KR20150116395A - 레이저 가공 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피가공물에 집광기로부터 레이저 광선이 조사됨으로써 생성되는 용융물(파편)을 효과적으로 처리하여 원하는 깊이의 레이저 가공홈을 형성할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
피가공물을 유지하기 위한 척테이블과, 척테이블에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단을 구비하고, 레이저 광선 조사 수단은 레이저 광선을 발진하는 레이저 광선 발진 수단과, 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저 광선을 집광하는 집광 렌즈를 구비한 집광기를 구비하고 있는 레이저 가공 장치로서, 집광기의 레이저 광선 조사 방향 하류측에 배치되며 레이저 가공에 의해 생성되는 용융물을 처리하기 위한 용융물 처리 수단을 구비하고, 용융물 처리 수단은, 집광기로부터 조사되는 레이저 광선의 통과를 허용하는 개구를 가지며 그 개구로부터 피가공물을 향해서 고속의 가스를 분사하는 가스 분사부와, 가스 분사부의 개구를 둘러싸게 형성되며 개구로부터 분사되는 고속의 가스에 의해 비산되는 용융물을 흡인하는 흡인구를 구비한 용융물 흡인부를 구비하고, 가스 분사부가 고압 가스 공급 수단에 접속되고, 용융물 흡인부가 용융물 흡인 수단에 접속되어 있다.

Description

레이저 가공 장치{LASER PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 피가공물에 레이저 가공을 하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스 제조 프로세스에 있어서는, 대략 원판형상인 반도체 웨이퍼의 표면에 격자형으로 배열된 분할 예정 라인에 의해 복수의 영역이 구획되고, 이 구획된 영역에 IC, LSI 등의 디바이스를 형성한다. 그리고, 반도체 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라서 절단함으로써 디바이스가 형성된 영역을 분할하여 개개의 반도체 디바이스를 제조하고 있다. 또한, 사파이어 기판의 표면에 포토 다이오드 등의 수광 소자나 레이저 다이오드 등의 발광 소자 등이 적층된 광디바이스 웨이퍼도 분할 예정 라인을 따라서 절단함으로써 개개의 포토 다이오드, 레이저 다이오드 등의 광디바이스로 분할되어, 전기 기기에 널리 이용되고 있다.
전술한 반도체 웨이퍼나 광디바이스 웨이퍼 등의 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라서 분할하는 방법으로서, 웨이퍼에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광선을 웨이퍼에 형성된 분할 예정 라인을 따라서 조사하여 어블레이션 가공함으로써 레이저 가공홈을 형성하고, 이 레이저 가공홈을 따라서 파단하는 방법이 제안되어 있다(예컨대 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2010-272697호 공보
그러나, 피가공물인 실리콘이나 사파이어 등의 웨이퍼에 어블레이션 가공함으로써 레이저 가공홈을 형성하면, 실리콘이나 사파이어 등이 용융되어 용융물(파편)이 생성되고, 용융물이 다시 메워지는 것에 의해 레이저 광선을 웨이퍼에 형성된 분할 예정 라인을 따라서 조사하더라도 원하는 깊이의 레이저 가공홈을 형성할 수 없다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 상기 사실을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주요 기술 과제는, 피가공물에 집광기로부터 레이저 광선이 조사됨으로써 생성되는 용융물(파편)을 효과적으로 처리하여 원하는 깊이의 레이저 가공홈을 형성할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는 것이다.
상기 주요 기술 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의하면, 피가공물을 유지하기 위한 척테이블과, 그 척테이블에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단을 구비하고, 그 레이저 광선 조사 수단은 레이저 광선을 발진하는 레이저 광선 발진 수단과, 그 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저 광선을 집광하는 집광 렌즈를 구비한 집광기를 구비하고 있는 레이저 가공 장치로서,
그 집광기의 레이저 광선 조사 방향 하류측에 배치되며 레이저 가공에 의해 생성되는 용융물을 처리하기 위한 용융물 처리 수단을 구비하고,
그 용융물 처리 수단은, 그 집광기로부터 조사되는 레이저 광선의 통과를 허용하는 개구를 가지며 그 개구로부터 피가공물을 향해서 고속의 가스를 분사하는 가스 분사부와, 그 가스 분사부의 그 개구를 둘러싸게 형성되며 그 개구로부터 분사되는 고속의 가스에 의해 비산되는 용융물을 흡인하는 흡인구를 구비한 용융물 흡인부를 구비하고, 그 가스 분사부가 고압 가스 공급 수단에 접속되고, 그 용융물 흡인부가 용융물 흡인 수단에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치가 제공된다.
바람직하게는, 상기 고압 가스 공급 수단은, 그 가스 분사부의 그 개구로부터 분사하는 유량이 30∼200 리터/분ㆍ㎟가 되도록 가스를 공급한다.
본 발명의 레이저 가공 장치에 의하면, 용융물 처리 수단의 가스 분사부가 고압 가스 공급 수단에 접속되고, 용융물 흡인부가 용융물 흡인 수단에 접속되어 있기 때문에, 피가공물에 레이저 광선을 조사함으로써 발생한 용융물은, 가스 분사부의 개구로부터 분사되는 고속의 가스에 의해 레이저 가공홈으로부터 비산되어 제거된다. 따라서, 연속적으로 조사되는 펄스 레이저 광선에 의해 레이저 가공이 진행되어 원하는 깊이의 레이저 가공홈을 형성할 수 있다. 또한, 가스 분사부의 개구로부터 분사되는 고속의 가스에 의해 레이저 가공홈으로부터 비산된 용융물은, 가스 분사부의 개구를 둘러싸고 배치된 용융물 흡인부의 흡인구로부터 복수의 가스 흡인 통로를 통해서 용융물 흡인 수단에 흡인된다. 따라서, 가스 분사부의 개구로부터 분사되는 고속의 가스에 의해 레이저 가공홈으로부터 비산된 용융물은 피가공물의 표면에 부착되지는 않는다.
도 1은 본 발명 실시형태에 따른 레이저 가공 장치의 사시도.
도 2는 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치에 장비되는 레이저 광선 조사 수단의 구성을 간략하게 나타내는 블록도.
도 3은 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치에 장비되는 집광기 및 용융물 처리 수단의 단면도.
도 4는 피가공물로서의 반도체 웨이퍼가 고리형의 프레임에 장착된 다이싱 테이프의 표면에 접착된 상태의 사시도.
도 5는 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치에 의해 실시하는 레이저 가공홈 형성 공정의 설명도.
도 6은 레이저 가공홈 형성 공정을 실시하고 있는 상태에서의 용융물 처리 수단의 단면도.
이하, 본 발명에 따라서 구성된 레이저 가공 장치의 바람직한 실시형태에 관해, 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1에는, 본 발명에 따라서 구성된 레이저 가공 장치(1)의 사시도가 나타나 있다. 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치(1)는, 정지 베이스(2)와, 그 정지 베이스(2)에 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향으로 이동 가능하게 배치되어 피가공물을 유지하는 척테이블 기구(3)와, 정지 베이스(2)에 상기 화살표 X로 나타내는 방향과 직교하는 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향으로 이동 가능하게 배치된 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(4)와, 그 레이저 광선 유닛 지지 기구(4)에 화살표 Z로 나타내는 방향으로 이동 가능하게 배치된 레이저 광선 조사 유닛(5)을 구비하고 있다.
상기 척테이블 기구(3)는, 정지 베이스(2) 상에 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향을 따라서 평행하게 배치된 한쌍의 안내 레일(31, 31)과, 그 안내 레일(31, 31) 상에 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향으로 이동 가능하게 배치된 제1 슬라이딩 블록(32)과, 그 제1 슬라이딩 블록(32) 상에 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향으로 이동 가능하게 배치된 제2 슬라이딩 블록(33)과, 그 제2 슬라이딩 블록(33) 상에 원통 부재(34)에 의해 지지된 지지 테이블(35)과, 피가공물 유지 수단으로서의 척테이블(36)을 구비하고 있다. 이 척테이블(36)은 다공성 재료로 형성된 흡착척(361)을 구비하고 있고, 흡착척(361) 상에 피가공물인 예컨대 원반형의 반도체 웨이퍼를 도시하지 않은 흡인 수단에 의해 유지하도록 되어 있다. 이와 같이 구성된 척테이블(36)은, 원통 부재(34) 내에 배치된 도시하지 않은 펄스 모터에 의해 회전된다. 이상과 같이 구성된 척테이블(36)에는, 후술하는 고리형의 프레임을 고정하기 위한 클램프(362)가 배치되어 있다.
상기 제1 슬라이딩 블록(32)은, 그 하면에 상기 한쌍의 안내 레일(31, 31)과 감합하는 한쌍의 피안내홈(321, 321)이 형성되어 있음과 함께, 그 상면에 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향을 따라서 평행하게 형성된 한쌍의 안내 레일(322, 322)이 설치되어 있다. 이와 같이 구성된 제1 슬라이딩 블록(32)은, 피안내홈(321, 321)이 한쌍의 안내 레일(31, 31)에 감합함으로써, 한쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라서 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 본 실시형태에서의 척테이블 기구(3)는, 제1 슬라이딩 블록(32)을 한쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라서 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향으로 이동시키기 위한 가공 이송 수단(37)을 구비하고 있다. 가공 이송 수단(37)은, 상기 한쌍의 안내 레일(31과 31) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(371)와, 그 수나사 로드(371)를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터(372) 등의 구동원을 포함하고 있다. 수나사 로드(371)는, 그 일단이 상기 정지 베이스(2)에 고정된 베어링 블록(373)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(372)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 또, 수나사 로드(371)는, 제1 슬라이딩 블록(32)의 중앙부 하면에 돌출되어 설치된 도시하지 않은 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(372)에 의해 수나사 로드(371)를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 제1 슬라이딩 블록(32)은 안내 레일(31, 31)을 따라서 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향으로 이동된다.
상기 제2 슬라이딩 블록(33)은, 그 하면에 상기 제1 슬라이딩 블록(32)의 상면에 설치된 한쌍의 안내 레일(322, 322)과 감합하는 한쌍의 피안내홈(331, 331)이 형성되어 있고, 이 피안내홈(331, 331)을 한쌍의 안내 레일(322, 322)에 감합함으로써, 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 척테이블 기구(3)는, 제2 슬라이딩 블록(33)을 제1 슬라이딩 블록(32)에 설치된 한쌍의 안내 레일(322, 322)을 따라서 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향으로 이동시키기 위한 제1 인덱싱 이송 수단(38)을 구비하고 있다. 제1 인덱싱 이송 수단(38)은, 상기 한쌍의 안내 레일(322와 322) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(381)와, 그 수나사 로드(381)를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터(382) 등의 구동원을 포함하고 있다. 수나사 로드(381)는, 그 일단이 상기 제1 슬라이딩 블록(32)의 상면에 고정된 베어링 블록(383)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(382)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 또, 수나사 로드(381)는, 제2 슬라이딩 블록(33)의 중앙부 하면에 돌출되어 설치된 도시하지 않은 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(382)에 의해 수나사 로드(381)를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 제2 슬라이딩 블록(33)은 안내 레일(322, 322)을 따라서 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향으로 이동된다.
상기 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(4)는, 정지 베이스(2) 상에 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향을 따라서 평행하게 배치된 한쌍의 안내 레일(41, 41)과, 그 안내 레일(41, 41) 상에 화살표 Y로 나타내는 방향으로 이동 가능하게 배치된 가동 지지 베이스(42)를 구비하고 있다. 이 가동 지지 베이스(42)는, 안내 레일(41, 41) 상에 이동 가능하게 배치된 이동 지지부(421)와, 그 이동 지지부(421)에 부착된 장착부(422)를 포함하고 있다. 장착부(422)는, 일측면에 화살표 Z로 나타내는 방향으로 연장되는 한쌍의 안내 레일(423, 423)이 평행하게 설치되어 있다. 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(4)는, 가동 지지 베이스(42)를 한쌍의 안내 레일(41, 41)을 따라서 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향으로 이동시키기 위한 제2 인덱싱 이송 수단(43)을 구비하고 있다. 제2 인덱싱 이송 수단(43)은, 상기 한쌍의 안내 레일(41, 41) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(431)와, 그 수나사 로드(431)를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터(432) 등의 구동원을 포함하고 있다. 수나사 로드(431)는, 그 일단이 상기 정지 베이스(2)에 고정된 도시하지 않은 베어링 블록에 회전 가능하게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(432)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 또, 수나사 로드(431)는, 가동 지지 베이스(42)를 구성하는 이동 지지부(421)의 중앙부 하면에 돌출되어 설치된 도시하지 않은 암나사 블록에 형성된 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 이 때문에, 펄스 모터(432)에 의해 수나사 로드(431)를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 가동 지지 베이스(42)는 안내 레일(41, 41)을 따라서 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향으로 이동된다.
본 실시형태에서의 레이저 광선 조사 유닛(5)은, 유닛 홀더(51)와, 그 유닛 홀더(51)에 부착된 레이저 광선 조사 수단(52)을 구비하고 있다. 유닛 홀더(51)는, 상기 장착부(422)에 설치된 한쌍의 안내 레일(423, 423)에 슬라이딩 가능하게 감합하는 한쌍의 피안내홈(511, 511)이 형성되어 있고, 이 피안내홈(511, 511)을 상기 안내 레일(423, 423)에 감합함으로써, 화살표 Z로 나타내는 집광점 위치 조정 방향으로 이동 가능하게 지지된다.
레이저 광선 조사 수단(52)은, 상기 유닛 홀더(51)에 고정되며 실질적으로 수평으로 연장되는 원통형상의 케이싱(521)을 구비하고 있다. 또한, 레이저 광선 조사 수단(52)은, 도 2에 나타낸 바와 같이 케이싱(521) 내에 배치된 펄스 레이저 광선을 발진하는 펄스 레이저 광선 발진 수단(522) 및 그 펄스 레이저 광선 발진 수단(522)에 의해 발진된 펄스 레이저 광선의 출력을 조정하는 출력 조정 수단(523)과, 케이싱(521)의 선단에 배치되며 펄스 레이저 광선 발진 수단(522)에 의해 발진된 펄스 레이저 광선을 상기 척테이블(36)에 유지된 피가공물에 조사하는 집광기(53)를 구비하고 있다. 상기 펄스 레이저 광선 발진 수단(522)은, YAG 레이저 발진기 또는 YVO4 레이저 발진기로 이루어진 펄스 레이저 광선 발진기(522a)와, 여기에 부설된 반복 주파수 설정 수단(522b)으로 구성되어 있다. 집광기(53)는, 도 1에 나타낸 바와 같이 케이싱(521)의 선단에 장착되어 있다. 이 집광기(53)에 관해서는, 이후에 상세히 설명한다.
도 1을 참조하여 설명을 계속하면, 레이저 광선 조사 수단(52)을 구성하는 케이싱(521)의 전단부에는, 상기 레이저 광선 조사 수단(52)에 의해 레이저 가공해야 할 가공 영역을 촬상하는 촬상 수단(6)이 배치되어 있다. 이 촬상 수단(6)은, 촬상 소자(CCD) 등으로 구성되어 있고, 촬상한 화상 신호를 도시하지 않은 제어 수단에 보낸다. 또, 집광기(53)의 하단부에는, 피가공물에 집광기(53)로부터 레이저 광선이 조사됨으로써 생성되는 용융물을 처리하기 위한 용융물 처리 수단(7)이 배치되어 있다. 이 용융물 처리 수단(7)에 관해서는, 이후에 상세히 설명한다.
레이저 광선 조사 유닛(5)은, 유닛 홀더(51)를 한쌍의 안내 레일(423, 423)을 따라서 화살표 Z로 나타내는 방향으로 이동시키기 위한 이동 수단(54)을 구비하고 있다. 이동 수단(54)은, 한쌍의 안내 레일(423, 423) 사이에 배치된 수나사 로드(도시하지 않음)와, 그 수나사 로드를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터(542) 등의 구동원을 포함하고 있고, 펄스 모터(542)에 의해 도시하지 않은 수나사 로드를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 유닛 홀더(51) 및 레이저 광선 조사 수단(52)을 안내 레일(423, 423)을 따라서 화살표 Z로 나타내는 방향으로 이동시킨다. 또, 도시한 실시형태에 있어서는 펄스 모터(542)를 정회전 구동시킴으로써 레이저 광선 조사 수단(52)을 상측으로 이동시키고, 펄스 모터(542)를 역회전 구동시킴으로써 레이저 광선 조사 수단(52)을 하측으로 이동시키도록 되어 있다.
다음으로, 상기 집광기(53) 및 용융물 처리 수단(7)에 관해, 도 3을 참조하여 설명한다.
집광기(53)는, 상단이 폐색된 통형상의 집광기 하우징(531)을 구비하고 있고, 이 집광기 하우징(531)의 상부에는, 상기 레이저 광선 조사 수단(52)을 구성하는 케이싱(521)의 선단부가 삽입하는 개구(531a)가 형성되어 있다. 집광기 하우징(531) 내에는, 상기 펄스 레이저 광선 발진 수단(522)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선을 하측을 향해서 방향 변환하는 방향 변환 미러(532)와, 그 방향 변환 미러(532)에 의해 하측을 향해서 방향 변환된 펄스 레이저 광선을 집광하여 척테이블(36)에 유지된 피가공물(W)에 조사하는 집광 렌즈(533)가 배치되어 있다.
전술한 집광기(53)를 구성하는 집광기 하우징(531)의 하측, 즉 레이저 광선 조사 방향 하류측에는, 척테이블(36)에 유지된 피가공물(W)에 레이저 광선이 조사됨으로써 생성되는 용융물을 처리하기 위한 용융물 처리 수단(7)이 배치되어 있다. 이 용융물 처리 수단(7)은, 집광기(53)의 집광 렌즈(533)를 통해서 조사되는 레이저 광선의 통과를 허용하는 개구(711)를 가지며 그 개구(711)로부터 척테이블(36)에 유지된 피가공물(W)을 향해서 고속의 가스를 분사하는 가스 분사부(71)와, 그 가스 분사부(71)의 그 개구(711)를 둘러싸게 형성된 흡인구(721)를 구비한 용융물 흡인부(72)를 구비하고 있다.
용융물 처리 수단(7)을 구성하는 가스 분사부(71)는, 집광기 하우징(531)의 하면과 개구(711) 사이에 가스실(712)이 설치되어 있고, 이 가스실(712)이 복수의 가스 도입구(713)를 통해 고압 가스 공급 수단(73)에 접속되어 있다. 또, 가스 분사부(71)를 구성하는 개구(711)의 직경(d1)은, φ0.5∼3 mm로 설정되는 것이 바람직하고, 본 실시형태에 있어서는 φ1 mm로 설정되어 있다. 또한, 고압 가스 공급 수단(73)은, 본 실시형태에 있어서는 에어 공급 수단으로 이루어져 있고, 개구(711)로부터 분사되는 에어가 30∼200 리터/(분ㆍ㎟)이 되도록 설정되어 있다.
용융물 처리 수단(7)을 구성하는 용융물 흡인부(72)는, 상기 흡인구(721)에 연통하는 복수의 가스 흡인 통로(722)가 설치되어 있고, 이 복수의 가스 흡인 통로(722)가 용융물 흡인 수단(74)에 접속되어 있다. 또, 용융물 흡인부(72)를 구성하는 흡인구(721)의 직경(d2)은, φ5∼50 mm로 설정되는 것이 바람직하고, 본 실시형태에 있어서는 φ5 mm로 설정되어 있다. 또한, 용융물 흡인 수단(74)은, 도시한 실시형태에 있어서는 에어 공급 수단으로 이루어져 있고, 흡인구(721)로부터 흡인되는 에어가 30∼200 리터/(분ㆍ㎟)이 되도록 설정되어 있다.
용융물 처리 수단(7)은 이상과 같이 구성되어 있고, 레이저 광선 조사 수단(52)을 작동하여 척테이블(36)에 유지된 피가공물(W)에 레이저 가공을 할 때에는, 상기 개구(711) 및 흡인구(721)의 하단으로부터 피가공물(W)의 상면까지의 간격(S)이 0.5∼3 mm의 범위에서 실시되도록 되어 있다.
본 실시형태에서의 레이저 가공 장치(1)는 이상과 같이 구성되어 있고, 이하 그 작용에 관해 설명한다.
도 4에는, 전술한 레이저 가공 장치에 의해 가공되는 피가공물로서의 반도체 웨이퍼(10)가 고리형의 프레임(F)에 장착된 다이싱 테이프(T)의 표면에 접착된 상태의 사시도가 나타나 있다. 반도체 웨이퍼(10)는, 표면(10a)에 격자형의 분할 예정 라인(101)이 형성되고, 격자형의 분할 예정 라인(101)에 의해 구획된 복수의 영역에 IC, LSI 등의 디바이스(102)가 형성되어 있다. 이와 같이 구성된 반도체 웨이퍼(10)에 분할 예정 라인(101)을 따라서 레이저 가공홈을 형성하기 위해서는, 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치의 척테이블(36) 상에 반도체 웨이퍼(10)의 다이싱 테이프(T)측을 얹어 놓는다. 그리고, 도시하지 않은 흡인 수단을 작동함으로써, 반도체 웨이퍼(10)는 다이싱 테이프(T)를 통해 척테이블(36) 상에 흡인 유지한다(웨이퍼 유지 공정). 또, 반도체 웨이퍼(10)를 다이싱 테이프(T)를 통해 고리형의 프레임(F)은, 척테이블(36)에 배치된 클램프(362)에 의해 고정된다.
전술한 웨이퍼 유지 공정을 실시했다면, 가공 이송 수단(37)을 작동하여 반도체 웨이퍼(10)를 흡인 유지한 척테이블(36)을 촬상 수단(6)의 바로 아래에 위치 부여한다. 척테이블(36)이 촬상 수단(6)의 바로 아래에 위치 부여되면, 촬상 수단(6) 및 도시하지 않은 제어 수단에 의해 반도체 웨이퍼(10)의 레이저 가공해야 할 가공 영역을 검출하는 얼라이먼트 작업을 실행한다. 즉, 촬상 수단(6) 및 도시하지 않은 제어 수단은, 반도체 웨이퍼(10)의 미리 정해진 방향으로 형성되어 있는 분할 예정 라인(101)을 따라서 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(53)와의 위치 맞춤을 행하기 위한 패턴 매칭 등의 화상 처리를 실행하여, 레이저 광선 조사 위치의 얼라이먼트를 수행한다. 또한, 반도체 웨이퍼(10)에 형성되어 있는 미리 정해진 방향과 직교하는 방향으로 형성되어 있는 분할 예정 라인(101)에 대해서도, 마찬가지로 레이저 광선 조사 위치의 얼라이먼트가 수행된다.
이상과 같이 하여 척테이블(36) 상에 유지된 반도체 웨이퍼(10)에 형성되어 있는 분할 예정 라인을 검출하여, 레이저 광선 조사 위치의 얼라이먼트가 행해졌다면, 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이 척테이블(36)을 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(53)가 위치하는 레이저 광선 조사 영역으로 이동시키고, 미리 정해진 분할 예정 라인의 일단(도 5의 (a)에 있어서 좌단)을 집광기(53)의 바로 아래에 위치 부여한다. 그리고, 집광기(53)로부터 조사되는 펄스 레이저 광선의 집광점(P)을 반도체 웨이퍼(10)의 표면(상면) 부근에 맞춘다. 다음으로, 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(53)로부터 반도체 웨이퍼에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하면서 척테이블(36)을 도 5의 (a)에 있어서 화살표 X1로 나타내는 방향으로 미리 정해진 가공 이송 속도로 이동시킨다. 그리고, 분할 예정 라인(101)의 타단(도 5의 (b)에 있어서 우단)이 집광기(53)의 바로 아래 위치에 도달했다면, 펄스 레이저 광선의 조사를 정지함과 함께 척테이블(36)의 이동을 정지한다. 그 결과, 도 5의 (b) 및 도 5의 (c)에 나타낸 바와 같이 반도체 웨이퍼(10)에는, 분할 예정 라인(101)을 따라서 레이저 가공홈(110)이 형성된다(레이저 가공홈 형성 공정).
또, 상기 레이저 가공홈 형성 공정은, 예컨대 이하의 가공 조건으로 행해진다.
〈가공 조건 : 1〉
레이저 광선의 광원 : YVO4 레이저 또는 YAG 레이저
파장 : 355 nm
반복 주파수 : 800 kHz
평균 출력 : 8 W
집광 스폿 직경 : φ10 ㎛
가공 이송 속도 : 400 mm/초
〈가공 조건 : 2〉
레이저 광선의 광원 : CO2 레이저
반복 주파수 : 20 kHz
평균 출력 : 20 W
집광 스폿 직경 : φ100 ㎛
가공 이송 속도 : 600 mm/초
전술한 레이저 가공홈 형성 공정에 있어서는, 반도체 웨이퍼(10)의 표면에 집광기(53)로부터 펄스 레이저 광선을 조사함으로써, 반도체 웨이퍼가 용융되어 파편 등의 용융물이 발생한다. 그런데, 전술한 실시형태에 있어서는 전술한 용융물 처리 수단(7)을 구비하고 있기 때문에, 도 6에 나타낸 바와 같이 반도체 웨이퍼(10)에 펄스 레이저 광선을 조사함으로써 발생한 용융물(120)은, 가스 분사부(71)의 개구(711)로부터 분사되는 고속의 가스(공기)에 의해 레이저 가공홈(110)으로부터 비산되어 제거되기 때문에, 연속적으로 조사되는 펄스 레이저 광선에 의해 레이저 가공홈(110)이 진행되어 원하는 깊이의 레이저 가공홈(110)을 형성할 수 있다. 또, 가스 분사부(71)의 개구(711)로부터 분사되는 고속의 가스(공기)에 의해 레이저 가공홈(110)으로부터 비산된 용융물(120)은, 가스 분사부(71)의 개구(711)를 둘러싸고 배치된 용융물 흡인부(72)의 흡인구(721)로부터 복수의 가스 흡인 통로(722)를 통해서 용융물 흡인 수단(74)에 흡인된다. 따라서, 가스 분사부(71)의 개구(711)로부터 분사되는 고속의 가스(공기)에 의해 레이저 가공홈(110)으로부터 비산된 용융물(120)은 반도체 웨이퍼(10)의 표면에 부착되지는 않는다.
2 : 정지 베이스 3 : 척테이블 기구
36 : 척테이블 37 : 가공 이송 수단
38 : 제1 인덱싱 이송 수단 4 : 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구
42 : 가동 지지 베이스 43 : 제2 인덱싱 이송 수단
5 : 레이저 광선 조사 유닛 51 : 유닛 홀더
52 : 레이저 광선 조사 수단 53 : 집광기
531 : 집광기 하우징 532 : 방향 변환 미러
533 : 집광 렌즈 6 : 촬상 수단
7 : 용융물 처리 수단 71 : 가스 분사부
711 : 개구 72 : 용융물 흡인부
721 : 흡인구 73 : 고압 가스 공급 수단
74 : 용융물 흡인 수단 10 : 반도체 웨이퍼

Claims (2)

  1. 피가공물을 유지하기 위한 척테이블과, 상기 척테이블에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단을 구비하고, 상기 레이저 광선 조사 수단은 레이저 광선을 발진하는 레이저 광선 발진 수단과, 상기 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저 광선을 집광하는 집광 렌즈를 구비한 집광기를 구비하는 레이저 가공 장치로서,
    상기 집광기의 레이저 광선 조사 방향 하류측에 배치되며 레이저 가공에 의해 생성되는 용융물을 처리하기 위한 용융물 처리 수단을 구비하고,
    상기 용융물 처리 수단은, 상기 집광기로부터 조사되는 레이저 광선의 통과를 허용하는 개구를 가지며 상기 개구로부터 피가공물을 향해서 고속의 가스를 분사하는 가스 분사부와, 상기 가스 분사부의 상기 개구를 둘러싸게 형성되며 상기 개구로부터 분사되는 고속의 가스에 의해 비산되는 용융물을 흡인하는 흡인구를 구비한 용융물 흡인부를 구비하고, 상기 가스 분사부가 고압 가스 공급 수단에 접속되고, 상기 용융물 흡인부가 용융물 흡인 수단에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고압 가스 공급 수단은, 상기 가스 분사부의 상기 개구로부터 분사하는 유량이 30∼200 리터/분ㆍ㎟가 되도록 가스를 공급하는 레이저 가공 장치.
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