JP2023148049A - Laser processing method - Google Patents

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充史 前田
Atsushi Maeda
友紀 須藤
Tomonori Sudo
勇人 伊賀
Yuto Iga
知輝 芳野
Tomoki Yoshino
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Disco Abrasive Systems Ltd
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Abstract

To provide a laser processing method for processing a wafer, for which cutting processing is difficult, into a state where grinding processing of a surface can be relatively easily performed.SOLUTION: The present invention relates to a laser processing method for applying processing to a surface of a workpiece using a laser processing device. The laser processing method includes: a correlation threshold generation step of generating a correlation threshold for forming a cuticle layer on a top face of the workpiece from a correlation between pulse energy, which is energy per pulse, and a pulse interval; a laser processing condition setting step of setting a laser processing condition in such a manner that the pulse energy of pulse laser beams radiated from laser radiation means is equal to or more than the correlation threshold and the pulse interval is equal to or less than the correlation threshold; and a cuticle layer forming step of forming the cuticle layer on the top face of the workpiece by irradiating the workpiece, which is held by a chuck table, with pulse laser beams based on the laser processing conditions.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、レーザー加工装置を用いて被加工物に加工を施すレーザー加工方法に関する。 The present invention relates to a laser processing method for processing a workpiece using a laser processing device.

IC、LSI等の複数のデバイスが、分割予定ラインによって区画されて表面に形成されたウエーハは、研削装置によって裏面が研削され所望の厚みに形成された後、ダイシング装置、レーザー加工装置によって個々のデバイスチップに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。 A wafer on which multiple devices such as ICs and LSIs are formed on the front surface divided by division lines is ground on the back side using a grinding machine to form a desired thickness, and then individually separated using a dicing machine and a laser processing machine. It is divided into device chips and used in electrical equipment such as mobile phones and computers.

研削装置は、ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削砥石が環状に配設された研削ホイールとを回転可能に装着した研削手段と、から概ね構成されていて、ウエーハを所望の状態に加工することができる(例えば特許文献1を参照)。 The grinding device generally includes a grinding means rotatably equipped with a chuck table that holds a wafer, and a grinding wheel having a grinding wheel disposed in an annular shape for grinding the wafer held on the chuck table. Thus, the wafer can be processed into a desired state (see, for example, Patent Document 1).

特許第6366308号公報Patent No. 6366308

上記したウエーハは、Si基板、SiC基板、GaN基板、サファイアー基板等の基板によって構成され、各基板の特性に応じた各種のデバイスチップが生産されるが、研削装置による研削が困難なウエーハが存在し、生産性が悪いという問題がある。 The above-mentioned wafers are composed of substrates such as Si substrates, SiC substrates, GaN substrates, and sapphire substrates, and various device chips are produced according to the characteristics of each substrate, but some wafers are difficult to grind with a grinding machine. However, there is a problem in that productivity is poor.

また、Si基板から構成されたウエーハは脆性であり、研削加工によるストレスによってデバイスに損傷が生じないように時間を掛けて研削する必要があり、上記と同様に生産性悪いという問題がある。 Furthermore, wafers made of Si substrates are brittle, and it is necessary to grind them over time to prevent damage to the devices due to the stress caused by the grinding process, resulting in the same problem of poor productivity as described above.

本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、研削加工が困難なウエーハを、比較的容易に表面の研削加工が可能となる状態に加工するレーザー加工方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above facts, and its main technical problem is to provide a laser processing method for processing a wafer, which is difficult to grind, into a state where the surface can be ground relatively easily. There is a particular thing.

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、板状の被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物に吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射するレーザー照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー照射手段とを相対的に加工送りする送り手段と、を含み構成されるレーザー加工装置を用いて被加工物の表面に加工を施すレーザー加工方法であって、1パルス当たりのエネルギーであるパルスエネルギーとパルス間隔との相関関係から被加工物の上面に角質層を形成する相関関係閾値を生成する相関関係閾値生成工程と、レーザー照射手段から照射されるパルスレーザー光線のパルスエネルギーが該相関関係閾値以上であり、且つパルス間隔が該相関関係閾値以下になるようにレーザー加工条件を設定するレーザー加工条件設定工程と、該チャックテーブルに保持された被加工物に、該レーザー加工条件に基づきパルスレーザー光線を照射して被加工物の上面に角質層を形成する角質層形成工程と、を含み構成されるレーザー加工方法が提供される。 In order to solve the above-mentioned main technical problems, the present invention provides a chuck table having a holding surface for holding a plate-shaped workpiece, and a pulse having a wavelength that is absorbed by the workpiece held on the chuck table. A laser processing device that processes the surface of a workpiece using a laser processing device that includes a laser irradiation unit that irradiates a laser beam, and a feeding unit that processes and feeds the chuck table and the laser irradiation unit relative to each other. The processing method includes a correlation threshold generation step for generating a correlation threshold for forming a stratum corneum on the upper surface of a workpiece from a correlation between pulse energy, which is energy per pulse, and pulse interval, and a laser irradiation means. a step of setting laser processing conditions such that the pulse energy of the pulsed laser beam irradiated from the chuck table is greater than or equal to the correlation threshold, and the pulse interval is less than or equal to the correlation threshold; A laser processing method is provided, which includes a step of forming a stratum corneum layer on the upper surface of the workpiece by irradiating the workpiece with a pulsed laser beam based on the laser processing conditions.

該角質層は、パルスレーザー光線が照射された被加工物の局所に急速に膨張しようとする大きな熱応力が生じ、その大きな熱応力が低温な周辺に拘束されて被加工物の降伏応力を超えることで生じる圧縮塑性歪みの連鎖によって生成されることが好ましい。 The stratum corneum is exposed to the pulsed laser beam, causing large thermal stress to rapidly expand locally in the workpiece, and this large thermal stress is constrained to the low-temperature surroundings and exceeds the yield stress of the workpiece. Preferably, it is generated by a chain of compressive plastic strains occurring at .

該相関関係閾値生成工程における相関関係閾値は近似式によって特定され、該近似式は、横軸をパルス間隔[μs]とし、縦軸をパルスエネルギー[μJ]とした場合、
パルスエネルギー=a{b-(パルス間隔/[μs]-c)
で表され、係数a、b、cは、被加工物の種類によって設定されることが好ましい。
The correlation threshold in the correlation threshold generation step is specified by an approximate formula, where the horizontal axis is the pulse interval [μs] and the vertical axis is the pulse energy [μJ],
Pulse energy=a{b-(pulse interval/[μs]-c) 2 }
The coefficients a, b, and c are preferably set depending on the type of workpiece.

さらに、被加工物がシリコン(Si)の場合、該係数a、b、cは、
a=4、b=1、c=0.9
に設定され、該近似式は、
パルスエネルギー=4{1-(パルス間隔/[μs]-0.9)
で表され、パルス間隔は0.02μs以上0.8μs以下の範囲で設定されることが好ましい。
Furthermore, when the workpiece is silicon (Si), the coefficients a, b, and c are as follows:
a=4, b=1, c=0.9
, and the approximation formula is
Pulse energy = 4 {1-(pulse interval/[μs]-0.9) 2 }
The pulse interval is preferably set in a range of 0.02 μs or more and 0.8 μs or less.

パルスレーザー光線の照射ピッチは、10~200nmの範囲で設定されることが好ましい。また、パルスレーザー光線のパルス幅は、0.3~100psの範囲で設定されることが好ましい。 The irradiation pitch of the pulsed laser beam is preferably set in the range of 10 to 200 nm. Further, the pulse width of the pulsed laser beam is preferably set in a range of 0.3 to 100 ps.

本発明のレーザー加工方法は、板状の被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物に吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射するレーザー照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー照射手段とを相対的に加工送りする送り手段と、を含み構成されるレーザー加工装置を用いて被加工物の表面に加工を施すレーザー加工方法であって、1パルス当たりのエネルギーであるパルスエネルギーとパルス間隔との相関関係から被加工物の上面に角質層を形成する相関関係閾値を生成する相関関係閾値生成工程と、レーザー照射手段から照射されるパルスレーザー光線のパルスエネルギーが該相関関係閾値以上であり、且つパルス間隔が該相関関係閾値以下になるようにレーザー加工条件を設定するレーザー加工条件設定工程と、該チャックテーブルに保持された被加工物に、該レーザー加工条件に基づきパルスレーザー光線を照射して被加工物の上面に角質層を形成する角質層形成工程と、を含み構成されることから、板状の被加工物に形成された角質層によって、研削加工が困難な被加工物を、比較的容易に表面の研削加工が可能となり、生産性を向上させることができる。 The laser processing method of the present invention includes a chuck table having a holding surface for holding a plate-shaped workpiece, and a laser irradiation means for irradiating the workpiece held on the chuck table with a pulsed laser beam having an absorbing wavelength. and a feeding means for processing and feeding the chuck table and the laser irradiation means relative to each other, a laser processing method for processing the surface of a workpiece using a laser processing device comprising: 1 A correlation threshold generation step for generating a correlation threshold for forming a stratum corneum on the upper surface of a workpiece from the correlation between pulse energy, which is energy per pulse, and pulse interval; a laser processing condition setting step of setting laser processing conditions such that the pulse energy is greater than or equal to the correlation threshold and the pulse interval is less than or equal to the correlation threshold; Since the process includes a stratum corneum forming step of forming a stratum corneum on the upper surface of the workpiece by irradiating a pulsed laser beam based on laser processing conditions, the stratum corneum formed on the plate-shaped workpiece The surface of a workpiece that is difficult to grind can be ground relatively easily, and productivity can be improved.

(a)本実施形態のレーザー加工装置の全体斜視図、(b)(a)に記載のレーザー加工装置に配設されるレーザー照射手段の光学系を示すブロック図である。(a) An overall perspective view of the laser processing apparatus according to the present embodiment, and (b) a block diagram showing an optical system of a laser irradiation means provided in the laser processing apparatus described in (a). 本実施形態で加工されるウエーハの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a wafer processed in this embodiment. 相関関係閾値生成工程において実施されるレーザー加工実験の実施態様を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an embodiment of a laser processing experiment carried out in a correlation threshold generation step. (a)図3に示すレーザー加工実験により角質層が生成されたウエーハの斜視図、(b)(a)に示すウエーハの一部拡大断面図である。(a) A perspective view of a wafer on which a stratum corneum has been generated by the laser processing experiment shown in FIG. 3, and (b) a partially enlarged sectional view of the wafer shown in (a). 相関関係閾値生成工程により作成された相関関係図である。It is a correlation diagram created by a correlation threshold value generation process. 図3に示すレーザー加工実験の別の実施態様を示す斜視図である。4 is a perspective view showing another embodiment of the laser processing experiment shown in FIG. 3. FIG. (a)研削装置のチャックテーブルにウエーハを載置する態様を示す斜視図、(b)研削加工の実施態様を示す斜視図である。(a) A perspective view showing a mode in which a wafer is placed on a chuck table of a grinding device, and (b) a perspective view showing an embodiment of a grinding process. 図1(b)に示すレーザー照射手段の別の形態の光学系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the optical system of another form of the laser irradiation means shown in FIG.1(b).

以下、本発明に基づいて構成されるレーザー加工方法に係る実施形態について、添付図面を参照しながら、詳細に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a laser processing method based on the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1(a)には、本実施形態のレーザー加工方法を実施するのに好適なレーザー加工装置1が示されている。レーザー加工装置1は、基台1a上に配設されており、被加工物を保持するチャックテーブル23を有する保持手段2と、チャックテーブル23に保持された被加工物にパルスレーザー光線を照射するレーザー照射手段3と、チャックテーブル23とレーザー照射手段3とを相対的に加工送りする送り手段4と、を含み構成されている。 FIG. 1(a) shows a laser processing apparatus 1 suitable for carrying out the laser processing method of this embodiment. The laser processing device 1 is disposed on a base 1a, and includes a holding means 2 having a chuck table 23 for holding a workpiece, and a laser for irradiating the workpiece held on the chuck table 23 with a pulsed laser beam. It is configured to include an irradiation means 3 and a feeding means 4 for processing and feeding the chuck table 23 and the laser irradiation means 3 relative to each other.

保持手段2は、X軸方向において移動自在に基台1aに搭載された矩形状のX軸方向可動板21と、Y軸方向において移動自在にX軸方向可動板21に搭載された矩形状のY軸方向可動板22とを備え、上記したチャックテーブル23は、Y軸方向可動板22の上面に図示を省略する回転駆動手段により回転可能に配設されている。チャックテーブル23は、X座標及びY座標で特定されるXY平面を保持面25として被加工物を保持する手段であり、保持面25は、通気性を有する部材により構成されている。保持面25は、チャックテーブル23を通る流路によって図示しない吸引手段に接続されており、該吸引手段を作動させることにより、保持面25に負圧を生成して板状の被加工物を吸引保持することが可能である。 The holding means 2 includes a rectangular X-axis movable plate 21 mounted on the base 1a so as to be movable in the X-axis direction, and a rectangular X-axis movable plate 21 mounted on the X-axis movable plate 21 so as to be movable in the Y-axis direction. The chuck table 23 is rotatably disposed on the upper surface of the Y-axis movable plate 22 by a rotary drive means (not shown). The chuck table 23 is a means for holding a workpiece using the XY plane specified by the X and Y coordinates as a holding surface 25, and the holding surface 25 is made of a member having air permeability. The holding surface 25 is connected to a suction means (not shown) by a flow path passing through the chuck table 23, and by activating the suction means, negative pressure is generated on the holding surface 25 and the plate-shaped workpiece is suctioned. It is possible to hold.

送り手段4は、チャックテーブル23をX軸方向に移動するX軸移動手段41と、チャックテーブル23をY軸方向に移動するY軸移動手段44と、を備えている。X軸移動手段41は、モータ42の回転運動を、ボールねじ43を介して直線運動に変換してX軸方向可動板21に伝達し、基台1a上にX軸方向に沿って配設された一対の案内レール1d、1dに沿ってX軸方向可動板21をX軸方向に移動させる。Y軸移動手段44は、モータ45の回転運動を、ボールねじ46を介して直線運動に変換してY軸方向可動板22に伝達し、X軸方向可動板21上にY軸方向に沿って配設された一対の案内レール24、24に沿ってY軸方向可動板22をY軸方向に移動させる。 The feeding means 4 includes an X-axis moving means 41 that moves the chuck table 23 in the X-axis direction, and a Y-axis moving means 44 that moves the chuck table 23 in the Y-axis direction. The X-axis moving means 41 converts the rotational motion of the motor 42 into linear motion via a ball screw 43 and transmits the linear motion to the X-axis movable plate 21, and is disposed on the base 1a along the X-axis direction. The X-axis movable plate 21 is moved in the X-axis direction along the pair of guide rails 1d and 1d. The Y-axis moving means 44 converts the rotational motion of the motor 45 into linear motion via the ball screw 46 and transmits the linear motion to the Y-axis movable plate 22, and moves the rotational motion of the motor 45 along the Y-axis direction onto the X-axis movable plate 21. The Y-axis movable plate 22 is moved in the Y-axis direction along the pair of guide rails 24, 24 provided.

レーザー加工装置1は、基台1a上のX軸移動手段41、Y軸移動手段44の側方に立設される垂直壁部1bを備え、垂直壁部1bは、上端部から水平方向に延びる水平壁部1cを備えている。水平壁部1cの内部には、上記のレーザー照射手段3を構成する光学系、及び撮像手段5が収容されている。水平壁部1cの先端部下面側には、該レーザー照射手段3の一部を構成し、レーザー光線を被加工物に照射する集光器31が配設されている。撮像手段5は、保持手段2に保持された被加工物を撮像して、レーザー光線を照射すべき位置等を検出する手段であり、前記の集光器31に対して図中矢印Xで示すX軸方向で隣接する位置に配設されている。 The laser processing device 1 includes a vertical wall portion 1b that stands on the side of the X-axis moving means 41 and the Y-axis moving means 44 on the base 1a, and the vertical wall portion 1b extends in the horizontal direction from the upper end. It has a horizontal wall portion 1c. An optical system constituting the laser irradiation means 3 and an imaging means 5 are housed inside the horizontal wall portion 1c. A condenser 31, which constitutes a part of the laser irradiation means 3 and irradiates the workpiece with a laser beam, is disposed on the lower surface side of the tip of the horizontal wall portion 1c. The imaging means 5 is a means for taking an image of the workpiece held by the holding means 2 and detecting a position to be irradiated with a laser beam, etc. They are arranged at adjacent positions in the axial direction.

図1(b)には、上記のレーザー照射手段3の光学系の概略を示すブロック図が示されている。レーザー照射手段3は、レーザー光線LBを発振する発振器32と、発振器32が発振したレーザー光線LBの光路を集光器31に向けて変更する反射ミラー33と、被加工物であるウエーハ10にレーザー光線LBを集光する集光器31に配設された集光レンズ34と、を少なくとも備えている。また、レーザー照射手段3の発振器32には、制御手段100が接続されており、発振器32からレーザー光線LBを発振する際のレーザー加工条件は、制御手段100によって調整される。 FIG. 1(b) shows a block diagram schematically showing the optical system of the laser irradiation means 3 described above. The laser irradiation means 3 includes an oscillator 32 that oscillates a laser beam LB, a reflection mirror 33 that changes the optical path of the laser beam LB emitted by the oscillator 32 toward a condenser 31, and a wafer 10 that is a workpiece that irradiates the laser beam LB. It includes at least a condenser lens 34 disposed on a condenser 31 that condenses light. Further, the control means 100 is connected to the oscillator 32 of the laser irradiation means 3, and the laser processing conditions when the laser beam LB is oscillated from the oscillator 32 are adjusted by the control means 100.

制御手段100は、コンピュータにより構成され、制御プログラムに従って演算処理する中央演算処理装置(CPU)と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ(ROM)と、検出した検出値、演算結果等を一時的に格納するための読み書き可能なランダムアクセスメモリ(RAM)と、入力インターフェース、及び出力インターフェースとを備えている(詳細についての図示は省略する)。制御手段100には、上記したレーザー照射手段3の他、送り手段4、撮像手段5、表示手段6等が接続される。 The control means 100 is composed of a computer, and includes a central processing unit (CPU) that performs arithmetic processing according to a control program, a read-only memory (ROM) that stores the control program, etc., and a temporary storage system for storing detected values, calculation results, etc. It is provided with a readable and writable random access memory (RAM) for storing data in the memory, an input interface, and an output interface (details are omitted from illustration). The control means 100 is connected to the above-described laser irradiation means 3 as well as a feeding means 4, an imaging means 5, a display means 6, and the like.

本実施形態のレーザー加工方法を実施するのに好適なレーザー加工装置1は、概ね上記したような構成を備えておりレーザー加工装置1を使用して実施される本実施形態のレーザー加工方法について、以下に説明する。 The laser processing apparatus 1 suitable for carrying out the laser processing method of this embodiment has the above-mentioned configuration in general. Regarding the laser processing method of this embodiment carried out using the laser processing apparatus 1, This will be explained below.

本実施形態のレーザー加工方法によって加工される板状の被加工物は、例えば、図2に示すような、複数のデバイス12が分割予定ライン14によって区画されて表面10aに形成された700μmの厚みのシリコン(Si)のウエーハ10である。以下に説明するレーザー加工は、ウエーハ10の裏面10bを、後述する研削加工に適した所望の状態とするための加工である。 The plate-shaped workpiece to be processed by the laser processing method of this embodiment has a thickness of 700 μm, for example, as shown in FIG. This is a silicon (Si) wafer 10 of. The laser processing described below is processing for bringing the back surface 10b of the wafer 10 into a desired state suitable for the grinding processing described later.

本実施形態のレーザー加工方法を実施するに際し、まず初めに、1パルス当たりのエネルギーであるパルスエネルギーPeとパルス間隔Pwとの相関関係から被加工物の上面に後述する角質層が形成される相関関係閾値を生成する相関関係閾値生成工程を実施する。 When carrying out the laser processing method of this embodiment, first of all, from the correlation between the pulse energy Pe, which is the energy per pulse, and the pulse interval Pw, the correlation between the formation of a stratum corneum, which will be described later, on the upper surface of the workpiece is determined. A correlation threshold generation step is performed to generate a relationship threshold.

該相関関係閾値生成工程を実施するに際し、図2に示すように、シリコン(Si)のウエーハ10を用意する。次いで、上記のウエーハ10の表面10aに保護テープTを貼着してウエーハ10を反転し、ウエーハ10の裏面10bを上方に、保護テープTを下方に向けて、レーザー加工装置1のチャックテーブル23の保持面25に載置して吸引保持する。なお、図2では、説明の都合上、相関関係閾値生成工程を実施する際にも、表面10aにデバイス12が形成されたウエーハ10を使用する例を示すが、相関関係閾値生成工程は、レーザー加工実験により、被加工物の上面に角質層が形成される領域と、形成されない領域とを区別する相関関係閾値を生成するものであることから、デバイス12及び分割予定ライン14が形成されていない以外は、ウエーハ10と同じ寸法及び材質のいわゆるダミーウエーハを使用することが好ましい。 When carrying out the correlation threshold generation step, a silicon (Si) wafer 10 is prepared as shown in FIG. Next, a protective tape T is attached to the front surface 10a of the wafer 10, the wafer 10 is turned over, and the back surface 10b of the wafer 10 is placed upward and the protective tape T is directed downward, and the chuck table 23 of the laser processing apparatus 1 is placed on the wafer 10. It is placed on the holding surface 25 of and held by suction. For convenience of explanation, FIG. 2 shows an example in which the wafer 10 on which the devices 12 are formed on the surface 10a is used when performing the correlation threshold generation step. The device 12 and the dividing line 14 are not formed because the processing experiment generates a correlation threshold value that distinguishes between regions where the stratum corneum is formed and regions where the stratum corneum is not formed on the upper surface of the workpiece. It is preferable to use a so-called dummy wafer having the same dimensions and materials as the wafer 10 except for this.

上記したウエーハ10を用意したならば、撮像手段5の直下にウエーハ10を位置付けて、ウエーハ10を撮像して適宜表示手段6に表示すると共に、ウエーハ10の外形等を検出する。次いで、撮像手段5によって検出されたウエーハ10の情報に基づき、適宜の加工開始位置、例えばY軸方向の端部にレーザー照射手段3の集光器31を位置付ける。次いで、後述するレーザー加工条件に基づき、図3(a)に示すように、ウエーハ10の裏面10bにパルスレーザー光線LBの集光点を位置付けて照射すると共に、チャックテーブル23と共にウエーハ10をX軸方向に加工送りしてウエーハ10の裏面10bにレーザー加工を施す。このようにレーザー加工を実施したならば、ウエーハ10をY軸方向に所定の間隔(例えば15μm)だけ割り出し送りして、Y軸方向で隣接する未加工の領域を、集光器31の直下に位置付ける。そして、上記したのと同様にしてパルスレーザー光線LBの集光点を、ウエーハ10の裏面10bに位置付けて照射し、ウエーハ10をX軸方向に加工送りする。このような加工を繰り返すことにより、図4(a)に示すように、ウエーハ10の裏面10bの全域に対して、上記したレーザー加工が施される。 Once the above-described wafer 10 is prepared, the wafer 10 is positioned directly below the imaging means 5, and an image of the wafer 10 is taken and displayed on the display means 6 as appropriate, and the external shape of the wafer 10 is detected. Next, based on the information about the wafer 10 detected by the imaging means 5, the condenser 31 of the laser irradiation means 3 is positioned at an appropriate processing start position, for example, at the end in the Y-axis direction. Next, based on the laser processing conditions to be described later, as shown in FIG. The wafer 10 is processed and sent to perform laser processing on the back surface 10b of the wafer 10. Once the laser processing has been performed in this way, the wafer 10 is indexed and fed by a predetermined interval (for example, 15 μm) in the Y-axis direction, and the adjacent unprocessed area in the Y-axis direction is placed directly under the condenser 31. position. Then, in the same manner as described above, the condensing point of the pulsed laser beam LB is positioned and irradiated on the back surface 10b of the wafer 10, and the wafer 10 is processed and fed in the X-axis direction. By repeating such processing, the above-described laser processing is performed on the entire back surface 10b of the wafer 10, as shown in FIG. 4(a).

上記の相関関係閾値生成工程では、上記したレーザー加工を実施する際のレーザー加工条件を適宜変化させることにより、1パルス当たりのエネルギーであるパルスエネルギーPe[μJ]とパルス間隔Pw[μs]との相関関係に応じて、図4(b)に示す如く、ウエーハ10の裏面10bに良好な角質層18が生成されるか否かの閾値を見出すためのレーザー加工実験が実施される。 In the above correlation threshold generation step, by appropriately changing the laser processing conditions when performing the above-described laser processing, the pulse energy Pe [μJ], which is the energy per pulse, and the pulse interval Pw [μs] are Depending on the correlation, a laser processing experiment is carried out to find a threshold value for determining whether a good stratum corneum layer 18 is generated on the back surface 10b of the wafer 10, as shown in FIG. 4(b).

角質層18は、パルスレーザー光線LBがウエーハ10の裏面10bに照射され、該ウエーハ10の局所に急速に膨張しようとする大きな熱応力が生じ、その大きな熱応力が低温な周辺に拘束されてウエーハ10を構成するシリコン(Si)の降伏応力を超えることで生じる圧縮塑性歪みの連鎖によって生成される層である。図4(b)に示すウエーハ10の内部の構成の一部を拡大した画像から明らかなように、該圧縮塑性歪みの連鎖によって、ウエーハ10の内部に、XY平面に沿う界面16が生成されて、該界面16を境にして上面側に剥離する層が本実施形態の角質層18となる。本実施形態におけるレーザー加工実験は、例えば以下に示すレーザー加工条件の範囲で、各パラメータを変化させることにより実施される。 When the back surface 10b of the wafer 10 is irradiated with the pulsed laser beam LB, the stratum corneum 18 generates a large thermal stress that tends to rapidly expand locally on the wafer 10, and the large thermal stress is restrained in the low-temperature surroundings and the wafer 10 This layer is generated by a chain of compressive plastic strain caused by exceeding the yield stress of silicon (Si) that constitutes the silicon. As is clear from the enlarged image of a part of the internal configuration of the wafer 10 shown in FIG. 4(b), an interface 16 along the XY plane is generated inside the wafer 10 due to the chain of compressive plastic strain. The layer that peels off toward the upper surface with the interface 16 as a boundary becomes the stratum corneum 18 of this embodiment. The laser processing experiment in this embodiment is carried out by changing each parameter within the range of laser processing conditions shown below, for example.

<レーザー加工条件>
対象ウエーハ :シリコン(Si)ウエーハ
波長 :266nm、355nm、532nm、1064nm
平均出力 :1~50W
繰り返し周波数 :0.1~50MHz
パルス幅 :0.3~1000ps
*パルスエネルギーPe :平均出力/繰り返し周波数 [μJ]
*パルス間隔Pw :1s/繰り返し周波数 [μs]
<Laser processing conditions>
Target wafer: Silicon (Si) wafer Wavelength: 266nm, 355nm, 532nm, 1064nm
Average output: 1~50W
Repetition frequency: 0.1~50MHz
Pulse width: 0.3~1000ps
*Pulse energy Pe: Average output/repetition frequency [μJ]
*Pulse interval Pw: 1s/repetition frequency [μs]

上記したレーザー加工条件のうち、波長266nm、355nm、532nmは、シリコン(Si)に対して吸収性を有する波長であり、波長1064nmは、シリコン(Si)に対して透過性を有する波長である。また、上記しているように、パルス間隔Pwは、繰り返し周波数を決定することで一義的に決定する値であり、該繰り返し周波数及び平均出力を決定することで、パルスレーザー光線LBの1パルス当たりのエネルギーであるパルスエネルギーPeが決定する。以下に上記したレーザー加工実験の手順について説明する。 Among the laser processing conditions described above, the wavelengths of 266 nm, 355 nm, and 532 nm are wavelengths that are absorptive to silicon (Si), and the wavelength of 1064 nm is a wavelength that is transmissive to silicon (Si). Furthermore, as described above, the pulse interval Pw is a value uniquely determined by determining the repetition frequency, and by determining the repetition frequency and average output, the pulse interval Pw is a value that is uniquely determined by determining the repetition frequency, and by determining the repetition frequency and the average output, The energy, pulse energy Pe, is determined. The procedure of the laser processing experiment described above will be explained below.

<レーザー加工実験の手順>
ア)レーザー照射手段3の発振器32から照射する波長(本実施形態では532nm)を決定する。
イ)平均出力を1~50Wの範囲で適宜変化させる。
ウ)繰り返し周波数を0.1~50MHzの範囲で適宜変化させる。
エ)パルス幅を0.3~1000psの範囲で適宜変化させる。
オ)パルスレーザー光線LBを照射してレーザー加工を実施する。
<Laser processing experiment procedure>
a) Determine the wavelength (532 nm in this embodiment) of irradiation from the oscillator 32 of the laser irradiation means 3.
b) Change the average output as appropriate in the range of 1 to 50W.
c) Change the repetition frequency appropriately in the range of 0.1 to 50 MHz.
d) Change the pulse width appropriately in the range of 0.3 to 1000 ps.
e) Perform laser processing by irradiating with pulsed laser beam LB.

上記した手順により、各値(平均出力、繰り返し周波数、パルス幅)を変更しながら、レーザー加工を施して、上記の角質層18が良好に形成されたか否かを適宜の電子顕微鏡により確認すると共に、ウエーハ10の裏面10b側から容易に角質層18を剥離させることができるか否かを確認した。 According to the above-described procedure, laser processing is performed while changing each value (average output, repetition frequency, pulse width), and whether or not the above-mentioned stratum corneum 18 is well formed is confirmed using an appropriate electron microscope. It was confirmed whether the stratum corneum 18 could be easily peeled off from the back surface 10b of the wafer 10.

上記したレーザー加工実験の手順に従いレーザー加工条件を変更してレーザー加工を実施し、その都度、上記の角質層18が良好に形成された否かを確認した結果、以下に示す閾値1~10が相関関係閾値として確認された。 As a result of performing laser processing by changing the laser processing conditions according to the procedure of the laser processing experiment described above and checking whether the above-mentioned stratum corneum 18 was well formed each time, the following threshold values 1 to 10 were confirmed. It was confirmed as a correlation threshold.

1)閾値1
パルス間隔Pw :0.02μs(繰り返し周波数 :50MHz)
パルスエネルギーPe:0.25μJ(平均出力 :12.5W)
2)閾値2
パルス間隔Pw :0.04μs(繰り返し周波数 :25MHz)
パルスエネルギーPe:0.5μJ(平均出力 :12.5W)
3)閾値3
パルス間隔Pw :0.1μs(繰り返し周波数 :10MHz)
パルスエネルギーPe:1μJ(平均出力 :10W)
4)閾値4
パルス間隔Pw :0.2μs(繰り返し周波数 :5MHz)
パルスエネルギーPe:1.8μJ(平均出力 :9W)
5)閾値5
パルス間隔Pw :0.25μs(繰り返し周波数 :4MHz)
パルスエネルギーPe:2.2μJ(平均出力 :8.8W)
6)閾値6
パルス間隔Pw :0.4μs(繰り返し周波数 :2.5MHz)
パルスエネルギーPe:3μJ(平均出力 :7.5W)
7)閾値7
パルス間隔Pw :0.5μs(繰り返し周波数 :2MHz)
パルスエネルギーPe:3.3μJ(平均出力 :6.6W)
8)閾値8
パルス間隔Pw :0.6μs(繰り返し周波数 :1.66MHz)
パルスエネルギーPe:3.5μJ(平均出力 :5.8W)
9)閾値9
パルス間隔Pw :0.7μs(繰り返し周波数 :1.42MHz)
パルスエネルギーPe:3.6μJ(平均出力 :5.1W)
10)閾値10
パルス間隔Pw :0.8μs(繰り返し周波数 :1.25MHz)
パルスエネルギーPe:3.8μJ(平均出力 :4.75W)
1) Threshold 1
Pulse interval Pw: 0.02μs (repetition frequency: 50MHz)
Pulse energy Pe: 0.25μJ (average output: 12.5W)
2) Threshold 2
Pulse interval Pw: 0.04μs (repetition frequency: 25MHz)
Pulse energy Pe: 0.5μJ (average output: 12.5W)
3) Threshold 3
Pulse interval Pw: 0.1μs (repetition frequency: 10MHz)
Pulse energy Pe: 1μJ (average output: 10W)
4) Threshold 4
Pulse interval Pw: 0.2μs (repetition frequency: 5MHz)
Pulse energy Pe: 1.8μJ (average output: 9W)
5) Threshold 5
Pulse interval Pw: 0.25μs (repetition frequency: 4MHz)
Pulse energy Pe: 2.2μJ (average output: 8.8W)
6) Threshold 6
Pulse interval Pw: 0.4μs (repetition frequency: 2.5MHz)
Pulse energy Pe: 3μJ (average output: 7.5W)
7) Threshold 7
Pulse interval Pw: 0.5μs (repetition frequency: 2MHz)
Pulse energy Pe: 3.3μJ (average output: 6.6W)
8) Threshold 8
Pulse interval Pw: 0.6μs (repetition frequency: 1.66MHz)
Pulse energy Pe: 3.5μJ (average output: 5.8W)
9) Threshold 9
Pulse interval Pw: 0.7μs (repetition frequency: 1.42MHz)
Pulse energy Pe: 3.6μJ (average output: 5.1W)
10) Threshold 10
Pulse interval Pw: 0.8μs (repetition frequency: 1.25MHz)
Pulse energy Pe: 3.8μJ (average output: 4.75W)

なお、本発明者らは、上記したレーザー加工実験において、閾値10を超える下記のレーザー加工条件でもレーザー加工を実施したが、角質層18が良好に生成されなかったことから、下記のレーザー加工条件が、角質層18が良好に生成されない限界値であることが確認された。
パルス間隔Pw :0.9μs(繰り返し周波数 :1.11MHz)
パルスエネルギーPe:3.8μJ(平均出力 :4.22W)
In addition, in the laser processing experiment described above, the present inventors performed laser processing under the following laser processing conditions exceeding the threshold value of 10, but the stratum corneum 18 was not generated well. It was confirmed that this is the limit value at which the stratum corneum 18 is not produced well.
Pulse interval Pw: 0.9μs (repetition frequency: 1.11MHz)
Pulse energy Pe: 3.8μJ (average output: 4.22W)

上記の閾値1~10を、図5に示すような、横軸をパルス間隔Pw[μs]、縦軸をパルスエネルギーPe[μJ]とする相関関係図に実測値としてプロットして直線で連結して示す(参考として上記限界値を×で示している)。閾値1~10は、上記のレーザー加工実験により、上記の角質層18が良好に形成される領域(A)と、該角質層18が良好に形成されない領域(B)を分ける相関関係閾値として見出された実測値である。すなわち、上記したレーザー加工実験により、パルスエネルギーPeが該相関関係閾値以上で、且つパルス間隔Pwが該相関関係閾値以下の領域(A)でレーザー加工条件を設定すると良好な角質層18が形成され、パルスエネルギーPeが該相関関係閾値未満で、且つパルス間隔Pwが該相関関係閾値より大きい領域(B)でレーザー加工条件を設定すると、良好な角質層18形成されないことが確認され、制御手段100に該相関関係閾値を記憶する。 The above threshold values 1 to 10 are plotted as actual values on a correlation diagram with the horizontal axis as the pulse interval Pw [μs] and the vertical axis as the pulse energy Pe [μJ], as shown in Figure 5, and connected by a straight line. (For reference, the above limit values are indicated by x). Thresholds 1 to 10 are seen as correlation thresholds that separate the region (A) in which the stratum corneum 18 is well formed and the region (B) in which the stratum corneum 18 is not well formed in the above laser processing experiment. This is the actual measured value. That is, according to the laser processing experiment described above, a good stratum corneum 18 is formed when the laser processing conditions are set in the region (A) where the pulse energy Pe is equal to or greater than the correlation threshold value and the pulse interval Pw is equal to or less than the correlation threshold value. It is confirmed that if the laser processing conditions are set in the region (B) where the pulse energy Pe is less than the correlation threshold and the pulse interval Pw is larger than the correlation threshold, a good stratum corneum 18 is not formed, and the control means 100 The correlation threshold value is stored in .

なお、上記したレーザー加工実験において、照射するパルスレーザー光線LBの波長としてシリコンウエーハに対して吸収性を有する他の波長266nm、355nmを選択して実験した場合でも、同様の相関関係閾値を得ることができたのに対し、照射するパルスレーザー光線LBの波長としてシリコンウエーハに対して透過性を有する波長1064nmを選択して上記のレーザー加工実験を実施した場合は、いずれの領域でも、良好な角質層は形成されなかった。 In addition, in the laser processing experiment described above, even if other wavelengths of 266 nm and 355 nm, which are absorbent to the silicon wafer, are selected as the wavelength of the pulsed laser beam LB to be irradiated, it is possible to obtain the same correlation threshold. On the other hand, when the above laser processing experiment was carried out by selecting the wavelength of the pulsed laser beam LB to be irradiated with a wavelength of 1064 nm, which is transparent to the silicon wafer, a good stratum corneum was not obtained in any region. Not formed.

以上のようにして、1パルス当たりのエネルギーであるパルスエネルギーPeとパルス間隔Pwとの相関関係から被加工物の上面に角質層を形成することが可能である相関関係閾値が生成されて、該相関関係閾値を制御手段100に記憶することで、相関関係閾値生成工程が完了する。 As described above, a correlation threshold value that allows the formation of a stratum corneum on the upper surface of the workpiece is generated from the correlation between the pulse energy Pe, which is the energy per pulse, and the pulse interval Pw. By storing the correlation threshold in the control means 100, the correlation threshold generation step is completed.

なお、本発明は、上記したように、実測値に基づき相関関係閾値を生成する相関関係閾値生成工程を実施することに替えて、相関関係閾値を近似式によって生成するものであってもよい。本発明者らは、上記した相関関係閾値を生成する際のレーザー加工実験により良好な結果を示したレーザー加工実験の範囲において、以下に示す近似式(1)で、上記の実測値に基づく相関関係閾値を近似できることを見出した。 Note that in the present invention, as described above, instead of performing the correlation threshold generation step of generating the correlation threshold based on the actual measurement value, the correlation threshold may be generated using an approximate expression. The present inventors calculated the correlation based on the actual measured value using the approximate formula (1) shown below within the range of laser processing experiments that showed good results in the laser processing experiments when generating the above correlation threshold value. We found that the relationship threshold can be approximated.

近似式(1)は、横軸をパルス間隔Pw[μs]とし、縦軸をパルスエネルギーPe[μJ]とした場合、以下のように特定される。
Pe=a{b-(Pw/[μs]-c)} ・・・(1)
*パルス間隔Pwを単位[μs]で除算することにより無次元化している。
*係数a、b、cは、被加工物の種類(例えば、Si、SiC、GaN、サファイアー等)によって設定される。
Approximate formula (1) is specified as follows, where the horizontal axis is the pulse interval Pw [μs] and the vertical axis is the pulse energy Pe [μJ].
Pe=a{b-(Pw/[μs]-c) 2 } ...(1)
*It is made dimensionless by dividing the pulse interval Pw by the unit [μs].
*Coefficients a, b, and c are set depending on the type of workpiece (eg, Si, SiC, GaN, sapphire, etc.).

上記したレーザー加工実験は、シリコン(Si)のウエーハ10に対して実験を行ったものであり、シリコン(Si)のウエーハ10について、上記の近似式(1)を適用した場合は、少なくとも、パルス間隔Pwが0.02μs以上、0.8μs以下の範囲で、該係数a、b、cを、a=4、b=1、c=0.9に設定することで、良好な角質層18が生成される相関関係閾値として利用できることを見出した。すなわち、該近似式(1)は、以下の近似式(2)で表され、下記の近似式(2)を使用することで、良好な角質層18を生成できるレーザー加工条件を容易に設定することが可能になる。
Pe=4{1-(Pw/[μs]-0.9)} ・・・(2)
The above laser processing experiment was conducted on a silicon (Si) wafer 10, and when applying the above approximation formula (1) to the silicon (Si) wafer 10, at least the pulse By setting the coefficients a, b, and c to a=4, b=1, and c=0.9 within the range of the interval Pw from 0.02 μs to 0.8 μs, a good stratum corneum 18 can be achieved. It was found that it can be used as a generated correlation threshold. That is, the approximation formula (1) is expressed by the following approximation formula (2), and by using the following approximation formula (2), laser processing conditions that can produce a good stratum corneum 18 can be easily set. becomes possible.
Pe=4{1-(Pw/[μs]-0.9) 2 } ...(2)

上記したように、実測値に基づき、又は近似式に基づき相関関係閾値を生成する相関関係閾値生成工程を実施したならば、被加工物であるウエーハ10を用意し(図2を参照)、制御手段100によって、レーザー照射手段3から照射されるパルスレーザー光線LBのパルスエネルギーPeが相関関係閾値以上であり、且つパルス間隔Pwが相関関係閾値以下になるようにレーザー加工条件を設定するレーザー加工条件設定工程を実施する。すなわち、図5に示す相関関係図において、パルスレーザー光線LBのパルスエネルギーPeとパルス間隔Pwとが領域(A)内で設定されるように、レーザー加工条件を設定する。なお、繰り返し周波数を高くしてパルス間隔Pwを小さくすることで、より小さいパルスエネルギーPeで角質層18を形成することが可能になり、また、パルスエネルギーPeを大きくすることにより、角質層18の厚みをより大きく調整することができることから、エネルギー効率や、形成しようとする角質層18の厚み等を考慮して、パルスレーザー光線LBのパルスエネルギーPeとパルス間隔Pwとを設定するとよい。また、パルスレーザー光線LBのパルスエネルギーPeの値が大きすぎると、漏れ光がデバイス12に達して損傷を起こすおそれがあることから、デバイス12の損傷が起きない範囲で設定される。 As described above, once the correlation threshold generation step of generating the correlation threshold based on the actual measurement value or the approximate formula is performed, the wafer 10 as the workpiece is prepared (see FIG. 2), and the control Laser processing condition setting in which laser processing conditions are set by the means 100 so that the pulse energy Pe of the pulsed laser beam LB irradiated from the laser irradiation means 3 is greater than or equal to the correlation threshold, and the pulse interval Pw is less than or equal to the correlation threshold. Implement the process. That is, in the correlation diagram shown in FIG. 5, the laser processing conditions are set so that the pulse energy Pe and pulse interval Pw of the pulsed laser beam LB are set within the region (A). In addition, by increasing the repetition frequency and decreasing the pulse interval Pw, it is possible to form the stratum corneum 18 with a smaller pulse energy Pe, and by increasing the pulse energy Pe, the stratum corneum 18 can be formed. Since the thickness can be adjusted to a larger value, it is preferable to set the pulse energy Pe and pulse interval Pw of the pulsed laser beam LB in consideration of energy efficiency, the thickness of the stratum corneum 18 to be formed, and the like. Furthermore, if the value of the pulse energy Pe of the pulsed laser beam LB is too large, leakage light may reach the device 12 and cause damage, so it is set within a range that does not cause damage to the device 12.

上記したレーザー加工実験においては、パルスレーザー光線LBのパルス幅を、0.3~100psに設定することで、角質層18の厚みと界面16の厚みとが安定的に形成されることが確認されたことから、上記のレーザー加工条件設定工程では、パルス幅を上記の範囲で設定することが好ましい。また、上記のレーザー加工実験においては、ウエーハ10に照射されるパルスレーザー光線LBの照射ピッチが10~200nmである場合に良好な角質層18が形成されることも確認されており、パルスレーザー光線LBの繰り返し周波数に応じてX軸方向の加工送り速度を適宜調整して、上記の照射ピッチ範囲になるように調整することが好ましい。 In the laser processing experiment described above, it was confirmed that the thickness of the stratum corneum 18 and the thickness of the interface 16 were stably formed by setting the pulse width of the pulsed laser beam LB to 0.3 to 100 ps. Therefore, in the laser processing condition setting step described above, it is preferable to set the pulse width within the above range. In addition, in the above laser processing experiment, it has been confirmed that a good stratum corneum 18 is formed when the irradiation pitch of the pulsed laser beam LB applied to the wafer 10 is 10 to 200 nm. It is preferable to adjust the machining feed rate in the X-axis direction appropriately according to the repetition frequency so as to achieve the above-mentioned irradiation pitch range.

上記したように、レーザー加工条件設定工程を実施したならば、ウエーハ10の表面10aに保護テープTを貼着して、上記したレーザー加工装置1のチャックテーブル23に吸引保持し、上記のレーザー加工条件設定工程により設定した条件に基づいて、ウエーハ10の裏面10bの全域に対して、パルスレーザー光線LBを照射して角質層形成工程を実施する。これにより、ウエーハ10の裏面10b上に、上記した角質層18が形成される。該角質層18の厚みは、例えば200μmである。この角質層形成工程は、上記の図3、図4に基づき説明した加工と同様の加工手順により実施されるものであり、詳細な説明は省略する。 As described above, once the laser processing condition setting step is performed, a protective tape T is attached to the surface 10a of the wafer 10, and the wafer 10 is held under suction on the chuck table 23 of the laser processing apparatus 1, and the laser processing Based on the conditions set in the condition setting step, the entire back surface 10b of the wafer 10 is irradiated with a pulsed laser beam LB to perform a stratum corneum forming step. As a result, the above-described stratum corneum 18 is formed on the back surface 10b of the wafer 10. The thickness of the stratum corneum 18 is, for example, 200 μm. This stratum corneum forming step is carried out by the same processing procedure as that described based on FIGS. 3 and 4 above, and detailed explanation will be omitted.

上記したように、相関関係閾値生成工程によって得られた相関関係閾値に基づきレーザー加工条件設定工程を実施し、該レーザー加工条件設定工程によって設定されたレーザー加工条件によって角質層形成工程を実施することで、ウエーハ10の裏面10bに、良好な角質層18が形成される。 As described above, a laser processing condition setting step is carried out based on the correlation threshold value obtained in the correlation threshold value generation step, and a stratum corneum forming step is carried out according to the laser processing conditions set by the laser processing condition setting step. Thus, a good stratum corneum layer 18 is formed on the back surface 10b of the wafer 10.

なお、上記した図3、図4では、角質層18を形成する際に、チャックテーブル23をX軸方向に加工送りして、直線状にパルスレーザー光線LBを照射するようにしたが、本発明はこれに限定されず、例えば、図6に示すように、上記のレーザー加工条件設定工程において設定されたレーザー加工条件に基づき、ウエーハ10の裏面10bの外周端にパルスレーザー光線LBを照射し、チャックテーブル23を矢印R1で示す方向に回転させると共に、チャックテーブル23を矢印X軸方向に移動して、パルスレーザー光線LBの照射位置をウエーハ10の中心Oまで移動させることで、ウエーハ10の裏面10b側に対し、螺旋状にパルスレーザー光線LBを照射するようにしてもよい。このようにパルスレーザー光線LBを照射した場合であっても、上記した実施形態と同様に、ウエーハ10の裏面10bに、良好な角質層18を形成することができる。 In addition, in FIGS. 3 and 4 described above, when forming the stratum corneum 18, the chuck table 23 is processed and fed in the X-axis direction to irradiate the pulsed laser beam LB in a straight line, but the present invention For example, as shown in FIG. 6, the outer peripheral end of the back surface 10b of the wafer 10 is irradiated with a pulsed laser beam LB based on the laser processing conditions set in the laser processing condition setting step described above, and the chuck table is 23 in the direction shown by the arrow R1, and move the chuck table 23 in the direction of the arrow X-axis to move the irradiation position of the pulsed laser beam LB to the center O of the wafer 10. On the other hand, the pulsed laser beam LB may be applied in a spiral manner. Even when the pulsed laser beam LB is irradiated in this manner, a good stratum corneum layer 18 can be formed on the back surface 10b of the wafer 10, as in the above-described embodiment.

上記した相関関係閾値生成工程と、レーザー加工条件設定工程と、角質層形成工程と、を含むレーザー加工方法を実施することにより、ウエーハ10の裏面10bに形成された角質層18によって、研削加工が困難なウエーハを、比較的容易に表面の研削加工が可能となり、生産性が向上する。 By carrying out the laser processing method including the above-described correlation threshold generation step, laser processing condition setting step, and stratum corneum formation step, the grinding process is performed by the stratum corneum 18 formed on the back surface 10b of the wafer 10. It becomes possible to grind the surface of difficult wafers with relative ease, improving productivity.

上記したレーザー加工方法によってウエーハ10の裏面10bに角質層18を形成したならば、図7に示す研削装置80(一部のみを示している)に搬送して、研削加工を実施する。図7(a)に示すように、研削装置80は、吸着チャック81bと、該吸着チャック81bを囲繞する枠体81aを含むチャックテーブル81を備えている。チャックテーブル81の枠体81aには、図示を省略する吸引手段が接続されており、該吸引手段を作動することにより吸着チャック81bの表面に負圧を生成する。 Once the stratum corneum 18 has been formed on the back surface 10b of the wafer 10 by the above-described laser processing method, the wafer 10 is transported to a grinding device 80 (only a portion of which is shown) shown in FIG. 7 to perform a grinding process. As shown in FIG. 7A, the grinding device 80 includes a suction chuck 81b and a chuck table 81 including a frame 81a surrounding the suction chuck 81b. A suction means (not shown) is connected to the frame 81a of the chuck table 81, and by operating the suction means, negative pressure is generated on the surface of the suction chuck 81b.

また、研削装置80は、図7(b)に示すようにチャックテーブル81に吸引保持された被加工物を研削して薄化するための研削手段82を備えている。研削手段82は、図示しない回転駆動機構により回転させられる回転スピンドル83と、回転スピンドル83の下端に装着されたホイールマウント84と、ホイールマウント84の下面に取り付けられ、下面側に複数の研削砥石86が環状に配設された研削ホイール85とを備えている。 The grinding device 80 also includes a grinding means 82 for grinding and thinning the workpiece suctioned and held by the chuck table 81, as shown in FIG. 7(b). The grinding means 82 includes a rotating spindle 83 rotated by a rotation drive mechanism (not shown), a wheel mount 84 attached to the lower end of the rotating spindle 83, and a plurality of grinding wheels 86 attached to the lower surface of the wheel mount 84. and a grinding wheel 85 arranged in an annular manner.

上記した角質層18が裏面10bに形成されたウエーハ10を、該裏面10bを上方に向けてチャックテーブル81に載置して吸引保持したならば、図示を省略する駆動モータを作動して研削手段82の回転スピンドル83を、図7(b)おいて矢印R2で示す方向に、例えば6000rpmで回転させると共に、チャックテーブル81を矢印R3で示す方向に、例えば300rpmで回転させる。次いで、図示しない研削水供給手段により、研削水をウエーハ10の裏面10b上に供給しつつ、研削砥石86をウエーハ10の裏面10bに接触させ、研削ホイール85を、例えば1μm/秒の研削送り速度で下方に向けて研削送りする。この際、図示しない接触式の測定ゲージによりウエーハ10の厚みを測定しながら研削を進めることができ、ウエーハ10の裏面10bを所定量研削してウエーハ10を所望の厚さとしたならば、研削手段82を停止し、洗浄、乾燥工程等を経て、図7(c)に示すようにウエーハ10を薄化して裏面10bを平坦面にする研削加工が完了する。 Once the wafer 10 with the above-mentioned stratum corneum 18 formed on the back surface 10b is placed on the chuck table 81 with the back surface 10b facing upward and held under suction, a drive motor (not shown) is activated to grind the wafer 10. The rotating spindle 83 of 82 is rotated at, for example, 6000 rpm in the direction shown by arrow R2 in FIG. 7(b), and the chuck table 81 is rotated at, for example, 300 rpm in the direction shown by arrow R3. Next, while supplying grinding water onto the back surface 10b of the wafer 10 by a grinding water supply means (not shown), the grinding wheel 86 is brought into contact with the back surface 10b of the wafer 10, and the grinding wheel 85 is moved at a grinding feed rate of, for example, 1 μm/sec. feed the grinding downward. At this time, the grinding can be carried out while measuring the thickness of the wafer 10 using a contact-type measuring gauge (not shown). Once the back surface 10b of the wafer 10 has been ground by a predetermined amount and the wafer 10 has a desired thickness, the grinding means 82 is stopped, and through cleaning, drying steps, etc., the grinding process is completed to thin the wafer 10 and make the back surface 10b a flat surface, as shown in FIG. 7(c).

本実施形態における研削加工では、上記したように、ウエーハ10の裏面10bに角質層18が形成されており、界面16を境界にして剥がれやすい状態となっている。したがって、研削加工を実施する際に、ウエーハ10の裏面10bから、上記の角質層18が研削手段82によって破壊されながら大きい個体として離脱するため、研削加工に係る時間を短縮することが可能となって生産性が向上する。さらに、角質層18が研削手段82によって破壊されながら大きい個体として離脱することから、研削に使用された研削水を容易に浄化して再利用することが可能になることから、環境負荷が低い研削加工を実現することが可能になる。 In the grinding process in this embodiment, as described above, the stratum corneum 18 is formed on the back surface 10b of the wafer 10, and is in a state where it is easily peeled off with the interface 16 as a boundary. Therefore, when carrying out the grinding process, the above-mentioned stratum corneum 18 is destroyed by the grinding means 82 and detached as a large solid from the back surface 10b of the wafer 10, making it possible to shorten the time involved in the grinding process. productivity is improved. Furthermore, since the stratum corneum 18 is destroyed by the grinding means 82 and detached as large particles, the grinding water used for grinding can be easily purified and reused, so grinding has a low environmental impact. It becomes possible to realize processing.

本発明は、上記した実施形態に限定されない。例えば、図1に示すレーザー加工装置1に配設されたレーザー照射手段3に替えて、図8に示す別の形態のレーザー照射手段7を備えてもよい。図示のレーザー光線照射手段7は、パルスレーザー光線LBを発振する発振器72と、発振器72が発振したパルスレーザー光線LBをX軸方向に揺動するX軸ガルバノスキャナー74と、パルスレーザー光線LBをY軸方向に揺動するY軸ガルバノスキャナー75と、X軸方向およびY軸方向に揺動したパルスレーザー光線LBをチャックテーブル23に保持されたウエーハ10の所望の位置に照射するfθレンズ76を含む集光器71と、を備えている。 The present invention is not limited to the embodiments described above. For example, instead of the laser irradiation means 3 provided in the laser processing apparatus 1 shown in FIG. 1, another form of laser irradiation means 7 shown in FIG. 8 may be provided. The illustrated laser beam irradiation means 7 includes an oscillator 72 that oscillates a pulsed laser beam LB, an X-axis galvano scanner 74 that oscillates the pulsed laser beam LB emitted by the oscillator 72 in the X-axis direction, and an X-axis galvano scanner 74 that oscillates the pulsed laser beam LB in the Y-axis direction. a moving Y-axis galvano scanner 75; a condenser 71 including an fθ lens 76 that irradiates a desired position of the wafer 10 held on the chuck table 23 with a pulsed laser beam LB oscillated in the X-axis direction and the Y-axis direction; , is equipped with.

X軸ガルバノスキャナー74およびY軸ガルバノスキャナー75は、図示を省略するミラー及び該ミラーの反射角度を調整する角度調整アクチュエータを有する公知の構成で構成される。fθレンズ76は、X軸ガルバノスキャナー74およびY軸ガルバノスキャナー75の作用によりX軸方向およびY軸方向に揺動したパルスレーザー光線LBを、ウエーハ10の裏面10bに対して垂直に照射するようになっている。発振器72、X軸ガルバノスキャナー74、Y軸ガルバノスキャナー75は、制御手段100’によって制御される。なお、本実施形態におけるX軸ガルバノスキャナー74及びY軸ガルバノスキャナー75が、本発明におけるチャックテーブルとレーザー照射手段とを相対的に加工送りする送り手段として機能する。 The X-axis galvano scanner 74 and the Y-axis galvano scanner 75 have a known configuration including a mirror (not shown) and an angle adjustment actuator that adjusts the reflection angle of the mirror. The fθ lens 76 irradiates the back surface 10b of the wafer 10 perpendicularly with a pulsed laser beam LB that is oscillated in the X-axis direction and the Y-axis direction by the action of the X-axis galvano scanner 74 and the Y-axis galvano scanner 75. ing. The oscillator 72, the X-axis galvano scanner 74, and the Y-axis galvano scanner 75 are controlled by a control means 100'. Note that the X-axis galvano scanner 74 and the Y-axis galvano scanner 75 in this embodiment function as feeding means for relatively processing and feeding the chuck table and laser irradiation means in the present invention.

レーザー照射手段7の発振器72が発振したパルスレーザー光線LBは、X軸ガルバノスキャナー74およびY軸ガルバノスキャナー75によってX軸方向およびY軸方向に揺動されてfθレンズ76に導かれた後、fθレンズ76を介してチャックテーブル23に保持されたウエーハ10の裏面10bの所望の位置に照射される。 The pulsed laser beam LB oscillated by the oscillator 72 of the laser irradiation means 7 is oscillated in the X-axis direction and the Y-axis direction by the X-axis galvano scanner 74 and the Y-axis galvano scanner 75, and is guided to the fθ lens 76. The light is irradiated to a desired position on the back surface 10b of the wafer 10 held on the chuck table 23 via the beam 76.

上記のレーザー照射手段7を備えたレーザー加工装置1においても、本実施形態の相関関係閾値生成工程によって生成された相関関係閾値に基づきレーザー加工条件設定工程が実施され、該レーザー加工条件に基づき上記のレーザー照射手段7を使用してウエーハ10の裏面10bに角質層形成工程を実施する。これにより、ウエーハ10の裏面10bに図4に基づき説明したのと同等の角質層18が形成される。そして、レーザー照射手段7によってウエーハ10の裏面10bに角質層18を形成したウエーハ10の裏面10bを、図7に基づき説明した研削装置80によって研削することで、先に説明した実施形態と同様に、良好な研削加工を実施することができる。 In the laser processing apparatus 1 equipped with the laser irradiation means 7 described above, the laser processing condition setting step is also carried out based on the correlation threshold value generated by the correlation threshold value generation step of the present embodiment, and the laser processing condition setting step is performed based on the laser processing condition. A stratum corneum forming step is performed on the back surface 10b of the wafer 10 using the laser irradiation means 7. As a result, a stratum corneum layer 18 similar to that described with reference to FIG. 4 is formed on the back surface 10b of the wafer 10. Then, the back surface 10b of the wafer 10 on which the stratum corneum layer 18 has been formed by the laser irradiation means 7 is ground by the grinding device 80 described based on FIG. , good grinding can be performed.

上記した実施形態では、シリコン(Si)のウエーハ10を被加工物として、上記の相関関係閾値生成工程と、レーザー加工条件設定工程と、角質層形成工程とを実施したが、本発明はこれに限定されず、他の材質の板状の被加工物、例えばSiC基板、GaN基板、サファイアー基板等の基板に対しても同様に実施することができ、該被加工物に形成された角質層によって、研削加工が困難な被加工物を、比較的容易に表面の研削加工が可能となり、生産性を向上させることができる。 In the above-described embodiment, the above-described correlation threshold generation step, laser processing condition setting step, and stratum corneum formation step were performed using the silicon (Si) wafer 10 as the workpiece. The process is not limited to a plate-shaped workpiece made of other materials, such as a SiC substrate, a GaN substrate, a sapphire substrate, etc., and can be performed in the same manner. This makes it possible to relatively easily grind the surface of a workpiece that is difficult to grind, thereby improving productivity.

1:レーザー加工装置
1a:基台
1b:垂直壁部
1c:水平壁部
1d:案内レール
2:保持手段
21:X軸方向可動板
22:Y軸方向可動板
23:チャックテーブル
24:案内レール
25:保持面
3:レーザー照射手段
31:集光器
32:発振器
33:反射ミラー
34:集光レンズ
4:送り手段
41:X軸移動手段
42:モータ
43:ボールねじ
44:Y軸移動手段
45:モータ
46:ボールねじ
5:撮像手段
6:表示手段
7:レーザー照射手段
71:集光器
72:発振器
74:X軸ガルバノスキャナー
75:Y軸ガルバノスキャナー
76:fθレンズ
10:ウエーハ
10a:表面
10b:裏面
12:デバイス
14:分割予定ライン
16:界面
18:角質層
80:研削装置
81:チャックテーブル
82:研削手段
83:回転スピンドル
84:ホイールマウント
85:研削ホイール
86:研削砥石
100、100’:制御手段
Pe:パルスエネルギー
Pw:パルス幅
1: Laser processing device 1a: Base 1b: Vertical wall 1c: Horizontal wall 1d: Guide rail 2: Holding means 21: X-axis movable plate 22: Y-axis movable plate 23: Chuck table 24: Guide rail 25 : Holding surface 3: Laser irradiation means 31: Concentrator 32: Oscillator 33: Reflection mirror 34: Condensing lens 4: Feeding means 41: X-axis moving means 42: Motor 43: Ball screw 44: Y-axis moving means 45: Motor 46: Ball screw 5: Imaging means 6: Display means 7: Laser irradiation means 71: Concentrator 72: Oscillator 74: X-axis galvano scanner 75: Y-axis galvano scanner 76: fθ lens 10: Wafer 10a: Surface 10b: Back surface 12: Device 14: Planned dividing line 16: Interface 18: Stratum corneum 80: Grinding device 81: Chuck table 82: Grinding means 83: Rotating spindle 84: Wheel mount 85: Grinding wheel 86: Grinding wheel 100, 100': Control Means Pe: Pulse energy Pw: Pulse width

Claims (6)

板状の被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物に吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射するレーザー照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー照射手段とを相対的に加工送りする送り手段と、を含み構成されるレーザー加工装置を用いて被加工物の表面に加工を施すレーザー加工方法であって、
1パルス当たりのエネルギーであるパルスエネルギーとパルス間隔との相関関係から被加工物の上面に角質層を形成する相関関係閾値を生成する相関関係閾値生成工程と、
レーザー照射手段から照射されるパルスレーザー光線のパルスエネルギーが該相関関係閾値以上であり、且つパルス間隔が該相関関係閾値以下になるようにレーザー加工条件を設定するレーザー加工条件設定工程と、
該チャックテーブルに保持された被加工物に、該レーザー加工条件に基づきパルスレーザー光線を照射して被加工物の上面に角質層を形成する角質層形成工程と、を含み構成されるレーザー加工方法。
A chuck table having a holding surface for holding a plate-shaped workpiece, a laser irradiation means for irradiating the workpiece held on the chuck table with a pulsed laser beam having an absorbing wavelength, the chuck table and the laser. A laser processing method for processing the surface of a workpiece using a laser processing device including a feeding means for processing and feeding the irradiation means relatively,
a correlation threshold generation step of generating a correlation threshold for forming a stratum corneum on the upper surface of the workpiece from the correlation between pulse energy, which is the energy per pulse, and the pulse interval;
a laser processing condition setting step of setting laser processing conditions such that the pulse energy of the pulsed laser beam irradiated from the laser irradiation means is greater than or equal to the correlation threshold, and the pulse interval is less than or equal to the correlation threshold;
A laser processing method comprising: forming a stratum corneum layer on the upper surface of the workpiece by irradiating the workpiece held on the chuck table with a pulsed laser beam based on the laser processing conditions.
該角質層は、パルスレーザー光線が照射された被加工物の局所に急速に膨張しようとする大きな熱応力が生じ、その大きな熱応力が低温な周辺に拘束されて被加工物の降伏応力を超えることで生じる圧縮塑性歪みの連鎖によって生成される請求項1に記載のレーザー加工方法。 The stratum corneum is exposed to the pulsed laser beam, causing large thermal stress to rapidly expand locally in the workpiece, and this large thermal stress is constrained to the low-temperature surroundings and exceeds the yield stress of the workpiece. 2. The laser processing method according to claim 1, wherein the laser processing method is produced by a chain of compressive plastic strain caused by. 相関関係閾値生成工程における相関関係閾値は近似式によって特定され、該近似式は、横軸をパルス間隔[μs]とし、縦軸をパルスエネルギー[μJ]とした場合、
パルスエネルギー=a{b-(パルス間隔/[μs]-c)
で表され、係数a、b、cは、被加工物の種類によって設定される請求項1に記載のレーザー加工方法。
The correlation threshold in the correlation threshold generation step is specified by an approximate formula, where the horizontal axis is the pulse interval [μs] and the vertical axis is the pulse energy [μJ],
Pulse energy=a{b-(pulse interval/[μs]-c) 2 }
2. The laser processing method according to claim 1, wherein the coefficients a, b, and c are set depending on the type of the workpiece.
被加工物がシリコン(Si)の場合、該係数a、b、cは、
a=4、b=1、c=0.9
に設定され、該近似式は、
パルスエネルギー=4{1-(パルス間隔/[μs]-0.9)
で表され、パルス間隔は0.02μs以上0.8μs以下の範囲で設定される請求項3に記載のレーザー加工方法。
When the workpiece is silicon (Si), the coefficients a, b, and c are as follows:
a=4, b=1, c=0.9
, and the approximation formula is
Pulse energy = 4 {1-(pulse interval/[μs]-0.9) 2 }
4. The laser processing method according to claim 3, wherein the pulse interval is set in a range of 0.02 μs or more and 0.8 μs or less.
パルスレーザー光線の照射ピッチは、10~200nmの範囲で設定される請求項1に記載のレーザー加工方法。 The laser processing method according to claim 1, wherein the irradiation pitch of the pulsed laser beam is set in a range of 10 to 200 nm. パルスレーザー光線のパルス幅は、0.3~100psの範囲で設定される請求項1に記載のレーザー加工方法。 The laser processing method according to claim 1, wherein the pulse width of the pulsed laser beam is set in a range of 0.3 to 100 ps.
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