KR20090020562A - 레이저 발광 장치의 위치 조정 방법 - Google Patents

레이저 발광 장치의 위치 조정 방법 Download PDF

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Abstract

레이저 광의 위치 조정을 간단하게 하고, 레이저 광의 초점 등을 보다 높은 정밀도로 단시간에 조정을 가능하게 한다. 주연부로부터 중심을 향하여 소정 폭의 슬릿(500)이 형성된 조정용 기판(Wadj)을 레이저 발광 장치(100)로부터의 레이저 광이 슬릿을 통과하도록 재치대 상에 세팅하는 공정과, 조정용 기판의 이면측으로부터 슬릿을 통과하여 조정용 기판의 표면측에 배치된 광 에너지 측정 장치(300)의 수광면을 향해 레이저광을 조사하는 공정과, 레이저 발광 장치를 광축 방향으로 이동시키면서, 광 에너지 측정 장치에 의하여 그 수광면에 조사되는 레이저광의 에너지량의 변화를 측정하고, 그 수광면 에너지량의 변화에 기초하여 레이저 발광 장치의 광축 방향의 위치를 원하는 위치로 조정하는 공정을 실행한다.

Description

레이저 발광 장치의 위치 조정 방법 {METHOD FOR ADJUSTING POSITION OF LASER EMITTING DEVICE}
본 발명은, 재치대에 재치된 피처리 기판에 레이저광을 조사하는 레이저 발광 장치의 위치 조정 방법에 관한 것이다.
반도체 장치를 제조하는 일련의 공정 중에서는, 피처리 기판, 예를 들면, 반도체 웨이퍼(이하, 간단하게 「웨이퍼」라고도 함) 또는 액정 디스플레이용 글라스 기판에 대하여, 레이저광을 이용한 프로세스 처리가 실시되는 경우가 있다. 특히, 국소적으로 높은 에너지가 필요한 프로세스 처리에는 레이저광의 이용은 적합하다. 예를 들면, 하기의 특허 문헌 1에는, 레이저광을 기판 표면을 따라 주사(走査)함으로써 다이싱 라인을 형성하는 기술이 기재되어 있다. 또한, 하기의 특허 문헌 2에는, 기판에 대하여 노광을 실시하기 전에, 기판에 사전에 형성된 얼라인먼트 마크를 노출시키기 위하여, 해당 마크 상의 레지스트막을 레이저광에 의하여 제거하는 기술이 기재되어 있다. 또한, 하기의 특허 문헌 3에는, 웨이퍼의 외주부에 퇴적된 불필요한 물질을 레이저광에 의하여 제거하는 기술이 기재되어 있다.
또한, 반도체 장치의 미세화가 진행됨에 따라, 프로세스 처리에 이용되는 레이저광의 위치 조정에도 높은 정밀도가 요구되고 있다. 이러한 레이저광의 위치 조 정에 관한 기술로는, 레이저광과 광 파워미터와의 사이에 필터를 배치하고, 이 필터에 형성된 핀 홀과 레이저광의 광축(光軸)이 일치하도록 필터의 위치를 정확하게 조정한 후에, 필터를 광축을 따라 이동시킨 때에 광 파워미터에서 얻어지는 에너지 강도에 의하여 레이저광의 초점 거리를 측정할 수 있다(예를 들면, 특허 문헌 4 참조).
특허 문헌 1：일본특허공개공보 제2002-224878호
특허 문헌 2：일본특허공개공보 제2003-249427호
특허 문헌 3：일본특허공개공보 제2006-049870호
특허 문헌 4：일본실용신안공개공보 평7-26711호
특허 문헌 5：일본특허공개공보 제2004-349425호
발명이 해결하고자 하는 과제
그러나, 레이저광은 광축 방향의 위치에 따라 빔 직경이 변화되므로, 이러한 레이저광의 초점 조정을 핀 홀을 이용하여 실시한 경우에는, 그 핀 홀과 레이저광의 광축이 일치해야 한다. 이 때문에, 상기의 특허 문헌 4에 기재된 바에 의하면, 초점 조정을 실시함에 앞서, 핀 홀과 레이저광의 광축을 정확하게 일치시킬 필요가 있다. 하지만, 핀 홀은 미소(微小) 직경이므로, 이 공정에 수고와 시간이 많이 든다고 하는 문제점이 있었다.
또한, 이러한 레이저광의 광 에너지 강도를 검출하는 것에는, 상술한 광 파워미터 외에, 레이저광 흡수체의 온도에 의하여 검출하는 것도 있다(예를 들면, 특허 문헌 5 참조). 특허 문헌 5에 기재된 바에 의하면, 광 섬유로부터 출사되는 레이저광을, 철(鐵) 등의 금속판으로 이루어진 레이저광 흡수체에 조사한 때에, 그 레이저광 흡수체의 온도가 급격하게 변화되는 것을 이용하여 광 섬유의 접속 여부를 검출하는 것이다.
그러나, 레이저광 흡수체를 철 등의 금속판으로 구성하면, 주위 온도의 영향을 받기 쉬워지므로, 광 에너지 강도의 변화를 정확하게 검출하기 어렵다. 따라서, 이러한 레이저광 흡수체는, 광 섬유의 접속 여부의 검출에 비해, 보다 높은 정밀도를 요구하는 레이저광의 초점 조정에는 부적합하다.
여기서, 본 발명은, 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 점은, 레이저광의 초점 등을 보다 높은 정밀도로 단시간에 조정할 수 있는 레이저 발광 장치의 위치 조정 방법을 제공하는 것에 있다.
과제를 해결하기 위한 수단
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 어느 한 관점에 의하면, 재치대에 재치된 피처리 기판의 이면에 레이저광을 조사하는 레이저 발광 장치의 위치를 조정하는 방법으로서, 상기 레이저 발광 장치는, 출사되는 레이저광의 광축 방향으로 이동이 가능하게 구성되고, 주연부로부터 중심을 향하여 소정 폭의 슬릿이 형성된 조정용 기판을, 상기 레이저 발광 장치로부터의 레이저광이 상기 슬릿을 통과하도록 상기 재치대 상에 세팅하는 공정과, 상기 조정용 기판의 이면측으로부터 상기 슬릿을 통과하여 상기 조정용 기판의 표면측에 배치된 광 에너지 측정 장치의 수광면을 향해 상기 레이저광을 조사하는 공정과, 상기 레이저 발광 장치를 상기 광축 방향으로 이동시키면서, 상기 광 에너지 측정 장치에 의하여 그 수광면에 조사되는 상기 레이저광의 에너지량의 변화를 측정하고, 그 수광면 에너지량의 변화에 기초하여 상기 레이저 발광 장치의 상기 광축 방향의 위치를 원하는 위치로 조정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 발광 장치의 위치 조정 방법이 제공된다.
이러한 방법에 의하면, 레이저 발광 장치를 광축 방향으로 약간 이동시키는 것만으로도 레이저광의 에너지량의 변화를 측정할 수 있으므로, 단시간에 레이저 발광 장치의 광축 방향의 위치를 원하는 위치로 조정할 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 조정용 기판을 레이저 발광 장치로부터의 레이저광이 슬릿을 통과하도록 재치대 상에 세팅하는 경우, 그 슬릿이 주연부로부터 중심을 향하여 연장되는 형상을 갖고 있으므로, 그 방향의 레이저광의 정확한 위치 조정이 불필요하게 된다. 이 때문에, 레이저광의 위치 조정을 간단하게 실시할 수 있다. 따라서, 레이저 발광 장치의 광축 방향의 위치 조정에 드는 시간을 보다 단축시킬 수 있다.
상기 슬릿의 폭이 상기 레이저광의 초점의 직경 이하인 경우에는, 상기 레이저 발광 장치의 상기 광축 방향의 위치를, 상기 수광면 에너지량이 최대가 되는 위치로 조정하는 것이 바람직하다. 이에 의하면, 간단하게 레이저광의 초점을 조정용 기판의 이면에 맞출 수 있다.
또한, 상기 슬릿의 폭이 상기 레이저광의 초점의 직경보다 큰 경우에는, 상기 레이저 발광 장치의 상기 광축 방향의 위치를, 상기 수광면 에너지량이 포화 상태가 되는 범위의 중앙이 되는 위치로 조정하는 것이 바람직하다. 이에 의해서도, 간단하게 레이저광의 초점을 조정용 기판의 이면에 맞출 수 있다.
또한, 상기 수광면 에너지량의 최대치에 대한 비율이 작아지도록, 상기 레이저 발광 장치의 상기 광축 방향의 위치를 조정함으로써, 상기 피처리 기판의 이면에 조사되는 레이저광의 스팟 직경을 조정하는 것이 바람직하다. 이 방법에 의하면, 비율을 적절히 설정함으로써, 원하는 스팟 직경을 얻을 수 있다.
상기 조정용 기판의 이면에서의 상기 레이저광의 스팟의 면적과, 그 스팟 면적 중에서 상기 슬릿으로 가려지지 않는 부분의 면적과의 비율에 의해, 원하는 스팟 직경이 될 때의 상기 수광면 에너지량의 최대치에 대한 비율을 산출하고, 상기 수광면 에너지량이 그 최대치에 대하여 상기 산출된 비율이 되도록 상기 레이저 발광 장치의 상기 광축 방향의 위치를 조정해도 좋다. 면적의 비율은 비교적 간단한 계산에 의하여 산출할 수 있으므로, 레이저 발광 장치의 상기 광축 방향의 위치를 단시간에 조정할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 재치대에 재치된 피처리 기판의 이면에 레이저광을 조사하는 레이저 발광 장치의 위치를 조정하는 방법으로서, 상기 레이저 발광 장치는, 출사되는 레이저광의 광축 방향으로 이동이 가능하게 구성되고, 폭이 다른 복수의 슬릿이 방사 형상으로 형성된 조정용 기판을 상기 재치대 상에 재치하는 공정과, 상기 복수의 슬릿 중에서, 상기 레이저광의 초점의 직경에 가장 가까운 폭을 갖는 슬릿을 선택하고, 상기 레이저 발광 장치로부터의 레이저광이 상기 선택된 슬릿을 통과하도록 조정용 기판의 위치를 조정하는 공정과, 상기 조정용 기판의 이면측으로부터 상기 선택된 슬릿을 통과하여 상기 조정용 기판의 표면측에 배치된 광 에너지 측정 장치의 수광면을 향해 상기 레이저광을 조사하는 공정과, 상기 레이저 발광 장치를 상기 레이저광의 상기 광축 방향으로 이동시키면서, 상기 광 에너지 측정 장치에 의하여 그 수광면에 조사되는 상기 레이저광의 에너지량의 변화를 측정하고, 그 수광면 에너지량의 변화에 기초하여 상기 레이저 발광 장치의 상기 광축 방향의 위치를 원하는 위치로 조정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 발광 장치의 위치 조정 방법이 제공된다.
이 방법에 의하면, 레이저광의 초점 직경이 바뀌어도, 그 초점 직경에 가장 가까운 사이즈의 슬릿을 선택할 수 있다. 따라서, 보다 정확하게 효율적으로 레이저 발광 장치의 상기 광축 방향의 위치를 원하는 위치로 조정할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 재치대에 재치된 피처리 기판의 이면에 레이저광을 조사하는 레이저 발광 장치의 위치를 조정하는 방법으로서, 상기 레이저 발광 장치는, 출사되는 레이저광의 광축 방향에 직교하는 방향으로 이동이 가능하게 구성되고, 상기 피처리 기판과 동일한 직경을 갖는 조정용 기판을 상기 재치대에 재치하는 공정과, 상기 조정용 기판의 이면측으로부터, 상기 조정용 기판의 표면측에 배치된 광 에너지 측정 장치의 수광면을 향해 상기 레이저광을 조사하는 공정과, 상기 레이저 발광 장치를 상기 조정용 기판의 주연부의 외측으로부터 내측을 향하여, 또는 그 주연부의 내측으로부터 외측을 향하여, 상기 광축 방향에 직교하는 방향으로 이동시키면서, 상기 광 에너지 측정 장치에 의하여 그 수광면에 조사되는 상기 레이저광의 에너지량의 변화를 측정하고, 그 수광면 에너지량의 변화에 기초하여, 상기 레이저 발광 장치의 상기 광축 방향에 직교하는 방향의 위치를 조정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 발광 장치의 위치 조정 방법이 제공된다.
이러한 방법에 의하면, 레이저 발광 장치를 광축 방향에 직교하는 방향으로 약간 이동시키는 것만으로도 레이저광의 에너지량의 변화를 측정할 수 있으므로, 단시간에 상기 레이저 발광 장치의 상기 광축 방향에 직교하는 방향의 위치를 조정할 수 있다.
상기 레이저 발광 장치의 위치를 조정하는 공정에서는, 상기 조정용 기판의 주연부의 외측에서, 상기 레이저광의 스팟 전체가 상기 조정용 기판에 가려지지 않는 부위와, 상기 조정용 기판의 주연부의 내측에서, 상기 레이저광의 스팟 전체가 상기 조정용 기판에 가려지는 부위와의 사이에서, 상기 레이저 발광 장치를 이동시킨 때에 얻어지는 수광면 에너지량의 변화 중, 그 변화점 간의 중간에 대응하는 상기 레이저 발광 장치의 위치를 기준으로 하여, 상기 레이저 발광 장치의 상기 광축 방향에 직교하는 방향의 위치를 원하는 위치로 조정해도 좋다.
이 방법에 의하면, 기준이 되는 위치를 간단한 계산으로 구할 수 있다. 그리고, 이 기준 위치에 기초하여, 레이저 발광 장치의 상기 광축 방향에 직교하는 방향의 위치를 정확하게 조정할 수 있다.
또한, 상기 수광면 에너지량의 변화점 간의 상기 레이저 발광 장치의 위치 차로부터 상기 레이저광의 스팟 직경을 구해도 좋다. 이에 의하여, 별도의 스팟 직경을 측정하는 공정을 실시하지 않고 스팟 직경을 구할 수 있다. 또한, 스팟 직경을 이미 알고 있는 경우에는, 그 스팟 직경을 재확인할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 재치대에 재치된 피처리 기판의 이면에 레이저광을 조사하는 레이저 발광 장치의 위치를 조정하는 방법으로서, 상기 레이저 발광 장치는, 출사되는 레이저광의 광축 방향으로 이동이 가능하게 구성되고, 또한, 상기 광축 방향에 직교하는 방향으로 이동이 가능하게 구성되고, 상기 피처리 기판과 동일한 직경을 갖고, 주연부로부터 중심을 향하여 소정 폭의 슬릿이 형성된 조정용 기판을 상기 재치대 상에 재치하고, 상기 레이저 발광 장치로부터의 레이저광이 상기 슬릿을 통과하도록 조정용 기판의 위치를 조정하고, 상기 조정용 기판의 이면측으로부터 상기 슬릿을 통과하여 상기 조정용 기판의 표면측에 배치된 광 에너지 측정 장치의 수광면을 향해 상기 레이저광을 조사하고, 상기 레이저 발광 장치를 상기 광축 방향으로 이동시키면서, 상기 광 에너지 측정 장치에 의해 그 수광면에 조사되는 상기 레이저광의 에너지량의 변화를 측정하고, 그 수광면 에너지량의 변화에 기초하여 상기 레이저 발광 장치의 상기 광축 방향의 위치를 원하는 위치로 조정하는 광축 방향 위치 조정 공정과, 상기 재치대 상의 상기 조정용 기판을 상기 레이저광이 상기 슬릿을 통과하지 않는 위치로 조정하고, 상기 조정용 기판의 이면측으로부터, 상기 조정용 기판의 표면측에 배치된 광 에너지 측정 장치의 수광면을 향하여 상기 레이저광을 조사하고, 상기 레이저 발광 장치를 상기 조정용 기판의 주연부의 내측으로부터 외측을 향하여 상기 광축 방향에 직교하는 방향으로 이동시키면서, 상기 광 에너지 측정 장치에 의해 그 수광면에 조사되는 상기 레이저광의 에너지량의 변화를 측정하고, 그 수광면 에너지량의 변화에 기초하여, 상기 레이저 발광 장치의 상기 광축 방향에 직교하는 방향의 위치를 조정하는 광축 직교 방향 위치 조정 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 발광 장치의 위치 조정 방법이 제공된다.
이 방법에 의하면, 보다 짧은 시간 동안에 레이저 발광 장치의 상기 광축 방향의 위치와 상기 광축 방향에 직교하는 방향의 위치를 조정할 수 있다.
상기 광 에너지 측정 장치는, 상기 수광면 에너지량에 따른 열을 발하는 발열체와, 상기 발열체의 온도를 측정하는 온도 측정 수단과, 상기 발열체의 주위를 진공 분위기로 유지하는 진공 용기를 구비하는 것이어도 좋다. 또한, 상기 광 에너지 측정 장치는, 상기 수광면 에너지량에 따른 열을 발하는 세라믹스로 이루어지는 발열체와, 상기 발열체의 온도를 측정하는 온도 측정 수단을 구비하는 것이어도 좋다. 이 구성에 의하면, 주위의 온도 변화의 영향을 받지 않고 수광면 에너지량의 변화를 정확하게 측정할 수 있다.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 조정용 기판에 설치된 슬릿을 이용하므로, 레이저광의 위치 조정을 보다 간단하게 행할 수 있고, 레이저광의 초점 등을 보다 높은 정밀도로 단시간에 조정할 수 있는 레이저 발광 장치의 위치를 조정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 발광 장치를 적용한 처리실 내의 구성예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 각 장치를 처리실의 측면에서 본 도면이다.
도 3은 도 2에 도시한 처리실의 우측면도이다.
도 4는 조정용 웨이퍼의 평면도이다.
도 5는 재치대에 조정용 웨이퍼를 재치한 때의 레이저 헤드와 슬릿의 위치 관계를 나타내는 사시도이다.
도 6a는 재치대에 조정용 웨이퍼를 재치한 때의 슬릿과 레이저광과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6b는 슬릿의 단부가 레이저광으로 들어간 때의 슬릿과 레이저광과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6c는 슬릿이 완전하게 레이저광으로 들어간 때의 슬릿과 레이저광과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6d는 슬릿의 단부가 레이저광으로부터 빠져나가기 시작한 때의 슬릿과 레이저광과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6e는 슬릿이 완전하게 레이저광으로부터 빠져나간 때의 슬릿과 레이저광과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 재치대를 시계 방향으로 회전시킨 때의 조정용 웨이퍼의 회전각과 수광면 에너지량과의 관계를 나타내는 특성 곡선도이다.
도 8은 회전 각도 θs로 조정된 조정용 웨이퍼의 슬릿과 레이저광과의 위치 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 회전 각도 θs로 조정된 조정용 웨이퍼의 평면도이다.
도 10a는 초점이 조정용 웨이퍼의 이면에 대하여 Z 방향으로 이탈되어 있을 때의 슬릿을 통과하는 레이저광의 모습을 나타내는 도면이다.
도 10b는 초점이 조정용 웨이퍼의 이면과 일치하고 있을 때의 슬릿을 통과하 는 레이저광의 모습을 나타내는 도면이다.
도 10c는 초점이 조정용 웨이퍼의 이면에 대하여 마이너스 Z 방향으로 이탈되어 있을 때의 슬릿을 통과하는 레이저광의 모습을 나타내는 도면이다.
도 11은 레이저 헤드를 마이너스 Z 방향으로 이동시킨 때의 레이저 헤드의 Z 방향의 위치와 수광면 에너지량과의 관계를 나타내는 특성 곡선도이다.
도 12는 레이저광의 초점의 스팟 직경이 슬릿의 폭과 동일한 경우의 조정용 웨이퍼를 상방에서 보았을 때의 평면도이다.
도 13은 레이저광의 초점의 스팟 직경이 슬릿의 폭보다 작은 경우의 조정용 웨이퍼를 상방에서 보았을 때의 평면도이다.
도 14는 레이저광의 초점의 스팟 직경이 슬릿의 폭보다 작은 경우에, 레이저 헤드를 마이너스 Z 방향으로 이동시킨 때의 레이저 헤드의 Z 방향의 위치와 수광면 에너지량과의 관계를 나타내는 특성 곡선도이다.
도 15는 레이저광의 초점의 스팟 직경이 슬릿의 폭보다 큰 경우의 조정용 웨이퍼를 상방에서 보았을 때의 평면도이다.
도 16은 레이저광의 초점의 스팟 직경이 슬릿의 폭보다 넓은 경우에, 레이저 헤드를 마이너스 Z 방향으로 이동시킨 때의 레이저 헤드의 Z 방향의 위치와 수광면 에너지량과의 관계를 나타내는 특성 곡선도이다.
도 17은 복수의 슬릿을 갖는 조정용 웨이퍼의 평면도이다.
도 18은 스팟 직경의 조정 처리를 개시하는 시점에서의 레이저광의 스팟과 조정용 웨이퍼의 슬릿과의 관계를 나타내는 평면도이다.
도 19는 스팟 직경 Øs의 레이저광과 슬릿과의 관계를 나타내는 조정용 웨이퍼의 평면도이다.
도 20은 레이저 헤드의 Z 방향의 위치와 수광면 에너지량과의 관계를 나타내는 특성 곡선도이다.
도 21a는 초점이 조정용 웨이퍼의 이면과 일치하고 있을 때의 슬릿을 통과하는 레이저광의 모습을 나타내는 도면이다.
도 21b는 원하는 스팟 직경이 얻어지는 위치로 레이저 헤드가 조정된 때의 슬릿을 통과하는 레이저광의 모습을 나타내는 도면이다.
도 22는 광축의 위치 조정을 실시하기 직전의 처리실 내의 각 장치의 위치 관계를 나타내는 측면도이다.
도 23은 레이저 헤드를 조정용 웨이퍼의 중심 방향으로 이동시킨 때의 조정용 웨이퍼의 이면 레벨에서의 레이저광의 스팟의 궤적(軌跡)을 나타내는 조정용 웨이퍼의 평면도이다.
도 24는 레이저 헤드를 조정용 웨이퍼의 중심 방향으로 이동시킨 때의 레이저 헤드의 R 방향의 위치와 수광면 에너지량과의 관계를 나타내는 특성 곡선도이다.
도 25는 레이저광의 스팟의 중심이 조정용 웨이퍼의 주연부와 일치한 때의 조정용 웨이퍼의 평면도이다.
도 26은 세라믹스 블록과 열전대를 광 에너지 측정 장치로서 구비한 처리실 내의 각 장치의 설치예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 27은 세라믹스 블록을 수용한 진공 용기의 단면도이다.
*부호의 설명*
100 : 레이저 발광 장치
110 : 레이저 헤드
120 : 레이저 헤드 베이스
130 : Z 방향 구동 수단
140 : R 방향 구동 수단
200 : 재치대 유닛
210 : 재치대
220 : 지지축
300 : 레이저 파워미터
302 : 검출 영역
310 : 세라믹스 블록
312 : 열전대
314 : 지지 바(bar)
316 : 와이어
320 : 진공 용기
322 : 투과 윈도우
400 : 제어부
500 ~ 504 : 슬릿
LB : 레이저광
LBa : 광축
W : 웨이퍼
Wadj, Wadj2 : 조정용 웨이퍼
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써 중복 설명을 생략한다.
(레이저 발광 장치를 구비하는 처리실의 구성예)
우선, 본 발명의 방법을 실시할 수 있는 레이저 발광 장치를 구비하는 처리실에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 여기서는, 예를 들면, 웨이퍼 단부의 이면을 향하여 레이저 발광 장치로부터의 레이저광을 조사하여, 그 웨이퍼 단부(예를 들면, 베벨(bevel)부)에 부착된 원하지 않는 부착물을 제거하는 세정 처리를 실시하는 처리실에 대하여 설명한다. 도 1은 레이저 발광 장치를 포함하는 각 장치에 대한 처리실 내의 설치예를 설명하기 위한 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시한 각 장치를 처리실의 측면에서 본 도면이며, 도 3은 도 2의 우측면도이다.
처리실의 내부에는, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)가 재치되는 재치대(210)를 구비하는 재치대 유닛(200), 재치대(210)에 재치된 웨이퍼(W)의 이면(예를 들면, 베벨부의 이면측)을 향하여 레이저광(LB)을 조사하여 소정의 처리를 실시하는 레이저 발광 장치(100) 및 레이저 발광 장치(100)의 레이저광(LB) 을 수광하여 광 에너지량을 측정하는 광 에너지 측정 장치로서의 레이저 파워미터(300)가 구비되어 있다.
재치대(210)는, 예를 들면, 도 1에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 직경보다 작은 원판 형상으로 형성되어 있다. 웨이퍼(W)는 재치대(210)의 상측의 재치면에 재치된다. 재치대(210)는, 처리실 내의 저면에 볼트 등의 체결 부재로 장착되어 있는 지지축(220)에 의하여 회전이 가능하게 지지되어 있다. 지지축(220)의 내부에는, 예를 들면, 스테핑 모터가 구비되어 있고, 이 스테핑 모터의 구동에 의하여 재치대(210)를 회전시킬 수 있다. 또한, 재치대(210)에는, 그 재치면 상의 웨이퍼(W)를, 예를 들면, 진공 척 기능 또는 정전 척 기능에 의하여 흡착 유지하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 재치대(210)가 고속 회전해도, 재치대(210)로부터의 웨이퍼(W)의 탈락을 방지할 수 있다. 재치대 유닛(200)은, 도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 제어부(400)에 접속되어 있고, 이 제어부(400)로부터의 제어 신호에 기초하여 재치대(210)가 회전 제어되도록 되어 있다.
(레이저 발광 장치의 구성예)
이어서, 레이저 발광 장치(100)의 구성예에 대하여, 도 1 내지 도 3을 참조하면서 상세하게 설명한다. 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 레이저 발광 장치(100)는 레이저 헤드(110)를 구비하고 있다. 이 레이저 헤드(110)는, 예를 들면, 반도체 레이저 소자 및 렌즈 등의 광학 소자(도시하지 않음)가 조합되어, Z 방향으로, 예를 들면, 파장 808 nm의 레이저광(LB)을 출사하는 레이저 헤드(110)를 구비하고 있다.
또한, 레이저 발광 장치(100)는, 재치대(210)의 재치면의 수직 방향(Z 방향)으로 구동할 수 있는 Z 방향 구동 수단(130), 재치대(210)의 외주로부터 회전 중심으로의 방향(R 방향)으로 구동할 수 있는 R 방향 구동 수단(140) 및 레이저 헤드(110)를 이들에 연결하기 위한 레이저 헤드 베이스(120)를 구비하고 있다. 이러한 구성에 의하여, 레이저 발광 장치(100)는, 레이저 헤드(110)를 Z 방향과 R 방향으로 구동할 수 있다.
Z 방향 구동 수단(130)은, 예를 들면, Z 방향으로 리니어 구동할 수 있는 스테이지로 구성되고, R 방향 구동 수단(140)은, 예를 들면, Z 방향에 직교하는 R 방향으로 Z 방향 구동 수단(130)을 리니어 구동할 수 있는 스테이지로 구성된다.
이들 각 구동 수단(130, 140)의 엑츄에이터로는, 예를 들면, 리니어 엑츄에이터를 이용하는 것이 바람직하다. 리니어 엑츄에이터를 채용하면, 수 ㎛ 또는 그 이하의 반복 위치 결정 정밀도를 얻을 수 있고, 또한, 고속으로 각 스테이지를 추진할 수 있다. 또한, 리니어 엑츄에이터 외에도, 예를 들면, 볼 나사와 스테핑 모터의 조합 기구로 각 스테이지를 구동하도록 구성해도 좋다.
레이저 발광 장치(100)는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 제어부(400)에 접속되어 있고, 이 제어부(400)로부터의 제어 신호에 기초하여 각 구동 수단(130, 140)이 구동 제어된다. 또한, 제어부(400)로부터의 제어 신호에 기초하여, 레이저 헤드(110)로부터의 레이저광(LB)의 출사 타이밍 또는 레이저광(LB)의 출력 파워를 제어해도 좋다.
레이저 파워미터(300)는, 레이저 헤드(110)로부터 출사된 레이저광(LB)을 수 광면에 받고, 그 레이저광(LB)의 에너지량을 측정하여, 그 측정 결과를 상대치로 출력한다. 예를 들면, 수광면에서의 광 에너지량(수광면 에너지량)을 퍼센트로 나타낼 수 있다. 예를 들면, 레이저 헤드(110)로부터 출사된 레이저광(LB) 모두가 레이저 파워미터(300)의 수광면에 도달한 때, 수광면 에너지량은 최대치이므로, 이를 100%로 하는 것이 바람직하다. 레이저 파워미터(300)에 의한 광 에너지량의 측정 결과를 나타내는 데이터는 제어부(400)로 송신된다.
또한, 레이저 파워미터(300)는, 레이저광(LB)의 광 에너지량을 측정할 때만 레이저 헤드(110)의 Z 방향으로 배치되어 있으면 좋고, 오히려 측정 기간 이외에는 재치대(210)에 재치되어 있는 웨이퍼(W)와 Z 방향으로 중첩되지 않는 위치까지 퇴피되어 있는 것이 바람직하다.
이에 의해, 웨이퍼(W)를 레이저 파워미터(300)에 접촉시키지 않고 재치대(210)에 용이하게 재치할 수 있다. 레이저 파워미터(300)의 퇴피 동작에 대해서는, 처리실 내를 청정하게 유지하면서 단시간에 완료시키기 위하여 자동적으로 실시되는 것이 바람직하다.
제어부(400)는, 상술한 바와 같이, 레이저 발광 장치(100)와 재치대 유닛(200)으로 제어 신호를 송신하여 이들 동작을 제어한다. 또한, 레이저 파워미터(300)로부터 광 에너지량의 측정 결과 데이터를 취득하면, 내부의 기억 수단(도시하지 않음)에 그 데이터를 기억시킨다. 또한, 제어부(400)는, 내부에 연산 수단(도시하지 않음)을 구비하고 있고, 이 연산 수단을 이용하여 기억 수단에 기억되어 있는 데이터를 이용하여 각종 연산을 실시할 수 있다.
이러한 레이저 발광 장치(100)에 의하면, Z 방향 구동 수단(130)을 구동하여 레이저 헤드(110)의 Z 방향의 위치를 조정하고, 레이저 헤드(110)로부터 출사된 레이저광(LB)의 초점을 웨이퍼(W)의 이면에 정확하게 맞출 수 있다. 또한, 레이저 헤드(110)의 Z 방향의 위치를 더 조정하여, 웨이퍼(W)의 이면에 조사되는 레이저광(LB)의 스팟 직경을 정확하게 조정할 수도 있다. 또한, R 방향 구동 수단(140)을 구동하여 레이저 헤드(110)의 R 방향의 위치를 조정하고, 레이저 헤드(110)로부터 출사된 레이저광(LB)의 광축을 웨이퍼(W)의 이면의 원하는 위치로 정확하게 조정할 수 있다. 이하, 본 실시예에 따른 레이저 발광 장치(100)의 위치 조정 방법의 구체예에 대하여 상세하게 설명한다.
(레이저 발광 장치의 위치 조정 방법)
이하, 본 실시예에 따른 레이저 발광 장치(100)의 위치 조정 방법의 구체예에 대하여 상세하게 설명한다. 본 실시예에 따른 레이저 발광 장치(100)의 위치 조정 방법으로는, 상술한 바와 같이, 레이저 발광 장치(100)의 광축 방향(Z 방향)의 위치를 조정하는 방법과, 레이저 발광 장치(100)의 광축 방향에 직교하는 방향(R 방향)의 위치를 조정하는 방법이 있다. 또한, 레이저 발광 장치(100)의 광축 방향(Z 방향)의 위치를 조정하는 방법으로는, 웨이퍼(W)의 이면에 레이저광(LB)의 초점을 맞추기 위한 위치 조정과, 웨이퍼(W)의 이면에 조사되는 레이저광(LB)의 스팟 직경을 조정하기 위한 위치 조정이 있다.
(레이저 발광 장치의 광축 방향의 위치 조정 방법에 의한 레이저광의 초점 조정)
우선, 레이저 발광 장치(100)의 광축 방향의 위치 조정 방법에 의한 레이저광(LB)의 초점 조정에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 레이저광(LB)의 초점을 조정함에 있어서, 본 실시예에 따른 처리실에서 프로세스 처리가 실시되는 제품용의 웨이퍼(W) 대신에, 도 4에 도시한 바와 같은 레이저 발광 장치의 위치 조정용 웨이퍼(이하, 「조정용 웨이퍼」라고 함)(Wadj)를 재치대(210)에 재치한다. 이 조정용 웨이퍼(Wadj)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 슬릿(500)이 형성되어 있다. 또한, 조정용 웨이퍼(Wadj)의 외형 치수는 웨이퍼(W)의 외형 치수와 일치하고 있는 것이 바람직하다.
슬릿(500)은 조정용 웨이퍼(Wadj)의 평면 방향에서 봤을 때, 주연부로부터 중심(O)을 향하여 연장되는 구(矩) 형상(폭(WS), 길이(LS))을 갖는 것이다. 슬릿(500)의 폭(WS)은, 레이저 헤드(110)로부터 출사되는 레이저광(LB)의 초점에서의 스팟 직경(예를 들면, 0.6 mm)과 동일한 치수로 하는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시예에서는, 슬릿(500)의 폭(WS)이 반드시 스팟 직경과 동일한 치수가 아니어도, 후술하는 바와 같은 슬릿 폭과 초점의 스팟 직경과의 대소 관계에 따른 초점 조정을 실시할 수 있다. 또한, 슬릿(500)의 길이(LS)는, 예를 들면, 조정용 웨이퍼(Wadj)가 재치대(210)에 재치된 때에, 재치대(210)로부터 돌출된 부분에 형성할 수 있는 길이로 한다.
이러한 형상의 조정용 웨이퍼(Wadj)는, 예를 들면, 웨이퍼 반송 수단(도시하지 않음)에 의하여 처리실 내로 반입되고, 제품용의 웨이퍼(W)와 마찬가지로, 조정용 웨이퍼(Wadj)의 중심(O)과 재치대(210)의 회전 중심이 일치하도록 재치된다. 그 후, 제어부(400)는, 레이저광(LB)의 초점을 조정하기 위한 레이저 발광 장치(100)의 위치 조정 처리를 개시한다. 또한, 작업원이 조정용 웨이퍼(Wadj)를 재치대(210)에 재치해도 좋다.
본 실시예에 따른 레이저광(LB)의 초점을 조정하기 위한 레이저 발광 장치(100)의 위치 조정 처리는, 레이저 헤드(110)의 R 방향의 위치 조정 처리, 레이저광(LB)에 대한 슬릿(500)의 위치 조정 처리 및 레이저 헤드(110)의 Z 방향의 위치 조정 처리를 포함한다. 이하, 각각의 처리에 대하여 상세하게 설명한다.
우선, 제어부(400)는, 레이저 헤드(110)의 R 방향의 위치 조정 처리를 실행 한다. 여기서는, 레이저 헤드(110)는, 조정용 웨이퍼(Wadj)의 이면 전체 중에서 재치대(210)로부터 돌출된 부분에 레이저광(LB)이 조사되도록 R 방향의 위치가 조정된다(도 3 참조).
이 때의 레이저 헤드(110)의 R 방향의 위치 조정에는, 정확한 위치 정밀도는 요구되지 않는다. 조정용 웨이퍼(Wadj)의 슬릿(500)의 길이(LS)의 넓은 범위 내에서 레이저광(LB)이 조사되도록 레이저 헤드(110)의 R 방향의 위치가 조정되기만 해도 좋다. 예를 들면, 조정용 웨이퍼(Wadj)의 주연부로부터 슬릿(500)의 길이(LS)의 1/2 치수만큼 내측(R 방향)으로 들어간 위치 또는 그 근방에 레이저광(LB)의 광축이 맞도록 R 방향 구동 수단(140)을 제어하여, 레이저 헤드(110)의 R 방향의 위치를 조정한다.
이와 같이, 본 실시예에서는, 슬릿(500)이 형성된 조정용 웨이퍼(Wadj)를 이용하기 위하여, 레이저 헤드(110)의 R 방향의 위치를 정확하게 조정할 필요가 없어 진다. 그 후에는, 후술하는 바와 같이, 조정용 웨이퍼(Wadj)를 회전시키는 것만으로도 슬릿(500)의 위치를 레이저 헤드(110)에 맞출 수 있으므로, 단시간에 위치 조정 처리를 완료시킬 수 있다. 또한, 재치대 유닛(200)과 레이저 발광 장치(100)와의 위치 관계가 항상 일정하면, 레이저 헤드(110)의 R 방향의 위치 조정 처리를 매회 실시할 필요가 없어진다. 이 경우, 보다 단시간에 레이저 발광 장치(100)의 위치 조정 처리를 완료시킬 수 있다.
이에 대해, 만약 조정용 웨이퍼(Wadj)에 슬릿(500)이 아닌 핀홀이 형성되어있는 경우, 레이저 헤드(110)의 R 방향의 위치도 정확하게 조정할 필요가 있으므로, 조정 처리가 완료될 때까지의 시간이 길어지게 된다.
이어서, 제어부(400)는, 레이저광(LB)에 대한 슬릿(500)의 위치 조정 처리를 살행한다. 도 5는, 재치대(210)에 조정용 웨이퍼(Wadj)를 재치한 때의 레이저 헤드(110)와 슬릿(500)의 위치 관계를 나타내는 사시도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서는 조정용 웨이퍼(Wadj)를 재치대(210)에 재치한 시점에서는, 레이저 헤드(110)로부터 출사되는 레이저광(LB)의 광축과 슬릿(500)은, 조정용 웨이퍼(Wadj)의 회전 방향으로 이탈되어 있는 것으로 한다. 이 때문에, 조정용 웨이퍼(Wadj)가 재치되어 있는 재치대(210)를 시계 방향(CW) 또는 반시계 방향(CCW)으로 회전시켜, 레이저 헤드(110)로부터 출사되는 레이저광(LB)의 광축에 대한 슬릿(500)의 위치 조정을 실시한다. 이하, 레이저광(LB)에 대한 슬릿(500)의 위치 조정 동작에 대하여, 도 6a 내지 도 6e, 도 7 내지 도 9를 참조하면서 설명한다.
도 6a 내지 도 6e는, 조정용 웨이퍼(Wadj)의 단면과 그 주변을 레이저 헤 드(110)측으로부터 R 방향으로 보았을 때의 확대도이며, 재치대(210)를 시계 방향(CW)으로 회전시킨 때의 레이저광(LB)과 슬릿(500)과의 위치 관계를 순서대로 나타내고 있다. 또한, 도 7은, 재치대(210)를 시계 방향(CW)으로 회전시킨 때의 조정용 웨이퍼(Wadj)의 회전각과, 레이저 파워미터(300)에 의하여 측정된 광 에너지량(레이저 파워미터(300)에 도달한 레이저광(LB)의 광 에너지량)과의 관계를 나타내고 있다.
본 실시예에서는, 도 6a에 도시한 바와 같이, 회전 각도 θ0의 재치대(210)에 조정용 웨이퍼(Wadj)를 재치한 때, 슬릿(500)의 위치는, 레이저 헤드(110)로부터 출사되는 레이저광(LB)으로부터 이탈되어 있는 것으로 한다. 이 때문에, 레이저광(LB) 모두가 조정용 웨이퍼(Wadj)에 가려져 레이저 파워미터(300)에 도달하지 않고, 도 7에 도시한 바와 같이, 레이저 파워미터(300)로 측정되는 광 에너지량은 “0”이 된다.
이 상태에서, 제어부(400)는, 재치대 유닛(200)으로 제어 신호를 송신하고, 재치대(210)를 시계 방향(CW)으로 회전시킨다. 재치대(210)의 회전에 따라 조정용 웨이퍼(Wadj)가 회전 각도 θ1까지 진행되고, 도 6b에 도시한 바와 같이, 슬릿(500)의 단부가 레이저광(LB) 내로 들어가면, 여기서부터 레이저 파워미터(300)로 측정되는 광 에너지량이 증가되기 시작한다.
그 후, 재치대(210)가 회전하여, 도 6c에 도시하는 바와 같이, 슬릿(500)이 레이저광(LB)으로 완전히 들어가면, 레이저 파워미터(300)로 측정되는 광 에너지량은 Es에 도달한다. 이 때의 조정용 웨이퍼(Wadj)의 회전 각도를 θ2로 한다. 그리 고, 이 회전 각도 θ2으로부터 슬릿(500)의 단부가 레이저광(LB)으로부터 빠져나가기 시작하는 회전 각도 θ3까지의 사이(도 6d 참조)는, 슬릿(500)에 의하여 좁혀진 동일한 광량의 레이저광(LB)이 레이저 파워미터(300)에 도달하므로, 도 7에 도시한 바와 같이, 레이저 파워미터(300)로 측정되는 광 에너지량은 Es로 일정하게 된다.
또한, 조정용 웨이퍼(Wadj)가 회전하면, 슬릿(500)을 통과하는 레이저광(LB)의 광량은 감소되고, 도 6e에 도시한 바와 같이, 슬릿(500)이 레이저광(LB)으로부터 완전히 빠져나오면, 레이저광(LB) 모두가 조정용 웨이퍼(Wadj)에 가려져 레이저 파워미터(300)에 도달하지 않게 된다. 따라서, 도 7에 도시한 바와 같이, 레이저 파워미터(300)로 측정되는 광 에너지량은 “0”이 된다.
이와 같이, 조정용 웨이퍼(Wadj)를 회전 각도 θ0로부터 회전 각도 θ4까지 회전시키면서 레이저 파워미터(300)에 의하여 광 에너지량을 측정하면, 그 측정 결과를 나타내는 데이터는 레이저 파워미터(300)로부터 제어부(400)로 송신된다. 제어부(400)는, 레이저 파워미터(300)로부터 얻은 데이터와 조정용 웨이퍼(Wadj)(재치대(210))의 회전 각도 정보에 기초하여, 도 7에 도시한 바와 같은 특성 곡선을 구할 수 있다. 그리고, 제어부(400)는, 광 에너지량이 Es로 일정하게 되는 구간의 최초의 회전 각도 θ2와 최후의 회전 각도 θ3로부터, 그 중앙에 해당하는 회전 각도 θs를 산출한다. 회전 각도 θs에 대해서는, 예를 들면, 회전 각도 θ2와 회전 각도 θ3의 평균치를 구함으로써 산출할 수 있다.
제어부(400)는 재치대 유닛(200)으로 제어 신호를 송신하고, 재치대(210)를 반시계 방향(CCW)으로 회전시켜, 조정용 웨이퍼(Wadj)의 회전 각도가 θs가 되도록 조정한다. 도 8은, 회전 각도 θs로 조정된 조정용 웨이퍼(Wadj)의 단면과 그 주변을 레이저 헤드(110)측으로부터 R 방향으로 보았을 때의 측면이며, 도 9는, 회전 각도 θs로 조정된 조정용 웨이퍼(Wadj)를 상방에서 보았을 때의 평면도이다. 도 8과 도 9에 도시한 바와 같이, 조정용 웨이퍼(Wadj)의 회전 각도를 θs로 조정함으로써, 레이저광(LB)의 광축(LBa)과 슬릿(500)의 폭 방향의 중심 라인(502)을 정확하게 일치시킬 수 있다.
이상과 같이 하여, 회전 각도 θs를 구하기 위해서는, 제어부(400)는, 회전 각도 θ2와 회전 각도 θ3를 특정할 수 있으면 그걸로 충분하다. 이 둘의 회전 각도의 차는, 조정용 웨이퍼(Wadj)의 이면에서의 레이저광(LB)의 스팟 직경에 대응하는 것이다. 스팟 직경은 매우 작기 때문에, 상기의 회전 각도의 차도 작아진다. 또한, 회전 각도 θ2와 회전 각도 θ3를 특정하기 위해서는, 상기와 같이, 조정용 웨이퍼(Wadj)를 회전 각도 θ0부터 θ4까지 회전시킬 필요는 없다. 예를 들면, 조정용 웨이퍼(Wadj)를 회전 각도 θ2의 직전의 회전 각도부터 회전 각도 θ3의 직후의 회전 각도까지 회전시키기만 해도 좋다. 따라서, 조정용 웨이퍼(Wadj)를 약간 회전시키기만 해도 회전 각도 θ2와 회전 각도 θ3를 특정할 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에 의하면, 단시간에 레이저광(LB)에 대한 슬릿(500)의 위치 조정 처리를 완료할 수 있다.
또한, 레이저광(LB)의 광축에 슬릿(500)의 위치를 맞추면서 조정용 웨이퍼(Wadj)를 재치대(210)에 세팅할 수도 있다. 이 경우에는, 상기의 레이저광(LB)에 대한 슬릿(500)의 위치 조정 처리는 불필요해지므로, 보다 단시간에 레이저 발광 장치(100)의 위치 조정 처리를 완료시킬 수 있다.
제어부(400)는, 레이저광(LB)에 대한 슬릿(500)의 위치 조정 처리를 완료한 후, 레이저 헤드(110)의 Z 방향의 위치 조정 처리를 실행하고, 조정용 웨이퍼(Wadj)의 이면에 레이저광(LB)의 초점을 맞춘다. 이하, 레이저 헤드(110)의 Z 방향의 위치 조정 처리에 대하여, 도 10a 내지 도 10c, 도 11을 참조하면서 설명한다.
도 10a 내지 도 10c는, 조정용 웨이퍼(Wadj)의 단면과 그 주변을 레이저 헤드(110)측으로부터 R 방향으로 보았을 때의 확대도이며, 레이저 헤드(110)를 마이너스 Z 방향(하방)으로 이동시킨 때의 슬릿(500)을 통과하는 레이저광(LB)의 모습을 나타내고 있다. 또한, 도 11은, 레이저 헤드(110)를 마이너스 Z 방향(하방)으로 이동시킨 때의 레이저 헤드(110)의 Z 방향의 위치(Z 좌표)와, 레이저 파워미터(300)에 의하여 측정된 광 에너지량과의 관계를 나타내고 있다.
레이저 헤드(110)의 Z 방향의 위치 조정 처리가 개시되는 시점에서는, 도 9에 도시한 바와 같이, 레이저광(LB)의 광축(LBa)과 슬릿(500)의 폭 방향의 중심 라인(502)이 정확하게 일치하고 있으므로, 레이저 헤드(110)로부터 출사된 레이저광(LB) 중의 일부는 레이저 파워미터(300)에 도달한다. 그러나, 도 10a에 도시한 바와 같이, 레이저광(LB)의 초점이 조정용 웨이퍼(Wadj)의 이면보다 Z 방향(상방향)으로 이탈되어 있으므로, 레이저광(LB)의 그 밖의 일부가 조정용 웨이퍼(Wadj)에 가려져 레이저 파워미터(300)에 도달하지 않는다. 이 때문에, 레이저 파워미터(300)에서는, 레이저광(LB) 모두가 수광면에 도달한 때에 측정되는 광 에너지 량(Ep)에 비하여 작은 광 에너지량이 측정된다. 이 때의 레이저 헤드(110)의 Z 방향의 위치를 P0, 레이저 파워미터(300)로 측정되는 광 에너지량을 E0으로 한다.
이 상태에서, 제어부(400)는, 레이저 발광 장치(100)로 제어　신호를 송신하고, Z 방향 구동 수단(130)을 구동하여 레이저 헤드(110)를 마이너스 Z 방향으로 이동시킨다. 레이저 헤드(110)가 마이너스 Z 방향으로 이동하면, 웨이퍼(W)의 이면에 조사되는 레이저광(LB)의 스팟 직경이 점차 축소되므로, 슬릿(500)을 통과하는 레이저광(LB)의 비율이 증가되고, 이에 따라 도 11에 도시한 바와 같이, 레이저 파워미터(300)로 측정되는 광 에너지량도 증가된다.
그 후, 레이저 헤드(110)가 마이너스 Z 방향으로 더 이동하고, 도 10b에 도시한 바와 같이, 조정용 웨이퍼(Wadj)의 이면에 레이저광(LB)의 초점이 맞은 곳에서, 레이저 파워미터(300)로 측정되는 광 에너지량은 Ep에 도달한다. 이 때의 레이저 헤드(110)의 Z 방향의 위치를 Pp로 한다.
상기와 같이, 본 실시예에서는, 슬릿(500)의 폭(WS)은 레이저광(LB)의 초점 스팟 직경과 대략 동일하므로, 조정용 웨이퍼(Wadj)의 이면에 레이저광(LB)의 초점이 맞은 때에는, 레이저 헤드(110)로부터 출사된 레이저광(LB) 모두가 레이저 파워미터(300)에 도달하게 된다. 따라서, Ep는, 레이저 파워미터(300)로 측정되는 광 에너지량의 피크치가 된다. 단, 레이저 헤드(110)가 위치 Pp까지 이동한 시점에서는, 광 에너지량 Ep가 피크치인지의 여부는 불명확하다. 이를 분명히 하기 위하여, 제어부(400)는, 레이저 발광 장치(100)로 제어 신호를 송신하고, Z 방향 구동 수단(130)을 구동하여 레이저 헤드(110)를 마이너스 Z 방향의 위치(P1)까지 더 이동 시킨다.
이에 의해, 도 10c에 도시한 바와 같이, 레이저광(LB)의 초점이 조정용 웨이퍼(Wadj)의 이면보다 마이너스 Z 방향으로 이탈되므로, 레이저광(LB)의 일부가 조정용 웨이퍼(Wadj)에 가려져 레이저 파워미터(300)에 도달하지 않게 되고, 레이저 파워미터(300)로 측정되는 광 에너지량의 값은 Ep보다 작은 E1이 된다.
이와 같이, 레이저 헤드(110)를 위치 P0으로부터 위치 P1까지 이동시키면서 레이저 파워미터(300)에 의하여 광 에너지량을 측정하면, 그 측정 결과를 나타내는 데이터는 레이저 파워미터(300)로부터 제어부(400)로 송신된다. 제어부(400)는, 레이저 파워미터(300)로부터 얻은 데이터와, 레이저 헤드(110)(Z 방향 구동 수단(130))의 Z 방향 위치 정보에 기초하여, 도 11에 나타낸 바와 같은 특성 곡선을 구할 수 있다. 그리고, 제어부(400)는, 도 11의 특성 곡선으로부터 광 에너지량의 피크치인 Ep와, 그 때의 레이저 헤드(110)의 위치 Pp를 특정한다.
제어부(400)는, 레이저 발광 장치(100)로 제어 신호를 송신하고, Z 방향 구동 수단(130)을 Z 방향으로 구동하여 레이저 헤드(110)의 위치가 Pp가 되도록 조정한다(도 10b 참조). 이와 같이 하여, 레이저 헤드(110)의 Z 방향의 위치 조정 처리가 실행됨으로써, 레이저광(LB)의 초점을 조정용 웨이퍼(Wadj)의 이면에 정확하게 맞출 수 있다.
상기와 같이, 레이저 헤드(110)의 Z 방향의 위치 조정 처리에 있어서, 광 에너지량의 피크치인 Ep와 그 때의 레이저 헤드(110)의 위치 Pp를 특정하기 위해서는, 레이저 헤드(110)를 위치 P0으로부터 위치 P1까지(또는 위치 P1으로부터 위치 P0까지) 이동시킬 필요가 있다. 단, 위치 Pp와 위치 P0의 거리 및 위치 Pp와 위치 P1의 거리는 짧아도 좋다. 즉, 레이저 헤드(110)를 짧은 거리를 이동시키는 것만으로도 위치 P0를 특정할 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에 의하면, 매우 짧은 시간에 레이저광(LB)의 초점을 조정용 웨이퍼(Wadj)의 이면에 정확하게 맞출 수 있다.
(초점 조정의 그 밖의 구체예)
이어서, 레이저광의 초점 조정의 그 밖의 구체예를 도면을 참조하면서 설명한다. 상술한 초점 조정의 구체예에서는, 레이저광(LB)의 초점의 스팟 직경이 슬릿(500)의 폭(WS)과 일치하고 있는 경우에 대하여 설명하였으나, 레이저광(LB)의 초점의 스팟 직경과 슬릿(500)의 폭(WS)이 다른 경우에도 마찬가지로 초점을 조정할 수 있다. 이하, 이에 대하여, 도 12 내지 도 16을 참조하면서 설명한다.
도 12는, 레이저광(LB)의 초점의 스팟 직경이 슬릿(500)의 폭(WS)과 동일한 경우의 조정용 웨이퍼(Wadj)를 상방에서 보았을 때의 평면도이며, 도 13은, 레이저광(LB)의 초점의 스팟 직경이 슬릿(500)의 폭(WS)보다 작은 경우의 조정용 웨이퍼(Wadj)를 상방에서 보았을 때의 평면도이며, 도 15는, 레이저광(LB)의 초점의 스팟 직경이 슬릿(500)의 폭(WS)보다 큰 경우의 조정용 웨이퍼(Wadj)를 상방에서 보았을 때의 평면도이다.
레이저광(LB)의 초점의 스팟 직경이 슬릿(500)의 폭(WS)과 동일한 경우(도 12 참조), 상술한 바와 같이, 레이저 헤드(110)를 Z 방향으로 이동시키면, 도 11에 나타낸 바와 같은 특성 곡선을 얻을 수 있다. 그리고, 제어부(400)는, 도 11의 특성 곡선으로부터 광 에너지량의 피크치인 Ep와, 그 때의 레이저 헤드(110)의 위치 Pp를 특정하여, 레이저광(LB)의 초점을 조정용 웨이퍼(Wadj)의 이면에 정확하게 맞출 수 있다.
이에 대해, 레이저광(LB)의 초점의 스팟 직경이 슬릿(500)의 폭(WS)보다 작은 경우(도 13 참조), 레이저 헤드(110)를 Z 방향으로 이동시키면, 도 14에 나타낸 바와 같은 특성 곡선을 얻을 수 있다. 이 도 14의 특성 곡선의 특징은, 광 에너지량이 Epa에서 포화 상태가 되는 구간(위치 Ppa0 ~ 위치 Ppa1)이 존재하는 점에 있다. 이는, 레이저광(LB)의 초점이 조정용 웨이퍼(Wadj)의 이면에 대해 Z 방향 및 마이너스 Z 방향으로 다소 이탈되어 있어도, 레이저광(LB)이 조정용 웨이퍼(Wadj)에 가려지지 않고 모두 레이저 파워미터(300)에 도달하기 때문이다.
이와 같이, 레이저광(LB)의 초점의 스팟 직경이 슬릿(500)의 폭(WS)보다 작은 경우, 제어부(400)는, 위치 Ppa0와 위치 Ppa1의 중간에 해당하는 위치 Ppas를 산출하고, 이 위치(Ppas)로 레이저 헤드(110)를 조정함으로써, 레이저광(LB)의 초점을 조정용 웨이퍼(Wadj)의 이면에 정확하게 맞출 수 있다. 또한, 위치 Ppas에 대해서는, 예를 들면, 위치 Ppa0와 위치 Ppa1의 평균치를 구함으로써 산출할 수 있다.
또한, 레이저광(LB)의 초점의 스팟 직경이 슬릿(500)의 폭(WS)보다 큰 경우(도 15 참조), 레이저 헤드(110)를 Z 방향으로 이동시키면, 도 16에 나타낸 바와 같은 특성 곡선을 얻을 수 있다. 제어부(400)는, 도 16의 특성 곡선으로부터 광 에너지량의 피크치인 Epb와, 그 때의 레이저 헤드(110)의 위치 Ppb를 특정한다. 그리고, 제어부(400)는, 이 위치(Ppb)로 레이저 헤드(110)를 조정함으로써, 레이저 광(LB)의 초점을 조정용 웨이퍼(Wadj)의 이면에 정확하게 맞출 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 의하면, 레이저광(LB)의 초점의 스팟 직경이 슬릿(500)의 폭(WS)과 일치하지 않는 경우에도, 레이저광(LB)의 초점을 조정용 웨이퍼(Wadj)의 이면에 정확하게 맞출 수 있다. 단, 도 12에 도시한 바와 같이, 레이저광(LB)의 초점의 스팟 직경이 슬릿(500)의 폭(WS)과 일치하고 있는 경우에는 위치 Pp를 직접 구할 수 있는 반면, 도 13에 도시한 바와 같이, 레이저광(LB)의 초점의 스팟 직경이 슬릿(500)의 폭(WS)보다 작은 경우, 위치 Ppas를 구하기 위하여, 예를 들면, 위치 Ppa0와 위치 Ppa1의 평균치를 계산할 필요가 있다. 보다 단시간에 레이저광(LB)의 초점을 조정용 웨이퍼(Wadj)의 이면에 정확하게 맞추기 위해서는, 레이저광(LB)의 초점의 스팟 직경이 슬릿(500)의 폭(WS)과 일치하고 있는 것이 바람직하다. 여기서, 여기까지 설명한 실시예에서 이용되고 있는 조정용 웨이퍼(Wadj) 대신에, 도 17에 도시한 조정용 웨이퍼(Wadj2)를 이용해도 좋다.
이 조정용 웨이퍼(Wadj2)는, 복수의 슬릿(501 ~ 504)이 주연부로부터 중심을 향하여 방사 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 각 슬릿(501 ~ 504)은 다른 폭(WS1 ~ WS4)을 가지고 있다. 그리고, 레이저광(LB)의 초점의 스팟 직경에 따라서 이들 슬릿(501 ~ 504)을 선택하여 상기의 초점 조정을 실시하면, 보다 단시간에 초점 조정이 완료된다.
(레이저 발광 장치의 광축 방향의 위치 조정 방법에 의한 레이저광의 스팟 직경의 조정)
이어서, 레이저 발광 장치의 위치 조정 방법에 의한 레이저광의 스팟 직경의 조정에 대하여 설명한다. 웨이퍼의 처리에 따라서는, 웨이퍼의 이면에 조사하는 레이저광의 스팟 직경을 초점 직경 이외로 변경하고 싶은 경우도 있다. 상술한 바와 같이, 예를 들면, 레이저광(LB)을 이용하여 웨이퍼 단부(예를 들면, 베벨부)의 이면에 부착된 원하지 않는 부착물을 제거하는 처리를 실시하는 경우에는, 웨이퍼(W)의 이면에 조사되는 레이저광(LB)의 스팟 직경을 보다 크게 취함으로써, 넓은 영역의 부착물을 효율적으로 제거할 수 있다. 또한, 레이저광의 스팟 직경을 크게 할수록 단위 면적당의 광 에너지가 낮아지지만, 그 만큼 레이저광의 조사 시간을 길게 취함으로써 웨이퍼의 온도를 조정할 수 있다.
그 밖에, 웨이퍼 상의 피에칭막의 종류에 따라 레이저광의 스팟 직경을 변경해도 좋고, 또한, 에칭율에 따라 레이저광의 스팟 직경을 변경해도 좋다. 예를 들면, 웨이퍼 상의 막의 종류에 따라 에칭율을 변경하는 경우에는, 원하는 에칭율에 따라 웨이퍼(W)의 이면에 조사되는 레이저광(LB)의 스팟 직경을 조정해도 좋다.
그리고, 상기한 레이저광(LB)의 초점 조정 처리와 마찬가지로, 웨이퍼(W)의 이면에 조사되는 레이저광(LB)의 스팟 직경의 조정 처리를 가능한한 짧은 시간에 완료할 수 있으면, 레이저 발광 장치(100)를 이용한 프로세스 처리의 스루풋 향상이 실현된다.
이하, 레이저 발광 장치(100)의 위치 조정 방법에 의한 레이저광(LB)의 스팟 직경의 조정 처리에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 본 실시예에 따른 레이저광(LB)의 스팟 직경의 조정 처리는, 상기의 레이저광(LB)의 초점의 조정 처리 직후에 실행되는 것이 바람직하다. 이 타이밍에서 처리를 행하는 경우에는, 스팟 직경 의 조정 처리를 개시하는 시점에서 레이저광(LB)의 초점이 조정용 웨이퍼(Wadj)의 이면으로 조정되어 있다. 또한, 레이저광(LB)의 초점의 직경은 슬릿(500)의 폭(WS)과 동일하므로, 레이저광(LB) 모두가 슬릿(500)을 통과하고 있다. 도 18은, 제어부(400)가 스팟 직경의 조정 처리를 개시하는 시점에서의 조정용 웨이퍼(Wadj)를 상방에서 보았을 때의 평면도이다. 또한, 레이저광(LB)의 스팟 직경의 조정 처리를 실시하는 때의 원하는 스팟 직경(øs)은, 예를 들면, 사전에 오퍼레이터로부터의 입력 수단(도시하지 않음)의 조작에 의하여 입력된 값을 이용한다.
제어부(400)는, 조정용 웨이퍼(Wadj)의 이면에 레이저광(LB)이 조사되고, 그 스팟의 직경이 øs인 경우의 스팟의 면적(S)과, 그 스팟 면적 중, 슬릿(500)에서 가려지지 않는 부분의 면적(S0)과의 비율(S0/S)을 구한다. 도 19는, 조정용 웨이퍼(Wadj)의 이면에 레이저광(LB)이 조사되고, 그 스팟 직경이 øs인 경우의 조정용 웨이퍼(Wadj)를 상방에서 보았을 때의 평면도이다.
면적 S에 대해서는 스팟의 직경 øs으로부터 구할 수 있고, 면적 S0에 대해서는 슬릿(500)의 폭(WS)과 스팟의 직경 øs으로부터 구할 수 있다. 또한, 면적 비율 S0/S에 대해서도 간단하게 구할 수 있다. 스팟의 전역에 걸쳐 광속 밀도(光束密度)가 균일하면, 이 면적 비율은, 레이저 헤드(110)로부터 출사된 레이저광(LB)의 전체 광량에 대한 슬릿(500)을 통과하는 광량의 비율(이하, 간단하게 「광량 비율」이라고 함)과 일치한다. 그리고, 이 광량 비율은, 레이저 파워미터(300)로 측정되는 광 에너지량의 비율에 대응한다. 또한, 스팟에서의 광속 밀도에 특정 분포가 있으면, 이 분포에 따라 면적 비율을 보정함으로써 광량 비율을 구할 수 있다.
따라서, 제어부(400)는, 원하는 스팟 직경(øs)일 때의 면적 비율(S0/S)을 구함으로써, 레이저광(LB) 모두가 슬릿(500)을 통과하여 레이저 파워미터(300)에 도달한 때의 광 에너지량의 값, 즉, 광 에너지량의 피크치(Ep)에 대한 광 에너지량을 특정할 수 있다.
제어부(400)는, 이미 레이저광(LB)의 초점 조정 처리를 실행한 때에 레이저 헤드(110)의 Z 방향의 위치와 레이저 파워미터(300)로 측정된 광 에너지량과의 관계를 나타낸 특성 곡선(도 11 참조)을 구해놓고 있으며, 여기서도 이 특성 곡선을 이용한다.
예를 들면, 제어부(400)는, 면적 비율(S0/S)로서 80%를 산출한 때에는, 도 20에 나타낸 바와 같이, 특성 곡선에 기초하여 광 에너지량의 피크치(Ep)를 100%로 한 때의 80%에 해당하는 광 에너지량을 구하고, 또한, 그 80%의 광 에너지량이 얻어지는 레이저 헤드(110)의 Z 방향의 위치(P80)를 특정한다.
이어서, 제어부(400)는, 레이저 발광 장치(100)로 제어 신호를 송신하고, Z 방향 구동 수단(130)을 구동하여, 레이저 헤드(110)를 위치 Pp(도 21a 참조)로부터 마이너스 Z 방향으로 위치 P80(도 21b 참조)까지 이동시킨다. 도 21a와 도 21b는, 조정용 웨이퍼(Wadj)의 단면과 그 주변을 레이저 헤드(110)측으로부터 R 방향으로 보았을 때의 확대도이며, 레이저 헤드(110)를 마이너스 Z 방향으로 이동시켰을 때의 슬릿(500)을 통과하는 레이저광(LB)의 모양을 나타내고 있다. 이 때, 도 18에 도시한 바와 같이, 레이저광(LB)의 스팟은, 초점의 직경 øf으로부터 원하는 직경 øs으로 확대한다.
이상과 같이, 본 실시예에 따른 레이저광(LB)의 스팟 직경을 조정하기 위한 레이저 발광 장치(100)의 위치 조정 방법에 의하면, 원하는 스팟 직경 øs과 슬릿(500)의 폭(WS)으로부터 면적 비율을 구하면, 그 스팟 직경 øs을 얻을 수 있는 레이저 헤드(110)의 Z 방향의 위치를 간단하게 특정할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)의 이면에 조사되는 레이저광(LB)의 스팟 직경을 단시간에 조정할 수 있다. 이에 의하여, 레이저 발광 장치(100)를 이용한 프로세스 처리의 스루풋 향상을 도모할 수 있다.
(레이저 발광 장치의 광축 방향에 직교하는 방향의 위치 조정 방법)
이어서, 레이저 발광 장치의 광축 방향에 직교하는 방향의 위치 조정 방법에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 여기서는, 웨이퍼(W)의 이면에 조사되는 레이저광(LB)의 광축의 위치를 조정하는 처리를 예로 들어 설명한다. 도 22는, 이 광축의 위치 조정을 실시하기 직전의 처리실 내의 각 장치의 위치 관계를 나타낸 측면도이다. 도 22에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서는, 우선, 레이저 헤드(110)를 조정용 웨이퍼(Wadj)의 주연부보다 외측의 위치에 세팅하고, 또한, 조정용 웨이퍼(Wadj)를 회전하여 슬릿(500)이 레이저 헤드(110)에 대향하지 않는 위치로 조정한다. 또한, 슬릿을 설치한 조정용 웨이퍼(Wadj) 대신에, 슬릿을 설치하지 않은 다른 조정용 웨이퍼를 이용해도 좋다.
그리고, 제어부(400)는, 레이저 발광 장치(100)로 제어 신호를 송신하고, R 방향 구동 수단(140)을 구동하여 레이저 헤드(110)를 조정용 웨이퍼(Wadj)의 중심 방향, 즉, R 방향으로 이동시킨다. 레이저 파워미터(300)는, 그 때의 광 에너지량 을 측정하고, 그 측정 결과를 나타낸 데이터를 제어부(400)로 송신한다.
도 23은, 조정용 웨이퍼(Wadj)를 상방에서 보았을 때의 평면도로서, 레이저 헤드(110)를 조정용 웨이퍼(Wadj)의 중심 방향으로 이동시킨 때의 조정용 웨이퍼(Wadj)의 이면 레벨에서의 레이저광(LB)의 스팟의 궤적을 나타내고 있다. 또한, 도 24는, 마찬가지로, 레이저 헤드(110)를 조정용 웨이퍼(Wadj)의 중심 방향으로 이동시킨 때의 레이저 헤드(110)의 R 방향의 위치와 레이저 파워미터(300)로 측정되는 광 에너지량과의 관계를 나타내고 있다. 또한, 도 23에 도시한 바와 같이, 레이저 파워미터(300)의 광 에너지량의 검출 영역(302)은, 레이저광(LB)의 스팟이 이동하는 범위를 모두 커버하도록 설정된다. 예를 들면, 검출 영역(302)의 직경은 25 mm이다.
우선, 제어부(400)는, 레이저 헤드(110)를 조정용 웨이퍼(Wadj)의 주연부의 외측에서 레이저광(LB)의 스팟 전체가 조정용 기판(Wadj)에 가려지지 않은 부위인 위치 Pr0으로부터, 레이저광(LB)의 스팟이 조정용 웨이퍼(Wadj)의 주연부에 도달하는 위치 Pr1까지 이동시킨다. 이 위치 Pr0으로부터 위치 Pr1까지의 사이는, 레이저광(LB) 모두가 레이저 파워미터(300)에 도달하므로, 레이저 파워미터(300)에 의하여 측정되는 광 에너지량은 최대치(100%)를 유지한다.
또한, 레이저 헤드(110)를 조정용 웨이퍼(Wadj)의 주연부의 내측에서, 레이저광(LB)의 스팟 전체가 조정용 웨이퍼(Wadj)에 가려지는 부위인 위치 Pr2까지 이동시킨다. 이 위치 Pr1으로부터 위치 Pr2까지의 사이는, 레이저광(LB)이 서서히 조정용 웨이퍼(Wadj)에 가려지게 되므로, 레이저 파워미터(300)에 도달하는 레이저 광(LB)의 광량도 감소된다. 따라서, 레이저 파워미터(300)에 의하여 측정되는 광 에너지량도 최대치로부터 저하된다. 그리고, 위치 Pr2에서는, 레이저광(LB) 모두가 조정용 웨이퍼(Wadj)에 가려지므로, 레이저 파워미터(300)에 의하여 측정되는 광 에너지량은 최소치(0%)가 된다.
또한, 레이저 헤드(110)를 위치 Pr3까지 이동시킨다. 이 위치 Pr2으로부터 위치 Pr3까지의 사이는, 레이저광(LB) 모두가 조정용 웨이퍼(Wadj)에 가려지므로, 레이저 파워미터(300)에 의하여 측정되는 광 에너지량은 최소치(0%)를 유지한다.
이와 같이, 레이저 헤드(110)를 위치 Pr0으로부터 위치 Pr3까지 이동시키면서 레이저 파워미터(300)에 의하여 광 에너지량을 측정하면, 그 측정 결과를 나타내는 데이터는 레이저 파워미터(300)로부터 제어부(400)로 송신된다. 제어부(400)는, 레이저 파워미터(300)로부터 얻은 데이터와, 레이저 발광 장치(100)로부터 얻은 레이저 헤드(110)의 R 방향에 대한 위치 정보에 기초하여, 도 24에 나타낸 바와 같은 광 에너지량의 변화를 나타낸 특성 곡선을 구할 수 있다.
그리고, 제어부(400)는, 광 에너지량의 변화 중, 광 에너지량이 저하되기 시작하는 변화점(위치 Pr1)과, 저하가 끝나가는 변화점(위치 Pr2)의 사이의 중앙에 대응하는 위치 Pre를 산출한다. 이 위치 Pre에 대해서는, 예를 들면, 위치 Pr1와 위치 Pr3의 각 R 방향의 좌표의 평균치를 구함으로써 산출할 수 있다. 또한, 광 에너지량의 최대치와 최소치의 평균치를 구하고, 이 평균치에 대응하는 위치를 도 24의 특성 곡선으로부터 구하여, 이 위치를 위치 Pre로 할 수도 있다.
이렇게 하여 구해진 위치 Pre로 레이저 헤드(110)를 조정함으로써, 그 레이 저 헤드(110)로부터 출사된 레이저광(LB)의 스팟의 중심(레이저광(LB)의 광축)은, 도 25에 도시한 바와 같이, 조정용 웨이퍼(Wadj)의 주연부와 일치하게 된다. 그리고, 제어부(400)는, 이 위치 Pre를 파악할 수 있으면, 이를 기준으로 하여 레이저 헤드(110)를 R 방향의 소정의 위치로 이동시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예에 따른 레이저광(LB)의 광축의 위치를 조정하기 위한 레이저 발광 장치(100)의 위치 조정 방법에 의하면, 레이저 파워미터(300)에 의하여 광 에너지량을 측정하면서 레이저 헤드(110)를 위치 Pr0으로부터 위치 Pr3까지 이동시키는 것만으로도, 레이저 헤드(110)의 R 방향의 기준 위치가 되는 위치 Pre를 특정할 수 있다. 또한, 위치 Pr0으로부터 위치 Pr3까지의 거리는 매우 짧으므로, 제어부(400)는 위치 Pre를 곧바로 특정할 수 있다. 그 결과, 레이저 헤드(110)의 R 방향으로의 위치 조정도 단시간에 행할 수 있다.
그런데, 위치 Pre를 특정하기 위한 레이저 헤드(110)의 이동 방향은, 상기 한 R 방향으로는 한정되지 않는다. 예를 들면, 이 레이저 헤드(110)의 R 방향으로의 위치 조정 전에, 상술한 초점의 조정 처리 또는 스팟 직경의 조정 처리가 실행된 경우에는, 레이저 헤드(110)는, 광축이 조정용 웨이퍼(Wadj)에 가려지는 위치, 즉 위치 Pr3와 같은 위치에 있다. 따라서, 레이저 헤드(110)를 그대로 마이너스 R 방향으로 이동시켜 위치 Pre를 특정해도 좋다. 이에 의하면, 처리 개시 전에 레이저 헤드(110)를 일단 위치 Pr1까지 이동시킬 필요가 없어지므로, 보다 단시간에 위치 Pre를 특정할 수 있다.
또한, 스팟 직경을 알 수 없는 경우에는, 상기와 같이, 레이저 헤드(110)를 위치 Pr0으로부터 위치 Pr3까지 이동시킬 필요가 있다. 이에 대해, 예를 들면, 상술한 초점의 조정 처리 또는 스팟 직경의 조정 처리가 실행된 경우에는, 제어부(400)는 스팟 직경을 인식하고 있으므로, 위치 Pr1를 특정할 수 있으면, 그 위치로부터 스팟 직경의 절반만큼 진행된 위치를 위치 Pre으로 할 수 있다. 이 경우, 레이저 헤드(110)를 위치 Pr0으로부터 위치 Pr1를 벗어난 곳까지 이동시키기만 해도 좋으므로, 보다 단시간에 위치 Pre를 특정할 수 있다.
또한, 위치 Pr1와 위치 Pr2의 차는 스팟 직경과 동일하므로, 스팟 직경을 알지 못하는 경우에도, 레이저 헤드(110)를 위치 Pr0으로부터 위치 Pr3까지 이동시키면, 그 스팟 직경을 산출할 수 있다. 또한, 스팟 직경을 이미 알고 있는 경우에도 위치 Pr1와 위치 Pr2의 차로부터 그 이미 알고 있는 스팟 직경의 확인을 행할 수 있다.
(광 에너지 측정 장치의 그 밖의 구성예)
이어서, 광 에너지 측정 장치의 그 밖의 구성예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 상기에서는, 광 에너지 측정 장치로서, 레이저 파워미터(300)를 적용한 경우에 대하여 설명하였으나, 이 레이저 파워미터(300)에 의하면, 넓은 스페이스를 분할하지 않고 레이저광(LB)의 광 에너지량을 고속으로 정확하게 측정할 수 있다.
단, 레이저 파워미터는, 제품마다의 개체 차가 커질 가능성이 있다. 따라서, 예를 들면, 복수의 처리실에 구비된 레이저 발광 장치의 위치 조정에 별개의 레이저 파워미터를 이용한 경우, 처리실마다에 레이저 발광 장치의 위치에 불균일이 발생될 우려가 있다. 또한, 레이저 파워미터는, 수광면에 미량의 오염물이 부착되는 것만으로도 측정치가 크게 변동되는 경우가 있다. 이 때문에, 레이저 파워미터를 이용한 것으로는, 장기간에 걸쳐 안정된 측정 결과를 얻기 어려워진다.
여기서, 광 에너지 측정 장치의 그 밖의 구체예로서, 도 26에 도시한 바와 같이, 발열체로서의 세라믹스 블록(310)과 온도 측정 수단으로서의 열전대(312)로 이루어지는 측정 장치를 이용해도 좋다. 세라믹스 블록(310)은, 레이저 헤드(110)로부터 출사된 레이저(LB)가 조사되면, 받은 광 에너지량에 따라 발열하는 것이다. 열전대(312)는, 한 끝 단이 세라믹스 블록(310)에 접속되어 있고, 타단이 제어부(400)에 접속되어 있다. 또한, 세라믹스 블록(310)은, 예를 들면, 처리실의 측벽(도시하지 않음)에 기단(基端)이 고정되어 있는 지지 바(bar)(314)로부터 늘어뜨려진 와이어(316)에 의하여 레이저광(LB)의 광축 상에 매달린다. 여기서, 와이어(316)에 대해서는, 세라믹스 블록(310)으로부터 열을 뺏기지 않는 재질로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
이러한 측정 장치에 의하면, 레이저 헤드(110)로부터 출사된 레이저광(LB) 중에서, 세라믹스 블록(310)에 도달한 만큼의 광 에너지량을 측정할 수 있다. 구체적으로는, 레이저광(LB)을 일정 시간 세라믹스 블록(310)에 조사하면, 받은 광 에너지량에 따라 세라믹스 블록(310)의 온도가 상승한다. 이 온도 상승량은, 열전대(312)에 의하여 전기 신호로 변환되어 제어부(400)에 주어진다.
제어부(400)는, 열전대(312)로부터의 전기 신호에 의하여, 세라믹스 블록(310)의 온도 상승량을 특정한다. 그리고, 제어부(400)는, 사전에 주어져 있는 세라믹스 블록(310)의 열 용량과, 세라믹스 블록(310)의 온도 상승량을 적산(積算) 함으로써, 레이저광(LB)의 광 에너지량을 산출할 수 있다. 또한, 여기서 구해지는 레이저광(LB)의 광 에너지량은 절대치이다.
이와 같이, 광 에너지 측정 장치를 간단한 구성으로 실현할 수 있으므로, 측정 장치마다의 측정 불균형을 억제할 수 있다. 또한, 측정 장치에 드는 비용의 저감이 실현된다. 또한, 측정 결과를 절대치로 얻을 수 있으므로, 측정 결과의 비교도 용이하다.
또한, 발열체를 비열이 큰 세라믹스로 구성하고 있으므로, 비열이 작은 철 등의 금속으로 구성한 경우에 비하여, 주위의 온도 변화의 영향을 받기 어려워진다. 이에 의해, 보다 정확하게 광 에너지량을 측정할 수 있다.
또한, 세라믹스 블록(310)의 표면에 다소의 오염물이 부착되어도, 레이저광(LB)이 조사됨에 따른 세라믹스 블록(310)의 온도 상승 특성에 크게 영향이 미치는 경우는 없다. 따라서, 장기간에 걸쳐 안정된 측정 결과를 얻을 수 있다.
또한, 예를 들면, 도 27에 도시한 바와 같이, 세라믹스 블록(310)을 진공 용기(320) 내에 담아, 세라믹스 블록(310)의 주위를 진공 상태로 해도 좋다. 이 구성에 의하면, 세라믹스 블록(310)으로부터 외기(外氣)와의 사이의 열의 전도를 억제할 수 있으므로, 보다 높은 측정 정밀도를 얻을 수 있다. 또한, 진공 용기(320)에는, 레이저광(LB)의 파장에 투과대(透過帶)를 갖는 재료로 형성된 투과 윈도우(322)를 구비하고 있다. 레이저 헤드(110)로부터 출사된 레이저광(LB)은, 이 투과 윈도우(322)를 투과하여 세라믹스 블록(310)에 조사된다.
이상과 같이, 본 실시예에 의하면, 레이저 헤드(110)로부터 출사되는 레이저 광(LB)의 초점, 스팟 직경, 광축을 단시간에 정확하게 조정할 수 있다. 그 결과, 프로세스 처리의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
본 실시예에서는, 레이저 발광 장치를 이용하는 공정 처리의 일례로서, 웨이퍼(W)의 단부에 부착된 원하지 않는 부착물을 제거하는 처리를 들었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 레이저 발광 장치를 이용하는 다양한 프로세스 처리에 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 레이저광(LB)의 초점의 조정 처리 또는 스팟 직경의 조정 처리를 행한 후에, 광축의 조정 처리를 행하는 경우에 대하여 설명하였으나, 광축의 조정 처리를 행한 후에, 초점의 조정 처리 또는 스팟 직경의 조정 처리를 실시해도 좋다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이러한 예에 당연히 한정되지 않는다. 당업자라면, 특허 청구의 범위에 기재된 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예를 분명 도출해 낼 수 있고, 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
본 발명은, 재치대에 재치된 피처리 기판에 레이저광을 조사하는 레이저 발광 장치의 위치 조정 방법에 적용할 수 있다.

Claims (12)

  1. 재치대에 재치된 피처리 기판의 이면에 레이저광을 조사하는 레이저 발광 장치의 위치를 조정하는 방법으로서,
    상기 레이저 발광 장치는, 출사되는 레이저광의 광축 방향으로 이동이 가능하게 구성되고,
    주연부로부터 중심을 향하여 소정 폭의 슬릿이 형성된 조정용 기판을, 상기 레이저 발광 장치로부터의 레이저광이 상기 슬릿을 통과하도록 상기 재치대 상에 세팅하는 공정과,
    상기 조정용 기판의 이면측으로부터 상기 슬릿을 통과하여 상기 조정용 기판의 표면측에 배치된 광 에너지 측정 장치의 수광면을 향해 상기 레이저광을 조사하는 공정과,
    상기 레이저 발광 장치를 상기 광축 방향으로 이동시키면서, 상기 광 에너지 측정 장치에 의하여 그 수광면에 조사되는 상기 레이저광의 에너지량의 변화를 측정하고, 그 수광면 에너지량의 변화에 기초하여 상기 레이저 발광 장치의 상기 광축 방향의 위치를 원하는 위치로 조정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 발광 장치의 위치 조정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬릿의 폭이 상기 레이저광의 초점의 직경 이하인 경우에는, 상기 레이 저 발광 장치의 상기 광축 방향의 위치를, 상기 수광면 에너지량이 최대가 되는 위치로 조정하는 것을 특징으로 하는 레이저 발광 장치의 위치 조정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬릿의 폭이 상기 레이저광의 초점의 직경보다 큰 경우에는, 상기 레이저 발광 장치의 상기 광축 방향의 위치를, 상기 수광면 에너지량이 포화 상태가 되는 범위의 중앙이 되는 위치로 조정하는 것을 특징으로 하는 레이저 발광 장치의 위치 조정 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수광면 에너지량의 최대치에 대한 비율이 작아지도록, 상기 레이저 발광 장치의 상기 광축 방향의 위치를 조정함으로써, 상기 피처리 기판의 이면에 조사되는 레이저광의 스팟 직경을 조정하는 것을 특징으로 하는 레이저 발광 장치의 위치 조정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 조정용 기판의 이면에서의 상기 레이저광의 스팟의 면적과, 그 스팟 면적 중에서 상기 슬릿으로 가려지지 않는 부분의 면적과의 비율에 의해, 원하는 스팟 직경이 될 때의 상기 수광면 에너지량의 최대치에 대한 비율을 산출하고,
    상기 수광면 에너지량이 그 최대치에 대하여 상기 산출된 비율이 되도록 상 기 레이저 발광 장치의 상기 광축 방향의 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 레이저 발광 장치의 위치 조정 방법.
  6. 재치대에 재치된 피처리 기판의 이면에 레이저광을 조사하는 레이저 발광 장치의 위치를 조정하는 방법으로서,
    상기 레이저 발광 장치는, 출사되는 레이저광의 광축 방향으로 이동이 가능하게 구성되고,
    폭이 다른 복수의 슬릿이 방사 형상으로 형성된 조정용 기판을 상기 재치대 상에 재치하는 공정과,
    상기 복수의 슬릿 중에서, 상기 레이저광의 초점의 직경에 가장 가까운 폭을 갖는 슬릿을 선택하고, 상기 레이저 발광 장치로부터의 레이저광이 상기 선택된 슬릿을 통과하도록 조정용 기판의 위치를 조정하는 공정과,
    상기 조정용 기판의 이면측으로부터 상기 선택된 슬릿을 통과하여 상기 조정용 기판의 표면측에 배치된 광 에너지 측정 장치의 수광면을 향해 상기 레이저광을 조사하는 공정과,
    상기 레이저 발광 장치를 상기 레이저광의 상기 광축 방향으로 이동시키면서, 상기 광 에너지 측정 장치에 의하여 그 수광면에 조사되는 상기 레이저광의 에너지량의 변화를 측정하고, 그 수광면 에너지량의 변화에 기초하여 상기 레이저 발광 장치의 상기 광축 방향의 위치를 원하는 위치로 조정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 발광 장치의 위치 조정 방법.
  7. 재치대에 재치된 피처리 기판의 이면에 레이저광을 조사하는 레이저 발광 장치의 위치를 조정하는 방법으로서,
    상기 레이저 발광 장치는, 출사되는 레이저광의 광축 방향에 직교하는 방향으로 이동이 가능하게 구성되고,
    상기 피처리 기판과 동일한 직경을 갖는 조정용 기판을 상기 재치대에 재치하는 공정과,
    상기 조정용 기판의 이면측으로부터, 상기 조정용 기판의 표면측에 배치된 광 에너지 측정 장치의 수광면을 향해 상기 레이저광을 조사하는 공정과,
    상기 레이저 발광 장치를 상기 조정용 기판의 주연부의 외측으로부터 내측을 향하여, 또는 그 주연부의 내측으로부터 외측을 향하여, 상기 광축 방향에 직교하는 방향으로 이동시키면서, 상기 광 에너지 측정 장치에 의하여 그 수광면에 조사되는 상기 레이저광의 에너지량의 변화를 측정하고, 그 수광면 에너지량의 변화에 기초하여, 상기 레이저 발광 장치의 상기 광축 방향에 직교하는 방향의 위치를 조정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 발광 장치의 위치 조정 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 레이저 발광 장치의 위치를 조정하는 공정에서는,
    상기 조정용 기판의 주연부의 외측에서, 상기 레이저광의 스팟 전체가 상기 조정용 기판에 가려지지 않는 부위와, 상기 조정용 기판의 주연부의 내측에서, 상 기 레이저광의 스팟 전체가 상기 조정용 기판에 가려지는 부위와의 사이에서, 상기 레이저 발광 장치를 이동시킨 때에 얻어지는 수광면 에너지량의 변화 중, 그 변화점 간의 중간에 대응하는 상기 레이저 발광 장치의 위치를 기준으로 하여, 상기 레이저 발광 장치의 상기 광축 방향에 직교하는 방향의 위치를 원하는 위치로 조정하는 것을 특징으로 하는 레이저 발광 장치의 위치 조정 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 수광면 에너지량의 변화점 간의 상기 레이저 발광 장치의 위치의 차로부터 상기 레이저광의 스팟 직경을 구하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 발광 장치의 위치 조정 방법.
  10. 재치대에 재치된 피처리 기판의 이면에 레이저광을 조사하는 레이저 발광 장치의 위치를 조정하는 방법으로서,
    상기 레이저 발광 장치는, 출사되는 레이저광의 광축 방향으로 이동이 가능하게 구성되고, 또한, 상기 광축 방향에 직교하는 방향으로 이동이 가능하게 구성되고,
    상기 피처리 기판과 동일한 직경을 갖고, 주연부로부터 중심을 향하여 소정 폭의 슬릿이 형성된 조정용 기판을 상기 재치대 상에 재치하고, 상기 레이저 발광 장치로부터의 레이저광이 상기 슬릿을 통과하도록 조정용 기판의 위치를 조정하고, 상기 조정용 기판의 이면측으로부터 상기 슬릿을 통과하여 상기 조정용 기판의 표 면측에 배치된 광 에너지 측정 장치의 수광면을 향해 상기 레이저광을 조사하고, 상기 레이저 발광 장치를 상기 광축 방향으로 이동시키면서, 상기 광 에너지 측정 장치에 의해 그 수광면에 조사되는 상기 레이저광의 에너지량의 변화를 측정하고, 그 수광면 에너지량의 변화에 기초하여 상기 레이저 발광 장치의 상기 광축 방향의 위치를 원하는 위치로 조정하는 광축 방향 위치 조정 공정과,
    상기 재치대 상의 상기 조정용 기판을 상기 레이저광이 상기 슬릿을 통과하지 않는 위치로 조정하고, 상기 조정용 기판의 이면측으로부터, 상기 조정용 기판의 표면측에 배치된 광 에너지 측정 장치의 수광면을 향하여 상기 레이저광을 조사하고, 상기 레이저 발광 장치를 상기 조정용 기판의 주연부의 내측으로부터 외측을 향하여 상기 광축 방향에 직교하는 방향으로 이동시키면서, 상기 광 에너지 측정 장치에 의해 그 수광면에 조사되는 상기 레이저광의 에너지량의 변화를 측정하고, 그 수광면 에너지량의 변화에 기초하여, 상기 레이저 발광 장치의 상기 광축 방향에 직교하는 방향의 위치를 조정하는 광축 직교 방향 위치 조정 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 발광 장치의 위치 조정 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 에너지 측정 장치는, 상기 수광면 에너지량에 따른 열을 발하는 발열체와, 상기 발열체의 온도를 측정하는 온도 측정 수단과, 상기 발열체의 주위를 진공 분위기로 유지하는 진공 용기를 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 발광 장치의 위치 조정 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 에너지 측정 장치는, 상기 수광면 에너지량에 따른 열을 발하는 세라믹스로 이루어지는 발열체와, 상기 발열체의 온도를 측정하는 온도 측정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 발광 장치의 위치 조정 방법.
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