JP2007149820A - Laser machining method of wafer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面に格子状に形成された複数のストリートによって複数の領域が形成され、該複数の領域にデバイスが形成されたウエーハを、ストリートに沿ってレーザー加工するウエーハのレーザー加工方法に関する。 The present invention relates to a wafer laser processing method in which a plurality of regions are formed by a plurality of streets formed in a lattice pattern on a surface, and a wafer in which devices are formed in the plurality of regions is laser processed along the streets.
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体チップを製造している。また、サファイヤ基板の表面に発光ダイオード(LED)等の発光素子等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々の発光ダイオード(LED)等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。 In the semiconductor device manufacturing process, a plurality of regions are partitioned by dividing lines called streets arranged in a lattice pattern on the surface of a substantially wafer-shaped semiconductor wafer, and devices such as ICs, LSIs, etc. are partitioned in the partitioned regions. Form. Then, the semiconductor wafer is cut along the streets to divide the region in which the device is formed to manufacture individual semiconductor chips. In addition, an optical device wafer in which light-emitting elements such as light-emitting diodes (LEDs) are laminated on the surface of a sapphire substrate is also cut into individual optical devices such as light-emitting diodes (LEDs) by cutting along the streets, and electric equipment Widely used.
上述したウエーハのストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われている。この切削装置は、ウエーハ等の被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる切削送り手段とを具備している。切削手段は、回転スピンドルと該スピンドルに装着された砥石ブレードを備えた切削工具および回転スピンドルを回転駆動する駆動機構を備えたスピンドルユニットを含んでいる。このような切削装置においては、切削工具を20000〜40000rpmの回転速度で回転しつつ、切削工具とチャックテーブルに保持された被加工物を相対的に切削送りする。しかるに、切削装置による切断は、加工速度を速くすることができず、生産性の面で必ずしも満足し得るものではない。 The above-described cutting along the wafer street is usually performed by a cutting device called a dicer. This cutting apparatus includes a chuck table for holding a workpiece such as a wafer, a cutting means for cutting the workpiece held on the chuck table, and a cutting for relatively moving the chuck table and the cutting means. And feeding means. The cutting means includes a cutting tool including a rotating spindle and a grindstone blade mounted on the spindle, and a spindle unit including a drive mechanism for driving the rotating spindle to rotate. In such a cutting apparatus, the cutting tool and the work piece held on the chuck table are relatively cut and fed while rotating the cutting tool at a rotational speed of 20000 to 40000 rpm. However, cutting with a cutting device cannot increase the processing speed, and is not always satisfactory in terms of productivity.
一方、近年サファイヤ基板の表面に窒化物半導体等の光素子が積層されたウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに形成されたストリートに沿ってパルスレーザー光線を照射することによりレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝に沿って外力を付与することによりウエーハをストリートに沿って破断する方法が提案されている。(例えば、特許文献1参照。)
而して、上述したレーザー加工方法によれば、比較的速い加工速度でレーザー加工溝を形成することができる。しかるに、ストリートに沿って形成されたレーザー加工溝の壁面は溶融され荒れているために、個々に分割されるデバイスが発光ダイオード(LED)の場合には、輝度が低下するという問題がある。 Thus, according to the laser processing method described above, the laser processing groove can be formed at a relatively high processing speed. However, since the wall surface of the laser processing groove formed along the street is melted and roughened, there is a problem that the luminance is lowered when the device divided individually is a light emitting diode (LED).
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、ウエーハに形成されたストリートに沿って確実に分割することができるとともに、分割されたデバイスの品質の低下を抑制することができるウエーハのレーザー加工方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned facts, and its main technical problem is that it can be surely divided along the street formed on the wafer and suppresses the deterioration of the quality of the divided device. It is to provide a wafer laser processing method that can be used.
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、基板の表面に機能層が形成され格子状に配列された複数のストリートによって形成された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハを、ストリートに沿ってレーザー加工するウエーハのレーザー加工方法であって、
各ストリートに対して加工領域と無加工領域とを交互に設定し、加工領域に沿ってパルスレーザー光線を照射してレーザー加工溝を形成することにより、ストリートに沿ってレーザー加工溝と無加工領域を交互に形成する、
ことを特徴とするウエーハのレーザー加工方法が提供される。
In order to solve the above main technical problem, according to the present invention, a wafer in which a device is formed in a plurality of regions formed by a plurality of streets arranged in a lattice shape in which a functional layer is formed on a surface of a substrate is provided. A wafer laser processing method for laser processing along
By alternately setting machining areas and non-machining areas for each street and irradiating a pulse laser beam along the machining areas to form laser machining grooves, the laser machining grooves and non-machining areas are formed along the streets. Alternately forming,
A wafer laser processing method is provided.
上記ウエーハの基板はサファイヤによって形成され、上記機能層は窒化物半導体層からなり、上記デバイスが発光ダイオードである。
上記加工領域は、格子状に配列された複数のストリートの交差点位置を含む領域に設定されていることが望ましい。
上記加工領域の長さと無加工領域の長さの比は、1:1〜2:1に設定されている。
上記ウエーハの厚さをtとした場合、上記加工領域の長さL1はt≦L1≦3tに設定され、上記無加工領域の長さL2は0.5t≦L2≦1.5tに設定されている。
また、上記レーザー加工溝の深さは15〜25μmに設定されている。
The substrate of the wafer is formed of sapphire, the functional layer is made of a nitride semiconductor layer, and the device is a light emitting diode.
The processing region is preferably set to a region including intersection positions of a plurality of streets arranged in a lattice pattern.
The ratio of the length of the processed area to the length of the non-processed area is set to 1: 1 to 2: 1.
When the thickness of the wafer is t, the length L1 of the processed region is set to t ≦ L1 ≦ 3t, and the length L2 of the non-processed region is set to 0.5t ≦ L2 ≦ 1.5t. Yes.
Further, the depth of the laser processed groove is set to 15 to 25 μm.
本発明によるウエーハのレーザー加工方法によれば、ストリートに対して加工領域と無加工領域とを交互に設定し、加工領域に沿ってパルスレーザー光線を照射してレーザー加工溝を形成することにより、ストリートに沿ってレーザー加工溝と無加工領域を交互に形成するので、レーザー加工溝が破断の起点となり、この破断が無加工領域に沿って伝播するため、ウエーハはストリートに沿って確実に破断される。このようにして破断され個々に分割されたデバイスには側面の上部にレーザー光線が照射されることによって生成された溶融層が残留するが、この溶融層はデバイスの側面の面積に対して僅かであるので、デバイスが発光ダイオード(LED)の場合でも輝度の低下は僅かで品質に影響を及ぼすことはない。 According to the wafer laser processing method of the present invention, the processing region and the non-processing region are alternately set on the street, and the laser processing groove is formed by irradiating the pulse laser beam along the processing region. Since the laser-processed groove and the non-processed region are alternately formed along the laser beam, the laser-processed groove becomes a starting point of the break, and this break propagates along the non-processed region, so that the wafer is reliably broken along the street. . In the device thus broken and divided individually, the molten layer produced by irradiating the upper part of the side surface with the laser beam remains, but this molten layer is small relative to the area of the side surface of the device. Therefore, even when the device is a light emitting diode (LED), the decrease in luminance is slight and does not affect the quality.
以下、本発明によるウエーハのレーザー加工方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。 Preferred embodiments of a wafer laser processing method according to the present invention will be described below in more detail with reference to the accompanying drawings.
図1には、本発明によるウエーハのレーザー加工方法を実施するためのレーザー加工装置の斜視図が示されている。図1に示すレーザー加工装置は、静止基台2と、該静止基台2に矢印Xで示す加工送り方向に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構3と、静止基台2に上記矢印Xで示す方向と直角な矢印Yで示す割り出し送り方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構4と、該レーザー光線照射ユニット支持機構4に矢印Zで示す方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット5とを具備している。
FIG. 1 is a perspective view of a laser processing apparatus for carrying out a wafer laser processing method according to the present invention. A laser processing apparatus shown in FIG. 1 includes a
上記チャックテーブル機構3は、静止基台2上に矢印Xで示す加工送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール31、31と、該案内レール31、31上に矢印Xで示す加工送り方向に移動可能に配設された第一の滑動ブロック32と、該第1の滑動ブロック32上に矢印Yで示す割り出し送り方向に移動可能に配設された第2の滑動ブロック33と、該第2の滑動ブロック33上に円筒部材34によって支持されたカバーテーブル35と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル36を具備している。このチャックテーブル36は多孔性材料から形成された吸着チャック361を具備しており、吸着チャック361上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。このように構成されたチャックテーブル36は、円筒部材34内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。なお、チャックテーブル36には、後述する環状のフレームを固定するためのクランプ362が配設されている。
The
上記第1の滑動ブロック32は、その下面に上記一対の案内レール31、31と嵌合する一対の被案内溝321、321が設けられているとともに、その上面に矢印Yで示す割り出し送り方向に沿って平行に形成された一対の案内レール322、322が設けられている。このように構成された第1の滑動ブロック32は、被案内溝321、321が一対の案内レール31、31に嵌合することにより、一対の案内レール31、31に沿って矢印Xで示す加工送り方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構3は、第1の滑動ブロック32を一対の案内レール31、31に沿って矢印Xで示す加工送り方向に移動させるための加工送り手段37を具備している。加工送り手段37は、上記一対の案内レール31と31の間に平行に配設された雄ネジロッド371と、該雄ネジロッド371を回転駆動するためのパルスモータ372等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド371は、その一端が上記静止基台2に固定された軸受ブロック373に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ372の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド371は、第1の滑動ブロック32の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ372によって雄ネジロッド371を正転および逆転駆動することにより、第一の滑動ブロック32は案内レール31、31に沿って矢印Xで示す加工送り方向に移動せしめられる。
The first sliding
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記チャックテーブル36の加工送り量を検出するための加工送り量検出手段374を備えている。加工送り量検出手段374は、案内レール31に沿って配設されたリニアスケール374aと、第1の滑動ブロック32に配設され第1の滑動ブロック32とともにリニアスケール374aに沿って移動する読み取りヘッド374bとからなっている。この送り量検出手段374の読み取りヘッド374bは、図示の実施形態においては1μm毎に1パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル36の加工送り量を検出する。なお、上記加工送り手段37の駆動源としてパルスモータ372を用いた場合には、パルスモータ372に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル36の加工送り量を検出することもできる。また、上記加工送り手段37の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル36の加工送り量を検出することもできる。
The laser processing apparatus in the illustrated embodiment includes a processing feed amount detecting means 374 for detecting the processing feed amount of the chuck table 36. The processing feed amount detection means 374 includes a
上記第2の滑動ブロック33は、その下面に上記第1の滑動ブロック32の上面に設けられた一対の案内レール322、322と嵌合する一対の被案内溝331、331が設けられており、この被案内溝331、331を一対の案内レール322、322に嵌合することにより、矢印Yで示す割り出し送り方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構3は、第2の滑動ブロック33を第1の滑動ブロック32に設けられた一対の案内レール322、322に沿って矢印Yで示す割り出し送り方向に移動させるための第1の割り出し送り手段38を具備している。第1の割り出し送り手段38は、上記一対の案内レール322と322の間に平行に配設された雄ネジロッド381と、該雄ネジロッド381を回転駆動するためのパルスモータ382等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド381は、その一端が上記第1の滑動ブロック32の上面に固定された軸受ブロック383に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ382の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド381は、第2の滑動ブロック33の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ382によって雄ネジロッド381を正転および逆転駆動することにより、第2の滑動ブロック33は案内レール322、322に沿って矢印Yで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。
The second sliding
上記レーザー光線照射ユニット支持機構4は、静止基台2上に矢印Yで示す割り出し送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール41、41と、該案内レール41、41上に矢印Yで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台42を具備している。この可動支持基台42は、案内レール41、41上に移動可能に配設された移動支持部421と、該移動支持部421に取り付けられた装着部422とからなっている。装着部422は、一側面に矢印Zで示す方向に延びる一対の案内レール423、423が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構4は、可動支持基台42を一対の案内レール41、41に沿って矢印Yで示す割り出し送り方向に移動させるための第2の割り出し送り手段43を具備している。第2の割り出し送り手段43は、上記一対の案内レール41、41の間に平行に配設された雄ネジロッド431と、該雄ねじロッド431を回転駆動するためのパルスモータ432等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド431は、その一端が上記静止基台2に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ432の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド431は、可動支持基台42を構成する移動支持部421の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ432によって雄ネジロッド431を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台42は案内レール41、41に沿って矢印Yで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。
The laser beam irradiation unit support mechanism 4 includes a pair of
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記レーザー光線照射ユニット支持機構4の可動支持基台42の割り出し送り量を検出するための割り出し送り量検出手段433を備えている。割り出し送り量検出手段433は、案内レール41に沿って配設されたリニアスケール433aと、可動支持基台42に配設されリニアスケール433aに沿って移動する読み取りヘッド433bとからなっている。この送り量検出手段433の読み取りヘッド433bは、図示の実施形態においては1μm毎に1パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、レーザー光線照射ユニット5の割り出し送り量を検出する。なお、上記第2の割り出し送り手段43の駆動源としてパルスモータ432を用いた場合には、パルスモータ432に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、レーザー光線照射ユニット5の割り出し送り量を検出することもできる。また、上記第2の割り出し送り手段43の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、レーザー光線照射ユニット5の割り出し送り量を検出することもできる。
The laser processing apparatus in the illustrated embodiment includes index feed amount detection means 433 for detecting the index feed amount of the
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット5は、ユニットホルダ51と、該ユニットホルダ51に取り付けられたレーザー光線照射手段52を具備している。ユニットホルダ51は、上記装着部422に設けられた一対の案内レール423、423に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝511、511が設けられており、この被案内溝511、511を上記案内レール423、423に嵌合することにより、矢印Zで示す方向に移動可能に支持される。
The laser beam irradiation unit 5 in the illustrated embodiment includes a
上記レーザー光線照射手段52は、図2に示すようにケーシング521内に配設されたパルスレーザー光線発振手段522および伝送光学系523と、ケーシング521の先端に配設されパルスレーザー光線発振手段522によって発振されたパルスレーザー光線を上記チャックテーブル36に保持された被加工物に照射する集光器53を具備している。上記パルスレーザー光線発振手段522は、YAGレーザー発振器或いはYVO4レーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器522aと、これに付設された繰り返し周波数設定手段522bとから構成されている。この繰り返し周波数設定手段522bは、後述する制御手段によって制御される。上記伝送光学系523は、ビームスプリッタの如き適宜の光学要素を含んでいる。
As shown in FIG. 2, the laser beam irradiation means 52 is oscillated by the pulse laser beam oscillation means 522 disposed at the tip of the
また、レーザー光線照射手段52を構成するケーシング521の前端部には、上記レーザー光線照射手段52によってレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段6が配設されている。この撮像手段6は、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子(CCD)等を備え、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。
An imaging means 6 for detecting a processing region to be laser processed by the laser beam irradiation means 52 is disposed at the front end of the
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット5は、ユニットホルダ51を一対の案内レール423、423に沿って矢印Zで示す方向に移動させるための移動手段53を具備している。移動手段53は、一対の案内レール423、423の間に配設された雄ネジロッド(図示せず)と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ532等の駆動源を含んでおり、パルスモータ532によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ51およびレーザー光線照射手段52を案内レール423、423に沿って矢印Zで示す方向に移動せしめる。なお、図示の実施形態においてはパルスモータ532を正転駆動することによりレーザー光線照射手段52を上方に移動し、パルスモータ532を逆転駆動することによりレーザー光線照射手段52を下方に移動するようになっている。
The laser beam irradiation unit 5 in the illustrated embodiment includes a moving means 53 for moving the
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、制御手段10を具備している。制御手段10はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置(CPU)101と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ(ROM)102と、後述する被加工物にパルスレーザー光線を照射する始点と終点のX,Y座標値のデータや演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ(RAM)103と、カウンター104と、入力インターフェース105および出力インターフェース106とを備えている。制御手段10の入力インターフェース105には、上記加工送り量検出手段374、割り出し送り量検出手段433および撮像手段6等からの検出信号が入力される。そして、制御手段10の出力インターフェース106からは、上記パルスモータ372、パルスモータ382、パルスモータ432、パルスモータ532、レーザー光線照射手段52等に制御信号を出力する。
The laser processing apparatus in the illustrated embodiment includes a control means 10. The control means 10 is constituted by a computer, and a central processing unit (CPU) 101 that performs arithmetic processing according to a control program, a read-only memory (ROM) 102 that stores a control program and the like, and a pulse laser beam on a workpiece to be described later. A readable / writable random access memory (RAM) 103 that stores data of X and Y coordinate values of the irradiation start point and end point, calculation results, and the like, a
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は以上のように構成されており、以下レーザー加工装置を用いて実施するウエーハのレーザー加工方法について説明する。
図3には、レーザー加工されるウエーハとしての光デバイスウエーハ20が、環状のフレーム21に装着されたポリオレフィン等の合成樹脂シートからなる保護テープ22に表面20aを上側にして貼着された状態が示されている。光デバイスウエーハ20は、例えば厚さが90μmのサファイヤ基板の表面に窒化物半導体層からなる機能層が形成されている。そして、光デバイスウエーハ20表面20aには格子状に配列された複数の第1のストリート201と複数の第2のストリート202とによって区画された複数の矩形領域が形成され、この複数の矩形領域に発光ダイオード(LED)からなるデバイス203が形成されている。
The laser processing apparatus in the illustrated embodiment is configured as described above, and a wafer laser processing method performed using the laser processing apparatus will be described below.
FIG. 3 shows a state in which an
図3に示すように、環状のフレーム21に保護テープ22を介して支持された光デバイスウエーハ20は、図1に示すレーザー加工装置のチャックテーブル36上に保護テープ22側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより光デバイスウエーハ20は、保護テープ22を介してチャックテーブル36上に吸引保持される。また、環状のフレーム21は、クランプ362によって固定される。
As shown in FIG. 3, the
上述したように光デバイスウエーハ20を吸引保持したチャックテーブル36は、加工送り手段37によって撮像手段9の直下に位置付けられる。チャックテーブル36が撮像手段6の直下に位置付けられると、撮像手段6および制御手段10によって光デバイスウエーハ20のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段6および制御手段10は、光デバイスウエーハ20の所定方向に形成されている第1のストリート201と、第1のストリート201に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段52の集光器53との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する。また、光デバイスウエーハ20に形成されている第2のストリート202に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。
As described above, the chuck table 36 that sucks and holds the
上述したようにアライメントが行われると、チャックテーブル36上の光デバイスウエーハ20は、図4の(a)に示す座標位置に位置付けられた状態となる。なお、図4の(b)はチャックテーブル36即ち光デバイスウエーハ20を図4の(a)に示す状態から90度回転した状態を示している。
When alignment is performed as described above, the
上述したようにチャックテーブル36上に保持されている光デバイスウエーハ20に形成されている第1のストリート201および第2のストリート202を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、チャックテーブル36を移動し図4の(a)の状態において第1のストリート201における最上位の第1のストリート201を撮像手段9の直下に位置付ける。そして、更に図5で示すように第1のストリート201の一端(図5において左端)を撮像手段9の直下に位置付ける。この状態で撮像手段9が第1のストリート201の一端(図5において左端)を検出したならばその座標値(図4の(a)においてA1)を加工送り開始位置座標値として制御手段10に送る。次に、チャックテーブル36を図5において矢印X1で示す方向に移動し、第1のストリート201の他端(図5において右端)を撮像手段6の直下に位置付ける。この間に撮像手段6は図4の(a)に示すように第2のストリート202との交差点の座標値(E1,E2,E3・・・En)および他端(図4の(a)において右端)の座標値(B1)を検出し、それぞれ交差点座標値および加工送り終了位置座標値として制御手段10に送る。制御手段10は、入力した第1のストリート201の加工送り開始位置座標値(A1)と交差点座標値(E1,E2,E3・・・En)および加工送り終了位置座標値(B1)をランダムアクセスメモリ(RAM)103に一時格納する(ストリート検出工程)。
As described above, if the
このようにして図4の(a)において最上位の第1のストリート201の加工送り開始位置座標値と交差点座標値および加工送り終了位置座標値を検出したならば、チャックテーブル36を第1のストリート201の間隔だけ矢印Yで示す方向に割り出し送りして、図4の(a)において最上位から2番目の第1のストリート201を撮像手段6の直下に位置付ける。そして、この最上位から2番目の第1のストリート201に対して上述したストリート検出工程を実施して、最上位から2番目の第1のストリート201の加工送り開始位置座標値(A2)と交差点の座標値(E1,E2,E3・・・En)および加工送り終了位置座標値(B2)を検出し、これをランダムアクセスメモリ(RAM)103に一時格納する。以後、上述した割り出し送りとストリート検出工程を図4の(a)において最下位の第1のストリート201まで繰り返し実行し、第1のストリート201の加工送り開始位置座標値(A3〜An)と交差点座標値(E1,E2,E3・・・En)および加工送り終了位置座標値(B3〜Bn)を検出して、これをランダムアクセスメモリ(RAM)103に一時格納する。
When the machining feed start position coordinate value, the intersection coordinate value, and the machining feed end position coordinate value of the uppermost
上述したように第1のストリート201に対してストリート検出工程を実施したならば、チャックテーブル36従って光デバイスウエーハ20を90度回動して、図4の(b)に示す状態に位置付ける。次に、第2のストリート202に対して上述したストリート検出工程を実施し、各第2のストリート202の加工送り開始位置座標値(C1〜Cn)と交差点座標値(F1,F2,F3・・・Fn)および加工送り終了位置座標値(D1〜Dn)を検出して、これをランダムアクセスメモリ(RAM)103に一時格納する。
なお、光デバイスウエーハ20に形成された第1のストリート201に対する加工送り開始位置座標値(A1〜An)と交差点座標値(E1,E2,E3・・・En)および加工送り終了位置座標値(B1〜Bn)および第2のストリート202に対する加工送り開始位置座標値(C1〜Cn)と交差点座標値(F1,F2,F3・・・Fn)および加工送り終了位置座標値(D1〜Dn)は、光デバイスウエーハ20の設計値を予めリードオンリメモリ(ROM)102またはランダムアクセスメモリ(RAM)103に格納しておき、上述したストリート検出工程を省略してもよい。
As described above, when the street detection process is performed on the
Note that the machining feed start position coordinate values (A1 to An), the intersection coordinate values (E1, E2, E3... En), and the machining feed end position coordinate values for the
次に、光デバイスウエーハ20に形成された各ストリートに対して加工領域と無加工領域とを交互に設定し、加工領域に沿ってパルスレーザー光線を照射してレーザー加工溝を形成することにより、ストリートに沿ってレーザー加工溝と無加工領域を交互に形成する破断線形成工程を実施する。
破断線形成工程は、先ずチャックテーブル36を移動して図4の(a)において最上位の第1のストリート21をレーザー光線照射手段52の集光器53の直下に位置付ける。そして、更に図6の(a)で示すように第1のストリート201の一端(図6の(a)において左端)である加工送り開始位置座標値(A1)(図4の(a)参照)を集光器53の直下に位置付ける。このとき、パルスレーザー光線の集光点Pを光デバイスウエーハ20の表面20a(上面)付近に合わせる。そして、チャックテーブル36即ち光デバイスウエーハ20を図6において矢印X1で示す方向に加工送りしつつ、集光器53から光デバイスウエーハ20に対して吸収性を有する例えば360nm以下の波長のパルスレーザー光線の照射と停止を繰り返して実施する。そして、第1のストリート201の他端(図6の(a)において右端)即ち加工送り終了位置座標値(B1)がレーザー光線照射手段52の集光器53の照射位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル36即ち光デバイスウエーハ20の加工送りを停止する。この結果、図6の(b)で示すように第1のストリート201に沿ってパルスレーザー光線が照射された加工領域Gにはレーザー加工溝210が形成される。従って、第1のストリート201には、加工領域Aに形成されたレーザー加工溝210と無加工領域Hが交互に形成される。
Next, a processing region and a non-processing region are alternately set for each street formed on the
In the breaking line forming step, first, the chuck table 36 is moved so that the uppermost
ここで、上記加工領域Gの長さL1に形成されるレーザー加工溝210の深さと、加工領域Gの長さL1と無加工領域Hの長さL2との関係について説明する。
上記加工領域Gの長さL1に形成されるレーザー加工溝210の深さは、深いほど光デバイスウエーハ20のレーザー加工溝210に沿った破断は容易であるが光デバイス203の輝度が低下する。また、レーザー加工溝210の深さが浅いほど光デバイス203の輝度の低下は少ないが光デバイスウエーハ20のレーザー加工溝210に沿った破断が困難となる。従って、光デバイス203の輝度の低下を抑え光デバイスウエーハ20のレーザー加工溝210に沿った破断を容易にするためには、光デバイスウエーハ20の厚さが100μm前後場合、レーザー加工溝210の深さは15〜25μmが適当である。
また、加工領域Gの長さL1と無加工領域Hの長さL2との関係においては、加工領域Gの長さL1の割合が大きいほど光デバイスウエーハ20のレーザー加工溝210に沿った破断は容易であるが光デバイス23の輝度が低下し、無加工領域Hの長さL2の割合が大きいほど光デバイス23の輝度の低下は少ないが光デバイスウエーハ20のレーザー加工溝210に沿った破断が困難となる。従って、光デバイス203の輝度の低下を抑え光デバイスウエーハ20のレーザー加工溝210に沿った破断を容易にするためには、加工領域Gの長さL1と無加工領域Hの長さL2との長さの比はL1:L2=1:1〜2:1が適当である。
そして、光デバイスウエーハ20の厚さをt(μm)とした場合、加工領域Gに形成されるレーザー加工溝210の長さはL1はt≦L1≦3tに設定され、上記無加工領域Hの長さL2は0.5t≦L2≦1.5tに設定されることが望ましい。
Here, the relationship between the depth of the
As the depth of the
Further, in the relationship between the length L1 of the processing region G and the length L2 of the non-processing region H, the break along the
When the thickness of the
次に、上述した破断線形成工程を実施する光デバイスウエーハ20の材料、サイズおよび破断線形成工程の加工条件の一実施形態について説明する。
(1)光デバイスウエーハの材料、サイズ:
ウエーハ基板 :サファイヤ
積層された機能層 :GaN膜
ウエーハのサイズ :直径50mm
ウエーハの厚さ :90μm
デバイスのサイズ :300μm×300μm
(2)加工条件:
光源 :YAGレーザー
波長 :355nm
平均出力 :1W
繰り返し周波数 :50kHz
集光スポット径 :φ5μm
加工送り速度 :50mm/秒
Next, an embodiment of the material and size of the
(1) Material and size of optical device wafer:
Wafer substrate: Sapphire Laminated functional layer: GaN film Wafer size: 50mm diameter
Wafer thickness: 90 μm
Device size: 300 μm × 300 μm
(2) Processing conditions:
Light source: YAG laser Wavelength: 355nm
Average output: 1W
Repetition frequency: 50 kHz
Condensing spot diameter: φ5μm
Processing feed rate: 50 mm / sec
上記加工条件によって加工領域Gの長さL1を200μmに設定し、無加工領域Hの長さL2を100μmに設定した場合の加工方法の一実施形態について説明する。
上述したように加工送り速度が50mm/秒であると、200μmの加工領域Gを移動するために要する時間は0.004秒である。また、100μmの無加工領域Hを移動するために要する時間は0.002秒である。従って、0.004秒間パルスレーザー光線を照射した後、0.002秒間パルスレーザー光線の照射を停止し、これを繰り返すことにより、ストリートに沿って長さが200μmのレーザー加工溝210と長さが100μmの無加工領域Hを形成することができる。なお、上記加工条件においては、レーザー加工溝210の深さは20μm程度である。
An embodiment of a processing method when the length L1 of the processing region G is set to 200 μm and the length L2 of the non-processing region H is set to 100 μm according to the processing conditions will be described.
As described above, when the processing feed rate is 50 mm / second, the time required to move the 200 μm processing region G is 0.004 seconds. Further, the time required to move the unprocessed region H of 100 μm is 0.002 seconds. Therefore, after irradiating the pulse laser beam for 0.004 seconds, stopping the irradiation of the pulse laser beam for 0.002 seconds, and repeating this, the
以上のようにして、光デバイスウエーハ20に形成された図4の(a)において最上位の第1のストリート201に対して破断線形成工程を実施したならば、チャックテーブル36を図1において矢印Yで示す方向に第1のストリート201の間隔だけ割り出し送りし(割り出し送り工程)、上記破断線形成工程を実施する。このようにして光デバイスウエーハ20の所定方向に延在する全ての第1のストリート201について破断線形成工程を遂行したならば、チャックテーブル36従ってこれに保持されている光デバイスウエーハ20を90度回動せしめて、第1のストリート201に対して直交する方向に形成された第2のストリート202に沿って上記破断線形成工程を実行することにより、光デバイスウエーハ20の全ての第1のストリート201および第2のストリート202に沿って加工領域Gにはレーザー加工溝210が形成され、レーザー加工溝210と無加工領域Hが交互に形成される。
As described above, when the fracture line forming step is performed on the uppermost
上述した破断線形成工程において加工領域Gに形成されるレーザー加工溝210は、図7に示すように第1のストリート201と第2のストリート202の交差点位置を含む領域に形成されることが望ましい。このように第1のストリート201と第2のストリート202の交差点位置を含む領域を加工領域Gとして設定し、加工領域Gにパルスレーザー光線を照射するには、加工送り量検出手段374からの検出信号と制御手段10のリードオンリメモリ(ROM)102またはランダムアクセスメモリ(RAM)103に格納されている交差点座標値のデータに基いて上記レーザー光線照射手段52を制御すればよい。即ち、上記のようにデバイスのサイズが300μm×300μmの光デバイスウエーハに加工領域Gを200μm、無加工領域Hを100μmと設定した場合には、加工送り量検出手段374からの検出信号に基いて第1のストリート201と第2のストリート202の交差点位置に達する100μm手前の位置から該交差点位置を通過してから100μmの位置までパルスレーザー光線を照射する。この結果、ストリートに沿って上記交差点を含む加工領域Gに長さが200μmのレーザー加工溝210が形成され、長さが200μmのレーザー加工溝210と長さが100μmの無加工領域Hが交互に形成される。
The
以上のようにして、破断線形成工程が実施された光デバイスウエーハ20は、次工程である分割工程に搬送される。分割工程においては、光デバイスウエーハ20に第1のストリート201および第2のストリート202の加工領域Gに形成されたレーザー加工溝210と無加工領域Hとからなる破断線に沿って外力が付与される。この結果、レーザー加工溝210が破断の起点となり、この破断が無加工領域Hに沿って伝播するため、光デバイスウエーハ20は第1のストリート201および第2のストリート202に沿って確実に破断される。
As described above, the
このようにして、光デバイスウエーハ20が第1のストリート201および第2のストリート202に沿って破断され個々に分割されたデバイス23には、図8に示すように側面の上部に上記破断線形成工程においてレーザー光線が照射されることによって生成された溶融層210aが残留する。しかるに、この溶融層210aの厚さは25μm〜20μm程度であるため、光デバイス23の側面の面積に対して僅かであるので、デバイス203が発光ダイオード(LED)の場合でも輝度の低下は僅かで品質に影響を及ぼすことはない。
In this way, in the
なお、上記分割工程にける光デバイスウエーハ20の第1のストリート201および第2のストリート202に沿っての破断をより容易にするために、上記無加工領域Hにデバイス203の輝度に影響を及ぼさない程度、即ち深さ5μm程度のレーザー加工溝を形成してもよい。
In addition, in order to make it easier to break along the
2:静止基台
3:チャックテーブル機構
31:案内レール
36:チャックテーブル
37:加工送り手段
374:加工送り量検出手段
38:第1の割り出し送り手段
4:レーザー光線照射ユニット支持機構
41:案内レール
42:可動支持基台
43:第2の割り出し送り手段
433:割り出し送り量検出手段
5:レーザー光線照射ユニット
51:ユニットホルダ
52:レーザー光線加工手段
53:集光器
6:撮像手段
10:制御手段
20:光デバイスウエーハ
201:第1のストリート
202:第2のストリート
203:デバイス
210:レーザー加工溝
21:環状のフレーム
22:保護テープ
2: Stationary base 3: Chuck table mechanism 31: Guide rail 36: Chuck table 37: Work feed means 374: Work feed amount detection means 38: First index feed means
4: Laser beam irradiation unit support mechanism 41: Guide rail 42: Movable support base 43: Second index feed means 433: Index feed amount detection means 5: Laser beam irradiation unit 51: Unit holder 52: Laser beam processing means 53: Light collection Device 6: Imaging means 10: Control means 20: Optical device wafer 201: First street 202: Second street 203: Device 210: Laser processing groove 21: Ring frame 22: Protective tape
Claims (6)
各ストリートに対して加工領域と無加工領域とを交互に設定し、加工領域に沿ってパルスレーザー光線を照射してレーザー加工溝を形成することにより、ストリートに沿ってレーザー加工溝と無加工領域を交互に形成する、
ことを特徴とするウエーハのレーザー加工方法。 A wafer laser processing method for laser processing a wafer having a device formed in a plurality of regions formed by a plurality of streets in which functional layers are formed on a surface of a substrate and arranged in a grid pattern,
By alternately setting machining areas and non-machining areas for each street and irradiating a pulse laser beam along the machining areas to form laser machining grooves, the laser machining grooves and non-machining areas are formed along the streets. Alternately forming,
A wafer laser processing method characterized by the above.
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