JP6620976B2 - Laser processing apparatus and laser processing method - Google Patents
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Description
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 provides a laser that forms a modified region in a wafer along a planned cutting line of the wafer by irradiating a laser beam with a condensing point aligned inside 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 with a plurality of devices on the surface into individual chips, the wafer is cut by inserting grinding grooves into the wafer with a thin grindstone with a thickness of about 30 μm 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 apparatus, 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 the wafer, and the wafer is completely cut (full cut) or incompletely cut (half cut or semi-full). 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 with this dicing blade, since the wafer is a highly brittle material, it becomes brittle mode processing, chipping occurs on the front and back surfaces of the wafer, and this chipping is a factor that degrades the performance of the divided chips. It was.
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）。 In response to such a problem, instead of cutting with a conventional dicing blade, the wafer is irradiated with a laser beam with a converging point aligned inside, thereby modifying a modified region (modified layer) by multiphoton absorption inside the wafer. ) And dividing into individual chips have been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
しかしながら、上述したような技術では、ウェーハの内部で発生する収差を抑制するために空間光変調器が用いられているが、この空間光変調器が正常に動作しているか否かをリアルタイムで確認する手段がない。そのため、空間光変調器の動作状態を確認するためには、一旦レーザー加工を停止した後、ウェーハを切断予定ラインで分断して加工断面を観察しなければならかった。 However, in the technology as described above, a spatial light modulator is used to suppress the aberration generated inside the wafer, and it is confirmed in real time whether or not this spatial light modulator is operating normally. There is no way to do it. For this reason, in order to confirm the operating state of the spatial light modulator, it is necessary to stop the laser processing and then divide the wafer along the planned cutting line and observe the processing cross section.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、空間光変調器の動作状態を容易に確認することが可能な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 an object of the present invention is to provide a laser processing apparatus and a laser processing method capable of easily confirming the operation state of the spatial light modulator.
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、レーザー光を出力するレーザー光源と、レーザー光源から出力されたレーザー光の光路上に配設され、レーザー光を変調する空間光変調器と、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レンズと、集光レンズで集光されたレーザー光の集光点が所望の位置に形成されるように、空間光変調器の変調パターンを制御する制御手段と、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、空間光変調器と集光レンズとの間に配設され、集光レンズで集光されたレーザー光の集光点からの反射光の一部をレーザー光の光路から分岐させる光路分岐手段と、光路分岐手段により分岐された反射光の光路上に配設され、反射光を撮像する撮像手段と、撮像手段で撮像した撮像画像に基づき、空間光変調器の動作状態を判断する判断手段と、を備える。 In order to achieve the above object, the laser processing apparatus according to the first aspect of the present invention irradiates the interior of the wafer along the planned cutting line of the wafer by irradiating the laser beam with the focusing point inside the wafer. A laser processing apparatus for forming a modified region, a laser light source that outputs laser light, a spatial light modulator that is disposed on an optical path of the laser light output from the laser light source and modulates the laser light, The spatial light so that the condensing lens that condenses the laser light modulated by the spatial light modulator inside the wafer and the condensing point of the laser light condensed by the condensing lens are formed at a desired position. A control unit that controls the modulation pattern of the modulator, a moving unit that moves the wafer relative to the laser beam, and a spatial light modulator that is disposed between the condensing lens and the condensing lens. Is An optical path branching unit for branching a part of reflected light from the laser beam condensing point from the optical path of the laser beam, and an imaging unit arranged on the optical path of the reflected light branched by the optical path branching unit to capture the reflected light And a determination unit that determines an operating state of the spatial light modulator based on the captured image captured by the imaging unit.
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、撮像手段で撮像した撮像画像に基づき、集光レンズで集光されたレーザー光の集光点の基準位置に対する位置ずれ量を検出する検出手段を備え、制御手段は、検出手段で検出された位置ずれ量が小さくなるように、空間光変調器の変調パターンを制御する。 The laser processing apparatus according to the second aspect of the present invention is the laser processing apparatus according to the first aspect, wherein the positional deviation amount with respect to the reference position of the condensing point of the laser light condensed by the condenser lens is calculated based on the captured image captured by the imaging unit. Detection means for detecting is provided, and the control means controls the modulation pattern of the spatial light modulator so that the amount of positional deviation detected by the detection means becomes small.
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、制御手段は、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集光レンズで同時に集光されるように空間光変調器の変調パターンを制御する手段であり、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を備える。 The laser processing apparatus according to a third aspect of the present invention is the laser processing apparatus according to the first aspect or the second aspect, wherein the control means have different depths from the laser light irradiation surface inside the wafer and are separated from each other in the movement direction of the wafer. This is a means for controlling the modulation pattern of the spatial light modulator so that the laser light is simultaneously condensed by a condenser lens at a plurality of positions, and is configured separately from the spatial light modulator. 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 condensing points are aligned is provided.
本発明の第４態様に係るレーザー加工装置は、第３態様において、制御手段は、ウェーハの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の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の変調パターンを制御する。 A laser processing apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the laser processing apparatus according to the third aspect, wherein the control means condenses the laser beam at a first position in the depth direction of the wafer, and the first position is the position of the wafer. The modulation pattern of the spatial light modulator is controlled so that the laser beam is condensed at a second position different in the depth direction.
本発明の第５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、レーザー光源から出力された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集光レンズでウェーハの内部に集光する集光工程と、集光レンズで集光されたレーザー光の集光点が所望の位置に形成されるように、空間光変調器の変調パターンを制御する制御工程と、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、集光レンズで集光されたレーザー光の集光点からの反射光を撮像する撮像工程と、撮像工程で撮像した撮像画像に基づき、空間光変調器の動作状態を判断する判断工程と、を含む。 In the laser processing method according to the fifth aspect of the present invention, a laser that forms a modified region in the wafer along the planned cutting line of the wafer by irradiating the laser beam with the focusing point inside the wafer. A processing method for modulating laser light output from a laser light source with a spatial light modulator, and condensing the laser light modulated by the spatial light modulator with a condenser lens inside the wafer. A process, a control process for controlling a modulation pattern of the spatial light modulator so that a condensing point of the laser light condensed by the condenser lens is formed at a desired position, and a wafer relative to the laser light. The spatial light modulator based on the moving process, the imaging process for imaging the reflected light from the condensing point of the laser beam collected by the condenser lens, and the captured image captured in the imaging process The Comprising a determining step of disconnection, the.
本発明の第６態様に係るレーザー加工方法は、第５態様において、撮像工程で撮像した撮像画像に基づき、集光レンズで集光されたレーザー光の集光点の基準位置に対する位置ずれ量を検出する検出工程を含み、制御工程は、検出工程で検出された位置ずれ量が小さくなるように、空間光変調器の変調パターンを制御する。 The laser processing method according to a sixth aspect of the present invention is the laser processing method according to the fifth aspect, wherein the positional deviation amount with respect to the reference position of the condensing point of the laser beam condensed by the condenser lens is calculated based on the captured image captured in the imaging step. The detection step includes a detection step, and the control step controls the modulation pattern of the spatial light modulator so that the amount of displacement detected in the detection step is reduced.
本発明の第７態様に係るレーザー加工方法は、第５態様又は第６態様において、制御工程は、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集光レンズで同時に集光されるように空間光変調器の変調パターンを制御する工程であり、変調工程とは別に行われ、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を含む。 The laser processing method according to a seventh aspect of the present invention is the laser processing method according to the fifth aspect or the sixth aspect, wherein the control step has different depths from the laser light irradiation surface inside the wafer and is separated from each other in the moving direction of the wafer. This is a process to control the modulation pattern of the spatial light modulator so that the laser beam is simultaneously focused by a condensing lens at a plurality of positions. It is performed separately from the modulation process, and the laser beam is focused inside the wafer. An aberration correction step is included 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 points are aligned.
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、制御工程は、ウェーハの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の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の変調パターンを制御する。 In the laser processing method according to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect, the control step is configured such that the laser beam is condensed at the first position in the depth direction of the wafer, and the first position is the position of the wafer. The modulation pattern of the spatial light modulator is controlled so that the laser beam is condensed at a second position different in the depth direction.
本発明によれば、ウェーハに集光されたレーザー光の集光点からの反射光を撮像した撮像画像から空間光変調器の動作状態を容易に確認することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to easily confirm the operation state of the spatial light modulator from a captured image obtained by capturing reflected light from a condensing point of laser light collected on a wafer.
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 accompanying drawings.
図１は、本発明の一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。 FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment is mainly composed of 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 includes a suction stage 13 that sucks and holds the wafer W, and an XYZθ table 12 that is provided on the main body base 16 of the laser processing apparatus 1 and moves the suction stage 13 precisely in the XYZθ direction. The wafer moving unit 11 moves the wafer W precisely in the XYZθ direction in the figure. 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。 Wafer W is mounted on suction stage 13 such that a back grind tape (hereinafter referred to as BG tape) having an adhesive material is attached to the surface on which the device is formed, and the back surface is directed upward. The thickness of the wafer W is not particularly limited, but is typically 700 μm or more, 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。 Note that the wafer W may be placed on the suction stage 13 in a state where a dicing sheet having an adhesive material is attached to one surface and the wafer W is integrated with the frame via the dicing sheet.
レーザーヘッド２０は、主として、レーザー光源２２、空間光変調器２８、集光レンズ３８、ハーフミラー４０、赤外線カメラ４２等を備えている。 The laser head 20 mainly includes a laser light source 22, a spatial light modulator 28, a condenser lens 38, a half mirror 40, an infrared camera 42, 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３．１４×１０−８ｃｍ２、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１０Ｗである。 The laser light source 22 outputs a processing laser beam L for forming a modified region inside the wafer W under the control of the control unit 60. As conditions for the laser beam L, for example, the light source is a semiconductor laser pumped Nd: YAG laser, the wavelength is 1.1 μm, the laser beam spot cross-sectional area is 3.14 × 10 −8 cm 2 , and the oscillation mode is a Q switch pulse. The repetition frequency is 80 to 120 kHz, the pulse width is 180 to 380 ns, and the output is 10 W.
空間光変調器２８は、レーザー光源２２から出力されたレーザー光Ｌの光路上に配設される。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（変調パターン）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 disposed on the optical path of the laser light L output from the laser light source 22. The spatial light modulator 28 is of a phase modulation type, and receives a laser beam L output from the laser light source 22 and modulates the phase of the laser beam L in each of a plurality of pixels arranged two-dimensionally. A pattern (modulation pattern) is presented, and the laser light L after the phase modulation is output. This hologram pattern is a superposition of a plurality of Fresnel lens patterns with different condensing positions. Thereby, as will be described later in detail, the depths from the laser light irradiation surface (the back surface of the wafer W) are different from each other inside the wafer W, and the wafer moving direction (processing feed direction) parallel to the X direction in FIG. The laser beam L is simultaneously condensed by the condenser lens 38 at two positions M apart from each other.
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 reflective liquid crystal (LCOS) spatial light modulator (SLM) 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. Note that a specific configuration of the spatial light modulator 28 and a 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 condensing lens 38 is an objective lens (infrared objective lens) that condenses the laser light L inside the wafer W. The condensing lens 38 has a numerical aperture (NA) of 0.6 to 0.8 (for example, 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 condensing lens 38 is composed of an objective lens with a correction ring in order to correct the aberration of the laser light L generated inside the wafer W. A correction ring (not shown) provided in the condenser lens 38 is configured to be manually rotatable. When the correction ring is rotated in a predetermined direction, the interval between the lens groups constituting the condenser lens 38 is changed. Then, the aberration can be corrected so that the aberration of the laser light L is equal to or less than the predetermined aberration at a predetermined depth from the laser light irradiation surface (back surface) of the wafer W. The correction ring of the condenser 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。 Note that the correction ring of the condensing 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 driving unit to perform correction so that the aberration of the laser light L becomes a desired state by rotating the correction ring.
ハーフミラー４０は、空間光変調器２８と集光レンズ３８との間に配設される。ハーフミラー４０は、集光レンズ３８で集光されたレーザー光Ｌの集光点からの反射光の一部をレーザー光Ｌの光路から分岐させる。ハーフミラー４０は、光路分岐手段の一例である。 The half mirror 40 is disposed between the spatial light modulator 28 and the condenser lens 38. The half mirror 40 branches a part of the reflected light from the condensing point of the laser light L collected by the condensing lens 38 from the optical path of the laser light L. The half mirror 40 is an example of an optical path branching unit.
ハーフミラー４０で分岐された反射光（すなわち、集光レンズ３８によるレーザー光Ｌの集光点からの反射光）は、赤外線カメラ４２に入射する。 The reflected light branched by the half mirror 40 (that is, the reflected light from the condensing point of the laser light L by the condensing lens 38) enters the infrared camera 42.
赤外線カメラ４２は、撮像手段の一例であり、ウェーハＷのレーザー光照射面（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４２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、レーザーヘッド２０に対するウェーハＷの相対的な高さ（Ｚ方向位置）を調整して、ウェーハＷのレーザー光照射面（裏面）又はデバイス面（表面）にレーザー光Ｌの集光点を合わせて、レーザー光Ｌの集光点からの反射光を赤外線カメラ４２でウェーハＷを撮像することにより、撮像した撮像画像から空間光変調器２８の動作状態を判断することが可能となる。赤外線カメラ４２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。なお、空間光変調器２８の動作状態は、後述する制御部６０によって記憶部に記憶された撮像画像（すなわち、赤外線カメラ４２で撮像された撮像画像）に基づいて判断される。 The infrared camera 42 is an example of an imaging unit, and images the wafer W from the laser light irradiation surface (back surface) side of the wafer W. The infrared camera 42 includes an image sensor (not shown) having sensitivity to the wavelength range of infrared light. Therefore, the relative height (Z direction position) of the wafer W with respect to the laser head 20 is adjusted, and the condensing point of the laser light L is aligned with the laser light irradiation surface (back surface) or device surface (front surface) of the wafer W. Thus, by imaging the wafer W with the infrared camera 42 using the reflected light from the condensing point of the laser light L, it is possible to determine the operating state of the spatial light modulator 28 from the captured image. A captured image captured by the infrared camera 42 is stored in a storage unit (not shown) of the laser processing apparatus 1. The operating state of the spatial light modulator 28 is determined based on a captured image (that is, a captured image captured by the infrared camera 42) stored in the storage unit by the control unit 60 described later.
赤外線カメラ４２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 42, for example, a camera (near infrared camera) having high sensitivity in the near infrared region (wavelength region of 1 μm or more) typified by an InGaAs (indium gallium arsenide) camera is preferably used.
レーザーヘッド２０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。 In addition to the above configuration, the laser head 20 includes a beam expander 24, a λ / 2 wavelength plate 26, a reduction optical system 36, and the like.
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 to an appropriate beam diameter for the spatial light modulator 28. The λ / 2 wavelength plate 26 adjusts the polarization plane of incidence of laser light on the spatial light modulator 28. The reduction optical system 36 is an afocal optical system (bilateral telecentric optical system) including a first lens 36 a and a second lens 36 b, and collects the laser light L modulated by the spatial light modulator 28. Reduce the projection.
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 and the like 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 feeding speed of the wafer W are controlled, and the operation of each part (wafer moving part 11, 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。 In addition, 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 positions different from each other inside the wafer W (that is, two positions having different depths from the laser light irradiation surface and separated from each other in the wafer moving direction M parallel to the X direction in FIG. 1). The spatial light modulator 28 is caused to present a hologram pattern for modulating the laser light L so that the laser light L is simultaneously condensed by the condenser lens 38. Note that 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 condenser lens 38 and the wafer W, and the like, and is stored in the control unit 60.
また、制御部６０は、赤外線カメラ４２で取得された撮像画像に基づき、空間光変調器２８の動作状態を判断する。なお、制御部６０は、制御手段及び判断手段の一例であり、これらの手段は別々に構成されていてもよい。 Further, the control unit 60 determines the operating state of the spatial light modulator 28 based on the captured image acquired by the infrared camera 42. The control unit 60 is an example of a control unit and a determination unit, and these units may be configured separately.
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。 In addition to this, the laser processing apparatus 1 includes a wafer transfer means, an operation plate, a television monitor, an indicator lamp, and the like (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、図示しないＣＣＤカメラで撮像した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。 On the operation plate, switches and a display device for operating operations of each part of the laser processing apparatus 1 are attached. The television monitor displays a wafer image captured by a CCD camera (not shown) or displays program contents and various messages. The indicator lamp displays an operation status such as processing end or emergency stop during the 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, a case where a silicon substrate having a thickness of 775 μm is processed 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, the correction ring provided in the condensing lens 38 is rotated manually (or electrically) so that the laser light L is focused at the position where the laser light L is condensed inside the wafer W (processing depth of the modified region). The amount of aberration correction is adjusted so that the aberration becomes less than a predetermined aberration. In this specification, the “aberration correction amount” is a value converted into the depth of the wafer W from the laser light irradiation surface. That is, for example, when the aberration correction amount is 500 μm, it means that the aberration of the laser light is minimized at a position where the depth of the wafer W from the laser light irradiation surface is about 500 μm. In this example, as will be 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 placing the wafer W to be processed on the suction stage 13, the wafer W is aligned 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 movement direction M (that is, while moving the wafer W relative to the laser light L in the wafer movement direction M), the laser head 20 moves toward the wafer W. Laser light L is irradiated.
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 laser light L output from the laser light source 22 is expanded in beam diameter 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 modulate the spatial light. Is incident on the device 28.
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 that time, the controller 60 spatially modulates the hologram pattern for modulating the laser light L so that the laser light L is simultaneously condensed by the condenser lens 38 at two different positions inside the wafer W. Control to be presented to the device 28 is performed.
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によってハーフミラー４０を介して集光レンズ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 light L emitted from the spatial light modulator 28 is sequentially reflected by the second mirror 31 and the third mirror 32, then passes through the first lens 36a, and further by the fourth mirror 33 and the fifth mirror 34. The light is reflected, passes through the second lens 36 b, and enters the condenser lens 38. Thereby, the laser light L emitted from the spatial light modulator 28 is reduced and projected onto the condensing lens 38 via the half mirror 40 by the reduction optical system 36 including the first lens 36a and the second lens 36b. . The laser light L incident on the condenser lens 38 is condensed by the condenser lens 38 at two different positions inside the wafer W.
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 diagram showing how the modified region is formed inside the wafer W. 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 (back surface of the wafer W) inside the wafer W by the condenser lens 38, and Condensation is simultaneously performed at two positions separated from each other in the wafer moving direction M. Thus, modified regions P1 and P2 by multiphoton absorption are formed in the vicinity of the respective condensing positions. Further, when the modified regions P1 and P2 are formed, 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 (condensing positions) where the laser beam L is condensed will be described in detail. In the present embodiment, the first position Q1 in the wafer depth direction inside the wafer W (right side in FIG. 2). The laser beam L is condensed at the second focal point Q2 (the left focal point in FIG. 2) different from the first position Q1 in the wafer depth direction. The
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 upstream of the first position Q1 in the wafer movement direction M (left side in FIG. 2), and the first position Q2 from the laser light irradiation surface of the wafer W is the first position Q2. It is arranged at a position deeper than the position Q1. An example of the distance (interval) between the first position Q1 and the second position Q2 is 50 μm in the wafer depth direction. 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。 When the wafer W moves relative to the laser beam L in this state, as shown in FIG. 3, along the movement locus of the two condensing points (condensing positions Q1, Q2) of the laser beam L. Inside the wafer W, modified regions P1 and P2 are formed. Thereby, along the planned cutting line of the wafer W, the modified region P1 and the modified region P2 are formed one line at a time in a state where the modified region P1 and the modified region P2 are 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。 Thus, when the modified region P1 and the modified region P2 are formed in a state of being overlapped at a predetermined interval, the two modified regions P1 and P2 overlapping in the wafer depth direction are delayed in time. As shown in FIG. 3, due to the impact at the time of forming the modified region P1 to be formed, the crack K1 of the modified region P1 and the crack K2 of the modified region P2 are connected, and a crack K2 extending from the modified region P2 further forms a wafer. It extends toward the surface (the 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 different positions inside the wafer W, so that the throughput from the surface of the wafer W can be reduced without reducing the throughput. 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 represents the initial thickness of the wafer W (in this example, 775 μm).
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 line at a time along the planned cutting line, 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 on 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 modified regions P1 and P2 are formed along all the planned cutting lines parallel to the X direction, the XYZθ table 12 is rotated by 90 °, and all the lines orthogonal to the previous line are similarly modified region P1. , P2 is 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。 As a result, the modified regions P1 and P2 are formed along all the planned cutting lines. The modified regions P1 and P2 have the same position on the plane (the position viewed from the back surface or the front surface of the wafer W) and are formed along the planned cutting line, but the thickness direction of the wafer W (wafer Only the position in the depth direction) is different.
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 modified regions P1 and P2 are formed along the scheduled cutting line as described above, the back surface of the wafer W is ground using a grinding apparatus (not shown), and the thickness (initial thickness) T1 of the wafer W is obtained. The back surface grinding process which processes this to predetermined thickness (final thickness) T2 (for example, 30-50 micrometers) is performed.
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 process, an expand tape (dicing tape) is applied 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 expand tape attached to the back surface of the wafer W. The expanding process of adding and stretching is performed.
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。 Thereby, the wafer W is cut | disconnected from the crack (crack) extended to the surface side of the wafer W as the starting point. That is, the wafer W is cut along the cutting line 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、上述したレーザー加工が実施される前に空間光変調器２８の動作状態を確認する動作確認処理が行われる。 Here, in the laser processing apparatus 1 in the present embodiment, an operation confirmation process for confirming the operation state of the spatial light modulator 28 is performed before the laser processing described above is performed.
この動作確認処理では、制御部６０は、ウェーハ移動部１１を制御してレーザーヘッド２０に対するウェーハＷの相対的な高さ（Ｚ方向位置）を調整し、ウェーハＷのレーザー光照射面（裏面）又はデバイス面（表面）にレーザー光Ｌの集光点を合わせた状態で、レーザー光Ｌの集光点からの反射光を赤外線カメラ４２で撮像する。 In this operation confirmation process, the control unit 60 controls the wafer moving unit 11 to adjust the relative height (Z-direction position) of the wafer W with respect to the laser head 20, and the laser light irradiation surface (back surface) of the wafer W. Or the reflected light from the condensing point of the laser beam L is imaged by the infrared camera 42 in a state where the condensing point of the laser beam L is aligned with the device surface (surface).
図４は、赤外線カメラ４２で撮像した撮像画像の一例を示した図である。空間光変調器２８の動作状態が正常である場合、赤外線カメラ４２で撮像した撮像画像には、図４に示すように、空間光変調器２８で呈示されるホログラムパターン（変調パターン）に対応したレーザー光Ｌのスポット形状が所望の位置、大ききとなる。これに対し、空間光変調器２８の動作状態が異常である場合には、図４に示すようなレーザー光Ｌのスポット形状が形成されなかったり、レーザー光Ｌのスポット形状が所望の位置、大きさで形成されなかったりする。したがって、赤外線カメラ４２で撮像した撮像画像から空間光変調器２８の動作状態を判断することが可能である。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a captured image captured by the infrared camera 42. When the operation state of the spatial light modulator 28 is normal, the captured image captured by the infrared camera 42 corresponds to the hologram pattern (modulation pattern) presented by the spatial light modulator 28 as shown in FIG. The spot shape of the laser beam L becomes a desired position and size. On the other hand, when the operating state of the spatial light modulator 28 is abnormal, the spot shape of the laser light L as shown in FIG. 4 is not formed, or the spot shape of the laser light L is in a desired position and size. It may not be formed. Therefore, it is possible to determine the operating state of the spatial light modulator 28 from the captured image captured by the infrared camera 42.
本実施形態では、空間光変調器２８が正常に動作しているときに赤外線カメラ４２で予め撮像した撮像画像（基準画像）が記憶部（不図示）に記憶される。そして、制御部６０は、赤外線カメラ４２で撮像した撮像画像と記憶部に記憶された基準画像とを比較することにより、空間光変調器２８が正常に動作しているか否かを判断する。制御部６０によって判断された空間光変調器２８の動作状態はテレビモニタや表示灯等の通知手段にてユーザーに通知される。なお、空間光変調器２８の動作状態が異常である場合のみユーザーに通知するようにしてもよい。 In the present embodiment, a captured image (reference image) captured in advance by the infrared camera 42 when the spatial light modulator 28 is operating normally is stored in a storage unit (not shown). Then, the control unit 60 determines whether or not the spatial light modulator 28 is operating normally by comparing the captured image captured by the infrared camera 42 with the reference image stored in the storage unit. The operating state of the spatial light modulator 28 determined by the control unit 60 is notified to the user by a notification means such as a television monitor or an indicator lamp. Note that the user may be notified only when the operation state of the spatial light modulator 28 is abnormal.
また、制御部６０は、赤外線カメラ４２で撮像した撮像画像と記憶部に記憶された基準画像との比較から、集光レンズ３８によるレーザー光Ｌの集光位置（スポット位置）が適切な位置に存在するか、レーザー光Ｌと空間光変調器２８に呈示したホログラムパターン（変調パターン）の位置が適切であるか等の判断も可能である。 Further, the control unit 60 compares the captured image captured by the infrared camera 42 with the reference image stored in the storage unit, so that the condensing position (spot position) of the laser light L by the condensing lens 38 is an appropriate position. It is also possible to determine whether or not the laser beam L and the position of the hologram pattern (modulation pattern) presented to the spatial light modulator 28 are appropriate.
すなわち、制御部６０は、上述した比較を行うことにより、ウェーハＷの切断加工予定ラインに対するレーザー光Ｌの集光点の水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）やウェーハ深さ方向（Ｚ方向）の基準位置からの位置ずれ量を確認することができる。換言すれば、各改質領域Ｐ１、Ｐ２のウェーハ深さ方向位置（Ｚ方向位置）や加工送り方向位置（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可能となる。 That is, the control unit 60 performs the above-described comparison, so that the converging point of the laser light L with respect to the cutting planned line of the wafer W in the horizontal direction (X direction and Y direction) and the wafer depth direction (Z direction). The amount of displacement from the reference position can be confirmed. In other words, the wafer depth direction position (Z direction position), the processing feed direction position (X direction position), and the index feed direction position (Y direction position) of each modified region P1, P2 are formed at appropriate positions. It is possible to easily determine whether or not there is.
また、本実施形態では、制御部６０は、上述した動作確認処理によってレーザー光Ｌのスポット形状の位置や大きさが所望の位置や大きさとなるように、上述した位置ずれ量が小さくなるように空間光変調器２８が呈示するホログラムパターンを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、空間光変調器２８が正常に動作していないと判断された場合でも空間光変調器２８の動作が正常となるように自動的にホログラムパターンを補正しながら、レーザー光Ｌのスポット形状を最適な位置、大きさにすることができ、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, the control unit 60 reduces the above-described positional deviation amount so that the position and size of the spot shape of the laser light L become a desired position and size by the above-described operation confirmation process. A configuration for controlling the hologram pattern presented by the spatial light modulator 28 can be preferably employed. According to this configuration, even when it is determined that the spatial light modulator 28 is not operating normally, the laser beam L is corrected while automatically correcting the hologram pattern so that the operation of the spatial light modulator 28 is normal. The spot shape can be made to the optimum position and size, a modified region suitable for wafer division can be formed, and a chip with stable quality can be obtained.
以上のとおり、本実施形態によれば、集光レンズ３８によるレーザー光Ｌの集光点からの反射光を赤外線カメラ４２で撮像した撮像画像から空間光変調器２８の動作状態を容易に確認することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, the operation state of the spatial light modulator 28 is easily confirmed from the captured image obtained by capturing the reflected light from the condensing point of the laser light L by the condensing lens 38 with the infrared camera 42. It becomes possible.
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, the laser light L is condensed at a plurality of positions using the spatial light modulator 28 at the same time by the condenser lens 38, and the laser light L is condensed using the correction ring of the condenser lens 38. Since the aberration at the point alignment is corrected so as to be equal to or less than the predetermined aberration, the laser beam L can be efficiently condensed at a deep position in the wafer depth direction even when the wafer W is thick. Is possible. Further, it is possible to sufficiently extend the crack generated when the modified regions P1 and P2 overlapping in the wafer depth direction are formed to the surface (the surface of the wafer W) opposite to the laser light irradiation surface of the wafer W. it can. Therefore, the wafer W can be efficiently divided into chips, and stable quality chips can be obtained efficiently.
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 in order to verify the above 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 according to the above-described embodiment was used as an example. As a comparative example, an apparatus having the same configuration as that of Patent Document 2 described above, that is, using a spatial light modulator, condensing laser light at two different positions inside the wafer, Apparatus for correcting aberrations (first comparative example), and apparatus for correcting aberrations using a correction ring without using a spatial light modulator (that is, condensing laser light at one condensing 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 an experimental condition, the total crack length (crack of the crack) generated in the wafer depth direction when the modified region is formed while changing the aberration correction amount with each apparatus for a wafer (silicon substrate) having a thickness of 775 μm. The total length) and the crack lower end length (the crack length extending from the lower end of the modified region to the wafer surface side) were measured (see FIG. 3).
図５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６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５及び図６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. 5 is a graph showing the relationship between the aberration correction amount and the total crack length. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the aberration correction amount and the crack lower end length. 5 and 6, the horizontal axis indicates the aberration correction amount, and the vertical axis indicates the total crack length and the crack lower end length generated by each device, respectively.
図５及び図６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. 5 and 6, in the example, compared to the first comparative example and the second comparative example, the total crack length is increased over all aberration correction amounts, and the crack lower end length is also increased. 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 result superior to the first comparative example and the second comparative example. Has been obtained. From this result, in the laser processing apparatus 1 of this 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 the aberration at a position where the depth from the back surface is 500 μm. Then, 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 positions having different depths 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 stable quality chips can be obtained efficiently.
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 unit is configured by the correction ring provided in the condenser lens 38. However, the present invention is not limited to this, and the aberration correction unit includes the condenser lens 38 and the spatial light modulator 28. A correction optical system may be arranged on the optical path of the laser light L between them (for example, between the condensing lens 38 and the second lens 36b). In this case, the aberration of the laser light L generated inside the wafer W can be corrected by changing the interval between the plurality of lens groups constituting the correction optical system by a driving means (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。 Further, instead of using an objective lens with a correction ring, a correction function is incorporated in advance as a condenser lens 38 so that the aberration of the laser beam L is minimized at a predetermined position in the wafer depth direction inside the wafer W. An objective lens (infrared objective lens) may be used. In this case, the aberration correction amount is fixed in accordance with the thickness of the wafer W and the condensing position of the laser beam (processing depth of the modified region). For example, aberration occurs at a position where the aberration correction amount is 500 μm. By using the smallest objective lens, the crack can be sufficiently extended from the modified region in the wafer depth direction.
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。 In the present embodiment, the laser light L is simultaneously condensed at two positions different from each other 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-stage processing, a back surface grinding process for grinding the back surface of the wafer W is performed, and a method of dividing the wafer W into individual chips is adopted. However, the present invention is not limited to this. The laser processing may be performed a plurality of times while changing the position (the processing depth of the modified region) where the laser beam L is focused inside. At this time, a correction pattern for correcting the aberration inside the wafer W (in this case, in a direction to cancel the correction by the correction ring) is applied to the hologram pattern to be presented to the spatial light modulator 28 according to the processing depth of the modified region. By superimposing the pattern), appropriate aberration correction can be performed even on a relatively deep portion of the wafer W from the laser light irradiation surface.
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７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７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。 In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the second position Q2 is the first position Q2 as the positional relationship between the two positions (collection positions) Q1 and Q2 where the laser light L is collected. A configuration is adopted in which it is arranged upstream of the position Q1 in the wafer movement direction M (left side in FIG. 2) and deeper than the first position Q1 from the laser light irradiation surface of the wafer W. The configuration is not limited to the above, and as shown in FIG. 7, a configuration opposite to the configuration shown in FIG. 2 may be used. That is, the second position Q2 is disposed upstream of the first position Q1 in the wafer movement direction M (left side in FIG. 7), and is shallower than the first position Q1 from the laser light irradiation surface of the wafer W. The structure arrange | positioned in a position may be sufficient.
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。 In the present embodiment, the spatial light modulator 28 modulates the laser light L so that the laser light L is simultaneously condensed by the condenser lens 38 at two different positions inside the wafer W. The positions for condensing the laser light L are 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。 In this 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 a MEMS-SLM or DMD (deformable mirror device) is used. There 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, an LCD type or the like can be cited.
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。 The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above examples, and 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、４０…ハーフミラー、４２…赤外線カメラ、６０…制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Laser processing apparatus, 11 ... Wafer moving part, 12 ... XYZtheta table, 13 ... Adsorption stage, 20 ... Laser head, 22 ... Laser light source, 24 ... Beam expander, 26 ... λ / 2 wavelength plate, 28 ... Spatial light Modulator 36 ... Reduction optical system 38 ... Condensing lens 40 ... Half mirror 42 ... Infrared camera 60 ... Control unit
Claims (6)
前記レーザー光を出力するレーザー光源と、
前記レーザー光源から出力された前記レーザー光の光路上に配設され、前記レーザー光を変調する空間光変調器と、
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レンズと、
前記集光レンズで集光された前記レーザー光の集光点が所望の位置に形成されるように、前記空間光変調器の変調パターンを制御する制御手段と、
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、
前記空間光変調器と前記集光レンズとの間に配設され、前記集光レンズで集光された前記レーザー光の集光点からの反射光の一部を前記レーザー光の光路から分岐させる光路分岐手段と、
前記光路分岐手段により分岐された前記反射光の光路上に配設され、前記反射光を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像した撮像画像に基づき、前記空間光変調器の動作状態を判断する判断手段と、
を備え、
前記制御手段は、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前記集光レンズで同時に集光されるように前記空間光変調器の前記変調パターンを制御する手段であり、
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であって、前記複数の位置の前記深さに合わせて前記補正する収差の補正量を変更できるように構成された収差補正手段を備える、
レーザー加工装置。 A laser processing apparatus for forming a modified region in the wafer along the planned cutting line of the wafer by irradiating a laser beam with a condensing point inside the wafer,
A laser light source for outputting the laser light;
A spatial light modulator that is disposed on an optical path of the laser light output from the laser light source and modulates the laser light;
A condensing lens that condenses the laser light modulated by the spatial light modulator inside the wafer;
Control means for controlling a modulation pattern of the spatial light modulator so that a condensing point of the laser light condensed by the condenser lens is formed at a desired position;
Moving means for moving the wafer relative to the laser beam;
A part of the reflected light from the condensing point of the laser light, which is disposed between the spatial light modulator and the condensing lens and is condensed by the condensing lens, is branched from the optical path of the laser light. Optical path branching means;
An imaging unit that is disposed on the optical path of the reflected light branched by the optical path branching unit and images the reflected light;
A determination unit that determines an operating state of the spatial light modulator based on a captured image captured by the imaging unit;
With
The control means is configured to simultaneously collect the laser light by the condenser lens at a plurality of positions having different depths from the laser light irradiation surface inside the wafer and separated from each other in the moving direction of the wafer. Means for controlling the modulation pattern of the spatial light modulator,
An aberration correction unit configured separately from the spatial light modulator and configured to correct an aberration of the laser light to be equal to or less than a predetermined aberration at the plurality of positions where the condensing points of the laser light are aligned within the wafer; And an aberration correction unit configured to change the correction amount of the aberration to be corrected in accordance with the depth of the plurality of positions.
Laser processing equipment.
前記制御手段は、前記検出手段で検出された前記位置ずれ量が小さくなるように、前記空間光変調器の前記変調パターンを制御する、
請求項１に記載のレーザー加工装置。 On the basis of the captured image captured by the imaging unit, a detection unit that detects a positional deviation amount with respect to a reference position of a condensing point of the laser beam condensed by the condensing lens,
The control means controls the modulation pattern of the spatial light modulator so that the amount of displacement detected by the detection means becomes small.
The laser processing apparatus according to claim 1.
請求項１又は２に記載のレーザー加工装置。 The control means condenses the laser light at a first position in the depth direction of the wafer, and the laser light at a second position different from the first position in the depth direction of the wafer. Controlling the modulation pattern of the spatial light modulator such that
The laser processing apparatus according to claim 1 or 2.
レーザー光源から出力された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集光レンズで前記ウェーハの内部に集光する集光工程と、
前記集光レンズで集光された前記レーザー光の集光点が所望の位置に形成されるように、前記空間光変調器の変調パターンを制御する制御工程と、
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、
前記集光レンズで集光された前記レーザー光の集光点からの反射光を撮像する撮像工程と、
前記撮像工程で撮像した撮像画像に基づき、前記空間光変調器の動作状態を判断する判断工程と、
を含み、
前記制御工程は、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集光レンズで同時に集光されるように前記空間光変調器の前記変調パターンを制御する工程であり、
前記変調工程とは別に行われ、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であって、前記複数の位置の前記深さに合わせて前記補正する収差の補正量を変更する収差補正工程を含む、
レーザー加工方法。 A laser processing method for forming a modified region in the wafer along the planned cutting line of the wafer by irradiating a laser beam with a focusing point inside the wafer,
A modulation step of modulating the laser light output from the laser light source with a spatial light modulator;
A condensing step of condensing the laser light modulated by the spatial light modulator inside the wafer by a condensing lens;
A control step of controlling a modulation pattern of the spatial light modulator so that a condensing point of the laser light condensed by the condenser lens is formed at a desired position;
A moving step of moving the wafer relative to the laser beam;
An imaging step of imaging the reflected light from the condensing point of the laser beam collected by the condenser lens;
A determination step of determining an operating state of the spatial light modulator based on the captured image captured in the imaging step;
Including
In the control step, the laser light is simultaneously condensed by a condenser lens at a plurality of positions having different depths from the laser light irradiation surface inside the wafer and separated from each other in the movement direction of the wafer. The step of controlling the modulation pattern of the spatial light modulator,
An aberration correction step, which is performed separately from the modulation step, and corrects the aberration of the laser beam to be equal to or less than a predetermined aberration at the plurality of positions where the condensing points of the laser beam are aligned inside the wafer. An aberration correction step of changing the correction amount of the aberration to be corrected according to the depth of the plurality of positions,
Laser processing method.
前記制御工程は、前記検出工程で検出された前記位置ずれ量が小さくなるように、前記空間光変調器の前記変調パターンを制御する、
請求項４に記載のレーザー加工方法。 Based on the captured image captured in the imaging step, including a detection step of detecting a positional deviation amount with respect to a reference position of a condensing point of the laser beam condensed by the condenser lens,
The control step controls the modulation pattern of the spatial light modulator so that the positional deviation amount detected in the detection step is small.
The laser processing method according to claim 4.
請求項４又は５に記載のレーザー加工方法。 In the control step, the laser light is condensed at a first position in the depth direction of the wafer, and the laser light is at a second position different from the first position in the depth direction of the wafer. Controlling the modulation pattern of the spatial light modulator such that
The laser processing method according to claim 4 or 5.
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