KR20170088752A

KR20170088752A - 레이저 가공 장치

Info

Publication number: KR20170088752A
Application number: KR1020170000699A
Authority: KR
Inventors: 다이키 사와베; 고우이치 네하시; 게이지 노마루
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2016-01-25
Filing date: 2017-01-03
Publication date: 2017-08-02
Also published as: CN106994556A; CN106994556B; JP2017135132A; TW201737327A

Abstract

(과제) 본 발명의 해결해야 하는 과제는, 레이저 광선 조사 수단에 의해 조사되는 레이저 광선이, 분할 예정 라인의 중앙으로부터 벗어나도 원하는 가공을 계속할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는 것에 있다.
(해결 수단) 본 발명에 의하면, 웨이퍼를 유지하는 유지 수단과, 유지된 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하는 집광기를 구비한 레이저 광선 조사 수단을 상대적으로 X 축 방향으로 이동시키는 X 축 방향 이동 수단과, X 축 방향과 직교하는 Y 축 방향으로 이동시키는 Y 축 방향 이동 수단과, 그 집광기에 인접하고 X 축 방향으로 배치 형성된 촬상 수단과, 제어 수단을 구비하고, 그 촬상 수단은, X 축 방향을 따라 가공된 가공 홈과 그 가공 홈에 인접하는 디바이스의 특징부를 촬상하고, 그 제어 수단은, 그 촬상 수단이 촬상한 화상에 기초하여 그 가공 홈과 그 특징부의 Y 축 방향의 간격이 허용치를 초과한 경우, 그 Y 축 방향 이동 수단을 작동하여 그 집광기와 그 유지 수단의 Y 축 방향에 있어서의 상대 위치를 조정하여 가공 홈과 특징부의 Y 축 방향의 간격이 허용치에 들어오도록 제어하는 레이저 가공 장치.

Description

레이저 가공 장치{LASER MACHINING APPARATUS}

본 발명은, 척 테이블에 유지된 반도체 웨이퍼 등의 피가공물에 레이저 가공을 실시하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.

반도체 디바이스 제조 공정에 있어서는, 대략 원 형상인 반도체 웨이퍼의 표면에 격자상으로 배열된 분할 예정 라인에 의해 복수의 영역이 구획되고, 이 구획된 영역에 IC, LSI 등의 디바이스를 형성한다. 그리고, 반도체 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라 절단함으로써 디바이스가 형성된 영역을 분할하여 개개의 반도체 디바이스가 제조되고, 휴대 전화, PC 등에 이용된다.

반도체 웨이퍼 등의 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라 분할하는 방법으로서, 웨이퍼에 대해 흡수성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 분할 예정 라인을 따라 조사함으로써 어블레이션 가공을 실시하여 레이저 가공 홈을 형성하고, 이 파단 기점이 되는 레이저 가공 홈이 형성된 분할 예정 라인을 따라 외력을 부여함으로써 할단 (割斷) 하는 기술이 실용화되어 있다.

상기한 바와 같은 레이저 가공 장치는, 피가공물을 유지하는 유지 수단과, 그 유지 수단에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 집광기를 구비한 레이저 광선 조사 수단과, 그 유지 수단과 그 레이저 광선 조사 수단을 상대적으로 이동시키는 이동 수단과, 가공해야 하는 영역을 검출하는 얼라인먼트 수단으로 적어도 구성되고, 가공해야 하는 영역에 정확하게 레이저 광선을 조사하여 피가공물에 적정한 가공을 실시할 수 있도록 되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 을 참조).

일본 공개특허공보 2006-190779호

그러나, 레이저 광선 조사 수단에서 발생하는 열 등의 영향에 의해, 그 레이저 가공 장치를 구성하는 각 부, 특히 레이저 광선 조사 수단을 구성하는 부품이 열팽창되거나, 혹은 회전 가능하게 구동되는 유지 수단의 의도하지 않은 요잉 (수평면 내에 있어서의 요동) 등에서 기인하여, 웨이퍼가 유지 수단의 원하는 위치에 위치되었음에도 불구하고 레이저 광선의 집광점이 분할 예정 라인의 중앙으로부터 벗어나는 경우가 있다. 그리고, 이 중앙으로부터의 어긋남량이 큰 경우에는, 그 디바이스에 레이저 광선이 잘못 조사되어 디바이스를 손상시킬 우려가 있어, 원하는 가공을 계속할 수 없거나 하는 문제가 있다.

본 발명은 상기 사실을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 기술 과제는, 레이저 광선 조사 수단에 의해 조사되는 레이저 광선이, 분할 예정 라인의 중앙으로부터 벗어나도 원하는 가공을 계속할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 주된 기술 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의하면, 표면에 복수의 분할 예정 라인이 격자상으로 형성되고, 그 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 디바이스가 형성된 웨이퍼를 가공하는 레이저 가공 장치로서, 웨이퍼를 유지하는 유지 수단과, 그 유지 수단에 유지된 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하는 집광기를 구비한 레이저 광선 조사 수단과, 그 유지 수단과 그 레이저 광선 조사 수단을 상대적으로 X 축 방향으로 이동시키는 X 축 방향 이동 수단과, 그 유지 수단과 그 레이저 광선 조사 수단을 상대적으로 X 축 방향과 직교하는 Y 축 방향으로 이동시키는 Y 축 방향 이동 수단과, 그 집광기에 인접하고 X 축 방향으로 배치 형성된 촬상 수단과, 제어 수단을 구비하고, 그 촬상 수단은, 그 집광기로부터 조사된 레이저 광선에 의해 X 축 방향을 따라 가공된 가공 홈과 그 가공 홈에 인접하는 디바이스의 특징부를 촬상하고, 그 제어 수단은, 그 촬상 수단이 촬상한 화상에 기초하여 그 가공 홈과 그 특징부의 Y 축 방향의 간격이 허용치를 초과한 경우, 그 Y 축 방향 이동 수단을 작동하여 그 집광기와 그 유지 수단의 Y 축 방향의 위치를 조정하여 가공 홈과 특징부의 Y 축 방향의 간격이 허용치에 들어오도록 제어하는 레이저 가공 장치가 제공된다.

그 촬상 수단은 라인 센서로 이루어지는 것이 바람직하고, 또 그 집광기에 대해 왕로측 및 복로측에 배치 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 레이저 가공 장치는, 웨이퍼를 유지하는 유지 수단과, 그 유지 수단에 유지된 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하는 집광기를 구비한 레이저 광선 조사 수단과, 그 유지 수단과 그 레이저 광선 조사 수단을 상대적으로 X 축 방향으로 이동시키는 X 축 방향 이동 수단과, 그 유지 수단과 그 레이저 광선 조사 수단을 상대적으로 X 축 방향과 직교하는 Y 축 방향으로 이동시키는 Y 축 방향 이동 수단과, 그 집광기에 인접하고 X 축 방향으로 배치 형성된 촬상 수단과, 제어 수단을 구비하고, 그 촬상 수단은, 그 집광기로부터 조사된 레이저 광선에 의해 X 축 방향을 따라 가공된 가공 홈과 그 가공 홈에 인접하는 디바이스의 특징부를 촬상하고, 그 제어 수단은, 그 촬상 수단이 촬상한 화상에 기초하여 레이저 가공 도중의 그 가공 홈과 그 특징부의 Y 축 방향의 간격이 허용치를 초과한 경우, 그 Y 축 방향 이동 수단을 작동하여 그 집광기와 그 유지 수단의 Y 축 방향의 위치를 조정하여 가공 홈과 특징부의 Y 축 방향의 간격이 허용치에 들어오도록 제어하여 레이저 가공이 계속되므로, 웨이퍼가 유지 수단의 원하는 위치에 위치되었음에도 불구하고 레이저 광선의 집광점이 분할 예정 라인의 중앙으로부터 벗어난 경우에도, 레이저 가공 도중에 그 Y 축 방향 이동 수단을 작동하여 그 집광기와 그 유지 수단의 Y 축 방향의 위치를 조정하여 가공 홈과 특징부의 Y 축 방향의 간격이 허용치에 들어오도록 제어할 수 있으므로, 레이저 가공을 적절히 계속하게 하는 것이 가능해진다.

도 1 은 본 발명에 따라 구성된 레이저 가공 장치의 사시도.
도 2 는 도 1 에 나타내는 레이저 가공 장치에 구비되는 제어 수단의 블록 구성도.
도 3 은 피가공물로서의 반도체 웨이퍼의 사시도.
도 4 는 도 1 에 나타내는 레이저 가공 장치에 의해 실시하는 레이저 가공 공정의 설명도.
도 5 는 레이저 가공 공정에 있어서 레이저 가공 홈의 어긋남을 수정하는 제어를 설명하는 설명도.
도 6 은 본 발명에 따라 실행되는 제어 프로그램의 플로 차트.

이하, 본 발명에 따라 구성된 레이저 가공 장치의 바람직한 실시형태에 대해, 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 에는 본 발명에 의해 제공되는 레이저 가공 장치의 사시도가 나타나 있다. 도 1 에 나타내는 레이저 가공 장치 (1) 는, 정지 기대 (基臺) (2) 와, 그 정지 기대 (2) 에 화살표 X 로 나타내는 X 축 방향 및 화살표 Y 로 나타내는 Y 축 방향으로 이동 가능하게 배치 형성되고 피가공물을 유지하는 유지 수단으로서의 유지 테이블 기구 (3) 와, 정지 기대 (2) 상에 배치 형성된 레이저 광선 조사 수단으로서의 레이저 광선 조사 유닛 (4) 을 구비하고 있다.

상기 유지 테이블 기구 (3) 는, 정지 기대 (2) 상에 X 축 방향을 따라 평행에 배치 형성된 1 쌍의 안내 레일 (31, 31) 과, 그 안내 레일 (31, 31) 상에 X 축 방향으로 이동 가능하게 배치 형성된 제 1 활동 (滑動) 블록 (32) 과, 그 제 1 활동 블록 (32) 상에 X 축 방향과 직교하는 화살표 Y 로 나타내는 Y 축 방향으로 이동 가능하게 배치 형성된 제 2 활동 블록 (33) 과, 그 제 2 활동 블록 (33) 상에 원통 형상으로 이루어지고 내부에 펄스 모터를 구비하는 원통 부재 (34) 에 의해 회전 가능하게 지지된 지지 테이블 (35) 을 구비하고, 그 지지 테이블 (35) 상에는 척 테이블 (36) 이 구비되어 있다. 도 1 에 나타낸 레이저 가공 장치에서는, 그 척 테이블 (36) 상에 피가공물인 표면에 디바이스가 형성된 반도체 웨이퍼 (10) 가 재치된다.

그 척 테이블 (36) 은, 다공성 재료로 형성된 흡착 척 (361) 을 구비하고 있고, 흡착 척 (361) 의 상면인 유지면 상에 피가공물인 원 형상의 반도체 웨이퍼 (10) 를 도시되지 않은 흡인 수단의 작용에 의해 유지하도록 되어 있다. 이와 같이 구성된 척 테이블 (36) 은, 원통 부재 (34) 내에 배치 형성된 펄스 모터에 의해 회전된다. 또한, 척 테이블 (36) 에는, 피가공물인 반도체 웨이퍼 (10) 를, 보호 테이프 (T) 를 개재하여 지지하는 환상의 프레임 (F) (도 3 을 참조) 을 고정시키기 위한 클램프 (362) 가 배치 형성되어 있다.

상기 제 1 활동 블록 (32) 은, 하면에 상기 1 쌍의 안내 레일 (31, 31) 과 끼워 맞추는 1 쌍의 피안내 홈 (321, 321) 이 형성되어 있음과 함께, 상면에 Y 축 방향을 따라 평행하게 형성된 1 쌍의 안내 레일 (322, 322) 이 형성되어 있다. 이와 같이 구성된 제 1 활동 블록 (32) 은, 피안내 홈 (321, 321) 이 1 쌍의 안내 레일 (31, 31) 에 끼워 맞춰짐으로써, 1 쌍의 안내 레일 (31, 31) 을 따라 X 축 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 도시된 유지 테이블 기구 (3) 는, 제 1 활동 블록 (32) 을 1 쌍의 안내 레일 (31, 31) 을 따라 X 축 방향으로 이동시키는 수단을 구성하는 X 축 방향 이동 수단 (37) 을 구비하고 있다. X 축 방향 이동 수단 (37) 은, 상기 1 쌍의 안내 레일 (31 과 31) 사이에 평행하게 배치 형성된 수나사 로드 (371) 와, 그 수나사 로드 (371) 를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터 (372) 등의 구동원을 포함하고 있다. 수나사 로드 (371) 는, 그 일단이 상기 정지 기대 (2) 에 고정된 베어링 블록 (373) 에 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터 (372) 의 출력축에 전동 (傳動) 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드 (371) 는, 제 1 활동 블록 (32) 의 중앙부 하면에 돌출되어 형성된 도시되지 않은 암나사 블록에 형성된 관통 암나사공에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터 (372) 에 의해 수나사 로드 (371) 를 정전 및 역전 구동함으로써, 제 1 활동 블록 (32) 은 안내 레일 (31, 31) 을 따라 X 축 방향으로 이동된다.

상기 제 2 활동 블록 (33) 은, 하면에 상기 제 1 활동 블록 (32) 의 상면에 형성된 1 쌍의 안내 레일 (322, 322) 과 끼워 맞추는 1 쌍의 피안내 홈 (331, 331) 이 형성되어 있고, 이 피안내 홈 (331, 331) 을 1 쌍의 안내 레일 (322, 322) 에 끼워 맞춤으로써, 상기 X 축과 직교하는 Y 축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 도시된 유지 테이블 기구 (3) 는, 제 2 활동 블록 (33) 을 제 1 활동 블록 (32) 에 형성된 1 쌍의 안내 레일 (322, 322) 을 따라 이동시키기 위한 Y 축 방향으로 이동시키는 수단을 구성하는 Y 축 방향 이동 수단 (38) 을 구비하고 있다. Y 축 방향 이동 수단 (38) 은, 상기 1 쌍의 안내 레일 (322, 322) 과의 사이에 평행하게 배치 형성된 수나사 로드 (381) 와, 그 수나사 로드 (381) 를 회전 구동하기 위한 펄스 모터 (382) 등의 구동원을 포함하고 있다. 수나사 로드 (381) 는, 일단이 상기 제 1 활동 블록 (32) 의 상면에 고정된 베어링 블록 (383) 에 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되어 있고, 타단이 상기 펄스 모터 (382) 의 출력축에 전동 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드 (381) 는, 제 2 활동 블록 (33) 의 중앙 하면에 돌출되어 형성된 도시되지 않은 암나사 블록에 형성된 관통 암나사공에 나사 결합된 수나사 로드 (381) 를 정전 및 역전시킴으로써, 제 2 활동 블록 (33) 은 안내 레일 (322, 322) 을 따라 Y 축 방향으로 이동된다.

상기 제 1 활동 블록 (32), 제 2 활동 블록 (33) 은, 각각 도시되지 않은 X 축 방향 위치를 검출하는 X 축 방향 위치 검출 수단, Y 축 방향 위치를 검출하는 Y 축 방향 위치 검출 수단을 구비하고 있고, 후술하는 제어 수단에 의해, 검출된 각 제 1, 제 2 활동 블록의 위치에 기초하여, 상기 각 구동원에 대해 구동 신호를 발신하고, 원하는 위치에 척 테이블 (36) 을 제어하는 것이 가능하게 되어 있다.

상기 레이저 광선 유닛 (4) 은, 상기 정지 기대 (2) 상에 배치 형성된 지지 부재 (41) 와, 그 지지 부재 (41) 에 의해 지지된 실질상 수평으로 연장 돌출되는 케이싱 (42) 과, 그 케이싱 (42) 에 배치 형성된 레이저 광선 조사 수단 (5) 과, 그 케이싱 (42) 의 전단부에 배치 형성되고 레이저 가공해야 하는 가공 영역을 검출하고 얼라인먼트를 실시하기 위한 얼라인먼트 수단 (6) 과, 그 레이저 광선 조사 수단 (5) 에 인접하고 X 축 방향으로 배치 형성된 가공 홈 위치를 촬상하는 촬상 수단 (7) 을 구비하고 있다.

얼라인먼트 수단 (6) 은, 피가공물을 조명하는 조명 수단과, 그 조명 수단에 의해 조명된 영역을 포착하는 광학계와, 그 광학계에 의해 포착된 이미지를 촬상하는 촬상 소자 (CCD) 등을 구비하고, 촬상된 화상 신호를 후술하는 제어 수단 (8) 에 보낸다. 또, 가공 홈 위치를 촬상하는 촬상 수단 (7) 은, 도시되지 않은 라인 센서, 및 라인 센서로 검출하는 영역을 조사하는 조명 수단으로 구성되고, 척 테이블 (36) 이 X 축 방향으로 이동되는 것에 맞춰 웨이퍼 상의 분할 예정 라인에 형성된 가공 홈을 촬상하고, 그 화상 정보가 입력되는 제어 수단 (8) 에서 그 촬상된 화상 정보를 처리함으로써, 가공 홈 형성 영역을 고속으로 또한 고해상도로 해석하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서의 그 촬상 수단 (7) 은, 레이저 광선 조사 수단 (5) 에 인접하여 수나사 로드 (371) 를 지지하는 베어링 블록 (373) 측 (왕로측) 에 배치 형성되고, 척 테이블 (36) 을 그 왕로측 방향으로 이동시키면서 레이저 가공하는 경우에 사용하는 왕로용 촬상 수단 (71) 과, 펄스 모터 (372) 측 (복로측) 에 배치 형성되고, 척 테이블 (36) 을 그 복로측 방향으로 이동시키면서 레이저 가공하는 경우에 사용하는 복로용 촬상 수단 (72) 에 의해 구성되어 있고, 척 테이블 (36) 이 왕로 방향으로 이동되어 레이저 가공을 실시하고 있는 경우, 복로 방향으로 이동되어 레이저 가공을 실시하고 있는 경우 중 어느 경우에 있어서도, 레이저 가공을 하면서 형성 직후의 가공 홈의 위치를 검출하는 것이 가능하게 되어 있다.

상기 레이저 광선 조사 수단 (5) 은, 케이싱 (42) 내부에 수납된 펄스 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저 광선을 집광하고, 척 테이블 (36) 상에 유지된 피가공물에 조사하는 집광기 (51) 를 구비하고 있다. 도시는 생략하지만, 케이싱 (42) 내의 펄스 레이저 광선 발진 수단은, 펄스 레이저 광선의 출력 조정 수단, 펄스 레이저 광선 발진기, 이것에 부설된 반복 주파수 설정 수단 등으로 구성되고, 그 펄스 레이저 광선의 집광점 위치를, 유지 테이블의 상면인 유지면에 대해 수직인 방향으로 조정 가능하게 제어된다.

본 실시형태에 있어서의 레이저 가공 장치는, 도 2 에 나타내는 제어 수단 (8) 을 구비하고 있다. 제어 수단 (8) 은, 컴퓨터에 의해 구성되어 있고, 제어 프로그램에 따라 연산 처리하는 중앙 처리 장치 (CPU) (81) 와, 제어 프로그램 등을 격납하는 리드 온리 메모리 (ROM) (82) 와, 연산 결과 등을 수시 격납하는 판독 기록 가능한 랜덤 액세스 메모리 (RAM) (83) 와, 입력 인터페이스 (84) 및 출력 인터페이스 (85) 를 구비하고 있다. 제어 수단 (8) 의 입력 인터페이스 (84) 에는, 상기 얼라인먼트 수단 (6), 왕로용 촬상 수단 (71), 복로용 촬상 수단 (72) 으로부터의 검출 신호 외에, 도시되지 않은 제 1 활동 블록 (32) 의 X 축 방향 위치를 검출하는 X 축 방향 위치 검출 수단, 제 2 활동 블록 (33) 의 Y 축 방향 위치를 검출하는 Y 축 방향 위치 검출 수단으로부터의 위치 신호 등이 입력된다. 그리고, 제어 수단 (8) 으로부터의 출력 인터페이스로부터는, X 축 방향 이동 수단 (37), Y 축 방향 이동 수단 (38), 레이저 광선 조사 수단 (5), 얼라인먼트 수단 (6) 및 촬상 수단 (7) 이 포착한 화상 정보를 표시하는 표시 수단 (M) 등에 신호를 출력한다.

본 실시형태에 있어서의 레이저 가공 장치는, 개략 이상과 같이 구성되어 있으며, 이하 그 작용에 대해 설명한다. 도 3 에는 상기 서술한 레이저 가공 장치에 의해 가공되는 피가공물로서의 반도체 웨이퍼 (10) 의 사시도가 나타나 있다. 도 3 에 나타내는 반도체 웨이퍼 (10) 는, 실리콘 웨이퍼로 이루어져 있고, 표면 (10a) 에 복수의 분할 예정 라인 (11) 이 격자상으로 형성되어 있음과 함께, 그 복수의 분할 예정 라인 (11) 에 의해 구획된 복수의 영역에 디바이스 (LSI) (12) 가 형성되어 있다.

상기 서술한 반도체 웨이퍼 (10) 를 분할 예정 라인 (11) 을 따라 분할하기 위해, 먼저 반도체 웨이퍼 (10) 의 이면 (10b) 에 합성 수지로 이루어지는 점착 테이프 (T) 의 표면을 첩착 (貼着) 함과 함께 점착 테이프 (T) 의 외주부를 환상의 프레임 (F) 에 의해 지지한다. 즉, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 환상의 프레임 (F) 의 내측 개구부를 덮도록 외주부가 장착된 점착 테이프 (T) 의 표면에 반도체 웨이퍼 (10) 의 이면 (10b) 을 첩착한다. 또한, 점착 테이프 (T) 는, 본 실시형태에 있어서는 염화비닐 (PVC) 시트에 의해 형성되어 있다.

반도체 웨이퍼 (10) 를 프레임 (F) 에 점착 테이프 (T) 를 개재하여 지지하였다면, 도 1 에 나타내는 레이저 가공 장치의 척 테이블 (36) 상에 반도체 웨이퍼 (10) 의 점착 테이프 (T) 측을 재치하고, 도시되지 않은 흡인 수단을 작동함으로써, 반도체 웨이퍼 (10) 를 척 테이블 (36) 상에 흡인 고정시킨다. 또한, 반도체 웨이퍼 (10) 를 지지하는 환상의 프레임 (F) 은, 척 테이블 (36) 에 배치 형성된 클램프 (362) 에 의해 고정된다.

반도체 웨이퍼 (10) 를 척 테이블 (36) 에 흡인 고정하였다면, X 축 방향 이동 수단 (37) 을 작동하고, 반도체 웨이퍼 (10) 를 흡인 유지한 척 테이블 (36) 이 얼라인먼트 수단 (6) 의 바로 아래에 위치되면, 얼라인먼트 수단 (6) 및 제어 수단 (8) 에 의해 반도체 웨이퍼 (10) 의 레이저 가공해야 하는 가공 영역을 검출하는 얼라인먼트 공정을 실행한다. 즉, 얼라인먼트 수단 (6) 및 제어 수단 (8) 은, 반도체 웨이퍼 (10) 의 소정 방향으로 형성되어 있는 분할 예정 라인 (11) 을 따라 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단 (5) 의 집광기 (51) 와의 위치 맞춤을 실시하기 위한 패턴 매칭 등의 화상 처리를 실행하고, 레이저 광선 조사 위치의 얼라인먼트를 수행한다. 또, 반도체 웨이퍼 (10) 에 형성되어 있는 소정 방향과 직교하는 방향으로 형성되어 있는 분할 예정 라인 (11) 에 대해서도, 마찬가지로 레이저 광선 조사 위치의 얼라인먼트가 수행된다.

이상과 같이 하여 척 테이블 (36) 에 유지된 반도체 웨이퍼 (10) 에 형성되어 있는 분할 예정 라인 (11) 을 검출하고, 레이저 광선 조사 위치의 얼라인먼트가 실시되었다면, 척 테이블 (36) 을, 도 4(a) 에 나타내는 레이저 광선 조사 수단 (5) 의 집광기 (51) 가 위치하는 레이저 광선 조사 영역으로 이동시키고, 소정의 분할 예정 라인 (11) 의 일단 (도 4(a) 에 있어서 좌단) 을 집광기 (51) 의 바로 아래에 위치시킨다. 그리고, 집광기 (51) 로부터 조사되는 펄스 레이저 광선의 집광점 (P) 을 반도체 웨이퍼 (10) 의 표면 (상면) (10a) 부근에 위치시킨다. 다음으로, 레이저 광선 조사 수단 (5) 의 집광기 (51) 로부터 반도체 웨이퍼에 대해 흡수성을 갖는 파장 (본 실시형태에 있어서는 355 ㎚) 의 펄스 레이저 광선을 조사하면서, 척 테이블 (36) 을 도 4(a) 에 있어서 화살표 X1 로 나타내는 방향으로 소정의 이동 속도로 이동시키고, 집광기 (51) 를 반도체 웨이퍼 (10) 의 분할 예정 라인 (11) 을 따라 상대 이동시키고, 그리고 도 4(b) 에 나타내는 바와 같이 분할 예정 라인 (11) 의 타단 (도 4 에 있어서 우단) 이 집광기 (51) 의 바로 아래에 도달하면, 펄스 레이저 광선의 조사를 정지함과 함께 척 테이블 (36) 의 이동을 정지한다. 이 결과, 도 4(c) 에 나타내는 바와 같이, 반도체 웨이퍼 (10) 의 디바이스 (12) 사이에 형성되어 있는 분할 예정 라인 (11) 에는, 분할 예정 라인 (11) 의 중앙을 따라 레이저 가공 홈 (110) 이 형성된다 (레이저 가공 공정).

상기 레이저 가공 공정은, 예를 들어, 이하의 가공 조건으로 실시된다.

광원 : YVO 레이저 또는 YAG 레이저

레이저 광선의 파장 : 355 ㎚

반복 주파수 : 50 ㎑

평균 출력 : 5 W

집광 스폿 직경 : φ10 ㎛

가공 이송 속도 : 500 ㎜/초

여기서, 본 발명에 기초하여 구성되는 레이저 가공 장치에 있어서는, 분할 예정 라인 (11) 을 따라 가공 홈 (110) 을 형성하는 상기 레이저 가공을 실시하면서, 조사되는 레이저 광선의 집광점 (P) 이 분할 예정 라인 (11) 의 중앙으로부터 벗어나고, 형성되는 가공 홈이 허용되는 범위로부터 어긋난 경우에도, 그 어긋남을 바로 수정하고, 그 디바이스에 레이저 광선이 잘못 조사되어 디바이스가 손상되는 것을 방지하여, 가공 홈을 형성하는 상기 레이저 가공을 계속하기 위한 제어를 실행하도록 구성되어 있다. 이하에 도 5, 6 을 참조하면서 그 상세를 설명한다.

상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 먼저 척 테이블 (36) 을, 도 5(a) 에 나타내는 척 테이블 (36) 과 점선으로 나타내는 집광기 (51) 의 위치 관계가 되도록 위치시킨다. 그리고, 레이저 광선 조사 수단 (5) 의 집광기 (51) 로부터 반도체 웨이퍼 (10) 에 대해 흡수성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하면서, 척 테이블 (36) 을 화살표 X1 로 나타내는 방향으로 소정의 이동 속도로 이동시킨다. 도 5 에 나타내는 레이저 가공 공정에서는, 척 테이블 (36) 을 베어링 블록 (373) 측, 즉 왕로 방향으로 이동시키는 것이기 때문에, 가공 직후의 가공 홈을 촬상하기 위해, 집광기 (51) 에 인접하여 화살표 X1 방향에 위치하는 왕로용 촬상 수단 (71) 이 작동되고, 그 왕로용 촬상 수단 (71) 으로 촬상한 화상 정보가 제어 수단 (8) 에 입력되고, 그 제어 수단 (8) 을 통하여 화상 정보가 표시 수단 (M) 에 표시된다.

상기한 바와 같이, 본 실시형태의 왕로용 촬상 수단 (71), 및 복로용 촬상 수단 (72) 은 라인 센서로 구성되어 있으며, X 축 방향과 직교하는 Y 축 방향의 소정 범위 (도 5 의 표시 수단 (M) 에 표시되어 있는 상하 방향의 범위) 를, 일렬로 배열된 촬상 소자에 의해 소정 시간 간격 (예를 들어 100 ㎲ 마다) 으로 연속 촬상하고 제어 수단 (8) 의 랜덤 액세스 메모리 (RAM) 에 기억된다. 당해 소정 시간 간격마다 촬상한 화상을 연속적으로 표시함으로써, 도 5 의 표시 수단 (M) 에 표시되어 있는 바와 같은 평면 화상을 표시할 수 있으며, 고속, 고해상도로 촬상 데이터를 처리할 수 있도록 되어 있다.

그 레이저 가공이 개시됨과 동시에 그 왕로용 촬상 수단 (71) 에 의한 촬상도 개시되고, 얻어진 화상 신호는 순차적으로 제어 수단 (8) 에 이송되고 격납된다. 도 5 의 표시 수단 (M) 에는, 반도체 웨이퍼 (10) 의 분할 예정 라인 (11) 을 따라 조사된 펄스 레이저 광선에 의해 형성된 레이저 가공 홈 (110) 이 나타나 있다. 본 실시형태에 있어서는, 반도체 웨이퍼 (10) 에 형성된 디바이스 (12) 의 분할 예정 라인 (11) 을 따른 위치에, 소정의 간격으로 특징부로서의 전극 (121) 이 형성되어 있다. 상기 왕로용 촬상 수단 (71) 을 형성하는 라인 센서는, 레이저 가공 홈 (110) 이 형성되는 분할 예정 라인 (11) 과, 그 특징부를 이루는 전극 (121) 을 포함하도록 그 촬상 범위가 설정되어 있다.

제어 수단 (8) 의 리드 온리 메모리 (ROM) (82) 에는, 도 6 에 나타내는 플로 차트에 따라 작성된 제어 프로그램이 격납되어 있고, 소정 시간 간격마다 그 제어 프로그램이 실행된다. 이하에 그 플로 차트에 기초하는 제어에 대해 설명한다.

레이저 가공이 개시된 후, 그 제어 수단 (8) 에 격납되고 소정 시간마다 실행되는 그 제어 프로그램에 의해, 왕로용 촬상 수단 (71) 에 의해 취득된 화상 신호가 해석되고, 패턴 매칭 등의 주지된 기술을 사용하여, 미리 등록되어 있는 특징부로서의 전극 (121) 과 레이저 가공 홈 (110) 이 검출된다. 그 검출 정보에 의해 스텝 S1 에서 전극 (121) 의 중심에 대한 레이저 가공 홈 (110) 의 위치, 보다 구체적으로는 전극 (121) 과 레이저 가공 홈 (110) 에 있어서의 Y 축 방향의 거리가 산출되고, 그 제어 프로그램에 입력된다. 본 실시형태에서는, 그 전극 (121) 의 중심과 레이저 가공 홈 중심의 간격은 설계상 55 ㎛ 로 되어 있고, 그 허용 범위는 50 ㎛ - 60 ㎛ 로 설정되어 있다.

전극 (121) 과 레이저 가공 홈 (110) 의 거리 (간격 (A)) 가 입력되면, 스텝 S2 에서 그 간격 (A) 이 미리 기억되어 있는 허용 범위 (50 ㎛ - 60 ㎛) 내에 들어가 있는지의 여부가 판정된다. 그 스텝 S2 에서 간격 (A) 이 허용 범위 내에 들어가 있다 (예) 고 판정된 경우에는, 상기 스텝 S1 로 되돌아와 스텝 S1, S2 가 반복된다.

도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 그 간격 (A) 이, 예를 들어 40 ㎛ 였다고 하면, 그 스텝 S2 에서 그 허용 범위에 들어가 있지 않다 (아니오) 고 판정되고, 다음 스텝 S3 으로 진행되어, 그 전극 (121) 의 중심과 레이저 가공 홈 중심의 간격의 설계값 (55 ㎛) 으로부터의 어긋남량을 산출한다.

스텝 S3 에서, 그 어긋남량이 산출 (－15 ㎛) 됨으로써, 다음의 스텝 S4 에서, Y 축 방향 이동 수단 (38) 에 대해, 그 레이저 가공 홈 (110) 의 중심이 －15 ㎛ 분할 예정 라인 (11) 의 중심측으로 수정되도록 구동 신호가 출력되고, 그때까지의 구동 신호가 수정된다. 그 후, 플로 차트의 개시로 리턴된다. 그 결과, 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 어긋남이 검출되고 나서 바로 레이저 가공 홈 (110) 이 분할 예정 라인 (11) 의 중심으로 수정된다. 따라서, 어떠한 원인에 의해 레이저 가공 홈 (110) 의 위치가 설계상 규정된 위치로부터 어긋났다고 해도, 디바이스 (12) 를 손상시키지 않는다. 또한, 도 5(b) 에 나타내는 표시 수단 (M) 으로 표시되어 있는 표시 화상은, 간격 (A) 이 허용 범위에 들어가 있지 않다고 판정되고, Y 축 방향 이동 수단 (38) 에 대한 구동 신호의 수정이 실시된 후, 소정 시간 경과한 상태를 나타내고 있다.

본 실시형태에서는, 도 4(b) 에 나타낸 바와 같이 화살표 X1 방향으로 가공 이송하여 도면 중 우단까지 레이저 가공 홈을 형성한 후, 인접하는 분할 예정 라인 (11) 의 레이저 가공을 실시하기 때문에, Y 축 방향으로 척 테이블 (36) 을 인덱싱 이송한 후, 화살표 X1 방향과는 반대의 방향, 즉 복로 방향으로 척 테이블 (36) 을 이동시키면서 상기와 동일한 레이저 가공을 실시한다. 그 경우에는, 왕로 방향으로 이동시킨 경우와는 반대의 방향으로 레이저 가공 홈이 발현되기 때문에, 그 레이저 가공 홈 (110) 을 촬상하기 위한 촬상 수단 (7) 을, 집광기 (51) 를 사이에 끼워 왕로용 촬상 수단 (71) 과는 반대측에 배치 형성된 복로용 촬상 수단 (72) 으로 전환하고, 척 테이블 (36) 을 복로 방향으로 이동시키면서, 복로용 촬상 수단 (72) 에 의해 검출한 화상 신호를 제어 수단 (8) 에 입력하고, 상기 제어 프로그램에 기초하여 동일한 제어가 실시된다.

본 실시형태에서는, 촬상 수단 (7) 으로서 라인 센서를 채용하였지만, 이것에 한정되지 않고 일정한 사각형 영역을 촬상할 수 있는, 이른바 에어리어 센서 카메라를 채용할 수도 있다. 그러나, 에어리어 센서 카메라를 채용한 경우에는, 라인 센서를 사용한 경우에 비해, 분할 예정 라인 (11) 에 대한 레이저 가공 홈 (110) 의 어긋남 발생을 검출하는 데에 시간이 걸릴 것이 염려된다. 따라서, 촬상 수단 (7) 으로는 라인 센서를 채용하는 것이 바람직하다.

또, 본 실시형태에서는, 집광기 (51) 를 사이에 끼워 X 축 방향의 전후에 왕로용, 복로용 촬상 수단을 배치 형성하였지만, 레이저 가공을 실시할 때, 척 테이블 (36) 을 어느 일방으로만 이동시켜 가공을 실시하는 것이라면, 그 촬상 수단 (7) 은 그 방향에 대응한 일방만 형성하면 된다.

또한, 본 실시형태에서는, 분할 예정 라인 내의 가공 홈의 위치를 산출하기 위한 특징부로서 디바이스에 형성되는 전극을 채용하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 형성되는 디바이스에 따라서는, 본 실시형태와 같이 분할 예정 라인을 따라 전극이 형성되지 않는 경우도 있으며, 그 경우에는, 패턴 매칭 등의 제어로 검출하기 쉬운 형상의 타겟을 분할 예정 라인에 근접한 위치에 인쇄 등에 의해 배치 형성할 수도 있다.

1 : 레이저 가공 장치
2 : 정지 기대
3 : 유지 테이블 기구
4 : 레이저 광선 조사 유닛
5 : 레이저 광선 조사 수단
6 : 얼라인먼트 수단
7 : 촬상 수단
71 : 왕로용 촬상 수단
72 : 복로용 촬상 수단
8 : 제어 수단
10 : 반도체 웨이퍼
11 : 분할 예정 라인
12 : 디바이스
T : 점착 테이프
F : 프레임

Claims

표면에 복수의 분할 예정 라인이 격자상으로 형성되고, 상기 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 디바이스가 형성된 웨이퍼를 가공하는 레이저 가공 장치로서,
웨이퍼를 유지하는 유지 수단과, 상기 유지 수단에 유지된 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하는 집광기를 구비한 레이저 광선 조사 수단과, 상기 유지 수단과 상기 레이저 광선 조사 수단을 상대적으로 X 축 방향으로 이동시키는 X 축 방향 이동 수단과, 상기 유지 수단과 상기 레이저 광선 조사 수단을 상대적으로 X 축 방향과 직교하는 Y 축 방향으로 이동시키는 Y 축 방향 이동 수단과, 상기 집광기에 인접하고 X 축 방향으로 배치 형성된 촬상 수단과, 제어 수단을 구비하고,
상기 촬상 수단은, 상기 집광기로부터 조사된 레이저 광선에 의해 X 축 방향을 따라 가공된 가공 홈과 상기 가공 홈에 인접하는 디바이스의 특징부를 촬상하고,
상기 제어 수단은, 상기 촬상 수단이 촬상한 화상에 기초하여 상기 가공 홈과 상기 특징부의 Y 축 방향의 간격이 허용치를 초과한 경우, 상기 Y 축 방향 이동 수단을 작동하여 상기 집광기와 상기 유지 수단의 Y 축 방향에 있어서의 상대 위치를 조정하여 가공 홈과 특징부의 Y 축 방향의 간격이 허용치에 들어오도록 제어하는, 레이저 가공 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 촬상 수단은 라인 센서로 이루어지는, 레이저 가공 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 촬상 수단은 상기 집광기에 대해 왕로측 및 복로측에 배치 형성되는, 레이저 가공 장치.