KR101845187B1 - 레이저 다이싱 장치 및 다이싱 방법 - Google Patents

레이저 다이싱 장치 및 다이싱 방법 Download PDF

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Abstract

레이저 다이싱 장치 (10) 는, 가공용 레이저 광 (L1) 을 출사하는 레이저 광원 (21) 과, 가공용 레이저 광 (L1) 의 광로와 일부 광로를 공유하는 AF 용 레이저 광 (L2) 을 출사하는 AF 용 광원 (31) 과, 제 1 및 제 2 레이저 광 (L1), (L2) 의 공유 광로 상에 배치되는 집광 렌즈 (24) 와, 웨이퍼 표면에서 반사한 AF 용 레이저 광 (L2) 의 반사광에 기초하여 포커스 오차 신호를 생성하는 AF 신호 처리부 (40) 와, 포커스 오차 신호에 기초하여 집광 렌즈 (24) 와 웨이퍼 표면의 거리가 일정해지도록 집광 렌즈 (24) 를 웨이퍼 두께 방향으로 이동시키는 제어부 (50) 와, 가공용 레이저 광 (L1) 의 집광점의 위치를 고정한 상태에서 AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점의 위치를 웨이퍼 두께 방향으로 조정하는 포커스 렌즈군 (37) 을 구비함으로써, 개질 영역의 가공 깊이의 변화에 대한 자유도가 높아, 웨이퍼의 내부에 개질 영역을 정밀도 양호하게 형성할 수 있는 레이저 다이싱 장치 및 다이싱 방법을 실현한다.

Description

레이저 다이싱 장치 및 다이싱 방법{LASER DICING DEVICE AND DICING METHOD}
본 발명은, 반도체 장치나 전자 부품 등이 형성된 웨이퍼를 개개의 칩으로 분할하는 레이저 다이싱 장치 및 다이싱 방법에 관한 것이다.
종래, 표면에 반도체 장치나 전자 부품 등이 형성된 웨이퍼를 개개의 칩으로 분할하려면, 미세한 다이아몬드 지립으로 형성된 두께 30 ㎛ 정도의 얇은 지석에 의해, 웨이퍼에 연삭홈을 넣어 웨이퍼를 컷하는 다이싱 장치가 이용되고 있었다.
다이싱 장치에서는, 얇은 지석 (이하, 다이싱 블레이드라고 칭한다) 을 예를 들어 30,000 ∼ 60,000 rpm 으로 고속 회전시켜 웨이퍼를 연삭하고, 웨이퍼를 완전 절단 (풀 컷) 또는 불완전 절단 (하프 컷 혹은 세미풀 컷) 을 실시한다.
그러나, 이 다이싱 블레이드에 의한 연삭 가공의 경우, 웨이퍼가 고취성 재료이기 때문에 취성 모드 가공되어, 웨이퍼의 표면이나 이면에 칩핑이 생기고, 이 칩핑이 분할된 칩의 성능을 저하시키는 요인이 되고 있었다. 특히 이면에 생긴 칩핑은, 크랙이 서서히 내부로 진행되기 때문에 큰 문제가 되고 있었다.
이와 같은 문제에 대해, 종래의 다이싱 블레이드에 의한 절단 대신에, 웨이퍼의 내부에 집광점을 맞춰 레이저 광을 입사시켜, 웨이퍼 내부에 다광자 흡수에 의한 개질 영역을 형성해 개개의 칩으로 분할하는 레이저 다이싱 장치가 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이와 같은 레이저 다이싱 장치에서는, 웨이퍼의 내부에 형성하는 개질 영역을 웨이퍼 표면으로부터 일정한 깊이에 형성하기 때문에, 오토포커스 기구를 사용하여 웨이퍼 표면의 위치 (높이) 를 검출해 레이저 광의 집광점의 위치를 고정밀도로 제어할 필요가 있다.
예를 들어, 특허문헌 1 에 개시된 기술에서는, 집광 렌즈에 의해, 개질 영역을 형성하기 위한 가공용 레이저 광과, 웨이퍼 표면의 위치를 검출하기 위한 AF 용 (거리 측정용) 레이저 광이 공유하는 광로 상에서 웨이퍼를 향하여 집광된다. 이때, 웨이퍼 표면에서 반사된 AF 용 레이저 광의 반사광이 검출되고, 이 검출 신호에 따라 가공용 레이저 광의 집광점의 위치가 웨이퍼의 표면으로부터 일정한 거리에 위치하도록 집광 렌즈의 위치가 웨이퍼 두께 방향으로 미(微)조정된다. 이로써, 웨이퍼 표면의 변위에 추종하도록 가공용 레이저 광의 집광점의 위치를 제어하면서, 웨이퍼 내부의 원하는 위치에 개질 영역을 형성하는 리얼 타임 가공을 실시하는 것이 가능해진다.
일본 공개특허공보 2007-167918호
그런데, 상기 서술한 바와 같은 종래의 레이저 다이싱 장치에서는, 개구수 (NA : Numerical Aperture) 가 높은 집광 렌즈 (고 NA 렌즈) 가 사용되므로, 오토포커스 기구의 감도가 매우 높아, 고정밀도 검출의 범위가 합초 (合焦) 위치의 근방으로 한정된다. 그 때문에, 웨이퍼 표면의 변위를 검출 가능한 측정 범위 (포커스 인입 범위) 가 매우 좁고, 예를 들어 통상 수 ㎛ 의 범위에서만 측정이 가능하다. 또, 웨이퍼 내부에 형성되는 개질 영역의 웨이퍼 표면으로부터의 깊이 (이하, 「가공 깊이」라고 한다) 를 변경하기 위해서 가공용 레이저 광의 집광점을 변경하면, 거기에 따라 AF 용 레이저 광의 집광점의 위치도 변경되기 때문에, 웨이퍼 표면의 변위를 검출할 수 없게 되어 버린다. 즉, 개질 영역의 가공 깊이의 변경에 대해 자유도가 없는 것이 문제가 되고 있다.
예를 들어, 775 ㎛ 의 두께를 갖는 웨이퍼의 표면으로부터 십수 ㎛ 내지 7 백 ㎛ 를 초과하는 깊이에 개질 영역을 형성하는 경우, 얇은 웨이퍼용 오토포커스 기구에서는 측정 범위를 초과해 버리기 때문에, 리얼 타임으로의 가공은 불가능해진다. 이 경우, 사전에 측정 스캔함으로써 웨이퍼 표면의 형상을 측정해 기억하고, 기억된 웨이퍼 표면 형상 데이터에 근거해 웨이퍼를 가공해 가는 트레이스 가공을 실시할 필요가 있다.
그러나, 이와 같은 방법에서는 실제 가공을 실시하는 전단계 (前段階) 에서 측정 스캔을 실시해 웨이퍼 표면 형상의 측정과 기억을 실시하기 때문에, 실제의 가공에 추가로 측정 스캔을 위한 시간이 필요로 되어 스루풋 (가공 효율) 의 저하를 초래하는 요인이 되고 있다.
한편, 각각의 가공 깊이에 대응 가능한 오토포커스 기구를 각각의 유닛으로서 준비하는 것도 생각되지만, 비용 상승이나 장치의 복잡화를 초래하므로 바람직하지 않다.
본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 개질 영역의 가공 깊이의 변화에 대한 자유도가 높아, 웨이퍼의 내부에 개질 영역을 정밀도 양호하게 형성할 수 있는 레이저 다이싱 장치 및 다이싱 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 1 양태에 관련된 레이저 다이싱 장치는, 제 1 레이저 광을 웨이퍼의 내부에 집광시킴으로써 웨이퍼의 내부에 개질 영역을 형성하는 레이저 다이싱 장치로서, 제 1 레이저 광을 출사하는 제 1 레이저 광원과, 제 1 레이저 광의 광로와 일부 광로를 공유하고, 웨이퍼의 표면에서 반사시키기 위한 제 2 레이저 광을 출사하는 제 2 레이저 광원과, 제 1 레이저 광의 광로와 제 2 레이저 광의 광로의 공유 광로 상에 배치되고, 제 1 레이저 광과 제 2 레이저 광을 집광하는 집광 렌즈와, 웨이퍼의 표면에서 반사된 제 2 레이저 광의 반사광에 기초하여, 제 2 레이저 광의 집광점과 웨이퍼의 표면의 거리를 나타내는 포커스 오차 신호를 생성하는 포커스 오차 신호 생성 수단과, 포커스 오차 신호에 기초하여, 집광 렌즈와 웨이퍼의 표면의 거리가 일정해지도록 집광 렌즈를 웨이퍼의 두께 방향으로 이동시키는 제어부와, 제 1 레이저 광의 집광점의 위치를 고정한 상태에서 제 2 레이저 광의 집광점의 위치를 웨이퍼의 두께 방향으로 조정하는 집광점 조정 수단을 구비한다.
본 발명의 제 2 양태에 관련된 레이저 다이싱 장치는, 제 1 양태에 있어서, 집광점 조정 수단은, 제 2 레이저 광의 광로 상이고 공유 광로와는 독립된 위치에 배치된 1 또는 복수의 렌즈로 이루어지는 포커스 렌즈군을 갖고, 포커스 렌즈군의 적어도 일부의 렌즈가 제 2 레이저 광의 광로를 따라 이동 가능하게 구성된다.
본 발명의 제 3 양태에 관련된 레이저 다이싱 장치는, 제 2 양태에 있어서, 포커스 렌즈군은, 웨이퍼측으로부터 순서대로 정(正)렌즈 및 부(負)렌즈를 갖고, 부렌즈가 제 2 레이저 광의 광로를 따라 이동 가능하게 구성된다.
본 발명의 제 4 양태에 관련된 레이저 다이싱 장치는, 제 3 양태에 있어서, 상기 집광 렌즈의 사출동(瞳)과 상기 정렌즈의 광학적 거리가 120 ㎜ 이하이다.
본 발명의 제 5 양태에 관련된 레이저 다이싱 장치는, 제 3 양태 또는 제 4 양태에 있어서, 상기 정렌즈의 초점 거리가 20 ㎜ 이상 80 ㎜ 이하이다.
본 발명의 제 6 양태에 관련된 레이저 다이싱 장치는, 제 3 ∼ 5 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 정렌즈의 초점 거리와 상기 부렌즈의 초점 거리의 차가 2 ㎜ 이상 15 ㎜ 이하이다.
본 발명의 제 7 양태에 관련된 레이저 다이싱 장치는, 제 3 ∼ 6 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 집광 렌즈에 의해 집광되고 상기 웨이퍼의 표면에 조사되는 상기 제 1 레이저 광의 집광상 (集光像) 의 직경이 5 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하이다.
본 발명의 제 8 양태에 관련된 레이저 다이싱 장치는, 제 1 ∼ 7 양태 중 어느 하나에 있어서, 포커스 오차 신호 생성 수단은, 나이프 에지법에 의해 포커스 오차 신호를 생성한다.
본 발명의 제 9 양태에 관련된 레이저 다이싱 장치는, 제 1 ∼ 7 양태 중 어느 하나에 있어서, 포커스 오차 신호 생성 수단은, 비점수차법에 의해 포커스 오차 신호를 생성한다.
본 발명의 제 10 양태에 관련된 다이싱 방법은, 제 1 레이저 광을 웨이퍼의 내부에 집광시킴으로써 웨이퍼의 내부에 개질 영역을 형성하는 다이싱 방법으로서, 제 1 레이저 광의 광로와 웨이퍼의 표면에서 반사시키기 위한 제 2 레이저 광의 광로의 공유 광로 상에 배치된 집광 렌즈에 의해 제 1 레이저 광 및 제 2 레이저 광을 집광시키는 집광 공정과, 웨이퍼의 표면에서 반사된 제 2 레이저 광의 반사광에 기초하여, 제 2 레이저 광의 집광점과 웨이퍼의 표면의 거리를 나타내는 포커스 오차 신호를 생성하는 포커스 오차 신호 생성 공정과, 포커스 오차 신호에 기초하여, 집광 렌즈와 웨이퍼의 표면의 거리가 일정해지도록 집광 렌즈를 웨이퍼의 두께 방향으로 이동시키는 제어 공정과, 제 1 레이저 광의 집광점의 위치를 고정한 상태에서 제 2 레이저 광의 집광점의 위치를 웨이퍼의 두께 방향으로 조정하는 집광점 조정 공정을 포함한다.
본 발명의 제 11 양태에 관련된 다이싱 방법은, 제 10 양태에 있어서, 집광점 조정 공정은, 제 2 레이저 광의 광로 상이고 공유 광로와는 독립된 위치에 배치된 1 또는 복수의 렌즈로 이루어지는 포커스 렌즈군의 적어도 일부의 렌즈를 제 2 레이저 광의 광로를 따라 이동시킴으로써, 제 2 레이저 광의 집광점의 위치를 웨이퍼의 두께 방향으로 조정한다.
본 발명의 제 12 양태에 관련된 다이싱 방법은, 제 11 양태에 있어서, 포커스 렌즈군은, 웨이퍼측으로부터 순서대로 정렌즈 및 부렌즈를 갖고, 집광점 조정 공정은, 부렌즈를 제 2 레이저 광의 광로를 따라 이동시킴으로써, 제 2 레이저 광의 집광점의 위치를 웨이퍼의 두께 방향으로 조정한다.
본 발명의 제 13 양태에 관련된 다이싱 방법은, 제 12 양태에 있어서, 상기 집광 렌즈의 사출동과 상기 정렌즈의 광학적 거리가 120 ㎜ 이하이다.
본 발명의 제 14 양태에 관련된 다이싱 방법은, 제 12 양태 또는 제 13 양태에 있어서, 상기 정렌즈의 초점 거리가 20 ㎜ 이상 80 ㎜ 이하이다.
본 발명의 제 15 양태에 관련된 다이싱 방법은, 제 12 ∼ 14 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 정렌즈의 초점 거리와 상기 부렌즈의 초점 거리의 차가 2 ㎜ 이상 15 ㎜ 이하이다.
본 발명의 제 16 양태에 관련된 다이싱 방법은, 제 12 ∼ 15 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 집광 렌즈에 의해 집광되고 상기 웨이퍼의 표면에 조사되는 상기 제 1 레이저 광의 집광상의 직경이 5 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하이다.
본 발명의 제 17 양태에 관련된 다이싱 방법은, 제 10 ∼ 16 양태 중 어느 하나에 있어서, 포커스 오차 신호 생성 공정은, 나이프 에지법에 의해 포커스 오차 신호를 생성한다.
본 발명의 제 18 양태에 관련된 다이싱 방법은, 제 10 ∼ 16 양태 중 어느 하나에 있어서, 포커스 오차 신호 생성 공정은, 비점수차법에 의해 포커스 오차 신호를 생성한다.
본 발명에 의하면, 제 1 레이저 광 (가공용 레이저 광) 의 집광점과 제 2 레이저 광 (AF 용 레이저 광) 의 집광점의 상대적인 거리를 조정할 수 있기 때문에, 개질 영역의 가공 깊이에 따라 웨이퍼의 표면 근방에 제 2 레이저 광의 집광점을 맞추는 것이 가능해져, 웨이퍼 표면의 변위를 안정적으로 또한 고정밀도로 검출할 수 있다. 따라서, 개질 영역의 가공 깊이의 변화에 대한 자유도를 높게 할 수 있고, 웨이퍼 내부의 원하는 위치에 개질 영역을 정밀도 양호하게 형성하는 것이 가능해진다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 레이저 다이싱 장치의 개략을 나타낸 구성도이다.
도 2 는 프레임에 테이프를 개재하여 마운트된 웨이퍼를 나타낸 사시도이다.
도 3 은 웨이퍼 내부의 집광점 근방에 형성되는 개질 영역을 설명하는 개념 도이다.
도 4 는 AF 장치의 구성예를 나타낸 개략도이다.
도 5 는 2 분할 포토다이오드의 수광면에 형성되는 집광상의 양태를 나타낸 도면이다.
도 6 은 포커스 오차 신호의 출력 특성을 나타낸 그래프이다.
도 7 은 AF 용 레이저 광의 집광점이 웨이퍼 두께 방향으로 변화하는 양태를 나타낸 도면이다.
도 8 은 본 실시형태의 레이저 다이싱 장치를 사용한 다이싱 방법의 흐름을 나타낸 플로우 차트이다.
도 9 는 도 8 에 나타내는 캘리브레이션 동작의 상세한 흐름을 나타낸 플로우 차트이다.
도 10 은 캘리브레이션 동작에 의해 측정되는 포커스 오차 신호의 출력 특성의 일례를 나타낸 도면이다.
도 11 은 도 8 에 나타내는 리얼 타임 가공 동작의 상세한 흐름을 나타낸 플로우 차트이다.
도 12 는 시뮬레이션에 의한 평가 결과 (가공 깊이마다의 포커스 오차 신호의 출력 특성) 를 나타낸 도면이다.
도 13 은 시뮬레이션에 의한 평가 결과 (가공 깊이마다의 포커스 오차 신호의 출력 특성) 를 나타낸 도면이다.
도 14 는 시뮬레이션에 의한 평가 결과 (가공 깊이마다의 포커스 오차 신호의 출력 특성) 를 나타낸 도면이다.
도 15 는 시뮬레이션에 의한 평가 결과 (가공 깊이마다의 포커스 오차 신호의 출력 특성) 를 나타낸 도면이다.
도 16 은 시뮬레이션에 의한 평가 결과 (가공 깊이마다의 포커스 오차 신호의 출력 특성) 를 나타낸 도면이다.
도 17 는 AF 장치 (30) 의 다른 구성예를 나타낸 개략도이다.
도 18 은 4 분할 포토다이오드의 수광면을 나타낸 도면이다.
도 19 는 AF 장치 (30) 의 또 다른 구성예를 나타낸 개략도이다.
이하, 첨부 도면에 따라 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 레이저 다이싱 장치 (10) 의 개략을 나타낸 구성도이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 레이저 다이싱 장치 (10) 는, 웨이퍼 (W) 를 이동시키는 스테이지 (12) 와, 웨이퍼 (W) 에 레이저 광을 조사하는 레이저 헤드 (20) 와, 레이저 다이싱 장치 (10) 의 각 부를 제어하는 제어부 (50) 를 구비한다.
스테이지 (12) 는, XYZθ 방향으로 이동 가능하게 구성되고, 웨이퍼 (W) 를 흡착 유지한다. 웨이퍼 (W) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 일방의 면에 점착재를 갖는 다이싱 시트 (S) 가 첩부 (貼付) 되고, 이 다이싱 시트 (S) 를 개재하여 프레임 (F) 와 일체화된 상태에서 스테이지 (12) 에 재치된다.
레이저 헤드 (20) 는, 웨이퍼 (W) 에 대향하는 위치에 배치되어 있고, 웨이퍼 (W) 의 내부에 다광자 흡수에 의한 개질 영역을 형성하기 위한 가공용 레이저 광 (L1) 을 웨이퍼 (W) 에 대해 조사한다.
제어부 (50) 는, CPU (Central Processing Unit), 메모리, 입출력 회로부 등으로 이루어지고, 레이저 다이싱 장치 (10) 의 각 부의 동작이나 가공에 필요한 데이터의 기억 등을 실시한다.
레이저 다이싱 장치 (10) 는 이 외에, 도시하지 않은 웨이퍼 반송 수단, 조작판, 텔레비전 모니터, 및 표시등 등으로 구성되어 있다.
조작판에는, 레이저 다이싱 장치 (10) 의 각 부의 동작을 조작하는 스위치 류나 표시 장치가 장착되어 있다. 텔레비전 모니터는, 도시하지 않은 CCD (Charge Coupled Device) 카메라로 촬상한 웨이퍼 화상의 표시, 또는 프로그램 내용이나 각종 메세지 등을 표시한다. 표시등은, 레이저 다이싱 장치 (10) 의 가공 중, 가공 종료, 비상 정지 등의 가동 상황을 표시한다.
다음으로, 레이저 헤드 (20) 의 상세 구성에 대해 설명한다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 레이저 헤드 (20) 는, 레이저 광원 (제 1 레이저 광원)(21) 과, 다이크로익 미러 (23) 와, 집광 렌즈 (24) 와, 제 1 액추에이터 (25) 와, AF 장치 (30) 를 구비한다.
레이저 광원 (21) 은, 웨이퍼 (W) 의 내부에 개질 영역을 형성하기 위한 가공용 레이저 광 (제 1 레이저 광)(L1) 을 출사한다. 예를 들어, 레이저 광원 (21) 은, 펄스폭이 1 ㎲ 이하이고, 집광점에 있어서의 피크 파워 밀도가 1 × 108 (W/㎠) 이상이 되는 레이저 광을 출사한다.
가공용 레이저 광 (L1) 의 제 1 광로 상에는, 레이저 광원 (21) 측으로부터 순서대로 다이크로익 미러 (23) 와, 집광 렌즈 (24) 가 배치된다. 다이크로익 미러 (23) 는, 가공용 레이저 광 (L1) 을 투과하고, 또한 후술하는 AF 장치 (30) 로부터 출사되는 AF 용 레이저 광 (제 2 레이저 광)(L2) 을 반사한다. 또한, AF 용 레이저 광 (L2) 의 제 2 광로는, 다이크로익 미러 (23) 에 의해 가공용 레이저 광 (L1) 의 제 1 광로와 일부 광로를 공유하도록 굴곡되고, 그 공유 광로 상에 집광 렌즈 (24) 가 배치된다.
레이저 광원 (21) 으로부터 출사된 가공용 레이저 광 (L1) 은, 다이크로익 미러 (23) 를 통과한 후, 집광 렌즈 (24) 에 의해 웨이퍼 (W) 의 내부에 집광된다. 가공용 레이저 광 (L1) 의 집광점의 Z 방향 위치 (웨이퍼 두께 방향 위치) 는, 제 1 액추에이터 (25) 에 의해 집광 렌즈 (24) 를 Z 방향으로 미소 이동시킴으로써 조절된다. 또한, 자세한 것은 후술하지만, 제 1 액추에이터 (25) 는, 집광 렌즈 (24) 와 웨이퍼 (W) 표면의 거리가 일정해지도록, 제어부 (50) 에 의해 구동이 제어된다.
도 3 은, 웨이퍼 내부의 집광점 근방에 형성되는 개질 영역을 설명하는 개념도이다. 도 3(a) 는, 웨이퍼 (W) 의 내부에 입사된 가공용 레이저 광 (L1) 이 집광점에 개질 영역 (P) 을 형성한 상태를 나타내고, 도 3(b) 는 단속하는 펄스상의 가공용 레이저 광 (L1) 의 아래에서 웨이퍼 (W) 가 수평 방향으로 이동되어, 불연속적인 개질 영역 (P, P, …) 이 나란히 형성된 상태를 나타내고 있다. 도 3(c) 는, 웨이퍼 (W) 의 내부에 개질 영역 (P) 이 다층으로 형성된 상태를 나타내고 있다.
도 3(a) 에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 (W) 의 표면으로부터 입사한 가공용 레이저 광 (L1) 의 집광점이 웨이퍼 (W) 의 두께 방향의 내부에 설정되어 있으면, 웨이퍼 (W) 의 표면을 투과한 가공용 레이저 광 (L1) 은, 웨이퍼 (W) 내부의 집광점에서 에너지가 집중하고, 웨이퍼 (W) 내부의 집광점 근방에 다광자 흡수에 의한 크랙 영역, 용융 영역, 굴절률 변화 영역 등의 개질 영역이 형성된다. 도 3(b) 에 나타내는 바와 같이, 단속하는 펄스상의 가공용 레이저 광 (L1) 을 웨이퍼 (W) 에 조사해 복수의 개질 영역 (P, P, …) 을 다이싱 스트리트를 따라 형성함으로써, 웨이퍼 (W) 는 분자간력의 밸런스가 무너져, 개질 영역 (P, P, …) 을 기점으로 해서 자연스럽게 할단 (割斷) 되거나, 혹은 약간이 외력을 가함으로써 할단된다.
또, 두께가 두꺼운 웨이퍼 (W) 인 경우에는, 개질 영역 (P) 의 층이 1 층으로는 할단할 수 없기 때문에, 도 3(c) 에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 (W) 의 두께 방향으로 가공용 레이저 광 (L1) 의 집광점을 이동시켜, 개질 영역 (P) 을 다층으로 형성시켜 할단한다.
또한, 도 3(b), (c) 에 나타낸 예에서는, 단속하는 펄스상의 가공용 레이저 광 (L1) 으로 불연속적인 개질 영역 (P, P, …) 을 형성한 상태를 나타냈지만, 가공용 레이저 광 (L1) 의 연속파하에서 연속적인 개질 영역 (P) 을 형성하도록 해도 된다. 불연속적인 개질 영역 (P) 을 형성한 경우에는, 연속한 개질 영역 (P) 을 형성한 경우에 비해 할단되기 어렵기 때문에, 웨이퍼 (W) 의 두께나 반송 중의 안전 등의 상황에 따라, 가공용 레이저 광 (L1) 의 연속파를 사용할지, 단속파를 사용할지가 적절히 선택된다.
AF 장치 (30) 는, 웨이퍼 (W) 표면의 기준 위치로부터의 Z 방향 (웨이퍼 두께 방향) 의 변위를 검출하기 위한 AF 용 레이저 광 (제 2 레이저 광)(L2) 을 출사하고, 웨이퍼 (W) 의 표면에서 반사한 AF 용 레이저 광 (L2) 의 반사광을 수광하고, 그 수광한 반사광에 기초하여 웨이퍼 (W) 표면의 기준 위치로부터의 Z 방향의 변위를 검출한다.
도 4 는, AF 장치 (30) 의 구성예를 나타낸 개략도이다. 도 4 에 나타내는 AF 장치 (30) 는, 나이프 에지법을 사용하여 웨이퍼 (W) 표면의 기준 위치로부터의 Z 방향의 변위를 검출하는 것이다.
AF 장치 (30) 는, AF 용 광원 (제 2 레이저 광원)(31) 과, 집광 렌즈 (32) 와, 핀홀 (33) 과, 나이프 에지 (34) 와, 조명계 렌즈 (35) 와, 하프 미러 (36) 와, 포커스 렌즈군 (37) 과, 결상 렌즈 (38) 와, 디텍터 (39) 와, AF 신호 처리부 (40) 와, 제 2 액추에이터 (41) 를 구비한다.
AF 용 광원 (31) 은, 예를 들어 LD (Laser Diode) 광원이나 SLD (Super Luminescent Diode) 광원 등으로 이루어지고, 가공용 레이저 광 (L1) 과는 상이한 파장이고 웨이퍼 (W) 의 표면에서 반사 가능한 파장을 갖는 AF 용 레이저 광 (L2) 을 출사한다.
AF 용 광원 (31) 으로부터 출사된 AF 용 레이저 광 (L2) 은, 집광 렌즈 (32), 핀홀 (33) 을 통과한 후, 나이프 에지 (34) 에 의해 그 일부가 차광된다. 그리고, 나이프 에지 (34) 에 의해 차광되지 않고 진행한 광은, 조명계 렌즈 (35) 를 통과한 후, 하프 미러 (36) 에서 반사되고, 포커스 렌즈군 (37) 을 개재하여 다이크로익 미러 (23) 로 유도된다. 이 다이크로익 미러 (23) 에 의해 반사된 AF 용 레이저 광 (L2) 은, 가공용 레이저 광 (L1) 과의 공유 광로를 따라 진행하고, 집광 렌즈 (24) 에 의해 집광되어 웨이퍼 (W) 에 조사된다. 또한, 나이프 에지 (34) 는 핀홀 (33) 과 하프 미러 (36) 사이에 있으면 되고, 조명계 렌즈 (35) 의 뒤에 배치해도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
웨이퍼 (W) 의 표면에서 반사된 AF 용 레이저 광 (L2) 의 반사광은, 집광 렌즈 (24) 로 돌아가 공유 광로를 따라 진행하고, 다이크로익 미러 (23) 에 의해 반사된다. 이 다이크로익 미러 (23) 에 의해 반사된 AF 용 레이저 광 (L2) 의 반사광은, 포커스 렌즈군 (37), 하프 미러 (36) 를 순차 통과한다. 하프 미러 (36) 를 통과한 AF 용 레이저 광 (L2) 의 반사광은, 결상 렌즈 (38) 에 의해 집광되고, 디텍터 (39) 상에 조사되고, 디텍터 (39) 의 수광면에 집광상을 형성한다.
디텍터 (39) 는, 2 분할된 수광 소자 (광전 변환 소자) 를 갖는 2 분할 포토다이오드로 이루어지고, AF 용 레이저 광 (L2) 의 반사광의 집광상을 분할해 수광하고, 각각의 광량에 따른 출력 신호 (전기 신호) 를 AF 신호 처리부 (40) 에 출력한다.
AF 신호 처리부 (40) 는, 디텍터 (39) 의 각 수광 소자로부터 출력된 출력 신호에 기초하여, 웨이퍼 (W) 표면의 기준 위치로부터의 Z 방향의 변위 (웨이퍼 (W) 의 표면과 AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점의 디포커스 거리) 를 나타내는 포커스 오차 신호를 생성해 제어부 (50) 에 출력한다. 또한, AF 신호 처리부 (40) 는, 본 발명의 포커스 오차 신호 생성 수단에 상당한다.
여기서, 웨이퍼 (W) 표면의 변위 검출 원리에 대해 설명한다.
도 5 는, 디텍터 (39) 를 구성하는 2 분할 포토다이오드 (42) 의 수광면에 형성되는 집광상의 양태를 나타낸 도면이다. 또한, 도 5(a) ∼ (c) 는, 도 4 에 있어서 웨이퍼 (W) 의 표면이 각각 h1, h2, h3 으로 나타내는 위치에 있을 때에, 2 분할 포토다이오드 (42) 의 수광면에 형성되는 집광상의 양태를 나타내고 있다.
먼저, 웨이퍼 (W) 의 표면이 h2 의 위치에 있는 경우, 즉 웨이퍼 (W) 의 표면과 AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점이 일치하고 있는 경우, 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 2 분할 포토다이오드 (42) 의 수광면에는 가운데에 샤프한 상 (진원) 이 형성된다. 이때, 2 분할 포토다이오드 (42) 의 수광 소자 (42A, 42B) 에서 수광되는 광량은 모두 동일해지고, 웨이퍼 (W) 의 표면은 합초 (合焦) 위치에 있는 것을 알 수 있다.
한편, 웨이퍼 (W) 의 표면이 h1 의 위치에 있는 경우, 즉 웨이퍼 (W) 의 표면이 AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점보다 집광 렌즈 (24) 에 가까운 위치에 있는 경우, 도 5(a) 에 나타내는 바와 같이, 2 분할 포토다이오드 (42) 의 수광면에는, 수광 소자 (42A) 측에 반원상의 집광상이 형성되고, 그 크기 (흐림량) 는 웨이퍼 (W) 와 집광 렌즈 (24) 의 거리에 따라 변화한다.
또, 웨이퍼 (W) 의 표면이 h3 의 위치에 있는 경우, 즉 웨이퍼 (W) 의 표면이 AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점보다 집광 렌즈 (24) 로부터 먼 위치에 있는 경우, 도 5(c) 에 나타내는 바와 같이, 2 분할 포토다이오드 (42) 의 수광면에는, 수광 소자 (42B) 측에 반원상의 집광상이 형성되고, 그 크기 (흐림량) 는 웨이퍼 (W) 와 집광 렌즈 (24) 의 거리에 따라 변화한다.
이와 같이, 2 분할 포토다이오드 (42) 의 수광 소자 (42A, 42B) 에서 수광되는 광량은, 웨이퍼 (W) 표면의 변위에 따라 변화한다. 따라서, 이와 같은 성질을 이용해 웨이퍼 (W) 표면의 변위를 검출할 수 있다.
AF 신호 처리부 (40) 에서는, 2 분할 포토다이오드 (42) 의 수광 소자 (42A, 42B) 로부터 출력된 출력 신호를 각각 A, B 로 했을 때, 포커스 오차 신호 E 를, 다음 식 (1) 에 따라 구한다.
E = (A - B)/(A ＋ B) ···(1)
도 6 은, 포커스 오차 신호의 출력 특성을 나타낸 그래프이고, 가로축은 웨이퍼 (W) 표면의 기준 위치로부터 Z 방향 (웨이퍼 두께 방향) 의 변위를 나타내고, 세로축은 포커스 오차 신호의 출력값을 나타내고 있다. 또한, 웨이퍼 (W) 표면의 기준 위치 (원점) 에 AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점이 일치하도록 미리 조정되어 있는 것으로 한다.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 포커스 오차 신호의 출력 특성은, 웨이퍼 (W) 표면의 기준 위치 (원점) 를 제로 크로스점으로 한 S 자상의 곡선이 된다. 또, 웨이퍼 (W) 표면의 위치가, 도면 중에 화살표로 나타낸 범위, 즉 웨이퍼 (W) 표면의 변위를 검출 가능한 측정 범위 (포커스 인입 범위) 내에 있을 때, 웨이퍼 (W) 표면의 변위와 포커스 오차 신호의 출력의 관계는, 원점을 지나는 단조로운 곡선이 된다. 요컨대, 포커스 오차 신호의 출력이 제로이면, 웨이퍼 (W) 의 표면이 AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점과 일치하는 합초 위치에 있는 것을 알 수 있고, 포커스 오차 신호의 출력이 제로가 아니면, 웨이퍼 (W) 표면의 변위 방향 및 변위량을 알 수 있다.
이와 같은 출력 특성을 갖는 포커스 오차 신호는, 웨이퍼 (W) 표면의 기준 위치로부터 Z 방향의 변위를 나타내는 웨이퍼 변위 정보로서 AF 신호 처리부 (40) 에서 생성되고, 제어부 (50) 로 출력된다.
제어부 (50) 는, AF 신호 처리부 (40) 로부터 출력된 포커스 오차 신호에 기초하여, 집광 렌즈 (24) 와 웨이퍼 (W) 표면의 거리가 일정해지도록, 제 1 액추에이터 (25) 의 구동을 제어한다. 이로써, 웨이퍼 (W) 표면의 변위에 추종하도록 집광 렌즈 (24) 가 Z 방향 (웨이퍼 두께 방향) 으로 미소 이동되고, 웨이퍼 (W) 표면으로부터 일정한 거리 (깊이) 에 가공용 레이저 광 (L1) 의 집광점이 위치하도록 되므로, 웨이퍼 (W) 내부의 원하는 위치에 개질 영역을 형성할 수 있다. 또한, 제어부 (50) 는, 본 발명의 제어 수단에 상당하는 것이다.
그런데, 본 실시형태와 같이, 가공용 레이저 광 (L1) 의 제 1 광로와 AF 용 레이저 광 (L2) 의 제 2 광로의 공유 광로 상에 집광 렌즈 (24) 가 배치되는 구성에 있어서는, 개질 영역의 가공 깊이를 바꾸기 위해서 집광 렌즈 (24) 와 웨이퍼 (W) 의 상대적인 거리가 변화하면, 가공용 레이저 광 (L1) 의 집광점과 함께 AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점도 웨이퍼 (W) 에 대한 Z 방향 위치가 변화한다.
예를 들어, 도 7(a) 에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 (W) 의 표면으로부터 얕은 위치에 개질 영역을 형성하는 경우에 있어서, 웨이퍼 (W) 의 표면에 AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점이 일치하고 있었다고 한다. 이와 같은 경우, 도 7(b) 에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 (W) 의 표면으로부터 깊은 위치에 개질 영역을 형성하기 위해서, 집광 렌즈 (24) 와 웨이퍼 (W) 의 상대적인 거리를 변화시키면, AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점이 웨이퍼 (W) 의 표면으로부터 Z 방향 (웨이퍼 두께 방향) 으로 크게 어긋나 버린다. 그리고, AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점과 웨이퍼 (W) 표면의 거리가 측정 범위 (포커스 인입 범위) 를 넘어 버리면, 웨이퍼 (W) 표면의 변위를 검출할 수 없게 되어 버린다. 특히, 집광 렌즈 (24) 는 고 NA 렌즈가 사용되므로, 웨이퍼 (W) 표면의 변위를 검출 가능한 측정 범위가 AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점 (합초 위치) 의 근방으로 한정되기 때문에, 상기 문제는 보다 현저한 것이 된다.
그래서, 본 실시형태의 AF 장치 (30) 는, 가공용 레이저 광 (L1) 의 집광점과는 독립적으로 AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점을 Z 방향 (웨이퍼 두께 방향) 으로 변화시키는 집광점 조정 수단으로서 포커스 렌즈군 (37) 을 구비하고 있다.
포커스 렌즈군 (37) 은, AF 용 레이저 광 (L2) 의 제 2 광로 상이고 가공용 레이저 광 (L1) 의 제 1 광로와의 공유 광로와는 독립된 위치에 배치된다. 구체적으로는, 다이크로익 미러 (23) 와 하프 미러 (36) 사이에 배치된다.
포커스 렌즈군 (37) 은, 적어도 제 2 광로를 따라 이동 가능하게 구성된 이동 렌즈를 포함하는 복수의 렌즈로 이루어지고, 본 예에서는, 피사체측 (웨이퍼 (W) 측) 으로부터 순서대로, 제 2 광로를 따라 이동 불가능하게 설치된 고정 렌즈 (정렌즈)(37A) 와, 제 2 광로를 따라 이동 가능하게 설치된 이동 렌즈 (부렌즈)(37B) 로 구성된다.
제 2 액추에이터 (41) 는, 이동 렌즈 (37B) 를 제 2 광로를 따라 이동시킨다. 이동 렌즈 (37B) 가 제 2 광로를 따라 이동하면, 가공용 레이저 광 (L1) 의 집광점의 Z 방향 위치는 고정된 상태에서, 이동 렌즈 (37B) 의 이동 방향 및 이동량에 따라 AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점의 Z 방향 위치가 변화한다. 즉, 가공용 레이저 광 (L1) 의 집광점과 AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점의 상대적인 거리가 변화한다.
제어부 (50) 는, AF 신호 처리부 (40) 로부터 출력되는 포커스 오차 신호에 기초하여, AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점이 웨이퍼 (W) 의 표면에 일치하도록 (구체적으로는, 포커스 오차 신호가 제로가 되도록), 제 2 액추에이터 (41) 의 구동을 제어한다.
이와 같이, 제어부 (50) 가, AF 신호 처리부 (40) 로부터 출력되는 포커스 오차 신호에 기초하여 제 2 액추에이터 (41) 의 구동을 제어함으로써, 가공용 레이저 광 (L1) 의 집광점과는 독립적으로 AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점을 웨이퍼 (W) 의 표면에 일치시키는 것이 가능해진다.
이로써, 도 7(a) 에 나타낸 상태로부터 도 7(b) 에 나타낸 상태와 같이, 개질 영역의 가공 깊이를 변화시키기 위해서 집광 렌즈 (24) 와 웨이퍼 (W) 의 상대적인 거리가 변화하는 경우에 있어서도, 상기와 같이 포커스 렌즈군 (37) 의 이동 렌즈 (37B) 를 제 2 광로를 따라 이동시킴으로써, 도 7(c) 에 나타낸 상태와 같이, 가공용 레이저 광 (L1) 의 집광점의 Z 방향 위치를 고정한 상태에서, AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점을 웨이퍼 (W) 의 표면에 일치시키는 것이 가능해진다.
이와 같은 포커스 렌즈군 (37) 의 구성이 바람직한 이유에 대해 설명한다.
웨이퍼 (W) 의 내부에 가공용 레이저 광 (L1) 의 집광점을 맞춘 내부 가공 상태에 있어서, 집광 렌즈 (24) 와 웨이퍼 (W) 의 상대적인 거리가 짧아지면, 웨이퍼 (W) 의 표면에 집광하는 AF 용 레이저 광 (L2) 은 집광 렌즈 (24) 로부터는 발산광이 된다. 포커스 렌즈군 (37) 으로서는 부렌즈 선행 타입도 있지만, 집광 렌즈 (24) 로부터의 광이 발산광인 것을 고려하면, 본 실시형태와 같이, 정렌즈 선행 타입이 합리적이다. 정렌즈 (군) 및 부렌즈 (군) 중 어느 쪽을 움직여 집광점 조정 (포커스 조정) 할지에 대해서도, 정렌즈를 움직이는 타입, 부렌즈를 움직이는 타입이 있을 수 있지만, 집광점 조정에 의해 집광 렌즈 (24) 및 포커스 렌즈군 (37) 의 합성 초점 거리의 변동이 가능한 한 작은 쪽이 바람직하다. 이 관점에서 부렌즈를 움직이는 타입이 바람직하다.
이상과 같은 이유에 의해 본 실시형태에 있어서는, 포커스 렌즈군 (37) 은, 피사체 (웨이퍼 (W) 측) 로부터 순서대로 고정 렌즈 (정렌즈)(37A), 이동 렌즈 (부렌즈)(37B) 로 이루어지는 구성이 바람직하게 채용된다.
다음으로, 본 실시형태의 레이저 다이싱 장치 (10) 를 사용한 다이싱 방법에 대해 설명한다. 도 8 은, 본 실시형태의 레이저 다이싱 장치 (10) 를 사용한 다이싱 방법의 흐름을 나타낸 플로우 차트이다. 또한, 웨이퍼 (W) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 일방의 면에 점착재를 갖는 다이싱 시트 (S) 가 첩부되고, 이 다이싱 시트 (S) 를 개재하여 프레임 (F) 과 일체화된 상태에서 스테이지 (12) 에 흡착 유지되고 있는 것으로 한다. 또, 스테이지 (12) 에 흡착 유지된 웨이퍼 (W) 는, 화상 처리 장치를 갖는 얼라인먼트 수단 (도시 생략) 에 의해 얼라인먼트가 적절히 실시되는 것으로 한다.
도 8 에 나타내는 바와 같이, 레이저 다이싱 장치 (10) 는, 후술하는 리얼 타임 가공 동작에 앞서, 오토포커스 오차 신호의 출력 특성을 측정하는 캘리브레이션 동작을 실행한다 (스텝 S10).
캘리브레이션 동작이 완료한 후, 레이저 다이싱 장치 (10) 는, 웨이퍼 (W) 표면의 변위에 추종하도록 가공용 레이저 광 (L1) 의 집광점의 Z 방향 위치를 조정하면서 웨이퍼 (W) 의 내부에 개질 영역을 형성하는 리얼 타임 가공 동작을 실행한다 (스텝 S12).
도 9 는, 도 8 에 나타내는 캘리브레이션 동작의 상세한 흐름을 나타낸 플로우 차트이다.
먼저, 제어부 (50) 는, 제 2 액추에이터 (41) 의 구동을 제어해, 포커스 렌즈군 (37) 의 이동 렌즈 (37B) 를 개질 영역의 가공 깊이에 따른 위치로 이동시킨다 (스텝 S20). 또한, 제어부 (50) 의 메모리부 (도시 생략) 에는, 개질 영역의 가공 깊이와 포커스 렌즈군 (37) 의 이동 렌즈 (37B) 의 위치의 대응 관계가 유지되고 있다.
계속해서, 제어부 (50) 는, 스테이지 (12) 의 이동을 제어해, 웨이퍼 (W) 표면의 기준 위치를 집광 렌즈 (24) 의 바로 아래로 이동시킨다 (스텝 S22). 또한, 웨이퍼 (W) 표면의 기준 위치는, AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점을 일치시키는 위치이고, 웨이퍼 (W) 표면의 Z 방향 위치의 변위의 기준이 되는 위치이므로, 웨이퍼 (W) 표면의 단차가 적은 부분 (평활면) 인 것이 바람직하고, 예를 들어, 웨이퍼 (W) 의 외주부를 제외한 중앙 부분의 소정 위치를 기준 위치로 한다.
계속해서, 제어부 (50) 는, 집광점 조정 공정으로서, 제 2 액추에이터 (41) 의 구동을 제어해, AF 신호 처리부 (40) 로부터 출력되는 오토포커스 오차 신호가 제로가 되도록, 포커스 렌즈군 (37) 의 이동 렌즈 (37B) 를 제 2 광로를 따라 이동시킨다 (스텝 S24). 이로써, 도 7(b) 에 나타내는 바와 같이, AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점과 웨이퍼 (W) 표면의 기준 위치에 어긋남이 있는 경우라도, 도 7(c) 에 나타내는 바와 같이, AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점이 웨이퍼 (W) 표면의 기준 위치와 일치하도록 집광점 조정이 실시된다. 또한, 제어부 (50) 는, 메모리부 (도시 생략) 에 유지되고 있는 포커스 렌즈군 (37) 의 이동 렌즈 (37B) 의 위치를, 집광점 조정 후의 이동 렌즈 (37B) 의 위치 (보정 위치) 로 재기록한다.
계속해서, 제어부 (50) 는, 제 1 액추에이터 (25) 의 구동을 제어해, 집광 렌즈 (24) 를 Z 방향을 따라 이동 가능 범위의 전체에 걸쳐서 이동시키면서 AF 신호 처리부 (40) 로부터 출력되는 오토포커스 오차 신호의 출력 특성을 측정하고, 그 출력 특성을 룩업 테이블로서 메모리부 (도시 생략) 에 유지해 둔다 (스텝 S26).
또한, 웨이퍼 (W) 의 내부에 개질 영역의 층을 복수 형성하는 경우에는, 스텝 S20 으로부터 스텝 S26 까지의 처리를 개질 영역의 가공 깊이마다 실행한다.
이상의 처리에 의해, 제어부 (50) 는, 도 8 의 스텝 S12 의 리얼 타임 가공 동작에 있어서, 메모리부 (도시 생략) 에 유지된 룩업 테이블을 참조함으로써, AF 신호 처리부 (40) 로부터 출력되는 오토포커스 오차 신호의 출력값으로부터 웨이퍼 (W) 표면의 기준 위치로부터의 Z 방향의 변위 (웨이퍼 (W) 의 표면과 AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점의 디포커스 거리) 를 간단하게 구할 수 있으므로, 리얼 타임 가공 동작에 있어서의 가공 효율 (스루풋) 을 향상시키는 것이 가능해진다.
도 10 은, 캘리브레이션 동작에 의해 측정되는 포커스 오차 신호의 출력 특성의 일례를 나타낸 도면이고, 개질 영역의 가공 깊이 (M) 를 0 ∼ 800 ㎛ 의 범위에서 변화시켰을 때의 출력 특성을 나타내고 있다.
본 실시형태에서는, 개질 영역의 가공 깊이에 따라 AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점의 Z 방향 위치가 웨이퍼 (W) 표면의 기준 위치와 일치하도록 조절되므로, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 각 가공 깊이에 대응하는 포커스 오차 신호의 출력 특성은 대략 균일한 것이 되고, 모두 웨이퍼 (W) 표면의 기준 위치 (원점) 를 제로 크로스점으로 한 S 자상의 곡선이 된다. 따라서, 이와 같은 출력 특성을 갖는 포커스 오차 신호를 사용하여 리얼 타임 가공 동작을 실행함으로써, 개질 영역의 가공 깊이의 변경에 영향받는 일없이, 웨이퍼 (W) 표면의 변위를 안정적으로 또한 고정밀도로 검출하는 것이 가능해진다.
도 11 은, 도 8 에 나타내는 리얼 타임 가공 동작의 상세한 흐름을 나타낸 플로우 차트이다.
먼저, 제어부 (50) 는, 도 9 의 스텝 S20 과 마찬가지로, 제 2 액추에이터 (41) 의 구동을 제어해, 포커스 렌즈군 (37) 의 이동 렌즈 (37B) 를 개질 영역의 가공 깊이에 따른 위치로 이동시킨다 (스텝 S30). 이때, 제어부 (50) 는, 메모리부 (도시 생략) 에 유지되고 있는 이동 렌즈 (37B) 의 위치 (보정 위치) 로 이동시킨다. 이로써, AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점이 웨이퍼 (W) 표면의 기준 위치와 일치하고, AF 장치 (30) 는, 웨이퍼 (W) 표면의 기준 위치를 기준으로 한 Z 방향의 변위를 검출하는 것이 가능해진다.
계속해서, 제어부 (50) 는, 스테이지 (12) 의 이동을 제어해, 스테이지 (12) 에 흡착 유지된 웨이퍼 (W) 를 소정의 가공 개시 위치로 이동시킨다 (스텝 S32).
계속해서, 제어부 (50) 는, 레이저 광원 (21) 을 ON 으로 한 후, 웨이퍼 (W) 를 수평 방향 (XY 방향) 으로 이동시키면서, 레이저 광원 (21) 으로부터 출사된 가공용 레이저 광 (L1) 에 의해, 다이싱 스트리트를 따라 웨이퍼 (W) 의 내부에 개질 영역을 형성한다 (스텝 S34).
이때, 제어부 (50) 는, 레이저 광원 (21) 을 ON 으로 하는 타이밍과 대략 동시, 혹은 그것보다 앞의 타이밍에, AF 용 광원 (31) 을 ON 으로 한다. 이로써, 집광 공정으로서 가공용 레이저 광 (L1) 과 AF 용 레이저 광 (L2) 이 집광 렌즈 (24) 에 의해 웨이퍼 (W) 를 향해 집광된다. AF 용 광원 (31) 으로부터 출사된 AF 용 레이저 광 (L2) 은 웨이퍼 (W) 의 표면에서 반사되고, 그 반사광은 디텍터 (39) 의 수광면에 집광상을 형성한다. AF 신호 처리부 (40) 는, 포커스 오차 신호 생성 공정으로서 디텍터 (39) 로부터 출력된 출력 신호 (전기 신호) 에 기초하여, 웨이퍼 (W) 표면의 기준 위치로부터의 Z 방향의 변위를 나타내는 포커스 오차 신호를 생성해 제어부 (50) 에 출력한다.
그리고, 제어부 (50) 는, 제어 공정으로서 AF 신호 처리부 (40) 로부터 출력되는 포커스 오차 신호에 기초하여, 제 1 액추에이터 (25) 의 구동을 제어함으로써, 가공용 레이저 광 (L1) 의 집광점의 Z 방향 위치를 조정하면서, 웨이퍼 (W) 의 내부에 개질 영역을 형성한다.
계속해서, 제어부 (50) 는, 웨이퍼 (W) 의 모든 다이싱 스트리트에 대해 개질 영역의 형성이 종료되어 있는지의 여부를 판단한다 (스텝 S36). 모든 다이싱 스트리트에 대해 개질 영역의 형성이 종료되어 있지 않은 경우 (아니오의 경우), 다음의 다이싱 스트리트로 이동하고 (스텝 S38), 그 다이싱 스트리트에 대해 스텝 S34 부터 스텝 S36 까지의 처리를 반복한다. 한편, 모든 다이싱 스트리트에 대해 개질 영역의 형성이 종료한 경우 (예의 경우), 다음의 스텝 S40 으로 진행한다.
계속해서, 제어부 (50) 는, 모든 가공 깊이에 대해 개질 영역의 형성이 종료되어 있는지의 여부를 판단한다 (스텝 S40). 모든 가공 깊이에 대해 개질 영역의 형성이 종료되어 있지 않은 경우에는, 다음의 가공 깊이로 이동하고 (스텝 S42), 스텝 S30 부터 스텝 S36 까지의 처리를 반복한다. 한편, 모든 가공 깊이에 대해 개질 영역의 형성이 종료한 경우에는, 리얼 타임 가공 동작을 종료한다.
이와 같이 하여, 웨이퍼 내부의 원하는 위치에 개질 영역을 형성함으로써, 개질 영역을 기점으로 해서 웨이퍼 (W) 를 복수의 칩으로 분할하는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 가공용 레이저 광 (L1) 의 집광점과는 독립적으로 AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점의 Z 방향 위치 (웨이퍼 두께 방향 위치) 를 조정 가능한 집광점 조정 수단으로서 포커스 렌즈군 (37) 을 구비했으므로, 가공용 레이저 광 (L1) 의 집광점과 AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점의 상대적인 거리를 조정할 수 있다. 이로써, 개질 영역의 가공 깊이에 따라 웨이퍼 (W) 의 표면 근방에 AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점을 맞추는 것이 가능해져, 웨이퍼 (W) 표면의 변위를 안정적으로 또한 고정밀도로 검출할 수 있다. 따라서, 개질 영역의 가공 깊이의 변화에 대한 자유도가 높아, 웨이퍼 내부의 원하는 위치에 개질 영역을 정밀도 양호하게 형성하는 것이 가능해진다.
그런데, 본 발명자가 예의 검토한 바에 의하면, 집광 렌즈 (24) 와 포커스 렌즈군 (37) 의 광학적 거리와 포커스 인입 범위, 포커스 감도에는 상관이 있어, 양호한 결과를 얻기 위해서는 이 광학적 거리 (D) 를 일정 범위로 유지할 필요가 있는 것을 알아냈다. 구체적으로는, 집광 렌즈 (24) 의 사출동과 포커스 렌즈군 (37) 의 고정 렌즈 (정렌즈)(37A) 의 광학적 거리 (D) 가 지나치게 길면 가공 깊이마다의 포커스 오차 신호의 출력 특성의 편차가 커지므로, 광학적 거리 (D) 는 120 ㎜ 이하인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 서술한 본 실시형태의 레이저 다이싱 장치 (10) 와 실질적으로 등가인 모델을 사용하여 시뮬레이션을 실시하고, 광학적 거리 (D) 를 변화시켰을 때의 가공 깊이마다의 포커스 오차 신호의 출력 특성 (AF 특성) 의 변화에 대해 평가한 결과에 대해 도 12 및 도 13 을 참조해 설명한다.
도 12 및 도 13 은, 광학적 거리 (D) 를 각각 소정값으로 설정했을 때의 가공 깊이마다의 포커스 오차 신호의 출력 특성을 나타낸 것이다. 또한, D 의 단위는 ㎜ 로 한다 (이하, 동일하게 한다).
도 12 는 D = 30 으로 한 경우이고, 도 13 은 D = 90 으로 한 경우이다. 이들 도면에 나타내는 바와 같이, 광학적 거리 (D) 가 길어짐에 따라, 포커스 인입 범위는 넓어지지만, 포커스 오차 신호의 출력 특성의 커브의 기울기 (합초 위치 (즉, 변위 = 0) 를 중심으로 한 비례 관계에 있는 대략 직선 부분의 기울기) 가 완만한 것이 되고, 포커스 감도가 저하하는 경향이 있다. 또, 가공 깊이마다의 포커스 오차 신호의 출력 특성의 편차가 커진다.
따라서, 집광 렌즈 (24) 의 사출동과 포커스 렌즈군 (37) 의 고정 렌즈 (37A) 의 광학적 거리 (D) 는 120 ㎜ 이하인 것이 바람직하다. 이로써, 포커스 감도가 높고, 포커스 인입 범위가 넓으며, 가공 깊이에 의하지 않고 안정적인 AF 특성을 얻을 수 있게 된다.
또, 본 실시형태에서는, 포커스 렌즈군 (37) 은, 고정 렌즈 (정렌즈)(37A) 및 이동 렌즈 (부렌즈)(37B) 로 구성되지만, 그 고정 렌즈 (37A) 의 초점 거리는 20 ㎜ 이상 80 ㎜ 이하인 것이 바람직하다. 고정 렌즈 (37A) 의 초점 거리가 지나치게 길면 이동 렌즈 (37B) 의 이동량이 지나치게 커진다. 또, 고정 렌즈 (37A) 의 초점 거리가 지나치게 짧으면 가공 깊이마다의 포커스 오차 신호의 출력 특성의 편차가 커진다. 따라서, 이들 점을 고려하면, 고정 렌즈 (37A) 의 초점 거리는 상기 범위인 것이 바람직하고, 이동 렌즈 (37B) 의 이동량을 작게 할 수 있고, 또한 가공 깊이마다의 포커스 오차 신호의 출력 특성의 편차를 작게 할 수 있다.
또, 본 실시형태에서는, 고정 렌즈 (37A) 의 초점 거리 (절대값) 와 이동 렌즈 (37B) 의 초점 거리 (절대치) 의 차가 2 ㎜ 이상 15 ㎜ 이하인 것이 바람직하다. 고정 렌즈 (37A) 와 이동 렌즈 (37B) 의 초점 거리의 차가 2 ㎜ 보다 작은 경우에는, 웨이퍼 (W) 의 표면에 AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점을 조정할 때에 고정 렌즈 (37A) 와 이동 렌즈 (37B) 의 거리가 지나치게 짧아지기 때문에, 포커스 렌즈군 (37) 을 구성하는 데 있어서 곤란해진다. 한편, 이 초점 거리의 차가 지나치게 크면, 이동 렌즈 (37B) 의 초점 거리가 작아져, 수차상의 관점에서 바람직하지 않다. 이들 점을 고려하면, 고정 렌즈 (37A) 의 초점 거리 (절대값) 와 이동 렌즈 (37B) 의 초점 거리 (절대값) 의 차가 2 ㎜ 이상 15 ㎜ 이하인 것이 바람직하고, 포커스 렌즈군 (37) 을 용이하게 구성할 수 있어, 수차의 발생을 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태에서는, 집광 렌즈 (24) 에 의해 집광되고 웨이퍼 (W) 의 표면에 조사되는 AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광상 (핀홀상) 의 직경 (스팟 직경)(N) 은 5 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 서술한 본 실시형태의 레이저 다이싱 장치 (10) 와 실질적으로 등가인 모델을 사용하여 시뮬레이션을 실시하고, 스팟 직경 (N) 을 변화시켰을 때의 가공 깊이마다의 AF 특성의 변화에 대해 평가한 결과에 대해 도 14 ∼ 도 16 을 참조하여 설명한다.
도 14 ∼ 도 16 은, 스팟 직경 (N) 을 각각 소정값으로 설정했을 때의 가공 깊이마다의 포커스 오차 신호의 출력 특성을 나타낸 것이다. 또한, N 의 단위는 ㎛ 로 한다. 또, 광학적 거리 (D) 는 60 ㎜ 로 하였다.
도 14 는, N = 10 으로 한 경우의 포커스 오차 신호의 출력 특성을 나타낸 도면이다. 도 14 에 나타내는 바와 같이, N = 10 으로 한 경우에는, 합초 위치 (변위 = 0) 부근에서 포커스 오차 신호의 출력 특성의 커브가 급격하게 변화하고, 합초 위치 이외에서는 대략 일정한 값으로 되어 있다.
도 15 는, N = 100 으로 한 경우의 포커스 오차 신호의 출력 특성을 나타낸 도면이다. 도 15 에 나타내는 바와 같이, N = 100 으로 한 경우에는, N = 10 으로 한 경우에 비해 (도 14 참조), 합초 위치 부근의 포커스 오차 신호의 출력 특성의 커브의 변화가 완만한 것이 된다. 이 점에서, 포커스 인입 범위를 확대하기 위해서는, 스팟 직경 (N) 을 크게 하면 되는 것을 알 수 있다.
도 16 은, N = 200 으로 한 경우의 포커스 오차 신호의 출력 특성을 나타낸 도면이다. 도 16 에 나타내는 바와 같이, N = 200 으로 한 경우에는, 포커스 오차 신호의 출력 특성의 커브의 진폭이 감소하고, 그 커브에 변곡점이 발생하는 현상이 생긴다. 또, 개질 영역의 가공 깊이가 깊어질수록, 포커스 오차 신호의 출력 특성의 커브의 기울기 (합초 위치를 중심으로 한 비례 관계에 있는 대략 직선 부분의 기울기) 가 완만한 것이 되고, 포커스 감도가 저하하는 문제도 생긴다.
이들 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 스팟 직경 (N) 은 5 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 포커스 감도가 높고, 포커스 인입 범위가 넓으며, 가공 깊이에 의하지 않고 안정적인 AF 특성을 얻을 수 있게 된다.
또한, 본 실시형태에서는, AF 용 레이저 광 (L2) 의 반사광을 수광하는 수단으로서의 디텍터 (39) 가 2 분할 포토다이오드로 구성되는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 광량 밸런스를 측정할 수 있는 것 (예를 들어, 4 분할 포토다이오드, 2 차원 촬상 소자 등) 을 사용해도 된다.
또, 본 실시형태에서는, 웨이퍼 (W) 표면의 변위를 검출하는 방법으로서 나이프 에지법을 사용했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 비점수차법 등을 사용할 수도 있다.
도 17 은, AF 장치 (30) 의 다른 구성예를 나타낸 개략도이다. 또한, 도 17 에 있어서, 도 4 와 공통 또는 유사한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
도 17 에 나타내는 AF 장치 (30) 는, 비점수차법을 사용하여 웨이퍼 (W) 표면의 변위를 검출하는 것이다. AF 장치 (30) 는, 도 4 에 나타낸 나이프 에지 (34) 대신에, 결상 렌즈 (38) 와 디텍터 (39) 사이에, AF 용 레이저 광 (L2) 의 반사광에 비점수차를 부여하는 비점수차 부여 수단으로서 실린드리컬 렌즈 (43) 가 배치된다. 또, 디텍터 (39) 는, 4 분할 포토다이오드에 의해 구성된다.
비점수차법에 의한 웨이퍼 (W) 표면의 검출 원리에 대해서는 공지이기 때문에 (예를 들어 일본 공개특허공보 2009-152288호 참조), 여기서는 상세한 설명은 생략하지만, 간단하게 설명하면, 디텍터 (39) 를 구성하는 4 분할 포토다이오드의 수광면 상에 형성되는 AF 용 레이저 광 (L2) 의 반사광의 집광상은, 웨이퍼 (W) 의 표면과 AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점이 일치하고 있는 경우에는 진원이 된다. 한편, 웨이퍼 (W) 의 표면과 AF 용 레이저 광 (L2) 의 집광점이 어긋나 있는 경우에는, 웨이퍼 (W) 표면의 변위 방향에 따라 집광상이 세로 방향 또는 가로 방향으로 길어진 타원이 되고, 그 크기는 웨이퍼 (W) 표면의 변위량에 의존한다. 따라서, 이 성질을 이용함으로써, 웨이퍼 (W) 표면의 변위를 검출할 수 있다.
도 18 은, 4 분할 포토다이오드의 수광면을 나타낸 도면이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 4 분할 포토다이오드 (44) 는, 4 개의 수광 소자 (광전 변환 소자)(44A ∼ 44D) 를 갖고, 각 수광 소자 (44A ∼ 44D) 는, AF 용 레이저 광 (L2) 의 반사광의 집광상을 분할해 수광하고, 각각의 광량에 따른 출력 신호 (전기 신호) 를 AF 신호 처리부 (40) 에 출력한다.
AF 신호 처리부 (40) 에서는, 각 수광 소자 (44A ∼ 44D) 로부터 각각 출력되는 출력 신호를 A ∼ D 로 했을 때, 포커스 오차 신호 E 를, 다음 식 (2) 에 따라 구한다.
E = [(A ＋ C) - (B ＋ D)]/[(A ＋ C) ＋ (B ＋ D)]···(2)
제어부 (50) 는, AF 신호 처리부 (40) 로부터 출력되는 포커스 오차 신호에 기초하여, 상기 서술한 실시형태와 마찬가지로 제 1 액추에이터 (25) 나 제 2 액추에이터 (41) 의 구동을 제어함으로써, 개질 영역의 가공 깊이에 대한 변경에 영향을 받는 일없이, 웨이퍼 (W) 표면의 변위를 추종하도록 가공용 레이저 광 (L1) 의 집광점을 고정밀도로 제어할 수 있고, 웨이퍼 (W) 내부의 원하는 위치에 개질 영역을 고정밀도로 형성하는 것이 가능해진다.
도 19 는, AF 장치 (30) 의 또 다른 구성예를 나타낸 개략도이다. 또한, 도 19 에 있어서, 도 4 와 공통 또는 유사한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
도 19 에 나타내는 AF 장치 (30) 는, 2 개의 디텍터에서 수광된 반사광의 광량비를 이용해 웨이퍼 (W) 표면의 변위를 검출하는 것이다. AF 장치 (30) 는, 도 4 에 나타낸 나이프 에지 (34), 결상 렌즈 (38), 디텍터 (39) 대신에, 하프 미러 (45), 집광 렌즈 (46), 마스크 (차광판)(47), 제 1 디텍터 (48), 제 2 디텍터 (49) 를 구비하여 구성된다.
AF 용 광원 (31) 으로부터 출사된 AF 용 레이저 광 (L2) 은, 집광 렌즈 (32), 핀홀 (33), 조명계 렌즈 (35) 를 경유해, 하프 미러 (36) 에서 반사된다. 또한, 이 AF 용 레이저 광 (L2) 은, 포커스 렌즈군 (37) 을 경유해, 다이크로익 미러 (23) 에서 반사되어, 가공용 레이저 광 (L1) 과의 공유 광로를 따라 진행하고, 집광 렌즈 (24) 에 의해 집광되어 웨이퍼 (W) 에 조사된다.
웨이퍼 (W) 의 표면에서 반사된 AF 용 레이저 광 (L2) 의 반사광은, 집광 렌즈 (24) 에 의해 굴절되고, 다이크로익 미러 (23) 에서 반사되고, 포커스 렌즈군 (37) 을 경유해, 하프 미러 (36) 를 투과한다. 또한, 이 반사광은, 하프 미러 (45) 에 의해 2 개의 분기 경로로 분기된다. 일방의 분기 경로로 분기된 반사광은, 집광 렌즈 (46) 에 의해 100 ％ 집광되어 제 1 디텍터 (48) 의 수광면에 결상된다. 그리고, 제 1 디텍터 (48) 는, 수광한 광량에 따른 출력 신호 (전기 신호) 를 AF 신호 처리부 (40) 에 출력한다. 타방의 분기 경로로 분기된 반사광은, 마스크 (47) 의 구멍부를 통과하고 (수광 영역이 제한되고), 제 2 디텍터 (49) 의 수광면에 결상된다. 그리고, 제 2 디텍터 (49) 는, 수광된 광량에 따른 출력 신호 (전기 신호) 를 AF 신호 처리부 (40) 에 출력한다.
AF 신호 처리부 (40) 는, 제 1 디텍터 (48) 및 제 2 디텍터 (49) 로부터 출력된 출력 신호에 기초하여, 웨이퍼 (W) 표면의 기준 위치로부터의 Z 방향의 변위 (디포커스 거리) 를 나타내는 AF 신호를 생성해 제어부 (50) 에 출력한다.
여기서, 웨이퍼 (W) 표면의 변위의 검출 원리에 대해 설명한다.
제 1 디텍터 (48) 에 수광되는 반사광은, 집광 렌즈 (46) 에 의해 100 ％ 집광되므로 수광량은 일정하고, 제 1 디텍터 (48) 의 출력은 일정해진다. 한편, 제 2 디텍터 (49) 에 수광되는 반사광은, 마스크 (47) 에 의해 수광 영역이 중심 부분으로 제한되므로, 집광 렌즈 (24) 로부터 웨이퍼 (W) 표면까지의 거리, 즉 웨이퍼 (W) 표면의 높이 위치 (Z 방향 위치) 에 따라 제 2 디텍터 (49) 의 수광량은 변화한다. 그 때문에, 제 2 디텍터 (49) 의 출력은, AF 용 레이저 광이 조사되는 웨이퍼 (W) 표면의 높이 위치에 따라 변화한다. 따라서, 이와 같은 성질을 이용함으로써, 웨이퍼 (W) 표면의 변위를 검출할 수 있다.
AF 신호 처리부 (40) 에서는, 제 1 디텍터 (48) 및 제 2 디텍터 (49) 로부터 출력된 출력 신호를 각각 S1, S2 로 했을 때, 포커스 오차 신호 E 를, 다음 식 (3) 에 따라 구한다.
E = S1/S2 ···(3)
제어부 (50) 는, AF 신호 처리부 (40) 로부터 출력되는 포커스 오차 신호에 기초하여, 상기 서술한 실시형태와 마찬가지로, 제 1 액추에이터 (25) 나 제 2 액추에이터 (41) 의 구동을 제어함으로써, 개질 영역의 가공 깊이에 대한 변경에 영향을 받는 일없이, 웨이퍼 (W) 표면의 변위에 추종하도록 가공용 레이저 광 (L1) 의 집광점을 고정밀도로 제어할 수 있고, 웨이퍼 (W) 내부의 원하는 위치에 개질 영역을 고정밀도로 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 디텍터 (39) 는, 4 분할 포토다이오드에 한정하지 않고, 광량 밸런스를 측정할 수 있는 것이면 되고, 예를 들어 2 차원 촬상 소자 등을 사용해도 된다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 이상의 예에는 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 각종 개량이나 변형을 실시해도 되는 것은 물론이다.
10 : 레이저 다이싱 장치
12 : 스테이지
20 : 레이저 헤드
21 : 레이저 광원
23 : 다이크로익 미러
24 : 집광 렌즈
25 : 제 1 액추에이터
30 : AF 장치
31 : AF 용 광원
32 : 집광 렌즈
33 : 핀홀
34 : 나이프 에지
35 : 조명계 렌즈
36 : 하프 미러
37 : 포커스 렌즈군
37A : 고정 렌즈
37B : 이동 렌즈
38 : 결상 렌즈
39 : 디텍터
40 : AF 신호 처리부
41 : 제 2 액추에이터
42 : 2 분할 포토다이오드
43 : 실린드리컬 렌즈
44 : 4 분할 포토다이오드
45 : 하프 미러
46 : 집광 렌즈
47 : 마스크
48 : 제 1 디텍터
49 : 제 2 디텍터
50 : 제어부
L1 : 가공용 레이저 광
L2 : AF 용 레이저 광

Claims (18)

  1. 제 1 레이저 광을 웨이퍼의 내부에 집광시킴으로써 상기 웨이퍼의 내부에 개질 영역을 형성하는 레이저 다이싱 장치로서,
    상기 제 1 레이저 광을 출사하는 제 1 레이저 광원과,
    상기 제 1 레이저 광의 광로와 일부 광로를 공유하고, 상기 웨이퍼의 표면에서 반사시키기 위한 제 2 레이저 광을 출사하는 제 2 레이저 광원과,
    상기 제 1 레이저 광의 광로와 상기 제 2 레이저 광의 광로가 교차하는 지점에 배치되어, 상기 제 1 레이저 광을 투과하고, 상기 제 2 레이저 광 및 상기 제 2 레이저 광의 반사광을 반사하는 다이크로익 미러와,
    상기 제 1 레이저 광의 광로와 상기 제 2 레이저 광의 광로의 공유 광로 상에 배치되고, 상기 제 1 레이저 광과 상기 제 2 레이저 광을 집광하는 집광 렌즈와,
    상기 제 2 레이저 광의 광로에 배치되어 상기 제 2 레이저 광원에서 출사된 상기 제 2 레이저 광을 반사하며, 상기 웨이퍼의 표면에서 반사한 후 상기 다이크로익 미러에서 반사한 상기 제 2 레이저 광의 반사광을 투과시키는 하프 미러와,
    상기 제 2 레이저 광원과 상기 하프 미러 사이에 배치되는 핀홀과,
    상기 하프 미러를 투과한 상기 제 2 레이저 광의 반사광을 수광하는 디텍터와,
    상기 디텍터에서 수광한 상기 제 2 레이저 광의 반사광에 기초하여, 상기 제 2 레이저 광의 집광점과 상기 웨이퍼의 표면의 거리를 나타내는 포커스 오차 신호를 생성하는 AF 신호 처리부와,
    상기 포커스 오차 신호에 기초하여, 상기 집광 렌즈와 상기 웨이퍼의 표면의 거리가 일정해지도록 상기 집광 렌즈를 상기 웨이퍼의 두께 방향으로 이동시키도록 제어하는 제어부와,
    상기 제 1 레이저 광의 집광점의 위치를 고정한 상태에서 상기 제 2 레이저 광의 집광점의 위치를 상기 웨이퍼의 두께 방향으로 조정하는 집광점 조정 수단을 구비하고,
    상기 집광점 조정 수단의 위치는, 상기 제 2 레이저 광의 광로 상에 있고, 제 1 레이저 광의 광로와 제 2 레이저 광의 광로가 공유하는 광로와는 독립된 위치에 있으며, 제 2 레이저 광의 광로와 제 2 레이저 광의 반사광의 광로가 공유하는 광로 상에서 상기 다이크로익 미러와 상기 하프 미러 사이에 배치되며,
    상기 제 2 레이저 광은 상기 핀홀을 통과한 후 상기 하프 미러에 의하여 반사되고, 집광점 조정 수단을 게재하여 다이크로익 미러에 유도되며,
    상기 집광점 조정 수단은, 1 또는 복수의 렌즈로 이루어지는 포커스 렌즈군을 갖고, 상기 포커스 렌즈군의 적어도 일부의 렌즈가 상기 제 2 레이저 광의 광로를 따라 이동 가능하게 구성되며,
    상기 포커스 렌즈군은, 상기 웨이퍼측으로부터 순서대로 정렌즈 및 부렌즈를 갖고, 상기 부렌즈가 상기 제 2 레이저 광의 광로를 따라 이동 가능하게 구성되는, 레이저 다이싱 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 집광 렌즈의 사출동과 상기 정렌즈의 광학적 거리가 120 ㎜ 이하인, 레이저 다이싱 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 정렌즈의 초점 거리가 20 ㎜ 이상 80 ㎜ 이하인, 레이저 다이싱 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 정렌즈의 초점 거리와 상기 부렌즈의 초점 거리의 차가 2 ㎜ 이상 15 ㎜ 이하인, 레이저 다이싱 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 집광 렌즈에 의해 집광되고 상기 웨이퍼의 표면에 조사되는 상기 제 1 레이저 광의 집광상의 직경이 5 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하인, 레이저 다이싱 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 AF 신호 처리부는, 나이프 에지법에 의해 상기 포커스 오차 신호를 생성하는, 레이저 다이싱 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 AF 신호 처리부는, 비점수차법에 의해 상기 포커스 오차 신호를 생성하는, 레이저 다이싱 장치.
  10. 제 1 레이저 광원, 제 2 레이저 광원, 다이크로익 미러, 집광 렌즈, 하프 미러, 핀홀, 디텍터, AF 신호 처리부, 제어부 및 집광점 조정 수단을 구비하는 레이저 다이싱 장치에 의하여, 제 1 레이저 광을 웨이퍼의 내부에 집광시킴으로써 상기 웨이퍼의 내부에 개질 영역을 형성하는 다이싱 방법으로서,
    상기 제 1 레이저 광원으로부터 상기 제 1 레이저 광을 출사함과 함께, 상기 제 2 레이저 광원으로부터 상기 웨이퍼의 표면에서 반사시키기 위한 제 2 레이저 광을 출사하며, 상기 제 1 레이저 광은 상기 다이크로익 미러를 통과하여 진행하며, 상기 제 2 레이저 광은 상기 다이크로익 미러에서 반사되어 진행하는 공정과,
    상기 제 1 레이저 광의 광로와 상기 제 2 레이저 광의 광로가 공유하는 광로 상에 배치된 집광 렌즈에 의해 상기 제 1 레이저 광 및 상기 제 2 레이저 광을 집광시키는 집광 공정과,
    상기 제 2 레이저 광의 반사광이 상기 웨이퍼의 표면에서 반사하여 진행하며, 상기 다이크로익 미러에서 반사하여 진행하여 상기 하프 미러를 통과하는 공정과,
    상기 하프 미러를 통과한 상기 제 2 레이저 광의 반사광을 상기 디텍터가 수광하는 공정과,
    상기 디텍터에서 수광한 상기 제 2 레이저 광의 반사광에 기초하여, 상기 AF 신호 처리부가 상기 제 2 레이저 광의 집광점과 상기 웨이퍼의 표면의 거리를 나타내는 포커스 오차 신호를 생성하는 포커스 오차 신호 생성 공정과,
    상기 포커스 오차 신호에 기초하여, 상기 집광 렌즈와 상기 웨이퍼의 표면의 거리가 일정해지도록 상기 집광 렌즈를 상기 웨이퍼의 두께 방향으로 이동시키도록 제어하는 제어 공정과,
    상기 제 2 레이저 광의 광로 상에 있고, 상기 제 1 레이저 광의 광로와 상기 제 2 레이저 광의 광로가 공유하는 광로 와는 독립된 위치에 있으며, 상기 제 2 레이저 광의 광로와 상기 제 2 레이저 광의 반사광의 광로가 공유하는 광로 상에서 다이크로익 미터와 하프 미러 사이에 배치되는 집광점 조정 수단을 사용하여, 상기 제 1 레이저 광의 집광점의 위치를 고정한 상태에서 상기 제 2 레이저 광의 집광점의 위치를 상기 웨이퍼의 두께 방향으로 조정하는 집광점 조정 공정을 포함하고,
    상기 제 2 레이저 광원과 상기 하프 미러 사이에는 핀홀이 배치되며, 상기 제 2 레이저 광은 상기 핀홀을 통과한 후 상기 하프 미러에 의하여 반사되고, 집광점 조정 수단을 게재하여 다이크로익 미러에 유도되며,
    상기 집광점 조정 수단은, 1 또는 복수의 렌즈로 이루어지는 포커스 렌즈군의 적어도 일부의 렌즈를 상기 제 2 레이저 광의 광로를 따라 이동시킴으로써, 상기 제 2 레이저 광의 집광점의 위치를 상기 웨이퍼의 두께 방향으로 조정하며,
    상기 포커스 렌즈군은, 상기 웨이퍼측으로부터 순서대로 정렌즈 및 부렌즈를 갖고,
    상기 집광점 조정 공정은, 상기 부렌즈를 상기 제 2 레이저 광의 광로를 따라 이동시킴으로써, 상기 제 2 레이저 광의 집광점의 위치를 상기 웨이퍼의 두께 방향으로 조정하는, 다이싱 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 집광 렌즈의 사출동과 상기 정렌즈의 광학적 거리가 120 ㎜ 이하인, 다이싱 방법.
  14. 제 10 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 정렌즈의 초점 거리가 20 ㎜ 이상 80 ㎜ 이하인, 다이싱 방법.
  15. 제 10 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 정렌즈의 초점 거리와 상기 부렌즈의 초점 거리의 차가 2 ㎜ 이상 15 ㎜ 이하인, 다이싱 방법.
  16. 제 10 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 집광 렌즈에 의해 집광되고 상기 웨이퍼의 표면에 조사되는 상기 제 1 레이저 광의 집광상의 직경이 5 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하인, 다이싱 방법.
  17. 제 10 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 포커스 오차 신호 생성 공정은, 나이프 에지법에 의해 상기 포커스 오차 신호를 생성하는, 다이싱 방법.
  18. 제 10 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 포커스 오차 신호 생성 공정은, 비점수차법에 의해 상기 포커스 오차 신호를 생성하는, 다이싱 방법.
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