KR20180105079A

KR20180105079A - 레이저 가공 장치

Info

Publication number: KR20180105079A
Application number: KR1020180028575A
Authority: KR
Inventors: 유타카 고바야시; 다이키 사와베; 히데토시 만나미; 고헤이 다나카; 와카나 오노에
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2017-03-14
Filing date: 2018-03-12
Publication date: 2018-09-27
Also published as: TW201838001A; JP2018152494A; MY189802A; JP7032050B2; CN108568593A; TWI742247B; US20180264599A1; US10695870B2; KR102355837B1; CN108568593B

Abstract

(과제) 본 발명의 과제는, 한창 웨이퍼를 레이저 가공하고 있을 때 레이저 광선의 집광점 (스폿) 과 분할 예정 라인의 어긋남을 검출하여 고정밀도로 레이저 가공을 실시할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는 것에 있다.
(해결 수단) 레이저 가공 장치의 컨트롤러는, 집광기가 집광하는 레이저 광선의 집광점과 분할 예정 라인의 소정 위치가 Y 방향에서 일치하는 위치를 기준으로 하여 분할 예정 라인과 소정의 위치 관계를 갖는 특징점의 Y 좌표를 기준값으로서 기억하는 좌표 기억부와, Y 방향 이동 유닛에 의해 웨이퍼의 분할 예정 라인을 Y 방향으로 인덱스 이송하고, 촬상 유닛에 의해 촬상된 특징점의 Y 좌표와 그 좌표 기억부에 기준값으로서 기억된 Y 좌표의 어긋남량을 검출하는 어긋남량 검출부와, 그 어긋남량이 허용값을 초과하고 있는지 여부를 판단하는 판단부를 포함한다. 그 판단부에 의해 그 어긋남량이 허용값을 초과하고 있다고 판단된 경우, 그 Y 방향 이동 유닛에 의해 인덱스 이송하는 양을 그 어긋남량만큼 보정하여 다음의 인덱스 이송을 실시한다.

Description

레이저 가공 장치{LASER MACHINING APPARATUS}

본 발명은, 한창 웨이퍼를 레이저 가공하고 있을 때 레이저 광선의 스폿과 분할 예정 라인의 어긋남을 검출하여, 그 어긋남을 보정해서 고정밀도로 레이저 가공을 실시하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.

IC, LSI 등의 디바이스가 교차하는 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획되고 표면에 형성된 웨이퍼는, 레이저 가공 장치에 의해 개개의 디바이스 칩으로 분할되고, 분할된 디바이스 칩은 휴대 전화, 퍼스널 컴퓨터 등의 전기 기기에 이용된다.

레이저 가공 장치는, 웨이퍼를 유지하는 척 테이블과, 그 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하는 집광기를 구비한 레이저 광선 조사 수단과, 그 척 테이블에 유지된 웨이퍼를 촬상하여 그 집광기에 의해 집광되는 집광점과 분할 예정 라인을 일치시키는 얼라이먼트 수단과, 그 척 테이블과 그 레이저 광선 조사 수단을 상대적으로 X 방향으로 가공 이송하는 X 방향 이송 수단과, 그 척 테이블과 그 레이저 광선 조사 수단을 상대적으로 X 방향에 직교하는 Y 방향으로 가공 이송하는 Y 방향 이송 수단과, 제어 수단을 구비하고 있다.

그 레이저 가공 장치는, 웨이퍼의 종류, 재질, 목표로 하는 가공 품질 등을 고려하여, 예를 들어, 이하의 가공의 타입으로부터 적절히 선택된다.

즉, 상기 레이저 가공 장치의 타입으로는, 피가공물에 대해 흡수성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하여 어블레이션 가공을 실시해서 분할 예정 라인에 홈을 형성하여 개개의 디바이스 칩으로 분할하는 타입 (예를 들어, 특허문헌 1 을 참조.), 피가공물에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 피가공물의 내부에 위치하게 하여 조사하여, 분할 예정 라인의 내부에 개질층을 형성한 후, 피가공물에 외력을 부여하여 개개의 디바이스 칩으로 분할하는 타입 (예를 들어, 특허문헌 2 를 참조.), 피가공물에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광 영역을 분할 예정 라인에 대응하는 피가공물의 내부에 위치하게 하여 조사하고, 분할 예정 라인의 표면에서부터 이면에 이르는 복수의 세공과 각 세공을 둘러싸는 비정질로 실드 터널을 형성하여 개개의 디바이스 칩으로 분할하는 타입 (예를 들어, 특허문헌 3 을 참조.) 이 존재한다.

일본 공개특허공보 평10-305420호 일본 특허공보 제3408805호 일본 공개특허공보 2014-221483호

상기한 레이저 가공 장치의 타입을 적절히 선택함으로써, 상이한 가공 조건이 요구되는 여러 가지의 웨이퍼에 대해 적절한 레이저 가공을 실시할 수 있다. 그러나, 어느 레이저 가공 장치의 타입을 채용했다고 하더라도, 웨이퍼의 분할 예정 라인에 레이저 광선을 조사하여 가공을 실시하면, 웨이퍼에 있어서의 레이저 광선이 조사된 부위가 미소하게나마 팽창하여, 웨이퍼 상의 복수의 분할 예정 라인에 대해 레이저 가공을 실시하는 동안에, 집광기가 집광하는 레이저 광선의 집광점이, 레이저 가공이 실시되는 X 방향과 직교하는 인덱스 이송 (산출 이송) 방향, 즉 Y 방향에 있어서 서서히 어긋나, 분할 예정 라인에 대해 고정밀도의 레이저 가공이 불가능해진다는 문제가 발생하였다.

특히, 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 웨이퍼의 내부에 위치하게 하여 조사하고, 분할 예정 라인의 내부에 개질층을 형성하여 개개의 디바이스 칩으로 분할하는 타입의 레이저 가공 장치에 있어서는, 다른 타입과 비교하여 팽창률이 커서, 이 어긋남의 문제가 현저해진다.

또, 분할 예정 라인의 내부에 개질층이 형성되는 타입의 레이저 가공의 경우에는, 웨이퍼의 내부에 개질층이 형성되기 때문에, 일견해서 레이저 가공 위치를 정확하게 파악하는 것이 곤란하여, 분할 예정 라인에 대해, 개질층이 어느 정도 어긋나 있는지를 검출할 수 없어, 한창 웨이퍼에 레이저 가공을 실시하고 있을 때 어긋남을 검출하여 Y 방향에 있어서의 인덱스 이송량을 보정할 수 없다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 한창 웨이퍼를 레이저 가공하고 있을 때 레이저 광선의 집광점 (스폿) 과 분할 예정 라인의 어긋남을 검출하여 고정밀도로 레이저 가공을 실시할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 레이저 가공 장치로서, 복수의 디바이스가 교차하는 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 표면을 갖는 웨이퍼를 유지하는 척 테이블과, 그 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단과, 그 척 테이블에 유지된 웨이퍼를 촬상하는 촬상 수단과, 그 척 테이블과 그 레이저 광선 조사 수단을 상대적으로 X 방향으로 가공 이송하는 X 방향 이동 수단과, 그 척 테이블과 그 레이저 광선 조사 수단을 상대적으로 X 방향과 직교하는 Y 방향으로 인덱스 이송하는 Y 방향 이동 수단과, 제어 수단을 구비하고, 그 레이저 광선 조사 수단은, 레이저 광선을 발진하는 레이저 발진기와, 그 레이저 발진기가 발진한 레이저 광선을 집광하여 그 척 테이블에 유지된 웨이퍼의 분할 예정 라인에 레이저 광선을 조사하는 집광기를 포함하고, 그 제어 수단은, 그 집광기가 집광하는 레이저 광선의 집광점과 분할 예정 라인의 소정 위치가 Y 방향에서 일치하는 위치를 기준으로 하여 분할 예정 라인과 소정의 위치 관계를 갖는 특징점의 Y 좌표를 기준값으로서 기억하는 좌표 기억부와, 그 Y 방향 이송 수단에 의해 웨이퍼의 분할 예정 라인을 Y 방향으로 인덱스 이송하고, 그 촬상 수단에 의해 촬상된 특징점의 Y 좌표와 그 좌표 기억부에 기준값으로서 기억된 Y 좌표의 어긋남량을 검출하는 어긋남량 검출부와, 그 어긋남량이 허용값을 초과하고 있는지 여부를 판단하는 판단부를 포함하고, 그 판단부에 의해 그 어긋남량이 그 허용값을 초과하고 있다고 판단된 경우, 그 Y 방향 이동 수단에 의해 인덱스 이송하는 양을 그 어긋남량만큼 보정하여 다음의 인덱스 이송을 실시하는 레이저 가공 장치가 제공된다.

그 어긋남량 검출부는, 그 척 테이블에 유지된 웨이퍼와 그 집광기가 X 방향으로 상대적으로 이동하고 있을 때에 작동하는 것이 바람직하다. 또, 그 촬상 수단은, 촬상 소자와, 대물 렌즈와, 스트로보 광원을 적어도 구비하고, 그 척 테이블에 유지된 웨이퍼와 그 집광기가 X 방향으로 상대적으로 이동하고 있을 때에 정지 화상을 생성하는 것이 바람직하다.

그 레이저 광선 조사 수단의 집광기는, 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 조사하고, 그 집광기가 집광하는 레이저 광선의 집광점이 분할 예정 라인의 내부에 위치하게 되어 분할 예정 라인을 따라 내부에 개질층이 형성되도록 구성할 수 있다. 또, 그 척 테이블에 웨이퍼의 표면이 유지되고, 그 촬상 수단은 웨이퍼의 이면에서부터 표면에 형성하도록 해도 된다. 그 어긋남량 검출부는, 임의의 분할 예정 라인에서 작동하도록 해도 되고, 그 어긋남량 검출부는, 분할 예정 라인마다 작동하도록 구성할 수도 있다.

그 척 테이블에 유지된 웨이퍼를 촬상하여 그 집광기에 의해 집광되는 레이저 광선의 스폿과 분할 예정 라인을 일치시키는 얼라이먼트 수단을 구비하고, 그 촬상 수단은, 그 얼라이먼트 수단으로 겸용되도록 해도 된다.

본 발명의 레이저 가공 장치에 의하면, 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하여 가공을 실시함으로써 웨이퍼가 팽창하여 집광기가 집광하는 레이저 광선의 집광점의 위치가 분할 예정 라인으로부터 가공 이송 방향에 직교하는 Y 방향으로 어긋나도 즉시 보정하여, 고정밀도의 가공을 유지할 수 있다.

또, 분할 예정 라인의 내부에 개질층이 형성되는 타입의 경우에 있어서도, 분할 예정 라인에 인접하는 특징점의 위치를 나타내는 Y 좌표를 검출하여 집광점과 분할 예정 라인의 어긋남량을 검출하여 인덱스 이송량을 보정하기 때문에, 내부에 형성되는 개질층의 위치를 실제로 검출하지 않고, 한창 웨이퍼에 레이저 가공을 실시하고 있을 때 어긋남을 보정할 수 있다.

도 1 은 레이저 가공 장치의 일 실시형태를 나타내는 전체 사시도이다.
도 2 는 도 1 에 나타내는 레이저 가공 장치에 채용되는 레이저 광선 조사 수단을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3 은 도 2 에 나타내는 레이저 광선 조사 수단으로 검출되는 특징점의 어긋남을 설명하기 위한 이미지도이다.
도 4 는 도 1 에 나타내는 레이저 가공 장치의 제어 수단에 의해 실시되는 제어 플로의 일례를 나타내는 차트도이다.

이하, 본 발명에 기초하여 구성된 레이저 가공 장치의 일 실시형태에 대하여, 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 에는, 본 실시형태의 레이저 가공 장치 (2), 및 피가공물인 웨이퍼 (10) 의 전체 사시도가 나타나 있다. 레이저 가공 장치 (2) 는, 웨이퍼 (10) 를 유지하는 유지 수단 (6) 과, 정지 기대 (2a) 상에 배치 형성되고 그 유지 수단 (6) 을 이동시키는 이동 수단 (8) 과, 그 유지 수단 (6) 에 유지되는 웨이퍼 (10) 에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단 (24) 과, 그 정지 기대 (2a) 상의 이동 수단 (8) 의 측방에 세워 형성되는 수직벽부 (51), 및 그 수직벽부 (51) 의 상단부 (上端部) 에서부터 수평 방향으로 연장되는 수평벽부 (52) 로 이루어지는 프레임체 (50) 를 구비하고 있다. 그 레이저 광선 조사 수단 (24) 은, 레이저 광선을 조사하기 위한 광학계와, 유지 수단 (6) 에 유지된 웨이퍼 (10) 의 분할 예정 라인 (12) 과 인접하는 디바이스 (14) 를 촬상하는 제 1 촬상 수단 (26) 과, 제 2 촬상 수단 (27) 으로 구성된다. 프레임체 (50) 의 수평벽부 (52) 내부에는, 그 레이저 광선 조사 수단 (24) 의 광학계가 내장되어 있고, 수평벽부 (52) 의 선단 하면에는, 그 레이저 광선 조사 수단 (24) 의 집광기 (241) 가 배치 형성되어 있다. 또, 그 집광기 (241) 에 대해 X 방향으로 간격을 둔 위치에 얼라이먼트용의 제 1 촬상 수단 (26) 이, 또한, 그 집광기 (241) 에 인접한 위치에 후술하는 어긋남량을 검출하기 위한 제 2 촬상 수단 (27) 의 케이스부 (27a) 가 배치 형성된다. 유지 수단 (6) 에는, 도면 중에 확대하여 나타내는 바와 같이 환상의 프레임 (F) 에 점착 테이프 (T) 를 개재하여 유지된 웨이퍼 (10) 가 유지된다. 여기에서, 레이저 가공 장치 (2) 에 있어서는, 그 유지 수단 (6) 에 대해 복수의 분할 예정 라인 (12) 에 의해 격자상으로 구획된 각 영역에 디바이스 (14) 가 형성된 표면 (10a) 측을 상방을 향하게 하여 점착 테이프 (T) 상에 유지한 상태, 이면 (10b) 측을 상방을 향하게 하여 점착 테이프 (T) 에 유지한 상태 중 어느 것에 대해서도 레이저 가공을 실시할 수 있지만, 본 실시형태에서는, 웨이퍼 (10) 의 이면 (10b) 측을 상방을 향하게 하여 디바이스 (14) 가 형성된 표면 (10a) 측이 점착 테이프 (T) 에 첩착 (貼着) 된 상태에서 유지 수단 (6) 에 유지시켜 가공하는 경우에 대하여 설명한다.

그 유지 수단 (6) 은, 도면 중에 화살표 X 로 나타내는 X 방향에 있어서 자유롭게 이동할 수 있게 기대 (2a) 에 탑재된 사각형상의 X 방향 가동판 (30) 과, 도면 중에 화살표 Y 로 나타내는 Y 방향에 있어서 자유롭게 이동할 수 있게 X 방향 가동판 (30) 에 탑재된 사각형상의 Y 방향 가동판 (31) 과, Y 방향 가동판 (31) 의 상면에 고정된 원통상의 지주 (32) 와, 지주 (32) 의 상단에 고정된 사각형상의 커버판 (33) 을 포함한다. 커버판 (33) 에는, X 방향으로 벨로스가 배치 형성되고 (도시는 생략하고 있다.), 그 커버판 (33) 상에 형성된 Y 방향으로 신장되는 장공을 통해 상방으로 연장되는 원 형상의 피가공물을 유지하고, 도시되지 않은 회전 구동 수단에 의해 둘레 방향으로 회전 가능하게 구성된 척 테이블 (34) 이 배치 형성되어 있다. 척 테이블 (34) 의 상면에는, 다공질 재료로 형성되고 실질상 수평으로 연장되는 원 형상의 흡착 척 (35) 이 배치되어 있다. 흡착 척 (35) 은, 지주 (32) 를 통과하는 유로에 의해 도시되지 않은 흡인 수단에 접속되어 있다. 또한, X 방향은 도 1 에 화살표 X 로 나타내는 방향이고, Y 방향은 화살표 Y 로 나타내는 방향으로서 X 방향에 직교하는 방향이다. X 방향, Y 방향으로 규정되는 평면은 실질상 수평이다.

이동 수단 (8) 은, X 방향 이동 수단 (40) 과, Y 방향 이동 수단 (41) 을 포함한다. X 방향 이동 수단 (40) 은, 볼나사 (40a) 를 개재하여 모터 (40b) 의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 X 방향 가동판 (30) 에 전달하여, 기대 (2a) 상의 안내 레일을 따라 X 방향 가동판 (30) 을 X 방향에 있어서 진퇴시킨다. Y 방향 이동 수단 (41) 은, 볼나사 (41a) 를 개재하여 모터 (41b) 의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여, Y 방향 가동판 (31) 에 전달하여, X 방향 가동판 (30) 상의 안내 레일을 따라 Y 방향 가동판 (31) 을 Y 방향에 있어서 진퇴시킨다. 또한, 도시는 생략하지만, X 방향 이동 수단 (40), Y 방향 이동 수단 (41), 그 회전 구동 수단에는, 각각 위치 검출 수단이 배치 형성되어 있어, 척 테이블 (34) 의 X 방향의 위치, Y 방향의 위치, 둘레 방향의 회전 위치가 정확하게 검출되고, 도시되지 않은 제어 수단으로부터 지시받는 신호에 기초하여 X 방향 이동 수단 (40), Y 방향 이동 수단 (41), 및 그 회전 구동 수단이 구동되어, 임의의 위치 및 각도로 척 테이블 (34) 을 정확하게 위치하게 하는 것이 가능하게 되어 있다.

그 제 1 촬상 수단 (26) 은, 집광기 (241) 와 X 방향으로 간격을 두고 프레임체 (50) 의 수평벽부 (52) 의 선단 하면에 부설되어 있다. 그 제 1 촬상 수단 (26) 은, 가시 광선에 의해 촬상하는 통상의 촬상 소자 (CCD) 와, 피가공물에 적외선을 조사하는 적외선 조사 수단과, 적외선 조사 수단에 의해 조사된 적외선을 포착하는 광학계와, 그 광학계가 포착한 적외선에 대응하는 전기 신호를 출력하는 촬상 소자 (적외선 CCD) 를 포함하며 (모두 도시되어 있지 않다.), 후술하는 제어 수단 (20) 에 접속되어 있다.

본 실시형태에서는, 추가로, 집광기 (241) 에 대해 X 방향에 인접하여 배치 형성되고, 유지 수단 (6) 의 척 테이블 (34) 에 유지된 웨이퍼 (10) 의 분할 예정 라인 (12) 과 그 분할 예정 라인 (12) 에 인접하는 디바이스 (14) 를 촬상하는 제 2 촬상 수단 (27) 이 구비되어 있다. 그 제 2 촬상 수단 (27) 은, 하방 선단 부의 외주를 둘러싸도록 배치 형성되고 적어도 가시 광선과 적외선의 광을 조사할 수 있는 복수의 스트로보 광원을 구비하며 내부에 대물 렌즈 (272) 가 배치 형성된 케이스부 (27a) 와, 가시 광선에 의해 촬상하는 통상의 촬상 소자 (CCD) 와 (도시는 생략한다.), 그 케이스부 (27a) 의 후단부에 근접한 위치에 그 대물 렌즈 (272) 가 포착한 적외선에 대응하는 전기 신호를 출력하는 촬상 소자 (27b) (적외선 CCD) 로 구성되어 있다.

도 2 에 기초하여, 본 발명의 웨이퍼의 가공 장치를 실현하기 위해 구성된 레이저 광선 조사 수단 (24) 을 보다 구체적으로 설명한다 (도면 중 제 1 촬상 수단 (26) 은 생략하고 있다). 도면에 나타내는 바와 같이, 레이저 광선 조사 수단 (24) 은, 실리콘 (Si) 으로 이루어지는 웨이퍼 (10) 에 대해 투과성을 갖는 1064 ㎚ 파장의 레이저 광선 (LB) 을 그 집광기 (241) 로부터 조사하기 위한 레이저 발진기 (242) 를 구비하고, 그 레이저 발진기 (242) 로부터 발진된 레이저 광선 (LB) 은, 투과율을 조정함으로써 출력을 조정하는 어테뉴에이터 (243) 에 입사된다. 어테뉴에이터 (243) 에서 원하는 출력으로 조정된 레이저 광선 (LB) 은, 반사 미러 (244) 에서 진행 방향이 변환되고, 집광기 (241) 내에 배치 형성된 집광렌즈 (도시하지 않는다.) 에 의해 집광되어, 척 테이블 (34) 에 유지된 웨이퍼 (10) 에 조사된다. 또한, 도 2 에 있어서는, 웨이퍼 (10) 를 유지하는 보호 테이프 (T) 와, 그 보호 테이프 (T) 를 개재하여 웨이퍼 (10) 를 유지하는 환상의 프레임 (F) 은 생략되어 있다.

그 레이저 광선 조사 수단 (24) 은, 추가로, 제 2 촬상 수단 (27) 을 포함하고, 제 2 촬상 수단 (27) 을 구성하는 그 링 조명 (271), 및 촬상 소자 (27b) 는 제어 수단 (20) 에 접속되어 있다. 그리고, 그 제어 수단 (20) 의 작용에 의해, 링 조명 (271) 의 스트로보 광원을 발광시켜, 척 테이블 (34) 상의 웨이퍼를 촬상하는 타이밍이 제어된다. 도 2 에 나타내고 있는 바와 같이, 그 대물 렌즈 (272) 를 통하여 촬상 소자 (27b) 가 포착한 화상은, 제어 수단 (20) 에 의해 표시 수단 (9) 에 출력되고, 표시 수단 (9) 의 화면에 있어서의 Y 방향의 중심을 통과하여 그 Y 방향과 직교하는 X 방향으로 신장되는 센터 라인 (CL) 과 함께 표시된다. 본 실시형태에 있어서는, 집광기 (241) 에 의해 조사되는 레이저 광선 (LB) 의 집광 위치는, 표시 수단 (9) 에 표시되는 화상의 Y 방향에 있어서의 중심의 Y 좌표와 항상 일치하도록 조정되어 있다. 즉, 그 레이저 광선 (LB) 에 의해 레이저 가공이 웨이퍼에 실시되고, 척 테이블 (34) 이 X 방향에서 우측으로 이동한 경우에는, 항상 레이저 가공에 의한 가공흔이 표시 수단 (9) 상의 센터 라인 (CL) 상을 통과한다.

그 제어 수단 (20) 은, 컴퓨터에 의해 구성되고, 제어 프로그램에 따라 연산 처리하는 중앙 연산 처리 장치 (CPU) 와, 판독 전용의 리드 온리 메모리 (ROM) 와, 검출한 검출값, 연산 결과 등을 일시적으로 격납하기 위한 읽고 쓰기가 가능한 랜덤 액세스 메모리 (RAM) 와, 입력 인터페이스, 및 출력 인터페이스를 구비하고 있다. 또한, 도시는 생략하지만, 그 제어 수단 (20) 은, 제 1 촬상 수단 (26), 제 2 촬상 수단 (27) 뿐만 아니라, 당해 레이저 가공 장치 (2) 의 각 작동부에 접속되어, 각 작동부의 동작을 제어하는 기능을 가지고 있다.

본 발명의 레이저 가공 장치 (2) 는, 대체로 이상과 같은 구성을 구비하고 있으며, 레이저 가공 장치 (2) 의 작용에 대하여, 도 1 ∼ 4 를 참조하면서 이하에 설명한다.

본 실시형태에서는, 상기 서술한 바와 같이, 피가공물이 되는 웨이퍼 (10) 에 대해 레이저 가공을 실시할 때, 복수의 디바이스 (14) 가 형성된 웨이퍼 (10) 의 표면 (10a) 측을 보호 테이프 (T) 에 첩착하고, 보호 테이프 (T) 를 개재하여 환상의 프레임 (F) 에 지지된 상태에서 척 테이블 (34) 에 재치 (載置) 하고, 흡인 유지한다. 이어서, 척 테이블 (34) 을, 이동 수단 (8) 에 의해 집광기 (241) 에 대해 X 방향으로 인접한 위치에 간격을 두고 배치 형성된 제 1 촬상 수단 (26) 바로 아래에 위치하게 한다. 그 웨이퍼 (10) 가 제 1 촬상 수단 (26) 바로 아래에 위치하게 되었다면, 적외선이 조사됨으로써 표면 (10a) 측의 분할 예정 라인을 이면 (10b) 측에서 잡아, 패턴 매칭 등의 화상 처리 수단을 실행함으로써, 집광기 (241) 로부터 조사되는 레이저 광선의 조사 위치와 웨이퍼 (10) 상의 가공 위치가 되는 분할 예정 라인의 중심을 일치시키는 위치 맞춤을 실시하고, 그 위치 맞춤한 결과는, 도시되지 않은 제어 수단에 보내져 기억된다 (얼라이먼트 공정). 이와 같이, 제 1 촬상 수단 (26) 과 제어 수단 (20) 으로 얼라이먼트 수단이 구성된다.

그 얼라이먼트 수단에 의해 얼라이먼트 공정을 실시한 후, 제어 수단 (20) 에 의해 실행되는 제어를, 도 2, 3 및 도 4 에 나타내는 제어 플로를 참조하면서 설명한다. 상기한 얼라이먼트 공정이 실시됨으로써, 집광기 (241) 에 의해 조사되는 레이저 광선 (LB) 의 집광점의 위치는, 분할 예정 라인 (12) 의 중심에 위치하게 되기 때문에, 도 3(a) 에 나타내는 바와 같이, 제 2 촬상 수단 (27) 에 의해 촬상되고 표시 수단 (9) 에 표시되는 화상의 Y 방향의 중심을 통과하는 센터 라인 (CL) 은, 분할 예정 라인 (12) 의 중심과 일치한다.

이 상태에서, 제 2 촬상 수단 (27) 을 사용하여 센터 라인 (CL) 과, 디바이스 (14) 의 소정 위치에 형성된 특징점 (121) 을 촬상하여, 특징점 (121) 의 Y 좌표를 검출한다. 보다 구체적으로 말하면, 본 실시형태에서는, 도 3(a) 에 나타내는 바와 같이, 센터 라인 (CL) 의 Y 좌표 위치를 원점 (0) 으로 하는 경우, 그 센터 라인 (CL) 과 그 특징점 (121) 의 거리가 60 ㎛ 로 검출되기 때문에, 그 특징점 (121) 의 Y 좌표의 값은 60 ㎛ 가 된다. 또한, 그 특징점 (121) 은, 디바이스 (14) 를 구성하는 미세한 소자의 조합에 의해 형성되는 특징적인 패턴을 채용할 수 있어, 웨이퍼 (10) 상에 형성된 모든 디바이스 (14) 의 소정 위치에 나타나는 특징적인 패턴이다. 또한, 도시한 바와 같이, 분할 예정 라인 (12) 은, 50 ㎛ 의 폭으로 형성되어 있다.

제 2 촬상 수단 (27) 에 의해 촬상된 화상에 기초하여, 특징점 (121) 의 Y 좌표가 검출되었다면, 그 Y 좌표의 값이 제어 수단 (20) 으로 보내져, 제어 수단 (20) 의 좌표 기억부에, 기준이 되는 특징점 좌표 : Y0 (=60 ㎛) 으로서 기억된다 (스텝 S1).

상기한 스텝 S1 이 실행되어, 제어 수단 (20) 의 좌표 기억부에 기준이 되는 특징점 좌표 : Y0 (=60 ㎛) 이 기억되었다면, 상기 서술한 얼라이먼트 공정에 기초하여 취득된 위치 정보에 기초하여 이동 수단 (8) 을 작동시켜, 척 테이블 (34) 상의 웨이퍼 (10) 의 소정의 분할 예정 라인 (12) 의 일단부측 (가공 개시 위치) 을, 집광기 (241) 바로 아래에 위치하게 한다. 이어서, 집광기 (241) 로부터 조사되는 레이저 광선의 집광점을, 분할 예정 라인 (12) 의 폭 방향의 중앙의 내부가 되도록 위치하게 하고, 레이저 발진기 (242), 어테뉴에이터 (243) 를 작동시켜, 척 테이블 (34) 을 도 2 에서 화살표 X 로 나타내는 방향 중 좌측 방향 (왕로 방향) 을 향하여 소정의 가공 이송 속도로 이동시켜서, 그 분할 예정 라인 (12) 을 따라 웨이퍼 (10) 의 내부에 개질층을 형성하는 레이저 가공을 실시한다. 그 왕로 방향으로 척 테이블 (34) 을 이동시키면서 그 레이저 가공을 실행하여, 분할 예정 라인 (12) 의 타단부측이 집광기 (241) 바로 아래 위치에 이르렀다면, Y 방향 이동 수단 (41) 을 작동시켜, 척 테이블 (34) 을 웨이퍼 (10) 에 형성된 분할 예정 라인 (12) 의 간격 (예를 들어, 5000 ㎛) 만큼 Y 방향으로 인덱스 이송함과 함께, 인접하는 분할 예정 라인 (12) 의 타단부측을 집광기 (241) 의 레이저 광선 조사 위치에 위치하게 한다. 그리고, 집광기 (241) 로부터 조사되는 레이저 광선 (LB) 을, 상기한 왕로 방향으로 척 테이블 (34) 을 이동시킨 경우와 동일한 레이저 가공 조건에서 조사하면서, 척 테이블 (34) 의 이동 방향을 도 2 에서 화살표 X 로 나타내는 방향 중 우측 방향 (귀로 방향) 으로 변환하고, 소정의 가공 이송 속도로 이동시켜, 그 분할 예정 라인 (12) 을 따라 레이저 가공을 실시한다. 이와 같이, 본 실시형태에서는, 왕로, 귀로에서 레이저 가공을 실시하여, 개질층을 형성한다.

여기에서, 본 실시형태의 레이저 가공 장치의 가공 조건은, 예를 들어, 이하와 같이 설정된다.

파장 : 1064 ㎚

반복 주파수 : 80 ㎑

평균 출력 : 3.2 W

펄스 폭 : 4 ns

이송 속도 : 500 ㎜/s

인덱스량 : 5000 ㎛

여기에서, 본 실시형태에서는, 1 개의 분할 예정 라인 (12) 에 대한 가공을 끝냈다면, 웨이퍼 (10) 를 Y 방향으로 소정 폭 (본 실시형태에서는 5000 ㎛) 으로 인덱스 이송하여 다음의 분할 예정 라인 (12) 에 가공을 실시하도록 설정되어 있다. 따라서, 웨이퍼 (10) 상에 각 디바이스 (14) 가 설계대로 배치 형성되고, 그 소정 폭의 인덱스 이송량에 의해 인덱스 이송되는 한, 집광기 (241) 로부터 조사되는 레이저 광선 (LB) 의 집광 위치는, 다음의 분할 예정 라인 (12) 의 중심 위치에 위치하게 된다. 그러나, 웨이퍼 (10) 상에 복수 형성되어 있는 분할 예정 라인 (12) 에 대해 그 레이저 가공을 실시하고 있는 동안에, 각 분할 예정 라인 (12) 의 미소한 팽창이 쌓여, 레이저 광선의 조사 위치가 서서히 어긋나게 되는 것이 일어날 수 있다. 그래서, 본 발명에 기초하여 구성되는 실시형태에서는, 인덱스 이송된 후의 분할 예정 라인 (12) 에 실시되는 레이저 가공시에, 제어 수단 (20) 으로부터 제 2 촬상 수단 (27) 에 촬상 지시가 이루어진다. 이로써, 링 조명 (271) 의 스트로보 광원이 발광하여, 웨이퍼 (10) 상의 분할 예정 라인 (12) 과 디바이스 (14) 가 촬상되어, 제어 수단 (20) 에 정지 화상이 출력된다. 그리고, 그 출력된 정지 화상 (도 3(b) 를 참조) 에 기초하여, 센터 라인 (CL) 과 그 특징점 (121) 의 거리를 검출하여, 그 특징점 (121) 의 Y 좌표, 즉 특징점 좌표 Y1 (=54 ㎛) 을 취득하여, 제어 수단 (20) 에 출력된다 (스텝 S2).

상기한 바와 같이, 가공 중의 특징점 좌표 Y1 을 취득하였다면, 제어 수단 (20) 에 배치 형성된 어긋남량 검출부에 의해, 기준이 되는 특징점 좌표 Y0 에 대한, 가공 중의 특징점 좌표 Y1 의 어긋남량을 이하의 식에 의해 검출한다.

ΔY = ｜Y0 － Y1｜ ·····(1)

특징점 좌표 Y1 이 검출되었다면, 제어 수단 (20) 에 설정된 판단부에 의해, 상기 식 (1) 에 의해 산출되는 어긋남량 (ΔY = ｜60 ㎛－ 54 ㎛｜= 6 ㎛) 이, 허용값 (5 ㎛) 을 초과하는 것인지 여부를 판단한다 (스텝 S3). 이 때, 어긋남량 (ΔY) 이, 허용값을 초과하지 않는 경우 (=No) 에는, 그대로 스텝 S2 로 되돌아가, 계속해서 레이저 가공을 실시하면서 인덱스 이송을 할 때마다, 어긋남량 검출부에 의해 특징점 (121) 의 어긋남량을 검출하고, 스텝 S2, 스텝 S3 을 반복한다. 상기 스텝 S3 에서, 어긋남량 (ΔY) 의 값이 그 허용값을 초과한 경우에는, 스텝 S4 로 진행되고, 다음으로 인덱스 이송할 때에는, 상기 어긋남량 (Y0 － Y1 = 6 ㎛) 만큼 보정을 한 인덱스 이송량 (5000 ㎛＋ 6 ㎛) 으로 인덱스 이송을 실시한다. 이로써, 차회 (次回) 의 인덱스 이송이 실행된 경우에는, 도 3(a) 에 나타내는 바와 같이, 특징점 (121) 의 Y 좌표의 값이 60 ㎛ 가 되어, 기준 위치에 일치시킬 수 있다. 또한, 어긋남량이 허용값을 초과하여 스텝 S4 에서 인덱스 이송량에 대한 보정이 실행된 후에는, 또한, 보정이 이루어지기 전의 원래의 인덱스 이송량으로 되돌아가, 차회의 인덱스 이송은, 보정되기 전의 인덱스 이송량 (5000 ㎛) 으로 실행된다.

상기 스텝 S4 에서 인덱스 이송량의 보정이 실행되어, 다음의 인덱스 이송이 실행된 후에는, 모든 분할 예정 라인 (12) 에 대한 가공이 완료되었는지를 판정하여 (스텝 S5), 완료된 경우에는 당해 제어 플로에 기초하는 제어가 종료되고, 모든 분할 예정 라인 (12) 에 대한 가공이 완료되지 않은 경우에는, 스텝 S2 로 되돌아가, 스텝 S2 ∼ S5 의 제어가 반복 실행된다. 또한, 도 4 에 나타내는 제어 플로에 기초하는 제어는, 레이저 가공 제어를 실행하는 프로그램에 대해 정기적으로 인터럽트 제어로서 실행되는 것으로, 레이저 가공 제어가 종료된 경우에는, 그것과 동시에 당해 제어 플로에 기초하는 제어도 종료되게 된다.

본 발명에 기초하는 레이저 가공 장치에서는, 상기한 바와 같이, 특징점 (121) 의 Y 좌표의 값이 허용값 내에 들어가도록, 인덱스 이송량의 보정이 실행되기 때문에, 레이저 가공에 의해 웨이퍼가 팽창되어도, 분할 예정 라인의 소정 위치에 정확하게 레이저 가공이 실시된다. 또, 제 2 촬상 수단 (27) 에 있어서, 링 조명 (271) 의 스트로보 광원을 사용하여 촬상함으로써, 유지 수단 (6) 에 유지된 웨이퍼 (10) 와 집광기 (241) 가 한창 X 방향으로 상대적으로 이동하고 있을 때라 하더라도, 분할 예정 라인 (12) 과 디바이스 (14) 를 촬상하여 양호한 정지 화상을 얻을 수 있어, 생산성이 향상된다.

본 발명은, 상기한 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 한, 여러 가지의 변형예가 상정된다.

상기한 실시형태에서는, 얼라이먼트 공정을 실시하기 위한 제 1 촬상 수단 (26) 과, 특징점 (121) 의 Y 좌표를 검출하기 위한 제 2 촬상 수단 (27) 을 별도로 형성하였지만, 제 2 촬상 수단 (27) 을, 얼라이먼트 공정을 실시하기 위한 얼라이먼트 수단으로서 겸용하면, 제 1 촬상 수단 (26) 을 생략할 수 있다.

상기한 실시형태에서는, 레이저 가공을 실시하는 모든 분할 예정 라인마다 특징점 (121) 의 Y 좌표의 검출을 실시하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 인덱스 이송이 소정 횟수 실시될 때마다 레이저 가공이 실시되는 임의의 분할 예정 라인 (12) 에 있어서 특징점 (121) 의 Y 좌표의 값을 검출하도록 해도 된다.

상기한 실시형태에서는, 제 2 촬상 수단 (27) 에 대해, 케이스 부재 (27a) 의 선단부를 둘러싸도록 그 외주에 링 조명 (271) 을 배치 형성하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 링 조명 (271) 대신에, 케이스 부재 (27a) 의 중복부 (中腹部) 에 하프 미러를 형성하여, 그 하프 미러에 대해 측방으로부터 스트로보 광원에 의한 스트로보광을 조사하고, 그 하프 미러에서 반사된 스트로보광을 케이스 부재 (27a) 의 내부로부터 웨이퍼 (10) 에 조사하여 하프 미러를 투과하는 복귀광을 그 촬상 소자 (27b) 에서 촬상하도록 해도 된다.

상기한 실시형태에서는, 웨이퍼 (10) 에 형성된 디바이스 (14) 에 형성되는 특징점 (121) 은, 디바이스 (14) 를 구성하는 미세한 소자의 조합에 의해 형성되는 특징적인 패턴인 것을 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 형상이 특징적인 마크를 디바이스 (14) 상의 소정 위치에 인쇄 등에 의해 부여하고, 그 마크를 특징점으로 하여 Y 좌표를 검출하고, 어긋남량을 검출하도록 해도 된다.

상기한 실시형태에서는, 웨이퍼 (10) 의 이면 (10b) 측으로부터 내부에 개질층을 형성하는 레이저 가공에 의해 웨이퍼 (10) 의 분할 예정 라인 (12) 이 팽창되고, 그 팽창에 의한 특징점 (121) 의 어긋남량을 검출하도록 하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 웨이퍼 (10) 의 분할 예정 라인 (12) 을 따라, 표면에 어블레이션 가공을 실시하는 것, 혹은 실드 터널을 형성하는 레이저 가공에 적용해도 된다.

상기한 실시형태에서는, 도 4 에 개시된 제어 플로에 기초하여 특징점 (121) 의 어긋남량을 검출하여, 인덱스 이송량을 보정하도록 하였지만, 그 제어 플로는 단순한 일례에 불과하고, 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 한, 여러 가지의 변형예를 상정할 수 있는 것인 것은 말할 필요도 없다.

2 : 레이저 가공 장치
6 : 유지 수단
8 : 이동 수단
9 : 표시 수단
10 : 웨이퍼
12 : 분할 예정 라인
121 : 특징점
14 : 디바이스
20 : 제어 수단
24 : 레이저 광선 조사 수단
241 : 집광기
242 : 레이저 발진기
243 : 어테뉴에이터
26 : 제 1 촬상 수단
27 : 제 2 촬상 수단
27a : 케이스 부재
27b : 촬상 소자
271 : 링 조명
272 : 대물 렌즈
40 : X 방향 이동 수단
41 : Y 방향 이동 수단
CL : 센터 라인

Claims

레이저 가공 장치로서,
복수의 디바이스가 교차하는 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 표면을 갖는 웨이퍼를 유지하는 척 테이블과,
그 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단과,
그 척 테이블에 유지된 웨이퍼를 촬상하는 촬상 수단과,
그 척 테이블과 그 레이저 광선 조사 수단을 상대적으로 X 방향으로 가공 이송하는 X 방향 이동 수단과,
그 척 테이블과 그 레이저 광선 조사 수단을 상대적으로 X 방향과 직교하는 Y 방향으로 인덱스 이송하는 Y 방향 이동 수단과,
제어 수단을 구비하고,
그 레이저 광선 조사 수단은,
레이저 광선을 발진하는 레이저 발진기와,
그 레이저 발진기가 발진한 레이저 광선을 집광하여 그 척 테이블에 유지된 웨이퍼의 분할 예정 라인에 레이저 광선을 조사하는 집광기를 포함하고,
그 제어 수단은,
그 집광기가 집광하는 레이저 광선의 집광점과 분할 예정 라인의 소정 위치가 Y 방향에서 일치하는 위치를 기준으로 하여 분할 예정 라인과 소정의 위치 관계를 갖는 특징점의 Y 좌표를 기준값으로서 기억하는 좌표 기억부와,
그 Y 방향 이송 수단에 의해 웨이퍼의 분할 예정 라인을 Y 방향으로 인덱스 이송하고, 그 촬상 수단에 의해 촬상된 특징점의 Y 좌표와 그 좌표 기억부에 기준값으로서 기억된 Y 좌표의 어긋남량을 검출하는 어긋남량 검출부와,
그 어긋남량이 허용값을 초과하고 있는지 여부를 판단하는 판단부를 포함하고,
그 판단부에 의해 그 어긋남량이 그 허용값을 초과하고 있다고 판단된 경우, 그 Y 방향 이동 수단에 의해 인덱스 이송하는 양을 그 어긋남량만큼 보정하여 다음의 인덱스 이송을 실시하는, 레이저 가공 장치.
제 1 항에 있어서,
그 어긋남량 검출부는, 그 척 테이블에 유지된 웨이퍼와 그 집광기가 X 방향으로 상대적으로 이동하고 있을 때에 작동하는, 레이저 가공 장치.
제 2 항에 있어서,
그 촬상 수단은, 촬상 소자와, 대물 렌즈와, 스트로보 광원을 포함하고, 그 척 테이블에 유지된 웨이퍼와 그 집광기가 X 방향으로 상대적으로 이동하고 있을 때에 정지 화상을 생성하는, 레이저 가공 장치.
제 1 항에 있어서,
그 레이저 광선 조사 수단의 집광기는, 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 조사하고, 그 집광기가 집광하는 레이저 광선의 집광점이 분할 예정 라인의 내부에 위치하게 되어 분할 예정 라인을 따라 내부에 개질층이 형성되는, 레이저 가공 장치.
제 4 항에 있어서,
그 척 테이블에 웨이퍼의 표면이 유지되고, 그 촬상 수단은 웨이퍼의 이면에서부터 표면에 형성되어 있는 특징점을 촬상하는, 레이저 가공 장치.
제 1 항에 있어서,
그 어긋남량 검출부는, 임의의 분할 예정 라인에서 작동하는, 레이저 가공 장치.
제 1 항에 있어서,
그 어긋남량 검출부는, 분할 예정 라인마다 작동하는, 레이저 가공 장치.
제 1 항에 있어서,
그 척 테이블에 유지된 웨이퍼를 촬상하여 그 집광기에 의해 집광되는 레이저 광선의 스폿과 분할 예정 라인을 일치시키는 얼라이먼트 수단을 추가로 구비하고, 그 촬상 수단은, 그 얼라이먼트 수단으로 겸용되는, 레이저 가공 장치.