JP6377428B2 - ウエーハの加工方法およびレーザー加工装置 - Google Patents
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Description
長波長赤外線(熱赤外線)領域の波長を有し所定の繰り返し周波数に設定された第1のパルスレーザー光線を機能層の表面に分割予定ラインに沿って照射し、機能層を加熱する加熱工程と、
紫外線領域の波長を有し所定の繰り返し周波数に設定された第2のパルスレーザー光線を該第1のパルスレーザー光線の繰り返し周波数と位相をずらして機能層の表面に分割予定ラインに沿って照射し、該第1のパルスレーザー光線と該第2のパルスレーザー光線とを交互に照射することで、該基板の表面に破断の起点となる加工溝を形成せずに加熱された機能層をアブレーション加工して除去するアブレーション加工工程と、を含む、ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。
上記加熱工程およびアブレーション加工工程を実施した後に、基板に対して吸収性を有する波長のレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射し、基板にアブレーション加工を施すことにより分割予定ラインに沿って破断起点となるレーザー加工溝を形成するレーザー加工溝形成工程を実施する。
また、上記加熱工程およびアブレーション加工工程を実施した後に、基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を基板の内部に位置付けて分割予定ラインに沿って照射し、基板の内部に分割予定ラインに沿って破断起点となる改質層を形成する改質層形成工程を実施する。
更に、上記加熱工程およびアブレーション加工工程を実施した後に、分割予定ラインに切削ブレードを位置付けて基板を分割予定ラインに沿って切断する切断工程を実施する。
該レーザー光線照射手段は、長波長赤外線(熱赤外線)領域の波長を有する第1のパルスレーザー光線を照射する第1のレーザー光線照射手段と、紫外線領域の波長を有する第2のパルスレーザー光線を照射する第2のレーザー光線照射手段とを具備し、
該第1のレーザー光線照射手段は、長波長赤外線(熱赤外線)領域の波長を有する第1のパルスレーザー光線を発振する第1のパルスレーザー光線発振手段と、該第1のパルスレーザー光線発振手段によって発振された第1のパルス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該ウエーハに照射する第1の集光手段とを備えており、
該第2のレーザー光線照射手段は、紫外線領域の波長を有する第2のパルスレーザー光線を発振する第2のパルスレーザー光線発振手段と、該第2のパルスレーザー光線発振手段によって発振された第2のパルスレーザー光線を該第1の集光手段による集光領域に集光して該被加工物保持手段に保持されたウエーハに照射する第2の集光手段とを備えており、
該第1のパルスレーザー光線発振手段から発振される第1のパルスレーザー光線の繰り返し周波数と該第2のパルスレーザー光線発振手段から発振される第2のパルスレーザー光線の繰り返し周波数との位相をずらして、該第1のパルスレーザー光線と該第2のパルスレーザー光線とを交互に照射することにより、ウエーハを構成する基板の表面に破断の起点となる加工溝を形成せずに加熱された機能層をアブレーション加工して除去する位相調整手段を備えている、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
図2に示すレーザー光線照射手段5は、長波長赤外線(熱赤外線)領域の波長を有する第1のパルスレーザー光線を照射する第1のレーザー光線照射手段51と、紫外線領域の波長を有する第2のパルスレーザー光線を照射する第2のレーザー光線照射手段52とを具備している。
図3に示す第1の集光手段514は、第1のパルスレーザー光線発振手段511によって発振され第1の出力調整手段512によって出力が調整された第1のパルスレーザー光線LB1を方向変換する第1の方向変換ミラー514aおよび第2の方向変換ミラー514bと、該第1の方向変換ミラー514aおよび第2の方向変換ミラー514bによって方向変換された第1のパルスレーザー光線LB1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514cとからなっている。なお、第1の集光手段514を構成する集光レンズ514cは、第1の方向変換ミラー514aおよび第2の方向変換ミラー514bによって方向変換された第1のパルスレーザー光線LB1を集光点Paに集光する位置に配置される。
図6の(a)および(b)には、被加工物としての半導体ウエーハの斜視図および要部拡大断面図が示されている。図6の(a)および(b)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110の表面110aに絶縁膜と回路を形成する機能膜が積層された機能層120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(図示の実施形態においては幅が50μmに設定されている)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120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。
先ず、半導体ウエーハ10を構成する基板110の裏面にダイシングテープを貼着し該ダイシングテープの外周部を環状のフレームによって支持するウエーハ支持工程を実施する。即ち、図7に示すように、環状のフレームFの内側開口部を覆うように外周部が装着されたダイシングテープTの表面に半導体ウエーハ10を構成する基板110の裏面110bを貼着する。従って、ダイシングテープTの表面に貼着された半導体ウエーハ10は、機能層120の表面120aが上側となる。
<加熱工程>
レーザー光線の波長 :10.6μm(CO2レーザー)
繰り返し周波数 :50kHz
平均出力 :1.0W
スポット径 :φ30μm
加工送り速度 :200mm/秒
<アブレーション加工工程>
レーザー光線の波長 :355nm(YAGレーザー)
繰り返し周波数 :50kHz
平均出力 :0.5W
スポット径 :φ10μm
加工送り速度 :200mm/秒
レーザー光線の波長 :355nm(YAGレーザー)
繰り返し周波数 :100kHz
平均出力 :1.2W
スポット径 :φ10μm
加工送り速度 :200mm/秒
図11に示すレーザー加工装置70を用いて改質層形成工程を実施するには、先ず、上述した図11に示すレーザー加工装置70のチャックテーブル71上に上記機能層除去工程が実施された半導体ウエーハ10が貼着されたダイシングテープ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、ダイシングテープTを介して半導体ウエーハ10をチャックテーブル71上に保持する(ウエーハ保持工程)。次に、上述半導体ウエーハ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工程を上述したアライメント工程と同様に実施する。
レーザー光線の波長 :1064nm(YAGレーザー)
繰り返し周波数 :100kHz
平均出力 :0.3W
スポット径 :φ1μm
加工送り速度 :200mm/秒
切削ブレード :外径50mm、厚み30μm
切削ブレードの回転速度:20000rpm
切削送り速度 :50mm/秒
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
38:割り出し送り手段
4:レーザー光線照射ユニット
5:レーザー光線照射手段
50:撮像手段
51:第1のレーザー光線照射手段
511:第1のパルスレーザー光線発振手段
512:第1の出力調整手段
513:第1の集光手段
52:第2のレーザー光線照射手段
521:第2のパルスレーザー光線発振手段
522:第2の出力調整手段
523:第2の集光手段
524:位相調整手段
6:制御手段
7、70:レーザー加工装置
8:切削装置
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
Claims (6)
- 基板の表面に積層された機能層に格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハの加工方法であって、
長波長赤外線(熱赤外線)領域の波長を有し所定の繰り返し周波数に設定された第1のパルスレーザー光線を機能層の表面に分割予定ラインに沿って照射し、機能層を加熱する加熱工程と、
紫外線領域の波長を有し所定の繰り返し周波数に設定された第2のパルスレーザー光線を該第1のパルスレーザー光線の繰り返し周波数と位相をずらして機能層の表面に分割予定ラインに沿って照射し、該第1のパルスレーザー光線と該第2のパルスレーザー光線とを交互に照射することで、該基板の表面に破断の起点となる加工溝を形成せずに加熱された機能層をアブレーション加工して除去するアブレーション加工工程と、を含む、ことを特徴とするウエーハの加工方法。 - 該第1のパルスレーザー光線は、波長が9.2〜10.8μmのCO2レーザーである、請求項1記載のウエーハの加工方法。
- 該加熱工程および該アブレーション加工工程を実施した後に、基板に対して吸収性を有する波長のレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射し、基板にアブレーション加工を施すことにより分割予定ラインに沿って破断起点となるレーザー加工溝を形成するレーザー加工溝形成工程を実施する、請求項1又は2記載のウエーハの加工方法。
- 該加熱工程および該アブレーション加工工程を実施した後に、基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を基板の内部に位置付けて分割予定ラインに沿って照射し、基板の内部に分割予定ラインに沿って破断起点となる改質層を形成する改質層形成工程を実施する、請求項1又は2記載のウエーハの加工方法。
- 該加熱工程および該アブレーション加工工程を実施した後に、分割予定ラインに切削ブレードを位置付けて基板を分割予定ラインに沿って切断する切断工程を実施する、請求項1又は2記載のウエーハの加工方法。
- 基板の表面に積層された機能層に格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハ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ウエーハをレーザー加工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に相対的に移動せしめる加工送り手段と、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、長波長赤外線(熱赤外線)領域の波長を有する第1のパルスレーザー光線を照射する第1のレーザー光線照射手段と、紫外線領域の波長を有する第2のパルスレーザー光線を照射する第2のレーザー光線照射手段とを具備し、
該第1のレーザー光線照射手段は、長波長赤外線(熱赤外線)領域の波長を有する第1のパルスレーザー光線を発振する第1のパルスレーザー光線発振手段と、該第1のパルスレーザー光線発振手段によって発振された第1のパルス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ウエーハに照射する第1の集光手段とを備えており、
該第2のレーザー光線照射手段は、紫外線領域の波長を有する第2のパルスレーザー光線を発振する第2のパルスレーザー光線発振手段と、該第2のパルスレーザー光線発振手段によって発振された第2のパルスレーザー光線を該第1の集光手段による集光領域に集光して該被加工物保持手段に保持されたウエーハに照射する第2の集光手段とを備えており、
該第1のパルスレーザー光線発振手段から発振される第1のパルスレーザー光線の繰り返し周波数と該第2のパルスレーザー光線発振手段から発振される第2のパルスレーザー光線の繰り返し周波数との位相をずらして、該第1のパルスレーザー光線と該第2のパルスレーザー光線とを交互に照射することにより、ウエーハを構成する基板の表面に破断の起点となる加工溝を形成せずに加熱された機能層をアブレーション加工して除去する位相調整手段を備えている、ことを特徴とするレーザー加工装置。
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