバイスを製造している。また、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、リチウムナイオベート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。
近年、半導体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(例えば532nm、355nm、266nm)のパルスレーザー光線を照射してアブレーション加工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破断する方法が提案されている。(例えば、特許文献1参照。)
特開2005−353935号公報
パルスレーザー光線を照射してアブレーション加工することによりレーザー加工溝を形成する際に、パルスレーザー光線の繰り返し周波数を高めることにより生産性を高めることができる。しかるに、パルスレーザー光線の繰り返し周波数を20kHz以上に設定すると、熱の蓄積によってクラックが発生してデバイスの品質を低下させるという問題がある。
また、アブレーション加工を行うには、被加工物に対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を用いることが加工効率を向上させる上で望ましく、吸収端近傍より短い波長のパルスレーザー光線を用いることがより望ましい。しかるに、サファイアのように吸収端が155nmと短い吸収端を有する材料で被加工物が形成されている場合には、吸収端近傍より短い波長のパルスレーザー光線を用いることは困難であるという問題がある。
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、パルスレーザー光線の繰り返し周波数を20kHz以上に設定してもクラックが発生しないとともに、被加工物を形成する材料の吸収端より長い波長のパルスレーザー光線であっても加工効率を向上させることができるレーザー加工方法を提供することにある。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、繰り返し周波数が20kHz以上のパルスレーザー光線を被加工物に照射してレーザー加工を施すレーザー加工方法であって、
被加工物の吸収端と同一の波長のパルスレーザー光線を照射する場合は、パルスレーザー光線のパルス幅が10ps以下に設定され、
被加工物の吸収端の9/10の波長のパルスレーザー光線を照射する場合は、パルスレーザー光線のパルス幅が100ps以下に設定され、
被加工物の吸収端の8/10の波長のパルスレーザー光線を照射する場合は、パルスレーザー光線のパルス幅が1ns以下に設定され、
被加工物の吸収端の7/10の波長のパルスレーザー光線を照射する場合は、パルスレーザー光線のパルス幅が10ns以下に設定され、
被加工物の吸収端の6/10の波長のパルスレーザー光線を照射する場合は、パルスレーザー光線のパルス幅が100ns以下に設定され、
被加工物の吸収端の2倍の波長のパルスレーザー光線を照射する場合は、パルスレーザー光線のパルス幅が100fs以下に設定され、
被加工物の吸収端の4倍の波長のパルスレーザー光線を照射する場合は、パルスレーザー光線のパルス幅が10fs以下に設定され、
パルスレーザー光線の波長を縦軸にパルス幅を横軸とした場合、該各波長におけるパルス幅の限界点を曲線で結んだ下側の領域のパルスレーザー光線を照射してレーザー加工を施す、
ことを特徴とするレーザー加工方法が提供される。
本発明によるレーザー加工方法においては、繰り返し周波数が20kHz以上のパルスレーザー光線を照射して被加工物にアブレーション加工を施しても、クラックが発生しない波長とパルス幅との条件、および加工効率が高い条件を被加工物の材料の吸収端を基準にして波長とパルス幅との条件を実験によって求めて設定したので、繰り返し周波数を20kHz以上に設定しても熱の蓄積によってクラックが発生することはないとともに、吸収端より長い波長のパルスレーザー光線を使用して加工効率を向上させることができる。従って、パルスレーザー光線の繰り返し周波数を20kHz以上に設定して生産性を高めることができるとともに、サファイアのように吸収端が短い波長の材料の場合でも、吸収端より長い波長のパルスレーザー光線を使用して加工効率を向上させることができる。
本発明による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。 図1に示すレーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段の構成を簡略に示すブロック図。 図1に示すレーザー加工装置に装備される制御手段のブロック構成図。 本発明によるレーザー加工方法によって加工される被加工物としてのウエーハの斜視図。 図4に示すウエーハを環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着した状態を示す斜視図。 本発明によるレーザー加工方法におけるレーザー加工溝形成工程の説明図。 サファイア(Al2O3)、リチウムタンタレート(LT)、炭化珪素(SiC)、シリコン(Si)基板に照射するパルスレーザー光線の波長とパルス幅との関係を示すグラフ。
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。
図1には、本発明による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X軸方向と直交する矢印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で示す集光点位置調整方向(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。
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。
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、第一の滑動ブロック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。
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Y軸方向に移動せしめられる。
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Y軸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、一方の側面にZ軸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Y軸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、Z軸方向に移動可能に支持される。
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Z軸方向に移動させるための集光点位置調整手段53を具備している。集光点位置調整手段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およびレーザー光線照射手段52を案内レール423、423に沿って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。
上記レーザー光線照射手段52について、図1および図2を参照して説明する。
図示のレーザー光線照射手段52は、上記ユニットホルダ51に固定され実質上水平に延出する円筒形状のケーシング521と、該ケーシング521内に配設されたパルスレーザー光線発振手段522と、該パルスレーザー光線発振手段522によって発振されたパルスレーザー光線LBの出力を調整する出力調整手段523と、該出力調整手段523によって出力が調整されたパルスレーザー光線LBを集光してチャックテーブル36に保持された被加工物Wに照射する集光器524を具備している。
上記パルスレーザー光線発振手段522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522aと、パルスレーザー光線発振器522aが発振するパルスレーザー光線の波長を調整する波長調整手段522bと、パルスレーザー光線発振器522a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繰り返し周波数設定手段522cと、パルスレーザー光線発振器522aが発振するパルスレーザー光線のパルス幅を調整するパルス幅調整手段522dとから構成されている。上記出力調整手段523は、パルスレーザー光線発振手段522から発振されたパルスレーザー光線LBの出力を所定の出力に調整する。これらパルスレーザー光線発振手段522のパルスレーザー光線発振器522aと波長調整手段522bと繰り返し周波数設定手段522cとパルス幅調整手段522dおよび出力調整手段523は、後述する制御手段によって制御される。
上記集光器524は、パルスレーザー光線発振手段522から発振され出力調整手段523によって出力が調整されたパルスレーザー光線LBをチャックテーブル36の保持面に向けて方向変換する方向変換ミラー524aと、該方向変換ミラー524aによって方向変換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Wに照射する集光レンズ524bを具備している。このように構成された集光器524は、図1に示すようにケーシング521の先端に装着される。
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6が配設されている。この撮像手段6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後述する制御手段に送る。
図示のレーザー加工装置1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、上記撮像手段6や入力手段80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、パルスレーザー光線発振手段522のパルスレーザー光線発振器522a、波長調整手段522b、繰り返し周波数設定手段522c、パルス幅調整手段522d、出力調整手段523等に制御信号を出力する。
図示のレーザー加工装置1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4には、本発明によるレーザー加工方法に従って加工される被加工物としてのウエーハの斜視図が示されている。図4に示すウエーハ10は、例えば厚みが100μmの基板の表面10aに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デバイス102が形成されている。以下、上述したレーザー加工装置1を用いてウエーハ10にストリート101に沿ってレーザー加工溝を形成するレーザー加工方法について説明する。
先ず、ウエーハ10の裏面10bを環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に貼着するウエーハ支持工程を実施する。即ち、図5の(a)および(b)に示すように、環状のフレームFの内側開口部を覆うように外周部が装着されたダイシングテープTの表面に上記ウエーハ10の裏面10bを貼着する。
上述したウエーハ支持工程を実施したならば、図1に示すレーザー加工装置のチャックテーブル36上にウエーハ10のダイシングテープ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、ダイシングテープTを介してウエーハ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に保持されたウエーハ10は、表面10aが上側となる。なお、ダイシングテープTが装着されている環状のフレームFは、チャックテーブル36に配設されたクランプ362によって固定される。
上述したようにウエーハ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6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6の直下に位置付けられると、撮像手段6および図示しない制御手段によってウエーハ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6および制御手段8は、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52の集光器524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、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。
以上のようにしてチャックテーブル36上に保持されたウエーハ10に形成されているストリート101を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、図6の(a)で示すようにチャックテーブル36をレーザー光線照射手段52の集光器524が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート101の一端(図6の(a)において左端)を集光器524の直下に位置付ける。そして、集光器524を通して照射されるパルスレーザー光線の集光点Pをウエーハ10の表面10a(上面)付近に位置付ける。
次に、レーザー光線照射手段52を作動し集光器524を通してパルスレーザー光線を照射するとともに、チャックテーブル36を図6の(a)において矢印X1で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。なお、レーザー光線照射手段52のパルスレーザー光線発振手段522から発振するパルスレーザー光線LBの繰り返し周波数、波長、パルス幅は、ウエーハ10を構成する材料に従って後述するように設定され、出力とともに入力手段80から入力されている。従って、制御手段は、入力手段80から入力された指示に従ってパルスレーザー光線発振手段522のパルスレーザー光線発振器522a、波長調整手段522b、繰り返し周波数設定手段522c、パルス幅調整手段522dおよび出力調整手段523を制御する。そして、図6の(b)で示すようにレーザー光線照射手段52の集光器524の照射位置がストリート101の他端(図6の(b)において右端)の位置に達したら、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(レーザー加工溝形成工程)。この結果、ウエーハ10には図6の(b)および(c)に示すようにストリート101に沿ってレーザー加工溝110が形成される。
以上のようにして、ウエーハ10の所定方向に延在する全てのストリート101に沿って上記レーザー加工溝形成工程を実施したならば、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形成された各ストリート101に沿って上記レーザー加工溝形成工程を実施する。
ここで、上記レーザー加工溝形成工程において照射するパルスレーザー光線について説明する。
本発明者は、被加工物の材料としてのサファイア(Al2O3)、リチウムタンタレート(LT)、炭化珪素(SiC)、シリコン(Si)について、照射するパルスレーザー光線の波長とパルス幅との関係を実験によって調べた。本発明者による実験では繰り返し周波数を20kHzに設定し、被加工物の材料の吸収端の波長(サファイア(Al2O3):155nm、リチウムタンタレート(LT):246nm、炭化珪素(SiC):433nm、シリコン(Si):1033nm)を有するパルスレーザー光線を照射すると、パルス幅が10ps以下ではクラックが発生しないことが判った。また、パルス幅が10ps以下では繰り返し周波数を50kHzに設定してもクラックが発生しないことが判った。この知見に基づいて、以下の手順で実験を行った。
(1)繰り返し周波数を50kHz、パルス幅を10nsに設定し、被加工物の材料の吸収端(サファイア(Al2O3):155nm、リチウムタンタレート(LT):246nm、炭化珪素(SiC):433nm、シリコン(Si):1033nm)に近い波長のパルスレーザー光線を照射してアブレーション加工が生ずる出力を求めた。
(2)クラックの発生を検出しながらパルス幅を1ns、100ps、10ps、1ps、100fs、10fs、1fsと変化させてクラックが発生しなくなるパルス幅を求めた。
(3)クラックが発生しなくなるパルス幅(10ps)に設定し、パルスレーザー光線の波長を9/10、8/10、7/10、6/10と変化させてパルス幅を100ps、1ns、10ns、100nsと変化させてクラックが発生しない限界点を求めた。
(4)クラックが発生しなくなるパルス幅(10ps)に設定し、パルスレーザー光線の波長を2倍、4倍、8倍と変化させてパルス幅を1ps、100fs、10fs、1fsと変化させてアブレーション加工が生じるとともにクラックが発生しない限界点を求めた。
上述した実験により求めたサファイア(Al2O3)、リチウムタンタレート(LT)、炭化珪素(SiC)、シリコン(Si)について各波長におけるパルス幅の限界点を曲線で結んだグラフを図7に示す。図7において、縦軸はパルスレーザー光線の波長、横軸はパルスレーザー光線のパルス幅を示している。図7に示すグラフから、被加工物の材料の種類に関係なくパルスレーザー光線の波長とパルス幅との間に一定の関係があることが判った。即ち、図7に示す各被加工物において各波長におけるパルス幅の限界点を曲線で結んだ下側の領域のパルスレーザー光線を照射することにより、繰り返し周波数を20kHz以上に設定しても熱の蓄積によってクラックが発生することはないとともに、各被加工物の吸収端より長い波長のパルスレーザー光線を使用して加工効率を向上させることができる。従って、パルスレーザー光線の繰り返し周波数を20kHz以上に設定して生産性を高めることができるとともに、サファイアのように吸収端が短い波長の材料の場合でも、吸収端より長い波長のパルスレーザー光線を使用して加工効率を向上させることができる。
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
522:パルスレーザー光線発振手段
523:出力調整手段
524:集光器
6:撮像手段
8:制御手段
10:ウエーハ
F:環状のフレーム
T:ダイシングテープ

Claims (1)

  1. 繰り返し周波数が20kHz以上のパルスレーザー光線を被加工物に照射してレーザー加工を施すレーザー加工方法であって、
    被加工物の吸収端と同一の波長のパルスレーザー光線を照射する場合は、パルスレーザー光線のパルス幅が10ps以下に設定され、
    被加工物の吸収端の9/10の波長のパルスレーザー光線を照射する場合は、パルスレーザー光線のパルス幅が100ps以下に設定され、
    被加工物の吸収端の8/10の波長のパルスレーザー光線を照射する場合は、パルスレーザー光線のパルス幅が1ns以下に設定され、
    被加工物の吸収端の7/10の波長のパルスレーザー光線を照射する場合は、パルスレーザー光線のパルス幅が10ns以下に設定され、
    被加工物の吸収端の6/10の波長のパルスレーザー光線を照射する場合は、パルスレーザー光線のパルス幅が100ns以下に設定され、
    被加工物の吸収端の2倍の波長のパルスレーザー光線を照射する場合は、パルスレーザー光線のパルス幅が100fs以下に設定され、
    被加工物の吸収端の4倍の波長のパルスレーザー光線を照射する場合は、パルスレーザー光線のパルス幅が10fs以下に設定され、
    パルスレーザー光線の波長を縦軸にパルス幅を横軸とした場合、該各波長におけるパルス幅の限界点を曲線で結んだ下側の領域のパルスレーザー光線を照射してレーザー加工を施す、
    ことを特徴とするレーザー加工方法。
JP2012154803A 2012-07-10 2012-07-10 レーザー加工方法 Active JP6000700B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012154803A JP6000700B2 (ja) 2012-07-10 2012-07-10 レーザー加工方法
TW102118037A TWI584900B (zh) 2012-07-10 2013-05-22 Laser processing method
CN201310276618.6A CN103537804B (zh) 2012-07-10 2013-07-03 激光加工方法
KR1020130078305A KR102084266B1 (ko) 2012-07-10 2013-07-04 레이저 가공 방법
DE102013213308.1A DE102013213308A1 (de) 2012-07-10 2013-07-08 Laserbearbeitungsverfahren
US13/937,924 US9289851B2 (en) 2012-07-10 2013-07-09 Laser processing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012154803A JP6000700B2 (ja) 2012-07-10 2012-07-10 レーザー加工方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014014848A true JP2014014848A (ja) 2014-01-30
JP6000700B2 JP6000700B2 (ja) 2016-10-05

Family

ID=49781672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012154803A Active JP6000700B2 (ja) 2012-07-10 2012-07-10 レーザー加工方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9289851B2 (ja)
JP (1) JP6000700B2 (ja)
KR (1) KR102084266B1 (ja)
CN (1) CN103537804B (ja)
DE (1) DE102013213308A1 (ja)
TW (1) TWI584900B (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6233001B2 (ja) * 2013-12-20 2017-11-22 ソニー株式会社 造形装置および造形物の製造方法
JP6599098B2 (ja) * 2014-12-12 2019-10-30 株式会社ディスコ レーザー加工装置
JP6585394B2 (ja) * 2015-06-18 2019-10-02 株式会社ディスコ レーザー加工装置およびビアホールの形成方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007079161A (ja) * 2005-09-14 2007-03-29 Toyota Motor Corp 超短パルスレーザー加工用光学系、材料微細加工方法、及び微細加工装置
JP2007237210A (ja) * 2006-03-07 2007-09-20 Aisin Seiki Co Ltd レーザ加工法及び装置
JP2007532319A (ja) * 2004-04-14 2007-11-15 エレクトロ サイエンティフィック インダストリーズ インコーポレーテッド 均一基板および不均一基板にスルーホールを穿孔する方法
JP2007324326A (ja) * 2006-05-31 2007-12-13 Aisin Seiki Co Ltd 発光ダイオードチップ及びウェハ分割加工方法
JP2008004694A (ja) * 2006-06-21 2008-01-10 Sony Corp 表面改質方法
JP2008227276A (ja) * 2007-03-14 2008-09-25 Disco Abrasive Syst Ltd ウエーハの分割方法
JP2009538231A (ja) * 2006-05-25 2009-11-05 エレクトロ サイエンティフィック インダストリーズ インコーポレーテッド 超短レーザパルスによるウェハスクライビング
WO2010037346A1 (en) * 2008-10-05 2010-04-08 Changzhou Lasfocus Laser Equipment Co., Ltd. Methods and systems of manufacturing photovoltaic devices
US20100147811A1 (en) * 2008-12-11 2010-06-17 Sobey Mark S Apparatus for laser scribing of dielectric-coated semiconductor wafers
WO2010111632A2 (en) * 2009-03-27 2010-09-30 Electro Scientific Industries, Inc. Method for laser singulation of chip scale packages on glass substrates
JP2010260108A (ja) * 2010-07-15 2010-11-18 Laser System:Kk レーザ加工装置
JP2012074482A (ja) * 2010-09-28 2012-04-12 Sekisui Chem Co Ltd スルーホール電極の形成方法及び電子部品

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6384789A (ja) * 1986-09-26 1988-04-15 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 光加工方法
US5656186A (en) * 1994-04-08 1997-08-12 The Regents Of The University Of Michigan Method for controlling configuration of laser induced breakdown and ablation
US5759428A (en) * 1996-03-15 1998-06-02 International Business Machines Corporation Method of laser cutting a metal line on an MR head
US5998759A (en) * 1996-12-24 1999-12-07 General Scanning, Inc. Laser processing
US6333485B1 (en) * 1998-12-11 2001-12-25 International Business Machines Corporation Method for minimizing sample damage during the ablation of material using a focused ultrashort pulsed beam
US6376797B1 (en) * 2000-07-26 2002-04-23 Ase Americas, Inc. Laser cutting of semiconductor materials
US6531679B2 (en) * 2000-09-29 2003-03-11 Siemens Aktiengesellschaft Method for the laser machining of organic materials
JP4890746B2 (ja) 2004-06-14 2012-03-07 株式会社ディスコ ウエーハの加工方法
US7528342B2 (en) * 2005-02-03 2009-05-05 Laserfacturing, Inc. Method and apparatus for via drilling and selective material removal using an ultrafast pulse laser
JP4907984B2 (ja) * 2005-12-27 2012-04-04 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及び半導体チップ
JP4964554B2 (ja) * 2006-10-03 2012-07-04 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法
JP5449665B2 (ja) * 2007-10-30 2014-03-19 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法
JP5340806B2 (ja) * 2009-05-21 2013-11-13 株式会社ディスコ 半導体ウエーハのレーザ加工方法
US20110287607A1 (en) * 2010-04-02 2011-11-24 Electro Scientific Industries, Inc. Method and apparatus for improved wafer singulation

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007532319A (ja) * 2004-04-14 2007-11-15 エレクトロ サイエンティフィック インダストリーズ インコーポレーテッド 均一基板および不均一基板にスルーホールを穿孔する方法
JP2007079161A (ja) * 2005-09-14 2007-03-29 Toyota Motor Corp 超短パルスレーザー加工用光学系、材料微細加工方法、及び微細加工装置
JP2007237210A (ja) * 2006-03-07 2007-09-20 Aisin Seiki Co Ltd レーザ加工法及び装置
JP2009538231A (ja) * 2006-05-25 2009-11-05 エレクトロ サイエンティフィック インダストリーズ インコーポレーテッド 超短レーザパルスによるウェハスクライビング
JP2007324326A (ja) * 2006-05-31 2007-12-13 Aisin Seiki Co Ltd 発光ダイオードチップ及びウェハ分割加工方法
JP2008004694A (ja) * 2006-06-21 2008-01-10 Sony Corp 表面改質方法
JP2008227276A (ja) * 2007-03-14 2008-09-25 Disco Abrasive Syst Ltd ウエーハの分割方法
WO2010037346A1 (en) * 2008-10-05 2010-04-08 Changzhou Lasfocus Laser Equipment Co., Ltd. Methods and systems of manufacturing photovoltaic devices
US20100147811A1 (en) * 2008-12-11 2010-06-17 Sobey Mark S Apparatus for laser scribing of dielectric-coated semiconductor wafers
WO2010111632A2 (en) * 2009-03-27 2010-09-30 Electro Scientific Industries, Inc. Method for laser singulation of chip scale packages on glass substrates
JP2012522384A (ja) * 2009-03-27 2012-09-20 エレクトロ サイエンティフィック インダストリーズ インコーポレーテッド ガラス基板上のチップスケールパッケージのレーザ個別化のための方法
JP2010260108A (ja) * 2010-07-15 2010-11-18 Laser System:Kk レーザ加工装置
JP2012074482A (ja) * 2010-09-28 2012-04-12 Sekisui Chem Co Ltd スルーホール電極の形成方法及び電子部品

Also Published As

Publication number Publication date
CN103537804B (zh) 2017-05-03
KR102084266B1 (ko) 2020-03-03
US20140014631A1 (en) 2014-01-16
CN103537804A (zh) 2014-01-29
US9289851B2 (en) 2016-03-22
KR20140008500A (ko) 2014-01-21
TW201404510A (zh) 2014-02-01
DE102013213308A1 (de) 2014-01-16
JP6000700B2 (ja) 2016-10-05
TWI584900B (zh) 2017-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6062315B2 (ja) ウエーハの加工方法
JP5912287B2 (ja) レーザー加工方法およびレーザー加工装置
KR20190087367A (ko) 레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치
JP2014104484A (ja) レーザー加工装置
JP4977412B2 (ja) レーザー加工装置
JP2012096274A (ja) レーザー加工装置
JP4555092B2 (ja) レーザー加工装置
JP2016198788A (ja) レーザー加工装置
JP5908705B2 (ja) レーザー加工装置
JP2004160483A (ja) レーザー加工方法およびレーザー加工装置
JP6246561B2 (ja) レーザー加工方法およびレーザー加工装置
JP4917361B2 (ja) ビアホールの加工方法
JP2011161491A (ja) レーザー加工装置
US20150283650A1 (en) Laser processing apparatus
JP2016107330A (ja) レーザー加工装置およびウエーハの加工方法
JP2005169407A (ja) レーザー加工された変質層の確認方法
JP6113477B2 (ja) ウエーハのレーザー加工方法およびレーザー加工装置
JP2006289388A (ja) レーザー加工装置
JP6482184B2 (ja) レーザー加工装置
JP2013237097A (ja) 改質層形成方法
JP6000700B2 (ja) レーザー加工方法
JP2007190587A (ja) レーザー加工装置
JP6068074B2 (ja) ゲッタリング層形成方法
JP2008110383A (ja) レーザー加工装置
JP5947056B2 (ja) レーザー加工方法およびレーザー加工装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150616

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160510

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160517

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160711

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: 20160809

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160831

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6000700

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

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