KR20140121782A - 가공 장치 - Google Patents

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KR20140121782A
KR20140121782A KR1020140039455A KR20140039455A KR20140121782A KR 20140121782 A KR20140121782 A KR 20140121782A KR 1020140039455 A KR1020140039455 A KR 1020140039455A KR 20140039455 A KR20140039455 A KR 20140039455A KR 20140121782 A KR20140121782 A KR 20140121782A
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마사루 나카무라
사토시 우스다
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명은 가공 작업을 중단한 후에 재개하더라도 설정된 가공 라인을 따라서 확실하게 가공할 수 있는 가공 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
피가공물에 설정된 복수의 가공 라인을 따라서 가공을 하는 가공 장치로서, 피가공물 유지 수단과, 가공 수단과, 피가공물 유지 수단 및 가공 수단을 X축 방향으로 가공 이송하는 X축 이동 수단과, 피가공물 유지 수단과 가공 수단을 Y축 방향으로 인덱싱 이송하는 Y축 이동 수단과, X축 방향 위치 검출 수단과, Y축 방향 위치 검출 수단과 제어 수단을 구비하고, 제어 수단은 피가공물에 설정된 복수의 분할 예정 라인의 좌표를 기록하는 제1 기록 영역 및 가공이 실시된 분할 예정 라인의 좌표를 기록하는 제2 기록 영역을 갖춘 메모리를 구비하고, 촬상 수단을 작동하여 피가공물 유지 수단에 유지된 피가공물의 가공 영역을 검출하는 얼라인먼트를 실행하여 가공 작업을 실시하고, 가공 작업이 중단된 후에 가공 작업을 재개할 때에는, 제2 기록 영역에 기록된 가공 정보와 제1 기록 영역에 기록되어 있는, 피가공물에 설정된 복수의 분할 예정 라인의 좌표 정보에 기초하여 미가공의 분할 예정 라인을 특정하고, 촬상 수단을 작동하여 피가공물 유지 수단에 유지되며 가공 작업이 중단된 피가공물에 설정되어 있는 미가공의 분할 예정 라인을 검출하는 재얼라인먼트를 실행한 후, 미가공의 분할 예정 라인을 따라서 가공한다.

Description

가공 장치{PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 피가공물에 설정된 복수의 분할 예정 라인을 따라서 가공을 하기 위한 가공 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스 제조 공정에서는, 대략 원판형상인 반도체 웨이퍼의 표면에 격자형으로 배열된 분할 예정 라인에 의해 복수의 영역이 구획되고, 이 구획된 영역에 IC, LSI 등의 디바이스를 형성한다. 그리고, 반도체 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라서 절단함으로써 디바이스가 형성된 영역을 분할하여 개개의 디바이스를 제조하고 있다.
전술한 반도체 웨이퍼 등의 웨이퍼를 분할하는 방법으로서, 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 이용하여, 분할해야 할 영역의 내부에 집광점을 위치시켜 펄스 레이저 광선을 조사하는 레이저 가공 방법이 실용화되어 있다. 이 레이저 가공 방법을 이용한 분할 방법은, 웨이퍼의 한쪽 면측으로부터 내부에 집광점을 위치시키고 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하여, 피가공물의 내부에 분할 예정 라인을 따라서 개질층을 연속적으로 형성하고, 이 개질층이 형성됨으로써 강도가 저하된 분할 예정 라인을 따라서 외력을 가함으로써 웨이퍼를 분할하는 기술이다(예컨대 특허문헌 1 참조).
피가공물의 내부에 분할 예정 라인을 따라서 개질층을 형성하는 레이저 가공 장치는, 피가공물을 유지하는 피가공물 유지 수단과, 상기 피가공물 유지 수단에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 집광기를 갖춘 레이저 광선 조사 수단과, 피가공물 유지 수단과 레이저 광선 조사 수단을 가공 이송 방향으로 상대적으로 가공 이송하는 가공 이송 수단과, 피가공물 유지 수단과 레이저 광선 조사 수단을 가공 이송 방향에 직교하는 인덱싱 이송 방향으로 인덱싱 이송하는 인덱싱 이송 수단과, 피가공물 유지 수단에 유지된 피가공물의 가공해야 할 영역을 검출하는 촬상 수단을 구비하고 있다(예컨대 특허문헌 2 참조).
특허문헌 1 : 일본 특허 제3408805호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 제2010-52014호 공보
전술한 레이저 가공 장치를 이용하여 피가공물 유지 수단에 유지된 피가공물에 레이저 가공을 하고 있는 도중에, 전원의 차단이나 기계 트러블 등에 기인하여 작업이 중단되고, 그 후 전원이나 트러블이 회복되어 작업이 재개될 때에는, 작업이 중단된 상태로부터 자동적으로 작업이 재개되도록 되어 있기 때문에, 다음과 같은 문제가 있다.
즉, 레이저 가공 장치가 가동됨으로써 각 구성 기구가 데워지고, 전원의 차단이나 기계 트러블 등에 기인하여 작업이 중단되면 재개될 때까지 냉각되기 때문에, 가공 위치에 이상이 생긴다. 따라서, 작업이 중단된 상태로부터 작업을 재개하면, 가공해야 할 분할 예정 라인으로부터 떨어진 영역에 레이저 광선이 조사되어 디바이스를 파손한다고 하는 문제가 있다.
이러한 문제는, 절삭 블레이드에 의해 피가공물을 절삭하는 절삭 장치에서도 일어날 수 있는 문제이다.
본 발명은 상기 사실을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주요 기술적 과제는, 가공 작업을 중단한 후에 재개하더라도 설정된 분할 예정 라인을 따라서 확실하게 가공할 수 있는 가공 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 주요 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의하면, 피가공물에 설정된 복수의 분할 예정 라인을 따라서 가공을 하는 가공 장치로서,
피가공물을 유지하는 피가공물 유지 수단과, 상기 피가공물 유지 수단에 유지된 피가공물에 가공을 하는 가공 수단과, 상기 피가공물 유지 수단과 상기 가공 수단을 X축 방향으로 상대적으로 가공 이송하는 X축 이동 수단과, 상기 피가공물 유지 수단과 상기 가공 수단을 X축 방향에 직교하는 Y축 방향으로 인덱싱 이송하는 Y축 이동 수단과, 상기 X축 이동 수단에 의한 X축 방향 이동 위치를 검출하는 X축 방향 위치 검출 수단과, 상기 Y축 이동 수단에 의한 Y축 방향 이동 위치를 검출하는 Y축 방향 위치 검출 수단과, 상기 피가공물 유지 수단에 유지된 피가공물에 설정된 분할 예정 라인을 검출하는 촬상 수단과, 상기 X축 방향 위치 검출 수단과 상기 Y축 방향 위치 검출 수단 및 상기 촬상 수단의 검출 신호에 기초하여 상기 가공 수단과 상기 X축 이동 수단 및 상기 Y축 이동 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하고,
상기 제어 수단은, 피가공물에 설정된 복수의 분할 예정 라인의 좌표를 기록하는 제1 기록 영역 및 가공이 실시된 분할 예정 라인의 좌표를 기록하는 제2 기록 영역을 갖춘 메모리를 구비하고, 상기 촬상 수단을 작동하여 상기 피가공물 유지 수단에 유지된 피가공물의 가공 영역을 검출하는 얼라인먼트를 실행하여 가공 작업을 실시하고, 가공 작업이 중단된 후에 가공 작업을 재개할 때에는, 상기 제2 기록 영역에 기록된 가공 정보와 상기 제1 기록 영역에 기록되어 있는, 피가공물에 설정된 복수의 분할 예정 라인의 좌표 정보에 기초하여 미가공의 분할 예정 라인을 특정하고, 상기 촬상 수단을 작동하여 상기 피가공물 유지 수단에 유지되며 가공 작업이 중단된 피가공물에 설정되어 있는 미가공의 분할 예정 라인을 검출하는 재얼라인먼트를 실행한 후, 상기 X축 이동 수단과 상기 Y축 이동 수단 및 상기 가공 수단을 제어함으로써, 피가공물의 미가공의 분할 예정 라인을 따라서 가공하는 것을 특징으로 하는 가공 장치가 제공된다.
상기 제어 수단은, 계시 수단을 구비하고, 상기 계시 수단에 의해 계시된, 가공 작업이 중단된 시점부터 가공 작업을 재개하는 시점까지의 경과 시간이 정해진 시간을 경과했는지의 여부를 판정하여, 상기 경과 시간이 정해진 시간을 경과한 경우에는 상기 재얼라인먼트를 실시하여 미가공의 분할 예정 라인을 따라서 피가공물을 가공하고, 상기 경과 시간이 정해진 시간에 도달하지 않은 경우에는 상기 제1 기록 영역 및 제2 기록 영역에 기록된 정보에 기초하여 피가공물의 미가공의 분할 예정 라인을 따라서 가공한다.
본 발명에 의한 가공 장치는, 제어 수단이 피가공물에 설정된 복수의 분할 예정 라인의 좌표를 기록하는 제1 기록 영역 및 가공이 실시된 분할 예정 라인의 좌표를 기록하는 제2 기록 영역을 갖춘 메모리를 구비하고, 상기 촬상 수단을 작동하여 상기 피가공물 유지 수단에 유지된 피가공물의 가공 영역을 검출하는 얼라인먼트를 실행하여 가공 작업을 실시하고, 가공 작업이 중단된 후에 가공 작업을 재개할 때에는, 제2 기록 영역에 기록된 가공 정보와 제1 기록 영역에 기록되어 있는, 피가공물에 설정된 복수의 분할 예정 라인의 좌표 정보에 기초하여 미가공의 분할 예정 라인을 특정하고, 촬상 수단을 작동하여 피가공물 유지 수단에 유지되며 가공 작업이 중단된 피가공물에 설정되어 있는 미가공의 분할 예정 라인을 검출하는 재얼라인먼트를 실행한 후, X축 이동 수단과 Y축 이동 수단 및 가공 수단을 제어함으로써, 피가공물의 미가공의 분할 예정 라인을 따라서 가공하기 때문에, 가공 작업의 중단에 의해 각 구성 기구가 냉각되더라도 미가공의 분할 예정 라인을 따라서 확실하게 가공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라서 구성된 레이저 가공 장치의 사시도.
도 2는 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치에 장비되는 제어 수단의 블록 구성도.
도 3은 피가공물로서의 반도체 웨이퍼의 사시도.
도 4는 도 3에 나타내는 반도체 웨이퍼를 환형 프레임에 장착된 다이싱 테이프에 접착한 상태를 나타내는 사시도.
도 5는 도 4에 나타내는 반도체 웨이퍼가 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치의 피가공물 유지 수단으로서의 척테이블의 정해진 위치에 유지된 상태에서의 좌표 위치와의 관계를 나타내는 설명도.
도 6은 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치에 의해 실시되는 개질층 형성 공정의 설명도.
도 7은 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치에 의해 실시되는 재얼라인먼트 공정의 설명도.
도 8은 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치에 의해 실시되는 개질층 형성 공정에서의 재가공 공정의 설명도.
이하, 본 발명에 따라서 구성된 가공 장치의 바람직한 실시형태에 관해서, 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 1에는, 본 발명에 따라서 구성된 가공 장치로서의 레이저 가공 장치의 사시도가 나타나 있다. 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치는, 정지 베이스(2)와, 상기 정지 베이스(2)에 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향(X축 방향)으로 이동 가능하게 배치되며 피가공물인 웨이퍼를 유지하는 척테이블 기구(3)와, 정지 베이스(2)에 X축 방향과 직교하는 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)으로 이동 가능하게 배치된 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(4)와, 상기 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(4)에 화살표 Z로 나타내는 집광점 위치 조정 방향(Z축 방향)으로 이동 가능하게 배치된 레이저 광선 조사 유닛(5)을 구비하고 있다.
상기 척테이블 기구(3)는, 정지 베이스(2) 상에 X축 방향을 따라서 평행하게 배치된 한쌍의 안내 레일(31, 31)과, 상기 안내 레일(31, 31) 상에 X축 방향으로 이동 가능하게 배치된 제1 슬라이딩 블록(32)과, 상기 제1 슬라이딩 블록(32) 상에 Y축 방향으로 이동 가능하게 배치된 제2 슬라이딩 블록(33)과, 상기 제2 슬라이딩 블록(33) 상에 원통 부재(34)에 의해 지지된 커버 테이블(35)과, 피가공물 유지 수단으로서의 척테이블(36)을 구비하고 있다. 이 척테이블(36)은 다공성 재료로 형성된 흡착 척(361)을 구비하고, 흡착 척(361) 상에 피가공물인 예컨대 원반형의 반도체 웨이퍼를 도시하지 않은 흡인 수단에 의해 유지하도록 되어 있다. 이와 같이 구성된 척테이블(36)은, 원통 부재(34) 내에 배치된 도시하지 않은 펄스 모터에 의해 회전된다. 또한, 척테이블(36)에는, 후술하는 환형 프레임을 고정하기 위한 클램프(362)가 배치되어 있다.
상기 제1 슬라이딩 블록(32)은, 그 하면에 상기 한쌍의 안내 레일(31, 31)과 감합하는 한쌍의 피안내홈(321, 321)이 형성되어 있고, 그 상면에 Y축 방향을 따라서 평행하게 형성된 한쌍의 안내 레일(322, 322)이 설치되어 있다. 이와 같이 구성된 제1 슬라이딩 블록(32)은, 피안내홈(321, 321)이 한쌍의 안내 레일(31, 31)에 감합함으로써, 한쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라서 X축 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 도시한 실시형태에서의 척테이블 기구(3)는, 제1 슬라이딩 블록(32)을 한쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라서 X축 방향으로 이동시키기 위한 X축 이동 수단(37)을 구비하고 있다. 이 X축 이동 수단(37)은, 상기 한쌍의 안내 레일(31과 31) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(371)와, 상기 수나사 로드(371)를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터(372) 등의 구동원을 포함하고 있다. 수나사 로드(371)는, 그 일단이 상기 정지 베이스(2)에 고정된 베어링 블록(373)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(372)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드(371)는, 제1 슬라이딩 블록(32)의 중앙부 하면에 돌출되어 설치된 도시하지 않은 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(372)에 의해 수나사 로드(371)를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 제1 슬라이딩 블록(32)은 안내 레일(31, 31)을 따라서 X축 방향으로 이동된다.
도시한 실시형태에서의 레이저 가공 장치는, 상기 척테이블(36)의 가공 이송량, 즉 X축 방향 위치를 검출하기 위한 X축 방향 위치 검출 수단(374)을 구비하고 있다. X축 방향 위치 검출 수단(374)은, 안내 레일(31)을 따라서 배치된 리니어 스케일(374a)과, 제1 슬라이딩 블록(32)에 배치되며 제1 슬라이딩 블록(32)과 함께 리니어 스케일(374a)을 따라서 이동하는 판독 헤드(374b)로 이루어져 있다. 이 X축 방향 위치 검출 수단(374)의 판독 헤드(374b)는, 도시한 실시형태에서는 1 ㎛ 마다 1 펄스의 펄스 신호를 후술하는 제어 수단으로 보낸다. 그리고 후술하는 제어 수단은, 입력한 펄스 신호를 카운트함으로써, 척테이블(36)의 가공 이송량, 즉 X축 방향의 위치를 검출한다. 또한, 상기 가공 이송 수단(37)의 구동원으로서 펄스 모터(372)를 이용한 경우에는, 펄스 모터(372)에 구동 신호를 출력하는 후술하는 제어 수단의 구동 펄스를 카운트함으로써, 척테이블(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 한쌍의 안내 레일(322, 322)과 감합하는 한쌍의 피안내홈(331, 331)이 형성되어 있고, 이 피안내홈(331, 331)을 한쌍의 안내 레일(322, 322)에 감합함으로써, Y축 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 도시한 실시형태에서의 척테이블 기구(3)는, 제2 슬라이딩 블록(33)을 제1 슬라이딩 블록(32)에 설치된 한쌍의 안내 레일(322, 322)을 따라서 Y축 방향으로 이동시키기 위한 제1 Y축 이동 수단(38)을 구비하고 있다. 이 제1 Y축 이동 수단(38)은, 상기 한쌍의 안내 레일(322과 322) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(381)와, 상기 수나사 로드(381)를 회전 구동시키기 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 회전 가능하게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(382)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드(381)는, 제2 슬라이딩 블록(33)의 중앙부 하면에 돌출되어 설치된 도시하지 않은 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(382)에 의해 수나사 로드(381)를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 제2 슬라이딩 블록(33)은 안내 레일(322, 322)을 따라서 Y축 방향으로 이동된다.
도시한 실시형태에서의 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 구비하고 있다. 이 Y축 방향 위치 검출 수단(384)은, 안내 레일(322)을 따라서 배치된 리니어 스케일(384a)과, 제2 슬라이딩 블록(33)에 배치되며 제2 슬라이딩 블록(33)과 함께 리니어 스케일(384a)을 따라서 이동하는 판독 헤드(384b)로 이루어져 있다. 이 Y축 방향 위치 검출 수단(384)의 판독 헤드(384b)는, 도시한 실시형태에서는 1 ㎛ 마다 1 펄스의 펄스 신호를 후술하는 제어 수단으로 보낸다. 그리고 후술하는 제어 수단은, 입력한 펄스 신호를 카운트함으로써, 척테이블(36)의 인덱싱 이송량, 즉 Y축 방향의 위치를 검출한다. 또한, 상기 제1 Y축 이동 수단(38)의 구동원으로서 펄스 모터(382)를 이용한 경우에는, 펄스 모터(382)에 구동 신호를 출력하는 후술하는 제어 수단의 구동 펄스를 카운트함으로써, 척테이블(36)의 인덱싱 이송량, 즉 Y축 방향의 위치를 검출할 수도 있다.
상기 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(4)는, 정지 베이스(2) 상에 Y축 방향을 따라서 평행하게 배치된 한쌍의 안내 레일(41, 41)과, 상기 안내 레일(41, 41) 상에 화살표 Y로 나타내는 방향으로 이동 가능하게 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, 상기 이동 지지부(421)에 부착된 장착부(422)로 이루어져 있다. 장착부(422)는, 일측면에 Z축 방향으로 연장되는 한쌍의 안내 레일(423, 423)이 평행하게 설치되어 있다. 도시한 실시형태에서의 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(4)는, 가동 지지 베이스(42)를 한쌍의 안내 레일(41, 41)을 따라서 Y축 방향으로 이동시키기 위한 제2 Y축 이동 수단(43)을 구비하고 있다. 이 제2 Y축 이동 수단(43)은, 상기 한쌍의 안내 레일(41, 41) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(431)와, 상기 수나사 로드(431)를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터(432) 등의 구동원을 포함하고 있다. 수나사 로드(431)는, 그 일단이 상기 정지 베이스(2)에 고정된 도시하지 않은 베어링 블록에 회전 가능하게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(432)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드(431)는, 가동 지지 베이스(42)를 구성하는 이동 지지부(421)의 중앙부 하면에 돌출되어 설치된 도시하지 않은 암나사 블록에 형성된 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 이 때문에, 펄스 모터(432)에 의해 수나사 로드(431)를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 가동 지지 베이스(42)는 안내 레일(41, 41)을 따라서 Y축 방향으로 이동된다.
도시한 실시형태에서의 레이저 광선 조사 유닛(5)은, 유닛 홀더(51)와, 상기 유닛 홀더(51)에 부착된 레이저 광선 조사 수단(52)을 구비하고 있다. 유닛 홀더(51)는, 상기 장착부(422)에 설치된 한쌍의 안내 레일(423, 423)에 슬라이딩 가능하게 감합하는 한쌍의 피안내홈(511, 511)이 형성되어 있고, 이 피안내홈(511, 511)을 상기 안내 레일(423, 423)에 감합함으로써, Z축 방향으로 이동 가능하게 지지된다.
도시한 실시형태에서의 레이저 광선 조사 유닛(5)은, 유닛 홀더(51)를 한쌍의 안내 레일(423, 423)을 따라서 Z축 방향으로 이동시키기 위한 집광점 위치 조정 수단(53)을 구비하고 있다. 집광점 위치 조정 수단(53)은, 한쌍의 안내 레일(423, 423) 사이에 배치된 수나사 로드(도시하지 않음)와, 상기 수나사 로드를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터(532) 등의 구동원을 포함하고, 펄스 모터(532)에 의해 도시하지 않은 수나사 로드를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 유닛 홀더(51) 및 레이저 광선 조사 수단(52)을 안내 레일(423, 423)을 따라서 Z축 방향으로 이동시킨다. 또한, 도시한 실시형태에서는 펄스 모터(532)를 정회전 구동시킴으로써 레이저 광선 조사 수단(52)을 상측으로 이동시키고, 펄스 모터(532)를 역회전 구동시킴으로써 레이저 광선 조사 수단(52)을 하측으로 이동시키도록 되어 있다.
도시한 레이저 광선 조사 수단(52)은, 상기 유닛 홀더(51)에 고정되어 실질적으로 수평으로 연장되는 원통형상의 케이싱(521)과, 상기 케이싱(521) 내에 배치된 YAG 레이저 발진기 또는 YVO4 레이저 발진기 등의 레이저 광선 발진 수단(도시하지 않음)과, 케이싱(521)의 선단에 배치되며 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 펄스 레이저 광선을 집광하여 상기 척테이블(36)에 유지된 피가공물에 조사하는 집광기(524)를 구비하고 있다.
상기 레이저 광선 조사 수단(52)을 구성하는 케이싱(521)의 선단부에는, 레이저 광선 조사 수단(52)에 의해 레이저 가공해야 할 가공 영역을 검출하는 촬상 수단(6)이 배치되어 있다. 이 촬상 수단(6)은, 도시한 실시형태에서는 가시광선에 의해 촬상하는 통상의 촬상 소자(CCD) 외에, 피가공물에 적외선을 조사하는 적외선 조명 수단과, 상기 적외선 조명 수단에 의해 조사된 적외선을 포착하는 광학계와, 상기 광학계에 의해 포착된 적외선에 대응한 전기 신호를 출력하는 촬상 소자(적외선 CCD) 등으로 구성되어 있고, 촬상한 화상 신호를 후술하는 제어 수단으로 보낸다.
도시한 실시형태에서의 레이저 가공 장치는, 도 2에 나타내는 제어 수단(7)을 구비하고 있다. 제어 수단(7)은 컴퓨터에 의해 구성되어 있고, 제어 프로그램에 따라서 연산 처리하는 중앙 처리 장치(CPU)(71)와, 제어 프로그램 등을 저장하는 리드 온리 메모리(ROM)(72)와, 후술하는 피가공물의 설계치의 데이터나 연산 결과 등을 저장하는 리드 라이트 가능한 랜덤 액세스 메모리(RAM)(73)와, 카운터(74)와, 계시 수단으로서의 타이머(75), 입력 인터페이스(76) 및 출력 인터페이스(77)를 구비하고 있다. 제어 수단(7)의 입력 인터페이스(76)에는, 상기 X축 방향 위치 검출 수단(374), Y축 방향 위치 검출 수단(384) 및 촬상 수단(6) 등으로부터의 검출 신호가 입력된다. 그리고, 제어 수단(7)의 출력 인터페이스(77)로부터는, 상기 펄스 모터(372), 펄스 모터(382), 펄스 모터(432), 펄스 모터(532), 레이저 광선 조사 수단(52) 등에 제어 신호를 출력한다. 또한, 상기 랜덤 액세스 메모리(RAM)(73)는, 상기 촬상 수단(6)에 의해 후술하는 반도체 웨이퍼에 설정된 분할 예정 라인의 좌표를 기록하는 제1 기록 영역(73a)이나 후술하는 가공이 실시된 분할 예정 라인의 좌표를 기록하는 제2 기록 영역(73b) 및 그 밖의 기억 영역을 구비하고 있다.
전술한 제어 수단(7)은, 레이저 가공 장치를 구성하는 상기 각 기구 및 장치에 전력을 공급하기 위한 전원(8) 및 백업 전원(80)에 접속되어 있다. 따라서, 전원(8)이 차단되더라도 제어 수단(7)에는 백업 전원(80)으로부터 전력이 공급된다.
다음으로, 전술한 레이저 가공 장치를 이용하여 피가공물로서의 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 레이저 가공에 관해 설명한다.
도 3에는, 피가공물로서의 반도체 웨이퍼의 사시도가 나타나 있다. 도 3에 나타내는 반도체 웨이퍼(10)는 예컨대 두께가 100 ㎛인 실리콘 웨이퍼로 이루어져 있고, 표면(10a)에는 복수의 분할 예정 라인(101)이 격자형으로 형성되어 있다. 이와 같이 구성된 반도체 웨이퍼(10)는, 도 4에 나타낸 바와 같이 환형 프레임(F)에 장착된 다이싱 테이프(T)의 표면에 표면(10a)이 접착된다(웨이퍼 접착 공정). 따라서, 다이싱 테이프(T)의 표면에 접착된 반도체 웨이퍼(10)는, 이면(10b)이 상측이 된다.
전술한 웨이퍼 접착 공정을 실시했다면, 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치의 척테이블(36) 상에 반도체 웨이퍼(10)의 다이싱 테이프(T)측을 배치한다. 그리고, 도시하지 않은 흡인 수단을 작동함으로써, 다이싱 테이프(T)를 통해 반도체 웨이퍼(10)를 척테이블(36) 상에 흡인 유지한다(웨이퍼 유지 공정). 따라서, 척테이블(36)에 다이싱 테이프(T)를 통해 유지된 반도체 웨이퍼(10)는, 이면(10b)이 상측이 된다. 또, 환형 프레임(F)은 클램프(362)에 의해 고정된다.
전술한 바와 같이 반도체 웨이퍼(10)를 흡인 유지한 척테이블(36)은, X축 이동 수단(37)에 의해 촬상 수단(6)의 바로 아래에 위치된다. 이와 같이 하여 척테이블(36)이 촬상 수단(6)의 바로 아래에 위치되면, 촬상 수단(6) 및 제어 수단(7)에 의해 반도체 웨이퍼(10)의 레이저 가공해야 할 가공 영역을 검출하는 얼라인먼트 작업을 실행한다. 즉, 촬상 수단(6) 및 제어 수단(7)은, 반도체 웨이퍼(10)의 표면(10a)에 정해진 방향으로 형성되어 있는 분할 예정 라인(101)과, 상기 분할 예정 라인(101)을 따라서 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(52)을 구성하는 집광기(524)와의 위치 맞춤을 행하기 위한 패턴 매칭 등의 화상 처리를 실행하여, 레이저 광선 조사 위치의 얼라인먼트를 수행한다(얼라인먼트 공정). 또, 반도체 웨이퍼(10)의 표면(10a)에 정해진 방향과 직교하는 방향으로 형성되어 있는 분할 예정 라인(101)에 대해서도, 마찬가지로 레이저 광선 조사 위치의 얼라인먼트가 수행된다(얼라인먼트 공정). 이 때, 반도체 웨이퍼(10)의 복수의 분할 예정 라인(101)이 형성되어 있는 표면(10a)은 하측에 위치하고 있지만, 촬상 수단(6)이 전술한 바와 같이 적외선 조명 수단과 적외선을 포착하는 광학계 및 적외선에 대응한 전기 신호를 출력하는 촬상 소자(적외선 CCD) 등으로 구성된 촬상 수단을 구비하고 있기 때문에, 이면(10b)으로부터 투과하여 분할 예정 라인(101)을 촬상할 수 있다.
전술한 바와 같이 얼라인먼트 공정이 실시되면, 척테이블(36) 상의 반도체 웨이퍼(10)는, 도 5의 (a)에 나타내는 좌표 위치에 위치된 상태가 된다. 또한, 도 5의 (b)는 척테이블(36), 즉 반도체 웨이퍼(10)를 도 5의 (a)에 나타내는 상태로부터 90도 회전한 상태를 나타내고 있다.
전술한 바와 같이 도 5의 (a) 및 도 5의 (b)에 나타내는 좌표 위치에 위치된 상태의 반도체 웨이퍼(10)에서의 복수의 분할 예정 라인(101)의 설계상의 좌표가 제어 수단(7)의 랜덤 액세스 메모리(RAM)(73)의 제1 기록 영역(73a)에 기록되어 있다.
이상과 같이 하여 얼라인먼트 공정을 실시했다면, 척테이블(36)을 이동시켜 도 5의 (a)에서 최하위의 분할 예정 라인(101)을 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(524)의 바로 아래에 위치시킨다. 그리고, 또한 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이 분할 예정 라인(101)의 일단(도 6의 (a)에서 좌단)을 집광기(524)의 바로 아래에 위치시킨다. 그리고, 집광기(524)를 통해서 조사되는 펄스 레이저 광선의 집광점(P)을 반도체 웨이퍼(10)의 두께 방향 중간 위치에 위치시킨다.
다음으로, 레이저 광선 조사 수단(52)을 작동하여 집광기(524)를 통해서 실리콘 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하고, X축 이동 수단(37)을 작동하여 척테이블(36)을 도 6의 (a)에서 화살표 X1로 나타내는 방향으로 정해진 가공 이송 속도로 이동시킨다. 그리고, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(524)의 조사 위치가 분할 예정 라인(101)의 타단(도 6의 (b)에서 우단)의 위치에 도달하면, 펄스 레이저 광선의 조사를 정지하고 척테이블(36)의 이동을 정지한다(개질층 형성 공정). 그 결과, 웨이퍼(10)에는 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이 분할 예정 라인(101)을 따라서 개질층(110)이 형성된다.
상기 개질층 형성 공정에서의 가공 조건은, 예컨대 다음과 같이 설정되어 있다.
광원 : 반도체 여기 고체 레이저(Nd : YAG)
레이저 광선의 파장 : 1064 nm
반복 주파수 : 100 kHz
평균 출력 : 0.3 W
집광 스폿 직경 : φ1 ㎛
가공 이송 속도 : 400 mm/초
이상과 같이 하여, 반도체 웨이퍼(10)의 도 5의 (a)에서 최하위의 분할 예정 라인(101)을 따라서 상기 개질층 형성 공정을 실시했다면, 제1 Y축 이동 수단(38)을 작동하여 척테이블(36)을 분할 예정 라인(101)의 간격만큼 Y축 방향으로 이동시켜 최하위로부터 2개째의 분할 예정 라인(101)을 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(524)의 바로 아래에 위치한다. 그리고, 최하위로부터 2개째의 분할 예정 라인(101)을 따라서 상기 개질층 형성 공정을 실시한다. 그리고, 순차적으로 상측의 분할 예정 라인(101)을 따라서 상기 개질층 형성 공정을 실시한다. 또한, 전술한 개질층 형성 공정을 실시하고 있을 때에는, 제어 수단(7)은 상기 X축 방향 위치 검출 수단(374) 및 Y축 방향 위치 검출 수단(384)으로부터의 검출 신호에 기초하여 개질층 형성 가공이 실시된 분할 예정 라인(101)의 좌표를 랜덤 액세스 메모리(RAM)(73)의 제2 기록 영역(73b)에 기록한다.
전술한 바와 같이 개질층 형성 공정을 실시하고 있을 때, 전원(8)의 차단이나 기계 트러블 등에 기인하여 작업이 중단되는 경우가 있다. 그리고, 그 후 전원(8)이나 트러블이 회복되면 작업을 재개한다. 또한, 전원(8)이 차단된 경우에는 백업 전원(80)에 의해 제어 수단(7)에 전력이 공급되기 때문에, 랜덤 액세스 메모리(RAM)(73) 등에 기록된 데이터가 소멸되는 일은 없다. 그런데, 레이저 가공 장치의 각 구성 기구는 전술한 가공을 계속함으로써 데워지고, 작업이 중단됨으로써 냉각된다. 이 때문에, 작업이 중단된 상태로부터 작업을 재개하기까지의 시간이 예컨대 5분 이상이 되면, 각 구성 기구가 냉각되어 변위하는 양이 많아지기 때문에, 척테이블(36)에 유지된 반도체 웨이퍼(10)의 가공 위치에 이상이 생긴다. 따라서, 전술한 레이저 가공 장치에서는, 작업을 재개하기 위한 신호가 제어 수단(7)에 입력되면, 제어 수단(7)은 제2 기록 영역(73b)에 기록된 가공 정보와 제1 기록 영역(73a)에 기록되어 있는, 반도체 웨이퍼(10)에 설정된 복수의 분할 예정 라인의 좌표 정보에 기초하여 미가공의 분할 예정 라인을 특정한다. 그리고, 제어 수단(7)은 계시 수단으로서의 타이머(75)에 의해 계시된, 작업이 중단된 시점부터 작업을 재개하는 시점까지의 경과 시간이 예컨대 5분 이상인지의 여부를 판정하여, 경과 시간이 5분 이상인 경우에는 X축 이동 수단(37)을 작동하여 반도체 웨이퍼(10)를 흡인 유지한 척테이블(36)을 촬상 수단(6)의 촬상 영역으로 이동시켜, 도 7에 나타낸 바와 같이 척테이블(36)에 유지된 반도체 웨이퍼(10)에서의 작업이 중단된 위치를 촬상 수단(6)의 바로 아래에 위치시킨다. 그리고, 제어 수단(7)은, 촬상 수단(6)을 작동하여 미가공의 분할 예정 라인(101)의 좌표를 검출하는 재얼라인먼트를 실행한다(재얼라인먼트 공정). 이 재얼라인먼트 공정은, 전술한 얼라인먼트 공정과 동일하게 실시할 수 있다.
이상과 같이 하여 재얼라인먼트 공정을 실시했다면, 제어 수단(7)은 X축 이동 수단(37) 및 제1 Y축 이동 수단(38)을 제어하여 척테이블(36)을 이동시켜, 도 8에 나타낸 바와 같이 척테이블(36)에 유지된 반도체 웨이퍼(10)에서의 미가공의 분할 예정 라인(101)의 작업이 중단된 위치를 집광기(524)의 바로 아래에 위치시킨다. 그리고, 제어 수단(7)은 집광기(524)를 통해서 조사되는 펄스 레이저 광선의 집광점(P)을 반도체 웨이퍼(10)의 두께 방향 중간 위치에 위치시킨다.
다음으로, 제어 수단(7)은 레이저 광선 조사 수단(52)을 작동하여 집광기(524)를 통해서 실리콘 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하고, X축 이동 수단(37)을 작동하여 척테이블(36)을 도 7에서 화살표 X1로 나타내는 방향으로 정해진 가공 이송 속도로 이동시킴으로써 전술한 개질층 형성 공정을 실시한다. 이후, 모든 미가공의 분할 예정 라인(101)을 따라서 개질층 형성 공정을 실시한다(재가공 공정).
이상과 같이, 작업이 중단된 시점부터 작업을 재개하는 시점까지의 경과 시간이 예컨대 5분 이상인 경우에는, 제2 기록 영역(73b)에 기록된 가공 정보와 제1 기록 영역(73a)에 기록되어 있는, 반도체 웨이퍼(10)에 설정된 복수의 분할 예정 라인의 좌표 정보에 기초하여 미가공의 분할 예정 라인을 특정하고, 촬상 수단(6)을 작동하여 척테이블(36)에 유지되며 가공 작업이 중단된 반도체 웨이퍼(10)에 설정되어 있는 미가공의 분할 예정 라인(101)을 검출하는 재얼라인먼트를 실행한 후, 미가공의 분할 예정 라인(101)을 따라서 재가공하기 때문에, 미가공의 분할 예정 라인(101)을 따라서 확실하게 가공할 수 있다.
또한, 작업을 재개하기 위한 신호가 제어 수단(7)에 입력되고, 작업이 중단된 시점부터 작업을 재개하는 시점까지의 경과 시간이 5분 미만인 경우에는, 레이저 가공 장치의 각 구성 기구의 냉각에 의한 변위가 미약하기 때문에, 랜덤 액세스 메모리(RAM)(73)의 제1 기록 영역(73a) 및 제2 기록 영역(73b)에 기록되어 있는 정보에 기초하여 미가공의 분할 예정 라인으로서의 분할 예정 라인(101)을 따라서 개질층 형성 공정을 실시한다.
이상, 본 발명을 레이저 가공 장치에 적용한 예를 나타냈지만, 본 발명은 웨이퍼를 복수의 분할 예정 라인을 따라서 절단하는 절삭 장치에 적용하더라도 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
2 : 정지 베이스 3 : 척테이블 기구
36 : 척테이블 37 : X축 이동 수단
38 : 제1 Y축 이동 수단 4 : 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구
43 : 제2 Y축 이동 수단 5 : 레이저 광선 조사 유닛
52 : 레이저 광선 조사 수단 524 : 집광기
53 : 집광점 위치 조정 수단 6 : 촬상 수단
7 : 제어 수단 8 : 전원
80 : 백업 전원 10 : 반도체 웨이퍼
F : 환형 프레임 T : 다이싱 테이프

Claims (2)

  1. 피가공물에 설정된 복수의 분할 예정 라인을 따라서 가공을 하는 가공 장치로서,
    피가공물을 유지하는 피가공물 유지 수단과, 상기 피가공물 유지 수단에 유지된 피가공물에 가공을 하는 가공 수단과, 상기 피가공물 유지 수단과 상기 가공 수단을 X축 방향으로 상대적으로 가공 이송하는 X축 이동 수단과, 상기 피가공물 유지 수단과 상기 가공 수단을 X축 방향에 직교하는 Y축 방향으로 인덱싱 이송하는 Y축 이동 수단과, 상기 X축 이동 수단에 의한 X축 방향 이동 위치를 검출하는 X축 방향 위치 검출 수단과, 상기 Y축 이동 수단에 의한 Y축 방향 이동 위치를 검출하는 Y축 방향 위치 검출 수단과, 상기 피가공물 유지 수단에 유지된 피가공물에 설정된 분할 예정 라인을 검출하는 촬상 수단과, 상기 X축 방향 위치 검출 수단과 상기 Y축 방향 위치 검출 수단 및 상기 촬상 수단의 검출 신호에 기초하여 상기 가공 수단과 상기 X축 이동 수단 및 상기 Y축 이동 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하고,
    상기 제어 수단은, 피가공물에 설정된 복수의 분할 예정 라인의 좌표를 기록하는 제1 기록 영역 및 가공이 실시된 분할 예정 라인의 좌표를 기록하는 제2 기록 영역을 갖춘 메모리를 구비하고, 상기 촬상 수단을 작동하여 상기 피가공물 유지 수단에 유지된 피가공물의 가공 영역을 검출하는 얼라인먼트를 실행하여 가공 작업을 실시하고, 가공 작업이 중단된 후에 가공 작업을 재개할 때에는, 상기 제2 기록 영역에 기록된 가공 정보와 상기 제1 기록 영역에 기록되어 있는, 피가공물에 설정된 복수의 분할 예정 라인의 좌표 정보에 기초하여 미가공의 분할 예정 라인을 특정하고, 상기 촬상 수단을 작동하여 상기 피가공물 유지 수단에 유지되며 가공 작업이 중단된 피가공물에 설정되어 있는 미가공의 분할 예정 라인을 검출하는 재얼라인먼트를 실행한 후, 상기 X축 이동 수단과 상기 Y축 이동 수단 및 상기 가공 수단을 제어함으로써, 피가공물의 미가공의 분할 예정 라인을 따라서 가공하는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 수단은, 계시(計時) 수단을 구비하고, 상기 계시 수단에 의해 계시된, 가공 작업이 중단된 시점부터 가공 작업을 재개하는 시점까지의 경과 시간이 정해진 시간을 경과했는지의 여부를 판정하여, 상기 경과 시간이 정해진 시간을 경과한 경우에는 상기 재얼라인먼트를 실시하여 미가공의 분할 예정 라인을 따라서 피가공물을 가공하고, 상기 경과 시간이 정해진 시간에 도달하지 않은 경우에는 상기 제1 기록 영역 및 상기 제2 기록 영역에 기록된 정보에 기초하여 피가공물의 미가공의 분할 예정 라인을 따라서 가공하는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
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