KR20230109099A

KR20230109099A - 레이저 광선 조사 장치 및 레이저 광선 조사 방법

Info

Publication number: KR20230109099A
Application number: KR1020230000657A
Authority: KR
Inventors: 도모유키 혼고
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2022-01-12
Filing date: 2023-01-03
Publication date: 2023-07-19
Also published as: JP2023102663A; TW202327778A; CN116429376A

Abstract

본 발명은 레이저 광선의 초점의 설정을 용이하게 행할 수 있는 것을 과제로 한다.
레이저 광선 조사 장치(1)는, 웨이퍼(200)에 레이저 광선(21)을 조사하는 레이저 광선 조사 유닛(20)과, 유지 테이블(10)을 이동시키는 제1 이동 유닛과, 레이저 광선 조사 유닛(20)과 웨이퍼(200)의 거리를 변화시키는 제2 이동 유닛(50)과, 플라즈마광(21-1)을 수광하는 수광 유닛(70)과, 제어 유닛(100)을 구비하고, 제어 유닛(100)은, 거리를 변화시키면서 유지 테이블(10)을 이동시켜 웨이퍼(200)에 레이저 광선(21)을 조사하는 지령을 내리는 사령부와, 수광 유닛(70)이 수광한 플라즈마광(21-1)의 광강도를 취득하는 정보 취득부와, 거리와 광강도를 연관시켜 기록하는 기록부와, 기록부에 기록된 광강도에 따라서 레이저 광선(21)의 초점(27)이 웨이퍼(200)의 표면(202)에 맞는 거리를 검출하는 초점 검출부를 구비한다.

Description

레이저 광선 조사 장치 및 레이저 광선 조사 방법{LASER BEAM IRRADIATION APPARATUS AND LASER BEAM IRRADIATION METHOD}

본 발명은, 레이저 광선의 초점이 웨이퍼의 레이저 광선이 조사되는 조사면에 맞는 레이저 광선 조사 유닛과, 웨이퍼의 위치 관계를 검출하는 초점 검출 단계를 실시하는 레이저 광선 조사 장치 및 레이저 광선 조사 방법에 관한 것이다.

종래, 레이저 광선의 초점을 설정하기 위해서는, 웨이퍼와 레이저 광선 조사 유닛의 간격을 상대적으로 변화시키면서, 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하여 가공홈을 형성하고, 가공홈이 가장 작아진 시점을, 레이저 광선의 초점이 웨이퍼의 표면에 맞는 상태로서 검출했다(예컨대, 특허문헌 1, 특허문헌 2 및 특허문헌 3 참조).

특허문헌 1 : 일본특허공개 제2005-118808호 공보 특허문헌 2 : 일본특허 제6110136호 공보 특허문헌 3 : 일본특허 제6600254호 공보

그러나, 종래의 레이저 광선의 초점의 설정 방법은, 형성된 가공홈을 촬상하고, 작은 가공홈을 검출한다고 하는 번거로움이 있었다.

본 발명의 목적은, 레이저 광선의 초점의 설정을 용이하게 행할 수 있는 레이저 광선 조사 장치 및 레이저 광선 조사 방법을 제공하는 것이다.

전술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 레이저 광선 조사 장치는, 유지 테이블의 유지면에 유지된 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 유닛과, 상기 유지 테이블과 상기 레이저 광선 조사 유닛을 상기 유지면과 평행한 방향으로 상대적으로 이동시키는 제1 이동 유닛과, 상기 레이저 광선 조사 유닛과 웨이퍼와의 거리를 변화시키는 제2 이동 유닛과, 웨이퍼에 대한 레이저 광선의 조사에 의해 발생하는 플라즈마광 또는 반사광을 수광하는 수광 유닛과, 제어 유닛을 구비하고, 상기 제어 유닛은, 상기 제2 이동 유닛에 의해 상기 거리를 변화시키면서, 상기 제1 이동 유닛에 의해, 상기 유지 테이블과 상기 레이저 광선 조사 유닛을 상대적으로 이동시켜 상기 웨이퍼에 상기 레이저 광선을 조사하는 지령을 내리는 사령부와, 상기 수광 유닛이 수광한 상기 플라즈마광 또는 상기 반사광의 광강도에 관한 정보를 취득하는 정보 취득부와, 상기 레이저 광선을 조사한 시점의 상기 거리에 관한 정보와, 상기 정보 취득부가 취득한 상기 광강도에 관한 정보를 연관시켜 기록하는 기록부와, 상기 기록부에 기록된 상기 광강도에 관한 정보에 따라서, 상기 레이저 광선의 초점이 웨이퍼의 레이저 광선이 조사되는 면의 표면에 맞는 상태의 상기 거리에 관한 정보를 검출하는 초점 검출부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 레이저 광선 조사 장치에서, 상기 수광 유닛은, 웨이퍼에 상기 레이저 광선을 조사함으로써 발생하는 플라즈마광을 수광하고, 상기 초점 검출부는, 상기 기록부에서, 상기 플라즈마광의 광강도가 최대인 시점의 상기 거리를, 레이저 광선의 초점이 웨이퍼의 레이저 광선이 조사되는 면의 표면에 맞는 상태로서 검출해도 좋다.

상기 레이저 광선 조사 장치에서, 상기 수광 유닛은, 웨이퍼에 상기 레이저 광선을 조사함으로써 발생하는 반사광을 검출하고, 상기 초점 검출부는, 상기 기록부에서, 상기 반사광의 광강도가 최소인 시점의 상기 거리를, 상기 레이저 광선의 초점이 웨이퍼의 레이저 광선이 조사되는 면에 맞는 상태로서 검출해도 좋다.

본 발명의 레이저 광선 조사 방법은, 레이저 광선 조사 방법으로서, 웨이퍼를 유지 테이블의 유지면에 유지하는 유지 단계와, 웨이퍼와 레이저 광선 조사 유닛과의 거리를 레이저 광선의 광축을 따라 상대적으로 변화시키면서, 상기 유지 테이블과 상기 레이저 광선 조사 유닛을 상기 유지면과 평행한 방향으로 상대적으로 이동시켜, 상기 유지 단계에 유지된 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 단계와, 웨이퍼에 상기 레이저 광선을 조사함으로써 발생하는 플라즈마광 또는 반사광을 수광 유닛에 수광하는 수광 단계와, 수광한 상기 플라즈마광 또는 상기 반사광의 광강도에 관한 정보에 의해, 상기 레이저 광선의 초점이 웨이퍼의 레이저 광선이 조사되는 면에 맞는 상기 거리에 관한 정보를 검출하는 초점 검출 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 레이저 광선 조사 방법에서, 상기 수광 유닛은, 웨이퍼에 상기 레이저 광선을 조사함으로써 발생하는 플라즈마광을 수광하고, 상기 초점 검출 단계는, 상기 플라즈마광의 광강도가 최대가 되는 시점의 상기 거리를, 상기 레이저 광선의 초점이 웨이퍼의 레이저 광선이 조사되는 면에 맞는 상태로서 검출해도 좋다.

상기 레이저 광선 조사 방법에서, 상기 수광 유닛은, 웨이퍼에 상기 레이저 광선을 조사함으로써 발생하는 반사광을 검출하고, 상기 초점 검출 단계는, 상기 반사광의 광강도가 최소인 시점의 상기 거리를, 상기 레이저 광선의 초점이 웨이퍼의 레이저 광선이 조사되는 면에 맞는 상태로서 검출해도 좋다.

본 발명은, 레이저 광선의 초점의 설정을 용이하게 행할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.

도 1은, 실시형태 1에 따른 레이저 광선 조사 장치의 구성예를 도시하는 사시도이다.
도 2는, 도 1에 도시된 레이저 광선 조사 장치의 가공 대상인 웨이퍼를 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 3은, 도 1에 도시된 레이저 광선 조사 장치의 레이저 광선 조사 유닛 및 수광 유닛의 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 4는, 도 1에 도시된 레이저 광선 조사 장치의 사령부에 의해 레이저 광선의 조사가 지령되는 위치를 모식적으로 도시하는 웨이퍼의 평면도이다.
도 5는, 도 1에 도시된 레이저 광선 조사 장치의 기록부에 의해 기록된 데이터를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 6은, 실시형태 1에 따른 레이저 광선 조사 방법의 흐름을 도시하는 플로우차트이다.
도 7은, 실시형태 2에 따른 레이저 광선 조사 장치의 구성예를 도시하는 사시도이다.
도 8은, 도 7에 도시된 레이저 광선 조사 장치의 레이저 광선 조사 유닛 및 수광 유닛의 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 9는, 실시형태 2에 따른 레이저 광선 조사 장치의 기록부에 의해 기록된 데이터를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 10은, 실시형태 1 및 실시형태 2에 따른 레이저 광선 조사 장치의 구성예를 일부 단면으로 모식적으로 도시하는 측면도이다.
도 11은, 도 10에 도시된 레이저 광선 조사 장치의 레이저 광선 조사 유닛 및 수광 유닛의 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다.

본 발명을 실시하기 위한 형태(실시형태)에 관해, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 이하의 실시형태에 기재한 내용에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하에 기재한 구성 요소에는, 당업자가 용이하게 상정할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것이 포함된다. 또한, 이하에 기재한 구성은 적절하게 조합하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성의 여러가지의 생략, 치환 또는 변경을 할 수 있다.

〔실시형태 1〕

본 발명의 실시형태 1에 따른 레이저 광선 조사 장치를 도면에 기초하여 설명한다. 도 1은, 실시형태 1에 따른 레이저 광선 조사 장치의 구성예를 도시하는 사시도이다. 도 2는, 도 1에 도시된 레이저 광선 조사 장치의 가공 대상인 웨이퍼를 모식적으로 도시하는 평면도이다. 도 3은, 도 1에 도시된 레이저 광선 조사 장치의 레이저 광선 조사 유닛 및 수광 유닛의 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다.

(웨이퍼)

실시형태 1에 따른 도 1에 도시된 레이저 광선 조사 장치(1)는, 웨이퍼(200)에 레이저 광선(21)을 조사하는 가공 장치이다. 실시형태 1에 따른 레이저 광선 조사 장치(1)의 가공 대상인 웨이퍼(200)는, 실리콘, 사파이어, 갈륨 등을 기판(201)으로 하는 원판형의 반도체 웨이퍼나 광디바이스 웨이퍼 등의 웨이퍼이다. 웨이퍼(200)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 표면(202)(레이저 광선(21)이 조사되는 면에 상당)에 디바이스 영역(203)과, 디바이스 영역(203)을 둘러싸는 외주 잉여 영역(204)이 형성되어 있다.

디바이스 영역(203)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 서로 교차하는 분할 예정 라인(205)이 복수 설정되고, 분할 예정 라인(205)에 의해 구획된 영역에 디바이스(206)가 형성되어 있다. 디바이스(206)는, 예컨대, IC(Integrated Circuit) 또는 LSI(Large Scale Integration) 등의 집적 회로, CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등의 이미지 센서, 또는 메모리(반도체 기억 장치)이다.

외주 잉여 영역(204)은, 디바이스 영역(203)을 전체 둘레에 걸쳐 둘러싼다. 외주 잉여 영역(204)은 디바이스(206)가 형성되어 있지 않다. 또한, 웨이퍼(200)는, 결정 방위를 나타내는 이(異)형상부인 노치(207)가 외연에 형성되어 있다. 또, 도 2는, 디바이스 영역(203) 내의 디바이스(206)를 생략함과 더불어, 디바이스 영역(203)과 외주 잉여 영역(204)의 경계(208)를 파선으로 도시하고 있다. 또, 도 2에서는, 디바이스 영역(203)과 외주 잉여 영역(204)의 경계(208)를 파선으로 도시하고 있지만, 웨이퍼(200)는, 표면(202)에는 디바이스 영역(203)과 외주 잉여 영역(204)의 경계가 형성되어 있지 않다.

실시형태 1에서, 웨이퍼(200)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(200)의 외경보다 직경이 큰 원판형이며 외연부에 고리형 프레임(210)이 접착된 점착 테이프(211)가 표면(202)의 뒤쪽인 이면(209)에 접착되어, 고리형 프레임(210)의 개구 내에 지지된다. 웨이퍼(200)는, 분할 예정 라인(205)에 레이저 광선(21)이 조사되거나 하여, 개개의 디바이스(206)로 분할된다.

도 1에 도시된 레이저 광선 조사 장치(1)는, 웨이퍼(200)의 표면(202)으로부터 웨이퍼(200)를 구성하는 기판(201)에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 펄스형의 레이저 광선(21)의 초점(27)을 표면(202)에 설정되고, 레이저 광선(21)이 분할 예정 라인(205)을 따라 조사되어, 웨이퍼(200)에 어블레이션 가공을 하는 가공 장치이다. 레이저 광선 조사 장치(1)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(200)를 유지하는 유지 테이블(10)과, 레이저 광선 조사 유닛(20)과, 제1 이동 유닛(30)과, 촬상 유닛(40)과, 제어 유닛(100)을 갖는다.

유지 테이블(10)은, 웨이퍼(200)를 수평 방향과 평행한 유지면(11)으로 유지한다. 유지면(11)은, 다공질 세라믹 등으로 형성된 원반 형상이며, 도시하지 않은 흡인 경로를 통해 도시하지 않은 진공 흡인원과 접속되어 있다. 유지 테이블(10)은, 진공 흡인원에 의해 흡인됨으로써, 유지면(11) 상에 배치된 웨이퍼(200)를 흡인 유지한다. 유지 테이블(10)의 주위에는, 웨이퍼(200)를 개구 내에 지지하는 고리형 프레임(210)을 끼워서 지지하는 도시하지 않은 클램프부가 복수 배치되어 있다.

또한, 유지 테이블(10)은, 제1 이동 유닛(30)의 회전 이동 유닛(33)에 의해 유지면(11)에 대하여 직교하고 또한 연직 방향과 평행한 Z축 방향과 평행한 축심 둘레에 회전된다. 유지 테이블(10)은, 회전 이동 유닛(33)과 함께, 제1 이동 유닛(30)의 X축 이동 유닛(31)에 의해 수평 방향과 평행한 X축 방향(가공 진행 방향에 상당)으로 이동되고 또한 Y축 이동 유닛(32)에 의해 수평 방향과 평행하고 또한 X축 방향과 직교하는 Y축 방향으로 이동된다. 유지 테이블(10)은, 제1 이동 유닛(30)에 의해 레이저 광선 조사 유닛(20)의 하측의 가공 영역과, 레이저 광선 조사 유닛(20)의 하측으로부터 떨어져 웨이퍼(200)가 반입, 반출되는 반입 반출 영역에 걸쳐 이동된다.

레이저 광선 조사 유닛(20)은, 유지 테이블(10)의 유지면(11)에 유지된 웨이퍼(200)에 대하여 펄스형의 레이저 광선(21)을 집광하여 조사하는 레이저 광선 조사 수단이다. 실시형태 1에서는, 레이저 광선 조사 유닛(20)의 일부는, 도 1에 도시한 바와 같이, 장치 본체(2)로부터 세워 설치한 입설벽(3)에 기단이 지지된 지지 기둥(4)의 선단에 배치되어 있다.

레이저 광선 조사 유닛(20)은, 유지 테이블(10)에 유지된 웨이퍼(200)의 기판(201)에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광선(21)을 조사하는 것이다. 레이저 광선 조사 유닛(20)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 펄스형의 레이저 광선(21)을 출사하는 발진기(22)와, 발진기(22)로부터 출사한 레이저 광선(21)을 집광하여 웨이퍼(200)에 조사하는 집광 렌즈(23)를 구비한다. 또한, 실시형태 1에서는, 레이저 광선 조사 유닛(20)은, 발진기(22)로부터 출사한 레이저 광선(21)을 집광 렌즈(23)를 향해 반사하는 미러(24)를 구비한다.

발진기(22)는, 레이저 광선(21)을 발진하여 증폭시키는 도시하지 않은 레이저 매질을 구비하고 있다. 또한, 발진기(22)는, 출사하는 레이저 광선(21)의 반복 주파수가 반복 주파수 설정부(25)에 의해 설정된다. 발진기(22)는, 출사한 레이저 광선(21)의 출력이 출력 조정부(26)에 의해 조정된다. 실시형태 1에서는, 출력 조정부(26)는 발진기(22)와 미러 사이에 배치되어 있다.

집광 렌즈(23)는, 유지 테이블(10)의 유지면(11)과 연직 방향과 평행한 Z축 방향에 대향하는 위치에 배치되어 있다. 집광 렌즈(23)는, 유지 테이블(10)에 유지된 웨이퍼(200)에 대하여 펄스형의 레이저 광선(21)을 집광하여 조사하는 집광 광학 소자이다. 집광 렌즈(23)는, 발진기(22)로부터 출사되고 또한 미러(24)에 의해 반사된 레이저 광선(21)을 투과하여, 레이저 광선(21)을 초점(27)에 집광한다. 또, 실시형태 1에서는, 집광 렌즈(23)는, 레이저 광선(21)의 초점(27)을 유지 테이블(10)의 유지면(11)에 유지된 웨이퍼(200)의 표면(202)에 집광한다.

또한, 집광 렌즈(23)는, 제2 이동 유닛(50)에 의해 유지 테이블(10)에 유지된 웨이퍼(200)와의 거리가 레이저 광선(21)의 광축을 따라 상대적으로 변화된다. 즉, 레이저 광선 조사 장치(1)는, 레이저 광선 조사 유닛(20)의 집광 렌즈(23)와 유지 테이블(10)에 유지된 웨이퍼(200)의 거리를 레이저 광선(21)의 광축을 따라 상대적으로 변화시키는 제2 이동 유닛(50)을 구비한다.

또, 실시형태 1에서는, 제2 이동 유닛(50)은, 집광 렌즈(23)를 Z축 방향과 평행한 레이저 광선(21)의 광축을 따라 이동시킴으로써, 집광 렌즈(23)와 유지 테이블(10)에 유지된 웨이퍼(200)의 거리를 레이저 광선(21)의 광축을 따라 상대적으로 변화시키는, 실시형태 1에서는, 제2 이동 유닛(50)은, 축심 둘레에 회전 가능하게 설치되고 또한 Z축 방향과 평행한 주지의 볼나사(51), 볼나사(51)를 축심 둘레에 회전시키는 주지의 펄스 모터(52), 집광 렌즈(23)를 유지한 렌즈 홀더(28)를 Z축 방향으로 이동 가능하게 지지하는 주지의 가이드 레일(53)을 구비한다.

레이저 광선 조사 유닛(20)은, 유지 테이블(10)에 유지된 웨이퍼(200)에 대하여, 웨이퍼(200)의 기판(201)이 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광선(21)을 조사하여, 웨이퍼(200)에 어블레이션 가공을 한다. 또, 레이저 광선(21)은, 웨이퍼(200)의 기판(201)에 대하여 흡수성을 갖는 파장이기 때문에, 웨이퍼(200)에 조사되면, 기판(201)에 흡수되어 기판(201)의 온도를 상승시키고, 기판(201)을 고체로부터 기체로 변화시키고, 기체의 분자의 원자로부터 전자 등을 전리시키고, 전리에 의해 생긴 하전 입자를 포함하는 기체, 즉 플라즈마광(21-1)을 발생시킨다. 레이저 광선(21)이 발생시키는 플라즈마광(21-1)의 광강도는, 레이저 광선(21)은 웨이퍼(200)의 기판(201)에 대하여 흡수성을 갖는 파장이기 때문에, 레이저 광선(21)의 초점(27)이 기판(201)의 표면(202)에 위치하면 가장 강하고, 초점(27)의 기판(201)의 표면(202)으로부터의 Z축 방향의 거리가 길어짐에 따라서 서서히 약해진다.

제1 이동 유닛(30)은, 유지 테이블(10)과 레이저 광선 조사 유닛(20)이 조사하는 레이저 광선(21)의 초점(27)을 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향과 평행한 축심 둘레로 상대적으로 이동시키는 것이다. X축 방향 및 Y축 방향은, 서로 직교하고, 또한 유지면(11)(즉 수평 방향)과 평행한 방향이다. 제1 이동 유닛(30)은, 유지 테이블(10)을 X축 방향으로 이동시키는 가공 이송 유닛인 X축 이동 유닛(31)과, 유지 테이블(10)을 Y축 방향으로 이동시키는 인덱싱 이송 유닛인 Y축 이동 유닛(32)과, 유지 테이블(10)을 Z축 방향과 평행한 축심 둘레에 회전시키는 회전 이동 유닛(33)을 구비하고 있다.

Y축 이동 유닛(32)은, 유지 테이블(10)과, 레이저 광선 조사 유닛(20)의 레이저 광선(21)의 초점(27)을 Y축 방향으로 상대적으로 이동시키는 인덱싱 이송 유닛이다. 실시형태 1에서는, Y축 이동 유닛(32)은, 레이저 광선 조사 장치(1)의 장치 본체(2) 상에 설치되어 있다. Y축 이동 유닛(32)은, X축 이동 유닛(31)을 지지한 이동 플레이트(5)를 Y축 방향으로 이동 가능하게 지지하고 있다.

X축 이동 유닛(31)은, 유지 테이블(10)과, 레이저 광선 조사 유닛(20)의 레이저 광선(21)의 초점(27)을 X축 방향으로 상대적으로 이동시키는 가공 이송 유닛이다. X축 이동 유닛(31)은 이동 플레이트(5) 상에 설치되어 있다. X축 이동 유닛(31)은, 유지 테이블(10)을 Z축 방향과 평행한 축심 둘레에 회전시키는 회전 이동 유닛(33)을 지지한 제2 이동 플레이트(6)를 X축 방향으로 이동 가능하게 지지하고 있다. 제2 이동 플레이트(6)는, 회전 이동 유닛(33), 유지 테이블(10)을 지지하고 있다. 회전 이동 유닛(33)은 유지 테이블(10)을 지지하고 있다.

X축 이동 유닛(31) 및 Y축 이동 유닛(32)은, 축심 둘레에 회전 가능하게 설치된 주지의 볼나사, 볼나사를 축심 둘레에 회전시키는 주지의 펄스 모터, 이동 플레이트(5, 6)를 X축 방향 또는 Y축 방향으로 이동 가능하게 지지하는 주지의 가이드 레일을 구비한다. 회전 이동 유닛(33)은, 유지 테이블(10)을 축심 둘레에 회전시키는 모터 등을 구비한다.

또한, 레이저 광선 조사 장치(1)는, 유지 테이블(10)의 X축 방향의 위치를 검출하기 위한 도시하지 않은 X축 방향 위치 검출 유닛과, 유지 테이블(10)의 Y축 방향의 위치를 검출하기 위한 도시하지 않은 Y축 방향 위치 검출 유닛과, 레이저 광선 조사 유닛(20)의 Z축 방향의 위치를 검출하기 위한 도시하지 않은 Z축 방향 위치 검출 유닛을 구비한다. 각 위치 검출 유닛은, 검출 결과를 제어 유닛(100)에 출력한다.

또한, 레이저 광선 조사 장치(1)는, 레이저 광선 조사 유닛(20)의 집광 렌즈(23)의 Z축 방향의 위치를 검출하기 위한 도 3에 도시하는 렌즈 위치 검출 유닛(54)을 구비한다. 렌즈 위치 검출 유닛(54)은, 검출 결과를 제어 유닛(100)에 출력한다. 실시형태 1에서는, 렌즈 위치 검출 유닛(54)은, 집광 렌즈(23)의 위치를 취득하고, 취득한 집광 렌즈(23)의 위치 정보를 바탕으로 레이저 광선 조사 유닛(20)의 집광 렌즈(23)와 유지 테이블(10)의 유지면(11)의 거리를 검출하고, 검출한 거리에 관한 정보를 제어 유닛(100)에 출력한다. 또, 본 발명에서는, 렌즈 위치 검출 유닛(54)은, 레이저 광선 조사 유닛(20)의 집광 렌즈(23)와 유지 테이블(10)의 유지면(11)의 거리에 관한 정보로서, 집광 렌즈(23)의 위치를 취득하고, 취득한 집광 렌즈(23)의 위치 정보를 제어 유닛(100)에 출력해도 좋다.

촬상 유닛(40)은, 유지 테이블(10)에 유지된 웨이퍼(200)를 촬상하는 것이다. 촬상 유닛(40)은, 대물 렌즈가 Z축 방향에 대향하는 것을 촬상하는 CCD(Charge Coupled Device) 촬상 소자 또는 CMOS(Complementary MOS) 촬상 소자 등의 촬상 소자를 구비하고 있다. 실시형태 1에서는, 촬상 유닛(40)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 입설벽(3)에 기단이 지지된 제2 지지 기둥(7)의 선단에 배치되어, 대물 렌즈가 집광 렌즈(23)와 X축 방향을 따라 나란한 위치에 배치되어 있다. 또, 제2 지지 기둥(7)은 지지 기둥(4)과 평행하다.

촬상 유닛(40)은, 촬상 소자가 촬상한 화상을 취득하고, 취득한 화상을 제어 유닛(100)에 출력한다. 또한, 촬상 유닛(40)은, 유지 테이블(10)의 유지면(11)에 유지된 웨이퍼(200)를 촬상하여, 웨이퍼(200)와 레이저 광선 조사 유닛(20)의 위치 맞춤을 행하는 얼라인먼트를 수행하기 위한 화상을 취득한다.

또한, 레이저 광선 조사 장치(1)는, 도 3에 도시하는 수광 유닛(70)을 구비하고 있다. 실시형태 1에서는, 수광 유닛(70)은, 유지 테이블(10)에 유지된 웨이퍼(200)에 대한 레이저 광선(21)의 조사에 의해 발생하는 플라즈마광(21-1)을 수광하고, 수광한 플라즈마광(21-1)의 광강도에 관한 정보를 제어 유닛(100)에 출력한다.

수광 유닛(70)은, 제2 집광 렌즈(71)와 수광부(72)를 구비한다. 제2 집광 렌즈(71)는, X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향 전부에 대하여 교차하는 광축을 따라 레이저 광선 조사 유닛(20)의 레이저 광선(21)의 초점(27)에 마주 대한다. 제2 집광 렌즈(71)는, 레이저 광선(21)이 조사됨으로써 발생한 플라즈마광(21-1)을 투과하여, 플라즈마광(21-1)을 수광부(72)에 집광한다. 또, 실시형태 1에서는, 제2 집광 렌즈(71)는, 렌즈 이동 유닛(73)에 의해 광축을 따르는 방향의 위치를 조정할 수 있게 되어 있다.

수광부(72)는, 레이저 광선(21)이 조사됨으로써 발생한 플라즈마광(21-1)을 수광하여, 수광한 플라즈마광(21-1)의 광강도를 검출하고, 수광한 플라즈마광(21-1)의 광강도에 따른 정보를 제어 유닛(100)에 출력하는 것이다. 실시형태 1에서는, 수광부(72)는, 주지의 광전 센서, 또는 CCD 촬상 소자 또는 CMOS(Complementary MOS) 촬상 소자 등의 촬상 소자를 구비한 촬상 장치에 의해 구성된다.

또한, 실시형태 1에서는, 수광 유닛(70)은, 제2 집광 렌즈(71)와 수광부(72) 사이에 배치된 밴드패스 필터(74)를 구비한다. 밴드패스 필터(74)는, 실시형태 1에서는, 소정의 주파수대의 플라즈마광(21-1)을 투과하고, 다른 주파수대의 광을 투과하지 않는다. 소정의 주파수대란, 소정의 상한의 주파수와 상한의 주파수보다 낮고 또한 소정의 하한의 주파수와의 사이의 주파수이며, 플라즈마광(21-1)의 주파수를 포함하는 광의 주파수의 범위이다. 즉, 밴드패스 필터(74)는, 레이저 광선(21)이 조사됨으로써 발생한 플라즈마광(21-1)을 투과한다.

수광 유닛(70)은, 레이저 광선(21)이 조사됨으로써 발생한 플라즈마광(21-1)을 제2 집광 렌즈(71)에서 투과, 집광하고, 밴드패스 필터(74)를 통해 수광부(72)에서 수광하고, 수광부(72)가 수광한 플라즈마광(21-1)의 광강도에 관한 정보를 제어 유닛(100)에 출력한다. 실시형태 1에서는, 수광 유닛(70)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 입설벽(3)에 기단이 지지된 제3 지지 기둥(8)의 선단에 배치되어 있다. 또, 제3 지지 기둥(8)은 지지 기둥(4, 7)과 평행하다.

제어 유닛(100)은, 레이저 광선 조사 장치(1)의 전술한 각 구성 요소를 각각 제어하여, 웨이퍼(200)에 대한 가공 동작을 레이저 광선 조사 장치(1)에 실시시키는 것이다. 또, 제어 유닛(100)은, CPU(central processing unit)와 같은 마이크로 프로세서를 갖는 연산 처리 장치와, ROM(read only memory) 또는 RAM(random access memory)과 같은 메모리를 갖는 기억 장치와, 입출력 인터페이스 장치를 갖는 컴퓨터이다. 제어 유닛(100)의 연산 처리 장치는, 기억 장치에 기억되어 있는 컴퓨터 프로그램에 따라서 연산 처리를 실시하여, 레이저 광선 조사 장치(1)를 제어하기 위한 제어 신호를, 입출력 인터페이스 장치를 통해 레이저 광선 조사 장치(1)의 전술한 구성 요소에 출력하여, 제어 유닛(100)의 기능을 실현한다.

또한, 레이저 광선 조사 장치(1)는, 가공 동작의 상태나 화상 등을 표시하는 액정 표시 장치 등에 의해 구성되는 표시 수단인 표시 유닛과, 오퍼레이터가 가공 조건 등을 입력할 때에 이용하는 입력 수단인 입력 유닛 등을 구비하고 있다. 표시 유닛 및 입력 유닛은 제어 유닛(100)에 접속하고 있다. 입력 유닛은, 표시 유닛에 설치된 터치패널과, 키보드 등의 외부 입력 장치의 적어도 하나로 구성된다. 또, 표시 유닛은 레이저 광선 조사 장치(1)와 유선 또는 무선으로 접속된 태블릿 단말이나 스마트폰, PC(Personal Computer) 등의 별도의 정보 기기여도 좋다.

또한, 제어 유닛(100)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 사령부(101)와, 정보 취득부(102)와, 기록부(103)와, 초점 검출부(104)를 구비한다. 또, 도 4는, 도 1에 도시된 레이저 광선 조사 장치의 사령부에 의해 레이저 광선의 조사가 지령되는 위치를 모식적으로 도시하는 웨이퍼의 평면도이다. 도 5는, 도 1에 도시된 레이저 광선 조사 장치의 기록부에 의해 기록된 데이터를 모식적으로 도시하는 도면이다.

사령부(101)는, 제2 이동 유닛(50)에 의해 레이저 광선 조사 유닛(20)의 집광 렌즈(23)와 유지 테이블(10)의 유지면(11)의 Z축 방향의 거리를 변화시키면서, 제1 이동 유닛(30)에 의해, 유지 테이블(10)과 레이저 광선 조사 유닛(20)을 상대적으로 이동시켜 웨이퍼(200)에 레이저 광선(21)을 조사하는 지령을 레이저 광선 조사 장치(1)의 각 구성 요소에 출력하는 것이다. 실시형태 1에서는, 사령부(101)는, 제2 이동 유닛(50)에 의해 레이저 광선 조사 유닛(20)의 집광 렌즈(23)와 유지 테이블(10)의 유지면(11)의 Z축 방향의 거리를 변화시키면서, 제1 이동 유닛(30)에 의해, 유지 테이블(10)과 레이저 광선 조사 유닛(20)을 상대적으로 이동시켜, 도 4 중에 도시하는 유지 테이블(10)에 유지된 웨이퍼(200)의 외주 잉여 영역(204)의 표면(202)의 조사 위치(212)에 조사시킨다. 또, 도 4는, 실시형태 1에서, 사령부(101)의 지령에 의해 웨이퍼(200)의 표면(202) 상의 레이저 광선(21)이 조사되는 조사 위치(212)를 실선으로 나타내고 있다.

정보 취득부(102)는, 수광 유닛(70)이 수광한 플라즈마광(21-1)의 광강도에 관한 정보와, 레이저 광선(21)을 조사한 시점의 렌즈 위치 검출 유닛(54)이 검출한 레이저 광선 조사 유닛(20)의 집광 렌즈(23)와 유지 테이블(10)의 유지면(11)의 거리에 관한 정보를 취득하고, 플라즈마광(21-1)의 광강도에 관한 정보와 레이저 광선(21)을 조사한 시점의 레이저 광선 조사 유닛(20)의 집광 렌즈(23)와 유지 테이블(10)의 유지면(11)의 거리에 관한 정보를 연관시킨 데이터(80)(도 5에 도시함)를 생성하고, 생성한 데이터(80)를 기록부(103)에 기억한다. 또한, 정보 취득부(102)는, 레이저 광선(21)을 조사한 시점의 렌즈 위치 검출 유닛(54)이 검출한 레이저 광선 조사 유닛(20)의 집광 렌즈(23)의 위치를 취득하고, 플라즈마광(21-1)의 광강도에 관한 정보와 레이저 광선(21)을 조사한 시점의 레이저 광선 조사 유닛(20)의 집광 렌즈(23)의 위치를 연관시킨 데이터를 생성하고, 생성한 데이터를 기록부(103)에 기억해도 좋다.

도 5에 도시된 데이터(80)의 횡축은, 레이저 광선(21)을 조사한 시점의 레이저 광선 조사 유닛(20)의 집광 렌즈(23)와 유지 테이블(10)의 유지면(11)의 거리를 나타내고, 우측으로 향함에 따라서 거리가 서서히 길어지는 경우를 도시하고 있다. 도 5에 도시된 데이터(80)의 종축은, 플라즈마광(21-1)의 광강도를 나타내고, 상측으로 향함에 따라서 플라즈마광의 광강도가 서서히 강해지는 경우를 도시하고 있다. 이 때문에, 도 5에 도시된 데이터(80)는, 레이저 광선(21)을 조사한 시점의 거리와 정보 취득부(102)가 취득한 플라즈마광(21-1)의 광강도를 연관시킨 데이터이다. 기록부(103)는, 정보 취득부(102)에 의해 취득, 생성된 데이터(80)를 기록하는 것이다.

초점 검출부(104)는, 기록부(103)에 기록된 데이터(80)의 플라즈마광(21-1)의 광강도에 관한 정보에 따라서, 레이저 광선(21)의 초점(27)이 웨이퍼(200)의 레이저 광선(21)이 조사되는 표면(202)에 맞는 상태의 레이저 광선(21)을 조사한 시점의 레이저 광선 조사 유닛(20)의 집광 렌즈(23)와 유지 테이블(10)의 유지면(11)의 거리에 관한 정보를 검출하는 것이다. 실시형태 1에서는, 초점 검출부(104)는, 데이터(80)의 플라즈마광(21-1)의 최대 광강도(81)를 검출하고, 데이터(80)에서 검출한 최대 광강도(81)와 연관된 거리(82)를 검출한다.

초점 검출부(104)는, 검출한 거리(82)를, 기록부(103)에 기록된 데이터(80)의 플라즈마광(21-1)의 광강도에 따라서 레이저 광선(21)의 초점(27)이 웨이퍼(200)의 레이저 광선(21)이 조사되는 표면(202)에 맞는 상태의 레이저 광선(21)을 조사한 시점의 레이저 광선 조사 유닛(20)의 집광 렌즈(23)와 유지 테이블(10)의 유지면(11)의 거리로서 기록부(103)에 기억한다. 이렇게 해서, 실시형태 1에서는, 초점 검출부(104)는, 기록부(103)에서 기록된 데이터(80)의 플라즈마광(21-1)의 광강도가 최대인 시점의 거리(82)를, 레이저 광선(21)의 초점(27)이 웨이퍼(200)의 레이저 광선(21)이 조사되는 면의 표면(202)에 맞는 상태로서 검출한다. 또, 도 5에 도시하는 예에서는, 거리(82)는 22.5 mm이다. 또, 레이저 광선 조사 유닛(20)과 유지 테이블(10)은 상대적으로 이동하고, 어느 쪽이 움직여도 되기 때문에, 상기 레이저 광선 조사 유닛(20)과 웨이퍼(200)의 거리(82)를 기록하는 형태로 했지만, 상기 레이저 광선 조사 유닛(20)과 웨이퍼(200)의 거리에 관한 정보는 거리(82)에 한정되지 않는다. 예컨대, 레이저 광선 조사 유닛(20)의 집광 렌즈(23)가 유지면(11)에 대하여 이동하는 기구인 경우, 집광 렌즈(23)의 위치와 플라즈마광(21-1)의 광강도를 연관시켜 기록해도 좋고, 집광 렌즈(23)의 위치도 본 발명에서 말하는 거리에 관한 정보에 포함된다.

또, 사령부(101), 정보 취득부(102) 및 초점 검출부(104)의 기능은, 연산 처리 장치가 기억 장치에 기억되어 있는 컴퓨터 프로그램에 따라서 연산 처리를 실시하는 것에 의해 실현된다. 기록부(103)의 기능은, 전술한 기억 장치에 의해 실현된다.

다음으로, 전술한 구성의 레이저 광선 조사 장치(1)의 가공 동작을 설명한다. 레이저 광선 조사 장치(1)는, 제어 유닛(100)이 오퍼레이터에 의해 입력된 가공 조건을 접수하여 등록하고, 웨이퍼(200)가 점착 테이프(211)를 통해 반입 반출 영역에 위치 부여된 유지 테이블(10)의 유지면(11)에 배치된다. 레이저 광선 조사 장치(1)는, 오퍼레이터로부터의 가공 동작의 개시 지시를 제어 유닛(100)이 접수하면, 가공 동작을 시작한다.

가공 동작에서는, 레이저 광선 조사 장치(1)는, 실시형태 1에 따른 레이저 광선 조사 방법을 실시한다. 도 6은, 실시형태 1에 따른 레이저 광선 조사 방법의 흐름을 도시하는 플로우차트이다. 도 6에 도시된 레이저 광선 조사 방법은, 도 6에 도시한 바와 같이, 유지 단계(1001)와, 레이저 광선 조사 단계(1002)와, 수광 단계(1003)와, 초점 검출 단계(1004)를 구비한다.

(유지 단계)

유지 단계(1001)는, 웨이퍼(200)를 유지 테이블(10)의 유지면(11)에 유지하는 단계이다. 유지 단계(1001)에서는, 제어 유닛(100)이 유지 테이블(10)의 유지면(11)에 점착 테이프(211)를 통해 웨이퍼(200)를 흡인 유지함과 더불어, 클램프부에 고리형 프레임(210)을 끼워서 지지시킨다. 유지 단계(1001)에서는, 레이저 광선 조사 장치(1)는, 제어 유닛(100)이 제1 이동 유닛(30)을 제어하여 유지 테이블(10)을 가공 영역으로 이동시키고, 촬상 유닛(40)으로 유지 테이블(10)에 흡인 유지된 웨이퍼(200)를 촬상하여 화상을 취득하고 가공하는 영역을 검출하는 얼라인먼트 단계를 행한다.

(레이저 광선 조사 단계)

레이저 광선 조사 단계(1002)는, 웨이퍼(200)와 레이저 광선 조사 유닛(20)의 집광 렌즈(23)의 Z축 방향의 거리를 레이저 광선(21)의 광축을 따라 상대적으로 변화시키면서, 유지 테이블(10)과 레이저 광선 조사 유닛(20)을 유지면(11)과 평행한 방향으로 상대적으로 이동시켜, 유지 테이블(10)에 유지된 웨이퍼(200)에 레이저 광선(21)을 조사하는 단계이다.

레이저 광선 조사 단계(1002)에서는, 레이저 광선 조사 장치(1)는, 제어 유닛(100)의 사령부(101)가 제2 이동 유닛(50) 및 제1 이동 유닛(30)을 제어하여, 집광 렌즈(23)를 Z축 방향으로 이동시킴과 더불어 유지 테이블(10)에 유지된 웨이퍼(200)와 집광 렌즈(23)를 X축 방향, Y축 방향 및 축심 둘레로 이동시키면서 외주 잉여 영역(204)에 레이저 광선(21)을 조사시킨다.

(수광 단계)

수광 단계(1003)는, 웨이퍼(200)에 레이저 광선(21)을 조사함으로써 발생하는 플라즈마광(21-1)을 수광 유닛(70)에 수광하는 단계이다. 수광 단계(1003)에서는, 수광 유닛(70)이 웨이퍼(200)에 레이저 광선(21)을 조사함으로써 발생하는 플라즈마광(21-1)을 수광하기 때문에 레이저 광선 조사 단계(1002)와 동시에 실시된다. 수광 단계(1003)에서는, 레이저 광선 조사 장치(1)는, 제어 유닛(100)의 정보 취득부(102)가 렌즈 위치 검출 유닛(54)의 검출 결과와 수광 유닛(70)의 수광부의 검출 결과로부터 데이터(80)를 생성하고, 생성한 데이터(80)를 기록부(103)에 기록한다.

(초점 검출 단계)

초점 검출 단계(1004)는, 수광한 플라즈마광(21-1)의 광강도에 관한 정보에 의해, 레이저 광선(21)의 초점(27)이 웨이퍼(200)의 레이저 광선(21)이 조사되는 표면(202)에 맞는 거리(82)에 관한 정보를 검출하는 단계이다. 초점 검출 단계(1004)에서는, 레이저 광선 조사 장치(1)는, 제어 유닛(100)의 초점 검출부(104)가 데이터(80)의 플라즈마광(21-1)의 최대 광강도(81)를 검출하고, 데이터(80)에서 검출한 최대 광강도(81)와 연관된 거리(82)를 검출하여 기록부(103)에 기록한다. 이렇게 해서, 초점 검출 단계(1004)는, 초점 검출부(104)가, 플라즈마광(21-1)의 광강도가 최대가 되는 시점의 거리(82)를, 레이저 광선(21)의 초점(27)이 웨이퍼(200)의 레이저 광선(21)이 조사되는 표면(202)에 맞는 상태로서 검출하고, 레이저 광선 조사 방법을 종료한다.

가공 동작에서는, 레이저 광선 조사 장치(1)는, 제어 유닛(100)이 얼라인먼트를 수행하여 분할 예정 라인(205)의 위치를 검출하고, 제2 이동 유닛(50)을 제어하여 레이저 광선 조사 유닛(20)의 집광 렌즈(23)를 초점 검출부(104)가 검출하여 기록부(103)에 기록한 거리(82)가 되는 위치에 위치 부여하여, 레이저 광선 조사 유닛(20)의 초점(27)을 웨이퍼(200)의 표면(202)에 설정한다. 가공 동작에서는, 레이저 광선 조사 장치(1)는, 제어 유닛(100)이, 제1 이동 유닛(30)을 제어하여, 유지 테이블(10)과 레이저 광선 조사 유닛(20)을 상대적으로 이동시키면서 웨이퍼(200)의 분할 예정 라인(205)을 따라 기판(201)의 표면(202)측으로부터 펄스형의 레이저 광선(21)을 조사한다.

실시형태 1에서, 가공 동작에서는, 레이저 광선 조사 장치(1)가, 모든 분할 예정 라인(205)을 따라 레이저 광선(21)을 조사하면, 레이저 광선(21)의 조사를 정지하고, 유지 테이블(10)을 반입 반출 영역으로 이동시킨다. 가공 동작에서는, 레이저 광선 조사 장치(1)는, 유지 테이블(10)을 반입 반출 영역에 위치 부여하고, 유지 테이블(10)의 웨이퍼(200)의 흡인 유지를 정지하고, 클램프부가 고리형 프레임(210)을 끼워서 지지하는 것을 해제하고, 가공 동작을 종료한다.

이상, 설명한 실시형태 1에 따른 레이저 광선 조사 장치(1) 및 레이저 광선 조사 방법은, 레이저 광선(21)이 웨이퍼(200)에 흡수됨으로써 발생하는 플라즈마광(21-1)의 광강도가 최대 광강도(81)가 되는 거리(82)를 레이저 광선(21)의 초점(27)이 웨이퍼(200)의 레이저 광선(21)이 조사되는 표면(202)에 맞는 상태로 검출한다. 이 때문에, 실시형태 1에 따른 레이저 광선 조사 장치(1) 및 레이저 광선 조사 방법은, 레이저 광선(21)을 조사한 후에, 형성된 가공홈을 촬상하여 폭을 측정하여 비교할 필요가 없고, 레이저 광선 조사 장치(1) 단일체로 초점(27)을 설정할 수 있다.

그 결과, 실시형태 1에 따른 레이저 광선 조사 장치(1) 및 레이저 광선 조사 방법은, 레이저 광선(21)의 초점(27)의 설정을 용이하게 행할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.

〔실시형태 2〕

본 발명의 실시형태 2에 따른 레이저 광선 조사 장치 및 레이저 광선 조사 방법을 도면에 기초하여 설명한다. 도 7은, 실시형태 2에 따른 레이저 광선 조사 장치의 구성예를 도시하는 사시도이다. 도 8은, 도 7에 도시된 레이저 광선 조사 장치의 레이저 광선 조사 유닛 및 수광 유닛의 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 9는, 실시형태 2에 따른 레이저 광선 조사 장치의 기록부에 의해 기록된 데이터를 모식적으로 도시하는 도면이다. 또, 도 7, 도 8 및 도 9는, 실시형태 1과 동일한 부분에 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

실시형태 2에 따른 레이저 광선 조사 장치(1-2)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 촬상 유닛(40)이 지지 기둥(4)의 선단에 배치되고, 도 8에 도시하는 레이저 광선 조사 유닛(20-2) 및 수광 유닛(70-2)의 구성, 수광 유닛(70)이 레이저 광선(21)의 반사광(21-2)을 수광하는 것, 정보 취득부(102)가 취득하여 기록부(103)에 기록하는 데이터(80-2)(도 9에 도시함)가 상이한 것 외에, 실시형태 1과 동일하다.

또, 레이저 광선(21)은, 웨이퍼(200)에 조사되면, 전술한 플라즈마광(21-1)을 발생시킴과 더불어, 레이저 광선(21)을 반사한다(이 반사되는 레이저 광선(21)이 반사광(21-2)이다). 레이저 광선(21)은 웨이퍼(200)의 기판(201)에 대하여 흡수성을 갖는 파장이기 때문에, 웨이퍼(200)에 조사되면, 초점(27)이 기판(201)의 표면(202)에 가까울수록 기판(201)에 흡수되기 쉬워지고, 레이저 광선(21)의 에너지가 가공에 사용되기 때문에, 반사광(21-2)의 광강도가 약해지고, 초점(27)이 기판(201)의 표면(202)으로부터 멀수록 기판(201)에 흡수되기 어려워지고, 레이저 광선(21)의 에너지가 가공에 사용되지 않아, 반사광(21-2)의 광강도가 강해진다. 이 때문에, 레이저 광선(21)의 반사광(21-2)의 광강도는, 레이저 광선(21)의 초점(27)이 기판(201)의 표면(202)에 위치하면 가장 약하고, 초점(27)의 기판(201)의 표면(202)으로부터의 Z축 방향의 거리가 길어짐에 따라서 서서히 강해진다.

실시형태 2에 따른 레이저 광선 조사 유닛(20-2)은, 도 8에 도시한 바와 같이, 발진기(22)와 집광 렌즈(23) 사이에 레이저 광선(21)을 투과하고, 반사광(21-2)을 반사하는 빔스플리터(29)를 구비하고 있다. 빔스플리터(29)는, 발진기(22)가 출사한 레이저 광선(21)을 집광 렌즈(23)를 향해 투과하고, 반사광(21-2)을 반사한다.

실시형태 2에 따른 수광 유닛(70-2)은, 유지 테이블(10)에 유지된 웨이퍼(200)에 대한 레이저 광선(21)의 조사에 의해 발생하는 반사광(21-2)을 수광하고, 수광한 반사광(21-2)의 광강도에 관한 정보를 제어 유닛(100)에 출력하는 것이다. 실시형태 2에 따른 수광 유닛(70-2)은, 도 8에 도시한 바와 같이, 빔스플리터(29)가 반사한 반사광(21-2) 중의 소정의 주파수대의 반사광(21-2)을 투과하고, 다른 주파수대의 광을 투과하지 않는 밴드패스 필터(74)와, 빔스플리터(29)가 반사하고 밴드패스 필터(74)가 투과한 반사광(21-2)을 수광하는 수광부(72)를 적어도 구비한다.

수광부(72)는, 레이저 광선(21)이 조사됨으로써 발생한 반사광(21-2)을 수광하고, 수광한 반사광(21-2)의 광강도를 검출하고, 수광한 반사광(21-2)의 광강도에 관한 정보를 제어 유닛(100)에 출력하는 것이다. 실시형태 2에서는, 수광부(72)는 파워미터에 의해 구성된다. 또, 가공에 이용되는 레이저 광선(21)의 출력이 큰 경우, 반사광(21-2)의 강도도 커지기 때문에, 고출력의 광을 측정할 수 있는 파워미터가 바람직하다. 그러나, 반사광(21-2)을 감쇠시키는 필터를 수광부(72)에 수광하는 바로 앞의 광로에 설치하면, 파워미터에 한정되지 않고 주지의 광전 센서나 주지의 촬상 유닛에서의 반사광(21-2)의 취득도 가능하다.

수광 유닛(70-2)은, 레이저 광선(21)이 조사됨으로써 발생하여, 집광 렌즈(23)를 투과하고, 빔스플리터(29)에 의해 반사된 반사광(21-2)을, 밴드패스 필터(74)를 통해 수광부(72)에서 수광하고, 수광부(72)가 수광한 반사광의 광강도에 관한 정보를 제어 유닛(100)에 출력한다. 실시형태 2에서는, 수광 유닛(70-2)은, 레이저 광선 조사 유닛(20-2)의 케이스 내에 배치되어 있다.

실시형태 2에 따른 레이저 광선 조사 장치(1-2)의 정보 취득부(102)는, 수광 유닛(70)이 수광한 반사광(21-2)의 광강도에 따른 정보와, 레이저 광선(21)을 조사한 시점의 렌즈 위치 검출 유닛(54)이 검출한 레이저 광선 조사 유닛(20-2)의 집광 렌즈(23)와 유지 테이블(10)의 유지면(11)의 거리에 따른 정보를 취득하고, 반사광(21-2)의 광강도와 레이저 광선(21)을 조사한 시점의 레이저 광선 조사 유닛(20)의 집광 렌즈(23)와 유지 테이블(10)의 유지면(11)의 거리를 연관시킨 데이터(80-2)(도 9에 도시함)를 생성하고, 생성한 데이터(80-2)를 기록부(103)에 기억한다.

도 9에 도시된 데이터(80-2)의 횡축은, 레이저 광선(21)을 조사한 시점의 레이저 광선 조사 유닛(20-2)의 집광 렌즈(23)와 유지 테이블(10)의 유지면(11)의 거리를 나타내고, 우측으로 향함에 따라서 거리가 서서히 길어지는 경우를 도시하고 있다. 도 9에 도시된 데이터(80-2)의 종축은, 반사광(21-2)의 광강도를 나타내고, 상측으로 향함에 따라서 반사광(21-2)의 광강도가 서서히 강해지는 경우를 도시하고 있다. 이 때문에, 도 9에 도시된 데이터(80-2)는, 레이저 광선(21)을 조사한 시점의 거리와 정보 취득부(102)가 취득한 반사광(21-2)의 광강도를 연관시킨 데이터이다. 실시형태 2에서는, 기록부(103)는, 정보 취득부(102)에 의해 취득, 생성된 데이터(80-2)를 기록한다.

또한, 실시형태 2에 따른 레이저 광선 조사 장치(1-2)의 초점 검출부(104)는, 기록부(103)에 기록된 데이터(80-2)의 반사광(21-2)의 광강도에 따라서, 레이저 광선(21)의 초점(27)이 웨이퍼(200)의 레이저 광선(21)이 조사되는 표면(202)에 맞는 상태의 레이저 광선(21)을 조사한 시점의 레이저 광선 조사 유닛(20-2)의 집광 렌즈(23)와 유지 테이블(10)의 유지면(11)의 거리를 검출하는 것이다. 실시형태 2에서는, 초점 검출부(104)는, 데이터(80-2)의 반사광(21-2)의 최소 광강도(81-2)를 검출하고, 데이터(80-2)에서 검출한 최소 광강도(81-2)와 연관된 거리(82-2)를 검출한다.

초점 검출부(104)는, 검출한 거리(82-2)를, 기록부(103)에 기록된 데이터(80-2)의 반사광(21-2)의 광강도에 따라서 레이저 광선(21)의 초점(27)이 웨이퍼(200)의 레이저 광선(21)이 조사되는 표면(202)에 맞는 상태의 레이저 광선(21)을 조사한 시점의 레이저 광선 조사 유닛(20-2)의 집광 렌즈(23)와 유지 테이블(10)의 유지면(11)의 거리로서 기록부(103)에 기억한다. 이렇게 해서, 실시형태 2에서는, 초점 검출부(104)는, 기록부(103)에서 기록된 데이터(80-2)의 반사광(21-2)의 광강도가 최소인 시점의 거리(82-2)를, 레이저 광선(21)의 초점(27)이 웨이퍼(200)의 레이저 광선(21)이 조사되는 면의 표면(202)에 맞는 상태로서 검출한다. 또, 도 9에 도시하는 예에서는, 거리(82)는 22 mm이다. 또, 레이저 광선 조사 유닛(20-2)과 유지 테이블(10)은 상대적으로 이동하고, 어느 쪽이 움직여도 되기 때문에, 상기 레이저 광선 조사 유닛(20-2)과 웨이퍼(200)의 거리(82)를 기록하는 형태로 했지만, 상기 레이저 광선 조사 유닛(20-2)과 웨이퍼(200)의 거리에 관한 정보는 거리(82)에 한정되지 않는다. 예컨대, 레이저 광선 조사 유닛(20-2)의 집광 렌즈(23)가 유지면(11)에 대하여 이동하는 기구인 경우, 집광 렌즈(23)의 위치와 플라즈마광(21-1)의 광강도를 연관시켜 기록해도 좋고, 집광 렌즈(23)의 위치도 본 발명에서 말하는 거리에 관한 정보에 포함된다.

실시형태 2에 따른 레이저 광선 조사 방법은, 실시형태 1과 마찬가지로, 유지 단계(1001)와, 레이저 광선 조사 단계(1002)와, 수광 단계(1003)와, 초점 검출 단계(1004)를 구비한다. 실시형태 2에 따른 레이저 광선 조사 방법은, 유지 단계(1001)에서는, 실시형태 1과 마찬가지로, 웨이퍼(200)를 유지 테이블(10)의 유지면(11)에 유지하고, 레이저 광선 조사 단계(1002)에서는, 실시형태 1과 마찬가지로, 유지 테이블(10)에 유지된 웨이퍼(200)에 레이저 광선(21)을 조사한다.

실시형태 2에 따른 레이저 광선 조사 방법의 수광 단계(1003)는, 웨이퍼(200)에 레이저 광선(21)을 조사함으로써 발생하는 반사광(21-2)을 수광 유닛(70-2)에 수광하는 단계이다. 실시형태 2에 따른 레이저 광선 조사 방법은, 수광 단계(1003)에서는, 수광 유닛(70-2)이 웨이퍼(200)에 레이저 광선(21)을 조사함으로써 발생하는 반사광(21-2)을 수광한다. 실시형태 2에 따른 레이저 광선 조사 방법은, 수광 단계(1003)에서는, 제어 유닛(100)의 정보 취득부(102)가 렌즈 위치 검출 유닛(54)의 검출 결과와 수광 유닛(70)의 수광부의 검출 결과로부터 데이터(80-2)를 생성하고, 생성한 데이터(80-2)를 기록부(103)에 기록한다.

실시형태 2에 따른 레이저 광선 조사 방법의 초점 검출 단계(1004)는, 수광한 반사광(21-2)의 광강도에 의해, 레이저 광선(21)의 초점(27)이 웨이퍼(200)의 레이저 광선(21)이 조사되는 면의 표면(202)에 맞는 거리(82-2)를 검출하는 단계이다. 실시형태 2에 따른 레이저 광선 조사 방법은, 초점 검출 단계(1004)에서는, 제어 유닛(100)의 초점 검출부(104)가 데이터(80-2)의 반사광(21-2)의 최소 광강도(81-2)를 검출하고, 데이터(80-2)에서 검출한 최소 광강도(81-2)와 연관된 거리(82-2)를 검출하여 기록부(103)에 기록한다. 이렇게 해서, 실시형태 2에 따른 레이저 광선 조사 방법의 초점 검출 단계(1004)는, 초점 검출부(104)가, 반사광(21-2)의 광강도가 최소가 되는 시점의 거리(82-2)를, 레이저 광선(21)의 초점(27)이 웨이퍼(200)의 레이저 광선(21)이 조사되는 표면(202)에 맞는 상태로서 검출한다.

실시형태 2에 따른 레이저 광선 조사 장치(1-2) 및 레이저 광선 조사 방법은, 레이저 광선(21)이 웨이퍼(200)에 흡수됨으로써 발생하는 반사광(21-2)의 광강도가 최소 광강도(81-2)가 되는 거리(82-2)를 레이저 광선(21)의 초점(27)이 웨이퍼(200)의 레이저 광선(21)이 조사되는 표면(202)에 맞는 상태로 검출한다. 이 때문에, 실시형태 2에 따른 레이저 광선 조사 장치(1-2) 및 레이저 광선 조사 방법은, 레이저 광선(21)을 조사한 후에, 형성된 가공홈을 촬상하여 폭을 측정하여 비교할 필요가 없고, 레이저 광선 조사 장치(1-2)의 단일체로 초점(27)을 설정할 수 있어, 실시형태 1과 마찬가지로, 레이저 광선(21)의 초점(27)의 설정을 용이하게 행할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.

〔변형예〕

본 발명의 실시형태 1 및 실시형태 2의 변형예에 따른 레이저 광선 조사 장치 및 레이저 광선 조사 방법을 도면에 기초하여 설명한다. 도 10은, 실시형태 1 및 실시형태 2에 따른 레이저 광선 조사 장치의 구성예를 일부 단면으로 모식적으로 도시하는 측면도이다. 도 11은, 도 10에 도시된 레이저 광선 조사 장치의 레이저 광선 조사 유닛 및 수광 유닛의 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다. 또, 도 10 및 도 11은, 실시형태 1 및 실시형태 2와 동일한 부분에 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

변형예에 따른 레이저 광선 조사 장치(1-3) 및 레이저 광선 조사 방법은, 가공 대상인 웨이퍼(200-3)가, 도 10에 도시한 바와 같이, 디바이스 영역(203)의 이면(209)이 연삭되어 원형의 오목부(213)가 형성되고, 외주 잉여 영역(204)의 이면(209)이 연삭되지 않고 고리형의 볼록부(214)가 형성된 소위 TAIKO(등록상표)웨이퍼이다.

또한, 변형예에 따른 레이저 광선 조사 장치(1-3)는, 도 10에 도시한 바와 같이, 유지 테이블(10-3)이 유지면(11)을 하측을 향하게 하여 배치되고, 레이저 광선 조사 유닛의 집광 렌즈(23)와 수광 유닛(70)이 유지 테이블(10)의 하측에 설치된 지지대(9)에 지지되어 있다. 변형예에서는, 레이저 광선 조사 장치(1-3)는, 레이저 광선 조사 유닛(20-3)의 집광 렌즈(23)가 수광 유닛(70-3)보다 유지 테이블(10)의 유지면(11)의 외연에 배치되어 있다. 또, 변형예에서는, 수광 유닛(70-3)의 수광부(72)는, 실시형태 1 또는 실시형태 2에 기재된 주지의 광전 센서, 주지의 촬상 장치 또는 파워미터에 의해 구성된다.

변형예에서는, 레이저 광선 조사 장치(1-3)는, 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이, 레이저 광선 조사 유닛(20-3)이 유지 테이블(10)의 유지면(11)으로 향함에 따라서 서서히 유지면(11)의 내주로 향하도록 연직 방향 및 수평 방향에 대하여 교차하는 방향을 따르는 레이저 광선(21)을 조사함과 더불어, 수광 유닛(70-3)이 레이저 광선(21)의 조사에 의해 발생하고 하측으로 향함에 따라서 서서히 유지면(11)의 내주로 향하도록 연직 방향 및 수평 방향에 대하여 교차하는 방향을 따르는 플라즈마광(21-1) 또는 반사광(21-2)을 수광한다. 변형예에서는, 레이저 광선 조사 장치(1-3)는, 상기와 같이 레이저 광선 조사 유닛(20-3) 및 수광 유닛(70-3)이 가공점의 바로 아래가 아니라, 비스듬한 방향의 하측에 위치 부여되는 배치에 의해, 레이저 광선(21)의 조사에 의해 발생하여 낙하하는 잔해가 레이저 광선 조사 유닛(20-3)의 집광 렌즈(23) 등에 부착되는 것을 억제한다.

변형예에 따른 레이저 광선 조사 장치(1-3) 및 레이저 광선 조사 방법은, 실시형태 1 또는 실시형태 2와 마찬가지로, 레이저 광선(21)이 웨이퍼(200)에 흡수됨으로써 발생하는 플라즈마광(21-1) 또는 반사광(21-2)을 수광 유닛(70-3)에서 수광하고, 전술한 거리(82, 82-2)를 검출하고, 검출한 전술한 거리(82, 82-2)를 레이저 광선(21)의 초점(27)이 웨이퍼(200)의 레이저 광선(21)이 조사되는 표면(202)에 맞는 상태로 검출한다. 이 때문에, 변형예에 따른 레이저 광선 조사 장치(1-3) 및 레이저 광선 조사 방법은, 레이저 광선(21)을 조사한 후에, 형성된 가공홈을 촬상하여 폭을 측정하여 비교할 필요가 없고, 레이저 광선 조사 장치(1-3)의 단일체로 초점을 설정할 수 있어, 실시형태 1 또는 실시형태 2와 마찬가지로, 레이저 광선(21)의 초점(27)의 설정을 용이하게 행할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.

또, 본 발명의 레이저 광선 조사 방법은, 공장에 장치를 설치했을 때에 초기 설정으로서 실시하는 것 외에, 소정 매수 가공한 타이밍이나, 소정 기간 경과후 등, 임의의 타이밍에 실시된다. 실시하는 타이밍을 레이저 광선 조사 장치(1, 1-2, 1-3)에 등록해 놓음으로써, 제어 유닛(100)이 자동으로 본 발명의 레이저 광선 조사 방법을 실시해도 좋고, 표시 유닛에 대한 표시나 소리, 점등, 별도의 통신 기기로의 정보 송신 등의 통지 수단을 이용하여, 오퍼레이터에게 실시 타이밍인 것을 통지해도 좋다. 또, 본 발명의 레이저 광선 조사 방법은, 사전에 설정된 소정의 타이밍이 된 경우, 웨이퍼(200)를 분할 예정 라인(205)을 따라 가공하는 가공 단계의 실시전에 실시된다.

구체적으로는 가공 단계에서 실제로 가공하는 웨이퍼(200), 또는 가공 단계에서는 사용하지 않는 더미 웨이퍼를 유지 테이블(10)에 유지하고, 유지된 웨이퍼(200)의 외주 잉여 영역(204)에서 본 발명의 레이저 광선 조사 방법을 실시하여, 레이저 광선(21)의 초점을 맞춘다. 또, 더미 웨이퍼의 경우는, 외주 잉여 영역(204)에 한정되지 않고 웨이퍼의 면내의 임의의 개소에 레이저 광선(21)을 조사해도 좋다. 초점 검출 단계(1004)를 실시한 후, 종래 설정되어 있던 초점의 위치와 어긋난 경우는 어긋난 양을 보정치로서 기억하고, 가공 단계를 실시할 때의 레이저 광선(21)의 초점 위치를 보정하는 보정 단계를 실시하고, 보정 단계를 실시한 후 가공 단계를 시작한다.

또, 본 발명은, 상기 실시형태에 등에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명의 골자를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다. 예컨대, 본 발명에서는, 웨이퍼(200)의 이면(209)에 레이저 광선(21)을 조사하여 전술한 거리(82, 82-2)를 검출해도 좋다. 또한, 본 발명에서는, 디바이스(206)가 형성되지 않은 더미 웨이퍼에 레이저 광선(21)을 조사하여, 전술한 거리(82, 82-2)를 검출해도 좋다.

1, 1-2, 1-3 : 레이저 광선 조사 장치
10, 10-3 : 유지 테이블
11 : 유지면
20, 20-2, 20-3 : 레이저 광선 조사 유닛
21 : 레이저 광선
21-1 : 플라즈마광
21-2 : 반사광
30 : 제1 이동 유닛
50 : 제2 이동 유닛
70, 70-2, 70-3 : 수광 유닛
82, 82-2 : 거리
100 : 제어 유닛
101 : 사령부
102 : 정보 취득부
103 : 기록부
104 : 초점 검출부
200, 200-3 : 웨이퍼
202 : 표면(레이저 광선이 조사되는 면)
1001 : 유지 단계
1002 : 레이저 광선 조사 단계
1003 : 수광 단계
1004 : 초점 검출 단계
X : 유지면에 평행한 방향
Y : 유지면에 평행한 방향

Claims

레이저 광선 조사 장치로서,
유지 테이블의 유지면에 유지된 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 유닛과,
상기 유지 테이블과 상기 레이저 광선 조사 유닛을, 상기 유지면과 평행한 방향으로 상대적으로 이동시키는 제1 이동 유닛과,
상기 레이저 광선 조사 유닛과 웨이퍼와의 거리를 변화시키는 제2 이동 유닛과,
웨이퍼에 대한 레이저 광선의 조사에 의해 발생하는 플라즈마광 또는 반사광을 수광하는 수광 유닛과,
제어 유닛을 포함하고,
상기 제어 유닛은,
상기 제2 이동 유닛에 의해 상기 거리를 변화시키면서, 상기 제1 이동 유닛에 의해, 상기 유지 테이블과 상기 레이저 광선 조사 유닛을 상대적으로 이동시켜 상기 웨이퍼에 상기 레이저 광선을 조사하는 지령을 내리는 사령부와,
상기 수광 유닛이 수광한 상기 플라즈마광 또는 상기 반사광의 광강도에 관한 정보를 취득하는 정보 취득부와,
상기 레이저 광선을 조사한 시점의, 상기 거리에 관한 정보와, 상기 정보 취득부가 취득한 상기 광강도에 관한 정보를 연관시켜 기록하는 기록부와,
상기 기록부에 기록된 상기 광강도에 관한 정보에 따라서, 상기 레이저 광선의 초점이 웨이퍼의 레이저 광선이 조사되는 면의 표면에 맞는 상태의 상기 거리에 관한 정보를 검출하는 초점 검출부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 광선 조사 장치.
제1항에 있어서,
상기 수광 유닛은, 웨이퍼에 상기 레이저 광선을 조사함으로써 발생하는 플라즈마광을 수광하고,
상기 초점 검출부는, 상기 기록부에서, 상기 플라즈마광의 광강도가 최대인 시점의 상기 거리를, 레이저 광선의 초점이 웨이퍼의 레이저 광선이 조사되는 면의 표면에 맞는 상태로서 검출하는 것을 특징으로 하는 레이저 광선 조사 장치.
제1항에 있어서,
상기 수광 유닛은, 웨이퍼에 상기 레이저 광선을 조사함으로써 발생하는 반사광을 검출하고,
상기 초점 검출부는, 상기 기록부에서, 상기 반사광의 광강도가 최소인 시점의 상기 거리를, 상기 레이저 광선의 초점이 웨이퍼의 레이저 광선이 조사되는 면에 맞는 상태로서 검출하는 것을 특징으로 하는 레이저 광선 조사 장치.
레이저 광선 조사 방법으로서,
웨이퍼를 유지 테이블의 유지면에 유지하는 유지 단계와,
웨이퍼와 레이저 광선 조사 유닛과의 거리를 레이저 광선의 광축을 따라 상대적으로 변화시키면서, 상기 유지 테이블과 상기 레이저 광선 조사 유닛을 상기 유지면과 평행한 방향으로 상대적으로 이동시켜, 상기 유지 단계에 유지된 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 단계와,
웨이퍼에 상기 레이저 광선을 조사함으로써 발생하는 플라즈마광 또는 반사광을 수광 유닛에 수광하는 수광 단계와,
수광한 상기 플라즈마광 또는 상기 반사광의 광강도에 관한 정보에 의해, 상기 레이저 광선의 초점이 웨이퍼의 레이저 광선이 조사되는 면에 맞는 상기 거리에 관한 정보를 검출하는 초점 검출 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 광선 조사 방법.
제4항에 있어서,
상기 수광 유닛은, 웨이퍼에 상기 레이저 광선을 조사함으로써 발생하는 플라즈마광을 수광하고,
상기 초점 검출 단계는, 상기 플라즈마광의 광강도가 최대가 되는 시점의 상기 거리를, 상기 레이저 광선의 초점이 웨이퍼의 레이저 광선이 조사되는 면에 맞는 상태로서 검출하는 것을 특징으로 하는 레이저 광선 조사 방법.
제4항에 있어서,
상기 수광 유닛은, 웨이퍼에 상기 레이저 광선을 조사함으로써 발생하는 반사광을 검출하고,
상기 초점 검출 단계는, 상기 반사광의 광강도가 최소인 시점의 상기 거리를, 상기 레이저 광선의 초점이 웨이퍼의 레이저 광선이 조사되는 면에 맞는 상태로서 검출하는 것을 특징으로 하는 레이저 광선 조사 방법.