KR101530390B1 - Laser machining apparatus - Google Patents

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KR101530390B1 KR1020090132342A KR20090132342A KR101530390B1 KR 101530390 B1 KR101530390 B1 KR 101530390B1 KR 1020090132342 A KR1020090132342 A KR 1020090132342A KR 20090132342 A KR20090132342 A KR 20090132342A KR 101530390 B1 KR101530390 B1 KR 101530390B1
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Abstract

본 발명은 적층체를 반도체 기판으로부터 박리시키지 않고 원하는 폭의 레이저 가공 홈을 형성할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

척 테이블에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단과, 척 테이블을 X축 방향으로 상대 이동시키는 가공 이송 수단과, 척 테이블을 Y축 방향으로 상대 이동시키는 인덱싱 이송 수단을 구비하고, 레이저 광선 조사 수단이 레이저 광선을 발진하는 레이저 광선 발진 수단과 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저 광선을 집광하여 상기 척 테이블에 유지된 피가공물에 조사하는 집광 렌즈를 구비하고 있다. 레이저 광선 조사 수단은, 레이저 광선 발진 수단과 집광 렌즈 사이에 배치되고 상기 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저 광선의 Y축 방향의 에너지 분포의 가우스의 가장자리 부분을 수직인 분포로 형성하는 에너지 분포 수정 수단과, 레이저 광선의 X축 방향의 에너지 밀도를 조정하는 에너지 밀도 조정 수단을 구비하고 있다.

Figure R1020090132342

An object of the present invention is to provide a laser processing apparatus capable of forming a laser processing groove having a desired width without peeling the laminate from a semiconductor substrate.

A laser beam irradiating means for irradiating the workpiece held on the chuck table with a laser beam, a processing transfer means for relatively moving the chuck table in the X axis direction, and an indexing transfer means for relatively moving the chuck table in the Y axis direction And a condensing lens for condensing the laser beam emitted from the laser beam emitting means and irradiating the workpiece held on the chuck table with the laser beam emitting means for emitting the laser beam. The laser beam irradiating means includes an energy distribution correcting means for forming an edge portion of the gauss of the energy distribution in the Y axis direction of the laser beam emitted from the laser beam emitting means and arranged between the laser beam emitting means and the condensing lens, And energy density adjusting means for adjusting the energy density in the X-axis direction of the laser beam.

Figure R1020090132342

Description

레이저 가공 장치{LASER MACHINING APPARATUS}[0001] LASER MACHINING APPARATUS [0002]

본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 피가공물의 표면에 형성된 스트리트를 따라 레이저 광선을 조사하여 레이저 가공 홈을 형성하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a laser machining apparatus for forming a laser machining groove by irradiating a laser beam along a street formed on a surface of a workpiece such as a semiconductor wafer.

당업자에게는 알려진 바와 같이, 반도체 디바이스 제조 공정에서는, 실리콘 등의 반도체 기판의 표면에 절연막과 기능막이 적층된 적층체에 의해 복수의 IC, LSI 등의 디바이스를 매트릭스형으로 형성한 반도체 웨이퍼가 형성된다. 이와 같이 형성된 반도체 웨이퍼는, 상기 디바이스가 스트리트라고 불리는 분할 예정 라인에 의해 구획되어 있고, 이 스트리트를 따라 분할할으로써 개개의 디바이스를 제조하고 있다. As is known to those skilled in the art, in a semiconductor device manufacturing process, a semiconductor wafer is formed in which a plurality of devices such as ICs and LSIs are formed in a matrix by a laminate in which an insulating film and a functional film are laminated on the surface of a semiconductor substrate such as silicon. The semiconductor wafer thus formed is partitioned by a line to be divided, which is called a street, and the device is manufactured by dividing the device along the street.

이러한 웨이퍼의 스트리트를 따른 분할은, 일반적으로 절삭 장치에 의해 행해지고 있다. 또한 웨이퍼의 분할 방법으로서는, 웨이퍼의 이면측으로부터 내부에 집광점을 맞추고 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하여, 웨이퍼 내부에 스트리트를 따라 변질층을 연속적으로 형성하고, 이러한 변질층의 형성에 의해 강도가 저하된 스트리트를 따라 외력을 가함으로써, 웨이퍼를 파 단하여 분할하는 방법도 제안되어 있다. Such division of the wafer along the streets is generally performed by a cutting apparatus. As a method of dividing the wafer, there is a method in which a condensing point is set inward from the backside of the wafer and a pulsed laser beam of a wavelength having a transmittance to the wafer is irradiated to continuously form a deformed layer along the streets in the wafer, A method of fracturing and dividing the wafer by applying an external force along a street whose strength has been lowered by the formation of the wafer is proposed.

최근에는 IC, LSI 등의 반도체칩의 처리 능력을 향상시키기 위해, 실리콘 등의 반도체 기판의 표면에 SiOF, BSG(SiOB) 등의 무기물계의 막이나 폴리이미드계, 파릴렌계 등의 폴리머막인 유기물계 막으로 이루어지는 저유전율 절연체 피막(Low-k막)과 회로를 형성하는 기능막이 적층된 적층체에 의해 반도체칩을 형성한 형태의 반도체 웨이퍼가 실용화되어 있다. In recent years, in order to improve the processing capability of semiconductor chips such as ICs and LSIs, an inorganic film such as SiOF or BSG (SiOB), an organic film such as a polyimide film or a parylene film, A semiconductor wafer in which a semiconductor chip is formed by a laminate in which a low dielectric constant insulating film (low-k film) composed of a base film and a functional film forming a circuit are laminated is put to practical use.

전술한 Low-k막은 웨이퍼의 소재와 상이하기 때문에, 절삭 블레이드에 의해 동시에 절삭하는 것이 곤란하다. 즉, Low-k막은 운모와 같이 매우 약하기 때문에, 절삭 블레이드에 의해 스트리트를 따라 절삭하면, Low-k막이 반도체 기판으로부터 박리되고, 이 박리가 회로에까지 도달하여 디바이스에 치명적인 손상을 부여한다고 하는 문제가 있다. Since the above-described Low-k film is different from the material of the wafer, it is difficult to cut simultaneously with cutting blades. That is, since the Low-k film is very weak like mica, if the cutting blade cuts along the street, the problem that the Low-k film is peeled from the semiconductor substrate and the peeling reaches the circuit and gives a fatal damage to the device have.

상기 문제를 해소하기 위해, 웨이퍼의 스트리트를 따라 펄스 레이저 광선을 조사하여 스트리트가 형성되는 적층체의 부위를 제거하고, 그 제거한 영역에 절삭 블레이드를 위치시켜 웨이퍼를 스트리트를 따라 절단하는 웨이퍼 분할 방법이 제안되어 있다(예컨대 특허문헌 1 참조).In order to solve the above problem, a wafer dividing method in which a portion of a laminate in which a street is formed is removed by irradiating a pulsed laser beam along a street of the wafer, and a cutting blade is placed on the removed region to cut the wafer along the street (See, for example, Patent Document 1).

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2006-190779호 공보[Patent Document 1] Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2006-190779

그리고, 웨이퍼의 스트리트가 형성되는 적층체에 레이저 광선을 조사하여 적층체의 일부를 제거할 때에, 적층체가 반도체 기판으로부터 박리되어 디바이스의 품질을 저하시키는 것을 알았다. 본원의 발명자는 적층체가 반도체 기판으로부터 박리되는 원인에 대해서 연구를 거듭하여, 그 원인이 레이저 광선의 에너지 분포가 가우스 분포인 것에 기인하고, 스트리트의 폭 방향으로 적층체를 제거하기에 불충분한 가우스 분포의 가장자리 부분에 존재하는 것을 발견하였다. It has been found that when the laminate on which the streets of the wafer are formed is irradiated with a laser beam to remove a part of the laminate, the laminate is peeled off from the semiconductor substrate and the quality of the device is deteriorated. The inventors of the present application have repeatedly studied the reason why the laminate is peeled off from the semiconductor substrate and the reason is that the energy distribution of the laser beam is in a Gaussian distribution and the Gaussian distribution which is insufficient to remove the laminate in the width direction of the street And the like.

본 발명은 이러한 사실을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 기술적 과제는 적층체를 반도체 기판으로부터 박리시키지 않고 원하는 폭의 레이저 가공 홈을 형성할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the foregoing, and it is a main object of the present invention to provide a laser processing apparatus capable of forming a laser processing groove with a desired width without peeling the laminate from the semiconductor substrate.

상기 주된 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의하면, 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 이 척 테이블에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단과, 상기 척 테이블과 상기 레이저 광선 조사 수단을 가공 이송 방향(X축 방향)으로 상대 이동시키는 가공 이송 수단과, 상기 척 테이블과 상기 레이저 광선 조사 수단을 가공 이송 방향(X축 방향)에 직교하는 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)으로 상대 이동시키는 인덱싱 이송 수단을 포함하고, 상기 레이저 광선 조사 수단이 레이저 광선을 발진하는 레이저 광선 발진 수단과 이 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저 광선을 집광하여 상기 척 테이블에 유지된 피가 공물에 조사하는 집광 렌즈를 구비하는 레이저 가공 장치로서, According to an aspect of the present invention, there is provided a chuck table comprising: a chuck table for holding a workpiece; laser beam irradiation means for irradiating a laser beam to a workpiece held on the chuck table; (X-axis direction) of the chuck table and the laser beam irradiating means in the direction of the indexing conveyance (Y-axis direction) orthogonal to the processing transfer direction (X-axis direction) The laser beam emitting means for emitting a laser beam and the laser beam emitted from the laser beam emitting means are condensed to irradiate the tangent tangent held on the chuck table, The laser processing apparatus comprising:

상기 레이저 광선 조사 수단은, 상기 레이저 광선 발진 수단과 상기 집광 렌즈의 사이에 배치되고 상기 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저 광선의 Y축 방향의 에너지 분포의 가우스의 가장자리 부분을 수직인 분포로 형성하는 에너지 분포 수정 수단과, 이 에너지 분포 수정 수단에 의해 에너지 분포가 수정된 레이저 광선의 X축 방향의 에너지 밀도를 조정하는 에너지 밀도 조정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치가 제공된다.The laser beam irradiating means forms an edge portion of a gaussian of the energy distribution in the Y axis direction of the laser beam emitted from the laser beam oscillation means and arranged between the laser beam oscillation means and the condenser lens in a vertical distribution And an energy density adjusting means for adjusting the energy density in the X-axis direction of the laser beam whose energy distribution is modified by the energy distribution modifying means.

상기 에너지 분포 수정 수단은, 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저 광선의 Y축 방향의 통과를 규제하는 슬릿을 형성한 마스크 부재로 구성된다. The energy distribution modifying means is composed of a mask member having a slit for regulating passage of the laser beam emitted from the laser beam generating means in the Y-axis direction.

또한, 상기 에너지 밀도 조정 수단은 원통형 렌즈(cylindrical lens)에 의해 구성되어 있다. Further, the energy density adjusting means is constituted by a cylindrical lens.

또한, 상기 집광 렌즈는, 에너지 밀도 조정 수단에 의해 X축 방향의 에너지 밀도가 조정된 레이저 광선을, Y축 방향에서 척 테이블에 유지된 피가공물의 상면에 결상하고 X축 방향에서 척 테이블에 유지된 피가공물의 상면에 집광한다. The condensing lens is configured such that a laser beam whose energy density in the X axis direction is adjusted by the energy density adjusting means is formed on the upper surface of the workpiece held on the chuck table in the Y axis direction and held And is condensed on the upper surface of the processed workpiece.

본 발명에 의한 레이저 가공 장치에 의하면, 레이저 광선 조사 수단은 레이저 광선 발진 수단과 집광 렌즈 사이에 배치되고 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저 광선의 Y축 방향의 에너지 분포의 가우스의 가장자리 부분을 수직인 분포로 형성하는 에너지 분포 수정 수단과, 이 에너지 분포 수정 수단에 의해 에너지 분포가 수정된 레이저 광선의 X축 방향의 에너지 밀도를 조정하는 에너지 밀도 조정 수단을 구비하고 있기 때문에, 레이저 가공 홈을 형성하는 레이저 광선의 스폿은 Y축 방향의 양측이 가공면에 대하여 수직으로 형성되고 에너지 밀도도 높아서, 레이저 가공 홈은 각각 외측이 가공면에 대하여 수직으로 형성되므로, 웨이퍼의 스트리트가 형성되는 적층체가 박리되지 않는다. 또한, Y축 방향으로 긴 스폿을 형성할 수 있기 때문에, 피가공물인 웨이퍼의 스트리트에는 미리 정해진 폭을 갖는 레이저 가공 홈을 형성할 수 있으므로, 생산성이 향상된다. According to the laser machining apparatus of the present invention, the laser beam irradiation means is disposed between the laser beam emitting means and the condenser lens, and the edge portion of the gaussian of the energy distribution in the Y-axis direction of the laser beam emitted from the laser beam emitting means, And the energy density adjusting means for adjusting the energy density in the X-axis direction of the laser beam whose energy distribution is modified by the energy distribution correcting means. Therefore, Since the laser beam is formed in such a manner that both sides of the laser beam in the Y axis direction are perpendicular to the processing surface and the energy density is high so that the laser processing groove is formed so that the outer side is perpendicular to the processing surface, Do not. In addition, since a long spot can be formed in the Y-axis direction, laser machining grooves having a predetermined width can be formed in the streets of the wafer as the workpiece, thereby improving productivity.

이하, 본 발명에 따라 구성된 레이저 가공 장치의 적합한 실시형태에 대해서, 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Best Mode for Carrying Out the Invention Hereinafter, preferred embodiments of a laser machining apparatus constructed in accordance with the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에는, 본 발명에 따라 구성된 레이저 가공 장치의 사시도가 도시되어 있다. 도 1에 도시하는 레이저 가공 장치는, 정지 베이스(2)와, 이 정지 베이스(2)에 화살표 X로 도시하는 가공 이송 방향(X축 방향)으로 이동할 수 있게 배치되고 피가공물을 유지하는 척 테이블 기구(3)와, 정지 베이스(2)에 상기 화살표 X로 도시하는 방향과 직각인 화살표 Y로 도시하는 인덱싱 방향(Y축 방향)으로 이동할 수 있게 배치된 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(4)와, 이 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(4)에 화살표 Z로 도시하는 초점 위치 조정 방향(Z축 방향)으로 이동할 수 있게 배치된 레이저 광선 조사 유닛(5)을 구비하고 있다. Fig. 1 shows a perspective view of a laser machining apparatus constructed in accordance with the present invention. The laser machining apparatus shown in Fig. 1 is provided with a stationary base 2 and a chuck table 2 arranged movably in the feed direction (X-axis direction) indicated by an arrow X in the stationary base 2 and holding the workpiece A laser beam irradiation unit support mechanism 4 arranged so as to be movable in an indexing direction (Y axis direction) indicated by an arrow Y perpendicular to the direction indicated by the arrow X in the stationary base 2 And a laser beam irradiation unit 5 which is arranged so as to be movable in the focus position adjustment direction (Z-axis direction) indicated by an arrow Z in the laser beam irradiation unit support mechanism 4.

상기 척 테이블 기구(3)는, 정지 베이스(2) 위에 X축 방향을 따라 평행하게 배치된 한 쌍의 안내 레일(31, 31)과, 이 안내 레일(31, 31) 위에 X축 방향으로 이동 가능하게 배치된 제1 슬라이딩 블록(32)과, 이 제1 슬라이딩 블록(32) 위에 화 살표 Y로 도시하는 방향으로 이동할 수 있게 배치된 제2 슬라이딩 블록(33)과, 이 제2 슬라이딩 블록(33) 위에 원통 부재(34)에 의해 지지된 지지 테이블(35)과, 피가공물 유지 수단으로서의 척 테이블(36)을 구비하고 있다. 이 척 테이블(36)은 다공성 재료로 형성되고 피가공물 유지면(361)을 구비하고, 척 테이블(36) 위에 판형의 피가공물, 예컨대 원반형의 반도체 웨이퍼를 도시하지 않는 흡인 수단에 의해 유지하도록 되어 있다. 또한, 척 테이블(36)은 원통 부재(34) 안에 배치된 도시하지 않는 펄스 모터에 의해 회전한다. 또한, 척 테이블(36)에는 후술하는 반도체 웨이퍼를 지지하는 환상의 프레임을 고정하기 위한 클램프(362)가 장착되어 있다. The chuck table mechanism 3 includes a pair of guide rails 31 and 31 arranged on the stop base 2 in parallel along the X axis direction and a pair of guide rails 31 and 31 on the guide rails 31 and 31, A second sliding block 33 disposed so as to be movable in a direction indicated by arrow Y on the first sliding block 32, and a second sliding block 32 disposed on the first sliding block 32, 33, a support table 35 supported by a cylindrical member 34, and a chuck table 36 as a workpiece holding means. The chuck table 36 is formed of a porous material and has a workpiece holding surface 361. The workpiece, for example, a disk-shaped semiconductor wafer is held on a chuck table 36 by suction means have. Further, the chuck table 36 is rotated by a pulse motor (not shown) disposed in the cylindrical member 34. The chuck table 36 is also provided with a clamp 362 for fixing an annular frame for supporting a semiconductor wafer to be described later.

상기 제1 슬라이딩 블록(32)은, 그 하면에 상기 한 쌍의 안내 레일(31, 31)과 끼워 맞춰지는 한 쌍의 피안내 홈(321, 321)이 형성되어 있고, 그 상면에 Y축 방향을 따라 평행하게 형성된 한 쌍의 안내 레일(322, 322)이 설치되어 있다. 이와 같이 구성된 제1 슬라이딩 블록(32)은, 피안내 홈(321, 321)에 한 쌍의 안내 레일(31, 31)을 끼워 맞춤으로써, 한 쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라 X축 방향으로 이동할 수 있게 구성된다. 도시의 실시형태에서의 척 테이블 기구(3)는 제1 슬라이딩 블록(32)을 한 쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라 X축 방향으로 이동시키기 위한 가공 이송 수단(37)을 구비하고 있다. 가공 이송 수단(37)은, 상기 한 쌍의 안내 레일(31, 31) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(371)와, 이 수나사 로드(371)를 회전 구동하기 위한 펄스 모터(372) 등의 구동원을 포함하고 있다. 수나사 로드(371)는, 그 일단이 상기 정지 베이스(2)에 고정된 베어링 블록(373)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(372)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드(371)는 제1 슬라이딩 블록(32)의 중앙부 하면에 돌출 설치된 도시하지 않는 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 따라서 펄스 모터(372)에 의해 수나사 로드(371)를 정회전 및 역회전 구동함으로써, 제1 슬라이딩 블록(32)은 안내 레일(31, 31)을 따라 화살표 X로 도시하는 가공 이송 방향(X축 방향)으로 이동한다. The first sliding block 32 is formed with a pair of to-be-guided grooves 321 and 321 which are fitted on the lower surface thereof with the pair of guide rails 31 and 31. On the upper surface thereof, A pair of guide rails 322 and 322 formed parallel to each other are provided. The first sliding block 32 constructed as described above is guided along the pair of guide rails 31 and 31 by engaging a pair of guide rails 31 and 31 in the guided grooves 321 and 321, As shown in FIG. The chuck table mechanism 3 in the illustrated embodiment is provided with a processing and transfer means 37 for moving the first sliding block 32 along the pair of guide rails 31 and 31 in the X axis direction . The processing and transfer means 37 includes a male thread rod 371 disposed in parallel between the pair of guide rails 31 and 31 and a pulse motor 372 for rotationally driving the male screw rod 371 And a driving source. One end of the male screw rod 371 is rotatably supported by a bearing block 373 fixed to the stationary base 2 and the other end of the male screw rod 371 is electrically connected to the output shaft of the pulse motor 372. The male screw rod 371 is screwed into a female screw hole formed in a female screw block (not shown) protruding from a central lower surface of the first sliding block 32. The first sliding block 32 is moved along the guide rails 31 and 31 in the machining feed direction indicated by the arrow X Direction.

상기 제2 슬라이딩 블록(33)은, 그 하면에 상기 제1 슬라이딩 블록(32)의 상면에 설치된 한 쌍의 안내 레일(322, 322)과 끼워 맞춰지는 한 쌍의 피안내 홈(331, 331)이 형성되어 있고, 이 피안내 홈(331, 331)을 한 쌍의 안내 레일(322, 322)에 끼워 맞춤으로써, Y축 방향으로 이동할 수 있게 구성된다. 도시의 실시형태에서의 척 테이블 기구(3)는, 제2 슬라이딩 블록(33)을 제1 슬라이딩 블록(32)에 설치된 한 쌍의 안내 레일(322, 322)을 따라 Y축 방향으로 이동시키기 위한 제1 인덱싱 이송 수단(38)을 구비하고 있다. 제1 인덱싱 이송 수단(38)은, 상기 한 쌍의 안내 레일(322, 322)의 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(381)와, 이 수나사 로드(381)를 회전 구동하기 위한 펄스 모터(382) 등의 구동원을 포함하고 있다. 수나사 로드(381)는 그 일단이 상기 제1 슬라이딩 블록(32)의 상면에 고정된 베어링 블록(383)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(382)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드(381)는 제2 슬라이딩 블록(33)의 중앙부 하면에 돌출 설치된 도시하지 않는 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(382)에 의해 수나사 로드(381)를 정회전 및 역회전 구동함으로써, 제2 슬라이딩 블록(33)은 안내 레일(322, 322)을 따라 화 살표 Y로 도시하는 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)으로 이동한다. The second sliding block 33 includes a pair of to-be-guided grooves 331 and 331 fitted on a lower surface thereof with a pair of guide rails 322 and 322 provided on the upper surface of the first sliding block 32, And is configured so as to be movable in the Y-axis direction by fitting the guided grooves 331 and 331 into the pair of guide rails 322 and 322. The chuck table mechanism 3 in the illustrated embodiment is configured to move the second sliding block 33 along the pair of guide rails 322 and 322 provided on the first sliding block 32 in the Y axis direction And a first indexing conveying means (38). The first indexing conveying means 38 includes a male screw rod 381 disposed in parallel between the pair of guide rails 322 and 322 and a pulse motor 382 for rotationally driving the male screw rod 381 ) And the like. One end of the male screw rod 381 is rotatably supported by a bearing block 383 fixed to the upper surface of the first sliding block 32 and the other end of the male screw rod 381 is electrically connected to the output shaft of the pulse motor 382 have. The male screw rod 381 is screwed to a female screw hole formed in a female screw block (not shown) projecting from a central lower surface of the second sliding block 33. The second sliding block 33 moves along the guide rails 322 and 322 in the indexing conveying direction indicated by the arrow Y Y axis direction).

상기 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(4)는, 정지 베이스(2) 위에 Y축 방향을 따라 평행하게 배치된 한 쌍의 안내 레일(41, 41)과, 이 안내 레일(41, 41) 위에 Z축 방향으로 이동할 수 있게 배치된 가동 지지 베이스(42)를 구비하고 있다. 이 가동 지지 베이스(42)는, 안내 레일(41, 41) 위에 이동 가능하게 배치된 이동 지지부(421)와, 이 이동 지지부(421)에 부착된 장착부(422)로 이루어져 있다. 장착부(422)는, 일측면에 Z축 방향으로 연장되는 한 쌍의 안내 레일(423, 423)이 평행하게 설치되어 있다. 도시의 실시형태에서의 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(4)는, 가동 지지 베이스(42)를 한 쌍의 안내 레일(41, 41)을 따라 Y축 방향으로 이동시키기 위한 제2 인덱싱 이송 수단(43)을 구비하고 있다. 제2 인덱싱 이송 수단(43)은, 상기 한 쌍의 안내 레일(41, 41) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(431)와, 이 수나사 로드(431)를 회전 구동하기 위한 펄스 모터(432) 등의 구동원을 포함하고 있다. 수나사 로드(431)는, 그 일단이 상기 정지 베이스(2)에 고정된 도시하지 않는 베어링 블록에 회전 가능하게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(432)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드(431)는 가동 지지 베이스(42)를 구성하는 이동 지지부(421)의 중앙부 하면에 돌출 설치된 도시하지 않는 암나사 블록에 형성된 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 이 때문에, 펄스 모터(432)에 의해서 수나사 로드(431)를 정회전 및 역회전 구동함으로써, 가동 지지 베이스(42)는 안내 레일(41, 41)을 따라 화살표 Y로 도시하는 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)으로 이동한다. The laser beam irradiation unit support mechanism 4 includes a pair of guide rails 41 and 41 arranged in parallel on the stop base 2 along the Y axis direction and a pair of guide rails 41 and 41 on the guide rails 41 and 41, And a movable support base 42 which is arranged so as to be movable in a direction. The movable support base 42 is composed of a movable support portion 421 movably arranged on the guide rails 41 and 41 and a mounting portion 422 attached to the movable support portion 421. The mounting portion 422 has a pair of guide rails 423 and 423 extending parallel to the Z-axis direction on one side surface thereof. The laser beam irradiation unit support mechanism 4 in the illustrated embodiment includes a second indexing feed means 43 for moving the movable support base 42 along the pair of guide rails 41 and 41 in the Y- . The second indexing conveying means 43 includes a male screw rod 431 disposed in parallel between the pair of guide rails 41 and 41 and a pulse motor 432 for rotationally driving the male screw rod 431, And the like. One end of the male screw rod 431 is rotatably supported on a bearing block (not shown) fixed to the stationary base 2, and the other end is electrically connected to the output shaft of the pulse motor 432. The male screw rod 431 is screwed to a female screw hole formed in a female screw block (not shown) provided on a central lower surface of the movable support portion 421 constituting the movable support base 42. The movable support base 42 is moved in the indexing conveying direction Y indicated by the arrow Y along the guide rails 41 and 41 by driving the male screw rod 431 in the forward rotation and the reverse rotation by the pulse motor 432 Axis direction).

도시의 실시형태에서의 레이저 광선 조사 유닛(5)은, 유닛 홀더(51)와, 이 유닛 홀더(51)에 부착된 레이저 광선 조사 수단(6)을 구비하고 있다. 유닛 홀더(51)는, 상기 장착부(422)에 설치된 한 쌍의 안내 레일(423, 423)에 슬라이딩 가능하게 끼워 맞춰지는 한 쌍의 피안내 홈(511, 511)이 형성되어 있고, 이 피안내 홈(511, 511)을 상기 안내 레일(423, 423)에 끼워 맞춤으로써, Z축 방향으로 이동할 수 있게 지지된다. The laser beam irradiation unit 5 in the illustrated embodiment includes a unit holder 51 and a laser beam irradiating means 6 attached to the unit holder 51. [ The unit holder 51 is formed with a pair of guided grooves 511 and 511 slidably fitted in a pair of guide rails 423 and 423 provided on the mounting portion 422, The grooves 511 and 511 are fitted to the guide rails 423 and 423 so as to be supported to be movable in the Z-axis direction.

도시의 레이저 광선 조사 수단(6)은, 상기 유닛 홀더(51)에 고정되고 실질적으로 수평으로 연장되는 원통 형상의 케이싱(61)을 포함하고 있다. 케이싱(61) 안에는 도 2에 도시하는 바와 같이 펄스 레이저 광선 발진 수단(62)과, 이 펄스 레이저 광선 발진 수단(62)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선의 Y축 방향의 에너지 분포의 가우스의 가장자리 부분을 수직인 분포로 수정하는 에너지 분포 수정 수단(63)과, 이 에너지 분포 수정 수단(63)에 의해 에너지 분포가 수정된 레이저 광선의 X축 방향의 에너지 밀도를 조정하는 에너지 밀도 조정 수단(64)이 배치되어 있다. The illustrated laser beam irradiating means 6 includes a cylindrical casing 61 fixed to the unit holder 51 and extending substantially horizontally. 2, a pulse laser beam oscillation means 62 and an edge portion of a gaussian of the energy distribution in the Y-axis direction of the pulsed laser beam oscillated from the pulsed laser beam oscillation means 62 are disposed in the casing 61 And an energy density adjusting means 64 for adjusting the energy density in the X-axis direction of the laser beam whose energy distribution is modified by the energy distribution modifying means 63 Respectively.

펄스 레이저 광선 발진 수단(62)은 YAG 레이저 발진기 또는 YVO4 레이저 발진기로 이루어지는 펄스 레이저 광선 발진기(621)와, 이것에 부설된 반복 주파수 설정 수단(622)으로 구성되어 있고, 반복 주파수 설정 수단(622)에 의해 설정된 반복 주파수를 갖는, 예컨대 직경 4 ㎜의 펄스 레이저 광선(LB1)을 발진한다. 이 펄스 레이저 광선 발진 수단(62)으로부터 발진되는 펄스 레이저 광선(LB1)의 Y축 방향의 에너지 분포는, 도 2에 도시하는 바와 같이 가우스 분포(ED1a)이다. 또한 펄 스 레이저 광선 발진 수단(62)으로부터 발진되는 펄스 레이저 광선(LB1)의 X축 방향의 에너지 분포도, 도 3에 도시하는 바와 같이 상기 가우스 분포(ED1a)와 동일한 가우스 분포(ED1b)이다. The pulse laser beam oscillation means 62 is constituted by a pulse laser beam oscillator 621 composed of a YAG laser oscillator or a YVO4 laser oscillator and a repetition frequency setting means 622 attached thereto, For example, a pulsed laser beam LB1 having a diameter of 4 mm. The energy distribution in the Y-axis direction of the pulsed laser beam LB1 oscillated from the pulsed laser beam oscillation means 62 is a Gaussian distribution ED1a as shown in Fig. The energy distribution in the X-axis direction of the pulsed laser beam LB1 oscillated from the pulsed laser beam oscillation means 62 is also a Gaussian distribution ED1b which is the same as the Gaussian distribution ED1a as shown in Fig.

상기 에너지 분포 수정 수단(63)은, 도시의 실시형태에서는 펄스 레이저 광선(LB1)의 Y축 방향의 양측부의 통과를 규제하는 슬릿(631a)을 형성한 마스크 부재(631)로 이루어져 있다. 또한, 슬릿(631a)의 Y축 방향의 개구 폭 A는, 도시의 실시형태에서는 예컨대 2 ㎜로 설정되어 있다. 또한, 슬릿(631a)의 X축 방향의 개구 폭 B는, 도시의 실시형태에서는 4 ㎜ 이상으로 설정되어 있다. 따라서, 마스크 부재(631)의 슬릿(631a)을 통과한 펄스 레이저 광선(LB2)의 Y축 방향의 에너지 분포는, 도 2에 도시하는 바와 같이 상기 가우스 분포(ED1a)의 Y축 방향의 가장자리 부분이 제거되어 수직인 분포로 수정된 에너지 분포(ED2a)가 된다. 또한 마스크 부재(631)의 슬릿(631a)을 통과한 펄스 레이저 광선(LB2)의 X축 방향의 에너지 분포는, 도 3에 도시하는 바와 같이 상기 가우스 분포(ED1b)와 동일한 가우스 분포(ED2b)이다. 이와 같이, 레이저 광선 발진 수단(62)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선의 Y축 방향의 에너지 분포의 가우스의 가장자리 부분을 수직인 분포로 수정하는 에너지 분포 수정 수단(63)으로서는, 비구면 렌즈나 회절 광학 소자를 이용하여도 좋다. The energy distribution modifying means 63 is composed of a mask member 631 in which slits 631a for regulating the passage of both side portions of the pulsed laser beam LB1 in the Y-axis direction are formed in the illustrated embodiment. The opening width A of the slit 631a in the Y-axis direction is set to, for example, 2 mm in the illustrated embodiment. The opening width B of the slit 631a in the X-axis direction is set to 4 mm or more in the illustrated embodiment. 2, the energy distribution of the pulsed laser beam LB2 passing through the slit 631a of the mask member 631 in the Y-axis direction is the same as the energy distribution in the Y-axis direction of the Gaussian distribution ED1a Is removed to obtain a corrected energy distribution ED2a with a vertical distribution. The energy distribution in the X axis direction of the pulse laser beam LB2 that has passed through the slit 631a of the mask member 631 is the same Gaussian distribution ED2b as the Gaussian distribution ED1b as shown in Fig. . As the energy distribution modifying means 63 for modifying the edge portion of the gaussian of the energy distribution in the Y-axis direction of the pulsed laser beam oscillated from the laser beam oscillating means 62 to a vertical distribution, the aspheric lens, May be used.

상기 에너지 밀도 조정 수단(64)은, 도시의 실시형태에서는 오목 렌즈의 원통형 렌즈(641)로 이루어져 있다. 이 원통형 렌즈(641)는, 도 3에 도시하는 바와 같이 상기 에너지 분포 수정 수단(63)으로서의 마스크 부재(631)의 슬릿(631a)을 통과한 펄스 레이저 광선(LB2)의 X축 방향으로 확장한다. 이와 같이, 펄스 레이저 광선(LB2)이 원통형 렌즈(641)에 의해 X축 방향으로 확장된 펄스 레이저 광선(LB3)의 X축 방향의 에너지 분포(ED3b)는, 상기 가우스 분포(ED2b)를 상사형(相似形)으로 확장한 가우스 분포이다. 또한, 도 2에 도시하는 바와 같이 원통형 렌즈(641)를 통과한 펄스 레이저 광선(LB3)의 Y축 방향의 에너지 분포(ED3a)는, 상기 에너지 분포(ED2a)와 동일해진다. The energy density adjusting means 64 is composed of a cylindrical lens 641 of a concave lens in the illustrated embodiment. 3, the cylindrical lens 641 extends in the X-axis direction of the pulsed laser beam LB2 that has passed through the slit 631a of the mask member 631 as the energy distribution modifying means 63 . The energy distribution ED3b of the pulsed laser light LB2 in the X-axis direction of the pulsed laser light LB3 expanded in the X-axis direction by the cylindrical lens 641 is obtained by dividing the Gaussian distribution ED2b by the upper Similarity shape). 2, the energy distribution ED3a in the Y-axis direction of the pulsed laser beam LB3 that has passed through the cylindrical lens 641 becomes equal to the energy distribution ED2a.

전술한 바와 같이 원통형 렌즈(641)에 의해 X축 방향으로 확장된 펄스 레이저 광선(LB3)은, 상기 케이싱(61)의 선단부에 장착된 집광기(65)에 유도된다. 집광기(65)는, 도 2에 도시하는 바와 같이 펄스 레이저 광선(LB3)을 아래쪽을 향해 방향 변환하는 방향 변환 미러(651)와, 이 방향 변환 미러(651)에 의해 방향 변환된 펄스 레이저 광선(LB3)을 집광하여 척 테이블(36) 위에 유지된 피가공물(W)에 조사하는 집광 렌즈(652)를 구비하고 있다. 이 집광 렌즈(652)는, 도시의 실시형태에서는 펄스 레이저 광선(LB3)의 Y축 방향을 도 2에 도시하는 바와 같이 척 테이블(36) 위에 유지된 피가공물(W)의 상면이 결상점이 되도록 설정되어 있다. 한편, 펄스 레이저 광선(LB3)은 전술한 바와 같이 원통형 렌즈(641)에 의해 X축 방향으로 확장되어 있기 때문에, 집광 렌즈(652)는 펄스 레이저 광선(LB3)의 X축 방향을 도 4에 도시하는 바와 같이 척 테이블(36) 위에 유지된 피가공물(W)의 상면이 집광점이 되도록 설정되어 있다. 이 결과, 척 테이블(36) 위에 유지된 피가공물(W)의 상면에 조사되는 펄스 레이저 광선의 스폿은, 도 5에서 SP로 도시되는 바와 같이 Y축 방향이 L1, X축 방향이 L2인 타원형과 같은 찌그러진 직사각형이 된다. 이 스폿(SP)은, 도 시의 실시형태에서는, 예컨대 L1이 60 ㎛, L2가 10 ㎛가 되도록 원통형 렌즈(641) 및 집광 렌즈(652)의 초점 거리나 원통형 렌즈(641)로부터 집광 렌즈(652)까지의 광로 길이가 설정되어 있다. As described above, the pulsed laser beam LB3 extended in the X-axis direction by the cylindrical lens 641 is guided to the condenser 65 mounted on the tip of the casing 61. [ The condenser 65 includes a direction conversion mirror 651 for converting the pulsed laser beam LB3 downward as shown in Fig. 2, and a pulsed laser beam And a condensing lens 652 for collecting the light beam LB3 and irradiating the work W held on the chuck table 36. [ This condensing lens 652 is arranged so that the upper surface of the workpiece W held on the chuck table 36 becomes an image point in the Y axis direction of the pulsed laser beam LB3 in the illustrated embodiment, Is set. Since the pulsed laser beam LB3 is extended in the X-axis direction by the cylindrical lens 641 as described above, the condenser lens 652 moves the X-axis direction of the pulsed laser beam LB3 in the X- The upper surface of the workpiece W held on the chuck table 36 is set to be the light-converging point. As a result, as shown by SP in FIG. 5, the spot of the pulsed laser beam irradiated on the upper surface of the workpiece W held on the chuck table 36 is an elliptical shape having L1 in the Y-axis direction and L2 in the X- Like a rectangle. In this embodiment, the focal lengths of the cylindrical lens 641 and the condenser lens 652 and the distance from the cylindrical lens 641 to the condenser lens 641 are set such that L1 is 60 mu m and L2 is 10 mu m, 652 are set.

다음에, 상기 에너지 밀도 조정 수단(64)의 다른 실시형태에 대해서, 도 6을 참조하여 설명한다. Next, another embodiment of the energy density adjusting means 64 will be described with reference to Fig.

도 6에 도시하는 에너지 밀도 조정 수단(64)은, 오목 렌즈의 원통형 렌즈(641)와 볼록 렌즈의 원통형 렌즈(642)의 조합으로 이루어져 있다. 이 오목 렌즈의 원통형 렌즈(641)와 볼록 렌즈의 원통형 렌즈(642)는, 간격 조정 수단(643)에 의해 서로의 간격을 조정할 수 있게 구성되어 있다. 따라서 오목 렌즈의 원통형 렌즈(641)와 볼록 렌즈의 원통형 렌즈(642)의 간격을 조정함으로써, 펄스 레이저 광선(LB2)의 X축 방향의 길이를 조정하여 에너지 밀도를 조정할 수 있다. The energy density adjusting means 64 shown in Fig. 6 is made up of a combination of a cylindrical lens 641 of a concave lens and a cylindrical lens 642 of a convex lens. The cylindrical lens 641 of the concave lens and the cylindrical lens 642 of the convex lens are configured to be able to adjust the distance between them by means of the gap adjusting means 643. Therefore, by adjusting the interval between the cylindrical lens 641 of the concave lens and the cylindrical lens 642 of the convex lens, the energy density can be adjusted by adjusting the length of the pulsed laser beam LB2 in the X-axis direction.

도 1을 다시 참조하여 설명을 계속하면, 상기 레이저 광선 조사 수단(6)을 구성하는 케이싱(61)의 전단부에는, 상기 레이저 광선 조사 수단(6)에 의해 레이저 가공할 가공 영역을 검출하는 촬상 수단(7)이 배치되어 있다. 이 촬상 수단(7)은, 도시의 실시형태에서는 가시광선에 의해 촬상하는 통상의 촬상 소자(CCD) 외에, 피가공물에 적외선을 조사하는 적외선 조명 수단과, 이 적외선 조명 수단에 의해 조사된 적외선을 포착하는 광학계와, 이 광학계에 의해 포착된 적외선에 대응한 전기 신호를 출력하는 촬상 소자(적외선 CCD) 등으로 구성되어 있고, 촬상한 화상 신호를 도시하지 않는 제어 수단에 보낸다. 1, the front end of the casing 61 constituting the laser beam irradiating means 6 is provided with a laser beam irradiation means 6 for imaging Means 7 are arranged. In the embodiment shown in the drawings, the imaging means 7 includes, in addition to a normal imaging device (CCD) for imaging by visible light, an infrared ray illumination means for irradiating infrared rays to the workpiece, (Infrared ray CCD) that outputs an electric signal corresponding to the infrared ray captured by the optical system, and sends the captured image signal to the control means (not shown).

도시의 실시형태에서의 레이저 광선 조사 유닛(5)은, 유닛 홀더(51)를 한 쌍 의 안내 레일(423, 423)을 따라 화살표 Z로 도시하는 방향으로 이동시키기 위한 이동 수단(53)을 구비하고 있다. 이동 수단(53)은, 한 쌍의 안내 레일(423, 423) 사이에 배치된 수나사 로드(도시 생략)와, 이 수나사 로드를 회전 구동하기 위한 펄스 모터(532) 등의 구동원을 포함하고 있고, 펄스 모터(532)에 의해 도시하지 않는 수나사 로드를 정회전 또는 역회전 구동함으로써, 유닛 홀더(51) 및 레이저 광선 조사 수단(6)을 한 쌍의 안내 레일(423, 423)을 따라 화살표 Z로 도시하는 초점 위치 조정 방향(Z축 방향)으로 이동시킨다. 또한, 도시의 실시형태에서는, 펄스 모터(532)를 정회전 구동함으로써 레이저 광선 조사 수단(6)을 위쪽으로 이동시키고, 펄스 모터(532)를 역회전 구동함으로써 레이저 광선 조사 수단(6)을 아래쪽으로 이동시키도록 되어 있다. The laser beam irradiation unit 5 in the illustrated embodiment has moving means 53 for moving the unit holder 51 in the direction shown by the arrow Z along the pair of guide rails 423 and 423 . The moving means 53 includes a male screw rod (not shown) disposed between the pair of guide rails 423 and 423 and a driving source such as a pulse motor 532 for rotating the male screw rod, The unit holder 51 and the laser beam irradiating means 6 are moved along the pair of guide rails 423 and 423 in the direction of the arrow Z by rotating the male screw rod not shown by the pulse motor 532 forwardly or reversely (Z-axis direction) shown in the figure. In the illustrated embodiment, the laser beam irradiating means 6 is moved upward by driving the pulse motor 532 in the normal direction and the laser beam irradiating means 6 is moved downward by driving the pulse motor 532 in the reverse direction As shown in FIG.

도시의 실시형태에서의 레이저 가공 장치는 이상과 같이 구성되어 있으며, 이하에서 그 작용에 대해서 설명한다. The laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention is configured as described above, and its operation will be described below.

여기서, 상기 레이저 가공 장치에 의해 가공되는 피가공물로서의 반도체 웨이퍼에 대해서, 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다. Here, a semiconductor wafer as a workpiece processed by the laser machining apparatus will be described with reference to Figs. 7 and 8. Fig.

도 7 및 도 8에 도시하는 반도체 웨이퍼(10)는, 실리콘 등의 반도체 기판(11)의 표면에 절연막과 회로가 형성되는 기능막이 적층된 적층체(12)에 의해 복수의 IC, LSI 등의 디바이스(13)가 매트릭스형으로 형성되어 있다. 그리고, 각 디바이스(13)는 격자형으로 형성된 스트리트(14)에 의해 구획되어 있다. 또한, 도시의 실시형태에서는, 적층체(12)를 형성하는 절연막이, SiO2막 또는, SiOF, BSG(SiOB) 등의 무기물계 막이나, 폴리이미드계, 파릴렌계 등의 폴리머막인 유기물계 막으로 이루어지는 저유전율 절연체 피막(Low-k막)으로 되어 있다. The semiconductor wafer 10 shown in Figs. 7 and 8 is a multilayer body 12 in which functional films on which an insulating film and a circuit are formed on the surface of a semiconductor substrate 11 such as silicon are laminated, The device 13 is formed in a matrix shape. Each of the devices 13 is partitioned by a street 14 formed in a lattice shape. In the illustrated embodiment, the insulating film forming the layered body 12 is an SiO 2 film, an inorganic film such as SiOF or BSG (SiOB), or an organic film such as a polyimide film or a parylene film (Low-k film) composed of a low dielectric constant insulating film.

전술한 반도체 웨이퍼(10)를 스트리트(14)를 따라 분할하기 위해서는, 반도체 웨이퍼(10)를 도 9에 도시하는 바와 같이 환상의 프레임(F)에 장착된 보호 테이프(T)의 표면에 점착한다. 이 때, 반도체 웨이퍼(10)는, 표면(10a)을 위로 하여 이면측을 보호 테이프(T)에 점착한다.In order to divide the semiconductor wafer 10 described above along the street 14, the semiconductor wafer 10 is adhered to the surface of the protective tape T mounted on the annular frame F as shown in Fig. 9 . At this time, the back surface side of the semiconductor wafer 10 is adhered to the protective tape T with the surface 10a facing upward.

다음에, 반도체 웨이퍼(10)의 스트리트(14)를 따라 레이저 광선을 조사하고, 스트리트 상의 적층체(12)를 제거하는 레이저 광선 조사 공정을 실시한다. Next, a laser beam irradiation process is performed to irradiate a laser beam along the street 14 of the semiconductor wafer 10 and to remove the laminate 12 on the street.

이 레이저 광선 조사 공정은, 우선 전술한 도 1에 도시하는 레이저 가공 장치의 척 테이블(36) 위에 보호 테이프(T)를 통해 환상의 프레임(F)에 지지된 반도체 웨이퍼(10)를 배치하고, 이 척 테이블(36) 위에 반도체 웨이퍼(10)를 흡착 유지한다. 이 때, 반도체 웨이퍼(1O)는 표면(10a)을 상측으로 하여 유지된다. 또한, 반도체 웨이퍼(10)를 보호 테이프(T)를 통해 지지하고 있는 환상의 프레임(F)은, 클램프(362)에 의해 고정된다. In this laser beam irradiation step, the semiconductor wafer 10 supported on the annular frame F is placed on the chuck table 36 of the laser machining apparatus shown in Fig. 1 through the protective tape T, And adsorbs and holds the semiconductor wafer 10 on the chuck table 36. At this time, the semiconductor wafer 10 is held with the surface 10a as its upper side. The annular frame F supporting the semiconductor wafer 10 through the protective tape T is fixed by a clamp 362. [

전술한 바와 같이 반도체 웨이퍼(10)를 흡인 유지한 척 테이블(36)은, 가공 이송 수단(37)에 의해 촬상 수단(7)의 바로 아래에 위치한다. 척 테이블(36)이 촬상 수단(7)의 바로 아래에 위치하면, 촬상 수단(7) 및 도시하지 않는 제어 수단에 의해 반도체 웨이퍼(10)의 레이저 가공할 가공 영역을 검출하는 얼라이먼트 작업을 실행한다. 즉, 촬상 수단(7) 및 도시하지 않는 제어 수단은, 반도체 웨이퍼(10)의 미리 정해진 방향으로 형성되어 있는 스트리트(14)와, 스트리트(14)를 따라 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(6)의 집광기(65)를 정렬하기 위한 패턴 매칭 등의 화상 처리를 실행하고, 레이저 광선 조사 위치의 얼라이먼트를 수행한다. 또한, 반도체 웨이퍼(10)에 형성되어 있는 상기 미리 정해진 방향에 대하여 직교하는 방향으로 연장되는 스트리트(14)에 대해서도, 마찬가지로 레이저 광선 조사 위치의 얼라이먼트가 수행된다. The chuck table 36 with the semiconductor wafer 10 sucked and held as described above is positioned directly below the imaging means 7 by the processing and transfer means 37. [ When the chuck table 36 is located immediately below the image pickup means 7, an alignment operation for detecting the machining area of the semiconductor wafer 10 to be laser-machined is performed by the image pickup means 7 and control means not shown . That is, the imaging means 7 and the control means (not shown) include a street 14 formed in a predetermined direction of the semiconductor wafer 10, a laser beam irradiation means Image matching such as pattern matching for aligning the condenser 65 of the laser beam 6 is performed and alignment of the laser beam irradiation position is performed. Also, for the streets 14 formed on the semiconductor wafer 10 and extending in a direction orthogonal to the predetermined direction, alignment of the laser beam irradiation positions is likewise carried out.

이상과 같이 하여 척 테이블(36) 위에 유지된 반도체 웨이퍼(10)에 형성되어 있는 스트리트(14)를 검출하고, 레이저 광선 조사 위치의 얼라이먼트가 행해졌다면, 도 10의 (a)에 도시하는 바와 같이 척 테이블(36)을 레이저 광선을 조사하는 집광기(65)가 위치하는 레이저 광선 조사 영역으로 이동시키고, 미리 정해진 스트리트(14)를 집광기(65)의 바로 아래에 위치시킨다. 이 때, 도 1O의 (a)에 도시하는 바와 같이 반도체 웨이퍼(10)는 스트리트(14)의 일단[도 10의 (a)에서 좌측 단]이 집광기(65)의 바로 아래에 위치하도록 위치된다. 그리고, 집광기(65)로부터 조사되는 상기 펄스 레이저 광선(LB3)의 Y축 방향의 결상점과 X축 방향의 집광점이 스트리트(14)의 표면에 위치하도록, 이동 수단(53)을 작동하여 레이저 광선 조사 수단(6)의 높이 위치를 조정한다. 이 결과, 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이 집광기(65)로부터 조사되는 펄스 레이저 광선(LB3)의 스폿(SP)은, 반도체 웨이퍼(10)에 형성된 스트리트(14)의 표면에 위치하게 된다.When the street 14 formed on the semiconductor wafer 10 held on the chuck table 36 is detected and alignment of the laser beam irradiation position is performed as described above, The chuck table 36 is moved to the laser beam irradiation area where the condenser 65 for irradiating the laser beam is located and the predetermined street 14 is positioned just below the condenser 65. [ 10 (a), the semiconductor wafer 10 is positioned such that one end of the street 14 (the left end in FIG. 10 (a)) is positioned directly under the condenser 65 . The moving means 53 is operated so as to position the imaging point in the Y-axis direction of the pulse laser beam LB3 irradiated from the condenser 65 and the condensing point in the X-axis direction on the surface of the street 14, The height position of the irradiation means 6 is adjusted. 10 (b), the spot SP of the pulse laser beam LB3 emitted from the condenser 65 is positioned on the surface of the street 14 formed on the semiconductor wafer 10 do.

다음에, 집광기(65)로부터 상기 펄스 레이저 광선(LB3)을 조사하면서 척 테이블(36), 즉 반도체 웨이퍼(10)를 도 10의 (a)에서 화살표 X1로 도시하는 방향으로 미리 정해진 가공 이송 속도로 이동시킨다. 그리고, 도 10의 (c)에 도시하는 바 와 같이 스트리트(14)의 타단[도 10의 (c)에서 우측 단]이 집광기(65)의 바로 아래의 위치에 도달했다면, 펄스 레이저 광선의 조사를 정지하고 척 테이블(36), 즉 반도체 웨이퍼(10)의 이동을 정지한다. Next, while the chuck table 36, that is, the semiconductor wafer 10 is irradiated with the pulsed laser beam LB3 from the condenser 65 at a predetermined feed rate in the direction of arrow X1 in Fig. 10 (a) . When the other end of the street 14 (the right end in Fig. 10 (c)) reaches the position immediately below the condenser 65 as shown in Fig. 10 (c) And the movement of the chuck table 36, that is, the movement of the semiconductor wafer 10 is stopped.

이 결과, 반도체 웨이퍼(10)의 스트리트(14)에는, 도시의 실시형태에서는 도 11에 도시하는 바와 같이 폭(D)이 60 ㎛인 적층체(12)보다 깊은 레이저 가공 홈(140)이 형성된다. 이와 같이, 본 발명의 레이저 가공 장치에 의하면, 폭이 넓은 레이저 가공 홈(140)을 형성할 수 있기 때문에, 생산성이 향상된다. 또한, 상기 레이저 가공 홈(140)을 형성하는 펄스 레이저 광선(LB3)의 스폿(SP)의 Y축 방향의 에너지 분포는 가우스 분포의 가장자리가 제거되어 수직인 분포로 수정되어, Y축 방향의 양측의 급경사의 에너지가 적층체(12)의 가공면(상면)에 대하여 수직으로 조사되기 때문에, 레이저 가공 홈(140)은 각각 외측이 적층체(12)의 가공면(상면)에 대하여 수직으로 형성되므로, 적층체(12)에 박리가 생기지 않는다. As a result, the streets 14 of the semiconductor wafer 10 are formed with the laser machining grooves 140 deeper than the laminate 12 having the width D of 60 占 퐉 as shown in Fig. 11 in the illustrated embodiment do. As described above, according to the laser processing apparatus of the present invention, since the laser processing groove 140 having a wide width can be formed, the productivity is improved. The energy distribution in the Y-axis direction of the spot SP of the pulsed laser beam LB3 forming the laser machining groove 140 is corrected to a vertical distribution by removing the edges of the Gaussian distribution, The laser processing groove 140 is formed so that its outer side is perpendicular to the processing surface (upper surface) of the layered body 12 So that the laminate 12 is not peeled off.

또한, 상기 레이저 광선 조사 공정에서의 가공 조건은, 예컨대 다음과 같이 설정되어 있다. The processing conditions in the laser beam irradiation step are set as follows, for example.

레이저 광선의 광원: YVO4 레이저 또는 YAG 레이저 Laser beam source: YVO4 laser or YAG laser

파장: 355 ㎚ Wavelength: 355 nm

평균 출력: 3.0 W Average power: 3.0 W

반복 주파수: 100 kHz Repetition frequency: 100 kHz

가공 이송 속도: 300 ㎜/초 Machining feed rate: 300 ㎜ / s

반도체 웨이퍼(10)에 형성된 모든 스트리트(14)에 전술한 레이저 광선 조사 공정을 실시했다면, 반도체 웨이퍼(10)를 스트리트(14)를 따라 절단하는 절삭 공정을 실시한다. 즉, 도 12의 (a)에 도시하는 바와 같이 절삭 장치(16)의 척 테이블(161) 위에 레이저 광선 조사 공정이 실시된 반도체 웨이퍼(10)를 표면(10a)을 상측으로 하여 배치하고, 도시하지 않는 흡인 수단에 의해 반도체 웨이퍼(10)를 척 테이블(161) 위에 유지한다. 다음에, 반도체 웨이퍼(10)를 유지한 척 테이블(161)을 절삭 가공 영역의 절삭 시작 위치로 이동시킨다. 이 때, 도 12의 (a)에 도시하는 바와 같이 반도체 웨이퍼(10)는 절삭할 스트리트(14)의 일단[도 12의 (a)에서 좌측 단]이 절삭 블레이드(162)의 바로 아래로부터 미리 정해진 크기만큼 우측에 위치하도록 위치된다. 이 때, 절삭 블레이드(162)는 도 12의 (b)에 도시하는 바와 같이 레이저 가공 홈(140)의 폭(D) 안에 위치한다. If all of the streets 14 formed on the semiconductor wafer 10 have been subjected to the laser beam irradiation process described above, a cutting process is performed to cut the semiconductor wafer 10 along the streets 14. That is, as shown in FIG. 12A, the semiconductor wafer 10 on which the laser beam irradiation process is performed on the chuck table 161 of the cutting device 16 is disposed with the surface 10a as an upper side, The semiconductor wafer 10 is held on the chuck table 161 by a suction means which is not provided. Next, the chuck table 161 holding the semiconductor wafer 10 is moved to the cutting start position of the cutting area. 12 (a), one end of the street 14 to be cut (the left end in FIG. 12 (a)) is cut out from immediately below the cutting blade 162 in advance And is located on the right side by a predetermined size. At this time, the cutting blade 162 is positioned within the width D of the laser processing groove 140 as shown in FIG. 12 (b).

이와 같이 하여 척 테이블(161), 즉 반도체 웨이퍼(10)가 절삭 가공 영역의 절삭 시작 위치에 위치한다면, 절삭 블레이드(162)를 도 12의 (a)에서 2점 쇄선으로 도시하는 대기 위치로부터 아래쪽으로 절삭 이송하고, 도 12의 (a)에서 실선으로 도시하는 바와 같이 미리 정해진 절삭 이송 위치에 위치시킨다. 이 절삭 이송 위치는, 도 12의 (c)에 도시하는 바와 같이 절삭 블레이드(162)의 하단이 반도체 웨이퍼(10)의 이면에 점착된 보호 테이프(T)에 도달하는 위치로 설정되어 있다. When the chuck table 161, that is, the semiconductor wafer 10 is positioned at the cutting start position of the cutting area, the cutting blade 162 is moved from the standby position shown by the two-dot chain line in FIG. And is positioned at a predetermined cutting feed position as shown by the solid line in Fig. 12 (a). The cutting transfer position is set to a position where the lower end of the cutting blade 162 reaches the protective tape T adhered to the back surface of the semiconductor wafer 10 as shown in Fig. 12 (c).

다음에, 도 12의 (a)에 도시하는 바와 같이 절삭 블레이드(162)를 화살표 162a로 지시하는 방향으로 미리 정해진 회전 속도로 회전시키고, 척 테이블(161), 즉 반도체 웨이퍼(10)를 도 12의 (a)에서 화살표 X1로 도시하는 방향으로 미리 정해진 절삭 이송 속도로 이동시킨다. 그리고, 척 테이블(161), 즉 반도체 웨이 퍼(10)의 타단[도 12의 (a)에서 우측 단]이 절삭 블레이드(162)의 바로 아래로부터 미리 정해진 크기만큼 좌측의 위치에 도달했다면, 척 테이블(161), 즉 반도체 웨이퍼(10)의 이동을 정지시킨다. 이와 같이 척 테이블(161), 즉 반도체 웨이퍼(10)를 절삭 이송함으로써, 반도체 웨이퍼(10)가 스트리트(14)를 따라 절단된다. 이 때, 레이저 가공 홈(140)이 전술한 바와 같이 외측에서 적층체(12)의 가공면(상면)에 대하여 수직으로 형성되어 있기 때문에, 절삭 블레이드(162)가 스트리트(14)의 양측부에서 적층체(12)에 작용하지 않는다. 12 (a), the cutting blade 162 is rotated at a predetermined rotational speed in the direction indicated by the arrow 162a, and the chuck table 161, that is, the semiconductor wafer 10 is rotated At a predetermined cutting feed speed in the direction shown by the arrow X1 in Fig. When the chuck table 161, that is, the other end of the semiconductor wafer 10 (the right end in FIG. 12 (a)) reaches the left side of the cutting blade 162 by a predetermined size, The movement of the table 161, that is, the movement of the semiconductor wafer 10 is stopped. The semiconductor wafer 10 is cut along the street 14 by cutting and transferring the chuck table 161, that is, the semiconductor wafer 10 as described above. Since the laser machining groove 140 is formed perpendicularly to the machined surface (upper surface) of the laminate body 12 from the outside as described above, the cutting blade 162 is formed on both sides of the street 14 And does not act on the laminate 12.

다음에, 척 테이블(161), 즉 반도체 웨이퍼(10)를 도 12의 (a)에서 지면에 수직인 방향(인덱싱 이송 방향)으로 스트리트(14)의 간격에 상당하는 크기로 인덱싱 이송하고, 다음에 절삭할 스트리트(14)를 절삭 블레이드(162)와 대응하는 위치에 위치시키며, 도 12의 (a)에 도시하는 상태로 복귀시킨다. 그리고, 상기와 같이 절삭 공정을 실시한다. Next, the chuck table 161, that is, the semiconductor wafer 10 is indexed and transported in a size corresponding to the distance of the streets 14 in the direction perpendicular to the paper (indexing transport direction) in Fig. 12A, The street 14 to be cut is positioned at a position corresponding to the cutting blade 162, and is returned to the state shown in Fig. 12 (a). Then, the cutting process is performed as described above.

또한, 상기 절삭 공정은, 예컨대 이하의 가공 조건으로 행해진다. The cutting process is performed under the following processing conditions, for example.

절삭 블레이드: 외경 52 ㎜, 두께 20 ㎛ Cutting blade: outer diameter 52 mm, thickness 20 탆

절삭 블레이드의 회전 속도: 40000 rpm Rotation speed of cutting blade: 40,000 rpm

절삭 이송 속도: 50 ㎜/초Cutting feed rate: 50 mm / sec

전술한 절삭 공정을 반도체 웨이퍼(10)에 형성된 모든 스트리트(14)에 실시한다. 이 결과, 반도체 웨이퍼(10)는 스트리트(14)를 따라 절단되고, 개개의 디바이스로 분할된다. The above-described cutting process is performed on all the streets 14 formed on the semiconductor wafer 10. As a result, the semiconductor wafer 10 is cut along the street 14 and divided into individual devices.

도 1은 본 발명에 따라 구성된 레이저 가공 장치의 사시도. 1 is a perspective view of a laser machining apparatus constructed in accordance with the present invention;

도 2는 도 1에 도시하는 레이저 가공 장치에 장착되는 레이저 광선 조사 수단의 구성을 간략히 도시하는 블록도. Fig. 2 is a block diagram schematically showing a configuration of a laser beam irradiation means mounted on the laser machining apparatus shown in Fig. 1. Fig.

도 3은 도 2에 도시하는 레이저 광선 조사 수단의 주요부 평면도.3 is a plan view of a main portion of the laser beam irradiation means shown in Fig.

도 4는 도 2에 도시하는 레이저 광선 조사 수단의 주요부 측면도. Fig. 4 is a side view of a main part of the laser beam irradiation means shown in Fig. 2; Fig.

도 5는 도 2에 도시하는 레이저 광선 조사 수단을 구성하는 집광기로부터 조사되는 레이저 광선의 스폿 형상을 도시하는 설명도. Fig. 5 is an explanatory view showing a spot shape of a laser beam irradiated from a condenser constituting the laser beam irradiation means shown in Fig. 2; Fig.

도 6은 도 2에 도시하는 레이저 광선 조사 수단을 구성하는 에너지 밀도 조정 수단의 다른 실시형태를 도시하는 설명도. Fig. 6 is an explanatory view showing another embodiment of the energy density adjusting means constituting the laser beam irradiation means shown in Fig. 2; Fig.

도 7은 피가공물로서의 반도체 웨이퍼의 사시도. 7 is a perspective view of a semiconductor wafer as a workpiece;

도 8은 도 7에 도시하는 반도체 웨이퍼의 일부 단면 확대도. 8 is a partially enlarged cross-sectional view of the semiconductor wafer shown in Fig.

도 9는 도 7에 도시하는 반도체 웨이퍼가 환상의 프레임에 보호 테이프를 통해 지지된 상태를 도시하는 사시도. Fig. 9 is a perspective view showing a state in which the semiconductor wafer shown in Fig. 7 is supported on an annular frame via a protective tape. Fig.

도 10은 도 1에 도시하는 레이저 가공 장치에 의해 도 7에 도시하는 반도체 웨이퍼의 스트리트를 따라 레이저 가공 홈을 형성하는 레이저 광선 조사 공정의 설명도. Fig. 10 is an explanatory diagram of a laser beam irradiation step for forming a laser machining groove along the street of the semiconductor wafer shown in Fig. 7 by the laser machining apparatus shown in Fig.

도 11은 도 10에 도시하는 레이저 광선 조사 공정의 실시에 의해 반도체 웨이퍼에 형성된 레이저 가공 홈의 확대 단면도. 11 is an enlarged sectional view of a laser machining groove formed in a semiconductor wafer by the laser beam irradiation step shown in Fig. 10; Fig.

도 12는 도 10에 도시하는 레이저 광선 조사 공정에 의해 형성된 레이저 가 공 홈을 따라 반도체 웨이퍼를 절단하는 절삭 공정의 설명도. Fig. 12 is an explanatory diagram of a cutting step of cutting a semiconductor wafer along the cavity of the laser formed by the laser beam irradiation step shown in Fig. 10; Fig.

<부호의 설명><Description of Symbols>

2: 정지 베이스, 3: 척 테이블 기구, 36: 척 테이블, 37: 가공 이송 수단, 38: 제1 인덱싱 이송 수단, 4: 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구, 43: 제2 인덱싱 이송 수단, 5: 레이저 광선 조사 유닛, 51: 유닛 홀더, 6: 레이저 광선 조사 수단, 62: 펄스 레이저 광선 발진 수단, 63: 에너지 분포 수정 수단, 631: 마스크 부재, 64: 에너지 밀도 조정 수단, 641: 원통형 렌즈, 65: 집광기, 651: 방향 변환 미러, 652: 집광 렌즈, 7: 촬상 수단, 10: 반도체 웨이퍼(피가공물), 11: 반도체 기판, 12: 적층체, 13: 디바이스, 14: 스트리트, 16: 절삭 장치, 161: 절삭 장치의 척 테이블, 162: 절삭 블레이드A first chuck table table having a first chuck table and a second chuck table table having a first chuck table and a second chuck table table, A laser beam irradiating means 62 a pulsed laser beam emitting means 63 an energy distribution modifying means 631 a mask member 64 energy density adjusting means 641 cylindrical lens 65 laser beam irradiating means 63 laser beam irradiating means 63 laser beam irradiating means 63 laser beam irradiating means 63 laser beam modifying means 631 mask member 64 energy density adjusting means 641 cylindrical lens 65, A condenser 651 a direction changing mirror 652 a condensing lens 7 imaging means 10 semiconductor wafer 11 semiconductor substrate 12 laminate 13 device 14 street 16 cutting device, 161: chuck table of the cutting device, 162: cutting blade

Claims (4)

피가공물을 유지하는 척 테이블과, 이 척 테이블에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단과, 상기 척 테이블과 상기 레이저 광선 조사 수단을 가공 이송 방향(X축 방향)으로 상대 이동시키는 가공 이송 수단과, 상기 척 테이블과 상기 레이저 광선 조사 수단을 가공 이송 방향(X축 방향)에 직교하는 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)으로 상대 이동시키는 인덱싱 이송 수단을 포함하고, 상기 레이저 광선 조사 수단이 레이저 광선을 발진하는 레이저 광선 발진 수단과 이 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저 광선을 집광하여 상기 척 테이블에 유지된 피가공물에 조사하는 집광 렌즈를 구비하는 것인 레이저 가공 장치로서, A chuck table for holding a workpiece; a laser beam irradiating means for irradiating a laser beam to a workpiece held on the chuck table; and a chuck table for moving the chuck table and the laser beam irradiating means in a relative movement And an indexing conveying means for relatively moving the chuck table and the laser beam irradiating means in an indexing conveying direction (Y-axis direction) orthogonal to the processing transfer direction (X-axis direction), and the laser beam irradiation And a condensing lens for condensing a laser beam emitted from the laser beam oscillation means and irradiating the workpiece held on the chuck table, wherein the laser beam oscillation means oscillates the laser beam, 상기 레이저 광선 조사 수단은, 상기 레이저 광선 발진 수단과 상기 집광 렌즈 사이에 배치되고 상기 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저 광선의 Y축 방향의 에너지 분포의 가우스의 가장자리 부분을 수직인 분포로 형성하는 에너지 분포 수정 수단과, 이 에너지 분포 수정 수단에 의해 에너지 분포가 수정된 레이저 광선의 X축 방향의 에너지 밀도를 조정하는 에너지 밀도 조정 수단을 구비하고,Wherein the laser beam irradiation means is disposed between the laser beam oscillation means and the condenser lens and generates energy that forms a vertically distributed edge portion of a gaussian energy distribution of a laser beam emitted from the laser beam oscillation means in the Y- And energy density adjusting means for adjusting the energy density in the X-axis direction of the laser beam whose energy distribution is modified by the energy distribution modifying means, 상기 에너지 분포 수정 수단은, 상기 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저 광선의 Y축 방향의 통과를 규제하는 슬릿을 구비한 마스크 부재를 포함하고, 상기 에너지 밀도 조정 수단은 오목 렌즈의 원통형 렌즈와 그 오목 렌즈의 원통형 렌즈와 간격을 두고 배치된 볼록 렌즈의 원통형 렌즈 및 그 오목 렌즈의 원통형 렌즈와 상기 볼록 렌즈의 원통형 렌즈와의 간격을 조정하는 간격 조정 수단을 포함하고, 상기 오목 렌즈의 원통형 렌즈와 상기 볼록 렌즈의 원통형 렌즈와의 간격을 조정하는 것에 의해 레이저 광선의 X축 방향의 길이를 조정하여 에너지 밀도를 조정하도록 구성되고,Wherein the energy distribution modifying means includes a mask member having a slit for regulating passage of a laser beam emitted from the laser beam oscillation means in the Y axis direction and the energy density adjusting means comprises a cylindrical lens of a concave lens, A cylindrical lens of a convex lens disposed at a distance from a cylindrical lens of the lens, and a gap adjusting means for adjusting a distance between the cylindrical lens of the concave lens and the cylindrical lens of the convex lens, wherein the cylindrical lens of the concave lens, The length of the laser beam in the X-axis direction is adjusted by adjusting the distance from the cylindrical lens of the convex lens to adjust the energy density, 상기 집광 렌즈와, 상기 에너지 밀도 조정 수단에 의해 X축 방향의 에너지 밀도가 조정된 레이저 광선을 Y축 방향에서 상기 척 테이블에 유지된 피가공물의 상면에 결상하고 X축 방향에서 상기 척 테이블에 유지된 피가공물의 상면에 집광하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.A laser beam having an energy density in the X-axis direction adjusted by the energy density adjusting means is focused on the upper surface of the workpiece held in the chuck table in the Y-axis direction, and held on the chuck table in the X- And the workpiece is focused on the upper surface of the workpiece. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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