JP2016107334A - Laser processing device and laser processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面に複数のデバイスが形成されたウェーハの内部に集光点を合わせてレーザー光を照射することにより、ウェーハの切断予定ラインに沿ってウェーハの内部に改質領域を形成するレーザー加工装置及びレーザー加工方法に関するものである。 The present invention provides a laser that forms a modified region in a wafer along a planned cutting line of the wafer by irradiating a laser beam with a condensing point aligned inside the wafer having a plurality of devices formed on the surface. The present invention relates to a processing apparatus and a laser processing method.
従来より、表面に複数のデバイスが形成されたウェーハの内部に集光点を合わせてレーザー光を照射することにより、ウェーハの切断予定ラインに沿ってウェーハの内部に改質領域を形成するレーザー加工装置が知られている。 Conventionally, laser processing that forms a modified region in the wafer along the planned cutting line of the wafer by irradiating the laser beam with the focusing point inside the wafer having a plurality of devices formed on the surface The device is known.
レーザー加工装置では、集光レンズによってウェーハの内部にレーザー光を集光させる際、集光レンズに入射する光の入射高による焦点ずれが生じ、入射光によって集光位置が異なることにより収差（球面収差）が発生する。このような収差が発生した状態で加工が行われると、ウェーハの内部においてレーザー光が集光しにくくなる問題がある。 In laser processing equipment, when condensing a laser beam inside a wafer by a condensing lens, defocusing occurs due to the incident height of the light incident on the condensing lens, and aberration (spherical surface) is caused by the condensing position depending on the incident light. Aberration). When processing is performed in a state where such aberration is generated, there is a problem that the laser beam is difficult to be condensed inside the wafer.
一方、特許文献１には、ウェーハの内部で発生する収差を抑制するために空間光変調器を備えたレーザー加工装置が開示されている。このレーザー加工装置では、ウェーハの内部に集光されるレーザー光の収差が所定の収差以下となるように、空間光変調器によって変調されたレーザー光がウェーハの内部に照射される。 On the other hand, Patent Document 1 discloses a laser processing apparatus provided with a spatial light modulator in order to suppress aberration generated in a wafer. In this laser processing apparatus, the inside of the wafer is irradiated with the laser light modulated by the spatial light modulator so that the aberration of the laser light condensed inside the wafer is less than or equal to a predetermined aberration.
しかしながら、特許文献１に開示されたレーザー加工装置では、ウェーハの内部においてレーザー光を集光させる位置（集光点）が深くなるほど、空間光変調器により呈示されるホログラムパターン（変調パターン）が密となるため、レーザー光の収差補正の効きが不十分となる。そのため、ウェーハの厚さが厚い場合、レーザー光を集光させる位置が深くなると、レーザー光の収差が補正不足となり、ウェーハの内部に改質領域を精度良く効率的に形成することができなくなる。その結果、ウェーハを良好に割断することができず、安定した品質のチップを得ることが困難となる。 However, in the laser processing apparatus disclosed in Patent Document 1, the hologram pattern (modulation pattern) presented by the spatial light modulator becomes denser as the position (focusing point) at which the laser beam is focused inside the wafer becomes deeper. Therefore, the effect of correcting the aberration of the laser beam becomes insufficient. Therefore, when the wafer is thick, if the position where the laser beam is focused becomes deep, the aberration of the laser beam becomes insufficiently corrected, and the modified region cannot be formed accurately and efficiently inside the wafer. As a result, the wafer cannot be cleaved satisfactorily, and it becomes difficult to obtain stable quality chips.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、安定した品質のチップを効率良く得ることができるレーザー加工装置及びレーザー加工方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a laser processing apparatus and a laser processing method capable of efficiently obtaining a stable quality chip.
上記目的を達成するために、本発明の第１態様に係るレーザー加工装置は、ウェーハの内部に集光点を合わせてレーザー光を照射することにより、ウェーハの切断予定ラインに沿ってウェーハの内部に改質領域を形成するレーザー加工装置であって、レーザー光を出力するレーザー光源と、レーザー光源から出力されたレーザー光を変調する空間光変調器と、空間光変調器で変調されたレーザー光をウェーハの内部に集光する集光レンズと、ウェーハをレーザー光に対して相対的に移動させる移動手段と、ウェーハのレーザー光入射面から所定の基準深さまでのウェーハ厚さに応じた分だけレーザー光の収差を補正する収差補正手段と、ウェーハの基準深さからレーザー光を集光させる位置までのウェーハ厚さに応じた分だけレーザー光の収差が補正されるように、空間光変調器を制御する制御部と
、を備える。
In order to achieve the above object, the laser processing apparatus according to the first aspect of the present invention irradiates the interior of the wafer along the planned cutting line of the wafer by irradiating the laser beam with the focusing point inside the wafer. A laser processing apparatus for forming a modified region in a laser light source that outputs laser light, a spatial light modulator that modulates laser light output from the laser light source, and laser light modulated by the spatial light modulator A condensing lens that focuses the light inside the wafer, a moving means that moves the wafer relative to the laser beam, and an amount corresponding to the wafer thickness from the laser beam incident surface of the wafer to a predetermined reference depth Aberration correction means that corrects the aberration of the laser beam and the amount of laser beam collected by the wafer thickness from the reference depth of the wafer to the position where the laser beam is focused. So it is corrected, and a control unit for controlling the spatial light modulator.
本発明の第２態様に係るレーザー加工装置は、第１態様において、収差補正手段は、集光レンズに備えられた補正環により構成される。 In the laser processing apparatus according to the second aspect of the present invention, in the first aspect, the aberration correction means is constituted by a correction ring provided in the condenser lens.
本発明の第３態様に係るレーザー加工装置は、第１態様において、収差補正手段は、集光レンズと空間光変調器との間のレーザー光の光路上に配設された補正光学系により構成される。 A laser processing apparatus according to a third aspect of the present invention is the laser processing apparatus according to the first aspect, wherein the aberration correction means is constituted by a correction optical system disposed on the optical path of the laser light between the condenser lens and the spatial light modulator. Is done.
本発明の第４態様に係るレーザー加工装置は、第１態様〜第３態様のいずれかにおいて、制御部は、基準深さは、ウェーハの深さ方向の略中央の深さである。 In the laser processing apparatus according to the fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the control unit has a reference depth that is a substantially central depth in the depth direction of the wafer.
本発明の第５態様に係るレーザー加工方法は、ウェーハの内部に集光点を合わせてレーザー光を照射することにより、ウェーハの切断予定ラインに沿ってウェーハの内部に改質領域を形成するレーザー加工方法であって、レーザー光源から出力されたレーザー光を空間光変調器で変調する変調工程と、空間光変調器で変調されたレーザー光を集光レンズでウェーハの内部に集光する集光工程と、ウェーハをレーザー光に対して相対的に移動させる移動工程と、ウェーハのレーザー光入射面から所定の基準深さまでのウェーハ厚さに応じた分だけレーザー光の収差を補正する収差補正工程と、ウェーハの基準深さからレーザー光を集光させる位置までのウェーハ厚さに応じた分だけレーザー光の収差が補正されるように、空間光変調器を制御する制御工程と、を含む。 In the laser processing method according to the fifth aspect of the present invention, a laser that forms a modified region in the wafer along the planned cutting line of the wafer by irradiating the laser beam with the focusing point inside the wafer. A processing method for modulating laser light output from a laser light source with a spatial light modulator, and condensing the laser light modulated by the spatial light modulator with a condenser lens inside the wafer. A process of moving the wafer relative to the laser beam, and an aberration correction step of correcting the aberration of the laser beam by an amount corresponding to the wafer thickness from the laser beam incident surface of the wafer to a predetermined reference depth And the spatial light modulator is controlled so that the aberration of the laser beam is corrected by an amount corresponding to the wafer thickness from the reference depth of the wafer to the position where the laser beam is focused. It includes a control step.
本発明の第６態様に係るレーザー加工方法は、第５態様において、収差補正工程は、集光レンズに備えられた補正環を用いてレーザー光の収差を補正する。 In the laser processing method according to the sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, the aberration correction step corrects the aberration of the laser beam by using a correction ring provided in the condenser lens.
本発明の第７態様に係るレーザー加工方法は、第５態様において、収差補正工程は、集光レンズと空間光変調器との間のレーザー光の光路上に配設された補正光学系を用いてレーザー光の収差を補正する。 In the laser processing method according to a seventh aspect of the present invention, in the fifth aspect, the aberration correction step uses a correction optical system disposed on the optical path of the laser light between the condenser lens and the spatial light modulator. Correct the aberration of the laser beam.
本発明の第８態様に係るレーザー加工方法は、第５態様〜第７態様のいずれかにおいて、収差補正工程は、基準深さは、ウェーハの深さ方向の略中央の深さである。 In the laser processing method according to the eighth aspect of the present invention, in any one of the fifth to seventh aspects, in the aberration correction step, the reference depth is a substantially central depth in the depth direction of the wafer.
本発明によれば、ウェーハの内部に集光されるレーザー光の収差を収差補正手段と空間光変調器を併用して補正することにより、ウェーハの内部に改質領域を精度良く効率的に形成することができる。その結果、安定した品質のチップを効率良く得ることができる。 According to the present invention, the modified region is accurately and efficiently formed in the wafer by correcting the aberration of the laser beam condensed inside the wafer by using the aberration correction means and the spatial light modulator in combination. can do. As a result, stable quality chips can be obtained efficiently.
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について詳説する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図１は、本発明の一実施形態に係るレーザー加工装置の概略を示した構成図である。図１に示すように、本実施形態のレーザー加工装置１は、主として、ウェーハ移動部１１、レーザーヘッド２０、制御部５０等から構成されている。 FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment mainly includes a wafer moving unit 11, a laser head 20, a control unit 50, and the like.
ウェーハ移動部１１は、ウェーハＷを吸着保持する吸着ステージ１３と、レーザー加工装置１の本体ベース１６に設けられ、吸着ステージ１３をＸＹＺθ方向に精密に移動させるＸＹＺθテーブル１２等からなる。このウェーハ移動部１１によって、ウェーハＷが図のＸＹＺθ方向に精密に移動される。なお、ウェーハ移動部１１は、移動手段の一例である。 The wafer moving unit 11 includes a suction stage 13 that sucks and holds the wafer W, and an XYZθ table 12 that is provided on the main body base 16 of the laser processing apparatus 1 and moves the suction stage 13 precisely in the XYZθ direction. The wafer moving unit 11 moves the wafer W precisely in the XYZθ direction in the figure. The wafer moving unit 11 is an example of a moving unit.
ウェーハＷは、デバイスが形成された表面に粘着材を有するバックグラインドテープ（以下、ＢＧテープ）が貼付され、裏面が上向きとなるように吸着ステージ１３に載置される。ウェーハＷの厚さは、特に制限はないが、典型的には７００μｍ以上、より典型的には７００〜８００μｍである。 Wafer W is mounted on suction stage 13 such that a back grind tape (hereinafter referred to as BG tape) having an adhesive material is attached to the surface on which the device is formed, and the back surface is directed upward. The thickness of the wafer W is not particularly limited, but is typically 700 μm or more, more typically 700 to 800 μm.
なお、ウェーハＷは、一方の面に粘着材を有するダイシングシートが貼付され、このダイシングシートを介してフレームと一体化された状態で吸着ステージ１３に載置されるようにしてもよい。 Note that the wafer W may be placed on the suction stage 13 in a state where a dicing sheet having an adhesive material is attached to one surface and the wafer W is integrated with the frame via the dicing sheet.
レーザーヘッド２０は、主として、レーザー光源２２、空間光変調器２８、集光レンズ３８等を備えている。 The laser head 20 mainly includes a laser light source 22, a spatial light modulator 28, a condenser lens 38, and the like.
レーザー光源２２は、制御部５０の制御に従って、ウェーハＷの内部に改質領域を形成するための加工用のレーザー光Ｌを出力する。レーザー光Ｌの条件としては、例えば、光源が半導体レーザー励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザー、波長が波長：１．１μｍ、レーザー光スポット断面積が３．１４×１０−８ｃｍ２、発振形態がＱスイッチパルス、繰り返し周波数が８０〜１２０ｋＨｚ、パルス幅が１８０〜２８０ｎｓ、出力が８Ｗである。 The laser light source 22 outputs a processing laser beam L for forming a modified region inside the wafer W under the control of the control unit 50. As conditions for the laser beam L, for example, the light source is a semiconductor laser excitation Nd: YAG laser, the wavelength is 1.1 μm, the laser beam spot cross-sectional area is 3.14 × 10 −8 cm 2 , and the oscillation mode is a Q switch pulse. The repetition frequency is 80 to 120 kHz, the pulse width is 180 to 280 ns, and the output is 8 W.
空間光変調器２８は、位相変調型のものであり、レーザー光源２２から出力されたレーザー光Ｌを入力し、２次元配列された複数の画素それぞれにおいてレーザー光Ｌの位相を変調する所定のホログラムパターン（変調パターン）を呈示して、その位相変調後のレーザー光Ｌを出力する。このホログラムパターンは、ウェーハＷの内部において生じるレーザー光Ｌの収差が後述するウェーハ厚さｔ２（図４参照）に応じた分だけ補正されるように、レーザー光Ｌを変調するための補正パターンである。 The spatial light modulator 28 is of a phase modulation type, and receives a laser beam L output from the laser light source 22 and modulates the phase of the laser beam L in each of a plurality of pixels arranged two-dimensionally. A pattern (modulation pattern) is presented, and the laser light L after the phase modulation is output. This hologram pattern is a correction pattern for modulating the laser beam L so that the aberration of the laser beam L generated inside the wafer W is corrected by an amount corresponding to the wafer thickness t2 (see FIG. 4) described later. is there.
空間光変調器２８としては、例えば、反射型液晶（LCOS：Liquid Crystal on Silicon
）の空間光変調器（SLM：Spatial Light Modulator）が用いられる。空間光変調器２８の動作、及び空間光変調器２８で呈示されるホログラムパターンは、制御部５０によって制御される。なお、空間光変調器２８の具体的な構成や空間光変調器２８で呈示されるホログラムパターンについては既に公知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
As the spatial light modulator 28, for example, reflective liquid crystal (LCOS: Liquid Crystal on Silicon)
) Spatial Light Modulator (SLM). The operation of the spatial light modulator 28 and the hologram pattern presented by the spatial light modulator 28 are controlled by the control unit 50. Note that a specific configuration of the spatial light modulator 28 and a hologram pattern presented by the spatial light modulator 28 are already known, and thus detailed description thereof is omitted here.
集光レンズ３８は、レーザー光ＬをウェーハＷの内部に集光させる対物レンズ（赤外対物レンズ）である。この集光レンズ３８の開口数（ＮＡ）は、例えば０．６５である。 The condensing lens 38 is an objective lens (infrared objective lens) that condenses the laser light L inside the wafer W. The numerical aperture (NA) of the condenser lens 38 is, for example, 0.65.
集光レンズ３８は、ウェーハＷの内部において生じるレーザー光Ｌの収差を補正するために補正環４０を備えている。この補正環４０は手動で回転自在に構成されており、補正環４０の回転に応じてレーザー光の収差を補正することができる。すなわち、補正環４０を回転させると、その回転方向及び回転量に応じて集光レンズ３８を構成しているレンズ群の間隔が変更され、ウェーハＷのレーザー光照射面（裏面）から所定の深さの位置でレーザー光Ｌの収差が抑制されるように（所定の収差以下となるように）収差を補正することができる。なお、補正環４０は、収差補正手段の一例であり、後述するウェーハ厚さｔ１（図４参照）に応じた分だけレーザー光Ｌの収差を補正する。 The condensing lens 38 includes a correction ring 40 for correcting the aberration of the laser light L generated inside the wafer W. The correction ring 40 is configured to be manually rotatable, and the aberration of the laser beam can be corrected according to the rotation of the correction ring 40. That is, when the correction ring 40 is rotated, the interval between the lens groups constituting the condenser lens 38 is changed according to the rotation direction and the rotation amount, and a predetermined depth from the laser light irradiation surface (back surface) of the wafer W is changed. The aberration can be corrected so that the aberration of the laser beam L is suppressed at this position (below a predetermined aberration). The correction ring 40 is an example of an aberration correction unit, and corrects the aberration of the laser light L by an amount corresponding to a wafer thickness t1 (see FIG. 4) described later.
なお、補正環４０は、図示しない補正環駆動部によって電動で回転されるように構成されていてもよい。この場合、制御部５０は、補正環駆動部の動作を制御して、補正環４０回転を回転させることによってレーザー光Ｌの収差が所望の状態となるように補正を行う。 The correction ring 40 may be configured to be electrically rotated by a correction ring driving unit (not shown). In this case, the control unit 50 controls the operation of the correction ring drive unit to perform correction so that the aberration of the laser light L becomes a desired state by rotating the correction ring 40 rotation.
レーザーヘッド２０は、上記構成の他、ビームエキスパンダ２４、λ／２波長板２６、縮小光学系３６等を備えている。 In addition to the above configuration, the laser head 20 includes a beam expander 24, a λ / 2 wavelength plate 26, a reduction optical system 36, and the like.
ビームエキスパンダ２４は、レーザー光源２２から出力されたレーザー光Ｌを空間光変調器２８のために適切なビーム径に拡大する。λ／２波長板２６は、空間光変調器２８へのレーザー光入射偏光面を調整する。縮小光学系３６は、第１のレンズ３６ａ及び第２のレンズ３６ｂからなるアフォーカル光学系（両側テレセントリックな光学系）であり、空間光変調器２８で変調されたレーザー光Ｌを集光レンズ３８に縮小投影する。 The beam expander 24 expands the laser light L output from the laser light source 22 to an appropriate beam diameter for the spatial light modulator 28. The λ / 2 wavelength plate 26 adjusts the polarization plane of incidence of laser light on the spatial light modulator 28. The reduction optical system 36 is an afocal optical system (bilateral telecentric optical system) including a first lens 36 a and a second lens 36 b, and collects the laser light L modulated by the spatial light modulator 28. Reduce the projection.
また、図示を省略したが、レーザーヘッド２０には、ウェーハＷとのアライメントを行うためのアライメント光学系、ウェーハＷと集光レンズ３８との間の距離（ワーキングディスタンス）を一定に保つためのオートフォーカスユニット等が備えられている。 Although not shown, the laser head 20 includes an alignment optical system for performing alignment with the wafer W, and an auto for maintaining a constant distance (working distance) between the wafer W and the condenser lens 38. A focus unit and the like are provided.
制御部５０は、ＣＰＵ、メモリ、入出力回路部等からなり、レーザー加工装置１の各部の動作を制御する。すなわち、制御部５０は、最適な条件で各部（ウェーハ移動部１１やレーザーヘッド２０等）の動作を制御し、改質領域の形成を行う。 The control unit 50 includes a CPU, a memory, an input / output circuit unit, and the like, and controls the operation of each unit of the laser processing apparatus 1. That is, the control unit 50 controls the operation of each unit (the wafer moving unit 11, the laser head 20, etc.) under optimum conditions, and forms a modified region.
また、制御部５０は、空間光変調器２８の動作を制御し、所定のホログラムパターンを空間光変調器２８に呈示させる。具体的には、ウェーハＷの内部に集光されるレーザー光Ｌの収差が後述するウェーハ厚さｔ２（図４参照）に応じた分だけ補正されるように、レーザー光Ｌを変調するためのホログラムパターンを空間光変調器２８に呈示させる。なお、ホログラムパターンは、改質領域の形成位置、照射するレーザー光Ｌの波長、及び集光レンズ３８やウェーハＷの屈折率等に基づいて予め導出され、制御部５０に記憶されている。 Further, the control unit 50 controls the operation of the spatial light modulator 28 and causes the spatial light modulator 28 to present a predetermined hologram pattern. Specifically, for modulating the laser light L so that the aberration of the laser light L condensed inside the wafer W is corrected by an amount corresponding to a wafer thickness t2 (see FIG. 4) described later. The hologram pattern is presented to the spatial light modulator 28. The hologram pattern is derived in advance based on the formation position of the modified region, the wavelength of the laser beam L to be irradiated, the refractive index of the condenser lens 38 and the wafer W, and the like, and is stored in the control unit 50.
レーザー加工装置１はこの他に、図示しないウェーハ搬送手段、操作板、テレビモニタ、及び表示灯等から構成されている。 In addition to this, the laser processing apparatus 1 includes a wafer transfer means, an operation plate, a television monitor, an indicator lamp, and the like (not shown).
操作板には、レーザー加工装置１の各部の動作を操作するスイッチ類や表示装置が取り付けられている。テレビモニタは、図示しないＣＣＤカメラで撮像したウェーハ画像の表示、又はプログラム内容や各種メッセージ等を表示する。表示灯は、レーザー加工装置１の加工中、加工終了、非常停止等の稼働状況を表示する。 On the operation plate, switches and a display device for operating operations of each part of the laser processing apparatus 1 are attached. The television monitor displays a wafer image captured by a CCD camera (not shown) or displays program contents and various messages. The indicator lamp displays an operation status such as processing end or emergency stop during the processing of the laser processing apparatus 1.
図２Ａ及び図２Ｂは、ウェーハ内部の集光点近傍に形成される改質領域を説明する概念図である。図２Ａは、ウェーハＷの内部に入射されたレーザー光Ｌが集光点に改質領域Ｐを形成した状態を示している。図２Ｂは、パルス状のレーザー光Ｌの下でウェーハＷが水
平方向に移動され、不連続な改質領域Ｐ、Ｐ、・・・が並んで形成された状態を表している。この状態でウェーハＷは改質領域Ｐを起点として自然に割断するか、或いは僅かな外力を加えることによって改質領域Ｐを起点として割断される。この場合、ウェーハＷは表面や裏面にはチッピングが発生せずに容易にチップに分割される。
2A and 2B are conceptual diagrams illustrating a modified region formed in the vicinity of a condensing point inside the wafer. FIG. 2A shows a state in which the modified region P is formed at the condensing point of the laser light L incident inside the wafer W. FIG. 2B shows a state in which the wafer W is moved in the horizontal direction under the pulsed laser light L and discontinuous modified regions P, P,. In this state, the wafer W is naturally cleaved starting from the modified region P, or is cleaved starting from the modified region P by applying a slight external force. In this case, the wafer W is easily divided into chips without causing chipping on the front and back surfaces.
図３は、ウェーハ内部に改質領域を多層状に形成した状態を説明する概念図である。ウェーハＷの厚さが厚い場合で、改質領域Ｐの層が１層では割断できないときには、図３に示すように、レーザー光Ｌの集光点をウェーハＷの厚さ方向に変化させて、レーザー光ＬをウェーハＷに対して複数回走査することにより、改質領域Ｐを多層状に形成することができる。このようにして多層状に形成された改質領域Ｐをきっかけとして、ウェーハＷは、自然に割断するか、或いは僅かな外力を加えることにより割断される。 FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a state in which the modified region is formed in a multilayer shape inside the wafer. When the thickness of the wafer W is thick and the layer of the modified region P cannot be cleaved by one layer, as shown in FIG. 3, the focal point of the laser beam L is changed in the thickness direction of the wafer W, By scanning the laser beam L with respect to the wafer W a plurality of times, the modified region P can be formed in multiple layers. As a result of the modified region P formed in a multilayer shape in this way, the wafer W is naturally cleaved or cleaved by applying a slight external force.
なお、図２Ｂ、及び図３ではパルス状のレーザー光Ｌで不連続な改質領域Ｐ、Ｐ、…を形成した状態を示したが、レーザー光Ｌの連続波の下で連続的な改質領域Ｐを形成してもよい。 2B and 3 show a state in which the discontinuous modified regions P, P,... Are formed by the pulsed laser beam L, but the continuous modification is performed under the continuous wave of the laser beam L. The region P may be formed.
本実施形態のレーザー加工装置１では、ウェーハＷの内部に集光されるレーザー光Ｌの収差を補正環４０と空間光変調器２８とを併用して補正する。これにより、改質領域Ｐを精度良く効率的に形成することができるので、ウェーハＷは良好に割断され、安定した品質のチップを効率良く得ることができる。以下、本実施形態におけるレーザー光Ｌの収差補正について詳しく説明する。 In the laser processing apparatus 1 of the present embodiment, the aberration of the laser light L condensed inside the wafer W is corrected by using the correction ring 40 and the spatial light modulator 28 together. As a result, the modified region P can be formed with high accuracy and efficiency, so that the wafer W can be cleaved satisfactorily and stable quality chips can be obtained efficiently. Hereinafter, the aberration correction of the laser beam L in the present embodiment will be described in detail.
図４は、本実施形態におけるレーザー光Ｌの収差補正を説明するための説明図である。図４に示すように、本実施形態では、ウェーハＷの内部にレーザー光Ｌを集光させる際に、ウェーハＷのレーザー光照射面から加工深さ（レーザー光の集光点）までのウェーハ厚さｔに起因するレーザー光Ｌの収差を抑制するために、ウェーハＷのレーザー光照射面から所定の基準深さまでのウェーハ厚さｔ１に応じた分だけ補正環４０で収差補正を行いつつ、ウェーハＷの上記基準深さから加工深さまでのウェーハ厚さｔ２に応じた分だけ空間光変調器２８で収差補正を行う。 FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining aberration correction of the laser light L in the present embodiment. As shown in FIG. 4, in the present embodiment, when the laser beam L is condensed inside the wafer W, the wafer thickness from the laser beam irradiation surface of the wafer W to the processing depth (laser beam focusing point). In order to suppress the aberration of the laser beam L caused by the length t, the wafer is corrected while correcting the aberration by the correction ring 40 corresponding to the wafer thickness t1 from the laser beam irradiation surface of the wafer W to a predetermined reference depth. Aberration correction is performed by the spatial light modulator 28 by an amount corresponding to the wafer thickness t2 from the reference depth of W to the processing depth.
なお、ウェーハＷの基準深さは、ウェーハＷの厚さに応じて予め設定される値（固定値）であり、ウェーハ厚さ方向の略中央の深さ（例えば、ウェーハＷの全厚さＴの半分の厚さ±５０μｍ程度）に好ましく設定される。なお、ウェーハＷの基準深さは、ユーザーが図示しない入力手段を介して適宜変更できるようにしてもよい。 The reference depth of the wafer W is a value (fixed value) set in advance according to the thickness of the wafer W, and is substantially the depth in the wafer thickness direction (for example, the total thickness T of the wafer W). The thickness is preferably set to about ± 50 μm. Note that the reference depth of the wafer W may be appropriately changed by the user via an input unit (not shown).
ここで、ウェーハＷのレーザー光照射面から加工深さ（レーザー光Ｌの集光点）までのウェーハ厚さｔに起因するレーザー光Ｌの収差を空間光変調器のみで補正する場合（従来の方式）と、本実施形態のレーザー加工装置１を用いてレーザー光Ｌの収差を補正する場合（本発明の方式）との双方において、空間光変調器で収差補正が行われるときの補正カーブの一例を図５Ａ及び図５Ｂに示す。なお、図５Ａ及び図５Ｂに示した補正カーブは、それぞれ、レーザー光Ｌの光軸上の中心位置Ｏからの水平方向（光軸に対して垂直な方向）の距離（中心距離）を応じた補正量（変調量）を表したものである。 Here, when the aberration of the laser beam L caused by the wafer thickness t from the laser beam irradiation surface of the wafer W to the processing depth (condensing point of the laser beam L) is corrected only by the spatial light modulator (conventional) The correction curve when the aberration correction is performed by the spatial light modulator both in the case of correcting the aberration of the laser beam L using the laser processing apparatus 1 of the present embodiment (the method of the present invention). An example is shown in FIGS. 5A and 5B. The correction curves shown in FIGS. 5A and 5B correspond to the distance (center distance) in the horizontal direction (direction perpendicular to the optical axis) from the center position O on the optical axis of the laser light L, respectively. It represents the correction amount (modulation amount).
また、それぞれの方式において空間光変調器で呈示されるホログラムパターンを図６Ａ及び図６Ｂに示す。なお、図６Ａ、図６Ｂに示したホログラムパターンは、それぞれ、図５Ａ、図５Ｂに示した補正カーブに従って作成されたものである。 Moreover, the hologram pattern presented by the spatial light modulator in each method is shown in FIGS. 6A and 6B. Note that the hologram patterns shown in FIGS. 6A and 6B are created according to the correction curves shown in FIGS. 5A and 5B, respectively.
従来の方式では、図５Ａに示ように、光軸上の中心位置Ｏからの距離に対する補正量（変調量）の変化量が大きく、補正カーブの傾きが大きなものとなっている。この補正カーブに従って作成されたホログラムパターンは、図６Ａに示すように、光軸上の中心位置Ｏ
に相当する中心部から周辺部にいくほど密なパターンとなっている。ウェーハＷの厚さが厚い場合には、この補正カーブの傾きはより急激なものとなり、ホログラムパターンもより密なパターンとなるため、収差補正の効きが不十分となる。
In the conventional method, as shown in FIG. 5A, the change amount of the correction amount (modulation amount) with respect to the distance from the center position O on the optical axis is large, and the inclination of the correction curve is large. As shown in FIG. 6A, the hologram pattern created according to this correction curve has a center position O on the optical axis.
The pattern is denser from the center to the periphery. When the wafer W is thick, the inclination of the correction curve becomes steeper and the hologram pattern becomes a denser pattern, so that the effect of aberration correction is insufficient.
一方、本発明の方式では、図５Ｂに示すように、従来の方式に比べて補正カーブの傾きが緩やかとなっており、空間光変調器２８における補正量（変調量）が従来の方式の略半分の量となっている。また、この補正カーブに従って作成されたホログラムパターンは、図６Ｂに示すように、従来の方式に比べて疎なパターンとなっている。このため、ウェーハＷの厚さが厚い場合でも、空間光変調器２８による収差補正の効きを十分なものとすることが可能となる。 On the other hand, in the method of the present invention, as shown in FIG. 5B, the inclination of the correction curve is gentler than that of the conventional method, and the correction amount (modulation amount) in the spatial light modulator 28 is substantially the same as that of the conventional method. The amount is half. Also, the hologram pattern created according to this correction curve is a sparse pattern as compared with the conventional method, as shown in FIG. 6B. For this reason, even when the thickness of the wafer W is thick, the effect of the aberration correction by the spatial light modulator 28 can be made sufficient.
したがって、本実施形態のレーザー加工装置１で行われる収差補正によれば、ウェーハＷの厚さが厚い場合、レーザー光を集光させる位置（集光点）が深くなっても、従来の方式に比べて、ウェーハＷの内部に集光されるレーザー光Ｌの収差を安定かつ確実に精度良く補正することが可能となり、ウェーハＷの内部に切断起点となる改質領域を精度良く効率的に形成することができる。 Therefore, according to the aberration correction performed by the laser processing apparatus 1 of the present embodiment, when the wafer W is thick, the conventional method is used even if the position (condensing point) for condensing the laser light becomes deep. In comparison, the aberration of the laser beam L condensed inside the wafer W can be corrected stably and reliably with high accuracy, and a modified region that becomes the starting point of cutting inside the wafer W can be accurately and efficiently formed. can do.
また、図３に示すように、ウェーハ内部に改質領域を多層状に形成する場合、ウェーハＷのレーザー光照射面から所定の基準深さまでのウェーハ厚さｔ１に応じた分だけ収差補正されるように補正環４０を調整した後は、レーザー光Ｌの集光点のウェーハＷの厚さ方向の変化に関係なく補正環４０を固定したままの状態とすることができるので、補正環４０の耐久性を向上させることが可能となる。この場合、レーザー光Ｌの集光点のウェーハＷの厚さ方向の変化に応じた収差補正は、空間光変調器２８によって行われる。 Further, as shown in FIG. 3, when the modified region is formed in a multilayer shape inside the wafer, the aberration is corrected by an amount corresponding to the wafer thickness t1 from the laser light irradiation surface of the wafer W to a predetermined reference depth. After the correction ring 40 is adjusted in this way, the correction ring 40 can remain fixed regardless of the change in the thickness direction of the wafer W at the condensing point of the laser beam L. Durability can be improved. In this case, the aberration correction corresponding to the change in the thickness direction of the wafer W at the condensing point of the laser light L is performed by the spatial light modulator 28.
なお、ウェーハＷの内部の基準深さよりも浅い位置（レーザー光照射面側）にレーザー光Ｌを集光させる場合には、ウェーハＷの内部の基準深さよりも深い位置（レーザー光照射面とは反対側）とは逆方向の補正を空間光変調器２８で行うことにより、ウェーハＷの内部に集光されるレーザー光Ｌの収差補正を行うことができる。 When the laser beam L is condensed at a position shallower than the reference depth inside the wafer W (laser beam irradiation surface side), a position deeper than the reference depth inside the wafer W (what is a laser beam irradiation surface? The correction of the aberration of the laser light L condensed inside the wafer W can be performed by performing the correction in the opposite direction to the opposite side) by the spatial light modulator 28.
次に、本実施形態のレーザー加工装置１の作用について説明する。 Next, the operation of the laser processing apparatus 1 of this embodiment will be described.
まず、集光レンズ３８に備えられた補正環４０を用いて収差補正を行う。具体的には、補正環４０を手動（または電動）で回転させることにより、ウェーハＷのレーザー光入射面（裏面）から所定の基準深さ（ウェーハ厚さ方向の略中央の深さ）までのウェーハ厚さｔ１に応じた分だけレーザー光Ｌの収差補正を行う。例えば、ウェーハＷの全厚さＴが７７５μｍである場合には、基準深さは、ウェーハＷのレーザー光照射面から４００μｍの深さに設定される。 First, aberration correction is performed using the correction ring 40 provided in the condenser lens 38. Specifically, by rotating the correction ring 40 manually (or electrically), from the laser light incident surface (back surface) of the wafer W to a predetermined reference depth (approximately the center depth in the wafer thickness direction). Aberration correction of the laser beam L is performed by an amount corresponding to the wafer thickness t1. For example, when the total thickness T of the wafer W is 775 μm, the reference depth is set to a depth of 400 μm from the laser light irradiation surface of the wafer W.
次に、加工対象となるウェーハＷを吸着ステージ１３に載置した後、図示しないアライメント光学系を用いてウェーハＷのアライメントが行われる。 Next, after placing the wafer W to be processed on the suction stage 13, the wafer W is aligned using an alignment optical system (not shown).
次に、ＸＹＺθテーブル１２を水平方向に加工送りしながら（すなわち、ウェーハＷをレーザー光Ｌに対して相対的に移動しながら）、レーザーヘッド２０からウェーハＷに対してレーザー光Ｌを照射する。 Next, the laser beam L is applied to the wafer W from the laser head 20 while the XYZθ table 12 is processed and fed in the horizontal direction (that is, the wafer W is moved relative to the laser beam L).
このとき、レーザー光源２２から出力されたレーザー光Ｌは、ビームエキスパンダ２４によってビーム径が拡大され、第１ミラー３０によって反射され、λ／２波長板２６によって偏光方向が変更されて空間光変調器２８に入射される。 At this time, the laser light L output from the laser light source 22 is expanded in beam diameter by the beam expander 24, reflected by the first mirror 30, and the polarization direction is changed by the λ / 2 wavelength plate 26 to modulate the spatial light. Is incident on the device 28.
空間光変調器２８に入射されたレーザー光Ｌは、空間光変調器２８に呈示された所定の
ホログラムパターンに従って変調される。その際、制御部５０は、ウェーハＷの内部において上記基準深さから加工深さ（レーザー光Ｌの集光点）までのウェーハ厚さｔ２に応じた分だけ収差補正が行われるように、レーザー光Ｌを変調するためのホログラムパターンを空間光変調器２８に呈示させる制御を行う。
The laser light L incident on the spatial light modulator 28 is modulated according to a predetermined hologram pattern presented on the spatial light modulator 28. At that time, the control unit 50 performs laser correction so that the aberration is corrected by the amount corresponding to the wafer thickness t2 from the reference depth to the processing depth (condensing point of the laser beam L) inside the wafer W. Control is performed so that the spatial light modulator 28 presents a hologram pattern for modulating the light L.
空間光変調器２８から出射されたレーザー光Ｌは、第２ミラー３１、第３ミラー３２によって順次反射された後、第１のレンズ３６ａを通過し、さらに第４ミラー３３、第５ミラー３４によって反射され、第２のレンズ３６ｂを通過し、集光レンズ３８に入射される。これにより、空間光変調器２８から出射されたレーザー光Ｌは、第１のレンズ３６ａ、第２のレンズ３６ｂからなる縮小光学系３６によって集光レンズ３８に縮小投影される。そして、集光レンズ３８に入射されたレーザー光Ｌは、集光レンズ３８によりウェーハＷの内部に集光される。 The laser light L emitted from the spatial light modulator 28 is sequentially reflected by the second mirror 31 and the third mirror 32, then passes through the first lens 36a, and further by the fourth mirror 33 and the fifth mirror 34. The light is reflected, passes through the second lens 36 b, and enters the condenser lens 38. Thereby, the laser light L emitted from the spatial light modulator 28 is reduced and projected onto the condenser lens 38 by the reduction optical system 36 including the first lens 36a and the second lens 36b. The laser light L incident on the condenser lens 38 is condensed inside the wafer W by the condenser lens 38.
ウェーハＷのレーザー光入射面から入射したレーザー光の集光点がウェーハＷの厚さ方向の内部に設定されているので、ウェーハＷの表面を透過したレーザー光Ｌは、ウェーハ内部の集光点でエネルギーが集中し、ウェーハＷの内部の集光点近傍に多光子吸収によるクラック領域、溶融領域、屈折率変化領域等の改質領域が形成される。 Since the condensing point of the laser light incident from the laser light incident surface of the wafer W is set inside the thickness direction of the wafer W, the laser light L transmitted through the surface of the wafer W is the condensing point inside the wafer W. As a result, energy is concentrated, and a modified region such as a crack region, a melting region, a refractive index changing region, or the like due to multiphoton absorption is formed near the condensing point inside the wafer W.
また、ウェーハＷの厚さが厚い場合は、図３に示すように、ウェーハＷの厚さ方向にレーザー光Ｌの集光点を変化させて、ウェーハＷをレーザーヘッド２０に対して繰り返し移動させて、改質領域Ｐを多層状に形成する。 When the wafer W is thick, as shown in FIG. 3, the condensing point of the laser light L is changed in the thickness direction of the wafer W, and the wafer W is repeatedly moved with respect to the laser head 20. Thus, the modified region P is formed in a multilayer shape.
このようにして改質領域Ｐが切断予定ラインに沿って１層または多層状に形成されると、ＸＹＺθテーブル１２がＹ方向に１ピッチ割り出し送りされ、次のラインも同様に改質領域Ｐが形成される。 When the modified region P is formed in one layer or multiple layers along the planned cutting line in this way, the XYZθ table 12 is indexed and fed by 1 pitch in the Y direction, and the modified region P is similarly formed in the next line. It is formed.
全てのＸ方向と平行な切断予定ラインに沿って改質領域Ｐが形成されると、ＸＹＺθテーブル１２が９０°回転され、先程のラインと直交するラインも同様にして全て改質領域Ｐが形成される。 When the modified region P is formed along all the planned cutting lines parallel to the X direction, the XYZθ table 12 is rotated by 90 °, and the modified region P is also formed for all the lines orthogonal to the previous line. Is done.
以上のようにして全ての切断予定ラインに沿って改質領域Ｐが形成されると、ウェーハＷは個々のチップに分割されて１枚のウェーハＷのレーザー加工が完了する。 When the modified region P is formed along all the planned cutting lines as described above, the wafer W is divided into individual chips, and laser processing of one wafer W is completed.
以上説明したように、本実施形態のレーザー加工装置１によれば、ウェーハＷの内部に集光されるレーザー光Ｌの収差を補正環４０と空間光変調器２８を併用して補正することができる。具体的には、ウェーハＷのレーザー光照射面から所定の基準深さまでのウェーハ厚さｔ１に応じた分だけ補正環４０で収差補正を行いつつ、ウェーハＷの上記基準深さから加工深さまでのウェーハ厚さｔ２に応じた分だけ空間光変調器２８で収差補正を行う。これにより、従来の方式（空間光変調器のみで収差補正を行う場合）に比べて、空間光変調器２８に呈示されるホログラムパターンを疎なパターンにすることができる。 As described above, according to the laser processing apparatus 1 of the present embodiment, the aberration of the laser light L condensed inside the wafer W can be corrected by using the correction ring 40 and the spatial light modulator 28 together. it can. Specifically, aberration correction is performed by the correction ring 40 by an amount corresponding to the wafer thickness t1 from the laser light irradiation surface of the wafer W to a predetermined reference depth, while the wafer W is moved from the reference depth to the processing depth. Aberration correction is performed by the spatial light modulator 28 corresponding to the wafer thickness t2. As a result, the hologram pattern presented on the spatial light modulator 28 can be made a sparse pattern as compared with the conventional method (when aberration correction is performed using only the spatial light modulator).
したがって、ウェーハＷの厚さが厚い場合、レーザー光を集光させる位置（集光点）が深くなっても、従来の方式に比べて、ウェーハＷの内部に集光されるレーザー光Ｌの収差を安定かつ確実に精度良く補正することが可能となり、切断起点となる改質領域を精度良く効率的に形成することができる。その結果、ウェーハＷは良好に割断され、安定した品質のチップを効率良く得ることができる。 Therefore, when the wafer W is thick, the aberration of the laser light L condensed inside the wafer W compared to the conventional method even when the position (condensing point) for condensing the laser light becomes deeper. Can be stably and reliably corrected with high accuracy, and a modified region serving as a cutting starting point can be formed with high accuracy and efficiency. As a result, the wafer W is cleaved well, and stable quality chips can be obtained efficiently.
なお、本実施形態では、収差補正手段が、集光レンズ３８に備えられた補正環４０で構成される態様を示したが、これに限定されず、例えば図７に示すように、集光レンズ３８と空間光変調器２８との間のレーザー光Ｌの光路上に配置された補正光学系４２で構成す
るようにしてもよい。この場合、図示しない駆動手段で補正光学系４２を構成する複数のレンズ群の間隔を変化させることにより、ウェーハＷの内部において発生するレーザー光Ｌの収差を補正することができる。なお、図７に示した例では、集光レンズ３８と第２のレンズ３６ｂとの間に配設される。
In the present embodiment, the aberration correction unit is configured by the correction ring 40 provided in the condenser lens 38. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. The correction optical system 42 may be arranged on the optical path of the laser beam L between the laser beam 38 and the spatial light modulator 28. In this case, the aberration of the laser light L generated inside the wafer W can be corrected by changing the interval between the plurality of lens groups constituting the correction optical system 42 by a driving means (not shown). In the example shown in FIG. 7, it is disposed between the condenser lens 38 and the second lens 36b.
また、補正環付き対物レンズを使用する代わりに、集光レンズ３８として、ウェーハＷの内部において所定の基準深さでレーザー光Ｌの収差が最小となるように予め補正機能を組み込んだ対物レンズ（赤外対物レンズ）を用いてよい。 Further, instead of using an objective lens with a correction ring, as the condenser lens 38, an objective lens (in which a correction function is incorporated in advance so as to minimize the aberration of the laser light L at a predetermined reference depth inside the wafer W). An infrared objective lens) may be used.
また、本実施形態では、空間光変調器２８として、反射型の空間光変調器（ＬＣＯＳ−ＳＬＭ）を用いたが、これに限定されず、ＭＥＭＳ−ＳＬＭ又はＤＭＤ(デフォーマブル
ミラーデバイス)等であってもよい。また、空間光変調器２８は、反射型に限定されず、
透過型であってもよい。更に、空間光変調器２８としては、液晶セルタイプ又はＬＣＤタイプ等が挙げられる。
In this embodiment, a reflective spatial light modulator (LCOS-SLM) is used as the spatial light modulator 28. However, the present invention is not limited to this, and a MEMS-SLM or DMD (deformable mirror device) is used. There may be. The spatial light modulator 28 is not limited to the reflective type,
It may be a transmission type. Furthermore, as the spatial light modulator 28, a liquid crystal cell type, an LCD type or the like can be cited.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。 The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above examples, and various improvements and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. .
１０…レーザー加工装置、１１…ウェーハ移動部、１２…ＸＹＺθテーブル、１３…吸着ステージ、２０…レーザーヘッド、２２…レーザー光源、２４…ビームエキスパンダ、２６…λ／２波長板、２８…空間光変調器、３６…縮小光学系、３８…集光レンズ、４０…補正環、４２…補正光学系、５０…制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Laser processing apparatus, 11 ... Wafer moving part, 12 ... XYZtheta table, 13 ... Adsorption stage, 20 ... Laser head, 22 ... Laser light source, 24 ... Beam expander, 26 ... λ / 2 wavelength plate, 28 ... Spatial light Modulator 36 ... Reduction optical system 38 ... Condensing lens 40 ... Correction ring 42 ... Correction optical system 50 ... Control unit
Claims (8)
前記レーザー光を出力するレーザー光源と、
前記レーザー光源から出力された前記レーザー光を変調する空間光変調器と、
前記空間光変調器で変調された前記レーザー光を前記ウェーハの内部に集光する集光レンズと、
前記ウェーハを前記レーザー光に対して相対的に移動させる移動手段と、
前記ウェーハのレーザー光入射面から所定の基準深さまでのウェーハ厚さに応じた分だけ前記レーザー光の収差を補正する収差補正手段と、
前記ウェーハの前記基準深さから前記レーザー光を集光させる位置までのウェーハ厚さに応じた分だけ前記レーザー光の収差が補正されるように、前記空間光変調器を制御する制御部と、
を備えるレーザー加工装置。 A laser processing apparatus for forming a modified region in the wafer along the planned cutting line of the wafer by irradiating a laser beam with a condensing point inside the wafer,
A laser light source for outputting the laser light;
A spatial light modulator that modulates the laser light output from the laser light source;
A condensing lens that condenses the laser light modulated by the spatial light modulator inside the wafer;
Moving means for moving the wafer relative to the laser beam;
Aberration correction means for correcting the aberration of the laser beam by an amount corresponding to the wafer thickness from the laser beam incident surface of the wafer to a predetermined reference depth;
A controller that controls the spatial light modulator so that the aberration of the laser light is corrected by an amount corresponding to the wafer thickness from the reference depth of the wafer to a position where the laser light is collected;
A laser processing apparatus comprising:
レーザー光源から出力された前記レーザー光を空間光変調器で変調する変調工程と、
前記空間光変調器で変調された前記レーザー光を集光レンズで前記ウェーハの内部に集光する集光工程と、
前記ウェーハを前記レーザー光に対して相対的に移動させる移動工程と、
前記ウェーハのレーザー光入射面から所定の基準深さまでのウェーハ厚さに応じた分だけ前記レーザー光の収差を補正する収差補正工程と、
前記ウェーハの前記基準深さから前記レーザー光を集光させる位置までのウェーハ厚さに応じた分だけ前記レーザー光の収差が補正されるように、前記空間光変調器を制御する制御工程と、
を含むレーザー加工方法。 A laser processing method for forming a modified region in the wafer along the planned cutting line of the wafer by irradiating a laser beam with a focusing point inside the wafer,
A modulation step of modulating the laser light output from the laser light source with a spatial light modulator;
A condensing step of condensing the laser light modulated by the spatial light modulator inside the wafer by a condensing lens;
A moving step of moving the wafer relative to the laser beam;
An aberration correction step of correcting the aberration of the laser beam by an amount corresponding to the wafer thickness from the laser beam incident surface of the wafer to a predetermined reference depth;
A control step of controlling the spatial light modulator so that the aberration of the laser light is corrected by an amount corresponding to the wafer thickness from the reference depth of the wafer to a position where the laser light is collected;
Including laser processing method.
The laser processing method according to claim 5, wherein the reference depth is a substantially central depth in the depth direction of the wafer.
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