JP2014111275A - レーザー加工装置、および、パターン付き基板の加工条件設定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】単位パルス光によってパターン付き基板に形成される加工痕が加工予定線に沿って離散的に位置するようにレーザー光を照射し、それぞれの加工痕から亀裂を伸展させる亀裂伸展加工によってパターン付き基板を個片化する際の加工条件設定方法が、パターン付き基板の一部箇所に対し仮加工としての亀裂伸展加工を行う工程と、パターン付き基板の裏面に焦点を合わせた状態で仮加工実行箇所を撮像させて得られた第1の撮像画像について仮加工の際の加工方向に沿って画素値を積算することで得られる第1のプロファイルを利用して、レーザー光の照射位置のオフセット方向を特定する工程と、を備える。
【選択図】図10
Description
図1は、本発明の実施の形態に適用可能な、被加工物の分割に用いるレーザー加工装置100の構成を概略的に示す模式図である。レーザー加工装置100は、装置内における種々の動作(観察動作、アライメント動作、加工動作など)の制御を行うコントローラ1と、被加工物10をその上に載置するステージ4と、レーザー光源SLから出射されたレーザー光LBを被加工物10に照射する照射光学系5とを主として備える。
次に、レーザー加工装置100において実現可能な加工手法の1つである亀裂伸展加工について説明する。図2は、亀裂伸展加工におけるレーザー光LBの照射態様を説明するための図である。より詳細には、図2は、亀裂伸展加工の際のレーザー光LBの繰り返し周波数R(kHz)と、レーザー光LBの照射にあたって被加工物10を載置するステージの移動速度V(mm/sec)と、レーザー光LBのビームスポット中心間隔Δ(μm)との関係を示している。なお、以降の説明では、上述したレーザー加工装置100を使用することを前提に、レーザー光LBの出射源は固定され、被加工物10が載置されたステージ4を移動させることによって、被加工物10に対するレーザー光LBの相対的な走査が実現されるものとするが、被加工物10は静止させた状態で、レーザー光LBの出射源を移動させる態様であっても、亀裂伸展加工は同様に実現可能である。
Δ>Db ・・・・・(式1)
をみたす場合には、レーザー光の走査に際して個々のレーザーパルスは重ならないことになる。
ビーム径Db:約1μm〜10μm程度;
ステージ移動速度V:50mm/sec以上3000mm/sec以下;
パルスの繰り返し周波数R:10kHz以上200kHz以下;
パルスエネルギーE:0.1μJ〜50μJ。
次に、被加工物10の一例としてのパターン付き基板Wについて説明する。図3は、パターン付き基板Wの模式平面図および部分拡大図である。
以下、上述のようなパターン付き基板WをストリートSTに沿って分割すべく、ストリートSTの中心に定めた加工予定線PLに沿って亀裂伸展加工を行う場合を考える。
(第1の態様)
上述のように、パターン付き基板Wに対し亀裂伸展加工を行って個片化しようとする場合、オリフラOFと直交するY方向の加工に際しては、レーザー光LBの照射位置のオフセットが必要となる場合がある。その場合において問題となるのは、図4および図5においては亀裂CR1が−X方向に傾斜して伸展し、亀裂CR2が+X方向に傾斜して伸展しているが、これはあくまで例示に過ぎず、両者の伸展方向は個々のパターン付き基板Wによって入れ替わり得るという点、および、個々のパターン付き基板Wにおいて亀裂の傾斜がどちら向きに生じるのかは、実際にレーザー光LBを照射して亀裂伸展加工を行ってみないとわからないという点である。少なくとも傾斜の向きがわからないと、実際に照射位置をオフセットをすることは行い得ない。
ΔX<0 → 終端T1が加工痕Mより−X方向に到達 → +X方向へオフセット;
ΔX=0 → 終端T1が加工痕Mの直上に到達 → オフセット不要。
レーザー加工装置100におけるオフセット条件の設定処理の仕方は、上述した第1の態様に限られるものではない。図10は、第2の態様に係るオフセット条件の設定処理の流れを示す図である。図10に示す第2の態様に係る設定処理は、図6に示した第1の態様における設定処理のステップSTP3およびステップSTP4に代えて、ステップSTP13およびステップSTP4を行う点と、これに伴い、ステップSTP7における差分値の算出に用いる座標値が第1の態様に係る設定処理とは異なる点のほかは、第1の態様に係る設定処理と同様である。
ΔX<0 → 終端T2が加工痕Mより+X方向に到達 → −X方向へオフセット;
ΔX=0 → 終端T2が加工痕Mの直下に到達 → オフセット不要。
上述した第1および第2の態様はいずれも、座標値の差分値に基づいてオフセット方向を特定するという点で共通しているが、レーザー加工装置100におけるオフセット条件の設定処理の仕方は、これに限られるものではない。図11は、第3の態様に係るオフセット条件の設定処理の流れを示す図である。
Δβ<0 → 終端T1が加工痕Mより+X方向に到達 → −X方向へオフセット;
Δβ=0 → 終端T1が加工痕Mの直上に到達 → オフセット不要。
4 ステージ
4m 移動機構
5 照射光学系
6 上部観察光学系
6a、16a カメラ
6b、16b モニタ
7 上部照明系
8 下部照明系
10 被加工物
10a 保持シート
11 吸引手段
100 レーザー加工装置
16 下部観察光学系
51、71、81 ハーフミラー
52、82 集光レンズ
CR1、CR2 亀裂
IM1、IM2 撮像画像
IP、IP1 レーザー光の照射位置
L1 上部照明光
L2 下部照明光
LB レーザー光
M 加工痕
OF オリフラ
PL 加工予定線
S1 上部照明光源
S2 下部照明光源
SL レーザー光源
ST ストリート
T、T1、T2 (亀裂の)終端位置
UP 単位パターン
W パターン付き基板
W1 単結晶基板
Wa、Wb (パターン付き基板の)主面
Claims (12)
- レーザー光を出射する出射源と、
単結晶基板上に複数の単位デバイスパターンを2次元的に繰り返し配置してなるパターン付き基板を固定可能なステージと、
を備え、
前記出射源と前記ステージとを相対的に移動させることにより前記レーザー光を所定の加工予定線に沿って走査しつつ前記パターン付き基板に照射可能なレーザー加工装置であって、
前記レーザー光のそれぞれの単位パルス光によって前記パターン付き基板に形成される加工痕が前記加工予定線に沿って離散的に位置するように前記レーザー光を照射することで、それぞれの前記加工痕から前記パターン付き基板に亀裂を伸展させる、亀裂伸展加工が実行可能であるとともに、
前記ステージに載置された前記パターン付き基板を撮像可能な撮像手段と、
前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の照射位置を前記加工予定線からオフセットさせるためのオフセット条件を設定するオフセット条件設定手段と、
をさらに備え、
前記オフセット条件設定手段は、
前記パターン付き基板の一部箇所を前記オフセット条件設定用の前記亀裂伸展加工の実行箇所として設定し、前記実行箇所に対し前記オフセット条件設定用の前記亀裂伸展加工である仮加工を行わせたうえで、
前記撮像手段に、前記パターン付き基板の裏面に焦点を合わせた状態で前記仮加工の前記実行箇所を撮像させて第1の撮像画像を取得させ、
前記第1の撮像画像について前記仮加工の際の加工方向に沿って画素値を積算することで得られる第1のプロファイルを利用して、前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の前記照射位置をオフセットさせるべき方向を特定する、
ことを特徴とするレーザー加工装置。 - 請求項1に記載のレーザー加工装置であって、
前記オフセット条件設定手段は、前記撮像手段に、前記第1の撮像画像を取得させるとともに、前記仮加工を行った際の前記レーザー光の焦点位置に焦点を合わせた状態で前記仮加工の前記実行箇所を撮像させて第2の撮像画像を取得させ、
前記第1のプロファイルから特定される、前記仮加工によって形成された加工痕から伸展した亀裂の終端の位置座標と、前記第2の撮像画像について前記仮加工の際の加工方向に沿って画素値を積算することで得られる第2のプロファイルから特定される、前記仮加工の加工痕の位置座標との差分値に基づいて、前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の前記照射位置をオフセットさせるべき方向を特定する、
ことを特徴とするレーザー加工装置。 - 請求項1に記載のレーザー加工装置であって、
前記オフセット条件設定手段は、前記第1のプロファイルにおいて極値を挟む2つの近似曲線の傾きに基づいて、前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の前記照射位置をオフセットさせるべき方向を特定する、
ことを特徴とするレーザー加工装置。 - レーザー光を出射する出射源と、
単結晶基板上に複数の単位デバイスパターンを2次元的に繰り返し配置してなるパターン付き基板を固定可能なステージと、
を備え、
前記出射源と前記ステージとを相対的に移動させることにより前記レーザー光を所定の加工予定線に沿って走査しつつ前記パターン付き基板に照射可能なレーザー加工装置であって、
前記レーザー光のそれぞれの単位パルス光によって前記パターン付き基板に形成される加工痕が前記加工予定線に沿って離散的に位置するように前記レーザー光を照射し、それぞれの前記加工痕から前記パターン付き基板に亀裂を伸展させる、亀裂伸展加工が実行可能であるとともに、
前記ステージに載置された前記パターン付き基板を撮像可能な撮像手段と、
前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の照射位置を前記加工予定線からオフセットさせるためのオフセット条件を設定するオフセット条件設定手段と、
をさらに備え、
前記オフセット条件設定手段は、
前記パターン付き基板の一部箇所を前記オフセット条件設定用の前記亀裂伸展加工の実行箇所として設定し、前記実行箇所に対し前記オフセット条件設定用の前記亀裂伸展加工である仮加工を行わせたうえで、
前記撮像手段に、前記パターン付き基板の裏面に焦点を合わせた状態で前記仮加工の前記実行箇所を撮像させて第1の撮像画像を取得させるとともに、前記仮加工を行った際の前記レーザー光の焦点位置に焦点を合わせた状態で前記仮加工の前記実行箇所を撮像させて第2の撮像画像を取得させ、
前記第1の撮像画像から特定される、前記仮加工によって形成された加工痕から伸展した亀裂の終端の位置座標と、前記第2の撮像画像から特定される、前記仮加工の加工痕の位置座標との差分値に基づいて、前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の前記照射位置をオフセットさせるべき方向を特定する、
ことを特徴とするレーザー加工装置。 - 請求項4に記載のレーザー加工装置であって、
前記オフセット条件設定手段は、前記第1の撮像画像と前記第2の撮像画像とのそれぞれにおいて前記仮加工の際の加工方向に沿って画素値を積算することで得られる積算プロファイルに基づいて、前記仮加工の際に生じた前記亀裂の終端の位置座標と、前記仮加工の際の前記加工痕の位置座標とを特定する、
ことを特徴とするレーザー加工装置。 - 請求項2、請求項4、または請求項5のいずれかに記載のレーザー加工装置であって、
前記オフセット条件設定手段は、前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の照射位置を前記加工予定線からオフセットさせる際のオフセット量を、あらかじめ取得された前記亀裂始点加工の対象とされる前記パターン付き基板の個体情報に基づいて決定する、
ことを特徴とするレーザー加工装置。 - 単結晶基板上に複数の単位デバイスパターンを2次元的に繰り返し配置してなるパターン付き基板に対しレーザー光を照射することによって前記パターン付き基板を個片化する加工を行う際の加工条件を設定する方法であって、
前記パターン付き基板を個片化する加工が、前記レーザー光のそれぞれの単位パルス光によって前記パターン付き基板に形成される加工痕が前記加工予定線に沿って離散的に位置するように前記レーザー光を照射し、それぞれの前記加工痕から前記パターン付き基板に亀裂を伸展させる亀裂伸展加工であり、
前記亀裂始点加工に先立って、前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の照射位置を前記加工予定線からオフセットさせるためのオフセット条件を設定するオフセット条件設定工程、
を備え、
前記オフセット条件設定工程は、
前記パターン付き基板の一部箇所を前記オフセット条件設定用の前記亀裂伸展加工の実行箇所として設定し、前記実行箇所に対し前記オフセット条件設定用の前記亀裂伸展加工である仮加工を行う仮加工工程と、
所定の撮像手段に、前記パターン付き基板の裏面に焦点を合わせた状態で前記仮加工の前記実行箇所を撮像させて第1の撮像画像を取得させる撮像工程と、
前記第1の撮像画像について前記仮加工の際の加工方向に沿って画素値を積算することで得られる第1のプロファイルを利用して、前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の前記照射位置をオフセットさせるべき方向を特定するオフセット方向特定工程と、
を備えることを特徴とするパターン付き基板の加工条件設定方法。 - 請求項7に記載のパターン付き基板の加工条件設定方法であって、
前記撮像工程においては、前記撮像手段に、前記第1の撮像画像を取得させるとともに、前記仮加工を行った際の前記レーザー光の焦点位置に焦点を合わせた状態で前記仮加工の前記実行箇所を撮像させて第2の撮像画像を取得させ、
前記オフセット方向特定工程においては、前記第1のプロファイルから特定される、前記仮加工によって形成された加工痕から伸展した亀裂の終端の位置座標と、前記第2の撮像画像について前記仮加工の際の加工方向に沿って画素値を積算することで得られる第2のプロファイルから特定される、前記仮加工の加工痕の位置座標との差分値に基づいて、前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の前記照射位置をオフセットさせるべき方向を特定する、
ことを特徴とするパターン付き基板の加工条件設定方法。 - 請求項7に記載のパターン付き基板の加工条件設定方法であって、
前記オフセット方向特定工程においては、前記第1のプロファイルにおいて極値を挟む2つの近似曲線の傾きに基づいて、前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の前記照射位置をオフセットさせるべき方向を特定する、
ことを特徴とするパターン付き基板の加工条件設定方法。 - 単結晶基板上に複数の単位デバイスパターンを2次元的に繰り返し配置してなるパターン付き基板に対しレーザー光を照射することによって前記パターン付き基板を個片化する加工を行う際の加工条件を設定する方法であって、
前記パターン付き基板を個片化する加工が、前記レーザー光のそれぞれの単位パルス光によって前記パターン付き基板に形成される加工痕が前記加工予定線に沿って離散的に位置するように前記レーザー光を照射し、それぞれの前記加工痕から前記パターン付き基板に亀裂を伸展させる亀裂伸展加工であり、
前記亀裂始点加工に先立って、前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の照射位置を前記加工予定線からオフセットさせるためのオフセット条件を設定するオフセット条件設定工程、
を備え、
前記オフセット条件設定工程は、
前記パターン付き基板の一部箇所を前記オフセット条件設定用の前記亀裂伸展加工の実行箇所として設定し、前記実行箇所に対し前記オフセット条件設定用の前記亀裂伸展加工である仮加工を行う仮加工工程と、
所定の撮像手段に、前記パターン付き基板の裏面に焦点を合わせた状態で前記仮加工の前記実行箇所を撮像させて第1の撮像画像を取得させるとともに、前記仮加工を行った際の前記レーザー光の焦点位置に焦点を合わせた状態で前記仮加工の前記実行箇所を撮像させて第2の撮像画像を取得させる撮像工程と、
前記第1の撮像画像から特定される、前記仮加工によって形成された加工痕から伸展した亀裂の終端の位置座標と、前記第2の撮像画像から特定される、前記仮加工の加工痕の位置座標との差分値に基づいて、前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の前記照射位置をオフセットさせるべき方向を特定するオフセット方向特定工程と、
を備えることを特徴とするパターン付き基板の加工条件設定方法。 - 請求項10に記載のパターン付き基板の加工条件設定方法であって、
前記オフセット方向特定工程においては、前記第1の撮像画像と前記第2の撮像画像とのそれぞれにおいて前記仮加工の際の加工方向に沿って画素値を積算することで得られる積算プロファイルに基づいて、前記仮加工の際に生じた前記亀裂の終端の位置座標と、前記仮加工の際の前記加工痕の位置座標とを特定する、
ことを特徴とするパターン付き基板の加工条件設定方法。 - 請求項8、請求項10、または請求項11のいずれかに記載のパターン付き基板の加工条件設定方法であって、
前記オフセット条件設定工程が、
前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の照射位置を前記加工予定線からオフセットさせる際のオフセット量を、あらかじめ取得された前記亀裂始点加工の対象とされる前記パターン付き基板の個体情報に基づいて決定オフセット量決定工程、
をさらに備えることを特徴とするパターン付き基板の加工条件設定方法。
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