JP2022102477A - レーザ加工装置及びレーザ加工方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ウエハに熱ダメージが生じることを抑制しながら、ウエハを効率的に加工すること。【解決手段】レーザ加工装置１は、ストリート２３を介して互いに隣り合うように配置された複数の機能素子２２を含むウエハ２０を支持する支持部２と、ストリート２３にレーザ光を照射する照射部３と、ストリート２３に関する情報に基づいて、ストリート２３の第１領域及び第２領域に対するレーザ光の照射が同時に実施され、レーザ光が第１領域においてストリート２３の表層を除去するパワーよりも第２領域において表層を除去するパワーが大きくなるように、照射部３を制御する制御部５と、を備え、ストリート２３に関する情報は、第１領域におけるレーザ加工のしにくさを示す加工閾値が、第２領域における加工閾値よりも低いとの情報を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。
ストリートを介して互いに隣り合うように配置された複数の機能素子を含むウエハでは、絶縁膜（Low-k膜等）及び金属構造物（金属杭、金属パッド等）がストリートの表層に形成されている場合がある。そのような場合に、ストリートを通るラインに沿ってウエハの内部に改質領域を形成し、改質領域から亀裂を伸展させることでウエハを機能素子ごとにチップ化すると、ストリートに沿った部分において膜剥がれが生じる等、チップの品質が劣化することがある。そこで、ウエハを機能素子ごとにチップ化するに際し、ストリートにレーザ光を照射することでストリートの表層を除去するグルービング加工が実施される場合がある（例えば、特許文献１，２参照）。
特開２００７－１７３４７５号公報 特開２０１７－０１１０４０号公報
ここで、ストリートの表層の構造は、通常、一様ではなく、比較的レーザ加工がしにくい（加工閾値が高い）領域と、加工閾値が低い領域とを含んでいる。例えば、加工閾値が高い領域の金属構造物等を確実に除去し得る条件でストリートにレーザ光を照射すると、加工閾値が低い領域に熱ダメージが生じるおそれがある。そのような熱ダメージは、チップの品質を劣化させる原因となる。一方、加工閾値が低い領域の熱ダメージを確実に抑制し得る条件でストリートにレーザ光を照射すると、加工閾値が高い領域の金属構造物の一部が残存するおそれがある。この場合、加工閾値が高い領域に対してレーザ光を複数回照射する等が必要になり、加工のスループットが悪化してしまう。
そこで、本発明は、ウエハに熱ダメージが生じることを抑制しながら、ウエハを効率的に加工することができるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係るレーザ加工装置は、ストリートを介して互いに隣り合うように配置された複数の機能素子を含むウエハを支持する支持部と、ストリートにレーザ光を照射する照射部と、ストリートに関する情報に基づいて、ストリートの第１領域及び第２領域に対するレーザ光の照射が同時に実施され、レーザ光が第１領域においてストリートの表層を除去するパワーよりも第２領域において表層を除去するパワーが大きくなるように、照射部を制御する制御部と、を備え、ストリートに関する情報は、第１領域におけるレーザ加工のしにくさを示す加工閾値が、第２領域における加工閾値よりも低いとの情報を含む。
本発明の一態様に係るレーザ加工装置では、ストリートの表層を除去するグルーピング加工において、第１領域及び第２領域に対するレーザ光の照射が同時に実施されると共に、加工閾値が低い第１領域における表層を除去するパワーよりも加工閾値が高い第２領域における表層を除去するパワーが大きくなるように、照射部が制御される。このように、ストリートにおいて加工閾値が互いに異なる領域が存在する場合、例えば加工閾値が高い領域に合わせてレーザ光を照射すると加工閾値が低い領域に熱ダメージが生じるおそれがある。一方で、例えば加工閾値が低い領域に合わせてレーザ光を照射すると、加工閾値が高い領域の表層が十分に除去されないため、レーザ光の照射を複数回実施する等が必要となり、加工のスループットが悪化してしまう。この点、本発明の一態様に係るレーザ加工装置では、各領域の加工閾値に関する情報に基づいて、比較的加工閾値が高い第２領域について、第１領域よりもストリートの表層を除去するパワーが大きくされると共に、第１領域及び第２領域に対するレーザ光の照射が同時に実施される。このように、いずれかの加工閾値に合わせて全領域共通の条件でレーザ光を照射するのではなく、各領域の加工閾値に応じて加工閾値が高い領域ほど表層を除去するパワーが大きくなるように領域毎の条件で且つ同時に各領域にレーザ光が照射されることにより、加工閾値が低い領域に対する熱ダメージが生じない強度のレーザ照射、及び、加工閾値が高い領域に対する繰り返し加工が必要にならない強度のレーザ照射が同時に実現される。以上のように、本発明の一態様に係るレーザ加工装置によれば、ウエハに熱ダメージが生じることを抑制しながら、ウエハを効率的に加工することができる。
制御部は、第１領域における特定の範囲あたりのレーザ光の集光点の数よりも、第２領域における特定の範囲あたりのレーザ光の集光点の数が多くなるようにレーザ光の集光点を配置することにより、レーザ光が第１領域において表層を除去するパワーよりも第２領域において表層を除去するパワーを大きくしてもよい。このような構成によれば、レーザ光自体の強度を調整することなく、照射位置（集光点）の配置のみで、容易に、各領域におけるレーザ光が表層を除去するパワーを調整することができる。
制御部は、第１領域に照射されるレーザ光の強度よりも、第２領域に照射されるレーザ光の強度を高めることにより、レーザ光が第１領域において表層を除去するパワーよりも第２領域において表層を除去するパワーを大きくしてもよい。このような構成によれば、集光点の配置を複雑化させることなく、レーザ光の強度調整のみで、容易に、各領域におけるレーザ光が表層を除去するパワーを調整することができる。
制御部は、レーザ光がストリートに沿って第１方向に相対的に移動するように、支持部及び照射部の少なくとも一つを制御し、制御部は、第１方向に交差するストリートの幅方向である第２方向の互いに異なる位置であって第１方向において互いに重ならない位置に、レーザ光の複数の集光点を配置してもよい。複数の集光点はある程度密に配置したいが、ストリートの幅方向（第２方向）に直線状にレーザ光の複数の集光点が配置された場合には、光の干渉効果により、第２方向におけるレーザ光の強度分布が不均一となってしまう。この点、複数の集光点が第１方向における互いに重ならない位置に配置される（すなわち、第２方向に直線状に配置されない）ことにより、上述した光の干渉効果の影響が小さくなり、第２方向において均一照射プロファイルを有するレーザ光と同等の加工結果を得ることができる。
上述したレーザ加工装置は、ストリートの画像データを取得する撮像部を更に備え、制御部は、画像データに基づいて、第１領域及び第２領域を特定してもよい。このように、撮像された画像データに基づいて、ウエハのストリートにおける第１領域及び第２領域が特定されることにより、ストリートの各領域を適切に特定し、領域に応じたレーザ光照射を適切に実施することができる。
本発明の一態様に係るレーザ加工方法は、ストリートを介して互いに隣り合うように配置された複数の機能素子を含むウエハを用意する第１工程と、第１工程の後に、ストリートに関する情報に基づいて、第１領域においてストリートの表層を除去するパワーよりも第２領域において表層を除去するパワーが大きくなるように、ストリートの第１領域及び第２領域に対して同時にレーザ光を照射する第２工程と、を備え、ストリートに関する情報は、第１領域におけるレーザ加工のしにくさを示す加工閾値が、第２領域における加工閾値よりも低いとの情報を含んでいる。このようなレーザ加工方法によれば、上述したレーザ加工装置と同様に、ウエハに熱ダメージが生じることを抑制しながら、ウエハを効率的に加工することができる。
上述したレーザ加工方法は、第１工程の後且つ第２工程の前に、ストリートの画像データを取得し、該画像データに基づいて、第１領域及び第２領域を特定する第３工程を更に備えていてもよい。このようなレーザ加工方法によれば、ストリートの各領域を適切に特定し、領域に応じたレーザ光照射を適切に実施することができる。
上述したレーザ加工方法は、第１工程の後に、ストリートを通るラインに沿ってウエハの内部に改質領域を形成する第４工程を更に備えていてもよい。このようなレーザ加工方法によれば、改質領域から伸展した亀裂をラインに沿ってストリートに到達させることで、ウエハを機能素子ごとにチップ化することができる。
本発明によれば、ウエハに熱ダメージが生じることを抑制しながら、ウエハを効率的に加工することができる。
一実施形態のレーザ加工装置の構成図である。 図１に示されるレーザ加工装置によって加工されるウエハの平面図である。 図２に示されるウエハの一部分の断面図である。 図２に示されるストリートの一部分の平面図である。 一実施形態のレーザ加工方法のフローチャートである。 一実施形態のレーザ加工方法を説明するためのウエハの一部分の断面図である。 一実施形態のレーザ加工方法を説明するためのウエハの一部分の断面図である。 レーザ照射の態様について説明する図である。 レーザ照射の態様について説明する図である。 レーザ照射の態様について説明する図である。 レーザ照射の態様について説明する図である。 レーザ照射の態様について説明する図である。 レーザ照射の態様について説明する図である。 レーザ照射の態様について説明する図である。 レーザ照射の態様について説明する図である。 光の干渉効果について説明する図である。 レーザ照射の態様について説明する図である。 レーザ照射の態様について説明する図である。 一実施形態のレーザ加工方法のフローチャートである。
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［レーザ加工装置の構成］
図１に示されるように、レーザ加工装置１は、支持部２と、照射部３と、撮像部４と、制御部５と、を備えている。レーザ加工装置１は、ウエハ２０のストリート（詳細については後述する）にレーザ光Ｌを照射することでウエハ２０のストリートの表層を除去するグルービング加工を実施する装置である。以下の説明では、互いに直交する３方向を、それぞれ、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向という。一例として、Ｘ方向は第１水平方向であり、Ｙ方向は第１水平方向に垂直な第２水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。
支持部２は、ウエハ２０を支持する。支持部２は、例えばウエハ２０に貼り付けられたフィルム（図示省略）を吸着することで、ストリートを含むウエハ２０の表面が照射部３及び撮像部４と向かい合うようにウエハ２０を保持する。一例として、支持部２は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれの方向に沿って移動可能であり、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として回転可能である。
照射部３は、支持部２によって支持されたウエハ２０のストリートにレーザ光Ｌを照射する。照射部３は、光源３１と、整形光学系３２と、空間光変調器３８と、結像光学系３９と、ミラー３３Ａと、集光部３４Ａと、光源３５と、ビームスプリッタ３６と、レンズ３４Ｂと、ミラー３３Ｂと、撮像素子３７と、を含んでいる。
光源３１は、レーザ光Ｌを出射する。整形光学系３２は、光源３１から出射されたレーザ光Ｌを調整する。一例として、整形光学系３２は、レーザ光Ｌの出力を調整するアッテネータ、及びレーザ光Ｌの径を拡大するビームエキスパンダの少なくとも一つを含んでいる。空間光変調器３８は、レーザ光Ｌの位相を変調する。空間光変調器３８は、液晶層に表示される変調パターンに応じてレーザ光Ｌを変調する。変調パターンとは、変調を付与するホログラムパターンである。空間光変調器３８は、例えば反射型液晶（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal on Silicon）の空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）である。結像光学系３９は、空間光変調器３８によって変調されたレーザ光Ｌを結像する。結像光学系３９は、例えば、空間光変調器３８の変調面と集光部３４Ａの入射瞳面とが結像関係にある両側テレセントリック光学系を構成する。ミラー３３Ａは、結像光学系３９を透過したレーザ光Ｌを反射して集光部３４Ａに入射させる。集光部３４Ａは、ミラー３３Ａによって反射されたレーザ光Ｌを、支持部２によって支持されたウエハ２０のストリートに集光する。
光源３５は、可視光を出射する。ビームスプリッタ３６は、光源３５から出射された可視光の一部を反射してレンズ３４Ｂに入射させ、残りを透過する。レンズ３４Ｂに入射した可視光は、レンズ３４Ｂ、ミラー３３Ａ、集光部３４Ａを透過して、支持部２によって支持されたウエハ２０のストリートに照射される。撮像素子３７は、ウエハ２０のストリートによって反射されて集光部３４Ａ、ミラー３３Ａ、レンズ３４Ｂ、及びビームスプリッタ３６を透過し、ミラー３３Ｂによって反射された可視光を検出する。レーザ加工装置１では、制御部５が、撮像素子３７による検出結果に基づいて、例えばレーザ光Ｌの集光点がウエハ２０のストリートに位置するように、Ｚ方向に沿って集光部３４Ａを移動させる。
撮像部４は、支持部２によって支持されたウエハ２０のストリートの画像データを取得する。撮像部４は、ビームスプリッタ４２と、レンズ４３Ｂと、集光部４３Ａと、撮像素子４４と、を含んでいる。ビームスプリッタ４２は、光源３５から出射されてビームスプリッタ３６を透過した可視光を反射してレンズ４３Ｂに入射させる。レンズ４３Ｂに入射した可視光は、レンズ４３Ｂ及び集光部４３Ａを透過して、支持部２によって支持されたウエハ２０のストリートに照射される。撮像素子４４は、ウエハ２０のストリートによって反射されて集光部４３Ａ、レンズ４３Ｂ、及びビームスプリッタ４２を透過した可視光を検出する。
制御部５は、レーザ加工装置１の各部の動作を制御する。制御部５は、処理部５１と、記憶部５２と、入力受付部５３と、を含んでいる。処理部５１は、プロセッサ、メモリ、ストレージ及び通信デバイス等を含むコンピュータ装置である。処理部５１では、プロセッサが、メモリ等に読み込まれたソフトウェア（プログラム）を実行し、メモリ及びストレージにおけるデータの読み出し及び書き込み、並びに、通信デバイスによる通信を制御する。記憶部５２は、例えばハードディスク等であり、各種データを記憶する。入力受付部５３は、オペレータから各種データの入力を受け付けるインターフェース部である。一例として、入力受付部５３は、キーボード、マウス、ＧＵＩ（Graphical User Interface）の少なくとも一つである。
［ウエハの構成］
図２及び図３に示されるように、ウエハ２０は、半導体基板２１と、機能素子２２と、を含んでいる。半導体基板２１は、表面２１ａ及び裏面２１ｂを有している。半導体基板２１は、例えば、シリコン基板である。半導体基板２１には、結晶方位を示すノッチ２１ｃが設けられている。半導体基板２１には、ノッチ２１ｃの替わりにオリエンテーションフラットが設けられていてもよい。機能素子２２は、半導体基板２１の表面２１ａに形成されている。機能素子２２は、複数の機能素子２２ａを含んでいる。複数の機能素子２２ａは、半導体基板２１の表面２１ａに沿って二次元に配置されている。各機能素子２２ａは、例えば、フォトダイオード等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、メモリ等の回路素子等である。各機能素子２２ａは、複数の層がスタックされて３次元的に構成される場合もある。
ウエハ２０には、複数のストリート２３が形成されている。複数のストリート２３は、隣り合う機能素子２２ａの間において外部に露出した領域である。つまり、複数の機能素子２２ａは、ストリート２３を介して互いに隣り合うように配置されている。一例として、複数のストリート２３は、マトリックス状に配列された複数の機能素子２２ａに対して、隣り合う機能素子２２ａの間を通るように格子状に延在している。図４に示されるように、ストリート２３の表層には、絶縁膜２４及び複数の金属構造物２５，２６が形成されている。絶縁膜２４は、例えば、Low-k膜である。各金属構造物２５，２６は、例えば、金属パッドである。金属構造物２５と金属構造物２６とは、例えば、厚さ、面積、材料の少なくとも一つにおいて、互いに相違している。
図２及び図３に示されるように、ウエハ２０は、複数のライン１５のそれぞれに沿って機能素子２２ａごとに切断されること（すなわち、機能素子２２ａごとにチップ化されること）が予定されているものである。各ライン１５は、ウエハ２０の厚さ方向から見た場合に、各ストリート２３を通っている。一例として、各ライン１５は、ウエハ２０の厚さ方向から見た場合に、各ストリート２３の中央を通るように延在している。各ライン１５は、レーザ加工装置１によってウエハ２０に設定された仮想的なラインである。各ライン１５は、ウエハ２０に実際に引かれたラインであってもよい。
［レーザ加工装置の動作及びレーザ加工方法］
レーザ加工装置１は、各ストリート２３にレーザ光Ｌを照射することで各ストリート２３の表層を除去するグルービング加工を実施する。具体的には、支持部２によって支持されたウエハ２０の各ストリート２３にレーザ光Ｌが照射されるように、制御部５が照射部３を制御し、レーザ光Ｌが各ストリート２３に沿って相対的に移動するように、制御部５が支持部２を制御する。このとき、制御部５は、ストリート２３に関する情報に基づいて、ストリート２３の第１領域においてストリート２３の表層を除去するパワーよりも、ストリート２３の第２領域においてストリート２３の表層を除去するパワーが大きくなり、且つ、第１領域及び第２領域に対するレーザ光Ｌの照射が同時に実施されるように、照射部３を制御する。ここでの「ストリート２３に関する情報」とは、「第１領域におけるレーザ加工のしにくさを示す加工閾値が、第２領域における加工閾値よりも低いとの情報」である。このような加工閾値の違いは、ストリート２３の表層の構造が一様ではないことによるものである。すなわち、ストリート２３には、比較的レーザ加工がしやすい領域（第１領域）と、比較的レーザ加工がしにくい領域（第２領域）とが含まれている。
上述したように、ストリート２３に対して全領域共通の条件でレーザ光Ｌを照射するのではなく、各領域の加工閾値に応じて加工閾値が高い領域ほど表層を除去するパワーが大きくなるように領域毎の条件で且つ同時に各領域にレーザ光Ｌが照射されることにより、加工閾値が低い領域に対する熱ダメージが生じない強度のレーザ照射、及び、加工閾値が高い領域に対する繰り返し加工が必要にならない強度のレーザ照射を同時に実現することが可能になる。これにより、ウエハ２０に熱ダメージが生じることを抑制しながら、ウエハ２０を効率的に加工することができる。
図５のフローチャートを参照しつつ、レーザ加工装置１を用いたレーザ加工方法について説明する。なお、以下で説明する処理を行う前提として、ストリート２３における各領域について、加工のしにくさを示す加工閾値が特定されているものとする。具体的には、ストリート２３に関する情報として、第１領域における加工閾値が第２領域における加工閾値よりも低いことが特定されているものとする。このようなストリート２３に関する情報は、例えば、事前にテスト用のウエハが用意されて、当該ウエハにレーザ光が照射されて改質領域が形成され、改質領域から伸展する亀裂状態が特定されることにより、特定されてもよい。ストリート２３に関する情報は、レーザ加工装置１の制御部５の記憶部５２によって記憶される。
図５に示されるように、最初に、ウエハ２０が用意される（図５に示されるＳ０１）（第１工程）。続いて、レーザ加工装置１において、支持部２によってウエハ２０が支持された状態で、撮像部４によってウエハ２０の各ストリート２３の画像データが取得される（図５に示されるＳ０２）。当該画像データは、レーザ加工装置１の制御部５の記憶部５２によって記憶される。続いて、レーザ加工装置１において、ウエハ２０に対してグルービング加工が実施される（図５に示されるＳ０３）（第２工程）。
具体的には、支持部２によって支持されたウエハ２０の各ストリート２３にレーザ光Ｌが照射されるように、制御部５が照射部３を制御し、レーザ光Ｌが各ストリート２３に沿って相対的に移動するように、制御部５が支持部２を制御する。このとき、制御部５は、撮像部４から取得した各ストリート２３の画像データ、及び予め取得しているストリート２３に関する情報に基づいて、ストリート２３の第１領域においてストリート２３の表層を除去するパワーよりも、ストリート２３の第２領域においてストリート２３の表層を除去するパワーが大きくなり、且つ、第１領域及び第２領域に対するレーザ光Ｌの照射が同時に実施されるように、照射部３を制御する（詳細は後述）。
レーザ加工装置１では、制御部５は、撮像部４から取得した各ストリート２３の画像データに基づいて、各ストリート２３における第１領域及び第２領域の位置情報を予め特定（第３工程）しておき（当該位置情報は、レーザ加工装置１の制御部５の記憶部５２によって記憶される）、第１領域においてストリート２３の表層を除去するパワーよりも、第２領域においてストリート２３の表層を除去するパワーが大きくなり、且つ、第１領域及び第２領域に対するレーザ光Ｌの照射が同時に実施されるように、照射部３を制御する。
続いて、図６に示されるように、レーザ加工装置（図示省略）において、各ライン１５に沿ってウエハ２０にレーザ光Ｌ０が照射されることで、各ライン１５に沿ってウエハ２０の内部に改質領域１１が形成される（図５に示されるＳ０４）（第４工程）。改質領域１１は、密度、屈折率、機械的強度、その他の物理的特性が周囲の非改質領域とは異なる領域である。改質領域１１としては、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等がある。改質領域１１は、改質領域１１からレーザ光Ｌ０の入射側及びその反対側に亀裂が延び易いという特性を有している。
続いて、図７に示されるように、エキスパンド装置（図示省略）において、エキスパンドフィルム１２が拡張させられことで、各ライン１５に沿って半導体基板２１の内部に形成された改質領域１１からウエハ２０の厚さ方向に亀裂が伸展し、量産用のウエハ２０が機能素子２２ａごとにチップ化される（図５に示されるＳ０５）。
次に、制御部５の処理について、より詳細に説明する。制御部５は、ストリート２３に関する情報（第１領域の加工閾値が第２領域の加工閾値よりも低いとの情報）に基づいて、ストリート２３の第１領域及び第２領域に対するレーザ光の照射が同時に実施され、レーザ光が第１領域においてストリート２３の表層を除去するパワーよりも第２領域においてストリート２３の表層を除去するパワーが大きくなるように、照射部３を制御する。
制御部５は、例えば、第１領域における特定の範囲あたりのレーザ光の集光点の数よりも、第２領域における当該特定の範囲あたりのレーザ光の集光点の数が多くなるようにレーザ光の集光点を配置することにより、レーザ光が第１領域においてストリート２３の表層を除去するパワーよりも第２領域においてストリート２３の表層を除去するパワーを大きくする。制御部５は、例えば、空間光変調器３８の液晶層に表示される変調パターン（ホログラムパターン）を調整することにより、レーザ光の集光点の配置を制御する。
図８及び図９は、上述したレーザ光の集光点の配置を制御する場合の、レーザ照射の態様について説明する図である。図８及び図９において、（ａ）はウエハ２０のストリート２３における第１領域２３ｘ及び第２領域２３ｙを示す図であり、（ｂ）はレーザ光の照射位置（集光点）を示す図であり、（ｃ）は領域毎の照射回数（集光点の数）を示す図である。なお、以下で説明するストリート２３の「延在方向」（第１方向）とは図８等における左右方向であり、ストリート２３の「幅方向」（第２方向）とは図８等における上下方向である。
図８に示される例では、図８（ａ）に示されるように、ストリート２３の幅方向両端部側が、加工閾値が低い材料で構成された第１領域２３ｘであり、ストリート２３の幅方向中央部が、加工閾値が高い材料で構成された第２領域２３ｙである。なお、第１領域２３ｘの「加工閾値が低い」とは、第２領域２３ｙと比較して加工閾値が低いことを示しており、第２領域２３ｙの「加工閾値が高い」とは、第１領域２３ｘと比較して加工閾値が高いことを示している。このようなストリート２３に対しては、例えば図８（ｂ）に示されるような照射位置（集光点）でレーザ光が照射される。図８（ｂ）に示される例では、第１領域２３ｘに対応するストリート２３の幅方向両端部において、ストリート２３の延在方向に照射位置（集光点）が１つのみとされている。また、第２領域２３ｙに対応するストリート２３の幅方向中央部では、特定の範囲あたりのストリート２３の延在方向に沿った照射位置（集光点）が３つずつとされている。ここでの特定の範囲とは、幅方向における所定の範囲であり、図８に示される例では第１領域２３ｘの幅方向の範囲である。すなわち、図８に示される例では、第２領域２３ｙにおいて、第１領域２３ｘの幅方向の範囲（大きさ）でみると、各範囲、ストリート２３の延在方向に沿った照射位置（集光点）が３つとされている。図８（ｃ）に示されるように、図８の（ｂ）に示される集光点でレーザ光が照射され、レーザ光に対してウエハ２０がストリート２３の延在方向に移動させられると、ストリート２３の延在方向に沿って、第１領域２３ｘについては特定の範囲あたりのレーザ光の集光点の数が１つ（１回照射）とされ、第２領域２３ｙについては特定の範囲あたりのレーザ光の集光点の数が３つ（３回照射）とされるレーザ光照射が繰り返し行われる。
図９に示される例では、図９（ａ）に示されるように、ストリート２３の幅方向両端部側が、加工閾値が高い材料で構成された第２領域２３ｙであり、ストリート２３の幅方向中央部が、加工閾値が低い材料で構成された第１領域２３ｘである。このようなストリート２３に対しては、例えば図９（ｂ）に示されるような照射位置（集光点）でレーザ光が照射される。図９（ｂ）に示される例では、第２領域２３ｙに対応するストリート２３の幅方向両端部において、ストリート２３の延在方向に沿った照射位置（集光点）が４つとされている。また、第１領域２３ｘに対応するストリート２３の幅方向中央部では、特定の範囲あたりのストリート２３の延在方向に沿った照射位置（集光点）が１つのみとされている。ここでの特定の範囲とは、幅方向における所定の範囲であり、図９に示される例では第２領域２３ｙの幅方向の範囲である。すなわち、図９に示される例では、第１領域２３ｘにおいて、第２領域２３ｙの幅方向の範囲（大きさ）でみると、各範囲、ストリート２３の延在方向に沿った照射位置（集光点）が１つのみとされている。図９（ｃ）に示されるように、図９（ｂ）に示される集光点でレーザ光が照射され、レーザ光に対してウエハ２０がストリート２３の延在方向に移動させられると、ストリート２３の延在方向に沿って、第１領域２３ｘについては特定の範囲あたりのレーザ光の集光点の数が１つ（１回照射）とされ、第２領域２３ｙについては特定の範囲あたりのレーザ光の集光点の数が４つ（４回照射）とされるレーザ光照射が繰り返し行われる。
図１０及び図１１は、レーザ光の集光点の配置を制御する場合の、照射位置設計例について説明する図である。図１０及び図１１において、（ａ）はレーザ照射配置の設計例、（ｂ）はレーザ集光位置のパターン、（ｃ）は空間光変調器３８に表示される変調パターン（ホログラムパターン）である。図１０は、ストリート２３の幅方向両端部側が第２領域２３ｙであり特定の範囲あたりの集光点が５つとされ、ストリート２３の幅方向中央部が第１領域２３ｘであり特定の範囲あたりの集光点が２つとされる例を示している。図１１は、ストリート２３の幅方向両端部側が第１領域２３ｘであり特定の範囲あたりの集光点が１つとされ、ストリート２３の幅方向中央部が第２領域２３ｙであり特定の範囲あたりの集光点が３つとされる例を示している。
図１０に示される例では、例えば、図１０（ａ）に示されるようなレーザ照射配置とされる。図１０（ａ）に示されるように、例えば、第１方向における集光点の両端部間の距離が７６．８μｍとされ、第２方向における集光点の両端部間の距離が５７．６μｍとされる。そして、図１０（ｂ）に示されるレーザ集光位置のパターンを実現するホログラムパターンとして、図１０（ｃ）に示されるホログラムパターンが生成される。図１１に示される例では、例えば、図１１（ａ）に示されるようなレーザ照射配置とされる。図１１（ａ）に示されるように、例えば、第１方向における集光点の両端部間の距離が９６μｍとされ、第２方向における集光点の両端部間の距離が５７．６μｍとされる。そして、図１１（ｂ）に示されるレーザ集光位置のパターンを実現するホログラムパターンとして、図１１（ｃ）に示されるホログラムパターンが生成される。
また、制御部５は、例えば、第１領域に照射されるレーザ光の強度よりも、第２領域に照射されるレーザ光の強度を高めることにより、レーザ光が第１領域においてストリート２３の表層を除去するパワーよりも第２領域においてストリート２３の表層を除去するパワーを大きくしてもよい。制御部５は、例えば、空間光変調器３８の液晶層に表示される変調パターン（ホログラムパターン）を調整することにより、レーザ光の強度を制御する。
図１２及び図１３は、上述したレーザ光の強度を制御する場合の、レーザ照射の態様について説明する図である。図１２及び図１３において、（ａ）はウエハ２０のストリート２３における第１領域２３ｘ及び第２領域２３ｙを示す図であり、（ｂ）はレーザ光の照射強度を示す図である。
図１２に示される例では、図１２（ａ）に示されるように、ストリート２３の幅方向両端部側が、加工閾値が低い材料で構成された第１領域２３ｘであり、ストリート２３の幅方向中央部が、加工閾値が高い材料で構成された第２領域２３ｙである。このようなストリート２３に対しては、例えば図１２（ｂ）に示されるように、第２領域２３ｙに照射されるレーザ光の強度を１．０とした場合に、第１領域２３ｘに照射されるレーザ光の強度が０．３となるように、レーザ光が照射される。
図１３に示される例では、図１３（ａ）に示されるように、ストリート２３の幅方向両端部側が、加工閾値が高い材料で構成された第２領域２３ｙであり、ストリート２３の幅方向中央部が、加工閾値が低い材料で構成された第１領域２３ｘである。このようなストリート２３に対しては、例えば図１３（ｂ）に示されるように、第２領域２３ｙに照射されるレーザ光の強度を１．０とした場合に、第１領域２３ｘに照射されるレーザ光の強度が０．３となるように、レーザ光が照射される。
図１４及び図１５は、レーザ光の強度を制御する場合の、照射位置設計例について説明する図である。図１４及び図１５において、（ａ）はレーザ照射配置の設計例、（ｂ）はレーザ集光位置のパターン、（ｃ）は空間光変調器３８に表示される変調パターン（ホログラムパターン）である。図１４は、ストリート２３の幅方向両端部側が第１領域２３ｘでありレーザ光の相対強度が０．３とされ、ストリート２３の幅方向中央部が第２領域２３ｙでありレーザ光の相対強度が１．０とされる例を示している。図１５は、ストリート２３の幅方向両端部側が第２領域２３ｙでありレーザ光の相対強度が１．０とされ、ストリート２３の幅方向中央部が第１領域２３ｘでありレーザ光の相対強度が０．３とされる例を示している。
図１４に示される例では、例えば、図１４（ａ）に示されるようなレーザ照射配置とされる。図１４（ａ）に示されるように、例えば、第１方向における集光点の両端部間の距離が５７．６μｍとされ、第２方向における集光点の両端部間の距離が５７．６μｍとされる。そして、図１４（ｂ）に示されるレーザ集光位置のパターンを実現するホログラムパターンとして、図１４（ｃ）に示されるホログラムパターンが生成される。図１５に示される例では、例えば、図１５（ａ）に示されるようなレーザ照射配置とされる。図１５（ａ）に示されるように、例えば、第１方向における集光点の両端部間の距離が５７．６μｍとされ、第２方向における集光点の両端部間の距離が５７．６μｍとされる。そして、図１５（ｂ）に示されるレーザ集光位置のパターンを実現するホログラムパターンとして、図１５（ｃ）に示されるホログラムパターンが生成される。
また、制御部５は、レーザ光がストリート２３に沿って第１方向（ストリート２３の延在方向）に相対的に移動するように、支持部２を制御すると共に、第２方向（ストリート２３の幅方向）の互いに異なる位置であって第１方向において互いに重ならない位置に、レーザ光の複数の集光点を配置してもよい。
図１６は、光の干渉効果を説明する図である。図１６において、黒丸は同時照射されるレーザ光の設計上の集光点を示しており、黒丸の横のグラフは実際に観測される光の強度分布の一例を示している。ストリート２３にグルーピング加工を行う場合には、ストリート２３の幅方向（第２方向）に対して均一な加工が求められる。しかしながら、図１６に示されるように、ストリート２３の幅方向（第２方向）に直線状に複数のレーザ光を同時に形成した場合には、複数のレーザ光が互いに干渉し合う光の干渉効果によって、単一照射の場合の光の強度分布とは異なる強度分布となり、強度分布が不均一となってしまう。
図１７は、複数のレーザ光の集光点を面上にずらして配置する場合の、レーザ照射の態様について説明する図である。図１７において、黒丸はレーザ光の集光点を示しており、左右方向はストリート２３の延在方向（第１方向）、上下方向はストリート２３の幅方向（第２方向）を示している。上述した光の干渉効果による光の強度分布の不均一を回避する方法として、図１７（ａ）に示されるように、複数のレーザ光の集光点を第２方向の互いに異なる位置であって第１方向において互いに重ならない位置に配置することが考えられる。このように、複数のレーザ光の集光点を面上にずらして配置することにより、上述した光の干渉効果の影響を受けることがない。また、図１７（ａ）に示されるように、レーザ光がストリート２３に沿って第１方向に相対的に移動することにより、加工痕は集光点を面上にずらして配置しない（第２方向に集光点が並んで配置される）場合と同様となるため、均一照射（トップハット）プロファイルと同等の加工結果を得ることが可能となる。なお、図１７（ｂ）に示されるように、複数のレーザ光の集光点について、第１方向において互いに重ならない位置であって第２方向における互いに重なる位置（一部が重なる位置）に配置することにより、集光点（加工点）を高密度に配置し、干渉効果を受けることなく、実質的に得られる第２方向における加工点の間隔を、任意に狭く設定することができる。
また、制御部５は、グルーピング加工中においてウエハ構造に応じてレーザ集光点の配列（レーザ照射パターン）を動的に変化させてもよい。制御部５は、グルービング加工中において、撮像部４から取得する各ストリート２３の画像データに基づいてウエハ構造を特定し、特定したウエハ構造に応じたレーザ集光点の配列となるように、照射部３を制御する。
図１８に示される例では、ウエハ２０のストリート２３の構造として、構造Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４が示されている。構造Ｗ１では、ストリート２３の幅方向両端部側が、加工閾値が低い材料で構成された第１領域２３ｘであり、ストリート２３の幅方向中央部が、加工閾値が高い材料で構成された第２領域２３ｙである。構造Ｗ２では、ストリート２３の幅方向両端部側が第２領域２３ｙであり、ストリート２３の幅方向中央部が第１領域２３ｘである。構造Ｗ３では、全領域同じ加工閾値（例えば第１領域２３ｘ）である。構造Ｗ４では、ストリート２３の幅方向両端部側及び幅方向中央部が第１領域２３ｘであり、第１領域２３ｘに挟まれる位置が第２領域２３ｙである。
この場合、制御部５は、グルービング加工中において、撮像部４から取得したストリート２３の画像データにより構造Ｗ１であると特定された場合には、記憶部５２（メモリ）を参照し、レーザ照射パターンＣ１によりレーザ照射を行う。レーザ照射パターンＣ１では、ストリート２３の幅方向両端部においてストリート２３の延在方向に照射位置（集光点）が１つのみとされており、ストリート２３の幅方向中央部において特定の範囲あたりのストリート２３の延在方向に沿った照射位置（集光点）が３つずつとされている。制御部５は、グルービング加工中において、撮像部４から取得したストリート２３の画像データにより構造Ｗ２であると特定された場合には、記憶部５２（メモリ）を参照し、レーザ照射パターンＣ２によりレーザ照射を行う。レーザ照射パターンＣ２では、ストリート２３の幅方向両端部においてストリート２３の延在方向に沿った照射位置（集光点）が４つとされており、ストリート２３の幅方向中央部において特定の範囲あたりのストリート２３の延在方向に沿った照射位置（集光点）が１つのみとされている。制御部５は、グルービング加工中において、撮像部４から取得したストリート２３の画像データにより構造Ｗ３であると特定された場合には、記憶部５２（メモリ）を参照し、レーザ照射パターンＣ３によりレーザ照射を行う。レーザ照射パターンＣ３では、第２方向（ストリート２３の幅方向）の互いに異なる位置であって第１方向において互いに重ならない位置に、レーザ光の複数の集光点が配置されている。制御部５は、グルービング加工中において、撮像部４から取得したストリート２３の画像データにより構造Ｗ４であると特定された場合には、記憶部５２（メモリ）を参照し、レーザ照射パターンＣ４によりレーザ照射を行う。レーザ照射パターンＣ４では、第１領域２３ｘに照射されるレーザ光の強度よりも、第２領域２３ｙに照射されるレーザ光の強度が高くされる。
図１９は、グルービング加工中においてウエハ構造に応じてレーザ集光点の配列（レーザ照射パターン）を動的に変化させる場合のレーザ加工方法のフローチャートである。図１９に示されるように、当該レーザ加工方法では、まず、ウエハ２０のストリート２３の加工開始位置が事前観察位置にセットされる（ステップＳ１０１）。事前観察位置とは、撮像部４による撮像に係る可視光が照射される位置である。
つづいて、事前観察用光路と加工用光路との時間差Δｔ＝ｌ／ｖｓが計算される（ステップＳ１０２）。ｌとは、事前観察用光路と加工用光路との離間距離である。ｖｓとは、ウエハ２０の移動速度である。事前観察用光路とは撮像部４による撮像に係る可視光の光路であり、加工用光路とは照射部３によるレーザ照射に係る光路である。時間差Δｔが導出されることにより、撮像後、どのタイミングで撮像結果に応じたレーザ照射パターンに変更すればよいかがが特定できる。
つづいて、ウエハ２０を載置した支持部２（ステージ）の移動が開始される（ステップＳ１０３）。つづいて、撮像部４の撮像素子４４により、ウエハ２０のストリート２３の構造画像（材料構造画像）が撮像され（ステップＳ１０４）、ウエハ２０のストリート２３の終端構造が検出されるか否かが判定される（ステップＳ１０５）。検出された場合には、レーザ照射が停止され（ステップＳ１０８）、処理が終了する。
一方で、終端構造が検出されなかった場合には、ストリート２３の構造に応じたレーザ照射パターンが特定され、上述したΔｔ後に、特定した構造に対応する照射パターン（ホログラム）が空間光変調器３８に表示される（ステップＳ１０６）。そして、レーザ照射が開始され（ステップＳ１０７）、再度ステップＳ１０４の処理が実施される。
なお、制御部５は、例えば、一部の領域の集光点のフォーカス位置をずらすことにより、パワー密度（レーザ照射強度）を制御し、ストリート２３の各領域における表層を除去するパワーを調整してもよい。
実施形態において説明したレーザ加工処理における各パラメータの一例は以下のとおりである。波長：５１５ｎｍ、パルス幅：６００ｆｓ、繰り返し周波数：２０ｋＨｚ、パルスエネルギー：２．５μＪ、計算機ホログラムの分解能：１．６μｍ／ｐｉｘｅｌ、対物レンズ：ＮＡ０．２６、１０倍。
［作用効果］
本実施形態に係るレーザ加工装置１は、ストリート２３を介して互いに隣り合うように配置された複数の機能素子２２を含むウエハ２０を支持する支持部２と、ストリート２３にレーザ光を照射する照射部３と、ストリート２３に関する情報に基づいて、ストリート２３の第１領域及び第２領域に対するレーザ光の照射が同時に実施され、レーザ光が第１領域においてストリート２３の表層を除去するパワーよりも第２領域において表層を除去するパワーが大きくなるように、照射部３を制御する制御部５と、を備え、ストリート２３に関する情報は、第１領域におけるレーザ加工のしにくさを示す加工閾値が、第２領域における加工閾値よりも低いとの情報を含む。
本実施形態に係るレーザ加工装置１では、ストリート２３の表層を除去するグルーピング加工において、第１領域及び第２領域に対するレーザ光の照射が同時に実施されると共に、加工閾値が低い第１領域における表層を除去するパワーよりも加工閾値が高い第２領域における表層を除去するパワーが大きくなるように、照射部３が制御される。このように、ストリート２３において加工閾値が互いに異なる領域が存在する場合、例えば加工閾値が高い領域に合わせてレーザ光を照射すると加工閾値が低い領域に熱ダメージが生じるおそれがある。一方で、例えば加工閾値が低い領域に合わせてレーザ光を照射すると、加工閾値が高い領域の表層が十分に除去されないため、レーザ光の照射を複数回実施する等が必要となり、加工のスループットが悪化してしまう。この点、本実施形態に係るレーザ加工装置１では、各領域の加工閾値に関する情報に基づいて、比較的加工閾値が高い第２領域について、第１領域よりもストリート２３の表層を除去するパワーが大きくされると共に、第１領域及び第２領域に対するレーザ光の照射が同時に実施される。このように、いずれかの加工閾値に合わせて全領域共通の条件でレーザ光を照射するのではなく、各領域の加工閾値に応じて加工閾値が高い領域ほど表層を除去するパワーが大きくなるように領域毎の条件で且つ同時に各領域にレーザ光が照射されることにより、加工閾値が低い領域に対する熱ダメージが生じない強度のレーザ照射、及び、加工閾値が高い領域に対する繰り返し加工が必要にならない強度のレーザ照射が同時に実現される。以上のように、本実施形態に係るレーザ加工装置１によれば、ウエハ２０に熱ダメージが生じることを抑制しながら、ウエハ２０を効率的に加工することができる。
制御部５は、第１領域における特定の範囲あたりのレーザ光の集光点の数よりも、第２領域における特定の範囲あたりのレーザ光の集光点の数が多くなるようにレーザ光の集光点を配置することにより、レーザ光が第１領域において表層を除去するパワーよりも第２領域において表層を除去するパワーを大きくしてもよい。このような構成によれば、レーザ光自体の強度を調整することなく、照射位置（集光点）の配置のみで、容易に、各領域におけるレーザ光が表層を除去するパワーを調整することができる。
制御部５は、第１領域に照射されるレーザ光の強度よりも、第２領域に照射されるレーザ光の強度を高めることにより、レーザ光が第１領域において表層を除去するパワーよりも第２領域において表層を除去するパワーを大きくしてもよい。このような構成によれば、集光点の配置を複雑化させることなく、レーザ光の強度調整のみで、容易に、各領域におけるレーザ光が表層を除去するパワーを調整することができる。
制御部５は、レーザ光がストリート２３に沿って第１方向に相対的に移動するように、支持部２及び照射部３の少なくとも一つを制御し、制御部５は、第１方向に交差するストリート２３の幅方向である第２方向の互いに異なる位置であって第１方向において互いに重ならない位置に、レーザ光の複数の集光点を配置してもよい。複数の集光点はある程度密に配置したいが、ストリート２３の幅方向（第２方向）に直線状にレーザ光の複数の集光点が配置された場合には、光の干渉効果により、第２方向におけるレーザ光の強度分布が不均一となってしまう。この点、複数の集光点が第１方向における互いに重ならない位置に配置される（すなわち、第２方向に直線状に配置されない）ことにより、上述した光の干渉効果の影響が小さくなり、第２方向において均一照射プロファイルを有するレーザ光と同等の加工結果を得ることができる。
レーザ加工装置１は、ストリート２３の画像データを取得する撮像部４を更に備え、制御部５は、画像データに基づいて、第１領域及び第２領域を特定してもよい。このように、撮像された画像データに基づいて、ウエハ２０のストリート２３における第１領域及び第２領域が特定されることにより、ストリート２３の各領域を適切に特定し、領域に応じたレーザ光照射を適切に実施することができる。
本実施形態に係るレーザ加工方法は、ストリート２３を介して互いに隣り合うように配置された複数の機能素子２２を含むウエハ２０を用意する第１工程と、第１工程の後に、ストリート２３に関する情報に基づいて、第１領域においてストリート２３の表層を除去するパワーよりも第２領域において表層を除去するパワーが大きくなるように、ストリート２３の第１領域及び第２領域に対して同時にレーザ光を照射する第２工程と、を備え、ストリート２３に関する情報は、第１領域におけるレーザ加工のしにくさを示す加工閾値が、第２領域における加工閾値よりも低いとの情報を含んでいる。このようなレーザ加工方法によれば、ウエハ２０に熱ダメージが生じることを抑制しながら、ウエハ２０を効率的に加工することができる。
上述したレーザ加工方法は、第１工程の後且つ第２工程の前に、ストリート２３の画像データを取得し、該画像データに基づいて、第１領域及び第２領域を特定する第３工程を更に備えていてもよい。このようなレーザ加工方法によれば、ストリート２３の各領域を適切に特定し、領域に応じたレーザ光照射を適切に実施することができる。
上述したレーザ加工方法は、第１工程の後に、ストリート２３を通るライン１５に沿ってウエハ２０の内部に改質領域を形成する第４工程を更に備えていてもよい。このようなレーザ加工方法によれば、改質領域から伸展した亀裂をライン１５に沿ってストリート２３に到達させることで、ウエハ２０を機能素子ごとにチップ化することができる。
１…レーザ加工装置、２…支持部、３…照射部、４…撮像部、５…制御部、１１…改質領域、２０…ウエハ、２２…機能素子、２３…ストリート、２３ｘ…第１領域、２３ｙ…第２領域。

Claims (8)

  1. ストリートを介して互いに隣り合うように配置された複数の機能素子を含むウエハを支持する支持部と、
    前記ストリートにレーザ光を照射する照射部と、
    前記ストリートに関する情報に基づいて、前記ストリートの第１領域及び第２領域に対するレーザ光の照射が同時に実施され、レーザ光が前記第１領域において前記ストリートの表層を除去するパワーよりも前記第２領域において前記表層を除去するパワーが大きくなるように、前記照射部を制御する制御部と、を備え、
    前記ストリートに関する前記情報は、前記第１領域におけるレーザ加工のしにくさを示す加工閾値が、前記第２領域における前記加工閾値よりも低いとの情報を含む、レーザ加工装置。
  2. 前記制御部は、前記第１領域における特定の範囲あたりのレーザ光の集光点の数よりも、前記第２領域における前記特定の範囲あたりのレーザ光の集光点の数が多くなるようにレーザ光の集光点を配置することにより、レーザ光が前記第１領域において前記表層を除去するパワーよりも前記第２領域において前記表層を除去するパワーを大きくする、請求項１記載のレーザ加工装置。
  3. 前記制御部は、前記第１領域に照射されるレーザ光の強度よりも、前記第２領域に照射されるレーザ光の強度を高めることにより、レーザ光が前記第１領域において前記表層を除去するパワーよりも前記第２領域において前記表層を除去するパワーを大きくする、請求項１又は２記載のレーザ加工装置。
  4. 前記制御部は、レーザ光が前記ストリートに沿って第１方向に相対的に移動するように、前記支持部及び前記照射部の少なくとも一つを制御し、
    前記制御部は、前記第１方向に交差する前記ストリートの幅方向である第２方向の互いに異なる位置であって前記第１方向において互いに重ならない位置に、レーザ光の複数の集光点を配置する、請求項１～３のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
  5. 前記ストリートの画像データを取得する撮像部を更に備え、
    前記制御部は、前記画像データに基づいて、前記第１領域及び前記第２領域を特定する、請求項１～４のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
  6. ストリートを介して互いに隣り合うように配置された複数の機能素子を含むウエハを用意する第１工程と、
    前記第１工程の後に、前記ストリートに関する情報に基づいて、第１領域において前記ストリートの表層を除去するパワーよりも第２領域において前記表層を除去するパワーが大きくなるように、前記ストリートの前記第１領域及び前記第２領域に対して同時にレーザ光を照射する第２工程と、を備え、
    前記ストリートに関する前記情報は、前記第１領域におけるレーザ加工のしにくさを示す加工閾値が、前記第２領域における前記加工閾値よりも低いとの情報を含む、レーザ加工方法。
  7. 前記第１工程の後且つ前記第２工程の前に、前記ストリートの画像データを取得し、該画像データに基づいて、前記第１領域及び前記第２領域を特定する第３工程を更に備える、請求項６記載のレーザ加工方法。
  8. 前記第１工程の後に、前記ストリートを通るラインに沿って前記ウエハの内部に改質領域を形成する第４工程を更に備える、請求項６又は７記載のレーザ加工方法。
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JP2007173475A (ja) 2005-12-21 2007-07-05 Disco Abrasive Syst Ltd ウエーハの分割方法
JP5240267B2 (ja) * 2010-09-30 2013-07-17 三星ダイヤモンド工業株式会社 レーザー加工装置、被加工物の加工方法および被加工物の分割方法
TWI543833B (zh) * 2013-01-28 2016-08-01 先進科技新加坡有限公司 將半導體基板輻射開槽之方法
KR20170011040A (ko) 2015-07-21 2017-02-02 김우진 간접열 오리 구이기
JP6715632B2 (ja) * 2016-03-23 2020-07-01 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及びレーザ加工装置

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