KR20150146411A - Laser machining apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피가공물에 레이저 가공을 실시하기 위한 레이저 가공 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a laser processing apparatus for performing laser processing on a workpiece such as a semiconductor wafer.
반도체 디바이스 제조 공정에서는, 대략 원판 형상인 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 따라 절단함으로써 디바이스가 형성된 영역을 분할하여 개개의 디바이스를 제조하고 있다.In the semiconductor device manufacturing process, a plurality of regions are partitioned by a line to be divided which is arranged in a lattice pattern on the surface of a semiconductor wafer, which is substantially a disk, and a device such as IC or LSI is formed in the partitioned region. Then, the semiconductor wafer is cut along the line to be divided, thereby dividing the region where the device is formed to manufacture individual devices.
전술한 반도체 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라 분할하는 방법으로서, 웨이퍼에 대해 흡수성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 분할 예정 라인을 따라 조사하여 어블레이션 가공함으로써 레이저 가공홈을 형성하고, 이 레이저 가공홈을 따라 파단하는 방법이 제안되어 있다.As a method of dividing the above-mentioned semiconductor wafer along a line to be divided, a laser processing groove is formed by irradiating a wafer with pulsed laser light having a wavelength having an absorbing property along a line to be divided and performing ablation processing, And a method of breaking the same is proposed.
이러한 레이저 가공을 실시하는 레이저 가공 장치는, 피가공물을 유지하는 피가공물 유지 수단과, 상기 피가공물 유지 수단에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단과, 피가공물 유지 수단과 레이저 광선 조사 수단을 가공 이송 방향으로 상대적으로 이동시키는 가공 이송 수단과, 피가공물 유지 수단과 레이저 광선 조사 수단을 가공 이송 방향과 직교하는 인덱싱 이송 방향으로 상대적으로 이동시키는 인덱싱 이송 수단을 구비하고 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).The laser processing apparatus for performing the laser processing includes a workpiece holding means for holding a workpiece, a laser beam irradiation means for applying a laser beam to the workpiece held by the workpiece holding means, A processing transfer means for relatively moving the light beam irradiation means in the processing transfer direction and an indexing transfer means for relatively moving the workpiece holding means and the laser beam irradiation means in the indexing transfer direction perpendicular to the processing transfer direction , See Patent Document 1).
그렇게 하여, 피가공물에 레이저 광선을 조사하여 레이저 가공홈을 형성하면, 홈의 단면이 V자 형상이 되어 가공이 진행되지 않는다고 하는 문제가 있다.Thus, when the laser processing groove is formed by irradiating the workpiece with the laser beam, there is a problem that the groove has a V-shaped cross section and thus the processing does not proceed.
또한, 레이저 광선의 입사측으로부터 홈의 바닥을 향하여 홈 폭이 균일해지지 않기 때문에, 요홈을 형성하면 홈의 측벽과 바닥벽의 경계선이 직각이 되지 않는다고 하는 문제가 있다.Further, since the groove width is not uniform from the incident side of the laser beam toward the bottom of the groove, there is a problem that when the groove is formed, the boundary between the side wall and the bottom wall of the groove is not perpendicular.
본 발명은 상기 사실을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 기술 과제는, 홈의 단면이 V자 형상이 되지 않으며 홈의 측벽과 바닥벽의 각도를 직각으로 할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and its main object is to provide a laser processing apparatus in which the cross section of a groove is not V-shaped and the angle between the side wall and the bottom wall of the groove is perpendicular.
상기 주된 기술 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따르면, 피가공물을 유지하는 피가공물 유지 수단과, 상기 피가공물 유지 수단에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단과, 피가공물 유지 수단과 레이저 광선 조사 수단을 가공 이송 방향(X축 방향)으로 상대적으로 이동시키는 X축 방향 이송 수단과, 피가공물 유지 수단과 레이저 광선 조사 수단을 X축 방향과 직교하는 Y축 방향으로 가공 이송하는 Y축 방향 이송 수단을 포함하는 레이저 가공 장치로서,According to an aspect of the present invention, there is provided a workpiece holding apparatus including a workpiece holding means for holding a workpiece, a laser beam irradiating means for applying a laser beam to the workpiece held by the workpiece holding means, Axis direction transfer means for relatively moving the laser beam irradiation means in the X-axis direction and the X-axis direction transfer means for relatively moving the laser beam irradiation means in the Y-axis direction orthogonal to the X- A laser processing apparatus comprising a Y-axis direction transfer means,
상기 레이저 광선 조사 수단이 레이저 광선을 발진하는 레이저 광선 발진 수단과, 상기 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저 광선을 집광하여 척 테이블에 유지된 피가공물에 조사하는 집광 렌즈와, 상기 레이저 광선 발진 수단과 상기 집광 렌즈 사이에 배치되어 상기 집광 렌즈의 중심축에 대해 레이저 광선의 광축을 편심시키고, 집광측에서 상기 집광 렌즈의 중심축에 대해 레이저 광선의 광축을 경사시키는 광축 경사 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치가 제공된다. A condensing lens for condensing the laser beam emitted from the laser beam emitting means and irradiating the workpiece held on the chuck table, and a condensing lens for condensing the laser beam emitted from the laser beam emitting means And an optical axis tilting means disposed between the condensing lenses for eccentricity of the optical axis of the laser beam with respect to the central axis of the condensing lens and tilting the optical axis of the laser beam with respect to the central axis of the condensing lens on the condensing side Is provided.
상기 광축 경사 수단은 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저 광선의 광축을 집광 렌즈의 중심축에 대해 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 방향 경사 유닛으로 구성된다. The optical axis tilting means is constituted by a Y-axis direction tilting unit for moving the optical axis of the laser beam emitted from the laser beam generating means in the Y-axis direction with respect to the central axis of the condensing lens.
또한, 상기 광축 경사 수단은 Y축 방향 경사 유닛과, 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저 광선의 광축을 집광 렌즈의 중심축에 대해 X축 방향으로 이동시키는 X축 방향 스캔 유닛으로 구성된다. The optical axis tilting means is constituted by a Y-axis direction tilting unit and an X-axis direction scanning unit which moves the optical axis of the laser beam emitted from the laser beam generating means in the X-axis direction with respect to the central axis of the condensing lens.
본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 있어서는, 레이저 광선 조사 수단은, 레이저 광선을 발진하는 레이저 광선 발진 수단과, 상기 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저 광선을 집광하여 상기 척 테이블에 유지된 피가공물에 조사하는 집광 렌즈와, 레이저 광선 발진 수단과 집광 렌즈 사이에 배치되어 집광 렌즈의 중심축에 대해 레이저 광선의 광축을 편심시키고, 집광측에 있어서 집광 렌즈의 중심축에 대해 레이저 광선의 광축을 경사시키는 광축 경사 수단을 구비하고 있기 때문에, X축 방향으로 레이저 가공홈을 형성하는 경우에는, 형성하는 레이저 가공홈에 대해 레이저 광선의 광축을 Y축 방향으로 교대로 요동시키면서 경사시켜 조사함으로써, 레이저 광선의 입사측으로부터 바닥벽을 향하여 양 측벽이 평행한 레이저 가공홈을 형성할 수 있다.In the laser machining apparatus according to the present invention, the laser beam irradiating means includes a laser beam emitting means for emitting a laser beam, a condensing means for condensing a laser beam emitted from the laser beam emitting means, And a condenser lens disposed between the laser beam oscillation means and the condenser lens so as to eccentricize the optical axis of the laser beam with respect to the central axis of the condenser lens and to tilt the optical axis of the laser beam with respect to the central axis of the condenser lens, In the case of forming the laser processing grooves in the X axis direction, the optical axis of the laser beam is alternately oscillated in the Y axis direction while being inclined while irradiating the laser processing groove to be formed, To form a laser machining groove having both side walls parallel to the bottom wall There.
또한, 피가공물에 형성되어 있는 레이저 가공홈(레이저 광선의 입사측으로부터 홈의 바닥을 향하여 홈 폭이 균일해지지 않기 때문에, 요홈을 형성하면 홈의 측벽과 바닥벽의 경계선이 직각이 되지 않음)을 수정 가공하는 경우에는, 레이저 광선의 광축을 경사시켜 요홈을 형성하는 측벽과 바닥벽의 경계선에 조사함으로써, 레이저 가공홈에 있어서의 측벽과 바닥벽의 경계선을 대략 직각으로 형성할 수 있다. In addition, since the laser processing groove formed in the workpiece (the groove width from the incident side of the laser beam toward the bottom of the groove is not uniform, the boundary between the side wall and the bottom wall of the groove is not perpendicular to the groove when the groove is formed) In the case of crystal processing, the boundary line between the sidewall and the bottom wall in the laser machining groove can be formed at a substantially right angle by irradiating the boundary line between the sidewall and the bottom wall forming the groove with the optical axis of the laser beam inclined.
도 1은 본 발명에 따라 구성된 레이저 가공 장치의 사시도.
도 2는 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치에 장비되는 레이저 광선 조사 수단의 블록 구성도.
도 3은 도 2에 나타내는 레이저 광선 조사 수단의 다른 실시형태를 나타내는 블록 구성도.
도 4는 도 2에 나타내는 레이저 광선 조사 수단에 장비되는 X축 방향 스캔 유닛의 블록 구성도.
도 5는 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치에 장비되는 제어 수단의 블록 구성도.
도 6은 피가공물로서의 실리콘 기판이 환형의 프레임에 장착된 다이싱 테이프의 표면에 점착한 상태를 나타내는 사시도.
도 7은 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치를 이용하여 피가공물로서의 실리콘 기판에 실시하는 레이저 가공홈 형성 공정의 설명도.
도 8은 종래의 레이저 가공에 의해 형성된 레이저 가공홈의 단면도.
도 9는 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치를 이용하여 실시하는 레이저 가공홈 수정 공정의 설명도. 1 is a perspective view of a laser machining apparatus constructed in accordance with the present invention;
Fig. 2 is a block diagram of a laser beam irradiation means provided in the laser machining apparatus shown in Fig. 1. Fig.
3 is a block diagram showing another embodiment of the laser beam irradiation means shown in Fig.
Fig. 4 is a block diagram of an X-axis direction scanning unit equipped in the laser beam irradiation means shown in Fig. 2; Fig.
Fig. 5 is a block diagram of control means provided in the laser machining apparatus shown in Fig. 1. Fig.
6 is a perspective view showing a state in which a silicon substrate as a workpiece is adhered to a surface of a dicing tape mounted on an annular frame;
Fig. 7 is an explanatory diagram of a laser machining groove forming step performed on a silicon substrate as a workpiece by using the laser machining apparatus shown in Fig. 1; Fig.
8 is a cross-sectional view of a laser machining groove formed by conventional laser machining.
Fig. 9 is an explanatory diagram of a laser machining groove correcting step performed using the laser machining apparatus shown in Fig. 1;
이하, 본 발명에 따라 구성된 레이저 가공 장치의 적합한 실시형태에 대해서, 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Best Mode for Carrying Out the Invention Hereinafter, preferred embodiments of a laser machining apparatus constructed in accordance with the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에는, 본 발명에 따라 구성된 레이저 가공 장치의 사시도가 나타나 있다. 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치는, 정지 베이스(2)와, 상기 정지 베이스(2)에 화살표(X)로 나타내는 가공 이송 방향(X축 방향)으로 이동 가능하게 배치되어 피가공물을 유지하는 척 테이블 기구(3)와, 베이스(2) 상에 배치된 레이저 광선 조사 수단으로서의 레이저 광선 조사 유닛(4)을 구비하고 있다.Fig. 1 shows a perspective view of a laser machining apparatus constructed in accordance with the present invention. The laser machining apparatus shown in Fig. 1 is provided with a
상기 척 테이블 기구(3)는, 정지 베이스(2) 상에 X축 방향을 따라 평행하게 배치된 한쌍의 안내 레일(31, 31)과, 상기 안내 레일(31, 31) 상에 X축 방향으로 이동 가능하게 배치된 제1 활동 블록(32)과, 상기 제1 활동 블록(32) 상에 X축 방향과 직교하는 화살표(Y)로 나타내는 가공 이송 방향(Y축 방향)으로 이동 가능하게 배치된 제2 활동 블록(33)과, 상기 제2 활동 블록(33) 상에 원통 부재(34)에 의해 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 있고, 흡착 척(361)의 상면인 유지면 상에 피가공물인 예컨대 원판 형상의 반도체 웨이퍼를 도시하지 않는 흡인 수단에 의해 유지하도록 되어 있다. 이와 같이 구성된 척 테이블(36)은, 원통 부재(34) 내에 배치된 도시하지 않는 펄스 모터에 의해 회전된다. 또한, 척 테이블(36)에는, 반도체 웨이퍼 등의 피가공물을 보호 테이프를 통해 지지하는 환형의 프레임을 고정하기 위한 클램프(362)가 배치되어 있다.The
상기 제1 활동 블록(32)은, 그 하면에 상기 한쌍의 안내 레일(31, 31)과 감합하는 한쌍의 피안내홈(321, 321)이 마련되어 있으며, 그 상면에 Y축 방향을 따라 평행하게 형성된 한쌍의 안내 레일(322, 322)이 마련되어 있다. 이와 같이 구성된 제1 활동 블록(32)은, 피안내홈(321, 321)이 한쌍의 안내 레일(31, 31)에 감합함으로써, 한쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라 X축 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 도시된 실시형태에 있어서의 척 테이블 기구(3)는, 제1 활동 블록(32)을 한쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라 X축 방향으로 이동시키기 위한 X축 방향 이송 수단(37)을 구비하고 있다. X축 방향 이송 수단(37)은, 상기 한쌍의 안내 레일(31과 31) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(371)와, 상기 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. 또한, 수나사 로드(371)는, 제1 활동 블록(32)의 중앙부 하면에 돌출하여 마련된 도시하지 않는 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(372)에 의해 수나사 로드(371)를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 제1 활동 블록(32)은 안내 레일(31, 31)을 따라 X축 방향으로 이동된다.The first
상기 제2 활동 블록(33)은, 그 하면에 상기 제1 활동 블록(32)의 상면에 마련된 한쌍의 안내 레일(322, 322)과 감합하는 한쌍의 피안내홈(331, 331)이 마련되어 있고, 이 피안내홈(331, 331)을 한쌍의 안내 레일(322, 322)에 감합함으로써, Y축 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 도시된 실시형태에 있어서의 척 테이블 기구(3)는, 제2 활동 블록(33)을 제1 활동 블록(32)에 마련된 한쌍의 안내 레일(322, 322)을 따라 Y축 방향으로 이동시키기 위한 Y축 방향 이송 수단(38)을 구비하고 있다. Y축 방향 이송 수단(38)은, 상기 한쌍의 안내 레일(322와 322) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(381)와, 상기 수나사 로드(381)를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터(382) 등의 구동원을 포함하고 있다. 수나사 로드(381)는, 그 일단이 상기 제1 활동 블록(32)의 상면에 고정된 베어링 블록(383)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(382)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드(381)는, 제2 활동 블록(33)의 중앙부 하면에 돌출하여 마련된 도시하지 않는 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(382)에 의해 수나사 로드(381)를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 제2 활동 블록(33)은 안내 레일(322, 322)을 따라 Y축 방향으로 이동된다.The second
상기 레이저 광선 조사 유닛(4)은, 상기 베이스(2) 상에 배치된 지지 부재(41)와, 상기 지지 부재(41)에 의해 지지되어 실질상 수평으로 연장되는 케이싱(42)과, 상기 케이싱(42)에 배치된 레이저 광선 조사 수단(5)과, 케이싱(42)의 전단부에 배치되어 레이저 가공하여야 하는 가공 영역을 검출하는 촬상 수단(6)을 구비하고 있다. 또한, 촬상 수단(6)은, 도시된 실시형태에 있어서는 가시광선에 의해 촬상하는 통상의 촬상 소자(CCD)의 밖에, 피가공물에 적외선을 조사하는 적외선 조명 수단과, 상기 적외선 조명 수단에 의해 조사된 적외선을 포착하는 광학계와, 상기 광학계에 의해 포착된 적외선에 대응한 전기 신호를 출력하는 촬상 소자(적외선 CCD) 등으로 구성되어 있으며, 촬상한 화상 신호를 후술하는 제어 수단에 보낸다.The laser beam irradiation unit 4 includes a
상기 레이저 광선 조사 수단(5)에 대해서, 도 2를 참조하여 설명한다.The laser beam irradiation means 5 will be described with reference to Fig.
레이저 광선 조사 수단(5)은, 펄스 레이저 광선을 발진하는 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)과, 상기 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선을 집광하여 척 테이블(36)에 유지된 피가공물(W)에 조사하는 집광 렌즈(52)를 구비한 집광기(520)와, 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)과 집광 렌즈(52) 사이에 배치되어 집광 렌즈(52)의 중심축에 대해 레이저 광선의 광축을 편심시키고, 집광측에서 집광 렌즈(52)의 중심축에 대해 레이저 광선의 광축을 경사시키는 광축 경사 수단(53)을 구비하고 있다. 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)은, YAG 레이저 발진기(511)와, 이것에 부설된 반복 주파수 설정 수단(512)으로 구성되어 있다.The laser beam irradiating means 5 comprises a pulse laser beam oscillation means 51 for oscillating a pulsed laser beam and a pulse laser beam oscillation means 51 for condensing the pulsed laser beam emitted from the pulsed laser beam oscillation means 51, And a
광축 경사 수단(53)은, 도 2에 나타내는 실시형태에 있어서는 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)으로부터 발진된 레이저 광선의 광축을 집광 렌즈의 중심축에 대해 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 방향 경사 유닛(54)으로 이루어져 있다. Y축 방향 경사 유닛(54)은, 제1 갈바노 스캐너(541)와 제2 갈바노 스캐너(542) 및 광축 변경 미러(543)로 이루어져 있다. 제1 갈바노 스캐너(541)는 제1 미러(541a) 및 상기 제1 미러(541a)의 설치 각도를 조정하는 각도 조정 액츄에이터(541b)로 이루어져 있고, 각도 조정 액츄에이터(541b)가 후술하는 제어 수단에 의해 제어된다. 이와 같이 구성된 제1 갈바노 스캐너(541)는, 상기 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)에 의해 발진된 펄스 레이저 광선을 제2 갈바노 스캐너(542)를 향하여 반사시킨다. 제2 갈바노 스캐너(542)는 제2 미러(542a) 및 상기 제2 미러(542a)의 설치 각도를 조정하는 각도 조정 액츄에이터(542b)로 이루어져 있고, 각도 조정 액츄에이터(542b)가 후술하는 제어 수단에 의해 제어된다. 이와 같이 구성된 제2 갈바노 스캐너(542)는, 상기 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)에 의해 발진되어 제1 갈바노 스캐너(541)에 의해 반사된 펄스 레이저 광선을 광축 변경 미러(543)를 향하여 반사시킨다. 상기 광축 변경 미러(543)는, 상기 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)에 의해 발진되어 제1 갈바노 스캐너(541) 및 제2 갈바노 스캐너(542)를 통해 유도된 펄스 레이저 광선을 집광 렌즈(52)를 향하여 방향 변환한다. 또한, 집광 렌즈(52)를 구비한 집광기(520)는, 도 1에 나타내는 바와 같이 케이싱(42)의 전단부에 배치된다. 또한, 집광기(520)는 도시하지 않는 집광점 위치 조정 수단에 의해 집광점 위치 조정 방향(Z축 방향)으로 이동되도록 되어 있다.In the embodiment shown in Fig. 2, the optical axis tilting means 53 is configured such that the optical axis of the laser beam oscillated from the pulsed laser beam oscillation means 51 is moved in the Y-axis direction with respect to the central axis of the condensing lens, (54). The Y-axis
도시된 실시형태에 있어서의 Y축 방향 경사 유닛(54)은 이상과 같이 구성되어 있고, 이하 그 작용에 대해서 설명한다.The Y-axis
제1 갈바노 스캐너(541) 및 제2 갈바노 스캐너(542)의 제1 미러(541a) 및 제2 미러(542a)가 도 2에 있어서 실선으로 나타내는 위치에 위치 부여되어 있는 상태에 있어서는, 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)에 의해 발진된 펄스 레이저 광선은 실선으로 나타내는 바와 같이 광축 변경 미러(543) 및 집광 렌즈(52)를 통해 집광점(P1)에 집광된다. 또한, 제1 갈바노 스캐너(541) 및 제2 갈바노 스캐너(542)의 제1 미러(541a) 및 제2 미러(542a)가 각각 도 2에 있어서 파선으로 나타내는 바와 같이 실선 위치로부터 일방향으로 동일 각도 회동한 상태에 있어서는, 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)에 의해 발진된 펄스 레이저 광선은 파선으로 나타내는 바와 같이 광축 변경 미러(543) 및 집광 렌즈(52)를 통해 집광 렌즈(52)의 중심축에 대해 광축이 경사하여 집광점(P1)에 집광된다. 또한, 제1 갈바노 스캐너(541) 및 제2 갈바노 스캐너(542)의 제1 미러(541a) 및 제2 미러(542a)가 각각 도 2에 있어서 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이 실선 위치로부터 타방향으로 동일 각도 회동한 상태에 있어서는, 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)에 의해 발진된 펄스 레이저 광선은 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이 광축 변경 미러(543) 및 집광 렌즈(52)를 통해 집광 렌즈(52)의 중심축에 대해 광축이 경사하여 집광점(P1)에 집광된다.In the state where the
한편, 제1 갈바노 스캐너(541) 및 제2 갈바노 스캐너(542)의 제1 미러(541a) 및 제2 미러(542a)를 상기 도 2의 상태로부터, 제2 갈바노 스캐너(542)의 제2 미러(542a)의 회동 각도를 약간 옮기면, 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)에 의해 발진된 펄스 레이저 광선은 도 3에 나타내는 바와 같이 파선의 상태에 있어서는 광축 변경 미러(543) 및 집광 렌즈(52)를 통해 집광 렌즈(52)의 중심축에 대해 광축이 경사하여 집광점(P2)에 집광되고, 2점 쇄선의 상태에 있어서는 광축 변경 미러(543) 및 집광 렌즈(52)를 통해 집광 렌즈(52)의 중심축에 대해 광축이 경사하여 집광점(P3)에 집광된다. 이와 같이, 제1 갈바노 스캐너(541) 및 제2 갈바노 스캐너(542)의 제1 미러(541a) 및 제2 미러(542a)의 설치 각도를 적절하게 조정함으로써, 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)에 의해 발진된 펄스 레이저 광선을 Y축 방향으로 임의의 위치에 임의의 경사 각도로 집광시킬 수 있다.On the other hand, the
다음에, 광축 경사 수단(53)의 다른 실시형태에 대해서, 도 4를 참조하여 설명한다.Next, another embodiment of the optical axis tilting means 53 will be described with reference to Fig.
도 4에 나타내는 광축 경사 수단(53)은, 상기 Y축 방향 경사 유닛(54)과 집광 렌즈(52) 사이에 배치되어 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)으로부터 발진된 레이저 광선의 광축을 집광 렌즈의 중심축에 대해 X축 방향으로 이동시키는 X축 방향 스캔 유닛(55)으로 이루어져 있다. X축 방향 스캔 유닛(55)은, 상기 Y축 방향 경사 유닛(54)의 광축 변경 미러(543)에 의해 반사된 펄스 레이저 광선을 수평 방향으로 방향 변환하는 방향 변환 미러(551)와, 상기 방향 변환 미러(551)에 의해 방향 변환된 펄스 레이저 광선의 광축을 집광 렌즈(52)의 중심축에 대해 X축 방향으로 이동시키는 제3 갈바노 스캐너(552)로 이루어져 있다. 제3 갈바노 스캐너(552)는, 제3 미러(552a) 및 상기 제3 미러(552a)의 설치 각도를 조정하는 각도 조정 액츄에이터(552b)로 이루어져 있으며, 각도 조정 액츄에이터(552b)가 후술하는 제어 수단에 의해 제어된다. 이와 같이 구성된 X축 방향 스캔 유닛(55)은, 제3 갈바노 스캐너(552)의 제3 미러(552a)가 도 4에 있어서 실선으로 나타내는 위치에 위치 부여되어 있는 상태에 있어서는, 방향 변환 미러(551)를 통해 유도된 펄스 레이저 광선은 실선으로 나타내는 바와 같이 집광 렌즈(52)를 통해 집광점(Pa)에 집광된다. 또한, 제3 갈바노 스캐너(552)의 제3 미러(552a)가 도 4에 있어서 파선으로 나타내는 위치에 위치 부여되어 있는 상태에 있어서는, 방향 변환 미러(551)를 통해 유도된 펄스 레이저 광선은 파선으로 나타내는 바와 같이 집광 렌즈(52)를 통해 집광점(Pb)에 집광된다. 또한, 제3 갈바노 스캐너(552)의 제3 미러(552a)가 도 4에 있어서 2점 쇄선으로 나타내는 위치에 위치 부여되어 있는 상태에 있어서는, 방향 변환 미러(551)를 통해 유도된 펄스 레이저 광선은 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이 집광 렌즈(52)를 통해 집광점(Pc)에 집광된다. 이와 같이, 각도 조정 액츄에이터(552b)의 작동을 제어함으로써 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)에 의해 발진된 펄스 레이저 광선의 광축을 집광 렌즈(52)의 중심축에 대해 X축 방향으로 요동시킬 수 있다.The optical axis tilting means 53 shown in Fig. 4 is disposed between the Y-axis
도시된 실시형태에 있어서의 레이저 가공 장치는, 도 5에 나타내는 제어 수단(8)을 구비하고 있다. 제어 수단(8)은 컴퓨터에 의해 구성되어 있고, 제어 프로그램에 따라 연산 처리하는 중앙 처리 장치(CPU)(81)와, 제어 프로그램 등을 저장하는 리드 온리 메모리(ROM)(82)와, 연산 결과 등을 저장하는 읽기 및 쓰기 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, 촬상 수단(6) 등으로부터의 검출 신호가 입력된다. 그리고, 제어 수단(8)의 출력 인터페이스(85)로부터는, 상기 X축 방향 이송 수단(37), Y축 방향 이송 수단(38), 펄스 레이저 광선 발진 수단(51), 제1 갈바노 스캐너(541)의 각도 조정 액츄에이터(541b), 제2 갈바노 스캐너(542)의 각도 조정 액츄에이터(542b), 제3 갈바노 스캐너(552)의 각도 조정 액츄에이터(552b) 등에 제어 신호를 출력한다.The laser processing apparatus in the illustrated embodiment is provided with the control means 8 shown in Fig. The control means 8 is constituted by a computer and includes a central processing unit (CPU) 81 for performing arithmetic processing according to a control program, a read only memory (ROM) 82 for storing a control program and the like, A random access memory (RAM) 83 for reading and writing data, and an
도시된 실시형태에 있어서의 레이저 가공 장치는 이상과 같이 구성되어 있고, 이하 그 작용에 대해서 설명한다.The laser processing apparatus in the illustrated embodiment is configured as described above, and its operation will be described below.
도 6에는, 피가공물로서의 실리콘 기판의 사시도가 나타나 있다. 도 6에 나타내는 실리콘 기판(10)은, 예컨대 두께가 200 ㎛인 원형상으로 형성되어 있고, 표면에는 가공 라인(101)이 설정되어 있다. 이 실리콘 기판(10)은, 한쪽의 면이 환형의 프레임(F)에 장착된 보호 테이프(T)의 표면에 점착된다.6 shows a perspective view of a silicon substrate as a workpiece. The
전술한 피가공물로서의 실리콘 기판(10)에 상기 레이저 가공 장치를 이용하여 레이저 가공을 하는 제1 실시형태에 대해서 설명한다.A description will be given of a first embodiment in which the above-described
우선, 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치의 척 테이블(36) 상에 실리콘 기판(10)의 보호 테이프(T)측을 배치한다. 그리고, 도시하지 않는 흡인 수단을 작동시킴으로써, 보호 테이프(T)를 통해 실리콘 기판(10)을 척 테이블(36) 상에 흡인 유지한다(피가공물 유지 공정).First, the protective tape T side of the
전술한 바와 같이 실리콘 기판(10)을 흡인 유지한 척 테이블(36)은, X축 방향 이송 수단(37)에 의해 촬상 수단(6)의 바로 아래에 위치 부여된다. 이와 같이 하여 척 테이블(36)이 촬상 수단(6)의 바로 아래에 위치 부여되면, 촬상 수단(6) 및 제어 수단(8)에 의해 실리콘 기판(10)의 레이저 가공하여야 하는 가공 영역을 검출하는 얼라이먼트 작업을 실행한다. 즉, 촬상 수단(6) 및 제어 수단(8)은, 실리콘 기판(10)에 형성되어 있는 가공 라인(101)과, 가공 라인(101)을 따라 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(5)을 구성하는 집광기(520)의 위치 맞춤을 행하기 위한 패턴 매칭 등의 화상 처리를 실행하여, 레이저 광선 조사 위치의 얼라이먼트를 수행한다.The chuck table 36 with the
이상과 같이 하여 척 테이블(36) 상에 유지되어 있는 실리콘 기판(10)에 형성되어 있는 가공 라인(101)을 검출하고, 레이저 광선 조사 위치의 얼라이먼트가 행하여졌다면, 도 7의 (a)에서 나타내는 바와 같이 척 테이블(36)을 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(5)의 집광기(520)가 위치하는 레이저 광선 조사 영역으로 이동시켜, 소정의 가공 라인(101)의 일단(도 7의 (a)에 있어서 좌단)을 레이저 광선 조사 수단(5)의 집광기(520)의 바로 아래에 위치 부여한다. 그리고 제어 수단(8)은, 도시하지 않는 집광점 위치 조정 수단을 제어하여 집광기(520)로부터 조사되는 펄스 레이저 광선의 집광점을 실리콘 기판(10)의 상면 부근에 위치 부여한다. 다음에 제어 수단(8)은, 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)을 제어하여 집광기(520)로부터 실리콘 기판(10)에 대해 흡수성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하면서, 제1 갈바노 스캐너(541) 및 제2 갈바노 스캐너(542)의 각도 조정 액츄에이터(541b) 및 각도 조정 액츄에이터(542b)를 제어하여 제1 미러(541a) 및 제2 미러(542a)를 도 2 또는 도 3에 나타내는 바와 같이 파선의 상태와 2점 쇄선의 상태로 교대로 변경하면서, X축 방향 이송 수단(37)을 제어하여 척 테이블(36)을 도 7의 (a)에 있어서 화살표(X1)로 나타내는 방향으로 소정의 이송 속도로 이동시킨다(레이저 가공홈 형성 공정). 따라서, 도 7의 (c)에 나타내는 바와 같이 실리콘 기판(10)에 조사되는 레이저 광선은, 광축이 파선의 상태와 2점 쇄선의 상태를 교대로 Y축 방향으로 요동된다. 이 결과, 실리콘 기판(10)에는 도 7의 (c)에 나타내는 바와 같이, 가공 라인(101)을 따라 레이저 광선의 입사측(상면)으로부터 바닥벽(110a)을 향하여 측벽(110b와 110c)이 평행한 레이저 가공홈(100)이 형성된다. 그리고, 도 7의 (b)에서 나타내는 바와 같이 집광기(520)의 조사 위치에 가공 라인(101)의 타단(도 7의 (b)에 있어서 우단)이 달하였다면, 펄스 레이저 광선의 조사를 정지하며 척 테이블(36)의 이동을 정지한다. 이 결과, 실리콘 기판(10)에는 도 7의 (b)에 나타내는 바와 같이, 가공 라인(101)을 따라 도 7의 (c)에 나타내는 바와 같이 측벽(110b와 110c)이 평행하며, 측벽(110b와 110c)이 바닥(110a)에 대해 직각인 레이저 가공홈(100)이 형성된다.When the
전술한 레이저 가공홈 형성 공정에 있어서는, 도 4에 나타내는 X축 방향 스캔 유닛(55)의 제3 갈바노 스캐너(552)를 구성하는 각도 조정 액츄에이터(552b)의 작동을 제어하여 제3 미러(552a)를 파선으로 나타내는 위치와 2점 쇄선으로 나타내는 위치에 교대로 위치 부여함으로써, 레이저 광선의 광축을 집광 렌즈(52)의 중심축에 대해 X축 방향으로 요동시키면서 레이저 광선을 조사할 수 있기 때문에, 상기 레이저 가공홈(100)의 형성을 촉진시킬 수 있다.In the above-described laser machining groove forming step, the operation of the
또한, 상기 레이저 가공홈 형성 공정에 있어서의 가공 조건은, 예컨대 다음과 같이 설정되어 있다.The processing conditions in the laser machining groove forming step are set as follows, for example.
레이저 광선의 파장: 355 ㎚Wavelength of laser beam: 355 nm
반복 주파수: 50 ㎑Repetition frequency: 50 ㎑
평균 출력: 3 WAverage power: 3 W
집광 스폿 직경: φ10 ㎛Condensing spot diameter:? 10 m
가공 이송 속도: 100 ㎜/초Processing feed rate: 100 mm / sec
다음에, 전술한 피가공물로서의 실리콘 기판(10)에 상기 레이저 가공 장치를 이용하여 레이저 가공을 실시하는 제2 실시형태에 대해서 설명한다.Next, a description will be given of a second embodiment in which laser processing is performed on the
이 제2 실시형태는, 도 8에 나타내는 바와 같이 실리콘 기판(10)에 가공 라인(101)을 따라 형성되어 있는 레이저 가공홈(120)의 수정 가공에 관한 것이다. 통상의 레이저 가공을 실시하면, 도 8에 나타내는 바와 같이 측벽(120b, 120c)은 평행으로는 되지 않고, 테이퍼형이 되며, 측벽(120b, 120c)과 바닥벽(120a)의 경계선이 직각이 되지 않는다. 제2 실시형태는, 레이저 가공홈(120)의 측벽(120b, 120c)을 파선으로 나타내는 바와 같이 가공하여 측벽(120b, 120c)과 바닥벽(120a)의 경계선을 직각이 되도록 수정하는 가공이다.This second embodiment relates to a modification processing of the
상기 실리콘 기판(10)에 형성된 레이저 가공홈(120)의 측벽(120b, 120c)과 바닥벽(120a)의 경계선을 직각이 되도록 수정하는 가공을 실시하기 위해서는, 우선 도 9의 (a)에 나타내는 바와 같이 레이저 가공홈(120)에 있어서의 측벽(120b)과 바닥벽(120a)의 경계선 부근을 집광 렌즈(52)의 하방에 위치 부여한다. 그리고 제어 수단(8)은, 도시하지 않는 집광점 위치 조정 수단을 제어하여 도 9의 (a)에 나타내는 바와 같이 집광기(520)로부터 조사되는 펄스 레이저 광선의 조사 위치를 레이저 가공홈(120)에 있어서의 측벽(120b)과 바닥벽(120a)의 경계선 부근에 위치 부여한다. 다음에 제어 수단(8)은, 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)을 제어하여 집광기(520)로부터 실리콘 기판(10)에 대해 흡수성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하면서, 제1 갈바노 스캐너(541) 및 제2 갈바노 스캐너(542)의 각도 조정 액츄에이터(541b) 및 각도 조정 액츄에이터(542b)를 제어하여 제1 미러(541a) 및 제2 미러(542a)를 도 2 또는 도 3에 나타내는 바와 같이 파선의 상태와 2점 쇄선의 상태로 교대로 변경하면서, 상기 X축 방향 이송 수단(37)을 제어하여 척 테이블(36)을 X축 방향(도 9의 (a)에 있어서 지면에 수직인 방향)으로 소정의 이송 속도로 이동시킨다(제1 레이저 가공홈 수정 공정). 이 결과, 레이저 가공홈(120)에 있어서의 측벽(120b)과 바닥벽(120a)의 경계선은, 도 9의 (b)에 나타내는 바와 같이 대략 직각으로 형성된다.In order to perform processing for correcting the boundary line between the
다음에, 레이저 가공홈(120)의 측벽(120c)과 바닥벽(120a)의 경계선을 직각이 되도록 수정하는 가공을 실시한다. 제1 레이저 가공홈 수정 공정을 실시한 상태로부터, 제어 수단(8)은 Y축 방향 이송 수단(38)을 제어하여 도 9의 (b)에 나타내는 바와 같이 레이저 가공홈(120)에 있어서의 측벽(120c)과 바닥벽(120a)의 경계선 부근을 집광 렌즈(52)의 하방에 위치 부여한다. 그리고 제어 수단(8)은, 도시하지 않는 집광점 위치 조정 수단을 제어하여 도 9의 (b)에 나타내는 바와 같이 집광기(520)로부터 조사되는 펄스 레이저 광선의 조사 위치를 레이저 가공홈(120)에 있어서의 측벽(120c)과 바닥벽(120a)의 경계선 부근에 위치 부여한다. 다음에 제어 수단(8)은, 상기 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)을 제어하여 집광기(520)로부터 실리콘 기판(10)에 대해 흡수성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하면서, 제1 갈바노 스캐너(541) 및 제2 갈바노 스캐너(542)의 각도 조정 액츄에이터(541b) 및 각도 조정 액츄에이터(542b)를 제어하여 제1 미러(541a) 및 제2 미러(542a)를 도 2 또는 도 3에 나타내는 바와 같이 파선의 상태와 2점 쇄선의 상태로 교대로 변경하면서, 상기 X축 방향 이송 수단(37)을 제어하여 척 테이블(36)을 X축 방향(도 9의 (b)에 있어서 지면에 수직인 방향)으로 소정의 이송 속도로 이동시킨다(제2 레이저 가공홈 수정 공정). 이 결과, 레이저 가공홈(120)에 있어서의 측벽(120c)과 바닥벽(120a)의 경계선은, 도 9의 (c)에 나타내는 바와 같이 대략 직각으로 형성된다.Next, a process of correcting the boundary line between the
이상과 같이 상기 제1 레이저 가공홈 수정 공정 및 제2 레이저 가공홈 수정 공정을 실시함으로써, 도 9의 (c)에 나타내는 바와 같이 실리콘 기판(10)에 형성되어 있는 레이저 가공홈(120)은, 측벽(120b, 120c)과 바닥벽(120a)의 경계선이 대략 직각으로 수정된다.As described above, by performing the first laser machining groove correcting step and the second laser machining groove correcting step, the
또한, 상기 제1 레이저 가공홈 수정 공정 및 제2 레이저 가공홈 수정 공정을 실시할 때에도, 상기 도 4에 나타내는 X축 방향 스캔 유닛(55)의 제3 갈바노 스캐너(552)를 구성하는 각도 조정 액츄에이터(552b)의 작동을 제어하여 도 4에 나타내는 바와 같이 제3 미러(552a)를 파선으로 나타내는 위치와 2점 쇄선으로 나타내는 위치에 교대로 위치 부여함으로써, 레이저 광선의 광축을 집광 렌즈(52)의 중심축에 대해 X축 방향으로 요동시키면서 레이저 광선을 조사할 수 있기 때문에, 상기 레이저 가공홈(100)의 형성을 촉진시킬 수 있다.Further, even when the first laser machining groove correcting step and the second laser machining groove correcting step are performed, the angle adjustment of the
이상, 본 발명을 도시된 실시형태에 기초하여 설명하였지만, 본 발명은 실시형태에만 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 취지의 범위에서 여러가지의 변형은 가능하다. 예컨대, 전술한 실시형태에 있어서는 광축 경사 수단(53)으로서의 Y축 방향 경사 유닛(54) 및 X축 방향 스캔 유닛(55)은 갈바노 스캐너를 이용한 예를 나타내었지만, 광축 경사 수단은 음향 광학 소자(AOE), 전기 광학 소자(EOD), 폴리곤 미러 등을 이용하여도 좋다.Although the present invention has been described based on the embodiments shown above, the present invention is not limited to the embodiments, and various modifications are possible within the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the Y-axis
2: 정지 베이스
3: 척 테이블 기구
36: 척 테이블
37: X축 방향 이송 수단
38: Y축 방향 이송 수단
4: 레이저 광선 조사 유닛
5: 레이저 광선 조사 수단
51: 펄스 레이저 광선 발진 수단
52: 집광 렌즈
53: 광축 경사 수단
54: Y축 방향 경사 유닛
541: 제1 갈바노 스캐너
542: 제2 갈바노 스캐너
543: 광축 변경 미러
55: X축 방향 스캔 유닛
551: 방향 변환 미러
552: 제3 갈바노 스캐너
6: 촬상 수단
8: 제어 수단
10: 실리콘 기판 2: stop base 3: chuck table mechanism
36: chuck table 37: X-axis direction conveying means
38: Y-axis direction transfer means 4: laser beam irradiation unit
5: laser beam irradiation means 51: pulse laser beam emission means
52: condenser lens 53: optical axis tilting means
54: Y-axis direction tilting unit 541: First galvanometer scanner
542: Second galvanometer scanner 543: Optical axis change mirror
55: X-axis direction scanning unit 551: direction conversion mirror
552: third galvanometer scanner 6: imaging means
8: control means 10: silicon substrate
Claims (3)
피가공물을 유지하는 피가공물 유지 수단과, 상기 피가공물 유지 수단에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단과, 상기 피가공물 유지 수단과 상기 레이저 광선 조사 수단을 가공 이송 방향(X축 방향)으로 상대적으로 이동시키는 X축 방향 이송 수단과, 상기 피가공물 유지 수단과 상기 레이저 광선 조사 수단을 X축 방향과 직교하는 Y축 방향으로 가공 이송하는 Y축 방향 이송 수단을 포함하는, 레이저 가공 장치에 있어서,
상기 레이저 광선 조사 수단이
레이저 광선을 발진하는 레이저 광선 발진 수단과,
상기 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저 광선을 집광하여 척 테이블에 유지된 피가공물에 조사하는 집광 렌즈와,
상기 레이저 광선 발진 수단과 상기 집광 렌즈 사이에 배치되어 상기 집광 렌즈의 중심축에 대해 레이저 광선의 광축을 편심시키고, 집광측에서 상기 집광 렌즈의 중심축에 대해 레이저 광선의 광축을 경사시키는 광축 경사 수단
을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치. A laser processing apparatus comprising:
A workpiece holding means for holding a workpiece; a laser beam irradiating means for irradiating a workpiece held by the workpiece holding means with a laser beam; and a workpiece holding means for holding the workpiece holding means and the laser beam irradiating means in a processing- Axis direction; and a Y-axis direction transfer means for transferring the workpiece holding means and the laser beam irradiation means in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction, In the processing apparatus,
The laser beam irradiation means
A laser beam oscillation means for oscillating a laser beam,
A condensing lens for condensing the laser beam emitted from the laser beam generating means and irradiating the workpiece held on the chuck table,
An optical axis tilting means disposed between the laser beam emitting means and the condensing lens for eccentricity of the optical axis of the laser beam with respect to the central axis of the condensing lens and inclining the optical axis of the laser beam with respect to the central axis of the condensing lens on the condensing side,
And a laser processing unit for processing the laser beam.
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