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KR102226222B1 - 레이저 가공 장치 - Google Patents

레이저 가공 장치 Download PDF

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KR102226222B1
KR102226222B1 KR1020150124908A KR20150124908A KR102226222B1 KR 102226222 B1 KR102226222 B1 KR 102226222B1 KR 1020150124908 A KR1020150124908 A KR 1020150124908A KR 20150124908 A KR20150124908 A KR 20150124908A KR 102226222 B1 KR102226222 B1 KR 102226222B1
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laser
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laser beam
basic
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주니치 구키
유사쿠 이토
Original Assignee
가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명은, 필요 사항을 입력함으로써 피가공물의 가공 조건을 자동적으로 설정할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공한다.
이 레이저 가공 장치는, 피가공물 유지 수단에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 집광기를 구비한 레이저 광선 조사 수단과 피가공물 유지 수단과 레이저 광선 조사 수단을 상대적으로 이동시키는 이동 수단을 제어하는 제어 수단과, 원하는 가공 결과를 입력하는 입력 수단과, 피가공물 유지 수단에 유지된 피가공물의 가공 상태를 촬상하여 3차원 화상을 생성하는 3차원 화상 촬상 수단을 구비하고, 제어 수단은, 입력 수단에 의해 입력된 원하는 가공 결과와 3차원 화상 촬상 수단에 의해 생성된 가공 상태의 3차원 화상에 기초하여 원하는 가공 결과가 얻어지도록 가공 조건을 조정하는 가공 조건 조정 공정을 실시하며, 가공 조건 조정 공정에 있어서 조정된 가공 조건에 기초하여 레이저 광선 조사 수단 및 이동 수단을 제어한다.

Description

레이저 가공 장치{LASER MACHINING APPARATUS}
본 발명은 웨이퍼 등의 피가공물에 레이저 가공을 실시하기 위한 레이저 가공 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스 제조 프로세스에 있어서는, 대략 원판 형상인 반도체 웨이퍼의 표면에 격자형으로 형성된 분할 예정 라인에 의해 복수의 영역이 구획되고, 이 구획된 영역에 IC, LSI 등의 디바이스를 형성한다. 그리고, 반도체 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라 분할함으로써 디바이스가 형성된 영역을 분할하여 개개의 반도체 디바이스를 제조하고 있다.
반도체 웨이퍼 등의 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라 분할하는 방법으로서, 웨이퍼에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광선을 분할 예정 라인을 따라 조사하여 어블레이션 가공함으로써 파단의 기점이 되는 레이저 가공홈을 형성하고, 이 파단의 기점이 되는 레이저 가공홈이 형성된 분할 예정 라인을 따라 외력을 부여함으로써 할단하는 방법이 제안되어 있다.
전술한 레이저 가공을 실시하는 레이저 가공 장치는, 피가공물을 유지하는 피가공물 유지 수단과, 상기 피가공물 유지 수단에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 집광기를 구비한 레이저 광선 조사 수단과, 피가공물 유지 수단과 레이저 광선 조사 수단을 상대적으로 가공 이송 방향(X축 방향)으로 가공 이송하는 가공 이송 수단과, 피가공물 유지 수단과 레이저 광선 조사 수단을 상대적으로 가공 이송 방향(X축 방향)과 직교하는 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)으로 인덱싱 이송하는 인덱싱 이송 수단과, 가공하여야 하는 영역을 검출하는 얼라인먼트 수단을 구비한다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2006-289388호 공보
그러나, 웨이퍼 등의 피가공물에 소정 깊이(예컨대 10 ㎛)의 레이저 가공홈을 형성하는 경우, 레이저 광선의 출력, 반복 주파수, 펄스 폭, 집광 스폿 직경, 가공 이송 속도 등의 가공 요소의 수치를 적절하게 조정하여 가공을 행하며, 가공홈의 깊이를 계측하여 시행 착오하면서 가공 조건을 설정하지 않으면 안 되어, 생산성이 나쁘다고 하는 문제가 있다.
또한, 피가공물로서의 웨이퍼는, 종류에 따라 또는 메이커에 따라 특성이 상이하기 때문에, 그때마다 가공 조건을 변경할 필요가 있어, 오퍼레이터는 가공 조건의 설정에 많은 시간을 요하게 된다.
본 발명은 상기 사실을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 기술적 과제는, 필요 사항을 입력함으로써 피가공물의 가공 조건을 자동적으로 설정할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 주된 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따르면, 피가공물을 유지하는 피가공물 유지 수단과, 상기 피가공물 유지 수단에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 집광기를 구비한 레이저 광선 조사 수단과, 피가공물 유지 수단과 레이저 광선 조사 수단을 상대적으로 이동시키는 이동 수단과, 상기 피가공물 유지 수단에 유지된 피가공물의 가공하여야 하는 영역을 검출하는 얼라인먼트 수단과, 상기 레이저 광선 조사 수단 및 상기 이동 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하는 레이저 가공 장치로서,
상기 제어 수단에 원하는 가공 결과를 입력하는 입력 수단과,
피가공물 유지 수단에 유지된 피가공물의 가공 상태를 촬상하여 3차원 화상을 생성하는 3차원 화상 촬상 수단을 구비하고,
상기 제어 수단은, 상기 입력 수단에 의해 입력된 원하는 가공 결과와 상기 3차원 화상 촬상 수단에 의해 생성된 가공 상태의 3차원 화상에 기초하여 원하는 가공 결과가 얻어지도록 가공 조건을 조정하는 가공 조건 조정 공정을 실시하며, 상기 가공 조건 조정 공정에 있어서 조정된 가공 조건에 기초하여 상기 레이저 광선 조사 수단 및 상기 이동 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치가 제공된다.
상기 가공 조건 조정 공정에서는, 상기 제어 수단은, 입력 수단으로부터 입력된 원하는 가공 결과 및 가공 요소의 수치 범위에 기초하여 각 가공 요소의 기본 수치를 설정하는 기본 수치 설정 공정과, 상기 기본 수치 설정 공정에 있어서 설정한 각 가공 요소의 기본 수치에 따라 레이저 광선 조사 수단 및 이동 수단을 제어함으로써 피가공물 유지 수단에 유지된 피가공물에 기본 가공을 실시하는 기본 가공 실시 공정과, 상기 3차원 화상 촬상 수단을 작동시켜 기본 가공된 가공 상태를 촬상하여 3차원 화상을 생성하는 3차원 화상 촬상 공정과, 상기 3차원 화상 촬상 공정에 의해 생성된 3차원 화상에 기초하여 각 가공 요소마다의 가공 결과의 그래프를 작성하는 그래프 생성 공정과, 상기 그래프 생성 공정에 있어서 작성된 각 가공 요소마다의 가공 결과의 그래프로부터 가공 결과에 영향력을 갖는 가공 요소를 선정하고, 선정한 가공 요소의 변경 수치를 설정하는 변경 수치 범위 설정 공정과, 상기 변경 수치 범위 설정 공정에 있어서 설정한 가공 요소의 변경 수치에 기초하여 각 가공 요소의 변경 수치를 설정하는 변경 수치 설정 공정과, 상기 변경 수치 설정 공정에 있어서 설정한 각 가공 요소의 변경 수치에 따라 레이저 광선 조사 수단 및 이동 수단을 제어함으로써 피가공물 유지 수단에 유지된 피가공물에 변경 가공을 실시하는 변경 가공 실시 공정을 실시하며, 이후 실제의 가공 결과가 원하는 가공 결과의 허용 범위가 될 때까지 3차원 화상 촬상 공정과 그래프 생성 공정과 변경 수치 설정 공정 및 변경 가공 실시 공정을 반복 실시한다.
상기 기본 수치 설정 공정과 그래프 생성 공정 및 변경 수치 설정 공정은, 실험 계획법에 기초하여 실행한다.
본 발명에 따른 레이저 가공 장치는, 피가공물 유지 수단에 유지된 피가공물의 가공 상태를 촬상하여 3차원 화상을 생성하는 3차원 화상 촬상 수단을 구비하고, 제어 수단은, 입력 수단에 의해 입력된 원하는 가공 결과와 3차원 화상 촬상 수단에 의해 생성된 가공 상태의 3차원 화상에 기초하여 원하는 가공 결과가 얻어지도록 가공 조건을 조정하는 가공 조건 조정 공정을 실시하며, 가공 조건 조정 공정에 있어서 조정된 가공 조건에 기초하여 레이저 광선 조사 수단 및 이동 수단을 제어하기 때문에, 입력 수단으로부터 필요 사항을 입력함으로써 피가공물의 가공 조건을 자동적으로 설정할 수 있으므로, 오퍼레이터가 시행 착오하면서 가공 조건을 설정할 필요가 없어 생산성이 향상된다.
도 1은 본 발명에 따라 구성된 레이저 가공 장치의 사시도이다.
도 2는 레이저 가공 장치에 장비된 3차원 화상 촬상 수단을 구성하는 간섭식 촬상 기구의 구성 부재를 분해하여 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2에 나타내는 간섭식 촬상 기구의 주요부 단면도이다.
도 4는 도 3에 나타내는 간섭식 촬상 기구를 구성하는 집광기 및 간섭광 생성 수단의 설명도이다.
도 5는 레이저 가공 장치에 장비되는 처리 수단의 블록 구성도이다.
도 6은 피에조 모터로 이루어지는 액추에이터에 인가하는 전압과 피에조 모터의 축 방향 변위의 관계를 설정한 제어 맵이다.
도 7은 피가공물로서의 반도체 웨이퍼가 환형의 프레임에 장착된 다이싱 테이프의 표면에 장착된 상태의 사시도이다.
도 8은 레이저 가공 장치에 장비되는 제어 수단에 입력하는 가공 요소의 수치 범위의 설명도이다.
도 9는 레이저 가공 장치에 장비되는 제어 수단이 실시하는 기본 수치 설정 공정에 따라 설정된 가공 요소의 기본 수치의 설명도이다.
도 10은 레이저 가공 장치가 실시하는 기본 가공 실시 공정에 따라 가공된 #1~#5의 레이저 가공홈의 단면도이다.
도 11은 레이저 가공 장치가 실시하는 3차원 화상 촬상 공정에 따라 생성된 #1~#5의 레이저 가공홈의 3차원 화상의 설명도이다.
도 12는 레이저 가공 장치에 장비되는 제어 수단이 실시하는 그래프 생성 공정에 따라 생성된 가공 요소마다의 가공 결과의 그래프의 설명도이다.
도 13은 레이저 가공 장치에 장비되는 제어 수단이 실시하는 변경 수치 범위 설정 공정에 따라 설정된 가공 요소의 변경 수치 범위의 설명도이다.
도 14는 레이저 가공 장치에 장비되는 제어 수단이 실시하는 변경 수치 설정 공정에 따라 설정된 가공 요소의 변경 수치의 설명도이다.
이하, 본 발명에 따라 구성된 레이저 가공 장치의 적합한 실시형태에 대해서, 첨부 도면을 참조하여, 더욱 상세하게 설명한다.
도 1에는, 본 발명에 따라 구성된 레이저 가공 장치의 사시도가 도시되어 있다. 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치(1)는, 정지(靜止) 베이스(2)와, 상기 정지 베이스(2)에 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향(X축 방향)으로 이동 가능하게 배치되어 피가공물을 유지하는 피가공물 유지 기구(3)와, 정지 베이스(2) 상에 배치된 가공 수단인 레이저 광선 조사 수단으로서의 레이저 광선 조사 유닛(4)을 구비하고 있다.
상기 피가공물 유지 기구(3)는, 정지 베이스(2) 상에 화살표 X로 나타내는 X축 방향을 따라 평행하게 배치된 한 쌍의 안내 레일(31, 31)과, 상기 안내 레일(31, 31) 상에 X축 방향으로 이동 가능하게 배치된 제1 슬라이딩 블록(32)과, 상기 제1 슬라이딩 블록(32) 상에 X축 방향과 직교하는 Y축 방향으로 이동 가능하게 배치된 제2 슬라이딩 블록(33)과, 상기 제2 슬라이딩 블록(33) 상에 원통 부재(34)에 의해 지지된 커버 테이블(35)과, 피가공물 유지 수단으로서의 척 테이블(36)을 구비한다. 이 척 테이블(36)은 다공성 재료로 형성된 흡착 척(361)을 구비하고, 흡착 척(361)의 상면인 유지면 상에 피가공물인 예컨대 원판 형상의 반도체 웨이퍼를 도시하지 않는 흡인 수단에 의해 유지하도록 되어 있다. 이와 같이 구성된 척 테이블(36)은, 원통 부재(34) 내에 배치된 도시하지 않는 펄스 모터에 의해 회전된다. 또한, 척 테이블(36)에는, 반도체 웨이퍼 등의 피가공물을 보호 테이프를 통해 지지하는 환형의 프레임을 고정하기 위한 클램프(362)가 배치되어 있다.
상기 제1 슬라이딩 블록(32)은, 그 하면에 상기 한 쌍의 안내 레일(31, 31)과 감합하는 한 쌍의 피안내홈(321, 321)이 마련되어 있으며, 그 상면에 Y축 방향을 따라 평행하게 형성된 한 쌍의 안내 레일(322, 322)이 마련되어 있다. 이와 같이 구성된 제1 슬라이딩 블록(32)은, 피안내홈(321, 321)이 한 쌍의 안내 레일(31, 31)에 감합함으로써, 한 쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라 X축 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 피가공물 유지 기구(3)는, 제1 슬라이딩 블록(32)을 한 쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라 X축 방향으로 이동시키기 위한 X축 이동 수단(37)을 구비한다. X축 이동 수단(37)은, 상기 한 쌍의 안내 레일(31, 31) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(371)와, 상기 수나사 로드(371)를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터(372) 등의 구동원을 포함한다. 수나사 로드(371)는, 그 일단이 상기 정지 베이스(2)에 고정된 베어링 블록(373)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(372)의 출력축에 전동(傳動) 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드(371)는, 제1 슬라이딩 블록(32)의 중앙부 하면에 돌출하여 마련된 도시하지 않는 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(372)에 의해 수나사 로드(371)를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 제1 슬라이딩 블록(32)은 안내 레일(31, 31)을 따라 X축 방향으로 이동된다.
레이저 가공 장치(1)는, 상기 척 테이블(36)의 X축 방향 위치를 검출하기 위한 X축 방향 위치 검출 수단(374)을 구비한다. X축 방향 위치 검출 수단(374)은, 안내 레일(31)을 따라 배치된 리니어 스케일(374a)과, 제1 슬라이딩 블록(32)에 배치되어 제1 슬라이딩 블록(32)과 함께 리니어 스케일(374a)을 따라 이동하는 판독 헤드(374b)로 이루어져 있다. 이 X축 방향 위치 검출 수단(374)의 판독 헤드(374b)는, 본 실시형태에 있어서는 1 ㎛마다 1 펄스의 펄스 신호를 후술하는 제어 수단에 보낸다. 그리고 후술하는 제어 수단은, 입력된 펄스 신호를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 X축 방향 위치를 검출한다. 또한, 상기 X축 이동 수단(37)의 구동원으로서 펄스 모터(372)를 이용한 경우에는, 펄스 모터(372)에 구동 신호를 출력하는 후술하는 제어 수단의 구동 펄스를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 X축 방향 위치를 검출할 수도 있다. 또한, 상기 X축 이동 수단(37)의 구동원으로서 서보 모터를 이용한 경우에는, 서보 모터의 회전수를 검출하는 로터리 인코더가 출력하는 펄스 신호를 후술하는 제어 수단에 보내고, 제어 수단이 입력된 펄스 신호를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 X축 방향 위치를 검출할 수도 있다.
상기 제2 슬라이딩 블록(33)은, 그 하면에 상기 제1 슬라이딩 블록(32)의 상면에 마련된 한 쌍의 안내 레일(322, 322)과 감합하는 한 쌍의 피안내홈(331, 331)이 마련되어 있고, 이 피안내홈(331, 331)을 한 쌍의 안내 레일(322, 322)에 감합함으로써, X축 방향과 직교하는 화살표 Y로 나타내는 Y축 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 피가공물 유지 기구(3)는, 제2 슬라이딩 블록(33)을 제1 슬라이딩 블록(32)에 마련된 한 쌍의 안내 레일(322, 322)을 따라 Y축 방향으로 이동시키기 위한 Y축 이동 수단(38)을 구비한다. Y축 이동 수단(38)은, 상기 한 쌍의 안내 레일(322, 322) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(381)와, 상기 수나사 로드(381)를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터(382) 등의 구동원을 포함한다. 수나사 로드(381)는, 그 일단이 상기 제1 슬라이딩 블록(32)의 상면에 고정된 베어링 블록(383)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(382)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드(381)는, 제2 슬라이딩 블록(33)의 중앙부 하면에 돌출하여 마련된 도시하지 않는 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(382)에 의해 수나사 로드(381)를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 제2 슬라이딩 블록(33)은 안내 레일(322, 322)을 따라 Y축 방향으로 이동된다.
레이저 가공 장치(1)는, 상기 제2 슬라이딩 블록(33)의 Y축 방향 위치를 검출하기 위한 Y축 방향 위치 검출 수단(384)을 구비한다. Y축 방향 위치 검출 수단(384)은, 안내 레일(322)을 따라 배치된 리니어 스케일(384a)과, 제2 슬라이딩 블록(33)에 배치되어 제2 슬라이딩 블록(33)과 함께 리니어 스케일(384a)을 따라 이동하는 판독 헤드(384b)로 이루어져 있다. 이 Y축 방향 위치 검출 수단(384)의 판독 헤드(384b)는, 도시된 실시형태에 있어서는 1 ㎛마다 1 펄스의 펄스 신호를 후술하는 제어 수단에 보낸다. 그리고 후술하는 제어 수단은, 입력된 펄스 신호를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 Y축 방향 위치를 검출한다. 또한, 상기 Y축 이동 수단(38)의 구동원으로서 펄스 모터(382)를 이용한 경우에는, 펄스 모터(382)에 구동 신호를 출력하는 후술하는 제어 수단의 구동 펄스를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 Y축 방향 위치를 검출할 수도 있다. 또한, 상기 Y축 이동 수단(38)의 구동원으로서 서보 모터를 이용한 경우에는, 서보 모터의 회전수를 검출하는 로터리 인코더가 출력하는 펄스 신호를 후술하는 제어 수단에 보내고, 제어 수단이 입력된 펄스 신호를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 Y축 방향 위치를 검출할 수도 있다.
상기 레이저 광선 조사 유닛(4)은, 상기 정지 베이스(2) 상에 배치된 지지 부재(41)와, 상기 지지 부재(41)에 의해 지지되어 실질상 수평으로 연장되는 기체(機體) 케이싱(42)과, 상기 기체 케이싱(42)에 배치된 레이저 광선 조사 수단(5)과, 레이저 가공하여야 하는 가공 영역을 검출하는 촬상 수단(6)을 구비한다. 레이저 광선 조사 수단(5)은, 기체 케이싱(42) 내에 배치되어 도시하지 않는 펄스 레이저 광선 발진기나 반복 주파수 설정 수단을 구비한 펄스 레이저 광선 발진 수단 및 이 펄스 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 펄스 레이저 광선을 집광하여 척 테이블(36)에 유지된 피가공물에 조사하는 가공 헤드(51)를 구비한다.
상기 촬상 수단(6)은, 기체 케이싱(42)에 가공 헤드(51)로부터 X축 방향의 동일선 상에 소정 거리를 두고 배치되어 있다. 이 촬상 수단(6)은, 가시광선에 의해 촬상하는 통상의 촬상 소자(CCD) 외에, 피가공물에 적외선을 조사하는 적외선 조명 수단과, 상기 적외선 조명 수단에 의해 조사된 적외선을 포착하는 광학계와, 상기 광학계에 의해 포착된 적외선에 대응한 전기 신호를 출력하는 촬상 소자(적외선 CCD) 등으로 구성되어 있고, 촬상한 화상 신호를 도시하지 않는 제어 수단에 보낸다.
레이저 가공 장치(1)에는, 척 테이블(36)에 유지된 피가공물에 가공이 실시된 가공 상태를 촬상하여 3차원 화상을 생성하는 3차원 화상 촬상 수단(7)이 배치되어 있다. 3차원 화상 촬상 수단(7)은, 상기 기체 케이싱(42)에 배치된 X축 방향, X축 방향과 직교하는 Y축 방향, X축 방향 및 Y축 방향과 직교하는 Z축 방향에 있어서 3차원으로 척 테이블(36)에 유지된 피가공물을 촬상하고, 촬상한 화상 신호를 출력하는 간섭식 촬상 기구(70)를 구비한다. 간섭식 촬상 기구(70)는, 기체 케이싱(42)에 배치된 제1 Z축 이동 수단(8)에 의해 Z축 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 간섭식 촬상 기구(70) 및 제1 Z축 이동 수단(8)에 대해서, 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
도 2 내지 도 4에 나타내는 간섭식 촬상 기구(70)는, 소위 미라우형 간섭식 촬상 기구로, 도 3에 상세하게 나타내는 바와 같이 기구 하우징(71)과, 상기 기구 하우징(71)의 상부에 배치된 촬상 소자 수단(72)과, 기구 하우징(71)의 하부에 배치되어 척 테이블(36)의 유지면(상면)에 대향하는 집광기(73)와, 상기 집광기(73)를 통하여 척 테이블(36)의 유지면에 유지된 피가공물에 광을 조사하는 광 조사 수단(74)을 구비한다. 촬상 소자 수단(72)은, 복수의 화소가 X축 방향과 Y축 방향으로 배열되어 있고, 촬상한 화상 신호를 후술하는 제어 수단에 출력한다.
간섭식 촬상 기구(70)를 구성하는 집광기(73)는, 집광기 케이스(731)와, 상기 집광기 케이스(731) 내에 배치된 대물 렌즈(732)로 이루어져 있다. 대물 렌즈(732)는, 도 4에 나타내는 바와 같이 후술하는 광 조사 수단(74)으로부터의 광을 집광점(P)(촬상 위치)에 집광한다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 집광점(P)의 집광 스폿은 φ100 ㎛로 설정되어 있다. 이와 같이 구성된 집광기(73)의 집광기 케이스(731)에는, 척 테이블(36)의 유지면에 유지된 피가공물에서 반사된 귀환광과 간섭광을 생성하는 간섭광 생성 수단(75)이 배치되어 있다. 간섭광 생성 수단(75)은, 상기 대물 렌즈(732)로부터 척 테이블(36)측에 배치된 유리 플레이트(751)와, 상기 유리 플레이트(751)로부터 척 테이블(36)측에 배치된 제1 빔 스플리터(752)로 이루어져 있다. 유리 플레이트(751)는, 중앙에 직경이 예컨대 φ0.5 ㎜인 미세한 미러(751a)를 구비한다. 상기 제1 빔 스플리터(752)는, 광 조사 수단(74)으로부터 조사되어 대물 렌즈(732)에 의해 집광된 광을 투과하여 척 테이블(36)의 유지면에 유지된 피가공물에 조사하며 유리 플레이트(751)의 미러(751a)를 향하여 광을 반사한다. 이와 같이 구성된 집광기(73) 및 간섭광 생성 수단(75)은, 집광점(P)(촬상 위치)에서 반사된 귀환광과 제1 빔 스플리터(752)에서 반사된 광이 유리 플레이트(751)에 있어서 간섭하였을 때 광 강도가 높은 간섭광을 생성하여, 상기 촬상 소자 수단(72)을 향하여 유도한다.
상기 대물 렌즈(732)와 간섭광 생성 수단(75)이 배치된 집광기(73)의 집광기 케이스(731)는, 도 3에 나타내는 바와 같이 기구 하우징(71)의 바닥벽(711)에 마련된 장착 구멍(711a)을 통하여 척 테이블(36)의 유지면(상면)에 대하여 수직인 방향(도 3에 있어서 상하 방향)으로 이동 가능하게 배치되어 있다. 그리고, 본 실시형태에 있어서는 기구 하우징(71)의 바닥벽(711)과 집광기 케이스(731)의 상단에 마련된 플랜지부(731a) 사이에 집광기 케이스(731)를 도 3에 있어서 상하 방향으로 이동시키기 위한 제2 Z축 이동 수단으로서 기능하는 액추에이터(76)가 배치되어 있다. 액추에이터(76)는, 본 실시형태에 있어서는 인가하는 전압값에 대응하여 축 방향으로 연장되는 압전 소자에 의해 구성된 피에조 모터로 이루어져 있다. 따라서, 피에조 모터로 이루어지는 액추에이터(76)는, 후술하는 제어 수단에 의해 제어되어 인가하는 전압값에 대응하여 집광기 케이스(731)를 도 3에 있어서 상하 방향[척 테이블(36)의 유지면에 수직인 방향]으로 이동시킬 수 있다. 또한, 액추에이터(76)는, 피에조 모터와 같이 응답성이 빠른 보이스 코일 모터를 이용하여도 좋다.
상기 광 조사 수단(74)은, 기구 하우징(71)의 측방으로의 돌출부(712)에 배치된 LED로 이루어지는 광원(741)과, 기구 하우징(71)에 있어서 촬상 소자 수단(72)과 집광기(73) 사이에 배치되어 광원(741)으로부터의 광을 집광기(73)에 유도하며 척 테이블(36)의 유지면에 유지된 피가공물에서 반사된 광을 촬상 소자 수단(72)에 유도하는 제2 빔 스플리터(742)로 이루어져 있다.
다음에, 상기 제1 Z축 이동 수단(8)에 대해서, 도 2를 참조하여 설명한다. 제1 Z축 이동 수단(8)은, 상기 간섭식 촬상 기구(70)의 기구 하우징(71)을 화살표 Z로 나타내는 Z축 방향[척 테이블(36)의 유지면에 수직인 방향]으로 이동 가능하게 지지하는 지지 케이스(81)와, 상기 지지 케이스(81)에 지지된 기구 하우징(71)을 화살표 Z로 나타내는 Z축 방향으로 이동시키는 작동 수단(82)으로 이루어져 있다. 지지 케이스(81)는, 상부벽(811)과 바닥벽(812)과 양측벽(813, 814) 및 후방벽(도시하지 않음)으로 이루어지고, 양측벽(813, 814)이 전방측으로 돌출하여 안내 레일(813a, 813b)을 구성하고 있다. 상기 작동 수단(82)은, 지지 케이스(81)의 양측벽(813, 814) 사이에 평행하게 배치되어 상부벽(811)과 바닥벽(812)에 회전 가능하게 축 지지된 수나사 로드(821)와, 상부벽(811)에 배치되어 수나사 로드(821)와 전동 연결된 펄스 모터(822) 등의 구동원을 포함하고 있다. 이와 같이 구성된 작동 수단(82)의 수나사 로드(821)에 상기 기구 하우징(71)의 후방벽에 배치된 암나사 블록(713)에 형성된 관통 암나사 구멍(713a)이 나사 결합된다. 따라서, 펄스 모터(822)에 의해 수나사 로드(821)를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 암나사 블록(713)이 장착되어 있는 기구 하우징(71)은 안내 레일(813a, 813b)을 따라 Z축 방향으로 이동된다.
3차원 화상 촬상 수단(7)은, 상기 제1 Z축 이동 수단(8)에 의해 이동되는 간섭식 촬상 기구(70)의 Z축 방향 위치를 검출하기 위한 Z축 방향 위치 검출 수단(80)을 구비한다. Z축 방향 위치 검출 수단(80)은, 상기 안내 레일(813a)에 배치된 리니어 스케일(80a)과, 상기 간섭식 촬상 기구(70)의 기구 하우징(71)에 부착되어 기구 하우징(71)과 함께 리니어 스케일(80a)을 따라 이동하는 판독 헤드(80b)로 이루어져 있다. 이와 같이 구성된 Z축 방향 위치 검출 수단(80)의 판독 헤드(80b)는, 본 실시형태에 있어서는 1 ㎛마다 1 펄스의 펄스 신호를 후술하는 제어 수단에 보낸다.
3차원 화상 촬상 수단(7)은, 상기 간섭식 촬상 기구(70)의 촬상 소자 수단(72)으로부터 출력되는 화상 신호에 기초하여 화상 정보를 생성하는 도 5에 나타내는 제어 수단(9)을 구비한다. 또한, 제어 수단(9)은, 3차원 화상 촬상 수단(7)의 구성 수단 이외에 레이저 가공 장치(1)의 각 구성 수단도 제어하도록 되어 있다. 제어 수단(9)은 컴퓨터에 의해 구성되어 있고, 제어 프로그램을 따라 연산 처리하는 중앙 처리 장치(CPU)(91)와, 제어 프로그램 등을 저장하는 리드 온리 메모리(ROM)(92)와, 연산 결과 등을 저장하는 읽기 및 쓰기 가능한 랜덤 액세스 메모리(RAM)(93)와, 입력 인터페이스(94) 및 출력 인터페이스(95)를 구비한다. 제어 수단(9)의 입력 인터페이스(94)에는, 상기 X축 방향 위치 검출 수단(374), Y축 방향 위치 검출 수단(384), 촬상 수단(6), 상기 간섭식 촬상 기구(70)의 촬상 소자 수단(72), 상기 간섭식 촬상 기구(70)의 Z축 방향 위치를 검출하기 위한 Z축 방향 위치 검출 수단(80)의 판독 헤드(80b), 입력 수단(90) 등으로부터의 검출 신호가 입력된다. 그리고, 제어 수단(9)의 출력 인터페이스(95)로부터는, 상기 X축 이동 수단(37)의 펄스 모터(372), Y축 이동 수단(38)의 펄스 모터(382), 레이저 광선 조사 수단(5), 상기 제1 Z축 이동 수단(8)의 펄스 모터(822), 제2 Z축 이동 수단으로서 기능하는 피에조 모터로 이루어지는 액추에이터(76), 광 조사 수단(74)의 광원(741), 표시 수단이나 프린터 등의 출력 수단(900) 등에 제어 신호를 출력한다. 또한, 상기 랜덤 액세스 메모리(RAM)(93)는, 상기 피에조 모터로 이루어지는 액추에이터(76)에 인가하는 전압과 피에조 모터의 축 방향 변위의 관계를 설정한 도 6에 나타내는 제어 맵을 저장하는 기억 영역이나 다른 기억 영역을 구비한다.
레이저 가공 장치(1)는 이상과 같이 구성되어 있고, 이하 그 작용에 대해서 설명한다. 도 7에는, 전술한 레이저 가공 장치(1)에 의해 가공되는 피가공물로서의 반도체 웨이퍼(10)가 환형의 프레임(F)에 장착된 다이싱 테이프(T)의 표면에 장착된 상태의 사시도가 도시되어 있다. 도 7에 나타내는 반도체 웨이퍼(10)는, 실리콘 웨이퍼로 이루어져 있고, 표면(10a)에 복수의 분할 예정 라인(101)이 격자형으로 형성되어 있으며, 상기 복수의 분할 예정 라인(101)에 의해 구획된 복수의 영역에 IC, LSI 등의 디바이스(102)가 형성되어 있다.
전술한 레이저 가공 장치(1)를 이용하여, 상기 반도체 웨이퍼(10)에 소정 깊이(예컨대 10 ㎛)의 레이저 가공홈을 형성하기 위한 가공 조건의 설정 순서에 대해서 설명한다. 우선, 전술한 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치(1)의 척 테이블(36) 상에 반도체 웨이퍼(10)가 점착된 다이싱 테이프(T)측을 배치하고, 상기 척 테이블(36) 상에 다이싱 테이프(T)를 통해 반도체 웨이퍼(10)를 흡인 유지한다. 따라서, 척 테이블(36) 상에 다이싱 테이프(T)를 통해 흡인 유지된 반도체 웨이퍼(10)는, 표면(10a)이 상측이 된다. 또한, 다이싱 테이프(T)가 장착된 환형의 프레임(F)은, 척 테이블(36)에 배치된 클램프(362)에 의해 고정된다. 이와 같이 하여 반도체 웨이퍼(10)를 흡인 유지한 척 테이블(36)은, X축 이동 수단(37)에 의해 촬상 수단(6)의 바로 아래에 위치 부여된다.
상기한 바와 같이 하여 척 테이블(36)이 촬상 수단(6)의 바로 아래에 위치 부여되면, 촬상 수단(6) 및 제어 수단(9)에 의해 반도체 웨이퍼(10)의 레이저 가공하여야 하는 가공 영역을 검출하는 얼라인먼트 작업을 실행한다. 즉, 촬상 수단(6) 및 도시하지 않는 제어 수단(9)은, 반도체 웨이퍼(10)의 소정 방향으로 형성되어 있는 분할 예정 라인(101)과 레이저 광선 조사 수단(5)의 가공 헤드(51)의 위치 맞춤을 행하기 위한 패턴 매칭 등의 화상 처리를 실행하여, 얼라인먼트를 수행한다. 또한, 반도체 웨이퍼(10)에 형성되어 있는 소정 방향과 직교하는 방향으로 형성되어 있는 분할 예정 라인(101)에 대해서도, 마찬가지로 얼라인먼트가 수행된다.
이상과 같이 하여 척 테이블(36)에 유지된 반도체 웨이퍼(10)의 레이저 가공하여야 하는 가공 영역을 검출하는 얼라인먼트 작업을 실행하였다면, 제어 수단(9)은 입력 수단(90)에 의해 입력된 원하는 가공 결과와 3차원 화상 촬상 수단(7)에 의해 생성된 가공 상태의 3차원 화상에 기초하여 원하는 가공 결과가 얻어지도록 가공 조건을 조정하는 가공 조건 조정 공정을 실시한다. 이 가공 조건 조정 공정은, 우선 오퍼레이터가 원하는 가공 결과인 레이저 가공홈의 깊이(예컨대 10 ㎛) 및 도 8에 나타내는 가공 요소의 기본 수치 범위를 설정하여, 입력 수단(90)으로부터 제어 수단(9)에 입력한다. 도 8에 나타내는 가공 요소의 기본 수치 범위는, 가공 요소로서의 펄스 레이저 광선의 반복 주파수 및 출력과 가공 이송 속도의 최대값과 최소값을 설정한다. 또한, 도 8에 있어서는, 펄스 레이저 광선의 반복 주파수는 최대값이 200 ㎑, 최소값이 40 ㎑로 설정되고, 펄스 레이저 광선의 출력은 최대값이 2 W, 최소값이 0.5 W로 설정되며, 가공 이송 속도는 최대값이 200 ㎜/초, 최소값이 50 ㎜/초로 설정되어 있다.
전술한 가공 요소의 수치 범위가 입력되면 제어 수단(9)은, 가공 요소의 기본 수치 범위에 기초하여 실험 계획법을 이용하여 연산하여, 각 가공 요소의 기본 수치를 설정하는 기본 수치 설정 공정을 실행한다. 이 기본 수치 설정 공정을 실행함으로써, 도 9의 (a)에 나타내는 가공 요소의 기본 수치가 설정된다. 도 9의 (a)에 나타내는 가공 요소의 기본 수치는, 5개의 시험 가공(#1~#5)에 대하여 각각 펄스 레이저 광선의 반복 주파수 및 출력, 가공 이송 속도, 가공 결과(가공홈 깊이)가 설정된다. 이와 같이 하여 설정된 가공 요소의 기본 수치는, 랜덤 액세스 메모리(RAM)(93)에 저장된다.
상기 도 9의 (a)에 나타내는 바와 같이 가공 요소의 기본 수치를 설정하였다면 제어 수단(9)은, 기본 수치 설정 공정에 있어서 설정한 각 가공 요소의 기본 수치에 따라 레이저 광선 조사 수단(5) 및 X축 이동 수단(37)을 제어함으로써 척 테이블(36)에 유지된 반도체 웨이퍼(10)에 기본 가공을 실시하는 기본 가공 실시 공정을 실행한다. 즉, 제어 수단(9)은 척 테이블(36)을 이동시켜 소정의 분할 예정 라인(101)의 일단을 레이저 광선 조사 수단(5)의 가공 헤드(51)의 바로 아래에 위치 부여한다. 그리고, 제어 수단(9)은 상기 시험 가공(#1)의 기본 수치(반복 주파수: 200 ㎑, 출력: 2 W, 가공 이송 속도: 200 ㎜/초)로 레이저 광선 조사 수단(5) 및 X축 이동 수단(37)을 작동시킴으로써 소정의 분할 예정 라인(101)을 따라 펄스 레이저 광선을 조사한다. 또한, 가공 헤드(51)에 의해 집광되는 펄스 레이저 광선의 집광 스폿 직경은, 본 실시형태에 있어서는 2 ㎛로 설정되어 있다. 그 결과, 반도체 웨이퍼(10)에는 도 10에 있어서 #1로 나타내는 레이저 가공홈이 형성된다.
다음에, 제어 수단(9)은, Y축 이동 수단(38)을 작동시켜 척 테이블(36)을 Y축 방향으로 분할 예정 라인(101)의 간격만큼 이동시키고, 인접하는 다음 분할 예정 라인(101)을 따라 상기 시험 가공(#2)의 기본 수치(반복 주파수: 40 ㎑, 출력: 2 W, 가공 이송 속도: 50 ㎜/초)로 레이저 광선 조사 수단(5) 및 X축 이동 수단(37)을 작동시킴으로써 소정의 분할 예정 라인(101)을 따라 펄스 레이저 광선을 조사한다. 그 결과, 반도체 웨이퍼(10)에는 도 10에 있어서 #2로 나타내는 레이저 가공홈이 형성된다. 이후, 상기 시험 가공(#3, #4, #5)의 기본 수치에 따라 반도체 웨이퍼(10)의 분할 예정 라인(101)을 따라 레이저 가공을 실시한다. 그 결과, 반도체 웨이퍼(10)에는, 도 10에 나타내는 바와 같이 #1~#5의 레이저 가공홈이 형성된다.
전술한 기본 가공 실시 공정을 실시하였다면, 제어 수단(9)은 기본 가공된 가공 상태를 촬상하여 3차원 화상을 생성하는 3차원 화상 촬상 공정을 실시한다. 3차원 화상 촬상 공정은, X축 이동 수단(37)을 작동시켜 상기 기본 가공 실시 공정이 실시된 반도체 웨이퍼(10)가 유지되어 있는 척 테이블(36)을 3차원 화상 촬상 수단(7)의 간섭식 촬상 기구(70)를 구성하는 집광기(73)의 하측으로 이동시키며, 우선 반도체 웨이퍼(10)에 형성된 레이저 가공홈(#1)을 집광기(73)의 바로 아래에 위치 부여한다. 다음에, 제1 Z축 이동 수단(8)을 작동시켜 간섭식 촬상 기구(70)를 소정의 대기 위치로부터 하강시키며, 제2 Z축 이동 수단으로서의 피에조 모터로 이루어지는 액추에이터(76)에 예컨대 60 V의 전압을 인가하여 피에조 모터로 이루어지는 액추에이터(76)를 도 6에 나타내는 바와 같이 60 ㎛ 신장한 상태로 한다. 이 상태에 있어서 간섭식 촬상 기구(70)의 집광기(73)로부터 조사되는 광의 집광점(P)(도 4 참조)이 척 테이블(36)에 유지된 반도체 웨이퍼(10)의 표면(10a)(상면) 부근이 되도록 세팅한다.
다음에, 제어 수단(10)은 간섭식 촬상 기구(70)를 구성하는 촬상 소자 수단(72), 광 조사 수단(74)의 광원(741)을 작동시키며, 피에조 모터로 이루어지는 액추에이터(76)에 인가하는 전압을 60 V부터 1 V씩 내린다. 그 결과, 본 실시형태에 있어서는, 도 6에 나타내는 바와 같이 피에조 모터로 이루어지는 액추에이터(76)는 전압을 1 V 내릴 때마다 1 ㎛ 단축되기 때문에, 집광 수단(73)이 1 ㎛씩 Z축 방향으로 하강한다. 이와 같이 하여 집광 수단(73)을 1 ㎛씩 하강시킬 때마다, 제어 수단(10)은 X축 이동 수단(37)을 작동시킨다. 그리고, 촬상 소자 수단(72)에서 수광한 화상이 제어 수단(9)에 보내진다. 제어 수단(9)은 촬상 소자 수단(72)으로부터 보내온 화상 신호를 X축 방향 위치 검출 수단(374)으로부터의 검출 신호에 기초하여 예컨대 100 ㎛마다 취득하여, 도 11의 #1로 나타내는 바와 같이 레이저 가공홈의 3차원 화상을 생성한다. 이 3차원 화상 촬상 공정을 #2~#5의 레이저 가공홈에 대하여 실시함으로써, 도 11의 #1~#5로 나타내는 바와 같이 레이저 가공홈의 3차원 화상이 생성되어 가공홈의 깊이를 계측한다. 그리고, 제어 수단(9)은, 이와 같이 하여 생성된 도 11의 #1~#5로 나타내는 레이저 가공홈의 3차원 화상을 랜덤 액세스 메모리(RAM)(93)에 저장하며, 랜덤 액세스 메모리(RAM)(93)에 저장되어 있는 상기 도 9의 (a)에 나타내는 가공 요소의 기본 수치에 있어서의 가공홈 깊이의 란에 도 9의 (b)에 나타내는 바와 같이 홈 깊이(㎛)를 기록한다.
또한, 가공홈 깊이의 란에 기록된 가공홈의 깊이가 원하는 가공 결과(가공홈 깊이 10 ㎛)의 허용 범위(9.5 ㎛~10.5 ㎛)인 레이저 가공홈이 존재하면, 제어 수단(9)은 그 레이저 가공홈을 형성한 가공 조건을 결정하여 종료한다.
다음에, 제어 수단(9)은, 3차원 화상 촬상 공정에 의해 생성된 3차원 화상에 기초하여 각 가공 요소마다의 가공 결과의 그래프를 작성하는 그래프 생성 공정을 실시한다. 즉, 제어 수단(9)은, 도 11에 나타내는 3차원 화상에 기초하여 실험 계획법을 이용하여 연산하고, 펄스 레이저 광선의 반복 주파수 및 출력과 가공 이송 속도에 대해서 가공홈 깊이의 가공 경향을 도 12에 나타내는 그래프로서 작성한다. 그리고, 제어 수단(9)은, 도 12에 나타내는 그래프로부터 펄스 레이저 광선의 반복 주파수 및 출력과 가공 이송 속도에 대해서 가공홈 깊이의 가공 경향으로부터 가공 결과에 영향력을 갖는 가공 요소를 선정한다. 도 12에 나타내는 그래프에 있어서는, 원하는 가공 결과(가공홈 깊이 10 ㎛)에 가장 영향력을 갖는 가공 요소는, 가공홈 깊이 10 ㎛가 관련하고 있는 가공 경향을 나타내고 있는 가공 이송 속도라고 판정할 수 있다(변경 수치 범위 설정 공정). 이와 같이, 가공 결과에 영향력을 갖는 가공 요소를 가공 이송 속도라고 판정하였다면, 제어 수단(9)은 도 12에 나타내는 가공 이송 속도의 그래프에 있어서 가공 결과에 영향력을 부여하는 범위가 50 ㎜/초에서 200 ㎜/초의 중간점인 125 ㎜/초보다 빠른 속도라고 판정하고, 도 13에 나타내는 바와 같이 가공 요소로서의 가공 이송 속도의 최소값을 상기 도 8에 나타내는 50 ㎜/초로부터 125 ㎜/초로 변경하여 변경 수치를 설정하는 변경 수치 설정 공정을 실행한다.
전술한 변경 수치 설정 공정을 실시하였다면, 제어 수단(9)은 가공 요소의 변경 수치에 기초하여 실험 계획법을 이용하여 연산하여, 각 가공 요소의 변경 수치를 설정하는 변경 수치 설정 공정을 실시한다. 이 변경 수치 설정 공정을 실시함으로써, 도 14의 (a)에 나타내는 각 가공 요소의 변경 수치가 설정된다. 이와 같이 하여 설정한 가공 요소의 변경 수치는, 랜덤 액세스 메모리(RAM)(93)에 저장된다.
상기 도 14의 (a)에 나타내는 바와 같이 각 가공 요소의 변경 수치를 설정하였다면 제어 수단(9)은, 변경 수치 설정 공정에 있어서 설정한 각 가공 요소의 변경 수치에 따라 레이저 광선 조사 수단(5) 및 X축 이동 수단(37)을 제어함으로써 척 테이블(36)에 유지된 반도체 웨이퍼(10)에 변경 가공을 실시하는 변경 가공 실시 공정을 실행한다. 이 변경 가공 실시 공정은, 전술한 기본 가공 실시 공정과 마찬가지로 실시한다.
전술한 변경 가공 실시 공정을 실시하였다면, 제어 수단(9)은 변경 가공된 가공 상태를 촬상하여 3차원 화상을 생성하는 3차원 화상 촬상 공정을 실시한다. 이 3차원 화상 촬상 공정은, 3차원 화상 촬상 수단(7)을 이용하여 전술한 기본 가공된 가공 상태를 촬상하여 3차원 화상을 생성하는 3차원 화상 촬상 공정과 마찬가지로 실시한다. 그리고, 제어 수단(9)은 #1~#5의 레이저 가공홈의 3차원 화상을 생성하여 가공홈의 깊이를 계측하고, #1~#5의 레이저 가공홈의 3차원 화상을 랜덤 액세스 메모리(RAM)(93)에 저장하며, 랜덤 액세스 메모리(RAM)(93)에 저장되어 있는 상기 도 14의 (a)에 나타내는 가공 요소의 변경 수치에 있어서의 가공홈 깊이의 란에 도 14의 (b)에 나타내는 바와 같이 홈 깊이(㎛)를 기록한다. 그리고, 가공홈의 깊이가 원하는 가공 결과(가공홈 깊이 10 ㎛)의 허용 범위(9.5 ㎛~10.5 ㎛)인 레이저 가공홈이 존재하면, 제어 수단(9)은 허용 범위(본 실시형태에 있어서는 10.4 ㎛)인 #3의 레이저 가공홈을 가공하기 위한 가공 조건을 반도체 웨이퍼(10)에 깊이 10 ㎛의 레이저 가공홈을 형성하는 가공 조건(반복 주파수: 200 ㎑, 출력: 0.5 W, 가공 이송 속도: 125 ㎜/초)으로서 결정한다. 그리고, 제어 수단(9)은, 결정한 가공 조건(반복 주파수: 200 ㎑, 출력: 0.5 W, 가공 이송 속도: 125 ㎜/초)을 출력 수단(900)에 출력하여, 모니터 등의 표시 수단에 표시시키거나 프린터에 의해 프린트 아웃시킨다.
또한, 상기 3차원 화상 촬상 공정에서 가공홈의 깊이가 원하는 가공 결과(가공홈 깊이 10 ㎛)의 허용 범위(9.5 ㎛~10.5 ㎛)가 아닌 경우에는, 가공 결과가 허용 범위가 될 때까지 상기 그래프 생성 공정과 상기 변경 수치 설정 공정과 상기 변경 가공 실시 공정 및 3차원 화상 촬상 공정을 반복 실시한다.
이상과 같이 본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 있어서는, 필요 사항을 입력함으로써 피가공물의 가공 조건을 자동적으로 설정할 수 있기 때문에, 오퍼레이터가 시행 착오하면서 가공 조건을 설정할 필요가 없어 생산성이 향상된다.
또한, 전술한 실시형태에 있어서는, 가공 조건으로서 펄스 레이저 광선의 반복 주파수 및 출력과, 가공 이송 속도를 설정한 예를 나타내었지만, 가공 조건에는 펄스 레이저 광선의 펄스 폭이나 집광 스폿 직경을 설정하도록 하는 것이 바람직하다.
2 : 정지 베이스 3 : 피가공물 유지 기구
36 : 척 테이블 37 : X축 이동 수단
38 : Y축 이동 수단 4 : 레이저 광선 조사 유닛
5 : 레이저 광선 조사 수단 51 : 가공 헤드
6 : 촬상 수단 7 : 3차원 화상 촬상 수단
70 : 간섭식 촬상 기구 72 : 촬상 소자 수단
73 : 집광기 732 : 대물 렌즈
74 : 광 조사 수단 75 : 간섭광 생성 수단
76 : 액추에이터 8 : 제1 Z축 이동 수단
9 : 제어 수단 10 : 반도체 웨이퍼

Claims (3)

  1. 반도체 웨이퍼를 유지하는 피가공물 유지 수단과, 상기 피가공물 유지 수단에 유지된 반도체 웨이퍼에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광선을 조사하여 어블레이션 가공함으로써 레이저 가공홈을 형성할 수 있는 집광기를 구비한 레이저 광선 조사 수단과, 피가공물 유지 수단과 레이저 광선 조사 수단을 상대적으로 이동시키는 이동 수단과, 상기 피가공물 유지 수단에 유지된 반도체 웨이퍼의 가공하여야 하는 영역을 검출하는 얼라인먼트 수단과, 상기 레이저 광선 조사 수단 및 상기 이동 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하는 레이저 가공 장치로서,
    상기 제어 수단에 원하는 가공 결과를 입력하는 입력 수단과,
    피가공물 유지 수단에 유지된 레이저 가공홈이 형성된 반도체 웨이퍼의 레이저 가공홈을 촬상하여 3차원 화상을 생성하는 3차원 화상 촬상 수단
    을 구비하고,
    상기 제어 수단은, 피가공물 유지 수단에 유지된 반도체 웨이퍼에 레이저 가공홈을 형성하는 기본 가공을 하는 기본 가공 실시 공정을 실행하며, 상기 기본 가공 실시 공정이 완료된 후, 기본 가공된 상기 레이저 가공홈을 촬상해 3차원 화상을 생성하는 3차원 화상 촬상 공정을 실시하고, 상기 입력 수단에 의해 입력된 원하는 가공 결과와 상기 3차원 화상 촬상 수단에 의해 생성된 레이저 가공홈의 3차원 화상에 기초하여 원하는 가공 결과가 얻어지도록 가공 조건을 조정하는 가공 조건 조정 공정을 실시하며, 상기 가공 조건 조정 공정에 있어서 조정된 가공 조건에 기초하여 상기 레이저 광선 조사 수단 및 상기 이동 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가공 조건 조정 공정에서는, 상기 제어 수단은,
    상기 입력 수단으로부터 입력된 원하는 가공 결과 및 가공 요소의 수치 범위에 기초하여 각 가공 요소의 기본 수치를 설정하는 기본 수치 설정 공정과,
    상기 기본 수치 설정 공정에 있어서 설정한 각 가공 요소의 기본 수치에 따라 상기 레이저 광선 조사 수단 및 상기 이동 수단을 제어함으로써 상기 피가공물 유지 수단에 유지된 반도체 웨이퍼에 레이저 가공홈을 형성하는 기본 가공 실시 공정과,
    상기 3차원 화상 촬상 수단을 작동시켜 상기 기본 가공에 의해 형성된 레이저 가공홈을 촬상하여 3차원 화상을 생성하는 3차원 화상 촬상 공정과,
    상기 3차원 화상 촬상 공정에 의해 생성된 3차원 화상에 기초하여 각 가공 요소마다의 가공 결과의 그래프를 작성하는 그래프 생성 공정과,
    상기 그래프 생성 공정에 있어서 작성된 각 가공 요소마다의 가공 결과의 그래프로부터 가공 결과에 영향력을 갖는 가공 요소를 선정하고, 선정한 가공 요소의 변경 수치를 설정하는 변경 수치 범위 설정 공정과,
    상기 변경 수치 범위 설정 공정에 있어서 설정한 가공 요소의 변경 수치에 기초하여 각 가공 요소의 변경 수치를 설정하는 변경 수치 설정 공정과,
    상기 변경 수치 설정 공정에 있어서 설정한 각 가공 요소의 변경 수치에 따라 상기 레이저 광선 조사 수단 및 상기 이동 수단을 제어함으로써 상기 피가공물 유지 수단에 유지된 반도체 웨이퍼에 변경 가공을 실시하는 변경 가공 실시 공정
    을 실시하며, 이후 실제의 가공 결과가 원하는 가공 결과의 허용 범위가 될 때까지 상기 3차원 화상 촬상 공정과 상기 그래프 생성 공정과 상기 변경 수치 설정 공정 및 상기 변경 가공 실시 공정을 반복 실시하는 것인 레이저 가공 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 기본 수치 설정 공정과 상기 그래프 생성 공정 및 상기 변경 수치 설정 공정은, 실험 계획법에 기초하여 실행하는 것인 레이저 가공 장치.
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