JP6783509B2 - Laser processing equipment 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。 In the present invention, a laser that forms a modified region inside the wafer along the planned cutting line of the wafer by irradiating the inside of the wafer with a plurality of devices formed on the surface with a focusing point and irradiating the laser beam. It 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 in which a plurality of devices are formed on the surface into individual chips, a thin grindstone having a thickness of about 30 μm formed of fine diamond abrasive grains is used to cut the wafer by making a grinding groove in the wafer. Dicing equipment 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 this dicing blade, since the wafer is a highly brittle material, brittle mode processing occurs, and chipping occurs on the front and back surfaces of the wafer, and this chipping is a factor that deteriorates 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を形成して個々のチップに分割する技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。 To solve this problem, instead of cutting with a conventional dicing blade, a modified region by multiphoton absorption is formed inside the wafer by aligning the condensing point inside the wafer and irradiating it with laser light. A technique for dividing into individual chips has 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、ウェーハの内部に改質領域を形成するために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と、ウェーハの内部に入射したレーザー光がウェーハの内部で完全に吸収されずに、改質領域の形成に寄与しない一部のレーザー光がウェーハのデバイス面（レーザー光入射面とは反対側の面）まで漏れてしまい、ウェーハのデバイス面にダメージを与えてしまうことがある。特にウェーハの切断予定ライン方向に直交する方向にスポット的に発生するダメージはウェーハのデバイス形成領域（切断予定ラインによって囲まれる領域）に対する影響が懸念されるため、このダメージを最小限に抑制する必要がある。 However, in the above-mentioned technique, when the laser beam is irradiated by aligning the condensing point inside the wafer in order to form a reforming region inside the wafer, the laser beam incident on the inside of the wafer is emitted inside the wafer. Some laser light that is not completely absorbed and does not contribute to the formation of the modified region leaks to the device surface of the wafer (the surface opposite to the laser light incident surface), damaging the device surface of the wafer. It may end up. In particular, damage that occurs spot-on in the direction orthogonal to the planned cutting line of the wafer may affect the device formation area (area surrounded by the planned cutting line) of the wafer, so it is necessary to minimize this damage. There is.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、レーザー光の漏れによるウェーハのデバイス面へのダメージを低減することができるレーザー加工装置及びレーザー加工方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a laser processing apparatus and a laser processing method capable of reducing damage to a device surface of a wafer due to leakage of laser light.
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、レーザー光をウェーハの内部に集光する集光レンズと、ウェーハをレーザー光に対して相対的に移動させる移動手段と、集光レンズにより集光されるレーザー光のスポット形状を楕円形状に制御する光束制御手段と、を備える。 In order to achieve the above object, the laser processing apparatus according to the first aspect of the present invention aligns the condensing point with the inside of the wafer and irradiates the laser beam to the inside of the wafer along the planned cutting line of the wafer. A laser processing device that forms a modified region, a laser light source that outputs laser light, a condenser lens that concentrates the laser light inside the wafer, and a wafer that moves relative to the laser light. It includes a moving means and a light beam controlling means for controlling the spot shape of the laser beam focused by the condensing lens into an elliptical shape.
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、光束制御手段は、レーザー光のスポット形状が切断予定ライン方向を短軸とする楕円形状となるように制御する。 In the first aspect of the laser processing apparatus according to the second aspect of the present invention, the luminous flux control means controls the spot shape of the laser beam so as to have an elliptical shape with the direction of the scheduled cutting line as the minor axis.
本発明の第３態様に係るレーザー加工装置は、第１態様において、光束制御手段は、レーザー光のスポット形状が切断予定ライン方向を長軸とする楕円形状となるように制御する。 In the first aspect of the laser processing apparatus according to the third aspect of the present invention, the luminous flux control means controls the spot shape of the laser beam so as to have an elliptical shape with the direction of the planned cutting line as the long axis.
本発明の第４態様に係るレーザー加工装置は、第１態様〜第３態様のいずれかにおいて、レーザー光を変調する空間光変調器と、ウェーハの内部においてレーザー光照射面からの深さが互いに異なり、かつウェーハの移動方向に互いに離れた複数の位置にレーザー光が集光レンズで同時に集光されるように空間光変調器を制御する制御部と、空間光変調器とは別に構成され、ウェーハの内部においてレーザー光の集光点を合わせる複数の位置でレーザー光の収差が所定の収差以下となるように補正する収差補正手段と、を備える。 In the laser processing apparatus according to the fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the spatial light modulator that modulates the laser light and the depth from the laser light irradiation surface inside the wafer are mutual. A control unit that controls the spatial optical modulator so that the laser beam is simultaneously condensed by the condenser lens at a plurality of positions that are different and separated from each other in the moving direction of the wafer, and the spatial optical modulator are separately configured. An aberration correction means for correcting the aberration of the laser light to be equal to or less than a predetermined aberration at a plurality of positions where the focusing points of the laser light are aligned inside the wafer is provided.
本発明の第５態様に係るレーザー加工装置は、第４態様において、制御部は、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を制御する。 In the fourth aspect of the laser processing apparatus according to the fifth aspect of the present invention, the control unit collects the laser light at the first position in the depth direction of the wafer, and the first position is the wafer. The spatial light modulator is controlled so that the laser beam is focused at a second position that differs in the depth direction.
本発明の第６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、レーザー光をウェーハの内部に集光する集光工程と、ウェーハをレーザー光に対して相対的に移動させる移動工程と、ウェーハの内部に集光されるレーザー光のスポット形状を楕円形状に制御する光束制御工程と、を含む。 The laser processing method according to the sixth aspect of the present invention is a laser that forms a modified region inside the wafer along the planned cutting line of the wafer by irradiating the laser beam with a condensing point aligned with the inside of the wafer. Processing methods include a condensing step of concentrating the laser light inside the wafer, a moving step of moving the wafer relative to the laser light, and a spot shape of the laser light condensing inside the wafer. Includes a light beam control step that controls the shape of the laser.
本発明の第７態様に係るレーザー加工方法は、第６態様において、光束制御工程は、レーザー光のスポット形状が切断予定ライン方向を短軸とする楕円形状となるように制御する。 In the sixth aspect of the laser processing method according to the seventh aspect of the present invention, the luminous flux control step controls the spot shape of the laser beam so that the spot shape of the laser beam becomes an elliptical shape with the planned cutting line direction as the minor axis.
本発明の第８態様に係るレーザー加工方法は、第６態様において、光束制御工程は、レーザー光のスポット形状が切断予定ライン方向を長軸とする楕円形状となるように制御する。 In the sixth aspect of the laser processing method according to the eighth aspect of the present invention, the luminous flux control step is controlled so that the spot shape of the laser beam becomes an elliptical shape with the planned cutting line direction as the long axis.
本発明の第９態様に係るレーザー加工方法は、第６態様〜第８態様のいずれかにおいて、レーザー光を空間光変調器で変調する変調工程と、ウェーハの内部においてレーザー光照射面からの深さが互いに異なり、かつウェーハの移動方向に互いに離れた複数の位置にレーザー光が同時に集光されるように空間光変調器を制御する制御工程と、空間光変調器とは別に構成され、ウェーハの内部においてレーザー光の集光点を合わせる複数の位置でレーザー光の収差が所定の収差以下となるように補正する収差補正工程と、を含む。 In any of the sixth to eighth aspects, the laser processing method according to the ninth aspect of the present invention includes a modulation step of modulating the laser light with a spatial light modulator and a depth from the laser light irradiation surface inside the wafer. The control process that controls the spatial optical modulator so that the laser light is simultaneously focused at a plurality of positions that are different from each other and separated from each other in the moving direction of the wafer, and the spatial optical modulator are configured separately from the wafer. Includes an aberration correction step of correcting the laser beam aberration to be less than or equal to a predetermined aberration at a plurality of positions where the focusing points of the laser beam are aligned.
本発明の第１０態様に係るレーザー加工方法は、第９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を制御する。 In the ninth aspect of the laser processing method according to the tenth aspect of the present invention, in the control step, the laser light is focused at the first position in the depth direction of the wafer, and the first position is the wafer. The spatial light modulator is controlled so that the laser beam is focused at a second position that differs in the depth direction.
本発明によれば、ウェーハの内部に集光されるレーザー光のスポット形状を楕円形状とすることにより、レーザー光の漏れ光によるウェーハのデバイス面へのダメージを効果的に低減することができる。 According to the present invention, by making the spot shape of the laser beam focused inside the wafer into an elliptical shape, it is possible to effectively reduce the damage to the device surface of the wafer due to the leakage light of the laser beam.
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５０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 of the present embodiment is mainly composed of a wafer moving unit 11, a laser head 20, a control unit 50, 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, an XYZθ table 12 that is provided on the main body base 16 of the laser processing apparatus 1 and precisely moves the suction stage 13 in the XYZθ direction. The wafer W is precisely moved in the XYZθ direction in the figure by the wafer moving unit 11. The wafer moving unit 11 is an example of moving means.
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 has a back grind tape (hereinafter, BG tape) having an adhesive material attached to the front surface on which the device is formed, and is placed on the suction stage 13 so that 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。 The wafer W may have a dicing sheet having an adhesive material attached to one surface thereof, and may be placed on the suction stage 13 in a state of 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、光束制御器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 luminous flux controller 42, and the like.
レーザー光源２２は、制御部５０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１８０〜２８０ｎｓ、出力が１０Ｗである。 The laser light source 22 outputs a laser beam L for processing for forming a modified region inside the wafer W under the control of the control unit 50. The conditions for the laser beam L are, for example, that the light source is a semiconductor laser-excited Nd: YAG laser, the wavelength is a wavelength of 1.1 μm, the cross-sectional area of the laser beam spot 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 280 ns, and the output is 10 W.
空間光変調器２８は、位相変調型のものであり、レーザー光源２２から出力されたレーザー光Ｌを入力し、２次元配列された複数の画素それぞれにおいてレーザー光Ｌの位相を変調する所定のホログラムパターンを呈示して、その位相変調後のレーザー光Ｌを出力する。このホログラムパターンは、集光位置の異なる複数のフレネルレンズパターンを重ね合せたものである。これにより、詳細を後述するように、ウェーハＷの内部においてレーザー光照射面（ウェーハＷの裏面）からの深さが互いに異なり、かつ図１のＸ方向に平行なウェーハ移動方向（加工送り方向）Ｍに互いに離れた２つの位置にレーザー光Ｌが集光レンズ３８により同時に集光される。 The spatial light modulator 28 is a phase modulation type, and is a predetermined hologram that inputs the laser light L output from the laser light source 22 and modulates the phase of the laser light L in each of a plurality of pixels arranged in two dimensions. A pattern is presented and the laser beam L after the phase modulation is output. This hologram pattern is a superposition of a plurality of Fresnel lens patterns having different light collection positions. As a result, as will be described in detail later, the depths from the laser beam irradiation surface (back surface of the wafer W) inside the wafer W are different from each other, and the wafer moving direction (machining feed direction) parallel to the X direction in FIG. The laser beam L is simultaneously condensed by the condenser lens 38 at two positions separated from each other by M.
空間光変調器２８としては、例えば、反射型液晶（LCOS：Liquid Crystal on Silicon）の空間光変調器（SLM：Spatial Light Modulator）が用いられる。空間光変調器２８の動作、及び空間光変調器２８で呈示されるホログラムパターンは、制御部５０によって制御される。なお、空間光変調器２８の具体的な構成や空間光変調器２８で呈示されるホログラムパターンについては既に公知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。 As the spatial light modulator 28, for example, a spatial light modulator (SLM: Spatial Light Modulator) of a reflective liquid crystal (LCOS: Liquid Crystal on Silicon) is used. The operation of the spatial light modulator 28 and the hologram pattern presented by the spatial light modulator 28 are controlled by the control unit 50. 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 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。この集光レンズ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 an objective lens (infrared objective lens) that concentrates the laser light L inside the wafer W. The numerical aperture (NA) of the condenser lens 38 is 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４０を備えている。この補正環４０は手動で回転自在に構成されており、補正環４０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、補正環４０は、収差補正手段の一例である。 The condenser lens 38 includes a correction ring 40 for correcting the aberration of the laser beam L generated inside the wafer W. The correction ring 40 is manually rotatably configured, and when the correction ring 40 is rotated in a predetermined direction, the distance between the lens groups constituting the condenser lens 38 is changed, and the laser light irradiation surface of the wafer W is changed. The aberration can be corrected so that the aberration of the laser beam L becomes equal to or less than the predetermined aberration at a position at a predetermined depth from the (back surface). The correction ring 40 is an example of aberration correction means.
なお、補正環４０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５０は、補正環駆動部の動作を制御して、補正環４０を回転させることによってレーザー光Ｌの収差が所望の状態となるように補正を行う。 The correction ring 40 may be configured to be electrically rotated by a correction ring drive unit (not shown). In this case, the control unit 50 controls the operation of the correction ring drive unit and rotates the correction ring 40 to correct the aberration of the laser beam L so as to be in a desired state.
光束制御器４２は、集光レンズ３８により集光されるレーザー光Ｌのスポット形状（集光点にける光速の断面形状）を制御するものである。光束制御器４２は、レーザー光Ｌのレーザー光Ｌの光路上に配置され、レーザー光Ｌを通過させる開口部の形状及び大きさが可変である可変スリットにより好ましく構成される。本実施の形態における光束制御器４２は、レーザー光Ｌのスポット形状が切断予定ライン方向を短軸又は長軸とする楕円形状となるように制御を行う。光束制御器４２は、光束制御手段の一例である。 The luminous flux controller 42 controls the spot shape (cross-sectional shape of the speed of light at the focusing point) of the laser beam L focused by the focusing lens 38. The luminous flux controller 42 is preferably configured by a variable slit arranged on the optical path of the laser beam L of the laser beam L and having a variable shape and size of an opening through which the laser beam L passes. The luminous flux controller 42 in the present embodiment controls so that the spot shape of the laser beam L has an elliptical shape with the direction of the planned cutting line as the short axis or the long axis. The luminous flux controller 42 is an example of the luminous flux control means.
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 wave 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 beam L output from the laser light source 22 to an appropriate beam diameter for the spatial light modulator 28. The λ / 2 wave plate 26 adjusts the plane of polarization of laser light incident on the spatial light modulator 28. The reduction optical system 36 is an afocal optical system (bilateral telecentric optical system) composed of a first lens 36a and a second lens 36b, and collects laser light L modulated by a spatial light modulator 28 into a condenser lens 38. Reduced projection to.
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 has an alignment optical system for aligning with the wafer W, and an auto for keeping the distance (working distance) between the wafer W and the condenser lens 38 constant. It is equipped with a focus unit and the like.
制御部５０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 50 includes a CPU, a memory, an input / output circuit unit, and the like, and controls the operation of each unit of the laser processing apparatus 1. Specifically, the thickness of the wafer W and the feed rate of the wafer W are controlled, the operation of each part (wafer moving part 11, laser head 20, etc.) is controlled under optimum conditions, and a reforming region is formed.
また、制御部５０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５０に記憶されている。 Further, the control unit 50 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 inside the wafer W that are different from each other (that is, two positions that are different in depth from the laser beam irradiation surface and are separated from each other in the wafer moving direction M parallel to the X direction in FIG. 1). ), A hologram pattern for modulating the laser light L is presented to the spatial light modulator 28 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 the like, and is stored in the control unit 50.
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 (not shown), an operation plate, a television monitor, an indicator lamp, and the like.
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 device 1 are attached to the operation plate. The TV monitor displays a wafer image captured by a CCD camera (not shown), or displays program contents, various messages, and the like. The indicator lamp displays 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 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４０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４０による収差補正量は５００μｍに設定されることが好ましい。 First, by manually (or electrically) rotating the correction ring 40 provided in the condenser lens 38, the laser beam is emitted at a position (processing depth of the modified region) in which the laser beam L is condensed inside the wafer W. The aberration correction amount is adjusted so that the aberration of L is equal to or less than a predetermined aberration. In the present specification, the "aberration correction amount" is a value converted into the depth of the wafer W from the laser 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 around 500 μm. In this example, as will be described in detail later, when the thickness of the wafer W is 775 μm, the amount of aberration correction by the correction ring 40 is preferably set to 500 μm.
次に、加工対象となるウェーハＷを吸着ステージ１３に載置した後、図示しないアライメント光学系を用いてウェーハＷのアライメントが行われる。 Next, after the wafer W to be processed is placed 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 moving direction M (that is, moving the wafer W relative to the laser beam L in the wafer moving direction M), the laser head 20 transfers the wafer W to the wafer W. The laser beam 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 beam 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 wave plate 26 for spatial light modulation. It is 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５０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 control unit 50 spatially light-modulates a hologram pattern for modulating the laser light L so that the laser light L is simultaneously focused by the condenser lens 38 at two different positions inside the wafer W. Control is performed so that the vessel 28 is presented.
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、光束制御器４２を介して集光レンズ３８に入射される。これにより、空間光変調器２８から出射されたレーザー光Ｌは、第１のレンズ３６ａ、第２のレンズ３６ｂからなる縮小光学系３６によって集光レンズ３８に縮小投影される。そして、集光レンズ３８に入射されたレーザー光Ｌは、集光レンズ３８によりウェーハＷの内部において互いに異なる２つの位置に集光される。 The laser 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 is further passed by the fourth mirror 33 and the fifth mirror 34. It is reflected, passes through the second lens 36b, and is incident on the condenser lens 38 via the light beam controller 42. As a result, the laser light L emitted from the spatial light modulator 28 is reduced and projected onto the condenser lens 38 by the reduction optical system 36 including the first lens 36a and the second lens 36b. Then, the laser light L incident on the condenser lens 38 is focused 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 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 (back surface of the wafer W) inside the wafer W by the condenser lens 38, and The light is simultaneously focused at two positions separated from each other in the wafer moving direction M. As a result, modified regions P1 and P2 due to multiphoton absorption are formed in the vicinity of the respective condensing positions. When the modified regions P1 and P2 are formed, cracks K1 and K2 extending from the 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において左側の集光点）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において右側の集光点）にレーザー光が集光される。 Here, the two positions where the laser light L is focused (condensing position) will be described in detail. In the present embodiment, the first position Q1 in the wafer depth direction inside the wafer W (left side in FIG. 2). The laser light L is focused on the second position Q2 (the focusing point on the right side in FIG. 2), which is different from the first position Q1 in the wafer depth direction. Laser.
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の右側）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 arranged on the upstream side (right side in FIG. 2) of the wafer moving direction M from the first position Q1 and is the first from the laser irradiation surface of the wafer W. It is arranged at a position deeper than the position Q1. 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 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。 As the wafer W moves relative to the laser beam L in this state, as shown in FIG. 3, the wafer W moves along the movement loci of the two focusing points (condensing positions Q1 and Q2) of the laser beam L. The reformed regions P1 and P2 are formed inside the wafer W. As a result, the reforming region P1 and the reforming region P2 are formed one by one in the wafer W in a state of being overlapped at a predetermined interval along the planned cutting line of the wafer W.
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 reforming region P1 and the reforming region P2 are formed in a state of being overlapped at a predetermined interval in this way, the modification regions P1 and P2 overlapping in the wafer depth direction are delayed in time. As shown in FIG. 3, the crack K1 in the modified region P1 and the crack K2 in the modified region P2 are connected by the impact during the formation of the modified region P1 to be formed, and the crack K2 extending from the modified region P2 is formed in the wafer. It extends toward the surface (surface of the wafer W) opposite to the laser beam 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 with the spatial light modulator 28, the laser light L is simultaneously focused at different positions inside the wafer W, so that the throughput is not reduced and the wafer W can be viewed from the surface. 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. In addition, in FIG. 2 and FIG. 3, T1 indicates the initial thickness (775 μm in this example) of the wafer W.
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 one by one along the planned cutting line, the XYZθ table 12 is indexed and fed by one pitch in the Y direction, and the modified regions P1 and P2 are formed in the same manner 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 also modified regions 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, modified regions P1 and P2 are formed along all the planned cutting lines. The reformed regions P1 and P2 have the same position on the plane (position seen from the back surface or the front surface of the wafer W) and are both formed along the planned cutting line, but in 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 reformed regions P1 and P2 are formed along the planned cutting line as described above, the back surface of the wafer W is ground by using a grinding device (not shown) to obtain the thickness (initial thickness) T1 of the wafer W. The back surface grinding step is performed to process the wafer into 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 process, an expanding tape (dicing tape) is attached to the back surface of the wafer W, the BG tape attached to the front surface of the wafer W is peeled off, and then tension is applied to the expanding 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。 As a result, the wafer W is cut starting from a crack that extends to the surface side of the wafer W. That is, the wafer W is cut along the scheduled cutting line and divided into a plurality of chips.
ここで、本実施形態においては、上述したようにしてウェーハＷの内部に切断予定ラインに沿って改質領域Ｐ１、Ｐ２が形成される際、集光レンズ３８により集光されるレーザー光Ｌのスポット形状（各集光位置Ｑ１、Ｑ２における光速の断面形状）は光束制御器４２により楕円形状に制御される。以下、レーザー光Ｌのスポット形状の制御例（第１制御例、第２制御例）及び比較制御例について説明する。 Here, in the present embodiment, when the modification regions P1 and P2 are formed inside the wafer W along the planned cutting line as described above, the laser light L condensed by the condenser lens 38 The spot shape (cross-sectional shape of the speed of light at each of the focusing positions Q1 and Q2) is controlled to an elliptical shape by the luminous flux controller 42. Hereinafter, control examples (first control example, second control example) and comparative control example of the spot shape of the laser beam L will be described.
（第１制御例）
図４は、第１制御例としてのレーザー光Ｌのスポット形状が楕円形状に制御される場合の一例を示した図であり、レーザー光Ｌのスポット形状と切断予定ライン方向との平面的な位置関係を示した図である。また、図５は、図４に示した第１制御例としてのスポット形状としたときにレーザー光Ｌの漏れ光によってウェーハＷのデバイス面に生じるダメージの様子を示した図であり、図５の下段にはそのときに採用したレーザー光Ｌのスポット形状を模式的に示している。
(First control example)
FIG. 4 is a diagram showing an example in which the spot shape of the laser beam L is controlled to an elliptical shape as the first control example, and is a planar position between the spot shape of the laser beam L and the planned cutting line direction. It is a figure which showed the relationship. Further, FIG. 5 is a diagram showing a state of damage caused to the device surface of the wafer W by the leakage light of the laser beam L when the spot shape is used as the first control example shown in FIG. The lower row schematically shows the spot shape of the laser beam L adopted at that time.
図４に示すように、第１制御例としてのレーザー光Ｌのスポット形状は切断予定ライン方向（ウェーハ移動方向に平行な方向）を短軸とする楕円形状である。このようなスポット形状のレーザー光ＬをウェーハＷのレーザー光照射面から照射した場合、図５に示すように、ウェーハＷのデバイス面にはレーザー光Ｌの漏れ光によるダメージがほとんど生じない。 As shown in FIG. 4, the spot shape of the laser beam L as the first control example is an elliptical shape whose minor axis is the direction of the planned cutting line (direction parallel to the wafer moving direction). When such a spot-shaped laser beam L is irradiated from the laser beam irradiation surface of the wafer W, as shown in FIG. 5, the device surface of the wafer W is hardly damaged by the leakage light of the laser beam L.
（第２制御例）
図６は、第２制御例としてのレーザー光Ｌのスポット形状が楕円形状を制御される場合の他の例を示した図であり、レーザー光Ｌのスポット形状と切断予定ライン方向との平面的な位置関係を示した図である。また、図７は、図６に示した第２制御例としてのスポット形状としたときにレーザー光Ｌの漏れ光によってウェーハＷのデバイス面に生じるダメージの様子を示した図であり、図７の下段にはそのときに採用したレーザー光Ｌのスポット形状を模式的に示している。
(Second control example)
FIG. 6 is a diagram showing another example in which the spot shape of the laser beam L as the second control example is controlled to have an elliptical shape, and is a plane of the spot shape of the laser beam L and the direction of the planned cutting line. It is a figure which showed the positional relationship. Further, FIG. 7 is a diagram showing a state of damage caused to the device surface of the wafer W by the leakage light of the laser beam L when the spot shape is used as the second control example shown in FIG. The lower row schematically shows the spot shape of the laser beam L adopted at that time.
図６に示すように、第２制御例としてのレーザー光Ｌのスポット形状は切断予定ライン方向を長軸とする楕円形状である。このようなスポット形状のレーザー光ＬをウェーハＷのレーザー光照射面から照射した場合、図７に示すように、上述した第１制御例と同様にウェーハＷのデバイス面にはレーザー光Ｌの漏れ光によるダメージがほとんど生じない。 As shown in FIG. 6, the spot shape of the laser beam L as the second control example is an elliptical shape having the planned cutting line direction as the long axis. When such a spot-shaped laser beam L is irradiated from the laser beam irradiation surface of the wafer W, as shown in FIG. 7, the laser beam L leaks to the device surface of the wafer W as in the first control example described above. There is almost no damage from light.
（比較制御例）
図８は、比較制御例としてのレーザー光Ｌのスポット形状が円形状である場合の一例を示した図である。また、図９は、図８に示した比較制御例としてのスポット形状としたときにレーザー光Ｌの漏れ光によってウェーハＷのデバイス面に生じるダメージの様子を示した図であり、図９の下段にはそのときに採用したレーザー光Ｌのスポット形状を模式的に示している。
(Comparison control example)
FIG. 8 is a diagram showing an example in which the spot shape of the laser beam L as a comparative control example is a circular shape. Further, FIG. 9 is a diagram showing a state of damage caused to the device surface of the wafer W by the leakage light of the laser beam L when the spot shape is used as the comparative control example shown in FIG. 8, and is shown in the lower part of FIG. The spot shape of the laser beam L adopted at that time is schematically shown in.
図８に示す比較制御例のようにレーザー光Ｌのスポット形状が円形状である場合、図９に示すように、ウェーハＷのレーザー光照射面からレーザー光Ｌを照射した際、レーザー光Ｌの漏れ光によってウェーハＷのデバイス面には切断予定ライン方向に直交する方向へスポット的にダメージが発生してしまう。このダメージがウェーハのデバイス形成領域に及んでしまうと、チップの品質を低下させる要因となる。特に本実施形態のように、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段加工を行う場合には、このレーザー光Ｌの漏れ光によるダメージが顕著となる。 When the spot shape of the laser beam L is circular as in the comparative control example shown in FIG. 8, when the laser beam L is irradiated from the laser beam irradiation surface of the wafer W as shown in FIG. 9, the laser beam L becomes The leakage light causes spot damage on the device surface of the wafer W in the direction orthogonal to the planned cutting line direction. If this damage reaches the device forming region of the wafer, it becomes a factor of deteriorating the quality of the chip. In particular, as in the present embodiment, the laser beam 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. When the two-step processing is performed, the damage caused by the leakage light of the laser beam L becomes remarkable.
以上の比較から分かるように、本実施形態では、光束制御器４２によってレーザー光Ｌのスポット形状が楕円形状となるように制御が行われるので、レーザー光Ｌの漏れ光によるウェーハＷのデバイス面へのダメージを効果的に低減することができる。なお、この詳しい原理については分からないが、レーザー光Ｌのスポット形状を円形状とした場合（図８参照）に比べて楕円形状とする方が集光点に集中するレーザー光Ｌのパワーが適度に分散されるため、ウェーハＷのデバイス面まで漏れるレーザー光Ｌを少なくすることができ、ウェーハＷのデバイス面に生じるダメージを低減できるものと推測される。 As can be seen from the above comparison, in the present embodiment, the luminous flux controller 42 controls the spot shape of the laser beam L so as to have an elliptical shape, so that the device surface of the wafer W due to the leakage light of the laser beam L Damage can be effectively reduced. Although the detailed principle of this is not known, the power of the laser light L concentrated on the condensing point is more appropriate when the spot shape of the laser light L is circular (see FIG. 8) than when the spot shape is circular. It is presumed that the laser light L leaking to the device surface of the wafer W can be reduced and the damage generated on the device surface of the wafer W can be reduced.
以上のとおり、本実施形態では、光束制御器４２によってレーザー光Ｌのスポット形状が楕円形状（好ましくは、切断予定ライン方向を短軸又は長軸とする楕円形状）に制御されるため、レーザー光Ｌのスポット形状を円形状とした場合に比べて、レーザー光Ｌの漏れ光によるウェーハＷのデバイス面へのダメージを効果的に低減することができる。 As described above, in the present embodiment, the spot shape of the laser beam L is controlled by the luminous flux controller 42 to be an elliptical shape (preferably an elliptical shape having the planned cutting line direction as the minor axis or the major axis). Compared with the case where the spot shape of L is a circular shape, it is possible to effectively reduce the damage to the device surface of the wafer W due to the leakage light of the laser beam L.
なお、本実施形態では、光束制御器４２により制御されるレーザー光Ｌのスポット形状が切断予定ライン方向を短軸又は長軸とする楕円形状とする態様（図４、図６参照）を示したが、これに限らず、切断予定ライン方向に対して斜めの方向を短軸又は長軸とする楕円形状としてもよい。 In this embodiment, the spot shape of the laser beam L controlled by the luminous flux controller 42 is an elliptical shape having a short axis or a long axis in the direction of the planned cutting line (see FIGS. 4 and 6). However, the present invention is not limited to this, and an elliptical shape may be formed in which the direction oblique to the planned cutting line direction is the minor axis or the major axis.
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４０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 spatial light modulator 28 is used to simultaneously condense the laser light L at a plurality of positions by the condensing lens 38, and the correction ring 40 of the condensing lens 38 is used to collect the laser light L. Since the aberration at the position where the light spots are aligned is corrected so as to be equal to or less than the predetermined aberration, the laser beam L is efficiently focused at a deep position in the wafer depth direction even when the wafer W is thick. It becomes possible. Further, the cracks generated when the reformed regions P1 and P2 overlapping in the wafer depth direction are formed can be sufficiently extended to the surface (surface of the wafer W) opposite to the laser light irradiation surface of the wafer W. it can. Therefore, the wafer W can be efficiently divided into chips, and chips of stable quality can be efficiently obtained.
ここで、上記効果を検証するために本発明者等が行った実験について説明する。 Here, an experiment conducted by the present inventors 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 of the above-described embodiment was used as an example. Further, as a comparative example, using a device having the same configuration as Patent Document 2 described above, that is, a spatial light modulator, the laser light is focused on two different positions inside the wafer, and the respective positions are focused. (1st comparative example), and a device that corrects aberrations using a correction ring without using a spatial light modulator (that is, a laser beam is focused on 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）。 As an experimental condition, for a wafer (silicon substrate) having a thickness of 775 μm, the total crack length (crack length) generated in the wafer depth direction when a modified region is formed while changing the amount of aberration correction in each device. The overall length) and the length of the lower end of the crack (the length of the crack extending from the lower end of the modified region toward the wafer surface side) were measured (see FIG. 3).
図１０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１１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１０及び図１１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. 10 is a graph showing the relationship between the aberration correction amount and the total crack length. FIG. 11 is a graph showing the relationship between the amount of aberration correction and the length of the lower end of the crack. In FIGS. 10 and 11, the horizontal axis represents the amount of aberration correction, and the vertical axis represents the total crack length and the crack lower end length generated by each device, respectively.
図１０及び図１１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. 10 and 11, in the embodiment, the total crack length is longer over all the aberration correction amounts, and the crack lower end length is also longer than in the first comparative example and the second comparative example. 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４０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, the total crack length is about 250 μm and the crack lower end length is about 80 μm in the examples, which are much better results than those of the first comparative example and the second comparative example. Has been obtained. From this result, in the laser processing apparatus 1 of the present embodiment, when processing a wafer W having a thickness of 775 μm, the amount of aberration correction by the correction ring 40 is 500 μm (that is, the laser beam irradiation surface (wafer) of the wafer W). It is preferable to set (so that the aberration is minimized at a position where the depth from the back surface of W) is 500 μm). Then, by modulating the laser light with the spatial light modulator 28 so that the laser light L is simultaneously focused by the condenser lens 38 at two positions having different depths in the vicinity of this depth (500 μm). , Cracks extending in the wafer depth direction from the reforming region formed inside the wafer W can be sufficiently extended. As a result, the wafer can be efficiently divided into chips, and chips of stable quality can be efficiently obtained.
なお、本実施形態では、収差補正手段が、集光レンズ３８に備えられた補正環４０で構成される態様を示したが、これに限定されず、例えば図１２に示すように、集光レンズ３８と空間光変調器２８との間のレーザー光Ｌの光路上に配置された補正光学系４４で構成するようにしてもよい。この場合、図示しない駆動手段で補正光学系４４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。なお、図１２に示した例では、光束制御器４２と第２のレンズ３６ｂとの間に配設される。 In the present embodiment, the aberration correction means is configured by the correction ring 40 provided in the condenser lens 38, but the present invention is not limited to this, and the condenser lens is not limited to this, for example, as shown in FIG. It may be composed of the correction optical system 44 arranged on the optical path of the laser beam L between the 38 and the spatial light modulator 28. In this case, the aberration of the laser beam L generated inside the wafer W can be corrected by changing the spacing between the plurality of lens groups constituting the correction optical system 44 by a driving means (not shown). In the example shown in FIG. 12, it is arranged between the luminous flux controller 42 and the second lens 36b.
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 depending on the thickness of the wafer W and the focusing position of the laser light (processing depth of the modified region). For example, the aberration is generated at the position where the aberration correction amount is 500 μm. By using the minimum objective lens, cracks 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４０による補正を打ち消す方向のパターン）を重畳させることにより、ウェーハＷのレーザー光照射面から比較的深い部分に対しても、適切な収差補正が可能となる。 Further, in the present embodiment, the laser beam L is simultaneously condensed at two positions different from each other in the wafer depth direction inside the wafer W, and the reforming regions P1 and P2 are simultaneously formed at the respective condensing positions. A method of dividing the wafer W into individual chips by performing a back surface grinding process for grinding the back surface of the wafer W after performing two-step processing is adopted, but the method is not limited to this, and for example, the wafer W is required. The laser processing may be performed a plurality of times while changing the position (processing depth of the modified region) for condensing the laser beam L inside the wafer. At that time, according to the processing depth of the modified region, the hologram pattern presented to the spatial light modulator 28 has a correction pattern for correcting the aberration inside the wafer W (in this case, the direction in which the correction by the correction ring 40 is canceled). By superimposing the above pattern), it is possible to appropriately correct aberrations even in a portion relatively deep from the laser beam irradiation surface of the wafer W.
また、本実施形態においては、図２に示したように、レーザー光Ｌが集光される２つの位置（集光位置）Ｑ１、Ｑ２の配置関係として、第２の位置Ｑ２は、第１の位置Ｑ１よりもウェーハ移動方向Ｍの上流側（図２の右側）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１３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１３の右側）に配置され、かつウェーハＷのレーザー光照射面から第１の位置Ｑ１よりも浅い位置に配置される構成であってもよい。 Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the second position Q2 is the first position as the arrangement relationship of the two positions (condensing position) Q1 and Q2 where the laser light L is focused. A configuration is adopted in which the wafer is arranged on the upstream side (right side in FIG. 2) of the wafer moving direction M from the position Q1 and is arranged at a position deeper than the first position Q1 from the laser beam irradiation surface of the wafer W. However, as shown in FIG. 13, a configuration opposite to that shown in FIG. 2 may be used. That is, the second position Q2 is arranged on the upstream side (right side in FIG. 13) of the wafer moving direction M from the first position Q1 and is shallower than the first position Q1 from the laser irradiation surface of the wafer W. It may be configured to be arranged at a position.
また、本実施形態では、ウェーハＷの内部において互いに異なる２つの位置にレーザー光Ｌが集光レンズ３８で同時に集光されるように空間光変調器２８でレーザー光Ｌの変調を行っているが、レーザー光Ｌを集光させる位置は２つに限らず、３つ以上であってもよい。 Further, in the present embodiment, the spatial light modulator 28 modulates the laser light L so that the laser light L is simultaneously focused by the condenser lens 38 at two different positions inside the wafer W. The position where the laser light L is focused is not limited to two, and may be three or more.
また、本実施形態では、空間光変調器２８として、反射型の空間光変調器（ＬＣＯＳ−ＳＬＭ）を用いたが、これに限定されず、ＭＥＭＳ−ＳＬＭ又はＤＭＤ(デフォーマブルミラーデバイス)等であってもよい。また、空間光変調器２８は、反射型に限定されず、透過型であってもよい。更に、空間光変調器２８としては、液晶セルタイプ又はＬＣＤタイプ等が挙げられる。 Further, in the present embodiment, a reflective spatial light modulator (LCOS-SLM) is used as the spatial light modulator 28, but the present invention is not limited to this, and a MEMS-SLM, DMD (deformable mirror device), or the like is used. There may be. Further, the spatial light modulator 28 is not limited to the reflection type, and may be a transmission type. Further, examples of the spatial light modulator 28 include a liquid crystal cell type and an LCD type.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above examples, and it goes without saying that various improvements and modifications may be made without departing from the gist 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…補正環、４２…補正光学系、４４…光束制御器、５０…制御部 10 ... Laser processing equipment, 11 ... Wafer moving part, 12 ... XYZθ table, 13 ... Adsorption stage, 20 ... Laser head, 22 ... Laser light source, 24 ... Beam expander, 26 ... λ / 2 wave plate, 28 ... Spatial light Modulator, 36 ... reduction optical system, 38 ... condenser lens, 40 ... correction ring, 42 ... correction optical system, 44 ... light source controller, 50 ... control unit
Claims (10)
前記レーザー光を出力するレーザー光源と、
前記レーザー光を前記ウェーハの内部に集光する集光レンズと、
前記ウェーハを前記レーザー光に対して相対的に移動させる移動手段と、
前記集光レンズにより集光される前記レーザー光のスポット形状を楕円形状に制御して前記レーザー光の漏れによる前記デバイス面へのダメージを低減する光束制御手段と、
を備えるレーザー加工装置。 By irradiating the inside of the wafer with a laser beam by aligning the condensing point with the inside of the wafer with the back surface opposite to the device surface of the wafer as the incident surface of the laser light, the inside of the wafer is modified along the planned cutting line of the wafer. A laser processing device that forms a quality region.
A laser light source that outputs the laser light and
A condenser lens that concentrates the laser light inside the wafer,
A moving means for moving the wafer relative to the laser beam, and
A luminous flux control means that controls the spot shape of the laser light focused by the condenser lens into an elliptical shape to reduce damage to the device surface due to leakage of the laser light .
Laser processing equipment equipped with.
請求項１に記載のレーザー加工装置。 The luminous flux control means controls the spot shape of the laser beam so that it has an elliptical shape with the direction of the planned cutting line as the minor axis.
The laser processing apparatus according to claim 1.
請求項１に記載のレーザー加工装置。 The luminous flux control means controls the spot shape of the laser beam so that it has an elliptical shape with the direction of the planned cutting line as the long axis.
The laser processing apparatus according to claim 1.
前記ウェーハの内部において前記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を制御する制御部と、
前記空間光変調器とは別に構成され、前記ウェーハの内部において前記レーザー光の集光点を合わせる前記複数の位置で前記レーザー光の収差が所定の収差以下となるように補正する収差補正手段と、
を備える請求項１から３のいずれか１項に記載のレーザー加工装置。 A spatial light modulator that modulates the laser light,
Unlike depth from each other from the laser light irradiation surface in the interior of the wafer, and the space so that the laser light into a plurality of positions away from each other in the moving direction of the wafer are simultaneously converged by the condenser lens A control unit that controls the optical modulator and
An aberration correction means that is configured separately from the spatial light modulator and corrects the aberration of the laser light to be equal to or less than a predetermined aberration at the plurality of positions where the focusing points of the laser light are aligned inside the wafer. ,
The laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記レーザー光を前記ウェーハの内部に集光する集光工程と、
前記ウェーハを前記レーザー光に対して相対的に移動させる移動工程と、
前記ウェーハの内部に集光される前記レーザー光のスポット形状を楕円形状に制御して前記レーザー光の漏れによる前記デバイス面へのダメージを低減する光束制御工程と、
を含むレーザー加工方法。 By irradiating the inside of the wafer with a laser beam by aligning the condensing point with the inside of the wafer with the back surface opposite to the device surface of the wafer as the incident surface of the laser light, the inside of the wafer is modified along the planned cutting line of the wafer. A laser processing method that forms a quality region.
A condensing process that condenses the laser light inside the wafer,
A moving step of moving the wafer relative to the laser beam, and
A luminous flux control step of controlling the spot shape of the laser beam focused inside the wafer into an elliptical shape to reduce damage to the device surface due to leakage of the laser beam .
Laser processing methods including.
請求項６に記載のレーザー加工方法。 The luminous flux control step controls the spot shape of the laser beam so that it has an elliptical shape with the direction of the planned cutting line as the minor axis.
The laser processing method according to claim 6.
請求項６に記載のレーザー加工方法。 The luminous flux control step controls the spot shape of the laser beam so that it has an elliptical shape with the direction of the planned cutting line as the long axis.
The laser processing method according to claim 6.
前記ウェーハの内部において前記レーザー光照射面からの深さが互いに異なり、かつ前記ウェーハの移動方向に互いに離れた複数の位置に前記レーザー光が同時に集光されるように前記空間光変調器を制御する制御工程と、
前記空間光変調器とは別に構成され、前記ウェーハの内部において前記レーザー光の集光点を合わせる前記複数の位置で前記レーザー光の収差が所定の収差以下となるように補正する収差補正工程と、
を含む請求項６から８のいずれか１項に記載のレーザー加工方法。 A modulation process that modulates the laser light with a spatial light modulator,
Unlike depth from the laser light irradiation surface in the interior of the wafer with each other, and controls the spatial light modulator such that said laser beam is focused simultaneously on a plurality of positions away from each other in the moving direction of the wafer Control process and
An aberration correction step that is configured separately from the spatial light modulator and corrects the aberration of the laser light to be equal to or less than a predetermined aberration at the plurality of positions where the focusing points of the laser light are aligned inside the wafer. ,
The laser processing method according to any one of claims 6 to 8, which comprises.
請求項９に記載のレーザー加工方法。 In the control step, the laser light is focused on a first position in the depth direction of the wafer, and the laser light is focused on a second position different from the first position in the depth direction of the wafer. Control the spatial light modulator so that
The laser processing method according to claim 9.
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