KR20190075805A

KR20190075805A - 레이저 가공 장치

Info

Publication number: KR20190075805A
Application number: KR1020180155751A
Authority: KR
Inventors: 유타 요시다
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2018-12-06
Publication date: 2019-07-01
Also published as: TW201929065A; JP2019111542A; US20190193199A1; CN109940282A

Abstract

[과제] 레이저 광의 일부를 차폐하는 마스크 부재에 의한 그 레이저 광의 차폐에서 기인하는 손상의 발생을 억제한다.
[해결 수단] 레이저 광을 발진하는 레이저 발진기와, 그 레이저 발진기로부터 발진된 레이저 광을 집광하는 집광 렌즈와, 그 레이저 발진기 및 그 집광 렌즈의 사이에 배치 형성되고 그 레이저 발진기로부터 발진된 레이저 광의 일부를 차폐하는 마스크 부재를 구비하는 레이저 가공 장치로서, 그 마스크 부재는, 광을 투과시키는 투과부와, 그 투과부를 둘러싸고 그 레이저 광의 그 일부를 반사하는 반사막을 구비한다. 그 마스크 부재는, 그 레이저 광의 그 일부가 그 반사막에 의해 반사된 후에 그 레이저 발진기로 되돌아오는 것을 방지하는 복귀 방지 구조를 구비해도 된다.

Description

레이저 가공 장치{LASER MACHINING APPARATUS}

본 발명은, 레이저 가공 장치에 관한 것이다.

반도체 디바이스를 탑재한 IC 칩 등의 디바이스 칩에는, 최근, 디바이스에 사용되는 배선층 간의 층간 절연막 등으로서, 유전율이 낮은 소위 Low-k 막이 사용된다. 층간 절연막에 Low-k 막을 사용하면, 배선층 간에 형성되는 기생 용량을 저감시킬 수 있고, 디바이스 칩의 처리 능력 등을 향상할 수 있다. Low-k 막으로는, SiOF, SiOB (보로실리케이트 유리) 등의 무기계의 막이나 폴리이미드계, 파라자일릴렌계 등의 폴리머막인 유기계의 막이 알려져 있다.

디바이스 칩은, 반도체로 이루어지는 원판상의 웨이퍼의 표면에 각 디바이스를 구획하도록 설정된 복수의 가공 예정 라인을 따라 웨이퍼를 분할함으로써 형성된다. 웨이퍼의 분할은, 예를 들어, 원환상의 절삭 블레이드로 그 가공 예정 라인을 따라 웨이퍼를 절삭함으로써 실시된다. 그러나, Low-k 막은 매우 무른 막인 점에서, Low-k 막이 형성된 웨이퍼를 절삭 블레이드에 의해 절삭하면, Low-k 막이 웨이퍼로부터 박리되고, 박리가 디바이스에 이르러 그 디바이스에 손상이 발생한다.

그래서, 펄스 발진된 레이저 광을 조사하여 기능층을 제거하고, 그 가공 예정 라인의 양측에 그 기능층의 두께보다 깊은 2 열의 가공홈을 형성하고, 2 열의 그 가공홈 사이에 끼인 영역을 절삭 블레이드에 의해 절삭하는 웨이퍼의 분할 방법이 제안되어 있다 (특허문헌 1 참조).

그러나, 레이저 광에 의해 기능층을 제거하여 미리 가공홈을 형성하는 경우에도, 레이저 광의 조사에 의해 그 기능층이 웨이퍼로부터 박리되어 디바이스의 품질을 저하시키는 경우가 있었다. 이것은, 가공 예정 라인을 따라 조사되는 레이저 광의 에너지 밀도가 가우시안 분포가 되는 것에서 기인한다. 특히, 가우시안 분포가 되는 에너지 밀도의 분포의 저변 부분이 기능층의 박리의 원인이 된다.

그래서, 이 저변 부분을 없애도록 에너지 분포를 수정하는 에너지 분포 수정 수단과, 에너지 분포가 수정된 레이저 광의 에너지 밀도를 조정하는 에너지 밀도 조정 수단을 구비하는 레이저 가공 장치가 제안되어 있다 (특허문헌 2 참조).

일본 공개특허공보 2006-190779호 일본 공개특허공보 2010-158710호

에너지 분포 수정 수단은, 예를 들어, 마스크 부재이다. 마스크 부재는, 이 저변 부분을 차폐하여 레이저 광의 에너지 분포를 수정한다. 그 때문에, 고출력의 레이저 발진기를 사용한 경우에, 마스크 부재가 레이저 광을 흡수하여 타버려, 마스크 부재에 손상이 발생한다.

본 발명은 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 레이저 광의 일부를 차폐하는 마스크 부재에 의한 그 레이저 광의 차폐에서 기인하는 손상의 발생을 억제할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 양태에 의하면, 레이저 광을 발진하는 레이저 발진기와, 그 레이저 발진기로부터 발진된 레이저 광을 집광하는 집광 렌즈와, 그 레이저 발진기 및 그 집광 렌즈의 사이에 배치 형성되고 그 레이저 발진기로부터 발진된 레이저 광의 일부를 차폐하는 마스크 부재를 구비하고, 그 마스크 부재는, 광을 투과시키는 투과부와, 그 투과부를 둘러싸고 그 레이저 광의 그 일부를 반사하는 반사막을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 일 양태에 있어서, 그 마스크 부재는, 그 레이저 광의 그 일부가 그 반사막에 의해 반사된 후에 그 레이저 발진기로 되돌아오는 것을 방지하는 복귀 방지 구조를 구비해도 된다. 그 복귀 방지 구조는, 그 반사막의 그 레이저 광을 반사하는 면에 형성된 요철 형상이어도 된다. 또, 그 복귀 방지 구조는, 그 투과부를 투과시키는 레이저 광의 진행 방향에 직교하는 면에 대한 그 반사막의 경사여도 된다.

본 발명의 일 양태에 관련된 레이저 가공 장치는, 레이저 발진기로부터 발진된 레이저 광의 일부를 차폐하는 마스크 부재를 구비하고, 그 마스크 부재는, 광을 투과하는 투과부와, 그 투과부를 둘러싸고 그 레이저 광의 그 일부를 반사하는 반사막을 구비한다. 그 마스크 부재는 레이저 광의 일부를 그 반사막으로 반사함으로써 그 레이저 광의 그 일부를 차폐한다. 마스크 부재는, 차폐되는 레이저 광의 그 일부를 흡수하지 않기 때문에, 마스크 부재에 손상이 발생하지 않는다.

따라서, 본 발명에 의해, 레이저 광의 일부를 차폐하는 마스크 부재에 의한 그 레이저 광의 차폐에서 기인하는 손상의 발생을 억제할 수 있는 레이저 가공 장치가 제공된다.

도 1 은 레이저 가공 장치를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 2 는 레이저 가공 유닛의 구성을 모식적으로 나타내는 측면도이다.
도 3 은 레이저 가공 유닛에 의한 피가공물의 레이저 가공을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 4(A) 는, 마스크 부재의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이고, 도 4(B) 는, 마스크 부재의 다른 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 5(A) 는, 복귀 방지 구조를 구비한 마스크 부재의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이고, 도 5(B) 는, 복귀 방지 구조를 구비한 마스크 부재의 다른 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 6(A) 는, 복귀 방지 구조를 구비한 마스크 부재의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이고, 도 6(B) 는, 복귀 방지 구조를 구비한 마스크 부재의 다른 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.

먼저, 본 실시형태에 관련된 레이저 가공 장치의 피가공물에 대해 설명한다. 도 3 은, 피가공물 (1) 의 레이저 가공을 모식적으로 나타내는 사시도이다. 피가공물 (1) 은, 예를 들어, 실리콘, SiC (실리콘카바이드), 혹은 그 밖의 반도체 등의 재료, 또는 사파이어, 유리, 석영 등의 재료로 이루어지는 기판이다. 피가공물 (1) 은, 예를 들어, 디바이스가 형성된 기판이 수지에 의해 봉지된 몰드 수지 기판이어도 되고, 반도체 웨이퍼 및 수지의 적층 기판이어도 된다.

피가공물 (1) 의 표면은 교차하는 복수의 가공 예정 라인 (스트리트) (3) 으로 복수의 영역으로 구획되어 있고, 구획된 각 영역에는 IC (Integrated Circuit) 등의 디바이스 (5) 가 형성되어 있다. 최종적으로, 피가공물 (1) 이 가공 예정 라인 (3) 을 따라 분할됨으로써, 개개의 디바이스 칩이 형성된다.

디바이스 (5) 는, 복수 층의 배선층과, 각 배선층 간을 절연하는 층간 절연막을 포함하는 기능층을 갖는다. 최근, 배선층 간에 형성되는 기생 용량을 저감시키기 위하여, 층간 절연막 등에 유전율이 낮은 이른바 Low-k 막이 사용된다. 층간 절연막에 Low-k 막을 사용하면, 기생 용량을 저감시킬 수 있고, 디바이스 칩의 처리 능력 등을 향상시킬 수 있다. Low-k 막으로는, SiOF, SiOB (보로실리케이트 유리) 등의 무기계의 막이나 폴리이미드계, 파라자일릴렌계 등의 폴리머막인 유기계의 막이 알려져 있다.

피가공물 (1) 의 이면에는, 금속제의 프레임 (9) 에 쳐진 테이프 (7) 가 첩착 (貼着) 된다. 피가공물 (1) 은, 테이프 (7) 및 프레임 (9) 과 일체로 된 프레임 유닛의 상태에서 그 레이저 가공 장치에 반입되어 가공된다.

테이프 (7) 는, 가요성을 갖는 필름상의 기재와, 그 기재의 일방의 면에 형성된 풀층 (접착제층) 을 갖는다. 예를 들어, 기재에는 PO (폴리올레핀) 가 사용된다. PO 보다 강성이 높은 PET (폴리에틸렌테레프탈레이트), 폴리염화비닐, 폴리스티렌 등이 사용되어도 된다. 또, 풀층 (접착제층) 에는, 예를 들어, 실리콘 고무, 아크릴계 재료, 에폭시계 재료 등이 사용된다.

다음으로, 본 실시형태에 관련된 레이저 가공 장치 (2) 에 대해, 도 1 을 사용하여 설명한다. 레이저 가공 장치 (2) 는, 피가공물 (1) 을 흡인 유지하는 척 테이블 (6) 과, 그 척 테이블 (6) 의 상방에 배치 형성된 레이저 가공 유닛 (8) 을 구비한다. 레이저 가공 장치 (2) 는, 피가공물 (1) 의 분할에 앞서, 피가공물 (1) 의 가공 예정 라인 (3) 을 따라 펄스 발진된 레이저 광을 피가공물 (1) 에 조사하여, Low-k 막이 사용된 층간 절연막을 포함하는 기능층을 가공 예정 라인 (3) 을 따라 제거한다.

레이저 가공 장치 (2) 의 기대 (4) 의 상면의 전부 (前部) 에는, X 축 방향에 평행한 1 쌍의 X 축 가이드 레일 (10) 이 형성되어 있고, X 축 가이드 레일 (10) 에는 X 축 이동 플레이트 (12) 가 슬라이드 가능하게 장착되어 있다. X 축 이동 플레이트 (12) 의 하면측에는, 너트부 (도시 생략) 가 형성되어 있고, 이 너트부에는, X 축 가이드 레일 (10) 에 평행한 X 축 볼 나사 (14) 가 나사 결합되어 있다. X 축 볼 나사 (14) 의 일단에는, X 축 펄스 모터 (16) 가 연결되어 있다.

X 축 이동 플레이트 (12) 위에는, 척 테이블 (6) 을 지지하는 지지대 (18) 가 배치 형성되고, 그 지지대 (18) 상에는 그 척 테이블 (6) 이 배치 형성된다. 척 테이블 (6) 은 상면측에 다공질 부재 (도시 생략) 를 갖는다. 다공질 부재의 상면은, 피가공물 (1) 을 유지하는 유지면 (6a) 이 된다. 척 테이블 (6) 은, 유지면 (6a) 에 수직인 축의 둘레로 회전 가능하다.

척 테이블 (6) 은, 다공질 부재에 접속된 흡인원 (도시 생략) 을 갖는다. 유지면 (6a) 상에 피가공물 (1) 이 실리고, 다공질 부재의 구멍을 통하여 그 피가공물 (1) 에 대해 흡인원에 의해 발생한 부압을 작용시키면, 피가공물 (1) 은 척 테이블 (6) 에 흡인 유지된다. 또, 척 테이블 (6) 의 주위에는, 프레임 (9) 을 고정시키는 클램프 (6b) 가 구비되어 있다.

X 축 펄스 모터 (16) 로 X 축 볼 나사 (14) 를 회전시키면, X 축 이동 플레이트 (12) 는 X 축 가이드 레일 (10) 을 따라 X 축 방향으로 이동한다. 1 쌍의 X 축 가이드 레일 (10) 과, X 축 이동 플레이트 (12) 와, X 축 볼 나사 (14) 와, X 축 펄스 모터 (16) 는, 척 테이블 (6) 에 유지되는 피가공물 (1) 을 X 축 방향으로 가공 이송하는 가공 이송 유닛으로서 기능한다. 즉, X 축 방향이 가공 이송 방향이 된다.

레이저 가공 장치 (2) 의 기대 (4) 의 상면의 후부에는, X 축 방향에 수직인 Y 축 방향을 따른 1 쌍의 Y 축 가이드 레일 (20) 이 형성되어 있다. Y 축 가이드 레일 (20) 에는, 지지체 (22) 가 슬라이드 가능하게 장착되어 있다. 지지체 (22) 는, Y 축 가이드 레일 (20) 에 장착된 기부 (22a) 와, 그 기부 (22a) 에 세워 설치되는 벽부 (22b) 를 구비한다.

지지체 (22) 의 기부 (22a) 의 하면측에는, 너트부 (도시 생략) 가 형성되어 있고, 이 너트부에는, Y 축 가이드 레일 (20) 에 평행한 Y 축 볼 나사 (24) 가 나사 결합되어 있다. Y 축 볼 나사 (24) 의 일단에는, Y 축 펄스 모터 (26) 가 연결되어 있다.

Y 축 펄스 모터 (26) 로 Y 축 볼 나사 (24) 를 회전시키면, 지지체 (22) 는 Y 축 가이드 레일 (20) 을 따라 Y 축 방향으로 이동한다. 1 쌍의 Y 축 가이드 레일 (20) 과, Y 축 볼 나사 (24) 와, Y 축 펄스 모터 (26) 는, 후술하는 레이저 가공 유닛 (8) 을 Y 축 방향으로 산출 이송하는 산출 이송 유닛으로서 기능한다. 즉, Y 축 방향이 산출 이송 방향이 된다.

지지체 (22) 의 벽부 (22b) 의 후면측에는, X 축 방향 및 Y 축 방향에 대해 수직인 Z 축 방향을 따른 1 쌍의 Z 축 가이드 레일 (28) 이 배치 형성되어 있다. Z 축 가이드 레일 (28) 에는, 유닛 홀더 (30) 가 슬라이드 가능하게 장착되어 있다. 유닛 홀더 (30) 의 벽부 (22b) 에 대립되는 면에는 너트부 (도시 생략) 가 형성되어 있고, 이 너트부에는, Z 축 가이드 레일 (28) 에 평행한 Z 축 볼 나사 (도시 생략) 가 나사 결합되어 있다. Z 축 볼 나사의 일단에는, Z 축 펄스 모터 (32) 가 연결되어 있다.

Z 축 펄스 모터 (32) 로 Z 축 볼 나사를 회전시키면, 유닛 홀더 (30) 는 Z 축 가이드 레일 (28) 을 따라 Z 축 방향으로 이동한다. 1 쌍의 Z 축 가이드 레일 (28) 과, Z 축 볼 나사와, Z 축 펄스 모터 (32) 는, 레이저 가공 유닛 (8) 을 Z 축 방향으로 승강시키는 승강 유닛으로서 기능한다.

유닛 홀더 (30) 에는, 레이저 가공 유닛 (8) 이 고정되어 있다. 레이저 가공 유닛 (8) 은, 척 테이블 (6) 의 유지면 (6a) 상에 유지된 피가공물 (1) 에 대해 펄스 발진된 레이저 광을 조사하고, 피가공물 (1) 을 가공하는 기능을 갖는다.

레이저 가공 유닛 (8) 은, 척 테이블 (6) 의 상방에 위치하는 가공 헤드 (34) 와, 그 가공 헤드 (34) 에 인접하는 촬상 유닛 (36) 을 구비한다. 촬상 유닛 (36) 은, 척 테이블 (6) 에 유지된 피가공물 (1) 의 표면을 촬상할 수 있고, 가공 예정 라인 (3) 을 따라 피가공물 (1) 에 레이저 광을 조사할 수 있도록 얼라인먼트를 실시할 때에 사용된다.

레이저 가공 유닛 (8) 의 구성에 대해, 도 2 를 사용하여 상세히 서술한다. 도 2 는, 레이저 가공 유닛 (8) 의 구성을 모식적으로 나타내는 측면도이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 레이저 가공 유닛 (8) 은, 레이저 광 (40) 을 발진하는 레이저 발진기 (38) 와, 미러 (42) 와, 릴레이 렌즈 (46) 와, 실린드리컬 렌즈 (48) 와, 집광 렌즈 (50) 를 구비한다. 레이저 가공 유닛 (8) 은, 레이저 발진기 (38) 와 집광 렌즈 (50) 사이의 레이저 광 (40) 의 광로에 마스크 부재 (44) 를 구비한다.

레이저 발진기 (38) 는, 피가공물 (1) 에 대해 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광 (40) 을 발진하는 기능을 갖는다. 예를 들어, Nd : YAG 등을 매체로 하여 발진되는 파장 355 ㎚ 의 레이저 광이 사용된다. 피가공물 (1) 의 레이저 가공시에는, 예를 들어, 펄스폭 40 ns 이하, 주파수 100 ㎑, 출력 20 W 이하라는 조건으로 레이저 광 (40) 이 발진된다. 가공시에는, 피가공물 (1) 의 가공 이송 속도 700 ㎜/s ∼ 1000 ㎜/s, 각 가공 라인에 있어서의 조사 횟수 3 회 ∼ 4 회라는 조건으로 피가공물 (1) 에 그 레이저 광 (40) 이 조사된다.

레이저 발진기 (38) 에서 발진된 레이저 광 (40) 은, 미러 (42) 에 의해 소정의 방향으로 반사되고, 릴레이 렌즈 (46) 와 집광 렌즈 (50) 를 거쳐, 척 테이블 (6) 에 유지된 피가공물 (1) 에 조사된다. 릴레이 렌즈 (46) 와 집광 렌즈 (50) 사이에 배치된 실린드리컬 렌즈 (48) 는, 예를 들어, 레이저 광 (40) 을 피가공물 (1) 의 가공 이송 방향에 직교하는 방향으로 장축을 갖는 타원 형상의 레이저 광으로 변형하는 기능을 갖는다.

레이저 광 (40) 을 피가공물 (1) 에 조사하여 가공홈을 형성하고, Low-k 막을 포함하는 기능층을 제거하면 기능층이 피가공물 (1) 로부터 박리하는 경우가 있고, 피가공물 (1) 로 형성되는 디바이스 칩의 품질을 저하시키는 경우가 있었다. 이것은, 가공 예정 라인 (3) 을 따라 조사되는 레이저 광 (40) 의 에너지 밀도가 가우시안 분포가 되는 것에서 기인한다. 특히, 가우시안 분포가 되는 에너지 밀도의 분포의 저변 부분이 기능층의 박리의 원인이 된다.

마스크 부재 (44) 는, 이 저변 부분을 없애도록 에너지 분포를 수정하는 에너지 분포 수정 수단으로서 기능한다. 도 4(A) 는, 마스크 부재 (44) 의 일례를 나타내는 사시도이다. 도 4(A) 에 나타내는 마스크 부재 (44a) 는, 스테인리스강, 세라믹스, 석영 등의 재료로 형성된 기재 (52a) 와, 그 기재 (52a) 를 상하로 관통하는 투과부 (54a) (관통공) 를 포함한다.

그 투과부 (54a) 의 형상은, 예를 들어, 그 실린드리컬 렌즈 (48) 에 의해 타원 형상으로 변형되는 레이저 광 (40) 의 장축을 따른 방향으로 장변을 갖는 사각형상으로 된다. 마스크 부재 (44a) 의 투과부 (54a) 에 레이저 광 (40) 을 투과시키면, 레이저 광 (40) 의 에너지 밀도의 분포의 저변 부분에 해당하는 일부가 차폐되어, 에너지 밀도의 분포가 수정된다.

마스크 부재 (44a) 의 상면에는, 투과부 (54a) 를 둘러싸는 반사막 (56a) 이 형성되어 있다. 그 반사막 (56a) 이 형성되어 있지 않은 경우, 레이저 광 (40) 의 출력이 높아지면, 마스크 부재 (44a) 의 기재 (52a) 가 레이저 광 (40) 의 그 일부를 흡수하여 기재 (52a) 에 손상이 발생하는 경우가 있다.

이에 대하여, 본 발명의 일 양태에 관련된 레이저 가공 장치 (2) 는, 마스크 부재 (44a) 의 상면에 반사막 (56a) 을 구비하고, 레이저 광 (40) 의 그 일부를 반사막 (56a) 으로 반사하기 때문에, 레이저 광 (40) 의 그 일부는 기재 (52a) 에 도달하지 않고, 기재 (52a) 에 손상이 발생하지 않는다. 단, 반사막 (56a) 에 의해 반사된 레이저 광 (40) 의 그 일부가 역진하여 레이저 발진기 (38) 에 도달하면, 레이저 발진기 (38) 에 손상을 발생시키게 하거나 레이저 발진기 (38) 의 동작을 불안정화시키거나 하는 경우가 있다.

그래서, 본 실시형태에 관련된 레이저 가공 장치 (2) 에 있어서, 마스크 부재 (44a) 는, 레이저 광 (40) 의 그 일부가 반사막 (56a) 에 의해 반사된 후에 레이저 발진기 (38) 로 되돌아오는 것을 방지하는 복귀 방지 구조를 구비하는 것이 바람직하다. 이하, 복귀 방지 구조에 대해 설명한다.

도 5(A) 는, 복귀 방지 구조를 구비한 마스크 부재 (44c) 의 일례를 나타내는 단면도이다. 마스크 부재 (44c) 에서는, 반사막 (56c) 의 레이저 광 (40) 의 일부를 반사하는 면에 요철 형상이 형성되어 있다. 반사막 (56c) 은, 예를 들어, 상면에 요철 형상을 갖는 기재 (52c) 의 상면에 금속 등을 증착시킴으로써 형성된다. 레이저 발진기 (38) 에 의해 발진되어 마스크 부재 (44c) 에 도달하는 레이저 광 (40a) 의 일부는 반사막 (56c) 에 의해 반사되지만, 반사막 (56c) 의 상면이 요철 형상이기 때문에, 반사된 레이저 광 (40b) 은 산란된다.

따라서, 반사된 레이저 광 (40b) 이 레이저 발진기 (38) 로 되돌아와 레이저 발진기 (38) 에 손상을 발생시키는 경우도 없고, 레이저 발진기 (38) 의 동작을 불안정화시키는 경우도 없다. 즉, 반사막 (46c) 의 상면의 요철 형상은, 복귀 방지 구조로서 기능한다. 그리고, 투과부 (54c) 를 투과하여 에너지 분포가 수정된 레이저 광 (40a) 이 피가공물 (1) 에 조사된다.

마스크 부재의 다른 예에 대해, 도 5(B) 를 사용하여 설명한다. 도 5(B) 는, 복귀 방지 구조를 구비한 마스크 부재의 다른 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 5(B) 에 나타난 마스크 부재 (44d) 에서는, 투과부 (54d) 를 투과하는 레이저 광 (40a) 의 진행 방향에 직교하는 면에 대해 반사막 (56d) 이 경사진다. 예를 들어, 반사막 (56d) 은, 투과부 (54d) 의 일방측과 그 투과부 (54d) 의 타방측이 서로 역방향으로 경사진다.

그 때문에, 레이저 발진기 (38) 에 의해 발진되어 마스크 부재 (44d) 에 도달하는 레이저 광 (40a) 의 일부는, 그 레이저 광 (40a) 의 진행 방향 이외의 방향으로 반사된다. 따라서, 반사막 (56d) 에 의해 반사된 레이저 광 (40b) 이 레이저 발진기 (38) 로 되돌아와, 그 레이저 발진기 (38) 에 악영향을 줄 우려는 없다. 즉, 마스크 부재 (44d) 에서는, 반사막 (56d) 의 경사가 복귀 방지 구조로서 기능한다.

또한, 마스크 부재 (44d) 를 사용하면, 반사된 레이저 광 (40b) 은 특정의 방향으로 진행하기 때문에, 그 레이저 광 (40b) 의 진행 방향의 레이저 가공 유닛 (8) 의 내부에 그 레이저 광 (40b) 을 흡수 또는 산란하는 부재를 형성해도 된다.

또한, 마스크 부재의 다른 예에 대해, 도 6(A) 를 사용하여 설명한다. 도 6(A) 는, 복귀 방지 구조를 구비한 마스크 부재의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 6(A) 에 나타난 마스크 부재 (44e) 에는, 투과부 (54e) 로서 기재 (52e) 의 두께 방향으로부터 경사진 방향을 따른 관통공이 형성되어 있다. 마스크 부재 (44e) 는, 레이저 광 (40a) 의 진행 방향에 그 관통공의 관통 방향이 맞도록 방향이 조정되어 레이저 가공 유닛 (8) 의 내부에 배치 형성된다.

따라서, 마스크 부재 (44e) 에 있어서도 투과부 (54e) 를 투과하는 레이저 광 (40a) 의 진행 방향에 직교하는 면에 대해 반사막 (56e) 이 경사진다. 이 경사가 복귀 방지 구조로서 기능한다. 이 경우, 반사막 (56e) 에 의해 반사된 레이저 광 (40b) 은 일방향으로 진행하기 때문에, 반사된 레이저 광 (40b) 의 진행 방향으로 그 레이저 광 (40b) 을 흡수 또는 산란하기 위하여 형성되는 부재는 하나여도 된다.

또, 마스크 부재의 또 다른 예에 대해, 도 6(B) 를 사용하여 설명한다. 도 6(B) 는, 복귀 방지 구조를 구비한 마스크 부재의 다른 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 6(B) 에 나타난 마스크 부재 (44f) 의 기재 (52f) 는, 레이저 광 (40a) 의 파장의 광을 투과시키는 부재로 형성된다.

그 기재 (52f) 위에 형성되는 반사막 (56f) 에는 개구가 형성되어 있고, 마스크 부재 (44f) 에 레이저 광 (40a) 을 진행시키면, 레이저 광 (40a) 의 일부가 반사막 (56f) 에 의해 반사되고, 레이저 광 (40a) 의 그 일부 이외가 그 개구를 진행하여 기재 (52f) 를 투과한다. 따라서, 그 개구가 마스크 부재 (44f) 의 투과부 (54f) 를 규정한다.

마스크 부재 (44f) 에서는, 레이저 광 (40a) 의 진행 방향에 직교하는 면에 대한 반사막 (56f) 의 경사의 각도를 임의의 각도로 할 수 있다. 그 때문에, 그 각도를 변경함으로써, 레이저 광 (40a) 의 진행 방향에 직교하는 방향에 있어서의 투과부 (54f) 의 폭을 변경할 수 있고, 레이저 광 (40a) 의 에너지 밀도의 분포에 따라 그 폭을 설정할 수 있다.

이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 레이저 가공 장치 (2) 에서는, 레이저 발진기 (38) 로부터 발진된 레이저 광 (40) 의 일부가 마스크 부재 (44) 의 반사막에 의해 반사된다. 마스크 부재 (44) 는, 차폐되는 레이저 광 (40) 의 그 일부를 흡수하지 않기 때문에, 마스크 부재 (44) 에 손상이 발생하지 않는다. 따라서, 레이저 광 (40) 의 일부를 차폐하는 마스크 부재 (44) 에 의한 레이저 광 (40) 의 차폐에서 기인하는 손상의 발생을 억제할 수 있는 레이저 가공 장치 (2) 가 제공된다.

또, 마스크 부재 (44) 가 복귀 방지 구조를 구비하는 경우, 마스크 부재 (44) 의 반사막에 의해 반사된 레이저 광은 레이저 발진기 (38) 로 되돌아오지 않는다. 그 때문에, 레이저 발진기 (38) 의 손상의 발생이나 동작의 불안정화가 억제된다.

반사막이 배치 형성된 마스크 부재 (44) 를 구비하는 레이저 가공 유닛 (8) 에 의한 피가공물 (1) 의 레이저 가공에 대해 설명한다. 먼저, 테이프 (7) 를 개재하여 피가공물 (1) 을 척 테이블 (6) 의 유지면 (6a) 상에 반입하고, 클램프 (6b) 에 프레임 (9) 을 파지시키고, 피가공물 (1) 에 부압을 작용시켜, 척 테이블 (6) 에 피가공물 (1) 을 유지시킨다.

다음으로, 촬상 유닛 (36) 에 의해 피가공물 (1) 의 표면을 촬상하고, 가공 예정 라인 (3) 을 따라 피가공물 (1) 을 레이저 가공할 수 있도록, 가공 이송 유닛과 산출 이송 유닛을 제어하여 피가공물 (1) 및 가공 헤드 (34) 를 소정의 위치에 위치시킨다. 도 3 은, 피가공물 (1) 을 레이저 가공하는 모습을 모식적으로 나타내는 사시도이다.

다음으로, 레이저 발진기 (38) 에 펄스 발진에 의해 레이저 광 (40) 을 발진시키고, 피가공물 (1) 에 레이저 광 (40) 을 조사하여 피가공물 (1) 을 가공 예정 라인 (3) 을 따라 레이저 가공하고, 기능층을 제거한다. 조사되는 레이저 광 (40) 은 마스크 부재 (44) 를 투과하기 때문에, 에너지 밀도의 분포가 마스크 부재 (44) 에 의해 수정되고, 그 분포의 저변 부분이 깎인다. 그 때문에, 피가공물 (1) 을 레이저 가공해도 기능층은 박리되지 않고, 그 후, 피가공물 (1) 이 분할되어 형성되는 디바이스 칩의 품질이 저하되지 않는다.

또한, 본 발명은, 상기 실시형태의 기재에 한정되지 않고, 여러 가지 변경하여 실시 가능하다. 예를 들어, 상기의 실시형태에서는, 사각형의 평면 형상을 갖는 투과부 (54a) 를 구비하는 마스크 부재 (44a) 에 대해 설명했지만, 본 발명의 일 양태는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 일 양태에 관련된 레이저 가공 장치 (2) 에서는, 마스크 부재 (44) 가 원형의 평면 형상을 갖는 투과부를 구비하고 있어도 된다.

도 4(B) 는, 마스크 부재의 다른 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 4(B) 에 나타내는 바와 같이, 레이저 가공 장치 (2) 는, 원형의 평면 형상을 갖는 투과부 (54b) 를 구비하는 마스크 부재 (44b) 를 구비해도 된다. 마스크 부재 (44b) 에서는, 기재 (52b) 및 그 기재 (52b) 상의 반사막 (56b) 에 원형의 관통공이 형성되어 있고, 그 관통공이 투과부 (54b) 로서 기능한다. 또한, 마스크 부재 (44b) 는, 반사막 (56b) 에 의해 반사된 레이저 광 (40) 이 레이저 발진기 (38) 로 되돌아오는 것을 방지하는 복귀 방지 구조를 구비해도 된다.

또, 마스크 부재 (44) 는, 예를 들어, 실린드리컬 렌즈 (48) 와 집광 렌즈 (50) 사이의 광로에 배치 형성되어도 된다. 이 경우, 실린드리컬 렌즈 (48) 에 의해 타원 형상으로 변형된 레이저 광이 마스크 부재 (44) 로 진행되고, 에너지 밀도의 분포가 수정된다. 그 때문에, 투과부의 형상 및 반사막의 개구의 형상은, 실린드리컬 렌즈 (48) 에 의해 변형된 레이저 광의 에너지 밀도의 분포를 수정할 수 있는 형상으로 된다.

그 밖에, 상기 실시형태에 관련된 구조, 방법 등은 본 발명의 목적으로 하는 범위를 일탈하지 않는 한에 있어서 적절히 변경하여 실시할 수 있다.

1 : 피가공물
3 : 가공 예정 라인
5 : 디바이스
7 : 테이프
9 : 프레임
2 : 레이저 가공 장치
4 : 기대
6 : 척 테이블
6a : 유지면
6b : 클램프
8 : 레이저 가공 유닛
10, 20, 28 : 가이드 레일
12 : X 축 이동 플레이트
14, 24 : 볼 나사
16, 26, 32 : 펄스 모터
18 : 지지대
22 : 지지체
22a : 기부
22b : 벽부
30 : 유닛 홀더
34 : 가공 헤드
36 : 촬상 유닛
38 : 레이저 발진기
40, 40a, 40b : 레이저 광
42 : 미러
44, 44a, 44b, 44c, 44d, 44e, 44f : 마스크 부재
46 : 릴레이 렌즈
48 : 실린드리컬 렌즈
50 : 집광 렌즈
52a, 52b, 52c, 52d, 52e, 52f : 기재
54a, 54b, 54c, 54d, 54e, 54f : 투과부
56a, 56b, 56c, 56d, 56e, 56f : 반사막

Claims

레이저 광을 발진하는 레이저 발진기와,
그 레이저 발진기로부터 발진된 레이저 광을 집광하는 집광 렌즈와,
그 레이저 발진기 및 그 집광 렌즈의 사이에 배치 형성되고 그 레이저 발진기로부터 발진된 레이저 광의 일부를 차폐하는 마스크 부재를 구비하고,
그 마스크 부재는, 광을 투과시키는 투과부와, 그 투과부를 둘러싸고 그 레이저 광의 그 일부를 반사하는 반사막을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제 1 항에 있어서,
그 마스크 부재는, 그 레이저 광의 그 일부가 그 반사막에 의해 반사된 후에 그 레이저 발진기로 되돌아오는 것을 방지하는 복귀 방지 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제 2 항에 있어서,
그 복귀 방지 구조는, 그 반사막의 그 레이저 광을 반사하는 면에 형성된 요철 형상인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제 2 항에 있어서,
그 복귀 방지 구조는, 그 투과부를 투과하는 레이저 광의 진행 방향에 직교하는 면에 대한 그 반사막의 경사인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.