JP5221254B2 - Laser processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、チャックテーブルに保持された板状の被加工物に所定の加工予定ラインに沿ってレーザー加工を施すレーザー加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus that performs laser processing on a plate-like workpiece held on a chuck table along a predetermined processing line.
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することにより回路が形成された領域を分割して個々の半導体チップを製造している。また、サファイヤ基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された半導体ウエーハもストリートに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。 In the semiconductor device manufacturing process, a plurality of regions are partitioned by dividing lines called streets arranged in a lattice pattern on the surface of a substantially wafer-shaped semiconductor wafer, and devices such as ICs, LSIs, etc. are partitioned in the partitioned regions. Form. Then, the semiconductor wafer is cut along the streets to divide the region where the circuit is formed to manufacture individual semiconductor chips. In addition, a semiconductor wafer in which a gallium nitride compound semiconductor or the like is laminated on the surface of a sapphire substrate is also divided into optical devices such as individual light emitting diodes and laser diodes by cutting along the street, and is widely used in electrical equipment. Yes.
近年、半導体ウエーハ等の板状の被加工物を分割する方法として、その被加工物に対して透過性を有するパルスレーザー光線を用い、分割すべき領域の内部に集光点を合わせてパルスレーザー光線を照射するレーザー加工方法も試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、被加工物の一方の面側から内部に集光点を合わせて被加工物に対して透過性を有する波長(例えば1064nm)のパルスレーザー光線を照射し、被加工物の内部にストリートに沿って変質層を連続的に形成し、この変質層が形成されることによって強度が低下したストリートに沿って外力を加えることにより、被加工物を分割するものである。(例えば、特許文献1参照。)
しかるに、半導体ウエーハ等の板状の被加工物にはウネリがあり、その厚さにバラツキがあると、レーザー光線を照射する際に屈折率の関係で所定の深さに均一に変質層を形成することができない。従って、半導体ウエーハ等の内部の所定深さに均一に変質層を形成するためには、予めレーザー光線を照射する領域の凹凸を検出し、その凹凸にレーザー光線照射手段を追随させて加工する必要がある。 However, a plate-like workpiece such as a semiconductor wafer has undulation, and if the thickness varies, a uniform alteration layer is formed at a predetermined depth due to the refractive index when irradiating a laser beam. I can't. Therefore, in order to uniformly form a deteriorated layer at a predetermined depth inside a semiconductor wafer or the like, it is necessary to detect irregularities in a region irradiated with a laser beam in advance and to process the irregularities by following the laser beam irradiation means. .
上述した問題を解消するために、被加工物を保持する被加工物保持面を備えた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をレーザー加工するための加工用レーザー光線を発振する加工用レーザー光線発振手段と、該加工用レーザー光線発振手段によって発振された加工用レーザー光線を集光する集光レンズを備えた集光器と、該集光器の集光レンズによって集光される加工用レーザー光線の集光点を被加工物保持面に垂直な方向に移動する集光点位置調整手段と、チャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、該高さ位置検出手段によって検出された高さ位置信号に基づいて集光点位置調整手段を制御する制御手段とを具備したレーザー加工装置が提案されている。(例えば、特許文献2参照。)
上記特許文献2に開示されたレーザー加工装置における高さ位置検出手段は、検出用レーザー光線を上記集光レンズを通してチャックテーブルに保持された被加工物の表面に照射し、その反射光の面積に基いてチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置を検出する。
しかるに、上記特許文献2に開示された高さ位置検出手段は、検出用レーザー光線の集光点と加工用レーザー光線の集光点が一致するため、加工用レーザー光線の集光点をチャックテーブルに保持された被加工物の表面から深い位置に集光点を位置付けて加工する際に、被加工物の表面に照射された検出用レーザー光線のスポットの面積が非常に大きなものとなる。この結果、反射光の単位面積あたりの光量が低下するので、チャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置を正確に検出することができない。従って、被加工物のウネリに追随して被加工物の表面から所定の深さ位置に正確に加工を施すことができないとうい問題がある。
The height position detecting means in the laser processing apparatus disclosed in
However, the height position detection means disclosed in the above-mentioned
上記特許文献2に開示されたレーザー加工装置における高さ位置検出手段は、検出用レーザー光線を上記集光レンズを通してチャックテーブルに保持された被加工物の表面に照射し、その反射光の面積に基いてチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置を検出する。
しかるに、上記特許文献2に開示された高さ位置検出手段の検出用レーザー光線の集光点と加工用レーザー光線の集光点位置を変位するための集光点位置調整手段がガルバノスキャナー機構を用いているために、高さ位置検出手段によって検出された被加工物の高さ位置の変化に対応して加工用レーザー光線の集光点位置を迅速に追随させることが困難である。
The height position detecting means in the laser processing apparatus disclosed in
However, the focusing point position adjusting means for displacing the focusing point of the detection laser beam and the focusing point position of the processing laser beam of the height position detection unit disclosed in the above-mentioned
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、高さ位置検出手段によって検出された被加工物の高さ位置の変化に対応して加工用レーザー光線の集光点位置を迅速に追随させ、被加工物の厚さにバラツキがあっても被加工物の表面から所定の深さ位置に正確に加工を施すことができるレーザー加工装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above facts, and its main technical problem is that the focusing point of the laser beam for processing corresponds to the change in the height position of the workpiece detected by the height position detecting means. It is an object of the present invention to provide a laser processing apparatus capable of quickly following a position and accurately processing a predetermined depth position from the surface of the workpiece even if the thickness of the workpiece varies.
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持する被加工物保持面を備えた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をレーザー加工するための加工用レーザー光線を発振する加工用レーザー光線発振手段と該レーザー光線発振手段によって発振された加工用レーザー光線を集光する集光レンズを備えた集光器とを有するレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段を加工送り方向(X軸方向)に相対的に移動せしめる加工送り手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段を加工送り方向(X軸方向)と直交する割り出し送り方向(Y軸方向)に相対的に移動せしめる割り出し送り手段と、を具備しているレーザー加工装置において、
該加工用レーザー光線の波長と異なる波長の検出用レーザー光線を該集光器を通して該チャックテーブルに保持された被加工物に照射し、被加工物の上面で反射した反射光に基いて該チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、
該レーザー光線照射手段を該被加工物保持面に対して垂直な方向に移動し該集光器によって集光される該検出用レーザー光線および該加工用レーザー光線の集光点位置を調整する第1の集光点位置調整手段と、
該集光器の該集光レンズを該被加工物保持面に対して垂直な方向に変位することにより該検出用レーザー光線および該加工用レーザー光線の集光点位置を変位せしめるピエゾモータからなる第2の集光点位置調整手段と、
該高さ位置検出手段からの検出信号を入力し該第1の集光点位置調整手段、該第2の集光点位置調整手段、該レーザー光線照射手段、該加工送り手段、該割り出し送り手段を制御する制御手段と、を具備し、
該制御手段は、該高さ位置検出手段を作動するとともに該加工送り手段および割り出し送り手段を作動して該チャックテーブルに保持された被加工物の加工領域における表面高さ位置を検出して最高値と最低値を求める高さ位置検出工程と、該高さ位置検出工程によって求められた該最高値と該最低値に基いて該第1の集光点位置調整手段を作動して該集光器によって集光されるレーザー光線の集光点位置を該最高値と該最低値の中間位置に調整する集光点位置調整工程と、該レーザー光線照射手段および該高さ位置検出手段を作動しつつ該高さ位置検出手段によって検出された被加工物の高さ位置に対応して該ピエゾモータからなる該第2の集光点位置調整手段を制御するレーザー加工工程を実行する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
In order to solve the above main technical problem, according to the present invention, a chuck table having a workpiece holding surface for holding a workpiece, and processing for laser processing the workpiece held on the chuck table. Laser beam irradiating means having a processing laser beam oscillating means for oscillating a working laser beam and a condenser having a condenser lens for condensing the processing laser beam oscillated by the laser beam oscillating means, the chuck table, and the laser beam irradiation Machining feed means for relatively moving the means in the machining feed direction (X-axis direction), and the chuck table and the laser beam irradiation means in an index feed direction (Y-axis direction) orthogonal to the machining feed direction (X-axis direction) In a laser processing apparatus comprising an indexing and feeding means for relatively moving,
The workpiece held on the chuck table is irradiated with a detection laser beam having a wavelength different from the wavelength of the machining laser beam through the condenser, and is reflected on the chuck table based on the reflected light reflected from the upper surface of the workpiece. Height position detecting means for detecting the upper surface height position of the workpiece to be held;
A first collection of adjusting the position of the condensing point of the laser beam for detection and the laser beam for processing collected by moving the laser beam irradiating means in a direction perpendicular to the workpiece holding surface. Light spot position adjusting means;
A second piezo-motor that displaces the condensing point position of the detection laser beam and the processing laser beam by displacing the condensing lens of the concentrator in a direction perpendicular to the workpiece holding surface; Focusing point position adjusting means;
A detection signal from the height position detection means is inputted, and the first focusing point position adjusting means, the second focusing point position adjusting means, the laser beam irradiation means, the processing feeding means, and the indexing feeding means are provided. Control means for controlling ,
The control means operates the height position detection means and operates the machining feed means and index feed means to detect the surface height position in the machining area of the workpiece held on the chuck table and A height position detecting step for obtaining a value and a minimum value, and operating the first condensing point position adjusting means based on the maximum value and the minimum value obtained by the height position detecting step to A condensing point position adjusting step for adjusting the condensing point position of the laser beam condensed by the detector to an intermediate position between the highest value and the lowest value, while operating the laser beam irradiating means and the height position detecting means Performing a laser processing step of controlling the second focusing point position adjusting means comprising the piezo motor in correspondence with the height position of the workpiece detected by the height position detecting means;
A laser processing apparatus is provided.
本発明によるレーザー加工装置は、チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、レーザー光線照射手段を被加工物保持面に対して垂直な方向に移動し集光器によって集光される検出用レーザー光線および加工用レーザー光線の集光点位置を調整する第1の集光点位置調整手段と、集光器の集光レンズを被加工物保持面に対して垂直な方向に変位することにより検出用レーザー光線および加工用レーザー光線の集光点位置を変位せしめるピエゾモータからなる第2の集光点位置調整手段と、制御手段とを具備し、該制御手段は、高さ位置検出手段を作動するとともに加工送り手段および割り出し送り手段を作動してチャックテーブルに保持された被加工物の加工領域における表面高さ位置を検出して最高値と最低値を求める高さ位置検出工程と、該高さ位置検出工程によって求められた最高値と最低値に基いて第1の集光点位置調整手段を作動して集光器によって集光されるレーザー光線の集光点位置を最高値と最低値の中間位置に調整する集光点位置調整工程と、レーザー光線照射手段および高さ位置検出手段を作動しつつ高さ位置検出手段によって検出された被加工物の高さ位置に対応してピエゾモータからなる該第2の集光点位置調整手段を制御するレーザー加工工程を実行する。従って、高さ位置検出手段によって検出された被加工物の高さ位置の変化に対応して加工用レーザー光線の集光点位置を迅速に追随させることができ、被加工物の厚さにバラツキがあっても被加工物の表面から所定の深さ位置に正確に加工を施すことができる A laser processing apparatus according to the present invention moves a height position detecting means for detecting a top surface height position of a workpiece held on a chuck table and a laser beam irradiation means in a direction perpendicular to the workpiece holding surface. A first condensing point position adjusting means for adjusting a condensing point position of the detection laser beam and the processing laser beam collected by the concentrator; and a condensing lens of the concentrator with respect to the workpiece holding surface. A second condensing point position adjusting means comprising a piezo motor for displacing the condensing point positions of the detection laser beam and the processing laser beam by displacing in the vertical direction; and a control means , The position detection means and the machining feed means and index feed means to detect the surface height position in the machining area of the workpiece held by the chuck table. A height position detecting step for obtaining a high value and a minimum value, and a first condensing point position adjusting means is operated on the basis of the maximum value and the minimum value obtained by the height position detecting step to collect light by a condenser. And a laser beam irradiation means and a height position detection means, while the laser beam irradiation means and the height position detection means are operated, are detected by the height position detection means. A laser processing step for controlling the second light condensing point position adjusting means comprising a piezo motor is executed corresponding to the height position of the workpiece. Accordingly, it is possible to quickly follow the condensing point position of the processing laser beam in response to the change in the height position of the workpiece detected by the height position detecting means, and there is a variation in the thickness of the workpiece. Even if it exists, it can be processed accurately at a predetermined depth position from the surface of the workpiece.
以下、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。 Preferred embodiments of a laser processing apparatus configured according to the present invention will be described below in more detail with reference to the accompanying drawings.
図1には、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図が示されている。図1に示すレーザー加工装置は、静止基台2と、該静止基台2に矢印Xで示す加工送り方向に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構3と、静止基台2に上記矢印Xで示す方向(X軸方向)と直角な矢印Yで示す割り出し送り方向(Y軸方向)に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構4と、該レーザー光線ユニット支持機構4に矢印Zで示す方向(Z軸方向)に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット5とを具備している。
FIG. 1 is a perspective view of a laser processing apparatus constructed according to the present invention. A laser processing apparatus shown in FIG. 1 includes a
上記チャックテーブル機構3は、静止基台2上に矢印Xで示す加工送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール31、31と、該案内レール31、31上に矢印Xで示す加工送り方向に(X軸方向)移動可能に配設された第一の滑動ブロック32と、該第1の滑動ブロック32上に矢印Yで示す割り出し送り方向(Y軸方向)に移動可能に配設された第2の滑動ブロック33と、該第2の滑動ブロック33上に円筒部材34によって支持されたカバーテーブル35と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル36を具備している。このチャックテーブル36は多孔性材料から形成された吸着チャック361を具備しており、被加工物保持面としての吸着チャック361上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。このように構成されたチャックテーブル36は、円筒部材34内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。なお、チャックテーブル36には、後述する環状のフレームを固定するためのクランプ362が配設されている。
The
上記第1の滑動ブロック32は、その下面に上記一対の案内レール31、31と嵌合する一対の被案内溝321、321が設けられているとともに、その上面に矢印Yで示す割り出し送り方向に沿って平行に形成された一対の案内レール322、322が設けられている。このように構成された第1の滑動ブロック32は、被案内溝321、321が一対の案内レール31、31に嵌合することにより、一対の案内レール31、31に沿って矢印Xで示す加工送り方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構3は、第1の滑動ブロック32を一対の案内レール31、31に沿って矢印Xで示す加工送り方向に移動させるためのボール螺子機構からなる加工送り手段37を具備している。加工送り手段37は、上記一対の案内レール31と31の間に平行に配設された雄ネジロッド371と、該雄ネジロッド371を回転駆動するためのパルスモータ372等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド371は、その一端が上記静止基台2に固定された軸受ブロック373に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ372の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド371は、第1の滑動ブロック32の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ372によって雄ネジロッド371を正転および逆転駆動することにより、第一の滑動ブロック32は案内レール31、31に沿って矢印Xで示す加工送り方向(X軸方向)に移動せしめられる。
The first sliding
上記第2の滑動ブロック33は、その下面に上記第1の滑動ブロック32の上面に設けられた一対の案内レール322、322と嵌合する一対の被案内溝331、331が設けられており、この被案内溝331、331を一対の案内レール322、322に嵌合することにより、矢印Yで示す割り出し送り方向(Y軸方向)に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構3は、第2の滑動ブロック33を第1の滑動ブロック32に設けられた一対の案内レール322、322に沿って矢印Yで示す割り出し送り方向(Y軸方向)に移動させるためのボール螺子機構からなる第1の割り出し送り手段38を具備している。第1の割り出し送り手段38は、上記一対の案内レール322と322の間に平行に配設された雄ネジロッド381と、該雄ネジロッド381を回転駆動するためのパルスモータ382等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド381は、その一端が上記第1の滑動ブロック32の上面に固定された軸受ブロック383に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ382の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド381は、第2の滑動ブロック33の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ382によって雄ネジロッド381を正転および逆転駆動することにより、第2の滑動ブロック33は案内レール322、322に沿って矢印Yで示す割り出し送り方向(Y軸方向)に移動せしめられる。
The second sliding
上記レーザー光線照射ユニット支持機構4は、静止基台2上に矢印Yで示す割り出し送り方向(Y軸方向)に沿って平行に配設された一対の案内レール41、41と、該案内レール41、41上に矢印Yで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台42を具備している。この可動支持基台42は、案内レール41、41上に移動可能に配設された移動支持部421と、該移動支持部421に取り付けられた装着部422とからなっている。装着部422は、一側面に矢印Zで示す方向に延びる一対の案内レール423、423が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構4は、可動支持基台42を一対の案内レール41、41に沿って矢印Yで示す割り出し送り方向(Y軸方向)に移動させるためのボール螺子機構からなる第2の割り出し送り手段43を具備している。第2の割り出し送り手段43は、上記一対の案内レール41、41の間に平行に配設された雄ネジロッド431と、該雄ねじロッド431を回転駆動するためのパルスモータ432等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド431は、その一端が上記静止基台2に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ432の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド431は、可動支持基台42を構成する移動支持部421の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ432によって雄ネジロッド431を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台42は案内レール41、41に沿って矢印Yで示す割り出し送り方向(Y軸方向)に移動せしめられる。
The laser beam irradiation
図示の実施形態のおけるレーザー光線照射ユニット5は、ユニットホルダ51と、該ユニットホルダ51に取り付けられたレーザー光線照射手段52を具備している。ユニットホルダ51は、上記装着部422に設けられた一対の案内レール423、423に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝511、511が設けられており、この被案内溝511、511を上記案内レール423、423に嵌合することにより、矢印Zで示す方向(Z軸方向)に移動可能に支持される。
The laser
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット5は、ユニットホルダ51を一対の案内レール423、423に沿って上記チャックテーブル36被加工物保持面に垂直な方向である矢印Zで示す焦点位置調整方向(Z軸方向)に移動させるための第1の集光点位置調整手段53を具備している。第1の集光点位置調整手段53は、上記加工送り手段37や第1の割り出し送り手段38および第2の割り出し送り手段43と同様にボール螺子機構からなっている。この第1の集光点位置調整手段53は、一対の案内レール423、423の間に配設された雄螺子ロッド(図示せず)と、該雄螺子ロッドを回転駆動するためのパルスモータ532等の駆動源を含んでおり、パルスモータ532によって図示しない雄螺子ロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ51およびレーザビーム照射手段52を案内レール423、423に沿って矢印Zで示す集光点位置調整方向(Z軸方向)に移動せしめる。なお、図示の実施形態においてはパルスモータ532を正転駆動することによりレーザー光線照射手段52を上方に移動し、パルスモータ532を逆転駆動することによりレーザー光線照射手段52を下方に移動するようになっている。
The laser
図示のレーザー光線照射手段52は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング521を含んでいる。このケーシング521内には図2に示すように加工用パルスレーザー光線発振手段6が配設されており、ケーシング521の先端には加工用パルスレーザー光線発振手段6が発振する加工用パルスレーザー光線を上記チャックテーブル36に保持される被加工物に照射せしめる集光器7が配設されている。加工用パルスレーザー光線発振手段6は、被加工物であるウエーハに対して透過性を有する波長の加工用パルスレーザー光線LB1を発振する。この加工用パルスレーザー光線発振手段6は、例えば波長が1064nmである加工用パルスレーザー光線LB1を発振するYVO4パルスレーザー発振器或いはYAGパルスレーザー発振器を用いることができる。
The illustrated laser beam application means 52 includes a
上記集光器7は、上記加工用パルスレーザー光線発振手段6から発振された加工用パルスレーザー光線LB1を図2において下方に向けて方向変換する方向変換ミラー71と、該方向変換ミラー71によって方向変換された加工用パルスレーザー光線LB1を集光する集光レンズ72と、該集光レンズ72を収容したケース73をチャックテーブル36の保持面(上面)に対して垂直な方向(図2において上下方向)に移動するためのアクチュエータ74を具備している。アクチュエータ74は、図示の実施形態においては印加する電圧値に対応して軸方向に延びる圧電素子によって構成されたピエゾモータからなっている。従って、ピエゾモータからなるアクチュエータ74は、後述する制御手段によって制御され集光レンズ72を図2において上下方向(チャックテーブル36被加工物保持面に垂直な方向)に移動することにより加工用パルスレーザー光線LB1の集光点位置を変位せしめる第2の集光点位置調整手段として機能する。
The
図2を参照して説明を続けると、図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を検出するための高さ位置検出手段8を具備している。高さ位置検出手段8は、検査用レーザー光線を発振する検査用レーザー光線発振手段80と、上記加工用パルスレーザー光線発振手段6と集光器7と間の経路に配設され検査用レーザー光線発振手段80から発振された検査用レーザー光線を集光器7に向けて分光せしめるダイクロイックミラー81と、該ダイクロイックミラー81と検査用レーザー光線発振手段80との間に配設され検査用レーザー光線発振手段80によって発振された検査用レーザー光線の上記集光器7の集光レンズ72によって集光される集光点位置と上記加工用レーザー光線の上記集光器7の集光レンズ72によって集光される集光点位置を変位せしめる集光点位置変位手段82と、該集光点位置変位手段82とダイクロイックミラー81との間に配設され集光点位置変位手段82を通過した検査用レーザー光線をダイクロイックミラー81に向ける第1の経路83aに導く第1のビームスプリッター83を具備している。
Continuing the description with reference to FIG. 2, the laser processing apparatus in the illustrated embodiment includes a height position detecting means 8 for detecting the upper surface height position of the workpiece held on the chuck table. Yes. The height position detection means 8 is arranged in a path between the inspection laser beam oscillation means 80 for oscillating the inspection laser beam and the processing pulse laser beam oscillation means 6 and the
検査用レーザー光線発振手段80は、上記加工用パルスレーザー光線発振手段6から発振される加工用パルスレーザー光線の波長と異なり被加工物であるウエーハに対して反射性を有する波長の例えば波長が635nmの検査用レーザー光線LB2を発振するHe-Neパルスレーザー発振器を用いることができる。なお、検査用レーザー光線発振手段80から発振される検査用レーザー光線LB2の出力は、図示の実施形態においては10mWに設定されている。ダイクロイックミラー81は、加工用パルスレーザー光線LB1は通過するが検査用レーザー光線発振手段80から発振された検査用レーザー光線を集光器7に向けて反射せしめる。集光点位置変位手段82は、図示の実施形態においては検査用レーザー光線LB2の光軸に沿って所定の間隔を持って直列に配設された一対の凸レンズ821、822と、該一対の凸レンズ821、822の間隔を調整するための間隔調整手段823とからなり、該間隔調整手段823が後述する制御手段によって制御されるようになっている。上記第1のビームスプリッター83は、間隔調整手段823を通過した検査用レーザー光線LB2を上記ダイクロイックミラー81に向けた第1の経路83aに導くとともに、ダイクロイックミラー81によって反射された後述する反射光を第2の経路83bに導く。
The inspection laser beam oscillating means 80 is different from the wavelength of the processing pulse laser beam oscillated from the processing pulse laser beam oscillating means 6 and has a wavelength that is reflective to the wafer being processed, for example, a wavelength of 635 nm. A He-Ne pulse laser oscillator that oscillates the laser beam LB2 can be used. Note that the output of the inspection laser beam LB2 oscillated from the inspection laser beam oscillation means 80 is set to 10 mW in the illustrated embodiment. The
図示の実施形態における高さ位置検出手段8は、第2の経路83bに配設され第1のビームスプリッター83によって反射された反射光のうち検査用レーザー光線LB2の波長(図示の実施形態においては635nm)に対応する反射光のみを通過せしめるバンドパスフィルター84と、該バンドパスフィルター84を通過した反射光を分析し分析結果を後述する制御手段に送る反射光分析手段85を具備している。反射光分析手段85は、バンドパスフィルター84を通過した反射光を第3の経路85aと第4の経路85bに分光する第2のビームスプリッター851と、該第2のビームスプリッター851によって第3の経路85aに分光された反射光を100%集光する集光レンズ852と、該集光レンズ852によって集光された反射光を受光する第1の受光素子853を具備している。第1の受光素子853は、受光した光量に対応した電圧信号を後述する制御手段に送る。また、図示の実施形態における反射光分析手段85は、第2のビームスプリッター851によって第4の経路85bに分光された反射光を受光する第2の受光素子854と、該第2の受光素子854が受光する反射光の受光領域を規制する受光領域規制手段855を具備している。受光領域規制手段855は、図示の実施形態においては第2のビームスプリッター851によって第4の経路85bに分光された反射光を一次元に集光するシリンドリカルレンズ855aと、該シリンドリカルレンズ855aによって一次元に集光された反射光を単位長さに規制する一次元マスク855bとからなっている。該一次元マスク855bを通過した反射光を受光する第2の受光素子854は、受光した光量に対応した電圧信号を後述する制御手段に送る。
The height position detecting means 8 in the illustrated embodiment has a wavelength of the inspection laser beam LB2 (635 nm in the illustrated embodiment) of the reflected light that is disposed in the
図2に示す実施形態における高さ位置検出手段8は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
検査用レーザー光線発振手段80から発振された平行光からなる検査用レーザー光線LB2は、集光点位置変位手段82の凸レンズ821と822の間隔を変更することにより、上記集光器7の集光レンズ72によって集光される集光点位置が変異される。即ち、図3の(a)に示すように凸レンズ821の焦点位置と凸レンズ822の焦点位置とを一致すように配置した場合は、凸レンズ821に入光された検査用レーザー光線LB2は凸レンズ822から平行な光線として出力される。一方、図3の(b)に示すように凸レンズ821と822の間隔を図3の(a)より小さくした場合は、凸レンズ821に入光された検査用レーザー光線LB2は凸レンズ822から末広がりの光線として出力される。また、図3の(c)に示すように凸レンズ821と822の間隔を図3の(a)より大きくした場合は、凸レンズ821に入光された検査用レーザー光線LB2は凸レンズ822から末窄まりの光線として出力される。上記図3の(a)に示すように集光点位置変位手段82の凸レンズ822から平行な光線として出力された検査用レーザー光線LB2は、図4の(a)に示すように集光器7の集光レンズ72によって集光点位置P1に集光される。この集光点位置P1は、上記加工用パルスレーザー光線LB1の集光点位置と一致する。一方、上記図3の(b)に示すように集光点位置変位手段82の凸レンズ822から末広がりの光線として出力された検査用レーザー光線LB2は、図4の(b)に示すように集光器7の集光レンズ72によって上記集光点位置P1より下方の集光点位置P2に集光される。また、上記図3の(c)に示すように集光点位置変位手段82の凸レンズ822から末窄まりの光線として出力された検査用レーザー光線LB2は、図4の(c)に示すように集光器7の集光レンズ72によって上記集光点位置Pより上方の集光点位置P3に集光される。
The height position detecting means 8 in the embodiment shown in FIG. 2 is configured as described above, and the operation thereof will be described below.
The inspection laser beam LB2 composed of parallel light oscillated from the inspection laser beam oscillation means 80 changes the distance between the
ここで、集光器7によって集光される検査用レーザー光線LB2と加工用パルスレーザー光線LB1との集光点位置について、図5を参照して説明する。なお、集光点位置変位手段82を構成する集光点位置変位手段82の凸レンズ821と822の間隔は上記図3の(c)に示す態様を用いることにする。
加工用パルスレーザー光線LB1は、集光器7の集光レンズ72によって集光点位置Pに集光される。一方、検査用レーザー光線LB2は、上述したように集光器7の集光レンズ72によって集光点位置Pより上方の集光点位置P3に集光される。なお、加工用パルスレーザー光線LB1の集光点位置Pと検査用レーザー光線LB2の集光点位置P3の距離(L)は、集光点位置変位手段82の凸レンズ821と822の間隔を調整することにより変更することができる。なお、検査用レーザー光線発振手段80によって発振された検査用レーザー光線の上記集光器7の集光レンズ72によって集光される集光点位置と上記加工用レーザー光線の上記集光器7の集光レンズ72によって集光される集光点位置を変位せしめる集光点位置変位手段82は、上記加工用パルスレーザー光線発振手段6からダイクロイックミラー81までの経路に配設してもよい。
Here, the focal point positions of the inspection laser beam LB2 and the processing pulse laser beam LB1 collected by the
The processing pulse laser beam LB1 is condensed at the condensing point position P by the
そして、加工用パルスレーザー光線LB1の集光点位置Pをチャックテーブル36に保持された被加工物Wの下面から所定量上側の位置に位置付けるように上記第2の集光点位置調整手段としてのアクチュエータ74に所定の電圧(例えば5V)の電圧を印加する。このとき、検査用レーザー光線LB2の集光点位置P3が被加工物Wの上面より下側(レーザー光線照射方向下流側)に位置するように集光点位置変位手段82の凸レンズ821と822の間隔を調整する。従って、検査用レーザー光線LB2は、チャックテーブル36に保持された被加工物Wの上面にスポットSで照射され、スポットSの大きさで反射する(反射光)。このようにチャックテーブル36に保持された被加工物Wの上面に照射される検査用レーザー光線LB2のスポットSは、集光点位置が加工用パルスレーザー光線LB1と一致している場合のスポットS0より著しく小さいため、反射光の単位面積あたりの光量が多くなる。従って、反射光の光量に基いて上記反射光分析手段85によって求めるチャックテーブル36に保持された被加工物Wの高さ位置が正確となる。
Then, the actuator as the second focusing point position adjusting means so as to position the focusing point position P of the processing pulse laser beam LB1 at a position above the lower surface of the workpiece W held by the chuck table 36 by a predetermined amount. A predetermined voltage (for example, 5 V) is applied to 74. At this time, the distance between the
このように被加工物Wの上面で反射したスポットSの反射光は、図2に示すように集光レンズ72、方向変換ミラー71、ダイクロイックミラー81、第1のビームスプリッター83を介してバンドパスフィルター84に達する。なお、上記加工用パルスレーザー光線LB1の反射光も検査用レーザー光線LB2と同様に経路を介してバンドパスフィルター84に達する。バンドパスフィルター84は上述したように検査用レーザー光線LB2の周波数に対応する反射光のみを通過せしめるように構成されているので、加工用パルスレーザー光線LB1の反射光はバンドパスフィルター84によって遮断される。従って、検査用レーザー光線LB2の反射光だけがバンドパスフィルター84を通過し、反射光分析手段85を構成する第2のビームスプリッター851によって第3の経路85aと第4の経路85bに分光される。第3の経路85aに分光された検査用レーザー光線LB2の反射光は、集光レンズ852によって100%集光され第1の受光素子853に受光される。そして、第1の受光素子853は、受光した光量に対応した電圧信号を後述する制御手段に送る。一方、第4の経路に85bに分光された検査用レーザー光線LB2の反射光は、受光領域規制手段855のシリンドリカルレンズ855aによって一次元に集光され、一次元マスク855bによって所定の単位長さに規制されて第2の受光素子854に受光される。そして、第2の受光素子854は、受光した光量に対応した電圧信号を後述する制御手段に送る。
Thus, the reflected light of the spot S reflected by the upper surface of the workpiece W is bandpassed via the
ここで、第1の受光素子853と第2の受光素子854によって受光される検査用レーザー光線LB2の反射光の受光量について説明する。
第1の受光素子853に受光される反射光は、集光レンズ852によって100%集光されるので受光量は一定であり、第1の受光素子853から出力される電圧値(V1)は一定(例えば10V)となる。一方、第2の受光素子854によって受光される反射光は、受光領域規制手段855のシリンドリカルレンズ855aによって一次元に集光された後、一次元マスク855bによって所定の単位長さに規制されて第2の受光素子854に受光されるので、図5に示すように検査用レーザー光線LB2が被加工物Wの上面に照射される際に、集光器7の集光レンズ72から被加工物Wの上面までの距離、即ち被加工物Wの高さ位置(厚み)によって第2の受光素子854の受光量は変化する。従って、第2の受光素子854から出力される電圧値(V2)は、検査用レーザー光線LB2が照射される被加工物Wの上面高さ位置によって変化する。
Here, the amount of the reflected light of the inspection laser beam LB2 received by the first
The reflected light received by the first
例えば、図6の(a)に示すように被加工物Wの高さ位置が低く(被加工物Wの厚みが薄く)集光器7の集光レンズ72から被加工物Wの上面までの距離(H)が大きい場合には、検査用レーザー光線LB2は被加工物Wの上面に照射されるスポットS1で反射する。この反射光は上述したように第2のビームスプリッター851によって第3の経路85aと第4の経路85bに分光されるが、第3の経路85aに分光されたスポットS1の反射光は集光レンズ852によって100%集光されるので、反射光の全ての光量が第1の受光素子853に受光される。一方、第2のビームスプリッター851によって第4の経路85bに分光されたスポットS1の反射光は、シリンドリカルレンズ855aによって一次元に集光されるので断面が略長方形となる。このようにして断面が略長方形に絞られた反射光は、一次元マスク855bによって所定の単位長さに規制されるので、第4の経路85bに分光された反射光の一部が第2の受光素子854によって受光されることになる。従って、第2の受光素子854に受光される反射光の光量は上述した第1の受光素子853に受光される光量より少なくなる。
For example, as shown in FIG. 6 (a), the height position of the workpiece W is low (the thickness of the workpiece W is thin), from the
次に、図6の(b)に示すように被加工物Wの高さ位置が高く(被加工物Wの厚みが厚く)集光器7の集光レンズ72から被加工物Wの上面までの距離(H)が小さい場合には、検査用レーザー光線LB2は被加工物Wの上面に照射されるスポットS2で反射する。この環状のスポットS2は上記スポットS1より大きい。このスポットS2の反射光は上述したように第2のビームスプリッター851によって第3の経路85aと第4の経路85bに分光されるが、第3の経路85aに分光されたスポットS2の反射光は集光レンズ852によって100%集光されるので、反射光の全ての光量が第1の受光素子853に受光される。一方、第2のビームスプリッター851によって第4の経路85bに分光されたスポットS2の反射光は、シリンドリカルレンズ855aによって一次元に集光されるので断面が略長方形となる。この略長方形の長辺の長さは、反射光のスポットS2が上記環状のスポットS1より大きいのでスポットS1の場合より長くなる。このようにして断面が略長方形に集光された反射光は、一次元マスク855bによって所定の長さに区切られ一部が第2の受光素子854によって受光される。従って、第2の受光素子854によって受光される光量は、上記図6の(a)に示す場合より少なくなる。このように第2の受光素子854に受光される反射光の光量は、集光器7の集光レンズ72から被加工物Wの上面までの距離(H)、即ち被加工物Wの高さ位置が低い(被加工物Wの厚みが薄い)程多く、集光器7の集光レンズ72から被加工物Wの上面までの距離(H)、即ち被加工物Wの高さ位置が高い(被加工物Wの厚みが厚い)程少なくなる。
Next, as shown in FIG. 6B, the height position of the workpiece W is high (the thickness of the workpiece W is thick), from the
ここで、上記第1の受光素子853から出力される電圧値(V1)と第2の受光素子854から出力される電圧値(V2)との比と、集光器7の集光レンズ72から被加工物Wの上面までの距離(H)、即ち被加工物Wの高さ位置との関係について、図7に示す制御マップを参照して説明する。なお、図7において横軸は第1の受光素子853から出力される電圧値(V1)と第2の受光素子854から出力される電圧値(V2)との比(V1/V2)で、縦軸は集光器7の集光レンズ72から被加工物Wの上面までの所定の距離(基準値)に対する変位量を示している。図7に示す例においては、上述したように上記第2の集光点位置調整手段としてのアクチュエータ74に所定の電圧(例えば5V)の電圧を印加した状態において、集光器7の集光レンズ72から被加工物Wの上面までの距離(H)が30.0mmの場合を基準値(0)として、上記電圧値の比(V1/V2)が“5”に設定されている。そして、チャックテーブルに保持された被加工物Wの高さ位置が上記基準値より低い(被加工物Wの厚みが薄い)場合には、集光器7の集光レンズ72から被加工物Wの上面までの距離(H)が長くなるので、電圧値の比(V1/V2)が“5”より大きくなる。一方、チャックテーブルの保持された被加工物Wの高さ位置が上記基準値より高い(被加工物Wの厚みが厚い)場合には、集光器7の集光レンズ72から被加工物Wの上面までの距離(H)が短くなるので、電圧値の比(V1/V2)が“5”より小さくなる。従って、上述したように第1の受光素子853から出力される電圧値(V1)と第2の受光素子854から出力される電圧値(V2)との比(V1/V2)を求め、この電圧値の比(V1/V2)を図7に示す制御マップに照合することにより、集光器7の集光レンズ72から被加工物Wの上面までの距離(H)、即ち上記基準値からの変位量を求めることができる。なお、図7に示す制御マップは、後述する制御手段のメモリに格納される。
Here, the ratio between the voltage value (V 1) output from the first
図1に戻って説明を続けると、上記レーザー光線照射手段52を構成するケーシング521の先端部には、レーザー光線照射手段52によってレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段9が配設されている。この撮像手段9は、可視光線によって撮像する通常の撮像素子(CCD)の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子(赤外線CCD)等で構成されており、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。
Returning to FIG. 1, the description will be continued. At the front end portion of the
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、図8に示す制御手段10を具備している。制御手段10はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置(CPU)101と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ(ROM)102と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ(RAM)103と、入力インターフェース104および出力インターフェース105とを備えている。制御手段10の入力インターフェース104には、上記第1の受光素子853、第2の受光素子854および撮像手段9等からの検出信号が入力される。そして、制御手段10の出力インターフェース105からは、上記パルスモータ372、パルスモータ382、パルスモータ432、パルスモータ532、加工用パルスレーザー光線発振手段6、第2の集光点位置調整手段としてのピエゾモータからなるアクチュエータ74、検査用レーザー光線発振手段80等に制御信号を出力する。なお、上記ランダムアクセスメモリ(RAM)103は、上述した図7に示す制御マップを格納する第1の記憶領域103a、図9に示すように上記第1の受光素子853から出力される電圧値(V1)と第2の受光素子854から出力される電圧値(V2)との比(V1/V2)に対応して第2の集光点位置調整手段としてのアクチュエータ74に印加する電圧を設定した制御マップを格納する第2の記憶領域103b、後述する高さ位置検出工程によって検出された高さ位置の最高値と最低値を記憶する第3の記憶領域103cや他の記憶領域を備えている。なお、図9に示す制御マップは、上記電圧値比(V1/V2)が“5”のとき5Vに設定されている。そして、電圧値比(V1/V2)が“5”より小さい場合には集光レンズ72を下降させるためにピエゾモータからなるアクチュエータ74に印加する電圧は高く、また、電圧値比(V1/V2)が“5”より大きい場合には集光レンズ72を上昇させるためにピエゾモータからなるアクチュエータ74に印加する電圧は低くなるように設定されている。従って、図9に示す制御マップに従ってピエゾモータからなるアクチュエータ74に印加する電圧を制御することにより、高さ位置検出手段8の第1の受光素子853から出力される電圧値(V1)と第2の受光素子854から出力される電圧値(V2)との比(V1/V2)が“5”になるように制御されることになる。この結果、集光器7の集光レンズ72から被加工物Wの上面までの距離(H)は、一定の値に制御される。
The laser processing apparatus in the illustrated embodiment includes a control means 10 shown in FIG. The control means 10 is constituted by a computer, and a central processing unit (CPU) 101 that performs arithmetic processing according to a control program, a read-only memory (ROM) 102 that stores a control program and the like, and a readable and writable data that stores arithmetic results and the like. A random access memory (RAM) 103, an
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
図10にはレーザー加工される被加工物として半導体ウエーハ20の斜視図が示されている。図10に示すは、シリコンウエーハからなっており、その表面20aに格子状に配列された複数のストリート201によって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等のデバイス202が形成されている。
The laser processing apparatus in the illustrated embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described below.
FIG. 10 is a perspective view of a
上述した半導体ウエーハ20のストリート201に沿ってレーザー加工溝を形成するには、半導体ウエーハ20を図11に示すように環状のフレームFに装着されたダイシングテープTに貼着する。このとき、半導体ウエーハ20は、表面20aを上にして裏面20b側をダイシングテープTに貼着する。
In order to form a laser processing groove along the
上述したレーザー加工装置を用い、上記半導体ウエーハ20の分割予定ライン201に沿ってレーザー光線を照射し、半導体ウエーハ20の内部にストリート201に沿って変質層を形成するレーザー加工の実施形態について説明する。なお、半導体ウエーハ20の内部に変質層を形成する際に、半導体ウエーハ20の厚さにバラツキがあると、上述したように屈折率の関係で所定の深さに均一に変質層を形成することができない。そこで、レーザー加工を施す前に、上述した高さ位置検出手段8によってチャックテーブル36に保持された半導体ウエーハ20の高さ位置を計測する。
即ち、先ず上述した図1に示すレーザー加工装置のチャックテーブル36上に半導体ウエーハ20が貼着されたダイシングテープT側を載置し、該チャックテーブル36上にダイシングテープTを介して半導体ウエーハ20を吸引保持する。従って、チャックテーブル36上にダイシングテープTを介して吸引保持された半導体ウエーハ20は、表面20aが上側となる。このようにして半導体ウエーハ20を吸引保持したチャックテーブル36は、加工送り手段37によって撮像手段9の直下に位置付けられる。
An embodiment of laser processing in which the above-described laser processing apparatus is used to irradiate a laser beam along the
That is, first, the dicing tape T side on which the
チャックテーブル36が撮像手段9の直下に位置付けられると、撮像手段9および制御手段10によって半導体ウエーハ20のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段9および制御手段10は、半導体ウエーハ20の所定方向に形成されているストリート201と、該ストリート201に沿って半導体ウエーハ20の高さを検出する高さ位置検出手段8の集光器7との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、アライメントを遂行する。また、半導体ウエーハ20に形成されている所定方向と直交する方向に形成されているストリート201に対しても、同様にアライメントが遂行される。
When the chuck table 36 is positioned directly below the image pickup means 9, the image pickup means 9 and the control means 10 execute an alignment operation for detecting a processing region to be laser processed on the
上述したようにアライメントが行われたならば、図12に示すようにチャックテーブル36を移動してチャックテーブル36に保持された半導体ウエーハ20の所定のストリート201を集光器7の直下に位置付ける。そして、更に図12で示すようにストリート201の一端(図12において左端)を集光器7の直下に位置付ける。次に、制御手段10は、高さ位置検出手段8を作動するとともに、加工送り手段37を作動してチャックテーブル36を図12において矢印Xで示す方向に移動し、ストリート201の他端(図12において右端)を集光器7の直下に達するまで移動する(高さ位置検出工程)。この結果、半導体ウエーハ20の所定のストリート201における高さ位置(集光レンズ72から被加工物Wの上面までの距離(H))を上述したように検出することができる。そして、制御手段10は、検出された高さ位置の最高値と最低値を上記ランダムアクセスメモリ(RAM)103の第3に記憶領域103cに格納する。
When the alignment is performed as described above, the chuck table 36 is moved as shown in FIG. 12, and the
以上のようにして半導体ウエーハ20の所定方向に延在する全てのストリート201に沿って上記高さ位置検出工程を実行したならば、チャックテーブル36を90度回動せしめて、上記所定方向に対して直交する方向に延びる各ストリート201に沿って上記高さ位置検出工程を実行する。このようにして半導体ウエーハ20に形成された全てのストリート201に沿って高さ位置検出工程を実施したならば、半導体ウエーハ20の内部にストリート201に沿って変質層を形成するレーザー加工を実施する。
When the height position detecting step is executed along all the
レーザー加工工程は、先ずチャックテーブル36を移動して図13の(a)に示すように所定のストリート201の一端(13の(a)において左端)を集光器7の直下に位置付ける。次に、制御手段10は、上記第2の集光点位置調整手段としてのピエゾモータからなるアクチュエータ74に所定の電圧(例えば5V)の電圧を印加することとともに、上記第1の集光点位置調整手段53を作動して半導体ウエーハ20の高さ位置の最高値と最低値の中間位置を基準とした位置に集光器7を位置付け、加工用パルスレーザー光線LB1の集光点位置と検査用レーザー光線LB2の集光点位置を図5に示す状態にセットする。この結果、加工用パルスレーザー光線LB1の集光点位置Pは、半導体ウエーハ20の表面から設定された所定の深さ位置に位置付けられることになる。
In the laser processing step, first, the chuck table 36 is moved to position one end of the predetermined street 201 (the left end in 13 (a)) directly below the
次に、制御手段10は、高さ位置検出手段8を作動してチャックテーブル36に保持された半導体ウエーハ20の上面に検査用レーザー光線LB2を照射し、チャックテーブル36を図13の(a)において矢印X1で示す方向に移動するとともに、加工用パルスレーザー光線発振手段6を作動して加工用パルスレーザー光線LB1を照射する(レーザー加工工程)。このレーザー加工工程においては、制御手段10は高さ位置検出手段8の第1の受光素子853から出力される電圧値(V1)と第2の受光素子854から出力される電圧値(V2)との比(V1/V2)を演算し、この電圧値の比(V1/V2)に基いて図9に示す制御マップから上記第2の集光点位置調整手段としてのピエゾモータからなるアクチュエータ74に印加する電圧を求め、この求めた電圧をピエゾモータからなるアクチュエータ74に印加する。即ち、制御手段10は、高さ位置検出手段8の第1の受光素子853から出力される電圧値(V1)と第2の受光素子854から出力される電圧値(V2)との比(V1/V2)が“5”になるようにピエゾモータからなるアクチュエータ74に印加する電圧を制御する。そして、図13の(b)に示すようにストリート201の他端(12の(b)において右端)が集光器7の直下に達したら、高さ位置検出手段8および加工用パルスレーザー光線発振手段6の作動を停止するとともに、チャックテーブル36の移動を停止する。この結果、集光器7の集光レンズ72が半導体ウエーハ20の凹凸に対応して上下し、集光器7の集光レンズ72から半導体ウエーハ20上面までの距離(H)は所定の値に制御される。従って、半導体ウエーハ20には、図13の(b)に示すように上面から均一な所定深さ位置に変質層210が形成される。このようにレーザー加工工程においては高さ位置検出手段8からの検出信号に基いてレスポンスが速いピエゾモータからなるアクチュエータ74に印加する電圧を制御するので、高さ位置検出手段8によって検出された半導体ウエーハ20の高さ位置の変化に対応して加工用レーザー光線の集光点位置を迅速に追随させることができ、半導体ウエーハ20の厚さにバラツキがあっても半導体ウエーハ20の表面から所定の深さ位置に正確に加工を施すことができる
Next, the control means 10 operates the height position detection means 8 to irradiate the upper surface of the
なお、上記レーザー加工工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
レーザー :YVO4 パルスレーザー
波長 :1064nm
繰り返し周波数 :200kHz
平均出力 :1W
集光スポット径 :φ1μm
加工送り速度 :300mm/秒
In addition, the processing conditions in the said laser processing process are set as follows, for example.
Laser: YVO4 pulse laser Wavelength: 1064nm
Repetition frequency: 200 kHz
Average output: 1W
Condensing spot diameter: φ1μm
Processing feed rate: 300 mm / sec
なお、半導体ウエーハ20の厚みが厚く、変質層を多層形成する場合には、集光点位置変位手段82の間隔調整手段823を制御して凸レンズ821と822の間隔を調整して加工用パルスレーザー光線LB1の集光点位置と検査用レーザー光線LB2の集光点位置の距離(L)を変更することにより、上記レーザー加工工程を実施すればよい。
また、上記1回目のレーザー加工工程において高さ位置検出手段8により検出された半導体ウエーハ20のストリート201に沿った表面位置の変位量を上記制御手段10のリードオンリメモリ(ROM)102に記憶させておき、2回目のレーザー加工工程においては高さ位置検出手段8による検出を停止しリードオンリメモリ(ROM)102に記憶されたデータに基づいてアクチュエータ74を制御するようにしてもよい。
When the
Further, the displacement amount of the surface position along the
以上のようにして、半導体ウエーハ20の所定方向に延在する全てのストリート201に沿って上記レーザー加工工程を実行したならば、チャックテーブル36を90度回動せしめて、上記所定方向に対して直交する方向に延びる各ストリート201に沿って上記レーザー加工を実行する。このようにして、半導体ウエーハ20に形成された全てのストリート201に沿って上記レーザー加工工程を実行したならば、半導体ウエーハ20を保持しているチャックテーブル36は、最初に半導体ウエーハ20を吸引保持した位置に戻され、ここで半導体ウエーハ20の吸引保持を解除する。そして、半導体ウエーハ20は、図示しない搬送手段によって分割工程に搬送される。
As described above, when the laser processing step is executed along all the
1:レーザー加工装置
2:静止基台
3:チャックテーブル機構
36:チャックテーブル
37:加工送り手段
374:X軸方向位置検出手段
38:第1の割り出し送り手段
384:Y軸方向位置検出手段
4:レーザー光線照射ユニット支持機構
42:可動支持基台
43:第2の割り出し送り手段
5:レーザー光線照射ユニット
6:加工用パルスレーザー光線発振手段
7:集光器
71:方向変換ミラー
72:集光レンズ
73:ウインドウレンズ
74:アクチュエータ
8:高さ位置検出手段
80:検査用レーザー光線発振手段
81:ダイクロイックミラー
82:集光点位置変位手段
821、822:一対の凸レンズ
823:間隔調整手段
83:第1のビームスプリッター
84:バンドパスフィルター
85:反射光分析手段
851:第2のビームスプリッター
852:集光レンズ
853:第1の受光素子
854:第2の受光素子
9:撮像手段
10:制御手段
20:半導体ウエーハ
1: Laser processing device 2: Stationary base 3: Chuck table mechanism 36: Chuck table 37: Processing feed means 374: X-axis direction position detection means 38: First index feed means 384: Y-axis direction position detection means 4: Laser beam irradiation unit support mechanism 42: movable support base 43: second index feeding means 5: laser beam irradiation unit 6: processing pulse laser beam oscillation means 7: condenser 71: direction changing mirror 72: condenser lens 73: window Lens 74: Actuator 8: Height position detection means 80: Inspection laser beam oscillation means 81: Dichroic mirror 82: Focusing point position displacement means 821, 822: A pair of convex lenses 823: Spacing adjustment means 83: First beam splitter 84 : Band pass filter 85: Reflected light analysis means 851: No. Beam splitter 852: condenser lens 853: first light receiving element 854: second light receiving element 9: imaging unit 10: Control unit 20: semiconductor wafer
Claims (1)
該加工用レーザー光線の波長と異なる波長の検出用レーザー光線を該集光器を通して該チャックテーブルに保持された被加工物に照射し、被加工物の上面で反射した反射光に基いて該チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、
該レーザー光線照射手段を該被加工物保持面に対して垂直な方向に移動し該集光器によって集光される該検出用レーザー光線および該加工用レーザー光線の集光点位置を調整する第1の集光点位置調整手段と、
該集光器の該集光レンズを該被加工物保持面に対して垂直な方向に変位することにより該検出用レーザー光線および該加工用レーザー光線の集光点位置を変位せしめるピエゾモータからなる第2の集光点位置調整手段と、
該高さ位置検出手段からの検出信号を入力し該第1の集光点位置調整手段、該第2の集光点位置調整手段、該レーザー光線照射手段、該加工送り手段、該割り出し送り手段を制御する制御手段と、を具備し、
該制御手段は、該高さ位置検出手段を作動するとともに該加工送り手段および割り出し送り手段を作動して該チャックテーブルに保持された被加工物の加工領域における表面高さ位置を検出して最高値と最低値を求める高さ位置検出工程と、該高さ位置検出工程によって求められた該最高値と該最低値に基いて該第1の集光点位置調整手段を作動して該集光器によって集光されるレーザー光線の集光点位置を該最高値と該最低値の中間位置に調整する集光点位置調整工程と、該レーザー光線照射手段および該高さ位置検出手段を作動しつつ該高さ位置検出手段によって検出された被加工物の高さ位置に対応して該ピエゾモータからなる該第2の集光点位置調整手段を制御するレーザー加工工程を実行する、
ことを特徴とするレーザー加工装置。 A chuck table having a workpiece holding surface for holding a workpiece, a processing laser beam oscillation means for oscillating a processing laser beam for laser processing the workpiece held on the chuck table, and the laser beam oscillation means A laser beam irradiating means having a condenser having a condenser lens for condensing the processing laser beam oscillated by the laser beam, and relatively moving the chuck table and the laser beam irradiating means in the machining feed direction (X-axis direction) And a machining feed means for causing the chuck table and the laser beam irradiation means to move relative to an index feed direction (Y-axis direction) perpendicular to the machining feed direction (X-axis direction). In laser processing equipment,
The workpiece held on the chuck table is irradiated with a detection laser beam having a wavelength different from the wavelength of the machining laser beam through the condenser, and is reflected on the chuck table based on the reflected light reflected from the upper surface of the workpiece. Height position detecting means for detecting the upper surface height position of the workpiece to be held;
A first collection of adjusting the position of the condensing point of the laser beam for detection and the laser beam for processing collected by moving the laser beam irradiating means in a direction perpendicular to the workpiece holding surface. Light spot position adjusting means;
A second piezo-motor that displaces the condensing point position of the detection laser beam and the processing laser beam by displacing the condensing lens of the concentrator in a direction perpendicular to the workpiece holding surface; Focusing point position adjusting means;
A detection signal from the height position detection means is inputted, and the first focusing point position adjusting means, the second focusing point position adjusting means, the laser beam irradiation means, the processing feeding means, and the indexing feeding means are provided. Control means for controlling ,
The control means operates the height position detection means and operates the machining feed means and index feed means to detect the surface height position in the machining area of the workpiece held on the chuck table and A height position detecting step for obtaining a value and a minimum value, and operating the first condensing point position adjusting means based on the maximum value and the minimum value obtained by the height position detecting step to A condensing point position adjusting step for adjusting the condensing point position of the laser beam condensed by the detector to an intermediate position between the highest value and the lowest value, while operating the laser beam irradiating means and the height position detecting means Performing a laser processing step of controlling the second focusing point position adjusting means comprising the piezo motor in correspondence with the height position of the workpiece detected by the height position detecting means;
Laser processing equipment characterized by that.
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