KR102310753B1

KR102310753B1 - 레이저 가공 장치

Info

Publication number: KR102310753B1
Application number: KR1020180015066A
Authority: KR
Inventors: 게이지 노마루
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2017-02-15
Filing date: 2018-02-07
Publication date: 2021-10-07
Also published as: JP6917727B2; CN108436287A; TW201831254A; CN108436287B; JP2018130739A; TWI744460B; KR20180094481A

Abstract

(과제) 본 발명의 과제는, 간소한 구성이라도, 폴리곤 미러에 의해 가공 방향과 레이저 광선의 분산 방향을 소정의 관계로 유지할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는 것에 있다.
(해결 수단) 본 발명에 의하면, 피가공물을 유지하는 유지 수단 (6) 과, 그 유지 수단 (6) 에 유지된 피가공물 (웨이퍼 (10)) 에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단 (24) 과, 그 유지 수단 (6) 과 그 레이저 광선 조사 수단 (24) 과 X 방향으로 상대적으로 가공 이송하는 X 방향 이동 수단과, 그 유지 수단 (6) 과 그 레이저 광선 조사 수단 (24) 과 X 방향 이동 수단과 직교하는 Y 방향으로 상대적으로 가공 이송하는 Y 방향 이동 수단을 적어도 포함하고, 그 레이저 광선 조사 수단 (24) 은, 레이저 광선을 발진하는 레이저 발진기 (242) 와, 그 레이저 발진기 (242) 가 발진한 레이저 광선을 소정의 분산 각도로 분산시켜 X 방향으로 스캔하는 폴리곤 미러 (245) 와, X 방향으로 스캔된 레이저 광선을 그 유지 수단 (6) 에 유지된 피가공물 (웨이퍼 (10)) 에 집광하는 집광기 (241) 와, 그 폴리곤 미러 (245) 와 그 집광기 (241) 사이에 배치 형성되어 레이저 광선의 스캔 방향을 반전시키는 반전기 (246) 로 적어도 구성되는 레이저 가공 장치 (2) 가 제공된다.

Description

레이저 가공 장치{LASER MACHINING APPARATUS}

본 발명은, 폴리곤 미러에 의해 레이저 광선의 조사 방향을 분산시켜, 가공점에 복수의 레이저 광선을 조사하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.

IC, LSI 등의 복수의 디바이스가 분할 예정 라인에 의해 구획되어 표면에 형성된 웨이퍼는, 절삭 블레이드를 회전 가능하게 구비한 절삭 장치에 의해 개개의 디바이스로 분할되고, 휴대 전화, PC 등의 전기 기기에 이용된다.

또, 실리콘 등의 반도체 기판의 상면에 저유전율 절연막 (Low-k 막) 이 몇 층이나 적층된 기능층에 의해 디바이스가 형성된 웨이퍼에 있어서는, 절삭 블레이드로 분할 예정 라인을 절삭하면, 분할 예정 라인에 적층된 기능층이 운모와 같이 박리되어 디바이스의 품질을 저하시키는 점에서 절삭 블레이드로 분할 예정 라인을 절삭하기 전에 레이저 가공 장치에 의해 분할 예정 라인 상기 적층된 Low-k 막을 제거하는 기술이 본 출원인에 의해 제안되어 있다 (특허문헌 1 을 참조).

또한, 레이저 광선을 분할 예정 라인에 조사하여 어브레이션 가공에 의해 Low-k 막을 제거하고 분할 홈을 형성하고자 하면, Low-k 막의 용융물이 배출되지 않고 레이저 광선에 의해 형성되는 홈에 매립되어 되돌아오는 것에 의해 필요한 폭의 분할 홈이 형성되지 않을 우려가 있기 때문에, 충분한 폭의 분할 홈을 확보하기 위하여 분할 예정 라인을 따라 레이저 광선을 몇 번이나 조사해야 하여, 생산성이 나쁘다는 문제가 있다. 본 출원인은, 이 문제에 대처하기 위하여, 레이저 발진기와 집광기 사이에 레이저 광선을 가공 방향으로 분산시켜 가공점에 복수의 레이저 광선이 조사되는 레이저 가공 장치를 개발하여, 이미 제안하고 있다 (특허문헌 2 를 참조).

일본 공개특허공보 2005-064231호 일본 공개특허공보 2015-085347호

상기 특허문헌 2 에 기재된 발명에 의하면, 레이저 발진기와 집광기 사이에 레이저 광선을 가공 방향으로 분산시켜 가공점에 복수의 레이저 광선이 조사되도록 구성한 점에서, 효율적으로 레이저 광선을 가공 방향으로 분산시켜 가공점에 복수의 레이저 광선을 조사시킬 수 있다. 그러나, 가공 방향과 레이저 광선의 분산 방향을 소정의 관계로 유지하면서 생산성을 향상시키기 위해서, 정회전의 폴리곤 미러와 역회전의 폴리곤 미러를 설치하고, 웨이퍼를 왕복 가공할 때에 정회전의 폴리곤 미러에서 역회전의 폴리곤 미러로 전환하는 구성으로 되어 있어, 구성이 복잡해져 고장을 유발한다는 문제를 포함하고 있다.

본 발명은, 상기 사실을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 기술 과제는, 간소한 구성이라도, 폴리곤 미러에 의해 가공 방향과 레이저 광선의 분산 방향을 소정의 관계로 유지할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 주된 기술 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 의하면, 레이저 가공 장치로서, 피가공물을 유지하는 유지 수단과, 그 유지 수단에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단과, 그 유지 수단과 그 레이저 광선 조사 수단을 X 방향으로 상대적으로 가공 이송하는 X 방향 이동 수단과, 그 유지 수단과 그 레이저 광선 조사 수단을 그 X 방향과 직교하는 Y 방향으로 상대적으로 가공 이송하는 Y 방향 이동 수단을 적어도 포함하고, 그 레이저 광선 조사 수단은, 레이저 광선을 발진하는 레이저 발진기와, 그 레이저 발진기가 발진한 레이저 광선을 소정의 분산 각도로 분산시켜 X 방향으로 스캔하는 폴리곤 미러와, X 방향으로 스캔된 레이저 광선을 그 유지 수단에 유지된 피가공물에 집광하는 집광기와, 그 폴리곤 미러와 그 집광기 사이에 배치 형성되어 레이저 광선의 스캔 방향을 반전시키는 반전기로 적어도 구성되는 레이저 가공 장치가 제공된다.

그 반전기는, 이미지 로테이션 프리즘과, 그 분산 각도의 중앙을 회전축으로 하여 그 이미지 로테이션 프리즘을 90 도 회전시키는 구동부와, 그 폴리곤 미러와 그 이미지 로테이션 프리즘 사이에 배치 형성되어 그 분산 각도로 분산된 레이저 광선을 평행광으로 수정하는 제 1 릴레이 렌즈와, 그 이미지 로테이션 프리즘과 그 집광기 사이에 배치 형성되어 그 이미지 로테이션 프리즘을 통과한 평행광을 그 분산 각도로 되돌리는 제 2 릴레이 렌즈로 적어도 구성되고, 그 유지 수단에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하여 왕로에서 가공할 때와 귀로에서 가공할 때에, 그 이미지 로테이션 프리즘을 90 도 회전시켜 레이저 광선의 스캔 방향을 반전시키도록 구성할 수 있다.

본 발명에 의해 구성되는 레이저 가공 장치는, 피가공물을 유지하는 유지 수단과, 그 유지 수단에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단과, 그 유지 수단과 그 레이저 광선 조사 수단을 X 방향으로 상대적으로 가공 이송하는 X 방향 이동 수단과, 그 유지 수단과 그 레이저 광선 조사 수단을 그 X 방향과 직교하는 Y 방향으로 상대적으로 가공 이송하는 Y 방향 이동 수단을 적어도 포함하고, 그 레이저 광선 조사 수단은, 레이저 광선을 발진하는 레이저 발진기와, 그 레이저 발진기가 발진한 레이저 광선을 소정의 분산 각도로 분산시켜 X 방향으로 스캔하는 폴리곤 미러와, X 방향으로 스캔된 레이저 광선을 그 유지 수단에 유지된 피가공물에 집광하는 집광기와, 그 폴리곤 미러와 그 집광기 사이에 배치 형성되어 레이저 광선의 스캔 방향을 반전시키는 반전기로 적어도 구성되므로, 폴리곤 미러에 의해 가공 방향과 레이저 광선의 분산 방향을 소정의 관계로 유지할 수 있는 레이저 가공 장치를 간소한 구성에 의해 실현할 수 있다.

도 1 은 본 발명에 기초하여 구성된 레이저 가공 장치의 일 실시형태를 나타내는 전체 사시도이다.
도 2 는 도 1 에 나타내는 레이저 가공 장치에 채용되는 레이저 광선 조사 수단을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3 은 도 2 에 나타내는 레이저 광선 조사 수단의 반전기를 구성하는 이미지 로테이션 프리즘 및 그것을 구동시키는 구동 모터와, 이미지 로테이션 프리즘의 반전 원리를 설명하기 위한 설명도이다.

이하, 본 발명에 기초하여 구성되는 레이저 가공 장치의 실시형태에 대해 첨부 도면을 참조하여, 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 에는, 본 실시형태의 레이저 가공 장치 (2) 및 피가공물인 웨이퍼 (10) 의 전체 사시도가 나타나 있다. 레이저 가공 장치 (2) 는, 웨이퍼 (10) 를 유지하는 유지 수단 (6) 과, 정지 기대 (2a) 상에 배치 형성되어 그 유지 수단 (6) 을 이동시키는 이동 수단 (8) 과, 그 유지 수단 (6) 에 유지되는 웨이퍼 (10) 에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단 (24) 과, 그 정지 기대 (2a) 상의 이동 수단 (8) 의 측방에 수직 형성되는 수직벽부 (51) 및 그 수직벽부 (51) 의 상단부에서 수평 방향으로 연장되는 수평벽부 (52) 로 이루어지는 프레임체 (50) 를 구비하고 있다. 프레임체 (50) 의 수평벽부 (52) 내부에는, 그 레이저 광선 조사 수단 (24) 의 광학계가 내장되어 있고, 수평벽부 (52) 의 선단 하면에는, 그 레이저 광선 조사 수단 (24) 의 집광기 (241) 가 배치 형성되어 있다. 또, 그 집광기 (241) 에 대해 X 방향에 인접한 위치에는, 촬상 수단 (26) 이 배치 형성된다. 또한, 유지 수단 (6) 에는, 도면 중에 확대하여 나타내는 환상의 프레임 (F) 에 점착 테이프 (T) 를 개재하여 유지된 웨이퍼 (10) 가 유지된다.

그 유지 수단 (6) 은, 도면 중에 화살표 X 로 나타내는 X 방향에 있어서 자유롭게 이동할 수 있도록 기대 (2a) 에 탑재된 사각형상의 X 방향 가동판 (30) 과, 도면 중에 화살표 Y 로 나타내는 Y 방향에 있어서 자유롭게 이동할 수 있도록 X 방향 가동판 (30) 에 탑재된 사각형상의 Y 방향 가동판 (31) 과, Y 방향 가동판 (31) 의 상면에 고정된 원통상의 지주 (32) 와, 지주 (32) 의 상단에 고정된 사각형상의 커버판 (33) 을 포함한다. 커버판 (33) 에는, X 방향으로 사복 (蛇腹) 이 배치 형성되고 (도시 생략), 그 커버판 (33) 상에 형성된 Y 방향으로 연장되는 장공을 통과하여 상방으로 연장되는 원 형상의 피가공물을 유지하고, 도시되지 않은 회전 구동 수단에 의해 둘레 방향으로 회전 가능하게 구성된 척 테이블 (34) 이 배치 형성되어 있다. 척 테이블 (34) 의 상면에는, 다공질 재료로 형성되고 실질상 수평으로 연장되는 원 형상의 흡착 척 (35) 이 배치되어 있다. 흡착 척 (35) 은, 지주 (32) 를 통과하는 유로에 의해 도시되지 않은 흡인 수단에 접속되어 있다. 또한, X 방향은 도 1 에 화살표 X 로 나타내는 방향이며, Y 방향은 화살표 Y 로 나타내는 방향으로 X 방향에 직교하는 방향이다. X 방향, Y 방향으로 규정되는 평면은 실질상 수평이다.

이동 수단 (8) 은, X 방향 이동 수단 (40) 과 Y 방향 이동 수단 (41) 을 포함한다. X 방향 이동 수단 (40) 은, 볼 나사 (40a) 를 통하여 모터 (40b) 의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 X 방향 가동판 (30) 에 전달하고, 기대 (2a) 상의 안내 레일을 따라 X 방향 가동판 (30) 을 X 방향에 있어서 진퇴시킨다. Y 방향 이동 수단 (41) 은, 볼 나사 (41a) 를 통하여 모터 (41b) 의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 Y 방향 가동판 (31) 에 전달하고, X 방향 가동판 (30) 상의 안내 레일을 따라 Y 방향 가동판 (31) 을 Y 방향에 있어서 진퇴시킨다. 또한, 도시는 생략하지만, X 방향 이동 수단 (40), Y 방향 이동 수단 (41), 그 회전 구동 수단에는, 각각 위치 검출 수단이 배치 형성되어 있어, 척 테이블 (34) 의 X 방향의 위치, Y 방향의 위치, 둘레 방향의 회전 위치가 정확하게 검출되고, 도시되지 않은 제어 수단으로부터 지시되는 신호에 기초하여 X 방향 이동 수단 (40), Y 방향 이동 수단 (41) 및 그 회전 구동 수단이 구동되어, 임의의 위치 및 각도로 척 테이블 (34) 을 정확하게 위치시키는 것이 가능하게 되어 있다.

도 2 에 기초하여, 본 발명의 웨이퍼의 가공 장치를 실현하기 위하여 구성된 레이저 광선 조사 수단 (24) 을 보다 구체적으로 설명한다. 도 2(a) 에 나타내는 바와 같이, 레이저 광선 조사 수단 (24) 은, 실리콘 (Si) 으로 이루어지는 웨이퍼 (10) 에 대해 흡수성을 갖는 532 ㎚ 파장의 레이저 광선을 그 집광기 (241) 로부터 조사하기 위한 레이저 발진기 (242) 를 구비하고 있다. 레이저 발진기 (242) 로부터 발진된 레이저 광선 (LB) 은, 투과율을 조정함으로써 레이저 광선의 출력을 조정하는 어테뉴에이터 (243) 에 입사된다. 어테뉴에이터 (243) 에서 원하는 출력으로 조정된 레이저 광선 (LB) 은, 반사 미러 (244) 에 의해 진행 방향이 변환되고, 진행 방향이 변환된 레이저 광선 (LB) 은, 폴리곤 미러 (245) 에 조사된다. 그 폴리곤 미러 (245) 는, 도시되지 않은 구동 모터에 의해 도면 중 화살표 245' 로 나타내는 방향으로 회전됨으로써 레이저 광선 (LB) 의 반사 방향을 소정의 분산 각도를 이루는 레이저 광선 (LBa ∼ LBb) 의 범위에서 분산시키는 복수의 반사면 (245a) 을 구비하고 있다.

폴리곤 미러 (245) 의 그 반사면 (245a) 에 의해 반사된 레이저 광선 (LBa ∼ LBb) 은, 반전기 (246) 에 조사된다. 그 반전기 (246) 는, 도면에 나타내는 바와 같이, 폴리곤 미러 (245) 에 의해 분산되는 레이저 광선 (LBa ∼ LBb) 을 평행광으로 수정하는 제 1 릴레이 렌즈 (246a) 와, 제 1 릴레이 렌즈 (246a) 에 의해 평행광으로 수정된 레이저 광선이 조사되고, 구동 모터 (246b) 에 의해 회전 가능하게 구성된 이미지 로테이션 프리즘 (246c) 과, 그 이미지 로테이션 프리즘 (246c) 을 통과한 평행광을 그 분산 각도로 되돌리는 제 2 릴레이 렌즈 (246d) 로 구성되어 있다. 그 이미지 로테이션 프리즘 (246c) 은, 외주부에 배치 형성된 피구동 기어 (246f) 와 구동 모터 (246b) 의 구동 기어 (246e) 가 서로 맞물림으로써 90 도 회전되도록 구성된다.

그 반전기 (246) 는, 도 2(a) 에 나타내는 바와 같이, 폴리곤 미러 (245) 의 회전에 수반하는 레이저 광선 (LBa ∼ LBb) 의 스캔 방향 D1 을 반전시켜 스캔 방향 D2 로서 출사하는 상태와, 도 2(b) 에 나타내는 바와 같이, 그 입사된 레이저 광선 (LBa ∼ LBb) 의 스캔 방향 D1 을 변경하지 않고, 그대로 스캔 방향 D2' 로서 출사하는 상태로 전환 가능하게 구성되어 있다. 그리고, 도 2(a) 에 나타내는 바와 같이, 그 반전기 (246) 에 의해 레이저 광선 (LBa ∼ LBb) 의 스캔 방향이 D2 로 반전되는 경우, 그 반전기 (246) 로부터 출사된 레이저 광선 (LBa ∼ LBb) 은, 반사 미러 (249) 에 의해 반사되고, 그 집광기 (241) 에 내장된 텔레센트릭 fθ 렌즈 (241a) 에 의해 집광되고, 척 테이블 (34) 에 유지된 웨이퍼 (10) 상에 조사된다. 이 때, 그 집광기 (241) 로부터 조사되는 레이저 광선은, 그 분산 각도에 따른 범위, 즉, 레이저 광선 (LBa) 의 조사 위치 P1 로부터 레이저 광선 (LBb) 의 조사 위치 P2 로 나타내는 범위에서, 화살표 D3 에 의해 나타내는 방향으로 스캔된다. 또, 도 2(b) 에 나타내는 바와 같이, 그 반전기 (246) 에 입사되는 레이저 광 (LBa ∼ LBb) 의 스캔 방향 D1 이 반전되지 않고 유지되어, 스캔 방향 D2' 에서 출사된 경우에는, 그 반전기 (246) 로부터 출사된 레이저 광선 (LBa ∼ LBb) 은, 척 테이블 (34) 에 유지된 웨이퍼 (10) 상에 있어서, 그 분산 각도에 따른 범위, 즉, 레이저 광선 (LBa) 의 조사 위치 P1' 로부터 레이저 광선 (LBb) 의 조사 위치 P2' 로 나타내는 위치의 범위에서, 화살표 D3' 로 나타내는 방향으로 스캔된다. 또한, 폴리곤 미러 (245) 에 의해 초래되는 분산 각도는, 척 테이블 (34) 상에 조사되는 레이저 광선의 조사 위치 P1 (P1') 에서 조사 위치 P2 (P2') 까지의 거리가 8 ㎜ 가 되도록 설정되어 있다.

그 반전기 (246) 를 구성하는 이미지 로테이션 프리즘 (246c) 및 구동 모터 (246b) 의 구성의 일례에 대하여, 도 3 을 참조하면서 더욱 상세하게 설명한다. 도면에 나타내는 바와 같이, 이미지 로테이션 프리즘 (246c) 은, 소위, 이미지 반전 프리즘으로서 일반적으로 알려져 있는 것이다. 보다 구체적으로 설명하면, 도 3(b) 에 나타내는 바와 같이, 레이저 광선이 입사되는 입사면 (Q) 을 구비한 입사측 프리즘 (246c1) 과, 출사면 (R) 을 구비한 출사측 프리즘 (246c2) 을, 입사측 프리즘 (246c1) 의 내측 사면 (U) 과, 출사측 프리즘 (246c2) 의 내측 사면 (V) 사이에 약간의 간극 (246c3) 을 형성하여 대향시키면서, 입사면 (Q) 과 출사면 (R) 이 평행이 되도록 조합함으로써, 외측 경사면 (S, T) 을 갖는 측방에서 봤을 때 대략 사다리꼴 형상을 이루는 조합 프리즘으로 구성할 수 있다.

도 3 을 참조하면서, 그 이미지 로테이션 프리즘 (246c) 에 의해 스캔 방향이 반전되는 원리에 대해 설명한다. 도 3(b) 에는, 그 이미지 로테이션 프리즘 (246c) 을 측방에서 봤을 때 사다리꼴 형상을 이루는 방향에서 본 상태를 개략도로 나타내고, 레이저 광선의 입사면 (Q) 에 있어서의 입사 위치가 화살표 W1 의 방향 (도 3(a) 의 화살표 d1 의 방향) 에서 이동하는 경우의 광선 경로 a, b, c 가 나타나 있다. 또한, 광선 경로 b 는, 입사면 (Q) 의 중심 위치로부터 입사되는 것이고, 광선 경로 a, c 의 입사 위치는, 광선 경로 b 의 입사 위치를 중심으로 한 점 대상의 위치이다. 또, 레이저 광선이 광선 경로 a 에서 진행하는 경우를 실선으로, 광선 경로 b 에서 진행하는 경우를 점선으로, 광선 경로 c 에서 진행하는 경우를 일점 쇄선으로 나타내고 있다.

도면으로 나타내는 바와 같이, 레이저 광선은 입사면 (Q) 에 대해 직각으로 입사되도록 설정되어 있고, 입사면 (Q) 에 대해 광선 경로 a 에서 입사한 레이저 광선은, 입사측 프리즘 (246c1) 의 내측 사면 (U), 나아가서는 외측 경사면 (T) 에 의해 반사되어, 출사측 프리즘 (246c2) 의 내측 사면 (V) 에 직각으로 입사된다. 그리고, 간극 (246c3) 을 직진하여, 출사측 프리즘 (246c2) 에 입광한 레이저 광선은, 출사면 (R), 외측 경사면 (S), 내측 사면 (V) 에 의해 반사된 후, 출사면 (R) 으로부터 출사된다. 또, 광선 경로 b, c 도 동일하게, 입사측 프리즘 (246c1) 측에서 2 회, 출사측 프리즘 (246c2) 에서 3 회 반사되어, 도 3(b) 로 나타내는 바와 같은 위치로부터 출사된다. 도면으로부터 명확한 바와 같이, 입사면 (Q) 으로부터 입사된 광선 경로 a, b, c 는, 광선 경로 b 를 중심으로 180 도 회전된 상태로 출사면 (R) 으로부터 조사되게 되고, 입사면 (Q) 측에서 a, b, c 의 순서, 즉 도 3(b) 에 있어서 화살표 W1 로 나타내는 방향으로 레이저 광선이 스캔되면, 출사면 (R) 측에서는 화살표 W2 로 나타내는 방향으로 스캔 방향이 반전된다. 또, 도 3(a) 에 있어서 입사면 (Q) 의 중심에서 화살표 d1 과 직교하는 화살표 d2 로 나타내는 방향으로 레이저 광선을 스캔시키는 경우에는, 그 레이저 광선이 도 3(b) 의 광선 경로 b 로 나타내는 위치에서, 또한 지면에 수직인 방향으로 그 입사 위치가 이동되게 되어, 그 경우의 출사 위치는, 도 3(b) 의 출사면 (R) 의 광선 경로 b 로 나타내는 위치에서, 또한 지면에 수직인 방향에서 이동하게 되기 때문에, 입사되는 레이저 광선의 스캔 방향은 반전되지 않고 그대로 출사된다.

본 실시형태의 반전기 (246) 는, 상기한 바와 같이, 구동 모터 (246b) 를 구비하고 있고, 도 3(a) 에 나타내는 상태로부터 이미지 로테이션 프리즘 (246c) 을 90 도 회전시킬 수 있도록 구성되어 있다. 따라서, 본 실시형태와 같이 폴리곤 미러 (245) 에 의해 분산되는 레이저 광선의 스캔 방향이 고정되어 있는 경우에는, 그 구동 모터 (246b) 를 구동시켜 이미지 로테이션 프리즘 (246c) 의 방향을 90 도 회전시킴으로써, 이미지 로테이션 프리즘 (246c) 의 입사면 (Q) 상에서 스캔되는 방향 D1 을, 반전기 (246) 로 스캔 방향이 반전되는 방향 (도 3(a) 에서 화살표 d1 로 나타내는 방향) 에 일치시키는 상태 (도 2(a)) 와, 입사면 (Q) 상에서 스캔되는 방향 D1 을, 스캔 방향이 반전되지 않고 출사되는 방향 (도 3(a) 의 화살표 d2 로 나타내는 방향) 에 일치시키는 상태 (도 2(b)) 로 전환할 수 있다.

본 발명의 레이저 가공 장치 (2) 는, 대체로 이상과 같은 구성을 구비하고 있고, 레이저 가공 장치 (2) 에 의해 실시되는 레이저 가공에 대해 이하에 설명한다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 피가공물이 되는 웨이퍼 (10) 에 대해 레이저 가공을 실시할 때에 있어서, 표면측의 기능층에 복수의 디바이스 (14) 가 형성된 웨이퍼 (10) 를, 보호 테이프 (T) 를 개재하여 환상의 프레임 (F) 에 지지된 상태로 척 테이블 (34) 에 재치하고, 흡인 유지한다. 이어서, 척 테이블 (34) 을, 이동 수단 (8) 에 의해 집광기 (241) 에 대해 X 방향에 인접한 위치에 배치 형성된 촬상 수단 (26) 의 바로 아래에 위치시킨다. 그 웨이퍼 (10) 가 촬상 수단 (26) 의 바로 아래에 위치되면, 패턴 매칭 등의 화상 처리 수단을 실행하고, 집광기 (241) 와 웨이퍼 (10) 상의 가공 위치의 위치 맞춤을 실시하고, 위치 맞춤한 결과는, 도시되지 않은 제어 수단에 보내져 기억된다 (얼라인먼트 공정). 그 얼라인먼트 공정을 실시하였다면, 이동 수단 (8) 을 작동시켜 척 테이블 (34) 상의 웨이퍼 (10) 의 소정의 분할 예정 라인 (12) 의 일단부측 (가공 개시 위치) 을, 집광기 (241) 의 바로 아래에 위치시킨다. 이 때, 집광기 (241) 로부터 조사되는 레이저 광선의 집광점을, 디바이스 (14) 가 형성된 기능층의 상면 부근이 되도록 위치시키고, 반전기 (246) 의 이미지 로테이션 프리즘 (246c) 을 미리 스캔 방향이 반전되는 위치가 되도록 그 제어 수단에 의해 설정해 둔다.

다음으로, 그 제어 수단에 의해, 레이저 광선 발진기 (242), 어테뉴에이터 (243) 를 작동시키고, 폴리곤 미러 (245) 를 도시되지 않은 모터를 작동시킴으로써, 예를 들어 5000 회전/초의 회전 속도로 회전시켜, 척 테이블 (34) 을 도 2(a) 에서 화살표 X 로 나타내는 왕로 방향 (도면 중 우측에서 좌측) 으로 소정의 가공 이송 속도로 이동시키고, 그 분할 예정 라인 (12) 을 따라 소위 어브레이션 가공을 실시하여, 분할 홈을 형성한다. 이 때, 도면에 나타내는 바와 같이, 화살표 X 로 나타내는 척 테이블 (34) 이 이동하는 왕로 방향에 대하여, 웨이퍼 (10) 상의 스캔 방향 D3 은 역방향이 된다.

그 왕로 방향으로 척 테이블 (34) 을 이동시키면서 레이저 가공을 실행하고, 분할 예정 라인 (12) 의 타단부측이 집광기 (241) 의 바로 아래 위치에 도달하였다면, 레이저 광선의 조사를 일단 정지시키고, 척 테이블 (34) 의 이동을 정지시킨다. 상기한 레이저 가공에 있어서는, 폴리곤 미러 (245) 의 작용에 의해, 척 테이블 (34) 의 이동 속도에 비하여 화살표 X 의 방향에 있어서 고속이고 또한 반복 스캔되므로, 웨이퍼 (10) 의 분할 예정 라인 (12) 상에서 중복되어 어브레이션 가공이 반복 실시되어, 레이저 가공에 의한 용융물이 형성된 분할 홈에 매립되어 되돌아오는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 상기 레이저 가공은, 예를 들어, 이하의 가공 조건으로 실시된다.

레이저 광선의 파장：532 ㎚

반복 주파수：5 ㎒

평균 출력：10 W

가공 이송 속도：500 ㎜/초

또, 폴리곤 미러는, 예를 들어, 이하와 같이 구성된다.

회전 미러의 수：10 장

회전수：5000 회전/초

스캔 펄스：100 펄스

다음으로, 그 제어 수단은, Y 방향 이동 수단 (41) 을 작동시키고, 척 테이블 (34) 을 웨이퍼 (10) 에 형성된 분할 예정 라인 (12) 의 간격만큼 Y 방향 (산출 이송 방향) 으로 이동함과 함께, 인접하는 분할 예정 라인 (12) 의 타단부측을 집광기 (241) 의 레이저 광선 조사 위치에 위치시킨다. 이 때, 반전기 (246) 의 구동 모터 (246b) 를 작동시키고, 이미지 로테이션 프리즘 (246c) 을 90 도 회전시켜, 도 2(b) 상태로 한다. 즉, 입사면 (Q) 에 입사되는 레이저 광선 (LBa ∼ LBb) 의 스캔 방향이 반전되지 않고, 그대로의 방향 D2' 에서 출사면 (R) 으로부터 출사되는 상태로 해둔다. 그리고, 집광기 (241) 로부터 조사되는 레이저 광선의 집광점을, 분할 예정 라인 (12) 에 있어서의 디바이스 (14) 가 형성된 표면 부근에 위치시키고, 상기한 왕로 방향으로 척 테이블 (34) 을 이동시킨 경우와 동일한 레이저 가공 조건으로 레이저 광선을 조사한다. 그와 동시에, 척 테이블 (34) 을 도 2(b) 에서 화살표 X 로 나타내는 귀로 방향 (도면 중 좌측에서 우측) 으로 소정의 가공 이송 속도로 이동시키고, 그 분할 예정 라인 (12) 을 따라 소위 어브레이션 가공을 실시하여, 분할 홈을 형성한다. 도면에 나타내는 바와 같이, 이 경우에도, 화살표 X 로 나타내는 척 테이블 (34) 의 이동 방향에 대하여, 웨이퍼 (10) 상의 스캔 방향 D3' 는 역방향이 된다. 이와 같이 하여, 그 귀로 방향에 대해서도 척 테이블 (34) 을 이동시키면서 레이저 가공을 실행하고, 분할 예정 라인 (12) 의 일단부측이 집광기 (241) 의 바로 아래 위치에 도달하였다면, 레이저 광선의 조사를 일단 정지시키고, 척 테이블 (34) 의 이동을 정지시킨다. 이 레이저 가공에 있어서도 왕로 방향으로 이동시키는 경우와 마찬가지로, 화살표 X 의 방향에 있어서 8 ㎜ 의 범위에서 반복 스캔하므로, 화살표 X 의 방향에 있어서 분할 예정 라인 (12) 상에서 중복하여 어브레이션 가공이 실시되어, 형성되는 분할 홈에 레이저 가공에 의해 용융물이 매립되어 되돌아오는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이후, 이동 수단 (8) 과 레이저 광선 조사 수단 (24) 을 적절히 작동시킴으로써, 웨이퍼 (10) 상의 모든 분할 예정 라인 (12) 에 대해 동일한 레이저 가공을 실시하여, 분할 홈을 형성하는 레이저 가공을 실시한다.

도 2(a), (b) 로부터 이해되는 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 척 테이블 (34) 을 귀로 방향으로 이동시켜 레이저 가공을 실시하는 경우에 있어서도, 왕로 방향으로 이동시키는 경우의 레이저 가공과 동일한 조건으로 가공하는 것이 가능해져, 왕로 방향으로 이동시키면서 레이저 가공을 실행한 경우와, 귀로 방향으로 이동시키면서 레이저 가공을 실행한 경우에, 분할 예정 라인 (12) 에 대응하는 분할 홈의 가공 품질을 동일하게 할 수 있다. 또, 가공 품질을 동일하게 하기 위한 구성이, 반전기 (246) 에 있어서의 이미지 로테이션 프리즘 (246c) 을 90 도 회전시키는 구성에 의해 실현될 수 있기 때문에, 구성이 복잡화되거나 고장이 유발되거나 하지 않고, 메인터넌스의 수고를 삭감할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기한 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 범위에 있어서, 여러 가지 변형예가 상정된다. 예를 들어, 상기한 실시형태에서는, 이미지 로테이션 프리즘 (246c) 을 90 도 회전시킴으로써, 척 테이블 (34) 이 왕로 방향, 귀로 방향 중 어느 것으로 이동하는 경우에도, 레이저 광선이 스캔되는 방향을 역방향으로 함으로써 분할 홈을 형성한 경우의 가공 품질이 동일해지도록 했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 척 테이블 (34) 이 이동하는 방향에 대해 설정되는 이미지 로테이션 (246c) 의 방향을 반대로 설정하고, 척 테이블 (34) 의 이동 방향에 대하여, 레이저 광선의 스캔 방향이 순방향이 되도록 설정함으로써, 분할 홈을 형성하는 경우의 가공 품질을 동일하게 해도 된다.

또, 본 실시형태에서는, 반전기 (246) 에 사용되는 이미지 로테이션 프리즘 (246c) 을, 입사측 프리즘 (246c1) 과 출사측 프리즘 (246c2) 을 조합함으로써 실현하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 이미지 반전 기능을 나타내는 그 밖의 광학 수단, 예를 들어, 대형 (台刑) 프리즘, 제형 (梯形) 프리즘, 도브 프리즘 등을 채용할 수도 있다.

2：레이저 가공 장치
6：유지 수단
8：이동 수단
10：웨이퍼
12：분할 예정 라인
14：디바이스
24：레이저 광선 조사 수단
241：집광기
242：레이저 발진기
243：어테뉴에이터
245：폴리곤 미러
246：반전기
246b：구동 모터
246c：이미지 로테이션 프리즘
26：촬상 수단
40：X 방향 이동 수단
41：Y 방향 이동 수단

Claims

레이저 가공 장치로서,
피가공물을 유지하는 유지 수단과, 상기 유지 수단에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단과, 상기 유지 수단과 상기 레이저 광선 조사 수단을 X 방향으로 상대적으로 가공 이송하는 X 방향 이동 수단과, 상기 유지 수단과 상기 레이저 광선 조사 수단을 상기 X 방향과 직교하는 Y 방향으로 상대적으로 가공 이송하는 Y 방향 이동 수단을 적어도 포함하고,
상기 레이저 광선 조사 수단은, 레이저 광선을 발진하는 레이저 발진기와, 상기 레이저 발진기가 발진한 레이저 광선을 소정의 분산 각도로 분산시켜 X 방향으로 스캔하는 폴리곤 미러와, X 방향으로 스캔된 레이저 광선을 상기 유지 수단에 유지된 피가공물에 집광하는 집광기와, 상기 폴리곤 미러와 상기 집광기 사이에 배치 형성되어 레이저 광선의 스캔 방향을 반전시키는 반전기로 적어도 구성되며,
상기 반전기는, 이미지 로테이션 프리즘과, 상기 분산 각도의 중앙을 회전축으로 하여 상기 이미지 로테이션 프리즘을 90 도 회전시키는 구동부와, 상기 폴리곤 미러와 상기 이미지 로테이션 프리즘 사이에 배치 형성되어 상기 분산 각도로 분산된 레이저 광선을 평행광으로 수정하는 제 1 릴레이 렌즈와, 상기 이미지 로테이션 프리즘과 상기 집광기 사이에 배치 형성되어 상기 이미지 로테이션 프리즘을 통과한 평행광을 상기 분산 각도로 되돌리는 제 2 릴레이 렌즈로 적어도 구성되고,
상기 유지 수단에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하여 왕로에서 가공할 때와 귀로에서 가공할 때에, 상기 이미지 로테이션 프리즘을 90 도 회전시켜 레이저 광선의 스캔 방향을 반전시키는, 레이저 가공 장치.
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