JP6531345B2 - Laser processing apparatus and laser processing method - Google Patents

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本発明は、表面に複数のデバイスが形成されたウェーハの内部に集光点を合わせてレーザー光を照射することにより、ウェーハの切断予定ラインに沿ってウェーハの内部に改質領域を形成するレーザー加工装置及びレーザー加工方法に関するものである。   The present invention is a laser that forms a modified region inside the wafer along a line to be cut of the wafer by irradiating the laser light with the focusing point aligned on the inside of the wafer having a plurality of devices formed on the surface. The present invention relates to a processing apparatus and a laser processing method.

従来、表面に複数のデバイスが形成されたウェーハを個々のチップに分割するには、細かなダイヤモンド砥粒で形成された厚さ30μm程度の薄い砥石により、ウェーハに研削溝を入れてウェーハをカットするダイシング装置が用いられていた。   Conventionally, in order to divide a wafer having a plurality of devices formed on its surface into individual chips, the wafer is cut by putting a grinding groove in the wafer with a thin grindstone of about 30 μm in thickness formed of fine diamond abrasive grains. A dicing machine was used.

ダイシング装置では、薄い砥石(以下、ダイシングブレードと称する)を例えば30,000〜60,000rpmで高速回転させてウェーハを研削し、ウェーハを完全切断(フルカット)又は不完全切断(ハーフカット或いはセミフルカット)を行う。   In a dicing machine, a thin grindstone (hereinafter referred to as a dicing blade) is rotated at a high speed of, for example, 30,000 to 60,000 rpm to grind a wafer, and the wafer is completely cut (full cut) or incompletely cut (half cut or semi full) Do the cut).

しかし、このダイシングブレードによる研削加工の場合、ウェーハが高脆性材料であるため脆性モード加工となり、ウェーハの表面や裏面にチッピングが生じ、このチッピングが分割されたチップの性能を低下させる要因になっていた。   However, in the case of grinding using this dicing blade, the wafer is a highly brittle material and therefore brittle mode processing is performed, chipping occurs on the front and back surfaces of the wafer, and this chipping causes the performance of divided chips to be degraded. The

このような問題に対して、従来のダイシングブレードによる切断に替えて、ウェーハの内部に集光点を合わせてレーザー光を照射することにより、ウェーハ内部に多光子吸収による改質領域(改質層)を形成して個々のチップに分割する技術が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。   To solve these problems, instead of cutting with a conventional dicing blade, the laser light is irradiated to the inside of the wafer with the focusing point aligned, and the modified region (modified layer) by multiphoton absorption inside the wafer There has been proposed a technology of forming and dividing into individual chips (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特開2009−34723号公報JP, 2009-34723, A 特開2010−58128号公報JP, 2010-58128, A

しかしながら、上述したような技術では、ウェーハの内部にレーザー光を集光させて改質領域を形成する際、ウェーハの内部に形成された改質領域の形成位置(特にウェーハ深さ方向位置)を確認ないし測定するためには、ウェーハを切断予定ラインで分断した後、分断されたウェーハの断面を顕微鏡で観察する方法しかなかった。このため、製品ウェーハでの検証は困難で、検証用にウェーハを別途容易する必要があった。また、加工ダメージについては、裏面に錫や金などを蒸着したウェーハを用いて加工を行った後、そのウェーハを別の顕微鏡にて観察しなければならず、例えばロット途中でのトラブルを検出することができなかった。   However, in the technique as described above, when forming the modified region by condensing the laser beam inside the wafer, the formation position (especially the position in the wafer depth direction) of the modified region formed inside the wafer is determined. In order to confirm or measure, there has been only a method of observing the cross section of the cut wafer with a microscope after cutting the wafer at a line to cut. For this reason, verification with a product wafer is difficult, and it was necessary to separately facilitate the wafer for verification. Also, with regard to processing damage, after processing is performed using a wafer having tin or gold deposited on the back side, the wafer must be observed with another microscope, for example, to detect troubles in the middle of a lot I could not.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ウェーハの内部に形成される改質領域の形成位置や加工ダメージを非破壊で確認、測定できるレーザー加工装置及びレーザー加工方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a laser processing apparatus and a laser processing method capable of nondestructively confirming and measuring the formation position of a modified region formed inside a wafer and processing damage. The purpose is

上記目的を達成するために、本発明の第1態様に係るレーザー加工装置は、ウェーハの内部に集光点を合わせてレーザー光を照射することにより、ウェーハの切断予定ラインに沿ってウェーハの内部に改質領域を形成するレーザー加工装置であって、ウェーハを透過する波長域の照明光を出力する照明光源と、照明光をウェーハに集光するとともに集光点からの反射光を受光する対物レンズと、対物レンズの集光点をウェーハ深さ方向に変更する集光点変更手段と、対物レンズで受光された反射光を撮像し、集光点変更手段によって変更された集光点毎に複数の撮像画像を取得する撮像手段と、を備える。   In order to achieve the above object, a laser processing apparatus according to a first aspect of the present invention aligns a focusing point on the inside of a wafer and irradiates a laser beam to the inside of the wafer along a planned cutting line of the wafer. An illumination light source that outputs illumination light in a wavelength range that transmits the wafer, and an objective that condenses the illumination light on the wafer and receives reflected light from a light collection point A lens, a focusing point changing means for changing the focusing point of the objective lens in the wafer depth direction, and an image of reflected light received by the objective lens, and for each focusing point changed by the focusing point changing means And imaging means for acquiring a plurality of captured images.

本発明の第2態様に係るレーザー加工装置は、第1態様において、集光点変更手段は、対物レンズを光軸方向に移動させることで対物レンズの集光点をウェーハ深さ方向に変更する対物レンズ移動手段を有する。   In the laser processing apparatus according to the second aspect of the present invention, in the first aspect, the focusing point changing means changes the focusing point of the objective lens in the wafer depth direction by moving the objective lens in the optical axis direction. It has an objective lens moving means.

本発明の第3態様に係るレーザー加工装置は、第1態様又は第2態様において、集光点変更手段は、撮像手段と対物レンズとの間の光路上に配設されたチューナブルレンズと、チューナブルレンズの曲率を変更することで対物レンズの集光点をウェーハ深さ方向に変更するチューナブルレンズ曲率変更手段と、を有する。   In the laser processing apparatus according to the third aspect of the present invention, in the first aspect or the second aspect, the focusing point changing means is a tunable lens disposed on an optical path between the imaging means and the objective lens; Tunable lens curvature changing means for changing the condensing point of the objective lens in the wafer depth direction by changing the curvature of the tunable lens.

本発明の第4態様に係るレーザー加工装置は、第1態様〜第3態様のいずれかにおいて、レーザー光をウェーハの内部に集光する集光レンズと、ウェーハをレーザー光に対して相対的に移動させる移動手段と、を備え、対物レンズの集光点は、集光レンズの集光点に対してウェーハの移動方向下流側に配置される。   A laser processing apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the laser processing apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein a condensing lens for condensing the laser beam inside the wafer and the wafer relative to the laser beam And a moving means for moving the focusing point of the objective lens is disposed downstream of the focusing point of the focusing lens in the moving direction of the wafer.

本発明の第5態様に係るレーザー加工装置は、第1態様〜第4態様のいずれかにおいて、レーザー光を変調する空間光変調器と、ウェーハの内部においてレーザー光照射面からの深さが互いに異なり、かつウェーハの移動方向に互いに離れた複数の位置にレーザー光が同時に集光されるように空間光変調器を制御する制御部と、空間光変調器とは別に構成され、ウェーハの内部においてレーザー光の集光点を合わせる複数の位置でレーザー光の収差が所定の収差以下となるように補正する収差補正手段と、を備える。   In the laser processing apparatus according to the fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the spatial light modulator for modulating the laser light and the depth from the laser light irradiation surface inside the wafer are mutually different A control unit that controls the spatial light modulator so that the laser light is simultaneously condensed to a plurality of different positions that are different from each other in the moving direction of the wafer, and the spatial light modulator are configured separately inside the wafer And Aberration correction means for correcting the aberration of the laser beam to be equal to or less than a predetermined aberration at a plurality of positions where the focusing points of the laser beam are aligned.

本発明の第6態様に係るレーザー加工装置は、第5態様において、制御部は、ウェーハ深さ方向における第1の位置にレーザー光が集光されるとともに、第1の位置とはウェーハ深さ方向に異なる第2の位置にレーザー光が集光されるように空間光変調器を制御する。   In the laser processing apparatus according to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, the control unit condenses the laser light at a first position in the wafer depth direction, and the first position corresponds to the wafer depth. The spatial light modulator is controlled such that the laser light is focused to a second position different in direction.

本発明の第7態様に係るレーザー加工方法は、ウェーハの内部に集光点を合わせてレーザー光を照射することにより、ウェーハの切断予定ラインに沿ってウェーハの内部に改質領域を形成するレーザー加工方法であって、ウェーハを透過する波長域の照明光をウェーハに対物レンズで集光するとともに集光点からの反射光を対物レンズで受光する受光工程と、対物レンズの集光点をウェーハ深さ方向に変更する集光点変更工程と、対物レンズで受光された反射光を撮像手段で撮像し、集光点変更工程で変更された集光点毎に複数の撮像画像を取得する撮像工程と、を含む。   A laser processing method according to a seventh aspect of the present invention is a laser that forms a modified region in the interior of a wafer along a line to be cut of the wafer by irradiating the laser light while aligning the condensing point inside the wafer. In the processing method, illumination light in a wavelength range that transmits the wafer is condensed on the wafer by the objective lens, and the reflected light from the condensing point is received by the objective lens, and the condensing point of the objective lens is Focusing point changing step to change in the depth direction, Reflected light received by the objective lens is imaged by the imaging means, and imaging is performed to obtain a plurality of captured images for each focusing point changed in the focusing point changing step And a process.

本発明の第8態様に係るレーザー加工方法は、第7態様において、集光点変更工程は、対物レンズを光軸方向に移動させることで対物レンズの集光点をウェーハ深さ方向に変更する工程を含む。   In the laser processing method according to the eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect, the focusing point changing step changes the focusing point of the objective lens in the wafer depth direction by moving the objective lens in the optical axis direction. Including the steps.

本発明の第9態様に係るレーザー加工方法は、第7態様又は第8態様において、集光点変更工程は、撮像手段と対物レンズとの間の光路上に配設されたチューナブルレンズの曲率を変更することで対物レンズの集光点をウェーハ深さ方向に変更する工程を含む。   In the laser processing method according to a ninth aspect of the present invention, in the seventh aspect or the eighth aspect, the focusing point changing step includes curvature of a tunable lens disposed on an optical path between the imaging means and the objective lens. Changing the focusing point of the objective lens in the wafer depth direction by changing.

本発明の第10態様に係るレーザー加工方法は、第7態様〜第9態様のいずれかにおいて、レーザー光によってウェーハの内部に改質領域を形成しながら、集光点変更工程により対物レンズの集光点をウェーハ深さ方向に変更しつつ、撮像工程により集光点変更工程で変更された集光点毎に複数の撮像画像を取得する。   In the laser processing method according to the tenth aspect of the present invention, in any one of the seventh to ninth aspects, while forming the modified region in the inside of the wafer by the laser light, the focusing of the objective lens is performed by the focusing point changing step. While changing the light spot in the wafer depth direction, a plurality of captured images are acquired for each of the focusing points changed in the focusing point changing step by the imaging step.

本発明の第11態様に係るレーザー加工方法は、第7態様〜第10態様のいずれかにおいて、レーザー光を空間光変調器で変調する変調工程と、空間光変調器で変調されたレーザー光をウェーハの内部に集光する集光工程と、ウェーハをレーザー光に対して相対的に移動させる移動工程と、ウェーハの内部においてレーザー光照射面からの深さが互いに異なり、かつウェーハの移動方向に互いに離れた複数の位置にレーザー光が同時に集光されるように空間光変調器を制御する制御工程と、空間光変調器とは別に構成され、ウェーハの内部においてレーザー光の集光点を合わせる複数の位置でレーザー光の収差が所定の収差以下となるように補正する収差補正工程と、を含む。   In the laser processing method according to an eleventh aspect of the present invention, in any one of the seventh to tenth aspects, a modulation step of modulating the laser light by the spatial light modulator, and the laser light modulated by the spatial light modulator A condensing step of condensing light inside the wafer, a moving step of moving the wafer relative to the laser light, and a depth from the laser light irradiation surface inside the wafer are different from each other and in the moving direction of the wafer A control step of controlling the spatial light modulator so that the laser light is simultaneously collected at a plurality of mutually separated positions, and a separate process from the spatial light modulator, adjust the focusing points of the laser light inside the wafer An aberration correction step of correcting the aberration of the laser beam to be equal to or less than a predetermined aberration at a plurality of positions.

本発明の第12態様に係るレーザー加工方法は、第11態様において、制御工程は、ウェーハ深さ方向における第1の位置にレーザー光が集光されるとともに、第1の位置とはウェーハ深さ方向に異なる第2の位置にレーザー光が集光されるように空間光変調器を制御する。   In a laser processing method according to a twelfth aspect of the present invention, in the eleventh aspect, the controlling step includes focusing the laser light at a first position in the wafer depth direction and the first position being the wafer depth. The spatial light modulator is controlled such that the laser light is focused to a second position different in direction.

本発明によれば、ウェーハの内部に形成される改質領域の形成位置や加工ダメージを非破壊で確認、測定できる。   According to the present invention, it is possible to nondestructively check and measure the formation position of the modified region formed inside the wafer and the processing damage.

本発明の第1の実施形態に係るレーザー加工装置の概略を示した構成図The block diagram which showed the outline of the laser processing apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention ウェーハの内部に改質領域が形成される様子を示した概念図Conceptual diagram showing how the reformed area is formed inside the wafer ウェーハ内部に形成された改質領域から亀裂がウェーハ深さ方向に伸展する様子を概念図A conceptual view of how a crack extends in the wafer depth direction from the modified region formed inside the wafer 赤外線カメラで取得される複数の撮像画像を示した概略図A schematic diagram showing a plurality of captured images acquired by an infrared camera 上側改質層及び下側改質層を含む撮像画像の一例を示した図The figure which showed an example of the captured image containing an upper modified layer and a lower modified layer 収差補正量と総亀裂長さの関係を示したグラフGraph showing relationship between aberration correction amount and total crack length 収差補正量と亀裂下端長さの関係を示したグラフGraph showing relationship between aberration correction amount and crack bottom length ウェーハの内部に改質領域が形成される様子を示した概念図であり、レーザー光が集光される2つの位置(集光位置)の他の形態を説明するための図FIG. 16 is a conceptual view showing how a reformed area is formed inside a wafer, for illustrating another form of two positions (focusing positions) where laser light is focused. 本発明の第2の実施形態に係るレーザー加工装置の概略を示した構成図The block diagram which showed the outline of the laser processing apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention 本発明の第3の実施形態に係るレーザー加工装置の概略を示した構成図The block diagram which showed the outline of the laser processing apparatus concerning the 3rd Embodiment of this invention

以下、添付図面に従って本発明の実施形態について詳説する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係るレーザー加工装置の概略を示した構成図である。図1に示すように、本実施形態のレーザー加工装置1は、主として、ウェーハ移動部11、レーザーヘッド20、制御部60等から構成されている。
First Embodiment
FIG. 1 is a schematic view showing a laser processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the laser processing apparatus 1 of the present embodiment mainly includes a wafer moving unit 11, a laser head 20, a control unit 60, and the like.

ウェーハ移動部11は、ウェーハWを吸着保持する吸着ステージ13と、レーザー加工装置1の本体ベース16に設けられ、吸着ステージ13をXYZθ方向に精密に移動させるXYZθテーブル12等からなる。このウェーハ移動部11によって、ウェーハWが図のXYZθ方向に精密に移動される。なお、ウェーハ移動部11は、移動手段の一例である。   The wafer moving unit 11 is provided with a suction stage 13 for holding the wafer W by suction, and an XYZθ table 12 provided on the main body base 16 of the laser processing apparatus 1 for precisely moving the suction stage 13 in the XYZθ directions. The wafer moving unit 11 precisely moves the wafer W in the XYZθ direction in the drawing. The wafer moving unit 11 is an example of a moving unit.

ウェーハWは、デバイスが形成された表面に粘着材を有するバックグラインドテープ(以下、BGテープ)が貼付され、裏面が上向きとなるように吸着ステージ13に載置される。ウェーハWの厚さは、特に制限はないが、典型的には700μm以上、より典型的には700〜800μmである。   A back grind tape (hereinafter, BG tape) having an adhesive material is attached to the surface on which the device is formed, and the wafer W is mounted on the suction stage 13 with the back surface facing upward. The thickness of the wafer W is not particularly limited, but is typically 700 μm or more, and more typically 700 to 800 μm.

なお、ウェーハWは、一方の面に粘着材を有するダイシングシートが貼付され、このダイシングシートを介してフレームと一体化された状態で吸着ステージ13に載置されるようにしてもよい。   The wafer W may be mounted on the suction stage 13 in a state in which a dicing sheet having an adhesive material is attached to one surface and integrated with the frame through the dicing sheet.

レーザーヘッド20は、ウェーハWに加工用のレーザー光Lを照射するための加工光学系と、ウェーハWの内部に形成された改質領域の形成位置や加工ダメージを確認ないし測定するための観察光学系とを備えている。   The laser head 20 is a processing optical system for irradiating the wafer W with the laser light L for processing, and an observation optical for confirming or measuring the formation position of the modified region formed inside the wafer W and processing damage. It is equipped with a system.

レーザーヘッド20の加工光学系は、レーザー光源22、空間光変調器28、集光レンズ38等を備えている。   The processing optical system of the laser head 20 includes a laser light source 22, a spatial light modulator 28, a condenser lens 38, and the like.

レーザー光源22は、制御部60の制御に従って、ウェーハWの内部に改質領域を形成するための加工用のレーザー光Lを出力する。レーザー光Lの条件としては、例えば、光源が半導体レーザー励起Nd:YAGレーザー、波長が波長:1.1μm、レーザー光スポット断面積が3.14×10−8cm、発振形態がQスイッチパルス、繰り返し周波数が80〜120kHz、パルス幅が180〜380ns、出力が8Wである。 The laser light source 22 outputs laser light L for processing for forming a modified region inside the wafer W according to the control of the control unit 60. As the conditions for the laser light L, for example, the light source is a semiconductor laser pumped Nd: YAG laser, the wavelength is 1.1 μm, the laser light spot cross-sectional area is 3.14 × 10 -8 cm 2 , and the oscillation mode is Q switch pulse The repetition frequency is 80 to 120 kHz, the pulse width is 180 to 380 ns, and the output is 8 W.

空間光変調器28は、位相変調型のものであり、レーザー光源22から出力されたレーザー光Lを入力し、2次元配列された複数の画素それぞれにおいてレーザー光Lの位相を変調する所定のホログラムパターンを呈示して、その位相変調後のレーザー光Lを出力する。このホログラムパターンは、集光位置の異なる複数のフレネルレンズパターンを重ね合せたものである。これにより、詳細を後述するように、ウェーハWの内部においてレーザー光照射面(ウェーハWの裏面)からの深さが互いに異なり、かつ図1のX方向に平行なウェーハ移動方向(加工送り方向)Mに互いに離れた2つの位置にレーザー光Lが集光レンズ38により同時に集光される。   The spatial light modulator 28 is of a phase modulation type, and receives a laser beam L output from the laser light source 22. The spatial light modulator 28 modulates the phase of the laser beam L in each of a plurality of two-dimensionally arranged pixels. The pattern is presented, and the laser light L after the phase modulation is output. This hologram pattern is obtained by superimposing a plurality of Fresnel lens patterns having different focusing positions. Thereby, as described in detail later, the wafer moving directions (processing feed direction) different from each other in depth from the laser beam irradiation surface (the back surface of the wafer W) inside the wafer W and parallel to the X direction in FIG. The laser light L is simultaneously condensed by the condensing lens 38 at two positions separated from each other by M.

空間光変調器28としては、例えば、反射型液晶(LCOS:Liquid Crystal on Silicon)の空間光変調器(SLM:Spatial Light Modulator)が用いられる。空間光変調器28の動作、及び空間光変調器28で呈示されるホログラムパターンは、制御部60によって制御される。なお、空間光変調器28の具体的な構成や空間光変調器28で呈示されるホログラムパターンについては既に公知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。   As the spatial light modulator 28, for example, a spatial light modulator (SLM: Spatial Light Modulator) of a reflective liquid crystal (LCOS: Liquid Crystal on Silicon) is used. The operation of the spatial light modulator 28 and the hologram pattern presented by the spatial light modulator 28 are controlled by the control unit 60. The specific configuration of the spatial light modulator 28 and the hologram pattern presented by the spatial light modulator 28 are already known, and thus detailed description thereof is omitted here.

集光レンズ38は、レーザー光LをウェーハWの内部に集光させる対物レンズ(赤外対物レンズ)である。集光レンズ38の開口数(NA)は0.6〜0.8(例えば0.65)のものが用いられる。   The focusing lens 38 is an objective lens (infrared objective lens) for focusing the laser beam L on the inside of the wafer W. The numerical aperture (NA) of the condenser lens 38 is 0.6 to 0.8 (e.g., 0.65).

集光レンズ38は、ウェーハWの内部において生じるレーザー光Lの収差を補正するために補正環付き対物レンズで構成される。この集光レンズ38に設けられる補正環(不図示)は手動で回転自在に構成されており、補正環を所定方向に回転させると、集光レンズ38を構成しているレンズ群の間隔が変更され、ウェーハWのレーザー光照射面(裏面)から所定の深さの位置でレーザー光Lの収差が所定の収差以下となるように収差を補正することができる。なお、集光レンズ38の補正環は、収差補正手段の一例である。   The condenser lens 38 is configured of an objective lens with a correction ring in order to correct the aberration of the laser light L generated inside the wafer W. The correction ring (not shown) provided on the condenser lens 38 is manually rotatable, and when the correction ring is rotated in a predetermined direction, the distance between the lens groups constituting the condenser lens 38 is changed. Thus, the aberration can be corrected so that the aberration of the laser beam L becomes equal to or less than the predetermined aberration at the position of the predetermined depth from the laser beam irradiation surface (rear surface) of the wafer W. The correction ring of the focusing lens 38 is an example of an aberration correction unit.

なお、集光レンズ38の補正環は、図示しない補正環駆動部によって電動で回転されるように構成されていてもよい。この場合、制御部60は、補正環駆動部の動作を制御して、補正環を回転させることによってレーザー光Lの収差が所望の状態となるように補正を行う。   The correction ring of the condenser lens 38 may be configured to be electrically rotated by a correction ring driving unit (not shown). In this case, the control unit 60 controls the operation of the correction ring drive unit, and corrects the aberration of the laser light L to be in a desired state by rotating the correction ring.

レーザーヘッド20の加工光学系は、上記構成の他、ビームエキスパンダ24、λ/2波長板26、縮小光学系36等を備えている。   The processing optical system of the laser head 20 is provided with a beam expander 24, a λ / 2 wavelength plate 26, a reduction optical system 36, and the like in addition to the above configuration.

ビームエキスパンダ24は、レーザー光源22から出力されたレーザー光Lを空間光変調器28のために適切なビーム径に拡大する。λ/2波長板26は、空間光変調器28へのレーザー光入射偏光面を調整する。縮小光学系36は、第1のレンズ36a及び第2のレンズ36bからなるアフォーカル光学系(両側テレセントリックな光学系)であり、空間光変調器28で変調されたレーザー光Lを集光レンズ38に縮小投影する。   The beam expander 24 expands the laser light L output from the laser light source 22 into an appropriate beam diameter for the spatial light modulator 28. The λ / 2 wavelength plate 26 adjusts the laser light incident polarization plane to the spatial light modulator 28. The reduction optical system 36 is an afocal optical system (both-side telecentric optical system) including a first lens 36 a and a second lens 36 b, and the condensing lens 38 is a laser light L modulated by the spatial light modulator 28. Project to a reduced size.

レーザーヘッド20の観察光学系は、照明光源42、ハーフミラー44、観察用対物レンズ46、アクチュエータ48、赤外線カメラ50等を備えている。   The observation optical system of the laser head 20 includes an illumination light source 42, a half mirror 44, an observation objective lens 46, an actuator 48, an infrared camera 50, and the like.

照明光源42は、例えばLD(Laser Diode)光源やSLD(Super Luminescent Diode)光源等からなり、ウェーハWを透過する波長域(赤外域)の照明光(赤外光)を出力する。   The illumination light source 42 includes, for example, an LD (Laser Diode) light source, an SLD (Super Luminescent Diode) light source, and the like, and outputs illumination light (infrared light) of a wavelength range (infrared range) transmitting the wafer W.

照明光源42から出力された照明光は、その光路上に配置されるハーフミラー44を透過し、観察用対物レンズ46を経由してウェーハWに照射される。観察用対物レンズ46の開口数(NA)は0.5〜0.9(好ましくは0.6〜0.8)のものが用いられる。また、観察用対物レンズ46による集光点のZ方向位置(ウェーハ深さ方向位置)は、アクチュエータ48によって観察用対物レンズ46をZ方向(観察用対物レンズ46の光軸方向)に移動させることにより調節される。アクチュエータ48は、対物レンズ移動手段の一例である。   The illumination light output from the illumination light source 42 passes through the half mirror 44 disposed on the optical path, and is irradiated onto the wafer W via the observation objective lens 46. The numerical aperture (NA) of the observation objective lens 46 is 0.5 to 0.9 (preferably 0.6 to 0.8). Further, the position in the Z direction (the position in the wafer depth direction) of the condensing point by the observation objective lens 46 is to move the observation objective lens 46 in the Z direction (the optical axis direction of the observation objective lens 46) by the actuator 48. Adjusted by The actuator 48 is an example of an objective lens moving means.

ウェーハWで反射した反射光(すなわち、観察用対物レンズ46による集光点からの反射光)は、観察用対物レンズ46で受光される。さらに、観察用対物レンズ46で受光された反射光は、ハーフミラー44で反射され、赤外線カメラ50に入射する。   The reflected light reflected by the wafer W (that is, the reflected light from the focal point by the observation objective lens 46) is received by the observation objective lens 46. Further, the reflected light received by the observation objective lens 46 is reflected by the half mirror 44 and enters the infrared camera 50.

赤外線カメラ50は、撮像手段の一例であり、ウェーハWのレーザー光入射面(裏面)側からウェーハWを撮像するものである。赤外線カメラ50は、赤外光の波長域に対して感度を有する撮像素子(不図示)を備えている。したがって、アクチュエータ48によって観察用対物レンズ46をZ方向(観察用対物レンズ46の光軸方向)に移動させてウェーハWの内部に観察用対物レンズ46による集光点を合わせた状態で、赤外線カメラ50によりウェーハWを撮像すると、ウェーハWの内部の状態を確認することができる。また、ウェーハWの表面(レーザー光入射面とは反対側の面)に観察用対物レンズ46による集光点を合わせることにより、ウェーハWの内部の状態を確認することができる。赤外線カメラ50で撮像された撮像画像は、レーザー加工装置1の記憶部(不図示)に記憶される。   The infrared camera 50 is an example of an imaging unit, and images the wafer W from the laser light incident surface (rear surface) side of the wafer W. The infrared camera 50 includes an imaging device (not shown) having sensitivity to the wavelength range of infrared light. Therefore, the infrared camera is moved in a state in which the objective lens 46 for observation is moved in the Z direction (direction of the optical axis of the objective lens 46 for observation) by the actuator 48 and the condensing point by the objective lens 46 for observation is aligned inside the wafer W. When the wafer W is imaged by 50, the internal state of the wafer W can be confirmed. Further, the internal state of the wafer W can be confirmed by aligning the focal point of the observation objective lens 46 with the surface of the wafer W (the surface opposite to the laser light incident surface). The captured image captured by the infrared camera 50 is stored in a storage unit (not shown) of the laser processing apparatus 1.

赤外線カメラ50としては、例えばInGaAs(インジウムガリウムヒ素)カメラに代表される近赤外領域(1μm以上の波長領域)で高い感度を有するカメラ(近赤外線カメラ)が好ましく用いられる。   As the infrared camera 50, for example, a camera (near infrared camera) having high sensitivity in the near infrared region (wavelength region of 1 μm or more) represented by an InGaAs (indium gallium arsenide) camera is preferably used.

本実施形態では、図1に示したように、観察光学系によるウェーハWの観察位置、すなわち、赤外線カメラ50によるウェーハWの撮像位置(観察用対物レンズ46の集光点)は、加工光学系によるウェーハWの加工位置(集光レンズ38によるレーザー光Lの集光点)に対してウェーハ移動方向Mの下流側(図1の右側)に一直線上に配置される。この構成により、赤外線カメラ50は、加工光学系によるウェーハWの加工位置と同一の切断予定ライン上でウェーハWを撮像することができ、ウェーハWの内部に形成された改質領域の形成位置や加工ダメージ等をリアルタイムで確認、測定することが可能となっている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the observation position of the wafer W by the observation optical system, that is, the imaging position of the wafer W by the infrared camera 50 (the condensing point of the observation objective lens 46) The wafer W is disposed on a straight line on the downstream side (right side in FIG. 1) of the wafer moving direction M with respect to the processing position of the wafer W (the condensing point of the laser light L by the condenser lens 38). With this configuration, the infrared camera 50 can image the wafer W on the same planned cutting line as the processing position of the wafer W by the processing optical system, and the formation position of the modified region formed inside the wafer W It is possible to confirm and measure processing damage etc. in real time.

また、図示を省略したが、レーザーヘッド20には、ウェーハWとのアライメントを行うためのアライメント光学系、ウェーハWと集光レンズ38との間の距離(ワーキングディスタンス)を一定に保つためのオートフォーカスユニット等が備えられている。   Although not shown, the laser head 20 includes an alignment optical system for performing alignment with the wafer W, and an auto for maintaining a constant distance (working distance) between the wafer W and the condenser lens 38. A focus unit etc. are provided.

制御部60は、CPU、メモリ、入出力回路部等からなり、レーザー加工装置1の各部の動作を制御する。具体的には、ウェーハWの厚み、ウェーハWの送り速度を制御し、最適な条件で各部(ウェーハ移動部11やレーザーヘッド20等)の動作を制御し、改質領域の形成を行う。   The control unit 60 includes a CPU, a memory, an input / output circuit unit, and the like, and controls the operation of each unit of the laser processing apparatus 1. Specifically, the thickness of the wafer W and the feed rate of the wafer W are controlled, and the operation of each part (the wafer moving part 11 and the laser head 20 etc.) is controlled under optimum conditions to form a modified region.

また、制御部60は、空間光変調器28の動作を制御し、所定のホログラムパターンを空間光変調器28に呈示させる。具体的には、ウェーハWの内部において互いに異なる2つの位置(すなわち、レーザー光照射面からの深さが互いに異なり、かつ図1のX方向に平行なウェーハ移動方向Mに互いに離れた2つの位置)にレーザー光Lが集光レンズ38により同時に集光されるように、レーザー光Lを変調するためのホログラムパターンを空間光変調器28に呈示させる。なお、ホログラムパターンは、改質領域の形成位置、照射するレーザー光Lの波長、及び集光レンズ38やウェーハWの屈折率等に基づいて予め導出され、制御部60に記憶されている。   Further, the control unit 60 controls the operation of the spatial light modulator 28 and causes the spatial light modulator 28 to present a predetermined hologram pattern. Specifically, two different positions within the wafer W (that is, two positions different from each other in the wafer moving direction M parallel to the X direction in FIG. 1 and different in depth from the laser light irradiation surface) The spatial light modulator 28 presents a hologram pattern for modulating the laser light L so that the laser light L is simultaneously condensed by the condensing lens 38. The hologram pattern is derived in advance based on the formation position of the modified region, the wavelength of the laser beam L to be irradiated, the refractive index of the condensing lens 38 or the wafer W, and the like, and is stored in the control unit 60.

また、制御部60は、ウェーハWの内部に形成された改質領域の形成位置や加工ダメージを確認ないし測定する際、観察用対物レンズ46による集光点がZ方向に微小ステップ(例えば2μmの間隔)で移動するように、アクチュエータ48の駆動を制御する。   In addition, when confirming or measuring the formation position of the modified region formed inside the wafer W and the processing damage, the control unit 60 microsteps the focusing point by the observation objective lens 46 in the Z direction (for example, 2 μm The drive of the actuator 48 is controlled to move in the interval).

レーザー加工装置1はこの他に、図示しないウェーハ搬送手段、操作板、テレビモニタ、及び表示灯等から構成されている。   The laser processing apparatus 1 further includes wafer transfer means, an operation plate, a television monitor, and an indicator light, which are not shown.

操作板には、レーザー加工装置1の各部の動作を操作するスイッチ類や表示装置が取り付けられている。テレビモニタは、赤外線カメラ50で撮像された撮像画像(ウェーハ画像)の表示、又はプログラム内容や各種メッセージ等を表示する。表示灯は、レーザー加工装置1の加工中、加工終了、非常停止等の稼働状況を表示する。   Switches and a display device for operating the operation of each part of the laser processing apparatus 1 are attached to the operation plate. The television monitor displays a captured image (wafer image) captured by the infrared camera 50 or displays program content, various messages, and the like. The indicator light indicates the operation status such as processing end, emergency stop, etc. during processing of the laser processing apparatus 1.

以上のように構成された本実施形態のレーザー加工装置1の作用について説明する。ここでは、ウェーハWとして、厚さが775μmのシリコン基板を加工する場合を一例に説明する。   The operation of the laser processing apparatus 1 of the present embodiment configured as described above will be described. Here, the case of processing a silicon substrate having a thickness of 775 μm as the wafer W will be described as an example.

まず、集光レンズ38に備えられた補正環を手動(または電動)で回転させることにより、ウェーハWの内部においてレーザー光Lを集光させる位置(改質領域の加工深さ)でレーザー光Lの収差が所定の収差以下となるように収差補正量を調整する。なお、本明細書において、「収差補正量」とは、ウェーハWのレーザー光照射面からの深さに換算した値である。すなわち、例えば収差補正量が500μmである場合には、ウェーハWのレーザー光照射面からの深さが500μmの付近位置でレーザー光の収差が最小となることを意味する。本例では、詳細を後述するように、ウェーハWの厚さが775μmである場合には、補正環による収差補正量は500μmに設定されることが好ましい。   First, by rotating the correction ring provided on the condenser lens 38 manually (or electrically), the laser light L is focused at the position (the processing depth of the modified region) where the laser light L is condensed inside the wafer W The aberration correction amount is adjusted so that the aberration of the lens is smaller than or equal to a predetermined aberration. In the present specification, the “aberration correction amount” is a value converted to the depth from the laser light irradiation surface of the wafer W. That is, for example, when the aberration correction amount is 500 μm, it means that the aberration of the laser light becomes minimum at a position near the depth of 500 μm from the laser light irradiation surface of the wafer W. In this example, as described in detail later, when the thickness of the wafer W is 775 μm, the aberration correction amount by the correction ring is preferably set to 500 μm.

次に、加工対象となるウェーハWを吸着ステージ13に載置した後、図示しないアライメント光学系を用いてウェーハWのアライメントが行われる。   Next, after the wafer W to be processed is mounted on the suction stage 13, the alignment of the wafer W is performed using an alignment optical system (not shown).

次に、XYZθテーブル12をウェーハ移動方向Mに加工送りしながら(すなわち、ウェーハWをレーザー光Lに対してウェーハ移動方向Mに相対的に移動しながら)、レーザーヘッド20からウェーハWに対してレーザー光Lを照射する。   Next, while processing and feeding the XYZθ table 12 in the wafer moving direction M (that is, moving the wafer W relative to the laser light L in the wafer moving direction M), the laser head 20 to the wafer W The laser light L is emitted.

このとき、レーザー光源22から出力されたレーザー光Lは、ビームエキスパンダ24によってビーム径が拡大され、第1ミラー30によって反射され、λ/2波長板26によって偏光方向が変更されて空間光変調器28に入射される。   At this time, the beam diameter of the laser light L output from the laser light source 22 is expanded by the beam expander 24, reflected by the first mirror 30, and the polarization direction is changed by the λ / 2 wavelength plate 26 to perform spatial light modulation. Is incident on the

空間光変調器28に入射されたレーザー光Lは、空間光変調器28に呈示された所定のホログラムパターンに従って変調される。その際、制御部60は、ウェーハWの内部において互いに異なる2つの位置にレーザー光Lが集光レンズ38により同時に集光されるように、レーザー光Lを変調するためのホログラムパターンを空間光変調器28に呈示させる制御を行う。   The laser light L incident on the spatial light modulator 28 is modulated according to a predetermined hologram pattern presented on the spatial light modulator 28. At this time, the control unit 60 performs spatial light modulation on the hologram pattern for modulating the laser light L so that the laser light L is simultaneously condensed by the condensing lens 38 at two different positions in the inside of the wafer W. Control to be displayed on the display unit 28.

空間光変調器28から出射されたレーザー光Lは、第2ミラー31、第3ミラー32によって順次反射された後、第1のレンズ36aを通過し、さらに第4ミラー33、第5ミラー34によって反射され、第2のレンズ36bを通過し、集光レンズ38に入射される。これにより、空間光変調器28から出射されたレーザー光Lは、第1のレンズ36a、第2のレンズ36bからなる縮小光学系36によって集光レンズ38に縮小投影される。そして、集光レンズ38に入射されたレーザー光Lは、集光レンズ38によりウェーハWの内部において互いに異なる2つの位置に集光される。   The laser beam L emitted from the spatial light modulator 28 is sequentially reflected by the second mirror 31 and the third mirror 32, passes through the first lens 36a, and is further reflected by the fourth mirror 33 and the fifth mirror 34. The light is reflected, passes through the second lens 36 b, and is incident on the condensing lens 38. As a result, the laser beam L emitted from the spatial light modulator 28 is reduced and projected onto the condenser lens 38 by the reduction optical system 36 including the first lens 36 a and the second lens 36 b. Then, the laser light L incident on the condensing lens 38 is condensed at two different positions inside the wafer W by the condensing lens 38.

図2は、ウェーハWの内部に改質領域が形成される様子を示した概念図である。図2に示すように、空間光変調器28によって変調されたレーザー光Lは、集光レンズ38によってウェーハWの内部においてレーザー光照射面(ウェーハWの裏面)からの深さが互いに異なり、かつウェーハ移動方向Mに互いに離れた2つの位置に同時に集光される。これにより、それぞれの集光位置の近傍には多光子吸収による改質領域P1、P2が形成される。また、改質領域P1、P2が形成されると、それぞれの改質領域P1、P2からウェーハ深さ方向(ウェーハ厚さ方向)に延びる亀裂(クラック)K1、K2が形成される。   FIG. 2 is a conceptual view showing how a reformed region is formed inside the wafer W. As shown in FIG. As shown in FIG. 2, the laser light L modulated by the spatial light modulator 28 has different depths from the laser light irradiation surface (the back surface of the wafer W) inside the wafer W by the condensing lens 38, and The light is collected simultaneously at two positions separated from each other in the wafer movement direction M. As a result, modified regions P1 and P2 are formed by multiphoton absorption in the vicinity of the respective focusing positions. Further, when the modified regions P1 and P2 are formed, cracks (cracks) K1 and K2 extending from the respective modified regions P1 and P2 in the wafer depth direction (wafer thickness direction) are formed.

ここで、レーザー光Lが集光される2つの位置(集光位置)について詳細に説明すると、本実施形態では、ウェーハWの内部においてウェーハ深さ方向における第1の位置Q1(図2において右側の集光点)にレーザー光Lが集光されるとともに、第1の位置Q1とはウェーハ深さ方向に異なる第2位置Q2(図2において左側の集光点)にレーザー光が集光される。   Here, the two positions (focusing positions) where the laser light L is focused will be described in detail. In this embodiment, the first position Q1 in the wafer depth direction inside the wafer W (right side in FIG. 2) The laser light L is collected at the light collection point), and the laser light is collected at the second position Q2 (light collection point on the left side in FIG. 2) different from the first position Q1 in the wafer depth direction. Ru.

さらに本実施形態においては、第2の位置Q2は、第1の位置Q1よりもウェーハ移動方向Mの上流側(図2の左側)に配置され、かつウェーハWのレーザー光照射面から第1の位置Q1よりも深い位置に配置される。なお、第1の位置Q1と第2の位置Q2との距離(間隔)の一例を示すと、ウェーハ深さ方向の距離は50μmである。また、ウェーハ移動方向Mの距離は30μmである。   Furthermore, in the present embodiment, the second position Q2 is disposed on the upstream side (left side in FIG. 2) of the wafer moving direction M with respect to the first position Q1 and the first position from the laser light irradiation surface of the wafer W. It is arranged at a position deeper than the position Q1. The distance in the wafer depth direction is 50 μm as an example of the distance (interval) between the first position Q1 and the second position Q2. Further, the distance in the wafer moving direction M is 30 μm.

この状態でウェーハWがレーザー光Lに対して相対的に移動することにより、図3に示すように、レーザー光Lの2つの集光点(集光位置Q1、Q2)の移動軌跡に沿って、ウェーハWの内部には改質領域P1、P2が形成される。これにより、ウェーハWの切断予定ラインに沿って、ウェーハW内部に改質領域P1と改質領域P2とが所定の間隔で重ねられた状態で1ラインずつ形成される。   In this state, as the wafer W moves relative to the laser beam L, as shown in FIG. 3, along the movement locus of two focusing points (focusing positions Q1 and Q2) of the laser beam L. The reformed regions P1 and P2 are formed inside the wafer W. As a result, along the line to cut the wafer W, the modified region P1 and the modified region P2 are formed one by one in the wafer W in a state of being overlapped at a predetermined interval.

このように改質領域P1と改質領域P2とが所定の間隔で重ねられた状態で形成されると、ウェーハ深さ方向に重なる2つの改質領域P1、P2のうち、時間的に遅れて形成される改質領域P1の形成時の衝撃により、図3に示すように、改質領域P1の亀裂K1と改質領域P2の亀裂K2がつながり、さらに改質領域P2から延びる亀裂K2がウェーハWのレーザー光照射面とは反対側の面(ウェーハWの表面)側に向かって伸展する。   As described above, when the modified region P1 and the modified region P2 are formed in a state of being overlapped at a predetermined interval, time delay is caused among the two modified regions P1 and P2 overlapping in the wafer depth direction. By the impact at the time of formation of the formed modified region P1, as shown in FIG. 3, the crack K1 of the modified region P1 and the crack K2 of the modified region P2 are connected, and the crack K2 extending from the modified region P2 is a wafer It extends toward the surface (surface of the wafer W) opposite to the laser light irradiation surface of W.

すなわち、空間光変調器28によってレーザー光Lを変調することで、ウェーハWの内部において互いに異なる位置にレーザー光Lを同時に集光させることで、スループットを低下させることなく、ウェーハWの表面からのウェーハWの最終厚みT2の位置を示す目標面とウェーハWの表面との間の所望の位置まで亀裂を伸展させることができる。なお、図2及び図3において、T1は、ウェーハWの初期厚み(本例では775μm)を示す。   That is, by modulating the laser light L by the spatial light modulator 28, the laser light L is simultaneously condensed at mutually different positions in the wafer W, thereby reducing the throughput from the surface of the wafer W. The crack can be extended to a desired position between the target surface indicating the position of the final thickness T2 of the wafer W and the surface of the wafer W. 2 and 3, T1 indicates the initial thickness of the wafer W (775 μm in this example).

切断予定ラインに沿って改質領域P1、P2が1ラインずつ形成されると、XYZθテーブル12がY方向に1ピッチ割り出し送りされ、次のラインも同様に改質領域P1、P2が形成される。   When the reformed regions P1 and P2 are formed one by one along the lines to be cut, the XYZθ table 12 is indexed and fed by one pitch in the Y direction, and the reformed regions P1 and P2 are similarly formed in the next line. .

全てのX方向と平行な切断予定ラインに沿って改質領域P1、P2が形成されると、XYZθテーブル12が90°回転され、先程のラインと直交するラインも同様にして全て改質領域P1、P2が形成される。   When the reformed regions P1 and P2 are formed along all the lines to be cut parallel to the X direction, the XYZθ table 12 is rotated by 90 °, and the lines orthogonal to the previous line are similarly similarly modified. , P2 are formed.

これにより、全ての切断予定ラインに沿って改質領域P1、P2が形成される。なお、改質領域P1、P2は、平面上の位置(ウェーハWの裏面又は表面から見た位置)は同じであり共に切断予定ラインに沿って形成されるが、ウェーハWの厚さ方向(ウェーハ深さ方向)の位置のみが異なる。   Thereby, the modified regions P1 and P2 are formed along all the lines to be cut. The modified regions P1 and P2 have the same position on the plane (the position seen from the back surface or the front surface of the wafer W) and are both formed along the line to be cut, but the thickness direction of the wafer W Only the position in the depth direction) differs.

以上のようにして切断予定ラインに沿って改質領域P1、P2が形成された後、図示しない研削装置を用いて、ウェーハWの裏面を研削して、ウェーハWの厚さ(初期厚み)T1を所定の厚さ(最終厚み)T2(例えば、30〜50μm)に加工する裏面研削工程が行われる。   After the reformed regions P1 and P2 are formed along the lines to be cut as described above, the back surface of the wafer W is ground using a grinding device (not shown) to obtain the thickness (initial thickness) T1 of the wafer W. Is processed to a predetermined thickness (final thickness) T2 (for example, 30 to 50 .mu.m).

裏面研削工程の後、ウェーハWの裏面にエキスパンドテープ(ダイシングテープ)が貼付され、ウェーハWの表面に貼付されているBGテープが剥離された後、ウェーハWの裏面に貼付されたエキスパンドテープに張力を加えて引き伸ばすエキスパンド工程が行われる。   After the back surface grinding step, an expand tape (dicing tape) is attached to the back surface of the wafer W, and after the BG tape attached to the front surface of the wafer W is peeled off, tension is applied to the expanded tape attached to the back surface of the wafer W An expansion step is performed to add and stretch.

これにより、ウェーハWの表面側まで伸展した亀裂(クラック)を起点にしてウェーハWが切断される。すなわち、ウェーハWが切断予定ラインに沿って切断され、複数のチップに分割される。   As a result, the wafer W is cut starting from the crack extending to the surface side of the wafer W. That is, the wafer W is cut along a line to cut and divided into a plurality of chips.

ここで、本実施形態におけるレーザー加工装置1では、図1に示したように、レーザー光LによってウェーハWの内部に切断予定ラインに沿って改質領域を形成しながら、ウェーハWの内部に形成された改質領域の形成位置や加工ダメージを確認するためのウェーハ加工確認処理がリアルタイムで行われる。   Here, in the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, the laser beam L is formed inside the wafer W while forming the modified region along the line to be cut inside the wafer W. A wafer processing confirmation process for confirming the formation position of the modified region and the processing damage is performed in real time.

ウェーハ加工確認処理では、加工光学系によってウェーハWの内部に形成される改質領域と同一の切断予定ライン上でウェーハWのレーザー光入射面(裏面)側から赤外線カメラ50で撮像する。   In the wafer processing confirmation processing, the infrared camera 50 picks up an image from the laser light incident surface (rear surface) side of the wafer W on the same planned cutting line as the modified region formed inside the wafer W by the processing optical system.

このとき、制御部60は、アクチュエータ48の駆動を制御して観察用対物レンズ46を光軸方向(Z方向)に微小ステップ(例えば2μm程度)で移動させながら(すなわち、観察用対物レンズ46の集光点(焦点)の位置をウェーハ深さ方向に微小ステップで移動させながら)、赤外線カメラ50で撮像する。本実施形態では、ウェーハWのレーザー光入射面(裏面)からデバイス面(表面)にわたって観察用対物レンズ46の集光点の位置を変化させる。これにより、図4に示すように観察用対物レンズ46の集光点毎にウェーハ深さ方向の位置が互いに異なる複数の撮像画像(各集光点の位置におけるXY画像)62(62−1、62−2、・・・62−n)が赤外線カメラ50で順次取得される。赤外線カメラ50で順次取得された複数の撮像画像62は、レーザー加工装置1の記憶部(不図示)に記憶される。また、記憶部に記憶された各撮像画像は、ユーザの操作に従ってテレビモニタに表示することが可能となっている。   At this time, the control unit 60 controls the drive of the actuator 48 to move the observation objective lens 46 in the optical axis direction (Z direction) in minute steps (for example, about 2 μm) (ie, for the observation objective lens 46). While moving the position of the focusing point (focus point) in the wafer depth direction in minute steps, the image is captured by the infrared camera 50. In the present embodiment, the position of the condensing point of the observation objective lens 46 is changed from the laser light incident surface (back surface) of the wafer W to the device surface (front surface). As a result, as shown in FIG. 4, a plurality of captured images (XY images at the positions of the respective focusing points) 62 (62-1, 62-2 to 62-n) are sequentially acquired by the infrared camera 50. The plurality of captured images 62 sequentially acquired by the infrared camera 50 are stored in a storage unit (not shown) of the laser processing apparatus 1. In addition, each captured image stored in the storage unit can be displayed on the television monitor in accordance with the user's operation.

ウェーハ加工確認処理において赤外線カメラ50で得られた複数の撮像画像のうち、上側改質層(改質領域P1)及び下側改質層(改質領域P2)を含む撮像画像の一例を図5に示す。   Among the plurality of captured images obtained by the infrared camera 50 in the wafer processing confirmation process, an example of the captured image including the upper modified layer (modified region P1) and the lower modified layer (modified region P2) is shown in FIG. Shown in.

改質領域P1や改質領域P2がウェーハ深さ方向(Z方向)に適正に形成された場合には、赤外線カメラ50で撮像された複数の撮像画像のうち、図5に示すように、所望のウェーハ深さ方向位置における撮像画像に改質領域を確認することができる。   When the modified region P1 and the modified region P2 are properly formed in the wafer depth direction (Z direction), as shown in FIG. 5 among the plurality of captured images captured by the infrared camera 50, the desired ones The modified region can be confirmed in the captured image at the position in the wafer depth direction of

一方、改質領域P1や改質領域P2がウェーハ深さ方向に適正に形成されていない場合には、所望のウェーハ深さ方向位置における撮像画像に改質領域を確認することができない。   On the other hand, when the modified region P1 and the modified region P2 are not properly formed in the wafer depth direction, the modified region can not be confirmed in the captured image at the desired position in the wafer depth direction.

したがって、赤外線カメラ50で撮像された複数の撮像画像から、改質領域P1や改質領域P2が確認された撮像画像が所望のウェーハ深さ方向位置における撮像画像であるか否かを判定することにより、各改質領域P1、P2のウェーハ深さ方向位置や各改質領域P1、P2の間隔など改質領域の形成位置が適正であるか否かを確認することができる。   Therefore, it is determined from the plurality of captured images captured by the infrared camera 50 whether the captured image in which the modified region P1 or the modified region P2 is confirmed is a captured image at a desired wafer depth direction position. Thus, it is possible to confirm whether or not the formation positions of the modified regions, such as the positions in the wafer depth direction of the modified regions P1 and P2 and the intervals between the modified regions P1 and P2, are appropriate.

本実施形態において、この判定処理は、制御部60において自動的に行われる。制御部60は、その内部に設けられる画像処理部60aで各撮像画像を画像処理することにより、ウェーハWの内部における各改質領域P1、P2の3次元的な位置関係を検出する。これにより、各改質領域P1、P2のウェーハ深さ方向位置(Z方向位置)だけでなく、加工送り方向位置(X方向位置)やインデックス送り方向位置(Y方向位置)が適正な位置に形成されているか否かを容易に判定することができる。したがって、切断加工予定ラインに対するレーザー光Lの入射点の水平方向(X方向及びY方向)の位置ズレなども確認することができる。   In the present embodiment, this determination process is automatically performed by the control unit 60. The control unit 60 detects the three-dimensional positional relationship between the modified regions P1 and P2 in the inside of the wafer W by performing image processing on each captured image by the image processing unit 60a provided therein. Thereby, not only the wafer depth direction position (Z direction position) of each of the modified regions P1 and P2 but also the processing feed direction position (X direction position) and the index feed direction position (Y direction position) are formed at appropriate positions. It can be easily determined whether or not it has been done. Therefore, positional deviation in the horizontal direction (X direction and Y direction) of the incident point of the laser beam L with respect to the planned cutting line can also be confirmed.

また、観察用対物レンズ46の集光点の位置がウェーハWのデバイス面またはその付近に設定されたときに赤外線カメラ50で撮像された撮像画像からウェーハWのデバイス面側に生じる加工ダメージを確認することができる。   In addition, when the position of the condensing point of the observation objective lens 46 is set at or near the device surface of the wafer W, processing damage occurring on the device surface side of the wafer W is confirmed from the captured image captured by the infrared camera 50 can do.

以上のとおり、本実施形態によれば、レーザー光LによってウェーハWの内部に切断予定ラインに沿って改質領域を形成しながら、ウェーハWの内部に形成された改質領域の形成位置や加工ダメージを確認、測定するためのウェーハ加工確認処理がリアルタイムで行われる。このウェーハ加工確認処理では、上述したように、観察用対物レンズ46の集光点(焦点)の位置をウェーハ深さ方向に変化させながら、赤外線カメラ50で観察用対物レンズ46の集光点毎に複数の撮像画像を順次取得することが行われる。これにより、赤外線カメラ50で取得した複数の撮像画像から、ウェーハWの内部に形成された改質領域の形成位置や加工ダメージを、ウェーハWを破壊することなく非破壊で確認、測定することができる。   As described above, according to the present embodiment, the formation position and processing of the modified region formed in the inside of the wafer W while forming the modified region along the line to be cut in the inside of the wafer W by the laser light L Wafer processing confirmation processing is performed in real time to confirm and measure damage. In this wafer processing confirmation process, as described above, every focusing point of the observation objective lens 46 with the infrared camera 50 while changing the position of the focusing point (focus) of the observation objective lens 46 in the wafer depth direction. The plurality of captured images are sequentially acquired. Thereby, the formation position and processing damage of the modified region formed inside the wafer W can be nondestructively confirmed and measured without destroying the wafer W from a plurality of captured images acquired by the infrared camera 50. it can.

また、本実施形態では、ウェーハ加工確認処理で確認ないし測定した結果を改質領域の形成位置やレーザー加工条件にフィードバック制御する構成を好ましく採用することができる。この構成によれば、改質領域の形成位置やレーザー加工条件を自動的に修正しながら、ウェーハの分割に適した改質領域を形成することが可能となるとともに加工ダメージを防ぐことも可能となり、安定した品質のチップを得ることができる。   Further, in the present embodiment, a configuration in which the result of confirmation or measurement in the wafer processing confirmation processing is feedback-controlled to the formation position of the modified region and the laser processing conditions can be preferably adopted. According to this configuration, it is possible to form a modified region suitable for dividing the wafer while automatically correcting the formation position of the modified region and the laser processing conditions, and it is also possible to prevent processing damage. , You can get stable quality chips.

なお、本実施形態では、一例として、レーザー加工装置1に設けられた画像処理部60aで上記判定処理を自動的に行う態様を示したが、これに限らず、例えば、赤外線カメラ50で取得した複数の撮像画像をテレビモニタに表示して、ユーザがウェーハWの内部に形成された改質領域の形成位置や加工ダメージを確認、測定するようにしてもよい。   In the present embodiment, an aspect in which the above-mentioned determination processing is automatically performed by the image processing unit 60a provided in the laser processing apparatus 1 is shown as an example, but the present invention is not limited to this. A plurality of captured images may be displayed on a television monitor to allow the user to confirm and measure the formation position of the modified region formed inside the wafer W and the processing damage.

また、本実施形態では、空間光変調器28を用いて複数の位置にレーザー光Lを集光レンズ38で同時に集光させつつ、集光レンズ38の補正環を用いてレーザー光Lの集光点を合わせる位置の収差が所定の収差以下となるように補正するようにしたので、ウェーハWの厚さが厚い場合でも、ウェーハ深さ方向の深い位置にレーザー光Lを効率良く集光させることが可能となる。また、ウェーハ深さ方向に重なる改質領域P1、P2が形成されたときに生じる亀裂をウェーハWのレーザー光照射面とは反対側の面(ウェーハWの表面)側まで十分に伸展させることができる。したがって、効率よくウェーハWをチップに分割することが可能となり、安定した品質のチップを効率よく得ることができる。   Further, in the present embodiment, while the laser light L is simultaneously condensed by the condensing lens 38 at a plurality of positions using the spatial light modulator 28, the laser light L is condensed using the correction ring of the condensing lens 38. Since the aberration at the point matching point is corrected to be equal to or less than the predetermined aberration, the laser beam L is efficiently condensed at a deep position in the wafer depth direction even when the thickness of the wafer W is thick. Is possible. In addition, the crack generated when the modified regions P1 and P2 overlapping in the wafer depth direction are formed can be sufficiently extended to the surface (surface of the wafer W) opposite to the laser beam irradiated surface of the wafer W. it can. Therefore, the wafer W can be efficiently divided into chips, and chips of stable quality can be efficiently obtained.

ここで、上記効果を検証するために本発明者等が行った実験について説明する。   Here, an experiment conducted by the present inventors to verify the above-mentioned effect will be described.

この実験では、実施例として、上述した実施形態のレーザー加工装置1を用いた。また、比較例として、上述した特許文献2と同様の構成を有する装置、すなわち、空間光変調器を用いて、ウェーハの内部において互いに異なる2つの位置にレーザー光を集光させつつ、それぞれの位置における収差補正を行う装置(第1の比較例)、及び空間光変調器を用いずに(すなわち、1つの集光位置にレーザー光を集光させ)、補正環を用いて収差補正を行う装置(第2の比較例)を用いた。   In this experiment, the laser processing apparatus 1 of the embodiment described above was used as an example. In addition, as a comparative example, an apparatus having the same configuration as that of Patent Document 2 described above, that is, a spatial light modulator is used to condense laser light at two mutually different positions inside the wafer while the respective positions are separated. (1st comparative example) which performs the aberration correction in (1), and the device which performs the aberration correction using the correction ring without using the spatial light modulator (that is, the laser beam is condensed at one light collecting position) (Second comparative example) was used.

実験条件としては、厚さが775μmのウェーハ(シリコン基板)に対し、それぞれの装置で収差補正量を変化させながら改質領域を形成したときのウェーハ深さ方向に生じる総亀裂長さ(亀裂の全体長さ)と亀裂下端長さ(改質領域の下端からウェーハ表面側に延びる亀裂の長さ)を測定した(図3参照)。   As experimental conditions, for a wafer (silicon substrate) having a thickness of 775 μm, the total crack length (the crack length) generated in the wafer depth direction when the modified region is formed while changing the aberration correction amount with each device The total length) and the crack lower end length (the length of the crack extending from the lower end of the modified region to the wafer surface side) were measured (see FIG. 3).

図6は、収差補正量と総亀裂長さの関係を示したグラフである。図7は、収差補正量と亀裂下端長さの関係を示したグラフである。図6及び図7において、横軸は収差補正量を示し、縦軸はそれぞれ各装置により生じた総亀裂長さ、亀裂下端長さをそれぞれ示している。   FIG. 6 is a graph showing the relationship between the amount of aberration correction and the total crack length. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the aberration correction amount and the crack lower end length. In FIG. 6 and FIG. 7, the horizontal axis shows the aberration correction amount, and the vertical axis shows the total crack length generated by each device and the crack lower end length, respectively.

図6及び図7から分かるように、実施例では、第1の比較例や第2の比較例に比べて、すべての収差補正量にわたって総亀裂長さが長くなり、しかも亀裂下端長さも長くなる結果が得られた。   As can be seen from FIGS. 6 and 7, in the example, the total crack length is longer over all aberration correction amounts and the crack lower end length is also longer than in the first comparative example and the second comparative example. The results were obtained.

特に収差補正量が500μmである場合、実施例では、総亀裂長さが約250μm、亀裂下端長さが約80μmとなり、第1の比較例や第2の比較例よりも非常に優れた結果が得られている。この結果より、本実施形態のレーザー加工装置1においては、厚さが775μmのウェーハWを加工する場合には、補正環による収差補正量を500μm(すなわち、ウェーハWのレーザー光照射面(ウェーハWの裏面)からの深さが500μmの位置で収差が最小となるように)に設定することが好ましい。そして、この深さ(500μm)の近傍でレーザー光Lが互いの深さが異なる2つの位置に集光レンズ38で同時に集光されるように空間光変調器28でレーザー光を変調することにより、ウェーハWの内部に形成される改質領域からウェーハ深さ方向に延びる亀裂を十分に伸展させることができる。これにより、効率よくウェーハをチップに分割することが可能となり、安定した品質のチップを効率よく得ることができる。   In particular, when the aberration correction amount is 500 μm, in the example, the total crack length is about 250 μm and the crack lower end length is about 80 μm, which is a very superior result than the first comparative example and the second comparative example It is obtained. From this result, in the laser processing apparatus 1 of the present embodiment, when processing a wafer W having a thickness of 775 μm, the aberration correction amount by the correction ring is 500 μm (that is, the laser light irradiation surface of the wafer W (wafer W It is preferable to set it so that the aberration is minimized at a position of 500 μm from the back surface of Then, by modulating the laser light by the spatial light modulator 28 so that the laser light L is simultaneously condensed by the condensing lens 38 at two positions different from each other in depth in the vicinity of this depth (500 μm) The crack extending in the wafer depth direction from the modified region formed inside the wafer W can be sufficiently extended. As a result, the wafer can be efficiently divided into chips, and chips of stable quality can be efficiently obtained.

なお、本実施形態では、収差補正手段が、集光レンズ38に備えられた補正環で構成される態様を示したが、これに限定されず、集光レンズ38と空間光変調器28との間のレーザー光Lの光路上(例えば、集光レンズ38と第2のレンズ36bとの間)に補正光学系を配置した構成としてもよい。この場合、図示しない駆動手段で補正光学系を構成する複数のレンズ群の間隔を変化させることにより、ウェーハWの内部において発生するレーザー光Lの収差を補正することができる。   In the present embodiment, the aberration correction means is configured by the correction ring provided in the condenser lens 38. However, the present invention is not limited to this. The aberration correction means is not limited to this. The correction optical system may be disposed on the optical path of the laser light L (for example, between the condenser lens 38 and the second lens 36 b). In this case, the aberration of the laser light L generated inside the wafer W can be corrected by changing the distance between the plurality of lens groups constituting the correction optical system by a driving unit (not shown).

また、補正環付き対物レンズを使用する代わりに、集光レンズ38として、ウェーハWの内部においてウェーハ深さ方向の所定の位置でレーザー光Lの収差が最小となるように予め補正機能を組み込んだ対物レンズ(赤外対物レンズ)を用いてよい。この場合、ウェーハWの厚みやレーザー光の集光位置(改質領域の加工深さ)に応じて収差補正量は固定的なものとなるが、例えば収差補正量が500μmとなる位置で収差が最小となる対物レンズを用いることにより、改質領域からウェーハ深さ方向に亀裂を十分に伸展させることができる。   Also, instead of using an objective lens with a correction ring, a correction function is incorporated in advance so that the aberration of the laser light L becomes minimum at a predetermined position in the wafer depth direction inside the wafer W as the condensing lens 38 An objective lens (infrared objective lens) may be used. In this case, although the amount of aberration correction becomes fixed according to the thickness of the wafer W and the condensing position of the laser beam (the processing depth of the modified region), for example, aberration occurs at a position where the amount of aberration correction becomes 500 μm. By using a minimum objective lens, the crack can be sufficiently extended in the wafer depth direction from the modified region.

また、本実施形態においては、ウェーハWの内部においてウェーハ深さ方向に互いに異なる2つの位置にレーザー光Lを同時に集光させて、それぞれの集光位置に改質領域P1、P2を同時に形成する2段加工を行った後、ウェーハWの裏面を研削する裏面研削工程を行い、ウェーハWを個々のチップに分割する方法を採用したが、これに限定されず、例えば、必要に応じてウェーハWの内部においてレーザー光Lを集光させる位置(改質領域の加工深さ)を変えながら複数回レーザー加工を行ってもよい。その際、改質領域の加工深さに応じて、空間光変調器28に呈示させるホログラムパターンに、ウェーハWの内部の収差を補正する補正パターン(この場合は、補正環による補正を打ち消す方向のパターン)を重畳させることにより、ウェーハWのレーザー光照射面から比較的深い部分に対しても、適切な収差補正が可能となる。   Further, in the present embodiment, the laser light L is simultaneously condensed at two different positions in the wafer depth direction inside the wafer W, and the modified regions P1 and P2 are simultaneously formed at the respective condensing positions. After performing the two-step processing, the back surface grinding step of grinding the back surface of the wafer W is performed, and the method of dividing the wafer W into individual chips is adopted, but it is not limited thereto. The laser processing may be performed a plurality of times while changing the position (processing depth of the modified region) of condensing the laser light L in the inside of. At that time, according to the processing depth of the modified region, a correction pattern for correcting the aberration inside the wafer W (in this case, in the direction to cancel the correction by the correction ring) on the hologram pattern to be presented to the spatial light modulator 28 By superimposing the pattern, appropriate aberration correction can be performed even on a portion relatively deep from the laser beam irradiation surface of the wafer W.

また、本実施形態においては、図2に示したように、レーザー光Lが集光される2つの位置(集光位置)Q1、Q2の配置関係として、第2の位置Q2は、第1の位置Q1よりもウェーハ移動方向Mの上流側(図2の左側)に配置され、かつウェーハWのレーザー光照射面から第1の位置Q1よりも深い位置に配置される構成を採用したが、これに限定されず、図8に示すように、図2に示した構成とは逆の構成でもよい。すなわち、第2の位置Q2は、第1の位置Q1よりもウェーハ移動方向Mの上流側(図8の左側)に配置され、かつウェーハWのレーザー光照射面から第1の位置Q1よりも浅い位置に配置される構成であってもよい。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the second position Q2 is a first position relation as an arrangement relationship between two positions (light collection positions) Q1 and Q2 at which the laser light L is collected. A configuration is employed that is disposed upstream of the position Q1 in the wafer moving direction M (left side in FIG. 2) and is disposed deeper than the first position Q1 from the laser beam irradiation surface of the wafer W The configuration is not limited to this, and as shown in FIG. 8, the configuration may be reverse to the configuration shown in FIG. 2. That is, the second position Q2 is disposed on the upstream side (left side in FIG. 8) of the wafer moving direction M than the first position Q1 and is shallower than the first position Q1 from the laser light irradiation surface of the wafer W. It may be arranged at a position.

また、本実施形態では、ウェーハWの内部において互いに異なる2つの位置にレーザー光Lが集光レンズ38で同時に集光されるように空間光変調器28でレーザー光Lの変調を行っているが、レーザー光Lを集光させる位置は2つに限らず、3つ以上であってもよい。   Further, in the present embodiment, the laser light L is modulated by the spatial light modulator 28 so that the laser light L is simultaneously condensed by the condenser lens 38 at two different positions in the inside of the wafer W. The position at which the laser light L is condensed is not limited to two, and may be three or more.

また、本実施形態では、空間光変調器28として、反射型の空間光変調器(LCOS−SLM)を用いたが、これに限定されず、MEMS−SLM又はDMD(デフォーマブルミラーデバイス)等であってもよい。また、空間光変調器28は、反射型に限定されず、透過型であってもよい。更に、空間光変調器28としては、液晶セルタイプ又はLCDタイプ等が挙げられる。   Further, in the present embodiment, a reflective spatial light modulator (LCOS-SLM) is used as the spatial light modulator 28. However, the present invention is not limited to this, and MEMS-SLM or DMD (deformable mirror device) or the like is used. It may be. Further, the spatial light modulator 28 is not limited to the reflective type, and may be a transmissive type. Furthermore, as the spatial light modulator 28, a liquid crystal cell type or an LCD type may, for example, be mentioned.

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。以下、第1の実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的部分を中心に説明する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Hereinafter, the description of the parts common to the first embodiment will be omitted, and the characteristic parts of the present embodiment will be mainly described.

図9は、第2の実施形態に係るレーザー加工装置の概略を示した構成図である。図9中、図1と共通又は類似する構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。   FIG. 9 is a configuration diagram schematically showing a laser processing apparatus according to the second embodiment. In FIG. 9, the same or similar components as or to those of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

第2の実施形態では、レーザーヘッド20の観察光学系は、ハーフミラー44と赤外線カメラ50との間の反射光の光路上にチューナブルレンズ52が配設される。チューナブルレンズ52は、制御部60の制御に従って、その曲率を変更することで観察用対物レンズ46の集光点をウェーハ深さ方向(Z方向)に変更する。なお、制御部60は、チューナブルレンズ曲率変更手段の一例である。   In the second embodiment, in the observation optical system of the laser head 20, the tunable lens 52 is disposed on the optical path of the reflected light between the half mirror 44 and the infrared camera 50. The tunable lens 52 changes the curvature in accordance with the control of the control unit 60 to change the condensing point of the observation objective lens 46 in the wafer depth direction (Z direction). The control unit 60 is an example of a tunable lens curvature changing unit.

第2の実施形態によれば、チューナブルレンズ52により観察用対物レンズ46の集光点をウェーハ深さ方向に大きく高速に移動させ、かつアクチュエータ48により観察用対物レンズ46の集光点をウェーハ深さ方向に微小距離だけ高精度に移動させることが可能となる。したがって、第1の実施形態のようにアクチュエータ48のみで観察用対物レンズ46の集光点を変更する場合に比べて、観察用対物レンズ46の集光点を高速かつ高精度に移動させることができるため、赤外線カメラ50によるウェーハWの撮像時間の短縮化を図ることができ、ウェーハ加工確認処理に対するスループットを向上させることができる。   According to the second embodiment, the focusing point of the observation objective lens 46 is moved largely in the wafer depth direction by the tunable lens 52 at high speed, and the focusing point of the observation objective lens 46 is detected by the actuator 48 It is possible to move with high precision in the depth direction by a minute distance. Therefore, as compared with the case where the focusing point of the observation objective lens 46 is changed only by the actuator 48 as in the first embodiment, the focusing point of the observation objective lens 46 can be moved at high speed and with high accuracy. Therefore, the imaging time of the wafer W by the infrared camera 50 can be shortened, and the throughput for the wafer processing confirmation process can be improved.

なお、第2の実施形態では、一例として、観察用対物レンズ46の集光点を変化させる手段(集光点変更手段)として、チューナブルレンズ52とアクチュエータ48とを組み合わせて用いる態様を示したが、これに限らず、例えば、アクチュエータ48を具備せず、チューナブルレンズ52のみで観察用対物レンズ46の集光点を変化させるようにしてもよい。   In the second embodiment, as an example, a mode is described in which the tunable lens 52 and the actuator 48 are used in combination as a means (focusing point changing means) for changing the focusing point of the observation objective lens 46. However, the present invention is not limited to this. For example, the focusing point of the observation objective lens 46 may be changed only by the tunable lens 52 without providing the actuator 48.

(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。以下、第1の実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的部分を中心に説明する。
Third Embodiment
Next, a third embodiment of the present invention will be described. Hereinafter, the description of the parts common to the first embodiment will be omitted, and the characteristic parts of the present embodiment will be mainly described.

図10は、第3の実施形態に係るレーザー加工装置の概略を示した構成図である。図10中、図1と共通又は類似する構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。   FIG. 10 is a configuration diagram schematically showing a laser processing apparatus according to the third embodiment. In FIG. 10, components common or similar to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

第3の実施形態は、レーザーヘッド20における観察光学系の一部が加工光学系の光軸と同軸に配置された構成となっている。具体的には、加工光学系の光路上において集光レンズ38と第2のレンズ36bとの間にハーフミラー44が配置されており、集光レンズ38は加工光学系と観察光学系とで共有されている。そのため、レーザー光源22から出力されたレーザー光Lは、空間光変調器28等を経由して、集光レンズ38によりウェーハWの内部に集光されるととともに、ウェーハWの内部で反射したレーザー光Lの反射光は集光レンズ38を経由して、ハーフミラー44で反射され、赤外線カメラ50に入射する。また、集光レンズ38による集光点のZ方向位置(ウェーハ深さ方向位置)は、アクチュエータ54によって集光レンズ38をZ方向(集光レンズ38の光軸方向)に移動させることにより調節される。   In the third embodiment, a part of the observation optical system in the laser head 20 is arranged coaxially with the optical axis of the processing optical system. Specifically, the half mirror 44 is disposed between the condensing lens 38 and the second lens 36 b on the optical path of the processing optical system, and the condensing lens 38 is shared by the processing optical system and the observation optical system. It is done. Therefore, the laser light L output from the laser light source 22 is condensed on the inside of the wafer W by the condensing lens 38 via the spatial light modulator 28 and the like, and the laser reflected on the inside of the wafer W The reflected light of the light L is reflected by the half mirror 44 via the condenser lens 38 and enters the infrared camera 50. Further, the Z-direction position (wafer depth direction position) of the condensing point by the condensing lens 38 is adjusted by moving the condensing lens 38 in the Z direction (the optical axis direction of the condensing lens 38) by the actuator 54. Ru.

第3の実施形態によれば、レーザーヘッド20における観察光学系の一部が加工光学系の光軸と同軸に配置された構成となっているので、赤外線カメラ50によるウェーハWの撮像位置が加工光学系によるウェーハWの加工位置と同一位置に設定される。したがって、レーザー光LによってウェーハWの内部に改質領域を形成する際、改質領域の形成と同時に赤外線カメラ50で改質領域の形成位置を瞬時かつ高精度に確認、測定することが可能となる。   According to the third embodiment, since a part of the observation optical system in the laser head 20 is arranged coaxially with the optical axis of the processing optical system, the imaging position of the wafer W by the infrared camera 50 is processed. It is set at the same position as the processing position of the wafer W by the optical system. Therefore, when forming the modified region inside the wafer W by the laser light L, it is possible to instantaneously and precisely confirm and measure the formation position of the modified region with the infrared camera 50 simultaneously with the formation of the modified region. Become.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above examples, and it goes without saying that various improvements and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. .

10…レーザー加工装置、11…ウェーハ移動部、12…XYZθテーブル、13…吸着ステージ、20…レーザーヘッド、22…レーザー光源、24…ビームエキスパンダ、26…λ/2波長板、28…空間光変調器、36…縮小光学系、38…集光レンズ、42…照明光源、44…ハーフミラー、46…観察用対物レンズ、48…アクチュエータ、50…赤外線カメラ、52…チューナブルレンズ、54…アクチュエータ,60…制御部、60a…画像処理部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Laser processing apparatus, 11 ... Wafer moving part, 12 ... XYZθ table, 13 ... Adsorption stage, 20 ... Laser head, 22 ... Laser light source, 24 ... Beam expander, 26 ... λ / 2 wavelength plate, 28 ... Space light Modulator 36: Demagnification optical system 38: Condenser lens 42: Illumination light source 44: Half mirror 46: Objective lens for observation 48: Actuator 50: Infrared camera 52: Tunable lens 54: Actuator , 60 ... control unit, 60 a ... image processing unit

Claims (12)

ウェーハの内部に集光点を合わせてレーザー光を照射することにより、前記ウェーハの切断予定ラインに沿って前記ウェーハの内部に改質領域を形成するレーザー加工装置であって、
前記ウェーハを透過する波長域の照明光を出力する照明光源と、
前記照明光を前記ウェーハに集光するとともに集光点からの反射光を受光する対物レンズと、
前記対物レンズの集光点をウェーハ深さ方向に変更する集光点変更手段と、
前記対物レンズで受光された前記反射光を撮像し、前記集光点変更手段によって変更された集光点毎に複数の撮像画像を取得する撮像手段と、
を備えるレーザー加工装置。
A laser processing apparatus for forming a modified region in the interior of a wafer along a line to cut the wafer by aligning a condensing point inside the wafer and irradiating a laser beam,
An illumination light source that outputs illumination light in a wavelength range that transmits the wafer;
An objective lens that condenses the illumination light onto the wafer and receives the reflected light from the condensing point;
Focusing point changing means for changing the focusing point of the objective lens in the wafer depth direction;
Imaging means for imaging the reflected light received by the objective lens and acquiring a plurality of captured images for each of the focusing points changed by the focusing point changing means;
Laser processing equipment.
前記集光点変更手段は、前記対物レンズを光軸方向に移動させることで前記対物レンズの集光点を前記ウェーハ深さ方向に変更する対物レンズ移動手段を有する、
請求項1に記載のレーザー加工装置。
The focusing point changing means has an objective lens moving means for changing the focusing point of the objective lens in the wafer depth direction by moving the objective lens in the optical axis direction.
The laser processing apparatus according to claim 1.
前記集光点変更手段は、前記撮像手段と前記対物レンズとの間の光路上に配設されたチューナブルレンズと、前記チューナブルレンズの曲率を変更することで前記対物レンズの集光点を前記ウェーハ深さ方向に変更するチューナブルレンズ曲率変更手段と、を有する、
請求項1又は2に記載のレーザー加工装置。
The focusing point changing means changes the curvature of the tunable lens disposed on the optical path between the imaging means and the objective lens, and the focusing point of the objective lens by changing the curvature of the tunable lens. And Tunable lens curvature changing means for changing in the wafer depth direction.
The laser processing apparatus of Claim 1 or 2.
前記レーザー光を前記ウェーハの内部に集光する集光レンズと、
前記ウェーハを前記レーザー光に対して相対的に移動させる移動手段と、
を備え、
前記対物レンズの集光点は、前記集光レンズの集光点に対して前記ウェーハの移動方向下流側に配置される、
請求項1〜3のいずれか1項に記載のレーザー加工装置。
A condensing lens that condenses the laser beam inside the wafer;
Moving means for moving the wafer relative to the laser light;
Equipped with
The focusing point of the objective lens is disposed downstream of the focusing point of the focusing lens in the moving direction of the wafer.
The laser processing apparatus of any one of Claims 1-3.
前記レーザー光を変調する空間光変調器と、
前記ウェーハの内部においてレーザー光照射面からの深さが互いに異なり、かつ前記ウェーハの移動方向に互いに離れた複数の位置に前記レーザー光が同時に集光されるように前記空間光変調器を制御する制御部と、
前記空間光変調器とは別に構成され、前記ウェーハの内部において前記レーザー光の集光点を合わせる前記複数の位置で前記レーザー光の収差が所定の収差以下となるように補正する収差補正手段と、
を備える請求項1〜4のいずれか1項に記載のレーザー加工装置。
A spatial light modulator that modulates the laser light;
The spatial light modulator is controlled such that the laser light is simultaneously collected at a plurality of positions which are different from each other in depth from the laser light irradiation surface inside the wafer and are mutually separated in the moving direction of the wafer. A control unit,
An aberration correction unit configured separately from the spatial light modulator to correct the aberration of the laser light to be equal to or less than a predetermined aberration at the plurality of positions where the focusing points of the laser light are aligned inside the wafer; ,
The laser processing apparatus of any one of Claims 1-4 provided with these.
前記制御部は、前記ウェーハ深さ方向における第1の位置に前記レーザー光が集光されるとともに、前記第1の位置とは前記ウェーハ深さ方向に異なる第2の位置に前記レーザー光が集光されるように前記空間光変調器を制御する、
請求項5に記載のレーザー加工装置。
The controller condenses the laser light at a first position in the wafer depth direction, and the laser light collects at a second position different from the first position in the wafer depth direction. Control the spatial light modulator to be illuminated,
The laser processing apparatus according to claim 5.
ウェーハの内部に集光点を合わせてレーザー光を照射することにより、前記ウェーハの切断予定ラインに沿って前記ウェーハの内部に改質領域を形成するレーザー加工方法であって、
前記ウェーハを透過する波長域の照明光を前記ウェーハに対物レンズで集光するとともに集光点からの反射光を前記対物レンズで受光する受光工程と、
前記対物レンズの集光点をウェーハ深さ方向に変更する集光点変更工程と、
前記対物レンズで受光された前記反射光を撮像手段で撮像し、前記集光点変更工程で変更された集光点毎に複数の撮像画像を取得する撮像工程と、
を含むレーザー加工方法。
A laser processing method for forming a modified region in the interior of the wafer along a planned cutting line of the wafer by aligning a condensing point inside the wafer and irradiating it with laser light,
A light receiving step of condensing illumination light in a wavelength range that transmits the wafer onto the wafer with an objective lens and receiving reflected light from a condensing point by the objective lens;
A focusing point changing step of changing the focusing point of the objective lens in the wafer depth direction;
An imaging step of imaging the reflected light received by the objective lens by an imaging unit and acquiring a plurality of captured images for each of the focusing points changed in the focusing point changing step;
Laser processing method including:
前記集光点変更工程は、前記対物レンズを光軸方向に移動させることで前記対物レンズの集光点を前記ウェーハ深さ方向に変更する工程を含む、
請求項7に記載のレーザー加工方法。
The focusing point changing step includes the step of changing the focusing point of the objective lens in the wafer depth direction by moving the objective lens in the optical axis direction.
The laser processing method according to claim 7.
前記集光点変更工程は、前記撮像手段と前記対物レンズとの間の光路上に配設されたチューナブルレンズの曲率を変更することで前記対物レンズの集光点を前記ウェーハ深さ方向に変更する工程を含む、
請求項7又は8に記載のレーザー加工方法。
In the focusing point changing step, the focusing point of the objective lens is made in the wafer depth direction by changing the curvature of a tunable lens disposed on the optical path between the imaging means and the objective lens. Including the step of changing
A laser processing method according to claim 7 or 8.
前記レーザー光によって前記ウェーハの内部に改質領域を形成しながら、前記集光点変更工程により前記対物レンズの集光点を前記ウェーハ深さ方向に変更しつつ、前記撮像工程により前記集光点変更工程で変更された集光点毎に複数の撮像画像を取得する、
請求項7〜9のいずれか1項に記載のレーザー加工方法。
While forming a modified region inside the wafer by the laser light, changing the light collection point of the objective lens in the wafer depth direction by the light collection point changing process, the light collection point by the imaging process Acquire a plurality of captured images for each of the focusing points changed in the changing step,
The laser processing method of any one of Claims 7-9.
前記レーザー光を空間光変調器で変調する変調工程と、
前記空間光変調器で変調された前記レーザー光を前記ウェーハの内部に集光する集光工程と、
前記ウェーハを前記レーザー光に対して相対的に移動させる移動工程と、
前記ウェーハの内部においてレーザー光照射面からの深さが互いに異なり、かつ前記ウェーハの移動方向に互いに離れた複数の位置に前記レーザー光が同時に集光されるように前記空間光変調器を制御する制御工程と、
前記空間光変調器とは別に構成され、前記ウェーハの内部において前記レーザー光の集光点を合わせる前記複数の位置で前記レーザー光の収差が所定の収差以下となるように補正する収差補正工程と、
を含む請求項7〜10のいずれか1項に記載のレーザー加工方法。
A modulation step of modulating the laser light with a spatial light modulator;
A focusing step of focusing the laser light modulated by the spatial light modulator inside the wafer;
Moving the wafer relative to the laser beam;
The spatial light modulator is controlled such that the laser light is simultaneously collected at a plurality of positions which are different from each other in depth from the laser light irradiation surface inside the wafer and are mutually separated in the moving direction of the wafer. Control process,
An aberration correction step, which is configured separately from the spatial light modulator, and corrects the aberration of the laser light to be equal to or less than a predetermined aberration at the plurality of positions where the focusing points of the laser light are aligned inside the wafer; ,
The laser processing method according to any one of claims 7 to 10, comprising
前記制御工程は、前記ウェーハ深さ方向における第1の位置に前記レーザー光が集光されるとともに、前記第1の位置とは前記ウェーハ深さ方向に異なる第2の位置に前記レーザー光が集光されるように前記空間光変調器を制御する、
請求項11に記載のレーザー加工方法。
In the control step, the laser beam is collected at a first position in the wafer depth direction, and the laser light is collected at a second position different from the first position in the wafer depth direction. Control the spatial light modulator to be illuminated,
The laser processing method according to claim 11.
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