KR102460205B1 - 레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치 - Google Patents

레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 가공홈의 홈형상의 양호/불량을 용이하고 또한 신속하게 판정하는 것을 과제로 한다.
에너지 강도 분포가 가우스 분포인 펄스 레이저빔(LB)을 마스크(34)를 통해 웨이퍼(W)에 조사하여 레이저 가공홈을 형성하면서, 펄스 레이저빔(LB)이 웨이퍼(W)에 조사되어 발생하는 발광을 촬상 수단(38)으로 촬상하여 촬상 화상을 형성한다. 홈형상 판정부(63)는, 촬상 화상 위의 발광의 형상을 기초로, 레이저 가공홈의 홈형상의 양호/불량을 판정한다. 마스크 위치 조정부(64)는, 홈형상의 판정 결과에 따라서 마스크 이동 수단(35)을 작동시켜 펄스 레이저빔(LB)에 대한 마스크(34)의 위치를 조정한다.

Description

레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치{LASER PROCESSING METHOD AND LASER PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 웨이퍼 등의 피가공물을 레이저 가공하는 레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치에 관한 것이다.
웨이퍼의 분할 예정 라인을 따라서 절삭 블레이드를 절입시켜 다이싱하면, 웨이퍼에 피복된 Low-k막 등의 막이 박리되기 쉽다. 이 문제를 해결하기 위해, 웨이퍼의 분할 예정 라인을 따라서 레이저 가공홈을 형성한 후에, 절삭 블레이드에 의해 절단을 행하는 방법이 제안되어 있다(예컨대 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2005-209719호 공보
전술한 특허문헌 1에 개시된 방법에서는, 레이저빔을 웨이퍼에 조사하여 레이저 가공홈을 형성함에 있어서, 레이저빔의 스폿 형상을 마스크로 정형함으로써, 소정의 홈폭의 레이저 가공홈이 형성되도록 하고 있다.
그러나, 경시 변화나 온도 변화 등에 의해 레이저빔과 마스크의 상대 위치가 어긋나는 경우가 있다. 레이저빔에 대한 마스크의 위치가 어긋나면, 조사되는 레이저빔의 에너지 분포에 불균형이 생기기 때문에, 레이저 가공홈의 홈형상(단면 형상)이 붕괴되어 버린다고 하는 문제가 있다. 그리고, 레이저 가공홈의 홈형상이 붕괴되면, 절삭 블레이드에 의해 다이싱할 때에 절삭 블레이드가 사행하여 파손될 우려가 있다.
따라서, 종래에는 정기적으로 더미 웨이퍼를 가공하여 그 레이저 가공홈의 홈형상의 양호/불량을 판정하는 것도 행해졌지만, 정기적으로 더미 웨이퍼를 가공하여 레이저 가공홈의 홈형상의 양호/불량을 판정하는 것은 매우 번거로웠다. 또한, 더미 웨이퍼에 이상이 발견되었을 때에는 이미 이상한 상태로 제품 웨이퍼의 가공이 이루어지고 있기 때문에, 더미 워크에 이상이 발견되기 전에 가공된 제품 웨이퍼의 손상을 피할수 없다고 하는 문제도 있다.
본 발명은, 상기 사실을 감안하여 이루어진 것으로, 레이저 가공홈의 홈형상을 용이하고 또한 신속하게 확인할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 피가공물에 펄스 레이저빔을 조사하여 레이저 가공홈을 형성하는 레이저 가공 방법으로서, 에너지 강도 분포가 가우스 분포인 펄스 레이저빔을, 상기 펄스 레이저빔의 통과 범위를 규제하는 슬릿이 형성된 마스크를 통해 피가공물에 조사하여 레이저 가공홈을 형성하는 레이저 가공홈 형성 단계와, 상기 레이저 가공홈 형성 단계의 실시중에, 상기 펄스 레이저빔이 피가공물에 조사되어 발생하는 발광을 촬상하여 촬상 화상을 형성하는 촬상 화상 형성 단계와, 상기 촬상 화상 위의 상기 발광의 형상을 기초로 상기 레이저 가공홈의 홈형상의 양호/불량을 판정하는 홈형상 판정 단계를 구비한다.
이 레이저 가공 방법에 있어서, 상기 홈형상 판정 단계에 의해 상기 레이저 가공홈의 홈형상이 불량으로 판정된 경우에, 상기 마스크를 상기 펄스 레이저빔에 대하여 이동시켜 상기 마스크의 위치를 조정하는 마스크 위치 조정 단계를 더 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 피가공물에 펄스 레이저빔을 조사하여 레이저 가공홈을 형성하는 레이저 가공 장치로서, 피가공물을 유지하는 유지 수단과, 상기 유지 수단에 의해 유지된 피가공물에 조사하는 에너지 강도 분포가 가우스 분포인 펄스 레이저빔을 발진하는 펄스 레이저빔 발진 수단과, 상기 펄스 레이저빔 발진 수단으로부터 발진된 상기 펄스 레이저빔을 집광하여 상기 유지 수단에 의해 유지된 피가공물에 집광하는 집광 렌즈를 포함하는 집광기와, 상기 유지 수단과 상기 펄스 레이저빔 조사 수단을 가공 이송 방향으로 상대 이동시키는 가공 이송 수단과, 상기 유지 수단과 상기 펄스 레이저빔 조사 수단을 상기 가공 이송 방향과 직교하는 인덱싱 이송 방향으로 상대 이동시키는 인덱싱 이송 수단과, 상기 펄스 레이저빔 조사 수단과 상기 가공 이송 수단과 상기 인덱싱 이송 수단을 제어하는 제어 수단과, 상기 펄스 레이저빔 발진 수단과 상기 집광 렌즈 사이에 배치되어 상기 펄스 레이저빔의 통과 범위를 규제하는 슬릿이 형성된 마스크와, 상기 펄스 레이저빔이 피가공물에 조사되어 발생하는 발광을 촬상하여 촬상 화상을 형성하는 촬상 수단을 구비하고, 상기 제어 수단은, 상기 촬상 화상 위의 상기 발광의 형상을 기초로 상기 레이저 가공홈의 홈형상의 양호/불량을 판정하는 홈형상 판정부를 가진다.
이 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 마스크를 상기 펄스 레이저빔에 대하여 이동시키는 마스크 이동 수단을 구비하고, 상기 제어 수단은, 상기 홈형상 판정부에서의 판정을 기초로 상기 마스크 이동 수단을 작동시켜 상기 마스크의 위치를 조정하는 마스크 위치 조정부를 더 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 관한 레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치에서는, 마스크를 통해서 에너지 강도 분포가 가우스 분포인 펄스 레이저빔을 피가공물에 조사하여 레이저 가공홈을 형성하면서, 펄스 레이저빔이 피가공물에 조사되어 발생하는 발광을 촬상하여 촬상 화상을 형성하고, 그 촬상 화상 위의 발광의 형상을 기초로 레이저 가공홈의 홈형상의 양호/불량을 판정하기 때문에, 레이저 가공홈의 홈형상의 양호/불량을 용이하고 또한 신속하게 판정할 수 있다. 따라서, 웨이퍼가 손상될 우려를 저감할 수 있다.
도 1은 레이저 가공 장치의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2는 레이저 가공 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3의 (a)는 펄스 레이저빔의 광축이 마스크의 광축과 일치하고 있는 상태를 나타내는 설명도이다. (b)는 (a)의 상태일 때에 형성되는 레이저 가공홈의 홈형상의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 4의 (a)는 펄스 레이저빔의 광축이 마스크의 광축과 일치하지 않는 상태를 나타내는 설명도이다. (b)는 (a)의 상태일 때에 형성되는 레이저 가공홈의 홈형상의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 5의 (a)는 정상적인 발광의 형상을 예시하는 평면도이다. (b)는 이상한 발광의 형상을 예시하는 평면도이다.
도 1에 나타내는 레이저 가공 장치(1)는, 유지 수단(2)에 유지된 도시하지 않은 웨이퍼에 펄스 레이저빔 조사 수단(3)에 의해 펄스 레이저빔을 조사하는 장치이다.
레이저 가공 장치(1)의 베이스(10)의 전방부(-Y 방향)에는, 유지 수단(2)을 펄스 레이저빔 조사 수단(3)에 대하여 X축 방향(가공 이송 방향)으로 가공 이송하는 가공 이송 수단(4)과, 유지 수단(2)을 펄스 레이저빔 조사 수단(3)에 대하여 Y축 방향(인덱싱 이송 방향)으로 인덱싱 이송하는 인덱싱 이송 수단(5)이 설치되어 있다.
가공 이송 수단(4)은, X축 방향의 축심을 갖는 볼나사(41)와, 볼나사(41)와 평행하게 배치된 한쌍의 가이드 레일(42)과, 볼나사(41)를 회동시키는 펄스 모터(43)와, 내부의 너트가 볼나사(41)에 나사 결합하고 바닥부가 가이드 레일(42)에 슬라이딩 접촉하는 가동판(44)을 갖고 있다. 펄스 모터(43)가 볼나사(41)를 회동시키면, 이것에 따라 가동판(44)이 가이드 레일(42)에 가이드되어 X축 방향으로 이동한다. 가동판(44)이 X축 방향으로 이동함으로써, 유지 수단(2)에 유지된 웨이퍼가 가공 이송된다. 펄스 모터(43)는, 제어 수단(6)으로부터 공급되는 펄스 신호에 의해 동작한다. 제어 수단(6)은, 펄스 모터(43)에 공급한 펄스 신호수를 카운트함으로써, 유지 수단(2)의 가공 이송량을 인식하여, 유지 수단(2)의 X축 방향에서의 위치를 제어한다.
유지 수단(2)과 가공 이송 수단(4)의 사이에는, 유지 수단(2)과 펄스 레이저빔 조사 수단(3)을 Y축 방향(인덱싱 이송 방향)으로 상대 이동시키는 인덱싱 이송 수단(5)이 설치되어 있다. 즉, 유지 수단(2)은, 가공 이송 수단(4)에 의해 X축 방향으로 왕복이동이 가능함과 함께, 인덱싱 이송 수단(5)에 의해, X축 방향과 직교하는 Y축 방향으로 인덱싱 이송 가능하게 되어 있다. 인덱싱 이송 수단(5)은, Y축 방향의 축심을 갖는 볼나사(51)와, 볼나사(51)와 평행하게 배치된 한쌍의 가이드 레일(52)과, 볼나사(51)를 회동시키는 펄스 모터(53)와, 내부의 너트가 볼나사(51)에 나사 결합하고 바닥부가 가이드 레일(52)에 슬라이딩 접촉하는 가동판(54)을 갖고 있다. 펄스 모터(53)가 볼나사(51)를 회동시키면, 이것에 따라 가동판(54)이 가이드 레일(51)에 가이드되어 Y축 방향으로 이동한다. 가동판(54)이 Y축 방향으로 이동함으로써, 유지 수단(2)에 유지된 웨이퍼가 인덱싱 이송된다. 펄스 모터(53)는, 제어 수단(6)으로부터 공급되는 펄스 신호에 의해 동작한다. 제어 수단(6)은, 펄스 모터(53)에 공급한 펄스 신호수를 카운트함으로써, 유지 수단(2)의 인덱싱 이송량을 인식하여, 유지 수단(2)의 Y축 방향에서의 위치를 제어한다.
유지 수단(2)은, 웨이퍼를 흡착하는 흡착부(21)를 갖는 척테이블(22)과, 척테이블(22)을 인덱싱 이송 수단(5)의 가동판(54) 위에서 회전 가능하게 지지하는 원기둥형의 지지부(23)를 가진다. 척테이블(22)의 흡착부(21)의 주위에는, 웨이퍼에 장착된 도시하지 않은 링프레임을 척테이블(22)에 고정하기 위한 클램프(24)가 배치되어 있다. 척테이블(22)은, 지지부(23) 내의 도시하지 않은 펄스 모터에 의해 회전 구동된다. 지지 테이블(22)의 회전에 따라, 지지 테이블(22) 위의 흡착부(21)에 흡착 유지된 웨이퍼가 회전한다. 제어 수단(6)은, 상기 펄스 모터에 공급한 펄스 신호수를 카운트함으로써, 척테이블(22)의 회전량을 인식하여, 웨이퍼의 회전량을 조절한다.
레이저 가공 장치(1)의 베이스(10)의 후단부(+Y 방향 단부)에는, 지주부(11)가 세워져 설치되어 있고, 지주부(11)의 상단부에 펄스 레이저빔 조사 수단(3)이 설치되어 있다. 또한, 이 예에서는, 지주부(11) 내에 제어 수단(6)이 설치되어 있다. 지주부(11)의 상단부에는 전방(-Y 방향)으로 돌출된 돌출부(12)가 설치되어 있다. 돌출부(12) 내에는 펄스 레이저빔 발진 수단(31)이 설치되어 있다. 돌출부(12)의 선단 근방의 하면에는, 펄스 레이저빔 발진 수단(31)으로부터 발진된 펄스 레이저빔을 유지 수단(2)에 유지된 웨이퍼의 표면에 집광하는 집광기(32)와, 웨이퍼의 분할 예정 라인과 집광기(32)의 상대적인 위치를 조정하기 위한 얼라인먼트 수단(7)이 X 방향으로 나란히 설치되어 있다.
얼라인먼트 수단(7)은, 유지 수단(2)에 유지된 웨이퍼를 촬상하는 기능을 갖추고 있다. 촬상된 화상은 제어 수단(6)으로 보내어진다. 제어 수단(6)은, 얼라인먼트 수단(7)에 의해 촬상된 화상에 기초하여, 인덱싱 이송 수단(5)을 구동시킴으로써, 집광기(32)와 웨이퍼의 분할 예정 라인의 Y축 방향의 위치 맞춤을 행한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 펄스 레이저빔 조사 수단(3)은, 펄스 레이저빔 발진 수단(31)과, 다이크로익 미러(33)와, 집광기(32)를 구비하고 있다.
펄스 레이저빔 발진 수단(31)은, 펄스 레이저빔 발진기(311)와 반복 주파수 설정 수단(312)을 갖고 있다. 펄스 레이저빔 발진기(311)는, 에너지 강도 분포가 가우스 분포인 펄스 레이저빔(LB)을 발진한다. 펄스 레이저빔 발진기(311)의 발진 주파수는, 반복 주파수 설정 수단(312)에 의해 소정의 값으로 설정된다.
다이크로익 미러(33)는, 펄스 레이저빔 발진 수단(31)과 집광기(32) 사이에 설치되어 있다. 다이크로익 미러(33)는, 펄스 레이저빔 발진 수단(31)으로부터 발진된 펄스 레이저빔(LB)을 반사하여 집광기(32)로 유도함과 함께, 펄스 레이저빔(LB)의 발진 파장 이외의 파장의 광을 투과하는 기능을 갖고 있다.
집광기(32)는 집광 렌즈(321)를 가진다. 집광 렌즈(321)는, 펄스 레이저빔 발진 수단(31)으로부터 발진되고 다이크로익 미러(33)에 있어서 반사한 펄스 레이저빔(LB)을 집광하여, 유지 수단(2)에 유지된 웨이퍼(W)에 조사한다.
다이크로익 미러(33)와 집광 렌즈(321) 사이에는 마스크(34)가 배치되어 있다. 마스크(34)에는, 펄스 레이저빔(LB)의 통과 범위를 규제하는 슬릿(34a)이 형성되어 있다. 마스크(34)는, 마스크 이동 수단(35)에 의해 유지되어 있다. 마스크 이동 수단(35)은, 제어 수단(6)에 의해 제어되어, 펄스 레이저빔(LB)의 조사 방향인 Z 방향에 대하여 직교하는 방향(XY 방향)으로 마스크(34)를 이동시킨다.
또한, 펄스 레이저빔 조사 수단(3)은, 조명 수단(36)과 빔스플리터(37)를 구비하고 있다.
조명 수단(36)은, 조명광(백색광)을 발광하는 스트로브 광원(361)과, 스트로브 광원(361)으로부터 발광된 조명광의 시야 사이즈를 규정하는 조리개(362)와, 조리개(362)를 통과한 조명광을 집광하는 렌즈(363)와, 렌즈(363)에 의해 집광된 조명광을 빔스플리터(37)를 향해 반사하는 방향 변환 미러(364)를 가진다.
빔스플리터(37)는, 조명 수단(36)의 방향 변환 미러(364)에 의해 반사된 조명광을 다이크로익 미러(33)로 유도함과 함께, 유지 수단(2)에 유지된 웨이퍼(W)로부터의 광을 촬상 수단(38)을 향해 분기한다.
촬상 수단(38)은, 어셈블리 렌즈(381)와, 어셈블리 렌즈(381)에 의해 포착된 이미지를 촬상하는 촬상 소자(CCD)(382)를 가진다. 어셈블리 렌즈(381)는, 수차 보정 렌즈(381a)와 결상 렌즈(381b)로 이루어진다. 촬상 수단(38)은, 펄스 레이저빔(LB)이 웨이퍼(W)에 조사되어 발생하는 발광을 촬상 소자(382)로 수광하여 광전 변환함으로써 촬상 화상을 형성한다. 촬상 수단(38)은 촬상 화상을 제어 수단(6)으로 보낸다.
제어 수단(6)은, 펄스 레이저빔 발진 수단(31)의 펄스 레이저빔 발진기(311)에 의한 펄스 레이저빔(LB)의 발진 동작을 제어하는 펄스 레이저빔 발진 수단 제어부(61)와, 조명 수단(36)의 스트로브 광원(361)의 발광 동작을 제어하는 조명 수단 제어부(62)와, 펄스 레이저빔(LB)이 웨이퍼(W)에 조사되어 발생하는 발광의 형상(촬상 화상 위의 발광의 형상)을 기초로 레이저 가공홈의 홈형상의 양호/불량을 판정하는 홈형상 판정부(63)와, 홈형상 판정부(63)에 의한 판정 결과에 기초하여 마스크 이동 수단(35)을 작동시켜, 펄스 레이저빔(LB)에 대한 마스크(34)의 위치를 조정하는 마스크 위치 조정부(64)를 가진다.
제어 수단(6)은, 적어도 CPU, ROM 및 RAM을 구비하고, CPU가, RAM을 작업 영역에 사용하여 프로그램을 실행함으로써, 펄스 레이저빔 발진 수단 제어부(61), 조명 수단 제어부(62), 홈형상 판정부(63) 및 마스크 위치 조정부(64)의 기능을 실현한다.
제어 수단(6)에 구비하는 예컨대 RAM에는, 레이저빔 조사시의 정상시의 발광의 화상이 기억되어 있고, 홈형상 판정부(63)는, 그 정상시의 발광의 형상과 촬상 화상 위의 발광의 형상의 패턴 매칭을 행하여, 그 Q값(일치도)이 임계치 이상이면 양, 임계치 미만이면 불량으로 판정한다.
다음으로, 상기와 같이 구성된 레이저 가공 장치(1)의 동작에 관해 설명한다. 또, 이하의 동작은, 대강 제어 수단(6)의 제어하에 이루어진다.
(1) 레이저 가공홈 형성 단계
피가공물인 웨이퍼(W)를 척테이블(22)의 흡착부(21)에 흡착 유지시키면, 가공 이송 수단(4)에 의해 척테이블(22)이 -X 방향으로 구동됨으로써, 웨이퍼(W)가 얼라인먼트 수단(7)의 바로 아래에 위치 부여된다. 그리고, 얼라인먼트 수단(7)에 의해 웨이퍼(W)가 촬상되고, 그 촬상된 화상에 기초하여, 웨이퍼(W)의 분할 예정 라인과 집광기(32)의 Y축 방향의 위치 맞춤이 이루어진다.
다음으로, 가공 이송 수단(4)이, 웨이퍼(W)의 분할 예정 라인의 일단을 집광기(32)의 바로 아래에 위치 부여한다. 그리고, 펄스 레이저빔(LB)의 집광점을 웨이퍼(W)의 표면에 맞춰 펄스 레이저빔(LB)을 조사하면서, 가공 이송 수단(4)에 의해 척테이블(22)을 X 방향으로 소정의 가공 이송 속도로 이동시켜 간다. 웨이퍼(W)의 분할 예정 라인의 타단이 집광기(32)의 바로 아래에 위치할 때까지 척테이블(22)이 이동하면, 펄스 레이저빔(LB)의 조사를 중지함과 함께 척테이블(22)의 이동을 정지한다. 이에 따라, 웨이퍼(W)의 소정 방향으로 연장되는 분할 예정 라인을 따라서, 웨이퍼(W)의 이면까지 관통하지 않는 레이저 가공홈이 형성된다.
1 라인분의 레이저 가공이 종료할 때마다, 인덱싱 이송 수단(5)에 의해 척테이블(22)이 분할 예정 라인의 간격만큼 Y 방향으로 인덱싱 이송되고, 상기와 같이 레이저빔이 조사된다. 그리고, 웨이퍼(W)의 소정 방향으로 연장되는 모든 분할 예정 라인의 레이저 가공이 종료하면, 척테이블(22)을 90° 회전시킨다. 그리고, 상기 소정 방향과 직교하는 방향으로 연장되는 분할 예정 라인에도 동일한 레이저 가공을 실시한다. 이에 따라, 웨이퍼(W)에 격자형으로 레이저 가공홈이 형성된다.
상기 레이저 가공은, 예컨대 이하의 가공 조건으로 행해진다.
펄스 레이저빔의 광원 : YVO4 레이저 또는 YAG 레이저
파장 : 355 nm
반복 주파수 : 50 kHz
평균 출력 : 3 W
집광 스폿 직경 : φ10 ㎛
가공 이송 속도 : 100 mm/초
전술한 레이저 가공에 있어서, 레이저빔 조사 수단(3)으로부터 조사되는 펄스 레이저빔(LB)은, 마스크(34)의 슬릿(34a)을 통과함으로써 정형되어 웨이퍼(W)에 조사된다.
도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 펄스 레이저빔(LB)의 광축(에너지 강도 분포의 중심)(L1)이 마스크(34)의 광축(슬릿(34a)의 중심)(L2)과 일치하고 있을 때에는, 펄스 레이저빔(LB)의 에너지 강도 분포(가우스 분포)(C)의 경사면 부분이 그 광축(L1)에 관해 대칭으로 되어 있고, 펄스 레이저빔(LB)이 에너지 강도 분포에 불균형이 없는 상태로 웨이퍼(W)에 조사되기 때문에, 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 마스크(34)의 광축(L2)에 관해 대칭(도시한 예에서는 좌우 대칭)인 홈형상의 레이저 가공홈(G1)이 웨이퍼(W)에 형성된다. 도 3의 (b)의 예에서는, 측면이 수직이고 홈바닥이 평탄한 소위 바스터브형의 레이저 가공홈(G)이 형성되어 있지만, 홈바닥이 오목한 곡면인 소위 U자형의 레이저 가공홈을 형성하는 것도 가능하다.
그러나, 경시 변화나 온도 변화에 의해, 펄스 레이저빔 발진 수단(31)과 다이크로익 미러(33)의 서로의 광축에 어긋남이 생기거나, 다이크로익 미러(33)와 마스크(34)의 서로의 광축에 어긋남이 생기거나 하면, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 펄스 레이저빔(LB)의 광축(L1)이 마스크(34)의 광축(L2)과 일치하지 않게 된다. 레이저빔(LB)과 마스크(34)의 서로의 광축(L1, L2)이 일치하지 않으면, 마스크(34)를 통해 웨이퍼(W)에 조사되는 펄스 레이저빔(LB)의 에너지 강도 분포(C)에 불균형이 생긴다. 도 4의 (a)의 예에서는, 펄스 레이저빔(LB)의 광축(L1)이 마스크(34)의 광축(L2)에 대하여 우측으로 어긋나 있는 것에 의해, 슬릿(34a)을 통과하는 펄스 레이저빔(LB)의 에너지 강도 분포에 불균형이 생겼다. 이 경우, 조사 스폿 내의 좌측 부분보다 우측 부분의 에너지 강도가 커진다. 그 결과, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 우측이 깊고 좌측이 얕은 좌우 비대칭이 붕괴된 홈형상의 레이저 가공홈(G2)이 형성된다. 이와 같이 레이저 가공홈(G2)의 홈형상이 붕괴되면, 이후의 절삭 블레이드에 의한 다이싱에 있어서 절삭 블레이드가 파손될 우려가 있다.
따라서, 이 레이저 가공 장치(1)에 있어서는, 마스크(34)를 통해 펄스 레이저빔(LB)을 웨이퍼(W)에 조사하여 레이저 가공홈을 형성하는 레이저 가공홈 형성 단계에 있어서, 펄스 레이저빔(LB)이 웨이퍼(W)에 조사되어 발생하는 발광을 촬상하여 촬상 화상을 형성하고(촬상 화상 형성 단계), 그 촬상 화상 위의 발광의 형상을 기초로 레이저 가공홈의 홈형상의 양호/불량을 판정한다(홈형상 판정 단계). 그 양호/불량 판정의 결과, 레이저 가공홈의 홈형상이 불량으로 판정된 경우에는, 마스크(34)를 이동시켜 마스크(34)의 수평 방향의 위치를 조정한다(마스크 위치 조정 단계).
(2) 촬상 화상 형성 단계
촬상 화상 형성 단계에서는, 조명 수단(36)의 스트로브 광원(361)을 소정의 타이밍에 발광시킨다. 그 광은, 조리개(362), 렌즈(363), 방향 변환 미러(364)를 거쳐 출사되고, 빔스플리터(37), 다이크로익 미러(33), 집광기(32)를 통해 웨이퍼(W)에 조사된다. 그리고, 펄스 레이저빔(LB)이 웨이퍼(W)에 조사되어 발생하는 발광이, 집광 렌즈(321), 다이크로익 미러(33), 빔스플리터(37)를 통해 촬상 수단(38)으로 유도된다. 촬상 수단(38)으로 유도된 광은 어셈블리 렌즈(381)를 통해 촬상 소자(382)에 결상된다. 촬상 소자(382)는, 결상된 광을 광전 변환하여 촬상 화상을 형성한다. 그 촬상 화상은 제어 수단(6)으로 보내어진다. 제어 수단(6)은, 그 촬상 화상을 RAM 상에 전개한다. RAM 상에는, 예컨대 도 5의 (a) 및 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같은 촬상 화상(P1, P2)이 전개된다.
도 5의 (a)의 촬상 화상(P1)은, 정상시, 즉, 펄스 레이저빔(LB)의 광축(L1)과 마스크(34)의 광축(L2)이 서로 일치하고 있는 상태(도 3의 (a) 참조)일 때에 촬상된 촬상 화상이며, 촬상 화상(P1) 위의 발광의 형상(S1)은, Y 방향(길이 방향)의 폭이 대부분 균일한 형상을 나타내고 있다. 한편, 도 5의 (b)의 촬상 화상(P2)은, 이상시, 즉, 펄스 레이저빔(LB)의 광축(L1)과 마스크(34)의 광축(L2)이 상호 어긋나 있는 상태(도 4의 (a) 참조)일 때에 촬상된 촬상 화상이며, 촬상 화상(P2) 위의 발광의 형상(S2)은, Y 방향(길이 방향)의 폭이 균일하지 않은 형상을 나타내고 있다.
(3) 홈형상 판정 단계
홈형상 판정 단계에서는, 제어 수단(6)의 홈형상 판정부(63)가, RAM 상에 전개한 촬상 화상 위의 발광의 형상(S1, S2)의 화상과 미리 기억되어 있는 정상시의 발광의 형상의 화상의 패턴 매칭을 실시한다. 그리고, 양자의 일치도가 임계치 이상이면 양, 임계치 미만이면 불량으로 판정한다. 예컨대, 도 5의 (a)의 경우, 촬상 화상(P1) 위의 발광의 형상(S1)과 정상시의 발광의 형상의 일치도는 임계치 이상이라고 하여, 홈형상은 양으로 판정된다. 한편, 도 5의 (b)의 경우, 촬상 화상(P2) 위의 발광의 형상(S2)과 정상시의 발광의 형상의 일치도는 임계치 미만이라고 하여, 홈형상은 불량으로 판정된다.
(4) 마스크 위치 조정 단계
마스크 위치 조정 단계에서는, 제어 수단(6)의 마스크 위치 조정부(64)가, 홈형상 판정 단계에서의 판정 결과에 따라서 마스크 이동 수단(35)을 구동시켜, 펄스 레이저빔(LB)에 대한 마스크(34)의 위치를 조정한다. 이 조정은, 예컨대 홈형상이 불량으로 판정된 분할 예정 라인의 다음 분할 예정 라인으로부터 실시된다. 그 때, 마스크 위치 조정부(64)는, 촬상 화상 위의 발광의 형상에 따라서 마스크 이동 수단(35)의 구동을 제어함으로써, 촬상 화상 위의 발광의 형상이 정상시의 발광의 형상에 보다 가까워지도록 마스크(34)의 위치를 조정한다. 예컨대, 도 5의 (b)에 나타내는 촬상 화상(P2)의 경우, 발광의 형상(S2)의 폭(Y 방향의 치수)이 균일해지도록 X 방향으로 마스크(34)를 이동시킨다.
이렇게 하여 마스크(34)의 위치를 조정한 후, 웨이퍼(W)에 대하여 상기와 같이 펄스 레이저빔을 조사하면, 원하는 위치에 원하는 형상의 레이저 가공홈을 형성할 수 있다. 그리고 그 후, 그 레이저 가공홈에 절삭 블레이드를 절입시켜 완전히 절단함으로써, 웨이퍼(W)가 개개의 칩으로 분할된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 마스크(34)를 통해 에너지 강도 분포(C)가 가우스 분포인 펄스 레이저빔(LB)을 웨이퍼(W)에 조사하여 레이저 가공홈을 형성하면서, 펄스 레이저빔(LB)이 웨이퍼(W)에 조사되어 발생하는 발광을 촬상하여 촬상 화상(P1, P2)을 형성하고, 그 촬상 화상(P1, P2) 위의 발광의 형상(S1, S2)을 기초로 레이저 가공홈의 홈형상의 양호/불량을 판정하기 때문에, 레이저 가공홈의 홈형상의 양호/불량을 용이하고 또한 신속하게 판정할 수 있다. 따라서, 홈형상의 검사만을 위한 시간을 요하지 않아, 레이저 가공 장치(1)의 가동 효율이 향상된다.
또한, 본 실시형태에서는, 홈형상의 양호/불량의 판정 결과에 따라서 펄스 레이저빔(LB)에 대한 마스크(34)의 위치가 자동 조정되기 때문에, 이상한 상태로 레이저 가공이 이루어지는 것에 의한 웨이퍼(W)의 손상을 최소한으로 억제함과 함께, 마스크(34)의 위치 조정에 요하는 시간을 단축하여 생산성을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 마스크(34)의 위치가 조정됨으로써, 이상한 홈형상의 레이저 가공홈이 형성되기 어려워지기 때문에, 절삭 블레이드에 의해 다이싱할 때의 절삭 블레이드의 변형에 의한 파손이 감소한다.
또, 전술한 실시형태에서는, 피가공물로서 웨이퍼(W)를 예시했지만, 본 발명에 관한 레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치는, 웨이퍼(W) 이외의 피가공물의 레이저 가공에도 적용 가능하다.
또한, 촬상 화상 형성 단계, 홈형상 판정 단계 및 마스크 위치 조정 단계는, 웨이퍼(W)의 모든 분할 예정 라인의 레이저 가공에 있어서 실시하는 것이 가능하지만, 1장의 웨이퍼에 관해 예컨대 2 라인 정도의 레이저홈 가공이 행해지고 있는 동안에 실시되면 충분하다.
1 : 레이저 가공 장치
10 : 베이스
11 : 지지부
12 : 돌출부
2 : 유지 수단
21 : 흡착부
22 : 척테이블
23 : 지지부
24 : 클램프
3 : 레이저빔 조사 수단
31 : 펄스 레이저빔 발진 수단
311 : 펄스 레이저빔 발진기
312 : 반복 주파수 설정 수단
32 : 집광기
321 : 집광 렌즈
33 : 다이크로익 미러
34 : 마스크
34a : 슬릿
35 : 마스크 이동 수단
36 : 조명 수단
361 : 스트로브 광원
362 : 조리개
363 : 렌즈
364 : 방향 변환 미러
37 : 빔 스플리터
38 : 촬상 수단
381 : 어셈블리 렌즈
381a : 수차 보정 렌즈
381b : 결상 렌즈
382 : 촬상 소자
4 : 가공 이송 수단
41 : 볼나사
42 : 가이드 레일
43 : 펄스 모터
44 : 가동판
5 : 인덱싱 이송 수단
51 : 볼나사
52 : 가이드 레일
53 : 펄스 모터
54 : 가동판
6 : 제어 수단
61 : 펄스 레이저빔 발진 수단 제어부
62 : 조명 수단 제어부
63 : 홈형상 판정부
64 : 마스크 위치 조정부
7 : 얼라인먼트 수단
G1, G2 : 레이저 가공홈
LB : 펄스 레이저빔
L1 : 광축
L2 : 광축
P1 : 촬상 화상
P2 : 촬상 화상
S1 : 발광의 형상
S2 : 발광의 형상

Claims (4)

  1. 피가공물에 펄스 레이저빔을 조사하여 레이저 가공홈을 형성하는 레이저 가공 방법에 있어서,
    에너지 강도 분포가 가우스 분포인 펄스 레이저빔을, 상기 펄스 레이저빔의 통과 범위를 규제하는 슬릿이 형성된 마스크를 통해 피가공물에 조사하여 레이저 가공홈을 형성하는 레이저 가공홈 형성 단계와,
    상기 레이저 가공홈 형성 단계의 실시중에, 상기 펄스 레이저빔이 피가공물에 조사되어 발생하는 발광을 촬상하여 촬상 화상을 형성하는 촬상 화상 형성 단계와,
    상기 촬상 화상 위의 상기 발광의 형상을 기초로 상기 펄스 레이저빔의 광축과 상기 슬릿의 중심인 상기 마스크의 광축의 일치 여부를 확인하고, 상기 일치 여부에 기초하여 상기 레이저 가공홈의 홈형상의 양호/불량을 판정하는 홈형상 판정 단계
    를 포함하는 레이저 가공 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 홈형상 판정 단계에 의해 상기 레이저 가공홈의 홈형상이 불량으로 판정된 경우에, 상기 마스크를 상기 펄스 레이저빔에 대하여 이동시켜 상기 마스크의 위치를 조정하는 마스크 위치 조정 단계를 더 포함하는 레이저 가공 방법.
  3. 피가공물에 펄스 레이저빔을 조사하여 레이저 가공홈을 형성하는 레이저 가공 장치에 있어서,
    피가공물을 유지하는 유지 수단과,
    상기 유지 수단에 의해 유지된 피가공물에 조사하는 에너지 강도 분포가 가우스 분포인 펄스 레이저빔을 발진하는 펄스 레이저빔 발진 수단과, 상기 펄스 레이저빔 발진 수단으로부터 발진된 상기 펄스 레이저빔을 집광하여 상기 유지 수단에 의해 유지된 피가공물에 집광하는 집광 렌즈를 포함하는 집광기를 갖는 펄스 레이저빔 조사 수단과,
    상기 유지 수단과 상기 펄스 레이저빔 조사 수단을 가공 이송 방향으로 상대 이동시키는 가공 이송 수단과,
    상기 유지 수단과 상기 펄스 레이저빔 조사 수단을 상기 가공 이송 방향과 직교하는 인덱싱 이송 방향으로 상대 이동시키는 인덱싱 이송 수단과,
    상기 펄스 레이저빔 조사 수단과 상기 가공 이송 수단과 상기 인덱싱 이송 수단을 제어하는 제어 수단과,
    상기 펄스 레이저빔 발진 수단과 상기 집광 렌즈 사이에 배치되어 상기 펄스 레이저빔의 통과 범위를 규제하는 슬릿이 형성된 마스크와,
    상기 펄스 레이저빔이 피가공물에 조사되어 발생하는 발광을 촬상하여 촬상 화상을 형성하는 촬상 수단
    을 포함하고,
    상기 제어 수단은, 상기 촬상 화상 위의 상기 발광의 형상을 기초로 상기 펄스 레이저빔의 광축과 상기 슬릿의 중심인 상기 마스크의 광축의 일치 여부를 확인하고 상기 일치 여부에 기초하여 상기 레이저 가공홈의 홈형상의 양호/불량을 판정하는 홈형상 판정부를 가지는 것인 레이저 가공 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 마스크를 상기 펄스 레이저빔에 대하여 이동시키는 마스크 이동 수단을 포함하고,
    상기 제어 수단은, 상기 홈형상 판정부에서의 판정을 기초로 상기 마스크 이동 수단을 작동시켜 상기 마스크의 위치를 조정하는 마스크 위치 조정부를 더 포함하는 것인 레이저 가공 장치.
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