KR102331288B1 - 투과 레이저 빔의 검출 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 누설광의 상태를 용이하게 게다가 저렴하게 확인할 수 있는 투과 레이저 빔의 검출 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
제1 면과 이 제1 면과 반대측의 제2 면을 갖는 판형의 피가공물에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔의 집광점을 피가공물의 내부에 위치시키고, 상기 레이저 빔을 제1 면측으로부터 조사하여, 상기 제2 면측으로 투과한 레이저 빔을 검출하는 투과 레이저 빔의 검출 방법으로서, 감광층을 갖는 감광 시트의 상기 감광층을 피가공물의 상기 제2 면에 대면시키고, 상기 감광 시트를 통해 피가공물을 척 테이블의 유지면으로 유지하는 감광 시트 위치 부여 단계와, 이 감광 시트 위치 부여 단계를 실시한 후, 피가공물의 상기 제1 면측으로부터 상기 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사 단계와, 이 레이저 빔 조사 단계를 실시한 후, 상기 감광 시트의 상기 감광층에 형성된 감광 반응 영역에 의해 투과 레이저 빔의 상태를 확인하는 확인 단계를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

투과 레이저 빔의 검출 방법{METHOD OF DETECTING TRANSMITTED LASER BEAM}
본 발명은 피가공물에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔을 피가공물에 조사했을 때, 피가공물을 투과한 레이저 빔을 검출하는 투과 레이저 빔의 검출 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼나 광디바이스 웨이퍼 등의 판형의 피가공물에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔의 집광점을 피가공물의 내부에 위치시키고 레이저 빔을 피가공물에 조사하여, 피가공물 내부에 파단 기점이 되는 개질층을 형성하고, 피가공물에 외력을 부여하여 피가공물을 개개의 칩으로 분할하는 가공 방법이 알려져 있다.
이 가공 방법에서는, 피가공물의 내부에서 레이저 빔의 대부분이 흡수되지만, 레이저 빔의 조사면(제1 면)과 반대측의 피가공물의 제2 면으로 투과하는 소위 누설광이 발생한다(예컨대, 일본 특허 공개 제2012-59989호 공보 참조).
레이저 빔은, 레이저 발진기에 의해 발진되어, 각종 광학 부품으로 구성되는 광학계 및 집광기를 지나 피가공물에 조사되지만, 광학계의 세팅에 따라서는, 레이저 빔의 단면의 강도 분포가 반경 방향으로 대칭이 아닌 찌그러진 분포가 되어 버리는 경우가 있다.
그러한 레이저 빔으로 피가공물을 가공하면, 파단되기 어려운 개질층이 형성되어 버리거나, 누설광의 발생 범위가 넓어져 버려, 누설광이 분할 예정 라인을 비어져 나와 디바이스에 악영향을 미칠 우려가 있다.
일본 특허 공개 제2012-59989호 공보
종래에는 누설광을 직접 확인할 수 없기 때문에, 디바이스 칩의 불량률로 누설광의 영향을 확인하고 있었으나, 각 디바이스 칩의 전기적 특성의 평가는 매우 공정수가 소요되는 평가이기 때문에, 누설광의 상태를 확인하는 것은 용이하지 않았다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 누설광의 상태를 용이하게 게다가 저렴하게 확인할 수 있는 투과 레이저 빔의 검출 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 제1 면 및 이 제1 면과 반대측의 제2 면을 갖는 판형의 피가공물에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔의 집광점을 피가공물의 내부에 위치시키고, 상기 레이저 빔을 제1 면측으로부터 조사하여, 상기 제2 면측으로 투과한 레이저 빔을 검출하는 투과 레이저 빔의 검출 방법으로서, 감광층을 갖는 감광 시트의 상기 감광층을 피가공물의 상기 제2 면에 대면시키고, 상기 감광 시트를 통해 피가공물을 척 테이블의 유지면으로 유지하는 감광 시트 위치 부여 단계와, 이 감광 시트 위치 부여 단계를 실시한 후, 피가공물의 상기 제1 면측으로부터 상기 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사 단계와, 이 레이저 빔 조사 단계를 실시한 후, 상기 감광 시트의 상기 감광층에 형성된 감광 반응 영역에 의해 투과 레이저 빔의 상태를 확인하는 확인 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 투과 레이저 빔의 검출 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 감광 시트 위치 부여 단계에서는, 상기 감광 시트는 투광성을 갖는 액체의 층을 통해 피가공물의 제2 면에 접착되어 있다.
본 발명에 의하면, 감광 시트의 감광층을 피가공물의 제2 면에 대면시키도록 위치시키고 제1 면으로부터 레이저 빔을 조사한 후 감광 시트를 관찰함으로써, 피가공물의 제1 면에 레이저 빔을 조사할 때의 투과 레이저 빔(누설광)의 상태를 용이하게 게다가 저렴하게 확인할 수 있다. 그 결과, 누설광을 억제할 수 있는 가공 조건의 선정을 효율적으로 행할 수 있다.
감광층의 종류에 따라서는, 감광층의 색의 변화에 의해 누설광의 에너지 분포를 확인할 수 있기 때문에, 피가공물에 조사되는 레이저 빔의 에너지 분포의 체크에 이용할 수 있고, 광학계의 세팅의 조정에도 매우 유효하다.
도 1은 본 발명의 투과 레이저 빔의 검출 방법을 실시하기에 적합한 레이저 가공 장치의 사시도이다.
도 2는 레이저 빔 조사 단계를 설명하는 블록도이다.
도 3은 반도체 웨이퍼의 표면측 사시도이다.
도 4의 (a)는 감광 시트 위치 부여 단계를 설명하는 분해 사시도이고, 도 4의 (b)는 그 사시도이다.
도 5는 레이저 빔 조사 단계를 도시한 단면도이다.
도 6의 (a)는 누설광에 의한 감광층의 감광 반응의 일례를 도시한 평면도이고, 도 6의 (b)는 누설광의 에너지 분포를 도시한 도면이다.
도 7의 (a)는 누설광에 의한 감광층의 감광 반응의 다른 예를 도시한 평면도이고, 도 7의 (b)는 누설광의 에너지를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 투과 레이저 빔의 검출 방법을 실시하기에 적합한 레이저 가공 장치(2)의 사시도가 도시되어 있다. 레이저 가공 장치(2)는, 정지(靜止) 베이스(4) 상에 X축 방향으로 이동 가능하게 탑재된 제1 슬라이드 블록(6)을 포함하고 있다.
제1 슬라이드 블록(6)은, 볼 나사(8) 및 펄스 모터(10)로 구성되는 가공 이송 수단(12)에 의해, 한 쌍의 가이드 레일(14)을 따라 가공 이송 방향, 즉 X축 방향으로 이동된다.
제1 슬라이드 블록(6) 상에는, 제2 슬라이드 블록(16)이 Y축 방향으로 이동 가능하게 탑재되어 있다. 즉, 제2 슬라이드 블록(16)은 볼 나사(18) 및 펄스 모터(20)로 구성되는 인덱싱 이송 수단(22)에 의해, 한 쌍의 가이드 레일(24)을 따라 인덱싱 방향, 즉 Y축 방향으로 이동된다.
제2 슬라이드 블록(16) 상에는 원통 지지 부재(26)를 통해 척 테이블(28)이 탑재되어 있고, 척 테이블(28)은 회전 가능하며, 가공 이송 수단(12) 및 인덱싱 이송 수단(22)에 의해 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동 가능하다.
척 테이블(28)에는, 척 테이블(28)에 흡인 유지된 반도체 웨이퍼를 다이싱 테이프를 통해 지지하는 환형 프레임을 클램프하는 클램프(30)가 설치되어 있다.
정지 베이스(4)에는 칼럼(32)이 세워져 설치되어 있고, 이 칼럼(32)에 레이저 빔 조사 유닛(34)이 부착되어 있다. 레이저 빔 조사 유닛(34)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 케이싱(33) 안에 수용된 레이저 빔 발생 유닛(35)과, 광학계(68)와, 케이싱(33)의 선단에 부착된 집광기(36)를 포함하고 있다.
레이저 빔 발생 유닛(35)은, YAG 레이저 또는 YVO4 레이저를 발진하는 레이저 발진기(62)와, 반복 주파수 설정 수단(64)과, 펄스폭 조정 수단(66)을 포함하고 있다. 특별히 도시하지 않으나, 레이저 발진기(62)는 브루스터 창을 갖고 있으며, 레이저 발진기(62)로부터 출사되는 레이저 빔은 직선 편광의 레이저 빔이다.
레이저 빔 발생 유닛(35)의 레이저 발진기(62)로부터 발진되는 펄스 레이저 빔(LB)은, 도 3에 도시된 반도체 웨이퍼(11)에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔이며, 예컨대 1064 ㎚의 파장을 갖고 있다. 레이저 빔 발생 유닛(35)의 레이저 발진기(62)로부터 발진된 펄스 레이저 빔(LB)은 복수의 광학 부품으로 이루어지는 광학계(68)를 통과하여 집광기(36)에 입사된다.
집광기(36)에 입사된 펄스 레이저 빔(LB)은 미러(70)에 의해 반사되고, 마스크(72)의 핀 홀(73)을 통과하여 집광 렌즈(74)에 의해 척 테이블(28)에 유지된 반도체 웨이퍼(11)에 조사된다.
도 1을 다시 참조하면, 케이싱(33)의 선단부에는, 집광기(36)와 X축 방향으로 정렬하여 레이저 가공해야 할 가공 영역을 검출하는 촬상 유닛(38)이 배치되어 있다. 촬상 유닛(38)은, 가시광에 의해 반도체 웨이퍼의 가공 영역을 촬상하는 통상의 CCD 등의 촬상 소자를 포함하고 있다.
촬상 유닛(38)은 또한, 반도체 웨이퍼에 적외선을 조사하는 적외선 조사 수단과, 적외선 조사 수단에 의해 조사된 적외선을 포착하는 광학계와, 이 광학계에 의해 포착된 적외선에 대응한 전기 신호를 출력하는 적외선 CCD 등의 적외선 촬상 소자로 구성되는 적외선 촬상 수단을 포함하고 있고, 촬상한 화상은 컨트롤러(제어 수단)(40)에 송신된다.
컨트롤러(40)는 컴퓨터에 의해 구성되어 있으며, 제어 프로그램에 따라 연산 처리하는 중앙 처리 장치(CPU)(42)와, 제어 프로그램 등을 저장하는 리드 온리 메모리(ROM)(44)와, 연산 결과 등을 저장하는 기록 및 판독 가능한 랜덤 액세스 메모리(RAM)(46)와, 카운터(48)와, 입력 인터페이스(50)와, 출력 인터페이스(52)를 구비하고 있다.
도면 부호 56은 안내 레일(14)을 따라 배치된 리니어 스케일(54)과, 제1 슬라이드 블록(6)에 배치된 도시되지 않은 판독 헤드로 구성되는 가공 이송량 검출 수단이며, 가공 이송량 검출 수단(56)의 검출 신호는 컨트롤러(40)의 입력 인터페이스(50)에 입력된다.
도면 부호 60은 가이드 레일(24)을 따라 배치된 리니어 스케일(58)과 제2 슬라이드 블록(16)에 배치된 도시되지 않은 판독 헤드로 구성되는 인덱싱 이송량 검출 수단이며, 인덱싱 이송량 검출 수단(60)의 검출 신호는 컨트롤러(40)의 입력 인터페이스(50)에 입력된다.
촬상 유닛(38)으로 촬상한 화상 신호도 컨트롤러(40)의 입력 인터페이스(50)에 입력된다. 한편, 컨트롤러(40)의 출력 인터페이스(52)로부터는 펄스 모터(10), 펄스 모터(20), 레이저 빔 조사 유닛(34) 등에 제어 신호가 출력된다.
도 3을 참조하면, 레이저 가공 장치(2)의 가공 대상인 판형의 피가공물의 일례로서의 반도체 웨이퍼(11)의 표면측 사시도가 도시되어 있다. 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 웨이퍼라고 약칭하는 경우가 있음)(11)의 표면(11a)에는, 격자형으로 형성된 복수의 분할 예정 라인(스트리트)(13)에 의해 구획된 각 영역에 IC, LSI 등의 디바이스(15)가 형성되어 있다.
반도체 웨이퍼(11)는 복수의 디바이스(15)가 형성된 디바이스 영역(17)과, 디바이스 영역(17)을 둘러싸는 외주 잉여 영역(19)을 갖고 있다. 웨이퍼(11)의 외주에는, 실리콘으로 형성된 반도체 웨이퍼(11)의 결정 방위를 나타내는 마크로서의 노치(21)가 형성되어 있다.
이하, 전술한 바와 같이 구성된 레이저 가공 장치(2)에 의한 본 발명의 실시형태에 따른 투과 레이저 빔의 검출 방법에 대해, 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시형태의 투과 레이저 빔 검출 방법에서는, 먼저 도 4에 도시된 바와 같이, 감광 시트(23)의 기재(基材; 25) 상에 형성된 감광층(27)을 웨이퍼(11)의 표면(제2 면)에 대면시키고, 감광 시트(23)를 통해 웨이퍼(11)를 레이저 가공 장치(2)의 척 테이블(28)에 의해 흡인 유지하는 감광 시트 위치 부여 단계를 실시한다.
이 감광 시트 위치 부여 단계에서는, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 감광 시트(23)의 감광층(27)을 투광성 및 접착성을 갖는 액체의 층을 통해 웨이퍼(11)의 표면(제2 면)에 접착하고, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 감광 시트(23)의 기재(25)를 외주부가 환형 프레임(F)에 장착된 다이싱 테이프(T)에 접착한다.
이에 의해, 웨이퍼(11)는 감광 시트(23) 및 다이싱 테이프(T)를 통해 환형 프레임(F)에 지지되게 되고, 웨이퍼(11)의 이면(제1 면)(11b)이 노출된다. 투광성을 갖는 (투명한) 액체의 층으로서는, 수용성 수지를 사용할 수 있다.
감광 시트(23)로서는, 예컨대, KENTEK사 제조의 5 mJ/㎠-20 J/㎠ 대응의 얼라인먼트 시트, ZAP-IT를 사용할 수 있다.
감광 시트 위치 부여 단계를 실시한 후, 도 5에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(11)에 대해 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 빔(LB)의 집광점(P)을 웨이퍼(11)의 내부에 위치시키고, 펄스 레이저 빔(LB)을 웨이퍼(11)의 이면(제1 면)으로부터 조사하는 레이저 빔 조사 단계를 실시한다. 웨이퍼(11)에 대해 투과성을 갖는 펄스 레이저 빔(LB)은, 예컨대 1064 ㎚의 파장을 갖고 있다.
펄스 레이저 빔(LB)의 집광점(P)을 웨이퍼(11)의 내부에 위치시켜 펄스 레이저 빔(LB)을 웨이퍼(11)의 이면(11b)측으로부터 조사하고, 척 테이블(28)을 화살표 X1 방향으로 가공 이송하면, 다광자 흡수에 의해 웨이퍼(11)의 내부에 개질층(29)이 형성된다.
펄스 레이저 빔(LB)은 집광점(P)에서 그 대부분이 흡수되지만, 일부의 펄스 레이저 빔(LB)은 누설광(투과 레이저 빔)(31)이 되어 웨이퍼(11)의 표면(제2 면)(11a)으로부터 출사한다.
이 누설광(31)에 의해 웨이퍼(11)의 표면(제2 면)(11a)에 접착되어 있는 감광 시트(23)의 감광층(27)이 반응하여, 감광층(27)에 감광 반응 영역(27a)이 형성된다. 감광 반응 영역(27a)은, 예컨대 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 누설광(31)의 중심에 대해 Y축 방향으로 대칭으로 형성된다.
도 6의 (a)에서, 백색은 누설광의 강도 분포가 강한 부분을 나타내고, 회색은 누설광의 강도 분포가 약한 부분을 나타내고 있다. 즉, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 투과 레이저 빔(누설광)(31)의 단면의 강도 분포가 누설광(31)의 중심에 대해 반경 방향으로 대칭으로 되어 있다.
이 경우에는, 펄스 레이저 빔(LB)의 중심이 마스크(72)에 형성된 핀 홀(73)의 중심에 합치하여, 펄스 레이저 빔(LB)이 웨이퍼(11)에 조사되고 있게 되어, 광학계(68)는 최적으로 설정되어 있게 된다.
한편, 누설광(31)의 강도 분포가 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 치우쳐 있는 경우에는, 감광층(27)의 감광 반응 영역(27a)이 도 7의 (a)에 도시된 바와 같은 상태가 되고, 감광 반응 영역(27a)을 관찰함으로써 누설광(31)의 상태를 확인할 수 있다.
이와 같이 누설광(투과 레이저 빔)의 강도 분포가 누설광(31)의 중심에 대해 대칭이 아닌 경우에는, 웨이퍼(11)에 조사되는 펄스 레이저 빔(LB)의 중심이 마스크(72)에 형성된 핀 홀(73)의 중심에 합치하고 있지 않기 때문이라고 판단할 수 있으며, 광학계(68)의 각종 광학 부품을 펄스 레이저 빔(LB)의 중심이 마스크(72)의 핀 홀(73)의 중심에 합치하도록 조정한다.
광학계(68)의 각종 광학 부품의 세팅을 조정한 후, 다시 감광층(27)의 감광 반응 영역(27a)을 관찰함으로써, 누설광(31)의 강도 분포가 누설광(31)의 중심에 대해 반경 방향으로 대칭이 될 때까지 광학계(68)의 조정을 반복한다.
전술한 실시형태에서는, 본 발명의 투과 레이저 빔의 검출 방법을 반도체 웨이퍼(11)에 대해 적용한 예에 대해 설명하였으나, 피가공물은 반도체 웨이퍼(11)에 한정되는 것은 아니며, 광디바이스 웨이퍼 등의 다른 판형의 피가공물에도 동일하게 적용할 수 있다. 또한, 레이저 빔과 핀 홀의 위치 맞춤 확인 외에, 각종 광학 부품과 레이저 빔의 어긋남을 확인하기 위해서 이용할 수도 있다.
2: 레이저 가공 장치 11: 반도체 웨이퍼
23: 감광 시트 27: 감광층
27a: 감광 반응 영역 28: 척 테이블
29: 개질층 31: 누설광(투과 레이저 빔)
68: 광학계 72: 마스크
73: 핀 홀 74: 집광 렌즈

Claims (2)

  1. 제1 면, 및 상기 제1 면과 반대측의 제2 면을 갖는 판형의 피가공물에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔의 집광점을 피가공물의 내부에 위치시키고, 상기 레이저 빔을 제1 면측으로부터 조사하여, 상기 제2 면측으로 투과한 레이저 빔을 검출하는 투과 레이저 빔의 검출 방법에 있어서,
    감광층을 갖는 감광 시트를 통해 피가공물을 척 테이블의 유지면으로 유지하도록, 상기 감광층을 피가공물의 상기 제2 면에 대면시켜 상기 감광 시트를 배치하는 감광 시트 위치 부여 단계와,
    상기 감광 시트 위치 부여 단계를 실시한 후, 피가공물의 상기 제1 면측으로부터 상기 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사 단계와,
    상기 레이저 빔 조사 단계를 실시한 후, 상기 감광 시트의 상기 감광층에 형성된 감광 반응 영역을 관찰하는 것에 의해 투과 레이저 빔의 상태를 확인하는 확인 단계
    를 구비한 것을 특징으로 하는 투과 레이저 빔의 검출 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감광 시트 위치 부여 단계에서는, 상기 감광 시트는 투광성 및 접착성을 갖는 액체의 층을 통해 피가공물의 상기 제2 면에 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 투과 레이저 빔의 검출 방법.
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