JP2023035534A - Optical modulator, method for optical modulation, laser processor, and method for processing laser - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ワークの内部の複数の集光点にレーザー光を照射するための光変調装置及び方法に関し、特に、この光変調装置及び方法によりワークの内部にレーザー光を照射してレーザー加工領域を形成するレーザー加工装置及び方法に関する。 The present invention relates to a light modulating device and method for irradiating a plurality of condensing points inside a work with laser light, and in particular, the light modulating device and method irradiate the inside of the work with laser light to obtain a laser processing area. It relates to a laser processing apparatus and method for forming.
従来より、ワーク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、ワークの切断予定ラインに沿ってワークの内部にレーザー加工領域を形成するレーザー加工装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a laser processing apparatus that forms a laser processing region inside a work along a planned cutting line of the work by irradiating a laser beam with a focal point aligned with the inside of the work (for example, See Patent Document 1).
特許文献1に記載されたレーザー加工装置では、ワークに対してレーザー光を照射しつつ切断予定ラインに沿って相対移動させる際、ワーク内において厚さ方向に互いに異なり、且つレーザー光の相対移動方向に沿って離れた2つの位置にレーザー光を同時に集光させて一対のレーザー加工領域を同時形成する。これにより、1本の切断予定ラインについてワークの内部に2列のレーザー加工領域を1スキャンで形成することが可能となる。
In the laser processing apparatus described in
しかしながら、特許文献1に記載されたレーザー加工装置では、上述したように、一対のレーザー加工領域を同時形成する際、ワーク内において厚さ方向に互いに異なり、且つレーザー光の相対移動方向に沿って離れた2つの位置にレーザー光を同時に集光させるため、ワーク内において厚さ方向に並ぶ2つのレーザー加工領域同士は互いに異なるタイミングで形成される。そのため、厚さ方向に並ぶ2つのレーザー加工領域から発生した亀裂同士が繋がり難く、ワークの切断精度が良くないといった問題点がある。
However, in the laser processing apparatus described in
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ワークを切断予定ラインに沿って精度よく切断することができる光変調装置及び方法並びにレーザー加工装置及び方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an optical modulation device and method, and a laser processing device and method that can accurately cut a workpiece along a planned cutting line. .
上記の目的を達成するため、本発明の第1の態様に係る光変調装置は、空間光変調器と、空間光変調器に呈示させるホログラムパターンを、入射光の光軸を含む第1矩形領域と、第1矩形領域を挟むように配置された少なくとも2つの第2矩形領域からなる縞状のフレネルパターンであって、相互に曲率が異なるフレネルパターンに設定し、第1矩形領域及び第2矩形領域により変調された光をそれぞれ異なる集光位置に集光照射する制御手段とを備える。 In order to achieve the above object, a light modulation device according to a first aspect of the present invention includes a spatial light modulator, and a hologram pattern to be presented by the spatial light modulator in a first rectangular area including the optical axis of incident light. and a striped Fresnel pattern composed of at least two second rectangular regions arranged so as to sandwich the first rectangular region, the Fresnel patterns having mutually different curvatures, the first rectangular region and the second rectangular region and control means for condensing and irradiating the light modulated by the regions to different condensing positions.
本発明の第2の態様に係る光変調装置は、第1の態様において、制御手段は、第1矩形領域及び第2矩形領域により変調された光の集光位置の位置関係に応じて、第1矩形領域及び第2矩形領域の面積比を変更する。 In the light modulation device according to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the control means adjusts the second The area ratio of the first rectangular area and the second rectangular area is changed.
本発明の第3の態様に係る光変調装置は、第1又は第2の態様において、制御手段は、第1矩形領域及び第2矩形領域の少なくとも一方に設定するフレネルパターンを、長軸方向が第1矩形領域及び第2矩形領域の長手方向に平行な楕円又は長円形状にする。 In the light modulation device according to the third aspect of the present invention, in the first aspect or the second aspect, the control means sets the Fresnel pattern to be set in at least one of the first rectangular area and the second rectangular area so that the major axis direction is An elliptical or oval shape parallel to the longitudinal direction of the first rectangular area and the second rectangular area is formed.
本発明の第4の態様に係る光変調装置は、第1から第3の態様のいずれかにおいて、制御手段は、第1矩形領域及び第2矩形領域の少なくとも一方に、ランダムパターンを設定する。 In any one of the first to third aspects of the light modulation device according to the fourth aspect of the present invention, the control means sets a random pattern in at least one of the first rectangular area and the second rectangular area.
本発明の第5の態様に係るレーザー加工装置は、レーザー光を出力するレーザー光源と、第1から第4の態様のいずれかに係る光変調装置と、光変調装置によって変調されたレーザー光をワークの内部に集光照射する集光レンズとを備える。 A laser processing apparatus according to a fifth aspect of the present invention comprises a laser light source that outputs a laser beam, an optical modulator according to any one of the first to fourth aspects, and a laser beam modulated by the optical modulator. A condensing lens for condensing and irradiating the inside of the work is provided.
本発明の第6の態様に係るレーザー加工装置は、第5の態様において、第1矩形領域及び第2矩形領域の長手方向は、レーザー加工装置の加工方向と直交する。 In the laser processing apparatus according to the sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, the longitudinal directions of the first rectangular area and the second rectangular area are perpendicular to the processing direction of the laser processing apparatus.
本発明の第7の態様に係るレーザー加工装置は、第5又は第6の態様において、ワークの内部において生じるレーザー光の収差補正を行うための補正環を備える。 A laser processing apparatus according to a seventh aspect of the present invention is, in the fifth or sixth aspect, provided with a correction ring for correcting aberration of laser light generated inside the work.
本発明の第8の態様に係るレーザー加工装置は、第5から第7の態様のいずれかにおいて、制御手段は、ワークの内部において生じるレーザー光の収差補正を行うための収差補正用ホログラムパターンをホログラムパターンに重畳させる。 According to a laser processing apparatus according to an eighth aspect of the present invention, in any one of the fifth to seventh aspects, the controller controls the aberration correction hologram pattern for correcting the aberration of the laser beam generated inside the workpiece. Superimposed on the hologram pattern.
本発明の第9の態様に係るレーザー加工装置は、第5から第8の態様のいずれかにおいて、制御手段は、レーザー光の波面歪みの補正を行うための波面歪み補正用ホログラムパターンをホログラムパターンに重畳させる。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a laser processing apparatus according to any one of the fifth to eighth aspects, wherein the control means changes the wavefront distortion correction hologram pattern for correcting the wavefront distortion of the laser beam to a hologram pattern. superimposed on
本発明の第10の態様に係る光変調方法は、空間光変調器に呈示させるホログラムパターンを、入射光の光軸を含む第1矩形領域と、第1矩形領域を挟むように配置された少なくとも2つの第2矩形領域からなる縞状のフレネルパターンであって、相互に曲率が異なるフレネルパターンに設定し、第1矩形領域及び第2矩形領域により変調された光をそれぞれ異なる集光位置に集光照射する。 A light modulation method according to a tenth aspect of the present invention is characterized in that a hologram pattern to be presented by a spatial light modulator is composed of a first rectangular area including the optical axis of incident light and at least two rectangular areas arranged to sandwich the first rectangular area. A striped Fresnel pattern consisting of two second rectangular regions, which are set to Fresnel patterns with mutually different curvatures, and the light modulated by the first rectangular region and the second rectangular region are respectively focused at different condensing positions. Irradiate with light.
本発明の第11の態様に係るレーザー加工方法は、レーザー光源からのレーザー光を、第10の態様に係る光変調方法により変調し、変調したレーザー光をワークの内部に集光照射する。 A laser processing method according to an eleventh aspect of the present invention modulates laser light from a laser light source by the light modulation method according to the tenth aspect, and condenses and irradiates the modulated laser light into the interior of the work.
本発明によれば、被加工物を切断予定ラインに沿って精度よく切断することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a to-be-processed object can be cut|disconnected accurately along a line to cut.
以下、添付図面に従って本発明に係る光変調装置及び方法並びにレーザー加工装置及び方法の実施の形態について説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of an optical modulation device and method and a laser processing device and method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[レーザー加工装置]
図1は、本発明の一実施形態に係る光変調装置を備え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、本実施形態に係るレーザー加工装置1は、ステージ11と、レーザーエンジン(光学系ユニット)20と、制御部50とを備えている。なお、本実施形態では、レーザーエンジン20と制御部50とが別々に構成される場合を例示したが、この構成に限らず、レーザーエンジン20は制御部50の一部又は全部を含んでいてもよい。
[Laser processing equipment]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a laser processing apparatus equipped with an optical modulation device according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
ステージ11は、ワークを吸着保持するものである。ステージ11は、図示しないステージ移動機構を含んで構成され、ステージ移動機構によりXYZθ方向に移動可能に構成される。ステージ移動機構としては、例えば、ボールねじ機構、リニアモータ機構等の種々の機構にて構成することができる。なお、図1においては、XYZの3方向は互いに直交し、このうちX方向およびY方向は水平方向であり、Z方向は鉛直方向である。また、θ方向は、鉛直方向軸(Z軸)を回転軸とする回転方向である。ステージ11は、本発明の相対移動手段の一例である。
The
本実施形態では、ワークとして、シリコンウェーハ等の半導体ウェーハ(以下、「ウェーハ」という。)Wが適用される。ウェーハWは、格子状に配列された切断予定ラインによって複数の領域に区画され、この区画された各領域に半導体チップを構成する各種デバイスが形成されている。なお、本実施形態においては、ワークとしてウェーハWを適用した場合について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ガラス基板、圧電セラミック基板、ガラス基板なども適用することができる。 In this embodiment, a semiconductor wafer (hereinafter referred to as "wafer") W such as a silicon wafer is applied as the work. The wafer W is partitioned into a plurality of regions by cutting lines arranged in a grid pattern, and various devices constituting semiconductor chips are formed in each partitioned region. In this embodiment, a case where a wafer W is applied as a work will be described, but the present invention is not limited to this, and for example, a glass substrate, a piezoelectric ceramic substrate, a glass substrate, etc. can also be applied. can.
ウェーハWは、デバイスが形成された表面(デバイス面)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ステージ11に載置される。ウェーハWの厚さは、特に制限はないが、例えば、700μm以上又は700μm~800μmである。
A back grind tape (hereinafter referred to as BG tape) having an adhesive material is attached to the surface (device surface) on which devices are formed, and the wafer W is placed on the
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テープが貼付され、このダイシングテープを介してフレームと一体化された状態でステージ11に載置されるようにしてもよい。
The wafer W may be mounted on the
レーザーエンジン20は、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。本実施形態に係る光変調装置10は、空間光変調器28及び制御部50を含んでいる。
The
レーザー光源(IR(Infrared)レーザー光源)22は、制御部50の制御に従って、ウェーハWの内部にレーザー加工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(Neodym: Yttrium Aluminum Garnet)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80kHz~200kHz、パルス幅が180ns~370ns、出力が8Wである。
A laser light source (IR (Infrared) laser light source) 22 outputs processing laser light L for forming a laser processing region inside the wafer W under the control of the
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(入射光)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。これにより、詳細を後述するように、レーザー光Lを照射しつつ切断予定ラインに沿って相対移動させる際、ウェーハWの内部において厚さ方向に互いに異なり、且つレーザー光Lの相対移動方向に互いに等しい2つの位置にレーザー光Lが同時に集光される。
The spatial
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。ここで、制御部50は、本発明の制御手段の一例である。
As the spatial
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
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を所定方向に回転させると、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。
The
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。
Note that the
レーザーエンジン20は、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。
The
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
また、図示を省略したが、レーザーエンジン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
制御部50は、レーザー加工装置1の各部の動作を制御する制御装置であり、各種処理を実行するコントローラとして機能するCPU(Central Processing Unit)、各種情報を記憶するメモリとして機能するRAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)等を有している。制御部50は、オペレータによって指定された加工情報(加工条件等)に基づいて、レーザー加工装置1の各部(ステージ11やレーザーエンジン20等)の動作を制御することにより、ウェーハWの内部にレーザー加工領域を形成するための動作の制御を行う。
The
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。
The
レーザー加工装置1は、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。
The
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及び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(Charge Coupled Device)カメラで撮像したウェーハWの画像の表示、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。
Switches and a display device for operating each part of the
次に、本発明の一実施形態に係るレーザー加工方法について説明する。このレーザー加工方法は、上述した本実施形態のレーザー加工装置1を用いて実施されるものである。
Next, a laser processing method according to one embodiment of the present invention will be described. This laser processing method is carried out using the
まず、集光レンズ38に備えられた補正環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の内部においてレーザー光Lを集光させる位置(レーザー加工領域の加工深さ)でレーザー光Lの収差が所定の収差以下となるように収差補正量を調整する。なお、本明細書において、「収差補正量」とは、ウェーハWのレーザー光照射面(裏面)からの深さに換算した値である。すなわち、例えば収差補正量が500μmである場合には、ウェーハWのレーザー光照射面からの深さが500μmの付近位置でレーザー光の収差が最小となることを意味する。例えば、ウェーハWの厚さ(初期厚み)が775μmである場合には、補正環40による収差補正量は500μmに設定されることが好ましい。
First, by manually (or electrically) rotating the
このように集光レンズ38の補正環40を用いてレーザー光Lの集光点を合わせる位置の収差が所定の収差以下となるように補正することにより、ウェーハWの厚さが厚い場合でも、ウェーハWの厚さ方向の深い位置にレーザー光Lを効率よく集光させることが可能となる。なお、補正環40を用いて収差補正を行うことが効果的である理由や他の収差補正手段については、本願出願人が出願した特開2016-011315号公報に詳しく記載しているので、ここでは説明を省略する。
In this manner, the
なお、本実施形態では、補正環40を用いて収差補正を行っているが、必ずしもこれに限定されず、例えば、補正環40を用いて収差補正を行わなくてもよい。この場合、空間光変調器28を用いて収差補正を行うようにしてもよい。また、空間光変調器28及び補正環40を併用して収差補正を行うようにしてもよい。
In this embodiment, the
次に、加工対象となるウェーハWをステージ11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 mounting the wafer W to be processed on the
次に、ウェーハWに対してレーザー光Lを照射しつつ切断予定ラインに沿って相対移動させる。なお、レーザー光Lの相対移動は、ウェーハWを吸着保持したステージ11をX方向に加工送りすることにより行われる。
Next, while irradiating the wafer W with the laser light L, the wafer W is relatively moved along the planned cutting line. The relative movement of the laser beam L is performed by moving the
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、空間光変調器28に入射される。
At this time, the beam diameter of the laser light L output from the
空間光変調器28に入射したレーザー光Lの光束は、空間光変調器28に呈示されたホログラムパターンによって変調される。本実施形態に係るホログラムパターンPA1(図2参照)は、後述するように、レーザー光Lの光束がウェーハWの内部の2つと集光点に集光照射されるようにレーザー光Lを変調する。
A luminous flux of laser light L incident on the spatial
このようにして空間光変調器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の内部において互いに異なる2つの集光位置に集光される。
The laser light L emitted from the spatial
[ホログラムパターンの例]
図2は、ホログラムパターンの例を示す図である。
[Example of hologram pattern]
FIG. 2 is a diagram showing an example of a hologram pattern.
図2に示すように、本実施形態に係るホログラムパターンPA1は、2種類のフレネルパターンFL1及びFL2を組み合わせたものである。フレネルパターンFL1及びFL2は、互いに曲率が異なるフレネルパターンであり、ホログラムパターンPA1は、フレネルパターンFL1及びFL2をそれぞれ矩形(長方形)の領域に分割して得られるパターン(領域K1~Kn及び領域L1~Ln。nは2以上の整数であり、図2に示す例ではn=5)を交互に配置することにより作成したものである。 As shown in FIG. 2, the hologram pattern PA1 according to this embodiment is a combination of two types of Fresnel patterns FL1 and FL2. The Fresnel patterns FL1 and FL2 are Fresnel patterns having different curvatures, and the hologram pattern PA1 is a pattern obtained by dividing the Fresnel patterns FL1 and FL2 into rectangular regions (regions K1 to Kn and regions L1 to Ln, where n is an integer of 2 or more, and in the example shown in FIG.
図2に示すように、ホログラムパターンPAでは、フレネルパターンFL1の中心の領域K1(第1矩形領域)が中心、すなわち、レーザー光Lの光軸AXの位置に配置され、そのX方向(加工方向)の両側に、領域K1を挟むように領域L2、K3、L4及びK5(第2矩形領域)が順番に縞状に配置される。 As shown in FIG. 2, in the hologram pattern PA, the central area K1 (first rectangular area) of the Fresnel pattern FL1 is arranged at the center, that is, at the position of the optical axis AX of the laser beam L, and its X direction (processing direction ), regions L2, K3, L4, and K5 (second rectangular regions) are arranged in stripes in order so as to sandwich region K1.
なお、図2に示す例ではn=5としたが、本発明はこれに限定されない。すなわち、本実施形態に係るホログラムパターンPA1は、中心の領域K1と、その両側に配置される領域L2の少なくとも3つの縞状のパターンを組み合わせることにより実現することができる。 Although n=5 in the example shown in FIG. 2, the present invention is not limited to this. That is, the hologram pattern PA1 according to this embodiment can be realized by combining at least three striped patterns of the central region K1 and the regions L2 arranged on both sides thereof.
図3は、本実施形態に係るホログラムパターンPA1により変調されたレーザー光Lを簡略化して示す図である。 FIG. 3 is a simplified diagram showing the laser light L modulated by the hologram pattern PA1 according to this embodiment.
図3に示す例では、レーザー光Lのうち、パターンFL1(領域K1、K3及びK5)により変調された成分が集光点FP1に集光され、パターンFL2(領域L2及びL4)により変調された成分が集光点FP2に集光されている。 In the example shown in FIG. 3, of the laser light L, the component modulated by the pattern FL1 (areas K1, K3 and K5) is condensed at the condensing point FP1 and modulated by the pattern FL2 (areas L2 and L4). The component is focused on the focal point FP2.
上記のように、曲率が異なる2種類のフレネルパターンFL1及びFL2を組み合わせたホログラムパターンPA1によりレーザー光Lを変調すると、図3に示すように、ウェーハWの内部の2つの集光点FP1及びFP2にレーザー光Lを同時に集光照射することができる。 As described above, when the laser beam L is modulated by the hologram pattern PA1, which is a combination of two types of Fresnel patterns FL1 and FL2 having different curvatures, two focal points FP1 and FP2 inside the wafer W are formed as shown in FIG. can be condensed and irradiated with the laser light L at the same time.
なお、図3に示す例では、集光点FP1の方が集光点FP2よりもウェーハWの表面側(図3において下側)となっているが、本発明はこれに限定されない。フレネルパターンFL1及びFL2の曲率を調整することにより、集光点FP2を集光点FP1よりもウェーハWの表面側にすることも可能である。 In the example shown in FIG. 3, the focal point FP1 is closer to the front surface of the wafer W than the focal point FP2 (lower side in FIG. 3), but the present invention is not limited to this. By adjusting the curvatures of the Fresnel patterns FL1 and FL2, it is possible to make the focal point FP2 closer to the front surface of the wafer W than the focal point FP1.
また、図2に示す例では、領域K1、L2、K3、L4及びK5は隙間なく隣接するように配置されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、領域K1、L2、K3、L4及びK5の間に隙間があってもよい。 Also, in the example shown in FIG. 2, the regions K1, L2, K3, L4 and K5 are arranged adjacent to each other without gaps, but the present invention is not limited to this. For example, there may be gaps between regions K1, L2, K3, L4 and K5.
さらに、本実施形態では、領域K1、L2、K3、L4及びK5のいずれかの間にランダムパターンを配置して集光点FP1及びFP2におけるレーザー光Lのパワーを制御する(減衰させる)ことができる。この場合、レーザー光Lに固有のガウス分布を共通化したままで、集光点FP1及びFP2におけるレーザー光Lのパワーを制御する(減衰させる)ことができる。 Furthermore, in this embodiment, it is possible to control (attenuate) the power of the laser light L at the focal points FP1 and FP2 by arranging a random pattern between any of the regions K1, L2, K3, L4 and K5. can. In this case, it is possible to control (attenuate) the power of the laser light L at the focal points FP1 and FP2 while keeping the Gaussian distribution specific to the laser light L common.
[レーザー加工方法]
図4から図6は、本発明の一実施形態に係るレーザー加工方法を説明するための図である。なお、図4は、ウェーハWの内部にレーザー光Lが集光された状態を示した図である。図5は、図4に示したレーザー光Lの集光位置にレーザー加工領域が形成された状態を示した図である。図6は、切断予定ラインに沿ってウェーハWの内部にレーザー加工領域が2列形成された状態を示した図である。
[Laser processing method]
4 to 6 are diagrams for explaining the laser processing method according to one embodiment of the present invention. 4 is a diagram showing a state in which the laser light L is condensed inside the wafer W. As shown in FIG. FIG. 5 is a diagram showing a state in which a laser processing area is formed at the condensing position of the laser beam L shown in FIG. FIG. 6 is a diagram showing a state in which two rows of laser-processed regions are formed inside the wafer W along the planned cutting line.
図4に示すように、空間光変調器28によって変調されたレーザー光Lは、ウェーハWの内部において厚さ方向に互いに異なり、且つレーザー光Lの相対移動方向Mに互いに等しい2つの位置(第1集光位置FP1、第2集光位置FP2)に集光レンズ38により同時に集光される。これにより、図5に示すように、2つの集光位置FP1、FP2の近傍には、一対のレーザー加工領域P1、P2が形成される。また、一対のレーザー加工領域P1、P2が形成されると、それぞれのレーザー加工領域P1、P2を起点としてウェーハWの厚さ方向に延びる亀裂(クラック)Ki1、Ki2が形成される。したがって、切断予定ラインに沿った1回のスキャンが行われると、図6に示すように、ウェーハWの内部に2列のレーザー加工領域P1、P2を形成することができる。なお、一例として、ウェーハWの内部において2つの集光位置FP1とFP2の厚さ方向の間隔は50μm~80μmに設定される。
As shown in FIG. 4, the laser light L modulated by the spatial
このように、切断予定ラインに沿った1回のスキャンで、ウェーハWの内部に2列のレーザー加工領域P1、P2が形成されると、ステージ11がY方向に1ピッチ割り出し送りされ、次の切断予定ラインも同様にして、レーザー加工領域P1、P2が形成される。
In this way, when two rows of laser processing regions P1 and P2 are formed inside the wafer W by one scan along the planned cutting line, the
全てのX方向と平行な切断予定ラインに沿ってレーザー加工領域P1、P2が形成されると、ステージ11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レーザー加工領域P1、P2が形成される。これにより、全ての切断予定ラインに沿ってレーザー加工領域P1、P2が形成される。
When the laser processing areas P1 and P2 are formed along all of the planned cutting lines parallel to the X direction, the
以上のようにして切断予定ラインに沿ってレーザー加工領域P1、P2が形成された後、図示しない研削装置を用いて、ウェーハWの裏面を研削して、ウェーハWの厚さ(初期厚み)T1を所定の厚さ(最終厚み)T2(例えば、30μm~50μm)に加工する裏面研削工程が行われる。 After the laser-processed regions P1 and P2 are formed along the planned cutting lines as described above, the back surface of the wafer W is ground using a grinding device (not shown) to obtain the thickness (initial thickness) T1 of the wafer W. is processed to a predetermined thickness (final thickness) T2 (for example, 30 μm to 50 μm).
裏面研削工程の後、ウェーハWの裏面にエキスパンドテープ(ダイシングテープ)が貼付され、ウェーハWの表面に貼付されているBGテープが剥離された後、ウェーハWの裏面に貼付されたエキスパンドテープに張力を加えて引き伸ばすエキスパンド工程が行われる。 After the back surface grinding process, an expanding tape (dicing tape) is attached to the back surface of the wafer W, and after the BG tape attached to the front surface of the wafer W is peeled off, the expanding tape attached to the back surface of the wafer W is tensioned. An expanding step is performed by adding and stretching.
これにより、ウェーハWのデバイス面(表面)側まで伸展した亀裂(クラック)を起点にしてウェーハWが切断される。すなわち、ウェーハWが切断予定ラインに沿って切断され、複数のチップに分割される。 As a result, the wafer W is cut starting from the crack extending to the device surface (front surface) side of the wafer W. As shown in FIG. That is, the wafer W is cut along the planned cutting lines and divided into a plurality of chips.
このように本実施形態では、ウェーハWに対してレーザー光Lを照射しつつ切断予定ラインに沿って相対移動させる際、ウェーハWの内部において厚さ方向に互いに異なり、且つレーザー光Lの相対移動方向Mに互いに等しい2つの集光位置FP1及びFP2にレーザー光Lを集光レンズ38により同時に集光させてレーザー加工領域P1、P2を同時形成している。そのため、ウェーハWの内部において厚さ方向に並ぶ2つのレーザー加工領域P1、P2同士がほぼ同じタイミングで形成される。これにより、切断予定ラインに沿った1回のスキャンで、ウェーハWの内部に2列のレーザー加工領域P1、P2を形成する際に、ほぼ同じタイミングで形成されたレーザー加工領域P1、P2から発生した亀裂がウェーハWの厚さ方向に連続的に形成されるため、厚さ方向に並ぶレーザー加工領域P1、P2を異なるタイミングで形成する場合に比べて、レーザー加工領域P1、P2から発生した亀裂の直線性がよく、ウェーハWの内部に生じた亀裂を効率よく且つ高精度に伸展させることが可能となる。
As described above, in the present embodiment, when the wafer W is irradiated with the laser beam L and relatively moved along the planned cutting line, the relative movement of the laser beam L is different in the thickness direction inside the wafer W. The laser processing areas P1 and P2 are simultaneously formed by condensing the laser light L at two condensing positions FP1 and FP2 which are equal to each other in the direction M by the condensing
[レーザー光Lの集光の態様]
図7は、変調後のレーザー光Lの形状を模式的に示す斜視図である。
[Aspect of Condensing Laser Light L]
FIG. 7 is a perspective view schematically showing the shape of the laser beam L after modulation.
図7に示すように、本実施形態に係るホログラムパターンPA1は、長方形のパターンを複数組み合わせたものであり、ホログラムパターンPA1の各領域K1、L2、K3、L4及びK5により変調されたレーザー光Lは、加工方向(X方向)に垂直な方向を長手方向とする長方形に成形される。 As shown in FIG. 7, the hologram pattern PA1 according to the present embodiment is a combination of a plurality of rectangular patterns. is shaped into a rectangle whose longitudinal direction is perpendicular to the processing direction (X direction).
長方形に成形されたレーザー光Lは、集光レンズ38により集光される際に、加工方向を長手方向とする長方形になる。したがって、本実施形態では、レーザー光Lを長方形に成形することにより、非点収差を生じさせ、亀裂Ki1及びKi2の伸展の方向性を持たせることができる。このように、レーザー加工領域P1及びP2を起点として、加工方向に沿って亀裂を伸展させることができるので、切断予定ラインに沿う加工方向の亀裂の繋がり性を向上させることが可能になる。
The rectangular shaped laser beam L becomes a rectangle with the processing direction as the longitudinal direction when condensed by the condensing
図8は、ホログラムパターンPA1の長方形の領域に呈示されるパターンの例を示す平面図である。 FIG. 8 is a plan view showing an example of a pattern presented in the rectangular area of the hologram pattern PA1.
図8に示す領域K1-1は真円形状のフレネルパターンの例を示しており、領域K1-2は、加工方向に直交する方向を長径方向(長軸方向)とする楕円形状のフレネルパターンの例を示している。 The area K1-1 shown in FIG. 8 shows an example of a perfect circular Fresnel pattern, and the area K1-2 shows an elliptical Fresnel pattern having a major axis direction (major axis direction) perpendicular to the processing direction. shows an example.
領域K1-2に示すように、フレネルパターンを加工方向に直交する方向を長径方向とする楕円形状にすることにより、亀裂の進展性能及び繋がり性を更に向上させることが可能になる。なお、フレネルパターンは、楕円形状に限定されず、例えば、長円形状であってもよい。 As shown in the region K1-2, by making the Fresnel pattern an elliptical shape with the direction perpendicular to the processing direction as the major axis direction, it is possible to further improve crack growth performance and connectivity. Note that the Fresnel pattern is not limited to an elliptical shape, and may be an oval shape, for example.
なお、本実施形態においては、ウェーハWの内部において厚さ方向に互いに異なる2つの集光点FP1、FP2にレーザー光Lを集光レンズ38により同時に集光させてレーザー加工領域P1、P2を同時に形成する2段加工を行った後、ウェーハWの裏面を研削する裏面研削工程を行い、ウェーハWを個々のチップに分割する方法を採用したが、これに限定されない。例えば、必要に応じてウェーハWの内部においてレーザー光Lを集光させる位置(レーザー加工領域の加工深さ)を変えながら複数回レーザー加工を行ってもよい。その際、レーザー加工領域の加工深さに応じて、空間光変調器28に呈示させるホログラムパターンに、レーザーエンジン20にウェーハWの内部の収差を補正する補正パターン(収差補正用ホログラムパターン。この場合は、補正環40による補正を打ち消す方向のパターン)を重畳させることにより、ウェーハWのレーザー光照射面から比較的浅い部分に対しても、適切な収差補正が可能となる。
In this embodiment, the laser beam L is condensed simultaneously by the condensing
また、レーザー光の波面歪みの補正を行うための波面歪み補正用ホログラムパターンをホログラムパターンに重畳させるようにしてもよい。 Further, a wavefront distortion correction hologram pattern for correcting the wavefront distortion of the laser beam may be superimposed on the hologram pattern.
[変形例1]
図9は、変形例1に係るホログラムパターンを示す平面図である。
[Modification 1]
9 is a plan view showing a hologram pattern according to
図9に示すように、上記の実施形態に係るホログラムパターンPA1では、各領域K1、L2、K3、L4及びK5の加工方向の幅Δが等しいのに対して(一例でΔ=500ピクセル)、変形例1に係るホログラムパターンPA2では、領域K1、K3及びK5の幅Δ1が領域L2及びL4の幅Δ2よりも長い。ここで、Δ1=560ピクセル、Δ2=440ピクセル又はΔ1=600ピクセル、Δ2=400ピクセルである。このようにすることにより、集光点FP2よりも集光点FP1の方のレーザー光Lの強度及び集光度を高めることが可能になる。
As shown in FIG. 9, in the hologram pattern PA1 according to the above embodiment, the regions K1, L2, K3, L4 and K5 have the same width Δ in the processing direction (Δ=500 pixels in one example), In the hologram pattern PA2 according to
例えば、ウェーハWの表面、集光点FP1及びFP2の相互間の位置関係(距離)に応じて、領域K1、K3及びK5と領域L2及びL4の大きさ(面積比)を調整することにより、集光点FP1及びFP2におけるレーザー光Lの強度及び集光度を調整することが可能になる。例えば、ウェーハWの表面と集光点FP1との間の距離が長い場合に、領域K1、K3及びK5の幅Δ1を拡げることにより集光点FP1における強度及び集光度を高める。これにより、集光点FP1から伸展する亀裂Ki1を長くして、ウェーハWの表面に到達するようにすることができる。また、ウェーハWの表面と集光点FP1との間の距離が短く、かつ、集光点FP1とFP2との間の距離が長い場合に、Δ1<Δ2にすることにより、集光点FP1とFP2との間の亀裂の繋がり性を向上させることができる。 For example, by adjusting the size (area ratio) of the regions K1, K3 and K5 and the regions L2 and L4 according to the positional relationship (distance) between the surface of the wafer W and the focal points FP1 and FP2, It becomes possible to adjust the intensity and convergence degree of the laser light L at the focal points FP1 and FP2. For example, when the distance between the surface of the wafer W and the focal point FP1 is long, the width Δ1 of the regions K1, K3, and K5 is increased to increase the intensity and convergence at the focal point FP1. As a result, the crack Ki1 extending from the focal point FP1 can be lengthened and reach the surface of the wafer W. FIG. Further, when the distance between the surface of the wafer W and the focal point FP1 is short and the distance between the focal points FP1 and FP2 is long, by setting Δ1<Δ2, the focal point FP1 and The connectivity of cracks with FP2 can be improved.
[変形例2]
図10は、変形例2に係るホログラムパターンを示す平面図であり、図11は、変形例2に係るホログラムパターンにより変調されたレーザー光の集光点を示す図である。
[Modification 2]
10 is a plan view showing a hologram pattern according to Modification 2, and FIG. 11 is a diagram showing condensing points of laser light modulated by the hologram pattern according to Modification 2. As shown in FIG.
図10に示すホログラムパターンP3では、領域K1、L2、M3、N4及びO5のフレネルパターンの曲率が相互に異なっている。このように構成することにより、各領域により変調されたレーザー光Lをそれぞれ異なる集光点FP1~FP5に集光させることが可能になる。 In the hologram pattern P3 shown in FIG. 10, the Fresnel pattern curvatures of the regions K1, L2, M3, N4 and O5 are different from each other. By configuring in this way, the laser light L modulated by each region can be condensed on different condensing points FP1 to FP5.
さらに、図12に示すように、領域K1、L2、M3、N4及びO5の幅(面積比)を変更することにより、ウェーハWの表面、集光点FP1~FP5の相互間の位置関係(距離)に応じて、集光点FP1~FP5におけるレーザー光Lの強度及び集光度を調整することが可能になる。 Furthermore, as shown in FIG. 12, by changing the widths (area ratios) of the regions K1, L2, M3, N4, and O5, the mutual positional relationship (distance ), it is possible to adjust the intensity and convergence degree of the laser light L at the condensing points FP1 to FP5.
[変形例3]
上記の実施形態では、ホログラムパターンPA1~PA3の領域(領域K1、L2、K3、L4及びK5、又は領域K1、L2、M3、N4及びO5)の長手方向を、レーザー加工装置1の加工方向(X方向)と直交する方向としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、ホログラムパターンPA1~PA3の領域(領域K1、L2、K3、L4及びK5、又は領域K1、L2、M3、N4及びO5)の長手方向を、レーザー加工装置1の加工方向と平行な方向とすることも可能である。
[Modification 3]
In the above embodiment, the longitudinal direction of the regions of the hologram patterns PA1 to PA3 (regions K1, L2, K3, L4 and K5, or regions K1, L2, M3, N4 and O5) is the processing direction of the laser processing apparatus 1 ( X direction), but the present invention is not limited to this. For example, the longitudinal direction of the regions of the hologram patterns PA1 to PA3 (regions K1, L2, K3, L4 and K5, or regions K1, L2, M3, N4 and O5) is the direction parallel to the processing direction of the
この場合、ホログラムパターンの長方形の領域に呈示されるパターンは、図8に示した例と同様に、各領域の長手方向が長径方向とする楕円又は長円形状のフレネルパターンとすればよい。 In this case, the pattern presented in the rectangular area of the hologram pattern may be an elliptical or oval Fresnel pattern with the longitudinal direction of each area being the major axis direction, as in the example shown in FIG.
[変形例4]
上記の各実施形態では、ウェーハWの内部において、ウェーハWの厚さ方向の位置が異なり、且つ、レーザー加工装置1の加工方向(X方向)に沿う位置が同じ集光位置に集光照射する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ウェーハWの厚さ方向の位置が同一であり、且つ、レーザー加工装置1の加工方向に沿う位置が異なる集光位置にレーザー光Lを集光照射する場合、又はウェーハWの厚さ方向の位置が異なり、且つ、レーザー加工装置1の加工方向に沿う位置が異なる集光位置にレーザー光Lを集光照射する場合にも、本発明を適用することが可能である。
[Modification 4]
In each of the above-described embodiments, within the wafer W, the position in the thickness direction of the wafer W is different, and the position along the processing direction (X direction) of the
なお、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(Micro Electro Mechanical System-SLM)又はDMD(Deformable Mirror Device)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(Liquid Crystal Display)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
1…レーザー加工装置、10…光変調装置、11…ステージ、20…レーザーエンジン、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、50…制御部
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記空間光変調器に呈示させるホログラムパターンを、入射光の光軸を含む第1矩形領域と、前記第1矩形領域を挟むように配置された少なくとも2つの第2矩形領域からなる縞状のフレネルパターンであって、相互に曲率が異なるフレネルパターンに設定し、前記第1矩形領域及び前記第2矩形領域により変調された光をそれぞれ異なる集光位置に集光照射する制御手段と、
を備える光変調装置。 a spatial light modulator;
The hologram pattern to be presented by the spatial light modulator is a striped fresnel consisting of a first rectangular area including the optical axis of the incident light and at least two second rectangular areas arranged to sandwich the first rectangular area. Control means for setting Fresnel patterns having mutually different curvatures, and focusing and irradiating the light modulated by the first rectangular area and the second rectangular area to different condensing positions, respectively;
A light modulating device comprising:
請求項1から4のいずれか1項に記載の光変調装置と、
前記光変調装置によって変調されたレーザー光をワークの内部に集光照射する集光レンズと、
を備えるレーザー加工装置。 a laser light source that outputs laser light;
an optical modulation device according to any one of claims 1 to 4;
a condensing lens for condensing and irradiating the inside of the workpiece with the laser light modulated by the light modulation device;
A laser processing device with a
前記第1矩形領域及び前記第2矩形領域により変調された光をそれぞれ異なる集光位置に集光照射する、光変調方法。 The hologram pattern to be presented by the spatial light modulator is a striped Fresnel pattern consisting of a first rectangular area including the optical axis of the incident light and at least two second rectangular areas arranged to sandwich the first rectangular area. and are set to Fresnel patterns with mutually different curvatures,
A light modulating method, wherein the light modulated by the first rectangular region and the second rectangular region are condensed and irradiated to different condensing positions.
変調したレーザー光をワークの内部に集光照射する、レーザー加工方法。 modulating the laser light from the laser light source by the light modulation method according to claim 10,
A laser processing method in which a modulated laser beam is condensed and irradiated to the inside of a workpiece.
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