KR20190021163A - 검사용 웨이퍼 및 에너지 분포의 검사 방법 - Google Patents

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Abstract

(과제) 간이한 구성으로 집광 스폿의 영역의 에너지 분포를 의사적으로 확인하는 것.
(해결수단) 웨이퍼 (41) 의 상면측으로부터 조사한 레이저광의 집광 스폿의 영역에 있어서의 에너지 분포를 확인하는 검사용 웨이퍼 (WA) 로서, 웨이퍼의 상면에 비열 또는 융점이 상이한 제 1 금속층 (42) 과 제 2 금속층을 형성한 검사용 웨이퍼. 에너지 분포의 검사 방법은, 그 검사용 웨이퍼의 제 1, 제 2 금속층에 형성된 가공흔에 의해 레이저광의 에너지 분포를 확인한다.

Description

검사용 웨이퍼 및 에너지 분포의 검사 방법{WAFER FOR INSPECTION AND METHOD OF INSPECTING ENERGY DISTRIBUTION}
본 발명은, 레이저 가공 장치에서 사용되는 검사용 웨이퍼 및 에너지 분포의 검사 방법에 관한 것이다.
웨이퍼의 표면은 교차하는 복수의 분할 예정 라인으로 구획되어 있고, 구획된 각 영역에 디바이스가 형성되어 있다. 웨이퍼의 분할 방법으로서, 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 레이저광을 조사하여, 웨이퍼의 내부에 분할 예정 라인을 따른 개질층을 형성하는 방법이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 웨이퍼의 내부에 개질층이 형성되면, 브레이킹이나 익스팬드에 의해 외력이 가해짐으로써, 강도가 저하된 개질층을 기점으로 웨이퍼가 개개의 디바이스 칩으로 분할된다. 이 때, 조사하는 레이저광의 가공 폭이 작기 때문에, 분할 예정 라인의 폭이 좁아도 분할하는 것이 가능하게 되어 있다.
일본 특허 공보 제3408805호
그런데, 개질층을 형성할 때의 레이저광의 집광 스폿에서의 에너지 분포에 따라, 웨이퍼의 내부에 형성된 개질층의 가공 상태가 변화된다. 요컨대, 집광 스폿에서의 레이저광의 에너지 분포에 의해 웨이퍼의 균열 정도가 좌우된다. 따라서, 집광 스폿에서의 레이저광의 에너지 분포를 확인할 수 있으면, 최적의 에너지 분포가 얻어지도록 레이저광을 조정할 수 있지만, 웨이퍼 내부의 집광 스폿은 직경이 2 ㎛ 이하라는 매우 작은 영역이기 때문에, 집광 스폿에서의 에너지 분포를 확인하는 것이 어렵다. 따라서, 복수의 장치에서 동일한 가공 조건을 설정하는 경우나, 레이저 발진기나 레이저 광학계 등을 교환한 경우에는, 복수의 장치 사이나 레이저 광학계의 교환 전후 등에서 동일한 가공 결과를 재현할 수 없었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 간이한 구성으로 집광 스폿에서의 에너지 분포를 의사적 (疑似的) 으로 확인할 수 있는 검사용 웨이퍼 및 에너지 분포의 검사 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 측면에 의하면, 웨이퍼의 상면측으로부터 조사한 레이저광의 집광 스폿의 영역에 있어서의 에너지 분포를 확인하는 검사용 웨이퍼로서, 웨이퍼의 상면에 비열 또는 융점이 상이한 제 1 금속층과 제 2 금속층을 형성한 검사용 웨이퍼가 제공된다.
이 구성에 의하면, 검사용 웨이퍼에 레이저광이 조사됨으로써, 2 층 구조의 제 1, 제 2 금속층의 비열 또는 융점의 차이에 의해, 레이저광의 에너지 분포가 검사용 웨이퍼의 상면에서 집광 스폿의 영역에 단상 (段狀) 의 가공흔으로서 나타난다. 따라서, 검사용 웨이퍼의 상면의 가공흔으로부터, 웨이퍼 내부의 집광 스폿의 영역에 있어서의 에너지 분포를 의사적으로 확인할 수 있다. 또, 검사용 웨이퍼의 상면의 가공흔을 확인하여, 레이저광의 에너지 분포를 조정함으로써 장치마다의 가공 결과의 편차를 없앨 수 있다. 또한, 장치의 일부를 교환해도 교환 전의 레이저 가공을 재현할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 웨이퍼의 상면에 비열 또는 융점이 상이한 제 1 금속층과 제 2 금속층을 형성한 검사용 웨이퍼를 사용하여, 웨이퍼의 상면측으로부터 조사한 레이저광의 집광 스폿의 영역에 있어서의 에너지 분포를 검사하는 에너지 분포의 검사 방법으로서, 그 제 1 및 제 2 금속층을 위로 하여 그 검사용 웨이퍼를 유지 테이블에서 유지하는 유지 공정과, 그 검사용 웨이퍼의 상방으로부터 레이저광을 조사하여 그 집광 스폿의 영역이 확장된 조사 스폿 영역에서 제 1 및 제 2 그 금속층을 가공하는 레이저광 조사 공정과, 그 레이저광 조사 공정에서, 가공된 가공흔을 상방으로부터 촬상하는 촬상 공정을 구비한 에너지 분포의 검사 방법이 제공된다.
바람직하게는, 에너지 분포의 검사 방법은, 최적의 레이저 가공을 가능하게 하는 레이저광을 그 검사용 웨이퍼에 조사하여 그 조사 스폿 영역에 있어서 가공된 가공흔을 촬상하고 미리 기억된 기억 가공흔화 (加工痕畵) 와, 그 촬상 공정에서 촬상한 촬상 가공흔화가 동일해지도록 그 집광 스폿의 영역에 있어서의 레이저광의 에너지 분포를 조정하는 조정 공정을 추가로 구비한다.
본 발명에 의하면, 2 층 구조의 제 1, 제 2 금속층의 비열 또는 융점의 차이에 의해, 레이저광의 에너지 분포가 검사용 웨이퍼의 상면에서 조사 스폿 영역에 단상의 가공흔으로서 나타난다. 따라서, 검사용 웨이퍼 상면에 형성된 가공흔으로부터 웨이퍼 내부의 집광 스폿의 영역에 있어서의 에너지 분포를 의사적으로 확인할 수 있다.
도 1 은 본 실시형태의 레이저 가공 장치의 사시도이다.
도 2 는 본 실시형태의 검사용 웨이퍼의 분해 사시도이다.
도 3a ∼ 도 3e 는 본 실시형태의 에너지 분포의 검사 방법의 설명도이다.
도 4a ∼ 도 4d 는 에너지 분포의 검사 방법의 변형예의 설명도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 실시형태의 레이저 가공 장치에 대해 설명한다. 도 1 은, 본 실시형태의 레이저 가공 장치의 사시도이다. 또한, 레이저 가공 장치는, 본 실시형태의 검사용 웨이퍼를 사용한 검사를 실시 가능한 구성이면 되고, 도 1 에 나타내는 구성에 한정되지 않는다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 레이저 가공 장치 (1) 는, 레이저광을 조사하는 레이저 가공 유닛 (31) 과 웨이퍼 (W) 를 유지한 유지 테이블 (21) 을 상대 이동시켜, 웨이퍼 (W) 를 레이저 가공하도록 구성되어 있다. 웨이퍼 (W) 의 표면에는 복수의 분할 예정 라인 (L) 이 격자상으로 배열되고, 분할 예정 라인 (L) 에 의해 구획된 각 영역에 복수의 디바이스가 형성되어 있다. 웨이퍼 (W) 는 다이싱 테이프 (T) 를 개재하여 링 프레임 (F) 에 지지되어 있다. 또한, 웨이퍼 (W) 는 특별히 한정되지 않지만, 레이저광의 조사에 의해 개질층이 형성되는 것이면 된다.
레이저 가공 장치 (1) 의 기대 (基臺) (10) 상에는, 레이저 가공 유닛 (31) 에 대해 유지 테이블 (21) 을 X 축 방향 및 Y 축 방향으로 이동하는 테이블 이동 유닛 (11) 이 형성되어 있다. 테이블 이동 유닛 (11) 은, 기대 (10) 상에 배치된 X 축 방향에 평행한 1 쌍의 가이드 레일 (12) 과, 1 쌍의 가이드 레일 (12) 에 슬라이드 가능하게 설치된 모터 구동의 X 축 테이블 (14) 을 갖고 있다. 또, 테이블 이동 유닛 (11) 은, X 축 테이블 (14) 의 상면에 배치되고 Y 축 방향에 평행한 1 쌍의 가이드 레일 (13) 과, 1 쌍의 가이드 레일 (13) 에 슬라이드 가능하게 설치된 모터 구동의 Y 축 테이블 (15) 을 갖고 있다.
X 축 테이블 (14) 및 Y 축 테이블 (15) 의 배면측에는, 각각 도시되지 않은 너트부가 형성되어 있고, 이들 너트부에 볼 나사 (16, 17) 가 나사 결합되어 있다. 그리고, 볼 나사 (16, 17) 의 일단부에 연결된 구동 모터 (18, 19) 가 회전 구동됨으로써, 유지 테이블 (21) 이 가이드 레일 (12, 13) 을 따라 X 축 방향 및 Y 축 방향으로 이동된다. 또, Y 축 테이블 (15) 상에는, 웨이퍼 (W) 를 유지하는 유지 테이블 (21) 이 형성되어 있다. 유지 테이블 (21) 의 상면에는 유지면 (22) 이 형성되고, 유지 테이블 (21) 의 주위에는 웨이퍼 (W) 의 주위의 링 프레임 (F) 을 협지 (挾持) 고정시키는 클램프부 (23) 가 형성되어 있다.
유지 테이블 (21) 의 후방의 입벽부 (立壁部) (25) 에는 아암부 (26) 가 돌출 형성되어 있고, 아암부 (26) 의 선단에는 유지 테이블 (21) 상의 웨이퍼 (W) 를 레이저 가공하는 레이저 가공 유닛 (31) 이 형성되어 있다. 레이저 가공 유닛 (31) 은, 웨이퍼 (W) 를 구성하는 기판에 대해 투과성 파장의 레이저광을 웨이퍼 (W) 의 이면측으로부터 조사한다. 레이저 가공 유닛 (31) 에 대해 유지 테이블 (21) 이 X 축 방향 및 Y 축 방향으로 상대적으로 이동됨으로써, 레이저광이 웨이퍼 (W) 의 내부에 집광되어 분할 예정 라인 (L) 을 따른 개질층 (M) (도 3c 참조) 이 형성된다. 웨이퍼 (W) 는, 이 강도가 저하된 개질층 (M) 을 분할 기점으로 하여 개개의 디바이스 칩으로 분할된다.
또, 레이저 가공 유닛 (31) 의 옆에는, 웨이퍼 (W) 의 얼라인먼트용의 촬상 유닛 (32) 이 형성되어 있다. 촬상 유닛 (32) 은, 웨이퍼 (W) 의 표면을 촬상하여 촬상 화상을 생성하고 있으며, 웨이퍼 (W) 의 얼라인먼트 외에, 후술하는 검사용 웨이퍼 (WA) (도 2 참조) 를 사용한 검사 방법에 사용된다. 또한, 개질층 (M) 은, 레이저광의 조사에 의해 웨이퍼 (W) 내부의 밀도, 굴절률, 기계적 강도나 그 밖의 물리적 특성이 주위와 상이한 상태가 되어, 주위보다 강도가 저하되는 영역을 말한다. 또, 개질층 (M) 은, 예를 들어, 용융 처리 영역, 크랙 영역, 절연 파괴 영역, 굴절률 변화 영역이며, 이것들이 혼재된 영역이어도 된다.
또, 레이저 가공 장치 (1) 에는, 장치 각 부를 통괄 제어하는 제어 유닛 (33) 이 형성되어 있다. 제어 유닛 (33) 은, 각종 처리를 실행하는 프로세서나 메모리 등에 의해 구성된다. 메모리는, 용도에 따라 ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory) 등의 하나 또는 복수의 기억 매체로 구성된다. 메모리에는, 장치 각 부를 제어하는 제어 프로그램 외에, 레이저 가공의 가공 조건, 검사용 웨이퍼 (WA) 의 검사 방법에서 실시되는 각 공정을 실행하는 프로그램 등이 기억되어 있다. 또한, 검사용 웨이퍼 (WA) 의 상세에 대해서는 후술한다.
그런데, 레이저 가공의 가공 조건은 웨이퍼 (W) 에 대한 가공 실적 등에 기초하여 설정되어 있지만, 모든 레이저 가공 장치 (1) 에 대해 최적의 조건이 설정된다고는 할 수 없다. 동일한 타입의 레이저 가공 장치 (1) 여도, 장치마다 레이저광의 출력 특성에 약간의 편차가 발생하고 있다. 이 출력 특성의 편차에 의해 웨이퍼 (W) 내의 개질층 (M) 의 가공 상황이 상이하고, 장치마다 웨이퍼 (W) 의 균열 정도에 차가 발생하고 있다. 특히, 레이저 발진기나 레이저 광학계 등의 부재를 교환하면, 교환 전과 동일한 레이저광의 에너지 분포로는 되지 않고, 가공성이 악화될 우려도 있다.
웨이퍼 (W) 내부의 집광 스폿에서의 레이저광의 에너지 분포를 확인할 수 있으면, 장치마다 레이저광의 출력 특성 (에너지 분포) 의 편차를 조정할 수 있다. 그러나, 집광 스폿은, 스폿경 (직경) 이 2 ㎛ 이하라는 매우 작은 영역이기 때문에, 그 집광 스폿에서의 에너지 분포를 확인하는 것은 어렵다. 그래서, 본 실시형태에서는, 웨이퍼 (W) 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저광을 조사했을 때에, 이 레이저광을 웨이퍼의 상면에서 흡수 가능한 금속층을 구비한 검사용 웨이퍼 (WA) 를 사용하여 집광되고 있지 않은 레이저광이 금속층에 조사된 조사 스폿 영역에서 금속층을 가공하여, 상면에 형성된 가공흔으로부터, 웨이퍼 (W) 내부의 집광 스폿의 영역의 에너지 분포를 웨이퍼 (W) 의 상면에 확대시켜 의사적으로 확인할 수 있다.
이하, 도 2 를 참조하여, 본 실시형태의 검사용 웨이퍼에 대해 설명한다. 도 2 는, 본 실시형태의 검사용 웨이퍼의 분해 사시도이다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 레이저 가공 장치 (1) (도 1 참조) 의 가공 조건을 조정할 때에는, 웨이퍼 (W) 대신에 검사용 웨이퍼 (WA) 가 사용된다. 검사용 웨이퍼 (WA) 는, 레이저광의 조사에 의해 조사 스폿 영역에서 가공흔을 형성하고, 가공흔으로부터 레이저광의 에너지 분포를 검사하도록 구성되어 있다. 검사용 웨이퍼 (WA) 의 검사용 기판 (41) 의 상면에는, 제 1, 제 2 금속층 (42, 43) 의 2 층의 금속층이 비열이 작은 순서로 위에서부터 적층되어 있다. 제 1 금속층 (42) 은 비열이 작은 금속에 의해 형성되고, 제 2 금속층 (43) 은 제 1 금속층 (42) 의 아래에 제 1 금속층 (42) 보다 비열이 큰 금속에 의해 형성되어 있다. 또, 금속층의 형성은, 제 1, 제 2 금속층 (42, 43) 의 2 층의 금속층이 비열이 작은 순서로 위에서부터 적층되어 있지 않아도, 융점이 큰 순서로 아래에서부터 적층하여 형성해도 된다.
제 1, 제 2 금속층 (42, 43) 은, 실 (實) 생산시의 웨이퍼 (W) 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저광, 즉, Stealth Dicing (SD) 가공용의 레이저광이 조사된 조사 스폿 영역에서 어블레이션 가공되고, 제 1, 제 2 금속층 (42, 43) 의 가공흔으로부터 조사 스폿 영역의 에너지 분포가 검사된다. 또한, 어블레이션이란, 레이저광의 조사 강도가 소정의 가공 임계값 이상이 되면, 고체 표면이, 열적, 광 과학적 및 역학적 에너지로 변환되고, 그 결과, 중성 원자, 분자, 정부 (正負) 의 이온, 라디칼, 클러스터, 전자, 광이 폭발적으로 방출되고, 고체 표면이 에칭되는 현상을 말한다.
검사용 기판 (41) 에는, 여러 가지 재질을 사용 가능하지만, 검사용 기판 (41) 으로는, 실생산시에 가공 대상이 되는 실리콘 (Si) 기판, 실리콘카바이드 (SiC) 기판, 사파이어 (Al2O3) 기판 등이 사용되어도 된다. 또한, 실리콘의 비열은 약 700 J/㎏℃, 실리콘카바이드의 비열은 약 670 J/㎏℃, 사파이어의 비열은 약 750 J/㎏℃ 이다. 검사용 기판 (41) 으로서, 비열이 높은 재질을 사용함으로써 레이저 가공시의 열변형이 방지된다.
검사용 기판 (41) 의 상면 전체에는, 소정의 두께의 제 2 금속층 (43) 이 증착에 의해 형성되어 있다. 제 2 금속층 (43) 에는, 여러 가지 재질을 사용 가능하지만, 실생산시의 레이저광에 의해 융해 또는 열변형되는 재질이 사용된다. 제 2 금속층 (43) 으로는, 티탄 (Ti), 크롬 (Cr), 니켈 (Ni), 알루미늄 (Al) 등이 사용되어도 된다. 또한, 티탄의 비열은 약 528 J/㎏℃, 크롬의 비열은 약 461 J/㎏℃ 이다. 제 2 금속층 (43) 으로서, 더욱 비열이 낮은 것을 사용하는 것도 가능하지만, 그 경우에는 충분한 두께가 필요하다. 요컨대, 제 2 금속층 (43) 은 제 1 금속층 (42) 보다 레이저광의 영향을 잘 받지 않는 구성으로 형성되면 된다.
제 2 금속층 (43) 의 상면 전체에는, 제 1 금속층 (42) 이 증착에 의해 형성되어 있다. 제 1 금속층 (42) 에는, 여러 가지 재질을 사용 가능하지만, 실생산시의 레이저광에 의해 완전히 제거 또는 탄화되는 재질이 사용된다. 제 1 금속층 (42) 으로는, 주석 (Sn), 백금 (Pt), 금 (Au), 은 (Ag), 인듐 (In), 납 (Pb) 이 사용되어도 된다. 또한, 주석의 비열은 약 226 J/㎏℃, 백금의 비열은 약 134 J/㎏℃, 금의 비열은 약 130 J/㎏℃, 은의 비열은 약 234 J/㎏℃, 인듐의 비열은 239 J/㎏℃, 납의 비열은 약 130 J/㎏℃ 이다.
또한, 비열과 융점을 하기 표에 나타낸다.
Figure pat00001
이와 같이, 검사용 웨이퍼 (WA) 에는, 제 1, 제 2 금속층 (42, 43) 이 비열이 높은 순서로 아래에서부터 적층되어 있다. 실생산시의 웨이퍼 (W) (도 1 참조) 에 대해 투과성의 파장의 레이저광은, 제 1, 제 2 금속층 (42, 43) 에 대해 흡수성의 파장이기 때문에, 레이저광의 조사에 의해 제 1 금속층 (42) 이 제거된다. 제 1 금속층 (42) 보다 제 2 금속층 (43) 은 레이저광의 에너지의 영향을 잘 받지 않기 때문에, 레이저광의 조사 스폿 영역에서 제 1 금속층 (42) 이 제거 또는 탄화되고 제 2 금속층 (43) 이 부분적으로 노출된다. 요컨대, 검사용 웨이퍼 (WA) 의 조사 스폿에, 제 1 금속층 (42) 이 탄화된 부분과 제 1 금속층 (42) 이 제거되고 제 2 금속층 (43) 이 부분적으로 노출된 부분에서 가공흔이 형성된다.
검사용 웨이퍼 (WA) 의 가공흔의 형상 및 모양에 기초하여, 조사 스폿 영역에 있어서의 레이저광의 에너지 분포를 확인하여, 이상적인 가공흔에 동일해지도록 레이저 가공의 가공 조건을 조정할 수 있다. 이 때, 조사 스폿 영역의 에너지 분포가 조정됨으로써, 실생산시의 웨이퍼 (W) 내부의 집광 스폿의 영역의 에너지 분포가 의사적으로 조정된다. 따라서, 장치마다 편차가 있는 레이저광의 출력 특성을 최적의 특성에 가깝게 할 수 있다. 또한, 제 1, 제 2 금속층 (42, 43) 이 증착에 의해 형성되는 구성으로 했지만, 검사용 웨이퍼 (WA) 에 대해 2 층 구조로 적층 가능하면, 제 1, 제 2 금속층 (42, 43) 이 어떠한 방법으로 형성되어도 된다.
다음으로, 도 3 을 참조하여, 에너지 분포의 검사 방법에 대해 설명한다. 도 3 은, 본 실시형태의 에너지 분포의 검사 방법의 설명도이다. 또한, 도 3a 는 유지 공정, 도 3b 는 레이저광 조사 공정, 도 3c 는 촬상 공정, 도 3d 는 조정 공정의 각각 일례를 나타내는 도면이다. 또, 도 3 은 에너지 분포의 검사 방법의 일례를 나타내는 것이며, 적절히 변경이 가능하다.
도 3a 에 나타내는 바와 같이, 먼저 유지 공정이 실시된다. 유지 공정에서는, 실생산시의 웨이퍼 (W) 와 동일하게, 검사용 웨이퍼 (WA) 가 다이싱 테이프 (T) 를 개재하여 링 프레임 (F) (도 1 참조) 에 지지되고, 링 프레임 (F) 에 지지된 상태로 유지 테이블 (21) 에 유지된다. 이 때, 검사용 웨이퍼 (WA) 는, 제 1, 제 2 금속층 (42, 43) 을 위로 하여, 다이싱 테이프 (T) 를 개재하여 유지 테이블 (21) 에 유지되고, 검사용 웨이퍼 (WA) 의 주위의 링 프레임 (F) 이 클램프부 (23) (도 1 참조) 에 유지된다. 또한, 검사용 웨이퍼 (WA) 는 링 프레임 (F) 에 지지되어 있지 않아도 되고, 유지 테이블 (21) 만으로 유지되어도 된다.
도 3b 에 나타내는 바와 같이, 유지 공정 후에는 레이저광 조사 공정이 실시된다. 레이저광 조사 공정에서는, 레이저 가공 유닛 (31) 의 출사구의 바로 아래에 검사용 웨이퍼 (WA) 가 위치 부여되고, 레이저 가공 유닛 (31) 에 의해 레이저광의 집광 스폿의 영역 (P) 이 검사용 웨이퍼 (WA) 의 내부에 위치 부여된다. 레이저 가공 유닛 (31) 에 의해 검사용 웨이퍼 (WA) 의 상방으로부터 레이저광이 조사되고, 검사용 웨이퍼 (WA) 의 상면에서 집광 스폿의 영역 (P) 의 영역이 확장된 조사 스폿 영역 (S) 에서 제 1, 제 2 금속층 (42, 43) 이 가공된다. 이 때, 레이저광은 실생산시의 웨이퍼 (W) 에 대해 투과성을 갖는 파장으로 조정되어 있고, 제 1, 제 2 금속층 (42, 43) 에 대해서는 흡수성을 갖는 파장으로 되어 있다.
상기한 바와 같이, 제 1 금속층 (42) 보다 제 2 금속층 (43) 의 비열이 크기 때문에, 검사용 웨이퍼 (WA) 의 상면의 조사 스폿 영역 (S) 에서는 제 1 금속층 (42) 이 전체적으로 제거됨과 함께, 제 2 금속층 (43) 의 표면이 부분적으로 제거된다 (도 3c 참조). 레이저광의 출력이 약한 지점에서는 제 1 금속층 (42) 만이 제거되고, 레이저광의 출력이 강한 지점에서는 제 2 금속층 (43) 까지 깊게 제거된다. 검사용 웨이퍼 (WA) 의 상면에는 레이저광의 출력의 강약을 나타내는 에너지 분포가 가공흔 (45) (도 3c 참조) 이 되어 나타나기 때문에, 가공흔 (45) 에 의해 조사 스폿 영역 (S) 에 있어서의 레이저광의 에너지 분포를 확인하는 것이 가능하게 되어 있다.
도 3c 에 나타내는 바와 같이, 레이저광 조사 공정 후에는 촬상 공정이 실시된다. 촬상 공정에서는, 촬상 유닛 (32) 의 촬상 범위에 검사용 웨이퍼 (WA) 의 가공흔 (45) 이 위치 부여되고, 촬상 유닛 (32) 에 의해 검사용 웨이퍼 (WA) 의 가공흔 (45) 이 상방으로부터 촬상된다. 촬상 유닛 (32) 에 의해 가공흔 (45) 이 촬상되면, 촬상 유닛 (32) 으로부터 제어 유닛 (33) (도 1 참조) 에 가공흔 (45) 의 촬상 화상이 출력된다. 제어 유닛 (33) 에서는, 가공흔 (45) 의 촬상 화상이 촬상 가공흔화로서 메모리에 기억된다. 또한, 제어 유닛 (33) 에는, 사전에 최적의 레이저 가공을 가능하게 하는 레이저광을 검사용 웨이퍼 (WA) 에 조사하고, 조사 스폿 영역 (S) 의 가공흔 (45) 을 촬상한 촬상 화상이, 도 3e 에 나타내는 바와 같이, 기억 가공흔화로서 메모리에 기억되어 있다.
도 3d 에 나타내는 바와 같이, 촬상 공정 후에는 조정 공정이 실시된다. 조정 공정에서는, 제어 유닛 (33) 에 의해 레이저 가공 장치 (1) (도 1 참조) 의 모니터에, 촬상 공정에서 촬상된 도 3d 에 나타내는 촬상 가공흔화와 사전에 촬상된 도 3e 에 나타내는 기억 가공흔화가 표시된다. 촬상 가공흔화에는 원형의 가공흔이 표시되고, 기억 가공흔화에는 장축을 분할 예정 방향을 향하게 한 타원형의 가공흔이 표시된다. 촬상 가공흔화 및 기억 가공흔화는 주로 가공흔 (45) 의 외연 (外緣) 에서 제 1 금속층 (42) 이 탄화 (예를 들어, 석탄 (錫炭)) 되어 검게 표시되고, 외연 내측의 여기저기 빈 간극으로부터 제 2 금속층 (43) (예를 들어, 티탄) 이 노출되어 하얗게 표시된다.
또한, 상기 실시예에서는, 제 1 금속층 (42) 이 탄화된 가공흔을 예로 하고 있지만, 탄화까지 도달하지 않지만 변질된 가공흔이어도 된다. 또한, 상기 실시예에서는, 모니터에 가공흔이 흑백으로 표시되는 예로 했지만, 제 1 금속층 (42) 및 제 2 금속층 (43) 이 변질된 가공흔이 모니터에 색조 또는 색의 농담 (콘트라스트) 을 구비하여 컬러로 표시되어도 된다.
그리고, 촬상 가공흔화가 기억 가공흔화에 동일해지도록, 조사 스폿 영역 (S) (도 3b 참조) 에 있어서의 에너지 분포가 조정된다. 조사 스폿 영역 (S) 에서의 에너지 분포의 조정은, 빔 익스팬더로 조정된다. 또, 공간 광 변조기 (LCOS-SLM) 를 사용하여 조정해도 된다. 그리고, 검사용 웨이퍼 (WA) 에 대해 레이저광 조사 공정에서 조정 공정까지의 각 공정을 반복함으로써, 촬상 가공흔화의 외연 형상이 기억 가공흔화의 타원형에 가까워짐과 함께, 촬상 가공흔화의 외연 내측의 색조 또는 색의 농담에 의한 색 상태가 기억 가공흔화의 외연 내측의 색조 또는 색의 농담에 의한 색 상태에 가까워진다.
이와 같이, 검사용 웨이퍼 (WA) 의 상면의 가공흔 (45) 을 확인하면서, 레이저광의 조사 스폿의 에너지 분포가 조정된다. 또, 검사용 웨이퍼 (WA) 의 상면에서 조사 스폿 영역 (S) 의 에너지 분포가 조정됨으로써, 웨이퍼의 내부에서 집광 스폿의 영역 (P) 의 에너지 분포가 간접적으로 조정된다. 따라서, 촬상 가공흔화가 기억 가공흔화에 가까워짐으로써, 레이저광의 집광 스폿의 영역 (P) 에 있어서의 에너지 분포가 실생산시의 웨이퍼 (W) 에 대해 최적의 에너지 분포로 조정된다. 조정 후의 레이저광이 웨이퍼 (W) 에 조사되어 실생산됨으로써, 웨이퍼 (W) 의 내부에는 개질층이 양호하게 형성되어 분할성이 향상된다.
이상과 같이, 본 실시형태의 검사용 웨이퍼 (WA) 에 의하면, 레이저광이 조사됨으로써, 2 층 구조의 제 1, 제 2 금속층 (42, 43) 의 비열의 차이에 의해, 레이저광의 에너지 분포가 검사용 웨이퍼 (WA) 의 상면에서 조사 스폿의 영역에 단상의 가공흔 (45) 으로서 나타난다. 따라서, 검사용 웨이퍼 (WA) 의 상면의 가공흔 (45) 으로부터, 웨이퍼 (W) 내부의 집광 스폿의 영역 (P) 에 있어서의 에너지 분포를 의사적으로 확인할 수 있다. 또, 검사용 웨이퍼 (WA) 의 상면의 가공흔 (45) 을 확인하여, 레이저광의 에너지 분포를 조정함으로써 장치마다의 가공 결과의 편차를 없앨 수 있다. 또한, 장치의 일부를 교환해도 교환 전의 레이저 가공을 재현할 수 있다.
또, 본 실시형태에서는, 레이저광 조사 공정에서, 레이저광의 집광 스폿의 영역을 검사용 웨이퍼의 내부에 위치 부여하여 레이저광을 조사하는 구성으로 했지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 레이저광 조사 공정은, 검사용 웨이퍼의 상방으로부터 레이저광을 조사하여 조사 스폿 영역 (S) 에서 금속층을 가공하는 구성이면 된다. 이 때문에, 도 4a 에 나타내는 바와 같이, 레이저 가공 유닛 (31) 에서 조사하는 레이저광의 집광 스폿의 영역 (P) 을 검사용 웨이퍼 (WA) 의 상방에 위치 부여하여, 집광 스폿의 영역 (P) 보다 넓은 영역이고 제 1 금속층 (42) 의 상면에 조사된 레이저광의 조사 스폿 영역 (S) 에서 제 1, 제 2 금속층 (42, 43) 을 가공하도록 해도 된다.
도 4b 에 나타내는 바와 같이, 검사용 웨이퍼 (WA) 의 상면에서는 제 1 금속층 (42) 이 전체적으로 제거됨과 함께, 제 2 금속층 (43) 의 표면이 부분적으로 융해 또는 제거된다. 검사용 웨이퍼 (WA) 의 상면에는 레이저광의 출력의 강약을 나타내는 에너지 분포가 가공흔 (45) 이 되어 나타나기 때문에, 가공흔 (45) 에 의해 조사 스폿 영역 (S) 에 있어서의 레이저광의 에너지 분포를 확인하는 것이 가능하게 되어 있다. 이 경우, 도 4c 에 나타내는 바와 같이, 촬상 가공흔화는, 주로 가공흔 (45) 의 외연 및 중앙에서 제 1 금속층 (42) 이 탄화되어 검게 표시되고, 외연 및 중앙 이외에서 여기저기 빈 간극으로부터 제 2 금속층 (43) 이 노출되어, 예를 들어 제 2 금속층 (43) 이 티탄일 때에는 하얗게 표시된다. 이 구성이어도, 촬상 가공흔화가 도 4d 에 나타내는 기억 가공흔화에 동일해지도록, 조사 스폿 영역 (S) 에 있어서의 레이저광의 에너지 분포를 조정함으로써, 장치마다의 가공 결과의 편차를 없앨 수 있다.
또, 본 실시형태에서는, 에너지 분포의 검사 방법이 레이저광의 에너지 분포를 조정하는 조정 공정을 갖는 구성으로 했지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 에너지 분포의 검사 방법은, 적어도 검사용 웨이퍼에 형성된 가공흔으로부터 조사 스폿 영역의 에너지 분포를 확인할 수 있으면 되고, 조정 공정을 구비하고 있지 않아도 된다.
또, 본 실시형태에서는, 검사용 기판의 전체면에 제 1, 제 2 금속층이 형성되었지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 제 1, 제 2 금속층은, 검사용 기판에 비열 또는 융점이 높은 순서로 하측에서부터 적층되어 있으면 되고, 검사용 기판에 대해 부분적으로 형성되어 있어도 된다.
또, 본 실시형태에서는, 레이저 가공 장치에서 유지 공정, 레이저광 조사 공정, 촬상 공정, 조정 공정이 실시되는 구성으로 했지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 유지 공정, 레이저광 조사 공정, 촬상 공정, 조정 공정은, 각각 전용의 장치에서 실시되어도 된다.
또, 본 실시형태에서는, 가공 장치로서 웨이퍼를 레이저 가공하는 레이저 가공 장치를 예시하여 설명했지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 본 발명은, 레이저 가공 장치 및 다른 가공 장치를 조합한 클러스터 장치에 적용되어도 된다.
또, 가공 대상의 웨이퍼로서, 가공의 종류에 따라, 예를 들어, 반도체 디바이스 웨이퍼, 광 디바이스 웨이퍼, 패키지 기판, 반도체 기판, 무기 재료 기판, 산화물 웨이퍼, 생 (生) 세라믹스 기판, 압전 기판 등의 각종 워크가 사용되어도 된다. 반도체 디바이스 웨이퍼로는, 디바이스 형성 후의 실리콘 웨이퍼나 화합물 반도체 웨이퍼가 사용되어도 된다. 광 디바이스 웨이퍼로는, 디바이스 형성 후의 사파이어 웨이퍼나 실리콘카바이드 웨이퍼가 사용되어도 된다. 또, 패키지 기판으로는 CSP (Chip Size Package) 기판, 반도체 기판으로는 실리콘이나 갈륨비소 등, 무기 재료 기판으로는 사파이어, 세라믹스, 유리 등이 사용되어도 된다. 또한, 산화물 웨이퍼로는, 디바이스 형성 후 또는 디바이스 형성 전의 리튬탄탈레이트, 리튬나이오베이트가 사용되어도 된다.
또, 본 실시형태 및 변형예를 설명했지만, 본 발명의 다른 실시형태로서, 상기 실시형태 및 변형예를 전체적 또는 부분적으로 조합한 것이어도 된다.
또, 본 발명의 실시형태 및 변형예는 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지로 변경, 치환, 변형되어도 된다. 나아가서는, 기술의 진보 또는 파생되는 다른 기술에 의해, 본 발명의 기술적 사상을 다른 방법으로 실현할 수 있으면, 그 방법을 사용하여 실시되어도 된다. 따라서, 특허 청구의 범위는, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 포함될 수 있는 모든 실시형태를 커버하고 있다.
또, 본 실시형태에서는, 본 발명을 검사용 웨이퍼에 적용한 구성에 대해 설명했지만, 개질층에 의해 양호하게 분할 가능한 가공 조건을 찾아낼 수 있는 피가공물에 적용하는 것이 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 간이한 구성으로 집광 스폿에서의 에너지 분포를 의사적으로 확인할 수 있다는 효과를 갖고, 특히, 반도체 웨이퍼나 광 디바이스 웨이퍼에 대한 레이저광의 에너지 분포를 조정하기 때문에 검사용 웨이퍼 및 에너지 분포의 검사 방법에 유용하다.
1 : 레이저 가공 장치
21 : 유지 테이블
31 : 레이저 가공 유닛
32 : 촬상 유닛
33 : 제어 유닛
41 : 검사용 기판 (웨이퍼)
42 : 제 1 금속층
43 : 제 2 금속층
45 : 가공흔
S : 조사 스폿 영역
WA : 검사용 웨이퍼

Claims (3)

  1. 웨이퍼의 상면측으로부터 조사한 레이저광의 집광 스폿의 영역에 있어서의 에너지 분포를 확인하는 검사용 웨이퍼로서,
    웨이퍼의 상면에 비열 또는 융점이 상이한 제 1 금속층과 제 2 금속층을 형성한, 검사용 웨이퍼.
  2. 웨이퍼의 상면에 비열 또는 융점이 상이한 제 1 금속층과 제 2 금속층을 형성한 검사용 웨이퍼를 사용하여, 웨이퍼의 상면측으로부터 조사한 레이저광의 집광 스폿의 영역에 있어서의 에너지 분포를 검사하는 에너지 분포의 검사 방법으로서,
    그 제 1 및 제 2 금속층을 위로 하여 그 검사용 웨이퍼를 유지 테이블에서 유지하는 유지 공정과,
    그 검사용 웨이퍼의 상방으로부터 레이저광을 조사하여 그 집광 스폿의 영역이 확장된 조사 스폿 영역에서 제 1 및 제 2 그 금속층을 가공하는 레이저광 조사 공정과,
    그 레이저광 조사 공정에서, 가공된 가공흔을 상방으로부터 촬상하는 촬상 공정을 구비한, 에너지 분포의 검사 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    최적의 레이저 가공을 가능하게 하는 레이저광을 그 검사용 웨이퍼에 조사하여 그 조사 스폿 영역에 있어서 가공된 가공흔을 촬상하고 미리 기억된 기억 가공흔화와, 그 촬상 공정에서 촬상한 촬상 가공흔화가 동일해지도록 그 집광 스폿의 영역에 있어서의 레이저광의 에너지 분포를 조정하는 조정 공정을 추가로 구비하는, 에너지 분포의 검사 방법.
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