JP2016068149A - レーザー加工装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】アブレーション加工を効率的に実施することができるレーザー加工装置を提供する。【解決手段】レーザー光線照射手段は、パルスレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振器51と、レーザー光線を集光して該被加工物保持手段に保持された被加工物に照射する集光器53と、パルスレーザー光線発振器51と該集光器53との間に配設され該パルスレーザー光線発振器51から発振されたパルスレーザー光線の光軸を揺動して該集光器53に導く光軸揺動手段54とを具備し、光軸揺動手段54は、発振されたパルスレーザー光線をスキャンして該集光器53に導くポリゴンスキャナー58と、該ポリゴンスキャナー58に導く音響光学偏向手段とによって構成され、音響光学偏向手段による光軸の方向変更とポリゴンスキャナー58による光軸の方向変更とによって複合的にパルスレーザー光線の光軸を揺動して被加工物保持手段に保持された被加工物に照射する。【選択図】図2
Description
本発明は、被加工物保持手段に保持された半導体ウエーハ等の被加工物にレーザー加工を施すレーザー加工装置に関する。
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列された分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体デバイスを製造している。
近時においては、IC、LSI等の半導体チップの処理能力を向上するために、シリコン等の基板の表面にSiOF、BSG(SiOB)等の無機物系の膜やポリイミド系、パリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁体被膜(Low−k膜)が積層された機能層によって半導体デバイスを形成せしめた形態の半導体ウエーハが実用化されている。
このような半導体ウエーハのストリートに沿った分割は、通常、ダイサーと呼ばれている切削装置によって行われている。この切削装置は、被加工物である半導体ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された半導体ウエーハを切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる移動手段とを具備している。切削手段は、高速回転せしめられる回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードを含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径3μm程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって固定して形成されている。
しかるに、上述したLow−k膜は、切削ブレードによってに切削することが困難である。即ち、Low−k膜は雲母のように非常に脆いことから、切削ブレードにより分割予定ラインに沿って切削すると、Low−k膜が剥離し、この剥離が回路にまで達しデバイスに致命的な損傷を与えるという問題がある。
上記問題を解消するために、半導体ウエーハに形成された分割予定ラインの幅方向における両側に分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射し、分割予定ラインに沿って2条のレーザー加工溝を形成してLow−k膜からなる積層体を分断し、この2条のレーザー加工溝の外側間に切削ブレードを位置付けて切削ブレードと半導体ウエーハを相対移動することにより、半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切断するウエーハの分割方法が下記特許文献1に開示されている。
而して、レーザー光線を分割予定ラインに沿って照射してアブレーション加工することによりLow−k膜からなる積層体を除去してレーザー加工溝を形成すると、積層体の飛散した溶融物がレーザー加工溝に埋め戻り、十分な幅のレーザー加工溝を形成するにはレーザー光線を分割予定ラインに沿って複数回照射しなければならず生産性が悪いという問題がある。
また、ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射してアブレーション加工することにより分割溝を形成してウエーハを個々のデバイスに分割する技術においても溶融物が分割溝に埋め戻り、分割に必要な分割溝を形成するにはレーザー光線を分割予定ラインに沿って複数回照射しなければならず生産性が悪いという問題がある。
また、ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射してアブレーション加工することにより分割溝を形成してウエーハを個々のデバイスに分割する技術においても溶融物が分割溝に埋め戻り、分割に必要な分割溝を形成するにはレーザー光線を分割予定ラインに沿って複数回照射しなければならず生産性が悪いという問題がある。
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、アブレーション加工を効率的に実施することができるレーザー加工装置を提供することである。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物をレーザー加工するレーザー光線照射手段と、該被加工物保持手段と該レーザー光線照射手段とを相対的に移動する移動手段と、を具備するレーザー加工装置であって、
該レーザー光線照射手段は、パルスレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振器と、該パルスレーザー光線発振器から発振されたレーザー光線を集光して該被加工物保持手段に保持された被加工物に照射する集光器と、該パルスレーザー光線発振器と該集光器との間に配設され該パルスレーザー光線発振器から発振されたパルスレーザー光線の光軸を揺動して該集光器に導く光軸揺動手段と、を具備し、
該光軸揺動手段は、該集光器側に配設され該パルスレーザー光線発振器から発振されたパルスレーザー光線をスキャンして該集光器に導くポリゴンスキャナーと、該ポリゴンスキャナーの該パルスレーザー光線発振器側に配設され該パルスレーザー光線発振器から発振されたパルスレーザー光線の光軸の方向を変更して該ポリゴンスキャナーに導く音響光学偏向手段とにとって構成され、該音響光学偏向手段による光軸の方向変更と該ポリゴンスキャナーによる光軸の方向変更とによって複合的にパルスレーザー光線の光軸を揺動して該被加工物保持手段に保持された被加工物に照射する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
該レーザー光線照射手段は、パルスレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振器と、該パルスレーザー光線発振器から発振されたレーザー光線を集光して該被加工物保持手段に保持された被加工物に照射する集光器と、該パルスレーザー光線発振器と該集光器との間に配設され該パルスレーザー光線発振器から発振されたパルスレーザー光線の光軸を揺動して該集光器に導く光軸揺動手段と、を具備し、
該光軸揺動手段は、該集光器側に配設され該パルスレーザー光線発振器から発振されたパルスレーザー光線をスキャンして該集光器に導くポリゴンスキャナーと、該ポリゴンスキャナーの該パルスレーザー光線発振器側に配設され該パルスレーザー光線発振器から発振されたパルスレーザー光線の光軸の方向を変更して該ポリゴンスキャナーに導く音響光学偏向手段とにとって構成され、該音響光学偏向手段による光軸の方向変更と該ポリゴンスキャナーによる光軸の方向変更とによって複合的にパルスレーザー光線の光軸を揺動して該被加工物保持手段に保持された被加工物に照射する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
上記音響光学偏向手段は、パルスレーザー光線の光軸をX軸方向に変更する第1の音響光学偏向手段とX軸方向と直交するY軸方向に変更する第2の音響光学偏向手段とからなっていることが望ましい。
本発明によるレーザー加工装置においては、パルスレーザー光線発振器と集光器との間に配設されパルスレーザー光線発振器から発振されたパルスレーザー光線の光軸を揺動して集光器に導く光軸揺動手段は、パルスレーザー光線発振器から発振されたパルスレーザー光線をスキャンして集光器に導くポリゴンスキャナーと、パルスレーザー光線発振器から発振されたパルスレーザー光線の光軸方向を変更してポリゴンスキャナーに導く音響光学偏向手段とによって構成され、音響光学偏向手段による光軸の方向変更とポリゴンスキャナーによる光軸の方向変更とによって複合的にパルスレーザー光線の光軸を揺動して被加工物保持手段に保持された被加工物に照射するので、パルスレーザー光線が重複してアブレーション加工するため、溶融物の埋め戻りを防止してLow−k膜や基板等に効率よくレーザー加工溝を形成することができる。
また、音響光学偏向手段によってパルスレーザー光線の光軸をY軸方向に揺動し、ポリゴンスキャナーによってパルスレーザー光線の光軸をX軸方向に揺動することにより、Low−k膜や基板等に所望の幅のレーザー加工溝を形成することができる。
更に、ポリゴンスキャナーによってパルスレーザー光線の光軸をX軸方向に揺動し、音響光学偏向手段によってパルスレーザー光線の光軸をX軸方向に揺動することにより、パルス間隔が大きい粗の領域と、パルス間隔が小さく集中的に照射する密の領域とを形成することができ、例えば同一の個所にパルスレーザー光線を集中して照射することにより孔加工も可能となる。
なお、ポリゴンスキャナーの回転速度を変更することによってパルスレーザー光線の照射形態を調整することは可能であるが、慣性力の影響で瞬時にパルスレーザー光線の照射形態を調整することは困難である。しかるに、本発明によりレーザー加工装置においては、ポリゴンスキャナーの回転速度を一定にして音響光学偏向手段によってパルスレーザー光線の光軸を変更することで瞬時にパルスレーザー光線の照射形態を調整することが可能となる。
また、音響光学偏向手段によってパルスレーザー光線の光軸をY軸方向に揺動し、ポリゴンスキャナーによってパルスレーザー光線の光軸をX軸方向に揺動することにより、Low−k膜や基板等に所望の幅のレーザー加工溝を形成することができる。
更に、ポリゴンスキャナーによってパルスレーザー光線の光軸をX軸方向に揺動し、音響光学偏向手段によってパルスレーザー光線の光軸をX軸方向に揺動することにより、パルス間隔が大きい粗の領域と、パルス間隔が小さく集中的に照射する密の領域とを形成することができ、例えば同一の個所にパルスレーザー光線を集中して照射することにより孔加工も可能となる。
なお、ポリゴンスキャナーの回転速度を変更することによってパルスレーザー光線の照射形態を調整することは可能であるが、慣性力の影響で瞬時にパルスレーザー光線の照射形態を調整することは困難である。しかるに、本発明によりレーザー加工装置においては、ポリゴンスキャナーの回転速度を一定にして音響光学偏向手段によってパルスレーザー光線の光軸を変更することで瞬時にパルスレーザー光線の照射形態を調整することが可能となる。
以下、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1には、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図が示されている。図1に示すレーザー加工装置は、静止基台2と、該静止基台2に矢印Xで示す加工送り方向(X軸方向)に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構3と、基台2上に配設されたレーザー光線照射手段としてのレーザー光線照射ユニット4とを具備している。
上記チャックテーブル機構3は、静止基台2上にX軸方向に沿って平行に配設された一対の案内レール31、31と、該案内レール31、31上にX軸方向に移動可能に配設された第1の滑動ブロック32と、該第1の滑動ブロック32上にX軸方向と直交する矢印Yで示すY軸方向に移動可能に配設された第2の滑動ブロック33と、該第2の滑動ブロック33上に円筒部材34によって支持された支持テーブル35と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル36を具備している。このチャックテーブル36は多孔性材料から形成された吸着チャック361を具備しており、吸着チャック361の上面である保持面上に被加工物である例えば円形状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。このように構成されたチャックテーブル36は、円筒部材34内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。なお、チャックテーブル36には、半導体ウエーハ等の被加工物を保護テープを介して支持する環状のフレームを固定するためのクランプ362が配設されている。
上記第1の滑動ブロック32は、その下面に上記一対の案内レール31、31と嵌合する一対の被案内溝321、321が設けられているとともに、その上面にY軸方向に沿って平行に形成された一対の案内レール322、322が設けられている。このように構成された第1の滑動ブロック32は、被案内溝321、321が一対の案内レール31、31に嵌合することにより、一対の案内レール31、31に沿ってX軸方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構3は、第1の滑動ブロック32を一対の案内レール31、31に沿ってX軸方向に移動させるためのX軸方向移動手段37を具備している。X軸方向移動手段37は、上記一対の案内レール31と31の間に平行に配設された雄ネジロッド371と、該雄ネジロッド371を回転駆動するためのパルスモータ372等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド371は、その一端が上記静止基台2に固定された軸受ブロック373に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ372の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド371は、第1の滑動ブロック32の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ372によって雄ネジロッド371を正転および逆転駆動することにより、第1の滑動ブロック32は案内レール31、31に沿ってX軸方向に移動せしめられる。
上記第2の滑動ブロック33は、その下面に上記第1の滑動ブロック32の上面に設けられた一対の案内レール322、322と嵌合する一対の被案内溝331、331が設けられており、この被案内溝331、331を一対の案内レール322、322に嵌合することにより、Y軸方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構3は、第2の滑動ブロック33を第1の滑動ブロック32に設けられた一対の案内レール322、322に沿ってY軸方向に移動させるためのY軸方向移動手段38を具備している。Y軸方向移動手段38は、上記一対の案内レール322と322の間に平行に配設された雄ネジロッド381と、該雄ネジロッド381を回転駆動するためのパルスモータ382等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド381は、その一端が上記第1の滑動ブロック32の上面に固定された軸受ブロック383に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ382の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド381は、第2の滑動ブロック33の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ382によって雄ネジロッド381を正転および逆転駆動することにより、第2の滑動ブロック33は案内レール322、322に沿ってY軸方向に移動せしめられる。
上記レーザー光線照射ユニット4は、上記基台2上に配設された支持部材41と、該支持部材41によって支持され実質上水平に延出するケーシング42と、該ケーシング42に配設されたレーザー光線照射手段5と、ケーシング42の前端部に配設されレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段6を具備している。なお、撮像手段6は、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子(CCD)等を備えている。
上記レーザー光線照射手段5について、図2および図3を参照して説明する。
レーザー光線照射手段5は、パルスレーザー光線発振器51と、該パルスレーザー光線発振器51から発振されたパルスレーザー光線の出力を調整する出力調整手段52と、該出力調整手段52によって出力が調整されたパルスレーザー光線を集光してチャックテーブル36に保持された被加工物に照射する集光器53と、出力調整手段52と集光器53との間に配設されパルスレーザー光線発振器51から発振され出力調整手段52によって出力が調整されたパルスレーザー光線の光軸を揺動して集光器53に導く光軸揺動手段54を具備している。パルスレーザー光線発振器51は、図示の実施形態においては波長が355nmのパルスレーザー光線LBを発振する。上記集光器53は、上記パルスレーザー光線発振器51から発振され出力調整手段52によって出力が調整されたパルスレーザー光線を集光するテレセントリックfθレンズ531を具備している。なお、上記パルスレーザー光線発振器51および出力調整手段52は、制御手段7によって制御される。
レーザー光線照射手段5は、パルスレーザー光線発振器51と、該パルスレーザー光線発振器51から発振されたパルスレーザー光線の出力を調整する出力調整手段52と、該出力調整手段52によって出力が調整されたパルスレーザー光線を集光してチャックテーブル36に保持された被加工物に照射する集光器53と、出力調整手段52と集光器53との間に配設されパルスレーザー光線発振器51から発振され出力調整手段52によって出力が調整されたパルスレーザー光線の光軸を揺動して集光器53に導く光軸揺動手段54を具備している。パルスレーザー光線発振器51は、図示の実施形態においては波長が355nmのパルスレーザー光線LBを発振する。上記集光器53は、上記パルスレーザー光線発振器51から発振され出力調整手段52によって出力が調整されたパルスレーザー光線を集光するテレセントリックfθレンズ531を具備している。なお、上記パルスレーザー光線発振器51および出力調整手段52は、制御手段7によって制御される。
上記光軸揺動手段54は、パルスレーザー光線発振器51から発振され出力調整手段52によって出力が調整されたパルスレーザー光線LBの光軸を方向変更する第1の音響光学偏向手段55および第2の音響光学偏向手段56と、該第1の音響光学偏向手段55および第2の音響光学偏向手段56によって光軸が方向変更されたパルスレーザー光線LBを方向変換する方向変換手段57と、該方向変換手段57によって方向変換されたパルスレーザー光線LBをスキャンして上記集光器53に導くポリゴンスキャナー58とによって構成されている。
上記第1の音響光学偏向手段55は、パルスレーザー光線LBの光軸をポリゴンスキャナー58と共働してX軸方向に方向変更する第1の音響光学素子551と、該第1の音響光学素子551に印加するRF(radio frequency)を生成する第1のRF発振器552と、該第1のRF発振器552によって生成されたRFのパワーを増幅して第1の音響光学素子551に印加する第1のRFアンプ553と、第1のRF発振器552によって生成されるRFの周波数を調整する第1の偏向角度調整手段554を具備している。上記第1の音響光学素子551は、印加されるRFの周波数に対応してレーザー光線の光軸を方向変更する角度を調整することができる。上述した第1の偏向角度調整手段554は、制御手段7によって制御される。
上記第2の音響光学偏向手段56は、上記パルスレーザー光線LBの光軸をX軸方向と直交するY軸方向に方向変更する第2の音響光学素子561と、該第2の音響光学素子561に印加するRFを生成する第2のRF発振器562と、該第2のRF発振器562によって生成されたRFのパワーを増幅して第2の音響光学素子561に印加する第2のRFアンプ563と、第2のRF発振器562によって生成されるRFの周波数を調整する第2の偏向角度調整手段564を具備している。上記第2の音響光学素子561は、印加されるRFの周波数に対応してレーザー光線の光軸を方向変更する角度を調整することができる。なお、上記第2の偏向角度調整手段564は、制御手段7によって制御される。
また、図示の実施形態におけるレーザー光線照射手段5は、上記第1の音響光学素子551に所定周波数のRFが印加されない場合に、図2において破線で示すように第1の音響光学素子551によって方向変更されたレーザー光線を吸収するためのレーザー光線吸収手段59を具備している。
上記方向変換手段57は、第1の方向変換ミラー571と第2の方向変換ミラー572とからなり、上記第1の音響光学偏向手段55および第2の音響光学偏向手段56によって光軸が方向変更されたパルスレーザー光線LBを方向変換してポリゴンスキャナー58に導く。上記ポリゴンスキャナー58は、ポリゴンミラー581と該ポリゴンミラー581を図2において矢印Aで示す方向に回転しパルスレーザー光線LBをX軸方向にスキャンするスキャンモータ582とからなっている。なお、図示の実施形態のおいては、ポリゴンミラー581は、正8角形外周面に8面の反射面581aを備えている。このように構成されたポリゴンスキャナー58のスキャンモータ582は、制御手段7によって制御される。
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は以上のように構成されており、以下上記レーザー光線照射手段5によるパルスレーザー光線の照射形態について説明する。例えば、ポリゴンスキャナー58を構成するポリゴンミラー581の回転速度が500回転/秒とすると、ポリゴンミラー581は8面の反射面581aを備えているので、1反射面当たりの移動時間は1/4000秒となる。一方、パルスレーザー光線発振器51から発振されるパルスレーザー光線LBの繰り返し周波数が40kHzとすると、ポリゴンミラー581の1反射面当たりに照射されるパルスレーザー光線LBは10パルスとなる。
図2に示すようにパルスレーザー光線発振器51から発振され出力調整手段52によって出力が調整されたパルスレーザー光線LBは、光軸揺動手段54に導かれる。光軸揺動手段54に導かれたパルスレーザー光線LBは、制御手段8によって制御される第1の音響光学偏向手段55の第1の偏向角度調整手段554によって第1の音響光学素子551に例えば10Vの電圧を所定時間周期(図示の実施形態においては1/4000秒)で印加する。この結果、図2において実線で示すようにパルスレーザー光線LBは、方向変換手段57を構成する第1の方向変換ミラー571および第2の方向変換ミラー572を介してポリゴンスキャナー58を構成するポリゴンミラー581に導かれる。ポリゴンミラー581は矢印Aで示す方向に所定の回転速度(図示の実施形態においては500回転/秒)で回転しているので、パルスレーザー光線LBの10パルス(LB−1〜LB−10)をX軸方向に沿ってテレセントリックfθレンズ531に導く。
一方、制御手段7によって制御される第2の音響光学偏向手段56の第2の偏向角度調整手段564によって第2の音響光学素子561に例えば5〜15Vの電圧を所定時間周期(図示の実施形態においては1/4000秒)で印加すると、図3に示すようにパルスレーザー光線発振器51から発振され出力調整手段52によって出力が調整されたパルスレーザー光線LBは、10パルス(LB−1〜LB−10)の範囲でY軸方向に方向変更され方向変換手段57を介してポリゴンスキャナー58を構成するポリゴンミラー581に導かれる。このように、第2の音響光学素子561によって方向変更されたパルスレーザー光線は、制御手段8によって制御される第2の偏向角度調整手段564によって第2の音響光学素子561に印加される電圧に対応してY軸方向に方向変更せしめられる。
以上のように、第1の音響光学偏向手段55の第1の偏向角度調整手段554によって第1の音響光学素子551に所定電圧(実施形態においては10V)を印加し、第2の音響光学偏向手段56の第2の偏向角度調整手段564によって第2の音響光学素子561に所定範囲の電圧(実施形態においては5〜15V)印加すると、パルスレーザー光線発振器51から発振され出力調整手段52によって出力が調整されたパルスレーザー光線LBは、方向変換手段57、ポリゴンミラー581およびテレセントリックfθレンズ531を介して図4に示すようにY軸方向に例えば50μmの範囲で10パルス(LB−1〜LB−10)がX軸方向に傾斜した状態で照射される。従ってこの場合、幅が50μmのレーザー加工を施すことができる。
次に、第1の音響光学偏向手段55の第1の偏向角度調整手段554によって第1の音響光学素子551に所定範囲の電圧(例えば5〜15Vまたは15〜5V)を印加する例について説明する。
第1の音響光学素子551に5〜15Vの電圧を所定時間周期(図示の実施形態においては1/4000秒)で印加すると、図2に示すようにパルスレーザー光線発振器51から発振され出力調整手段52によって出力が調整されたパルスレーザー光線LBは、1点鎖線から2点鎖線に向けて光軸が方向変更せしめられる。このように1点鎖線から2点鎖線に向けて光軸が方向変更せしめられたパルスレーザー光線LBは、方向変換手段57を介してポリゴンミラー581に導かれるが、ポリゴンミラー581は矢印Aで示す方向に所定の回転速度(図示の実施形態においては500回転/秒)で回転しているので、ポリゴンミラー581の回転方向に向けてポリゴンミラー581に導かれる。この結果、テレセントリックfθレンズ531を介して照射される10パルス(LB−1〜LB−10)のレーザー光線は、図5の(a)に示すようにX軸方向に沿って照射されるが、各パルス間の間隔が大きくなる。
第1の音響光学素子551に5〜15Vの電圧を所定時間周期(図示の実施形態においては1/4000秒)で印加すると、図2に示すようにパルスレーザー光線発振器51から発振され出力調整手段52によって出力が調整されたパルスレーザー光線LBは、1点鎖線から2点鎖線に向けて光軸が方向変更せしめられる。このように1点鎖線から2点鎖線に向けて光軸が方向変更せしめられたパルスレーザー光線LBは、方向変換手段57を介してポリゴンミラー581に導かれるが、ポリゴンミラー581は矢印Aで示す方向に所定の回転速度(図示の実施形態においては500回転/秒)で回転しているので、ポリゴンミラー581の回転方向に向けてポリゴンミラー581に導かれる。この結果、テレセントリックfθレンズ531を介して照射される10パルス(LB−1〜LB−10)のレーザー光線は、図5の(a)に示すようにX軸方向に沿って照射されるが、各パルス間の間隔が大きくなる。
一方、第1の音響光学素子551に15〜5Vの電圧を所定時間周期(図示の実施形態においては1/4000秒)で印加すると、図2に示すようにパルスレーザー光線発振器51から発振され出力調整手段52によって出力が調整されたパルスレーザー光線LBは、2点鎖線から1点鎖線に向けて光軸が方向変更せしめられる。このように2点鎖線から1点鎖線に向けて光軸が変更せしめられたパルスレーザー光線LBは、方向変換手段57を介してポリゴンミラー581に導かれるが、ポリゴンミラー581は矢印Aで示す方向に所定の回転速度(図示の実施形態においては500回転/秒)で回転しているので、ポリゴンミラー581の回転方向に逆らってポリゴンミラー581に導かれる。この結果、テレセントリックfθレンズ531を介して照射される10パルス(LB−1〜LB−10)のレーザー光線は、図5の(b)に示すようにX軸方向に沿って照射されるが、各パルス間の間隔が小さくなる。
以上のように図示の実施形態におけるレーザー光線照射手段5においては、第1の音響光学偏向手段55および第2の音響光学偏向手段56による光軸の方向変更とポリゴンスキャナー58による光軸の方向変更とによって複合的にパルスレーザー光線の光軸を揺動してチャックテーブル36に保持された被加工物に照射するので、パルスレーザー光線がX軸方向に重複してアブレーション加工するため、溶融物の埋め戻りを防止してLow−k膜や基板等に効率よくレーザー加工溝を形成することができる。
また、上述したように第2の音響光学偏向手段56によってパルスレーザー光線の光軸をY軸方向に揺動し、ポリゴンスキャナー58によってパルスレーザー光線の光軸をX軸方向に揺動することにより、Low−k膜や基板等に所望の幅のレーザー加工溝を形成することができる。
更に、ポリゴンスキャナー58によってパルスレーザー光線の光軸をX軸方向に揺動し、第1の音響光学偏向手段55によってパルスレーザー光線の光軸をX軸方向に揺動することにより、パルス間隔が大きい粗の領域と、パルス間隔が小さく集中的に照射する密の領域とを形成することができ、例えば同一の個所にパルスレーザー光線を集中して照射することにより孔加工も可能となる。
なお、ポリゴンスキャナー58を構成するポリゴンミラー581の回転速度を変更することよってパルスレーザー光線の照射形態を調整することは可能であるが、慣性力の影響で瞬時にパルスレーザー光線の照射形態を調整することは困難である。しかるに、図示の実施形態におけるレーザー光線照射手段5においては、ポリゴンミラー581の回転速度を一定にして第1の音響光学偏向手段55および第2の音響光学偏向手段56によってパルスレーザー光線の光軸を変更することで瞬時にパルスレーザー光線の照射形態を調整することが可能となる。
また、上述したように第2の音響光学偏向手段56によってパルスレーザー光線の光軸をY軸方向に揺動し、ポリゴンスキャナー58によってパルスレーザー光線の光軸をX軸方向に揺動することにより、Low−k膜や基板等に所望の幅のレーザー加工溝を形成することができる。
更に、ポリゴンスキャナー58によってパルスレーザー光線の光軸をX軸方向に揺動し、第1の音響光学偏向手段55によってパルスレーザー光線の光軸をX軸方向に揺動することにより、パルス間隔が大きい粗の領域と、パルス間隔が小さく集中的に照射する密の領域とを形成することができ、例えば同一の個所にパルスレーザー光線を集中して照射することにより孔加工も可能となる。
なお、ポリゴンスキャナー58を構成するポリゴンミラー581の回転速度を変更することよってパルスレーザー光線の照射形態を調整することは可能であるが、慣性力の影響で瞬時にパルスレーザー光線の照射形態を調整することは困難である。しかるに、図示の実施形態におけるレーザー光線照射手段5においては、ポリゴンミラー581の回転速度を一定にして第1の音響光学偏向手段55および第2の音響光学偏向手段56によってパルスレーザー光線の光軸を変更することで瞬時にパルスレーザー光線の照射形態を調整することが可能となる。
2:静止基台
3:チャックテーブル機構
36:チャックテーブル
37:X軸方向移動手段
38:Y軸方向移動手段
4:レーザー光線照射ユニット
5:レーザー光線照射手段
51:パルスレーザー光線発振器
52:出力調整手段
53:集光器
54:光軸揺動手段
55:第1の音響光学偏向手段
551:第1の音響光学素子
56:第2の音響光学偏向手段
561:第2の音響光学素子
57:方向変換手段
58:ポリゴンスキャナー
581:ポリゴンミラー
6:撮像手段
7:制御手段
3:チャックテーブル機構
36:チャックテーブル
37:X軸方向移動手段
38:Y軸方向移動手段
4:レーザー光線照射ユニット
5:レーザー光線照射手段
51:パルスレーザー光線発振器
52:出力調整手段
53:集光器
54:光軸揺動手段
55:第1の音響光学偏向手段
551:第1の音響光学素子
56:第2の音響光学偏向手段
561:第2の音響光学素子
57:方向変換手段
58:ポリゴンスキャナー
581:ポリゴンミラー
6:撮像手段
7:制御手段
Claims (2)
- 被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物をレーザー加工するレーザー光線照射手段と、該被加工物保持手段と該レーザー光線照射手段とを相対的に移動する移動手段と、を具備するレーザー加工装置であって、
該レーザー光線照射手段は、パルスレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振器と、該パルスレーザー光線発振器から発振されたレーザー光線を集光して該被加工物保持手段に保持された被加工物に照射する集光器と、該パルスレーザー光線発振器と該集光器との間に配設され該パルスレーザー光線発振器から発振されたパルスレーザー光線の光軸を揺動して該集光器に導く光軸揺動手段と、を具備し、
該光軸揺動手段は、該集光器側に配設され該パルスレーザー光線発振器から発振されたパルスレーザー光線をスキャンして該集光器に導くポリゴンスキャナーと、該ポリゴンスキャナーの該パルスレーザー光線発振器側に配設され該パルスレーザー光線発振器から発振されたパルスレーザー光線の光軸の方向を変更して該ポリゴンスキャナーに導く音響光学偏向手段とによって構成され、該音響光学偏向手段による光軸の方向変更と該ポリゴンスキャナーによる光軸の方向変更とによって複合的にパルスレーザー光線の光軸を揺動して該被加工物保持手段に保持された被加工物に照射する、
ことを特徴とするレーザー加工装置。 - 該音響光学偏向手段は、パルスレーザー光線の光軸をX軸方向に変更する第1の音響光学偏向手段とX軸方向と直交するY軸方向に変更する第2の音響光学偏向手段とからなっている、請求項1記載のレーザー加工装置。
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