JP5770436B2 - Laser processing apparatus and laser processing method - Google Patents
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Description
本発明は、光デバイスウェーハ等のワークに対して透過性を有するレーザービームを照射し、ワークの内部に改質層を形成するレーザー加工装置およびレーザー加工方法に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method for forming a modified layer inside a workpiece by irradiating a workpiece such as an optical device wafer with a transparent laser beam.
半導体ウェーハや光デバイスウェーハ等のワークを、ワークに形成した分割予定ラインに沿って分割する方法として、ワークに対して透過性を有するパルスレーザービームを用い、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ビームを照射するレーザー加工方法が試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、ワークに対して透過性を有する波長のパルスレーザービームをワーク内部に集光点を合わせて照射し、ワークの内部に分割予定ラインに沿って改質層を連続的に形成する。ワークは、改質層が形成された部分において強度が低下し、外力が加わることによって、分割予定ラインに沿って分割される(例えば、特許文献1参照)。 As a method of dividing a workpiece such as a semiconductor wafer or an optical device wafer along a planned dividing line formed on the workpiece, a pulse laser beam having transparency to the workpiece is used, and a condensing point is formed inside the region to be divided. Attempts have been made to use a laser processing method in which a pulsed laser beam is irradiated. The dividing method using this laser processing method is to irradiate a work with a pulse laser beam having a wavelength that is transmissive to the work, aligning the condensing point inside the work, and modifying the layer along the line to be divided inside the work. Are formed continuously. A workpiece | work is divided | segmented along a division | segmentation scheduled line by intensity | strength falling in the part in which the modified layer was formed, and external force being added (for example, refer patent document 1).
ところで、光デバイスウェーハを改質層に沿って分割する際に、ウェーハ厚みに対して改質層の深さ(厚さ)が不十分であると、分割するために大きな力が必要となり、ウェーハに欠けや斜め割れが発生する原因となる。分割性を向上させるためには、パルスレーザービームの出力を大きくするか、あるいは、パルスレーザービームを繰り返し照射することで、ウェーハ内部に十分な深さの改質層を形成する必要がある。しかし、これと同時に、ウェーハの表面に形成された発光デバイスへのダメージも大きくなり、発光デバイスの電気特性が低下するという事態が発生し得る。 By the way, when the optical device wafer is divided along the modified layer, if the depth (thickness) of the modified layer is insufficient with respect to the wafer thickness, a large force is required to divide the wafer. Cause chipping and oblique cracking. In order to improve the division property, it is necessary to form a modified layer having a sufficient depth inside the wafer by increasing the output of the pulse laser beam or by repeatedly irradiating the pulse laser beam. However, at the same time, damage to the light emitting device formed on the surface of the wafer also increases, and the electrical characteristics of the light emitting device may deteriorate.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、光デバイスウェーハの分割性の向上と、発光デバイスの電気特性の低下の抑制を同時に達成できるレーザー加工装置およびレーザー加工方法を提供することを目的とする。 This invention is made in view of this point, and provides the laser processing apparatus and laser processing method which can achieve simultaneously the improvement of the division property of an optical device wafer, and suppression of the fall of the electrical property of a light emitting device. Objective.
本発明のレーザー加工装置は、分割予定ラインによって区画された複数の発光デバイスが表面に形成されたサファイアウェーハの表面側を保持する保持手段と、前記保持手段に保持された前記サファイアウェーハの前記分割予定ラインに沿って前記サファイアウェーハを透過する波長のパルスレーザーを照射するパルスレーザー照射手段と、を有し、前記パルスレーザー照射手段は、パルスレーザーを発振する発振器と、前記発振器が発振したパルスレーザーを集光して前記保持手段に保持された前記サファイアウェーハの露出面に照射する集光器と、を有するレーザー加工装置であって、前記集光器は、前記発振器から発振されたパルスレーザーを前記保持手段に保持された前記サファイアウェーハの厚さ方向に変位させて2箇所の集光点に集光する様に構成されており、前記サファイアウェーハの前記露出面から遠い側に集光されるパルスレーザーは、振動方向が加工進行方向に平行となる直線偏光であり、前記サファイアウェーハの前記露出面から近い側に集光されるパルスレーザーは、振動方向が加工進行方向に直交する直線偏光であり、2箇所の集光点に集光されるパルスレーザーで分割特性の異なる2種類の改質層を形成し、前記露出面から遠い側の集光点に形成される改質層は分割特性が低いのに対して、前記露出面から近い側の集光点に形成される改質層は分割特性が高いことを特徴とする。 The laser processing apparatus of the present invention includes a holding unit that holds a surface side of a sapphire wafer on which a plurality of light emitting devices partitioned by a division line is formed, and the division of the sapphire wafer held by the holding unit Pulse laser irradiation means for irradiating a pulse laser having a wavelength that passes through the sapphire wafer along a predetermined line, the pulse laser irradiation means comprising: an oscillator for oscillating a pulse laser; and a pulse laser oscillated by the oscillator And a condenser for irradiating the exposed surface of the sapphire wafer held by the holding means, and the condenser uses a pulse laser oscillated from the oscillator. Two condensing points displaced in the thickness direction of the sapphire wafer held by the holding means The pulse laser that is configured to focus and is focused on the far side from the exposed surface of the sapphire wafer is linearly polarized light whose vibration direction is parallel to the processing progress direction, and the exposure of the sapphire wafer The pulsed laser focused on the side closer to the surface is linearly polarized light whose vibration direction is orthogonal to the machining progress direction, and two types of modification with different splitting characteristics of the pulsed laser focused at two focused points The modified layer formed at the light condensing point far from the exposed surface has a low splitting characteristic, whereas the modified layer formed at the light condensing point near the exposed surface is It is characterized by high splitting characteristics .
また、本発明のレーザー加工方法は、分割予定ラインによって区画された複数の発光デバイスが表面に形成されたサファイアウェーハの表面側を保持し、前記保持されたサファイアウェーハの前記分割予定ラインに沿って、前記サファイアウェーハを透過する波長のパルスレーザーを、前記サファイアウェーハに照射するレーザー加工方法であって、前記パルスレーザーを、前記サファイアウェーハの厚さ方向に変位させて2箇所の集光点に集光し、前記サファイアウェーハの露出面から遠い側に集光されるパルスレーザーを、振動方向が加工進行方向に平行となる直線偏光とし、前記サファイアウェーハの前記露出面から近い側に集光されるパルスレーザーを、振動方向が加工進行方向に直交する直線偏光とし、2箇所の集光点に集光されるパルスレーザーで分割特性の異なる2種類の改質層を形成し、前記露出面から遠い側の集光点に形成される改質層は分割特性が低いのに対して、前記露出面から近い側の集光点に形成される改質層は分割特性が高いことを特徴とする。 Further, the laser processing method of the present invention holds the surface side of the sapphire wafer formed on the surface with a plurality of light-emitting devices partitioned by the division line, and along the division line of the held sapphire wafer The laser processing method of irradiating the sapphire wafer with a pulse laser having a wavelength that transmits the sapphire wafer, wherein the pulse laser is displaced in the thickness direction of the sapphire wafer and collected at two condensing points. The pulsed laser that is irradiated and focused on the side far from the exposed surface of the sapphire wafer is linearly polarized light whose vibration direction is parallel to the processing progress direction, and is focused on the side closer to the exposed surface of the sapphire wafer. The pulse laser is linearly polarized light whose vibration direction is orthogonal to the processing progress direction, and is focused on two condensing points. Two different types of modified layer formed divisions characteristics pulsed laser, the modified layer formed on the focal point remote from the exposed surface whereas breaking property is low, a side closer to the exposed surface The modified layer formed at the light condensing point is characterized by high splitting characteristics .
これらの構成によれば、振動方向が加工進行方向に対して平行な直線偏光のパルスレーザーにより、サファイアウェーハの露出面から遠い側(発光デバイスに近い側)で、分割特性が低くダメージが小さい改質層が形成される。また、振動方向が加工進行方向に対して直交する直線偏光のパルスレーザーにより、サファイアウェーハの露出面から近い側(発光デバイスに遠い側)で、分割特性が高くダメージが大きい改質層が形成される。したがって、光デバイスウェーハの分割性の向上と、発光デバイスの電気特性の低下の抑制を同時に達成できる。 According to these configurations, the linearly polarized pulse laser whose vibration direction is parallel to the processing progress direction is improved on the side far from the exposed surface of the sapphire wafer (the side closer to the light emitting device) with low splitting characteristics and small damage. A quality layer is formed. In addition, a linearly polarized pulsed laser whose vibration direction is orthogonal to the processing progress direction forms a modified layer with high splitting characteristics and high damage on the side close to the exposed surface of the sapphire wafer (the side far from the light emitting device). The Therefore, it is possible to simultaneously achieve improvement of the splitting property of the optical device wafer and suppression of deterioration of the electrical characteristics of the light emitting device.
本発明によれば、光デバイスウェーハの分割性の向上と、発光デバイスの電気特性の低下の抑制を同時に達成できるレーザー加工装置およびレーザー加工方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the laser processing apparatus and laser processing method which can achieve simultaneously the improvement of the division | segmentation property of an optical device wafer, and suppression of the fall of the electrical property of a light-emitting device can be provided.
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図1を参照して、レーザー加工装置の構成について説明する。図1は、本発明の実施の形態に係るレーザー加工装置の斜視図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The configuration of the laser processing apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a perspective view of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、レーザー加工装置1は、ウェーハWにレーザービームを照射するレーザー加工ユニット(パルスレーザー照射手段)26とウェーハWを保持する保持テーブル(保持手段)20とを相対移動させて、ウェーハWを加工するように構成されている。ウェーハWは、略円板状に形成されており、サファイア(Al2O3)基板の表面に格子状に配列された分割予定ライン64によって複数の領域に区画されている。この区画された領域には、窒化ガリウム系化合物半導体等から発光ダイオード(LED)、レーザーダイオード(LD)等の発光デバイスが形成されている。ウェーハWは、発光デバイスが形成されたデバイス形成面側を下向きにして、貼着テープ31を介して環状フレーム32に支持され、レーザー加工装置1に搬入および搬出される。
As shown in FIG. 1, the laser processing apparatus 1 relatively moves a laser processing unit (pulse laser irradiation means) 26 that irradiates a wafer W with a laser beam and a holding table (holding means) 20 that holds the wafer W. The wafer W is configured to be processed. The wafer W is formed in a substantially disk shape, and is divided into a plurality of regions by dividing
なお、本実施の形態においては、ウェーハWの土台となる単結晶基板として、サファイア基板を例に挙げて説明するが、この構成に限定されるものではない。ウェーハWは、GaAs(ガリウム砒素)基板、SiC(炭化珪素)基板等を単結晶基板として用いてもよい。また、ウェーハWとして、表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層されていない単結晶基板を用いてもよい。 In the present embodiment, a sapphire substrate will be described as an example of a single crystal substrate serving as a base of the wafer W, but the present invention is not limited to this configuration. As the wafer W, a GaAs (gallium arsenide) substrate, a SiC (silicon carbide) substrate, or the like may be used as a single crystal substrate. Further, as the wafer W, a single crystal substrate on which a gallium nitride compound semiconductor or the like is not stacked may be used.
レーザー加工装置1は、直方体状の加工台10と、加工台10の上面後方に立設した支柱部24とを有している。支柱部24の前面には、前方に突出したアーム部25が設けられ、アーム部25の先端側にはレーザー加工ユニット26の加工ヘッド27が設けられている。また、加工台10の上面には、Y軸方向に延在する一対のガイドレール11a、11bが設けられている。一対のガイドレール11a、11bには、加工送り方向となるY軸方向に移動可能に支持されたモーター駆動のY軸テーブル12が配置されている。
The laser processing apparatus 1 includes a rectangular parallelepiped processing table 10 and a
Y軸テーブル12の上面には、X軸方向に延在する一対のガイドレール15a、15bが設けられている。一対のガイドレール15a、15bには、割出送り方向となるX軸方向に移動可能に支持されたモーター動のX軸テーブル16が配置されている。X軸テーブル16の上面には、保持テーブル20が設けられている。また、Y軸テーブル12、X軸テーブル16の背面側には、それぞれ図示しないナット部が形成され、これらナット部にそれぞれボールネジ13、17が螺合されている。ボールネジ13、17の一端部には、駆動モーター14、18が連結され、この駆動モーター14、18によりボールネジ13、17が回転駆動される。
A pair of
保持テーブル20は、X軸テーブル16の上面においてZ軸回りに回転可能なθテーブル21と、θテーブル21の上部に設けられ、ウェーハWを吸着保持するワーク保持部22とを有している。ワーク保持部22は、所定の厚みを有する円板状であり、上面中央部分にはポーラスセラミック材により吸着面が形成されている。吸着面は、負圧により貼着テープ31を介してウェーハWを吸着する面であり、θテーブル21の内部の配管を介して吸引源に接続されている。
The holding table 20 includes a θ table 21 that can rotate around the Z-axis on the upper surface of the X-axis table 16, and a
ワーク保持部22の周囲には、θテーブル21の四方から径方向外側に延びる一対の支持アームを介して4つのクランプ部23が設けられている。この4つのクランプ部23は、エアーアクチュエータにより駆動し、半導体ウェーハWの周囲の環状フレーム32を四方から挟持固定する。
Around the
レーザー加工ユニット26は、アーム部25の先端に設けられた加工ヘッド27を有している。加工ヘッド27は、ウェーハWの内部に改質層を形成するレーザービームを、ウェーハWに向けて照射する。加工ヘッド27、アーム部25、支柱部24内には、レーザー加工ユニット26の光学系(図2参照)が設けられている。なお、レーザー加工ユニット26の光学系は、加工ヘッド27、アーム部25、支柱部24にまたがって形成される構成に限定されるものではなく、加工ヘッド27内にのみ形成される構成としてもよい。
The
この場合、レーザービームは、光学系において2つの直線偏光に分離され、ウェーハWの厚み方向に変位させて二箇所の集光点に集光するように調整される。一方の直線偏光は、加工進行方向に対して平行な振動方向となり発光デバイスに近い位置で集光され、他方の直線偏光は、加工進行方向に対して直交な振動方向となり発光デバイスから離れた位置で集光される。このようにして、ウェーハWの内部に分割起点となる2種類の改質層が形成される。改質層は、レーザービームの照射によってウェーハ内部の密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲と異なる状態となり、周囲よりも強度が低下する領域のことをいう。改質層は、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等であり、これらが混在した領域でもよい。 In this case, the laser beam is separated into two linearly polarized light in the optical system, and is adjusted so as to be condensed in two condensing points by being displaced in the thickness direction of the wafer W. One linearly polarized light is a vibration direction parallel to the processing progress direction and is condensed at a position close to the light emitting device, and the other linearly polarized light is a vibration direction orthogonal to the processing progress direction and a position away from the light emitting device. It is condensed with. In this way, two types of modified layers serving as division starting points are formed inside the wafer W. The modified layer refers to a region where the density, refractive index, mechanical strength, and other physical characteristics inside the wafer differ from those of the surroundings due to the irradiation of the laser beam, and the strength is lower than that of the surroundings. The modified layer is, for example, a melt treatment region, a crack region, a dielectric breakdown region, a refractive index change region, or the like, and may be a region in which these are mixed.
ここで、図2を参照して、レーザー加工装置の光学系について詳細に説明する。図2は、本発明の実施の形態に係るレーザー加工装置の光学系の模式図である。 Here, the optical system of the laser processing apparatus will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic diagram of an optical system of the laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
図2に示すように、レーザー加工装置の光学系には、ウェーハWに対して透過性を有する直線偏光のパルスレーザービームを発振する発振器41と、発振器41が発振したレーザービーム47をウェーハWの内部に集光する集光器44とが設けられている。発振器41から発振されるレーザービーム47の光路上には、λ/2波長板42、ミラー43、上記した集光器44が配置されている。この集光器44は、発振器41から発振されたレーザービーム47を、ウェーハWの厚さ方向に変位させて2箇所に集光するものであり、複屈折レンズ45および対物レンズ46を有して構成される。なお、対物レンズ46は、単レンズ、または組み合わせレンズで構成されてもよい。
As shown in FIG. 2, the optical system of the laser processing apparatus includes an
発振器41から出射された直線偏光のレーザービーム47は、透過するλ/2波長板42の回転角度によって直線偏光方向が回転し、直交する2つの直線偏光成分の比率が調整される。直交する2つの直線偏光成分とは、一方が加工進行方向に対して平行な直線偏光成分であり、他方が加工進行方向に対して直交する直線偏光成分である。λ/2波長板42を透過したレーザービーム47は、ミラー43にて複屈折レンズ45に向けて反射される。なお、直交する2つの直線偏光成分の比率は、1:1に調整されてもよいし、加工対象に応じて柔軟に変更可能である。
The linearly
複屈折レンズ45は、凹面451aを備えるガラス体451と、凸面452aを備える結晶体452とを結合して構成される。このように構成された複屈折レンズ45は、レーザービーム47を、実線で示す分離光47aと、一点鎖線で示す分離光47bとに分離する。分離光47aは、振動方向が加工進行方向に対して直交する直線偏光であり、分離光47bは、振動方向が加工進行方向に対して平行な直線偏光である。複屈折レンズ45は、分離光47aについては屈折させずにそのまま通過させ、分離光47bについては結晶体452によって外側に屈折させて通過させる。
The
対物レンズ46は、複屈折レンズ45によって分離された分離光47aをウェーハWの内部における集光点48aに集光し、分離光47bをウェーハWの内部における集光点48bに集光する。集光点48bは、分離光47bが複屈折レンズ45によって外側に屈折されているので、分離光47aの集光点48aより深い位置(デバイス形成面Wbに近い位置)、すなわち、対物レンズ46から離れた位置に形成される。
The
レーザービーム47の分離光47aが、集光点48aに集光されると、集光点48a付近に改質層が形成される。同様に、レーザービーム47の分離光47bが、集光点48bに集光されると、集光点48b付近に改質層が形成される。この場合、詳細は後述するが、分離光47aに形成された改質層は分割特性に優れ、かつウェーハWに対するダメージが大きい。また、分離光47bに形成された改質層は分割特性が低く、かつウェーハWに対するダメージが小さい。したがって、ウェーハWの露出面Waに近い位置、すなわちデバイス形成面Wbから離れた位置で分割特性に優れた改質層が形成され、ウェーハWの露出面Waから遠い位置、すなわちデバイス形成面Wbに近い位置で電気特性の低下し難い改質層が形成される。
When the separated light 47a of the
そして、レーザー加工装置1は、加工ヘッド27に対して保持テーブル20を、分割予定ライン64に沿って、矢印D1に示す加工進行方向(Y軸方向)に加工送りすることにより、ウェーハW内部に上下2列の改質層を形成する。このように、ウェーハWの内部に上下2列の改質層を形成することで、十分な深さの改質層を形成し、分割特性を向上させることができる。なお、改質層は、分割予定ラインに沿って連続的に形成されてもよいし、断続的に形成されてもよい。
Then, the laser processing apparatus 1 feeds the holding table 20 to the
図3を参照して、分離光の偏光方向とウェーハに与えるダメージとの関係について説明する。図3は、本実施の形態に係るレーザー加工装置におけるレーザービームの偏光方向とウェーハに与えるダメージとの関係の説明図である。図3(a)において、B1がレーザービームの平面模式図、B2がレーザービームのX軸方向からみた側面模式図、B3がレーザービームのY軸方向からみた側面模式図をそれぞれ示す。 With reference to FIG. 3, the relationship between the polarization direction of the separated light and the damage to the wafer will be described. FIG. 3 is an explanatory diagram of the relationship between the polarization direction of the laser beam and the damage given to the wafer in the laser processing apparatus according to the present embodiment. In FIG. 3A, B1 is a schematic plan view of the laser beam, B2 is a schematic side view of the laser beam viewed from the X-axis direction, and B3 is a schematic side view of the laser beam viewed from the Y-axis direction.
また、図3(b)は、集光点の拡大模式図である。なお、図3における集光点は、説明の便宜上、円環状に示し、分離光のエネルギー分布の傾向をハッチングで表している。集光点のエネルギー密度の高い傾向にある部分を濃いハッチングで示し、集光点のエネルギー密度の低い傾向にある部分を薄いハッチングで示す。 FIG. 3B is an enlarged schematic diagram of the condensing point. In addition, the condensing point in FIG. 3 is shown in the annular | circular shape for convenience of explanation, and the tendency of the energy distribution of the separated light is indicated by hatching. A portion where the energy density of the condensing point tends to be high is indicated by dark hatching, and a portion where the energy density of the condensing point tends to be low is indicated by thin hatching.
図3(a)のB1に示す平面視において、レーザービーム47は、矢印D2に示すY軸方向に偏光している。レーザービーム47は、ウェーハWの内部において、より小さなスポット径に集光される。この場合、B2に示すY側面視側では、レーザービーム47は、矢印D3に示すように入射面に対して平行に振動している。したがって、レーザービーム47のウェーハWに対する入射光が、入射面に平行なp偏光となるので、ウェーハWの反射面Wa(露出面Wa)で反射されにくく、多くのエネルギーが集光されて改質層が形成される。
In the plan view indicated by B1 in FIG. 3A, the
一方、B3に示すX側面視側では、レーザービーム47は、D4に示すように入射面に対して直交する方向に振動している。したがって、レーザービーム47のウェーハWに対する入射光が入射面に直交するs偏光となるので、ウェーハWの反射面Wa(露出面Wa)で反射されやすく、少ないエネルギーが集光されて改質層が形成される。
On the other hand, on the X side view side indicated by B3, the
このため、図3(b)に示すように、集光点48のエネルギー密度は、レーザービーム47の偏光方向に平行な濃いハッチング部分481で高くなり、レーザービーム47の偏光方向に直交する薄いハッチング部分482で低くなる。したがって、レーザービーム47によって、矢印D5に示すようにY軸方向に強い内部応力を持つ改質層がウェーハWに形成される。なお、X軸方向を偏光方向とするレーザービーム47をウェーハWに照射した場合には、X軸方向に強い内部応力を持つ改質層がウェーハWに形成される。すなわち、ウェーハW内には、レーザービーム47(直線偏光)の偏光方向と同方向に強い内部応力を持つ改質層が形成される。
For this reason, as shown in FIG. 3B, the energy density of the
本発明では、この直線偏光の性質を利用して、偏光方向が直交する2つのレーザービーム(分離光47a、47b)の照射により、ウェーハWの厚み方向の異なる二箇所に、相互に内部応力の向きが直交する改質層を形成する。この場合、一方のレーザービーム(分離光47a)の偏光方向が加工進行方向に直交する方向に設定され、他方のレーザービーム(分離光47b)の偏光方向が加工進行方向に平行な方向に設定される。
In the present invention, by utilizing the property of this linearly polarized light, the internal stress is mutually applied to two different locations in the thickness direction of the wafer W by irradiation with two laser beams (separated
ここで、図4を参照して、分離光の偏光方向と加工進行方向との関係について説明する。図4は、本発明の実施の形態に係るレーザー加工装置による加工進行方向と偏光方向との関係を示す説明図である。図4において、(a)が分離光の偏光方向が加工進行方向に対して平行な状態を示し、(b)が分離光の偏光方向が加工進行方向に対して直交する状態を示す。 Here, with reference to FIG. 4, the relationship between the polarization direction of the separated light and the processing progress direction will be described. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the processing progress direction and the polarization direction by the laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention. 4A shows a state where the polarization direction of the separated light is parallel to the processing progress direction, and FIG. 4B shows a state where the polarization direction of the separated light is orthogonal to the processing progress direction.
図4(a)に示すように、レーザービーム47の偏光方向が分割予定ライン64に平行な場合、集光点48は、分割予定ライン64に平行な方向でエネルギー密度が高くなる。そして、分割予定ライン64に沿って矢印D1に示す加工進行方向に加工送りされると、集光点48に集光されたレーザービーム47により分割予定ライン64に沿って連続的に改質層が形成される。このとき、集光点48のエネルギー密度の高い濃いハッチング部分481が重なる範囲が少なく、ウェーハWに与えるダメージが小さい。
As shown in FIG. 4A, when the polarization direction of the
したがって、加工進行方向に平行な偏光方向のレーザービーム47により、発光デバイス付近の改質層を形成することで、発光デバイスとしての電気特性の低下を抑制できる。一方、上記したように、改質層の内部応力の向きは、偏光方向に平行となる。すなわち、改質層の形成による内部応力が、チップ同士を引き離す方向と直交する方向に働くため、分割に必要な力が大きく分割特性は低い。
Therefore, by forming the modified layer in the vicinity of the light emitting device with the
図4(b)に示すように、レーザービーム47の偏光方向が分割予定ライン64に直交する場合、集光点48は、分割予定ライン64に直交する方向でエネルギー密度が高くなる。そして、分割予定ライン64に沿って矢印D1に示す加工進行方向に加工送りされると、集光点48に集光されたレーザービーム47により分割予定ライン64に沿って連続的に改質層が形成される。このとき、集光点48のエネルギー密度の高い濃いハッチング部分481が重なる範囲が多く、ウェーハWに与えるダメージが大きい。
As shown in FIG. 4B, when the polarization direction of the
したがって、加工進行方向に直交する偏光方向のレーザービーム47により、発光デバイス付近の改質層を形成する場合、発光デバイスにダメージを与えてしまい、発光デバイスとしての電気特性が低下する。一方、上記したように、改質層の内部応力の向きは、偏光方向に平行となる。すなわち、改質層の形成による内部応力が、チップ同士を引き離す方向に働くため、分割に必要な力が小さく分割特性は高い。
Therefore, when the modified layer near the light emitting device is formed by the
図2に戻り、レーザー加工装置によるレーザー加工について説明する。図2に示すように、レーザー加工装置1は、レーザービーム47を分離光47a、47bに分離してウェーハWの厚み方向における2箇所で集光させている。デバイス形成面Wbから遠い集光点48aには、分離光47aが集光され、デバイス形成面Wbから近い集光点48bには、分離光47bが集光されている。分離光47aは、加工進行方向に対して直交する直線偏光であり、分離光47bは、加工進行方向に対して平行な直線偏光である。
Returning to FIG. 2, laser processing by the laser processing apparatus will be described. As shown in FIG. 2, the laser processing apparatus 1 separates the
したがって、ウェーハWのデバイス形成面Wbから遠い位置においては、加工進行方向に対して直交する直線偏光が集光されるため、内部応力の方向がチップ同士を引き離す方向に働き、分割特性が高い改質層が形成される。この改質層は、ウェーハWに与えるダメージが大きいが、デバイス形成面Wbから遠い位置に形成されるため、発光デバイスに与える影響が小さい。 Therefore, at a position far from the device formation surface Wb of the wafer W, linearly polarized light orthogonal to the processing progress direction is collected, so that the direction of internal stress works in the direction to separate the chips and the division property is improved. A quality layer is formed. Although this modified layer has a large damage to the wafer W, it is formed at a position far from the device formation surface Wb, and therefore has little influence on the light emitting device.
また、ウェーハWのデバイス形成面Wbから近い位置においては、加工進行方向に対して平行な直線偏光が集光されるため、内部応力の方向がチップ同士を引き離す方向と直交する方向に働き、分割特性が低い改質層が形成される。この改質層は、ウェーハWに与えるダメージが小さいため、デバイス形成面Wbから近い位置に形成しても、発光デバイスに与える影響が小さい。 In addition, at a position close to the device formation surface Wb of the wafer W, linearly polarized light parallel to the processing progress direction is collected, so that the direction of internal stress works in a direction perpendicular to the direction of separating the chips and splitting. A modified layer having low characteristics is formed. Since this modified layer has little damage to the wafer W, even if it is formed at a position close to the device forming surface Wb, the modified layer has little influence on the light emitting device.
このように、本実施の形態に係るレーザー加工装置1により、ウェーハWの分割特性を向上させると共に、発光デバイスの電気特性の低下を抑制したレーザー加工が可能となる。なお、高精度の収差補正がなされて集光性が高い場合は、分離光のガウシアン分布が支配的となり、集光点のエネルギー密度に偏りがなくなる。よって、偏光方向と内部応力の方向(加工進行方向)との関係で、レーザー加工に変化は起こらない。しかしながら、実際には高精度の収差補正が困難であるため、本発明のように、ウェーハWの厚み方向の異なる二箇所に内部応力の向きが直交する改質層を形成する構成が有効となる。 As described above, the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment enables the laser processing that improves the division characteristics of the wafer W and suppresses the deterioration of the electrical characteristics of the light emitting device. Note that when high-precision aberration correction is performed and the light condensing property is high, the Gaussian distribution of the separated light becomes dominant, and the energy density at the condensing point is not biased. Therefore, there is no change in laser processing due to the relationship between the polarization direction and the direction of internal stress (processing progress direction). However, since it is difficult to correct aberrations with high accuracy in practice, it is effective to form a modified layer in which the directions of internal stresses are orthogonal to each other at two locations in the thickness direction of the wafer W as in the present invention. .
ここで、ウェーハの分割方法の全体的な流れについて説明する。まず、保持テーブル20にウェーハWが載置されると、保持テーブル20が加工ヘッド27に臨む加工位置に移動される。次に、加工ヘッド27の出射口がウェーハWの分割予定ライン64に位置合わせされると共に、集光器44により分離光47a、47bの焦点が半導体ウェーハWの内部に調整され、レーザー加工処理が開始される。
Here, the overall flow of the wafer dividing method will be described. First, when the wafer W is placed on the holding table 20, the holding table 20 is moved to a processing position facing the
この場合、保持テーブル20がウェーハWを保持した状態でY軸方向に加工送りされ、分割予定ライン64に沿って上下2列の改質層が形成される。続いて、保持テーブル20が数ピッチ分だけX軸方向に移動され、加工ヘッド27の出射口が隣接する分割予定ライン64に位置合わせされる。そして、保持テーブル20がウェーハWを保持した状態でY軸方向に加工送りされ、分割予定ライン64に沿って上下2列の改質層が形成される。この動作が繰り返されてウェーハWのY軸方向の全ての分割予定ライン64に沿って改質層が形成される。次に、θテーブル21が90度回転され、同様な動作により、半導体ウェーハWのX軸方向の全ての分割予定ライン64に沿って改質層が形成される。
In this case, the holding table 20 is processed and fed in the Y-axis direction while holding the wafer W, and two upper and lower rows of modified layers are formed along the scheduled
次に、レーザー加工処理が完了すると、ウェーハWが保持テーブル20から取り外され、図示しない分割装置に搬入される。そして、分割装置において、ウェーハWの分割予定ライン64に沿って形成された改質層に外力が加えられることで、個々のチップに分割される。
Next, when the laser processing is completed, the wafer W is removed from the holding table 20 and carried into a dividing device (not shown). Then, in the dividing device, an external force is applied to the modified layer formed along the
以上のように、実施の形態にかかるレーザー加工装置1によれば、振動方向が加工進行方向に対して直交する直線偏光の分離光47aにより、ウェーハWのデバイス形成面Wbから離れた位置で、分割特性が高くダメージが大きい改質層が形成される。また、振動方向が加工進行方向に対して平行な直線偏光の分離光47bにより、ウェーハWのデバイス形成面Wbに近い位置で、分割特性が低くダメージが小さい改質層が形成される。したがって、光デバイスウェーハの分割性の向上と、発光デバイスの電気特性の低下の抑制を同時に達成できる。 As described above, according to the laser processing apparatus 1 according to the embodiment, at a position away from the device formation surface Wb of the wafer W by the linearly polarized separated light 47a whose vibration direction is orthogonal to the processing progress direction, A modified layer having high splitting characteristics and high damage is formed. Further, the linearly polarized separated light 47b whose vibration direction is parallel to the processing progression direction forms a modified layer with low splitting characteristics and low damage at a position close to the device formation surface Wb of the wafer W. Therefore, it is possible to simultaneously achieve improvement of the splitting property of the optical device wafer and suppression of deterioration of the electrical characteristics of the light emitting device.
なお、上記した実施の形態においては、集光器が複屈折レンズによりレーザービームを2箇所の集光点に集光する構成としたが、この構成に限定されるものではない。集光器は、ウェーハの厚さ方向に変位させて2箇所の集光点に集光する構成であればよい。例えば、図5に示すように偏光ビームスプリッタを用いた構成としてもよい。図5は、本発明の変形例に係るレーザー加工装置の光学系の模式図である。なお、変形例に係る光学系は、集光器の構成についてのみ相違する。したがって、特に相違点についてのみ説明する。 In the above-described embodiment, the concentrator condenses the laser beam at two condensing points by the birefringent lens. However, the present invention is not limited to this configuration. The concentrator may be configured so that it is displaced in the thickness direction of the wafer and condensed at two condensing points. For example, a configuration using a polarization beam splitter as shown in FIG. FIG. 5 is a schematic diagram of an optical system of a laser processing apparatus according to a modification of the present invention. The optical system according to the modification is different only in the configuration of the condenser. Therefore, only the differences will be particularly described.
図5に示すように、集光器51は、偏光ビームスプリッタ52、53、対物レンズ46、ミラー55、56および可変ビームエキスパンダ57を有して構成される。なお、対物レンズ46は、単レンズ、または組み合わせレンズで構成されてもよい。偏光ビームスプリッタ52は、λ/2波長板42、ミラー43を介して入射されたレーザービーム47を実線で示す分離光47aと、一点鎖線で示す分離光47bとに分離し、分離光47aをそのまま透過し、分離光47bをミラー55に向けて反射する。
As shown in FIG. 5, the
偏光ビームスプリッタ52を透過した分離光47aは、偏光ビームスプリッタ53も透過し、対物レンズ46によって、ウェーハWの内部における集光点48aに集光される。一方、偏光ビームスプリッタ52によって反射された分離光47bは、2枚のミラー55、56によって反射され、可変ビームエキスパンダ57に入射する。可変ビームエキスパンダ57は、図示しない2枚のレンズを備えており、この2枚のレンズの間隔を調整することによって、分離光47bのビーム径を広げる。
The separated light 47 a that has passed through the
可変ビームエキスパンダ57から出射された分離光47bは、偏光ビームスプリッタ53によって反射され、対物レンズ46によって、ウェーハWの内部における集光点48bに集光される。このように、可変ビームエキスパンダ57によって、分離光47bのビーム径を広げることで、ウェーハWへ集光されるレーザービームの焦点距離を変更することができる。したがって、2箇所の集光点の間隔を調節することができ、加工条件を詳細に選択することができる。
The separated light 47 b emitted from the
また、上記した実施の形態においては、ウェーハのデバイス形成面に近い側に集光されるパルスレーザー(分離光)は、振動方向が加工進行方向に平行な直線偏光としたが、加工進行方向に平行とは完全に平行である場合に限定されるものではない。このパルスレーザーの振動方向は、ウェーハ内に分割特性が低くダメージが小さい改質層を形成する程度に、加工進行方向に平行な方向に対してずれていてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the pulse laser (separated light) focused on the side closer to the device forming surface of the wafer is linearly polarized light whose vibration direction is parallel to the processing progress direction. Parallel is not limited to being completely parallel. The direction of vibration of the pulse laser may be deviated from the direction parallel to the processing progressing direction so that a modified layer having low splitting characteristics and low damage is formed in the wafer.
また、上記した実施の形態においては、ウェーハのデバイス形成面に遠い側に集光されるパルスレーザー(分離光)は、振動方向が加工進行方向に直交する直線偏光としたが、加工進行方向に直交とは完全に直交である場合に限定されるものではない。このパルスレーザーの振動方向は、ウェーハ内に分割特性が高くダメージが大きい改質層を形成する程度に、加工進行方向に直交する方向に対してずれていてもよい。 In the above-described embodiment, the pulse laser (separated light) focused on the side far from the device forming surface of the wafer is linearly polarized light whose vibration direction is orthogonal to the processing progress direction. The orthogonality is not limited to a case where the orthogonality is completely orthogonal. The vibration direction of the pulse laser may be deviated from the direction perpendicular to the processing progress direction so that a modified layer having high splitting characteristics and high damage is formed in the wafer.
また、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with various modifications. In the above-described embodiment, the size, shape, and the like illustrated in the accompanying drawings are not limited to this, and can be appropriately changed within a range in which the effect of the present invention is exhibited. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the object of the present invention.
以上説明したように、本発明は、光デバイスウェーハの分割性の向上と、発光デバイスの電気特性の低下の抑制を同時に達成できるという効果を奏し、特に、光デバイスウェーハ等のワークに対して透過性を有するレーザービームを照射し、ワークの内部に改質層を形成する際に有用である。 As described above, the present invention has an effect that it is possible to simultaneously achieve the improvement of the splitting property of the optical device wafer and the suppression of the deterioration of the electrical characteristics of the light emitting device. This is useful when a modified layer is formed inside a workpiece by irradiating a laser beam having a property.
1 レーザー加工装置
20 保持テーブル(保持手段)
26 レーザー加工ユニット(パルスレーザー照射手段)
27 加工ヘッド
41 発振器
42 波長板
44、51 集光器
45 複屈折レンズ
46 対物レンズ
47 レーザービーム(パルスレーザー)
47a 分離光(振動方向が加工方向に直交する直線偏光)
47b 分離光(振動方向が加工方向に平行な直線偏光)
48a 集光点
48b 集光点
52、53 偏光ビームスプリッタ
57 可変ビームエキスパンダ
64 分割予定ライン
W ウェーハ(サファイアウェーハ)
Wa 露出面
Wb デバイス形成面
1
26 Laser processing unit (pulse laser irradiation means)
27
47a Separated light (linearly polarized light whose vibration direction is orthogonal to the processing direction)
47b Separated light (linearly polarized light whose vibration direction is parallel to the processing direction)
Wa Exposed surface Wb Device forming surface
Claims (2)
前記パルスレーザー照射手段は、パルスレーザーを発振する発振器と、前記発振器が発振したパルスレーザーを集光して前記保持手段に保持された前記サファイアウェーハの露出面に照射する集光器と、を有するレーザー加工装置であって、
前記集光器は、前記発振器から発振されたパルスレーザーを前記保持手段に保持された前記サファイアウェーハの厚さ方向に変位させて2箇所の集光点に集光する様に構成されており、
前記サファイアウェーハの前記露出面から遠い側に集光されるパルスレーザーは、振動方向が加工進行方向に平行となる直線偏光であり、
前記サファイアウェーハの前記露出面から近い側に集光されるパルスレーザーは、振動方向が加工進行方向に直交する直線偏光であり、
2箇所の集光点に集光されるパルスレーザーで分割特性の異なる2種類の改質層を形成し、前記露出面から遠い側の集光点に形成される改質層は分割特性が低いのに対して、前記露出面から近い側の集光点に形成される改質層は分割特性が高いことを特徴とするレーザー加工装置。 A holding means for holding the surface side of the sapphire wafer formed on the surface with a plurality of light emitting devices partitioned by the planned dividing line, and the sapphire wafer along the planned dividing line of the sapphire wafer held by the holding means And a pulse laser irradiation means for irradiating a pulse laser having a wavelength that passes through
The pulse laser irradiation means includes an oscillator that oscillates a pulse laser, and a condenser that condenses the pulse laser oscillated by the oscillator and irradiates the exposed surface of the sapphire wafer held by the holding means. A laser processing device,
The concentrator is configured to disperse the pulsed laser oscillated from the oscillator in the thickness direction of the sapphire wafer held by the holding means and to collect light at two condensing points.
The pulse laser focused on the far side from the exposed surface of the sapphire wafer is linearly polarized light whose vibration direction is parallel to the processing progress direction,
The pulse laser focused on the side closer to the exposed surface of the sapphire wafer is linearly polarized light whose vibration direction is orthogonal to the processing progress direction,
Two types of modified layers with different splitting characteristics are formed by a pulse laser focused on two focusing points, and the modified layer formed at the focusing point far from the exposed surface has low splitting characteristics. On the other hand, the modified layer formed at the light condensing point on the side closer to the exposed surface has high splitting characteristics .
前記パルスレーザーを、前記サファイアウェーハの厚さ方向に変位させて2箇所の集光点に集光し、
前記サファイアウェーハの露出面から遠い側に集光されるパルスレーザーを、振動方向が加工進行方向に平行となる直線偏光とし、
前記サファイアウェーハの前記露出面から近い側に集光されるパルスレーザーを、振動方向が加工進行方向に直交する直線偏光とし、
2箇所の集光点に集光されるパルスレーザーで分割特性の異なる2種類の改質層を形成し、前記露出面から遠い側の集光点に形成される改質層は分割特性が低いのに対して、前記露出面から近い側の集光点に形成される改質層は分割特性が高いことを特徴とするレーザー加工方法。 A plurality of light emitting devices partitioned by a predetermined division line is held on the surface side of the sapphire wafer formed on the surface, and a pulse having a wavelength transmitted through the sapphire wafer along the predetermined division line of the held sapphire wafer A laser processing method for irradiating the sapphire wafer with a laser,
The pulsed laser is displaced in the thickness direction of the sapphire wafer and focused on two focused points,
The pulse laser focused on the far side from the exposed surface of the sapphire wafer is linearly polarized light whose vibration direction is parallel to the processing progress direction,
The pulse laser focused on the side closer to the exposed surface of the sapphire wafer is linearly polarized light whose vibration direction is orthogonal to the processing progress direction,
Two types of modified layers with different splitting characteristics are formed by a pulse laser focused on two focusing points, and the modified layer formed at the focusing point far from the exposed surface has low splitting characteristics. On the other hand, the modified layer formed at the condensing point on the side closer to the exposed surface has high splitting characteristics .
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