KR20230159261A - 레이저 가공 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광학 부품에의 이물의 부착을 억제하는 것이 가능한 레이저 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
피가공물을 가공하는 레이저 가공 장치로서, 피가공물을 유지하는 유지 테이블과, 유지 테이블에 의해 유지된 피가공물에 대해 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사 유닛을 구비하고, 레이저 빔 조사 유닛은, 레이저 발진기와, 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 빔을 집광하는 집광기와, 레이저 빔을 레이저 발진기로부터 집광기로 유도하는 광학 부품과, 광학 부품을 수용하는 수용부와, 수용부의 내부에 설치되어, 수용부의 내부에 존재하는 이물을 포획하는 이오나이저를 갖는다.

Description

레이저 가공 장치{LASER MACHINING APPARATUS}

본 발명은 레이저 빔의 조사에 의해 피가공물을 가공하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.

디바이스 칩의 제조 프로세스에서는, 격자형으로 배열된 복수의 스트리트(분할 예정 라인)에 의해 구획된 복수의 영역에 각각 디바이스가 형성된 웨이퍼가 이용된다. 이 웨이퍼를 스트리트를 따라 분할하여 개편화(個片化)함으로써, 디바이스를 구비하는 디바이스 칩이 얻어진다. 디바이스 칩은, 휴대 전화, 퍼스널 컴퓨터 등의 여러 가지 전자 기기에 편입된다.

웨이퍼의 분할에는, 환형의 절삭 블레이드로 피가공물을 절삭하는 절삭 장치가 이용된다. 또한, 최근에는, 웨이퍼의 분할에 레이저 가공 장치에 의한 레이저 가공을 이용하는 프로세스의 개발도 진행되고 있다. 레이저 가공 장치는, 피가공물을 유지하는 유지 테이블과, 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사 유닛을 구비한다. 웨이퍼를 유지 테이블로 유지하고, 레이저 빔 조사 유닛으로부터 웨이퍼에 레이저 빔을 조사함으로써, 웨이퍼에 레이저 가공이 실시된다.

예컨대 특허문헌 1에는, 웨이퍼를 절삭 블레이드로 절삭하기 전에, 웨이퍼에 형성되어 있는 저유전율 절연막을 레이저 빔의 조사에 의해 스트리트를 따라 제거하는 수법이 개시되어 있다. 이 수법을 이용하면, 웨이퍼에 절삭 블레이드를 스트리트를 따라 절입시킬 때, 고속으로 회전하는 절삭 블레이드가 저유전율 절연막에 접촉하는 것을 회피할 수 있어, 저유전율 절연막의 박리가 방지된다.

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2003-320466호 공보

레이저 가공 장치에 탑재되는 레이저 빔 조사 유닛은, 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 빔을 피가공물로 유도하는 광학계를 구비하고 있다. 광학계는, 레이저 빔을 소정의 방향으로 반사시키는 미러, 레이저 빔을 집광시키는 집광기 등의 각종의 광학 부품을 포함하여 구성된다.

광학계의 광학 부품에 파티클(먼지, 더스트 등)과 같은 이물이 부착되면, 레이저 빔의 형상의 변형, 집광 위치의 어긋남, 출력의 저하 등, 여러 가지 문제점이 발생할 우려가 있다. 그 때문에, 레이저 빔 조사 유닛에는 광학계를 수용하는 수용부가 설치되고, 광학 부품은 외부로부터 격리되도록 수용부의 내부에 배치된다. 이에 의해, 대기 중의 파티클 등이 광학 부품에 부착되는 것을 방지할 수 있다.

그러나, 수용부의 내부에는, 광학계를 구성하는 광학 부품 이외의 부품도 배치된다. 예컨대, 광학 부품을 유지하는 홀더나, 광학 부품의 위치 또는 각도를 제어하는 모터 등의 액추에이터가, 광학 부품과 함께 수용부에 수용된다. 그 때문에, 수용부의 내부가 격리, 밀폐되어 있어도, 홀더나 액추에이터로부터 방출되는 아웃 가스가 광학 부품에 부착되어 광학 부품이 오염되는 경우가 있다. 또한, 레이저 가공 장치의 메인터넌스 시에는, 광학 부품의 조절, 교환, 세정 등을 행하기 위해서, 수용부를 구성하는 용기가 개방된다. 그때, 수용부 내에 파티클이 침입해서 체류하여, 메인터넌스 후의 광학 부품에 부착되는 경우가 있다. 따라서, 레이저 빔 조사 유닛의 광학계를 수용부에 수용해도, 광학 부품에의 이물의 부착을 완전히 방지하는 것은 어렵다.

본 발명은 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 광학 부품에의 이물의 부착을 억제하는 것이 가능한 레이저 가공 장치의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 일 양태에 의하면, 피가공물을 가공하는 레이저 가공 장치로서, 상기 피가공물을 유지하는 유지 테이블과, 상기 유지 테이블에 의해 유지된 상기 피가공물에 대해 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사 유닛을 구비하고, 상기 레이저 빔 조사 유닛은, 레이저 발진기와, 상기 레이저 발진기로부터 출사된 상기 레이저 빔을 집광하는 집광기와, 상기 레이저 빔을 상기 레이저 발진기로부터 상기 집광기로 유도하는 광학 부품과, 상기 광학 부품을 수용하는 수용부와, 상기 수용부의 내부에 설치되어, 상기 수용부의 내부에 존재하는 이물을 포획하는 이오나이저를 갖는 레이저 가공 장치가 제공된다.

또한, 바람직하게는, 상기 이오나이저는 무풍 타입이다. 또한, 바람직하게는, 상기 레이저 가공 장치는, 상기 이오나이저에 의해 생성된 이온의 양에 기초하여 상기 수용부의 내부의 청정도를 판정하는 판정부를 더 갖는다.

본 발명의 일 양태에 따른 레이저 가공 장치는, 레이저 빔 조사 유닛의 광학 부품을 수용하는 수용부를 구비하고, 수용부의 내부에 이물을 포획하는 이오나이저가 설치된다. 이에 의해, 수용부의 내부에 존재하는 이물이 광학 부품에 부착되기 어려워지고, 레이저 빔을 적절한 조건하에서 피가공물에 조사하는 것이 가능해진다.

도 1은 레이저 가공 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 피가공물을 도시한 사시도이다.
도 3은 레이저 가공 장치를 도시한 일부 단면 측면도이다.
도 4는 이온 생성의 계속 시간과 생성되는 이온의 양의 관계를 도시한 그래프이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 양태에 따른 실시형태를 설명한다. 먼저, 본 실시형태에 따른 레이저 가공 장치의 구성예에 대해 설명한다. 도 1은 레이저 가공 장치(2)를 도시한 사시도이다. 또한, 도 1에서, X축 방향(가공 이송 방향, 제1 수평 방향, 좌우 방향)과 Y축 방향(인덱싱 이송 방향, 제2 수평 방향, 전후 방향)은, 서로 수직인 방향이다. 또한, Z축 방향(연직 방향, 높이 방향, 상하 방향)은, X축 방향 및 Y축 방향과 수직인 방향이다.

레이저 가공 장치(2)는, 레이저 가공 장치(2)를 구성하는 각 구성 요소를 지지하는 베이스(4)를 구비한다. 베이스(4)의 상면은 수평면(XY 평면)과 대략 평행한 평탄면이고, 베이스(4)의 상면 상에는 이동 유닛(이동 기구)(6)이 설치되어 있다. 이동 유닛(6)은, Y축 이동 유닛(인덱싱 이송 유닛)(8)과, X축 이동 유닛(가공 이송 유닛)(18)과, Z축 이동 유닛(32)을 구비한다.

Y축 이동 유닛(8)은, 베이스(4)의 상면 상에 Y축 방향을 따라 배치된 한 쌍의 Y축 가이드 레일(10)을 구비한다. 한 쌍의 Y축 가이드 레일(10)에는, 평판형의 Y축 이동 테이블(12)이 Y축 가이드 레일(10)을 따라 슬라이드 가능하게 장착되어 있다.

Y축 이동 테이블(12)의 이면(하면)측에는, 너트부(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 이 너트부에는, 한 쌍의 Y축 가이드 레일(10) 사이에 Y축 방향을 따라 배치된 Y축 볼 나사(14)가 나사 결합되어 있다. 또한, Y축 볼 나사(14)의 단부에는, Y축 볼 나사(14)를 회전시키는 Y축 펄스 모터(16)가 연결되어 있다. Y축 펄스 모터(16)로 Y축 볼 나사(14)를 회전시키면, Y축 이동 테이블(12)이 Y축 가이드 레일(10)을 따라 Y축 방향으로 이동한다.

X축 이동 유닛(18)은, Y축 이동 테이블(12)의 표면(상면)측에 X축 방향을 따라 배치된 한 쌍의 X축 가이드 레일(20)을 구비한다. 한 쌍의 X축 가이드 레일(20)에는, 평판형의 X축 이동 테이블(22)이 X축 가이드 레일(20)을 따라 슬라이드 가능하게 장착되어 있다.

X축 이동 테이블(22)의 이면(하면)측에는, 너트부(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 이 너트부에는, 한 쌍의 X축 가이드 레일(20) 사이에 X축 방향을 따라 배치된 X축 볼 나사(24)가 나사 결합되어 있다. 또한, X축 볼 나사(24)의 단부에는, X축 볼 나사(24)를 회전시키는 X축 펄스 모터(26)가 연결되어 있다. X축 펄스 모터(26)로 X축 볼 나사(24)를 회전시키면, X축 이동 테이블(22)이 X축 가이드 레일(20)을 따라 X축 방향으로 이동한다.

Y축 이동 유닛(8) 및 X축 이동 유닛(18)에는, 유지 테이블(척 테이블)(28)이 연결되어 있다. 유지 테이블(28)은, 레이저 가공 장치(2)에 의한 레이저 가공의 대상물인 피가공물(11)(도 2 참조)을 유지한다. 유지 테이블(28)은, X축 이동 테이블(22)의 표면(상면) 상에 설치되어 있다. 또한, 유지 테이블(28)의 주위에는, 피가공물(11)을 지지하는 환형의 프레임(17)(도 2 참조)을 파지(把持)하여 고정하는 복수의 클램프(30)가 설치되어 있다.

도 2는 피가공물(11)을 도시한 사시도이다. 예컨대 피가공물(11)은, 단결정 실리콘 등의 반도체 재료를 포함하는 원반형의 웨이퍼이며, 서로 대략 평행한 표면(11a) 및 이면(11b)을 구비한다. 피가공물(11)은, 서로 교차하도록 격자형으로 배열된 복수의 스트리트(분할 예정 라인)(13)에 의해, 복수의 직사각형 형상의 영역으로 구획되어 있다. 또한, 스트리트(13)에 의해 구획된 복수의 영역의 표면(11a)측에는 각각, IC(Integrated Circuit), LSI(Large Scale Integration), LED(Light Emitting Diode), MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 디바이스 등의 디바이스(15)가 형성되어 있다.

단, 피가공물(11)의 종류, 재질, 형상, 구조, 크기 등에 제한은 없다. 예컨대 피가공물(11)은, 실리콘 이외의 반도체(GaAs, InP, GaN, SiC 등), 사파이어, 유리, 세라믹스, 수지, 금속 등을 포함하는 기판(웨이퍼)이어도 좋다. 또한, 디바이스(15)의 종류, 수, 형상, 구조, 크기, 배치 등에도 제한은 없고, 피가공물(11)에는 디바이스(15)가 형성되어 있지 않아도 좋다.

피가공물(11)을 레이저 가공 장치(2)(도 1 참조)로 가공할 때에는, 피가공물(11)의 취급(반송, 유지 등)의 편의를 위해서, 피가공물(11)이 환형의 프레임(17)에 의해 지지된다. 프레임(17)은 SUS(스테인리스강) 등의 금속을 포함하고, 프레임(17)의 중앙부에는 프레임(17)을 두께 방향으로 관통하는 원형의 개구(17a)가 형성되어 있다. 또한, 개구(17a)의 직경은 피가공물(11)의 직경보다 크다.

피가공물(11) 및 프레임(17)에는, 원형의 시트(19)가 고정된다. 예컨대 시트(19)로서, 원형으로 형성된 필름형의 기재(基材)와, 기재 상에 형성된 점착층(풀층)을 포함하는 테이프가 이용된다. 기재는, 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 수지를 포함한다. 또한, 점착층은, 에폭시계, 아크릴계, 또는 고무계의 접착제 등을 포함한다. 또한, 점착층은 자외선 경화성 수지여도 좋다.

피가공물(11)을 프레임(17)의 개구(17a)의 내측에 배치한 상태에서, 시트(19)의 중앙부를 피가공물(11)의 이면(11b)측에 붙이고, 시트(19)의 외주부를 프레임(17)에 붙인다. 이에 의해, 피가공물(11)이 시트(19)를 통해 프레임(17)에 의해 지지된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 유지 테이블(28)의 상면은, 수평면(XY 평면)과 대략 평행한 평탄면이고, 피가공물(11)을 유지하는 유지면(28a)을 구성하고 있다. 유지면(28a)은, 유지 테이블(28)의 내부에 형성된 유로(도시하지 않음), 밸브(도시하지 않음) 등을 통해, 이젝터 등의 흡인원(도시하지 않음)에 접속되어 있다.

Y축 이동 테이블(12)을 Y축 방향을 따라 이동시키면, 유지 테이블(28)이 Y축 방향을 따라 이동한다. 또한, X축 이동 테이블(22)을 X축 방향을 따라 이동시키면, 유지 테이블(28)이 X축 방향을 따라 이동한다. 또한, 유지 테이블(28)에는, 유지 테이블(28)을 Z축 방향과 대략 평행한 회전축 주위로 회전시키는 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)이 연결되어 있다.

베이스(4)의 후단부[Y축 이동 유닛(8), X축 이동 유닛(18), 유지 테이블(28)의 후방]에는, Z축 이동 유닛(32)이 설치되어 있다. Z축 이동 유닛(32)은, 베이스(4)의 상면 상에 배치된 지지 구조(34)를 구비한다. 지지 구조(34)는, 베이스(4)에 고정된 직육면체형의 기부(基部; 34a)와, 기부(34a)의 단부로부터 상방으로 돌출되는 기둥형의 지지부(34b)를 포함한다. 지지부(34b) 측면은, Z축 방향을 따라 평면형으로 형성되어 있다.

지지부(34b)의 측면에는, 한 쌍의 Z축 가이드 레일(36)이 Z축 방향을 따라 설치되어 있다. 한 쌍의 Z축 가이드 레일(36)에는, 평판형의 Z축 이동 플레이트(38)가 Z축 가이드 레일(36)을 따라 슬라이드 가능하게 장착되어 있다.

Z축 이동 플레이트(38)의 이면측에는, 너트부(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 이 너트부에는, 한 쌍의 Z축 가이드 레일(36) 사이에 Z축 방향을 따라 배치된 Z축 볼 나사(도시하지 않음)가 나사 결합되어 있다. Z축 볼 나사의 단부에는, Z축 볼 나사를 회전시키는 Z축 펄스 모터(40)가 연결되어 있다. 또한, Z축 이동 플레이트(38)의 표면측에는, 지지 부재(42)가 고정되어 있다. Z축 펄스 모터(40)로 Z축 볼 나사를 회전시키면, Z축 이동 플레이트(38) 및 지지 부재(42)가 Z축 가이드 레일(36)을 따라 Z축 방향으로 이동한다.

또한, 레이저 가공 장치(2)에는, 피가공물(11)(도 2 참조)에 대해 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사 유닛(44)이 탑재되어 있다. 레이저 빔 조사 유닛(44)은, 지지 부재(42)에 의해 지지된 레이저 가공 헤드(46)를 구비하고, 레이저 가공 헤드(46)로부터 레이저 빔(48)이 조사된다. 유지 테이블(28)에 의해 유지된 피가공물(11)에 대해 레이저 빔(48)을 조사함으로써, 피가공물(11)에 레이저 가공이 실시된다.

레이저 가공 헤드(46)에 인접하는 위치에는, 촬상 유닛(50)이 설치되어 있다. 촬상 유닛(50)은, CCD(Charged-Coupled Devices) 센서, CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 센서 등의 이미지 센서를 구비하고, 유지 테이블(28)에 의해 유지된 피가공물(11)(도 2 참조) 등을 촬상한다. 촬상 유닛(50)의 종류에 제한은 없고, 예컨대 가시광 카메라나 적외선 카메라가 이용된다. 촬상 유닛(50)으로 피가공물(11)을 촬상함으로써 취득된 화상에 기초하여, 피가공물(11)과 레이저 빔(48)의 위치 맞춤 등이 행해진다.

Z축 이동 플레이트(38)를 Z축 방향을 따라 이동시키면, 레이저 가공 헤드(46) 및 촬상 유닛(50)이 Z축 방향을 따라 이동(승강)한다. 이에 의해, 레이저 빔(48)의 Z축 방향에서의 집광 위치의 조절이나 촬상 유닛(50)의 핀트 맞춤이 행해진다.

또한, 레이저 가공 장치(2)는, 레이저 가공 장치(2)에 관한 각종의 정보를 표시하는 표시 유닛(표시부, 표시 장치)(52)을 구비한다. 예컨대, 표시 유닛(52)으로서 터치 패널식의 디스플레이가 이용된다. 이 경우, 표시 유닛(52)에는 레이저 가공 장치(2)에 정보를 입력하기 위한 조작 화면이 표시되고, 오퍼레이터는 표시 유닛(52)의 터치 조작에 의해 레이저 가공 장치(2)에 정보를 입력할 수 있다. 즉, 표시 유닛(52)은, 레이저 가공 장치(2)에 각종의 정보를 입력하기 위한 입력 유닛(입력부, 입력 장치)으로서도 기능하며, 사용자 인터페이스로서 이용된다. 단, 입력 유닛은, 표시 유닛(52)과는 별도로 독립적으로 설치된 마우스, 키보드 등의 입력 장치여도 좋다.

또한, 레이저 가공 장치(2)는, 레이저 가공 장치(2)를 제어하는 제어 유닛(제어부, 제어 장치)(54)을 구비한다. 제어 유닛(54)은, 레이저 가공 장치(2)를 구성하는 각 구성 요소[이동 유닛(6), 유지 테이블(28), 클램프(30), 레이저 빔 조사 유닛(44), 촬상 유닛(50), 표시 유닛(52) 등]에 접속되어 있다. 제어 유닛(54)은, 레이저 가공 장치(2)의 구성 요소의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성하여 출력함으로써, 레이저 가공 장치(2)를 가동시킨다.

예컨대, 제어 유닛(54)은 컴퓨터에 의해 구성된다. 구체적으로는, 제어 유닛(54)은, 레이저 가공 장치(2)의 가동에 필요한 각종의 연산을 행하는 연산부와, 레이저 가공 장치(2)의 가동에 이용되는 각종의 정보(데이터, 프로그램 등)를 기억하는 기억부를 구비한다. 연산부는, CPU(Central Processing Unit) 등의 프로세서를 포함하여 구성된다. 또한, 기억부는, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory) 등의 메모리를 포함하여 구성된다.

도 3은 레이저 가공 장치(2)를 도시한 일부 단면 측면도이다. 레이저 빔 조사 유닛(44)은, YAG 레이저, YVO₄ 레이저, YLF 레이저 등의 레이저 발진기(60)와, 레이저 발진기(60)로부터 출사된 레이저 빔(48)을 유지 테이블(28)에 의해 유지된 피가공물(11)로 유도하는 광학계(62)를 구비한다. 광학계(62)는, 복수의 광학 부품을 포함하여 구성되고, 피가공물(11)에 조사되는 레이저 빔(48)의 진행 방향, 형상, 집광 위치 등을 제어한다.

구체적으로는, 광학계(62)는, 레이저 발진기(60)로부터 출사된 레이저 빔(48)의 출력을 조정하는 출력 조정 유닛(64)과, 레이저 발진기(60)로부터 출사된 레이저 빔(48)을 집광시키는 집광기(광학 부품)(66)를 구비한다. 예컨대, 출력 조정 유닛(64)으로서 감쇠기(attenuator)가 이용되고, 집광기(66)로서 볼록 렌즈 등의 집광 렌즈가 이용된다.

또한, 광학계(62)는, 레이저 빔(48)을 레이저 발진기(60)로부터 집광기(66)로 유도하는 1 또는 복수의 광학 부품(68)을 구비한다. 광학 부품(68)은, 레이저 빔(48)을 성형 또는 집광하는 렌즈, 레이저 빔(48)을 반사시키는 미러 등에 상당한다. 도 3에는 일례로서, 광학 부품(68)이 미러인 경우를 도시하고 있다. 레이저 발진기(60)로부터 출사된 레이저 빔(48)은, 출력 조정 유닛(64) 및 광학 부품(68)을 경유하여 집광기(66)에 입사된다.

단, 광학 부품(68)의 종류에 제한은 없다. 광학 부품(68)의 예로서는, 렌즈, 미러, 편광 빔 스플리터(PBS), 회절 광학 소자(DOE: Diffractive Optical Element), LCOS-SLM(Liquid Crystal On Silicon-Spatial Light Modulator) 등을 들 수 있다. 또한, 광학계(62)는 상이한 2종류 이상의 광학 부품(68)을 포함하여 구성되어도 좋다.

또한, 레이저 빔 조사 유닛(44)은, 광학계(62)의 구성 요소[출력 조정 유닛(64), 집광기(66), 광학 부품(68) 등]를 수용하는 수용부(70)를 구비한다. 예컨대 수용부(70)는, 직육면체형의 용기(상자)(72)와, 통형의 차광관(74, 76)을 구비한다. 차광관(74)의 일단측은 레이저 발진기(60)에 접속되고, 차광관(74)의 타단측은 용기(72)의 측벽에 접속되어 있다. 또한, 차광관(76)의 일단측은 용기(72)의 바닥벽에 접속되고, 차광관(76)의 타단측은 레이저 빔(48)이 투과하는 투명한 보호 커버에 의해 덮여져 있다. 또한, 보호 커버를 설치하는 대신에, 차광관(76)의 타단측을 집광기(66)로 덮어도 좋다.

용기(72) 및 차광관(74, 76)은, 레이저 빔(48)을 차광하는 재질을 포함하고, 레이저 빔(48)이 수용부(70)의 외부로 누설되는 것을 방지한다. 그리고, 용기(72)에는 출력 조정 유닛(64) 및 광학 부품(68)이 수용되고, 차광관(76)에는 집광기(66)가 수용된다. 단, 집광기(66)는 용기(72)에 수용되어도 좋다.

레이저 발진기(60)로부터 출사된 레이저 빔(48)은, 차광관(74)을 통해 용기(72)에 진입하여, 출력 조정 유닛(64)에 입사된다. 이에 의해, 레이저 빔(48)의 출력이 출력 조정 유닛(64)에 의해 조정된다. 또한, 출력 조정 유닛(64)으로부터 출사된 레이저 빔(48)은, 1 또는 복수의 광학 부품(68)에 의해 차광관(76)으로 유도된다. 그리고, 레이저 빔(48)은 집광기(66)에 입사되어 소정의 위치에서 집광되고, 유지 테이블(28)에 의해 유지된 피가공물(11)에 조사된다.

레이저 가공 장치(2)로 피가공물(11)을 가공할 때에는, 먼저, 피가공물(11)이 유지 테이블(28)에 의해 유지된다. 예컨대 피가공물(11)은, 표면(11a)측이 상방으로 노출되고, 이면(11b)측[시트(19)측]이 유지면(28a)에 대면하도록, 유지 테이블(28) 상에 배치된다. 또한, 프레임(17)이 복수의 클램프(30)에 의해 고정된다. 이 상태에서, 유지면(28a)에 흡인원의 흡인력(부압)을 작용시키면, 피가공물(11)이 시트(19)를 통해 유지 테이블(28)에 의해 흡인 유지된다.

다음으로, 레이저 빔 조사 유닛(44)으로부터 피가공물(11)을 향해 레이저 빔(48)이 조사되어, 피가공물(11)에 레이저 가공이 실시된다. 레이저 빔(48)의 조사 조건은, 피가공물(11)에 실시되는 레이저 가공의 내용에 따라 설정된다.

예컨대, 피가공물(11)에 어블레이션 가공을 실시하는 경우에는, 적어도 레이저 빔(48)의 일부가 피가공물(11)에 흡수되도록, 레이저 빔(48)의 파장이 설정된다. 즉, 피가공물(11)에 대해 흡수성을 갖는 레이저 빔(48)이 이용된다. 또한, 레이저 빔(48)의 다른 조사 조건(평균 출력, 반복 주파수, 가공 이송 속도 등)도, 피가공물(11)에 적절한 어블레이션 가공이 실시되도록 적절히 설정된다. 예컨대, 피가공물(11)이 단결정 실리콘 웨이퍼이고, 단결정 실리콘 웨이퍼에 어블레이션 가공을 실시하는 경우에는, 레이저 빔(48)의 조사 조건은 이하와 같이 설정할 수 있다.

파장 : 355 ㎚

평균 출력 : 2 W

반복 주파수 : 200 ㎑

가공 이송 속도 : 400 ㎜/s

레이저 빔(48)을 피가공물(11)의 표면(11a) 또는 내부에서 집광시키면서, 유지 테이블(28)을 이동 유닛(6)(도 1)에 의해 가공 이송 방향을 따라 이동시키면, 유지 테이블(28)과 레이저 빔(48)이 상대적으로 이동하여, 레이저 빔(48)이 가공 이송 방향을 따라 주사된다. 그 결과, 피가공물(11)에 어블레이션 가공이 실시되어, 피가공물(11)의 표면(11a)측에 선형의 레이저 가공홈이 형성된다.

예컨대, 모든 스트리트(13)(도 2 참조)를 따라 피가공물(11)의 표면(11a)으로부터 이면(11b)에 이르는 레이저 가공홈을 형성함으로써, 피가공물(11)이 스트리트(13)를 따라 분할된다. 또한, 모든 스트리트(13)를 따라 깊이가 피가공물(11)의 두께 미만인 레이저 가공홈을 피가공물(11)의 표면(11a)측에 형성한 후, 피가공물(11)의 이면(11b)측을 연삭 지석으로 연삭하여 레이저 가공홈을 피가공물(11)의 이면(11b)에 노출시킴으로써, 피가공물(11)을 스트리트(13)를 따라 분할할 수도 있다. 그 결과, 디바이스(15)를 각각 구비하는 복수의 디바이스 칩이 제조된다.

또한, 광학계(62)의 구성 요소[출력 조정 유닛(64), 집광기(66), 광학 부품(68) 등]에 파티클(먼지, 더스트 등)과 같은 이물이 부착되면, 레이저 빔(48)의 형상의 변형, 집광 위치의 어긋남, 출력의 저하 등, 여러 가지 문제점이 발생할 우려가 있다. 그 때문에, 광학계(62)의 구성 요소는 외부로부터 격리되도록 수용부(70)에 수용된다. 이에 의해, 대기 중의 파티클 등이 광학계(62)의 구성 요소에 부착되는 것을 방지할 수 있다.

그러나, 수용부(70)의 내부에는, 광학계(62)의 구성 요소 이외의 부품도 배치된다. 예컨대, 광학 부품(68)을 유지하는 홀더나, 광학 부품(68)의 위치 또는 각도를 제어하는 모터 등의 액추에이터가, 광학 부품(68)과 함께 수용부(70)에 수용된다. 그 때문에, 수용부(70)의 내부가 격리, 밀폐되어 있어도, 홀더나 액추에이터로부터 방출된 아웃 가스가 광학 부품(68)에 부착되어 광학 부품(68)이 오염되는 경우가 있다. 또한, 레이저 가공 장치(2)의 메인터넌스 시에는, 광학계(62)의 구성 요소의 조절, 교환, 세정 등을 행하기 위해서, 용기(72)가 개방된다. 그때, 수용부(70) 내에 파티클이 침입해서 체류하여, 메인터넌스 후의 광학계(62)의 구성 요소에 부착되는 경우가 있다.

그래서, 본 실시형태에서의 레이저 빔 조사 유닛(44)에서는, 수용부(70)의 내부에 존재하는 파티클 등의 이물을 포획하는 이오나이저(78)가, 수용부(70)의 내부에 설치된다. 이에 의해, 수용부(70)의 내부에 존재하는 이물이 부유하여 광학계(62)의 구성 요소에 부착되는 것을 억제할 수 있고, 레이저 빔(48)을 적절한 조건하에서 피가공물(11)에 조사하는 것이 가능해진다.

예컨대 이오나이저(78)는, 하나 또는 복수의 방전 전극(방전침), 접지 단자 및 고전압 전원을 구비한다. 방전 전극에 고전압을 인가하면, 방전 전극과 접지 단자 사이에서 코로나 방전이 발생한다. 이에 의해, 방전 전극의 주위의 공기가 전리되어, 양이온 및 음이온이 생성된다. 예컨대, 정(正)의 방전 전극과 부(負)의 방전 전극을 구비하는 바 타입의 이오나이저(78)가 용기(72)의 상벽에 고정된다. 그리고, 이오나이저(78)에 의해 생성된 양이온 및 음이온이 용기(72)의 내부에서 분산된다. 이오나이저(78)에 의해 생성된 양이온 및 음이온은, 용기(72)의 내부에 존재하는 파티클 등의 이물에 작용하여, 이물을 정 또는 부로 대전시킨다. 그리고, 정 또는 부로 대전한 이물은, 전압이 인가되어 있는 이오나이저(78)의 정의 방전 전극 또는 부의 방전 전극에 부착된다. 이에 의해, 용기(72)의 내부의 이물이 이오나이저(78)에 의해 포획, 회수되어, 출력 조정 유닛(64), 집광기(66), 광학 부품(68) 등에의 이물의 부착이 방지된다.

또한, 이오나이저(78)의 종류, 수, 설치 장소 등에 제한은 없다. 예컨대, 상기에서 설명한 바와 같은 정의 방전 전극과 부의 방전 전극을 구비하는 타입의 이오나이저를 대신하여, 극성(플러스/마이너스)이 교대로 전환되는 고전압이 인가되는 하나의 방전 전극을 구비하는 타입의 이오나이저를 이용해도 좋고, 양이온을 생성하는 이오나이저와 음이온을 생성하는 이오나이저를 조합하여 이용해도 좋다. 또한, 용기(72)의 내부에는 복수의 스폿 타입(노즐 타입)의 이오나이저(78)가 설치되어도 좋다. 이 경우에는, 용기(72)의 내부의 복수의 지점에서 이물을 포획할 수 있다. 또한, 광학계(62)가 복수의 광학 부품(68)을 구비하는 경우에는, 광학 부품(68)마다 이오나이저(78)가 설치되어도 좋다. 이 경우에는, 복수의 이오나이저(78)가 각각 대응하는 광학 부품(68)으로부터 소정의 범위 내에 배치된다. 이에 의해, 복수의 광학 부품(68)에의 이물의 부착이 개개의 이오나이저(78)에 의해 방지된다. 또한, 이오나이저(78)는, 용기(72)의 내부에 더하여 차광관(74, 76)의 내부에도 설치할 수 있다. 특히, 차광관(76)의 내부에 이오나이저(78)를 설치함으로써, 집광기(66)에의 이물의 부착이 효과적으로 방지된다.

단, 이오나이저(78)를 작동시켰을 때에 수용부(70)의 내부에서 기류가 발생하면, 이물이 기류에 휩쓸려 이오나이저(78)에 부착되기 어려워진다. 그 때문에, 이오나이저(78)는, 에어 블로우를 행하지 않는 무풍 타입인 것이 바람직하다.

도 4는 이온 생성의 계속 시간[이오나이저(78)의 작동 시간]과 생성되는 이온의 양의 관계를 도시한 그래프이다. 이오나이저(78)에 의한 이온의 생성이 계속되면, 이오나이저(78)의 방전 전극에 이물이 서서히 퇴적하여, 방전 전극의 노출 면적이 감소한다. 그 결과, 이오나이저(78)에 의해 생성되는 이온의 양이 감소한다. 즉, 이오나이저(78)에 의해 이물이 포획되어 수용부(70)의 내부의 청정도가 올라갈수록, 이오나이저(78)에 의한 이온의 생성량이 감소한다. 그 때문에, 이오나이저(78)에 의해 생성되는 이온의 양과 수용부(70)의 청정도 사이에는 상관 관계가 있다.

그래서, 레이저 가공 장치(2)는, 이오나이저(78)에 의해 생성된 이온의 양에 기초하여, 수용부(70)의 내부의 청정도를 판정해도 좋다. 이에 의해, 수용부(70)의 청정도를 감시하여, 적절한 타이밍에서 광학계(62) 및 이오나이저(78)의 메인터넌스나 부품 교환을 행하는 것이 가능해진다.

구체적으로는, 레이저 빔 조사 유닛(44)은, 이오나이저(78)에 의해 생성된 이온의 양에 대응하는 정보(이온량 정보)를 취득하는 검출기를 구비한다. 예컨대, 이오나이저(78)에는, 이오나이저(78)의 내부에 흐르는 전류를 측정하는 전류계(80)가 접속되어 있다. 또한, 전류계(80)는 이오나이저(78)에 내장되어 있어도 좋다.

이오나이저(78) 및 전류계(80)는, 제어 유닛(54)에 접속되어 있다. 제어 유닛(54)은, 이오나이저(78)에 제어 신호를 출력함으로써 이오나이저(78)를 작동시켜, 이오나이저(78)에 이온을 생성시킨다. 또한, 이오나이저(78)의 작동 중에는, 이오나이저(78)에 흐르는 전류가 전류계(80)에 의해 측정, 감시된다.

이오나이저(78)를 일정 시간 작동시키면, 대전한 이물이 이오나이저(78)의 방전 전극에 퇴적하여 이온의 생성량이 감소하여(도 4 참조), 이오나이저(78)에 흐르는 전류가 변화한다. 그 때문에, 전류계(80)에 의해 측정되는 전류값은, 이오나이저(78)에 의해 생성된 이온의 양에 따른 값이 된다. 그리고, 전류계(80)에 의해 측정된 전류값이, 이온량 정보로서 제어 유닛(54)에 입력된다.

제어 유닛(54)은, 이오나이저(78)에 의해 생성된 이온의 양에 기초하여 수용부(70)의 내부의 청정도를 판정하는 판정부(82)와, 판정부(82)에 의한 청정도의 판정에 이용되는 정보를 기억하는 참조 정보 기억부(84)를 포함한다. 판정부(82)는, 전류계(80)로부터 입력된 이온량 정보(전류값)와 참조 정보 기억부(84)에 기억되어 있는 참조 정보에 기초하여, 수용부(70)의 청정도를 판정한다.

예컨대, 참조 정보 기억부(84)에는, 전류계(80)에 의해 측정되는 이온량 정보의 기준값(임계값)이 기억된다. 그리고, 판정부(82)는, 전류계(80)로부터 입력된 이온량 정보와 참조 정보 기억부(84)에 기억되어 있는 기준값을 비교함으로써, 수용부(70)의 청정도를 판정한다. 구체적으로는, 전류계(80)에 의해 측정된 전류값이 기준값 이상인 경우(또는 기준값을 초과하는 경우)에는, 판정부(82)는 수용부(70)의 청정도가 정상이라고 판정한다. 한편, 전류계(80)에 의해 측정된 전류값이 기준값 미만(또는 기준값 이하)인 경우에는, 판정부(82)는 수용부(70)의 청정도가 이상이라고 판정한다.

단, 수용부(70)의 청정도의 판정 방법에 제한은 없다. 예컨대, 참조 정보 기억부(84)에는 복수의 기준값이 기억되어도 좋다. 이 경우, 판정부(82)는, 전류계(80)로부터 입력된 이온량 정보와 복수의 기준값을 비교함으로써, 수용부(70)의 청정도를 3단계 이상의 레벨로 판정할 수 있다.

또한, 참조 정보 기억부(84)에는, 전류계(80)에 의해 측정되는 이온량 정보와, 수용부(70)의 청정도의 대응 관계를 나타내는 대응 관계 정보(그래프, 테이블 등)가 기억되어도 좋다. 이 경우, 판정부(82)는, 전류계(80)로부터 입력된 이온량 정보를 대응 관계 정보에 적용시킴으로써, 이온량 정보에 대응하는 청정도를 특정할 수 있다.

판정부(82)에 의해 수용부(70)의 청정도가 판정되면, 제어 유닛(54)은 표시 유닛(52)(도 1 참조)에 제어 신호를 출력함으로써, 판정부(82)에 의한 판정의 결과를 표시 유닛(52)에 표시시킨다. 예컨대 표시 유닛(52)은, 판정부(82)에 의한 판정의 결과에 대응하는 문자, 도형, 기호, 수치 등을 표시한다. 이에 의해, 수용부(70)의 청정도가 오퍼레이터에게 통지된다.

또한, 수용부(70)에 복수의 이오나이저(78)가 설치되어 있는 경우에는, 이오나이저(78) 각각에 전류계(80)가 접속되어, 청정도의 판정은 이오나이저(78)마다 행해진다. 그리고, 표시 유닛(52)은, 각 판정부(82)에 의해 판정된 청정도를, 이오나이저(78)가 설치되어 있는 장소를 나타내는 정보와 함께 표시한다. 이에 의해, 오퍼레이터는 수용부(70)의 내부에서의 청정도의 편차를 파악할 수 있다.

또한, 제어 유닛(54)은, 판정부(82)에 의해 판정된 수용부(70)의 청정도의 시간 추이를 표시 유닛(52)에 표시시켜도 좋다. 예컨대, 이오나이저(78)의 작동 시간(이온 생성의 계속 시간)과, 판정부(82)에 의해 판정된 수용부(70)의 청정도의 관계를 나타내는 그래프가 표시 유닛(52)에 표시된다. 이에 의해, 오퍼레이터는 수용부(70)의 청정도의 시간 추이를 파악할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태에 따른 레이저 가공 장치(2)는, 레이저 빔 조사 유닛(44)의 광학계(62)를 수용하는 수용부(70)를 구비하고, 수용부(70)의 내부에 이물을 포획하는 이오나이저(78)가 설치된다. 이에 의해, 수용부(70)의 내부에 존재하는 이물이 광학계(62)의 구성 요소에 부착되기 어려워지고, 레이저 빔(48)을 적절한 조건하에서 피가공물(11)에 조사하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시형태에 따른 레이저 가공 장치(2)는, 이오나이저(78)에 의해 생성된 이온의 양에 기초하여 수용부(70)의 내부의 청정도를 판정하는 판정부(82)를 구비한다. 이에 의해, 수용부(70)의 내부의 청정도를 감시하여, 광학계(62) 및 이오나이저(78)의 메인터넌스나 부품 교환을 적절한 타이밍에서 실시하는 것이 가능해진다.

또한, 상기에서는 이온량 정보가 전류계(80)에 의해 측정된 전류값인 경우에 대해 설명하였으나, 이온량 정보를 취득하는 검출기의 종류에 제한은 없다. 예컨대, 레이저 빔 조사 유닛(44)은, 이오나이저(78)에 의해 생성된 이온의 양을 측정하는 이온 측정기를 구비하고 있어도 좋다.

이온 측정기는, 이오나이저(78)의 근방에 배치되도록 수용부(70)에 수용된다. 또한, 이온 측정기는 이오나이저(78)에 내장되어 있어도 좋다. 또한, 수용부(70)에 복수의 이오나이저(78)가 수용되어 있는 경우에는, 복수의 이온 측정기가 각각 이오나이저(78)의 근방에 설치되어도 좋다.

이오나이저(78)의 작동 중에는, 이오나이저(78)에 의해 생성된 이온의 양이 이온 측정기에 의해 측정된다. 또한, 이온 측정기에 의해 측정된 이온의 양이, 이온량 정보로서 제어 유닛(54)에 입력된다. 그리고, 판정부(82)는, 이온 측정기에 의해 측정된 이온의 양과, 참조 정보 기억부(84)에 기억되어 있는 참조 정보(기준값 등)에 기초하여, 수용부(70)의 청정도를 판정한다.

또한, 도 1에 도시된 레이저 가공 장치(2)는, 오퍼레이터에게 이상을 알리는 통지 유닛(통지부, 통지 장치)을 구비하고 있어도 좋다. 예컨대, 레이저 가공 장치(2)의 상부에 표시등(경고등)이 통지 유닛으로서 설치된다. 그리고, 판정부(82)에 의해 판정된 수용부(70)의 청정도가 이상인 경우에는, 제어 유닛(54)은 표시등을 점등 또는 점멸시킴으로써, 오퍼레이터에게 청정도의 이상을 통지한다. 또한, 통지 유닛은, 소리 또는 음성으로 이상을 알리는 스피커여도 좋다.

그 외에, 상기 실시형태에 따른 구조, 방법 등은, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한에서 적절히 변경하여 실시할 수 있다.

11: 피가공물 11a: 표면
11b: 이면 13: 스트리트(분할 예정 라인)
15: 디바이스 17: 프레임
17a: 개구 19: 시트
2: 레이저 가공 장치 4: 베이스
6: 이동 유닛(이동 기구) 8: Y축 이동 유닛(인덱싱 이송 유닛)
10: Y축 가이드 레일 12: Y축 이동 테이블
14: Y축 볼 나사 16: Y축 펄스 모터
18: X축 이동 유닛(가공 이송 유닛) 20: X축 가이드 레일
22: X축 이동 테이블 24: X축 볼 나사
26: X축 펄스 모터 28: 유지 테이블(척 테이블)
28a: 유지면 30: 클램프
32: Z축 이동 유닛(Z축 이동 기구) 34: 지지 구조
34a: 기부 34b: 지지부
36: Z축 가이드 레일 38: Z축 이동 플레이트
40: Z축 펄스 모터 42: 지지 부재
44: 레이저 빔 조사 유닛 46: 레이저 가공 헤드
48: 레이저 빔 50: 촬상 유닛
52: 표시 유닛(표시부, 표시 장치) 54: 제어 유닛(제어부, 제어 장치)
60: 레이저 발진기 62: 광학계
64: 출력 조정 유닛 66: 집광기(광학 부품)
68: 광학 부품 70: 수용부
72: 용기(상자) 74, 76: 차광관
78: 이오나이저 80: 전류계
82: 판정부 84: 참조 정보 기억부

Claims (3)

1. 피가공물을 가공하는 레이저 가공 장치로서,
   상기 피가공물을 유지하는 유지 테이블과,
   상기 유지 테이블에 의해 유지된 상기 피가공물에 대해 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사 유닛을 구비하고,
   상기 레이저 빔 조사 유닛은,
   레이저 발진기와,
   상기 레이저 발진기로부터 출사된 상기 레이저 빔을 집광하는 집광기와,
   상기 레이저 빔을 상기 레이저 발진기로부터 상기 집광기로 유도하는 광학 부품과,
   상기 광학 부품을 수용하는 수용부와,
   상기 수용부의 내부에 설치되어, 상기 수용부의 내부에 존재하는 이물을 포획하는 이오나이저를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 이오나이저는 무풍 타입인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이오나이저에 의해 생성된 이온의 양에 기초하여 상기 수용부의 내부의 청정도를 판정하는 판정부를 더 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.

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