JP6328518B2 - Laser processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物にレーザー加工を施すためのレーザー加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus for performing laser processing on a workpiece such as a semiconductor wafer.
当業者には周知の如く、半導体デバイス製造工程においては、シリコン等の基板の表面に絶縁膜と機能膜が積層された機能層によって複数のＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスをマトリックス状に形成した半導体ウエーハが形成される。このように形成された半導体ウエーハは上記デバイスが分割予定ラインによって区画されており、この分割予定ラインに沿って分割することによって個々の半導体デバイスを製造している。 As is well known to those skilled in the art, in a semiconductor device manufacturing process, a semiconductor wafer in which a plurality of devices such as ICs and LSIs are formed in a matrix by a functional layer in which an insulating film and a functional film are laminated on the surface of a substrate such as silicon. Is formed. In the semiconductor wafer formed in this way, the above-described devices are partitioned by division planned lines, and individual semiconductor devices are manufactured by dividing along the planned division lines.
近時においては、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップの処理能力を向上するために、シリコン等の基板の表面にＳｉＯＦ、ＢＳＧ（ＳｉＯＢ）等の無機物系の膜やポリイミド系、パリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）が積層された機能層によって半導体デバイスを形成せしめた形態の半導体ウエーハが実用化されている。 Recently, in order to improve the processing capability of semiconductor chips such as IC and LSI, inorganic films such as SiOF and BSG (SiOB) and polymer films such as polyimide and parylene are formed on the surface of a substrate such as silicon. A semiconductor wafer having a form in which a semiconductor device is formed by a functional layer in which a low dielectric constant insulator film (Low-k film) made of an organic film is laminated has been put into practical use.
このような半導体ウエーハのストリートに沿った分割は、通常、ダイサーと呼ばれている切削装置によって行われている。この切削装置は、被加工物である半導体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半導体ウエーハを切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる移動手段とを具備している。切削手段は、高速回転せしめられる回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードを含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径３μｍ程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって固定して形成されている。 Such division of the semiconductor wafer along the street is usually performed by a cutting device called a dicer. This cutting apparatus includes a chuck table for holding a semiconductor wafer as a workpiece, a cutting means for cutting the semiconductor wafer held on the chuck table, and a movement for relatively moving the chuck table and the cutting means. Means. The cutting means includes a rotating spindle that is rotated at a high speed and a cutting blade attached to the spindle. The cutting blade is composed of a disk-shaped base and an annular cutting edge mounted on the outer peripheral portion of the side surface of the base. ing.
しかるに、上述したＬｏｗ−ｋ膜は、切削ブレードによってに切削することが困難である。即ち、Ｌｏｗ−ｋ膜は雲母のように非常に脆いことから、切削ブレードにより分割予定ラインに沿って切削すると、Ｌｏｗ−ｋ膜が剥離し、この剥離がデバイスにまで達しデバイスに致命的な損傷を与えるという問題がある。 However, it is difficult to cut the above-described Low-k film with a cutting blade. In other words, the low-k film is very brittle like mica, so when the cutting blade is used to cut along the planned dividing line, the low-k film peels off, and this peeling reaches the device, resulting in fatal damage to the device. There is a problem of giving.
上記問題を解消するために、半導体ウエーハに形成された分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射し、分割予定ラインに沿ってレーザー加工溝を形成することにより機能層を除去して分断し、レーザー加工溝に切削ブレードを位置付けて切削ブレードと半導体ウエーハを相対移動することにより、半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切断するウエーハの分割方法が提案されている。 In order to solve the above problem, the functional layer is removed and divided by irradiating a laser beam along the planned division line formed on the semiconductor wafer and forming a laser processing groove along the planned division line. There has been proposed a wafer dividing method in which a cutting blade is positioned in a groove and the cutting blade and the semiconductor wafer are moved relative to each other to cut the semiconductor wafer along a predetermined dividing line.
しかるに、分割予定ライン上の機能層にデバイスの機能をテストするためのテスト エレメント グループ（ＴＥＧ）と称するテスト用の金属膜が配設されている半導体ウエーハにおいては、機能層を除去するためにレーザー光線を照射しても銅やアルミニウム等からなる金属膜がレーザー光線を妨げ機能層を円滑に除去することができないという問題がある。そこで、金属膜を除去できる程度にレーザー光線の出力を高めて分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射すると、機能層のみが形成されている分割予定ライン領域における半導体基板が破損するという問題がある。 However, in a semiconductor wafer in which a test metal group called a test element group (TEG) for testing the function of a device is disposed on a functional layer on a planned division line, a laser beam is used to remove the functional layer. However, there is a problem that the metal layer made of copper, aluminum or the like prevents the laser beam from being removed smoothly even if it is irradiated. Therefore, when the laser beam output is increased to such an extent that the metal film can be removed and the laser beam is irradiated along the planned division line, there is a problem that the semiconductor substrate in the planned division line region where only the functional layer is formed is damaged.
上述した問題を解消するために、ＴＥＧ等の金属膜が配設されている領域の位置座標を作成し、この位置座標に基づいて金属膜が配設されている領域と機能層のみの領域に、それぞれ異なる加工条件でレーザー光線を照射するようにした加工方法が下記特許文献１に記載されている。 In order to solve the above-mentioned problems, the position coordinates of the region where the metal film such as TEG is disposed are created, and the region where the metal film is disposed based on this position coordinate and the region of only the functional layer Patent Document 1 below describes a processing method in which laser beams are irradiated under different processing conditions.
而して、半導体ウエーハに形成された全ての分割予定ラインに沿ってＴＥＧ等の金属膜が配設されている領域の位置座標を作成するには相当の時間を要し、生産性が悪いという問題がある。 Thus, it takes a considerable amount of time to create the position coordinates of the region where the metal film such as TEG is arranged along all the planned division lines formed on the semiconductor wafer, and the productivity is poor. There's a problem.
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、特定部材が配設されている領域の位置座標を作成することなく適正な加工条件でレーザー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 the main technical problem thereof is that laser processing can be performed under appropriate processing conditions without creating position coordinates of a region where a specific member is disposed. It is to provide a laser processing apparatus.
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手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該被加工物保持手段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、該被加工物保持手段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法（Y軸方向）に相対的に移動せしめる割り出し送り手段と、該レーザー光線照射手段を制御する制御手段と、を具備するレーザー加工装置であって、
該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と、該レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線の出力を調整する出力調整手段と、該出力調整手段によって出力が調整されたレーザー光線を集光して該被加工物保持手段に保持された被加工物に照射する集光器とを具備し、
該集光器に対してX軸方向における被加工物の加工すべき上面の材質を検出する材質検出手段を備え、
該材質検出手段は、該集光器に対してX軸方向に所定の間隔を持って配設され被加工物の加工すべき上面に検出光を照射する検出光照射手段と、被加工物の加工すべき上面で反射した検出光の反射光を受光し、受光した検出光の反射光の光量に対応する受光信号を該制御手段に出力する検出光受光手段とを具備しており、
該制御手段は、光量と材質および加工条件との関係を設定した加工条件制御マップを格納したメモリを備え、該検出光受光手段からの受光信号に基づいて該加工条件制御マップから材質および加工条件を求め、該検出光照射手段と該集光器との間隔から照射するレーザー光線のタイミングを求め、該加工条件制御マップから求めた加工条件になるように該レーザー光線照射手段を制御する、
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-mentioned main technical problem, according to the present invention, a workpiece holding means for holding a workpiece, and a laser beam irradiation means for irradiating a workpiece held by the workpiece holding means with a laser beam A workpiece feeding means for relatively moving the workpiece holding means and the laser beam irradiation means in the machining feed direction (X-axis direction), and a workpiece feed direction (X-axis) for the workpiece holding means and the laser beam irradiation means. A laser processing apparatus comprising: an indexing feeding means that moves relative to an indexing feeding method (Y-axis direction) orthogonal to the direction), and a control means that controls the laser beam irradiation means,
The laser beam irradiation unit includes a laser beam oscillation unit that oscillates a laser beam, an output adjustment unit that adjusts an output of the laser beam oscillated from the laser beam oscillation unit, and a laser beam whose output is adjusted by the output adjustment unit. A condenser for irradiating the workpiece held by the workpiece holding means;
Material detecting means for detecting the material of the upper surface to be processed of the workpiece in the X-axis direction with respect to the condenser,
The material detection means includes detection light irradiation means for irradiating the upper surface to be processed of the work piece disposed at a predetermined interval in the X-axis direction with respect to the condenser, A detection light receiving unit that receives reflected light of the detection light reflected from the upper surface to be processed and outputs a light reception signal corresponding to the amount of reflected light of the received detection light to the control unit;
The control means includes a memory storing a machining condition control map in which a relationship between the light amount, the material, and the machining conditions is set, and the material and machining conditions are extracted from the machining condition control map based on a light reception signal from the detection light receiving means. Obtaining the timing of the laser beam to be irradiated from the interval between the detection light irradiating means and the condenser, and controlling the laser beam irradiating means to be the processing conditions determined from the processing condition control map,
A laser processing apparatus is provided.
上記材質検出手段を構成する検出光照射手段は、集光器をX軸方向に挟んでそれぞれ配設された第１の検出光照射手段と第２の検出光照射手段を備え、被加工物保持手段の往路と復路において集光器に先行する第１の検出光照射手段または第２の検出光照射手段が選択的に作動せしめられる。 The detection light irradiating means constituting the material detecting means includes a first detection light irradiating means and a second detection light irradiating means, which are respectively disposed with a condenser sandwiched in the X-axis direction. The first detection light irradiating means or the second detection light irradiating means preceding the condenser is selectively activated in the forward path and the return path of the means.
本発明によるレーザー加工装置は、集光器に対してX軸方向における被加工物の加工すべき上面の材質を検出する材質検出手段を備え、該材質検出手段は、集光器に対してX軸方向に所定の間隔を持って配設され被加工物の加工すべき上面に検出光を照射する検出光照射手段と、被加工物の加工すべき上面で反射した検出光の反射光を受光し、受光した検出光の反射光の光量に対応する受光信号を該制御手段に出力する検出光受光手段とを具備しており、該制御手段は、光量と材質および加工条件との関係を設定した加工条件制御マップを格納したメモリを備え、検出光受光手段からの受光信号に基づいて加工条件制御マップから材質および加工条件を求め、検出光照射手段と集光器との間隔から照射するレーザー光線のタイミングを求め、加工条件制御マップから求めた加工条件になるように該レーザー光線照射手段を制御するので、複数の材質からなる材料が混在している場合でも、各材質の座標データを作成することなく複数の材質に適した加工条件でレーザー加工を施すことができる。 The laser processing apparatus according to the present invention comprises a material detection means for detecting the material of the upper surface of the workpiece to be processed in the X-axis direction with respect to the condenser, and the material detection means A detection light irradiating means for irradiating the upper surface of the workpiece to be processed, which is arranged with a predetermined interval in the axial direction, and a reflected light of the detection light reflected by the upper surface of the workpiece to be processed. And a detection light receiving means for outputting a light reception signal corresponding to the amount of reflected light of the received detection light to the control means, and the control means sets the relationship between the light quantity, the material and the processing conditions. A laser beam that is radiated from the interval between the detection light irradiating means and the condenser. The timing of Since the laser beam irradiation means is controlled so that the processing conditions obtained from the condition control map are met, even if multiple materials are mixed, it is suitable for multiple materials without creating coordinate data for each material Laser processing can be performed under different processing conditions.
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詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a laser processing apparatus configured according to the present invention will be described in 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（Ｘ軸方向）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、基台２上に配設されたレーザー光線照射手段としてのレーザー光線照射ユニット４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 stationary base 2 and a chuck table mechanism 3 that is disposed on the stationary base 2 so as to be movable in a machining feed direction (X-axis direction) indicated by an arrow X and holds a workpiece. And a laser beam irradiation unit 4 as a laser beam irradiation means disposed on the base 2.
上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上にＸ軸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Ｘ軸方向に移動可能に配設された第１の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に加工送り方向（Ｘ軸方向）と直交する矢印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支持テーブル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、吸着チャック３６１の上面である保持面上に被加工物である例えば円形形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、半導体ウエーハ等の被加工物を保護テープを介して支持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 chuck table mechanism 3 includes a pair of guide rails 31 and 31 disposed in parallel along the X-axis direction on the stationary base 2, and is arranged on the guide rails 31 and 31 so as to be movable in the X-axis direction. A first sliding block 32 provided, and arranged on the first sliding block 32 so as to be movable in an index feed direction (Y-axis direction) indicated by an arrow Y orthogonal to the machining feed direction (X-axis direction). A second sliding block 33, a support table 35 supported on the second sliding block 33 by a cylindrical member 34, and a chuck table 36 as a workpiece holding means are provided. The chuck table 36 includes a suction chuck 361 formed of a porous material, and holds, for example, a circular semiconductor wafer as a workpiece on a holding surface which is the upper surface of the suction chuck 361 by suction means (not shown). It is supposed to be. The chuck table 36 configured as described above is rotated by a pulse motor (not shown) disposed in the cylindrical member 34. The chuck table 36 is provided with a clamp 362 for fixing an annular frame that supports a workpiece such as a semiconductor wafer via a protective tape.
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Y軸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Ｘ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１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿ってＸ軸方向に移動させるための加工送り手段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１の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿ってＸ軸方向に移動せしめられる。 The first sliding block 32 has a pair of guided grooves 321 and 321 fitted to the pair of guide rails 31 and 31 on the lower surface thereof, and is parallel to the upper surface along the Y-axis direction. A pair of formed guide rails 322 and 322 are provided. The first sliding block 32 configured in this manner moves in the X-axis direction along the pair of guide rails 31, 31 when the guided grooves 321, 321 are fitted into the pair of guide rails 31, 31. Configured to be possible. The chuck table mechanism 3 in the illustrated embodiment includes a processing feed means 37 for moving the first slide block 32 along the pair of guide rails 31, 31 in the X-axis direction. The processing feed means 37 includes a male screw rod 371 disposed in parallel between the pair of guide rails 31 and 31, and a drive source such as a pulse motor 372 for rotationally driving the male screw rod 371. One end of the male screw rod 371 is rotatably supported by a bearing block 373 fixed to the stationary base 2, and the other end is connected to the output shaft of the pulse motor 372 by transmission. The male screw rod 371 is screwed into a penetrating female screw hole formed in a female screw block (not shown) provided on the lower surface of the central portion of the first sliding block 32. Therefore, the first slide block 32 is moved in the X-axis direction along the guide rails 31 and 31 by driving the male screw rod 371 forward and backward by the pulse motor 372.
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記チャックテーブル３６のX軸方向位置を検出するためのX軸方向位置検出手段３７４を備えている。X軸方向位置検出手段３７４は、案内レール３１に沿って配設されたリニアスケール３７４aと、第１の滑動ブロック３２に配設され第１の滑動ブロック３２とともにリニアスケール３７４aに沿って移動する読み取りヘッド３７４bとからなっている。このX軸方向位置検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bは、図示の実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６のX軸方向位置を検出する。なお、上記加工送り手段３７の駆動源としてパルスモータ３７２を用いた場合には、パルスモータ３７２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル３６のX軸方向位置を検出することもできる。また、上記加工送り手段３７の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６のX軸方向位置を検出することもできる。 The laser processing apparatus in the illustrated embodiment includes X-axis direction position detection means 374 for detecting the X-axis direction position of the chuck table 36. The X-axis direction position detection means 374 is a linear scale 374a disposed along the guide rail 31 and a reading which is disposed on the first sliding block 32 and moves along the linear scale 374a together with the first sliding block 32. It consists of a head 374b. In the illustrated embodiment, the reading head 374b of the X-axis direction position detecting means 374 sends a pulse signal of one pulse every 1 μm to the control means described later. The control means described later detects the position of the chuck table 36 in the X-axis direction by counting the input pulse signals. When a pulse motor 372 is used as a drive source for the machining feed means 37, the drive pulse of a control means, which will be described later, that outputs a drive signal to the pulse motor 372 is counted, whereby the chuck table 36 is moved in the X-axis direction. The position can also be detected. When a servo motor is used as a drive source for the machining feed means 37, a pulse signal output from a rotary encoder that detects the rotation speed of the servo motor is sent to a control means described later, and the pulse signal input by the control means. Can be detected to detect the position of the chuck table 36 in the X-axis direction.
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、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Y軸方向に移動させるための割り出し送り手段３８を具備している。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Y軸方向に移動せしめられる。 The second sliding block 33 is provided with a pair of guided grooves 331 and 331 which are fitted to a pair of guide rails 322 and 322 provided on the upper surface of the first sliding block 32 on the lower surface thereof. By fitting the guided grooves 331 and 331 to the pair of guide rails 322 and 322, the guided grooves 331 and 331 are configured to be movable in the Y-axis direction. The chuck table mechanism 3 in the illustrated embodiment includes an index feeding means 38 for moving the second sliding block 33 in the Y-axis direction along a pair of guide rails 322 and 322 provided on the first sliding block 32. It has. The index feeding means 38 includes a male screw rod 381 disposed in parallel between the pair of guide rails 322 and 322, and a drive source such as a pulse motor 382 for rotationally driving the male screw rod 381. One end of the male screw rod 381 is rotatably supported by a bearing block 383 fixed to the upper surface of the first sliding block 32, and the other end is connected to the output shaft of the pulse motor 382. The male screw rod 381 is screwed into a penetrating female screw hole formed in a female screw block (not shown) provided on the lower surface of the central portion of the second sliding block 33. Therefore, by driving the male screw rod 381 forward and backward by the pulse motor 382, the second slide block 33 is moved along the guide rails 322 and 322 in the Y-axis direction.
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記第２の滑動ブロック３３のY軸方向位置を検出するためのY軸方向位置検出手段３８４を備えている。Y軸方向位置検出手段３８４は、案内レール３２２に沿って配設されたリニアスケール３８４aと、第２の滑動ブロック３３に配設され第２の滑動ブロック３３とともにリニアスケール３８４aに沿って移動する読み取りヘッド３８４bとからなっている。このY軸方向位置検出手段３８４の読み取りヘッド３８４bは、図示の実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６のY軸方向位置を検出する。なお、上記割り出し送り手段３８の駆動源としてパルスモータ３８２を用いた場合には、パルスモータ３８２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル３６のY軸方向位置を検出することもできる。また、上記第１の割り出し送り手段３８の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６のY軸方向位置を検出することもできる。 The laser processing apparatus in the illustrated embodiment includes Y-axis direction position detecting means 384 for detecting the Y-axis direction position of the second sliding block 33. The Y-axis direction position detecting means 384 is a linear scale 384a disposed along the guide rail 322, and a reading which is disposed along the linear scale 384a together with the second sliding block 33 disposed along the second sliding block 33. And a head 384b. In the illustrated embodiment, the reading head 384b of the Y-axis direction position detecting means 384 sends a pulse signal of one pulse every 1 μm to the control means described later. The control means described later detects the position of the chuck table 36 in the Y-axis direction by counting the input pulse signals. When the pulse motor 382 is used as the drive source of the index feed means 38, the drive pulse of the control means, which will be described later, that outputs a drive signal to the pulse motor 382 is counted, so that the chuck table 36 is moved in the Y-axis direction. The position can also be detected. Further, when a servo motor is used as the drive source of the first index feed means 38, a pulse signal output from a rotary encoder that detects the rotation speed of the servo motor is sent to the control means described later, and the control means inputs By counting the number of pulse signals, the position of the chuck table 36 in the Y-axis direction can also be detected.
上記レーザー光線照射ユニット４は、上記基台２上に配設された支持部材４１と、該支持部材４１によって支持され実質上水平に延出するケーシング４２と、該ケーシング４２に配設されたレーザー光線照射手段５と、ケーシング４２の前端部に配設されレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段６を具備している。この撮像手段６は、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子（ＣＣＤ）等を備え、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。また、ケーシング４２の前端部には、被加工物の加工すべき上面の材質を検出する材質検出手段７が配設されている。 The laser beam irradiation unit 4 includes a support member 41 disposed on the base 2, a casing 42 supported by the support member 41 and extending substantially horizontally, and a laser beam irradiation disposed on the casing 42. Means 5 and imaging means 6 that is disposed at the front end of the casing 42 and detects a processing region to be laser processed are provided. The imaging unit 6 includes an illuminating unit that illuminates the workpiece, an optical system that captures an area illuminated by the illuminating unit, an imaging device (CCD) that captures an image captured by the optical system, and the like. The captured image signal is sent to the control means described later. Further, a material detection means 7 for detecting the material of the upper surface of the workpiece to be processed is disposed at the front end portion of the casing 42.
上記レーザー光線照射手段５について、図２を参照して説明する。
レーザー光線照射手段５は、パルスレーザー光線発振手段５１と、該パルスレーザー光線発振手段５１から発振されたパルスレーザー光線の出力を調整する出力調整手段５２と、該出力調整手段５２によって出力が調整されたパルスレーザー光線を集光してチャックテーブル３６に保持された被加工物に照射する集光器５３を具備している。パルスレーザー光線発振手段５１は、パルスレーザー光線発振器５１１と、これに付設された繰り返し周波数設定手段５１２とから構成されている。上記集光器５３は、上記パルスレーザー光線発振手段５１から発振され出力調整手段５２によって出力が調整されたパルスレーザー光線を図２において下方に向けて方向変換する方向変換ミラー５３１と、該方向変換ミラー５３１によって方向変換されたパルスレーザー光線を集光してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射する集光レンズ５３２とからなっている。この集光器５３は、図１に示すようにケーシング４２の先端部に装着される。このように構成されたレーザー光線照射手段５のパルスレーザー光線発振手段５１および出力調整手段５２は、後述する制御手段によって制御される。
The laser beam irradiation means 5 will be described with reference to FIG.
The laser beam irradiation unit 5 includes a pulse laser beam oscillation unit 51, an output adjustment unit 52 that adjusts the output of the pulse laser beam oscillated from the pulse laser beam oscillation unit 51, and a pulse laser beam whose output is adjusted by the output adjustment unit 52. A condenser 53 is provided for collecting and irradiating the workpiece held on the chuck table 36. The pulse laser beam oscillating means 51 includes a pulse laser beam oscillator 511 and a repetition frequency setting means 512 attached thereto. The condenser 53 includes a direction changing mirror 531 for changing the direction of the pulse laser beam oscillated from the pulse laser beam oscillating means 51 and having its output adjusted by the output adjusting means 52 downward in FIG. 2, and the direction changing mirror 531. And a condensing lens 532 for condensing the pulse laser beam whose direction has been changed by irradiating the workpiece W held on the chuck table 36. As shown in FIG. 1, the condenser 53 is attached to the tip of the casing 42. The thus configured pulsed laser beam oscillating unit 51 and output adjusting unit 52 of the laser beam irradiating unit 5 are controlled by a control unit described later.
次に、材質検出手段７について図２を参照して説明する。
材質検出手段７は、検出光を発する発光源７１と、該発光源７１からの検出光をチャックテーブルに保持された被加工物に照射する第１の検出光照射手段７２aと第２の検出光照射手段７２bを具備している。上記発光源７１は、例えば波長が６３２nm領域のHe−Neレーザー光を発する。この発光源７１から発する検出光の出力は例えば０．５Wに設定されており、光ファイバー７１０aと７１０bを介して第１の検出光照射手段７２aと第２の検出光照射手段７２bに導かれる。
Next, the material detection means 7 will be described with reference to FIG.
The material detection means 7 includes a light emission source 71 that emits detection light, a first detection light irradiation means 72a that irradiates the workpiece held by the chuck table with the detection light from the light emission source 71, and a second detection light. Irradiation means 72b is provided. The light emission source 71 emits He—Ne laser light having a wavelength of, for example, 632 nm. The output of the detection light emitted from the light emission source 71 is set to 0.5 W, for example, and is guided to the first detection light irradiation means 72a and the second detection light irradiation means 72b via the optical fibers 710a and 710b.
図２を参照して説明を続けると、上記第１の検出光照射手段７２aおよび第２の検出光照射手段７２bは、集光器５３をX軸方向に挟んでそれぞれ所定の間隔(L)を設けて配設されている。このようにして配設された第１の検出光照射手段７２aおよび第２の検出光照射手段７２bは、それぞれ上記発光源７１が発光した検出光を第１の経路７３aおよび７３bに分岐するとともに検出光の後述する反射光を第２の経路７４aおよび７４bに分岐する光分岐手段７２１aおよび７２１bと、第１の経路７３aおよび７３bに導かれた検出光を集光してチャックテーブルに保持された被加工物Wに照射する対物レンズ７２２aおよび７２２bを具備している。対物レンズ７２２aおよび７２２bを介して被加工物Wに照射された検出光は、被加工物Wで反射し破線で示すように光分岐手段７２１aおよび７２１bによって分岐されて第２の経路７４aおよび７４bに導かれる。 Continuing the description with reference to FIG. 2, the first detection light irradiating means 72a and the second detection light irradiating means 72b sandwich the condenser 53 in the X-axis direction at a predetermined interval (L). It is provided and arranged. The first detection light irradiation means 72a and the second detection light irradiation means 72b arranged in this way branch and detect the detection light emitted from the light emission source 71 to the first paths 73a and 73b, respectively. Optical branching means 721a and 721b for branching reflected light of the light, which will be described later, into second paths 74a and 74b, and the detection light guided to the first paths 73a and 73b and condensed and held by the chuck table. Objective lenses 722a and 722b for irradiating the workpiece W are provided. The detection light applied to the workpiece W via the objective lenses 722a and 722b is reflected by the workpiece W and branched by the light branching means 721a and 721b as shown by broken lines to the second paths 74a and 74b. Led.
上記第２の経路７４aおよび７４bに導かれた反射光は、光スイッチ７５および第３の経路７６を介して検出光受光手段７７に導かれる。光スイッチ７５は、第２の経路７４aに導かれた反射光と第２の経路７４bに導かれた反射光を切り替えて、いずれか一方を第３の経路７６に導く機能を有し、後述する制御手段によって制御される。検出光受光手段７７はホトデテクターからなり、光スイッチ７５および第３の経路７６を介して導かれた検出光の反射光を受光し、受光した検出光の反射光の光量に対応する受光信号を後述する制御手段に出力する。なお、上述した第１の経路７３aおよび７３bと第２の経路７４a、７４bおよび第３の経路７６は、光ファイバーによって構成される。 The reflected light guided to the second paths 74 a and 74 b is guided to the detection light receiving means 77 via the optical switch 75 and the third path 76. The optical switch 75 has a function of switching between the reflected light guided to the second path 74a and the reflected light guided to the second path 74b and guiding one of them to the third path 76, which will be described later. It is controlled by the control means. The detection light receiving means 77 comprises a photodetector, receives reflected light of the detection light guided through the optical switch 75 and the third path 76, and receives a received light signal corresponding to the amount of reflected light of the received detection light, which will be described later. Output to the control means. The first paths 73a and 73b, the second paths 74a, 74b, and the third path 76 described above are configured by optical fibers.
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、図３に示す制御手段８を具備している。この制御手段８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）８１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）８２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）８３と、入力インターフェース８４および出力インターフェース８５とを備えている。制御手段８の入力インターフェース８４には、上記X軸方向位置検出手段３７４、Y軸方向位置検出手段３８４、撮像手段６、検出光受光手段７７等からの検出信号が入力される。そして、制御手段８の出力インターフェース８５からは、上記加工送り手段３７、割り出し送り手段３８、レーザー光線照射手段５のパルスレーザー光線発振手段５１および出力調整手段５２、光スイッチ７５等に制御信号を出力する。なお、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３には、検出光受光手段７７によって受光された検出光の反射光の光量と材質および材質に対応した加工条件としてのレーザー光線の出力、パルス幅、繰り返し周波数の関係を設定した図４に示す加工条件制御マップが格納されている。 The laser processing apparatus in the illustrated embodiment includes the control means 8 shown in FIG. The control means 8 is constituted by a computer, and a central processing unit (CPU) 81 that performs arithmetic processing according to a control program, a read-only memory (ROM) 82 that stores control programs, and a read / write operation that stores calculation results and the like. A random access memory (RAM) 83, an input interface 84, and an output interface 85. Detection signals from the X-axis direction position detection unit 374, the Y-axis direction position detection unit 384, the imaging unit 6, the detection light receiving unit 77, and the like are input to the input interface 84 of the control unit 8. A control signal is output from the output interface 85 of the control means 8 to the processing feed means 37, the index feed means 38, the pulse laser beam oscillation means 51 and the output adjustment means 52 of the laser beam irradiation means 5, the optical switch 75, and the like. In the random access memory (RAM) 83, the relationship between the amount of reflected light of the detection light received by the detection light receiving means 77 and the output of the laser beam as a processing condition corresponding to the material and the material, the pulse width, and the repetition frequency. The machining condition control map shown in FIG.
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５には半導体ウエーハの斜視図が示されており、図６には図５に示す半導体ウエーハの分割予定ラインにおける拡大断面図が示されている。図５および図６に示す半導体ウエーハ１０は、厚みが例えば１５０μmのシリコン等の基板１１の表面１１ａに絶縁膜と回路を形成する機能膜が積層された機能層１２（積層体）によって複数のＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１２１がマトリックス状に形成されている。そして、各デバイス１２１は、格子状に形成された分割予定ライン１２２によって区画されている。なお、図示の実施形態においては、機能層１２を形成する絶縁膜は、ＳｉＯ２膜または、ＳｉＯＦ、ＢＳＧ（ＳｉＯＢ）等の無機物系の膜やポリイミド系、パリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）からなっており、厚みが１０μmに設定されている。なお、分割予定ライン１２２にはデバイス１２１の機能をテストするためのテスト エレメント グループ（ＴＥＧ）と呼ばれる銅(Cu)からなるテスト用の金属膜１２４が部分的に複数配設されている。
The laser processing apparatus in the illustrated embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described below.
FIG. 5 shows a perspective view of the semiconductor wafer, and FIG. 6 shows an enlarged cross-sectional view of the semiconductor wafer shown in FIG. The semiconductor wafer 10 shown in FIGS. 5 and 6 includes a plurality of ICs by a functional layer 12 (laminated body) in which an insulating film and a functional film for forming a circuit are laminated on a surface 11a of a substrate 11 such as silicon having a thickness of 150 μm, for example. A device 121 such as an LSI is formed in a matrix. And each device 121 is divided by the division | segmentation scheduled line 122 formed in the grid | lattice form. In the illustrated embodiment, the insulating film that forms the functional layer 12 is an SiO 2 film, an inorganic film such as SiOF or BSG (SiOB), or an organic film that is a polymer film such as polyimide or parylene. It consists of a low dielectric constant insulator film (Low-k film) made of a film, and the thickness is set to 10 μm. Note that a plurality of test metal films 124 made of copper (Cu) called test element groups (TEG) for testing the function of the device 121 are partially disposed on the planned division line 122.
以下、上述したレーザー加工装置を用い、上記半導体ウエーハ１０に分割予定ライン１２２に沿ってレーザー光線を照射することによってレーザー加工溝を形成し、Ｌｏｗ−ｋ膜からなる機能層１２およびテスト用の金属膜１２４を除去する方法について説明する。
上記半導体ウエーハ１０は、図７に示すように環状のフレームFに装着されたポリオレフィン等の合成樹脂シートからなるダイシングテープTに裏面を貼着する。従って、半導体ウエーハ１０は、表面が上側となる。このようにして環状のフレームFにダイシングテープTを介して支持された半導体ウエーハ１０は、図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル３６上にダイシングテープT側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより半導体ウエーハ１０は、ダイシングテープTを介してチャックテーブル３６上に吸引保持される(ウエーハ保持工程）。従って、半導体ウエーハ１０は、表面を上側にして保持される。また、環状のフレームFは、クランプ３６２によって固定される。
Hereinafter, using the laser processing apparatus described above, a laser processing groove is formed by irradiating the semiconductor wafer 10 with a laser beam along the planned division line 122, and a functional layer 12 made of a low-k film and a test metal film. A method of removing 124 will be described.
As shown in FIG. 7, the semiconductor wafer 10 has a back surface adhered to a dicing tape T made of a synthetic resin sheet such as polyolefin mounted on an annular frame F. Therefore, the surface of the semiconductor wafer 10 is the upper side. In this way, the semiconductor wafer 10 supported on the annular frame F via the dicing tape T places the dicing tape T side on the chuck table 36 of the laser processing apparatus shown in FIG. Then, by operating a suction means (not shown), the semiconductor wafer 10 is sucked and held on the chuck table 36 via the dicing tape T (wafer holding step). Therefore, the semiconductor wafer 10 is held with the surface facing up. The annular frame F is fixed by a clamp 362.
上述したようにウエーハ保持工程を実施したならば、制御手段８は加工送り手段３７を作動して半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル３６を撮像手段６の直下に位置付ける。チャックテーブル３６を撮像手段６の直下に位置付けたならば、制御手段８は撮像手段６を作動して半導体ウエーハ１０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６および制御手段８は、半導体ウエーハ１０の所定方向に形成されている分割予定ライン１２２と、レーザー光線照射手段５の集光器５３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（アライメント工程）。また、半導体ウエーハ１０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分割予定ライン１２２に対しても、同様にアライメント工程を実行する。 When the wafer holding step is performed as described above, the control means 8 operates the processing feed means 37 to position the chuck table 36 holding the semiconductor wafer 10 directly below the imaging means 6. If the chuck table 36 is positioned immediately below the image pickup means 6, the control means 8 operates the image pickup means 6 to execute an alignment operation for detecting a processing region to be laser processed on the semiconductor wafer 10. That is, the image pickup means 6 and the control means 8 are images such as pattern matching for aligning the planned dividing line 122 formed in a predetermined direction of the semiconductor wafer 10 with the condenser 53 of the laser beam irradiation means 5. Execute processing and perform alignment (alignment process). In addition, the alignment process is similarly performed on the planned division lines 122 formed in the direction orthogonal to the predetermined direction formed in the semiconductor wafer 10.
以上のようにしてチャックテーブル３６の保持面に保持された半導体ウエーハ１０に形成されている分割予定ライン１２２を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、制御手段８は加工送り手段３７および第１の割り出し送り手段３８を作動して図８の(a)で示すようにチャックテーブル３６をレーザー光線照射手段５の集光器５３が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の分割予定ライン１２２の一端（図８の（ａ）において左端）を材質検出手段７を構成する第１の検出光照射手段７２aの直下に位置付ける。次に、制御手段８は材質検出手段７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８の(a)において矢印Ｘ１(往路)で示す加工送り方向に所定の加工送り速度（例えば１００ｍｍ／秒）で移動せしめる。なお、チャックテーブル３６を図８の(a)において矢印Ｘ１で示す加工送り方向に加工送りする際には、制御手段８は第１の検出光照射手段７２aの検出光の反射光を第３の経路７６に導くように光スイッチ７５を切り替える。このようにして材質検出手段７を作動することにより、第１の検出光照射手段７２aから半導体ウエーハ１０の上面（表面）における所定の分割予定ライン１２２に沿って照射された検出光の反射光が第２の経路７４a、光スイッチ７５および第３の経路７６を介して検出光受光手段７７に導かれる。そして、検出光受光手段７７が受光した検出光の反射光の光量に対応する受光信号を制御手段８に出力する。一方、制御手段８にはチャックテーブル３６のX軸方向位置を検出するためのX軸方向位置検出手段３７４からの検出信号が入力されている。材質検出手段７の検出光受光手段７７およびX軸方向位置検出手段３７４からの信号に基づいて、制御手段８はチャックテーブル３６のX軸方向位置に対応してランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納されている図４に示す制御マップから光量に対応する材質を求めるとともに、レーザー光線の出力、パルス幅、繰り返し周波数を求め、このようにして求めた加工条件をランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納する(加工条件検出工程)。この加工条件検出工程は継続して実施される。 If the dividing line 122 formed on the semiconductor wafer 10 held on the holding surface of the chuck table 36 is detected as described above, and the alignment of the laser beam irradiation position is performed, the control means 8 is the processing feeding means. 37 and the first index feeding means 38 are operated to move the chuck table 36 to the laser beam irradiation area where the condenser 53 of the laser beam irradiation means 5 is located as shown in FIG. One end (the left end in FIG. 8A) of the line 122 is positioned directly below the first detection light irradiation means 72a constituting the material detection means 7. Next, the control means 8 actuates the material detection means 7 and the machining feed means 37 to move the chuck table 36 to a predetermined machining feed speed in the machining feed direction indicated by the arrow X1 (forward path) in FIG. (For example, 100 mm / second). When the chuck table 36 is processed and fed in the processing feed direction indicated by the arrow X1 in FIG. 8A, the control means 8 applies the reflected light of the detection light of the first detection light irradiation means 72a to the third. The optical switch 75 is switched so as to guide to the path 76. By operating the material detection means 7 in this way, the reflected light of the detection light emitted from the first detection light irradiation means 72a along the predetermined division line 122 on the upper surface (front surface) of the semiconductor wafer 10 is reflected. The light is guided to the detection light receiving means 77 through the second path 74 a, the optical switch 75 and the third path 76. Then, a light reception signal corresponding to the amount of reflected light of the detection light received by the detection light receiving means 77 is output to the control means 8. On the other hand, a detection signal from the X-axis direction position detection unit 374 for detecting the X-axis direction position of the chuck table 36 is input to the control unit 8. Based on the signals from the detection light receiving means 77 of the material detection means 7 and the X-axis direction position detection means 374, the control means 8 is stored in a random access memory (RAM) 83 corresponding to the X-axis direction position of the chuck table 36. The material corresponding to the amount of light is obtained from the control map shown in FIG. 4, the output of the laser beam, the pulse width, and the repetition frequency are obtained, and the processing conditions thus obtained are stored in the random access memory (RAM) 83. (Processing condition detection step). This processing condition detection step is continuously performed.
次に、制御手段８は、加工送り量検出手段３７４から送られる検出信号に基づいてチャックテーブル３６のX1で示す方向への移動距離を求める。そして、この移動距離が図８の(b)に示すように第１の検出光照射手段７２aと集光器５３の中心間距離Lに達したら、制御手段８は半導体ウエーハ１０の所定の分割予定ライン１２２の一端（図８の（b）において左端）が集光器５３の直下に達したと判断し、レーザー光線照射手段５を作動し集光器５３からパルスレーザー光線を照射する。このとき、制御手段８は、メモリに格納された分割予定ライン１２２の一端（図８の（b）において左端）の材質に対応する加工条件（レーザー光線の出力、パルス幅、繰り返し周波数）に基づいて、レーザー光線照射手段５のパルスレーザー光線発振手段５１および出力調整手段５２を制御する。以後、制御手段８は、上述したようにランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納されているチャックテーブル３６のX軸方向位置に対応して求められた材質に対応する加工条件（レーザー光線の出力、パルス幅、繰り返し周波数）に基づいて、第１の検出光照射手段７２aと集光器５３の中心間距離Lだけ遅らせて集光器５３から照射するようにレーザー光線照射手段５のパルスレーザー光線発振手段５１および出力調整手段５２を制御する（レーザー加工溝形成工程）。このレーザー加工溝形成工程においては、レーザー光線照射手段５の集光器５３から照射されるパルスレーザー光線の集光点を分割予定ライン１２２の表面(上面)付近に位置付ける。この結果、低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）からなる機能層１２と銅(Cu)からなるテスト用の金属膜１２４が混在している場合でも、Ｌｏｗ−ｋ膜からなる機能層１２と銅(Cu)からなるテスト用の金属膜１２４の座標データを作成することなくＬｏｗ−ｋ膜からなる機能層１２と銅(Cu)やアルミニウム(Al)等からなるテスト用の金属膜１２４に適した加工条件でレーザー加工を施すことができる。そして、図８の(c)で示すように集光器５３の照射位置が分割予定ライン１２２の他端（図８の(c)において右端）に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止する。この結果、図８の(c)で示すように半導体ウエーハ１０には所定の分割予定ライン１２２に沿って半導体基板１１に達するレーザー加工溝１２０が形成され低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）からなる機能層１２および銅(Cu)からなるテスト用の金属膜１２４が除去される。 Next, the control means 8 obtains the movement distance of the chuck table 36 in the direction indicated by X1 based on the detection signal sent from the machining feed amount detection means 374. When this moving distance reaches the center distance L between the first detection light irradiating means 72a and the condenser 53 as shown in FIG. 8B, the control means 8 determines the predetermined division of the semiconductor wafer 10. It is determined that one end of the line 122 (the left end in FIG. 8B) has reached directly below the condenser 53, and the laser beam irradiation means 5 is activated to emit a pulsed laser beam from the collector 53. At this time, the control means 8 is based on the processing conditions (laser beam output, pulse width, repetition frequency) corresponding to the material of one end (the left end in FIG. 8B) of the planned division line 122 stored in the memory. The pulse laser beam oscillation means 51 and the output adjustment means 52 of the laser beam irradiation means 5 are controlled. Thereafter, the control means 8 performs processing conditions (laser beam output, pulse corresponding to the material obtained corresponding to the X-axis direction position of the chuck table 36 stored in the random access memory (RAM) 83 as described above. Based on the width and repetition frequency), the pulsed laser beam oscillating unit 51 of the laser beam irradiating unit 5 and the first detecting beam irradiating unit 72a and the condensing unit 53 are delayed by a distance L between the centers of the first detecting light irradiating unit The output adjusting means 52 is controlled (laser machining groove forming step). In this laser processing groove forming step, the condensing point of the pulse laser beam emitted from the condenser 53 of the laser beam irradiating means 5 is positioned near the surface (upper surface) of the division planned line 122. As a result, even when the functional layer 12 made of the low dielectric constant insulator coating (Low-k film) and the test metal film 124 made of copper (Cu) are mixed, the functional layer 12 made of the Low-k film. The functional layer 12 made of a low-k film and the test metal film 124 made of copper (Cu), aluminum (Al), etc. without creating coordinate data of the test metal film 124 made of copper (Cu). Laser processing can be performed under suitable processing conditions. Then, as shown in FIG. 8C, when the irradiation position of the condenser 53 reaches the other end of the division planned line 122 (the right end in FIG. 8C), the irradiation of the pulse laser beam is stopped. As a result, as shown in FIG. 8C, the semiconductor wafer 10 is formed with a laser processing groove 120 that reaches the semiconductor substrate 11 along a predetermined division line 122 to form a low dielectric constant insulator film (Low-k film). ) And the test metal film 124 made of copper (Cu) are removed.
以上のようにして、半導体ウエーハ１０の所定の分割予定ライン１２２に沿って上記レーザー加工溝形成工程を実行したならば、制御手段８は第１の割り出し送り手段３８を作動してチャックテーブル３６を割り出し送り方向に分割予定ライン１２２の間隔だけ割り出し送りするとともに加工送り手段３７を作動して、図９の（ａ）に示すように分割予定ライン１２２の他端（図９の（ａ）において右端）を材質検出手段７を構成する第２の検出光照射手段７２bの直下に位置付ける。次に、制御手段８は材質検出手段７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９の(a)において矢印Ｘ２(復路)で示す加工送り方向に所定の加工送り速度（例えば１００ｍｍ／秒）で移動せしめる。なお、チャックテーブル３６を図９の(a)において矢印Ｘ２で示す加工送り方向に加工送りする際には、制御手段８は第２の検出光照射手段７２bの検出光の反射光を第３の経路７６に導くように光スイッチ７５を切り替える。このようにして材質検出手段７を作動することにより、第２の検出光照射手段７２bから半導体ウエーハ１０の上面（表面）における所定の分割予定ライン１２２に沿って照射された検出光の反射光が第２の経路７４b、光スイッチ７５および第３の経路７６を介して検出光受光手段７７に導かれる。そして、検出光受光手段７７が受光した検出光の反射光の光量に対応する受光信号を制御手段８に出力する。一方、制御手段８にはチャックテーブル３６のX軸方向位置を検出するためのX軸方向位置検出手段３７４からの検出信号が入力されている。材質検出手段７の検出光受光手段７７およびX軸方向位置検出手段３７４からの信号に基づいて、制御手段８はチャックテーブル３６のX軸方向位置に対応してランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納されている図４に示す制御マップから光量に対応する材質を求めるとともに、レーザー光線の出力、パルス幅、繰り返し周波数を求め、このようにして求めた加工条件をランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納する(加工条件検出工程)。この加工条件検出工程は継続して実施される。 When the laser processing groove forming step is executed along the predetermined division line 122 of the semiconductor wafer 10 as described above, the control means 8 operates the first indexing and feeding means 38 to move the chuck table 36. Indexing and feeding is performed in the indexing and feeding direction by the interval of the scheduled division line 122 and the processing feed means 37 is operated, so that the other end of the scheduled division line 122 (the right end in FIG. 9A) is operated as shown in FIG. ) Is positioned immediately below the second detection light irradiating means 72b constituting the material detecting means 7. Next, the control means 8 actuates the material detection means 7 and the machining feed means 37 to move the chuck table 36 to a predetermined machining feed speed in the machining feed direction indicated by the arrow X2 (return path) in FIG. (For example, 100 mm / second). When the chuck table 36 is processed and fed in the machining feed direction indicated by the arrow X2 in FIG. 9A, the control means 8 uses the reflected light of the detection light of the second detection light irradiation means 72b as the third reflected light. The optical switch 75 is switched so as to guide to the path 76. By operating the material detection means 7 in this manner, the reflected light of the detection light irradiated along the predetermined division line 122 on the upper surface (surface) of the semiconductor wafer 10 from the second detection light irradiation means 72b is reflected. The light is guided to the detection light receiving means 77 through the second path 74 b, the optical switch 75 and the third path 76. Then, a light reception signal corresponding to the amount of reflected light of the detection light received by the detection light receiving means 77 is output to the control means 8. On the other hand, a detection signal from the X-axis direction position detection unit 374 for detecting the X-axis direction position of the chuck table 36 is input to the control unit 8. Based on the signals from the detection light receiving means 77 of the material detection means 7 and the X-axis direction position detection means 374, the control means 8 stores in the random access memory (RAM) 83 corresponding to the X-axis direction position of the chuck table 36. The material corresponding to the amount of light is obtained from the control map shown in FIG. 4, the output of the laser beam, the pulse width, and the repetition frequency are obtained, and the processing conditions thus obtained are stored in the random access memory (RAM) 83. (Processing condition detection step). This processing condition detection step is continuously performed.
次に、制御手段８は、加工送り量検出手段３７４から送られる検出信号に基づいてチャックテーブル３６のX2で示す方向への移動距離を求める。そして、この移動距離が図９の(b)に示すように第２の検出光照射手段７２bと集光器５３の中心間距離Lに達したら、制御手段８は半導体ウエーハ１０の所定の分割予定ライン１２２の他端（図９の（b）において右端）が集光器５３の直下に達したと判断し、レーザー光線照射手段５を作動し集光器５３からパルスレーザー光線を照射する。このとき、制御手段８は、メモリに格納された分割予定ライン１２２の他端（図９の（b）において右端）の材質に対応する加工条件（レーザー光線の出力、パルス幅、繰り返し周波数）に基づいて、レーザー光線照射手段５のパルスレーザー光線発振手段５１および出力調整手段５２を制御する。以後、制御手段８は、上述したようにランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納されているチャックテーブル３６のX軸方向位置に対応して求められた材質に対応する加工条件（レーザー光線の出力、パルス幅、繰り返し周波数）に基づいて、第１の検出光照射手段７２aと集光器５３の中心間距離Lだけ遅らせて集光器５３から照射するようにレーザー光線照射手段５のパルスレーザー光線発振手段５１および出力調整手段５２を制御する（レーザー加工溝形成工程）。このレーザー加工溝形成工程においては、レーザー光線照射手段５の集光器５３から照射されるパルスレーザー光線の集光点を分割予定ライン１２２の表面(上面)付近に位置付ける。この結果、低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）からなる機能層１２と銅(Cu)等からなるテスト用の金属膜１２４が混在している場合でも、Ｌｏｗ−ｋ膜からなる機能層１２と銅(Cu)からなるテスト用の金属膜１２４の座標データを作成することなくＬｏｗ−ｋ膜からなる機能層１２と銅(Cu)からなるテスト用の金属膜１２４に適した加工条件でレーザー加工を施すことができる。そして、図９の(c)で示すように集光器５３の照射位置が分割予定ライン１２２の一端（図９の(c)において左端）に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止する。この結果、図９の(c)で示すように半導体ウエーハ１０には所定の分割予定ライン１２２に沿って半導体基板１１に達するレーザー加工溝１２０が形成され低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）からなる機能層１２および銅(Cu)からなるテスト用の金属膜１２４が除去される。 Next, the control means 8 obtains the movement distance of the chuck table 36 in the direction indicated by X2 based on the detection signal sent from the machining feed amount detection means 374. When the moving distance reaches the distance L between the centers of the second detection light irradiating means 72b and the condenser 53 as shown in FIG. 9B, the control means 8 determines the predetermined division of the semiconductor wafer 10. It is determined that the other end of the line 122 (the right end in FIG. 9B) has reached directly below the condenser 53, and the laser beam application means 5 is activated to irradiate a pulse laser beam from the collector 53. At this time, the control means 8 is based on the processing conditions (laser beam output, pulse width, repetition frequency) corresponding to the material of the other end (the right end in FIG. 9B) of the planned division line 122 stored in the memory. Thus, the pulse laser beam oscillation means 51 and the output adjustment means 52 of the laser beam irradiation means 5 are controlled. Thereafter, the control means 8 performs processing conditions (laser beam output, pulse corresponding to the material obtained corresponding to the X-axis direction position of the chuck table 36 stored in the random access memory (RAM) 83 as described above. Based on the width and repetition frequency), the pulsed laser beam oscillating unit 51 of the laser beam irradiating unit 5 and the first detecting beam irradiating unit 72a and the condensing unit 53 are delayed by a distance L between the centers of the first detecting light irradiating unit The output adjusting means 52 is controlled (laser machining groove forming step). In this laser processing groove forming step, the condensing point of the pulse laser beam emitted from the condenser 53 of the laser beam irradiating means 5 is positioned near the surface (upper surface) of the division planned line 122. As a result, even when the functional layer 12 made of a low dielectric constant insulator film (Low-k film) and the test metal film 124 made of copper (Cu) or the like are mixed, the functional layer made of the Low-k film. 12 and processing conditions suitable for the functional layer 12 made of a low-k film and the test metal film 124 made of copper (Cu) without generating coordinate data of the test metal film 124 made of 12 and copper (Cu). Laser processing can be applied. Then, as shown in FIG. 9C, when the irradiation position of the condenser 53 reaches one end (the left end in FIG. 9C) of the planned division line 122, the irradiation of the pulse laser beam is stopped. As a result, as shown in FIG. 9C, a laser processing groove 120 reaching the semiconductor substrate 11 along a predetermined division line 122 is formed in the semiconductor wafer 10 to form a low dielectric constant insulator film (Low-k film). ) And the test metal film 124 made of copper (Cu) are removed.
上述した実施形態においては、分割予定ライン１２２に低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）からなる機能層１２と銅(Cu)からなるテスト用の金属膜１２４が露出して形成されている被加工物のレーザー加工について説明したが、分割予定ラインにシリコン(Si)やアルミニウム(Al)が露出して形成されている場合でも、同様にレーザー光線の出力を制御することができる。
また、上述した実施形態においては、チャックテーブル３６のX軸方向位置を検出するためのX軸方向位置検出手段３７４を備え、第１の検出光照射手段７２aまたは第２の検出光照射手段７２bと集光器５３の中心間距離Lだけ遅らせて第１の検出光照射手段７２aまたは第２の検出光照射手段７２bによって検出した検査光の反射光に基づいて求めた加工条件によってレーザー光線照射手段５を制御する例を示したが、次のような方法を用いてもよい。即ち、加工送り手段３７によるチャックテーブル３６の加工送り速度(Vmm／秒)と第１の検出光照射手段７２aおよび第２の検出光照射手段７２bと集光器５３の中心間距離Lとから遅れ時間（ｔ秒＝L／V）を求め、ｔ秒だけ遅らせて第１の検出光照射手段７２aまたは第２の検出光照射手段７２bによって検出した検査光の反射光に基づいて求めた加工条件によってレーザー光線照射手段５を制御するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the functional layer 12 made of a low dielectric constant insulator film (Low-k film) and the test metal film 124 made of copper (Cu) are exposed on the planned dividing line 122. Although the laser processing of the workpiece has been described, even when silicon (Si) or aluminum (Al) is formed on the planned dividing line, the output of the laser beam can be controlled similarly.
In the above-described embodiment, the X-axis direction position detection unit 374 for detecting the X-axis direction position of the chuck table 36 is provided, and the first detection light irradiation unit 72a or the second detection light irradiation unit 72b is provided. The laser beam irradiating means 5 is delayed by the distance L between the centers of the condenser 53 according to the processing conditions obtained based on the reflected light of the inspection light detected by the first detecting light irradiating means 72a or the second detecting light irradiating means 72b. Although an example of controlling is shown, the following method may be used. That is, it is delayed from the processing feed speed (Vmm / sec) of the chuck table 36 by the processing feed means 37 and the distance L between the first detection light irradiation means 72a and the second detection light irradiation means 72b and the center of the condenser 53. Time (t seconds = L / V) is obtained, and is delayed by t seconds, depending on the processing conditions obtained based on the reflected light of the inspection light detected by the first detection light irradiation means 72a or the second detection light irradiation means 72b. You may make it control the laser beam irradiation means 5. FIG.
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：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
５：レーザー光線照射手段
５１：パルスレーザー光線発振手段
５２：出力調整手段
５３：集光器
６：撮像手段
７：材質検出手段
７１：発光源
７２a：第１の検出光照射手段
７２b：第２の検出光照射手段
７５：光スイッチ
７７：検出光受光手段
８：制御手段
１０：半導体ウエーハ
F：環状のフレーム
T：ダイシングテープ
2: stationary base 3: chuck table mechanism 36: chuck table 37: machining feed means 374: X-axis direction position detection means 38: index feed means 384: Y-axis direction position detection means 4: laser beam irradiation unit 5: laser beam irradiation means 51: Pulse laser beam oscillation means 52: Output adjustment means 53: Condenser 6: Imaging means 7: Material detection means 71: Light emission source 72a: First detection light irradiation means 72b: Second detection light irradiation means 75: Light Switch 77: Detection light receiving means 8: Control means 10: Semiconductor wafer
F: Ring frame
T: Dicing tape
Claims (2)
該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と、該レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線の出力を調整する出力調整手段と、該出力調整手段によって出力が調整されたレーザー光線を集光して該被加工物保持手段に保持された被加工物に照射する集光器とを具備し、
該集光器に対してX軸方向における被加工物の加工すべき上面の材質を検出する材質検出手段を備え、
該材質検出手段は、該集光器に対してX軸方向に所定の間隔を持って配設され被加工物の加工すべき上面に検出光を照射する検出光照射手段と、被加工物の加工すべき上面で反射した検出光の反射光を受光し、受光した検出光の反射光の光量に対応する受光信号を該制御手段に出力する検出光受光手段とを具備しており、
該制御手段は、光量と材質および加工条件との関係を設定した加工条件制御マップを格納したメモリを備え、該検出光受光手段からの受光信号に基づいて該加工条件制御マップから材質および加工条件を求め、該検出光照射手段と該集光器との間隔から照射するレーザー光線のタイミングを求め、該加工条件制御マップから求めた加工条件になるように該レーザー光線照射手段を制御する、
ことを特徴とするレーザー加工装置。 Workpiece holding means for holding the workpiece, laser beam irradiation means for irradiating the workpiece held on the workpiece holding means with a laser beam, and processing feed of the workpiece holding means and the laser beam irradiation means Relative to the indexing feed method (Y-axis direction) perpendicular to the processing feed direction (X-axis direction), the work-feeding means that moves relative to the direction (X-axis direction), the workpiece holding means, and the laser beam irradiation means A laser processing apparatus comprising: an indexing and feeding means for moving automatically; and a control means for controlling the laser beam irradiation means,
The laser beam irradiation unit includes a laser beam oscillation unit that oscillates a laser beam, an output adjustment unit that adjusts an output of the laser beam oscillated from the laser beam oscillation unit, and a laser beam whose output is adjusted by the output adjustment unit. A condenser for irradiating the workpiece held by the workpiece holding means;
Material detecting means for detecting the material of the upper surface of the workpiece to be processed in the X-axis direction with respect to the condenser
The material detection means includes detection light irradiation means for irradiating the upper surface to be processed of the work piece disposed at a predetermined interval in the X-axis direction with respect to the condenser, A detection light receiving unit that receives reflected light of the detection light reflected from the upper surface to be processed and outputs a light reception signal corresponding to the amount of reflected light of the received detection light to the control unit;
The control means includes a memory storing a machining condition control map in which a relationship between the light amount, the material, and the machining conditions is set, and the material and machining conditions are extracted from the machining condition control map based on a light reception signal from the detection light receiving means. Obtaining the timing of the laser beam to be irradiated from the interval between the detection light irradiating means and the condenser, and controlling the laser beam irradiating means to be the processing conditions determined from the processing condition control map
Laser processing equipment characterized by that.
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