JP2023124506A - Measurement device and laser processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インゴットの高さを測定する測定装置、および、インゴットにレーザビームを照射するレーザ加工装置に関する。 The present invention relates to a measuring device that measures the height of an ingot and a laser processing device that irradiates an ingot with a laser beam.
特許文献1には、インゴットの端面からインゴットに対して透過性を有する波長のレーザビームをインゴットの内部に集光点を位置付けて照射し剥離層を形成するレーザ加工装置が開示されている。このレーザ加工装置は、保持手段と、レーザビーム照射手段と、撮像手段と、高さ検出手段と、集光点位置付け手段とで構成される。保持手段は、インゴットを保持し、インゴットの端面と平行な端面方向に移動する。レーザビーム照射手段は、保持手段に保持されたインゴットにレーザビームを照射する。レーザビーム照射手段は、レーザビームを照射するインゴットの端面に対し直角方向に集光点を移動する集光器を備える。撮像手段は、保持手段に保持されたインゴットの端面方向の位置を検出する。撮像手段は、レーザビーム照射手段に配設された集光器とX方向に間隔をおいて枠体の先端角部に付設されている。高さ検出手段は、インゴットの端面の高さを検出する。集光点位置付け手段は、高さ検出手段の検出値に基づいて、集光器の集光点をインゴットの端面からウェハの厚みに対応する位置に位置付ける。
撮像手段は、チャックテーブルに保持されるインゴットの端面方向の位置すなわち外形形状を撮像するための対物レンズ器と、対物レンズ器を保持する撮像ハウジングと、撮像ハウジングを介して対物レンズ器が捕えた光が導かれる撮像素子と、撮像ハウジングをZ方向すなわち上下方向で移動させることで対物レンズ器および撮像素子をZ方向に移動させる移動部とを備えている。高さ検出手段は、撮像手段を構成する撮像ハウジングと一体的に構成することができる。高さ検出手段は、接触端子と、接触端子を保持するケースと、ケースに内蔵され接触端子を下方に向け押圧するスプリングと、ケースの内部空間の上端部に配設されたスイッチとから構成されており、接触端子が撮像手段に隣接して配設されている。接触端子は、先端部が形成された下方側がケースの下端面から下方に延びており、ケースの内部空間内に位置する部位にスプリングの押圧力を受けるフランジ部が形成されている。また、ケースの内部空間の上端には、定常状態において接触端子の上方側に位置する後端部に対して若干の隙間をもってスイッチが配設されている。スイッチは、接触端子がケース内を上方に移動して後端部が当接した場合にON信号を発して制御手段に送信するようになっている。 The imaging means includes an objective lens for imaging the position of the ingot held on the chuck table in the direction of the end surface, i.e., the outer shape, an imaging housing for holding the objective lens, and an image captured by the objective lens via the imaging housing. It has an imaging device through which light is guided, and a moving unit that moves the objective lens unit and the imaging device in the Z direction by moving the imaging housing in the Z direction, that is, in the vertical direction. The height detection means can be configured integrally with an imaging housing that constitutes the imaging means. The height detection means comprises a contact terminal, a case for holding the contact terminal, a spring incorporated in the case for pressing the contact terminal downward, and a switch provided at the upper end of the inner space of the case. A contact terminal is arranged adjacent to the imaging means. The lower side of the contact terminal, where the tip is formed, extends downward from the lower end surface of the case, and a flange portion that receives the pressing force of the spring is formed at a portion positioned within the internal space of the case. In addition, the switch is arranged at the upper end of the internal space of the case with a slight gap from the rear end portion positioned above the contact terminals in the normal state. The switch emits an ON signal and transmits it to the control means when the contact terminal moves upward in the case and the rear end comes into contact with the contact terminal.
特許文献1に記載のレーザ加工装置においては、インゴットをチャックテーブルに載置して加工を開始する前に、高さ検出手段を用いてチャックテーブルの高さ位置を検出する。より具体的には、まず、高さ検出手段を、接触端子の先端部がチャックテーブルよりも所定距離上方に位置付けられる待機位置に撮像手段とともに移動しておく。次いで、撮像手段および高さ検出手段が待機位置にある状態で、移動手段を作動させることで、チャックテーブルの中心が高さ検出手段の接触端子の先端部の直下になるようにチャックテーブルを移動させる。先端部の直下にチャックテーブルの中心が位置付けられたならば、移動部の駆動モータを作動して高さ検出手段を下降させる。この際、接触端子の先端部がチャックテーブルに急激に衝突し破損等しないように低速度で下降させられる。
In the laser processing apparatus disclosed in
接触端子は、ケースの内部に配設されたスプリングによって下方側に押圧されており、接触端子が下降してチャックテーブルに達すると接触端子の下降は停止する。その後、接触端子の後端部とスイッチとの間に設定されていた隙間の分だけスイッチが下降し、後端部に達するとスイッチからON信号が発生する。ON信号が制御手段に送られると、即座に駆動モータに対し停止信号が送られて駆動モータが停止し、高さ検出手段の下降も停止する。 The contact terminals are pressed downward by springs disposed inside the case, and when the contact terminals descend and reach the chuck table, the contact terminals stop descending. After that, the switch descends by the gap set between the rear end of the contact terminal and the switch, and when it reaches the rear end, the switch generates an ON signal. When the ON signal is sent to the control means, a stop signal is immediately sent to the drive motor to stop the drive motor, and the lowering of the height detection means is also stopped.
制御手段がスイッチからのON信号を受け、駆動モータが停止させられると、スケールの目盛を検出端子により読み取り、接触端子の先端部の位置が計測される。このときに読み取られた値が制御手段に送信されてチャックテーブルの高さ位置として記憶される。このようにしてチャックテーブルの高さ位置が検出されて記憶されたならば、駆動モータを駆動して今度は高さ検出手段を上昇させて上記した待機位置に移動させる。 When the control means receives an ON signal from the switch and the drive motor is stopped, the graduation of the scale is read by the detection terminal, and the position of the tip of the contact terminal is measured. The value read at this time is transmitted to the control means and stored as the height position of the chuck table. After the height position of the chuck table is detected and stored in this manner, the drive motor is driven to raise the height detection means and move it to the standby position.
上記したようにチャックテーブルの高さ位置が検出され、高さ検出手段が待機位置とされたならば、インゴットをチャックテーブル上に載置する。インゴットがチャックテーブル上に載置されたならば、上述したチャックテーブルの高さを検出する動作と同様の動作を実施する。すなわち、チャックテーブル上に載置されたインゴットに向けて高さ検出手段を下降させて、インゴットの上方の端面に接触端子の先端部を接触させて、接触端子の先端部の位置、すなわち、インゴットの端面の高さ位置を検出し、制御手段にて記憶する。このようにして、チャックテーブルの高さ位置と、インゴットの端面の高さ位置が検出されたならば、インゴットの厚さが算出される。集光点位置付け手段を作動して集光器をZ方向で移動させ、レーザビームの集光点位置を、剥離させるウェハの厚みに合わせてインゴットの端面から所定深さ位置に調整する。 After the height position of the chuck table is detected as described above and the height detection means is set to the standby position, the ingot is placed on the chuck table. After the ingot is placed on the chuck table, the same operation as the above-described operation for detecting the height of the chuck table is performed. That is, the height detection means is lowered toward the ingot placed on the chuck table, and the tip of the contact terminal is brought into contact with the upper end surface of the ingot. is detected and stored by the control means. Thus, if the height position of the chuck table and the height position of the end surface of the ingot are detected, the thickness of the ingot is calculated. The condensing point positioning means is operated to move the concentrator in the Z direction, and the position of the condensing point of the laser beam is adjusted to a predetermined depth position from the end surface of the ingot according to the thickness of the wafer to be peeled.
上述の通り、特許文献1に記載のレーザ加工装置においては、高さ検出手段は、接触端子の先端部とウェハ端面との接触により接触端子がスイッチに向かって相対移動して、接触端子の後端部がスイッチに当接することで、インゴットの端面の高さを検出する。このため、スイッチの感応する幅による検出誤差が生じる。また、チャックテーブルやインゴットの端面に傷を付けないように高さ検出手段の下降速度を低速にする必要があるため、サイクルタイムが長くなり、生産性が悪くなる。また、チャックテーブルの高さ位置や、インゴットの端面の高さ位置の検出が、1回限りであるため、インゴットの端面からの集光点位置の深さに対する、インゴットの平行度の誤差やテーブルの平面度の誤差等の影響を取り切ることができず、これにより研削時の加工代が大きくなって歩留まりが悪化する要因となっている。さらに、集光点位置付け手段による集光点位置の調整についても、高速化すなわちサイクルタイム短縮と高精度化とを両立することは困難であった。このように、従来のこの種のレーザ加工装置においては、サイクルタイムや歩留まり等を含む、生産性向上の観点から、まだまだ改善の余地がある。本発明は、上記に例示した事情等に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、例えば、いわゆるレーザスライスによりインゴットからウェハを得るウェハ製造技術において、従来よりも生産性を向上することを可能とするものである。
As described above, in the laser processing apparatus described in
請求項1に記載の測定装置(36)は、レーザ加工装置(30)の加工対象であるインゴット(2)の高さであるインゴット高さを測定する装置であって、
前記インゴットの高さ方向における一方側の端面である頂面(21)と前記高さ方向に沿って対向した状態で、前記頂面と当接可能に前記頂面に向かって前記高さ方向に沿って延設される、接触子(361)と、
前記接触子の前記高さ方向における一端部であって前記頂面と当接する先端部(361a)とは反対側の基端部(361b)にて、前記接触子を固定的に支持する、接触子支持部(362a)と、
前記接触子支持部を前記高さ方向に沿ってスライド可能に案内する、接触子案内部(363)と、
前記接触子または前記接触子支持部の前記高さ方向における位置に対応する出力を発生する、位置検出部(364)と、
前記接触子支持部と当接可能に、前記接触子支持部の下方に配置された、接触子持上部(365b)と、
前記接触子持上部を前記高さ方向に沿って上下動させる、持上部駆動装置(368)と、
を備えている。
請求項5に記載のレーザ加工装置(30)は、前記測定装置により測定した前記インゴット高さに基づいて、前記インゴットからウェハ(1)を得るために前記頂面に対して透過性を有するレーザビームを照射するように構成された装置であって、
前記頂面に前記レーザビームを照射することで前記インゴットの内部にて前記レーザビームが集光するように、前記高さ方向に沿って前記頂面と対向配置される、集光器(356)と、
前記インゴットの前記高さ方向における他方側の端面である底面(22)と接合することで前記インゴットを支持するように設けられた、チャック(31)と、
前記チャックを固定的に支持するチャックテーブル(320)を前記高さ方向と交差する面内方向に移動可能に設けられた、チャック移動機構(32)と、
前記レーザビームの発生源である発信器(34)と前記集光器との間のレーザ光路(BL)中に設けられた、光学系(351)と、
前記光学系を支持する、光学系ステージ(352)と、
前記光学系ステージを前記高さ方向に沿って上下動させる、粗動機構(354)と、
前記光学系ステージに固定されることで前記粗動機構により前記光学系ステージとともに上下動しつつ、前記集光器を前記光学系ステージに対して前記高さ方向に沿って相対的に上下動可能に前記集光器を支持するように設けられた、微動機構(357)と、
前記粗動機構および前記微動機構の動作を制御する、制御部(37)と、
を備えている。
請求項7に記載のレーザ加工装置(30)は、インゴット(2)からウェハ(1)を得るために前記インゴットの高さ方向における一方側の端面である頂面(21)に対して透過性を有するレーザビームを照射する装置であって、
前記頂面に前記レーザビームを照射することで前記インゴットの内部にて前記レーザビームが集光するように、前記高さ方向に沿って前記頂面と対向配置される、集光器(356)と、
前記インゴットの前記高さ方向における他方側の端面である底面(22)と接合することで前記インゴットを支持するように設けられた、チャック(31)と、
前記チャックを固定的に支持するチャックテーブル(320)を前記高さ方向と交差する面内方向に移動可能に設けられた、チャック移動機構(32)と、
前記レーザビームの発生源である発信器(34)と前記集光器との間のレーザ光路中に設けられた、光学系(351)と、
前記光学系を支持する、光学系ステージ(352)と、
前記光学系ステージを前記高さ方向に沿って上下動させる、粗動機構(354)と、
前記光学系ステージに固定されることで前記粗動機構により前記光学系ステージとともに上下動しつつ、前記集光器を前記光学系ステージに対して前記高さ方向に沿って相対的に上下動可能に前記集光器を支持するように設けられた、微動機構(357)と、
前記粗動機構および前記微動機構の動作を制御する、制御部(37)と、
を備えている。
A measuring device (36) according to
While facing the top face (21), which is one end face in the height direction of the ingot, along the height direction, the top face (21) can be brought into contact with the top face in the height direction. a contact (361) extending along;
The contact is fixedly supported at a base end (361b) opposite to a tip (361a) which is one end in the height direction of the contact and contacts the top surface. a child support (362a);
a contactor guide portion (363) for slidably guiding the contactor support portion along the height direction;
a position detector (364) that generates an output corresponding to the position of the contact or the contact support in the height direction;
a contact lifting portion (365b) disposed below the contact support portion so as to be able to contact the contact support portion;
a lift driving device (368) for moving the contact lift up and down along the height direction;
It has
6. The laser processing apparatus (30) according to claim 5, based on the ingot height measured by the measuring device, a laser beam having a transparency to the top surface for obtaining a wafer (1) from the ingot. An apparatus configured to emit a beam, comprising:
A concentrator (356) disposed opposite the top surface along the height direction such that irradiating the top surface with the laser beam causes the laser beam to be focused within the ingot. and,
a chuck (31) provided to support the ingot by joining with a bottom surface (22) that is the other end surface of the ingot in the height direction;
a chuck moving mechanism (32) provided so as to be able to move a chuck table (320) that fixedly supports the chuck in an in-plane direction intersecting with the height direction;
an optical system (351) provided in a laser beam path (BL) between a transmitter (34), which is the source of the laser beam, and the collector;
an optics stage (352) that supports the optics;
a coarse movement mechanism (354) that vertically moves the optical system stage along the height direction;
By being fixed to the optical system stage, the light collector can be moved up and down relative to the optical system stage along the height direction while moving up and down together with the optical system stage by the coarse movement mechanism. a fine movement mechanism (357) provided to support the concentrator in
a control unit (37) that controls the operations of the coarse movement mechanism and the fine movement mechanism;
It has
The laser processing apparatus (30) according to claim 7 is a transmissive top surface (21) which is one end surface in the height direction of the ingot (2) to obtain the wafer (1) from the ingot (2). A device for irradiating a laser beam having
A concentrator (356) disposed opposite the top surface along the height direction such that irradiating the top surface with the laser beam causes the laser beam to be focused within the ingot. and,
a chuck (31) provided to support the ingot by joining with a bottom surface (22) that is the other end surface of the ingot in the height direction;
a chuck moving mechanism (32) provided so as to be able to move a chuck table (320) that fixedly supports the chuck in an in-plane direction intersecting with the height direction;
an optical system (351) provided in a laser optical path between a transmitter (34), which is the source of the laser beam, and the condenser;
an optics stage (352) that supports the optics;
a coarse movement mechanism (354) that vertically moves the optical system stage along the height direction;
By being fixed to the optical system stage, the light collector can be moved up and down relative to the optical system stage along the height direction while moving up and down together with the optical system stage by the coarse movement mechanism. a fine movement mechanism (357) provided to support the concentrator in
a control unit (37) that controls the operations of the coarse movement mechanism and the fine movement mechanism;
It has
なお、出願書類中の各欄において、各要素に括弧付きの参照符号が付されている場合がある。この場合、参照符号は、同要素と後述する実施形態に記載の具体的構成との対応関係の単なる一例を示すものである。よって、本発明は、参照符号の記載によって、何ら限定されるものではない。 In addition, in each column of the application documents, each element may be given a reference sign with parentheses. In this case, the reference numerals indicate only one example of the corresponding relationship between the same element and the specific configuration described in the embodiment described later. Therefore, the present invention is not limited in any way by the description of the reference numerals.
(実施形態)
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、一つの実施形態に対して適用可能な各種の変形例については、当該実施形態に関する一連の説明の途中に挿入されると、当該実施形態の理解が妨げられるおそれがある。このため、変形例については、当該実施形態に関する一連の説明の途中には挿入せず、その後にまとめて説明する。また、各図面の記載、および、これに対応して以下に説明する装置構成やその機能・動作の記載は、本発明の内容を簡潔に説明するために簡略化されたものであって、本発明の内容を何ら限定するものではない。このため、各図と、実際に製造販売される具体的な構成を示す図とで、必ずしも一致するとは限らないということは、云うまでもない。すなわち、出願人が本願の出願経過により明示的に限定しない限りにおいて、本発明は、各図面の記載、および、これに対応して以下に説明する装置構成やその機能・動作の記載によって限定的に解釈されてはならないことは、云うまでもない。
(embodiment)
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the drawings. It should be noted that if various modifications applicable to one embodiment are inserted in the middle of a series of explanations related to the embodiment, there is a risk that the understanding of the embodiment will be hindered. For this reason, the modification will not be inserted in the middle of the series of descriptions regarding the embodiment, and will be described collectively after that. In addition, the description of each drawing, and the corresponding description of the device configuration and its functions and operations that will be described below are simplified for the purpose of concisely describing the content of the present invention. It does not limit the content of the invention at all. For this reason, it goes without saying that each drawing and a drawing showing a specific configuration that is actually manufactured and sold do not always match. That is, unless the applicant explicitly limits the present invention by the prosecution history of the present application, the present invention is limited by the description of each drawing and the description of the device configuration and its functions and operations that will be described below correspondingly. It goes without saying that it should not be interpreted as
(ウェハ製造の概要)
図1を参照すると、ウェハ1は、側面視にて略円柱状のインゴット2をスライスして得られるものであって、平面視にて略円形の薄板状に形成されている。すなわち、ウェハ1は、中心軸Lを囲む略円柱面状の端面を有している。同様に、インゴット2は、中心軸Lを囲む略円柱面状の側面を有している。中心軸Lは、ウェハ1における略円柱面状の端面やインゴット2における略円柱面状の側面と平行で、ウェハ1やインゴット2の軸中心を通る仮想直線である。なお、図示および説明の簡略化の観点から、ウェハ1やインゴット2に通常設けられる、いわゆるオリエンテーションフラットについては、本明細書においては、図示および説明を省略する。
(Outline of wafer manufacturing)
Referring to FIG. 1, a
以下の説明を簡略化するため、便宜上、図中に示した通りに右手系XYZ座標を設定する。かかる右手系XYZ座標において、Z軸は中心軸Lと平行であり、ウェハ厚およびインゴット高さを規定する方向である。すなわち、Z軸方向は、ウェハ1の厚さ方向、あるいは、インゴット2の高さ方向に相当する。また、X軸およびY軸は、ウェハ1の主面やインゴット2の端面と平行であるものとする。「主面」は、ウェハ1のような板状物における板厚方向と直交する表面であって、「上面」や「下面」や「底面」や「板面」とも称され得る。ウェハ1の主面やインゴット2の端面に沿った方向、すなわち、Z軸方向と交差する任意の方向を、以下「面内方向」と称することがある。典型的には、ウェハ1の主面やインゴット2の端面は、Z軸と略直交する、ほぼ水平な面である。このため、典型的には、「面内方向」は、Z軸と直交する任意の方向である。すなわち、以下の説明において、「面内方向」とは、XY平面と平行な任意の方向を指すものとする。
To simplify the following description, right-handed XYZ coordinates are set as shown in the drawing for convenience. In such right-handed XYZ coordinates, the Z-axis is parallel to the central axis L and is the direction that defines the wafer thickness and ingot height. That is, the Z-axis direction corresponds to the thickness direction of the
ウェハ1は、一対の主面であるウェハ表面11およびウェハ裏面12を有している。同様に、インゴット2は、一対の端面であるインゴット頂面21およびインゴット底面22を有している。インゴット2からウェハ1を得るウェハ製造方法は、主要な工程として、以下の各工程を含む。
The
(1)剥離層形成工程:インゴット2に対する所定程度の透過性を有するレーザビームBを、インゴット2の高さ方向における一方側の端面であるインゴット頂面21に照射しつつ、レーザビームBの照射位置PRを面内方向に移動させる。これにより、インゴット頂面21からウェハ1の厚みに対応する深さに、剥離層23を形成する。ここで、「所定程度の透過性」とは、インゴット2の内側におけるウェハ1の厚みに対応する深さにレーザビームBの集光点BPを形成することが可能な程度の透過性である。また、「ウェハ1の厚みに対応する深さ」は、完成品であるウェハ1の厚み(すなわち厚みの狙い値)に、後述するウェハ平坦化工程等における所定の加工代に相当する厚みを加算した寸法であって、「ウェハ1の厚みに相当する深さ」とも称され得る。レーザ照射面であるインゴット頂面21上での面内方向におけるレーザビームBの照射位置PRは、図1に示されている往路走査Sc1や復路走査Sc2のように、X軸方向と平行な走査方向Dsに走査される。また、照射位置PRは、走査方向Dsに1回走査される毎に、Y軸方向と平行なラインフィード方向Dfにインデックス送りされる。ラインフィード方向Dfおよび走査方向Dsは、ともに、面内方向(すなわちインゴット頂面21に沿った方向)であって、互いに直交する方向である。
(1) Peeling layer forming step: While irradiating the
(2)ウェハ剥離工程:インゴット頂面21と剥離層23との間の部分であるウェハ前駆体24を、剥離層23にてインゴット2から剥離することで、ウェハ1を得る。剥離直後のウェハ裏面12は、剥離層23およびウェハ剥離工程による剥離に起因する、粗い(すなわち研削あるいは研磨が必要な程度の)凹凸を有している。
(2) Wafer peeling process:
(3)ウェハ平坦化工程:ウェハ1の主面であるウェハ表面11およびウェハ裏面12のうちの、少なくとも、剥離層23およびウェハ剥離工程による剥離に起因する凹凸を有するウェハ裏面12を平坦化することで、エピレディな主面を有する最終的なウェハ1を得る。ウェハ平坦化工程においては、一般的な砥石研磨やCMPに加えて、ECMGやECMPを用いることが可能である。なお、CMPはChemical Mechanical Polishingの略である。ECMGはElectro-Chemical Mechanical Grindingの略である。ECMPはElectro-Chemical Mechanical Polishingの略である。ウェハ平坦化工程は、これらの選択可能な複数種類の平坦化工程のうちから、1つを単独で、あるいは、複数を適宜組み合わせることで行われ得る。
(3) Wafer flattening step: Of the
(4)インゴット平坦化工程:ウェハ前駆体24を剥離した後に新たに生じたインゴット頂面21は、剥離層23およびウェハ剥離工程による剥離に起因する、粗い(すなわち研削あるいは研磨が必要な程度の)凹凸を有している。そこで、ウェハ剥離工程を経たインゴット2を剥離層形成工程に再度用いることができるように、かかるインゴット頂面21を平坦化すなわち鏡面化する。インゴット平坦化工程においても、一般的な砥石研磨やCMPに加えて、ECMGやECMPを用いることが可能である。インゴット平坦化工程も、これらの選択可能な複数種類の平坦化工程のうちから、1つを単独で、あるいは、複数を適宜組み合わせることで行われ得る。
(4) Ingot planarization process: The newly formed
(レーザ加工装置)
図2は、剥離層形成工程に用いられるレーザ加工装置30の概略構成を示す。すなわち、レーザ加工装置30は、インゴット2からウェハ1を得るためにインゴット2の高さ方向における一方側の端面であるインゴット頂面21に対して透過性を有するレーザビームBを照射するように構成されている。具体的には、図2に示されているように、レーザ加工装置30は、チャック31と、チャック移動機構32と、支持台33と、発信器34と、レーザ照射装置35と、測定装置36と、制御部37とを備えている。以下、レーザ加工装置30を構成する各部について、順に説明する。なお、図2以降の各図に示された右手系XYZ座標は、図1に示された右手系XYZ座標と整合するように表示されているものとする。また、本実施形態においては、Z軸正方向は、鉛直上方を指すものとする。すなわち、Z軸負方向は、重力作用方向と同一方向あるいは略同一方向であるものとする。また、測定装置36については、図示の簡略化および説明の都合上、図2においてはY軸方向における配置箇所のみを2点鎖線の矩形によって示し、具体的な構成は図3および図4にて示す。
(laser processing equipment)
FIG. 2 shows a schematic configuration of a
(チャック)
チャック31は、インゴット2の高さ方向における他方側の端面であるインゴット底面22と接合することで、インゴット頂面21を上方に露出させた状態でインゴット2を支持するように設けられている。具体的には、チャック31は、インゴット2を支持していない状態にて上方に露出するチャック面311を有している。インゴット底面22と接合されるチャック面311は、良好な平面度を有していて、XY平面と略平行となるように設けられている。チャック31は、チャック面311上にインゴット2を周知の方法(すなわち例えば負圧による吸着や接着等)により固定的に支持するようになっている。チャック31は、チャック移動機構32に設けられたチャックテーブル320における上面にて固定的に支持されている。
(Chuck)
The
(チャック移動機構)
チャック移動機構32は、チャック31を固定的に支持しつつ面内方向に移動可能に構成されている。具体的には、チャック移動機構32は、チャックテーブル320と、第一スライド機構321と、第二スライド機構322と、第一スライドモータ323と、第二スライドモータ324とを備えている。チャックテーブル320は、Z軸方向に板厚方向を有する板状に形成されていて、上方に露出する主面上にてチャック31をネジ止め等により固定的に支持するようになっている。第一スライド機構321は、チャックテーブル320を面内方向すなわちX軸方向に往復移動可能に構成されている。第二スライド機構322は、チャックテーブル320を面内方向すなわちY軸方向に往復移動可能に構成されている。具体的には、第一スライド機構321および第二スライド機構322は、それぞれ、いわゆるボールネジ駆動の一軸ステージとしての構成を有している。すなわち、第二スライド機構322は、Y軸方向に延設されつつ支持台33上に載置された一対のY軸スライドレール322aと、このY軸スライドレール322a上にて滑動可能に設けられたY軸スライダ322bとを備えている。そして、第一スライド機構321は、Y軸スライダ322b上に固定的に支持されている。第一スライドモータ323は、第一スライド機構321における不図示のボールネジを駆動してチャックテーブル320をX軸方向に往復移動可能に設けられている。第二スライドモータ324は、第二スライド機構322における不図示のボールネジを駆動して第一スライド機構321とともにチャックテーブル320をY軸方向に往復移動可能に設けられている。
(chuck movement mechanism)
The
(支持台)
レーザ加工装置30における基礎構造部をなす支持台33は、定盤部331と台座部332とを有している。定盤部331としては、例えば、温度変化による変形や寸法変化の影響が少なく、物理的および機械的な強度に優れた石定盤が用いられ得る。かかる石定盤は、例えば、花崗岩(すなわちミカゲ石)等により形成され得る。定盤部331は、厚板状に形成されるとともに、上下の板面の水平度が精密に仕上げられている。定盤部331は、制振機能を有する台座部332によって下方から支持されている。定盤部331の上には、チャック移動機構32と、レーザ照射装置35と、測定装置36とが設けられている。
(support base)
A support table 33 forming a basic structure of the
(レーザ照射装置)
レーザ照射装置35は、第二スライド機構322によるチャックテーブル320のY軸方向に沿った移動可能範囲における一方側(すなわち図2に示された構成例においてはY軸正方向側)に配置されている。レーザ照射装置35は、レーザビームBの発生源である発信器34から出力されたレーザビームBを、チャック31に保持されたインゴット2に向けて図中下方に照射するように構成されている。具体的には、レーザ照射装置35は、光学系351と、光学系ステージ352と、光学系ガイド体353と、ステージ移動機構354と、ステージ位置スケール355と、集光器356と、集光器移動機構357とを備えている。
(Laser irradiation device)
The
光学系351は、発信器34と集光器356との間のレーザ光路BL中に設けられている。光学系351は、レンズや反射鏡等の各種光学素子類や、レーザビームBのビーム径を拡大させるビームエキスパンダーや、レーザビームBを変調する空間光変調器等を備えている。光学系351は、剛性を有する金属等の材料によりZ軸方向に板厚方向を有する板状に形成された光学系ステージ352における上側の主面上に設置されている。すなわち、光学系ステージ352は、光学系351を下方から支持するように設けられている。光学系ステージ352には、Z軸方向に延設された棒状部材である複数の光学系ガイド体353が貫通する貫通孔が設けられている。光学系ガイド体353は、下端部が支持台33上にて支持されるとともに上端部が光学系ステージ352を貫通して上方に所定量突出するように設けられている。光学系ガイド体353は、Z軸方向と平行な視線で上側から見た平面視にて、矩形の角または辺上に位置するように、少なくとも4つ配置されている。そして、光学系ステージ352は、複数の光学系ガイド体353にガイドされつつ、Z軸方向に沿って上下動可能に設けられている。粗動機構としてのステージ移動機構354は、粗動モータ354aを含むボールネジ機構であって、光学系ステージ352をZ軸方向すなわちインゴット2の高さ方向に沿って上下動させるように構成されている。ステージ位置スケール355は、光学系ステージ352のZ軸方向における位置を検出するためのリニアスケールとしての構成を有している。
The
集光器356は、対物レンズ等の光学素子を備えていて、下方の所定位置にてレーザビームBの集光点BPを形成するように構成されている。すなわち、集光器356は、チャック31がインゴット2を支持している状態でチャックテーブル320が所定の加工領域に到達した場合に、インゴット頂面21にレーザビームBを照射することでインゴット2の内部にてレーザビームBが集光するように、インゴット2の高さ方向に沿ってインゴット頂面21と対向配置されるようになっている。
The
集光器356は、集光器移動機構357を介して光学系ステージ352に支持されている。すなわち、集光器356は、集光器移動機構357の底面に固定されている。そして、集光器移動機構357は、光学系ステージ352に固定されている。集光器移動機構357は、Z軸方向に伸縮する直動ステージであって、例えば圧電素子によって駆動されるピエゾステージとしての構成を有している。このように、微動機構としての集光器移動機構357は、光学系ステージ352に固定されることで粗動機構としてのステージ移動機構354により光学系ステージ352とともに上下動しつつ、集光器356を光学系ステージ352に対してインゴット2の高さ方向に沿って相対的に上下動可能に集光器356を支持するように設けられている。
A
(測定装置)
測定装置36は、レーザ加工装置30の加工対象であるインゴット2の高さであるインゴット高さを測定する装置であって、第二スライド機構322によるチャックテーブル320のY軸方向に沿った移動可能範囲における他方側(すなわち図2に示された構成例においてはY軸負方向側)に配置されている。すなわち、レーザ照射装置35および測定装置36は、Y軸方向に沿って隣接するように設けられている。そして、レーザ加工装置30は、測定装置36により測定したインゴット高さに基づいて、インゴット2からウェハ1を得るためにインゴット頂面21に対して透過性を有するレーザビームBをレーザ照射装置35により照射するように構成されている。
(measuring device)
The measuring
以下、図2に加えて図3および図4を参照しつつ、測定装置36の具体的な構成について説明する。測定装置36は、図2に示された支持台33に固定的に支持された支持フレーム360に支持されている。測定装置36は、接触子361と、接触子保持具362と、接触子可動ステージ363と、位置検出部364と、昇降部材365と、持上部昇降機構366とを備えている。
A specific configuration of the measuring
接触子361は、インゴット頂面21とZ軸方向すなわちインゴット2の高さ方向に沿って対向した状態で、インゴット頂面21と当接可能に、インゴット頂面21に向かってZ軸方向に沿って延設されている。具体的には、接触子361は、延設方向すなわちZ軸方向における一端部であってインゴット頂面21と当接する先端部361aと、その反対側の基端部361bとを有している。接触子361は、基端部361bにて、接触子保持具362に固定的に支持されている。
The
接触子保持具362は、接触子361の基端部361bを固定的に支持する接触子支持部362aと、接触子支持部362aを片持ち梁状に支持するようにZ軸に沿って設けられた固定部362bとを有している。接触子保持具362は、Y軸方向に板厚方向を有する平板状の固定部362bからZ軸方向に板厚方向を有する平板状の接触子支持部362aがY軸負方向に向かって延設されるように、側面視にて略L字状に形成されている。本実施形態においては、接触子361は、ネジ止め、接着、あるいは溶接等の任意の固定手段により、接触子支持部362aに固定されている。固定部362bは、Z軸方向に沿って往復移動可能に、接触子可動ステージ363に取り付けられている。すなわち、接触子案内部としての接触子可動ステージ363は、接触子支持部362aとともに接触子361をZ軸方向に沿ってスライド可能に案内するように設けられている。そして、接触子361および接触子保持具362は、自重によりインゴット頂面21に向かって付勢されつつ、接触子可動ステージ363により案内されることでZ軸方向に沿ってスライド可能に設けられている。位置検出部364は、接触子361または接触子支持部362aのZ軸方向における位置に対応する出力を発生するように設けられている。具体的には、位置検出部364は、固定部362bに取り付けられたリニアスケールとしての構成を有している。
The
昇降部材365は、ベース板状部365aと接触子持上部365bとを有している。ベース板状部365aは、Y軸方向に板厚方向を有する平板状に形成されていて、持上部昇降機構366によりZ軸方向に沿ってスライド可能に支持されている。接触子持上部365bは、接触子支持部362aと当接可能に、接触子支持部362aの下方に配置されている。接触子持上部365bは、ベース板状部365aと一体的に設けられていて、ベース板状部365aの下端部からY軸負方向に向かって延設されている。接触子持上部365bは、図3に示されているように、接触子361の先端部361aがインゴット頂面21と当接する測定状態にて、接触子支持部362aの下方にて接触子支持部362aから離隔するようになっている。一方、接触子持上部365bは、図4に示されているように、接触子361の先端部361aがインゴット頂面21の上方にてインゴット頂面21から離隔する非測定状態にて、接触子支持部362aと当接することで接触子支持部362aを下方から支持するようになっている。
The lifting
本実施形態においては、接触子持上部365bは、側方突設部365cと当接突起部365dとを有している。側方突設部365cは、Z軸方向に板厚方向を有する平板状の部分であって、Y軸正方向側の端部がベース板状部365aの下端部に結合されている。当接突起部365dは、側方突設部365cから上方に向かって突設されている。当接突起部365dは、昇降部材365が図3に示されている下降位置から図4に示されているように上方に移動した場合に接触子支持部362aに下方から当接するように、接触子支持部362aの面内方向における接触子361が設けられていない部分の真下に配置されている。
In this embodiment, the
持上部昇降機構366は、昇降部材365をZ軸方向に往復移動可能な、いわゆるボールネジ駆動の一軸ステージとしての構成を有している。すなわち、持上部昇降機構366は、持上部スライド機構367と持上部駆動装置368とを備えている。持上部スライド機構367は、スライドレールとスライダとを有する一軸スライドステージであって、スライダ部分には昇降部材365におけるベース板状部365aが固定されている。持上部駆動装置368は、持上部昇降機構366に設けられたボールネジを駆動するモータであって、昇降部材365すなわち接触子持上部365bをZ軸方向に沿って上下動させるように設けられている。
The lifting
緩衝部369は、接触子支持部362aの下降により接触子361の先端部361aがインゴット頂面21と当接したときの衝撃を緩和するように設けられている。具体的には、本実施形態においては、緩衝部369は、Z軸方向に沿って伸縮するカウンターバランスシリンダとしての構成を有している。
The
(制御部)
再び図2を参照すると、制御部37は、レーザ加工装置30の全体の動作を制御するように設けられている。本実施形態においては、制御部37は、プロセッサとメモリとを備えた、いわゆるマイクロコンピュータとしての構成を有していて、メモリに予め格納されたプログラムをプロセッサにより読み出して起動することでレーザ加工装置30における各部の動作を制御するようになっている。「メモリ」は、ROM、磁気ディスク、光学ディスク、フラッシュメモリ、等の、非遷移的実体的記憶媒体である。プロセッサおよびメモリは、それぞれ、少なくとも1つ設けられている。
(control part)
Referring to FIG. 2 again, the
具体的には、制御部37は、チャック移動機構32における第一スライドモータ323および第二スライドモータ324の動作を制御して、チャック31すなわちインゴット2のXY平面内における位置を所望の位置に設定するようになっている。また、制御部37は、発信器34におけるレーザビームBの発生および停止を制御するようになっている。また、制御部37は、光学系351における各部の動作を制御して、レーザビームBのビーム形状やレーザ光路BL等を調整するようになっている。また、制御部37は、粗動機構であるステージ移動機構354の動作を制御して、光学系ステージ352すなわち光学系351のZ軸方向における位置を調整するようになっている。また、制御部37は、微動機構である集光器移動機構357の動作を制御して、集光器356のZ軸方向における光学系ステージ352との相対位置を調整するようになっている。具体的には、制御部37は、ステージ移動機構354の位置決め誤差に応じて、集光器移動機構357の動作を制御して、集光器356の高さすなわちZ軸方向における位置を調整するようになっている。また、制御部37は、測定装置36の動作を制御して、インゴット頂面21の面内方向における複数個所にてインゴット高さを測定し、測定装置36により測定したインゴット高さに基づいて、レーザビームBの照射毎に集光器移動機構357の動作を制御するようになっている。また、制御部37は、予め測定されたチャック面311の高さであるチャック面高さに基づいて、レーザビームBの照射毎に(すなわちインゴット頂面21における複数の照射位置PRの各々について)集光器移動機構357の動作を制御するようになっている。
Specifically, the
(動作)
以下、上記の通りの構成を有するレーザ加工装置30の動作の概要について、同構成により奏される効果とともに、各図面を参照しつつ説明する。
(motion)
Hereinafter, an overview of the operation of the
まず、制御部37は、チャック移動機構32における第二スライドモータ324の動作を制御して、チャックテーブル320のY軸方向における位置を、図2に示されているように、測定領域内に設定する。測定領域においては、チャック31に固定されたインゴット2が、測定装置36の直下に位置する。そして、かかる測定領域にて、制御部37は、チャック移動機構32における第一スライドモータ323および第二スライドモータ324の動作を制御しつつ、測定装置36により、インゴット頂面21の面内方向における複数個所にてインゴット高さを測定する。
First, the
インゴット高さの測定開始にあたって、測定装置36は、最初は、図4に示されているように、非測定状態としての初期状態となっている。初期状態にて、昇降部材365は、接触子361の先端部361aがインゴット頂面21の上方にてインゴット頂面21から離隔する非測定状態となる程度まで上昇している。初期状態は、チャックテーブル320がX軸方向またはY軸方向に駆動されてインゴット2が移動しても接触子361の先端部361aとインゴット頂面21との接触が生じない程度の充分なギャップが形成されるまで昇降部材365が上昇した状態をいうものとする。かかる初期状態において、接触子361および接触子保持具362は、自重によりインゴット頂面21に向かって下方に付勢されることで、接触子支持部362aが接触子持上部365bすなわち当接突起部365dと当接する。すなわち、接触子持上部365bは、接触子361の先端部361aがインゴット頂面21の上方にてインゴット頂面21から離隔する非測定状態にて、接触子支持部362aと当接することで接触子支持部362aを下方から支持する。このような初期位置から、昇降部材365が持上部昇降機構366の動作によって下降を開始すると、接触子361および接触子保持具362は、接触子361における先端部361aがインゴット頂面21に当接するまでは、接触子持上部365bにより下方から支持されつつ、昇降部材365とともに下降する。
When starting to measure the height of the ingot, the measuring
接触子支持部362aとともに下降中の接触子361の先端部361aがインゴット頂面21に当接することで、測定状態が形成される。このときの当接の衝撃は、緩衝部369により良好に緩和される。また、昇降部材365が持上部昇降機構366の動作によってさらに下降しても、接触子361および接触子保持具362は、それ以上下降できなくなる。このため、接触子361における先端部361aがインゴット頂面21に当接して測定状態が形成された以降は、図3に示されているように、接触子持上部365bは、接触子支持部362aの下方にて接触子支持部362aから離隔する。すなわち、接触子361および接触子保持具362は、昇降部材365の下降の「置き去り」にされる。
The tip end portion 361a of the
図4に示されているように、非測定状態、すなわち、接触子持上部365bが接触子支持部362aを下側から当接しつつ支持する状態においては、昇降部材365の一定速度の下降に伴って、位置検出部364の出力が連続的に変化する。一方、接触子361における先端部361aがインゴット頂面21に当接して測定状態が形成されると、上記のような位置検出部364の出力の連続的な変化が終了する。但し、当接の瞬間やその直後においては、カウンターバランス手段である緩衝部369による緩衝作用が生じている。そこで、制御部37は、接触子361における先端部361aがインゴット頂面21に当接した瞬間やその直後ではなく、接触子持上部365bが接触子支持部362aから所定程度離隔した時点で、位置検出部364の出力に基づいて、面内方向における或る1箇所におけるインゴット高さを測定する。
As shown in FIG. 4, in the non-measurement state, that is, in a state in which the
制御部37は、このようにして面内方向における1箇所にてインゴット高さを測定すると、持上部昇降機構366を駆動して昇降部材365を上昇させる。接触子持上部365bすなわち当接突起部365dが接触子支持部362aと当接するまで昇降部材365が上昇すると、昇降部材365の上昇に伴って、接触子保持具362とともに接触子361が上昇する。すなわち、接触子361および接触子保持具362は、上昇中の昇降部材365によって「吊り上げ」られる。そして、上記の初期状態まで昇降部材365および接触子361が上昇すると、チャックテーブル320がX軸方向および/またはY軸方向に所定量駆動されることで、インゴット頂面21の面内方向における次の測定箇所に接触子361が対向する。
After measuring the height of the ingot at one point in the in-plane direction, the
このように、本実施形態に係る構成によれば、インゴット高さの測定が、インゴット2に対するダメージ(すなわち例えばインゴット頂面21における傷の発生)を抑制しつつ、比較的高速で且つ精度よく行われる。すなわち、光学的手法や超音波測距手法よりも、インゴット高さを精度よく測定することが可能となる。また、接触子361の下降速度を遅くしなくても、測定時のインゴット2に対するダメージが良好に抑制され得る。したがって、本実施形態によれば、いわゆるレーザスライスによりインゴット2からウェハ1を得るウェハ製造技術において、従来よりも生産性を向上することが可能となる。
Thus, according to the configuration of the present embodiment, the ingot height can be measured relatively quickly and accurately while suppressing damage to the ingot 2 (that is, the occurrence of scratches on the
インゴット頂面21の面内方向における異なる位置にてインゴット高さの測定が測定されることでインゴット高さの測定が完了すると、制御部37は、チャック移動機構32における第二スライドモータ324の動作を制御して、チャックテーブル320のY軸方向における位置を、加工領域内に設定する。加工領域においては、チャック31に固定されたインゴット2が集光器356の直下に位置する。すると、制御部37は、インゴット高さの測定結果に基づいて集光点BPのインゴット頂面21からの深さを制御しつつレーザビームBをインゴット頂面21に照射することで、剥離層23を形成する。図1には、インゴット2に対するレーザビームBの照射および走査の様子が示されている。なお、かかる図示は、集光器356や照射位置PRのインゴット2に対する相対移動の様子を示しているため、集光器356や照射位置PRがXY方向に移動しているように見えるが、実際は、レーザ加工装置30において、集光器356すなわち照射位置PRはXY方向について不動である一方、インゴット2がチャック移動機構32によりXY方向に移動する。図1に示されているように、集光器356がインゴット2に対してX軸と平行な第一方向に相対移動する往路走査Sc1と、集光器356がインゴット2に対してX軸と平行で且つ第一方向とは反対の第二方向に相対移動する復路走査Sc2とが、交互に繰り返される。往路走査Sc1と復路走査Sc2との間に、チャックテーブル320がY軸方向に所定の少量送られるインデックス送りが行われる。レーザビームBの照射は、インゴット頂面21の領域内にて、往路走査Sc1と復路走査Sc2とのうちの少なくともいずれか一方の間に、断続的に行われる。すなわち、往路走査Sc1および/または復路走査Sc2の間に、複数回のレーザビームBの照射が実行される。なお、1回の往路走査Sc1または復路走査Sc2の間のレーザビームBの走査を、以下「レーザ走査」と称する。
When the ingot height measurement is completed by measuring the ingot height at different positions in the in-plane direction of the
ここで、加工の高速化(例えば500mm/s、0.5G加減速等)を図る際には、高さ方向の振動が問題となる。この点、チャックテーブル320側に上下段取り(すなわちZ軸方向の位置調整)機構を設けると、かかる振動を助長してしまうおそれがある。そこで、本実施形態においては、チャックテーブル320側ではなく、レーザビームBの照射側、すなわち、集光器356側に、上下段取り機構を設けている。かかる上下段取り機構においては、通常、50mm程度の上下段取りストロークが必要となる。また、近年は、光学系351のサイズ増大により、上下段取り機構におけるイナーシャが増大している。このため、従来技術においては、上下段取り機構における大きなストロークと大きなイナーシャとに起因して、集光点BPのインゴット頂面21からの深さを精密に(例えばサブミクロンレベルで)制御することや、焦点位置をリアルタイムに制御することが困難であった。これにより、ウェハ平坦化工程における研磨や研削の加工代が増大し、ウェハ製造における材料歩留まりの悪化につながっていた。特に、インゴット2の面内方向における中心部の1点のみの測定値、あるいは、複数点の検出値の平均値を用いる特許文献1に記載の方法においては、インゴット2の平行度やステージの真直度の影響を打ち消すことができなかった。
Here, vibration in the height direction becomes a problem when increasing the processing speed (for example, 500 mm/s, 0.5 G acceleration/deceleration, etc.). In this regard, providing a vertical setup (that is, position adjustment in the Z-axis direction) mechanism on the side of the chuck table 320 may promote such vibration. Therefore, in this embodiment, the upper and lower setup mechanism is provided not on the chuck table 320 side but on the irradiation side of the laser beam B, that is, on the
そこで、本実施形態に係る構成は、大ストローク且つ高イナーシャの粗動機構であるステージ移動機構354により粗い上下段取りを行うとともに、小ストローク且つ低イナーシャの微動機構である集光器移動機構357により精密な上下段取りを行う。ここで、集光器移動機構357として、例えば、いわゆるピエゾステージを用いることで、10nmレベルの分解能での上下段取りを高速で行うことが可能となる。また、インゴット頂面21の面内方向における複数個所にて測定したインゴット高さの、平均値ではなく、各々の箇所における測定値を、集光器移動機構357による精密且つ高速な上下段取りに反映させることで、レーザビームBの照射毎に集光点BPのインゴット頂面21からの深さをリアルタイムで精密に制御することが可能となる。これにより、ウェハ平坦化工程における研磨や研削の加工代が良好に低減され得る。したがって、本実施形態によれば、いわゆるレーザスライスによりインゴット2からウェハ1を得るウェハ製造技術において、従来よりも生産性を向上することが可能となる。
Therefore, in the configuration according to the present embodiment, the
上記の通り、集光器356の位置がXY方向について固定されているため、インゴット2を集光器356に対してXY方向に相対移動させるためのチャック移動機構32には、少なくともインゴット2の外径以上のストロークが必要である。測定装置36についても同様である。このため、実際には、少なくともインゴット2の外径の2倍程度あるいはそれ以上のストロークが必要となる。よって、チャック移動機構32における真直誤差が問題となる。すなわち、チャック移動機構32における真直誤差の影響で、剥離層23に傾きが生じたり、集光点BPのインゴット頂面21からの深さに誤差が生じたりすると、ウェハ平坦化工程における研磨や研削の加工代が増大し、ウェハ製造における材料歩留まりの悪化につながる。チャック移動機構32における真直誤差は、チャック面311の平面度に反映される。さらに、チャック面311の平面度についても、チャック31の製造時の寸法誤差の影響を受ける。
As described above, since the position of the
そこで、本実施形態に係る構成においては、チャック面311の高さであるチャック面高さを予め測定し、かかるチャック面高さの測定値を集光器移動機構357による集光器356のZ軸方向位置制御に反映させる。すなわち、制御部37は、予め測定されたチャック面高さに基づいて、レーザビームBの照射毎に集光器移動機構357を制御する。これにより、ウェハ平坦化工程における研磨や研削の加工代が良好に低減され、以て従来よりも生産性がよりいっそう向上する。なお、かかるチャック面高さは、例えば、集光器356とともに集光器移動機構357に固定された不図示の高さ測定装置によって測定され得る。あるいは、かかるチャック面高さは、例えば、Y軸スライドレール322aの真直度の影響を或る程度無視して良い程度に、測定領域と加工領域との間のY軸方向における距離が充分小さければ、測定装置36を用いて測定され得る。
Therefore, in the configuration according to this embodiment, the chuck surface height, which is the height of the
精密な測定結果に基づいて、粗動機構であるステージ移動機構354における目標値は決まるものの、位置決め指令によって偏差が完全に0になるとは限らない。そこで、本実施形態に係る構成においては、制御部37は、ステージ移動機構354の位置決め誤差に応じて、集光器移動機構357を制御する。すなわち、制御部37は、粗動機構であるステージ移動機構354の位置決め誤差に対して、微動機構である集光器移動機構357に補正をかける。具体的には、例えば、制御部37は、ステージ位置スケール355の出力を参照しつつ、サーボモータである粗動モータ354aの駆動を制御する。そして、制御部37は、溜まりパルス分の誤差を、集光器移動機構357に補正値として返す。これにより、集光点BPのインゴット頂面21からの深さを精度よく制御することが可能となり、従来よりも生産性がさらに向上する。
Although the target value of the
(変形例)
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。故に、上記実施形態に対しては、適宜変更が可能である。以下、代表的な変形例について説明する。以下の変形例の説明においては、上記実施形態との相違点を主として説明する。また、上記実施形態と変形例とにおいて、互いに同一または均等である部分には、同一符号が付されている。したがって、以下の変形例の説明において、上記実施形態と同一の符号を有する構成要素に関しては、技術的矛盾または特段の追加説明なき限り、上記実施形態における説明が適宜援用され得る。
(Modification)
The present invention is not limited to the above embodiments. Therefore, the above embodiment can be modified as appropriate. A representative modified example will be described below. In the following description of the modified example, differences from the above embodiment will be mainly described. Moreover, in the above-described embodiment and modifications, the same reference numerals are given to parts that are the same or equivalent to each other. Therefore, in the description of the modification below, the description in the above embodiment can be used as appropriate for components having the same reference numerals as those in the above embodiment, unless there is a technical contradiction or special additional description.
本発明は、上記実施形態にて示された具体的な構成に限定されない。例えば、Z軸正方向は、鉛直上方ではなくてもよい。すなわち、Z軸正方向は、重力作用方向の反対方向である鉛直上方に対して交差する方向であってもよい。 The present invention is not limited to the specific configurations shown in the above embodiments. For example, the Z-axis positive direction does not have to be vertically upward. That is, the Z-axis positive direction may be a direction that intersects the vertically upward direction, which is the direction opposite to the direction in which gravity acts.
第一スライド機構321は、チャックテーブル320をXY2方向に移動可能に構成されていてもよい。すなわち、チャックテーブル320を比較的長距離にわたってY軸方向に移動可能な粗動機構としての第二スライド機構322とは異なり、インゴット2の外径程度の比較的短距離の可動範囲を有する第一スライド機構321に、Y軸方向における微動機構としての機能を付与してもよい。これにより、測定装置36における測定中、および、レーザ照射装置35による加工中の、チャックテーブル320すなわちインゴット2のY軸方向における送り量が、よりいっそう精密に制御され得る。
The
第一スライドモータ323、第二スライドモータ324、粗動モータ354a、等の各種モータの種類にも、特段の限定はない。すなわち、例えば、リニアモータが用いられ得る。
The types of motors such as the
接触子361は、接触子支持部362aと同一材料により継ぎ目なく一体に形成されていてもよい。すなわち、接触子361は、接触子支持部362aに形成された突起部であってもよい。
The
当接突起部365dは、側方突設部365cと同一材料により継ぎ目なく一体に形成されていてもよい。すなわち、当接突起部365dは、側方突設部365cに形成された突起部であってもよい。あるいは、当接突起部365dは、省略され得る。すなわち、接触子持上部365bは、側方突設部365cのみにより構成されていてもよい。
The
持上部昇降機構366は、ボールネジ構造に限定されず、流体圧シリンダ等であってもよい。
The lifting
緩衝部369は、カウンターバランスシリンダに限定されず、例えば、バネやエラストマーゴム(例えばシリコーンゴム)等を用いた構成であってもよい。
The
レーザ加工中の温度上昇に伴う熱伸びに起因して、集光点BPのインゴット頂面21からの深さに変動が生じることがあり得る。そこで、図5および図6に示されているように、チャック31側に基準ブロック381を設け、かかる基準ブロック381の頂面である基準面381aと集光器移動機構357との間の距離を測長センサ382により随時測定することで、熱伸びに対する補正機能を実現することが可能である。基準ブロック381は、例えば、熱膨張係数の小さな材質(例えば石定盤を構成する石材等)によって形成され得る。基準ブロック381は、チャック面311またはチャックテーブル320の上面に接着等により取付けられることで、チャックテーブル320により固定的に支持されている。測長センサ382は、基準ブロック381すなわち基準面381aの高さである基準ブロック高さを測定するように、周知の接触式あるいは非接触式の構成を有していて、集光器356とともに集光器移動機構357に固定されている。
The depth of the focal point BP from the
かかる構成においては、測長センサ382は、1枚のウェハ1を得るための一連のレーザ加工に際し、基準ブロック高さを複数回測定する。そして、制御部37は、測定した基準ブロック高さに応じて、集光器移動機構357を適時制御する。具体的には、例えば、制御部37は、チャックテーブル320が測定領域から加工領域に移動してからレーザ加工を開始する前に、図6に示されているように基準面381aが測長センサ382の直下に位置する測長位置までチャックテーブル320を移動して、基準ブロック高さを測定する。そして、制御部37は、所定回数あるいは所定時間のレーザ加工を実行した後、チャックテーブル320を測長位置まで移動して、基準ブロック高さを再測定し、加工前に測定した基準ブロック高さを基準値として、基準値との変化分を熱伸び量として集光器移動機構357の補正に反映する。再測定は、所定回数のレーザ走査、あるいは、所定時間毎に行われ得る。
In such a configuration, the
1回のレーザ走査中にてインゴット頂面21の面内方向における異なる位置にそれぞれレーザビームBを照射可能に、レーザ加工装置30を構成することで、サイクルタイムが良好に短縮され、生産性がよりいっそう向上する。そこで、レーザ加工装置30は、光学系351を複数備えていて、複数の光学系351の各々を通過したレーザビームBをインゴット頂面21の面内方向における互いに異なる位置に照射するように構成されていてもよい。具体的には、例えば、共通の発信器34から出射されたレーザビームBがビームスプリッタにより2つに分岐され、それぞれが2つの光学系351の各々を通って、2つの集光器356の各々からインゴット頂面21に照射され得る。なお、この場合の集光器356は、上記のように光学系351と同数設けられていてもよいし、複数の光学系351が同一すなわち共通の集光器356にレーザビームBを導入するように構成されていてもよい。あるいは、例えば、特開2016-225536号公報に記載されているように、集光器356の内部に設けられた回折光学素子によってレーザビームBが複数に分岐されてもよい。
By configuring the
上記の説明において、互いに継ぎ目無く一体に形成されていた複数の構成要素は、互いに別体の部材を貼り合わせることによって形成されてもよい。同様に、互いに別体の部材を貼り合わせることによって形成されていた複数の構成要素は、互いに継ぎ目無く一体に形成されてもよい。また、上記の説明において、互いに同一の材料によって形成されていた複数の構成要素は、互いに異なる材料によって形成されてもよい。同様に、互いに異なる材料によって形成されていた複数の構成要素は、互いに同一の材料によって形成されてもよい。 In the above description, the plurality of constituent elements that are seamlessly integrated with each other may be formed by bonding separate members together. Similarly, a plurality of constituent elements that are formed by bonding separate members together may be formed seamlessly and integrally with each other. Moreover, in the above description, the plurality of constituent elements that are made of the same material may be made of different materials. Similarly, a plurality of components made of different materials may be made of the same material.
上記実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、構成要素の個数、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数値に限定される場合等を除き、その特定の数値に本発明が限定されることはない。同様に、構成要素等の形状、方向、位置関係等が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に特定の形状、方向、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、方向、位置関係等に本発明が限定されることはない。 Needless to say, the elements constituting the above-described embodiments are not necessarily essential, unless explicitly stated as essential or clearly considered essential in principle. In addition, when numerical values such as the number, amount, range, etc. of a constituent element are mentioned, unless it is explicitly stated that it is particularly essential, or when it is clearly limited to a specific numerical value in principle, the specific numerical value The present invention is not limited to Similarly, when the shape, direction, positional relationship, etc. of the constituent elements, etc. are mentioned, unless it is explicitly stated that it is particularly essential, or when it is limited to a specific shape, direction, positional relationship, etc. in principle , the shape, direction, positional relationship, etc., of which the present invention is not limited.
変形例も、上記の例示に限定されない。また、複数の変形例が、技術的に矛盾しない限り、互いに組み合わされ得る。 Modifications are also not limited to the above examples. In addition, multiple modifications can be combined with each other as long as they are not technically inconsistent.
2 インゴット
36 測定装置
361 接触子
361a 先端部
361b 基端部
362a 接触子支持部
363 接触子可動ステージ(接触子案内部)
364 位置検出部
365b 接触子持上部
368 持上部駆動装置
2
364
Claims (11)
前記インゴットの高さ方向における一方側の端面である頂面(21)と前記高さ方向に沿って対向した状態で、前記頂面と当接可能に前記頂面に向かって前記高さ方向に沿って延設される、接触子(361)と、
前記接触子の前記高さ方向における一端部であって前記頂面と当接する先端部(361a)とは反対側の基端部(361b)にて、前記接触子を固定的に支持する、接触子支持部(362a)と、
前記接触子支持部を前記高さ方向に沿ってスライド可能に案内する、接触子案内部(363)と、
前記接触子または前記接触子支持部の前記高さ方向における位置に対応する出力を発生する、位置検出部(364)と、
前記接触子支持部と当接可能に、前記接触子支持部の下方に配置された、接触子持上部(365b)と、
前記接触子持上部を前記高さ方向に沿って上下動させる、持上部駆動装置(368)と、
を備えた測定装置。 A measuring device (36) for measuring an ingot height, which is the height of an ingot (2) to be processed by a laser processing device (30),
While facing the top face (21), which is one end face in the height direction of the ingot, along the height direction, the top face (21) can be brought into contact with the top face in the height direction. a contact (361) extending along;
The contact is fixedly supported at a base end (361b) opposite to a tip (361a) which is one end in the height direction of the contact and contacts the top surface. a child support (362a);
a contactor guide portion (363) for slidably guiding the contactor support portion along the height direction;
a position detector (364) that generates an output corresponding to the position of the contact or the contact support in the height direction;
a contact lifting portion (365b) disposed below the contact support portion so as to be able to contact the contact support portion;
a lift driving device (368) for moving the contact lift up and down along the height direction;
measuring device with
前記接触子持上部は、
前記接触子の前記先端部が前記頂面の上方にて前記頂面から離隔する非測定状態にて、前記接触子支持部と当接することで前記接触子支持部を下方から支持し、
前記接触子の前記先端部が前記頂面と当接する測定状態にて、前記接触子支持部の下方にて前記接触子支持部から離隔するように設けられた、
請求項1に記載の測定装置。 The contact and the contact support are slidable along the height direction while being biased toward the top surface by their own weight,
The contact lifting part is
supporting the contactor support from below by contacting the contactor support in a non-measurement state in which the tip of the contactor is separated from the top surface above the top surface;
provided so as to be separated from the contact support portion below the contact support portion in a measurement state in which the tip portion of the contact is in contact with the top surface,
The measuring device according to claim 1.
請求項1または2に記載の測定装置。 Further comprising a cushioning portion (369) provided to reduce impact when the tip portion of the contact comes into contact with the top surface due to the descent of the contact support,
3. The measuring device according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の測定装置。 The buffer section includes a counterbalance cylinder that expands and contracts along the height direction,
The measuring device according to claim 3.
前記頂面に前記レーザビームを照射することで前記インゴットの内部にて前記レーザビームが集光するように、前記高さ方向に沿って前記頂面と対向配置される、集光器(356)と、
前記インゴットの前記高さ方向における他方側の端面である底面(22)と接合することで前記インゴットを支持するように設けられた、チャック(31)と、
前記チャックを固定的に支持するチャックテーブル(320)を前記高さ方向と交差する面内方向に移動可能に設けられた、チャック移動機構(32)と、
前記レーザビームの発生源である発信器(34)と前記集光器との間のレーザ光路(BL)中に設けられた、光学系(351)と、
前記光学系を支持する、光学系ステージ(352)と、
前記光学系ステージを前記高さ方向に沿って上下動させる、粗動機構(354)と、
前記光学系ステージに固定されることで前記粗動機構により前記光学系ステージとともに上下動しつつ、前記集光器を前記光学系ステージに対して前記高さ方向に沿って相対的に上下動可能に前記集光器を支持するように設けられた、微動機構(357)と、
前記粗動機構および前記微動機構の動作を制御する、制御部(37)と、
を備えたレーザ加工装置。 A measuring device according to any one of claims 1 to 4, wherein the height of the ingot measured by such measuring device is transmitted to the top surface for obtaining wafers (1) from the ingot. A laser processing device (30) configured to irradiate a laser beam having a property of
A concentrator (356) disposed opposite the top surface along the height direction such that irradiating the top surface with the laser beam causes the laser beam to be focused within the ingot. and,
a chuck (31) provided to support the ingot by joining with a bottom surface (22) that is the other end surface of the ingot in the height direction;
a chuck moving mechanism (32) provided so as to be able to move a chuck table (320) that fixedly supports the chuck in an in-plane direction intersecting with the height direction;
an optical system (351) provided in a laser beam path (BL) between a transmitter (34), which is the source of the laser beam, and the collector;
an optics stage (352) that supports the optics;
a coarse movement mechanism (354) that vertically moves the optical system stage along the height direction;
By being fixed to the optical system stage, the light collector can be moved up and down relative to the optical system stage along the height direction while moving up and down together with the optical system stage by the coarse movement mechanism. a fine movement mechanism (357) provided to support the concentrator in
a control unit (37) that controls the operations of the coarse movement mechanism and the fine movement mechanism;
laser processing equipment.
前記制御部は、前記測定装置により測定した前記インゴット高さに基づいて、前記レーザビームの照射毎に前記微動機構を制御する、
請求項5に記載のレーザ加工装置。 The measuring device measures the height of the ingot at a plurality of points in the in-plane direction,
The control unit controls the fine movement mechanism for each irradiation of the laser beam based on the height of the ingot measured by the measuring device.
The laser processing apparatus according to claim 5.
前記頂面に前記レーザビームを照射することで前記インゴットの内部にて前記レーザビームが集光するように、前記高さ方向に沿って前記頂面と対向配置される、集光器(356)と、
前記インゴットの前記高さ方向における他方側の端面である底面(22)と接合することで前記インゴットを支持するように設けられた、チャック(31)と、
前記チャックを固定的に支持するチャックテーブル(320)を前記高さ方向と交差する面内方向に移動可能に設けられた、チャック移動機構(32)と、
前記レーザビームの発生源である発信器(34)と前記集光器との間のレーザ光路(BL)中に設けられた、光学系(351)と、
前記光学系を支持する、光学系ステージ(352)と、
前記光学系ステージを前記高さ方向に沿って上下動させる、粗動機構(354)と、
前記光学系ステージに固定されることで前記粗動機構により前記光学系ステージとともに上下動しつつ、前記集光器を前記光学系ステージに対して前記高さ方向に沿って相対的に上下動可能に前記集光器を支持するように設けられた、微動機構(357)と、
前記粗動機構および前記微動機構の動作を制御する、制御部(37)と、
を備えたレーザ加工装置。 A laser processing apparatus (30) for irradiating a top face (21), which is one end face in the height direction of the ingot (2), with a laser beam having transparency in order to obtain the wafer (1) from the ingot (2). and
A concentrator (356) disposed opposite the top surface along the height direction such that irradiating the top surface with the laser beam causes the laser beam to be focused within the ingot. and,
a chuck (31) provided to support the ingot by joining with a bottom surface (22) that is the other end surface of the ingot in the height direction;
a chuck moving mechanism (32) provided so as to be able to move a chuck table (320) that fixedly supports the chuck in an in-plane direction intersecting with the height direction;
an optical system (351) provided in a laser beam path (BL) between a transmitter (34), which is the source of the laser beam, and the collector;
an optics stage (352) that supports the optics;
a coarse movement mechanism (354) that vertically moves the optical system stage along the height direction;
By being fixed to the optical system stage, the light collector can be moved up and down relative to the optical system stage along the height direction while moving up and down together with the optical system stage by the coarse movement mechanism. a fine movement mechanism (357) provided to support the concentrator in
a control unit (37) that controls the operations of the coarse movement mechanism and the fine movement mechanism;
laser processing equipment.
請求項5~7のいずれか1つに記載のレーザ加工装置。 The control unit controls the fine movement mechanism each time the laser beam is irradiated, based on a pre-measured chuck surface height, which is the height of the surface (311) of the chuck bonded to the bottom surface.
The laser processing apparatus according to any one of claims 5-7.
請求項5~8のいずれか1つに記載のレーザ加工装置。 The control unit controls the fine movement mechanism according to a positioning error of the coarse movement mechanism.
The laser processing apparatus according to any one of claims 5-8.
前記基準ブロックの高さである基準ブロック高さを測定するように、前記微動機構に固定された、測長センサ(382)と、
をさらに備え、
前記測長センサは、1枚の前記ウェハを得るための一連のレーザ加工中に、前記基準ブロック高さを複数回測定し、
前記制御部は、測定した前記基準ブロック高さに応じて、前記微動機構を制御する、
請求項5~9のいずれか1つに記載のレーザ加工装置。 a reference block (381) fixedly supported by the chuck table;
a length measuring sensor (382) fixed to the fine movement mechanism to measure a reference block height, which is the height of the reference block;
further comprising
the length measurement sensor measures the height of the reference block multiple times during a series of laser processing to obtain one wafer;
The control unit controls the fine movement mechanism according to the measured reference block height.
The laser processing apparatus according to any one of claims 5-9.
複数の前記光学系の各々を通過した前記レーザビームを、前記頂面における互いに異なる位置に照射するように構成された、
請求項5~10のいずれか1つに記載のレーザ加工装置。 comprising a plurality of the optical systems,
configured to irradiate different positions on the top surface with the laser beam that has passed through each of the plurality of optical systems,
The laser processing apparatus according to any one of claims 5-10.
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