KR20150050357A - 레이저 가공 장치 - Google Patents

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KR20150050357A
KR20150050357A KR1020140135635A KR20140135635A KR20150050357A KR 20150050357 A KR20150050357 A KR 20150050357A KR 1020140135635 A KR1020140135635 A KR 1020140135635A KR 20140135635 A KR20140135635 A KR 20140135635A KR 20150050357 A KR20150050357 A KR 20150050357A
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히로시 기타무라
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마키 사카이
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

[과제] 어블레이션 가공함으로써 비산된 용융물이 레이저 가공 홈에 다시 메워지는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공한다.
[해결수단] 척 테이블에 유지된 피가공물을 레이저 가공하는 레이저광선 조사 수단과, 척 테이블을 가공 이송 방향(X축 방향)으로 이동시키는 가공 이송 수단과, 척 테이블을 가공 이송 방향(X축 방향)과 직교하는 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)으로 이동시키는 인덱싱 이송 수단을 구비하는 레이저 가공 장치로서, 레이저광선 조사 수단은, 레이저광선 발진 수단과, 레이저광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저광선을 집광하여 피가공물에 조사하는 집광기와, 레이저광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저광선을 분산시키는 폴리곤 미러 수단과, 레이저광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저광선의 상기 폴리곤 미러 수단으로의 입사 위치를 변경하는 입사 위치 변경 수단을 구비하고, 폴리곤 미러 수단은, 제1 폴리곤 미러를 제1 회전 방향으로 회전시켜 레이저광선을 X축 방향으로 스캔하는 제1 폴리곤 미러 수단과, 제2 폴리곤 미러를 제1 회전 방향과 역방향의 제2 회전 방향으로 회전시켜 레이저광선을 X축 방향으로 스캔하는 제2 폴리곤 미러 수단에 의해서 구성되고, 입사 위치 변경 수단은, 레이저광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저광선을 제1 폴리곤 미러와 제2 폴리곤 미러에 선택적으로 위치하게 한다.

Description

레이저 가공 장치{LASER MACHINING APPARATUS}
본 발명은 척 테이블에 유지된 반도체 웨이퍼 등의 피가공물에 레이저 가공을 실시하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스 제조 공정에서는, 대략 원판 형상인 반도체 웨이퍼의 표면에 격자형으로 배열된 분할 예정 라인에 의해서 복수의 영역이 구획되고, 이 구획된 영역에 IC, LSI 등의 디바이스를 형성한다. 그리고, 반도체 웨이퍼를 스트리트를 따라서 절단함으로써 디바이스가 형성된 영역을 분할하여 개개의 반도체 디바이스를 제조하고 있다.
최근에는, IC, LSI 등의 반도체 칩의 처리 능력을 향상시키기 위해서, 실리콘 등의 기판의 표면에 SiOF, BSG(SiOB) 등의 무기물계의 막이나 폴리이미드계, 파릴렌계 등의 폴리머 막인 유기물계의 막으로 이루어지는 저유전률 절연체 피막(Low-k막)이 적층된 기능층에 의해서 반도체 디바이스를 형성한 형태의 반도체 웨이퍼가 실용화되어 있다.
이러한 반도체 웨이퍼의 스트리트를 따른 분할은, 통상, 다이서라고 불리고 있는 절삭 장치에 의해서 행해지고 있다. 이 절삭 장치는, 피가공물인 반도체 웨이퍼를 유지하는 척 테이블과, 이 척 테이블에 유지된 반도체 웨이퍼를 절삭하기 위한 절삭 수단과, 척 테이블과 절삭 수단을 상대적으로 이동시키는 이동 수단을 구비하고 있다. 절삭 수단은, 고속 회전되는 회전 스핀들과 이 스핀들에 장착된 절삭 블레이드를 포함하고 있다. 절삭 블레이드는 원반형의 베이스와 이 베이스의 측면 외주부에 장착된 환상의 립으로 이루어져 있고, 립은 예컨대 입경 3 ㎛ 정도의 다이아몬드 지립을 전기 주조에 의해서 고정하여 형성되어 있다.
그런데, 상술한 Low-k막은, 절삭 블레이드에 의해서 절삭하기가 곤란하다. 즉, Low-k막은 운모와 같이 매우 무르기 때문에, 절삭 블레이드에 의해 분할 예정 라인을 따라서 절삭하면, Low-k막이 박리되고, 이 박리가 회로에까지 도달하여 디바이스에 치명적인 손상을 준다고 하는 문제가 있다.
상기 문제를 해소하기 위해서, 반도체 웨이퍼에 형성된 분할 예정 라인의 폭 방향에서의 양측에 분할 예정 라인을 따라서 레이저광선을 조사하고, 분할 예정 라인을 따라서 2 라인의 레이저 가공 홈을 형성하여 Low-k막으로 이루어지는 적층체를 분단하고, 이 2 라인의 레이저 가공 홈의 외측 사이에 절삭 블레이드를 위치시켜 절삭 블레이드와 반도체 웨이퍼를 상대 이동시킴으로써, 반도체 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라서 절단하는 웨이퍼의 분할 방법이 하기 특허문헌 1에 개시되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허공개 2005-64231호 공보
그리하여, 레이저광선을 분할 예정 라인을 따라서 조사하여 어블레이션 가공함으로써 Low-k막으로 이루어지는 적층체를 제거하여 레이저 가공 홈을 형성하면, 적층체의 비산된 용융물이 레이저 가공 홈에 다시 메워져, 충분한 폭의 레이저 가공 홈을 형성하기 위해서는 레이저광선을 분할 예정 라인을 따라서 여러 번 조사하지 않으면 안 되어 생산성이 나쁘다고 하는 문제가 있다.
또한, 웨이퍼에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저광선을 분할 예정 라인을 따라서 조사하여 어블레이션 가공함으로써 분할 홈을 형성하여 웨이퍼를 개개의 디바이스로 분할하는 기술에서도 용융물이 분할 홈에 다시 메워져, 분할에 필요한 분할 홈을 형성하기 위해서는 레이저광선을 분할 예정 라인을 따라서 여러 번 조사하지 않으면 안 되어 생산성이 나쁘다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 상기 사실을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 기술 과제는, 어블레이션 가공함으로써 비산된 용융물이 레이저 가공 홈에 다시 메워지는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는 것이다.
상기 주된 기술 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따르면, 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 이 척 테이블에 유지된 피가공물을 레이저 가공하는 레이저광선 조사 수단과, 상기 척 테이블과 상기 레이저광선 조사 수단을 가공 이송 방향(X축 방향)으로 상대적으로 이동시키는 가공 이송 수단과, 상기 척 테이블과 상기 레이저광선 조사 수단을 가공 이송 방향(X축 방향)에 직교하는 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)으로 상대적으로 이동시키는 인덱싱 이송 수단을 구비하는 레이저 가공 장치로서,
상기 레이저광선 조사 수단은, 레이저광선을 발진하는 레이저광선 발진 수단과, 이 레이저광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저광선을 집광하여 상기 척 테이블에 유지된 피가공물에 조사하는 집광기와, 상기 레이저광선 발진 수단과 상기 집광기 사이에 배치되어 상기 레이저광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저광선을 분산시키는 폴리곤 미러 수단과, 상기 레이저광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저광선의 상기 폴리곤 미러 수단에의 입사 위치를 변경하는 입사 위치 변경 수단을 구비하고,
상기 폴리곤 미러 수단은, 제1 폴리곤 미러와 이 제1 폴리곤 미러를 제1 회전 방향으로 회전시켜 레이저광선을 X축 방향으로 스캔하는 제1 스캔 모터를 갖는 제1 폴리곤 미러 수단과, 제2 폴리곤 미러와 이 제2 폴리곤 미러를 상기 제1 회전 방향과 역방향의 제2 회전 방향으로 회전시켜 레이저광선을 X축 방향으로 스캔하는 제2 스캔 모터를 갖는 제2 폴리곤 미러 수단에 의해서 구성되고,
상기 입사 위치 변경 수단은, 상기 레이저광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저광선을 상기 제1 폴리곤 미러와 상기 제2 폴리곤 미러에 선택적으로 위치시키는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치가 제공된다.
상기 제1 폴리곤 미러 수단의 제1 스캔 모터는, 제1 폴리곤 미러를 회전시켜 X축 방향의 (+) 방향으로 레이저광선을 스캔하고,
상기 제2 폴리곤 미러 수단의 제2 스캔 모터는, 제2 폴리곤 미러를 회전시켜 X축 방향의 (-) 방향으로 레이저광선을 스캔하고,
상기 입사 위치 변경 수단은, 척 테이블의 이동 방향이 X축 방향의 (+) 방향인 경우에는 제1 폴리곤 미러를 레이저광선이 입광하는 입광 위치에 위치시켜 척 테이블에 유지된 피가공물에 대하여 X축 방향의 (+) 방향으로 레이저광선을 스캔하고, 척 테이블의 이동 방향이 X축 방향의 (-) 방향인 경우에는 제2 폴리곤 미러를 레이저광선이 입광하는 입광 위치에 위치시켜 상기 척 테이블에 유지된 피가공물에 대하여 X축 방향의 (-) 방향으로 레이저광선을 스캔한다.
또한, 상기 입사 위치 변경 수단은, 제1 폴리곤 미러 수단 및 제2 폴리곤 미러 수단을 Y축 방향으로 이동시켜 제1 폴리곤 미러와 제2 폴리곤 미러를 레이저광선의 입사 위치에 선택적으로 위치하게 한다.
더욱이, 상기 입사 위치 변경 수단은, 레이저광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저광선의 광로를 변경하여 레이저광선을 제1 폴리곤 미러와 제2 폴리곤 미러에 선택적으로 입사하게 한다.
또한, 상기 레이저광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저광선을 제1 폴리곤 미러 및 제2 폴리곤 미러의 Y축 방향으로 스캔하는 Y축 방향 스캔 수단을 갖추고 있다.
본 발명에 의한 레이저 가공 장치에서는, 레이저광선 조사 수단은, 레이저광선을 발진하는 레이저광선 발진 수단과, 레이저광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저광선을 집광하여 척 테이블에 유지된 피가공물에 조사하는 집광기와, 레이저광선 발진 수단과 집광기 사이에 배치되어 레이저광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저광선을 분산시키는 폴리곤 미러 수단과, 레이저광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저광선의 폴리곤 미러 수단으로의 입사 위치를 조정하는 입사 위치 변경 수단을 구비하고, 폴리곤 미러 수단은, 제1 폴리곤 미러와 제1 폴리곤 미러를 제1 회전 방향으로 회전시켜 레이저광선을 X축 방향으로 스캔하는 제1 스캔 모터를 갖는 제1 폴리곤 미러 수단과, 제2 폴리곤 미러와 제2 폴리곤 미러를 제1 회전 방향과 역방향의 제2 회전 방향으로 회전시켜 레이저광선을 X축 방향으로 스캔하는 제2 스캔 모터를 갖는 제2 폴리곤 미러 수단에 의해서 구성되고, 입사 위치 변경 수단은, 레이저광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저광선을 제1 폴리곤 미러와 제2 폴리곤 미러에 선택적으로 위치시키도록 구성되어 있기 때문에, 척 테이블을 한 방향으로 이동시키는 왕로 가공과 척 테이블을 다른 방향으로 이동시키는 복로 가공에 있어서 동일한 조건으로 가공을 할 수 있어 가공 품질을 동일하게 할 수 있고, 레이저광선은 피가공물 상에서 X축 방향으로 소정의 범위에서 스캔한다. 따라서, 레이저광선은 피가공물 상에서 X축 방향으로 중복하여 어블레이션 가공하기 때문에, 형성된 레이저 가공 홈에 용융물이 다시 메워지는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라서 구성된 레이저 가공 장치의 사시도.
도 2는 도 1에 도시하는 레이저 가공 장치에 장비되는 레이저광선 조사 수단의 블록 구성도.
도 3은 도 2에 도시하는 레이저광선 조사 수단을 구성하는 폴리곤 미러 수단과 Y축 방향 스캔 수단의 관계를 도시하는 설명도.
도 4는 도 2에 도시하는 레이저광선 조사 수단을 구성하는 폴리곤 미러 수단 및 입사 위치 변경 수단의 사시도.
도 5는 도 2에 도시하는 레이저광선 조사 수단을 구성하는 폴리곤 미러 수단에 의한 레이저광선 분산 상태를 도시하는 설명도.
도 6은 도 2에 도시하는 레이저광선 조사 수단에 의해서 레이저광선이 척 테이블에 유지된 피가공물 상에서 스캔하는 상태를 도시하는 설명도.
도 7은 도 1에 도시하는 레이저 가공 장치에 장비되는 제어 수단의 블록 구성도.
도 8은 피가공물로서의 반도체 웨이퍼의 사시도 및 주요부 확대 단면도.
도 9는 도 8에 도시하는 반도체 웨이퍼를 환상의 프레임에 장착된 다이싱 테이프의 표면에 점착한 상태를 도시하는 사시도.
도 10은 도 1에 도시하는 레이저 가공 장치에 의해서 실시하는 기능막 제거 공정의 설명도.
도 11은 도 1에 도시하는 레이저 가공 장치에 의해서 실시하는 기능막 제거 공정의 설명도.
도 12는 도 1에 도시하는 레이저 가공 장치에 장비되는 레이저광선 조사 수단의 다른 실시형태를 도시하는 블록 구성도.
이하, 본 발명에 따라서 구성된 레이저 가공 장치의 적합한 실시형태에 관해서 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1에는 본 발명에 따라서 구성된 레이저 가공 장치의 사시도가 도시되어 있다. 도 1에 도시하는 레이저 가공 장치는, 정지 베이스(2)와, 이 정지 베이스(2)에 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향(X축 방향)으로 이동 가능하게 배치되어 피가공물을 유지하는 척 테이블 기구(3)와, 베이스(2) 상에 배치된 레이저광선 조사 수단으로서의 레이저광선 조사 유닛(4)을 구비하고 있다.
상기 척 테이블 기구(3)는, 정지 베이스(2) 상에 X축 방향을 따라서 평행하게 배치된 한 쌍의 안내 레일(31, 31)과, 이 안내 레일(31, 31) 상에 X축 방향으로 이동 가능하게 배치된 제1 미끄럼 이동 블록(32)과, 이 제1 미끄럼 이동 블록(32) 상에 가공 이송 방향(X축 방향)에 직교하는 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)으로 이동 가능하게 배치된 제2 미끄럼 이동 블록(33)과, 이 제2 미끄럼 이동 블록(33) 상에 원통 부재(34)에 의해서 지지된 지지 테이블(35)과, 피가공물 유지 수단으로서의 척 테이블(36)을 구비하고 있다. 이 척 테이블(36)은 다공성 재료로 형성된 흡착 척(361)을 구비하고 있어, 흡착 척(361)의 상면인 유지면 상에 피가공물인 예컨대 원형의 반도체 웨이퍼를 도시하지 않는 흡인 수단에 의해서 유지하도록 되어 있다. 이와 같이 구성된 척 테이블(36)은, 원통 부재(34) 내에 배치된 도시하지 않는 펄스 모터에 의해서 회전되게 된다. 한편, 척 테이블(36)에는, 반도체 웨이퍼 등의 피가공물을 보호 테이프를 통해 지지하는 환상의 프레임을 고정하기 위한 클램프(362)가 배치되어 있다.
상기 제1 미끄럼 이동 블록(32)은, 그 하면에 상기 한 쌍의 안내 레일(31, 31)과 감합하는 한 쌍의 피안내 홈(321, 321)이 형성되어 있고, 그 상면에 Y축 방향을 따라서 평행하게 형성된 한 쌍의 안내 레일(322, 322)이 설치되어 있다. 이와 같이 구성된 제1 미끄럼 이동 블록(32)은, 피안내 홈(321, 321)이 한 쌍의 안내 레일(31, 31)에 감합함으로써, 한 쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라서 X축 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 도시하는 실시형태에서의 척 테이블 기구(3)는, 제1 미끄럼 이동 블록(32)을 한 쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라서 X축 방향으로 이동시키기 위한 가공 이송 수단(37)을 구비하고 있다. 가공 이송 수단(37)은, 상기 한 쌍의 안내 레일(31과 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 회전이 자유롭게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(372)의 출력 축에 전동(傳動) 연결되어 있다. 한편, 수나사 로드(371)는, 제1 미끄럼 이동 블록(32)의 중앙부 하면에 돌출 형성된 도시하지 않는 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(372)에 의해서 수나사 로드(371)를 정회전 및 역회전 구동함으로써, 제1 미끄럼 이동 블록(32)은 안내 레일(31, 31)을 따라서 X축 방향으로 이동되게 된다.
도시하는 실시형태에서의 레이저 가공 장치는, 상기 척 테이블(36)의 X축 방향 위치를 검출하기 위한 X축 방향 위치 검출 수단(374)을 갖추고 있다. X축 방향 위치 검출 수단(374)은, 안내 레일(31)을 따라서 배치된 리니어 스케일(374a)과, 제1 미끄럼 이동 블록(32)에 배치되어 제1 미끄럼 이동 블록(32)과 함께 리니어 스케일(374a)을 따라서 이동하는 판독 헤드(374b)를 갖는다. 이 X축 방향 위치 검출 수단(374)의 판독 헤드(374b)는, 도시하는 실시형태에서는 1 ㎛마다 1 펄스의 펄스 신호를 후술하는 제어 수단으로 보낸다. 그리고 후술하는 제어 수단은, 입력한 펄스 신호를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 X축 방향 위치를 검출한다. 한편, 상기 가공 이송 수단(37)의 구동원으로서 펄스 모터(372)를 이용한 경우에는, 펄스 모터(372)에 구동 신호를 출력하는 후술하는 제어 수단의 구동 펄스를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 X축 방향 위치를 검출할 수도 있다. 또한, 상기 가공 이송 수단(37)의 구동원으로서 서보 모터를 이용한 경우에는, 서보 모터의 회전수를 검출하는 로터리 인코더가 출력하는 펄스 신호를 후술하는 제어 수단에 보내고, 제어 수단이 입력된 펄스 신호를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 X축 방향 위치를 검출할 수도 있다.
상기 제2 미끄럼 이동 블록(33)은, 그 하면에 상기 제1 미끄럼 이동 블록(32)의 상면에 설치된 한 쌍의 안내 레일(322, 322)과 감합하는 한 쌍의 피안내 홈(331, 331)이 형성되어 있고, 이 피안내 홈(331, 331)을 한 쌍의 안내 레일(322, 322)에 감합함으로써, Y축 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 도시하는 실시형태에서의 척 테이블 기구(3)는, 제2 미끄럼 이동 블록(33)을 제1 미끄럼 이동 블록(32)에 설치된 한 쌍의 안내 레일(322, 322)을 따라서 Y축 방향으로 이동시키기 위한 인덱싱 이송 수단(38)을 구비하고 있다. 인덱싱 이송 수단(38)은, 상기 한 쌍의 안내 레일(322과 322) 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 미끄럼 이동 블록(32)의 상면에 고정된 베어링 블록(383)에 회전이 자유롭게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(382)의 출력 축에 전동 연결되어 있다. 한편, 수나사 로드(381)는, 제2 미끄럼 이동 블록(33)의 중앙부 하면에 돌출 형성된 도시하지 않는 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(382)에 의해서 수나사 로드(381)를 정회전 및 역회전 구동함으로써, 제2 미끄럼 이동 블록(33)은 안내 레일(322, 322)을 따라서 Y축 방향으로 이동되게 된다.
도시하는 실시형태에서의 레이저 가공 장치는, 상기 제2 미끄럼 이동 블록(33)의 Y축 방향 위치를 검출하기 위한 Y축 방향 위치 검출 수단(384)을 갖추고 있다. Y축 방향 위치 검출 수단(384)은, 안내 레일(322)을 따라서 배치된 리니어 스케일(384a)과, 제2 미끄럼 이동 블록(33)에 배치되어 제2 미끄럼 이동 블록(33)과 함께 리니어 스케일(384a)을 따라서 이동하는 판독 헤드(384b)를 갖는다. 이 Y축 방향 위치 검출 수단(384)의 판독 헤드(384b)는, 도시하는 실시형태에서는 1 ㎛마다 1 펄스의 펄스 신호를 후술하는 제어 수단에 보낸다. 그리고 후술하는 제어 수단은, 입력된 펄스 신호를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 Y축 방향 위치를 검출한다. 한편, 상기 인덱싱 이송 수단(38)의 구동원으로서 펄스 모터(382)를 이용한 경우에는, 펄스 모터(382)에 구동 신호를 출력하는 후술하는 제어 수단의 구동 펄스를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 Y축 방향 위치를 검출할 수도 있다. 또한, 상기 인덱싱 이송 수단(38)의 구동원으로서 서보 모터를 이용한 경우에는, 서보 모터의 회전수를 검출하는 로터리 인코더가 출력하는 펄스 신호를 후술하는 제어 수단에 보내고, 제어 수단이 입력된 펄스 신호를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 Y축 방향 위치를 검출할 수도 있다.
상기 레이저광선 조사 유닛(4)은, 상기 베이스(2) 상에 배치된 지지 부재(41)와, 이 지지 부재(41)에 의해서 지지되어 실질상 수평으로 뻗어 있는 케이싱(42)과, 이 케이싱(42)에 배치된 레이저광선 조사 수단(5)과, 케이싱(42)의 전단부에 배치되어 레이저 가공하여야 할 가공 영역을 검출하는 촬상 수단(6)을 구비하고 있다. 한편, 촬상 수단(6)은, 피가공물을 조명하는 조명 수단과, 이 조명 수단에 의해서 조명된 영역을 포착하는 광학계와, 이 광학계에 의해서 포착된 상을 촬상하는 촬상 소자(CCD) 등을 갖춰, 촬상한 화상 신호를 후술하는 제어 수단으로 보낸다.
상기 레이저광선 조사 수단(5)에 관해서 도 2를 참조하여 설명한다.
레이저광선 조사 수단(5)은, 펄스 레이저광선 발진 수단(51)과, 이 펄스 레이저광선 발진 수단(51)으로부터 발진된 펄스 레이저광선의 출력을 조정하는 출력 조정 수단(52)과, 이 출력 조정 수단(52)에 의해서 출력이 조정된 펄스 레이저광선을 집광하여 척 테이블(36)에 유지된 피가공물에 조사하는 집광기(53)를 구비하고 있다. 펄스 레이저광선 발진 수단(51)은, 펄스 레이저광선 발진기(511)와, 이것에 부설된 반복 주파수 설정 수단(512)으로 구성되어 있다. 한편, 펄스 레이저광선 발진 수단(51)의 펄스 레이저광선 발진기(511)는, 도시하는 실시형태에서는 파장이 355 nm인 펄스 레이저광선(LB)을 발진한다. 상기 집광기(53)는, 상기 펄스 레이저광선 발진 수단(51)으로부터 발진되어 출력 조정 수단(52)에 의해서 출력이 조정된 펄스 레이저광선을 집광하는 텔리센트릭 fθ 렌즈(531)를 구비하고 있다.
상기 펄스 레이저광선 발진 수단(51)으로부터 발진되어 출력 조정 수단(52)에 의해서 출력이 조정된 펄스 레이저광선(LB)은, 제1 방향 변환 미러(541), 제2 방향 변환 미러(542), Y축 방향 스캔 수단(55), 폴리곤 미러 수단(56)을 통해 상기 집광기(53)로 유도된다. 제1 방향 변환 미러(541)는 펄스 레이저광선 발진 수단(51)으로부터 발진되어 출력 조정 수단(52)에 의해서 출력이 조정된 펄스 레이저광선을 도 2에서 아래쪽을 향해 방향 변환하고, 제2 방향 변환 미러(542)는 제1 방향 변환 미러(541)에 의해서 방향 변환된 펄스 레이저광선을 수평 방향을 향해 방향 변환하여 Y축 방향 스캔 수단(55)으로 유도한다.
Y축 방향 스캔 수단(55)은, 도시하는 실시형태에서는 음향 광학 편향 수단으로 이루어져 있고, 상기 제2 방향 변환 미러(542)를 통해 유도된 펄스 레이저광선(LB)을 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)으로 편향시키는 음향 광학 소자(551)와, 이 음향 광학 소자(551)에 인가하는 RF(radio frequency)를 생성하는 RF 발진기(552)와, 이 RF 발진기(552)에 의해서 생성된 RF의 파워를 증폭하여 음향 광학 소자(551)에 인가하는 RF 앰프(553)와, RF 발진기(552)에 의해서 생성되는 RF의 주파수를 조정하는 편향 각도 조정 수단(554)을 구비하고 있다. 상기 음향 광학 소자(551)는, 인가되는 RF의 주파수에 대응하여 레이저광선의 광축을 편향시키는 각도를 조정할 수 있다. 상술한 편향 각도 조정 수단(554)은 후술하는 제어 수단에 의해서 제어된다.
도시하는 실시형태에서의 Y축 방향 스캔 수단(55)은 이상과 같이 구성되어 있고, 이하 그 작용에 관해서 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.
음향 광학 편향 수단으로 이루어지는 Y축 방향 스캔 수단(55)의 편향 각도 조정 수단(554)에 후술하는 제어 수단으로부터 예컨대 5~15 V의 전압이 인가되고, 음향 광학 소자(551)에 5~15 V에 대응하는 주파수의 RF가 인가되면, 예컨대 펄스 레이저광선(LB)의 광축이 도 3의 (a) 및 (b)에서 1점쇄선부터 2점쇄선의 범위에서 Y축 방향으로 편향되어 폴리곤 미러 수단(56)의 후술하는 제1 폴리곤 미러(561a) 또는 제2 폴리곤 미러(562a)에 Y축 방향으로 예컨대 50 ㎛의 범위에서 선택적으로 입사되게 된다. 이와 같이, 음향 광학 소자(551)에 의해서 편향된 레이저광선은, 편향 각도 조정 수단(554)에 인가되는 전압에 대응하여 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)으로 편향되게 된다. 또한, 도시하는 실시형태에서의 Y축 방향 스캔 수단(55)은, 상기 음향 광학 소자(551)에 RF가 인가되지 않는 경우에, 도 2에서 파선으로 나타내는 것과 같이 음향 광학 소자(551)에 의해서 편향되지 않는 레이저광선을 흡수하기 위한 레이저광선 흡수 수단(555)을 구비하고 있다.
이어서, 상기 폴리곤 미러 수단(56)에 관해서 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
도시하는 실시형태에서의 폴리곤 미러 수단(56)은, 도 4에 도시하는 것과 같이 지지 기판(560) 상에 배치된 제1 폴리곤 미러(561a)와 이 제1 폴리곤 미러(561a)를 제1 회전 방향(A)으로 회전시켜 레이저광선을 X축 방향으로 스캔하는 제1 스캔 모터(561b)를 갖는 제1 폴리곤 미러 수단(561)과, 제2 폴리곤 미러(562a)와 이 제2 폴리곤 미러(562a)를 제1 회전 방향(A)과 역방향의 제2 회전 방향(B)으로 회전시켜 레이저광선을 X축 방향으로 스캔하는 제2 스캔 모터(562b)를 갖는 제2 폴리곤 미러 수단(562)을 구비하고 있다. 한편, 지지 기판(560)의 중앙부에는, 제1 폴리곤 미러 수단(561)과 제2 폴리곤 미러(562a)에서 반사한 레이저광선을 통과시키기 위한 절결부(560a)가 형성되어 있다. 이와 같이 구성된 제1 폴리곤 미러 수단(561)과 제2 폴리곤 미러 수단(562)은, 제1 폴리곤 미러(561a)와 제2 폴리곤 미러(562a)가 축심을 Y축 방향으로 하여 직렬로 인접하여 배치되어 있다.
도 4를 참조하여 설명을 계속하면, 도시하는 실시형태에서의 레이저광선 조사 수단(5)은, 상기 펄스 레이저광선 발진 수단(51)으로부터 발진되어 출력 조정 수단(52)에 의해서 출력이 조정되고 제1 방향 변환 미러(541) 및 제2 방향 변환 미러(542)에 의해서 유도된 펄스 레이저광선(LB)의 폴리곤 미러 수단(56)에의 입사 위치를 변경하는 입사 위치 변경 수단(57)을 구비하고 있다. 이 입사 위치 변경 수단(57)은, 제1 폴리곤 미러 수단(561) 및 제2 폴리곤 미러 수단(562)을 갖는 폴리곤 미러 수단(56)이 배치된 지지 기판(560)을 Y축 방향으로 이동시키는 에어 피스톤 기구(570)에 의해서 구성되어, 피스톤 로드(571)가 상기 지지 기판(560)에 연결된다. 이와 같이 구성된 에어 피스톤 기구(570)를 갖는 입사 위치 변경 수단(57)은, 지지 기판(560)을 Y축 방향으로 이동함으로써, 상기 도 3의 (a)에 도시하는 것과 같이 제1 폴리곤 미러 수단(561)의 제1 폴리곤 미러(561a)를 Y축 방향 스캔 수단(55)과 대향하는 제1 위치에 위치시키고, 도 3의 (b)에 도시하는 것과 같이 제2 폴리곤 미러 수단(562)의 제2 폴리곤 미러(562a)를 Y축 방향 스캔 수단(55)과 대향하는 제2 위치에 위치시킨다.
도시하는 실시형태에서의 레이저광선 조사 수단(5)은 이상과 같이 구성되어 있으며, 이하 그 작용에 관해서 설명한다. 우선, 상기 제1 폴리곤 미러 수단(561)의 제1 폴리곤 미러(561a)가 Y축 방향 스캔 수단(55)과 대향하는 제1 위치에 위치되게 된 상태에 관해서 설명한다.
도 2에 도시하는 것과 같이 펄스 레이저광선 발진 수단(51)으로부터 발진되어 출력 조정 수단(52)에 의해서 출력이 조정된 펄스 레이저광선(LB)은, 제1 방향 변환 미러(541), 제2 방향 변환 미러(542)를 통해 Y축 방향 스캔 수단(55)으로 유도된다. Y축 방향 스캔 수단(55)으로 유도된 펄스 레이저광선(LB)은, 상술한 것과 같이 편향 각도 조정 수단(554)에 예컨대 5~15 V의 전압을 소정 시간 주기(제1 폴리곤 미러(561a)에 형성된 하나의 반사면이 펄스 레이저광선의 입광 위치를 통과하는 데에 드는 시간)로 인가함으로써, 도 3의 (a)에 도시하는 것과 같이 제1 폴리곤 미러(561a)에 Y축 방향으로 예컨대 50 ㎛의 범위에서 입사되게 된다. 한편, 도 5의 (a)에 도시하는 것과 같이 제1 폴리곤 미러(561a)는 화살표 A로 나타내는 방향으로 회전되게 되어 있기 때문에, 제1 폴리곤 미러(561a)에 입사된 펄스 레이저광선(LB)은, 제1 폴리곤 미러(561a)의 각 반사면마다 도 5(a)에서 1점쇄선부터 2점쇄선으로 나타내는 범위에서 지지 기판(560)에 형성된 절결부(560a)를 통해서 분산된다. 이와 같이 분산된 펄스 레이저광선(LB)은, 집광기(53)의 텔리센트릭 fθ 렌즈(531)에 의해서 집광되어 척 테이블(36)에 유지된 피가공물(W)의 상면에 X축 방향으로 집광점 P1부터 P2의 범위에서 조사된다. 한편, 도시하는 실시형태에서는 제1 폴리곤 미러(561a)의 반사면을 8면으로 형성한 예를 나타냈지만, 18면으로 형성된 제1 폴리곤 미러(561a)를 이용하면 화살표 A로 나타내는 방향으로 회전되고 있는 경우에, 집광점 P1부터 P2의 범위가 8 mm가 된다. 따라서, 펄스 레이저광선(LB)은, 척 테이블(36)에 유지된 피가공물(W)에 대하여 X축 방향의 (+) 방향으로 8 mm의 범위에서 스캔한다. 한편, 제1 폴리곤 미러(561a)에 입사하는 펄스 레이저광선(LB)은 상술한 것과 같이 Y축 방향 스캔 수단(55)에 의해서 Y축 방향으로 예컨대 50 ㎛의 범위에서 이동하기 때문에, 펄스 레이저광선(LB)에 의한 피가공물(W) 상에서의 스캔 범위는 도 6에 도시하는 것과 같이 Y축 방향으로 50 ㎛이고 X축 방향으로 8 mm가 된다.
이어서, 상기 제2 폴리곤 미러 수단(562)의 제2 폴리곤 미러(562a)가 Y축 방향 스캔 수단(55)과 대향하는 제2 위치에 위치되게 된 상태에 관해서 설명한다.
상술한 것과 같이 Y축 방향 스캔 수단(55)으로 유도된 펄스 레이저광선(LB)은, 상술한 것과 같이 편향 각도 조정 수단(554)에 예컨대 5~15 V의 전압을 소정 시간 주기(제2 폴리곤 미러(562a)에 형성된 하나의 반사면이 펄스 레이저광선의 입광 위치를 통과하는 데에 드는 시간)로 인가함으로써, 도 3의 (b)에 도시하는 것과 같이 제2 폴리곤 미러(562a)에 Y축 방향으로 예컨대 50 ㎛의 범위에서 입사되게 된다. 한편, 도 5의 (b)에 도시하는 것과 같이 제2 폴리곤 미러(562a)는 화살표 B로 나타내는 방향으로 회전되게 되어 있기 때문에, 제2 폴리곤 미러(562a)에 입사된 펄스 레이저광선(LB)은, 제2 폴리곤 미러(562a)의 각 반사면마다 도 5의 (b)에서 1점쇄선부터 2점쇄선으로 나타내는 범위에서 분산된다. 이와 같이 분산된 펄스 레이저광선(LB)은, 집광기(53)의 텔리센트릭 fθ 렌즈(531)에 의해서 집광되어 척 테이블(36)에 유지된 피가공물(W)의 상면에 X축 방향으로 집광점 P1부터 P2의 범위에서 지지 기판(560)에 형성된 절결부(560a)를 통해서 조사된다. 한편, 도시하는 실시형태에서는 제2 폴리곤 미러(562a)의 반사면을 8면으로 형성한 예를 나타냈지만, 18면으로 형성된 제2 폴리곤 미러(562a)를 이용하면 화살표 B로 나타내는 방향으로 회전되고 있는 경우에, 집광점 P1부터 P2의 범위가 8 mm가 된다. 따라서, 펄스 레이저광선(LB)은, 척 테이블(36)에 유지된 피가공물(W)에 대하여 X축 방향의 (-) 방향으로 8 mm의 범위에서 스캔한다. 한편, 제2 폴리곤 미러(562a)에 입사하는 펄스 레이저광선(LB)은, 상술한 것과 같이 Y축 방향 스캔 수단(55)에 의해서 Y축 방향으로 예컨대 50 ㎛의 범위에서 이동하기 때문에, 펄스 레이저광선(LB)에 의한 피가공물(W) 상에서의 스캔 범위는 도 6에 도시하는 것과 같이 Y축 방향으로 50 ㎛이고 X축 방향으로 8 mm가 된다.
도시하는 실시형태에서의 레이저 가공 장치는, 도 7에 도시하는 제어 수단(8)을 구비하고 있다. 제어 수단(8)은 컴퓨터에 의해서 구성되어 있고, 제어 프로그램에 따라서 연산 처리하는 중앙 처리 장치(CPU)(81)와, 제어 프로그램 등을 저장하는 리드 온리 메모리(ROM)(82)와, 연산 결과 등을 저장하는 기록 및 판독 가능한 랜덤 액세스 메모리(RAM)(83)와, 입력 인터페이스(84) 및 출력 인터페이스(85)를 구비하고 있다. 제어 수단(8)의 입력 인터페이스(84)에는, 상기 X축 방향 위치 검출 수단(374), Y축 방향 위치 검출 수단(384), 촬상 수단(6) 등으로부터의 검출 신호가 입력된다. 그리고, 제어 수단(8)의 출력 인터페이스(85)로부터는, 상기 가공 이송 수단(37), 인덱싱 이송 수단(38), 레이저광선 조사 수단(5)의 펄스 레이저광선 발진 수단(51) 및 출력 조정 수단(52), Y축 방향 스캔 수단(55)의 편향 각도 조정 수단(554), 제1 스캔 모터(561b), 제2 스캔 모터(562b), 입사 위치 변경 수단(57) 등에 제어 신호를 출력한다.
도시하는 실시형태에서의 레이저 가공 장치는 이상과 같이 구성되어 있으며, 이하 그 작용에 관해서 설명한다.
도 8의 (a) 및 (b)에는, 피가공물로서의 반도체 웨이퍼의 사시도 및 주요부 확대 단면도가 도시되어 있다. 도 8의 (a) 및 (b)에 도시하는 반도체 웨이퍼(9)는, 두께가 150 ㎛인 실리콘 등의 기판(90)의 표면(90a)에 절연막과 회로를 형성하는 기능막이 적층된 기능층(91)에 의해서 복수의 IC, LSI 등의 디바이스(92)가 매트릭스형으로 형성되어 있다. 그리고, 각 디바이스(92)는, 격자형으로 형성된 분할 예정 라인(93)(도시하는 실시형태에서는 폭이 50 ㎛로 설정되어 있다)에 의해서 구획되어 있다. 한편, 도시하는 실시형태에서는, 기능층(91)을 형성하는 절연막은, SiO2막 또는 SiOF, BSG(SiOB) 등의 무기물계의 막이나 폴리이미드계, 파릴렌계 등의 폴리머 막인 유기물계의 막으로 이루어지는 저유전률 절연체 피막(Low-k막)으로 이루어져 있고, 두께가 10 ㎛로 설정되어 있다.
상술한 반도체 웨이퍼(9)를 구성하는 기능층(91)을 분할 예정 라인(93)을 따라서 제거하는 기능층 제거 공정에 관해서 설명한다.
우선, 반도체 웨이퍼(9)를 구성하는 기판(90)의 이면에 다이싱 테이프를 점착하고 이 다이싱 테이프의 외주부를 환상의 프레임에 의해서 지지하는 웨이퍼 지지 공정을 실시한다. 즉, 도 9에 도시하는 것과 같이, 환상의 프레임(F)의 내측 개구부를 덮도록 외주부가 장착된 다이싱 테이프(T)의 표면에 반도체 웨이퍼(9)를 구성하는 기판(90)의 이면(90b)을 점착한다. 따라서, 다이싱 테이프(T)의 표면에 점착된 반도체 웨이퍼(9)는, 기능층(91)의 표면(91a)이 상측으로 된다.
상술한 웨이퍼 지지 공정을 실시했으면, 도 1에 도시하는 레이저 가공 장치의 척 테이블(36) 상에 반도체 웨이퍼(9)의 다이싱 테이프(T) 측을 얹어 놓는다. 그리고, 도시하지 않는 흡인 수단을 작동함으로써, 다이싱 테이프(T)를 통해 반도체 웨이퍼(9)를 척 테이블(36) 상에 흡인 유지한다(웨이퍼 유지 공정). 따라서, 척 테이블(36) 상에 다이싱 테이프(T)를 통해 유지된 반도체 웨이퍼(9)는, 기능층(91)의 표면(91a)이 상측으로 된다.
상술한 것과 같이 반도체 웨이퍼(9)를 흡인 유지한 척 테이블(36)은, 가공 이송 수단(37)에 의해서 촬상 수단(6)의 바로 아래에 위치하게 된다. 이와 같이 하여 척 테이블(36)이 촬상 수단(6)의 바로 아래에 위치하게 되면, 촬상 수단(6) 및 제어 수단(8)에 의해서 반도체 웨이퍼(9)의 레이저 가공하여야 할 가공 영역을 검출하는 얼라인먼트 작업을 실행한다. 즉, 촬상 수단(6) 및 제어 수단(8)은, 반도체 웨이퍼(9)의 소정 방향으로 형성되어 있는 분할 예정 라인(93)과, 분할 예정 라인(93)을 따라서 레이저광선을 조사하는 레이저광선 조사 수단(5)을 구성하는 집광기(53)의 위치맞춤을 하기 위한 패턴 매칭 등의 화상 처리를 실행하여, 레이저광선 조사 위치의 얼라인먼트를 수행한다. 또한, 반도체 웨이퍼(9)에 형성되어 있는 상기 소정 방향에 대하여 직교하는 방향으로 뻗는 분할 예정 라인(93)에 대하여도, 마찬가지로 레이저광선 조사 위치의 얼라인먼트가 수행된다.
상술한 얼라인먼트 공정을 실시했으면, 제어 수단(8)은 가공 이송 수단(37)을 작동하여 도 10의 (a)에 도시하는 것과 같이 척 테이블(36)을 레이저광선 조사 수단(5)의 집광기(53)가 위치하는 레이저광선 조사 영역으로 이동시켜, 소정의 분할 예정 라인(93)을 집광기(53)의 바로 아래에 위치하게 한다. 이때, 도 10의 (a)에 도시하는 것과 같이 반도체 웨이퍼(9)는, 분할 예정 라인(93)의 일단(도 10의 (a)에서 우측단)이 집광기(53)의 바로 아래에 위치하도록 위치시킨다. 한편, 제어 수단(8)은 상기 입사 위치 변경 수단(57)을 작동하여 상기 제1 폴리곤 미러 수단(561)의 제1 폴리곤 미러(561a)를 Y축 방향 스캔 수단(55)과 대향하는 제1 위치에 위치시킨 상태로 해 둔다. 그리고, 집광기(53)로부터 조사되는 펄스 레이저광선의 집광점(P)을 분할 예정 라인(93)에 있어서의 기능층(91)의 상면 부근에 위치시킨다. 이어서, 제어 수단(8)은 펄스 레이저광선 발진 수단(51), 출력 조정 수단(52), Y축 방향 스캔 수단(55)을 상술한 것과 같이 제어하고, 제1 스캔 모터(561b)를 도 5의 (a)에 도시하는 것과 같이 화살표 A로 나타내는 방향으로 30000 rpm의 회전 속도로 회전하고, 도 10의 (a)에 도시하는 것과 같이 집광기(53)로부터 반도체 웨이퍼(9)를 구성하는 기능층(91)에 대해서는 흡수성을 갖는 파장의 펄스 레이저광선을 조사하면서 가공 이송 수단(37)을 작동하여 척 테이블(36)을 도 10의 (a)에서 화살표 X(+)로 나타내는 방향으로 소정의 가공 이송 속도로 이동시킨다(왕로 기능층 제거 공정). 그리고, 도 10의 (b)에 도시하는 것과 같이 분할 예정 라인(93)의 타단(도 10의 (b)에서 좌측단)이 집광기(53)의 바로 아래 위치에 도달하면, 펄스 레이저광선의 조사를 정지하고 척 테이블(36)의 이동을 정지한다.
한편, 상기 기능층 제거 공정은 예컨대 이하의 가공 조건으로 행해진다.
레이저광선의 파장: 355 nm(YAG)
반복 주파수: 80 MHz
펄스 폭: 15 ps
평균 출력: 17 W
가공 이송 속도: 500~5000 mm/초
상술한 기능층 제거 공정에서는, 상술한 것과 같이 펄스 레이저광선은 Y축 방향으로 50 ㎛의 범위에서 스캔하여 어블레이션 가공하기 때문에, 도 10의 (c)에 도시하는 것과 같이 반도체 웨이퍼(9)를 구성하는 기능층(91)은 분할 예정 라인(93)을 따라서 폭이 50 ㎛인 레이저 가공 홈(910)에 의해서 제거된다. 또한, 상술한 것과 같이 펄스 레이저광선은 X축 방향으로 8 mm의 범위에서 스캔하기 때문에, X축 방향으로 중복하여 어블레이션 가공하므로, 형성된 레이저 가공 홈(910)에 용융물이 다시 메워지는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 도시하는 실시형태에서는, 척 테이블(36)의 이동 방향(화살표 X(+))과 제1 폴리곤 미러(561a)의 화살표 A로 나타내는 회전 방향에 의한 펄스 레이저광선의 스캔 방향(도 5의 (a)에서의 집광점 P1부터 P2)이 순방향으로 되기 때문에, 척 테이블(36)의 이동 방향과 펄스 레이저광선의 스캔 방향이 역방향인 경우와 비교하여 용융물의 비산이 감소하여, 가공 품질을 향상시킬 수 있다.
이어서, 제어 수단(8)은 인덱싱 이송 수단(38)을 작동하여 척 테이블(36)을 반도체 웨이퍼(9)에 형성된 분할 예정 라인(93)의 간격만큼 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)으로 이동하고, 도 11의 (a)에 도시하는 것과 같이 인접하는 분할 예정 라인(93)을 레이저광선 조사 수단(5)의 집광기(53)가 위치하는 레이저광선 조사 영역으로 이동시켜, 분할 예정 라인(93)의 타단(도 11의 (a)에서의 좌측단)이 집광기(53)의 바로 아래에 위치하도록 위치시킨다. 한편, 제어 수단(8)은 상기 입사 위치 변경 수단(57)을 작동하여 상기 제2 폴리곤 미러 수단(562)의 제2 폴리곤 미러(562a)를 Y축 방향 스캔 수단(55)과 대향하는 제2 위치에 위치시킨다. 그리고, 집광기(53)로부터 조사되는 펄스 레이저광선의 집광점(P)을 분할 예정 라인(93)에 있어서의 기능층(91)의 상면 부근에 위치시킨다. 이어서, 제어 수단(8)은 펄스 레이저광선 발진 수단(51), 출력 조정 수단(52), Y축 방향 스캔 수단(55)을 상술한 것과 같이 제어하고, 제2 스캔 모터(562b)를 도 5의 (b)에 도시하는 것과 같이 화살표 B로 나타내는 방향으로 30000 rpm의 회전 속도로 회전하고, 도 11의 (a)에 도시하는 것과 같이 집광기(53)로부터 반도체 웨이퍼(9)를 구성하는 기능층(91)에 대해서는 흡수성을 갖는 파장의 펄스 레이저광선을 조사하면서 가공 이송 수단(37)을 작동하여 척 테이블(36)을 도 11의 (a)에서 화살표 X(-)로 나타내는 방향으로 소정의 가공 이송 속도로 이동시킨다(복로 기능층 제거 공정). 그리고, 도 11의 (b)에 도시하는 것과 같이 분할 예정 라인(93)의 타단(도 10의 (b)에서 좌측단)이 집광기(53)의 바로 아래 위치에 도달하면, 펄스 레이저광선의 조사를 정지하고 척 테이블(36)의 이동을 정지한다.
이 복로 기능층 제거 공정에서도, 척 테이블(36)의 이동 방향(화살표 X(-))과 제2 폴리곤 미러(562a)의 화살표 B로 나타내는 회전 방향에 의한 펄스 레이저광선의 스캔 방향(도 5의 (b)에서의 집광점 P1부터 P2)이 순방향으로 되기 때문에, 상기 도 10에 도시하는 왕로 기능층 제거 공정과 동일한 조건으로 가공할 수 있어 가공 품질을 동일하게 할 수 있고, 척 테이블(36)의 이동 방향과 펄스 레이저광선의 스캔 방향이 역방향인 경우와 비교하여 용융물의 비산이 감소하여, 디바이스의 품질을 향상시킬 수 있다. 한편, 도 11에 도시하는 복로 기능층 제거 공정도 상기 도 10에 도시하는 왕로 기능층 제거 공정과 마찬가지로, 펄스 레이저광선은 Y축 방향으로 50 ㎛의 범위에서 스캔하여 어블레이션 가공하기 때문에, 도 11의 (c)에 도시하는 것과 같이 반도체 웨이퍼(9)를 구성하는 기능층(91)은 분할 예정 라인(93)을 따라서 폭이 50 ㎛인 레이저 가공 홈(910)에 의해서 제거된다. 또한, 펄스 레이저광선은 상술한 것과 같이 X축 방향으로 8 mm의 범위에서 스캔하기 때문에, X축 방향으로 중복하여 어블레이션 가공하므로, 형성된 레이저 가공 홈(910)에 용융물이 다시 메워지는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
이어서, 레이저광선 조사 수단(5)의 다른 실시형태에 관해서 도 12를 참조하여 설명한다. 한편, 도 2 내지 도 7에 도시하는 레이저광선 조사 수단(5)을 구성하는 구성 부재와 동일한 부재에는 동일 부호를 붙이고, 그 설명은 생략한다.
도 12에 도시하는 레이저광선 조사 수단(5)에서는, Y축 방향 스캔 수단(55)이 제1 Y축 방향 스캔 수단(55a)과 제2 Y축 방향 스캔 수단(55b)을 구비하고, 제1 Y축 방향 스캔 수단(55a)을 제1 폴리곤 미러 수단(561)의 제1 폴리곤 미러(561a)와 대향하여 배치하고, 제2 Y축 방향 스캔 수단(55b)을 제2 폴리곤 미러 수단(562)의 제2 폴리곤 미러(562a)와 대향하여 배치하고 있다. 한편, 제1 Y축 방향 스캔 수단(55a) 및 제2 Y축 방향 스캔 수단(55b)은, 상기 도 2에 도시하는 Y축 방향 스캔 수단(55)과 같은 구성이면 된다. 또한, 도 12에 도시하는 레이저광선 조사 수단(5)에서는, 도 2 내지 도 7에 도시하는 입사 위치 변경 수단(57)에 상당하는 입사 위치 변경 수단(58)이 제1 Y축 방향 스캔 수단(55a) 및 제2 Y축 방향 스캔 수단(55b)의 상류 측에 배치되어 있다. 이 입사 위치 변경 수단(58)은, 상기 도 2에 도시하는 Y축 방향 스캔 수단(55)과 같은 구성이면 되며, 제2 방향 변환 미러(542)를 통해 유도된 펄스 레이저광선(LB)을 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)으로 편향시키는 음향 광학 소자(581)와, 이 음향 광학 소자(581)에 인가하는 RF(radio frequency)를 생성하는 RF 발진기(582)와, 이 RF 발진기(582)에 의해서 생성된 RF의 파워를 증폭하여 음향 광학 소자(581)에 인가하는 RF 앰프(583)와, RF 발진기(582)에 의해서 생성되는 RF의 주파수를 조정하는 편향 각도 조정 수단(584)을 구비하고 있다. 그리고, 음향 광학 소자(581)에 예컨대 10 V에 대응하는 주파수의 RF를 인가하면 펄스 레이저광선(LB)을 제1 Y축 방향 스캔 수단(55a)으로 유도하고, 음향 광학 소자(551)에 예컨대 50 V에 대응하는 주파수의 RF를 인가하면 펄스 레이저광선(LB)을 제2 Y축 방향 스캔 수단(55b)으로 유도하도록 광로를 변경한다. 또한, 도시하는 실시형태에서의 입사 위치 변경 수단(58)은, 상기 음향 광학 소자(581)에 RF가 인가되지 않는 경우에, 도 12에서 파선으로 나타내는 것과 같이 음향 광학 소자(581)에 의해서 편향되지 않는 레이저광선을 흡수하기 위한 레이저광선 흡수 수단(585)을 구비하고 있다.
상술한 도 12에 도시하는 레이저광선 조사 수단(5)은, 제1 폴리곤 미러 수단(561)의 제1 폴리곤 미러(561a)와 대향하여 제1 Y축 방향 스캔 수단(55a)를 배치하고 제2 폴리곤 미러 수단(562)의 제2 폴리곤 미러(562a)와 대향하여 제2 Y축 방향 스캔 수단(55b)을 배치하여, 펄스 레이저광선 발진 수단(51)으로부터 발진되어 출력 조정 수단(52)에 의해서 출력이 조정된 펄스 레이저광선(LB)의 입사 위치를 제1 Y축 방향 스캔 수단(55a)과 제2 Y축 방향 스캔 수단(55b)으로 선택적으로 변경하는 음향 광학 편향 수단으로 이루어지는 입사 위치 변경 수단(58)을 갖추고 있기 때문에, 상기 도 2 내지 도 7에 도시하는 제1 폴리곤 미러 수단(561)과 제2 폴리곤 미러 수단(562)으로 이루어지는 폴리곤 미러 수단(56)을 Y축 방향으로 이동시키는 입사 위치 변경 수단(57)이 불필요하게 된다.
2: 정지 베이스, 3: 척 테이블 기구, 36: 척 테이블, 37: 가공 이송 수단, 374: X축 방향 위치 검출 수단, 38: 인덱싱 이송 수단, 384: Y축 방향 위치 검출 수단, 4: 레이저광선 조사 유닛, 5: 레이저광선 조사 수단, 51: 펄스 레이저광선 발진 수단, 52: 출력 조정 수단, 53: 집광기, 55: Y축 방향 스캔 수단, 56: 폴리곤 미러 수단, 561: 제1 폴리곤 미러 수단, 562: 제2 폴리곤 미러 수단, 57: 입사 위치 변경 수단, 6: 촬상 수단, 8: 제어 수단, 9: 반도체 웨이퍼, F: 환상의 프레임, T: 다이싱 테이프

Claims (5)

  1. 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 이 척 테이블에 유지된 피가공물을 레이저 가공하는 레이저광선 조사 수단과, 상기 척 테이블과 상기 레이저광선 조사 수단을 가공 이송 방향(X축 방향)으로 상대적으로 이동시키는 가공 이송 수단과, 상기 척 테이블과 상기 레이저광선 조사 수단을 가공 이송 방향(X축 방향)에 직교하는 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)으로 상대적으로 이동시키는 인덱싱 이송 수단을 구비하는 레이저 가공 장치로서,
    상기 레이저광선 조사 수단은, 레이저광선을 발진하는 레이저광선 발진 수단과, 이 레이저광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저광선을 집광하여 상기 척 테이블에 유지된 피가공물에 조사하는 집광기와, 상기 레이저광선 발진 수단과 상기 집광기 사이에 배치되어 상기 레이저광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저광선을 분산시키는 폴리곤 미러 수단과, 상기 레이저광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저광선의 상기 폴리곤 미러 수단으로의 입사 위치를 변경하는 입사 위치 변경 수단을 구비하고,
    상기 폴리곤 미러 수단은, 제1 폴리곤 미러와 상기 제1 폴리곤 미러를 제1 회전 방향으로 회전시켜 레이저광선을 X축 방향으로 스캔하는 제1 스캔 모터를 갖는 제1 폴리곤 미러 수단과, 제2 폴리곤 미러와 상기 제2 폴리곤 미러를 상기 제1 회전 방향과 역방향의 제2 회전 방향으로 회전시켜 레이저광선을 X축 방향으로 스캔하는 제2 스캔 모터를 갖는 제2 폴리곤 미러 수단에 의해서 구성되고,
    상기 입사 위치 변경 수단은, 상기 레이저광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저광선을 상기 제1 폴리곤 미러와 상기 제2 폴리곤 미러에 선택적으로 위치하게 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 폴리곤 미러 수단의 상기 제1 스캔 모터는, 상기 제1 폴리곤 미러를 회전시켜 X축 방향의 (+) 방향으로 레이저광선을 스캔하고,
    상기 제2 폴리곤 미러 수단의 상기 제2 스캔 모터는, 상기 제2 폴리곤 미러를 회전시켜 X축 방향의 (-) 방향으로 레이저광선을 스캔하고,
    상기 입사 위치 변경 수단은, 상기 척 테이블의 이동 방향이 X축 방향의 (+) 방향인 경우에는 상기 제1 폴리곤 미러를 레이저광선이 입광하는 입광 위치에 위치하게 하여 상기 척 테이블에 유지된 피가공물에 대하여 X축 방향의 (+) 방향으로 레이저광선을 스캔하고, 상기 척 테이블의 이동 방향이 X축 방향의 (-) 방향인 경우에는 상기 제2 폴리곤 미러를 레이저광선이 입광하는 입광 위치에 위치하게 하여 상기 척 테이블에 유지된 피가공물에 대하여 X축 방향의 (-) 방향으로 레이저광선을 스캔하는 레이저 가공 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 입사 위치 변경 수단은, 상기 제1 폴리곤 미러 수단 및 상기 제2 폴리곤 미러 수단을 Y축 방향으로 이동시켜 상기 제1 폴리곤 미러와 상기 제2 폴리곤 미러를 레이저광선의 입사 위치에 선택적으로 위치하게 하는 레이저 가공 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 입사 위치 변경 수단은, 상기 레이저광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저광선의 광로를 변경하여 레이저광선을 상기 제1 폴리곤 미러와 상기 제2 폴리곤 미러에 선택적으로 입사시키는 것인 레이저 가공 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 레이저광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저광선을 상기 제1 폴리곤 미러 및 상기 제2 폴리곤 미러의 Y축 방향으로 스캔하는 Y축 방향 스캔 수단을 구비하는 레이저 가공 장치.
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