KR20140085302A

KR20140085302A - 레이저 가공 방법 및 미립자층 형성제

Info

Publication number: KR20140085302A
Application number: KR1020130142708A
Authority: KR
Inventors: 노부야스 기타하라; 유키노부 오후라; 세이지 하라다; 다이고 시타보
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2013-11-22
Publication date: 2014-07-07
Also published as: DE102013226651A1; JP2014124646A; TW201424904A; US20140175070A1; CN103894738A

Abstract

본 발명은 애블레이션 가공으로 생기는 데브리가 피가공물에 부착될 우려를 저감하여, 종래에 비해 가공 효율을 향상시키는 레이저 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 레이저 가공 방법은, 피가공물(1)에 조사하는 레이저 빔(L)의 파장에 대하여 흡수성을 갖는 미립자로 피가공물(1)의 레이저 빔 조사면인 이면(1b)을 피복하여 이 이면(1b)에 미립자층(30)을 형성하고(미립자층 형성 단계), 이 후, 레이저 빔(L)을 미립자층을 통해 피가공물(1)에 조사하여 피가공물(1)에 애블레이션 가공을 실시한다(가공 단계). 미립자층(30A)으로 레이저 빔(L)을 흡수함으로써 에너지의 확산 및 반사를 억제하여, 피가공물(1)에 대한 애블레이션 가공을 가능하게 한다.

Description

레이저 가공 방법 및 미립자층 형성제{LASER MACHINING METHOD AND PARTICULATE LAYER FORMING AGENT}

본 발명은, 피가공물에 레이저 빔을 조사하여 애블레이션 가공을 실시하는 레이저 가공 방법과, 이 레이저 가공 방법에서 이용하는 미립자층 형성제에 관한 것이다.

예컨대 박판형의 반도체 웨이퍼나 사파이어 기판 등을 포함하는 기판을 세밀한 칩형으로 분할 가공함에 있어서, 피가공물에 대하여 레이저 빔을 분할 예정 라인을 따라 조사(照射)하여 애블레이션 가공을 행함으로써 분할하는 기술이 제안되어 있다(특허문헌 1). 애블레이션 가공은, 피가공물에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저 빔을 조사함으로써, 피가공물에 흡수된 레이저 빔의 에너지가 밴드갭 에너지에 도달하여, 피가공물의 원자의 결합력이 파괴되어 일어나는 것이다.

그런데, 애블레이션 가공에 있어서는, 레이저 빔이 입사하는 피가공물의 상면에서 레이저 빔의 에너지의 확산 및 레이저 빔의 반사가 일어나, 조사된 레이저 빔의 에너지가 충분하게는 애블레이션 가공에 이용되지 않아, 에너지 손실이 크다고 하는 문제가 있다. 또한, 에너지의 확산에 의해 피가공물이 용융하여 데브리가 발생하고, 이 데브리가 비산하여 피가공물의 표면을 오염시킨다고 하는 문제도 있다. 그래서, 피가공물의 표면에 수용성 재료로 이루어지는 보호막제를 도포하여 보호막을 형성하고, 데브리가 피가공물의 표면에 직접 부착하는 것을 막는 기술이 알려져 있다(특허문헌 2).

특허문헌 1: 일본 특허 출원 공개 평성10-305420호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 출원 공개 제2006-140311호 공보

그러나, 피가공물의 표면에 보호막을 형성함으로써 레이저 빔의 에너지가 한층 더 확산되어, 가공 효율이 저하된다고 하는 문제가 생긴다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 기술적 과제는, 애블레이션 가공으로 생기는 데브리가 피가공물에 부착될 우려를 저감할 수 있고, 종래에 비해 가공 효율을 향상시킬 수 있는 레이저 가공 방법 및 미립자층 형성제를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 레이저 가공 방법은, 피가공물에 레이저 빔을 조사하여 애블레이션 가공을 실시하는 레이저 가공 방법으로서, 피가공물에 조사하는 레이저 빔의 파장에 대하여 흡수성을 갖는 미립자로 피가공물의 일면을 피복하여 피가공물의 일면에 미립자층을 형성하는 미립자층 형성 단계와, 이 미립자층 형성 단계를 실시한 후, 레이저 빔을 상기 미립자층을 통해 피가공물에 조사하여, 피가공물의 일면에 애블레이션 가공을 실시하는 가공 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 레이저 가공 방법의 상기 미립자층은, 상기 미립자와, 이 미립자의 피가공물의 일면에 대한 부착성을 향상시키는 부착 향상 액체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 레이저 가공 방법의 상기 미립자층 형성 단계는, 피가공물을 회전 가능하게 스피너 테이블로 유지하는 유지 단계와, 이 유지 단계를 실시한 후, 적어도 물과 상기 부착 향상 액체를 포함하는 용액 중에 상기 미립자가 분산된 혼합액을 피가공물의 일면에 공급하고, 피가공물의 일면을 이 혼합액으로 피복하는 피복 단계와, 이 피복 단계를 실시한 후, 피가공물을 회전시켜 피가공물의 일면의 상기 혼합액을 건조시킴으로써 피가공물의 일면에 미립자층을 형성하는 건조 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 레이저 가공 방법에서는, 상기 부착 향상 액체는, 적어도 계면 활성제를 포함한다. 바람직하게는, 상기 미립자는, 피가공물에 조사되는 상기 레이저 빔에 대하여 피가공물의 일면보다 높은 흡수성을 갖는다.

본 발명의 미립자층 형성제는, 피가공물의 일면에 미립자층을 형성하는 미립자층 형성제로서, 피가공물에 조사하는 레이저 빔의 파장에 대하여 흡수성을 갖는 복수의 미립자와, 이 미립자의 피가공물의 일면에 대한 부착성을 향상시키는 부착 향상 액체와, 물을 적어도 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 미립자층 형성제의 상기 부착 향상 액체는, 적어도 계면 활성제를 포함한다. 바람직하게는, 상기 미립자는, 피가공물에 조사되는 상기 레이저 빔에 대하여 피가공물의 일면보다 높은 흡수성을 갖는다.

본 발명의 레이저 가공 방법에서는, 피가공물에 조사하는 레이저 빔의 파장에 대하여 흡수성을 갖는 미립자로 이루어지는 미립자층으로 피가공물을 피복한 상태에서, 미립자층측으로부터 피가공물에 레이저 빔을 조사한다. 이에 의해 피가공물에 조사된 레이저 빔은, 미립자층의 미립자에 흡수되어 밴드갭 에너지에 도달하고, 미립자의 원자의 결합력이 파괴된다. 그러면, 레이저 빔은 연쇄적으로 피가공물의 밴드갭 에너지에 도달하고, 피가공물의 일면에 애블레이션 가공이 실시된다. 레이저 빔이 미립자층의 미립자에 흡수되기 때문에, 레이저 빔의 에너지의 확산 및 반사가 억제되고, 그 결과 종래에 비해 가공 효율이 향상된다. 또한, 애블레이션 가공으로 발생한 데브리는 미립자층 상에 부착되어, 피가공물에 데브리가 부착될 우려를 저감할 수 있다. 레이저 가공 후에 피가공물 상으로부터 미립자층을 데브리와 함께 제거함으로써, 피가공물에의 데브리의 부착을 막을 수 있다.

종래의 보호막(상기 특허문헌 2 등에 기재)은, PVA(Polyvinyl Alcohol)나 PEG(Polyethylene Glycol)와 같은 합성 수지제인 데 비하여, 본 발명은, 레이저 빔의 파장에 대하여 흡수성을 갖는 미립자로 이루어지는 미립자층을 그 보호막으로 한다. 본 발명의 미립자층 형성제는 이와 같은 미립자층을 형성하기 위해 적합한 것으로, 특히 피가공물에 조사하는 레이저 빔의 파장에 대하여 높은 흡수성을 갖는 미립자를 선택함으로써, 종래에 비해 가공성을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 미립자나 부착 향상 액체를 적절하게 선택하는 것에 의해, 무기물만으로 보호막을 형성하는 것이 가능해지고, 이 경우에는 폐수 처리가 용이해진다고 하는 이점을 얻을 수 있다.

본 발명에 의하면, 애블레이션 가공으로 생기는 데브리가 피가공물에 부착될 우려를 저감할 수 있고, 종래에 비해 가공 효율을 향상시킬 수 있는 레이저 가공 방법 및 미립자층 형성제가 제공된다고 하는 효과가 발휘된다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 피가공물의 사시도이다.
도 2는 상기 피가공물을 점착 테이프를 통해 환형의 프레임에 지지한 상태를 도시하는 (a) 사시도이고, (b) 단면도이다.
도 3은 일 실시형태의 레이저 가공 방법을 실시할 때에 이용하는 피복 장치 및 이 레이저 가공 방법의 유지 단계를 도시하는 일부 단면 측면도이다.
도 4는 일 실시형태의 레이저 가공 방법의 미립자층 형성 단계 내의 피복 단계를 도시하는 일부 단면 측면도이다.
도 5는 상기 미립자층 형성 단계 내의 건조 단계를 도시하는 일부 단면 측면도이다.
도 6은 일 실시형태의 레이저 가공 방법의 가공 단계를 도시하는 사시도이다.
도 7은 상기 가공 단계를 도시하는 단면도이다.
도 8은 피복 장치로 가공 단계 후의 피가공물을 세정하는 상태를 도시하는 일부 단면 측면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시형태를 설명한다.

도 1 및 도 2의 부호 1은 본 실시형태에서 레이저 가공이 실시되는 피가공물(1)을 나타내고 있고, 도 3~도 5는 피가공물(1)의 레이저 빔 조사면인 이면(1b)에 보호막으로서 미립자층을 형성하는 피복 장치(10)를 나타내고 있다.

[1] 피가공물

도 1에 도시하는 피가공물(1)은, 두께가 예컨대 수백 ㎛ 정도인 원판형의 사파이어 기판이며, 그 표면(1a)에는 에피택셜막으로 이루어지는 복수의 광디바이스(2)가 형성되어 있다. 광디바이스(2)는, 피가공물(1)의 표면(1a)에 설정된 격자형의 분할 예정 라인(3)으로 구획된 복수의 직사각형 영역에 대하여 형성되어 있다. 한편, 실시형태에서는 피가공물(1)을 사파이어 기판으로 하고 있지만, 본 발명의 피가공물은 사파이어에 한정되지 않고, 예컨대 반도체 웨이퍼, 유리 등으로 이루어지는 판형물 등을 피가공물로서 들 수 있다.

피가공물(1)은, 도 2에 도시하는 바와 같이 표면(1a)측이 환형의 프레임(8)의 내측에 깔린 점착 테이프(9)에 부착된다. 점착 테이프(9)는 기재의 한쪽 면에 점착층이 형성된 것으로, 그 외주부에 프레임(8)이 부착되고, 프레임(8)의 내측에 피가공물(1)이 동심형으로 위치하여 부착되어 있다. 피가공물(1)은 점착 테이프(9)에 이면(일면)(1b)이 노출된 상태로 부착되고, 프레임(8)에 의해 핸들링되어 피복 장치(10)에 반입된다.

[2] 피복 장치

도 3~도 5에 도시하는 피복 장치(10)는, 장치 케이스(11) 내의 원판형의 스피너 테이블(14) 상에 유지한 피가공물(1)의 이면(1b)에 공급 노즐(18)로부터 액상의 미립자층 형성제(30)를 적하하여 스핀코트에 의해 미립자층(30A)을 형성하는 것이다. 또한, 피복 장치(10)는 세정수를 피가공물(1)에 대하여 공급하는 세정 노즐(19)을 갖고 있다.

장치 케이스(11)는, 위쪽에서 개구되어 있고, 중심에 구멍(12a)이 형성된 원통형의 케이스 본체(12)와, 케이스 본체(12)의 구멍(12a)을 막는 커버(13)로 이루어지고, 커버(13)에는, 아래쪽으로부터 모터(16)의 구동축(17)이 관통하여 고정되어 있다. 스피너 테이블(14)은, 장치 케이스(11) 내에 돌출되는 구동축(17)의 상단에 동심형으로 고정되고, 모터(16)의 구동에 의해 수평 회전 가능하게 지지되어 있다. 스피너 테이블(14)은, 피가공물(1)을 부압(負壓) 작용으로 흡인 유지하는 부압 척이다.

모터(16) 및 구동축(17)은 도시하지 않는 승강 수단으로 승강 가능하게 지지되어 있고, 스피너 테이블(14)은, 도 3에 도시하는 케이스 본체(12)의 위쪽 개구 부근의 착탈 위치와, 도 4 및 도 5에 도시하는 케이스 본체(12) 내의 처리 위치 사이를 승강하도록 이루어져 있다.

피가공물(1)은, 스피너 테이블(14) 상에 점착 테이프(9)를 통하여 동심형으로 배치되어, 흡인 유지된다. 스피너 테이블(14)의 주연부에는, 스피너 테이블(14)의 회전에 의해 원심력이 생기면 프레임(8)을 위쪽으로부터 압박하도록 작동하는 복수의 원심 클램프(15)가 부착되어 있고, 프레임(8)은 이들 원심 클램프(15)에 의해 유지된다.

공급 노즐(18)과 세정 노즐(19)은 동일 구조로서, 케이스 본체(12)의 바닥부에 각각 선회 가능하게 지지되어 있고, 선회 모터(18b, 19b)로 각각 구동되어, 선단에 하향으로 형성된 토출구(18a, 19a)가, 스피너 테이블(14)의 중심의 바로 위에 위치하도록 되어 있다.

[3] 레이저 가공 방법

이하, 피가공물(1)에 대하여 애블레이션 가공을 실시하는 일 실시형태에 따른 레이저 가공 방법을 설명한다. 본 실시형태의 애블레이션 가공은, 파장이 355 ㎚인 레이저 빔을 분할 예정 라인(3)을 따라 조사하여, 홈을 형성하는 것이다. 이 파장 355 ㎚의 레이저 빔은, 피가공물(1)의 사파이어에 대하여 흡수성을 거의 갖지 않는 파장이다. 또한, 본 실시형태에서는, 애블레이션 가공에 앞서, 피가공물(1)의 레이저 빔 조사면인 이면(1b)에 미립자층을 형성한다. 미립자층은, 다음의 미립자층 형성제에 의해 형성된다.

[3-1] 미립자층 형성제

미립자층은, 생성한 미립자층 형성제를 공급 노즐(18)로부터 피가공물(1)의 이면(1b)에 공급함으로써 형성된다. 미립자층 형성제는, 피가공물(1)에 조사하는 레이저 빔의 파장에 대하여 흡수성을 갖는 복수의 미립자와, 이 미립자의 피가공물(1)의 이면(1b)에 대한 부착성을 향상시키는 부착 향상 액체와, 물을 적어도 포함하는 혼합액이다.

미립자는, 피가공물(1)에 조사되는 레이저 빔에 대하여 흡수성을 가지며, 또한 피가공물(1)의 레이저 빔 조사면인 이면(1b)보다 높은 흡수성을 갖는 것이 바람직한 것으로 사료된다. 상기한 바와 같이 피가공물(1)에 조사하는 레이저 빔의 파장이 355 ㎚인 경우에는, 예컨대 실리카(SiO₂), 산화티탄(TiO₂), 산화철(Ⅱ)(FeO), 산화철(Ⅲ)(Fe₂O₃), 산화주석(SnO), 산화아연(ZnO), 카본 등이 그와 같은 미립자로서 이용된다. 또한, 이들 재료는, 피가공물(1)이나 광디바이스(2)에 대하여 금속 오염을 발생시킬 우려가 없는 것으로서 적합하다고 사료된다. 특히 저렴한 실리카를 채용하면, 제조 비용을 억제할 수 있어 경제적이다.

부착 향상 액체는, 예컨대 PVA(폴리비닐알코올), PEG(폴리에틸렌글리콜), PEO(폴리에틸렌옥사이드), PVP(폴리비닐피롤리돈)나, 각종 셀룰로오스 등이 이용된다. 부착 향상 액체는, 드립 방지성을 갖는 계면 활성제를 포함하면 바람직하고, 계면 활성제 외에는 증점제나 겔화제, 안정제로서 작용하는 합성 수지, 고분자 화합물 등이 바람직하게 이용된다.

미립자의 입경은, 레이저 빔의 조사 스폿 직경보다 작은 것이 바람직하고, 예컨대 5 ㎚~30 ㎚의 것이 이용된다. 피가공물(1)에 레이저 가공을 행할 때에는, 레이저 빔을 조사하는 분할 예정 라인(3)을 검출하는 얼라인먼트를 행하는 데, 이 얼라인먼트는 광을 피가공물(1)에 조사하여 촬상하고, 촬상한 화상에 기초하여 행한다. 그래서, 미립자의 입경이 30 ㎚를 초과하면 얼라인먼트시에 가시광에 대하여 불투명해져 분할 예정 라인(3)이 검출하기 어려워지기 때문에, 미립자의 입경은 5 ㎚~30 ㎚이 바람직하다. 단, 얼라인먼트시에 미립자를 투과하는 파장의 광을 이용하면 분할 예정 라인(3)의 검출은 가능해지고, 이 경우에는 30 ㎚를 초과하는 입경의 미립자를 채용할 수 있다.

미립자, 부착 향상 액체 및 물의 혼합 비율은, 예컨대 미립자: 5 vol%~20 vol%, 부착 향상 액체: 0.1 vol%~10 vol%, 보다 바람직하게는 0.1 vol%~7 vol%, 그 외가 물이라고 하는 비율로 생성된다. 이러한 비율로, 예컨대 파우더형의 미립자를 물과 부착 향상 액체의 혼합액에 분산시켜 미립자층 형성제를 생성할 수 있고, 이 경우, 미립자의 응집을 방지하는 분산제를 적절하게 혼합하면 바람직하다. 미립자층 형성제에 무기물을 이용하면, 유해물의 처리 등을 행할 필요가 없기 때문에 사용 후의 폐수 처리가 용이해진다고 하는 이점이 있다.

미립자층 형성제를 생성하는 방법으로서, 예컨대 알콕시드법으로 생성된 졸형 또는 콜로이드 용액을 미립자로서 이용하고, 졸형 미립자 또는 콜로이드 용액과, 상기 부착 향상 액체와, 물을 혼합하여 미립자층 형성제를 생성하는 방법도 있다. 이 경우, 미립자를 알콕시드법으로 생성함으로써, 균일한 입경, 초미립의 미립자 형성이 가능해지고, 혼합액 중에 균일하게 미립자를 분산시키는 것이 가능해진다. 또한, 경우에 따라서는 졸형 또는 콜로이드 용액상의 미립자만으로 미립자층 형성제로 하는 것이 가능하고, 이 경우는 졸 또는 콜로이드 용액의 액체가 부착 향상 액체로서 작용한다. 한편, 졸형 또는 콜로이드 용액상의 미립자에 물을 가함으로써 도포성을 향상시켜도 좋다.

[3-2] 미립자층 형성 단계

생성한 액상의 상기 미립자층 형성제를, 상기 피복 장치(10)를 이용해 피가공물(1)의 이면(1b)에 공급하여, 이 이면(1b)을 레이저 빔의 파장에 대하여 흡수성을 갖는 미립자로 피복한다.

이하, 피복 장치(10)의 작용을 설명한다. 처음에, 도 3에 도시하는 바와 같이, 착탈 위치에 상승시킨 스피너 테이블(14) 상에 점착 테이프(9)를 통하여 피가공물(1)을 동심형으로 배치하고, 피가공물(1)의 이면(1b)을 위쪽으로 노출시킨다. 또한, 환형 프레임(8)을 스피너 테이블(14) 상에 배치한다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 스피너 테이블(14)을 처리 위치까지 하강시키고, 피가공물(1)을 스피너 테이블(14)에 흡인 유지한다(유지 단계). 이어서 공급 노즐(18)을 선회시켜 토출구(18a)를 피가공물(1)의 중심의 위쪽에 위치시키고, 토출구(18a)로부터 피가공물(1)의 상면, 즉 이면(1b)의 중심에 미립자층 형성제(혼합액)(30)를 소정량 적하하여 공급한다. 계속해서, 스피너 테이블(14)을 저회전(예컨대 10 rpm)으로 회전시켜 피가공물(1)을 자전시킨다. 이에 의해 미립자층 형성제(30)는 원심력의 작용으로 이면(1b) 전체면에 스핀코트되어, 이면(1b)에 균일하게 도포된 상태가 된다(피복 단계). 한편, 미리 스피너 테이블(14)을 회전시키고, 자전하는 피가공물(1)에 미립자층 형성제(30)를 공급하여도 좋다.

다음에, 도 5에 도시하는 바와 같이, 미립자층 형성제(30)의 공급을 정지한 공급 노즐(18)을 후퇴시키고, 스피너 테이블(14)의 회전 속도를 올려, 고속으로 소정 시간 스피너 테이블(14)을 회전시키는 것에 의해, 미립자층 형성제(30)의 수분을 날려 건조시킨다. 이 때에는 프레임(8)은 원심 클램프(15)로 유지된다. 예컨대 스피너 테이블(14)의 회전 속도는 2000 rpm, 회전 시간은 60초가 되고, 건조에 의해 피가공물(1)의 이면(1b)에는 균일 두께의 미립자층(30A)이 형성된다(건조 단계).

미립자층(30A)의 두께는 필요에 대응한 두께가 좋고, 예컨대 2 ㎛~4 ㎛로 고려된다. 한편, 원하는 두께의 미립자층이 얻어지기까지, 피복 단계와 건조 단계를 반복하여도 좋고, 예컨대 비교적 두꺼운 미립자층을 형성하는 경우에는, 한번에 미립자층을 형성하는 것보다 피복 단계와 건조 단계를 복수회 반복하는 편이 균일 두께의 미립자층을 얻기 쉽다.

[3-3] 가공 단계

피가공물(1)의 이면(1b)에 원하는 두께의 미립자층(30A)이 형성되었다면, 피가공물(1)을 피복 장치(10)로부터 반출하고, 도 6에 도시하는 레이저 가공 수단(20)을 갖는 가공 장치에 반입하여, 레이저 빔(L)을 미립자층(30A)을 통해 분할 예정 라인(3)을 따라 피가공물(1)의 이면(1b)에 조사하며, 이 이면(1b)에 홈(4)을 형성하는 애블레이션 가공을 행한다.

도 6에 도시하는 레이저 가공 수단(20)은, 레이저 빔(L)을 아래쪽을 향해 조사하는 조사부(21)와, 조사부(21)에 고정된 얼라인먼트 수단(22)을 구비한다. 얼라인먼트 수단(22)은 피가공물(1)의 분할 예정 라인(3)을 검출하는 것으로, 피가공물(1)을 촬상하는 카메라(23)를 구비한다. 조사부(21)로부터는, 상기한 바와 같이 피가공물(1)의 사파이어에 대하여 흡수성을 거의 갖지 않는 파장 355 ㎚의 레이저 빔(L)이 조사된다. 또한, 이 외의 레이저 빔(L)의 조건으로서는, 예컨대 평균 출력: 0.5 ㎾~1.5 ㎾, 반복 주파수: 90 ㎑로 설정된다.

피가공물(1)은, 레이저 가공 수단(20)의 아래쪽에 배치된 도시하지 않는 회전 가능한 유지 수단에 이면(1b)을 위쪽으로 노출시켜 수평하게 유지되고, 또한 프레임(8)도 이 유지 수단에 유지된다. 레이저 가공 수단(20)과 유지 수단에 유지된 피가공물(1)은, 도 6에 도시하는 X 방향의 가공 이송 방향과, Y 방향의 인덱싱 이송 방향으로 상대적으로 이동 가능하게 마련되어 있다.

레이저 가공은, 우선 얼라인먼트 수단(22)으로 피가공물(1)을 촬상하여 분할 예정 라인(3)을 검출하고, 이어서 그 검출 결과에 기초하여, 유지 수단을 회전시켜 일방향으로 연장되는 분할 예정 라인(3)을 가공 이송 방향과 평행하게 하며, 또한 인덱싱 이송을 하여 레이저 빔(L)을 조사하는 분할 예정 라인(3)을 선택한다. 그리고, 도 7에 도시하는 바와 같이, X 방향으로 소정 속도(예컨대 120 ㎜/s)로 가공 이송하면서, 피가공물(1)의 이면(1b)에 미립자층(30A)을 통해 분할 예정 라인(3)을 따라 레이저 빔(L)을 조사하고, 애블레이션 가공을 실시하여 소정 깊이의 홈(4)을 형성한다. 하나의 분할 예정 라인(3)에의 레이저 빔 조사를 마쳤다면, 분할 예정 라인(3)간의 간격인 인덱싱 이송량에 기초하는 인덱싱 이송과, 가공 이송을 교대로 반복하여, X 방향으로 연장되는 분할 예정 라인(3)을 따라 레이저 빔(L)을 조사하고, 이면(1b)에 애블레이션 가공을 실시하여 홈(4)을 형성한다.

X 방향으로 연장되는 모든 분할 예정 라인(3)에 레이저 빔(L)을 조사했다면, 유지 수단을 90˚ 회전시켜 미가공의 분할 예정 라인(3)을 X 방향과 평행하게 위치시키고, 동일한 요령으로 이들 분할 예정 라인(3)에 레이저 빔(L)을 조사하여, 애블레이션 가공을 한다.

애블레이션 가공은 상기한 바와 같이 홈 가공이며, 모든 분할 예정 라인(3)을 따라 이면(1b)에 홈(4)이 형성되었다면 가공 단계를 마치고, 피가공물(1)을 재차 피복 장치(10)에 세팅한다. 그리고, 도 8에 도시하는 바와 같이, 세정 노즐(19)을 선회시켜 토출구(19a)를 피가공물(1)의 중심 위쪽에 위치시키고, 토출구(19a)로부터 피가공물(1)의 이면(1b)에 피복된 미립자층에 세정수(W)를 공급하며 스피너 테이블(14)을 회전시켜 미립자층(30A)을 피가공물(1) 상으로부터 제거한다. 이 후, 스피너 테이블(14)의 회전을 계속함으로써, 피가공물(1)을 건조시킨다. 예컨대 세정시에는 스피너 테이블(14)을 800 rpm으로 20초 회전시켜 세정을 행하고, 이어서 회전 속도를 2000 rpm으로 올려 60초 회전시킴으로써 건조를 마친다고 하는 절차로 세정·건조를 행한다.

세정·건조를 마쳤다면 피가공물(1)을 피복 장치(10)로부터 반출하고, 그 후, 피가공물(1)은 외력이 부여되면, 홈(4)이 형성됨으로써 강도가 저하된 분할 예정 라인(3)을 따라 할단되어, 복수의 광디바이스(2)로 분할된다.

[4] 일 실시형태의 작용 효과

상기 레이저 가공 방법에서는, 피가공물(1)에 조사하는 레이저 빔(L)의 파장에 대하여 흡수성을 가지며, 피가공물(1)의 이면(1b)보다 높은 흡수성을 갖는 미립자로 이루어지는 미립자층(30A)으로 피가공물(1)을 피복한 상태에서, 미립자층(30A)측으로부터 피가공물(1)에 레이저 빔(L)을 조사한다. 이에 의해 피가공물(1)에 조사된 레이저 빔(L)은, 미립자층(30A)의 미립자에 흡수되어 밴드갭 에너지에 도달하고, 미립자의 원자의 결합력이 파괴된다. 그러면, 레이저 빔(L)은 연쇄적으로 피가공물(1)의 밴드갭 에너지에 도달하고, 피가공물(1)의 레이저 빔 조사면, 즉 이면(1b)에, 분할 예정 라인(3)을 따라 애블레이션 가공에 의한 홈(4)이 형성된다.

일반적으로 표면(1a)에 복수의 광디바이스(2)가 형성된 사파이어 기판의 이면(1b)은 경면 가공되어 있기 때문에, 레이저 빔을 조사하여도 레이저 빔이 반사되어 버려 레이저 가공이 어려운 것으로 사료되고 있다. 그러나 본 실시형태와 같이 파장이 355 ㎚인 레이저 빔(L)에 대하여 흡수성을 갖는 미립자층(30A)을 형성해 둠으로써, 미립자층(30A)을 기점으로 애블레이션 가공이 실시된다. 애블레이션 가공시에는 레이저저 빔(L)이 미립자층(30A)의 미립자에 흡수되기 때문에, 레이저 빔(L)의 에너지의 확산 및 반사가 억제되고, 그 결과 가공 효율이 향상되는 것으로 사료된다.

또한, 애블레이션 가공에서 발생한 데브리는 미립자층(30A) 상에 부착되어, 피가공물(1)에 데브리가 부착될 우려를 저감할 수 있다. 레이저 가공 후에 피가공물(1) 상으로부터 미립자층(30A)을 세정하여 제거함으로써 데브리는 미립자층(30A)과 함께 제거되며, 피가공물(1)에의 데브리의 부착을 막을 수 있다.

상기한 바와 같이 가공 효율의 향상이 도모되는 본 발명의 레이저 가공 방법을, 특히 산화막이나 TEG(Test Element Group) 등이 형성된 반도체 웨이퍼와 같이 가공에 높은 에너지가 필요한 피가공물에 채용하면, 높은 에너지로 레이저 빔을 조사할 필요가 없기 때문에 유효하다. 특히 TEG가 형성되어 있는 웨이퍼는 높은 에너지로 레이저 빔을 조사하면 TEG가 형성되어 있지 않은 부분이 거칠어져 가공 품질이 저하된다고 하는 문제가 있었지만, 본 발명에서는 그와 같은 문제를 방지할 수 있다.

1: 피가공물 1a: 피가공물의 표면
1b: 피가공물의 이면(일면) 14: 스피너 테이블
30: 미립자층 형성제 30A: 미립자층
L: 레이저 빔

Claims

피가공물에 레이저 빔을 조사하여 애블레이션 가공을 실시하는 레이저 가공 방법으로서,
피가공물에 조사하는 레이저 빔의 파장에 대하여 흡수성을 갖는 미립자로 피가공물의 일면을 피복하여 피가공물의 일면에 미립자층을 형성하는 미립자층 형성 단계와,
상기 미립자층 형성 단계를 실시한 후, 레이저 빔을 상기 미립자층을 통해 피가공물에 조사하여, 피가공물의 일면에 애블레이션 가공을 실시하는 가공 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
제1항에 있어서, 상기 미립자층은, 상기 미립자와, 상기 미립자의 피가공물의 일면에 대한 부착성을 향상시키는 부착 향상 액체를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 미립자층 형성 단계는,
피가공물을 회전 가능하게 스피너 테이블로 유지하는 유지 단계와,
상기 유지 단계를 실시한 후, 적어도 물과 상기 부착 향상 액체를 포함하는 용액 중에 상기 미립자가 분산된 혼합액을 피가공물의 일면에 공급하고, 피가공물의 일면을 상기 혼합액으로 피복하는 피복 단계와,
상기 피복 단계를 실시한 후, 피가공물을 회전시켜 피가공물의 일면의 상기 혼합액을 건조시킴으로써 피가공물의 일면에 미립자층을 형성하는 건조 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부착 향상 액체는, 적어도 계면 활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 미립자는, 피가공물에 조사되는 상기 레이저 빔에 대하여 피가공물의 일면보다 높은 흡수성을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
피가공물의 일면에 미립자층을 형성하는 미립자층 형성제로서
피가공물에 조사하는 레이저 빔의 파장에 대하여 흡수성을 갖는 복수의 미립자와, 상기 미립자의 피가공물의 일면에 대한 부착성을 향상시키는 부착 향상 액체와, 물을 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 미립자층 형성제.
제6항에 있어서, 상기 부착 향상 액체는, 적어도 계면 활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 미립자층 형성제.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 미립자는, 피가공물에 조사되는 상기 레이저 빔에 대하여 피가공물의 일면보다 높은 흡수성을 갖는 것을 특징으로 하는 미립자층 형성제.