(57)【要約】【課題】  加工対象物の一部が欠損している場合であっても加工を行う。【解決手段】  レーザビームを出射するレーザ光源と、加工対象物を保持する保持台と、記レーザ光源を出射したレーザビームを、保持台に保持された加工対象物に入射させる光学系と、保持台に保持された加工対象物を撮像する撮像装置と、撮像装置で撮像された加工対象物の外形に基づいて、加工対象物に欠けた部分があるときには、欠けた部分に掛からないように、加工対象物上にレーザビームの走査範囲を決定し、走査範囲にレーザビームが入射するように、光学系及び前記保持台の少なくとも一方の動作を制御する制御装置とを有するレーザ加工装置を提供する。【選択図】  図１
2011183404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを出射するレーザ光源と、
加工対象物を保持する保持台と、
前記レーザ光源を出射したレーザビームを、前記保持台に保持された加工対象物に入射させる光学系と、
前記保持台に保持された加工対象物を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置で撮像された加工対象物の外形に基づいて、該加工対象物に欠けた部分があるときには、該欠けた部分に掛からないように、該加工対象物上にレーザビームの走査範囲を決定し、該走査範囲にレーザビームが入射するように、前記光学系及び前記保持台の少なくとも一方の動作を制御する制御装置と
を有するレーザ加工装置。
【請求項２】
前記加工対象物が、デバイスを形成される領域を複数画定されたシリコンウエハであり、
前記制御装置は、前記デバイスを形成される領域の位置を記憶する記憶領域を備え、前記加工対象物に欠けた部分があるときには、該欠けた部分に掛からない前記デバイスを形成される領域を前記走査範囲と決定し、該走査範囲にレーザビームが入射するように、前記光学系及び前記保持台の少なくとも一方の動作を制御する請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記撮像装置は、前記光学系の一部を介して、前記保持台に保持された加工対象物を撮像する請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
（ａ）加工対象物の形状を認識する工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）で認識した加工対象物の外形に基づいて、該加工対象物に欠けた部分があるときには、該欠けた部分に掛からないように、レーザビームの走査範囲を決定する工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）で決定された走査範囲にレーザビームを入射させる工程と
を有するレーザ加工方法。
【請求項５】
前記加工対象物が、デバイスを形成される領域を複数画定されたシリコンウエハであり、
前記工程（ｂ）において、該欠けた部分に掛からない前記デバイスを形成される領域を、レーザビームの走査範囲とする請求項４に記載のレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工対象物にレーザビームを照射して加工を行うレーザ加工装置、及び、レーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
不純物を注入した半導体基板にレーザビームを照射し、注入された不純物を活性化させる技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５に活性化アニールに用いられるレーザ加工装置に配置された半導体ウエハ５０を示す。
【０００４】
半導体ウエハ５０は、たとえば厚さが８０μｍであり、その薄さゆえにハンドリングが困難である。このため半導体ウエハ５０は、ハンドリング用のフィルム５１、たとえばＰＥＴフィルムに接着されてハンドリングされ、フィルム５１とともにレーザ加工装置のワークチャックに載せられる。本図に示すように、円形の半導体ウエハ５０の周囲にはフィルム５１が露出した領域があり、更にその周囲に支持枠５２が配置される。
【０００５】
パルスレーザビームが、本図紙面垂直手前方向から半導体ウエハ５０表面に照射されて、活性化アニールが行われる。本図には１ショットのレーザパルスが入射する領域を、ビーム入射領域６０として示した。レーザアニールは、複数のレーザパルスが図の左右方向に、たとえば重複率５０％で走査されて行われる。
【０００６】
また、本図には、半導体ウエハ５０上に画定される複数のチップ領域５３を示した。たとえば後工程において、活性化アニールされた１つのチップ領域５３に１つの半導体デバイスが形成される。なお、本図に示したチップ領域５３は説明の便宜のためのものであって、半導体ウエハ５０表面（レーザビーム照射面）は描画パターンを有さず、無地である。
【０００７】
半導体ウエハ５０は高価であり、その上に最大数のチップ領域５３を画定することが望まれるため、ウエハ５０は外周付近まで利用される。また、一部が欠けた半導体ウエハ５０上にもデバイス製造が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１５２８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、加工対象物の一部が欠損している場合であっても加工を行うことの可能なレーザ加工装置を提供することである。
【００１０】
また、加工対象物の一部が欠損している場合であっても加工を行うことの可能なレーザ加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一観点によれば、レーザビームを出射するレーザ光源と、加工対象物を保持する保持台と、前記レーザ光源を出射したレーザビームを、前記保持台に保持された加工対象物に入射させる光学系と、前記保持台に保持された加工対象物を撮像する撮像装置と、前記撮像装置で撮像された加工対象物の外形に基づいて、該加工対象物に欠けた部分があるときには、該欠けた部分に掛からないように、該加工対象物上にレーザビームの走査範囲を決定し、該走査範囲にレーザビームが入射するように、前記光学系及び前記保持台の少なくとも一方の動作を制御する制御装置とを有するレーザ加工装置が提供される。
【００１２】
また、本発明の他の観点によると、（ａ）加工対象物の形状を認識する工程と、（ｂ）前記工程（ａ）で認識した加工対象物の外形に基づいて、該加工対象物に欠けた部分があるときには、該欠けた部分に掛からないように、レーザビームの走査範囲を決定する工程と、（ｃ）前記工程（ｂ）で決定された走査範囲にレーザビームを入射させる工程とを有するレーザ加工方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、加工対象物の一部が欠損している場合であっても加工を行うことの可能なレーザ加工装置を提供することができる。
【００１４】
また、加工対象物の一部が欠損している場合であっても加工を行うことの可能なレーザ加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（Ａ）は第１の実施例によるレーザ加工装置を示す概略図であり、（Ｂ）は、ＸＹステージ２０上に載置される半導体ウエハ５０を示す図である。
【図２】第１のレーザ加工装置を用いて行うレーザ加工方法について説明するためのフローチャートである。
【図３】変形例によるレーザ加工方法を説明するための図である。
【図４】第２の実施例によるレーザ加工装置を示す概略図である。
【図５】活性化アニールに用いられるレーザ加工装置に配置された半導体ウエハ５０を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１（Ａ）は第１の実施例によるレーザ加工装置を示す概略図である。第１の実施例によるレーザ加工装置は、レーザ光源１０、シャッタ１１、プロファイル均一光学系１２、マスク１３、イメージングレンズ１４、ＣＣＤカメラ１５、制御装置１６、及びＸＹステージ２０を含んで構成される。
【００１７】
レーザ光源１０は、たとえばＮｄ：ＹＬＦレーザ発振器及び非線形光学結晶を含み、パルスレーザビーム３０を出射する。パルスレーザビーム３０は、波長５２７ｎｍのＮｄ：ＹＬＦレーザの２倍高調波である。あるいは半導体ＬＤ（たとえば波長８００ｎｍ前後）をパルス化したものであってもよい。更に、ディスクレーザの、たとえば波長１０３０ｎｍ前後の基本波や、波長５１５ｎｍ前後の２倍高調波を用いることができる。
【００１８】
パルスレーザビーム３０は、レーザビームを透過させ、または遮蔽するシャッタ１１に入射する。シャッタ１１を透過したパルスレーザビーム３０は、プロファイル均一光学系１２でビーム断面内の光強度を均一化された後、透光領域と遮光領域とを備えるマスク１３で断面形状を、たとえば長尺状に整形される。マスク１３を透過したパルスレーザビーム３０は、イメージングレンズ１４を経由してＸＹステージ２０上に保持された加工対象物である半導体ウエハ５０に入射する。イメージングレンズ１４は、マスク１３の位置におけるパルスレーザビーム３０の断面を半導体ウエハ５０表面に結像させる。
【００１９】
ＸＹステージ２０が半導体ウエハ５０をその面内方向に移動させることによって、半導体ウエハ５０上におけるパルスレーザビーム３０の入射位置を移動させることができる。
【００２０】
半導体ウエハ５０には不純物が注入されており、入射したパルスレーザビーム３０によって不純物を活性化させる活性化アニールが行われる。
【００２１】
ＣＣＤカメラ１５は、パルスレーザビーム３０の照射に先立って、ＸＹステージ２０上に載置された半導体ウエハ５０を撮影し、その画像データを制御装置１６に送信する。
【００２２】
なお、制御装置１６はレーザ光源１０からのパルスレーザビーム３０の出射、シャッタ１１の開閉によるパルスレーザビーム３０の透過と遮蔽、ＸＹステージ２０の駆動による半導体ウエハ５０の移動等を制御する。
【００２３】
図１（Ｂ）に、ＸＹステージ２０上に載置される半導体ウエハ５０を示す。本図に示す半導体ウエハ５０は、欠落部分５０ａを備える点で図５に示したそれとは異なる。欠落部分５０ａとは半導体ウエハ５０の一部が欠けた領域であり、欠落部分５０ａにおいてはフィルム５１が露出している。
【００２４】
図２を参照して、第１のレーザ加工装置を用いて行うレーザ加工方法について説明する。
【００２５】
まず、ステップＳ１０１において、ＣＣＤカメラ１５でＸＹステージ２０上に載置された半導体ウエハ５０の全体形状を撮影し、その画像データを制御装置１６に送信する。
【００２６】
ステップＳ１０２において、制御装置１６は半導体ウエハ５０の全体形状を認識し、制御装置１６内の記憶領域に記憶する。そして半導体ウエハ５０上に、パルスレーザビーム３０の走査範囲を決定する。この際、撮像された半導体ウエハ５０の外形に基づいて、半導体ウエハ５０に欠けた部分があるときには、その欠けた部分に掛からないように、走査範囲を決定する。
【００２７】
ステップＳ１０３において、ＸＹステージ２０を駆動し、半導体ウエハ５０をパルスレーザビーム３０の照射領域に移動する。その後、レーザ光源１０からパルスレーザビーム３０を出射して、ステップＳ１０２で決定された走査範囲に入射させ、活性化アニールを行う。
【００２８】
活性化アニールにおいて、制御装置１６は、ＣＣＤカメラ１５で撮影された半導体ウエハ５０の形状に基づいて、パルスレーザビーム３０が、欠落部分５０ａに掛からないように、半導体ウエハ５０以外の領域に入射しないように、たとえば露出したフィルム５１に照射されないように、ＸＹステージ２０による半導体ウエハ５０の移動を制御する。
【００２９】
半導体ウエハ５０の移動により、パルスレーザビーム３０は、たとえば図１（Ｂ）の左右方向に５０％の重複率で走査される。図１（Ｂ）には、パルスレーザビーム３０が走査され、活性化アニールが行われる半導体ウエハ５０上の領域の一部を、ビーム走査領域６０ａとして示した。
【００３０】
本レーザ加工方法によれば、ＣＣＤカメラ１５で撮影された半導体ウエハ５０の形状に基づいて、パルスレーザビーム３０の入射位置を決定するため、半導体ウエハ５０の一部が欠落している場合でも、活性化アニールを行うことができる。
【００３１】
図３を参照して、変形例によるレーザ加工方法を説明する。図３と図１（Ｂ）とは、ビーム走査領域６０ａの範囲が異なっている。
【００３２】
ステップＳ１０１において、ＣＣＤカメラ１５により半導体ウエハ５０を撮像することで、その全体形状が把握される。
【００３３】
制御装置１６の記憶領域には、チップ領域５３の位置が記憶されている。図３においては、欠落部分５０ａに掛かるチップ領域５３は示されていないが、記憶領域には、半導体ウエハ５０上のすべてのチップ領域５３の位置が記憶されている。
【００３４】
ステップＳ１０２において、制御装置１６は、半導体ウエハ５０上に、欠落部分５０ａに掛からないチップ領域５３を計算で求め、計算で求められたチップ領域５３を走査範囲に決定する。
【００３５】
そしてステップＳ１０３において、走査範囲に、パルスレーザビーム３０を入射させる。
【００３６】
変形例によるレーザ加工方法によれば、確保されるチップ領域５３の数を減らすことなく、加工の時間効率及びエネルギ効率を向上させることができる。
【００３７】
図４は第２の実施例によるレーザ加工装置を示す概略図である。第２の実施例によるレーザ加工装置は、レーザ光源１０、シャッタ１１、プロファイル均一光学系１２、マスク１３、コリメートレンズ２１、折り返しミラー２２、画像取り込み用ミラー２３、ガルバノメータ２４、ｆθレンズ２５、ＣＣＤカメラ１５、制御装置１６、及びＸＹステージ２０を含んで構成される。
【００３８】
Ｎｄ：ＹＬＦレーザ発振器及び非線形光学結晶を含むレーザ光源１０から、Ｎｄ：ＹＬＦレーザの２倍高調波であるパルスレーザビーム３０が出射する。パルスレーザビーム３０はシャッタ１１を透過して、プロファイル均一光学系１２でビーム断面内の光強度を均一化された後、マスク１３で断面形状を、たとえば長尺状に整形される。マスク１３を透過したパルスレーザビーム３０は、コリメートレンズ２１で平行光とされ、折り返しミラー２２で反射され、画像取り込み用ミラー２３を透過して、２枚の揺動鏡を含んで構成されるガルバノメータ２４に入射する。画像取り込み用ミラー２３として、ハーフミラーまたはダイクロイックミラーを用いることができる。
【００３９】
パルスレーザビーム３０は、ガルバノメータ２４で出射方向を変化された後、ｆθレンズ２５を経由してＸＹステージ２０上に載置された半導体ウエハ５０に垂直上方から入射する。ｆθレンズ２５によって、マスク１３の位置におけるパルスレーザビーム３０の断面が半導体ウエハ５０表面に結像される。
【００４０】
ガルバノメータ２４でパルスレーザビーム３０の出射方向を変化させることによって、半導体ウエハ５０上におけるパルスレーザビーム３０の入射位置を移動させることができる。
【００４１】
半導体ウエハ５０には不純物が注入されており、入射したパルスレーザビーム３０によって不純物を活性化させる活性化アニールが行われる。
【００４２】
ＣＣＤカメラ１５は、パルスレーザビーム３０の照射に先立ち、画像取り込み用ミラー２３、ガルバノメータ２４、及びｆθレンズ２５を介して、ＸＹステージ２０上に載置された半導体ウエハ５０を撮影し、その画像データを制御装置１６に送信する。パルスレーザビーム３０を、半導体ウエハ５０の中心に入射させるようなガルバノメータ２４の位置合わせ状態において、ＣＣＤカメラ１５は半導体ウエハ５０の全体形状を撮影することができる。
【００４３】
制御装置１６はレーザ光源１０からのパルスレーザビーム３０の出射、シャッタ１１の開閉によるパルスレーザビーム３０の透過と遮蔽、ガルバノメータ２４の駆動による半導体ウエハ５０上におけるパルスレーザビーム３０の入射位置の移動等を制御する。
【００４４】
第２のレーザ加工装置を用いて行うレーザ加工方法は、第１のレーザ加工装置を用いて行うそれと同様であるが、半導体ウエハ５０上におけるパルスレーザビーム３０の入射位置の移動にガルバノメータ２４を用いる点において異なっている。また、第２のレーザ加工装置を用いた場合、ＣＣＤカメラ１５による撮像の後、ＸＹステージ２０を駆動して半導体ウエハ５０をパルスレーザビーム３０の照射領域に移動させる必要はない。
【００４５】
第２のレーザ加工装置は、第１のレーザ加工装置よりも小型に製造可能である。更に、第２のレーザ加工装置を用いると、第１のレーザ加工装置を使用した場合よりも短い加工時間で活性化アニールを行うことができる。
【００４６】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。
【００４７】
たとえば第１の実施例によるレーザ加工装置において、加工光光軸に対して撮像光軸（アライメント光軸）をオフアクシスとしたところ、これをオンアクシスとしてもよい。
【００４８】
また、第２の実施例によるレーザ加工装置において、加工光光軸に対して撮像光軸（アライメント光軸）をオンアクシスとしたところ、これをオフアクシスとしてもよい。
【００４９】
その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
レーザ加工一般、殊にレーザアニールに好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１０  レーザ光源
１１  シャッタ
１２  プロファイル均一光学系
１３  マスク
１４  イメージングレンズ
１５  ＣＣＤカメラ
１６  制御装置
２０  ＸＹステージ
２１  コリメートレンズ
２２  折り返しミラー
２３  画像取り込み用ミラー
２４  ガルバノメータ
２５  ｆθレンズ
３０  パルスレーザビーム
５０  ウエハ
５０ａ  欠落部分
５１  フィルム
５２  支持枠
５３  チップ領域
６０、６０ａ  ビーム走査領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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