KR20090052799A - 레이저 가공 장치 - Google Patents

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KR20090052799A
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켄지 아사노
히로시 모리카즈
쿠니미츠 다카하시
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명은 본딩 패드에 구멍을 뚫는 일 없이 웨이퍼의 기판에 본딩 패드에 달하는 비어홀을 형성할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공한다.
웨이퍼를 유지하는 척 테이블과, 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 펄스 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단을 구비하는 레이저 가공 장치로서, 레이저 광선 조사 수단으로부터 피가공물에 레이저 광선이 조사됨에 따라 발생하는 플라즈마를 수광하는 플라즈마 수광 수단과, 플라즈마 수광 수단에 의해 수광된 플라즈마의 스펙트럼을 해석하는 스펙트럼 해석 수단을 구비하는 플라즈마 검출 수단과, 플라즈마 검출 수단의 스펙트럼 해석 수단으로부터의 스펙트럼 해석 신호에 기초하여 피가공물의 재질을 판정하여, 레이저 광선 조사 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하고 있다.

Description

레이저 가공 장치{LASER MACHINING APPARATUS}
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피가공물에 레이저 가공 구멍을 형성하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스 제조 공정에서는, 대략 원판 형상인 반도체 웨이퍼의 표면에 격자형으로 배열된 스트리트라고 불리는 분할 예정 라인에 의해 복수의 영역이 구획되어, 이 구획된 영역에 IC, LSI 등의 디바이스를 형성한다. 그리고, 반도체 웨이퍼를 스트리트를 따라 절단함으로써 디바이스가 형성된 영역을 분할하여 개개의 반도체칩을 제조하고 있다.
장치의 소형화, 고기능화를 도모하기 위해서, 복수의 디바이스를 적층하고, 적층된 디바이스에 형성된 본딩 패드를 접속하는 모듈 구조가 실용화되어 있다. 이 모듈 구조는, 반도체 웨이퍼에 있어서의 본딩 패드가 형성된 부위에 관통 구멍(비어홀)을 형성하고, 이 관통 구멍(비어홀)에 본딩 패드와 접속하는 알루미늄 등의 도전성 재료를 매립하는 구성이다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
<특허문헌 1> 일본 특허 공개 2003-163323호 공보
상술한 반도체 웨이퍼에 형성되는 관통 구멍(비어홀)은 드릴에 의해 형성되 고 있다. 그런데, 반도체 웨이퍼에 형성되는 관통 구멍(비어홀)은 직경이 90∼300 μm로 작아, 드릴로 구멍을 내는 것은 생산성이 나쁘다고 하는 문제가 있다.
상기 문제를 해소하기 위해서, 기판의 표면에 복수의 디바이스가 형성되어 있는 동시에 그 디바이스에 본딩 패드가 형성되어 있는 웨이퍼에, 기판의 이면측에서 펄스 레이저 광선을 조사하여 본딩 패드에 달하는 비어홀을 효율적으로 형성하는 웨이퍼의 천공 방법이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 2 참조).
<특허문헌 2 > 일본 특허 공개 2007-67082호 공보
그러나, 기판의 이면측에서 펄스 레이저 광선을 조사하여 본딩 패드에 달하는 비어홀을 형성할 때에, 기판에 형성된 비어홀이 본딩 패드에 달한 시점에서 펄스 레이저 광선의 조사를 정지하는 것이 곤란하여, 본딩 패드가 용융되어 버려 구멍이 뚫린다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 상기 사실에 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 기술적 과제는 본딩 패드에 구멍을 뚫는 일없이 웨이퍼의 기판에 본딩 패드에 달하는 비어홀을 형성할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는 것이다.
상기 주된 기술 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따르면, 웨이퍼를 유지하는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 펄스 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단을 구비하는 레이저 가공 장치에 있어서,
상기 레이저 광선 조사 수단으로부터 피가공물에 레이저 광선이 조사됨에 따라 발생하는 플라즈마를 수광하는 플라즈마 수광 수단과, 상기 플라즈마 수광 수단에 의해 수광된 플라즈마의 스펙트럼을 해석하는 스펙트럼 해석 수단을 구비하는 플라즈마 검출 수단과,
상기 플라즈마 검출 수단의 스펙트럼 해석 수단으로부터의 스펙트럼 해석 신호에 기초하여 피가공물의 재질을 판정하여, 상기 레이저 광선 조사 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치가 제공된다.
상기 스펙트럼 해석 수단은, 플라즈마 수광 수단에 의해 유도된 플라즈마광을 스펙트럼으로 분해하는 분광기와, 상기 분광기에 의해 분해된 스펙트럼의 파장을 측정하는 파장 계측기로 이루어지고 있다.
또한, 스펙트럼 해석 수단은, 플라즈마 수광 수단에 의해 유도된 플라즈마광을 스펙트럼으로 분해하는 분광기와, 상기 분광기에 의해 분해된 스펙트럼의 제1 파장과 제2 파장의 위치에 각각 배치된 제1 포토디텍터 및 제2 포토디텍터로 이루어지고 있다.
더욱이, 스펙트럼 해석 수단은, 플라즈마 수광 수단에 의해 유도된 플라즈마광을 제1 광로와 제2 광로로 분광하는 빔 스플리터와, 제1 광로에 배치되어 제1 설정 파장의 빛을 통과시키는 제1 밴드패스 필터와, 상기 제1 밴드패스 필터를 통과한 빛을 검출하는 제1 포토디텍터와, 제2 광로에 배치되어 제2 설정 파장의 빛을 통과시키는 제2 밴드패스 필터와, 상기 제2 밴드패스 필터를 통과한 빛을 검출하는 제2 포토디텍터로 이루어지고 있다.
본 발명에 의한 레이저 가공 장치에서는, 레이저 광선 조사 수단으로부터 피가공물에 레이저 광선이 조사됨으로써 발생하는 플라즈마를 수광하는 플라즈마 수광 수단과, 상기 플라즈마 수광 수단에 의해 수광된 플라즈마의 스펙트럼을 해석하는 스펙트럼 해석 수단을 구비하는 플라즈마 검출 수단과, 상기 플라즈마 검출 수단의 스펙트럼 해석 수단으로부터의 스펙트럼 해석 신호에 기초하여 피가공물의 재질을 판정하여, 레이저 광선 조사 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하고 있기 때 문에, 예컨대 표면에 본딩 패드가 형성된 웨이퍼의 기판에 이면에서 레이저 광선을 조사하여 기판에 본딩 패드에 달하는 레이저 가공 구멍을 형성할 때에, 스펙트럼 해석 수단으로부터의 스펙트럼 해석 신호에 기초하여 기판에 형성된 레이저 가공 구멍이 본딩 패드에 달했음을 검출할 수 있다. 따라서, 레이저 가공 구멍이 본딩 패드에 달했음을 검출하면 웨이퍼에 대한 레이저 광선의 조사를 멈출 수 있기 때문에, 본딩 패드가 용융되어 구멍이 뚫리는 일이 없다.
이하, 본 발명에 따라 구성된 레이저 가공 장치의 적합한 실시형태에 관해서 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 1에는 본 발명에 따라 구성된 레이저 가공 장치의 사시도가 도시되어 있다. 도 1에 도시하는 레이저 가공 장치는, 정지 베이스(2)와, 이 정지 베이스(2)에 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향(X축 방향)으로 이동 가능하게 배치되어 피가공물을 유지하는 척 테이블 기구(3)와, 정지 베이스(2)에 상기 화살표 X로 나타내는 방향(X축 방향)과 직교하는 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)으로 이동 가능하게 배치된 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(4)와, 이 레이저 광선조사 유닛 지지 기구(4)에 화살표 Z로 나타내는 방향(Z축 방향)으로 이동 가능하게 배치된 레이저 광선 조사 유닛(5)을 구비하고 있다.
상기 척 테이블 기구(3)는, 정지 베이스(2) 상에 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향(X축 방향)을 따라 평행하게 배치된 1쌍의 안내 레일(31, 31)과, 이 안내 레일(31, 31) 상에 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향(X축 방향)으로 이동 가능 하게 배치된 제1 슬라이딩 블록(32)과, 이 제1 슬라이딩 블록(32) 상에 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)으로 이동 가능하게 배치된 제2 슬라이딩 블록(33)과, 이 제2 슬라이딩 블록(33) 상에 원통 부재(34)에 의해 지지된 커버 테이블(35)과, 피가공물 유지 수단으로서의 척 테이블(36)을 구비하고 있다. 이 척 테이블(36)은 다공성 재료로 형성된 흡착 척(361)을 구비하고 있으며, 흡착 척(361) 상에 피가공물인 예컨대 원반형의 반도체 웨이퍼를 도시하지 않는 흡인 수단에 의해 유지하도록 되어 있다. 이와 같이 구성된 척 테이블(36)은 원통 부재(34) 내에 배치된 도시하지 않는 펄스 모터에 의해 회전하게 된다. 한편, 척 테이블(36)에는 후술하는 환상의 프레임을 고정하기 위한 클램프(362)가 배치되어 있다.
상기 제1 슬라이딩 블록(32)은 그 하면에 상기 1쌍의 안내 레일(31, 31)과 끼워 맞추는 1쌍의 피안내홈(321, 321)이 형성되어 있는 동시에, 그 상면에 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)을 따라 평행하게 형성된 1쌍의 안내 레일(322, 322)이 마련되어 있다. 이와 같이 구성된 제1 슬라이딩 블록(32)은 피안내홈(321, 321)이 1쌍의 안내 레일(31, 31)에 끼워 맞춰짐으로써, 1쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향(X축 방향)으로 이동 가능하게 구성된다. 도시한 실시형태에 있어서의 척 테이블(3)은, 제1 슬라이딩 블록(32)을 1쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향(X축 방향)으로 이동시키기 위한 가공 이송 수단(37)을 구비하고 있다. 이 가공 이송 수단(37)은 상기 1쌍의 안내 레일(31과 31) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(371)와, 이 수나사 로드(371)를 회전 구동하기 위한 펄스 모터(372) 등의 구동 원을 포함하고 있다. 수나사 로드(371)는 그 일단이 상기 정지 베이스(2)에 고정된 베어링 블록(373)에 회전이 자유롭게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(372)의 출력축에 전동(傳動) 연결되어 있다. 한편, 수나사 로드(371)는, 제1 슬라이딩 블록(32)의 중앙부 하면에 돌출 형성된 도시하지 않는 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(372)에 의해 수나사 로드(371)를 정회전 및 역회전 구동함으로써, 제1 슬라이딩 블록(32)은 안내 레일(31, 31)을 따라 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향(X축 방향)으로 이동하게 된다.
도시한 실시형태에 있어서의 레이저 가공 장치는, 상기 척 테이블(36)의 가공 이송량, 즉 X축 방향 위치를 검출하기 위한 X축 방향 위치 검출 수단(374)을 갖추고 있다. X축 방향 위치 검출 수단(374)은, 안내 레일(31)을 따라 배치된 리니어 스케일(374a)과, 제1 슬라이딩 블록(32)에 배치되어 제1 슬라이딩 블록(32)과 함께 리니어 스케일(374a)을 따라 이동하는 판독 헤드(374b)로 이루어지고 있다. 이 X축 방향 위치 검출 수단(374)의 판독 헤드(374b)는 도시한 실시형태에서는 1 μm마다 1 펄스의 펄스 신호를 후술하는 제어 수단에 보낸다. 그리고 후술하는 제어 수단은 입력한 펄스 신호를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 가공 이송량, 즉 X축 방향의 위치를 검출한다. 한편, 상기 가공 이송 수단(37)의 구동원으로서 펄스 모터(372)를 이용하는 경우에는, 펄스 모터(372)에 구동 신호를 출력하는 후술하는 제어 수단의 구동 펄스를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 가공 이송량, 즉 X축 방향의 위치를 검출할 수도 있다. 또한, 상기 가공 이송 수단(37)의 구동원으 로서 서보 모터를 이용하는 경우에는, 서보 모터의 회전수를 검출하는 로터리 인코더가 출력하는 펄스 신호를 후술하는 제어 수단으로 보내고, 제어 수단이 입력된 펄스 신호를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 가공 이송량, 즉 X축 방향의 위치를 검출할 수도 있다.
상기 제2 슬라이딩 블록(33)은, 그 하면에 상기 제1 슬라이딩 블록(32)의 상면에 설치된 1쌍의 안내 레일(322, 322)과 끼워 맞추는 1쌍의 피안내홈(331, 331)이 형성되어 있고, 이 피안내홈(331, 331)을 1쌍의 안내 레일(322, 322)에 끼워 맞춤으로써, 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)으로 이동 가능하게 구성된다. 도시한 실시형태에 있어서의 척 테이블 기구(3)는, 제2 슬라이딩 블록(33)을 제1 슬라이딩 블록(32)에 설치된 1쌍의 안내 레일(322, 322)을 따라 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)으로 이동시키기 위한 제1 인덱싱 이송 수단(38)을 구비하고 있다. 이 제1 인덱싱 이송 수단(38)은 상기 1쌍의 안내 레일(322와 322) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(381)와, 이 수나사 로드(381)를 회전 구동하기 위한 펄스 모터(382) 등의 구동원을 포함하고 있다. 수나사 로드(381)는 그 일단이 상기 제1 슬라이딩 블록(32)의 상면에 고정된 베어링 블록(383)에 회전이 자유롭게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(382)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 한편, 수나사 로드(381)는 제2 슬라이딩 블록(33)의 중앙부 하면에 돌출 설치된 도시하지 않는 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되고 있다. 따라서, 펄스 모터(382)에 의해 수나사 로드(381)를 정회전 및 역회전 구동함으로써, 제2 슬라이딩 블록(33)은 안내 레일(322, 322)을 따라 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)으로 이동하게 된다.
도시한 실시형태에 있어서의 레이저 가공 장치는, 상기 제2 슬라이딩 블록(33)의 인덱싱 가공 이송량, 즉 Y축 방향 위치를 검출하기 위한 Y축 방향 위치 검출 수단(384)을 갖추고 있다. 이 Y축 방향 위치 검출 수단(384)은 안내 레일(322)을 따라 배치된 리니어 스케일(384a)과, 제2 슬라이딩 블록(33)에 배치되어 제2 슬라이딩 블록(33)과 함께 리니어 스케일(384a)을 따라 이동하는 판독 헤드(384b)로 이루어져 있다. 이 Y축 방향 위치 검출 수단(384)의 판독 헤드(384b)는, 도시한 실시형태에서는 1 μm마다 1 펄스의 펄스 신호를 후술하는 제어 수단에 보낸다. 그리고 후술하는 제어 수단은 입력한 펄스 신호를 카운트함으로써 척 테이블(36)의 인덱싱 이송량, 즉 Y축 방향의 위치를 검출한다. 한편, 상기 인덱싱 이송 수단(38)의 구동원으로서 펄스 모터(382)를 이용하는 경우에는, 펄스 모터(382)에 구동 신호를 출력하는 후술하는 제어 수단의 구동 펄스를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 인덱싱 이송량, 즉 Y축 방향의 위치를 검출할 수도 있다. 또한, 상기 제1 인덱싱 이송 수단(38)의 구동원으로서 서보 모터를 이용하는 경우에는, 서보 모터의 회전수를 검출하는 로터리 인코더가 출력하는 펄스 신호를 후술하는 제어 수단으로 보내고, 제어 수단이 입력된 펄스 신호를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 인덱싱 이송량, 즉 Y축 방향의 위치를 검출할 수도 있다.
상기 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(4)는, 정지 베이스(2) 상에 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)을 따라 평행하게 배치된 1쌍의 안내 레일(41, 41)과, 이 안내 레일(41, 41) 상에 화살표 Y로 나타내는 방향으로 이동 가 능하게 배치된 가동 지지 베이스(42)를 구비하고 있다. 이 가동 지지 베이스(42)는 안내 레일(41, 41) 상에 이동 가능하게 배치된 이동 지지부(421)와, 이 이동 지지부(421)에 부착된 장착부(422)로 이루어져 있다. 장착부(422)는 일측면에 화살표 Z로 나타내는 방향(Z축 방향)으로 뻗는 1쌍의 안내 레일(423, 423)이 평행하게 설치되어 있다. 도시한 실시형태에 있어서의 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(4)는, 가동 지지 베이스(42)를 1쌍의 안내 레일(41, 41)을 따라 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)으로 이동시키기 위한 제2 인덱싱 이송 수단(43)을 구비하고 있다. 이 제2 인덱싱 이송 수단(43)은, 상기 1쌍의 안내 레일(41, 41) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(431)와, 이 수나사 로드(431)를 회전 구동하기 위한 펄스 모터(432) 등의 구동원을 포함하고 있다. 수나사 로드(431)는 그 일단이 상기 정지 베이스(2)에 고정된 도시하지 않는 베어링 블록에 회전이 자유롭게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(432)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 한편, 수나사 로드(431)는 가동 지지 베이스(42)를 구성하는 이동 지지부(421)의 중앙부 하면에 돌출 설치된 도시하지 않는 암나사 블록에 형성된 암나사 구멍에 나사 결합되고 있다. 이 때문에, 펄스 모터(432)에 의해 수나사 로드(431)를 정회전 및 역회전 구동함으로써, 가동 지지 베이스(42)는 안내 레일(41, 41)을 따라 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)으로 이동하게 된다.
도시한 실시형태에 있어서의 레이저 광선 조사 유닛(5)은, 유닛 홀더(51)와, 이 유닛 홀더(51)에 부착된 레이저 광선 조사 수단(52)을 구비하고 있다. 유닛 홀더(51)에는, 상기 장착부(422)에 설치된 1쌍의 안내 레일(423, 423)에 미끄럼 이동 가능하게 끼워 맞춰지는 1쌍의 피안내홈(511, 511)이 형성되어 있으며, 이 피안내홈(511, 511)을 상기 안내 레일(423, 423)에 끼워 맞춤으로써, 화살표 Z로 나타내는 방향(Z축 방향)으로 이동할 수 있게 지지된다.
도시한 실시형태에 있어서의 레이저 광선 조사 유닛(5)은, 유닛 홀더(51)와, 이 유닛 홀더(51)에 부착된 레이저 광선 조사 수단(52)을 구비하고 있다. 유닛 홀더(51)에는, 상기 장착부(422)에 형성된 1쌍의 안내 레일(423, 423)에 미끄럼 이동 가능하게 끼워 맞춰지는 1쌍의 피안내홈(511, 511)이 형성되어 있으며, 이 피안내홈(511, 511)을 상기 안내 레일(423, 423)에 끼워 맞춤으로써, 화살표 Z로 나타내는 방향으로 이동할 수 있게 지지된다.
도시한 실시형태에 있어서의 레이저 광선 조사 유닛(5)은, 유닛 홀더(51)를 1쌍의 안내 레일(423, 423)을 따라 화살표 Z로 나타내는 방향(Z축 방향)으로 이동시키기 위한 이동 수단(53)을 구비하고 있다. 이동 수단(53)은 1쌍의 안내 레일(423, 423) 사이에 배치된 수나사 로드(도시하지 않음)와, 이 수나사 로드를 회전 구동하기 위한 펄스 모터(532) 등의 구동원을 포함하고 있고, 펄스 모터(532)에 의해 도시하지 않는 수나사 로드를 정회전 및 역회전 구동함으로써, 유닛 홀더(51) 및 레이저빔 조사 수단(52)을 안내 레일(423, 423)을 따라 화살표 Z로 나타내는 방향(Z축 방향)으로 이동시키게 된다. 한편, 도시한 실시형태에서는 펄스 모터(532)를 정회전 구동함으로써 레이저 광선 조사 장치(52)를 위쪽으로 이동하고, 펄스 모터(532)를 역회전 구동함으로써 레이저 광선 조사 장치(52)를 아래쪽으로 이동하도록 되어 있다.
상기 레이저 광선 조사 장치(52)는 실질적으로 수평으로 배치된 원통 형상의 케이싱(521)과, 도 2에 도시한 바와 같이 케이싱(521) 내에 배치된 펄스 레이저 광선 발진 수단(6)과, 펄스 레이저 광선 발진 수단(6)이 발진한 레이저 광선의 광축을 가공 이송 방향(X축 방향)으로 편향하는 음향 광학 편향 수단(7)과, 이 음향 광학 편향 수단(7)을 통과한 펄스 레이저 광선을 상기 척 테이블(36)에 유지된 피가공물에 조사하는 집광기(8)를 구비하고 있다.
상기 펄스 레이저 광선 발진 수단(6)은 YAG 레이저 발진기 혹은 YVO4 레이저 발진기로 이루어지는 펄스 레이저 광선 발진기(61)와, 이에 부설된 반복 주파수 설정 수단(62)으로 구성되어 있다. 펄스 레이저 광선 발진기(61)는 반복 주파수 설정 수단(62)에 의해 설정된 소정 주파수의 펄스 레이저 광선(LB)을 발진한다. 반복 주파수 설정 수단(62)은 펄스 레이저 광선 발진기(61)가 발진하는 펄스 레이저 광선의 반복 주파수를 설정한다.
상기 음향 광학 편향 수단(7)은, 레이저 광선 발진 수단(6)이 발진한 레이저 광선(LB)의 광축을 가공 이송 방향(X축 방향)으로 편향하는 음향 광학 소자(71)와, 이 음향 광학 소자(71)에 인가하는 RF(radio frequency)를 생성하는 RF 발진기(72)와, 이 RF 발진기(72)에 의해 생성된 RF의 파워를 증폭하여 음향 광학 소자(71)에 인가하는 RF 증폭기(73)와, RF 발진기(72)에 의해 생성되는 RF의 주파수를 조정하는 편향 각도 조정 수단(74)과, RF 발진기(72)에 의해 생성되는 RF의 진폭을 조정하는 출력 조정 수단(75)을 구비하고 있다. 상기 음향 광학 소자(71)는 인가되는 RF의 주파수에 대응하여 레이저 광선의 광축을 편향하는 각도를 조정할 수 있는 동 시에, 인가되는 RF의 진폭에 대응하여 레이저 광선의 출력을 조정할 수 있다. 한편, 상기 편향 각도 조정 수단(74) 및 출력 조정 수단(75)은 후술하는 제어 수단에 의해 제어된다.
또한, 도시한 실시형태에 있어서의 레이저 광선 조사 장치(52)는, 상기 음향 광학 소자(71)에 소정 주파수의 RF가 인가된 경우에, 도 2에서 파선으로 나타내는 바와 같이 음향 광학 소자(71)에 의해 편향된 레이저 광선을 흡수하기 위한 레이저 광선 흡수 수단(76)을 구비하고 있다.
상기 집광기(8)는 케이싱(521)의 선단에 장착되어 있으며, 상기 음향 광학 편향 수단(7)에 의해 편향된 펄스 레이저 광선을 아래쪽으로 향하게 방향 변환하는 방향 변환 미러(81)와, 이 방향 변환 미러(81)에 의해 방향 변환된 레이저 광선을 집광하는 집광 렌즈(82)를 구비하고 있다.
도시한 실시형태에 있어서의 펄스 레이저 조사 장치(52)는 이상과 같이 구성되어 있으며, 이하 그 작용에 관해서 도 2를 참조하여 설명한다.
음향 광학 편향 수단(7)의 편향 각도 조정 수단(74)에 후술하는 제어 수단으로부터 예컨대 5 V의 전압이 인가되어, 음향 광학 소자(71)에 5 V에 대응하는 주파수의 RF가 인가된 경우에는, 펄스 레이저 광선 발진 수단(6)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선은, 그 광축이 도 2에서 1점 쇄선으로 나타내는 바와 같이 편향되어 집광점 Pa에 집광된다. 또한, 편향 각도 조정 수단(74)에 후술하는 제어 수단으로부터 예컨대 10 V의 전압이 인가되어, 음향 광학 소자(71)에 10 V에 대응하는 주파수의 RF가 인가된 경우에는, 펄스 레이저 광선 발진 수단(6)으로부터 발진된 펄스 레 이저 광선은, 그 광축이 도 2에 있어서 실선으로 나타내는 바와 같이 편향되어, 상기 집광점 Pa에서 가공 이송 방향(X축 방향)으로 도 2에 있어서 좌측으로 소정량 변위된 집광점 Pb에 집광된다. 한편, 편향 각도 조정 수단(74)에 후술하는 제어 수단으로부터 예컨대 15 V의 전압이 인가되어, 음향 광학 소자(71)에 15 V에 대응하는 주파수의 RF가 인가된 경우에는, 펄스 레이저 광선 발진 수단(6)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선은, 그 광축이 도 2에서 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이 편향되어, 상기 집광점 Pb에서 가공 이송 방향(X축 방향)으로 도 2에 있어서 좌측으로 소정량 변위된 집광점 Pc에 집광된다. 또한, 음향 광학 편향 수단(7)의 편향 각도 조정 수단(74)에 후술하는 제어 수단으로부터 예컨대 0 V의 전압이 인가되어, 음향 광학 소자(71)에 0 V에 대응하는 주파수의 RF가 인가된 경우에는, 펄스 레이저 광선 발진 수단(6)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선은, 도 2에서 파선으로 나타내는 바와 같이 레이저 광선 흡수 수단(76)으로 유도된다. 이와 같이, 음향 광학 소자(71)에 의해 편향된 레이저 광선은 편향 각도 조정 수단(74)에 인가되는 전압에 대응하여 가공 이송 방향(X축 방향)으로 편향하게 된다.
도 1로 되돌아가 설명을 계속하면, 도시한 실시형태에 있어서의 레이저 가공 장치는, 레이저 광선 조사 유닛(5)의 유닛 홀더(51)에 부착되고 레이저 광선 조사 수단(52)으로부터 피가공물에 레이저 광선이 조사됨으로써 발생하는 플라즈마를 검출하는 플라즈마 검출 수단(9)을 갖추고 있다. 이 플라즈마 검출 수단(9)은 도 3에 도시한 바와 같이 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(8)로부터 조사되는 레이저 광선이 피가공물에 조사됨으로써 발생하는 플라즈마를 수광하는 플라즈마 수광 수단(91)과, 이 플라즈마 수광 수단(91)에 의해 수광된 플라즈마의 스펙트럼을 해석하는 스펙트럼 해석 수단(92)을 구비하고 있다. 플라즈마 수광 수단(91)은 렌즈 케이스(910)와, 이 렌즈 케이스(910)에 배치된 집광 렌즈(911)와, 이 집광 렌즈(911)에 의해 집광된 플라즈마광을 스펙트럼 해석 수단(92)으로 유도하는 광 파이버(912)로 이루어지고 있다. 이와 같이 구성된 플라즈마 수광 수단(91)은, 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(8)로부터 조사되는 레이저 광선이 피가공물(W)에 조사됨으로써 발생하는 플라즈마를 집광 렌즈(911)에 의해 집광하고, 이 집광 렌즈(911)에 의해 집광된 플라즈마광을 광 파이버(912)를 통해 스펙트럼 해석 수단(92)으로 유도한다.
상기 스펙트럼 해석 수단(92)은, 광 파이버(912)에 의해 유도된 플라즈마광을 스펙트럼으로 분해하는 분광기(921)와, 이 분광기(921)에 의해 분해된 스펙트럼의 파장을 측정하는 파장 계측기(922)로 이루어지고 있다. 이 파장 계측기(922)는 도시한 실시형태에서는 CCD 라인 센서로 이루어져 있으며, 분해된 스펙트럼의 광도에 대응하는 전압 신호를 후술하는 제어 수단으로 보낸다. 이와 같이 구성된 스펙트럼 해석 수단(92)은 광 파이버(912)에 의해 유도된 플라즈마광을 분광기(921)에 의해 스펙트럼으로 분광한다. 이와 같이 분광기(921)에 의해 분광되는 스펙트럼 중, 실리콘의 스펙트럼은 파장이 386 nm이며, 알루미늄의 스펙트럼은 파장이 395 nm이다. 한편, 피가공물을 형성하는 물질과 플라즈마 파장과의 관계는, 후술하는 제어 수단의 메모리에 기억되어 있다. 따라서, 후술하는 제어 수단은 파장 계측기(922)에 의해 측정된 스펙트럼의 파장이 386 nm 부근이라면 레이저 광선 조사 수 단(52)의 집광기(8)로부터 조사되는 레이저 광선에 의해 가공되고 있는 피가공물(W)은 실리콘이며, 파장 계측기(922)에 의해 측정된 스펙트럼의 파장이 395 nm 부근이라면 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(8)로부터 조사되는 레이저 광선에 의해 가공되고 있는 피가공물(W)은 알루미늄이라고 판정할 수 있다.
이어서, 스펙트럼 해석 수단의 다른 실시형태에 관해서 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4에 도시하는 스펙트럼 해석 수단(92a)은, 광 파이버(912)에 의해 유도된 플라즈마광을 스펙트럼으로 분해하는 분광기(921)와, 제1 포토디텍터(923) 및 제2 포토디텍터(924)로 이루어져 있고, 제1 포토디텍터(923)와 제2 포토디텍터(924)는 스펙트럼 해석 신호를 후술하는 제어 수단에 보낸다. 제1 포토디텍터(923)는 분광기(921)에 의해 분해된 스펙트럼의 파장이 제1 설정 파장 예컨대 386 nm의 위치에 배치되고, 제2 포토디텍터(924)는 분광기(921)에 의해 분해된 스펙트럼의 파장이 제2 설정 파장 예컨대 395 nm의 위치에 배치되어 있다. 따라서, 후술하는 제어 수단은, 제1 포토디텍터(923)로부터 스펙트럼 해석 신호가 입력되었을 때에는 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(8)로부터 조사되는 레이저 광선에 의해 가공되고 있는 피가공물(W)은 실리콘이며, 제2 포토디텍터(924)로부터 스펙트럼 해석 신호가 입력되었을 때에는 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(8)로부터 조사되는 레이저 광선에 의해 가공되고 있는 피가공물(W)은 알루미늄이라고 판정할 수 있다.
이어서, 스펙트럼 해석 수단의 또 다른 실시형태에 관해서 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5에 도시하는 스펙트럼 해석 수단(92b)은, 광 파이버(912)에 의해 유도된 플라즈마광을 제1 광로(925)와 제2 광로(926)로 분광하는 빔 스플리터(927)와, 제1 광로(925)에 배치되어 파장이 제1 설정 파장 예컨대 386 nm의 빛을 통과시키는 제1 밴드패스 필터(928)와, 이 제1 밴드패스 필터(928)를 통과한 빛을 검출하는 제1 포토디텍터(923)와, 상기 제2 광로(926)에 배치되어 파장이 제2 설정 파장 예컨대 395 nm의 빛을 통과시키는 제2 밴드패스 필터(929)와, 이 제2 밴드패스 필터(929)를 통과한 빛을 검출하는 제2 포토디텍터(924)로 이루어져 있고, 제1 포토디텍터(923)와 제2 포토디텍터(924)는 스펙트럼 해석 신호를 후술하는 제어 수단에 보낸다. 이와 같이 구성된 스펙트럼 해석 수단(92b)은, 광 파이버(912)에 의해 유도된 플라즈마광 중 파장이 386 nm인 광만이 제1 밴드패스 필터(928)를 통과하여 제1 포토디텍터(923)에 의해 검출되고, 광 파이버(922)에 의해 유도된 플라즈마광 중 파장이 395 nm인 광만이 제2 밴드패스 필터(929)를 통과하여 제2 포토디텍터(924)에 의해 검출된다. 따라서, 후술하는 제어 수단은, 제1 포토디텍터(923)로부터 스펙트럼 해석 신호가 입력되었을 때에는 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(8)로부터 조사되는 레이저 광선에 의해 가공되고 있는 피가공물(W)은 실리콘이며, 제2 포토디텍터(924)로부터 스펙트럼 해석 신호가 입력되었을 때에는 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(8)로부터 조사되는 레이저 광선에 의해 가공되고 있는 피가공물(W)은 알루미늄이라고 판정할 수 있다.
도 1로 되돌아가서 설명을 계속하면, 도시한 실시형태에 있어서의 레이저 가공 장치는, 케이싱(521)의 전단부에 배치되고 상기 레이저 광선 조사 수단(52)에 의해 레이저 가공하여야 할 가공 영역을 촬상하는 촬상 수단(10)을 갖추고 있다. 이 촬상 수단(10)은, 가시광선에 의해 촬상하는 통상의 촬상 소자(CCD) 외에, 피가공물에 적외선을 조사하는 적외선 조명 수단과, 이 적외선 조명 수단에 의해 조사된 적외선을 포착하는 광학계와, 이 광학계에 의해 포착된 적외선에 대응하는 전기 신호를 출력하는 촬상 소자(적외선 CCD) 등으로 구성되어 있으며, 촬상한 화상 신호를 후술하는 제어 수단에 보낸다.
도 1에 기초하여 설명을 계속하면, 도시한 실시형태에 있어서의 레이저 가공 장치는 제어 수단(20)을 구비하고 있다. 제어 수단(20)은 컴퓨터에 의해 구성되어 있으며, 제어 프로그램에 따라 연산 처리하는 중앙 처리 장치(CPU)(201)와, 제어 프로그램 등을 저장하는 리드 온리 메모리(ROM)(202)와, 후술하는 제어 맵이나 피가공물의 설계치 데이터나 연산 결과 등을 저장하는 기록 및 판독이 가능한 랜덤 액세스 메모리(RAM)(203)와, 카운터(204)와, 입력 인터페이스(205) 및 출력 인터페이스(206)를 구비하고 있다. 제어 수단(20)의 입력 인터페이스(205)에는 상기 X축 방향 위치 검출 수단(374), Y축 방향 위치 검출 수단(384), 스펙트럼 해석 수단(92)(92a, 92b) 및 촬상 수단(10) 등으로부터의 검출 신호가 입력된다. 그리고, 제어 수단(20)의 출력 인터페이스(206)로부터는 상기 펄스 모터(372), 펄스 모터(382), 펄스 모터(432), 펄스 모터(532), 펄스 레이저 광선 조사 수단(52), 표시 수단(200) 등에 제어 신호를 출력한다. 한편, 상기 랜덤 액세스 메모리(RAM)(203)는, 피가공물을 형성하는 물질과 플라즈마 파장과의 관계를 기억하는 제1 기억 영역(203a)이나, 후술하는 웨이퍼의 설계치 데이터를 기억하는 제2 기억 영역(203b) 이나, 기타의 기억 영역을 갖추고 있다.
도시한 실시형태에 있어서의 레이저 가공 장치는 이상과 같이 구성되어 있으며, 이하 그 작용에 관해서 설명한다.
도 6에는 레이저 가공되는 피가공물로서의 반도체 웨이퍼(30)의 평면도가 도시되어 있다. 도 6에 도시하는 반도체 웨이퍼(30)는, 실리콘 기판(300)의 표면(300a)에 격자형으로 배열된 복수의 분할 예정 라인(301)에 의해 복수 영역이 구획되고, 이 구획된 영역에 IC, LSI 등의 디바이스(302)가 각각 형성되어 있다. 이 각 디바이스(302)는 전부 동일한 구성을 하고 있다. 디바이스(302)의 표면에는 각각 도 7에 도시한 바와 같이 복수의 본딩 패드(303)(303a∼303j)가 형성되어 있다. 이 본딩 패드(303)(303a∼303j)는 도시한 실시형태에서는 알루미늄에 의해 형성되어 있다. 한편, 도시한 실시형태에서는, 303a와 303f, 303b와 303g, 303c와 303h, 303d와 303i, 303e와 303j는 X 방향 위치가 동일하다. 이 복수의 본딩 패드(303)(303a∼303j)부에 각각 이면(300b)으로부터 본딩 패드(303)에 달하는 가공 구멍(비어홀)이 형성된다. 각 디바이스(302)에 있어서의 본딩 패드(303)(303a∼303j)의 X 방향(도 7에서 좌우 방향)의 간격 A, 및 각 디바이스(302)에 형성된 본딩 패드(303)에 있어서의 분할 예정 라인(301)을 사이에 두고 X 방향(도 7에서 좌우 방향)에 인접하는 본딩 패드, 즉 본딩 패드(303e)와 본딩 패드(303a)와의 간격 B는, 도시한 실시형태에서는 동일 간격으로 설정되어 있다. 또한, 각 디바이스(302)에 있어서의 본딩 패드(303)(303a∼303j)의 Y 방향(도 7에서 상하 방향)의 간격 C, 및 각 디바이스(302)에 형성된 본딩 패드(303)에 있어서의 분할 예정 라 인(301)을 사이에 두고 Y 방향(도 7에서 상하 방향)에 인접하는 본딩 패드, 즉 본딩 패드(303f)와 본딩 패드(303a) 및 본딩 패드(303j)와 본딩 패드(303e)의 간격 D는, 도시한 실시형태에서는 동일 간격으로 설정되고 있다. 이와 같이 구성된 반도체 웨이퍼(30)에 관해, 도 6에 나타내는 각 행(E1 … En) 및 열(F1 … Fn)에 배치된 디바이스(302)의 개수와 상기 각 간격 A, B, C, D 및 X, Y 좌표치는 그 설계치의 데이터가 상기 랜덤 액세스 메모리(RAM)(203)의 제2 기억 영역(203b)에 저장되어 있다.
상술한 레이저 가공 장치를 이용하여, 반도체 웨이퍼(30)에 형성된 각 디바이스(302)의 본딩 패드(303)(303a∼303j)부에 레이저 가공 구멍(비어홀)을 형성하는 레이저 가공의 실시형태에 관해서 설명한다.
반도체 웨이퍼(30)는, 도 8에 도시한 바와 같이 환상의 프레임(40)에 장착된 폴리올레핀 등의 합성수지 시트로 이루어지는 보호 테이프(50)에 표면(300a)을 점착한다. 따라서, 반도체 웨이퍼(30)는 이면(300b)이 상측으로 된다. 이와 같이 하여 환상의 프레임(40)에 보호 테이프(50)를 통해 지지된 반도체 웨이퍼(30)는, 도 1에 도시하는 레이저 가공 장치의 척 테이블(36) 상에 보호 테이프(50) 쪽을 얹어 놓는다. 그리고, 도시하지 않는 흡인 수단을 작동함으로써 반도체 웨이퍼(30)는, 보호 테이프(50)를 매개로 척 테이블(36) 상에 흡인 유지된다. 따라서, 반도체 웨이퍼(30)는 이면(300b)을 상측으로 하여 유지된다. 또한, 환상의 프레임(40)은 클램프(362)에 의해 고정된다.
상술한 바와 같이 반도체 웨이퍼(30)를 흡인 유지한 척 테이블(36)은, 가공 이송 수단(37)에 의해 촬상 수단(10)의 바로 아래에 위치하게 된다. 척 테이블(36)이 촬상 수단(10)의 바로 아래에 위치하면, 척 테이블(36) 상의 반도체 웨이퍼(30)는 도 9에 도시하는 좌표 위치에 위치하게 된 상태가 된다. 이 상태에서, 척 테이블(36)에 유지된 반도체 웨이퍼(30)에 형성되어 있는 격자형의 분할 예정 라인(301)이 X축 방향과 Y축 방향으로 평행하게 배치되어 있는지 여부의 얼라이먼트 작업을 실시한다. 즉, 촬상 수단(10)에 의해 척 테이블(36)에 유지된 반도체 웨이퍼(30)를 촬상하고, 패턴 매칭 등의 화상 처리를 실행하여 얼라이먼트 작업을 한다. 이 때, 반도체 웨이퍼(30)의 분할 예정 라인(301)이 형성되어 있는 표면(300a)은 아래쪽에 위치하고 있지만, 촬상 수단(10)이 상술한 바와 같이 적외선 조명 수단과 적외선을 포착하는 광학계 및 적외선에 대응한 전기 신호를 출력하는 촬상 소자(적외선 CCD) 등으로 구성된 촬상 수단을 갖추고 있기 때문에, 반도체 웨이퍼(30)의 이면(300b)을 통과하여 분할 예정 라인(301)을 촬상할 수 있다.
이어서, 척 테이블(36)을 이동하여, 반도체 웨이퍼(30)에 형성된 디바이스(302)에 있어서의 최상위 행(E1)의 도 9에 있어서 가장 왼쪽 끝의 디바이스(302)를 촬상 수단(10)의 바로 아래에 위치하게 한다. 그리고, 또한 디바이스(302)에 형성된 전극(303)(303a∼303j)에 있어서, 도 9에서 왼쪽 위의 전극(303a)을 촬상 수단(10)의 바로 아래에 위치하게 한다. 이 상태로 촬상 수단(10)이 전극(303a)을 검출했다면 그 좌표치(a1)를 제1 가공 이송 시작 위치 좌표치로서 제어 수단(20)에 보낸다. 그리고, 제어 수단(20)은 이 좌표치(a1)를 제1 가공 이송 시작 위치 좌표치로서 랜덤 액세스 메모리(RAM)(203)에 저장한다(가공 이송 시작 위치 검출 공정 ). 이 때, 촬상 수단(10)과 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(9)는 X축 방향으로 소정의 간격을 두고서 배치되어 있기 때문에, X 좌표치는 상기 촬상 수단(10)과 집광기(8)와의 간격을 더한 값이 저장된다.
이와 같이 하여 도 9에 있어서 최상위 행(E1)의 디바이스(302)에 있어서의 제1 가공 이송 시작 위치 좌표치(a1)를 검출했다면, 척 테이블(36)을 분할 예정 라인(301)의 간격만큼 Y축 방향으로 인덱싱 이송하는 동시에 X축 방향으로 이동하여, 도 9에 있어서 최상위에서 2번째의 행(E2)에 있어서의 가장 왼쪽 끝의 디바이스(302)를 촬상 수단(10)의 바로 아래에 위치하게 한다. 그리고, 또한 디바이스(302)에 형성된 전극(303)(303a∼303j)에 있어서 도 7의 왼쪽 위의 전극(303a)을 촬상 수단(11)의 바로 아래에 위치하게 한다. 이 상태에서 촬상 수단(10)이 전극(303a)을 검출했으면 그 좌표치(a2)를 제2 가공 이송 시작 위치 좌표치로서 제어 수단(20)에 보낸다. 그리고, 제어 수단(20)은 이 좌표치(a2)를 제2 가공 이송 시작 위치 좌표치로서 랜덤 액세스 메모리(RAM)(203)에 저장한다. 이 때, 촬상 수단(10)과 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(8)는 상술한 바와 같이 X축 방향으로 소정의 간격을 두고서 배치되어 있기 때문에, X 좌표치는 상기 촬상 수단(10)과 집광기(8)와의 간격을 더한 값이 저장된다. 이후, 제어 수단(20)은, 상술한 인덱싱 이송과 가공 이송 시작 위치 검출 공정을 도 9에 있어서 최하위 행(En)까지 반복해서 실행하여, 각 행에 형성된 디바이스(302)의 가공 이송 시작 위치 좌표치(a3∼an)를 검출하여, 이를 랜덤 액세스 메모리(RAM)(203)에 저장한다.
이어서, 반도체 웨이퍼(30)의 각 디바이스(302)에 형성된 각 전극(303)(303a ∼303j)부에 레이저 가공 구멍(비어홀)을 천공하는 천공 공정을 실시한다. 천공 공정은, 우선 가공 이송 수단(37)을 작동하여 척 테이블(36)을 이동하고, 상기 랜덤 액세스 메모리(RAM)(203)에 저장되어 있는 제1 가공 이송 시작 위치 좌표치(a1)를 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(8)의 바로 아래에 위치하게 한다. 이와 같이 제1 가공 이송 시작 위치 좌표치(a1)가 집광기(8)의 바로 아래에 위치한 상태가 도 10(a)에 도시된 상태이다. 도 10(a)에 도시한 상태에서 제어 수단(20)은, 척 테이블(36)을 도 10(a)에 있어서 화살표 X1로 나타내는 방향으로 소정의 이동 속도로 가공 이송하도록 상기 가공 이송 수단(37)을 제어하는 동시에, 레이저 광선 조사 수단(52)을 작동하여 집광기(8)로부터 펄스 레이저 광선을 조사한다. 한편, 집광기(8)로부터 조사되는 레이저 광선의 집광점 P는 반도체 웨이퍼(30)의 표면(30a) 부근에 맞춘다. 이 때, 제어 수단(20)은 가공 이송량 검출 수단(374)의 판독 헤드(374b)로부터의 검출 신호에 기초하여 음향 광학 편향 수단(7)의 편향 각도 조정 수단(74) 및 출력 조정 수단(75)을 제어하기 위한 제어 신호를 출력한다.
한편, RF 발진기(72)는 편향 각도 조정 수단(74) 및 출력 조정 수단(75)으로부터의 제어 신호에 대응하는 RF를 출력한다. RF 발진기(72)로부터 출력된 RF의 파워는 RF 증폭기(73)에 의해 증폭되어 음향 광학 소자(71)에 인가된다. 그 결과, 음향 광학 소자(71)는 펄스 레이저 광선 발진 수단(6)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선의 광축을 도 2에서 1점 쇄선으로 나타내는 위치에서부터 2점 쇄선으로 나타내는 위치까지의 범위에서 편향하는 동시에, 펄스 레이저 광선 발진 수단(6)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선의 출력을 조정한다. 그 결과, 제1 가공 이송 시작 위치 좌표치(a1)에 소정 출력의 펄스 레이저 광선을 조사할 수 있다.
상기 천공 공정에 있어서의 가공 조건의 일례에 관해 설명한다.
광원 : LD 여기 Q 스위치 Nd:YVO4
파장 : 355 nm
반복 주파수 : 2 kHz
펄스 에너지 : 0.1 mJ
집광 스폿 직경 : φ1O μm
상술한 천공 공정을 실시하고 있을 때에, 제어 수단(20)은 상기 플라즈마 검출 수단(9)을 작동하여 스펙트럼 해석 수단(92)(92a, 92b)으로부터 검출 신호를 입력하고 있다. 그리고, 제어 수단(20)은, 스펙트럼 해석 수단이 도 3에 도시하는 스펙트럼 해석 수단(9)인 경우에는, 파장 계측기(922)에 의해 측정된 스펙트럼의 파장이 386 nm이라면 실리콘 기판(300)을 가공하고 있다고 판단하여, 상기 천공 공정을 계속한다. 한편, 파장 계측기(922)에 의해 측정된 스펙트럼의 파장이 395 nm이 되었다면, 제어 수단(20)은 알루미늄에 의해 형성된 본딩 패드(303)가 가공되었다고 판단하여, 음향 광학 편향 수단(7)의 편향 각도 조정 수단(74)에 0 V의 전압을 인가하고, 음향 광학 소자(71)에 0 V에 대응하는 주파수의 RF를 인가하여, 펄스 레이저 광선 발진 수단(6)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선을 도 2에서 파선으로 나타내는 바와 같이 레이저 광선 흡수 수단(76)으로 유도한다. 따라서, 펄스 레이저 광선이 척 테이블(36)에 유지된 반도체 웨이퍼(30)에 조사되지 않는다. 이와 같이, 본딩 패드(303)에 1 펄스 조사되면, 상기 플라즈마 검출 수단(9)의 스펙트럼 해석 수단(9)에 의해 본딩 패드(303)가 가공되었음을 검출하여, 본딩 패드(303)에의 펄스 레이저 광선의 조사를 멈추기 때문에, 본딩 패드(303)가 용융되어 구멍이 뚫리는 일이 없다. 그 결과, 도 10(b)에 도시한 바와 같이 반도체 웨이퍼(30)의 실리콘 기판(300)에는 본딩 패드(303)에 달하는 가공 구멍(304)을 형성할 수 있다.
또, 스펙트럼 해석 수단이 도 4 및 도 5에 도시하는 스펙트럼 해석 수단(92a) 또는 스펙트럼 해석 수단(92b)인 경우에는, 제어 수단(20)은 스펙트럼 해석 수단(92a) 또는 스펙트럼 해석 수단(92b)의 제1 포토디텍터(923)로부터 스펙트럼 해석 신호가 입력되고 있을 때에는, 실리콘 기판(300)을 가공하고 있다고 판단하여 상기 천공 공정을 계속한다. 한편, 제2 포토디텍터(924)로부터 스펙트럼 해석 신호가 입력되었을 때에는, 제어 수단(20)은 알루미늄에 의해 형성된 본딩 패드(303)가 가공되었다고 판단하여, 음향 광학 편향 수단(7)의 편향 각도 조정 수단(74)에 0 V의 전압을 인가하고, 음향 광학 소자(71)에 0 V에 대응하는 주파수의 RF를 인가하여, 펄스 레이저 광선 발진 수단(6)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선을 도 2에서 파선으로 나타내는 바와 같이 레이저 광선 흡수 수단(76)으로 유도한다. 따라서, 펄스 레이저 광선이 척 테이블(36)에 유지된 반도체 웨이퍼(30)에 조사되지 않는다.
한편, 제어 수단(20)은, X축 방향 위치 검출 수단(374)의 판독 헤드(374b)로부터의 검출 신호를 입력받고 있고, 이 검출 신호를 카운터(204)에 의해 카운트하고 있다. 그리고, 카운터(204)에 의한 카운트치가 다음 본딩 패드(303) 좌표치에 달하면, 제어 수단(20)은 레이저 광선 조사 수단(52)을 제어하여 상기 천공 공정을 실시한다. 그 후에도 제어 수단(20)은 카운터(204)에 의한 카운트치가 본딩 패드(303)의 좌표치에 달할 때마다, 제어 수단(20)은 레이저 광선 조사 수단(52)을 작동하여 상기 천공 공정을 실시한다. 그리고, 도 10(b)에서 도시하는 바와 같이 반도체 웨이퍼(30)의 E1행의 가장 오른쪽 끝의 디바이스(302)에 형성된 본딩 패드(303)에 있어서의 도 10(b)에서 가장 오른쪽 끝의 전극(303e) 위치에 상기 천공 공정을 실시하면, 상기 가공 이송 수단(37)의 작동을 정지하여 척 테이블(36)의 이동을 정지한다. 그 결과, 반도체 웨이퍼(30)의 실리콘 기판(300)에는 도 10(b)에서 도시하는 바와 같이 본딩 패드(303)에 달하는 가공 구멍(304)이 형성된다.
이어서, 제어 수단(20)은, 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(8)를 도 10(b)에 있어서 지면에 수직인 방향으로 인덱싱 이송하도록 상기 제1 인덱싱 이송 수단(38)을 제어한다. 한편, 제어 수단(20)은 Y축 방향 위치 검출 수단(384)의 판독 헤드(384b)로부터의 검출 신호를 입력받고 있으며, 이 검출 신호를 카운터(204)에 의해 카운트하고 있다. 그리고, 카운터(204)에 의한 카운트치가 본딩 패드(303)의 도 7에 있어서 Y축 방향의 간격 C에 상당하는 값에 달하면, 제1 인덱싱 이송 수단(38)의 작동을 정지하여, 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(8)의 인덱싱 이송을 정지한다. 그 결과, 집광기(8)는 상기 본딩 패드(303e)와 대향하는 전극(303j)(도 7 참조)의 바로 위에 위치하게 된다. 이 상태가 도 11(a)에 도시하는 상태이다. 도 11에 도시하는 상태에서 제어 수단(20)은, 척 테이블(36)을 도 11(a)에 있어서 화살표 X2로 나타내는 방향으로 소정의 이동 속도로 가공 이송하도록 상기 가공 이송 수단(37)을 제어하는 동시에, 레이저 광선 조사 수단(52)을 작 동하여 상기 천공 공정을 실시한다. 그리고, 제어 수단(20)은, 상술한 바와 같이 X축 방향 위치 검출 수단(374)의 판독 헤드(374b)로부터의 검출 신호를 카운터(204)에 의해 카운트하여, 그 카운트치가 본딩 패드(303)에 달할 때마다, 제어 수단(20)은 레이저 광선 조사 수단(52)을 작동하여 상기 천공 공정을 실시한다. 그리고, 도 11(b)에서 도시하는 바와 같이 반도체 웨이퍼(30)의 E1행의 가장 오른쪽 끝의 디바이스(302)에 형성된 본딩 패드(303f) 위치에 상기 천공 공정을 실시하면, 상기 가공 이송 수단(37)의 작동을 정지하여 척 테이블(36)의 이동을 정지한다. 그 결과, 반도체 웨이퍼(30)의 실리콘 기판(300)에는 도 11(b)에서 도시하는 바와 같이 본딩 패드(303)의 이면측에 레이저 가공 구멍(304)이 형성된다.
이상과 같이 하여, 반도체 웨이퍼(30)의 E1행의 디바이스(302)에 형성된 전극(303)의 이면측에 레이저 가공 구멍(304)이 형성되었다면, 제어 수단(20)은 가공 이송 수단(37) 및 제1 인덱싱 이송 수단(38)을 작동하여, 반도체 웨이퍼(30)의 E2행의 디바이스(302)에 형성된 본딩 패드(303)에 있어서의 상기 랜덤 액세스 메모리(RAM)(203)에 저장되어 있는 제2 가공 이송 시작 위치 좌표치(a2)를 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(8)의 바로 아래에 위치하게 한다. 그리고, 제어 장치(20)는 레이저 광선 조사 수단(52)과 가공 이송 수단(37) 및 제1 인덱싱 이송 수단(38)을 제어하여, 반도체 웨이퍼(30)의 E2행의 디바이스(302)에 형성된 본딩 패드(303)의 이면측에 상술한 천공 공정을 실시한다. 이후, 반도체 웨이퍼(30)의 E3∼En행의 디바이스(302)에 형성된 본딩 패드(303)의 이면측에 대하여도 상술한 천공 공정을 실시한다. 그 결과, 반도체 웨이퍼(30)의 실리콘 기판(300)에는 각 디바이 스(302)에 형성된 본딩 패드(303)의 이면측에 레이저 가공 구멍(304)이 형성된다.
한편, 상기 천공 공정에서, 도 7에 있어서의 X축 방향의 간격 A 영역과 간격 B 영역, 및 도 7에 있어서의 Y축 방향의 간격 C 영역과 간격 D 영역에는 반도체 웨이퍼(30)에 펄스 레이저 광선을 조사하지 않는다. 이와 같이, 반도체 웨이퍼(30)에 펄스 레이저 광선을 조사하지 않기 때문에, 상기 제어 수단(20)은 음향 광학 편향 수단(7)의 편향 각도 조정 수단(74)에 0 V의 전압을 인가한다. 그 결과 음향 광학 소자(71)에는 0 V에 대응하는 주파수의 RF가 인가되어, 펄스 레이저 광선 발진 수단(6)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선(LB)은 도 2에서 파선으로 나타내는 바와 같이 레이저 광선 흡수 수단(76)으로 유도되기 때문에, 반도체 웨이퍼(30)에 조사되는 일은 없다.
도 1은 본 발명에 따라 구성된 레이저 가공 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 레이저 가공 장치에 장비되는 레이저 광선 조사 수단의 구성 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시한 레이저 가공 장치에 장비되는 플라즈마 수광 수단의 구성 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시한 플라즈마 수광 수단을 구성하는 스펙트럼 해석 수단의 다른 실시형태를 도시하는 구성 블록도이다.
도 5는 도 3에 도시한 플라즈마 수광 수단을 구성하는 스펙트럼 해석 수단의 또 다른 실시형태를 도시하는 구성 블록도이다.
도 6은 웨이퍼로서의 반도체 웨이퍼의 평면도이다.
도 7은 도 6에 도시한 반도체 웨이퍼의 일부를 확대하여 도시하는 평면도이다.
도 8은 도 6에 도시한 반도체 웨이퍼를 환상의 프레임에 장착된 보호 테이프의 표면에 점착한 상태를 도시하는 사시도이다.
도 9는 도 6에 도시한 반도체 웨이퍼가 도 1에 도시한 레이저 가공 장치의 척 테이블의 소정 위치에 유지된 상태에 있어서의 좌표와의 관계를 도시하는 설명도이다.
도 10은 도 1에 도시한 레이저 가공 장치에 의해 실시하는 천공 공정의 설명도이다.
도 11은 도 1에 도시한 레이저 가공 장치에 의해 실시하는 천공 공정의 설명도이다.
<부호의 설명>
2 : 정지 베이스
3 : 척 테이블 기구
31 : 안내 레일
36 : 척 테이블
37 : 가공 이송 수단
374 : X축 방향 위치 검출 수단
38 : 제1 인덱싱 이송 수단
4 : 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구
41 : 안내 레일
42 : 가동 지지 베이스
43 : 제2 인덱싱 이송 수단
433 : Y축 방향 위치 검출 수단
5 : 레이저 광선 조사 유닛
51 : 유닛 홀더
52 : 레이저 광선 가공 장치
6 : 펄스 레이저 광선 발진 수단
61 : 펄스 레이저 광선 발진기
62 : 반복 주파수 설정 수단
7 : 음향 광학 편향 수단
71 : 음향 광학 소자
72 : RF 발진기
73 : RF 증폭기
74 : 편향 각도 조정 수단
75 : 출력 조정 수단
76 : 레이저 광선 흡수 수단
8 : 집광기
9 : 플라즈마 검출 수단
91 : 플라즈마 수광 수단
911 : 집광 렌즈
912 : 광 파이버
92, 92a, 92b : 스펙트럼 해석 수단
921 : 분광기
922 : 파장 계측기
923 : 제1 포토디텍터
924 : 제2 포토디텍터
927 : 빔 스플리터
928 : 제1 밴드패스 필터
929 : 제2 밴드패스 필터
81 : 방향 변환 미러
82 : 집광 렌즈
10 : 촬상 수단
20 : 제어 수단
30 : 반도체 웨이퍼
301 : 분할 예정 라인
302 : 디바이스
303 : 본딩 패드
304 : 레이저 가공 구멍
40 : 환상의 프레임
50 : 보호 테이프

Claims (4)

  1. 웨이퍼를 유지하는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 펄스 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단을 구비하는 레이저 가공 장치에 있어서,
    상기 레이저 광선 조사 수단으로부터 피가공물에 레이저 광선이 조사됨에 따라 발생하는 플라즈마를 수광하는 플라즈마 수광 수단과, 상기 플라즈마 수광 수단에 의해 수광된 플라즈마의 스펙트럼을 해석하는 스펙트럼 해석 수단을 구비하는 플라즈마 검출 수단과,
    상기 플라즈마 검출 수단의 스펙트럼 해석 수단으로부터의 스펙트럼 해석 신호에 기초하여 피가공물의 재질을 판정하여, 상기 레이저 광선 조사 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스펙트럼 해석 수단은, 상기 플라즈마 수광 수단에 의해 유도된 플라즈마광을 스펙트럼으로 분해하는 분광기와, 상기 분광기에 의해 분해된 스펙트럼의 파장을 측정하는 파장 계측기로 이루어져 있는 것인 레이저 가공 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 스펙트럼 해석 수단은, 상기 플라즈마 수광 수단에 의해 유도된 플라즈마광을 스펙트럼으로 분해하는 분광기와, 상기 분광기에 의해 분 해된 스펙트럼의 제1 설정 파장과 제2 설정 파장의 위치에 각각 배치된 제1 포토디텍터 및 제2 포토디텍터로 이루어져 있는 것인 레이저 가공 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스펙트럼 해석 수단은, 상기 플라즈마 수광 수단에 의해 유도된 플라즈마광을 제1 광로와 제2 광로로 분광하는 빔 스플리터와, 제1 광로에 배치되어 제1 설정 파장의 빛을 통과시키는 제1 밴드패스 필터와, 상기 제1 밴드패스 필터를 통과한 빛을 검출하는 제1 포토디텍터와, 상기 제2 광로에 배치되어 제2 설정 파장의 빛을 통과시키는 제2 밴드패스 필터와, 상기 제2 밴드패스 필터를 통과한 빛을 검출하는 제2 포토디텍터로 이루어져 있는 것인 레이저 가공 장치.
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