JP6628081B2 - 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 is a laser that forms a modified region inside a wafer along a line to cut the wafer by irradiating a laser beam by irradiating a laser beam with a focused point 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, to divide a wafer with multiple devices formed on its surface into individual chips, use a thin grindstone with a thickness of about 30 μm formed with fine diamond abrasive grains to cut the wafer by putting a grinding groove in the wafer A dicing apparatus that performs the above 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 a 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 a dicing blade, the wafer is a brittle mode because the wafer is a highly brittle material, and chipping occurs on the front and back surfaces of the wafer, and this chipping is a factor that lowers the performance of the divided chips. 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 order to solve this problem, instead of cutting with a conventional dicing blade, by irradiating a laser beam with a focused point inside the wafer, a modified region (modified layer) due to multiphoton absorption is formed inside the wafer. ) And divided into individual chips have been proposed (for example, see 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 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 the spatial light modulator is operating normally. There is no way to do it. Therefore, in order to confirm the operation state of the spatial light modulator, it is necessary to temporarily stop the laser processing, then cut the wafer at a line to be cut, and observe the processed 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 an operation state of a 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の光路上に配設され、レーザー光の光路を少なくとも第1分岐光路と第2分岐光路に分岐する光路分岐手段と、第1分岐光路上に配設され、第1分岐光路に分岐し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、第2分岐光路上に配設され、第2分岐光路に分岐したレーザー光のパワーを測定するパワー測定手段と、パワー測定手段で測定されたレーザー光のパワーに基づき、空間光変調器の動作状態を判断する制御手段と、を備える。   In order to achieve the above object, the laser processing apparatus according to the first aspect of the present invention adjusts the focal point inside the wafer and irradiates the laser light so that the inside of the wafer is cut along the line to cut the wafer. A laser processing apparatus that forms a modified region in a laser light source that outputs a laser light, and 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, An optical path branching means disposed on the optical path of the laser light modulated by the spatial light modulator, for branching the optical path of the laser light into at least a first branch optical path and a second branch optical path; and provided on the first branch optical path. A condensing lens for condensing the laser light branched into the first branching optical path into the inside of the wafer, and a spatial light such that a condensing point of the laser light condensed by the condensing lens is formed at a desired position. modulation Control means for controlling the modulation pattern of the above, moving means for moving the wafer relatively to the laser light, and measuring the power of the laser light which is provided on the second branch light path and which is branched to the second branch light path. Power measurement means, and control means for determining an operation state of the spatial light modulator based on the power of the laser light measured by the power measurement means.

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、判断手段は、空間光変調器の変調パターンが切り替えられたときにパワー測定手段で測定されるレーザー光のパワーの変化を確認することにより、空間光変調器の動作状態を判断する。   In the laser processing apparatus according to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the determining means confirms a change in the power of the laser light measured by the power measuring means when the modulation pattern of the spatial light modulator is switched. Thus, the operation state of the spatial light modulator is determined.

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。   In the laser processing apparatus according to the third aspect of the present invention, in the first aspect or the second aspect, the control means may have different depths from the laser light irradiation surface inside the wafer and be separated from each other in the moving direction of the wafer. Is a means for controlling the modulation pattern of the spatial light modulator so that the laser light is simultaneously focused on a plurality of positions by the condenser lens, and is configured separately from the spatial light modulator. An aberration corrector is provided for correcting the laser beam at a plurality of positions where the focal points are adjusted so that the aberration of the laser beam is equal to or less than a predetermined aberration.

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の変調パターンを制御する。   In the laser processing apparatus according to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the control means may be configured such that the laser beam is focused on a first position in a wafer depth direction, and the first position is the wafer depth. The modulation pattern of the spatial light modulator is controlled so that the laser light is focused on the second position different in the 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の光路を少なくとも第1分岐光路と第2分岐光路に分岐する光路分岐工程と、第1分岐光路に分岐し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、第2分岐光路に分岐したレーザー光のパワーを測定するパワー測定工程と、パワー測定工程で測定されたレーザー光のパワーに基づき、空間光変調器の動作状態を判断する判断工程と、を含む。   A laser processing method according to a fifth aspect of the present invention is directed to a laser processing method of forming a modified region inside a wafer along a line to cut the wafer by irradiating a laser beam with a focused point inside the wafer. A processing method for modulating a laser beam output from a laser light source with a spatial light modulator, and converting an optical path of the laser beam modulated by the spatial light modulator into at least a first branch optical path and a second branch optical path. An optical path branching step of branching, a focusing step of focusing the laser beam branched into the first branching optical path into the inside of the wafer with a focusing lens, and a focusing point of the laser beam focused by the focusing lens is desired. A control step of controlling a modulation pattern of the spatial light modulator so as to be formed at a position, a moving step of moving the wafer relative to the laser light, and a laser light branched to the second branch optical path Comprising a power measuring step of measuring the power, based on the power of the measured laser light power measuring step, a determination step of determining the operating state of the spatial light modulator, a.

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、判断工程は、空間光変調器の変調パターンが切り替えられたときにパワー測定工程で測定されるレーザー光のパワーの変化を確認することにより、空間光変調器の動作状態を判断する。   In the laser processing apparatus according to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, the determining step confirms a change in the power of the laser light measured in the power measuring step when the modulation pattern of the spatial light modulator is switched. Thus, the operation state of the spatial light modulator is determined.

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。   In the laser processing method according to the seventh aspect of the present invention, in the fifth aspect or the sixth aspect, the control step is such that depths from the laser light irradiation surface are different from each other inside the wafer, and are separated from each other in the moving direction of the wafer. This is a step of controlling the modulation pattern of the spatial light modulator so that the laser light is condensed at a plurality of positions simultaneously by the condenser lens.This step is performed separately from the modulation step and focuses the laser light inside the wafer. The method includes an aberration correction step of correcting the aberration of the laser beam so as to be equal to or less than a predetermined aberration at a plurality of positions where the points are adjusted.

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の変調パターンを制御する。   In a laser processing method according to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect, the control step includes focusing the laser light at a first position in a wafer depth direction, and defining the first position as a wafer depth. The modulation pattern of the spatial light modulator is controlled so that the laser light is focused on the second position different in the direction.

本発明によれば、空間光変調器で変調されたレーザー光の一部を分岐させて、分岐したレーザー光のパワーを測定することにより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 operating state of the spatial light modulator by branching a part of the laser light modulated by the spatial light modulator and measuring the power of the branched laser light. It becomes.

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Configuration diagram schematically showing a laser processing apparatus according to an embodiment of the present 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 a modified region is formed inside a 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Conceptual diagram showing cracks extending from the modified region formed inside the wafer in the depth direction of the wafer レーザー加工装置で行われる動作確認処理の流れを示したフローチャート図Flow chart showing the flow of the operation confirmation process performed by the laser processing device 収差補正量と総亀裂長さの関係を示したグラフGraph showing the relationship between the amount of aberration correction and the 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 the 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. 7 is a conceptual diagram showing a state in which a modified region is formed inside a wafer, and is a view for explaining another form of two positions (light collecting positions) where laser light is condensed;

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 schematically showing a laser processing apparatus according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the laser processing apparatus 1 according to 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 section 11 includes a suction stage 13 for holding the wafer W by suction, an XYZθ table 12 provided on the main body base 16 of the laser processing apparatus 1 and moving the suction stage 13 precisely in the XYZθ directions. The wafer W is precisely moved in the XYZθ directions in the figure by the wafer moving unit 11. Note that 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。   The wafer W is mounted on a suction stage 13 such that a back grinding tape (hereinafter, referred to as a BG tape) having an adhesive material is attached to a surface on which the devices are formed, and the back surface faces 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。   Note that the wafer W may be configured such that a dicing sheet having an adhesive material on one surface is attached thereto, and the wafer W may be placed on the suction stage 13 while being 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、アパーチャ42、パワーメータ44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 aperture 42, a power meter 44, 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. The conditions for the laser beam L include, for example, a semiconductor laser-excited Nd: YAG laser as a light source, a wavelength of 1.1 μm, a laser beam spot cross-sectional area of 3.14 × 10 −8 cm 2 , and an oscillation mode of 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 provided 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, 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 two-dimensionally arranged pixels. A pattern (modulation pattern) is presented, and the laser light L after the phase modulation is output. This hologram pattern is obtained by superposing a plurality of Fresnel lens patterns having different focusing positions. Thereby, as will be described later in detail, the depth from the laser beam irradiation surface (the back surface of the wafer W) inside the wafer W is different from each other, and the wafer moving direction (processing feed direction) parallel to the X direction in FIG. The laser light L is simultaneously condensed by the condenser lens 38 at two positions separated from each other at 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 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. Since the specific configuration of the spatial light modulator 28 and the hologram pattern presented by the spatial light modulator 28 are already known, detailed description thereof will be omitted.

ハーフミラー40は、空間光変調器28で変調されたレーザー光Lの光路上に配設され、一部の光を透過しかつ残りの光を反射する。すなわち、ハーフミラー40は、レーザー光Lの光路を少なくとも第1分岐光路と第2分岐光路に分岐する。ハーフミラー40に入射したレーザー光Lのうち、ハーフミラー40を透過したレーザー光L(第1分岐光路に分岐したレーザー光L)は集光レンズ38に導かれるとともに、ハーフミラー40で反射したレーザー光L(第2分岐光路に分岐したレーザー光L)はアパーチャ42を介してパワーメータ44に導かれる。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 provided on the optical path of the laser light L modulated by the spatial light modulator 28, and transmits a part of the light and reflects the remaining light. That is, the half mirror 40 splits the optical path of the laser light L into at least a first split optical path and a second split optical path. Of the laser light L incident on the half mirror 40, the laser light L transmitted through the half mirror 40 (the laser light L branched into the first branch optical path) is guided to the condenser lens 38 and is reflected by the half mirror 40. The light L (the laser light L branched to the second branch optical path) is guided to the power meter 44 via the aperture 42. The half mirror 40 is an example of an optical path branching unit.

集光レンズ38は第1分岐光路上に配設される。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 condenser lens 38 is provided on the first branch optical path. The condenser lens 38 is an objective lens (infrared objective lens) that condenses the laser light L inside the wafer W. The condenser 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 condenser lens 38 is formed of an objective lens with a correction ring for correcting the aberration of the laser light L generated inside the wafer W. A correction ring (not shown) provided on the condenser lens 38 is manually rotatable. When the correction ring is rotated in a predetermined direction, the distance between the lens groups constituting the condenser lens 38 changes. 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 position 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 condenser lens 38 may be configured to be electrically rotated by a correction ring drive unit (not shown). In this case, the control unit 60 controls the operation of the correction ring driving unit, and performs correction so that the aberration of the laser beam L is in a desired state by rotating the correction ring.

アパーチャ42は第2分岐光路上に配設される。アパーチャ42は、ハーフミラー40で反射したレーザー光Lの周辺部分を遮蔽し中央部分を透過する。すなわち、アパーチャ42は、ハーフミラー40によって第2分岐光路に分岐されたレーザー光Lの一部を通過させる。これにより、アパーチャ42を通過したレーザー光Lは適切なビーム径(光束径)に制限され、パワーメータ44に入射する。   The aperture 42 is provided on the second branch optical path. The aperture 42 blocks the peripheral portion of the laser beam L reflected by the half mirror 40 and transmits the central portion. That is, the aperture 42 allows a part of the laser light L branched into the second branch optical path by the half mirror 40 to pass. As a result, the laser beam L that has passed through the aperture 42 is limited to an appropriate beam diameter (beam diameter), and enters the power meter 44.

パワーメータ44は、パワー測定手段の一例であり、アパーチャ42を通過したレーザー光Lのパワーを測定する。パワーメータ44の測定結果は制御部60に与えられ、空間光変調器28の動作状態は制御部60によって判断される。   The power meter 44 is an example of a power measuring unit, and measures the power of the laser light L passing through the aperture 42. The measurement result of the power meter 44 is provided to the control unit 60, and the operation state of the spatial light modulator 28 is determined by the control unit 60.

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。   The laser head 20 includes 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 to an appropriate beam diameter for the spatial light modulator 28. The λ / 2 wavelength plate 26 adjusts the plane of polarization of the laser beam incident on the spatial light modulator 28. The reduction optical system 36 is an afocal optical system (both telecentric optical system) including a first lens 36a and a second lens 36b, and collects the laser light L modulated by the spatial light modulator 28 into a condenser lens 38. To reduce 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 automatic optical system 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 controls the operation of each unit of the laser processing apparatus 1. Specifically, the thickness of the wafer W and the feed speed of the wafer W are controlled, and the operation of each unit (the wafer moving unit 11, the laser head 20, and the like) is controlled under optimal 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 to cause the spatial light modulator 28 to present a predetermined hologram pattern. Specifically, two different positions inside the wafer W (that is, two positions different in depth from the laser beam irradiation surface and separated from each other in the wafer movement direction M parallel to the X direction in FIG. 1) 3), the spatial light modulator 28 is presented with a hologram pattern for modulating the laser light L so that the laser light L is simultaneously focused by the condenser lens 38. The hologram pattern is derived in advance based on the formation position of the modified region, the wavelength of the laser light L to be irradiated, the refractive index of the condenser lens 38 and the wafer W, and is stored in the control unit 60.

また、制御部60は、パワーメータ44で測定されたレーザー光Lのパワーに基づき、
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 calculates the power of the laser light L measured by the power meter 44,
Note that the control unit 60 is an example of a control unit and a determination unit, and these units may be separately configured.

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 a wafer transfer means (not shown), an operation plate, a television monitor, an indicator light, 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。   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 wafer image captured by a CCD camera (not shown), or displays program contents, various messages, and the like. The indicator lights indicate the operating status of the laser processing apparatus 1 during processing, processing completion, emergency stop, and the like.

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 according to 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 on the condenser lens 38 is rotated manually (or electrically) so that the laser light L is condensed inside the wafer W at a position where the laser light L is condensed (the processing depth of the modified region). The amount of aberration correction is adjusted so that the aberration of the above is equal to or less than a predetermined aberration. In this specification, the “aberration correction amount” is a value converted into a depth from the laser light irradiation surface of the wafer W. That is, for example, if 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 will be described later in detail, when the thickness of the wafer W is 775 μm, it is preferable that the aberration correction amount by the correction ring is 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, 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 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 Irradiate laser light L.

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 beam L output from the laser light source 22 is expanded in beam diameter by the beam expander 24, is reflected by the first mirror 30, is changed in polarization direction by the λ / 2 wave plate 26, and is spatially modulated. Incident on the vessel 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 this time, the control unit 60 modulates the hologram pattern for modulating the laser light L such that the laser light L is simultaneously condensed by the condenser lens 38 at two different positions inside the wafer W. The 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, 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 36b, and enters the condenser lens 38. As a result, the laser light L emitted from the spatial light modulator 28 is reduced and projected on the condenser 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 illustrating a state in which a modified region is formed inside the wafer W. 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 condenser lens 38, and Light is condensed simultaneously on two positions separated from each other in the wafer movement direction M. As a result, modified regions P1 and P2 due to multiphoton absorption are formed in the vicinity of the respective light condensing positions. When the modified regions P1, P2 are formed, cracks (cracks) K1, K2 extending from the respective modified regions P1, 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 (light condensing positions) where the laser light L is condensed will be described in detail. In the present embodiment, a first position Q1 in the wafer depth direction (right side in FIG. The laser light L is condensed at the second position Q2 (concentration point on the left side in FIG. 2) different from the first position Q1 in the wafer depth direction. You.

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。   Further, 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 Q2 is the first position from the laser light irradiation surface of the wafer W. It is arranged at a position deeper than position Q1. In addition, as an example of the distance (interval) between the first position Q1 and the second position Q2, the distance in the wafer depth direction is 50 μm. The distance in the wafer movement 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, the wafer W relatively moves with respect to the laser light L, and as shown in FIG. 3, follows along the movement locus of the two condensing points (condensing positions Q1, Q2) of the laser light L. The modified regions P1 and P2 are formed inside the wafer W. As a result, the modified regions P1 and the modified regions P2 are formed one by one in the wafer W along the cut line of the wafer W in a state where the modified regions P1 and the modified regions 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。   When the modified region P1 and the modified region P2 are formed so as to be overlapped at a predetermined interval in this manner, the two modified regions P1 and P2 overlapping in the depth direction of the wafer are delayed in time. Due to the impact at the time of forming the modified region P1, the crack K1 of the modified region P1 and the crack K2 of the modified region P2 are connected as shown in FIG. 3, and a crack K2 extending from the modified region P2 is formed on the wafer. The W extends toward the surface (surface of the wafer W) opposite to the laser light irradiation surface.

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 focused on different positions inside the wafer W, thereby reducing the throughput from the surface of the wafer W without lowering 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 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 modified regions P1 and P2 are formed line by line along the line to be cut, the XYZθ table 12 is indexed and fed by one pitch in the Y direction, and the modified 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 modified 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 all similarly modified regions P1 , 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 a plane (the position viewed from the back surface or front surface of the wafer W) and are both formed along the line to be cut. 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 line to be cut as described above, the back surface of the wafer W is ground using a grinding device (not shown) to obtain a thickness (initial thickness) T1 of the wafer W. Is processed to a predetermined thickness (final thickness) T2 (for example, 30 to 50 μm).

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 expanding 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 expanding tape attached to the back surface of the wafer W. An expansion step is performed in which the film is stretched by adding the same.

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 starting from a crack (crack) extending to the surface side of the wafer W. That is, the wafer W is cut along the line to be 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、上述したレーザー加工を行いながら空間光変調器28の動作状態を確認する動作確認処理がリアルタイムで行われる。   Here, in the laser processing apparatus 1 of the present embodiment, an operation confirmation process for confirming the operation state of the spatial light modulator 28 while performing the above-described laser processing is performed in real time.

図4は、本実施形態におけるレーザー加工装置1で行われる動作確認処理の流れを示したフローチャート図である。以下、動作確認処理の流れについて説明する。   FIG. 4 is a flowchart illustrating a flow of an operation confirmation process performed by the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment. Hereinafter, the flow of the operation check processing will be described.

まず、制御部60は、パワーメータ44で測定されたレーザー光のパワーを常時監視している(ステップ10)。   First, the control unit 60 constantly monitors the power of the laser beam measured by the power meter 44 (Step 10).

次に、制御部60は、空間光変調器28が呈示するホログラムパターンの切り替えが生じたか否かを判断する(ステップS12)。ホログラムパターンの切り替えが行われていない場合には、ステップS10に戻ってレーザー光Lのパワーを引き続き監視する。一方、ホログラムパターンの切り替えが行われた場合には、次のステップS14に進む。   Next, the controller 60 determines whether or not the hologram pattern presented by the spatial light modulator 28 has been switched (step S12). If the hologram pattern has not been switched, the process returns to step S10 to continuously monitor the power of the laser beam L. On the other hand, when the hologram pattern is switched, the process proceeds to the next step S14.

次に、制御部60は、ホログラムパターンの切り替えが行われた場合にレーザー光Lのパワーに変化が生じたか否かを判断する(ステップS14)。レーザー光Lのパワーの変化が閾値以上である場合には、空間光変調器28の動作状態は正常であると判定し(ステップS16)、ステップS10に戻ってレーザー光Lのパワーを引き続き監視する。一方、レーザー光Lのパワーの変化が閾値未満の場合には、空間光変調器28の動作状態は異常であると判定する(ステップS18)。   Next, the control unit 60 determines whether or not the power of the laser light L has changed when the hologram pattern has been switched (step S14). If the change in the power of the laser light L is equal to or greater than the threshold value, it is determined that the operation state of the spatial light modulator 28 is normal (step S16), and the process returns to step S10 to continuously monitor the power of the laser light L. . On the other hand, if the change in the power of the laser light L is less than the threshold, it is determined that the operation state of the spatial light modulator 28 is abnormal (step S18).

そして、制御部60は、ステップS18にて空間光変調器28の動作状態は異常であると判定した場合、空間光変調器28の動作状態をテレビモニタや表示灯などの通知手段にてユーザーに通知する(ステップS20)。したがって、ユーザーは空間光変調器28の異常を速やかに把握することができ、適切な対応をとることが可能となる。   If the control unit 60 determines in step S18 that the operation state of the spatial light modulator 28 is abnormal, the control unit 60 notifies the user of the operation state of the spatial light modulator 28 using a notification unit such as a television monitor or an indicator lamp. Notify (step S20). Therefore, the user can quickly grasp the abnormality of the spatial light modulator 28, and can take appropriate measures.

以上のとおり、本実施形態によれば、空間光変調器28で変調されたレーザー光Lをハーフミラー40で分岐させ、一方の分岐光路(第1分岐光路)に分岐したレーザー光Lを集光レンズ38でウェーハWの内部に集光するとともに、他方の分岐光路(第2分岐光路)に分岐したレーザー光Lのパワーをアパーチャ42を介してパワーメータ44で測定する。これにより、レーザー加工を行いながら空間光変調器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 laser light L modulated by the spatial light modulator 28 is split by the half mirror 40, and the laser light L split into one split optical path (first split optical path) is collected. The power of the laser beam L branched into the other branch optical path (second branch optical path) is measured by the power meter 44 via the aperture 42 while the light is focused inside the wafer W by the lens 38. This makes it possible to easily confirm the operation state of the spatial light modulator 28 while performing laser processing.

なお、本実施形態では、上述した動作確認処理において、空間光変調器28のホログラムパターンの切り替えをトリガとして、パワーメータ44で測定されたレーザー光Lのパワーの変化から空間光変調器28の動作状態を判断しているが、これに限らない。例えば、空間光変調器28のホログラムパターンが切り替えられていない場合(すなわち、同一のホログラムパターンである場合)に、パワーメータ44で測定されたレーザー光Lのパワーの変化が閾値以上である場合には空間光変調器28の動作状態が異常であると判断するようにしてもよい。   In the present embodiment, in the above-described operation confirmation processing, the switching of the hologram pattern of the spatial light modulator 28 is used as a trigger to determine the operation of the spatial light modulator 28 based on a change in the power of the laser light L measured by the power meter 44. The state is determined, but is not limited to this. For example, when the hologram pattern of the spatial light modulator 28 is not switched (that is, when the hologram pattern is the same), and the change in the power of the laser beam L measured by the power meter 44 is equal to or larger than the threshold value, May determine that the operation state of the spatial light modulator 28 is abnormal.

また、空間光変調器28のホログラムパターンの切り替えについては、レーザー光Lの集光位置やレーザー加工条件の変更に伴う通常のホログラムパターンの切り替えだけでなく、レーザー加工中における割り込み処理として動作確認用のホログラムパターンに一時的に切り替える処理を追加してもよい。   The switching of the hologram pattern of the spatial light modulator 28 is performed not only for switching the normal hologram pattern due to the change of the condensing position of the laser light L and the laser processing conditions, but also as an interrupt processing during the laser processing. A process for temporarily switching to the hologram pattern may be added.

また、上述した動作確認処理は、レーザー加工中にリアルタイムで行われる場合だけでなく、レーザー加工の開始前あるいは終了後でもよいし、レーザー加工中に定期的に行うようにしてもよい。また、ユーザーからの要求に従って適宜実施するようにしてもよい。   Further, the above-described operation confirmation processing may be performed not only in real time during laser processing, but also before or after the start of laser processing, or may be performed periodically during laser processing. Further, it may be appropriately performed according to a request from a user.

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。   In the present embodiment, the laser light L is condensed at a plurality of positions by the condensing lens 38 at the same time using the spatial light modulator 28, and the laser light L is condensed using the correction ring of the condensing lens 38. Since the aberration at the point matching position is corrected to be equal to or less than a predetermined aberration, even when the thickness of the wafer W is large, the laser beam L can be efficiently focused at a deep position in the wafer depth direction. Becomes possible. In addition, the crack generated when the modified regions P1 and P2 overlapping in the depth direction of the wafer can be sufficiently extended to the surface (surface of the wafer W) of the wafer W opposite to the surface irradiated with the laser beam. 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 performed by the present inventors to verify the above effects 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 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, For performing aberration correction in (1st comparative example) and apparatus for performing aberration correction using a correction ring without using a spatial light modulator (that is, focusing laser light at one focusing 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)。   The experimental conditions were as follows. For a wafer (silicon substrate) having a thickness of 775 μm, the total crack length (crack length) generated in the depth direction of the wafer when the modified region was formed while changing the aberration correction amount in 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 bottom length. 5 and 6, the horizontal axis indicates the amount of aberration correction, and the vertical axis indicates the total crack length and the crack bottom length generated by each device.

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, the total crack length becomes longer over all the aberration correction amounts and the crack lower end length becomes longer than in the first comparative example and the second comparative example. The result was 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 bottom length is about 80 μm, which is a very excellent result compared to the first comparative example and the second comparative example. Have been obtained. From this result, in the laser processing apparatus 1 of the present embodiment, when processing the wafer W having a thickness of 775 μm, the aberration correction amount by the correction ring is set to 500 μm (that is, the laser light irradiation surface of the wafer W (wafer W). Is set so that aberration is minimized at a position at a depth of 500 μm from the back surface). The spatial light modulator 28 modulates the laser light L such that the laser light L is simultaneously converged by the condenser lens 38 at two positions having different depths in the vicinity of this depth (500 μm). Thus, cracks extending from the modified region formed inside the wafer W in the depth direction of the wafer 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 this embodiment, the mode in which the aberration correction unit is configured by the correction ring provided in the condenser lens 38 has been described. However, the present invention is not limited to this. A configuration in which a correction optical system is arranged on the optical path of the laser light L therebetween (for example, between the condenser lens 38 and the second lens 36b) may be adopted. In this case, the aberration of the laser beam L generated inside the wafer W can be corrected by changing the interval between the plurality of lens groups that constitute the correction optical system by the 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。   Instead of using an objective lens with a correction ring, a correction function is previously incorporated 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 according to the thickness of the wafer W and the laser beam condensing position (the processing depth of the modified region). For example, at a position where the aberration correction amount is 500 μm, the aberration correction is performed. By using the minimum objective lens, the crack can be sufficiently extended from the modified region in the depth direction of the wafer.

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 focused on two different positions inside the wafer W in the depth direction of the wafer, and the modified regions P1 and P2 are simultaneously formed at the respective focusing positions. After performing the two-stage processing, a method of performing a back surface grinding step of grinding the back surface of the wafer W and dividing the wafer W into individual chips was adopted. However, the method is not limited to this. Laser processing may be performed a plurality of times while changing the position where laser light L is condensed (the processing depth of the modified region) inside. At this time, according to the processing depth of the modified region, a hologram pattern to be presented to the spatial light modulator 28 has a correction pattern for correcting the aberration inside the wafer W (in this case, a direction in which the correction by the correction ring is canceled). By superimposing the pattern, appropriate aberration correction can be performed even on a portion relatively deep from the laser light 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。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, as a positional relationship between the two positions (light collecting positions) Q1 and Q2 where the laser light L is collected, the second position Q2 is the first position Q2. A configuration is adopted in which the laser beam is disposed upstream (left side in FIG. 2) in the wafer movement direction M from the position Q1 and is disposed at a position deeper than the first position Q1 from the laser beam irradiation surface of the wafer W. However, the configuration shown in FIG. 7 may be the reverse of the configuration shown in FIG. That is, the second position Q2 is disposed upstream (left side in FIG. 7) of the wafer movement direction M from 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 a configuration 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 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 number of positions for condensing the laser light L is not limited to two, but 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 reflection-type 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 a DMD (deformable mirror device) may be used. There may be. The spatial light modulator 28 is not limited to the reflection type, but may be a transmission type. Further, as the spatial light modulator 28, a liquid crystal cell type or an LCD type can be used.

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 spirit 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…アパーチャ、44…パワーメータ、60…制御部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Laser processing apparatus, 11 ... Wafer moving part, 12 ... XYZ (theta) table, 13 ... Suction 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: condenser lens, 40: half mirror, 42: aperture, 44: power meter, 60: control unit

Claims (6)

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の光路上に配設され、前記レーザー光の光路を少なくとも第1分岐光路と第2分岐光路に分岐する光路分岐手段と、
前記第1分岐光路上に配設され、前記第1分岐光路に分岐し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、
前記第2分岐光路上に配設され、前記第2分岐光路に分岐した前記レーザー光のパワーを測定するパワー測定手段と、
前記パワー測定手段で測定された前記レーザー光のパワーに基づき、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
前記判断手段は、前記空間光変調器の前記変調パターンが切り替えられたときに前記パワー測定手段で測定される前記レーザー光のパワーの変化が閾値以上である場合には前記空間光変調器の動作状態が正常であると判断し、前記レーザー光のパワーの変化が前記閾値未満である場合には前記空間光変調器の動作状態が異常であると判断する、
レーザー加工装置。
A laser processing apparatus that forms a modified region inside the wafer along a line to cut the wafer by irradiating a laser beam with a focusing point inside the wafer,
A laser light source that outputs the laser light,
A spatial light modulator disposed on an optical path of the laser light output from the laser light source and modulating the laser light,
An optical path branching unit disposed on the optical path of the laser light modulated by the spatial light modulator, and branching the optical path of the laser light into at least a first branch optical path and a second branch optical path;
A condenser lens disposed on the first branch optical path, for condensing the laser light branched into the first branch optical path inside the wafer;
Control means for controlling a modulation pattern of the spatial light modulator so that a focal point of the laser light focused by the focusing lens is formed at a desired position;
Moving means for moving the wafer relative to the laser light,
Power measuring means disposed on the second branch optical path and measuring the power of the laser beam branched to the second branch optical path;
Based on the power of the laser beam measured by the power measuring means, determination means for determining the operating state of the spatial light modulator,
Equipped with a,
The determining means is configured to operate the spatial light modulator when a change in power of the laser light measured by the power measuring means when the modulation pattern of the spatial light modulator is switched is equal to or greater than a threshold. Determine that the state is normal, if the change in the power of the laser light is less than the threshold value, determine that the operating state of the spatial light modulator is abnormal,
Laser processing equipment.
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を備える、
請求項に記載のレーザー加工装置。
The control unit is configured such that the laser light is simultaneously focused by the condenser lens at a plurality of positions at different depths from a laser light irradiation surface inside the wafer and separated from each other in a movement direction of the wafer. Means for controlling the modulation pattern of the spatial light modulator so that
Aberration correction means configured separately from the spatial light modulator and correcting the aberration of the laser light so that the aberration of the laser light is equal to or less than a predetermined aberration at the plurality of positions where the focal point of the laser light is adjusted inside the wafer. Prepare,
The laser processing apparatus according to claim 1 .
前記制御手段は、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の前記変調パターンを制御する、
請求項に記載のレーザー加工装置。
The control means focuses the laser light at a first position in the wafer depth direction and focuses the laser light at a second position different from the first position in the wafer depth direction. Controlling the modulation pattern of the spatial light modulator so that
The laser processing device according to claim 2 .
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、
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の光路を少なくとも第1分岐光路と第2分岐光路に分岐する光路分岐工程と、
前記第1分岐光路に分岐し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、
前記第2分岐光路に分岐した前記レーザー光のパワーを測定するパワー測定工程と、
前記パワー測定工程で測定された前記レーザー光のパワーに基づき、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、
前記判断工程は、前記空間光変調器の前記変調パターンが切り替えられたときに前記パワー測定工程で測定される前記レーザー光のパワーの変化が閾値以上である場合には前記空間光変調器の動作状態が正常であると判断し、前記レーザー光のパワーの変化が前記閾値未満である場合には前記空間光変調器の動作状態が異常であると判断する、
レーザー加工方法。
A laser processing method for forming a modified region inside the wafer along a line to cut the wafer by irradiating a laser beam with a focused point inside the wafer,
A modulation step of modulating the laser light output from the laser light source with a spatial light modulator,
An optical path branching step of branching an optical path of the laser light modulated by the spatial light modulator into at least a first branch optical path and a second branch optical path;
A condensing step of condensing the laser light branched into the first branch optical path into the inside of the wafer by a condensing lens;
A control step of controlling a modulation pattern of the spatial light modulator so that a focal point of the laser light focused by the focusing lens is formed at a desired position.
A moving step of moving the wafer relative to the laser light,
A power measuring step of measuring the power of the laser beam branched to the second branch optical path;
Based on the power of the laser light measured in the power measuring step, a determining step of determining the operating state of the spatial light modulator,
Only including,
The determining step includes an operation of the spatial light modulator when a change in the power of the laser light measured in the power measuring step when the modulation pattern of the spatial light modulator is switched is equal to or greater than a threshold. Determine that the state is normal, if the change in the power of the laser light is less than the threshold value, determine that the operating state of the spatial light modulator is abnormal,
Laser processing method.
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を含む、
請求項に記載のレーザー加工方法。
In the control step, the laser light is simultaneously focused by the condenser lens at a plurality of positions at different depths from the laser light irradiation surface inside the wafer and separated from each other in the moving direction of the wafer. Controlling the modulation pattern of the spatial light modulator so that
An aberration correction step is performed separately from the modulation step, and includes an aberration correction step of correcting the aberration of the laser light to be equal to or less than a predetermined aberration at the plurality of positions where the focal point of the laser light is adjusted inside the wafer.
The laser processing method according to claim 4 .
前記制御工程は、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の前記変調パターンを制御する、
請求項に記載のレーザー加工方法。
In the controlling step, the laser light is focused on a first position in a wafer depth direction, and the laser light is focused on a second position different from the first position in the wafer depth direction. Controlling the modulation pattern of the spatial light modulator so that
The laser processing method according to claim 5 .
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