KR102346335B1 - 레이저 가공 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

레이저 가공 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

고정밀도의 웨이퍼의 레이저 가공을 간단히 행할 수 있는 레이저 가공 장치 및 그 제어 방법을 제공한다. 웨이퍼의 복수의 분할 예정 라인의 위치를 검출하는 검출 제어부와, 검출 제어부에 의한 분할 예정 라인의 위치 검출 결과와, 제1 광축 및 제2 광축의 위치 관계 정보에 의거해, 레이저 가공을 실행하는 레이저 가공 제어부와, 적외선 촬영 광학계의 초점을 웨이퍼의 일면과는 반대측의 타면에 맞춘 상태에서 적외선 촬영 광학계에 의한 분할 예정 라인의 제2 촬영 화상의 촬영을 실행시키는 촬영 제어부와, 위치 관계 정보와 제2 촬영 화상에 의거해, 개질 영역의 형성 위치의 이론값과 실측값의 위치 어긋남을 연산하는 연산부와, 연산부의 연산 결과에 의거해, 위치 관계 정보를 보정하는 보정부를 구비하고, 개질 영역을, 웨이퍼의 두께 방향에 있어서 타면에 초점을 맞춘 상태의 적외선 촬영 광학계의 합초 범위 내에 형성한다.

Description

레이저 가공 장치 및 그 제어 방법
본 발명은, 웨이퍼의 내부에 집광점을 맞춰서 레이저광을 조사하는 것에 의해, 웨이퍼의 분할 예정 라인을 따라 웨이퍼의 내부에 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
표면에 복수의 디바이스가 형성된 웨이퍼의 내부에 집광점을 맞춰 레이저광을 조사해서, 웨이퍼의 분할 예정 라인을 따라 웨이퍼의 내부에 개질 영역을 형성하는 레이저 가공이 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 그리고, 레이저 가공 후의 웨이퍼는, 외적 응력의 인가에 의해, 개질 영역을 기점으로 해서 개개의 칩으로 분할된다.
이러한 레이저 가공을 행하는 레이저 가공 장치로서, 웨이퍼의 일면을 향해서 레이저광을 조사하는 레이저 유닛(레이저 헤드라고도 함)과, 레이저 유닛에 고정되고 또한 웨이퍼의 일면을 촬영하는 적외선 현미경을 구비하는 것이 알려져 있다(특허문헌 2 참조). 이 레이저 가공 장치에서는, 개질 영역의 형성 전에, 적외선 현미경으로 웨이퍼의 얼라이먼트 기준을 촬영하고, 이 촬영에 의해 얻어진 촬영 화상에 의거해 웨이퍼의 분할 예정 라인의 위치(적외선 현미경에 대한 분할 예정 라인의 상대 위치)를 검출하는 얼라이먼트 검출을 행한다.
다음으로, 분할 예정 라인의 위치 검출 결과와, 기지(旣知)의 레이저 유닛의 광축 및 적외선 현미경의 광축의 위치 관계 정보에 의거해, 분할 예정 라인의 일단에 레이저 유닛의 광축을 위치 맞춤하는 얼라이먼트를 행한다. 그리고, 레이저 유닛으로부터 웨이퍼의 내부의 집광점을 향해서 레이저광을 조사시킴과 함께, 레이저 유닛 및 웨이퍼를 상대 이동시킴으로써, 분할 예정 라인을 따라 웨이퍼의 내부에 개질 영역을 형성한다. 이하, 분할 예정 라인마다, 전술한 얼라이먼트와 개질 영역의 형성이 반복해 실행된다.
특허문헌 3에는, 레이저 유닛으로부터 웨이퍼에 조사되는 레이저광의 조사 위치의 목표값(이론값)과 실측값의 위치 어긋남을 취득하는 레이저 가공 장치가 기재되어 있다. 이 레이저 가공 장치는, 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 스테이지와는 별도의 시료 재치(載置) 스테이지를 구비하고 있다. 그리고, 이 시료 재치 스테이지에 가공 시료편을 재치한 후, 레이저 유닛으로부터 가공 시료편의 표면에 레이저광을 조사해서 레이저 가공 흔적을 형성한다. 다음으로, 이 레이저 가공 흔적을 관찰 광학부로 촬영하고, 이 촬영에 의해 얻어진 촬영 화상에 의거해, 레이저광의 조사 위치의 목표값과 실측값의 위치 어긋남을 검출하고 있다.
일본국 특허공개 제2016-107334호 공보 일본국 특허공개 제2016-21519호 공보 일본국 특허공개 제2004-111426호 공보
그런데, 특허문헌 2에 기재된 레이저 가공 장치에서는, 장치가 설치되어 있는 공장(클린룸)의 실내 온도 등의 환경이 변하거나 혹은 환경이 시간적으로 변화하거나 함으로써, 레이저 유닛의 광축과 적외선 현미경의 광축의 상대 위치가 어긋나는 경우가 있다. 이 경우에는, 레이저 유닛에 의한 레이저광의 가공 위치가 분할 예정 라인에 대해서 위치 어긋남 되기 때문에, 정밀도가 높은 가공을 할 수 없게 된다. 따라서, 종래에는, 정기적인 메인터넌스로 위치 어긋남을 보정하는 등 대책을 실시하고 있지만, 공장에 따라서는 기온의 변화가 크기 때문에, 단기간에 위치 어긋남이 발생할 우려가 있다.
이러한 위치 어긋남을 방지하기 위해, 개질 영역 형성 시에 레이저광의 가공 위치의 보정을 행하는 것이 바람직하지만, 웨이퍼의 두께에 따라서는 1개의 분할 예정 라인에 대해서 레이저광으로 복수 회 스캔하는 것이 필요해진다. 이 경우, 개질 영역 및 균열의 사행(蛇行)이 복수 중첩하는 것에 의해, 레이저광의 가공 위치의 보정이 곤란해진다. 그리고, 수 ㎛의 보정 어긋남이 발생하면, 예를 들면 분할 예정 라인의 폭이 20㎛ 이하인 협소 스트리트 프로세스에 있어서 크게 수율을 떨어뜨리게 된다.
그래서, 특허문헌 2에 기재된 레이저 가공 장치에 있어서도, 상기 특허문헌 3에 기재되어 있는 바와 같이 레이저 유닛으로부터 웨이퍼에 조사되는 레이저광의 조사 위치의 목표값과 실측값의 위치 어긋남을 검출함으로써, 레이저 유닛의 광축과 적외선 현미경의 광축의 위치 관계를 취득하는 것을 생각할 수 있다.
그러나, 특허문헌 3에 기재된 방법은, 레이저 유닛의 광축과 적외선 현미경의 광축이 일치해 있는 레이저 가공 장치를 대상으로 하고 있기 때문에, 이 특허문헌 3에 기재된 방법을 특허문헌 2에 기재된 레이저 가공 장치에 단순히 적용할 수는 없다. 또한 가령 적용할 수 있었다고 해도, 가공 시료편을 준비하는 시간 및 코스트와, 가공 시료편을 시료 재치 스테이지에 착탈하거나 하는 시간 및 코스트가 든다는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 사정을 감안해서 이루어진 것이며, 고정밀도의 웨이퍼의 레이저 가공을 간단히 행할 수 있는 레이저 가공 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 레이저 가공 장치는, 웨이퍼의 일면을 향해서 레이저광을 조사하는 레이저 광학계와, 일면에 대향하는 위치에 배치되고 또한 레이저 광학계의 제1 광축과는 다른 제2 광축을 갖고, 웨이퍼를 촬영하는 적외선 촬영 광학계와, 레이저 광학계 및 적외선 촬영 광학계를 일체로 웨이퍼에 대해 상대 이동시키는 상대 이동 기구를 구비하는 레이저 가공 장치로서, 웨이퍼의 내부에 대해 레이저 광학계의 레이저광을 집광시킨 상태에서, 상대 이동 기구에 의해 웨이퍼의 분할 예정 라인을 따라 레이저 광학계를 웨이퍼에 대해 상대 이동시켜서, 분할 예정 라인을 따라 웨이퍼의 내부에 개질 영역을 형성하는 레이저 가공을 행하는 레이저 가공 장치에 있어서, 적외선 촬영 광학계에 웨이퍼의 얼라이먼트 기준을 촬영시켜서, 적외선 촬영 광학계에 의해 촬영된 얼라이먼트 기준의 제1 촬영 화상에 의거해, 웨이퍼의 복수의 분할 예정 라인의 위치를 검출하는 검출 제어부와, 검출 제어부에 의한 분할 예정 라인의 위치 검출 결과와, 제1 광축 및 제2 광축의 위치 관계 정보에 의거해, 레이저 광학계 및 상대 이동 기구를 구동시켜 레이저 가공을 실행하는 레이저 가공 제어부와, 상대 이동 기구를 구동시켜 적외선 촬영 광학계의 촬영 범위 내로 분할 예정 라인을 이동시키고, 또한 적외선 촬영 광학계의 초점을 웨이퍼의 일면과는 반대측의 타면에 맞춘 상태에서 적외선 촬영 광학계에 의한 분할 예정 라인의 제2 촬영 화상의 촬영을 실행시키는 촬영 제어부와, 위치 관계 정보와 제2 촬영 화상에 의거해, 개질 영역의 형성 위치의 이론값과 실측값의 위치 어긋남을 연산하는 연산부와, 연산부의 연산 결과에 의거해, 위치 관계 정보를 보정하는 보정부를 구비하고, 레이저 가공 제어부가, 개질 영역을, 웨이퍼의 두께 방향에 있어서 타면에 초점을 맞춘 상태의 적외선 촬영 광학계의 합초(合焦) 범위 내에 형성한다.
이 레이저 가공 장치에 의하면, 환경의 변화 등에 의해 레이저 광학계의 제1 광축과 적외선 촬영 광학계의 제2 광축의 상대 위치가 설계값으로부터 어긋난 경우여도, 레이저 광학계의 제1 광축과 적외선 촬영 광학계의 제2 광축의 위치 관계 정보를 보정할 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 보정부에 의한 위치 관계 정보의 보정이 행해진 경우에, 레이저 가공 제어부가, 검출 제어부에 의한 분할 예정 라인의 위치 검출 결과와, 보정부에 의해 보정된 위치 관계 정보에 의거해, 레이저 가공 전의 분할 예정 라인마다 레이저 가공을 행한다. 이것에 의해, 분할 예정 라인을 따라 고정밀도로 웨이퍼의 내부에 개질 영역을 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 레이저 가공 제어부가, 분할 예정 라인마다, 복수 회의 레이저 가공이며 또한 두께 방향에 있어서의 레이저광의 집광 위치가 서로 다른 복수 회의 레이저 가공을 행하고, 분할 예정 라인마다 복수 층의 개질 영역을 형성하고, 복수 층의 개질 영역 중에서 가장 타면측에 위치하는 제1 개질 영역이, 합초 범위 내에 포함되어 있다. 이것에 의해, 연산부가 제2 촬영 화상 내의 제1 개질 영역을 인식할 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 복수 층의 개질 영역 중에서 제1 개질 영역과는 다른 개질 영역을 제2 개질 영역으로 한 경우, 레이저 가공 제어부가, 두께 방향에 있어서 제2 개질 영역을 합초 범위의 범위 밖에 형성한다. 이것에 의해, 제2 개질 영역이 제1 개질 영역의 검출에 영향을 미치는 것이 방지된다.
본 발명의 다른 태양에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 복수 층의 개질 영역 중에서 제1 개질 영역과는 다른 개질 영역을 제2 개질 영역으로 한 경우, 레이저 가공 제어부가, 분할 예정 라인의 모든 범위에서 제1 개질 영역의 형성을 행하고 또한 모든 범위 중에서 웨이퍼의 외주부의 특정 영역을 제외한 범위에서 제2 개질 영역의 형성을 행하고, 촬영 제어부가, 상대 이동 기구를 구동시켜 적외선 촬영 광학계의 촬영 범위 내로 특정 영역을 이동시키고, 또한 적외선 촬영 광학계의 초점을 타면에 맞춘 상태에서 적외선 촬영 광학계에 의한 특정 영역의 촬영을 실행시킨다. 이것에 의해, 제1 개질 영역의 형성 위치의 실측값의 검출 정밀도가 향상하므로, 위치 관계 정보를 보다 고정밀도로 보정할 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 타면의 분할 예정 라인 상에 금속 패턴이 형성되어 있고 또한 분할 예정 라인 중에서 금속 패턴이 형성되어 있는 영역을 패턴 형성 영역으로 한 경우, 촬영 제어부가, 상대 이동 기구를 구동시켜 적외선 촬영 광학계의 촬영 범위 내로 패턴 형성 영역을 이동시키고, 또한 적외선 촬영 광학계의 초점을 타면에 맞춘 상태에서 적외선 촬영 광학계에 의한 패턴 형성 영역의 촬영을 실행시킨다. 이것에 의해, 개질 영역의 콘트라스트를 향상시킬 수 있으므로, 개질 영역의 형성 위치의 실측값의 검출 정밀도가 향상한다. 그 결과, 위치 관계 정보를 보다 고정밀도로 보정할 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 분할 예정 라인의 방향마다, 웨이퍼마다, 또는 복수의 웨이퍼마다, 적어도 레이저 가공 제어부, 촬영 제어부, 연산부, 및 보정부를 반복해 작동시키는 반복 제어부를 구비한다. 이것에 의해, 소정의 타이밍으로 위치 관계 정보를 보정할 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 검출 제어부가, 상대 이동 기구를 구동시켜 적외선 촬영 광학계를 얼라이먼트 기준의 촬영 위치로 상대 이동시키고, 또한 적외선 촬영 광학계에 얼라이먼트 기준을 촬영시켜서, 제1 촬영 화상을 취득한다. 이것에 의해, 분할 예정 라인의 위치를 검출할 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 적외선 촬영 광학계가, 제2 광축을 조명축으로 해서 웨이퍼를 적외광으로 조명하는 낙사(落射) 조명 광원을 구비한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 레이저 가공 장치의 제어 방법은, 웨이퍼의 일면을 향해서 레이저광을 조사하는 레이저 광학계와, 일면에 대향하는 위치에 배치되고 또한 레이저 광학계의 제1 광축과는 다른 제2 광축을 갖고, 웨이퍼를 촬영하는 적외선 촬영 광학계와, 레이저 광학계 및 적외선 촬영 광학계를 일체로 웨이퍼에 대해 상대 이동시키는 상대 이동 기구를 구비하는 레이저 가공 장치로서, 웨이퍼의 내부에 대해 레이저 광학계의 레이저광을 집광시킨 상태에서, 상대 이동 기구에 의해 웨이퍼의 분할 예정 라인을 따라 레이저 광학계를 웨이퍼에 대해 상대 이동시켜서, 분할 예정 라인을 따라 웨이퍼의 내부에 개질 영역을 형성하는 레이저 가공을 행하는 레이저 가공 장치의 제어 방법에 있어서, 적외선 촬영 광학계에 웨이퍼의 얼라이먼트 기준을 촬영시켜서, 적외선 촬영 광학계에 의해 촬영된 얼라이먼트 기준의 제1 촬영 화상에 의거해, 웨이퍼의 복수의 분할 예정 라인의 위치를 검출하는 검출 공정과, 검출 공정에서의 분할 예정 라인의 위치 검출 결과와, 제1 광축 및 제2 광축의 위치 관계 정보에 의거해, 레이저 광학계 및 상대 이동 기구를 구동시켜 레이저 가공을 실행하는 레이저 가공 공정과, 상대 이동 기구를 구동시켜 적외선 촬영 광학계의 촬영 범위 내로 분할 예정 라인을 이동시키고, 또한 적외선 촬영 광학계의 초점을 웨이퍼의 일면과는 반대측의 타면에 맞춘 상태에서 적외선 촬영 광학계에 의한 분할 예정 라인의 제2 촬영 화상의 촬영을 실행시키는 촬영 공정과, 위치 관계 정보와 제2 촬영 화상에 의거해, 개질 영역의 형성 위치의 이론값과 실측값의 위치 어긋남을 연산하는 연산 공정과, 연산 공정에서의 연산 결과에 의거해, 위치 관계 정보를 보정하는 보정 공정을 갖고, 레이저 가공 공정에서는, 개질 영역을, 웨이퍼의 두께 방향에 있어서 타면에 초점을 맞춘 상태의 적외선 촬영 광학계의 합초 범위 내에 포함되는 위치에 형성한다.
본 발명의 다른 태양에 따른 레이저 가공 장치의 제어 방법은, 보정 공정에서 위치 관계 정보의 보정이 행해진 경우에, 레이저 가공 공정에서는, 검출 공정에서의 분할 예정 라인의 위치 검출 결과와, 보정 공정에서 보정된 위치 관계 정보에 의거해, 레이저 가공 전의 분할 예정 라인마다 레이저 가공을 행한다.
본 발명은, 고정밀도의 웨이퍼의 레이저 가공을 간단히 행할 수 있다.
도 1은 제1 실시형태의 레이저 가공 장치의 개략도.
도 2는 레이저 가공 장치에 의한 가공 대상의 웨이퍼의 평면도.
도 3은 도 2에 나타낸 웨이퍼의 일부의 단면도.
도 4는 제어 장치의 기능 블록도.
도 5는 웨이퍼의 내부에 있어서의 개질 영역의 형성을 설명하기 위한 설명도.
도 6은 웨이퍼의 내부에 있어서의 개질 영역의 형성을 설명하기 위한 설명도.
도 7은 웨이퍼의 내부에 있어서의 2층의 개질 영역의 형성을 설명하기 위한 설명도.
도 8은 웨이퍼의 내부에 있어서의 2층의 개질 영역의 형성을 설명하기 위한 설명도.
도 9는 촬영 제어부에 의한 적외선 현미경의 촬영 제어를 설명하기 위한 설명도.
도 10은 연산부에 의한 웨이퍼의 내부의 보정용 개질 영역의 형성 위치의 이론값과 실측값의 위치 어긋남의 연산을 설명하기 위한 설명도.
도 11은 보정부에 의한 위치 관계 정보의 보정을 설명하기 위한 설명도.
도 12는 레이저 가공 장치에 의한 웨이퍼의 레이저 가공 처리, 특히 위치 관계 정보의 보정 처리의 흐름을 나타내는 플로차트.
도 13은 제2 실시형태의 레이저 가공 장치에 의한 웨이퍼의 레이저 가공을 설명하기 위한 설명도.
도 14는 제2 실시형태의 레이저 가공 장치에 의한 웨이퍼의 레이저 가공을 설명하기 위한 설명도.
도 15는 제3 실시형태의 레이저 가공 장치에 의한 웨이퍼의 레이저 가공을 설명하기 위한 설명도.
도 16은 제3 실시형태의 레이저 가공 장치에 의한 웨이퍼의 레이저 가공을 설명하기 위한 설명도.
도 17은 가공 유닛의 변형예를 설명하기 위한 설명도.
[제1 실시형태의 레이저 가공 장치의 구성]
도 1은, 제1 실시형태의 레이저 가공 장치(10)의 개략도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 레이저 가공 장치(10)는, 웨이퍼(12)(예를 들면 실리콘 웨이퍼)를 복수의 칩(14)(도 2 참조)으로 분할하기 전의 전공정으로서, 웨이퍼(12)에 대해서 레이저 가공을 실시한다. 또, 도면 중의 XYZ 방향은 서로 직교하며, 그 중 X 방향 및 Y 방향은 수평 방향이고, Z 방향은 연직 방향(웨이퍼(12)의 두께 방향)이다. 또한 θ 방향은, Z 방향을 회전축으로 하는 회전 방향이다.
도 2는, 레이저 가공 장치(10)에 의한 가공 대상의 웨이퍼(12)의 평면도이다. 도 3은, 도 2에 나타낸 웨이퍼(12)의 일부의 단면도이다. 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(12)는 격자 형상으로 배열된 복수의 스트리트(12S)(도 10 참조)에 의해서 복수의 영역으로 구획되어 있다. 이 구획된 각 영역에는 칩(14)을 구성하는 디바이스층(16)이 형성되어 있다. 레이저 가공 장치(10)는, 스트리트(12S) 상에 설정된 복수의 분할 예정 라인(C1, C2)을 따라 웨이퍼(12)의 내부에 개질 영역(200)(도 6 참조)을 형성한다. 또, 분할 예정 라인(C1)과 분할 예정 라인(C2)은 서로 직교해 있다.
도 1로 돌아가, 레이저 가공 장치(10)는, Xθ 스테이지(20)와, 가공 유닛(22)과, 제어 장치(24)를 구비한다.
Xθ 스테이지(20)는, 도시하지 않은 보호 테이프를 통해서, 웨이퍼(12)의 디바이스층(16)이 형성되어 있는 측의 표면(겉면)을 흡착 유지한다. 이것에 의해, 웨이퍼(12)는, 그 표면과는 반대측의 이면이 후술하는 가공 유닛(22)과 대향하도록 Xθ 스테이지(20)에 유지된다. 따라서, 웨이퍼(12)의 이면은 본 발명의 일면에 상당하고 또한 웨이퍼(12)의 표면은 본 발명의 타면에 상당한다.
Xθ 스테이지(20)는, 후술하는 제어 장치(24)의 제어 아래, 스테이지 구동 기구(26)(도 4 참조)에 의해, X 방향으로 이동됨과 함께 θ 방향으로 회전된다. 또, 스테이지 구동 기구(26)는, 공지의 직동(直動) 기구 및 회전 기구를 조합한 구성이다. 또한, 이동 방향(M1)은 X 방향의 일방향측을 향한 Xθ 스테이지(20)의 이동 방향이고, 이동 방향(M2)은 X 방향의 타방향측을 향한 Xθ 스테이지(20)의 이동 방향이다.
가공 유닛(22)은, 레이저 유닛(28)과 적외선 현미경(30)을 구비한다. 이 가공 유닛(22)은, Xθ 스테이지(20)의 Z 방향 상방측에 배치되어 있고, 후술하는 제어 장치(24)에 의해 제어된다.
또한, 가공 유닛(22)은, 후술하는 제어 장치(24)의 제어 아래, 유닛 구동 기구(32)(도 4 참조)에 의해, Y 방향 및 Z 방향으로 각각 이동된다. 또, 유닛 구동 기구(32)는, 기술(旣述)한 스테이지 구동 기구(26)와 함께 본 발명의 상대 이동 기구를 구성하는 것이며, 공지의 직동 기구가 사용된다.
레이저 유닛(28)은, 본 발명의 레이저 광학계에 상당하는 것이며, 웨이퍼(12)의 이면을 향해서 레이저광(L)을 조사한다. 레이저 유닛(28)은, 레이저 광원(40), 빔 익스팬더(42), 미러(44), λ/2 파장판(46), 공간 광 변조기(48), 미러(50), 미러(52), 렌즈(54), 미러(56), 미러(58), 렌즈(60), 및 집광 렌즈(62)를 구비한다. 또, 레이저 유닛(28)의 구성은, 도 1에 나타낸 구성으로 한정되는 것은 아니고, 웨이퍼(12)의 레이저 가공에 사용되는 각종 헤드의 구성을 채용해도 된다.
레이저 광원(40)은, 웨이퍼(12)의 레이저 가공용의 레이저광(L)을 빔 익스팬더(42)를 향해 출사한다. 또, 레이저광(L)의 종류에 대해서는 공지 기술(예를 들면 특허문헌 1 참조)이므로, 여기에서는 구체적인 설명은 생략한다.
빔 익스팬더(42)는, 레이저 광원(40)으로부터 입사된 레이저광(L)을, 후술하는 공간 광 변조기(48)로 위상 변조하기 위한 적절한 빔 직경으로 확대한다. 빔 익스팬더(42)로부터 출사된 레이저광(L)은, 미러(44) 및 λ/2 파장판(46)을 거쳐 공간 광 변조기(48)에 입사한다.
공간 광 변조기(48)는, 예를 들면, 반사형 액정(LCOS : Liquid Crystal on Silicon)의 공간 광 변조기(SLM:Spatial Light Modulator)가 사용된다. 이 공간 광 변조기(48)는, 제어 장치(24)의 제어 아래, 소정의 홀로그램 패턴을 정시(呈示)함으로써, λ/2 파장판(46)으로부터 입사된 레이저광(L)을 변조시킨다. 이것에 의해, 웨이퍼(12)의 내부에 집광되는 레이저광(L)의 수차(收差)가 소정의 수차 이하로 되도록, 레이저광(L)이 수차 보정된다. 또, 공간 광 변조기(48)의 구성 및 기능에 대해서는 공지 기술(상기 특허문헌 1 참조)이므로, 여기에서는 구체적인 설명은 생략한다.
공간 광 변조기(48)에 의해 변조된 레이저광(L)은, 미러(50), 미러(52), 렌즈(54), 미러(56), 미러(58), 및 렌즈(60)를 거쳐, 집광 렌즈(62)에 의해 집광된다. 집광 렌즈(62)는, 도시하지 않은 렌즈 이동 기구에 의해 Z 방향으로 위치 조정된다. 이 렌즈 이동 기구는, 제어 장치(24)의 제어 아래, 집광 렌즈(62)의 Z 방향의 위치를 조정함으로써, 레이저광(L)의 집광점의 Z 방향 위치를 조정한다. 또, 집광 렌즈(62)(레이저 유닛(28))의 광축(A1)은, 본 발명의 제1 광축에 상당한다.
적외선 현미경(30)은, 본 발명의 적외선 촬영 광학계에 상당한다. 이 적외선 현미경(30)은, 레이저 유닛(28)에 고정되어 있고, 레이저 유닛(28)과 일체로 이동한다. 적외선 현미경(30)은, 조명 광원(64), 하프 미러(66), 대물렌즈(68), 및 적외선 카메라(70) 등을 구비한다.
조명 광원(64)은, 낙사 조명 광원이며, 예를 들면 LD(Laser Diode) 광원 및 SLD(Super Luminescent Diode) 광원 등이 사용된다. 이 조명 광원(64)은, 웨이퍼(12)를 투과하는 파장역의 조명광, 예를 들면 적외역의 적외광을 하프 미러(66)를 향해 출력한다.
하프 미러(66)는, 조명 광원(64)으로부터 입사한 조명광의 일부를 투과해서 대물렌즈(68)를 향해 출사한다. 이것에 의해, 조명광은, 대물렌즈(68)에 의해 웨이퍼(12)의 이면 상에 집광된다. 대물렌즈(68)에 의해 집광되는 조명광의 집광점의 Z 방향 위치는, 도시하지 않은 렌즈 이동 기구에 의해 대물렌즈(68)를 Z 방향으로 이동시키는 것에 의해 조정된다. 대물렌즈(68)의 광축(A2)은, 적외선 현미경(30)의 광축(A2)[조명 광원(64)의 조명축 및 후술하는 적외선 카메라(70)의 촬영 광축]이고, 본 발명의 제2 광축에 상당한다. 또, 광축(A1, A2)은 모두 Z 방향에 평행이다.
웨이퍼(12)에서 반사된 조명광의 반사광의 일부는, 하프 미러(66)에 의해 적외선 카메라(70)를 향해 반사된다.
적외선 카메라(70)는, 적외광의 파장역에 대해서 감도를 갖는 촬상 소자(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 웨이퍼(12)의 내부에 대물렌즈(68)에 의한 초점을 맞춘 상태에서 적외선 카메라(70)에 의해 웨이퍼(12)를 촬영한 촬영 화상에 의거해, 웨이퍼(12)의 내부의 상태를 확인할 수 있다. 또한, 웨이퍼(12)의 이면 또는 표면에 대물렌즈(68)에 의한 초점을 맞춘 상태에서 적외선 카메라(70)에 의해 웨이퍼(12)를 촬영한 촬영 화상에 의거해, 웨이퍼(12)의 이면 또는 표면의 상태를 확인할 수 있다.
적외선 카메라(70)가 촬영한 촬영 화상의 화상 데이터는, 제어 장치(24)에 출력된다. 제어 장치(24)는, 적외선 카메라(70)로부터 입력된 촬영 화상의 화상 데이터에 의거해, 모니터(72)에 웨이퍼(12)의 내부, 이면, 또는 표면의 촬영 화상을 표시시킨다.
또, 적외선 카메라(70)로서는, 예를 들면 InGaAs(인듐갈륨비소) 카메라로 대표되는 근적외 영역(1㎛ 이상의 파장 영역)에서 높은 감도를 갖는 카메라(근적외선 카메라)가 바람직하게 사용된다.
적외선 현미경(30)의 광축(A2)은, 기술한 레이저 유닛(28)의 광축(A1)의 위치에 대해서, 레이저 가공 시의 웨이퍼(12)의 이동 방향(M1)(X 방향의 일방향)의 하류측에 위치한다. 이것에 의해, 적외선 현미경(30)은, 레이저 유닛(28)의 레이저광(L)에 의한 웨이퍼(12)의 가공 위치와 동일한 분할 예정 라인(C1, C2) 상에서 웨이퍼(12)를 촬영할 수 있다.
[제어 장치의 구성]
도 4는, 제어 장치(24)의 기능 블록도이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(24)에는, 스테이지 구동 기구(26)와, 레이저 유닛(28)(레이저 광원(40) 및 공간 광 변조기(48))과, 적외선 현미경(30)(조명 광원(64) 및 적외선 카메라(70))과, 유닛 구동 기구(32)와, 모니터(72)와, 조작부(74)가 접속되어 있다. 또, 조작부(74)는, 공지의 키보드, 마우스, 및 조작 버튼 등이 사용된다.
제어 장치(24)는, 예를 들면 퍼스널 컴퓨터 같은 연산 장치에 의해 구성되고, 각종 프로세서(Processor) 및 메모리 등으로 구성된 연산 회로를 구비한다. 각종 프로세서에는, CPU(Central Processing Unit), GPU(Graphics Processing Unit), ASIC(Application Specific Integrated Circuit), 및 프로그래머블 논리 디바이스[예를 들면 SPLD(Simple Programmable Logic Devices), CPLD(Complex Programmable Logic Device), 및 FPGA(Field Programmable Gate Arrays)] 등이 포함된다. 또, 제어 장치(24)의 각종 기능은, 1개의 프로세서에 의해 실현되어도 되고, 동종 또는 이종의 복수의 프로세서로 실현되어도 된다.
제어 장치(24)는, 도시하지 않은 제어 프로그램을 실행함으로써, 통괄 제어부(80), 기억부(82), 이동 제어부(84), 레이저 제어부(86), 현미경 제어부(88), 및 표시 제어부(90)로서 기능한다. 이하, 본 실시형태에 있어서 「∼부」로서 설명하는 것은 「∼회로」, 「∼장치」, 또는 「∼기기」여도 된다. 즉, 「∼부」로서 설명하는 것은, 펌웨어, 소프트웨어, 및 하드웨어 또는 이들의 조합 중 무엇으로 구성되어 있어도 된다.
통괄 제어부(80)는, 조작부(74)에 대한 입력 조작에 의거해, 레이저 가공 장치(10)의 각 부의 동작을 통괄적으로 제어한다.
기억부(82)에는, 전술한 제어 프로그램 외에, 위치 관계 정보(92)가 미리 기억되어 있다. 위치 관계 정보(92)는, XY 방향에 있어서의 레이저 유닛(28)의 광축(A1)의 위치(XY 좌표)와 적외선 카메라(70)의 광축(A2)의 위치(XY 좌표)와의 상대 위치 관계를 나타내는 기지 정보이다. 이 위치 관계 정보(92)는, 레이저 가공 장치(10)의 제조 메이커에서 측정된 값이 기억된다. 또한, 위치 관계 정보(92)는, 후술하는 보정부(116)에 의해 보정(다시쓰기)된다.
이동 제어부(84)는, 통괄 제어부(80)의 제어 아래, 스테이지 구동 기구(26) 및 유닛 구동 기구(32)를 각각 구동시킴으로써, 레이저 유닛(28) 및 적외선 현미경(30)을 일체로 웨이퍼(12)에 대해서 XYZ 방향 및 θ 방향으로 상대 이동시킨다. 이것에 의해, 레이저 가공 전에 레이저 유닛(28)의 광축(A1)을 웨이퍼(12)의 가공 개시 위치(분할 예정 라인(C1, C2)의 일단)에 위치 맞춤하거나, 레이저 가공 시에 레이저 유닛(28)을 웨이퍼(12)에 대해서 X 방향으로 상대 이동시키거나 할 수 있다. 또한, 레이저 가공 전에, 적외선 현미경(30)의 광축(A2)을 웨이퍼(12)의 특정 위치[얼라이먼트 기준, 및 후술하는 보정용 개질 영역(200)(도 6 참조) 등]에 위치 맞춤할 수 있다.
레이저 제어부(86)는, 통괄 제어부(80)의 제어 아래, 레이저 광원(40)에 의한 레이저광(L)의 출사와, 공간 광 변조기(48)에 의한 레이저광(L)의 변조를 제어한다. 또, 공간 광 변조기(48)에 의한 레이저광(L)의 변조 제어에 대해서는 공지 기술이므로 구체적인 설명은 생략한다.
현미경 제어부(88)는, 통괄 제어부(80)의 제어 아래, 적외선 현미경(30)의 제어, 즉 조명 광원(64)에 의한 조명광의 출사 및 적외선 카메라(70)에 의한 웨이퍼(12)의 촬영을 제어한다.
표시 제어부(90)는, 모니터(72)의 표시를 제어한다. 표시 제어부(90)는, 적외선 현미경(30)의 적외선 카메라(70)로부터 입력된 웨이퍼(12)의 촬영 화상의 화상 데이터에 의거해, 이 촬영 화상을 모니터(72)에 표시시킨다. 또한, 표시 제어부(90)는, 레이저 가공 장치(10)의 각종 설정 화면을 모니터(72)에 표시시킨다.
통괄 제어부(80)는, 기술한 제어 프로그램을 실행함으로써, 검출 제어부(96), 레이저 가공 제어부(98), 촬영 제어부(112), 연산부(114), 및 보정부(116)로서 기능한다.
검출 제어부(96)는, 레이저 가공 장치(10)의 각 부를 제어해서, Xθ 스테이지(20)에 유지되어 있는 웨이퍼(12)의 분할 예정 라인(C1, C2)의 위치(XY면 내에서의 방향을 포함함)를 검출하는 얼라이먼트 검출을 실행한다.
최초에 검출 제어부(96)는, 이동 제어부(84) 및 현미경 제어부(88)를 통해서, 스테이지 구동 기구(26)와 유닛 구동 기구(32)와 적외선 현미경(30)을 제어해서, 웨이퍼(12)의 얼라이먼트 기준의 촬영 화상(102)의 화상 데이터를 취득(촬영)한다. 여기에서 말하는 얼라이먼트 기준이란, 레이저 가공 장치(10)가 웨이퍼(12)의 분할 예정 라인(C1, C2)의 위치를 인식하기 위한 기준이며, 예를 들면, 스트리트(12S)(도 10 참조) 및 인식 마크(도시하지 않음) 등의 공지의 기준이 사용된다. 또, 얼라이먼트 기준은, 적외선 현미경(30)으로 촬영 가능하면, 웨이퍼(12)의 내부, 표면, 및 이면 등의 임의의 위치에 형성되어 있어도 된다.
구체적으로는 검출 제어부(96)는, 촬영 화상(102)의 화상 데이터를 취득할 경우, 스테이지 구동 기구(26) 및 유닛 구동 기구(32)를 구동시켜, 적외선 현미경(30)을 웨이퍼(12)의 얼라이먼트 기준을 촬영 가능한 촬영 위치[얼라이먼트 기준이 적외선 현미경(30)의 촬영 범위(VA)(도 9 참조) 내에 포함되는 위치]로 상대 이동시킨다. 이 이동 후에 검출 제어부(96)는, 적외선 현미경(30)을 제어해서, 적외선 현미경(30)에 얼라이먼트 기준을 포함하는 웨이퍼(12)의 촬영을 실행시킨다. 이것에 의해, 적외선 현미경(30)에 의해 웨이퍼(12)의 촬영 화상(102)의 화상 데이터가 취득되고, 이 화상 데이터가 적외선 현미경(30)으로부터 검출 제어부(96)에 출력된다. 또, 촬영 화상(102)은 본 발명의 제1 촬영 화상에 상당한다.
그리고, 검출 제어부(96)는, 촬영 화상(102)의 화상 데이터에 의거해, 촬영 화상(102) 내의 얼라이먼트 기준을 공지의 화상 인식법으로 검출하는 것에 의해, 웨이퍼(12)의 분할 예정 라인(C1, C2)의 위치를 검출한다.
레이저 가공 제어부(98)는, 이동 제어부(84) 및 레이저 제어부(86)를 통해서, 스테이지 구동 기구(26)와 유닛 구동 기구(32)와 레이저 유닛(28)을 제어해서, 분할 예정 라인(C1, C2)마다, 분할 예정 라인(C1, C2)을 따라 웨이퍼(12)의 내부에 개질 영역(200)(도 6 참조)을 형성하는 레이저 가공을 행한다.
구체적으로, 레이저 가공 제어부(98)는, 검출 제어부(96)에 의한 얼라이먼트 검출 결과에 의거해, 이동 제어부(84)를 통해서 스테이지 구동 기구(26)를 구동시켜 Xθ 스테이지(20)를 θ 방향으로 회전시키는 것에 의해, 서로 직교하는 분할 예정 라인(C1, C2)의 한쪽(예를 들면 분할 예정 라인(C1))을 X 방향에 평행하게 한다.
다음으로, 레이저 가공 제어부(98)는, X 방향에 평행한 복수의 분할 예정 라인(C1) 중의 첫 번째의 분할 예정 라인(C1)에 대응하는 개질 영역(200)(도 6 참조)의 형성을 개시한다. 레이저 가공 제어부(98)는, 검출 제어부(96)에 의한 얼라이먼트 검출 결과(분할 예정 라인(C1)의 위치 검출 결과)와, 기억부(82) 내의 위치 관계 정보(92)에 의거해, 레이저 유닛(28)(광축(A1))과 분할 예정 라인(C1)의 상대 위치 관계를 판별한다.
여기에서, 기술한 얼라이먼트 검출에서는, 적외선 현미경(30)(광축(A2))과 분할 예정 라인(C1, C2)의 상대 위치 관계를 검출하고 있지만, 위치 관계 정보(92)에 의거해 레이저 유닛(28)(광축(A1))과 적외선 현미경(30)(광축(A2))의 위치 관계는 기지이다. 따라서, 레이저 가공 제어부(98)는, 얼라이먼트 검출 결과와 위치 관계 정보(92)에 의거해, 레이저 유닛(28)(광축(A1))과 분할 예정 라인(C1, C2)의 상대 위치 관계를 판별할 수 있다.
따라서, 레이저 가공 제어부(98)는, 얼라이먼트 검출 결과와 위치 관계 정보(92)에 의거해, 이동 제어부(84)를 통해서 스테이지 구동 기구(26) 및 유닛 구동 기구(32)를 구동시켜, 레이저 유닛(28)의 광축(A1)을 첫 번째의 분할 예정 라인(C1)의 일단, 예를 들면 이동 방향(M2)측의 일단에 위치 맞춤하는 얼라이먼트를 행한다.
도 5 및 도 6은, 웨이퍼(12)의 내부에 있어서의 개질 영역(200)의 형성을 설명하기 위한 설명도이다. 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 레이저 가공 제어부(98)는, 전술한 얼라이먼트 완료 후, 레이저 유닛(28)을 제어해서, 레이저광(L)을 웨이퍼(12)의 이면으로부터 소정의 깊이 위치에 있는 집광점(P1)에 집광시킴으로써, 이 집광점(P1)의 위치에 개질 영역(200)을 형성한다.
다음으로, 레이저 가공 제어부(98)는, 이동 제어부(84)를 통해서 스테이지 구동 기구(26)를 구동시켜, Xθ 스테이지(20)를 이동 방향(M2)으로 이동시킨다. 이것에 의해, 집광점(P1)에 레이저광(L)을 집광시킨 상태에서, 웨이퍼(12)에 대해서 레이저 유닛(28)이 이동 방향(M1)으로 상대 이동되는, 즉 첫 번째의 분할 예정 라인(C1)을 따라 레이저 유닛(28)이 웨이퍼(12)에 대해서 X 방향으로 상대 이동된다. 그 결과, 첫 번째의 분할 예정 라인(C1)을 따라 웨이퍼(12)의 내부에 개질 영역(200)이 형성된다. 또한, 개질 영역(200)이 형성되면, 이 개질 영역(200)을 기점으로 해서 웨이퍼(12)의 두께 방향(Z 방향)으로 균열(202)이 발생한다.
이때에, 레이저 가공 제어부(98)는, 개질 영역(200)을 Z 방향(웨이퍼(12)의 두께 방향)에 있어서 웨이퍼(12)의 표면의 근방에 형성하고 있다. 여기에서 말하는 웨이퍼(12)의 표면의 근방이란, Z 방향에 있어서, 웨이퍼(12)의 표면에 초점을 맞춘 상태의 적외선 현미경(30)의 합초 범위(D)(합초 범위(D)의 웨이퍼(12)측의 편측 범위(Df) 내)이다. 또, 도면 중의 부호(Dr)는, 합초 범위(D)에서 웨이퍼(12)측과 반대되는 측의 편측 범위(Dr)이다.
편측 범위(Df)는, 기본적으로는, 적외선 현미경(30)의 피사계 심도의 1/2(즉 전방측 피사계 심도)의 범위에 웨이퍼(12)(실리콘)의 굴절율(n)=3.6∼4.0을 곱한 값이다. 또한 본 실시형태에서는, 전방측 피사계 심도에 대해 이 피사계 심도의 범위 밖에서의 디포커스 허용값(a)을 더한 값에 굴절율(n)을 곱한 값을 편측 범위(Df)로 하고 있다. 여기에서, 디포커스 허용값(a)은, 개질 영역(200)이 전방측 피사계 심도의 범위 밖으로 벗어나 있는 경우여도 후술하는 촬영 화상(122) 내에서 개질 영역(200)의 상을 화상 처리(인식) 가능한 범위이다.
예를 들면, 적외선 현미경(30)의 피사계 심도(DOF)를 8.5㎛로 하고, 굴절율(n)을 4.0으로 하고, 디포커스 허용값(a)을 2㎛로 한 경우, 편측 범위(Df)는, 이하의 식,
Df=[DOF×(1/2)+a]×n=(8.5×0.5+2)×4=25㎛,
로 구해진다. 따라서, 레이저 가공 제어부(98)는, 웨이퍼(12)의 두께 방향에 있어서 전술한 개질 영역(200)을 웨이퍼(12)의 표면으로부터 25㎛의 범위 내에 형성한다.
레이저 가공 제어부(98)는, 예를 들면 개질 영역(200)의 층수가 1층일 경우, 첫 번째의 분할 예정 라인(C1)에 대응하는 개질 영역(200)의 형성 후, 이동 제어부(84)를 통해서 유닛 구동 기구(32)를 구동시켜, 레이저 유닛(28)을 분할 예정 라인(C1)의 피치 간격에 상당하는 거리만큼 두 번째의 분할 예정 라인(C1)을 향해서 Y 방향으로 이동시킨다. 이것에 의해, 레이저 유닛(28)의 광축(A1)을 두 번째의 분할 예정 라인(C1)의 일단, 예를 들면 이동 방향(M1)측의 일단에 위치 맞춤하는 얼라이먼트가 행해진다.
그리고, 레이저 가공 제어부(98)는, 이동 제어부(84) 및 레이저 제어부(86)를 통해서 스테이지 구동 기구(26) 및 레이저 유닛(28)을 제어해서, 집광점(P1)에 대한 레이저 유닛(28)의 레이저광(L)의 집광과, Xθ 스테이지(20)의 이동 방향(M1)에의 이동을 실행한다. 이것에 의해, 두 번째의 분할 예정 라인(C1)을 따라 웨이퍼(12)의 내부에 개질 영역(200)이 형성된다.
이하 마찬가지로, 모든 분할 예정 라인(C1)을 따라 웨이퍼(12)의 내부에 개질 영역(200)이 형성된다. 다음으로, 레이저 가공 제어부(98)는, 이동 제어부(84)를 통해서 스테이지 구동 기구(26)를 구동시켜, Xθ 스테이지(20)를 90°회전시키는 것에 의해, 분할 예정 라인(C2)을 X 방향에 평행하게 한다. 그리고, 레이저 가공 제어부(98)는, 분할 예정 라인(C1)에 대응하는 개질 영역(200)의 형성과 마찬가지로, 이동 제어부(84) 및 레이저 제어부(86)를 통해서 스테이지 구동 기구(26), 유닛 구동 기구(32), 및 레이저 유닛(28)을 제어해서, 모든 분할 예정 라인(C2)을 따라 웨이퍼(12)의 내부에 개질 영역(200)을 형성한다. 이상으로 개질 영역(200)의 형성이 완료된다.
도 7 및 도 8은, 웨이퍼(12)의 내부에 있어서의 2층의 개질 영역(200)의 형성을 설명하기 위한 설명도이다. 도 7 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(12)의 두께가 두꺼울 경우, 레이저 가공 제어부(98)는, 분할 예정 라인(C1, C2)을 따라 웨이퍼(12)의 내부에 예를 들면 2층의 개질 영역(200)의 형성을 행한다. 이 경우, 레이저 가공 제어부(98)는, 분할 예정 라인(C1, C2)마다 2층의 개질 영역(200)의 형성을 연속해서 행한다.
구체적으로 레이저 가공 제어부(98)는, 기술한 도 5 및 도 6에서 설명한 바와 같이 첫 번째의 분할 예정 라인(C1)에 대응하는 1층째의 개질 영역(200)의 형성 후, 레이저 유닛(28)의 레이저광(L)의 집광 위치를 웨이퍼(12)의 내부이며 또한 집광점(P1)보다도 얕은 위치(Z 방향 상방측의 위치)에 있는 집광점(P2)으로 변경한 상태에서, 2층째의 개질 영역(200)의 형성을 반복해 실행한다. 이것에 의해, 웨이퍼(12)의 내부에 첫 번째의 분할 예정 라인(C1)을 따라 2층의 개질 영역(200)이 형성된다.
또, 본 실시형태에서는, 후술하는 적외선 현미경(30)에 의한 촬영 화상(122)의 촬영을 첫 번째의 분할 예정 라인(C1, C2)에 대응하는 2층째의 개질 영역(200)의 레이저 가공 후에 행할 경우, 2층째의 개질 영역(200)을, 편측 범위(Df)의 범위 밖, 즉 웨이퍼(12)의 표면에 초점을 맞춘 상태의 적외선 현미경(30)의 합초 범위(D)의 범위 밖에 형성한다. 또한, 후술하는 적외선 현미경(30)에 의한 촬영 화상(122)의 촬영을 첫 번째의 분할 예정 라인(C1, C2)에 대응하는 1층째의 개질 영역(200)의 레이저 가공 후(2층째의 개질 영역(200)의 레이저 가공 전)에 행할 경우, 2층째의 개질 영역(200)은 합초 범위(D)의 범위 내에 형성되어 있어도 된다.
그리고, 레이저 가공 제어부(98)는, 다른 분할 예정 라인(C1, C2)에 대해서도 마찬가지로, 분할 예정 라인(C1, C2)마다 2층째의 개질 영역(200)을 형성한다. 또, 웨이퍼(12)의 두께에 따라서 레이저 가공을 복수 회 반복함으로써, 3층 이상의 복수 층의 개질 영역(200)을 형성해도 된다. 이하, 본 실시형태에서는, 분할 예정 라인(C1, C2)마다의 개질 영역(200)의 층수를 2층으로 해서 설명을 행한다. 이 경우, 1층째의 개질 영역(200)이 본 발명의 제1 개질 영역에 상당하고, 2층째의 개질 영역(200)이 본 발명의 제2 개질 영역에 상당한다.
도 4로 돌아가, 촬영 제어부(112), 연산부(114), 및 보정부(116)는, 기억부(82) 내의 위치 관계 정보(92)의 보정을 행한다.
기술한 바와 같이, 레이저 가공 장치(10)가 설치되어 있는 공장(클린룸)의 실내 온도 등의 환경이 변하거나 혹은 환경이 시간적으로 변화하거나 함으로써, 레이저 유닛(28)의 광축(A1)과 적외선 카메라(70)의 광축(A2)의 상대 위치가 어긋나는 경우가 있다. 이 경우, 위치 관계 정보(92)에서 규정되어 있는 광축(A1)과 광축(A2)의 위치 관계와, 실제 양자의 위치 관계 사이에 어긋남이 생긴다. 그리고, 특히 Y 방향에 있어서 광축(A1)과 광축(A2)의 위치 관계에 어긋남이 생기면, 당초(출하 시)의 위치 관계 정보(92)에 의거해서 레이저 유닛(28)의 광축(A1)을 분할 예정 라인(C1, C2) 상에 정확하게 위치 맞춤할 수 없다. 그 결과, 레이저 가공의 가공 정밀도가 저하해 버린다.
그래서, 본 실시형태에서는, 첫 번째의 분할 예정 라인(C1, C2)에 대응하는 1층째의 개질 영역(200)(이하, 보정용 개질 영역(200)이라 함)의 형성 위치에 의거해, 위치 관계 정보(92)의 보정(갱신)을 행한다. 여기에서, 레이저 유닛(28)의 광축(A1)과 적외선 카메라(70)의 광축(A2)의 위치 관계는 Y 방향뿐만 아니라 X 방향으로도 어긋나지만, X 방향에 있어서의 광축(A1)과 광축(A2)의 위치 관계의 어긋남은, 분할 예정 라인(C1, C2)을 따른 웨이퍼(12)의 레이저 가공의 가공 정밀도에 거의 영향을 미치지 않는다. 따라서, 본 실시형태에서는, 전술한 보정용 개질 영역(200)의 형성 위치에 의거해 Y 방향에 있어서의 광축(A1)과 광축(A2)의 위치 관계의 어긋남을 검출하고, 이 어긋남의 검출 결과에 의거해 Y 방향에 있어서의 위치 관계 정보(92)의 보정(갱신)을 행한다.
도 9는, 촬영 제어부(112)에 의한 적외선 현미경(30)의 촬영 제어를 설명하기 위한 설명도이다. 도 9 및 기술한 도 4에 나타내는 바와 같이, 촬영 제어부(112)는, 적외선 현미경(30)에 의한 촬영 화상(122)의 촬영을 제어한다. 촬영 제어부(112)는, 첫 번째의 분할 예정 라인(C1)에 대응하는 1층째의 개질 영역(200)(보정용 개질 영역(200))의 레이저 가공 후(2층째의 개질 영역(200)의 레이저 가공 전), 혹은 2층째의 개질 영역(200)의 레이저 가공 후에 작동한다. 촬영 제어부(112)는, 검출 제어부(96)에 의한 첫 번째의 분할 예정 라인(C1)의 위치 검출 결과에 의거해, 이동 제어부(84)를 통해서 스테이지 구동 기구(26) 및 유닛 구동 기구(32)를 구동시켜, 웨이퍼(12)의 첫 번째의 분할 예정 라인(C1)을 적외선 현미경(30)의 촬영 범위(VA) 내로 상대 이동시킨다.
다음으로, 촬영 제어부(112)는, 적외선 현미경(30)을 제어해서, 적외선 현미경(30)의 초점을 웨이퍼(12)의 표면에 맞춘 상태에서 적외선 현미경(30)에 의한 첫 번째의 분할 예정 라인(C1)(스트리트(12S) : 도 10 참조)의 촬영 화상(122)의 촬영을 실행시킨다. 이 촬영 화상(122)은 본 발명의 제2 촬영 화상에 상당한다. 또한 마찬가지로, 촬영 제어부(112)는, 첫 번째의 분할 예정 라인(C2)에 대응하는 레이저 가공 후에, 적외선 현미경(30)에 의한 첫 번째의 분할 예정 라인(C2)(스트리트(12S))의 촬영 화상(122)의 촬영을 실행시킨다.
또, 적외선 현미경(30)의 초점을 웨이퍼(12)의 표면에 맞추는 것에는, 이 웨이퍼(12)의 표면에 밀착해 있는 도시하지 않은 보호 테이프(도시하지 않음)의 테이프 표면에 적외선 현미경(30)의 초점을 맞추는 것도 포함된다. 그리고, 이 보호 테이프의 테이프 표면 상의 흠집, 이물, 또는 모양 등을 타깃으로 함으로써, 적외선 현미경(30)의 초점을 웨이퍼(12)의 표면에 용이하게 맞출 수 있다. 또한, 적외선 현미경(30)의 초점을 웨이퍼(12)의 표면(적외선 현미경(30)에 대향하는 면과는 반대면측)에 맞추는 방법에 대해서는 전술한 방법으로 한정되는 것은 아니며, 공지의 각종 방법이 사용된다.
촬영 제어부(112)의 제어 아래, 적외선 현미경(30)이 첫 번째의 분할 예정 라인(C1, C2)의 촬영을 실행하면, 적외선 현미경(30)으로부터 연산부(114)에 대해서 분할 예정 라인(C1, C2)의 촬영 화상(122)의 화상 데이터가 출력된다.
이때에, 분할 예정 라인(C1, C2)마다의 1층째의 개질 영역(200)은, 기술한 도 5 내지 도 8에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(12)의 표면에 초점을 맞춘 상태에서의 적외선 현미경(30)의 편측 범위(Df) 내(합초 범위(D) 내)에 형성되어 있다. 따라서, 적외선 현미경(30)은, 웨이퍼(12)의 표면에 초점을 맞춘 상태에서 촬영을 행하는 것에 의해, 동시에 합초 범위(D) 내에 보정용 개질 영역(200)을 넣은 상태에서 촬영을 행하고 있다. 이것에 의해, 촬영 화상(122) 내에 포함되는 보정용 개질 영역(200)의 핀트는 맞춰져 있으므로, 촬영 화상(122) 내의 보정용 개질 영역(200)을 인식(식별)할 수 있다.
또, 본 실시형태에서는, 첫 번째의 분할 예정 라인(C1, C2)을 적외선 현미경(30)의 촬영 범위(VA) 내로 상대 이동시키고나서 적외선 현미경(30)의 초점을 웨이퍼(12)의 표면에 맞추고 있지만, 먼저 적외선 현미경(30)의 초점을 웨이퍼(12)의 표면에 맞추고나서 첫 번째의 분할 예정 라인(C1, C2)을 촬영 범위(VA) 내로 상대 이동시켜도 된다.
도 10은, 연산부(114)에 의한 웨이퍼(12)의 내부의 보정용 개질 영역(200)의 형성 위치의 이론값과 실측값의 위치 어긋남의 연산을 설명하기 위한 설명도이다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 연산부(114)는, 촬영 화상(122)의 화상 데이터에 의거해, 촬영 화상(122) 내의 보정용 개질 영역(200)(사선으로 표시)을 공지의 화상 인식법으로 검출한다. 이때에, 첫 번째의 분할 예정 라인(C1)에 대응하는 1층째의 개질 영역(200)의 레이저 가공 후에 적외선 현미경(30)에 의한 촬영 화상(122)의 촬영을 실행하고 있을 경우에는, 촬영 화상(122) 내에 2층째의 개질 영역(200)은 존재하지 않으므로, 2층째의 개질 영역(200) 및 균열(202)이 보정용 개질 영역(200)의 검출에 영향을 미치는 것이 방지된다. 또한, 2층째의 개질 영역(200)의 레이저 가공 후에 적외선 현미경(30)에 의한 촬영 화상(122)의 촬영을 실행한 경우여도, 보정용 개질 영역(200)의 위쪽에 형성되어 있는 2층째의 개질 영역(200)은, 적외선 현미경(30)의 합초 범위(D)의 범위 밖에 형성되어 있기 때문에, 2층째의 개질 영역(200) 및 균열(202)이 보정용 개질 영역(200)의 검출에 영향을 미치는 것이 방지된다.
그리고, 연산부(114)는, 촬영 화상(122) 내에서의 보정용 개질 영역(200)의 위치와, 촬영 화상(122)의 촬영 시의 적외선 카메라(70)의 광축(A2)의 위치에 의거해, 웨이퍼(12)의 내부에 있어서의 보정용 개질 영역(200)의 Y 방향에 있어서의 형성 위치의 실측값을 검출한다.
또한, 연산부(114)는, 검출 제어부(96)에 의한 첫 번째의 분할 예정 라인(C1, C2)의 Y 방향의 위치 검출 결과를, 웨이퍼(12) 내부에서의 보정용 개질 영역(200)의 Y 방향에 있어서의 형성 위치의 이론값으로서 사용한다. 이 이론값은, 위치 관계 정보(92)로 규정되어 있는 레이저 유닛(28)의 광축(A1)과 적외선 카메라(70)의 광축(A2)의 위치 관계(Y 방향)와, 실제 쌍방의 위치 관계와의 사이에 어긋남이 없는 것으로 가정한 경우에 있어서의 보정용 개질 영역(200)의 형성 위치이다.
그리고, 연산부(114)는, 보정용 개질 영역(200)의 형성 위치의 이론값과 실측값의 Y 방향의 위치 어긋남(위치 어긋남의 어긋남 양 및 어긋남 방향)을 나타내는 값으로서 (δy)를 연산한다. 또, (δy)의 값의 크기가 Y 방향의 위치 어긋남의 어긋남 양을 나타내고, (δy)의 값의 정부(正負)가 위치 어긋남의 어긋남 방향(Y 방향의 정부)을 나타낸다.
위치 어긋남의 연산 결과(δy)는, 위치 관계 정보(92)에서 규정되어 있는 레이저 유닛(28)의 광축(A1)과 적외선 카메라(70)의 광축(A2)의 Y 방향의 위치 관계와, 실제 쌍방의 Y 방향의 위치 관계와의 사이에 어긋남이 없는 경우는 제로로 된다. 따라서, 연산 결과(δy)는, 광축(A1)과 광축(A2)의 위치 관계가, Y 방향에 있어서 설계값으로부터 어느 정도 변화해 있는지를 나타내는 값이다.
도 11은, 보정부(116)에 의한 위치 관계 정보(92)의 보정을 설명하기 위한 설명도이다. 도 11에 있어서, 좌표(X1, Y1)는 적외선 카메라(70)의 광축(A2)의 좌표(설계값)이고, 좌표(X2, Y2)는 레이저 유닛(28)의 광축(A1)의 좌표(설계값)이다. 또, 좌표(X1, Y1) 및 좌표(X2, Y2)는, 쌍방의 어느 한쪽[예를 들면 좌표(X1, Y1)]을 기준으로 한 다른 쪽[예를 들면 좌표(X2, Y2)]의 상대 위치 좌표이다. 또, 본 실시형태에서는 Y1=Y2이다.
위치 어긋남의 연산 결과(δy)가 제로가 아닐 경우, 광축(A1) 및 광축(A2)의 상대 위치 관계는, 도 11의 부호 XIA로 나타내는 바와 같은 공장 출하 시의 위치 관계 정보(92)가 나타내는 위치 관계로부터, 도 11의 부호 XIB로 나타내는 위치 관계로 변화해 있다.
따라서, 보정부(116)는, 연산부(114)에 의한 위치 어긋남의 연산 결과(δy)에 의거해, Y 방향에 있어서의 레이저 유닛(28)의 광축(A1)의 위치와 적외선 카메라(70)의 광축(A2)의 위치의 실제의(최신의) 상대 위치 관계를 연산함으로써, 기억부(82) 내의 위치 관계 정보(92)를 보정한다. 이것에 의해, 기술한 레이저 가공 제어부(98)는, 검출 제어부(96)의 위치 검출 결과와, 보정부(116)에 의해 보정된 위치 관계 정보(92)에 의거해, 레이저 유닛(28), 스테이지 구동 기구(26), 및 유닛 구동 기구(32)를 제어해서, 두 번째 이후의 분할 예정 라인(C1, C2)을 따라 웨이퍼(12)의 내부에 개질 영역(200)을 형성할 수 있다.
이러한 위치 관계 정보(92)의 보정, 즉 각 부(촬영 제어부(112), 연산부(114), 및 보정부(116))의 작동은, 통괄 제어부(80)의 제어 아래, 분할 예정 라인(C1, C2)의 방향마다, 웨이퍼(12)마다, 및 복수의 웨이퍼(12)마다의 적어도 어느 하나의 타이밍으로 실행된다. 따라서, 통괄 제어부(80)는, 본 발명의 반복 제어부로서 기능한다. 또, 위치 관계 정보(92)의 보정을 정기적 혹은 레이저 가공 장치(10)의 기동 시 등에 실행해도 된다.
[레이저 가공 장치의 작용]
도 12는, 상기 구성의 제1 실시형태의 레이저 가공 장치(10)에 의한 웨이퍼(12)의 레이저 가공 처리, 특히 본 발명의 레이저 가공 장치의 제어 방법에 상당하는 위치 관계 정보(92)의 보정 처리의 흐름을 나타내는 플로차트이다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 레이저 가공 대상의 웨이퍼(12)가 Xθ 스테이지(20)에 흡착 유지되면, 제어 장치(24)의 검출 제어부(96)가 작동한다. 검출 제어부(96)는, 스테이지 구동 기구(26)와 유닛 구동 기구(32)와 적외선 현미경(30)을 제어해서, 웨이퍼(12)의 얼라이먼트 기준의 촬영 화상(102)의 화상 데이터를 취득한다. 그리고, 검출 제어부(96)는, 촬영 화상(102)의 화상 데이터에 의거해, 웨이퍼(12) 내의 분할 예정 라인(C1, C2)의 위치를 검출하는 얼라이먼트 검출을 행한다(스텝S1, 본 발명의 검출 공정에 상당).
얼라이먼트 검출이 완료되면 레이저 가공 제어부(98)가 작동한다. 레이저 가공 제어부(98)는, 검출 제어부(96)에 의한 분할 예정 라인(C1, C2)의 위치 검출 결과와, 기억부(82) 내의 위치 관계 정보(92)에 의거해, 스테이지 구동 기구(26)와 유닛 구동 기구(32)와 레이저 유닛(28)을 구동시켜 레이저 가공을 실행한다. 이것에 의해, 첫 번째의 분할 예정 라인(C1)을 따라 웨이퍼(12)의 내부에 1층째의 개질 영역(200)이 형성된다(스텝S2, 본 발명의 레이저 가공 공정에 상당).
이때에 전술한 레이저 가공에 의해서, 1층째의 개질 영역(200)(보정용 개질 영역(200))이, Z 방향에 있어서, 웨이퍼(12)의 표면에 초점을 맞춘 상태의 적외선 현미경(30)의 합초 범위(D)(편측 범위(Df) 내)에 형성된다.
다음으로, 촬영 제어부(112)는, 검출 제어부(96)에 의한 분할 예정 라인(C1, C2)의 위치 검출 결과에 의거해, 스테이지 구동 기구(26) 및 유닛 구동 기구(32)를 구동시켜 첫 번째의 분할 예정 라인(C1)(스트리트(12S))을 적외선 현미경(30)의 촬영 범위(VA) 내로 이동시킴과 함께, 적외선 현미경(30)의 초점을 웨이퍼(12)의 표면에 맞춘다. 그리고, 촬영 제어부(112)는, 적외선 현미경(30)에 의한 첫 번째의 분할 예정 라인(C1)의 촬영을 실행시킨다(스텝S3, 본 발명의 촬영 공정에 상당). 이것에 의해, 적외선 현미경(30)으로부터 연산부(114)에 대해서 촬영 화상(122)의 화상 데이터가 출력된다.
도시는 생략하지만, 적외선 현미경(30)에 의한 촬영 화상(122)의 촬영이 완료되면, 레이저 가공 제어부(98)가 다시 작동해서, 스테이지 구동 기구(26)와 유닛 구동 기구(32)와 레이저 유닛(28)을 구동시켜 레이저 가공을 실행한다. 이것에 의해, 첫 번째의 분할 예정 라인(C1)을 따라 웨이퍼(12)의 내부에 2층째의 개질 영역(200)이 형성된다. 또, 스텝S3은, 2층째의 개질 영역(200)의 레이저 가공 후에 실행해도 된다. 이 경우, 2층째의 개질 영역(200)은, Z 방향에 있어서 합초 범위(D)의 범위 밖에 형성된다.
연산부(114)는, 적외선 현미경(30)으로부터의 촬영 화상(122)의 화상 데이터의 입력에 따라서 작동한다. 연산부(114)는, 촬영 화상(122)의 화상 데이터에 의거해 촬영 화상(122) 내의 보정용 개질 영역(200)을 화상 인식법에 의해 검출한다. 보정용 개질 영역(200)은 기술한 바와 같이, 웨이퍼(12)의 표면에 초점을 맞춘 상태의 적외선 현미경(30)의 합초 범위(D)(편측 범위(Df) 내)에 형성되어 있으므로, 연산부(114)는 촬영 화상(122) 내의 보정용 개질 영역(200)을 검출할 수 있다.
여기에서, 2층째의 개질 영역(200)의 레이저 가공 전에 스텝S3을 실행하고 있을 경우에는, 촬영 화상(122) 내에 2층째의 개질 영역(200) 및 균열(202)이 촬영 화상(122) 내에 포함되는 것이 방지된다. 또한, 2층째의 개질 영역(200)의 레이저 가공 후에 스텝S3을 실행한 경우여도, 2층째의 개질 영역(200) 등은 적외선 현미경(30)의 합초 범위(D)의 범위 밖에 형성되어 있다. 따라서, 어떠한 경우여도, 2층째의 개질 영역(200) 및 균열(202)이 연산부(114)에 의한 보정용 개질 영역(200)의 검출에 영향을 미치는 것이 방지된다.
그리고, 연산부(114)는, 촬영 화상(122) 내의 보정용 개질 영역(200)의 위치와, 촬영 화상(122)의 촬영 시의 적외선 현미경(30)의 광축(A2)의 위치에 의거해서, 웨이퍼(12) 내에서의 보정용 개질 영역(200)의 형성 위치의 실측값을 검출한다. 또한, 연산부(114)는, 검출 제어부(96)가 얼라이먼트 검출 시에 검출한 첫 번째의 분할 예정 라인(C1)의 위치 검출 결과를, 웨이퍼(12) 내에서의 보정용 개질 영역(200)의 형성 위치의 이론값으로서 취득한다. 그리고, 연산부(114)는, 기술한 도 10에 나타낸 바와 같이, 보정용 개질 영역(200)의 이론값과 실측값의 Y 방향의 위치 어긋남을 연산하고, 그 연산 결과(δy)를 보정부(116)에 출력한다(스텝S4, 본 발명의 연산 공정에 상당).
보정부(116)는, 연산부(114)로부터 위치 어긋남의 연산 결과(δy)가 입력되면, 이 연산 결과(δy)에 의거해, 기술한 도 11에 나타낸 바와 같이 기억부(82) 내의 위치 관계 정보(92)를 보정한다(스텝S5, 본 발명의 보정 공정에 상당).
위치 관계 정보(92)의 보정이 완료되면, 레이저 가공 제어부(98)가 다시 작동한다. 레이저 가공 제어부(98)는, 검출 제어부(96)에 의한 얼라이먼트 검출 결과와, 기억부(82) 내의 보정 후의 위치 관계 정보(92)에 의거해, 스테이지 구동 기구(26)와 유닛 구동 기구(32)와 레이저 유닛(28)을 구동시켜 레이저 가공을 다시 개시한다. 이것에 의해, 기술한 도 5 내지 도 8에 나타낸 바와 같이, 레이저 가공 전(두 번째 이후)의 분할 예정 라인(C1)을 따라 웨이퍼(12)의 내부에 2층의 개질 영역(200)을 형성한다(스텝S6). 또, 스텝S6도 본 발명의 레이저 가공 공정에 상당한다.
보정 후의 위치 관계 정보(92)에 의거해 웨이퍼(12)의 레이저 가공을 행하므로, 레이저 가공 장치(10)가 설치되어 있는 환경의 변화에 의해 레이저 유닛(28)의 광축(A1)과 적외선 카메라(70)의 광축(A2)의 상대 위치가 설계값으로부터 어긋났다고 해도, 두 번째 이후의 분할 예정 라인(C1)을 따라 고정밀도로 웨이퍼(12)의 내부에 개질 영역(200)을 형성 가능해진다.
통괄 제어부(80)는, 각 분할 예정 라인(C1)을 따른 개질 영역(200)의 형성 후, 레이저 가공 제어부(98), 촬영 제어부(112), 연산부(114), 및 보정부(116)를 반복해 작동시키는 반복 제어를 실행한다(스텝S7에서 YES, 스텝S8에서 NO). 이것에 의해, 기술한 스텝S2에서 스텝S6까지의 처리가 반복해 실행된다. 즉, 첫 번째의 분할 예정 라인(C2)을 따른 웨이퍼(12)의 내부의 개질 영역(200)의 형성과, 첫 번째의 분할 예정 라인(C2)의 촬영과, 위치 어긋남의 연산과, 위치 관계 정보(92)의 재보정과, 두 번째 이후의 분할 예정 라인(C2)에 대응하는 개질 영역(200)의 형성이 실행된다. 이상으로 1개의 웨이퍼(12)의 레이저 가공이 완료된다.
레이저 가공의 가공 대상의 웨이퍼(12)가 교환된 경우, 기술한 스텝S1에서 스텝S7까지의 처리가 반복해 실행된다(스텝S7에서 YES, 스텝S8에서 YES). 또, 스텝S3에서 스텝S5까지의 처리는, 복수의 웨이퍼(12)마다 실행해도 된다.
레이저 가공 후의 웨이퍼(12)는, 공지의 분할 장치에 의해 복수의 칩(14)으로 분할된다.
[본 실시형태의 효과]
이상과 같이 본 실시형태의 레이저 가공 장치(10)는, 웨이퍼(12)의 내부에의 보정용 개질 영역(200)의 형성과, 적외선 현미경(30)에 의한 촬영 화상(122)의 촬영과, 보정용 개질 영역(200)의 형성 위치의 이론값과 실측값의 위치 어긋남의 연산을 행함으로써, 위치 관계 정보(92)를 보정할 수 있다. 그 결과, 레이저 가공 장치(10)가 설치되어 있는 환경의 변화에 의해 레이저 유닛(28)의 광축(A1)과 적외선 현미경(30)의 광축(A2)의 상대 위치가 설계값으로부터 어긋났다고 해도, 이 어긋남을 위치 관계 정보(92)에 반영시킬 수 있다.
따라서, 레이저 가공 장치(10)가 설치되어 있는 환경의 변화에 상관없이, 분할 예정 라인(C1, C2)을 따라 고정밀도로 웨이퍼(12)의 내부에 개질 영역(200)을 형성할 수 있다. 또한, 상기 특허문헌 3과 같은 가공 시료편을 준비하거나 혹은 가공 시료편을 Xθ 스테이지(20)에 착탈하거나 할 필요가 없으므로 시간과 코스트를 저감할 수 있다. 그 결과, 고정밀도의 웨이퍼(12)의 레이저 가공을 간단히 행할 수 있다.
[제2 실시형태]
도 13 및 도 14는, 제2 실시형태의 레이저 가공 장치(10)에 의한 웨이퍼(12)의 레이저 가공을 설명하기 위한 설명도이다. 또, 제2 실시형태의 레이저 가공 장치(10)는, 상기 제1 실시형태의 레이저 가공 장치(10)와 기본적으로 같은 구성이므로, 상기 제1 실시형태와 기능 또는 구성상 동일한 것에 대해서는 동일 부호를 붙이고 그 설명은 생략한다. 또, 제2 실시형태에서는, 첫 번째의 분할 예정 라인(C1)에 대응하는 2층째의 개질 영역(200)의 레이저 가공 후에 적외선 현미경(30)에 의한 촬영 화상(122)의 촬영을 행한다.
도 13 및 도 14에 나타내는 바와 같이, 제2 실시형태에서는, 첫 번째의 분할 예정 라인(C1)을 따른 웨이퍼(12)의 내부의 개질 영역(200)의 형성 방법이, 제1 실시형태의 형성 방법과는 다르다. 제2 실시형태의 레이저 가공 제어부(98)는, 스테이지 구동 기구(26), 유닛 구동 기구(32), 및 레이저 유닛(28)을 제어해서, 상기 실시형태와 마찬가지로 첫 번째의 분할 예정 라인(C1)의 모든 범위에서 웨이퍼(12)의 내부에 1층째의 개질 영역(200)을 형성한다.
다음으로, 레이저 가공 제어부(98)는, 스테이지 구동 기구(26), 유닛 구동 기구(32), 및 레이저 유닛(28)을 제어해서, 첫 번째의 분할 예정 라인(C1)의 모든 범위 중에서 특정 영역(250)을 제외한 범위에서, 웨이퍼(12)의 내부에 2층째의 개질 영역(200)을 형성한다. 여기에서 특정 영역(250)이란, 예를 들면 웨이퍼(12)의 외주부의 무효 영역이다. 이 무효 영역은, 웨이퍼(12) 내에서 칩(14)으로부터 이간한 영역(칩(14)의 품질에 영향을 미치지 않는 영역)이다.
제2 실시형태의 촬영 제어부(112)는, 이동 제어부(84)를 통해서 스테이지 구동 기구(26) 및 유닛 구동 기구(32)를 구동시켜, 특정 영역(250)을 적외선 현미경(30)의 촬영 범위(VA) 내로 상대 이동시킨다. 그리고, 촬영 제어부(112)는, 적외선 현미경(30)을 제어해서, 적외선 현미경(30)의 초점을 웨이퍼(12)의 표면에 맞춘 상태에서 적외선 현미경(30)에 의한 특정 영역(250)의 촬영 화상(122)의 촬영을 실행시킨다.
이 경우, 보정용 개질 영역(200)(1층째의 개질 영역(200))의 Z 방향 위쪽에 2층째의 개질 영역(200)이 형성되지 않는, 즉, 보정용 개질 영역(200)과 적외선 현미경(30) 사이에 2층째의 개질 영역(200) 및 균열(202)이 형성되지 않는다. 이것에 의해, 연산부(114)에 있어서 촬영 화상(122) 내의 보정용 개질 영역(200)을 검출할 경우에, 2층째의 개질 영역(200) 및 균열(202)에 의한 영향을 확실히 방지할 수 있다. 그 결과, 제2 실시형태에서는, 보정용 개질 영역(200)의 형성 위치의 실측값의 검출 정밀도가 향상하므로, 위치 관계 정보(92)를 보다 고정밀도로 보정할 수 있다.
또, 제2 실시형태에 있어서, 특정 영역(250) 내에서의 1층째의 개질 영역(200)(보정용 개질 영역(200))의 레이저 가공의 조건을, 특정 영역(250) 외에 있어서의 1층째의 개질 영역(200)과는 다르게 해도 된다. 구체적으로는, 특정 영역(250) 내에서의 1층째의 개질 영역(200)의 레이저 가공의 조건을, 촬영 화상(122) 내의 보정용 개질 영역(200)의 콘트라스트가 향상하는 바와 같은 조건(예를 들면 보정용 개질 영역(200)의 라인 폭을 좁게 하는 등)에서 형성해도 된다.
[제3 실시형태]
도 15 및 도 16은, 제3 실시형태의 레이저 가공 장치(10)에 의한 웨이퍼(12)의 레이저 가공을 설명하기 위한 설명도이다. 또, 제3 실시형태의 레이저 가공 장치(10)는, 상기 제1 실시형태의 레이저 가공 장치(10)와 기본적으로 같은 구성이므로, 상기 제1 실시형태와 기능 또는 구성상 동일한 것에 대해서는 동일 부호를 붙이고 그 설명은 생략한다.
도 15 및 도 16에 나타내는 바와 같이, 제3 실시형태에서는, 적외선 현미경(30)에 의한 웨이퍼(12)의 촬영 위치를 상기 각 실시형태의 촬영 위치와는 다르게 하고 있다. 여기에서, 웨이퍼(12)(디바이스층(16))의 표면에는, 예를 들면 디바이스의 기능을 테스트하기 위한 TEG(Test Element Group) 같은 금속 패턴(260)이 형성되어 있다.
제3 실시형태의 촬영 제어부(112)는, 스테이지 구동 기구(26) 및 유닛 구동 기구(32)를 구동시켜, 첫 번째의 분할 예정 라인(C1, C2) 중에서 금속 패턴(260)이 형성되어 있는 영역인 패턴 형성 영역(262)을 적외선 현미경(30)의 촬영 범위(VA) 내로 상대 이동시킨다. 그리고, 촬영 제어부(112)는, 적외선 현미경(30)의 초점을 웨이퍼(12)의 표면(금속 패턴(260))에 맞춘 상태에서 적외선 현미경(30)에 의한 패턴 형성 영역(262)의 촬영 화상(122)의 촬영을 실행시킨다. 이것에 의해, 첫 번째의 분할 예정 라인(C1, C2)의 패턴 형성 영역(262)의 촬영 화상(122)의 화상 데이터가 얻어진다.
패턴 형성 영역(262)의 촬영 화상(122)에서는, 보정용 개질 영역(200) 및 금속 패턴(260)의 쌍방에 핀트가 맞는다. 따라서, 보정용 개질 영역(200)의 배경이 금속 패턴(260)으로 되므로, 적외선 현미경(30)에 의한 낙사 조명 하에 있어서는 보정용 개질 영역(200)의 콘트라스트를 향상시킬 수 있다. 그 결과, 제3 실시형태에 있어서도, 보정용 개질 영역(200)의 형성 위치의 실측값의 검출 정밀도가 향상하므로, 위치 관계 정보(92)를 보다 고정밀도로 보정할 수 있다.
[가공 유닛의 변형예]
도 17은, 가공 유닛(22)의 변형예를 설명하기 위한 설명도이다. 상기 실시형태의 가공 유닛(22)에서는, 설계 상에서 Y 방향에 있어서의 레이저 유닛(28)의 광축(A1)의 위치와 적외선 카메라(70)의 광축(A2)의 위치가 정렬되어 있지만, 도 17의 부호 XVIIA로 나타내는 바와 같이, Y 방향에 있어서의 레이저 유닛(28)의 광축(A1)의 위치와 적외선 카메라(70)의 광축(A2)의 위치가 어긋나 있어도 된다. 또, Δy=Y2-Y1이다.
도 17의 부호 XVIIB로 나타내는 바와 같이, Y 방향에 있어서의 레이저 유닛(28)의 광축(A1)의 위치와 적외선 카메라(70)의 광축(A2)의 위치가 어긋나 있어도, 상기 실시형태와 마찬가지로, 연산부(114)에 의한 위치 어긋남의 연산 결과(δy)에 의거해, 광축(A1) 및 광축(A2)의 실제 상대 위치 관계를 연산할 수 있다. 그 결과, 상기 실시형태와 마찬가지로, 기억부(82) 내의 위치 관계 정보(92)를 보정할 수 있다.
[그 외]
상기 실시형태에서는 Y 방향에 있어서의 레이저 유닛(28)의 광축(A1)과 적외선 현미경(30)의 광축(A2)의 위치 관계의 어긋남을 검출하고, 이 어긋남의 검출 결과에 의거해 Y 방향에 있어서의 위치 관계 정보(92)를 보정(갱신)하고 있지만, X 방향에 있어서의 광축(A1)과 광축(A2)의 위치 어긋남의 검출과 X 방향에 있어서의 위치 관계 정보(92)의 보정을 행해도 된다. 이 경우, 예를 들면 보정용 개질 영역(200)의 X 방향에 있어서의 시단(始端) 위치 및/또는 종단 위치의 실측값과 이론값의 위치 어긋남을 검출해서, 이 어긋남의 검출 결과에 의거해 X 방향에 있어서의 위치 관계 정보(92)를 보정한다. 또, 구체적인 방법은, Y 방향의 위치 어긋남 검출 및 위치 관계 정보(92)의 보정과 기본적으로 같으므로, 여기에서는 구체적인 설명은 생략한다.
상기 실시형태에서는, 첫 번째의 분할 예정 라인(C1, C2)에 대응하는 1층째의 개질 영역(200)을 보정용 개질 영역(200)으로 하고 있지만, 두 번째 이후의 임의의 분할 예정 라인(C1, C2)에 대응하는 1층째의 개질 영역(200)을 보정용 개질 영역(200)으로 해도 된다.
상기 실시형태에서는, 본 발명의 상대 이동 기구로서 스테이지 구동 기구(26) 및 유닛 구동 기구(32)를 예로 들어 설명했지만, 레이저 유닛(28) 및 적외선 현미경(30)과, 웨이퍼(12)를 상대 이동 가능하면 그 구성은 특별히 한정은 되지 않는다.
상기 실시형태에서는, 레이저 유닛(28)의 외부에 적외선 현미경(30)이 연결되어 있지만, 적외선 현미경(30)이 레이저 유닛(28)의 케이싱 내에 설치되어 있어도 된다.
10…레이저 가공 장치 12…웨이퍼
22…가공 유닛 24…제어 장치
26…스테이지 구동 기구 28…레이저 유닛
30…적외선 현미경 32…유닛 구동 기구
80…통괄 제어부 92…위치 관계 정보
96…검출 제어부 98…레이저 가공 제어부
102…촬영 화상 112…촬영 제어부
114…연산부 116…보정부
122…촬영 화상 200…개질 영역(보정용 개질 영역)
250…특정 영역 260…금속 패턴
262…패턴 형성 영역

Claims (12)

  1. 웨이퍼의 내부에 레이저광을 집광해서, 상기 웨이퍼의 내부에 복수 층의 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 장치에 있어서,
    상기 웨이퍼의 일면에 대향하는 적외선 촬영 광학계를 구비하고,
    상기 복수 층의 개질 영역 중, 상기 웨이퍼의 상기 일면과는 반대측의 타면측에 위치하는 개질 영역을 제1 개질 영역으로 하고, 다른 개질 영역을 제2 개질 영역으로 한 경우,
    상기 적외선 촬영 광학계는, 상기 제1 개질 영역과 상기 타면을 포함하는 합초(合焦) 범위를 갖고, 상기 제1 개질 영역과 상기 타면을 동시 촬영하고,
    상기 제2 개질 영역은, 상기 합초 범위 밖에 위치하는 레이저 가공 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적외선 촬영 광학계는, 상기 제1 개질 영역 중에서 상기 웨이퍼의 두께 방향으로 상기 제2 개질 영역과 겹치지 않는 비중첩 영역과 상기 타면을 동시 촬영하는 레이저 가공 장치.
  3. 웨이퍼의 내부에 레이저광을 집광해서, 상기 웨이퍼의 내부에 복수 층의 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 장치에 있어서,
    상기 웨이퍼의 일면에 대향하는 적외선 촬영 광학계를 구비하고,
    상기 복수 층의 개질 영역 중, 상기 웨이퍼의 상기 일면과는 반대측의 타면측에 위치하는 개질 영역을 제1 개질 영역으로 하고, 다른 개질 영역을 제2 개질 영역으로 한 경우,
    상기 적외선 촬영 광학계는, 상기 제1 개질 영역과 상기 타면을 포함하는 합초 범위를 갖고, 상기 제1 개질 영역과 상기 타면을 동시 촬영하고,
    상기 적외선 촬영 광학계는, 상기 제1 개질 영역 중에서 상기 웨이퍼의 두께 방향으로 상기 제2 개질 영역과 겹치지 않는 비중첩 영역과 상기 타면을 동시 촬영하는 레이저 가공 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적외선 촬영 광학계는, 상기 제1 개질 영역과의 콘트라스트를 향상시키기 위하여, 상기 타면 중에서 금속 패턴이 형성되어 있는 영역이 배경으로 되도록, 상기 제1 개질 영역과 상기 타면 중에서 금속 패턴이 형성되어 있는 영역을 동시 촬영하는 레이저 가공 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적외선 촬영 광학계에 의한 동시 촬영으로 얻어진 촬영 화상에 의거해, 상기 제1 개질 영역의 이론값과 실측값의 위치 어긋남을 연산하는 연산부를 구비하는 레이저 가공 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적외선 촬영 광학계는, 상기 타면에 초점을 갖는 레이저 가공 장치.
  7. 웨이퍼의 내부에 형성된 복수 층의 개질 영역을 검출하기 위한 촬상 장치에 있어서,
    상기 웨이퍼의 일면에 대향하는 적외선 촬영 광학계를 구비하고,
    상기 복수 층의 개질 영역 중, 상기 웨이퍼의 상기 일면과는 반대측의 타면측에 위치하는 개질 영역을 제1 개질 영역으로 하고, 다른 개질 영역을 제2 개질 영역으로 한 경우,
    상기 적외선 촬영 광학계는, 상기 제1 개질 영역과 상기 타면을 포함하는 합초 범위를 갖고, 상기 제1 개질 영역과 상기 타면을 동시 촬영하고,
    상기 제2 개질 영역은, 상기 합초 범위 밖에 위치하는 촬상 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 적외선 촬영 광학계는, 상기 제1 개질 영역 중에서 상기 웨이퍼의 두께 방향으로 상기 제2 개질 영역과 겹치지 않는 비중첩 영역과 상기 타면을 동시 촬영하는 촬상 장치.
  9. 웨이퍼의 내부에 형성된 복수 층의 개질 영역을 검출하기 위한 촬상 장치에 있어서,
    상기 웨이퍼의 일면에 대향하는 적외선 촬영 광학계를 구비하고,
    상기 복수 층의 개질 영역 중, 상기 웨이퍼의 상기 일면과는 반대측의 타면측에 위치하는 개질 영역을 제1 개질 영역으로 하고, 다른 개질 영역을 제2 개질 영역으로 한 경우,
    상기 적외선 촬영 광학계는, 상기 제1 개질 영역과 상기 타면을 포함하는 합초 범위를 갖고, 상기 제1 개질 영역과 상기 타면을 동시 촬영하고,
    상기 적외선 촬영 광학계는, 상기 제1 개질 영역 중에서 상기 웨이퍼의 두께 방향으로 상기 제2 개질 영역과 겹치지 않는 비중첩 영역과 상기 타면을 동시 촬영하는 촬상 장치.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적외선 촬영 광학계는, 상기 제1 개질 영역과의 콘트라스트를 향상시키기 위하여, 상기 타면 중에서 금속 패턴이 형성되어 있는 영역이 배경으로 되도록, 상기 제1 개질 영역과 상기 타면 중에서 금속 패턴이 형성되어 있는 영역을 동시 촬영하는 촬상 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
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