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JP6433264B2 - 透過レーザービームの検出方法 - Google Patents

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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ビームを被加工物に照射した際、被加工物を透過したレーザービームを検出する透過レーザービームの検出方法に関する。
半導体ウェーハや光デバイスウェーハ等の板状の被加工物に対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点を被加工物の内部に位置づけてレーザービームを被加工物に照射し、被加工物内部に破断起点となる改質層を形成し、被加工物に外力を付与して被加工物を個々のチップに分割する加工方法が知られている。
この加工方法では、被加工物の内部でレーザービームのほとんどが吸収されるが、レーザービームの照射面（第１面）と反対側の被加工物の第２面へと透過する所謂抜け光が発生する（例えば、特開２０１２−５９９８９号公報参照）。
レーザービームは、レーザー発振器により発振され、各種光学部品から構成される光学系及び集光器を経て被加工物へと照射されるが、光学系のセッティングによっては、レーザービームの断面の強度分布が半径方向に対称ではないいびつな分布となってしまうことがある。
そのようなレーザービームで被加工物を加工すると、破断されにくい改質層が形成されてしまったり、抜け光の発生範囲が広がってしまい、抜け光が分割予定ラインをはみ出してデバイスに悪影響を及ぼす恐れがある。
特開２０１２−５９９８９号公報
従来は、抜け光を直接確認することができないため、デバイスチップの不良率で抜け光の影響を確認していたが、各デバイスチップの電気的特性の評価は非常に工数のかかる評価であるため、抜け光の状態を確認するのは容易ではなかった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、抜け光の状態を容易にしかも安価に確認することのできる透過レーザービームの検出方法を提供することである。
本発明によると、第１の面と該第１の面と反対側の第２の面を有する板状の被加工物に対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点を被加工物の内部に位置づけて、該レーザービームを第１の面側から照射し、該第２の面側へ透過したレーザービームを検出する透過レーザービームの検出方法であって、感光層を有する感光シートの該感光層を被加工物の該第２の面に対面させて、該感光シートを介して被加工物をチャックテーブルの保持面で保持する感光シート位置づけステップと、該感光シート位置づけステップを実施した後、被加工物の該第１の面側から該レーザービームを照射するレーザービーム照射ステップと、該レーザービーム照射ステップを実施した後、該感光シートの該感光層に形成された感光反応領域を観察することにより透過レーザービームの状態を確認する確認ステップと、を備えたことを特徴とする透過レーザービームの検出方法が提供される。
好ましくは、該感光シート位置づけステップでは、該感光シートは透光性を有する液体の層を介して被加工物の第２の面に接着されている。
本発明によると、感光シートの感光層を被加工物の第２の面に対面させるように位置づけて第１の面からレーザービームを照射した後感光シートを観察することで、被加工物の第１の面にレーザービームを照射する際の透過レーザービーム（抜け光）の状態を容易にしかも安価に確認することができる。その結果、抜け光が抑制できる加工条件の選定を効率的に行うことができる。
感光層の種類によっては、感光層の色の変化によって抜け光のエネルギー分布を確認できるため、被加工物に照射されるレーザービームのエネルギー分布のチェックに用いることができ、光学系のセッティングの調整にも非常に有効である。
本発明の透過レーザービームの検出方法を実施するのに適したレーザー加工装置の斜視図である。 レーザービーム照射ステップを説明するブロック図である。 半導体ウェーハの表面側斜視図である。 図４（Ａ）は感光シート位置づけステップを説明する分解斜視図、図４（Ｂ）はその斜視図である。 レーザービーム照射ステップを示す断面図である。 図６（Ａ）は抜け光による感光層の感光反応の一例を示す平面図、図６（Ｂ）は抜け光のエネルギー分布を示す図である。 図７（Ａ）は抜け光による感光層の感光反応の他の例を示す平面図、図７（Ｂ）は抜け光のエネルギーを示す図である。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明の透過レーザービームの検出方法を実施するのに適したレーザー加工装置２の斜視図が示されている。レーザー加工装置２は、静止基台４上にＸ軸方向に移動可能に搭載された第１スライドブロック６を含んでいる。
第１スライドブロック６は、ボールねじ８及びパルスモータ１０から構成される加工送り手段１２により、一対のガイドレール１４に沿って加工送り方向、即ちＸ軸方向に移動される。
第１スライドブロック６上には、第２スライドブロック１６がＹ軸方向に移動可能に搭載されている。即ち、第２スライドブロック１６はボールねじ１８及びパルスモータ２０から構成される割り出し送り手段２２により、一対のガイドレール２４に沿って割り出し方向、即ちＹ軸方向に移動される。
第２スライドブロック１６上には円筒支持部材２６を介してチャックテーブル２８が搭載されており、チャックテーブル２８は回転可能であると共に、加工送り手段１２及び割り出し送り手段２２によりＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能である。
チャックテーブル２８には、チャックテーブル２８に吸引保持された半導体ウェーハをダイシングテープを介して支持する環状フレームをクランプするクランプ３０が設けられている。
静止基台４にはコラム３２が立設されており、このコラム３２にレーザービーム照射ユニット３４が取り付けられている。レーザービーム照射ユニット３４は、図２に示すように、ケーシング３３中に収容されたレーザービーム発生ユニット３５と、光学系６８と、ケーシング３３の先端に取り付けられた集光器３６とを含んでいる。
レーザービーム発生ユニット３５は、ＹＡＧレーザー又はＹＶＯ４レーザーを発振するレーザー発振器６２と、繰り返し周波数設定手段６４と、パルス幅調整手段６６とを含んでいる。特に図示しないが、レーザー発振器６２はブリュースター窓を有しており、レーザー発振器６２から出射されるレーザービームは直線偏光のレーザービームである。
レーザービーム発生ユニット３５のレーザー発振器６２から発振されるパルスレーザービームＬＢは、図３に示す半導体ウェーハ１１に対して透過性を有する波長のレーザービームであり、例えば１０６４ｎｍの波長を有している。レーザービーム発生ユニット３５のレーザー発振器６２から発振されたパルスレーザービームＬＢは複数の光学部品からなる光学系６８を通過して集光器３６に入射される。
集光器３６に入射されたパルスレーザービームＬＢはミラー７０で反射され、マスク７２のピンホール７３を通過して集光レンズ７４によりチャックテーブル２８に保持された半導体ウェーハ１１に照射される。
図１を再び参照すると、ケーシング３３の先端部には、集光器３６とＸ軸方向に整列してレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像ユニット３８が配設されている。撮像ユニット３８は、可視光によって半導体ウェーハの加工領域を撮像する通常のＣＣＤ等の撮像素子を含んでいる。
撮像ユニット３８は更に、半導体ウェーハ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って照射された赤外線を捉える光学系と、この光学系によって捉えられた赤外線に対応した電気信号を出力する赤外線ＣＣＤ等の赤外線撮像素子から構成される赤外線撮像手段を含んでおり、撮像した画像はコントローラ（制御手段）４０に送信される。
コントローラ４０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）４２と、制御プログラム等を格納するリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）４４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（ＲＡＭ）４６と、カウンタ４８と、入力インタフェース５０と、出力インタフェース５２とを備えている。
５６は案内レール１４に沿って配設されたリニアスケール５４と、第１スライドブロック６に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される加工送り量検出手段であり、加工送り量検出手段５６の検出信号はコントローラ４０の入力インタフェース５０に入力される。
６０はガイドレール２４に沿って配設されたリニアスケール５８と第２スライドブロック１６に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される割り出し送り量検出手段であり、割り出し送り量検出手段６０の検出信号はコントローラ４０の入力インタフェース５０に入力される。
撮像ユニット３８で撮像した画像信号もコントローラ４０の入力インタフェース５０に入力される。一方、コントローラ４０の出力インタフェース５２からはパルスモータ１０、パルスモータ２０、レーザービーム照射ユニット３４等に制御信号が出力される。
図３を参照すると、レーザー加工装置２の加工対象である板状の被加工物の一例としての半導体ウェーハ１１の表面側斜視図が示されている。半導体ウェーハ（以下、単にウェーハと略称することがある）１１の表面１１ａには、格子状に形成された複数の分割予定ライン（ストリート）１３によって区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。
半導体ウェーハ１１は複数のデバイス１５が形成されたデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９とを有している。ウェーハ１１の外周には、シリコンから形成された半導体ウェーハ１１の結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。
以下、上述したように構成されたレーザー加工装置２による本発明実施形態に係る透過レーザービームの検出方法について、図４乃至図７を参照して説明する。本発明実施形態の透過レーザービーム検出方法では、まず図４に示すように、感光シート２３の基材２５上に形成された感光層２７をウェーハ１１の表面（第２面）に対面させて、感光シート２３を介してウェーハ１１をレーザー加工装置２のチャックテーブル２８で吸引保持する感光シート位置づけステップを実施する。
この感光シート位置づけステップでは、図４（Ａ）に示すように、感光シート２３の感光層２７を透光性を有する液体の層を介してウェーハ１１の表面（第２面）に接着し、図４（Ｂ）に示すように、感光シート２３の基材２５を外周部が環状フレームＦに装着されたダイシングテープＴに貼着する。
これにより、ウェーハ１１は感光シート２３及びダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持されたことになり、ウェーハ１１の裏面（第１面）１１ｂが露出する。透光性を有する（透明な）液体の層としては、水溶性樹脂を使用することができる。
感光シート２３としては、例えば、ＫＥＮＴＥＫ社製の５ｍＪ／ｃｍ２−２０Ｊ／ｃｍ２対応のアライメントシート、ＺＡＰ−ＩＴを使用することができる。
感光シート位置づけステップを実施した後、図５に示すように、ウェーハ１１に対して透過性を有する波長のパルスレーザービームＬＢの集光点Ｐをウェーハ１１の内部に位置づけて、パルスレーザービームＬＢをウェーハ１１の裏面（第１面）から照射するレーザービーム照射ステップを実施する。ウェーハ１１に対して透過性を有するパルスレーザービームＬＢは、例えば１０６４ｎｍの波長を有している。
パルスレーザービームＬＢの集光点Ｐをウェーハ１１の内部に位置づけてパルスレーザービームＬＢをウェーハ１１の裏面１１ｂ側から照射して、チャックテーブル２８を矢印Ｘ１方向に加工送りすると、多光子吸収によりウェーハ１１の内部に改質層２９が形成される。
パルスレーザービームＬＢは集光点Ｐでそのほとんどが吸収されるが、一部のパルスレーザービームＬＢは抜け光（透過レーザービーム）３１となってウェーハ１１の表面（第２面）１１ａから出射する。
この抜け光３１によりウェーハ１１の表面（第２面）１１ａに接着されている感光シート２３の感光層２７が反応して、感光層２７に感光反応領域２７ａが形成される。感光反応領域２７ａは、例えば図６（Ａ）に示すように、抜け光３１の中心に対してＹ軸方向に対称に形成される。
図６（Ａ）で、白色は抜け光の強度分布が強い部分を示し、グレーは抜け光の強度分布が弱い部分を示している。即ち、図６（Ｂ）に示すように、透過レーザービーム（抜け光）３１の断面の強度分布が抜け光３１の中心に対して半径方向に対称となっている。
この場合には、パルスレーザービームＬＢの中心がマスク７２に形成されたピンホール７３の中心に合致して、パルスレーザービームＬＢがウェーハ１１に照射されていることになり、光学系６８は最適に設定されていることになる。
一方、抜け光３１の強度分布が図７（Ｂ）に示すように偏っている場合には、感光層２７の感光反応領域２７ａが図７（Ａ）に示したような状態となり、感光反応領域２７ａを観察することにより抜け光３１の状態を確認することができる。
このように抜け光（透過レーザービーム）の強度分布が抜け光３１の中心に対して対称でない場合には、ウェーハ１１に照射されるパルスレーザービームＬＢの中心がマスク７２に形成されたピンホール７３の中心に合致していないためであると判断することができ、光学系６８の各種光学部品をパルスレーザービームＬＢの中心がマスク７２のピンホール７３の中心に合致するように調整する。
光学系６８の各種光学部品のセッティングを調整した後、再び感光層２７の感光反応領域２７ａを観察することにより、抜け光３１の強度分布が抜け光３１の中心に対して半径方向に対称となるまで光学系６８の調整を繰り返す。
上述した実施形態では、本発明の透過レーザービームの検出方法を半導体ウェーハ１１に対して適用した例について説明したが、被加工物は半導体ウェーハ１１に限定されるものではなく、光デバイスウェーハ等の他の板状の被加工物にも同様に適用することができる。また、レーザービームとピンホールとの位置合わせ確認の他、各種光学部品とレーザービームのずれを確認するために用いる事もできる。
２ レーザー加工装置
１１ 半導体ウェーハ
２３ 感光シート
２７ 感光層
２７ａ 感光反応領域
２８ チャックテーブル
２９ 改質層
３１ 抜け光（透過レーザービーム）
６８ 光学系
７２ マスク
７３ ピンホール
７４ 集光レンズ

Claims (2)

  1. 第１の面と該第１の面と反対側の第２の面を有する板状の被加工物に対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点を被加工物の内部に位置づけて、該レーザービームを第１の面側から照射し、該第２の面側へ透過したレーザービームを検出する透過レーザービームの検出方法であって、
    感光層を有する感光シートの該感光層を被加工物の該第２の面に対面させて、該感光シートを介して被加工物をチャックテーブルの保持面で保持する感光シート位置づけステップと、
    該感光シート位置づけステップを実施した後、被加工物の該第１の面側から該レーザービームを照射するレーザービーム照射ステップと、
    該レーザービーム照射ステップを実施した後、該感光シートの該感光層に形成された感光反応領域を観察することにより透過レーザービームの状態を確認する確認ステップと、
    を備えたことを特徴とする透過レーザービームの検出方法。
  2. 該感光シート位置づけステップでは、該感光シートは透光性を有する液体の層を介して被加工物の該第２の面に接着されていることを特徴とする請求項１記載の透過レーザービームの検出方法。
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