JP4843212B2

JP4843212B2 - レーザー処理装置及びレーザー処理方法

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Publication number: JP4843212B2
Application number: JP2004316559A
Authority: JP
Inventors: 法久古閑; 新二古閑; 直人吉高; 憲西屋
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2024-10-29
Also published as: US20060092990A1; US7710582B2; JP2006122982A

Description

本発明は、基板保持部を水平方向に移動させ、前記基板の表面に液体を供給した状態でレーザー光を照射して、当該表面に対して所定の処理を行うレーザー処理装置及びレーザー処理方法に関するものである。

半導体装置を製造する一連の工程の中にレーザー光を用い、例えば半導体ウエハ（以下ウエハという）や液晶ディスプレイ用ガラス基板などの基板に対して処理を行うプロセスが知られている。例えば特許文献１には、レーザー光を基板表面に沿って走査することによりダイシングラインを形成する技術が記載されている。また特許文献２には、基板に対して露光を行う前に、基板に予め形成されたアライメントマークを露出させるために、当該マークの上のレジスト膜をレーザー光により除去する技術が記載されている。レーザー光はエネルギーが大きく、また高精度な位置合わせができることから、こうした処理には好適である。

例えば特許文献１に記載されたレーザー加工装置は、図１５に示すようにカップ１１内に駆動機構１２により回転自在なチャック１３を設け、このチャック１３を移動機構によりＸ、Ｙ方向に移動させて位置合わせすることにより、レーザー光照射部１４から前記チャック１３に保持された基板１０にレーザー光を照射して、図示しない移動機構によりチャック１３を介して基板１０を、例えば形成しようとするダイシングライン上にレーザー光が照射されるように移動させ、こうしてウエハＷの表面をレーザー光により切削し、ダイシングラインを形成する。またこのとき透明体である石英ガラスからなるプレート１５を基板１０の表面に少し浮かせて対向させ、その隙間に一方側から純水を供給しながら他方側で吸引することにより、前記切削により発生した被加工物が基板表面に付着することを防止している。

ところでレーザー加工処理では、レーザー光の焦点距離は５０μｍ程度であり、焦点距離が異なると、上述のダイシングラインを形成する処理では、レジスト膜が切れなくなってしまう。従って均一の切り込み深さのダイシングラインを形成するためには、レーザーによるエネルギーを被加工物に均一に与えることが必要であり、このためにレーザーの焦点距離を、基板１０表面の切り込みを入れようとするライン上で揃えることが要求される。

このようにレーザーの焦点距離を基板１０の面内に亘って揃えるためには、レーザー照射部１４と基板１０表面との距離を基板１０面内に亘って一定にする必要がある。ここでチャック１３や基板１０をＸＹ方向に移動させるための移動機構の表面の平坦性を高めることにより、前記焦点距離を揃えることも考えられるが、高い平坦性を確保するために、チャック１３や移動機構の表面の加工精度を高めると、コスト高や重量の増加を招いてしまう。また仮に平坦性を高めたとしても、前記移動機構はボールネジ機構等でチャック１３を移動させるものであるので、このチャック１３の移動時にボールネジの傾きが変わって、移動機構の表面に傾きが生じてしまう場合もある。さらに基板１０の表面自体にも凹凸や反りがあるので、この場合には前記のようにチャック１３等の表面の平坦性を高めたとしても、結局レーザーの焦点距離が基板面内で不均一になってしまう。

特開２００２−２２４８７８（図１）特開２００３−２４９４２７（図１）

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、レーザー光により基板表面を走査するときに、前記レーザー光を基板表面に対して結像させるための結像部の高さ位置を、当該高さ位置が基板表面からほぼ一定になるように調整することにより、レーザー処理の面内均一性を向上することができるレーザー処理装置及びレーザー処理方法を提供することにある。

このため本発明のレーザー処理装置は、
基板保持部に水平に保持された円形状の基板の表面に液体を供給した状態でレーザー光を、桝目を形成する縦横に伸びる各直線を走査線として照射して、当該表面に対して処理を行うためのレーザー処理装置において、
前記基板保持部に保持された基板に対してレーザー光を発光するための光発振部と、この光発振部から発光されたレーザー光を前記基板表面に結像するための結像部と、を含む光照射部と、
基板の向きが予め所定の向きとなるように位置合わせされた当該基板の表面におけるレーザー光の処理位置を移動させるために、前記基板保持部をＸ、Ｙ方向に移動させるための移動機構と、
前記結像部を基板表面に対して接離自在に保持するための昇降機構と、
前記基板保持部に保持された基板表面の複数箇所の高さを１個の距離計測手段により計測して基板表面の高さマップを得る高さマップ取得手段と、
レーザー光により基板表面を走査するときに、前記高さマップ取得手段により得られた基板表面の高さマップに基づいて、前記結像部の前記基板表面からの高さ位置を調整するように、前記昇降機構を制御するための制御部と、を備え、
前記距離計測手段は、前記レーザー光が走査される各直線上の２箇所の位置を基板の周縁に沿って並べた位置を計測ポイントとし、
前記制御部は、距離計測手段の計測位置に計測ポイントを順次位置させるために基板を公転させるように、前記移動機構に対して制御信号を出力し、
前記高さマップ取得手段は、基板の周縁に並ぶ計測ポイントの各々の高さ方向の距離を計測して、計測ポイント群の計測結果から、各走査線に対応する２つの計測ポイントの組ごとに高さの差を求め、この高さの差と当該組の計測ポイントのＸ，Ｙ方向の座標位置から求められる計測ポイント間の横方向距離とに基づいて走査線ごとに走査線上の基板の傾きを直線近似した高さマップを求めるものであることを特徴とする。

前記距離計測手段は、基板表面に対してレーザー光を照射して距離を計測するものであり、この距離計測手段から基板に対して照射されるレーザー光の光軸と、前記光照射部から基板に対して照射されるレーザー光の光軸とは同軸上に位置するように構成してもよい。

また前記距離計測手段から基板に対して照射されるレーザー光の光軸は、前記光照射部から基板に対して照射されるレーザー光の光軸よりも、レーザー光による処理位置の移動方向の前方側に位置するように構成してもよい。この場合前記制御部は、前記距離計測手段により計測された一の計測ポイントにおける基板表面の高さに基づいて、光照射部からレーザー光を前記一の計測ポイントに照射する前に、前記昇降機構により結像部の高さ位置を補正する。

またレーザー光による処理は、基板表面にレーザー光を照射して当該基板表面を切削する処理であり、光照射部から基板に対して照射されるレーザー光よりも、レーザー光による処理位置の後方側にレーザー光を照射して、レーザー光により切削処理された被加工物の深さを計測する深さ計測手段を備えるようにしてもよく、この場合に前記制御部は、前記被加工物の深さが予め設定された範囲を超える場合に、アラームを出力するようにしてもよい。

また本発明のレーザー処理法方法は、Ｘ、Ｙ方向に移動自在な基板保持部に水平に保持された円形状の基板の表面に液体を供給した状態で、光発振部から発光されたレーザー光を結像部により基板表面に結像すると共に桝目を形成する縦横に伸びる各直線を走査線として走査することにより当該表面に対して処理を行うためのレーザー処理方法において、
前記基板保持部に保持され、基板の向きが予め所定の向きとなるように位置合わせされた当該基板の表面において前記レーザー光が走査される各直線上の２箇所の位置を基板の周縁に沿って並べた位置の高さを１個の距離計測手段により計測して基板表面の高さマップを取得する工程と、
前記取得された基板表面の高さマップに基づいて、結像部の前記基板表面からの高さ位置を補正する工程と、
前記補正された高さ位置に結像部を位置させて、光発振部により基板に対してレーザー光を照射して処理を行う工程と、を含み、
前記高さマップを取得する工程は、
距離計測手段の計測位置に計測ポイントを順次位置させるために基板を公転させるように、前記移動機構に対して制御信号を出力し、これにより基板の周縁に並ぶ計測ポイントの各々の高さ方向の距離を計測して、計測ポイント群の計測結果から、各走査線に対応する２つの計測ポイントの組ごとに高さの差を求め、この高さの差と当該組の計測ポイントのＸ，Ｙ方向の座標位置から求められる計測ポイント間の横方向距離とに基づいて走査線ごとに走査線上の基板の傾きを直線近似した高さマップを求めるものであることを特徴とする。

さらにレーザー光による処理は、基板表面にレーザー光を照射して当該基板表面を切削する処理であり、光照射部から基板に対して照射されるレーザー光よりも、レーザー光による処理位置の後方側にレーザー光を照射することにより、切削処理された被加工物の深さを計測する工程を含むようにしてもよいし、前記切削処理された被加工物の深さが予め設定された範囲外である場合に、アラームを出力する工程を含むようにしてもよい。

本発明によれば、基板表面に液体を介在させた状態で、光発振部から発光されたレーザー光を結像部により基板表面に結像させることにより照射して、所定のレーザー処理を行うにあたり、レーザー処理を行う前に、前記基板表面の高さを計測し、この計測部に基づいて結像部の前記基板表面からの高さ位置を調整しているので、基板表面の平坦性が悪い場合でも、前記結像部の高さ位置が基板の面内に亘ってほぼ一定になる。これによりレーザー光の焦点距離が基板の面内に亘って揃えられるので、レーザー光の照射が基板面内にほぼ均一に行われ、レーザー処理の面内均一性が向上する。

図１は、本発明のレーザー処理装置の実施の形態を示す全体構成図である。図中２は、基板であるウエハＷを水平に吸着保持する基板保持部をなすチャックである。このチャック２は、上面が開口した略円筒状に形成されたカップ３内に配置されており、カップ３の底部中央に設けられた駆動部２１により鉛直軸回りに回転することができ、また昇降できるように構成されている。

前記カップ３の底部には、ウエハＷからこぼれ落ちた液体例えば純水を排出すると共に、カップ３内を排気するための排出ポート３１が設けられており、またチャック２に保持されるウエハＷの直ぐ下方位置にてチャック２を囲むようにリング状の水平プレート部２２が設けられ、この水平プレート部２２の外縁部を下方側に屈曲して筒状部２３が形成されている。

更にこのレーザー処理装置は、ウエハＷに対して所定の処理例えばダイシングを行うための光照射部をなすレーザー光照射部４を備えている。前記レーザー光照射部４は、例えばＹＡＧレーザーやエキシマレーザーなどの加工用レーザーを発光する光発振器をなすレーザー光発振器４１と、このレーザー光発振器４１からのレーザー光を円形ビームから角型ビームに変形させるホモジナイザー４２と、ホモジナイザー４２からのレーザー光を所定のビーム形状に加工するマスク４３と、マスク４３からのレーザ光をウエハＷ表面に向かわせるハーフミラー４４と、ハーフミラー４４の下流側に設けられた、鏡筒と呼ばれ、前記レーザー光をウエハ表面に結像させる結像部をなすレーザー結像加工光学系ユニット（以下「光学系ユニット」という）４５とを備えている。

前記レーザー光発振器４１とホモジナイザー４２とマスク４３とハーフミラー４４とは、例えばレーザー処理装置の外装体をなす図示しないケース体に固定されたベース４６上に設けられ、前記光学系ユニット４５は、前記ベース４６に設けられた昇降機構４７を介して昇降自在に構成されている。この昇降機構４７は後述する制御部によりコントローラ４７ａを介して制御されるように構成されている。

またレーザー処理装置は、撮像手段例えばＣＣＤカメラ４８と、距離計測手段をなすレーザー変位計５とを備えており、これらは例えば前記レーザー処理装置のケース体に固定されている。これらＣＣＤカメラ４８と変位計５の光軸は、夫々ハーフミラー４９、５１によりウエハＷ表面に向かうように構成されていて、当該ハーフミラー４９、５１からウエハＷの表面に向かうＣＣＤカメラ４８の光軸と変位計５の光軸とが、前記ハーフミラー４４からウエハＷの表面に向かうレーザー光発振部４１からのレーザー光の光軸Ｌと同軸上に位置するように設けられている。

前記レーザー変位計５は、例えば所定波長のレーザー光をウエハＷ表面に照射し、当該ウエハＷにて反射されたレーザー光の反射光を検出することにより、ウエハＷ表面の高さを高い精度で測定するものであり、この例では、ウエハＷ表面の高さは、例えば光学系ユニット４５とウエハＷ表面までの距離Ｍ１（図２参照）として計測され、測定された距離データは後述する制御部に出力され、ここで記憶されるようになっている。このようなレーザー変位計５としては、例えば高精度レーザー変位計、例えばＫＥＹＥＮＣＥ製ＬＣ型等が用いられる。

ここで前記レーザー発振器４１からのレーザー光は波長が５３２ｎｍ、３５５ｎｍ程度、レーザー変位計５からのレーザー光は波長が６７０ｎｍ程度であり、ＣＣＤカメラ４８とレーザー発振器４１、レーザー変位計５は、これらの光軸が同軸上に設けられていても処理上の問題はない。

図中６はウエハＷ上に液膜を形成するための液膜形成部であり、この液膜形成部６は、図２に示すように、ウエハＷ上に液体例えば純水を供給するノズル６１，６２と、ウエハＷ上を流れる純水を案内して液膜を形成する案内部材６３と、ウエハＷの表面におけるレーザー光の照射位置を通過した液体を回収する液体回収部６４と、を備えている。案内部材６３は、透明体である例えば石英ガラスを用いて例えば逆円錐状に形成されている。ノズル６１，６２は図１では表せないが、実際には案内部材６３の外側に固定された１本のノズル６１と、このノズル６１の吐出口の両側に夫々その吐出口が位置するように案内部材６３の内部に配置された２本のノズル６２，６２が設けられている。中央のノズル６１からの液体の流速を例えば２０ｍ／分と速く設定し、これに比べて両側のノズル６２，６２からの液体の流速をかなり遅くすることで、レーザー処理時例えばダイシング時におけるウエハＷ表面からの除去物（剥離物）を早い液流に載せて拡散させずに除去することができる。６５は純水の供給源、６６，６７はバルブ、流量調整部及びポンプ等を含む供給系である。

また前記液体回収部６４は、例えば図３に示すように略直方体形状をなし、ウエハＷ上に形成された帯状の液流を回収できるように先端に吸引口６４ｂを有する回収ノズル６４ａと、この回収ノズル６４ａに対して液体回収路６４ｃを介して吸引力を作用させるエジェクタなどの吸引手段６４ｄと、を備えている。

案内部材６３及び回収ノズル６４ａは保持アーム６０に固定されており、この保持アーム６０の基端側には、昇降機構６８が設けられている。そして昇降機構６８は、図１における紙面の表裏方向に伸びるレール６９に沿って移動できるように設けられており、従って保持アーム６０は、昇降自在及び水平面における一方向に沿って移動自在に構成されていることになる。なお液膜形成部６の構成はこれに限られず、例えば既述の特許文献２に記載さている種々の手法を取り入れることができる。

更にまたレーザー処理装置は、図１において一点鎖線で示すように、カップ３を水平面に沿って移動させるための移動機構の一部をなすＸ−Ｙステージ７を備えている。このＸ−Ｙステージ７は、図７に示すようにカップ３を載置するステージ７１と、このステージ７１をＸ方向に移動させる駆動機構を備えたステージ８２とからなる。ステージ７２は、レーザー処理装置における既述の外装体をなすケース体（図示せず）に固定された基台７３上をＹ方向に移動できるように構成されている。即ちステージ７１はＸ方向に移動自在なＸステージであり、またステージ７２はＹ方向に移動自在なＹステージであり、基台７３はＹステージ７２をＹ方向に移動させるための駆動機構を備えている。これら駆動機構は、ガイドレール、ボールネジ機構及びモータなどからなり、これらは後述する制御部によりコントローラ７ａを介して駆動制御されるようになっている。

さらに前記レーザー処理装置では、光学系ユニット４５の昇降機構４７や、流量制御部６６，６７、駆動部２１、Ｘ−Ｙステージ７の駆動制御を行う制御部８を備えている。図５はこの制御部８の構成を示すものであり、実際にはＣＰＵ（中央処理ユニット）、プログラム及びメモリなどにより構成されるが、本発明ではウエハＷ表面の高さを計測し、これに基づく光学系ユニット４５の昇降機構４７の制御に特徴があるので、ここではそれに関連する構成要素の一部をブロック化して説明するものとする。

図５中８０はバスであり、このバス８０にレシピ格納部８１、レシピ選択部８２、データ格納部８３、補正値算出部８４、補正値出力部８５、レーザー変位計５、ＸーＹステージ７のコントローラ７ａ、昇降機構４７のコントローラ４７ａが接続されている。レシピ格納部８１は例えばウエハＷに対して行う処理条件などが記録された複数のレシピを格納する部位であり、レシピ選択部８２はレシピ格納部８１に格納されたレシピから適当なものを選択する部位である。

前記データ格納部８３は、例えばレーザー変位計５にて検出されたウエハＷ表面の高さを、Ｘ−Ｙステージ７からの位置情報とセットにして格納する部位である。また前記補正値算出部８４は、前記ウエハＷ表面の高さと位置情報に基づいてウエハＷ表面の高さマップを作成し、この高さマップに基づいて、例えば光学系ユニット４５のウエハＷ表面からの高さ位置の補正値を算出する部位である。また前記補正値出力部８５は、例えば補正値算出部８４により算出された前記高さ位置の補正値を時間軸に対応させて管理しておき、この補正情報を昇降機構４７のコントローラ４７ａに出力する部位である。この例では、高さマップ取得手段は、距離計測手段であるレーザー変位計５と、高さマップを作成する制御部８の一部とにより構成されている。

次に上述のレーザー処理装置にて実施されるレーザー処理方法について図６を用いて説明する。例えば既に集積回路が形成された基板であるウエハＷを図示しない搬送アームからレーザー処理装置へ搬入し、受け渡し位置にあるカップ３内のチャック２に受け渡す（ステップＳ１）。この受け渡しは例えばチャック２を昇降させることにより行われる。そして先ずＣＣＤカメラ４８によりウエハＷ上に形成された位置合わせ部であるオリエンテーションフラットあるいはノッチを検出し、その検出位置に基づいてウエハＷの位置合わせを行う（ステップＳ２）。

次いでレーザー変位計５にてウエハ表面の高さマップを取得する（ステップＳ３）。この高さマップ作成の一例について説明すると、この例では、例えば図７、図８に示すように、例えばレーザー光が照射される走査ライン上、ダイシング処理ではダイシングライン上であって、ウエハＷの周縁に沿って設けられた２点の計測ポイントについて、レーザー変位計５によりウエハＷ表面の高さを測定することにより行われる。前記ダイシングライン上の２点としては、例えばダイシングライン上のウエハＷの外縁から２ｍｍ程度内側の位置が設定される。そして例えば図７（ｂ）に示すように、これらの計測ポイントがレーザー変位計５の計測位置であるレーザー光の光軸Ｌ上に、ウエハＷの周縁に沿って並ぶ多数の計測ポイントの並びに沿って順次位置するように、Ｘ−Ｙステージ７によりウエハＷを同じ向きを保持した状態で、公転させるように移動させて行う。なお図７(ｂ)ではウエハＷの向きを示すために、位置合わせ部位としてノッチを記載してある。

ここでこの例ではウエハＷ表面の高さは、ウエハＷと光学系ユニット４５下面との距離Ｍ１を測定することによって、各計測ポイントにおけるウエハＷ表面の基準位置からの高さを把握することにより取得している。この際レーザー変位計５により測定されるのは、図２に示すように、当該変位計５のハーフミラー５１からウエハＷに向かう光軸Ｌの基点とウエハＷ表面との距離Ｍ２であるが、計測時には光学系ユニット４５はある高さに設定されており、前記光軸Ｌの基点から光学系ユニット４５の下面までの距離Ｍ３は一定であるので、前記距離Ｍ２を計測することにより、ウエハＷと光学系ユニット４５の下面との距離Ｍ１が計測されることになる。

こうして例えば図８に示すように、図中点線で示すダイシングライン上の当該ラインの両端部近傍の２つの計測ポイントを、ウエハＷの周方向に順番に、例えば１Ａ→２Ａ→３Ａ→・・・（ｎ−１）Ａ→ｎＡ→ｎＢ→(ｎー１)Ｂ・・・３Ｂ→２Ｂ→１Ｂの順序で夫々の位置について、前記距離Ｍ１を計測する。そして前記１Ａ、１Ｂ等の夫々の計測ポイントは、例えばＸ−Ｙステージ７の位置座標から位置情報データとして把握されるので、例えば図９に示すように、この位置情報データとそのときの前記距離Ｍ１のデータとが対応付けられた状態で、各計測ポイントでのウエハＷ表面の高さが把握され、これがデータ格納部８３に記憶される。

このようにして全ての計測ポイントにて前記距離Ｍ１が計測されると、補正値算出部８４により、各ダイシングライン上の２つの計測ポイント、例えば１Ａと１Ｂの距離データから、このダイシングライン上のウエハＷ表面の傾きを求め、この直線に基づいて高さマップを作成する。つまり図１０に示すように、ダイシングラインの両端部近傍の２点の計測ポイント１Ａ，１Ｂの距離Ｍ１のデータから、計測ポイント１Ａ，１Ｂにおける両者のウエハＷ表面の基準位置からの高さが求められ、またこれら高さの差異Ｚ１が求められる。また計測ポイント１Ａ，１Ｂの位置情報データから１Ａと１Ｂ間の距離Ｙ１が求められるので、これら計測ポイント１Ａ，１Ｂの高さの差異Ｚ１と、距離Ｙ１の差異から、１Ａと１Ｂとの間のダイシングライン上のウエハＷ表面の傾きを近似した直線Ｄの式が計算され、これが高さマップとして取得される。

そしてこの直線Ｄにより近似された前記高さマップに沿って、光学系ユニット４５を前記１Ａから１Ｂまで移動させるように、光学系ユニット４５のウエハＷ表面からの高さ位置の補正値を算出する（ステップＳ４）。こうして同様に全てのダイシングライン上の２点の計測ポイントから、当該ダイシングラインの形成処理を行うときの光学系ユニット４５の前記高さ位置の補正値を算出し、算出された補正値は、補正値出力部８５により昇降機構４７のコントローラ４７ａに出力される。ここで補正値出力部８５では、前記高さ位置の補正値は、Ｘ−Ｙステージ７の移動を制御する時間軸に対応させて管理した状態で格納されており、この時間軸により管理された前記高さ位置の補正情報が昇降機構４７のコントローラ４７ａに出力される。

次いでカップ３をＸ−Ｙステージ７により移動させ、ウエハＷ上のダイシング開始ポイントをレーザー光照射部４の光軸Ｌ上に位置させる。その後、保持アーム６０により、液供給ノズル６１，６２、案内部材６３及び回収ノズル６４ａを待機部からウエハＷの表面に接近した所定の位置、例えばウエハＷから２ｍｍ程度浮いた位置に移動させ、液供給ノズル６１，６２から液体、この例では純水を吐出させる。これにより図２に示すように、案内部材６３の下方側に純水の水流(液流)１００が形成される。このとき液体回収部６４の吸引手段６４ｄを動作させることにより案内部材６３を通過した液体は回収ノズル６４ａから回収される。

そしてこのようにウエハＷ上に純水の液膜を形成した状態でレーザー光照射部４からレーザー光を案内部材６３を通じてウエハＷの表面に照射しながら、例えＸ−Ｙステージ７によりチャック２を例えばＹ方向に移動させると共に、昇降機構４７により光学系ユニット４５の高さ位置を決定された補正値に従って制御しながら、こうしてレーザー光によりウエハＷの表面をさいの目状に走査する（ステップＳ５）。この結果ウエハＷの表面がレーザー光により切削され、いわばウエハＷがハーフカットされてダイシングラインが形成される。なおダイシングラインが形成されたウエハＷは、後工程でウエハＷの裏面側からダイシングラインに沿ってカットされてチップに分断されることになる。またレーザー光により切削された削り滓は純水の液流に乗って回収ノズル６４ａから回収される。なお液供給ノズル６１、６２から供給された純水の大部分は回収ノズル６４ａから回収されるが、回収されなかった純水はカップ３内にこぼれ落ち、カップ３内にこぼれ落ちた純水は廃液ポート３１から排出される。

レーザー光によるダイシングラインの形成処理が終了すると、液供給ノズル６１，６２や案内部材６３を前記待機位置に移動させ、チャック２が上昇してウエハＷが図示しない搬送アームに受け渡され、レーザー処理装置から搬出される（ステップＳ６）。このように、チャック２へのウエハＷの載置、位置合わせ、ウエハＷ表面の高さマップの取得、光学系ユニット４５の高さ位置の補正、レーザー処理、ウエハＷの搬出を行う一連のステップは、制御部８に格納されたプログラムに基づいて実施される。

上述の実施の形態によれば、レーザー処理を行う前に、各計測ポイントにおけるウエハ表面の高さの計測を、レーザー変位計５によりウエハＷ表面と光学系ユニット４５との距離Ｍ１を測定することにより行って、ウエハ表面の高さマップを作成し、この高さマップに基づいて、光学系ユニット４５のウエハＷ表面からの高さ位置を補正しているので、前記高さ位置を補正しない場合に比べて、ウエハ表面に凹凸がある場合であってもウエハＷ表面と光学系ユニット４５との距離Ｍ１が揃えられる。このため処理用のレーザー光をウエハＷ表面に走査しているときに、光学系ユニット４５にてウエハＷ表面上に結像させるときの焦点距離を、ウエハＷ面内においてほぼ一定にすることができるので、レーザーの照射効率をウエハＷ面内において均一にすることができる。これによりレーザー処理の処理状態の面内均一性が向上するので、ダイシング処理を行う場合には、ウエハＷ面内に亘ってラインの深さを揃えることができる。

この際、ウエハＷの高さの計測は、ウエハＷ上に設定された計測ポイントを、変位計５からのレーザー光の光軸Ｌ上に位置させるように、ウエハＷをＸ−Ｙステージ７により移動させながら行っているので、前記距離Ｍ１の計測値にウエハＷ表面やチャック２の凹凸や傾きのみならず、Ｘ−Ｙステージ７の表面やボールネジ機構の傾きも反映させることができる。

従ってＸ−Ｙステージ７の表面に凹凸があったり、ボールネジ機構に傾きが生じている場合にも、光学系ユニット４５の高さ位置の調整により、ウエハＷ表面と光学系ユニット４５との距離Ｍ１を揃えることができるので、より精度の高い焦点距離の調整を行うことができる。

またレーザー処理の走査ライン上の２点を計測して、この２点間の走査ライン上のウエハＷの表面の傾きを直線近似しているので、ウエハＷの反りやボールネジ機構に傾きが生じている場合に、光学系ユニット４５の高さ位置を調整することにより、ウエハＷ表面と光学系ユニット４５との距離Ｍ１を揃えることができる。また計測ポイントが少ないので、走査ライン上の多数の計測ポイントを計測して補正を行う場合に比べて、計測や補正に要する時間が少なくて済み、スループットの低下を抑えることができる。この際、計測ポイントをウエハＷの周縁に沿って設け、変位計５の計測位置が、基板の多数の計測ポイントにその並びに沿って順次位置するように、ウエハＷをＸ−Ｙステージ７により公転させるように移動させることにより、次の計測ポイントが近い場所にあるので移動機構の移動距離が短くて済む。

以上においてウエハＷ表面の高さの計測は、例えば図１１(ａ)に示すように、レーザー変位計５からのレーザー光が、ウエハＷの走査ライン上に沿って照射されるように、ウエハＷをＸ−Ｙステージ７により移動させ、前記走査ライン上の２個以上の多数の計測ポイントにて前記距離Ｍ１を計測して、当該個所のウエハＷ表面の高さを取得し、この高さと計測ポイントの位置情報により、ウエハＷ表面の高さマップを作成してもよい。

この場合には、前記高さマップに基づいて各計測ポイントの夫々において、光学系ユニット４５の高さ位置が補正される。このため図１２に示すように、前記多数の計測ポイントにおいて、光学系ユニット４５の高さ位置がより揃えられるので、レーザー処理の処理効率の面内均一性をより高めることができる。

また図１１（ｂ）に示すように、レーザー変位計５からのレーザー光が、ウエハＷの任意の複数の計測ポイントに照射されるように、ウエハＷをＸ−Ｙステージ７により移動させ、前記複数の計測ポイントにて前記距離Ｍ１を計測してウエハＷ表面の高さを求め、この高さデータと計測ポイントの位置情報により高さマップを取得し、この高さマップに基づいて光学系ユニット４５の高さ位置を調整するようにしてもよい。この場合にも、多数の計測ポイントにてウエハＷ表面の高さを計測することにより、ウエハＷの面内において光学系ユニット４５の高さ位置がより均一に揃えられ、レーザー処理の処理効率の面内均一性をより高めることができる。

さらに図１１（ｃ）に示すように、レーザー変位計５をウエハＷの外縁から２ｍｍ程度内側にレーザー光を照射するように位置させ、ウエハＷをチャック２により回転させることにより、所定の計測ポイントにてウエハＷと光学系ユニット４５との距離Ｍ１を計測してウエハＷ表面の高さを求め、この高さデータと計測ポイントの位置情報により高さマップを取得し、この高さマップに基づいて光学系ユニット４５の高さ位置を調整するようにしてもよい。この際例えば前記計測ポイントは、ウエハＷの周方向の任意の場所に設定してもよいし、前記走査ライン上の２点の計測ポイントにおける前記高さを計測し、これに基づいて走査ライン上のウエハＷの傾きを直線近似して、高さマップを作成するようにしてもよい。

続いて本発明の他の実施の形態について図１３を用いて説明する。この例が上述の実施の形態と異なる点は、レーザー変位計５からウエハＷに照射される計測用レーザー光の光軸Ｌ２が、レーザー光発振部４１からウエハＷに照射される処理用レーザー光の光軸Ｌ１よりも、図中矢印で示す処理方向の前方側に位置するように前記変位計５を配置したことであり、その他は上述の実施の形態と同様に構成されている。前記処理方向とはレーザー光の処理位置が移動する方向をいう。

そしてこのようなレーザー処理装置では、既述の実施の形態と同様に、ウエハＷをチャック２に受け渡し、ウエハＷの位置合わせを行った後、光学系ユニット４５の高さ位置の調整を行いながら、所定のレーザー処理が行われる。つまりウエハＷをＸ−Ｙステージ７により移動させ、ウエハＷ上のダイシング開始ポイントをレーザー光照射部４の光軸Ｌ１上に位置させる。そして液供給ノズル６１，６２、案内部材６３及び回収ノズル６４ａを待機部からウエハＷに対してレーザー処理を行う位置に移動させ、液供給ノズル６１，６２から液体、この例では純水を吐出させ、ウエハＷ上に純水の液膜を形成した状態で、光学系ユニット４５の高さ位置を制御しながら、レーザー光照射部４からレーザー光を案内部材６３を通じてウエハＷの表面に照射し、例えＸ−Ｙステージ７によりチャック２を例えばＹ方向に移動させる。

具体的には、図１３に示すように、ウエハＷの処理方向の処理用レーザー光の前方側に計測用レーザー光が照射されて、予め設定された所定のタイミングで計測ポイントＰにてウエハＷ表面の高さ例えばウエハＷ表面と光学系ユニット４５の下面との距離Ｍ１が計測される。この計測データは直ちに制御部８に出力され、制御部８ではこのデータに基づいて、例えば前記距離Ｍ１が予め設定された距離になるように補正値を算出し、昇降機構４７に補正値を出力する。こうして処理用レーザー光が前記計測ポイントＰに移動するまでに、昇降機構４７により光学系ユニット４５の高さ位置を補正し、前記計測ポイントＰでは、前記設定された距離に位置する光学系ユニット４５から処理用レーザー光が照射される。

このような例では、レーザー処理を行いながら、所定のタイミングでウエハＷ表面の高さを計測し、この計測値に基づいてリアルタイムで光学系ユニット４５の高さ位置を調整しているので、ウエハＷ表面の高さの計測に別個に時間をかける必要がなく、スループットの低下を抑えることができる。また計測値に基づいてリアルタイムで光学系ユニット４５の高さ位置を調整しているので、ウエハＷ面内において、ウエハＷ表面と光学系ユニット４５の高さ位置との距離Ｍ１がより揃えられ、より面内均一性の高いレーザー処理を行うことができる。さらに実際のレーザー処理中に計測を行っているので、ウエハＷ表面のみならず、チャック２やＸ−Ｙステージ７の表面の凹凸の情報も計測に反映することができる。

以上において、この例では、図１４に示すように、レーザー処理後の凹部の深さを検出するための深さ計測手段をなすレーザー変位計９を別個に設け、このレーザー変位計９からウエハＷに照射される計測用レーザー光の光軸Ｌ３が、レーザー光発振部４１からウエハＷに照射される処理用レーザー光の光軸Ｌ１よりも、処理方向の後方側に位置するように前記変位計９を配置するようにしてもよい。

このような構成では、所定の処理用のレーザー光が処理ポイントに照射された直後に、当該処理ポイントに前記変位計９からの凹部の深さ検出用のレーザー光を照射して、前記レーザー処理により形成された凹部の深さを検出する。そして前記深さが予め設定された範囲内であればそのまま処理を続行し、前記深さが前記設定範囲外であればアラームを出力するように、制御部８により制御を行う。

このようにすると、前記凹部の深さが予め設定された設定範囲外であるときには直ちに分かるので、当該ポイントでの処理のし直しを、速やかに行うことができ、より精度の高い処理を行うことができる。ここで前記設定範囲とは、基準値よりも±１μｍ程度の範囲をいう。ここでこの凹部の深さ検出用の変位計５は、図１に示すレーザー処理装置に設けるようにしてもよい。

以上において本発明は、ダイシング処理以外に、例えばマスクの修正やマーキング等のレーザー処理に適用できる。

本発明に係るレーザー処理装置の一実施の形態の全体構成を示す縦断面図である。前記レーザー処理装置に設けられる光学系ユニット４５と液膜形成部６との一例を示す断面図である。上記の実施の形態に用いられる回収ノズルを示す概略斜視図である。上記の実施の形態におけるカップ及び移動機構を示す概略斜視図である。前記レーザー処理装置に設けられる制御部の要部を構成を示す説明図である。前記レーザー処理装置にて行われるレーザー処理方法のプロセスを示す工程図である。レーザー処理方法にて用いられるウエハＷ表面の変位の計測手法を説明するための概略斜視図である。レーザー処理方法にて用いられるウエハＷ表面の変位の計測手法を説明するための平面図である。データ格納部８３に格納される位置データとウエハＷ表面と光学系ユニット４５の下面との距離を示す特性図である。光学系ユニット４５の高さ位置の補正の仕方を説明するための側面図である。ウエハＷ表面の変位の計測手法の他の例を説明するための離概略斜視図である。光学系ユニット４５の高さ位置の補正の仕方を説明するための側面図である。上記のレーザー処理装置の他の例を示す側面図である。上記のレーザー処理装置のさらに他の例を示す側面図である。従来のレーザー加工装置の構成の概略を示す説明図である。

符号の説明

Ｗウエハ
２チャック
３カップ
４レーザ光照射部
４５光学系ユニット
４７昇降機構
５変位計
５１ハーフミラー
６液膜形成部
６１，６２液供給ノズル
６３案内部材
６４液体回収部
７Ｘ−Ｙステージ

Claims

基板保持部に水平に保持された円形状の基板の表面に液体を供給した状態でレーザー光を、桝目を形成する縦横に伸びる各直線を走査線として照射して、当該表面に対して処理を行うためのレーザー処理装置において、
前記基板保持部に保持された基板に対してレーザー光を発光するための光発振部と、この光発振部から発光されたレーザー光を前記基板表面に結像するための結像部と、を含む光照射部と、
基板の向きが予め所定の向きとなるように位置合わせされた当該基板の表面におけるレーザー光の処理位置を移動させるために、前記基板保持部をＸ、Ｙ方向に移動させるための移動機構と、
前記結像部を基板表面に対して接離自在に保持するための昇降機構と、
前記基板保持部に保持された基板表面の複数箇所の高さを１個の距離計測手段により計測して基板表面の高さマップを得る高さマップ取得手段と、
レーザー光により基板表面を走査するときに、前記高さマップ取得手段により得られた基板表面の高さマップに基づいて、前記結像部の前記基板表面からの高さ位置を調整するように、前記昇降機構を制御するための制御部と、を備え、
前記距離計測手段は、前記レーザー光が走査される各直線上の２箇所の位置を基板の周縁に沿って並べた位置を計測ポイントとし、
前記制御部は、距離計測手段の計測位置に計測ポイントを順次位置させるために基板を公転させるように、前記移動機構に対して制御信号を出力し、
前記高さマップ取得手段は、基板の周縁に並ぶ計測ポイントの各々の高さ方向の距離を計測して、計測ポイント群の計測結果から、各走査線に対応する２つの計測ポイントの組ごとに高さの差を求め、この高さの差と当該組の計測ポイントのＸ，Ｙ方向の座標位置から求められる計測ポイント間の横方向距離とに基づいて走査線ごとに走査線上の基板の傾きを直線近似した高さマップを求めるものであることを特徴とするレーザー処理装置。
前記距離計測手段は、基板表面に対してレーザー光を照射して距離を計測するものであり、この距離計測手段から基板に対して照射されるレーザー光の光軸と、前記光照射部から基板に対して照射されるレーザー光の光軸とは同軸上に位置するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザー処理装置。
前記距離計測手段は、基板表面に対してレーザー光を照射して距離を計測するものであり、この距離計測手段から基板に対して照射されるレーザー光の光軸は、前記光照射部から基板に対して照射されるレーザー光の光軸よりも、レーザー光による処理位置の移動方向の前方側に位置するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザー処理装置。
レーザー光による処理は、基板表面にレーザー光を照射して当該基板表面を切削する処理であり、光照射部から基板に対して照射されるレーザー光よりも、レーザー光による処理位置の後方側にレーザー光を照射して、レーザー光により切削処理された被加工物の深さを計測する深さ計測手段を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載のレーザー処理装置。
前記制御部は、前記被加工物の深さが予め設定された範囲を超える場合に、アラームを出力することを特徴とする請求項４記載のレーザー処理装置。
Ｘ、Ｙ方向に移動自在な基板保持部に水平に保持された円形状の基板の表面に液体を供給した状態で、光発振部から発光されたレーザー光を結像部により基板表面に結像すると共に桝目を形成する縦横に伸びる各直線を走査線として走査することにより当該表面に対して処理を行うためのレーザー処理方法において、
前記基板保持部に保持され、基板の向きが予め所定の向きとなるように位置合わせされた当該基板の表面において前記レーザー光が走査される各直線上の２箇所の位置を基板の周縁に沿って並べた位置の高さを１個の距離計測手段により計測して基板表面の高さマップを取得する工程と、
前記取得された基板表面の高さマップに基づいて、結像部の前記基板表面からの高さ位置を補正する工程と、
前記補正された高さ位置に結像部を位置させて、光発振部により基板に対してレーザー光を照射して処理を行う工程と、を含み、
前記高さマップを取得する工程は、
距離計測手段の計測位置に計測ポイントを順次位置させるために基板を公転させるように、前記移動機構に対して制御信号を出力し、これにより基板の周縁に並ぶ計測ポイントの各々の高さ方向の距離を計測して、計測ポイント群の計測結果から、各走査線に対応する２つの計測ポイントの組ごとに高さの差を求め、この高さの差と当該組の計測ポイントのＸ，Ｙ方向の座標位置から求められる計測ポイント間の横方向距離とに基づいて走査線ごとに走査線上の基板の傾きを直線近似した高さマップを求めるものであることを特徴とするレーザー処理方法。
レーザー光による処理は、基板表面にレーザー光を照射して当該基板表面を切削する処理であり、光照射部から基板に対して照射されるレーザー光よりも、レーザー光による処理位置の後方側にレーザー光を照射することにより、切削処理された被加工物の深さを計測する工程を含むことを特徴とする請求項６に記載のレーザー処理方法。
前記切削処理された被加工物の深さが予め設定された範囲外である場合に、アラームを出力する工程を含むことを特徴とする請求項７記載のレーザー処理方法。