KR20210081403A - 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법 - Google Patents
레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법 Download PDFInfo
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Abstract
레이저 가공 장치는, 대상물에 레이저광을 조사하는 것에 의해, 대상물의 내부에서 가상면을 따라서 개질 영역을 형성한다. 레이저 가공 장치는, 지지부와, 조사부와, 이동 기구와, 제어부를 구비한다. 제어부는, 대상물에서의 제1 부분에, 제1 가공 조건으로 레이저광을 조사시키는 제1 가공 처리와, 제1 가공 처리 후, 대상물에서 제1 부분보다도 내측의 제2 부분에, 제1 가공 조건과는 다른 제2 가공 조건으로 레이저광을 조사시키는 제2 가공 처리를 실행한다.
Description
본 발명의 일 측면은, 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법에 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.
상술한 바와 같은 레이저 가공 장치에서는, 예를 들면 근래에 점점 보급 확대됨에 따라, 택트 업 등의 여러 가지의 니즈(needs)에 따른 레이저 가공을 실현하는 것이 요구된다.
그래서, 본 발명의 일 측면은, 여러 가지의 니즈에 따른 레이저 가공이 가능한 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치는, 대상물에 레이저광을 조사하는 것에 의해, 대상물의 내부에서 가상면을 따라서 개질(改質) 영역을 형성하는 레이저 가공 장치로서, 대상물을 지지하는 지지부와, 지지부에 의해서 지지된 대상물에 레이저광을 조사하는 조사부와, 레이저광의 집광점의 위치가 가상면을 따라서 이동하도록 지지부 및 조사부 중 적어도 일방을 이동시키는 이동 기구와, 지지부, 조사부 및 이동 기구를 제어하는 제어부를 구비하며, 제어부는, 대상물에서의 제1 부분에, 제1 가공 조건으로 레이저광을 조사시키는 제1 가공 처리와, 제1 가공 처리 후, 대상물에서 제1 부분보다도 내측의 제2 부분에, 제1 가공 조건과는 다른 제2 가공 조건으로 레이저광을 조사시키는 제2 가공 처리를 실행한다.
이 레이저 가공 장치에서는, 대상물의 제1 부분에는, 제1 가공 조건으로 레이저광을 조사시키는 제1 가공 처리를 실시하고, 대상물의 내측의 제2 부분에는, 제2 가공 조건으로 레이저광을 조사시키는 제2 가공 처리를 실시할 수 있다. 따라서, 여러 가지의 니즈에 따른 레이저 가공이 가능한 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서는, 제1 부분은, 상기 대상물에서 레이저광 입사면에 대해서 교차하는 측면을 가지는 둘레 가장자리 부분을 포함하는 부분이라도 좋다.
본 발명의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서는, 제1 가공 처리에서는, 상기 대상물에서 상기 개질 영역을 형성하는 영역을, 둘레 가장자리로부터 내측으로 향하는 제1 방향으로 변천시켜도 괜찮다. 본 발명자들은 예의 검토를 거듭하여, 가상면을 따라서 개질 영역을 형성하는 경우, 그 개질 영역으로부터 가상면을 따라서 신장되는 균열의 신장 방향은, 대상물에서 개질 영역을 형성하는 영역의 변천 방향에 크게 기여하는 것을 찾아냈다. 구체적으로는, 해당 균열은, 해당 변천 방향과는 반대 방향으로 안정적으로 균열이 신장되기 쉬운 것을 찾아냈다. 그래서, 베벨부(대상물에서 레이저광 입사면에 대해서 교차하는 측면을 가지는 둘레 가장자리 부분)를 포함하는 제1 부분에서 개질 영역을 형성하는 영역을 둘레 가장자리로부터 내측으로 향하는 제1 방향으로 변천시킴으로써, 제1 방향과는 반대 방향인 내측으로부터 둘레 가장자리를 향하는 방향으로 해당 균열이 안정적으로 신장되기 쉬워진다. 그 결과, 가공이 곤란한 베벨부에서도 해당 균열을 형성하는 것이 가능해져, 대상물을 확실히 박리하는 것이 가능해진다. 또, 제1 부분보다도 내측의 제2 부분에서는, 소망의 가공 조건을 제2 가공 조건으로 한 레이저 가공이 가능하게 되어, 여러 가지의 니즈에 따른 레이저 가공이 가능해진다.
본 발명의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서, 제1 가공 처리에서는, 둘레 가장자리 부분에 개질 영역으로부터 가상면을 따라서 신장되는 균열을 형성해도 좋다. 이 경우, 가공이 곤란한 둘레 가장자리 부분에서도 해당 균열이 형성된다.
본 발명의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서, 제1 가공 처리에서는, 대상물에서 둘레 가장자리로부터 내측을 향해 소용돌이 모양으로 연장되는 가공용 라인을 따라서, 개질 영역을 둘레 가장자리로부터 내측을 향해 형성하거나, 또는, 대상물에서 둘레 가장자리로부터 내측으로 늘어서는 직선 모양의 복수의 가공용 라인을 따라서, 복수의 개질 영역을 둘레 가장자리로부터 내측의 순서로 형성해도 좋다. 이것에 의해, 베벨부를 포함하는 제1 부분에서 개질 영역을 형성하는 영역을 둘레 가장자리로부터 내측으로 향하는 제1 방향으로 변천시키는 것을, 구체적으로 실현할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서는, 제1 가공 조건 및 제2 가공 조건은, 한 개의 가공용 라인을 따라서 레이저광을 조사하여 개질 영역을 형성한 경우에, 가공 상태가 제1 슬라이싱 상태가 되는 조건이며, 제1 슬라이싱 상태는, 개질 영역에 포함되는 복수의 개질 스폿으로부터 신장되는 균열이, 한 개의 가공용 라인을 따르는 방향으로 신장되는 상태라도 좋다. 이러한 가공 조건에 의해, 대상물을 확실히 박리하는 것이 가능해진다.
본 발명의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서는, 제1 가공 조건 및 제2 가공 조건은, 늘어서도록 배치된 복수의 병행 라인을 가지는 가공용 라인을 따라서 레이저광을 조사하여 개질 영역을 형성한 경우에, 가공 상태가 제2 슬라이싱 상태가 되는 조건이며, 제2 슬라이싱 상태는, 개질 영역에 포함되는 복수의 개질 스폿으로부터 신장되는 균열이, 병행 라인을 따르는 방향 및 병행 라인과 교차하는 방향으로 신장하여 서로 연결되는 상태라도 좋다. 이러한 가공 조건에 의해, 대상물을 확실히 박리하는 것이 가능해진다.
본 발명의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서는, 제1 가공 조건은, 제1 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 제2 슬라이싱 상태가 되는 조건이며, 제2 가공 조건은, 제1 규정량보다도 많은 제2 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 제2 슬라이싱 상태가 되는 조건이라도 좋다. 이 경우, 제2 가공 조건에 의하면, 제1 가공 조건에 비해, 형성되는 개질 영역에 포함되는 복수의 개질 스폿을 거칠게 하여 효율 좋게 레이저 가공하는 것이 가능해진다. 따라서, 택트 업한 레이저 가공이 가능해진다.
본 발명의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서는, 이동 기구는, 레이저광의 집광점의 위치가 가상면과 교차하는 방향을 따라서 이동하도록 지지부 및 조사부 중 적어도 일방을 이동시키고, 제어부는, 제1 가공 처리 전에, 대상물의 둘레 가장자리의 내측에 고리 모양으로 연장되는 가공용 라인을 따라서, 대상물의 내부에서의 가상면보다도 레이저광 입사면과는 반대측의 부분에, 레이저광을 조사하여 개질 영역을 형성하는 트리밍 처리를 실행해도 괜찮다. 이것에 의해, 고리 모양으로 연장되는 가공용 라인의 둘레 가장자리측의 부분을 제거하는 트리밍 가공을 실현할 수 있다. 또, 대상물을 박리하기 전에 트리밍 가공을 행할 수 있기 때문에, 박리 후에 트리밍 가공을 행하는 경우에 비해, 박리에 의해 발생하는 균열을 통과하도록 레이저광을 조사하는 것을 피할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서, 제2 가공 처리에서는, 대상물에서 개질 영역을 형성하는 영역을 제1 방향으로 변천시켜도 괜찮다. 이것에 의해, 대상물을 확실히 박리하는 것이 가능해진다.
본 발명의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서, 제2 가공 처리에서는, 대상물에서 개질 영역을 형성하는 영역을, 제1 방향과는 반대 방향의 제2 방향으로 변천시키고, 제1 방향에서의 제1 부분의 거리는, 미리 설정된 소정 거리 이하라도 좋다. 이것에 의해, 대상물을 확실히 박리하는 것이 가능해진다.
본 발명의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치는, 유저로부터의 입력을 받아들이는 입력부를 구비하며, 제어부는, 입력부의 입력에 근거하여 제1 가공 조건 및 제2 가공 조건 중 적어도 어느 하나를 설정해도 괜찮다. 이것에 의해, 제1 가공 조건 및 제2 가공 조건 중 적어도 어느 하나를 원하는대로 설정할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서는, 제어부는, 대상물의 제1 부분에 제1 가공 조건과는 다른 다른 가공 조건으로 상기 레이저광을 조사시키는 제3 가공 처리를, 제1 가공 처리의 도중에 실행해도 괜찮다. 이 경우에도, 대상물을 확실히 박리하는 것은 가능하다.
본 발명의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서는, 제2 가공 조건은, 늘어서도록 배치된 복수의 병행 라인을 가지는 가공용 라인을 따라서 레이저광을 조사하여 개질 영역을 형성한 경우로서 제1 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가, 제2 슬라이싱 상태가 되는 조건이고, 제1 가공 조건은, 복수의 병행 라인을 가지는 가공용 라인을 따라서 레이저광을 조사하여 개질 영역을 형성한 경우로서 제1 규정량보다도 많은 제2 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가, 제1 슬라이싱 상태 또는 제2 슬라이싱 상태가 되는 조건이며, 제1 부분은, 대상물에서 레이저광 입사면에 대해서 교차하는 측면을 가지는 둘레 가장자리 부분을 제외한 부분이고, 제1 슬라이싱 상태는, 개질 영역에 포함되는 복수의 개질 스폿으로부터 신장되는 균열이, 한 개의 가공용 라인을 따르는 방향으로 신장되는 상태이고, 제2 슬라이싱 상태는, 개질 영역에 포함되는 복수의 개질 스폿으로부터 신장되는 균열이, 병행 라인을 따르는 방향 및 병행 라인과 교차하는 방향으로 신장하여 서로 연결되는 상태라도 좋다. 이 경우, 대상물에서의 둘레 가장자리 부분에 균열을 신장시키지 않는 박리 가공을 효과적으로 행할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 관한 레이저 가공 방법은, 대상물에 레이저광을 조사하는 것에 의해, 대상물의 내부에서 가상면을 따라서 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 방법으로서, 대상물에서 레이저광 입사면에 대해서 교차하는 측면을 가지는 둘레 가장자리 부분을 포함하는 제1 부분에, 제1 가공 조건으로 레이저광을 조사하는 제1 가공 공정과, 제1 가공 공정 후, 대상물에서 제1 부분보다도 내측의 제2 부분에, 제1 가공 조건과는 다른 제2 가공 조건으로 레이저광을 조사하는 제2 가공 처리를 구비하며, 제1 가공 공정에서는, 대상물에서 개질 영역을 형성하는 영역을, 둘레 가장자리로부터 내측으로 향하는 제1 방향으로 변천시킨다.
이 레이저 가공 방법에서는, 제1 부분에서 개질 영역을 형성하는 영역을 둘레 가장자리로부터 내측으로 향하는 제1 방향으로 변천시킴으로써, 이 제1 방향과는 반대 방향의 내측으로부터 둘레 가장자리를 향하는 방향으로 해당 균열이 안정적으로 신장되기 쉬워진다. 그 결과, 가공 곤란한 베벨부에서도 해당 균열을 형성하는 것이 가능해져, 대상물을 확실히 박리하는 것이 가능해진다. 또, 제1 부분보다도 내측의 제2 부분에서는, 소망의 가공 조건을 제2 가공 조건으로 한 레이저 가공이 가능해져, 여러 가지의 니즈에 따른 레이저 가공이 가능해진다.
그런데, 상술한 특허 문헌 1에 기재된 바와 같은 레이저 가공 장치에서는, 대상물에 레이저광을 조사하는 것에 의해, 대상물의 내부에서 가상면을 따라서 개질 영역을 형성하는 경우가 있다. 이 경우, 가상면에 걸치는 개질 영역 및 개질 영역으로부터 신장되는 균열을 경계로 하여, 대상물의 일부가 박리된다. 이러한 박리 가공에서는, 예를 들면 대상물의 둘레 가장자리 부분이 레이저광 입사면에 대해서 교차하는 측면(예를 들면, 강도 향상을 위한 면취면)을 가지면, 해당 둘레 가장자리 부분에 레이저광을 충분히 집광할 수 없어, 해당 둘레 가장자리 부분에 개질 영역 내지 균열을 가상면을 따라서 형성하는 것이 곤란하게 되어, 대상물을 박리할 수 없을 가능성이 있다. 그래서, 본 발명의 일 측면은, 대상물을 확실히 박리할 수 있는 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법을 제공하는 것을 과제로 해도 좋다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 여러 가지의 니즈에 따른 레이저 가공이 가능한 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법을 제공할 수 있다. 대상물을 확실히 박리할 수 있다.
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 레이저 가공 장치를 이용하여 반도체 디바이스를 제조하는 방법을 설명하기 위한 대상물의 측면도이고, 도 11의 (b)는, 도 11의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 12의 (a)는, 도 11의 (b)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이고, 도 12의 (b)는, 도 12의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이며, 도 12의 (c)는, 도 12의 (b)에 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 13의 (a)는, 도 12의 (b)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이고, 도 13의 (b)는, 도 13의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 14의 (a)는, 제1 실시 형태에 관한 박리 가공의 대상이 되는 대상물의 평면도이고, 도 14의 (b)는, 도 14의 (a)의 파선 범위 내의 개소를 확대하여 나타내는 측면도이다.
도 15는, 제1 실시 형태에 관한 박리 가공에서 형성되는 복수의 개질 스폿을 설명하기 위한 평면도이다.
도 16의 (a)는, 슬라이싱 스텔스(stealth) 상태를 나타내는 화상이고, 도 16의 (b)는, 슬라이싱 하프 컷 상태를 나타내는 화상이다.
도 17의 (a)는, 슬라이싱 스텔스 상태를 나타내는 다른 화상이고, 도 17의 (b)는, 슬라이싱 하프 컷 상태를 나타내는 다른 화상이다.
도 18의 (a)는, 제1 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태로서 슬라이싱 풀 컷 상태를 나타내는 화상이고, 도 18의 (b)는, 제2 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태로서 슬라이싱 풀 컷 상태를 나타내는 화상이다.
도 19는, 제1 실시 형태에 관한 박리 가공을 나타내는 플로우 차트이다.
도 20의 (a)는, 제1 실시 형태에 관한 박리 가공을 설명하기 위한 대상물의 평면도이고, 도 20의 (b)는, 도 20의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이다.
도 21의 (a)는, 도 20의 (b)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이고, 도 21의 (b)는, 도 21의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이다.
도 22는, 개질 영역으로부터 신장되는 균열을 설명하기 위한 대상물의 평면도이다.
도 23은, 도 22의 대상물의 균열을 관찰한 결과를 나타내는 도면이다.
도 24의 (a)는, 제1 실시 형태의 변형예에 관한 박리 가공을 설명하기 위한 대상물의 평면도이고, 도 24의 (b)는, 도 24의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이다.
도 25는, GUI의 설정 화면의 예를 나타내는 도면이다.
도 26은, GUI의 설정 화면의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 27은, GUI의 설정 화면의 관리자 모드의 예를 나타내는 도면이다.
도 28은, 박리 가공에서의 최적인 펄스 에너지를 조사한 실험 결과를 나타내는 도면이다.
도 29의 (a)는, 제2 실시 형태에 관한 박리 가공을 설명하기 위한 대상물의 평면도이고, 도 29의 (b)는, 도 29의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이다.
도 30은, 제2 실시 형태에 관한 박리 가공을 나타내는 플로우 차트이다.
도 31은, 제2 실시 형태의 변형예에 관한 박리 가공을 나타내는 플로우 차트이다.
도 32는, 제3 실시 형태에 관한 박리 가공을 나타내는 플로우 차트이다.
도 33은, 제4 실시 형태에 관한 박리 가공에서 하프 컷 가공 조건을 결정하는 경우의 처리의 예를 나타내는 플로우 차트이다.
도 34는, 제4 실시 형태에 관한 박리 가공에서 제1 가공 조건을 결정하는 경우의 처리의 예를 나타내는 플로우 차트이다.
도 35는, 제4 실시 형태에 관한 박리 가공에서 제2 가공 조건을 결정하는 경우의 처리의 예를 나타내는 플로우 차트이다.
도 36의 (a)는, 변형예에 관한 반도체 디바이스를 제조하는 방법을 설명하기 위한 대상물의 측면도이고, 도 36의 (b)는, 도 36의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 37의 (a)는, 다른 변형예에 관한 반도체 디바이스를 제조하는 방법을 설명하기 위한 대상물의 측면도이고, 도 37의 (b)는, 도 37의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 38의 (a)는, 또 다른 변형예에 관한 반도체 디바이스를 제조하는 방법을 설명하기 위한 대상물의 측면도이고, 도 38의 (b)는, 도 38의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 39는, 변형예에 관한 박리 가공의 대상이 되는 대상물의 평면도이다.
도 40은, 변형예의 레이저 가공 장치의 평면도이다.
도 41은, 대상물의 예를 나타내는 평면도이며, 도 41의 (b)는, 도 41의 (a)에 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 42는, 변형예의 레이저 가공 장치를 이용하여 반도체 디바이스를 제조하는 방법을 설명하기 위한 레이저 가공 장치의 평면도이다.
도 43의 (a)는, 변형예의 레이저 가공 장치를 이용하여 반도체 디바이스를 제조하는 방법을 설명하기 위한 대상물의 측면도이고, 도 43의 (b)는, 도 43의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 44의 (a)는, 도 43의 (b)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이고, 도 44의 (b)는, 도 44의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이며, 도 44의 (c)는, 도 44의 (b)에 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 45는, 변형예의 레이저 가공 장치를 이용하여 반도체 디바이스를 제조하는 방법을 설명하기 위한 레이저 가공 장치의 평면도이다.
도 46은, 변형예의 레이저 가공 장치를 이용하여 반도체 디바이스를 제조하는 방법을 설명하기 위한 레이저 가공 장치의 일부분의 측면도이다.
도 47은, 도 44의 (b) 및 (c)에 이어서 나타내는 대상물의 둘레 가장자리 부분의 측면도이다.
도 48의 (a)는, 도 47에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이고, 도 48의 (b)는, 도 48의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 49의 (a)는, 대상물의 둘레 가장자리 부분의 단면 사진을 나타내는 도면이고, 도 49의 (b)는, 도 49의 (a)의 일부를 확대한 단면 사진을 나타내는 도면이다.
도 50은, 변형예의 레이저 가공 장치를 이용하여 반도체 디바이스를 제조하는 방법을 설명하기 위한 레이저 가공 장치의 일부분의 측면도이다.
도 51의 (a)는, 다른 변형예의 레이저 가공 장치를 이용하여 반도체 디바이스를 제조하는 방법을 설명하기 위한 대상물의 측면도이고, 도 51의 (b)는, 도 51의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 52의 (a)는, 도 51의 (b)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이고, 도 52의 (b)는, 도 52의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이며, 도 52의 (c)는, 도 52의 (b)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 53은, 도 52의 (c)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 54의 (a)는, 슬라이싱 하프 컷 상태를 나타내는 또 다른 화상이고, 도 54의 (b)는, 슬라이싱 하프 컷 상태를 나타내는 또 다른 화상이다.
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 레이저 가공 장치를 이용하여 반도체 디바이스를 제조하는 방법을 설명하기 위한 대상물의 측면도이고, 도 11의 (b)는, 도 11의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 12의 (a)는, 도 11의 (b)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이고, 도 12의 (b)는, 도 12의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이며, 도 12의 (c)는, 도 12의 (b)에 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 13의 (a)는, 도 12의 (b)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이고, 도 13의 (b)는, 도 13의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 14의 (a)는, 제1 실시 형태에 관한 박리 가공의 대상이 되는 대상물의 평면도이고, 도 14의 (b)는, 도 14의 (a)의 파선 범위 내의 개소를 확대하여 나타내는 측면도이다.
도 15는, 제1 실시 형태에 관한 박리 가공에서 형성되는 복수의 개질 스폿을 설명하기 위한 평면도이다.
도 16의 (a)는, 슬라이싱 스텔스(stealth) 상태를 나타내는 화상이고, 도 16의 (b)는, 슬라이싱 하프 컷 상태를 나타내는 화상이다.
도 17의 (a)는, 슬라이싱 스텔스 상태를 나타내는 다른 화상이고, 도 17의 (b)는, 슬라이싱 하프 컷 상태를 나타내는 다른 화상이다.
도 18의 (a)는, 제1 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태로서 슬라이싱 풀 컷 상태를 나타내는 화상이고, 도 18의 (b)는, 제2 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태로서 슬라이싱 풀 컷 상태를 나타내는 화상이다.
도 19는, 제1 실시 형태에 관한 박리 가공을 나타내는 플로우 차트이다.
도 20의 (a)는, 제1 실시 형태에 관한 박리 가공을 설명하기 위한 대상물의 평면도이고, 도 20의 (b)는, 도 20의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이다.
도 21의 (a)는, 도 20의 (b)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이고, 도 21의 (b)는, 도 21의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이다.
도 22는, 개질 영역으로부터 신장되는 균열을 설명하기 위한 대상물의 평면도이다.
도 23은, 도 22의 대상물의 균열을 관찰한 결과를 나타내는 도면이다.
도 24의 (a)는, 제1 실시 형태의 변형예에 관한 박리 가공을 설명하기 위한 대상물의 평면도이고, 도 24의 (b)는, 도 24의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이다.
도 25는, GUI의 설정 화면의 예를 나타내는 도면이다.
도 26은, GUI의 설정 화면의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 27은, GUI의 설정 화면의 관리자 모드의 예를 나타내는 도면이다.
도 28은, 박리 가공에서의 최적인 펄스 에너지를 조사한 실험 결과를 나타내는 도면이다.
도 29의 (a)는, 제2 실시 형태에 관한 박리 가공을 설명하기 위한 대상물의 평면도이고, 도 29의 (b)는, 도 29의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이다.
도 30은, 제2 실시 형태에 관한 박리 가공을 나타내는 플로우 차트이다.
도 31은, 제2 실시 형태의 변형예에 관한 박리 가공을 나타내는 플로우 차트이다.
도 32는, 제3 실시 형태에 관한 박리 가공을 나타내는 플로우 차트이다.
도 33은, 제4 실시 형태에 관한 박리 가공에서 하프 컷 가공 조건을 결정하는 경우의 처리의 예를 나타내는 플로우 차트이다.
도 34는, 제4 실시 형태에 관한 박리 가공에서 제1 가공 조건을 결정하는 경우의 처리의 예를 나타내는 플로우 차트이다.
도 35는, 제4 실시 형태에 관한 박리 가공에서 제2 가공 조건을 결정하는 경우의 처리의 예를 나타내는 플로우 차트이다.
도 36의 (a)는, 변형예에 관한 반도체 디바이스를 제조하는 방법을 설명하기 위한 대상물의 측면도이고, 도 36의 (b)는, 도 36의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 37의 (a)는, 다른 변형예에 관한 반도체 디바이스를 제조하는 방법을 설명하기 위한 대상물의 측면도이고, 도 37의 (b)는, 도 37의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 38의 (a)는, 또 다른 변형예에 관한 반도체 디바이스를 제조하는 방법을 설명하기 위한 대상물의 측면도이고, 도 38의 (b)는, 도 38의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 39는, 변형예에 관한 박리 가공의 대상이 되는 대상물의 평면도이다.
도 40은, 변형예의 레이저 가공 장치의 평면도이다.
도 41은, 대상물의 예를 나타내는 평면도이며, 도 41의 (b)는, 도 41의 (a)에 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 42는, 변형예의 레이저 가공 장치를 이용하여 반도체 디바이스를 제조하는 방법을 설명하기 위한 레이저 가공 장치의 평면도이다.
도 43의 (a)는, 변형예의 레이저 가공 장치를 이용하여 반도체 디바이스를 제조하는 방법을 설명하기 위한 대상물의 측면도이고, 도 43의 (b)는, 도 43의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 44의 (a)는, 도 43의 (b)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이고, 도 44의 (b)는, 도 44의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이며, 도 44의 (c)는, 도 44의 (b)에 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 45는, 변형예의 레이저 가공 장치를 이용하여 반도체 디바이스를 제조하는 방법을 설명하기 위한 레이저 가공 장치의 평면도이다.
도 46은, 변형예의 레이저 가공 장치를 이용하여 반도체 디바이스를 제조하는 방법을 설명하기 위한 레이저 가공 장치의 일부분의 측면도이다.
도 47은, 도 44의 (b) 및 (c)에 이어서 나타내는 대상물의 둘레 가장자리 부분의 측면도이다.
도 48의 (a)는, 도 47에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이고, 도 48의 (b)는, 도 48의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 49의 (a)는, 대상물의 둘레 가장자리 부분의 단면 사진을 나타내는 도면이고, 도 49의 (b)는, 도 49의 (a)의 일부를 확대한 단면 사진을 나타내는 도면이다.
도 50은, 변형예의 레이저 가공 장치를 이용하여 반도체 디바이스를 제조하는 방법을 설명하기 위한 레이저 가공 장치의 일부분의 측면도이다.
도 51의 (a)는, 다른 변형예의 레이저 가공 장치를 이용하여 반도체 디바이스를 제조하는 방법을 설명하기 위한 대상물의 측면도이고, 도 51의 (b)는, 도 51의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 52의 (a)는, 도 51의 (b)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이고, 도 52의 (b)는, 도 52의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이며, 도 52의 (c)는, 도 52의 (b)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 53은, 도 52의 (c)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 54의 (a)는, 슬라이싱 하프 컷 상태를 나타내는 또 다른 화상이고, 도 54의 (b)는, 슬라이싱 하프 컷 상태를 나타내는 또 다른 화상이다.
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(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(63, 64)와, 1쌍의 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)의 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)」이라고 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)」이라고 칭함)을 조사한다. 레이저 가공 헤드(10A, 10B)는, 조사부를 구성한다.
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)(지지부(7), 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 라인을 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 집광점(집광 영역의 일부)이 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. 설정되는 라인의 형상은, 격자 모양으로 한정되지 않고, 고리 모양, 직선 모양, 곡선 모양 및 이들 중 적어도 어느 하나를 조합시킨 형상이라도 괜찮다.
[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)와는 반대측에 위치하고 있고, 제2 벽부(22)는, 고정부(61)에 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 있다. 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(도 5 참조), 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. 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 괜찮다.
다음으로, 각 실시 형태를 설명한다. 이하, 상술한 실시 형태와 중복하는 설명은 생략한다.
[제1 실시 형태]
도 9에 나타내어지는 레이저 가공 장치(101)는, 대상물(100)에 집광점(적어도 집광 영역의 일부)을 맞추어 레이저광을 조사하는 것에 의해, 대상물(100)에 개질 영역을 형성한다. 레이저 가공 장치(101)는, 대상물(100)에 트리밍 가공 및 박리 가공을 실시하고, 반도체 디바이스를 취득(제조)한다. 트리밍 가공은, 대상물(100)에서 불요(不要) 부분을 제거하기 위한 가공이다. 박리 가공은, 대상물(100)의 일부분을 박리하기 위한 가공이다.
대상물(100)은, 예를 들면 원판 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(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 기능 소자는, 예를 들면, 포토 다이오드 등의 수광 소자, 레이저 다이오드 등의 발광 소자, 메모리 등의 회로 소자 등이다.
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. 예를 들면 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 외부 가장자리 부분이다. 예를 들면 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, 박리 예정면으로서의 가상면(M1)이 설정되어 있다. 가상면(M1)은, 개질 영역의 형성을 예정하는 면이다. 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, 가상적인 영역이며, 평면에 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.
대상물(100)에는, 트리밍 예정 라인으로서의 라인(M3)이 설정되어 있다. 라인(M3)은, 개질 영역의 형성을 예정하는 라인이다. 라인(M3)은, 대상물(100)의 외부 가장자리의 내측에서 고리 모양으로 연장된다. 여기서의 라인(M3)은, 링 모양으로 연장된다. 라인(M3)은, 대상물(100)의 내부에서의 가상면(M1)보다도 레이저광 입사면과는 반대측의 부분에서, 유효 영역(R)와 제거 영역(E)와의 경계에 설정되어 있다. 라인(M3)의 설정은, 제어부(9)에서 행할 수 있다. 라인(M3)은, 가상적인 라인이지만, 실제로 그은 라인이라도 좋다. 라인(M3)은, 좌표 지정된 것이라도 좋다.
도 9에 나타내어지는 바와 같이, 레이저 가공 장치(101)는, 스테이지(107), 레이저 가공 헤드(10A), 제1 Z축 레일(106A), Y축 레일(108), 촬상부(110), GUI(Graphical User Interface)(111), 및, 제어부(9)를 구비한다. 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 레이저광 입사면측인 상측으로 한 상태(표면(100a)을 스테이지(107)측인 하측으로 한 상태)로, 대상물(100)이 재치된다. 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.
레이저 가공 헤드(10A)는, 스테이지(107)에 재치된 대상물(100)에 제1 레이저광(L1)(도 11의 (a) 참조)을 Z방향을 따라서 조사하고, 해당 대상물(100)의 내부에 개질 영역을 형성한다. 레이저 가공 헤드(10A)는, 제1 Z축 레일(106A) 및 Y축 레일(108)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10A)는, 모터 등의 공지의 구동 장치의 구동력에 의해, 제1 Z축 레일(106A)을 따라서 Z방향으로 직선적으로 이동할 수 있다. 레이저 가공 헤드(10A)는, 모터 등의 공지의 구동 장치의 구동력에 의해, Y축 레일(108)을 따라서 Y방향으로 직선적으로 이동할 수 있다. 레이저 가공 헤드(10A)는, 조사부를 구성한다.
레이저 가공 헤드(10A)는, 상술한 바와 같이 반사형 공간 광 변조기(34)를 구비하고 있다. 레이저 가공 헤드(10A)는, 측거 센서(36)를 구비하고 있다. 측거 센서(36)는, 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 센서(36)로서는, 제1 레이저광(L1)과 별도 축의 센서인 경우, 삼각 측거 방식, 레이저 공초점(共焦点) 방식, 백색 공초점 방식, 분광 간섭 방식, 비점수차(非点收差) 방식 등의 센서를 이용할 수 있다. 측거 센서(36)로서는, 제1 레이저광(L1)과 동축의 센서인 경우, 비점수차 방식 등의 센서를 이용할 수 있다. 레이저 가공 헤드(10A)의 회로부(19)(도 3 참조)는, 측거 센서(36)에서 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 집광점인 제1 집광점과의 거리가 일정하게 유지되도록, 해당 변위 데이터에 근거하여 집광부(14)가 Z방향을 따라서 이동한다.
제1 Z축 레일(106A)은, Z방향을 따라서 연장되는 레일이다. 제1 Z축 레일(106A)은, 장착부(65)를 매개로 하여 레이저 가공 헤드(10A)에 장착되어 있다. 제1 Z축 레일(106A)은, 제1 레이저광(L1)의 제1 집광점이 Z방향(가상면(M1)과 교차하는 방향)을 따라서 이동하도록, 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.
Y축 레일(108)은, Y방향을 따라서 연장되는 레일이다. Y축 레일(108)은, 제1 Z축 레일(106A)에 장착되어 있다. Y축 레일(108)은, 제1 레이저광(L1)의 제1 집광점이 Y방향(가상면(M1)을 따르는 방향)을 따라서 이동하도록, 레이저 가공 헤드(10A)를 Y방향을 따라서 이동시킨다. Y축 레일(108)은, 상기 이동 기구(6)(도 1 참조) 또는 상기 이동 기구(300)(도 8 참조)의 레일에 대응한다.
촬상부(110)는, 제1 레이저광(L1)의 입사 방향을 따르는 방향으로부터 대상물(100)을 촬상한다. 촬상부(110)는, 얼라이먼트 카메라(AC) 및 촬상 유닛(IR)을 포함한다. 얼라이먼트 카메라(AC) 및 촬상 유닛(IR)은, 레이저 가공 헤드(10A)와 함께 장착부(65)에 장착되어 있다. 얼라이먼트 카메라(AC)는, 예를 들면, 대상물(100)을 투과하는 광을 이용하여 디바이스 패턴 등을 촬상한다. 이것에 의해 얻어지는 화상은, 대상물(100)에 대한 제1 레이저광(L1)의 조사 위치의 얼라이먼트에 제공된다.
촬상 유닛(IR)은, 대상물(100)을 투과하는 광에 의해 대상물(100)을 촬상한다. 예를 들면, 대상물(100)이 실리콘을 포함하는 웨이퍼인 경우, 촬상 유닛(IR)에서는 근적외 영역의 광이 이용된다. 촬상 유닛(IR)은, 광원과, 대물 렌즈와, 광 검출부를 가진다. 광원은, 대상물(100)에 대해서 투과성을 가지는 광을 출력한다. 광원은, 예를 들면, 할로겐 램프 및 필터에 의해서 구성되어 있고, 예를 들면 근적외 영역의 광을 출력한다. 광원으로부터 출력된 광은, 미러 등의 광학계에 의해서 도 광되어 대물 렌즈를 통과하여, 대상물(100)에 조사된다.
대물 렌즈는, 대상물(100)의 레이저광 입사면과는 반대측의 면에서 반사된 광을 통과시킨다. 즉, 대물 렌즈는, 대상물(100)을 전반(투과)한 광을 통과시킨다. 대물 렌즈의 개구수(NA)는, 예를 들면 0.45 이상이다. 대물 렌즈는, 보정환(補正環)을 가지고 있다. 보정환은, 예를 들면 대물 렌즈를 구성하는 복수의 렌즈에서의 상호간의 거리를 조정하는 것에 의해, 대상물(100) 내에서 광에 생기는 수차를 보정한다. 광 검출부는, 대물 렌즈를 통과한 광을 검출한다. 광 검출부는, 예를 들면, InGaAs 카메라에 의해서 구성되어 있고, 근적외 영역의 광을 검출한다. 촬상 유닛(IR)은, 대상물(100)의 내부에 형성된 개질 영역, 및, 개질 영역으로부터 신장되는 균열 중 적어도 어느 하나를 촬상할 수 있다. 즉, 레이저 가공 장치(101)에서는, 촬상 유닛(IR)을 이용하여, 비파괴에 의한 레이저 가공의 가공 상태를 확인할 수 있다. 촬상 유닛(IR)은, 대상물(100)의 내부에서의 레이저 가공의 가공 상태를 감시(내부 감시)하는 가공 상태 감시부를 구성한다.
GUI(111)는, 각종의 정보를 표시한다. GUI(111)는, 예를 들면 터치 패널 디스플레이를 포함한다. GUI(111)에는, 유저의 터치 등의 조작에 의해, 가공 조건에 관한 각종의 설정이 입력된다. GUI(111)는, 유저로부터의 입력을 받아들이는 입력부를 구성한다.
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. 제어부(9)는, 레이저 가공 장치(101)의 각 부를 제어하여, 각종 기능을 실현한다.
제어부(9)는, 스테이지(107)와, 레이저 가공 헤드(10A)와, 상기 이동 기구(6)(도 1 참조) 또는 상기 이동 기구(300)(도 1 참조)를 적어도 제어한다. 제어부(9)는, 스테이지(107)의 회전, 레이저 가공 헤드(10A)로부터의 제1 레이저광(L1)의 조사, 및, 제1 레이저광(L1)의 제1 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 0° 방향의 위치에 위치할 때의 상태를 기준으로 한 회전 각도를 포함한다.
제어부(9)는, 스테이지(107)를 회전시키면서, 대상물(100)에서의 라인(M3)(유효 영역(R)의 둘레 가장자리)을 따른 위치에 제1 집광점을 위치시킨 상태에서, θ 정보에 근거하여 레이저 가공 헤드(10A)에서의 제1 레이저광(L1)의 조사의 개시 및 정지를 제어하는 것에 의해, 유효 영역(R)의 둘레 가장자리를 따라서 개질 영역을 형성시키는 트리밍 처리를 실행한다. 트리밍 처리는, 트리밍 가공을 실현하는 제어부(9)의 처리이다. 본 실시 형태의 트리밍 처리에서는, 박리 처리(후술의 제1 가공 처리) 전에, 라인(M3)을 따라서, 대상물(100)의 내부에서의 가상면(M1)보다도 레이저광 입사면과는 반대측의 부분에, 제1 레이저광(L1)을 조사하여 개질 영역을 형성한다.
제어부(9)는, 스테이지(107)를 회전시키면서, 레이저 가공 헤드(10A)로부터 제1 레이저광(L1)을 조사시킴과 아울러, 제1 집광점의 Y방향에서의 이동을 제어하는 것에 의해, 대상물(100)의 내부에서 가상면(M1)을 따라서 개질 영역을 형성시키는 박리 처리를 실행한다. 박리 처리는, 박리 가공을 실현하는 제어부(9)의 처리이다. 제어부(9)는, GUI(111)의 표시를 제어한다. GUI(111)로부터 입력된 각종의 설정에 근거하여, 트리밍 처리 및 박리 처리를 실행한다.
개질 영역의 형성 및 그 정지의 전환은, 다음과 같이 하여 실현될 수 있다. 예를 들면, 레이저 가공 헤드(10A)에서, 제1 레이저광(L1)의 조사(출력)의 개시 및 정지(ON/OFF)를 전환함으로써, 개질 영역의 형성과 해당 형성의 정지를 전환하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 레이저 발진기가 고체 레이저로 구성되어 있는 경우, 공진기 내에 마련된 Q스위치(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.
혹은, 개질 영역의 형성 및 그 정지의 전환은, 다음과 같이 하여 실현해도 괜찮다. 예를 들면, 셔터 등의 기계식 기구를 제어하는 것에 의해서 제1 레이저광(L1)의 광로를 개폐하여, 개질 영역의 형성과 해당 형성의 정지를 전환해도 괜찮다. 제1 레이저광(L1)을 CW광(연속파)으로 전환함으로써, 개질 영역의 형성을 정지시켜도 괜찮다. 반사형 공간 광 변조기(34)의 액정층에, 제1 레이저광(L1)의 집광 상태를 개질할 수 없는 상태로 하는 패턴(예를 들면, 레이저 산란시키는 새틴(satin) 무늬의 패턴)을 표시함으로써, 개질 영역의 형성을 정지시켜도 괜찮다. 어테뉴에이터 등의 출력 조정부를 제어하여, 개질 영역을 형성할 수 없도록 제1 레이저광(L1)의 출력으로 저하시킴으로써, 개질 영역의 형성을 정지시켜도 괜찮다. 편광 방향을 전환함으로써, 개질 영역의 형성을 정지시켜도 괜찮다. 제1 레이저광(L1)을 광축 이외의 방향으로 산란시켜(날려) 컷함으로써, 개질 영역의 형성을 정지시켜도 괜찮다.
다음으로, 레이저 가공 장치(101)를 이용하여, 대상물(100)에 트리밍 가공 및 박리 가공을 실시하고, 반도체 디바이스를 제조(취득)하는 방법의 일 예에 대해서, 이하에 설명한다. 이하에 설명하는 제조 방법은, 트리밍 가공 및 박리 가공에 의해서 대상물(100)로부터 없애는 제거 부분(대상물(100)에서 반도체 디바이스로서 이용되지 않는 부분)에 대해, 리유즈(reuse) 가능한 방법이다.
먼저, 이면(100b)을 레이저광 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. 구체적으로는, 도 11의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 스테이지(107)를 일정한 회전 속도로 회전하면서, 대상물(100)의 라인(M3) 상의 위치에 제1 집광점(P1)을 위치시킨 상태에서, 레이저 가공 헤드(10A)에서의 제1 레이저광(L1)을 조사한다. 해당 제1 레이저광(L1)의 조사를, 제1 집광점(P1)의 Z방향의 위치를 바꾸어 반복하여 행한다. 즉, 도 10의 (b) 및 도 11의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 박리 처리 전에, 라인(M3)을 따라서, 대상물(100)의 내부에서의 가상면(M1)보다도 레이저광 입사면과는 반대측의 부분에 개질 영역(43)을 형성한다.
이어서, 박리 가공을 실시한다. 구체적으로는, 도 12의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 스테이지(107)를 일정한 회전 속도로 회전시키면서, 레이저 가공 헤드(10A)로부터 제1 레이저광(L1)을 조사함과 아울러, 제1 집광점(P1)이 가상면(M1)의 외부 가장자리측으로부터 내측으로 Y방향을 따라서 이동하도록, 레이저 가공 헤드(10A)를 Y축 레일(108)을 따라서 이동시킨다. 이것에 의해, 도 12의 (b) 및 도 12의 (c)에 나타내어지는 바와 같이, 대상물(100)의 내부에서 가상면(M1)을 따라서, 회전축(C)(도 9 참조)의 위치를 중심으로 하는 소용돌이 모양(인벌류트(involute) 곡선)으로 연장되는 개질 영역(4)을 형성한다. 형성한 개질 영역(4)은, 복수의 개질 스폿을 포함한다. 이것에 의해, 도 13의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 가상면(M1)에 걸치는 개질 영역(4) 및 개질 영역(4)의 개질 스폿으로부터 신장되는 균열을 경계로 하여, 대상물(100)의 일부를 박리한다. 이것과 함께, 라인(M3)을 따르는 개질 영역(43) 및 개질 영역(43)의 개질 스폿으로부터 신장되는 균열을 경계로 하여, 제거 영역(E)을 없앤다.
또, 대상물(100)의 박리 및 제거 영역(E)의 제거는, 예를 들면 흡착 지그를 이용하여 행해도 괜찮다. 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 개질 영역(4, 43)을 선택적으로 에칭해도 괜찮다. 이것에 의해, 대상물(100)을 용이하게 박리하는 것이 가능해진다. 스테이지(107)를 일정한 회전 속도로 회전시켰지만, 해당 회전 속도는 변화시켜도 괜찮다. 예를 들면 스테이지(107)의 회전 속도는, 개질 영역(4)에 포함되는 개질 스폿의 피치가 일정 간격이 되도록 변화시켜도 괜찮다.
이어서, 도 13의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 대상물(100)의 박리면(100h)에 대해서, 마무리의 연삭 또는 숫돌 등의 연마재에 의한 연마를 행한다. 에칭에 의해 대상물(100)을 박리하고 있는 경우, 해당 연마를 간략화할 수 있다. 이상의 결과, 반도체 디바이스(100k)가 취득된다.
다음으로, 본 실시 형태의 박리 가공에 관해서, 보다 상세하게 설명한다.
도 14의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 박리 가공의 대상이 되는 대상물(100)에는, 라인(가공용 라인)(M11)이 설정되어 있다. 라인(M11)은, 개질 영역(4)의 형성을 예정하는 라인이다. 라인(M11)은, 대상물(100)에서 둘레 가장자리측으로부터 내측을 향해 소용돌이 모양으로 연장된다. 환언하면, 라인(M11)은, 스테이지(107)의 회전축(C)(도 9 참조)의 위치를 중심으로 하는 소용돌이 모양(인벌류트 곡선)으로 연장된다. 라인(M11)은, 늘어서도록 배치된 복수의 병행 라인(M11a)을 가지는 가공용 라인이다. 예를 들면 소용돌이 모양에서의 일주(一周) 부분이, 1개의 병행 라인(M11a)을 구성한다. 라인(M11)은, 가상적인 라인이지만, 실제로 그은 라인이라도 좋다. 라인(M11)은, 좌표 지정된 것이라도 괜찮다.
도 14의 (a) 및 도 14의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 대상물(100)은, 레이저광 입사면인 이면(100b)에 대해서 교차하는 측면을 가지는 베벨부(둘레 가장자리 부분)(BB)를 가진다. 베벨부(BB)는, 예를 들면 강도 향상을 위한 면취면이다. 베벨부(BB)는, 대상물(100)의 둘레 가장자리의 각(角, 모서리)이 곡면(R면)으로 되어서 이루어진다. 베벨부(BB)는, 예를 들면, 대상물(100)에서 둘레 가장자리로부터 200~300μm 내측까지의 사이의 부분이다.
대상물(100)에는, 얼라이먼트 대상(100n)이 마련되어 있다. 예를 들면 얼라이먼트 대상(100n)은, 대상물(100)의 0° 방향의 위치에 대해서 θ방향(스테이지(107)의 회전축(C) 둘레의 회전 방향)으로 일정한 관계를 가진다. 0° 방향의 위치란, θ방향에서 기준이 되는 대상물(100)의 위치이다. 예를 들면 얼라이먼트 대상(100n)은, 대상물(100)의 둘레 가장자리측에 형성된 노치이다. 또, 얼라이먼트 대상(100n)은, 특별히 한정되지 않고, 대상물(100)의 오리엔테이션 플랫이라도 괜찮고, 기능 소자의 패턴이라도 좋다.
제어부(9)는, 베벨부(BB)를 포함하는 베벨 주변부(제1 부분)(100X)에, 제1 가공 조건으로 제1 레이저광(L1)을 조사시키는 제1 가공 처리를 실행한다. 제어부(9)는, 제1 가공 처리 후, 대상물(100)에서 베벨 주변부(100X)보다도 내측의 내주부(제2 부분)(100Y)에, 제1 가공 조건과는 다른 제2 가공 조건으로 제1 레이저광(L1)을 조사시키는 제2 가공 처리를 실행한다. 제1 가공 처리 및 제2 가공 처리는, 박리 처리에 포함된다. 대상물에서의 베벨 주변부(100X) 및 내주부(100Y)의 넓이는, GUI(111)를 통해서 입력할 수 있다.
제1 가공 처리 및 제2 가공 처리에서는, 도 15에 나타내어지는 바와 같이, 라인(M11)의 연장 방향(C1)(가공 진행 방향)과 직교하는 직교 방향에 대해서 경사지는 경사 방향(C2)을 따라서 일렬로 늘어서는 복수의 개질 스폿(SA)이 가상면(M1) 상에 형성되도록, 제1 레이저광(L1)이 분기된다. 제1 레이저광(L1)의 분기는, 예를 들면 반사형 공간 광 변조기(34)(도 5 참조)를 이용하여 실현할 수 있다.
도시되는 예에서는, 제1 레이저광(L1)이 4분기되어, 4개의 개질 스폿(SA)이 형성된다. 분기된 4개의 개질 스폿(SA) 중 인접하는 한 쌍의 개질 스폿(SA)에 대해서, 라인(M11)의 연장 방향(C1)에서의 간격이 분기 피치(BPx)이며, 연장 방향(C1)의 직교 방향에서의 간격이 분기 피치(BPy)이다. 연속하는 2펄스의 제1 레이저광(L1)의 조사로 형성되는 한 쌍의 개질 스폿(SA)에 대해서, 연장 방향(C1)에서의 간격이 펄스 피치(PP)이다. 연장 방향(C1)과 경사 방향(C2)과 사이의 각도가 분기 각도(α)이다.
제1 가공 처리 및 제2 가공 처리에서는, 제1 레이저광(L1)을 대상물(100)에 조사시킴과 아울러, 둘레 가장자리로부터 내측을 향해 소용돌이 모양의 라인(M11)을 따라서 제1 집광점(P1)의 위치를 대상물(100)에 대해서 상대적으로 이동시켜, 해당 라인(M11)을 따라서 개질 영역(4)을 형성한다. 즉, 제1 및 제2 가공 처리에서는, 대상물(100)에서 개질 영역(4)을 형성하는 영역을, 둘레 가장자리로부터 내측으로 향하는 제1 방향으로 변천시킨다.
제1 가공 조건 및 제2 가공 조건은, 한 개의 가공용 라인을 따라서 제1 레이저광(L1)을 조사하여 개질 영역(4)을 형성한 경우에, 대상물(100)의 내부의 가공 상태(이하, 간단히 「가공 상태」라고도 함)가 후술의 슬라이싱 하프 컷 상태(제1 슬라이싱 상태)가 되는 조건이다. 제1 가공 조건 및 제2 가공 조건은, 늘어서도록 배치된 복수의 병행 라인을 가지는 가공용 라인인 라인(M11)을 따라서 제1 레이저광(L1)을 조사하여 개질 영역(4)을 형성한 경우에, 가공 상태가 후술의 슬라이싱 풀 컷 상태(제2 슬라이싱 상태)가 되는 조건이다.
제1 가공 조건은, 제1 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태가 되는 조건이다. 제2 가공 조건은, 제1 규정량보다도 많은 제2 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태가 되는 조건이다. 제1 가공 조건 및 제2 가공 조건의 구체적인 파라미터로서는, 제1 레이저광(L1)의 분기수, 분기 피치(BPy, BPx), 펄스 에너지, 펄스 피치 및 펄스 폭, 및 가공 속도 등을 들 수 있다. 가공 상태가 슬라이싱 하프 컷 상태가 되는 가공 조건은, 가공 상태가 슬라이싱 하프 컷 상태가 되도록 공지 기술에 근거하여 파라미터가 적절히 설정된 가공 조건이다. 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태가 되는 가공 조건은, 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태가 되도록 공지 기술에 근거하여 파라미터가 적절히 설정된 가공 조건이다. 예를 들면 제1 가공 조건은, 분기수는 4, 분기 피치(BPy)가 20μm, 분기 피치(BPx)가 30μm, 펄스 에너지는 16.73μJ, 가공 속도는 800mm/s, 펄스 피치는 10μm, 펄스 폭은 700ns이다. 예를 들면 제2 가공 조건은, 분기 피치(BPy)가 30μm인 이외에는 제1 가공 조건과 동일하다.
여기서, 박리 가공에서 찾아내어진 가공 상태에 대해서, 이하에 설명한다.
도 16의 (a) 및 도 17의 (a)는, 슬라이싱 스텔스(stealth) 상태를 나타내는 화상이다. 도 16의 (b) 및 도 17의 (b)는, 슬라이싱 하프 컷 상태를 나타내는 화상이다. 도 18의 (a)는, 제1 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태로서 슬라이싱 풀 컷 상태를 나타내는 화상이다. 도 18의 (b)는, 제2 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태로서 슬라이싱 풀 컷 상태를 나타내는 화상이다.
도 16의 (a)~도 18의 (b)는, 레이저광 입사면으로부터 촬상 유닛(IR)에서 촬상한, 가상면(M1)의 위치에서의 화상이다. 도 16의 (a) 및 도 16의 (b)는, 한 개의 가공용 라인(병행 라인)을 따라서 제1 레이저광(L1)을 조사하여 개질 영역(4)을 형성한 경우의 가공 상태이다. 도 17의 (a)~도 18의 (b)는, 복수 라인의 가공용 라인을 따라서 제1 레이저광(L1)을 조사하여 개질 영역(4)을 형성한 경우의 가공 상태이다. 가공용 라인은, 도시에서 좌우로 직선 모양으로 연장되도록 설정되어 있다. 도 16의 (a)~도 18의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 가공 상태는, 펄스 에너지 및 분기 피치 등에 의해, 3단계로 변화되는 것을 알 수 있다.
도 16의 (a) 및 도 17의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 슬라이싱 스텔스(SST) 상태는, 개질 영역(4)에 포함되는 복수의 개질 스폿(타흔(打痕))(SA)으로부터 균열이 신장하고 있지 않거나, 또는, 해당 균열이 연결되어 있지 않은 상태이다. 슬라이싱 스텔스 상태는, 개질 스폿(SA)만을 관찰할 수 있는 상태이다. 슬라이싱 스텔스 상태에서는, 균열의 신장이 없기 때문에, 가공용 라인의 수를 증가시켜도 슬라이싱 풀 컷 상태로 상태 변화하지 않는다.
도 16의 (b) 및 도 17의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 슬라이싱 하프 컷(SHC) 상태는, 개질 영역(4)에 포함되는 복수의 개질 스폿(SA)으로부터 신장되는 균열이, 가공용 라인을 따르는 방향으로 신장되는 상태이다. 화상에서, 슬라이싱 하프 컷 상태에서는, 개질 스폿(SA)과 가공용 라인을 따른 번짐을 확인할 수 있다. 가공 상태가 슬라이싱 하프 컷 상태가 되도록 가공용 라인의 수를 증가시킴으로써, 슬라이싱 풀 컷 상태로 변화하지만, 가공 조건에 의해서 슬라이싱 풀 컷 상태로 변화하는 해당 가공용 라인의 수가 변화한다. 또, 슬라이싱 풀 컷 상태를 발생시키기 위해서는, 한 개의 가공용 라인을 따라서 제1 레이저광(L1)을 조사하여 개질 영역(4)을 형성한 경우의 가공 상태로서, 슬라이싱 하프 컷 상태가 필요 불가결이 되는 것을 알 수 있다.
슬라이싱 풀 컷(SFC) 상태는, 개질 영역(4)에 포함되는 복수의 개질 스폿(SA)으로부터 신장되는 균열이, 복수의 가공용 라인을 따르는 방향 및 가공용 라인과 교차하는 방향으로 신장하여 서로 연결되는 상태이다. 슬라이싱 풀 컷 상태는, 개질 스폿(SA)으로부터 신장되는 균열이, 화상 상에서 좌우 상하로 신장되어, 복수의 가공용 라인을 걸쳐서 연결되어 있는 상태이다. 도 18의 (a) 및 도 18의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 슬라이싱 풀 컷 상태는, 화상 상에서 개질 스폿(SA)을 확인할 수 없는 상태(해당 균열에 의해 형성된 공간 내지 간극이 확인되는 상태)이다. 슬라이싱 풀 컷 상태는, 복수의 가공용 라인의 사이를 걸치는 균열의 연결에 의해서 발생하는 상태이기 때문에, 한 개의 가공용 라인을 따라서 제1 레이저광(L1)을 조사하여 개질 영역(4)을 형성한 경우에는, 발생할 수 없다.
슬라이싱 풀 컷 상태란, 제1 슬라이싱 풀 컷 상태와, 제2 슬라이싱 풀 컷 상태를 포함한다. 제1 슬라이싱 풀 컷 상태는, 제1 규정량의 레이저 가공 후에 발생하는 슬라이싱 풀 컷 상태이다(도 18의 (a) 참조). 제2 슬라이싱 풀 컷 상태는, 제1 규정량보다도 많은 제2 규정량의 레이저 가공 후에 발생하는 슬라이싱 풀 컷 상태이다(도 18의 (a) 참조).
제1 규정량의 레이저 가공은, 예를 들면 100개 미만의 복수의 병행 라인을 따라서 제1 레이저광(L1)을 조사하여 개질 영역(4)을 형성한 경우이다. 제1 규정량의 레이저 가공이란, 예를 들면, 대상물(100)에서의 개질 영역(4)을 형성하는 영역의 인덱스 방향의 폭이 12mm 미만인 경우이다. 인덱스 방향은, 레이저광 입사면으로부터 보아 가공용 라인의 연장 방향에 직교하는 방향이다. 제2 규정량의 레이저 가공이란, 예를 들면 100개 이상의 복수의 가공용 라인을 따라서 제1 레이저광(L1)을 조사하여 개질 영역(4)을 형성한 경우이다. 제2 규정량의 레이저 가공이란, 예를 들면, 대상물(100)에서의 개질 영역(4)을 형성하는 영역의 인덱스 방향의 폭이 12mm 이상인 경우이다. 제1 규정량 및 제2 규정량은 특별히 한정되지 않고, 여러 가지의 파라미터량이라도 좋다. 제1 규정량 및 제2 규정량은, 예를 들면 가공 시간이라도 좋다. 제1 규정량 및 제2 규정량은, 복수의 파라미터량을 조합시켜도 좋다.
또, 도 16의 (a)~도 18의 (b)는 촬상 유닛(IR)에서 촬상한 화상이지만, 통상의 IR카메라로 촬영한 경우도, 도 16의 (a)~도 18의 (b)와 동일한 화상이 얻어진다. 도 16의 (a)~도 18의 (b)의 결과는, 대상물(100)의 형상 및 크기 등에 특별히 한정되지 않고, 대상물(100)이 홀 웨이퍼 또는 소편(小片) 웨이퍼라도, 도 16의 (a)~도 18의 (b)와 동일한 결과가 얻어진다. 도 16의 (a)~도 18의 (b)의 결과는 레이저 가공만의 결과(응력을 가하지 않는 것을 전제로 실시한 결과)이다. 100개 미만의 복수의 가공용 라인을 따라서 제1 레이저광(L1)을 조사하여 개질 영역(4)을 형성한 경우라도, 대상물(100)에 응력을 가함으로써 슬라이싱 풀 컷 상태가 되는 경우가 있다.
제어부(9)는, GUI(111)를 매개로 한 유저로부터의 입력에 근거하여, 제1 가공 조건 및 제2 가공 조건을 설정한다. GUI(111)의 표시 및 입력에 관해서는, 후술한다. 제어부(9)는, 촬상 유닛(IR)의 촬상 결과, 즉 대상물(100)의 내부의 가공 상태를, GUI(111)에 표시시킨다.
촬상 유닛(IR)은, 소용돌이 모양의 라인(M11)을 따라서 개질 영역(4)이 형성된 경우의 가공 상태가 슬라이싱 하프 컷 상태인지를 감시한다. 촬상 유닛(IR)은, 제1 가공 처리에서, 제1 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태인지(즉, 제1 슬라이싱 풀 컷 상태인지)를 감시한다. 촬상 유닛(IR)은, 제2 가공 처리에서, 제2 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태인지(즉, 제2 슬라이싱 풀 컷 상태인지)를 감시한다. 상태를 감시하는 것은, 해당 상태를 지켜보는 작용을 실현하는 것, 및/또는, 해당 상태를 판별할 수 있는 정보를 취득(예를 들면 화상 취득)하는 것을 포함한다.
제어부(9)는, 촬상 유닛(IR)의 감시 결과에 근거하여, 제1 가공 처리에서의 제1 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 제2 슬라이싱 풀 컷 상태인지 여부, 및, 제2 가공 처리에서의 제2 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 제2 슬라이싱 풀 컷 상태인지 여부를 판정한다. 가공 상태의 판정은, 공지의 여러 가지의 화상 처리 수법을 이용하여 행할 수 있다. 가공 상태의 판정은, 딥 러닝에 의해서 얻어지는 학습이 끝난 모델(AI；인공지능)을 이용하여 행해도 괜찮다. 이들에 대해서는, 제어부(9)에서의 다른 판정에 대해 동일하다.
다음으로, 상술한 박리 가공에 대해서, 도 19의 플로우 차트를 참조하면서 상세하게 설명한다.
본 실시 형태의 박리 가공은, 제1 가공 처리에서 균열을 베벨부(BB)에 도달시킨 후에 제2 가공 처리를 행하여, 대상물(100)의 박리를 실현한다. 구체적으로는, 제어부(9)에 의해 레이저 가공 장치(101)의 각 부를 제어하여, 이하의 각 처리를 실행한다.
먼저, 얼라이먼트 카메라(AC)가 대상물(100)의 얼라이먼트 대상(100n)의 바로 위에 위치하고 또한 얼라이먼트 대상(100n)에 얼라이먼트 카메라(AC)의 핀트가 맞도록, 스테이지(107)를 회전시킴과 아울러 레이저 가공 헤드(10A)를 Y축 레일(108) 및 제1 Z축 레일(106A)을 따라서 이동시킨다. 얼라이먼트 카메라(AC)에 의해 촬상을 행한다. 얼라이먼트 카메라(AC)의 촬상 화상에 근거하여, 대상물(100)의 0도 방향의 위치를 취득한다. 또, 얼라이먼트 카메라(AC)의 촬상 화상에 근거하여, 대상물(100)의 직경을 취득한다. 또, 대상물(100)의 직경은, 유저로부터의 입력에 의해 설정되어도 괜찮다.
이어서, 도 9 및 도 20의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 스테이지(107)를 회전시켜, 대상물(100)을 0도 방향의 위치에 위치시킨다. Y방향에서 제1 집광점(P1)이 박리 개시 소정 위치에 위치하도록, 레이저 가공 헤드(10A)를 Y축 레일(108)을 따라서 이동시킨다. Z방향에서 제1 집광점(P1)이 가상면(M1)에 위치하도록, 레이저 가공 헤드(10A)를 제1 Z축 레일(106A)을 따라서 이동시킨다. 예를 들면 박리 개시 소정 위치는, 대상물(100)보다도 떨어진 소정 위치이다.
이어서, 스테이지(107)의 회전을 개시한다. 측거 센서에 의한 이면(100b)의 추종을 개시한다. 또, 측거 센서의 추종 개시 전에, 제1 집광점(P1)의 위치가, 측거 센서의 측장 가능 범위 내인 것을 미리 확인한다. 스테이지(107)의 회전 속도가 일정(등속)하게 된 시점에서, 레이저 가공 헤드(10A)에 의한 제1 레이저광(L1)의 조사를 개시한다.
베벨 주변부(100X)에 제1 가공 조건으로 제1 레이저광(L1)을 조사하면서, 제1 집광점(P1)이 Y방향을 따라서 내주측으로 이동하도록 레이저 가공 헤드(10A)를 Y축 레일(108)을 따라서 이동시킨다(스텝 S1, 제1 가공 공정). 상기 스텝 S1에서는, 대상물(100)에서 개질 영역(4)을 형성하는 영역을, 둘레 가장자리로부터 내측으로 향하는 제1 방향(E1)으로 변천시킨다. 상기 스텝 S1에서는, 인덱스 방향을 제1 방향(E1)으로 하여 레이저 가공을 행한다. 상기 스텝 S1에서는, 소용돌이 모양의 라인(M11)을 따라서, 둘레 가장자리로부터 내측을 향하도록 제1 집광점(P1)을 이동시켜 개질 영역(4)을 형성한다. 상기 스텝 S1에서는, 제1 레이저광(L1)의 조사를 개시하는 타이밍은, 제1 레이저광(L1)의 광축이 아직 대상물(100) 밖에 위치할 때라도 괜찮고, 베벨 주변부(100X)에 위치할 때라도 괜찮다.
제1 규정량의 제1 가공 공정의 가공 후, 스테이지(107)의 회전 및 제1 레이저광(L1)의 조사 등을 정지하여, 제1 가공 공정을 정지한다. 촬상 유닛(IR)의 촬상 결과에 근거하여, 제1 규정량의 가공 후의 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태인지 여부를 판정한다(스텝 S2). 상기 스텝 S2에서 Yes인 경우, 스테이지(107)의 회전 및 제1 레이저광(L1)의 조사 등을 다시 개시하여, 제1 가공 공정을 재개한다(스텝 S3). 이것에 의해, 베벨 주변부(100X)에서는, 개질 영역(4)이 소용돌이 모양의 라인(M11)을 따라서 형성되고, 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태가 된다(도 20의 (b) 참조).
이어서, 도 9 및 도 21의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 스테이지(107)를 회전시킨 상태에서, 내주부(100Y)에 제2 가공 조건으로 제1 레이저광(L1)을 조사하면서, 제1 집광점(P1)이 Y방향을 따라서 내주측으로 이동하도록 레이저 가공 헤드(10A)를 Y축 레일(108)을 따라서 이동시킨다(스텝 S4, 제2 가공 공정). 상기 스텝 S4에서는, 인덱스 방향을 제1 방향(E1)으로 하여 레이저 가공을 행한다. 상기 스텝 S4에서는, 소용돌이 모양의 라인(M11)을 따라서, 둘레 가장자리로부터 내측을 향하도록 제1 집광점(P1)을 이동시켜 개질 영역(4)을 형성한다.
제2 규정량의 제2 가공 공정의 가공 후, 스테이지(107)의 회전 및 제1 레이저광(L1)의 조사 등을 정지하여, 제2 가공 공정을 정지한다. 촬상 유닛(IR)의 촬상 결과에 근거하여, 제2 규정량의 가공 후의 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태인지 여부를 판정한다(스텝 S5). 상기 스텝 S5에서 Yes인 경우, 스테이지(107)의 회전 및 제1 레이저광(L1)의 조사 등을 다시 개시하여, 제2 가공 공정을 재개한다(스텝 S6). 이것에 의해, 내주부(100Y)에서는, 개질 영역(4)이 소용돌이 모양의 라인(M11)을 따라서 형성되고, 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태가 된다(도 21의 (b) 참조).
이상에 의해, 가상면(M1)의 전역(全域)에 개질 영역(4)이 라인(M11)을 따라서 형성되어, 가공이 완료된다(스텝 S7). 촬상 유닛(IR)의 촬상 결과에 근거하여, 가공 완료 후의 가공 상태가 가상면(M1)의 전역에서 슬라이싱 풀 컷 상태인지 여부를 판정한다(스텝 S8). 상기 스텝 S8에서 Yes인 경우, 박리 가공이 정상적으로 완료되었다고 하여, 처리를 정상 종료한다. 한편, 상기 스텝 S2에서 No, 상기 스텝 S5에서 No, 또는, 상기 스텝 S8에서 No인 경우, 가공 상태에 에러가 있다고 판정하여, 예를 들면 가공 상태의 에러를 GUI(111)를 통해서 알린다(스텝 S9). 예를 들면 상기 스텝 S9 후, 별도의 공정(예를 들면 후술의 제4 실시 형태의 처리)에 의해서, 제1 가공 조건 및 제2 가공 조건이 재설정된다.
또, 베벨 주변부(100X)의 인덱스 방향의 폭이 35mm 이하인 경우, 제2 가공 처리시에 베벨부(BB)의 휨이 발생하는 경우가 있다. 베벨 주변부(100X)의 인덱스 방향의 폭이 35mm보다도 큰 경우, 제1 가공 처리시에 베벨부(BB)의 휨이 발생하는 경우가 있다.
도 22는, 가상면(M1)을 따라서 형성된 개질 영역(4)으로부터 신장되는 균열을 설명하기 위한 대상물(100)의 평면도이다. 도 23은, 도 22의 대상물(100)의 균열을 관찰한 결과를 나타내는 도면이다. 도 22는, 레이저광 입사면으로부터 대상물(100)을 본 상태를 나타낸다. 여기서의 실험에서는, 대상물(100)에서, 외주부(100G)와, 그것보다도 내주측의 내주부(100F)에서, 병설된 복수의 직선 모양의 가공용 라인을 따라서 개질 영역(4)을 형성하고 있다. 그리고, 내주부(100F)의 인덱스 방향 후측(외주부(100G)측)의 균열과, 내주부(100F)의 인덱스 방향 전측의 균열과, 외주부(100G)의 인덱스 방향 전측의 균열에 대해서, 설정된 가공용 라인의 수(數)인 가공 라인수를 바꾸어 관찰하고 있다.
도면 중에서, 좌우 방향이 스캔 방향(가공용 라인의 연장 방향)이며, 상하 방향이 인덱스 방향이다. 제1 레이저광(L1)의 분기수는 4, 분기 피치(BPy)는 20μm, 분기 피치(BPx)는 30μm, 펄스 에너지는 16.73μJ, 가공 속도는 800mm/s, 펄스 피치는 10μm, 펄스 폭은 700ns이다. 대상물(100)은, (100)면을 주면(主面)으로 하는 실리콘 웨이퍼이다. 대상물(100)의 두께는 775μm이다.
도 22 및 도 23에 나타내어지는 바와 같이, 인덱스 방향 전측에서는, 균열 신장량에 편차가 크고, 가공 라인수에 의존하지 않는다. 인덱스 방향 후측에서는, 가공 라인수의 증가와 함께 균열 신장량도 커진다. 균열은, 인덱스 방향과 반대 방향(인덱스 방향 후측)으로 신장되는 것을 알 수 있다. 해당 균열의 균열 신장량은, 가공 라인수에 의존하는 것을 알 수 있다. 즉, 가상면(M1)을 따라서 개질 영역(4)을 형성하는 경우, 그 개질 영역(4)으로부터 가상면(M1)을 따라서 신장되는 균열의 신장 방향은, 대상물(100)에서 개질 영역(4)을 형성하는 영역의 변천 방향(인덱스 방향)으로 크게 기여하는 것을 찾아낼 수 있다. 구체적으로는, 해당 균열은, 해당 변천 방향과는 반대 방향으로 안정적으로 균열이 신장되기 쉬운 것을 찾아낼 수 있다.
또, 가공 조건 I를 이용하여, 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태가 되도록, 베벨부(BB)를 가지는 웨이퍼에 레이저 가공을 행했다. 실험 결과는, 이하와 같다. 또, 개질 에어리어의 폭은, 그 인덱스 방향에서의 폭이다. 「×」은 No Good, 「△」은 Good, 「○」은 Very Good을 각각 의미한다.
＜가공 조건 I＞
분기수 4, 분기 피치(BPy) 20μm, 분기 피치(BPx) 30μm, 가공 속도 800mm, 주파수 80kHz
＜실험 결과＞
개질 에어리어의 폭 10mm(가공 라인수 500개)：베벨부(BB)까지의 균열 도달 ×
개질 에어리어의 폭 20mm(가공 라인수 1000개)：베벨부(BB)까지의 균열 도달 ×
개질 에어리어의 폭 25mm(가공 라인수 1252개)：베벨부(BB)까지의 균열 도달 ×
개질 에어리어의 폭 30mm(가공 라인수 1500개)：베벨부(BB)까지의 균열 도달 △
개질 에어리어의 폭 35mm(가공 라인수 1752개)：베벨부(BB)까지의 균열 도달 ○(휨량 0.3mm)
또, 가공 조건 II를 이용하여, 가공 상태가 슬라이싱 하프 컷 상태가 되도록, 베벨부(BB)를 가지는 웨이퍼에 레이저 가공을 행했다. 실험 결과는, 이하와 같다. 실험 결과는, 이하와 같다. 또, 개질 에어리어의 폭은, 그 인덱스 방향에서의 폭이다. 「×」은 No Good, 「△」은 Good, 「○」은 Very Good을 각각 의미한다.
＜가공 조건 II＞
분기수 4, 분기 피치(BPy) 30μm, 분기 피치(BPx) 30μm, 가공 속도 800mm, 주파수 80kHz
＜실험 결과＞
개질 에어리어의 폭 10mm(가공 라인수 333개)：베벨부(BB)까지의 균열 도달 ×
개질 에어리어의 폭 20mm(가공 라인수 666개)：베벨부(BB)까지의 균열 도달 ×
개질 에어리어의 폭 25mm(가공 라인수 833개)：베벨부(BB)까지의 균열 도달 ×
개질 에어리어의 폭 30mm(가공 라인수 1000개)：베벨부(BB)까지의 균열 도달 ×
개질 에어리어의 폭 100mm(가공 라인수 3333개)：베벨부(BB)까지의 균열 도달 ×
이들 실험 결과로부터, 개질 에어리어의 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태이면, 균열이 베벨부(BB)까지 도달할 수 있는 것을 알 수 있다. 개질 에어리어의 가공 상태가 슬라이싱 하프 컷 상태이면, 균열이 베벨부(BB)까지 도달 곤란한 것을 알 수 있다. 즉, 베벨부(BB)에 균열을 신장시키기 위해서는, 적어도 개질 에어리어의 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태인 것이 요구된다.
이상, 레이저 가공 장치(101) 및 레이저 가공 방법에서는, 베벨 주변부(100X)에서 개질 영역(4)을 형성하는 영역을, 둘레 가장자리로부터 내측으로 향하는 제1 방향(E1)으로 변천시킨다. 즉, 제1 레이저광(L1)의 인덱스 방향을 제1 방향(E1)으로 하고 있다. 이것에 의해, 제1 방향(E1)과는 반대 방향인 내측으로부터 둘레 가장자리를 향하는 방향으로 해당 균열이 안정적으로 신장되기 쉬워진다. 개질 영역(4)에서의 제1 방향(E1)과는 반대 방향의 내측으로부터 둘레 가장자리를 향하는 방향으로, 해당 균열이 안정적으로 신장되기 쉬워진다. 그 결과, 가공이 곤란한 베벨부(BB)에서도 해당 균열을 형성하는 것이 가능해지고, 대상물(100)을 확실히 박리하는 것이 가능해진다. 또, 베벨 주변부(100X)보다도 내측의 내주부(100Y)에서는, 소망의 가공 조건을 제2 가공 조건으로 한 레이저 가공이 가능해지고, 택트 업 등등의 여러 가지의 니즈에 따른 레이저 가공이 가능해진다.
레이저 가공 장치(101)의 제1 가공 처리 및 레이저 가공 방법의 제1 가공 공정에서는, 대상물(100)에서 둘레 가장자리로부터 내측을 향해 소용돌이 모양으로 연장되는 라인(M11)을 따라서, 개질 영역(4)을 둘레 가장자리로부터 내측을 향해 형성하거나, 또는, 대상물(100)에서 둘레 가장자리로부터 내측으로 늘어서는 직선 모양의 복수의 병행 라인을 따라서, 복수의 개질 영역(4)을 둘레 가장자리로부터 내측의 순서로 형성한다. 이것에 의해, 베벨부(BB)를 포함하는 베벨 주변부(100X)에서 개질 영역(4)을 형성하는 영역을 둘레 가장자리로부터 내측으로 향하는 제1 방향(E1)으로 변천시키는 것을, 구체적으로 실현할 수 있다.
레이저 가공 장치(101) 및 레이저 가공 방법에서는, 제1 가공 조건 및 제2 가공 조건은, 한 개의 가공용 라인을 따라서 레이저광을 조사하여 개질 영역을 형성한 경우에, 가공 상태가 슬라이싱 하프 컷 상태가 되는 조건이다. 이러한 가공 조건에 의해, 대상물(100)을 확실히 박리하는 것이 가능해진다.
레이저 가공 장치(101) 및 레이저 가공 방법에서는, 제1 가공 조건 및 제2 가공 조건은, 복수의 병행 라인을 가지는 가공용 라인(소용돌이 모양의 라인(M11) 및 복수의 직선 모양의 라인)을 따라서 제1 레이저광(L1)을 조사하여 개질 영역(4)을 형성한 경우에, 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태가 되는 조건이다. 이러한 가공 조건에 의해, 대상물(100)을 확실히 박리하는 것이 가능해진다.
레이저 가공 장치(101) 및 레이저 가공 방법에서는, 제1 가공 조건은, 제1 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태가 되는 조건이다. 제2 가공 조건은, 제1 규정량보다도 많은 제2 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태가 되는 조건이다. 이 경우, 제2 가공 조건에 의하면, 제1 가공 조건에 비해, 형성되는 개질 영역(4)에 포함되는 복수의 개질 스폿(SA)을 거칠게 하여 효율 좋게 레이저 가공하는 것이 가능해진다. 택트 업한 레이저 가공이 가능해진다.
레이저 가공 장치(101) 및 레이저 가공 방법에서는, 박리 가공(박리 처리) 전에, 대상물(100)의 둘레 가장자리의 내측에 고리 모양으로 연장되는 라인(M3)을 따라서 대상물(100)의 내부에서의 가상면(M1)보다도 표면(100a)측의 부분에 개질 영역(43)을 형성하는 트리밍 가공(트리밍 처리)을 행한다. 이것에 의해, 라인(M3)의 둘레 가장자리측의 부분을 제거하는 트리밍 가공을 실현할 수 있다. 대상물(100)을 박리하기 전에 트리밍 가공을 행할 수 있기 때문에, 박리 후에 트리밍 가공을 행하는 경우에 비해, 박리에 의해 발생하는 균열을 통과하도록 제1 레이저광(L1)을 조사하는 것을 피할 수 있다. 또, 트리밍 가공 및 박리 가공에 의해서 대상물(100)로부터 없애는 제거 부분에 대해, 리유즈 가능하다.
레이저 가공 장치(101)의 제2 가공 처리 및 레이저 가공 방법의 제2 가공 공정에서는, 대상물(100)에서 개질 영역(4)을 형성하는 영역을, 제1 방향(E1)으로 변천시킨다. 즉, 제2 가공 처리 내지 제2 가공 공정의 제1 레이저광(L1)의 인덱스 방향을, 제1 방향(E1)으로 하고 있다. 이것에 의해, 대상물(100)을 확실히 박리하는 것이 가능해진다.
상술한 바와 같이, 복수의 병행 라인을 가지는 가공용 라인을 따라서 개질 영역(4)이 형성된 경우의 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태가 아니면, 대상물(100)을 박리하는 것이 곤란하다는 것을 찾아낼 수 있다. 그래서, 레이저 가공 장치(101) 및 레이저 가공 방법에서는, 라인(M11)을 따라서 개질 영역(4)이 형성된 경우의 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태인지를 감시한다. 해당 감시 결과에 의하면, 대상물(100)을 박리할 수 있는지 여부를 용이하게 파악하는 것이 가능해진다.
레이저 가공 장치(101) 및 레이저 가공 방법에서는, 제1 가공 처리(제1 가공 공정)에서, 제1 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태인지를 감시한다. 제2 가공 처리(제2 가공 공정)에서, 제2 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태인지를 감시한다. 이것에 의하면, 제1 가공 처리(제1 가공 공정)에 의해 대상물(100)을 박리할 수 있는지 여부를 용이하게 파악할 수 있다. 제2 가공 처리(제2 가공 공정)에 의해 대상물(100)을 박리할 수 있는지 여부를 용이하게 파악할 수 있다.
레이저 가공 장치(101)에서는, 제어부(9)는, 촬상 유닛(IR)의 감시 결과에 근거하여, 제1 가공 처리에서의 제1 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태인지 여부, 그리고, 제2 가공 처리에서의 제2 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태인지 여부를 판정한다. 이 경우, 제어부(9)에 의해, 감시 결과로부터 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태인지 여부를 자동으로 판정할 수 있다.
레이저 가공 장치(101) 및 레이저 가공 방법에서는, 가공 완료 후의 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태인지를 더 감시한다. 이것에 의해, 가공 완료 후에서, 대상물(100)을 박리할 수 있는 것을 파악하는 것이 가능해진다. 또, 가공 완료 후에 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태인지를 판정하는 상기 스텝 S8 및 그것에 관한 각 처리는, 생략할 수도 있다.
덧붙여서, 본 실시 형태에서는, 촬상 유닛(IR)은, 한 개의 가공용 라인을 따라서 개질 영역(4)이 형성된 경우의 가공 상태가 슬라이싱 하프 컷 상태인지를 감시해도 괜찮다. 예를 들면, 가공용 라인이 복수의 라인을 포함하는 경우, 그 중의 어느 한 개를 따라서 개질 영역(4)이 형성된 경우의 가공 상태를 감시해도 괜찮다. 또 예를 들면, 가공용 라인이 소용돌이 모양의 라인(M11)인 경우, 그 중의 일주(一周) 부분의 라인을 따라서 개질 영역(4)이 형성된 경우의 가공 상태를 감시해도 괜찮다.
이 경우, 제어부(9)는, 촬상 유닛(IR)의 감시 결과에 근거하여, 한 개의 가공용 라인을 따라서 개질 영역(4)이 형성된 경우의 가공 상태가 슬라이싱 하프 컷 상태인지 여부를 판정해도 괜찮다. 이것에 의해, 감시 결과로부터 가공 상태가 슬라이싱 하프 컷 상태인지 여부를 자동으로 판정할 수 있다. 한 개의 가공용 라인을 따라서 개질 영역(4)이 형성된 경우의 가공 상태가 슬라이싱 하프 컷 상태가 아닌(슬라이싱 스텔스 상태인) 경우, 가공 상태에 에러가 있다고 판정하여, 예를 들면 가공 상태의 에러를 GUI(111)를 통해서 알림과 아울러, 별도로 가공 조건을 재설정해도 괜찮다.
본 실시 형태에서는, 베벨 주변부(100X)에 대해서 제1 가공 처리(제1 가공 방법)를 행하고, 내주부(100Y)에 대해서 제2 가공 처리(제2 가공 처리)를 행했지만, 제2 가공 처리(제2 가공 처리)를 행하지 않고 , 대상물(100)의 전역에 제1 가공 처리(제1 가공 처리)를 행해도 괜찮다.
본 실시 형태에 관한 제2 가공 처리(제2 가공 공정)에서는, 도 24의 (a) 및 도 24의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 개질 영역(4)을 형성하는 영역을, 제2 방향(E2)으로 변천시켜도 괜찮다. 구체적으로는, 인덱스 방향을 제1 방향(E1)으로 하여 베벨 주변부(100X)에 레이저 가공을 실시하고, 베벨 주변부(100X)에 개질 영역(4)을, 소용돌이 모양의 외부 가장자리로부터 내주를 향하도록 라인(M11)을 따라서 형성한다. 그 후, 인덱스 방향을 제2 방향(E2)으로 하여 내주부(100Y)에 레이저 가공을 실시하고, 소용돌이 모양의 내주로부터 외부 가장자리를 향하도록 라인(M11)을 따라서, 내주부(100Y)에 개질 영역(4)을 형성한다.
이와 같이, 제2 가공 처리(제2 가공 공정)의 제1 레이저광(L1)의 인덱스 방향을 제2 방향(E2)으로 하는 경우에도, 대상물(100)을 확실히 박리하는 것이 가능해진다. 또, 이 경우에는, 인덱스 방향에서의 베벨 주변부(100X)의 거리는, 미리 설정된 소정 거리 이하라도 괜찮다. 소정 거리 이하는, 예를 들면 35mm 이하의 거리이며, 구체적으로는 20mm이다. 이것에 의해, 대상물(100)에 균열을 발생시키지 않고 박리시킬 수 있다.
본 실시 형태에서는, 제1 가공 처리(제1 가공 공정)와 제2 가공 처리(제2 가공 공정)와의 순서를 바꿔 넣어, 제2 가공 처리 후에 제1 가공 처리를 행해도 괜찮다. 이 경우, 베벨 주변부(100X)의 가공 중에 균열이 발생하기 쉽지만, 베벨 주변부(100X)는 적어도 박리 가능하다. 본 실시 형태에서는, 제1 가공 처리의 인덱스 방향이 제1 방향(E1)이면, 그 외의 가공 조건(제1 및 제2 가공 처리의 순서, 그리고, 제1 및 제2 가공 처리의 가공 상태 등)에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 이상으로 설명한 가공 조건이면, 확실히 대상물(100)을 박리시키는 것이 가능해진다.
레이저 가공 장치(101) 및 레이저 가공 방법에서는, 유저로부터의 입력을 GUI(111)에 의해 받아들이고, GUI(111)의 입력에 근거하여 제1 가공 조건 및 제2 가공 조건 중 적어도 어느 하나를 제어부(9)에 의해 설정할 수 있다. 제1 가공 조건 및 제2 가공 조건을 원하는대로 설정할 수 있다. 이하, GUI(111)에 표시하는 설정 화면에 대해, 예시한다.
도 25는, GUI(111)의 설정 화면의 예를 나타내는 도면이다. 도 25에 나타내어지는 설정 화면은, 양산시 또는 유저에 의한 가공 조건의 결정시에 사용된다. 도 25에 나타내어지는 설정 화면은, 복수의 가공 방법으로부터 어느 하나를 선택하는 가공 방법 선택 버튼(201)과, 베벨 주변부(100X)의 넓이를 설정하는 입력란(202)과, 내주부(100Y)의 넓이를 설정하는 입력란(203)과, 상세 설정으로 이행하는 상세 버튼(204)을 포함한다. 복수의 가공 방법은, 제1 가공 처리에서의 인덱스 방향, 제2 가공 처리에서의 인덱스 방향, 그리고, 제2 가공 처리의 유무가 다르다. 제2 가공 처리가 없는 경우(즉, 제1 가공 처리에서 전면(全面) 가공을 행하는 경우)의 입력란(202a)에는, 전면이라고 하는 선택 사항이 준비되어 있다.
도 26은, GUI(111)의 설정 화면의 다른 예를 나타내는 도면이다. 도 26에 나타내어지는 설정 화면은, 예를 들면 상세 버튼(204)(도 25 참조)이 유저에 의해 터치된 경우의 상세 설정시의 화면이다. 도 26에 나타내어지는 설정 화면은, 가공 조건을 선택하는 가공 조건 선택 버튼(211)과, 제1 레이저광(L1)의 분기수를 입력 또는 선택하는 분기수란(212)과, 1개의 가공용 라인을 따른 레이저 가공 후에 다음의 가공용 라인까지의 이동하는 거리인 인덱스를 입력하는 인덱스란(213)과, 분기수 및 인덱스의 입력 또는 표시를 행하는 이미지도(214)와, Z방향에서의 개질 스폿(SA)의 위치를 입력하는 가공 Z 하이트란(hight欄)(215)과, 가공 속도를 입력하는 가공 속도란(216)과, 가공 조건의 전환 방법을 선택하는 조건 전환 방법 버튼(217)을 포함한다.
가공 조건 선택 버튼(211)에서는, 제1 가공 조건 및 제2 가공 조건 중 어느 하나를 설정할지를 선택할 수 있다. 인덱스란(213)에 의하면, 분기수가 1인 경우에는, 그 입력값분만큼 자동으로 인덱스 방향으로 레이저 가공 헤드(10A)를 이동시킨다. 분기수를 1보다도 크게 한 경우에는, 이하의 계산식에 근거하는 인덱스만큼, 인덱스 방향으로 레이저 가공 헤드(10A)를 자동으로 이동시킨다.
인덱스=(분기수)×인덱스 입력값
이미지도(214)는, 인덱스 입력값의 표시부(214a)와, 각 개질 스폿(SA)의 출력을 입력하는 출력 입력란(214b)을 포함한다. 가공 속도란(216)은, 실제는 스테이지(107)가 회전하기 때문에, 회전수로 해도 괜찮다. 가공 속도란(216)에서는, 입력된 가공 속도로부터 자동으로 회전수로 치환하여 표시해도 괜찮다. 조건 전환 방법 버튼(217)에서는, 제1 가공 처리의 완료시에 자동으로 제2 가공 처리를 속행할지, 제1 가공 처리의 완료시에 한 번 장치를 정지하여 상태 감시를 실시하고 나서 제1 가공 처리를 속행할지를 선택한다.
도 27은, GUI(111)의 설정 화면의 관리자 모드의 예를 나타내는 도면이다. 도 27에 나타내어지는 설정 화면은, 제1 레이저광(L1)의 분기 방향을 선택하는 분기 방향 선택 버튼(221)과, 제1 레이저광(L1)의 분기수를 입력 또는 선택하는 분기수란(222)과, 분기 피치(BPx)를 입력하는 분기 피치 입력란(223)과, 분기 피치(BPx)의 열수를 입력하는 분기 피치 열수 입력란(224)과, 분기 피치(BPy)를 입력하는 분기 피치 입력란(225)과, 인덱스를 입력하는 인덱스란(226)과, 분기수에 근거하는 광축 이미지도(227)와, 제1 레이저광(L1)의 스캔 방향이 일방향(왕로(往路))이 타방향(귀로(歸路))인지를 선택하는 왕로 귀로 선택 버튼(228)과, 각종의 수치의 밸런스를 자동으로 조정하는 밸런스 조정 개시 버튼(229)을 포함한다.
분기수 및 분기 피치(BPx, BPy)가 입력된 시점에서, 광축의 거리를 자동으로 계산하고, 계산값이 결상 광학계(35)(도 5 참조)의 관계에서 에러가 되는 거리인 경우, GUI(111)에 그 취지를 표시시킨다. 해당 계산을 위해서, 결상 광학계(35)에 관한 정보를 입력시켜도 괜찮다. 분기 방향 선택 버튼(221)으로 분기 방향으로서 수직을 선택한 경우, 광축 이미지도(227)에서는, 복수의 분기 피치(227a)는 비표시로 해도 좋다. 분기수의 대소에 따라서, 광축 이미지도(227)의 분기 피치(227a, 227b)의 매스를 증감시켜도 괜찮다. 광축 이미지도(227)에서는, 분기 피치 열수 입력란(224) 및 분기 피치 입력란(225)의 입력값이 적응되지만, 각 체크란(CK)에 체크를 넣으면, 체크를 넣은 체크란(CK)에 대응하는 분기 피치(227a, 227b)의 거리를 변경할 수 있다.
도 28은, 박리 가공에서의 최적인 펄스 에너지의 조사예를 나타내는 도면이다. 도 28에서는, 한 개의 가공용 라인을 따라서 레이저 가공한 경우의 가공 상태와, 복수의 가공용 라인(병행 라인)을 따라서 레이저 가공한 후의 박리의 가부(可否)를 나타낸다. 제1 레이저광(L1)의 분기수는 4, 분기 피치(BPx, BPy)는 모두 30μm, 가공 속도는 800mm/s, 펄스 피치는 10μm, 펄스 폭은 700ns이다. 도면 중의 「SST」는, 슬라이싱 스텔스 상태를 의미한다. 도면 중의 「SHC」는, 슬라이싱 하프 컷 상태를 의미한다. 도 28에 나타내어지는 바와 같이, 슬라이싱 하프 컷 상태가 발생하는 최적 펄스 에너지는, 9.08~56μJ의 범위인 것을 알 수 있다. 또 특히, 펄스 에너지가 12.97~25μJ로는, 문제 없이 박리가 가능하다는 것을 알 수 있다. 또, 펄스 피치가 10μm보다도 큰 경우, 최적 펄스 에너지는 도면 중의 해당 실험 결과보다도 높아지는 경향이 있다. 펄스 피치가 10μm보다도 작은 경우, 최적 펄스 에너지는 도면 중의 해당 실험 결과보다도 작아지는 경향이 있다.
본 실시 형태에서는, 제어부(9)에 의해 가공 상태를 자동적으로 판정했지만, 촬상 유닛(IR)의 감시 결과에 근거하여 유저가 가공 상태를 판정해도 괜찮다. 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태라는 판정은, 가공 상태가 슬라이싱 하프 컷 상태 및 슬라이싱 스텔스 상태는 아니라는 판정에 상당한다.
일반적인 박리 가공에서는, 형성되는 개질 영역(4)에 포함되는 복수의 개질 스폿(SA)의 피치를 조밀하게 하고, 박리 예정면으로서의 가상면(M1)에 개질 스폿(SA)을 전면에 까는 것에 의해, 대상물(100)을 박리하는 경우가 있다. 이 경우, 가공 조건으로서는, 개질 스폿(SA)으로부터 균열이 비교적 신장되지 않는 조건(예를 들면, 레이저광의 파장이 단파장(1028nm), 펄스 폭이 50nsec, 펄스 피치가 1~10μm(특히, 1.5~3.5μm))가 선택된다. 이것에 대해, 본 실시 형태에서는, 가공 조건으로서, 가상면(M1)을 따라서 균열이 신장되는 조건을 선택하고 있다. 예를 들면, 가상면(M1)을 따라서 개질 영역(4)을 형성하기 위한 제1레이저광(L1)의 가공 조건으로서, 제1 레이저광(L1)의 파장이 장파장(예를 들면 1099nm), 펄스 폭이 700nsec를 선택하고 있다. 그 결과, 새로운 가공 상태(슬라이싱 하프 컷 상태 및 슬라이싱 풀 컷 등)를 찾아내는 것에 이르고 있다.
본 실시 형태에서, 제어부(9)는, 베벨 주변부(100X)에 제1 가공 조건과는 다른 다른 가공 조건으로 제1 레이저광(L1)을 조사시키는 제3 가공 처리를, 제1 가공 처리의 도중에 실행해도 괜찮다. 환언하면, 베벨 주변부(100X)에 제1 가공 조건과는 다른 다른 가공 조건으로 제1 레이저광(L1)을 조사하는 제3 가공 공정을, 제1 가공 공정의 도중에 실행해도 괜찮다. 해당 다른 가공 조건은, 특별히 한정되지 않고 여러 가지의 조건이라도 좋다. 해당 다른 가공 조건은. 예를 들면, 대상물(100)의 내부의 가공 상태가 슬라이싱 스텔스 상태, 슬라이싱 하프 컷 상태 또는 슬라이싱 풀 컷 상태가 될 때의 가공 조건이라도 괜찮다. 이 경우에서도, 대상물(100)을 확실히 박리하는 것은 가능하다. 제3 가공 처리(제3 가공 공정)에서의 가공용 라인의 인덱스 방향의 간격은, 제1 가공 처리(제1 가공 공정)에서의 가공용 라인의 인덱스 방향의 간격보다도 넓어도 된다.
본 실시 형태에서는, 제1 가공 처리(제1 가공 공정)와 제2 가공 처리(제2 가공 공정)를 전환할 때에는, 가공을 일단 멈추고 전환해도 괜찮고, 가공을 멈추지 않고 전환해도 괜찮다. 본 실시 형태에서는, 제1 가공 처리(제1 가공 공정)와 제3 가공 처리(제3 가공 공정)를 전환할 때에는, 가공을 일단 멈추고 전환해도 괜찮고, 가공을 멈추지 않고 전환해도 괜찮다. 가공을 멈추지 않고 가공 처리(가공 공정)를 전환하는 경우에는, 가공 조건을 완만하게 전환해도 괜찮다. 예를 들면, 제1 가공 조건과 제2 가공 조건과의 차이가 분기 피치(BPy)뿐이었던 경우, 분기 피치(BPy)를 20μm로부터 30μm로 변경할 때에는, 가공을 멈추고 전환하는 것이 아니라, 분기 피치(BPy)를 서서히(20μm, 21μm, 22μm, 23μm ···30μm 순서로) 스테이지(107)의 회전을 멈추지 않고 변경해도 좋다.
[제2 실시 형태]
다음으로, 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 제2 실시 형태의 설명에서는, 제1 실시 형태와 다른 점을 설명하고, 제1 실시 형태와 중복하는 설명을 생략한다.
상기 제1 실시 형태에서는, 제1 및 제2 가공 처리로 박리 가공을 실현하는 것에 대해서, 본 실시 형태에서는, 1개의 가공 처리로 박리 가공을 실현한다. 즉, 도 29의 (a) 및 도 29의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 1개의 가공 조건으로 베벨 주변부(100X) 및 내주부(100Y)를 포함하는 대상물(100)의 전역을 레이저 가공하는 점에서 상기 제1 실시 형태와 다르다.
제어부(9)는, 대상물(100)의 전역에 제2 가공 조건으로 제1 레이저광(L1)을 조사시키는 가공 처리를 실행한다. 구체적으로는, 제2 가공 조건으로 제1 레이저광(L1)을 대상물(100)에 조사시킴과 아울러, 둘레 가장자리로부터 내측을 향해 소용돌이 모양의 라인(M11)을 따라서 제1 집광점(P1)의 위치를 대상물(100)에 대해서 상대적으로 이동시켜, 해당 라인(M11)을 따라서 개질 영역(4)을 형성한다. 즉, 대상물(100)에서 개질 영역(4)을 형성하는 영역을, 둘레 가장자리로부터 내측으로 향하는 제1 방향(E1)으로 변천시킨다.
제어부(9)는, 레이저 가공 후의 대상물(100)을 흡착하는 흡착 지그를 Z방향 둘레로 비틀도록 동작시킨다. 이것에 의해, 대상물(100)에 대해서 박리되도록 외부 응력을 인가할 수 있다.
다음으로, 본 실시 형태의 박리 가공에 대해 도 30의 플로우 차트를 참조하면서 상세하게 설명한다.
본 실시 형태의 박리 가공에서는, 제어부(9)에 의해 레이저 가공 장치(101)의 각 부를 제어하여, 이하의 각 처리를 실행한다. 즉, 스테이지(107)의 회전을 개시한다. 제2 가공 조건으로 제1 레이저광(L1)을 대상물(100)에 조사하면서, 제1 집광점(P1)이 Y방향을 따라서 내주측으로 이동하도록 레이저 가공 헤드(10A)를 Y축 레일(108)을 따라서 이동시킨다(스텝 S11, 가공 공정).
상기 스텝 S11에서는, 인덱스 방향을 제1 방향(E1)으로 하여 레이저 가공을 행한다. 상기 스텝 S11에서는, 소용돌이 모양의 라인(M11)을 따라서, 둘레 가장자리로부터 내측을 향하도록 제1 집광점(P1)을 이동시켜 개질 영역(4)을 형성한다. 상기 스텝 S11에서, 제1 레이저광(L1)의 조사를 개시하는 타이밍은, 제1 레이저광(L1)의 광축이 아직 대상물(100) 밖에 위치할 때라도 괜찮고, 베벨 주변부(100X)에 위치할 때라도 괜찮다.
제2 규정량의 가공 공정의 가공 후, 스테이지(107)의 회전 및 제1 레이저광(L1)의 조사 등을 정지하여, 해당 가공 공정을 정지한다. 촬상 유닛(IR)의 촬상 결과에 근거하여, 제2 규정량의 가공 후의 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태인지 여부(즉, 제2 슬라이싱 풀 컷 상태인지 여부)를 판정한다(스텝 S12). 상기 스텝 S12에서 Yes인 경우, 스테이지(107)의 회전 및 제1 레이저광(L1)의 조사 등을 다시 개시하여, 해당 가공 공정을 재개한다(스텝 S13). 이것에 의해, 대상물(100)에서는, 개질 영역(4)이 소용돌이 모양의 라인(M11)을 따라서 형성되어, 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태가 된다(도 29의 (b) 참조). 이상에 의해, 가상면(M1)의 전역에 개질 영역(4)이 라인(M11)을 따라서 형성되고, 가공이 완료된다(스텝 S14).
촬상 유닛(IR)의 촬상 결과에 근거하여, 가공 완료 후의 가공 상태가 가상면(M1)의 전역에서 슬라이싱 풀 컷 상태인지 여부를 판정한다(스텝 S15). 상기 스텝 S15에서 Yes인 경우, 대상물(100)의 일부가 박리되도록 응력을 인가한다(스텝 S16). 상기 스텝 S16에서는, 예를 들면 대상물(100)을 흡착하고 있는 흡착 지그를 Z방향 둘레로 비트는 것에 의해, 해당 대상물(100)에 외부 응력을 인가해도 괜찮다. 그 후, 박리 가공이 정상적으로 완료했다고 하여, 처리를 정상 종료한다. 한편, 상기 스텝 S12에서 No, 또는, 상기 스텝 S15에서 No인 경우, 가공 상태에 에러가 있다고 판정하여, 예를 들면 가공 상태의 에러를 GUI(111)를 통해서 알린다(스텝 S17). 예를 들면 상기 스텝 S17 후에는, 별도의 공정(예를 들면 후술의 제4 실시 형태의 처리)에 의해서, 제2 가공 조건이 재설정된다.
이상, 본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101) 및 레이저 가공 방법에서도, 상기 제1 실시 형태와 동일한 효과를 나타낸다. 본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101) 및 레이저 가공 방법에서는, 레이저 가공만으로 가공 상태를 슬라이싱 풀 컷 상태로 하여, 응력 인가에 의해 대상물(100)을 박리시킬 수 있다.
또, 본 실시 형태에서는, 가공 상태가 슬라이싱 하프 컷 상태가 되는 조건을 가공 조건으로 해도 좋다. 또, 가공 상태가 제1 슬라이싱 풀 컷 상태가 되는 조건을 가공 조건으로 해도 좋다. 가공 상태가 제1 슬라이싱 풀 컷 상태가 되는 가공 조건에서는, 응력을 인가하는 상기 스텝 S16는 생략해도 괜찮다.
본 실시 형태에서는, 응력 인가의 수법 및 구성은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 물리적인 응력 인가(흡착, 가압 또는 수압 등)에 의해, 균열을 신장시켜 박리해도 괜찮다. 또 예를 들면, 레이저 예비 가열 및 초음파 등에 의해 응력을 인가하여, 균열을 신장시켜 박리해도 괜찮다.
도 31은, 제2 실시 형태의 변형예에 관한 박리 가공을 나타내는 플로우 차트이다. 변형예에서는, 레이저 가공 및 응력 인가에 의해 가공 상태를 슬라이싱 풀 컷 상태로 하여 박리한다. 변형예에서는, 도 30에 나타내는 처리를 대신하여, 도 31에 나타내는 다음의 각 처리를 실시한다. 즉, 스테이지(107)의 회전을 개시하고, 제3 가공 조건으로 제1 레이저광(L1)을 대상물(100)에 조사하면서, 제1 집광점(P1)이 Y방향을 따라서 내주측으로 이동하도록 레이저 가공 헤드(10A)를 Y축 레일(108)을 따라서 이동시킨다(스텝 S21). 제3 가공 조건은, 한 개의 가공용 라인을 따라서 제1 레이저광(L1)을 조사하여 개질 영역(4)을 형성한 경우에 가공 상태가 슬라이싱 하프 컷 상태가 되는 조건으로서, 늘어서도록 배치된 복수의 병행 라인을 가지는 가공용 라인을 따라서 제1 레이저광(L1)을 조사하여 개질 영역(4)을 형성한 경우에 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태가 되지 않는 조건이다. 이러한 제3 가공 조건은, 가공 상태가 슬라이싱 하프 컷 상태가 되고 또한 슬라이싱 풀 컷 상태가 되지 않도록 공지 기술에 근거하여 각종의 파라미터가 적절히 설정되어 이루어진다. 이것에 의해, 가상면(M1)의 전역에 개질 영역(4)이 라인(M11)을 따라서 형성되고, 가공이 완료된다(스텝 S22). 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태가 되도록 대상물(100)에 응력을 인가한다(스텝 S23).
촬상 유닛(IR)의 촬상 결과에 근거하여, 가공 완료 후의 가공 상태가 가상면(M1)의 전역에서 슬라이싱 풀 컷 상태인지 여부를 판정한다(스텝 S24). 상기 스텝 S24에서 Yes인 경우, 박리 가공이 정상적으로 완료했다고 하여, 처리를 정상 종료한다. 한편, 상기 스텝 S24에서 No인 경우, 가공 상태에 에러가 있다고 판정하고, 예를 들면 가공 상태의 에러를 GUI(111)를 통해서 알린다(스텝 S25). 이러한 변형예에 관한 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법에서도, 상기와 같은 효과를 나타낸다.
[제3 실시 형태]
다음으로, 제3 실시 형태에 대해 설명한다. 제3 실시 형태의 설명에서는, 제1 실시 형태와 다른 점을 설명하고, 제1 실시 형태와 중복하는 설명을 생략한다.
본 실시 형태의 박리 가공에서는, 레이저 가공 헤드(10A)의 측거 센서(36)(도 9 참조)는, 베벨부(BB)의 높이(변위)를 검출함으로써, 베벨부(BB)의 휨을 감시한다. 본 실시 형태의 박리 가공에서는, 제어부(9)에 의해 레이저 가공 장치(101)의 각 부를 제어하여, 도 32에 나타내는 이하의 각 처리를 실행한다.
스테이지(107)의 회전을 개시한다. 제1 가공 조건으로 제1 레이저광(L1)을 베벨 주변부(100X)에 조사하면서, 제1 집광점(P1)이 Y방향을 따라서 내주측으로 이동하도록 레이저 가공 헤드(10A)를 Y축 레일(108)을 따라서 이동시킨다(스텝 S31).제1 가공 조건 또는 제2 가공 조건으로 제1 레이저광(L1)을 내주부(100Y)에 조사하면서, 제1 집광점(P1)이 Y방향을 따라서 내주측으로 이동하도록 레이저 가공 헤드(10A)를 Y축 레일(108)을 따라서 이동시킨다(스텝 S32). 상기 스텝 S31, S32에서는, 소용돌이 모양의 라인(M11)을 따라서, 둘레 가장자리로부터 내측을 향하도록 제1 집광점(P1)을 이동시켜 개질 영역(4)을 형성한다.
스테이지(107)의 회전 및 제1 레이저광(L1)의 조사 등을 정지하여, 내주부(100Y)에 대한 레이저 가공을 정지한다. 측거 센서(36)의 검출 결과에 근거하여, 베벨부(BB)에 휨이 발생했는지 여부를 판정한다(스텝 S33). 상기 스텝 S33에서는, 측거 센서(36)에서 검출한 베벨부(BB)의 높이가, 미리 설정된 소정 높이 이상인 경우, 베벨부(BB)에 휨이 발생했다고 판정한다.
상기 스텝 S33에서 Yes인 경우, 스테이지(107)의 회전 및 제1 레이저광(L1)의 조사 등을 다시 개시하여, 내주부(100Y)에 대한 레이저 가공을 재개한다(스텝 S34). 그 후, 가상면(M1)의 전역에 개질 영역(4)이 라인(M11)을 따라서 형성되고, 가공이 완료된다(스텝 S35). 한편, 상기 스텝 S33에서 No인 경우, 가공 상태에 에러가 있다고 판정하고, 예를 들면 가공 상태의 에러를 GUI(111)를 통해서 알린다(스텝 S36). 예를 들면 상기 스텝 S36 후에는, 별도의 공정(예를 들면 후술의 제4 실시 형태의 처리)에 의해서, 제1 가공 조건 및 제2 가공 조건이 재설정된다.
이상, 본 실시 형태의 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법에서도, 상기 제1 실시 형태와 동일한 효과를 나타낸다. 또, 베벨부(BB)의 내부까지 균열이 가상면(M1)을 따라서 신장되면, 베벨부(BB)에 휨이 생기는 것을 찾아낼 수 있다. 이것으로부터, 본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101) 및 레이저 가공 방법에서는, 베벨부(BB)의 휨을 감시(외관 감시)함으로써, 베벨부(BB)에서의 균열의 도달을 파악할 수 있다.
또, 베벨부(BB)의 휨이 현저하게 되면, 레이저 가공 장치(1)와 베벨부(BB)가 접촉해 버릴 가능성이 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 상기 스텝 S33에서 Yes인 경우, 베벨부(BB)의 휨의 크기를 측거 센서(36)의 검출 결과로부터 산출하여, 베벨부(BB)의 휨의 크기가 미리 설정된 규정값 이상이면, 에러를 알리는 상기 스텝 S36의 처리로 이행해도 괜찮다.
그런데, 대상물(100)에서의 둘레 가장자리로부터 일정 거리(예를 들면 35mm) 이상 내측의 위치까지의 부분에, 가공 상태가 제1 슬라이싱 풀 컷 상태가 되도록 레이저 가공을 실시하면, 베벨부(BB)가 휘어지는 경향이 있다. 해당 레이저 가공 후, 대상물(100)의 내주로부터 둘레 가장자리를 향하는 제2 방향(E2)을 인덱스 방향으로 하여 레이저 가공을 더 실시하면, 대상물(100)이 해당 휨의 응력에 의해서 갈라져 버릴 우려가 있다. 그래서 이 경우에는, 제2 방향(E2)을 인덱스 방향으로 하여 레이저 가공을 실시하기 전에 휨이 발생하고 있지 않는 것을 감시함으로써, 대상물(100)의 균열을 사전에 방지하는 것이 가능해진다.
본 실시 형태에서는, 베벨부(BB)의 휨을 감시하는 둘레 가장자리 감시부로서 측거 센서(36)를 이용했지만, 이것에 한정되지 않는다. 베벨부(BB)의 외관을 감시할 수 있으면 둘레 가장자리 감시부로서 여러 가지의 장치를 이용할 수 있고, 예를 들면 관찰 카메라 또는 비접촉 센서를 들 수 있다. 비접촉 센서를 이용하여 베벨부(BB)의 휨을 감시하는 경우에는, 레이저 가공을 정지하지 않고 리얼 타임으로, 베벨부(BB)의 휨의 유무 및 휨량을 모니터링할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 제어부(9)에 의해 베벨부(BB)의 휨을 판정했지만, 측거 센서(36)의 검출 결과에 근거하여 유저가 베벨부(BB)의 휨을 판정해도 괜찮다. 본 실시 형태는, 제1 실시 형태 뿐만 아니라, 제2 실시 형태에도 적용할 수 있다.
[제4 실시 형태]
다음으로, 제4 실시 형태에 대해 설명한다. 제4 실시 형태의 설명에서는, 제1 실시 형태와 다른 점을 설명하고, 제1 실시 형태와 중복하는 설명을 생략한다.
본 실시 형태에서는, 대상물(100)의 내부의 가공 상태가 슬라이싱 하프 컷 상태가 될 때의 가공 조건인 하프 컷 가공 조건을, 실제로 대상물(100)에 레이저 가공을 실시하는 것에 앞서 사전에 결정한다(확인한다).
즉, 제어부(9)는, 한 개의 가공용 라인을 따라서, 하프 컷 가공 조건으로 제1 레이저광(L1)을 대상물(100)에 조사시켜, 개질 영역(4)을 대상물(100)에 형성하는 1라인 가공(제2 전처리)을 실행한다. 촬상 유닛(IR)은, 1라인 가공에 의해 한 개의 가공용 라인을 따라서 개질 영역(4)을 형성한 경우의 가공 상태를 비추는 1라인 화상(제2 화상)을 취득한다. 제어부(9)는, 1라인 화상에 비치는 가공 상태를 판정하고, 해당 판정 결과에 따라 하프 컷 가공 조건을 변경한다. 구체적으로는, 제어부(9)는, 1라인 화상에 비치는 가공 상태가 슬라이싱 하프 컷 상태인지 여부를 판정하고, 슬라이싱 하프 컷 상태가 아닌 경우에 하프 컷 가공 조건을 변경한다. 하프 컷 가공 조건은, 상술한 제1 및 제2 가공 조건의 전제가 되는 조건이다. 제어부(9)는, GUI(111)의 입력에 근거하여, 하프 컷 가공 조건(제2 전처리의 가공 조건)을 설정한다.
도 33은, 하프 컷 가공 조건을 결정하는 경우의 처리의 예를 나타내는 플로우 차트이다. 하프 컷 가공 조건을 결정하는 경우에는, 제어부(9)에 의해 레이저 가공 장치(101)의 각 부를 제어하여, 도 33에 예시하는 이하의 각 처리를 실행한다.
먼저, 한 개의 가공용 라인을 따라서, 설정되어 있는 하프 컷 가공 조건으로 제1 레이저광(L1)을 대상물(100)에 조사하여, 개질 영역(4)을 대상물(100)에 형성한다(스텝 S41, 1라인 가공). 상기 스텝 S41에서 개질 영역(4)을 형성한 경우의 가공 상태를 비추는 1라인 화상을, 촬상 유닛(IR)에 의해 취득한다(스텝 S42). 1라인 화상에 근거하여, 가공 상태가 슬라이싱 하프 컷 상태인지 여부를 판정한다(스텝 S43).
상기 스텝 S43에서 Yes인 경우, 현재 설정되어 있는 하프 컷 가공 조건을 최종적인 가공 조건으로서 결정한다(스텝 S44). 상기 스텝 S43에서 No인 경우, 하프 컷 가공 조건을 조정한다(스텝 S45). 상기 스텝 S45에서는, 예를 들면, 제1 레이저광(L1)의 펄스 에너지를 최적화(도 28 참조), 및/또는, 분기 피치(BPy, BPx) 내지 펄스 피치를 좁힌다. 상기 스텝 S45 후, 상기 스텝 S41로 되돌아간다. 또, 상기 스텝 S41의 하프 컷 가공 조건의 초기값은, GUI(111)를 통해서 유저가 설정할 수 있다.
또, 본 실시 형태에서는, 대상물(100)의 내부의 가공 상태가 제1 슬라이싱 풀 컷 상태가 될 때의 가공 조건인 제1 가공 조건을, 실제로 대상물(100)에 레이저 가공을 실시하는 것에 앞서 사전에 결정한다(확인한다).
즉, 제어부(9)는, 늘어서도록 배치된 복수의 라인(병행 라인)을 가지는 가공용 라인을 따라서, 제1 가공 조건으로 제1 레이저광(L1)을 대상물(100)에 조사시켜, 개질 영역(4)을 대상물(100)에 형성하는 복수 라인 가공(제1 전(前)처리)을 실행한다. 촬상 유닛(IR)은, 복수 라인 가공에 의해 개질 영역(4)을 형성한 경우의 가공 상태를 비추는 복수 라인 화상(제1 화상)을 취득한다. 제어부(9)는, 복수 라인 화상에 비치는 가공 상태를 판정하고, 해당 판정 결과에 따라 제1 가공 조건을 변경한다. 제어부(9)는, GUI(111)의 입력에 근거하여, 제1 가공 조건을 설정한다.
촬상 유닛(IR)은, 복수 라인 화상으로서, 제1 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태를 비추는 제1 복수 라인 화상을 취득한다. 제어부(9)는, 제1 복수 라인 화상에 근거하여, 제1 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태인지 여부(즉, 제1 슬라이싱 풀 컷 상태인지 여부)를 판정한다. 제어부(9)는, 가공 상태가 제1 슬라이싱 풀 컷 상태가 아닌 경우에, 제1 가공 조건을 변경한다.
도 34는, 제1 가공 조건을 결정하는 경우의 처리의 예를 나타내는 플로우 차트이다. 제1 가공 조건을 결정하는 경우에는, 제어부(9)에 의해 레이저 가공 장치(101)의 각 부를 제어하여, 도 34에 예시하는 이하의 각 처리를 실행한다.
먼저, 늘어서도록 배치된 복수의 병행 라인을 따라서, 설정되어 있는 제1 가공 조건으로 제1 레이저광(L1)을 대상물(100)에 조사하여, 개질 영역(4)을 대상물(100)에 형성한다(스텝 S51, 복수 라인 가공). 상기 스텝 S51에서 개질 영역(4)을 형성한 경우의 가공 상태로서 제1 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태를 비추는 제1 복수 라인 화상을, 촬상 유닛(IR)에 의해 취득한다(스텝 S52). 제1 복수 라인 화상에 근거하여, 제1 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태(제1 슬라이싱 풀 컷 상태)인지 여부를 판정한다(스텝 S53).
상기 스텝 S53에서 Yes인 경우, 현재 설정되어 있는 제1 가공 조건을 최종적인 가공 조건으로서 결정한다(스텝 S54). 상기 스텝 S52에서 No인 경우, 제1 가공 조건을 조정한다(스텝 S55). 상기 스텝 S55에서는, 예를 들면, 제1 레이저광(L1)의 펄스 에너지를 최적화(도 28 참조), 및/또는, 분기 피치(BPy, BPx) 내지 펄스 피치를 좁힌다. 상기 스텝 S55 후, 상기 스텝 S51로 되돌아간다. 또, 상기 스텝 S51의 제1 가공 조건의 초기값은, GUI(111)를 통해서 유저가 설정할 수 있다.
또, 본 실시 형태에서는, 대상물(100)의 내부의 가공 상태가 제2 슬라이싱 풀 컷 상태가 될 때의 가공 조건인 제2 가공 조건을, 실제로 대상물(100)에 레이저 가공을 하는 것에 앞서 사전에 결정한다(확인한다).
즉, 제어부(9)는, 늘어서도록 배치된 복수의 라인(병행 라인)을 가지는 가공용 라인을 따라서, 제2 가공 조건으로 제1 레이저광(L1)을 대상물(100)에 조사시켜, 개질 영역(4)을 대상물(100)에 형성하는 복수 라인 가공(제1 전처리)을 실행한다. 촬상 유닛(IR)은, 복수 라인 가공에 의해 개질 영역(4)을 형성한 경우의 가공 상태를 비추는 복수 라인 화상(제1 화상)을 취득한다. 제어부(9)는, 복수 라인 화상에 비치는 가공 상태를 판정하고, 해당 판정 결과에 따라 제2 가공 조건을 변경한다. 제어부(9)는, GUI(111)의 입력에 근거하여, 제2 가공 조건을 설정한다.
촬상 유닛(IR)은, 복수 라인 화상으로서, 제2 규정량의 레이저 가공 후이고 또한 응력 인가 후의 가공 상태를 비추는 제2 복수 라인 화상을 취득한다. 응력 인가는, 예를 들면 상기 스텝 S16(도 30 참조)의 응력 인가와 동일하게 하여 실현할 수 있다. 제어부(9)는, 제2 복수 라인 화상에 근거하여, 제2 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태인지 여부(즉, 제2 슬라이싱 풀 컷 상태인지 여부)를 판정한다. 제어부(9)는, 가공 상태가 제2 슬라이싱 풀 컷 상태가 아닌 경우에, 제2 가공 조건을 변경한다.
혹은, 촬상 유닛(IR)은, 복수 라인 화상으로서, 제1 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태를 비추는 제1 복수 라인 화상을 취득한다. 제어부(9)는, 제1 복수 라인 화상에 근거하여, 가공 상태가 제1 슬라이싱 풀 컷 상태인지 여부를 판정한다. 가공 상태가 제1 슬라이싱 풀 컷 상태인 경우, 제어부(9)는 제2 가공 조건을 변경한다. 가공 상태가 제1 슬라이싱 풀 컷 상태가 아닌 경우, 촬상 유닛(IR)은, 복수 라인 화상으로서, 제2 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태를 비추는 제2 복수 라인 화상을 취득한다. 제어부(9)는, 제2 복수 라인 화상에 근거하여, 가공 상태가 제2 슬라이싱 풀 컷 상태인지 여부를 판정한다. 제어부(9)는, 가공 상태가 제2 슬라이싱 풀 컷 상태가 아닌 경우, 제2 가공 조건을 변경한다.
도 35는, 제2 가공 조건을 결정하는 경우의 처리의 예를 나타내는 플로우 차트이다. 제2 가공 조건을 결정하는 경우에는, 제어부(9)에 의해 레이저 가공 장치(101)의 각 부를 제어하여, 도 35에 예시하는 이하의 각 처리를 실행한다.
먼저, 늘어서도록 배치된 복수의 병행 라인을 따라서, 설정되어 있는 제2 가공 조건으로 제1 레이저광(L1)을 대상물(100)에 조사하여, 개질 영역(4)을 대상물(100)에 형성한다(스텝 S61, 복수 라인 가공). 제1 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태를 비추는 제1 복수 라인 화상을, 촬상 유닛(IR)에 의해 취득한다(스텝 S62). 제1 복수 라인 화상에 근거하여, 제1 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태(제1 슬라이싱 풀 컷 상태)인지 여부를 판정한다(스텝 S63).
상기 스텝 S63에서 No인 경우, 즉, 가공 상태가 슬라이싱 스텔스 상태 또는 슬라이싱 하프 컷 상태인 경우, 계속 복수 라인 가공을 실시한다(스텝 S64). 제2 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태를 비추는 제2 복수 라인 화상을, 촬상 유닛(IR)에 의해 취득한다(스텝 S65). 제2 복수 라인 화상에 근거하여, 제2 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태(제2 슬라이싱 풀 컷 상태)인지 여부를 판정한다(스텝 S66).
상기 스텝 S66에서 Yes인 경우, 현재 설정되어 있는 제2 가공 조건을 최종적인 가공 조건으로서 결정한다(스텝 S67). 상기 스텝 S63에서 Yes인 경우, 제2 가공 조건을 조정한다(스텝 S68). 상기 스텝 S68에서는, 예를 들면 분기 피치(BPy, BPx) 내지 펄스 피치를 넓힌다.
상기 스텝 S66에서 No인 경우, 제2 가공 조건을 조정한다(스텝 S69). 상기 스텝 S69에서는, 예를 들면 제1 레이저광(L1)의 펄스 에너지를 최적화(도 28 참조), 및/또는, 분기 피치(BPy, BPx) 내지 펄스 피치를 좁힌다. 상기 스텝 S68 또는 상기 스텝 S69 후, 상기 스텝 S61로 되돌아간다. 또, 상기 스텝 S61의 제2 가공 조건의 초기값은, GUI(111)를 통해서 유저가 설정할 수 있다.
이상, 본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101) 및 레이저 가공 방법에서도, 상기 제1 실시 형태와 동일한 효과를 나타낸다. 또, 대상물(100)의 박리와, 복수의 병행 라인을 가지는 가공용 라인을 따라서 개질 영역(4)을 형성한 경우의 가공 상태와의 사이에는, 상관이 있는 것을 찾아낼 수 있다. 그래서, 본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101) 및 레이저 가공 방법에서는, 복수의 병행 라인을 가지는 가공용 라인을 따라서 개질 영역(4)을 형성한 경우의 가공 상태를 비추는 복수 라인 화상을 취득한다. 이 복수 라인 화상에 근거함으로써, 대상물(100)을 박리할 수 있도록 가공 조건을 책정하는 것이 가능해진다. 따라서, 대상물(100)을 확실히 박리하는 것이 가능해진다.
대상물(100)의 박리와, 한 개의 가공용 라인을 따라서 개질 영역(4)을 형성한 경우의 가공 상태와의 사이에는, 상관이 있는 것을 찾아낼 수 있다. 그래서, 본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101) 및 레이저 가공 방법에서는, 한 개의 가공용 라인을 따라서 개질 영역(4)을 형성한 경우의 가공 상태를 비추는 1라인 화상을 취득한다. 이 1라인 화상에 근거함으로써, 대상물(100)을 박리할 수 있도록 하프 컷 가공 조건을 책정하는 것이 가능해진다. 대상물(100)을 확실히 박리하는 것이 가능해진다.
본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101) 및 레이저 가공 방법에서는, 1라인 화상에 비치는 가공 상태를 판정한다. 해당 판정 결과에 따라 하프 컷 가공 조건을 변경한다. 이 경우, 하프 컷 가공 조건을, 1라인 화상에 따라 자동적으로 변경할 수 있다.
한 개의 가공용 라인을 따라서 개질 영역(4)을 형성한 경우의 가공 상태가 슬라이싱 하프 상태가 아니면, 대상물(100)의 박리가 곤란하게 되는 것을 찾아낼 수 있다. 그래서, 본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101) 및 레이저 가공 방법에서는, 1라인 화상에 비치는 가공 상태가 슬라이싱 하프 컷 상태가 아닌 경우에, 하프 컷 가공 조건을 변경한다. 이것에 의해, 대상물(100)을 박리할 수 있도록 하프 컷 가공 조건을 책정하는 것이 가능해진다.
본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101) 및 레이저 가공 방법에서는, 복수 라인 화상에 비치는 가공 상태를 판정한다. 해당 판정 결과에 따라서, 제1 및 제2 가공 조건을 변경한다. 이 경우, 제1 및 제2 가공 조건을, 제1 화상에 따라 자동적으로 변경할 수 있다.
복수의 병행 라인을 가지는 가공용 라인을 따라서 개질 영역(4)을 형성할 때, 제1 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태가 되도록 레이저 가공을 행하면, 대상물(100)을 확실히 박리할 수 있는 것을 찾아낼 수 있다. 그래서, 본 실시 형태의 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법에서는, 제1 복수 라인 화상에 근거하여 제1 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태인지 여부를 판정하고, 슬라이싱 풀 컷 상태가 아닌 경우에 제1 가공 조건을 변경한다. 이것에 의해, 대상물(100)을 확실히 박리할 수 있는 제1 가공 조건을 책정하는 것이 가능해진다.
복수의 병행 라인을 가지는 가공용 라인을 따라서 개질 영역(4)을 형성할 때, 제2 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태가 되도록 레이저 가공을 행하면, 택트의 악화를 억제하면서 대상물(100)을 박리할 수 있는 것을 찾아낼 수 있다. 그래서, 본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101) 및 레이저 가공 방법에서는, 제2 복수 라인 화상에 근거하여 제2 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 슬라이싱 풀 컷 상태인지 여부를 판정하고, 슬라이싱 풀 컷 상태가 아닌 경우에 제2 가공 조건을 변경한다. 이것에 의해, 택트의 악화를 억제하면서 대상물(100)을 박리할 수 있는 제2 가공 조건을 책정하는 것이 가능해진다.
본 실시 형태에서는, 하프 컷 가공 조건, 제1 가공 조건 및 제2 가공 조건을 결정했지만, 이들 중 적어도 어느 하나를 결정하면 좋다. 예를 들면 촬상 유닛(IR)에서 슬라이싱 하프 컷 상태를 확인할 수 없는 경우에는, 제1 가공 조건 및 제2 가공 조건 중 적어도 어느 하나만을 결정해도 괜찮다. 본 실시 형태에서는, 제어부(9)에 의해 가공 상태를 자동적으로 판정했지만, 촬상 유닛(IR)의 촬상 결과에 근거하여 유저가 가공 상태를 판정해도 괜찮다. 상기 스텝 S51, S61가 제1 전(前)공정을 구성하고, 상기 스텝 S52, S62가 제1 촬상 공정을 구성한다. 본 실시 형태는, 제1 실시 형태 뿐만 아니라, 제2 실시 형태 또는 제3 실시 형태에도 적용할 수 있다.
본 실시 형태에서 가공 조건을 결정할 때에 이용되는 대상물(100)로서는, 예를 들면 박리 가공 등에 의해 최종적으로 반도체 디바이스(제품)가 되지 않는 프랙티스용의 웨이퍼인 조건 결정용의 웨이퍼와, 예를 들면 박리 가공 등에 의해 최종적으로 반도체 디바이스가 되는 프로덕션용의 웨이퍼인 반도체 디바이스용의 웨이퍼를 들 수 있다. 전자의 경우에는, 웨이퍼의 전체 영역 중 어느 하나에 가공용 라인을 설정하여, 가공 조건을 결정해도 괜찮다. 후자의 경우에는, 웨이퍼에서의 박리 품질에 영향이 적은 외부 가장자리 영역에 가공용 라인을 설정하여, 가공 조건을 결정하고, 그대로 연속하여, 결정한 해당 가공 조건으로 박리 가공을 실시해도 괜찮다. 후자는, 예를 들면, 웨이퍼의 이면막이 불규칙하는 등 때문에 1매마다 가공 조건을 조정할 필요가 있는 경우에, 채용해도 괜찮다.
[변형예]
이상, 본 발명의 일 형태는, 상술한 실시 형태에 한정되지 않는다.
상기 실시 형태에서는, 박리 가공에 의해 대상물(100)을 박리하기 전에, 개질 영역(43)을 형성하는 트리밍 가공을 행했지만, 도 36의 (a) 및 도 36의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 박리 가공에 의해 대상물(100)을 박리한 후에, 트리밍 가공에 의해 제거 영역(E)을 제거해도 괜찮다. 이 경우에도, 박리 가공에 의해서 대상물(100)로부터 없애는 제거 부분에 대해, 리유즈 가능하다.
또, 도 37의 (a) 및 도 37의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 박리 가공에 의해 대상물(100)의 유효 영역(R)의 내부에 가상면(M1)을 따라서 개질 영역(4)을 형성한 후, 트리밍 가공에 의해 제거 영역(E)을 제거해도 괜찮다. 또, 도 38의 (a) 및 도 38의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 트리밍 가공으로 제거 영역(E)을 제거한 후, 박리 가공에 의해 대상물(100)을 박리해도 괜찮다.
상기 실시 형태에서는, 가공용 라인은 소용돌이 모양의 라인(M11)에 한정되지 않고, 여러 가지의 형상의 가공용 라인이 대상물(100)에 설정되어 있어도 괜찮다. 예를 들면 도 39에 나타내어지는 바와 같이, 직선 모양의 복수의 라인(병행 라인)(M12)이, 소정 방향으로 늘어서도록 대상물(100)에 설정되어 있어도 괜찮다. 이들 복수의 라인(M12)은, 라인(가공용 라인)(M20)에 포함된다. 라인(M12)은, 가상적인 라인이지만, 실제로 그은 라인이라도 괜찮다. 라인(M12)은, 좌표 지정된 것이라도 좋다. 늘어서도록 배치된 복수의 라인(M12)은, 그 일부 또는 전부가 연결되어 있어도 괜찮고, 연결되어 있지 않아도 괜찮다.
상기 실시 형태는, 조사부로서 복수의 레이저 가공 헤드를 구비하고 있어도 괜찮다. 조사부로서 복수의 레이저 가공 헤드를 구비하는 경우, 상술의 제1 가공 처리(제1 가공 공정), 제2 가공 처리(제2 가공 공정), 제1 전처리(제1 전(前)공정) 및 제2 전처리(제2 전공정) 각각에서, 복수의 레이저 가공 헤드를 이용하여 레이저 가공을 실시해도 괜찮다.
상기 실시 형태에서는, 반사형 공간 광 변조기(34)를 채용했지만, 공간 광 변조기는 반사형인 것에 한정되지 않고, 투과형의 공간 광 변조기를 채용해도 괜찮다. 상기 실시 형태에서는, 대상물(100)의 종류, 대상물(100)의 형상, 대상물(100)의 사이즈, 대상물(100)이 가지는 결정 방위의 수 및 방향, 그리고, 대상물(100)의 주면(主面)의 면방위는 특별히 한정되지 않는다.
상기 실시 형태에서는, 대상물(100)의 이면(100b)을 레이저광 입사면으로 했지만, 대상물(100)의 표면(100a)을 레이저광 입사면으로 해도 좋다. 상기 실시 형태에서는, 개질 영역은, 예를 들면 대상물(100)의 내부에 형성된 결정 영역, 재결정 영역, 또는, 게더링(gathering) 영역이라도 좋다. 결정 영역은, 대상물(100)의 가공 전의 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. 상기 실시 형태는, 어브레이전(abrasion) 등의 가공에 적용되어도 괜찮다.
상기 실시 형태의 레이저 가공에서, 제2 가공 처리에서는, 장치의 한계(스테이지(107)의 회전 속도가 최대 회전 속도)에 이르러 버리면, 개질 영역(4)에 포함되는 개질 스폿(SA)의 피치가 줄어들 가능성이 생길 수 있다. 이 경우, 해당 피치가 일정 간격이 되도록, 그 외의 가공 조건을 변경해도 좋다.
다른 변형예에 대해 이하에 설명한다.
도 40에 나타내어지는 바와 같이, 레이저 가공 장치(1A)는, 얼라이먼트 카메라(AC) 및 촬상 유닛(IR)을 구비하고 있는 점, 그리고, 레이저 가공 헤드(제1 조사부)(10B)가 선회 기구(67)를 매개로 하여 장착부(66)에 장착되어 있는 점에서, 상술한 레이저 가공 장치(1)와 주로 서로 다르다. 본 실시 형태에서는, 레이저 가공 장치(1A)는, 표면(100a)(이하, 「제1 주면(100a)」이라고도 함) 및 표면(100b)(이하, 「제2 주면(100b)」이라고도 함)을 가지는 대상물(100)에 트리밍 가공 및 박리 가공을 실시하고, 반도체 디바이스를 취득(제조)한다. 트리밍 가공은, 대상물(100)에서 불요 부분을 제거하기 위한 가공이다. 박리 가공은, 대상물(100)의 일부분을 박리하기 위한 가공이다. 먼저, 레이저 가공 장치(1A)의 구성에 대해서, 상술한 레이저 가공 장치(1)와의 차이점을 중심으로 설명한다. 또, 도 40에서는, 장치 프레임(1a), 광원 유닛(8) 등의 도시가 생략되어 있다.
도 40에 나타내어지는 바와 같이, 얼라이먼트 카메라(AC) 및 촬상 유닛(IR)은, 레이저 가공 헤드(제2 조사부)(10A)와 함께 장착부(65)에 장착되어 있다. 얼라이먼트 카메라(AC)는, 예를 들면, 대상물(100)을 투과하는 광을 이용하여 디바이스 패턴 등을 촬상한다. 얼라이먼트 카메라(AC)에 의해 얻어지는 화상에 근거하여, 대상물(100)에 대한 레이저광(L1)의 조사 위치의 얼라이먼트 등이 실시된다. 촬상 유닛(IR)은, 대상물(100)을 투과하는 광에 의해 대상물(100)을 촬상한다. 예를 들면, 대상물(100)이 실리콘을 포함하는 웨이퍼인 경우, 촬상 유닛(IR)에서는, 근적외 영역의 광이 이용된다. 촬상 유닛(IR)에 의해 얻어지는 화상에 근거하여, 대상물(100)의 내부에 형성된 개질 영역 및 해당 개질 영역으로부터 신장되는 균열 상태의 확인 등이 실시된다.
레이저 가공 헤드(10B)는, 선회 기구(67)를 매개로 하여 장착부(66)에 장착되어 있다. 선회 기구(67)은, X방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 선회 가능하게 되도록 장착부(66)에 장착되어 있다. 이것에 의해, 이동 기구(6)는, 레이저 가공 헤드(10B)의 집광부(제1 집광부)(14)의 광축이 대상물(100)의 제2 주면(100b)에 평행한 Y방향(대상물의 표면에 수직인 방향과 교차하는 제1 방향)을 따른 상태, 또는 레이저 가공 헤드(10B)의 집광부(14)의 광축이 제2 주면(100b)에 수직인 Z방향(제2 방향)을 따른 상태가 되도록, 레이저 가공 헤드(10B)의 방향을 바꿀 수 있다. 또, 레이저 가공 장치(1A)에서, 집광부(14)의 광축이 제1 방향을 따른 상태란, 해당 광축이 제1 방향에 대해서 10° 이하의 각도를 이루는 상태를 의미하고, 집광부(14)의 광축이 제2 방향을 따른 상태란, 해당 광축이 제2 방향에 대해서 10° 이하의 각도를 이루는 상태를 의미한다.
다음으로, 레이저 가공 장치(1A)의 가공 대상인 대상물(100)에 대해 설명한다. 대상물(100)은, 예를 들면 원판 모양으로 형성된 반도체 웨이퍼를 포함한다. 대상물(100)은, 여러 가지의 재료로 형성되어 있어도 괜찮고, 여러 가지의 형상을 나타내고 있어도 괜찮다. 대상물(100)의 제1 주면(100a)에는, 기능 소자(도시 생략)가 형성되어 있다. 기능 소자는, 예를 들면, 포토 다이오드 등의 수광 소자, 레이저 다이오드 등의 발광 소자, 메모리 등의 회로 소자 등이다.
도 41의 (a) 및 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 대상물(100)에는, 유효 부분(RR) 및 둘레 가장자리 부분(EE)이 설정되어 있다. 유효 부분(RR)은, 취득하는 반도체 디바이스에 대응하는 부분이다. 유효 부분(RR)은, 예를 들면, 대상물(100)을 두께 방향으로부터 본 경우에 중앙 부분을 포함하는 원판 모양의 부분이다. 둘레 가장자리 부분(EE)은, 대상물(100)에서의 유효 부분(RR)보다도 외측의 영역이다. 둘레 가장자리 부분(EE)은, 대상물(100)에서 유효 부분(RR) 이외의 외부 가장자리 부분이다. 둘레 가장자리 부분(EE)은, 예를 들면, 유효 부분(RR)을 둘러싸는 링 모양의 베벨 부분(베벨부)이다.
대상물(100)에는, 박리 예정면으로서의 가상면(M1)이 설정되어 있다. 가상면(M1)은, 개질 영역의 형성을 예정하는 면이다. 가상면(M1)은, 대상물(100)의 레이저광 입사면인 제2 주면(100b)과 서로 마주하는 면(즉, 제2 주면(100b)에 대향하는 면)이다. 가상면(M1)은, 제1 영역(M1a) 및 제2 영역(M1b)을 포함하고 있다. 제1 영역(M1a)은, 가상면(M1) 중 유효 부분(RR)에 위치하는 영역이다. 제2 영역(M1b)은, 가상면(M1) 중 둘레 가장자리 부분(EE)에 위치하는 영역이다. 가상면(M1)은, 제2 주면(100b)에 평행한 면이며, 예를 들면 원형 모양을 나타내고 있다. 가상면(M1)은, 가상적인 영역이며, 평면에 한정되지 않고, 곡면 내지 3차원 모양의 면이라도 좋다. 유효 부분(RR), 둘레 가장자리 부분(EE) 및 가상면(M1)의 설정은, 제어부(9)에서 행할 수 있다. 유효 부분(RR), 둘레 가장자리 부분(EE) 및 가상면(M1)은, 좌표 지정된 것이라도 괜찮다.
대상물(100)에는, 트리밍 예정 라인으로서의 라인(M3)이 설정되어 있다. 라인(M3)은, 개질 영역의 형성을 예정하는 라인이다. 라인(M3)은, 대상물(100)의 외부 가장자리의 내측에서 고리 모양으로 연장된다. 라인(M3)은, 예를 들면, 링 모양으로 연장된다. 라인(M3)은, 대상물(100)의 내부에서의 가상면(M1)보다도 레이저광 입사면과는 반대측의 부분에서, 유효 부분(RR)과 둘레 가장자리 부분(EE)과의 경계에 설정되어 있다. 라인(M3)의 설정은, 제어부(9)에서 행할 수 있다. 라인(M3)은, 좌표 지정된 것이라도 괜찮다.
다음으로, 레이저 가공 장치(1A)를 이용하여, 대상물(100)에 트리밍 가공 및 박리 가공을 실시하고, 반도체 디바이스를 제조(취득)하는 방법의 일 예에 대해서, 설명한다. 이하에 설명하는 제조 방법은, 트리밍 가공 및 박리 가공에 의해서 대상물(100)로부터 없애는 제거 부분(대상물(100)에서 반도체 디바이스로서 이용되지 않는 부분)에 대해, 리유즈 가능한 방법이다.
먼저, 도 40에 나타내어지는 바와 같이, 제2 주면(100b)을 레이저광 입사면측으로 한 상태에서, 지지부(7)에 대상물(100)을 지지시킨다. 대상물(100)에서 기능 소자가 형성된 제1 주면(100a)측에는, 지지 기판 등의 기판이 접합되어 있거나, 혹은 테이프재가 붙여져 있다.
이어서, 도 42 및 도 43의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 대상물(100)에 트리밍 가공을 실시한다. 구체적으로는, 라인(M3)의 상방에 레이저 가공 헤드(10A)의 집광부(제2 집광부)(14)가 위치하고, 또한 라인(M3) 상의 위치에 레이저광(L1)의 제1 집광점(P1)(이하, 간단히「집광점(P1)」라고도 함)이 위치하도록, 이동 기구(5)가 지지부(7)를 이동시킴과 아울러 이동 기구(6)가 레이저 가공 헤드(10A)를 이동시킨다. 그리고, 이동 기구(5)가 회전축(C)(이하, 「축선(C)」이라고도 함)을 중심선으로 하여 지지부(7)를 일정한 회전 속도로 회전시키면서, 라인(M3) 상의 위치에 레이저광(L1)의 집광점(P1)을 위치시킨 상태에서, 레이저 가공 헤드(10A)로부터 레이저광(L1)을 출사시킨다. 이러한 레이저광(L1)의 조사를, 집광점(P1)의 Z방향의 위치를 바꾸어 반복하여 행한다. 이것에 의해, 도 43의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 박리 처리 전에, 대상물(100)의 내부에서의 가상면(M1)(도 41 참조)보다도 레이저광 입사면과는 반대측의 부분에, 라인(M3)(도 41 참조)을 따라서 개질 영역(43)을 형성한다. 또, 대상물(100)에 대한 트리밍 가공에서는, 레이저 가공 헤드(10A)의 집광부(14)의 광축이 Z방향을 따르고 있고, 대상물(100)의 제2 주면(100b)이 레이저광(L1)의 입사면이다.
이어서, 도 42 및 도 44의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 대상물(100)의 유효 부분(RR)에 박리 가공을 실시한다. 구체적으로는, 이동 기구(5)가 축선(C)을 중심선으로 하여 지지부(7)를 일정한 회전 속도로 회전시키면서, 레이저 가공 헤드(10A)로부터 레이저광(L1)을 출사시킴과 아울러, 가상면(M1)의 제1 영역(M1a)(도 41 참조)에서 집광점(P1)이 외측으로부터 내측으로 Y방향을 따라서 이동하도록, 이동 기구(6)가 레이저 가공 헤드(10A)를 이동시킨다. 이것에 의해, 도 44의 (b) 및 (c)에 나타내어지는 바와 같이, 대상물(100)의 내부에, 제1 영역(M1a)(도 41 참조)을 따라서, 소용돌이 모양(인벌류트 곡선)으로 연장되는 개질 영역(4)을 형성한다. 또, 대상물(100)의 유효 부분(RR)에 대한 박리 가공에서는, 레이저 가공 헤드(10A)의 집광부(14)의 광축이 Z방향을 따르고 있고, 대상물(100)의 제2 주면(100b)이 레이저광(L1)의 입사면이다. 이와 같이, 대상물(100)의 유효 부분(RR)에 대한 박리 가공에서는, 제어부(9)는, 레이저 가공 헤드(10A)의 집광부(14)의 광축이 Z방향을 따른 상태에서, 유효 부분(RR)의 내부에 제1 영역(M1a)을 따라서 개질 영역(4)이 형성되도록, 지지부(7), 레이저 가공 헤드(10A), 및 복수의 이동 기구(5, 6)를 제어한다.
이어서, 도 45 및 도 46에 나타내어지는 바와 같이, 대상물(100)의 둘레 가장자리 부분(EE)에 박리 가공을 실시한다. 구체적으로는, 레이저 가공 헤드(10B)의 집광부(14)의 광축이 Y방향을 따른 상태가 되도록, 이동 기구(6)가 레이저 가공 헤드(10B)의 방향을 바꾸고, 도 41 및 도 47에 나타내어지는 바와 같이, 가상면(M1)의 제2 영역(M1b) 상의 위치에 레이저광(L2)의 집광점(P2)이 위치하도록, 이동 기구(5)가 지지부(7)를 이동시킴과 아울러 이동 기구(6)가 레이저 가공 헤드(10B)를 이동시킨다. 그리고, 이동 기구(5)가 축선(C)을 중심선으로 하여 지지부(7)를 일정한 회전 속도로 회전시키면서, 제2 영역(M1b) 상의 위치에 레이저광(L2)의 집광점(P2)를 위치시킨 상태에서, 레이저 가공 헤드(10B)로부터 레이저광(L2)을 출사 시킨다. 이것에 의해, 둘레 가장자리 부분(EE)의 내부에, 제2 영역(M1b)을 따라서 개질 영역(4a)을 형성한다. 이 개질 영역(4a)으로부터는, 내측(즉, 제1 영역(M1a)을 따른 개질 영역(4)측) 및 외측(즉, 대상물(100)의 측면(EE1)측)으로 균열(4b)이 신장된다.
또, 대상물(100)의 둘레 가장자리 부분(EE)에 대한 박리 가공에서는, 레이저 가공 헤드(10B)의 집광부(14)의 광축이 Y방향을 따르고 있고, 대상물(100)의 측면(EE1)이 레이저광(L2)의 입사면이다. 도 46 및 도 47에 나타내어지는 바와 같이, 측면(EE1)은, 제1 주면(100a) 및 제2 주면(100b)과 교차하는 측면 중, 제1 주면(100a) 및 제2 주면(100b)에 수직인 면(제1 주면(100a) 및 제2 주면(100b)에 평행한 방향으로부터 본 경우에 수직인 면)이다. 측면(EE2)은, 제1 주면(100a) 및 제2 주면(100b)과 교차하는 측면 중, 제1 주면(100a)과 측면(EE1)과의 사이 및 제2 주면(100b)과 측면(EE1)과의 사이에 형성된 면취면이며, 예를 들면, 외측으로 볼록한 라운드 모양을 나타내고 있다. 측면(EE1), 측면(EE2)은, 둘레 가장자리 부분(EE)에 포함되어 있다. 본 실시 형태에서는, 측면(EE1, EE2)은, 베벨 부분을 구성하고 있다.
이상과 같이, 대상물(100)의 둘레 가장자리 부분(EE)에 대한 박리 가공에서는, 제어부(9)는, 레이저 가공 헤드(10B)의 집광부(14)의 광축이 Y방향을 따른 상태에서, 둘레 가장자리 부분(EE)의 내부에 개질 영역(4a)이 형성되도록, 지지부(7), 레이저 가공 헤드(10B), 및 복수의 이동 기구(5, 6)를 제어한다. 또, 제어부(9)는, 레이저 가공 헤드(10B)의 집광부(14)의 광축이 Y방향을 따른 상태에서, 대상물(100)의 제2 주면(100b)에 수직인 축선(C)을 중심선으로 하여 지지부(7)가 회전하도록, 이동 기구(5)를 제어한다. 또, 레이저 가공 헤드(10B)의 집광부(14)의 광축이 Y방향을 따른 상태에서, 레이저 가공 헤드(10B)의 집광부(14)로부터 출사 되는 레이저광(L2)의 편광 방향은, 레이저광(L2)의 집광점(P2)이 대상물(100)에 대해서 이동하는 방향을 따르고 있다.
이어서, 도 48의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 가상면(M1)(도 41 참조)에 걸치는 개질 영역 및 개질 영역으로부터 신장되는 균열을 경계로 하여, 대상물(100)의 일부를 박리한다. 이것과 함께, 라인(M3)(도 41 참조)을 따르는 개질 영역 및 개질 영역으로부터 신장되는 균열을 경계로 하여, 둘레 가장자리 부분(EE)을 없앤다. 또, 대상물(100)의 일부의 박리 및 둘레 가장자리 부분(EE)의 제거는, 예를 들면 흡착 지그를 이용하여 실시해도 괜찮다. 대상물(100)의 일부의 박리는, 지지부(7) 상에서 실시해도 괜찮고, 박리 전용의 에어리어에 이동시켜 실시해도 괜찮다. 대상물(100)의 일부의 박리는, 에어 블로우 또는 테이프재를 이용하여 실시해도 괜찮다. 외부 응력만으로 대상물(100)을 박리할 수 없는 경우에는, 대상물(100)에 반응하는 에칭액(KOH 또는 TMAH 등)으로 개질 영역(4, 43)을 선택적으로 에칭해도 괜찮다. 이것에 의해, 대상물(100)을 용이하게 박리할 수 있다. 지지부(7)를 일정한 회전 속도로 회전시켰지만, 해당 회전 속도는 변화시켜도 괜찮다. 예를 들면 지지부(7)의 회전 속도는, 개질 영역(4)에 포함되는 개질 스폿의 피치가 일정 간격이 되도록 변화시켜도 괜찮다.
이어서, 도 48의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 대상물(100)의 박리면(100h)에 대해서, 마무리의 연삭 또는 숫돌 등의 연마재에 의한 연마를 실시한다. 에칭에 의해 대상물(100)을 박리하고 있는 경우, 해당 연마를 간략화할 수 있다. 이상의 결과, 반도체 디바이스(100k)가 취득된다.
또, 일반적인 박리 가공에서는, 형성되는 개질 영역(4)에 포함되는 복수의 개질 스폿의 피치를 조밀하게 하고, 박리 예정면으로서의 가상면(M1)에 개질 스폿을 전면에 까는 것에 의해, 대상물(100)을 박리하는 경우가 있다. 이 경우, 가공 조건으로서는, 개질 스폿으로부터 균열이 비교적 신장되지 않는 조건(예를 들면, 레이저광의 파장이 단파장(1028nm), 펄스 폭이 50nsec, 펄스 피치가 1~10μm(특히, 1.5~3.5μm))가 선택된다. 이것에 대해, 본 실시 형태에서는, 가공 조건으로서, 가상면(M1)을 따라서 균열이 신장되는 조건을 선택하고 있다. 예를 들면 가상면(M1)의 제1 영역(M1a)을 따라서 개질 영역(4)을 형성하기 위한 레이저광(L1)의 가공 조건으로서, 레이저광(L1)의 파장이 장파장(예를 들면 1099nm), 펄스 폭이 700nsec를 선택하고 있다.
[작용 및 효과]
레이저 가공 장치(1A)에서는, 레이저 가공 헤드(10B)의 집광부(14)의 광축이 대상물(100)의 제2 주면(100b)에 수직인 방향과 교차하는 Y방향을 따른 상태에서, 레이저 가공 헤드(10B)의 집광부(14)로부터 레이저광(L2)이 집광되면서 출사하게 하는 것에 의해, 대상물(100)의 둘레 가장자리 부분(EE)의 내부에 개질 영역(4a)이 형성된다. 이것에 의해, 예를 들면, 강도 향상을 위해서 대상물(100)의 측면(EE1, EE2)이 면취면을 포함하고 있는 경우에도, 대상물(100) 중 해당 측면(EE1, EE2)을 포함하는 둘레 가장자리 부분(EE)의 내부에 레이저광(L2)을 적절히 집광시킬 수 있다. 따라서, 레이저 가공 장치(1A)에 의하면, 대상물(100)의 둘레 가장자리 부분(EE)의 내부에 개질 영역(4a)을 정밀도 좋게 형성할 수 있다.
도 49의 (a)는, 대상물의 둘레 가장자리 부분의 단면 사진을 나타내는 도면이며, 도 49의 (b)는, 도 49의 (a)의 일부를 확대한 단면 사진을 나타내는 도면이다. 도 49의 (a) 및 (b)에 나타내어지는 예에서는, 대상물은 실리콘 웨이퍼이며, 둘레 가장자리 부분은 베벨 부분이다. 해당 베벨 부분의 수평 방향(실리콘 웨이퍼의 주면에 평행한 방향)의 폭은, 200~300μm 정도이며, 해당 베벨 부분을 구성하는 측면 중 실리콘 웨이퍼의 주면에 수직인 면의 수직 방향(실리콘 웨이퍼의 주면에 수직인 방향)의 폭은, 100μm 정도이었다. 도 49의 (a) 및 (b)에 나타내어지는 예에서는, 베벨 부분을 구성하는 측면 중 실리콘 웨이퍼의 주면에 수직인 면을 레이저광 입사면으로 하여, 베벨 부분의 외측으로부터 베벨 부분의 내부에 수평 방향을 따라서 레이저광을 집광시켰다. 그 결과, 둘레 가장자리 부분의 내부에, 개질 영역, 그리고, 해당 개질 영역으로부터 내측 및 외측으로 수평 방향을 따라서 신장되는 균열이 형성되었다. 해당 균열의 신장량은, 120μm 정도이었다.
또, 레이저 가공 장치(1A)에서는, 레이저 가공 헤드(10A)의 집광부(14)의 광축이 대상물(100)의 제2 주면(100b)에 수직인 Z방향을 따른 상태에서, 레이저 가공 헤드(10A)의 집광부(14)로부터 레이저광(L1)이 집광되면서 출사하게 하는 것에 의해, 대상물(100)의 유효 부분(RR)의 내부에 가상면(M1)을 따라서 개질 영역(4)이 형성된다. 이것에 의해, 대상물(100)의 유효 부분(RR)의 내부에 가상면(M1)을 따라서 개질 영역(4)을 정밀도 좋게 형성할 수 있다.
또, 레이저 가공 장치(1A)에서는, 레이저 가공 헤드(10B)의 집광부(14)의 광축이 Y방향을 따른 상태에서, 제2 주면(100b)에 수직인 축선(C)을 중심선으로 하여 지지부(7)가 회전시켜져, 대상물(100)의 둘레 가장자리 부분(EE)의 내부에 개질 영역(4a)이 형성된다. 이것에 의해, 대상물(100)의 둘레 가장자리 부분(EE)의 내부에 개질 영역(4a)을 효율 좋게 형성할 수 있다.
또, 레이저 가공 장치(1A)에서는, 레이저 가공 헤드(10B)의 집광부(14)의 광축이 Y방향을 따른 상태에서, 레이저 가공 헤드(10B)의 집광부(14)로부터 출사되는 레이저광(L2)의 편광 방향이, 레이저광(L2)의 집광점(P2)이 대상물(100)에 대해서 이동하는 방향을 따르고 있다. 이것에 의해, 대상물(100)의 둘레 가장자리 부분(EE)의 내부에서 개질 영역(4a)으로부터 대상물(100)의 제2 주면(100b)에 평행한 방향으로 신장되는 균열(4b)의 신장량을 크게 할 수 있다.
또, 이상으로 설명한 변형예에서는, 예를 들면, 이동 기구(5, 6)는, 지지부(7) 및 레이저 가공 헤드(10A) 중 적어도 1개를 이동시키도록 구성되어 있으면 된다. 마찬가지로, 이동 기구(5, 6)는, 지지부(7) 및 레이저 가공 헤드(10B) 중 적어도 1개를 이동시키도록 구성되어 있으면 된다.
또, 제어부(9)는, 레이저 가공 헤드(10B)의 집광부(14)의 광축이 Z방향을 따른 상태에서, 대상물(100)의 유효 부분(RR)의 내부에 가상면(M1)을 따라서 개질 영역(4)이 형성되도록, 지지부(7), 레이저 가공 헤드(10B) 및 이동 기구(5, 6)를 제어해도 괜찮다. 이것에 의해, 레이저 가공 헤드(10A)와 함께 혹은 레이저 가공 헤드(10A)를 대신하여, 대상물(100)의 유효 부분(RR)의 내부에 가상면(M1)을 따라서 개질 영역(4)을 정밀도 좋게 형성할 수 있다.
또, 레이저 가공 헤드(10B)가, 그 집광부(14)의 광축이 Z방향을 따른 상태 및 그 집광부(14)의 광축이 Y방향을 따른 상태 양쪽 모두의 상태에서, 대상물(100)에 개질 영역(4)을 형성하는 경우에는, 레이저 가공 장치(1A)는, 레이저 가공 헤드(10A)를 구비하고 있지 않아도 좋다.
또, 레이저 가공 헤드(10B)는, 그 집광부(14)의 광축이 Y방향을 따른 상태에서, 대상물(100)의 둘레 가장자리 부분(EE)에 개질 영역(4a)을 형성하는 것을, 전용으로 하여 실시하는 것이라도 좋다. 그 경우에도, 레이저 가공 장치(1A)가 대상물(100)의 둘레 가장자리 부분(EE)에 개질 영역(4a)을 형성하는 것을, 전용으로 하여 실시하는 것일 때는, 레이저 가공 장치(1A)는, 레이저 가공 헤드(10A)를 구비하고 있지 않아도 좋다.
또, 레이저 가공 장치(1A)에서는, 도 50에 나타내어지는 바와 같이, 레이저 가공 헤드(10B)의 집광부(14)의 광축이 대상물(100)의 제2 주면(100b)에 수직인 방향(즉, Z방향)과 교차하는 방향 중 Y방향 이외의 방향을 따른 상태에서, 대상물(100)의 둘레 가장자리 부분(EE)의 내부에 개질 영역(4a)이 형성되도록, 레이저 가공 헤드(10B)의 집광부(14)로부터 레이저광(L2)이 집광되면서 출사되게 해도 괜찮다. 이것에 의해, 둘레 가장자리 부분(EE)을 구성하는 측면(EE1, EE2)의 형상 등에 따라서, 레이저광(L2)이 둘레 가장자리 부분(EE)의 내부에 적절히 집광되도록, 레이저 가공 헤드(10B)의 집광부(14)의 광축의 각도를 조정할 수 있다. 또, 레이저 가공 헤드(10B)의 집광부(14)의 광축이 대상물(100)의 제2 주면(100b)에 수직인 방향과 교차하는 방향(대상물의 표면에 수직인 방향과 교차하는 제1 방향)은, 예를 들면, 대상물(100)의 제2 주면(100b)에 수직인 방향에 대해서 10~90°의 각도를 이루는 방향, 또는 대상물(100)의 제2 주면(100b)에 수직인 방향에 대해서 30~90°의 각도를 이루는 방향이다.
또, 상기 실시 형태에서는, 대상물(100)의 유효 부분(RR)에 박리 가공을 실시한 후에, 대상물(100)의 둘레 가장자리 부분(EE)에 박리 가공을 실시했지만, 대상물(100)의 둘레 가장자리 부분(EE)에 박리 가공을 실시한 후에, 대상물(100)의 유효 부분(RR)에 박리 가공을 실시해도 괜찮다. 또, 상기 실시 형태에서는, 대상물(100)의 제2 주면(100b)을 레이저광 입사면으로 했지만, 대상물(100)의 제1 주면(100a)을 레이저광 입사면으로 해도 좋다. 또, 레이저 가공 장치(1A)는, 어브레이전 등의 가공에 적용되어도 괜찮다.
또, 대상물(100)의 종류, 대상물(100)의 형상, 대상물(100)의 사이즈, 대상물(100)이 가지는 결정 방위의 수 및 방향, 그리고, 대상물(100)의 주면의 면방위는, 특별히 한정되지 않는다. 또, 개질 영역은, 대상물(100)의 내부에 형성된 결정 영역, 재결정 영역 또는 게더링 영역 등이라도 괜찮다. 결정 영역은, 대상물(100)의 가공 전의 구조를 유지하고 있는 영역이다. 재결정 영역은, 증발, 플라즈마화 또는 용융한 후에 재응고할 때에, 단결정 또는 다결정으로서 응고한 영역이다. 게더링 영역은, 중금속 등의 불순물을 모아 포획하는 게더링 효과를 발휘하는 영역이다.
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 임의로 적용할 수 있다.
도 51~도 53은, 다른 변형예에 관한 레이저 가공 장치 및 그것을 이용하여 반도체 디바이스를 제조하는 방법(레이저 가공 방법)을 설명하기 위한 대상물의 측면도이다. 본 발명의 일 형태에서는, 이하와 같이 가공해도 괜찮다.
즉, 먼저, 제2 주면(100b)을 레이저광 입사면측으로 한 상태에서, 대상물(100)을 지지한다. 대상물(100)에서 기능 소자가 형성된 제1 주면(100a)측에는, 지지 기판 등의 기판이 접합되어 있거나, 혹은 테이프재가 붙여져 있다.
이어서, 도 51의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 대상물(100)을 일정한 회전 속도로 회전시키면서, 라인(M3)(도 10의 (b) 참조) 상의 위치에 제1 레이저광(L1)의 집광점(P1)을 위치시킨 상태에서 제1 레이저광(L1)을 조사한다. 라인(M3)은, 상술한 바와 같이, 트리밍 예정 라인으로서, 대상물(100)의 외부 가장자리의 내측에서 고리 모양으로 연장된다. 이러한 제1 레이저광(L1)의 조사를, 집광점(P1)의 Z방향의 위치를 바꾸어 반복하여 행한다. 이것에 의해, 도 51의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 대상물(100)의 내부에서의 가상면(M1)(도 10의 (b) 참조)보다도 레이저광 입사면과는 반대측의 부분에, 라인(M3)을 따라서 개질 영역(43)을 형성한다. 가상면(M1)은, 상술한 바와 같이, 박리 예정면으로서, 대상물(100)의 제2 주면(100b)에 대향한다.
이어서, 도 52의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 대상물(100)에서 둘레 가장자리 부분(외부 가장자리의 베벨부)(EE)을 제외한 외주 부분인 제1 부분(NR1)에, 분단력 약조건(제1 가공 조건)으로 제1 레이저광(L1)을 조사한다. 구체적으로는, 대상물(100)을 일정한 회전 속도로 회전시키면서, 제1 부분(NR1)에서, 가상면(M1)(도 10의 (b) 참조) 상에서 라인(M3)(도 10의 (b) 참조)보다도 내측의 위치에 집광점(P1)을 위치시키고, 분단력 약조건으로 제1 레이저광(L1)을 조사한다. 이것과 함께, 해당 집광점(P1)을 가상면(M1)을 따라서 이동시킨다. 이것에 의해, 제1 부분(NR1)에 가상면(M1)(도 10의 (b) 참조)을 따라서 개질 영역(4a)을 형성한다. 개질 영역(4a)으로부터 라인(M3)보다도 외측(둘레 가장자리 부분(EE))에는, 균열이 신장되어 있지 않다.
분단력 약조건은, 제1 규정량보다도 많은 제2 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 제1 슬라이싱 상태가 되는 조건이다. 또, 이 때, 분단력 약조건 대신에, 분단력 중조건(제1 가공 조건)으로 해도 좋다. 분단력 중조건은, 제2 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 제2 슬라이싱 상태가 되는 조건이다.
제1 규정량의 레이저 가공은, 예를 들면 100개 미만의 복수의 병행 라인(늘어서도록 배치된 복수의 가공용 라인)을 따라서 제1 레이저광(L1)을 조사하여 개질 영역(4)을 형성한 경우이다. 제1 규정량의 레이저 가공이란, 예를 들면, 대상물(100)에서의 개질 영역(4)을 형성하는 영역의 인덱스 방향의 폭이 12mm 미만인 경우이다. 인덱스 방향은, 레이저광 입사면으로부터 보아 가공용 라인의 연장 방향과 직교하는 방향이다. 제2 규정량의 레이저 가공이란, 예를 들면 100개 이상의 복수의 가공용 라인을 따라서 제1 레이저광(L1)을 조사하여 개질 영역(4)을 형성한 경우이다. 제2 규정량의 레이저 가공이란, 예를 들면, 대상물(100)에서의 개질 영역(4)을 형성하는 영역의 인덱스 방향의 폭이 12mm 이상인 경우이다. 제1 규정량 및 제2 규정량은 특별히 한정되지 않고, 여러 가지의 파라미터량이라도 좋다. 제1 규정량 및 제2 규정량은, 예를 들면 가공 시간이라도 좋다. 제1 규정량 및 제2 규정량은, 복수의 파라미터량을 조합시켜도 좋다.
제1 슬라이싱 상태는, 슬라이싱 하프 컷 상태이다. 슬라이싱 하프 컷(SHC) 상태는, 개질 영역(4)에 포함되는 복수의 개질 스폿으로부터 신장되는 균열이, 가공용 라인을 따르는 방향(스캔 방향)으로 신장되는 상태이다. 화상을 취득한 경우, 화상에서는, 슬라이싱 하프 컷 상태에서는, 개질 스폿과 가공용 라인을 따른 번짐을 확인할 수 있다. 가공 상태가 슬라이싱 하프 컷 상태가 되도록 가공용 라인의 수를 증가시킴으로써, 후술의 슬라이싱 풀 컷 상태로 변화하지만, 가공 조건에 의해서 슬라이싱 풀 컷 상태로 변화하는 해당 가공용 라인의 수가 변화한다. 또, 슬라이싱 풀 컷 상태를 발생시키기 위해서는, 한 개의 가공용 라인을 따라서 제1 레이저광(L1)을 조사하여 개질 영역(4)을 형성한 경우의 가공 상태로서, 슬라이싱 하프 컷 상태가 필요 불가결하게 된다.
제2 슬라이싱 상태는, 슬라이싱 풀 컷 상태이다. 슬라이싱 풀 컷(SFC) 상태는, 개질 영역(4)에 포함되는 복수의 개질 스폿으로부터 신장되는 균열이, 복수의 가공용 라인을 따르는 방향 및 가공용 라인과 교차하는 방향으로 신장하여 서로 연결되는 상태이다. 화상을 취득한 경우, 화상에서는, 슬라이싱 풀 컷 상태는, 개질 스폿으로부터 신장되는 균열이, 좌우 상하로 신장되고, 복수의 가공용 라인을 걸쳐서 연결되어 있는 상태이다. 슬라이싱 풀 컷 상태는, 화상 상에서 개질 스폿을 확인할 수 없는 상태(해당 균열에 의해 형성된 공간 내지 간극이 확인되는 상태)이다. 슬라이싱 풀 컷 상태는, 복수의 가공용 라인의 사이를 걸치는 균열의 연결에 의해서 발생하는 상태이기 때문에, 한 개의 가공용 라인을 따라서 제1 레이저광(L1)을 조사하여 개질 영역(4)을 형성한 경우에는, 발생할 수 없다.
이어서, 도 52의 (b) 및 도 52의 (c)에 나타내어지는 바와 같이, 대상물(100)에서 제1 부분(NR1)보다도 내측의 제2 부분(NR2)에, 분단력 강조건(제2 가공 조건)으로 제1 레이저광(L1)을 조사시킨다. 구체적으로는, 대상물(100)을 일정한 회전 속도로 회전시키면서, 대상물(100)의 중앙 부분인 제2 부분(NR2)에서, 가상면(M1)(도 10의 (b) 참조) 상의 위치에 집광점(P1)을 위치시키고, 분단력 강조건으로 제1 레이저광(L1)을 조사한다. 이것과 함께, 해당 집광점(P1)을 가상면(M1)을 따라서 이동시킨다. 이것에 의해, 제2 부분(NR2)에 가상면(M1)(도 10의 (b) 참조)을 따라서 개질 영역(4c)을 형성한다. 개질 영역(4c)으로부터는, 외측(즉, 대상물(100)의 측면측)으로 균열이 적극적으로 신장된다. 분단력 강조건은, 제1 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 제2 슬라이싱 상태가 되는 조건이다.
이어서, 개질 영역(4) 및/또는 개질 영역(4)의 개질 스폿으로부터 신장되는 균열과, 개질 영역(43) 및/또는 개질 영역(43)의 개질 스폿으로부터 신장되는 균열을 경계로 하여, 대상물(100)의 일부를 박리한다(도 53 참조). 대상물(100)의 일부의 박리는, 예를 들면 흡착 지그, 에어 블로우 및 테이프재를 이용하여 실시해도 괜찮다. 외부 응력만으로 대상물(100)을 박리할 수 없는 경우에는, 대상물(100)에 반응하는 에칭액(KOH 또는 TMAH 등)으로 개질 영역(4, 43)을 선택적으로 에칭해도 괜찮다.
이상으로 설명한 바와 같이, 다른 변형예에서는, 대상물(100)에서의 제1 부분(NR1)에 제1 가공 조건으로 레이저 가공하는 제1 가공 처리와, 대상물(100)에서 제1 부분(NR1)보다도 내측의 제2 부분(NR2)에 제2 가공 조건으로 레이저 가공하는 제2 가공 처리를 실행한다. 제1 가공 조건은, 제2 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 제1 슬라이싱 상태 또는 제2 슬라이싱 상태가 되는 조건이고, 제2 가공 조건은, 제1 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 제2 슬라이싱 상태가 되는 조건이며, 제1 부분(NR1)은, 둘레 가장자리 부분(EE)을 제외한 부분이다. 이러한 레이저 가공은, 대상물(100)의 일부를, 도 53에 나타내어지는 바와 같이 박리하는(대상물(100)에서 둘레 가장자리 부분(EE)을 포함하지 않는 일부를 박리하는) 경우에 특히 유효하다. 즉, 둘레 가장자리 부분(EE)에 균열을 신장시키지 않는 박리 가공을 효과적으로 행할 수 있다. 박리한 대상물(100)의 일부에서는, 둘레 가장자리 부분(EE)이 포함되지 않기 때문에, 위치 맞춤 및 그 외의 가공이 용이하게 된다. 박리한 대상물(100)의 일부에서는, 후단에 접합 공정이 있는 경우, 그 접합 공정에서의 위치 맞춤이 용이하게 된다.
도 54의 (a) 및 도 54의 (b)는, 레이저광 입사면으로부터 촬상 유닛(IR)에 의해 촬상한, 가상면(M1)의 위치에서의 화상이다. 도 54의 (a) 및 도 54의 (b)는, 복수 라인의 가공용 라인을 따라서 제1 레이저광(L1)을 조사하여 개질 영역(4)을 형성한 경우의 가공 상태이다. 가공용 라인은, 도시에서 좌우로 직선 모양으로 연장되도록 설정되어 있다. 도 54의 (a) 및 도 54의 (b)는, 도 17의 (b)와 동일한 슬라이싱 하프 컷(SHC) 상태를 나타내는 사진도이다. 도 54의 (a) 및 도 54의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 슬라이싱 하프 컷 상태는, 개질 영역(4)에 포함되는 복수의 개질 스폿(SA)으로부터 신장되는 균열에 대해서, 중단되어 있는 영역을 부분적으로 가지고 있어도 괜찮다. 또, 슬라이싱 하프 컷 상태는, 가공용 라인을 따른 번짐에 대해서, 미발생의 영역을 부분적으로 가지고 있어도 괜찮다.
1, 101 - 레이저 가공 장치
4, 43 - 개질 영역
6, 300 - 이동 기구 9 - 제어부
10A, 10B - 레이저 가공 헤드(조사부)
36 - 측거 센서(둘레 가장자리 감시부)
100 - 대상물 100a - 표면
100b - 이면(레이저광 입사면) 100X - 베벨 주변부(제1 부분)
100Y - 내주부(제2 부분) 107 - 스테이지(지지부)
111 - GUI(입력부)
BB - 베벨부(둘레 가장자리 부분)
E1 - 제1 방향 E2 - 제2 방향
IR - 촬상 유닛(촬상부, 가공 상태 감시부) L1 - 제1 레이저광(레이저광)
L2 - 제2 레이저광(레이저광) M1 - 가상면
M11 - 라인(가공용 라인) M11a - 병행 라인
M12 - 라인(병행 라인, 가공용 라인) M20 - 라인(가공용 라인)
P1 - 제1 집광점(집광점) SA - 개질 스폿
6, 300 - 이동 기구 9 - 제어부
10A, 10B - 레이저 가공 헤드(조사부)
36 - 측거 센서(둘레 가장자리 감시부)
100 - 대상물 100a - 표면
100b - 이면(레이저광 입사면) 100X - 베벨 주변부(제1 부분)
100Y - 내주부(제2 부분) 107 - 스테이지(지지부)
111 - GUI(입력부)
BB - 베벨부(둘레 가장자리 부분)
E1 - 제1 방향 E2 - 제2 방향
IR - 촬상 유닛(촬상부, 가공 상태 감시부) L1 - 제1 레이저광(레이저광)
L2 - 제2 레이저광(레이저광) M1 - 가상면
M11 - 라인(가공용 라인) M11a - 병행 라인
M12 - 라인(병행 라인, 가공용 라인) M20 - 라인(가공용 라인)
P1 - 제1 집광점(집광점) SA - 개질 스폿
Claims (15)
- 대상물에 레이저광을 조사하는 것에 의해, 상기 대상물의 내부에서 가상면을 따라서 개질(改質) 영역을 형성하는 레이저 가공 장치로서,
상기 대상물을 지지하는 지지부와,
상기 지지부에 의해서 지지된 상기 대상물에 상기 레이저광을 조사하는 조사부와,
상기 레이저광의 집광점의 위치가 상기 가상면을 따라서 이동하도록 상기 지지부 및 상기 조사부 중 적어도 일방을 이동시키는 이동 기구와,
상기 지지부, 상기 조사부 및 상기 이동 기구를 제어하는 제어부를 구비하며,
상기 제어부는,
상기 대상물에서의 제1 부분에, 제1 가공 조건으로 상기 레이저광을 조사시키는 제1 가공 처리와,
상기 제1 가공 처리 후, 상기 대상물에서 상기 제1 부분보다도 내측의 제2 부분에, 제1 가공 조건과는 다른 제2 가공 조건으로 상기 레이저광을 조사시키는 제2 가공 처리를 실행하는 레이저 가공 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1 부분은, 상기 대상물에서 레이저광 입사면에 대해서 교차하는 측면을 가지는 둘레 가장자리 부분을 포함하는 부분인 레이저 가공 장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 제1 가공 처리에서는, 상기 대상물에서 상기 개질 영역을 형성하는 영역을, 둘레 가장자리로부터 내측으로 향하는 제1 방향으로 변천시키는 레이저 가공 장치. - 청구항 3에 있어서,
상기 제1 가공 처리에서는, 상기 둘레 가장자리 부분에 개질 영역으로부터 가상면을 따라서 신장되는 균열을 형성하는 레이저 가공 장치. - 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
상기 제1 가공 처리에서는,
상기 대상물에서 둘레 가장자리로부터 내측을 향해 소용돌이 모양으로 연장되는 가공용 라인을 따라서, 상기 개질 영역을 둘레 가장자리로부터 내측을 향해 형성하거나, 또는, 상기 대상물에서 둘레 가장자리로부터 내측을 향하는 방향으로 늘어서는 직선 모양의 복수의 가공용 라인을 따라서, 복수의 상기 개질 영역을 둘레 가장자리로부터 내측의 순서로 형성하는 레이저 가공 장치. - 청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 가공 조건 및 상기 제2 가공 조건은, 한 개의 가공용 라인을 따라서 상기 레이저광을 조사하여 상기 개질 영역을 형성한 경우에, 가공 상태가 제1 슬라이싱 상태가 되는 조건이며,
상기 제1 슬라이싱 상태는, 상기 개질 영역에 포함되는 복수의 개질 스폿으로부터 신장되는 균열이, 상기 한 개의 가공용 라인을 따르는 방향으로 신장되는 상태인 레이저 가공 장치. - 청구항 6에 있어서,
상기 제1 가공 조건 및 상기 제2 가공 조건은, 늘어서도록 배치된 복수의 병행 라인을 가지는 가공용 라인을 따라서 상기 레이저광을 조사하여 상기 개질 영역을 형성한 경우에, 가공 상태가 제2 슬라이싱 상태가 되는 조건이며,
상기 제2 슬라이싱 상태는, 상기 개질 영역에 포함되는 복수의 개질 스폿으로부터 신장되는 균열이, 상기 병행 라인을 따르는 방향 및 상기 병행 라인과 교차하는 방향으로 신장하여 서로 연결되는 상태인 레이저 가공 장치. - 청구항 7에 있어서,
상기 제1 가공 조건은, 제1 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 상기 제2 슬라이싱 상태가 되는 조건이며,
상기 제2 가공 조건은, 상기 제1 규정량보다도 많은 제2 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가 상기 제2 슬라이싱 상태가 되는 조건인 레이저 가공 장치. - 청구항 3 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이동 기구는, 상기 레이저광의 집광점의 위치가 상기 가상면과 교차하는 방향을 따라서 이동하도록 상기 지지부 및 상기 조사부 중 적어도 일방을 이동시키고,
상기 제어부는,
상기 제1 가공 처리 전에, 상기 대상물의 둘레 가장자리의 내측에 고리 모양으로 연장되는 가공용 라인을 따라서, 상기 대상물의 내부에서의 상기 가상면보다도 상기 레이저광 입사면과는 반대측의 부분에, 상기 레이저광을 조사하여 상기 개질 영역을 형성하는 트리밍 처리를 실행하는 레이저 가공 장치. - 청구항 3 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 가공 처리에서는, 상기 대상물에서 상기 개질 영역을 형성하는 영역을 상기 제1 방향으로 변천시키는 레이저 가공 장치. - 청구항 3 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 가공 처리에서는, 상기 대상물에서 상기 개질 영역을 형성하는 영역을, 상기 제1 방향과는 반대 방향의 제2 방향으로 변천시키고,
상기 제1 방향에서의 상기 제1 부분의 거리는, 미리 설정된 소정 거리 이하인 레이저 가공 장치. - 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
유저로부터의 입력을 받아들이는 입력부를 구비하며,
상기 제어부는, 상기 입력부의 입력에 근거하여 상기 제1 가공 조건 및 상기 제2 가공 조건 중 적어도 어느 하나를 설정하는 레이저 가공 장치. - 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 대상물의 상기 제1 부분에 상기 제1 가공 조건과는 다른 다른 가공 조건으로 상기 레이저광을 조사시키는 제3 가공 처리를, 상기 제1 가공 처리의 도중에 실행하는 레이저 가공 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 제2 가공 조건은, 늘어서도록 배치된 복수의 병행 라인을 가지는 가공용 라인을 따라서 상기 레이저광을 조사하여 상기 개질 영역을 형성한 경우로서 제1 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가, 제2 슬라이싱 상태가 되는 조건이고,
상기 제1 가공 조건은, 복수의 상기 병행 라인을 가지는 가공용 라인을 따라서 상기 레이저광을 조사하여 상기 개질 영역을 형성한 경우로서 상기 제1 규정량보다도 많은 제2 규정량의 레이저 가공 후의 가공 상태가, 제1 슬라이싱 상태 또는 제2 슬라이싱 상태가 되는 조건이며,
상기 제1 부분은, 상기 대상물에서 레이저광 입사면에 대해서 교차하는 측면을 가지는 둘레 가장자리 부분을 제외한 부분이고,
상기 제1 슬라이싱 상태는, 상기 개질 영역에 포함되는 복수의 개질 스폿으로부터 신장되는 균열이, 한 개의 가공용 라인을 따르는 방향으로 신장되는 상태이며,
상기 제2 슬라이싱 상태는, 상기 개질 영역에 포함되는 복수의 개질 스폿으로부터 신장되는 균열이, 상기 병행 라인을 따르는 방향 및 상기 병행 라인과 교차하는 방향으로 신장하여 서로 연결되는 상태인 레이저 가공 장치. - 대상물에 레이저광을 조사하는 것에 의해, 상기 대상물의 내부에서 가상면을 따라서 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 방법으로서,
상기 대상물에서 레이저광 입사면에 대해서 교차하는 측면을 가지는 둘레 가장자리 부분을 포함하는 제1 부분에, 제1 가공 조건으로 상기 레이저광을 조사하는 제1 가공 공정과,
상기 제1 가공 공정 후, 상기 대상물에서 상기 제1 부분보다도 내측의 제2 부분에, 제1 가공 조건과는 다른 제2 가공 조건으로 상기 레이저광을 조사하는 제2 가공 처리를 구비하며,
상기 제1 가공 공정에서는, 상기 대상물에서 상기 개질 영역을 형성하는 영역을, 둘레 가장자리로부터 내측으로 향하는 제1 방향으로 변천시키는 레이저 가공 방법.
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