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KR101428824B1 - 레이저 가공방법 - Google Patents

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KR101428824B1
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Abstract

절단예정라인(5)을 포함하는 라인(50) 위를 따라서 집광용 렌즈(108)를 상대적으로 이동시키고, 가공대상물(1)과 프레임(22) 사이에 외형(外形)을 가지는 가공영역(30) 위에 렌즈(108)가 위치하고 있을 때에, 측정용 레이저광(L2)을 렌즈(108)에서 집광하여 가공대상물(1)의 표면(3)에서 반사된 레이저광(L2)의 반사광을 검출한다. 이 검출에 의해, 가공용 레이저광(L1)의 집광점(P)이 표면(3)으로부터 일정한 거리의 위치에 맞도록 표면(3)과 렌즈(108)와의 거리를 대략 일정하게 조정하면서, 레이저광(L1)을 렌즈(108)에서 집광하여 용융처리영역(13)을 가공대상물(1)의 내부에 형성한다.

Description

레이저 가공방법{LASER PROCESSING METHOD}
본 발명은 판상(板狀)의 가공대상물을 절단예정라인에 따라서 절단하기 위한 레이저 가공방법에 관한 것이다.
판상의 가공대상물을 절단예정라인에 따라서 절단하는 기술로서, 블레이드 다이싱(blade dicing)법이라고 불리는 것이 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 블레이드 다이싱법에서는 환상(環狀)의 프레임에 덮여진 확장가능시트에 판상의 가공대상물을 부착하여 이것을 재치대(載置臺) 위에 고정하고, 고속회전하는 절삭 브레이드에 의해서 가공대상물을 절단예정라인에 따라서 절단한다. 이 때, 가공대상물을 포위하는 프레임에 손상을 주는 것을 방지하기 위해서, 프레임의 내측의 영역에서만 절삭 브레이드를 가공대상물에 대해서 상대적으로 이동시킨다.
한편, 판상의 가공대상물을 절단예정라인에 따라서 절단하기 위한 레이저 가공방법으로서, 환상의 프레임에 덮여진 확장가능시트에 판상의 가공대상물을 부착하여 이것을 재치대 위에 고정하고, 가공대상물의 내부에 집광용 렌즈에서 집광점을 맞추어 가공용 레이저광을 조사하는 것에 의해 절단의 기점이 되는 개질영역을 절단예정라인에 따라서 가공대상물의 내부에 형성하는 것이 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).
이와 같은 레이저 가공방법에서는, 블레이드 다이싱법과 달리, 프레임의 외측의 영역을 포함하여, 집광용 렌즈를 가공대상물에 대해서 상대적으로 이동시킬 필요성이 있다. 그 이유는, 다음과 같다. 즉, 가공대상물에 대한 집광용 렌즈의 상대적인 이동속도가 등속이 된 상태에서 가공대상물에 가공용 레이저광을 조사하기 위해서는 가공대상물에 대한 집광용 렌즈의 상대적인 이동거리에 상대적인 이동속도가 등속이 될 때까지의 가속거리를 더할 필요가 있기 때문이다. 또한, 예를 들면, 확장가능시트를 주위로 확장시킴으로써, 개질영역을 절단의 기점으로 하여 가공대상물을 절단예정라인에 따라서 절단하는 경우가 있지만, 확실한 절단을 실현하기 위해서는 가공대상물에 대해서 프레임을 매우 작게 할 필요가 있기 때문이다.
[특허문헌 1] 일본국 특개2006-13312호 공보
[특허문헌 2] 일본국 특개2004-273895호 공보
<발명이 해결하고자 하는 과제>
그런데, 상술한 것 같은 레이저 가공방법에는 다음과 같은 문제가 존재한다. 예를 들면, 측정용 레이저광을 집광용 렌즈에서 집광하여 측정용 레이저광의 반사광의 광량을 검출하고, 그 광량이 소정의 문턱값을 넘고 있는 경우에, 개질영역을 가공대상물의 내부에 형성하기 위해서, 가공용 레이저광을 집광용 렌즈에서 집광하는 것이 있다. 이 때, 프레임의 외측의 영역을 포함하여, 집광용 렌즈를 가공대상물에 대해서 상대적으로 이동시키므로, 가공대상물과 동일하게 고반사율을 가지는 프레임을 가공대상물과 오(誤)인식해, 프레임에 가공용 레이저광을 조사하여 프레임에 손상을 주거나 나아가서는 가공대상물에 손상을 주거나 할 우려가 있다.
그래서, 본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 환상의 프레임에 덮여진 확장가능시트에 부착된 판상의 가공대상물의 내부에 개질영역을 형성할 때, 프레임에 가공용 레이저광을 조사하여 프레임에 손상을 주는 것을 방지할 수 있는 레이저 가공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관한 레이저 가공방법은 환상의 프레임에 덮여진 확장가능시트에 부착된 판상의 가공대상물의 내부에 집광용 렌즈에서 집광점을 맞추어 가공용 레이저광을 조사하는 것에 의해, 가공대상물의 절단예정라인에 따라서 절단의 기점이 되는 개질영역을 가공대상물의 내부에 형성하는 레이저 가공방법으로서, 가공대상물과 프레임 사이에 외형을 가지는 가공영역을 설정하는 공정과, 절단예정라인을 포함하는 라인 위를 따라서 집광용 렌즈 및 가공대상물의 적어도 한쪽을 상대적으로 이동시키고, 집광용 렌즈가 가공영역 위에 위치하고 있을 때에 측정용 레이저광을 집광용 렌즈에서 가공영역을 향하여 집광하여 가공대상물의 레이저광 조사면에서 반사된 측정용 레이저광의 반사광을 검출하는 것에 의해, 가공용 레이저광의 집광점이 레이저광 조사면을 기준으로 하여 소정의 위치에 맞도록 레이저광 조사면과 집광용 렌즈와의 거리를 조정하면서 가공용 레이저광을 집광용 렌즈에서 가공대상물을 향하여 집광하여, 개질영역을 가공대상물의 내부에 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 관한 레이저 가공방법은 환상의 프레임에 덮여진 확장가능시트에 부착된 판상의 가공대상물의 내부에 집광용 렌즈에서 집광점을 맞추어 가공용 레이저광을 조사하는 것에 의해, 가공대상물의 절단예정라인에 따라서 절단의 기점이 되는 개질영역을 가공대상물의 내부에 형성하는 레이저 가공방법으로서, 가공대상물과 프레임 사이에 외형을 가지는 가공영역을 설정하는 공정과, 절단예정라인을 포함하는 라인 위를 따라서 집광용 렌즈 및 가공대상물의 적어도 한쪽을 상대적으로 이동시키고, 집광용 렌즈가 가공영역 위에 위치하고 있을 때에 측정용 레이저광을 집광용 렌즈에서 가공영역을 향하여 집광하여 가공대상물의 레이저광 조사면에서 반사된 측정용 레이저광의 반사광을 검출하는 것에 의해, 가공용 레이저광의 집광점이 레이저광 조사면을 기준으로 하여 소정의 위치에 맞도록 레이저광 조사면과 집광용 렌즈와의 거리를 조정하며, 그 조정에 관한 조정정보를 취득하는 공정과, 절단예정라인을 포함하는 라인 위를 따라서 집광용 렌즈 및 가공대상물의 적어도 한쪽을 상대적으로 이동시키고, 집광용 렌즈가 가공영역 위에 위치하고 있을 때에 조정정보에 근거하여 레이저광 조사면과 집광용 렌즈와의 거리를 조정하면서, 가공용 레이저광을 집광용 렌즈에서 가공대상물을 향하여 집광하여 개질영역을 가공대상물의 내부에 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 레이저 가공방법에서는 가공대상물의 절단예정라인을 포함하는 라인 위를 따라서 집광용 렌즈 및 가공대상물의 적어도 한쪽을 상대적으로 이동시키고, 가공대상물과 프레임 사이에 외형을 가지는 가공영역 위에 집광용 렌즈가 위치하고 있을 때에 측정용 레이저광을 집광용 렌즈에서 가공영역을 향하여 집광하여 가공대상물의 레이저광 조사면에서 반사된 측정용 레이저광의 반사광을 검출한다. 그리고, 측정용 레이저광의 반사광의 검출 결과에 근거하여 가공용 레이저광의 집광점이 레이저광 조사면을 기준으로 하여 소정의 위치에 맞도록 레이저광 조사면과 집광용 렌즈와의 거리를 조정하면서, 가공용 레이저광을 집광용 렌즈에서 가공대상물을 향하여 집광하여 개질영역을 가공대상물의 내부에 형성한다. 이상과 같이, 이러한 레이저 가공방법에서는 가공대상물과 프레임 사이에 외형을 가지는 가공영역 위에 집광용 렌즈가 위치하고 있을 때에 가공용 레이저광을 집광용 렌즈에서 가공대상물을 향하여 집광하여 개질영역을 가공대상물의 내부에 형성한다. 그 때문에, 프레임의 외측의 영역을 포함하여 집광용 렌즈를 가공대상물에 대해서 상대적으로 이동시켜도, 프레임을 가공대상물과 오인식해 프레임에 가공용 레이저광을 조사하여 프레임에 손상을 주는 것을 방지할 수 있다.
또한, 개질영역은 가공대상물의 내부에 집광점을 맞추어 레이저광을 조사하는 것에 의해, 가공대상물의 내부에서 다광자 흡수, 그 외의 광흡수를 일으키게 함으로써 형성된다.
본 발명에 관한 레이저 가공방법에서는 집광용 렌즈가 가공영역 위에 위치하고 있을 때에 측정용 레이저광을 집광용 렌즈에서 가공영역을 향하여 집광하여 가공영역에서 반사된 측정용 레이저광의 반사광의 광량을 검출하고, 광량이 소정의 문턱값을 넘고 있는 경우에 가공용 레이저광의 집광점이 레이저광 조사면을 기준으로 하여 소정의 위치에 맞도록 레이저광 조사면과 집광용 렌즈와의 거리를 조정하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 레이저광 조사면을 기준으로 하여 소정의 위치에 개질영역을 정밀도 좋게 형성할 수 있다.
본 발명에 관한 레이저 가공방법에서는 집광용 렌즈가 가공영역 위에 위치하고 있을 때에 측정용 레이저광을 집광용 렌즈에서 가공영역을 향하여 집광하여 가공영역에서 반사된 측정용 레이저광의 반사광의 광량을 검출하고, 광량이 소정의 문턱값을 넘고 있는 경우에 비점수차(非点收差)가 부가된 측정용 레이저광의 반사광의 집광상이 일정하게 되도록 레이저광 조사면과 집광용 렌즈와의 거리를 조정하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 가공대상물의 레이저광 조사면이 면편차를 가지고 있어도 레이저광 조사면으로부터 일정한 거리의 위치에 개질영역을 정밀도 좋게 형성할 수 있다.
본 발명에 관한 레이저 가공방법에서는 개질영역을 절단의 기점으로 하여 절단예정라인에 따라서 가공대상물을 절단하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 가공대상물을 절단예정라인에 따라서 정밀도 좋게 절단할 수 있다.
본 발명에 관한 레이저 가공방법에서는 가공대상물은 반도체기판을 구비하고, 개질영역은 용융처리영역을 포함하는 경우가 있다.
<발명의 효과>
본 발명에 의하면, 환상의 프레임에 덮여진 확장가능시트에 부착된 판상의 가공대상물의 내부에 개질영역을 형성할 때, 프레임에 가공용 레이저광을 조사하여 프레임에 손상을 주는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 관한 레이저 가공방법에 따른 레이저 가공중의 가공대상물의 평면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 가공대상물의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이다.
도 3은 본 실시형태에 관한 레이저 가공방법에 따른 레이저 가공후의 가공대상물의 평면도이다.
도 4는 도 3에 나타내는 가공대상물의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도이다.
도 5는 도 3에 나타내는 가공대상물의 V-V선에 따른 단면도이다.
도 6은 본 실시형태에 관한 레이저 가공방법에 의해 절단된 가공대상물의 평면도이다.
도 7은 본 실시형태에 관한 레이저 가공방법에서의 피크파워밀도와 크랙스폿의 크기와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 실시형태에 관한 레이저 가공방법의 제1 공정에서의 가공대상물의 단면도이다.
도 9는 본 실시형태에 관한 레이저 가공방법의 제2 공정에서의 가공대상물의 단면도이다.
도 10은 본 실시형태에 관한 레이저 가공방법의 제3 공정에서의 가공대상물의 단면도이다.
도 11은 본 실시형태에 관한 레이저 가공방법의 제4 공정에서의 가공대상물의 단면도이다.
도 12는 본 실시형태에 관한 레이저 가공방법에 의해 절단된 실리콘웨이퍼의 일부에서의 단면의 사진을 나타낸 도이다.
도 13은 본 실시형태에 관한 레이저 가공방법에서의 레이저광의 파장과 실리 콘기판의 내부 투과율과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 14는 본 실시형태의 레이저 가공방법의 대상이 되는 가공대상물의 평면도이다.
도 15는 도 14에 나타내는 ⅩⅤ-ⅩⅤ선에 따라서 부분 단면도이다.
도 16은 본 실시형태의 레이저 가공방법이 실시되는 레이저 가공장치의 구성도이다.
도 17은 본 실시형태의 레이저 가공방법의 설명도이다.
도 18은 도 17에 이은 본 실시형태의 레이저 가공방법의 설명도이다.
도 19는 도 18에 이은 본 실시형태의 레이저 가공방법의 설명도이다.
도 20은 도 19에 이은 본 실시형태의 레이저 가공방법의 설명도이다.
<부호의 설명>
1 … 가공대상물, 3 … 표면(레이저광 입사면), 5 … 절단예정라인, 11 … 실리콘웨이퍼(반도체기판), 13 … 용융처리영역(개질영역), 22 … 프레임, 23 … 익스팬드 테이프(확장가능시트), 50 … 라인, 108 … 집광용 렌즈, L1 … 가공용 레이저광, L2 … 측정용 레이저광, L3 … 측정용 레이저광의 반사광, P … 집광점.
<발명을 실시하기 위한 바람직한 형태>
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 실시형태의 레이저 가공방법에서는 가공대상물의 내부에 개질영역을 형성하기 위해서 다광자 흡수라고 하는 현상을 이용한다. 그래서, 최초로 다광자 흡 수에 의해 개질영역을 형성하기 위한 레이저 가공방법에 대해 설명한다.
재료 흡수의 밴드 갭 EG보다도 광자의 에너지 hν가 작으면 광학적으로 투명하게 된다. 따라서, 재료에 흡수가 생기는 조건은 hν > EG이다. 그러나, 광학적으로 투명해도 레이저광의 강도를 매우 크게 하면 nhν > EG의 조건(n = 2, 3, 4, …)에서 재료에 흡수가 생긴다. 이 현상을 다광자 흡수라고 한다. 펄스파의 경우, 레이저광의 강도는 레이저광의 집광점의 피크파워밀도(W/㎠)로 정해지고, 예를 들면 피크파워밀도가 1 × 108(W/㎠) 이상의 조건에서 다광자 흡수가 생긴다. 피크파워밀도는 (집광점에서의 레이저광의 1펄스당 에너지) ÷ (레이저광의 빔스폿 단면적 × 펄스폭)에 의해 구해진다. 또, 연속파의 경우, 레이저광의 강도는 레이저광의 집광점의 전계강도(W/㎠)로 정해진다.
이와 같은 다광자 흡수를 이용하는 본 실시형태에 관한 레이저 가공방법의 원리에 대해서, 도 1 ~ 도 6을 참조하여 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 모양(판상)의 가공대상물(1)의 표면(3)에는 가공대상물(1)을 절단하기 위한 절단예정라인(5)이 있다. 절단예정라인(5)은 직선 모양으로 연장된 가상선이다. 본 실시형태에 관한 레이저 가공방법에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 다광자 흡수가 생기는 조건에서 가공대상물(1)의 내부에 집광점(P)을 맞추어 레이저광(L)을 조사하여 개질영역(7)을 형성한다. 또한, 집광점(P)은 레이저광(L)이 집광하는 개소이다. 또, 절단예정라인(5)은 직선 모양으로 한정하지 않고 곡선 모양이어도 되며, 가상선으로 한정하지 않고 가공대상물(1)에 실제로 그은 선이어도 된다.
그리고, 레이저광(L)을 절단예정라인(5)에 따라서(즉, 도 1의 화살표 A방향으로) 상대적으로 이동시키는 것에 의해, 집광점(P)을 절단예정라인(5)에 따라서 이동시킨다. 이것에 의해, 도 3 ~ 도 5에 나타내는 바와 같이, 개질영역(7)이 절단예정라인(5)에 따라서 가공대상물(1)의 내부에 형성되고, 이 개질영역(7)이 절단기점영역(8)이 된다. 여기서, 절단기점영역(8)은 가공대상물(1)이 절단될 때에 절단(갈라짐)의 기점이 되는 영역을 의미한다. 이 절단기점영역(8)은 개질영역(7)이 연속적으로 형성됨으로써 형성되는 경우도 있고, 개질영역(7)이 단속적으로 형성됨으로써 형성되는 경우도 있다.
본 실시형태에 관한 레이저 가공방법에서는 가공대상물(1)의 표면(3)에서는 레이저광(L)이 거의 흡수되지 않기 때문에, 가공대상물(1)의 표면(3)이 용융되지 않는다.
가공대상물(1)의 내부에 절단기점영역(8)을 형성하면, 이 절단기점영역(8)을 기점으로 하여 갈라짐이 발생하기 쉬워지기 때문에, 도 6에 나타내는 바와 같이, 비교적 작은 힘으로 가공대상물(1)을 절단할 수 있다. 따라서, 가공대상물(1)의 표면(3)에 불필요한 갈라짐을 발생시키지 않고, 가공대상물(1)을 고정밀도로 절단하는 것이 가능하게 된다.
이 절단기점영역(8)을 기점으로 한 가공대상물(1)의 절단에는 다음의 2가지 방법이 고려된다. 하나는 절단기점영역(8) 형성후, 가공대상물(1)에 인위적인 힘이 인가되는 것에 의해, 절단기점영역(8)을 기점으로 하여 가공대상물(1)이 갈라져 가공대상물(1)이 절단되는 경우이다. 이것은, 예를 들면 가공대상물(1)의 두께가 큰 경우의 절단이다. 인위적인 힘이 인가된다는 것은, 예를 들면, 가공대상물(1)의 절단기점영역(8)에 따라서 가공대상물(1)에 굽힘응력이나 전단응력을 가하거나, 가공대상물(1)에 온도차를 주는 것에 의해 열응력을 발생시키거나 하는 것이다. 다른 하나는 절단기점영역(8)을 형성하는 것에 의해, 절단기점영역(8)을 기점으로 하여 가공대상물(1)의 단면방향(두께방향)을 향하여 자연히 갈라져, 결과적으로 가공대상물(1)이 절단되는 경우이다. 이것은, 예를 들면 가공대상물(1)의 두께가 작은 경우에는 1열의 개질영역(7)에 의해 절단기점영역(8)이 형성되는 것으로 가능하게 되고, 가공대상물(1)의 두께가 큰 경우에는 두께방향으로 복수열 형성된 개질영역(7)에 의해 절단기점영역(8)이 형성되는 것으로 가능하게 된다. 또한, 이 자연히 갈라지는 경우도 절단하는 개소에서 절단기점영역(8)이 형성되어 있지 않은 부위에 대응하는 부분의 표면(3) 위에까지 갈라짐이 앞서 나아가지 않아 절단기점영역(8)을 형성한 부위에 대응하는 부분만을 할단(割斷, 클리빙(cleaving))할 수 있으므로, 할단제어를 좋게 할 수 있다. 최근, 실리콘웨이퍼 등의 가공대상물(1)의 두께는 얇아지는 경향이 있으므로, 이와 같은 제어성이 좋은 할단방법은 매우 유효하다.
그런데, 본 실시형태에 관한 레이저 가공방법에서 개질영역으로서는 다음의 (1) ~ (3)의 경우가 있다.
(1) 개질영역이 1개 또는 복수의 크랙을 포함한 크랙영역인 경우
가공대상물(예를 들면 유리나 LiTaO3로 이루어진 압전재료)의 내부에 집광점을 맞추고, 집광점에서의 전계강도가 1 × 108(W/㎠) 이상이며 또한 펄스폭이 1㎲ 이하의 조건에서 레이저광을 조사한다. 이 펄스폭의 크기는 다광자 흡수를 일으키게 하면서 가공대상물의 표면에 불필요한 데미지를 주지 않고 가공대상물의 내부에만 크랙영역을 형성할 수 있는 조건이다. 이것에 의해, 가공대상물의 내부에는 다광자 흡수에 의한 광학적 손상이라고 하는 현상이 발생한다. 이 광학적 손상에 의해 가공대상물의 내부에 열변형이 야기되고, 이것에 의해 가공대상물의 내부에 크랙영역이 형성된다. 전계강도의 상한값으로서는, 예를 들면 1 × 1012(W/㎠)이다. 펄스폭은 예를 들면 1㎱ ~ 200㎱가 바람직하다. 또한, 다광자 흡수에 의한 크랙영역의 형성은, 예를 들면, 제45회 레이저열가공 연구회 논문집(1998년 12월)의 제23 페이지 ~ 제28 페이지의 「고체레이저 고주파에 의한 유리기판의 내부마킹」에 기재되어 있다.
본 발명자는 전계강도와 크랙의 크기와의 관계를 실험에 의해 구했다. 실험 조건은 다음과 같다.
(A) 가공대상물 : 파이렉스(Pyrex)(등록상표) 유리(두께 700㎛)
(B) 레이저
광원 : 반도체 레이저 여기(勵起) Nd : YAG 레이저
파장 : 1064㎚
레이저광 스폿 단면적 : 3. 14 × 10-8㎠
발진(發振)형태 : Q스위치 펄스
반복 주파수 : 100㎑
펄스폭 : 30㎱
출력 : 출력 < 1mJ/펄스
레이저광 품질 : TEM00
편광특성 : 직선 편광
(C) 집광용 렌즈
레이저광 파장에 대한 투과율 : 60퍼센트
(D) 가공대상물이 놓여지는 재치대의 이동속도 : 100㎜/초
또한, 레이저광 품질이 TEM00이라는 것은 집광성이 높고 레이저광의 파장 정도까지 집광가능을 의미한다.
도 7은 상기 실험의 결과를 나타내는 그래프이다. 가로축은 피크파워밀도이며, 레이저광이 펄스 레이저광이므로 전계강도는 피크파워밀도로 나타낸다. 세로축은 1펄스의 레이저광에 의해 가공대상물의 내부에 형성된 크랙부분(크랙스폿)의 크기를 나타내고 있다. 크랙스폿이 모여 크랙영역이 된다. 크랙스폿의 크기는 크랙스폿의 형상 중 최대길이가 되는 부분의 크기이다. 그래프중의 검은점으로 나타내는 데이터는 집광용 렌즈(C)의 배율이 100배, 개구수(NA)가 0.80인 경우이다. 한편, 그래프중의 흰점으로 나타내는 데이터는 집광용 렌즈(C)의 배율이 50배, 개구수(NA)가 0.55인 경우이다. 피크파워밀도가 1011(W/㎠) 정도부터 가공대상물의 내부에 크랙스폿이 발생하고, 피크파워밀도가 커짐에 따라 크랙스폿도 커지는 것을 알 수 있다.
다음으로, 크랙영역 형성에 의한 가공대상물의 절단 메카니즘에 대해서, 도 8 ~ 도 11을 참조하여 설명한다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 다광자 흡수가 생기는 조건에서 가공대상물(1)의 내부에 집광점(P)을 맞추어 레이저광(L)을 조사하여 절단예정라인에 따라서 내부에 크랙영역(9)을 형성한다. 크랙영역(9)은 1개 또는 복수의 크랙을 포함한 영역이다. 이와 같이 형성된 크랙영역(9)이 절단기점영역이 된다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 크랙영역(9)을 기점으로 하여(즉, 절단기점영역을 기점으로 하여) 크랙이 더욱 성장하고, 도 10에 나타내는 바와 같이, 크랙이 가공대상물(1)의 표면(3)과 이면(21)에 도달하며, 도 11에 나타내는 바와 같이, 가공대상물(1)이 갈라지는 것에 의해 가공대상물(1)이 절단된다. 가공대상물(1)의 표면(3)과 이면(21)에 도달하는 크랙은 자연히 성장하는 경우도 있고, 가공대상물(1)에 힘이 인가되는 것에 의해 성장하는 경우도 있다.
(2) 개질영역이 용융처리영역인 경우
가공대상물(예를 들면 실리콘과 같은 반도체재료)의 내부에 집광점을 맞추고, 집광점에서의 전계강도가 1 × 108(W/㎠) 이상이며 또한 펄스폭이 1㎲ 이하의 조건에서 레이저광을 조사한다. 이것에 의해 가공대상물의 내부는 다광자 흡수에 의해서 국소적으로 가열된다. 이 가열에 의해 가공대상물의 내부에 용융처리영역이 형성된다. 용융처리영역은 일단 용융후 재고화(再固化)한 영역이나, 확실히 용융상태인 영역이나, 용융상태로부터 재고화하는 상태인 영역이며, 상(相)변화한 영역이나 결정구조가 변화한 영역이라고 할 수도 있다. 또, 용융처리영역은 단결정구조, 비정질구조, 다결정구조에서, 어느 구조가 다른 구조로 변화한 영역이라고 할 수도 있다. 즉, 예를 들면, 단결정구조로부터 비정질구조로 변화한 영역, 단결정구조로부터 다결정구조로 변화한 영역, 단결정구조로부터 비정질구조 및 다결정구조를 포함하는 구조로 변화한 영역을 의미한다. 가공대상물이 실리콘 단결정구조인 경우, 용융처리영역은 예를 들면 비정질 실리콘 구조이다. 전계강도의 상한값으로서는, 예를 들면 1 × 1012(W/㎠)이다. 펄스폭은 예를 들면 1㎱ ~ 200㎱가 바람직하다.
본 발명자는 실리콘웨이퍼(반도체기판)의 내부에서 용융처리영역이 형성되는 것을 실험에 의해 확인했다. 실험 조건은 다음과 같다.
(A) 가공대상물 : 실리콘웨이퍼(두께 350㎛, 외경 4인치)
(B) 레이저
광원 : 반도체 레이저 여기 Nd : YAG 레이저
파장 : 1064㎚
레이저광 스폿 단면적 : 3. 14 × 10-8㎠
발진형태 : Q스위치 펄스
반복 주파수 : 100㎑
펄스폭 : 30㎱
출력 : 20μJ/펄스
레이저광 품질 : TEM00
편광특성 : 직선 편광
(C) 집광용 렌즈
배율 : 50배
N.A. : 0.55
레이저광 파장에 대한 투과율 : 60퍼센트
(D) 가공대상물이 놓여지는 재치대의 이동속도 : 100㎜/초
도 12는 상기 조건에서의 레이저 가공에 의해 절단된 실리콘웨이퍼의 일부에서의 단면의 사진을 나타낸 도이다. 실리콘웨이퍼(11)의 내부에 용융처리영역(13)이 형성되어 있다. 또한, 상기 조건에 의해 형성된 용융처리영역(13)의 두께방향의 크기는 100㎛정도이다.
용융처리영역(13)이 다광자 흡수에 의해 형성된 것을 설명한다. 도 13은 레이저광의 파장과 실리콘기판의 내부의 투과율과의 관계를 나타내는 그래프이다. 다만, 실리콘기판의 표면 측과 이면 측 각각의 반사성분을 제거하여 내부만의 투과율을 나타내고 있다. 실리콘기판의 두께(t)가 50㎛, 100㎛, 200㎛, 500㎛, 1000㎛의 각각에 대해 상기 관계를 나타냈다.
예를 들면, Nd : YAG 레이저의 파장인 1064㎚에서 실리콘기판의 두께가 500㎛이하인 경우, 실리콘기판의 내부에서는 레이저광이 80％이상 투과하는 것을 알 수 있다. 도 12에 나타내는 실리콘웨이퍼(11)의 두께는 350㎛이므로, 다광자 흡수에 의한 용융처리영역(13)은 실리콘웨이퍼(11)의 중심 부근, 즉 표면으로부터 175㎛의 부분에 형성된다. 이 경우의 투과율은 두께 200㎛의 실리콘웨이퍼를 참고로 하면, 90％이상이므로, 레이저광이 실리콘웨이퍼(11)의 내부에서 흡수되는 것은 거 의 없으며, 대부분이 투과한다. 이것은 실리콘웨이퍼(11)의 내부에서 레이저광이 흡수되어 용융처리영역(13)이 실리콘웨이퍼(11)의 내부에 형성(즉 레이저광에 의한 통상의 가열로 용융처리영역이 형성)된 것이 아니고, 용융처리영역(13)이 다광자 흡수에 의해 형성된 것을 의미한다. 다광자 흡수에 의한 용융처리영역의 형성은, 예를 들면, 용접학회 전국대회 강연개요 제66집(2000년 4월)의 제72 페이지 ~ 제73 페이지의 「피코(pico)초펄스 레이저에 의한 실리콘의 가공특성평가」에 기재되어 있다.
또한, 실리콘웨이퍼는 용융처리영역에 의해서 형성되는 절단기점영역을 기점으로 하여 단면방향을 향하여 갈라짐을 발생시키고, 그 갈라짐이 실리콘웨이퍼의 표면과 이면에 도달하는 것에 의해, 결과적으로 절단된다. 실리콘웨이퍼의 표면과 이면에 도달하는 이 갈라짐은 자연히 성장하는 경우도 있고, 실리콘웨이퍼에 힘이 인가되는 것에 의해 성장하는 경우도 있다. 그리고, 절단기점영역으로부터 실리콘웨이퍼의 표면과 이면에 갈라짐이 자연히 성장하는 경우에는 절단기점영역을 형성하는 용융처리영역이 용융하고 있는 상태로부터 갈라짐이 성장하는 경우와, 절단기점영역을 형성하는 용융처리영역이 용융하고 있는 상태로부터 재고화 할 때에 갈라짐이 성장하는 경우도 있다. 다만, 어느 쪽의 경우도 용융처리영역은 실리콘웨이퍼의 내부에만 형성되고, 절단후의 절단면에는 도 12와 같이 내부에만 용융처리영역이 형성되어 있다. 이와 같이, 가공대상물의 내부에 용융처리영역에 의해서 절단기점영역을 형성하면, 할단시, 절단기점영역 라인으로부터 벗어난 불필요한 갈라짐이 생기기 어렵기 때문에, 할단제어가 용이하게 된다. 덧붙여서, 용융처리영역의 형성 은 다광자 흡수가 원인인 경우뿐만 아니라, 다른 흡수작용이 원인인 경우도 있다.
(3) 개질영역이 굴절률 변화영역인 경우
가공대상물(예를 들면 유리)의 내부에 집광점을 맞추고, 집광점에서의 전계강도가 1 × 108(W/㎠) 이상이며 또한 펄스폭이 1㎱이하인 조건에서 레이저광을 조사한다. 펄스폭을 지극히 짧게 하여 다광자 흡수를 가공대상물의 내부에 일으키게 하면, 다광자 흡수에 의한 에너지가 열에너지로 바뀌지 않고, 가공대상물의 내부에는 이온가수변화, 결정화 또는 분극배향(分極配向) 등의 영속적인 구조변화가 야기되어 굴절률 변화영역이 형성된다. 전계강도의 상한값으로서는, 예를 들면 1 × 1012(W/㎠)이다. 펄스폭은 예를 들면 1㎱이하가 바람직하고, 1ps이하가 더욱 바람직하다. 다광자 흡수에 의한 굴절률 변화영역의 형성은, 예를 들면, 제42회 레이저열가공 연구회 논문집(1997년 11월)의 제105페이지 ~ 제111페이지의 「펨토(femto)초 레이저 조사에 의한 유리 내부로의 광야기구조 형성」에 기재되어 있다.
이상, 다광자 흡수에 의해 형성되는 개질영역으로서 (1) ~ (3)의 경우를 설명했지만, 웨이퍼 모양의 가공대상물의 결정구조나 그 벽개성(劈開性) 등을 고려하여 절단기점영역을 다음과 같이 형성하면, 그 절단기점영역을 기점으로 하여 보다 한층 작은 힘으로, 게다가 정밀도 좋게 가공대상물을 절단하는 것이 가능하게 된다.
즉, 실리콘 등의 다이아몬드 구조의 단결정반도체로 이루어진 기판의 경우는 (111)면(제1 벽개면)이나 (110)면(제2 벽개면)에 따른 방향으로 절단기점영역을 형 성하는 것이 바람직하다. 또, GaAs 등의 섬(閃)아연광형 구조의 Ⅲ-V족 화합물 반도체로 이루어진 기판의 경우는 (110)면에 따른 방향으로 절단기점영역을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 사파이어(Al2O3) 등의 육방정계(六方晶系)의 결정구조를 가지는 기판의 경우는 (0001)면(C면)을 주면(主面)으로 하여 (1120)면(A면) 혹은 (1100)면(M면)에 따른 방향으로 절단기점영역을 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 절단기점영역을 형성해야 하는 방향(예를 들면, 단결정 실리콘기판에서의 (111)면에 따른 방향) 혹은 절단기점영역을 형성해야 하는 방향에 직교하는 방향에 따라서 기판에 오리엔테이션 플랫(orientation flat)을 형성하면, 그 오리엔테이션 플랫을 기준으로 함으로써, 절단기점영역을 형성해야 하는 방향에 따른 절단기점영역을 용이하고 또한 정확하게 기판에 형성하는 것이 가능하게 된다.
다음으로, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 설명한다.
도 14 및 도 15에 나타내는 바와 같이, 가공대상물(1)은 두께 100㎛의 실리콘웨이퍼(반도체기판)(11)와, 복수의 기능소자(15)를 포함하여 실리콘웨이퍼(11)의 표면(11a)에 형성된 기능소자층(16)을 구비하고 있다. 기능소자(15)는, 예를 들면, 결정성장에 의해 형성된 반도체 동작층, 포토다이오드 등의 수광소자, 레이저 다이오드등의 발광소자 혹은 회로로서 형성된 회로소자 등이며, 실리콘웨이퍼(11)의 오리엔테이션 플랫(orientation flat)(6)에 평행한 방향 및 수직인 방향으로 매트릭스 모양으로 다수 형성되어 있다.
이상과 같이 구성된 가공대상물(1)을 다음과 같이 하여 기능소자(15)마다 절 단한다. 우선, 도 16에 나타내는 바와 같이, 둥근 환상의 프레임(22)에 덮여진 익스팬드 테이프(확장가능시트)(23) 위에 가공대상물(1)의 이면(21)을 부착한다. 그리고, 가공대상물(1)의 표면(3)을 위쪽을 향하여 가공대상물(1)을 유지한 프레임(22) 및 익스팬드 테이프(23)를 레이저 가공장치(100)의 재치대(101) 위에 고정한다. 이어서, 서로 인접하는 기능소자(15, 15) 사이를 통과하도록 절단예정라인(5)을 격자모양으로 설정한다(도 14 참조). 그리고, 가공대상물(1)의 표면(3)을 레이저광 입사면으로 하여 실리콘웨이퍼(11)의 내부에 집광점(P)을 맞추어 가공용 레이저광(L1)을 조사하는 것에 의해, 각 절단예정라인(5)에 따라서 용융처리영역(13)을 실리콘웨이퍼(11)의 내부에 형성한다. 이어서, 가공대상물(1)을 유지한 프레임(22) 및 익스팬드 테이프(23)를 익스팬드 테이프 확장장치(도시하지 않음)에 장착하고, 익스팬드 테이프(23)를 주위로 확장시키는 것에 의해, 용융처리영역(13)을 절단의 기점으로 하여 절단예정라인(5)에 따라서 가공대상물(1)을 절단함과 동시에, 절단에 의해 얻어진 다수의 반도체 칩을 서로 떨어뜨린다. 이상에 의해, 가공대상물(1)을 절단예정라인(5)에 따라서 정밀도 좋게 절단할 수 있다. 또한, 용융처리영역(13)에는 크랙이 혼재(混在)하는 경우도 있다.
여기서, 레이저 가공장치(100)에 대해 설명한다. 도 16에 나타내는 바와 같이, 레이저 가공장치(100)는 가공대상물(1)이 수평하게 놓여지는 재치대(101)와, 레이저 유니트(102)와, 재치대(101) 및 레이저 유니트(102)의 각각과 접속된 이동제어부(103)를 구비하고 있다. 이동제어부(103)는 재치대(101)를 수평방향(X축방향 및 Y축방향)으로 이동시킴과 동시에, 레이저 유니트(102)를 연직방향(Z축방향)으로 이동시킨다.
레이저 유니트(102)는 가공용 레이저광(L1)을 펄스 발진하는 가공용 레이저광원(104)을 가지고 있다. 가공용 레이저광원(104)으로부터 출사된 가공용 레이저광(L1)은 가공용 레이저광(L1)의 통과 및 차단을 선택적으로 실시하는 셔터(shutter)(105), 빔 사이즈를 확대하는 빔 익스팬더(beam expander)(106)를 순차적으로 통과하여 다이크로익 미러(dichroic mirror)(107)를 투과한 후, 집광용 렌즈(108)에 의해 집광되어 가공대상물(1)에 조사된다. 또한, 집광용 렌즈(108)에는 그 Z축방향의 위치를 미세조정하는 피에조(piezo) 소자(109)가 장착되어 있다.
또한, 레이저 유니트(102)는 후술하는 가공영역(30)에 조사하기 위한 측정용 레이저광(L2)을 출사하는 측정용 레이저광원(111)을 가지고 있다. 측정용 레이저광원(111)으로부터 출사된 측정용 레이저광(L2)은 미러(112), 하프(half) 미러(113), 다이크로익 미러(107)로 순차적으로 반사되어 가공용 레이저광(L1)의 광축상(光軸上)을 아래쪽으로 향하여 진행한 후, 집광용 렌즈(108)에 의해 집광되어 가공영역(30)에 조사된다.
가공영역(30)에 조사된 측정용 레이저광(L2)은 가공영역(30)에서 반사되고, 그 측정용 레이저광의 반사광(L3)은 집광용 렌즈(108)에 재입사하여 가공용 레이저광(L1)의 광축상을 위쪽으로 향하여 진행한 후, 다이크로익 미러(107)에서 반사되어 하프 미러(113)를 투과한다. 하프 미러(113)를 투과한 측정용 레이저광의 반사광(L3)은 실린더리컬(cylindrical) 렌즈 및 평볼록 렌즈로 이루어진 정형(整形) 광학계(114)에 의해서, 비점수차가 부가되어 포토다이오드를 4등분 하여 이루어지는 4분할 포토다이오드(115)의 수광면에 집광된다. 이와 같이, 4분할 포토다이오드(115)의 수광면에는 비점수차가 부가된 측정용 레이저광의 반사광(L3)의 집광상이 형성되므로, 이 집광상은 가공영역(30) 내에 위치하는 가공대상물(1)의 표면(레이저광 조사면)(3)에 대한 측정용 레이저광(L2)의 집광점의 위치에서 변화하게 된다.
4분할 포토다이오드(115)에는 피에조 소자(109)와 접속된 집광용 렌즈 제어부(116)가 접속되어 있다. 집광용 렌즈 제어부(116)는 가공영역(30)에서 반사된 측정용 레이저광의 반사광(L3)의 광량을 검출하고, 그 광량이 소정의 문턱값을 넘고 있는 경우에 4분할 포토다이오드(115)의 수광면에 형성된 집광상을 전압값으로서 취득하며, 이 전압값이 일정하게 되도록(즉, 집광상이 일정하게 되도록) 피에조 소자(109)를 구동시켜 가공대상물(1)의 표면(3)과 집광용 렌즈(108)와의 거리를 대략 일정하게 조정함과 동시에, 그 때의 피에조 소자(109)의 구동신호를 기록하는 기능을 가지고 있다.
이상과 같이 구성된 레이저 가공장치(100)에 의한 용융처리영역(13)의 형성에 대해서, 보다 상세하게 설명한다.
우선, 도 17에 나타내는 바와 같이, 둥근 환상의 프레임(22)에 덮여진 익스팬드 테이프(23) 위에 가공대상물(1)의 이면(21)을 부착한다. 그리고, 가공대상물(1)의 표면(3)을 위쪽으로 향하여 가공대상물(1)을 유지한 프레임(22) 및 익스팬드 테이프(23)를 레이저 가공장치(100)의 재치대(101) 위에 고정한다. 이어서, 도 18에 나타내는 바와 같이, 서로 인접하는 기능소자(15, 15) 사이를 통과하도록 절 단예정라인(5)을 격자모양으로 설정함과 동시에, 가공대상물(1) 및 프레임(22)의 적어도 한쪽을 기준으로 하여 가공대상물(1)의 외경보다 크고 또한 프레임(22)의 내경보다 작은 외경을 가지는 가공영역(30)을 설정한다. 즉, 가공영역(30)은 가공대상물(1)과 프레임(22) 사이에 외형을 가지게 된다.
이어서, 도 19에 나타내는 바와 같이, 오리엔테이션 플랫(6)에 평행한 절단예정라인(5)을 포함하는 각 라인(50)과 가공영역(30)의 외형과의 교점의 좌표를 취득한다. 또한, 오리엔테이션 플랫(6)에 수직인 절단예정라인(5)에 따라서 용융처리영역(13)을 형성하는 경우는 오리엔테이션 플랫(6)에 평행한 절단예정라인(5)에 따라서 용융처리영역(13)을 형성하는 경우와 동일하기 때문에, 이하, 그 설명을 생략한다.
이어서, 도 20에 나타내는 바와 같이, 오리엔테이션 플랫(6)에 평행한 절단예정라인(5)이 연장해 있는 방향으로 재치대(101)를 이동시키는 것에 의해, 가공대상물(1)에 대해서 집광용 렌즈(108)를 화살표 B방향으로 상대적으로 이동시킨다. 이 때, 다음의 이유에 의해, 프레임(22)의 외측의 영역을 포함하여 집광용 렌즈(108)를 가공대상물(1)에 대해서 상대적으로 이동시킨다. 즉, 가공대상물(1)에 대한 집광용 렌즈(108)의 상대적인 이동속도가 등속이 된 상태에서 가공대상물(1)에 가공용 레이저광(L1)을 조사하기 위해서는 가공대상물(1)에 대한 집광용 렌즈(108)의 상대적인 이동거리에, 상대적인 이동속도가 등속이 될 때까지의 가속거리를 더할 필요가 있기 때문이다. 또한, 익스팬드 테이프(23)를 주위로 확장시킴으로써, 용융처리영역(13)을 절단의 기점으로 하여 가공대상물(1)을 절단예정라인(5) 에 따라서 확실히 절단하기 위해서는 가공대상물(1)에 대해서 프레임(22)을 매우 작게 할 필요가 있기 때문이다.
가공대상물(1)에 대한 집광용 렌즈(108)의 상대적인 이동에 의해, 절단예정라인(5)을 포함하는 라인(50)과 가공영역(30)의 외형과의 한쪽의 교점(α1) 위에 집광용 렌즈(108)가 도달하면, 도 20의 (a)에 나타내는 바와 같이, 측정용 레이저광원(111)의 제어신호가 「OFF」로부터 「ON」으로 되어, 측정용 레이저광원(111)으로부터 측정용 레이저광(L2)이 출사되어 집광용 렌즈(108)에서 집광된다. 이 때, 측정용 레이저광(L2)은 익스팬드 테이프(23)에서 반사되지만, 익스팬드 테이프(23)는 가공대상물(1)의 표면(3)에 비해 저반사율이기 때문에, 도 20의 (b)에 나타내는 바와 같이, 측정용 레이저광의 반사광(L3)의 광량은 문턱값(T)에 이르지 않는다. 또한, 이 때, 도 20의 (c)에 나타내는 바와 같이, 피에조 소자(109)의 구동신호는 「OFF」이고, 집광용 렌즈(108)는 소정의 위치에 유지되고 있다.
이어서, 절단예정라인(5)을 포함하는 라인(50)과 가공대상물(1)의 외연(外緣)과의 한쪽의 교점(β1) 위에 집광용 렌즈(108)가 도달하면, 측정용 레이저광(L2)이 가공대상물(1)의 표면(3)에서 반사되기 때문에, 도 20의 (b)에 나타내는 바와 같이, 측정용 레이저광의 반사광(L3)의 광량이 문턱값(T)을 넘는다. 이것에 의해, 도 20의 (c)에 나타내는 바와 같이, 피에조 소자(109)의 구동신호가 「OFF」로부터 「ON」이 되어, 측정용 레이저광의 반사광(L3)이 4분할 포토다이오드(115)의 수광면에 형성하는 집광상에 근거하는 전압값이 일정하게 되도록 피에조 소자(109)가 구동되어, 가공대상물(1)의 표면(3)과 집광용 렌즈(108)와의 거리가 대 략 일정하게 조정된다.
동시에, 도 20의 (d)에 나타내는 바와 같이, 셔터(105)의 제어신호가 「OFF」로부터 「ON」이 되어, 가공용 레이저광원(104)으로부터 출사된 가공용 레이저광(L1)이 셔터(105)를 통과하여 집광용 렌즈(108)로 집광된다. 이것에 의해, 가공대상물(1)의 표면(3)이 면편차를 가지고 있어도, 절단예정라인(5)에 따라서 가공대상물(1)의 표면(3)으로부터 일정한 거리의 위치(실리콘웨이퍼(11)의 내부)에 용융처리영역(13)을 정밀도 좋게 형성할 수 있다. 또한, 셔터(105)의 제어신호가 「OFF」로부터 「ON」이 되어 가공용 레이저광(L1)이 가공대상물(1)에 조사되는 타이밍은 피에조 소자(109)의 구동신호가 「OFF」로부터 「ON」이 되는 타이밍과 대략 동시라도 되고, 그 타이밍보다 조금 늦어도 된다.
이어서, 절단예정라인(5)을 포함하는 라인(50)과 가공대상물(1)의 외연과의 다른 쪽의 교점(β2) 위에 집광용 렌즈(108)가 도달하면, 측정용 레이저광(L2)이 익스팬드 테이프(23)에서 반사되기 때문에, 도 20의 (b)에 나타내는 바와 같이, 측정용 레이저광의 반사광(L3)의 광량이 문턱값(T)을 하회한다. 이것에 의해, 도 20의 (c)에 나타내는 바와 같이, 피에조 소자(109)의 구동신호가 「ON」으로부터 「OFF」로 되어 집광용 렌즈(108)가 소정의 위치에 유지된다. 동시에, 도 20의 (d)에 나타내는 바와 같이, 셔터(105)의 제어신호가 「ON」으로부터 「OFF」로 되어 가공용 레이저광원(104)으로부터 출사된 가공용 레이저광(L1)의 통과가 차단된다.
이어서, 절단예정라인(5)을 포함하는 라인(50)과 가공영역(30)의 외형과의 다른 쪽의 교점(α2) 위에 집광용 렌즈(108)가 도달하면, 도 20의 (a)에 나타내는 바와 같이, 측정용 레이저광원(111)의 제어신호가 「ON」으로부터 「OFF」로 되어 측정용 레이저광원(111)으로부터의 측정용 레이저광(L2)의 출사를 정지시키게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 레이저 가공방법에서는 가공대상물(1)의 절단예정라인(5)을 포함하는 라인(50) 위를 따라서 집광용 렌즈(108)를 가공대상물(1)에 대해서 상대적으로 이동시키고, 가공대상물(1)과 프레임(22) 사이에 외형을 가지는 가공영역(30) 위에 집광용 렌즈(108)가 위치하고 있을 때에 측정용 레이저광(L2)을 집광용 렌즈(108)에서 가공영역(30)을 향하여 집광하여 가공대상물(1)의 표면(3)에서 반사된 측정용 레이저광의 반사광(L3)를 검출한다. 이 측정용 레이저광의 반사광(L3)의 검출에 의해, 가공용 레이저광(L1)의 집광점(P)이 가공대상물(1)의 표면(3)으로부터 일정한 거리의 위치에 맞도록 가공대상물(1)의 표면(3)과 집광용 렌즈(108)와의 거리를 대략 일정하게 조정하면서, 가공용 레이저광(L1)을 집광용 렌즈(108)에서 가공대상물(1)을 향하여 집광하여 용융처리영역(13)을 가공대상물(1)의 내부에 형성한다. 이와 같이, 본 실시형태의 레이저 가공방법에서는 가공대상물(1)과 프레임(22) 사이에 외형을 가지는 가공영역(30) 위에 집광용 렌즈(108)가 위치하고 있을 때에, 가공용 레이저광(L1)을 집광용 렌즈(108)에서 가공대상물(1)을 향하여 집광하여 용융처리영역(13)을 가공대상물(1)의 내부에 형성한다. 그 때문에, 프레임(22)의 외측의 영역을 포함하여 집광용 렌즈(108)를 가공대상물(1)에 대해서 상대적으로 이동시켜도, 프레임(22)을 가공대상물로 오인식해 프레임(22)에 가공용 레이저광(L1)을 조사하여 프레임(22)에 손상을 주는 것을 방지 할 수 있다.
본 발명은 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 프레임(22)을 횡단하는 라인(50) 위를 따라서 집광용 렌즈(108) 및 가공대상물(1)의 적어도 한쪽을 상대적으로 이동시킬 때, 측정용 레이저광(L2)의 조사를 실시한 채로, 다음과 같이 레이저 가공장치(100)에서의 제어를 실시하여도 된다. 즉, 한쪽 측으로부터 라인(50)과 가공영역(30)의 외형과의 한쪽의 교점(α1) 위에 집광용 렌즈(108)가 도달할 때까지 가공대상물(1)의 표면(3)과 집광용 렌즈(108)와의 거리를 조정하기 위한 측정용 레이저광의 반사광(L3)의 광량에 근거하는 연산처리(이하, 「오토 포커스 연산처리」라고 함)를 정지하고, 가공대상물(1)의 두께방향에서 일정한 위치에 집광용 렌즈(108)를 고정하며, 또한 가공용 레이저광(L1)의 조사를 정지한다. 그리고, 한쪽의 교점(α1) 위로부터 라인(50)과 가공대상물(1)의 외연과의 한쪽의 교점(β1) 위에 집광용 렌즈(108)가 도달할 때까지 오토 포커스 연산처리를 실시하고, 가공대상물(1)의 두께방향에서 일정한 위치에 집광용 렌즈(108)를 고정하며, 또한 가공용 레이저광(L1)의 조사를 정지한다. 여기서, 오토 포커스 연산처리를 실시하여도, 가공대상물(1)의 두께방향에서 일정한 위치에 집광용 렌즈(108)가 고정되는 것은 측정용 레이저광의 반사광(L3)의 광량이 소정의 문턱값을 넘지 않기 때문이다. 그리고, 한쪽의 교점(β1) 위로부터 라인(50)과 가공대상물(1)의 외연과의 다른 쪽의 교점(β2) 위에 집광용 렌즈(108)가 도달할 때까지 오토 포커스 연산처리를 실시하고, 가공대상물(1)의 표면(3)과 집광용 렌즈(108)와의 거리를 조정하며, 또한 가공용 레이저광(L1)의 조사를 실시한다.
또, 가공대상물(1)과 프레임(22) 사이에 외형을 가지는 가공영역(30)을 설정한 후에, 다음과 같이, 가공대상물(1)의 내부에 용융처리영역(13)을 형성하여도 된다.
즉, 우선, 절단예정라인(5)을 포함하는 라인(50) 위를 따라서 집광용 렌즈(108)를 가공대상물(1)에 대해서 상대적으로 이동시키고, 집광용 렌즈(108)가 가공영역(30) 위에 위치하고 있을 때에, 측정용 레이저광(L2)을 집광용 렌즈(108)에서 가공영역(30)을 향하여 집광하여 가공대상물(1)의 표면(3)에서 반사된 측정용 레이저광의 반사광(L3)를 검출하는 것에 의해, 가공용 레이저광(L1)의 집광점(P)이 가공대상물(1)의 표면(3)으로부터 일정한 거리의 위치에 맞도록 피에조 소자(109)를 구동시켜 가공대상물(1)의 표면(3)과 집광용 렌즈(108)와의 거리를 대략 일정하게 조정함과 동시에, 그 때의 피에조 소자(109)의 구동신호(조정정보)를 기록한다.
이어서, 절단예정라인(5)을 포함하는 라인(50) 위를 따라서 집광용 렌즈(108)를 가공대상물(1)에 대해서 상대적으로 이동시키고, 집광용 렌즈(108)가 가공영역(30) 위에 위치하고 있을 때에, 기록된 구동신호를 재생하여 피에조 소자(109)를 구동시켜 가공대상물(1)의 표면(3)과 집광용 렌즈(108)와의 거리를 대략 일정하게 조정하면서, 가공용 레이저광(L1)을 집광용 렌즈(108)에서 가공대상물(1)을 향하여 집광하여 용융처리영역(13)을 가공대상물(1)의 내부에 형성한다. 또한, 셔터(105)의 제어신호가 「OFF」로부터 「ON」으로 되어 가공용 레이저광(L1)이 가공대상물(1)에 조사되는 타이밍은 피에조 소자(109)의 구동신호가 「OFF」로부터 「ON」으로 되는 타이밍과 대략 동시여도 되며, 그 타이밍보다 조금 빨라도 된다.
이상과 같은 용융처리영역(13)의 형성은 가공대상물(1)이 비교적 두껍고, 1개의 절단예정라인에 대해서 복수열의 용융처리영역(13)을 가공대상물(1)의 두께방향으로 늘어서도록 형성하는 경우에 유효하다.
또, 상기 실시형태에서는 가공용 레이저광(L1)의 집광점(P)이 가공대상물(1)의 표면(3)으로부터 일정한 거리의 위치에 맞도록 가공대상물(1)의 표면(3)과 집광용 렌즈(108)와의 거리를 조정했지만, 가공용 레이저광(L1)의 집광점(P)이 가공대상물(1)의 표면(3)을 기준으로 하여 소정의 위치에 맞도록 가공대상물(1)의 표면(3)과 집광용 렌즈(108)와의 거리를 조정하여도 된다. 이 경우, 가공대상물(1)의 표면(3)을 기준으로 하여 소정의 위치에 용융처리영역(13)을 정밀도 좋게 형성할 수 있어 가공대상물(1)의 표면(3)으로부터의 거리가 도중에 바뀌는 용융처리영역(13)이나 파선(波線) 모양의 용융처리영역(13) 등을 절단예정라인(5)에 따라서 형성하는 것이 가능하게 된다.
또, 상기 실시형태에서는 가공대상물(1)의 표면(3)에서 반사된 측정용 레이저광의 반사광(L3)를 검출했지만, 가공대상물(1)의 이면(21) 등 다른 레이저광 조사면에서 반사된 측정용 레이저광의 반사광(L3)를 검출하여도 된다.
또, 상기 실시형태에서는 가공대상물(1)의 실리콘웨이퍼(11)의 내부에 용융처리영역(13)을 형성했지만, 유리나 압전재료 등 다른 재료으로 이루어진 웨이퍼의 내부에 크랙영역이나 굴절률 변화영역 등 다른 개질영역을 형성하여도 된다.
본 발명에 의하면, 환상의 프레임에 덮여진 확장가능시트에 부착된 판상의 가공대상물의 내부에 개질영역을 형성할 때, 프레임에 가공용 레이저광을 조사하여 프레임에 손상을 주는 것을 방지할 수 있다.

Claims (24)

  1. 환상(環狀)의 프레임에 덮여진 확장가능시트에 부착된 판상(板狀)의 가공대상물의 내부에 집광용 렌즈에서 집광점을 맞추어 가공용 레이저광을 조사하는 것에 의해, 상기 가공대상물의 절단예정라인에 따라서 절단의 기점(起点)이 되는 개질(改質)영역을 상기 가공대상물의 내부에 형성하는 레이저 가공방법으로서,
    상기 가공대상물의 외경보다 크고 또한 상기 프레임의 내경보다 작은 외경을 가지는 가공영역으로서, 상기 가공대상물과 상기 프레임 사이에 외형(外形)을 가지는 상기 가공영역을 설정하는 공정과,
    상기 절단예정라인을 포함하는 라인 위를 따라서 상기 집광용 렌즈 및 상기 가공대상물의 적어도 한쪽을 상대적으로 이동시키고, 상기 집광용 렌즈가 상기 가공영역 위에 위치하고 있을 때에, 측정용 레이저광을 상기 집광용 렌즈에서 상기 가공영역을 향하여 집광하여 상기 가공대상물의 레이저광 조사면에서 반사된 상기 측정용 레이저광의 반사광을 검출하는 것에 의해, 상기 가공용 레이저광의 집광점이 상기 레이저광 조사면을 기준으로 하여 소정의 위치에 맞도록 상기 레이저광 조사면과 상기 집광용 렌즈와의 거리를 조정하면서, 상기 가공용 레이저광을 상기 집광용 렌즈에서 상기 가공대상물을 향하여 집광하여 상기 개질영역을 상기 가공대상물의 내부에 형성하는 공정을 포함하며,
    상기 개질영역을 상기 가공대상물의 내부에 형성하는 공정에서는,
    상기 프레임을 횡단하는 상기 라인 위를 따라서 상기 집광용 렌즈 및 상기 가공대상물의 적어도 한쪽을 상대적으로 이동시키고,
    한쪽 측으로부터 상기 라인과 상기 가공영역의 외형과의 한쪽의 교점 위에 상기 집광용 렌즈가 도달할 때까지 상기 레이저광 조사면과 상기 집광용 렌즈와의 거리를 조정하기 위한 상기 측정용 레이저광의 반사광의 광량에 근거하는 연산처리를 행하지 않고, 상기 가공대상물의 두께방향에서 소정의 위치에 상기 집광용 렌즈를 고정한 채로 하고, 또한 상기 가공대상물에 대한 상기 가공용 레이저광의 조사는 정지한 상태로 하며,
    상기 라인과 상기 가공영역의 외형과의 한쪽의 교점 위로부터 상기 라인과 상기 가공대상물의 외연(外緣)과의 한쪽의 교점 위에 상기 집광용 렌즈가 도달할 때까지 상기 확장가능한 시트로부터의 상기 측정용 레이저광의 반사광의 광량에 근거하는 연산처리를 실시하고, 상기 가공대상물의 두께방향에서 소정의 위치에 상기 집광용 렌즈를 고정한 채로 하고, 또한 상기 가공대상물에 대한 상기 가공용 레이저광의 조사는 정지한 상태로 하며,
    상기 라인과 상기 가공대상물의 외연과의 한쪽의 교점 위로부터 상기 라인과 상기 가공대상물의 외연과의 다른 쪽의 교점 위에 상기 집광용 렌즈가 도달할 때까지 상기 가공대상물로부터의 상기 측정용 레이저광의 반사광의 광량에 근거하는 연산처리를 실시하고, 상기 레이저광 조사면과 상기 집광용 렌즈와의 거리를 조정하면서, 또한 상기 가공대상물에 대한 상기 가공용 레이저광의 조사를 실시하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 집광용 렌즈가 상기 가공영역 위에 위치하고 있을 때에, 상기 측정용 레이저광을 상기 집광용 렌즈에서 상기 가공영역을 향하여 집광하여 상기 가공영역에서 반사된 상기 측정용 레이저광의 반사광의 광량을 검출하고, 상기 광량이 소정의 문턱값을 넘고 있는 경우에, 상기 가공용 레이저광의 집광점이 상기 레이저광 조사면을 기준으로 하여 소정의 위치에 맞도록 상기 레이저광 조사면과 상기 집광용 렌즈와의 거리를 조정하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 집광용 렌즈가 상기 가공영역 위에 위치하고 있을 때에, 상기 측정용 레이저광을 상기 집광용 렌즈에서 상기 가공영역을 향하여 집광하여 상기 가공영역에서 반사된 상기 측정용 레이저광의 반사광의 광량을 검출하고, 상기 광량이 소정의 문턱값을 넘고 있는 경우에, 비점수차(非点收差)가 부가된 상기 측정용 레이저광의 반사광의 집광상이 일정하게 되도록 상기 레이저광 조사면과 상기 집광용 렌즈와의 거리를 조정하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 개질영역을 절단의 기점으로 하여 상기 절단예정라인에 따라서 상기 가공대상물을 절단하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 가공대상물은 반도체기판을 구비하고, 상기 개질영역은 용융처리영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  6. 환상의 프레임에 덮여진 확장가능시트에 부착된 판상의 가공대상물의 내부에 집광용 렌즈에서 집광점을 맞추어 가공용 레이저광을 조사하는 것에 의해, 상기 가공대상물의 절단예정라인에 따라서 절단의 기점이 되는 개질영역을 상기 가공대상물의 내부에 형성하는 레이저 가공방법으로서,
    상기 가공대상물의 외경보다 크고 또한 상기 프레임의 내경보다 작은 외경을 가지는 가공영역으로서, 상기 가공대상물과 상기 프레임 사이에 외형을 가지는 상기 가공영역을 설정하는 공정과,
    상기 가공대상물에 대한 상기 가공용 레이저광의 조사는 정지한 상태로 하며상기 절단예정라인을 포함하는 라인 위를 따라서 상기 집광용 렌즈 및 상기 가공대상물의 적어도 한쪽을 상대적으로 이동시키고, 상기 집광용 렌즈가 상기 가공영역 위에 위치하고 있을 때에, 측정용 레이저광을 상기 집광용 렌즈에서 상기 가공영역을 향하여 집광하여 상기 가공대상물의 레이저광 조사면에서 반사된 상기 측정용 레이저광의 반사광을 검출하는 것에 의해, 상기 집광용 렌즈의 집광위치가 레이저광 조사면을 기준으로 하여 소정의 위치에 맞도록 상기 레이저광 조사면과 상기 집광용 렌즈와의 거리를 조정하면서, 그 조정에 관한 조정정보를 취득하여 기록하는 공정과,
    상기 절단예정라인을 포함하는 라인 위를 따라서 상기 집광용 렌즈 및 상기 가공대상물의 적어도 한쪽을 상대적으로 이동시키고, 상기 집광용 렌즈가 상기 가공영역 위에 위치하고 있을 때에, 상기 가공대상물에 상기 가공용 레이저광을 조사한 상태에서, 기록한 상기 조정정보를 재생하여 상기 레이저광 조사면과 상기 집광용 렌즈와의 거리를 조정하면서, 상기 가공용 레이저광을 상기 집광용 렌즈에서 상기 가공대상물을 향하여 집광하여 상기 개질영역을 상기 가공대상물의 내부에 형성하는 공정을 포함하며,
    상기 조정정보를 취득하여 기록하는 공정 및 상기 개질영역을 상기 가공대상물의 내부에 형성하는 공정에서는,
    상기 프레임을 횡단하는 상기 라인 위를 따라서 상기 집광용 렌즈 및 상기 가공대상물의 적어도 한쪽을 상대적으로 이동시키고,
    한쪽 측으로부터 상기 라인과 상기 가공영역의 외형과의 한쪽의 교점 위에 상기 집광용 렌즈가 도달할 때까지 상기 레이저광 조사면과 상기 집광용 렌즈와의 거리를 조정하기 위한 상기 측정용 레이저광의 반사광의 광량에 근거하는 연산처리를 행하지 않고, 상기 가공대상물의 두께방향에서 소정의 위치에 상기 집광용 렌즈를 고정한 채로 하고, 또한 상기 가공대상물에 대한 상기 가공용 레이저광의 조사는 정지한 상태로 하며,
    상기 라인과 상기 가공영역의 외형과의 한쪽의 교점 위로부터 상기 라인과 상기 가공대상물의 외연(外緣)과의 한쪽의 교점 위에 상기 집광용 렌즈가 도달할 때까지 상기 확장가능한 시트로부터의 상기 측정용 레이저광의 반사광의 광량에 근거하는 연산처리를 실시하고, 상기 가공대상물의 두께방향에서 소정의 위치에 상기 집광용 렌즈를 고정한 채로 하고, 또한 상기 가공대상물에 대한 상기 가공용 레이저광의 조사는 정지한 상태로 하며,
    상기 라인과 상기 가공대상물의 외연과의 한쪽의 교점 위에 상기 집광용 렌즈가 도달하고 나서 상기 라인과 상기 가공대상물의 외연과의 다른 쪽의 교점 위에 상기 집광용 렌즈가 도달할 때까지의 사이에서, 기록한 상기 조정정보를 재생하여 상기 레이저광 조사면과 상기 집광용 렌즈와의 거리가 소정의 거리가 되도록 조정하면서, 또한 상기 가공대상물에 대한 상기 가공용 레이저광의 조사를 실시하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 집광용 렌즈가 상기 가공영역 위에 위치하고 있을 때에, 상기 측정용 레이저광을 상기 집광용 렌즈에서 상기 가공영역을 향하여 집광하여 상기 가공영역에서 반사된 상기 측정용 레이저광의 반사광의 광량을 검출하고, 상기 광량이 소정의 문턱값을 넘고 있는 경우에, 상기 가공용 레이저광의 집광점이 상기 레이저광 조사면을 기준으로 하여 소정의 위치에 맞도록 상기 레이저광 조사면과 상기 집광용 렌즈와의 거리를 조정하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 집광용 렌즈가 상기 가공영역 위에 위치하고 있을 때에, 상기 측정용 레이저광을 상기 집광용 렌즈에서 상기 가공영역을 향하여 집광하여 상기 가공영역에서 반사된 상기 측정용 레이저광의 반사광의 광량을 검출하고, 상기 광량이 소정의 문턱값을 넘고 있는 경우에, 비점수차가 부가된 상기 측정용 레이저광의 반사광의 집광상이 일정하게 되도록 상기 레이저광 조사면과 상기 집광용 렌즈와의 거리를 조정하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 개질영역을 절단의 기점으로 하여 상기 절단예정라인에 따라서 상기 가공대상물을 절단하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 가공대상물은 반도체기판을 구비하고, 상기 개질영역은 용융처리영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  11. 삭제
  12. 판상의 가공대상물의 내부에 집광점을 맞추어 가공용 레이저광을 조사하는 것에 의해, 상기 가공대상물의 절단예정라인에 따라서 절단의 기점이 되는 개질영역을 상기 가공대상물의 내부에 형성하는 레이저 가공장치로서,
    환상의 프레임에 덮여진 확장가능시트에 부착된 상기 가공대상물이 놓여지는 재치대와,
    상기 가공용 레이저광을 출사하는 가공용 레이저광원 및 측정용 레이저광을 출사하는 측정용 레이저광원을 가지는 레이저 유니트와,
    상기 가공용 레이저광 및 상기 측정용 레이저광을 집광하는 집광용 렌즈를 구비하고,
    상기 가공대상물의 외경보다 크고 또한 상기 프레임의 내경보다 작은 외경을 가지는 가공영역으로서, 상기 가공대상물과 상기 프레임과의 사이에 외형을 가지는 상기 가공영역을 설정하며,
    상기 절단예정라인을 포함하는 라인과 상기 가공영역의 상기 외형과의 한쪽의 교점 및 다른 쪽의 교점의 좌표를 취득하고,
    상기 라인 위를 따라서 상기 집광용 렌즈 및 상기 가공대상물의 적어도 한쪽을 상대적으로 이동시켜, 상기 한쪽의 교점 위에 상기 집광용 렌즈가 도달할 때부터 상기 다른 쪽의 교점 위에 상기 집광용 렌즈가 도달할 때까지의 사이에서, 상기 집광용 렌즈가 상기 가공영역 위에 위치하고 있을 때에, 상기 측정용 레이저광을 상기 집광용 렌즈에서 상기 가공영역을 향하여 집광하여 상기 가공대상물의 레이저광 조사면에서 반사된 상기 측정용 레이저광의 반사광을 검출하는 것에 의해, 상기 가공용 레이저광의 집광점이 상기 레이저광 조사면을 기준으로 하여 소정의 위치에 맞도록 상기 레이저광 조사면과 상기 집광용 렌즈와의 거리를 조정하면서, 상기 가공용 레이저광을 상기 집광용 렌즈에서 상기 가공대상물을 향하여 집광하여 상기 개질영역을 상기 가공대상물의 내부에 형성하며,
    상기 개질영역을 상기 가공대상물의 내부에 형성할 때에는,
    상기 프레임을 횡단하는 상기 라인 위를 따라서 상기 집광용 렌즈 및 상기 가공대상물의 적어도 한쪽을 상대적으로 이동시키고,
    한쪽 측으로부터 상기 라인과 상기 가공영역의 외형과의 한쪽의 교점 위에 상기 집광용 렌즈가 도달할 때까지 상기 레이저광 조사면과 상기 집광용 렌즈와의 거리를 조정하기 위한 상기 측정용 레이저광의 반사광의 광량에 근거하는 연산처리를 행하지 않고, 상기 가공대상물의 두께방향에서 소정의 위치에 상기 집광용 렌즈를 고정한 채로 하고, 또한 상기 가공대상물에 대한 상기 가공용 레이저광의 조사는 정지한 상태로 하며,
    상기 라인과 상기 가공영역의 외형과의 한쪽의 교점 위로부터 상기 라인과 상기 가공대상물의 외연과의 한쪽의 교점 위에 상기 집광용 렌즈가 도달할 때까지 상기 확장가능한 시트로부터의 상기 측정용 레이저광의 반사광의 광량에 근거하는 연산처리를 실시하고, 상기 가공대상물의 두께방향에서 소정의 위치에 상기 집광용 렌즈를 고정한 채로 하고, 또한 상기 가공대상물에 대한 상기 가공용 레이저광의 조사는 정지한 상태로 하며,
    상기 라인과 상기 가공대상물의 외연과의 한쪽의 교점 위에 상기 집광용 렌즈가 도달할 때부터 상기 라인과 상기 가공대상물의 외연과의 다른 쪽의 교점 위에 상기 집광용 렌즈가 도달할 때까지의 사이에서, 상기 가공대상물로부터의 상기 측정용 레이저광의 반사광의 광량에 근거하는 연산처리를 실시하고, 상기 레이저광 조사면과 상기 집광용 렌즈와의 거리를 조정하며, 또한 상기 가공대상물에 대한 상기 가공용 레이저광의 조사를 실시하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 집광용 렌즈가 상기 가공영역 위에 위치하고 있을 때에, 상기 측정용 레이저광을 상기 집광용 렌즈에서 상기 가공영역을 향하여 집광하여 상기 가공영역에서 반사된 상기 측정용 레이저광의 반사광의 광량을 검출하고, 상기 광량이 소정의 문턱값을 넘고 있는 경우에, 상기 가공용 레이저광의 집광점이 상기 레이저광 조사면을 기준으로 하여 소정의 위치에 맞도록 상기 레이저광 조사면과 상기 집광용 렌즈와의 거리를 조정하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 집광용 렌즈가 상기 가공영역 위에 위치하고 있을 때에, 상기 측정용 레이저광을 상기 집광용 렌즈에서 상기 가공영역을 향하여 집광하여 상기 가공영역에서 반사된 상기 측정용 레이저광의 반사광의 광량을 검출하고, 상기 광량이 소정의 문턱값을 넘고 있는 경우에, 비점수차가 부가된 상기 측정용 레이저광의 반사광의 집광상이 일정하게 되도록 상기 레이저광 조사면과 상기 집광용 렌즈와의 거리를 조정하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  15. 삭제
  16. 청구항 12 내지 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 라인 위를 따라서 상기 집광용 렌즈 및 상기 가공대상물의 적어도 한쪽을 상대적으로 이동시킬 때에는, 상기 한쪽의 교점 위에 상기 집광용 렌즈가 도달했을 때에 상기 측정용 레이저광의 출사를 개시하고, 상기 다른 쪽의 교점 위에 상기 집광용 렌즈가 도달했을 때에 상기 측정용 레이저광의 출사를 정지하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  17. 판상의 가공대상물의 내부에 집광점을 맞추어 가공용 레이저광을 조사하는 것에 의해, 상기 가공대상물의 절단예정라인에 따라서 절단의 기점이 되는 개질영역을 상기 가공대상물의 내부에 형성하는 레이저 가공장치로서,
    환상의 프레임에 덮여진 확장가능시트에 부착된 상기 가공대상물이 놓여지는 재치대와,
    상기 가공용 레이저광을 출사하는 가공용 레이저광원 및 측정용 레이저광을 출사하는 측정용 레이저광원을 가지는 레이저 유니트와,
    상기 가공용 레이저광 및 상기 측정용 레이저광을 집광하는 집광용 렌즈를 구비하고,
    상기 가공대상물의 외경보다 크고 또한 상기 프레임의 내경보다 작은 외경을 가지는 가공영역으로서, 상기 가공대상물과 상기 프레임과의 사이에 외형을 가지는 상기 가공영역을 설정하며,
    상기 절단예정라인을 포함하는 라인과 상기 가공영역의 상기 외형과의 한쪽의 교점 및 다른 쪽의 교점의 좌표를 취득하고,
    상기 가공대상물에 대한 상기 가공용 레이저광의 조사는 정지한 상태로 하고, 상기 라인 위를 따라서 상기 집광용 렌즈 및 상기 가공대상물의 적어도 한쪽을 상대적으로 이동시켜, 상기 한쪽의 교점 위에 상기 집광용 렌즈가 도달할 때부터 상기 다른 쪽의 교점 위에 상기 집광용 렌즈가 도달할 때까지의 사이에서, 상기 집광용 렌즈가 상기 가공영역 위에 위치하고 있을 때에, 상기 측정용 레이저광을 상기 집광용 렌즈에서 상기 가공영역을 향하여 집광하여 상기 가공대상물의 레이저광 조사면에서 반사된 상기 측정용 레이저광의 반사광을 검출하는 것에 의해, 상기 집광용 렌즈의 집광위치가 상기 레이저광 조사면을 기준으로 하여 소정의 위치에 맞도록 상기 레이저광 조사면과 상기 집광용 렌즈와의 거리를 조정하면서, 그 조정에 관한 조정정보를 취득하여 기록하며,
    상기 라인 위를 따라서 상기 집광용 렌즈 및 상기 가공대상물의 적어도 한쪽을 상대적으로 이동시켜, 상기 집광용 렌즈가 상기 가공영역 위에 위치하고 있을 때에, 상기 가공대상물에 상기 가공용 레이저광을 조사한 상태에서, 기록한 상기 조정정보를 재생하여 상기 레이저광 조사면과 상기 집광용 렌즈와의 거리를 조정하면서, 상기 가공용 레이저광을 상기 집광용 렌즈에서 상기 가공대상물을 향하여 집광하여 상기 개질영역을 상기 가공대상물의 내부에 형성하고,
    상기 조정정보를 취득하여 기록하고, 상기 개질영역을 상기 가공대상물의 내부에 형성할 때에는,
    상기 프레임을 횡단하는 상기 라인 위를 따라서 상기 집광용 렌즈 및 상기 가공대상물의 적어도 한쪽을 상대적으로 이동시키고,
    한쪽 측으로부터 상기 라인과 상기 가공영역의 외형과의 한쪽의 교점 위에 상기 집광용 렌즈가 도달할 때까지 상기 레이저광 조사면과 상기 집광용 렌즈와의 거리를 조정하기 위한 상기 측정용 레이저광의 반사광의 광량에 근거하는 연산처리를 행하지 않고, 상기 가공대상물의 두께방향에서 소정의 위치에 상기 집광용 렌즈를 고정한 채로 하고, 또한 상기 가공대상물에 대한 상기 가공용 레이저광의 조사는 정지한 상태로 하며,
    상기 라인과 상기 가공영역의 외형과의 한쪽의 교점 위로부터 상기 라인과 상기 가공대상물의 외연과의 한쪽의 교점 위에 상기 집광용 렌즈가 도달할 때까지 상기 확장가능한 시트로부터의 상기 측정용 레이저광의 반사광의 광량에 근거하는 연산처리를 실시하고, 상기 가공대상물의 두께방향에서 소정의 위치에 상기 집광용 렌즈를 고정한 채로 하고, 또한 상기 가공대상물에 대한 상기 가공용 레이저광의 조사는 정지한 상태로 하며,
    상기 라인과 상기 가공대상물의 외연과의 한쪽의 교점 위에 상기 집광용 렌즈가 도달할 때부터 상기 라인과 상기 가공대상물의 외연과의 다른 쪽의 교점 위에 상기 집광용 렌즈가 도달할 때까지의 사이에서, 기록한 상기 조정정보를 재생하여, 상기 레이저광 조사면과 상기 집광용 렌즈와의 거리가 소정의 거리가 되도록 조정하면서, 또한 상기 가공대상물에 대한 상기 가공용 레이저광의 조사를 실시하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 집광용 렌즈가 상기 가공영역 위에 위치하고 있을 때에, 상기 측정용 레이저광을 상기 집광용 렌즈에서 상기 가공영역을 향하여 집광하여 상기 가공영역에서 반사된 상기 측정용 레이저광의 반사광의 광량을 검출하고, 상기 광량이 소정의 문턱값을 넘고 있는 경우에, 상기 가공용 레이저광의 집광점이 상기 레이저광 조사면을 기준으로 하여 소정의 위치에 맞도록 상기 레이저광 조사면과 상기 집광용 렌즈와의 거리를 조정하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 집광용 렌즈가 상기 가공영역 위에 위치하고 있을 때에, 상기 측정용 레이저광을 상기 집광용 렌즈에서 상기 가공영역을 향하여 집광하여 상기 가공영역에서 반사된 상기 측정용 레이저광의 반사광의 광량을 검출하고, 상기 광량이 소정의 문턱값을 넘고 있는 경우에, 비점수차가 부가된 상기 측정용 레이저광의 반사광의 집광상이 일정하게 되도록 상기 레이저광 조사면과 상기 집광용 렌즈와의 거리를 조정하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  20. 삭제
  21. 청구항 17 내지 19 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 라인 위를 따라서 상기 집광용 렌즈 및 상기 가공대상물의 적어도 한쪽을 상대적으로 이동시킬 때에는, 상기 한쪽의 교점 위에 상기 집광용 렌즈가 도달했을 때에 상기 측정용 레이저광의 출사를 개시하고, 상기 다른 쪽의 교점 위에 상기 집광용 렌즈가 도달했을 때에 상기 측정용 레이저광의 출사를 정지하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  22. 청구항 6 내지 10 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 라인 위를 따라서 상기 집광용 렌즈 및 상기 가공대상물 중 적어도 한쪽을 상대적으로 이동시킬 때에는, 상기 한쪽의 교점 위에 상기 집광용 렌즈가 도달했을 때에 상기 측정용 레이저광의 출사를 개시하고, 상기 다른쪽의 교점 위에 상기 집광용 렌즈가 도달했을 때에 상기 측정용 레이저광의 출사를 정지하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  23. 청구항 1 내지 5 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 라인 위를 따라서 상기 집광용 렌즈 및 상기 가공대상물 중 적어도 한쪽을 상대적으로 이동시킬 때에는, 상기 한쪽의 교점 위에 상기 집광용 렌즈가 도달했을 때에 상기 측정용 레이저광의 출사를 개시하고, 상기 다른쪽의 교점 위에 상기 집광용 렌즈가 도달했을 때에 상기 측정용 레이저광의 출사를 정지하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  24. 삭제
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