JP6932437B2 - レーザ加工装置の光軸確認方法 - Google Patents

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Description

本発明は、レーザ加工装置の光軸確認方法に関する。
近年では、レーザ加工装置を用いてウェーハを個々のデバイスチップに分割する方法が開発され、実用化されている。レーザ加工装置を用いてウェーハを個々のデバイスチップに分割する方法として、以下に説明する第１及び第２の加工方法が知られている。
第１の加工方法は、ウェーハに対して吸収性を有する波長（例えば３５５ｎｍ）のレーザビームの集光点を分割予定ラインに対応する領域に照射してアブレーション加工によりレーザ加工溝を形成し、その後外力を付与してウェーハをレーザ加工溝を分割起点として個々のデバイスチップに分割する方法である（例えば、特開平１０−３０５４２０号公報参照）。
第２の加工方法は、ウェーハに対して透過性を有する波長（例えば１０６４ｎｍ）のレーザビームの集光点を分割予定ラインに対応するウェーハの内部に位置付けて、レーザビームを分割予定ラインに沿って照射してウェーハ内部に改質層を形成し、分割装置によりウェーハに外力を付与してウェーハを改質層を分割起点として個々のデバイスチップに分割する方法である（例えば、特許第３４０８８０５号公報参照）。
何れの加工方法を採用する場合にも、レーザ加工装置は、搭載したレーザ発振器から発振されたレーザビームをミラーやレンズ等の多くの光学部品を介してチャックテーブルに保持された被加工物に垂直に照射する。換言すると、レーザ加工装置の光軸はチャックテーブルに保持された被加工物に対して厳密に垂直となるように調整されている。
然し、レーザ加工装置に衝撃が加えられた場合等には、レーザ加工装置の光軸が傾く恐れがある。従来は、光軸が傾いているか否かを確認するためには、専用のカメラを取り付け、遮光パーティションでレーザ加工装置を覆い光軸確認作業を実施していた。
特開平１０−３０５４２０号公報 特許第３４０８８０５号公報 特開２０１３−１３２６７４号公報
上述したように、従来の光軸確認方法では、専用のカメラや遮光パーティションを使用するため、基材の準備や設置に時間が掛かるうえ、設置作業が手間であり、光軸確認作業が非常に煩雑であるという課題があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来に比べてより容易に光軸の確認ができるレーザ加工装置の光軸確認方法を提供することである。
本発明によると、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にレーザビームを照射するレーザビーム照射手段と、を備えたレーザ加工装置の光軸確認方法であって、表面に金属膜が積層された検査用ウェーハを準備するウェーハ準備ステップと、ウェーハ準備ステップを実施した後、該チャックテーブルで該検査用ウェーハの裏面側を保持し表面に積層された該金属膜を露出させる保持ステップと、該保持ステップを実施した後、該レーザビームの集光点位置を第１高さ位置に位置付けた状態で、該検査用ウェーハの第１の座標位置に該レーザビームを照射して、該検査用ウェーハの表面に積層された該金属膜にスポット状の第１レーザ加工痕を形成する第１レーザ加工痕形成ステップと、該第１レーザ加工痕形成ステップを実施した後、該レーザビームの集光点位置を該第１高さ位置から上昇または下降させた第２高さ位置に位置付けた状態で、該検査用ウェーハの第２の座標位置に該レーザビームを照射して、該検査用ウェーハの表面に積層された該金属膜にスポット状の第２レーザ加工痕を形成する第２レーザ加工痕形成ステップと、該第１の座標位置に対する該第１レーザ加工痕の位置と、該第２の座標位置に対する該第２レーザ加工痕の位置とにずれがない場合には該光軸に傾きがないと判定し、ずれがある場合には該光軸に傾きがあると判定する判定ステップと、を備えたことを特徴とするレーザ加工装置の光軸確認方法が提供される。
好ましくは、レーザ加工装置の光軸確認方法は、少なくとも該第１レーザ加工痕形成ステップを実施した後、撮像手段で該検査用ウェーハの表面に積層された該金属膜の該第１の座標位置を撮像して第１撮像画像を形成する第１撮像画像形成ステップと、少なくとも該第２レーザ加工痕形成ステップを実施した後、該撮像手段で該検査用ウェーハの表面に積層された該金属膜の該第２の座標位置を撮像して第２撮像画像を形成する第２撮像画像形成ステップと、を更に備え、該第１撮像画像形成ステップと該第２撮像画像形成ステップを実施した後、該第１撮像画像の該第１座標位置と該第２撮像画像の該第２座標位置とが一致するように重ねて、該第１レーザ加工痕と該第２レーザ加工痕の位置にずれがあるか否かによって該光軸に傾きがあるか否かを判定する前記判定ステップを実施する。
本発明によると、チャックテーブルで保持した検査用ウェーハにレーザビームを照射してウェーハの表面に積層された金属膜にレーザ加工痕を形成する。レーザビームを照射した座標位置とレーザ加工痕の位置を基に光軸の傾きが確認できるため、光軸確認用に専用カメラや遮光パーティション等の基材が不要となり、従来に比べてより容易にレーザ加工装置の光軸の確認をすることができる。
レーザ加工装置の斜視図である。 レーザビーム発生ユニットのブロック図である。 表面に金属膜が積層された検査用ウェーハの斜視図である。 保持ステップを示す一部断面側面図である。 レーザ加工痕形成ステップを示す一部断面側面図である。 レーザビーム照射座標位置とレーザ加工痕形成位置との関係を示す模式的説明図である。 複数の撮像画像の重ね合わせにより、光軸に傾きがあるか否かを判定する判定ステップを示す模式図である。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、レーザ加工装置２の概略構成を示す斜視図が示されている。レーザ加工装置２は、静止基台４上に搭載されたＹ軸方向に伸長する一対のガイドレール６を含んでいる。
Ｙ軸移動ブロック８は、ボールねじ１０及びパルスモータ１２とから構成されるＹ軸送り機構（Ｙ軸送り手段）１４により割り出し送り方向、即ちＹ軸方向に移動される。Ｙ軸移動ブロック８上には、Ｘ軸方向に伸長する一対のガイドレール１６が固定されている。
Ｘ軸移動ブロック１８は、ボールねじ２０及びパルスモータ２２とから構成されるＸ軸移動機構（Ｘ軸送り手段）２８により、ガイドレール１６に案内されて加工送り方向、即ちＸ軸方向に移動される。
Ｘ軸移動ブロック１８上には円筒状支持部材３０を介してチャックテーブル２４が搭載されている。チャックテーブル２４は回転可能に構成されており、チャックテーブル２４には、複数のクランプ２６が配設されている。
ベース４の後方にはコラム３２が立設されている。コラム３２には、レーザビーム照射ユニット３４のケーシング３６が固定されている。ケーシング３６中には、図２に示すレーザビーム発生ユニット３５が収容されている。
レーザビーム照射ユニット３４は、図２に示すレーザビーム発生ユニット３５と、ケーシング３６の先端に取り付けられた集光器３８とから構成される。集光器３８は、上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能にケーシング３６の先端に取り付けられている。
図２に示すように、レーザビーム発生ユニット３５は、ＹＡＧパルスレーザ又はＹＶＯ４パルスレーザを発振するレーザ発振器４２と、繰り返し周波数設定手段４４と、パルス幅調整手段４６と、パワー調整手段４８とを含んでいる。
レーザビーム発生ユニット３５のパワー調整手段４８により所定パワーに調整されたパルスレーザビームは、ケーシング３６の先端に取り付けられた集光器３８のミラー５０で反射され、更に集光用対物レンズ５２によって集光されてチャックテーブル２４に保持されているウェーハ１１に照射される。
ケーシング３６の先端部には、集光器３８に隣接してレーザ加工すべき加工領域を検出する撮像ユニット４０が配設されている。撮像ユニット４０は、顕微鏡及び顕微鏡で拡大されたウェーハ１１の加工領域を撮像する撮像素子を含んでいる。
図３を参照すると、表面１１ａに金属膜１３が積層された検査用ウェーハ１１の斜視図が示されている。好ましくは、金属膜１３としては錫（Ｓｎ）膜が採用される。金属膜１３は錫膜に限定されるものではなく、Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｐｂ，Ｃｕ等の金属膜を適宜選択可能である。金属膜１３の厚みは、５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲が好ましい。
本発明のレーザ加工装置の光軸確認方法では、まずウェーハ準備ステップとして図３に示すような検査用ウェーハ１１を準備する。その後、図４に示すように、レーザ加工装置２のチャックテーブル２４で検査用ウェーハ１１の裏面１１ｂ側を吸引保持し、ウェーハ１１の表面１１ａに積層された金属膜１３を露出させる保持ステップを実施する。
保持ステップを実施した後、検査用ウェーハ１１の表面に積層された金属膜１３にレーザ加工痕を形成するレーザ加工痕形成ステップを実施する。このレーザ加工痕形成ステップを、図５及び図６を参照して詳細に説明する。
図５に示すように、集光器３８から照射されるレーザビームの集光点位置Ｐ１を第１高さ位置に位置付けた状態で、検査用ウェーハ１１の第１の座標位置Ｃ１（図６参照）にレーザビームを照射して、検査用ウェーハ１１の表面に積層された金属膜１３に第１レーザ加工痕Ｑ１を形成する第１レーザ加工痕形成ステップを実施する。図６でＯ１は第１レーザ加工痕Ｑ１の中心位置を示している。
第１レーザ加工痕形成ステップを実施した後、レーザビームの集光点位置Ｐ２を第１高さ位置から上昇または下降させた第２高さ位置に位置付けた状態で、検査用ウェーハ１１の第２の座標位置Ｃ２にレーザビームを照射して、検査用ウェーハ１１の表面に積層された金属膜１３に第２レーザ加工痕Ｑ２を形成する第２レーザ加工痕形成ステップを実施する。
同様に、レーザビームの集光点位置Ｐ３を第１及び第２高さ位置と異なる第３高さ位置に位置付けた状態で、検査用ウェーハ１１の第３座標位置Ｃ３にレーザビームを照射して、検査用ウェーハ１１の表面に積層された金属膜１３に第３レーザ加工痕Ｑ３を形成する第３レーザ加工痕形成ステップを実施する。
このようにレーザビームの集光点位置を異ならせた状態で、第４の座標位置、第５の座標位置、・・・第９の座標位置にレーザビームを照射して、検査用ウェーハ１１の表面に積層された金属膜１３に第４レーザ加工痕Ｑ４、第５レーザ加工痕Ｑ５、・・・第９レーザ加工痕Ｑ９を形成するレーザ加工痕形成ステップを次々と実施する。
図５でＰ１〜Ｐ９は集光点位置を示しており、図６でＣ１〜Ｃ９はレーザビーム照射座標位置を示しており、Ｑ１〜Ｑ９はレーザ加工痕を示しており、Ｏ１〜Ｏ９は第１レーザ加工痕Ｑ１〜第９レーザ加工痕Ｑ９の中心位置をそれぞれ示している。
本発明のレーザ加工装置の光軸確認方法では、少なくとも第１レーザ加工痕形成ステップと第２レーザ加工痕形成ステップは必須である。この場合、第２レーザ加工痕形成ステップの集光点位置Ｐ２は、第１レーザ加工痕形成ステップの集光点位置Ｐ１と高さ方向に大きくずれているのが好ましい。
即ち、図５に示した実施形態の場合には、第８レーザ加工痕形成ステップ又は第９レーザ加工痕形成ステップを第２レーザ加工痕形成ステップとして採用するのが好ましい。
図５及び図６を参照して説明した実施形態では、第１レーザ加工痕形成ステップ乃至第９レーザ加工痕形成ステップを実施した後、第１の座標位置Ｃ１に対する第１レーザ加工痕Ｑ１の中心位置Ｏ１と、第２の座標位置Ｃ２に対する第２レーザ加工痕Ｑ２の中心位置Ｏ２と、・・・第９の座標位置Ｃ９に対する第９レーザ加工痕Ｑ９の中心位置Ｏ９と、にずれがあるか否かを判定する判定ステップを実施する。
即ち、レーザビーム照射座標位置とレーザ加工痕の中心位置との間の距離が等しくかつ両者を結んだ線分の傾斜角が等しいか否かを判定する。距離と線分の傾斜角が等しい場合には、光軸に傾きがなく、集光器３８から照射されるレーザビームはチャックテーブル２４に保持された検査用ウェーハ１１の表面に積層された金属膜１３に垂直に照射されていると判定する。
一方、レーザビーム照射座標位置とレーザ加工痕の中心位置との間の距離又は両者を結んだ線分の傾きの何れか一方が等しくない場合には、光軸に傾きがあると判定し、光軸調整作業を実施する。
レーザ加工痕の形成位置を基に１ショット毎にレーザビームの照射位置を確認してもよいし、数ショットレーザビームを照射した後、レーザ加工痕形成位置を基にまとめてレーザビームの照射位置を確認するようにしてもよい。
ここで注意すべきは、レーザビーム照射座標位置とレーザ加工痕の中心位置は図６に示すように必ずしも一致しなくてもよく、集光点Ｐの深さ位置を変えてレーザ加工したレーザ加工痕でレーザビーム照射座標位置とレーザ加工痕の位置関係がずれていなければ光軸は傾いていないと判定する。
但し、レーザビーム照射座標位置とレーザ加工痕の中心位置がずれている場合は、被加工物をレーザ加工する前に、別途レーザ加工位置の補正を実施して、レーザビーム照射座標位置とレーザ加工痕の中心位置が一致するように調整する必要がある。
レーザビーム照射座標位置とレーザ加工痕の形成位置とにずれがあるか否かを目視で判定するのは困難であるため、好ましくは、撮像ユニット４０でレーザビーム照射座標位置を撮像して撮像画像を形成し、複数の撮像画像からレーザ加工痕の形成位置にずれがあるか否かによって光軸に傾きがあるか否かを判定する。
即ち、図７に示すように、第１レーザビーム照射座標位置Ｃ１を第１撮像画像５６ａの中心に一致させて第１レーザ加工痕Ｑ１を撮像する。次いで、第２レーザビーム照射座標位置Ｃ２を第２撮像画像５６ｂの中心に一致させて第２レーザ加工痕Ｑ２を撮像する。次いで、第３レーザビーム照射座標位置Ｃ３を第３撮像画像５６ｃの中心に一致させて第３レーザ加工痕Ｑ３を撮像する。
第１撮像画像５６ａ、第２撮像画像５６ｂ及び第３撮像画像５６ｃを重ね合わせて第１レーザ加工痕Ｑ１、第２レーザ加工痕Ｑ２及び第３レーザ加工痕Ｑ３の位置にずれがあるか否かによって、光軸に傾きがあるか否かを判定する。図７に示す撮像画像においては、第１乃至第３レーザ加工痕の位置にずれがあるため、光軸に傾きがあると判定する。
このレーザ加工痕の撮像は、例えば、１ショット加工毎に撮像する。或いは、複数位置レーザ加工した後で、それぞれのレーザビーム照射座標位置を撮像するようにしてもよい。
図７に示したように、撮像画像の中心にレーザビーム照射座標位置が来るように撮像しておくと、撮像画像の重ね合わせが容易であるが、必ずしもレーザビーム照射座標位置を撮像画像の中心に撮像しなくてもよい。
判定ステップでは、撮像画像を下層が透けるように透過レイヤーとして重ねてレーザ加工痕の位置にずれがあるかを確認してもよいし、ぱらぱら漫画のように撮像画像を重ねた後、コマ送りすることでレーザ加工痕の位置にずれがあるかを確認するようにしてもよい。
１１ 検査用ウェーハ
１３ 金属膜
２４ チャックテーブル
３５ レーザビーム発生ユニット
３８ 集光器
４２ レーザ発振器
５２ 集光用対物レンズ
Ｐ１〜Ｐ９ 集光点
Ｃ１〜Ｃ９ レーザビーム照射座標位置
Ｑ１〜Ｑ９ レーザ加工痕
Ｏ１〜Ｏ９ レーザ加工痕の中心位置
５６ａ〜５６ｃ 撮像画像

Claims (2)

  1. 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にレーザビームを照射するレーザビーム照射手段と、を備えたレーザ加工装置の光軸確認方法であって、
    表面に金属膜が積層された検査用ウェーハを準備するウェーハ準備ステップと、
    ウェーハ準備ステップを実施した後、該チャックテーブルで該検査用ウェーハの裏面側を保持し表面に積層された該金属膜を露出させる保持ステップと、
    該保持ステップを実施した後、該レーザビームの集光点位置を第１高さ位置に位置付けた状態で、該検査用ウェーハの第１の座標位置に該レーザビームを照射して、該検査用ウェーハの表面に積層された該金属膜にスポット状の第１レーザ加工痕を形成する第１レーザ加工痕形成ステップと、
    該第１レーザ加工痕形成ステップを実施した後、該レーザビームの集光点位置を該第１高さ位置から上昇または下降させた第２高さ位置に位置付けた状態で、該検査用ウェーハの第２の座標位置に該レーザビームを照射して、該検査用ウェーハの表面に積層された該金属膜にスポット状の第２レーザ加工痕を形成する第２レーザ加工痕形成ステップと、
    該第１の座標位置に対する該第１レーザ加工痕の位置と、該第２の座標位置に対する該第２レーザ加工痕の位置とにずれがない場合には該光軸に傾きがないと判定し、ずれがある場合には該光軸に傾きがあると判定する判定ステップと、
    を備えたことを特徴とするレーザ加工装置の光軸確認方法。
  2. 少なくとも該第１レーザ加工痕形成ステップを実施した後、撮像手段で該検査用ウェーハの表面に積層された該金属膜の該第１の座標位置を撮像して第１撮像画像を形成する第１撮像画像形成ステップと、
    少なくとも該第２レーザ加工痕形成ステップを実施した後、該撮像手段で該検査用ウェーハの表面に積層された該金属膜の該第２の座標位置を撮像して第２撮像画像を形成する第２撮像画像形成ステップと、を更に備え、
    該第１撮像画像形成ステップと該第２撮像画像形成ステップを実施した後、該第１撮像画像の該第１座標位置と該第２撮像画像の該第２座標位置とが一致するように重ねて、該第１レーザ加工痕と該第２レーザ加工痕の位置にずれがあるか否かによって該光軸に傾きがあるか否かを判定する前記判定ステップを実施する請求項１記載のレーザ加工装置の光軸確認方法。
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