KR20210080512A - 레이저 가공 장치 - Google Patents

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KR20210080512A
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laser beam
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light
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KR1020217015677A
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다케시 사카모토
준지 오쿠마
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하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
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Abstract

레이저 가공 장치는, 지지부와, 레이저 가공 헤드와, 연직 이동 기구와, 수평 이동 기구와, 제어부를 구비한다. 제어부는, 지지부를 회전시키면서, 대상물에서의 유효 영역의 둘레 가장자리를 따른 위치에 집광점을 위치시킨 상태에서, 회전 정보에 근거하여 레이저 가공 헤드에서의 레이저광의 조사의 개시 및 정지를 제어하는 것에 의해, 대상물에서의 유효 영역의 둘레 가장자리를 따라서 개질 영역을 형성시키는 둘레 가장자리 처리를 실행한다.

Description

레이저 가공 장치
본 발명의 일 측면은, 레이저 가공 장치에 관한 것이다.
특허 문헌 1에는, 워크(work)를 유지하는 유지 기구와, 유지 기구에 유지된 워크에 레이저광을 조사하는 레이저 조사 기구를 구비하는 레이저 가공 장치가 기재되어 있다. 특허 문헌 1에 기재된 레이저 가공 장치에서는, 집광 렌즈를 가지는 레이저 조사 기구가 베이스에 대해서 고정되어 있고, 집광 렌즈의 광축에 수직인 방향을 따른 워크의 이동이 유지 기구에 의해서 실시된다.
특허 문헌 1 : 일본 특허 제5456510호 공보
그런데, 예를 들면 이미지 센서 등의 반도체 디바이스의 제조에서는, 대상물의 불요(不要) 부분의 제거 등의 트리밍 가공이 행해지는 경우가 있다. 이러한 트리밍 가공에서는, 통상, 블레이드 다이서(blade dicer)가 이용되지만, 이 경우, 대상물에 치핑(chipping)을 기점으로 한 균열 등이 생겨, 정밀도 좋은 트리밍 가공이 곤란해질 가능성이 있다.
그래서, 본 발명의 일 측면은, 트리밍 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능한 레이저 가공 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치는, 대상물이 재치되고, 연직 방향을 따르는 축을 중심으로 회전 가능한 지지부와, 지지부에 재치된 대상물에 레이저광을 조사하고, 해당 대상물의 내부에 개질(改質) 영역을 형성하는 레이저 가공 헤드와, 레이저광의 집광점이 연직 방향을 따라서 이동하도록 지지부 및 레이저 가공 헤드 중 적어도 일방을 이동시키는 연직 이동 기구와, 집광점이 수평 방향을 따라서 이동하도록 지지부 및 레이저 가공 헤드 중 적어도 일방을 이동시키는 수평 이동 기구와, 지지부의 회전량에 관한 회전 정보에 근거하여, 지지부의 회전, 레이저 가공 헤드로부터의 레이저광의 조사, 및, 집광점의 이동을 제어하는 제어부를 구비하며, 제어부는, 트리밍 가공에서의 처리로서, 지지부를 회전시키면서, 대상물에서의 유효 영역의 둘레 가장자리를 따른 위치에 집광점을 위치시킨 상태에서, 회전 정보에 근거하여 레이저 가공 헤드에서의 레이저광의 조사의 개시 및 정지를 제어하는 것에 의해, 대상물에서의 유효 영역의 둘레 가장자리를 따라서 개질 영역을 형성시키는 둘레 가장자리 처리를 실행한다.
이 레이저 가공 장치에서는, 둘레 가장자리 처리에서, 지지부의 회전량에 관한 회전 정보를 이용하여 레이저광의 조사를 개시 및 정지시킨다. 이것에 의해, 대상물에서의 유효 영역의 둘레 가장자리를 따라서 개질 영역을 형성하는 경우에, 그 개질 영역이 겹치지 않도록(즉, 동일 개소에 레이저광이 중복하여 조사되지 않도록) 정밀도 좋게 제어하는 것이 가능해진다. 트리밍 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능해진다.
본 발명의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서, 둘레 가장자리 처리에서는, 대상물에서의 외부 가장자리로부터 내측의 위치에 집광점이 위치하도록 수평 이동 기구를 구동시킨 후에, 레이저 가공 헤드로부터의 레이저광의 조사를 개시시켜도 괜찮다.
본 발명의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서, 둘레 가장자리 처리는, 적어도 레이저광의 조사의 개시로부터 지지부가 1회전했을 때에, 레이저광의 해당 조사를 정지 상태로 하는 처리를 가지고 있어도 괜찮다.
본 발명의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서, 제어부는, 대상물에서의 유효 영역의 둘레 가장자리의 위치에 관한 정보가 설정 가능하게 구성되어 있어도 괜찮다.
본 발명의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서, 둘레 가장자리 처리에서는, 지지부의 회전 속도가 일정하게 된 상태에서, 레이저 가공 헤드에서의 레이저광의 조사를 개시 및 정지시켜도 괜찮다. 이것에 의해, 둘레 가장자리 처리에 의해 형성한 개질 영역에 포함되는 복수의 개질 스폿의 피치(인접하는 개질 스폿의 간격)를, 일정하게 되도록 맞추는 것이 가능해진다.
본 발명의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서는, 둘레 가장자리 처리는, 지지부를 회전시키면서, 연직 방향에서의 소정 위치에 레이저광의 집광점을 위치시킨 상태에서 레이저광을 조사하고, 레이저광의 해당 조사의 개시로부터 지지부가 1회전했을 때에 레이저광의 해당 조사를 정지시킴으로써, 유효 영역의 둘레 가장자리를 따라서 고리 모양의 개질 영역을 형성시키는 제1 주회(周回) 처리를 가지고 있어도 괜찮다. 제1 주회 처리에 의하면, 대상물의 연직 방향에서의 소정 위치에, 유효 영역의 둘레 가장자리를 따라서 또한 해당 둘레 가장자리의 1주분에 걸쳐서, 겹치지 않도록 고리 모양의 개질 영역을 형성하는 것이 가능해진다.
본 발명의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서는, 제1 주회 처리는, 유효 영역의 연직 방향에서의 레이저광 입사측과 반대측의 둘레 가장자리를 따라서 고리 모양의 개질 영역을 형성시키는 제1 처리와, 유효 영역의 연직 방향에서의 레이저광 입사측의 둘레 가장자리를 따라서 고리 모양의 개질 영역을 형성시키는 제2 처리 중 적어도 어느 하나를 포함하고 있어도 괜찮다. 이것에 의해, 유효 영역의 연직 방향에서의 일방측 및 타방측 중 적어도 어느 하나에서는, 개질 영역으로부터 연장되는 균열을 대상물의 외면에 도달시켜, 외면에 노출되는 균열을 확실히 형성할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서는, 둘레 가장자리 처리는, 지지부를 회전시키면서, 집광점을 연직 방향으로 이동시킴으로써, 유효 영역의 연직 방향에서의 일방측과 타방측과의 사이의 둘레 가장자리를 따라서, 나선 모양의 개질 영역을 형성시키는 나선 처리를 가지고 있어도 괜찮다. 이것에 의해, 유효 영역의 연직 방향에서의 일방측과 타방측과의 사이에서는, 나선 모양의 개질 영역을 둘레 가장자리를 따라서 겹치지 않도록 형성하여, 효율 좋은 트리밍 가공이 가능해진다.
본 발명의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치는, 레이저 가공 헤드를 복수 구비하며, 둘레 가장자리 처리는, 지지부를 회전시키면서, 대상물에 대해서 복수의 레이저 가공 헤드 각각으로부터 레이저광을 조사시킴으로써, 유효 영역의 둘레 가장자리를 따라서 고리 모양의 개질 영역을 형성시키는 제2 주회 처리를 가지며, 제2 주회 처리에서는, 복수의 레이저광의 집광점을, 연직 방향에서의 동일 위치에 위치시키고, 복수의 레이저광의 조사에 의해 형성되는 복수의 개질 영역 각각이 서로 겹치지 않도록, 복수의 레이저 가공 헤드 각각에서의 레이저광의 조사의 개시 및 정지를 제어해도 괜찮다. 이것에 의해, 복수의 레이저 가공 헤드를 이용하여 고리 모양의 개질 영역을 효율 좋게 형성할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서는, 레이저 가공 헤드를 복수 구비하며, 복수의 레이저 가공 헤드는, 대상물에 제1 레이저광을 조사하는 제1 레이저 가공 헤드와, 대상물에 제2 레이저광을 조사하는 제2 레이저 가공 헤드를 적어도 포함하며, 둘레 가장자리 처리는, 지지부를 회전시키면서, 연직 방향에서의 제1 위치에 제1 레이저광의 제1 집광점을 위치시킨 상태에서 제1 레이저광을 조사하고, 제1 레이저광의 해당 조사의 개시로부터 지지부가 1회전했을 때에 제1 레이저광의 해당 조사를 정지시킴으로써, 유효 영역의 둘레 가장자리를 따라서 고리 모양의 개질 영역을 형성시키는 처리와, 지지부를 회전시키면서, 연직 방향에서의 제1 위치보다도 레이저광 입사면측의 제2 위치에 제2 레이저광의 제2 집광점을 위치시킨 상태에서 제2 레이저광을 조사하고, 제2 레이저광의 해당 조사의 개시로부터 지지부가 1회전했을 때에 제2 레이저광의 해당 조사를 정지시킴으로써, 유효 영역의 둘레 가장자리를 따라서 고리 모양의 개질 영역을 형성시키는 처리를 포함하며, 제2 레이저광의 제2 집광점은, 제1 레이저광의 제1 집광점에 대해서, 지지부의 회전 방향의 순방향으로 소정 각도 떨어져 있고, 제2 레이저광의 조사는, 제1 레이저광의 조사의 개시로부터 지지부가 소정 각도 회전한 후에 개시해도 괜찮다. 이것에 의해, 연직 방향의 위치가 다른 복수 위치에 고리 모양의 개질 영역을 형성하는 경우에, 레이저광 입사측의 개질 영역의 존재가, 레이저광 입사측과 반대측의 개질 영역의 형성에 악영향을 미치는 것을 막을 수 있다.
본 발명의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서는, 제어부는, 지지부를 회전시키지 않고, 대상물에서의 유효 영역보다도 외측의 제거 영역에 레이저광을 조사시킴과 아울러, 해당 레이저광의 집광점을 이동시키는 것에 의해, 제거 영역에 개질 영역을 형성시키는 제거 처리를 실행해도 괜찮다. 이것에 의해, 제거 영역을 용이하게 분단하여 제거하는 것이 가능해진다.
본 발명의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서는, 제어부는, 지지부를 회전시키면서, 대상물에서의 유효 영역보다도 외측의 제거 영역에 레이저광을 조사시킴과 아울러, 해당 레이저광의 집광점을 이동시키는 것에 의해, 제거 영역에 개질 영역을 형성시키는 제거 처리를 실행해도 괜찮다. 이것에 의해, 제거 영역을 세분화하여 제거하는 것이 가능해진다.
본 발명의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서, 제거 처리에서는, 레이저광의 집광점의 이동 속도가 일정하게 된 상태에서, 레이저 가공 헤드에서의 레이저광의 조사를 개시 및 정지시켜도 괜찮다. 이것에 의해, 제거 처리에 의해 형성한 개질 영역에 포함되는 복수의 개질 스폿의 피치를, 일정하게 되도록 맞추는 것이 가능해진다.
본 발명의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서, 제거 처리에서는, 상기 대상물의 중심으로부터 떨어지는 방향 또는 가까워지는 방향으로 상기 레이저광의 집광점을 이동시켜도 괜찮다. 이 경우, 상술한 제거 영역의 분단 내지 세분화를 구체적으로 실현할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 트리밍 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능한 레이저 가공 장치를 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은, 실시 형태의 레이저 가공 장치의 사시도이다.
도 2는, 도 1에 나타내어지는 레이저 가공 장치의 일부분의 정면도이다.
도 3은, 도 1에 나타내어지는 레이저 가공 장치의 레이저 가공 헤드의 정면도이다.
도 4는, 도 3에 나타내어지는 레이저 가공 헤드의 측면도이다.
도 5는, 도 3에 나타내어지는 레이저 가공 헤드의 광학계의 구성도이다.
도 6은, 변형예의 레이저 가공 헤드의 광학계의 구성도이다.
도 7은, 변형예의 레이저 가공 장치의 일부분의 정면도이다.
도 8은, 변형예의 레이저 가공 장치의 사시도이다.
도 9는, 제1 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치의 개략 구성을 나타내는 평면도이다.
도 10의 (a)는, 대상물의 예를 나타내는 평면도이고, 도 10의 (b)는, 도 10의 (a)에 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 11의 (a)는, 제1 실시 형태에 관한 트리밍 가공을 설명하기 위한 대상물의 측면도이고, 도 11의 (b)는, 도 11의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이며, 도 11의 (c)는, 도 11의 (b)에 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 12의 (a)는, 도 11의 (b)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이다. 도 12의 (b)는, 도 12의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이다.
도 13의 (a)는, 도 12의 (b)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이고, 도 13의 (b)는, 도 13의 (a)에 나타내는 대상물의 측면도이고, 도 13의 (c)는, 제1 실시 형태에 관한 박리 가공을 설명하기 위한 대상물의 측면도이다.
도 14의 (a)는, 도 13의 (c)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이고, 도 14의 (b)는, 도 14의 (a)에 나타내는 대상물의 측면도이고, 도 14의 (c)는, 도 14의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이며, 도 14의 (d)는, 제1 실시 형태에 관한 연마 가공을 설명하기 위한 대상물의 측면도이다.
도 15의 (a)는, 제1 실시 형태에 관한 제1 박리 처리를 설명하기 위한 대상물의 평면도이고, 도 15의 (b)는, 도 15의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이다.
도 16의 (a)는, 도 15의 (b)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이고, 도 16의 (b)는, 도 16의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이다.
도 17은, 도 16의 (b)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이다.
도 18의 (a)는, 제1 및 제2 레이저광을 분기하는 경우의 예를 설명하는 도면이고, 도 18의 (b)는, 제1 및 제2 레이저광을 분기하는 경우의 다른 예를 설명하는 도면이다.
도 19의 (a)는, 제2 실시 형태에 관한 트리밍 가공을 설명하기 위한 대상물의 측면도이고, 도 19의 (b)는, 도 19의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이며, 도 19의 (c)는, 도 19의 (b)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 20은, 도 19의 (c)에 이어서 나타내는 대상물의 사시도이다.
도 21의 (a)는, 대상물의 예를 나타내는 평면도이고, 도 21의 (b)는, 제3 실시 형태에 관한 제1 박리 처리를 설명하기 위한 대상물의 평면도이며, 도 21의 (c)는, 도 21의 (b)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이다.
도 22는, 변형예에 관한 제1 박리 처리를 설명하기 위한 대상물의 평면도이다.
도 23은, 제4 실시 형태에 관한 제1 박리 처리를 설명하기 위한 대상물의 평면도이다.
도 24는, 도 23에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이다.
도 25는, 도 24에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이다.
도 26은, 도 25에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이다.
도 27은, 제5 실시 형태에 관한 박리 가공을 설명하기 위한 대상물의 평면도이다.
도 28은, 도 27에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이다.
도 29는, 제6 실시 형태에 관한 박리 가공을 설명하기 위한 대상물의 평면도이다.
도 30은, 제7 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치의 개략 구성을 나타내는 평면도이다.
도 31은, 제8 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치의 개략 구성을 나타내는 평면도이다.
도 32의 (a)는, 제8 실시 형태에 관한 둘레 가장자리 처리를 설명하기 위한 대상물의 평면도이고, 도 32의 (b)는, 도 32의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이다.
도 33의 (a)는, 도 32의 (b)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이고, 도 33의 (b)는, 도 33의 (a)에 나타내는 대상물의 측면도이며, 도 33의 (c)는, 도 33의 (a)에 나타내는 대상물의 다른 측면도이다.
도 34의 (a)는, 제8 실시 형태에 관한 제거 처리를 설명하기 위한 대상물의 평면도이고, 도 34의 (b)는, 도 34의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이다.
도 35는, 도 34의 (b)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이다.
도 36은, 변형예에 관한 제거 처리를 설명하기 위한 대상물의 평면도이다.
도 37은, 제9 실시 형태에 관한 둘레 가장자리 처리에서의 제1~제4 레이저광의 조사 및 정지의 타이밍을 나타내는 그래프이다.
도 38은, 제10 실시 형태에 관한 제1 박리 처리를 설명하기 위한 대상물의 평면도이다.
도 39는, 제11 실시 형태에 관한 제1 박리 처리를 설명하기 위한 대상물의 평면도이다.
도 40은, 제12 실시 형태에 관한 제1 박리 처리를 설명하기 위한 대상물의 평면도이다.
도 41은, 제13 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치의 개략 구성을 나타내는 평면도이다.
도 42는, 제14 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치의 개략 구성을 나타내는 평면도이다.
이하, 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또, 각 도면에서 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략한다.
먼저, 레이저 가공 장치의 기본적인 구성, 작용, 효과 및 변형예에 대해 설명한다.
[레이저 가공 장치의 구성]
도 1에 나타내어지는 바와 같이, 레이저 가공 장치(1)는, 복수의 이동 기구(5, 6)와, 지지부(7)와, 1쌍의 레이저 가공 헤드(제1 레이저 가공 헤드, 제2 레이저 가공 헤드)(10A, 10B)와, 광원 유닛(8)과, 제어부(9)를 구비하고 있다. 이하, 제1 방향을 X방향, 제1 방향에 수직인 제2 방향을 Y방향, 제1 방향 및 제2 방향에 수직인 제3 방향을 Z방향이라고 한다. 본 실시 형태에서는, X방향 및 Y방향은 수평 방향이며, Z방향은 연직 방향이다.
이동 기구(5)는, 고정부(51)와, 이동부(53)와, 장착부(55)를 가지고 있다. 고정부(51)는, 장치 프레임(1a)에 장착되어 있다. 이동부(53)는, 고정부(51)에 마련된 레일에 장착되어 있고, Y방향을 따라서 이동할 수 있다. 장착부(55)는, 이동부(53)에 마련된 레일에 장착되어 있고, X방향을 따라서 이동할 수 있다.
이동 기구(6)는, 고정부(61)와, 1쌍의 이동부(제1 이동부, 제2 이동부)(63, 64)와, 1쌍의 장착부(제1 장착부, 제2 장착부)(65, 66)를 가지고 있다. 고정부(61)는, 장치 프레임(1a)에 장착되어 있다. 1쌍의 이동부(63, 64) 각각은, 고정부(61)에 마련된 레일에 장착되어 있고, 각각이 독립하여, Y방향을 따라서 이동할 수 있다. 장착부(65)는, 이동부(63)에 마련된 레일에 장착되어 있고, Z방향을 따라서 이동할 수 있다. 장착부(66)는, 이동부(64)에 마련된 레일에 장착되어 있고, Z방향을 따라서 이동할 수 있다. 즉, 장치 프레임(1a)에 대해서는, 1쌍의 장착부(65, 66) 각각이, Y방향 및 Z방향 각각을 따라 이동할 수 있다. 이동부(63, 64) 각각은, 제1 및 제2 수평 이동 기구(수평 이동 기구)를 각각 구성한다. 장착부(65, 66) 각각은, 제1 및 제2 연직 이동 기구(연직 이동 기구)를 각각 구성한다.
지지부(7)는, 이동 기구(5)의 장착부(55)에 마련된 회전축에 장착되어 있고, Z방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전할 수 있다. 즉, 지지부(7)는, X방향 및 Y방향 각각을 따라 이동할 수 있고, Z방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전할 수 있다. 지지부(7)는, 대상물(100)을 지지한다. 대상물(100)은, 예를 들면, 웨이퍼이다.
도 1 및 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 레이저 가공 헤드(10A)는, 이동 기구(6)의 장착부(65)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10A)는, Z방향에서 지지부(7)와 대향한 상태에서, 지지부(7)에 지지된 대상물(100)에 레이저광(L1)(「제1 레이저광(L1)」이라고도 칭함)을 조사한다. 레이저 가공 헤드(10B)는, 이동 기구(6)의 장착부(66)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10B)는, Z방향에서 지지부(7)와 대향한 상태에서, 지지부(7)에 지지된 대상물(100)에 레이저광(L2)(「제2 레이저광(L2)」이라고도 칭함)을 조사한다.
광원 유닛(8)은, 1쌍의 광원(81, 82)을 가지고 있다. 광원(81)은, 레이저광(L1)을 출력한다. 레이저광(L1)은, 광원(81)의 출사부(81a)로부터 출사되고, 광 파이버(2)에 의해서 레이저 가공 헤드(10A)에 도광된다. 광원(82)은, 레이저광(L2)을 출력한다. 레이저광(L2)은, 광원(82)의 출사부(82a)로부터 출사되고, 다른 광 파이버(2)에 의해서 레이저 가공 헤드(10B)에 도광된다.
제어부(9)는, 레이저 가공 장치(1)의 각 부(部)(복수의 이동 기구(5, 6), 1쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B), 및 광원 유닛(8) 등)를 제어한다. 제어부(9)는, 프로세서, 메모리, 스토리지 및 통신 디바이스 등을 포함하는 컴퓨터 장치로서 구성되어 있다. 제어부(9)에서는, 메모리 등에 읽어넣어진 소프트웨어(프로그램)가, 프로세서에 의해서 실행되고, 메모리 및 스토리지에서의 데이터의 읽어냄 및 쓰기, 그리고 통신 디바이스에 의한 통신이, 프로세서에 의해서 제어된다. 이것에 의해, 제어부(9)는, 각종 기능을 실현한다.
이상과 같이 구성된 레이저 가공 장치(1)에 의한 가공의 일 예에 대해 설명한다. 해당 가공의 일 예는, 웨이퍼인 대상물(100)을 복수의 칩으로 절단하기 위해서, 격자 모양으로 설정된 복수의 라인 각각을 따라 대상물(100)의 내부에 개질 영역을 형성하는 예이다.
먼저, 대상물(100)을 지지하고 있는 지지부(7)가 Z방향에서 1쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B)와 대향하도록, 이동 기구(5)가, X방향 및 Y방향 각각을 따라 지지부(7)를 이동시킨다. 이어서, 대상물(100)에서 일방향으로 연장되는 복수의 라인이 X방향을 따르도록, 이동 기구(5)가, Z방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 지지부(7)를 회전시킨다.
이어서, 일방향으로 연장되는 하나의 라인 상에 레이저광(L1)의 집광점이 위치하도록, 이동 기구(6)가, Y방향을 따라서 레이저 가공 헤드(10A)를 이동시킨다. 그 한편으로, 일방향으로 연장되는 다른 라인 상에 레이저광(L2)의 집광점이 위치하도록, 이동 기구(6)가, Y방향을 따라서 레이저 가공 헤드(10B)를 이동시킨다. 이어서, 대상물(100)의 내부에 레이저광(L1)의 집광점이 위치하도록, 이동 기구(6)가, Z방향을 따라서 레이저 가공 헤드(10A)를 이동시킨다. 그 한편으로, 대상물(100)의 내부에 레이저광(L2)의 집광점이 위치하도록, 이동 기구(6)가, Z방향을 따라서 레이저 가공 헤드(10B)를 이동시킨다.
이어서, 광원(81)이 레이저광(L1)을 출력하여 레이저 가공 헤드(10A)가 대상물(100)에 레이저광(L1)을 조사함과 아울러, 광원(82)이 레이저광(L2)을 출력하여 레이저 가공 헤드(10B)가 대상물(100)에 레이저광(L2)을 조사한다. 그것과 동시에, 일방향으로 연장되는 하나의 라인을 따라서 레이저광(L1)의 집광점이 상대적으로 이동하고 또한 일방향으로 연장되는 다른 라인을 따라서 레이저광(L2)의 집광점이 상대적으로 이동하도록, 이동 기구(5)가, X방향을 따라서 지지부(7)를 이동시킨다. 이와 같이 하여, 레이저 가공 장치(1)는, 대상물(100)에서 일방향으로 연장되는 복수의 라인 각각을 따라서, 대상물(100)의 내부에 개질 영역을 형성한다.
이어서, 대상물(100)에서 일방향과 직교하는 타방향으로 연장되는 복수의 라인이 X방향을 따르도록, 이동 기구(5)가, Z방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 지지부(7)를 회전시킨다.
이어서, 타방향으로 연장되는 하나의 라인 상에 레이저광(L1)의 집광점이 위치하도록, 이동 기구(6)가, Y방향을 따라서 레이저 가공 헤드(10A)를 이동시킨다. 그 한편으로, 타방향으로 연장되는 다른 라인 상에 레이저광(L2)의 집광점이 위치하도록, 이동 기구(6)가, Y방향을 따라서 레이저 가공 헤드(10B)를 이동시킨다. 이어서, 대상물(100)의 내부에 레이저광(L1)의 집광점이 위치하도록, 이동 기구(6)가, Z방향을 따라서 레이저 가공 헤드(10A)를 이동시킨다. 그 한편으로, 대상물(100)의 내부에 레이저광(L2)의 집광점이 위치하도록, 이동 기구(6)가, Z방향을 따라서 레이저 가공 헤드(10B)를 이동시킨다.
이어서, 광원(81)이 레이저광(L1)을 출력하여 레이저 가공 헤드(10A)가 대상물(100)에 레이저광(L1)을 조사함과 아울러, 광원(82)이 레이저광(L2)을 출력하여 레이저 가공 헤드(10B)가 대상물(100)에 레이저광(L2)을 조사한다. 그것과 동시에, 타방향으로 연장되는 하나의 라인을 따라서 레이저광(L1)의 집광점이 상대적으로 이동하고 또한 타방향으로 연장되는 다른 라인을 따라서 레이저광(L2)의 집광점이 상대적으로 이동하도록, 이동 기구(5)가, X방향을 따라서 지지부(7)를 이동시킨다. 이와 같이 하여, 레이저 가공 장치(1)는, 대상물(100)에서 일방향과 직교하는 타방향으로 연장되는 복수의 라인 각각을 따라서, 대상물(100)의 내부에 개질 영역을 형성한다.
또, 상술한 가공의 일 예에서는, 광원(81)은, 예를 들면 펄스 발진 방식에 의해서, 대상물(100)에 대해서 투과성을 가지는 레이저광(L1)을 출력하고, 광원(82)은, 예를 들면 펄스 발진 방식에 의해서, 대상물(100)에 대해서 투과성을 가지는 레이저광(L2)을 출력한다. 그러한 레이저광이 대상물(100)의 내부에 집광되면, 레이저광의 집광점에 대응하는 부분에서 레이저광이 특히 흡수되어, 대상물(100)의 내부에 개질 영역이 형성된다. 개질 영역은, 밀도, 굴절률, 기계적 강도, 그 외의 물리적 특성이 주위의 비개질 영역과는 다른 영역이다. 개질 영역으로서는, 예를 들면, 용융 처리 영역, 크랙 영역, 절연 파괴 영역, 굴절률 변화 영역등이 있다.
펄스 발진 방식에 의해서 출력된 레이저광이 대상물(100)에 조사되고, 대상물(100)에 설정된 라인을 따라서 레이저광의 집광점이 상대적으로 이동시켜지면, 복수의 개질 스폿이 라인을 따라서 1열로 늘어서도록 형성된다. 1개의 개질 스폿은, 1펄스의 레이저광의 조사에 의해서 형성된다. 1열의 개질 영역은, 1열로 늘어선 복수의 개질 스폿의 집합이다. 서로 이웃하는 개질 스폿은, 대상물(100)에 대한 레이저광의 집광점의 상대적인 이동 속도 및 레이저광의 반복 주파수에 의해서, 서로 연결되는 경우도, 서로 떨어지는 경우도 있다.
[레이저 가공 헤드의 구성]
도 3 및 도 4에 나타내어지는 바와 같이, 레이저 가공 헤드(10A)는, 케이스(11)와, 입사부(12)와, 조정부(13)와, 집광부(14)를 구비하고 있다.
케이스(11)는, 제1 벽부(21) 및 제2 벽부(22), 제3 벽부(23) 및 제4 벽부(24), 그리고 제5 벽부(25) 및 제6 벽부(26)를 가지고 있다. 제1 벽부(21) 및 제2 벽부(22)는, X방향에서 서로 대향하고 있다. 제3 벽부(23) 및 제4 벽부(24)는, Y방향에서 서로 대향하고 있다. 제5 벽부(25) 및 제6 벽부(26)는, Z방향에서 서로 대향하고 있다.
제3 벽부(23)와 제4 벽부(24)와의 거리는, 제1 벽부(21)와 제2 벽부(22)와의 거리보다도 작다. 제1 벽부(21)와 제2 벽부(22)와의 거리는, 제5 벽부(25)와 제6 벽부(26)와의 거리보다도 작다. 또, 제1 벽부(21)와 제2 벽부(22)와의 거리는, 제5 벽부(25)와 제6 벽부(26)와의 거리와 동일해도 좋고, 혹은, 제5 벽부(25)와 제6 벽부(26)와의 거리보다도 커도 괜찮다.
레이저 가공 헤드(10A)에서는, 제1 벽부(21)는, 이동 기구(6)의 고정부(61)측에 위치하고 있고, 제2 벽부(22)는, 고정부(61)와는 반대측에 위치하고 있다. 제3 벽부(23)는, 이동 기구(6)의 장착부(65)측에 위치하고 있고, 제4 벽부(24)는, 장착부(65)와는 반대측으로서 레이저 가공 헤드(10B)측에 위치하고 있다(도 2 참조).제5 벽부(25)는, 지지부(7)와는 반대측에 위치하고 있고, 제6 벽부(26)는, 지지부(7)측에 위치하고 있다.
케이스(11)는, 제3 벽부(23)가 이동 기구(6)의 장착부(65)측에 배치된 상태로 케이스(11)가 장착부(65)에 장착되도록, 구성되어 있다. 구체적으로는, 다음과 같다. 장착부(65)는, 베이스 플레이트(65a)와, 장착 플레이트(65b)를 가지고 있다. 베이스 플레이트(65a)는, 이동부(63)에 마련된 레일에 장착되어 있다(도 2 참조).장착 플레이트(65b)는, 베이스 플레이트(65a)에서의 레이저 가공 헤드(10B)측의 단부에 세워 마련되어 있다(도 2 참조). 케이스(11)는, 제3 벽부(23)가 장착 플레이트(65b)에 접촉한 상태에서, 베이스(27)를 매개로 하여 볼트(28)가 장착 플레이트(65b)에 나사 결합됨으로써, 장착부(65)에 장착되어 있다. 베이스(27)는, 제1 벽부(21) 및 제2 벽부(22) 각각에 마련되어 있다. 케이스(11)는, 장착부(65)에 대해서 착탈 가능하다.
입사부(12)는, 제5 벽부(25)에 장착되어 있다. 입사부(12)는, 케이스(11) 내에 레이저광(L1)을 입사시킨다. 입사부(12)는, X방향에서는 제2 벽부(22)측(일방의 벽부측)으로 치우쳐 있고, Y방향에서는 제4 벽부(24)측으로 치우쳐 있다. 즉, X방향에서의 입사부(12)와 제2 벽부(22)와의 거리는, X방향에서의 입사부(12)와 제1 벽부(21)와의 거리보다도 작고, Y방향에서의 입사부(12)와 제4 벽부(24)와의 거리는, X방향에서의 입사부(12)와 제3 벽부(23)와의 거리보다도 작다.
입사부(12)는, 광 파이버(2)의 접속 단부(2a)가 접속 가능하게 되도록 구성되어 있다. 광 파이버(2)의 접속 단부(2a)에는, 파이버의 출사단(出射端)으로부터 출사된 레이저광(L1)을 콜리메이트하는 콜리메이터 렌즈가 마련되어 있고, 리턴광을 억제하는 아이솔레이터(isolator)가 마련되어 있지 않다. 해당 아이솔레이터는, 접속 단부(2a)보다도 광원(81)측인 파이버의 도중에 마련되어 있다. 이것에 의해, 접속 단부(2a)의 소형화, 나아가서는, 입사부(12)의 소형화가 도모되어 있다. 또, 광 파이버(2)의 접속 단부(2a)에 아이솔레이터가 마련되어 있어도 괜찮다.
조정부(13)는, 케이스(11) 내에 배치되어 있다. 조정부(13)는, 입사부(12)로부터 입사한 레이저광(L1)을 조정한다. 조정부(13)가 가지는 각 구성은, 케이스(11) 내에 마련된 광학 베이스(29)에 장착되어 있다. 광학 베이스(29)는, 케이스(11) 내의 영역을 제3 벽부(23)측의 영역과 제4 벽부(24)측의 영역으로 나누도록, 케이스(11)에 장착되어 있다. 광학 베이스(29)는, 케이스(11)와 일체로 되어 있다. 조정부(13)가 가지는 각 구성은, 제4 벽부(24)측에서 광학 베이스(29)에 장착되어 있는 조정부(13)가 가지는 각 구성의 상세에 대해서는 후술한다.
집광부(14)는, 제6 벽부(26)에 배치되어 있다. 구체적으로는, 집광부(14)는, 제6 벽부(26)에 형성된 구멍(26a)에 삽입 통과된 상태로, 제6 벽부(26)에 배치되어 있다. 집광부(14)는, 조정부(13)에 의해서 조정된 레이저광(L1)을 집광하면서 케이스(11) 밖으로 출사시킨다. 집광부(14)는, X방향에서는 제2 벽부(22)측(일방의 벽부측)으로 치우쳐 있고, Y방향에서는 제4 벽부(24)측으로 치우쳐 있다. 즉, X방향에서의 집광부(14)와 제2 벽부(22)와의 거리는, X방향에서의 집광부(14)와 제1 벽부(21)와의 거리보다도 작고, Y방향에서의 집광부(14)와 제4 벽부(24)와의 거리는, X방향에서의 집광부(14)와 제3 벽부(23)와의 거리보다도 작다.
도 5에 나타내어지는 바와 같이, 조정부(13)는, 어테뉴에이터(31)와, 빔 익스팬더(32)와, 미러(33)를 가지고 있다. 입사부(12), 그리고 조정부(13)의 어테뉴에이터(31), 빔 익스팬더(32) 및 미러(33)는, Z방향을 따라서 연장되는 직선(제1 직선)(A1) 상에 배치되어 있다. 어테뉴에이터(31) 및 빔 익스팬더(32)는, 직선(A1) 상에서, 입사부(12)와 미러(33)와의 사이에 배치되어 있다. 어테뉴에이터(31)는, 입사부(12)로부터 입사한 레이저광(L1)의 출력을 조정한다. 빔 익스팬더(32)는, 어테뉴에이터(31)에서 출력이 조정된 레이저광(L1)의 지름을 확대한다. 미러(33)는, 빔 익스팬더(32)에서 지름이 확대된 레이저광(L1)을 반사한다.
조정부(13)는, 반사형 공간 광 변조기(34)와, 결상 광학계(35)를 더 가지고 있다. 조정부(13)의 반사형 공간 광 변조기(34) 및 결상 광학계(35), 그리고 집광부(14)는, Z방향을 따라서 연장되는 직선(제2 직선)(A2) 상에 배치되어 있다. 반사형 공간 광 변조기(34)는, 미러(33)에서 반사된 레이저광(L1)을 변조한다. 반사형 공간 광 변조기(34)는, 예를 들면, 반사형 액정(LCOS：Liquid　Crystal　on　Silicon)의 공간 광 변조기(SLM：Spatial　Light　Modulator)이다. 결상 광학계(35)는, 반사형 공간 광 변조기(34)의 반사면(34a)과 집광부(14)의 입사 동면(14a)이 결상 관계에 있는 양측 텔레센트릭 광학계를 구성하고 있다. 결상 광학계(35)는, 3개 이상의 렌즈에 의해서 구성되어 있다.
직선(A1) 및 직선(A2)은, Y방향에 수직인 평면 상에 위치하고 있다. 직선(A1)은, 직선(A2)에 대해서 제2 벽부(22)측(일방의 벽부측)에 위치하고 있다. 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 레이저광(L1)은, 입사부(12)로부터 케이스(11) 내에 입사하여 직선(A1) 상을 진행하고, 미러(33) 및 반사형 공간 광 변조기(34)에서 순차적으로 반사된 후, 직선(A2) 상을 진행하여 집광부(14)로부터 케이스(11) 밖으로 출사된다. 또, 어테뉴에이터(31) 및 빔 익스팬더(32)의 배열의 순서는, 반대라도 좋다. 또, 어테뉴에이터(31)는, 미러(33)와 반사형 공간 광 변조기(34)와의 사이에 배치되어 있어도 괜찮다. 또, 조정부(13)는, 다른 광학부품(예를 들면, 빔 익스팬더(32) 전에 배치되는 스티어링 미러 등)을 가지고 있어도 괜찮다.
레이저 가공 헤드(10A)는, 다이크로익 미러(15)와, 측정부(16)와, 관찰부(17)와, 구동부(18)와, 회로부(19)를 더 구비하고 있다.
다이크로익 미러(15)는, 직선(A2) 상에서, 결상 광학계(35)와 집광부(14)와의 사이에 배치되어 있다. 즉, 다이크로익 미러(15)는, 케이스(11) 내에서, 조정부(13)와 집광부(14)와의 사이에 배치되어 있다. 다이크로익 미러(15)는, 제4 벽부(24)측에서 광학 베이스(29)에 장착되어 있다. 다이크로익 미러(15)는, 레이저광(L1)을 투과시킨다. 다이크로익 미러(15)는, 비점수차(非点收差)를 억제하는 관점에서는, 예를 들면, 큐브형, 또는, 비틀림의 관계를 가지도록 배치된 2매의 플레이트형이라도 괜찮다.
측정부(16)는, 케이스(11) 내에서, 조정부(13)에 대해서 제1 벽부(21)측(일방의 벽부측과는 반대측)에 배치되어 있다. 측정부(16)는, 제4 벽부(24)측에서 광학 베이스(29)에 장착되어 있다. 측정부(16)는, 대상물(100)의 표면(예를 들면, 레이저광(L1)이 입사하는 측의 표면)과 집광부(14)와의 거리를 측정하기 위한 측정광(L10)을 출력하고, 집광부(14)를 거쳐, 대상물(100)의 표면에서 반사된 측정광(L10)을 검출한다. 즉, 측정부(16)로부터 출력된 측정광(L10)은, 집광부(14)를 거쳐 대상물(100)의 표면에 조사되고, 대상물(100)의 표면에서 반사된 측정광(L10)은, 집광부(14)를 거쳐 측정부(16)에서 검출된다.
보다 구체적으로는, 측정부(16)로부터 출력된 측정광(L10)은, 제4 벽부(24)측에서 광학 베이스(29)에 장착된 빔 스플리터(20) 및 다이크로익 미러(15)에서 순차적으로 반사되어, 집광부(14)로부터 케이스(11) 밖으로 출사된다. 대상물(100)의 표면에서 반사된 측정광(L10)은, 집광부(14)로부터 케이스(11) 내에 입사하여 다이크로익 미러(15) 및 빔 스플리터(20)에서 순차적으로 반사되고, 측정부(16)에 입사되어, 측정부(16)에서 검출된다.
관찰부(17)는, 케이스(11) 내에서, 조정부(13)에 대해서 제1 벽부(21)측(일방의 벽부측과는 반대측)에 배치되어 있다. 관찰부(17)는, 제4 벽부(24)측에서 광학 베이스(29)에 장착되어 있다. 관찰부(17)는, 대상물(100)의 표면(예를 들면, 레이저광(L1)이 입사하는 측의 표면)을 관찰하기 위한 관찰광(L20)을 출력하고, 집광부(14)를 거쳐, 대상물(100)의 표면에서 반사된 관찰광(L20)을 검출한다. 즉, 관찰부(17)로부터 출력된 관찰광(L20)은, 집광부(14)를 거쳐 대상물(100)의 표면에 조사되고, 대상물(100)의 표면에서 반사된 관찰광(L20)은, 집광부(14)를 거쳐 관찰부(17)에서 검출된다.
보다 구체적으로는, 관찰부(17)로부터 출력된 관찰광(L20)은, 빔 스플리터(20)를 투과하여 다이크로익 미러(15)에서 반사되고, 집광부(14)로부터 케이스(11) 밖으로 출사된다. 대상물(100)의 표면에서 반사된 관찰광(L20)은, 집광부(14)로부터 케이스(11) 내에 입사하여 다이크로익 미러(15)에서 반사되고, 빔 스플리터(20)를 투과하여 관찰부(17)에 입사되며, 관찰부(17)에서 검출된다. 또, 레이저광(L1), 측정광(L10) 및 관찰광(L20) 각각의 파장은, 서로 다르다(적어도 각각의 중심 파장이 서로 어긋나 있다).
구동부(18)는, 제4 벽부(24)측에서 광학 베이스(29)에 장착되어 있다. 케이스(11)의 제6 벽부(26)에 장착되어 있다. 구동부(18)는, 예를 들면 압전 소자의 구동력에 의해서, 제6 벽부(26)에 배치된 집광부(14)를 Z방향을 따라서 이동시킨다.
회로부(19)는, 케이스(11) 내에서, 광학 베이스(29)에 대해서 제3 벽부(23)측에 배치되어 있다. 즉, 회로부(19)는, 케이스(11) 내에서, 조정부(13), 측정부(16) 및 관찰부(17)에 대해서 제3 벽부(23)측에 배치되어 있다. 회로부(19)는, 예를 들면, 복수의 회로 기판이다. 회로부(19)는, 측정부(16)로부터 출력된 신호, 및 반사형 공간 광 변조기(34)에 입력하는 신호를 처리한다. 회로부(19)는, 측정부(16)로부터 출력된 신호에 근거하여 구동부(18)를 제어한다. 일 예로서, 회로부(19)는, 측정부(16)로부터 출력된 신호에 근거하여, 대상물(100)의 표면과 집광부(14)와의 거리가 일정하게 유지되도록(즉, 대상물(100)의 표면과 레이저광(L1)의 집광점과의 거리가 일정하게 유지되도록), 구동부(18)를 제어한다. 또, 케이스(11)에는, 회로부(19)를 제어부(9)(도 1 참조) 등에 전기적으로 접속하기 위한 배선이 접속되는 커넥터(도시 생략)가 마련되어 있다.
레이저 가공 헤드(10B)는, 레이저 가공 헤드(10A)와 마찬가지로, 케이스(11)와, 입사부(12)와, 조정부(13)와, 집광부(14)와, 다이크로익 미러(15)와, 측정부(16)와, 관찰부(17)와, 구동부(18)와, 회로부(19)를 구비하고 있다. 다만, 레이저 가공 헤드(10B)의 각 구성은, 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 1쌍의 장착부(65, 66) 사이의 중점을 통과하고 또한 Y방향에 수직인 가상 평면에 관해서, 레이저 가공 헤드(10A)의 각 구성과 면대칭의 관계를 가지도록, 배치되어 있다.
예를 들면, 레이저 가공 헤드(10A)의 케이스(제1 케이스)(11)는, 제4 벽부(24)가 제3 벽부(23)에 대해서 레이저 가공 헤드(10B)측에 위치하고 또한 제6 벽부(26)가 제5 벽부(25)에 대해서 지지부(7)측에 위치하도록, 장착부(65)에 장착되어 있다. 이것에 대해, 레이저 가공 헤드(10B)의 케이스(제2 케이스)(11)는, 제4 벽부(24)가 제3 벽부(23)에 대해서 레이저 가공 헤드(10A)측에 위치하고 또한 제6 벽부(26)가 제5 벽부(25)에 대해서 지지부(7)측에 위치하도록, 장착부(66)에 장착되어 있다.
레이저 가공 헤드(10B)의 케이스(11)는, 제3 벽부(23)가 장착부(66)측에 배치된 상태로 케이스(11)가 장착부(66)에 장착되도록, 구성되어 있다. 구체적으로는, 다음과 같다. 장착부(66)는, 베이스 플레이트(66a)와, 장착 플레이트(66b)를 가지고 있다. 베이스 플레이트(66a)는, 이동부(63)에 마련된 레일에 장착되어 있다. 장착 플레이트(66b)는, 베이스 플레이트(66a)에서의 레이저 가공 헤드(10A)측의 단부에 세워 마련되어 있다. 레이저 가공 헤드(10B)의 케이스(11)는, 제3 벽부(23)가 장착 플레이트(66b)에 접촉한 상태로, 장착부(66)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10B)의 케이스(11)는, 장착부(66)에 대해서 착탈 가능하다.
[작용 및 효과]
레이저 가공 헤드(10A)에서는, 레이저광(L1)을 출력하는 광원이 케이스(11) 내에 마련되어 있지 않기 때문에, 케이스(11)의 소형화를 도모할 수 있다. 게다가, 케이스(11)에서, 제3 벽부(23)와 제4 벽부(24)와의 거리가 제1 벽부(21)와 제2 벽부(22)와의 거리보다도 작고, 제6 벽부(26)에 배치된 집광부(14)가 Y방향에서 제4 벽부(24)측으로 치우쳐 있다. 이것에 의해, 집광부(14)의 광축에 수직인 방향을 따라서 케이스(11)를 이동시키는 경우에, 예를 들면, 제4 벽부(24)측에 다른 구성(예를 들면, 레이저 가공 헤드(10B))이 존재했다고 해도, 해당 다른 구성에 집광부(14)를 가까이 할 수 있다. 따라서, 레이저 가공 헤드(10A)는, 집광부(14)를 그 광축에 수직인 방향을 따라서 이동시키는데 적합하다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 입사부(12)가, 제5 벽부(25)에 마련되어 있고, Y방향에서 제4 벽부(24)측으로 치우쳐 있다. 이것에 의해, 케이스(11) 내의 영역 중 조정부(13)에 대해서 제3 벽부(23)측의 영역에 다른 구성(예를 들면, 회로부(19))을 배치하는 등, 해당 영역을 유효하게 이용할 수 있다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 집광부(14)가, X방향에서 제2 벽부(22)측으로 치우쳐 있다. 이것에 의해, 집광부(14)의 광축에 수직인 방향을 따라서 케이스(11)를 이동시키는 경우에, 예를 들면, 제2 벽부(22)측에 다른 구성이 존재했다고 해도, 해당 다른 구성에 집광부(14)를 가까이 할 수 있다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 입사부(12)가, 제5 벽부(25)에 마련되어 있고, X방향에서 제2 벽부(22)측으로 치우쳐 있다. 이것에 의해, 케이스(11) 내의 영역 중 조정부(13)에 대해서 제1 벽부(21)측의 영역에 다른 구성(예를 들면, 측정부(16) 및 관찰부(17))을 배치하는 등, 해당 영역을 유효하게 이용할 수 있다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 측정부(16) 및 관찰부(17)가, 케이스(11) 내의 영역 중 조정부(13)에 대해서 제1 벽부(21)측의 영역에 배치되어 있고, 회로부(19)가, 케이스(11) 내의 영역 중 조정부(13)에 대해서 제3 벽부(23)측에 배치되어 있고, 다이크로익 미러(15)가, 케이스(11) 내에서 조정부(13)와 집광부(14)와의 사이에 배치되어 있다. 이것에 의해, 케이스(11) 내의 영역을 유효하게 이용할 수 있다. 게다가, 레이저 가공 장치(1)에서, 대상물(100)의 표면과 집광부(14)와의 거리의 측정 결과에 근거한 가공이 가능해진다. 또, 레이저 가공 장치(1)에서, 대상물(100)의 표면의 관찰 결과에 근거한 가공이 가능해진다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 회로부(19)가, 측정부(16)로부터 출력된 신호에 근거하여 구동부(18)를 제어한다. 이것에 의해, 대상물(100)의 표면과 집광부(14)와의 거리의 측정 결과에 근거하여 레이저광(L1)의 집광점의 위치를 조정할 수 있다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 입사부(12), 그리고 조정부(13)의 어테뉴에이터(31), 빔 익스팬더(32) 및 미러(33)가, Z방향을 따라서 연장되는 직선(A1) 상에 배치되어 있고, 조정부(13)의 반사형 공간 광 변조기(34), 결상 광학계(35) 및 집광부(14), 및 집광부(14)가, Z방향을 따라서 연장되는 직선(A2) 상에 배치되어 있다. 이것에 의해, 어테뉴에이터(31), 빔 익스팬더(32), 반사형 공간 광 변조기(34) 및 결상 광학계(35)를 가지는 조정부(13)를 컴팩트하게 구성할 수 있다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 직선(A1)이, 직선(A2)에 대해서 제2 벽부(22)측에 위치하고 있다. 이것에 의해, 케이스(11) 내의 영역 중 조정부(13)에 대해서 제1 벽부(21)측의 영역에서, 집광부(14)를 이용한 다른 광학계(예를 들면, 측정부(16) 및 관찰부(17))를 구성하는 경우에, 해당 다른 광학계의 구성의 자유도를 향상시킬 수 있다.
이상의 작용 및 효과는, 레이저 가공 헤드(10B)에 의해서도 동일하게 나타내어진다.
또, 레이저 가공 장치(1)에서는, 레이저 가공 헤드(10A)의 집광부(14)가, 레이저 가공 헤드(10A)의 케이스(11)에서 레이저 가공 헤드(10B)측으로 치우쳐 있고, 레이저 가공 헤드(10B)의 집광부(14)가, 레이저 가공 헤드(10B)의 케이스(11)에서 레이저 가공 헤드(10A)측으로 치우쳐 있다. 이것에 의해, 1쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B) 각각을 Y방향을 따라서 이동시키는 경우에, 레이저 가공 헤드(10A)의 집광부(14)와 레이저 가공 헤드(10B)의 집광부(14)를 서로 가까이 할 수 있다. 따라서, 레이저 가공 장치(1)에 의하면, 대상물(100)을 효율 좋게 가공할 수 있다.
또, 레이저 가공 장치(1)에서는, 1쌍의 장착부(65, 66) 각각이, Y방향 및 Z방향 각각을 따라 이동한다. 이것에 의해, 대상물(100)을 보다 효율 좋게 가공할 수 있다.
또, 레이저 가공 장치(1)에서는, 지지부(7)가, X방향 및 Y방향 각각을 따라 이동하고, Z방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전한다. 이것에 의해, 대상물(100)을 보다 효율 좋게 가공할 수 있다.
[변형예]
예를 들면, 도 6에 나타내어지는 바와 같이, 입사부(12), 조정부(13) 및 집광부(14)는, Z방향을 따라서 연장되는 직선(A) 상에 배치되어 있어도 괜찮다. 이것에 의하면, 조정부(13)를 컴팩트하게 구성할 수 있다. 그 경우, 조정부(13)는, 반사형 공간 광 변조기(34) 및 결상 광학계(35)를 가지지 않아도 좋다. 또, 조정부(13)는, 어테뉴에이터(31) 및 빔 익스팬더(32)를 가지고 있어도 괜찮다. 이것에 의하면, 어테뉴에이터(31) 및 빔 익스팬더(32)를 가지는 조정부(13)를 컴팩트하게 구성할 수 있다. 또, 어테뉴에이터(31) 및 빔 익스팬더(32)의 배열의 순서는, 반대라도 좋다.
또, 케이스(11)는, 제1 벽부(21), 제2 벽부(22), 제3 벽부(23) 및 제5 벽부(25) 중 적어도 1개가 레이저 가공 장치(1)의 장착부(65)(또는 장착부(66))측에 배치된 상태로 케이스(11)가 장착부(65)(또는 장착부(66))에 장착되도록, 구성되어 있으면 좋다. 또, 집광부(14)는, 적어도 Y방향에서 제4 벽부(24)측으로 치우쳐 있으면 좋다. 이들에 의하면, Y방향을 따라서 케이스(11)를 이동시키는 경우에, 예를 들면, 제4 벽부(24)측에 다른 구성이 존재했다고 해도, 해당 다른 구성에 집광부(14)를 가까이 할 수 있다. 또, Z방향을 따라서 케이스(11)를 이동시키는 경우에, 예를 들면, 대상물(100)에 집광부(14)를 가까이 할 수 있다.
또, 집광부(14)는, X방향에서 제1 벽부(21)측으로 치우쳐 있어도 괜찮다. 이것에 의하면, 집광부(14)의 광축에 수직인 방향을 따라서 케이스(11)를 이동시키는 경우에, 예를 들면, 제1 벽부(21)측에 다른 구성이 존재했다고 해도, 해당 다른 구성에 집광부(14)를 가까이 할 수 있다. 그 경우, 입사부(12)는, X방향에서 제1 벽부(21)측으로 치우쳐 있어도 괜찮다. 이것에 의하면, 케이스(11) 내의 영역 중 조정부(13)에 대해서 제2 벽부(22)측의 영역에 다른 구성(예를 들면, 측정부(16) 및 관찰부(17))을 배치하는 등, 해당 영역을 유효하게 이용할 수 있다.
또, 광원 유닛(8)의 출사부(81a)로부터 레이저 가공 헤드(10A)의 입사부(12)로의 레이저광(L1)의 도광(導光), 및 광원 유닛(8)의 출사부(82a)로부터 레이저 가공 헤드(10B)의 입사부(12)로의 레이저광(L2)의 도광 중 적어도 하나는, 미러에 의해서 실시되어도 괜찮다. 도 7은, 레이저광(L1)이 미러에 의해서 도광되는 레이저 가공 장치(1)의 일부분의 정면도이다. 도 7에 나타내어지는 구성에서는, 레이저광(L1)을 반사하는 미러(3)가, Y방향에서 광원 유닛(8)의 출사부(81a)와 대향하고 또한 Z방향에서 레이저 가공 헤드(10A)의 입사부(12)와 대향하도록, 이동 기구(6)의 이동부(63)에 장착되어 있다.
도 7에 나타내어지는 구성에서는, 이동 기구(6)의 이동부(63)를 Y방향을 따라서 이동시켜도, Y방향에서 미러(3)가 광원 유닛(8)의 출사부(81a)와 대향하는 상태가 유지된다. 또, 이동 기구(6)의 장착부(65)를 Z방향을 따라서 이동시켜도, Z방향에서 미러(3)가 레이저 가공 헤드(10A)의 입사부(12)와 대향하는 상태가 유지된다. 따라서, 레이저 가공 헤드(10A)의 위치에 의하지 않고, 광원 유닛(8)의 출사부(81a)로부터 출사된 레이저광(L1)을, 레이저 가공 헤드(10A)의 입사부(12)에 확실히 입사시킬 수 있다. 게다가, 광 파이버(2)에 의한 도광이 곤란한 고출력 장단 펄스 레이저 등의 광원을 이용할 수도 있다.
또, 도 7에 나타내어지는 구성에서는, 미러(3)는, 각도 조정 및 위치 조정 중 적어도 1개가 가능해지도록, 이동 기구(6)의 이동부(63)에 장착되어 있어도 괜찮다. 이것에 의하면, 광원 유닛(8)의 출사부(81a)로부터 출사된 레이저광(L1)을, 레이저 가공 헤드(10A)의 입사부(12)에, 보다 확실히 입사시킬 수 있다.
또, 광원 유닛(8)은, 1개의 광원을 가지는 것이라도 좋다. 그 경우, 광원 유닛(8)은, 1개의 광원으로부터 출력된 레이저광의 일부를 출사부(81a)로부터 출사 시키고 또한 해당 레이저광의 잔부를 출사부(82b)로부터 출사시키도록, 구성되어 있으면 좋다.
또, 레이저 가공 장치(1)는, 1개의 레이저 가공 헤드(10A)를 구비하고 있어도 괜찮다. 1개의 레이저 가공 헤드(10A)를 구비하는 레이저 가공 장치(1)에서도, 집광부(14)의 광축에 수직인 Y방향을 따라서 케이스(11)를 이동시키는 경우에, 예를 들면, 제4 벽부(24)측에 다른 구성이 존재했다고 해도, 해당 다른 구성에 집광부(14)를 가까이 할 수 있다. 따라서, 1개의 레이저 가공 헤드(10A)를 구비하는 레이저 가공 장치(1)에 의해서도, 대상물(100)을 효율 좋게 가공할 수 있다. 또, 1개의 레이저 가공 헤드(10A)를 구비하는 레이저 가공 장치(1)에서, 장착부(65)가 Z방향을 따라서 이동하면, 대상물(100)을 보다 효율 좋게 가공할 수 있다. 또, 1개의 레이저 가공 헤드(10A)를 구비하는 레이저 가공 장치(1)에서, 지지부(7)가, X방향을 따라서 이동하고, Z방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전하면, 대상물(100)을 보다 효율 좋게 가공할 수 있다.
또, 레이저 가공 장치(1)는, 3개 이상의 레이저 가공 헤드를 구비하고 있어도 괜찮다. 도 8은, 2쌍의 레이저 가공 헤드를 구비하는 레이저 가공 장치(1)의 사시도이다. 도 8에 나타내어지는 레이저 가공 장치(1)는, 복수의 이동 기구(200, 300, 400)와, 지지부(7)와, 1쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B)와, 1쌍의 레이저 가공 헤드(10C, 10D)와, 광원 유닛(도시 생략)을 구비하고 있다.
이동 기구(200)는, X방향, Y방향 및 Z방향 각각의 방향을 따라서 지지부(7)를 이동시키고, Z방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 지지부(7)를 회전시킨다.
이동 기구(300)는, 고정부(301)와, 1쌍의 장착부(제1 장착부, 제2 장착부) (305, 306)를 가지고 있다. 고정부(301)는, 장치 프레임(도시 생략)에 장착되어 있다. 1쌍의 장착부(305, 306) 각각은, 고정부(301)에 마련된 레일에 장착되어 있고, 각각이 독립하여, Y방향을 따라서 이동할 수 있다.
이동 기구(400)는, 고정부(401)와, 1쌍의 장착부(제1 장착부, 제2 장착부) (405, 406)를 가지고 있다. 고정부(401)는, 장치 프레임(도시 생략)에 장착되어 있다. 1쌍의 장착부(405, 406) 각각은, 고정부(401)에 마련된 레일에 장착되어 있고, 각각이 독립하여, X방향을 따라서 이동할 수 있다. 또, 고정부(401)의 레일은, 고정부(301)의 레일과 입체적으로 교차하도록 배치되어 있다.
레이저 가공 헤드(10A)는, 이동 기구(300)의 장착부(305)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10A)는, Z방향에서 지지부(7)와 대향한 상태에서, 지지부(7)에 지지된 대상물(100)에 레이저광을 조사한다. 레이저 가공 헤드(10A)로부터 출사되는 레이저광은, 광원 유닛(도시 생략)으로부터 광 파이버(2)에 의해서 도광된다. 레이저 가공 헤드(10B)는, 이동 기구(300)의 장착부(306)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10B)는, Z방향에서 지지부(7)와 대향한 상태에서, 지지부(7)에 지지된 대상물(100)에 레이저광을 조사한다. 레이저 가공 헤드(10B)로부터 출사되는 레이저광은, 광원 유닛(도시 생략)으로부터 광 파이버(2)에 의해서 도광된다.
레이저 가공 헤드(10C)는, 이동 기구(400)의 장착부(405)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10C)는, Z방향에서 지지부(7)와 대향한 상태에서, 지지부(7)에 지지된 대상물(100)에 레이저광을 조사한다. 레이저 가공 헤드(10C)로부터 출사되는 레이저광은, 광원 유닛(도시 생략)으로부터 광 파이버(2)에 의해서 도광된다. 레이저 가공 헤드(10D)는, 이동 기구(400)의 장착부(406)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10D)는, Z방향에서 지지부(7)와 대향한 상태에서, 지지부(7)에 지지된 대상물(100)에 레이저광을 조사한다. 레이저 가공 헤드(10D)로부터 출사되는 레이저광은, 광원 유닛(도시 생략)으로부터 광 파이버(2)에 의해서 도광된다.
도 8에 나타내어지는 레이저 가공 장치(1)에서의 1쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B)의 구성은, 도 1에 나타내어지는 레이저 가공 장치(1)에서의 1쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B)의 구성과 동일하다. 도 8에 나타내어지는 레이저 가공 장치(1)에서의 1쌍의 레이저 가공 헤드(10C, 10D)의 구성은, 도 1에 나타내어지는 레이저 가공 장치(1)에서의 1쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 Z방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 90도 회전한 경우의 1쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B)의 구성과 동일하다.
예를 들면, 레이저 가공 헤드(10C)의 케이스(제1 케이스)(11)는, 제4 벽부(24)가 제3 벽부(23)에 대해서 레이저 가공 헤드(10D)측에 위치하고 또한 제6 벽부(26)가 제5 벽부(25)에 대해서 지지부(7)측에 위치하도록, 장착부(65)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10C)의 집광부(14)는, Y방향에서 제4 벽부(24)측(즉, 레이저 가공 헤드(10D)측)으로 치우쳐 있다.
레이저 가공 헤드(10D)의 케이스(제2 케이스)(11)는, 제4 벽부(24)가 제3 벽부(23)에 대해서 레이저 가공 헤드(10C)측에 위치하고 또한 제6 벽부(26)가 제5 벽부(25)에 대해서 지지부(7)측에 위치하도록, 장착부(66)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10D)의 집광부(14)는, Y방향에서 제4 벽부(24)측(즉, 레이저 가공 헤드(10C)측)으로 치우쳐 있다.
이상에 의해, 도 8에 나타내어지는 레이저 가공 장치(1)에서는, 1쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B) 각각을 Y방향을 따라서 이동시키는 경우에, 레이저 가공 헤드(10A)의 집광부(14)와 레이저 가공 헤드(10B)의 집광부(14)를 서로 가까이 할 수 있다. 또, 1쌍의 레이저 가공 헤드(10C, 10D) 각각을 X방향을 따라서 이동시키는 경우에, 레이저 가공 헤드(10C)의 집광부(14)와 레이저 가공 헤드(10D)의 집광부(14)를 서로 가까이 할 수 있다.
또, 레이저 가공 헤드 및 레이저 가공 장치는, 대상물(100)의 내부에 개질 영역을 형성하기 위한 것에 한정되지 않고, 다른 레이저 가공을 실시하기 위한 것이라도 좋다.
다음으로, 각 실시 형태를 설명한다. 이하, 상술한 실시 형태와 중복하는 설명은 생략한다.
[제1 실시 형태]
도 9에 나타내어지는 제1 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(101)는, 대상물(100)에 트리밍 가공 및 박리 가공을 실시하고, 반도체 디바이스를 취득(제조)하는 장치이다. 레이저 가공 장치(101)는, 스테이지(107), 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B), 제1 및 제2 Z축 레일(106A, 106B), X축 레일(108), 얼라이먼트 카메라(110), 그리고, 제어부(9)를 구비한다.
트리밍 가공은, 대상물(100)에서 불요 부분을 제거하는 가공이다. 박리 가공은, 대상물(100)의 일부분을 박리하는 가공이다. 대상물(100)은, 예를 들면 원판(圓板) 모양으로 형성된 반도체 웨이퍼를 포함한다. 대상물로서는 특별히 한정되지 않고, 여러 가지의 재료로 형성되어 있어도 괜찮고, 여러 가지의 형상을 나타내고 있어도 괜찮다. 대상물(100)의 표면(100a)에는, 기능 소자(미도시)가 형성되어 있다. 기능 소자는, 예를 들면, 포토 다이오드 등의 수광 소자, 레이저 다이오드 등의 발광 소자, 메모리 등의 회로 소자 등이다. 또, 이하에서는, X방향이 상기 레이저 가공 장치(1)(도 1 참조)의 Y방향에 대응하고, Y방향이 상기 레이저 가공 장치(1)(도 1 참조)의 X방향에 대응한다.
도 10의 (a) 및 도 10의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 대상물(100)에는, 유효 영역(R) 및 제거 영역(E)이 설정되어 있다. 유효 영역(R)은, 취득하는 반도체 디바이스에 대응하는 부분이다. 여기서의 유효 영역(R)은, 대상물(100)을 두께 방향으로부터 보아 중앙 부분을 포함하는 원판 모양의 부분이다. 제거 영역(E)은, 대상물(100)에서의 유효 영역(R)보다도 외측의 영역이다. 제거 영역(E)은, 대상물(100)에서 유효 영역(R) 이외의 부분이다. 여기서의 제거 영역(E)은, 유효 영역(R)을 둘러싸는 링 모양의 부분이다. 제거 영역(E)은, 대상물(100)을 두께 방향으로부터 보아 둘레 가장자리 부분(외부 가장자리의 베벨부)을 포함한다.
대상물(100)에는, 가상면(M1)이 설정되어 있다. 가상면(M1)은, 대상물(100)의 레이저광 입사면인 이면(100b)에 대향하는 면이다. 가상면(M1)은, 이면(100b)에 평행한 면이며, 예를 들면 원형 모양을 나타내고 있다. 가상면(M1)은, 유효 영역(R)에 설정되어 있다. 가상면(M1)은, 가상적인 영역이며, 평면으로 한정되지 않고, 곡면 내지 3차원 모양의 면이라도 좋다. 유효 영역(R), 제거 영역(E) 및 가상면(M1)의 설정은, 제어부(9)에서 행할 수 있다. 유효 영역(R), 제거 영역(E) 및 가상면(M1)은, 좌표 지정된 것이라도 좋다.
스테이지(107)는, 대상물(100)이 재치되는 지지부이다. 스테이지(107)는, 상기 지지부(7)(도 1 참조)와 동일하게 구성되어 있다. 본 실시 형태의 스테이지(107)에는, 대상물(100)의 이면(100b)을 레이저 입사면측인 상측으로 한 상태(표면(100a)을 스테이지(107)측인 하측으로 한 상태)로, 대상물(100)이 재치되어 있다. 스테이지(107)는, 그 중심에 마련된 회전축(C)을 가진다. 회전축(C)은, Z방향을 따라서 연장되는 축이다. 스테이지(107)는, 회전축(C)을 중심으로 회전 가능하다. 스테이지(107)는, 모터 등의 공지의 구동 장치의 구동력에 의해 회전 구동된다.
제1 레이저 가공 헤드(10A)는, 스테이지(107)에 재치된 대상물(100)에 제1 레이저광(L1)을 Z방향을 따라서 조사하고, 해당 대상물(100)의 내부에 제1 개질 영역을 형성한다. 제1 레이저 가공 헤드(10A)는, 제1 Z축 레일(106A) 및 X축 레일(108)에 장착되어 있다. 제1 레이저 가공 헤드(10A)는, 모터 등의 공지의 구동 장치의 구동력에 의해, 제1 Z축 레일(106A)을 따라서 Z방향으로 직선적으로 이동할 수 있다. 제1 레이저 가공 헤드(10A)는, 모터 등의 공지의 구동 장치의 구동력에 의해, X축 레일(108)을 따라서 X방향으로 직선적으로 이동할 수 있다.
제1 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 다음과 같이, 제1 레이저광(L1)의 조사(출력)의 개시 및 정지(ON/OFF)를 전환할 수 있다. 레이저 발진기가 고체 레이저로 구성되어 있는 경우, 공진기 내에 마련된 Q 스위치(AOM(음향 광학 변조기), EOM(전기 광학 변조기) 등)의 ON/OFF가 전환됨으로써, 제1 레이저광(L1)의 조사의 개시 및 정지가 고속으로 전환된다. 레이저 발진기가 파이버 레이저로 구성되어 있는 경우, 시드(seed) 레이저, 앰프(여기용(勵起用)) 레이저를 구성하는 반도체 레이저의 출력의 ON/OFF가 전환됨으로써, 제1 레이저광(L1)의 조사의 개시 및 정지가 고속으로 전환된다. 레이저 발진기가 외부 변조 소자를 이용하고 있는 경우, 공진기 밖에 마련된 외부 변조 소자(AOM, EOM 등)의 ON/OFF가 전환됨으로써, 제1 레이저광(L1)의 조사의 ON/OFF가 고속으로 전환된다. 또, 제1 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 셔터 등의 기계식의 기구에 의해서 제1 레이저광(L1)의 광로를 개폐해도 좋고, 이 경우, 제1 레이저광(L1)이 갑자기 출사되는 것이 방지된다. 이러한 전환에 대해서는, 다른 레이저 가공 헤드에서도 동일하다.
제1 레이저 가공 헤드(10A)는, 측거(測距) 센서를 구비하고 있다. 측거 센서는, 대상물(100)의 레이저광 입사면에 대해서 측거용 레이저광을 출사하고, 해당 레이저광 입사면에 의해서 반사된 측거용의 광을 검출함으로써, 대상물(100)의 레이저광 입사면의 변위 데이터를 취득한다. 측거 센서로서는, 제1 레이저광(L1)과 별도 축의 센서인 경우, 삼각 측거 방식, 레이저 공초점(共焦点) 방식, 백색 공초점 방식, 분광 간섭 방식, 비점수차 방식 등의 센서를 이용할 수 있다. 측거 센서로서는, 제1 레이저광(L1)과 동축의 센서인 경우, 비점수차 방식 등의 센서를 이용할 수 있다. 제1 레이저 가공 헤드(10A)의 회로부(19)(도 3 참조)는, 측거 센서에서 취득한 변위 데이터에 근거하여, 집광부(14)가 레이저광 입사면에 추종하도록 구동부(18)(도 5 참조)를 구동시킨다. 이것에 의해, 대상물(100)의 레이저광 입사면과 제1 레이저광(L1)의 제1 집광점과의 거리가 일정하게 유지되도록, 해당 변위 데이터에 근거하여 집광부(14)가 Z방향을 따라서 이동한다. 이러한 측거용 센서 및 그 제어에 대해서는, 다른 레이저 가공 헤드에서도 동일하다.
제2 레이저 가공 헤드(10B)는, 스테이지(107)에 재치된 대상물(100)에 제2 레이저광(L2)을 Z방향을 따라서 조사하고, 해당 대상물(100)의 내부에 제2 개질 영역을 형성한다. 제2 레이저 가공 헤드(10B)는, 제2 Z축 레일(106B) 및 X축 레일(108)에 장착되어 있다. 제2 레이저 가공 헤드(10B)는, 모터 등의 공지의 구동 장치의 구동력에 의해, 제2 Z축 레일(106B)을 따라서 Z방향으로 직선적으로 이동할 수 있다. 제2 레이저 가공 헤드(10B)는, 모터 등의 공지의 구동 장치의 구동력에 의해, X축 레일(108)을 따라서 X방향으로 직선적으로 이동할 수 있다. 제1 레이저 가공 헤드(10A)와 제2 레이저 가공 헤드는, 내부 구조가 회전축(C)을 사이에 두고 서로 경상(鏡像, 거울상)으로 되어 있다.
제1 Z축 레일(106A)은, Z방향을 따라서 연장되는 레일이다. 제1 Z축 레일(106A)은, 장착부(65)를 매개로 하여 제1 레이저 가공 헤드(10A)에 장착되어 있다. 제1 Z축 레일(106A)은, 제1 레이저광(L1)의 제1 집광점이 Z방향을 따라서 이동하도록, 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 Z방향을 따라서 이동시킨다. 제1 Z축 레일(106A)은, 상기 이동 기구(6)(도 1 참조) 또는 상기 이동 기구(300)(도 8 참조)의 레일에 대응한다. 제1 Z축 레일(106A)은, 제1 연직 이동 기구(연직 이동 기구)를 구성한다.
제2 Z축 레일(106B)은, Z방향을 따라서 연장되는 레일이다. 제2 Z축 레일(106B)은, 장착부(66)를 매개로 하여 제2 레이저 가공 헤드(10B)에 장착되어 있다. 제2 Z축 레일(106B)은, 제2 레이저광(L2)의 제2 집광점이 Z방향을 따라서 이동하도록, 제2 레이저 가공 헤드(10B)를 Z방향을 따라서 이동시킨다. 제2 Z축 레일(106B)은, 상기 이동 기구(6)(도 1 참조) 또는 상기 이동 기구(300)(도 8 참조)의 레일에 대응한다. 제2 Z축 레일(106B)은, 제2 연직 이동 기구(연직 이동 기구)를 구성한다.
X축 레일(108)은, X방향을 따라서 연장되는 레일이다. X축 레일(108)은, 제1 및 제2 Z축 레일(106A, 106B) 각각에 장착되어 있다. X축 레일(108)은, 제1 레이저광(L1)의 제1 집광점이 X방향을 따라서 이동하도록, 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 X방향을 따라서 이동시킨다. X축 레일(108)은, 제2 레이저광(L2)의 제2 집광점이 X방향을 따라서 이동하도록, 제2 레이저 가공 헤드(10B)를 X방향을 따라서 이동시킨다. X축 레일(108)은, 제1 및 제2 집광점이 회전축(C) 또는 그 부근을 통과하도록, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 이동시킨다. X축 레일(108)은, 상기 이동 기구(6)(도 1 참조) 또는 상기 이동 기구(300)(도 8 참조)의 레일에 대응한다. X축 레일(108)은, 제1 및 제2 수평 이동 기구(수평 이동 기구)를 구성한다.
얼라이먼트 카메라(110)는, 각종의 조정에 이용되는 화상을 취득하는 카메라이다. 얼라이먼트 카메라(110)는, 대상물(100)을 촬상한다. 얼라이먼트 카메라(110)는, 제1 레이저 가공 헤드(10A)가 장착된 장착부(65)에 설치되어 있고, 제1 레이저 가공 헤드(10A)와 동기하여 가동된다.
제어부(9)는, 프로세서, 메모리, 스토리지 및 통신 디바이스 등을 포함하는 컴퓨터 장치로서 구성되어 있다. 제어부(9)에서는, 메모리 등에 읽혀넣어진 소프트 웨어(프로그램)가, 프로세서에 의해서 실행되고, 메모리 및 스토리지에서의 데이터의 읽어냄 및 쓰기, 그리고, 통신 디바이스에 의한 통신이, 프로세서에 의해서 제어된다. 이것에 의해, 제어부(9)는, 각종 기능을 실현한다.
제어부(9)는, 스테이지(107)의 회전, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)로부터의 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 조사, 그리고, 제1 및 제2 집광점의 이동을 제어한다. 제어부(9)는, 스테이지(107)의 회전량에 관한 회전 정보(이하, 「θ 정보」라고도 함)에 근거하여, 각종의 제어를 실행할 수 있다. θ 정보는, 스테이지(107)를 회전시키는 구동 장치의 구동량으로부터 취득되어도 괜찮고, 별도의 센서 등에 의해 취득되어도 괜찮다. θ 정보는, 공지의 여러 가지의 수법에 의해 취득할 수 있다. 여기서의 θ 정보는, 대상물(100)이 0도 방향의 위치에 위치할 때 의 상태를 기준으로 한 회전 각도이다.
제어부(9)는, 스테이지(107)를 회전시키면서, 대상물(100)에서의 유효 영역(R)의 둘레 가장자리를 따른 위치에 제1 및 제2 집광점을 위치시킨 상태에서, θ 정보에 근거하여 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)에서의 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 조사의 개시 및 정지를 제어하는 것에 의해, 유효 영역(R)의 둘레 가장자리를 따라서 개질 영역을 형성시키는 둘레 가장자리 처리를 실행한다. 둘레 가장자리 처리의 상세는 후술한다.
제어부(9)는, 스테이지(107)를 회전시키지 않고, 제거 영역(E)에 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)을 조사시킴과 아울러, 해당 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 제1 및 제2 집광점을 이동시키는 것에 의해, 제거 영역(E)에 개질 영역을 형성시키는 제거 처리를 실행한다. 제거 처리의 상세는 후술한다.
제어부(9)는, 스테이지(107)를 회전시키면서, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)로부터 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)을 각각 조사시킴과 아울러, 제1 및 제2 집광점 각각의 X방향에서의 이동을 제어하는 것에 의해, 대상물(100)의 내부에서 가상면(M1)을 따라서 제1 및 제2 개질 영역을 형성시키는 제1 박리 처리를 실행한다. 제1 박리 처리의 상세는 후술한다.
제어부(9)는, 제1 및 제2 개질 영역에 포함되는 복수의 개질 스폿의 피치(가공 진행 방향에 인접하는 개질 스폿의 간격)가 일정하게 되도록, 스테이지(107)의 회전, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)로부터의 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 조사, 그리고, 제1 및 제2 집광점의 이동 중 적어도 어느 하나를 제어한다.
제어부(9)는, 얼라이먼트 카메라(110)의 촬상 화상으로부터, 대상물(100)의 회전 방향의 기준 위치(0도 방향의 위치) 및 대상물(100)의 직경을 취득한다. 제어부(9)는, 제1 레이저 가공 헤드(10A)만이 스테이지(107)의 회전축(C) 상까지 X축 레일(108)을 따라서 이동할 수 있도록(제2 레이저 가공 헤드(10B)가 스테이지(107)의 회전축(C) 상까지 X축 레일(108)을 따라서 이동하지 않도록), 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)의 이동을 제어한다.
다음으로, 레이저 가공 장치(101)를 이용하여, 대상물(100)에 트리밍 가공 및 박리 가공을 실시하고, 반도체 디바이스를 취득(제조)하는 방법의 일 예에 대해서, 이하에 설명한다.
먼저, 이면(100b)을 레이저 입사면측으로 한 상태로 스테이지(107) 상에 대상물(100)을 재치한다. 대상물(100)에서 기능 소자가 탑재된 표면(100a)측은, 지지 기판 내지 테이프재가 접착되어 보호되어 있다.
이어서, 트리밍 가공을 실시한다. 트리밍 가공에서는, 제어부(9)에 의해 둘레 가장자리 처리를 실행한다. 구체적으로는, 도 11의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 스테이지(107)를 일정한 회전 속도로 회전하면서, 대상물(100)에서의 유효 영역(R)의 둘레 가장자리를 따른 위치에 제1 및 제2 집광점(P1, P2)을 위치시킨 상태에서, θ 정보에 근거하여 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)에서의 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 조사의 개시 및 정지를 제어한다. 이 때의 제1 및 제2 집광점(P1, P2)은 이동하지 않는다. 이것에 의해, 도 11의 (b) 및 도 11의 (c)에 나타내어지는 바와 같이, 유효 영역(R)의 둘레 가장자리를 따라서 개질 영역(4)을 형성한다. 형성한 개질 영역(4)은, 개질 스폿 및 개질 스폿으로부터 연장되는 균열을 포함한다.
트리밍 가공에서는, 제어부(9)에 의해 제거 처리를 실행한다. 구체적으로는, 도 12의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 스테이지(107)를 회전시키지 않고, 제거 영역(E)에서 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)을 조사함과 아울러, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 X축 레일(108)을 따라서 서로 떨어지는 방향으로 이동시키며, 해당 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 제1 및 제2 집광점(P1, P2)을 대상물(100)의 중심으로부터 떨어지는 방향으로 이동시킨다. 스테이지(107)를 90도 회전시킨 후, 제거 영역(E)에서 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)을 조사함과 아울러, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 X축 레일(108)을 따라서 서로 떨어지는 방향으로 이동시키며, 해당 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 제1 및 제2 집광점(P1, P2)을 대상물(100)의 중심으로부터 떨어지는 방향으로 이동시킨다.
이것에 의해, 도 12의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, Z방향으로부터 보아 제거 영역(E)에 4등분하도록 연장되는 라인을 따라서, 개질 영역(4)을 형성한다. 라인은, 가상적인 라인이지만, 실제로 그은 라인이라도 좋다. 형성한 개질 영역(4)은, 개질 스폿 및 개질 스폿으로부터 연장되는 균열을 포함한다. 이 균열은, 표면(100a) 및 이면(100b) 중 적어도 어느 하나에 도달하고 있어도 괜찮고, 표면(100a) 및 이면(100b) 중 적어도 어느 하나에 도달하고 있지 않아도 좋다. 그 후, 도 13의 (a) 및 도 13의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 예를 들면 지그 또는 에어에 의해, 개질 영역(4)을 경계로 하여 제거 영역(E)을 없앤다.
이어서, 박리 가공을 실시한다. 박리 가공에서는, 제어부(9)에 의해 제1 박리 처리를 실행한다. 구체적으로는, 도 13의 (c)에 나타내어지는 바와 같이, 스테이지(107)를 일정한 회전 속도로 회전시키면서, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)로부터 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)을 각각 조사함과 아울러, 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 가상면(M1)의 외부 가장자리측으로부터 X방향을 따라서 서로 가까워지도록, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 X축 레일(108)을 따라서 이동시킨다. 이것에 의해, 도 14의 (a) 및 도 14의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 대상물(100)의 내부에서 가상면(M1)을 따라서, 회전축(C)의 위치를 중심으로 하는 소용돌이 모양(인벌류트(involute) 곡선)이고 또한 서로 중복하지 않는 제1 및 제2 개질 영역(4A, 4B)을 형성한다. 또, 이하에서는, 제1 및 제2 개질 영역(4A, 4B) 각각에 대해서, 간단히 개질 영역(4)이라고도 칭하는 경우도 있다.
이어서, 도 14의 (c)에 나타내어지는 바와 같이, 예를 들면 흡착 지그에 의해, 가상면(M1)에 걸치는 제1 및 제2 개질 영역(4A, 4B)을 경계로 하여, 대상물(100)의 일부를 박리한다. 대상물(100)의 박리는, 스테이지(107) 상에서 실시해도 괜찮고, 박리 전용의 에어리어에 이동시켜 실시해도 괜찮다. 대상물(100)의 박리는, 에어 블로우 또는 테이프재를 이용하여 박리해도 괜찮다. 외부 응력만으로 대상물(100)을 박리할 수 없는 경우에는, 대상물(100)에 반응하는 에칭액(KOH 또는 TMAH 등)으로 제1 및 제2 개질 영역(4A, 4B)을 선택적으로 에칭해도 괜찮다. 이것에 의해, 대상물(100)을 용이하게 박리하는 것이 가능해진다. 도 14의 (d)에 나타내어지는 바와 같이, 대상물(100)의 박리면(100h)에 대해서 마무리의 연삭, 내지 숫돌 등의 연마재(KM)에 의한 연마를 행한다. 에칭에 의해 대상물(100)을 박리하고 있는 경우, 해당 연마를 간략화할 수 있다. 이상의 결과, 반도체 디바이스(100K)가 취득된다.
다음으로, 상술한 박리 가공의 제1 박리 처리에 대해서, 보다 상세하게 설명한다.
먼저, 도 15의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 얼라이먼트 카메라(110)가 대상물(100)의 얼라이먼트 대상(100n)의 바로 위에 위치하고 또한 얼라이먼트 대상(100n)에 얼라이먼트 카메라(110)의 핀트가 맞도록, 스테이지(107)를 회전시킴과 아울러 얼라이먼트 카메라(110)가 탑재되어 있는 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 X축 레일(108) 및 제1 Z축 레일(106A)을 따라서 이동시킨다. 여기서의 얼라이먼트 대상(100n)은, 노치이다. 또, 얼라이먼트 대상(100n)은, 특별히 한정되지 않고, 대상물(100)의 오리엔테이션 플랫이라도 좋고, 기능 소자의 패턴이라도 괜찮다.
얼라이먼트 카메라(110)에 의해 촬상을 행한다. 얼라이먼트 카메라(110)의 촬상 화상에 근거하여, 대상물(100)의 0도 방향의 위치를 취득한다. 0도 방향의 위치란, 스테이지(107)의 회전축(C) 둘레의 회전 방향(이하, 「θ방향」이라고도 함)에서, 기준이 되는 대상물(100)의 위치이다. 예를 들면 얼라이먼트 대상(100n)은, 0도 방향의 위치에 대해서 θ방향으로 일정한 관계를 가지기 때문에, 촬상 화상으로부터 얼라이먼트 대상(100n)의 위치를 얻음으로써, 0도 방향의 위치를 취득할 수 있다. 또, 얼라이먼트 카메라(110)의 촬상 화상에 근거하여, 대상물(100)의 직경을 취득한다. 또, 대상물(100)의 직경은, 유저로부터의 입력에 의해 설정되어도 괜찮다.
이어서, 도 15의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 스테이지(107)를 회전시키고, 대상물(100)을 0도 방향의 위치에 위치시킨다. X방향에서, 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 박리 개시 소정 위치에 위치하도록, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 X축 레일(108)을 따라서 이동시킨다. Z방향에서 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 가상면(M1)에 위치하도록, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 Z축 레일을 따라서 이동시킨다. 예를 들면 박리 개시 소정 위치는, 대상물(100)에서의 외주부의 소정 위치이다.
이어서, 스테이지(107)의 회전을 개시한다. 측거 센서에 의한 이면(100b)의 추종을 개시한다. 또, 측거 센서의 추종 개시 전에, 제1 및 제2 집광점(P1, P2)의 위치가, 측거 센서의 측장 가능 범위 내인 것을 미리 확인한다. 스테이지(107)의 회전 속도가 일정(등속)하게 된 시점에서, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)에 의한 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 조사를 개시한다.
도 16의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, Z방향으로부터 보아 대상물(100)에서의 회전축(C)으로부터 먼 외주측의 제1 영역(G1)에서는, 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 X방향을 따라서 서로 가까워지도록 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 X축 레일(108)을 따라서 이동시킨다. 이 때, 회전축(C)으로부터 제1 집광점(P1)까지의 사이와 회전축(C)으로부터 제2 집광점(P2)까지의 사이를 등거리로 유지하면서, 제1 및 제2 집광점(P1, P2) 각각을 X방향으로 이동시킨다.
이어서, 도 16의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)가 서로 접촉해 버리기 전에, Z방향으로부터 보아 대상물(100)에서의 회전축(C)에 가까운 내측의 제2 영역(G2)에서, 제1 집광점(P1)만이 회전축(C)의 위치에 가까워지도록 제1 레이저 가공 헤드(10A)만을 X축 레일(108)을 따라서 이동한다. 그 때, 제2 레이저 가공 헤드(10B)의 제2 레이저광(L2)의 조사는 정지한다. 제2 레이저 가공 헤드(10B)에 관찰용의 IR 카메라가 장착되어 있는 경우, 해당 IR 카메라의 관찰 결과에 근거하여, 목적의 박리 가공이 실시되어 있는지 여부의 평가를 실시해도 괜찮다.
덧붙여서, 박리 가공전에 트리밍 가공으로 제거 영역(E)을 제거하고 있지 않는 경우에는, 제1 레이저 가공 헤드(10A)만을 X축 레일(108)을 따라서 이동시켜 제2 영역(G2)을 가공하고 있을 때, 제2 레이저 가공 헤드(10B)에 의해 트리밍 가공을 행해도 괜찮다. 즉, 스테이지(107)를 회전하면서, 대상물(100)에서의 유효 영역(R)의 둘레 가장자리를 따른 위치에 제2 집광점(P2)을 위치시킨 상태에서, θ 정보에 근거하여 제2 레이저 가공 헤드(10B)에서의 제2 레이저광(L2)의 조사의 개시 및 정지를 제어하고, 유효 영역(R)의 둘레 가장자리를 따라서 개질 영역(4)을 형성해도 좋다.
제1 집광점(P1)이 회전축(C)의 위치 또는 그 주변에 도달한 경우, 제1 레이저광(L1)의 조사를 정지하고, 그 후, 스테이지(107)의 회전을 정지한다. 이상에 의해, 도 17에 나타내어지는 바와 같이, Z방향으로부터 보아 회전축(C)의 위치를 중심으로 하는 소용돌이 모양의 제1 개질 영역(4A)과, Z방향으로부터 보아 회전축(C)의 위치를 중심으로 하는 소용돌이 모양이고 또한 제1 개질 영역(4A)에 대해서 중첩하지 않는 제2 개질 영역(4B)을, 대상물(100)의 내부에서의 가상면(M1)을 따라서 형성한다.
이상, 레이저 가공 장치(101)에서는, 대상물(100)에 대해서 여러 가지의 가공을 행할 때에, 동시 내지 병렬적으로 형성 가능한 개질 영역(4)을 늘리고, 택트 업을 실현할 수 있다. 대상물(100)에 대한 여러 가지의 가공을 효율 좋게 행하는 것이 가능해진다.
레이저 가공 장치(101)에서는, 제어부(9)는, 스테이지(107)를 회전시키면서, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)로부터 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)을 각각 조사시킴과 아울러, 제1 및 제2 집광점(P1, P2) 각각의 X방향에서의 이동을 제어하는 것에 의해, 대상물(100)의 내부에서 가상면(M1)을 따라서 제1 및 제2 개질 영역(4A, 4B)을 형성시키는 제1 박리 처리를 실행한다. 이 경우, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 이용하여, 효율 좋은 박리 가공을 행하는 것이 가능해진다.
레이저 가공 장치(101)에서, 제1 박리 처리에서는, 스테이지(107)를 회전시키면서, 제1 및 제2 집광점(P1, P2) 각각을 서로 가까워지도록 X방향으로 이동시킴으로써, 스테이지(107)의 회전축(C)의 위치를 중심으로 하는 소용돌이 모양의 제1 개질 영역(4A)을 형성시킴과 아울러, 스테이지(107)의 회전축(C)의 위치를 중심으로 하는 소용돌이 모양이고 또한 제1 개질 영역(4A)과 중첩하지 않는 제2 개질 영역(4B)을 형성시킨다. 이것에 의해, 이들 제1 및 제2 개질 영역(4A, 4B)을 경계로 하여 대상물(100)의 일부를 박리할 수 있다. 효율 좋은 박리 가공을 구체적으로 실현하는 것이 가능해진다.
레이저 가공 장치(101)에서는, 제어부(9)는, 제1 개질 영역(4A)에 포함되는 복수의 제1 개질 스폿의 피치 및 제2 개질 영역(4B)에 포함되는 복수의 제2 개질 스폿의 피치가 일정하게 되도록, 스테이지(107)의 회전, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)로부터의 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 조사, 그리고, 제1 및 제2 집광점(P1, P2)의 이동 중 적어도 어느 하나를 제어한다. 이것에 의해, 복수의 제1 및 제2 개질 스폿의 피치를 일정하게 되도록 맞추어, 예를 들면 제1 및 제2 개질 영역(4A, 4B)을 이용한 분할시에 생길 수 있는 미분할 등의 가공 불량을 방지하는 것이 가능해진다.
레이저 가공 장치(101)에서, 제1 박리 처리에서는, 스테이지(107)의 회전축(C)으로부터 제1 집광점(P1)까지의 사이와 스테이지(107)의 회전축(C)으로부터 제2 집광점(P2)까지의 사이를 등거리로 유지하면서, 제1 및 제2 집광점(P1, P2) 각각을 X방향으로 이동시킨다. 이것에 의해, 대상물(100)에서의 제1 집광점(P1)의 위치에서의 둘레 속도와 제2 집광점(P2)의 위치에서의 둘레 속도가 동일해진다. 박리 가공을 행할 때, 복수의 제1 및 제2 개질 스폿의 피치를, 일정하게 되도록 맞추는 것(일정화, 균일화)이 가능해진다.
레이저 가공 장치(101)에서, 제어부(9)는, 스테이지(107)의 회전 속도가 일정하게 된 상태에서, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)에서의 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 조사를 개시 및 정지시킨다. 이것에 의해, 복수의 제1 및 제2 개질 스폿의 피치를 일정하게 되도록 맞추는 것이 가능해진다.
레이저 가공 장치(101)에서는, 트리밍 가공 및 박리 가공전에 0도 방향의 위치를 취득함으로써, 트리밍 가공 및 박리 가공을 품질 좋게 행할 수 있다. 또, 대상물(100)의 벽개면 등의 결정면과 0도 방향의 위치(얼라이먼트 대상(100n)의 위치)에는 일정한 상관이 있기 때문에, 0도 방향의 위치를 취득함으로써, 대상물(100)의 결정면을 고려한 가공(결정면에 맞춘 가공) 가공이 가능해진다.
또, 레이저 가공 장치(101)에서는, 둘레 가장자리 처리에서, θ 정보를 이용하여 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 조사를 개시 및 정지시킨다. 이것에 의해, 대상물(100)에서의 유효 영역(R)의 둘레 가장자리를 따라서 개질 영역(4)을 형성하는 경우에, 그 개질 영역(4)이 겹치지 않도록(즉, 제1 및 제2 레이저광(L1, L2) 각각에 대해 동일 개소로 중복하여 조사되지 않도록) 정밀도 좋게 제어하는 것이 가능해진다. 트리밍 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능해진다.
레이저 가공 장치(101)에서, 둘레 가장자리 처리에서는, 스테이지(107)의 회전 속도가 일정하게 된 상태에서, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)에서의 제1 및 제2 레이저광(L1, L2) 각각의 조사를 개시 및 정지시킨다. 이것에 의해, 둘레 가장자리 처리에 의해 형성한 개질 영역(4)에 포함되는 복수의 개질 스폿의 피치를, 일정하게 되도록 맞추는 것이 가능해진다.
레이저 가공 장치(101)에서는, 제어부(9)는, 스테이지(107)를 회전시키지 않고 제거 영역(E)에 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)을 조사시킴과 아울러 제1 및 제2 집광점(P1, P2)을 이동시키는 것에 의해, 제거 영역(E)에 개질 영역(4)을 형성시키는 제거 처리를 실행한다. 이것에 의해, 제거 영역(E)을 용이하게 분단하여 제거하는 것이 가능해진다.
레이저 가공 장치(101)에서, 제거 처리에서는, 대상물(100)의 중심으로부터 떨어지는 방향으로 제1 및 제2 집광점(P1, P2)을 이동시킨다. 이 경우, 상술한 제거 영역의 분단을 구체적으로 실현할 수 있다. 또, 제거 처리에서는, 대상물(100)의 중심에 가까워지는 방향으로 제1 및 제2 집광점(P1, P2)을 이동시켜도 괜찮다.
도 18의 (a)는, 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)을 분기하는 경우의 예를 설명하는 도면이다. 도 18의 (b)는, 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)을 분기하는 경우의 다른 예를 설명하는 도면이다. 도 18의 (a) 및 도 18의 (b)는, 대상물(100)의 횡단면이며, 박리 가공에서 가상면(M1)에 개질 영역(4)을 형성하는 경우의 예를 나타내다. 도면 중의 파선 화살표는 가공 진행 방향(조사한 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)이 진행되는 방향, 스캔 방향)이다.
도 18의 (a) 및 도 18의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 제1 레이저광(L1)이 복수의 분기 제1 레이저광으로 분기되고, 복수의 분기 제1 레이저광의 집광에 따라 복수의 제1 개질 스폿(개질 스폿)(SA)이 가상면(M1) 상에 형성되어 있어도 괜찮다. 제2 레이저광(L2)이 복수의 분기 제2 레이저광으로 분기되고, 복수의 분기 제2 레이저광의 집광에 따라 복수의 제2 개질 스폿(개질 스폿)(SB)이 가상면(M1) 상에 형성되어 있어도 괜찮다. 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 분기는, 예를 들면 반사형 공간 광 변조기(34)(도 5 참조)를 이용하여 실현할 수 있다.
특히, 도 18의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 가공 진행 방향과 직교하는 직교 방향을 따라서 일렬로 늘어서는 제1 개질 스폿(SA)이 가상면(M1) 상에 형성되도록, 제1 레이저광(L1)을 분기해도 괜찮다. 가공 진행 방향과 직교하는 직교 방향을 따라서 일렬로 늘어서는 제2 개질 스폿(SB)이 가상면(M1) 상에 형성되도록, 제2 레이저광(L2)을 분기해도 괜찮다. 혹은, 도 18의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 해당 직교 방향에 대해서 경사지는 방향을 따라서 일렬로 늘어서는 제1 개질 스폿(SA)이 가상면(M1) 상에 형성되도록, 제1 레이저광(L1)을 분기해도 괜찮다. 해당 직교 방향에 대해서 경사지는 방향을 따라서 일렬로 늘어서는 제2 개질 스폿(SB)이 가상면(M1) 상에 형성되도록, 제2 레이저광(L2)을 분기해도 괜찮다. 이러한 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)을 분기에 대해서는, 박리 가공에서 조사하는 어떤 레이저광에도 적용할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 트리밍 가공에서, Z방향으로 복수의 집광점이 형성되도록 제1 레이저광(L1)을 분기하고, Z방향으로 복수의 개질 스폿을 동시에 형성해도 좋다. 제1 레이저광(L1)의 분기는, 예를 들면 반사형 공간 광 변조기(34)(도 5 참조)를 이용하여 실현할 수 있다. 이러한 제1 레이저광(L1)을 분기에 대해서는, 트리밍 가공에서 조사하는 어떤 레이저광에도 적용할 수도 있다.
본 실시 형태에서는, 레이저 가공 헤드는 1개라도 좋고, 3개 이상이라도 좋다. 레이저 가공 헤드가 1개인 경우, 그 1개의 레이저 가공 헤드가 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)와 동일한 동작을 순차적으로 행해도 괜찮다. 레이저 가공 헤드가 3개 이상인 경우에는, 그 일부의 레이저 가공 헤드가 제1 레이저 가공 헤드(10A)와 동일한 동작을 행함과 아울러, 그 타부(他部)의 레이저 가공 헤드가 제2 레이저 가공 헤드(10B)와 동일한 동작을 행해도 괜찮다.
본 실시 형태에서는, 박리 가공만을 실시해도 괜찮고, 트리밍 가공만을 실시해도 괜찮다. 박리 가공만을 실시하는 경우, θ방향에서 대상물(100)의 어떤 위치로부터 가공을 개시해도 동일한 가공을 실현할 수 있기 때문에, 얼라이먼트 카메라(110)의 촬상 화상으로부터 0도 방향의 위치를 취득하는 공정과, 스테이지(107)를 회전시켜 대상물(100)을 0도 방향의 위치에 위치시키는 공정은, 포함하지 않아도 좋다. 동일한 이유로부터, 박리 가공만을 실시하는 경우, 얼라이먼트 카메라(110)는 없어도 괜찮다.
본 실시 형태의 제1 박리 처리에서는, 스테이지(107)를 회전시키면서, 제1 및 제2 집광점(P1, P2) 각각을 서로 가까워지도록 X방향으로 이동(외측으로부터 내측으로 이동)시켰지만, 제1 및 제2 집광점(P1, P2) 각각을 서로 떨어지도록 X방향으로 이동(내측으로부터 외측으로 이동)시켜도 괜찮다.
본 실시 형태에서는, 측거 센서가 별도 축의 센서인 경우에는, 별도로 측거 센서에 의한 레이저광 입사면의 추종을 행하여 레이저광 입사면의 변위 데이터를 취득하는 처리(이른바, 트레이스(trace) 가공)를 실시해도 괜찮다. 본 실시 형태에서는, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)에서는, 상술한 레이저 가공에서의 출력 조정 등의 각종 조정(캘리브레이션)을, 상술한 레이저 가공의 실시전에 행해도 괜찮다.
본 실시 형태에서는, 박리 가공에서, 제1 및 제2 개질 스폿(SA, SB)의 피치가 일정하게 되도록 제어하고 있지만, 대상물(100)이 박리 가능한 마진의 범위 내에서 해당 피치가 변동하는 것(흔들리는 것)는 허용할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 이동하도록 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 이동시켰지만, 이것에 한정되지 않는다. 제1 집광점(P1)이 연직 방향을 따라서 이동하도록 스테이지(107) 및 제1 레이저 가공 헤드(10A) 중 적어도 일방을 이동시키면 된다. 제2 집광점(P2)이 연직 방향을 따라서 이동하도록 스테이지(107) 및 제2 레이저 가공 헤드(10B) 중 적어도 일방을 이동시키면 된다. 제1 집광점(P1)이 수평 방향을 따라서 이동하도록 스테이지(107) 및 제1 레이저 가공 헤드(10A) 중 적어도 일방을 이동시키면 된다. 제2 집광점(P2)이 수평 방향을 따라서 이동하도록 스테이지(107) 및 제2 레이저 가공 헤드(10B) 중 적어도 일방을 이동시키면 된다.
[제2 실시 형태]
다음으로, 제2 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에 대해 설명한다. 제2 실시 형태의 설명에서는, 제1 실시 형태와 다른 점을 설명하고, 제1 실시 형태와 중복하는 설명을 생략한다.
제2 실시 형태에서, 제어부(9)가 실행하는 둘레 가장자리 처리는, 제1 주회(周回) 처리 및 나선 처리를 가진다. 제1 주회 처리에서는, 스테이지(107)를 회전시키면서, Z방향에서의 소정 위치에 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 제1 및 제2 집광점(P1, P2)을 위치시킨 상태에서 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)을 조사하고, 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 해당 조사의 개시로부터 스테이지(107)가 1회전(360도 회전) 했을 때에 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 해당 조사를 정지시킴으로써, 유효 영역(R)의 둘레 가장자리를 따라서 고리 모양의 개질 영역(4)을 형성시킨다.
제1 주회 처리는, 유효 영역(R)의 표면(100a)측(Z방향에서의 레이저광 입사면측과 반대측)의 둘레 가장자리를 따라서 고리 모양의 개질 영역(41)을 형성시키는 제1 처리와, 유효 영역(R)의 이면(100b)측(Z방향에서의 레이저광 입사면측)의 둘레 가장자리를 따라서 고리 모양의 개질 영역(42)을 형성시키는 제2 처리를 포함한다. 나선 처리에서는, 스테이지(107)를 회전시키면서, 조사하고 있는 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 제1 및 제2 집광점(P1, P2)을 Z방향으로 이동시킴으로써, 유효 영역(R)의 표면(100a)측과 이면(100b)측과의 사이의 둘레 가장자리를 따라서, 나선 모양의 개질 영역(43)을 형성시킨다.
제2 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에서, 트리밍 가공을 실시할 때의 동작의 일 예를 구체적으로 설명한다.
먼저, 제어부(9)에 의해 제1 주회 처리의 제1 처리를 실행한다. 제1 처리에서는, 구체적으로는, 도 19의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 대상물(100)에서의 유효 영역(R)의 표면(100a)측의 위치에 제1 집광점(P1)을 위치시킴과 아울러, 대상물(100)에서의 유효 영역(R)의 표면(100a)측으로서 Z방향에서 제1 집광점(P1)으로부터 떨어진(어긋난) 위치에 제2 집광점(P2)을 위치시킨다. 이 상태에서 스테이지(107)를 일정한 회전 속도로 회전시키면서, 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)을 조사한다. 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 해당 조사의 개시로부터 스테이지(107)가 1회전했을 때에, 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 해당 조사를 정지한다. 이 때, 제1 및 제2 집광점(P1, P2)은 이동하지 않는다. 이것에 의해, 유효 영역(R)의 표면(100a)측의 둘레 가장자리를 따라서 고리 모양의 개질 영역(41)을 2열 형성한다.
이어서, 제어부(9)에 의해 나선 처리를 실행한다. 나선 처리에서는, 구체적으로는, 도 19의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 스테이지(107)를 일정한 회전 속도로 회전하면서, 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)을 조사함과 아울러, 유효 영역(R)의 표면(100a)측과 이면(100b)측과의 사이의 둘레 가장자리에서 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 이면(100b)측으로 이동하도록, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 제1 및 제2 Z축 레일(106A, 106B)을 따라서 각각 이동시킨다. 여기에서는, 제1 및 제2 집광점(P1, P2)을, 유효 영역(R)의 Z방향의 중앙에서 표면(100a) 근처의 위치로부터 이면(100b) 근처의 위치까지 이동시킨다. 이것에 의해, 유효 영역(R)의 표면(100a)측과 이면(100b)측과의 사이의 둘레 가장자리를 따라서, 2중 나선 모양의 개질 영역(43)을 형성한다.
이어서, 제어부(9)에 의해 제1 주회 처리의 제2 처리를 실행한다. 제2 처리에서는, 구체적으로는, 도 19의 (c)에 나타내어지는 바와 같이, 대상물(100)에서의 유효 영역(R)의 이면(100b)측의 위치에 제1 집광점(P1)을 위치시킴과 아울러, 대상물(100)에서의 유효 영역(R)의 이면(100b)측으로서 Z방향에서 제1 집광점(P1)으로부터 떨어진(어긋난) 위치에 제2 집광점(P2)을 위치시킨다. 이 상태에서 스테이지(107)를 일정한 회전 속도로 회전시키면서, 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)을 조사한다. 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 해당 조사의 개시로부터 스테이지(107)가 1회전했을 때에, 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 해당 조사를 정지한다. 이 때, 제1 및 제2 집광점(P1, P2)은 이동하지 않는다. 이것에 의해, 유효 영역(R)의 이면(100b)측의 둘레 가장자리를 따라서 고리 모양의 개질 영역(42)을 2열 형성한다.
이상에 의해, 도 20에 나타내어지는 바와 같이, 대상물(100)의 유효 영역(R)의 둘레 가장자리를 따라서, 개질 영역(4)을 형성한다. 유효 영역(R)의 둘레 가장자리의 표면(100a)측 및 이면(100b)측의 개질 영역(41, 42)은, 링 모양이다. 유효 영역(R)의 둘레 가장자리의 표면(100a)과 이면(100b)측과의 사이의 개질 영역(43)은, 이중 나선 모양이다. 유효 영역(R)의 둘레 가장자리의 표면(100a)측 및 이면(100b)측의 개질 영역(41, 42)으로부터 연장되는 균열은, 유효 영역(R)의 둘레 가장자리를 따르면서 표면(100a) 및 이면(100b)에 도달하여 노출되어 있다.
이상, 제2 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에서도, 대상물(100)에 대해서 여러 가지의 가공을 행할 때에, 동시 내지 병렬적으로 형성 가능한 개질 영역(4)을 늘리고, 택트 업을 실현할 수 있다. 대상물(100)에 대한 여러 가지의 가공을 효율 좋게 행하는 것이 가능해진다. 제2 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에서도, 트리밍 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능해진다.
제2 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에서는, 둘레 가장자리 처리는, 스테이지(107)를 회전시키면서, Z방향에서의 소정 위치에 제1 및 제2 집광점(P1, P2)을 위치시킨 상태에서 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)을 조사하고, 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 해당 조사의 개시로부터 지지부가 1회전했을 때에 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 해당 조사를 정지시킴으로써, 유효 영역(R)의 둘레 가장자리를 따라서 고리 모양의 개질 영역(41, 42)을 형성시키는 제1 주회 처리를 가진다. 제1 주회 처리에 의하면, 대상물(100)의 Z방향에서의 소정 위치에, 유효 영역(R)의 둘레 가장자리를 따라서 또한 해당 둘레 가장자리의 1주분에 걸쳐서, 겹치지 않도록 고리 모양의 개질 영역(41, 42) 각각을 형성하는 것이 가능해진다.
제2 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에서는, 제1 주회 처리는, 유효 영역(R)의 표면(100a)측의 둘레 가장자리를 따라서 고리 모양의 개질 영역(41)을 형성시키는 제1 처리와, 유효 영역(R)의 이면(100b)측의 둘레 가장자리를 따라서 고리 모양의 개질 영역(42)을 형성시키는 제2 처리를 포함한다. 이것에 의해, 유효 영역(R)의 표면(100a)측 및 이면(100b)측에서는, 개질 영역(4)으로부터 연장되는 균열을 표면(100a) 및 이면(100b)에 도달시키고, 표면(100a) 및 이면(100b)에 노출되는 균열(하프 컷 내지 풀 컷)을 확실히 형성할 수 있다.
제2 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에서는, 둘레 가장자리 처리는, 스테이지(107)를 회전시키면서, 제1 및 제2 집광점(P1, P2)을 Z방향으로 이동시킴으로써, 유효 영역(R)의 표면(100a)측과 이면(100b)측과의 사이의 둘레 가장자리를 따라서, 나선 모양의 개질 영역(43)을 형성시키는 나선 처리를 가진다. 이것에 의해, 유효 영역(R)의 표면(100a)측과 이면(100b)측과의 사이에서는, 나선 모양의 개질 영역(43)을 둘레 가장자리를 따라서 겹치지 않도록 형성하여, 효율 좋은 트리밍 가공이 가능해진다.
또, 대상물(100)에서의 표면(100a)측에 1열 또는 3열 이상의 고리 모양의 개질 영역(41)을 형성해도 좋다. 대상물(100)에서의 표면(100a)측에 고리 모양의 개질 영역(41)을 형성하지 않아도 된다. 대상물(100)에서의 이면(100b)측에 1열 또는 3열 이상의 고리 모양의 개질 영역(42)을 형성해도 좋다. 대상물(100)에서의 이면(100b)측에 고리 모양의 개질 영역(42)을 형성하지 않아도 괜찮다. 대상물(100)에서의 표면(100a)측과 이면(100b)측과의 사이에 나선 모양의 개질 영역(43)을 형성하지 않아도 괜찮다. 개질 영역(41, 43)으로부터 연장되는 균열은, 경우에 따라서는, 표면(100a) 및 이면(100b) 중 적어도 어느 하나에 도달하고 있지 않아도 좋다.
[제3 실시 형태]
다음으로, 제3 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에 대해 설명한다. 제3 실시 형태의 설명에서는, 제1 실시 형태와 다른 점을 설명하고, 제1 실시 형태와 중복하는 설명을 생략한다.
제3 실시 형태의 레이저 가공 장치에서, 제어부(9)가 실행하는 제1 박리 처리에서는, 제1 영역(G1)에 개질 영역(4)을 형성하는 경우, 제1 회전 속도(ｖ)로 스테이지(107)를 회전시킨다. 제2 영역(G2)에 개질 영역(4)을 형성하는 경우, 제1 회전 속도(ｖ)보다도 빠른 제2 회전 속도(ｖ')로 스테이지(107)를 회전시킨다. 즉, 제어부(9)는, 아래 식을 만족하도록 스테이지(107)의 회전 속도를 제어한다. 제어부(9)는, 제1 및 제2 개질 영역(4A, 4B)의 개질 스폿의 피치가 거의 일정하게 되도록, 제1 회전 속도(ｖ)보다도 제2 회전 속도(ｖ')를 빠르게 한다.
제1 회전 속도(ｖ)＜제2 회전 속도(ｖ')
도 21의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 제1 영역(G1)은, Z방향으로부터 보아 대상물(100)에서의 회전축(C)으로부터 먼 외측의 고리 모양의 영역이다. 제2 영역(G2)은, Z방향으로부터 보아 대상물(100)에서의 회전축(C)에 가까운 내측의 원형 모양의 영역이다. 제1 및 제2 영역(G1, G2)의 설정은, 제어부(9)에서 행할 수 있다. 제1 및 제2 영역(G1, G2)은, 좌표 지정된 것이라도 괜찮다.
제어부(9)는, 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 가공 조건을 다음과 같이 설정한다. 즉, 제1 영역(G1)에 개질 영역(4)을 형성하는 경우에서의 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 주파수와, 제2 영역(G2)에 개질 영역(4)을 형성하는 경우에서의 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 주파수는, 동일하다. 제1 영역(G1)에 개질 영역(4)을 형성하는 경우에서의 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 펄스의 솎음(decimation) 간격과, 제2 영역(G2)에 개질 영역(4)을 형성하는 경우에서의 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 펄스의 솎음 간격은, 동일하다. 또, 제2 영역(G2)에 개질 영역(4)을 형성하는 경우, 제1 영역(G1)에 개질 영역(4)을 형성하는 경우에 비해, 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 주파수가 낮아도 좋고, 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 펄스의 솎음 간격이 많아도 좋다.
제3 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에서 실시되는 제1 박리 처리의 일 예에 대해서, 구체적으로 설명한다.
먼저, X방향에서, 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 박리 개시 소정 위치에 위치하도록, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 X축 레일(108)을 따라서 이동시킨다. 예를 들면 박리 개시 소정 위치는, 제2 영역(G2)의 중앙에서 X방향으로 근접하는 한 쌍의 소정 위치이다.
이어서, 스테이지(107)의 회전을 개시한다. 스테이지(107)의 회전 속도가 제2 회전 속도(ｖ')로 일정하게 된 시점에서, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)에 의한 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 조사를 개시한다. 도 21의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 제2 영역(G2)에서, 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 X방향을 따라서 서로 떨어지도록 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 X축 레일(108)을 따라서 이동시킨다.
도 21의 (c)에 나타내어지는 바와 같이, 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 제1 영역(G1)에 도달한 경우, 스테이지(107)의 회전 속도를 제1 회전 속도(ｖ)로 일정하게 하고, 제1 영역(G1)에서, 계속해서 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 X방향을 따라서 서로 떨어지도록 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 X축 레일(108)을 따라서 이동시킨다. 이상에 의해, Z방향으로부터 보아 회전축(C)의 위치를 중심으로 하는 소용돌이 모양의 제1 개질 영역(4A)과, Z방향으로부터 보아 회전축(C)의 위치를 중심으로 하는 소용돌이 모양이고 또한 제1 개질 영역(4A)에 대해서 중첩하지 않는 제2 개질 영역(4B)을, 대상물(100)의 내부에서의 가상면(M1)(도 10 참조)을 따라서 형성한다.
이상, 제3 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에서도, 대상물(100)에 대해서 여러 가지의 가공을 행할 때에, 동시 내지 병렬적으로 형성 가능한 개질 영역(4)을 늘리고, 택트 업을 실현할 수 있다. 대상물(100)에 대한 여러 가지의 가공을 효율 좋게 행하는 것이 가능해진다. 제3 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에서도, 트리밍 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능해진다.
제3 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에서, 제1 박리 처리에서는, Z방향으로부터 보아 대상물(100)에서의 스테이지(107)의 회전축(C)으로부터 먼 측의 제1 영역(G1)에 제1 및 제2 개질 영역(4A, 4B)을 형성하는 경우, 제1 회전 속도(ｖ)로 스테이지(107)를 회전시킨다. 제1 박리 처리에서는, Z방향으로부터 보아 대상물(100)에서의 스테이지(107)의 회전축(C)에 가까운 측의 제2 영역(G2)에 제1 및 제2 개질 영역(4A, 4B)을 형성하는 경우, 제1 회전 속도(ｖ)보다도 빠른 제2 회전 속도(ｖ')로 스테이지(107)를 회전시킨다. 이것에 의해, 박리 가공을 행할 때, 제1 영역(G1)에 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 위치하는 경우의 해당 위치에서의 둘레 속도와, 제2 영역(G2)에 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 위치하는 경우의 해당 위치에서의 둘레 속도가, 가까운 속도가 된다. 제1 개질 영역(4A)의 제1 개질 스폿의 피치 및 제2 개질 영역(4B)의 제2 개질 스폿의 피치를, 일정하게 되도록 맞추는 것이 가능해진다.
본 실시 형태에서는, 다음의 변형예에 관한 제1 박리 처리를 제어부(9)에 의해 실행해도 괜찮다. 즉, 제1 영역(G1)에 제1 개질 영역(4A)을 형성시키는 것과 동시에, 제2 영역(G2)에 제2 개질 영역(4B)을 형성시켜도 괜찮다. 이 때, 스테이지(107)의 회전 속도는 일정해도 괜찮다. 게다가, 제1 및 제2 개질 영역(4A, 4B)의 개질 스폿의 피치가 거의 일정하게 되도록, 제1 레이저광(L1)의 주파수가 제2 레이저광(L2)의 주파수보다도 높게 되어 있어도 괜찮고, 제1 레이저광(L1)의 펄스가 솎아지지 않고 또한 제2 레이저광(L2)의 펄스가 솎아져 있어도 괜찮고, 제1 레이저광(L1)의 펄스가 솎아진 솎음량이 제2 레이저광(L2)의 펄스가 솎아진 솎음량보다도 작아도 괜찮다. 펄스의 솎음은, EOM 또는 AOM에 의해 실현할 수 있다.
이러한 변형예에 관한 제1 박리 처리에서는, 구체적으로는, X방향에서, 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 박리 개시 소정 위치에 위치하도록, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 X축 레일(108)을 따라서 이동시킨다. 예를 들면 제1 집광점(P1)에 관한 박리 개시 소정 위치는, 제1 영역(G1)의 내부 가장자리측의 소정 위치이다. 예를 들면 제2 집광점(P2)에 관한 박리 개시 소정 위치는, 제2 영역(G2)의 중심에 위치하는 소정 위치이다.
이어서, 스테이지(107)의 회전을 개시한다. 스테이지(107)의 회전 속도가 일정하게 된 시점에서, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)에 의한 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 조사를 개시한다. 이 때, 제1 레이저광(L1)의 주파수를 제2 레이저광(L2)의 주파수보다도 높게 한다. 혹은, 제1 레이저광(L1)의 펄스를 솎아내지 않고, 제2 레이저광(L2)의 펄스를 솎아낸다. 게다가 혹은, 제1 레이저광(L1)의 펄스가 솎아진 솎음량을 제2 레이저광(L2)의 펄스가 솎아진 솎음량보다도 작게 한다.
제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 X방향을 따라서 서로 떨어지도록 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 X축 레일(108)을 따라서 이동시킨다. 제1 집광점(P1)이 제1 영역(G1)의 외부 가장자리측에 도달한 경우, 제1 레이저광(L1)의 조사를 정지한다. 제2 집광점(P)이 제2 영역(G2)의 외부 가장자리측에 도달한 경우, 제2 레이저광(L2)의 조사를 정지한다. 이상에 의해, 도 22에 나타내어지는 바와 같이, Z방향으로부터 보아 회전축(C)의 위치를 중심으로 하는 소용돌이 모양의 제1 개질 영역(4A)을 제1 영역(G1)에 형성하고, Z방향으로부터 보아 회전축(C)의 위치를 중심으로 하는 소용돌이 모양의 제2 개질 영역(4B)을 제2 영역(G2)에 형성한다.
변형예에 관한 제1 박리 처리에 의해서도, 박리 가공을 행할 때, 제1 및 제2 개질 영역(4A, 4B)에서의 개질 스폿의 피치를 일정하게 되도록 맞추는 것이 가능해진다. 또, 이 때, 제1 개질 영역(4A)과 제2 개질 영역(4B)을 연결하고, 일련의 소용돌이 모양의 개질 영역(4)을 형성할 수 있다. 즉, 제1 박리 처리에서는, 스테이지(107)를 회전시키면서, 제1 및 제2 집광점(P1, P2) 각각을 X방향으로 이동시킴으로써, 회전축(C)의 위치를 중심으로 하는 소용돌이 모양의 제1 개질 영역(4A)을 형성시킴과 아울러, 회전축(C)의 위치를 중심으로 하는 소용돌이 모양이고 또한 제1 개질 영역(4A)과 일련으로 연결되는 제2 개질 영역(4B)을 형성시킬 수 있다. 이 경우에도, 효율 좋은 박리 가공을 구체적으로 실현하는 것이 가능해진다.
[제4 실시 형태]
다음으로, 제4 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에 대해 설명한다. 제4 실시 형태의 설명에서는, 제1 실시 형태와 다른 점을 설명하고, 제1 실시 형태와 중복하는 설명을 생략한다.
도 23에 나타내어지는 바와 같이, 제4 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(410)는, 스테이지(107)가 XY 테이블(415)을 더 가진다. XY 테이블(415)은, 스테이지(107) 상에 마련되고, 스테이지(107)와 일체로 회전한다. XY 테이블(415)은, 재치된 대상물(100)을, 회전축(C)에 대해서 접근 및 이간하도록 X방향 및 Y방향으로 이동할 수 있다. XY 테이블(415)로서는, 특별히 한정되지 않고, 공지의 여러 가지의 XY 테이블을 이용할 수 있다. XY 테이블(415)은, 그 동작이 제어부(9)에 의해 제어된다.
대상물(100)은, Z방향으로부터 보아, 대상물(100)의 중앙에 설정된 중앙 영역(100d)과, 중앙 영역(100d) 이외의 주영역(100e)을 포함한다. 중앙 영역(100d)은, 원형 모양의 영역이다. 주영역(100e)은, 중앙 영역(100d)보다도 넓은 영역으로서, 중앙 영역(100d)을 둘러싸는 링 모양의 영역이다. 중앙 영역(100d)은, 다음과 같이 정의 가능한 영역이다. 즉, 중앙 영역(100d)이 회전축(C) 상에 위치한 상태에서 대상물(100)을 회전시킨 경우에, 중앙 영역(100d)의 최외 위치에서의 둘레 속도가, 박리 가공에 요구되는 최저 둘레 속도를 실현 불가능한 둘레 속도가 되는 영역이다. 예를 들면 대상물이 12인치 웨이퍼인 경우에는, 중앙 영역(100d)은 φ10mm인 영역이다. 중앙 영역(100d) 및 주영역(100e)에 대해서는, 제5 및 제6 실시 형태에서도 동일하다.
제어부(9)는, 대상물(100)의 중앙 영역(100d)이 회전축(C) 상에 위치한 상태에서, 주영역(100e)에 대해서 제1 박리 처리를 실행한다. 또, 제어부(9)는, 대상물(100)의 주영역(100e)이 회전축(C) 상에 위치한 상태에서 중앙 영역(100d)에 대해서 제1 박리 처리를 실행한다. 여기서의 제1 박리 처리는, 상술한 바와 같이, 스테이지(107)를 회전시키면서, 조사하고 있는 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 제1 및 제2 집광점(P1, P2)을 서로 가까워지도록 또는 멀어지도록 X방향으로 이동시키는 처리이다.
제4 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(410)에서 실시되는 제1 박리 처리의 일 예에 대해서, 구체적으로 설명한다.
먼저, XY 테이블(415)을 구동하고, 대상물(100)의 주영역(100e)이 회전축(C) 상에 위치한 상태, 즉, 대상물(100)의 중앙 영역(100d)이 회전축(C) 상으로부터 떨어진 상태로 한다. 스테이지(107)를 일정 속도로 회전시킨다. 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 X방향을 따라서 서로 가까워지도록 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 X축 레일(108)을 따라서 이동시킨다.
이 때, 주영역(100e)에 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 위치하는 경우에는, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)에 의한 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 조사를 정지하고, 중앙 영역(100d)에 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 위치하는 경우에는, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)에 의한 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 조사를 실행한다. 이것에 의해, 도 24에 나타내어지는 바와 같이, 중앙 영역(100d)에서, 회전축(C)의 위치를 중심으로 하는 소용돌이 모양의 일부 형상으로서 곡선 모양으로 연장되는 제1 및 제2 개질 영역(4A, 4B)을 형성한다. 또, 도 24에서, 소용돌이 모양의 라인에서의 그레이의 영역은, 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 조사를 정지하고 있을 때의 제1 및 제2 집광점(P1, P2)의 궤적이다.
이어서, 도 25에 나타내어지는 바와 같이, XY 테이블(415)을 구동하고, 대상물(100)의 중앙 영역(100d)이 회전축(C) 상에 위치한 상태, 구체적으로는, 대상물(100)의 중심이 회전축(C) 상에 위치하는 상태로 한다. 스테이지(107)를 일정 속도로 회전시킨다. 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 X방향을 따라서 서로 가까워지도록 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 X축 레일(108)을 따라서 이동시킨다.
이 때, 주영역(100e)에 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 위치하는 경우에는, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)에 의한 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 조사를 실행하고, 중앙 영역(100d)에 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 위치하는 경우에는, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)에 의한 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 조사를 정지한다. 이것에 의해, 도 26에 나타내어지는 바와 같이, 주영역(100e)에서, 회전축(C)의 위치를 중심으로 하는 소용돌이 모양의 제1 및 제2 개질 영역(4A, 4B)을 형성한다.
이상, 레이저 가공 장치(410)에서도, 대상물(100)에 대해서 여러 가지의 가공을 행할 때에, 동시 내지 병렬적으로 형성 가능한 개질 영역(4)을 늘리고, 택트 업을 실현할 수 있다. 대상물(100)에 대한 여러 가지의 가공을 효율 좋게 행하는 것이 가능해진다. 레이저 가공 장치(410)에서도, 트리밍 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능해진다.
그런데, 개질 영역(4)에 포함되는 개질 스폿의 피치를 일정하게 하기 위해서는, 둘레 속도를 일정하게 할 필요가 있다. 둘레 속도는, 이하의 식에서 정의할 수 있다.
둘레 속도=(회전수 N[rpm]/60)·(π·직경 D)
예를 들면 회전수가 최대 500rpm인 스테이지(107)를 이용하는 경우, 12인치 웨이퍼의 대상물(100)에서는, 외주부에서는 최대 둘레 속도를 7850mm/sec로 할 수 있고, 박리 가공에 적어도 필요한 최저 둘레 속도(예를 들면 800mm/sec)를 충분히 달성할 수 있다. 대상물(100)의 φ30mm의 범위의 외부 가장자리 부근 위치까지는, 스테이지의 회전수를 올림으로써, 최저 둘레 속도를 달성할 수 있다. 대상물(100)의 φ10mm의 범위의 외부 가장자리 부근 위치까지는, 둘레 속도가 최저 둘레 속도 이하까지 떨어지지만, 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 주파수 등의 가공 조건을 바꿈으로써 대응할 수 있다. 그러나, 대상물(100)의 중앙 영역(100d)(여기에서는 φ10mm의 범위)에서는, 큰 폭으로 둘레 속도가 떨어진다고 하는 염려가 있고, 가공 조건의 변경에 의해서도 둘레 속도가 최저 둘레 속도 이하가 되고, 개질 영역(4)에 포함되는 개질 스폿의 피치를 일정하게 하는 것이 곤란해져, 형성되는 개질 스폿이 너무 조밀하게 될 가능성이 있다.
이 점, 레이저 가공 장치(410)에서는, 대상물(100)의 중앙 영역(100d)이 스테이지(107)의 회전축(C) 상에 위치한 상태에서, 주영역(100e)에 대해서 제1 박리 처리를 실행한다. 대상물(100)의 주영역(100e)이 스테이지(107)의 회전축(C) 상에 위치한 상태에서, 중앙 영역(100d)에 대해서 제1 박리 처리를 실행한다. 이것에 의해, 중앙 영역(100d)에 제1 박리 처리를 실행할 때에는, 대상물(100)이 회전축(C)에 대해서 편심된 것과 같은 상태가 되기 때문에, 중앙 영역(100d)의 둘레 속도가 큰 폭으로 떨어진다고 하는 상기 염려를 해소할 수 있다. 중앙 영역(100d)에 형성되는 개질 영역(4)의 개질 스폿이 너무 조밀하게 되는 것을 회피하는 것이 가능해진다. 또, 개질 영역(4)의 개질 스폿의 피치가 줄어들어 대상물(100)을 투과하는 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)에 의한 데미지(이른바 빠짐광 데미지)가 커져 버리는 것을, 억제하는 것이 가능해진다.
[제5 실시 형태]
다음으로, 제5 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에 대해 설명한다. 제5 실시 형태의 설명에서는, 제1 실시 형태와 다른 점을 설명하고, 제1 실시 형태와 중복하는 설명을 생략한다.
제5 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(500)에서, 제어부(9)는, 주영역(100e)에 대해서 제1 박리 처리를 실행한다. 또, 제어부(9)는, 적어도 중앙 영역(100d)에 대해서는, 스테이지(107)를 회전시키지 않고 제1 레이저광(L1)을 조사시킴과 아울러, 제1 집광점(P1)의 이동을 제어하는 것에 의해, 대상물(100)의 내부에서 가상면(M1)을 따라서 제1 개질 영역(4A)을 형성시키는 제2 박리 처리를 실행한다. 제2 박리 처리에서는, 제1 집광점(P1)을 직선적으로 이동시켜, 직선 모양으로 연장되는 제1 개질 영역(4A)을 형성시킨다.
제5 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(500)에서 실시되는 제1 박리 처리의 일 예에 대해서, 구체적으로 설명한다.
제1 집광점(P1)을 가상면(M1)에 위치시킨 상태에서, 스테이지(107)를 회전시키지 않고, 적어도 중앙 영역(100d)에 설정된 복수의 라인을 따라서, 제1 레이저광(L1)을 조사하면서 제1 집광점(P1)을 이동시킨다. 라인은, Y방향으로 늘어서고 또한 X방향으로 연장되어 있다. 이것에 의해, 도 27에 나타내어지는 바와 같이, 직선 모양으로 연장되는 복수의 제1 개질 영역(4A)을 중앙 영역(100d)에 형성시킨다. 또, 주영역(100e)에서의 중앙 영역(100d)의 주변까지, 직선 모양의 제1 개질 영역(4A)이 연장되어 있어도 괜찮다.
이어서, 스테이지(107)를 일정 속도로 회전시키고, 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 X방향을 따라서 서로 가까워지도록 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 X축 레일(108)을 따라서 이동시킨다. 이 때, 주영역(100e)에 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 위치하는 경우에는, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)에 의한 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 조사를 실행하고, 중앙 영역(100d)에 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 위치하는 경우에는, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)에 의한 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 조사를 정지한다. 이것에 의해, 도 28에 나타내어지는 바와 같이, 주영역(100e)에서, 회전축(C)의 위치를 중심으로 하는 소용돌이 모양의 제1 및 제2 개질 영역(4A, 4B)을 형성한다.
이상, 레이저 가공 장치(500)에서도, 대상물(100)에 대해서 여러 가지의 가공을 행할 때에, 동시 내지 병렬적으로 형성 가능한 개질 영역(4)을 늘리고, 택트 업을 실현할 수 있다. 대상물(100)에 대한 여러 가지의 가공을 효율 좋게 행하는 것이 가능해진다. 레이저 가공 장치(500)에서도, 트리밍 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능해진다.
레이저 가공 장치(500)에서는, 주영역(100e)에 대해서 제1 박리 처리를 실행한다. 중앙 영역(100d)에 대해서는, 스테이지(107)를 회전시키지 않고 제1 레이저광(L1)을 조사시킴과 아울러, 제1 집광점(P1)의 이동을 제어하는 것에 의해, 대상물(100)의 내부에서 가상면(M1)을 따라서 제1 개질 영역(4A)의 형성시키는 제2 박리 처리를 실행한다. 제2 박리 처리에서는, 제1 집광점(P1)을 직선적으로 이동시켜, 직선 모양으로 연장되는 제1 개질 영역(4A)을 형성시킨다. 이 경우, 중앙 영역(100d)에 형성되는 제1 개질 영역(4A)의 개질 스폿의 피치는, 제1 집광점(P1)을 직선적으로 이동시키는 속도 및 제1 레이저광(L1)의 주파수 등의 가공 조건에 의해서 제어 가능해진다. 따라서, 중앙 영역(100d)에 형성되는 개질 스폿이 너무 조밀하게 되는 것을 회피하는 것이 가능해진다.
또, 본 실시 형태의 제어부(9)는, 중앙 영역(100d)에 대한 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 조사를 정지시켜도 괜찮다. 즉, 중앙 영역(100d)에는, 레이저 가공을 실시하지 않아도 좋다. 이 경우, 중앙 영역(100d)에는 개질 영역(4)이 형성되지 않기 때문에, 중앙 영역(100d)에 형성되는 개질 스폿이 너무 조밀하게 되는 것을 회피하는 것이 가능해진다.
[제6 실시 형태]
다음으로, 제6 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에 대해 설명한다. 제6 실시 형태의 설명에서는, 제1 실시 형태와 다른 점을 설명하고, 제1 실시 형태와 중복하는 설명을 생략한다.
도 29에 나타내어지는 바와 같이, 제6 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(600)는, 스테이지(107)(도 9 참조)를 대신하여 스테이지(607)를 구비한다. 스테이지(607)는, 지지부이다. 스테이지(607)에는, 회전축(C) 상 이외의 위치에 복수의 대상물(100)이 재치되어 있다. 즉, 스테이지(607)는, 스테이지(107)보다도 대형이다. 스테이지(607)에는, 복수(도시하는 예에서는 4개)의 대상물(100)을, 회전축(C)의 위치를 포함하는 일정 영역에는 놓이지 않도록 배치할 수 있다. 스테이지(107)에는, 복수의 대상물(100) 각각을, 회전축(C)의 위치로부터 동일한 거리에 위치하도록 배치할 수 있다.
제어부(9)는, 스테이지(607)에 복수의 대상물(100)이 회전축(C) 상 이외의 위치에 재치된 상태에서, 제1 박리 처리를 실행한다. 여기서의 제1 박리 처리는, 상술한 바와 같이, 스테이지(107)를 회전시키면서, 조사하고 있는 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 제1 및 제2 집광점(P1, P2)을 서로 가까워지도록 또는 멀어지도록 X방향으로 이동시키는 처리이다.
제6 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(600)에서, 제1 박리 처리의 실행시의 동작의 일 예를 구체적으로 설명한다.
먼저, 스테이지(107)의 회전축(C) 상 이외의 위치에 복수의 대상물(100)을 재치한다. 복수의 대상물(100)이 스테이지(107)의 회전축(C) 상 이외의 위치에 재치된 상태에서, 제어부(9)에 의해 제1 박리 처리를 실행한다. 즉, 스테이지(107)를 일정 속도로 회전시키고, 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 X방향을 따라서 서로 가까워지도록 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 X축 레일(108)을 따라서 이동시킨다. 이 때, 대상물(100) 이외에 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 위치하는 경우에는, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)에 의한 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 조사를 정지하고, 대상물(100)에 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 위치하는 경우에는, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)에 의한 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 조사를 실행한다.
이것에 의해, 회전축(C)의 위치를 중심으로 하는 소용돌이 모양의 일부 형상 로서 곡선 모양으로 연장되는 제1 및 제2 개질 영역(4A, 4B)을, 복수의 대상물(100) 각각에 형성한다. 또, 도 29에서, 소용돌이 모양의 라인에서의 그레이의 영역은, 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 조사를 정지하고 있을 때의 제1 및 제2 집광점(P1, P2)의 궤적이다.
이상, 레이저 가공 장치(600)에서도, 대상물(100)에 대해서 여러 가지의 가공을 행할 때에, 동시 내지 병렬적으로 형성 가능한 개질 영역(4)을 늘리고, 택트 업을 실현할 수 있다. 대상물(100)에 대한 여러 가지의 가공을 효율 좋게 행하는 것이 가능해진다. 레이저 가공 장치(600)에서도, 트리밍 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능해진다.
레이저 가공 장치(600)에서는, 스테이지(107)에는, 스테이지(107)의 회전축(C) 상 이외의 위치에, 복수의 대상물(100)이 재치되어 있다. 이 경우에서도, 대상물(100)의 중앙 영역(100d)에서 큰 폭으로 둘레 속도가 떨어진다고 하는 상기 염려를 해소할 수 있고, 중앙 영역(100d)에 형성되는 개질 스폿이 너무 조밀하게 되는 것을 회피하는 것이 가능해진다.
[제7 실시 형태]
다음으로, 제7 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에 대해 설명한다. 제7 실시 형태의 설명에서는, 제1 실시 형태와 다른 점을 설명하고, 제1 실시 형태와 중복하는 설명을 생략한다.
도 30에 나타내어지는 바와 같이, 제7 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(700)는, X축 레일(108)(도 9 참조)을 대신하여, 제1 및 제2 X축 레일(108A, 108B)을 구비한다. 제1 X축 레일(108A)은, X방향을 따라서 연장되는 레일이다. 제1 X축 레일(108A)은, 제1 Z축 레일(106A)에 장착되어 있다. 제1 X축 레일(108A)은, 제1 레이저광(L1)의 제1 집광점(P1)이 X방향을 따라서 이동하도록, 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 X방향을 따라서 이동시킨다. 제1 X축 레일(108A)은, 제1 집광점(P1)(집광부(14))이 회전축(C) 또는 그 부근을 통과하도록 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 X방향을 따라서 이동시킨다. 제1 X축 레일(108A)은, 상기 이동 기구(6)(도 1 참조) 또는 상기 이동 기구(300)(도 8 참조)의 레일에 대응한다. 제1 X축 레일(108A)은, 제1 수평 이동 기구(수평 이동 기구)를 구성한다.
제2 X축 레일(108B)은, X방향을 따라서 연장되는 레일이다. 제2 X축 레일(108B)은, 제2 Z축 레일(106B)에 장착되어 있다. 제2 X축 레일(108B)은, 제2 레이저광(L2)의 제2 집광점(P2)이 X방향을 따라서 이동하도록, 제2 레이저 가공 헤드(10B)를 X방향을 따라서 이동시킨다. 제2 X축 레일(108B)은, 제2 집광점(P2)(집광부(14))이 회전축(C) 또는 그 부근을 통과하도록 제2 레이저 가공 헤드(10B)를 X방향을 따라서 이동시킨다. 제2 X축 레일(108B)은, 상기 이동 기구(6)(도 1 참조) 또는 상기 이동 기구(300)(도 8 참조)의 레일에 대응한다. 제2 X축 레일(108B)은, 제2 수평 이동 기구(수평 이동 기구)를 구성한다.
제1 X축 레일(108A)은, 스테이지(107)의 X방향의 일방측으로부터, 타방측으로 회전축(C)의 위치를 넘는 위치까지 신장된다. 제2 X축 레일(108B)은, 스테이지(107)의 X방향의 타방측으로부터, 일방향측으로 회전축(C)의 위치를 넘지 않는 위치까지 신장된다. 즉, 제1 레이저 가공 헤드(10A) 나아가서는 제1 집광점(P1)만이, X방향에서 스테이지(107)의 회전축(C)의 위치까지 이동할 수 있도록 구성되어 있다. 제1 X축 레일(108A)과 제2 X축 레일(108B)은, Y방향으로 서로 어긋나 배치되어 있다. 도시하는 예에서는, 제1 레이저 가공 헤드(10A)와 제2 레이저 가공 헤드는, 내부 구조가 회전축(C)을 사이에 두고 서로 경상은 아니지만, 경상이라도 좋다.
제7 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(700)에서도, 대상물(100)에 대해서 여러 가지의 가공을 행할 때에, 동시 내지 병렬적으로 형성 가능한 개질 영역(4)을 늘리고, 택트 업을 실현할 수 있다. 대상물(100)에 대한 여러 가지의 가공을 효율 좋게 행하는 것이 가능해진다. 레이저 가공 장치(700)에서도, 트리밍 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능해진다.
[제8 실시 형태]
다음으로, 제8 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에 대해 설명한다. 제8 실시 형태의 설명에서는, 제1 실시 형태와 다른 점을 설명하고, 제1 실시 형태와 중복하는 설명을 생략한다.
도 31에 나타내어지는 바와 같이, 제8 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(800)는, 제3 및 제4 레이저 가공 헤드(10C, 10D), 제3 및 제4 Z축 레일(106C, 106D), 그리고, Y축 레일(109)을 더 구비한다.
제3 레이저 가공 헤드(10C)는, 스테이지(107)에 재치된 대상물(100)에 제3 레이저광(L3)(도 33의 (c) 참조)을 Z방향을 따라서 조사하고, 해당 대상물(100)의 내부에 제3 개질 영역(4C)(도 33의 (a) 참조)을 형성한다. 제3 레이저 가공 헤드(10C)는, 제3 Z축 레일(106C) 및 Y축 레일(109)에 장착되어 있다. 제3 레이저 가공 헤드(10C)는, 모터 등의 공지의 구동 장치의 구동력에 의해, 제3 Z축 레일(106C)을 따라서 Z방향으로 직선적으로 이동할 수 있다. 제3 레이저 가공 헤드(10C)는, 모터 등의 공지의 구동 장치의 구동력에 의해, Y축 레일(109)을 따라서 Y방향으로 직선적으로 이동할 수 있다.
제4 레이저 가공 헤드(10D)는, 스테이지(107)에 재치된 대상물(100)에 제4 레이저광(L4)(도 33의 (c) 참조)을 Z방향을 따라서 조사하고, 해당 대상물(100)의 내부에 제4 개질 영역(4D)(도 33의 (a) 참조)을 형성한다. 제4 레이저 가공 헤드(10D)는, 제4 Z축 레일(106D) 및 Y축 레일(109)에 장착되어 있다. 제4 레이저 가공 헤드(10D)는, 모터 등의 공지의 구동 장치의 구동력에 의해, 제4 Z축 레일(106D)을 따라서 Z방향으로 직선적으로 이동할 수 있다. 제4 레이저 가공 헤드(10D)는, 모터 등의 공지의 구동 장치의 구동력에 의해, Y축 레일(109)을 따라서 Y방향으로 직선적으로 이동할 수 있다. 제3 레이저 가공 헤드(10C)와 제4 레이저 가공 헤드(10D)는, 내부 구조가 회전축(C)을 사이에 두고 서로 경상으로 되어 있다.
제3 Z축 레일(106C)은, Z방향을 따라서 연장되는 레일이다. 제3 Z축 레일(106C)은, 장착부(65)와 동일한 장착부(865)를 매개로 하여 레이저 가공 헤드(10C)에 장착되어 있다. 제3 Z축 레일(106C)은, 제3 레이저광(L3)의 제3 집광점(P3)(도 33의 (c) 참조)이 Z방향을 따라서 이동하도록, 제3 레이저 가공 헤드(10C)를 Z방향을 따라서 이동시킨다. 제3 Z축 레일(106C)은, 제3 연직 이동 기구(연직 이동 기구)를 구성한다.
제4 Z축 레일(106D)은, Z방향을 따라서 연장되는 레일이다. 제4 Z축 레일(106D)은, 장착부(66)와 동일한 장착부(866)를 매개로 하여 제4 레이저 가공 헤드(10D)에 장착되어 있다. 제4 Z축 레일(106D)은, 제4 레이저광(L4)의 제4 집광점(P4)(도 33의 (c) 참조)이 Z방향을 따라서 이동하도록, 제4 레이저 가공 헤드(10D)를 Z방향을 따라서 이동시킨다. 제4 Z축 레일(106D)은, 제4 연직 이동 기구(연직 이동 기구)를 구성한다.
Y축 레일(109)은, Y방향을 따라서 연장되는 레일이다. Y축 레일(109)은, 제3 및 제4 Z축 레일(106C, 106D) 각각에 장착되어 있다. Y축 레일(109)은, 제3 레이저광(L3)의 제3 집광점(P3)이 Y방향을 따라서 이동하도록, 제3 레이저 가공 헤드(10C)를 Y방향을 따라서 이동시킨다. Y축 레일(109)은, 제4 레이저광(L4)의 제4 집광점(P4)이 Y방향을 따라서 이동하도록, 제4 레이저 가공 헤드(10D)를 Y방향을 따라서 이동시킨다. Y축 레일(109)은, 제3 및 제4 집광점이 회전축(C) 또는 그 부근을 통과하도록, 제3 및 제4 레이저 가공 헤드(10C, 10D)를 이동시킨다. Y축 레일(109)은, 이동 기구(400)(도 8 참조)의 레일에 대응한다. Y축 레일(109)은, 수평 이동 기구(제3 및 제4 수평 이동 기구)를 구성한다. X축 레일(108)과 Y축 레일(109)은, 높이 위치가 다르도록 설치되어 있다. 예를 들면 X축 레일(108)이 하측에, Y축 레일(109)이 상측에 설치되어 있다.
제8 실시 형태에서, 제어부(9)가 실행하는 둘레 가장자리 처리는, 도 31, 도 32 및 도 33의 (a)~도 33의 (c)에 나타내어지는 바와 같이, 스테이지(107)를 회전시키면서, 대상물(100)에 대해서 제1~제4 레이저 가공 헤드(10A~10D) 각각으로부터 제1~제4 레이저광(L1~L4)을 조사시킴으로써, 유효 영역(R)의 둘레 가장자리를 따라서 고리 모양의 개질 영역(4)을 형성시키는 제2 주회 처리를 가진다. 제2 주회 처리에서는, 제1~제4 레이저광(L1~L4)의 제1~제4 집광점(P1~P4)을, Z방향에서의 동일 위치에 위치시키고, 제1~제4 레이저광(L1~L4)의 조사로 형성되는 제1~제4 개질 영역(4A~4D)이 서로 겹치지 않도록, 제1~제4 레이저 가공 헤드(10A~10D) 각각에서의 제1~제4 레이저광(L1~L4) 각각의 조사의 개시 및 정지를 제어한다.
제8 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(800)에서, 트리밍 가공을 실시할 때의 동작의 일 예를 구체적으로 설명한다.
먼저, 도 32의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 얼라이먼트 카메라(110)가 대상물(100)의 얼라이먼트 대상(100n)의 바로 위에 위치하고 또한 얼라이먼트 대상(100n)에 얼라이먼트 카메라(110)의 핀트가 맞도록, 제어부(9)에 의해, 스테이지(107)를 회전시킴과 아울러 얼라이먼트 카메라(110)가 탑재되어 있는 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 X축 레일(108) 및 제1 Z축 레일(106A)을 따라서 이동시킨다.
얼라이먼트 카메라(110)에 의해 촬상을 행한다. 제어부(9)에 의해, 얼라이먼트 카메라(110)의 촬상 화상에 근거하여, 대상물(100)의 0도 방향의 위치를 취득한다. 제어부(9)에 의해, 얼라이먼트 카메라(110)의 촬상 화상에 근거하여, 대상물(100)의 직경을 취득한다. 제어부(9)에 의해 스테이지(107)를 회전시키고, θ방향에서 대상물(100)을 기준 위치(제3 레이저 가공 헤드(10C)의 가공 위치(제3 집광점(P3)의 위치)가 0도 방향이 되는 위치)에 위치시킨다.
이어서, 제어부(9)에 의해 제2 주회 처리를 실행한다. 제2 주회 처리에서는, 도 32의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, X방향에서, 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 트리밍 소정 위치에 위치하도록, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 X축 레일(108)을 따라서 이동시킨다. Y방향에서, 제3 및 제4 집광점(P3, P4)이 트리밍 소정 위치에 위치하도록, 제3 및 제4 레이저 가공 헤드(10C, 10D)를 Y축 레일(109)을 따라서 이동시킨다. Z방향에서 제1~제4 집광점(P1~P4)이 Z방향에서의 동일 위치에 위치하도록, 제1~4 레이저 가공 헤드(10A~10D)를 제1~제4 Z축 레일(106A~106D)을 따라서 이동시킨다. 예를 들면 트리밍 소정 위치는, 유효 영역(R)의 외부 가장자리로서, 대상물(100)의 외주로부터 지름 방향 내측으로 소정 거리 들어간 위치이다. 또, 도 32의 (b)에서는, 유효 영역(R) 및 제거 영역(E)의 경계를 파선으로 나타낸다(도 33의 (b) 및 도 33의 (c)에서 동일).
이어서, 도 33의 (a)~도 33의 (c)에 나타내어지는 바와 같이, 스테이지(107)의 회전을 개시시킨다. 측거 센서에 의한 이면(100b)의 추종을 개시한다. 스테이지(107)의 회전 속도가 일정(등속)하게 되고, 또한, θ방향에서의 대상물(100)의 위치가 기준 위치(예를 들면 품질이 안정되는 0도, 90도, 180도 또는 270도)가 된 시점에서, 제1~제4 레이저 가공 헤드(10A~10D)에 의한 제1~제4 레이저광(L1~L4)의 조사를 개시한다.
도 34의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 제1~제4 레이저광(L1~L4)의 해당 조사의 개시로부터 스테이지(107)가 1/4 회전했을 때에, 제1~제4 레이저광(L1~L4)의 해당 조사를 정지시킨다. 이것에 의해, 유효 영역(R)의 둘레 가장자리를 따라서, 제1~제4 개질 영역(4A~4D)이 연결되어 이루어지는 1개의 고리 모양의 개질 영역(4)을 형성시킨다. 측거 센서를 정지시킴과 아울러, θ방향에서 대상물(100)이 기준 위치에 위치하는 상태에서 스테이지(107)의 회전을 정지시킨다.
이어서, 제어부(9)에 의해, 제거 영역(E)에 개질 영역(4)을 형성시키는 제거 처리(외주부의 잘라냄 처리)를 실행한다. 제거 처리에서는, 유효 영역(R)의 외부 가장자리로부터 조주(助走) 거리만큼 지름 방향 내측의 위치로, 제1~제4 레이저 가공 헤드(10A~10D)를 X방향 및 Y방향으로 이동시킨다. 제1~제4 집광점(P1~P4)이 가공 조건에서 지정되는 Z방향의 위치에 위치하도록, 제1~제4 레이저 가공 헤드(10A~10D)를 Z방향으로 이동시킨다. 측거 센서에 의한 이면(100b)의 추종을 개시한다.
스테이지(107)의 회전을 정지한 상태에서, 제1~제4 집광점(P1~P4)이 지름 방향 외측으로 일정 속도로 이동하도록, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 X방향으로 이동시킴과 아울러 제3 및 제4 레이저 가공 헤드(10C, 10D)를 Y방향으로 이동시킨다. 이 때, 제거 영역(E)에 제1~제4 집광점(P1~P4)이 위치할 때에는, 제1~제4 레이저광(L1~L4)의 조사를 실행하고, 그것 이외에 제1~제4 집광점(P1~P4)이 위치할 때에는, 제1~제4 레이저광(L1~L4)의 조사를 정지한다. 이러한 제1~제4 레이저광(L1~L4)의 스캔을, 제1~제4 집광점(P1~P4)의 Z방향의 위치를 바꾸어 복수회 반복한다. 이것에 의해, 도 34의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, Z방향으로부터 보아 제거 영역(E)을 4등분하는 라인(M2)(도 34의 (a) 참조)을 따라서, 개질 영역(4J)을 형성한다. 형성한 개질 영역(4J)으로부터는, 라인(M2)을 따르면서 표면(100a) 및 이면(100b) 중 적어도 어느 하나에 도달하는 균열이 연장되어 있어도 괜찮다. 그리고, 도 35에 나타내어지는 바와 같이, 지그 또는 에어 등에 의해, 개질 영역(4A~4D, 4J)을 경계로 하여, 제거 영역(E)을 없앤다.
이상, 제8 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(800)에서도, 대상물(100)에 대해서 여러 가지의 가공을 행할 때에, 동시 내지 병렬적으로 형성 가능한 개질 영역(4)을 늘리고, 택트 업을 실현할 수 있다. 대상물(100)에 대한 여러 가지의 가공을 효율 좋게 행하는 것이 가능해진다. 레이저 가공 장치(800)에서도, 트리밍 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능해진다.
레이저 가공 장치(800)에서는, 제2 주회 처리에 의해, 제1~제4 집광점(P1~P4)을 Z방향에서의 동일 위치에 위치시키고, 제1~제4 레이저광(L1~L4)의 조사로 형성되는 복수의 개질 영역(4) 각각이 서로 겹치지 않도록, 제1~제4 레이저 가공 헤드(10A~10D) 각각에서의 제1~제4 레이저광(L1~L4)의 조사의 개시 및 정지를 제어한다. 이것에 의해, 제1~제4 레이저 가공 헤드(10A~10D)를 이용하여 고리 모양의 개질 영역(4)을 효율 좋게 형성할 수 있다.
특히 본 실시 형태에서는, 복수의 레이저 가공 헤드 각각으로부터 레이저광을 조사한 후, 360도/(레이저 가공 헤드의 수)만큼 스테이지(107)가 회전했을 때에, 해당 레이저광의 조사를 정지한다. 대상물(100)에서의 유효 영역(R)의 둘레 가장자리를 따라서, 복수의 개질 영역(4)을 연결하여 1개의 고리 모양의 개질 영역(4)을 형성하는 것이 가능해진다. 또, 이 경우에서의 개질 영역(4)이 연결되는 것에는, 개질 영역(4)이 겹치는 것에는 포함되지 않는다.
레이저 가공 장치(800)에서, 제거 처리에서는, 제1~제4 집광점(P1~P4)의 이동 속도가 일정하게 된 상태에서, 제1~제4 레이저 가공 헤드(10A~10D)에서의 제1~제4 레이저광(L1~L4)의 조사를 개시 및 정지시킨다. 이것에 의해, 제거 처리에 의해 형성한 개질 영역(4)에 포함되는 복수의 개질 스폿의 피치를, 일정하게 되도록 맞추는 것이 가능해진다.
레이저 가공 장치(800)에서, 제거 처리에서는, 대상물(100)의 중심으로부터 떨어지는 방향으로 제1~제4 집광점(P1~P4)을 이동시킨다. 이 경우, 상술한 제거 영역(E)의 세분화를 구체적으로 실현될 수 있다. 또, 제거 처리에서는, 대상물(100)의 중심에 가까워지는 방향으로 제1~제4 집광점(P1~P4)을 이동시켜도 괜찮다.
본 실시 형태에서는, 제거 처리에서, 스테이지(107)의 회전을 정지한 상태에서 제거 영역(E)에 개질 영역(4)을 형성했지만, 스테이지(107)를 회전시키면서 제거 영역(E)에 개질 영역(4)을 형성해도 좋다. 이것에 의해, 예를 들면 도 36에 나타내어지는 바와 같은 개질 영역(4)을 제거 영역(E)에 형성할 수 있다. 제거 영역(E)을 세분화할 수 있게 되고, 그 후의 연삭시에 파편을 날릴 수 있다. 제거 처리에서의 각종의 조건을 조정함으로써, 해당 파편의 제어(파편 제어)가 가능해진다.
본 실시 형태에서는, X축 레일(108) 및 Y축 레일(109)을 설치했지만, 이와 같은 구성에 특별히 한정되지 않고, Z방향으로부터 보아 서로 교차하는 제1 축 및 제2 축을 설치하면 좋다. 또, 예를 들면 대상물(100)이 실리콘을 포함하여 형성되어 있는 경우에는, 결정 방위 및 절단 품질의 관점으로부터, 상기와 같이 90도로 교차하는 X축 레일(108) 및 Y축 레일(109)을 구비하고 있어도 괜찮다.
본 실시 형태에서는, X축 레일(108) 및 Y축 레일(109)에 더하여, 제1~제4 레이저 가공 헤드(10A~10D) 중 적어도 어느 하나를 이동시키는 하나 또는 복수의 수평축을 더 구비하고 있어도 괜찮다. 예를 들면, X축 레일(108)(제1 축)과 Y축 레일(109)(제2 축)에 더하여, 제3 축을 설치해도 좋고, 이 경우의 제3 축은, X축 레일(108)에 대해서 45도로 교차해도 괜찮다.
본 실시 형태에서는, 제1 레이저 가공 헤드(10A) 나아가서는 제1 집광점(P1)만이, X방향에서 스테이지(107)의 회전축(C)의 위치까지 이동할 수 있도록 제어되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B) 쌍방 나아가서는 제1 및 제2 집광점(P1, P2) 쌍방이, X방향에서 스테이지(107)의 회전축(C)의 위치까지 이동할 수 있도록 제어되어 있어도 괜찮다. 본 실시 형태에서는, X방향 및 Y방향 중 적어도 어느 하나에 스테이지(107)가 이동 가능하게 구성되어 있어도 괜찮다. 본 실시 형태에서는, 제3 레이저 가공 헤드(10C)와 제4 레이저 가공 헤드(10D)는 내부 구조가 경상이 아니라도 좋다.
또, 제1~제4 집광점(P1~P4)에서의 빔 형상은, 진원(眞圓) 형상이 아니고, 타원 형상이다. 통상, 0도 또는 90도 등의 벽개 방향을 따라서 대상물(100)에 개질 영역(4)을 형성할 때에는, 빔 형상에 관한 타원 형상의 장축 방향(이하, 「타원 장축 방향」이라고도 함)은, 가공 진행 방향과 일치한다. 그러나, 원주(圓周) 모양으로 개질 영역(4)을 형성할 때, 오리엔테이션 플랫에 대한 각도 등에 따라서는, 벽개 방향으로부터 타원 장축 방향이 어긋나기 때문에, 가공 품질이 악화된다. 가공품질의 악화를 억제하기 위해, 타원 장축 방향을, 가공 진행 방향에 대해서 다른 각도로 가공하면 좋다. 이 경우, 타원 장축 방향을 가변시키는 방법과, 전(全)방위의 가공으로 품질이 평균적이 되도록 타원 장축 방향을 고정하는 방법이 있다.
[제9 실시 형태]
다음으로, 제9 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에 대해 설명한다. 제9 실시 형태의 설명에서는, 제8 실시 형태와 다른 점을 설명하고, 제8 실시 형태와 중복하는 설명을 생략한다.
제9 실시 형태에서, 둘레 가장자리 처리는, 스테이지(107)를 회전시키면서, Z방향에서의 제1 위치에 제1 레이저광(L1)의 제1 집광점(P1)을 위치시킨 상태에서 제1 레이저광(L1)을 조사하고, 제1 레이저광(L1)의 해당 조사의 개시로부터 스테이지(107)가 1회전했을 때에 제1 레이저광(L1)의 해당 조사를 정지시킴으로써, 유효 영역(R)의 둘레 가장자리를 따라서 고리 모양의 개질 영역(4)을 형성시키는 처리를 실행한다.
둘레 가장자리 처리는, 스테이지(107)를 회전시키면서, Z방향에서의 제1 위치보다도 레이저광 입사면측의 제2 위치에 제2 레이저광(L2)의 제2 집광점(P2)을 위치시킨 상태에서 제2 레이저광(L2)을 조사하고, 제2 레이저광(L2)의 해당 조사의 개시로부터 스테이지(107)가 1회전했을 때에 제2 레이저광(L2)의 해당 조사를 정지시킴으로써, 유효 영역(R)의 둘레 가장자리를 따라서 고리 모양의 개질 영역(4)을 형성시키는 처리를 실행한다.
둘레 가장자리 처리는, 스테이지(107)를 회전시키면서, Z방향에서의 제2 위치보다도 레이저광 입사면측의 제3 위치에 제3 레이저광(L3)의 제3 집광점(P3)을 위치시킨 상태에서 제3 레이저광(L3)을 조사하고, 제3 레이저광(L3)의 해당 조사의 개시로부터 스테이지(107)가 1회전했을 때에 제3 레이저광(L3)의 해당 조사를 정지시킴으로써, 유효 영역(R)의 둘레 가장자리를 따라서 고리 모양의 개질 영역(4)을 형성시키는 처리를 실행한다.
둘레 가장자리 처리는, 스테이지(107)를 회전시키면서, Z방향에서의 제3 위치보다도 레이저광 입사면측의 제4 위치에 제4 레이저광(L4)의 제4 집광점(P4)을 위치시킨 상태에서 제4 레이저광(L4)을 조사하고, 제4 레이저광(L4)의 해당 조사의 개시로부터 스테이지(107)가 1회전했을 때에 제4 레이저광(L4)의 해당 조사를 정지시킴으로써, 유효 영역(R)의 둘레 가장자리를 따라서 고리 모양의 개질 영역(4)을 형성시키는 처리를 실행한다.
둘레 가장자리 처리에서, 제2 집광점(P2)은 제1 집광점(P1)에 대해서 스테이지(107)의 회전 방향의 순(順)방향으로 90도 떨어져 있고, 제3 집광점(P3)은 제2 집광점(P2)에 대해서 스테이지(107)의 회전 방향의 순방향으로 90도 떨어져 있고, 제4 집광점(P4)은 제3 집광점(P3)에 대해서 스테이지(107)의 회전 방향의 순방향으로 90도 떨어져 있으며, 제1 집광점(P1)은 제4 집광점(P4)에 대해서 스테이지(107)의 회전 방향의 순방향으로 90도 떨어져 있다.
둘레 가장자리 처리에서, 도 37에 나타내어지는 바와 같이, 제2 레이저광(L2)의 조사는, 제1 레이저광(L1)의 조사의 개시로부터 스테이지(107)가 90도 회전한 후에 개시한다. 둘레 가장자리 처리에서, 제3 레이저광(L3)의 조사는, 제2 레이저광(L2)의 조사의 개시로부터 스테이지(107)가 90도 회전한 후에 개시한다. 둘레 가장자리 처리에서, 제4 레이저광(L4)의 조사는, 제3 레이저광(L3)의 조사의 개시로부터 스테이지(107)가 90도 회전한 후에 개시한다.
제9 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에서는, 트리밍 가공을 실시할 때의 동작에 대해서, 다음의 점이 제8 실시 형태와 다르다. 즉, Z방향에서 제1~제4 집광점(P1~P4)이 이 순서로 Z방향에서의 레이저광 입사면(이면(100b))으로부터 먼 위치에 위치하도록, 제어부(9)에 의해 제1~4 레이저 가공 헤드(10A~10D)를 제1~제4 Z축 레일(106A~106D)을 따라서 이동시킨다. 스테이지(107)의 회전을 개시하고, 스테이지(107)의 회전 속도가 일정(등속)하게 되고, 또한, θ방향에서의 대상물(100)의 위치가 기준 위치가 된 시점에서, 제1 레이저 가공 헤드(10A)에 의한 제1 레이저광(L1)의 조사를 개시한다. 제1 레이저광(L1)의 조사의 개시로부터 스테이지(107)가 90도 회전한 시점에서, 제2 레이저광(L2)의 조사를 개시한다. 제2 레이저광(L2)의 조사의 개시로부터 스테이지(107)가 90도 회전한 시점에서, 제3 레이저광(L3)의 조사를 개시한다. 제3 레이저광(L3)의 조사의 개시로부터 스테이지(107)가 90도 회전한 시점에서, 제3 레이저광(L3)의 조사를 개시한다.
이상, 제9 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에서도, 대상물(100)에 대해서 여러 가지의 가공을 행할 때에, 동시 내지 병렬적으로 형성 가능한 개질 영역(4)을 늘리고, 택트 업을 실현할 수 있다. 대상물(100)에 대한 여러 가지의 가공을 효율 좋게 행하는 것이 가능해진다. 제9 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에서도, 트리밍 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능해진다.
제9 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에서는, 둘레 가장자리 처리는, 스테이지(107)를 회전시키면서, 제1 위치에 제1 집광점(P1)을 위치시킨 상태에서 제1 레이저광(L1)을 조사하고, 제1 레이저광(L1)의 해당 조사의 개시로부터 스테이지(107)가 1회전했을 때에 제1 레이저광(L1)의 해당 조사를 정지시킴으로써, 유효 영역(R)의 둘레 가장자리를 따라서 고리 모양의 개질 영역(4)을 형성시키는 처리를 포함한다. 둘레 가장자리 처리는, 스테이지(107)를 회전시키면서, 제1 위치보다도 이면(100b)측의 제2 위치에 제2 집광점(P2)을 위치시킨 상태에서 제2 레이저광(L2)을 조사하고, 제2 레이저광(L2)의 해당 조사의 개시로부터 스테이지(107)가 1회전했을 때에 제2 레이저광(L2)의 해당 조사를 정지시킴으로써, 유효 영역(R)의 둘레 가장자리를 따라서 고리 모양의 개질 영역(4)을 형성시키는 처리를 포함한다. 제2 집광점(P2)은 제1 집광점(P1)에 대해서, θ방향의 순방향으로 소정 각도(여기에서는 90도) 떨어져 있고, 제2 레이저광(L2)의 조사는 제1 레이저광(L1)의 조사의 개시로부터 스테이지(107)가 소정 각도 회전한 후에 개시시킨다. 이것에 의해, Z방향의 위치가 다른 복수 위치에 고리 모양의 개질 영역(4)을 형성하는 경우에, 레이저광 입사면인 이면(100b)측의 개질 영역(4)의 존재가, 레이저광 입사면의 반대면인 표면(100a)측의 개질 영역(4)의 형성에 악영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
[제10 실시 형태]
다음으로, 제10 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에 대해 설명한다. 제10 실시 형태의 설명에서는, 제1 실시 형태와 다른 점을 설명하고, 제1 실시 형태와 중복하는 설명을 생략한다.
제10 실시 형태에서, 제어부(9)가 실행하는 제1 박리 처리에서는, 도 38에 나타내어지는 바와 같이, 스테이지(107)를 회전시키면서, 제1 집광점(P1)을 X방향의 일방향 및 타방향으로 왕복하도록 반복 이동시킴으로써, 스테이지(107)의 회전 방향을 따라서 물결 모양으로 연장되는 제1 개질 영역(4A)을 형성시킨다. 또, 제1 박리 처리에서는, 스테이지(107)를 회전시키면서, 제2 집광점(P2)을 X방향의 일방향으로 이동시킴으로써, 회전축(C)의 위치를 중심으로 하는 소용돌이 모양이고 또한 제1 개질 영역(4A)과 교차하는 제2 개질 영역(4B)을 형성시킨다.
제10 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(1000)에서 실시되는 제1 박리 처리의 일 예에 대해서, 구체적으로 설명한다.
먼저, X방향에서, 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 박리 개시 소정 위치에 위치하도록, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 X축 레일(108)을 따라서 이동시킨다. 예를 들면 박리 개시 소정 위치는, 대상물(100)에서의 외주부의 소정 위치이다. 이어서, 스테이지(107)의 회전을 개시한다. 스테이지(107)의 회전 속도가 일정하게 된 시점에서, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)에 의한 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 조사를 개시한다. X방향에서 제1 집광점(P1)이 소정 범위 내에서 왕복하도록 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 X축 레일(108)을 따라서 왕복 이동시킨다. X방향에서 제2 집광점(P2)이 회전축(C)의 위치에 가까워지도록 제2 레이저 가공 헤드(10B)를 X축 레일(108)을 따라서 이동시킨다.
이상에 의해, Z방향으로부터 보아, 스테이지(107)의 회전 방향을 따라서 물결 모양으로 연장되는 제1 개질 영역(4A)과, 회전축(C)의 위치를 중심으로 하는 소용돌이 모양이고 또한 제1 개질 영역(4A)과 교차하는 제2 개질 영역(4B)을 대상물(100)의 내부에서의 가상면(M1)(도 10 참조)을 따라서 형성한다.
이상, 제10 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(1000)에서도, 대상물(100)에 대해서 여러 가지의 가공을 행할 때에, 동시 내지 병렬적으로 형성 가능한 개질 영역(4)을 늘리고, 택트 업을 실현할 수 있다. 대상물(100)에 대한 여러 가지의 가공을 효율 좋게 행하는 것이 가능해진다. 레이저 가공 장치(1000)에서도, 트리밍 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능해진다.
레이저 가공 장치(1100)에서는, 제1 박리 처리에 의해, θ방향을 따라서 물결 모양으로 연장되는 제1 개질 영역(4A), 및 소용돌이 모양이고 또한 제1 개질 영역(4A)과 교차하는 제2 개질 영역(4B)을, 가상면(M1)을 따라서 형성할 수 있다. 이것에 의해, 이들 제1 및 제2 개질 영역(4A, 4B)을 경계로 하여 대상물(100)의 일부를 박리할 수 있다. 효율 좋은 박리 가공을 구체적으로 실현하는 것이 가능해진다.
[제11 실시 형태]
다음으로, 제11 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에 대해 설명한다. 제11 실시 형태의 설명에서는, 제1 실시 형태와 다른 점을 설명하고, 제1 실시 형태와 중복하는 설명을 생략한다.
제11 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(1100)에서는, Y방향에서 제1 집광점(P1)의 위치가 회전축(C)으로부터 떨어지도록, 제1 레이저 가공 헤드(10A)가 회전축(C)에 대해서 Y방향으로 어긋나 배치되어 있다. 이러한 배치는, 예를 들면, 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 Y방향으로 이동시키는 Y축 레일을 더 구비함으로써 실현할 수 있다. 혹은, 이러한 배치는, 예를 들면, 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 X방향으로 이동시키는 X축 레일(108)(도 9 참조)에 대한 Y방향의 고정 위치를 바꿈으로써 실현할 수 있다.
제11 실시 형태에서, 제어부(9)가 실행하는 제1 박리 처리에서는, 도 39에 나타내어지는 바와 같이, 스테이지(107)를 회전시키면서, Z방향으로부터 보아 대상물(100)과 동심(同心)의 가상원(M3)에 대한 접선을 따라서 X방향으로 제1 집광점(P1)을 왕복 이동시켜, 제1 개질 영역을 형성시킨다. 또, 제1 박리 처리에서는, 스테이지(107)를 회전시키면서, 제2 집광점(P2)을 X방향의 일방향으로 이동시킴으로써, 회전축(C)의 위치를 중심으로 하는 소용돌이 모양이고 또한 제1 개질 영역과 교차하는 제2 개질 영역(4B)을 형성시킨다.
제11 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(1100)에서 실시되는 제1 박리 처리의 일 예에 대해서, 구체적으로 설명한다.
먼저, X방향에서, 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 박리 개시 소정 위치에 위치하도록, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 X축 레일(108)을 따라서 이동시킨다. 예를 들면 박리 개시 소정 위치는, 대상물(100)에서의 외주부의 소정 위치이다. 이어서, 스테이지(107)의 회전을 개시한다. 스테이지(107)의 회전 속도가 일정하게 된 시점에서, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)에 의한 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 조사를 개시한다. 가상원(M3)에 대한 접선을 따라서 X방향으로 제1 집광점(P1)이 왕복 이동하도록, 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 X축 레일(108)을 따라서 왕복 이동시킨다. X방향에서 제2 집광점(P2)이 회전축(C)의 위치에 가까워지도록, 제2 레이저 가공 헤드(10B)를 X축 레일(108)을 따라서 회전축(C)측으로 이동시킨다. 이상에 의해, Z방향으로부터 보아, 대상물(100)의 가상원(M3)보다도 외주측에서 가상원(M3)에 접하는 곡선 모양으로 연장되는 제1 개질 영역(미도시)과, 회전축(C)의 위치를 중심으로 하는 소용돌이 모양이고 또한 제1 개질 영역과 교차하는 제2 개질 영역(4B)을 대상물(100)의 내부에서의 가상면(M1)(도 10 참조)을 따라서 형성한다.
이상, 제11 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(1100)에서도, 대상물(100)에 대해서 여러 가지의 가공을 행할 때에, 동시 내지 병렬적으로 형성 가능한 개질 영역(4)을 늘리고, 택트 업을 실현할 수 있다. 대상물(100)에 대한 여러 가지의 가공을 효율 좋게 행하는 것이 가능해진다. 레이저 가공 장치(1100)에서도, 트리밍 가공을 정밀도 좋게 실시하는 것이 가능해진다.
레이저 가공 장치(1100)에서는, 제1 박리 처리에 의해, 가상원(M3)보다도 외주측에서 가상원(M3)에 접하는 곡선 모양의 제1 개질 영역, 및 소용돌이 모양이고 또한 제1 개질 영역과 교차하는 제2 개질 영역(4B)을, 가상면(M1)을 따라서 형성할 수 있다. 이것에 의해, 이들 개질 영역(4)을 경계로 하여 대상물(100)의 일부를 박리할 수 있다. 효율 좋은 박리 가공을 구체적으로 실현하는 것이 가능해진다.
[제12 실시 형태]
다음으로, 제12 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에 대해 설명한다. 제12 실시 형태의 설명에서는, 제1 실시 형태와 다른 점을 설명하고, 제1 실시 형태와 중복하는 설명을 생략한다.
제12 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(1200)에서는, Y방향에서 제1 집광점(P1)의 위치가 회전축(C)으로부터 일방측으로 떨어지도록, 제1 레이저 가공 헤드(10A)가 회전축(C)에 대해서 Y방향의 일방측으로 어긋나 배치되어 있다. 이러한 배치는, 예를 들면, 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 Y방향으로 이동시키는 Y축 레일을 더 구비함으로써 실현할 수 있다. 혹은, 이러한 배치는, 예를 들면, 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 X방향으로 이동시키는 X축 레일(108)(도 9 참조)에 대한 Y방향의 고정 위치를 바꿈으로써 실현할 수 있다.
제12 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(1200)에서는, Y방향에서 제2 집광점(P2)의 위치가 회전축(C)으로부터 타방측으로 떨어지도록, 제2 레이저 가공 헤드(10B)가 회전축(C)에 대해서 Y방향의 타방측으로 어긋나 배치되어 있다. 이러한 배치는, 예를 들면, 제2 레이저 가공 헤드(10B)를 Y방향으로 이동시키는 Y축 레일을 더 구비함으로써 실현할 수 있다. 혹은, 이러한 배치는, 예를 들면, 제2 레이저 가공 헤드(10B)를 X방향으로 이동시키는 X축 레일(108)(도 9 참조)에 대한 Y방향의 고정 위치를 바꿈으로써 실현할 수 있다.
제12 실시 형태에서, 제어부(9)가 실행하는 제1 박리 처리에서는, 도 40에 나타내어지는 바와 같이, 스테이지(107)를 회전시키면서, Z방향으로부터 보아 대상물(100)과 동심의 가상원(M4)에 대한 접선을 따라서 X방향으로 제1 집광점(P1)을 왕복 이동시킴으로써, 제1 개질 영역을 형성시킨다. 또, 제1 박리 처리에서는, 스테이지(107)를 회전시키면서, 가상원(M4)에 대한 접선을 따라서 X방향으로 제2 집광점(P2)을 왕복 이동시킴으로써, 제2 개질 영역을 형성시킨다.
제12 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(1200)에서 실시되는 제1 박리 처리의 일 예에 대해서, 구체적으로 설명한다.
먼저, X방향에서, 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 박리 개시 소정 위치에 위치하도록, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 X축 레일(108)을 따라서 이동시킨다. 예를 들면 박리 개시 소정 위치는, 대상물(100)의 외주부의 소정 위치이다. 이어서, 스테이지(107)의 회전을 개시한다. 스테이지(107)의 회전 속도가 일정하게 된 시점에서, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)에 의한 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)의 조사를 개시한다. 가상원(M4)에 대한 접선을 따라서 X방향으로 제1 집광점(P1)이 왕복 이동하도록 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 X축 레일(108)을 따라서 왕복 이동시킨다. 가상원(M4)에 대한 접선을 따라서 X방향으로 제2 집광점(P2)이 왕복 이동하도록 제2 레이저 가공 헤드(10B)를 X축 레일(108)을 따라서 왕복 이동시킨다. 이상에 의해, Z방향으로부터 보아, 대상물(100)의 가상원(M4)보다도 외주측에서 가상원(M4)에 접하는 곡선 모양으로 연장되는 제1 및 제2 개질 영역(미도시)을 대상물(100)의 내부에서의 가상면(M1)(도 10 참조)을 따라서 형성한다.
이상, 제12 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(1200)에서도, 대상물(100)에 대해서 여러 가지의 가공을 행할 때에, 동시 내지 병렬적으로 형성 가능한 개질 영역(4)을 늘리고, 택트 업을 실현할 수 있다. 대상물(100)에 대한 여러 가지의 가공을 효율 좋게 행하는 것이 가능해진다. 레이저 가공 장치(1200)에서도, 트리밍 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능해진다.
레이저 가공 장치(1200)에서는, 제1 박리 처리에 의해, 가상원(M4)보다도 외주측에서 가상원(M4)에 접하는 곡선 모양의 제1 및 제2 개질 영역을 형성할 수 있다. 이것에 의해, 이들 개질 영역을 경계로 하여 대상물(100)의 일부를 박리할 수 있다. 효율 좋은 박리 가공을 구체적으로 실현하는 것이 가능해진다.
[제13 실시 형태]
다음으로, 제13 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에 대해 설명한다. 제13 실시 형태의 설명에서는, 제8 실시 형태와 다른 점을 설명하고, 제8 실시 형태와 중복하는 설명을 생략한다.
도 41에 나타내어지는 바와 같이, 제13 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(1300)는, X축 레일(108)을 대신하여, 제1 및 제2 X축 레일(108A, 108B)을 구비한다. 제1 X축 레일(108A)은, X방향을 따라서 연장되는 레일이다. 제1 X축 레일(108A)은, 제1 Z축 레일(106A)에 장착되어 있다. 제1 X축 레일(108A)은, 제1 레이저광(L1)의 제1 집광점(P1)이 X방향을 따라서 이동하도록, 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 X방향을 따라서 이동시킨다. 제1 X축 레일(108A)은, 제1 집광점(P1)(집광부(14))이 회전축(C) 또는 그 부근을 통과하도록 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 X방향을 따라서 이동시킨다. 제1 X축 레일(108A)은, 제1 수평 이동 기구(수평 이동 기구)를 구성한다.
제2 X축 레일(108B)은, X방향을 따라서 연장되는 레일이다. 제2 X축 레일(108B)은, 제2 Z축 레일(106B)에 장착되어 있다. 제2 X축 레일(108B)은, 제2 레이저광(L2)의 제2 집광점(P2)이 X방향을 따라서 이동하도록, 제2 레이저 가공 헤드(10B)를 X방향을 따라서 이동시킨다. 제2 X축 레일(108B)은, 제2 집광점(P2)(집광부(14))이 회전축(C) 또는 그 부근을 통과하도록 제2 레이저 가공 헤드(10B)를 X방향을 따라서 이동시킨다. 제2 X축 레일(108B)은, 제2 수평 이동 기구(수평 이동 기구)를 구성한다.
제13 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(1300)는, Y축 레일(109)을 대신하여, 제1 및 제2 Y축 레일(109A, 109B)을 구비한다. 제1 Y축 레일(109A)은, Y방향을 따라서 연장되는 레일이다. 제1 Y축 레일(109A)은, 제3 Z축 레일(106C)에 장착되어 있다. 제1 Y축 레일(109A)은, 제3 레이저광(L3)의 제3 집광점(P3)이 Y방향을 따라서 이동하도록, 제3 레이저 가공 헤드(10C)를 Y방향을 따라서 이동시킨다. 제1 Y축 레일(109A)은, 제3 집광점(P3)(집광부(14))이 회전축(C) 또는 그 부근을 통과하도록 제3 레이저 가공 헤드(10C)를 Y방향을 따라서 이동시킨다. 제1 Y축 레일(109A)은, 이동 기구(400)의 레일에 대응한다. 제1 Y축 레일(109A)은, 제3 수평 이동 기구(수평 이동 기구)를 구성한다.
제2 Y축 레일(109B)은, Y방향을 따라서 연장되는 레일이다. 제2 Y축 레일(109B)은, 제4 Z축 레일(106D)에 장착되어 있다. 제2 Y축 레일(109B)은, 제4 레이저광(L4)의 제4 집광점(P4)이 Y방향을 따라서 이동하도록, 제4 레이저 가공 헤드(10D)를 Y방향을 따라서 이동시킨다. 제2 Y축 레일(109B)은, 제4 집광점(P4)(집광부(14))이 회전축(C) 또는 그 부근을 통과하도록 제4 레이저 가공 헤드(10D)를 Y방향을 따라서 이동시킨다. 제2 Y축 레일(109B)은, 이동 기구(400)의 레일에 대응한다. 제2 Y축 레일(109B)은, 제4 수평 이동 기구(수평 이동 기구)를 구성한다.
제1 X축 레일(108A)은, 스테이지(107)의 X방향의 일방측으로부터, 타방측으로 회전축(C)의 위치를 넘는 위치까지 연장된다. 제2 X축 레일(108B)은, 스테이지(107)의 X방향의 타방측으로부터, 일방향측으로 회전축(C)의 위치를 넘지 않는 위치까지 연장된다. 제1 Y축 레일(109A)은, 스테이지(107)의 Y방향의 일방측으로부터, 타방측으로 회전축(C)의 위치를 넘는 위치까지 연장된다. 제2 Y축 레일(109B)은, 스테이지(107)의 Y방향의 타방측으로부터, 일방향측으로 회전축(C)의 위치를 넘지 않는 위치까지 연장된다.
제1 X축 레일(108A)과 제2 X축 레일(108B)은, Y방향으로 서로 어긋나 배치되어 있다. 제1 Y축 레일(109A)과 제2 Y축 레일(109B)은, X방향으로 서로 어긋나 배치되어 있다. 도시하는 예에서는, 제1 레이저 가공 헤드(10A)와 제2 레이저 가공 헤드(10B)는, 내부 구조가 회전축(C)을 사이에 두고 서로 경상은 아니지만, 경상 이라도 좋다. 제3 레이저 가공 헤드(10C)와 제4 레이저 가공 헤드(10D)는, 내부 구조가 회전축(C)을 사이에 두고 서로 경상은 아니지만, 경상이라도 좋다.
이상, 제13 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(1300)에서도, 대상물(100)에 대해서 여러 가지의 가공을 행할 때에, 동시 내지 병렬적으로 형성 가능한 개질 영역(4)을 늘리고, 택트 업을 실현할 수 있다. 대상물(100)에 대한 여러 가지의 가공을 효율 좋게 행하는 것이 가능해진다. 레이저 가공 장치(1300)에서도, 트리밍 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능해진다.
[제14 실시 형태]
다음으로, 제14 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에 대해 설명한다. 제14 실시 형태의 설명에서는, 제1 실시 형태와 다른 점을 설명하고, 제1 실시 형태와 중복하는 설명을 생략한다.
도 42에 나타내어지는 바와 같이, 제14 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(1400)는, X축 레일(108)을 대신하여, 제1 및 제2 회전 암(141A, 141B)을 구비한다. 제1 회전암(141A)의 선단측은, 제1 Z축 레일(106A)에 장착되어 있다. 제1 회전암(141A)의 기단측은, 스테이지(107) 밖에 마련되고 Z방향을 따르는 축(142A)에 고정되어 있다. 제1 회전암(141A)은, 모터 등의 공지의 구동 장치의 구동력에 의해, 축(142A)을 중심으로 회전한다. 제1 회전암(141A)은, 축(142A)을 중심으로 하는 회전 방향으로 원호 모양의 궤적(K1)을 따라서 제1 집광점(P1)이 이동하도록, 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 궤적(K1)을 따라서 이동시킨다. 궤적(K1)은, 회전축(C) 또는 그 부근을 통과한다. 제1 회전암(141A)은, 제1 수평 이동 기구(수평 이동 기구)를 구성한다.
제2 회전 암(141B)의 선단측은, 제2 Z축 레일(106B)에 장착되어 있다. 제2 회전 암(141B)의 기단측은, 스테이지(107) 밖에 마련되고 Z방향을 따르는 축(142B)에 고정되어 있다. 제2 회전 암(141B)은, 모터 등의 공지의 구동 장치의 구동력에 의해, 축(142B)을 중심으로 회전한다. 제2 회전 암(141B)은, 축(142B)을 중심으로 하는 회전 방향으로 원호 모양의 궤적(K2)을 따라서 제2 집광점(P2)이 이동하도록, 제2 레이저 가공 헤드(10B)를 궤적(K2)을 따라서 이동시킨다. 궤적(K2)은, 회전축(C) 또는 그 부근을 통과하지 않는다. 제2 회전 암(141B)은, 제2 수평 이동 기구(수평 이동 기구)를 구성한다.
이상, 제14 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(1400)에서도, 대상물(100)에 대해서 여러 가지의 가공을 행할 때에, 동시 내지 병렬적으로 형성 가능한 개질 영역(4)을 늘리고, 택트 업을 실현할 수 있다. 대상물(100)에 대한 여러 가지의 가공을 효율 좋게 행하는 것이 가능해진다. 레이저 가공 장치(1400)에서도, 트리밍 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능해진다.
이상, 본 발명의 한 종류는, 상술한 실시 형태에 한정되지 않는다.
상술한 실시 형태에서는, 대상물(100)의 이면(100b)을 레이저광 입사면으로 했지만, 대상물(100)의 표면(100a)을 레이저광 입사면으로 해도 좋다. 상술한 실시 형태에서는, 개질 영역(4)은, 예를 들면 대상물(100)의 내부에 형성된 결정 영역, 재결정 영역, 또는, 게더링(gathering) 영역이라도 좋다. 결정 영역은, 대상물(100)의 가공전의 구조를 유지하고 있는 영역이다. 재결정 영역은, 일단은 증발, 플라즈마화 혹은 용융한 후, 재응고할 때에 단결정 혹은 다결정으로서 응고한 영역이다. 게더링 영역은, 중금속 등의 불순물을 모아 포획하는 게더링 효과를 발휘하는 영역이며, 연속적으로 형성되어 있어도 괜찮고, 단속적으로 형성되어 있어도 괜찮다. 또, 예를 들면 가공 장치는, 어브레이전(abrasion) 등의 가공에 적용되어도 괜찮다.
상술한 실시 형태에서는, 전술한 바와 같이, 박리 가공에서의 제1 및 제2 개질 스폿(SA, SB)의 피치가 변동하는 것은 허용 가능하다. 그 예를 이하에 설명한다.
예를 들면, 제어부(9)는, 주영역(100e)에 대해서는, 해당 피치가 제1 피치로 일정하게 되도록 상기 제1 박리 처리를 실행해도 괜찮다. 제어부(9)는, 중앙 영역(100d)에 대해서는, 스테이지(107, 607)를 회전시키면서 또는 회전시키지 않고, 제1 및 제2 레이저광(L1, L2) 중 적어도 일방을 대상물(100)에 조사시킴과 아울러, 제1 및 제2 집광점(P1, P2) 중 적어도 일방의 이동을 제어하는 것에 의해, 대상물(100)의 내부에서의 가상면(M1)을 따라서, 해당 피치가 제1 피치 미만이 되도록 제1 및 제2 개질 영역(4A, 4B) 중 적어도 일방을 형성시키는 제3 박리 처리를 실행해도 괜찮다.
이것에 의해, 중앙 영역(100d)에서는, 주영역(100e)보다도 해당 피치가 줄어든 가공 제어를 실시할 수 있다. 효율 좋은 박리 가공을 구체적으로 실현하는 것이 가능해진다. 피치가 일정하게 되는 것은, 소정의 오차 범위 내에서 피치가 변동하는 것을 포함한다.
예를 들면 상기 제3 박리 처리에서는, 포함되는 복수의 개질 스폿의 피치가 일정하게 되지 않도록, 제1 및 제2 개질 영역(4A, 4B) 중 적어도 일방을 중앙 영역(100d)에 형성시켜도 괜찮다. 이 경우, 박리 가공을 구체적으로 실현하면서, 중앙 영역(100d)에서는 해당 피치를 일정하게 하는 제어를 불요하게 할 수 있다. 피치가 일정하게 되지 않은 것은, 피치가 일정값(어느 정해진 값)이 되지 않는 것, 및, 이 일정값의 오차 범위를 넘는 범위에서 피치가 변동하는 것을 포함한다. 덧붙여서, 상기 제3 박리 처리에서는, 해당 피치가 일정하게 되도록 제1 및 제2 개질 영역(4A, 4B) 중 적어도 일방을 중앙 영역(100d)에 형성시켜도 물론 괜찮다.
예를 들면 제어부(9)는, 스테이지(107, 607)의 회전 속도를, 최저 회전 속도로부터 최대 회전 속도까지 변경 가능해도 좋다. 제어부(9)는, 중앙 영역(100d)에 대해서는, 최대 회전 속도로 스테이지(107, 607)를 회전시키면서 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)을 조사시키는 제1 박리 처리를 실행해도 괜찮다. 제어부(9)는, 주영역(100e)에 대해서는, 중앙 영역(100d)에 제1 및 제2 집광점(P1, P2)이 가까워짐에 따라 단계적으로 커지는 회전 속도로 스테이지(107, 607)를 회전시키면서 제1 및 제2 레이저광(L1, L2)을 조사시키는 제1 박리 처리를 실행해도 괜찮다. 이 경우에도, 효율 좋은 박리 가공을 구체적으로 실현하는 것이 가능해진다.
상술한 바와 같이, 둘레 가장자리 처리는, 트리밍 가공에서의 처리이다. 상술한 바와 같이, 트리밍 가공은, 웨이퍼 엣지(외부 가장자리)로부터 소정 거리 내측의 영역을 제거하는 가공이다. 상술한 바와 같이, 둘레 가장자리 처리는, 대상물(100)에서 불요 부분을 제거하기 위한 처리이다. 상술한 바와 같이, 둘레 가장자리 처리에서는, 대상물(100)에서의 외부 가장자리로부터 내측의 위치에 집광점이 위치하도록 수평 이동 기구를 구동시킨 후에, 레이저 가공 헤드로부터의 레이저광의 조사를 개시시키고 있지만, 그 구체적 형태는 한정되지 않는다. 예를 들면, 수평 이동 기구에 의해 레이저 가공 헤드를 X방향으로 이동시키면서, 얼라이먼트 카메라(110)의 촬상 화상을 취득한다. 촬상 화상에 근거하여 대상물(100)의 외부 가장자리(엣지) 상에 집광점이 위치하는 것을 인식한 타이밍을 기준으로 하여, 계속해서 수평 이동 기구에 의해 레이저 가공 헤드를 X방향으로 이동시키고, 집광점이 유효 영역(R)의 둘레 가장자리에 위치한 경우에 해당 이동을 정지한다. 그리고, 레이저 가공 헤드로부터의 레이저광의 조사를 개시한다. 이것에 의해, 일 형태에 관련되는 트리밍 가공이 실현된다.
상술한 바와 같이, 둘레 가장자리 처리는, 적어도 레이저광의 조사의 개시로부터 지지부가 1회전했을 때에, 레이저광의 해당 조사를 정지 상태로 하는 처리(예를 들면 제1 주회 처리)를 가지고 있다. 이것에 의해, 일 형태에 관한 트리밍 가공이 실현된다. 레이저광의 조사의 정지 상태란, 레이저광이 대상물(100)에 조사되고 있지 않는 상태이다. 여기에서는, 지지부가 1회전했을 때에 정지 상태이면 좋고, 지지부가 1회전 하고 있지 않을 때 및 1회전을 초과하여 회전하고 있을 때에는, 정지 상태라도 좋고 레이저광이 조사되고 있는 상태라도 괜찮다.
상술한 바와 같이, 제어부(9)는, 대상물(100)에서의 유효 영역(R)의 둘레 가장자리의 위치에 관한 정보가 설정 가능하게 구성되어 있지만, 그 구체적 형태는 한정되지 않는다. 예를 들면, 유효 영역(R)의 둘레 가장자리의 위치에 관한 정보로서의 제거 영역(E)의 폭이, 입력부를 통해서 유저에 의해 제어부(9)에 입력되어 설정되어도 괜찮다. 또 예를 들면, 얼라이먼트시에, 유효 영역(R)의 둘레 가장자리의 위치에 관한 정보로서의 제거 영역(E)의 폭이, 얼라이먼트 카메라(110)의 촬상 화상에 근거하여 자동적으로 제어부(9)에 설정되어도 괜찮다. 이것에 의해, 일 형태에 관한 트리밍 가공이 실현된다.
상술한 실시 형태 및 변형예에서의 각 구성에는, 상술한 재료 및 형상에 한정되지 않고, 여러가지 재료 및 형상을 적용할 수 있다. 또, 상술한 실시 형태 또는 변형예에서의 각 구성은, 다른 실시 형태 또는 변형예에서의 각 구성에 적용할 수 있다.
4 - 개질 영역 4A - 제1 개질 영역(개질 영역)
4B - 제2 개질 영역(개질 영역) 4C - 제3 개질 영역(개질 영역)
4D - 제4 개질 영역(개질 영역) 4J - 개질 영역
9 - 제어부 10A - 제1 레이저 가공 헤드
100 - 대상물 100d - 중앙 영역
100e - 주영역
101, 410, 500, 600, 700, 800, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400 - 레이저 가공 장치
106A - 제1 Z축 레일(제1 연직 이동 기구, 연직 이동 기구)
106B - 제2 Z축 레일(제2 연직 이동 기구, 연직 이동 기구)
107, 607 - 스테이지(지지부)
108 - X축 레일(제1 수평 이동 기구, 제2 수평 이동 기구, 수평 이동 기구)
109 - Y축 레일(수평 이동 기구) G1 - 제1 영역
G2 - 제2 영역 C - 회전축(축)
E - 제거 영역 L1 - 제1 레이저광(레이저광)
L2 - 제2 레이저광(레이저광) M1 - 가상면
P1 - 제1 집광점(집광점) P2 - 제2 집광점(집광점)
R - 유효 영역 SA - 제1 개질 스폿(개질 스폿)
SB - 제2 개질 스폿(개질 스폿)

Claims (14)

  1. 대상물이 재치되고, 연직 방향을 따르는 축을 중심으로 회전 가능한 지지부와,
    상기 지지부에 재치된 상기 대상물에 레이저광을 조사하고, 상기 대상물의 내부에 개질(改質) 영역을 형성하는 레이저 가공 헤드와,
    상기 레이저광의 집광점이 상기 연직 방향을 따라서 이동하도록 상기 지지부 및 상기 레이저 가공 헤드 중 적어도 일방을 이동시키는 연직 이동 기구와,
    상기 집광점이 수평 방향을 따라서 이동하도록 상기 지지부 및 상기 레이저 가공 헤드 중 적어도 일방을 이동시키는 수평 이동 기구와,
    상기 지지부의 회전량에 관한 회전 정보에 근거하여, 상기 지지부의 회전, 상기 레이저 가공 헤드로부터의 상기 레이저광의 조사, 및, 상기 집광점의 이동을 제어하는 제어부를 구비하며,
    상기 제어부는,
    　　트리밍 가공에서의 처리로서, 상기 지지부를 회전시키면서, 상기 대상물에서의 유효 영역의 둘레 가장자리를 따른 위치에 상기 집광점을 위치시킨 상태에서, 상기 회전 정보에 근거하여 상기 레이저 가공 헤드에서의 상기 레이저광의 조사의 개시 및 정지를 제어하는 것에 의해, 상기 대상물에서의 상기 유효 영역의 둘레 가장자리를 따라서 상기 개질 영역을 형성시키는 둘레 가장자리 처리를 실행하는 레이저 가공 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 둘레 가장자리 처리에서는, 상기 대상물에서의 외부 가장자리로부터 내측의 위치에 상기 집광점이 위치하도록 상기 수평 이동 기구를 구동시킨 후에, 상기 레이저 가공 헤드로부터의 상기 레이저광의 조사를 개시시키는 레이저 가공 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 둘레 가장자리 처리는, 적어도 상기 레이저광의 조사의 개시로부터 상기 지지부가 1회전했을 때에, 상기 레이저광의 상기 조사를 정지 상태로 하는 처리를 가지는 레이저 가공 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 대상물에서의 상기 유효 영역의 둘레 가장자리의 위치에 관한 정보가 설정 가능하게 구성되어 있는 레이저 가공 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 둘레 가장자리 처리에서는, 상기 지지부의 회전 속도가 일정하게 된 상태에서, 상기 레이저 가공 헤드에서의 상기 레이저광의 조사를 개시 및 정지시키는 레이저 가공 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 둘레 가장자리 처리는,
    상기 지지부를 회전시키면서, 상기 연직 방향에서의 소정 위치에 상기 레이저광의 상기 집광점을 위치시킨 상태에서 상기 레이저광을 조사하고, 상기 레이저광의 상기 조사의 개시로부터 상기 지지부가 1회전했을 때에 상기 레이저광의 상기 조사를 정지시킴으로써, 상기 유효 영역의 둘레 가장자리를 따라서 고리 모양의 상기 개질 영역을 형성시키는 제1 주회(周回) 처리를 가지는 레이저 가공 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 주회 처리는, 상기 유효 영역의 연직 방향에서의 레이저광 입사측과 반대측의 둘레 가장자리를 따라서 고리 모양의 상기 개질 영역을 형성시키는 제1 처리와, 상기 유효 영역의 연직 방향에서의 레이저광 입사측의 둘레 가장자리를 따라서 고리 모양의 상기 개질 영역을 형성시키는 제2 처리 중 적어도 어느 하나를 포함하는 레이저 가공 장치.
  8. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
    상기 둘레 가장자리 처리는,
    　　상기 지지부를 회전시키면서, 상기 집광점을 상기 연직 방향으로 이동시킴으로써, 상기 유효 영역의 연직 방향에서의 일방측과 타방측과의 사이의 둘레 가장자리를 따라서, 나선 모양의 상기 개질 영역을 형성시키는 나선 처리를 가지는 레이저 가공 장치.
  9. 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저 가공 헤드를 복수 구비하며,
    상기 둘레 가장자리 처리는,
    상기 지지부를 회전시키면서, 상기 대상물에 대해서 복수의 상기 레이저 가공 헤드 각각으로부터 상기 레이저광을 조사시킴으로써, 상기 유효 영역의 둘레 가장자리를 따라서 고리 모양의 상기 개질 영역을 형성시키는 제2 주회 처리를 가지며,
    상기 제2 주회 처리에서는,
    복수의 상기 레이저광의 집광점을, 상기 연직 방향에서의 동일 위치에 위치시키고,
    복수의 상기 레이저광의 조사에 의해 형성되는 복수의 상기 개질 영역 각각이 서로 겹치지 않도록, 복수의 상기 레이저 가공 헤드 각각에서의 상기 레이저광의 조사의 개시 및 정지를 제어하는 레이저 가공 장치.
  10. 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저 가공 헤드를 복수 구비하며,
    복수의 상기 레이저 가공 헤드는, 상기 대상물에 제1 레이저광을 조사하는 제1 레이저 가공 헤드와, 상기 대상물에 제2 레이저광을 조사하는 제2 레이저 가공 헤드를 적어도 포함하며,
    상기 둘레 가장자리 처리는,
    상기 지지부를 회전시키면서, 상기 연직 방향에서의 제1 위치에 상기 제1 레이저광의 제1 집광점을 위치시킨 상태에서 상기 제1 레이저광을 조사하고, 상기 제1 레이저광의 상기 조사의 개시로부터 상기 지지부가 1회전했을 때에 상기 제1 레이저광의 상기 조사를 정지시킴으로써, 상기 유효 영역의 둘레 가장자리를 따라서 고리 모양의 상기 개질 영역을 형성시키는 처리와,
    상기 지지부를 회전시키면서, 상기 연직 방향에서의 상기 제1 위치보다도 레이저광 입사면측의 제2 위치에 상기 제2 레이저광의 제2 집광점을 위치시킨 상태에서 상기 제2 레이저광을 조사하고, 상기 제2 레이저광의 상기 조사의 개시로부터 상기 지지부가 1회전했을 때에 상기 제2 레이저광의 상기 조사를 정지시킴으로써, 상기 유효 영역의 둘레 가장자리를 따라서 고리 모양의 상기 개질 영역을 형성시키는 처리를 포함하며,
    상기 제2 레이저광의 제2 집광점은, 상기 제1 레이저광의 제1 집광점에 대해서, 상기 지지부의 회전 방향의 순방향으로 소정 각도 떨어져 있으며,
    상기 제2 레이저광의 조사는, 상기 제1 레이저광의 조사의 개시로부터 상기 지지부가 소정 각도 회전한 후에 개시하는 레이저 가공 장치.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 지지부를 회전시키지 않고, 상기 대상물에서의 상기 유효 영역보다도 외측의 제거 영역에 상기 레이저광을 조사시킴과 아울러, 상기 레이저광의 집광점을 이동시키는 것에 의해, 상기 제거 영역에 상기 개질 영역을 형성시키는 제거 처리를 실행하는 레이저 가공 장치.
  12. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 지지부를 회전시키면서, 상기 대상물에서의 상기 유효 영역보다도 외측의 제거 영역에 상기 레이저광을 조사시킴과 아울러, 상기 레이저광의 집광점을 이동시키는 것에 의해, 상기 제거 영역에 상기 개질 영역을 형성시키는 제거 처리를 실행하는 레이저 가공 장치.
  13. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
    상기 제거 처리에서는, 상기 레이저광의 집광점의 이동 속도가 일정하게 된 상태에서, 상기 레이저 가공 헤드에서의 상기 레이저광의 조사를 개시 및 정지시키는 레이저 가공 장치.
  14. 청구항 11 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제거 처리에서는, 상기 대상물의 중심으로부터 떨어지는 방향 또는 가까워지는 방향으로 상기 레이저광의 집광점을 이동시키는 레이저 가공 장치.
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