JP7724138B2 - Laser processing device and laser processing method - Google Patents
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Description
本開示は、レーザ加工装置、及び、レーザ加工方法に関する。 This disclosure relates to a laser processing device and a laser processing method.
特許文献1には、ワークを保持する保持機構と、保持機構に保持されたワークにレーザ光を照射するレーザ照射機構と、を備えるレーザ加工装置が記載されている。特許文献1に記載のレーザ加工装置では、集光レンズを有するレーザ照射機構が基台に対して固定されており、集光レンズの光軸に垂直な方向に沿ったワークの移動が保持機構によって実施される。 Patent Document 1 describes a laser processing device that includes a holding mechanism that holds a workpiece and a laser irradiation mechanism that irradiates the workpiece held by the holding mechanism with laser light. In the laser processing device described in Patent Document 1, the laser irradiation mechanism having a focusing lens is fixed to a base, and the holding mechanism moves the workpiece in a direction perpendicular to the optical axis of the focusing lens.
ところで、例えば半導体デバイスの製造工程では、半導体ウェハからその外縁部分を不要部分として除去するトリミング加工が実施される場合がある。すなわち、対象物からその外縁部分を除去するために、対象物の外縁の内側において環状に延在するラインに沿ってレーザ光の集光領域を相対的に移動させることにより、当該ラインに沿って改質領域を形成する場合がある。特に、現在では、半導体ウェハのデバイス層を介して半導体ウェハを別部材(例えば別のウェハ)に接合して構成される貼合ウェハに対して、上記のトリミング加工を行う要求がある。 For example, in the manufacturing process of semiconductor devices, trimming is sometimes performed to remove unnecessary portions from the outer edge of a semiconductor wafer. That is, to remove the outer edge of an object, the focused area of the laser light is moved relatively along a line that extends in an annular shape inside the outer edge of the object, thereby forming a modified area along the line. In particular, there is currently a demand for performing the above-mentioned trimming process on bonded wafers, which are formed by bonding a semiconductor wafer to another member (e.g., another wafer) via the device layer of the semiconductor wafer.
ここで、貼合ウェハでは、半導体ウェハの内部に応力が生じている場合がある。この応力は、一例として、反りが生じた状態の半導体ウェハや別部材を互いに接合したときや、デバイス層の周縁部においてデバイス層と別部材との剥離を行ったときに生じ得る。半導体ウェハの内部にそのような応力が生じていると、半導体ウェハにトリミング加工のための改質領域を形成した際に、当該改質領域からデバイス層(別部材)側に延びる亀裂が、当該応力によって意図しない方向に伸展するおそれがある。そのような意図しない方向への亀裂の伸展は、トリミング加工の品質低下の原因となる。 Here, in bonded wafers, stress may occur inside the semiconductor wafer. This stress may occur, for example, when warped semiconductor wafers or separate components are bonded together, or when the device layer is peeled away from the separate component at the periphery of the device layer. If such stress occurs inside the semiconductor wafer, when a modified region for trimming is formed in the semiconductor wafer, the stress may cause cracks extending from the modified region toward the device layer (separate component) to propagate in unintended directions. Such crack propagation in unintended directions can cause a decrease in the quality of the trimming process.
そこで、本開示は、貼合ウェハのトリミング加工の品質低下を抑制可能なレーザ加工装置、及び、レーザ加工方法を提供することを目的とする。 The present disclosure therefore aims to provide a laser processing device and a laser processing method that can suppress deterioration in the quality of trimming processing of bonded wafers.
本開示に係るレーザ加工装置は、第1面と第1面と反対側の第2面とを含み、第1面側において別部材に接合されたウェハに対して、第2面を入射面としてレーザ光を照射することによりウェハに改質領域を形成するためのレーザ加工装置であって、ウェハを支持するための支持部と、支持部に支持されたウェハに向けてレーザ光を照射するための照射部と、レーザ光の集光領域をウェハに対して相対移動させるための移動部と、照射部及び移動部を制御するための制御部と、を備え、第1面には、複数のチップを含むと共に別部材に接合されたデバイス層が形成されており、デバイス層は、複数のチップを含むアクティブエリアと、第1面に交差するZ方向からみてアクティブエリアを囲うようにアクティブエリアの外側に位置する周縁部と、を含み、周縁部は、デバイス層の外縁を含む領域であって、別部材との接合が弱化された前処理領域と、Z方向からみて前処理領域の内側に位置する接合領域と、を有し、制御部は、照射部及び移動部を制御することにより、Z方向からみて前処理領域上において環状に延びる第1ラインに沿って、レーザ光の集光領域を相対移動させながらレーザ光をウェハに照射することにより、改質領域としての第1改質領域を第1ラインに沿って形成すると共に、第1改質領域から、第2面から第1面に向かうにつれて前処理領域と接合領域との境界の外側から境界に向かうように斜めに延びる第1亀裂を形成する第1加工処理を実行する。 The laser processing apparatus according to the present disclosure is a laser processing apparatus for forming a modified region on a wafer that includes a first surface and a second surface opposite the first surface, by irradiating a wafer bonded to a separate member on the first surface side with laser light using the second surface as an incident surface. The laser processing apparatus includes a support unit for supporting the wafer, an irradiation unit for irradiating the laser light toward the wafer supported on the support unit, a movement unit for moving the focused region of the laser light relative to the wafer, and a control unit for controlling the irradiation unit and the movement unit. The first surface has a device layer formed thereon that includes a plurality of chips and is bonded to a separate member. The device layer has an active area including the plurality of chips, and a surface area of the active area that is defined by a Z direction intersecting the first surface. The control unit controls the irradiation unit and the movement unit to irradiate the wafer with laser light while relatively moving the focusing area of the laser light along a first line that extends annularly on the preprocessing area when viewed in the Z direction, thereby forming a first modified region as a modified region along the first line, and performing a first processing process to form a first crack that extends obliquely from the outside of the boundary between the preprocessing area and the bonding area toward the boundary as it moves from the second surface toward the first surface.
本開示に係るレーザ加工方法は、第1面と第1面と反対側の第2面とを含み、第1面側において別部材に接合されたウェハに対して、第2面を入射面としてレーザ光を照射することによりウェハに改質領域を形成するためのレーザ加工工程を備え、第1面には、複数のチップを含むと共に別部材に接合されたデバイス層が形成されており、デバイス層は、複数のチップを含むアクティブエリアと、第1面に交差するZ方向からみてアクティブエリアを囲うようにアクティブエリアの外側に位置する周縁部と、を含み、周縁部は、デバイス層の外縁を含む領域であって、別部材との接合が弱化された前処理領域と、前処理領域の内側に位置する接合領域と、を有し、レーザ加工工程は、Z方向からみて前処理領域上において環状に延びる第1ラインに沿って、レーザ光の集光領域を相対移動させながらレーザ光を前記ウェハに照射することにより、改質領域としての第1改質領域を第1ラインに沿って形成すると共に、第1改質領域から、第2面から第1面に向かうにつれて前処理領域と接合領域との境界の外側から境界に向かうように斜めに延びる第1亀裂を形成する第1加工工程を含む。 The laser processing method according to the present disclosure includes a laser processing step for forming a modified region in a wafer that includes a first surface and a second surface opposite the first surface, the wafer being bonded to a separate member on the first surface side by irradiating the wafer with laser light using the second surface as an incident surface, the first surface having a device layer formed thereon that includes a plurality of chips and is bonded to a separate member, the device layer including an active area including the plurality of chips and a peripheral portion located outside the active area so as to surround the active area when viewed in a Z direction intersecting the first surface, the peripheral portion being the outer edge of the device layer. The laser processing step includes a first processing step in which a laser beam is irradiated onto the wafer while relatively moving the focusing area of the laser beam along a first line that extends circularly on the preprocessing area when viewed in the Z direction, thereby forming a first modified region as a modified region along the first line, and forming a first crack that extends obliquely from the outside of the boundary between the preprocessing area and the bonding area toward the boundary from the second surface toward the first surface from the first modified region.
この装置及び方法では、デバイス層を介して別部材に接合されたウェハにレーザ光を照射してレーザ加工を行う。デバイス層は、複数のチップを含むアクティブエリアとアクティブエリアを囲うようにアクティブエリアの外側に位置する周縁部とを含む。そして、レーザ加工では、この周縁部上において環状に延びる第1ラインに沿ってレーザ光をウェハに照射することにより、第1ラインに沿った第1改質領域を形成する。これにより、第1改質領域や第1改質領域から延びる第1亀裂を利用して、ウェハの外縁部分を不要部分として除去するトリミングが可能となる。 This device and method perform laser processing by irradiating a wafer bonded to another member via a device layer with laser light. The device layer includes an active area containing multiple chips and a peripheral portion located outside the active area and surrounding the active area. In laser processing, laser light is irradiated onto the wafer along a first line extending annularly on this peripheral portion, thereby forming a first modified region along the first line. This makes it possible to use the first modified region and the first crack extending from the first modified region to perform trimming, removing unnecessary portions from the outer edge of the wafer.
特に、この装置及び方法では、デバイス層の周縁部に対して、別部材との接合が弱化された前処理領域が形成されている。このように前処理領域が形成される場合には、上述したようにウェハ内部に応力が生じるおそれがある。前処理領域の形成に起因したウェハ内部の応力は、前処理領域上に改質領域を形成することによって緩和することが可能である。そこで、この装置及び方法では、前処理領域上の位置において、レーザ光を照射して第1改質領域を形成することにより、前処理領域の形成に起因したウェハ内部の応力を緩和しつつ、第1改質領域から意図した方向に斜めに第1亀裂を伸展させることが可能となる。よって、この装置及び方法によれば、貼合ウェハのトリミング加工の品質低下を抑制可能である。 In particular, this apparatus and method forms a preprocessing region around the peripheral edge of the device layer, weakening the bond with the separate component. When a preprocessing region is formed in this manner, there is a risk of stress being generated inside the wafer, as described above. The stress inside the wafer caused by the formation of the preprocessing region can be alleviated by forming a modified region on the preprocessing region. Therefore, this apparatus and method forms a first modified region by irradiating a laser beam at a position above the preprocessing region, thereby alleviating the stress inside the wafer caused by the formation of the preprocessing region and allowing the first crack to extend obliquely from the first modified region in the intended direction. Therefore, this apparatus and method can prevent a decrease in the quality of the trimming process for bonded wafers.
本開示に係るレーザ加工装置では、第1加工処理において、制御部は、集光領域の位置を、ウェハの中心から外縁に向かうY方向について第1Y位置とし、且つ、Z方向について第1Z位置としてレーザ光を照射することにより、第1改質領域としての第1Z改質領域を形成する第1斜め加工処理と、第1斜め加工処理の後に、集光領域の位置を、Y方向について第1Y位置よりもウェハの外縁側の第2Y位置とし、且つ、Z方向について第1Z位置よりも第2面側の第2Z位置としてレーザ光を照射することにより、第1Z改質領域よりも第2面側且つウェハの外縁側に第1改質領域としての第2Z改質領域を形成し、第1Z改質領域から境界に向かうように斜めに第1亀裂を伸展させる第2斜め加工処理と、を実行してもよい。このように、斜めに並ぶ少なくとも2つの改質領域を順に形成することにより、より好適に斜め亀裂の形成を図ることが可能となる。 In the laser processing apparatus according to the present disclosure, in the first processing step, the control unit may perform a first oblique processing step in which the position of the light collection area is set to a first Y position in the Y direction from the center of the wafer toward the outer edge and a first Z position in the Z direction, and laser light is applied to the first oblique processing step to form a first Z modified area as the first modified area; and after the first oblique processing step, the control unit may perform a second oblique processing step in which the position of the light collection area is set to a second Y position closer to the outer edge of the wafer than the first Y position in the Y direction and a second Z position closer to the second surface than the first Z position in the Z direction, and laser light is applied to the second Z position, and laser light is applied to the second Z position closer to the second surface than the first Z position in the Z direction, and a second Z modified area as the first modified area is formed closer to the second surface and toward the outer edge of the wafer as the first modified area, and the first crack extends obliquely from the first Z modified area toward the boundary. In this way, by sequentially forming at least two modified areas arranged diagonally, it is possible to more effectively form an oblique crack.
本開示に係るレーザ加工装置では、第1加工処理において、制御部は、第2斜め加工処理の後に、第2Y位置において、第2Z位置よりも第2面側の複数のZ方向の位置に集光領域を位置させてレーザ光を照射することにより、第2Y位置においてZ方向に沿って配列された複数の第1改質領域を形成し、当該複数の第1改質領域にわたって垂直に亀裂を伸展させる垂直加工処理を実行してもよい。この場合、レーザ光の入射面である第2面からより遠い(より深い)Z位置において第1斜め加工処理及び第2斜め加工処理が行われた後に、より浅い位置において垂直加工処理が行われる。よって、いずれの処理においても、既に形成された改質領域の影響を受けることなく、新たな改質領域を形成することが可能となる。 In the laser processing apparatus according to the present disclosure, in the first processing process, the control unit may perform a vertical processing process after the second oblique processing process, in which the control unit positions the focusing region at multiple Z-direction positions closer to the second surface than the second Z-position at the second Y-position and irradiates the laser light to form multiple first modified regions arranged along the Z-direction at the second Y-position, and extends cracks vertically across the multiple first modified regions. In this case, the first oblique processing process and the second oblique processing process are performed at Z-positions farther (deeper) from the second surface, which is the incident surface of the laser light, and then the vertical processing process is performed at a shallower position. Therefore, in either process, it is possible to form new modified regions without being affected by modified regions that have already been formed.
本開示に係るレーザ加工装置では、第1加工処理において、制御部は、第1斜め加工処理の前に、第2Y位置において、第2Z位置よりも第2面側の複数のZ方向の位置に集光領域を位置させてレーザ光を照射することにより、第2Y位置においてZ方向に沿って配列された複数の第1改質領域を形成し、当該複数の第1改質領域にわたって垂直に亀裂を伸展させる垂直加工処理を実行してもよい。この場合、垂直加工処理にて形成される第1改質領域によってウェハ内部の応力を緩和した状態において、第1斜め加工処理及び第2斜め加工処理にて斜めに延びる第1亀裂を形成することが可能となる。 In the laser processing apparatus according to the present disclosure, in the first processing process, the control unit may perform a vertical processing process in which, prior to the first oblique processing process, the control unit positions the focusing region at multiple Z-direction positions closer to the second surface than the second Z-position at the second Y-position and irradiates the laser light, thereby forming multiple first modified regions arranged along the Z-direction at the second Y-position, and extending a crack vertically across the multiple first modified regions. In this case, with stress inside the wafer alleviated by the first modified regions formed in the vertical processing process, it is possible to form a first crack extending obliquely in the first oblique processing process and the second oblique processing process.
本開示に係るレーザ加工装置では、制御部は、第1加工処理の後に、照射部及び移動部を制御することにより、Z方向からみて周縁部上においてウェハの外縁から第1ラインに至るように延びる第2ラインに沿って、集光領域を相対移動させながらレーザ光をウェハに照射することにより、改質領域としての第2改質領域を第2ラインに沿って形成する第2加工処理を実行してもよい。この場合、デバイス層の周縁部上においてウェハの外縁から第1ラインに至るように延びる第2ラインに沿ってレーザ光がウェハに照射され、第2改質領域が第2ラインに沿って形成される。これにより、第2改質領域や第2改質領域から延びる亀裂を利用して、ウェハの外縁部分を周方向に複数の部分に分割して容易にトリミングを行うことが可能となる。特に、この場合には、第1加工処理の後に第2加工処理が行われる。このため、第2改質領域から延びる亀裂の伸展を、第1ラインに沿って既に形成されている第1改質領域及び第1改質領域から延びる亀裂によって留めることが可能となる。よって、加工品質の低下を抑制できる。 In the laser processing apparatus according to the present disclosure, the control unit may, after the first processing step, control the irradiation unit and the movement unit to irradiate the wafer with laser light while relatively moving the focusing region along a second line extending from the outer edge of the wafer to the first line on the peripheral portion as viewed in the Z direction, thereby performing a second processing step to form a second modified region as a modified region along the second line. In this case, the wafer is irradiated with laser light along the second line extending from the outer edge of the wafer to the first line on the peripheral portion of the device layer, and the second modified region is formed along the second line. This makes it possible to easily divide the outer edge portion of the wafer into multiple parts in the circumferential direction by utilizing the second modified region and cracks extending from the second modified region. Particularly in this case, the second processing step is performed after the first processing step. As a result, the extension of cracks extending from the second modified region can be prevented by the first modified region already formed along the first line and the cracks extending from the first modified region. This prevents a decrease in processing quality.
本開示に係るレーザ加工装置では、制御部は、第1加工処理の前に、照射部及び移動部を制御することにより、Z方向からみて周縁部上においてウェハの外縁から第1ラインに至るように延びる第2ラインに沿って、集光領域を相対移動させながらレーザ光をウェハに照射することにより、改質領域としての第2改質領域を第2ラインに沿って形成する第2加工処理を実行してもよい。この場合にも、上記の場合と同様に、第2改質領域や第2改質領域から延びる亀裂を利用して、ウェハの外縁部分を周方向に複数の部分に分割して容易にトリミングを行うことが可能となる。特に、この場合には、第1加工処理の前に第2加工処理が行われる。よって、第2加工処理で形成される第2改質領域によって、ウェハ内部の応力をさらに緩和した状態において、第1加工処理において斜めに延びる第1亀裂を形成することが可能となる。 In the laser processing apparatus according to the present disclosure, the control unit may control the irradiation unit and movement unit before the first processing step to irradiate the wafer with laser light while moving the focusing region relative to the first unit along a second line extending from the outer edge of the wafer to the first line on the peripheral portion as viewed in the Z direction, thereby performing a second processing step to form a second modified region as a modified region along the second line. In this case, as in the above case, the second modified region and cracks extending from the second modified region can be used to easily divide the outer edge portion of the wafer into multiple parts in the circumferential direction for trimming. Particularly in this case, the second processing step is performed before the first processing step. Therefore, the second modified region formed in the second processing step further relaxes stress within the wafer, making it possible to form a first crack extending diagonally in the first processing step.
本開示に係るレーザ加工装置では、制御部は、第1加工処理の前において、Z方向からみて周縁部上において第1ライン及び第2ラインと異なる位置に集光領域を位置させつつ、レーザ光をウェハに照射することにより、改質領域としての第3改質領域を形成する第3加工処理を実行してもよい。この場合、第3加工処理で形成される第3改質領域によって、ウェハ内部の応力をさらに緩和した状態において、第1加工処理において斜めに延びる第1亀裂を形成することが可能となる。 In the laser processing apparatus according to the present disclosure, the control unit may perform a third processing process before the first processing process, in which a third modified region is formed as a modified region by irradiating the wafer with laser light while positioning a focusing region at a position different from the first and second lines on the peripheral edge when viewed from the Z direction. In this case, the third modified region formed in the third processing process makes it possible to form a first crack extending diagonally in the first processing process while further alleviating stress within the wafer.
本開示に係るレーザ加工装置は、第1面と第1面と反対側の第2面とを含み、第1面側において別部材に接合されたウェハに対して、第2面を入射面としてレーザ光を照射することによりウェハに改質領域を形成するためのレーザ加工装置であって、ウェハを支持するための支持部と、支持部に支持されたウェハに向けてレーザ光を照射するための照射部と、レーザ光の集光領域をウェハに対して相対移動させるための移動部と、照射部及び移動部を制御するための制御部と、を備え、第1面には、複数のチップを含むと共に別部材に接合されたデバイス層が形成されており、デバイス層は、複数のチップを含むアクティブエリアと、第1面に交差するZ方向からみてアクティブエリアを囲うようにアクティブエリアの外側に位置する周縁部と、を含み、制御部は、照射部及び移動部を制御することにより、Z方向からみて周縁部上において環状に延びる第1ラインに沿って、レーザ光の集光領域を相対移動させながらレーザ光をウェハに照射することにより、改質領域としての第1改質領域を前記第1ラインに沿って形成すると共に、第1改質領域から第1面に至るように第1亀裂を形成する第1加工処理と、Z方向からみて周縁部上の位置に集光領域を位置させてレーザ光をウェハに照射することにより、ウェハの内部に生じた応力を緩和するための改質領域を形成する応力緩和処理と、を実行し、制御部は、第1亀裂を第1面に至るように伸展させる前に、応力緩和処理を実行する。 The laser processing apparatus according to the present disclosure is a laser processing apparatus for forming a modified region on a wafer that includes a first surface and a second surface opposite the first surface, by irradiating the wafer with laser light using the second surface as an incident surface on the wafer that is bonded to a separate member on the first surface side. The laser processing apparatus includes a support unit for supporting the wafer, an irradiation unit for irradiating the laser light toward the wafer supported on the support unit, a movement unit for moving the focused region of the laser light relative to the wafer, and a control unit for controlling the irradiation unit and the movement unit. The first surface has a device layer formed thereon that includes a plurality of chips and is bonded to a separate member. The device layer has an active area that includes the plurality of chips, and a substrate surrounding the active area when viewed from a Z direction that intersects with the first surface. The control unit controls the irradiation unit and movement unit to irradiate the wafer with laser light while relatively moving the focusing region of the laser light along a first line that extends annularly on the peripheral portion as viewed in the Z direction, thereby performing a first processing process to form a first modified region as a modified region along the first line and form a first crack from the first modified region to the first surface; and a stress relaxation process to form a modified region to relieve stress generated inside the wafer by positioning the focusing region at a position on the peripheral portion as viewed in the Z direction and irradiating the wafer with laser light. The control unit performs the stress relaxation process before extending the first crack to the first surface.
この装置では、デバイス層を介して別部材に接合されたウェハにレーザ光を照射してレーザ加工を行う。デバイス層は、複数のチップを含むアクティブエリアとアクティブエリアを囲うようにアクティブエリアの外側に位置する周縁部とを含む。そして、レーザ加工では、この周縁部上において環状に延びる第1ラインに沿ってレーザ光をウェハに照射することにより、第1ラインに沿った第1改質領域を形成する。これにより、第1改質領域や第1改質領域から延びる第1亀裂を利用して、ウェハの外縁部分を不要部分として除去するトリミングが可能となる。 This equipment performs laser processing by irradiating a wafer bonded to another member via a device layer with laser light. The device layer includes an active area containing multiple chips and a peripheral portion located outside the active area and surrounding the active area. During laser processing, laser light is irradiated onto the wafer along a first line extending annularly on this peripheral portion, thereby forming a first modified region along the first line. This makes it possible to use the first modified region and the first crack extending from the first modified region to perform trimming, removing unnecessary portions from the outer edge of the wafer.
特に、この装置では、第1改質領域から延びる第1亀裂が、第1面に至るように伸展させられる前に、ウェハ内部の応力を緩和するための改質領域を形成する。このため、ウェハ内部の応力によって第1亀裂が意図しない方向に伸展することが抑制される。よって、この装置によれば、貼合ウェハのトリミング加工の品質低下を抑制可能である。 In particular, this device forms a modified region to relieve stress within the wafer before the first crack extending from the first modified region is propagated to the first surface. This prevents the first crack from propagating in an unintended direction due to stress within the wafer. Therefore, this device can prevent a decrease in the quality of the bonded wafer trimming process.
本開示によれば、貼合ウェハのトリミング加工の品質低下を抑制可能なレーザ加工装置、及び、レーザ加工方法を提供することができる。 This disclosure provides a laser processing device and a laser processing method that can suppress deterioration in the quality of trimming of bonded wafers.
以下、一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において、同一又は相当する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。また、各図には、X軸、Y軸、及びZ軸によって規定される直交座標系を示す場合がある。
[レーザ加工装置、及び、レーザ加工の概要]
An embodiment will be described in detail below with reference to the drawings. In each drawing, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals, and redundant explanations may be omitted. Each drawing may also show a Cartesian coordinate system defined by an X-axis, a Y-axis, and a Z-axis.
[Outline of laser processing device and laser processing]
図1は、一実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す模式図である。図1に示されるように、レーザ加工装置1は、ステージ(支持部)2と、照射部3と、移動部4,5と、制御部6と、を備えている。レーザ加工装置1は、対象物11にレーザ光Lを照射することにより、対象物11に改質領域12を形成するための装置である。 Figure 1 is a schematic diagram showing the configuration of a laser processing device according to one embodiment. As shown in Figure 1, the laser processing device 1 includes a stage (support unit) 2, an irradiation unit 3, movement units 4 and 5, and a control unit 6. The laser processing device 1 is a device for forming a modified region 12 in an object 11 by irradiating the object 11 with laser light L.
ステージ2は、例えば対象物11に貼り付けられたフィルムを保持することにより、対象物11を支持する。ステージ2は、Z方向に平行な軸線を回転軸として回転可能である。ステージ2は、X方向及びY方向のそれぞれに沿って移動可能とされてもよい。なお、X方向及びY方向は、互いに交差(直交)する第1水平方向及び第2水平方向であり、Z方向は鉛直方向である。 The stage 2 supports the object 11, for example, by holding a film attached to the object 11. The stage 2 is rotatable around an axis parallel to the Z direction. The stage 2 may also be movable along both the X and Y directions. The X and Y directions are first and second horizontal directions that intersect (are perpendicular to) each other, and the Z direction is the vertical direction.
照射部3は、対象物11に対して透過性を有するレーザ光Lを集光して対象物11に照射する。ステージ2に支持された対象物11の内部にレーザ光Lが集光されると、レーザ光Lの集光領域C(例えば後述する中心Ca)に対応する部分においてレーザ光Lが特に吸収され、対象物11の内部に改質領域12が形成される。なお、集光領域Cは、詳細な説明は後述するが、レーザ光Lのビーム強度が最も高くなる位置又はビーム強度の重心位置から所定範囲の領域である。 The irradiation unit 3 focuses laser light L, which is transparent to the object 11, and irradiates the object 11. When the laser light L is focused inside the object 11 supported by the stage 2, the laser light L is particularly absorbed in a portion corresponding to the focused region C of the laser light L (e.g., the center Ca described below), forming a modified region 12 inside the object 11. The focused region C, which will be described in detail later, is the position where the beam intensity of the laser light L is highest or an area within a predetermined range from the center of gravity of the beam intensity.
改質領域12は、密度、屈折率、機械的強度、その他の物理的特性が周囲の非改質領域とは異なる領域である。改質領域12としては、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等がある。改質領域12は、改質領域12からレーザ光Lの入射側及びその反対側に亀裂が延びるように形成され得る。そのような改質領域12及び亀裂は、例えば対象物11の切断に利用される。 The modified region 12 is a region whose density, refractive index, mechanical strength, and other physical properties differ from those of the surrounding unmodified region. Examples of modified regions 12 include melt-processed regions, crack regions, dielectric breakdown regions, and refractive index change regions. The modified region 12 can be formed so that cracks extend from the modified region 12 to the incident side of the laser light L and to the opposite side. Such modified regions 12 and cracks are used, for example, to cut the object 11.
一例として、ステージ2をX方向に沿って移動させ、対象物11に対して集光領域CをX方向に沿って相対的に移動させると、複数の改質スポット12sがX方向に沿って1列に並ぶように形成される。1つの改質スポット12sは、1パルスのレーザ光Lの照射によって形成される。1列の改質領域12は、1列に並んだ複数の改質スポット12sの集合である。隣り合う改質スポット12sは、対象物11に対する集光領域Cの相対的な移動速度及びレーザ光Lの繰り返し周波数によって、互いに繋がる場合も、互いに離れる場合もある。 As an example, when the stage 2 is moved along the X direction and the focusing region C is moved along the X direction relative to the object 11, multiple modified spots 12s are formed in a row along the X direction. One modified spot 12s is formed by irradiating one pulse of laser light L. A row of modified regions 12 is a collection of multiple modified spots 12s lined up in a row. Adjacent modified spots 12s may be connected to each other or separated from each other, depending on the relative movement speed of the focusing region C with respect to the object 11 and the repetition frequency of the laser light L.
移動部4は、ステージ2をZ方向に交差(直交)する面内の一方向に移動させる第1移動部41と、ステージ2をZ方向に交差(直交)する面内の別方向に移動させる第2移動部42と、を含む。一例として、第1移動部41は、ステージ2をX方向に沿って移動させ、第2移動部42は、ステージ2をY方向に沿って移動させる。また、移動部4は、ステージ2をZ方向に平行な軸線を回転軸として回転させる。移動部5は、照射部3を支持している。移動部5は、照射部3をX方向、Y方向、及びZ方向に沿って移動させる。レーザ光Lの集光領域Cが形成されている状態においてステージ2及び/又は照射部3が移動させられることにより、集光領域Cが対象物11に対して相対移動させられる。すなわち、移動部4,5は、対象物11に対してレーザ光Lの集光領域Cを相対移動させるために、ステージ2及び照射部3の少なくとも一方を移動させる。 The moving unit 4 includes a first moving unit 41 that moves the stage 2 in one direction within a plane intersecting (orthogonal to) the Z direction, and a second moving unit 42 that moves the stage 2 in another direction within the plane intersecting (orthogonal to) the Z direction. As an example, the first moving unit 41 moves the stage 2 along the X direction, and the second moving unit 42 moves the stage 2 along the Y direction. The moving unit 4 also rotates the stage 2 around an axis parallel to the Z direction. The moving unit 5 supports the irradiation unit 3. The moving unit 5 moves the irradiation unit 3 along the X, Y, and Z directions. By moving the stage 2 and/or the irradiation unit 3 while the focusing region C of the laser light L is formed, the focusing region C moves relative to the object 11. That is, the moving units 4 and 5 move at least one of the stage 2 and the irradiation unit 3 to move the focusing region C of the laser light L relative to the object 11.
制御部6は、ステージ2、照射部3、及び移動部4,5の動作を制御する。制御部6は、処理部、記憶部、及び入力受付部を有している(不図示)。処理部は、プロセッサ、メモリ、ストレージ及び通信デバイス等を含むコンピュータ装置として構成されている。処理部では、プロセッサが、メモリ等に読み込まれたソフトウェア(プログラム)を実行し、メモリ及びストレージにおけるデータの読み出し及び書き込み、並びに、通信デバイスによる通信を制御する。記憶部は、例えばハードディスク等であり、各種データを記憶する。入力受付部は、各種情報を表示すると共に、ユーザから各種情報の入力を受け付けるインターフェース部である。入力受付部は、GUI(Graphical User Interface)を構成している。 The control unit 6 controls the operation of the stage 2, irradiation unit 3, and movement units 4 and 5. The control unit 6 has a processing unit, a memory unit, and an input reception unit (not shown). The processing unit is configured as a computer device including a processor, memory, storage, communication devices, etc. In the processing unit, the processor executes software (programs) loaded into memory, etc., and controls the reading and writing of data in the memory and storage, as well as communication via communication devices. The memory unit is, for example, a hard disk, and stores various types of data. The input reception unit is an interface unit that displays various types of information and receives input of various types of information from the user. The input reception unit constitutes a GUI (Graphical User Interface).
図2は、図1に示された照射部の構成を示す模式図である。図2には、レーザ加工の予定を示す仮想的なラインAを示している。図2に示されるように、照射部3は、光源31と、空間光変調器(成形部)7と、集光レンズ33と、4fレンズユニット34と、を有している。光源31は、例えばパルス発振方式によって、レーザ光Lを出力する。なお、照射部3は、光源31を有さず、照射部3の外部からレーザ光Lを導入するように構成されてもよい。空間光変調器7は、光源31から出力されたレーザ光Lを変調する。集光レンズ33は、空間光変調器7によって変調されて空間光変調器7から出力されたレーザ光Lを対象物11に向けて集光する。 Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of the irradiation unit shown in Figure 1. Figure 2 shows an imaginary line A indicating the planned laser processing area. As shown in Figure 2, the irradiation unit 3 has a light source 31, a spatial light modulator (shaping unit) 7, a condensing lens 33, and a 4f lens unit 34. The light source 31 outputs laser light L, for example, using a pulse oscillation method. Note that the irradiation unit 3 may not have the light source 31 and may instead be configured to introduce laser light L from outside the irradiation unit 3. The spatial light modulator 7 modulates the laser light L output from the light source 31. The condensing lens 33 condenses the laser light L modulated by the spatial light modulator 7 and output from the spatial light modulator 7 toward the target object 11.
図3に示されるように、4fレンズユニット34は、空間光変調器7から集光レンズ33に向かうレーザ光Lの光路上に配列された一対のレンズ34A,34Bを有している。一対のレンズ34A,34Bは、空間光変調器7の変調面7aと集光レンズ33の入射瞳面(瞳面)33aとが結像関係にある両側テレセントリック光学系を構成している。これにより、空間光変調器7の変調面7aでのレーザ光Lの像(空間光変調器7において変調されたレーザ光Lの像)が、集光レンズ33の入射瞳面33aに転像(結像)される。なお、図中のFsはフーリエ面を示す。 As shown in Figure 3, the 4f lens unit 34 has a pair of lenses 34A, 34B arranged on the optical path of the laser light L traveling from the spatial light modulator 7 to the condenser lens 33. The pair of lenses 34A, 34B form a double-telecentric optical system in which the modulation surface 7a of the spatial light modulator 7 and the entrance pupil plane (pupil plane) 33a of the condenser lens 33 are in an imaging relationship. As a result, the image of the laser light L on the modulation surface 7a of the spatial light modulator 7 (the image of the laser light L modulated by the spatial light modulator 7) is transferred (imaged) onto the entrance pupil plane 33a of the condenser lens 33. Note that Fs in the figure indicates the Fourier plane.
図4に示されるように、空間光変調器7は、反射型液晶(LCOS:Liquid Crystal on Silicon)の空間光変調器(SLM:Spatial Light Modulator)である。空間光変調器7は、半導体基板71上に、駆動回路層72、画素電極層73、反射膜74、配向膜75、液晶層76、配向膜77、透明導電膜78及び透明基板79がこの順序で積層されることで、構成されている。 As shown in Figure 4, the spatial light modulator 7 is a reflective liquid crystal (LCOS: Liquid Crystal on Silicon) spatial light modulator (SLM). The spatial light modulator 7 is constructed by stacking a drive circuit layer 72, a pixel electrode layer 73, a reflective film 74, an alignment film 75, a liquid crystal layer 76, an alignment film 77, a transparent conductive film 78, and a transparent substrate 79 in this order on a semiconductor substrate 71.
半導体基板71は、例えば、シリコン基板である。駆動回路層72は、半導体基板71上において、アクティブ・マトリクス回路を構成している。画素電極層73は、半導体基板71の表面に沿ってマトリックス状に配列された複数の画素電極73aを含んでいる。各画素電極73aは、例えば、アルミニウム等の金属材料によって形成されている。各画素電極73aには、駆動回路層72によって電圧が印加される。 The semiconductor substrate 71 is, for example, a silicon substrate. The drive circuit layer 72 forms an active matrix circuit on the semiconductor substrate 71. The pixel electrode layer 73 includes a plurality of pixel electrodes 73a arranged in a matrix along the surface of the semiconductor substrate 71. Each pixel electrode 73a is formed from a metal material such as aluminum. A voltage is applied to each pixel electrode 73a by the drive circuit layer 72.
反射膜74は、例えば、誘電体多層膜である。配向膜75は、液晶層76における反射膜74側の表面に設けられており、配向膜77は、液晶層76における反射膜74とは反対側の表面に設けられている。各配向膜75,77は、例えば、ポリイミド等の高分子材料によって形成されており、各配向膜75,77における液晶層76との接触面には、例えば、ラビング処理が施されている。配向膜75,77は、液晶層76に含まれる液晶分子76aを一定方向に配列させる。 The reflective film 74 is, for example, a dielectric multilayer film. The alignment film 75 is provided on the surface of the liquid crystal layer 76 facing the reflective film 74, and the alignment film 77 is provided on the surface of the liquid crystal layer 76 opposite the reflective film 74. Each alignment film 75, 77 is formed from, for example, a polymer material such as polyimide, and the contact surfaces of each alignment film 75, 77 with the liquid crystal layer 76 are subjected to, for example, a rubbing treatment. The alignment films 75, 77 align the liquid crystal molecules 76a contained in the liquid crystal layer 76 in a fixed direction.
透明導電膜78は、透明基板79における配向膜77側の表面に設けられており、液晶層76等を挟んで画素電極層73と向かい合っている。透明基板79は、例えば、ガラス基板である。透明導電膜78は、例えば、ITO等の光透過性且つ導電性材料によって形成されている。透明基板79及び透明導電膜78は、レーザ光Lを透過させる。 The transparent conductive film 78 is provided on the surface of the transparent substrate 79 facing the alignment film 77, and faces the pixel electrode layer 73 with the liquid crystal layer 76 and other layers sandwiched between them. The transparent substrate 79 is, for example, a glass substrate. The transparent conductive film 78 is formed from a light-transmitting and conductive material such as ITO. The transparent substrate 79 and transparent conductive film 78 transmit laser light L.
以上のように構成された空間光変調器7では、変調パターンを示す信号が制御部6から駆動回路層72に入力されると、当該信号に応じた電圧が各画素電極73aに印加され、各画素電極73aと透明導電膜78との間に電界が形成される。当該電界が形成されると、液晶層76において、各画素電極73aに対応する領域ごとに液晶分子76aの配列方向が変化し、各画素電極73aに対応する領域ごとに屈折率が変化する。この状態が、液晶層76に変調パターンが表示された状態である。変調パターンは、レーザ光Lを変調するためのものである。 In the spatial light modulator 7 configured as described above, when a signal indicating a modulation pattern is input from the control unit 6 to the drive circuit layer 72, a voltage corresponding to the signal is applied to each pixel electrode 73a, and an electric field is formed between each pixel electrode 73a and the transparent conductive film 78. When this electric field is formed, the alignment direction of the liquid crystal molecules 76a in the liquid crystal layer 76 changes for each region corresponding to each pixel electrode 73a, and the refractive index changes for each region corresponding to each pixel electrode 73a. This state is when a modulation pattern is displayed on the liquid crystal layer 76. The modulation pattern is used to modulate the laser light L.
すなわち、液晶層76に変調パターンが表示された状態で、レーザ光Lが、外部から透明基板79及び透明導電膜78を介して液晶層76に入射し、反射膜74で反射されて、液晶層76から透明導電膜78及び透明基板79を介して外部に出射させられると、液晶層76に表示された変調パターンに応じて、レーザ光Lが変調される。このように、空間光変調器7によれば、液晶層76に表示する変調パターンを適宜設定することで、レーザ光Lの変調(例えば、レーザ光Lの強度、振幅、位相、偏光等の変調)が可能である。なお、図3に示された変調面7aは、例えば液晶層76である。 In other words, with a modulation pattern displayed on the liquid crystal layer 76, laser light L enters the liquid crystal layer 76 from the outside via the transparent substrate 79 and transparent conductive film 78, is reflected by the reflective film 74, and is emitted from the liquid crystal layer 76 to the outside via the transparent conductive film 78 and transparent substrate 79. The laser light L is modulated according to the modulation pattern displayed on the liquid crystal layer 76. In this way, the spatial light modulator 7 allows modulation of the laser light L (e.g., modulation of the intensity, amplitude, phase, polarization, etc. of the laser light L) by appropriately setting the modulation pattern displayed on the liquid crystal layer 76. The modulation surface 7a shown in FIG. 3 is, for example, the liquid crystal layer 76.
以上のように、光源31から出力されたレーザ光Lが、空間光変調器7及び4fレンズユニット34を介して集光レンズ33に入射され、集光レンズ33によって対象物11内に集光されることにより、その集光領域Cにおいて対象物11に改質領域12及び改質領域12から延びる亀裂が形成される。さらに、制御部6が移動部4,5を制御することにより、集光領域Cを対象物11に対して相対移動させることにより、集光領域Cの移動方向に沿って改質領域12及び亀裂が形成されることとなる。
[斜め亀裂形成に関する知見の説明]
As described above, the laser light L output from the light source 31 is incident on the condenser lens 33 via the spatial light modulator 7 and the 4f lens unit 34, and is then focused by the condenser lens 33 within the object 11, thereby forming a modified region 12 and a crack extending from the modified region 12 in the object 11 in the focused region C. Furthermore, the control unit 6 controls the moving units 4 and 5 to move the focused region C relative to the object 11, thereby forming the modified region 12 and a crack along the movement direction of the focused region C.
[Explanation of findings regarding diagonal crack formation]
ここで、このときの集光領域Cの相対移動の方向(加工進行方向)をX方向とする。また、対象物11におけるレーザ光Lの入射面である第2面11aに交差(直交)する方向をZ方向とする。また、X方向及びZ方向に交差(直交)する方向をY方向とする。X方向及びY方向は第2面11aに沿った方向である。なお、Z方向は、集光レンズ33の光軸、集光レンズ33を介して対象物11に向けて集光されるレーザ光Lの光軸として規定されてもよい。 Here, the direction of relative movement of the focusing area C (processing progress direction) at this time is defined as the X direction. Furthermore, the direction intersecting (orthogonal to) the second surface 11a, which is the incident surface of the laser light L on the object 11, is defined as the Z direction. Furthermore, the direction intersecting (orthogonal to) the X and Z directions is defined as the Y direction. The X and Y directions are directions along the second surface 11a. Note that the Z direction may be defined as the optical axis of the focusing lens 33, or the optical axis of the laser light L focused toward the object 11 via the focusing lens 33.
図5に示されるように、加工進行方向であるX方向に交差する交差面(Y方向及びZ方向を含むYZ面S)内において、Z方向及びY方向に対して傾斜するラインRA(ここではY方向から所定の角度θをもって傾斜するラインRA)に沿って斜めに亀裂を形成する要求がある。このような斜め亀裂形成に対する知見について、加工例を示しながら説明する。 As shown in Figure 5, there is a requirement to form a diagonal crack along a line RA inclined with respect to the Z and Y directions (here, a line RA inclined at a predetermined angle θ from the Y direction) within an intersecting plane (YZ plane S including the Y and Z directions) that intersects with the X direction, which is the machining direction. Knowledge about the formation of such diagonal cracks will be explained using machining examples.
ここでは、改質領域12として改質領域12a,12bを形成する。これにより、改質領域12aから延びる亀裂13aと、改質領域12bから延びる亀裂13bとをつなげて、ラインRAに沿って斜めに延びる亀裂13を形成する。ここでは、まず、図6に示されるように、対象物11における第2面11aをレーザ光Lの入射面としつつ集光領域C1を形成する。一方、集光領域C1よりも第2面11a側において、第2面11aをレーザ光Lの入射面としつつ集光領域C2を形成する。このとき、集光領域C2は、集光領域C1よりもZ方向に距離Szだけシフトされており、且つ、集光領域C1よりもY方向に距離Syだけシフトされている。距離Sz及び距離Syは、一例として、ラインRAの傾きに対応する。 Here, modified regions 12a and 12b are formed as modified region 12. As a result, crack 13a extending from modified region 12a and crack 13b extending from modified region 12b are connected to form crack 13 extending diagonally along line RA. First, as shown in FIG. 6, a focusing region C1 is formed with the second surface 11a of object 11 as the incident surface for laser light L. Meanwhile, focusing region C2 is formed on the second surface 11a side of focusing region C1, with the second surface 11a also as the incident surface for laser light L. At this time, focusing region C2 is shifted by a distance Sz in the Z direction from focusing region C1 and a distance Sy in the Y direction from focusing region C1. Distances Sz and Sy correspond, for example, to the slope of line RA.
他方、図7に示されるように、空間光変調器7を用いてレーザ光Lを変調することにより、集光領域C(少なくとも集光領域C2)のYZ面S内でのビーム形状を、少なくとも集光領域Cの中心Caよりも第2面11a側において、Z方向に対してシフトの方向(ここではY方向の負側)に傾斜する傾斜形状とする。図7の例では、中心Caよりも第2面11a側において、Z方向に対してY方向の負側に傾斜すると共に、中心Caよりも第2面11aと反対側の第1面11b側においても、Z方向に対してY方向の負側に傾斜する弧形状とされている。なお、YZ面S内における集光領域Cのビーム形状とは、YZ面S内における集光領域Cでのレーザ光Lの強度分布である。 On the other hand, as shown in FIG. 7 , by modulating the laser light L using the spatial light modulator 7, the beam shape in the YZ plane S of the focusing region C (at least the focusing region C2) is made into an inclined shape that is inclined in the shift direction (here, the negative Y direction) with respect to the Z direction at least on the second surface 11a side of the center Ca of the focusing region C. In the example of FIG. 7 , the beam shape is inclined in the negative Y direction with respect to the Z direction on the second surface 11a side of the center Ca, and is also an arc shape that is inclined in the negative Y direction with respect to the Z direction on the first surface 11b side opposite the second surface 11a from the center Ca. Note that the beam shape of the focusing region C in the YZ plane S refers to the intensity distribution of the laser light L in the focusing region C in the YZ plane S.
このように、少なくとも2つの集光領域C1,C2をY方向にシフトさせると共に、少なくとも集光領域C2(ここでは集光領域C1,C2の両方)のビーム形状を傾斜形状とすることにより、図9の(a)に示されるように、斜めに伸びる亀裂13を形成することができる。なお、対象物11がZ方向に比較的薄い場合や、より第1面11b側において加工を行う場合には、改質領域12aのみの形成でも、改質領域12aから延びる亀裂13aが第1面11bに到達する場合がある。この場合には、改質領域12aを形成するための集光領域C1のビーム形状を、少なくとも集光領域Cの中心Caよりも第2面11a側において、所望する亀裂13aのZ方向に対する傾斜方向に応じた傾斜形状とすることにより、改質領域12bの形成を行うことなく、第1面11bに至る斜め亀裂(亀裂13a)を形成可能である。また、例えば空間光変調器7の変調パターンの制御によって、レーザ光Lを分岐することにより集光領域C1,C2を同時に形成して改質領域12及び亀裂13の形成を行ってもよいし(多焦点加工)、集光領域C1の形成により改質領域12a及び亀裂13aを形成した後に、集光領域C2の形成により改質領域12b及び亀裂13bを形成するようにしてもよい(シングルパス加工)。 In this way, by shifting at least two focusing regions C1 and C2 in the Y direction and tilting the beam shape of at least focusing region C2 (here, both focusing regions C1 and C2), it is possible to form a diagonally extending crack 13, as shown in Figure 9(a). Note that if the object 11 is relatively thin in the Z direction or if processing is performed closer to the first surface 11b, forming only the modified region 12a may result in the crack 13a extending from the modified region 12a reaching the first surface 11b. In this case, by tilting the beam shape of the focusing region C1 used to form the modified region 12a, at least closer to the second surface 11a than the center Ca of the focusing region C, to a tilt shape that corresponds to the tilt direction of the desired crack 13a relative to the Z direction, it is possible to form a diagonal crack (crack 13a) reaching the first surface 11b without forming the modified region 12b. Furthermore, for example, by controlling the modulation pattern of the spatial light modulator 7, the laser light L can be split to simultaneously form the focusing regions C1 and C2, thereby forming the modified region 12 and the crack 13 (multi-focal processing), or the modified region 12a and the crack 13a can be formed by forming the focusing region C1, and then the modified region 12b and the crack 13b can be formed by forming the focusing region C2 (single-pass processing).
また、集光領域C1と集光領域C2との間に別の集光領域を形成することにより、図9の(b)に示されるように、改質領域12aと改質領域12bとの間に別の改質領域12cを介在させ、より長く斜めに伸びる亀裂13を形成してもよい。 Furthermore, by forming another light-collecting region between light-collecting region C1 and light-collecting region C2, another modified region 12c can be interposed between modified region 12a and modified region 12b, as shown in Figure 9(b), thereby forming a longer, diagonally extending crack 13.
引き続いて、集光領域CのYZ面S内でのビーム形状を傾斜形状とするための知見について説明する。まず、集光領域Cの定義について具体的に説明する。ここでは、集光領域Cとは、中心Caから所定範囲(例えばZ方向について中心Caから±25μmの範囲)の領域である。中心Caは、上述したように、ビーム強度が最も高くなる位置、又は、ビーム強度の重心位置である。ビーム強度の重心位置は、例えば、レーザ光Lを分岐させるための変調パターンといったようなレーザ光Lの光軸をシフトさせる変調パターンによる変調が行われていない状態でのレーザ光Lの光軸上で、ビーム強度の重心が位置する位置である。ビーム強度が最も高くなる位置やビーム強度の重心は、以下のように取得できる。すなわち、レーザ光Lの出力を対象物11に改質領域12が形成されない程度に(加工閾値よりも)低くした状態で、対象物11にレーザ光Lを照射する。これと共に、対象物11のレーザ光Lの入射面と反対側の面(ここでは第1面11b)からのレーザ光Lの反射光を、例えば図12に示されるZ方向の複数の位置F1~F7についてカメラで撮像する。これにより、得られた画像に基づいてビーム強度の最も高くなる位置や重心を取得できる。なお、改質領域12は、この中心Ca付近で形成される。 Next, we will explain the knowledge required to form an inclined beam shape in the YZ plane S of the focusing region C. First, we will specifically define the focusing region C. Here, the focusing region C is a region within a predetermined range from the center Ca (for example, a range of ±25 μm from the center Ca in the Z direction). As described above, the center Ca is the position where the beam intensity is highest, or the center of gravity of the beam intensity. The center of gravity of the beam intensity is the position on the optical axis of the laser light L when no modulation is performed using a modulation pattern that shifts the optical axis of the laser light L, such as a modulation pattern for branching the laser light L. The position where the beam intensity is highest and the center of gravity of the beam intensity can be obtained as follows. That is, the laser light L is irradiated onto the object 11 with the output of the laser light L set low enough (below the processing threshold) to prevent the formation of a modified region 12 in the object 11. At the same time, the reflected light of the laser light L from the surface of the object 11 opposite the incident surface of the laser light L (here, the first surface 11b) is captured by a camera at multiple positions F1 to F7 in the Z direction shown in Figure 12, for example. This makes it possible to obtain the position where the beam intensity is highest and the center of gravity based on the obtained images. The modified region 12 is formed near this center Ca.
集光領域Cでのビーム形状を傾斜形状とするためには、変調パターンをオフセットさせる方法がある。より具体的には、空間光変調器7には、波面の歪を補正するための歪補正パターン、レーザ光を分岐するためのグレーティングパターン、スリットパターン、非点収差パターン、コマ収差パターン、及び、球面収差補正パターン等の種々のパターンが表示される(これらが重畳されたパターンが表示される)。このうち、図8に示されるように、球面収差補正パターンPsをオフセットさせることにより、集光領域Cのビーム形状を調整可能である。 One way to tilt the beam shape in the focusing area C is to offset the modulation pattern. More specifically, the spatial light modulator 7 displays various patterns, such as a distortion correction pattern for correcting wavefront distortion, a grating pattern for branching the laser light, a slit pattern, an astigmatism pattern, a coma aberration pattern, and a spherical aberration correction pattern (a pattern in which these are superimposed is displayed). Of these, as shown in Figure 8, the beam shape in the focusing area C can be adjusted by offsetting the spherical aberration correction pattern Ps.
図8の例では、変調面7aにおいて、球面収差補正パターンPsの中心Pcを、レーザ光Lの(ビームスポットの)中心Lcに対して、Y方向の負側にオフセット量Oy1だけオフセットさせている。上述したように、変調面7aは、4fレンズユニット34によって、集光レンズ33の入射瞳面33aに転像される。したがって、変調面7aにおけるオフセットは、入射瞳面33aでは、Y方向の正側へのオフセットになる。すなわち、入射瞳面33aでは、球面収差補正パターンPsの中心Pcは、レーザ光Lの中心Lc、及び入射瞳面33aの中心(ここでは、中心Lcと一致している)からY方向の正側にオフセット量Oy2だけオフセットされる。 In the example of FIG. 8, on the modulation plane 7a, the center Pc of the spherical aberration correction pattern Ps is offset by an offset amount Oy1 to the negative side in the Y direction relative to the center Lc (of the beam spot) of the laser light L. As described above, the modulation plane 7a is imaged onto the entrance pupil plane 33a of the condenser lens 33 by the 4f lens unit 34. Therefore, the offset on the modulation plane 7a becomes an offset to the positive side in the Y direction on the entrance pupil plane 33a. In other words, on the entrance pupil plane 33a, the center Pc of the spherical aberration correction pattern Ps is offset by an offset amount Oy2 to the positive side in the Y direction from the center Lc of the laser light L and the center of the entrance pupil plane 33a (which here coincides with the center Lc).
このように、球面収差補正パターンPsをオフセットさせることにより、レーザ光Lの集光領域Cのビーム形状が、図7に示されるように弧状の傾斜形状に変形される。以上のように球面収差補正パターンPsをオフセットさせることは、レーザ光Lに対してコマ収差を与えることに相当する。したがって、空間光変調器7の変調パターンに、レーザ光Lに対してコマ収差を付与するためのコマ収差パターンを含ませることにより、集光領域Cのビーム形状を傾斜形状としてもよい。なお、コマ収差パターンとしては、Zernikeの多項式の9項(3次のコマ収差のY成分)に相当するパターンであって、Y方向にコマ収差が発生するパターンを使用することができる。 In this way, by offsetting the spherical aberration correction pattern Ps, the beam shape of the laser light L in the focusing region C is deformed into an arc-like tilted shape as shown in FIG. 7. Offsetting the spherical aberration correction pattern Ps as described above is equivalent to imparting coma aberration to the laser light L. Therefore, by including a coma aberration pattern for imparting coma aberration to the laser light L in the modulation pattern of the spatial light modulator 7, the beam shape of the focusing region C can be made tilted. Note that the coma aberration pattern can be a pattern equivalent to the ninth term of the Zernike polynomial (the Y component of third-order coma aberration), which generates coma aberration in the Y direction.
なお、このように斜めに延びる亀裂13を形成するためのビーム形状の制御は、上記の例に限定されない。引き続いて、ビーム形状を傾斜形状とするための別の例について説明する。図10の(a)に示されるように、加工進行方向であるX方向に沿った軸線Axに対して非対称な変調パターンPG1によってレーザ光Lを変調し、集光領域Cのビーム形状を傾斜形状としてもよい。変調パターンPG1は、Y方向におけるレーザ光Lのビームスポットの中心Lcを通るX方向に沿った軸線AxよりもY方向の負側にグレーティングパターンGaを含むと共に、軸線AxよりもY方向の正側に非変調領域Baを含む。換言すれば、変調パターンPG1は、軸線AxよりもY方向の正側のみにグレーティングパターンGaが含まれる。なお、図10の(b)は、図10の(a)の変調パターンPG1を集光レンズ33の入射瞳面33aに対応するように反転させたものである。 Note that the control of the beam shape to form such an obliquely extending crack 13 is not limited to the above example. Next, another example for forming an inclined beam shape will be described. As shown in FIG. 10(a), the laser light L may be modulated using a modulation pattern PG1 that is asymmetric with respect to the axis Ax along the X direction, which is the processing direction, to form an inclined beam shape in the focused region C. The modulation pattern PG1 includes a grating pattern Ga on the negative side of the Y direction from the axis Ax along the X direction passing through the center Lc of the beam spot of the laser light L in the Y direction, and also includes a non-modulated region Ba on the positive side of the axis Ax in the Y direction. In other words, the modulation pattern PG1 includes the grating pattern Ga only on the positive side of the axis Ax in the Y direction. Note that FIG. 10(b) shows the modulation pattern PG1 of FIG. 10(a) inverted to correspond to the entrance pupil plane 33a of the focusing lens 33.
図11の(a)は、集光レンズ33の入射瞳面33aにおけるレーザ光Lの強度分布を示す。図11の(a)に示されるように、このような変調パターンPG1を用いることにより、空間光変調器7に入射したレーザ光LのうちのグレーティングパターンGaにより変調された部分が集光レンズ33の入射瞳面33aに入射しなくなる。この結果、図14の(b)及び図15に示されるように、YZ面S内における集光領域Cのビーム形状を、その全体がZ方向に対して一方向に傾斜した傾斜形状とすることができる。 (a) in Figure 11 shows the intensity distribution of the laser light L on the entrance pupil plane 33a of the focusing lens 33. As shown in (a) in Figure 11, by using such a modulation pattern PG1, the portion of the laser light L incident on the spatial light modulator 7 that is modulated by the grating pattern Ga does not enter the entrance pupil plane 33a of the focusing lens 33. As a result, as shown in (b) in Figure 14 and Figure 15, the beam shape of the focusing region C in the YZ plane S can be made into an inclined shape in which the entire beam is inclined in one direction with respect to the Z direction.
すなわち、この場合には、集光領域Cのビーム形状が、集光領域Cの中心Caよりも第2面11a側において、Z方向に対してY方向の負側に傾斜する共に、集光領域Cの中心Caよりも第2面11aと反対側の第1面11b側において、Z方向に対してY方向の正側に傾斜することとなる。なお、図12の(b)の各図は、図12の(a)に示されたZ方向の各位置F1~F7におけるレーザ光LのXY面内の強度分布を示し、カメラによる実際の観測結果である。集光領域Cのビーム形状をこのように制御した場合であっても、上記の例と同様に、斜めに伸びる亀裂13を形成できる。 In other words, in this case, the beam shape of the focusing area C is tilted toward the negative Y direction with respect to the Z direction on the side of the second surface 11a from the center Ca of the focusing area C, and is tilted toward the positive Y direction with respect to the Z direction on the side of the first surface 11b, opposite the second surface 11a from the center Ca of the focusing area C. Note that each diagram in Figure 12(b) shows the intensity distribution in the XY plane of the laser light L at each position F1 to F7 in the Z direction shown in Figure 12(a), and is the result of actual observation by a camera. Even when the beam shape of the focusing area C is controlled in this way, a crack 13 extending diagonally can be formed, as in the above example.
さらに、軸線Axに対して非対称な変調パターンとしては、図13に示される変調パターンPG2,PG3,PG4を採用することもできる。変調パターンPG2は、軸線AxよりもY方向の負側において、軸線Axから離れる方向に順に配列された非変調領域Ba及びグレーティングパターンGaを含み、軸線AxよりもY方向の正側に非変調領域Baを含む。すなわち、変調パターンPG2は、軸線AxよりもY方向の負側の領域の一部にグレーティングパターンGaを含む。 Furthermore, modulation patterns PG2, PG3, and PG4 shown in Figure 13 can also be used as modulation patterns asymmetric with respect to the axis Ax. Modulation pattern PG2 includes non-modulation regions Ba and grating patterns Ga arranged in order in a direction away from the axis Ax on the negative side of the Y direction from the axis Ax, and includes a non-modulation region Ba on the positive side of the Y direction from the axis Ax. In other words, modulation pattern PG2 includes a grating pattern Ga in part of the region on the negative side of the Y direction from the axis Ax.
変調パターンPG3は、軸線AXよりもY方向の負側において、軸線Axから離れる方向に順に配列された非変調領域Ba及びグレーティングパターンGaを含むと共に、軸線AxよりもY方向の正側においても、軸線Axから離れる方向に順に配列された非変調領域Ba及びグレーティングパターンGaを含む。変調パターンPG3では、軸線AxよりもY方向の正側とY方向の負側とで、非変調領域Ba及びグレーティングパターンGaの割合を異ならせることで(Y方向の負側で相対的に非変調領域Baが狭くされることで)、軸線Axに対して非対称とされている。 Modulation pattern PG3 includes non-modulation regions Ba and grating patterns Ga arranged in order in the direction away from the axis Ax on the negative side of the axis AX in the Y direction, and also includes non-modulation regions Ba and grating patterns Ga arranged in order in the direction away from the axis Ax on the positive side of the axis Ax in the Y direction. Modulation pattern PG3 is made asymmetric with respect to the axis Ax by varying the proportions of non-modulation regions Ba and grating patterns Ga on the positive side of the axis Ax in the Y direction and the negative side of the axis Ax in the Y direction (by making the non-modulation regions Ba relatively narrower on the negative side of the Y direction).
変調パターンPG4は、変調パターンPG2と同様に、軸線AxよりもY方向の負側の領域の一部にグレーティングパターンGaを含む。変調パターンPG4では、さらに、X方向についても、グレーティングパターンGaが設けられた領域が一部とされている。すなわち、変調パターンPG4では、軸線AxよりもY方向の負側の領域において、X方向に順に配列された非変調領域Ba、グレーティングパターンGa、及び、非変調領域Baを含む。ここでは、グレーティングパターンGaは、X方向におけるレーザ光Lのビームスポットの中心Lcを通るY方向に沿った軸線Ayを含む領域に配置されている。 Modulation pattern PG4, like modulation pattern PG2, includes a grating pattern Ga in part of the region on the negative side of the axis Ax in the Y direction. Modulation pattern PG4 also includes a region in the X direction where grating pattern Ga is provided. That is, modulation pattern PG4 includes a non-modulation region Ba, a grating pattern Ga, and a non-modulation region Ba arranged in order in the X direction in the region on the negative side of the axis Ax in the Y direction. Here, grating pattern Ga is arranged in a region including axis Ay along the Y direction that passes through the center Lc of the beam spot of laser light L in the X direction.
以上のいずれの変調パターンPG2~PG4によっても、集光領域Cのビーム形状を、少なくとも中心Caよりも第2面11a側においてZ方向に対してY方向の負側に傾斜する傾斜形状とすることができる。すなわち、集光領域Cのビーム形状を、少なくとも中心Caよりも第2面11a側においてZ方向に対してY方向の負側に傾斜するように制御するためには、変調パターンPG1~PG4のように、或いは、変調パターンPG1~PG4に限らず、グレーティングパターンGaを含む非対称な変調パターンを用いることができる。 Using any of the above modulation patterns PG2 to PG4, the beam shape in the light collection area C can be made to be an inclined shape that is inclined toward the negative Y direction with respect to the Z direction at least on the second surface 11a side of the center Ca. In other words, to control the beam shape in the light collection area C so that it is inclined toward the negative Y direction with respect to the Z direction at least on the second surface 11a side of the center Ca, it is possible to use modulation patterns PG1 to PG4 or, in addition to modulation patterns PG1 to PG4, an asymmetric modulation pattern including a grating pattern Ga.
さらに、集光領域Cのビーム形状を傾斜形状とするための非対称な変調パターンとしては、グレーティングパターンGaを利用するものに限定されない。図14は、非対称な変調パターンの別の例を示す図である。図14の(a)に示されるように、変調パターンPEは、軸線AxよりもY方向の負側に楕円パターンEwを含むと共に、軸線AxよりもY方向の正側に楕円パターンEsを含む。なお、図14の(b)は、図14の(a)の変調パターンPEを集光レンズ33の入射瞳面33aに対応するように反転させたものである。 Furthermore, the asymmetric modulation pattern for tilting the beam shape in the focusing region C is not limited to one that uses a grating pattern Ga. Figure 14 is a diagram showing another example of an asymmetric modulation pattern. As shown in Figure 14(a), the modulation pattern PE includes an elliptical pattern Ew on the negative side of the axis Ax in the Y direction, and an elliptical pattern Es on the positive side of the axis Ax in the Y direction. Note that Figure 14(b) is the modulation pattern PE of Figure 14(a) inverted to correspond to the entrance pupil plane 33a of the focusing lens 33.
図14の(c)に示されるように、楕円パターンEw,Esは、いずれも、X方向及びY方向を含むXY面における集光領域Cのビーム形状を、X方向を長手方向とする楕円形状とするためのパターンである。ただし、楕円パターンEwと楕円パターンEsとでは変調の強度が異なる。より具体的には、楕円パターンEsによる変調の強度が楕円パターンEwによる変調の強度よりも大きくされている。すなわち、楕円パターンEsによって変調されたレーザ光Lが形成する集光領域Csが、楕円パターンEwによって変調されたレーザ光Lが形成する集光領域CwよりもX方向に長い楕円形状となるようにされている。ここでは、軸線AxよりもY方向の負側に相対的に強い楕円パターンEsが配置されている。 As shown in (c) of Figure 14, the elliptical patterns Ew and Es are both patterns for making the beam shape of the focusing area C in the XY plane, which includes the X and Y directions, an elliptical shape with the X direction as the longitudinal direction. However, the modulation intensity differs between the elliptical patterns Ew and Es. More specifically, the modulation intensity by the elliptical pattern Es is greater than the modulation intensity by the elliptical pattern Ew. In other words, the focusing area Cs formed by the laser light L modulated by the elliptical pattern Es is an elliptical shape that is longer in the X direction than the focusing area Cw formed by the laser light L modulated by the elliptical pattern Ew. Here, a relatively strong elliptical pattern Es is arranged on the negative side of the Y direction from the axis Ax.
図15の(a)に示されるように、このような変調パターンPEを用いることにより、YZ面S内における集光領域Cのビーム形状を、中心Caよりも第2面11a側においてZ方向に対してY方向の負側に傾斜する傾斜形状とすることができる。特に、この場合には、YZ面S内における集光領域Cのビーム形状が、中心Caよりも第2面11aと反対側においてもZ方向に対してY方向の負側に傾斜することとなり、全体として弧状となる。なお、図15の(b)の各図は、図15の(a)に示されたZ方向の各位置H1~F8におけるレーザ光LのXY面内の強度分布を示し、カメラによる実際の観測結果である。 As shown in Figure 15(a), by using such a modulation pattern PE, the beam shape of the focusing area C in the YZ plane S can be made to be an inclined shape that is inclined toward the negative Y direction with respect to the Z direction on the side of the second surface 11a closer to the center Ca. In particular, in this case, the beam shape of the focusing area C in the YZ plane S is also inclined toward the negative Y direction with respect to the Z direction on the side opposite the second surface 11a from the center Ca, resulting in an arc shape overall. Note that each diagram in Figure 15(b) shows the intensity distribution in the XY plane of the laser light L at each position H1 to F8 in the Z direction shown in Figure 15(a), and is the result of actual observation by a camera.
さらには、集光領域Cのビーム形状を傾斜形状とするための変調パターンは、以上の非対称なパターンに限定されない。一例として、そのような変調パターンとして、図16に示されるように、YZ面S内において複数位置に集光点CIを形成して、複数の集光点CIの全体で(複数の集光点CIを含む)傾斜形状である集光領域Cを形成するように、レーザ光Lを変調するためのパターンが挙げられる。このような変調パターンは一例として、アキシコンレンズパターンに基づいて形成できる。このような変調パターンを用いた場合には、改質領域12自体もYZ面S内において斜めに形成することができる。このため、この場合には、所望する傾斜に応じて正確に斜めの亀裂13を形成できる。一方、このような変調パターンを用いた場合には、上記の他の例と比較して、亀裂13の長さが短くなる傾向がある。したがって、要求に応じて各種の変調パターンを使い分けることにより、所望の加工が可能となる。 Furthermore, the modulation pattern for tilting the beam shape of the focal region C is not limited to the asymmetric pattern described above. One example of such a modulation pattern is a pattern shown in FIG. 16 , in which focal points CI are formed at multiple positions within the YZ plane S, and the laser light L is modulated so that the focal points CI together form a focal region C with a tilted shape (including the multiple focal points CI). Such a modulation pattern can be formed based on an axicon lens pattern, for example. When such a modulation pattern is used, the modified region 12 itself can also be formed at an angle within the YZ plane S. Therefore, in this case, an angled crack 13 can be accurately formed according to the desired angle. On the other hand, when such a modulation pattern is used, the length of the crack 13 tends to be shorter than in the other examples described above. Therefore, by using various modulation patterns according to requirements, desired processing can be achieved.
なお、上記集光点CIは、例えば、非変調のレーザ光が集光される点である。以上のように、本発明者の知見によれば、YZ面S内において少なくとの2つの改質領域12a,12bをY方向及びZ方向にシフトさせ、且つ、YZ面S内において集光領域Cのビーム形状を傾斜形状とすることにより、Z方向に対してY方向に傾斜するように斜めに延びる亀裂13を形成することができるのである。 The focal point CI is, for example, the point at which unmodulated laser light is focused. As described above, according to the inventor's findings, by shifting at least two modified regions 12a, 12b in the Y and Z directions within the YZ plane S and by tilting the beam shape of the focal region C within the YZ plane S, it is possible to form a crack 13 that extends obliquely so as to be inclined in the Y direction relative to the Z direction.
なお、ビーム形状の制御に際して、球面収差補正パターンのオフセットを利用する場合、コマ収差パターンを利用する場合、及び、楕円パターンを利用する場合には、回折格子パターンを利用してレーザ光の一部をカットする場合と比較して、高エネルギーでの加工が可能となる。また、これらの場合には、亀裂の形成を重視する場合に有効である。また、コマ収差パターンを利用する場合には、多焦点加工の場合に、一部の集光領域のビーム形状のみを傾斜形状とすることが可能である。さらに、アキシコンレンズパターンを利用する場合は、他のパターンの利用は、他のパターンと比較して改質領域の形成を重視する場合に有効である。
[レーザ加工の第1実施形態]
In controlling the beam shape, using an offset of a spherical aberration correction pattern, using a coma aberration pattern, or using an elliptical pattern enables processing with higher energy than using a diffraction grating pattern to cut off part of the laser light. These methods are also effective when prioritizing the formation of cracks. Furthermore, when using a coma aberration pattern, it is possible to make only the beam shape of a part of the focusing area an inclined shape in the case of multi-focus processing. Furthermore, when using an axicon lens pattern, using other patterns is more effective than other patterns when prioritizing the formation of a modified area.
[First embodiment of laser processing]
引き続いて、第1実施形態に係るレーザ加工について説明する。ここでは、トリミング加工を行う。トリミング加工は、対象物11において不要部分を除去する加工である。図17及び図18は、本実施形態に係る加工対象物を示す図である。図17の(a),(b)及び図18の(b)は、断面図であり、図18の(a)は平面図である。以下、理解の容易化のため、断面図においてハッチングを省略する場合がある。 Next, we will explain laser processing according to the first embodiment. Here, trimming processing is performed. Trimming processing is processing to remove unnecessary portions of the object 11. Figures 17 and 18 are diagrams showing the object to be processed according to this embodiment. Figures 17(a) and (b) and Figure 18(b) are cross-sectional views, and Figure 18(a) is a plan view. Hereinafter, to make it easier to understand, hatching may be omitted in the cross-sectional views.
図17及び図18に示されるように、対象物11は、第1ウェハ(ウェハ)100と第2ウェハ(別部材)200とを含む。第1ウェハ100は、第1面101と第1面101の反対側の第2面102とを含む。第1ウェハ100及び第2ウェハ200は、任意のウェハであるが、例えば半導体ウェハ(例えばシリコンウェハ)である。 As shown in Figures 17 and 18, the object 11 includes a first wafer (wafer) 100 and a second wafer (separate member) 200. The first wafer 100 includes a first surface 101 and a second surface 102 opposite the first surface 101. The first wafer 100 and the second wafer 200 may be any wafer, such as a semiconductor wafer (e.g., a silicon wafer).
第1ウェハ100は、第1面101側において第2ウェハ200に接合されている。より具体的には、第1ウェハ100の第1面101には、デバイス層150が形成されており、このデバイス層150において第2ウェハ200に接合されている。なお、ここでは、第2ウェハ200にもデバイス層250が形成されており、デバイス層150及びデバイス層250が互いに接合されている。このように、本実施形態では、対象物11は、第1ウェハ100がデバイス層150,250を介して別部材としての第2ウェハ200に接合されて構成される貼合ウェハである。 The first wafer 100 is bonded to the second wafer 200 on the first surface 101 side. More specifically, a device layer 150 is formed on the first surface 101 of the first wafer 100, and this device layer 150 is bonded to the second wafer 200. Note that here, a device layer 250 is also formed on the second wafer 200, and the device layer 150 and the device layer 250 are bonded to each other. Thus, in this embodiment, the object 11 is a bonded wafer formed by bonding the first wafer 100 to the second wafer 200, which is a separate member, via the device layers 150 and 250.
デバイス層150は、例えば、フォトダイオード等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、メモリ等の回路素子等である複数の機能素子のチップを含む。デバイス層150は、第1面101及び第2面102に交差(直交)するZ方向からみてデバイス層の中心部分を含むアクティブエリア160と、Z方向からみてアクティブエリア160を囲うようにアクティブエリア160の外側に位置する環状の周縁部170と、を含む。アクティブエリア160は、上記の複数のチップを含むエリアである。 The device layer 150 includes chips of multiple functional elements, such as light-receiving elements such as photodiodes, light-emitting elements such as laser diodes, and circuit elements such as memories. The device layer 150 includes an active area 160 that includes a central portion of the device layer when viewed from the Z direction intersecting (orthogonal to) the first surface 101 and the second surface 102, and an annular peripheral portion 170 located outside the active area 160 and surrounding the active area 160 when viewed from the Z direction. The active area 160 is an area that includes the multiple chips described above.
周縁部170は、トリミング加工により除去される部分を含む。周縁部170は、デバイス層150の外縁153を含む領域であって、第2ウェハ200との接合が弱化された前処理領域172を含む。また、周縁部170は、Z方向からみて前処理領域の内側(アクティブエリア160側)に位置すると共に、第2ウェハ200との接合が維持されている接合領域を含む。デバイス層150の周縁部170において、接合領域171と前処理領域172とは接しており、互いの境界B12を形成している。 The peripheral edge 170 includes a portion removed by trimming. The peripheral edge 170 is a region that includes the outer edge 153 of the device layer 150, and includes a pre-processing region 172 where the bond with the second wafer 200 has been weakened. The peripheral edge 170 is also located inside the pre-processing region (on the active area 160 side) when viewed in the Z direction, and includes a bonding region where the bond with the second wafer 200 is maintained. In the peripheral edge 170 of the device layer 150, the bonding region 171 and the pre-processing region 172 are in contact with each other, forming a boundary B12 between them.
前処理領域172は、例えば、第1ウェハ100と第2ウェハ200とを接合する前に、エッチング等により接合面を荒らす前処理にて形成され得る。この場合、第1ウェハ100と第2ウェハ200とを接合する際に、前処理領域172の全体において接合がなされない場合もあるし、部分的に接合がなされる場合もあり得るが、全体として他の部分よりも接合が弱化される(接合強度が小さくなる)。 The pre-processing region 172 may be formed, for example, by pre-processing, such as by etching, to roughen the bonding surfaces before bonding the first wafer 100 and the second wafer 200. In this case, when bonding the first wafer 100 and the second wafer 200, the entire pre-processing region 172 may not be bonded, or it may be partially bonded, but the bond will be weaker overall (the bond strength will be lower) than in other areas.
また、前処理領域172は、第1面101と第2ウェハ200とを接合した後に、第1ウェハ100を透過すると共に接合部分で吸収されるレーザ光を照射することにより、Z方向に交差する面内に延びる亀裂を形成する前処理にて形成され得る。この場合、前処理領域172の全体にわたって亀裂が形成され、前処理領域172の全体において剥離が行われている場合もあるし、部分的に接合が維持される場合もあり得るが、全体として他の部分よりも接合が弱化される(接合強度が小さくなる)。 The pre-processing region 172 can also be formed by pre-processing, in which, after bonding the first surface 101 and the second wafer 200, laser light is irradiated, which passes through the first wafer 100 and is absorbed by the bonded portion, to form cracks extending in a plane intersecting the Z direction. In this case, cracks may form throughout the entire pre-processing region 172, causing delamination throughout the entire pre-processing region 172, or the bond may be maintained in parts, but the bond overall will be weaker than in other areas (the bond strength will be lower).
本実施形態に係るレーザ加工では、第1ウェハ100のアクティブエリア160に対応する領域へのレーザ光Lの照射を抑制しつつ、以上のような周縁部170に対応する領域へのレーザ光Lの照射により、第1ウェハ100の除去領域Eを除去して有効領域Rを残存させるトリミング加工を行う。そのために、本実施形態に係るレーザ加工では、Z方向からみて周縁部170上において環状(ここでは円環状)に延びる第1ラインA1に沿った第1加工と、Z方向からみて周縁部170上において第1ウェハ100の外縁103から第1ラインA1に至るように直線状に延びる複数(ここでは4つ)の第2ラインA2に沿った第2加工と、Z方向からみて周縁部170上において第1ラインA1及び第2ラインA2と異なる位置での第3加工と、を行う。 In the laser processing according to this embodiment, a trimming process is performed by irradiating the region corresponding to the peripheral edge 170 with laser light L as described above while suppressing irradiation of the region corresponding to the active area 160 of the first wafer 100 with laser light L, thereby removing the removal region E of the first wafer 100 and leaving the effective region R. To achieve this, the laser processing according to this embodiment performs the following steps: a first process along a first line A1 that extends annularly (here, annularly) on the peripheral edge 170 as viewed in the Z direction; a second process along multiple (here, four) second lines A2 that extend linearly from the outer edge 103 of the first wafer 100 to the first line A1 on the peripheral edge 170 as viewed in the Z direction; and a third process at a position on the peripheral edge 170 different from the first line A1 and second line A2 as viewed in the Z direction.
本実施形態では、第3加工は、Z方向からみて周縁部170上において環状(ここでは円環状)に延びる第3ラインA3に沿って行われる。第3ラインA3は、第1ラインA1と外縁103との間、より具体的には境界B12と外縁103との間に設定されている。すなわち、第3ラインA3は前処理領域172上に位置する。なお、本実施形態では、第1ラインA1は境界B12よりもアクティブエリア160側に設定される。すなわち、第1ラインA1は接合領域171上に位置する。 In this embodiment, the third processing is performed along a third line A3 that extends in an annular (here, circular) shape on the peripheral portion 170 when viewed in the Z direction. The third line A3 is set between the first line A1 and the outer edge 103, more specifically, between the boundary B12 and the outer edge 103. In other words, the third line A3 is located on the pre-processing region 172. Note that in this embodiment, the first line A1 is set closer to the active area 160 than the boundary B12. In other words, the first line A1 is located on the bonding region 171.
引き続いて、各加工を含む本実施形態に係るレーザ加工方法(レーザ加工工程)について具体的に説明する。なお、以下の説明において、Z方向は第1ウェハ100の第1面101及び第2面102に交差(直交)する方向であり、X方向はZ方向からみたときの第1ウェハ100の外縁103の接線方向(又は周方向)であり、Y方向はZ方向からみたときの第1ウェハ100の中心から外縁103に向かう径方向である。 Next, the laser processing method (laser processing step) according to this embodiment, including each processing step, will be described in detail. Note that in the following description, the Z direction is the direction intersecting (or perpendicular to) the first surface 101 and second surface 102 of the first wafer 100, the X direction is the tangential direction (or circumferential direction) of the outer edge 103 of the first wafer 100 when viewed from the Z direction, and the Y direction is the radial direction from the center of the first wafer 100 toward the outer edge 103 when viewed from the Z direction.
図19に示されるように、本実施形態に係るレーザ加工方法では、まず、第3加工を行う(工程S101:第3加工工程)。より具体的には、この工程S101では、第1ウェハ100の第1面101がステージ2側となるように、対象物11がステージ2に支持された状態とされる。したがって、この工程S101を含む以下の工程では、第1ウェハ100の第2面102が照射部3側に臨む状態とされる。そして、第2面102をレーザ光Lの入射面として、レーザ光Lを第1ウェハ100に照射することにより、第1ウェハ100に改質領域12及び改質領域12から延びる亀裂13を形成する。 As shown in FIG. 19 , in the laser processing method according to this embodiment, the third processing is first performed (step S101: third processing step). More specifically, in step S101, the object 11 is supported on the stage 2 so that the first surface 101 of the first wafer 100 faces the stage 2. Therefore, in the following steps, including step S101, the second surface 102 of the first wafer 100 faces the irradiation unit 3. Then, the second surface 102 is used as the incident surface for the laser light L, and the laser light L is irradiated onto the first wafer 100, thereby forming a modified region 12 in the first wafer 100 and a crack 13 extending from the modified region 12.
工程S101では、制御部6が移動部4,5を制御することにより、ステージ2と照射部3との相対的な位置を調整し、第1ウェハ100上に照射部3を位置させる。特に、工程S101では、レーザ光Lの集光領域Cが、第1ウェハ100の内部において第3ラインA3直下に位置させられる。その状態において、制御部6は、照射部3を制御することによりレーザ光Lを第1ウェハ100に照射すると共に、移動部4を制御することによりステージ2を回転させる。これにより、レーザ光Lの集光領域Cが第3ラインA3に沿って第1ウェハ100に対して相対移動させられながら、レーザ光Lが第1ウェハ100に照射される。これにより、第1ウェハ100の内部に改質領域12としての第3改質領域123が形成される(図20参照)。 In step S101, the control unit 6 controls the movement units 4 and 5 to adjust the relative positions of the stage 2 and the irradiation unit 3, thereby positioning the irradiation unit 3 above the first wafer 100. In particular, in step S101, the focusing area C of the laser light L is positioned directly below the third line A3 inside the first wafer 100. In this state, the control unit 6 controls the irradiation unit 3 to irradiate the first wafer 100 with the laser light L, and controls the movement unit 4 to rotate the stage 2. As a result, the focusing area C of the laser light L is moved relative to the first wafer 100 along the third line A3, while the laser light L is irradiated onto the first wafer 100. As a result, a third modified region 123 is formed as the modified region 12 inside the first wafer 100 (see FIG. 20 ).
すなわち、工程S101では、制御部6が、照射部3及び移動部4,5を制御することにより、Z方向からみて周縁部170上において第1ラインA1及び第2ラインA2と異なる位置に集光領域Cを位置させつつレーザ光Lを第1ウェハ100に照射することにより、改質領域12としての第3改質領域123を形成する第3加工処理を実行する。特に、工程S101では、第3加工処理として、制御部6が、第3ラインA3に沿って集光領域Cを相対移動させながらレーザ光Lを照射することにより、第3ラインA3に沿って第3改質領域123を形成する。上述したように、第3ラインA3は、前処理領域172上に設定される。したがって、第3加工処理では、制御部6は、前処理領域172上に集光領域Cを位置させてレーザ光Lを照射することにより、前処理領域172上に第3改質領域123を形成する。 That is, in step S101, the control unit 6 controls the irradiation unit 3 and the movement units 4 and 5 to perform a third processing step in which the first wafer 100 is irradiated with laser light L while positioning the light collection region C at a position different from the first line A1 and the second line A2 on the peripheral portion 170 as viewed in the Z direction, thereby forming a third modified region 123 as the modified region 12. In particular, in step S101, as the third processing step, the control unit 6 irradiates the first wafer 100 with laser light L while moving the light collection region C relatively along the third line A3, thereby forming the third modified region 123 along the third line A3. As described above, the third line A3 is set on the preprocessing region 172. Therefore, in the third processing step, the control unit 6 positions the light collection region C above the preprocessing region 172 and irradiates the first wafer 100 with laser light L, thereby forming the third modified region 123 on the preprocessing region 172.
また、工程S101では、図20に示されるように、制御部6が、Z方向について複数の位置に集光領域Cを位置させて同様のレーザ光Lの照射を行うことにより、Z方向に沿って複数の第3改質領域123を形成する。そして、この例では、Z方向に沿って複数の第3改質領域123にわたって延びる第3亀裂133を形成し、当該第3亀裂133を第2面102に到達させる。 In addition, in step S101, as shown in FIG. 20, the control unit 6 positions the light collection area C at multiple positions in the Z direction and irradiates the laser light L in the same manner, thereby forming multiple third modified areas 123 along the Z direction. In this example, a third crack 133 is then formed that extends across the multiple third modified areas 123 along the Z direction, and the third crack 133 reaches the second surface 102.
引き続いて、図21に示されるように、本実施形態に係るレーザ加工方法では、第1加工を行う(工程S102:第1加工工程)。より具体的には、この工程S102では、制御部6が、移動部4,5を制御することにより、ステージ2と照射部3との相対的な位置を調整し、レーザ光Lの集光領域Cを第1ウェハ100の内部において第1ラインA1の下部に位置させる。その状態において、制御部6が、照射部3を制御することによりレーザ光Lを第1ウェハ100に照射すると共に、移動部4を制御することによりステージ2を回転させる。これにより、レーザ光Lの集光領域Cを第1ラインA1に沿って第1ウェハ100に対して相対移動させながら、レーザ光Lが第1ウェハ100に照射される。これにより、第1ウェハ100の内部に改質領域12としての第1改質領域121が形成される(図26等参照)。 21, the laser processing method according to this embodiment then performs the first processing (step S102: first processing step). More specifically, in step S102, the control unit 6 controls the moving units 4 and 5 to adjust the relative positions of the stage 2 and the irradiation unit 3, thereby positioning the focused area C of the laser light L below the first line A1 within the first wafer 100. In this state, the control unit 6 controls the irradiation unit 3 to irradiate the first wafer 100 with the laser light L, and controls the moving unit 4 to rotate the stage 2. As a result, the laser light L is irradiated onto the first wafer 100 while the focused area C of the laser light L is moved along the first line A1 relative to the first wafer 100. This forms a first modified region 121 as a modified region 12 within the first wafer 100 (see FIG. 26, etc.).
すなわち、工程S102では、制御部6が、照射部3及び移動部4,5を制御することにより、Z方向からみて周縁部170上において環状に延びる第1ラインA1に沿って集光領域Cを相対移動させながらレーザ光Lを第1ウェハ100に照射することにより、改質領域12としての第1改質領域121を第1ラインA1に沿って形成する第1加工処理を実行する。 That is, in step S102, the control unit 6 controls the irradiation unit 3 and the movement units 4 and 5 to irradiate the first wafer 100 with laser light L while relatively moving the light collection area C along a first line A1 that extends annularly on the peripheral portion 170 when viewed in the Z direction, thereby performing a first processing process to form a first modified area 121 as a modified area 12 along the first line A1.
ここで、工程S102(第1加工処理)では、斜め亀裂の形成と垂直亀裂の形成とが行われる。この点についてより具体的に説明する。工程S102では、まず、斜め亀裂の形成が行われる。そのために、まず、図22に示されるように、集光領域Cの位置を、第1ウェハ100の中心から外縁103に向かうY方向について第1Y位置Y1とし、且つ、Z方向について第1Z位置Z1として、第1ラインA1に沿ってレーザ光Lを照射する。なお、第1Y位置Y1は、複数の第1改質領域121を形成する際に集光領域Cを位置させる複数のY方向の位置のうちの最も境界B12側の位置である。また、第1Z位置Z1は、複数の第1改質領域121を形成する際に集光領域Cを位置させる複数のZ方向の位置のうちの最も第1面101側の位置である。これにより、図23に示されるように、第1改質領域121としての第1Z改質領域121a及び第1Z改質領域121aから延びる亀裂13としての第1亀裂131を形成する。 Here, in step S102 (first processing), diagonal cracks and vertical cracks are formed. This point will be explained in more detail. In step S102, diagonal cracks are formed first. To achieve this, as shown in FIG. 22, the position of the light-focusing region C is set to a first Y position Y1 in the Y direction from the center toward the outer edge 103 of the first wafer 100 and a first Z position Z1 in the Z direction, and laser light L is irradiated along a first line A1. Note that the first Y position Y1 is the position closest to the boundary B12 among multiple Y-direction positions at which the light-focusing region C is positioned when forming multiple first modified regions 121. Furthermore, the first Z position Z1 is the position closest to the first surface 101 among multiple Z-direction positions at which the light-focusing region C is positioned when forming multiple first modified regions 121. This forms a first Z-modified region 121a as the first modified region 121 and a first crack 131 as the crack 13 extending from the first Z-modified region 121a, as shown in FIG. 23.
その後、集光領域Cの位置を、Y方向について第1Y位置Y1よりも境界B12と反対側(すなわち第1ウェハ100の中心側)の第2Y位置Y2とし、且つ、Z方向について第1Z位置Z1よりも第2面102側の第2Z位置Z2として、第1ラインA1に沿ってレーザ光Lを照射する。これにより、図24に示されるように、第1Z改質領域121aよりも第2面102側且つ第1ウェハ100の外縁103と反対側に第1改質領域121としての第2Z改質領域121bを形成する。これらの第1Z改質領域121a及び第2Z改質領域121bの形成時には、上述した斜め亀裂形成に係る知見に示されるように、集光領域Cの少なくとも中心Caよりも第2面102側において、Z方向に対して第1Y位置Y1から第2Y位置Y2に向かう方向(シフト方向)に傾斜する傾斜形状とする。これにより、第1亀裂131が、第2Z改質領域121bから第1Z改質領域121aにわたると共に第1Z改質領域121aから境界B12に向かうように斜めに伸展させられ、第1面101(特に境界B12)に至らせられる。 Then, the position of the light collection region C is set to a second Y position Y2, which is closer to the boundary B12 in the Y direction than the first Y position Y1 (i.e., closer to the center of the first wafer 100), and is set to a second Z position Z2, which is closer to the second surface 102 than the first Z position Z1 in the Z direction. Laser light L is then irradiated along the first line A1. As a result, as shown in FIG. 24, a second Z modified region 121b is formed as the first modified region 121, closer to the second surface 102 than the first Z modified region 121a and opposite the outer edge 103 of the first wafer 100. When these first Z modified region 121a and second Z modified region 121b are formed, as shown in the findings regarding oblique crack formation described above, the light collection region C has an inclined shape that slopes in the Z direction from the first Y position Y1 toward the second Y position Y2 (shift direction) at least on the second surface 102 side of the center Ca. This causes the first crack 131 to extend obliquely from the second Z-modified region 121b to the first Z-modified region 121a and from the first Z-modified region 121a toward the boundary B12, reaching the first surface 101 (particularly the boundary B12).
以上のように、工程S102(第1加工処理)では、制御部6が、複数のZ方向の位置に集光領域Cを位置させてレーザ光Lを照射することによって、Z方向に沿って複数の第1改質領域121(第1Z改質領域121a及び第2Z改質領域121b)を形成し、複数の第1改質領域121のうちの最も第1面101側に位置する第1改質領域121(第1Z改質領域121a)から第1面101に至るように第1亀裂131を形成する。 As described above, in step S102 (first processing), the control unit 6 positions the focusing area C at multiple Z-direction positions and irradiates the laser light L, thereby forming multiple first modified areas 121 (first Z modified area 121a and second Z modified area 121b) along the Z direction, and forming a first crack 131 from the first modified area 121 (first Z modified area 121a) located closest to the first surface 101 among the multiple first modified areas 121 to the first surface 101.
また、工程S102(第1加工処理)では、制御部6が、第1亀裂131が前処理領域172と接合領域171との境界B12に向けて延びるように、複数の第1改質領域121(第1Z改質領域121a及び第2Z改質領域121b)を形成する。特に、工程S102(第1加工処理)では、制御部6が、第1亀裂131が、第2面102から第1面101に向かうにつれて接合領域171から境界B12に向かって斜めに延びるように、複数の第1改質領域121(第1Z改質領域121a及び第2Z改質領域121b)を形成する。 Furthermore, in step S102 (first processing), the control unit 6 forms multiple first modified regions 121 (first Z modified regions 121a and second Z modified regions 121b) so that the first cracks 131 extend toward the boundary B12 between the pre-processing region 172 and the joining region 171. In particular, in step S102 (first processing), the control unit 6 forms multiple first modified regions 121 (first Z modified regions 121a and second Z modified regions 121b) so that the first cracks 131 extend obliquely from the joining region 171 toward the boundary B12 as they move from the second surface 102 toward the first surface 101.
より具体的には、工程S102(第1加工処理)では、制御部6が、集光領域Cの位置を、Y方向について第1Y位置Y1とし、且つ、Z方向について第1Z位置Z1としてレーザ光Lを照射することにより第1Z改質領域121aを形成する第1斜め加工処理を実行する。そして、第1斜め加工処理の後に、制御部6が、集光領域Cの位置を、Y方向について第1Y位置Y1よりも第1ウェハ100の外縁103と反対側の第2Y位置Y2とし、且つ、前記Z方向について第1Z位置Z1よりも第2面102側の第2Z位置Z2としてレーザ光Lを照射することにより、第1Z改質領域121aよりも第2面102側且つ第1ウェハ100の外縁103と反対側に第2Z改質領域121bを形成し、第1Z改質領域121aから境界B12に向かうように斜めに第1亀裂131を伸展させる第2斜め加工処理を実行する。 More specifically, in step S102 (first processing), the control unit 6 performs a first oblique processing process in which the position of the light collection region C is set to a first Y position Y1 in the Y direction and a first Z position Z1 in the Z direction, thereby irradiating the laser light L to form a first Z modified region 121a. After the first oblique processing process, the control unit 6 performs a second oblique processing process in which the position of the light collection region C is set to a second Y position Y2, which is closer to the outer edge 103 of the first wafer 100 than the first Y position Y1 in the Y direction, and is irradiated with laser light L at a second Z position Z2, which is closer to the second surface 102 than the first Z position Z1 in the Z direction, thereby forming a second Z modified region 121b closer to the second surface 102 than the first Z modified region 121a and closer to the outer edge 103 of the first wafer 100, and extending the first crack 131 obliquely from the first Z modified region 121a toward the boundary B12.
続いて、工程S102では、垂直亀裂の形成を行う。そのために、図24に示されるように、レーザ光Lの集光領域Cの位置を、Y方向について第2Y位置Y2とし、且つ、Z方向について第2Z位置Z2よりも第2面102側の第3Z位置Z3として、第1ラインA1に沿ってレーザ光Lを照射する。これにより、図25に示されるように、第1改質領域121としての第3Z改質領域121cを形成する。ここでは、複数の第3Z位置Z3について同様にレーザ光Lの照射を行うことにより、Z方向に沿って複数の第3Z改質領域121cを形成すると共に、当該複数の第3Z改質領域121cにわたるようにZ方向に沿って延びる第3亀裂(垂直亀裂)131bを形成する。このとき、第3亀裂131bを第2面102に至るように伸展させることができる。 Next, in step S102, vertical cracks are formed. To this end, as shown in FIG. 24, the position of the focus area C of the laser light L is set to the second Y position Y2 in the Y direction, and set to a third Z position Z3 closer to the second surface 102 than the second Z position Z2 in the Z direction. Laser light L is then applied along the first line A1. This results in the formation of a third Z modified region 121c as the first modified region 121, as shown in FIG. 25. Here, by similarly applying laser light L to multiple third Z positions Z3, multiple third Z modified regions 121c are formed along the Z direction, and a third crack (vertical crack) 131b extending along the Z direction across the multiple third Z modified regions 121c is formed. At this time, the third crack 131b can be extended to reach the second surface 102.
このように、工程S102(第1加工処理)では、制御部6が、照射部3及び移動部4,5を制御することにより、第2Y位置Y2において、第2Z位置Z2よりも第2面102側の複数の第3Z位置Z3に集光領域Cを位置させ、第1ラインA1に沿ってレーザ光Lを照射することにより、第2Y位置Y2においてZ方向に沿って配列された複数の第3Z改質領域121cを形成し、当該複数の第3Z改質領域121cにわたって垂直に第3亀裂131bを伸展させる垂直加工処理を実行する。 In this way, in step S102 (first processing), the control unit 6 controls the irradiation unit 3 and movement units 4 and 5 to position the light collection area C at multiple third Z positions Z3 closer to the second surface 102 than the second Z position Z2 at the second Y position Y2, and irradiates the laser light L along the first line A1 to form multiple third Z modified areas 121c arranged along the Z direction at the second Y position Y2, thereby performing a vertical processing process in which the third cracks 131b extend vertically across the multiple third Z modified areas 121c.
引き続いて、図26に示されるように、本実施形態に係るレーザ加工方法では、第2加工を行う(工程S103、第2加工工程)。より具体的には、この工程S103では、制御部6が、移動部4,5を制御することにより、ステージ2と照射部3との相対的な位置を調整し、レーザ光Lの集光領域Cを第1ウェハ100の内部において第2ラインA2の下部に位置させる。その状態において、制御部6が、照射部3を制御することによりレーザ光Lを第1ウェハ100に照射すると共に、移動部4及び移動部5の少なくとも一方を制御することにより、ステージ2をY方向に沿って移動させる。これにより、レーザ光Lの集光領域Cを第2ラインA2に沿って第1ウェハ100に対して相対移動させながら、レーザ光Lが第1ウェハ100に照射される。これにより、第1ウェハ100の内部に改質領域12としての第2改質領域122が形成される(図26等参照)。 26, the laser processing method according to this embodiment then performs a second processing step (step S103, second processing step). More specifically, in step S103, the control unit 6 controls the moving units 4 and 5 to adjust the relative positions of the stage 2 and the irradiation unit 3, thereby positioning the focused area C of the laser light L below the second line A2 within the first wafer 100. In this state, the control unit 6 controls the irradiation unit 3 to irradiate the first wafer 100 with the laser light L, and controls at least one of the moving units 4 and 5 to move the stage 2 along the Y direction. As a result, the laser light L is irradiated onto the first wafer 100 while the focused area C of the laser light L is moved along the second line A2 relative to the first wafer 100. This forms a second modified region 122 as a modified region 12 within the first wafer 100 (see FIG. 26, etc.).
このように、工程S103では、制御部6が、照射部3及び移動部4,5を制御することにより、Z方向からみて周縁部170上において第1ウェハ100の外縁103から第1ラインA1に至るように直線状に延びる第2ラインA2に沿って集光領域Cを相対移動させながらレーザ光Lを第1ウェハ100に照射することにより、改質領域12としての第2改質領域122を第2ラインA2に沿って形成する第2加工処理を実行する。 In this way, in step S103, the control unit 6 controls the irradiation unit 3 and movement units 4 and 5 to irradiate the first wafer 100 with laser light L while moving the focusing area C relatively along the second line A2 that extends linearly from the outer edge 103 of the first wafer 100 to the first line A1 on the peripheral portion 170 when viewed in the Z direction, thereby performing a second processing process to form a second modified area 122 as a modified area 12 along the second line A2.
以上の第2工程で形成される第2改質領域122及び第2改質領域122から延びる亀裂は、第1ウェハ100の外縁103から、第1ラインA1に沿って形成された第1改質領域121及び第1亀裂131に至るように形成される。これにより、第1ウェハ100の除去領域Eが周方向に沿って第2ラインA2の数(ここでは4つ)だけ分割することが可能となる。 The second modified region 122 and the crack extending from the second modified region 122 formed in the second step described above are formed so as to extend from the outer edge 103 of the first wafer 100 to the first modified region 121 and the first crack 131 formed along the first line A1. This makes it possible to divide the removal region E of the first wafer 100 circumferentially by the number of second lines A2 (here, four).
その後、所定の治具や装置を利用して、第1ウェハ100から除去領域Eを除去し、デバイス層150,250を介して第2ウェハ200に接合された有効領域Rが残存させられる。これにより、対象物11のトリミング加工が完了する。その後、第2面102側から有効領域Rを研削して薄化する工程を実施した後に、薄化された有効領域Rに別のウェハをさらに接合すると共に上記の一連の工程を繰り返し実施することができる。 Then, using a specified jig or device, the removal area E is removed from the first wafer 100, leaving the effective area R bonded to the second wafer 200 via the device layers 150, 250. This completes the trimming process for the object 11. After that, a process of grinding and thinning the effective area R from the second surface 102 side is performed, after which another wafer can be further bonded to the thinned effective area R and the above series of processes can be repeated.
以上説明したように、本実施形態に係るレーザ加工方法及びレーザ加工装置1では、デバイス層150,250を介して第2ウェハ200に接合された第1ウェハ100にレーザ光Lを照射してレーザ加工を行う。デバイス層150は、複数のチップを含むアクティブエリア160とアクティブエリア160を囲うようにアクティブエリア160の外側に位置する周縁部170とを含む。そして、レーザ加工では、この周縁部170上において環状に延びる第1ラインA1に沿ってレーザ光Lを照射することにより、第1ラインA1に沿った第1改質領域121を形成する。これにより、第1改質領域121や第1改質領域121から延びる第1亀裂131を利用して、ウェハの外縁部分を不要部分(除去領域E)として除去するトリミングが可能となる。 As described above, in the laser processing method and laser processing apparatus 1 according to this embodiment, laser processing is performed by irradiating laser light L onto the first wafer 100 bonded to the second wafer 200 via the device layers 150, 250. The device layer 150 includes an active area 160 including multiple chips and a peripheral edge portion 170 located outside the active area 160 and surrounding the active area 160. In laser processing, laser light L is irradiated along a first line A1 extending annularly on the peripheral edge portion 170, thereby forming a first modified region 121 along the first line A1. This makes it possible to use the first modified region 121 and the first crack 131 extending from the first modified region 121 to perform trimming, removing the outer edge portion of the wafer as an unnecessary portion (removal region E).
特に、本実施形態に係るレーザ加工方法及びレーザ加工装置1では、レーザ加工において、デバイス層150の周縁部170上において第1ウェハ100の外縁103から第1ラインA1に至るように延びる第2ラインA2に沿ってレーザ光を照射することにより、第2改質領域122を第2ラインA2に沿って形成する。これにより、第2改質領域122や第2改質領域122から延びる亀裂を利用して、第1ウェハ100の除去領域Eを周方向に複数の部分に分割して容易にトリミングを行うことが可能となる。 In particular, in the laser processing method and laser processing apparatus 1 according to this embodiment, laser light is applied along a second line A2 that extends from the outer edge 103 of the first wafer 100 to the first line A1 on the peripheral portion 170 of the device layer 150, thereby forming a second modified region 122 along the second line A2. This makes it possible to easily divide the removal region E of the first wafer 100 into multiple parts in the circumferential direction by utilizing the second modified region 122 and cracks extending from the second modified region 122.
さらに、本実施形態に係るレーザ加工方法及びレーザ加工装置1では、デバイス層150の周縁部170上の第1ラインA1及び第2ラインA2と異なる位置においてレーザ光Lを照射することにより、第3改質領域123を形成する。このような第3改質領域123は、第1ウェハ100内部に生じた応力を緩和する。したがって、この第3改質領域123の形成を、第1改質領域121から延びる第1亀裂131を第1面101に至るように伸展させる前に行うことにより、第1ウェハ100内部の応力によって第1亀裂131が意図しない方向に伸展することが抑制される。よって、貼合ウェハのトリミング加工の品質低下を抑制可能である。 Furthermore, in the laser processing method and laser processing apparatus 1 according to this embodiment, a third modified region 123 is formed by irradiating the peripheral edge 170 of the device layer 150 with laser light L at a position different from the first line A1 and the second line A2. Such a third modified region 123 relieves stress generated within the first wafer 100. Therefore, by forming this third modified region 123 before extending the first crack 131 extending from the first modified region 121 to the first surface 101, the first crack 131 is prevented from extending in an unintended direction due to stress within the first wafer 100. This makes it possible to prevent a decrease in the quality of the trimming process of the bonded wafer.
なお、第1改質領域121から延びる第1亀裂131を第1面101に至るように伸展させる前(一例としては第1加工処理の前)に形成された改質領域12(ここでは第3改質領域123)は、第1亀裂131が意図しない方向に伸展しないように第1ウェハ100内部の応力を緩和するための改質領域として機能する。 The modified region 12 (here, the third modified region 123) formed before the first crack 131 extending from the first modified region 121 is extended to reach the first surface 101 (for example, before the first processing step) functions as a modified region for alleviating stress within the first wafer 100 to prevent the first crack 131 from extending in an unintended direction.
このような観点から、レーザ加工装置1では、制御部6が、照射部3及び移動部4,5を制御することにより、Z方向からみて周縁部170上の位置に集光領域Cを位置させてレーザ光Lを第1ウェハ100に照射することにより、第1ウェハ100の内部に生じた応力を緩和するための改質領域12を形成する応力緩和処理を実行することとなる。特に、制御部6は、第1改質領域121から延びる第1亀裂131を第1面101に至るように伸展させる前(一例としては第1加工処理の前)に、応力緩和処理を実行することとなる。 From this perspective, in the laser processing apparatus 1, the control unit 6 controls the irradiation unit 3 and movement units 4 and 5 to position the focusing area C at a position on the peripheral edge 170 when viewed from the Z direction, and irradiate the first wafer 100 with laser light L, thereby performing a stress relaxation process to form a modified area 12 for relieving stress generated inside the first wafer 100. In particular, the control unit 6 performs the stress relaxation process before extending the first crack 131 extending from the first modified area 121 to reach the first surface 101 (for example, before the first processing process).
なお、本実施形態に係るレーザ加工方法及びレーザ加工装置1では、第1ラインA1に沿った第1改質領域121をZ方向に複数形成する。これにより、複数の第1改質領域121や第1改質領域121から延びる第1亀裂131を利用して、ウェハの外縁部分を不要部分(除去領域E)として除去するトリミングを可能とする。そして、第3改質領域123の形成を、複数の第1改質領域121のうちの最も第1ウェハ100の第1面101側(すなわちデバイス層150側)に位置する第1Z改質領域121aから延びる第1亀裂131が、第1面101に至るように伸展させるための加工前に行うことにより、第1ウェハ100内部の応力によって第1亀裂131が意図しない方向に伸展することを抑制する。よって、貼合ウェハのトリミング加工の品質低下を抑制可能である。なお、複数の第1改質領域121のうちの最も第1ウェハ100の第1面101側に位置する第1Z改質領域121aから延びる第1亀裂131が第1面101に至るように伸展させるための加工とは、ここでは、第2Z改質領域121bを形成する加工である。 In the laser processing method and laser processing apparatus 1 according to this embodiment, multiple first modified regions 121 are formed in the Z direction along the first line A1. This enables trimming to remove the outer edge of the wafer as unnecessary portions (removal regions E) using the multiple first modified regions 121 and the first cracks 131 extending from the first modified regions 121. The third modified region 123 is formed before processing to extend the first crack 131 extending from the first Z modified region 121a, which is located closest to the first surface 101 of the first wafer 100 (i.e., the device layer 150 side), to the first surface 101. This prevents the first crack 131 from extending in an unintended direction due to stress within the first wafer 100. This prevents degradation of the quality of the bonded wafer trimming process. In this case, the processing for extending the first crack 131 extending from the first Z modified region 121a, which is located closest to the first surface 101 of the first wafer 100 among the multiple first modified regions 121, to reach the first surface 101 is processing for forming the second Z modified region 121b.
したがって、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、制御部6が、複数の第1改質領域121のうちの第1亀裂131を第1面101に至るように伸展させるための第1改質領域121(ここでは第2Z改質領域121b)を形成する前(一例としては第1加工処理の前)に、応力緩和処理を実行することとなる。 Therefore, in the laser processing apparatus 1 according to this embodiment, the control unit 6 performs a stress relaxation process before forming the first modified region 121 (here, the second Z modified region 121b) to extend the first crack 131 among the multiple first modified regions 121 so that it reaches the first surface 101 (for example, before the first processing process).
また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、制御部6が、第1加工処理の前に第3加工処理を実行する。これにより、第3改質領域123の形成を、より確実に、第1亀裂131が第1面101に至るように伸展する前に行うことが可能となる。 Furthermore, in the laser processing device 1 according to this embodiment, the control unit 6 executes the third processing process before the first processing process. This makes it possible to more reliably form the third modified region 123 before the first crack 131 extends to reach the first surface 101.
また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、周縁部170は、デバイス層150の外縁153を含む領域であって、第2ウェハ200との接合が弱化された前処理領域172と、Z方向からみて前処理領域172の内側に位置する接合領域171と、を有する。そして、第1加工処理では、制御部6は、第1亀裂131が前処理領域172と接合領域171との境界B12に向けて延びるように第1改質領域121を形成する。このように、第1ウェハ100の接合部分であるデバイス層150が、接合の弱化された前処理領域172を含む場合、第1ウェハ100の内部に応力が生じやすくなる。したがって、上記のとおり、第3改質領域123を形成して応力緩和を図ることがより有効となる。また、この場合には、第1亀裂131が意図せずに前処理領域172の内部に至るように伸展することが抑制され、品質低下が抑制される。 In addition, in the laser processing apparatus 1 according to this embodiment, the peripheral portion 170 includes the outer edge 153 of the device layer 150 and includes a pre-processing region 172 where the bond with the second wafer 200 is weakened, and a bonding region 171 located inside the pre-processing region 172 when viewed from the Z direction. In the first processing step, the control unit 6 forms the first modified region 121 so that the first crack 131 extends toward the boundary B12 between the pre-processing region 172 and the bonding region 171. Thus, when the device layer 150, which is the bonding portion of the first wafer 100, includes the pre-processing region 172 where the bond is weakened, stress is likely to occur inside the first wafer 100. Therefore, as described above, forming the third modified region 123 to alleviate stress is more effective. In this case, the first crack 131 is prevented from unintentionally extending into the pre-processing region 172, thereby preventing quality degradation.
また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、第1加工処理において、制御部6が、第1亀裂131が第2面102から第1面101に向かうにつれて接合領域171から境界B12に向かって斜めに延びるように第1改質領域121を形成する。このため、第1亀裂131が斜め亀裂となることから、第1亀裂131がデバイス層150を越えて第2ウェハ200に至ることが抑制される。 Furthermore, in the laser processing apparatus 1 according to this embodiment, in the first processing step, the control unit 6 forms the first modified region 121 so that the first crack 131 extends obliquely from the bonding region 171 toward the boundary B12 as it moves from the second surface 102 toward the first surface 101. Therefore, because the first crack 131 becomes an oblique crack, the first crack 131 is prevented from crossing the device layer 150 and reaching the second wafer 200.
また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、第3加工処理において、制御部6が、前処理領域172上に集光領域Cを位置させてレーザ光Lを照射することにより、前処理領域172上に第3改質領域123を形成する。これにより、前処理領域172に起因する第1ウェハ100内部の応力を確実に緩和することが可能となる。 Furthermore, in the laser processing apparatus 1 according to this embodiment, in the third processing step, the control unit 6 positions the focusing area C above the preprocessing area 172 and irradiates the laser light L, thereby forming a third modified area 123 on the preprocessing area 172. This makes it possible to reliably relieve stress inside the first wafer 100 caused by the preprocessing area 172.
また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、第3加工処理において、制御部6が、Z方向からみて前処理領域172上において環状に延びる第3ラインA3に沿って集光領域Cを相対移動させながらレーザ光Lを照射することにより、第3ラインA3に沿って第3改質領域123を形成する。このため、第1ウェハ100の全周にわたって応力緩和を図ることが可能となる。 Furthermore, in the laser processing apparatus 1 according to this embodiment, in the third processing step, the control unit 6 irradiates the laser light L while moving the focusing area C relatively along a third line A3 that extends annularly on the pre-processing area 172 when viewed in the Z direction, thereby forming a third modified area 123 along the third line A3. This makes it possible to alleviate stress along the entire circumference of the first wafer 100.
さらに、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、第3加工処理において、制御部6が、複数のZ方向の位置に集光領域Cを位置させてレーザ光Lを照射することにより、Z方向に沿って複数の第3改質領域123を形成すると共に、当該複数の第3改質領域123にわたって延びる第3亀裂133を第2面102に到達させる。これにより、第1ウェハ100内部の応力緩和に加えて、第1ウェハ100の反りも抑制可能となる。
[第1実施形態の変形例]
Furthermore, in the laser processing apparatus 1 according to this embodiment, in the third processing step, the control unit 6 positions the light collection area C at multiple positions in the Z direction and irradiates the laser light L, thereby forming multiple third modified areas 123 along the Z direction and causing third cracks 133 extending across the multiple third modified areas 123 to reach the second surface 102. This not only relieves stress inside the first wafer 100, but also makes it possible to suppress warping of the first wafer 100.
[Modification of the first embodiment]
引き続いて、第1実施形態の変形例について説明する。また、上記第1実施形態に係るレーザ加工装置1では、工程S101(第3加工工程、第3加工処理)において、制御部6が、複数のZ方向の位置に集光領域Cを位置させてレーザ光Lを照射することにより、Z方向に沿って複数の第3改質領域123を形成すると共に、当該複数の第3改質領域123にわたって延びる第3亀裂133を第2面102に到達させる例について説明した。しかし、工程S101では、単一の第3改質領域123を形成しつつ第3亀裂133を第2面102に到達させてもよい。すなわち、工程S101では、制御部6が、第3改質領域123を形成すると共に当該第3改質領域123から延びる第3亀裂133を第2面102に到達させてもよい。また、上記第1実施形態では、工程S101(第3加工工程、第3加工処理)において、第3亀裂133が第1ウェハ100の第2面102に至るように、且つ、第1ウェハ100の第1面101に至らないように複数の第3改質領域123を形成する例について説明した。 Next, a modified example of the first embodiment will be described. In the laser processing apparatus 1 according to the first embodiment, in step S101 (third processing step, third processing process), the control unit 6 positions the focusing area C at multiple Z-direction positions and irradiates the laser light L, thereby forming multiple third modified regions 123 along the Z direction and causing a third crack 133 extending across the multiple third modified regions 123 to reach the second surface 102. However, in step S101, a single third modified region 123 may be formed while causing the third crack 133 to reach the second surface 102. That is, in step S101, the control unit 6 may form the third modified region 123 while causing the third crack 133 extending from the third modified region 123 to reach the second surface 102. Furthermore, in the first embodiment described above, an example was described in which, in step S101 (third processing step, third processing treatment), multiple third modified regions 123 are formed so that the third cracks 133 reach the second surface 102 of the first wafer 100, but do not reach the first surface 101 of the first wafer 100.
しかしながら、図27の(a)に示されるように、工程S101では、第3亀裂133が第1面101及び第2面102のいずれにも至らないように複数の第3改質領域123を形成してもよい(第3改質領域123は1つでもよい)。すなわち、第3加工処理では、制御部6が、周縁部170上において第1ラインA1及び第2ラインA2と異なる位置に集光領域Cを位置させつつレーザ光Lを照射することにより、第3改質領域123から延びる第3亀裂133が第1面101及び第2面102に至らないように第3改質領域123を形成することができる。この場合、第3改質領域や第3改質領域から延びる亀裂に起因したウェハの割れを抑制可能となる。 27(a), in step S101, multiple third modified regions 123 may be formed so that the third crack 133 does not reach either the first surface 101 or the second surface 102 (the number of third modified regions 123 may be one). That is, in the third processing step, the control unit 6 irradiates the laser light L while positioning the light collection region C at a position on the peripheral portion 170 that is different from the first line A1 and the second line A2, thereby forming the third modified region 123 so that the third crack 133 extending from the third modified region 123 does not reach the first surface 101 or the second surface 102. In this case, it is possible to suppress cracking of the wafer due to the third modified region or cracks extending from the third modified region.
また、図27の(b)に示されるように、工程S101において、第3亀裂133が第1面101及び第2面102に至らないように第3改質領域123を形成する場合に、より深い位置(より第1面101に近い位置)に第3改質領域123を形成してもよい。この場合の第3改質領域123(当該第3改質領域123を形成するさいの集光領域C)のZ方向の位置は、少なくとも第1ウェハ100のZ方向の中心よりも第1面101側の位置とすることができる。 Furthermore, as shown in (b) of Figure 27, when forming the third modified region 123 in step S101 so that the third crack 133 does not reach the first surface 101 or the second surface 102, the third modified region 123 may be formed at a deeper position (closer to the first surface 101). In this case, the Z-direction position of the third modified region 123 (light collection region C when forming the third modified region 123) can be at least a position closer to the first surface 101 than the center of the Z-direction of the first wafer 100.
この例では、第1加工処理において、制御部6が、複数のZ方向の位置に集光領域Cを位置させてレーザ光Lを照射することによって、Z方向に沿って複数の第1改質領域121を形成しており、その複数の第1改質領域121のうちの最も第1面101側に位置する第1改質領域121を形成するときの集光領域CのZ方向の位置である第1Z位置Z1に集光領域Cを位置させ、第3改質領域123を形成している。すなわち、第3加工処理では、制御部6が、複数の第1改質領域121のうちの最も第1面101側に位置する第1改質領域121を形成するときの集光領域CのZ方向の位置である第1Z位置Z1に集光領域Cを位置させてレーザ光Lを照射することにより、第3改質領域123を形成してもよい。この場合、第3改質領域123や第3改質領域123から延びる第3亀裂133に起因した第1ウェハ100の割れを抑制可能となる。特に、この場合には、第3改質領域123が前処理領域172の直上に形成されることから、前処理領域172に起因した応力を好適に緩和することが可能となる。 In this example, in the first processing step, the control unit 6 positions the focusing region C at multiple Z-direction positions and irradiates the laser light L to form multiple first modified regions 121 along the Z direction. The control unit 6 then positions the focusing region C at a first Z position Z1, which is the Z-direction position of the focusing region C when forming the first modified region 121 closest to the first surface 101 among the multiple first modified regions 121, to form the third modified region 123. That is, in the third processing step, the control unit 6 may position the focusing region C at the first Z position Z1, which is the Z-direction position of the focusing region C when forming the first modified region 121 closest to the first surface 101 among the multiple first modified regions 121, and irradiate the laser light L to form the third modified region 123. In this case, cracking of the first wafer 100 due to the third modified region 123 or a third crack 133 extending from the third modified region 123 can be suppressed. In particular, in this case, since the third modified region 123 is formed directly above the pre-treatment region 172, it is possible to effectively relieve stress caused by the pre-treatment region 172.
なお、以上の例では、工程S101において、Y方向について1列の第3改質領域123を形成する例を挙げたが、Y方向について複数列の第3改質領域123を形成してもよい。例えば、周縁部170上に同心円状に複数の第3ラインA3を設定し、それぞれの第3ラインA3に沿ってのレーザ光Lの照射を行うことにより、Y方向について複数列の第3改質領域123を形成することが可能である。 In the above example, step S101 forms one row of third modified regions 123 in the Y direction, but multiple rows of third modified regions 123 may be formed in the Y direction. For example, by setting multiple third lines A3 concentrically on the peripheral portion 170 and irradiating laser light L along each of the third lines A3, it is possible to form multiple rows of third modified regions 123 in the Y direction.
また、上記第1実施形態では、工程S103(第2加工工程、第2加工処理)において、第1ウェハ100の外縁103から第1ラインA1に至る1つの第2ラインA2に沿って、一括してレーザ光Lの照射を行う例について説明した。しかし、第2ラインA2に沿ったレーザ光Lの照射を複数回に分けて行ってもよい。 In addition, in the above first embodiment, an example was described in which, in step S103 (second processing step, second processing treatment), laser light L is irradiated all at once along a single second line A2 extending from the outer edge 103 of the first wafer 100 to the first line A1. However, laser light L may be irradiated along the second line A2 in multiple batches.
より具体的には、図28に示されるように、第2ラインA2が、第1ウェハ100の外縁103から第3ラインA3に至る第1部分A2aと、第3ラインA3から第1ラインA1に至る第2部分A2bと、を含むものとし、それぞれの部分に対してレーザ光Lの照射を行うことができる。一例として、第1部分A2aに沿ったレーザ光Lの照射を、第1工程S101の前に行うと共に、第2部分A2bに沿ったレーザ光Lの照射を、第1工程S101の後に行うことができる。 More specifically, as shown in FIG. 28, the second line A2 includes a first portion A2a extending from the outer edge 103 of the first wafer 100 to the third line A3, and a second portion A2b extending from the third line A3 to the first line A1, and each portion can be irradiated with laser light L. As an example, irradiation of the laser light L along the first portion A2a can be performed before the first step S101, and irradiation of the laser light L along the second portion A2b can be performed after the first step S101.
すなわち、第2加工処理では、制御部6が、第2ラインA2のうちの第1部分A2aに沿って集光領域Cを相対移動させながらレーザ光Lを照射することにより、第2改質領域122を第1部分A2aに沿って形成する第1部分処理と、第2ラインのうちの第2部分A2bに沿って集光領域Cを相対移動させながらレーザ光Lを照射することにより、第2改質領域122を第2部分A2bに沿って形成する第2部分処理と、を実行すると共に、制御部6が、少なくとも第1部分処理を第1加工処理の前に実行することができる。 In other words, in the second processing step, the control unit 6 performs a first partial processing step in which the second modified region 122 is formed along the first portion A2a of the second line A2 by irradiating the laser light L while moving the light collection region C relatively along the first portion A2a, and a second partial processing step in which the second modified region 122 is formed along the second portion A2b of the second line by irradiating the laser light L while moving the light collection region C relatively along the second portion A2b, and the control unit 6 can perform at least the first partial processing step before the first processing step.
この場合、第1亀裂131が第1面101に至るように伸展する前に、第3改質領域123に加えて第2ラインA2の第1部分A2aに形成される第2改質領域122によって、第1ウェハ100内部の応力緩和を図ることが可能となる。この場合、第3改質領域123に加えて、第1部分処理で形成される第2改質領域122も、第1ウェハ100の内部に生じた応力を緩和するための改質領域12として機能する。したがって、制御部6は、第1部分処理と同時に応力緩和処理を実行することとなる。 In this case, before the first crack 131 extends to the first surface 101, the second modified region 122 formed in the first portion A2a of the second line A2 in addition to the third modified region 123 makes it possible to relieve stress inside the first wafer 100. In this case, in addition to the third modified region 123, the second modified region 122 formed in the first partial processing also functions as a modified region 12 for relieving stress generated inside the first wafer 100. Therefore, the control unit 6 performs the stress relaxation processing simultaneously with the first partial processing.
さらに、この場合において、制御部6が、第1部分処理及び第2部分処理の両方を、第1加工処理の前に行うことも可能である。この場合、第1亀裂131が第1面101に至るように伸展する前に、第3改質領域123に加えて第2ラインA2の第1部分A2a及び第2部分A2bに形成される第2改質領域122によって、第1ウェハ100内部の応力緩和を図ることが可能となる。この場合、第3改質領域123に加えて、第1部分処理及び第2部分処理で形成される第2改質領域122も、第1ウェハ100の内部に生じた応力を緩和するための改質領域12として機能する。したがって、制御部6は、第1部分処理及び第2部分処理と同時に応力緩和処理を実行することとなる。 Furthermore, in this case, the control unit 6 can also perform both the first partial treatment and the second partial treatment before the first processing treatment. In this case, before the first crack 131 extends to the first surface 101, stress inside the first wafer 100 can be relieved by the second modified region 122 formed in the first portion A2a and the second portion A2b of the second line A2 in addition to the third modified region 123. In this case, in addition to the third modified region 123, the second modified region 122 formed by the first partial treatment and the second partial treatment also function as modified regions 12 for relieving stress generated inside the first wafer 100. Therefore, the control unit 6 performs the stress relief treatment simultaneously with the first partial treatment and the second partial treatment.
一方で、制御部6が、第1部分処理を第1加工処理の前に行うと共に、第2部分処理を第1加工処理の後に行うことも可能である。この場合、第2ラインA2のうちの第1ラインA1に至る第2部分A2bにおける第2改質領域122の形成時に、第1ラインA1において第1改質領域121が既に形成されていることから、第2改質領域122から水平方向に延びる亀裂の伸展が、第1改質領域121によって留められる。なお、いずれの場合においても、工程S101(第3加工工程、第3加工処理)との前後関係については任意である。 On the other hand, the control unit 6 can also perform the first partial processing before the first processing, and the second partial processing after the first processing. In this case, when the second modified region 122 is formed in the second portion A2b of the second line A2 that reaches the first line A1, the first modified region 121 has already been formed in the first line A1, and therefore the extension of cracks extending horizontally from the second modified region 122 is stopped by the first modified region 121. In either case, the order of step S101 (third processing step, third processing) is arbitrary.
さらに、工程S101と工程S102とが、少なくとも部分的に同時に行われてもよい。より具体的には、図29に示されるように、工程S101で第1Z改質領域121aを形成する際(第1斜め加工処理のとき)に、レーザ光Lを複数(ここでは2つ)のレーザ光L1,L2に分岐し、第1Z位置Z1及び第1Y位置Y1にレーザ光L1の集光領域Cを位置させつつ、第1Z位置Z1及び第3Y位置Y3にレーザ光L2の集光領域Cを位置させてレーザ光L1,L2の照射を行うことにより、それぞれの位置において第1Z改質領域121aと第3改質領域123とを同時に形成することができる。なお、第3Y位置Y3は、境界B12のY方向の位置よりも外縁153側の位置である。また、Y方向に複数の第3改質領域123を第1Z改質領域121aと同時に形成する場合には、レーザ光Lを3つ以上に分岐すればよい。 Furthermore, steps S101 and S102 may be performed at least partially simultaneously. More specifically, as shown in FIG. 29 , when forming the first Z modified region 121a in step S101 (during the first oblique processing), the laser beam L is split into multiple (here, two) laser beams L1 and L2. The focus region C of the laser beam L1 is positioned at the first Z position Z1 and the first Y position Y1, while the focus region C of the laser beam L2 is positioned at the first Z position Z1 and the third Y position Y3. By irradiating the laser beams L1 and L2, the first Z modified region 121a and the third modified region 123 can be simultaneously formed at the respective positions. The third Y position Y3 is located closer to the outer edge 153 than the Y-direction position of the boundary B12. To simultaneously form multiple third modified regions 123 in the Y direction and the first Z modified region 121a, the laser beam L may be split into three or more beams.
以上の例では、工程S102(第1加工工程、第1加工処理)において、斜め亀裂(第1亀裂131)を形成する場合について説明した。しかし、工程S102では、垂直亀裂のみを形成してもよい。すなわち、第1改質領域121からZ方向に延びる第1亀裂131を第1面101(特に境界B12)に至るように形成してもよい。或いは、複数の第1改質領域121のうちの最も第1面101側の第1改質領域121からZ方向に延びる第1亀裂131を第1面101(特に境界B12)に至るように形成してもよい。 In the above example, a case where a diagonal crack (first crack 131) is formed in step S102 (first processing step, first processing treatment) has been described. However, only vertical cracks may be formed in step S102. That is, a first crack 131 extending in the Z direction from the first modified region 121 may be formed so as to reach the first surface 101 (particularly boundary B12). Alternatively, a first crack 131 extending in the Z direction from the first modified region 121 closest to the first surface 101 among the multiple first modified regions 121 may be formed so as to reach the first surface 101 (particularly boundary B12).
ここで、以上の例では、工程S101(第3加工工程、第3加工処理)において、Z方向からみて円環状の第3ラインA3に沿ったレーザ光Lの照射を行い、第3ラインA3に沿って第3改質領域123を形成した。しかし、第3改質領域123は、第1ウェハ100の少なくとも周縁部170上の領域に形成されればよく、このような円環状の第3ラインA3の全体にわたって形成される場合に限定されない。換言すれば、工程S101では、第3ラインA3の一部のみにおいて第3改質領域123を形成してもよい。 In the above example, in step S101 (third processing step, third processing treatment), laser light L was irradiated along the third line A3, which was annular when viewed from the Z direction, to form the third modified region 123 along the third line A3. However, the third modified region 123 only needs to be formed in an area on at least the peripheral portion 170 of the first wafer 100, and is not limited to being formed along the entire annular third line A3. In other words, in step S101, the third modified region 123 may be formed only in a portion of the third line A3.
図30は、第1ウェハの一例を示す平面図である。図30の例では、第1ウェハ100がシリコンウェハである。第1ウェハ100は、第2面102が(100)面とされており、一の(110)面と、別の(110)面と、一の(110)面に直交する第1結晶方位K1と、別の(110)面に直交する第2結晶方位K2と、を含む結晶構造を有している。なお、第3結晶方位K3及び第4結晶方位K4は、いずれも(100)面に直交する結晶方位である。 Figure 30 is a plan view showing an example of a first wafer. In the example of Figure 30, the first wafer 100 is a silicon wafer. The first wafer 100 has a second surface 102 that is a (100) surface, and has a crystal structure that includes one (110) surface, another (110) surface, a first crystal orientation K1 that is perpendicular to the one (110) surface, and a second crystal orientation K2 that is perpendicular to the other (110) surface. Note that the third crystal orientation K3 and the fourth crystal orientation K4 are both crystal orientations that are perpendicular to the (100) surface.
第2結晶方位K2と第3ラインA3とが直交する点を0°及び180°とし、第1結晶方位K1と第3ラインA3とが直交する点を90°及び270°とし、第3ラインA3における0°と90°との中間の点を45°、90°と180°との中間の点を135°、180°と270°との中間の点を225°、270°と0°との中間の点を315°とする。45°及び225°の点は、第3結晶方位K3と第3ラインA3とが直交する点である。135°及び315°の点は、第4結晶方位K4と第3ラインA3とが直交する点である。なお、第1ウェハ100には、0°の位置にノッチ100nが設けられている。 The points where the second crystal orientation K2 and the third line A3 intersect at right angles are defined as 0° and 180°, the points where the first crystal orientation K1 and the third line A3 intersect at right angles are defined as 90° and 270°, the midpoint on the third line A3 between 0° and 90° is defined as 45°, the midpoint between 90° and 180° is defined as 135°, the midpoint between 180° and 270° is defined as 225°, and the midpoint between 270° and 0° is defined as 315°. The points of 45° and 225° are the points where the third crystal orientation K3 and the third line A3 intersect at right angles. The points of 135° and 315° are the points where the fourth crystal orientation K4 and the third line A3 intersect at right angles. The first wafer 100 has a notch 100n at the 0° position.
工程S101で第3ラインA3の一部のみに第3改質領域123を形成する場合であって、工程S102で垂直亀裂のみを形成する場合には、以上の角度の定義づけに沿って、第3ラインA3の5°~15°の第1角度範囲、及び、75°~85°の第2角度範囲において、レーザ光Lの照射を行って部分的に第3改質領域123を形成することが有効である。これは、第1角度範囲及び第2角度範囲が、垂直亀裂の制御が相対的に難しい範囲であるため、応力緩和がより有効に作用するためである。なお、第1角度範囲及び第2角度範囲は、それぞれ、上記の数値に90°の整数倍を加算した範囲も含む。 When forming the third modified region 123 only in a portion of the third line A3 in step S101 and forming only vertical cracks in step S102, it is effective to irradiate the third line A3 with laser light L in a first angle range of 5° to 15° and a second angle range of 75° to 85° in accordance with the above angle definitions to partially form the third modified region 123. This is because stress relaxation is more effective in the first and second angle ranges, where it is relatively difficult to control vertical cracks. Note that the first and second angle ranges each include ranges obtained by adding an integer multiple of 90° to the above values.
また、工程S101で第3ラインA3の一部のみに第3改質領域123を形成する場合であって、工程S102で斜め亀裂を形成する場合(上記第1実施形態の場合)には、第3ラインA3の45°を含む範囲(例えば40°~50°)の第3角度範囲において、レーザ光Lの照射を行って部分的に第3改質領域123を形成することが有効である。これは、第3角度範囲が、斜め亀裂の制御が相対的に難しい範囲であるため、応力緩和がより有効に作用するためである。なお、第3角度範囲は、上記の数値に90°の整数倍を加算した範囲も含む。 Furthermore, when forming the third modified region 123 only in a portion of the third line A3 in step S101 and forming an oblique crack in step S102 (as in the first embodiment described above), it is effective to irradiate the laser light L in a third angle range that includes 45° of the third line A3 (e.g., 40° to 50°) to partially form the third modified region 123. This is because the third angle range is a range in which it is relatively difficult to control oblique cracks, and therefore stress relaxation works more effectively. Note that the third angle range also includes the range obtained by adding an integer multiple of 90° to the above values.
なお、上記変形例では、円環状の第3ラインA3の一部に第3改質領域123を形成する場合について説明したが、第3改質領域123の形成の態様は、円環状に形成される場合に限定されず、任意である。また、第3改質領域123の形成位置及び形成数も任意である。例えば、第3改質領域123は、周縁部170上において、第1改質領域121よりも第1ウェハ100の中心側に形成されてもよいし、第1改質領域121の両側に形成されていてもよい。
[レーザ加工の第2実施形態]
In the above modification, the third modified region 123 is formed in a portion of the annular third line A3. However, the third modified region 123 may be formed in any manner, not limited to an annular shape. Furthermore, the position and number of the third modified region 123 may also be arbitrary. For example, the third modified region 123 may be formed closer to the center of the first wafer 100 than the first modified region 121 on the peripheral portion 170, or may be formed on both sides of the first modified region 121.
[Second embodiment of laser processing]
引き続いて、第2実施形態に係るレーザ加工について説明する。ここでは、第1実施形態と同様にトリミング加工を行う。図31は、本実施形態に係る加工対象物を示す図である。図31の(a)は、平面図であり、図31の(b)は断面図である。図31に示される対象物11は、図17等に示される第1実施形態の対象物11と同様である。すなわち、本実施形態においても、対象物11は、第1ウェハ100がデバイス層150,250を介して別部材としての第2ウェハ200に接合されて構成される貼合ウェハである。 Next, laser processing according to the second embodiment will be described. Here, trimming processing is performed in the same manner as in the first embodiment. Figure 31 shows an object to be processed according to this embodiment. (a) of Figure 31 is a plan view, and (b) of Figure 31 is a cross-sectional view. The object 11 shown in Figure 31 is the same as the object 11 of the first embodiment shown in Figure 17, etc. That is, in this embodiment, the object 11 is also a bonded wafer formed by bonding a first wafer 100 to a second wafer 200, which is a separate member, via device layers 150, 250.
本実施形態に係るレーザ加工においても、第1実施形態と同様に、第1ウェハ100のアクティブエリア160に対応する領域へのレーザ光Lの照射を抑制しつつ、周縁部170に対応する領域へのレーザ光Lの照射により、第1ウェハ100の除去領域Eを除去して有効領域Rを残存させるトリミング加工を行う。ただし、本実施形態に係るレーザ加工では、Z方向からみて周縁部170上において環状(ここでは円環状)に延びる第1ラインA1に沿った第1加工と、第1ウェハ100の外縁103から第1ラインA1に至るように直線状に延びる複数(ここでは4つ)の第2ラインA2に沿った第2加工と、を行う。すなわち、本実施形態に係るレーザ加工では、第1実施形態と比較して、Z方向からみて周縁部170上において第1ラインA1及び第2ラインA2と異なる位置での第3加工が行われない(第3加工が必須でない)。また、本実施形態では、第1ラインA1が、Z方向からみて前処理領域172上に設定される。 In the laser processing according to this embodiment, as in the first embodiment, the laser beam L is suppressed from being irradiated onto the region corresponding to the active area 160 of the first wafer 100, while the laser beam L is irradiated onto the region corresponding to the peripheral edge 170, thereby performing trimming to remove the removal region E of the first wafer 100 and leave the effective region R. However, in the laser processing according to this embodiment, a first process is performed along a first line A1 that extends annularly (here, annularly) on the peripheral edge 170 as viewed from the Z direction, and a second process is performed along multiple (here, four) second lines A2 that extend linearly from the outer edge 103 of the first wafer 100 to the first line A1. In other words, in the laser processing according to this embodiment, compared to the first embodiment, a third process is not performed at a position different from the first line A1 and the second line A2 as viewed from the Z direction on the peripheral edge 170 (the third process is not required). Furthermore, in this embodiment, the first line A1 is set on the pre-processing region 172 as viewed from the Z direction.
各加工を含む本実施形態に係るレーザ加工方法(レーザ加工工程)について具体的に説明する。図32に示されるように、本実施形態に係るレーザ加工方法では、まず、第1加工を行う(工程S201:第1加工工程)。より具体的には、この工程S101では、制御部6が、移動部4,5を制御することにより、ステージ2と照射部3との相対的な位置を調整し、レーザ光Lの集光領域Cを第1ウェハ100の内部において第1ラインA1の下部に位置させる。その状態において、制御部6が、照射部3を制御することによりレーザ光Lを第1ウェハ100に照射すると共に、移動部4を制御することによりステージ2を回転させる。これにより、レーザ光Lの集光領域Cを第1ラインA1に沿って第1ウェハ100に対して相対移動させながら、レーザ光Lが第1ウェハ100に照射される。これにより、第1ウェハ100の内部に改質領域12としての第1改質領域121が形成される(図36等参照)。 The laser processing method (laser processing step) according to this embodiment, including each process, will now be described in detail. As shown in FIG. 32 , in the laser processing method according to this embodiment, the first process is first performed (step S201: first processing step). More specifically, in step S101, the control unit 6 controls the moving units 4 and 5 to adjust the relative positions of the stage 2 and the irradiation unit 3, thereby positioning the focusing area C of the laser light L below the first line A1 within the first wafer 100. In this state, the control unit 6 controls the irradiation unit 3 to irradiate the first wafer 100 with the laser light L, and controls the moving unit 4 to rotate the stage 2. As a result, the laser light L is irradiated onto the first wafer 100 while the focusing area C of the laser light L is moved along the first line A1 relative to the first wafer 100. This forms a first modified region 121 as a modified region 12 within the first wafer 100 (see FIG. 36 , etc.).
すなわち、工程S201では、制御部が、照射部3及び移動部4,5を制御することにより、Z方向からみて周縁部170上において環状に延びる第1ラインA1に沿って、集光領域Cを相対移動させながらレーザ光Lを第1ウェハ100に照射することにより、改質領域12としての第1改質領域121を第1ラインA1に沿って形成する第1加工処理を実行する。 That is, in step S201, the control unit controls the irradiation unit 3 and the movement units 4 and 5 to irradiate the first wafer 100 with laser light L while relatively moving the light collection area C along a first line A1 that extends in a ring shape on the peripheral portion 170 when viewed in the Z direction, thereby performing a first processing process to form a first modified area 121 as a modified area 12 along the first line A1.
ここで、工程S201(第1加工処理)では、斜め亀裂の形成と垂直亀裂の形成とが行われる。この点についてより具体的に説明する。工程S201では、まず、斜め亀裂の形成が行われる。そのために、まず、図33に示されるように、集光領域Cの位置を、第1ウェハ100の中心から外縁103に向かうY方向について第1Y位置Y1とし、且つ、Z方向について第1Z位置Z1として、第1ラインA1に沿ってレーザ光Lを照射する。なお、第1Y位置Y1は、複数の第1改質領域121を形成する際に集光領域Cを位置させる複数のY方向の位置のうちの最も境界B12側の位置である。また、第1Z位置Z1は、複数の第1改質領域121を形成する際に集光領域Cを位置させる複数のZ方向の位置のうちの最も第1面101側の位置である。 Here, in step S201 (first processing), diagonal cracks and vertical cracks are formed. This will be explained in more detail. In step S201, diagonal cracks are formed first. To achieve this, as shown in FIG. 33 , the position of the light collection region C is set to a first Y position Y1 in the Y direction from the center toward the outer edge 103 of the first wafer 100 and a first Z position Z1 in the Z direction, and laser light L is irradiated along a first line A1. Note that the first Y position Y1 is the position closest to the boundary B12 among multiple Y-direction positions at which the light collection region C is positioned when forming multiple first modified regions 121. Furthermore, the first Z position Z1 is the position closest to the first surface 101 among multiple Z-direction positions at which the light collection region C is positioned when forming multiple first modified regions 121.
また、一例として、ここでの第1Z位置Z1は第1実施形態での第1Z位置Z1と同様であり、且つ、第1Y位置Y1は第1実施形態での第1Y位置Y1と異なる。すなわち、第1実施形態では、第1Y位置Y1は、境界B12よりもアクティブエリア160側の位置であったが、ここでは、境界B12よりも外縁103,153側の位置である。これにより、図34に示されるように、第1改質領域121としての第1Z改質領域121a及び第1Z改質領域121aから延びる亀裂13としての第1亀裂131を形成する。ここでは、第1Z改質領域121a及び第1亀裂131は、上記のような第1Y位置Y1に応じて境界B12よりも外縁103,153側に形成される。すなわち、本実施形態では、第1ウェハ100の前処理領域172上の領域に第1Z改質領域121a及び第1亀裂131を形成する。 Also, as an example, the first Z position Z1 here is the same as the first Z position Z1 in the first embodiment, and the first Y position Y1 is different from the first Y position Y1 in the first embodiment. That is, in the first embodiment, the first Y position Y1 was a position closer to the active area 160 than the boundary B12, but here it is a position closer to the outer edges 103 and 153 than the boundary B12. As a result, as shown in FIG. 34, a first Z modified region 121a as the first modified region 121 and a first crack 131 as a crack 13 extending from the first Z modified region 121a are formed. Here, the first Z modified region 121a and the first crack 131 are formed closer to the outer edges 103 and 153 than the boundary B12 in accordance with the first Y position Y1 as described above. That is, in this embodiment, the first Z modified region 121a and the first crack 131 are formed in an area on the pre-processing region 172 of the first wafer 100.
その後、集光領域Cの位置を、Y方向について第1Y位置Y1よりも外縁103,153側の第2Y位置Y2とし、且つ、Z方向について第1Z位置Z1よりも第2面102側の第2Z位置Z2として、第1ラインA1に沿ってレーザ光Lを照射する。これにより、図35に示されるように、第1Z改質領域121aよりも第2面102側且つ第1ウェハ100の外縁103側に第1改質領域121としての第2Z改質領域121bを形成する。これらの第1Z改質領域121a及び第2Z改質領域121bの形成時には、上述した斜め亀裂形成に係る知見に示されるように、集光領域Cのなくとも集光領域Cの中心Caよりも第2面102側において、Z方向に対して第1Y位置Y1から第2Y位置Y2に向かう方向(シフト方向)に傾斜する傾斜形状とする。これにより、第1亀裂131が、第2Z改質領域121bから第1Z改質領域121aにわたると共に第1Z改質領域121aから境界B12に向かうように斜めに伸展させられ、第1面101(特に境界B12)に至らせられる。 Then, the position of the light collection region C is set to a second Y position Y2 closer to the outer edge 103, 153 than the first Y position Y1 in the Y direction, and to a second Z position Z2 closer to the second surface 102 than the first Z position Z1 in the Z direction, and laser light L is irradiated along the first line A1. As a result, as shown in FIG. 35, a second Z modified region 121b is formed as the first modified region 121 closer to the second surface 102 and closer to the outer edge 103 of the first wafer 100 than the first Z modified region 121a. When these first Z modified region 121a and second Z modified region 121b are formed, as shown in the findings regarding the formation of oblique cracks described above, the light collection region C has an inclined shape that slopes in the Z direction from the first Y position Y1 toward the second Y position Y2 (shift direction) on the second surface 102 side of the center Ca of the light collection region C, even if there is no light collection region C. This causes the first crack 131 to extend obliquely from the second Z-modified region 121b to the first Z-modified region 121a and from the first Z-modified region 121a toward the boundary B12, reaching the first surface 101 (particularly the boundary B12).
以上のように、工程S201(第1加工処理)では、制御部6が、Z方向からみて前処理領域172上の位置において、複数のZ方向の位置に集光領域Cを位置させてレーザ光Lを照射することにより、Z方向に沿って複数の第1改質領域121(第1Z改質領域121a及び第2Z改質領域121b)を形成し、複数の第1改質領域121のうちの最も第1面101側に位置する第1改質領域121(第1Z改質領域121a)から、第2面102から第1面101に向かうにつれて境界B12の外側から境界B12に向かうように斜めに延びる第1亀裂131を形成する。 As described above, in step S201 (first processing), the control unit 6 positions the focusing area C at multiple Z-direction positions on the pre-processing area 172 when viewed from the Z direction, and irradiates the laser light L to form multiple first modified areas 121 (first Z modified area 121a and second Z modified area 121b) along the Z direction. A first crack 131 is formed extending obliquely from the outside of the boundary B12 toward the boundary B12 as it moves from the second surface 102 toward the first surface 101, starting from the first modified area 121 (first Z modified area 121a) of the multiple first modified areas 121 that is located closest to the first surface 101.
より具体的には、工程S201(第1加工処理)では、制御部6が、集光領域Cの位置を、Y方向について第1Y位置Y1とし、且つ、Z方向について第1Z位置Z1としてレーザ光Lを照射することにより、第1改質領域121としての第1Z改質領域121aを形成する第1斜め加工処理を実行する。そして、第1斜め加工処理の後に、制御部6が、集光領域Cの位置を、Y方向について第1Y位置Y1よりも第1ウェハ100の外縁103側の第2Y位置Y2とし、且つ、Z方向について第1Z位置Z1よりも第2面102側の第2Z位置Z2としてレーザ光Lを照射することにより、第1Z改質領域121aよりも第2面102側且つ第1ウェハ100の外縁103側に第1改質領域121としての第2Z改質領域121bを形成し、第1Z改質領域121aから境界B12に向かうように斜めに第1亀裂131を伸展させる第2斜め加工処理を実行する。 More specifically, in step S201 (first processing process), the control unit 6 performs a first oblique processing process to form a first Z modified area 121a as the first modified area 121 by setting the position of the light collection area C to a first Y position Y1 in the Y direction and a first Z position Z1 in the Z direction and irradiating the laser light L thereto. Then, after the first oblique processing process, the control unit 6 sets the position of the light collection region C to a second Y position Y2 that is closer to the outer edge 103 of the first wafer 100 in the Y direction than the first Y position Y1, and to a second Z position Z2 that is closer to the second surface 102 than the first Z position Z1 in the Z direction, and irradiates the laser light L to form a second Z modified region 121b as the first modified region 121 closer to the second surface 102 and the outer edge 103 of the first wafer 100 than the first Z modified region 121a, and performs a second oblique processing process that extends the first crack 131 obliquely from the first Z modified region 121a toward the boundary B12.
なお、複数の第1改質領域121のうちの第2Z改質領域121bは、第1亀裂131を第1面101に至るように伸展させるためのものである。また、第1Z改質領域121aは、前処理領域172上に形成されて第1ウェハ100内部の応力緩和に寄与する。したがって、工程S201では、制御部6は、Z方向からみて周縁部170上の位置に集光領域Cを位置させてレーザ光Lを第1ウェハ100に照射することにより、第1ウェハ100の内部に生じた応力を緩和するための改質領域12(第1Z改質領域121a)を形成する応力緩和処理を、複数の第1改質領域121のうちの第1亀裂131を第1面101に至るように伸展させるための第1改質領域121(第2Z改質領域121b)を形成する前に実行することとなる。すなわち、ここでは、第1斜め加工処理が応力緩和処理と捉えられる。 The second Z-modified region 121b of the multiple first modified regions 121 serves to extend the first crack 131 so that it reaches the first surface 101. The first Z-modified region 121a is formed on the pre-processing region 172 and contributes to stress relaxation within the first wafer 100. Therefore, in step S201, the control unit 6 performs a stress relaxation process to form a modified region 12 (first Z-modified region 121a) for relieving stress generated within the first wafer 100 by positioning the focusing region C at a position on the peripheral portion 170 as viewed from the Z direction and irradiating the first wafer 100 with laser light L. This process is performed before forming the first modified region 121 (second Z-modified region 121b) for extending the first crack 131 of the multiple first modified regions 121 so that it reaches the first surface 101. In other words, the first oblique processing process can be considered a stress relaxation process.
続いて、工程S201では、垂直亀裂の形成を行う。そのために、図35に示されるように、レーザ光Lの集光領域Cの位置を、Y方向について第2Y位置Y2とし、且つ、Z方向について第2Z位置Z2よりも第2面102側の第3Z位置Z3として、第1ラインA1に沿ってレーザ光Lを照射する。これにより、図36に示されるように、第1改質領域121としての第3Z改質領域121cを形成する。ここでは、複数の第3Z位置Z3について同様にレーザ光Lの照射を行うことにより、Z方向に沿って複数の第3Z改質領域121cを形成すると共に、当該複数の第3Z改質領域121cにわたるようにZ方向に沿って延びる第3亀裂(垂直亀裂)131bを形成する。このとき、第3亀裂131bを第2面102に至るように伸展させることができる。 Next, in step S201, vertical cracks are formed. To this end, as shown in FIG. 35, the position of the focus area C of the laser light L is set to the second Y position Y2 in the Y direction, and set to the third Z position Z3 closer to the second surface 102 than the second Z position Z2 in the Z direction. Laser light L is then applied along the first line A1. This results in the formation of a third Z modified region 121c as the first modified region 121, as shown in FIG. 36. Here, by similarly applying laser light L to multiple third Z positions Z3, multiple third Z modified regions 121c are formed along the Z direction, and a third crack (vertical crack) 131b extending along the Z direction across the multiple third Z modified regions 121c is formed. At this time, the third crack 131b can be extended to reach the second surface 102.
このように、工程S201(第1加工処理)では、制御部6が、第2斜め加工処理の後に、第2Y位置Y2において、第2Z位置Z2よりも第2面102側の複数のZ方向の位置に集光領域Cを位置させてレーザ光Lを照射することにより、第2Y位置Y2においてZ方向に沿って配列された複数の第1改質領域121(第3Z改質領域121c)を形成し、当該複数の第1改質領域121にわたって垂直に第3亀裂131bを伸展させる垂直加工処理を実行する。 In this way, in step S201 (first processing process), after the second oblique processing process, the control unit 6 performs a vertical processing process in which, at the second Y position Y2, the focusing area C is positioned at multiple Z-direction positions closer to the second surface 102 than the second Z position Z2, and the laser light L is irradiated, thereby forming multiple first modified areas 121 (third Z modified areas 121c) arranged along the Z direction at the second Y position Y2, and extending the third crack 131b vertically across the multiple first modified areas 121.
引き続いて、第1実施形態と同様に、本実施形態に係るレーザ加工方法でも、第2加工を行う(工程S202、第2加工工程)。より具体的には、この工程S202では、制御部6が、移動部4,5を制御することにより、ステージ2と照射部3との相対的な位置を調整し、レーザ光Lの集光領域Cを第1ウェハ100の内部において第2ラインA2の下部に位置させる(図26参照)。その状態において、制御部6が、照射部3を制御することによりレーザ光Lを第1ウェハ100に照射すると共に、移動部4及び移動部5の少なくとも一方を制御することにより、ステージ2をY方向に沿って移動させる。これにより、レーザ光Lの集光領域Cを第2ラインA2に沿って第1ウェハ100に対して相対移動させながら、レーザ光Lが第1ウェハ100に照射される。これにより、第1ウェハ100の内部に改質領域12としての第2改質領域122が形成される(図26参照)。 Next, as in the first embodiment, the laser processing method according to this embodiment also performs a second processing (step S202, second processing step). More specifically, in step S202, the control unit 6 controls the moving units 4 and 5 to adjust the relative positions of the stage 2 and the irradiation unit 3, thereby positioning the focused area C of the laser light L below the second line A2 within the first wafer 100 (see FIG. 26). In this state, the control unit 6 controls the irradiation unit 3 to irradiate the first wafer 100 with the laser light L, and controls at least one of the moving units 4 and 5 to move the stage 2 along the Y direction. As a result, the laser light L is irradiated onto the first wafer 100 while the focused area C of the laser light L is moved along the second line A2 relative to the first wafer 100. As a result, a second modified region 122 is formed as the modified region 12 within the first wafer 100 (see FIG. 26).
このように、工程S202では、制御部6が、照射部3及び移動部4,5を制御することにより、Z方向からみて周縁部170上において第1ウェハ100の外縁103から第1ラインA1に至るように直線状に延びる第2ラインA2に沿って集光領域Cを相対移動させながらレーザ光Lを第1ウェハ100に照射することにより、改質領域12としての第2改質領域122を第2ラインA2に沿って形成する第2加工処理を実行する。 In this way, in step S202, the control unit 6 controls the irradiation unit 3 and movement units 4 and 5 to irradiate the first wafer 100 with laser light L while moving the focusing area C relatively along the second line A2 that extends linearly from the outer edge 103 of the first wafer 100 to the first line A1 on the peripheral portion 170 when viewed in the Z direction, thereby performing a second processing process to form a second modified area 122 as a modified area 12 along the second line A2.
以上の第2工程で形成される第2改質領域122及び第2改質領域122から延びる亀裂は、第1ウェハ100の外縁103から、第1ラインA1に沿って形成された第1改質領域121及び第1亀裂131に至るように形成される。これにより、第1ウェハ100の除去領域Eが周方向に沿って第2ラインA2の数(ここでは4つ)だけ分割することが可能となる。 The second modified region 122 and the crack extending from the second modified region 122 formed in the second step described above are formed so as to extend from the outer edge 103 of the first wafer 100 to the first modified region 121 and the first crack 131 formed along the first line A1. This makes it possible to divide the removal region E of the first wafer 100 circumferentially by the number of second lines A2 (here, four).
その後、所定の治具や装置を利用して、第1ウェハ100から除去領域Eを除去し、デバイス層150,250を介して第2ウェハ200に接合された有効領域Rが残存させられる。これにより、対象物11のトリミング加工が完了する。その後、第2面102側から有効領域Rを研削して薄化する工程を実施した後に、薄化された有効領域Rに別のウェハをさらに接合すると共に上記の一連の工程を繰り返し実施することができる。 Then, using a specified jig or device, the removal area E is removed from the first wafer 100, leaving the effective area R bonded to the second wafer 200 via the device layers 150, 250. This completes the trimming process for the object 11. After that, a process of grinding and thinning the effective area R from the second surface 102 side is performed, after which another wafer can be further bonded to the thinned effective area R and the above series of processes can be repeated.
以上説明したように、本実施形態に係るレーザ加工方法及びレーザ加工装置1では、デバイス層150,250を介して第2ウェハ200に接合された第1ウェハ100にレーザ光Lを照射してレーザ加工を行う。デバイス層150は、複数のチップを含むアクティブエリア160とアクティブエリア160を囲うようにアクティブエリア160の外側に位置する周縁部170とを含む。そして、レーザ加工では、この周縁部170上において環状に延びる第1ラインA1に沿ってレーザ光Lを照射することにより、第1ラインA1に沿った第1改質領域121を形成する。これにより、第1改質領域121や第1改質領域121から延びる第1亀裂131を利用して、ウェハの外縁部分を不要部分(除去領域E)として除去するトリミングが可能となる。 As described above, in the laser processing method and laser processing apparatus 1 according to this embodiment, laser processing is performed by irradiating laser light L onto the first wafer 100 bonded to the second wafer 200 via the device layers 150, 250. The device layer 150 includes an active area 160 including multiple chips and a peripheral edge portion 170 located outside the active area 160 and surrounding the active area 160. In laser processing, laser light L is irradiated along a first line A1 extending annularly on the peripheral edge portion 170, thereby forming a first modified region 121 along the first line A1. This makes it possible to use the first modified region 121 and the first crack 131 extending from the first modified region 121 to perform trimming, removing the outer edge portion of the wafer as an unnecessary portion (removal region E).
特に、本実施形態に係るレーザ加工方法及びレーザ加工装置1では、デバイス層150の周縁部170に対して、第2ウェハ200との接合が弱化された前処理領域172が形成されている。このように前処理領域172が形成される場合には、上述したように第1ウェハ100内部に応力が生じるおそれがある。前処理領域172の形成に起因した第1ウェハ100内部の応力は、前処理領域172上に改質領域12を形成することによって緩和することが可能である。そこで、本実施形態に係るレーザ加工方法及びレーザ加工装置1では、前処理領域172上の位置において、レーザ光Lを照射して第1改質領域121を形成することにより、前処理領域172の形成に起因した第1ウェハ100内部の応力を緩和しつつ、第1改質領域121から意図した方向に斜めに第1亀裂131を伸展させることが可能となる。よって、本実施形態に係るレーザ加工方法及びレーザ加工装置1によれば、貼合ウェハのトリミング加工の品質低下を抑制可能である。 In particular, in the laser processing method and laser processing apparatus 1 according to this embodiment, a preprocessing region 172 is formed on the peripheral edge 170 of the device layer 150, weakening the bond with the second wafer 200. When the preprocessing region 172 is formed in this manner, stress may be generated within the first wafer 100, as described above. The stress within the first wafer 100 caused by the formation of the preprocessing region 172 can be alleviated by forming a modified region 12 on the preprocessing region 172. Therefore, in the laser processing method and laser processing apparatus 1 according to this embodiment, laser light L is irradiated at a position above the preprocessing region 172 to form a first modified region 121, thereby alleviating the stress within the first wafer 100 caused by the formation of the preprocessing region 172 and allowing the first crack 131 to extend obliquely from the first modified region 121 in the intended direction. Therefore, the laser processing method and laser processing apparatus 1 according to this embodiment can suppress degradation in the trimming process of bonded wafers.
また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、第1加工処理において、制御部6が、集光領域Cの位置を、Y方向について第1Y位置Y1とし、且つ、Z方向について第1Z位置Z1としてレーザ光Lを照射することにより、第1改質領域121としての第1Z改質領域121aを形成する第1斜め加工処理と、第1斜め加工処理の後に、集光領域Cの位置を、Y方向について第1Y位置Y1よりも外縁103側の第2Y位置Y2とし、且つ、Z方向について第1Z位置Z1よりも第2面102側の第2Z位置Z2としてレーザ光Lを照射することにより、第1Z改質領域121aよりも第2面102側且つ外縁103側に第1改質領域121としての第2Z改質領域121bを形成し、第1Z改質領域121aから境界B12に向かうように斜めに第1亀裂131を伸展させる第2斜め加工処理と、を実行する。このように、斜めに並ぶ少なくとも2つの改質領域12を順に形成することにより、より好適に斜め亀裂の形成を図ることが可能となる。 In addition, in the laser processing apparatus 1 according to this embodiment, in the first processing process, the control unit 6 performs a first oblique processing process in which the position of the light collection area C is set to a first Y position Y1 in the Y direction and is irradiated with laser light L at a first Z position Z1 in the Z direction, thereby forming a first Z modified area 121a as the first modified area 121; and after the first oblique processing process, the control unit 6 performs a second oblique processing process in which the position of the light collection area C is set to a second Y position Y2 closer to the outer edge 103 than the first Y position Y1 in the Y direction and is irradiated with laser light L at a second Z position Z2 closer to the second surface 102 than the first Z position Z1 in the Z direction, thereby forming a second Z modified area 121b as the first modified area 121 closer to the second surface 102 and outer edge 103 than the first Z modified area 121a, thereby extending the first crack 131 obliquely from the first Z modified area 121a toward the boundary B12. In this way, by sequentially forming at least two diagonally aligned modified regions 12, it is possible to more effectively form diagonal cracks.
また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、第1加工処理では、制御部6が、第2斜め加工処理の後に、第2Y位置Y2において、第2Z位置Z2よりも第2面102側の複数のZ方向の位置に集光領域Cを位置させてレーザ光Lを照射することにより、第2Y位置Y2においてZ方向に沿って配列された複数の第1改質領域121(第3Z改質領域121c)を形成し、当該複数の第1改質領域121にわたって垂直に第3亀裂131bを伸展させる垂直加工処理を実行する。このように、レーザ光Lの入射面である第2面102からより遠い(より深い)Z位置において第1斜め加工処理及び第2斜め加工処理が行われた後に、より浅い位置において垂直加工処理が行われる。よって、いずれの処理においても、既に形成された改質領域12の影響を受けることなく、新たな改質領域12を形成することが可能となる。 Furthermore, in the laser processing apparatus 1 according to this embodiment, in the first processing step, after the second oblique processing step, the control unit 6 performs a vertical processing step in which, at the second Y position Y2, the control unit 6 positions the focusing area C at multiple Z-direction positions closer to the second surface 102 than the second Z position Z2 and irradiates the laser light L, thereby forming multiple first modified regions 121 (third Z modified regions 121c) arranged along the Z direction at the second Y position Y2, and extending the third crack 131b vertically across the multiple first modified regions 121. In this way, after the first oblique processing step and the second oblique processing step are performed at Z positions farther (deeper) from the second surface 102, which is the incident surface of the laser light L, the vertical processing step is performed at a shallower position. Therefore, in either process, it is possible to form a new modified region 12 without being affected by the modified region 12 that has already been formed.
また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、制御部6が、第1加工処理の後に、照射部3及び移動部4,5を制御することにより、Z方向からみて周縁部170上において第1ウェハ100の外縁103から第1ラインA1に至るように延びる第2ラインA2に沿って、集光領域Cを相対移動させながらレーザ光Lを第1ウェハ100に照射することにより、改質領域12としての第2改質領域122を第2ラインA2に沿って形成する第2加工処理を実行する。これにより、第2改質領域122や第2改質領域122から延びる亀裂を利用して、第1ウェハ100の外縁部分(除去領域E)を周方向に複数の部分に分割して容易にトリミングを行うことが可能となる。特に、この場合には、第1加工処理の後に第2加工処理が行われる。このため、第2改質領域122から延びる亀裂の伸展を、第1ラインA1に沿って既に形成されている第1改質領域121及び第1改質領域121から延びる亀裂によって留めることが可能となる。よって、加工品質の低下を抑制できる。 In addition, in the laser processing apparatus 1 according to this embodiment, after the first processing operation, the control unit 6 controls the irradiation unit 3 and the movement units 4 and 5 to irradiate the first wafer 100 with laser light L while moving the focusing area C relative to the first wafer 100 along a second line A2 extending from the outer edge 103 of the first wafer 100 to the first line A1 on the peripheral portion 170 as viewed in the Z direction. This performs a second processing operation to form a second modified area 122 as a modified area 12 along the second line A2. This makes it possible to easily divide the outer edge portion (removal area E) of the first wafer 100 into multiple parts in the circumferential direction by utilizing the second modified area 122 and cracks extending from the second modified area 122. Particularly in this case, the second processing operation is performed after the first processing operation. As a result, the propagation of cracks extending from the second modified region 122 can be stopped by the first modified region 121 already formed along the first line A1 and the cracks extending from the first modified region 121. This prevents a decrease in processing quality.
また、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、制御部6が、照射部3及び移動部4,5を制御することにより、Z方向からみて周縁部170上の位置に集光領域Cを位置させてレーザ光Lを第1ウェハ100に照射することにより、第1ウェハ100の内部に生じた応力を緩和するための改質領域12(第1Z改質領域121a)を形成する応力緩和処理(第1斜め加工処理)を実行する。特に、制御部6が、第1亀裂131を第1面101に至るように伸展させる前に、応力緩和処理を実行する。 In addition, in the laser processing apparatus 1 according to this embodiment, the control unit 6 controls the irradiation unit 3 and the movement units 4 and 5 to position the focusing area C at a position on the peripheral edge 170 as viewed from the Z direction, and irradiate the first wafer 100 with laser light L, thereby performing a stress relaxation process (first oblique processing process) to form a modified area 12 (first Z modified area 121a) to relieve stress generated inside the first wafer 100. In particular, the control unit 6 performs the stress relaxation process before extending the first crack 131 to reach the first surface 101.
このように、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、第1改質領域121から延びる第1亀裂131が、第1面101に至るように伸展させられる前に、第1ウェハ100内部の応力を緩和するための改質領域12(第1Z改質領域121a)を形成する。このため、第1ウェハ100内部の応力によって第1亀裂131が意図しない方向に伸展することが抑制される。よって、本実施形態に係るレーザ加工装置1によれば、貼合ウェハのトリミング加工の品質低下を抑制可能である。 In this way, with the laser processing apparatus 1 according to this embodiment, a modified region 12 (first Z modified region 121a) is formed to relieve stress within the first wafer 100 before the first crack 131 extending from the first modified region 121 is extended to reach the first surface 101. This prevents the first crack 131 from extending in an unintended direction due to stress within the first wafer 100. Therefore, with the laser processing apparatus 1 according to this embodiment, it is possible to prevent a decrease in the quality of the trimming process of the bonded wafer.
なお、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、第1ラインA1に沿った第1改質領域121をZ方向に複数形成する。これにより、複数の第1改質領域121や第1改質領域121から延びる第1亀裂131を利用して、ウェハの外縁部分を不要部分(除去領域E)として除去するトリミングを可能とする。そして、制御部6が、複数の第1改質領域121のうちの少なくとも第1亀裂131を第1面101に至るように伸展させるための第1改質領域121(第2Z改質領域121b)を形成する前に、応力緩和処理を実行する。 In the laser processing apparatus 1 according to this embodiment, multiple first modified regions 121 are formed in the Z direction along the first line A1. This makes it possible to use the multiple first modified regions 121 and the first cracks 131 extending from the first modified regions 121 to perform trimming, removing the outer edge portion of the wafer as unnecessary portions (removal regions E). The control unit 6 then performs a stress relaxation process before forming the first modified region 121 (second Z modified region 121b) to extend at least the first cracks 131 of the multiple first modified regions 121 so that they reach the first surface 101.
このように、本実施形態に係るレーザ加工装置1では、複数の第1改質領域121のうちの最も第1ウェハ100の第1面101側(すなわちデバイス層150側)に位置する第1改質領域121(第1Z改質領域121a)から延びる第1亀裂131が、第1面101に至るように伸展させるための加工前に、第1ウェハ100内部の応力を緩和するための改質領域12(第1Z改質領域121a)を形成する。このため、第1ウェハ100内部の応力によって第1亀裂131が意図しない方向に伸展することが抑制される。よって、本実施形態に係るレーザ加工装置1によれば、貼合ウェハのトリミング加工の品質低下を抑制可能である。
[第2実施形態の変形例]
In this way, in the laser processing apparatus 1 according to this embodiment, a first crack 131 extending from the first modified region 121 (first Z modified region 121a) located closest to the first surface 101 of the first wafer 100 (i.e., the device layer 150 side) among the plurality of first modified regions 121 is formed to relieve stress inside the first wafer 100 before processing to extend the first crack 131 to the first surface 101. This prevents the first crack 131 from extending in an unintended direction due to stress inside the first wafer 100. Therefore, the laser processing apparatus 1 according to this embodiment can prevent a decrease in the quality of the trimming process of the bonded wafer.
[Modification of the second embodiment]
引き続いて、第2実施形態の変形例について説明する。まず、上記第2実施形態では、第3改質領域123を形成する第3加工処理を行わない場合について説明した。しかし、第2実施形態にあっても、第1実施形態と同様に第3加工処理をさらに行ってもよい。すなわち、制御部6が、工程S201(第1加工工程、第1加工処理)の前において、Z方向からみて周縁部170上において第1ラインA1及び第2ラインA2と異なる位置に集光領域Cを位置させつつ、レーザ光Lを第1ウェハ100に照射することにより、改質領域12としての第3改質領域123を形成する第3加工処理を実行してもよい。第3加工処理の実行のタイミングや具体的な処理内容については、第1実施形態と同様に行うことが可能である。また、第2実施形態にて第3加工処理を行う場合には、第1実施形態の変形例と同様の変形を採用することも可能である。 Next, a modified example of the second embodiment will be described. First, in the second embodiment, the case where the third processing step for forming the third modified region 123 is not performed has been described. However, in the second embodiment, the third processing step may also be performed, as in the first embodiment. That is, before step S201 (first processing step, first processing step), the control unit 6 may perform the third processing step to form the third modified region 123 as the modified region 12 by irradiating the first wafer 100 with laser light L while positioning the light collection region C at a position different from the first line A1 and the second line A2 on the peripheral portion 170 as viewed in the Z direction. The timing and specific processing content of the third processing step can be the same as in the first embodiment. Furthermore, when the third processing step is performed in the second embodiment, it is also possible to adopt a modification similar to that of the modified example of the first embodiment.
また、上記第2実施形態では、工程S201(第1加工工程、第1加工処理)の後に、工程S202(第2加工工程、第2加工処理)を行って、第2ラインA2に沿って第2改質領域122を形成する例を説明した。しかし、この順序は変更可能である。この点について、より具体的に説明する。 In the second embodiment described above, an example was described in which step S202 (second processing step, second processing treatment) was performed after step S201 (first processing step, first processing treatment) to form the second modified region 122 along the second line A2. However, this order can be changed. This point will be explained in more detail below.
すなわち、第2施形態に係るレーザ加工装置1では、制御部6が、第1加工処理の前に、照射部3及び移動部4,5を制御することにより、第2ラインA2に沿って集光領域Cを相対移動させながらレーザ光Lを第1ウェハ100に照射することにより、改質領域12としての第2改質領域122を第2ラインA2に沿って形成する第2加工処理を実行してもよい。この場合にも、上記の場合と同様に、第2改質領域122や第2改質領域122から延びる亀裂を利用して、第1ウェハ100の除去領域Eを周方向に複数の部分に分割して容易にトリミングを行うことが可能となる。特に、この場合には、第1加工処理の前に第2加工処理が行われる。よって、第2加工処理で形成される第2改質領域122によって、第1ウェハ100内部の応力をさらに緩和した状態において、第1加工処理において斜めに延びる第1亀裂131を形成することが可能となる。 In other words, in the laser processing apparatus 1 according to the second embodiment, the control unit 6 may control the irradiation unit 3 and the movement units 4 and 5 before the first processing process to irradiate the first wafer 100 with laser light L while relatively moving the focusing area C along the second line A2, thereby performing a second processing process to form a second modified area 122 as a modified area 12 along the second line A2. In this case, as in the above case, the second modified area 122 and cracks extending from the second modified area 122 can be used to easily divide the removal area E of the first wafer 100 into multiple parts in the circumferential direction for trimming. In particular, in this case, the second processing process is performed before the first processing process. Therefore, the second modified area 122 formed in the second processing process further relieves stress within the first wafer 100, allowing the first crack 131 extending obliquely to be formed during the first processing process.
一方で、第2実施形態についても、第1実施形態と同様に、第2加工処理では、制御部6が、第2ラインA2のうちの第1部分A2aに沿って集光領域Cを相対移動させながらレーザ光Lを照射することにより、第2改質領域122を第1部分A2aに沿って形成する第1部分処理と、第2ラインのうちの第2部分A2bに沿って集光領域Cを相対移動させながらレーザ光Lを照射することにより、第2改質領域122を第2部分A2bに沿って形成する第2部分処理と、を実行すると共に、制御部6が、少なくとも第1部分処理を第1加工処理の前に実行することができる。 On the other hand, in the second embodiment, as in the first embodiment, in the second processing step, the control unit 6 performs a first partial processing step in which the control unit 6 irradiates the laser light L while moving the light collection area C relatively along the first portion A2a of the second line A2, thereby forming the second modified region 122 along the first portion A2a, and a second partial processing step in which the control unit 6 irradiates the laser light L while moving the light collection area C relatively along the second portion A2b of the second line, thereby forming the second modified region 122 along the second portion A2b, and the control unit 6 can perform at least the first partial processing step before the first processing step.
この場合、第1亀裂131が第1面101に至るように伸展する前に、第3改質領域123に加えて第2ラインA2の第1部分A2aに形成される第2改質領域122によって、第1ウェハ100内部の応力緩和を図ることが可能となる。この場合、第1部分処理で形成される第2改質領域122も、第1ウェハ100の内部に生じた応力を緩和するための改質領域12として機能する。したがって、制御部6は、第1部分処理と同時に応力緩和処理を実行することとなる。 In this case, before the first crack 131 extends to reach the first surface 101, the second modified region 122 formed in the first portion A2a of the second line A2 in addition to the third modified region 123 makes it possible to relieve stress inside the first wafer 100. In this case, the second modified region 122 formed in the first partial processing also functions as a modified region 12 for relieving stress generated inside the first wafer 100. Therefore, the control unit 6 performs the stress relaxation processing simultaneously with the first partial processing.
さらに、この場合において、制御部6が、第1部分処理及び第2部分処理の両方を、第1加工処理の前に行うことも可能である。この場合、第1亀裂131が第1面101に至るように伸展する前に、第2ラインA2の第1部分A2a及び第2部分A2bに形成される第2改質領域122によって、第1ウェハ100内部の応力緩和を図ることが可能となる。この場合、第1部分処理及び第2部分処理で形成される第2改質領域122も、第1ウェハ100の内部に生じた応力を緩和するための改質領域12として機能する。したがって、制御部6は、第1部分処理及び第2部分処理と同時に応力緩和処理を実行することとなる。 Furthermore, in this case, the control unit 6 can also perform both the first partial processing and the second partial processing before the first processing. In this case, before the first crack 131 extends to the first surface 101, the second modified region 122 formed in the first portion A2a and the second portion A2b of the second line A2 can relieve stress inside the first wafer 100. In this case, the second modified region 122 formed in the first partial processing and the second partial processing also functions as a modified region 12 for relieving stress generated inside the first wafer 100. Therefore, the control unit 6 performs the stress relaxation processing simultaneously with the first partial processing and the second partial processing.
一方、第2実施形態においても、制御部6が、第1部分処理を第1加工処理の前に行うと共に、第2部分処理を第1加工処理の後に行うことも可能である。この場合、第2ラインA2のうちの第1ラインA1に至る第2部分A2bにおける第2改質領域122の形成時に、第1ラインA1において第1改質領域121が既に形成されていることから、第2改質領域122から水平方向に延びる亀裂の伸展が、第1改質領域121によって留められる。
[第1実施形態及び第2実施形態に共通の変形例]
On the other hand, in the second embodiment, the control unit 6 can also perform the first partial treatment before the first processing treatment and the second partial treatment after the first processing treatment. In this case, when the second modified region 122 is formed in the second portion A2b of the second line A2 that reaches the first line A1, the first modified region 121 has already been formed in the first line A1, so that the extension of cracks extending horizontally from the second modified region 122 is stopped by the first modified region 121.
[Modification common to the first and second embodiments]
ここで、上記第1及び第2実施形態では、工程S102,S201において、斜め亀裂を形成するための第1斜め加工処理、第2斜め加工処理、及び、垂直亀裂を形成するための垂直加工処理を、この順で行う例について説明した。しかし、この順序は変更可能である。より具体的には、制御部6は、工程S102,S201において、第1斜め加工処理及び第2斜め加工処理の前に、垂直加工処理を実行してもよい。 In the first and second embodiments described above, an example was described in which the first oblique machining process for forming oblique cracks, the second oblique machining process, and the vertical machining process for forming vertical cracks were performed in this order in steps S102 and S201. However, this order can be changed. More specifically, the control unit 6 may perform the vertical machining process before the first oblique machining process and the second oblique machining process in steps S102 and S201.
すなわち、制御部6は、第1加工処理では、第1斜め加工処理の前に、第2Y位置Y2において、第2Z位置Z2よりも第2面102側の複数のZ方向の位置に集光領域Cを位置させてレーザ光Lを照射することにより、第2Y位置Y2においてZ方向に沿って配列された複数の第1改質領域121(第3Z改質領域121c)を形成し、当該複数の第1改質領域121にわたって垂直に第3亀裂131bを伸展させる垂直加工処理を実行することができる。この場合、垂直加工処理にて形成される第1改質領域121によってウェハ内部の応力を緩和した状態において、第1斜め加工処理及び第2斜め加工処理にて斜めに延びる第1亀裂131を形成することが可能となる。 That is, in the first processing process, the control unit 6 performs a vertical processing process in which, prior to the first oblique processing process, at the second Y position Y2, the control unit 6 positions the focusing area C at multiple Z-direction positions closer to the second surface 102 than the second Z position Z2 and irradiates the laser light L to form multiple first modified regions 121 (third Z modified regions 121c) arranged along the Z direction at the second Y position Y2, and the third crack 131b extends vertically across the multiple first modified regions 121. In this case, the first oblique processing process and the second oblique processing process can form first cracks 131 extending obliquely in a state in which stress inside the wafer is relieved by the first modified regions 121 formed in the vertical processing process.
また、上記第1及び第2実施形態では、第1加工処理、第2加工処理、及び、第3加工処理において、レーザ光Lの照射により改質領域12を形成したが、各処理において異なるレーザ光を使用することも可能である。 In addition, in the first and second embodiments described above, the modified region 12 was formed by irradiating laser light L in the first processing process, the second processing process, and the third processing process, but it is also possible to use different laser light in each process.
また、上記第1及び第2実施形態では、第1加工処理において、制御部6が、照射部3及び移動部4,5を制御することにより、複数のZ方向の位置に集光領域Cを位置させてレーザ光Lを照射することによって、Z方向に沿って複数の第1改質領域121を形成する場合について説明した。しかし、対象物11がZ方向に比較的薄い場合や、より第1面101側において加工を行う場合には、第1加工処理において、第1Z改質領域121aの形成によって(第2Z改質領域121bを形成することなく)、第1Z改質領域121aから第1面101に至る第1亀裂131を形成することができる。これは、第1亀裂131がZ方向に対して傾斜する斜め亀裂である場合、及び、第1亀裂131がZ方向に沿って延びる垂直亀裂である場合のいずれについても同様である。 In the above first and second embodiments, the control unit 6 controls the irradiation unit 3 and the movement units 4 and 5 to position the focusing area C at multiple Z-direction positions and irradiate the laser light L, thereby forming multiple first modified areas 121 along the Z direction. However, if the object 11 is relatively thin in the Z direction or if processing is performed closer to the first surface 101, the first processing can form a first crack 131 extending from the first Z modified area 121a to the first surface 101 by forming the first Z modified area 121a (without forming the second Z modified area 121b). This is true whether the first crack 131 is an oblique crack inclined relative to the Z direction or a vertical crack extending along the Z direction.
また、上記第1及び第2実施形態では、第2ラインA2が、第1ウェハ100の外縁103から第1ラインA1に至るように直線状に延びる場合について説明した。しかし、第2ラインA2は、外縁103から第1ラインA1に至っていればよく、曲線状であってもよい。一例としては、第2ラインA2は、ステージ2のZ軸に沿った回転軸の周りの回転運動と、照射部3のY方向への直線運動との組み合わせで生成される(部分的な)渦巻き状の曲線とされ得る。 Furthermore, in the above first and second embodiments, the second line A2 extends linearly from the outer edge 103 of the first wafer 100 to the first line A1. However, the second line A2 may be curved as long as it extends from the outer edge 103 to the first line A1. As an example, the second line A2 may be a (partial) spiral curve generated by a combination of rotational movement of the stage 2 around a rotation axis along the Z axis and linear movement of the irradiation unit 3 in the Y direction.
さらに、上記第1及び第2実施形態の対象物11は、第1ウェハ100を第2ウェハ200に接合することで構成される貼合ウェハであるものとした。しかし、第1ウェハ100が接合される別部材は、第2ウェハ200に限定されない。 Furthermore, the object 11 in the first and second embodiments is a bonded wafer formed by bonding a first wafer 100 to a second wafer 200. However, the separate member to which the first wafer 100 is bonded is not limited to the second wafer 200.
1…レーザ加工装置、2…ステージ(支持部)、3…照射部、4,5…移動部、6…制御部、12…改質領域、13…亀裂、100…第1ウェハ(ウェハ)、101…第1面、102…第2面、103…外縁、121…第1改質領域、121a…第1Z改質領域、121b…第2Z改質領域、121c…第3Z改質領域、122…第2改質領域、123…第3改質領域、131…第1亀裂、131b…第3亀裂、150…デバイス層、153…外縁、160…アクティブエリア、170…周縁部、171…接合領域、172…前処理領域、A1…第1ライン、A2…第2ライン、A3…第3ライン、B12…境界。 1...laser processing device, 2...stage (supporting part), 3...irradiation part, 4, 5...moving part, 6...control part, 12...modified area, 13...crack, 100...first wafer (wafer), 101...first surface, 102...second surface, 103...outer edge, 121...first modified area, 121a...first Z modified area, 121b...second Z modified area, 121c...third Z modified area, 122...second modified area, 123...third modified area, 131...first crack, 131b...third crack, 150...device layer, 153...outer edge, 160...active area, 170...periphery, 171...bonding area, 172...pre-processing area, A1...first line, A2...second line, A3...third line, B12...boundary.
Claims (9)
前記ウェハを支持するための支持部と、
前記支持部に支持された前記ウェハに向けて前記レーザ光を照射するための照射部と、
前記レーザ光の集光領域を前記ウェハに対して相対移動させるための移動部と、
前記照射部及び前記移動部を制御するための制御部と、
を備え、
前記第1面には、複数のチップを含むと共に前記別部材に接合されたデバイス層が形成されており、
前記デバイス層は、前記複数のチップを含むアクティブエリアと、前記第1面に交差するZ方向からみて前記アクティブエリアを囲うように前記アクティブエリアの外側に位置する周縁部と、を含み、
前記周縁部は、前記デバイス層の外縁を含む領域であって、前記別部材との接合が弱化された前処理領域と、前記Z方向からみて前記前処理領域の内側に位置する接合領域と、を有し、
前記制御部は、前記照射部及び前記移動部を制御することにより、前記Z方向からみて前記前処理領域上において環状に延びる第1ラインに沿って、前記レーザ光の集光領域を相対移動させながら前記レーザ光を前記ウェハに照射することにより、前記改質領域としての第1改質領域を前記第1ラインに沿って形成すると共に、前記第1改質領域から、前記第2面から前記第1面に向かうにつれて前記前処理領域と前記接合領域との境界の外側から前記境界に向かうように斜めに延びる第1亀裂を形成する第1加工処理を実行する、
レーザ加工装置。 A laser processing apparatus for forming a modified region in a wafer, the laser processing apparatus including a first surface and a second surface opposite to the first surface, the wafer being bonded to another member on the first surface side by irradiating the wafer with laser light using the second surface as an incident surface,
a support for supporting the wafer;
an irradiation unit for irradiating the laser light toward the wafer supported by the support unit;
a moving unit for moving a focused region of the laser light relative to the wafer;
a control unit for controlling the irradiation unit and the movement unit;
Equipped with
a device layer including a plurality of chips and bonded to the separate member is formed on the first surface;
the device layer includes an active area including the plurality of chips, and a peripheral portion located outside the active area so as to surround the active area when viewed from a Z direction intersecting the first surface,
the peripheral portion includes a pre-processing region that includes an outer edge of the device layer and in which the bonding with the separate member is weakened, and a bonding region that is located inside the pre-processing region when viewed from the Z direction;
The control unit controls the irradiation unit and the movement unit to irradiate the wafer with the laser light while relatively moving the focusing area of the laser light along a first line extending in a ring shape on the pre-processing area as viewed in the Z direction, thereby performing a first processing process to form a first modified area as the modified area along the first line, and to form a first crack extending obliquely from the first modified area toward the boundary from the outside of the boundary between the pre-processing area and the bonding area as it moves from the second surface toward the first surface.
Laser processing equipment.
前記集光領域の位置を、前記ウェハの中心から外縁に向かうY方向について第1Y位置とし、且つ、前記Z方向について第1Z位置として前記レーザ光を照射することにより、前記第1改質領域としての第1Z改質領域を形成する第1斜め加工処理と、
前記第1斜め加工処理の後に、前記集光領域の位置を、前記Y方向について前記第1Y位置よりも前記ウェハの外縁側の第2Y位置とし、且つ、前記Z方向について前記第1Z位置よりも前記第2面側の第2Z位置として前記レーザ光を照射することにより、前記第1Z改質領域よりも前記第2面側且つ前記ウェハの外縁側に前記第1改質領域としての第2Z改質領域を形成し、前記第1Z改質領域から前記境界に向かうように斜めに前記第1亀裂を伸展させる第2斜め加工処理と、
を実行する、
請求項1に記載のレーザ加工装置。 In the first processing process, the control unit
a first oblique processing process in which the position of the light collection region is set to a first Y position in a Y direction from the center of the wafer toward the outer edge, and a first Z position in the Z direction, and the laser light is irradiated to form a first Z modified region as the first modified region;
a second oblique processing process in which, after the first oblique processing process, the position of the light collection region is set to a second Y position that is closer to the outer edge of the wafer than the first Y position in the Y direction, and the laser light is irradiated at a second Z position that is closer to the second surface than the first Z position in the Z direction, thereby forming a second Z modified region as the first modified region closer to the second surface and to the outer edge of the wafer than the first Z modified region, and extending the first crack obliquely from the first Z modified region toward the boundary;
To execute
The laser processing device according to claim 1 .
請求項2に記載のレーザ加工装置。 In the first processing process, the control unit, after the second oblique processing process, performs a vertical processing process in which the control unit positions the light collection region at a plurality of positions in the Z direction that are closer to the second surface than the second Z position at the second Y position and irradiates the laser light, thereby forming a plurality of the first modified regions arranged along the Z direction at the second Y position, and extending a crack vertically across the plurality of first modified regions.
The laser processing device according to claim 2.
請求項2に記載のレーザ加工装置。 In the first processing process, the control unit, before the first oblique processing process, positions the light-collecting region at a plurality of positions in the Z direction that are closer to the second surface than the second Z position at the second Y position, and irradiates the laser light, thereby forming a plurality of the first modified regions arranged along the Z direction at the second Y position, and performs a vertical processing process that extends a crack vertically across the plurality of first modified regions.
The laser processing device according to claim 2.
請求項1~4のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。 the control unit controls the irradiation unit and the movement unit after the first processing step to irradiate the wafer with the laser light while relatively moving the light collection area along a second line extending from the outer edge of the wafer to the first line on the peripheral portion as viewed in the Z direction, thereby performing a second processing step to form a second modified area as the modified area along the second line.
The laser processing device according to any one of claims 1 to 4.
請求項1~4のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。 the control unit controls the irradiation unit and the movement unit before the first processing step to irradiate the wafer with the laser light while relatively moving the light collection area along a second line extending from the outer edge of the wafer to the first line on the peripheral portion as viewed in the Z direction, thereby performing a second processing step to form a second modified region as the modified region along the second line.
The laser processing device according to any one of claims 1 to 4.
請求項5又は6に記載のレーザ加工装置。 the control unit performs a third processing process to form a third modified region as the modified region by irradiating the wafer with the laser light while positioning the light collection region at a position different from the first line and the second line on the peripheral portion as viewed from the Z direction, before the first processing process.
7. The laser processing device according to claim 5 or 6.
前記第1面には、複数のチップを含むと共に前記別部材に接合されたデバイス層が形成されており、
前記デバイス層は、前記複数のチップを含むアクティブエリアと、前記第1面に交差するZ方向からみて前記アクティブエリアを囲うように前記アクティブエリアの外側に位置する周縁部と、を含み、
前記周縁部は、前記デバイス層の外縁を含む領域であって、前記別部材との接合が弱化された前処理領域と、前記前処理領域の内側に位置する接合領域と、を有し、
前記レーザ加工工程は、前記Z方向からみて前記前処理領域上において環状に延びる第1ラインに沿って、前記レーザ光の集光領域を相対移動させながら前記レーザ光を前記ウェハに照射することにより、前記改質領域としての第1改質領域を前記第1ラインに沿って形成すると共に、前記第1改質領域から、前記第2面から前記第1面に向かうにつれて前記前処理領域と前記接合領域との境界の外側から前記境界に向かうように斜めに延びる第1亀裂を形成する第1加工工程を含む、
レーザ加工方法。 a laser processing step of irradiating a wafer including a first surface and a second surface opposite to the first surface, the wafer being bonded to another member on the first surface side with laser light using the second surface as an incident surface to form a modified region in the wafer;
a device layer including a plurality of chips and bonded to the separate member is formed on the first surface;
the device layer includes an active area including the plurality of chips, and a peripheral portion located outside the active area so as to surround the active area when viewed from a Z direction intersecting the first surface,
the peripheral portion is a region including an outer edge of the device layer, and includes a pre-processing region where the bond with the separate member is weakened, and a bonding region located inside the pre-processing region;
The laser processing step includes a first processing step of irradiating the wafer with the laser light while relatively moving a focusing area of the laser light along a first line extending in an annular shape on the pre-processing area as viewed from the Z direction, thereby forming a first modified area as the modified area along the first line, and forming a first crack extending obliquely from the first modified area so as to extend from outside the boundary between the pre-processing area and the bonding area toward the boundary as it moves from the second surface toward the first surface.
Laser processing method.
前記ウェハを支持するための支持部と、
前記支持部に支持された前記ウェハに向けて前記レーザ光を照射するための照射部と、
前記レーザ光の集光領域を前記ウェハに対して相対移動させるための移動部と、
前記照射部及び前記移動部を制御するための制御部と、
を備え、
前記第1面には、複数のチップを含むと共に前記別部材に接合されたデバイス層が形成されており、
前記デバイス層は、前記複数のチップを含むアクティブエリアと、前記第1面に交差するZ方向からみて前記アクティブエリアを囲うように前記アクティブエリアの外側に位置する周縁部と、を含み、
前記制御部は、前記照射部及び前記移動部を制御することにより、
前記Z方向からみて前記周縁部上において環状に延びる第1ラインに沿って前記集光領域を相対移動させながら前記レーザ光を前記ウェハに照射することにより、前記改質領域としての第1改質領域を前記第1ラインに沿って形成すると共に、前記第1改質領域から前記第1面に至るように第1亀裂を形成する第1加工処理と、
前記Z方向からみて前記周縁部上において前記ウェハの外縁から前記第1ラインに至るように延びる第2ラインに沿って前記集光領域を相対移動させながら前記レーザ光を前記ウェハに照射することにより、前記改質領域としての第2改質領域を前記第2ラインに沿って形成する第2加工処理と、
前記Z方向からみて前記周縁部上において前記第1ライン及び前記第2ラインと異なる位置に前記集光領域を位置させて前記レーザ光を前記ウェハに照射することにより、前記ウェハの内部に生じた応力を緩和するための前記改質領域を形成する応力緩和処理と、
を実行し、
前記制御部は、前記第1亀裂を前記第1面に至るように伸展させる前に前記応力緩和処理を実行し、
前記周縁部は、前記デバイス層の外縁を含む領域であって、前記別部材との接合が弱化された前処理領域と、前記Z方向からみて前記前処理領域の内側に位置する接合領域と、を有し、
前記応力緩和処理では、前記制御部は、少なくとも前記前処理領域上に前記集光領域を位置させて前記レーザ光を照射することにより、少なくとも前記前処理領域上に前記応力を緩和するための前記改質領域を形成する、
レーザ加工装置。
A laser processing apparatus for forming a modified region in a wafer, the laser processing apparatus including a first surface and a second surface opposite to the first surface, the wafer being bonded to another member on the first surface side by irradiating the wafer with laser light using the second surface as an incident surface,
a support for supporting the wafer;
an irradiation unit for irradiating the laser light toward the wafer supported by the support unit;
a moving unit for moving a focused region of the laser light relative to the wafer;
a control unit for controlling the irradiation unit and the movement unit;
Equipped with
a device layer including a plurality of chips and bonded to the separate member is formed on the first surface;
the device layer includes an active area including the plurality of chips, and a peripheral portion located outside the active area so as to surround the active area when viewed from a Z direction intersecting the first surface,
The control unit controls the irradiation unit and the movement unit,
a first processing step of irradiating the wafer with the laser light while relatively moving the light focusing region along a first line extending annularly on the peripheral edge portion as viewed in the Z direction, thereby forming a first modified region as the modified region along the first line and forming a first crack from the first modified region to the first surface;
a second processing step of irradiating the wafer with the laser light while relatively moving the light focusing region along a second line extending from the outer edge of the wafer to the first line on the peripheral portion as viewed in the Z direction, thereby forming a second modified region as the modified region along the second line;
a stress relaxation process in which the laser beam is irradiated onto the wafer by positioning the light collection region at a position different from the first line and the second line on the peripheral portion as viewed from the Z direction, thereby forming the modified region for relaxing stress generated inside the wafer;
Run
the control unit performs the stress relaxation treatment before extending the first crack to the first surface ,
the peripheral portion includes a pre-processing region that includes an outer edge of the device layer and in which the bonding with the separate member is weakened, and a bonding region that is located inside the pre-processing region when viewed from the Z direction;
In the stress relaxation process, the control unit positions the light collection region on at least the pretreatment region and irradiates the laser light, thereby forming the modified region for relaxing the stress on at least the pretreatment region.
Laser processing equipment.
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