KR20120022548A

KR20120022548A - 레이저 가공장치

Info

Publication number: KR20120022548A
Application number: KR1020110065985A
Authority: KR
Inventors: 가즈마 세키야
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2010-08-02
Filing date: 2011-07-04
Publication date: 2012-03-12
Also published as: JP2012030272A

Abstract

본 발명은 가공 이송 속도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
레이저빔(LB)을 조사하여 제1 홈을 형성하는 분할 기점 영역(R1)과, 레이저빔(LB)을 조사하지 않거나 또는 제1 홈보다 얕은 제2 홈을 형성하는 비분할 기점 영역(R2)을 분할 예정 라인 위에 교대로 설정하고, 이동 수단에 의해 유지 수단을 일정한 속도로 가공 이송하여 집광기(41) 아래에 비분할 기점 영역(R2)이 위치되었을 때에, 주사부(40)에 의해 레이저빔(LB)의 조사 위치를 분할 기점 영역(R1)에 위치시켜 애블레이션 가공을 실시한다.

Description

레이저 가공장치{LASER MACHINING APPARATUS}

본 발명은, 사파이어 기판의 표면에 설정된 분할 예정 라인에 레이저빔을 조사하여 애블레이션 가공을 실시하는 레이저 가공장치에 관한 것이다.

반도체 디바이스 제조공정에서는, 대략 원판형상인 반도체 웨이퍼의 표면에 격자형으로 배열된 분할 예정 라인에 의해 복수의 영역이 구획되고, 구획된 각 영역에 IC, LSI 등의 디바이스가 형성된다. 그리고, 분할 예정 라인을 따라 반도체 웨이퍼를 절단하는 것에 의해 각 영역을 분할함으로써, 개개의 디바이스가 제조된다. 또한, 사파이어 기판의 표면에 발광 다이오드 등의 발광 소자가 적층된 광디바이스 웨이퍼도 마찬가지로, 분할 예정 라인을 따라 광디바이스 웨이퍼를 절단하는 것에 의해, 개개의 광디바이스가 제조된다.

분할 예정 라인을 따른 웨이퍼의 절단 공정은, 다이서로 지칭되는 절삭 장치에 의해 행해진다. 절삭 장치는, 웨이퍼를 유지하는 척테이블 등의 유지 수단과, 유지 수단에 유지된 웨이퍼를 절삭하는 절삭 수단과, 유지 수단과 절삭 수단을 상대적으로 이동시키는 가공 이송 수단을 구비한다. 절삭 수단은, 회전 스핀들과 회전 스핀들에 장착된 지석 블레이드를 구비하는 절삭 공구, 및 회전 스핀들을 회전 구동하는 구동 기구를 구비하는 스핀들 유닛을 갖는다. 이 절삭 장치에서는, 절삭 공구를 20000 rpm?40000 rpm 정도의 회전 속도로 회전시키면서, 절삭 공구와 유지 수단에 유지된 웨이퍼를 상대적으로 가공 이송한다. 그런데, 절삭 장치에 의한 절단 공정은, 웨이퍼의 종류에 따라서는 가공 이송 속도를 빠르게 할 수 없어, 생산성의 면에서 반드시 만족할 수 있는 것이 아니다.

이러한 배경으로부터, 최근 사파이어 기판의 표면에 질화물 반도체 등의 광소자가 적층된 광디바이스 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라 분할하는 방법으로서, 분할 예정 라인을 따라 레이저빔을 조사하는 것에 의해 레이저 가공 홈을 형성하고, 레이저 가공 홈을 따라 광디바이스 웨이퍼에 외력을 부여하는 것에 의해, 분할 예정 라인을 따라 광디바이스 웨이퍼를 파단하는 방법이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조). 특허문헌 1 기재의 레이저 가공방법에 의하면, 절삭 장치와 비교하여 빠른 가공 이송 속도로 레이저 가공 홈을 형성할 수 있기 때문에, 생산성이 향상된다.

그러나, 특허문헌 1 기재의 레이저 가공방법에서는, 레이저 가공 홈의 벽면이 용융되어 황폐해져 있기 때문에, 개개로 분할되는 광디바이스가 발광 다이오드인 경우, 발광 다이오드의 휘도가 저하되어 버린다. 그래서, 분할 예정 라인 위에 레이저 가공 홈을 파선형 또는 단(段)형상으로 형성하는 레이저 가공방법이 제안되어 있다(특허문헌 2, 3 참조). 특허문헌 2, 3 기재의 레이저 가공방법에 의하면, 광디바이스 측면의 용융층의 면적을 적게 할 수 있기 때문에, 발광 다이오드의 휘도의 저하를 약간 억제할 수 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 평10-305420호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2010-087433호 공보 특허문헌 3: 일본 특허 공개 제2007-149820호 공보

그러나, 분할 예정 라인 위에 레이저 가공 홈을 파선형 또는 단형상으로 형성하기 위해, 중량이 1 ㎏를 초과하는 유지 수단을 레이저 가공 홈이 형성되는 분할 기점 영역과 비분할 기점 영역 사이에서 수 100 ㎜/sec 이상의 가공 이송 속도로 반복 가감속시키는 동작을 수 ㎛의 오차 정밀도로 실시하는 것은 어렵다. 이 때문에, 특허문헌 2, 3 기재의 레이저 가공방법에서는, 분할 기점 영역을 형성할 때의 가공 조건에 맞춘 가공 이송 속도로 유지 수단을 이동시켜야 하므로, 가공 이송 속도는 특허문헌 1 기재의 레이저 가공방법을 이용한 경우의 가공 이송 속도와 동등하게 되어 버린다. 이것에 의해, 보다 빠른 가공 이송 속도를 실현할 수 있는 레이저 가공장치의 제공이 요구되고 있었다.

본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 가공 이송 속도를 향상시킬 수 있는 레이저 가공장치를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하여, 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 레이저 가공장치는, 분할 예정 라인이 설정된 사파이어 기판을 유지하는 유지 수단과, 상기 유지 수단에 유지된 사파이어 기판에 레이저빔을 조사하여 애블레이션 가공을 실시하는 가공 수단과, 상기 유지 수단을 상기 가공 수단에 대하여 수평 방향으로 이동시키는 이동 수단과, 상기 가공 수단과 상기 이동 수단을 제어하는 제어 수단을 포함하는 레이저 가공장치로서, 상기 가공 수단은, 상기 레이저빔을 발진하는 발진기와, 상기 레이저빔을 사파이어 기판을 향해 집광하는 집광기와, 상기 집광기에 의해 집광된 레이저빔의 조사 위치를 가공 이송 방향으로 주사시키는 주사부를 포함하고, 상기 제어 수단은, 상기 레이저빔을 조사하여 제1 홈을 형성하는 분할 기점 영역과, 상기 레이저빔을 조사하지 않거나 또는 상기 제1 홈보다 얕은 제2 홈을 형성하는 비분할 기점 영역을 상기 분할 예정 라인 위에 교대로 설정하고, 상기 이동 수단에 의해 상기 유지 수단을 일정한 속도로 가공 이송하여 상기 집광기 아래에 상기 비분할 기점 영역이 위치될 때에, 상기 주사부에 의해 상기 레이저빔의 집광 위치를 상기 분할 기점 영역에 위치시켜 애블레이션 가공을 실시한다.

본 발명에 따른 레이저 가공장치에 의하면, 집광기 아래에 비분할 기점 영역이 위치되어 있을 때에도 분할 기점 영역에 애블레이션 가공을 실시할 수 있기 때문에, 가공 이송 속도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태인 레이저 가공장치의 주요부의 구성을 도시하는 외관 사시도.
도 2는 도 1에 도시하는 가공 수단의 구성을 도시하는 블록도.
도 3은 도 1에 도시하는 레이저 가공장치의 제어 수단의 구성을 도시하는 블록도.
도 4는 광디바이스 웨이퍼의 구성을 도시하는 외관 사시도.
도 5는 유지 수단에 유지된 상태에서의 광디바이스 웨이퍼와 좌표 위치의 관계를 설명하기 위한 모식도.
도 6은 분할 예정 라인 검출 공정을 설명하기 위한 모식도.
도 7은 가공 공정의 시작시와 종료시를 설명하기 위한 모식도.
도 8은 레이저 가공 홈의 형성공정을 설명하기 위한 모식도.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시형태인 레이저 가공장치 및 그 레이저 가공방법에 대해서 설명한다.

[레이저 가공장치의 구성〕

처음에, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시형태인 레이저 가공장치의 구성에 대해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시형태인 레이저 가공장치의 주요부의 구성을 도시하는 외관 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시하는 가공 수단의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 3은 도 1에 도시하는 레이저 가공장치의 제어 수단의 구성을 도시하는 블록도이다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태인 레이저 가공장치(20)는, 광디바이스 웨이퍼(1)를 유지하는 유지 수단(21)과, 유지 수단(21) 위에 유지된 광디바이스 웨이퍼(1)에 펄스 레이저빔을 조사하여 애블레이션 가공을 실시하는 가공 수단(22)과, 유지 수단(21) 위에 유지된 광디바이스 웨이퍼(1)의 화상을 촬상하는 촬상 수단(23)을 구비한다. 유지 수단(21)은, 광디바이스 웨이퍼(1)를 흡인 유지하고, 원통 부재(24) 안의 도시하지 않는 모터에 연결되어 수평면 내에서 회전할 수 있게 구성되어 있다.

유지 수단(21)은, 2단의 슬라이딩 블록(25, 26) 위에 탑재되어 있다. 유지 수단(21)은, 볼나사(27), 너트(도시 생략), 펄스 모터(28) 등에 의해 구성된 가공 이송 수단(29)에 의해 슬라이딩 블록(25)과 함께 수평 방향이 되는 X축 방향으로 이동할 수 있게 구성되고, 광디바이스 웨이퍼(1)를 가공 수단(22)이 조사하는 펄스 레이저빔에 대하여 상대적으로 가공 이송시킨다. 유지 수단(21)은, 볼나사(30), 너트(도시 생략), 펄스 모터(31) 등에 의해 구성된 인덱싱 이송 수단(32)에 의해 슬라이딩 블록(26)과 함께 수평 방향이 되는 Y축 방향으로 이동 가능하게 구성되고, 광디바이스 웨이퍼(1)를 가공 수단(22)이 조사하는 펄스 레이저빔에 대하여 상대적으로 인덱싱 이송시킨다.

가공 이송 수단(29)에는, 유지 수단(21)의 가공 이송량을 검출하기 위한 가공 이송량 검출 수단(33)이 부설되어 있다. 가공 이송량 검출 수단(33)은, X축 방향을 따라 배치된 리니어 스케일(33a)과, 슬라이딩 블록(25)에 배치되어 슬라이딩 블록(25)과 함께 리니어 스케일(33a)을 따라 이동하는 도시하지 않는 판독 헤드를 구비한다. 가공 이송량 검출 수단(33)은, 예컨대 판독 헤드에 의해 검출된 이동량이 1 ㎛마다 1 펄스의 펄스 신호를 후술하는 제어 수단에 입력한다. 후술하는 제어 수단은, 입력된 펄스 신호를 카운트하는 것에 의해 유지 수단(21)의 가공 이송량을 검출한다.

인덱싱 이송 수단(32)에는, 유지 수단(21)의 인덱싱 이송량을 검출하기 위한 인덱싱 이송량 검출 수단(34)이 부설되어 있다. 인덱싱 이송량 검출 수단(34)은, Y축 방향을 따라 배치된 리니어 스케일(34a)과, 슬라이딩 블록(26)에 배치되어 슬라이딩 블록(26)과 함께 리니어 스케일(34a)을 따라 이동하는 도시하지 않는 판독 헤드를 구비한다. 인덱싱 이송량 검출 수단(34)은, 예컨대 판독 헤드에 의해 검출된 이동량이 1 ㎛마다 1 펄스의 펄스 신호를 후술하는 제어 수단에 입력한다. 후술하는 제어 수단은, 입력된 펄스 신호를 카운트하는 것에 의해 유지 수단(21)의 인덱싱 이송량을 검출한다.

가공 수단(22)은, 실질상 수평으로 배치된 케이싱(35)을 포함하고, 케이싱(35)을 통해 도시하지 않는 Z축 이동 수단에 의해 지지 블록(36)에 대하여 Z축 방향으로 이동할 수 있게 구성되어 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 가공 수단(22)은, 도 1에 도시하는 케이싱(35) 안에 배치된, 발진기(37), 전송 광학계(38), 미러 소자(39), 주사부(40), 및 집광기(41)를 구비한다. 발진기(37)는, YAG 레이저 발진기 또는 YVO4 레이저 발진기로 이루어지는 펄스 레이저빔 발진기(37a)와, 이것에 부설된 반복 주파수 설정 수단(37b)을 구비한다. 펄스 레이저빔 발진기(37a)나 반복 주파수 설정 수단(37b)은, 후술하는 제어 수단에 의해 제어된다.

전송 광학계(38)는, 빔 스플리터 등의 광학 요소를 갖추고, 발진기(37)에 의해 발진된 펄스 레이저빔(LB)의 편광 상태를 제어하기 위한 것이다. 미러 소자(39)는, 전송 광학계(38)를 통과한 펄스 레이저빔(LB)을 집광기(41)측을 향해 반사하는 것이다. 주사부(40)는, 도 1에 도시하는 Y축 방향을 회전축으로 하여 미러 소자(54)를 회전시키는 것에 의해, 광디바이스 웨이퍼(1)에 대한 레이저빔(LB)의 조사 위치를 가공 이송 방향으로 주사시키기 위한 것이다. 집광기(41)는, 미러 소자(39)에 의해 반사된 펄스 레이저빔(LB)을 광디바이스 웨이퍼(1)를 향해 집광하기 위한 것이다.

도 1을 다시 참조하면, 촬상 수단(23)은, 케이싱(35)의 선단부에 장착되어 있다. 촬상 수단(23)은, 유지 수단(21) 위에 유지된 광디바이스 웨이퍼(1)의 상면의 화상을 촬상하고, 펄스 레이저빔에 의해 가공해야 할 영역을 검출하기 위한 것이다. 촬상 수단(23)은, 가시광선에 의해 촬상하는 촬상 소자(CCD) 등에 의해 구성되고, 촬상한 화상 신호를 후술하는 제어 수단에 입력한다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 레이저 가공장치(20)는, 제어 수단(10)을 구비한다. 제어 수단(10)은, 마이크로 컴퓨터에 의해 구성되고, 제어 프로그램에 의해 연산 처리를 실행하는 중앙 처리 장치[CPU(101)]와, 제어 프로그램 등을 저장하는 리드 온리 메모리[ROM(102)]를 구비한다. 제어 수단(10)은, 광디바이스 웨이퍼(1)에 펄스 레이저빔을 조사하기 위해 각 분할 예정 라인의 시점, 종점, 교점의 X, Y 좌표값 등에 기초하여 설정되는 후술의 분할 기점 영역 및 비분할 기점 영역에 관한 설정 정보나 연산 결과 등을 저장하는 기록 및 판독 가능한 램덤 액세스 메모리[RAM(103)]와, 카운터(104)와, 입력 인터페이스(105) 및 출력 인터페이스(106)를 구비한다. 제어 수단(10)의 입력 인터페이스(105)에는, 가공 이송량 검출 수단(33), 인덱싱 이송량 검출 수단(34), 및 촬상 수단(23) 등으로부터의 검출 신호가 입력된다. 제어 수단(10)의 출력 인터페이스(106)는, 펄스 모터(28, 31), 가공 수단(22) 등에 제어 신호를 출력한다.

〔레이저 가공방법〕

다음에, 도 4 내지 도 8을 참조하여, 레이저 가공장치(20)를 이용한 레이저 가공방법에 대해서 설명한다.

도 4는, 광디바이스 웨이퍼(1)의 구성을 도시하는 외관 사시도이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 광디바이스 웨이퍼(1)는, 환상의 프레임(2)에 장착된 폴리올레핀 등의 합성 수지 시트로 이루어지는 보호 테이프(3)에 표면(1a)을 상측으로 하여 점착된 상태로 준비된다. 광디바이스 웨이퍼(1)의 표면(1a)에는 격자형으로 배열된 복수의 제1 분할 예정 라인(4)과 복수의 제2 분할 예정 라인(5)에 의해 구획된 복수의 직사각형 영역이 형성되고, 이 복수의 직사각형 영역에 발광 다이오드 등의 광디바이스(6)가 형성되어 있다.

환상의 프레임(2)에 보호 테이프(3)를 개재하여 지지된 광디바이스 웨이퍼(1)는, 도 1에 도시하는 유지 수단(21)에 보호 테이프(3)측이 대향하도록 도 1에 도시하는 유지 수단(21) 위에 배치된다. 그리고, 도시하지 않는 흡인 수단을 작동시키는 것에 의해 광디바이스 웨이퍼(1)는, 보호 테이프(3)를 개재하여 유지 수단(21) 위에 흡인 유지된다(유지 공정). 환상의 프레임(2)은, 도 1에 도시하는 클램프(21a)에 의해 고정된다.

광디바이스 웨이퍼(1)를 흡인 유지한 유지 수단(21)은, 가공 이송 수단(29)에 의해 촬상 수단(23) 바로 아래에 위치된다. 유지 수단(21)이 촬상 수단(23) 바로 아래에 위치되면, 촬상 수단(23) 및 제어 수단(10)에 의해 광디바이스 웨이퍼(1)의 레이저 가공해야 하는 영역을 검출하는 얼라인먼트 작업이 실행된다. 즉, 촬상 수단(23) 및 제어 수단(10)은, 제1 분할 예정 라인(4)과 가공 수단(22)의 집광기(41)를 정렬하기 위한 패턴 매칭 등의 화상 처리를 실행하고, 레이저빔 조사 위치의 얼라인먼트를 실행한다. 제2 분할 예정 라인(5)에 대해서도 마찬가지로, 레이저빔 조사 위치의 얼라인먼트 작업이 실행된다.

도 5는, 유지 수단(21)에 유지된 상태에서의 광디바이스 웨이퍼(1)와 좌표 위치의 관계를 설명하기 위한 모식도이다. 도 6은, 분할 예정 라인 검출 공정을 설명하기 위한 모식도이다. 도 7은, 가공 공정의 시작시와 종료시를 설명하기 위한 모식도이다. 도 8은 레이저 가공 홈의 형성 공정을 설명하기 위한 모식도이다.

얼라인먼트 작업이 완료되면, 광디바이스 웨이퍼(1)는, 도 5의 (a)에 도시하는 좌표 위치에 위치된 상태가 된다. 도 5의 (b)는 유지 수단(21), 즉 광디바이스 웨이퍼(1)를 도 5의 (a)에 도시하는 상태로부터 시계 방향으로 90˚ 회전시킨 상태를 도시한다. 얼라인먼트 작업이 완료되면, 제어 수단(10)은 유지 수단(21)을 이동시켜, 도 5의 (a) 상태에서 제1 분할 예정 라인(4)에서의 최상위의 제1 분할 예정 라인(4)을 촬상 수단(23) 바로 아래에 위치시킨다. 또한 제어 수단(10)은, 도 6에 도시하는 바와 같이 제1 분할 예정 라인(4)의 일단(도 6에서 좌단)을 촬상 수단(23) 바로 아래에 위치시킨다. 이 상태로 촬상 수단(23)이 제1 분할 예정 라인(4)의 일단(도 6에서 좌단)을 검출하면, 촬상 수단(23)은, 그 좌표값[도 5의 (a)에서의 위치 A1]을 가공 이송 시작 위치 좌표값으로서 제어 수단(10)에 입력한다.

다음에, 제어 수단(10)은, 유지 수단(21)을 도 6에서 화살표 X1로 도시하는 방향으로 이동시키고, 제1 분할 예정 라인(4)의 타단(도 6에서 우단)을 촬상 수단(23) 바로 아래에 위치시킨다. 이 사이에 촬상 수단(23)은, 도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이 제2 분할 예정 라인(5)과의 교점의 좌표값(E1, E2, E3, …, En) 및 타단[도 5의 (a)에서 우단]의 좌표값(B1)을 검출하여, 각각 교점 좌표값 및 가공 이송 종료 위치 좌표값으로서 제어 수단(10)에 입력한다. 제어 수단(10)은, 입력된 제1 분할 예정 라인(4)의 가공 이송 시작 위치 좌표값(A1)과 교점의 좌표값(E1, E2, E3, …, En) 및 가공 이송 종료 위치 좌표값(B1)을 RAM(103)중의 기억부(103a)에 일시 저장한다(분할 예정 라인 검출 공정).

이와 같이 하여 도 5의 (a)에서 최상위의 제1 분할 예정 라인(4)의 가공 이송 시작 위치 좌표값과 교점 좌표값 및 가공 이송 종료 위치 좌표값을 검출하면, 제어 수단(10)은, 유지 수단(21)을 제1 분할 예정 라인(4)의 간격만큼 화살표 Y로 도시하는 방향으로 인덱싱 이송하고, 도 5의 (a)에서 최상위로부터 2번째의 제1 분할 예정 라인(4)을 촬상 수단(23) 바로 아래에 위치시킨다. 그리고, 제어 수단(10)및 촬상 수단(23)은, 이 최상위로부터 2번째의 제1 분할 예정 라인(4)에 대하여 전술한 분할 예정 라인 검출 공정을 실시하여, 최상위로부터 2번째의 제1 분할 예정 라인(4)의 가공 이송 시작 위치 좌표값(A2)과 교점의 좌표값(E1, E2, E3, …, En) 및 가공 이송 종료 위치 좌표값(B2)을 검출하고, 이것을 RAM(103)의 기억부(103a)에 일시 저장한다.

이후, 제어 수단(10) 및 촬상 수단(23)은, 전술한 인덱싱 이송과 분할 예정 라인 검출 공정을 도 5의 (a)에서 최하위의 제1 분할 예정 라인(4)까지 반복 실행하고, 제1 분할 예정 라인(4)의 가공 이송 시작 위치 좌표값(A3?An)과 교점의 좌표값(E1, E2, E3, …, En) 및 가공 이송 종료 위치 좌표값(B3?Bn)을 검출하여, 이것을 RAM(103)의 기억부(103a)에 일시 저장한다.

전술한 바와 같이 제1 분할 예정 라인(4)에 대한 분할 예정 라인 검출 공정이 완료되면, 제어 수단(10)은, 유지 수단(21), 즉 광디바이스 웨이퍼(1)를 90˚ 회동시켜, 도 5의 (b)에 도시하는 상태로 위치시킨다. 다음에, 제어 수단(10) 및 촬상 수단(23)은, 제2 분할 예정 라인(5)에 대하여 전술한 분할 예정 라인 검출 공정을 실시하고, 각 제2 분할 예정 라인(5)의 가공 이송 시작 위치 좌표값(C1?Cn)과 교점의 좌표값(F1, F2, F3, …, Fn) 및 가공 이송 종료 위치 좌표값(D1?Dn)을 검출하여, 이것을 RAM(103)의 기억부(103a)에 일시 저장한다.

광디바이스 웨이퍼(1)에 형성된 제1 분할 예정 라인(4)에 대한 가공 이송 시작 위치 좌표값(A1?An)과 교점의 좌표값(E1, E2, E3,…, En) 및 가공 이송 종료 위치 좌표값(B1?Bn), 제2 분할 예정 라인(5)에 대한 가공 이송 시작 위치 좌표값(C1?Cn)과 교점의 좌표값(F1, F2, F3, …, Fn) 및 가공 이송 종료 위치 좌표값(D1?Dn)은, 광디바이스 웨이퍼(1)의 설계값을 미리 ROM(102) 또는 RAM(103)에 저장해 두고, 전술한 분할 예정 라인 검출 공정을 생략하여도 좋다.

다음에, 제어 수단(10)은, 전술한 분할 예정 라인 검출 공정에서 얻어지고 기억부(103a)에 기억된 가공 이송 시작 위치, 교점, 가공 이송 종료 위치의 각 좌표값을 참조하여, 분할 예정 라인(4, 5)마다, 정해진 가공 조건 하에서의, 제1 홈인 레이저 가공 홈을 형성하는 분할 기점 영역과, 레이저 가공 홈을 형성하지 않거나 또는 제1 홈보다 얕은 제2 홈인 레이저 가공 홈을 형성하는 비분할 기점 영역의 레이저빔의 조사 시간(또는 이송 길이 등)이나 각 펄스 레이저빔의 출력 정보를 설정하여 그 설정 정보를 RAM(103)중 기억부(103b)에 기억한다(설정 공정).

이러한 설정 공정 후에, 기억부(103b)에 기억된 가공 이송 시작 위치, 분할 기점 영역이나 비분할 기점 영역의 조사 시간, 펄스 레이저빔의 출력, 가공 이송 종료 위치 등의 설정 정보에 기초하여 각 분할 예정 라인(4, 5)의 일단으로부터 타단을 향해 가공 수단(22)에 의한 레이저빔의 조사점을 주사시켜 분할 기점 영역과 비분할 기점 영역을 연속적으로 형성하는 가공 공정을 실시한다.

가공 공정에서는, 처음에, 제어 수단(10)이, 유지 수단(21)을 이동시켜 도 5의 (a)에서 최상위의 제1 분할 예정 라인(4)을 가공 수단(22)의 집광기(41) 바로 아래에 위치시킨다. 그리고, 제어 수단(10)은, 도 7에서 도시하는 바와 같이 제1 분할 예정 라인(4)의 일단(도 7에서 좌단)인 가공 이송 시작 위치 좌표값(A1)[도 5의 (a) 참조]을 가공 수단(22)의 집광기(41) 바로 아래에 위치시킨다. 이 때, 펄스 레이저빔의 조사점(P)을 광디바이스 웨이퍼(1)의 표면(1a)(상면) 부근에 맞춘다. 그리고, 제어 수단(10)은, 유지 수단(21) 즉 광디바이스 웨이퍼(1)를 도 7에서 화살표 X1로 도시하는 방향으로 가공 이송하면서, 가공 수단(22)의 집광기(41)로부터 광디바이스 웨이퍼(1)에 대하여 펄스 레이저빔을 조사한다.

이 때, 제어 수단(10)은, 기억부(103b)에 기억된 분할 기점 영역과 비분할 기점 영역에 대한 조사 시간, 펄스 레이저빔의 출력의 설정 정보에 기초하여, 펄스 레이저빔 발진기(37a)가 출력하는 레이저빔의 출력을 변화시키면서 조사점(P)을 연속하여 주사시킨다. 또한, 도 8에 도시하는 바와 같이, 제어 수단(10)은, 집광기(41) 바로 아래에 비분할 영역(R2)이 위치되었을 때, 주사부(40)에 의해 반사 미러(39)를 각도 범위 θ의 범위 내에서 회전시키는 것에 의해, 집광기(41)에 의해 집광된 펄스 레이저빔의 조사 위치를 분할 기점 영역(1)에 위치시킨다.

펄스 레이저빔의 조사 위치를 주사하지 않는 경우에는, 분할 기점 영역(R1)의 폭 A의 거리를 이동하는 동안에 하나의 분할 기점 영역(R1)에 애블레이션 가공을 실시해야 한다. 그러나, 전술한 바와 같이 펄스 레이저빔을 주사한 경우에는, 광디바이스 웨이퍼(1)가 분할 기점 영역(R1)의 선단부와 다음의 분할 기점 영역(R1)의 선단부 사이의 거리 B만큼 이동할 때까지 분할 기점 영역(R1)에 애블레이션 가공을 실시하면 되기 때문에, 광디바이스 웨이퍼(1)의 가공 이송 속도를 올릴 수 있다.

이 결과, 도 8에 도시하는 바와 같이 제1 분할 예정 라인(4)을 따라 분할 기점 영역(R1)에는 레이저 가공 홈(210)이 형성되고, 비분할 기점 영역(R2)에는 레이저 가공 홈이 형성되지 않거나 또는 레이저 가공 홈(210)보다 얕은 레이저 가공 홈이 형성된다. 즉, 제1 분할 예정 라인(4)에는, 분할 기점 영역(R1)에 형성된 레이저 가공 홈(210)이 정해진 간격마다 형성된다.

이상과 같이 하여, 광디바이스 웨이퍼(1)에 형성된 도 5의 (a)에서 최상위의 제1 분할 예정 라인(4)에 대하여 가공 공정을 실시한 후, 제어 수단(10)은, 유지 수단(21)을 도 1에서 화살표 Y로 도시하는 방향으로 제1 분할 예정 라인(4)의 간격만큼 인덱싱 이송하고, 다음의 분할 예정 라인(4)에 대하여 가공 공정을 실시한다. 이와 같이 하여 모든 제1 분할 예정 라인(4)에 대한 가공 공정이 종료되면, 제어 수단(10)은, 유지 수단(21), 즉 광디바이스 웨이퍼(1)를 90˚ 회동시키고, 제2 분할 예정 라인(5)을 따라 전술한 가공 공정을 마찬가지로 실행한다. 이것에 의해, 모든 제1, 제2 분할 예정 라인(4, 5)을 따라 분할 기점 영역(R1)에 레이저 가공 홈(210)이 형성된다.

이상과 같이 하여, 가공 공정이 실시된 광디바이스 웨이퍼(1)는, 다음 공정인 분할 공정에 반송된다. 분할 공정에서는, 광디바이스 웨이퍼(1)에 제1, 제2 분할 예정 라인(4, 5)의 분할 기점 영역에 형성된 레이저 가공 홈(210)으로 이루어지는 파괴선을 따라 외력이 부여된다. 이 결과, 레이저 가공 홈(210)이 파단의 기점이 되고, 이 파단이 비분할 기점 영역을 따라 전파하기 때문에, 광디바이스 웨이퍼(1)는 제1, 제2 분할 예정 라인(4, 5)을 따라 파단된다.

이상, 본 발명자 등에 의해 이루어진 발명을 적용한 실시형태에 대해서 설명했지만, 상기 실시형태에 의한 본 발명의 개시의 일부를 이루는 기술 및 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않는다. 즉, 상기 실시형태에 기초하여 당업자 등에 의해 이루어지는 다른 실시형태, 실시예, 및 운용기술 등은, 모두 본 발명의 범주에 포함된다.

1: 광디바이스 웨이퍼, 2: 프레임, 3: 보호 테이프, 4: 제1 분할 예정 라인, 5: 제2 분할 예정 라인, 6: 광디바이스, 10: 제어 수단, 20: 레이저 가공 장치, 21: 유지 수단, 22: 가공 수단, 23: 촬상 수단, 24: 원통 부재, 25, 26: 슬라이딩 블록, 29: 가공 이송 수단. 32: 인덱싱 이송 수단, 33: 가공 이송량 검출 수단, 34: 인덱싱 이송량 검출 수단, 35: 케이싱, 36: 지지 블록, 37: 발진기, 38: 전송 광학계, 39: 미러 소자, 40: 주사부, 41: 집광기, 210: 레이저 가공 홈, R1: 분할 기점 영역, R2: 비분할 기점 영역

Claims

분할 예정 라인이 설정된 사파이어 기판을 유지하는 유지 수단과,
상기 유지 수단에 유지된 사파이어 기판에 레이저빔을 조사하여 애블레이션 가공을 실시하는 가공 수단과,
상기 유지 수단을 상기 가공 수단에 대하여 수평 방향으로 이동시키는 이동 수단과,
상기 가공 수단과 상기 이동 수단을 제어하는 제어 수단
을 포함하는 레이저 가공장치로서,
상기 가공 수단은,
상기 레이저빔을 발진하는 발진기와,
상기 레이저빔을 사파이어 기판을 향해 집광하는 집광기와,
상기 집광기에 의해 집광된 레이저빔의 조사 위치를 가공 이송 방향으로 주사시키는 주사부
를 포함하며,
상기 제어 수단은,
상기 레이저빔을 조사하여 제1 홈을 형성하는 분할 기점 영역과, 상기 레이저빔을 조사하지 않거나 또는 상기 제1 홈보다 얕은 제2 홈을 형성하는 비분할 기점 영역을, 상기 분할 예정 라인 위에 교대로 설정하고,
상기 이동 수단에 의해 상기 유지 수단을 일정한 속도로 가공 이송하여 상기 집광기 아래에 상기 비분할 기점 영역이 위치되었을 때에, 상기 주사부에 의해 상기 레이저빔의 집광 위치를 상기 분할 기점 영역에 위치시켜 애블레이션 가공을 실시하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.