特開 2024-97842 レーザー加工装置、及びレーザー加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024097842

(43)【公開日】2024-07-19

(54)【発明の名称】レーザー加工装置、及びレーザー加工方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20240711BHJP

   B23K 26/352 20140101ALI20240711BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 611A

B23K26/352

【審査請求】有

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024073839

(22)【出願日】2024-04-30

(62)【分割の表示】P 2022547504の分割

【原出願日】2021-08-27

(31)【優先権主張番号】P 2020151606

(32)【優先日】2020-09-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】山下 陽平

(72)【発明者】

【氏名】溝本 康隆

(57)【要約】

【課題】基板のうねりを低減する、技術を提供する。
【解決手段】レーザー加工装置は、基板を保持する保持部と、前記基板の第１主面に照射するレーザー光線を発振する光源と、前記保持部に前記基板を保持した状態で、前記基板の前記第１主面における前記レーザー光線の照射点の位置を移動する移動部と、前記光源及び前記移動部を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記光源及び前記移動部を制御することで、前記基板の前記第１主面に前記レーザー光線を照射し、前記基板の前記第１主面のうねりを低減する制御を行う。前記保持部は、前記基板を変形させずに保持する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を保持する保持部と、
前記基板の第１主面に照射するレーザー光線を発振する光源と、
前記保持部に前記基板を保持した状態で、前記基板の前記第１主面における前記レーザー光線の照射点の位置を移動する移動部と、
前記光源及び前記移動部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記光源及び前記移動部を制御することで、前記基板の前記第１主面に前記レーザー光線を照射し、前記基板の前記第１主面のうねりを低減する制御を行い、
前記保持部は、前記基板を変形させずに保持する、レーザー加工装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記第１主面の前記うねりの測定データを参照し、前記第１主面の前記うねりを低減する制御を行う、請求項１に記載のレーザー加工装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記第１主面の前記うねりの測定データを参照し、前記第１主面の単位面積当たりの前記レーザー光線の積算照射量を制御することで、前記第１主面の前記うねりを低減する制御を行う、請求項２に記載のレーザー加工装置。

【請求項4】

前記基板の前記第１主面の応力が実質的にゼロである状態で、前記基板の前記第１主面のうねりを測定するうねり測定部を備える、請求項１～３のいずれか１項に記載のレーザー加工装置。

【請求項5】

前記レーザー光線が照射された後の前記第１主面を研削する研削部を備える、請求項１～４のいずれか１項に記載のレーザー加工装置。

【請求項6】

前記レーザー光線が照射された後の前記第１主面をエッチングするエッチング部を備える、請求項１～５のいずれか１項に記載のレーザー加工装置。

【請求項7】

前記基板を反転させる反転部を備え、
前記制御部は、
前記基板の前記第１主面に前記レーザー光線を照射した後、前記基板を反転する制御と、前記基板の前記第１主面とは反対向きの第２主面にレーザー光線を照射する制御と、をこの順番で行う、請求項１～６のいずれか１項に記載のレーザー加工装置。

【請求項8】

前記レーザー光線が照射された後の前記第２主面を研削する研削部を備える、請求項７に記載のレーザー加工装置。

【請求項9】

前記レーザー光線が照射された後の前記第２主面をエッチングするエッチング部を備える、請求項７又は８に記載のレーザー加工装置。

【請求項10】

基板を保持部で保持することと、
前記保持部に前記基板を保持した状態で、前記基板の第１主面にレーザー光線を照射し、前記基板の前記第１主面のうねりを低減することと、
を含み、
前記保持部は、前記基板を変形させずに保持する、レーザー加工方法。

【請求項11】

前記第１主面の前記うねりの測定データを参照し、前記第１主面の前記うねりを低減する制御を行う、請求項１０に記載のレーザー加工方法。

【請求項12】

前記第１主面の前記うねりの測定データを参照し、前記第１主面の単位面積当たりの前記レーザー光線の積算照射量を制御することで、前記第１主面の前記うねりを低減する制御を行う、請求項１１に記載のレーザー加工方法。

【請求項13】

前記基板の前記第１主面の応力が実質的にゼロである状態で、前記基板の前記第１主面のうねりを測定することを含む、請求項１０～１２のいずれか１項に記載のレーザー加工方法。

【請求項14】

前記レーザー光線が照射された後の前記第１主面を研削することを含む、請求項１０～１３のいずれか１項に記載のレーザー加工方法。

【請求項15】

前記レーザー光線が照射された後の前記第１主面をエッチングすることを含む、請求項１０～１４のいずれか１項に記載のレーザー加工方法。

【請求項16】

前記基板の前記第１主面に前記レーザー光線を照射した後、前記基板を反転することと、前記基板の前記第１主面とは反対向きの第２主面にレーザー光線を照射することと、をこの順番で含む、請求項１０～１５のいずれか１項に記載のレーザー加工方法。

【請求項17】

前記レーザー光線が照射された後の前記第２主面を研削することを含む、請求項１６に記載のレーザー加工方法。

【請求項18】

前記レーザー光線が照射された後の前記第２主面をエッチングすることを含む、請求項１６又は１７に記載のレーザー加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、レーザー加工装置、及びレーザー加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、半導体ウェハの加工方法が記載されている。この加工方法は、単結晶インゴットをスライスして得た半導体ウェハに、面取り工程と、ラッピング工程と、エッチング工程と、鏡面研磨工程とを施す。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】日本国特開２００２－２０３８２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示の一態様は、基板のうねりを低減する、技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様に係るレーザー加工装置は、基板を保持する保持部と、前記基板の第１主面に照射するレーザー光線を発振する光源と、前記保持部に前記基板を保持した状態で、前記基板の前記第１主面における前記レーザー光線の照射点の位置を移動する移動部と、前記光源及び前記移動部を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記光源及び前記移動部を制御することで、前記基板の前記第１主面に前記レーザー光線を照射し、前記基板の前記第１主面のうねりを低減する制御を行う。前記保持部は、前記基板を変形させずに保持する。

【発明の効果】

【0006】

本開示の一態様によれば、基板のうねりを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、一実施形態に係るレーザー加工装置を示す平面図である。

【図2】図２は、図１のレーザー加工装置の正面図である。

【図3】図３（Ａ）はレーザー加工前の基板の一例を示す側面図であり、図３（Ｂ）はレーザー加工後の基板の一例を示す側面図である。

【図4】図４は、一実施形態に係るレーザー加工方法を示すフローチャートである。

【図5】図５は、うねり測定モジュールの一例を示す図である。

【図6】図６は、レーザー加工モジュールの一例を示す図である。

【図7】図７（Ａ）はレーザー光線の強度分布の第１例を示す図であり、図７（Ｂ）はレーザー光線の強度分布の第２例を示す図である。

【図8】図８（Ａ）は照射点の並べ方の第１例を示す平面図であり、図８（Ｂ）は、照射点の並べ方の第２例を示す平面図であり、図８（Ｃ）は、照射点の並べ方の第３例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略することがある。本明細書において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は互いに垂直な方向である。Ｘ軸方向及びＹ軸方向は水平方向、Ｚ軸方向は鉛直方向である。

【0009】

先ず、図１及び図２を参照して、本実施形態に係るレーザー加工装置１について説明する。レーザー加工装置１は、単結晶インゴットをスライスしたものである基板Ｗに対してレーザー加工を施す。

【0010】

基板Ｗは、シリコンウェハ又は化合物半導体ウェハである。化合物半導体ウェハは、特に限定されないが、例えばＧａＡｓウェハ、ＳｉＣウェハ、ＧａＮウェハ、又はＩｎＰウェハである。基板Ｗは、ベアウエハである。

【0011】

基板Ｗは、図３（Ａ）に示すように、第１主面Ｗａと、第１主面Ｗａとは反対向きの第２主面Ｗｂとを含む。第１主面Ｗａ及び第２主面Ｗｂは、単結晶インゴットのスライスによって形成される。スライスの際に、破片が、第１主面Ｗａ及び第２主面Ｗｂに付着しうる。破片は、例えば切断刃の砥粒等である。

【0012】

レーザー加工装置１は、図３（Ｂ）に示すように、基板Ｗの第１主面Ｗａの全体に亘って表層Ｗａ１を除去し、基板Ｗの第２主面Ｗｂの全体に亘って表層Ｗｂ１を除去する。これにより、単結晶インゴットのスライスの際に基板Ｗに付着した破片を除去し、その破片による基板Ｗの欠陥の発生を抑制する。

【0013】

図１に示すように、レーザー加工装置１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３と、制御モジュール９とを備える。Ｘ軸正方向に、搬入出ステーション２と処理ステーション３とがこの順番で並べて配置される。

【0014】

搬入出ステーション２は、載置台２０と、搬送部２３とを備える。載置台２０は、複数の載置板２１を備える。複数の載置板２１は、Ｙ軸方向に一列に配置される。複数（例えば３つ）の載置板２１には、それぞれ、カセットＣが載置される。一のカセットＣは、処理前の基板Ｗを複数枚収容する。他の一のカセットＣは、処理後の基板Ｗを複数枚収容する。残りの一のカセットＣは、処理中に異常の生じた基板Ｗを複数枚収容する。なお、載置板２１の数、及びカセットＣの数は特に限定されない。

【0015】

搬送部２３は、載置台２０のＸ軸正方向側に隣接して配置され、処理ステーション３のＸ軸負方向側に隣接して配置される。搬送部２３は、基板Ｗを保持する搬送アーム２４を備える。搬送アーム２４は、水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方向）及び鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能である。搬送アーム２４は、載置台２０上のカセットＣと、処理ステーション３の第３処理ブロックＧ３との間で、基板Ｗを搬送する。

【0016】

処理ステーション３は、第１処理ブロックＧ１と、第２処理ブロックＧ２と、第３処理ブロックＧ３と、第４処理ブロックＧ４と、搬送ブロックＧ５とを備える。第１処理ブロックＧ１と第２処理ブロックＧ２と第３処理ブロックＧ３と第４処理ブロックＧ４で囲まれる領域に、搬送ブロックＧ５が設けられる。第３処理ブロックＧ３は搬送ブロックＧ５のＸ軸負方向側に隣接して配置される。

【0017】

搬送ブロックＧ５は、基板Ｗを保持する搬送アーム３８を備える。搬送アーム３８は、水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方向）及び鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能である。搬送アーム３８は、第１処理ブロックＧ１と、第２処理ブロックＧ２と、第３処理ブロックＧ３と、第４処理ブロックＧ４との間で、基板Ｗを搬送する。

【0018】

第１処理ブロックＧ１は、搬送ブロックＧ５のＹ軸正方向側に隣接して配置される。第１処理ブロックＧ１は、例えば、レーザー加工モジュール３１を有する。レーザー加工モジュール３１は、基板Ｗの第１主面Ｗａにレーザー光線を照射し、第１主面Ｗａの全体に亘って表層Ｗａ１を除去する。また、レーザー加工モジュール３１は、基板Ｗの第２主面Ｗｂにレーザー光線を照射し、第２主面Ｗｂの全体に亘って表層Ｗｂ１を除去する。表層Ｗａ１、Ｗｂ１は、レーザー光線を吸収し、固相から気相に状態変化し飛散するか、または固相のまま飛散する。

【0019】

第２処理ブロックＧ２は、搬送ブロックＧ５のＹ軸負方向側に隣接して配置される。第２処理ブロックＧ２は、例えば、洗浄モジュール３２と、エッチングモジュール３３とを有する。洗浄モジュール３２は、基板Ｗをスクラブ洗浄し、レーザー光線の照射点から飛散したデブリを基板Ｗから除去する。エッチングモジュール３３は、基板Ｗをエッチングし、基板Ｗの表面粗さの低減、又はレーザー光線の照射による変色層の除去等を行う。なお、デブリの除去が不要である場合、洗浄モジュール３２は不要である。また、表面粗さの低減、又は変色層の除去が不要である場合、エッチングモジュール３３は不要である。洗浄モジュール３２と、エッチングモジュール３３との配置は、図２の配置には限定されない。

【0020】

第３処理ブロックＧ３は、搬送ブロックＧ５のＸ軸負方向側に隣接して配置される。第３処理ブロックＧ３は、図２に示すように、例えば、トランジションモジュール３４と、うねり測定モジュール３５と、反転モジュール３６とを有する。トランジションモジュール３４は、搬入出ステーション２の搬送アーム２４と、処理ステーション３の搬送アーム３８との間で基板Ｗを受け渡す。うねり測定モジュール３５は、基板Ｗの第１主面Ｗａのうねりを測定する。また、うねり測定モジュール３５は、基板Ｗの第２主面Ｗｂのうねりを測定する。うねりの測定には、市販の三次元形状測定器等が用いられる。反転モジュール３６は、基板Ｗを反転させる。トランジションモジュール３４と、うねり測定モジュール３５と、反転モジュール３６との配置は、図２の配置には限定されない。

【0021】

第４処理ブロックＧ４は、搬送ブロックＧ５のＸ軸正方向側に隣接して配置される。第４処理ブロックＧ４は、例えば、研削モジュール３７を有する。研削モジュール３７は、基板Ｗの第１主面Ｗａを研削し、第１主面Ｗａの平坦度を向上する。また、研削モジュール３７は、基板Ｗの第２主面Ｗｂを研削し、第２主面Ｗｂの平坦度を向上する。なお、レーザー光線の照射によって十分な平坦度が得られる場合、研削モジュール３７は不要である。

【0022】

なお、処理ステーション３は、少なくともレーザー加工モジュール３１を有すればよい。処理ステーション３を構成するモジュールの種類、配置、及び個数は、図１及び図２に示すものには限定されない。

【0023】

制御モジュール９は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）９１と、メモリ等の記憶媒体９２とを備える。記憶媒体９２には、レーザー加工装置１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御モジュール９は、記憶媒体９２に記憶されたプログラムをＣＰＵ９１に実行させることにより、レーザー加工装置１の動作を制御する。

【0024】

次に、図４を参照して、本実施形態に係るレーザー加工方法について説明する。図４に示すステップＳ１０１～Ｓ１０９は、制御モジュール９による制御下で実施される。

【0025】

先ず、搬入出ステーション２の搬送アーム２４が、載置台２０上のカセットＣから基板Ｗを取り出し、トランジションモジュール３４に搬送する。続いて、処理ステーション３の搬送アーム３８が、トランジションモジュール３４から基板Ｗを受け取り、うねり測定モジュール３５に搬送する。この間、基板Ｗは、第１主面Ｗａを上に向けて水平に保持される。

【0026】

次に、うねり測定モジュール３５が、基板Ｗの第１主面Ｗａのうねりを測定する（ステップＳ１０１）。うねりの測定は、重力とその抗力以外の外力、例えば吸着力の働いていない自然状態で行われる。自然状態は、基板Ｗを変形させない状態であり、基板表面の応力が実質的にゼロの状態である。例えば、うねりの測定は、図５に示すように、基板Ｗをステージ３５ａの水平面に単に載せた状態で行われる。うねり測定モジュール３５は変位計３５ｂを有する。変位計３５ｂは、基板Ｗの上面（例えば第１主面Ｗａ）の高さの分布を測定する。変位計３５ｂは、本実施形態では非接触式であるが、接触式でもよい。うねり測定モジュール３５は、その測定データを制御モジュール９に送信する。上記ステップＳ１０１の後、搬送アーム３８が、うねり測定モジュール３５から基板Ｗを取り出し、レーザー加工モジュール３１に搬送する。

【0027】

次に、レーザー加工モジュール３１が、基板Ｗの第１主面Ｗａに対してレーザー加工を施す（ステップＳ１０２）。具体液には、レーザー加工モジュール３１は、図６に示すように、第１主面Ｗａにレーザー光線ＬＢを照射し、その照射点Ｐの位置を第１主面Ｗａの全体に亘って移動し、第１主面Ｗａの全体に亘って表層Ｗａ１を除去する。

【0028】

表層Ｗａ１には、単結晶インゴットのスライスの際に破片が付着している。仮に破片の付着した状態のまま基板Ｗに対して研削（研磨を含む）を施すと、破片が基板Ｗに押し付けられ、基板Ｗに欠陥が生じてしまう。生じた欠陥は、その後のエッチングによって拡大しうる。

【0029】

本実施形態によれば、表層Ｗａ１を除去するので、表層Ｗａ１に付着した破片を除去できる。また、表層Ｗａ１を除去するので、ブラシ洗浄等で除去できない破片をも除去できる。従って、破片による基板Ｗの欠陥の発生を抑制できる。

【0030】

また、レーザー加工モジュール３１は、表層Ｗａ１を除去する際に、第１主面Ｗａのうねりを低減してもよい。除去量は、レーザー光線ＬＢの出力（単位：Ｗ）と照射時間の積である積算照射量（単位：Ｊ）で制御する。積算照射量が多いほど、除去量が多い。

【0031】

制御モジュール９は、うねり測定モジュール３５の測定データを参照し、第１主面Ｗａのうねりを低減するように第１主面Ｗａの単位面積当たりのレーザー光線ＬＢの積算照射量を制御する。その制御は、光源３１ｂの出力の制御、及び照射時間の制御から選ばれる１つ以上を含む。

【0032】

第１主面Ｗａのうねりを低減すべく、仮に基板Ｗを定盤に押し付けて研磨すると、基板Ｗが弾性変形してしまう。それゆえ、基板Ｗのうねりが低減され難い。また、破片が基板Ｗに押し付けられ、基板Ｗに欠陥が生じてしまう。

【0033】

本実施形態によれば、制御モジュール９は、自然状態での第１主面Ｗａのうねりの測定データを参照して単位面積当たりの積算照射量を制御するので、効率的にうねりを低減でき、効率的に平面に矯正できる。

【0034】

第１主面Ｗａのレーザー加工は、自然状態で行われ、例えば基板Ｗをステージ３１ａの水平面に単に載せた状態で行われる。基板Ｗとステージ３１ａの間に異物が存在しても、異物が基板Ｗに押し付けられないので、基板Ｗに欠陥が生じない。

【0035】

なお、第１主面Ｗａのレーザー加工は、うねりの測定とは異なり、ステージ３１ａの水平面に吸着した状態で行われてもよい。表層Ｗａ１の除去量は積算照射量で決まるので、うねりの低減は可能である。また、吸着によって基板Ｗの位置ずれを防止できる。

【0036】

上記ステップＳ１０２の後、搬送アーム３８が、レーザー加工モジュール３１から基板Ｗを取り出し、洗浄モジュール３２に搬送する。

【0037】

次に、洗浄モジュール３２が、基板Ｗをスクラブ洗浄し（ステップＳ１０３）、レーザー光線ＬＢの照射点Ｐから飛散したデブリを基板Ｗから除去する。上記ステップＳ１０３の後、搬送アーム３８が、洗浄モジュール３２から基板Ｗを取り出し、反転モジュール３６に搬送する。

【0038】

次に、反転モジュール３６が、基板Ｗを反転し（ステップＳ１０４）、基板Ｗの第２主面Ｗｂを上に向ける。上記ステップＳ１０４の後、搬送アーム３８が、反転モジュール３６から基板Ｗを取り出し、うねり測定モジュール３５に再度搬送する。この間、基板Ｗは、第２主面Ｗｂを上に向けて水平に保持される。

【0039】

次に、うねり測定モジュール３５が、基板Ｗの第２主面Ｗｂのうねりを測定する（ステップＳ１０５）。うねりの測定は、自然状態で行われ、例えば基板Ｗをステージ３５ａの水平面に単に載せた状態で行われる。変位計３５ｂが、基板Ｗの第２主面Ｗｂの高さの分布を測定する。うねり測定モジュール３５は、その測定データを制御モジュール９に送信する。上記ステップＳ１０５の後、搬送アーム３８が、うねり測定モジュール３５から基板Ｗを取り出し、レーザー加工モジュール３１に再度搬送する。

【0040】

次に、レーザー加工モジュール３１が、基板Ｗの第２主面Ｗｂに対してレーザー加工を施す（ステップＳ１０６）。具体的には、レーザー加工モジュール３１は、第２主面Ｗｂにレーザー光線ＬＢを照射し、その照射点Ｐの位置を第２主面Ｗｂの全体に亘って移動し、第２主面Ｗｂの全体に亘って表層Ｗｂ１を除去する。

【0041】

本実施形態によれば、表層Ｗｂ１を除去するので、表層Ｗｂ１に付着した破片を除去できる。また、表層Ｗｂ１を除去するので、ブラシ洗浄等で除去できない破片をも除去できる。従って、破片による基板Ｗの欠陥の発生を抑制できる。

【0042】

また、レーザー加工モジュール３１は、表層Ｗｂ１を除去する際に、第２主面Ｗｂのうねりを低減してもよい。除去量は、レーザー光線ＬＢの出力（単位：Ｗ）と照射時間の積である積算照射量（単位：Ｊ）で制御する。積算照射量が多いほど、除去量が多い。

【0043】

制御モジュール９は、うねり測定モジュール３５の測定データを参照し、第２主面Ｗｂのうねりを低減するように第２主面Ｗｂの単位面積当たりのレーザー光線ＬＢの積算照射量を制御する。その制御は、光源３１ｂの出力の制御、及び照射時間の制御から選ばれる１つ以上を含む。

【0044】

本実施形態によれば、制御モジュール９は、自然状態での第２主面Ｗｂのうねりの測定データを参照して単位面積当たりの積算照射量を制御するので、効率的にうねりを低減でき、効率的に平面に矯正できる。

【0045】

第２主面Ｗｂのレーザー加工は、自然状態で行われ、例えば基板Ｗをステージ３１ａの水平面に単に載せた状態で行われる。基板Ｗとステージ３１ａの間に異物が存在しても、異物が基板Ｗに押し付けられないので、基板Ｗに欠陥が生じない。

【0046】

なお、第２主面Ｗｂのレーザー加工は、うねりの測定とは異なり、ステージ３１ａの水平面に吸着した状態で行われてもよい。表層Ｗｂ１の除去量は積算照射量で決まるので、うねりの低減は可能である。また、吸着によって基板Ｗの位置ずれを防止できる。

【0047】

上記ステップＳ１０６の後、搬送アーム３８が、レーザー加工モジュール３１から基板Ｗを取り出し、洗浄モジュール３２に再度搬送する。

【0048】

次に、洗浄モジュール３２が、基板Ｗをスクラブ洗浄し（ステップＳ１０７）、レーザー光線ＬＢの照射点Ｐから飛散したデブリを基板Ｗから除去する。上記ステップＳ１０７の後、搬送アーム３８が、洗浄モジュール３２から基板Ｗを取り出し、エッチングモジュール３３に搬送する。

【0049】

次に、エッチングモジュール３３が、基板Ｗをエッチングし（ステップＳ１０８）、基板Ｗの表面粗さの低減、又はレーザー光線の照射による変色層の除去等を行う。エッチングモジュール３３は、例えば、基板Ｗをウェットエッチングし、基板Ｗの第１主面Ｗａ及び第２主面Ｗｂを同時にエッチングする。なお、エッチングモジュール３３は、基板Ｗをドライエッチングしてもよく、基板Ｗの第１主面Ｗａ及び第２主面Ｗｂを順番にエッチングしてもよい。上記ステップＳ１０８の後、搬送アーム３８が、エッチングモジュール３３から基板Ｗを取り出し、研削モジュール３７に搬送する。

【0050】

次に、研削モジュール３７が、基板Ｗを研削し（ステップＳ１０９）、基板Ｗの平坦度を向上する。研削モジュール３７は、基板Ｗの第１主面Ｗａを研削し、第１主面Ｗａの平坦度を向上する。また、研削モジュール３７は、基板Ｗの第２主面Ｗｂを研削してもよく、第２主面Ｗｂの平坦度を向上してもよい。第１主面Ｗａの研削と、第２主面Ｗｂの研削とは順番に行われ、途中で基板Ｗの反転が行われる。なお、研削は、研磨を含む。基板Ｗの研削（ステップＳ１０９）と、基板Ｗのエッチング（Ｓ１０８）の順番は逆であってもよい。例えば、基板Ｗの研削が行われ、続いて基板Ｗの両面が洗浄され、その後、基板Ｗのエッチングが行われてもよい。エッチングは、両面エッチングでもよいし、片面エッチングでもよい。

【0051】

最後に、搬送アーム３８が、研削モジュール３７から基板Ｗを取り出し、トランジションモジュール３４に搬送する。続いて、搬入出ステーション２の搬送アーム２４が、トランジションモジュール３４から基板Ｗを取り出し、載置台２０上のカセットＣに基板Ｗを収容する。

【0052】

次に、図６を参照して、本実施形態に係るレーザー加工モジュール３１について説明する。レーザー加工モジュール３１は、例えば、保持部であるステージ３１ａと、光源３１ｂと、移動部であるガルバノスキャナ３１ｃとを備える。また、レーザー加工モジュール３１は、ｆθレンズ３１ｄと、ホモジナイザ３１ｅと、アパーチャ３１ｆとを備える。

【0053】

ステージ３１ａは、基板Ｗを保持する。例えば、ステージ３１ａは、基板Ｗのレーザー光線ＬＢを照射する主面を上に向けて、基板Ｗを下方から水平に保持する。ステージ３１ａは、基板Ｗを吸着することなく自然状態で保持する。なお、本実施形態のステージ３１ａは基板Ｗを吸着しないが、吸着してもよい。後者の場合、ステージ３１ａは、真空チャック又は静電チャックである。

【0054】

光源３１ｂは、基板Ｗの上面（例えば第１主面Ｗａ）に照射するレーザー光線ＬＢを発振する。レーザー光線ＬＢは、基板Ｗに対し吸収性を有する。基板Ｗがシリコンウェハである場合、レーザー光線ＬＢは例えばＵＶ光である。基板Ｗは、レーザー光線ＬＢを吸収し、固相から気相に状態変化し飛散するか、または固相のまま飛散する。その結果、基板Ｗの第１主面Ｗａの表層Ｗａ１が除去される。レーザー光線ＬＢは、基板Ｗの上面に集光照射されてもよい。照射点Ｐは本実施形態ではパワー密度が最も高くなる集光点である。但し、照射点Ｐは、集光点ではなくてもよい。

【0055】

光源３１ｂは、例えばパルスレーザーである。１パルス当たりの照射時間は、例えば３０ｎｓｅｃ以下である。１パルス当たりの照射時間が３０ｎｓｅｃ以下であれば、短時間の間に高いパワー密度のレーザー光線ＬＢを基板Ｗに照射でき、基板Ｗの過熱を抑制できる。従って、基板Ｗの熱による劣化を抑制でき、例えば変色層の発生を抑制できる。１パルス当たりの照射時間は、好ましくは１０ｐｓｅｃ以下である。１パルス当たりの照射時間が１０ｐｓｅｃ以下であれば、同じ場所に複数回照射点Ｐを形成しても、基板Ｗの熱による劣化を抑制できる。

【0056】

ガルバノスキャナ３１ｃは、例えば、ステージ３１ａで保持された基板Ｗの上方に配置される。ガルバノスキャナ３１ｃによれば、ステージ３１ａを移動することなく、基板Ｗの上面におけるレーザー光線ＬＢの照射点Ｐの位置を移動できる。ステージ３１ａが基板Ｗを吸着しない場合でも、ステージ３１ａが移動しなければ、ステージ３１ａに対する基板Ｗの位置ずれが生じない。従って、照射点Ｐの位置を精度良く制御できる。

【0057】

ガルバノスキャナ３１ｃは、ガルバノミラー３１ｃ１と、ガルバノモータ３１ｃ２との組を２組（図６には１組のみ図示）含む。１つのガルバノモータ３１ｃ２は、１つのガルバノミラー３１ｃ１を回転させ、Ｘ軸方向に照射点Ｐを変位させる。別の１つのガルバノモータ３１ｃ２は、別の１つのガルバノミラー３１ｃ１を回転させ、Ｙ軸方向に照射点Ｐを変位させる。

【0058】

なお、本実施形態の移動部はガルバノスキャナ３１ｃであるが、本開示の技術はこれに限定されない。移動部は、ガルバノスキャナ３１ｃの代わりに、ポリゴンスキャナを含んでもよい。ポリゴンスキャナは、ガルバノスキャナ３１ｃに比べて、スキャン速度が速く、高い周波数のパルスレーザーが使用可能である。移動部は、ステージ３１ａに基板Ｗを保持した状態で、基板Ｗの第１主面Ｗａにおけるレーザー光線ＬＢの照射点Ｐの位置を移動するものであればよい。例えば、移動部は、ステージ３１ａをＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させるものであってもよく、モータ及びモータの回転運動をステージ３１ａの直線運動に変換するボールねじ機構等を有してもよい。また、移動部は、ステージ３１ａを鉛直軸の周りに回転させる機構を有してもよい。

【0059】

ｆθレンズ３１ｄは、Ｚ軸方向に対して垂直な焦点面を形成する。ガルバノスキャナ３１ｃが照射点Ｐの位置をＸ軸方向またはＹ軸方向に移動させる間、ｆθレンズ３１ｄが照射点ＰのＺ軸方向位置を焦点面に維持し、また、焦点面における照射点Ｐの形状及び寸法を維持する。その結果、後述するように矩形の照射点Ｐを、基板Ｗの上面に規則正しく且つ隙間なく二次元的に並べることができる。照射点Ｐの高さは、焦点面の高さである。

【0060】

ホモジナイザ３１ｅは、レーザー光線ＬＢの強度分布を図７（Ａ）に示すガウシアン分布から図７（Ｂ）に示すトップハット分布に変換し、その強度分布を均一化する。

【0061】

アパーチャ３１ｆは、レーザー光線ＬＢの断面形状を矩形に整形する。矩形は、長方形のみならず、正方形を含む。アパーチャ３１ｆは、矩形の開口を有する遮光膜である。その開口は、例えば図７（Ｂ）に矢印Ｄで示す範囲のレーザー光線ＬＢを通過させる。

【0062】

ホモジナイザ３１ｅとアパーチャ３１ｆとによって、強度分布が均一な矩形の照射点Ｐを形成できる。その照射点Ｐを後述するように規則正しく且つ隙間なく二次元的に並べることによって、単位面積当たりのレーザー光線ＬＢの積算照射量を精度良く制御できる。

【0063】

図８（Ａ）に示すように、照射点Ｐは強度分布が均一な矩形であり、矩形の二辺はＸ軸方向に平行であり、矩形の残りの二辺はＹ軸方向に平行である。照射点ＰのＸ軸方向寸法Ｘ０は、照射点ＰのＹ軸方向寸法Ｙ０と同一でもよいし、異なってもよい。図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）において同様である。

【0064】

図８（Ａ）に示すように、制御モジュール９は、レーザー光線ＬＢをパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に照射点ＰをＸ軸方向にＸ０ずつ動かし、基板Ｗの上面のＸ軸方向全体に亘って照射点Ｐを隙間なく一列に並べる。その後、制御モジュール９は、レーザー光線ＬＢをパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に照射点ＰをＹ軸方向にＹ０だけ動かすことと、パルスのオフ時間の間に照射点ＰをＸ軸方向にＸ０ずつ動かすこととを繰り返し、基板Ｗの上面全体に亘って照射点Ｐを隙間なく二次元的に並べる。

【0065】

又は、図８（Ｂ）に示すように、制御モジュール９は、レーザー光線ＬＢをパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に照射点ＰをＸ軸方向にＸ０の半値ずつ動かし、基板Ｗの上面のＸ軸方向全体に亘って照射点Ｐを重ねながら一列に並べる。その後、制御モジュール９は、レーザー光線ＬＢをパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に照射点ＰをＹ軸方向にＹ０だけ動かすことと、パルスのオフ時間の間に照射点ＰをＸ軸方向にＸ０の半値ずつ動かすこととを繰り返し、基板Ｗの上面全体に亘って照射点Ｐを隙間なく二次元的に並べる。なお、制御モジュール９は、レーザー光線ＬＢをパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に照射点ＰをＹ軸方向にＹ０だけ動かすことの代わりに、パルスのオフ時間の間に照射点ＰをＹ軸方向にＹ０の半値だけ動かすことを実施してもよい。

【0066】

又は、図８（Ｃ）に示すように、制御モジュール９は、レーザー光線ＬＢをパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に照射点ＰをＸ軸方向にＸ０の２倍ずつ動かし、基板Ｗの上面のＸ軸方向全体に亘って隙間ＳＰを形成しつつ照射点Ｐを一列に並べる。次いで、制御モジュール９は、上記隙間ＳＰを照射点Ｐで埋めるように、再びレーザー光線ＬＢをパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に照射点ＰをＸ軸方向にＸ０の２倍ずつ動かす。その後、制御モジュール９は、レーザー光線ＬＢをパルス発振しながら、パルスのオフ時間の間に照射点ＰをＹ軸方向にＹ０だけ動かすことと、パルスのオフ時間の間に照射点ＰをＸ軸方向にＸ０の２倍ずつ動かすことと、上記隙間ＳＰを照射点Ｐで埋めるように、パルスのオフ時間の間に照射点ＰをＸ軸方向にＸ０の２倍ずつ動かすこととを繰り返し、照射点Ｐを隙間なく二次元的に並べる。

【0067】

なお、本実施形態ではレーザー加工モジュール３１とは別に、うねり測定モジュール３５と、反転モジュール３６とが設けられるが、本開示の技術はこれに限定されない。レーザー加工モジュール３１は、うねり測定モジュール３５の機能を有してもよい。また、レーザー加工モジュール３１は、反転モジュール３６の機能を有してもよい。

【0068】

以上、本開示に係るレーザー加工装置、及びレーザー加工方法の実施形態等について説明したが、本開示は上記実施形態等に限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、及び組み合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。

【0069】

本出願は、２０２０年９月９日に日本国特許庁に出願した特願２０２０－１５１６０６号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０２０－１５１６０６号の全内容を本出願に援用する。

【符号の説明】

【0070】

１ レーザー加工装置
９ 制御モジュール（制御部）
３１ レーザー加工モジュール
３１ａ ステージ（保持部）
３１ｂ 光源
３１ｃ 移動部（ガルバノスキャナ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】