JPS6130049A - Method for laser scribing and device thereof - Google Patents

Method for laser scribing and device thereof

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JPS6130049A
JPS6130049A JP15073284A JP15073284A JPS6130049A JP S6130049 A JPS6130049 A JP S6130049A JP 15073284 A JP15073284 A JP 15073284A JP 15073284 A JP15073284 A JP 15073284A JP S6130049 A JPS6130049 A JP S6130049A
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JP
Japan
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laser beam
laser
wafer
semiconductor wafer
main
Prior art date
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Pending
Application number
JP15073284A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaki Hotta
堀田 正樹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS6130049A publication Critical patent/JPS6130049A/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices

Abstract

PURPOSE:To prevent generating microcrack by scanning sub laser beam of low energy density before, or before and after main laser beam is scanned along a scribing line of a semiconductor wafer. CONSTITUTION:A wafer 2 is mounted on an X-Y table 1 and is shifted by shift signal MS in a controlling circuit 3. A power supply 5 of a laser oscillator 4 is started by signal KS and a flash light 6 illuminates and the illuminated pulse is condensed 7 and YAG laser 8 is irradiated, then optical excitation is performed. A excited laser beam is taken out through a resonant mirror 10 and Q-switch 11 and focused 16 on the wafer 2 through lenses 13, 14 and a total reflection mirror. A lens 16 is devided into A-C sections whose optical axises and focuses are different and each B and C area is about one third of A area. Passing beams are separated to 9a-9c and are focused to three points (a)-(c) respectively on a wafer. Main beam is beam 9a. As the wafer is pre-heated by the sub beam 9b or 9c, before being irradiated by the main beam 9a, microcrack is not generated by processing heat and also yield and quality are improved.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はレーザビームによって半導体ウェハをチップに
スクライビングするレーザスクライビング方法及び装置
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a laser scribing method and apparatus for scribing a semiconductor wafer into chips using a laser beam.

〔発明の技術的背景およびその問題点〕従来から半導体
装置の製造工程では、多数の半導体素子を形成したサフ
ァイア基板等の半導体ウェハから個々の素子を切分ける
為にレーザスクライビング技術が用いられている。
[Technical background of the invention and its problems] Conventionally, in the manufacturing process of semiconductor devices, laser scribing technology has been used to cut out individual elements from a semiconductor wafer such as a sapphire substrate on which a large number of semiconductor elements are formed. .

添付図面の第2図および第3図はレーザスクライビング
の説明図である。レーザスクライビングは半導体ウェハ
2上の個々の素子を分ける格子状のスクライビング線に
沿ってレーザビームを走査し、各半導体素子間に一定の
深さの加工溝を形成することにより行う。ところで、サ
ファイア基板等は光吸収率が低い為、十分な加工を実施
する為には、レーザビームの走査速度を低くするかまた
はレーザビームの強度を上げて照射密度を高める必要が
ある。ところが、高照射密度のレーザビ−ムで走査を行
なうと、レーザビームの照射時に発生する加工熱によっ
て加工溝の脇に不可避的にマイクロクラックが発生して
いた。これは半導体素子の歩留りや品質の低下という不
都合を招く。
FIGS. 2 and 3 of the accompanying drawings are explanatory diagrams of laser scribing. Laser scribing is performed by scanning a laser beam along lattice-like scribing lines that separate individual devices on the semiconductor wafer 2, and forming processing grooves of a constant depth between each semiconductor device. Incidentally, since sapphire substrates and the like have a low light absorption rate, in order to perform sufficient processing, it is necessary to increase the irradiation density by lowering the scanning speed of the laser beam or increasing the intensity of the laser beam. However, when scanning is performed with a laser beam of high irradiation density, microcracks inevitably occur on the side of the processed groove due to processing heat generated during laser beam irradiation. This causes the inconvenience of lowering the yield and quality of semiconductor devices.

かかる問題点に対しては従゛来から、 (a)  スクライビング線の幅を広くとってマイクロ
クラックの影響が半導体素子に及ばないようにする、 (b)  レーザビームの走査方向を、第2図に示す走
査順イからロ、へから二のように、半導体ウェハを構成
する材料の結晶構造により定まるマイクロクラックの発
生しにくい特定の向きに限定する、 (C)  レーザビームの走査方向がマイクロクラック
の発生しにくい方向の場合には通常速度で走査し、それ
以外の方向ではより高速痕で走査する、 (d)  レーザビームの走査方向がマイクロクラック
の発生しにくい方向の場合にはレーザビームの強度を上
げて走査し、それ以外の方向ではレーザビームの強度を
下げる、 等の対策が考えられている。
Conventionally, these problems have been solved by (a) widening the width of the scribing line so that the influence of microcracks does not reach the semiconductor element, and (b) changing the scanning direction of the laser beam as shown in Figure 2. (C) The scanning direction of the laser beam is limited to specific directions in which microcracks are less likely to occur, determined by the crystal structure of the material that makes up the semiconductor wafer, as shown in the scanning order A to B and B to II. (d) When the direction in which the laser beam is scanned is in a direction where microcracks are less likely to occur, the laser beam is scanned at a normal speed, and in other directions it is scanned at a higher speed. Countermeasures have been considered, such as increasing the intensity of the laser beam for scanning, and lowering the intensity of the laser beam in other directions.

ところが、上記(a)の方法では、半導体ウェハ2上の
スクライビング幅の増加に伴なって半導体素子を形成す
る面積が低減する為、一枚のウェハで生産可能な半導体
素子の数が減少する。(b)の方法ではスクライビング
の所要時間が増大し、スクライビング装置の処理能力の
低下−を招く。一方、(c)、(d)の方法ではレーザ
ビームの走査速度が速い時やレーザビームの強度が低い
時に、半導体ウェハの表面に十分な深さの加工溝を形成
できない場合が発生し得るという欠点があった。
However, in method (a) above, as the scribing width on the semiconductor wafer 2 increases, the area on which semiconductor elements are formed decreases, so the number of semiconductor elements that can be produced with one wafer decreases. In the method (b), the time required for scribing increases, resulting in a decrease in the throughput of the scribing device. On the other hand, with methods (c) and (d), when the scanning speed of the laser beam is high or the intensity of the laser beam is low, it may not be possible to form a groove of sufficient depth on the surface of the semiconductor wafer. There were drawbacks.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記の従来技術の問題点を解消するためになさ
れたもので、マイクロクラックの発生を防止して半導体
素子の歩留りや品質の向上を図ることのできるレーザス
クライビング方法及び装置を提供することを目的とする
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a laser scribing method and apparatus that can prevent the occurrence of microcracks and improve the yield and quality of semiconductor devices. With the goal.

(発明の概要) 上記目的を達成する為に本発明は、半導体つエバのスク
ライビング線に沿って主たるレーザビームを走査すると
共に、主たるレーザビーム走査前もしくは前後でエネル
ギ密度の低い従たるレーザビームを走査するようにした
レーザスクライビング方法および装置を提供するもので
ある。
(Summary of the Invention) In order to achieve the above object, the present invention scans a main laser beam along the scribing line of a semiconductor evaporator, and at the same time scans a secondary laser beam with low energy density before or before scanning the main laser beam. A scanning laser scribing method and apparatus are provided.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、添付図面の第1図乃至第4図を参照して本発明の
一実施例を説明する。第1図は同実施例に係るレーザス
クライビング方法を実施する為の装置の構成図である。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4 of the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram of an apparatus for carrying out the laser scribing method according to the same embodiment.

XYテーブル1の上面にはスクライビングをすべき半導
体ウェハ2(例えばサファイア基板)を載置し、制御回
路3からの移動制御信号MSに従って半導体ウェハ2を
水平面内で移動させる。レーザ発振器4は制御回路3か
らの駆動制御信号KSにより起動されるシー11電源5
によりフラッシュランプ6を発光させ、このフラッシュ
ランプ6の発光パルスを集光鏡筒7C集光し、YAGレ
ーザOツド8に照射して光励起している。光励起された
ビームは共振ミラー10及びQスイッチ11を介して外
に取り出され、レーザビーム9として送出される。なお
、Qスイッチ11は駆動装置12により駆動される。レ
ーザ発振器4から送出されたレーザビーム9は凹レンズ
13及び凸レンズ14を介して全反射鏡15で反射され
、集光レンズ16により所望のスポットに集束されて半
導体ウェハ2上に照射される。
A semiconductor wafer 2 (for example, a sapphire substrate) to be scribed is placed on the upper surface of the XY table 1, and the semiconductor wafer 2 is moved in a horizontal plane according to a movement control signal MS from a control circuit 3. The laser oscillator 4 is activated by the drive control signal KS from the control circuit 3.
The flash lamp 6 is caused to emit light, and the emitted light pulses from the flash lamp 6 are focused on the condensing lens barrel 7C and irradiated onto the YAG laser Otsudo 8 for optical excitation. The optically excited beam is extracted to the outside via a resonant mirror 10 and a Q switch 11, and is sent out as a laser beam 9. Note that the Q switch 11 is driven by a drive device 12. A laser beam 9 emitted from a laser oscillator 4 is reflected by a total reflection mirror 15 via a concave lens 13 and a convex lens 14, and is focused onto a desired spot by a condensing lens 16 and irradiated onto the semiconductor wafer 2.

第4図は第1図に示すレーザビームの照射の説明図であ
り、(a)は集光レンズを平面から見た状態を示し、(
b)は側面から見た状態を示し、(C)は半導体ウェハ
を平面から見た状態を示している。集光レンズ16は第
4図(a)に示す如く互いに光軸、焦点の異なる3つの
部分A、B。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the laser beam irradiation shown in FIG.
(b) shows the state seen from the side, and (C) shows the state seen from the plane of the semiconductor wafer. As shown in FIG. 4(a), the condensing lens 16 has three parts A and B having different optical axes and focal points.

Cに分かれている。レーザビーム9は集光レンズ16を
通過すると、A、B、Cの各部分を通過した光が第4図
(b)に示す如くそれぞれ3つのレーザど一ム9a、9
b、9cに分かれ、半導体ウェハ2上の3つの点a、b
、cにそれぞれ集束する。集光″レンズ16のB、C部
分の面積はそれぞれA部分の面積の約3分の1となって
おり、レーザビーム9aが主たるビームとなりレーザビ
ーム9b、9cが従たるビームとなって半導体ウェハ2
に照射される。
It is divided into C. When the laser beam 9 passes through the condensing lens 16, the light that has passed through each part A, B, and C is divided into three laser beams 9a and 9, respectively, as shown in FIG. 4(b).
The three points a and b on the semiconductor wafer 2 are divided into b and 9c.
, c, respectively. The areas of portions B and C of the condenser lens 16 are each approximately one-third of the area of portion A, and the laser beam 9a is the main beam, and the laser beams 9b and 9c are secondary beams, which focus on the semiconductor wafer. 2
is irradiated.

a、b、cの各点は第4図(C)に示す如<−直線上に
並べられ、この直線がレーザビームの走査方向17に平
行になるように集光レンズ16の向きが設定される。な
お、主たるレーザビーム9aの両隣に従たるレーザビー
ム9b、9cを配置したのは、走査の方向にかかわらず
主たるレーザビーム9aが半導体ウェハ2上を走査して
ゆくより先にその部分を従たるレーザビーム9b、9c
のいずれかが照射するようにする為である。このように
することによって、ウェハの結晶構造に応じてレーザビ
ームの走査方向を選択することが可能になる。また、主
たるレーザビームによる加工の後にもどちらかの従たる
レーザビームが照射されるので、加工部分が急冷すると
いうこともなくなる。
The points a, b, and c are arranged on a straight line as shown in FIG. Ru. The secondary laser beams 9b and 9c are placed on both sides of the main laser beam 9a so that the main laser beam 9a scans the area on the semiconductor wafer 2 before it scans it, regardless of the scanning direction. Laser beams 9b, 9c
This is to ensure that either one of them is irradiated. By doing so, it becomes possible to select the scanning direction of the laser beam depending on the crystal structure of the wafer. Furthermore, since either of the secondary laser beams is irradiated even after processing with the main laser beam, the processed portion will not cool down rapidly.

次に第1図および第4図に示す実施例の動作を説明する
。まず、スクライビングすべき半導体ウェハ2を所定の
向きにしてXYテーブル1上にセットする。この状態で
、制御回路3からの移動制御信号MSに従って、レーザ
ビーム9a、9b。
Next, the operation of the embodiment shown in FIGS. 1 and 4 will be explained. First, the semiconductor wafer 2 to be scribed is set on the XY table 1 in a predetermined orientation. In this state, according to the movement control signal MS from the control circuit 3, the laser beams 9a and 9b are moved.

9Cがスクライビング線上を走査するようにXYテーブ
ル1を移動させる。併せてレーザ発振器4を駆動するこ
とにより、半導体ウェハ2上のスクライビング線上には
従たるレーザビーム9b、9Cのいずれかが予め照射さ
れ、しかる後に主たるレーザビーム9aが照射されるよ
うにする。このようにすると、半導体ウェハ2が主たる
レーザご一ムで加工される前に従たるレーザビームで予
熱されるので、加工熱の影響によるマイクロクラック等
が発生することがない。また強力な主たるレーザビーム
を用いることができるので生産性を向上させることがで
きる。さらに、強力な主たるレーザビームによって半導
体ウェハ2上の機械的な分割を容易に実施するに十分な
深さの加]書拷を形成することができる。
The XY table 1 is moved so that 9C scans the scribing line. By simultaneously driving the laser oscillator 4, the scribing line on the semiconductor wafer 2 is irradiated with one of the secondary laser beams 9b and 9C, and then the main laser beam 9a is irradiated. In this way, since the semiconductor wafer 2 is preheated by the secondary laser beam before being processed by the main laser beam, microcracks etc. do not occur due to the influence of processing heat. Furthermore, since a powerful main laser beam can be used, productivity can be improved. Additionally, a powerful primary laser beam can create a deep enough marking on the semiconductor wafer 2 to facilitate mechanical separation.

なお、集光レンズ16の分割方法は第4図(a)の例に
限定されるものではなく、3つのビームを所定の集光ス
ポットに所定の強度で照射出来る様な方法であれば、い
かなる形状、方法(例えば同心円状に配する等)でも実
施可能である。また、主たるレーザビーム9aと従たる
レーザビーム9b、9cを同一光源から作り出す代わり
に、別個のレーザ光源から得る如き構成としても良く、
同様の効果を得ることができる。さらに上記の実施例で
は従たるレーザビーム9b、9cを主たるレーザビーム
9aの前後に配するようにしたが、前にのみ配づるにう
にしてもよい。
Note that the method of dividing the condenser lens 16 is not limited to the example shown in FIG. It can also be implemented by changing the shape or method (for example, arranging them in concentric circles). Furthermore, instead of producing the main laser beam 9a and the secondary laser beams 9b and 9c from the same light source, a configuration may be adopted in which they are obtained from separate laser light sources.
A similar effect can be obtained. Further, in the above embodiment, the secondary laser beams 9b and 9c are arranged before and after the main laser beam 9a, but they may be arranged only in front of the main laser beam 9a.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように本発明によれば、レーザスクライビン
グの実施に当って主たるレーザビームと共にそれよりも
エネルギ密度の低い従たるレーザビームを併せて使用す
ることによって、加工熱の影響によるマイクロクラック
の発生を抑止することを可能ならしめたレーザスクライ
ビング方法および装置を実現することができる。その結
果、半導体素子の生産上の歩留りや品質を向上すること
が可能となる。
As described above, according to the present invention, microcracks are generated due to the influence of processing heat by using a main laser beam and a secondary laser beam with lower energy density in laser scribing. It is possible to realize a laser scribing method and apparatus that makes it possible to suppress the above. As a result, it becomes possible to improve the production yield and quality of semiconductor devices.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例に係るレーザスクライビング
方法を実施する装置の構成図、第2図および第3図はレ
ーザど−ム走査方法を示す平面図、第4図は第1図に示
す実施例の半導体ウェハに照射されるレーザビームの光
路の説明図である。 1・・・XYテーブル、2・・・半導体ウェハ、3・・
・制御回路、4・・・レーザ発振器、9・・・レーザビ
ーム、16・・・集光レンズ。 出願人代理人  猪  股    清 第1図 第3図       第2図 第4図
FIG. 1 is a block diagram of an apparatus for implementing a laser scribing method according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are plan views showing a laser beam scanning method, and FIG. 4 is similar to FIG. 1. FIG. 2 is an explanatory diagram of the optical path of a laser beam irradiated onto a semiconductor wafer in the example shown. 1...XY table, 2...semiconductor wafer, 3...
- Control circuit, 4... Laser oscillator, 9... Laser beam, 16... Condensing lens. Applicant's agent Kiyoshi Inomata Figure 1 Figure 3 Figure 2 Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体ウェハのスクライビング線に沿って主たるレ
ーザビームを走査すると共に、前記主たるレーザビーム
走査の前もしくは前後にエネルギ密度の低い従たるレー
ザビームを走査するレーザスクライビング方法。 2、エネルギ密度の高い主たるレーザビームとエネルギ
密度の低い従たるレーザビームを発生し、半導体ウェハ
上の少なくとも2点にこれらレーザビームを結像させる
レーザビーム発生手段と、このレーザビームの結像点が
前記半導体ウェハのスクライビング線上に載るように前
記レーザビーム発生手段および半導体ウェハを相対移動
させる走査手段とを備えるレーザスクライビング装置。
Claims: 1. A laser scribing method in which a main laser beam is scanned along a scribing line of a semiconductor wafer, and a secondary laser beam with low energy density is scanned before or after the main laser beam scan. 2. Laser beam generating means that generates a main laser beam with high energy density and a secondary laser beam with low energy density and focuses these laser beams on at least two points on a semiconductor wafer, and an imaging point of this laser beam. A laser scribing apparatus comprising: a scanning means for relatively moving the laser beam generating means and the semiconductor wafer so that the laser beam is placed on the scribing line of the semiconductor wafer.
JP15073284A 1984-07-20 1984-07-20 Method for laser scribing and device thereof Pending JPS6130049A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1145892A (en) * 1997-05-28 1999-02-16 Sony Corp Semiconductor device and manufacture of the same
JP2005086160A (en) * 2003-09-11 2005-03-31 Disco Abrasive Syst Ltd Method of working wafer

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