JP5420890B2 - Device for measuring the height position of the workpiece held on the chuck table - Google Patents
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Description
本発明は、レーザー加工機等の加工機に装備されるチャックテーブルに保持された半導体ウエーハ等の被加工物の上面高さ位置を検出するための高さ位置計測装置に関する。 The present invention relates to a height position measuring device for detecting the upper surface height position of a workpiece such as a semiconductor wafer held on a chuck table provided in a processing machine such as a laser processing machine.
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々のデバイスを製造している。また、サファイヤ基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハも分割予定ラインに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。 In the semiconductor device manufacturing process, a plurality of regions are partitioned by dividing lines called streets arranged in a lattice pattern on the surface of a substantially wafer-shaped semiconductor wafer, and devices such as ICs, LSIs, etc. are partitioned in the partitioned regions. Form. Then, the semiconductor wafer is cut along the streets to divide the region in which the device is formed to manufacture individual devices. In addition, optical device wafers with gallium nitride compound semiconductors laminated on the surface of sapphire substrates are also divided into individual optical devices such as light-emitting diodes and laser diodes by cutting along the planned division lines, and are widely used in electrical equipment. It's being used.
上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに対して透過性を有するパルスレーザー光線を用い、分割すべき領域の内部に集光点を合わせてパルスレーザー光線を照射するレーザー加工方法も試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、ウエーハの一方の面側から内部に集光点を合わせてウエーハに対して透過性を有する例えば波長が1064nmのパルスレーザー光線を照射し、ウエーハの内部にストリートに沿って変質層を連続的に形成し、この変質層が形成されることによって強度が低下した分割予定ラインに沿って外力を加えることにより、被加工物を分割するものである。(例えば、特許文献1参照。)
しかるに、半導体ウエーハ等の板状の被加工物にはウネリがあり、その厚さにバラツキがあると、レーザー光線を照射する際に屈折率の関係で所定の深さに均一に変質層を形成することができない。従って、半導体ウエーハ等の内部の所定深さに均一に変質層を形成するためには、予めレーザー光線を照射する領域の凹凸を検出し、その凹凸にレーザー光線照射手段を追随させて加工する必要がある。 However, a plate-like workpiece such as a semiconductor wafer has undulation, and if the thickness varies, a uniform alteration layer is formed at a predetermined depth due to the refractive index when irradiating a laser beam. I can't. Therefore, in order to uniformly form a deteriorated layer at a predetermined depth inside a semiconductor wafer or the like, it is necessary to detect irregularities in a region irradiated with a laser beam in advance and to process the irregularities by following the laser beam irradiation means. .
上述した問題を解消するために、チャックテーブルに保持された被加工物にレーザー光線を照射し集光点を生成する集光器を備えたレーザー光線照射手段と、該集光器が生成する集光点を被加工物保持面に垂直な方向に移動する集光点位置調整手段と、チャックテーブルに保持された被加工物におけるレーザー光線が照射される直前の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、該高さ位置検出手段によって検出された高さ位置信号に基づいて集光点位置調整手段を制御する制御手段とを具備したレーザー加工装置が提案されている。(例えば、特許文献2参照。)
しかるに、上記特許文献2に開示されたレーザー加工装置においては、高さ位置検出手段によってレーザー光線が照射される直前の高さ位置を検出しても、僅かに時間的ズレが生じるために、高さ位置検出手段によって検出された高さ位置に追随して正確にレーザー光線照射手段から照射されるレーザー光線の集光点の位置を調整することが困難である。
However, in the laser processing apparatus disclosed in
一方、上述したような問題を解消する技術として、チャックテーブルに載置されたワークの高さ位置を検出する高さ位置検出手段を設け、該高さ位置検出手段によってワークの切削領域の高さ位置を計測して切削領域の高さマップを作成し、このマップに基づいて切削ブレードの切り込み位置を制御するようにしたダイシング装置が提案されている。(例えば、特許文献3参照。)
而して、上記特許文献3に開示された技術を応用し、チャックテーブルに載置されたウエーハに形成されている複数のストリートの高さ位置を計測して高さマップを作成するには、ストリート毎に高さ位置を検出するため、ストリートの本数に比例して検出時間を要することから生産性が悪いという問題がある。
Thus, by applying the technique disclosed in
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を広範囲に渡って同時に計測することができるチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置計測装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned facts, and its main technical problem is that the work piece held on the chuck table is held on the chuck table capable of simultaneously measuring the upper surface height position over a wide range. Another object of the present invention is to provide a height position measuring device for a workpiece.
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、該チャックテーブルと該高さ位置検出手段とを相対的にX軸方向に移動せしめるX軸方向移動手段と、チャックテーブルのX軸方向位置を検出するためのX軸方向位置検出手段と、を具備するチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置計測装置において、
該高さ位置検出手段は、多波長光源と、該多波長光源が発光した検出光の波長に対応してX軸方向に直交するY軸方向に分光するグレーティングミラーと、該グレーティングミラーによって分光された検出光を集光して該チャックテーブルに保持された被加工物の上面に照射する第1の色収差補正型集光レンズと、該第1の色収差補正型集光レンズを通して照射されチャックテーブルに保持された被加工物の上面で反射した検出光を集光する第2の色収差補正型集光レンズと、該第2の色収差補正型集光レンズによって集光された検出光を受光するY軸方向とZ軸方向にマトリックス状に複数のCCD画素を備えた受光手段と、該X軸方向位置検出手段および該受光手段からの検出信号に基づいて被加工物の高さ位置を求める制御手段と、を具備し、
該グレーティングミラーによってY軸方向に分光され該第1の色収差補正型集光レンズを通して照射される検出光は、被加工物のY軸方向の長さに対応する範囲に設定されており、
該受光手段は、Y軸方向に分光された検出光の波長に対応してX軸方向およびY軸方向と垂直なZ軸方向にマトリックス状に配列された複数の画素を備えており、
該制御手段は、該X軸方向位置検出手段および該受光手段からの検出信号に基づいて被加工物のX,Y座標値におけるZ軸方向の位置を求める、
ことを特徴とするチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置計測装置。
In order to solve the main technical problem, according to the present invention, a chuck table for holding a workpiece, and a height position detecting means for detecting an upper surface height position of the workpiece held on the chuck table, X-axis direction moving means for relatively moving the chuck table and the height position detecting means in the X-axis direction, and X-axis direction position detecting means for detecting the X-axis direction position of the chuck table. In the workpiece height position measuring device held by the chuck table,
The high position detection means includes a multi-wavelength light source, and gray te Ingumira for splitting the Y-axis direction corresponding to the wavelength of the detection light multi-wavelength light source emits light perpendicular to the X-axis direction, the gray pos- sesses A first chromatic aberration correcting condensing lens that condenses the detection light dispersed by the mirror and irradiates the upper surface of the workpiece held on the chuck table, and irradiates through the first chromatic aberration correcting condensing lens. A second chromatic aberration correcting condensing lens that condenses the detection light reflected by the upper surface of the workpiece held by the chuck table, and the detection light condensed by the second chromatic aberration correcting condensing lens. A light receiving means having a plurality of CCD pixels in a matrix in the Y-axis direction and the Z-axis direction for receiving light, and a height position of the workpiece based on a detection signal from the X-axis direction position detecting means and the light receiving means. A control means to obtain, And Bei,
The detection light that is split in the Y-axis direction by the grating mirror and irradiated through the first chromatic aberration correcting condenser lens is set in a range corresponding to the length of the workpiece in the Y-axis direction,
The light receiving means includes a plurality of pixels arranged in a matrix in the X-axis direction and the Z-axis direction perpendicular to the Y-axis direction corresponding to the wavelength of the detection light dispersed in the Y-axis direction,
The control means obtains the position in the Z-axis direction in the X and Y coordinate values of the workpiece based on the detection signals from the X-axis direction position detection means and the light receiving means.
An apparatus for measuring a height position of a workpiece held on a chuck table.
上記多波長光源は白色光源であることが望ましい。 The multi-wavelength light source is preferably a white light source.
本発明によるチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置計測装置は以上のように構成され、第2の色収差補正型集光レンズによって集光された検出光を受光する受光手段はY軸方向とZ軸方向にマトリックス状に複数のCCD画素を備え、多波長光源から発光されグレーティングミラーによってY軸方向に分光され第1の色収差補正型集光レンズを通して照射される検出光は、被加工物のY軸方向の長さに対応する範囲に設定されているので、被加工物のY軸方向の高さ位置を同時に検出することができる。従って、チャックテーブルをX軸方向に移動しつつ高さ位置検出手段の受光手段によって受光された受光信号に基づいて被加工物のX,Y座標値におけるZ軸方向の位置を求めることができるので、被加工物の各X,Y座標における高さ位置(Z軸方向位置)を1回の走査で求めることができる。 The apparatus for measuring the height position of the workpiece held on the chuck table according to the present invention is configured as described above, and the light receiving means for receiving the detection light collected by the second chromatic aberration correcting type condensing lens is the Y axis. comprising a plurality of CCD pixels in a matrix in a direction Z-axis direction, the detection light is irradiated through the first chromatic aberration correcting type light-condensing lens is split into a Y-axis direction by the gray Te Ingumira emitted from the multi-wavelength light source, Since it is set in a range corresponding to the length of the workpiece in the Y-axis direction, the height position of the workpiece in the Y-axis direction can be detected simultaneously. Therefore, the position in the Z-axis direction in the X and Y coordinate values of the workpiece can be obtained based on the light receiving signal received by the light receiving means of the height position detecting means while moving the chuck table in the X-axis direction. The height position (Z-axis direction position) of each workpiece in the X and Y coordinates can be obtained by one scan.
以下、本発明に従って構成されたチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置計測装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a workpiece height position measuring device held on a chuck table configured according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
図1には、本発明に従って構成されたチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置計測装置が装備された加工機としてのレーザー加工機の斜視図が示されている。図1に示すレーザー加工機は、静止基台2と、該静止基台2に矢印Xで示す加工送り方向(X軸方向)に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構3と、静止基台2に上記X軸方向と直交する矢印Yで示す割り出し送り方向(Y軸方向)に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構4と、該レーザー光線ユニット支持機構4にX軸方向およびX軸方向に直交する矢印Zで示す方向(Z軸方向)に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット5とを具備している。
FIG. 1 shows a perspective view of a laser processing machine as a processing machine equipped with a workpiece height position measuring device held on a chuck table configured according to the present invention. The laser processing machine shown in FIG. 1 includes a
上記チャックテーブル機構3は、静止基台2上にX軸方向に沿って平行に配設された一対の案内レール31、31と、該案内レール31、31上にX軸方向に移動可能に配設された第一の滑動ブロック32と、該第1の滑動ブロック32上にY軸方向に移動可能に配設された第2の滑動ブロック33と、該第2の滑動ブロック33上に円筒部材34によって支持されたカバーテーブル35と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル36を具備している。このチャックテーブル36は多孔性材料から形成された吸着チャック361を具備しており、吸着チャック361上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。このように構成されたチャックテーブル36は、円筒部材34内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。なお、チャックテーブル36には、後述する環状のフレームを固定するためのクランプ362が配設されている。
The
上記第1の滑動ブロック32は、その下面に上記一対の案内レール31、31と嵌合する一対の被案内溝321、321が設けられているとともに、その上面にX軸方向に沿って平行に形成された一対の案内レール322、322が設けられている。このように構成された第1の滑動ブロック32は、被案内溝321、321が一対の案内レール31、31に嵌合することにより、一対の案内レール31、31に沿ってX軸方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構3は、第1の滑動ブロック32を一対の案内レール31、31に沿ってX軸方向に移動させるためのX軸方向移動手段37を具備している。X軸方向移動手段37は、上記一対の案内レール31と31の間に平行に配設された雄ネジロッド371と、該雄ネジロッド371を回転駆動するためのパルスモータ372等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド371は、その一端が上記静止基台2に固定された軸受ブロック373に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ372の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド371は、第1の滑動ブロック32の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ372によって雄ネジロッド371を正転および逆転駆動することにより、第一の滑動ブロック32は案内レール31、31に沿ってX軸方向に移動せしめられる。
The first sliding
図示の実施形態におけるレーザー加工機は、上記チャックテーブル36のX軸方向位置を検出するためのX軸方向位置検出手段374を備えている。X軸方向位置検出手段374は、案内レール31に沿って配設されたリニアスケール374aと、第1の滑動ブロック32に配設され第1の滑動ブロック32とともにリニアスケール374aに沿って移動する読み取りヘッド374bとからなっている。このX軸方向位置検出手段374の読み取りヘッド374bは、図示に実施形態においては1μm毎に1パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル36のX軸方向位置を検出する。
The laser beam machine in the illustrated embodiment includes X-axis direction position detecting means 374 for detecting the X-axis direction position of the chuck table 36. The X-axis direction position detecting means 374 is a
上記第2の滑動ブロック33は、その下面に上記第1の滑動ブロック32の上面に設けられた一対の案内レール322、322と嵌合する一対の被案内溝331、331が設けられており、この被案内溝331、331を一対の案内レール322、322に嵌合することにより、Y軸方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構3は、第2の滑動ブロック33を第1の滑動ブロック32に設けられた一対の案内レール322、322に沿ってY軸方向に移動させるための第1のY軸方向移動手段38を具備している。第1のY軸方向移動手段38は、上記一対の案内レール322と322の間に平行に配設された雄ネジロッド381と、該雄ネジロッド381を回転駆動するためのパルスモータ382等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド381は、その一端が上記第1の滑動ブロック32の上面に固定された軸受ブロック383に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ382の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド381は、第2の滑動ブロック33の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ382によって雄ネジロッド381を正転および逆転駆動することにより、第2の滑動ブロック33は案内レール322、322に沿ってY軸方向に移動せしめられる。
The second sliding
図示の実施形態におけるレーザー加工機は、上記第2の滑動ブロック33のY軸方向位置を検出するためのY軸方向位置検出手段384を備えている。Y軸方向位置検出手段384は、案内レール322に沿って配設されたリニアスケール384aと、第2の滑動ブロック33に配設され第2の滑動ブロック33とともにリニアスケール384aに沿って移動する読み取りヘッド384bとからなっている。このY軸方向位置検出手段384の読み取りヘッド384bは、図示に実施形態においては1μm毎に1パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル36のY軸方向位置を検出する。
The laser beam machine in the illustrated embodiment includes Y-axis direction position detecting means 384 for detecting the Y-axis direction position of the second sliding
上記レーザー光線照射ユニット支持機構4は、静止基台2上にY軸方向に沿って平行に配設された一対の案内レール41、41と、該案内レール41、41上にY軸方向に移動可能に配設された可動支持基台42を具備している。この可動支持基台42は、案内レール41、41上に移動可能に配設された移動支持部421と、該移動支持部421に取り付けられた装着部422とからなっている。装着部422は、一側面にZ軸方向に延びる一対の案内レール423、423が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構4は、可動支持基台42を一対の案内レール41、41に沿ってY軸方向に移動させるための第2のY軸方向移動手段43を具備している。第2のY軸方向移動手段43は、上記一対の案内レール41、41の間に平行に配設された雄ネジロッド431と、該雄ネジロッド431を回転駆動するためのパルスモータ432等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド431は、その一端が上記静止基台2に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ432の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド431は、可動支持基台42を構成する移動支持部421の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ432によって雄ネジロッド431を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台42は案内レール41、41に沿ってY軸方向に移動せしめられる。
The laser beam irradiation unit support mechanism 4 is movable in the Y-axis direction on a pair of
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット5は、ユニットホルダ51と、該ユニットホルダ51に取り付けられたレーザー光線照射手段52を具備している。ユニットホルダ51は、上記装着部422に設けられた一対の案内レール423、423に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝511、511が設けられており、この被案内溝511、511を上記案内レール423、423に嵌合することにより、Z軸方向に移動可能に支持される。
The laser
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット5は、ユニットホルダ51を一対の案内レール423、423に沿って矢印Zで示す集光点位置調整方向(Z軸方向)に移動させるための集光点位置調整手段53を具備している。集光点位置調整手段53は、一対の案内レール423、423の間に配設された雄ネジロッド(図示せず)と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ532等の駆動源を含んでおり、パルスモータ532によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ51およびレーザビーム照射手段52を案内レール423、423に沿って矢印Zで示す集光点位置調整方向(Z軸方向)に移動せしめる。なお、図示の実施形態においてはパルスモータ532を正転駆動することによりレーザー光線照射手段52を上方に移動し、パルスモータ532を逆転駆動することによりレーザー光線照射手段52を下方に移動するようになっている。
The laser
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット5は、レーザー光線照射手段52のZ軸方向位置を検出するためのZ軸方向位置検出手段55を具備している。Z軸方向位置検出手段55は、上記案内レール423、423と平行に配設されたリニアスケール551と、上記ユニットホルダ51に取り付けられユニットホルダ51とともにリニアスケール551に沿って移動する読み取りヘッド552とからなっている。このZ軸方向位置検出手段55の読み取りヘッド552は、図示に実施形態においては1μm毎に1パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。
The laser
図示のレーザー光線照射手段52は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング521を含んでいる。ケーシング521内には被加工物であるウエーハに対して透過性を有する波長(例えば1064nm)のパルスレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振手段が配設されている。また、円筒形状のケーシング521の先端には、上記パルスレーザー光線発振手段によって発振されたパルスレーザー光線を集光して上記チャックテーブル36に保持される被加工物に照射せしめる集光器6を具備している。
The illustrated laser beam application means 52 includes a
実施形態におけるレーザー加工機は、上記円筒形状のケーシング521の先端に装着され、チャックテーブル36上に保持される被加工物の上面の高さ位置を検出する高さ位置検出手段7を備えている。この高さ位置検出手段7について図2乃至図4を参照して説明する。
図示の実施形態における高さ位置検出手段7は、白色光源等の多波長光源71と、該多波長光源71が発光した検出光の波長に対応してY軸方向に分光するグレーティングミラー72と、該グレーティングミラー72によって分光された検出光を集光してチャックテーブル36上に保持された被加工物としてのウエーハWの上面に照射する第1の色収差補正型集光レンズ73と、該第1の色収差補正型集光レンズ73を通して照射されチャックテーブル36上に保持されたウエーハWの上面で反射した検出光を集光する第2の色収差補正型集光レンズ74と、該第2の色収差補正型集光レンズ74によって集光された検出光を受光するY軸方向とZ軸方向にマトリックス状に複数のCCD画素を備えた受光手段75とを具備している。なお、第2の色収差補正型集光レンズ74と受光手段75との間に、2点差線で示すように40〜60MHZの周波数の範囲の音波を用いて屈折率を変化させる音響光学チューナブルフィルタ76を配設し、特定の波長を選択するようにしてもよい。
The laser beam machine according to the embodiment includes a height
Height position detecting means in the illustrated
上記多波長光源71によって発光された検出光は、図3に示すようにグレーティングミラー72によってY軸方向に分光され、第1の色収差補正型集光レンズ73を通してチャックテーブル36上に保持されたウエーハWの上面に所定の入射角α(図2参照)をもって照射される。なお、図3に示す実施形態においては、グレーティングミラー72によってY軸方向に分光される検出光の波長は例えば700nmから900nmの範囲を示している。そして、この700nmから900nmの範囲の波長の検出光が照射される範囲は、図示の実施形態においてはチャックテーブル36上に保持されたウエーハWの直径(被加工物のY軸方向長さ)をカバーする範囲に設定されている。
Detection light emitted by the multi-wavelength
このようにしてチャックテーブル36上に保持されたウエーハWの上面に照射された検出光における特定波長の検出光について図2を参照して説明する。
多波長光源71から発光されグレーティングミラー72によって分光された特定波長の検出光は、第1の色収差補正型集光レンズ73を通してチャックテーブル36上に保持されたウエーハWの上面に所定の入射角αをもって照射される。ウエーハWの上面に照射された特定波長の検出光は、ウエーハWの上面で正反射し第2の色収差補正型集光レンズ74を通って受光手段75によって受光される。例えば、ウエーハWの高さ位置が図2において1点鎖線で示す位置である場合には、ウエーハWの上面に照射された特定波長の検出光は1点鎖線で示すように反射し、第2の色収差補正型集光レンズ74を通して受光手段75のA点で受光される。一方、ウエーハWの高さ位置が図2において2点鎖線で示す位置である場合には、ウエーハWの上面に照射された特定波長の検出光は2点鎖線で示すように反射し、受第2の色収差補正型集光レンズ74を通して受光手段75のB点で受光される。このようにして受光手段75が受光したデータは、後述する制御手段に送られる。そして、後述する制御手段は受光手段75によって検出されたA点とB点との間隔Hに基づいて、被加工物Wの高さ位置の変位hを演算する(h=H/2sin α)。従って、上記チャックテーブル36に保持されたウエーハWの高さ位置の基準値が図2において1点鎖線で示す位置である場合、ウエーハWの高さ位置が図2において2点鎖線で示す位置に変位した場合には、高さhだけ下方に変位したことが判る。従って、設定された所定の高さ位置からの変位量を検出ことにより、ウエーハWの高さ位置を求めることができる。このように、チャックテーブル36上に保持されたウエーハWの上面に照射される全波長の検出光の反射光を受光手段75によって受光することにより、ウエーハWのY軸方向の全高さ位置を同時に検出することができる。
The detection light having a specific wavelength in the detection light irradiated on the upper surface of the wafer W held on the chuck table 36 in this way will be described with reference to FIG.
Detection light having a specific wavelength is dispersed by a
ここで、高さ位置検出手段7の受光手段75について、図4を参照して説明する。
図4に示す受光手段75は、Y軸方向とZ軸方向にマトリックス状に配列された複数の画素751を備えた撮像素子(CCD)によって構成されている。受光手段75のY軸方向は、図示の実施形態においては上記グレーティングミラー72によってY軸方向に分光される検出光の波長における700nmから900nmの範囲に設定されている。このため、図示の実施形態においては、チャックテーブル36上に保持されたウエーハWのX軸方向の所定位置におけるY軸方向の高さ位置(Z軸方向位置)を同時に検出することができる。従って、チャックテーブル36をX軸方向に移動しつつ高さ位置検出手段7の受光手段75によって受光された受光信号を後述する制御手段に送ることにより、制御手段はチャックテーブル36上に保持されたウエーハWの各X,Y座標における高さ位置(Z軸方向位置)を求めることができる。
Here, the light receiving means 75 of the height position detecting means 7 will be described with reference to FIG.
The light receiving means 75 shown in FIG. 4 is configured by an imaging device (CCD) including a plurality of
図1に戻って説明を続けると、上記レーザー光線照射手段52を構成するケーシング521の前端部には、上記レーザー光線照射手段52によってレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段8が配設されている。この撮像手段8は、図示の実施形態においては可視光線によって撮像する通常の撮像素子(CCD)の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子(赤外線CCD)等で構成されており、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。
Returning to FIG. 1, the description is continued. At the front end portion of the
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、図5に示す制御手段9を具備している。制御手段9は、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置(CPU)91と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ(ROM)92と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ(RAM)93と、入力インターフェース94および出力インターフェース95とを備えている。このように構成された制御手段9の入力インターフェース94には、上記X軸方向位置検出手段374の読み取りヘッド374b、Y軸方向位置検出手段384の読み取りヘッド384b、Z軸方向位置検出手段55の読み取りヘッド552、高さ位置検出手段7の受光手段75、撮像手段8等からの検出信号が入力される。また、出力インターフェース95からは、上記パルスモータ372、パルスモータ382、パルスモータ432、パルスモータ532、レーザー光線照射手段52、高さ位置検出装置7の多波長光源71等に制御信号を出力する。
The laser processing apparatus in the illustrated embodiment includes a control means 9 shown in FIG. The control means 9 includes a central processing unit (CPU) 91 that performs arithmetic processing according to a control program, a read-only memory (ROM) 92 that stores a control program, and a readable / writable random access memory (RAM) that stores arithmetic results and the like. 93, and an
図示の実施形態におけるレーザー加工機は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
図6にはレーザー加工される被加工物としてのウエーハ10の斜視図が示されている。図6に示すは、シリコンウエーハからなっており、その表面10aに格子状に配列された複数のストリート101によって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等の光デバイス102が形成されている。
The laser beam machine in the illustrated embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described below.
FIG. 6 shows a perspective view of a
上述したウエーハ10のストリート101に沿ってレーザー光線を照射し、ウエーハ10の内部にストリート101に沿って変質層を形成するには、ウエーハ10を図7に示すように環状のフレームFに装着されたダイシングテープTに貼着する。このとき、ウエーハ10は、裏面10bを上にして表面20a側をダイシングテープTに貼着する。
In order to irradiate a laser beam along the
上述したレーザー加工機を用い、上記ウエーハ10のストリート101に沿ってレーザー光線を照射し、ウエーハ10の内部にストリート101に沿って変質層を形成するレーザー加工の実施形態について説明する。なお、ウエーハ10の内部に変質層を形成する際に、ウエーハ10の厚みにバラツキがあると、上述したように屈折率の関係で所定の深さに均一に変質層を形成することができない。そこで、レーザー加工を施す前に、上述した高さ位置検出装置7によってチャックテーブル36に保持されたウエーハ10の高さ位置を計測する。即ち、先ず上述した図1に示すレーザー加工機のチャックテーブル36上にウエーハ10が貼着されたダイシングテープT側を載置し、該チャックテーブル36上にダイシングテープTを介してウエーハ10を吸引保持する。従って、チャックテーブル36上にダイシングテープTを介して吸引保持されたウエーハ10は、裏面10bが上側となる。なお、ウエーハ10が貼着されたダイシングテープTが装着された環状のフレームFは、クランプ362によって固定される。このようにしてウエーハ10を吸引保持したチャックテーブル36は、加工送り手段37によって撮像手段8の直下に位置付けられる。
An embodiment of laser processing in which the above-described laser processing machine is used to irradiate a laser beam along the
チャックテーブル36が撮像手段8の直下に位置付けられると、撮像手段8および制御手段9によってウエーハ10の所定方向に形成されているストリート101がX軸方向と平行に位置付けられているか否かを検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段8はウエーハ10の所定方向に形成されているストリート101を撮像し、撮像した画像信号を制御手段9に送る。制御手段9は撮像手段8から送られた画像信号に基づいて撮像したストリート101がX軸方向と平行か否かを判定し、ストリート101がX軸方向と平行でない場合にはチャックテーブル36を回動してストリート101がX軸方向と平行となるように調整する。このとき、ウエーハ10のストリート101が形成されている表面10aは下側に位置しているが、撮像手段8が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子(赤外線CCD)等で構成された撮像手段を備えているので、裏面10bから透かしてストリート101を撮像することができる。
When the chuck table 36 is positioned immediately below the
上述したようにアライメントが行われると、チャックテーブル36上のウエーハ10は、図8の(a)に示す座標位置に位置付けられた状態となる。なお、図8の(b)はチャックテーブル36即ちウエーハ10を図8の(a)に示す状態から90度回転した状態を示している。
When alignment is performed as described above, the
上述したようにアライメントを実施したならば、ウエーハ10を保持したチャックテーブル36を高さ位置検出手段7の下方に移動し、高さ位置検出手段7の多波長光源71から発光されグレーティングミラー72によってY軸方向に分光され第1の色収差補正型集光レンズ73によって集光される検出光の照射位置を図9の(a)および図10において1点鎖線Cで示す計測開始位置に位置付ける。このようにして計測開始位置に位置付けられたチャックテーブル36上のウエーハ10のX,Y座標値と高さ位置検出手段7から照射される検出光の波長(700nmから900nm)のY座標値との関係は図10に示すように設計値に基づいて設定されている。従って、チャックテーブル36上のウエーハ10に形成された各ストリート101と検出光の波長との関係がそれぞれ設定される。例えば、Y1座標に位置するストリート101には710nmの波長の検出光が対応し、Y2座標に位置するストリート101には730nmの波長の検出光が対応し、Yn座標に位置するストリート101には890nmの波長の検出光が対応するように設定されている。なお、この図10に示すウエーハ10の各ストリート101と検出光の波長(700nmから900nm)の座標値の関係は、ランダムアクセスメモリ(RAM)93に格納されている。
After performing the alignment, as described above, to move the chuck table 36 holding the
上述したようにウエーハ10を保持したチャックテーブル36を計測開始位置に位置付けたならば、高さ位置検出手段7を作動して検出光をチャックテーブル36に保持されたウエーハ10に向けて照射するとともに、ウエーハ10を保持したチャックテーブル36を図9の(a)において矢印X1で示す方向に移動し、図9の(b)に示すように2点鎖線Dで示す計測終了位置が高さ位置検出手段7から照射される検出光の照射位置に達したら高さ位置検出手段7の作動を停止するとともに、ウエーハ10を保持したチャックテーブル36の移動を停止する(高さ計測工程)。なお、この高さ計測工程を実施している際に、制御手段9にはX軸方向位置検出手段374の読み取りヘッド374bからの検出信号を入力している。ここで、ウエーハ10を保持したチャックテーブル36の所定の移動位置(X軸方向位置)において高さ位置検出手段7の受光手段75によって受光される受光信号について図11を参照して説明する。受光手段75は、ウエーハ10の上面で反射した検出光に対応して例えば図11において黒で塗りつぶした画素751が受光する。この受光した画素751からの信号に基づいて制御手段9は、Y1座標のストリート101と対応する波長(710nm)のZ軸方向位置(高さ位置)、Y2座標のストリート101と対応する波長(730nm)のZ軸方向位置(高さ位置)、・・・・Yn座標のストリート101と対応する波長(890nm)のZ軸方向位置(高さ位置)をそれぞれ求める。この高さ計測工程を図10において1点鎖線Cで示す位置(図9の(a)に示す位置)から2点鎖線Dで示す位置(図9の(b)に示す位置)まで実施することにより、チャックテーブル36に保持されたウエーハWに形成された各ストリート101と対応する裏面(上面)の各X、Y座標における高さ位置(Z軸方向位置)を求めることができる。そして、制御手段9は、このようにして求めた各ストリート101と対応する裏面(上面)の各X、Y座標における高さ位置(Z軸方向位置)をランダムアクセスメモリ(RAM)93に格納する。即ち、図11においてチャックテーブルの表面位置を(H0)とすると、Y座標のY1、Y2・・・・Ynに対応する黒で塗りつぶした画素までの距離が(H)となり、図9の(a)に示すようにチャックテーブルを矢印X1で示す方向に移動する際のX座標(X1、X2・・・・Xm)とともに、h=H/2sin αで求められる(h)の値がZ座標(Z1、Z2・・・・Zm)としてランダムアクセスメモリ(RAM)93に格納される。このように、図示の実施形態におけるチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置計測装置においては、多波長光源71から発光されグレーティングミラー72によってY軸方向に分光され第1の色収差補正型集光レンズ73を通して照射される検出光によって被加工物の高さ位置が検出されるので、被加工物の高さ位置を広範囲に渡って同時に検出することができる。
As described above, when the chuck table 36 holding the
上述したようにウエーハ10の所定方向に形成されたストリート101に対して高さ計測工程を実施したならば、チャックテーブル36を90度回動し、チャックテーブル36に保持されたウエーハ10を図8の(b)に示す状態に位置付ける。そして、上記高さ計測工程を実施することによりウエーハ10の所定方向と直交する方向に形成された各ストリート101のX、Y座標値に対する高さ位置(Z軸方向位置)を求めることができる。この各ストリート101のX、Y座標値に対する高さ位置(Z軸方向位置)は、ランダムアクセスメモリ(RAM)93に格納される。
As described above, when the height measuring step is performed on the
なお、被加工物としてのウエーハ10の径が大きい場合には、図12に示すように高さ位置検出手段7によるY軸方向の計測範囲(E)を複数に分け、上記高さ計測工程を複数回実施して各ストリート101のX、Y座標値に対する高さ位置(Z軸方向位置)を求め、各ストリート101のX、Y座標値に対する高さ位置(Z軸方向位置)をランダムアクセスメモリ(RAM)93に格納される。
When the diameter of the
以上のようにして高さ計測工程を実施したならば、ウエーハ10の内部にストリート101に沿って変質層を形成する変質層形成工程を実施する。
変質層形成工程は、先ず図13の(a)で示すようにチャックテーブル36をレーザー光線照射手段52の集光器6が位置するレーザー光線照射領域に移動し、チャックテーブル36に保持されたウエーハ10の所定のストリート101の一端(図13の(a)において左端)をレーザー光線照射手段52の集光器6の直下に位置付ける。そして、集光器6からウエーハ10に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル36を図13の(a)において矢印X1で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、図12の(b)で示すようにレーザー光線照射手段52の集光器6の照射位置にストリート101の他端(図13の(b)において右端)が達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル36の移動を停止する。この変質層形成工程においては、パルスレーザー光線の集光点Pをウエーハ10の厚み方向の中間部に合わせる。この変質層形成工程においては、制御手段9はランダムアクセスメモリ(RAM)103に格納されているウエーハ10のストリート101におけるX,Y座標値に対応した高さ位置に基いて、集光点位置調整手段53のパルスモータ532を制御し、図13の(b)で示すように集光器6をウエーハ10のストリート101における高さ位置に対応して上下方向に移動せしめる。この結果、ウエーハ10の内部には、図13の(b)で示すように裏面10b(上面)から所定の深さ位置に裏面10b(上面)と平行に変質層110が形成される。
When the height measurement process is performed as described above, a deteriorated layer forming process is performed in which a deteriorated layer is formed along the
In the deteriorated layer forming step, first, as shown in FIG. 13A, the chuck table 36 is moved to the laser beam irradiation region where the
なお、上記変質層形成工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
レーザー :YVO4 パルスレーザー
波長 :1064nm
繰り返し周波数 :100kHz
パルス出力 :2.5μJ
集光スポット径 :φ1μm
加工送り速度 :100mm/秒
Note that the processing conditions in the deteriorated layer forming step are set as follows, for example.
Laser: YVO4 pulse laser Wavelength: 1064nm
Repetition frequency: 100 kHz
Pulse output: 2.5μJ
Condensing spot diameter: φ1μm
Processing feed rate: 100 mm / sec
以上のようにして、ウエーハ10の所定方向に延在する全てのストリート101に沿って上記変質層形成工程を実行したならば、チャックテーブル36を90度回動せしめて、上記所定方向に対して直角に延びる各ストリート101に沿って上記変質層形成工程を実行する。このようにして、ウエーハ10に形成された全てのストリート101に沿って上記加工工程を実行したならば、ウエーハ10を保持しているチャックテーブル36は、最初にウエーハ10を吸引保持した位置に戻され、ここでウエーハ10の吸引保持を解除する。そして、ウエーハ10は、図示しない搬送手段によって分割工程に搬送される。
As described above, when the deteriorated layer forming step is executed along all the
以上、本発明によるチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置検出装置をレーザー加工機に適用した例を示したが、本発明はチャックテーブルに保持された被加工物を加工する種々の加工機に適用することができる。 As mentioned above, although the example which applied the height position detection apparatus of the workpiece hold | maintained at the chuck table by this invention to the laser processing machine was shown, this invention is various in processing the workpiece hold | maintained at the chuck table. It can be applied to a processing machine.
1:レーザー加工機
2:静止基台
3:チャックテーブル機構
36:チャックテーブル
37:X軸方向移動手段
374:X軸方向位置検出手段
38:第1のY軸方向移動手段
384:Y軸方向位置検出手段
4:レーザー光線照射ユニット支持機構
42:可動支持基台
43:第2のY軸方向移動手段
5:レーザー光線照射ユニット
52:レーザー光線照射手段
53:集光点位置調整手段
55:Z軸方向位置検出手段
6:集光器
7:高さ位置検出手段
71:多波長光源
72:グレーティングミラー
73:第1の色収差補正型集光レンズ
74:第2の色収差補正型集光レンズ
75:受光手段
8:撮像手段
9:制御手段
10:ウエーハ(被加工物)
1: Laser processing machine 2: Stationary base 3: Chuck table mechanism 36: Chuck table 37: X-axis direction moving means 374: X-axis direction position detecting means 38: First Y-axis direction moving means 384: Y-axis direction position Detection means 4: Laser beam irradiation unit support mechanism 42: Movable support base 43: Second Y-axis direction moving means 5: Laser beam irradiation unit 52: Laser beam irradiation means 53: Focusing point position adjusting means 55: Z-axis direction position detection means 6: condenser 7: height position detecting means 71: multi-wavelength light source 72: gray Te Ingumira 73: first aberration-corrected focusing lens 74: the second chromatic aberration correcting-gathering lens 75: light receiving means 8: Imaging means 9: Control means 10: Wafer (workpiece)
Claims (2)
該高さ位置検出手段は、多波長光源と、該多波長光源が発光した検出光の波長に対応してX軸方向に直交するY軸方向に分光するグレーティングミラーと、該グレーティングミラーによって分光された検出光を集光して該チャックテーブルに保持された被加工物の上面に照射する第1の色収差補正型集光レンズと、該第1の色収差補正型集光レンズを通して照射されチャックテーブルに保持された被加工物の上面で反射した検出光を集光する第2の色収差補正型集光レンズと、該第2の色収差補正型集光レンズによって集光された検出光を受光するY軸方向とZ軸方向にマトリックス状に複数のCCD画素を備えた受光手段と、該X軸方向位置検出手段および該受光手段からの検出信号に基づいて被加工物の高さ位置を求める制御手段と、を具備し、
該グレーティングミラーによってY軸方向に分光され該第1の色収差補正型集光レンズを通して照射される検出光は、被加工物のY軸方向の長さに対応する範囲に設定されており、
該受光手段は、Y軸方向に分光された検出光の波長に対応してX軸方向およびY軸方向と垂直なZ軸方向にマトリックス状に配列された複数の画素を備えており、
該制御手段は、該X軸方向位置検出手段および該受光手段からの検出信号に基づいて被加工物のX,Y座標値におけるZ軸方向の位置を求める、
ことを特徴とするチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置計測装置。 A chuck table for holding a workpiece, a height position detecting means for detecting the upper surface height position of the workpiece held on the chuck table, and the chuck table and the height position detecting means are relatively X-axis direction moving means for moving in the X-axis direction and X-axis direction position detecting means for detecting the position of the chuck table in the X-axis direction. In the device
The high position detection means includes a multi-wavelength light source, and gray te Ingumira for splitting the Y-axis direction corresponding to the wavelength of the detection light multi-wavelength light source emits light perpendicular to the X-axis direction, the gray pos- sesses A first chromatic aberration correcting condensing lens that condenses the detection light dispersed by the mirror and irradiates the upper surface of the workpiece held on the chuck table, and irradiates through the first chromatic aberration correcting condensing lens. A second chromatic aberration correcting condensing lens that condenses the detection light reflected by the upper surface of the workpiece held by the chuck table, and the detection light condensed by the second chromatic aberration correcting condensing lens. A light receiving means having a plurality of CCD pixels in a matrix in the Y-axis direction and the Z-axis direction for receiving light, and a height position of the workpiece based on a detection signal from the X-axis direction position detecting means and the light receiving means. A control means to obtain, And Bei,
The detection light that is split in the Y-axis direction by the grating mirror and irradiated through the first chromatic aberration correcting condenser lens is set in a range corresponding to the length of the workpiece in the Y-axis direction,
The light receiving means includes a plurality of pixels arranged in a matrix in the X-axis direction and the Z-axis direction perpendicular to the Y-axis direction corresponding to the wavelength of the detection light dispersed in the Y-axis direction,
The control means obtains the position in the Z-axis direction in the X and Y coordinate values of the workpiece based on the detection signals from the X-axis direction position detection means and the light receiving means.
An apparatus for measuring a height position of a workpiece held on a chuck table.
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