KR102437902B1 - 레이저 가공 장치 - Google Patents

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KR102437902B1
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히로나리 오쿠보
젠타로 가와사키
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명은 가공 이송 수단에 요잉이 생긴 경우에 허용 범위 내인지의 여부를 검출하는 것을 과제로 한다.
레이저 가공 장치(2)에, 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(8)과, 웨이퍼를 유지하는 척테이블(40)을 가공 이송하는 가공 이송 수단(21)과, 척테이블(40)과 레이저 광선 조사 수단(8)을 상대적으로 인덱싱 이송하는 인덱싱 이송 수단(22)과, 촬상 유닛(70)과, 컨트롤러(9)를 포함하고, 컨트롤러(9)는, 촬상된 디바이스에 형성된 패턴과 키패턴의 매칭에 의해 타겟 패턴을 검출하는 타겟 패턴 검출부(90)와, 타겟 패턴과 어블레이션 가공에 의해 형성된 홈의 Y축 방향의 간격을 검출하는 간격 검출부(91)와, 타겟 패턴과 어블레이션 가공에 의해 분할 예정 라인(S)에 형성된 홈의 Y축 방향의 간격을 나타내는 맵을 작성하는 맵작성부(92)를 포함한다.

Description

레이저 가공 장치{LASER PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하여 가공홈을 형성할 수 있는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.
IC, LSI 등의 복수의 디바이스가 분할 예정 라인에 의해 구획되어 표면에 형성된 웨이퍼는, 레이저 가공 장치에 의해 분할 예정 라인을 따라서 레이저 광선이 조사되어 홈이 형성되고 개개의 디바이스로 분할된 후, 각종 전자 기기 등에 이용되고 있다.
상기 레이저 가공 장치는, 웨이퍼를 유지하는 척테이블과, 척테이블에 유지된 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하는 집광기를 구비한 레이저 광선 조사 수단과, 척테이블과 레이저 광선 조사 수단을 상대적으로 X축 방향으로 가공 이송하는 가공 이송 수단과, 척테이블과 레이저 광선 조사 수단을 X축 방향과 직교하는 Y축 방향으로 상대적으로 인덱싱 이송하는 인덱싱 이송 수단과, 가공 영역을 촬상하는 촬상 유닛과, 컨트롤러를 포함하여 구성되어 있고, 예컨대 폭이 약 50 ㎛ 정도인 분할 예정 라인을 따라서 레이저 광선을 조사하여 어블레이션 가공을 하여 정밀하게 홈을 형성할 수 있다(예컨대 특허문헌 1 참조).
여기서, 분할 예정 라인을 따라서 형성되는 홈은, 예컨대 홈을 기점으로 하여 웨이퍼를 개개의 디바이스로 분할하는 경우(예컨대 특허문헌 2 참조), 또는 분할 예정 라인에 저유전률 절연체 피막이 적층된 (Low-k)막을 제거하는 경우(예컨대 특허문헌 3 참조)에 형성된다. 그리고, 어느 경우에도, 분할 예정 라인에 인접하여 각 디바이스가 형성되어 있기 때문에, 어블레이션 가공에 의해 형성된 홈은, 분할 예정 라인의 폭으로부터 비어져 나오지 않고 그 내측에 들어가도록 형성될 필요가 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2006-245467호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 제2007-19252호 공보 특허문헌 3 : 일본 특허 공개 제2007-173475호 공보
그러나, 레이저 가공 장치에 구비된 척테이블과 레이저 광선 조사 수단을 상대적으로 X축 방향으로 가공 이송하는 가공 이송 수단에 있어서, Y축 방향으로의 요잉(회전 진동)이 생긴 경우에는, 레이저 광선이 분할 예정 라인으로부터 벗어나 조사됨으로써, 디바이스가 손상된다고 하는 문제가 있다. 따라서, 레이저 가공 장치를 이용하여 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하여 어블레이션 가공을 하여 홈을 형성하는 경우에, 가공 이송 수단에 Y축 방향에서의 요잉이 생겼다 하더라도, 이 요잉이 허용치의 범위인지 아닌지를 검출할 수 있도록 한다고 하는 과제가 생긴다.
본 발명에 의하면, 서로 교차하는 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 각 영역에 디바이스가 형성된 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하여 분할 예정 라인에 어블레이션 가공을 하여 홈을 형성하는 레이저 가공 장치에 있어서, 웨이퍼를 유지하는 척테이블과, 그 척테이블에 유지된 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하는 집광기를 구비한 레이저 광선 조사 수단과, 그 척테이블과 그 레이저 광선 조사 수단을 상대적으로 X축 방향으로 가공 이송하는 가공 이송 수단과, 그 척테이블과 그 레이저 광선 조사 수단을 X축 방향과 직교하는 Y축 방향으로 상대적으로 인덱싱 이송하는 인덱싱 이송 수단과, 가공 영역을 촬상하는 촬상 유닛과, 컨트롤러를 구비하고, 그 컨트롤러는, 그 촬상 유닛에 의해 촬상된 화상에 포함되는 패턴과 키패턴의 매칭에 의해 타겟 패턴을 검출하는 타겟 패턴 검출부와, 그 타겟 패턴과 어블레이션 가공에 의해 형성된 그 홈의 Y축 방향의 간격을 검출하는 간격 검출부와, 그 가공 이송 수단을 작동시켜 그 촬상 유닛에 대하여 그 척테이블에 유지된 웨이퍼를 X축 방향으로 이동시켜 그 타겟 패턴 검출부에 의한 그 타겟 패턴의 검출과 그 간격 검출부에 의한 그 간격의 검출을 실시하여 각 타겟 패턴마다의 그 간격을 나타내는 맵을 작성하는 맵작성부를 포함하는 레이저 가공 장치가 제공된다.
바람직하게는, 상기 레이저 가공 장치의 컨트롤러는, 상기 맵작성부가 작성한 맵에 기초하여, 복수의 디바이스에 각각 대응한 상기 타겟 패턴과 어블레이션 가공에 의해 형성된 상기 홈의 Y축 방향의 각 간격의 최대치와 최소치의 차가 허용 범위 내에 있는지의 여부를 판정하여, 허용 범위 내이면 정밀도 합격으로 하고, 허용 범위 밖이면 정밀도 불합격으로 하는 합격 여부 판정부를 더 포함한다.
바람직하게는, 컨트롤러는, 상기 맵작성부가 작성한 맵에 기초하여 상기 인덱싱 이송 수단을 작동시켜 분할 예정 라인에 조사되는 레이저 광선의 Y축 방향의 위치를 보정하는 위치 보정부를 더 포함한다.
본 발명에 따른 레이저 가공 장치는, 레이저 가공 장치에 구비된 컨트롤러가, 촬상 유닛에 의해 촬상된 화상에 포함되는 패턴과 키패턴의 매칭에 의해 타겟 패턴을 검출하는 타겟 패턴 검출부와, 타겟 패턴과 어블레이션 가공에 의해 형성된 홈의 Y축 방향의 간격을 검출하는 간격 검출부와, 가공 이송 수단을 작동시켜 촬상 유닛에 대하여 척테이블에 유지된 웨이퍼를 X축 방향으로 이동시켜 타겟 패턴 검출부에 의한 타겟 패턴의 검출과 간격 검출부에 의한 간격의 검출을 실시하여 각 타겟 패턴마다의 간격을 나타내는 맵을 작성하는 맵작성부를 포함하는 것으로 함으로써, 가공 이송 수단에 Y축 방향에서의 요잉이 생겼다 하더라도, 작성한 맵에 기초하여 생긴 요잉이 허용치의 범위 내에 있는지의 여부를 확인하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에 따른 레이저 가공 장치는, 레이저 가공 장치에 구비된 컨트롤러에, 상기 구성에 더하여, 맵작성부가 작성한 맵에 기초하여, 복수의 디바이스에 각각 대응한 타겟 패턴과 어블레이션 가공에 의해 형성된 상기 홈의 Y축 방향의 각 간격의 최대치와 최소치의 차가 허용 범위 내에 있는지의 여부를 판정하여, 허용 범위 내이면 정밀도 합격으로 하고, 허용 범위 밖이면 정밀도 불합격으로 하는 합격 여부 판정부를 구비하는 것으로 함으로써, 가공 이송 수단에 Y축 방향에서의 요잉이 생겼다 하더라도, 이 요잉이 허용치의 범위를 벗어난 경우에는 정밀도 불합격으로 판정하는 것이 가능해져, 오퍼레이터가 가공 이송 수단을 수리 또는 교환하여 가공 이송 수단에 생기는 요잉을 허용 범위 내로 함으로써, 레이저 가공 장치에 구비된 레이저 조사 수단으로부터 조사하는 레이저 광선이 분할 예정 라인으로부터 벗어나 조사되어 디바이스가 손상되는 사태를 방지하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에 따른 레이저 가공 장치는, 레이저 가공 장치에 구비된 컨트롤러에, 상기 구성에 더하여, 맵작성부가 작성한 맵에 기초하여 인덱싱 이송 수단을 작동시켜 분할 예정 라인에 조사되는 레이저 광선의 Y축 방향의 위치를 보정하는 위치 보정부를 구비하는 것으로 함으로써, 맵작성부에서 작성한 맵에 기초하여, 가공 이송 수단에 생기는 요잉을 캔슬할 수 있도록 인덱싱 이송 수단을 작동시킴으로써, 분할 예정 라인에 조사되는 레이저 광선의 Y축 방향의 위치를 보정하는 것이 가능해진다. 따라서, 가공 이송 수단을 수리 또는 교환하지 않고 가공 이송 수단에 생기는 요잉을 허용 범위 내로 함으로써, 레이저 가공 장치에 구비된 레이저 조사 수단으로부터 조사하는 레이저 광선이 분할 예정 라인으로부터 벗어나 조사되어 디바이스가 손상되는 사태를 방지하는 것이 가능해진다.
도 1은 레이저 가공 장치의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2는 웨이퍼가 점착 테이프를 통해 프레임에 지지된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 3은 키패턴을 포함하는 화상의 예를 나타내는 설명도이다.
도 4는 웨이퍼의 표면의 일부를 확대하여 나타내는 평면도이다.
도 5는 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하여 분할 예정 라인에 어블레이션 홈을 형성하고 있는 상태를 나타내는 사시도이다.
도 6은 촬상 유닛에 의해, 웨이퍼의 표면 위의 분할 예정 라인에 형성된 어블레이션 홈과 디바이스에 형성된 타겟 패턴을 포함한 영역을 촬상하고 있는 상태를 나타내는 사시도이다.
도 7은 어블레이션 홈이 형성된 웨이퍼의 표면의 일부를 확대하여 나타내는 평면도이다.
도 8은 맵작성부에 의해 작성한 타겟 패턴마다의 간격을 나타내는 맵이다.
도 1에 나타내는 레이저 가공 장치(2)는, 점착 테이프(T)를 통해 링 프레임(F)에 지지되어 척테이블(40)에 유지된 웨이퍼(W)에 레이저 광선 조사 수단(8)에 의해 레이저 광선을 조사하는 장치이다.
레이저 가공 장치(2)의 베이스(20)의 전방(-Y 방향측)에는, 척테이블(40)을 레이저 광선 조사 수단(8)에 대하여 X축 방향으로 가공 이송하는 가공 이송 수단(21)이 구비되어 있다. 가공 이송 수단(21)은, X축 방향의 축심을 갖는 볼나사(210)와, 볼나사(210)와 평행하게 설치된 한쌍의 가이드 레일(211)과, 볼나사(210)를 회동시키는 펄스 모터(212)와, 내부의 너트가 볼나사(210)에 나사 결합하고 바닥부가 가이드 레일(211)에 슬라이딩 접촉하는 가동판(213)으로 구성된다. 그리고, 펄스 모터(212)가 볼나사(210)를 회동시키면, 이에 따라 가동판(213)이 가이드 레일(211)에 가이드되어 X축 방향으로 이동하고, 가동판(213) 위에 설치된 척테이블(40)이 가동판(213)의 이동에 따라 X축 방향으로 이동함으로써, 척테이블(40)에 유지된 웨이퍼(W)가 가공 이송된다. 펄스 모터(212)는 컨트롤러(9)에 접속되어 있고, 예컨대 컨트롤러(9)에 구비된 도시하지 않은 펄스 발진기로부터 공급되는 펄스 신호에 의해 동작한다. 그리고 컨트롤러(9)는, 공급한 펄스 신호수를 카운트함으로써, 척테이블(40)의 가공 이송량을 인식하여, 척테이블(40)의 X축 방향에서의 위치를 제어한다.
척테이블(40)은, 웨이퍼를 흡착하는 흡착부(400)와, 흡착부(400)를 지지하는 프레임(401)을 구비한다. 흡착부(400)는 도시하지 않은 흡인원에 연통하고, 흡착부(400)의 노출면인 유지면(400a) 위에서 웨이퍼(W)를 흡인 유지한다. 척테이블(40)은, 커버(41)에 의해 주위로부터 둘러싸이고, 척테이블(40)의 바닥면측에 설치된 회전 수단(43)에 의해 구동되어 회전 가능하게 되어 있다. 또한, 척테이블(40)의 주위에는, 링 프레임(F)을 고정하는 고정 수단(42)이 설치되어 있다.
척테이블(40)은, 가공 이송 수단(21)에 의해 X축 방향으로 왕복 이동이 가능함과 함께, 척테이블(40)의 하측에 설치된 인덱싱 이송 수단(22)에 의해, X축 방향과 직교하는 Y축 방향으로 인덱싱 이송 가능하게 되어 있다. 인덱싱 이송 수단(22)은, Y축 방향의 축심을 갖는 볼나사(220)와, 볼나사(220)와 평행하게 설치된 한쌍의 가이드 레일(221)과, 볼나사(220)를 회동시키는 펄스 모터(222)와, 내부의 너트가 볼나사(220)에 나사 결합하고 바닥부가 가이드 레일(221)에 슬라이딩 접촉하는 가동판(223)으로 구성된다. 그리고, 펄스 모터(222)가 볼나사(220)를 회동시키면, 이에 따라 가동판(223)이 가이드 레일(221)에 가이드되어 Y축 방향으로 이동하고, 가동판(223) 위에 설치된 척테이블(40)이 가동판(223)의 이동에 따라 Y축 방향으로 이동하여 인덱싱 이송됨으로써, 척테이블(40)에 유지된 웨이퍼(W)가 인덱싱 이송된다. 펄스 모터(222)는 컨트롤러(9)에 접속되어 있고, 예컨대 컨트롤러(9)에 구비된 도시하지 않은 펄스 발진기로부터 공급되는 펄스 신호에 의해 동작한다. 그리고 컨트롤러(9)는, 공급한 펄스 신호수를 카운트함으로써, 척테이블(40)의 인덱싱 이송량을 인식하여, 척테이블(40)의 Y축 방향에서의 위치를 제어한다.
레이저 가공 장치(2)의 베이스(20)의 후방(+Y 방향측)에는, 벽부(23)가 세워져 설치되고 있고, 벽부(23)의 측면에는 레이저 광선을 조사하는 집광기(81)를 구비한 레이저 광선 조사 수단(8)이 설치되어 있다.
레이저 광선 조사 수단(8)의 하우징(80) 내에는, 도시하지 않은 레이저 발진기가 설치되고, 하우징(80)의 선단의 하면에는, 레이저 발진기로부터 발진된 레이저 광선을 집광하기 위한 집광기(81)가 장착되어 있다. 집광기(81)는, 레이저 발진기로부터 발진한 레이저 광선을, 집광기(81)의 내부에 구비된 도시하지 않은 미러에 의해 반사시키고, 집광 렌즈(81a)에 입광시킴으로써, 레이저 광선을 웨이퍼(W)의 표면에 집광하여 어블레이션 가공을 할 수 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 예컨대 척테이블(40)의 이동 경로의 상측이자 집광기(81)의 근방에는, 웨이퍼(W)의 가공 영역을 촬상하는 촬상 유닛(70)이 설치되어 있다. 촬상 유닛(70)은, 예컨대 현미경 및 CCD 이미지 센서를 이용한 카메라 등을 포함한다. 촬상 유닛(70)이 촬상한 촬상화는, 예컨대, 하우징(80) 위에 설치된 모니터 등의 표시 수단(71)에 표시됨으로써, 오퍼레이터가 확인 가능해진다.
도 2에 나타내는 웨이퍼(W)는, 예컨대 원형의 반도체 웨이퍼이며, 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 위에는, 예컨대 폭이 약 50 ㎛인 분할 예정 라인(S)에 의해 구획된 격자형의 영역에 다수의 디바이스(D)가 형성되어 있다. 웨이퍼(W)는, 점착 테이프(T)를 통해 링 프레임(F)에 지지된 상태로, 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치(2)에 구비된 척테이블(40)에 유지된다. 또, 웨이퍼(W)의 형상 및 종류는 본 실시형태에 한정되지 않는다.
웨이퍼(W)의 각 디바이스(D)에는 동일한 회로 패턴이 형성되어 있다. 그리고, 각 디바이스(D)의 표면에 형성되어 있는 회로 패턴 중의 특징적인 형상을 갖는 하나의 패턴이, 예컨대 도 3에 나타내는 키패턴(P)으로서 미리 선정되고, 그 키패턴(P)이 비친 화상(70a)이 컨트롤러(9)에 기억된다. 키패턴(P)은, 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 위에 형성된 다수의 디바이스(D) 하나하나에 관해 동일한 위치에 형성되어 있다. 도 3의 예의 키패턴(P)은 L자형으로 형성되어 있지만, 이 형상에 한정되지는 않는다.
컨트롤러(9)는, 예컨대 적어도 CPU와 메모리 등의 기억 소자를 구비하고 있고, 촬상 유닛(70)에 의해 촬상된 화상에 포함되는 패턴과 도 3에 나타낸 키패턴(P)의 매칭에 의해, 키패턴(P)과 동일한 형상의 타겟 패턴을 검출하는 타겟 패턴 검출부(90)와, 타겟 패턴과 어블레이션 가공에 의해 분할 예정 라인(S)에 형성된 어블레이션 홈의 Y축 방향의 간격을 검출하는 간격 검출부(91)와, 가공 이송 수단(21)을 작동시켜 촬상 유닛(70)에 대하여 척테이블(40)에 유지된 웨이퍼(W)를 X축 방향으로 이동시켜 각 타겟 패턴마다 타겟 패턴과 어블레이션 가공에 의해 분할 예정 라인(S)에 형성된 어블레이션 홈의 Y축 방향의 간격을 나타내는 맵을 작성하는 맵작성부(92)와, 맵작성부(92)가 작성한 맵에 기초하여, 복수의 디바이스(D)에 각각 대응한 타겟 패턴과 어블레이션 홈의 Y축 방향의 각 간격의 최대치와 최소치의 차가 허용 범위인지 아닌지를 검출하여, 허용 범위 내이면 정밀도 합격으로 하고, 허용 범위 밖이면 정밀도 불합격으로 하는 합격 여부 판정부(93)와, 맵작성부(92)에 의해 작성된 맵에 기초하여 인덱싱 이송 수단(22)을 작동시켜 레이저 광선의 Y축 방향의 위치를 보정하는 위치 보정부(94)를 구비한다.
타겟 패턴 검출부(90)는, 예컨대 도 3에 나타낸 화상(70a)을 기억하고 있다. 또한, 타겟 패턴 검출부(90)는, 도 4에 나타내는 타겟 패턴(P1)과 X축 방향으로 신장하는 분할 예정 라인(S)의 위치 관계, 즉, 분할 예정 라인(S)의 중심선(So)과 타겟 패턴(P1)의 일정한 기준 간격(Lo)에 관해서도 미리 기억하고 있다.
이하에, 도 1에 나타낸 웨이퍼(W)에 대하여 레이저 광선 조사 수단(8)으로부터 레이저 광선을 조사하여 분할 예정 라인(S)에 어블레이션 가공을 하여 어블레이션 홈을 형성하는 경우의 레이저 가공 장치(2)의 동작에 관해 설명한다.
(1) 레이저 광선 조사 공정
레이저 가공 장치(2)에 구비된 맵작성부(92)에 의해 상기 맵을 작성하기 위해서는, 어블레이션 가공에 의해 형성된 적어도 1개의 어블레이션 홈이 필요해진다. 따라서, 예컨대 웨이퍼(W)에 대하여, 레이저 가공 장치(2)에 의해 레이저 광선을 조사함으로써 분할 예정 라인(S)에 어블레이션 가공을 하여 1개의 어블레이션 홈을 형성한다. 또, 본 공정에서 어블레이션 가공을 하는 분할 예정 라인(S)은, 예컨대 가장 길고 가장 많은 디바이스(D)에 인접해 있는 분할 예정 라인(S) 중의 하나인 도 5에 나타내는 X축 방향으로 연장되는 분할 예정 라인(S1)을 선택한다. 또, 웨이퍼(W) 대신에 시험용 웨이퍼를 이용해도 좋다.
우선, 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치(2)에 구비된 척테이블(40)의 유지면(400a)과 웨이퍼(W)의 이면(Wb)측에 접착된 점착 테이프(T)가 대향하도록 위치 맞춤을 행하고, 점착 테이프(T)를 통해 링 프레임(F)에 지지된 웨이퍼(W)를 척테이블(40) 위에 배치한다. 그리고, 척테이블(40)의 주위에 설치된 고정 수단(42)에 의해 링 프레임(F)을 고정하고, 척테이블(40)에 접속된 도시하지 않은 흡인원을 작동시켜 웨이퍼(W)를 척테이블(40) 위에 흡인 유지한다.
이어서, 가공 이송 수단(21)에 의해, 척테이블(40)에 유지된 웨이퍼(W)가 -X 방향으로 이송되어 촬상 유닛(70)의 바로 아래에 위치 부여된 후, 촬상 유닛(70)에 의해 웨이퍼(W)의 가공해야 할 영역이 촬상된다. 촬상 유닛(70)에 의해 촬상된 촬상화는, 촬상 유닛(70)에 접속된 컨트롤러(9)에 구비된 타겟 패턴 검출부(90)에 디지털 신호로서 보내진다.
타겟 패턴 검출부(90)는, 보내온 촬상화로부터, 각각의 디바이스(D)의 표면에 형성된 패턴과, 타겟 패턴 검출부(90)에 기억하고 있는 도 3에 나타낸 키패턴(P)의 매칭을 행하고, 도 4에 나타내는 타겟 패턴(P1)을 검출하여, 미리 타겟 패턴 검출부(90)에 기억되어 있는 정보, 즉 도 4에 나타낸 X축 방향으로 연장되는 분할 예정 라인(S)의 중심선(So)과 타겟 패턴(P1)의 일정한 기준 간격(Lo)으로부터, X축 방향으로 연장되는 하나의 분할 예정 라인(S1)의 위치를 검출한다. 분할 예정 라인(S1)이 검출됨에 따라서, 도 1에 나타내는 컨트롤러(9)에 구비된 펄스 발진기로부터 미리 정해진 양의 펄스 신호가 인덱싱 이송 수단(22)에 구비된 펄스 모터(222)에 공급됨으로써, 척테이블(40)이 인덱싱 이송 수단(22)에 의해 Y축 방향으로 구동되고, 분할 예정 라인(S1)과 레이저 광선 조사 수단(8)에 구비된 집광기(81)의 Y축 방향에서의 위치 맞춤이 이루어진다. 이 위치 맞춤은, 예컨대 집광기(81)에 구비된 집광 렌즈(81a)의 바로 아래에 분할 예정 라인(S1)의 중심선(So)이 위치하도록 행해진다.
분할 예정 라인(S1)과 집광기(81)의 Y축 방향에서의 위치 맞춤이 이루어진 후, 도 5에 나타낸 바와 같이 집광기(81)로부터 조사되는 레이저 광선의 집광점을 분할 예정 라인(S1)의 중심선(So)에 맞춘다. 그리고, 레이저 광선을 분할 예정 라인(S1)의 중심선(So)을 따라서 조사하면서, 웨이퍼(W)를 -X 방향으로 100 mm/초의 속도로 가공 이송하여, 분할 예정 라인(S1)에 어블레이션 가공을 한다. 그렇게 하면, 분할 예정 라인(S1)에는 어블레이션 홈(M)이 형성되어 간다. 그리고, 예컨대 X축 방향으로 연장되는 하나의 분할 예정 라인(S1)의 전체 길이에 레이저 광선의 조사를 끝내는 X축 방향의 미리 정해진 위치까지 웨이퍼(W)를 -X 방향으로 진행시킨 후, 웨이퍼(W)의 -X 방향에서의 가공 이송을 한번 정지시키고, 척테이블(40)을 +X 방향으로 송출하여 원래의 위치로 복귀시킨다.
상기 레이저 광선의 조사는, 예컨대 이하의 레이저 가공 조건으로 실시한다.
광원 : YAG 레이저 또는 YVO4 레이저
파장 : 355 nm(자외광)
반복 주파수 : 50 kHz
평균 출력 : 3 W
가공 이송 속도 : 100 mm/초
(2) 타겟 패턴 검출 공정
상기와 같이 하여, X축 방향으로 연장되는 하나의 분할 예정 라인(S1)에 어블레이션 가공을 하여 어블레이션 홈(M)을 형성한 후, 도 6에 나타낸 바와 같이, 척테이블(40)에 유지된 웨이퍼(W)가 다시 -X 방향으로 이송되고, 도 6에 나타낸 바와 같이, 어블레이션 홈(M)과 디바이스(D1)에 형성된 타겟 패턴(P1)을 포함하는 촬상 영역(G1)이 촬상 유닛(70)에 의해 촬상된다. 여기서, 어블레이션 홈(M)은, 예컨대 가공 이송 수단(21)에 Y축 방향으로의 요잉이 생김으로써, 도 7에 나타낸 바와 같이 분할 예정 라인(S1)의 중심선(So)과 평행한 직선은 되지 않고, 중심선(So)에 대하여 Y축 방향으로 변위하여 형성되는 개소를 갖는 사행선으로 되어 있다.
이와 같이, 촬상 유닛(70)에 의해, 디바이스(D1)에 형성된 타겟 패턴(P1)과 분할 예정 라인(S1)에 형성된 어블레이션 홈(M)이 모두 포함된 영역(G1)이 촬상되고, 이 촬상화가 타겟 패턴 검출부(90)에 보내지면, 타겟 패턴 검출부(90)는, 촬상 유닛(70)이 촬상한 촬상화 중의 타겟 패턴(P1)과, 타겟 패턴 검출부(90)에 미리 기억하고 있는 키패턴(P)이 일치하는지의 여부를 판단하는 패턴 매칭을 행한다. 그리고, 패턴 매칭이 완료한 시점에서, 촬상 유닛(70) 및 척테이블(40)이 정지된다.
(3) 간격 검출 공정
이어서, 패턴 매칭이 완료한 시점에서의 타겟 패턴(P1)과 어블레이션 홈(M)이 모두 포함된 촬상 영역(G1)에 관한 촬상화가, 간격 검출부(91)로 보내진다. 간격 검출부(91)는, 각각이 갖는 고유의 색정보를 갖는 화소에 의해, 촬상화 중의 타겟 패턴(P1)과 어블레이션 홈(M)을 인식한다. 그리고, 예컨대 타겟 패턴(P1)과 어블레이션 홈(M) 사이의 화소수에 기초하여, 도 7에 나타내는 양자의 Y축 방향의 간격(L1)을 산출한다. 예컨대, 간격(L1)은 203 ㎛이 된다.
(4) 맵작성 공정
간격 검출부(91)에 의해 타겟 패턴(P1)과 어블레이션 홈(M)의 Y축 방향의 간격(L1)이 검출된 후, 맵작성부(92)는, 디바이스(D1)와 대응하여, 디바이스(D1) 내의 타겟 패턴(P1)과 어블레이션 홈(M)의 간격(L1)의 값인 「203 ㎛」을, 예컨대 도 8에 나타내는 맵(C)에 기록한다.
이어서, 다시 타겟 패턴 검출 공정 및 간격 검출 공정을 행한다. 즉, 가공 이송 수단(21)에 의해 척테이블(40)이 가공 이송되고, 앞서 검출한 타겟 패턴(P1)의 이웃에 위치하는 별도의 하나의 타겟 패턴(P2)과 어블레이션 홈(M)이 모두 포함된 촬상 영역(G2)에 관한 하나의 촬상화가 촬상 유닛(70)에 의해 촬상되고, 하나의 타겟 패턴(P2)이 검출되고, 또한 타겟 패턴(P2)과 어블레이션 홈(M)의 Y축 방향의 간격(L2)이 하나 검출된다. 예컨대, 간격(L2)은 241 ㎛이 된다. 그리고, 맵작성 공정에 있어서, 맵작성부(92)는, 디바이스(D2)와 대응하여, 타겟 패턴(P2)과 어블레이션 홈(M)의 Y축 방향의 간격(L2)의 값을 맵(C)에 기록한다.
이러한 동작을, 예컨대 X축 방향으로 나열된 일렬의 디바이스 전부에 관해 반복함으로써, 맵작성부(92)는 하나의 맵(C)을 작성한다. 즉, 이하 상기와 마찬가지로, 분할 예정 라인(S1)에 인접하여 X축 방향으로 m개 병렬로 형성된 각 디바이스(D3), 디바이스(D4), ㆍㆍㆍ디바이스(D(m-1)), 디바이스(Dm) 위에 형성된 각 타겟 패턴(P3), 타겟 패턴(P4), ㆍㆍㆍ타겟 패턴(P(m-1)), 타겟 패턴(Pm)과, 어블레이션 홈(M)의 Y축 방향의 각 간격(L3), 간격(L4), ㆍㆍㆍ간격(L(m-1)), 간격(Lm)을 검출해 나가, 하나의 맵(C)을 작성한다.
또, 맵작성부(92)에 의해 작성되는 맵(C)은 상기 예에 한정되지는 않는다. 예컨대, 도 7에 나타내는 타겟 패턴(P1)과 어블레이션 홈(M)의 Y축 방향의 간격(L1)이 하나 검출된 후, 앞서 검출한 타겟 패턴(P1)의 이웃에 위치하는 별도의 타겟 패턴(P2)을 하나 뛰어넘어, 그 이웃에 위치하는 타겟 패턴(P3)과 어블레이션 홈(M)의 Y축 방향의 간격(L3)을 하나 검출하고, 그 검출한 타겟 패턴(P3)과 어블레이션 홈(M)의 Y축 방향의 간격(L3)의 값을 기록하도록 해도 좋다. 또한, 각 타겟 패턴과 어블레이션 홈(M)의 Y축 방향의 간격이 미리 정해진 횟수(예컨대, X축 방향으로 나열된 일렬의 디바이스(D) 전부에 관해) 검출된 후, 검출된 간격의 값을 메모리에 일시적으로 기억해 두고, 그 일시적으로 기억해 둔 데이터를 일괄적으로 기록하여 하나의 맵을 작성하도록 해도 좋다.
(5) 합격 여부 판정 공정
합격 여부 판정부(93)는, 맵작성부(92)가 작성한 맵(C)에 기초하여, 복수의 디바이스(D)에 각각 대응한 타겟 패턴과 어블레이션 홈(M)의 Y축 방향의 각 간격의 최대치와 최소치의 차를 산출한다. 또한, 합격 여부 판정부(93)는, 복수의 디바이스에 각각 대응한 타겟 패턴과 어블레이션 홈(M)의 Y축 방향의 각 간격의 최대치와 최소치의 차의 허용치를 기억하고 있고, 각 타겟 패턴과 어블레이션 홈(M)의 Y축 방향의 각 간격의 최대치와 최소치의 차가, 허용치 이하, 즉 허용 범위 내에 있는지의 여부를 판정하여, 허용 범위 내이면 정밀도 합격으로 하고, 허용 범위 밖이면 정밀도 불합격으로 한다. 합격 여부 판정부(93)에는, 예컨대 미리 각 타겟 패턴(P)과 어블레이션 홈(M)의 Y축 방향의 각 간격의 최대치와 최소치의 차의 허용 범위로서 10 ㎛이 기억되어 있다. 그리고, 합격 여부 판정부(93)가, 맵(C)에 기초하여, 타겟 패턴(P2)과 어블레이션 홈(M)의 Y축 방향의 간격(L2)(241 ㎛)을 최대치로서 선택하고, 타겟 패턴(P1)과 어블레이션 홈(M)의 Y축 방향의 간격(L1)(203 ㎛)을 최소치로서 선택하고, 또한 최대치와 최소치의 차(38 ㎛)를 산출한다.
타겟 패턴과 어블레이션 홈(M)의 Y축 방향의 각 간격의 최대치와 최소치의 차인 38 ㎛은, 허용 범위 밖에 있기 때문에, 합격 여부 판정부(93)는 정밀도 불합격으로 판정하고, 그 취지를 도 1에 나타내는 표시 수단(71)에 표시하여 오퍼레이터에게 알린다. 정밀도 불합격의 통지를 받은 오퍼레이터는, 가공 이송 수단(21)을 수리 또는 교환하여 가공 이송 수단(21)에 생기는 요잉을 허용 범위 내로 하는 것이 가능해진다.
이와 같이, 가공 이송 수단(21)에 Y축 방향에서의 요잉이 생긴 경우에 있어서도, 본 발명에 따른 레이저 가공 장치(2)에 있어서는, 타겟 패턴 검출부(90)에 의해 각 타겟 패턴을 검출하고, 검출한 각 타겟 패턴과 어블레이션 홈(M)의 Y축 방향의 각 간격을 간격 검출부(91)로 검출하여, 맵작성부(92)에 의해 맵(C)을 작성함으로써, 가공 이송 수단(21)에 생긴 요잉이 허용 범위 내인지의 여부를 확인하는 것이 가능해진다.
또한, 컨트롤러(9)에 합격 여부 판정부(93)도 구비함으로써, 맵작성부(92)가 작성한 맵(C)에 기초하여, 본 실시형태에서와 같이 가공 이송 수단(21)에 생긴 요잉이 허용 범위 밖에 있는 것을 오퍼레이터가 용이하게 판단할 수 있게 되어, 오퍼레이터가 가공 이송 수단(21)을 수리 또는 교환함으로써, 가공 이송 수단(21)에 생기는 요잉을 허용 범위 내로 하는 것이 가능해지고, 레이저 가공 장치(2)에 구비된 레이저 조사 수단(8)으로부터 조사하는 레이저 광선이 분할 예정 라인(S)에서 벗어나 조사되어 디바이스(D)가 손상되어 버리는 것을 방지하는 것이 가능해진다.
또, 가공 이송 수단(21)에 요잉이 생긴 경우에도, 그 요잉이 허용 범위인지 아닌지에 상관없이, 가공 이송 수단(21)을 수리 또는 교환하지 않고, 위치 보정부(94)에 의해 인덱싱 이송 수단(22)의 동작을 조정함으로써, 분할 예정 라인(S)에 조사되는 레이저 광선의 Y축 방향의 위치를 보정해도 좋다.
예컨대, 위치 보정부(94)는, 맵작성부(92)가 작성한 맵(C)으로부터, 가공 이송 수단(21)의 Y축 방향에 생기는 요잉에 대한 보정치를 산출한다. 보정치는, 각 타겟 패턴과 어블레이션 홈(M)의 Y축 방향의 각 간격(L1, L2, ㆍㆍㆍLm)과, 분할 예정 라인(S)의 중심선(So)과 타겟 패턴(P)의 일정한 기준 간격(Lo)(예컨대 210 ㎛)의 차의 값으로 한다. 위치 보정부(94)는, 산출한 보정치를 메모리 등에 기억해 두고, 기억한 보정치에 기초하여, 컨트롤러(9)로부터 인덱싱 이송 수단(22)에 구비된 펄스 모터(222)에 공급되는 펄스 신호의 공급수를 증감시킴으로써, 그 보정치만큼 레이저 광선 조사 수단(8)의 Y축 방향의 위치를 보정하면서, 가공 이송 수단(21)이 인덱싱 이송 수단(22) 및 척테이블(40)을 가공 이송한다. 그렇게 하면, 분할 예정 라인(S)의 중심선(So)을 따라서 사행하지 않는 어블레이션 홈을 형성할 수 있다.
컨트롤러(9)에 위치 보정부(94)도 구비하면, 가공 이송 수단(21)을 수리 또는 교환하지 않고, 가공 이송 수단(21)에 생기는 요잉을 허용 범위 내로 할 수 있고, 레이저 조사 수단(8)으로부터 조사하는 레이저 광선이 분할 예정 라인으로부터 벗어나 조사되어 디바이스가 손상되는 사태를 방지하는 것이 가능해진다.
또, 상기 실시형태에서의 가공 이송 수단(21)은, 척테이블(40)을 X축 방향으로 이동시키는 구성으로 했지만, 가공 이송 수단은, 레이저 광선 조사 수단(8)을 X축 방향으로 이동시키는 구성으로 해도 좋다. 즉, 가공 이송 수단은, 척테이블(40)과 레이저 광선 조사 수단(8)을 상대적으로 X축 방향으로 가공 이송할 수 있으면 된다.
또한, 상기 실시형태에의 인덱싱 이송 수단(22)은, 척테이블(40)을 Y축 방향으로 이동시키는 구성으로 했지만, 인덱싱 이송 수단은, 레이저 광선 조사 수단(8)을 Y축 방향으로 이동시키는 구성으로 해도 좋다. 즉, 가공 이송 수단은, 척테이블(40)과 레이저 광선 조사 수단(8)을 상대적으로 Y축 방향으로 인덱싱 이송할 수 있으면 된다.
2 : 레이저 가공 장치 21 : 가공 이송 수단
210 : 볼나사 211 : 가이드 레일
212 : 펄스 모터 213 : 가동판
22 : 인덱싱 이송 수단 220 : 볼나사
221 : 가이드 레일 222 : 펄스 모터
223 : 가동판 23 : 벽부
40 : 척테이블 400 : 흡착부
400a : 유지면 401 : 프레임
41 : 커버 42 : 고정 수단
43 : 회전 수단 70 : 촬상 유닛
71 : 표시 수단 8 : 레이저 광선 조사 수단
80 : 하우징 81 : 집광기
81a : 집광 렌즈 9 : 컨트롤러
90 : 타겟 패턴 검출부 91 : 간격 검출부
92 : 맵작성부 93 : 합격 여부 판정부
94 : 위치 보정부 W : 웨이퍼
Wa : 웨이퍼의 표면 Wb : 웨이퍼의 이면
S : 분할 예정 라인
So : X축 방향으로 연장되는 분할 예정 라인의 중심선
Lo : 기준 간격 D : 디바이스
F : 링 프레임 M : 어블레이션 홈
P : 키패턴

Claims (3)

  1. 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 영역에 복수의 디바이스가 형성된 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하여 분할 예정 라인에 어블레이션(ablation) 가공을 하여 홈을 형성하는 레이저 가공 장치에 있어서,
    웨이퍼를 유지하는 유지 수단과,
    상기 유지 수단에 유지된 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하는 집광기를 구비한 레이저 광선 조사 수단과,
    상기 유지 수단과 상기 레이저 광선 조사 수단을 상대적으로 X축 방향으로 가공 이송하는 가공 이송 수단과,
    상기 유지 수단과 상기 레이저 광선 조사 수단을 X축 방향과 직교하는 Y축 방향으로 상대적으로 인덱싱 이송하는 인덱싱 이송 수단과,
    가공 영역을 촬상하는 촬상 수단과,
    제어 수단을 포함하고,
    상기 제어 수단은,
    디바이스에 형성되어 있는 키패턴이 포함되는 화상을 기억하고, 상기 촬상 수단에 의해 촬상된 화상에 포함되는 패턴과 상기 키패턴의 매칭에 의해 타겟 패턴을 검출하는 타겟 패턴 검출 수단과,
    상기 타겟 패턴과 어블레이션 가공에 의해 형성된 상기 홈의 Y축 방향의 간격을 검출하는 간격 검출 수단과,
    상기 가공 이송 수단을 작동시켜 상기 촬상 수단에 대하여 상기 유지 수단에 유지된 웨이퍼를 X축 방향으로 이동시켜 상기 타겟 패턴 검출 수단에 의한 상기 X축 방향으로 나열된 복수의 디바이스에 형성된 상기 타겟 패턴의 검출과 상기 간격 검출 수단에 의한 상기 간격의 검출을 실시하여 각 타겟 패턴마다의 상기 간격을 나타내는 맵을 작성하는 맵작성 수단
    을 적어도 구비하는 것인 레이저 가공 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 맵작성 수단이 작성한 맵에 기초하여, 복수의 디바이스에 각각 대응한 상기 타겟 패턴과 어블레이션 가공에 의해 형성된 상기 홈의 Y축 방향의 각 간격의 최대치와 최소치의 차가 허용 범위 내에 있는지의 여부를 판정하여, 허용 범위 내이면 정밀도 합격으로 하고, 허용 범위 밖이면 정밀도 불합격으로 하는 합격 여부 판정 수단을 구비하는 레이저 가공 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 맵작성 수단이 작성한 맵에 기초하여 상기 인덱싱 이송 수단을 작동시켜 분할 예정 라인에 조사되는 레이저 광선의 Y축 방향의 위치를 보정하는 위치 보정 수단을 구비하는 레이저 가공 장치.
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