KR20210080508A - 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법 - Google Patents

레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법 Download PDF

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다케시 사카모토
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하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
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Abstract

레이저 가공 장치는, 지지부와, 조사부와, 제어부를 구비한다. 조사부는, 레이저광의 광축에 수직인 면내에서의 집광 영역의 일부의 형상이 길이 방향을 가지도록 레이저광을 성형하는 성형부를 가진다. 제어부는, 대상물 정보 및 라인 정보에 근거하여, 길이 방향이 집광 영역의 일부의 이동 방향과 교차하도록, 라인의 제1 부분에서의 길이 방향의 방향을 제1 방향 결정하는 결정부와, 결정된 제1 방향이 되도록, 제1 부분에서의 길이 방향의 방향을 조정하는 조정부를 가진다.

Description

레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법
본 개시는, 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.
특허 문헌 1 : 일본 특허 제5456510호 공보
그런데, 예를 들면 반도체 디바이스의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼로부터 그 외부 가장자리 부분을 불요(不要) 부분으로서 제거하는 트리밍 가공이 실시되는 경우가 있다. 그러나, 대상물로부터 그 외부 가장자리 부분을 제거하기 위해서, 대상물의 외부 가장자리의 내측에서 고리 모양으로 연장되는 라인을 따라서 레이저광의 집광점을 상대적으로 이동시키는 것에 의해, 해당 라인을 따라서 개질 영역을 형성하면, 외부 가장자리 부분이 제거된 대상물의 트림면의 품질이 장소에 따라서 저하될 우려가 있는 것을 알았다.
그래서, 본 개시는, 외부 가장자리 부분이 제거된 대상물의 트림면의 품질이 장소에 따라서 저하되는 것을 억제할 수 있는 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 개시의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치는, 대상물에 적어도 집광 영역의 일부를 맞추어 레이저광을 조사하는 것에 의해, 대상물에 개질(改質) 영역을 형성하는 레이저 가공 장치로서, 대상물을 지지하는 지지부와, 지지부에 의해서 지지된 대상물에 레이저광을 조사하는 조사부와, 지지부 및 조사부를 제어하는 제어부를 구비하며, 조사부는, 레이저광의 광축에 수직인 면내에서의 집광 영역의 일부의 형상이 길이 방향을 가지도록 레이저광을 성형하는 성형부를 가지고, 제어부는, 대상물에 관한 대상물 정보, 및, 대상물의 외부 가장자리의 내측에서 고리 모양으로 연장되는 라인을 따라서 집광 영역의 일부를 상대적으로 이동시키는 경우의 라인에 관한 라인 정보에 근거하여, 길이 방향이 집광 영역의 일부의 이동 방향과 교차하도록, 라인의 제1 부분에서의 길이 방향의 방향을 제1 방향으로 결정하는 결정부와, 결정부에 의해서 결정된 제1 방향이 되도록, 제1 부분에서의 길이 방향의 방향을 조정하는 조정부를 가진다.
이 레이저 가공 장치에서는, 라인의 제1 부분에서, 레이저광의 광축에 수직인 면내에서의 집광 영역의 일부의 형상의 길이 방향이 집광 영역의 일부의 이동 방향과 교차한 상태에서, 라인을 따라서 집광 영역의 일부가 상대적으로 이동시켜진다. 이것에 의해, 예를 들면, 집광 영역의 일부의 형상의 길이 방향이 집광 영역의 일부의 이동 방향과 일치한 상태에서, 라인을 따라서 집광 영역의 일부를 상대적으로 이동시킨 것만으로는, 예를 들면 대상물의 물성에 기인하여 라인의 제1 부분에서 트림면의 품질이 저하되는 경우에, 그러한 트림면의 품질의 저하를 억제할 수 있다. 따라서, 이 레이저 가공 장치에 의하면, 외부 가장자리 부분이 제거된 대상물의 트림면의 품질이 장소에 따라서 저하되는 것을 억제할 수 있다.
본 개시의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서는, 대상물 정보는, 대상물의 결정 방위에 관한 정보이고, 라인 정보는, 집광 영역의 일부의 이동 방향에 관한 정보라도 괜찮다. 이것에 의해, 대상물이 결정 방위를 가지는 경우에도, 대상물의 트림면의 품질이 장소에 따라서 저하되는 것을 억제할 수 있다.
본 개시의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서는, 결정부는, 대상물 정보 및 라인 정보에 근거하여, 길이 방향이 이동 방향과 교차하도록, 제1 부분으로부터 떨어진 라인의 제2 부분에서의 길이 방향의 방향을 제2 방향으로 결정하고, 조정부는, 결정부에 의해서 결정된 제2 방향이 되도록, 제2 부분에서의 길이 방향의 방향을 조정해도 괜찮다. 이것에 의해, 서로 떨어진 제1 부분 및 제2 부분 각각에서 대상물의 트림면의 품질이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
본 개시의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서는, 제1 부분을 따라서 집광 영역의 일부를 상대적으로 이동시킨 후에 제2 부분을 따라서 집광 영역의 일부를 상대적으로 이동시키는 경우에, 조정부는, 제1 부분과 제2 부분과의 사이에 위치하는 라인의 제3 부분에서, 길이 방향의 방향을 제1 방향으로부터 제2 방향으로 변화시켜도 괜찮다. 이것에 의해, 서로 떨어진 제1 부분 및 제2 부분 각각에서 대상물의 트림면의 품질이 저하되는 것을 보다 확실히 억제할 수 있다.
본 개시의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서는, 대상물은, (100)면을 주면(主面)으로 하고, 일방의 (110)면에 수직인 제1 결정 방위 및 타방의 (110)면에 수직인 제2 결정 방위를 가지는 웨이퍼이며, 라인은, 주면에 수직인 방향으로부터 본 경우에 링 모양으로 연장되어 있고, 라인이 제2 결정 방위와 직교하는 1점을 0°인 점으로 한 경우에, 제1 부분은, 5°인 점으로부터 15°인 점까지의 사이의 부분을 포함하고, 제2 부분은, 75°인 점으로부터 85°인 점까지의 사이의 부분을 포함해도 괜찮다. 이것에 의해, 대상물이 (100)면을 주면으로 하는 웨이퍼인 경우에, 대상물의 트림면의 품질이 장소에 따라서 저하되는 것을 억제할 수 있다.
본 개시의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서는, 제1 방향 및 제2 방향은, 제1 결정 방위 및 제2 결정 방위 중 이동 방향과의 사이의 각도가 큰 일방에 가까워지도록, 이동 방향에 대해서 경사진 방향의 방향이라도 괜찮다. 이것에 의해, 대상물이 (100)면을 주면으로 하는 웨이퍼인 경우에, 서로 떨어진 제1 부분 및 제2 부분 각각에서 대상물의 트림면의 품질이 저하되는 것을 보다 확실히 억제할 수 있다.
본 개시의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서는, 제1 방향 및 제2 방향은, 제1 결정 방위 및 제2 결정 방위 중 이동 방향과의 사이의 각도가 큰 일방에 가까워지도록 이동 방향으로부터 10°~ 35°경사진 방향의 방향이라도 좋다. 이것에 의해, 대상물이 (100)면을 주면으로 하는 웨이퍼인 경우에, 서로 떨어진 제1 부분 및 제2 부분 각각에서 대상물의 트림면의 품질이 저하되는 것을 보다 확실히 억제할 수 있다.
본 개시의 일 측면에 관한 레이저 가공 장치에서는, 성형부는, 공간 광 변조기이며, 조정부는, 공간 광 변조기를 제어하는 것에 의해, 길이 방향의 방향을 조정해도 괜찮다. 이것에 의해, 레이저광의 광축에 수직인 면내에서의 집광 영역의 일부의 형상의 길이 방향의 방향을 확실히 조정할 수 있다.
본 개시의 일 측면에 관한 레이저 가공 방법은, 대상물에 적어도 집광 영역의 일부를 맞추어 레이저광을 조사하는 것에 의해, 대상물에 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 방법으로서, 대상물에 관한 대상물 정보, 및, 대상물의 외부 가장자리의 내측에서 고리 모양으로 연장되는 라인을 따라서 집광 영역의 일부를 상대적으로 이동시키는 경우의 라인에 관한 라인 정보에 근거하여, 레이저광의 광축에 수직인 면내에서의 집광 영역의 일부의 형상이 가지는 길이 방향이 집광 영역의 일부의 이동 방향과 교차하도록, 라인의 제1 부분에서의 길이 방향의 방향을 제1 방향으로 결정하고, 제1 부분으로부터 떨어진 라인의 제2 부분에서의 길이 방향의 방향을 제2 방향으로 결정하는 공정과, 결정된 제1 방향이 되도록, 제1 부분에서의 길이 방향의 방향을 조정하고, 결정된 제2 방향이 되도록, 제2 부분에서의 길이 방향의 방향을 조정하는 공정을 구비한다.
이 레이저 가공 방법에서는, 서로 떨어진 제1 부분 및 제2 부분 각각에서, 레이저광의 광축에 수직인 면내에서의 집광 영역의 일부의 형상의 길이 방향이 집 광 영역의 일부의 이동 방향과 교차한 상태에서, 라인을 따라서 집광 영역의 일부가 상대적으로 이동시켜진다. 이것에 의해, 예를 들면, 집광 영역의 일부의 형상의 길이 방향이 집광 영역의 일부의 이동 방향과 일치한 상태에서, 라인을 따라서 집광 영역의 일부를 상대적으로 이동시킨 것만으로는, 예를 들면 대상물의 물성에 기인하여 제1 부분 및 제2 부분 각각에서 트림면의 품질이 저하되는 경우에, 그러한 트림면의 품질의 저하를 억제할 수 있다. 따라서, 이 레이저 가공 방법에 의하면, 외부 가장자리 부분이 제거된 대상물의 트림면의 품질이 장소에 따라서 저하되는 것을 억제할 수 있다.
본 개시에 의하면, 외부 가장자리 부분이 제거된 대상물의 트림면의 품질이 장소에 따라서 저하되는 것을 억제할 수 있는 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법을 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은, 실시 형태의 레이저 가공 장치의 사시도이다.
도 2는, 도 1에 나타내어지는 레이저 가공 장치의 일부분의 정면도이다.
도 3은, 도 1에 나타내어지는 레이저 가공 장치의 레이저 가공 헤드의 정면도이다.
도 4는, 도 3에 나타내어지는 레이저 가공 헤드의 측면도이다.
도 5는, 도 3에 나타내어지는 레이저 가공 헤드의 광학계의 구성도이다.
도 6은, 변형예의 레이저 가공 헤드의 광학계의 구성도이다.
도 7은, 변형예의 레이저 가공 장치의 일부분의 정면도이다.
도 8은, 변형예의 레이저 가공 장치의 사시도이다.
도 9는, 제1 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치의 개략 구성을 나타내는 평면도이다.
도 10에서, (a)는 대상물의 예를 나타내는 평면도이고, (b)는 도 10의 (a)에 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 11에서, (a)는 제1 실시 형태에 관한 트리밍 가공을 설명하기 위한 대상물의 측면도이고, (b)는 도 11의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이며, (c)는 도 11의 (b)에 나타내는 대상물의 측면도이다.
도 12에서, (a)는 도 11의 (b)에 이어서 나타내는 대상물의 측면도이고, (b)는 도 12의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이다.
도 13에서, (a)는 도 12의 (b)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이고, (b)는 도 13의 (a)에 나타내는 대상물의 측면도이며, (c)는 제1 실시 형태에 관한 연마 가공을 설명하기 위한 대상물의 측면도이다.
도 14는, 제1 실시 형태에 관한 트리밍 가공의 대상이 되는 대상물의 평면도이다.
도 15에서, (a)는 제1 실시 형태에 관한 트리밍 가공의 요부(要部)를 설명하기 위한 대상물의 평면도이고, (b)는 도 15의 (a)의 레이저 가공시의 빔 형상을 나타내는 도면이다.
도 16에서, (a)는 도 15의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이고, (b)는 도 16의 (a)의 레이저 가공시의 빔 형상을 나타내는 도면이다.
도 17은, 도 9의 레이저 가공 장치에서 레이저 가공을 실행하는 경우의 제1 운용예를 나타내는 타임 테이블이다.
도 18은, 도 9의 레이저 가공 장치에서 레이저 가공을 실행하는 경우의 제2 운용예를 나타내는 타임 테이블이다.
도 19는, 도 9의 레이저 가공 장치에서 레이저 가공을 실행하는 경우의 제3 운용예를 나타내는 타임 테이블이다.
도 20은, 도 9의 레이저 가공 장치에서 레이저 가공을 실행하는 경우의 제4 운용예를 나타내는 타임 테이블이다.
도 21에서, (a)는 빔 형상의 길이 방향을 가공 진행 방향과 일치시킨 경우의 트리밍 가공 후의 대상물의 일부를 나타내는 사진도이고, (b)는 도 9의 레이저 가공 장치에 의한 트리밍 가공 후의 대상물의 일부를 나타내는 사진도이다.
도 22에서, (a)는 빔 형상의 길이 방향을 가공 진행 방향과 일치시킨 경우의 트리밍 가공 후의 대상물의 일부를 나타내는 사진도이고, (b)는 도 9의 레이저 가공 장치에 의한 트리밍 가공 후의 대상물의 일부를 나타내는 사진도이다.
도 23은, 트리밍 가공 후의 대상물의 일부를 나타내는 도면이다.
도 24는, 빔 각도 및 가공 각도를 변화시킨 경우의 가공 품질을 평가한 실험 결과를 나타내는 표이다.
도 25는, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 26은, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 27은, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 28은, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 29는, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 30은, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 31은, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 32는, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 33은, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 34는, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 35는, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 36은, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 37은, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 38은, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 39는, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 40은, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 41은, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 42는, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 43은, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 44는, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 45는, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 46은, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 47은, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 48은, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 49는, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 50은, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 51은, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 52는, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 53은, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 54는, 도 24의 실험 결과에 관한 대상물의 트림면을 나타내는 사진도이다.
도 55에서, (a)는 제2 실시 형태에 관한 트리밍 가공의 요부를 설명하기 위한 대상물의 평면도이고, (b)는 도 55의 (a)의 레이저 가공시의 빔 형상을 나타내는 도면이다.
도 56에서, (a)는 도 55의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이고, (b)는 도 56의 (a)의 레이저 가공시의 빔 형상을 나타내는 도면이다.
도 57에서, (a)는 도 56의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이고, (b)는 도 57의 (a)의 레이저 가공시의 빔 형상을 나타내는 도면이다.
도 58에서, (a)는 도 57의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이고, (b)는 도 58의 (a)의 레이저 가공시의 빔 형상을 나타내는 도면이다.
도 59에서, (a)는 빔 형상의 방향의 전환을 설명하기 위한 도면이고, (b)는 빔 형상의 방향의 전환을 설명하기 위한 다른 도면이다.
도 60에서, (a)는 제3 실시 형태에 관한 트리밍 가공의 요부를 설명하기 위한 대상물의 평면도이고, (b)는 도 60의 (a)의 레이저 가공시의 빔 형상을 나타내는 도면이다.
도 61에서, (a)는 도 60의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이고, (b)는 도 61의 (a)의 레이저 가공시의 빔 형상을 나타내는 도면이다.
도 62에서, (a)는, 도 61의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이고, (b)는 도 62의 (a)의 레이저 가공시의 빔 형상을 나타내는 도면이다.
도 63에서, (a)는 도 62의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이고, (b)는 도 63의 (a)의 레이저 가공시의 빔 형상을 나타내는 도면이다.
도 64에서, (a)는 도 63의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 평면도이고, (b)는 도 64의 (a)의 레이저 가공시의 빔 형상을 나타내는 도면이다.
도 65는, 제4 실시 형태에 관한 트리밍 가공의 대상이 되는 대상물의 평면도이다.
도 66에서, (a)는 제4 실시 형태에 관한 트리밍 가공의 요부를 설명하기 위한 대상물의 일부 평면도이고, (b)는 도 66의 (a)의 레이저 가공시의 빔 형상을 나타내는 도면이다.
도 67에서, (a)는 도 66의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 일부 평면도이고, (b)는 도 67의 (a)의 레이저 가공시의 빔 형상을 나타내는 도면이다.
도 68에서, (a)는 도 67의 (a)에 이어서 나타내는 대상물의 일부 평면도이고, (b)는 도 68의 (a)의 레이저 가공시의 빔 형상을 나타내는 도면이다.
도 69는, 변형예에 관한 레이저 가공 장치의 개략 구성을 나타내는 평면도이다.
도 70은, 다른 변형예에 관한 레이저 가공 장치의 개략 구성을 나타내는 평면도이다.
도 71에서, (a)는 비점수차를 가지는 제1 레이저광에 대한 집광점 부근에서의 레이저광 입사면측의 빔 형상을 나타내는 도면이고, (b)는 비점수차를 가지는 제1 레이저광에 대한 집광점 부근에서의 레이저광 입사면측과 그 반대면측과의 사이의 빔 형상을 나타내는 도면이고, (c)는 비점수차를 가지는 제1 레이저광에 대한 집광점 부근에서의 레이저광 입사면의 반대면측의 빔 형상을 나타내는 도면이다.
도 72에서, (a)는 슬릿 또는 타원 광학계를 이용한 경우의 제1 레이저광에 대한 집광점 부근에서의 레이저광 입사면측의 빔 형상을 나타내는 도면이고, (b)는 슬릿 또는 타원 광학계를 이용한 경우의 제1 레이저광에 대한 집광점의 빔 형상을 나타내는 도면이고, (c)는 슬릿 또는 타원 광학계를 이용한 경우의 제1 레이저광에 대한 집광점 부근에서의 레이저광 입사면의 반대면측의 빔 형상을 나타내는 도면이다.
이하, 본 개시의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또, 각 도면에서 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략한다.
먼저, 레이저 가공 장치의 기본적인 구성, 작용, 효과 및 변형예에 대해 설명한다.
[레이저 가공 장치의 구성]
도 1에 나타내어지는 바와 같이, 레이저 가공 장치(1)는, 복수의 이동 기구(5, 6)와, 지지부(7)와, 1쌍의 레이저 가공 헤드(제1 레이저 가공 헤드, 제2 레이저 가공 헤드)(10A, 10B)와, 광원 유닛(8)과, 제어부(9)를 구비하고 있다. 이하, 제1 방향을 X방향, 제1 방향에 수직인 제2 방향을 Y방향, 제1 방향 및 제2 방향에 수직인 제3 방향을 Z방향과, 한다. 본 실시 형태에서는, X방향 및 Y방향은 수평 방향이며, Z방향은 연직 방향이다.
이동 기구(5)는, 고정부(51)와, 이동부(53)와, 장착부(55)를 가지고 있다. 고정부(51)는, 장치 프레임(1a)에 장착되어 있다. 이동부(53)는, 고정부(51)에 마련된 레일에 장착되어 있고, Y방향을 따라서 이동할 수 있다. 장착부(55)는, 이동부(53)에 마련된 레일에 장착되어 있고, X방향을 따라서 이동할 수 있다.
이동 기구(6)는, 고정부(61)와, 1쌍의 이동부(제1 이동부, 제2 이동부)(63, 64)와, 1쌍의 장착부(제1 장착부, 제2 장착부)(65, 66)를 가지고 있다. 고정부(61)는, 장치 프레임(1a)에 장착되어 있다. 1쌍의 이동부(63, 64) 각각은, 고정부(61)에 마련된 레일에 장착되어 있고, 각각이 독립하여, Y방향을 따라서 이동할 수 있다. 장착부(65)는, 이동부(63)에 마련된 레일에 장착되어 있고, Z방향을 따라서 이동할 수 있다. 장착부(66)는, 이동부(64)에 마련된 레일에 장착되어 있고, Z방향을 따라서 이동할 수 있다. 즉, 장치 프레임(1a)에 대해서는, 1쌍의 장착부(65, 66) 각각이, Y방향 및 Z방향 각각을 따라 이동할 수 있다. 이동부(63, 64) 각각은, 제1 및 제2 수평 이동 기구(수평 이동 기구)를 각각 구성한다. 장착부(65, 66) 각각은, 제1 및 제2 연직 이동 기구(연직 이동 기구)를 각각 구성한다.
지지부(7)는, 이동 기구(5)의 장착부(55)에 마련된 회전축에 장착되어 있고, Z방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전할 수 있다. 즉, 지지부(7)는, X방향 및 Y방향 각각을 따라 이동할 수 있고, Z방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전할 수 있다. 지지부(7)는, 대상물(100)을 지지한다. 대상물(100)은, 예를 들면, 웨이퍼이다.
도 1 및 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 레이저 가공 헤드(10A)는, 이동 기구(6)의 장착부(65)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10A)는, Z방향에서 지지부(7)와 대향한 상태에서, 지지부(7)에 지지된 대상물(100)에 레이저광(L1)(「제1 레이저광(L1)」이라고도 칭함)을 조사한다. 레이저 가공 헤드(10B)는, 이동 기구(6)의 장착부(66)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10B)는, Z방향에서 지지부(7)와 대향한 상태에서, 지지부(7)에 지지된 대상물(100)에 레이저광(L2)(「제2 레이저광(L2)」이라고도 칭함)을 조사한다. 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 모양에 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)측에 위치하고 있고, 제2 벽부(22)는, 고정부(61)와는 반대측에 위치하고 있다. 제3 벽부(23)는, 이동 기구(6)의 장착부(65)측에 위치하고 있고, 제4 벽부(24)는, 장착부(65)와는 반대측으로서 레이저 가공 헤드(10B)측에 위치하고 있다(도 2 참조).제5 벽부(25)는, 지지부(7)와는 반대측에 위치하고 있고, 제6 벽부(26)는, 지지부(7)측에 위치하고 있다.
케이스(11)는, 제3 벽부(23)가 이동 기구(6)의 장착부(65)측에 배치된 상태로 케이스(11)가 장착부(65)에 장착되도록, 구성되어 있다. 구체적으로는, 다음과 같다. 장착부(65)는, 베이스 플레이트(65a)와, 장착 플레이트(65b)를 가지고 있다. 베이스 플레이트(65a)는, 이동부(63)에 마련된 레일에 장착되어 있다(도 2 참조).장착 플레이트(65b)는, 베이스 플레이트(65a)에서의 레이저 가공 헤드(10B)측의 단부에 세워 마련되어 있다(도 2 참조). 케이스(11)는, 제3 벽부(23)가 장착 플레이트(65b)에 접촉한 상태에서, 베이스(27)를 매개로 하여 볼트(28)가 장착 플레이트(65b)에 나사 결합됨으로써, 장착부(65)에 장착되어 있다. 베이스(27)는, 제1 벽부(21) 및 제2 벽부(22) 각각에 마련되어 있다. 케이스(11)는, 장착부(65)에 대해서 착탈 가능하다.
입사부(12)는, 제5 벽부(25)에 장착되어 있다. 입사부(12)는, 케이스(11) 내에 레이저광(L1)을 입사시킨다. 입사부(12)는, X방향에서는 제2 벽부(22)측(일방의 벽부측)으로 치우쳐 있고, Y방향에서는 제4 벽부(24)측으로 치우쳐 있다. 즉, X방향에서의 입사부(12)와 제2 벽부(22)와의 거리는, X방향에서의 입사부(12)와 제1 벽부(21)와의 거리보다도 작고, Y방향에서의 입사부(12)와 제4 벽부(24)와의 거리는, X방향에서의 입사부(12)와 제3 벽부(23)와의 거리보다도 작다.
입사부(12)는, 광 파이버(2)의 접속 단부(2a)가 접속 가능하게 되도록 구성되어 있다. 광 파이버(2)의 접속 단부(2a)에는, 파이버의 출사단(出射端)으로부터 출사된 레이저광(L1)을 콜리메이트하는 콜리메이터 렌즈가 마련되어 있고, 리턴광을 억제하는 아이솔레이터(isolator)가 마련되어 있지 않다. 해당 아이솔레이터는, 접속 단부(2a)보다도 광원(81)측인 파이버의 도중에 마련되어 있다. 이것에 의해, 접속 단부(2a)의 소형화, 나아가서는, 입사부(12)의 소형화가 도모되어 있다. 또, 광 파이버(2)의 접속 단부(2a)에 아이솔레이터가 마련되어 있어도 괜찮다.
조정부(13)는, 케이스(11) 내에 배치되어 있다. 조정부(13)는, 입사부(12)로부터 입사한 레이저광(L1)을 조정한다. 조정부(13)가 가지는 각 구성은, 케이스(11) 내에 마련된 광학 베이스(29)에 장착되어 있다. 광학 베이스(29)는 케이스(11) 내의 영역을 제3 벽부(23)측의 영역과 제4 벽부(24)측의 영역으로 나누도록, 케이스(11)에 장착되어 있다. 광학 베이스(29)는, 케이스(11)와 일체로 되어 있다. 조정부(13)가 가지는 각 구성은, 제4 벽부(24)측에서 광학 베이스(29)에 장착되어 있는 조정부(13)가 가지는 각 구성의 상세에 대해서는 후술한다.
집광부(14)는, 제6 벽부(26)에 배치되어 있다. 구체적으로는, 집광부(14)는, 제6 벽부(26)에 형성된 구멍(26a)에 삽입 통과된 상태로, 제6 벽부(26)에 배치되어 있다. 집광부(14)는, 조정부(13)에 의해서 조정된 레이저광(L1)을 집광하면서 케이스(11) 밖으로 출사시킨다. 집광부(14)는, X방향에서는 제2 벽부(22)측(일방의 벽부측)으로 치우쳐 있고, Y방향에서는 제4 벽부(24)측으로 치우쳐 있다. 즉, X방향에서의 집광부(14)와 제2 벽부(22)와의 거리는, X방향에서의 집광부(14)와 제1 벽부(21)와의 거리보다도 작고, Y방향에서의 집광부(14)와 제4 벽부(24)와의 거리는, X방향에서의 집광부(14)와 제3 벽부(23)와의 거리보다도 작다.
도 5에 나타내어지는 바와 같이, 조정부(13)는, 어테뉴에이터(31)와, 빔 익스팬더(32)와, 미러(33)를 가지고 있다. 입사부(12), 그리고 조정부(13)의 어테뉴에이터(31), 빔 익스팬더(32) 및 미러(33)는, Z방향을 따라서 연장되는 직선(제1 직선)(A1) 상에 배치되어 있다. 어테뉴에이터(31) 및 빔 익스팬더(32)는, 직선(A1) 상에서, 입사부(12)와 미러(33)와의 사이에 배치되어 있다. 어테뉴에이터(31)는, 입사부(12)로부터 입사한 레이저광(L1)의 출력을 조정한다. 빔 익스팬더(32)는, 어테뉴에이터(31)에서 출력이 조정된 레이저광(L1)의 지름을 확대한다. 미러(33)는, 빔 익스팬더(32)에서 지름이 확대된 레이저광(L1)을 반사한다.
조정부(13)는, 반사형 공간 광 변조기(34)와, 결상 광학계(35)를 더 가지고 있다. 조정부(13)의 반사형 공간 광 변조기(34) 및 결상 광학계(35), 그리고 집광부(14)는, Z방향을 따라서 연장되는 직선(제2 직선)(A2) 상에 배치되어 있다. 반사형 공간 광 변조기(34)는, 미러(33)에서 반사된 레이저광(L1)을 변조한다. 반사형 공간 광 변조기(34)는, 예를 들면, 반사형 액정(LCOS：Liquid　Crystal　on　Silicon)의 공간 광 변조기(SLM：Spatial　Light　Modulator)이다. 결상 광학계(35)는, 반사형 공간 광 변조기(34)의 반사면(34a)과 집광부(14)의 입사 동면(14a)이 결상 관계에 있는 양측 텔레센트릭 광학계를 구성하고 있다. 결상 광학계(35)는, 3개 이상의 렌즈에 의해서 구성되어 있다.
직선(A1) 및 직선(A2)은, Y방향에 수직인 평면 상에 위치하고 있다. 직선(A1)은, 직선(A2)에 대해서 제2 벽부(22)측(일방의 벽부측)에 위치하고 있다. 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 레이저광(L1)은, 입사부(12)로부터 케이스(11) 내에 입사하여 직선(A1) 상을 진행하고, 미러(33) 및 반사형 공간 광 변조기(34)에서 순차적으로 반사된 후, 직선(A2) 상을 진행하여 집광부(14)로부터 케이스(11) 밖으로 출사된다. 또, 어테뉴에이터(31) 및 빔 익스팬더(32)의 배열의 순서는, 반대라도 좋다. 또, 어테뉴에이터(31)는, 미러(33)와 반사형 공간 광 변조기(34)와의 사이에 배치되어 있어도 괜찮다. 또, 조정부(13)는, 다른 광학부품(예를 들면, 빔 익스팬더(32) 전에 배치되는 스티어링 미러 등)을 가지고 있어도 괜찮다.
레이저 가공 헤드(10A)는, 다이크로익 미러(15)와, 측정부(16)와, 관찰부(17)와, 구동부(18)와, 회로부(19)를 더 구비하고 있다.
다이크로익 미러(15)는, 직선(A2) 상에서, 결상 광학계(35)와 집광부(14)와의 사이에 배치되어 있다. 즉, 다이크로익 미러(15)는, 케이스(11) 내에서, 조정부(13)와 집광부(14)와의 사이에 배치되어 있다. 다이크로익 미러(15)는, 제4 벽부(24)측에서 광학 베이스(29)에 장착되어 있다. 다이크로익 미러(15)는, 레이저광(L1)을 투과시킨다. 다이크로익 미러(15)는, 비점수차(非点收差)를 억제하는 관점에서는, 예를 들면, 큐브형, 또는, 비틀림의 관계를 가지도록 배치된 2매의 플레이트형이 바람직하다.
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 칸막이 벽부(29)에 장착되어 있다. 케이스(11)의 제6 벽부(26)에 장착되어 있다. 구동부(18)는, 예를 들면 압전 소자의 구동력에 의해서, 제6 벽부(26)에 배치된 집광부(14)를 Z방향을 따라서 이동시킨다.
회로부(19)는, 케이스(11) 내에서, 광학 베이스(29)에 대해서 제3 벽부(23)측에 배치되어 있다. 즉, 회로부(19)는, 케이스(11) 내에서, 조정부(13), 측정부(16) 및 관찰부(17)에 대해서 제3 벽부(23)측에 배치되어 있다. 회로부(19)는, 예를 들면, 복수의 회로 기판이다. 회로부(19)는, 측정부(16)로부터 출력된 신호, 및 반사형 공간 광 변조기(34)에 입력하는 신호를 처리한다. 회로부(19)는, 측정부(16)로부터 출력된 신호에 근거하여 구동부(18)를 제어한다. 일 예로서, 회로부(19)는, 측정부(16)로부터 출력된 신호에 근거하여, 대상물(100)의 표면과 집광부(14)와의 거리가 일정하게 유지되도록(즉, 대상물(100)의 표면과 레이저광(L1)의 집광점과의 거리가 일정하게 유지되도록), 구동부(18)를 제어한다. 또, 케이스(11)에는, 회로부(19)를 제어부(9)(도 1 참조) 등에 전기적으로 접속하기 위한 배선이 접속되는 커넥터(도시 생략)가 마련되어 있다.
레이저 가공 헤드(10B)는, 레이저 가공 헤드(10A)와 마찬가지로, 케이스(11)와, 입사부(12)와, 조정부(13)와, 집광부(14)와, 다이크로익 미러(15)와, 측정부(16)와, 관찰부(17)와, 구동부(18)와, 회로부(19)를 구비하고 있다. 다만, 레이저 가공 헤드(10B)의 각 구성은, 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 1쌍의 장착부(65, 66) 사이의 중점을 통과하고 또한 Y방향에 수직인 가상 평면에 관해서, 레이저 가공 헤드(10A)의 각 구성과 면대칭의 관계를 가지도록, 배치되어 있다.
예를 들면, 레이저 가공 헤드(10A)의 케이스(제1 케이스)(11)는, 제4 벽부(24)가 제3 벽부(23)에 대해서 레이저 가공 헤드(10B)측에 위치하고 또한 제6 벽부(26)가 제5 벽부(25)에 대해서 지지부(7)측에 위치하도록, 장착부(65)에 장착되어 있다. 이것에 대해, 레이저 가공 헤드(10B)의 케이스(제2 케이스)(11)는, 제4 벽부(24)가 제3 벽부(23)에 대해서 레이저 가공 헤드(10A)측에 위치하고 또한 제6 벽부(26)가 제5 벽부(25)에 대해서 지지부(7)측에 위치하도록, 장착부(66)에 장착되어 있다.
레이저 가공 헤드(10B)의 케이스(11)는, 제3 벽부(23)가 장착부(66)측에 배치된 상태로 케이스(11)가 장착부(66)에 장착되도록, 구성되어 있다. 구체적으로는, 다음과 같다. 장착부(66)는, 베이스 플레이트(66a)와, 장착 플레이트(66b)를 가지고 있다. 베이스 플레이트(66a)는, 이동부(63)에 마련된 레일에 장착되어 있다. 장착 플레이트(66b)는, 베이스 플레이트(66a)에서의 레이저 가공 헤드(10A)측의 단부에 세워 마련되어 있다. 레이저 가공 헤드(10B)의 케이스(11)는, 제3 벽부(23)가 장착 플레이트(66b)에 접촉한 상태로, 장착부(66)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10B)의 케이스(11)는, 장착부(66)에 대해서 착탈 가능하다.
[작용 및 효과]
레이저 가공 헤드(10A)에서는, 레이저광(L1)을 출력하는 광원이 케이스(11) 내에 마련되어 있지 않기 때문에, 케이스(11)의 소형화를 도모할 수 있다. 게다가, 케이스(11)에서, 제3 벽부(23)와 제4 벽부(24)와의 거리가 제1 벽부(21)와 제2 벽부(22)와의 거리보다도 작고, 제6 벽부(26)에 배치된 집광부(14)가 Y방향에서 제4 벽부(24)측으로 치우쳐 있다. 이것에 의해, 집광부(14)의 광축에 수직인 방향을 따라서 케이스(11)를 이동시키는 경우에, 예를 들면, 제4 벽부(24)측에 다른 구성(예를 들면, 레이저 가공 헤드(10B))이 존재했다고 해도, 해당 다른 구성에 집광부(14)를 가까이 할 수 있다. 따라서, 레이저 가공 헤드(10A)는, 집광부(14)를 그 광축에 수직인 방향을 따라서 이동시키는데 적합하다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 입사부(12)가, 제5 벽부(25)에 마련되어 있고, Y방향에서 제4 벽부(24)측으로 치우쳐 있다. 이것에 의해, 케이스(11) 내의 영역 중 조정부(13)에 대해서 제3 벽부(23)측의 영역에 다른 구성(예를 들면, 회로부(19))을 배치하는 등, 해당 영역을 유효하게 이용할 수 있다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 집광부(14)가, X방향에서 제2 벽부(22)측으로 치우쳐 있다. 이것에 의해, 집광부(14)의 광축에 수직인 방향을 따라서 케이스(11)를 이동시키는 경우에, 예를 들면, 제2 벽부(22)측에 다른 구성이 존재했다고 해도, 해당 다른 구성에 집광부(14)를 가까이 할 수 있다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 입사부(12)가, 제5 벽부(25)에 마련되어 있고, X방향에서 제2 벽부(22)측으로 치우쳐 있다. 이것에 의해, 케이스(11) 내의 영역 중 조정부(13)에 대해서 제1 벽부(21)측의 영역에 다른 구성(예를 들면, 측정부(16) 및 관찰부(17))을 배치하는 등, 해당 영역을 유효하게 이용할 수 있다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 측정부(16) 및 관찰부(17)가, 케이스(11) 내의 영역 중 조정부(13)에 대해서 제1 벽부(21)측의 영역에 배치되어 있고, 회로부(19)가, 케이스(11) 내의 영역 중 조정부(13)에 대해서 제3 벽부(23)측에 배치되어 있고, 다이크로익 미러(15)가, 케이스(11) 내에서 조정부(13)와 집광부(14)와의 사이에 배치되어 있다. 이것에 의해, 케이스(11) 내의 영역을 유효하게 이용할 수 있다. 게다가, 레이저 가공 장치(1)에서, 대상물(100)의 표면과 집광부(14)와의 거리의 측정 결과에 근거한 가공이 가능해진다. 또, 레이저 가공 장치(1)에서, 대상물(100)의 표면의 관찰 결과에 근거한 가공이 가능해진다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 회로부(19)가, 측정부(16)로부터 출력된 신호에 근거하여 구동부(18)를 제어한다. 이것에 의해, 대상물(100)의 표면과 집광부(14)와의 거리의 측정 결과에 근거하여 레이저광(L1)의 집광점의 위치를 조정할 수 있다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 입사부(12), 그리고 조정부(13)의 어테뉴에이터(31), 빔 익스팬더(32) 및 미러(33)가, Z방향을 따라서 연장되는 직선(A1) 상에 배치되어 있고, 조정부(13)의 반사형 공간 광 변조기(34), 결상 광학계(35) 및 집광부(14), 및 집광부(14)가, Z방향을 따라서 연장되는 직선(A2) 상에 배치되어 있다. 이것에 의해, 어테뉴에이터(31), 빔 익스팬더(32), 반사형 공간 광 변조기(34) 및 결상 광학계(35)를 가지는 조정부(13)를 컴팩트하게 구성할 수 있다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 직선(A1)이, 직선(A2)에 대해서 제2 벽부(22)측에 위치하고 있다. 이것에 의해, 케이스(11) 내의 영역 중 조정부(13)에 대해서 제1 벽부(21)측의 영역에서, 집광부(14)를 이용한 다른 광학계(예를 들면, 측정부(16) 및 관찰부(17))를 구성하는 경우에, 해당 다른 광학계의 구성의 자유도를 향상시킬 수 있다.
이상의 작용 및 효과는, 레이저 가공 헤드(10B)에 의해서도 동일하게 나타내어진다.
또, 레이저 가공 장치(1)에서는, 레이저 가공 헤드(10A)의 집광부(14)가, 레이저 가공 헤드(10A)의 케이스(11)에서 레이저 가공 헤드(10B)측으로 치우쳐 있고, 레이저 가공 헤드(10B)의 집광부(14)가, 레이저 가공 헤드(10B)의 케이스(11)에서 레이저 가공 헤드(10A)측으로 치우쳐 있다. 이것에 의해, 1쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B) 각각을 Y방향을 따라서 이동시키는 경우에, 레이저 가공 헤드(10A)의 집광부(14)와 레이저 가공 헤드(10B)의 집광부(14)를 서로 가까이 할 수 있다. 따라서, 레이저 가공 장치(1)에 의하면, 대상물(100)을 효율 좋게 가공할 수 있다.
　또, 레이저 가공 장치(1)에서는, 1쌍의 장착부(65, 66) 각각이, Y방향 및 Z방향 각각을 따라 이동한다. 이것에 의해, 대상물(100)을 보다 효율 좋게 가공할 수 있다.
또, 레이저 가공 장치(1)에서는, 지지부(7)가, X방향 및 Y방향 각각을 따라 이동하고, Z방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전한다. 이것에 의해, 대상물(100)을 보다 효율 좋게 가공할 수 있다.
[변형예]
예를 들면, 도 6에 나타내어지는 바와 같이, 입사부(12), 조정부(13) 및 집광부(14)는, Z방향을 따라서 연장되는 직선(A) 상에 배치되어 있어도 괜찮다. 이것에 의하면, 조정부(13)를 컴팩트하게 구성할 수 있다. 그 경우, 조정부(13)는, 반사형 공간 광 변조기(34) 및 결상 광학계(35)를 가지지 않아도 좋다. 또, 조정부(13)는, 어테뉴에이터(31) 및 빔 익스팬더(32)를 가지고 있어도 괜찮다. 이것에 의하면, 어테뉴에이터(31) 및 빔 익스팬더(32)를 가지는 조정부(13)를 컴팩트하게 구성할 수 있다. 또, 어테뉴에이터(31) 및 빔 익스팬더(32)의 배열의 순서는, 반대라도 좋다.
또, 케이스(11)는, 제1 벽부(21), 제2 벽부(22), 제3 벽부(23) 및 제5 벽부(25) 중 적어도 1개가 레이저 가공 장치(1)의 장착부(65)(또는 장착부(66))측에 배치된 상태로 케이스(11)가 장착부(65)(또는 장착부(66))에 장착되도록, 구성되어 있으면 좋다. 또, 집광부(14)는, 적어도 Y방향에서 제4 벽부(24)측으로 치우쳐 있으면 좋다. 이들에 의하면, Y방향을 따라서 케이스(11)를 이동시키는 경우에, 예를 들면, 제4 벽부(24)측에 다른 구성이 존재했다고 해도, 해당 다른 구성에 집광부(14)를 가까이 할 수 있다. 또, Z방향을 따라서 케이스(11)를 이동시키는 경우에, 예를 들면, 대상물(100)에 집광부(14)를 가까이 할 수 있다.
또, 집광부(14)는, X방향에서 제1 벽부(21)측으로 치우쳐 있어도 괜찮다. 이것에 의하면, 집광부(14)의 광축에 수직인 방향을 따라서 케이스(11)를 이동시키는 경우에, 예를 들면, 제1 벽부(21)측에 다른 구성이 존재했다고 해도, 해당 다른 구성에 집광부(14)를 가까이 할 수 있다. 그 경우, 입사부(12)는, X방향에서 제1 벽부(21)측으로 치우쳐 있어도 괜찮다. 이것에 의하면, 케이스(11) 내의 영역 중 조정부(13)에 대해서 제2 벽부(22)측의 영역에 다른 구성(예를 들면, 측정부(16) 및 관찰부(17))을 배치하는 등, 해당 영역을 유효하게 이용할 수 있다.
또, 광원 유닛(8)의 출사부(81a)로부터 레이저 가공 헤드(10A)의 입사부(12)로의 레이저광(L1)의 도광(導光), 및 광원 유닛(8)의 출사부(82a)로부터 레이저 가공 헤드(10B)의 입사부(12)로의 레이저광(L2)의 도광 중 적어도 하나는, 미러에 의해서 실시되어도 괜찮다. 도 7은, 레이저광(L1)이 미러에 의해서 도광되는 레이저 가공 장치(1)의 일부분의 정면도이다. 도 7에 나타내어지는 구성에서는, 레이저광(L1)을 반사하는 미러(3)가, Y방향에서 광원 유닛(8)의 출사부(81a)와 대향하고 또한 Z방향에서 레이저 가공 헤드(10A)의 입사부(12)와 대향하도록, 이동 기구(6)의 이동부(63)에 장착되어 있다.
도 7에 나타내어지는 구성에서는, 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 90° 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 제1 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(101)는, 레이저 가공 장치(1)는, 대상물(100)에 집광점(적어도 집광 영역의 일부)을 맞추어 제1 레이저광(L1)을 조사하는 것에 의해, 대상물(100)에 개질 영역을 형성한다. 레이저 가공 장치(101)는, 대상물(100)에 트리밍 가공을 실시하고, 반도체 디바이스를 취득(제조)한다. 레이저 가공 장치(101)는, 대상물(100)의 외부 가장자리의 내측에서 고리 모양으로 연장되는 라인(M3)을 따라서, 개질 영역을 형성한다. 레이저 가공 장치(101)는, 스테이지(107), 제1 레이저 가공 헤드(10A), 제1 Z축 레일(106A), X축 레일(108), 얼라이먼트 카메라(110), 및, 제어부(9)를 구비한다.
트리밍 가공은, 대상물(100)에서 불요 부분을 제거하는 가공이다. 트리밍 가공은, 대상물(100)에 집광점(적어도 집광 영역의 일부)을 맞추어 제1 레이저광(L1)을 조사하는 것에 의해, 대상물(100)에 개질 영역(4)을 형성하는 레이저 가공 방법을 포함한다. 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. 또, 이하에서는, X방향이 상기 레이저 가공 장치(1)(도 1 참조)의 Y방향에 대응하고, Y방향이 상기 레이저 가공 장치(1)(도 1 참조)의 X방향에 대응한다.
도 10의 (a) 및 도 10의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 대상물(100)에는, 유효 영역(R) 및 제거 영역(E)이 설정되어 있다. 유효 영역(R)은, 취득하는 반도체 디바이스에 대응하는 부분이다. 여기서의 유효 영역(R)은, 대상물(100)을 두께 방향으로부터 보아 중앙 부분을 포함하는 원판 모양의 부분이다. 제거 영역(E)은, 대상물(100)에서의 유효 영역(R)보다도 외측의 영역이다. 제거 영역(E)은, 대상물(100)에서 유효 영역(R) 이외의 외부 가장자리 부분이다. 여기서의 제거 영역(E)은, 유효 영역(R)을 둘러싸는 링 모양의 부분이다. 제거 영역(E)은, 대상물(100)을 두께 방향으로부터 보아 둘레 가장자리 부분(외부 가장자리의 베벨부)을 포함한다. 유효 영역(R) 및 제거 영역(E)의 설정은, 제어부(9)에서 행할 수 있다. 유효 영역(R) 및 제거 영역(E)은, 좌표 지정된 것이라도 좋다.
스테이지(107)는, 대상물(100)이 재치되는 지지부이다. 스테이지(107)는, 상기 지지부(7)(도 1 참조)와 동일하게 구성되어 있다. 본 실시 형태의 스테이지(107)에는, 대상물(100)의 이면(100b)을 레이저광 입사면측인 상측으로 한 상태(표면(100a)을 스테이지(107)측인 하측으로 한 상태)로, 대상물(100)이 재치되어 있다. 스테이지(107)는, 그 중심에 마련된 회전축(C)을 가진다. 회전축(C)은, Z방향을 따라서 연장되는 축이다. 스테이지(107)는, 회전축(C)을 중심으로 회전 가능하다. 스테이지(107)는, 모터 등의 공지의 구동 장치의 구동력에 의해 회전 구동된다.
제1 레이저 가공 헤드(10A)는, 스테이지(107)에 재치된 대상물(100)에 제1 레이저광(L1)을 Z방향을 따라서 조사하고, 해당 대상물(100)의 내부에 개질 영역을 형성한다. 제1 레이저 가공 헤드(10A)는, 제1 Z축 레일(106A) 및 X축 레일(108)에 장착되어 있다. 제1 레이저 가공 헤드(10A)는, 모터 등의 공지의 구동 장치의 구동력에 의해, 제1 Z축 레일(106A)을 따라서 Z방향으로 직선적으로 이동 가능하다. 제1 레이저 가공 헤드(10A)는, 모터 등의 공지의 구동 장치의 구동력에 의해, X축 레일(108)을 따라서 X방향으로 직선적으로 이동 가능하다. 제1 레이저 가공 헤드(10A)는, 조사부를 구성한다.
제1 레이저 가공 헤드(10A)는, 상술한 바와 같이, 반사형 공간 광 변조기(34)를 구비하고 있다. 반사형 공간 광 변조기(34)는, 제1 레이저광(L1)의 광축에 수직인 면내에서의 집광점의 형상(이하,「빔 형상」이라고도 함)을 성형하는 성형부를 구성한다. 반사형 공간 광 변조기(34)는, 빔 형상이 길이 방향을 가지도록 제1 레이저광(L1)을 성형한다. 예를 들면 반사형 공간 광 변조기(34)는, 빔 형상을 타원 형상으로 하는 변조 패턴을 액정층에 표시시킴으로써, 빔 형상을 타원 형상으로 성형한다.
빔 형상은, 타원 형상에 한정되지 않고, 장척(長尺) 형상이면 좋다. 빔 형상은, 편평 원 형상, 장원(長圓) 형상 또는 트랙 형상이라도 좋다. 빔 형상은, 장척인 삼각형 형상, 직사각형 형상 또는 다각형 형상이라도 괜찮다. 이러한 빔 형상을 실현하는 반사형 공간 광 변조기(34)의 변조 패턴은, 슬릿 패턴 및 비점(非点) 패턴 중 적어도 어느 하나를 포함하고 있어도 괜찮다. 또, 제1 레이저광(L1)이 비점수차(非点收差) 등에 의해서 복수의 집광점을 가지는 경우, 복수의 집광점 중, 제1 레이저광(L1)의 광로(光路)에서의 가장 상류측의 집광점의 형상이, 본 실시 형태의 빔 형상이다(그 외의 레이저광에서 동일). 여기서의 길이 방향은, 빔 형상에 관한 타원 형상의 장축 방향이며, 타원 장축 방향이라고도 칭해진다.
빔 형상은, 집광점의 형상에 한정되지 않고, 집광점 부근의 형상이라도 좋고, 요점은, 집광 영역(집광하는 영역)의 일부의 형상이면 좋다. 예를 들면, 비점수차를 가지는 제1 레이저광(L1)의 경우, 도 71의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 집광점 부근에서의 레이저광 입사면측의 영역에서는, 빔 형상(71)이 길이 방향(NH)을 가진다. 도 71의 (a)의 빔 형상(71)의 평면 내(집광점 부근에서의 레이저광 입사면측의 Z방향 위치에서의 평면 내)의 빔 강도 분포에서는, 길이 방향(NH)으로 강한 강도를 가지는 분포로 되어 있고, 빔 강도가 강한 방향이 길이 방향(NH)과 일치하고 있다.
비점수차를 가지는 제1 레이저광(L1)의 경우, 도 71의 (c)에 나타내어지는 바와 같이, 집광점 부근에서의 레이저광 입사면의 반대면측의 영역에서는, 빔 형상(71)이, 레이저광 입사면측의 영역의 길이 방향(NH)(도 71의 (a) 참조)에 대해서 수직인 길이 방향(NH0)을 가진다. 도 71의 (c)의 빔 형상(71)의 평면 내(집광점 부근에서의 레이저광 입사면의 반대면측의 Z방향 위치에서의 평면 내)의 빔 강도 분포에서는, 길이 방향(NH0)으로 강한 강도를 가지는 분포로 되어 있고, 빔 강도가 강한 방향이 길이 방향(NH0)과 일치하고 있다. 비점수차를 가지는 제1 레이저광(L1)의 경우, 도 71의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 집광점 부근에서의 레이저광 입사면측과 그 반대면측과의 사이의 영역에서는, 빔 형상(71)이 길이 방향을 가지지 않고 원형이 된다.
이러한 비점수차를 가지는 제1 레이저광(L1)의 경우에, 본 실시 형태가 대상으로 하는 집광 영역의 일부는, 집광점 부근에서의 레이저광 입사면측의 영역을 포함하며, 본 실시 형태가 대상으로 하는 빔 형상은, 도 71의 (a)에 나타내어지는 빔 형상(71)이다.
또, 반사형 공간 광 변조기(34)의 변조 패턴을 조정하는 것에 의해서, 집광 영역에서의 도 71의 (a)에 나타내어지는 빔 형상(71)이 되는 위치를, 원하는 대로 제어할 수 있다. 예를 들면, 집광점 부근에서의 레이저광 입사면의 반대면측의 영역에서 도 71의 (a)에 나타내어지는 빔 형상(71)을 가지도록 제어할 수 있다. 또 예를 들면, 집광점 부근에서의 레이저광 입사면측과 그 반대면측과의 사이의 영역에서 도 71의 (a)에 나타내어지는 빔 형상(71)을 가지도록 제어할 수 있다. 집광 영역의 일부의 위치는, 특별히 한정되지 않고, 대상물(100)의 레이저광 입사면으로부터 그 반대면까지의 사이 중 어느 하나의 위치이면 좋다.
또 예를 들면, 변조 패턴의 제어 및/또는 기계식 기구에 의한 슬릿 또는 타원 광학계를 이용한 경우, 도 72의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 집광점 부근에서의 레이저광 입사면측의 영역에서는, 빔 형상(71)이 길이 방향(NH)을 가진다. 도 72의 (a)의 빔 형상(71)의 평면 내(집광점 부근에서의 레이저광 입사면측의 Z방향 위치에서의 평면 내)의 빔 강도 분포에서는, 길이 방향(NH)으로 강한 강도를 가지는 분포로 되어 있고, 빔 강도가 강한 방향이 길이 방향(NH)과 일치하고 있다.
슬릿 또는 타원 광학계를 이용한 경우, 도 72의 (c)에 나타내어지는 바와 같이, 집광점 부근에서의 레이저광 입사면의 반대면측의 영역에서는, 빔 형상(71)이, 레이저광 입사면측의 영역의 길이 방향(NH)(도 71의 (a) 참조)과 동일한 길이 방향(NH)을 가진다. 도 72의 (c)의 빔 형상(71)의 평면 내(집광점 부근에서의 레이저광 입사면의 반대면측의 Z방향 위치에서의 평면 내)의 빔 강도 분포에서는, 길이 방향(NH)으로 강한 강도를 가지는 분포로 되어 있고, 빔 강도가 강한 방향이 길이 방향(NH)과 일치하고 있다. 슬릿 또는 타원 광학계를 이용한 경우, 도 72의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 집광점에서는, 빔 형상(71)이, 레이저광 입사면측의 영역의 길이 방향(NH)(도 72의 (a) 참조)에 대해서 수직인 길이 방향(NH0)을 가진다. 도 72의 (b)의 빔 형상(71)의 평면 내(집광점의 Z방향 위치에서의 평면 내)의 빔 강도 분포에서는, 길이 방향(NH0)으로 강한 강도를 가지는 분포로 되어 있고, 빔 강도가 강한 방향이 길이 방향(NH0)과 일치하고 있다.
이러한 슬릿 또는 타원 광학계를 이용한 경우에는, 집광점 이외의 빔 형상(71)이 길이 방향을 가지는 형상이 되고, 집광점 이외의 빔 형상(71)은, 본 실시 형태가 대상으로 하는 빔 형상이다. 즉, 본 실시 형태가 대상으로 하는 집광 영역의 일부는, 집광점 부근에서의 레이저광 입사면측의 영역을 포함하며, 본 실시 형태가 대상으로 하는 빔 형상은, 도 72의 (a)에 나타내어지는 빔 형상(71)이다.
제1 레이저 가공 헤드(10A)는, 측거(測距) 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 방식 등의 센서를 이용할 수 있다. 측거 센서(36)로서는, 제1 레이저광(L1)과 동축의 센서인 경우, 비점수차 방식등의 센서를 이용할 수 있다. 제1 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. 이러한 측거 센서(36) 및 그 제어(이하,「추종 제어」라고도 함)에 대해서는, 다른 레이저 가공 헤드에서도 동일하다.
제1 Z축 레일(106A)은, Z방향을 따라서 연장되는 레일이다. 제1 Z축 레일(106A)은, 장착부(65)를 매개로 하여 제1 레이저 가공 헤드(10A)에 장착되어 있다. 제1 Z축 레일(106A)은, 제1 레이저광(L1)의 제1 집광점이 Z방향을 따라서 이동하도록, 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 Z방향을 따라서 이동시킨다. 제1 Z축 레일(106A)은, 상기 이동 기구(6)(도 1 참조) 또는 상기 이동 기구(300)(도 8 참조)의 레일에 대응한다. 제1 Z축 레일(106A)은, 연직 이동 기구를 구성한다.
X축 레일(108)은, X방향을 따라서 연장되는 레일이다. X축 레일(108)은, 제1 및 제2 Z축 레일(106A, 106B) 각각에 장착되어 있다. X축 레일(108)은, 제1 레이저광(L1)의 제1 집광점이 X방향을 따라서 이동하도록, 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 X방향을 따라서 이동시킨다. X축 레일(108)은, 제1 집광점이 회전축(C) 또는 그 부근을 통과하도록, 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 이동시킨다. X축 레일(108)은, 상기 이동 기구(6)(도 1 참조) 또는 상기 이동 기구(300)(도 8 참조)의 레일에 대응한다. X축 레일(108)은, 수평 이동 기구를 구성한다.
얼라이먼트 카메라(110)는, 각종의 조정에 이용되는 화상을 취득하는 카메라이다. 얼라이먼트 카메라(110)는, 대상물(100)을 촬상한다. 얼라이먼트 카메라(110)는, 제1 레이저 가공 헤드(10A)가 장착된 장착부(65)에 설치되어 있고, 제1 레이저 가공 헤드(10A)와 동기하여 가동된다.
제어부(9)는, 프로세서, 메모리, 스토리지 및 통신 디바이스 등을 포함하는 컴퓨터 장치로서 구성되어 있다. 제어부(9)에서는, 메모리 등에 읽혀넣어진 소프트 웨어(프로그램)가, 프로세서에 의해서 실행되고, 메모리 및 스토리지에서의 데이터의 읽어냄 및 쓰기, 그리고, 통신 디바이스에 의한 통신이, 프로세서에 의해서 제어된다. 이것에 의해, 제어부(9)는, 각종 기능을 실현한다.
제어부(9)는, 스테이지(107) 및 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 제어한다. 제어부(9)는, 스테이지(107)의 회전, 제1 레이저 가공 헤드(10A)로부터의 제1 레이저광(L1)의 조사, 빔 형상, 그리고, 제1 집광점의 이동을 제어한다. 제어부(9)는, 스테이지(107)의 회전량에 관한 회전 정보(이하,「θ정보」라고도 함)에 근거하여, 각종의 제어를 실행할 수 있다. θ정보는, 스테이지(107)를 회전시키는 구동 장치의 구동량으로부터 취득되어도 괜찮고, 별도의 센서 등에 의해 취득되어도 괜찮다. θ정보는, 공지의 여러 가지의 수법에 의해 취득할 수 있다. 여기서의 θ정보는, 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, θ정보에 근거하여 제1 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 둘레 가장자리 처리를 실행한다.
제어부(9)는, 스테이지(107)를 회전시키지 않고, 제거 영역(E)에 제1 레이저광(L1)을 조사시킴과 아울러, 해당 제1 레이저광(L1)의 제1 집광점을 이동시키는 것에 의해, 제거 영역(E)에 개질 영역을 형성시키는 제거 처리를 실행한다.
제어부(9)는, 개질 영역에 포함되는 복수의 개질 스폿의 피치(가공 진행 방향에 인접하는 개질 스폿의 간격)가 일정하게 되도록, 스테이지(107)의 회전, 제1 레이저 가공 헤드(10A)로부터의 제1 레이저광(L1)의 조사, 그리고, 제1 집광점의 이동 중 적어도 어느 하나를 제어한다.
제어부(9)는, 얼라이먼트 카메라(110)의 촬상 화상으로부터, 대상물(100)의 회전 방향의 기준 위치(0°방향의 위치) 및 대상물(100)의 직경을 취득한다. 제어부(9)는, 제1 레이저 가공 헤드(10A)가 스테이지(107)의 회전축(C) 상까지 X축 레일(108)을 따라서 이동할 수 있도록, 제1 레이저 가공 헤드(10A)의 이동을 제어한다.
다음으로, 레이저 가공 장치(101)를 이용하여, 대상물(100)에 트리밍 가공을 실시하고, 반도체 디바이스를 취득(제조)하는 방법의 일 예에 대해서, 이하에 설명한다.
먼저, 이면(100b)을 레이저 입사면측으로 한 상태로 스테이지(107) 상에 대상물(100)을 재치한다. 대상물(100)에서 기능 소자가 탑재된 표면(100a)측은, 지지 기판 내지 테이프재가 접착되어 보호되어 있다.
이어서, 트리밍 가공을 실시한다. 트리밍 가공에서는, 제어부(9)에 의해 둘레 가장자리 처리를 실행한다. 구체적으로는, 도 11의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 스테이지(107)를 일정한 회전 속도로 회전하면서, 대상물(100)에서의 유효 영역(R)의 둘레 가장자리를 따른 위치에 제1 집광점(P1)을 위치시킨 상태에서, θ정보에 근거하여 제1 레이저 가공 헤드(10A)에서의 제1 레이저광(L1)의 조사의 개시 및 정지를 제어한다. 이것에 의해, 도 11의 (b) 및 도 11의 (c)에 나타내어지는 바와 같이, 라인(M3)(유효 영역(R)의 둘레 가장자리)을 따라서 개질 영역(4)을 형성한다. 형성한 개질 영역(4)은, 개질 스폿 및 개질 스폿으로부터 신장되는 균열을 포함한다.
트리밍 가공에서는, 제어부(9)에 의해 제거 처리를 실행한다. 구체적으로는, 도 12의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 스테이지(107)를 회전시키지 않고, 제거 영역(E)에서 제1 레이저광(L1)을 조사함과 아울러, 제1 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 X축 레일(108)을 따라서 서로 떨어지는 방향으로 이동시키며, 해당 제1 레이저광(L1)의 제1 집광점(P1)을 대상물(100)의 중심으로부터 떨어지는 방향으로 이동시킨다. 스테이지(107)를 90°회전시킨 후, 제거 영역(E)에서 제1 레이저광(L1)을 조사함과 아울러, 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 X축 레일(108)을 따라서 서로 떨어지는 방향으로 이동시키며, 해당 제1 레이저광(L1)의 제1 집광점(P1)을 대상물(100)의 중심으로부터 떨어지는 방향으로 이동시킨다.
이것에 의해, 도 12의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, Z방향으로부터 보아 제거 영역(E)에 4등분하도록 연장되는 라인을 따라서, 개질 영역(4)을 형성한다. 형성한 개질 영역(4)은, 개질 스폿 및 개질 스폿으로부터 신장되는 균열을 포함한다. 이 균열은, 표면(100a) 및 이면(100b) 중 적어도 어느 하나에 도달하고 있어도 괜찮고, 표면(100a) 및 이면(100b) 중 적어도 어느 하나에 도달하고 있지 않아도 좋다. 그 후, 도 13의 (a) 및 도 13의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 예를 들면 지그 또는 에어에 의해, 개질 영역(4)을 경계로 하여 제거 영역(E)을 없앤다.
이어서, 도 13의 (c)에 나타내어지는 바와 같이, 대상물(100)의 박리면(100h)에 대해서 마무리의 연삭, 내지 숫돌 등의 연마재(KM)에 의한 연마를 행한다. 에칭에 의해 대상물(100)을 박리하고 있는 경우, 해당 연마를 간략화할 수 있다. 이상의 결과, 반도체 디바이스(100K)가 취득된다.
다음으로, 본 실시 형태의 트리밍 가공에 관해서, 보다 상세하게 설명한다.
도 14에 나타내어지는 바와 같이, 대상물(100)은, 판 모양을 나타내며, 그 주면으로서 표면(100a) 및 이면(100b)(도 10 참조)을 가진다. 대상물(100)은, (100)면을 주면으로 하는 웨이퍼이다. 대상물(100)은, 실리콘으로 형성된 실리콘 웨이퍼이다. 대상물(100)은, 일방의 (110)면에 수직인 제1 결정 방위(K1)와, 타방의 (110)면에 수직인 제2 결정 방위(K2)를 가진다. (110)면은, 벽개면(劈開面)이다. 제1 결정 방위(K1) 및 제2 결정 방위(K2)는, 벽개 방향, 즉, 대상물(100)에서 가장 균열이 신장되기 쉬운 방향이다. 제1 결정 방위(K1)와 제2 결정 방위(K2)는, 서로 직교한다.
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, 외부 가장자리부에 형성된 노치이다. 또, 얼라이먼트 대상(100n)은, 특별히 한정되지 않고, 대상물(100)의 오리엔테이션 플랫이라도 좋고, 기능 소자의 패턴이라도 괜찮다. 도시하는 예에서는, 얼라이먼트 대상(100n)은, 대상물(100)의 0°방향의 위치에 마련되어 있다. 환언하면, 얼라이먼트 대상(100n)은, 대상물(100)에서의 제2 결정 방위(K2)의 방향으로 연장되는 직경 상의 위치에 마련되어 있다.
대상물(100)에는, 트리밍 예정 라인으로서의 라인(M3)이 설정되어 있다. 라인(M3)은, 개질 영역(4)의 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 유효 영역(R)과 제거 영역(E)과의 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 괜찮다.
도 9에 나타내어지는 바와 같이, 레이저 가공 장치(101)의 제어부(9)는, 취득부(9a), 결정부(9b), 가공 제어부(9c), 및 조정부(9d)를 가지고 있다. 취득부(9a)는, 대상물(100)에 관한 대상물 정보를 취득한다. 대상물 정보는, 예를 들면 대상물(100)의 결정 방위(제1 결정 방위(K1) 및 제2 결정 방위(K2))에 관한 정보와, 대상물(100)의 0°방향의 위치 및 대상물(100)의 직경에 관한 얼라이먼트 정보를 포함한다. 취득부(9a)는, 얼라이먼트 카메라(110)의 촬상 화상, 및, 유저의 조작 또는 외부로부터의 통신 등에 의한 입력에 근거하여, 대상물 정보를 취득할 수 있다.
취득부(9a)는, 라인(M3)에 관한 라인 정보를 취득한다. 라인 정보는, 라인(M3)의 정보, 및, 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키는 경우의 해당 이동의 이동 방향(「가공 진행 방향」이라고도 함)에 관한 정보를 포함한다. 예를 들면 가공 진행 방향은, 라인(M3) 상에 위치하는 제1 집광점(P1)을 통과하는 라인(M3)의 접선 방향이다. 취득부(9a)는, 유저의 조작 또는 외부로부터의 통신 등에 의한 입력에 근거하여, 라인 정보를 취득할 수 있다.
결정부(9b)는, 취득부(9a)에 의해서 취득된 대상물 정보 및 라인 정보에 근거하여, 빔 형상의 길이 방향이 가공 진행 방향과 교차하도록, 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키는 경우의 길이 방향의 방향을 결정한다. 구체적으로는, 결정부(9b)는, 대상물 정보 및 라인 정보에 근거하여, 길이 방향(NH)의 방향을 제1 방향 및 제2 방향으로 결정한다. 제1 방향은, 라인(M3)의 제1 영역(M31)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키는 경우의 빔 형상의 길이 방향의 방향이다. 제2 방향은, 라인(M3)의 제2 영역(M32)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키는 경우의 빔 형상의 길이 방향의 방향이다. 이하,「빔 형상의 길이 방향의 방향」을, 간단히「빔 형상의 방향」이라고도 한다.
제1 영역(M31)은, 라인(M3)이 대상물(100)의 제2 결정 방위(K2)와 직교하는 1점을 0°인 점으로 한 경우에, 0°인 점으로부터 45°인 점의 전까지의 사이의 부분, 90°인 점으로부터 135°인 점의 전까지의 사이의 부분, 180°인 점으로부터 225°인 점의 전까지의 사이의 부분, 그리고 270°인 점으로부터 315°인 점의 전까지의 사이의 부분을 포함한다. 제2 영역(M32)은, 라인(M3)이 대상물(100)의 제2 결정 방위(K2)와 직교하는 1점을 0°인 점으로 한 경우에, 45°인 점으로부터 90°인 점의 전까지의 사이의 부분, 135°인 점으로부터 180°인 점의 전까지의 사이의 부분, 225°인 점으로부터 270°인 점의 전까지의 사이의 부분, 그리고 315°인 점으로부터 360°인 점의 전까지의 사이의 부분을 포함한다. 이하, 이러한 라인(M3) 상에서의 각 점의 각도의 정의에 대해 동일하다.
제1 영역(M31)은, 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키는 경우에, 후술의 가공 각도가 0°이상 45°미만 혹은 -90°이상 -45°미만이 되는 영역을 포함한다. 제2 영역(M32)은, 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키는 경우에, 후술의 가공 각도가 45°이상 90°미만 혹은 -45°이상 0°미만이 되는 영역을 포함한다. 덧붙여서, 라인(M3)에서의 제1 영역(M31) 및 제2 영역(M32)의 각각은, 후술의 제4 실시 형태의 제1 부분에 대응한다.
도 15의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 가공 각도(α)는, 제1 결정 방위(K1)에 대한 가공 진행 방향(BD)의 각도이다. 가공 각도(α)는, 레이저광 입사면인 이면(100b)으로부터 보아, 반시계 방향을 향하는 각도를 정(正)(플러스)의 각도로 하고, 시계 방향을 향하는 각도를 부(負)(마이너스)의 각도로 한다. 가공 각도(α)는, 스테이지(107)의 θ정보, 대상물 정보 및 라인 정보에 근거하여 취득할 수 있다. 제1 영역(M31)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키고 있는 경우는, 가공 각도(α)가 0°이상 45°미만 혹은 -90°이상 -45°미만인 경우로서 인식할 수 있다. 제2 영역(M32)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키는 경우는, 가공 각도(α)가 45°이상 90°미만 혹은 -45°이상 0°미만의 경우로서 인식할 수 있다.
제1 방향 및 제2 방향은, 제1 결정 방위(K1) 및 제2 결정 방위(K2) 중 가공 진행 방향(BD)과의 사이의 각도가 큰 일방(보다 떨어져 있는 일방)에 가까워지도록, 가공 진행 방향(BD)에 대해서 경사진 방향의 방향이다.
제1 방향 및 제2 방향은, 가공 각도(α)가 0°이상 90°미만인 경우, 다음과 같다. 제1 방향은, 제2 결정 방위(K2)에 가까워지는 측으로 길이 방향(NH)이 가공 진행 방향(BD)에 대해서 경사진 방향의 방향이다. 제2 방향은, 제1 결정 방위(K1)에 가까워지는 측으로 길이 방향(NH)이 가공 진행 방향(BD)에 대해서 경사진 방향의 방향이다. 제1 방향은, 가공 진행 방향(BD)으로부터 제2 결정 방위(K2)에 가까워지는 측으로 10°~ 35°경사진 방향의 방향이다. 제2 방향은, 가공 진행 방향(BD)으로부터 제1 결정 방위(K1)에 가까워지는 측으로 10°~ 35°경사진 방향의 방향이다.
제1 방향은, 빔 각도(β)가 ＋10°~ ＋35°인 경우의 빔 형상(71)의 방향이다. 제2 방향은, 빔 각도(β)가 －35°~ －10°인 경우의 빔 형상(71)의 방향이다. 빔 각도(β)는, 가공 진행 방향(BD)과 길이 방향(NH)과의 사이의 각도이다. 빔 각도(β)는, 레이저광 입사면인 이면(100b)으로부터 보아, 반시계 방향을 향하는 각도를 정(플러스)의 각도로 하고, 시계 방향을 향하는 각도를 부(마이너스)의 각도로 한다. 빔 각도(β)는, 빔 형상(71)의 방향과 가공 진행 방향(BD)에 근거하여 취득할 수 있다.
가공 제어부(9c)는, 대상물(100)에 대한 레이저 가공의 개시 및 정지를 제어한다. 가공 제어부(9c)는, 라인(M3)의 제1 영역(M31)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시켜 개질 영역(4)을 형성시킴과 아울러, 라인(M3)의 제1 영역(M31) 이외의 영역에서의 개질 영역(4)의 형성을 정지시키는 제1 처리를 실행한다. 가공 제어부(9c)는, 라인(M3)의 제2 영역(M32)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시켜 개질 영역(4)을 형성시킴과 아울러, 라인(M3)의 제2 영역(M32) 이외의 영역에서의 개질 영역(4)의 형성을 정지시키는 제2 처리를 실행한다.
가공 제어부(9c)에 의한 개질 영역(4)의 형성 및 그 정지의 전환은, 다음과 같이 하여 실현될 수 있다. 예를 들면, 제1 레이저 가공 헤드(10A)에서, 제1 레이저광(L1)의 조사(출력)의 개시 및 정지(ON/OFF)를 전환함으로써, 개질 영역(4)의 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, 가공 제어부(9c)에 의한 개질 영역(4)의 형성 및 그 정지의 전환은, 다음과 같이 하여 실현해도 괜찮다. 예를 들면, 셔터 등의 기계식 기구를 제어하는에 의해서 제1 레이저광(L1)의 광로를 개폐하고, 개질 영역(4)의 형성과 해당 형성의 정지를 전환해도 괜찮다. 제1 레이저광(L1)을 CW광(연속파)으로 전환함으로써, 개질 영역(4)의 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) 모양의 패턴)을 표시함으로써, 개질 영역(4)의 형성을 정지시켜도 괜찮다. 어테뉴에이터 등의 출력 조정부를 제어하여, 개질 영역을 형성할 수 없도록 제1 레이저광(L1)의 출력에 저하시킴으로써, 개질 영역(4)의 형성을 정지시켜도 괜찮다. 편광 방향을 전환함으로써, 개질 영역(4)의 형성을 정지시켜도 괜찮다. 제1 레이저광(L1)을 광축 이외의 방향으로 산란시켜(날려) 컷함으로써, 개질 영역(4)의 형성을 정지시켜도 괜찮다.
조정부(9d)는, 반사형 공간 광 변조기(34)를 제어하는 것에 의해, 빔 형상(71)의 방향을 조정한다. 조정부(9d)는, 가공 제어부(9c)에 의해서 제1 처리를 실행하는 경우에, 제1 방향이 되도록 빔 형상(71)의 방향을 조정한다. 조정부(9d)는, 가공 제어부(9c)에 의해서 제2 처리를 실행하는 경우에, 제2 방향이 되도록 빔 형상(71)의 방향을 조정한다. 조정부(9d)는, 가공 진행 방향(BD)에 대해서 ±35°의 범위에서 변화하도록, 빔 형상(71)의 길이 방향(NH)을 조정한다.
상술한 레이저 가공 장치(101)에서는, 이하의 트리밍 가공(레이저 가공 방법)을 실시한다.
트리밍 가공에서는, 먼저, 얼라이먼트 카메라(110)가 대상물(100)의 얼라이먼트 대상(100n)의 바로 위에 위치하고 또한 얼라이먼트 대상(100n)에 얼라이먼트 카메라(110)의 핀트가 맞도록, 스테이지(107)를 회전시킴과 아울러 얼라이먼트 카메라(110)가 탑재되어 있는 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 X축 레일(108) 및 제1 Z축 레일(106A)을 따라서 이동시킨다.
얼라이먼트 카메라(110)에 의해 촬상을 행한다. 얼라이먼트 카메라(110)의 촬상 화상에 근거하여, 대상물(100)의 0°방향의 위치를 취득한다. 취득부(9a)에 의해, 얼라이먼트 카메라(110)의 촬상 화상, 그리고, 유저의 조작 또는 외부로부터의 통신 등에 의한 입력에 근거하여, 대상물 정보 및 라인 정보를 취득한다(정보 취득 공정). 대상물 정보는, 대상물(100)의 0°방향의 위치 및 직경에 관한 얼라이먼트 정보를 포함한다. 상술한 바와 같이, 얼라이먼트 대상(100n)은 0°방향의 위치에 대해서 θ방향으로 일정한 관계를 가지기 때문에, 촬상 화상으로부터 얼라이먼트 대상(100n)의 위치를 얻음으로써, 0°방향의 위치를 취득할 수 있다. 얼라이먼트 카메라(110)의 촬상 화상에 근거함으로써, 대상물(100)의 직경을 취득할 수 있다. 또, 대상물(100)의 직경은, 유저로부터의 입력에 의해 설정되어도 괜찮다.
취득된 대상물 정보 및 라인 정보에 근거하여, 결정부(9b)에 의해, 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키는 경우의 빔 형상(71)의 길이 방향(NH)의 방향으로서 제1 방향 및 제2 방향을 결정한다(결정 공정).
이어서, 스테이지(107)를 회전시켜, 대상물(100)을 0°방향의 위치에 위치시킨다. X방향에서, 제1 집광점(P1)이 트리밍 소정 위치에 위치하도록, 제1 레이저 가공 헤드(10A)를 X축 레일(108) 및 제1 Z축 레일(106A)을 따라서 이동시킨다. 예를 들면 트리밍 소정 위치는, 대상물(100)에서의 라인(M3) 상의 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, 제1 레이저 가공 헤드(10A)에 의한 제1 레이저광(L1)의 조사를 개시한다.
스테이지(107)를 회전시키면서, 가공 제어부(9c)에 의해 제1 레이저광(L1)의 조사의 ON/OFF를 전환함으로써, 도 15의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 라인(M3) 중 제1 영역(M31)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시켜 개질 영역(4)을 형성시킴과 아울러, 라인(M3)의 제1 영역(M31) 이외의 영역에서의 개질 영역(4)의 형성을 정지시킨다(제1 가공 공정). 도 15의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 제1 가공 공정을 실행하는 경우, 조정부(9d)에 의해, 제1 방향이 되도록 빔 형상(71)의 방향을 조정한다. 즉, 제1 가공 공정에서의 빔 형상(71)의 방향은, 제1 방향으로 고정되어 있다.
이어서, 스테이지(107)를 회전시키면서, 가공 제어부(9c)에 의해 제1 레이저광(L1)의 조사의 ON/OFF를 전환함으로써, 도 16의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 라인(M3) 중 제2 영역(M32)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시켜 개질 영역(4)을 형성시킴과 아울러, 라인(M3)의 제1 영역(M31) 이외의 영역에서의 개질 영역(4)의 형성을 정지시킨다(제2 가공 공정). 도 16의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 제2 가공 공정을 실행하는 경우, 조정부(9d)에 의해, 제2 방향이 되도록 빔 형상(71)의 방향을 조정한다. 즉, 제2 가공 공정에서의 빔 형상(71)의 방향은, 제2 방향으로 고정되어 있다.
상술한 제1 가공 공정 및 제2 가공 공정을, 트리밍 소정 위치의 Z방향 위치를 바꾸어 반복하여 행한다. 이상에 의해, 대상물(100)의 내부에서, 유효 영역(R)의 둘레 가장자리의 라인(M3)을 따라서, Z방향으로 복수열의 개질 영역(4)을 형성한다.
이상, 본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101)에서는, 라인(M3)의 제1 영역(M31)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시켜 개질 영역(4)을 형성시킴과 아울러, 라인(M3)의 제1 영역(M31) 이외의 영역에서의 개질 영역(4)의 형성을 정지시키는 제1 처리를 실행한다. 제1 처리에서는, 빔 형상(71)의 길이 방향(NH)의 방향이, 가공 진행 방향(BD)과 교차하는 방향으로서 대상물 정보 및 라인 정보에 근거하여 결정된 제1 방향으로 조정된다. 또, 라인(M3)의 제2 영역(M32)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시켜 개질 영역(4)을 형성함과 아울러, 라인(M3)의 제2 영역(M32) 이외의 영역에서의 개질 영역(4)의 형성을 정지시키는 제2 처리를 실행한다. 제2 처리에서는, 빔 형상(71)의 길이 방향(NH)의 방향이, 가공 진행 방향(BD)과 교차하는 방향으로서 대상물 정보 및 라인 정보에 근거하여 결정된 제2 방향으로 조정된다. 따라서, 길이 방향(NH)이 가공 진행 방향(BD)과 일치한 상태로 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시킨 것만으로는, 예를 들면 대상물(100)의 물성에 기인하여 제1 영역(M31) 및 제2 영역(M32)의 트림면의 품질이 저하되는 경우에, 그러한 트림면의 품질의 저하를 억제할 수 있다. 따라서, 레이저 가공 장치(101)에서는, 외부 가장자리 부분인 제거 영역(E)이 제거된 대상물(100)의 트림면의 품질이 장소에 따라서 저하되는 것을 억제할 수 있다.
본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101)에 의한 레이저 가공 방법에서는, 라인(M3)의 제1 영역(M31)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시켜 개질 영역(4)을 형성함과 아울러, 라인(M3)의 제1 영역(M31) 이외의 영역에서는, 개질 영역(4)의 형성을 정지하는 제1 가공 공정을 실시한다. 제1 가공 공정에서는, 길이 방향(NH)의 방향이, 가공 진행 방향(BD)과 교차하는 방향으로서 대상물 정보 및 라인 정보에 근거하여 결정된 제1 방향으로 조정된다. 또, 라인(M3)의 제2 영역(M32)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시켜 개질 영역(4)을 형성함과 아울러, 라인(M3)의 제2 영역(M32) 이외의 영역에서는, 개질 영역(4)의 형성을 정지하는 제2 가공 공정을 실시한다. 제2 가공 공정에서는, 길이 방향(NH)의 방향이, 가공 진행 방향(BD)과 교차하는 방향으로서 대상물 정보 및 라인 정보에 근거하여 결정된 제2 방향으로 조정된다. 따라서, 빔 형상(71)의 길이 방향(NH)이 가공 진행 방향(BD)과 일치한 상태에서 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시킨 것만으로는, 예를 들면 대상물(100)의 물성에 기인하여 제1 영역(M31) 및 제2 영역(M32)의 트림면의 품질이 저하되는 경우에, 그러한 트림면의 품질의 저하를 억제할 수 있다. 따라서, 레이저 가공 장치(101)에 의한 레이저 가공 방법에서는, 외부 가장자리 부분인 제거 영역(E)이 제거된 대상물(100)의 트림면의 품질이, 장소에 따라서 저하되는 것을 억제할 수 있다.
특히 본 실시 형태에서는, 제1 처리(제1 가공 공정)에서는, 빔 형상(71)의 방향이 제1 방향으로 고정되어 있고, 마찬가지로, 제2 처리(제2 가공 공정)에서는, 빔 형상(71)의 방향이 제2 방향으로 고정되어 있다. 제1 처리 및 제2 처리(제1 가공 공정 및 제2 가공 공정) 각각에서, 빔 형상(71)이 변동하지 않고 일정하게 되기 때문에, 안정된 레이저 가공을 실현하는 것이 가능해진다.
그런데, 개질 영역(4)가 형성되는 장소에 따라서는, 개질 영역(4)으로부터 신장되는 균열이, 벽개하기 쉬운 결정 방위의 영향으로 가공 진행 방향(BD)으로 신장되기 어려워져, 트림면의 품질이 악화되어 버릴 우려가 있다. 이 점, 레이저 가공 장치(101)에서는, 대상물 정보는, 대상물(100)의 결정 방위(제1 결정 방위(K1) 및 제2 결정 방위(K2))에 관한 정보를 포함한다. 라인 정보는, 가공 진행 방향(BD)에 관한 정보를 포함한다. 이것에 의해, 대상물(100)이 결정 방위를 가지는 경우에도, 대상물(100)의 트림면의 품질이 장소에 따라서 저하되는 것을 억제할 수 있다.
본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101)에서는, 반사형 공간 광 변조기(34)가 성형부로서 포함되고, 조정부(9d)는, 반사형 공간 광 변조기(34)를 제어하는 것에 의해, 길이 방향(NH)의 방향을 조정한다. 이것에 의해, 길이 방향(NH)의 방향을 확실히 조정할 수 있다.
본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101)에서는, 대상물(100)은, (100)면을 주면으로 하고, 일방의 (110)면에 수직인 제1 결정 방위(K1) 및 타방의 (110)면에 수직인 제2 결정 방위(K2)를 가지는 웨이퍼이다. 라인(M3)은, 대상물(100)의 주면에 수직인 방향으로부터 본 경우에 링 모양으로 연장된다. 제1 영역(M31)은, 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키는 경우에, 가공 각도(α)가 0°이상 45°미만이 되는 영역을 포함한다. 제2 영역(M32)은, 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키는 경우에, 가공 각도(α)가 45°이상 90°미만이 되는 영역을 포함한다. 이것에 의해, 대상물(100)이 (100)면을 주면으로 하는 웨이퍼인 경우에, 대상물(100)의 트림면의 품질이 장소에 따라서 저하되는 것을 억제할 수 있다.
본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101)에서는, 제1 방향 및 제2 방향은, 제1 결정 방위(K1) 및 제2 결정 방위(K2) 중 가공 진행 방향(BD)과의 사이의 각도가 큰 일방에 가까워지도록, 가공 진행 방향(BD)에 대해서 경사진 방향의 방향이다. 이것에 의해, 대상물(100)이 (100)면을 주면으로 하는 웨이퍼인 경우에, 제1 영역(M31) 및 제2 영역(M32) 각각에서 대상물(100)의 트림면의 품질이 저하되는 것을 보다 확실히 억제할 수 있다.
예를 들면 제1 결정 방위(K1)로 균열이 끌리는 경우에는, 빔 형상(71)의 방향을 가공 진행 방향(BD)의 방향으로 하는 것이 아니라, 가공 진행 방향(BD)에 대해서 제1 결정 방위(K1)측과는 반대측인 제2 결정 방위(K2)에 가까워지도록 경사시킨다. 이것에 의해, 도 15의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 결정 방위(결정축)에 의한 균열 신장력(W1)에 대해서, 빔 형상(71)을 장척 모양으로 한 것에 의한 균열 신장력(W2)이 없어지도록 작용하고, 균열이 가공 진행 방향(BD)을 따라 정밀도 좋게 신장되게 된다.
예를 들면 제2 결정 방위(K2)으로 균열이 끌리는 경우에는, 빔 형상(71)의 방향을 가공 진행 방향(BD)의 방향으로 하는 것이 아니라, 가공 진행 방향(BD)에 대해서 제2 결정 방위(K2)측과는 반대측인 제1 결정 방위(K1)에 가까워지도록 경사시킨다. 이것에 의해, 도 16의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 결정 방위에 의한 균열 신장력(W1)에 대해서, 빔 형상(71)을 장척 모양으로 한 것에 의한 균열 신장력(W2)이 없어지도록 작용하고, 균열이 가공 진행 방향(BD)을 따라서 정밀도 좋게 신장되게 된다.
본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101)에서는, 제1 방향은, 제1 결정 방위(K1) 및 제2 결정 방위(K2) 중 가공 진행 방향(BD)과의 사이의 각도가 큰 일방에 가까워지는 측으로, 가공 진행 방향(BD)으로부터 10°~ 35°경사진 방향의 방향이다. 제2 방향은, 제1 결정 방위(K1) 및 제2 결정 방위(K2) 중 가공 진행 방향(BD)과의 사이의 각도가 큰 일방에 가까워지는 측으로, 가공 진행 방향(BD)으로부터 10°~ 35°경사진 방향의 방향이다. 이것에 의해, 대상물(100)이 (100)면을 주면으로 하는 웨이퍼인 경우에, 제1 영역(M31) 및 제2 영역(M32) 각각에서 대상물(100)의 트림면의 품질이 저하되는 것을 보다 확실히 억제할 수 있다.
본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101) 및 레이저 가공 장치(101)에 의한 레이저 가공 방법에서는, 라인(M3)의 제1 부분(제1 영역(M31) 또는 제2 영역(M32))에서, 빔 형상(71)의 길이 방향(NH)이 가공 진행 방향(BD)과 교차한 상태에서, 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)이 상대적으로 이동시켜진다. 이것에 의해, 예를 들면, 길이 방향(NH)이 가공 진행 방향(BD)과 일치한 상태에서 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시킨 것만으로는, 대상물(100)의 물성에 기인하여 라인(M3)의 제1 부분에서 트림면의 품질이 저하되는 경우에, 그러한 트림면의 품질의 저하를 억제할 수 있다. 트림면의 품질이 장소에 따라서 저하되는 것을 억제할 수 있다.
도 17은, 도 9의 레이저 가공 장치(101)에서 레이저 가공을 실행하는 경우의, 구체적인 제1 운용예를 나타내는 타임 테이블이다. 도 17 중의 트레이스 가공이란, 측거 센서(36)에 의해 대상물(100)의 레이저광 입사면에 대해서 측거용 레이저광을 출사하고, 레이저광 입사면에 의해서 반사된 측거용의 광을 검출함으로써, 레이저광 입사면의 변위 데이터를 취득하는 처리이다. 도 17 중의 추종 제어란, 측거 센서(36)에 의한 상술의 제어이다. 추종 제어의 기록이란, 해당 변위 데이터를 취득하는 제어이며, 추종 제어의 재생이란, 해당 변위 데이터에 근거하여 집광부(14)가 레이저광 입사면에 추종하도록 구동부(18)(도 5 참조)를 구동시키는 제어이다.「Z방향의 가공 위치」는, 집광부(14)(도 5 참조)의 집광 위치(초점)이다.「레이저광의 조사」는, 제1 레이저광(L1)의 조사이다.
도 17 중의 레이저 가공에서는, Z방향으로 7열의 개질 영역(4)을 대상물(100)의 내부에 형성한다. 7열의 개질 영역(4)은, 레이저광 입사면으로부터 가장 먼 위치로부터 순서로,「SD1」,「SD2」,「SD3」,「SD4」,「SD5」,「SD6」및「SD7」로 칭해진다(이하, 동일). SD1~SD3 형성시에는, 제1 방향 및 제2 방향으로 빔 형상(71)의 방향을 조정하고, SD4~SD7 형성시에는, 빔 형상(71)의 길이 방향(NH)을 가공 진행 방향(BD)과 일치시키고 있다.
도 17에서는, 시간 T1~T10의 순서로 시간이 진전한다. 도 17에 나타내어지는 각종의 처리는, 캘리브레이션, 얼라이먼트 및 하이트(hight) 세트의 종료 후에 실시된다. 캘리브레이션은, 각종의 계측값의 교정 처리이다. 얼라이먼트는, 각종 부품의 조정 처리이다. 하이트 세트는, 레이저광 입사면을 촬상하고, 투영되는 레티클(reticle) 패턴의 콘트라스트가 최대가 되도록 스테이지(107)를 Z방향으로 상대 이동시키고, 이 때의 레이저광 입사면의 Z방향 위치를 핀트 위치(변위가 0μm)로 하는 처리이다. 각종의 처리의 타이밍은, 예를 들면 스테이지(107)의 θ정보 및 회전 속도 등에 근거하고 있다. 도 17에 관한 이상의 점에 대해서는, 도 18~도 20에서도 동일하다.
레이저 가공 장치(101)에서는, 도 17의 타임 테이블에 예시되는 순서로 각종의 처리를 실행할 수 있다. 도 17의 예에서는, 스테이지(107)는, θ방향(회전축(C) 둘레의 회전 방향)의 일방향으로 연속 회전하지 않고, θ방향의 일방향과 타방향으로 회전한다.
구체적으로는, 레이저 가공 장치(101)에서는, 도 17에 나타내어지는 바와 같이, 시간 T1까지 트레이스 가공을 실시한다. 시간 T1까지에서는, 스테이지(107)를 일방향의 회전 방향으로 가속한다. Z방향의 가공 위치를 레이저광 입사면으로 하고, 추종 제어는 정지한다. 빔 형상(71)의 방향을 제1 방향으로 전환한다. 제1 레이저광(L1)의 조사는 정지한다. 시간 T2에서는, 계속 트레이스 가공을 실시한다. 시간 T2에서는, 스테이지(107)를 일방향으로 등속 회전시키고, 추종 제어에 의해 레이저광 입사면의 변위 데이터를 취득한다. 그것 이외의 시간 T2의 처리 내용은, 시간 T1의 처리 내용과 동일하다.
시간 T3에서는, 계속해서 트레이스 가공을 실시한다. 시간 T3에서는, 스테이지(107)의 일방향의 회전을 감속하고, Z방향의 가공 위치를 SD1 형성시의 가공 위치로 이동하여, 추종 제어를 정지한다. 그것 이외의 시간 T3의 처리 내용은, 시간 T2의 처리 내용과 동일하다. 시간 T4에서는, SD1의 형성에 관한 레이저 가공(SD1 가공)을 실시한다. 시간 T4에서는, 스테이지(107)를 타방향의 회전 방향으로 가속한다. 그것 이외의 시간 T4의 처리 내용은, 시간 T3의 처리 내용과 동일하다.
시간 T5에서는, 계속해서 SD1 가공을 실시한다. 시간 T5에서는, 스테이지(107)를 타방향으로 등속 회전시키고, 추종 제어에 의해 집광부(14)가 레이저광 입사면에 추종하도록 구동부(18)(도 5 참조)를 구동시킨다. 시간 T5에서는, Z방향의 가공 위치는 SD1 형성시의 가공 위치이며, 빔 형상(71)의 방향은 제1 방향이다. 라인(M3)의 제1 영역(M31)을 따라서, 제1 레이저광(L1)을 조사(ON)하여 제1 집광점(P1)을 이동시켜, 개질 영역(4)을 형성한다. 한편, 라인(M3)의 제2 영역(M32)을 따라서는, 제1 레이저광(L1)을 조사하지 않고(OFF), 개질 영역(4)의 형성을 정지한다.
시간 T6에서는, 계속해서 SD1 가공을 실시한다. 시간 T6에서는, 스테이지(107)의 타방향의 회전을 감속하고, 추종 제어를 정지하며, 빔 형상(71)의 방향을 제2 방향으로 전환하고, 제1 레이저광(L1)의 조사는 정지한다. 시간 T6에서는, Z방향의 가공 위치는 SD1 형성시의 가공 위치이다. 시간 T7에서는, 계속해서 SD1 가공을 실시한다. 시간 T7에서는, 스테이지(107)를 일방향의 회전 방향으로 가속한다. 그것 이외의 시간 T7의 처리 내용은, 시간 T6의 처리 내용과 동일하다.
시간 T8에서는, 계속해서 SD1 가공을 실시한다. 시간 T8에서는, 스테이지(107)를 일방향으로 등속 회전시키고, 추종 제어에 의해 집광부(14)가 레이저광 입사면에 추종하도록 구동부(18)(도 5 참조)를 구동시킨다. 시간 T8에서는, Z방향의 가공 위치는 SD1 형성시의 가공 위치이며, 빔 형상(71)의 방향은 제2 방향이다. 라인(M3)의 제2 영역(M32)을 따라서, 제1 레이저광(L1)을 조사(ON)하여 제1 집광점(P1)을 이동시켜, 개질 영역(4)을 형성한다. 한편, 라인(M3)의 제1 영역(M31)을 따라서, 제1 레이저광(L1)을 조사하지 않고(OFF), 개질 영역(4)의 형성을 정지한다.
시간 T9에서는, 계속해서 SD1 가공을 실시한다. 시간 T9에서는, 스테이지(107)의 일방향의 회전을 감속하고, Z방향의 가공 위치를 SD2의 형성시의 가공 위치로 이동시키며, 추종 제어를 정지한다. 시간 T9에서는, 빔 형상(71)의 방향을 제1 방향으로 전환하고, 제1 레이저광(L1)의 조사는 정지한다.
시간 T10에서는, SD2의 형성에 관한 레이저 가공(SD2 가공)을 실시한다. 시간 T10에서는, 스테이지(107)를 타방향의 회전 방향으로 가속한다. 그것 이외의 시간 T10의 처리 내용은, 시간 T9의 처리 내용과 동일하다. 이후, 레이저 가공이 완료할 때까지, 마찬가지로 처리를 반복한다.
또, 등속에는, 대체로 등속의 의미가 포함된다. 트레이스 가공에서의 등속 회전과 개질 영역(4)의 형성시에서의 등속 회전과는, 회전 속도는 달라도 괜찮다. 개질 영역(4)의 형성시에서의 등속 회전은, 가공 속도(펄스 피치)가 일정하게 되는 회전이다. 등속 회전시에서의 레이저 가공은, 등속 회전이 된 후에 지정 좌표의 위치(예를 들면 노치 등이 마련된 θ방향 위치)로부터 개시해도 괜찮다. 회전의 감속과 가속과의 사이에서, 스테이지(107)가 한 번 정지해도 괜찮고, 해당 정지 중에 Z방향의 가공 위치 또는 빔 형상(71)의 방향을 변경해도 좋다. 이들은, 이하에서도 마찬가지이다.
도 18은, 도 9의 레이저 가공 장치(101)에서 레이저 가공을 실행하는 경우의, 구체적인 제2 운용예를 나타내는 타임 테이블이다. 레이저 가공 장치(101)에서는, 도 18의 타임 테이블에 예시되는 순서로 각종의 처리를 실행할 수 있다. 도 18의 예에서는, 스테이지(107)는, θ방향의 일방향으로 연속 회전하지 않고, θ방향의 일방향과 타방향으로 회전한다.
도 18에 나타내어지는 바와 같이, 시간 T1까지, SD1 가공을 실시한다. 시간 T1까지에서는, 스테이지(107)를 일방향의 회전 방향으로 가속한다. Z방향의 가공 위치를 SD1 형성시의 가공 위치로 하고, 추종 제어는 정지한다. 빔 형상(71)의 방향을 제1 방향으로 전환한다. 제1 레이저광(L1)의 조사는 정지한다.
시간 T2에서는, 계속해서 SD1 가공을 실시한다. 시간 T2에서는, 스테이지(107)를 일방향으로 등속 회전시키고, 추종 제어에 의해 집광부(14)가 레이저광 입사면에 추종하도록 구동부(18)(도 5 참조)를 구동시킨다. 시간 T2에서는, Z방향의 가공 위치는 SD1 형성시의 가공 위치이며, 빔 형상(71)의 방향은 제1 방향이다. 라인(M3)의 제1 영역(M31)을 따라서, 제1 레이저광(L1)을 조사(ON)하여 제1 집광점(P1)을 이동시켜, 개질 영역(4)을 형성한다. 한편, 라인(M3)의 제2 영역(M32)을 따라서는, 제1 레이저광(L1)을 조사하지 않고(OFF), 개질 영역(4)의 형성을 정지한다.
시간 T3에서는, 계속해서 SD1 가공을 실시한다. 시간 T3에서는, 스테이지(107)의 일방향의 회전을 감속하고, Z방향의 가공 위치를 SD1 형성시의 가공 위치로 이동시키며, 추종 제어를 정지한다. 시간 T3에서는, 빔 형상(71)의 방향을 제2 방향으로 전환하고, 제1 레이저광(L1)의 조사는 정지한다. 시간 T4에서는, 계속해서 SD1 가공을 실시한다. 시간 T4에서는, 스테이지(107)를 타방향의 회전 방향으로 가속한다. 그것 이외의 시간 T4의 처리 내용은, 시간 T3의 처리 내용과 동일하다.
시간 T5에서는, 계속해서 SD1 가공을 실시한다. 시간 T5에서는, 스테이지(107)를 타방향으로 등속 회전시키고, 추종 제어에 의해 집광부(14)가 레이저광 입사면에 추종하도록 구동부(18)(도 5 참조)를 구동시킨다. 시간 T5에서는, Z방향의 가공 위치는 SD1 형성시의 가공 위치이며, 빔 형상(71)의 방향은 제2 방향이다. 라인(M3)의 제2 영역(M32)을 따라서, 제1 레이저광(L1)을 조사(ON)하여 제1 집광점(P1)을 이동시켜, 개질 영역(4)을 형성한다. 한편, 라인(M3)의 제1 영역(M31)을 따라서는, 제1 레이저광(L1)을 조사하지 않고(OFF), 개질 영역(4)의 형성을 정지한다.
시간 T6에서는, 계속해서 SD1 가공을 실시한다. 시간 T6에서는, 스테이지(107)의 타방향의 회전을 감속하고, Z방향의 가공 위치를 SD2의 형성시의 가공 위치로 이동시키며, 추종 제어를 정지하고, 빔 형상(71)의 방향을 제1 방향으로 전환하고, 제1 레이저광(L1)의 조사는 정지한다. 시간 T7에서는, SD2 가공을 실시한다. 시간 T7에서는, 스테이지(107)를 일방향의 회전 방향으로 가속한다. 그것 이외의 시간 T7의 처리 내용은, 시간 T6의 처리 내용과 동일하다. 이후, 레이저 가공이 완료할 때까지, 마찬가지로 처리를 반복한다. 또, 도 18의 시간 T2의 추종 제어에서는, 측장 범위가 긴 경우로 하여, 추종 동작을 실시했지만, 측장 범위가 좁은 경우에는, 기록 또는 재생의 동작을 실시해도 괜찮다.
도 19는, 도 9의 레이저 가공 장치(101)에서 레이저 가공을 실행하는 경우의, 구체적인 제3 운용예를 나타내는 타임 테이블이다. 레이저 가공 장치(101)에서는, 도 19의 타임 테이블에 예시되는 순서로 각종의 처리를 실행할 수 있다. 도 19의 예에서는, 스테이지(107)는, θ방향의 일방향 또는 타방향으로 연속 회전한다.
도 19에 나타내어지는 바와 같이, 시간 T1까지, 트레이스 가공을 실시한다. 시간 T1까지에서는, 스테이지(107)를 가속한다. Z방향의 가공 위치를 레이저광 입사면으로 하고, 추종 제어는 정지한다. 빔 형상(71)의 방향을 제1 방향으로 전환한다. 제1 레이저광(L1)의 조사는 정지한다. 시간 T2에서는, 계속해서 트레이스 가공을 실시한다. 시간 T2에서는, 스테이지(107)를 등속 회전시키고, 추종 제어에 의해 레이저광 입사면의 변위 데이터를 취득한다. 그것 이외의 시간 T2의 처리 내용은, 시간 T1의 처리 내용과 동일하다.
시간 T3에서는, 계속해서 트레이스 가공을 실시한다. 시간 T3에서는, 스테이지(107)의 회전을 유지하고, Z방향의 가공 위치를 SD1 형성시의 가공 위치로 이동시키며, 추종 제어를 정지한다. 그것 이외의 시간 T3의 처리 내용은, 시간 T2의 처리 내용과 동일하다. 시간 T4에서는, SD1 가공을 실시한다. 시간 T4에서는, 스테이지(107)를 등속 회전시키고, 추종 제어에 의해 집광부(14)가 레이저광 입사면에 추종하도록 구동부(18)(도 5 참조)를 구동시킨다. 시간 T4에서는, Z방향의 가공 위치는 SD1 형성시의 가공 위치이며, 빔 형상(71)의 방향은 제1 방향이다. 라인(M3)의 제1 영역(M31)을 따라서, 제1 레이저광(L1)을 조사(ON)하여 제1 집광점(P1)을 이동시키고, 개질 영역(4)을 형성한다. 한편, 라인(M3)의 제2 영역(M32)을 따라서는, 제1 레이저광(L1)을 조사하지 않고(OFF), 개질 영역(4)의 형성을 정지한다.
시간 T5에서는, 계속해서 SD1 가공을 실시한다. 시간 T5에서는, 스테이지(107)의 회전을 유지하고, Z방향의 가공 위치는 SD1 형성시의 가공 위치인 채로 하며, 추종 제어를 정지하고, 빔 형상(71)의 방향을 제2 방향으로 전환하고, 제1 레이저광(L1)의 조사는 정지한다.
시간 T6에서는, 계속해서 SD1 가공을 실시한다. 시간 T6에서는, 스테이지(107)를 등속 회전하고, 추종 제어에 의해 집광부(14)가 레이저광 입사면에 추종하도록 구동부(18)(도 5 참조)를 구동시킨다. 시간 T6에서는, Z방향의 가공 위치는 SD1 형성시의 가공 위치이며, 빔 형상(71)의 방향은 제2 방향이다. 라인(M3)의 제2 영역(M32)을 따라서, 제1 레이저광(L1)을 조사(ON)하여 제1 집광점(P1)을 이동시켜, 개질 영역(4)을 형성한다. 한편, 라인(M3)의 제1 영역(M31)을 따라서는, 제1 레이저광(L1)을 조사하지 않고(OFF), 개질 영역(4)의 형성을 정지한다.
시간 T7에서는, 계속해서 SD1 가공을 실시한다. 시간 T7에서는, 스테이지(107)의 회전을 유지하고, Z방향의 가공 위치를 SD2의 형성시의 가공 위치로 이동시키며, 추종 제어를 정지한다. 시간 T7에서는, 빔 형상(71)의 방향을 제1 방향으로 전환하고, 제1 레이저광(L1)의 조사는 정지한다.
시간 T8에서는, SD2 가공을 실시한다. 시간 T8에서는, 스테이지(107)를 등속 회전시키고, 추종 제어에 의해 집광부(14)가 레이저광 입사면에 추종하도록 구동부(18)(도 5 참조)를 구동시킨다. 시간 T8에서는, Z방향의 가공 위치는 SD2의 형성시의 가공 위치이며, 빔 형상(71)의 방향은 제1 방향이다. 라인(M3)의 제1 영역(M31)을 따라서, 제1 레이저광(L1)을 조사(ON)하여 제1 집광점(P1)을 이동시키고, 개질 영역(4)을 형성한다. 한편, 라인(M3)의 제2 영역(M32)을 따라서는, 제1 레이저광(L1)을 조사하지 않고(OFF), 개질 영역(4)의 형성을 정지한다. 이후, 레이저 가공이 완료할 때까지, 동일하게 처리를 반복한다.
또, 시간 T3, T5, T7에서의 회전의 유지에서는, 회전 속도는 등속이 아니라도 좋고, 회전 속도를 가변해도 좋고, 요점은, 회전이 정지하고 있지 않으면 된다. 시간 T3, T5, T7에서의 회전의 유지에서는, 빔 형상(71)의 방향을 전환하는데 필요로 하는 시간이 긴 경우에는, 그 사이에 2회전 이상 스테이지(107)가 회전하고 있어도 괜찮다. 이들은, 이하에서도 동일하다.
도 20은, 도 9의 레이저 가공 장치(101)에서 레이저 가공을 실행하는 경우의, 구체적인 제4 운용예를 나타내는 타임 테이블이다. 레이저 가공 장치(101)에서는, 도 20의 타임 테이블에 예시되는 순서로 각종의 처리를 실행할 수 있다. 도 20의 예에서는, 스테이지(107)는, θ방향의 일방향 또는 타방향으로 연속 회전한다.
도 20에 나타내어지는 바와 같이, 시간 T1까지, SD1 가공을 실시한다. 시간 T1까지에서는, 스테이지(107)를 가속한다. Z방향의 가공 위치를 SD1 형성시의 가공 위치로 하고, 추종 제어는 정지한다. 빔 형상(71)의 방향을 제1 방향으로 전환한다. 제1 레이저광(L1)의 조사는 정지한다.
시간 T2에서는, 계속해서 SD1 가공을 실시한다. 시간 T2에서는, 스테이지(107)를 등속 회전시키고, 추종 제어에 의해 집광부(14)가 레이저광 입사면에 추종하도록 구동부(18)(도 5 참조)를 구동시킨다. 시간 T2에서는, Z방향의 가공 위치는 SD1 형성시의 가공 위치이며, 빔 형상(71)의 방향은 제1 방향이다. 라인(M3)의 제1 영역(M31)을 따라서, 제1 레이저광(L1)을 조사(ON)하여 제1 집광점(P1)을 이동시켜, 개질 영역(4)을 형성한다. 한편, 라인(M3)의 제2 영역(M32)을 따라서는, 제1 레이저광(L1)을 조사하지 않고(OFF), 개질 영역(4)의 형성을 정지한다.
시간 T3에서는, 계속해서 SD1 가공을 실시한다. 시간 T3에서는, 스테이지(107)의 회전을 유지하고, Z방향의 가공 위치를 SD1 형성시의 가공 위치인 채로 하며, 추종 제어를 정지한다. 시간 T3에서는, 빔 형상(71)의 방향을 제2 방향으로 전환하고, 제1 레이저광(L1)의 조사는 정지한다.
시간 T4에서는, 계속해서 SD1 가공을 실시한다. 시간 T4에서는, 스테이지(107)를 타방향으로 등속 회전하고, 추종 제어에 의해 집광부(14)가 레이저광 입사면에 추종하도록 구동부(18)(도 5 참조)를 구동시킨다. 시간 T4에서는, Z방향의 가공 위치는 SD1 형성시의 가공 위치이며, 빔 형상(71)의 방향은 제2 방향이다. 라인(M3)의 제2 영역(M32)을 따라서, 제1 레이저광(L1)을 조사(ON)하여 제1 집광점(P1)을 이동시키고, 개질 영역(4)을 형성한다. 한편, 라인(M3)의 제1 영역(M31)을 따라서는, 제1 레이저광(L1)을 조사하지 않고(OFF), 개질 영역(4)의 형성을 정지한다.
시간 T5에서는, 계속해서 SD1 가공을 실시한다. 시간 T6에서는, 스테이지(107)의 회전을 유지하고, Z방향의 가공 위치를 SD2의 형성시의 가공 위치로 이동시키며, 추종 제어를 정지하고, 빔 형상(71)의 방향을 제1 방향으로 전환하고, 제1 레이저광(L1)의 조사는 정지한다.
시간 T6에서는, SD2 가공을 실시한다. 시간 T6에서는, 스테이지(107)를 등속 회전시키고, 추종 제어에 의해 집광부(14)가 레이저광 입사면에 추종하도록 구동부(18)(도 5 참조)를 구동시킨다. 시간 T6에서는, Z방향의 가공 위치는 SD2의 형성시의 가공 위치이며, 빔 형상(71)의 방향은 제1 방향이다. 라인(M3)의 제1 영역(M31)을 따라서, 제1 레이저광(L1)을 조사(ON)하여 제1 집광점(P1)을 이동시키고, 개질 영역(4)을 형성한다. 한편, 라인(M3)의 제2 영역(M32)을 따라서는, 제1 레이저광(L1)을 조사하지 않고(OFF), 개질 영역(4)의 형성을 정지한다. 이후, 레이저 가공이 완료할 때까지, 동일하게 처리를 반복한다.
덧붙여서, 상기 제1 ~ 제4 운용예에서는, 라인(M3)의 제1 영역(M31)을 따라서 개질 영역(4)을 형성한 후에 라인(M3)의 제2 영역(M32)을 따라서 개질 영역(4)을 형성했지만, 제2 영역(M32)을 따라서 개질 영역(4)을 형성한 후에 제1 영역(M31)을 따라서 개질 영역(4)을 형성해도 좋다. 또, 제2 영역(M32)을 따라서 SD1에 관한 개질 영역(4)을 형성한 후, 제2 영역(M32)을 따라서 SD2에 관한 개질 영역(4)을 형성하고, 제1 영역(M31)을 따라서 SD2에 관한 개질 영역(4)을 형성해도 좋다. 또, 제1 영역(M31)을 따라서 SD1에 관한 개질 영역(4)을 형성하고, 제1 영역(M31)을 따라서 SD2에 관한 개질 영역(4)을 형성한 후에, 제2 영역(M32)을 따라서 SD1에 관한 개질 영역(4)을 형성하고, 제2 영역(M32)을 따라서 SD2에 관한 개질 영역(4)을 형성해도 좋다.
도 21의 (a)는, 빔 형상(71)의 길이 방향(NH)을 가공 진행 방향(BD)과 일치시킨 경우의 트리밍 가공 후의 대상물(100)의 일부를 나타내는 사진도이다. 도 21의 (b)는, 도 9의 레이저 가공 장치(101)에 의한 트리밍 가공 후의 대상물(100)의 일부를 나타내는 사진도이다. 도 21의 (a) 및 도 21의 (b)의 사진도는, 대상물(100)에서 라인(M3)의 제1 영역(M31)을 따라서 형성된 개질 영역(4)을 경계로 하여 절단한 경우의 절단면인 트림면을 나타낸다. 도 21의 (a) 및 도 21의 (b)의 레이저 가공에서는, 대상물(100)에서 Z방향으로 7열의 개질 영역(4)을 형성하고 있다.
도 21의 (a)에서는, SD1~SD7 형성시에, 빔 형상(71)의 길이 방향(NH)을 가공 진행 방향(BD)과 일치시키고 있다. 도 21의 (b)에서는, SD1~SD3 형성시에, 제1 가공 공정에서 제1 방향이 되도록 빔 형상(71)의 방향을 조정하고, SD4~SD7 형성시에, 빔 형상(71)의 길이 방향(NH)을 가공 진행 방향(BD)과 일치시키고 있다. 대상물(100)은, 실리콘으로 형성된 미러 웨이퍼이며, 두께가 775μm이다. 대상물(100)은, (100)면을 주면으로 하고, 저항률이 1Ω·cm이다. 레이저광 입사면을 이면(100b)으로 하고, 표면(100a)으로부터 SD1까지의 거리가 60μm이다.
도 21의 (a) 및 도 21의 (b)의 대비로부터 알 수 있는 바와 같이, 라인(M3)의 제1 영역(M31)을 따라서 개질 영역(4)을 형성하는 경우, 가공 진행 방향(BD)이었던 빔 형상(71)의 방향이 제1 방향이 되도록 조정함으로써, SD1로부터 표면(100a)에까지 도달하는 트위스트 해클(twist hackle)을 억제하여, 품질 악화를 억제할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
도 22의 (a)는, 빔 형상(71)의 길이 방향(NH)을 가공 진행 방향(BD)과 일치시킨 경우의 트리밍 가공 후의 대상물(100)의 일부를 나타내는 사진도이다. 도 22의 (b)는, 도 9의 레이저 가공 장치(101)에 의한 트리밍 가공 후의 대상물(100)의 일부를 나타내는 사진도이다. 도 22의 (a) 및 도 22의 (b)의 사진도는, 대상물(100)에서 라인(M3)의 제2 영역(M32)을 따라서 형성된 개질 영역(4)을 경계로 하여 절단한 경우의 절단면인 트림면을 나타낸다.
도 22의 (a)에서는, SD1~SD7 형성시에, 빔 형상(71)의 길이 방향(NH)을 가공 진행 방향(BD)과 일치시키고 있다. 도 22의 (b)에서는, SD1~SD3 형성시에, 제2 가공 공정에서 제2 방향이 되도록 빔 형상(71)의 방향을 조정하고, SD4~SD7 형성시에, 빔 형상(71)의 길이 방향(NH)을 가공 진행 방향(BD)과 일치시키고 있다. 대상물(100)은, 실리콘으로 형성된 미러 웨이퍼이며, 두께가 775μm이다. 대상물(100)은, (100)면을 주면으로 하고, 저항률이 1Ω·cm이다. 레이저광 입사면을 이면(100b)으로 하고, 표면(100a)으로부터 SD1까지의 거리가 60μm이다.
도 22의 (a) 및 도 22의 (b)의 대비로부터 알 수 있는 바와 같이, 라인(M3)의 제2 영역(M32)을 따라서 개질 영역(4)을 형성하는 경우, 가공 진행 방향(BD)을 향하고 있던 빔 형상의 방향을 제2 방향이 되도록 조정함으로써, SD1로부터 표면(100a)에까지 도달하는 트위스트 해클을 억제하여, 품질 악화를 억제할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
도 23은, 트리밍 가공 후의 대상물(100)의 일부를 나타내는 도면이다. 도 23 중의 사진도는, 대상물(100)에서 라인(M3)을 따라서 형성된 개질 영역(4)을 경계로 하여 절단한 경우의 절단면인 트림면을 나타낸다. 도 23의 각 사진도는, 전렬(SD1~SD7)의 개질 영역(4)을 형성할 때에 빔 각도(β)를 0°으로 한 경우와, SD1의 개질 영역(4)을 형성할 때에 빔 각도(β)를 ＋15°로 하고 또한 그 외의 개질 영역(4)을 형성할 때에 빔 각도(β)를 0°으로 한 경우와, SD1 및 SD2의 개질 영역(4)을 형성할 때에 빔 각도(β)를 ＋15°로 하고 또한 그 외의 개질 영역(4)을 형성할 때에 빔 각도(β)를 0°으로 한 경우와, SD1~SD3의 개질 영역(4)을 형성할 때에 빔 각도(β)를 ＋15°로 하고 또한 그 외의 개질 영역(4)을 형성할 때에 빔 각도(β)를 0°으로 한 경우와의 결과를 나타낸다.
도 23에 나타내어지는 바와 같이, 모든 열의 개질 영역(4)을 형성할 때에 빔 각도(β)를 0°으로 한 경우에는 가공 품질이 악화되고, 빔 각도(β)를 조정하여 형성한 개질 영역(4)의 열수가 증가할수록, 가공 품질이 양호하게 되는 것을 확인할 수 있다. 빔 각도(β)를 조정하여 형성한 개질 영역(4)의 열수는 1열부터 효과가 있고, 빔 각도(β)를 조정하여 형성한 개질 영역(4)을 3열 형성하면, 한층 최적인 레이저 가공이 실현 가능한 것을 확인할 수 있다.
도 24는, 빔 각도(β) 및 가공 각도(α)를 변화시킨 경우의 가공 품질을 평가한 실험 결과를 정리한 표이다. 도 25~도 54는, 도 24의 실험 결과에 관한 각 대상물(100)의 트림면을 나타내는 사진도이다. 여기서의 평가 실험에서는, 대상물(100)에 복수열의 개질 영역(4)을 형성하고 있다. 대상물(100)은, 실리콘으로 형성된 미러 웨이퍼이며, (100)면을 주면으로 하고, 저항률이 1Ω·cm이다. 레이저광 입사면은 이면(100b)이다. 도 24 중에서는, 매우 양호한 가공 품질을「○」, 양호(거의 양호)인 가공 품질을「△」, 악화되어 있는 가공 품질을「×」로서 나타낸다. SD1(레이저광 입사면으로부터 가장 먼 위치의 개질 영역(4)) 아래에 트위스트 해클이 생기고 있어도, 그것이 레이저광 입사면과는 반대측의 면인 표면(100a)까지 도달하고 있지 않는 경우에는, 양호한 가공 품질(도 24 중의「△」)이 된다.
도 24, 도 25 및 도 40에 나타내어지는 바와 같이, 가공 각도(α)가 0°인 경우에는, 빔 각도(β)가 5°~ 30°및 －5°~ －30°일 때에 가공 품질이 매우 양호하게 되는 것을 알 수 있다. 도 24, 도 26 및 도 41에 나타내어지는 바와 같이, 가공 각도(α)가 5°인 경우에는, 빔 각도(β)가 10°~ 35°일 때에 가공 품질이 매우 양호하게 되는 것을 알 수 있다.
도 24, 도 27 및 도 42에 나타내어지는 바와 같이, 가공 각도(α)가 10°인 경우에는, 빔 각도(β)가 10°~ 35°일 때에 가공 품질이 매우 양호하게 되는 것을 알 수 있다. 도 24, 도 28 및 도 43에 나타내어지는 바와 같이, 가공 각도(α)가 15°인 경우에는, 빔 각도(β)가 5°~ 10°및 20°일 때에 가공 품질이 매우 양호하게 되는 것을 알 수 있다.
도 24, 도 29 및 도 44에 나타내어지는 바와 같이, 가공 각도(α)가 20°인 경우에는, 빔 각도(β)가 0°~ 35°일 때에 가공 품질이 매우 양호하게 되는 것을 알 수 있다. 도 24, 도 30 및 도 45에 나타내어지는 바와 같이, 가공 각도(α)가 22.5°인 경우에는, 빔 각도(β)가 ―5°~ 30°일 때에 가공 품질이 매우 양호하게 되는 것을 알 수 있다.
도 24, 도 31 및 도 46에 나타내어지는 바와 같이, 가공 각도(α)가 25°인 경우에는, 빔 각도(β)가 0°~ 30°일 때에 가공 품질이 매우 양호하게 되는 것을 알 수 있다. 도 24, 도 32 및 도 47에 나타내어지는 바와 같이, 가공 각도(α)가 30°인 경우에는, 빔 각도(β)가 0°~ 10°및 22°~ 25°일 때에 가공 품질이 매우 양호하게 되는 것을 알 수 있다.
도 24, 도 33 및 도 48에 나타내어지는 바와 같이, 가공 각도(α)가 35°인 경우에는, 빔 각도(β)가 0°~ 22°일 때에 가공 품질이 매우 양호하게 되는 것을 알 수 있다. 도 24, 도 34 및 도 49에 나타내어지는 바와 같이, 가공 각도(α)가 40°인 경우에는, 빔 각도(β)가 0°~ 10°일 때에 가공 품질이 매우 양호하게 되는 것을 알 수 있다.
도 24, 도 35 및 도 50에 나타내어지는 바와 같이, 가공 각도(α)가 45°인 경우에는, 빔 각도(β)가 －5°~ 10°, －15°및 －22°일 때에 가공 품질이 매우 양호하게 되는 것을 알 수 있다. 도 24, 도 36 및 도 51에 나타내어지는 바와 같이, 가공 각도(α)가 50°인 경우에는, 빔 각도(β)가 －5°~ －0°, －15°및 －22°일 때에 가공 품질이 매우 양호하게 되는 것을 알 수 있다.
도 24, 도 37 및 도 52에 나타내어지는 바와 같이, 가공 각도(α)가 55°인 경우에는, 빔 각도(β)가 ―30°~ 0°및 ―5°일 때에 가공 품질이 매우 양호하게 되는 것을 알 수 있다. 도 24, 도 38 및 도 53에 나타내어지는 바와 같이, 가공 각도(α)가 80°인 경우에는, 빔 각도(β)가 ―35°~ －15°일 때에 가공 품질이 매우 양호하게 되는 것을 알 수 있다. 도 24, 도 39 및 도 54에 나타내어지는 바와 같이, 가공 각도(α)가 85°의 경우에서는, 빔 각도(β)가 ―35°~ －10°일 때에 가공 품질이 매우 양호하게 되는 것을 알 수 있다.
도 24~도 54의 결과에 나타내어지는 바와 같이, 빔 형상(71)의 길이 방향(NH)을 가공 진행 방향(BD)과 일치시킨 경우에 조금 품질이 악화되는 가공 각도(α)는, 15°~ 30°및 60°~ 75°인 것을 알 수 있다. 이 가공 각도역(角度域)(15°~ 30°및 60°~ 75°)에서 가공 품질 개선 효과가 특히 나타내어지는 빔 각도(β)는, 0°~ 35°인 것을 알 수 있다. 또, 빔 형상(71)의 길이 방향(NH)을 가공 진행 방향(BD)과 일치시킨 경우에 품질 악화가 특히 심한 가공 각도(α)는, 5°~ 15°및 75°~ 85°인 것을 알 수 있다. 이 가공 각도역(5°~ 15°및 75°~ 85°)에서 가공 품질 개선 효과가 특히 나타내어지는 빔 각도(β)는, 10°~ 35°및 ―35°~ －10°인 것을 알 수 있다.
가공 각도(α)가 0°이상 45°에서는, 품질 악화가 특히 심한 가공 각도(α)인 5°~ 15°에서의 가공 품질 개선이 중요해지기 때문에, 빔 각도(β)는, 그 때의 개선 효과가 특히 나타내어지는 10°~ 35°로 해도 좋다. 가공 각도(α)가 45°이상 90°미만에서는, 품질 악화가 특히 심한 가공 각도(α)인 75°~ 85°에 대한 가공 품질 개선이 중요해지기 때문에, 빔 각도(β)는, 그 때의 개선 효과가 특히 나타내어지는 ―35°~ －10°로 해도 괜찮다.
[제2 실시 형태]
다음으로, 제2 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에 대해 설명한다. 제2 실시 형태의 설명에서는, 제1 실시 형태와 다른 점을 설명하고, 제1 실시 형태와 중복하는 설명을 생략한다.
본 실시 형태의 가공 제어부(9c)는, 대상물(100)에서, 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 1주(周) 이동시킴으로써, 라인(M3)을 따른 고리 모양의 개질 영역(4)을 형성시키는 주회(周回) 처리를 실행한다. 주회 처리에서는, 스테이지(107)를 회전시키면서, 대상물(100)의 Z방향에서의 소정 위치에 제1 집광점(P1)이 위치하도록 제1 레이저광(L1)을 조사하고, 제1 레이저광(L1)의 해당 조사의 개시로부터 스테이지(107)가 1회전(360°회전)했을 때에 해당 조사를 정지시킴으로써, 라인(M3)을 따른 고리 모양의 개질 영역(4)을 형성시킨다.
본 실시 형태의 조정부(9d)는, 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키고 있는 동안에, 결정부(9b)에 의해서 결정된 방향이 되도록 길이 방향(NH)의 방향을 조정한다. 구체적으로는, 조정부(9d)는, 가공 제어부(9c)에서 주회 처리를 실행하고, 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 1주 이동시키고 있는 동안에, 제1 영역(M31)에 제1 집광점(P1)이 위치하는 경우에는 제1 방향(도 55의 (b) 및 도 57의 (b) 참조)이 되도록 길이 방향(NH)의 방향을 리얼 타임으로 전환하고, 제2 영역(M32)에 제1 집광점(P1)이 위치하는 경우에는 제2 방향(도 56의 (b) 및 도 58의 (b) 참조)이 되도록 길이 방향(NH)의 방향을 리얼 타임으로 전환한다.
본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101)에서는, 예를 들면 이하의 트리밍 가공을 실시한다.
도 55의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 스테이지(107)를 회전시키면서 제1 레이저광(L1)을 조사하여, 라인(M3)의 제1 영역(M31)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시킨다. 이것에 의해, 대상물(100)에서의 Z방향의 소정 위치에, 제1 영역(M31)을 따라서 개질 영역(4)을 형성한다. 이 때, 빔 형상(71)의 방향은, 조정부(9d)에 의해, 도 55의 (b)에 나타내어지는 제1 방향이 되도록 조정되어 있다.
제1 영역(M31)으로부터 제2 영역(M32)으로 제1 집광점(P1)이 이동할 때, 조정부(9d)에 의해, 빔 형상(71)의 방향을 도 56의 (b)에 나타내어지는 제2 방향이 되도록 조정한다(조정 공정). 도 56의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 계속해서 스테이지(107)를 회전시키면서 제1 레이저광(L1)을 조사하여, 라인(M3)의 제2 영역(M32)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시킨다. 이것에 의해, 대상물(100)에서의 Z방향의 소정 위치에, 제2 영역(M32)을 따라서 개질 영역(4)을 형성한다.
제2 영역(M32)으로부터 제1 영역(M31)으로 제1 집광점(P1)이 이동할 때, 조정부(9d)에 의해, 빔 형상(71)의 방향을 도 57의 (b)에 나타내어지는 제1 방향이 되도록 조정한다(조정 공정). 도 57의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 계속해서 스테이지(107)를 회전시키면서 제1 레이저광(L1)을 조사하여, 라인(M3)의 제1 영역(M31)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시킨다. 이것에 의해, 대상물(100)에서의 Z방향의 소정 위치에, 제1 영역(M31)을 따라서 개질 영역(4)을 형성한다.
제1 영역(M31)으로부터 제2 영역(M32)으로 제1 집광점(P1)이 이동할 때, 조정부(9d)에 의해, 빔 형상(71)의 방향을 도 58의 (b)에 나타내어지는 제2 방향이 되도록 조정한다(조정 공정). 도 58의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 계속해서 스테이지(107)를 회전시키면서 제1 레이저광(L1)을 조사하여, 라인(M3)의 제2 영역(M32)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시킨다. 이것에 의해, 대상물(100)에서의 Z방향의 소정 위치에, 제2 영역(M32)을 따라서 개질 영역(4)을 형성한다. 이러한 제1 영역(M31) 및 제2 영역(M32)을 따른 제1 집광점(P1)의 이동을, 제1 레이저광(L1)의 조사의 개시로부터 스테이지(107)가 1회전(360°회전)할 때까지 반복한 후, 해당 조사를 정지한다.
상술한 레이저 가공을, 트리밍 소정 위치의 Z방향 위치를 바꾸어 반복하여 행한다. 이상에 의해, 대상물(100)의 내부에서, 유효 영역(R)의 둘레 가장자리의 라인(M3)을 따라서, Z방향으로 복수열의 개질 영역(4)을 형성한다.
이상, 본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101)에서는, 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키고 있는 동안에, 빔 형상(71)의 길이 방향(NH)의 방향이, 가공 진행 방향(BD)과 교차하는 방향으로서 대상물 정보 및 라인 정보에 근거하여 결정된 방향으로 조정된다. 따라서, 길이 방향(NH)이 가공 진행 방향(BD)과 일치한 상태에서 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시킨 것만으로는, 예를 들면 대상물(100)의 물성에 기인하여 장소에 따라서 트림면의 품질이 저하되는 경우에, 그러한 트림면의 품질의 저하를 억제할 수 있다. 따라서, 외부 가장자리 부분인 제거 영역(E)이 제거된 대상물(100)의 트림면의 품질이 장소에 따라서 저하되는 것을 억제할 수 있다.
특히 본 실시 형태에서는, 라인(M3)을 따라서 개질 영역(4)을 형성하면서, 길이 방향(NH)의 방향을 대상물 정보 및 라인 정보에 근거하여 결정된 방향으로 리얼 타임으로 가변할 수 있다. 택트 업을 도모하면서, 트림면의 품질의 저하를 억제하는 것이 가능해진다.
본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101)에서는, 결정부(9b)는, 라인(M3)의 제1 영역(M31)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키는 경우의 길이 방향(NH)의 방향인 제1 방향과, 라인(M3)의 제2 영역(M32)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키는 경우의 길이 방향(NH)의 방향인 제2 방향을 결정한다. 조정부(9d)는, 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키고 있는 동안에, 제1 영역(M31)에 제1 집광점(P1)이 위치하는 경우에는 제1 방향이 되도록 길이 방향(NH)의 방향을 조정한다. 조정부(9d)는, 제2 영역(M32)에 제1 집광점(P1)이 위치하는 경우에는 제2 방향이 되도록 길이 방향(NH)의 방향을 조정한다. 이것에 의해, 제1 영역(M31) 및 제2 영역(M32) 각각에서 대상물(100)의 트림면의 품질이 저하되는 것을 보다 확실히 억제할 수 있다.
레이저 가공 장치(101)에 의한 레이저 가공 방법에서는, 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키고 있는 동안에, 빔 형상(71)의 길이 방향(NH)의 방향이, 가공 진행 방향(BD)과 교차하는 방향으로서 대상물 정보 및 라인 정보에 근거하여 결정된 방향으로 조정된다. 따라서, 길이 방향(NH)이 가공 진행 방향(BD)과 일치한 상태에서 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시킨 것만으로는, 예를 들면 대상물(100)의 물성에 기인하여 장소에 따라서 트림면의 품질이 저하되는 경우에, 그러한 트림면의 품질의 저하를 억제할 수 있다. 따라서, 외부 가장자리 부분인 제거 영역(E)이 제거된 대상물(100)의 트림면의 품질이 장소에 따라서 저하되는 것을 억제할 수 있다.
덧붙여서, 본 실시 형태에서, 빔 형상(71)의 방향을 전환하는 타이밍은, 라인(M3)이 제2 결정 방위(K2)와 직교하는 1점을 0°인 점으로 한 경우에, 라인(M3)의 0°, 45°, 90°, 135°, 180°및 225°인 각 점 및 그 부근에 제1 집광점(P1)이 위치하는 타이밍이다. 이것에 의해, 빔 각도(β)의 영향이 가공 품질을 따를 수 없는 타이밍으로, 빔 형상(71)의 방향을 전환할 수 있다.
빔 형상(71)의 방향의 전환은, 빔 각도(β)가 ±35°이상 변화하지 않도록 실행된다. 즉, 빔 형상(71)의 방향을 변화시키는 경우에는, 시계 방향으로 빔 형상(71)을 회전시키는 경우와 반시계 방향으로 빔 형상(71)을 회전시키는 경우가 있지만, 그 중에서, 도 59의 (a)의 예에서는, 시계 방향으로 빔 형상(71)을 회전시켜키고, 빔 각도(β)가 ±35°이상 변화하지 않도록 하고 있다. 이것은, 도 59의 (b)의 예와 같이, 빔 각도(β)를 ±35°이상 변화시켜 빔 형상(71)의 방향을 전환하면, 가공 품질이 악화되기 때문이다. 또, 반사형 공간 광 변조기(34)를 이용하여 빔 형상(71)의 방향을 전환하는 경우에는, 순간적으로 빔 각도(β)가 변화하기 때문에, 상술한 빔 각도(β)의 전환의 제한은 없어도 좋다.
[제3 실시 형태]
다음으로, 제3 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에 대해 설명한다. 제3 실시 형태의 설명에서는, 제2 실시 형태와 다른 점을 설명하고, 제2 실시 형태와 중복하는 설명을 생략한다.
본 실시 형태의 결정부(9b)는, 취득부(9a)에 의해서 취득된 대상물 정보 및 라인 정보에 근거하여, 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키는 경우의 길이 방향(NH)의 방향을 가공 각도(α)마다 결정한다. 일 예로서, 결정부(9b)는, 길이 방향(NH)의 방향을, 제1 결정 방위(K1) 및 제2 결정 방위(K2) 중 가공 진행 방향(BD)과의 사이의 각도가 큰 일방에 가까워지도록 가공 진행 방향(BD)에 대해서 경사진 방향으로서 가공 각도(α)에 따른 방향의 방향으로 결정한다. 결정부(9b)는, 가공 각도(α)가 0°이상 22.5°미만인 사이에서는, 길이 방향(NH)의 방향을, 가공 각도(α)가 커짐에 따라 빔 각도(β)가 정(正)측으로 커지도록 결정한다. 가공 각도(α)가 22.5°이상 45°미만인 사이에서는, 길이 방향(NH)의 방향을, 가공 각도(α)가 커짐에 따라 정측의 빔 각도(β)가 작아지도록 결정한다. 가공 각도(α)가 45°이상 67.5°미만인 사이에서는, 길이 방향(NH)의 방향을, 가공 각도(α)가 커짐에 따라 빔 각도(β)가 부(負)측으로 커지도록 결정한다. 가공 각도(α)가 67.5°이상 90°미만인 사이에서는, 길이 방향(NH)의 방향을, 가공 각도(α)가 커짐에 따라 부측의 빔 각도(β)가 작아지도록(빔 각도(β)가 0에 가까워지도록) 결정한다.
본 실시 형태의 조정부(9d)는, 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키고 있는 동안에, 연속적으로 변화하도록 길이 방향(NH)의 방향을 조정한다. 조정부(9d)는, 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키고 있는 동안에, 가공 각도(α)에 따라서, 결정부(9b)에 의해서 결정된 방향이 되도록 연속적으로 변화시킨다.
본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101)에서는, 예를 들면 이하의 트리밍 가공을 실시한다.
라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키는 경우의 길이 방향(NH)의 방향을, 결정부(9b)에 의해 가공 각도(α)마다 해당 가공 각도(α)에 따라서 결정한다(결정 공정). 스테이지(107)를 회전시키면서 제1 레이저광(L1)을 조사하여, 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시킨다. 이것에 의해, 대상물(100)에서의 Z방향의 소정 위치에, 라인(M3)을 따라서 개질 영역(4)을 형성한다.
이 때, 가공 각도(α)에 따라 결정된 방향이 되도록, 길이 방향(NH)의 방향을 연속적으로 변화시킨다(조정 공정). 도 60의 (a) 및 도 60의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 예를 들면 가공 각도(α)가 0°인 경우(라인(M3)의 0°인 점(Q1)에 제1 집광점(P1)이 위치하는 경우), 빔 형상(71)의 방향을, 빔 각도(β)가 0°인 방향이 되도록 조정한다. 도 61의 (a) 및 도 61의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 예를 들면 가공 각도(α)가 5°~ 15°인 경우(라인(M3)의 5°~ 15°인 점(Q2)에 제1 집광점(P1)이 위치하는 경우), 빔 형상(71)의 방향을, 빔 각도(β)가 10°~ 35°의 방향이 되도록 조정한다.
도 62의 (a) 및 도 62의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 예를 들면 가공 각도(α)가 45°인 경우(라인(M3)의 0°인 점(Q3)에 제1 집광점(P1)이 위치하는 경우), 빔 형상(71)의 방향을, 빔 각도(β)가 0°인 방향이 되도록 조정한다. 가공 각도(α)가 45°인 경우에는, 제1 결정 방위(K1)에 의한 균열 신장력과 제2 결정 방위(K2)에 의한 균열 신장력이 균형을 이루기 때문에(서로 잡아 당기기 때문에), 빔 형상(71)의 방향을 가공 진행 방향(BD)으로부터 기울이는 것은 불필요하다.
도 63의 (a) 및 도 63의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 예를 들면 가공 각도(α)가 75°~ 85°인 경우(라인(M3)의 75°~ 85°인 점(Q4)에 제1 집광점(P1)이 위치하는 경우), 빔 형상(71)의 방향을, 빔 각도(β)가 ―35°~ －10°인 방향이 되도록 조정한다.
도 64의 (a) 및 도 64의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 예를 들면 가공 각도(α)가 90°인 경우(라인(M3)의 90°인 점(Q5)에 제1 집광점(P1)이 위치하는 경우), 빔 형상(71)의 방향을, 빔 각도(β)가 0°인 방향이 되도록 조정한다. 이러한 라인(M3)을 따른 제1 집광점(P1)의 이동을, 제1 레이저광(L1)의 조사의 개시로부터 스테이지(107)가 1회전(360°회전)할 때까지 반복한 후, 해당 조사를 정지한다.
상술한 레이저 가공을, 트리밍 소정 위치의 Z방향 위치를 바꾸어 반복하여 행한다. 이상에 의해, 대상물(100)의 내부에서, 유효 영역(R)의 둘레 가장자리의 라인(M3)을 따라서, Z방향으로 복수열의 개질 영역(4)을 형성한다.
이상, 본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101)에서도, 외부 가장자리 부분인 제거 영역(E)이 제거된 대상물(100)의 트림면의 품질이 장소에 따라서 저하되는 것을 억제할 수 있다.
본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101)에서는, 조정부(9d)는, 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키고 있는 동안에, 연속적으로 변화하도록 길이 방향(NH)의 방향을 조정한다. 이것에 의해, 라인(M3)의 각 장소에서 대상물(100)의 트림면의 품질이 저하되는 것을 보다 확실히 억제할 수 있다.
본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101)에서는, 대상물은, (100)면을 주면으로 하고, 제1 결정 방위(K1) 및 제2 결정 방위(K2)를 가지는 웨이퍼이다. 결정부(9b)는, 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키는 경우의 길이 방향(NH)의 방향을 가공 각도(α)마다 결정한다. 조정부(9d)는, 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키고 있는 동안에, 가공 각도(α)에 따라서, 결정부(9b)에 의해서 결정된 방향이 되도록 연속적으로 변화시킨다. 이것에 의해, 대상물(100)이 (100)면을 주면으로 하는 웨이퍼인 경우에, 라인(M3)의 각 장소에서 대상물(100)의 트림면의 품질이 저하되는 것을 보다 확실히 억제할 수 있다.
[제4 실시 형태]
다음으로, 제4 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치에 대해 설명한다. 제4 실시 형태의 설명에서는, 제3 실시 형태와 다른 점을 설명하고, 제3 실시 형태와 중복하는 설명을 생략한다.
도 65에 나타내어지는 바와 같이, 라인(M3)은, 제1 부분(M3A), 제2 부분(M3B) 및 제3 부분(M3C)을 포함한다. 제1 부분(M3A)은, 라인(M3)이 제2 결정 방위(K2)와 직교하는 1점을 0°인 점으로 한 경우에, 5°인 점으로부터 15°인 점까지의 사이의 부분, 95°인 점으로부터 105°인 점까지의 사이의 부분, 185°인 점으로부터 195°인 점까지의 사이의 부분, 그리고, 275°인 점으로부터 285°인 점까지의 사이의 부분을 포함한다. 제2 부분(M3B)은, 제1 부분(M3A)으로부터 떨어진 라인(M3)의 부분이다. 제2 부분(M3B)은, 라인(M3)이 제2 결정 방위(K2)와 직교하는 1점을 0°인 점으로 한 경우에, 75°인 점으로부터 85°인 점까지의 사이의 부분, 145°인 점으로부터 175°인 점까지의 사이의 부분, 55°인 점으로부터 85°인 점까지의 사이의 부분, 그리고, 55°인 점으로부터 85°인 점까지의 사이의 부분을 포함한다. 제3 부분(M3C)은, 제1 부분(M3A)과 제2 부분(M3B)과의 사이에 위치하는 부분이다.
본 실시 형태의 결정부(9b)는, 취득부(9a)에 의해서 취득된 대상물 정보 및 라인 정보에 근거하여, 길이 방향(NH)이 가공 진행 방향(BD)과 교차하도록, 제1 부분(M3A)에서의 길이 방향(NH)의 방향을 제1 방향으로 결정한다. 결정부(9b)는, 대상물 정보 및 라인 정보에 근거하여, 길이 방향(NH)이 가공 진행 방향(BD)과 교차하도록, 제2 부분(M3B)에서의 길이 방향(NH)의 방향을 제2 방향으로 결정한다.
본 실시 형태의 조정부(9d)는, 결정된 제1 방향이 되도록 제1 부분(M3A)에서의 길이 방향(NH)의 방향을 조정한다. 조정부(9d)는, 결정된 제2 방향이 되도록 제2 부분(M3B)에서의 길이 방향(NH)의 방향을 조정한다. 조정부(9d)는, 제1 부분(M3A)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시킨 후에 제2 부분(M3B)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키는 경우에, 라인(M3)의 제3 부분(M3C)에서 길이 방향(NH)의 방향을 제1 방향으로부터 제2 방향으로 변화시킨다.
본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101)는, 예를 들면 이하의 트리밍 가공을 실시한다.
대상물 정보 및 라인 정보에 근거하여, 결정부(9b)에 의해, 라인(M3)의 제1 부분(M3A)에서의 길이 방향(NH)의 방향을 제1 방향으로 결정하고, 라인(M3)의 제2 부분(M3B)에서의 길이 방향(NH)의 방향을 제2 방향으로 결정한다.
조정부(9d)에 의해 길이 방향(NH)의 방향을 제1 방향(도 66의 (b) 참조)으로 조정한다. 도 66의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 스테이지(107)를 회전시키면서 제1 레이저광(L1)을 조사하여, 라인(M3)의 제1 부분(M3A)을 따라서, 길이 방향(NH)의 방향이 제1 방향인 빔 형상(71)의 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시킨다. 이것에 의해, 대상물(100)에서의 Z방향의 소정 위치에, 제1 부분(M3A)을 따라서 개질 영역(4)을 형성한다.
이어서, 도 67의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 계속해서 스테이지(107)를 회전시키면서 제1 레이저광(L1)을 조사하여, 라인(M3)의 제3 부분(M3C)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시킨다. 이것에 의해, 대상물(100)에서의 Z방향의 소정 위치에, 라인(M3)의 제3 부분(M3C)을 따라서 개질 영역(4)을 형성한다. 제3 부분(M3C)을 따라서 개질 영역(4)을 형성하고 있는 동안에는, 도 67의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 조정부(9d)에 의해 길이 방향(NH)의 방향을 제1 방향으로부터 제2 방향으로 변화시킨다.
이어서, 도 68의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 계속해서 스테이지(107)를 회전시키면서 제1 레이저광(L1)을 조사하여, 라인(M3)의 제2 부분(M3B)을 따라서, 길이 방향(NH)의 방향이 제2 방향인 빔 형상(71)의 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시킨다. 이것에 의해, 대상물(100)에서의 Z방향의 소정 위치에, 제2 부분(M3B)을 따라서 개질 영역(4)을 형성한다.
이어서, 계속해서 스테이지(107)를 회전시키면서 제1 레이저광(L1)을 조사하여, 라인(M3)의 제3 부분(M3C)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시킨다. 이것에 의해, 대상물(100)에서의 Z방향의 소정 위치에, 라인(M3)의 제3 부분(M3C)을 따라서 개질 영역(4)을 형성한다. 제3 부분(M3C)을 따라서 개질 영역(4)을 형성하고 있는 동안에는, 조정부(9d)에 의해 길이 방향(NH)의 방향을 제2 방향으로부터 제1 방향으로 변화시킨다.
이러한 라인(M3)을 따른 제1 집광점(P1)의 이동을, 제1 레이저광(L1)의 조사의 개시로부터 스테이지(107)가 1회전(360°회전)할 때까지 반복한 후, 해당 조사를 정지한다. 상술한 레이저 가공을, 트리밍 소정 위치의 Z방향 위치를 바꾸어 반복하여 행한다. 이상에 의해, 대상물(100)의 내부에서, 유효 영역(R)의 둘레 가장자리의 라인(M3)을 따라서, Z방향으로 복수열의 개질 영역(4)을 형성한다.
이상, 본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101)에서는, 라인(M3)의 제1 부분(M3A)에서, 빔 형상(71)의 길이 방향(NH)이 가공 진행 방향(BD)과 교차한 상태에서, 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)이 상대적으로 이동시켜진다. 이것에 의해, 예를 들면, 빔 형상(71)의 길이 방향(NH)이 가공 진행 방향(BD)과 일치한 상태에서, 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시킨 것만으로는, 대상물(100)의 물성에 기인하여 라인(M3)의 제1 부분(M3A)에서 트림면의 품질이 저하되는 경우에, 그러한 트림면의 품질의 저하를 억제할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101)에 의하면, 외부 가장자리 부분으로서의 제거 영역(E)이 제거된 대상물(100)의 트림면의 품질이 장소에 따라서 저하되는 것을 억제할 수 있다.
본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101)에서는, 결정부(9b)는, 취득부(9a)에 의해서 취득된 대상물 정보 및 라인 정보에 근거하여, 길이 방향(NH)이 가공 진행 방향(BD)과 교차하도록, 제1 부분(M3A)으로부터 떨어진 제2 부분(M3B)에서의 길이 방향(NH)의 방향을 제2 방향으로 결정한다. 조정부(9d)는, 결정부(9b)에 의해서 결정된 제2 방향이 되도록, 제2 부분(M3B)에서의 길이 방향(NH)의 방향을 조정한다. 이것에 의해, 서로 떨어진 제1 부분(M3A) 및 제2 부분(M3B) 각각에서 대상물(100)의 트림면의 품질이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101)에서는, 제1 부분(M3A)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시킨 후에 제2 부분(M3B)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키는 경우에, 조정부(9d)는, 제1 부분(M3A)과 제2 부분(M3B)과의 사이에 위치하는 제3 부분(M3C)에서, 길이 방향(NH)의 방향을 제1 방향으로부터 제2 방향으로 변화시킨다. 또 마찬가지로, 제2 부분(M3B)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시킨 후에 제1 부분(M3A)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키는 경우에, 조정부(9d)는, 제2 부분(M3B)과 제1 부분(M3A)과의 사이에 위치하는 제3 부분(M3C)에서, 길이 방향(NH)의 방향을 제2 방향으로부터 제1 방향으로 변화시킨다.
이것에 의해, 서로 떨어진 제1 부분(M3A) 및 제2 부분(M3B) 각각에서 대상물(100)의 트림면의 품질이 저하되는 것을 보다 확실히 억제할 수 있다. 빔 각도(β)에 대해서, 중요한 각도 영역으로서의 제1 부분(M3A) 및 제2 부분(M3B)에서는 최적 각도로 하고, 제1 부분(M3A)과 제2 부분(M3B)과의 사이로서 빔 각도(β)의 영향을 비교적 받기 어려운 제3 부분(M3C)에서는, 그 전환을 실시할 수 있다. 택트 업과 높은 가공 품질과의 양립을 도모하는 것이 가능해진다.
본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101)에서는, 대상물(100)은, (100)면을 주면으로 하고, 일방의 (110)면에 수직인 제1 결정 방위(K1) 및 타방의 (110)면에 수직인 제2 결정 방위(K2)를 가지는 웨이퍼이다. 라인(M3)은, 해당 주면에 수직인 방향으로부터 본 경우에 링 모양으로 연장된다. 라인(M3)이 제2 결정 방위(K2)와 직교하는 1점을 0°인 점으로 한 경우에, 제1 부분(M3A)은, 5°인 점으로부터 15°인 점까지의 사이의 부분을 포함한다. 제2 부분(M3B)은, 55°인 점으로부터 85°인 점까지의 사이의 부분을 포함한다. 이것에 의해, 대상물(100)이 (100)면을 주면으로 하는 웨이퍼인 경우에, 대상물(100)의 트림면의 품질이 장소에 따라서 저하되는 것을 억제할 수 있다.
본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101)에서는, 제1 방향 및 제2 방향은, 제1 결정 방위(K1) 및 제2 결정 방위(K2) 중 가공 진행 방향(BD)과의 사이의 각도가 큰 일방(보다 떨어져 있는 일방)에 가까워지도록, 가공 진행 방향(BD)에 대해서 경사진 방향의 방향이다. 이것에 의해, 대상물(100)이 (100)면을 주면으로 하는 웨이퍼인 경우에, 서로 떨어진 제1 부분(M3A) 및 제2 부분(M3B) 각각에서 대상물(100)의 트림면의 품질이 저하되는 것을 보다 확실히 억제할 수 있다.
본 실시 형태의 레이저 가공 장치(101)에서는, 제1 방향 및 제2 방향은, 제1 결정 방위(K1) 및 제2 결정 방위(K2) 중 가공 진행 방향(BD)과의 사이의 각도가 큰 일방에 가까워지도록 가공 진행 방향(BD)으로부터 10°~ 35°경사진 방향의 방향이다. 이것에 의해, 대상물(100)이 (100)면을 주면으로 하는 웨이퍼인 경우에, 서로 떨어진 제1 부분(M3A) 및 제2 부분(M3B) 각각에서 대상물(100)의 트림면의 품질이 저하되는 것을 보다 확실히 억제할 수 있다.
본 실시 형태의 레이저 가공 방법에서는, 서로 떨어진 제1 부분(M3A) 및 제2 부분(M3B) 각각에서, 빔 형상(71)의 길이 방향(NH)이 가공 진행 방향(BD)과 교차한 상태에서, 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)이 상대적으로 이동시켜진다. 이것에 의해, 예를 들면, 빔 형상(71)의 길이 방향(NH)이 가공 진행 방향(BD)과 일치한 상태에서, 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시킨 것만으로는, 대상물(100)의 물성에 기인하여 제1 부분(M3A) 및 제2 부분(M3B) 각각에서 트림면의 품질이 저하되는 경우에, 그러한 트림면의 품질의 저하를 억제할 수 있다. 따라서, 제거 영역(E)이 제거된 대상물(100)의 트림면의 품질이 장소에 따라서 저하되는 것을 억제할 수 있다.
[변형예]
이상, 본 개시의 일 형태는, 상술한 실시 형태에 한정되지 않는다.
상기 실시 형태에서는, 대상물 정보는, 대상물(100)의 결정 방위에 관한 정보를 포함하고 있지만, 대상물에 관한 정보라면, 그 외의 여러 가지의 정보를 포함하고 있어도 괜찮다. 대상물 정보는, 대상물(100)의 물성에 관한 다른 정보를 더 포함하고 있어도 괜찮고, 대상물(100)의 형상 및 사이즈에 관한 정보를 더 포함하고 있어도 괜찮다. 상기 실시 형태에서는, 라인 정보는, 라인(M3)을 따른 가공 진행 방향(BD)(집광점의 이동 방향)에 관한 정보를 포함하고 있지만, 라인(M3)을 따라서 집광점을 이동시키는 경우의 해당 라인(M3)에 관한 정보라면, 그 외의 여러 가지의 정보를 포함하고 있어도 괜찮다.
상기 실시 형태에서는, 라인(M3)을 따라서 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키는 경우의 빔 형상(71)의 길이 방향(NH)의 방향(빔 각도(β))에 관한 정보가, 유저의 조작 또는 외부로부터의 통신 등에 의해서 제어부(9)에 입력되는 경우가 있다. 이 경우, 취득부(9a)는, 길이 방향(NH)의 방향에 관한 입력 정보를 취득한다. 결정부(9b)는, 해당 입력 정보에 근거하여 길이 방향(NH)의 방향을 결정한다. 입력되는 길이 방향(NH)의 방향은, 라인(M3)의 연장 방향 및 대상물(100)의 물성 등에 의거하는 바, 라인(M3) 및 대상물(100)에 관한 정보이다. 즉, 길이 방향(NH)의 방향에 관한 입력 정보는, 대상물 정보 및 라인 정보에 대응 할 수 있다. 또, 입력되는 길이 방향(NH)의 방향은, 라인(M3)의 각 영역(각 부분), 가공 각도(α) 또는 가공 각도역마다 입력되어도 괜찮고, 수치, 범위 또는 연산식으로서 입력되어도 괜찮다.
상기 실시 형태에서는, 라인(M3)에서의 N개의 영역(부분) 각각을 따라 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시키는 경우의 길이 방향(NH)의 방향인 제1 ~ 제N 방향을 결정해도 괜찮다(N은 3이상인 정수). 그리고, 제1~ 제N 영역 각각을 따라 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시켜 개질 영역(4)을 형성시키는 경우에, 길이 방향(NH)의 방향을 제1 ~ 제N 방향 각각으로 조정해도 괜찮다.
상기 실시 형태는, 조사부로서 복수의 레이저 가공 헤드를 구비하고 있어도 괜찮다. 예를 들면 도 69에 나타내어지는 바와 같이, 제1 레이저광을 조사하는 제1 레이저 가공 헤드(10A)에 더하여, 제2 레이저광을 조사하는 제2 레이저 가공 헤드(10B)를 가지고 있어도 괜찮다.
제2 레이저 가공 헤드(10B)는, 스테이지(107)에 재치된 대상물(100)에 제2 레이저광을 Z방향을 따라서 조사하여, 해당 대상물(100)의 내부에 개질 영역을 형성한다. 제2 레이저 가공 헤드(10B)는, 제2 Z축 레일(106B) 및 X축 레일(108)에 장착되어 있다. 제2 레이저 가공 헤드(10B)는, 모터 등의 공지의 구동 장치의 구동력에 의해, 제2 Z축 레일(106B)을 따라서 Z방향으로 직선적으로 이동할 수 있다. 제2 레이저 가공 헤드(10B)는, 모터 등의 공지의 구동 장치의 구동력에 의해, X축 레일(108)을 따라서 X방향으로 직선적으로 이동할 수 있다. 제1 레이저 가공 헤드(10A)와 제2 레이저 가공 헤드(10B)는, 내부 구조가 회전축(C)을 사이에 두고 서로 경상(鏡像)으로 되어 있다. 그 외의 구성에 대해서는, 제2 레이저 가공 헤드(10B)는, 제1 레이저 가공 헤드(10A)와 동일하게 구성되어 있다.
제2 Z축 레일(106B)은, Z방향을 따라서 연장되는 레일이다. 제2 Z축 레일(106B)은, 장착부(66)를 매개로 하여 제2 레이저 가공 헤드(10B)에 장착되어 있다. 제2 Z축 레일(106B)은, 제2 레이저광의 제2 집광점이 Z방향을 따라서 이동하도록, 제2 레이저 가공 헤드(10B)를 Z방향을 따라서 이동시킨다. 제2 Z축 레일(106B)은, 상기 이동 기구(6)(도 1 참조) 또는 상기 이동 기구(300)(도 8 참조)의 레일에 대응한다. 제2 Z축 레일(106B)은, 연직 이동 기구를 구성한다.
조사부로서 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 구비하는 경우, 상술의 제1 처리에서는, 라인(M3)의 제1 영역(M31)을 따라서 제1 레이저광(L1)의 제1 집광점(P1)을 상대적으로 이동시켜 개질 영역을 형성시킴과 아울러, 라인(M3)의 제1 영역(M31) 이외의 영역에서의 개질 영역의 형성을 정지시킨다. 상술의 제2 처리에서는, 라인(M3)의 제2 영역(M32)을 따라서 제2 레이저광의 제2 집광점을 상대적으로 이동시켜 개질 영역을 형성시킴과 아울러, 라인(M3)의 제2 영역(M32) 이외의 영역에서의 개질 영역의 형성을 정지시킨다. 조정부(9d)는, 제1 처리를 실행하는 경우에, 제1 레이저광(L1)의 빔 형상(71)의 길이 방향(NH)의 방향을 제1 방향이 되도록 조정하고, 제2 처리를 실행하는 경우에, 제2 레이저광의 빔 형상의 길이 방향의 방향을 제2 방향이 되도록 조정한다.
조사부로서 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 구비하는 경우, 제1 처리와 제2 처리를 병렬적으로(동시에)에 실행해도 괜찮다. 이것에 의해, 택트 업을 실현할 수 있다. 조사부로서 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 구비하는 경우, 제1 처리와 제2 처리를 시간적으로 별도로(다른 때에) 실행해도 괜찮다. 조사부로서 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 구비하는 경우, 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)가 협동하여 Z방향의 소정 위치에 개질 영역(4)을 일렬 형성해도 좋다. 조사부로서 제1 및 제2 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 구비하는 경우, 제1 레이저 가공 헤드(10A)에 의해서 개질 영역(4)을 일렬 형성함과 아울러, 그것과는 다른 Z방향 위치에 제2 레이저 가공 헤드(10B)에 의해서 개질 영역(4)을 일렬 형성해도 좋다.
또, 예를 들면 도 70에 나타내어지는 레이저 가공 장치(800)와 같이, 4개의 레이저 가공 헤드를 구비하고 있어도 괜찮다. 레이저 가공 장치(800)는, 도 69에 나타내어지는 레이저 가공 장치(101)에 대해서, 제3 및 제4 레이저 가공 헤드(10C, 10D), 제3 및 제4 Z축 레일(106C, 106D), 그리고, Y축 레일(109)을 더 구비하고 있다.
제3 레이저 가공 헤드(10C)는, 스테이지(107)에 재치된 대상물(100)에 제3 레이저광을 Z방향을 따라서 조사하여, 해당 대상물(100)의 내부에 개질 영역(4)을 형성한다. 제3 레이저 가공 헤드(10C)는, 제3 Z축 레일(106C) 및 Y축 레일(109)에 장착되어 있다. 제3 레이저 가공 헤드(10C)는, 모터 등의 공지의 구동 장치의 구동력에 의해, 제3 Z축 레일(106C)을 따라서 Z방향으로 직선적으로 이동할 수 있다. 제3 레이저 가공 헤드(10C)는, 모터 등의 공지의 구동 장치의 구동력에 의해, Y축 레일(109)을 따라서 Y방향으로 직선적으로 이동할 수 있다. 그 외의 구성에 대해서는, 제3 레이저 가공 헤드(10C)는, 제1 레이저 가공 헤드(10A)와 마찬가지로 구성되어 있다.
제4 레이저 가공 헤드(10D)는, 스테이지(107)에 재치된 대상물(100)에 제4 레이저광을 Z방향을 따라서 조사하여, 해당 대상물(100)의 내부에 개질 영역(4)을 형성한다. 제4 레이저 가공 헤드(10D)는, 제4 Z축 레일(106D) 및 Y축 레일(109)에 장착되어 있다. 제4 레이저 가공 헤드(10D)는, 모터 등의 공지의 구동 장치의 구동력에 의해, 제4 Z축 레일(106D)을 따라서 Z방향으로 직선적으로 이동할 수 있다. 제4 레이저 가공 헤드(10D)는, 모터 등의 공지의 구동 장치의 구동력에 의해, Y축 레일(109)을 따라서 Y방향으로 직선적으로 이동할 수 있다. 그 외의 구성에 대해서는, 제4 레이저 가공 헤드(10D)는, 제1 레이저 가공 헤드(10A)와 동일하게 구성되어 있다. 제3 레이저 가공 헤드(10C)와 제4 레이저 가공 헤드(10D)는, 내부 구조가 회전축(C)을 사이에 두고 서로 경상으로 되어 있다.
제3 Z축 레일(106C)은, Z방향을 따라서 연장되는 레일이다. 제3 Z축 레일(106C)은, 장착부(65)와 동일한 장착부(865)를 매개로 하여 제3 레이저 가공 헤드(10C)에 장착되어 있다. 제3 Z축 레일(106C)은, 제3 레이저광의 제3 집광점이 Z방향을 따라서 이동하도록, 제3 레이저 가공 헤드(10C)를 Z방향을 따라서 이동시킨다. 제3 Z축 레일(106C)은, 연직 이동 기구를 구성한다.
제4 Z축 레일(106D)은, Z방향을 따라서 연장되는 레일이다. 제4 Z축 레일(106D)은, 장착부(66)와 동일한 장착부(866)를 매개로 하여 제4 레이저 가공 헤드(10D)에 장착되어 있다. 제4 Z축 레일(106D)은, 제4 레이저광의 제4 집광점이 Z방향을 따라서 이동하도록, 제4 레이저 가공 헤드(10D)를 Z방향을 따라서 이동시킨다. 제4 Z축 레일(106D)은, 연직 이동 기구를 구성한다.
Y축 레일(109)은, Y방향을 따라서 연장되는 레일이다. Y축 레일(109)은, 제3 및 제4 Z축 레일(106C, 106D) 각각에 장착되어 있다. Y축 레일(109)은, 제3 레이저광의 제3 집광점이 Y방향을 따라서 이동하도록, 제3 레이저 가공 헤드(10C)를 Y방향을 따라서 이동시킨다. Y축 레일(109)은, 제4 레이저광의 제4 집광점이 Y방향을 따라서 이동하도록, 제4 레이저 가공 헤드(10D)를 Y방향을 따라서 이동시킨다. Y축 레일(109)은, 제3 및 제4 집광점이 회전축(C) 또는 그 부근을 통과하도록, 제3 및 제4 레이저 가공 헤드(10C, 10D)를 이동시킨다. Y축 레일(109)은, 이동 기구(400)(도 8 참조)의 레일에 대응한다. Y축 레일(109)은, 수평 이동 기구를 구성한다. X축 레일(108)과 Y축 레일(109)은, 높이 위치가 다르도록 설치되어 있다. 예를 들면 X축 레일(108)이 하측에, Y축 레일(109)이 상측에 설치되어 있다.
상기 실시 형태에서는, 성형부로서 반사형 공간 광 변조기(34)를 채용했지만, 성형부는 공간 광 변조기에 한정되지 않고, 여러 가지의 장치 또는 광학계를 채용해도 괜찮다. 예를 들면, 성형부로서, 타원 빔 광학계, 슬릿 광학계 또는 비점수차 광학계를 채용해도 괜찮다. 또, 그레이팅 패턴 등을 변조 패턴에 이용하여, 집광점을 분기시켜 2점 이상의 집광점을 조합시키는 것에 의해, 길이 방향(NH)을 가지는 빔 형상(71)을 작성해도 괜찮다. 또, 편광을 이용하는 것에 의해, 길이 방향(NH)을 가지는 빔 형상(71)을 작성해도 되며, 편광 방향을 회전시키는 방법은, 예를 들면 1/2λ 파장판을 회전시킴으로써 실현할 수 있다. 또, 공간 광 변조기는 반사형의 것에 한정되지 않고, 투과형의 공간 광 변조기를 채용해도 괜찮다.
상기 실시 형태에서는, 가공 제어부(9c)에 의해 제1 레이저광(L1) 또는 그 광학계를 제어함으로써, 개질 영역(4)의 형성 및 그 정지를 전환했지만, 이것에 한정되지 않는다. 공지의 여러 가지의 기술을 이용하여, 개질 영역(4)의 형성 및 그 정지의 전환을 실현해도 괜찮다. 예를 들면, 대상물(100) 상에 직접 마스크를 마련하여 제1 레이저광(L1)을 차광함으로써, 개질 영역(4)의 형성 및 그 정지를 전환해도 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 주면의 면방위는 특별히 한정되지 않는다. 상기 실시 형태에서는, 라인(M3)의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 상기 실시 형태에서는, 결정부(9b)가 제1 방향 및 제2 방향 중 어느 일방만을 결정하고, 조정부(9d)가 해당 어느 일방이 되도록 길이 방향(NH)의 방향을 조정해도 괜찮다.
상술한 실시 형태에서는, 대상물(100)의 이면(100b)을 레이저광 입사면으로 했지만, 대상물(100)의 표면(100a)을 레이저광 입사면으로 해도 좋다. 상술한 실시 형태에서는, 개질 영역(4)은, 예를 들면 대상물(100)의 내부에 형성된 결정 영역, 재결정 영역, 또는, 게더링(gathering) 영역이라도 좋다. 결정 영역은, 대상물(100)의 가공전의 구조를 유지하고 있는 영역이다. 재결정 영역은, 일단은 증발, 플라즈마화 혹은 용융한 후, 재응고할 때에 단결정 혹은 다결정으로서 응고한 영역이다. 게더링 영역은, 중금속 등의 불순물을 모아 포획하는 게더링 효과를 발휘하는 영역이며, 연속적으로 형성되어 있어도 괜찮고, 단속적으로 형성되어 있어도 괜찮다. 또, 예를 들면 가공 장치는, 어브레이전(abrasion) 등의 가공에 적용되어도 괜찮다.
상술한 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치는, 취득부(9a)는 구비하고 있지 않아도 괜찮다. 상술한 실시 형태에 관한 레이저 가공 방법은, 대상물 정보 및 라인 정보를 취득하는 공정(정보 취득 공정)을 포함하지 않아도 좋다. 이 경우, 예를 들면 레이저 가공을 행하는 대상물(100) 등이 미리 정해져 있고, 대상물 정보 및 라인 정보가 미리 기억되어 있다.
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.
1, 101, 800 - 레이저 가공 장치 4 - 개질 영역
9 - 제어부 9a - 취득부
9b - 결정부 9c - 가공 제어부
9d - 조정부
10A - 제1 레이저 가공 헤드(조사부)
10B - 제2 레이저 가공 헤드(조사부)
10C - 제3 레이저 가공 헤드(조사부)
10D - 제4 레이저 가공 헤드(조사부)
34 - 반사형 공간 광 변조기(성형부)
71 - 빔 형상(집광 영역의 일부의 형상)
100 - 대상물 100a - 표면(주면)
100b - 이면(주면, 레이저광 입사면)
107 - 스테이지(지지부) K1 - 제1 결정 방위(결정 방위)
K2 - 제2 결정 방위(결정 방위) L1 - 제1 레이저광(레이저광)
L2 - 제2 레이저광(레이저광) M3 - 라인
M31 - 제1 영역(제1 부분) M32 - 제2 영역(제1 부분)
M3A - 제1 부분 M3B - 제2 부분
M3C - 제3 부분 NH - 길이 방향
P1 - 제1 집광점(집광 영역의 일부)

Claims (9)

  1. 대상물에 적어도 집광 영역의 일부를 맞추어 레이저광을 조사하는 것에 의해, 상기 대상물에 개질(改質) 영역을 형성하는 레이저 가공 장치로서,
    상기 대상물을 지지하는 지지부와,
    상기 지지부에 의해서 지지된 상기 대상물에 상기 레이저광을 조사하는 조사부와,
    상기 지지부 및 상기 조사부를 제어하는 제어부를 구비하며,
    상기 조사부는,
    상기 레이저광의 광축에 수직인 면내에서의 상기 집광 영역의 일부의 형상이 길이 방향을 가지도록 상기 레이저광을 성형하는 성형부를 가지고,
    상기 제어부는,
    상기 대상물에 관한 대상물 정보, 및, 상기 대상물의 외부 가장자리의 내측에서 고리 모양으로 연장되는 라인을 따라서 상기 집광 영역의 일부를 상대적으로 이동시키는 경우의 상기 라인에 관한 라인 정보에 근거하여, 상기 길이 방향이 상기 집광 영역의 일부의 이동 방향과 교차하도록, 상기 라인의 제1 부분에서의 상기 길이 방향의 방향을 제1 방향으로 결정하는 결정부와,
    상기 결정부에 의해서 결정된 상기 제1 방향이 되도록, 상기 제1 부분에서의 상기 길이 방향의 방향을 조정하는 조정부를 가지는 레이저 가공 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 대상물 정보는, 상기 대상물의 결정 방위에 관한 정보이고,
    상기 라인 정보는, 상기 집광 영역의 일부의 이동 방향에 관한 정보인 레이저 가공 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 결정부는, 상기 대상물 정보 및 상기 라인 정보에 근거하여, 상기 길이 방향이 상기 이동 방향과 교차하도록, 상기 제1 부분으로부터 떨어진 상기 라인의 제2 부분에서의 상기 길이 방향의 방향을 제2 방향으로 결정하고,
    상기 조정부는, 상기 결정부에 의해서 결정된 상기 제2 방향이 되도록, 상기 제2 부분에서의 상기 길이 방향의 방향을 조정하는 레이저 가공 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 부분을 따라서 상기 집광 영역의 일부를 상대적으로 이동시킨 후에 상기 제2 부분을 따라서 상기 집광 영역의 일부를 상대적으로 이동시키는 경우에, 상기 조정부는, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분과의 사이에 위치하는 상기 라인의 제3 부분에서, 상기 길이 방향의 방향을 상기 제1 방향으로부터 상기 제2 방향으로 변화시키는 레이저 가공 장치.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 대상물은, (100)면을 주면(主面)으로 하고, 일방의 (110)면에 수직인 제1 결정 방위 및 타방의 (110)면에 수직인 제2 결정 방위를 가지는 웨이퍼이며,
    상기 라인은, 상기 주면에 수직인 방향으로부터 본 경우에 링 모양으로 연장되어 있고,
    상기 라인이 상기 제2 결정 방위와 직교하는 1점을 0°인 점으로 한 경우에, 상기 제1 부분은, 5°인 점으로부터 15°인 점까지의 사이의 부분을 포함하고, 상기 제2 부분은, 75°인 점으로부터 85°인 점까지의 사이의 부분을 포함하는 레이저 가공 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 방향 및 상기 제2 방향은, 상기 제1 결정 방위 및 상기 제2 결정 방위 중 상기 이동 방향과의 사이의 각도가 큰 일방에 가까워지도록, 상기 이동 방향에 대해 경사진 방향의 방향인 레이저 가공 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 방향 및 제2 방향은, 상기 제1 결정 방위 및 상기 제2 결정 방위 중 상기 이동 방향과의 사이의 각도가 큰 일방에 가까워지도록 상기 이동 방향으로부터 10° ~ 35°경사진 방향의 방향인 레이저 가공 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 성형부는, 공간 광 변조기이며,
    상기 조정부는, 상기 공간 광 변조기를 제어하는 것에 의해, 상기 길이 방향의 방향을 조정하는 레이저 가공 장치.
  9. 대상물에 적어도 집광 영역의 일부를 맞추어 레이저광을 조사하는 것에 의해, 상기 대상물에 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 방법으로서,
    상기 대상물에 관한 대상물 정보, 및, 상기 대상물의 외부 가장자리의 내측에서 고리 모양으로 연장되는 라인을 따라서 상기 집광 영역의 일부를 상대적으로 이동시키는 경우의 상기 라인에 관한 라인 정보에 근거하여, 상기 레이저광의 광축에 수직인 면내에서의 상기 집광 영역의 일부의 형상이 가지는 길이 방향이 상기 집광 영역의 일부의 이동 방향과 교차하도록, 상기 라인의 제1 부분에서의 상기 길이 방향의 방향을 제1 방향으로 결정하고, 상기 제1 부분으로부터 떨어진 상기 라인의 제2 부분에서의 상기 길이 방향의 방향을 제2 방향으로 결정하는 공정과,
    결정된 상기 제1 방향이 되도록, 상기 제1 부분에서의 상기 길이 방향의 방향을 조정하고, 결정된 상기 제2 방향이 되도록, 상기 제2 부분에서의 상기 길이 방향의 방향을 조정하는 공정을 구비하는 레이저 가공 방법.
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