JP6459559B2 - Laser dicing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置や電子部品等が形成されたウェーハを個々のチップに分割するレーザーダイシング装置に関するものである。 The present invention relates to a laser dicing apparatus that divides a wafer on which a semiconductor device, an electronic component, and the like are formed into individual chips.
従来、表面に半導体装置や電子部品等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 having a semiconductor device or electronic component formed on its surface into individual chips, grinding grooves are formed in the wafer with a thin grindstone having a thickness of about 30 μm formed of fine diamond abrasive grains. A dicing apparatus for cutting a wafer has been 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 the 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, it becomes brittle mode processing, chipping occurs on the front and back surfaces of the wafer, and this chipping is a factor that degrades 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入射し、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1参照)。このような技術では、ウェーハの内部に形成する改質領域をウェーハの表面から一定の深さに形成するため、オートフォーカス機構を用いてウェーハの表面の高さ位置(厚み方向位置)を検出してレーザー光の集光点の位置を高精度に制御する必要がある。 To solve this problem, instead of cutting with a conventional dicing blade, a laser beam is incident on the wafer with the focusing point aligned, and a modified region by multiphoton absorption is formed inside the wafer. A technique of dividing into chips has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In such a technique, the height of the wafer surface (position in the thickness direction) is detected using an autofocus mechanism in order to form a modified region formed inside the wafer at a certain depth from the wafer surface. Therefore, it is necessary to control the position of the condensing point of the laser light with high accuracy.
特許文献1に開示された技術では、ウェーハ内部の所定深さに均一に改質領域(変質層)を形成するために、ウェーハの表面に検出用レーザー光(AF用レーザー光)を照射し、その反射光に基づいてウェーハの表面の高さ位置を検出し、ウェーハの表面の高さ位置に応じて加工用レーザー光の集光点位置を制御しながら加工を行っている。 In the technique disclosed in Patent Document 1, in order to form a modified region (modified layer) uniformly at a predetermined depth inside the wafer, the surface of the wafer is irradiated with a detection laser beam (AF laser beam), Based on the reflected light, the height position of the surface of the wafer is detected, and processing is performed while controlling the condensing point position of the laser beam for processing according to the height position of the surface of the wafer.
また、特許文献1に開示された技術では、検出用レーザー光の集光点位置を変位させる集光点位置変位手段を備えており、ウェーハの表面から深い位置に改質領域を形成する場合には、検出用レーザー光の集光点位置と加工用レーザー光の集光点位置との距離を調整することができるようになっている。これにより、ウェーハの表面に照射される検出用レーザー光の照射面積(スポット面積)を小さくすることができるので、ウェーハの表面で反射された検出用レーザー光の反射光の単位面積あたりの光量を低下させることなく、ウェーハの表面の高さ位置を正確に検出することが可能となる。 Further, the technique disclosed in Patent Document 1 includes a condensing point position displacing means for displacing the condensing point position of the laser beam for detection, and when the modified region is formed at a deep position from the surface of the wafer. Can adjust the distance between the condensing point position of the detection laser beam and the condensing point position of the processing laser beam. As a result, the irradiation area (spot area) of the detection laser beam irradiated on the wafer surface can be reduced, so the amount of light per unit area of the reflected light of the detection laser beam reflected on the wafer surface can be reduced. It is possible to accurately detect the height position of the surface of the wafer without lowering.
しかしながら、上述したような技術では、一般に開口数(NA:Numerical Aperture)が高い集光レンズ(高NAレンズ)が用いられるため、オートフォーカス機構の感度がきわめて高く、高精度検出の範囲が合焦位置の近傍に限られる。そのため、ウェーハの表面の高さ位置を検出可能な測定範囲(引き込み範囲)が極めて狭く、例えば通常数μmの範囲でのみ測定が可能である。また、ウェーハの内部に形成される改質領域のウェーハの表面からの深さ(以下、「加工深さ」という。)に応じてオートフォーカス特性が異なると、オートフォーカス機構の安定性や応答性に影響を及ぼしてしまい、ウェーハの表面の高さ位置の検出を迅速にかつ精度よく安定して行うことができない問題がある。 However, in the technology as described above, since a condensing lens (high NA lens) having a high numerical aperture (NA) is generally used, the sensitivity of the autofocus mechanism is extremely high, and the range of high-precision detection is in focus. Limited to the vicinity of the position. For this reason, the measurement range (pull-in range) in which the height position of the surface of the wafer can be detected is extremely narrow, and for example, measurement is usually possible only in the range of several μm. In addition, if the autofocus characteristics differ according to the depth of the modified region formed inside the wafer from the surface of the wafer (hereinafter referred to as “processing depth”), the stability and responsiveness of the autofocus mechanism There is a problem that the detection of the height position of the surface of the wafer cannot be performed quickly, accurately and stably.
特許文献1には、検出用レーザー光の集光点位置を変位させる集光点位置変位手段の開示はあるが、これらの課題についての示唆や解決手段は何ら示されていない。 Patent Document 1 discloses a condensing point position displacing means for displacing the condensing point position of the detection laser light, but does not show any suggestion or solution for these problems.
また、特許文献1に開示された技術では、検出光(ウェーハの表面で反射した検出用レーザー光の反射光)の一部を破棄しており、検出光を効率的に利用するものではなかった。このため、ウェーハの表面の検出精度の向上には限界がある。 Further, in the technique disclosed in Patent Document 1, a part of the detection light (reflected light of the detection laser light reflected on the surface of the wafer) is discarded, and the detection light is not efficiently used. . For this reason, there is a limit to improving the detection accuracy of the wafer surface.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、改質領域の加工深さによらずウェーハの表面の高さ位置の検出を迅速にかつ精度よく安定して行うことができるレーザーダイシング装置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 laser dicing capable of quickly and accurately detecting the height position of the surface of the wafer regardless of the processing depth of the modified region. An object is to provide an apparatus.
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ダイシング装置は、ウェーハを保持するテーブルと、テーブルに保持されたウェーハの内部に改質領域を形成するための加工用レーザー光を出射する加工用レーザー光源と、加工用レーザー光源から出射された加工用レーザー光をウェーハの内部に集光する集光レンズと、集光レンズを加工用レーザー光の光軸方向に移動させることにより集光レンズによって集光される加工用レーザー光の集光点をウェーハ厚み方向に変位させる集光レンズ駆動手段と、テーブルに保持されたウェーハの表面の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、高さ位置検出手段からの検出信号に基づいて集光レンズ駆動手段を制御する制御手段と、を備えるレーザーダイシング装置であって、高さ位置検出手段は、ウェーハの表面に対して反射可能な波長を有する検出用レーザー光を出射する検出用レーザー光源と、検出用レーザー光源から出射された検出用レーザー光を集光レンズに導く検出用レーザー光照射経路と、検出用レーザー光照射経路を介して集光レンズからテーブルに保持されたウェーハに照射され反射した検出用レーザー光の反射光を導く検出用レーザー光反射経路と、検出用レーザー光反射経路に配設されウェーハに照射され反射した検出用レーザー光の反射光を検出する検出器と、検出器から出力される出力信号に基づき、ウェーハの表面の変位を示す変位信号を制御手段に送る変位信号生成手段と、検出用レーザー光照射経路に配設され検出用レーザー光の集光点をウェーハ厚み方向に調整する集光点調整光学系と、を備える。 In order to achieve the above object, a laser dicing apparatus according to a first aspect of the present invention includes a table for holding a wafer, and a processing laser beam for forming a modified region inside the wafer held by the table. By emitting the processing laser light source, the condensing lens for condensing the processing laser light emitted from the processing laser light source inside the wafer, and moving the condensing lens in the optical axis direction of the processing laser light Condensing lens driving means for displacing the condensing point of the processing laser light condensed by the condensing lens in the wafer thickness direction, and height position detecting means for detecting the height position of the surface of the wafer held on the table And a control means for controlling the condensing lens driving means based on a detection signal from the height position detecting means, a laser dicing apparatus comprising a height position The emitting means includes a detection laser light source that emits a detection laser light having a wavelength that can be reflected on the surface of the wafer, and a detection laser that guides the detection laser light emitted from the detection laser light source to a condenser lens. A light irradiation path, a detection laser light reflection path for guiding reflected light of the detection laser light irradiated and reflected from the condenser lens to the wafer held on the table via the detection laser light irradiation path, and the detection laser light A detector that detects the reflected light of the laser beam for detection that is disposed in the reflection path and is reflected by the wafer, and a displacement signal that indicates the displacement of the wafer surface based on the output signal output from the detector. A displacement signal generating means for sending, a condensing point adjusting optical system arranged in the detection laser light irradiation path for adjusting the condensing point of the detecting laser light in the wafer thickness direction, Provided.
本発明の第2態様に係るレーザーダイシング装置は、第1態様において、集光レンズと集光点調整光学系との間に4f光学系が配設される。 In the laser dicing apparatus according to the second aspect of the present invention, in the first aspect, a 4f optical system is disposed between the condensing lens and the condensing point adjusting optical system.
本発明の第3態様に係るレーザーダイシング装置は、第1態様又は第2態様において、集光レンズと集光点調整光学系との光学的距離が50mm未満である。 In the laser dicing apparatus according to the third aspect of the present invention, in the first aspect or the second aspect, the optical distance between the condensing lens and the condensing point adjusting optical system is less than 50 mm.
本発明の第4態様に係るレーザーダイシング装置は、第1〜3態様のいずれかにおいて、集光レンズにより集光されウェーハWの表面に照射される検出用レーザー光の集光像の直径が0.002mmより大きく、かつ0.3mmより小さい。 The laser dicing apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the laser dicing apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the diameter of the condensed image of the detection laser beam condensed by the condenser lens and irradiated onto the surface of the wafer W is 0. Greater than 0.002 mm and less than 0.3 mm.
本発明の第5態様に係るレーザーダイシング装置は、第1〜4態様のいずれかにおいて、高さ位置検出手段は、ナイフエッジ法を用いてウェーハの表面の高さ位置を検出する。 In the laser dicing apparatus according to the fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the height position detecting means detects the height position of the surface of the wafer using a knife edge method.
本発明の第6態様に係るレーザーダイシング装置は、第1〜4態様のいずれかにおいて、高さ位置検出手段は、非点収差法を用いてウェーハの表面の高さ位置を検出する。 In the laser dicing apparatus according to the sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the height position detecting means detects the height position of the surface of the wafer using an astigmatism method.
本発明によれば、改質領域の加工深さによらず、ウェーハの表面の高さ位置を迅速にかつ精度よく安定して検出することができる。その結果、ウェーハの表面にばらつきがあっても、ウェーハの表面から所定の加工深さに改質領域を精度よく形成することが可能となる。 According to the present invention, the height position of the surface of the wafer can be detected quickly, accurately and stably regardless of the processing depth of the modified region. As a result, even if there is variation in the wafer surface, it is possible to accurately form the modified region at a predetermined processing depth from the wafer surface.
以下、添付図面に従って本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described 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ダイシング装置の構成例を示した概略図である。図1に示すように、レーザーダイシング装置10は、ステージ12、レーザーヘッド20、制御部50等で構成されている。
FIG. 1 is a schematic view showing a configuration example of a laser dicing apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
ステージ12は、XYZθ方向に移動可能に構成され、ウェーハWを吸着保持する。ウェーハWは、図2に示すように、一方の面に粘着材を有するダイシングシートSが貼付され、このダイシングシートSを介してフレームFと一体化された状態でステージ12に載置される。
The
レーザーヘッド20は、ウェーハWの内部に改質領域を形成するための加工用レーザー光L1をウェーハWに対して照射する。
The
制御部50は、CPU、メモリ、入出力回路部等からなり、レーザーダイシング装置10の各部の動作を制御する。
The
レーザーダイシング装置10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, the
操作板には、レーザーダイシング装置10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、レーザーダイシング装置10の加工中、加工終了、非常停止等の稼働状況を表示する。
On the operation plate, switches and a display device for operating operations of each part of the
次に、レーザーヘッド20の詳細構成について説明する。
Next, the detailed configuration of the
図1に示すように、レーザーヘッド20は、加工用レーザー光源100、コリメートレンズ102、ダイクロイックミラー104、集光レンズ106、AF装置(オートフォーカス装置)200等で構成されている。
As shown in FIG. 1, the
加工用レーザー光源100は、ウェーハWの内部に改質領域を形成するための加工用レーザー光L1を出射する。例えば、加工用レーザー光源100は、パルス幅が1μs以下であって、集光点におけるピークパワー密度が1×108(W/cm2)以上となるレーザー光を出射する。
The processing
加工用レーザー光L1の第1光路上には、加工用レーザー光源100側から順に、コリメートレンズ102、ダイクロイックミラー104、集光レンズ106が配置される。ダイクロイックミラー104は、加工用レーザー光L1を透過し、かつ後述するAF装置200から出射されるAF用レーザー光L2を反射する。なお、AF用レーザー光L2の第2光路は、ダイクロイックミラー104により加工用レーザー光L1の第1光路と一部光路を共有するように屈曲され、その共有光路上に集光レンズ106が配置される。
On the first optical path of the processing laser light L1, a
加工用レーザー光源100から出射された加工用レーザー光L1は、コリメートレンズ102でコリメートされ、ダイクロイックミラー104を透過した後、集光レンズ106によりウェーハWの内部に集光される。加工用レーザー光L1の集光点のZ方向位置(ウェーハ厚み方向位置)は、第1アクチュエータ108によって集光レンズ106をZ方向(加工用レーザー光L1の光軸方向)に微小移動させることにより調節される。第1アクチュエータ108は、集光レンズ駆動手段の一例である。なお、詳細は後述するが、第1アクチュエータ108は、集光レンズ106とウェーハWの表面との距離が一定となるように、制御部50によって駆動が制御される。
The processing laser light L 1 emitted from the processing
図3は、ウェーハ内部の集光点近傍に形成される改質領域を説明する概念図である。図3(a)は、ウェーハWの内部に入射された加工用レーザー光L1が集光点に改質領域Pを形成した状態を示し、図3(b)は断続するパルス状の加工用レーザー光L1の下でウェーハWが水平方向に移動され、不連続な改質領域P、P、…が並んで形成された状態を表している。図3(c)は、ウェーハWの内部に改質領域Pが多層に形成された状態を示している。 FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a modified region formed in the vicinity of a condensing point inside the wafer. 3A shows a state where the modified laser beam L1 incident on the inside of the wafer W forms a modified region P at the focal point, and FIG. 3B shows an intermittent pulsed processing laser beam. This shows a state in which the wafer W is moved in the horizontal direction under the light L1, and discontinuous modified regions P, P,. FIG. 3C shows a state in which the modified region P is formed in multiple layers inside the wafer W.
図3(a)に示すように、ウェーハWの表面から入射した加工用レーザー光L1の集光点がウェーハWの厚さ方向の内部に設定されていると、ウェーハWの表面を透過した加工用レーザー光L1は、ウェーハWの内部の集光点でエネルギーが集中し、ウェーハWの内部の集光点近傍に多光子吸収によるクラック領域、溶融領域、屈折率変化領域等の改質領域が形成される。図3(b)に示すように、断続するパルス状の加工用レーザー光L1をウェーハWに照射して複数の改質領域P、P、…をダイシングストリートに沿って形成することで、ウェーハWは分子間力のバランスが崩れ、改質領域P、P、…を起点として自然に割断するか、或いは僅かな外力を加えることによって割断される。 As shown in FIG. 3A, when the condensing point of the processing laser light L1 incident from the surface of the wafer W is set in the thickness direction of the wafer W, the processing is transmitted through the surface of the wafer W. The energy of the laser beam L1 is concentrated at the condensing point inside the wafer W, and a modified region such as a crack region due to multiphoton absorption, a melting region, or a refractive index changing region is formed near the condensing point inside the wafer W. It is formed. As shown in FIG. 3 (b), the wafer W is formed by irradiating the wafer W with intermittent pulsed processing laser light L1 to form a plurality of modified regions P, P,... Along the dicing street. , The balance of intermolecular forces is lost, and it is cleaved naturally starting from the modified regions P, P,..., Or cleaved by applying a slight external force.
また、厚さの厚いウェーハWの場合は、改質領域Pの層が1層では割断できないので、図3(c)に示すように、ウェーハWの厚さ方向に加工用レーザー光L1の集光点を移動し、改質領域Pを多層に形成させて割断する。 Further, in the case of a thick wafer W, since the layer of the modified region P cannot be cleaved by one layer, the processing laser beam L1 is collected in the thickness direction of the wafer W as shown in FIG. The light spot is moved, and the modified region P is formed in multiple layers and cleaved.
なお、図3(b)、(c)に示した例では、断続するパルス状の加工用レーザー光L1で不連続な改質領域P、P、…を形成した状態を示したが、加工用レーザー光L1の連続波の下で連続的な改質領域Pを形成するようにしてもよい。不連続の改質領域Pを形成した場合は、連続した改質領域Pを形成した場合に比べて割断され難いので、ウェーハWの厚さや搬送中の安全等の状況によって、加工用レーザー光L1の連続波を用いるか、断続波を用いるかが適宜選択される。 In the example shown in FIGS. 3B and 3C, the discontinuous modified regions P, P,... Are formed by the intermittent pulsed laser beam L1 for processing. The continuous modified region P may be formed under the continuous wave of the laser beam L1. When the discontinuous modified region P is formed, it is difficult to cleave as compared with the case where the continuous modified region P is formed. Therefore, the processing laser light L1 depends on the thickness of the wafer W, the safety during transportation, and the like. The continuous wave or the intermittent wave is appropriately selected.
AF装置200は、AF用レーザー光(検出用レーザー光)L2をウェーハWに対して照射し、ウェーハWの表面で反射したAF用レーザー光L2の反射光を受光し、その受光した反射光に基づいて、ウェーハWの表面の高さ位置(Z方向位置)を検出する。AF装置200は、高さ位置検出手段の一例である。
The
AF装置200は、AF用光源(検出用レーザー光源)202、コリメートレンズ204、ナイフエッジ205、フォーカス光学系206、4f光学系214、ハーフミラー220、結像レンズ236、検出器238、AF信号処理部250等で構成されている。
The
AF用光源202は、例えばLD(Laser Diode)光源やSLD(Super Luminescent Diode)光源等からなり、加工用レーザー光L1とは異なる波長であってウェーハWの表面で反射可能な波長を有するAF用レーザー光L2を出射する。
The AF
AF用光源202から出射されたAF用レーザー光L2は、コリメートレンズ204でコリメートされ、ナイフエッジ205によってその一部が遮光される。そして、ナイフエッジ205によって遮光されることなく進行した光は、フォーカス光学系206を経由して、ハーフミラー220にて反射される。そして、4f光学系214を経由し、ダイクロイックミラー104で反射され、集光レンズ106により集光されてウェーハWに照射される。
The AF laser light L2 emitted from the AF
ウェーハWの表面で反射したAF用レーザー光L2の反射光は、集光レンズ106により屈折され、ダイクロイックミラー104で反射され、4f光学系214を経由し、ハーフミラー220を透過する。更に、この反射光は、結像レンズ236により集光され、検出器238上に照射され、検出器238の受光面に集光像を形成する。
The reflected light of the AF laser light L2 reflected from the surface of the wafer W is refracted by the
なお、AF用光源から出射されたAF用レーザー光L2を集光レンズ106に導くための経路をAF用レーザー光照射経路242(検出用レーザー光照射経路に相当)とする。また、ウェーハWの表面で反射したAF用レーザー光L2の反射光を検出器238に導くための経路をAF用レーザー光反射経路244(検出用レーザー光反射経路に相当)とする。
Note that a path for guiding the AF laser light L2 emitted from the AF light source to the
検出器238は、2分割された受光素子(光電変換素子)を有する2分割フォトダイオードからなり、AF用レーザー光L2の反射光の集光像を分割して受光し、それぞれの光量に応じた出力信号(電気信号)をAF信号処理部250に出力する。
The
AF信号処理部250は、検出器238の各受光素子から出力された出力信号に基づいて、ウェーハWの表面の基準位置からのZ方向の変位(デフォーカス距離)を示す変位信号(検出信号)としてのAF信号(オートフォーカス信号)を生成して制御部50に出力する。なお、AF信号処理部250は、変位信号生成手段の一例である。
The AF
ここで、ウェーハWの表面の変位の検出原理について説明する。 Here, the principle of detecting the displacement of the surface of the wafer W will be described.
図4は、検出器238を構成する2分割フォトダイオード240の受光面に形成される集光像の様子を示した図である。なお、図4(a)〜(c)は、図5においてウェーハWの表面がそれぞれh1、h2、h3で示す位置にあるときに、2分割フォトダイオード240の受光面に形成される集光像の様子を示している。
FIG. 4 is a diagram showing a state of a condensed image formed on the light receiving surface of the two-divided
まず、ウェーハWの表面がh2の位置にある場合、すなわち、ウェーハWの表面とAF用レーザー光L2の集光点とが一致している場合、図4(b)に示すように、2分割フォトダイオード240の受光面には真ん中にシャープな像(真円)が形成される。このとき、2分割フォトダイオード240の受光素子240A、240Bで受光される光量は共に等しくなり、ウェーハWの表面は合焦位置にあることが分かる。
First, when the surface of the wafer W is at the position h2, that is, when the surface of the wafer W is coincident with the condensing point of the AF laser light L2, as shown in FIG. A sharp image (perfect circle) is formed in the middle on the light receiving surface of the
一方、ウェーハWの表面がh1の位置にある場合、すなわち、ウェーハWの表面がAF用レーザー光L2の集光点よりも集光レンズ106に近い位置にある場合、図4(a)に示すように、2分割フォトダイオード240の受光面には、受光素子240A側に半円状の集光像が形成され、その大きさ(ぼけ量)はウェーハWと集光レンズ106との距離に応じて変化する。
On the other hand, when the surface of the wafer W is at the position h1, that is, when the surface of the wafer W is closer to the condensing
また、ウェーハWの表面がh3の位置にある場合、すなわち、ウェーハWの表面がAF用レーザー光L2の集光点よりも集光レンズ106から遠い位置にある場合、図4(c)に示すように、2分割フォトダイオード240の受光面には、受光素子240B側に半円状の集光像が形成され、その大きさ(ぼけ量)はウェーハWと集光レンズ106との距離に応じて変化する。
Further, when the surface of the wafer W is at the position h3, that is, when the surface of the wafer W is at a position farther from the condensing
このように、2分割フォトダイオード240の受光素子240A、240Bで受光される光量は、ウェーハWの表面の変位に応じて変化する。したがって、このような性質を利用してウェーハWの表面の変位を検出することができる。
As described above, the amount of light received by the
AF信号処理部250では、2分割フォトダイオード240の受光素子240A、240Bから出力された出力信号をそれぞれA、Bとしたとき、AF信号Eを、次式(1)に従って求める。
The AF
E=(A−B)/(A+B) ・・・(1)
図6は、AF信号の出力特性を示したグラフであり、横軸はウェーハWの表面の基準位置からZ方向(ウェーハ厚み方向)の変位(デフォーカス距離)を示し、縦軸はAF信号の出力値を示している。なお、ウェーハWの表面の基準位置(原点)にAF用レーザー光L2の集光点が一致するように予め調整されているものとする。
E = (A−B) / (A + B) (1)
FIG. 6 is a graph showing the output characteristics of the AF signal. The horizontal axis shows the displacement (defocus distance) in the Z direction (wafer thickness direction) from the reference position on the surface of the wafer W, and the vertical axis shows the AF signal. The output value is shown. It is assumed that the focal point of the AF laser beam L2 is adjusted in advance so as to coincide with the reference position (origin) on the surface of the wafer W.
図6に示すように、AF信号の出力特性は、ウェーハWの表面の基準位置(原点)をゼロクロス点としたS字状の曲線となる。また、ウェーハWの表面の位置が、図中に矢印で示した範囲、すなわち、ウェーハWの表面の変位を検出可能な測定範囲(引き込み範囲)内にあるとき、ウェーハWの表面の変位とAF信号の出力との関係は、原点を通る単調増加曲線(又は単調減少曲線)となり、その大部分で略直線的な変化を示している。つまり、AF信号の出力がゼロであれば、ウェーハWの表面がAF用レーザー光L2の集光点と一致する合焦位置にあることが分かり、AF信号の出力がゼロでなければ、ウェーハWの表面の変位方向及び変位量を知ることができる。 As shown in FIG. 6, the output characteristic of the AF signal is an S-shaped curve with the reference position (origin) on the surface of the wafer W as the zero cross point. Further, when the position of the surface of the wafer W is within the range indicated by the arrows in the drawing, that is, within the measurement range (the pull-in range) in which the displacement of the surface of the wafer W can be detected, the displacement of the surface of the wafer W and the AF The relationship with the signal output is a monotonically increasing curve (or monotonically decreasing curve) passing through the origin, and shows a substantially linear change in most of them. That is, if the output of the AF signal is zero, it can be seen that the surface of the wafer W is in the in-focus position coincident with the focal point of the AF laser light L2, and if the output of the AF signal is not zero, the wafer W It is possible to know the displacement direction and displacement amount of the surface.
このような出力特性を有するAF信号は、ウェーハWの表面の基準位置からZ方向の変位を示すウェーハ変位情報としてAF信号処理部250で生成され、制御部50に出力される。
The AF signal having such output characteristics is generated by the AF
制御部50は、AF信号処理部250から出力されたAF信号に基づいて、集光レンズ106とウェーハWの表面との距離が一定となるように、第1アクチュエータ108の駆動を制御する。これにより、ウェーハWの表面の変位に追従するように集光レンズ106がZ方向(ウェーハ厚み方向)に微小移動され、ウェーハWの表面から一定の距離(深さ)に加工用レーザー光L1の集光点が位置するようになるので、ウェーハWの内部の所望の位置に改質領域を形成することができる。なお、制御部50は、制御手段の一例である。
Based on the AF signal output from the AF
ところで、本実施形態のように、加工用レーザー光L1の第1光路とAF用レーザー光L2の第2光路との共有光路上に集光レンズ106が配置される構成においては、改質領域の加工深さを変えるために集光レンズ106とウェーハWとの相対的な距離が変化すると、加工用レーザー光L1の集光点とともにAF用レーザー光L2の集光点もウェーハWに対するZ方向位置が変化する。
By the way, in the configuration in which the condensing
例えば、図7(a)に示すように、ウェーハWの表面から浅い位置に改質領域を形成する場合において、ウェーハWの表面にAF用レーザー光L2の集光点が一致していたとする。このような場合、図7(b)に示すように、ウェーハWの表面から深い位置に改質領域を形成するために、集光レンズ106とウェーハWとの相対的な距離を変化させると、AF用レーザー光L2の集光点がウェーハWの表面からZ方向(ウェーハ厚み方向)に大きくずれてしまう。そして、AF用レーザー光L2の集光点とウェーハWの表面との距離が測定範囲(引き込み範囲)を超えてしまうと、ウェーハWの表面の変位を検出することができなくなってしまう。特に、集光レンズ106は高NAレンズが用いられるため、ウェーハWの表面の変位を検出可能な測定範囲がAF用レーザー光L2の集光点(合焦位置)の近傍に限られるため、上記問題はより顕著なものとなる。
For example, as shown in FIG. 7A, when the modified region is formed at a shallow position from the surface of the wafer W, it is assumed that the focal point of the AF laser light L2 coincides with the surface of the wafer W. In such a case, as shown in FIG. 7B, when the relative distance between the
そこで、本実施形態のAF装置200は、加工用レーザー光L1の集光点とは独立してAF用レーザー光L2の集光点をZ方向(ウェーハ厚み方向)に調整するフォーカス光学系206を備えている。フォーカス光学系206は、集光点調整光学系の一例である。
Therefore, the
フォーカス光学系206は、AF用レーザー光L2の第2光路上であって加工用レーザー光L1の第1光路との共有光路とは独立した位置に配置される。具体的には、AF用レーザー光照射経路242においてコリメートレンズ204とハーフミラー220との間に配設される。
The focus
フォーカス光学系206は、少なくとも第2光路(AF用レーザー光照射経路242)に沿って移動可能に構成された移動レンズを含む複数のレンズからなり、本例では、被写体側(ウェーハW側)から順に、第2光路に沿って移動不能に設けられた固定レンズ(正レンズ)208と、第2光路に沿って移動可能に設けられた移動レンズ(負レンズ)210とから構成される。
The focus
第2アクチュエータ212は、移動レンズ210を第2光路に沿って移動させる。移動レンズ210が第2光路に沿って移動すると、加工用レーザー光L1の集光点のZ方向位置は固定された状態で、移動レンズ210の移動方向及び移動量に応じてAF用レーザー光L2の集光点のZ方向位置が変化する。すなわち、加工用レーザー光L1の集光点とAF用レーザー光L2の集光点との相対的な距離が変化する。
The
制御部50は、AF信号処理部250から出力されるAF信号に基づいて、AF用レーザー光L2の集光点がウェーハWの表面に一致するように(具体的には、AF信号の出力がゼロとなるように)、第2アクチュエータ212の駆動を制御する。
Based on the AF signal output from the AF
これにより、図7(a)に示した状態から図7(b)に示した状態のように、改質領域の加工深さを変化させるために集光レンズ106とウェーハWとの相対的な距離が変化する場合においても、上記のようにフォーカス光学系206の移動レンズ210を第2光路に沿って移動させることにより、図7(c)に示した状態のように、加工用レーザー光L1の集光点のZ方向位置を固定した状態で、AF用レーザー光L2の集光点をウェーハWの表面に一致させることが可能となる。
As a result, as shown in FIG. 7A to the state shown in FIG. 7B, the
したがって、改質領域の加工深さが変化する場合においても、加工用レーザー光L1の集光点とAF用レーザー光L2の集光点との間隔を調整することができるので、AF用レーザー光L2の集光点をウェーハWの表面に一致させることができ、ウェーハWの表面で反射されたAF用レーザー光L2の反射光の単位面積あたりの光量が低下することなく、ウェーハWのZ方向位置(高さ位置)を正確に検出することが可能となる。 Therefore, even when the processing depth of the modified region changes, the distance between the focusing point of the processing laser beam L1 and the focusing point of the AF laser beam L2 can be adjusted. The L2 condensing point can be made to coincide with the surface of the wafer W, and the amount of reflected laser light L2 reflected by the surface of the wafer W per unit area does not decrease, and the Z direction of the wafer W is reduced. The position (height position) can be accurately detected.
また、本実施形態では、図1に示すように、フォーカス光学系206と集光レンズ106との間には4f光学系214が配置される。4f光学系214は、第1リレーレンズ216と第2リレーレンズ218とから構成されており、第1リレーレンズ216と集光レンズ106との距離が第1リレーレンズ216の焦点距離f1と等しい位置に配され、第2リレーレンズ218とフォーカス光学系206との距離が第2リレーレンズ218の焦点距離f2と等しい位置に配され、第1リレーレンズ216と第2リレーレンズ218との距離がこれらの焦点距離の和(f1+f2)に等しい位置に配される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a 4f
このような構成によれば、集光レンズ106の射出瞳と共役な面を集光レンズ106から物理的に離れた位置に配置することが可能となるので、集光レンズ106とフォーカス光学系206との光学的距離を所望の範囲に容易に設定することが可能となる。
According to such a configuration, a surface conjugate with the exit pupil of the condensing
次に、本実施形態のレーザーダイシング装置10を用いたダイシング方法について説明する。図8は、本実施形態のレーザーダイシング装置10を用いたダイシング方法の流れを示したフローチャートである。
Next, a dicing method using the
図8に示すように、レーザーダイシング装置10は、後述するリアルタイム加工動作に先立って、AF信号の出力特性を測定するキャリブレーション動作を実行する(ステップS10)。
As shown in FIG. 8, the
キャリブレーション動作が完了した後、レーザーダイシング装置10は、ウェーハWの表面の変位に追従するように加工用レーザー光L1の集光点のZ方向位置を調整しながらウェーハWの内部に改質領域を形成するリアルタイム加工動作を実行する(ステップS12)。
After the calibration operation is completed, the
図9は、図8に示すキャリブレーション動作の詳細な流れを示したフローチャートである。 FIG. 9 is a flowchart showing a detailed flow of the calibration operation shown in FIG.
まず、制御部50は、第2アクチュエータ212の駆動を制御して、フォーカス光学系206の移動レンズ210を改質領域の加工深さに応じた位置に移動させる(ステップS20)。なお、制御部50のメモリ部(不図示)には、改質領域の加工深さとフォーカス光学系206の移動レンズ210の位置との対応関係が保持されている。
First, the
続いて、制御部50は、ステージ12の移動を制御して、ウェーハWの表面の基準位置を集光レンズ106の直下に移動させる(ステップS22)。なお、ウェーハWの表面の基準位置は、AF用レーザー光L2の集光点を一致させる位置であって、ウェーハWの表面のZ方向の変位の基準となる位置なので、ウェーハWの表面の段差が少ない部分(平滑面)であることが望ましく、例えば、ウェーハWの外周部を除く中央部分の所定位置を基準位置とする。
Subsequently, the
続いて、制御部50は、第2アクチュエータ212の駆動を制御して、AF信号処理部250から出力されるAF信号がゼロとなるように、フォーカス光学系206の移動レンズ210を第2光路に沿って移動させる(ステップS24)。これにより、図7(b)に示すように、AF用レーザー光L2の集光点とウェーハWの表面の基準位置とにずれがある場合でも、図7(c)に示すように、AF用レーザー光L2の集光点がウェーハWの表面の基準位置と一致するように集光点調整が行われる。なお、制御部50は、メモリ部(不図示)に保持されているフォーカス光学系206の移動レンズ210の位置を、集光点調整後の移動レンズ210の位置(補正位置)に書き換える。
Subsequently, the
続いて、制御部50は、第1アクチュエータ108の駆動を制御して、集光レンズ106をZ方向に沿って移動可能範囲の全体にわたって移動させながらAF信号処理部250から出力されるAF信号の出力特性を測定して、その出力特性をルックアップテーブルとしてメモリ部(不図示)に保持しておく(ステップS26)。
Subsequently, the
なお、ウェーハWの内部に改質領域の層を複数形成する場合には、ステップS20からステップS26までの処理を改質領域の加工深さ毎に実行する。 When a plurality of modified region layers are formed inside the wafer W, the processing from step S20 to step S26 is executed for each processing depth of the modified region.
以上の処理により、制御部50は、図8のステップS12のリアルタイム加工動作において、メモリ部(不図示)に保持されたルックアップテーブルを参照することにより、AF信号処理部250から出力されるAF信号の出力値からウェーハWの表面の基準位置からのZ方向の変位(デフォーカス距離)を簡単に求めることができるので、リアルタイム加工動作における加工効率(スループット)を向上させることが可能となる。
Through the above processing, the
図10は、図8に示すリアルタイム加工動作の詳細な流れを示したフローチャートである。 FIG. 10 is a flowchart showing a detailed flow of the real-time machining operation shown in FIG.
まず、制御部50は、図9のステップS20と同様に、第2アクチュエータ212の駆動を制御して、フォーカス光学系206の移動レンズ210を改質領域の加工深さに応じた位置に移動させる(ステップS30)。このとき、制御部50は、メモリ部(不図示)に保持されている移動レンズ210の位置(補正位置)に移動させる。これにより、AF用レーザー光L2の集光点がウェーハWの表面の基準位置と一致し、AF装置200は、ウェーハWの表面の基準位置を基準としたZ方向の変位を検出することが可能となる。
First, similarly to step S20 of FIG. 9, the
続いて、制御部50は、ステージ12の移動を制御して、ステージ12に吸着保持されたウェーハWを所定の加工開始位置に移動させる(ステップS32)。
Subsequently, the
続いて、制御部50は、加工用レーザー光源100をONとした後、ウェーハWを水平方向(XY方向)に移動させながら、加工用レーザー光源100から出射された加工用レーザー光L1により、ダイシングストリートに沿ってウェーハWの内部に改質領域を形成する(ステップS34)。
Subsequently, after the processing
このとき、制御部50は、加工用レーザー光源100をONにするタイミングと略同時、或いはそれよりも先のタイミングで、AF用光源202をONとする。これにより、加工用レーザー光L1とAF用レーザー光L2が集光レンズ106によりウェーハWに向かって集光される。AF用光源202から出射されたAF用レーザー光L2はウェーハWの表面で反射され、その反射光は検出器238の受光面に集光像を形成する。AF信号処理部250は、検出器238から出力された出力信号に基づいて、ウェーハWの表面の基準位置からのZ方向の変位を示すAF信号を生成して制御部50に出力する。
At this time, the
そして、制御部50は、AF信号処理部250から出力されるAF信号に基づいて、第1アクチュエータ108の駆動を制御することによって、加工用レーザー光L1の集光点のZ方向位置を調整しながら、ウェーハWの内部に改質領域を形成する。
Then, the
続いて、制御部50は、ウェーハWの全てのダイシングストリートに対して改質領域の形成が終了しているか否かを判断する(ステップS36)。全てのダイシングストリートに対して改質領域の形成が終了していない場合(Noの場合)、次のダイシングストリートに移動し(ステップS38)、そのダイシングストリートについてステップS34からステップS36までの処理を繰り返す。一方、全てのダイシングストリートに対して改質領域の形成が終了した場合(Yesの場合)、次のステップS40に進む。
Subsequently, the
続いて、制御部50は、全ての加工深さについて改質領域の形成が終了しているか否かを判断する(ステップS40)。全ての加工深さについて改質領域の形成が終了していない場合には、次の加工深さに移動し(ステップS42)、ステップS30からステップS40までの処理を繰り返す。一方、全ての加工深さについて改質領域の形成が終了した場合には、リアルタイム加工動作を終了する。
Subsequently, the
このようにして、ウェーハの内部の所望の位置に改質領域を形成することにより、改質領域を起点としてウェーハWを複数のチップに分割することが可能となる。 In this manner, by forming the modified region at a desired position inside the wafer, the wafer W can be divided into a plurality of chips starting from the modified region.
ところで、本発明者が鋭意検討したところによれば、加工深さによらず安定したオートフォーカス特性(AF特性)を得る上で、集光レンズ106の射出瞳とフォーカス光学系206との光学的距離D0、集光レンズ106により集光されウェーハWの表面に照射されるAF用レーザー光L2の集光像の直径(スポット径)Nが重要なパラメータであることを見出した。具体的には、光学的距離D0を50mm未満(すなわち、D0<50)とすることで、加工深さによらず安定したAF特性を得ることができる。また、スポット径Nを0.002mmより大きく、かつ0.3mmより小さく(すなわち、0.02<N<0.3)することで、AF感度が高く、引き込み範囲を広くすることが可能となる。
By the way, as a result of intensive studies by the inventor, in order to obtain a stable autofocus characteristic (AF characteristic) regardless of the processing depth, the optical relationship between the exit pupil of the
ここで、上述した本実施形態のレーザーダイシング装置10と実質的に等価なモデルを用いてシミュレーションを行い、加工深さ毎のAF特性の変化について評価した結果について図11〜図14を参照して説明する。
Here, a simulation is performed using a model substantially equivalent to the
図11〜図14は、光学的距離D0とスポット径Nをそれぞれ所定値に設定したときの加工深さ毎のAF信号の出力特性を示したものである。なお、D0、Nの単位はmmとする(以下、同様とする)。 FIGS. 11-14 show the output characteristics of the AF signal for each processing depth when the optical distance D0 and the spot diameter N are set to predetermined values, respectively. The unit of D0 and N is mm (hereinafter the same).
図11は、D0=0、N=0.01とした場合のAF信号の出力特性である。この場合、図11に示すように、加工深さ毎のAF信号の出力特性のカーブは略揃ったものとなり、折り返し現象も見られない。 FIG. 11 shows AF signal output characteristics when D0 = 0 and N = 0.01. In this case, as shown in FIG. 11, the curve of the output characteristic of the AF signal for each processing depth is substantially uniform, and no aliasing phenomenon is observed.
図12は、D0=50、N=0.01とした場合のAF信号の出力特性である。この場合、図12に示すように、折り返し現象は見られないが、加工深さ毎のAF信号の出力特性の変化が大きくなっている。また、加工深さが大きくなると感度が低下しており、適用範囲が限定的になる。 FIG. 12 shows AF signal output characteristics when D0 = 50 and N = 0.01. In this case, as shown in FIG. 12, the folding phenomenon is not observed, but the change in the output characteristic of the AF signal for each processing depth is large. Further, as the processing depth increases, the sensitivity decreases, and the application range is limited.
図13は、D0=0、N=0.002とした場合のAF信号の出力特性である。この場合、図13に示すように、加工深さ毎のAF信号の出力特性のカーブは略揃ったものとなるが、引き込み範囲が狭くなっている。 FIG. 13 shows output characteristics of the AF signal when D0 = 0 and N = 0.002. In this case, as shown in FIG. 13, the curve of the output characteristic of the AF signal for each processing depth is substantially uniform, but the pull-in range is narrow.
図14は、D0=0、N=0.3とした場合のAF信号の出力特性である。この場合、図14に示すように、各加工深さにおけるAF感度が全体的に低下している。 FIG. 14 shows AF signal output characteristics when D0 = 0 and N = 0.3. In this case, as shown in FIG. 14, the AF sensitivity at each processing depth is lowered as a whole.
これらの結果から分かるように、集光レンズ106の射出瞳とフォーカス光学系206との光学的距離D0と、集光レンズ106によるAF用レーザー光L2の集光像の直径(スポット径)Nとを上述した所望の範囲に設定することにより、AF感度が高く、引き込み範囲を広く、加工深さによらず安定したAF特性を得ることが可能となる。
As can be seen from these results, the optical distance D0 between the exit pupil of the
以上のとおり、本実施形態によれば、AF用レーザー光L2の集光点のZ方向(ウェーハ厚み方向)に調整する集光点調整光学系としてフォーカス光学系206がAF用レーザー光照射経路242上に配置される。これにより、加工用レーザー光L1の集光点とAF用レーザー光L2の集光点との相対的な距離を調整することができる。また、集光レンズ106の射出瞳とフォーカス光学系206との光学的距離D0や、集光レンズ106によるAF用レーザー光L2の集光像の直径(スポット径)Nを所望の範囲に設定することにより、AF感度が高く、引き込み範囲が広く、加工深さによらず安定したAF特性を得ることが可能となる。したがって、改質領域の加工深さによらず、ウェーハWの表面の高さ位置を迅速にかつ精度よく安定して検出することができる。その結果、ウェーハWの表面にばらつきがあっても、ウェーハWの表面から所定の加工深さに改質領域を精度よく形成することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the focus
また、本実施形態では、ナイフエッジ法を用いてウェーハWの表面の変位を検出しているので、上述した特許文献1に開示される方法(AF用レーザー光の反射光を2つの検出器に分配し、一方の検出器では反射光の全体を受光し、他方の検出器では反射光の一部を受光する方法)に比べて、検出光(AF用レーザー光L2の反射光)を効率良く利用することができ、ウェーハWの表面の高さ位置を安定かつ精度よく検出することが可能となる。 Further, in this embodiment, since the displacement of the surface of the wafer W is detected using the knife edge method, the method disclosed in the above-mentioned Patent Document 1 (the reflected light of the AF laser light is applied to two detectors). The detection light (reflected light of the AF laser light L2) is more efficiently compared to the method in which one detector receives the entire reflected light and the other detector receives a part of the reflected light. Therefore, the height position of the surface of the wafer W can be detected stably and accurately.
なお、本実施形態では、AF用レーザー光L2の反射光を受光する手段としての検出器238が2分割フォトダイオードで構成される例を示したが、これに限らず、光量バランスを測定できるもの(例えば、4分割フォトダイオード、2次元撮像素子等)を用いてもよい。
In the present embodiment, the example in which the
また、本実施形態では、ウェーハWの表面の変位を検出する方法としてナイフエッジ法を用いたが、これに限らず、例えば、非点収差法等を用いることも可能である。 In the present embodiment, the knife edge method is used as a method for detecting the displacement of the surface of the wafer W. However, the present invention is not limited to this, and for example, an astigmatism method can also be used.
図15は、レーザーダイシング装置10の他の構成例を示した概略図である。なお、図15において、図1と共通又は類似する構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
FIG. 15 is a schematic diagram illustrating another configuration example of the
図15に示す構成例では、AF装置200は、非点収差法を用いてウェーハWの表面の変位を検出するものである。AF装置200は、図1に示したナイフエッジ205に代えて、AF用レーザー光反射経路244上であって結像レンズ236と検出器238との間に、AF用レーザー光L2の反射光に非点収差を付与する非点収差付与手段としてシリンドリカルレンズ246が配置される。また、検出器238は、4分割フォトダイオードによって構成される。
In the configuration example shown in FIG. 15, the
非点収差法によるウェーハWの表面の変位の検出原理については公知であるため(例えば特開2009−152288号公報参照)、ここでは詳細な説明は省略するが、簡単に説明すれば、検出器238を構成する4分割フォトダイオードの受光面上に形成されるAF用レーザー光L2の反射光の集光像は、ウェーハWの表面とAF用レーザー光L2の集光点が一致している場合には真円となる。一方、ウェーハWの表面とAF用レーザー光L2の集光点がずれている場合には、ウェーハWの表面の変位方向に応じて集光像が縦方向又は横方向に引き伸ばされた楕円となり、その大きさはウェーハWの表面の変位量に依存する。したがって、この性質を利用することで、ウェーハWの表面の変位を検出することができる。 Since the principle of detecting the displacement of the surface of the wafer W by the astigmatism method is known (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-152288), a detailed description is omitted here. The condensed image of the reflected light of the AF laser light L2 formed on the light receiving surface of the four-division photodiode constituting the 238 is when the surface of the wafer W coincides with the focal point of the AF laser light L2. Is a perfect circle. On the other hand, when the focal point of the surface of the wafer W and the focusing point of the AF laser light L2 are shifted, the condensed image becomes an ellipse stretched in the vertical or horizontal direction according to the displacement direction of the surface of the wafer W, The size depends on the amount of displacement of the surface of the wafer W. Therefore, the displacement of the surface of the wafer W can be detected by utilizing this property.
図16は、4分割フォトダイオードの受光面を示した図である。同図に示すように、4分割フォトダイオード248は、4つの受光素子(光電変換素子)248A〜248Dを有し、各受光素子248A〜248Dは、AF用レーザー光L2の反射光の集光像を分割して受光し、それぞれの光量に応じた出力信号(電気信号)をAF信号処理部250に出力する。
FIG. 16 is a view showing a light receiving surface of a four-divided photodiode. As shown in the figure, the four-divided
AF信号処理部250では、各受光素子248A〜248Dからそれぞれ出力される出力信号をA〜Dとしたとき、AF信号Eを、次式(2)に従って求める。
The AF
E={(A+C)−(B+D)}/{(A+C)+(B+D)} ・・・(2)
制御部50は、AF信号処理部250から出力されるAF信号に基づいて、上述した実施形態と同様に、第1アクチュエータ108や第2アクチュエータ212の駆動を制御することにより、改質領域の加工深さに対する変更に影響を受けることなく、ウェーハWの表面の変位を追従するように加工用レーザー光L1の集光点を高精度に制御することができ、ウェーハWの内部の所望の位置に改質領域を高精度に形成することが可能となる。
E = {(A + C)-(B + D)} / {(A + C) + (B + D)} (2)
Based on the AF signal output from the AF
なお、検出器238は、4分割フォトダイオードに限らず、光量バランスを測定できるものであればよく、例えば、2次元撮像素子等を用いてもよい。
The
ここで、ウェーハWの表面の変位を検出する方法として非点収差法を用いた場合の加工深さ毎のAF特性について評価した結果について図17〜図19を参照して説明する。なお、この評価では、図15に示した構成例と実質的に等価なモデルを用いてシミュレーションを行ったものである。なお、集光レンズ106の射出瞳と結像レンズ236との光学的距離をD1とし、その単位はmmとする。
Here, the results of evaluating the AF characteristics at each processing depth when the astigmatism method is used as a method for detecting the displacement of the surface of the wafer W will be described with reference to FIGS. In this evaluation, a simulation was performed using a model substantially equivalent to the configuration example shown in FIG. The optical distance between the exit pupil of the
図17〜図19は、光学的距離D0、D1をそれぞれ所定値に設定したときの加工深さ毎のAF信号の出力特性を示したものである。 FIGS. 17 to 19 show the output characteristics of the AF signal for each processing depth when the optical distances D0 and D1 are set to predetermined values, respectively.
図17は、D0=0、D1=0とした場合であり、加工深さ毎のAF信号の出力特性のカーブは略一致したものとなる。 FIG. 17 shows a case where D0 = 0 and D1 = 0, and the curve of the output characteristic of the AF signal for each processing depth is substantially the same.
図18は、D0=0、D1=50とした場合であり、デフォーカス距離が0.013付近で折り返しが発生しており、図16に示した場合に比べて引き込み範囲が狭くなっている。 FIG. 18 shows a case where D0 = 0 and D1 = 50, and aliasing occurs when the defocus distance is around 0.013, and the pull-in range is narrower than in the case shown in FIG.
図19は、D0=30、D1=0とした場合であり、加工深さ毎のAF信号の出力特性のカーブにばらつきがでてきている。 FIG. 19 shows a case where D0 = 30 and D1 = 0, and the output signal curve of the AF signal varies depending on the machining depth.
これらの結果から分かるように、非点収差法を用いてウェーハWの表面の変位を検出する場合には、D0、D1はそれぞれ50mm未満であることが好ましい。このような範囲に設定することで、AF感度が高く、引き込み範囲を広く、加工深さによらず安定したAF特性を得ることが可能となる。したがって、改質領域の加工深さによらず、ウェーハWの表面の高さ位置を迅速にかつ精度よく安定して検出することができる。その結果、ウェーハWの表面にばらつきがあっても、ウェーハWの表面から所定の加工深さに改質領域を精度よく形成することが可能となる。 As can be seen from these results, when the displacement of the surface of the wafer W is detected using the astigmatism method, it is preferable that D0 and D1 are each less than 50 mm. By setting to such a range, it is possible to obtain a high AF sensitivity, a wide pull-in range, and stable AF characteristics regardless of the processing depth. Therefore, the height position of the surface of the wafer W can be detected quickly, accurately and stably regardless of the processing depth of the modified region. As a result, even if the surface of the wafer W varies, the modified region can be accurately formed from the surface of the wafer W to a predetermined processing depth.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。 The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above examples, and various improvements and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. .
10…レーザーダイシング装置、12…ステージ、20…レーザーヘッド、50…制御部、100…加工用レーザー光源、102…コリメートレンズ、104…ダイクロイックミラー、106…集光レンズ、108…第1アクチュエータ、200…AF装置、202…AF用光源、204…コリメートレンズ、205…ナイフエッジ、206…フォーカス光学系、212…第2アクチュエータ、214…4f光学系、220…ハーフミラー、236…結像レンズ、238…検出器、242…AF用レーザー光照射経路、244…AF用レーザー光反射経路、246…シリンドリカルレンズ、250…AF信号処理部、L1…加工用レーザー光、L2…AF用レーザー光
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記集光レンズを前記加工用レーザー光の光軸方向に移動させることにより前記集光レンズによって集光される前記加工用レーザー光の集光点をウェーハ厚み方向に変位させる集光レンズ駆動手段と、前記テーブルに保持された前記ウェーハの表面の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、前記高さ位置検出手段からの検出信号に基づいて前記集光レンズ駆動手段を制御する制御手段と、を備えるレーザーダイシング装置であって、
前記高さ位置検出手段は、
前記ウェーハの表面に対して反射可能な波長を有する検出用レーザー光を出射する検出用レーザー光源と、
前記検出用レーザー光源から出射された前記検出用レーザー光を前記集光レンズに導く検出用レーザー光照射経路と、
前記検出用レーザー光照射経路を介して前記集光レンズから前記テーブルに保持された前記ウェーハに照射され反射した前記検出用レーザー光の反射光を導く検出用レーザー光反射経路と、
前記検出用レーザー光反射経路に配設され前記ウェーハに照射され反射した前記検出用レーザー光の反射光を検出する検出器と、
前記検出器から出力される出力信号に基づき、前記ウェーハの表面の変位を示す変位信号を前記制御手段に送る変位信号生成手段と、
前記検出用レーザー光照射経路に配設され前記検出用レーザー光の集光点を前記ウェーハ厚み方向に調整する集光点調整光学系と、
を備え、
前記高さ位置検出手段は、ナイフエッジ法を用いて前記ウェーハの表面の高さ位置を検出するものであり、
前記集光レンズの射出瞳と前記集光点調整光学系との光学的距離が50mm未満であり、
前記集光レンズにより集光され前記ウェーハの表面に照射される前記検出用レーザー光の集光像の直径が0.002mmより大きく、かつ0.3mmより小さい、
レーザーダイシング装置。 A table for holding a wafer, a processing laser light source for emitting a processing laser beam for forming a modified region inside the wafer held by the table, and the processing laser beam emitted from the processing laser light source A condensing lens that condenses the laser light inside the wafer;
Condensing lens driving means for displacing the condensing point of the processing laser light condensed by the condensing lens in the wafer thickness direction by moving the condensing lens in the optical axis direction of the processing laser light; A height position detecting means for detecting the height position of the surface of the wafer held by the table; and a control means for controlling the condenser lens driving means based on a detection signal from the height position detecting means; A laser dicing apparatus comprising:
The height position detecting means is
A detection laser light source that emits a detection laser beam having a wavelength that can be reflected with respect to the surface of the wafer;
A detection laser light irradiation path for guiding the detection laser light emitted from the detection laser light source to the condenser lens;
A detection laser light reflection path for guiding reflected light of the detection laser light irradiated and reflected from the condenser lens through the detection laser light irradiation path to the wafer held on the table;
A detector that is disposed in the detection laser light reflection path and detects reflected light of the detection laser light that is irradiated and reflected on the wafer;
A displacement signal generating means for sending a displacement signal indicating the displacement of the surface of the wafer to the control means based on an output signal output from the detector;
A condensing point adjusting optical system that is arranged in the detection laser light irradiation path and adjusts the condensing point of the detecting laser light in the wafer thickness direction;
With
The height position detecting means detects the height position of the surface of the wafer using a knife edge method,
The optical distance between the exit pupil of the condensing lens and the condensing point adjusting optical system is less than 50 mm;
The diameter of the condensed image of the detection laser beam condensed by the condenser lens and irradiated on the surface of the wafer is larger than 0.002 mm and smaller than 0.3 mm,
Laser dicing equipment.
The laser dicing apparatus according to claim 1, wherein a 4f optical system is disposed between the condensing lens and the condensing point adjusting optical system.
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