KR20230139769A - Laser processing apparatus and laser processing method - Google Patents
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Abstract
레이저 가공 장치는, 광 투과성을 가지는 투과 부재가 레이저광 입사면 상에 마련된 대상물에 레이저광을 조사하는 것에 의해, 대상물의 내부에 개질 영역을 형성한다. 레이저 가공 장치는 지지부와, 조사부와, 삼각 측거 센서와, 이동 기구와, 기억부와, 결정부와, 위치 맞춤부를 구비한다. 결정부는 기억부에 기억된 복수의 수광 위치 정보 중 어느 하나를, 기준 수광 위치 정보로서 결정한다. 위치 맞춤부는, 삼각 측거 센서의 수광 소자 어레이의 수광 위치가 기준 수광 위치 정보에 대응하는 수광 위치가 되도록, 이동 기구를 동작시켜 조사부 및 지지부 중 적어도 일방을 이동시켜, 레이저광 입사면에 대한 집광 렌즈의 광축 방향에 있어서의 위치를 소정 높이 위치에 맞춘다. The laser processing device forms a modified region inside the object by irradiating laser light to the object on which a light-transmitting member is provided on the laser light incident surface. The laser processing device includes a support unit, an irradiation unit, a triangulation sensor, a moving mechanism, a storage unit, a determination unit, and a positioning unit. The determination unit determines one of the plurality of light reception position information stored in the storage unit as the reference light reception position information. The positioning unit operates the moving mechanism to move at least one of the irradiation unit and the support unit so that the light receiving position of the light receiving element array of the triangular rangefinding sensor becomes the light receiving position corresponding to the reference light receiving position information, and moves at least one of the irradiation part and the support part to create a condensing lens with respect to the laser light incident surface. The position in the optical axis direction is adjusted to a predetermined height position.
Description
본 개시는 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법에 관한 것이다. The present disclosure relates to a laser processing device and a laser processing method.
대상물에 레이저광을 조사하여 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 장치가 알려져 있다(예를 들면, 일본 특허공개 제2008-87053호 공보 참조). 이와 같은 레이저 가공 장치는, 대상물을 지지하는 지지부와, 대상물에 집광 렌즈를 거쳐 레이저광을 조사하는 조사부와, 집광 렌즈의 광축 방향을 따라서 조사부를 이동시키는 이동 기구를 구비한다. A laser processing device that forms a modified region by irradiating laser light to an object is known (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-87053). Such a laser processing device includes a support part that supports an object, an irradiation part that irradiates laser light to the object through a condensing lens, and a moving mechanism that moves the irradiation part along the optical axis direction of the condensing lens.
상술한 바와 같은 레이저 가공 장치는, 대상물의 레이저 입사면에 레티클을 투영하고, 촬상부에 의해 레이저광 입사면을 촬상하고, 그 화상 상에서 레티클의 핀트가 맞도록 이동 기구를 동작시킴으로써, 레이저광 입사면에 대한 집광 렌즈의 광축 방향에 있어서의 위치를 소정 높이 위치에 맞추는 위치 맞춤(이른바, 하이트 세트)을 행하는 경우가 있다. 그러나, 예를 들면 투명 테이프 등의 투과 부재가 레이저광 입사면 상에 마련된 웨이퍼를 대상물에 이용했을 경우, 화상 상에 있어서 레티클이 흐려져 버려, 레티클을 올바르게 식별할 수 없어, 집광 렌즈의 위치 맞춤이 곤란하게 될 우려가 있다. 특히, 투과 부재의 두께가 두꺼우면, 해당 우려는 현저하게 된다. The laser processing device described above projects a reticle onto the laser incident surface of an object, captures an image of the laser light incident surface with an imaging unit, and operates a moving mechanism so that the reticle is focused on the image, thereby making laser light incident. There are cases where alignment (so-called height setting) is performed to align the position of the condenser lens in the optical axis direction with respect to the surface to a predetermined height position. However, for example, when a wafer on which a transparent member such as a transparent tape is provided on the laser beam incident surface is used as the object, the reticle becomes blurred on the image, the reticle cannot be correctly identified, and the positioning of the condenser lens is difficult. There is a risk of getting into trouble. In particular, if the thickness of the transparent member is large, this concern becomes significant.
그래서, 본 개시는 광 투과성을 가지는 투과 부재가 레이저광 입사면 상에 마련된 대상물에 있어서도, 레이저광 입사면에 대한 집광 렌즈의 광축 방향에 있어서의 위치를 확실히 위치 맞춤하는 것이 가능한 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Therefore, the present disclosure provides a laser processing device and a laser capable of reliably aligning the position of the condensing lens in the optical axis direction with respect to the laser beam incident surface, even in an object in which a light-transmitting member is provided on the laser beam incident surface. The purpose is to provide a processing method.
본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치는, 광 투과성을 가지는 투과 부재가 레이저광 입사면 상에 마련된 대상물에 레이저광을 조사하여, 대상물에 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 장치로서, 대상물을 지지하는 지지부와, 대상물에 집광 렌즈를 거쳐 레이저광을 조사하는 조사부와, 조사부에 마련되어, 레이저광 입사면에서 반사한 측정용 레이저광을 수광하는 수광 소자 어레이를 가지는 삼각 측거 센서와, 집광 렌즈의 광축 방향을 따라서, 조사부 및 지지부 중 적어도 일방을 이동시키는 이동 기구와, 수광 소자 어레이의 수광 위치에 관한 수광 위치 정보를 복수 기억하는 기억부와, 기억부에 기억된 복수의 수광 위치 정보 중 어느 하나를, 기준 수광 위치 정보로서 결정하는 결정부와, 수광 소자 어레이의 수광 위치가 기준 수광 위치 정보에 대응하는 수광 위치가 되도록, 이동 기구를 동작시켜 조사부 및 지지부 중 적어도 일방을 이동시켜, 레이저광 입사면에 대한 집광 렌즈의 광축 방향에 있어서의 위치를 소정 높이 위치에 맞추는 위치 맞춤부를 구비한다. A laser processing device according to one aspect of the present disclosure is a laser processing device in which a transmission member having light transparency irradiates laser light to an object provided on a laser light incident surface to form a modified region in the object, and supports the object. A triangulation sensor having a support portion, an irradiation portion that irradiates laser light to an object through a condensing lens, and a light receiving element array provided in the irradiation portion that receives the laser light for measurement reflected from the laser beam incidence surface, and the optical axis direction of the condensing lens. Accordingly, a moving mechanism that moves at least one of the irradiation unit and the support unit, a storage unit that stores a plurality of light-receiving position information regarding the light-receiving position of the light-receiving element array, and one of the plurality of light-receiving position information stored in the storage unit, The moving mechanism is operated to move at least one of the irradiation section and the support section so that the light-receiving position of the determining portion and the light-receiving element array that determines the reference light-receiving position information becomes the light-receiving position corresponding to the reference light-receiving position information, so that at least one of the irradiation portion and the support portion is moved to the laser beam incident surface. A position adjusting unit is provided to adjust the position of the condenser lens in the optical axis direction to a predetermined height position.
본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 방법은, 광 투과성을 가지는 투과 부재가 레이저광 입사면 상에 마련된 대상물에 레이저광을 조사하여, 대상물에 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 장치를 이용한 레이저 가공 방법으로서, 레이저 가공 장치는, 대상물을 지지하는 지지부와, 대상물에 집광 렌즈를 거쳐 레이저광을 조사하는 조사부와, 조사부에 마련되어, 레이저광 입사면에서 반사한 측정용 레이저광을 수광하는 수광 소자 어레이를 가지는 삼각 측거 센서와, 집광 렌즈의 광축 방향을 따라서, 조사부 및 지지부 중 적어도 일방을 이동시키는 이동 기구를 구비하고, 수광 소자 어레이의 수광 위치에 관한 수광 위치 정보를 복수 기억하는 제1 스텝과, 기억한 복수의 수광 위치 정보 중 어느 하나를, 기준 수광 위치 정보로서 결정하는 제2 스텝과, 수광 소자 어레이의 수광 위치가 기준 수광 위치 정보에 대응하는 수광 위치가 되도록, 이동 기구를 동작시켜 조사부 및 지지부 중 적어도 일방을 이동시켜, 레이저광 입사면에 대한 집광 렌즈의 광축 방향에 있어서의 위치를 소정 높이 위치에 맞추는 제3 스텝을 포함한다. The laser processing method according to one aspect of the present disclosure is a laser processing method using a laser processing device in which a light-transmitting member irradiates laser light to an object provided on the laser light incident surface to form a modified region in the object. , the laser processing device has a support part for supporting an object, an irradiation part for irradiating laser light to the object through a condenser lens, and a light receiving element array provided in the irradiation part to receive the laser light for measurement reflected from the laser light incident surface. A first step comprising a triangular range sensor and a movement mechanism for moving at least one of the irradiation unit and the support unit along the optical axis direction of the condenser lens, and storing a plurality of light-receiving position information regarding the light-receiving position of the light-receiving element array; A second step of determining one of the plurality of light-receiving position information as the reference light-receiving position information, and operating the moving mechanism so that the light-receiving position of the light-receiving element array becomes a light-receiving position corresponding to the reference light-receiving position information, It includes a third step of moving at least one side to adjust the position of the condensing lens in the optical axis direction with respect to the laser beam incident surface to a predetermined height position.
본 발명자들은 예의 검토를 거듭하여, 측정용 레이저광을 이용한 삼각 측거법에서는, 수광 소자 어레이의 수광 위치와, 레이저광 입사면에 대한 집광 렌즈의 광축 방향에 있어서의 위치와의 사이에는, 투과 부재가 레이저광 입사면 상에 마련되어 있는 경우라도, 일정한 상관이 있다고 하는 지견을 얻었다. 그래서, 본 개시의 일 측면에서는, 복수의 수광 위치 정보를 기억하고, 이것들 중에서 하이트 세트시와 관련있는 어느 것을, 예를 들면 유저로부터의 입력, 내부 관찰 결과 또는 절단면 관찰 결과 등에 기초하여 기준 수광 위치 정보로서 결정한다. 그리고, 결정한 기준 수광 위치 정보의 수광 위치가 되도록 이동 기구를 동작시킴으로써, 촬상부에 의한 레이저광 입사면의 관찰에 관계없이 확실히, 하이트 세트를 행하는 것이 가능하게 된다. 즉, 광 투과성을 가지는 투과 부재가 레이저광 입사면 상에 마련된 대상물에 있어서도, 레이저광 입사면에 대한 집광 렌즈의 광축 방향에 있어서의 위치를 확실히 위치 맞춤하는 것이 가능하게 된다. The present inventors have conducted extensive studies and found that, in the triangulation method using laser light for measurement, there is a transmission member between the light receiving position of the light receiving element array and the position in the optical axis direction of the condenser lens with respect to the laser light incident surface. Even in the case where is provided on the laser beam incident surface, it was found that there is a certain correlation. Therefore, in one aspect of the present disclosure, a plurality of light-receiving position information is stored, and which of these is relevant when setting the height is selected as a reference light-receiving position based on, for example, an input from the user, an internal observation result, or a cut surface observation result. Make decisions based on information. Then, by operating the movement mechanism to become the light receiving position of the determined reference light receiving position information, it becomes possible to reliably perform height setting regardless of the observation of the laser beam incident surface by the imaging unit. That is, even for an object in which a light-transmitting member is provided on the laser light incident surface, it is possible to reliably align the position of the condenser lens in the optical axis direction with respect to the laser light incident surface.
본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서는, 결정부는, 조사부에 의해 레이저광을 조사하여 형성된 개질 영역의 깊이 위치가 목표 깊이 위치에 대응할 때의 수광 위치 정보를, 기준 수광 위치 정보로서 결정해도 된다. 본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 방법은, 제1 스텝에서는, 이동 기구에 의해 조사부 및 지지부 중 적어도 일방을 이동시킨 후, 조사부에 의해 레이저광을 조사하여 대상물에 개질 영역을 형성하면서, 레이저광 입사면에서 반사한 측정용 레이저광을 수광 소자 어레이에 의해 수광하여 수광 위치 정보를 취득하는 스텝을, 이동 기구의 이동량을 바꾸어 복수 회 반복하고, 제2 스텝에서는, 제1 스텝에서 형성된 개질 영역의 깊이 위치가 목표 깊이 위치에 대응할 때의 수광 위치 정보를, 기준 수광 위치 정보로서 결정해도 된다. In the laser processing device according to one aspect of the present disclosure, the determination unit may determine light-receiving position information when the depth position of the modified region formed by irradiating the laser light by the irradiation unit corresponds to the target depth position as reference light-receiving position information. . In the laser processing method according to one aspect of the present disclosure, in the first step, at least one of the irradiation unit and the support unit is moved by a moving mechanism, and then the laser light is irradiated by the irradiation unit to form a modified area on the object. The step of acquiring the light-receiving position information by receiving the laser light for measurement reflected from the incident surface by the light-receiving element array is repeated multiple times by changing the movement amount of the moving mechanism, and in the second step, the modified region formed in the first step is Light-receiving position information when the depth position corresponds to the target depth position may be determined as reference light-receiving position information.
대상물에 있어서 형성된 개질 영역의 깊이 위치가 목표 깊이 위치에 대응하는 경우, 그 레이저 가공시에는 하이트 세트가 적절히 행해지고 있는 것이 발견된다. 따라서, 본 개시의 일 측면에서는, 대상물에 있어서 형성된 개질 영역의 깊이 위치가 목표 깊이 위치에 대응할 때의 수광 위치 정보를, 하이트 세트시와 관련있는 기준 수광 위치 정보로서 결정하는 것이 가능하게 된다. When the depth position of the modified region formed in the object corresponds to the target depth position, it is found that height setting is appropriately performed during laser processing. Accordingly, in one aspect of the present disclosure, it is possible to determine light-receiving position information when the depth position of the modified region formed in the object corresponds to the target depth position as reference light-receiving position information related to height setting.
본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서는, 기억부는, 복수의 대상물마다 기준 수광 위치 정보를 관련지어 기억해도 된다. 본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 방법은, 제2 스텝에서는, 복수의 대상물마다 기준 수광 위치 정보를 관련지어 기억해도 된다. 이 경우, 대상물마다 자동적으로 하이트 세트를 행하는 것이 가능하게 된다. In the laser processing device according to one aspect of the present disclosure, the storage unit may store reference light-receiving position information in association with each of a plurality of objects. In the laser processing method according to one aspect of the present disclosure, in the second step, reference light reception position information may be stored in association with each of a plurality of objects. In this case, it becomes possible to automatically set height for each object.
본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서는, 기억부는, 하나의 대상물에 있어서 형성하는 복수의 개질 영역의 열마다, 기준 수광 위치 정보를 관련지어 기억해도 된다. 본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 방법은, 제2 스텝에서는, 하나의 대상물에 있어서 형성하는 복수의 개질 영역의 열마다, 기준 수광 위치 정보를 관련지어 기억해도 된다. 이 경우, 하나의 대상물에 있어서 형성하는 복수의 개질 영역의 열(이른바, 가공 pass)마다 자동적으로 하이트 세트를 행하는 것이 가능하게 된다. In the laser processing device according to one aspect of the present disclosure, the storage unit may store reference light-receiving position information in association with each row of a plurality of modified regions formed in one object. In the second step of the laser processing method according to one aspect of the present disclosure, reference light-receiving position information may be stored in association with each row of a plurality of modified regions formed in one object. In this case, it becomes possible to automatically set the height for each row (so-called processing pass) of a plurality of modified regions formed in one object.
본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서는, 수광 소자 어레이의 수광 위치는, 수광 소자 어레이에 있어서 측정용 레이저광이 입사한 영역의 수광량에 대해서 중심 연산을 행하여 얻어진 위치여도 된다. 본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 방법에서는, 수광 소자 어레이의 수광 위치는, 수광 소자 어레이에 있어서 측정용 레이저광이 입사한 영역의 수광량에 대해서 중심 연산을 행하여 얻어진 위치여도 된다. 수광 소자 어레이에 입사하는 측정용 레이저광은, 투과 부재의 구면 수차에 의해 확산성을 가지는 경우가 있다. 본 개시의 일 측면에서는, 이와 같이 측정용 레이저광이 확산성을 갖고 있어도, 중심 연산을 이용하여 수광 소자 어레이의 수광 위치를 정밀도 좋게 구하는 것이 가능하게 된다. In the laser processing device according to one aspect of the present disclosure, the light-receiving position of the light-receiving element array may be a position obtained by performing a centroid calculation on the amount of light received in the area where the laser light for measurement is incident on the light-receiving element array. In the laser processing method according to one aspect of the present disclosure, the light-receiving position of the light-receiving element array may be a position obtained by performing a centroid calculation on the amount of light received in the area where the laser light for measurement is incident on the light-receiving element array. The measurement laser light incident on the light-receiving element array may have diffusivity due to spherical aberration of the transmission member. According to one aspect of the present disclosure, even if the laser light for measurement has diffusion properties, it is possible to obtain the light-receiving position of the light-receiving element array with high precision using centroid calculation.
도 1은 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치의 지지대에 장착되는 대상물의 사시도이다.
도 3은 도 1의 XY평면을 따른 단면도이다.
도 4는 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치의 레이저 출력부 및 레이저 집광부의 일부를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 1의 XY평면을 따른 단면도이다.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선을 따른 단면도이다.
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선을 따른 단면도이다.
도 8은 실시 형태에 따른 별축(別軸) 측거 센서의 개략 구성을 나타내는 정면도이다.
도 9는 실시 형태에 따른 관찰 카메라에서 촬상한 레이저광 입사면의 화상에 있어서 레티클의 마크의 핀트가 맞는 상태를 나타내는 도면이다.
도 10은 초기 스폿 위치 정보를 취득하는 경우의 예를 나타내는 플로차트이다.
도 11은 하이트 세트의 예를 나타내는 플로차트이다.
도 12는 개질 영역 형성 모드에 있어서의 개질 영역의 형성을 나타내는 대상물의 단면도이다.
도 13은 개질 영역 형성 모드에 있어서의 개질 영역의 형성을 나타내는 대상물의 단면도이다.
도 14의 (a)는, 개질 영역 형성 모드에 의해 개질 영역이 형성된 대상물을 나타내는 단면도이다. 도 14의 (b)는, 개질 영역 형성 모드에 의해 개질 영역이 형성된 대상물을 나타내는 단면도이다. 도 14의 (c)는, 개질 영역 형성 모드에 의해 개질 영역이 형성된 대상물을 나타내는 단면도이다. 도 14의 (d)는, 개질 영역 형성 모드에 의해 개질 영역이 형성된 대상물을 나타내는 단면도이다. 도 14의 (e)는, 개질 영역 형성 모드에 의해 개질 영역이 형성된 대상물을 나타내는 단면도이다. 도 14의 (f)는, 개질 영역 형성 모드에 의해 개질 영역이 형성된 대상물을 나타내는 단면도이다. 도 14의 (g)는, 개질 영역 형성 모드에 의해 개질 영역이 형성된 대상물을 나타내는 단면도이다. 도 14의 (h)는, 개질 영역 형성 모드에 의해 개질 영역이 형성된 대상물을 나타내는 단면도이다.
도 15의 (a)는, 스폿 위치의 산출을 설명하기 위한 리니어 포토다이오드 어레이의 정면도이다. 도 15의 (b)는, 도 15의 (a)의 일부를 확대한 도면이다. 1 is a perspective view showing a laser processing device according to an embodiment.
Figure 2 is a perspective view of an object mounted on a support of a laser processing device according to an embodiment.
Figure 3 is a cross-sectional view along the XY plane of Figure 1.
Figure 4 is a perspective view showing a part of the laser output unit and the laser concentrator of the laser processing device according to the embodiment.
Figure 5 is a cross-sectional view along the XY plane of Figure 1.
FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI of FIG. 5.
FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII of FIG. 6.
Fig. 8 is a front view showing the schematic configuration of a separate axis ranging sensor according to the embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a state in which a reticle mark is in focus in an image of a laser light incident surface captured by an observation camera according to an embodiment.
Fig. 10 is a flowchart showing an example of acquiring initial spot position information.
Figure 11 is a flow chart showing an example of a height set.
Figure 12 is a cross-sectional view of the object showing the formation of a modified region in the modified region formation mode.
Figure 13 is a cross-sectional view of the object showing the formation of a modified region in the modified region formation mode.
Figure 14(a) is a cross-sectional view showing an object on which a modified region is formed by the modified region formation mode. Figure 14(b) is a cross-sectional view showing an object on which a modified region is formed by the modified region formation mode. Figure 14(c) is a cross-sectional view showing an object on which a modified region is formed by the modified region formation mode. Figure 14(d) is a cross-sectional view showing an object on which a modified region is formed by the modified region formation mode. Figure 14(e) is a cross-sectional view showing an object on which a modified region is formed by the modified region formation mode. Figure 14(f) is a cross-sectional view showing an object on which a modified region is formed by the modified region formation mode. Figure 14(g) is a cross-sectional view showing an object on which a modified region is formed by the modified region formation mode. Figure 14(h) is a cross-sectional view showing an object on which a modified region is formed by the modified region formation mode.
Figure 15(a) is a front view of a linear photodiode array for explaining calculation of spot positions. FIG. 15(b) is an enlarged view of a portion of FIG. 15(a).
이하, 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면에 있어서 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다. 수평면 내에 있어서 서로 직교하는 방향을 X축 방향 및 Y축 방향으로 하고, 연직 방향을 Z축 방향으로 한다. Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings. In each drawing, identical or equivalent parts are assigned the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted. The directions perpendicular to each other in the horizontal plane are referred to as the X-axis direction and the Y-axis direction, and the vertical direction is referred to as the Z-axis direction.
도 1에 나타내지는 바와 같이, 레이저 가공 장치(200)에서는, 대상물(1)에 레이저광을 조사하는 것에 의해, 대상물(1)에 개질 영역을 형성한다. 대상물(1)로서는, 반도체 재료로 형성된 반도체 기판이나 압전 재료로 형성된 압전 기판 등을 포함하는 판 모양의 부재(예를 들면, 기판, 웨이퍼 등)가 이용된다. 도 2에 나타내지는 바와 같이, 대상물(1)에는, 대상물(1)을 절단하기 위한 절단 예정 라인(5)이 설정되어 있다. 절단 예정 라인(5)은 직선 모양으로 연장된 가상선이다. 대상물(1)의 내부에 개질 영역을 형성하는 경우, 대상물(1)의 내부에 집광점(집광 영역의 적어도 일부)을 맞춘 상태에서, 레이저광을 절단 예정 라인(5)을 따라서 상대적으로 이동시킨다. 이것에 의해, 개질 영역이 절단 예정 라인(5)을 따라서 대상물(1)에 형성된다. As shown in FIG. 1, in the
절단 예정 라인(5)은 직선 모양으로 한정되지 않고 곡선 모양이어도 되고, 이것들이 조합된 3차원 모양이어도 되며, 좌표 지정된 것이어도 된다. 절단 예정 라인(5)은 가상선으로 한정되지 않고, 대상물(1)의 표면에 실제로 그은 선이어도 된다. 개질 영역은 연속적으로 형성되는 경우도 있고, 단속(斷續)적으로 형성되는 경우도 있다. 개질 영역은 열 모양이어도 점 모양이어도 되며, 요점은, 개질 영역은 적어도 대상물(1)의 내부에 형성되어 있으면 된다. 또한, 개질 영역을 기점으로 균열이 형성되는 경우가 있고, 균열 및 개질 영역은, 대상물(1)의 외표면(표면, 이면, 혹은 외주면)에 노출되어 있어도 된다. 개질 영역을 형성할 때의 레이저광 입사면은, 대상물(1)의 표면으로 한정되는 것은 아니며, 대상물(1)의 이면이어도 된다. The line to be cut 5 is not limited to a straight line, but may have a curved shape, a three-dimensional shape that is a combination of these, or may have designated coordinates. The
개질 영역은 밀도, 굴절률, 기계적 강도나 그 외의 물리적 특성이 주위와는 다른 상태로 된 영역을 말한다. 개질 영역으로서는, 예를 들면, 용융 처리 영역(일단 용융 후 재고화(再固化)한 영역, 용융 상태 중의 영역 및 용융으로부터 재고화 하는 상태 중의 영역 중 적어도 어느 하나를 의미함), 크랙 영역, 절연 파괴 영역, 굴절률 변화 영역 등이 있고, 이것들이 혼재한 영역도 있다. 개질 영역으로서는, 대상물(1)의 재료에 있어서 개질 영역의 밀도가 비개질 영역의 밀도와 비교하여 변화한 영역이나, 격자 결함이 형성된 영역이 있다. 대상물(1)의 재료가 단결정 실리콘인 경우, 개질 영역은, 고전위 밀도 영역이라고도 할 수 있다. The modified area refers to an area in which density, refractive index, mechanical strength or other physical properties are different from those of the surrounding area. Examples of the reformed region include a melt processing region (meaning at least one of a region once melted and then resolidified, a region in a molten state, and a region in a state resolidified from melting), a crack region, and insulation. There are destruction areas, refractive index change areas, etc., and there are also areas where these are mixed. The modified region includes a region where the density of the modified region has changed compared to the density of the unmodified region in the material of the
용융 처리 영역, 굴절률 변화 영역, 개질 영역의 밀도가 비개질 영역의 밀도와 비교하여 변화한 영역, 및, 격자 결함이 형성된 영역은, 또한, 그것들 영역의 내부나 개질 영역과 비개질 영역과의 계면에 균열(깨짐, 마이크로 크랙)을 내포하고 있는 경우가 있다. 내포되는 균열은, 개질 영역의 전면에 걸치는 경우나 일부분만이나 복수 부분에 형성되는 경우가 있다. 대상물(1)은 결정 구조를 가지는 결정 재료로 이루어지는 기판을 포함한다. 예를 들면 대상물(1)은, 질화 갈륨(GaN), 실리콘(Si), 실리콘 카바이드(SiC), LiTaO3, 및, 사파이어(Al2O3) 중 적어도 어느 것으로 형성된 기판을 포함한다. 바꿔 말하면, 대상물(1)은, 예를 들면, 질화 갈륨 기판, 실리콘 기판, SiC 기판, LiTaO3 기판, 또는 사파이어 기판을 포함한다. 결정 재료는 이방성 결정 및 등방성 결정 중 어느 것이어도 된다. 또한, 대상물(1)은 비결정 구조(비정질 구조)를 가지는 비결정 재료로 이루어지는 기판을 포함하고 있어도 되고, 예를 들면 유리 기판을 포함하고 있어도 된다. The melt-processed region, the refractive index change region, the region where the density of the modified region has changed compared to the density of the unmodified region, and the region where lattice defects have been formed are the interior of these regions or the interface between the modified region and the unmodified region. There are cases where there are cracks (chips, micro cracks) in the product. The contained cracks may extend over the entire modified area, or may be formed only in part or in multiple areas. The
실시 형태에서는, 절단 예정 라인(5)을 따라서 개질 스폿(가공 자국)을 복수 형성하는 것에 의해, 개질 영역을 형성할 수 있다. 이 경우, 복수의 개질 스폿이 모이는 것에 의해서 개질 영역이 된다. 개질 스폿이란, 펄스 레이저광의 1펄스의 샷(즉 1펄스의 레이저 조사: 레이저 샷)으로 형성되는 개질 부분이다. 개질 스폿으로서는, 크랙 스폿, 용융 처리 스폿 혹은 굴절률 변화 스폿, 또는 이것들 중 적어도 하나가 혼재하는 것 등을 들 수 있다. 개질 스폿에 대해서는, 요구되는 절단 정밀도, 요구되는 절단면의 평탄성, 대상물(1)의 두께, 종류, 결정 방위 등을 고려하여, 그 크기나 발생하는 균열의 길이를 적절히 제어할 수 있다. 실시 형태에서는, 절단 예정 라인(5)을 따라서, 개질 스폿을 개질 영역으로서 형성할 수 있다. In the embodiment, a modified region can be formed by forming a plurality of modified spots (processing marks) along the
도 1에 나타내지는 바와 같이, 레이저 가공 장치(200)는 장치 프레임(210)과, 제1 이동 기구(220)와, 지지대(지지부)(230)와, 제2 이동 기구(이동 기구)(240)를 구비하고 있다. 또한, 레이저 가공 장치(200)는 레이저 출력부(300)와, 레이저 집광부(조사부)(400)와, 제어부(500)를 구비하고 있다. As shown in FIG. 1, the
제1 이동 기구(220)는 장치 프레임(210)에 장착되어 있다. 제1 이동 기구(220)는 제1 레일 유닛(221)과, 제2 레일 유닛(222)과, 가동 베이스(223)를 가지고 있다. 제1 레일 유닛(221)은 장치 프레임(210)에 장착되어 있다. 제1 레일 유닛(221)에는, Y축 방향을 따라서 연재하는 한 쌍의 레일(221a, 221b)이 마련되어 있다. 제2 레일 유닛(222)은, Y축 방향을 따라서 이동 가능하게 되도록, 제1 레일 유닛(221)의 한 쌍의 레일(221a, 221b)에 장착되어 있다. 제2 레일 유닛(222)에는, X축 방향을 따라서 연재하는 한 쌍의 레일(222a, 222b)이 마련되어 있다. 가동 베이스(223)는, X축 방향을 따라서 이동 가능하게 되도록, 제2 레일 유닛(222)의 한 쌍의 레일(222a, 222b)에 장착되어 있다. 가동 베이스(223)는 Z축 방향과 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전 가능하다. The
지지대(230)는 가동 베이스(223)에 장착되어 있다. 지지대(230)는 대상물(1)을 지지한다. 도 2에 나타내지는 예에서는, 대상물(1)은, 예를 들면, 실리콘 등의 반도체 재료로 이루어지는 기판의 표면측에 복수의 기능 소자(포토다이오드 등의 수광 소자, 레이저 다이오드 등의 발광 소자, 또는 회로로서 형성된 회로 소자 등)가 매트릭스 모양으로 형성된 것이다. 대상물(1)이 지지대(230)에 지지될 때에는, 고리 모양의 프레임(11)에 펼쳐진 필름(12) 상에, 예를 들면 대상물(1)의 표면(1a)(복수의 기능 소자측의 면)이 첩부(貼付)된다. 지지대(230)는, 클램프에 의해서 프레임(11)을 유지함과 아울러 진공 척 테이블에 의해서 필름(12)을 흡착함으로써, 대상물(1)을 지지한다. 지지대(230) 상에 있어서, 대상물(1)에는, 서로 평행한 복수의 절단 예정 라인(5a), 및 서로 평행한 복수의 절단 예정 라인(5b)이, 서로 이웃하는 기능 소자의 사이(이하, 「스트리트」라고도 함)를 통과하도록 격자 모양으로 설정된다. The
도 1에 나타내지는 바와 같이, 지지대(230)는, 제1 이동 기구(220)에 있어서 제2 레일 유닛(222)이 동작함으로써, Y축 방향을 따라서 이동시켜진다. 또한, 지지대(230)는, 제1 이동 기구(220)에 있어서 가동 베이스(223)가 동작함으로써, X축 방향을 따라서 이동시켜진다. 또한, 지지대(230)는, 제1 이동 기구(220)에 있어서 가동 베이스(223)가 동작함으로써, Z축 방향과 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전시켜진다. 이와 같이, 지지대(230)는, X축 방향 및 Y축 방향을 따라서 이동 가능하게 되고 또한 Z축 방향과 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전 가능하게 되도록, 장치 프레임(210)에 장착되어 있다. As shown in FIG. 1, the
레이저 출력부(300)는 장치 프레임(210)에 장착되어 있다. 레이저 집광부(400)는 제2 이동 기구(240)를 개재하여 장치 프레임(210)에 장착되어 있다. 레이저 집광부(400)는, 제2 이동 기구(240)가 동작함으로써, Z축 방향(후술하는 집광 렌즈 유닛(430)의 광축 방향)을 따라서 이동시켜진다. 이와 같이, 레이저 집광부(400)는, 레이저 출력부(300)에 대해서 Z축 방향을 따라서 이동 가능하게 되도록, 장치 프레임(210)에 장착되어 있다. The
제어부(500)는 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory) 등에 의해서 구성되어 있다. 제어부(500)는 레이저 가공 장치(200)의 각 부의 동작을 제어한다. 제어부(500)에 의한 처리의 상세에 대해서는 후술한다. The
레이저 가공 장치(200)에서는, 예를 들면 다음과 같이, 각 절단 예정 라인(5a, 5b)을 따라서 대상물(1)의 내부에 개질 영역이 형성된다. 먼저, 대상물(1)의 이면(1b)이 레이저광 입사면이 되도록, 대상물(1)을 지지대(230)에 지지하고, 대상물(1)의 각 절단 예정 라인(5a)이 X축 방향과 평행한 방향으로 맞춰진다. 레이저광 입사면에 대한 후술하는 집광 렌즈 유닛(430)의 Z축 방향에 있어서의 위치를 기준 위치에 맞추는 위치 맞춤(이른바, 하이트 세트)이 행해진다. 대상물(1)의 내부에 있어서 레이저광(L)의 집광점이 레이저광 입사면으로부터 소정 거리만큼 이간한 위치에 위치하도록, 제2 이동 기구(240)에 의해 레이저 집광부(400)가 Z축 방향으로 이동시켜진다. 레이저광 입사면과 레이저광(L)의 집광점과의 거리가 일정하게 유지되면서, 각 절단 예정 라인(5a)을 따라서 레이저광(L)의 집광점이 상대적으로 이동시켜진다. 이것에 의해, 각 절단 예정 라인(5a)을 따라서 대상물(1)의 내부에 개질 영역이 형성된다. 레이저광 입사면은 이면(1b)으로 한정되지 않고, 표면(1a)이어도 된다. In the
각 절단 예정 라인(5a)을 따른 개질 영역의 형성이 종료되면, 제1 이동 기구(220)에 의해서 지지대(230)가 회전시켜지고, 대상물(1)의 각 절단 예정 라인(5b)이 X축 방향과 평행한 방향으로 맞춰진다. 하이트 세트가 행해진다. 대상물(1)의 내부에 있어서 레이저광(L)의 집광점이 레이저광 입사면으로부터 소정 거리만큼 이간한 위치에 위치하도록, 제2 이동 기구(240)에 의해 레이저 집광부(400)가 이동시켜진다. 레이저광 입사면과 레이저광(L)의 집광점과의 거리가 일정하게 유지되면서, 각 절단 예정 라인(5b)을 따라서 레이저광(L)의 집광점이 상대적으로 이동시켜진다. 이것에 의해, 각 절단 예정 라인(5b)을 따라서 대상물(1)의 내부에 개질 영역이 형성된다. When the formation of the modified area along each scheduled cutting
이와 같이, 레이저 가공 장치(200)에서는, X축 방향과 평행한 방향이 가공 방향(레이저광(L)의 스캔 방향)으로 되어 있다. 또한, 각 절단 예정 라인(5a)을 따른 레이저광(L)의 집광점의 상대적인 이동, 및 각 절단 예정 라인(5b)을 따른 레이저광(L)의 집광점의 상대적인 이동은, 제1 이동 기구(220)에 의해서 지지대(230)가 X축 방향을 따라서 이동시켜짐으로써, 실시된다. 또한, 각 절단 예정 라인(5a) 간에 있어서의 레이저광(L)의 집광점의 상대적인 이동, 및 각 절단 예정 라인(5b) 간에 있어서의 레이저광(L)의 집광점의 상대적인 이동은, 제1 이동 기구(220)에 의해서 지지대(230)가 Y축 방향을 따라서 이동시켜짐으로써, 실시된다. In this way, in the
도 3에 나타내지는 바와 같이, 레이저 출력부(300)는 장착 베이스(301)와, 커버(302)와, 복수의 미러(303, 304)를 가지고 있다. 또한, 레이저 출력부(300)는 레이저 발진기(레이저 광원)(310)와, 셔터(320)와, λ/2 파장판 유닛(출력 조정부, 편광 방향 조정부)(330)과, 편광판 유닛(출력 조정부, 편광 방향 조정부)(340)과, 빔 익스팬더(레이저광 평행화부)(350)와, 미러 유닛(360)을 가지고 있다. As shown in FIG. 3, the
장착 베이스(301)는 복수의 미러(303, 304), 레이저 발진기(310), 셔터(320), λ/2 파장판 유닛(330), 편광판 유닛(340), 빔 익스팬더(350) 및 미러 유닛(360)을 지지하고 있다. 복수의 미러(303, 304), 레이저 발진기(310), 셔터(320), λ/2 파장판 유닛(330), 편광판 유닛(340), 빔 익스팬더(350) 및 미러 유닛(360)은, 장착 베이스(301)의 주면(301a)에 장착되어 있다. 장착 베이스(301)는 판 모양의 부재이며, 장치 프레임(210)(도 1 참조)에 대해서 착탈 가능하다. 레이저 출력부(300)는 장착 베이스(301)를 개재하여 장치 프레임(210)에 장착되어 있다. 즉, 레이저 출력부(300)는 장치 프레임(210)에 대해서 착탈 가능하다. The mounting
커버(302)는, 장착 베이스(301)의 주면(301a) 상에 있어서, 복수의 미러(303, 304), 레이저 발진기(310), 셔터(320), λ/2 파장판 유닛(330), 편광판 유닛(340), 빔 익스팬더(350) 및 미러 유닛(360)을 덮고 있다. 커버(302)는 장착 베이스(301)에 대해서 착탈 가능하다. The
레이저 발진기(310)는 직선 편광의 레이저광(L)을 X축 방향을 따라서 펄스 발진한다. 레이저 발진기(310)로부터 출사되는 레이저광(L)의 파장은, 500~550㎚, 1000~1150㎚ 또는 1300~1400㎚ 중 어느 파장대에 포함된다. 500~550㎚의 파장대의 레이저광(L)은, 예를 들면 사파이어로 이루어지는 기판에 대한 내부 흡수형 레이저 가공에 적합하다. 1000~1150㎚ 및 1300~1400㎚의 각 파장대의 레이저광(L)은, 예를 들면 실리콘으로 이루어지는 기판에 대한 내부 흡수형 레이저 가공에 적합하다. 레이저 발진기(310)로부터 출사되는 레이저광(L)의 편광 방향은, 예를 들면, Y축 방향과 평행한 방향이다. 레이저 발진기(310)로부터 출사된 레이저광(L)은, 미러(303)에 의해서 반사되어, Y축 방향을 따라서 셔터(320)에 입사한다. The
레이저 발진기(310)에서는, 다음과 같이, 레이저광(L)의 출력의 ON/OFF가 전환된다. 레이저 발진기(310)가 고체 레이저로 구성되어 있는 경우, 공진기 내에 마련된 Q 스위치(AOM(음향 광학 변조기), EOM(전기 광학 변조기) 등)의 ON/OFF가 전환됨으로써, 레이저광(L)의 출력의 ON/OFF가 고속으로 전환된다. 레이저 발진기(310)가 파이버 레이저로 구성되어 있는 경우, 시드 레이저, 앰프(여기용) 레이저를 구성하는 반도체 레이저의 출력의 ON/OFF가 전환됨으로써, 레이저광(L)의 출력의 ON/OFF가 고속으로 전환된다. 레이저 발진기(310)가 외부 변조 소자를 이용하고 있는 경우, 공진기 밖에 마련된 외부 변조 소자(AOM, EOM 등)의 ON/OFF가 전환됨으로써, 레이저광(L)의 출력의 ON/OFF가 고속으로 전환된다. In the
셔터(320)는 기계식의 기구에 의해서 레이저광(L)의 광로를 개폐한다. 레이저 출력부(300)로부터의 레이저광(L)의 출력의 ON/OFF의 전환은, 상술한 바와 같이, 레이저 발진기(310)에서의 레이저광(L)의 출력의 ON/OFF의 전환에 의해서 실시되지만, 셔터(320)가 마련되어 있음으로써, 예를 들면 레이저 출력부(300)로부터 레이저광(L)이 갑자기 출사되는 것이 방지된다. 셔터(320)를 통과한 레이저광(L)은, 미러(304)에 의해서 반사되고, X축 방향을 따라서 λ/2 파장판 유닛(330) 및 편광판 유닛(340)에 차례로 입사한다. The
λ/2 파장판 유닛(330) 및 편광판 유닛(340)은, 레이저광(L)의 출력(광 강도)을 조정하는 출력 조정부로서 기능한다. 또한, λ/2 파장판 유닛(330) 및 편광판 유닛(340)은, 레이저광(L)의 편광 방향을 조정하는 편광 방향 조정부로서 기능한다. 이것들의 상세에 대해서는 후술한다. λ/2 파장판 유닛(330) 및 편광판 유닛(340)을 차례로 통과한 레이저광(L)은, X축 방향을 따라서 빔 익스팬더(350)에 입사한다. The λ/2
빔 익스팬더(350)는, 레이저광(L)의 지름을 조정하면서, 레이저광(L)을 평행화한다. 빔 익스팬더(350)를 통과한 레이저광(L)은, X축 방향을 따라서 미러 유닛(360)에 입사한다. The
미러 유닛(360)은 지지 베이스(361)와, 복수의 미러(362, 363)를 가지고 있다. 지지 베이스(361)는 복수의 미러(362, 363)를 지지하고 있다. 지지 베이스(361)는, X축 방향 및 Y축 방향을 따라서 위치 조정 가능하게 되도록, 장착 베이스(301)에 장착되어 있다. 미러(362)는 빔 익스팬더(350)를 통과한 레이저광(L)을 Y축 방향으로 반사한다. 미러(362)는, 그 반사면이 예를 들면 Z축과 평행한 축선 둘레로 각도 조정 가능하게 되도록, 지지 베이스(361)에 장착되어 있다. 미러(363)는 미러(362)에 의해서 반사된 레이저광(L)을 Z축 방향으로 반사한다. 미러(363)는 그 반사면이 예를 들면 X축과 평행한 축선 둘레로 각도 조정 가능하게 되고 또한 Y축 방향을 따라서 위치 조정 가능하게 되도록, 지지 베이스(361)에 장착되어 있다. 미러(363)에 의해서 반사된 레이저광(L)은, 지지 베이스(361)에 형성된 개구(361a)를 통과하여, Z축 방향을 따라서 레이저 집광부(400)(도 1 참조)에 입사한다. 즉, 레이저 출력부(300)에 의한 레이저광(L)의 출사 방향은, 레이저 집광부(400)의 이동 방향에 일치하고 있다. 상술한 바와 같이, 각 미러(362, 363)는 반사면의 각도를 조정하기 위한 기구를 가지고 있다. 미러 유닛(360)에서는, 장착 베이스(301)에 대한 지지 베이스(361)의 위치 조정, 지지 베이스(361)에 대한 미러(363)의 위치 조정, 및 각 미러(362, 363)의 반사면의 각도 조정이 실시됨으로써, 레이저 출력부(300)로부터 출사되는 레이저광(L)의 광축의 위치 및 각도가 레이저 집광부(400)에 대해서 맞춰진다. 즉, 복수의 미러(362, 363)는 레이저 출력부(300)로부터 출사되는 레이저광(L)의 광축을 조정하기 위한 구성이다. The
도 4에 나타내지는 바와 같이, 레이저 집광부(400)는 하우징(401)을 가지고 있다. 하우징(401)은 Y축 방향을 길이 방향으로 하는 직육면체 모양의 형상을 나타내고 있다. 하우징(401)의 일방의 측면(401e)에는, 제2 이동 기구(240)가 장착되어 있다(도 5 및 도 7 참조). 하우징(401)에는, 미러 유닛(360)의 개구(361a)와 Z축 방향에 있어서 대향하도록, 원통 모양의 광 입사부(401a)가 마련되어 있다. 광 입사부(401a)는 레이저 출력부(300)로부터 출사된 레이저광(L)을 하우징(401) 내로 입사시킨다. 미러 유닛(360)과 광 입사부(401a)는, 제2 이동 기구(240)에 의해서 레이저 집광부(400)가 Z축 방향을 따라서 이동시켜졌을 때에 서로 접촉하지 않는 거리만큼, 서로 이간하고 있다. As shown in FIG. 4, the
도 5 및 도 6에 나타내지는 바와 같이, 레이저 집광부(400)는 미러(402)와, 다이클로익 미러(403)를 가지고 있다. 또한, 레이저 집광부(400)는 반사형 공간 광 변조기(공간 광 변조기)(410)와, 4f 렌즈 유닛(420)과, 집광 렌즈 유닛(430)과, 구동 기구(440)와, 한 쌍의 별축 측거 센서(변위 정보 취득부)(450)를 가지고 있다. 레이저 집광부(400)는 대상물(1)에 집광 렌즈 유닛(430)을 거쳐 레이저광(L)을 조사한다. As shown in FIGS. 5 and 6, the
미러(402)는, 광 입사부(401a)와 Z축 방향에 있어서 대향하도록, 하우징(401)의 저면(401b)에 장착되어 있다. 미러(402)는 광 입사부(401a)를 거쳐 하우징(401) 내로 입사한 레이저광(L)을 XY평면과 평행한 방향으로 반사한다. 미러(402)에는, 레이저 출력부(300)의 빔 익스팬더(350)에 의해서 평행화된 레이저광(L)이 Z축 방향을 따라서 입사한다. 즉, 미러(402)에는, 레이저광(L)이 평행광으로서 Z축 방향을 따라서 입사한다. 그 때문에, 제2 이동 기구(240)에 의해서 레이저 집광부(400)가 Z축 방향을 따라서 이동시켜져도, Z축 방향을 따라서 미러(402)에 입사하는 레이저광(L)의 상태는 일정하게 유지된다. 미러(402)에 의해서 반사된 레이저광(L)은, 반사형 공간 광 변조기(410)에 입사한다. The
반사형 공간 광 변조기(410)는, 반사면(410a)이 하우징(401) 내로 향한 상태에서, Y축 방향에 있어서의 하우징(401)의 단부(401c)에 장착되어 있다. 반사형 공간 광 변조기(410)는, 예를 들면 반사형 액정(LCOS: Liquid Crystal on Silicon)의 공간 광 변조기(SLM: Spatial Light Modulator)로서, 레이저광(L)을 변조하면서, 레이저광(L)을 Y축 방향으로 반사한다. 반사형 공간 광 변조기(410)에 의해서 변조됨과 아울러 반사된 레이저광(L)은, Y축 방향을 따라서 4f 렌즈 유닛(420)에 입사한다. 여기서, XY평면과 평행한 평면 내에 있어서, 반사형 공간 광 변조기(410)에 입사하는 레이저광(L)의 광축과, 반사형 공간 광 변조기(410)로부터 출사되는 레이저광(L)의 광축이 이루는 각도(α)는, 예각(예를 들면, 10~60°)으로 되어 있다. 즉, 레이저광(L)은 반사형 공간 광 변조기(410)에 있어서 XY평면을 따라서 예각으로 반사된다. 이것은, 레이저광(L)의 입사각 및 반사각을 억제하여 회절 효율의 저하를 억제하여, 반사형 공간 광 변조기(410)의 성능을 충분히 발휘시키기 위함이다. The reflective spatial
4f 렌즈 유닛(420)은 홀더(421)와, 반사형 공간 광 변조기(410)측의 렌즈(422)와, 집광 렌즈 유닛(430)측의 렌즈(423)와, 슬릿 부재(424)를 가지고 있다. 홀더(421)는 한 쌍의 렌즈(422, 423) 및 슬릿 부재(424)를 유지하고 있다. 홀더(421)는 레이저광(L)의 광축에 따른 방향에 있어서의 한 쌍의 렌즈(422, 423) 및 슬릿 부재(424)의 서로의 위치 관계를 일정하게 유지하고 있다. 한 쌍의 렌즈(422, 423)는 반사형 공간 광 변조기(410)의 반사면(410a)과 집광 렌즈 유닛(430)의 입사동면(430a)이 결상 관계에 있는 양측 텔레센트릭 광학계를 구성하고 있다. 이것에 의해, 반사형 공간 광 변조기(410)의 반사면(410a)에서의 레이저광(L)의 상(반사형 공간 광 변조기(410)에 있어서 변조된 레이저광(L)의 상)이, 집광 렌즈 유닛(430)의 입사동면(430a)에 전상(결상)된다. 슬릿 부재(424)에는, 슬릿(424a)이 형성되어 있다. 슬릿(424a)은, 렌즈(422)와 렌즈(423)와의 사이로서, 렌즈(422)의 초점면 부근에 위치하고 있다. 반사형 공간 광 변조기(410)에 의해서 변조됨과 아울러 반사된 레이저광(L) 중 불필요한 부분은, 슬릿 부재(424)에 의해서 차단된다. 4f 렌즈 유닛(420)을 통과한 레이저광(L)은, Y축 방향을 따라서 다이클로익 미러(403)에 입사한다. The
다이클로익 미러(403)는 레이저광(L)의 대부분(예를 들면, 95~99.5%)을 Z축 방향으로 반사하고, 레이저광(L)의 일부(예를 들면, 0.5~5%)를 Y축 방향을 따라서 투과시킨다. 레이저광(L)의 대부분은, 다이클로익 미러(403)에 있어서 ZX평면을 따라서 직각으로 반사된다. 다이클로익 미러(403)에 의해서 반사된 레이저광(L)은, Z축 방향을 따라서 집광 렌즈 유닛(430)에 입사한다. The
집광 렌즈 유닛(430)은, Y축 방향에 있어서의 하우징(401)의 단부(401d)(단부(401c)의 반대측의 단부)에, 구동 기구(440)를 개재하여 장착되어 있다. 집광 렌즈 유닛(430)은 홀더(431)와, 복수의 집광 렌즈(432)를 가지고 있다. 홀더(431)는 복수의 집광 렌즈(432)를 유지하고 있다. 복수의 집광 렌즈(432)는 지지대(230)에 지지된 대상물(1)(도 1 참조)에 대해서 레이저광(L)을 집광한다. 구동 기구(440)는, 압전 소자의 구동력에 의해서, 집광 렌즈 유닛(430)을 Z축 방향을 따라서 이동시킨다. The
별축 측거 센서(450)는, X축 방향에 있어서 집광 렌즈 유닛(430)의 양측에 위치하도록, 하우징(401)의 단부(401d)에 장착되어 있다. 별축 측거 센서(450)는, 제1 측정용 레이저광(측정용 레이저광)을 이용하여, 대상물(1)(도 1 참조)의 레이저광 입사면의 변위에 따라서 변화하는 변위 정보를 취득한다. 별축 측거 센서(450)는 지지대(230)에 지지된 대상물(1)(도 1 참조)의 레이저광 입사면에 대해서 제1 측정용 레이저광을 출사하고, 해당 레이저광 입사면에 의해서 반사된 제1 측정용 레이저광을 수광함으로써, 대상물(1)의 레이저광 입사면의 변위 정보를 취득한다. 또한, 별축 측거 센서(450)에는, 삼각 측거 방식, 레이저 공초점 방식, 백색 공초점 방식, 분광 간섭 방식, 비점수차 방식 등의 센서를 이용할 수 있다. The star-
레이저 집광부(400)는 빔 스플리터(461)와, 한 쌍의 렌즈(462, 463)와, 레이저광(L)의 강도 분포 모니터용의 카메라(464)를 가지고 있다. 빔 스플리터(461)는 다이클로익 미러(403)를 투과한 레이저광(L)을 반사 성분과 투과 성분으로 나눈다. 빔 스플리터(461)에 의해서 반사된 레이저광(L)은, Z축 방향을 따라서 한 쌍의 렌즈(462, 463) 및 카메라(464)에 차례로 입사한다. 한 쌍의 렌즈(462, 463)는 집광 렌즈 유닛(430)의 입사동면(430a)과 카메라(464)의 촬상면이 결상 관계에 있는 양측 텔레센트릭 광학계를 구성하고 있다. 이것에 의해, 집광 렌즈 유닛(430)의 입사동면(430a)에서의 레이저광(L)의 상이, 카메라(464)의 촬상면에 전상(결상)된다. 상술한 바와 같이, 집광 렌즈 유닛(430)의 입사동면(430a)에서의 레이저광(L)의 상은, 반사형 공간 광 변조기(410)에 있어서 변조된 레이저광(L)의 상이다. 따라서, 레이저 가공 장치(200)에서는, 카메라(464)에 의한 촬상 결과를 감시함으로써, 반사형 공간 광 변조기(410)의 동작 상태를 파악할 수 있다. The
또한, 레이저 집광부(400)는 빔 스플리터(471)와, 렌즈(472)와, 레이저광(L)의 광축 위치 모니터용의 카메라(473)를 가지고 있다. 빔 스플리터(471)는 빔 스플리터(461)를 투과한 레이저광(L)을 반사 성분과 투과 성분으로 나눈다. 빔 스플리터(471)에 의해서 반사된 레이저광(L)은, Z축 방향을 따라서 렌즈(472) 및 카메라(473)에 차례로 입사한다. 렌즈(472)는 입사한 레이저광(L)을 카메라(473)의 촬상면 상에 집광한다. Additionally, the
복수의 빔 스플리터(461, 471)는 하우징(401)의 단부(401d)로부터 Y축 방향을 따라서 연재하는 통체(404) 내에 배치되어 있다. 한 쌍의 렌즈(462, 463)는 Z축 방향을 따라서 통체(404) 상에 세워 마련된 통체(405) 내에 배치되어 있고, 카메라(464)는 통체(405)의 단부에 배치되어 있다. 렌즈(472)는 Z축 방향을 따라서 통체(404) 상에 세워 마련된 통체(406) 내에 배치되어 있고, 카메라(473)는 통체(406)의 단부에 배치되어 있다. 통체(405)와 통체(406)는, Y축 방향에 있어서 서로 병설(竝設)되어 있다. 또한, 빔 스플리터(471)를 투과한 레이저광(L)은, 통체(404)의 단부에 마련된 댐퍼 등에 흡수되도록 해도 되고, 혹은, 적절한 용도로 이용되도록 해도 된다. A plurality of
도 6 및 도 7에 나타내지는 바와 같이, 레이저 집광부(400)는 가시광원(481)과, 복수의 렌즈(482)와, 레티클(483)과, 미러(484)와, 하프 미러(485)와, 빔 스플리터(486)와, 렌즈(487)와, 관찰 카메라(촬상부)(488)와, 동축(同軸) 측거 센서(460)를 가지고 있다. 가시광원(481)은 Z축 방향을 따라서 가시광(V)을 출사한다. 복수의 렌즈(482)는 가시광원(481)으로부터 출사된 가시광(V)을 평행화한다. 레티클(483)은 가시광(V)에 마크를 부여한다. 미러(484)는 복수의 렌즈(482)에 의해서 평행화된 가시광(V)을 X축 방향으로 반사한다. 하프 미러(485)는 미러(484)에 의해서 반사된 가시광(V)을 반사 성분과 투과 성분으로 나눈다. 하프 미러(485)에 의해서 반사된 가시광(V)은, Z축 방향을 따라서 빔 스플리터(486) 및 다이클로익 미러(403)를 차례로 투과하고, 집광 렌즈 유닛(430)을 거쳐, 지지대(230)에 지지된 대상물(1)(도 1 참조)에 조사된다. As shown in FIGS. 6 and 7, the
대상물(1)에 조사된 가시광(V)은, 대상물(1)의 레이저광 입사면에 의해서 반사되어, 집광 렌즈 유닛(430)을 거쳐 다이클로익 미러(403)에 입사하고, Z축 방향을 따라서 다이클로익 미러(403)를 투과한다. 빔 스플리터(486)는 다이클로익 미러(403)를 투과한 가시광(V)을 반사 성분과 투과 성분으로 나눈다. 또한, 빔 스플리터(486)는 후술하는 제2 측정용 레이저광(L2) 및 그 반사광(L2R)을 반사시킨다. 빔 스플리터(486)를 투과한 가시광(V)은, 하프 미러(485)를 투과하고, Z축 방향을 따라서 렌즈(487) 및 관찰 카메라(488)에 차례로 입사한다. 렌즈(487)는 입사한 가시광(V)을 관찰 카메라(488)의 촬상면 상에 집광한다. 관찰 카메라(488)는 대상물(1)의 레이저광 입사면을 촬상한다. 관찰 카메라(488)는 레티클(483)을 거쳐 레이저광 입사면에 입사하고 또한 레이저광 입사면에서 반사한 가시광(V)을 수광한다. 레이저 가공 장치(200)에서는, 관찰 카메라(488)에 의한 촬상 결과를 관찰함으로써, 대상물(1)의 상태를 파악할 수 있다. The visible light (V) irradiated to the
미러(484), 하프 미러(485) 및 빔 스플리터(486)는, 하우징(401)의 단부(401d) 상에 장착된 홀더(407) 내에 배치되어 있다. 복수의 렌즈(482) 및 레티클(483)은, Z축 방향을 따라서 홀더(407) 상에 세워 마련된 통체(408) 내에 배치되어 있고, 가시광원(481)은 통체(408)의 단부에 배치되어 있다. 렌즈(487)는 Z축 방향을 따라서 홀더(407) 상에 세워 마련된 통체(409) 내에 배치되어 있고, 관찰 카메라(488)는 통체(409)의 단부에 배치되어 있다. 통체(408)와 통체(409)는, X축 방향에 있어서 서로 병설되어 있다. 또한, X축 방향을 따라서 하프 미러(485)를 투과한 가시광(V), 및 빔 스플리터(486)에 의해서 X축 방향으로 반사된 가시광(V)은, 각각, 홀더(407)의 벽부에 마련된 댐퍼 등에 흡수되도록 해도 되고, 혹은, 적절한 용도로 이용되도록 해도 된다. The
동축 측거 센서(460)는 홀더(407)의 측면에 장착되어 있다. 동축 측거 센서(460)는 지지대(230)에 지지된 대상물(1)(도 1 참조)의 레이저광 입사면에 대해서 제2 측정용 레이저광(L2)를 출사하고, 해당 레이저광 입사면에 의해서 반사된 제2 측정용 레이저광(L2)의 반사광(L2R)을 검출함으로써, 대상물(1)의 레이저광 입사면의 변위 정보를 취득한다. 동축 측거 센서(460)로부터 출사된 제2 측정용 레이저광(L2)은, 빔 스플리터(486)에서 반사되고, 다이클로익 미러(403)를 투과하여 집광 렌즈 유닛(430)으로 도광(導光)되고, 집광 렌즈 유닛(430)의 초점 부근으로서 레이저광 입사면에서 반사된다. 해당 반사광(L2R)은 제2 측정용 레이저광(L2)과는 반대의 경로로 동축 측거 센서(460)로 되돌아간다. 동축 측거 센서(460)는, 집광 렌즈 유닛(430)에 대한 레이저광 입사면의 위치에 의해서 반사광(L2R)의 상태가 변화하는 것을 이용하여, 대상물(1)의 변위 정보를 취득한다. 예를 들면 동축 측거 센서(460)로서는, 비점수차 방식 등의 센서를 이용할 수 있다. The
도 8에 나타내지는 바와 같이, 별축 측거 센서(450)는 제1 측정용 레이저광(L1)을 발광하는 레이저 다이오드 등의 발광 소자(451)와, 대상물(1)의 레이저광 입사면에서 반사한 제1 측정용 레이저광(L1)을 수광하는 리니어 포토다이오드 어레이(수광 소자 어레이)(453)를 포함한다. 별축 측거 센서(450)는 삼각 측거법(삼각 측거 방식)을 이용한 삼각 측거 센서이다. 레이저광 입사면은, 여기에서는, 대상물(1)의 이면(1b)(도 2 참조)이다. As shown in FIG. 8, the star-
별축 측거 센서(450)에서는, Z축 방향에 대해서 경사지는 방향을 따라서 발광 소자(451)로부터 제1 측정용 레이저광(L1)이 출사된다. 출사된 제1 측정용 레이저광(L1)은, 렌즈(452)를 거쳐 대상물(1)을 향해서 집광되고, 레이저광 입사면에서 반사된다. 반사된 제1 측정용 레이저광(L1)은, Z축 방향에 대해서 경사지는 방향을 따라서 진행하고, 렌즈(454)를 거쳐 리니어 포토다이오드 어레이(453)를 향해서 집광되고, 리니어 포토다이오드 어레이(453)의 스폿 위치(SP)에서 수광된다. In the star-
리니어 포토다이오드 어레이(453)에 있어서의 해당 수광의 위치인 스폿 위치(SP)(이하, 간단히 「스폿 위치(SP)」라고도 함)는, 레이저광 입사면의 변위에 대해서 일의적인 관계를 가진다. 이것에 의해, 별축 측거 센서(450)는, 변위 정보로서, 스폿 위치(수광 위치)(SP)에 대응하는 스폿 위치 정보(수광 위치 정보)를 취득한다. 리니어 포토다이오드 어레이(453)는 복수 마련되어 있어도 된다. The spot position (SP) (hereinafter simply referred to as “spot position (SP)”), which is the position of the light received in the
제어부(500)는, 관찰 카메라(488)에 의한 촬상 결과에 기초하여, 제2 이동 기구(240)를 동작시켜 레이저 집광부(400)를 Z축 방향으로 이동시켜, 레이저광 입사면에 대한 집광 렌즈 유닛(430)(집광 렌즈(432))의 Z축 방향에 있어서의 위치를 초기 높이 위치에 맞추는 제1 위치 맞춤 처리를 실행한다. 제어부(500)는 제1 위치 맞춤 처리에 의해 집광 렌즈 유닛(430)을 초기 높이 위치에 맞추었을 때에 있어서, 별축 측거 센서(450)에서 취득되는 스폿 위치(SP)인 초기 스폿 위치(SP0)에 관한 정보를, 초기 스폿 위치 정보로서 제어부(500)의 기억부에 기록한다. Based on the imaging results by the
초기 높이 위치는 관찰 카메라(488)에서 촬상한 레이저광 입사면의 화상 상에 있어서 레티클(483)의 마크의 핀트가 맞을 때의 집광 렌즈 유닛(430)의 Z축 방향의 위치(이하, 「레티클 핀트 위치」라고도 함)이다(도 9 참조). 여기에서는, 레티클(483)의 마크의 핀트가 레이저광 입사면에서 맞도록 광학계가 조정되어 있다. 즉, 레티클 핀트 위치는 레티클(483)의 마크의 핀트가 레이저광 입사면에서 맞을 때의 위치이다. 바꿔 말하면, 레티클 핀트 위치는 집광 렌즈 유닛(430)의 초점이 레이저 입사면에 맞을 때의, 집광 렌즈 유닛(430)의 Z축 방향의 위치이다. The initial height position is the Z-axis position of the converging lens unit 430 (hereinafter referred to as “reticle”) when the mark of the
또한, 레티클(483)의 마크의 핀트가, 레이저광 입사면이 아니라, 레이저광 입사면으로부터 소정 거리 떨어진 높이 위치에 맞도록 광학계가 조정되어 있는 경우에는, 레티클(483)의 마크의 핀트가 맞는 위치는, 레이저광 입사면이 아니라, 레이저광 입사면으로부터 소정 거리 떨어진 해당 높이 위치로 된다. 제어부(500)는, 제1 위치 맞춤 처리를 실행한 결과, 관찰 카메라(488)에서 촬상한 레이저광 입사면의 화상 상에 있어서 레티클(483)의 마크의 핀트가 맞는 상태를 인식할 수 없는 경우에, 해당 대상물(1)을 가공 불가로 판정하는 가공 불가 판정 처리를 실행한다. Additionally, when the optical system is adjusted so that the focus of the mark on the
제어부(500)는, 리니어 포토다이오드 어레이(453)에 있어서의 수광량이 임계값 이상이 되도록, 별축 측거 센서(450)를 조정하는 수광량 조정 처리를 실행한다. 별축 측거 센서(450)의 조정으로서는, 예를 들면, 게인 및 노광 시간 중 적어도 어느 것을 올리는 조정, 발광 소자(451)의 출력을 올리는 조정을 들 수 있다. The
다음으로, 본 실시 형태의 주요부를 구체적으로 설명한다. Next, the main parts of this embodiment will be described in detail.
본 실시 형태에서는, 투명 테이프(101)(도 12 참조)가 레이저광 입사면(여기에서는 이면(1b)) 상에 마련된 대상물(1)을 대상으로 하여, 레이저 가공을 실시 가능하다. 투명 테이프(101)는 광 투과성을 가지는 테이프 모양의 투과 부재이다. 투명 테이프(101)가 광 투과성을 가진다는 것은, 대상물(1)에 있어서의 투명 테이프(101) 이외의 부분보다도, 투명 테이프(101)의 광 투과성이 높은 것을 의미한다. 광 투과성을 가진다는 것은, 예를 들면 레이저광(L) 및 제1 측정용 레이저광(L1)이 투과하는 것을 의미하며, 구체적으로는, 레이저광(L) 및 제1 측정용 레이저광(L1)이 강도를 유지하여 통과하는 것을 의미한다. 예를 들면 광 투과성을 가진다는 것은, 일례로서, 레이저광(L) 및 제1 측정용 레이저광(L1)에 대한 투과율이 85% 이상이어도 된다. 예를 들면 대상물(1)은 두께가 30㎛의 실리콘 관통 전극(TSV) 웨이퍼이다. In this embodiment, laser processing can be performed on the
제어부(500)에는, 유저로부터의 입력을 접수하는 입력부(701)(도 1 참조)가 접속되어 있다. 입력부(701)는 각종 데이터의 표시 및 입력을 행하는 유저 인터페이스이다. 입력부(701)는 그래픽 베이스의 조작 체계를 가지는 GUI(Graphical User Interface)를 구성한다. 입력부(701)로서는 특별히 한정되지 않는다. 입력부(701)는 대상물(1) 상의 투명 테이프(101)의 유무에 관한 입력을, 유저로부터 접수한다. 제어부(500)는, 예를 들면 입력부(701)에 의한 투명 테이프(101)의 유무에 관한 입력에 기초하여, 대상물(1)의 레이저광 입사면 상에 투명 테이프(101)가 있는지 여부를 판정한다. Connected to the
제어부(500)는 스폿 위치 정보를 복수 기억한다. 복수의 스폿 위치 정보 각각은, 서로 다른 복수의 스폿 위치(SP)에 관한 정보이다. 복수의 스폿 위치 정보는, 후술하는 개질 영역 형성 모드에 의해 취득되어 기억된 정보이다. 제어부(500)는, 대상물(1)의 레이저광 입사면 상에 투명 테이프(101)가 있다고 판정했을 경우, 기억된 복수의 스폿 위치 정보 중 어느 하나를, 기준 스폿 위치(기준 수광 위치)에 관한 기준 스폿 위치 정보(기준 수광 위치 정보)로서 결정한다. 구체적으로는, 제어부(500)는, 후술하는 개질 영역 형성 모드에 있어서, 깊이 위치가 목표 깊이 위치에 대응하는 개질 영역의 형성시에 취득되는 스폿 위치(SP)에 관한 스폿 위치 정보를, 기준 스폿 위치 정보로서 결정한다. 제어부(500)는 결정한 기준 스폿 위치 정보를 기억한다. 목표 깊이 위치는, 개질 영역을 형성하려고 하는 깊이 위치로서, 가공 목표 위치라고도 불린다. The
제어부(500)에 의한 기준 스폿 위치 정보의 결정은, 후술하는 개질 영역 형성 모드에 의해 개질 영역이 형성된 대상물(1)의 내부 관찰의 결과에 기초하여, 행해져도 된다. 내부 관찰은 예를 들면 대상물(1)의 내부를 관찰하는 InGaAs 카메라 등의 내부 관찰 카메라(도시하지 않음)를 이용하여 행해도 된다. 혹은, 제어부(500)에 의한 기준 스폿 위치 정보의 결정은, 후술하는 개질 영역 형성 모드에 의해 개질 영역이 형성된 대상물(1)을 절단하여 관찰한 결과에 기초하여, 행해져도 된다. 제어부(500)에 의한 기준 스폿 위치 정보의 결정은, 입력부(701)를 이용한 유저의 선택에 기초하여, 행해져도 된다. 제어부(500)에 의한 기준 스폿 위치 정보의 결정은, 공지 기술을 이용한 다양한 수법 및 구성에 의해 실현할 수 있다. The determination of the reference spot position information by the
그리고, 제어부(500)는, 스폿 위치(SP)가 기준 스폿 위치 정보의 기준 스폿 위치가 되도록, 제2 이동 기구(240)를 동작시켜 레이저 집광부(400)를 Z축 방향으로 이동시켜, 레이저광 입사면에 대한 집광 렌즈 유닛(430)의 Z축 방향에 있어서의 위치를 소정 높이 위치에 맞추는 제2 위치 맞춤 처리를 행한다. Then, the
또한, 제어부(500)는, 대상물(1)의 레이저광 입사면 상에 투명 테이프(101)가 없다고 판정했을 경우, 상기 제1 위치 맞춤 처리를 실행한 후, 제2 이동 기구(240)를 동작시켜 레이저 집광부(400)를 Z축 방향으로 이동시켜, 레이저광 입사면에 대한 집광 렌즈 유닛(430)의 Z축 방향에 있어서의 위치를 소정 높이 위치에 맞춘다. 제어부(500)는, 집광 렌즈 유닛(430)의 Z축 방향에 있어서의 위치를 소정 높이 위치에 맞추었을 때에 있어서, 별축 측거 센서(450)에서 취득되는 스폿 위치에 관한 스폿 위치 정보를, 기준 스폿 위치 정보로서 제어부(500)에 기억한다. Additionally, when the
다음으로, 레이저 가공 장치(200)에 있어서 초기 스폿 위치 정보를 취득하는 경우의 예를, 도 10의 플로차트를 참조하면서 설명한다. 또한, 초기 스폿 위치 정보의 취득은, 초기 조정시, 캘리브레이션시, 광축 조정시, 장치 출하시 등에 실시되어도 된다. Next, an example of acquiring initial spot position information in the
먼저, 대상물(1)을 지지대(230)에 재치한다. 여기에서는, 레이저광 입사면 상에 투명 테이프(101)가 마련되어 있지 않은 대상물(1)을 이용하고 있다. 관찰 카메라(488)에서 촬상한 대상물(1)의 레이저광 입사면의 화상(레티클(483)이 투영된 화상)에 기초하여, 레티클 핀트 위치에 집광 렌즈 유닛(430)의 높이 위치가 맞도록, 제어부(500)에 의해 제2 이동 기구(240)를 구동시켜 레이저 집광부(400)를 Z축 방향으로 이동시킨다(스텝 S1: 제1 위치 맞춤 처리). First, the
예를 들면, 상기 스텝 S1에서는, 집광 렌즈 유닛(430)의 각 Z축 방향의 위치에 있어서 관찰 카메라(488)에 의해 화상을 취득하고, 각각의 화상에 대해서 화상 처리를 행하여 레티클(483)의 콘트라스트의 지표가 되는 수치(스코어)를 산출하고, Z축 방향에 있어서의 변위에 대해서 해당 콘트라스트의 수치가 극대(피크)가 되는 레이저 집광부(400)의 Z축 방향의 위치를, 레티클 핀트 위치로 하고 있다. 또한, 상기 스텝 S1에서는, 패턴 매칭 또는 라플라시안 미분 등을 이용한 화상 처리법을 이용해도 된다. For example, in step S1, images are acquired by the
이어서, 제어부(500)에 의해, 레티클(483)의 콘트라스트 스코어 피크가 최적인지 여부를 판정한다(스텝 S2). 예를 들면 상기 스텝 S2에서는, 상기 스텝 S1에서 콘트라스트의 수치의 피크가 검출되어 있지 않은 경우에 NO로 판정하고, 해당 피크가 검출되어 있는 경우에 YES로 판정한다. 상기 스텝 S2에서 NO인 경우, 관찰 카메라(488)에서 촬상한 화상 상에 있어서 레티클(483)의 마크의 핀트가 맞는 상태를 인식할 수 없다고 판단하여, 에러가 발생했다고 판단한다(스텝 S3). 제어부(500)에 의해 지지대(230) 상의 대상물(1)에 대해서 가공 불가로 판정하고, 처리를 종료한다(스텝 S4). Next, the
본 실시 형태에서는, 집광 렌즈 유닛(430)과는 별축의 별축 측거 센서(450)를 변위 정보 취득부로서 이용하고 있기 때문에, 예를 들면 레이저광 입사면에 있어서의 별축 측거 센서(450)의 광축 위치와 집광 렌즈 유닛(430)의 광축 위치가 가공 진행 방향으로 떨어져 있다. 따라서, 상기 스텝 S2에서 YES인 경우, 레이저광 입사면에 있어서 상기 스텝 S1에서 레티클(483)을 투영한 위치(예를 들면 스트리트의 폭 방향의 중심 위치)에 제1 측정용 레이저광(L1)이 닿도록, 지지대(230)를 수평 방향으로 이동시켜 대상물(1)을 수평 방향으로 이동시킨다(스텝 S5). 일례로서, 상기 스텝 S1에서의 지지대(230)의 X축 방향의 위치가 [X0]인 경우에 있어서, 별축 측거 센서(450)와 집광 렌즈 유닛(430)과의 직하 위치(레이저광 입사면 상의 광축 위치)가 가공 진행 방향으로 α만큼 떨어져 있다고 하면, 상기 스텝 S5에서는, 지지대(230)의 X축 방향의 위치가 [X0 + α]가 되도록 지지대(230)를 X축 방향으로 이동시킨다. 이어서, 별축 측거 센서(450)의 리니어 포토다이오드 어레이(453)에서 검출되는 스폿 위치(SP)인 초기 스폿 위치에 관한 정보를, 초기 스폿 위치 정보로서 제어부(500)에 기록한다(스텝 S6). 이상에 의해, 처리를 종료한다. In this embodiment, since the separate
또한, 상기 스텝 S1 ~ 상기 스텝 S6에서는, 레이저광 입사면 상에 투명 테이프(101)가 마련되어 있지 않은 대상물(1)을 이용하여 초기 스폿 위치 정보를 취득했지만, 레이저광 입사면 상에 투명 테이프(101)가 마련된 대상물(1)을 이용하여 초기 스폿 위치 정보를 취득해도 된다. 이 경우, 레티클 핀트 위치에 있어서의 관찰 카메라(488)에 의해 화상에는, 투명 테이프(101)의 존재에 기인하여 레티클(483)의 마크에 보케(bokeh)가 생긴다. 따라서 이 경우, 상기 스텝 S1에서는, 생긴 해당 보케가 일정 이하 또는 가장 적게 되도록, 제어부(500)에 의해 제2 이동 기구(240)를 구동시켜 레이저 집광부(400)를 Z축 방향으로 이동시키면 된다. In addition, in steps S1 to S6, initial spot position information was acquired using the
다음으로, 레이저 가공 장치(200)를 이용하여 하이트 세트를 행하는 경우의 예를, 도 11의 플로차트를 참조하면서 설명한다. Next, an example of height setting using the
먼저, 대상물(1)을 지지대(230)에 재치한다. 제어부(500)에 의해, 입력부(701)의 입력에 기초하여, 투명 테이프(101)가 대상물(1)의 레이저광 입사면 상에 있는지 여부를 판정한다(스텝 S11). 상기 스텝 S11에서는, 예를 들면 관찰 카메라(488)의 화상으로부터, 투명 테이프(101)가 레이저광 입사면 상에 있는지 여부를 판정해도 된다. First, the
상기 스텝 S11에서 YES인 경우, 별축 측거 센서(450)의 발광 소자(451)로부터 투명 테이프(101)를 거쳐 대상물(1)에 제1 측정용 레이저광(L1)을 조사하여, 레이저광 입사면에서 반사한 제1 측정용 레이저광(L1)을 투명 테이프(101)를 거쳐 리니어 포토다이오드 어레이(453)에 의해 수광한다. 리니어 포토다이오드 어레이(453)의 스폿 위치(SP)가 초기 스폿 위치(SP0)가 되도록, 제어부(500)에 의해 제2 이동 기구(240)를 동작시켜, Z축 방향에 있어서 집광 렌즈 유닛(430)을 이동시킨다(스텝 S12). If YES in step S11, the first measurement laser light L1 is irradiated from the light-emitting
이어서, 제어부(500)에 의해, 리니어 포토다이오드 어레이(453)에서 수광한 제1 측정용 레이저광(L1)의 광량이 최적인지 여부를 판정한다(스텝 S13). 상기 스텝 S13에서 NO인 경우, 제어부(500)에 의해 별축 측거 센서(450)의 각종 파라미터를 조정한 후, 상기 스텝 S12로 되돌아간다(스텝 S14). Next, the
상기 스텝 S13에서 YES인 경우, 개질 영역 형성 모드를 실행하여, 대상물(1)에 있어서 형성되는 깊이 위치가 서로 다른 복수의 개질 영역을 형성하고, 복수의 개질 영역의 형성시의 각 스폿 위치 정보를 제어부(500)에 기억한다. 개질 영역 형성 모드에서는, 절단 예정 라인(5)을 따라서 대상물(1)의 내부에 개질 영역을 일렬 형성하는 처리(공정)를, 형성할 개질 영역의 깊이 위치(Z축 방향의 위치) 및 평면 위치(X축 방향 및 Y축 방향 중 적어도 일방의 위치)를 바꾸어 복수 회 반복해서 행함과 아울러, 각 개질 영역을 형성할 때에 리니어 포토다이오드 어레이(453)에서 검출되는 스폿 위치에 관한 스폿 위치 정보를, 제어부(500)에 기억한다(스텝 S15~스텝 S18). If YES in step S13, the modified region formation mode is executed to form a plurality of modified regions with different depth positions in the
즉, 개질 영역 형성 모드에서는, 제어부(500)에 의해 제2 이동 기구(240)를 동작시켜, 집광 렌즈 유닛(430)을 Z축 방향으로 이동시켜, 레이저광(L)의 집광 위치를 Z축 방향으로 이동시킨다(스텝 S15). 예를 들면 첫회의 상기 스텝 S15에서는, 레이저광(L)의 집광 위치가 대상물(1)의 레이저광 입사면측과는 반대측에 위치하도록, 집광 렌즈 유닛(430)을 Z축 방향으로 이동시킨다. 예를 들면 2회째 이후의 상기 스텝 S15에서는, 레이저광(L)의 집광 위치가 대상물(1)의 레이저광 입사면측으로 소정량 이동하도록, 집광 렌즈 유닛(430)을 Z축 방향으로 이동시킨다. That is, in the modified region formation mode, the
제어부(500)에 의해, 레이저 집광부(400)로부터 레이저광(L)을 출사시킴과 아울러, 제1 이동 기구(220)(도 1 참조)를 동작시켜, 하나의 절단 예정 라인(5)을 따라서 해당 레이저광(L)의 집광 위치를 이동시킨다. 이것에 의해, 절단 예정 라인(5)을 따라서 일렬의 개질 영역(7)을 형성한다(스텝 S16). 이 때의 리니어 포토다이오드 어레이(453)의 스폿 위치에 관한 스폿 위치 정보를, 해당 개질 영역(7)에 관련지어 제어부(500)에 기억한다(스텝 S17). 제어부(500)에 스폿 위치 정보가 일정 수 이상 기억되어 있는지 여부를 판정한다(스텝 S18). 상기 스텝 S18에서 NO인 경우, 상기 스텝 S15로 되돌아간다. The
도 12 및 도 13은, 개질 영역 형성 모드를 설명하기 위한 별축 측거 센서의 정면도이다. 도 12에 나타내지는 바와 같이, 개질 영역 형성 모드에서는, 집광 렌즈 유닛(430)이 Z축 방향으로 이동하여, 레이저광(L)의 집광 위치가 대상물(1)의 레이저광 입사면측과는 반대측에 위치한다. 이 상태에서, 레이저 집광부(400)로부터 레이저광(L)을 조사하여 대상물(1)에 개질 영역(7)을 형성하면서, 하나의 절단 예정 라인(5)을 따라서 해당 레이저광(L)의 집광 위치가 이동하고, 이것에 의해, 절단 예정 라인(5)을 따라서 일렬의 개질 영역(7)이 형성된다. 이 때의 리니어 포토다이오드 어레이(453)의 스폿 위치(SP1)에 관한 스폿 위치 정보가, 제어부(500)에 기억된다. Figures 12 and 13 are front views of the star-axis range sensor for explaining the modified region formation mode. As shown in FIG. 12, in the modified region formation mode, the converging
이어서, 개질 영역 형성 모드에서는, 제1 이동 기구(220)에 의해 지지대(230)가 X축 방향 및 Y축 방향 중 적어도 일방을 따라서 이동하여, 레이저광(L)의 집광 위치의 평면 위치가, 예를 들면 다른 절단 예정 라인(5) 상에 위치하도록 변경된다. 이어서, 도 13에 나타내지는 바와 같이, 개질 영역 형성 모드에서는, 집광 렌즈 유닛(430)이 Z축 방향으로 이동하고, 레이저광(L)의 집광 위치가 레이저광 입사면측으로 이동하여, 여기에서는 두께 방향의 중앙 위치에 위치한다. 이 상태에서, 레이저 집광부(400)로부터 레이저광(L)을 조사하여 대상물(1)에 개질 영역(7)을 형성하면서, 하나의 절단 예정 라인(5)을 따라서 해당 레이저광(L)의 집광 위치가 이동하고, 이것에 의해, 절단 예정 라인(5)을 따라서 일렬의 개질 영역(7)이 형성된다. 이 때의 리니어 포토다이오드 어레이(453)의 스폿 위치(SP2)에 관한 스폿 위치 정보가, 제어부(500)에 기억된다. Next, in the modified region formation mode, the
상기 스텝 S18에서 YES인 경우, 형성한 각 개질 영역(7)의 깊이 위치를 측정한다(스텝 S19). 예를 들면 상기 스텝 S19에서는, InGaAs 카메라 등의 내부 관찰 카메라(도시하지 않음)를 이용하여, 개질 영역(7)의 단부를 검출하는 것에 의해, 개질 영역(7)의 깊이 위치를 측정해도 된다. 또한 예를 들면 상기 스텝 S19에서는, 절단 예정 라인(5)을 따라서 대상물(1)을 분단하고, 그 단면의 관찰 결과로부터 깊이 위치를 측정해도 된다. 또한 예를 들면 상기 스텝 S19에서는, 하프 컷 마진 검사에 의해 개질 영역(7)의 깊이 위치를 측정해도 된다. If YES in step S18, the depth position of each formed modified
하프 컷은 개질 영역(7)으로부터 대상물(1)의 표면 또는 이면에 노출되는 균열이다. 하프 컷 마진 검사란, 예를 들면 Z축 방향으로 대상물(1)과 집광 렌즈 유닛(430)과의 거리를 가변(Z위치 가변)시키면서 레이저 가공을 행하여, 대상물(1)에 있어서의 레이저광 입사면 또는 레이저광 입사면과는 반대측의 면에 균열이 도달하고 있는지를 확인하고, 균열이 도달할 때의 개질 영역(7)의 Z축 방향의 위치의 임계값을 조사하는 검사이다. Z위치 가변시에는, 개질 영역(7)의 Z축 방향의 위치마다, 레이저광(L)의 집광 위치의 평면 위치가 예를 들면 1열 옆의 절단 예정 라인(5) 상에 위치하도록 이동한다(즉, 1열씩 인덱스를 보냄). 또한, 형성한 각 개질 영역(7)의 깊이 위치를 측정하는 수법 및 구성은, 특별히 한정되지 않고, 다양한 공지 수법 및 공지 구성을 이용해도 된다. A half cut is a crack exposed from the modified
이어서, 제어부(500)에 의해, 상기 스텝 S19에서 측정한 일정 수 이상의 개질 영역(7) 중, 그 깊이 위치가 목표 깊이 위치에 대응하는 어느 것을 특정한다. 특정한 개질 영역(7)의 형성시의 스폿 위치(SP)(즉, 레이저광(L)을 조사하여 형성된 개질 영역(7)의 깊이 위치가 목표 깊이 위치에 대응할 때의 스폿 위치(SP))를 기준 스폿 위치로 하고, 이 기준 스폿 위치에 관한 정보를 기준 스폿 위치 정보로서 결정한다. 목표 깊이 위치에 대응한다는 것은, 목표 깊이 위치와 완전하게 일치하는 경우로 한정되지 않고, 목표 깊이 위치와 거의 일치하는 경우도 포함하고, 목표 깊이 위치에 근접하는(일정 거리 이내로 가까워지는) 경우도 포함한다. 그리고, 제어부(500)는 결정한 기준 스폿 위치 정보를 기억한다(스텝 S20). Next, the
도 14의 (a)~도 14의 (h)에 나타내지는 예에서는, 개질 영역 형성 모드에 의해, 대상물(1)에 있어서 깊이 위치가 서로 다른 복수의 개질 영역(7)이 형성되어 있다. 복수의 개질 영역(7) 각각에는, 스폿 위치 정보가 관련지어져 제어부(500)에 기억되어 있다. 여기에서의 예에서는, 도 14의 (d)에 나타내지는 개질 영역(7)이, 목표 깊이 위치(7N)에 대응하는 깊이 위치에 형성되었다고 판정되고, 도 14의 (d)에 나타내지는 개질 영역(7)을 형성했을 때의 스폿 위치(SP)가 기준 스폿 위치가 되어, 해당 기준 스폿 위치에 관한 정보가 기준 스폿 위치 정보로서 결정된다. In the example shown in FIGS. 14(a) to 14(h) , a plurality of modified
상기 스텝 S20 후, 스폿 위치(SP)가 기준 스폿 위치가 되도록, 제어부(500)에 의해 제2 이동 기구(240)를 동작시켜, 레이저광 입사면에 대한 집광 렌즈 유닛(430)의 Z축 방향에 있어서의 위치를 소정 높이 위치에 맞춘다. 소정 높이 위치는 대상물(1)에 있어서 형성하는 개질 영역(7)의 목표 깊이 위치에 대응하는 임의의 높이 위치이다. 이상에 의해, 하이트 세트가 완료되고, 처리를 종료한다(스텝 S21: 제2 위치 맞춤 처리). After step S20, the
한편, 상기 스텝 S11에서 NO인 경우, 별축 측거 센서(450)의 리니어 포토다이오드 어레이(453)에서 검출되는 스폿 위치가 초기 스폿 위치(SP0)가 되도록, 제어부(500)에 의해 제2 이동 기구(240)를 동작시켜, Z축 방향에 있어서 집광 렌즈 유닛(430)을 이동시킨다(스텝 S22). 제어부(500)에 의해, 리니어 포토다이오드 어레이(453)에서 수광한 제1 측정용 레이저광(L1)의 광량이 최적인지 여부를 판정한다(스텝 S23). 상기 스텝 S23에서 NO인 경우, 제어부(500)에 의해 별축 측거 센서(450)의 각종 파라미터를 조정한 후, 상기 스텝 S22로 되돌아간다(스텝 S24). On the other hand, in the case of NO in step S11, the second movement mechanism ( 240) is operated to move the converging
상기 스텝 S23에서 YES인 경우, 제어부(500)에 의해 제2 이동 기구(240)를 동작시켜, 집광 렌즈 유닛(430)의 Z축 방향에 있어서의 위치를 소정 높이 위치로 이동시킨다(스텝 S25). 별축 측거 센서(450)에서 취득되는 스폿 위치를, 기준 스폿 위치로서 제어부(500)에 기억한다(스텝 S26). 이상에 의해, 하이트 세트가 완료되고, 처리를 종료한다(스텝 S27). If YES in step S23, the
상기에 있어서, 제어부(500)가 기억부, 결정부 및 위치 맞춤부를 구성한다. 상기 스텝 S15~S18이 제1 스텝을 구성하고, 상기 스텝 S19, S20이 제2 스텝을 구성하며, 상기 스텝 S21이 제3 스텝을 구성한다. 또한, 상기 스텝 S12를 실시하지 않는 경우도 있으며, 이 경우에는, 기준 높이 위치가 불명한 상태에서 개질 영역 형성 모드가 실행된다. In the above, the
그런데, 제1 측정용 레이저광(L1)을 이용한 삼각 측거법에서는, 리니어 포토다이오드 어레이(453)의 스폿 위치(SP)와, 레이저광 입사면에 대한 집광 렌즈 유닛(430)의 광축 방향(Z축 방향)에 있어서의 위치와의 사이에는, 투명 테이프(101)가 레이저광 입사면 상에 마련되어 있는 경우라도, 일정한 상관이 있는 것이 발견된다. 또한, 제1 측정용 레이저광(L1)을 이용한 삼각 측거법에서는, 대상물(1)의 레이저광 입사면 상에 투명 테이프(101)가 마련되어 있으면, 그 존재에 의해, 투명 테이프(101)가 마련되어 있지 않은 경우에 비해, 제1 측정용 레이저광(L1)의 광로가 변화하여, 스폿 위치(SP)가 변화하는 것이 발견된다. However, in the triangulation method using the first measurement laser light (L1), the spot position (SP) of the
그래서, 본 실시 형태에서는, 복수의 스폿 위치 정보를 기억하고, 이것들 중에서 하이트 세트시와 관련있는 어느 것을, 예를 들면 내부 관찰 결과에 기초하여 기준 스폿 위치 정보로서 결정한다. 그리고, 결정한 기준 스폿 위치 정보의 기준 스폿 위치가 되도록 제2 이동 기구(240)를 동작시킴으로써, 관찰 카메라(488)에 의한 레이저광 입사면의 관찰에 관계없이 확실히, 하이트 세트를 행하는 것이 가능하게 된다. 즉, 본 실시 형태에서는, 투명 테이프(101)가 레이저광 입사면 상에 마련된 대상물(1)에 있어서도, 레이저광 입사면에 대한 집광 렌즈 유닛(430)의 광축 방향에 있어서의 위치를 확실히 위치 맞춤하는 것이 가능하게 된다. 레티클(483)(도 7 참조)의 마크의 식별이 곤란한 대상물(1)에도 대응이 가능하다. 레티클(483)(도 7 참조)의 마크의 보케에 의한 개질 영역(7)의 형성 위치의 편차를 해소 가능하게 된다. Therefore, in the present embodiment, a plurality of spot position information is stored, and one of these that is relevant when setting the height is determined as reference spot position information based on, for example, internal observation results. Then, by operating the
본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(200)에서는, 제어부(500)는, 레이저 집광부(400)에 의해 레이저광(L)을 조사하여 형성된 개질 영역(7)의 깊이 위치가 목표 깊이 위치에 대응할 때의 스폿 위치 정보를, 기준 스폿 위치 정보로서 결정한다. 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 방법은, 제2 이동 기구(240)에 의해 레이저 집광부(400)를 이동시킨 후에 레이저 집광부(400)에 의해 레이저광(L)을 조사하여 대상물(1)에 개질 영역(7)을 형성하면서, 레이저광 입사면에서 반사한 제1 측정용 레이저광(L1)을 리니어 포토다이오드 어레이(453)에 의해 수광하여 스폿 위치 정보를 취득하는 스텝을, 제2 이동 기구(240)의 이동량을 바꾸어 복수 회 반복한다. 그리고, 형성된 개질 영역(7)의 깊이 위치가 목표 깊이 위치에 대응할 때의 스폿 위치 정보를, 기준 스폿 위치 정보로서 결정한다. 대상물(1)에 있어서 형성된 개질 영역(7)의 깊이 위치가 목표 깊이 위치에 대응하는 경우, 그 레이저 가공시에는 하이트 세트가 적절히 행해지고 있는 것이 발견된다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 대상물(1)에 있어서 형성된 개질 영역(7)의 깊이 위치가 목표 깊이 위치에 대응할 때의 스폿 위치 정보를, 하이트 세트시와 관련있는 기준 스폿 위치 정보로서 결정하는 것이 가능하게 된다. In the
본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(200)는, 입력부(701)를 구비하고, 제어부(500)는, 입력부(701)의 입력에 기초하여, 투명 테이프(101)가 있는지 여부를 판정한다. 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 방법은, 입력부(701)의 입력에 기초하여, 투명 테이프(101)가 있는지 여부를 판정하는 스텝을 포함한다. 이것에 의해, 입력부(701)의 입력을 이용하여, 레이저광 입사면 상에 투명 테이프(101)가 마련되어 있을 때의 하이트 세트와 마련되어 있지 않을 때의 하이트 세트를, 전환하는 것이 가능하게 된다. The
도 15의 (a)는, 스폿 위치(SP)의 산출을 설명하기 위한 리니어 포토다이오드 어레이(453)의 정면도이다. 도 15의 (b)는, 도 15의 (a)의 일부를 확대한 도면이다. 도 15의 (a) 및 도 15의 (b)에 나타내지는 바와 같이, 리니어 포토다이오드 어레이(453)에 입사하는 제1 측정용 레이저광(L1)은, 투명 테이프(101)를 투과하는 경우, 구면 수차(리니어 포토다이오드 어레이(453)에 입사할 때의 보케)가 발생한다. 그 때문에, 리니어 포토다이오드 어레이(453)에 입사하는 제1 측정용 레이저광(L1)은, 투명 테이프(101)가 없는 경우와 비교하여, 입사 영역(H)에 확산성을 가진다. Figure 15(a) is a front view of the
그래서, 본 실시 형태에서는, 제어부(500)에 의해, 제1 측정용 레이저광(L1)의 입사 영역(H)에 있어서의 수광량에 대해서 중심 연산을 행하여 얻어진 위치를, 스폿 위치(SP)로서 구해도 된다. 이것에 의해, 제1 측정용 레이저광(L1)이 확산성을 가지고 있어도, 중심 연산을 이용하여 스폿 위치(SP)를 정밀도 좋게 구하는 것이 가능하게 된다. 삼각 측거법을 이용하는 본 실시 형태에서는, 이와 같이 중심 연산에 의해 스폿 위치(SP)를 도출함으로써, 제1 측정용 레이저광(L1)의 구면 수차의 영향을 저감하는 것이 가능하게 된다. 또한, 도 15 중에서는, 설명의 편의상, 제1 측정용 레이저광(L1)의 수광량의 분포를 파형(LB)으로 나타내고 있다. Therefore, in this embodiment, even if the
이상, 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 개시의 일 양태는 상기 실시 형태로 한정되지 않는다. Although the embodiments have been described above, one aspect of the present disclosure is not limited to the above embodiments.
상기 실시 형태에서는, 초기 조정시 등에 있어서 초기 스폿 위치(SP0)에 관한 초기 스폿 위치 정보를 취득(상기 스텝 S1~상기 스텝 S6)했지만, 초기 스폿 위치(SP0)는 취득하지 않아도 된다. 이 경우, 하이트 세트시, 상기 스텝 S12가 불필요하게 된다. 또한, 상기 실시 형태와 같이 초기 스폿 위치 정보를 이용했을 경우에는, 개질 영역 형성 모드에서, 가공 목표 위치로부터 개질 영역(7)이 너무 어긋나 버리는 것을 억제하여, 택트를 올리는 것이 가능하게 된다. In the above embodiment, initial spot position information regarding the initial spot position SP0 is acquired (step S1 to step S6) during initial adjustment, etc., but the initial spot position SP0 does not need to be acquired. In this case, when setting the height, the above step S12 becomes unnecessary. Additionally, when initial spot position information is used as in the above embodiment, it becomes possible to suppress excessive deviation of the modified
상기 실시 형태 및 상기 변형예에 따른 레이저 가공 장치(200)에서는, 제어부(500)는 복수의 대상물(1)마다 기준 스폿 위치 정보를 관련지어 기억해도 된다. 상기 실시 형태 및 상기 변형예에 따른 레이저 가공 방법은, 복수의 대상물(1)마다 기준 스폿 위치 정보를 관련지어 기억해도 된다. In the
이 경우, 예를 들면 실제로 하이트 세트를 행하는 대상물(1)이 결정되면, 그것과 관련지어 기억된 기준 스폿 위치 정보를 취득하고, 스폿 위치(SP)가 해당 기준 스폿 위치가 되도록 제2 이동 기구(240)를 동작시킴으로써, 레이저광 입사면에 대한 집광 렌즈 유닛(430)의 Z축 방향에 있어서의 위치를 소정 높이 위치에 맞출 수 있다. 즉, 대상물(1)마다 자동적으로 하이트 세트를 행하는 것이 가능하게 된다. 하이트 세트를 행하는 대상물(1)은, 예를 들면 유저로부터의 입력 및 카메라 등에 의한 인식에 의해 파악할 수 있다. In this case, for example, when the
상기 실시 형태 및 상기 변형예에 따른 레이저 가공 장치(200)에서는, 제어부(500)는, 하나의 대상물(1)에 있어서 형성하는 복수의 개질 영역(7)의 열마다, 기준 스폿 위치 정보를 관련지어 기억해도 된다. 상기 실시 형태 및 상기 변형예에 따른 레이저 가공 방법은, 하나의 대상물(1)에 있어서 형성하는 복수의 개질 영역(7)의 열마다, 기준 스폿 위치 정보를 관련지어 기억해도 된다. In the
이 경우, 예를 들면 하나의 대상물(1)에 개질 영역(7)을 일렬 형성할 때, 하나의 대상물(1)의 해당 개질 영역(7)과 관련지어 기억된 기준 스폿 위치 정보를 취득하고, 스폿 위치(SP)가 해당 기준 스폿 위치가 되도록 제2 이동 기구(240)를 동작시킴으로써, 레이저광 입사면에 대한 집광 렌즈 유닛(430)의 Z축 방향에 있어서의 위치를 소정 높이 위치에 맞출 수 있다. 즉, 하나의 대상물(1)에 있어서 형성하는 복수의 개질 영역(7)의 열(이른바, 가공 pass)마다, 자동적으로 하이트 세트를 행하는 것이 가능하게 된다. 하나의 대상물(1)은, 예를 들면 유저로부터의 입력 및 카메라 등에 의한 인식에 의해 파악할 수 있다. 가공 pass는, 예를 들면 제어부(500)에 의한 제어의 상황 및 유저로부터의 입력 등에 의해 파악할 수 있다. In this case, for example, when forming the modified
상기 실시 형태 및 상기 변형예에 있어서, 개질 영역 형성 모드에 있어서의 개질 영역(7)의 깊이 위치 확인(상기 스텝 S19)은, 상기로 특별히 한정되지 않고, 파괴 검사여도 되고, 비파괴 검사여도 된다. 상기 실시 형태 및 상기 변형예에 있어서, 투과 부재는, 투명 테이프(101)로 한정되지 않고, 그 외의 테이프 모양, 막 모양, 층 모양 및 블록 모양 등의 부재여도 된다. 투명 테이프(101)에 대해서는 레이저광(L) 및 제1 측정용 레이저광(L1)에 대해서 투명하면 되고, 색이 부여되어 있어도 상관없다. 상기 실시 형태 및 상기 변형예에 있어서, 초기 스폿 위치 정보를 취득하는 경우의 대상물(1)은, 제품이 되는 디바이스 웨이퍼여도 되고, 기준 취득용의 레퍼런스 웨이퍼여도 된다. 마찬가지로, 하이트 세트를 행하는 대상물(1)은, 디바이스 웨이퍼여도 되고 레퍼런스 웨이퍼여도 된다. In the above-mentioned embodiment and the above-mentioned modification, confirmation of the depth position of the modified
상기 실시 형태 및 상기 변형예에서는, 개질 영역(7)은 예를 들면 대상물(1)의 내부에 형성된 결정 영역, 재결정 영역, 또는, 게터링 영역이어도 된다. 결정 영역은 대상물(1)의 가공전의 구조를 유지하고 있는 영역이다. 재결정 영역은, 일단은 증발, 플라즈마화 혹은 용융한 후, 재응고할 때에 단결정 혹은 다결정으로서 응고한 영역이다. 게터링 영역은 중금속 등의 불순물을 모아 포획하는 게터링 효과를 발휘하는 영역이며, 연속적으로 형성되어 있어도 되고, 단속적으로 형성되어 있어도 된다. In the above embodiment and the above modified example, the modified
상기 실시 형태 및 상기 변형예는, 트리밍, 슬라이싱, 및 어브레이전 등의 가공에 적용되어도 된다. 상술한 실시 형태 및 변형예에 있어서의 각 구성에는, 상술한 재료 및 형상으로 한정되지 않고, 다양한 재료 및 형상을 적용할 수 있다. 또한, 상술한 실시 형태 및 변형예에 있어서의 각 구성은, 다른 실시 형태 또는 변형예에 있어서의 각 구성에 임의로 적용할 수 있다. The above embodiment and the above modified example may be applied to processing such as trimming, slicing, and ablation. Each configuration in the above-described embodiments and modifications is not limited to the above-described materials and shapes, and various materials and shapes can be applied. Additionally, each configuration in the above-described embodiments and modifications can be arbitrarily applied to each configuration in other embodiments or modifications.
본 개시에 의하면, 광 투과성을 가지는 투과 부재가 레이저광 입사면 상에 마련된 대상물에 있어서도, 레이저광 입사면에 대한 집광 렌즈의 광축 방향에 있어서의 위치를 확실히 위치 맞춤하는 것이 가능한 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법을 제공하는 것이 가능하게 된다. According to the present disclosure, a laser processing device and laser capable of reliably aligning the position of the condensing lens in the optical axis direction with respect to the laser beam incident surface even in an object in which a light-transmitting member is provided on the laser beam incident surface. It becomes possible to provide a processing method.
Claims (10)
상기 대상물을 지지하는 지지부와,
상기 대상물에 집광 렌즈를 거쳐 상기 레이저광을 조사하는 조사부와,
상기 조사부에 마련되어, 상기 레이저광 입사면에서 반사한 측정용 레이저광을 수광하는 수광 소자 어레이를 가지는 삼각 측거 센서와,
상기 집광 렌즈의 광축 방향을 따라서, 상기 조사부 및 상기 지지부 중 적어도 일방을 이동시키는 이동 기구와,
상기 수광 소자 어레이의 수광 위치에 관한 수광 위치 정보를 복수 기억하는 기억부와,
상기 기억부에 기억된 복수의 상기 수광 위치 정보 중 어느 하나를, 기준 수광 위치 정보로서 결정하는 결정부와,
상기 수광 소자 어레이의 수광 위치가 상기 기준 수광 위치 정보에 대응하는 수광 위치가 되도록, 상기 이동 기구를 동작시켜 상기 조사부 및 상기 지지부 중 적어도 일방을 이동시켜, 상기 레이저광 입사면에 대한 상기 집광 렌즈의 상기 광축 방향에 있어서의 위치를 소정 높이 위치에 맞추는 위치 맞춤부를 구비하는 레이저 가공 장치. A laser processing device in which a light-transmitting member irradiates laser light to an object provided on a laser light incident surface to form a modified region in the object, comprising:
A support portion supporting the object,
an irradiation unit that irradiates the laser light to the object through a condenser lens;
a triangulation sensor provided in the irradiation unit and having a light-receiving element array that receives the laser light for measurement reflected from the laser light incident surface;
a moving mechanism that moves at least one of the irradiation unit and the support unit along the optical axis direction of the condenser lens;
a storage unit that stores a plurality of light-receiving position information regarding the light-receiving position of the light-receiving element array;
a determination unit that determines one of the plurality of light reception position information stored in the storage unit as reference light reception position information;
The moving mechanism is operated to move at least one of the irradiation unit and the support unit so that the light receiving position of the light receiving element array is a light receiving position corresponding to the reference light receiving position information, so that the condenser lens with respect to the laser light incident surface is moved. A laser processing device comprising a position alignment unit that adjusts the position in the optical axis direction to a predetermined height position.
상기 결정부는,
상기 조사부에 의해 상기 레이저광을 조사하여 형성된 상기 개질 영역의 깊이 위치가 목표 깊이 위치에 대응할 때의 상기 수광 위치 정보를, 상기 기준 수광 위치 정보로서 결정하는 레이저 가공 장치. In claim 1,
The decision section,
A laser processing device that determines the light-receiving position information when the depth position of the modified region formed by irradiating the laser light by the irradiation unit corresponds to a target depth position as the reference light-receiving position information.
상기 기억부는 복수의 상기 대상물마다 상기 기준 수광 위치 정보를 관련지어 기억하는 레이저 가공 장치. In claim 1 or claim 2,
A laser processing device wherein the storage unit stores the reference light-receiving position information in association with each of the plurality of objects.
상기 기억부는, 하나의 상기 대상물에 있어서 형성하는 복수의 상기 개질 영역의 열마다, 상기 기준 수광 위치 정보를 관련지어 기억하는 레이저 가공 장치. The method according to any one of claims 1 to 3,
A laser processing device wherein the storage unit stores the reference light-receiving position information in association with each row of the plurality of modified regions formed in one of the objects.
상기 수광 소자 어레이의 수광 위치는, 상기 수광 소자 어레이에 있어서 상기 측정용 레이저광이 입사한 영역의 수광량에 대해서 중심 연산을 행하여 얻어진 위치인 레이저 가공 장치. The method according to any one of claims 1 to 4,
The light-receiving position of the light-receiving element array is a position obtained by performing a central calculation on the amount of light received in the area where the laser light for measurement is incident on the light-receiving element array.
상기 레이저 가공 장치는,
상기 대상물을 지지하는 지지부와,
상기 대상물에 집광 렌즈를 거쳐 상기 레이저광을 조사하는 조사부와,
상기 조사부에 마련되어, 상기 레이저광 입사면에서 반사한 측정용 레이저광을 수광하는 수광 소자 어레이를 가지는 삼각 측거 센서와,
상기 집광 렌즈의 광축 방향을 따라서, 상기 조사부 및 상기 지지부 중 적어도 일방을 이동시키는 이동 기구를 구비하고,
상기 수광 소자 어레이의 수광 위치에 관한 수광 위치 정보를 복수 기억하는 제1 스텝과,
기억한 복수의 상기 수광 위치 정보 중 어느 하나를, 기준 수광 위치 정보로서 결정하는 제2 스텝과,
상기 수광 소자 어레이의 수광 위치가 상기 기준 수광 위치 정보에 대응하는 수광 위치가 되도록, 상기 이동 기구를 동작시켜 상기 조사부 및 상기 지지부 중 적어도 일방을 이동시켜, 상기 레이저광 입사면에 대한 상기 집광 렌즈의 상기 광축 방향에 있어서의 위치를 소정 높이 위치에 맞추는 제3 스텝을 포함하는 레이저 가공 방법. A laser processing method using a laser processing device in which a light-transmitting member irradiates laser light to an object provided on a laser light incident surface to form a modified region in the object, comprising:
The laser processing device,
A support portion supporting the object,
an irradiation unit that irradiates the laser light to the object through a condenser lens;
a triangulation sensor provided in the irradiation unit and having a light-receiving element array that receives the laser light for measurement reflected from the laser light incident surface;
A moving mechanism is provided to move at least one of the irradiation unit and the support unit along the optical axis direction of the condenser lens,
A first step of storing a plurality of light-receiving position information regarding the light-receiving position of the light-receiving element array;
A second step of determining one of the plurality of stored light-receiving position information as reference light-receiving position information;
The moving mechanism is operated to move at least one of the irradiation unit and the support unit so that the light receiving position of the light receiving element array is a light receiving position corresponding to the reference light receiving position information, so that the condenser lens with respect to the laser light incident surface is moved. A laser processing method comprising a third step of adjusting the position in the optical axis direction to a predetermined height position.
상기 제1 스텝에서는,
상기 이동 기구에 의해 상기 조사부 및 상기 지지부 중 적어도 일방을 이동시킨 후, 상기 조사부에 의해 상기 레이저광을 조사하여 상기 대상물에 상기 개질 영역을 형성하면서, 상기 레이저광 입사면에서 반사한 상기 측정용 레이저광을 상기 수광 소자 어레이에 의해 수광하여 상기 수광 위치 정보를 취득하는 스텝을, 상기 이동 기구의 이동량을 바꾸어 복수 회 반복하고,
상기 제2 스텝에서는,
상기 제1 스텝에서 형성된 상기 개질 영역의 깊이 위치가 목표 깊이 위치에 대응할 때의 상기 수광 위치 정보를, 상기 기준 수광 위치 정보로서 결정하는 레이저 가공 방법. In claim 6,
In the first step,
After moving at least one of the irradiation part and the support part by the moving mechanism, the laser light is irradiated by the irradiation part to form the modified region on the object, and the measurement laser is reflected from the laser light incident surface. The step of receiving light by the light-receiving element array and acquiring the light-receiving position information is repeated a plurality of times by changing the movement amount of the moving mechanism,
In the second step,
A laser processing method wherein the light-receiving position information when the depth position of the modified region formed in the first step corresponds to a target depth position is determined as the reference light-receiving position information.
상기 제2 스텝에서는, 복수의 상기 대상물마다 상기 기준 수광 위치 정보를 관련지어 기억하는 레이저 가공 방법. In claim 6 or claim 7,
A laser processing method in which, in the second step, the reference light-receiving position information is stored in association with each of the plurality of objects.
상기 제2 스텝에서는, 하나의 상기 대상물에 있어서 형성하는 복수의 상기 개질 영역의 열마다, 상기 기준 수광 위치 정보를 관련지어 기억하는 레이저 가공 방법. The method according to any one of claims 6 to 8,
In the second step, the reference light-receiving position information is stored in association with each row of the plurality of modified regions formed in one object.
상기 수광 소자 어레이의 수광 위치는, 상기 수광 소자 어레이에 있어서 상기 측정용 레이저광이 입사한 영역의 수광량에 대해서 중심 연산을 행하여 얻어진 위치인 레이저 가공 방법. The method according to any one of claims 6 to 9,
A laser processing method wherein the light-receiving position of the light-receiving element array is a position obtained by performing a central calculation on the amount of light received in the area where the laser light for measurement is incident in the light-receiving element array.
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