KR102363110B1 - 가공 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 근적외선을 투과시키고 다른 파장의 전자파를 반사시키는 코팅층과, 이 근적외선을 흡수하는 얼라인먼트 마크를 갖는 피가공물의 가공에 적합한 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
피가공물을 가공하는 가공 방법으로서, 근적외선을 반사시키는 유지면을 갖는 유지 테이블에 의해 피가공물의 얼라인먼트 마크가 형성되어 있는 표면측을 유지하여 이면측을 노출시키는 유지 단계와, 유지 테이블에 의해 유지된 피가공물의 이면측을 향해 근적외선을 조사하고 근적외선에 감도가 있으며 피가공물의 이면측에 대면하는 촬상 수단으로 피가공물을 촬상하여 촬상 화상을 형성하는 촬상 단계와, 촬상 화상에 기초하여 얼라인먼트 마크를 검출하는 얼라인먼트 마크 검출 단계와, 검출된 얼라인먼트 마크에 기초하여 유지 테이블에 의해 유지된 피가공물을 가공 수단으로 가공하는 가공 단계를 포함한다.

Description

가공 방법{PROCESSING METHOD}
본 발명은 가시광선을 반사시키는 코팅층을 표리면측에 갖는 피가공물을 가공하기 위한 가공 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼로 대표되는 판형의 피가공물을 가공할 때에는, 피가공물을 유지하기 위한 척 테이블과, 척 테이블에 유지된 피가공물을 가공하기 위한 가공 유닛을 구비하는 가공 장치가 사용된다. 이 가공 장치로 피가공물을 가공할 때에는, 가공 장치에 대해 피가공물의 위치나 방향 등을 인식시키기 위한 얼라인먼트라고 불리는 처리를 행할 필요가 있다.
얼라인먼트에서는, 예컨대, 척 테이블에 유지된 피가공물을 촬상 유닛으로 촬상하고, 미리 가공 장치에 기억해 둔 특징적인 키 패턴(타겟 패턴, 얼라인먼트 마크)에 합치하는 패턴을 피가공물 중에서 찾아낸다. 그리고, 찾아낸 패턴의 위치를 기준으로 척 테이블을 회전시켜, 피가공물의 방향을 조정한다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
또한, 가공 장치에 기억해 둔 가공 예정 라인(스트리트)과 키 패턴과의 거리, 및 찾아낸 패턴의 위치로부터, 실제의 가공 예정 라인의 위치를 산출한다. 그 후, 산출된 실제의 가공 예정 라인의 위치에 가공 유닛을 맞춤으로써, 이 가공 예정 라인을 따라 피가공물을 가공할 수 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 평성 제7-106405호 공보
그러나, 예컨대, 피가공물의 표리면측에 가시광선을 반사시키는 것과 같은 코팅층이 형성되어 있는 경우에는, 가시광선에 감도가 있는 통상의 촬상 유닛을 이용하여 전술한 바와 같은 얼라인먼트를 행할 수 없다. 이 경우에는, 예컨대, 코팅층을 투과하는 근적외선에 감도를 갖는 것과 같은 촬상 유닛이 사용된다.
그러나, 피가공물에 형성되어 있는 얼라인먼트용의 패턴이 근적외선을 반사시키지 않는 경우(보다 구체적으로는, 예컨대, 근적외선을 흡수하는 경우)에는, 근적외선에 감도를 갖는 촬상 유닛을 이용했다고 해도, 피가공물 중의 패턴을 적절히 검출할 수 없다. 그 때문에, 종래의 가공 방법에서는, 이러한 피가공물을 정밀도 좋게 가공하는 것이 어려웠다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 근적외선을 투과시키고 다른 파장의 전자파를 반사시키는 코팅층과, 이 근적외선을 흡수하는 얼라인먼트 마크를 갖는 피가공물의 가공에 적합한 가공 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 미리 정해진 범위의 파장의 근적외선을 투과시키는 기판과, 상기 기판의 표면측에 형성되며 상기 근적외선을 흡수하는 얼라인먼트 마크와, 상기 기판의 표면측 및 이면측에 피복되며 상기 근적외선을 투과시키고 상기 미리 정해진 범위를 제외한 파장의 전자파를 반사시키는 코팅층을 갖는 피가공물을 가공하는 가공 방법으로서, 상기 근적외선을 반사시키는 유지면을 갖는 유지 테이블에 의해 상기 피가공물의 상기 얼라인먼트 마크가 형성되어 있는 표면측을 유지하여 이면측을 노출시키는 유지 단계와, 상기 유지 단계를 실시한 후, 상기 유지 테이블에 의해 유지된 상기 피가공물의 이면측을 향해 상기 근적외선을 조사하고 상기 근적외선에 감도가 있으며 상기 피가공물의 이면측에 대면하는 촬상 수단으로 상기 피가공물을 촬상하여 촬상 화상을 형성하는 촬상 단계와, 상기 촬상 단계를 실시한 후, 상기 촬상 화상에 기초하여 상기 얼라인먼트 마크를 검출하는 얼라인먼트 마크 검출 단계와, 상기 얼라인먼트 마크 검출 단계를 실시한 후, 검출된 상기 얼라인먼트 마크에 기초하여 상기 유지 테이블에 의해 유지된 피가공물을 가공 수단으로 가공하는 가공 단계를 구비하는 가공 방법이 제공된다.
본 발명의 일 양태에 따른 가공 방법에서는, 피가공물에 조사된 근적외선이 얼라인먼트 마크에서 흡수되는 한편, 다른 영역에서는, 근적외선이 피가공물을 투과하여 유지 테이블에 도달한다. 유지 테이블에 도달한 근적외선은, 이 유지 테이블의 유지면에서 반사되기 때문에, 근적외선에 감도가 있는 촬상 수단으로 피가공물을 촬상하여 촬상 화상을 형성함으로써, 촬상 화상에 기초하여 얼라인먼트 마크를 적절히 검출할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 양태에 따른 가공 방법에 의하면, 근적외선을 투과시키고 다른 파장의 전자파를 반사시키는 코팅층과, 이 근적외선을 흡수하는 얼라인먼트 마크를 갖는 피가공물을 적절히 가공할 수 있게 된다.
도 1의 (A)는 유지 단계에 대해 설명하기 위한 도면이고, 도 1의 (B)는 촬상 단계에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 2의 (A)는 얼라인먼트 마크 검출 단계에 대해 설명하기 위한 도면이고, 도 2의 (B)는 절삭 단계(가공 단계)에 대해 설명하기 위한 도면이다.
첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 일 양태에 따른 실시형태에 대해 설명한다. 본 실시형태에 따른 가공 방법은, 근적외선을 투과시키고 다른 파장의 전자파를 반사시키는 코팅층과, 이 근적외선을 흡수하는 얼라인먼트 마크를 갖는 피가공물을 가공하기 위한 가공 방법으로서, 유지 단계[도 1의 (A) 참조], 촬상 단계[도 1의 (B) 참조], 얼라인먼트 마크 검출 단계[도 2의 (A) 참조], 및 절삭 단계(가공 단계)[도 2의 (B) 참조]를 포함한다.
유지 단계에서는, 근적외선을 반사시키는 유지면을 갖는 척 테이블(유지 테이블)에 의해 피가공물의 얼라인먼트 마크가 형성되어 있는 표면측을 유지하고, 이면측을 노출시킨다. 촬상 단계에서는, 피가공물의 이면측을 향해 근적외선을 조사하고, 이 피가공물의 이면측에 대면하며, 근적외선에 대해 감도가 있는 촬상 유닛(촬상 수단)으로 피가공물을 촬상하여 화상(촬상 화상)을 형성한다.
얼라인먼트 마크 검출 단계에서는, 촬상 단계에서 형성된 화상에 기초하여 얼라인먼트 마크의 위치를 검출한다. 절삭 단계에서는, 얼라인먼트 마크 검출 단계에서 검출된 얼라인먼트 마크의 위치에 기초하여, 피가공물을 절삭 유닛(절삭 수단, 가공 유닛, 가공 수단)으로 절삭(가공)한다. 이하, 본 실시형태에 따른 가공 방법에 대해 상세히 서술한다.
본 실시형태에 따른 가공 방법에서는, 먼저, 피가공물을 척 테이블에 의해 유지하는 유지 단계를 행한다. 도 1의 (A)는 유지 단계에 대해 설명하기 위한 도면이다. 유지 단계는, 예컨대, 도 1의 (A)에 도시된 절삭 장치(가공 장치)(2)를 이용하여 행해진다. 절삭 장치(2)는, 피가공물(11)을 유지하기 위한 척 테이블(유지 테이블)(4)을 구비하고 있다.
척 테이블(4)은, 예컨대, 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)에 연결되어 있고, 연직 방향에 대략 평행한 회전축 주위로 회전한다. 또한, 척 테이블(4)의 하방에는, 가공 이송 기구(도시하지 않음)가 설치되어 있고, 척 테이블(4)은, 이 가공 이송 기구에 의해 가공 이송 방향으로 이동한다. 척 테이블(4)의 상면은, 피가공물(11)을 흡인, 유지하기 위한 유지면(4a)으로 되어 있다.
유지면(4a)은, 예컨대, 경면 형상으로 형성되어 있고, 근적외선(780 ㎚∼2500 ㎚의 파장을 갖는 전자파)의 적어도 일부(780 ㎚∼2500 ㎚의 일부의 범위의 파장)를 반사시킨다. 또한, 유지면(4a)의 일부에는, 개구(4b)가 형성되어 있다. 이 개구(4b)는, 척 테이블(4)의 내부에 형성된 흡인로(4c), 밸브(6) 등을 통해, 흡인원(8)에 접속되어 있다. 밸브(6)를 개방하여 흡인원(8)의 부압을 개구(4b)에 작용시킴으로써. 피가공물(11)은, 척 테이블(4)에 흡인, 유지된다.
피가공물(11)은, 전술한 일부(일부의 범위)의 근적외선(이하, 간단히 근적외선이라고 부름)을 투과시키는 기판(13)을 포함하고 있다. 이 기판(13)은, 예컨대, 유리나 석영, 사파이어 등의 재료를 이용하여 형성된다. 단, 기판(13)의 재질, 형상, 크기 등에 특별한 제한은 없다. 예컨대, 실리콘 등의 반도체 재료로 이루어지는 웨이퍼를 기판(13)으로서 이용할 수도 있다.
기판(13)의 표면(13a)측에는, 근적외선을 흡수하는 얼라인먼트 마크(패턴)(15)가 형성되어 있다. 또한, 기판(13)의 표면(13a)측 및 이면(13b)측에는, 근적외선을 투과시키고, 다른 파장의 광(전자파)을 반사시키는 코팅층(17)이 피복되어 있다. 예컨대, 얼라인먼트 마크(15)는, 근적외선에 대해 흡수성을 나타내는 재료에 의해 형성되고, 코팅층(17)은, 근적외선에 대해 투과성을 나타내고 다른 파장의 광에 대해 반사성을 나타내는 재료에 의해 형성된다.
단, 얼라인먼트 마크(15)나 코팅층(17)의 재질, 형상, 크기(두께) 등에 제한은 없다. 예컨대, 기판(13)의 표면(13a) 등을 변질(개질)시키는 방법 등으로 얼라인먼트 마크(15)를 형성할 수도 있다. 이와 같이 구성되는 피가공물(11)은, 얼라인먼트 마크(15)에 의해 지정되는 가공 예정 라인(스트리트)(19)[도 2의 (A) 참조]을 따라 가공된다.
유지 단계에서는, 기판(13)의 표면(13a)측에 대응하는 피가공물(11)의 표면(11a)측을 척 테이블(4)의 유지면(4a)에 접촉시켜 밸브(6)를 개방하여, 흡인원(8)의 부압을 피가공물(11)에 작용시킨다. 이에 의해, 피가공물(11)은, 표면(11a)과는 반대의 이면(11b)측의 코팅층(17)이 상방으로 노출된 상태로, 척 테이블(4)에 유지된다. 한편, 피가공물(11)의 표면(11a)측에는, 미리, 근적외선을 투과시키는 보호 부재 등을 부착해 두어도 좋다.
유지 단계 후에는, 근적외선에 감도가 있는 촬상 유닛(촬상 수단)으로 피가공물(11)을 촬상하여 화상을 형성하는 촬상 단계를 행한다. 도 1의 (B)는 촬상 단계에 대해 설명하기 위한 도면이다. 촬상 단계는, 계속해서 절삭 장치(2)를 이용하여 행해진다. 도 1의 (B)에 도시된 바와 같이, 척 테이블(4)의 상방에는, 근적외선을 방사하기 위한 광원(근적외선 방사 수단)(10)이 배치되어 있다. 또한, 광원(10)에 인접하는 위치에는, 피가공물(11)을 촬상하기 위한 촬상 유닛(촬상 수단)(12)이 설치되어 있다.
광원(10)은, 피가공물(11)의 이면(11b)측을 향해, 기판(13) 및 코팅층(17)을 투과하는 파장의 근적외선(21a)을 조사한다. 이 광원(10)으로서는, 예컨대, 할로겐이나 희가스 등이 봉입된 램프, 적외선 LED(Light Emitting Diode), 적외선 LD(Laser Diode) 등을 이용할 수 있다. 단, 광원(10)의 종류 등에 특별한 제한은 없다.
촬상 유닛(12)은, 근적외선(21a)에 감도를 갖는 촬상 소자(수광 소자)를 구비하고 있고, 근적외선(21a)이 조사된 상태의 피가공물(11) 등을 촬상하여 화상(촬상 화상)을 형성한다. 광원(10) 및 촬상 유닛(12)은, 이동 기구(도시하지 않음)에 지지되어 있고, 이 이동 기구에 의해, 가공 이송 방향에 수직인 인덱싱 이송 방향, 및 연직 방향(가공 이송 방향 및 인덱싱 이송 방향에 수직인 방향)으로 이동한다.
촬상 단계에서는, 먼저, 척 테이블(4)과, 광원(10) 및 촬상 유닛(12)을 상대적으로 이동시켜, 피가공물(11)의 임의의 영역의 상방에 광원(10) 및 촬상 유닛(12)을 위치시킨다. 그 후, 광원(10)으로부터 피가공물(11)의 이면(11b)측을 향해 근적외선(21a)을 조사한다. 아울러, 피가공물(11)을 촬상 유닛(12)으로 촬상한다.
전술한 바와 같이, 피가공물(11)을 구성하는 기판(13) 및 코팅층(17)은, 근적외선(21a)을 투과시키고, 얼라인먼트 마크(15)는, 근적외선(21a)을 흡수한다. 그 때문에, 얼라인먼트 마크(15)에 대응하는 영역에 조사된 근적외선(21a)은, 얼라인먼트 마크(15)에서 흡수되어, 척 테이블(4)에는 도달하지 않는다. 한편, 다른 영역에 조사된 근적외선(21a)은, 코팅층(17) 및 기판(13)을 투과하여, 척 테이블(4)에 도달한다.
척 테이블(4)의 유지면(4a)은, 근적외선(21a)을 반사시킬 수 있도록 구성되어 있다. 따라서, 코팅층(17) 및 기판(13)을 투과하여 척 테이블(4)에 도달한 근적외선(21a)은, 척 테이블(4)의 유지면(4a)에서 반사된다. 반사 후의 근적외선(21b)의 일부는, 마찬가지로 코팅층(17) 및 기판(13)을 투과하여, 촬상 유닛(12)에 도달한다.
촬상 유닛(12)은, 이 근적외선(21b)에 기초하여, 얼라인먼트 마크(15)의 판별에 적합한 화상(촬상 화상)(23)[도 2의 (A) 참조]을 형성한다. 형성된 화상(23)은, 예컨대, 척 테이블(4)과 촬상 유닛(12)의 위치 관계에 관한 정보와 함께, 절삭 장치(2)의 기억부(도시하지 않음)에 기억된다.
촬상 단계 후에는, 형성된 화상(23)에 기초하여 얼라인먼트 마크(15)의 위치를 검출하는 얼라인먼트 마크 검출 단계를 행한다. 이 얼라인먼트 마크 검출 단계는, 예컨대, 절삭 장치(2)의 제어 유닛(제어 수단)(도시하지 않음)으로 행해진다. 도 2의 (A)는 얼라인먼트 마크 검출 단계에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 2의 (A)에 도시된 바와 같이, 촬상 단계에서 형성된 화상(23)에는, 얼라인먼트 마크(15)를 판별할 수 있는 양태로 찍혀 있다. 얼라인먼트 마크 검출 단계에서는, 예컨대, 미리 등록해 둔 형상과의 상관이 높은 형상을 탐색하는 패턴 매칭 등의 방법으로, 화상(23) 내의 얼라인먼트 마크(15)를 찾아내고, 그 위치[화상(23) 내에서의 좌표]를 구한다.
전술한 바와 같이, 화상(23)을 취득할 때의 척 테이블(4)과 촬상 유닛(12)의 위치 관계는, 절삭 장치(2)의 기억부에 기억되어 있다. 따라서, 이 위치 관계와, 화상(23) 내에서의 얼라인먼트 마크(15)의 위치(좌표)로부터, 제어 유닛은, 절삭 장치(2) 내에서의 얼라인먼트 마크(15)의 위치를 인식할 수 있다. 즉, 제어 유닛은, 얼라인먼트 마크(15)에 의해 지정되는 가공 예정 라인(19)의 위치를 인식할 수 있다.
얼라인먼트 마크 검출 단계 후에는, 검출된 얼라인먼트 마크(15)의 위치에 기초하여, 피가공물(11)을 절삭하는 절삭 단계를 행한다. 도 2의 (B)는 절삭 단계에 대해 설명하기 위한 도면이다. 절삭 단계는, 계속해서 절삭 장치(2)를 이용하여 행해진다. 도 2의 (B)에 도시된 바와 같이, 절삭 장치(2)는, 척 테이블(4)의 상방에 배치된 절삭 유닛(절삭 수단, 가공 유닛, 가공 수단)(14)을 더 구비하고 있다.
절삭 유닛(14)은, 가공 이송 방향에 대해 대략 수직(인덱싱 이송 방향에 대해 대략 평행)의 회전축이 되는 스핀들(도시하지 않음)을 구비하고 있다. 스핀들의 일단측에는, 결합재에 지립이 분산되어 이루어지는 환형의 절삭 블레이드(16)가 장착되어 있다. 스핀들의 타단측에는, 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)이 연결되어 있고, 스핀들의 일단측에 장착된 절삭 블레이드(16)는, 이 회전 구동원으로부터 전해지는 힘에 의해 회전한다.
또한, 스핀들은, 전술한 이동 기구(도시하지 않음)에 지지되어 있다. 절삭 블레이드(16)는, 이 이동 기구에 의해, 인덱싱 이송 방향, 및 연직 방향으로 이동한다. 절삭 블레이드(16)의 근방에는, 절삭 블레이드(16)나 피가공물(11)에 대해 절삭액을 공급하기 위한 노즐(도시하지 않음)이 배치되어 있다.
절삭 단계에서는, 먼저, 척 테이블(4)을 회전시켜, 대상이 되는 가공 예정 라인(19)이 신장되는 방향을 절삭 장치(2)의 가공 이송 방향에 맞춘다. 또한, 척 테이블(4) 및 절삭 유닛(14)을 상대적으로 이동시켜, 대상이 되는 가공 예정 라인(19)의 연장선 상에 절삭 블레이드(16)의 위치를 맞춘다. 그리고, 절삭 블레이드(16)의 하단을, 적어도 피가공물(11)의 이면(11b)보다 낮은 위치까지 이동시킨다.
그 후, 절삭 블레이드(16)를 회전시키면서 가공 이송 방향으로 척 테이블(4)을 이동시킨다. 아울러, 노즐로부터, 절삭 블레이드(16) 및 피가공물(11)에 대해 절삭액을 공급한다. 이에 의해, 대상의 가공 예정 라인(19)을 따라 절삭 블레이드(16)를 절입시켜, 피가공물(11)을 절삭할 수 있다. 한편, 전술한 척 테이블(4)의 회전이나, 척 테이블(4)과 절삭 유닛(14)의 상대적인 이동은, 얼라인먼트 마크 검출 단계에서 확인된 얼라인먼트 마크(15)[가공 예정 라인(19)]의 위치에 기초하여 행해진다.
이상과 같이, 본 실시형태의 가공 방법에서는, 피가공물(11)에 조사된 근적외선(21a)이 얼라인먼트 마크(15)에서 흡수되는 한편, 다른 영역에서는, 근적외선(21a)이 피가공물(11)을 투과하여 척 테이블(유지 테이블)(4)에 도달한다. 척 테이블(4)에 도달한 근적외선(21a)은, 이 척 테이블(4)의 유지면(4a)에서 반사되기 때문에, 반사된 근적외선(21b)에 감도가 있는 촬상 유닛(촬상 수단)(12)으로 피가공물(11)을 촬상하여 화상(촬상 화상)(23)을 형성함으로써, 이 화상(23)에 기초하여 얼라인먼트 마크(15)를 적절히 검출할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 실시형태의 기재에 제한되지 않고 여러 가지로 변경하여 실시 가능하다. 예컨대, 상기 실시형태에서는, 절삭 유닛(절삭 수단)(14)을 구비하는 절삭 장치(2)를 이용하여 피가공물(11)을 절삭하는 예에 대해 설명하고 있으나, 본 발명의 가공 방법은, 이 양태에 한정되지 않는다. 예컨대, 레이저 가공 유닛(레이저 가공 수단, 가공 유닛, 가공 수단)을 구비하는 레이저 가공 장치(가공 장치)를 이용하여, 피가공물(11)을 레이저 빔으로 가공할 수도 있다.
그 외에, 상기 실시형태에 따른 구조, 방법 등은, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한에 있어서 적절히 변경하여 실시할 수 있다.
11: 피가공물 11a: 표면
11b: 이면 13: 기판
13a: 표면 13b: 이면
15: 얼라인먼트 마크(패턴) 17: 코팅층
19: 가공 예정 라인(스트리트) 21a, 21b: 근적외선
23: 화상(촬상 화상) 2: 절삭 장치(가공 장치)
4: 척 테이블(유지 테이블) 4a: 유지면
4b: 개구 4c: 흡인로
6: 밸브 8: 흡인원
10: 광원(근적외선 방사 수단) 12: 촬상 유닛(촬상 수단)
14: 절삭 유닛(절삭 수단, 가공 유닛, 가공 수단)
16: 절삭 블레이드

Claims (1)

  1. 미리 정해진 범위의 파장의 근적외선을 투과시키는 기판과, 상기 기판의 표면측에 형성되며 상기 근적외선을 흡수하는 얼라인먼트 마크와, 상기 기판의 표면측 및 이면측에 피복되며 상기 근적외선을 투과시키고 상기 미리 정해진 범위를 제외한 파장의 전자파를 반사시키는 코팅층을 포함하는 피가공물을 가공하는 가공 방법으로서,
    상기 근적외선을 면 전체에서 반사시키는 유지면을 포함하는 유지 테이블에 의해 상기 피가공물의 상기 얼라인먼트 마크가 형성되어 있는 표면측을 상기 유지면에서 유지하여 이면측을 노출시키는 유지 단계로서, 상기 기판의 표면은 상기 유지면과 평행하게 배치되는, 상기 유지 단계와,
    상기 유지 단계를 실시한 후, 상기 유지 테이블에 의해 유지된 상기 피가공물의 이면측을 향해 상기 근적외선을 조사하고 상기 근적외선에 감도가 있으며 상기 피가공물의 이면측에 대면하는 촬상 수단으로 상기 피가공물을 촬상하여 촬상 화상을 형성하는 촬상 단계와,
    상기 촬상 단계를 실시한 후, 상기 촬상 화상에 기초하여 상기 얼라인먼트 마크를 검출하는 얼라인먼트 마크 검출 단계와,
    상기 얼라인먼트 마크 검출 단계를 실시한 후, 검출된 상기 얼라인먼트 마크에 기초하여 상기 유지 테이블에 의해 유지된 피가공물을 가공 수단으로 가공하는 가공 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 방법.
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