KR20210052223A - 레이저 가공 장치 - Google Patents

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KR20210052223A
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laser
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게이지 노마루
유지 하다노
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

[과제] 생산성을 악화시키지 않고 데브리의 비산을 방지함과 함께, 레이저 광선을 산란하지 않고 적절한 가공을 실시할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공한다.
[해결 수단] 레이저 가공 장치로서, 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 광선을 집광하여 척 테이블에 유지된 피가공물에 조사하는 집광기와, 집광기의 하단에 배치 형성되어 피가공물의 상면에 사상의 물기둥을 형성하는 물기둥 형성기를 포함한다. 레이저 발진기는, 펄스폭이 짧은 제 1 레이저 광선을 출사하는 제 1 레이저 발진기와, 펄스폭이 긴 제 2 레이저 광선을 출사하는 제 2 레이저 발진기를 포함한다. 제 1 및 제 2 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 광선이 물기둥 형성기에 의해 형성된 사상의 물기둥 내에서 전파되어 피가공물에 조사된 후, 물기둥 형성기 내에서 발생한 플라즈마가 피가공물에 대해 가공을 실시한다.

Description

레이저 가공 장치{LASER PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 판상의 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 그 척 테이블에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하여 가공을 실시하는 레이저 광선 조사 유닛과, 그 척 테이블과 그 레이저 광선 조사 유닛을 상대적으로 가공 이송시키는 가공 이송 기구를 구비한 레이저 가공 장치에 관한 것이다.
IC, LSI 등의 복수의 디바이스가 교차하는 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획되어 표면에 형성된 웨이퍼는, 레이저 가공 장치에 의해 개개의 디바이스로 분할되고, 분할된 디바이스 칩은, 휴대 전화, PC, 조명 기기 등의 전기 기기에 이용된다.
또, 레이저 가공 장치는, 피가공물에 대해 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광선을 조사하여 어블레이션 가공에 의해 분할의 기점이 되는 홈을 형성하는 타입인 것 (예를 들어, 특허문헌 1 을 참조), 피가공물에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 피가공물의 내부에 위치시켜 조사하여, 분할의 기점이 되는 개질층을 내부에 형성하는 타입인 것 (예를 들어, 특허문헌 2 를 참조), 피가공물에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 피가공물의 내부에 위치시켜 조사하여, 분할의 기점이 되는, 각각 세공과 세공을 둘러싸는 비정질로 이루어지는 복수의 실드 터널을 형성하는 타입인 것 (예를 들어, 특허문헌 3 을 참조) 이 존재하고, 피가공물의 종류, 가공 정밀도 등에 따라 사용하는 레이저 가공 장치가 선택된다.
또한, 피가공물에 대해 어블레이션 가공을 실시하는 타입에 있어서는, 레이저 광선이 조사된 부위로부터 데브리가 비산하여, 피가공물의 표면에 형성된 디바이스에 부착되어, 디바이스의 품질을 저하시킬 우려가 있는 점에서, 레이저 가공을 실시하기 전에, 웨이퍼의 표면에 액상 수지를 피복하여 데브리의 부착을 방지하는 것도 제안되어 있다 (예를 들어 특허문헌 4 를 참조).
일본 공개특허공보 평10-305420호 일본 특허공보 제 3408805호 일본 공개특허공보 2014-221483호 일본 공개특허공보 2004-188475호
상기한 바와 같이, 피가공물에 대해 레이저 가공을 실시하기 전에, 액상 수지를 피복하는 경우, 레이저 가공 후의 액상 수지는 재이용되지 않고 폐기되는 점에서 비경제적임과 함께, 액상 수지의 도포 공정이나, 제거 공정이 필요해지는 점에서 생산성이 나쁘다는 문제가 있다.
또, 웨이퍼를 수몰시킨 상태에서, 피가공물에 대해 레이저 광선을 조사하여 데브리를 물에 부유시켜 웨이퍼의 표면에 부착되는 것을 방지하는 것도 검토되고 있지만, 수중에 발생하는 버블이나 캐비테이션에 의해 레이저 광선이 산란하여, 원하는 가공을 실시할 수 없다는 문제가 지적되고, 나아가서는, 열의 영향에 의해 개개로 분할된 디바이스 칩의 항절 강도가 저하된다는 문제가 있는 것도 판명되었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 생산성을 악화시키지 않고 데브리의 비산을 방지 함과 함께, 레이저 광선을 산란시키지 않고 적절한 레이저 가공을 실시할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 레이저 가공 장치로서, 판상의 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 그 척 테이블에 유지된 그 피가공물에 레이저 광선을 조사하여 가공을 실시하는 레이저 광선 조사 유닛과, 그 척 테이블과 그 레이저 광선 조사 유닛을 상대적으로 가공 이송하는 가공 이송 기구를 구비하고, 그 레이저 광선 조사 유닛은, 레이저 광선을 출사하는 레이저 발진기와, 그 레이저 발진기가 출사한 레이저 광선을 집광하여 그 척 테이블에 유지된 그 피가공물에 조사하는 집광기와, 그 집광기의 하단에 배치 형성되어 그 피가공물의 상면에 사상 (絲狀) 의 물기둥을 형성하는 물기둥 형성기를 포함하고, 그 레이저 발진기는, 펄스폭이 짧은 제 1 레이저 광선을 출사하는 제 1 레이저 발진기와, 펄스폭이 긴 제 2 레이저 광선을 출사하는 제 2 레이저 발진기를 포함하고, 그 제 1 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 광선과 그 제 2 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 광선이 그 물기둥 형성기에 의해 형성된 사상의 물기둥 내에서 전달되어 그 피가공물에 조사된 후, 그 제 1 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 광선에 의해 발생하는 플라즈마가 그 제 2 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 광선의 에너지를 흡수하여 성장하고, 그 피가공물에 대해 가공을 실시하는 레이저 가공 장치가 제공된다.
바람직하게는, 그 물기둥 형성기는, 그 집광기를 구성하는 대물 렌즈가 향하는 천벽 (天壁), 그 천벽에 대면하여 분출공이 형성된 바닥벽, 및 그 천벽과 그 바닥벽에 의해 형성되는 공간을 둘러싸는 측벽을 갖는 케이싱과, 그 케이싱에 고압수를 도입하는 고압수 도입부를 포함하고, 그 바닥벽에 형성된 분출공으로부터 분출되는 사상의 물기둥으로 유도된 레이저 광선이 피가공물에 조사된다.
본 발명에 의하면, 웨이퍼의 표면에 액상 수지를 피복하지 않아도, 데브리의 부착을 방지할 수 있어, 액상 수지의 비용을 삭감할 수 있음과 함께, 액상 수지를 피가공물의 상면에 피복하는 수고를 줄일 수 있다.
도 1 은, 본 발명 실시형태에 관련된 레이저 가공 장치의 사시도이다.
도 2 는, 도 1 에 나타내는 레이저 가공 장치의 일부를 분해하여 나타내는 분해 사시도이다.
도 3 은, (a) 도 1 에 나타내는 레이저 가공 장치에 장착되는 물기둥 형성기의 사시도, (b) (a) 에 나타내는 물기둥 형성기를 분해하여 나타내는 분해 사시도이다.
도 4 는, 도 1 에 나타내는 레이저 가공 장치에 장착되는 레이저 광선 조사 유닛의 광학계를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5 는, 도 1 에 나타내는 레이저 가공 장치에 장착되는 물기둥 형성 수단의 가공시의 양태를 나타내는 일부 확대 단면도이다.
도 6 은, 제 1 레이저 광선, 및 제 2 레이저 광선의 펄스폭을 모식적으로 나타냄과 함께 조사의 타이밍을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 7 은, (a) 도 5 에 나타내는 레이저 광선에 의해 웨이퍼에 가공이 실시될 때에 발생하는 플라즈마를 나타내는 일부 확대 단면도, (b) (a) 의 결과 얻어지는 가공 홈을 나타내는 일부 확대 단면도이다.
이하, 본 발명 실시형태의 레이저 가공 장치에 대해 첨부 도면을 참조하면서, 상세하게 설명한다.
도 1 에는, 본 실시형태의 레이저 가공 장치 (2) 의 사시도가 나타나 있다. 레이저 가공 장치 (2) 는, 기대 (21) 상에 배치되고, 피가공물 (예를 들어, 실리콘제의 웨이퍼 (10)) 상에 액체를 공급하는 액체 공급 기구 (4) 와, 판상의 피가공물에 대해 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 유닛 (8) 과, 그 피가공물을 유지하는 유지 유닛 (22) 과, 레이저 광선 조사 유닛 (8) 과 유지 유닛 (22) 을 상대적으로 이동시키는 이동 기구 (23) 와, 기대 (21) 상의 이동 기구 (23) 의 측방에 화살표 Z 로 나타내는 Z 방향으로 세워 형성되는 수직벽부 (261), 및 수직벽부 (261) 의 상단부에서 수평 방향으로 연장되는 수평벽부 (262) 로 이루어지는 프레임체 (26) 를 구비하고 있다.
프레임체 (26) 의 수평벽부 (262) 의 내부에는, 유지 유닛 (22) 에 유지되는 웨이퍼 (10) 에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 유닛 (8) 을 구성하는 광학계 (이후에 상세하게 서술한다) 가 수용된다. 수평벽부 (262) 의 선단부 하면측에는, 레이저 광선 조사 유닛 (8) 의 일부를 구성하는 집광기 (86) 가 배치 형성됨과 함께, 집광기 (86) 에 대해 도면 중 화살표 X 로 나타내는 방향에서 인접하는 위치에 얼라인먼트 유닛 (90) 이 배치 형성된다.
얼라인먼트 유닛 (90) 은, 유지 유닛 (22) 을 구성하는 척 테이블 (34) 에 유지되는 웨이퍼 (10) 를 촬상하여, 레이저 가공을 실시해야 하는 위치를 검출하기 위해서 이용된다. 얼라인먼트 유닛 (90) 에는, 웨이퍼 (10) 의 표면을 촬상하는 가시 광선을 사용하는 촬상 소자 (CCD) 가 구비되지만, 웨이퍼 (10) 를 구성하는 재질에 따라서는, 적외선을 조사하는 적외선 조사 수단과, 적외선 조사 수단에 의해 조사된 적외선을 포착하는 광학계와, 그 광학계가 포착한 적외선에 대응하는 전기 신호를 출력하는 촬상 소자 (적외선 CCD) 를 포함하는 것이 바람직하다.
도면에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 (10) 는, 예를 들어, 점착 테이프 (T) 를 개재하여 환상의 프레임 (F) 에 지지되고, 척 테이블 (34) 의 상면을 구성하는 흡착 척 (35) 에 실려 흡인 유지된다. 또한, 상기한 레이저 가공 장치 (2) 는, 설명의 사정상 생략된 하우징 등에 의해 전체가 덮여 있어, 내부에 분진이나 먼지 등이 들어가지 않도록 구성된다.
도 1 에 추가하여 도 2 를 참조하면서, 본 실시형태에 관련된 레이저 가공 장치 (2) 에 대해 상세하게 설명한다. 도 2 는, 도 1 에 기재된 레이저 가공 장치 (2) 에 있어서, 액체 공급 기구 (4) 의 일부를 구성하는 액체 회수 풀 (60) 을 레이저 가공 장치 (2) 로부터 떼어 내고, 또한 일부를 분해한 상태를 나타내는 사시도이다.
유지 유닛 (22) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 화살표 X 로 나타내는 X 방향에 있어서 자유롭게 이동할 수 있도록 기대 (21) 에 탑재된 사각 형상의 X 방향 가동판 (30) 과, 화살표 Y 로 나타내는 X 방향에 직교하는 Y 방향에 있어서 자유롭게 이동할 수 있도록 X 방향 가동판 (30) 에 탑재된 사각 형상의 Y 방향 가동판 (31) 과, Y 방향 가동판 (31) 의 상면에 고정된 원통상의 지주 (32) 와, 지주 (32) 의 상단에 고정된 사각 형상의 커버판 (33) 을 포함한다. 커버판 (33) 에는 커버판 (33) 상에 형성된 장공을 통과하여 상방으로 연장되는 척 테이블 (34) 이 배치 형성되어 있다. 척 테이블 (34) 은, 원 형상의 피가공물을 유지하고, 도시되지 않은 회전 구동 수단에 의해 회전 가능하게 구성된다. 척 테이블 (34) 의 상면에는, 통기성을 갖는 다공질 재료로 형성되고 실질상 수평하게 연장되는 원 형상의 흡착 척 (35) 이 배치되어 있다. 흡착 척 (35) 은, 지주 (32) 를 통과하는 유로에 의해 도시되지 않은 흡인 수단에 접속되어 있고, 흡착 척 (35) 의 주위에는, 간격을 두고 클램프 (36) 가 4 개 배치되어 있다. 클램프 (36) 는, 웨이퍼 (10) 를 척 테이블 (34) 에 고정시킬 때에, 웨이퍼 (10) 를 유지하는 프레임 (F) 을 파지한다. X 방향, Y 방향에서 규정되는 평면은 실질상 수평면을 구성한다.
이동 기구 (23) 는, X 방향 이동 기구 (50) 와, Y 방향 이동 기구 (52) 를 포함한다. X 방향 이동 기구 (50) 는, 모터 (50a) 의 회전 운동을, 볼 나사 (50b) 를 개재하여 직선 운동으로 변환하고 X 방향 가동판 (30) 에 전달하여, 기대 (21) 상의 안내 레일 (27, 27) 을 따라 X 방향 가동판 (30) 을 X 방향에서 진퇴시킨다. Y 방향 이동 기구 (52) 는, 모터 (52a) 의 회전 운동을, 볼 나사 (52b) 를 개재하여 직선 운동으로 변환하고, Y 방향 가동판 (31) 에 전달하여, X 방향 가동판 (30) 상의 안내 레일 (37, 37) 을 따라 Y 방향 가동판 (31) 을 Y 방향에서 진퇴시킨다. 또한, 도시는 생략하지만, 척 테이블 (34), X 방향 이동 기구 (50), 및 Y 방향 이동 기구 (52) 에는, 각각 위치 검출 수단이 배치 형성되어 있어, 척 테이블 (34) 의 X 방향의 위치, Y 방향의 위치, 둘레 방향의 회전 위치가 정확하게 검출되고, X 방향 이동 기구 (50), Y 방향 이동 기구 (52), 및 도시되지 않은 척 테이블 (34) 의 회전 구동 수단이 구동되어, 임의의 위치 및 각도에 척 테이블 (34) 을 정확하게 위치시키는 것이 것이 가능하게 되어 있다. 상기한 X 방향 이동 기구 (50) 가, 유지 유닛 (22) 을 가공 이송 방향으로 이동시키는 가공 이송 기구이고, Y 방향 이동 기구 (52) 가, 유지 유닛 (22) 을 산출 이송 방향으로 이동시키는 산출 이송 수단이 된다.
액체 공급 기구 (4) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서 물기둥 형성 수단을 구성하는 물기둥 형성기 (40) 와, 액체 공급 펌프 (44) 와, 여과 필터 (45) 와, 액체 회수 풀 (60) 과, 물기둥 형성기 (40) 및 액체 공급 펌프 (44) 를 접속하는 파이프 (46a) 와, 액체 회수 풀 (60) 및 여과 필터 (45) 를 접속하는 파이프 (46b) 를 구비하고 있다. 또한, 파이프 (46a), 파이프 (46b) 는, 부분적으로, 혹은, 전체가 플렉시블 호스로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
도 3(a) 에 나타내는 바와 같이, 물기둥 형성기 (40) 는, 집광기 (86) 의 하단부에 배치 형성된다. 물기둥 형성기 (40) 의 분해도를 도 3(b) 에 나타낸다. 도 3(b) 로부터 이해되는 바와 같이, 물기둥 형성기 (40) 는, 케이싱 (42) 과, 케이싱 (42) 에 고압수를 도입하는 고압수 도입부 (43) 를 포함한다. 케이싱 (42) 은, 평면에서 보았을 때 대략 사각 형상을 이루며, 본 실시형태에 있어서의 천벽을 구성하는 상부 부재 (421) 와, 상부 부재 (421) 와 대향하는 하부 부재 (422) 에 의해 구성된다.
도 3(b) 에 나타내는 바와 같이, 상부 부재 (421) 에는, 상면 (421a) 으로부터 이면 (421b) 측으로 관통하여 집광기 (86) 를 삽입하는 원형의 개구부 (421c) 가 형성된다. 하부 부재 (422) 는, 상부 부재 (421) 의 개구부 (421c) 와 대향하는 영역에, 하부 부재 (422) 의 하면 (422b) 측으로 관통하는 분출공 (423) 이 형성된 바닥벽 (422d) 과, 상부 부재 (421) 의 하면 (421b) 과 바닥벽 (422d) 에 의해 형성되는 공간부 (424) 를 둘러싸는 측벽 (422c) 을 구비하고 있다. 고압수 도입부 (43) 가 연결되는 측의 측벽 (422f) 에는, 공간부 (424) 에 액체를 공급하기 위한 액체 공급구 (422e) 가 형성된다.
고압수 도입부 (43) 는, 액체 (W) 가 공급되는 공급구 (43a) 를 구비하고, 케이싱 (42) 의 액체 공급구 (422f) 가 개구하는 측벽에 대해 Y 방향으로부터 장착함으로써, 물기둥 형성기 (40) 가 형성된다.
물기둥 형성기 (40) 는, 상기한 바와 같은 구성을 구비하고 있고, 도 1 에 기초하여 설명한 액체 공급 펌프 (44) 로부터 토출된 액체 (W) 는, 고압수 도입부 (43) 를 거쳐, 케이싱 (42) 의 액체 공급구 (422e) 에 공급되고, 케이싱 (42) 의 공간부 (424) 를 흘러, 바닥벽 (422d) 에 형성된 분출공 (423) 으로부터 분출된다.
도 1, 및 도 2 로 돌아와, 액체 회수 풀 (60) 에 대해 설명한다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 액체 회수 풀 (60) 은, 외측 프레임체 (61) 와, 2 개의 방수 커버 (66) 를 구비하고 있다.
외측 프레임체 (61) 는, 도면 중 화살표 X 로 나타내는 X 방향으로 연장되는 1 쌍의 외측벽 (62a) 과, 도면 중 화살표 Y 로 나타내는 Y 방향으로 연장되는 1 쌍의 외측벽 (62b) 과, 외측벽 (62a 및 62b) 의 내측으로 소정 간격을 두고, 평행하게 배치 형성되는 각 1 쌍의 내측벽 (63a, 63b) 과, 외측벽 (62a, 62b) 및 내측벽 (63a, 63b) 의 하단을 연결하는 바닥벽 (64) 을 구비한다. 외측벽 (62a, 62b), 내측벽 (63a, 63b), 및 바닥벽 (64) 에 의해, 길이 방향이 X 방향을 따르고, 폭 방향이 Y 방향을 따르는 장방형의 액체 회수로 (70) 가 형성된다. 액체 회수로 (70) 를 구성하는 내측벽 (63a, 63b) 의 내측에는, 상하로 관통하는 개구가 형성된다. 액체 회수로 (70) 를 구성하는 바닥벽 (64) 에는, X 방향, 및 Y 방향에 있어서 미소한 경사가 형성되어 있고, 액체 회수로 (70) 의 가장 낮은 위치가 되는 코너부 (도면 중 좌방의 구석부) 에는, 액체 배출공 (65) 이 배치 형성된다. 액체 배출공 (65) 에는, 파이프 (46b) 가 접속되고, 파이프 (46b) 를 통하여 여과 필터 (45) 에 접속된다. 또한, 외측 프레임체 (61) 는, 전체가 부식이나 녹에 강한 스테인리스제의 판재에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
2 개의 방수 커버 (66) 는, 도어형 형상으로 이루어지는 고정 금구 (66a) 와, 고정 금구 (66a) 가 양단에 고착되는 벨로즈상의 수지제의 커버 부재 (66b) 를 구비하고 있다. 고정 금구 (66a) 는, Y 방향에 있어서 대향하여 배치 형성되는 외측 프레임체 (61) 의 2 개의 내측벽 (63a) 에 걸칠 수 있는 치수로 형성되어 있다. 2 개의 방수 커버 (66) 의 고정 금구 (66a) 의 일방은, 각각, 외측 프레임체 (61) 의 X 방향에 있어서 대향하도록 배치 형성되는 내측벽 (63b) 에 고정된다. 이와 같이 구성된 액체 회수 풀 (60) 은, 레이저 가공 장치 (2) 의 기대 (21) 상에 도시되지 않은 고정구에 의해 고정된다. 유지 유닛 (22) 의 커버판 (33) 은, 2 개의 방수 커버 (66) 의 고정 금구 (66a) 끼리의 사이에 끼워지도록 하여 장착된다. 또한, 커버 부재 (33) 의 X 방향에 있어서의 단면 (端面) 은, 고정 금구 (66a) 와 동일한 도어형 형상을 이루고 있으며, 고정 금구 (66a) 와 마찬가지로, 외측 프레임체 (61) 의 내측벽 (63a) 을 Y 방향에서 걸치는 치수이다. 따라서, 커버 부재 (33) 는, 액체 회수 풀 (60) 의 외측 프레임체 (61) 를 기대 (基臺) (21) 에 설치한 후, 방수 커버 (66) 에 장착된다. 상기한 구성에 의하면, 커버판 (33) 이 X 방향 이동 기구 (50) 에 의해 X 방향으로 이동되면, 커버판 (33) 은, 액체 회수 풀 (60) 의 내측벽 (63a) 을 따라 이동한다. 또한, 방수 커버 (66), 및 커버 부재 (33) 의 설치 방법에 대해서는, 상기한 순서에 한정되지 않고, 예를 들어, 2 개의 방수 커버 (66) 를 외측 프레임체 (61) 의 내측벽 (63b) 에 장착하기 전에, 미리 커버 부재 (33) 를 장착해 두고, 기대 (21) 에 먼저 장착한 외측 프레임체 (61) 에 대해, 커버 부재 (33) 과 함께 방수 커버 (66) 를 장착하도록 해도 된다.
도 1 로 돌아와 설명을 계속하면, 액체 공급 기구 (4) 는, 상기한 구성을 구비하고 있음으로써, 액체 공급 펌프 (44) 의 토출구 (44a) 로부터 토출된 액체 (W) 가 파이프 (46a) 를 경유하여, 물기둥 형성기 (40) 에 공급된다. 물기둥 형성기 (40) 에 공급된 액체 (W) 는, 도 3(b) 에 기초하여 설명한 물기둥 형성기 (40) 의 케이싱 (42) 의 바닥벽 (422d) 에 형성된 분출공 (423) 으로부터 하방을 향해 분출된다. 물기둥 형성기 (40) 로부터 분출된 액체 (W) 는, 커버판 (33), 및 방수 커버 (66) 상을 흘러, 액체 회수 풀 (60) 로 흘러내린다. 액체 회수 풀 (60) 로 흘러내린 액체 (W) 는, 액체 회수로 (70) 를 흘러, 액체 회수로 (70) 의 가장 낮은 위치에 형성된 액체 배출공 (65) 에 모인다. 액체 배출공 (65) 에 모인 액체 (W) 는, 파이프 (46b) 를 경유하여 여과 필터 (45) 로 유도되고, 여과 필터 (45) 에서, 레이저 가공 부스러기 (데브리) 나 티끌, 먼지 등이 제거되어, 액체 공급 펌프 (44) 에 되돌려진다. 이와 같이 하여, 액체 공급 펌프 (44) 에 의해 토출된 액체 (W) 가 액체 공급 기구 (4) 내를 순환한다.
도 4 는, 레이저 광선 조사 유닛 (8) 의 광학계의 개략을 나타내는 블록도이다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 레이저 광선 조사 유닛 (8) 은, 펄스상의 레이저 광선으로서 펄스폭이 짧은 제 1 레이저 광선 (LB1) 을 출사하는 제 1 레이저 발진기 (812), 및 펄스상의 레이저 광선으로서 펄스폭이 긴 제 2 레이저 광선 (LB2) 을 출사하는 제 2 레이저 발진기 (814) 를 구비하는 레이저 발진기 (81) 와, 입사된 제 1 레이저 광선 (LB1) 에 1/2 파장분의 위상차를 부여하여 직선 편광을 회전시키는 1/2 파장판 (82) 과, 입사된 제 2 레이저 광선 (LB2) 에 1/2 파장분의 위상차를 부여하여 직선 편광을 회전시키는 1/2 파장판 (84) 과, 1/2 파장판 (82) 을 통과한 제 1 레이저 광선 (LB1) 의 S 편광을 반사하고, 또한 1/2 파장판 (84) 을 통과한 제 2 레이저 광선 (LB2) 의 P 편광을 통과시켜, 그 반사된 제 1 레이저 광선 (LB1) (S 편광) 과, 그 통과시킨 제 2 레이저 광선 (LB2) (P 편광) 을 웨이퍼 (10) 상의 동일 지점에 조사할 수 있도록 합파 (合波) 하여, 레이저 광선 (LB1 ＋ LB2) 으로서 출력하는 편광 빔 스플리터 (85) 와, 편광 빔 스플리터 (85) 로부터 출력된 레이저 광선 (LB1 ＋ LB2) 의 조사 방향을 90˚ 변경시키는 반사 미러 (87) 와, 레이저 광선 (LB1 ＋ LB2) 을 집광하여, 유지 유닛 (22) 에 유지된 웨이퍼 (10) 에 조사하는 집광기 (86) 를 포함한다. 제 1 레이저 발진기 (812) 및 제 2 레이저 발진기 (814) 는, 예를 들어, 피가공물에 대해 흡수성을 갖는 파장의 레이저를 발진한다. 또한, 도시는 생략하지만, 레이저 광선 조사 유닛 (8) 의 광학계에는, 각 레이저 광선의 출력을 변경하는 어테뉴에이터, 각 레이저 광선의 광로를 변경하는 반사 미러 등이 적절히 포함되어도 된다.
집광기 (86) 의 내부에는, 레이저 광선 (LB1 ＋ LB2) 을 집광하여 웨이퍼 (10) 에 조사하는 대물 렌즈 (86a) 가 배치 형성되어 있다. 대물 렌즈 (86a) 는, 상기한 반사 미러 (87) 의 하방에 위치하고 있고, 반사 미러 (87) 에 의해 반사된 레이저 광선 (LB1 ＋ LB2) 을 집광하여 조사한다. 집광기 (86) 의 하단부에는, 유리 부재 (86b) 가 배치 형성되고, 집광기 (86) 의 하단부가 유리 부재 (86b) 에 의해 폐쇄되어 있다. 그 유리 부재 (86b) 는, 상기한 레이저 광선 (LB1 ＋ LB2) 을 투과시킴과 함께, 케이싱 (42) 의 공간부 (424) 에 도입되는 고압의 액체 (W) 가 집광기 (86) 내에 진입하는 것을 방지한다. 또한, 집광기 (86) 의 하단부를 유리 부재 (86b) 로 폐쇄하는 대신에, 케이싱 (42) 의 상부 부재 (421) 에 형성한 개구부 (421c) 의 하면측을 동일한 유리 부재에 의해 폐쇄하도록 해도 된다. 또한, 레이저 광선 조사 유닛 (8) 은, 도시하지 않은 집광점 위치 조정 수단을 구비하고, 집광기 (86) 에 의해 집광되는 레이저 광선 (LB1 ＋ LB2) 의 집광점의 위치를 Z 방향에서 조정한다.
본 발명의 레이저 가공 장치 (2) 는, 대체로 상기한 바와 같은 구성을 구비하고 있고, 그 작용에 대해 이하에 설명한다.
본 실시형태의 레이저 가공 장치 (2) 에 의해 레이저 가공을 실시할 때에, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 점착 테이프 (T) 를 개재하여 환상의 프레임 (F) 에 지지된 판상의 피가공물, 예를 들어, 표면에 디바이스가 형성된 실리콘 (Si) 으로 이루어지는 웨이퍼 (10) 를 준비한다. 웨이퍼 (10) 를 준비하였으면, 척 테이블 (34) 의 흡착 척 (35) 상에, 디바이스가 형성된 표면을 위로 하여 웨이퍼 (10) 를 싣고, 도시되지 않은 흡인 수단을 작동시킴과 함께 클램프 (36) 등에 의해 고정시킨다.
웨이퍼 (10) 를 흡착 척 (35) 에 유지하였으면, 이동 기구 (23) 에 의해 척 테이블 (34) 을 X 방향, 및 Y 방향으로 적절히 이동시켜, 척 테이블 (34) 상의 웨이퍼 (10) 를 얼라인먼트 유닛 (90) 의 바로 아래에 위치시킨다. 웨이퍼 (10) 를 얼라인먼트 유닛 (90) 의 바로 아래에 위치시켰으면, 얼라인먼트 유닛 (90) 에 의해 웨이퍼 (10) 상을 촬상한다. 이어서, 얼라인먼트 유닛 (90) 에 의해 촬상된 웨이퍼 (10) 의 화상에 기초하여, 패턴 매칭 등의 수법에 의해, 웨이퍼 (10) 의 가공해야 하는 위치를 검출한다 (얼라인먼트 공정). 이 얼라인먼트 공정에 의해 얻어진 위치 정보에 기초하여, 척 테이블 (34) 을 이동시킴으로써, 웨이퍼 (10) 상의 가공 개시 위치의 상방에 집광기 (86) 를 위치시킨다.
집광기 (86) 와 웨이퍼 (10) 의 위치 맞춤을 실시하였으면, 액체 공급 기구 (4) 에 대해 필요 충분한 액체 (W) 를 보충하고, 액체 공급 펌프 (44) 를 작동시킨다. 액체 공급 기구 (4) 의 내부를 순환하는 액체 (W) 로는, 예를 들어, 순수가 이용된다.
도 5 에, 도 3 에 나타내는 A-A 에서 절단한 물기둥 형성기 (40) 의 일부 확대 단면도를 나타냄과 함께, 고압의 액체 (W) 를 도입하여 물기둥 (Wp) 을 형성하면서 레이저 광선 (LB1 ＋ LB2) 을 조사하여 레이저 가공을 실시하는 양태를 나타낸다. 도 5 로부터 이해되는 바와 같이, 액체 공급 기구 (4) 의 물기둥 형성기 (40) 는, 집광기 (86) 의 하단부에 배치 형성되어 있고, 웨이퍼 (10) 의 표면 높이에 집광점을 위치시켰을 때, 물기둥 형성기 (40) 를 구성하는 케이싱 (42) 의 하면 (422b) 과, 웨이퍼 (10) 의 표면에서, 예를 들어, 10 ㎜ ∼ 20 ㎜ 정도의 물기둥 형성 영역 (S) 이 형성되도록 설정되어 있다.
액체 공급 기구 (4) 는, 상기한 구성을 구비하고 있음에 따라, 액체 공급 펌프 (44) 의 토출구 (44a) 로부터 토출된 액체 (W) 가, 물기둥 형성기 (40) 에 공급된다. 물기둥 형성기 (40) 에 공급된 액체 (W) 는, 고압수 도입부 (43) 를 개재하여 케이싱 (42) 내의 공간부 (424) 에 도입되고, 바닥벽 (422d) 에 형성된 분출공 (423) 으로부터 하방을 향하여 분출된다. 분출공 (423) 으로부터 분출된 액체 (W) 는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 케이싱 (42) 의 하면 (422b) 과 웨이퍼 (10) 사이의 물기둥 형성 영역 (S) 에 사상의 물기둥 (Wp) 을 형성하고, 그 후, 웨이퍼 (10) 상을 흘러 척 테이블 (34) 밖으로 유출되고, 상기한 액체 회수 풀 (60) 의 액체 회수로 (70) 를 흘러, 액체 회수로 (70) 에 형성된 액체 배출공 (65) 에 모인다. 액체 배출공 (65) 에 모인 액체 (W) 는, 파이프 (46b) 를 경유하여 여과 필터 (45) 로 유도되고, 여과 필터 (45) 에서 청정화되고, 액체 공급 펌프 (44) 에 되돌려져 액체 공급 기구 (4) 내를 순환한다. 또한, 액체 공급 펌프 (44) 로부터 토출되는 액체 (W) 에 의해 형성되는 공간부 (424) 내의 압력은, 예를 들어, 2 ∼ 50 ㎫ 이며, 분출공 (423) 으로부터 분출되어 형성되는 사상의 물기둥 (Wp) 의 직경은, 20 ∼ 150 ㎛ 이다.
액체 공급 기구 (4) 를 액체 (W) 가 안정적으로 순환하고, 물기둥 (Wp) 이 형성되어 있는 상태에서, 레이저 광선 조사 유닛 (8) 을 작동시키고, 이동 기구 (23) 를 구성하는 X 방향 이동 기구 (50) 를 작동시킴으로써, 유지 유닛 (22) 과 레이저 광선 조사 유닛 (8) 을 가공 이송 방향 (X 방향) 에 있어서, 상기한 가공 개시 위치로부터 소정의 이동 속도로 상대적으로 이동시킨다.
여기서, 본 실시형태의 레이저 광선 조사 유닛 (8) 에 의해 실현되는 레이저 가공에 대해, 도 5 에 추가하여, 도 6, 도 7 을 참조하면서, 더욱 상세하게 설명한다.
집광기 (86) 로부터 조사되는 레이저 광선 (LB1 ＋ LB2) 은, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 액체 (W) 로 채워진 물기둥 형성기 (40) 의 공간부 (424), 및 분출공 (423) 을 통과하여, 물기둥 (Wp) 내에서 전달되고, 웨이퍼 (10) 의 피가공 위치 (분할 예정 라인) 에 조사된다. 레이저 광선 (LB1 ＋ LB2) 은, 상기한 바와 같이, 제 1 레이저 광선 (LB1) 과, 제 2 레이저 광선 (LB2) 을 합파한 것이지만, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 제 1 레이저 광선 (LB1) 은, 매우 짧은 펄스폭 A 로 설정됨과 함께, 제 2 레이저 광선 (LB2) 은, 제 1 레이저 광선 (LB1) 에 대해 긴 펄스폭 B 로 설정되고, 제 2 레이저 광선 (LB2) 은, 제 1 레이저 광선 (LB1) 과 동기하도록 조사된다.
또한, 상기한 레이저 가공 장치 (2) 에 있어서의 레이저 가공 조건은, 예를 들어, 이하의 가공 조건에서 실시할 수 있다.
＜제 1 레이저 발진기＞
제 1 레이저 광선의 파장 : 355 ㎚, 532 ㎚, 1064 ㎚
평균 출력 : 10 ∼ 30 W
반복 주파수 : 1 ∼ 10 ㎒
펄스폭 : 50 fs ∼ 50 ps
＜제 2 레이저 발진기＞
제 2 레이저 광선의 파장 : 355 ㎚, 532 ㎚, 1064 ㎚
평균 출력 : 30 W
반복 주파수 : 1 ∼ 10 ㎒
펄스폭 : 50 ns
도 6, 및 도 7(a) 로부터 이해되는 바와 같이, 제 2 레이저 광선 (LB2) 은, 제 1 레이저 광선 (LB1) 이 웨이퍼 (10) 의 가공 위치에 조사되어 웨이퍼 (10) 의 표면 근방에서 발생하는 플라즈마 (P1) 에 대해 도입되도록 조사된다. 본 실시형태에서는, 도 6 에 기초하여 설명한 바와 같이, 제 1 레이저 광선 (LB1) 은, 매우 짧은 펄스폭으로 설정됨과 함께, 제 2 레이저 광선 (LB2) 은, 제 1 레이저 광선 (LB1) 에 대해 긴 펄스폭으로 설정되어 있고, 추가로 말하자면, 제 1 레이저 광선 (LB1) 은 피크 파워 밀도가 높고, 제 2 레이저 광선 (LB2) 은, 제 1 레이저 광선 (LB1) 에 비하여 피크 파워 밀도가 대폭 낮아지도록 설정되어 있다.
상기한 바와 같이, 웨이퍼 (10) 에 대해 레이저 광선 (LB1 ＋ LB2) 이 조사되면, 도 7(a) 에 나타내는 바와 같이, 피크 파워 밀도가 높고 펄스폭이 짧은 제 1 레이저 광선 (LB1) 이 조사됨으로써, 웨이퍼 (10) 의 표면에 제 1 플라즈마 (P1) 가 발생한다. 또한, 제 2 레이저 광선 (LB2) 은, 제 1 레이저 광선 (LB1) 과 동기하도록 조사되고 있음으로써, 그 제 1 플라즈마 (P1) 를 향하여 조사된다. 이로써, 제 1 플라즈마 (P1) 에 제 2 레이저 광선 (LB2) 의 에너지가 유도되어, 제 2 플라즈마 (P2) 로 성장된다. 그리고, 분할 예정 라인을 따라 레이저 광선 (LB1 ＋ LB2) 이 조사되고, 도 7(b) 에 나타내는 바와 같이, 조사 위치의 하방을 향하여 등방성이 우수한 레이저 가공이 실시되어 원형으로 굴진되어, 원하는 깊이의 가공 홈 (100) 이 분할 예정 라인을 따라 형성된다. 그리고, 물기둥 (Wp) 의 압력에 의해 레이저 광선 (LB1 ＋ LB2) 의 조사에 의해 발생하는 기포가 찌부러짐과 함께, 물기둥 (Wp) 을 형성한 액체 (W) 와 함께 웨이퍼 (10) 의 가공 영역으로부터 신속하게 배출되어, 연속하여 조사되는 레이저 광선의 조사를 방해하지 않는다.
또한, 웨이퍼 (10) 의 표면으로부터 액체 (W) 중에 데브리가 방출되었다고 해도, 웨이퍼 (10) 상으로부터 상기한 기포와 함께 신속하게 배출된다. 상기한 기포, 및 데브리를 포함하는 액체 (W) 는, 상기 서술한 바와 같이 커버판 (33), 및 방수 커버 (66) 상을 흘러, 액체 회수 풀 (60) 의 액체 회수로 (70) 로 유도된다. 액체 회수로 (70) 로 유도된 액체 (W) 는, 레이저 가공에 의해 발생한 기포를 외부로 방출하면서 액체 회수로 (70) 를 흘러, 액체 회수로 (70) 의 최저부에 형성된 액체 배출공 (65) 으로부터 배출된다. 액체 배출공 (65) 으로부터 배출된 액체 (W) 는, 파이프 (46b) 를 개재하여 여과 필터 (45) 로 유도되고, 다시 액체 공급 펌프 (44) 에 공급된다. 이와 같이 하여 액체 (W) 가 액체 공급 기구 (4) 를 순환함으로써, 여과 필터 (45) 에 의해 적절히 데브리나 티끌 등이 포착되어, 액체 (W) 가 청정한 상태로 유지된다.
상기한 레이저 가공을 제 1 방향의 분할 예정 라인에 실시하였으면, 이동 기구 (23) 를 작동시킴으로써, 이미 레이저 가공을 실시한 제 1 방향의 분할 예정 라인에 Y 방향에서 인접하는 미가공의 분할 예정 라인의 편단부에 집광기 (86) 를 위치시켜, 상기한 레이저 가공과 동일한 레이저 가공을 실시한다. 그리고, 그 제 1 방향으로 형성된 모든 분할 예정 라인에 대해 그 레이저 가공을 실시하였으면, 척 테이블 (34) 을 90 도 회전시킴으로써, 앞서 가공한 제 1 방향의 분할 예정 라인에 직교하는 미가공의 제 2 방향으로 신장하는 분할 예정 라인에 대해서도 동일한 레이저 가공을 실시한다. 이와 같이 하여, 웨이퍼 (10) 상의 모든 분할 예정 라인에 대해 레이저 가공을 실시하여, 분할 기점이 되는 가공 홈 (100) 을 형성할 수 있다.
본 실시형태에서는, 상기한 바와 같이, 원하는 조사 위치에, 물기둥 (Wp) 내를 전달시켜 레이저 광선 (LB1 ＋ LB2) 을 조사하고, 제 1 플라즈마 (P1) 로부터 성장시킨 제 2 플라즈마 (P2) 에 의해 가공을 실시하고 있다. 이에 비해, 제 1 레이저 광선 (LB1) 과 같이 펄스폭이 짧은 레이저 광선에 의해서만 가공을 실시하는 경우, 가공 방향에 이방성이 있기 때문에, 가공부의 단면 형상은 V 형이 되고, 표면으로부터 깊이 방향으로 가공이 진행되면 가공 속도가 급격하게 저하된다. 그러나, 본 실시형태와 같이 펄스폭이 짧은 제 1 레이저 광선 (LB1) 과 펄스폭이 긴 제 2 레이저 광선 (LB2) 을 합파한 레이저 광선 (LB1 ＋ LB2) 을 조사하는 경우에는, 도 7 에 기초하여 설명한 바와 같이, 등방성이 우수한 가공이 되고, 그 조사 위치의 하방을 향해 가공 속도가 저하하지 않고 원형으로 굴진할 수 있어, 양호한 가공 속도로 원하는 깊이의 가공 홈 (100) 을 분할 예정 라인을 따라 형성할 수 있다.
본 실시형태에 의하면, 웨이퍼 (10) 의 표면에 액상 수지를 피복하지 않아도 웨이퍼 (10) 의 표면에 데브리가 부착되는 것을 방지할 수 있어, 액상 수지의 비용을 삭감할 수 있고, 액상 수지를 피복하고, 제거하는 수고를 줄일 수 있는 점에서 생산성이 향상된다.
또, 제 1 레이저 광선 (LB1) 은, 물기둥 형성기 (40) 에 의해 형성된 물기둥 (Wp) 내를 전달하여 웨이퍼 (10) 에 조사되어, 제 1 플라즈마 (P1) 를 발생시킨다. 이 때, 제 1 플라즈마 (P1) 는, 물기둥 (Wp) 내에서 흘러내리는 액체 (W) 의 층에 갇혀 발생됨으로써, 과잉되게 팽창하는 것이 억제되고, 추가로 열의 영향이 경감된다. 그리고, 제 2 레이저 광선 (LB2) 은, 펄스폭이 짧은 제 1 레이저 광선 (LB1) 에 의해 생성된 제 1 플라즈마 (P1) 에 흡수되어, 물기둥 (Wp) 내를 흘러내리는 액체 (W) 의 층 중에서 제 2 플라즈마를 발생시켜 가공을 실시하는 점에서, 제 2 펄스 레이저 광선 (LB) 만으로 레이저 가공을 실시하는 경우와 비교하여, 웨이퍼 (10) 의 분할 예정 라인의 주위에 미치는 열 영향은 한정적이며, 웨이퍼 (10) 를 개개의 디바이스 칩에 분할했을 때의 항절 강도가 향상된다. 즉, 본 실시형태와 같이, 제 1 레이저 광선 (LB1) 과 제 2 레이저 광선 (LB2) 을 합파하여, 물기둥 (Wp) 내를 전달시켜 레이저 광선 (LB1 ＋ LB2) 을 피가공물에 조사함으로써, 제 1 레이저 광선 (LB1), 제 2 레이저 광선 (LB2) 중 어느 것을 단독으로 조사하여 레이저 가공을 실시하는 경우에 비하여, 우수한 레이저 가공이 가능해진다.
본 발명에 의하면, 상기한 실시형태에 한정되지 않고, 여러 가지의 변형예가 제공된다. 예를 들어, 상기한 실시형태에서는, 제 2 레이저 광선 (LB2) 이 펄스상의 레이저 광선인 것을 전제로 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 제 2 레이저 광선 (LB2) 은, 제 1 레이저 광선 (LB2) 의 펄스폭보다 긴 폭으로 조사되는 레이저 광선이면 되는 점에서, 연속파 (CW) 여도 된다. 즉, 본 발명의「펄스폭이 긴 제 2 레이저 광선」에는, 연속파 (CW) 인 레이저 광선도 포함된다.
상기한 실시형태에서는, 제 2 레이저 광선 (LB2) 은, 제 1 레이저 광선 (LB1) 과 동기하도록 출사되는 것이고, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 제 2 레이저 광선 (LB2) 은, 제 1 레이저 광선 (LB1) 과 동시에 조사되는 것과 같이, 제 1 레이저 발진기 (812) 및 제 2 레이저 발진기 (814) 로부터 출사되는 것과 같이 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제 1 레이저 광선 (LB1) 이 조사된 후, 제 1 레이저 광선 (LB1) 에 의해 발생된 제 1 플라즈마 (P1) 가 소멸하기 전에, 제 2 레이저 광선 (LB2) 이 조사되는 경우도 포함한다. 이와 같이, 제 1 레이저 광선 (LB1) 이 조사된 후여도, 제 1 플라즈마 (P1) 가 소멸하기 전에 제 2 레이저 광선 (LB2) 을 제 2 레이저 발진기 (814) 로부터 출사하면, 상기한 것과 동일한 작용 효과를 발휘하는 것이 가능하다.
2 : 레이저 가공 장치
4 : 액체 공급 기구
8 : 레이저 광선 조사 유닛
81 : 레이저 발진기
812 : 제 1 레이저 발진기
814 : 제 2 레이저 발진기
82 : 제 1 1/2 파장판
84 : 제 2 1/2 파장판
85 : 편광 빔 스플리터
86 : 집광기
86a : 대물 렌즈
10 : 웨이퍼
21 : 기대
22 : 유지 유닛
23 : 이동 기구
26 : 프레임체
261 : 수직벽부
262 : 수평벽부
30 : X 방향 가동판
31 : Y 방향 가동판
34 : 척 테이블
35 : 흡착 척
40 : 물기둥 형성기
42 : 케이싱
421 : 상부 부재 (천벽)
422 : 하부 부재
422c : 측벽
422d : 바닥벽
423 : 분출공
424 : 공간부
43 : 고압수 도입부
44 : 액체 공급 펌프
45 : 여과 필터
50 : X 방향 이동 기구 (가공 이송 기구)
52 : Y 방향 이동 기구
60 : 액체 회수 풀
60A : 개구
65 : 액체 배출공
70 : 액체 회수로
90 : 얼라인먼트 유닛
LB1 : 제 1 레이저 광선
LB2 : 제 2 레이저 광선
A : 제 1 펄스폭
B : 제 2 펄스폭
P1 : 제 1 플라즈마
P2 : 제 2 플라즈마
W : 액체 (순수)
S : 물기둥 형성 영역

Claims (2)

  1. 레이저 가공 장치로서,
    판상의 피가공물을 유지하는 척 테이블과,
    그 척 테이블에 유지된 그 피가공물에 레이저 광선을 조사하여 가공을 실시하는 레이저 광선 조사 유닛과,
    그 척 테이블과 그 레이저 광선 조사 유닛을 상대적으로 가공 이송하는 가공 이송 기구를 구비하고,
    그 레이저 광선 조사 유닛은, 레이저 광선을 출사하는 레이저 발진기와,
    그 레이저 발진기가 출사한 레이저 광선을 집광하여 그 척 테이블에 유지된 그 피가공물에 조사하는 집광기와,
    그 집광기의 하단에 배치 형성되어 그 피가공물의 상면에 사상의 물기둥을 형성하는 물기둥 형성기를 포함하고,
    그 레이저 발진기는, 펄스폭이 짧은 제 1 레이저 광선을 출사하는 제 1 레이저 발진기와, 펄스폭이 긴 제 2 레이저 광선을 출사하는 제 2 레이저 발진기를 포함하고,
    그 제 1 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 광선과 그 제 2 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 광선이 그 물기둥 형성기에 의해 형성된 사상의 물기둥 내에서 전달되어 그 피가공물에 조사된 후, 그 제 1 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 광선에 의해 발생하는 플라즈마가 그 제 2 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 광선의 에너지를 흡수하여 성장하고, 그 피가공물에 대해 가공을 실시하는, 레이저 가공 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    그 물기둥 형성기는, 그 집광기를 구성하는 대물 렌즈가 향하는 천벽, 그 천벽에 대면하여 분출공이 형성된 바닥벽, 및 그 천벽과 그 바닥벽에 의해 형성되는 공간을 둘러싸는 측벽을 갖는 케이싱과, 그 케이싱에 고압수를 도입하는 고압수 도입부를 포함하고,
    그 바닥벽에 형성된 그 분출공으로부터 분출되는 사상의 물기둥으로 유도된 레이저 광선이 그 피가공물에 조사되는, 레이저 가공 장치.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210004552A (ko) * 2019-07-05 2021-01-13 주식회사 엘지화학 흄 제거 기능이 구비된 용접장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10305420A (ja) 1997-03-04 1998-11-17 Ngk Insulators Ltd 酸化物単結晶からなる母材の加工方法、機能性デバイスの製造方法
JP3408805B2 (ja) 2000-09-13 2003-05-19 浜松ホトニクス株式会社 切断起点領域形成方法及び加工対象物切断方法
JP2004188475A (ja) 2002-12-13 2004-07-08 Disco Abrasive Syst Ltd レーザー加工方法
JP2014221483A (ja) 2013-05-13 2014-11-27 株式会社ディスコ レーザー加工方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6509548B1 (en) 2000-10-04 2003-01-21 Igor Troitski Method and laser system for production of high-resolution laser-induced damage images inside transparent materials by generating small etch points
JP2006123228A (ja) * 2004-10-27 2006-05-18 Disco Abrasive Syst Ltd レーザ加工方法およびレーザ加工装置
JP4599243B2 (ja) * 2005-07-12 2010-12-15 株式会社ディスコ レーザー加工装置
JP5431831B2 (ja) * 2009-08-21 2014-03-05 株式会社ディスコ レーザー加工装置
JP5384284B2 (ja) * 2009-10-09 2014-01-08 株式会社ディスコ レーザー加工装置
JP5501098B2 (ja) 2010-06-03 2014-05-21 株式会社ディスコ レーザ加工装置
JP5501100B2 (ja) 2010-06-03 2014-05-21 株式会社ディスコ レーザ加工装置
JP5220914B2 (ja) * 2011-05-25 2013-06-26 株式会社スギノマシン レーザー加工装置
JP5967405B2 (ja) 2012-01-17 2016-08-10 アイシン精機株式会社 レーザによる割断方法、及びレーザ割断装置
JP2013251321A (ja) 2012-05-30 2013-12-12 Toshiba Lighting & Technology Corp 発光装置および照明装置
JP6846657B2 (ja) * 2017-01-20 2021-03-24 株式会社ディスコ 切削装置
WO2019156183A1 (ja) * 2018-02-09 2019-08-15 国立大学法人東京大学 加工装置、加工方法、及び透明な基板

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10305420A (ja) 1997-03-04 1998-11-17 Ngk Insulators Ltd 酸化物単結晶からなる母材の加工方法、機能性デバイスの製造方法
JP3408805B2 (ja) 2000-09-13 2003-05-19 浜松ホトニクス株式会社 切断起点領域形成方法及び加工対象物切断方法
JP2004188475A (ja) 2002-12-13 2004-07-08 Disco Abrasive Syst Ltd レーザー加工方法
JP2014221483A (ja) 2013-05-13 2014-11-27 株式会社ディスコ レーザー加工方法

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