JP2014099521A - レーザー加工方法及びレーザー加工装置 - Google Patents

レーザー加工方法及びレーザー加工装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2014099521A
JP2014099521A JP2012250843A JP2012250843A JP2014099521A JP 2014099521 A JP2014099521 A JP 2014099521A JP 2012250843 A JP2012250843 A JP 2012250843A JP 2012250843 A JP2012250843 A JP 2012250843A JP 2014099521 A JP2014099521 A JP 2014099521A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
height
processing
detecting
condensing
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.)
Pending
Application number
JP2012250843A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigefumi Okada
繁史 岡田
Original Assignee
Disco Abrasive Syst Ltd
株式会社ディスコ
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 Syst Ltd, 株式会社ディスコ filed Critical Disco Abrasive Syst Ltd
Priority to JP2012250843A priority Critical patent/JP2014099521A/ja
Publication of JP2014099521A publication Critical patent/JP2014099521A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

【課題】被加工物によらずに一定の高さ位置にレーザー加工を施すことのできるレーザー加工方法及び装置を提供する。
【解決手段】板状物11の第2面11bの高さ位置及び第1面11aの高さ位置を検出する高さ位置検出ステップと、第1面11aの高さ位置から所定の高さを加算して集光点位置を求める集光点位置算出ステップと、第2面11bの高さ位置から集光点位置算出ステップで算出された集光点位置を減じた値をレーザービーム照射深さとして算出するレーザービーム照射深さ算出ステップと、第2面11bの高さ位置をH2、レーザービーム照射深さをd、集光点P1の第2面11bからの距離を1、集光点P2の第2面11bからの距離をnとしたとき、H2−(d/n)の位置にレーザービームの集光点を位置付けて第2面11b側からレーザービームを照射し、板状物の第1面11aから所定の高さ位置にレーザー加工を施すレーザー加工ステップとを備えた。
【選択図】図9

Description

本発明は、ウエーハ等の被加工物の内部にレーザー加工を施すレーザー加工方法及びレーザー加工装置に関する。

IC、LSI等のデバイスが加工予定ライン(分割予定ライン)によって区画され表面に形成されたシリコンウエーハ等の半導体ウエーハは、加工装置によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。

ウエーハの分割には、ダイサーと呼ばれる切削装置を用いたダイシング方法が広く採用されている。ダイシング方法では、ダイアモンド等の砥粒を金属や樹脂で固めて厚さ30μm程度とした切削ブレードを、30000rpm程度の高速で回転させつつウエーハへと切り込ませることでウエーハを切削し、個々のデバイスチップへと分割する。

一方、近年では、ウエーハに対して透過性を有する波長(例えば1064nm)のレーザービームの集光点を加工予定ラインに対応するウエーハの内部に位置付けて、レーザービームを加工予定ラインに沿って照射してウエーハ内部に改質層を形成し、その後分割装置によりウエーハに外力を付与してウエーハを改質層を分割起点として個々のデバイスチップに分割する方法が提案されている(例えば、特開2005−86161号公報参照)。

レーザービームを用いる加工方法は、ダイサーによるダイシング方法に比べて加工速度を早くすることができるとともに、サファイアやSiC等の硬度の高い素材からなるウエーハであっても比較的容易に加工することができる。

従来は、シリコンウエーハ等の被加工物に対してレーザー加工を施す場合、被加工物上面(レーザービーム入射面)を基準にレーザービームの集光点位置を調整し、被加工物にレーザービームを照射している(例えば、特開2005−129851号公報参照)。

特開2005−86161号公報 特開2005−129851号公報 特開2010−68009号公報

しかし、被加工物によっては、面内で厚みばらつきを有しているものもあり、このような被加工物では、被加工物のレーザービーム入射面から一定距離離れた位置に集光点を位置付けレーザービームを照射すると、被加工物内部の一定の高さ位置にレーザー加工を施せないという問題が生じる。

特に、特開2010−68009号公報に開示されたような半導体チップの製造方法では、被加工物の表面から所定距離離れた被加工物内部に改質層を形成することが重要であり、改質層の形成位置がばらつくと、十分にクラックが表面側に伸長せずに分割されない領域が発生したり、形成したチップに改質層が残存してチップの抗折強度を低下させてしまうという恐れがある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被加工物によらずに一定の高さ位置にレーザー加工を施すことのできるレーザー加工方法及びレーザー加工装置を提供することである。

請求項1記載の発明によると、レーザービームを集光する集光手段を備えたレーザー加工装置を用いて、第1面と該第1面の背面の第2面とを有する板状物の内部にレーザー加工を施すレーザー加工方法であって、板状物の該第1面側に保護部材を配設する保護部材配設ステップと、該保護部材配設ステップを実施した後、板状物の該保護部材側をチャックテーブルで保持する保持ステップと、該チャックテーブルに保持された板状物の該第2面の高さ位置を検出する第2面高さ位置検出ステップと、該チャックテーブルに保持された板状物の該第1面の高さ位置を検出する第1面高さ位置検出ステップと、該第1面の高さ位置から所定の高さを加算してレーザー加工すべき集光点位置を求める集光点位置算出ステップと、該第2面の高さ位置から該集光点位置算出ステップで算出された該集光点位置を減じた値をレーザービーム照射深さとして算出するレーザービーム照射深さ算出ステップと、該第2面の高さ位置をH2、該レーザービーム照射深さをd、該集光手段の開口数に基づく集光点の該第2面からの距離を1、被加工物の屈折率に基づく集光点の該第2面からの距離をnとしたとき、H2−(d/n)の位置に該レーザービームの集光点を位置付けて該第2面側からレーザービームを板状物に照射し、板状物の該第1面から該所定の高さ位置にレーザー加工を施すレーザー加工ステップと、を備えたレーザー加工方法が提供される。

好ましくは、前記板状物は複数の加工予定ラインを有しており、一の加工予定ラインに対して前記第2面高さ位置検出ステップと前記第1面高さ位置検出ステップとを実施した後、又は該第2面高さ位置検出ステップと該第1面高さ位置検出ステップとを実施しつつ、該一の加工予定ラインに対して前記レーザー加工ステップを実施することを全加工予定ラインにおいて繰り返す。

請求項3記載の発明によると、レーザー加工装置であって、レーザービームを発振するレーザービーム発振手段と、該レーザービーム発振手段で発振されたレーザービームを集光する集光手段とを有するレーザービーム照射手段と、板状物を保持するチャックテーブルと、該集光手段で集光されるレーザービームの集光点位置を変位させる集光点位置調整手段と、該チャックテーブルに保持された板状物の上面高さ位置を検出する上面高さ位置検出手段と、該チャックテーブルに保持された板状物の下面高さ位置を検出する下面高さ位置検出手段と、該上面高さ位置検出手段で検出された板状物の上面高さ位置と該下面高さ位置検出手段で検出された板状物の下面高さ位置とに基づいて該集光点位置調整手段を調整する制御手段と、を具備したことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。

本発明のレーザー加工方法によると、板状物の上面高さ位置と下面高さ位置を検出し、検出した上面高さ位置と下面高さ位置とを元にレーザービームの集光点を位置付けるため、被加工物内部の一定の高さ位置にレーザー加工を施すことができる。

レーザー加工装置の概略斜視図である。 位置計測兼レーザービーム照射ユニットのブロック図である。 図2に示す位置計測装置を構成する制御手段によって求められる分光干渉波形の一例を示す図である。 図2に示す位置計測装置を構成する制御手段によって求められる被加工物の表面までの光路長差と被加工物の裏面までの光路長差及び被加工物の厚みを示す光路長差を示す説明図である。 半導体ウエーハの表面側斜視図である。 半導体ウエーハの表面を外周部が環状フレームに装着された粘着テープに貼着する様子を示す分解斜視図である。 保持ステップを示す一部断面側面図である。 半導体ウエーハの第2面(上面)高さ位置検出ステップ及び第1面(下面)高さ位置検出ステップを説明する一部断面側面図である。 レーザービームの集光点の設定方法を説明する拡大模式図である。 レーザー加工ステップを示す一部断面側面図である。 本発明により形成される改質層及び該改質層から半導体ウエーハの表面側に伸長するクラックを説明する模式図である。 裏面研削且つ分割ステップを示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図1を参照すると、本発明のレーザー加工方法により分割起点となる改質層を形成するのに適したレーザー加工装置2の概略斜視図が示されている。

レーザー加工装置2は、静止基台4上にX軸方向に移動可能に搭載された第1スライドブロック6を含んでいる。第1スライドブロック6は、ボールねじ8及びパルスモータ10から構成される加工送り手段12により一対のガイドレール14に沿って加工送り方向、すなわちX軸方向に移動される。

第1スライドブロック6上には第2スライドブロック16がY軸方向に移動可能に搭載されている。すなわち、第2スライドブロック16はボールねじ18及びパルスモータ20から構成される割り出し送り手段22により一対のガイドレール24に沿って割り出し方向、すなわちY軸方向に移動される。

第2スライドブロック16上には円筒支持部材26を介してチャックテーブル28が回転可能に搭載されており、チャックテーブル28は加工送り手段12及び割り出し送り手段22によりX軸方向及びY軸方向に移動可能である。チャックテーブル28には、チャックテーブル28に吸引保持されたウエーハを支持する環状フレームをクランプするクランプ30が設けられている。

静止基台4にはコラム32が立設されており、このコラム32には位置計測兼レーザービーム照射ユニット34を収容するケーシング35が取り付けられている。ケーシング35の先端部にはレーザーヘッド36と、レーザーヘッド36とX軸方向に整列して加工すべき加工領域を検出する撮像ユニット38が配設されている。撮像ユニット38は、可視光によって半導体ウエーハ11の加工領域を撮像する通常のCCD等の撮像素子を含んでいる。

撮像ユニット38は更に、半導体ウエーハ11に赤外線を照射する赤外線照射手段と、赤外線照射手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、この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赤外線CCD等の赤外線撮像素子から構成される赤外線撮像手段を含んでおり、撮像した画像信号はコントローラ(制御手段)40に送信される。

コントローラ40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)42と、制御プログラム等を格納するリードオンリーメモリ(ROM)44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)46と、カウンタ48と、入力インターフェイス50と、出力インターフェイス52とを備えている。

56は案内レール14に沿って配設されたリニアスケール54と、第1スライドブロック6に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される加工送り量検出手段であり、加工送り量検出手段56の検出信号はコントローラ40の入力エンターフェイス50に入力される。

60はガイドレール24に沿って配設されたリニアスケール58と第2スライドブロック16に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される割り出し送り量検出手段であり、割り出し送り量検出手段60の検出信号はコントローラ40の入力インターフェイス50に入力される。

撮像手段38で撮像した画像信号もコントローラ40の入力インターフェイス50に入力される。一方、コントローラ40の出力インターフェイス52からはパルスモータ10、パルスモータ20、レーザービーム照射ユニット34等に制御信号が出力される。

次に図2を参照して、位置計測兼レーザービーム照射ユニット34の全体構成について説明する。位置計測兼レーザービーム照射ユニット34は、位置計測装置62と、レーザービーム照射手段96とを含んでいる。

位置計測装置62は、所定の波長領域を有する赤外光を発する赤外線発光源64と、赤外線発光源64からの赤外光を第1の経路68aに導くとともに第1の経路68aを逆行する反射光を第2の経路68bに導く第1の光分岐手段66と、第1の経路68aに導かれた赤外光をコリメートビームに変換するコリメートレンズ70と、コリメートレンズ70によってコリメートビームに変換された赤外光を第3の経路68cと第4の経路68dに分岐する第2の光分岐手段72とを備えている。位置計測装置62は、上面高さ位置検出手段として作用するとともに下面高さ位置検出手段として作用する。

赤外線発光源64としては、例えば赤外レーザーダイオード(LD)、赤外発光ダイオード(LED)等の光源を用いることができる。第1の光分岐手段66は、例えば偏波面保存光ファイバーカプラーから構成することができる。

第2の光分岐手段72は、ビームスプリッタ74と、方向変換ミラー76とによって構成されている。尚、本実施形態では、赤外線発光源64から第1の光分岐手段66までの経路及び第1の経路68aは、光ファイバーによって構成されている。

第3の経路68cには、ビームスプリッタ74によって第3の経路68cに分岐された赤外光をチャックテーブル28に保持された半導体ウエーハ11に導く対物レンズ82と、対物レンズ82とビームスプリッタ74との間に集光レンズ78が配設されている。

集光レンズ78は、ビームスプリッタ74により第3の経路68cに分岐されたコリメートビームを集光し対物レンズ82内に集光点を位置付けて、対物レンズ82からの赤外光を疑似コリメートビームに形成する。

このように対物レンズ82とビームスプリッタ74との間に集光レンズ78を配設して対物レンズ82からの赤外光を疑似コリメートビームに形成することにより、チャックテーブル28に保持された半導体ウエーハ11で反射した反射光が対物レンズ82、集光レンズ78、ビームスプリッタ74及びコリメートレンズ70を介して逆行する際に、第1の経路68aを構成する光ファイバーに反射光を光結合することができる。

対物レンズ82はレンズケース80内に装着されており、レンズケース80はボイスコイルモータ、リニアモータ等からなる集光点位置調整手段86により図2において上下方向、即ちチャックテーブル28の保持面に対して垂直な集光点位置調整方向に移動される。集光点位置調整手段86は制御手段(コントローラ)40によって制御される。

第4の経路68dには、第2の光分岐手段72によって第4の経路68dに導かれたコリメートビームを反射して第4の経路68dに反射光を逆行させる反射ミラー84が配設されている。反射ミラー84は、対物レンズ82のレンズケース80に装着されている。

一方、第2の経路68bには、コリメートレンズ88と、回析格子90と、集光レンズ92と、ラインイメージセンサ94が配設されている。コリメートレンズ88は、第1の経路68aを逆行し、第1の光分岐手段66で第2の経路68bに導かれた反射光をコリメートビームに変換する。

回析格子90は、コリメートレンズ88によってコリメートビームに変換された半導体ウエーハ11表面からの反射光及び反射ミラー84からの反射光の干渉を回析し、各波長に対応する回析信号を集光レンズ92を介してラインイメージセンサ94に入力する。ラインイメージセンサ94は、回析格子90によって回析した反射光の各波長における光強度を検出し、検出信号を制御手段40に送出する。

制御手段(コントローラ)40は、ラインイメージセンサ94による検出信号から分光干渉波形を求め、該分光干渉波形と理論上の波形関数とに基づいて波形解析を実行し、第3の経路68cにおけるチャックテーブル28に保持された半導体ウエーハ11までの光路長と、第4の経路68dにおける反射ミラー84までの光路長との光路長差を求め、該光路長差に基づいてチャックテーブル28の表面からチャックテーブル28に保持された半導体ウエーハ11の上面までの距離を求める。

即ち、制御手段40は、ラインイメージセンサ94からの検出信号に基づいて、図3に示すような分干渉波形を求める。図3において、横軸は反射光の波長を示し、縦軸は光強度を示している。

以下、制御手段40が図3に示した分光干渉波形と理論上の波形関数とに基づいて実行する波形解析の一例について説明する。第3の経路68cにおけるビームスプリッタ74からチャックテーブル28の表面に保持された半導体ウエーハ11までの光路長をL1とし、第4の経路68dにおけるビームスプリッタ74から反射ミラー84までの光路長をL2とし、光路長L2とL1との差を光路長差(d=L2−L1)とする。

一方、第3の経路68cにおけるビームスプリッタ74からチャックテーブル28の表面までの光路長L0と第4の経路におけるビームスプリッタ74から反射ミラー84までの光路長差(d0=L2−L0)は、本実施形態において、例えば200μmに設定されているものとする。

次いで、制御手段40は、分光干渉波形と理論上の波形関数とに基づいて波形解析を実行する。この波形解析は、例えばフーリエ変換式を用いて実行することができるが、本明細書では、特開2011−122894号公報に記載された内容を参考資料として取り込み、その詳細な説明を省略することにする。

半導体ウエーハ11は、図5に示すように、例えば厚さが725μmのシリコンウエーハからなっており、表面11aに複数の加工予定ライン(分割予定ライン)13が格子状に形成されているとともに、加工予定ライン13によって区画された各領域にデバイス15が形成されている。

本実施形態のレーザー加工方法を実施するのにあたり、好ましくは図6に示すように、半導体ウエーハ11の表面11aを外周部分が環状フレームFに貼着された粘着テープTに貼着し、半導体ウエーハ11の裏面11bを露出させる。従って半導体ウエーハの上面は半導体ウエーハの裏面となり、半導体ウエーハの下面が半導体ウエーハの表面となる。半導体ウエーハ11の表面11aに形成されたデバイス15を保護するために、他の保護部材を表面11a側に配設してもよい。

被加工物が半導体ウエーハ11のように赤外光が透過する場合には、半導体ウエーハ11に照射された赤外光は半導体ウエーハ11の上面(第2面)11bで反射する反射光と、半導体ウエーハ11の下面(第1面)11aで反射する反射光が生成され、これらの反射光が対物レンズ82、集光レンズ78、ビームスプリッタ74、コリメートレンズ70及び第1の経路68aを逆行して、第1の光分岐手段66により第2の経路68bに導かれる。

一方、反射ミラー84によって反射した反射光も第4の経路68dと、第2の光分岐手段72と、コリメートレンズ70及び第1の経路68aを逆行して、第1の光分岐手段66により第2の経路68bに導かれる。

第2の経路68bに導かれた各反射光はコリメートレンズ88によってコリメートビームに変換され、更に回析格子90によって回析された回析光が集光レンズ92を介してラインイメージセンサ94に入力される。

そして、ラインイメージセンサ94は回析格子90によって回析された反射光の各波長における光強度を検出し、検出信号を制御手段40に送出する。このように半導体ウエーハ11の上面(第2面)11bと下面(第1面)11a及び反射ミラー84によって反射した各反射光による分光干渉波形と理論上と波形関数とに基づいて波形解析を実行すると、例えば図4に示すように、信号強度が高い光路長差(d)が3個求められる。図4において、横軸は光路長差(d)を示し、縦軸は信号強度を示している。

図4に示した例においては、光路長差(d)が925μmの位置と、光路長差(d)が200μmの位置と、光路長差(d)が725μmの位置で信号強度が高く表わされている。(A)で示す光路長差(d)が925μmの位置における信号強度は、半導体ウエーハ11の上面(第2面)11bを表し、この場合チャックテーブル28の表面から半導体ウエーハ11の上面(第2面)11bまでの距離は725μmである。

また、(B)で示す光路長差(d)が200μmの位置の信号強度は、半導体ウエーハ11の下面(第1面)11aを表し、この場合チャックテーブル28の表面から半導体ウエーハ11の下面までの距離が零(0)である。

一方、(C)で示す光路長差(d)が725μmの位置の信号強度は、半導体ウエーハ11の厚みを表しており、半導体ウエーハ11の厚みが725μmであることが直接求められる。尚、制御手段40は、図4に示す解析結果を図示を省略した表示モニタに表示する。

図4の例ではチャックテーブル28上に直に載置された半導体ウエーハ11に対して波形解析を行っているが、粘着テープやサブストレート等の保護部材上に配設された被加工物では、検出された被加工物の下面を表す信号張度と光路長差(d0)とから保護部材の厚みも求めることができる。

以上詳述したように、本実施形態の位置計測装置62を用いると、赤外光が透過する物質から形成された半導体ウエーハ11の上面(第2面)11bの高さ位置、下面(第1面)11aの高さ位置及びその厚みを容易に求めることができる。

図2を再び参照すると、位置計測兼レーザービーム照射ユニット34のレーザービーム照射手段96は、パルスレーザービーム発振手段98と、パルスレーザービーム発振手段98から発振されたパルスレーザービームを対物レンズ82に向けて方向変換するダイクロイックミラー104を備えている。

パルスレーザービーム発振手段98は、YAGレーザー発振器又はYVO4レーザー発振器等からなるパルスレーザー発振器100と、パルスレーザー発振器100に付設された繰り返し周波数設定手段102とを含んでおり、例えば波長が1064nmのパルスレーザーを発振する。

ダイクロイックミラー104は、集光レンズ78と対物レンズ82との間に配設され、集光レンズ78からの赤外光は透過させるが、パルスレーザービーム発振手段98から発振されたパルスレーザービームは対物レンズ82に向けて反射する。

従って、パルスレーザービーム発振手段98から発振されたパルスレーザービームLBは、ダイクロイックミラー104によって反射されて対物レンズ82に入射し、対物レンズ82によって集光されてチャックテーブル28に保持された半導体ウエーハ11に照射される。

ここでは、対物レンズ82は集光レンズ(集光手段)として機能する。制御手段40によりボイスコイルモータ等から構成される集光点位置調整手段86を制御することにより、パルスレーザービームLBの集光点位置を上下方向に調整することができる。

次に、図7乃至図12を参照して、本発明実施形態に係るレーザー加工方法について詳細に説明する。まず、図7に示すように、レーザー加工装置2のチャックテーブル28で半導体ウエーハ11を粘着テープTを介して吸引保持し、裏面11bを露出させる。そして、環状フレームFをクランプ30でクランプして固定する(保持ステップ)。

保持ステップ実施後、撮像ユニット38の赤外線撮像素子で半導体ウエーハ11をその裏面11b側から撮像し、加工予定ライン13に対応する領域をレーザーヘッド36とX軸方向に整列させるアライメントを実施する。このアライメントには、よく知られたパターンマッチング等の画像処理を利用する。

第1の方向に伸長する加工予定ライン13のアライメント実施後、チャックテーブル28を90度回転してから、第1の方向に直交する第2の方向に伸長する加工予定ライン13のアライメントを実施する。

アライメント実施後、図8に示すように、チャックテーブル28を矢印X1方向に加工送りすることにより、レーザーヘッド38でアライメントされた加工予定ライン13上をスキャンして、位置計測装置62により半導体ウエーハ11の上面(第2面)11bの高さ位置を検出する第2面高さ位置検出ステップ及び半導体ウエーハの下面(第1面)11aの高さ位置を検出する第1面高さ位置検出ステップを実施する。更に、上面(第2面)11bの高さ位置から下面(第1面)11aの高さ位置を減ずることにより、半導体ウエーハ11の厚みを算出する。

この第2面高さ位置検出ステップと第1面高さ位置検出ステップを、第1の方向に伸長する全ての加工予定ライン13に沿って実施した後、チャックテーブル28を90度回転してから、第2の方向に伸長する全ての加工予定ライン13に沿っても同様な第2面高さ位置検出ステップと第1面高さ位置検出ステップを実施する。検出した高さ位置は、制御手段(コントローラ)40のRAM46に格納する。

次に、図9の模式図を参照して、集光レンズ(集光手段)として機能する対物レンズ82の集光点の設定方法について説明する。半導体ウエーハ11の上面(第2面)11bの高さ位置をH2、下面(第1面)11aの高さ位置をH1とし、更に改質層を形成するために集光点を位置付けるべき実際の集光点位置を下面(第1面)11aから所定高さ位置、即ちH1+h(所定高さ)とする。

更に上面(第2面)11bからのレーザービームの照射深さをdとすると、d=H2−(H1+h)となる。半導体ウエーハ11の屈折率が大気と同じと仮定した場合に、半導体ウエーハの上面(第2面)に照射されたレーザービームが集光される点を仮想集光点P1とし、半導体ウエーハの上面(第2面)に照射されたレーザービームが実際に集光される点を実集光点P2とする。

更に、半導体ウエーハ11の上面(第2面)11bから対物レンズ82の開口数に基づく仮想集光点P1までの距離を仮想集光点距離=1とし、半導体ウエーハの上面(第2面)から半導体ウエーハ11の屈折率に基づく実集光点P2までの集光点距離を実集光点距離=nとした場合、仮想集光点距離に対する実集光点距離の比はnで表わされる。

従って、制御手段40により集光点位置調整手段86を制御して、H2−(d/n)の位置に対物レンズ82の集光点を位置付けた状態でレーザービームを照射すると、実際の集光点P2は半導体ウエーハ11の下面11aから所定距離hの位置となり、半導体ウエーハ11の一定の高さ位置にレーザー加工を施すことができる。

次に、図10を参照して、半導体ウエーハ11に対して透過性を有する波長のパルスレーザービームを使用して、半導体ウエーハ11の内部の一定の高さ位置に改質層21を形成するレーザー加工ステップについて説明する。

レーザー加工ステップの第1の実施形態では、第1の方向に伸長する全ての加工ライン13及び第2の方向に伸長する全ての加工ライン13について上述した第2面高さ位置検出ステップと第1面高さ位置検出ステップを実施し、レーザービーム照射深さdを算出する。

次いで、図10に示すように、レーザーヘッド36を半導体ウエーハ11の加工予定ライン13の一端に位置付け、対物レンズ82でパルスレーザービーム発振手段98から発振されたパルスレーザービームの集光点をH2−(d/n)に位置付けながら、チャックテーブル28をX1方向に加工送りすることにより、半導体ウエーハ11の内部の所定位置に、即ち、下面(第1面)11aから所定の高さhの位置に分割起点となる改質層21を形成する。

チャックテーブル28をY軸方向に割出送りしながら第1の方向に伸長する全ての加工予定ライン13に対応するウエーハ11の内部に改質層21を形成する。次いで、チャックテーブル28を90度回転してから、第1の方向に直交する第2の方向に伸長する全ての加工予定ライン13に対応するウエーハ11の内部に同様な改質層21を形成する。

改質層21は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。例えば、溶融再硬化領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等を含み、これらの領域が混在した領域も含むものである。

レーザー加工ステップを実施すると、図11に示すように、改質層21から半導体ウエーハ11の表面11a側に複数のクラック23が伸長する。図11でt1は半導体ウエーハ11の裏面11bを研削する際の仕上げ厚みであり、半導体チップの厚みとなる。

このレーザー加工ステップの加工条件は、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パルスレーザー
波長 :1064nm
繰り返し周波数 :100kHz
パルス出力 :10μJ
集光スポット径 :φ1μm
加工送り速度 :100mm/秒

レーザー加工ステップの第2実施形態では、一つの加工予定ライン13に対してチャックテーブル28の加工送りの往路で第2面高さ位置検出ステップと第1面高さ位置検出ステップを実施してレーザービーム照射深さdを算出し、チャックテーブル28の復路で同一の加工予定ラインに対してレーザー加工ステップを実施する。このような高さ位置検出ステップ及びレーザー加工ステップを全加工予定ライン13について繰り返す。

レーザー加工ステップの第3実施形態では、第2面高さ位置検出ステップと第1面高さ位置検出ステップ及びレーザービーム照射深さ算出ステップを実施しつつ、一つの加工予定ライン13に対してレーザー加工ステップを同時に実施する。これを全加工予定ライン13において繰り返す。

レーザー加工ステップ実施後、半導体ウエーハ11の裏面11bを研削する裏面研削ステップを実施する。この裏面研削ステップは、図12にその要部を示す研削装置の研削ユニット110を用いて実施する。

研削ユニット110は、モータにより回転駆動されるスピンドル112と、スピンドル112の先端に固定されたホイールマウント114と、ホイールマウント114に複数のねじ118により着脱可能に装着された研削ホイール116とを含んでいる。研削ホイール116は、環状基台120と、環状基台120の下面外周に固着された複数の研削砥石122とから構成される。

裏面研削ステップでは、内部に分割起点としての改質層21が形成された半導体ウエーハ11をチャックテーブル124で吸引保持し、半導体ウエーハ11の裏面11bを露出させる。

そして、チャックテーブル124を矢印a方向に例えば300rpmで回転しつつ、研削ホイール116を矢印b方向に例えば6000rpmで回転させながら、研削ユニット送り機構を駆動して所定の研削送り速度(例えば3μm/s)で研削ホイール116を下方に研削送りしながら、研削砥石122で半導体ウエーハ11の裏面11bの研削を遂行する。

図11に示すように、半導体ウエーハ11の内部には分割起点としての改質層21と、改質層21から半導体ウエーハ11の表面11a側に伸長するクラック23が形成されているため、半導体ウエーハ11を仕上げ厚みt1まで研削すると、改質層21が除去されるとともに、半導体ウエーハ11は改質層21を分割起点に個々の半導体デバイスチップ15に分割される。

上述した実施形態では、本発明のレーザー加工方法を半導体ウエーハ11に適用した例について説明したが、被加工物は半導体ウエーハ11に限定されるものではなく、照射するレーザービームに対して透明な光デバイスウエーハ、ガラス等の被加工物に対しても本発明を同様に適用することができる。

2 レーザー加工装置
11 半導体ウエーハ
13 加工予定ライン(分割予定ライン)
15 デバイス
21 改質層
23 クラック
28 チャックテーブル
34 位置測定兼レーザービーム照射ユニット
36 レーザーヘッド
38 撮像ユニット
40 制御手段(コントローラ)
62 位置測定装置
64 赤外線発光源
66 第1の光分岐手段
68a 第1の経路
68b 第2の経路
68c 第3の経路
68d 第4の経路
72 第2の光分岐手段
74 ビームスプリッタ
78 集光レンズ
82 対物レンズ
86 集光点位置調整手段
90 回析格子
94 ラインイメージセンサ
110 研削ユニット
116 研削ホイール
122 研削砥石

Claims (3)

  1. レーザービームを集光する集光手段を備えたレーザー加工装置を用いて、第1面と該第1面の背面の第2面とを有する板状物の内部にレーザー加工を施すレーザー加工方法であって、
    板状物の該第1面側に保護部材を配設する保護部材配設ステップと、
    該保護部材配設ステップを実施した後、板状物の該保護部材側をチャックテーブルで保持する保持ステップと、
    該チャックテーブルに保持された板状物の該第2面の高さ位置を検出する第2面高さ位置検出ステップと、
    該チャックテーブルに保持された板状物の該第1面の高さ位置を検出する第1面高さ位置検出ステップと、
    該第1面の高さ位置から所定の高さを加算してレーザー加工すべき集光点位置を求める集光点位置算出ステップと、
    該第2面の高さ位置から該集光点位置算出ステップで算出された該集光点位置を減じた値をレーザービーム照射深さとして算出するレーザービーム照射深さ算出ステップと、
    該第2面の高さ位置をH2、該レーザービーム照射深さをd、該集光手段の開口数に基づく集光点の該第2面からの距離を1、被加工物の屈折率に基づく集光点の該第2面からの距離をnとしたとき、
    H2−(d/n)の位置に該レーザービームの集光点を位置付けて該第2面側からレーザービームを板状物に照射し、板状物の該第1面から該所定の高さ位置にレーザー加工を施すレーザー加工ステップと、
    を備えたレーザー加工方法。
  2. 前記板状物は複数の加工予定ラインを有しており、
    一の加工予定ラインに対して前記第2面高さ位置検出ステップと前記第1面高さ位置検出ステップとを実施した後、又は該第2面高さ位置検出ステップと該第1面高さ位置検出ステップとを実施しつつ、該一の加工予定ラインに対して前記レーザー加工ステップを実施することを全加工予定ラインにおいて繰り返す請求項1記載のレーザー加工方法。
  3. レーザー加工装置であって、
    レーザービームを発振するレーザービーム発振手段と、該レーザービーム発振手段で発振されたレーザービームを集光する集光手段とを有するレーザービーム照射手段と、
    板状物を保持するチャックテーブルと、
    該集光手段で集光されるレーザービームの集光点位置を変位させる集光点位置調整手段と、
    該チャックテーブルに保持された板状物の上面高さ位置を検出する上面高さ位置検出手段と、
    該チャックテーブルに保持された板状物の下面高さ位置を検出する下面高さ位置検出手段と、
    該上面高さ位置検出手段で検出された板状物の上面高さ位置と該下面高さ位置検出手段で検出された板状物の下面高さ位置とに基づいて該集光点位置調整手段を調整する制御手段と、
    を具備したことを特徴とするレーザー加工装置。
JP2012250843A 2012-11-15 2012-11-15 レーザー加工方法及びレーザー加工装置 Pending JP2014099521A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012250843A JP2014099521A (ja) 2012-11-15 2012-11-15 レーザー加工方法及びレーザー加工装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012250843A JP2014099521A (ja) 2012-11-15 2012-11-15 レーザー加工方法及びレーザー加工装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014099521A true JP2014099521A (ja) 2014-05-29

Family

ID=50941293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012250843A Pending JP2014099521A (ja) 2012-11-15 2012-11-15 レーザー加工方法及びレーザー加工装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014099521A (ja)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005028423A (ja) * 2003-07-09 2005-02-03 Disco Abrasive Syst Ltd レーザー加工方法およびレーザー加工装置
JP2005129851A (ja) * 2003-10-27 2005-05-19 Disco Abrasive Syst Ltd レーザ光線を利用した加工方法
JP2005150537A (ja) * 2003-11-18 2005-06-09 Disco Abrasive Syst Ltd 板状物の加工方法および加工装置
JP2008159616A (ja) * 2006-12-20 2008-07-10 Disco Abrasive Syst Ltd ウエーハの計測装置およびレーザー加工機
JP2011091322A (ja) * 2009-10-26 2011-05-06 Toshiba Mach Co Ltd レーザダイシング方法およびレーザダイシング装置
JP2011122894A (ja) * 2009-12-09 2011-06-23 Disco Abrasive Syst Ltd 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機
JP2011143488A (ja) * 2010-01-13 2011-07-28 Disco Abrasive Syst Ltd 厚み検出装置および研削機
JP2011151299A (ja) * 2010-01-25 2011-08-04 Disco Abrasive Syst Ltd レーザー加工方法
JP2011237348A (ja) * 2010-05-12 2011-11-24 Disco Abrasive Syst Ltd チャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置計測装置およびレーザー加工機
JP2012134333A (ja) * 2010-12-22 2012-07-12 Disco Abrasive Syst Ltd 測定方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005028423A (ja) * 2003-07-09 2005-02-03 Disco Abrasive Syst Ltd レーザー加工方法およびレーザー加工装置
JP2005129851A (ja) * 2003-10-27 2005-05-19 Disco Abrasive Syst Ltd レーザ光線を利用した加工方法
JP2005150537A (ja) * 2003-11-18 2005-06-09 Disco Abrasive Syst Ltd 板状物の加工方法および加工装置
JP2008159616A (ja) * 2006-12-20 2008-07-10 Disco Abrasive Syst Ltd ウエーハの計測装置およびレーザー加工機
JP2011091322A (ja) * 2009-10-26 2011-05-06 Toshiba Mach Co Ltd レーザダイシング方法およびレーザダイシング装置
JP2011122894A (ja) * 2009-12-09 2011-06-23 Disco Abrasive Syst Ltd 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機
JP2011143488A (ja) * 2010-01-13 2011-07-28 Disco Abrasive Syst Ltd 厚み検出装置および研削機
JP2011151299A (ja) * 2010-01-25 2011-08-04 Disco Abrasive Syst Ltd レーザー加工方法
JP2011237348A (ja) * 2010-05-12 2011-11-24 Disco Abrasive Syst Ltd チャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置計測装置およびレーザー加工機
JP2012134333A (ja) * 2010-12-22 2012-07-12 Disco Abrasive Syst Ltd 測定方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6482389B2 (ja) ウエーハの生成方法
DE102016214986A1 (de) Wafer-herstellungsverfahren
US9682440B2 (en) Chip manufacturing method
JP6486239B2 (ja) ウエーハの加工方法
JP6562819B2 (ja) SiC基板の分離方法
KR20130140561A (ko) 레이저 가공 장치
TWI584902B (zh) Laser processing device and laser processing method (1)
US9193008B2 (en) Laser processing method and laser processing apparatus
JP5098665B2 (ja) Laser processing apparatus and laser processing method
US7443517B2 (en) Measuring instrument and laser beam machine for wafer
US8492676B2 (en) Laser dicing device
JP2012238747A (ja) ウエーハの分割方法
JP5221254B2 (ja) レーザー加工装置
JP2013152986A (ja) ウエーハの加工方法
JP4813993B2 (ja) ウエーハのレーザー加工方法
JP5118580B2 (ja) Height position detection device and height position detection method
US20090127233A1 (en) Laser beam machining apparatus
JP4885762B2 (ja) 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機
US8049133B2 (en) Laser beam machining apparatus
US7428062B2 (en) Measuring apparatus for work held by chuck table, and laser beam machining apparatus
JP4977411B2 (ja) レーザー加工装置
US20080105665A1 (en) Laser processing machine
KR20190087367A (ko) 레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치
TWI540013B (zh) 雷射切割裝置及切割方法
US9700961B2 (en) Ablation method for die attach film

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20151019

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20161027

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161101

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20170620