JP2021000645A - Laser processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被加工物に対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を被加工物の内部に位置づけてレーザー光線を被加工物に照射し被加工物の内部に改質層を形成するレーザー加工装置に関する。 In the present invention, the focusing point of the laser beam having a wavelength that is transparent to the workpiece is positioned inside the workpiece, and the laser beam is irradiated to the workpiece to form a modified layer inside the workpiece. Regarding laser processing equipment.
IC、LSI等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは、レーザー加工装置によって分割予定ラインにレーザー光線が照射されて改質層が形成され、個々のデバイスチップに分割されて携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。 A wafer in which a plurality of devices such as ICs and LSIs are partitioned by a scheduled division line and formed on the surface is divided into individual device chips by irradiating the scheduled division line with a laser beam by a laser processing device to form a modified layer. It is used for electric devices such as mobile phones and personal computers.
レーザー加工装置は、被加工物(ウエーハ)を保持する保持手段と、保持手段に保持された被加工物に対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、保持手段とレーザー光線照射手段とを相対的にX軸方向に加工送りするX軸送り手段と、保持手段とレーザー光線照射手段とを相対的にX軸方向と直交するY軸方向に割り出し送りするY軸送り手段とを備え、ウエーハの分割予定ラインの内部にレーザー光線の集光点を位置づけてレーザー光線をウエーハに照射し分割予定ラインの内部に分割の起点となる改質層を形成する(たとえば特許文献1参照)。 The laser processing apparatus includes a holding means for holding the work piece (waiha), a laser beam irradiation means for irradiating the work piece held by the holding means with a laser beam having a wavelength having a transmittance, and a holding means and a laser beam irradiation. It is provided with an X-axis feed means for processing and feeding the means relatively in the X-axis direction, and a Y-axis feed means for indexing and feeding the holding means and the laser beam irradiation means in the Y-axis direction relatively orthogonal to the X-axis direction. A modified layer serving as a starting point of division is formed inside the scheduled division line by irradiating the wafer with a laser beam by locating a condensing point of a laser beam inside the planned division line of the wafer (see, for example, Patent Document 1).
しかし、レーザー光線が照射されるウエーハの上面高さを検出してレーザー光線の集光点の上下方向位置を制御しているにもかかわらず、ウエーハの上面に許容値以上のうねりが存在する場合には、レーザー光線の集光点がウエーハの上面に位置づけられアブレーション加工が施されて加工品質が低下するという問題がある。 However, when the height of the upper surface of the wafer irradiated with the laser beam is detected to control the vertical position of the focusing point of the laser beam, but there is a swell above the allowable value on the upper surface of the wafer. There is a problem that the focusing point of the laser beam is positioned on the upper surface of the wafer and ablation processing is performed to deteriorate the processing quality.
また、ウエーハの内部に改質層を形成する際は、集光器の対物レンズの下面とウエーハの上面との間の距離が2mm程度と比較的狭いので、アブレーション加工が施されてしまうとデブリが飛散して対物レンズに付着し集光精度が低下するという問題がある。 In addition, when forming a modified layer inside the wafer, the distance between the lower surface of the objective lens of the condenser and the upper surface of the wafer is relatively narrow, about 2 mm, so debris will occur if ablation processing is applied. There is a problem that the light is scattered and adheres to the objective lens, and the light collection accuracy is lowered.
上記事実に鑑みてなされた本発明の課題は、加工品質の低下および集光精度の低下を回避することができるレーザー加工装置を提供することである。 An object of the present invention made in view of the above facts is to provide a laser processing apparatus capable of avoiding a decrease in processing quality and a decrease in light collection accuracy.
本発明は上記課題を解決するために以下のレーザー加工装置を提供する。すなわち、被加工物に対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を被加工物の内部に位置づけてレーザー光線を被加工物に照射し被加工物の内部に改質層を形成するレーザー加工装置であって、被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該保持手段と該レーザー光線照射手段とを相対的にX軸方向に加工送りするX軸送り手段と、該保持手段と該レーザー光線照射手段とを相対的にX軸方向と直交するY軸方向に割り出し送りするY軸送り手段とを備え、該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したレーザー光線を該保持手段に保持された被加工物の内部に集光点を位置づけて照射する集光器と、該発振器と該集光器との間に配設されレーザー光線の集光点が被加工物の上面に位置づけられた際に発するアブレーション光を検出する検出器とを含むレーザー加工装置を本発明は提供する。 The present invention provides the following laser processing apparatus in order to solve the above problems. That is, laser processing in which a condensing point of a laser beam having a wavelength that is transparent to the workpiece is positioned inside the workpiece and the laser beam is irradiated to the workpiece to form a modified layer inside the workpiece. A device that holds a workpiece, a laser beam irradiating means that irradiates a workpiece held by the holding means with a laser beam, and the holding means and the laser beam irradiating means relative to each other on the X-axis. The laser beam irradiating means includes an X-axis feeding means for processing and feeding in a direction, and a Y-axis feeding means for indexing and feeding the holding means and the laser beam irradiating means in the Y-axis direction relatively orthogonal to the X-axis direction. , An oscillator that oscillates a laser beam, a concentrator that irradiates the laser beam oscillated by the oscillator by positioning a condensing point inside the workpiece held by the holding means, and the oscillator and the concentrator. The present invention provides a laser processing apparatus including a detector arranged between them and detecting ablation light emitted when a condensing point of a laser beam is positioned on the upper surface of a work piece.
好ましくは、該検出器がアブレーション光を検出した際、レーザー光線の発振を停止する。該検出器は、該発振器が発振した波長のレーザー光線を反射して該集光器に導くと共にアブレーション光を透過するダイクロイックミラーと、該ダイクロイックミラーを透過したアブレーション光を検出するセンサーとを含むのが好適である。該検出器は、該発振器が発振した波長のレーザー光線を透過して該集光器に導くと共にアブレーション光を反射するダイクロイックミラーと、該ダイクロイックミラーで反射したアブレーション光を検出するセンサーとを含むのが好都合である。該センサーは、ホトダイオードまたはイメージセンサーを含むのが好ましい。 Preferably, when the detector detects the ablation light, the oscillation of the laser beam is stopped. The detector includes a dichroic mirror that reflects a laser beam of a wavelength oscillated by the oscillator and guides it to the condenser and transmits ablation light, and a sensor that detects ablation light transmitted through the dichroic mirror. Suitable. The detector includes a dichroic mirror that transmits a laser beam of a wavelength oscillated by the oscillator and guides it to the concentrator and reflects ablation light, and a sensor that detects the ablation light reflected by the dichroic mirror. It is convenient. The sensor preferably comprises a photodiode or an image sensor.
本発明のレーザー加工装置は、被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該保持手段と該レーザー光線照射手段とを相対的にX軸方向に加工送りするX軸送り手段と、該保持手段と該レーザー光線照射手段とを相対的にX軸方向と直交するY軸方向に割り出し送りするY軸送り手段とを備え、該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したレーザー光線を該保持手段に保持された被加工物の内部に集光点を位置づけて照射する集光器と、該発振器と該集光器との間に配設されレーザー光線の集光点が被加工物の上面に位置づけられた際に発するアブレーション光を検出する検出器とを含むので、加工品質の低下および集光精度の低下を回避することができる。 In the laser processing apparatus of the present invention, the holding means for holding the workpiece, the laser beam irradiating means for irradiating the workpiece held by the holding means with a laser beam, and the holding means and the laser beam irradiating means are relative to each other. The laser beam is provided with an X-axis feed means for processing and feeding in the X-axis direction, and a Y-axis feed means for indexing and feeding the holding means and the laser beam irradiating means in the Y-axis direction relatively orthogonal to the X-axis direction. The irradiating means includes an oscillator that oscillates a laser beam, a concentrator that irradiates the laser beam oscillated by the oscillator by positioning a condensing point inside the workpiece held by the holding means, and the oscillator and the condensing. Since it includes a detector that is arranged between the device and detects the ablation light emitted when the focusing point of the laser beam is positioned on the upper surface of the workpiece, it avoids deterioration of processing quality and focusing accuracy. can do.
以下、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の好適実施形態について図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a laser processing apparatus configured according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示すレーザー加工装置2は、被加工物を保持する保持手段4と、保持手段4に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段6と、保持手段4とレーザー光線照射手段6とを相対的にX軸方向に加工送りするX軸送り手段8と、保持手段4とレーザー光線照射手段6とを相対的にY軸方向に割り出し送りするY軸送り手段10とを備える。なお、X軸方向は図1に矢印Xで示す方向であり、Y軸方向は図1に矢印Yで示す方向であってX軸方向に直交する方向である。また、X軸方向およびY軸方向が規定するXY平面は実質上水平である。 The laser processing apparatus 2 shown in FIG. 1 includes a holding means 4 for holding a work piece, a laser beam irradiating means 6 for irradiating a work piece held by the holding means 4 with a laser beam, and a holding means 4 and a laser beam irradiating means 6. The X-axis feeding means 8 for processing and feeding the laser beam in the X-axis direction, and the Y-axis feeding means 10 for indexing and feeding the holding means 4 and the laser beam irradiating means 6 in the Y-axis direction are provided. The X-axis direction is the direction indicated by the arrow X in FIG. 1, and the Y-axis direction is the direction indicated by the arrow Y in FIG. 1 and is orthogonal to the X-axis direction. Further, the XY plane defined by the X-axis direction and the Y-axis direction is substantially horizontal.
図1に示すとおり、保持手段4は、X軸方向に移動自在に基台12に搭載されたX軸可動板14と、Y軸方向に移動自在にX軸可動板14に搭載されたY軸可動板16と、Y軸可動板16の上面に固定された支柱18と、支柱18の上端に固定されたカバー板20とを含む。カバー板20にはY軸方向に延びる長穴20aが形成され、長穴20aを通って上方に延びるチャックテーブル22が支柱18の上端に回転自在に搭載されている。チャックテーブル22は、支柱18に内蔵されたチャックテーブル用モータ(図示していない。)によって回転される。チャックテーブル22の上端部分には、吸引手段(図示していない。)に接続された多孔質の円形の吸着チャック24が配置され、チャックテーブル22においては、吸引手段で吸着チャック24の上面に吸引力を生成することにより、吸着チャック24の上面に載せられた被加工物を吸引保持するようになっている。また、チャックテーブル22の周縁には、周方向に間隔をおいて複数のクランプ26が配置されている。 As shown in FIG. 1, the holding means 4 has an X-axis movable plate 14 mounted on the base 12 so as to be movable in the X-axis direction and a Y-axis mounted on the X-axis movable plate 14 so as to be movable in the Y-axis direction. It includes a movable plate 16, a support column 18 fixed to the upper surface of the Y-axis movable plate 16, and a cover plate 20 fixed to the upper end of the support column 18. An elongated hole 20a extending in the Y-axis direction is formed in the cover plate 20, and a chuck table 22 extending upward through the elongated hole 20a is rotatably mounted on the upper end of the support column 18. The chuck table 22 is rotated by a chuck table motor (not shown) built in the support column 18. A porous circular suction chuck 24 connected to a suction means (not shown) is arranged at the upper end portion of the chuck table 22, and in the chuck table 22, suction is performed on the upper surface of the suction chuck 24 by the suction means. By generating a force, the work piece placed on the upper surface of the suction chuck 24 is sucked and held. Further, a plurality of clamps 26 are arranged on the peripheral edge of the chuck table 22 at intervals in the circumferential direction.
図1および図2を参照してレーザー光線照射手段6について説明する。図1に示すとおり、レーザー光線照射手段6は、基台12の上面から上方に延び次いで実質上水平に延びるハウジング28を含む。図2に示すとおり、ハウジング28には、レーザー光線LBを発振する発振器30と、発振器30が発振したレーザー光線LBを保持手段4に保持された被加工物の内部に集光点を位置づけて照射する集光器32と、発振器30と集光器32との間に配設されレーザー光線LBの集光点が被加工物の上面に位置づけられた際に発するアブレーション光ALを検出する検出器34とが備えられている。 The laser beam irradiation means 6 will be described with reference to FIGS. 1 and 2. As shown in FIG. 1, the laser beam irradiating means 6 includes a housing 28 extending upward from the upper surface of the base 12 and then extending substantially horizontally. As shown in FIG. 2, the housing 28 is a collection in which an oscillator 30 that oscillates a laser beam LB and a laser beam LB oscillated by the oscillator 30 are irradiated by positioning a condensing point inside a work piece held by the holding means 4. The optical device 32 is provided with a detector 34 that is arranged between the oscillator 30 and the concentrator 32 and detects the ablation light AL emitted when the condensing point of the laser beam LB is positioned on the upper surface of the workpiece. Has been done.
発振器30は、被加工物に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線LBを発振する。たとえば被加工物がシリコンウエーハである場合、発振器30は、シリコンに対して透過性を有する波長である1300〜1400nm程度のパルスレーザー光線LBを発振する。発振器30が発振したパルスレーザー光線LBを集光する集光器32は、図1に示すとおり、ハウジング28の先端下面に装着されている。集光器32は、パルスレーザー光線LBの集光点の上下方向位置を調整する集光点位置調整手段(図示していない。)を有し、集光点位置調整手段はボイスコイルモータまたはリニアモータから構成され得る。なお、図2では便宜的に集光器32をレンズで表現している。 The oscillator 30 oscillates a pulsed laser beam LB having a wavelength that is transparent to the workpiece. For example, when the workpiece is a silicon wafer, the oscillator 30 oscillates a pulsed laser beam LB having a wavelength of about 1300 to 1400 nm, which is a wavelength that is transparent to silicon. As shown in FIG. 1, the condenser 32 that collects the pulsed laser beam LB oscillated by the oscillator 30 is mounted on the lower surface of the tip of the housing 28. The condenser 32 has a focusing point position adjusting means (not shown) for adjusting the vertical position of the focusing point of the pulsed laser beam LB, and the focusing point position adjusting means is a voice coil motor or a linear motor. Can be composed of. In FIG. 2, the condenser 32 is represented by a lens for convenience.
図示の実施形態では図2に示すとおり、検出器34は、発振器30が発振した波長のパルスレーザー光線LBを反射して集光器32に導くと共にアブレーション光ALを透過するダイクロイックミラー36と、ダイクロイックミラー36を透過したアブレーション光ALを検出するセンサー38とを含む。ダイクロイックミラー36は、たとえば被加工物がシリコンウエーハである場合、波長が1300〜1400nmの範囲の光を反射すると共に、波長が1300〜1400nmの範囲以外の光を透過する。 In the illustrated embodiment, as shown in FIG. 2, the detector 34 reflects the pulsed laser beam LB having the wavelength oscillated by the oscillator 30 and guides it to the condenser 32, and the dichroic mirror 36 and the dichroic mirror that transmit the ablation light AL. It includes a sensor 38 that detects the ablation light AL that has passed through 36. For example, when the workpiece is a silicon wafer, the dichroic mirror 36 reflects light having a wavelength in the range of 1300 to 1400 nm and transmits light having a wavelength other than the range of 1300 to 1400 nm.
センサー38は、ホトダイオードまたはイメージセンサーから構成され得る。センサー38は、光を検出すると、検出した光量に応じた電気信号を出力するようになっている。また、センサー38は、パルスレーザー光線LBの発振間隔に同期してアブレーション光ALを検出するのが好ましく、これによってアブレーション光ALの検出精度が向上する。 The sensor 38 may consist of a photodiode or an image sensor. When the sensor 38 detects light, it outputs an electric signal according to the detected amount of light. Further, the sensor 38 preferably detects the ablation light AL in synchronization with the oscillation interval of the pulsed laser beam LB, which improves the detection accuracy of the ablation light AL.
発振器30が発振したパルスレーザー光線LBは、ダイクロイックミラー36で反射され集光器32に導かれ、集光器32で集光されて被加工物に照射される。パルスレーザー光線LBの集光点が被加工物の上面に位置づけられた際は、被加工物の上面にアブレーション加工が施されると共に、可視光のアブレーション光ALが発生する。アブレーション光ALは集光器32およびダイクロイックミラー36を透過して、センサー38によって検出される。 The pulsed laser beam LB oscillated by the oscillator 30 is reflected by the dichroic mirror 36, guided to the condenser 32, condensed by the condenser 32, and irradiated to the workpiece. When the focusing point of the pulsed laser beam LB is positioned on the upper surface of the workpiece, the upper surface of the workpiece is ablated and visible light ablation light AL is generated. The ablation light AL passes through the condenser 32 and the dichroic mirror 36 and is detected by the sensor 38.
図1を参照して説明すると、X軸送り手段8は、基台12の上面に沿ってX軸方向に延びるボールねじ40と、ボールねじ40を回転させるモータ42とを有する。ボールねじ40のナット部(図示していない。)はX軸可動板14に連結されている。そして、X軸送り手段8は、ボールねじ40によりモータ42の回転運動を直線運動に変換してX軸可動板14に伝達し、基台12上の案内レール12aに沿ってX軸可動板14をレーザー光線照射手段6に対して相対的にX軸方向に加工送りする。 Explaining with reference to FIG. 1, the X-axis feeding means 8 has a ball screw 40 extending in the X-axis direction along the upper surface of the base 12, and a motor 42 for rotating the ball screw 40. The nut portion (not shown) of the ball screw 40 is connected to the X-axis movable plate 14. Then, the X-axis feeding means 8 converts the rotational motion of the motor 42 into a linear motion by the ball screw 40 and transmits it to the X-axis movable plate 14, and the X-axis movable plate 14 is transmitted along the guide rail 12a on the base 12. Is processed and fed in the X-axis direction relative to the laser beam irradiating means 6.
図1に示すとおり、Y軸送り手段10は、X軸可動板14の上面に沿ってY軸方向に延びるボールねじ44と、ボールねじ44を回転させるモータ46とを有する。ボールねじ44のナット部(図示していない。)はY軸可動板16に連結されている。そして、Y軸送り手段10は、ボールねじ44によりモータ46の回転運動を直線運動に変換してY軸可動板16に伝達し、X軸可動板14上の案内レール14aに沿ってY軸可動板16をレーザー光線照射手段6に対して相対的にY軸方向に割り出し送りする。 As shown in FIG. 1, the Y-axis feeding means 10 has a ball screw 44 extending in the Y-axis direction along the upper surface of the X-axis movable plate 14, and a motor 46 for rotating the ball screw 44. The nut portion (not shown) of the ball screw 44 is connected to the Y-axis movable plate 16. Then, the Y-axis feeding means 10 converts the rotational motion of the motor 46 into a linear motion by the ball screw 44 and transmits it to the Y-axis movable plate 16 so that the Y-axis feed means 10 can move along the guide rail 14a on the X-axis movable plate 14. The plate 16 is indexed and fed in the Y-axis direction relative to the laser beam irradiating means 6.
図示の実施形態では図2に示すとおり、レーザー加工装置2は、さらに、レーザー加工装置2の作動を制御する制御手段48を備える。コンピュータから構成される制御手段48は、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置50(CPU)と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ52(ROM)と、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54(RAM)とを含む。 In the illustrated embodiment, as shown in FIG. 2, the laser processing apparatus 2 further includes a control means 48 for controlling the operation of the laser processing apparatus 2. The control means 48 composed of a computer includes a central processing unit 50 (CPU) that performs arithmetic processing according to a control program, a read-only memory 52 (ROM) that stores a control program and the like, and a readable and writable random that stores the arithmetic results and the like. Includes access memory 54 (RAM).
制御手段48は、レーザー加工装置2を操作するための操作パネル(図示していない。)や、レーザー光線照射手段6等に電気的に接続されており、操作パネルに入力された指示に基づいてレーザー光線照射段6等の作動を制御する。また、図2に示すとおり、制御手段48には検出器34のセンサー38が電気的に接続されており、センサー38から出力された電気信号が制御手段48に送られるようになっている。 The control means 48 is electrically connected to an operation panel (not shown) for operating the laser processing device 2, a laser beam irradiation means 6, and the like, and is a laser beam based on an instruction input to the operation panel. Controls the operation of the irradiation stage 6 and the like. Further, as shown in FIG. 2, the sensor 38 of the detector 34 is electrically connected to the control means 48, and the electric signal output from the sensor 38 is sent to the control means 48.
そして、図示の実施形態の制御手段48においては、センサー38から送られた電気信号が上記所定値以上であった場合には、レーザー光線照射手段6の発振器30の作動を停止させ、パルスレーザー光線LBの発振を停止させるようになっている。 Then, in the control means 48 of the illustrated embodiment, when the electric signal sent from the sensor 38 is equal to or more than the above-mentioned predetermined value, the operation of the oscillator 30 of the laser beam irradiation means 6 is stopped, and the pulse laser beam LB It is designed to stop the oscillation.
図1に示すとおり、ハウジング28の先端下面には、保持手段4に保持された被加工物を撮像してレーザー加工すべき領域を検出するための撮像手段56が集光器32とX軸方向に間隔をおいて装着されている。撮像手段56は、可視光により被加工物を撮像する通常の撮像素子(CCD)と、被加工物に赤外線を照射する赤外線照射手段と、赤外線照射手段により照射された赤外線を捕らえる光学系と、光学系が捕らえた赤外線に対応する電気信号を出力する撮像素子(赤外線CCD)とを含む(いずれも図示していない。)。 As shown in FIG. 1, on the lower surface of the tip of the housing 28, an imaging means 56 for imaging a work piece held by the holding means 4 and detecting a region to be laser-processed is provided in the X-axis direction with the condenser 32. It is installed at intervals. The imaging means 56 includes a normal imaging element (CCD) that images the work piece with visible light, an infrared irradiation means that irradiates the work piece with infrared rays, and an optical system that captures the infrared rays that are irradiated by the infrared irradiation means. It includes an image pickup element (infrared CCD) that outputs an electric signal corresponding to the infrared rays captured by the optical system (neither is shown).
図3には、レーザー加工装置2によって内部に改質層が形成される被加工物としての円板状のウエーハ60が示されている。ウエーハ60はシリコンから形成され得る。図3(a)に示すとおり、ウエーハ60の表面60aは、格子状の分割予定ライン62によって複数の矩形領域に区画され、複数の矩形領域のそれぞれにはIC、LSI等のデバイス64が形成されている。ウエーハ60は、周縁が環状フレーム66に固定された粘着テープ68に貼り付けられており、粘着テープ68を介して環状フレーム66に支持されている。図3(a)に示すとおり、ウエーハ60の裏面60bが粘着テープ68に貼り付けられていてもよく、あるいは図3(b)に示すとおり、ウエーハ60の表面60aが粘着テープ68に貼り付けられていてもよい。 FIG. 3 shows a disk-shaped wafer 60 as a work piece in which a modified layer is formed by the laser processing apparatus 2. The wafer 60 can be formed from silicon. As shown in FIG. 3A, the surface 60a of the wafer 60 is divided into a plurality of rectangular regions by a grid-like division schedule line 62, and devices 64 such as ICs and LSIs are formed in each of the plurality of rectangular regions. ing. The wafer 60 is attached to an adhesive tape 68 whose peripheral edge is fixed to the annular frame 66, and is supported by the annular frame 66 via the adhesive tape 68. As shown in FIG. 3A, the back surface 60b of the wafer 60 may be attached to the adhesive tape 68, or as shown in FIG. 3B, the front surface 60a of the wafer 60 is attached to the adhesive tape 68. May be.
上述のレーザー加工装置2を用いて、分割予定ライン62に沿ってウエーハ60の内部に改質層を形成する際は、まず、ウエーハ60側を上に向けて、粘着テープ68を介して環状フレーム66に支持されたウエーハ60をチャックテーブル22の上面で吸引保持する。また、複数のクランプ26で環状フレーム66を固定する。 When forming the modified layer inside the wafer 60 along the planned division line 62 by using the above-mentioned laser processing apparatus 2, first, the annular frame is interposed via the adhesive tape 68 with the wafer 60 side facing upward. The wafer 60 supported by 66 is sucked and held on the upper surface of the chuck table 22. Further, the annular frame 66 is fixed by a plurality of clamps 26.
次いで、撮像手段56で上方からウエーハ60を撮像し、撮像手段56で撮像したウエーハ60の画像に基づいて、X軸送り手段8、Y軸送り手段10およびチャックテーブル用モータを作動して、分割予定ライン62をX軸方向に整合させると共に、X軸方向に整合させた分割予定ライン62を集光器32の下方に位置づける。なお、ウエーハ60の裏面60bが上を向いている場合であっても、上述のとおり、撮像手段56は、赤外線照射手段と、赤外線を捕らえる光学系と、赤外線に対応する電気信号を出力する撮像素子(赤外線CCD)とを含むので、ウエーハ60の裏面60bから透かして表面60aの分割予定ライン62を撮像することができる。 Next, the wafer 60 is imaged from above by the imaging means 56, and the X-axis feeding means 8, the Y-axis feeding means 10 and the chuck table motor are operated based on the image of the wafer 60 imaged by the imaging means 56 to divide the wafer 60. The scheduled line 62 is aligned in the X-axis direction, and the scheduled split line 62 aligned in the X-axis direction is positioned below the condenser 32. Even when the back surface 60b of the wafer 60 is facing upward, as described above, the image pickup means 56 includes an infrared irradiation means, an optical system that captures infrared rays, and an image pickup that outputs an electric signal corresponding to infrared rays. Since the element (infrared CCD) is included, the scheduled division line 62 of the front surface 60a can be imaged through the back surface 60b of the wafer 60.
次いで、集光点位置調整手段により分割予定ライン62に対応するウエーハ60の内部に集光点FP(図4参照)を位置づける。次いで、図4に示すとおり、集光器32に対してチャックテーブル22を相対的に所定の送り速度でX軸方向にX軸送り手段8で加工送りしながら、ウエーハ60に対して透過性を有するパルスレーザー光線LBを集光器32から照射することによって、分割予定ライン62に沿ってウエーハ60の内部に、周囲よりも強度が小さい改質層70を形成する。 Next, the focusing point FP (see FIG. 4) is positioned inside the wafer 60 corresponding to the scheduled division line 62 by the focusing point position adjusting means. Next, as shown in FIG. 4, while the chuck table 22 is processed and fed by the X-axis feeding means 8 in the X-axis direction at a relatively predetermined feeding speed with respect to the condenser 32, the transparency to the wafer 60 is increased. By irradiating the pulsed laser beam LB having the pulse laser beam LB from the condenser 32, a modified layer 70 having a lower intensity than the surroundings is formed inside the wafer 60 along the planned division line 62.
次いで、分割予定ライン62のY軸方向の間隔の分だけ、集光器32に対してチャックテーブル22を相対的にY軸方向にY軸送り手段10で割り出し送りする。そして、パルスレーザー光線LBの照射と割り出し送りとを交互に繰り返すことにより、X軸方向に整合させた分割予定ライン62のすべてに沿ってウエーハ60の内部に改質層70を形成する。また、チャックテーブル用モータでチャックテーブル22を90度回転させた上で、パルスレーザー光線LBの照射と割り出し送りとを交互に繰り返すことにより、先に改質層70を形成した分割予定ライン62と直交する分割予定ライン62のすべてに沿ってウエーハ60の内部に改質層70を形成する。このようにして、格子状の分割予定ライン62のすべてに沿ってウエーハ60の内部に改質層70を格子状に形成する。改質層70を形成する際は、たとえば以下の加工条件で実施することができる。
パルスレーザー光線の波長 :1342nm
繰り返し周波数 :90kHz
平均出力 :1.2W
送り速度 :700mm/s
Next, the chuck table 22 is indexed and fed by the Y-axis feeding means 10 in the Y-axis direction relative to the condenser 32 by the distance in the Y-axis direction of the scheduled division line 62. Then, by alternately repeating the irradiation of the pulsed laser beam LB and the indexing feed, the modified layer 70 is formed inside the wafer 60 along all of the scheduled division lines 62 aligned in the X-axis direction. Further, after rotating the chuck table 22 by 90 degrees with the chuck table motor, irradiation of the pulsed laser beam LB and indexing feed are alternately repeated, so that the modified layer 70 is formed at right angles to the planned division line 62. A modified layer 70 is formed inside the wafer 60 along all of the planned division lines 62. In this way, the modified layer 70 is formed in a grid pattern inside the wafer 60 along all of the grid-shaped scheduled division lines 62. The modified layer 70 can be formed, for example, under the following processing conditions.
Wavelength of pulsed laser beam: 1342 nm
Repeat frequency: 90kHz
Average output: 1.2W
Feed rate: 700 mm / s
上述のとおりにして改質層70を形成している際に、パルスレーザー光線LBの集光点FPがウエーハ60の上面に位置づけられた場合には、図5に示すとおり、集光点FPが位置づけられたウエーハ60の上面にアブレーション加工が施されることになる。そうすると、ウエーハ60の上面からデブリ72が飛散すると共に、可視光のアブレーション光ALが発生する。アブレーション加工によって発生したアブレーション光ALは、図2に示すとおり、集光器32およびダイクロイックミラー36を透過してセンサー38によって検出される。 When the condensing point FP of the pulsed laser beam LB is positioned on the upper surface of the wafer 60 when the modified layer 70 is formed as described above, the condensing point FP is positioned as shown in FIG. The upper surface of the wafer 60 is subjected to ablation processing. Then, the debris 72 is scattered from the upper surface of the wafer 60, and the visible light ablation light AL is generated. As shown in FIG. 2, the ablation light AL generated by the ablation process passes through the condenser 32 and the dichroic mirror 36 and is detected by the sensor 38.
アブレーション光ALを検出したセンサー38は電気信号を制御手段48に出力する。制御手段48は、受け取った電気信号が所定の閾値(たとえば3V)以上であるか否かを判断し、電気信号が閾値以上である場合は、レーザー光線照射手段6の発振器30の作動を停止させ、パルスレーザー光線LBの発振を停止させる。これによって、集光器32の対物レンズにデブリ72が付着したまま、改質層70の形成を継続することが防止される。したがって、図示の実施形態のレーザー加工装置2においては、加工品質の低下および集光精度の低下を回避することができる。 The sensor 38 that has detected the ablation light AL outputs an electric signal to the control means 48. The control means 48 determines whether or not the received electric signal is equal to or higher than a predetermined threshold value (for example, 3 V), and if the electric signal is equal to or higher than the threshold value, the operation of the oscillator 30 of the laser beam irradiation means 6 is stopped. The oscillation of the pulsed laser beam LB is stopped. This prevents the formation of the modified layer 70 from continuing while the debris 72 is attached to the objective lens of the condenser 32. Therefore, in the laser processing apparatus 2 of the illustrated embodiment, it is possible to avoid a decrease in processing quality and a decrease in light collection accuracy.
なお、レーザー光線照射手段6の検出器は、上述した形態に限定されず、たとえば図6に示す形態であってもよい。図6に示す検出器74は、発振器30が発振した波長のパルスレーザー光線LBを透過して集光器32に導くと共にアブレーション光ALを反射するダイクロイックミラー76と、ダイクロイックミラー76で反射したアブレーション光ALを検出するセンサー78とを含む。ダイクロイックミラー76は、たとえば被加工物がシリコンウエーハである場合、波長が1300〜1400nmの範囲の光を透過すると共に、波長が1300〜1400nmの範囲以外の光を反射する。また、ホトダイオードまたはイメージセンサーから構成され得るセンサー78は、光を検出した場合には電気信号を出力する。なお、図6に示す例においては、発振器30が発振したパルスレーザー光線LBを反射してダイクロイックミラー76に導く反射ミラー80が設けられている。 The detector of the laser beam irradiating means 6 is not limited to the above-described form, and may be, for example, the form shown in FIG. The detector 74 shown in FIG. 6 is a dichroic mirror 76 that transmits the pulsed laser beam LB of the wavelength oscillated by the oscillator 30 and guides it to the condenser 32 and reflects the ablation light AL, and the ablation light AL reflected by the dichroic mirror 76. Includes a sensor 78 to detect. For example, when the workpiece is a silicon wafer, the dichroic mirror 76 transmits light having a wavelength in the range of 1300 to 1400 nm and reflects light having a wavelength other than the range of 1300 to 1400 nm. Further, the sensor 78, which may be composed of a photodiode or an image sensor, outputs an electric signal when it detects light. In the example shown in FIG. 6, a reflection mirror 80 is provided that reflects the pulsed laser beam LB oscillated by the oscillator 30 and guides it to the dichroic mirror 76.
図6に示す例においては、発振器30が発振したパルスレーザー光線LBは反射ミラー80で反射され、次いでダイクロイックミラー76を透過して集光器32に導かれ、集光器32で集光されて被加工物に照射される。パルスレーザー光線LBの集光点FPが被加工物の上面に位置づけられた際は、被加工物の上面にアブレーション加工が施され、可視光のアブレーション光ALが発生する。アブレーション光ALは、集光器32を透過し、次いでダイクロイックミラー76で反射された後、センサー78によって検出される。そうすると、センサー78から電気信号が制御手段48に送られ、制御手段48に送られた電気信号が所定の閾値(たとえば3V)以上である場合は、パルスレーザー光線LBの発振が制御手段48により停止される。これによって、集光器32の対物レンズにデブリ72が付着したまま、改質層70の形成を継続することが防止される。したがって、加工品質の低下および集光精度の低下が回避される。 In the example shown in FIG. 6, the pulsed laser beam LB oscillated by the oscillator 30 is reflected by the reflection mirror 80, then passes through the dichroic mirror 76, is guided to the condenser 32, is condensed by the condenser 32, and is covered. The work piece is irradiated. When the condensing point FP of the pulsed laser beam LB is positioned on the upper surface of the workpiece, the upper surface of the workpiece is ablated and visible light ablation light AL is generated. The ablation light AL is transmitted by the condenser 32, then reflected by the dichroic mirror 76, and then detected by the sensor 78. Then, when an electric signal is sent from the sensor 78 to the control means 48 and the electric signal sent to the control means 48 is equal to or higher than a predetermined threshold value (for example, 3 V), the oscillation of the pulsed laser beam LB is stopped by the control means 48. To. This prevents the formation of the modified layer 70 from continuing while the debris 72 is attached to the objective lens of the condenser 32. Therefore, deterioration of processing quality and reduction of light collection accuracy are avoided.
2:レーザー加工装置
4:保持手段
6:レーザー光線照射手段
8:X軸送り手段
10:Y軸送り手段
30:発振器
32:集光器
34:検出器
36:ダイクロイックミラー
38:センサー
LB:レーザー光線
FP:集光点
AL:アブレーション光
2: Laser processing device 4: Holding means 6: Laser beam irradiation means 8: X-axis feeding means 10: Y-axis feeding means 30: Oscillator 32: Condenser 34: Detector 36: Dichroic mirror 38: Sensor LB: Laser beam FP: Focus point AL: Ablation light
Claims (5)
被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該保持手段と該レーザー光線照射手段とを相対的にX軸方向に加工送りするX軸送り手段と、該保持手段と該レーザー光線照射手段とを相対的にX軸方向と直交するY軸方向に割り出し送りするY軸送り手段とを備え、
該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したレーザー光線を該保持手段に保持された被加工物の内部に集光点を位置づけて照射する集光器と、該発振器と該集光器との間に配設されレーザー光線の集光点が被加工物の上面に位置づけられた際に発するアブレーション光を検出する検出器とを含むレーザー加工装置。 A laser machining device that positions the focusing point of a laser beam with a wavelength that is transparent to the work piece inside the work piece and irradiates the work piece with the laser beam to form a modified layer inside the work piece. There,
The holding means for holding the workpiece, the laser beam irradiating means for irradiating the workpiece held by the holding means with a laser beam, and the holding means and the laser beam irradiating means are relatively processed and fed in the X-axis direction. The X-axis feeding means and the Y-axis feeding means for indexing and feeding the holding means and the laser beam irradiating means in the Y-axis direction relatively orthogonal to the X-axis direction are provided.
The laser beam irradiating means includes an oscillator that oscillates a laser beam, a condenser that irradiates the laser beam oscillated by the oscillator by positioning a condensing point inside a work piece held by the holding means, and the oscillator. A laser processing apparatus including a detector disposed between the concentrator and detecting ablation light emitted when a condensing point of a laser beam is positioned on the upper surface of a work piece.
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JP2018183794A (en) * | 2017-04-25 | 2018-11-22 | 株式会社ディスコ | Jig for evaluation of height position detection unit of laser processing device and evaluation method of height position detection unit of laser processing device |
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