KR20220146323A

KR20220146323A - 레이저 가공 장치의 조정 방법, 및 레이저 가공 장치

Info

Publication number: KR20220146323A
Application number: KR1020220036896A
Authority: KR
Inventors: 유키 잇쿠; 준 아바타케
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2021-04-23
Filing date: 2022-03-24
Publication date: 2022-11-01
Also published as: JP2022167452A; CN115229361A; US20220339737A1; TW202241623A

Abstract

(과제) 레이저 조사 유닛의 광학계를 구성하는 집광기의 수차를 적절히 보정할 수 있는 레이저 가공 장치의 조정 방법을 제공한다.
(해결 수단) 레이저 가공 장치의 조정 방법은, 공간 광 변조기를 조정하여 레이저 발진기가 출사하는 레이저 광선을, 원하는 위치 관계가 되도록 복수의 레이저 광선을 조사할 수 있는 상태로 하는 공간 광 변조기 조정 공정과, 그 레이저 발진기를 작동하여 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하여 복수의 가공흔을 형성하는 가공흔 형성 공정과, 그 레이저 발진기의 작동을 정지하고, 그 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 형성된 가공흔을 카메라에 의해 촬상하는 촬상 공정과, 그 공간 광 변조기 조정 공정에 있어서 조정의 기준이 되는 그 원하는 위치 관계와 그 촬상 공정에 있어서 촬상된 복수의 가공흔의 위치 관계를 비교하여, 그 가공흔의 위치 관계가 그 원하는 위치 관계가 되도록 그 공간 광 변조기를 조정하여 그 집광기의 수차를 보정하는 수차 보정 공정을 포함한다.

Description

레이저 가공 장치의 조정 방법, 및 레이저 가공 장치{ADJUSTMENT METHOD OF LASER MACHINING APPARATUS, AND LASER MACHINING APPARATUS}

본 발명은, 척 테이블에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 가공 장치의 조정 방법, 및 레이저 가공 장치에 관한 것이다.

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

레이저 가공 장치는, 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 그 척 테이블에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 조사 유닛과, 그 척 테이블과 그 레이저 조사 유닛을 상대적으로 가공 이송하는 이송 기구를 적어도 구비하고 있고, 웨이퍼를 고정밀도로 개개의 디바이스 칩으로 분할할 수 있다 (예를 들어 특허문헌 1 을 참조).

일본 공개특허공보 2006-051517호

그러나, 레이저 광선을 조사하여 레이저 가공을 실시할 때에, 레이저 조사 유닛을 구성하는 집광기를 포함하는 광학계에 수차가 있음으로써, 피가공물의 가공 정밀도를 저하시킨다는 문제가 있어, 개선이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 레이저 조사 유닛의 광학계를 구성하는 집광기의 수차를 적절히 보정할 수 있는 레이저 가공 장치의 조정 방법, 및 레이저 가공 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 하나의 측면에 의하면, 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 그 척 테이블에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 조사 유닛과, 그 척 테이블과 그 레이저 조사 유닛을 상대적으로 가공 이송하는 이송 기구를 구비한 레이저 가공 장치의 조정 방법으로서, 그 레이저 조사 유닛은, 레이저 광선을 출사하는 레이저 발진기와, 그 레이저 발진기가 출사한 레이저 광선을 집광하는 집광기와, 그 레이저 발진기와 그 집광기 사이에 배치 형성된 공간 광 변조기와, 그 집광기와 그 공간 광 변조기 사이에 배치 형성된 분광기와, 그 분광기에 의해 분광되는 측에 배치 형성된 카메라를 포함하고, 그 레이저 가공 장치의 조정 방법은, 피가공물로서 레이저 광선의 조사에 의해 가공흔이 형성되는 웨이퍼를 준비하는 웨이퍼 준비 공정과, 그 웨이퍼를 그 척 테이블에 유지하는 유지 공정과, 그 공간 광 변조기를 조정하여 그 레이저 발진기가 출사하는 레이저 광선을, 원하는 위치 관계가 되도록 복수의 레이저 광선을 조사할 수 있는 상태로 하는 공간 광 변조기 조정 공정과, 그 레이저 발진기를 작동하여 그 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하여 복수의 가공흔을 형성하는 가공흔 형성 공정과, 그 레이저 발진기의 작동을 정지하고, 그 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 형성된 가공흔을 그 카메라에 의해 촬상하는 촬상 공정과, 그 공간 광 변조기 조정 공정에 있어서 조정의 기준이 되는 그 원하는 위치 관계와 그 촬상 공정에 있어서 촬상된 복수의 가공흔의 위치 관계를 비교하여, 그 가공흔의 위치 관계가 그 원하는 위치 관계가 되도록 그 공간 광 변조기를 조정하여 그 집광기의 수차를 보정하는 수차 보정 공정을 구비한 레이저 가공 장치의 조정 방법이 제공된다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 레이저 가공 장치로서, 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 그 척 테이블에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 조사 유닛과, 그 척 테이블과 그 레이저 조사 유닛을 상대적으로 가공 이송하는 이송 기구와, 제어 유닛을 구비하고, 그 레이저 조사 유닛은, 레이저 광선을 출사하는 레이저 발진기와, 그 레이저 발진기가 출사한 레이저 광선을 집광하는 집광기와, 그 레이저 발진기와 그 집광기 사이에 배치 형성된 공간 광 변조기와, 그 집광기와 그 공간 광 변조기 사이에 배치 형성된 분광기와, 그 분광기에 의해 분광된 측에 배치 형성된 카메라를 포함하고, 그 제어 유닛은, 그 공간 광 변조기를 조정하여 그 레이저 발진기가 출사하는 레이저 광선을 원하는 위치 관계가 되도록 복수의 레이저 광선을 조사할 수 있는 상태로 하는 공간 광 변조기 조정 지시부와, 그 레이저 발진기를 작동하여 그 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하여 복수의 가공흔을 형성하는 가공흔 형성 지시부와, 그 레이저 발진기의 작동을 정지하고, 그 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 형성된 가공흔을 그 카메라에 의해 촬상하는 촬상 지시부와, 그 공간 광 변조기 조정 지시부에 의해 지시된 그 원하는 위치 관계와 그 카메라에 의해 촬상된 실제의 가공흔의 위치 관계를 비교하여, 그 가공흔의 위치 관계가 그 원하는 위치 관계가 되도록 그 공간 광 변조기를 조정하여 그 집광기의 수차를 보정하는 수차 보정 지시부를 포함하는 레이저 가공 장치가 제공된다.

본 발명의 레이저 가공 장치의 조정 방법에 의하면, 레이저 조사 유닛을 구성하는 집광기를 포함하는 광학계의 수차가 피가공물의 가공 정밀도를 저하시킨다는 문제가 해소된다.

본 발명의 레이저 가공 장치에 의하면, 레이저 조사 유닛을 구성하는 집광기를 포함하는 광학계의 수차가 피가공물의 가공 정밀도를 저하시킨다는 문제가 해소된다.

도 1 은, 본 발명 실시형태의 레이저 가공 장치의 전체 사시도이다.
도 2 는, 도 1 에 기재된 레이저 가공 장치에 장착되는 레이저 조사 유닛의 개요를 나타내는 블록도이다.
도 3 은, 도 2 에 나타내는 레이저 조사 유닛에 구성된 4f 광학계의 개략을 나타내는 개략도이다.
도 4 는, (a) 목표 가공 위치에 의해 구성되는 원하는 위치 관계를 나타내는 개념도, (b) 실제의 가공흔에 의해 구성되는 위치 관계를 나타내는 개념도이다.

이하, 본 발명 실시형태의 레이저 가공 장치, 및 레이저 가공 장치의 조정 방법에 대해 첨부 도면을 참조하면서, 상세하게 설명한다.

도 1 에는, 본 실시형태에 관련된 레이저 가공 장치 (2) 의 전체 사시도가 나타나 있다. 본 실시형태의 레이저 가공 장치 (2) 에 의해 실시되는 레이저 가공 장치의 조정 방법에서는, 도면에 나타나 있는 바와 같이, 원판상의 시험용 웨이퍼 (10) 가 피가공물로서 가공된다. 그 웨이퍼 (10) 는, 후술하는 레이저 광선 (LB) 의 조사에 의해 가공흔이 형성되는 것으로서, 예를 들어, 표면 (10a) 에 주석 (Sn) 이 코팅되어 있고, 점착 테이프 (T) 를 개재하여 환상의 프레임 (F) 에 지지되어 있다.

레이저 가공 장치 (2) 는, 웨이퍼 (10) 를 유지하는 유지 수단으로서 배치 형성된 척 테이블 (25) 과, 척 테이블 (25) 에 유지된 웨이퍼 (10) 에 레이저 광선 (LB) 을 조사하는 레이저 조사 유닛 (6) 과, 척 테이블 (25) 과 레이저 조사 유닛 (6) 을 상대적으로 가공 이송하는 이송 기구 (30) 와, 후술하는 제어 유닛 (100) (도 2 를 참조) 을 적어도 구비하고 있다.

또, 본 실시형태의 레이저 가공 장치 (2) 는, 상기한 구성에 더하여, 피가공물을 촬상하여 가공해야 할 위치를 검출하는 얼라인먼트 유닛 (7) 과, 표시 유닛 (8) 을 구비하고 있다.

척 테이블 (25) 을 포함하는 척 테이블 기구 (20) 는, 기대 (3) 상에, X 축 방향에 있어서 자유롭게 이동할 수 있도록 탑재된 직사각형상의 X 축 방향 가동판 (21) 과, X 축 방향 가동판 (21) 상의 안내 레일 (21a, 21a) 을 따라 Y 축 방향으로 자유롭게 이동할 수 있도록 탑재된 직사각형상의 Y 축 방향 가동판 (22) 과, Y 축 방향 가동판 (22) 의 상면에 고정된 원통상의 지주 (23) 와, 지주 (23) 의 상단에 고정된 직사각형상의 커버판 (26) 을 포함하고 있다. 척 테이블 (25) 은, 커버판 (26) 상에 형성된 긴 구멍을 통과하여 상방으로 연장되는 원형상의 부재로서 도시되지 않은 회전 구동 수단에 의해 회전 가능하게 구성되어 있다. 척 테이블 (25) 은, 통기성을 갖는 다공질 재료로 형성되고 X 축 방향 및 Y 축 방향에서 규정되는 유지면 (25a) 을 구비하고 있다. 유지면 (25a) 은, 지주 (23) 를 통과하는 유로에 의해 도시되지 않은 흡인 수단에 접속되어 있다. 또한, X 축 방향은 도 1 에서 화살표 X 로 나타내는 방향이고, Y 축 방향은 화살표 Y 로 나타내는 방향으로서 X 축 방향에 직교하는 방향이다. X 축 방향 및 Y 축 방향에서 규정되는 평면은 실질상 수평이다.

이송 기구 (30) 는, 척 테이블 (25) 과 레이저 조사 유닛 (6) 을, 상대적으로 X 축 방향으로 이동시켜 가공 이송하는 X 축 이동 기구 (31) 와, 척 테이블 (25) 과 레이저 조사 유닛 (6) 을, 상대적으로 Y 축 방향으로 이동시키는 Y 축 이동 기구 (32) 를 구비하고 있다. X 축 이동 기구 (31) 는, 기대 (3) 상에 있어서 X 축 방향으로 연장되는 볼 나사 (34) 와, 볼 나사 (34) 의 편단부에 연결된 모터 (33) 를 갖는다. 볼 나사 (34) 의 너트부 (도시는 생략) 는, X 축 방향 가동판 (21) 의 하면에 형성되어 있다. 그리고 X 축 이동 기구 (31) 는, 볼 나사 (34) 에 의해 모터 (33) 의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 X 축 방향 가동판 (21) 에 전달하고, 기대 (3) 상의 안내 레일 (3a, 3a) 을 따라 X 축 방향 가동판 (21) 을 X 축 방향으로 진퇴시킨다. Y 축 이동 기구 (32) 는, X 축 방향 가동판 (21) 상에 있어서 Y 축 방향으로 연장되는 볼 나사 (36) 와, 볼 나사 (36) 의 편단부에 연결된 모터 (35) 를 갖는다. 볼 나사 (36) 의 너트부 (도시는 생략) 는, Y 축 방향 가동판 (22) 의 하면에 형성되어 있다. 그리고 Y 축 이동 기구 (32) 는, 볼 나사 (36) 에 의해 모터 (35) 의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 Y 축 방향 가동판 (22) 에 전달하고, X 축 방향 가동판 (21) 상의 안내 레일 (21a, 21a) 을 따라 Y 축 방향 가동판 (22) 을 Y 축 방향으로 진퇴시킨다.

척 테이블 기구 (20) 의 안쪽에는, 기대 (3) 의 상면으로부터 상하 방향 (Z 축 방향) 으로 연장되는 수직 벽부 (37a) 와, 수평으로 연장되는 수평 벽부 (37b) 를 구비하는 프레임체 (37) 가 세워 형성되어 있다. 수평 벽부 (37b) 에는, 레이저 조사 유닛 (6) 및 얼라인먼트 유닛 (7) 의 광학계가 수용되어 있다. 수평 벽부 (37b) 의 선단 하면에는 레이저 조사 유닛 (6) 을 구성하는 집광기 (61) 가 배치 형성되고, 집광기 (61) 와 X 축 방향으로 간격을 둔 위치에, 얼라인먼트 유닛 (7) 의 대물 렌즈 (71) 가 배치 형성되어 있다. 상기 레이저 조사 유닛 (6) 은, 웨이퍼 (10) 에 대해 흡수성, 또는 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선 (LB) 을 조사하는 수단이고, 본 실시형태에 있어서는, 웨이퍼 (10) 의 표면 (10a) 에 코팅된 주석 (Sn) 의 막에 어블레이션 가공을 실시하는 레이저 가공 조건으로 설정된다. 도시한 대물 렌즈 (71) 는, 원통상의 케이스 내에 대물 렌즈가 수용된 것을 나타내고 있다. 상기한 얼라인먼트 유닛 (7), 표시 유닛 (8), 이송 기구 (30) 등은, 본 실시형태의 레이저 조사 유닛 (6) 을 제어하는 제어 유닛 (100) (도 2 를 참조) 에 전기적으로 접속되고 제어 유닛 (100) 으로부터 지시되는 지시 신호에 기초하여 제어되고, 웨이퍼 (10) 에 대한 레이저 가공, 및 레이저 가공 장치 (2) 의 조정 방법이 실시된다.

도 2 를 참조하면서, 본 실시형태의 레이저 조사 유닛 (6) 의 광학계에 대해 설명한다. 레이저 조사 유닛 (6) 은, 레이저를 발진하고, 레이저 광선 (LB) 을 출사하는 레이저 발진기 (62) 와, 레이저 발진기 (62) 가 출사한 레이저 광선 (LB) 을 웨이퍼 (10) 에 집광하는 집광 렌즈 (61a) 를 포함하는 집광기 (61) 와, 레이저 발진기 (62) 와 집광기 (61) 사이에 배치 형성된 공간 광 변조기 (SLM) (65) 와, 공간 광 변조기 (65) 와 집광기 (61) 사이에 배치 형성된 분광기 (67) 와, 분광기 (67) 에 의해 분광되는 측에 배치 형성된 반사 미러 (68) 를 적어도 구비하고 있다. 또한, 공간 광 변조기 (65) 는, 예를 들어, 투과형 (LC) 에 의해 구성되지만, 반사형 (LCOS) 으로 구성되어 있어도 된다.

그 레이저 조사 유닛 (6) 은, 추가로 필요에 따라 배치 형성되는 구성으로서, 레이저 발진기 (62) 로부터 출사된 레이저 광선 (LB) 의 출력을 조정하는 어테뉴에이터 (63) 와, 레이저 발진기 (62) 로부터 출사된 레이저 광선 (LB) 의 편광 상태를 조정하는 편광판 (64) 과, 2 개의 볼록 렌즈를 포함하는 렌즈 (66) 와, 분광기 (67) 로부터의 레이저 광선 (LB) 을 반사하고 집광기 (61) 측에 안내하는 반사 미러 (68) 와, 분광기 (67) 에 의해 분광되는 광로측에 배치 형성되는 반사 미러 (69) 를 구비하고 있다.

도 3 에는, 본 실시형태의 레이저 조사 유닛 (6) 에 있어서 구성되는 상기 렌즈 (66) 를 포함하는 4f 광학계의 개념도가 나타나 있다. 본 실시형태의 4f 광학계에 있어서의 렌즈 (66) 는, 제 1 볼록 렌즈 (66a) 와, 제 2 볼록 렌즈 (66b) 를 구비하고 있고, 제 1 볼록 렌즈 (66a) 로부터 보아 하류측 (집광 렌즈 (61a) 측) 이며 거리 (f1) 의 위치에 있는 후초점면과, 제 2 볼록 렌즈 (66b) 로부터 상류측 (공간 광 변조기 (65) 측) 이며 거리 (f2) 의 위치에 있기 전초점면이, 점 (P) 의 위치에서 일치하도록 구성되고, 제 1 볼록 렌즈 (66a) 의 상류측이며 거리 (f1) 의 위치에 있는 공간 광 변조기 (65) 에서 형성된 이미지가, 제 2 볼록 렌즈 (66b) 의 하류측이며 거리 (f2) 의 위치에 있는 집광 렌즈 (61a) 에서 정확하게 전사 (결상) 된다. 또한, 도 3 에 나타내는 도면은 어디까지나 개념도이고, 도면에 표현된 거리 (f1), 거리 (f2) 의 길이는, 실제의 치수비를 따른 것은 아니다.

분광기 (67) 는, 이른바 빔 스플리터이고, 렌즈 (66) 로부터 입사된 레이저 광선 (LB) 의 일부를 투과시킨다. 분광기 (67) 를 투과한 레이저 광선 (LB) 은, 반사 미러 (68) 에 의해 광로가 변경되고 집광기 (61) 측에 안내된다. 또, 집광기 (61) 로부터 피가공물인 웨이퍼 (10) 에서 반사한 광의 일부는, 분광기 (67) 에서 분광되고, 분광되는 측에 배치 형성된 카메라 (80) 에 안내되어 촬상된다.

도 2 로 돌아와 설명을 계속하면, 레이저 발진기 (62), 공간 광 변조기 (65), 및 카메라 (80) 는, 제어 유닛 (100) 에 접속되어 있다. 제어 유닛 (100) 은, 공간 광 변조기 (65) 를 조정하는 것이 가능하고, 레이저 발진기 (62) 가 출사하는 레이저 광선 (LB) 을 복수의 레이저 광선 (LB) 을 조사할 수 있는 상태로 할 때에, 각각이 원하는 위치 관계가 되도록 공간 광 변조기 (65) 에 대해 지시 신호를 발하는 공간 광 변조기 조정 지시부 (110) 를 구비함과 함께, 레이저 발진기 (62) 의 작동을 지시하여 척 테이블 (25) 에 유지된 웨이퍼 (10) 에 레이저 광선 (LB) 을 조사하여 가공흔을 형성하는 가공흔 형성 지시부 (120) 와, 레이저 발진기 (62) 의 작동을 정지하고, 카메라 (80) 에 대해 척 테이블 (25) 에 유지된 웨이퍼 (10) 에 형성된 가공흔의 촬상을 지시하는 촬상 지시부 (130) 와, 공간 광 변조기 조정 지시부 (110) 에 의해 지시된 원하는 위치 관계와 카메라 (80) 에 의해 촬상된 실제의 가공흔의 위치 관계를 비교하여, 그 어긋남에 기초하여 그 원하는 위치가 되도록 공간 광 변조기 (65) 를 조정하고, 집광기 (61) 의 수차를 보정하는 수차 보정 지시부 (140) 를 포함한다. 제어 유닛 (100) 에는, 표시 유닛 (8) 이 접속되어 있고, 상기한 얼라인먼트 유닛 (7), 카메라 (80) 에 의해 촬상된 화상이나, 레이저 가공 조건 등을, 표시 유닛 (8) 에 표시시킬 수 있다.

제어 유닛 (100) 은, 컴퓨터에 의해 구성되고, 제어 프로그램에 따라서 연산 처리하는 중앙 연산 처리 장치 (CPU) 와, 제어 프로그램 등을 격납하는 리드 온리 메모리 (ROM) 와, 검출한 검출값, 연산 결과 등을 일시적으로 격납하기 위한 읽고 쓰기 가능한 랜덤 액세스 메모리 (RAM) 와, 입력 인터페이스, 및 출력 인터페이스를 구비하고 있다 (상세한 것에 대한 도시는 생략). 상기한 공간 광 변조기 조정 지시부 (110), 가공흔 형성 지시부 (120), 촬상 지시부 (130), 수차 보정 지시부 (140) 는, 제어 프로그램에 의해 구성되고, 제어 유닛 (100) 의 ROM 에 격납되어 있다.

본 실시형태의 레이저 가공 장치 (2) 는, 대체로 상기한 바와 같은 구성을 구비하고 있고, 이하에, 레이저 가공 장치 (2) 의 기능, 작용, 및 레이저 가공 장치 (2) 에 의해 실시되는 레이저 가공 방법의 실시형태에 대해, 이하에 설명한다.

먼저, 피가공물로서 레이저 광선 (LB) 의 조사에 의해 가공흔이 형성되는 웨이퍼 (10) 를 준비하는 웨이퍼 준비 공정을 실시한다. 본 실시형태에서 사용되는 웨이퍼 (10) 는, 도 1 에 기초하여 설명한 바와 같이, 표면 (10a) 에 주석 (Sn) 이 코팅되어 있다. 또한, 본 발명의 레이저 가공 장치의 조정 방법에 사용되는 웨이퍼는, 상기한 주석이 표면 (10a) 에 코팅된 웨이퍼 (10) 에 한정되지 않고, 레이저 광선 (LB) 을 조사함으로써 가공흔이 형성되는 것이면 된다.

상기한 웨이퍼 (10) 를 준비했다면, 이어서, 상기한 웨이퍼 (10) 를, 척 테이블 (25) 의 유지면 (25a) 에 재치 (載置) 하여 유지한다 (유지 공정). 척 테이블 (25) 에 웨이퍼 (10) 를 유지할 때에는, 상기한 흡인 수단을 작동하여 웨이퍼 (10) 를 유지면 (25a) 에 흡인 유지한다.

이어서, 제어 유닛 (100) 의 공간 광 변조기 조정 지시부 (110) 를 작동하여, 미리 제어 유닛 (100) 에 기억시킨 원하는 위치 관계 (12a) (도 4(a) 를 참조) 에 기초하여, 공간 광 변조기 (65) 에 지시 신호를 보내 조정하여 레이저 발진기 (62) 가 출사하는 레이저 광선 (LB) 을, 그 원하는 위치 관계 (12a) 가 되도록 복수의 레이저 광선 (LB) 을 조사할 수 있는 상태로 한다 (공간 광 변조기 조정 공정).

이어서, 제어 유닛 (100) 의 가공흔 형성 지시부 (120) 를 작동하여, 레이저 발진기 (62) 를 작동하여 척 테이블 (25) 에 유지된 웨이퍼 (10) 에 레이저 광선 (LB) 을 조사하여 가공흔을 형성하는 가공흔 형성 공정을 실시한다. 이 때, 웨이퍼 (10) 를 유지한 척 테이블 (25) 은, 상기한 이송 기구 (30) 를 작동하여, 레이저 조사 유닛 (6) 의 집광기 (61) 의 바로 아래에 위치 부여되어 있고, 집광기 (61) 의 위치를, 도시를 생략하는 이동 기구를 작동하여 상하 방향 (Z 축 방향) 에서 조정하고, 집광기 (61) 에 의해 집광되는 레이저 광선 (LB) 의 집광점을, 웨이퍼 (10) 의 표면 (10a) 이 되도록 조정한다.

여기서, 상기한 원하는 위치 관계 (12a) 는, 예를 들어, 도 4(a) 에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 (10) 의 표면 (10a) 에 있어서, 평면에서 보아 40 ㎛ 사방의 스페이스에, 10 ㎛ 의 균등한 간격으로 배열되는 25 개 (5 개 × 5 개) 의 목표 가공 위치 (14a) 에 의해 구성되는 위치 관계이다. 제어 유닛 (100) 에는, 이 25 개의 각 목표 가공 위치 (14a) 의 위치 정보가 미리 기억되어 있고, 공간 광 변조기 조정 지시부 (110) 로부터 보내지는 지시 신호에 기초하여 공간 광 변조기 (65) 가 조정됨으로써, 25 개의 각 목표 가공 위치 (14a) 의 좌표 위치에 가공흔을 형성하기 위해 레이저 광선 (LB) 이 조사된다. 상기한 바와 같이, 공간 광 변조기 조정 지시부 (110), 가공흔 형성 지시부 (120) 에 의한 지시 신호에 기초하여 공간 광 변조기 조정 공정, 가공흔 형성 공정이 실시됨으로써, 웨이퍼 (10) 의 표면 (10a) 에, 도 4(b) 에 나타내는 바와 같이, 25 개의 레이저 광선 (LB) 에 의한 가공흔 (14b) 이 형성된다.

또한, 가공흔 형성 지시부 (120) 에 의해 지시될 때의 레이저 가공 조건은, 예를 들어 이하와 같은 조건으로 설정된다.

레이저 광선의 파장 : 532 ㎚ ∼ 1550 ㎚

반복 주파수 : 10 ∼ 200 kHz

평균 출력 : 0.1 ∼ 10 W

이송 속도 : 10 ∼ 2000 ㎜/초

여기서, 상기한 공간 광 변조기 조정 지시부 (110) 에 있어서는, 웨이퍼 (10) 의 표면 (10a) 에 형성되는 가공흔 (14b) 이, 도 4(a) 에 나타내는 원하는 위치 관계 (12a) 가 되도록, 공간 광 변조기 (65) 에 지시 신호가 보내지고 있고, 이 지시에 따라서 정확하게 레이저 광선 (LB) 이 조사되면, 웨이퍼 (10) 의 표면 (10a) 에는, 상기한 원하는 위치 관계 (12a) 와 일치하는 가공흔이 형성될 것이다. 그러나, 실제로는, 광학계의 수차에 의해 원하는 위치 관계 (12a) 대로는 되지 않고, 도 4(b) 에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 (10) 의 표면 (10a) 에, 목표 가공 위치 (14a) 로부터 어긋난 가공흔 (14b) 이 형성되고, 그 가공흔 (14b) 에 의해 원하는 위치 관계 (12a) 에 대해 흐트러진 위치 관계 (12b) 가 형성된다. 이와 같은 상태에서, 공간 광 변조기 (65) 를 통하여 레이저 가공을 실시한 경우, 수차가 적절히 보정되지 않고, 그 수차가 가공 정밀도를 저하시킨다는 문제가 발생한다.

그래서, 본 실시형태에서는, 먼저, 상기한 가공흔 형성 공정을 실시한 후, 레이저 발진기 (62) 의 작동을 정지하고, 척 테이블 (25) 에 유지된 웨이퍼 (10) 의 표면 (10a) 에 형성된 실제의 가공흔 (14b) 에 의해 형성된 위치 관계 (12b) 를, 상기한 카메라 (80) 에 의해 촬상한다 (촬상 공정). 그 촬상 공정에 의해 촬상된 위치 관계 (12b) 를 나타내는 화상 정보는, 제어 유닛 (100) 의 메모리 (RAM) 에 기록된다.

상기 촬상 공정을 실시했다면, 공간 광 변조기 조정 공정에 있어서의 지시의 기준이 된 원하는 위치 관계 (12a) 와, 상기한 촬상 공정에 있어서 촬상되고 제어 유닛 (100) 에 기록된 가공흔 (14b) 에 의해 구성된 실제의 위치 관계 (12b) 를 비교하여, 원하는 위치 관계 (12a) 와, 그 위치 관계 (12b) 의 위치 어긋남을 검출하고, 그 위치 관계 (12b) 가 수정되어 원하는 위치 관계 (12a) 와 일치하는 위치 관계가 되도록 공간 광 변조기 (65) 를 조정하고, 그 조정에 사용된 조정값을, 제어 유닛 (100) 에 기록한다. 그리고, 그 조정값을 제어 유닛 (100) 에 의한 공간 광 변조기 (65) 의 제어에 반영시킴으로써, 레이저 조사 유닛 (6) 에 의해 레이저 가공을 실시할 때의 집광기 (61) 를 포함하는 레이저 조사 유닛 (6) 의 광학계의 수차의 보정을 실시한다 (수차 보정 공정). 이로써, 레이저 조사 유닛 (6) 의 광학계의 수차의 보정이 적절히 이루어지고, 그 수차에 의해 가공 정밀도가 저하된다는 문제가 해소된다.

상기한 실시형태에서는, 25 개의 목표 가공 위치 (14a) 에 의해 구성되는 원하는 위치 관계 (12a) 와, 실제로 형성된 25 개의 가공흔 (14b) 에 의해 구성되는 위치 관계 (12b) 를 비교하여, 실제의 위치 관계 (12b) 가 원하는 위치 관계 (12a) 가 되도록 공간 광 변조기 (65) 를 조정했지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 원하는 위치 관계 (12a) 를 구성하는 목표 가공 위치 (14a) 의 개개의 위치와, 실제의 개개의 가공흔 (14b) 의 위치를 개별적으로 비교하여, 각 가공흔 (14b) 에 대응하는 목표 가공 위치 (14a) 와 가공흔 (14b) 이 일치하도록 공간 광 변조기 (65) 를 조정하도록 해도 된다.

상기한 실시형태에서는, 가공흔 형성 공정에 있어서, 척 테이블 (25) 에 유지된 웨이퍼 (10) 의 표면 (10a) 에 레이저 광선 (LB) 의 집광점을 위치 부여하여 조사하고, 표면 (10a) 에 가공흔 (14b) 을 형성하고, 촬상 공정 및 수차 보정 공정을 실시했지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, 예를 들어, 웨이퍼 (10) 의 내부에 집광점을 위치 부여하고, 웨이퍼 (10) 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선 (LB) 을 조사하여, 웨이퍼 (10) 의 내부에 복수의 가공흔을 형성하는 것이어도 된다. 그 경우는, 카메라 (80) 에 적외선 조사 수단과, 적외선 촬상 소자를 배치 형성하여, 웨이퍼 (10) 의 내부에 형성된 가공흔을 검출 가능하게 구성하면 된다.

2 : 레이저 가공 장치
3 : 기대
6 : 레이저 조사 유닛
61 : 집광기
61a : 집광 렌즈
62 : 레이저 발진기
63 : 어테뉴에이터
64 : 편광판
65 : 공간 광 변조기
66 : 렌즈
67 : 분광기 (빔 스플리터)
68, 69 : 반사 미러
7 : 얼라인먼트 유닛
71 : 대물 렌즈
8 : 표시 유닛
10 : 웨이퍼
10a : 표면
12a : 원하는 위치 관계
12b : 실제의 위치 관계
14a : 목표 가공 위치
14b : 가공흔
20 : 척 테이블 기구
21 : X 축 방향 가동판
22 : Y 축 방향 가동판
25 : 척 테이블
30 : 이송 기구
31 : X 축 이동 기구
32 : Y 축 이동 기구
37 : 프레임체
80 : 카메라
100 : 제어 유닛
110 : 공간 광 변조기 조정 지시부
120 : 가공흔 형성 지시부
130 : 촬상 지시부
140 : 수차 보정 지시부

Claims

피가공물을 유지하는 척 테이블과, 그 척 테이블에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 조사 유닛과, 그 척 테이블과 그 레이저 조사 유닛을 상대적으로 가공 이송하는 이송 기구를 구비한 레이저 가공 장치의 조정 방법으로서,
그 레이저 조사 유닛은, 레이저 광선을 출사하는 레이저 발진기와, 그 레이저 발진기가 출사한 레이저 광선을 집광하는 집광기와, 그 레이저 발진기와 그 집광기 사이에 배치 형성된 공간 광 변조기와, 그 집광기와 그 공간 광 변조기 사이에 배치 형성된 분광기와, 그 분광기에 의해 분광되는 측에 배치 형성된 카메라를 포함하고,
그 레이저 가공 장치의 조정 방법은, 피가공물로서 레이저 광선의 조사에 의해 가공흔이 형성되는 웨이퍼를 준비하는 웨이퍼 준비 공정과,
그 웨이퍼를 그 척 테이블에 유지하는 유지 공정과,
그 공간 광 변조기를 조정하여 그 레이저 발진기가 출사하는 레이저 광선을, 원하는 위치 관계가 되도록 복수의 레이저 광선을 조사할 수 있는 상태로 하는 공간 광 변조기 조정 공정과,
그 레이저 발진기를 작동하여 그 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하여 복수의 가공흔을 형성하는 가공흔 형성 공정과,
그 레이저 발진기의 작동을 정지하고, 그 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 형성된 그 가공흔을 그 카메라에 의해 촬상하는 촬상 공정과,
그 공간 광 변조기 조정 공정에 있어서 조정의 기준이 되는 그 원하는 위치 관계와 그 촬상 공정에 있어서 촬상된 복수의 그 가공흔의 위치 관계를 비교하여, 그 가공흔의 위치 관계가 그 원하는 위치 관계가 되도록 그 공간 광 변조기를 조정하여 그 집광기의 수차를 보정하는 수차 보정 공정을 구비한, 레이저 가공 장치의 조정 방법.
레이저 가공 장치로서,
피가공물을 유지하는 척 테이블과,
그 척 테이블에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 조사 유닛과,
그 척 테이블과 그 레이저 조사 유닛을 상대적으로 가공 이송하는 이송 기구와,
제어 유닛을 구비하고,
그 레이저 조사 유닛은,
레이저 광선을 출사하는 레이저 발진기와,
그 레이저 발진기가 출사한 레이저 광선을 집광하는 집광기와,
그 레이저 발진기와 그 집광기 사이에 배치 형성된 공간 광 변조기와,
그 집광기와 그 공간 광 변조기 사이에 배치 형성된 분광기와,
그 분광기에 의해 분광된 측에 배치 형성된 카메라를 포함하고,
그 제어 유닛은,
그 공간 광 변조기를 조정하여 그 레이저 발진기가 출사하는 레이저 광선을 원하는 위치 관계가 되도록 복수의 레이저 광선을 조사할 수 있는 상태로 하는 공간 광 변조기 조정 지시부와,
그 레이저 발진기를 작동하여 그 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하여 복수의 가공흔을 형성하는 가공흔 형성 지시부와,
그 레이저 발진기의 작동을 정지하고, 그 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 형성된 그 가공흔을 그 카메라에 의해 촬상하는 촬상 지시부와,
그 공간 광 변조기 조정 지시부에 의해 지시된 그 원하는 위치 관계와 그 카메라에 의해 촬상된 실제의 가공흔의 위치 관계를 비교하여, 그 가공흔의 위치 관계가 그 원하는 위치 관계가 되도록 그 공간 광 변조기를 조정하여 그 집광기의 수차를 보정하는 수차 보정 지시부를 포함하는, 레이저 가공 장치.