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技術 レーザー加工装置

出願人 株式会社ディスコ
発明者 能丸圭司
出願日 2014年11月18日 (5年1ヶ月経過) 出願番号 2014-233555
公開日 2016年5月30日 (3年7ヶ月経過) 公開番号 2016-097410
状態 特許登録済
技術分野 レーザ加工 その他の光学系・装置、色の干渉・色の制御
主要キーワード 周波数設定器 雌ネジ穴 ガルバノスキャナー 偏向ビームスプリッター 方向変換ミラー 軸受ブロック 滑動ブロック レーザー光線照射
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課題

レーザー光線を複数に分岐して複数の集光点を形成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

レーザー光線発振器51と、主偏光ビームスプリッター53と、P偏光のレーザー光線を円偏光に変換する1/4波長板54と、光弾性変調素子55と、光弾性変調素子による変調周波数を設定する周波数設定器550と、光弾性変調素子によって変調されたP偏光とS偏光を分岐する補偏向ビームスプリッター56と、分岐されたP偏光のレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路逆行させる第1の逆行手段57aと、S偏光のレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる第2の逆行手段57bと、逆行せしめられたレーザー光線が1/4波長板を通過することによりS偏光に変換され主偏光ビームスプリッターによって導かれる経路に配設された集光器580とを具備している。

概要

背景

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、半導体ウエーハを分割予定ライン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。

装置の小型化、高機能化を図るため、複数の半導体デバイスを積層し、積層された半導体デバイスの電極を接続するモジュール構造が実用化されている。このモジュール構造は、半導体ウエーハにおける電極が形成された箇所に貫通孔ビアホール)を形成し、この貫通孔(ビアホール)に電極と接続する銅やアルミニウム等の導電性材料を埋め込む構成である。

上述したレーザー加工を施すレーザー加工装置は、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している。このようなレーザー加工装置を用いて上述したレーザー加工の加工効率を向上するためにレーザー光線を複数に分岐して複数の集光点を形成する方式が試みられている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。

概要

レーザー光線を複数に分岐して複数の集光点を形成することができるレーザー加工装置を提供する。レーザー光線発振器51と、主偏光ビームスプリッター53と、P偏光のレーザー光線を円偏光に変換する1/4波長板54と、光弾性変調素子55と、光弾性変調素子による変調周波数を設定する周波数設定器550と、光弾性変調素子によって変調されたP偏光とS偏光を分岐する補偏向ビームスプリッター56と、分岐されたP偏光のレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路逆行させる第1の逆行手段57aと、S偏光のレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる第2の逆行手段57bと、逆行せしめられたレーザー光線が1/4波長板を通過することによりS偏光に変換され主偏光ビームスプリッターによって導かれる経路に配設された集光器580とを具備している。

目的

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、1パルス当たりエネルギー密度を低減することなくパルスレーザー光線を複数に分岐して複数の集光点を形成することができるレーザー加工装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

所定の繰り返し周波数パルスレーザー光線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のレーザー光線発振方向下流側に配設された主偏光ビームスプリッターと、該主偏光ビームスプリッターを通過したP偏光のレーザー光線を円偏光に変換する1/4波長板と、該1/4波長板を通過したレーザー光線をP偏光とS偏光とに変調する光弾性変調素子と、該光弾性変調素子による変調周波数を設定する周波数設定器と、該光弾性変調素子によって変調されたP偏光とS偏光を分岐する補偏向ビームスプリッターと、該補偏光ビームスプリッターによって分岐されたP偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路逆行させる第1の逆行手段と、該補偏光ビームスプリッターによって分岐されたS偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる第2の逆行手段と、該第1の逆行手段と該第2の逆行手段とによって逆行せしめられたパルスレーザー光線が該1/4波長板を通過することによりS偏光に変換され該主偏光ビームスプリッターによって導かれる経路に配設された集光器と、を具備している、ことを特徴とするレーザー加工装置

請求項2

該パルスレーザー光線発振器が発振するパルスレーザー光線の所定の繰り返し周波数を(H)Hzとした場合、該周波数設定器は該光弾性変調素子に供給する電力周波数を(H/2)Hzに設定し、最大振幅と最少振幅の際に該パルスレーザー光線発振器が発振するレーザー光線を該光弾性変調素子がP偏光とS偏光とに変調する、請求項1記載のレーザー加工装置。

請求項3

該第1の逆行手段は角度調整可能なミラーで構成され、第2の逆行手段は角度調整可能なミラーで構成される、請求項1又は2記載のレーザー加工装置。

請求項4

該第1の逆行手段は、該補偏光ビームスプリッターによって分岐されたP偏光のパルスレーザー光線をP偏光とS偏光とに変調する第1の光弾性変調素子と、該第1の光弾性変調素子による変調周波数を設定する第1の周波数設定器と、該第1の光弾性変調素子によって変調されたP偏光とS偏光を分岐する第1の偏光ビームスプリッターと、該第1の偏光ビームスプリッターによって分岐されたP偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる第1のミラーと、該第1の偏光ビームスプリッターによって分岐されたS偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる第2のミラーと、から構成され、該第2の逆行手段は、該補偏光ビームスプリッターによって分岐されたS偏光のパルスレーザー光線をP偏光とS偏光とに変調する第2の光弾性変調素子と、該第2の光弾性変調素子による変調周波数を設定する第2の周波数設定器と、該第2の光弾性変調素子によって変調されたP偏光とS偏光を分岐する第2の偏光ビームスプリッターと、該第2の偏光ビームスプリッターによって分岐されたP偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる第3のミラーと、該第2の偏光ビームスプリッターによって分岐されたS偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる第4のミラーと、から構成されている、請求項1又は2記載のレーザー加工装置。

請求項5

該第1の逆行手段を構成する第1の周波数設定器は、該第1の光弾性変調素子に供給する電力の周波数を(H/4)Hzに設定し、最大振幅と最少振幅の際に該補偏向ビームスプリッターによって分岐されたP偏光のパルスレーザー光線を該光弾性変調素子がP偏光とS偏光とに変調し、該第2の逆行手段を構成する第2の周波数設定器は、該第2の光弾性変調素子に供給する電力の周波数を(H/4)Hzに設定し、最大振幅と最少振幅の際に該補偏向ビームスプリッターによって分岐されたS偏光のパルスレーザー光線を該光弾性変調素子がP偏光とS偏光とに変調する、請求項4記載のレーザー加工装置。

請求項6

該第1の逆行手段は、該補偏向ビームスプリッターによって分岐されたP偏光のパルスレーザー光線を第1の経路と第2の経路とに振り分ける第1のレゾナントスキャナーと、該第1のレゾナントスキャナーに振り分け周波数を設定する第1の周波数設定器と、該第1の経路に配設され該第1のレゾナントスキャナーによって振り分けられたP偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる角度調整可能な第1のミラーと、該第2の経路に配設され該第1のレゾナントスキャナーによって振り分けられたP偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる角度調整可能な第2のミラーと、から構成され、該第2の逆行手段は、該補偏光ビームスプリッターによって分岐されたS偏光のパルスレーザー光線を第3の経路と第4の経路とに振り分ける第2のレゾナントスキャナーと、該第2のレゾナントスキャナーに振り分け周波数を設定する第2の周波数設定器と、該第2の経路に配設され該第2のレゾナントスキャナーによって振り分けられたS偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる角度調整可能な第3のミラーと、該第4の経路に配設され該第2のレゾナントスキャナーによって振り分けられたS偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる角度調整可能な第4のミラーと、から構成される、請求項1又は2記載のレーザー加工装置。

請求項7

該第1の逆行手段を構成する第1の周波数設定器は、該第1のレゾナントスキャナーに供給する電力の周波数を(H/4)Hzに設定し、最大振幅と最少振幅の際に該補偏光ビームスプリッターによって分岐されたP偏光のレーザー光線を該第1のレゾナントスキャナーが該第1の経路と該第2の経路とに振り分け、該第2の逆行手段を構成する第2の周波数設定器は、該第2のレゾナントスキャナーに供給する電力の周波数を(H/4)Hzに設定し、最大振幅と最少振幅の際に該補偏光ビームスプリッターによって分岐されたS偏光のレーザー光線を該第2のレゾナントスキャナーが該3の経路と該第4の経路とに振り分ける、請求項6記載のレーザー加工装置。

技術分野

0001

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物レーザー加工を施すレーザー加工装置に関する。

背景技術

0002

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、半導体ウエーハを分割予定ライン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。

0003

装置の小型化、高機能化を図るため、複数の半導体デバイスを積層し、積層された半導体デバイスの電極を接続するモジュール構造が実用化されている。このモジュール構造は、半導体ウエーハにおける電極が形成された箇所に貫通孔ビアホール)を形成し、この貫通孔(ビアホール)に電極と接続する銅やアルミニウム等の導電性材料を埋め込む構成である。

0004

上述したレーザー加工を施すレーザー加工装置は、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している。このようなレーザー加工装置を用いて上述したレーザー加工の加工効率を向上するためにレーザー光線を複数に分岐して複数の集光点を形成する方式が試みられている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。

先行技術

0005

特開2006−95529号公報
特開2008−290086号公報

発明が解決しようとする課題

0006

而して、上記特許文献1および2に開示されたレーザー光線照射手段のようにレーザー光線発振器発振したレーザー光線を複数に分岐して複数の集光点を形成するためにビームスプリッターを用いると、p偏光とs偏向に分岐され1パルス当たりエネルギー密度が半分になるとともに偏光面が異なり、加工品質が安定しないという問題がある。

0007

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、1パルス当たりのエネルギー密度を低減することなくパルスレーザー光線を複数に分岐して複数の集光点を形成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。

課題を解決するための手段

0008

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、所定の繰り返し周波数で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のレーザー光線発振方向下流側に配設された主偏光ビームスプリッターと、該主偏光ビームスプリッターを通過したP偏光のレーザー光線を円偏光に変換する1/4波長板と、該1/4波長板を通過したレーザー光線をP偏光とS偏光とに変調する光弾性変調素子と、該光弾性変調素子による変調周波数を設定する周波数設定器と、該光弾性変調素子によって変調されたP偏光とS偏光を分岐する補偏向ビームスプリッターと、該補偏光ビームスプリッターによって分岐されたP偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路逆行させる第1の逆行手段と、該補偏光ビームスプリッターによって分岐されたS偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる第2の逆行手段と、該第1の逆行手段と該第2の逆行手段とによって逆行せしめられたパルスレーザー光線が該1/4波長板を通過することによりS偏光に変換され該主偏光ビームスプリッターによって導かれる経路に配設された集光器と、を具備している、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。

0009

上記レーザー光線発振器が発振するパルスレーザー光線の所定の繰り返し周波数を(H)Hzとした場合、周波数設定器は光弾性変調素子に供給する電力周波数を(H/2)Hzに設定し、最大振幅と最少振幅の際にパルスレーザー光線発振器が発振するレーザー光線を光弾性変調素子がP偏光とS偏光とに変調する。
上記第1の逆行手段は角度調整可能なミラーで構成され、第2の逆行手段は角度調整可能なミラーで構成される。

0010

上記第1の逆行手段は、補偏光ビームスプリッターによって分岐されたP偏光のパルスレーザー光線をP偏光とS偏光とに変調する第1の光弾性変調素子と、該第1の光弾性変調素子による変調周波数を設定する第1の周波数設定器と、第1の光弾性変調素子によって変調されたP偏光とS偏光を分岐する第1の偏光ビームスプリッターと、該第1の偏光ビームスプリッターによって分岐されたP偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる第1のミラーと、第1の偏光ビームスプリッターによって分岐されたS偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる第2のミラーとから構成され、上記第2の逆行手段は、補偏光ビームスプリッターによって分岐されたS偏光のパルスレーザー光線をP偏光とS偏光とに変調する第2の光弾性変調素子と、該第2の光弾性変調素子による変調周波数を設定する第2の周波数設定器と、該第2の光弾性変調素子によって変調されたP偏光とS偏光を分岐する第2の偏光ビームスプリッターと、該第2の偏光ビームスプリッターによって分岐されたP偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる第3のミラーと、第2の偏光ビームスプリッターによって分岐されたS偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる第4のミラーと、から構成されている。
また、上記第1の逆行手段を構成する第1の周波数設定器は、第1の光弾性変調素子に供給する電力の周波数を(H/4)Hzに設定し、最大振幅と最少振幅の際に該補偏向ビームスプリッターによって分岐されたP偏光のパルスレーザー光線を光弾性変調素子がP偏光とS偏光とに変調し、上記第2の逆行手段を構成する第2の周波数設定器は、第2の光弾性変調素子に供給する電力の周波数を(H/4)Hzに設定し、最大振幅と最少振幅の際に補偏向ビームスプリッターによって分岐されたS偏光のパルスレーザー光線を光弾性変調素子がP偏光とS偏光とに変調する。

0011

上記第1の逆行手段は、補偏向ビームスプリッターによって分岐されたP偏光のパルスレーザー光線を第1の経路と第2の経路とに振り分ける第1のレゾナントスキャナーと、該第1のレゾナントスキャナーに振り分け周波数を設定する第1の周波数設定器と、第1の経路に配設され第1のレゾナントスキャナーによって振り分けられたP偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる角度調整可能な第1のミラーと、第2の経路に配設され第1のレゾナントスキャナーによって振り分けられたP偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる角度調整可能な第2のミラーと、から構成され、上記第2の逆行手段は、補偏光ビームスプリッターによって分岐されたS偏光のパルスレーザー光線を第3の経路と第4の経路とに振り分ける第2のレゾナントスキャナーと、該第2のレゾナントスキャナーに振り分け周波数を設定する第2の周波数設定器と、第2の経路に配設され第2のレゾナントスキャナーによって振り分けられたS偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる角度調整可能な第3のミラーと、第4の経路に配設され該第2のレゾナントスキャナーによって振り分けられたS偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる角度調整可能な第4のミラーと、から構成される。
また、上記第1の逆行手段を構成する第1の周波数設定器は、第1のレゾナントスキャナーに供給する電力の周波数を(H/4)Hzに設定し、最大振幅と最少振幅の際に該補偏光ビームスプリッターによって分岐されたP偏光のパルスレーザー光線を第1のレゾナントスキャナーが第1の経路と第2の経路とに振り分け、上記第2の逆行手段を構成する第2の周波数設定器は、第2のレゾナントスキャナーに供給する電力の周波数を(H/4)Hzに設定し、最大振幅と最少振幅の際に該補偏光ビームスプリッターによって分岐されたS偏光のパルスレーザー光線を第2のレゾナントスキャナーが第3の経路と第4の経路とに振り分ける。

発明の効果

0012

本発明によるレーザー加工装置は、所定の繰り返し周波数で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のレーザー光線発振方向下流側に配設された主偏光ビームスプリッターと、該主偏光ビームスプリッターを通過したP偏光のレーザー光線を円偏光に変換する1/4波長板と、該1/4波長板を通過したレーザー光線をP偏光とS偏光とに変調する光弾性変調素子と、該光弾性変調素子による変調周波数を設定する周波数設定器と、光弾性変調素子によって変調されたP偏光とS偏光を分岐する補偏向ビームスプリッターと、該補偏光ビームスプリッターによって分岐されたP偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる第1の逆行手段と、補偏光ビームスプリッターによって分岐されたS偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる第2の逆行手段と、第1の逆行手段と第2の逆行手段とによって逆行せしめられたレーザー光線が1/4波長板を通過することによりS偏光に変換され主偏光ビームスプリッターによって導かれる経路に配設された集光器と、を具備しているので、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エネルギー密度が維持された状態で複数のパルスレーザー光線に分離して複数個所に照射することが可能となり、生産性を向上することができる。

図面の簡単な説明

0013

本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図。
図1に示すレーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段のブロック構成図。
図2に示すレーザー光線照射手段を構成する集光器の他の実施形態を示すブロック構成図。
図2に示すレーザー光線照射手段を構成する第1の逆行手段および第2の逆行手段の第2の実施形態を示すブロック構成図。
図2に示すレーザー光線照射手段を構成する第1の逆行手段および第2の逆行手段の第3の実施形態を示すブロック構成図。

実施例

0014

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。

0015

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。

0016

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。

0017

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。

0018

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。

0019

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50を具備している。なお、撮像手段50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。

0020

上記レーザー光線照射手段5の第1の実施形態について、図2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を発振する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のレーザー光線発振方向下流側に順次配設された1/2波長板52と、主偏光ビームスプリッター53と、1/4波長板54と、光弾性変調素子55と、補偏光ビームスプリッター56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例えばシリコンウエーハからなる被加工物に対して吸収性を有する波長(例えば355nm)で繰り返し周波数(H)が40kHzのパルスレーザー光線LBを発振する。このパルスレーザー光線発振器51は、制御手段500によって制御される。

0021

上記1/2波長板52は、パルスレーザー光線発振器51によって発振されたパルスレーザー光線LBの偏光面を回転させ上記主偏光ビームスプリッター53にP偏光が通過する角度で入射するように調整する。主偏光ビームスプリッター53は、パルスレーザー光線発振器51によって発振され1/2波長板52によってP偏光が通過する角度で入射するように調整されたパルスレーザー光線LBを通過せしめる。上記1/4波長板54は、主偏光ビームスプリッター53を通過したP偏光のパルスレーザー光線を円偏光に変換する。なお、上記1/2波長板52は必ずしも必要ではなく、パルスレーザー光線発振器51を光軸を中心にして回転させて上記主偏光ビームスプリッター53にP偏光が通過する角度で入射するように調整してもよい。

0022

上記光弾性変調素子55は、周波数設定器550によって設定される変調周波数に基づいて1/4波長板54を通過したパルスレーザー光線をP偏光とS偏光とに変調する。図示の実施形態においては、上記レーザー光線発振器51が発振するパルスレーザー光線の繰り返し周波数(H)が40kHzとした場合、周波数設定器550が光弾性変調素子55に供給する電力の周波数を(H/2)Hz、即ち20kHzに設定されており、最大振幅と最少振幅の際にレーザー光線発振器51が発振するパルスレーザー光線を光弾性変調素子55がP偏光とS偏光とに交互に変調する。なお、周波数設定器550は、制御手段500によって制御される。

0023

上記補偏光ビームスプリッター56は、上記光弾性変調素子55によって変調されたP偏光とS偏光を分岐し、第1の逆行手段57aと第2の逆行手段57bに導く。第1の逆行手段57aは、補偏向ビームスプリッター56によって分岐されたP偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる。また、第2の逆行手段57bは、補偏光ビームスプリッター56によって分岐されたS偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる。この第1の逆行手段57aと第2の逆行手段57bは、それぞれ角度調整可能なミラー571aおよび571bで構成されており、それぞれミラー角度コントローラ572によって角度調整される。なお、ミラー角度コントローラ572は、角度調整可能なミラー571aおよび571bをX軸方向およびY軸方向に偏向することができ、制御手段500によって制御される。

0024

上記第1の逆行手段57aと第2の逆行手段57bとによって逆行せしめられたパルスレーザー光線は、上記1/4波長板54を通過することによりS偏光に変換され主偏光ビームスプリッター53に導かれる。主偏光ビームスプリッター53に導かれたS偏光に変換されたパルスレーザー光線は、レーザー光線照射経路58に分岐される。このレーザー光線照射経路58には、主偏光ビームスプリッター53に導か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Wに照射する集光レンズ581を備えた集光器580が配設されている。

0025

図2に示す第1の実施形態におけるレーザー光線照射手段5は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
レーザー光線発振器51から発振された繰り返し周波数(H)が40kHzのパルスレーザー光線LBは、1/2波長板52によってP偏光が主偏光ビームスプリッター53を通過するように調整される。主偏光ビームスプリッター53を通過したP偏光のパルスレーザー光線は1/4波長板54によて円偏光に変換され、光弾性変調素子55に導かれる。光弾性変調素子55に導かれたパルスレーザー光線は、P偏光とS偏光とに交互に変調される。図示の実施形態においては周波数設定器550が光弾性変調素子55に供給する電力の周波数を(H/2)Hz、即ち20kHzに設定されているので、P偏光とS偏光はそれぞれ20kHzとなる。

0026

光弾性変調素子55によって変調されたP偏光とS偏光は、補偏光ビームスプリッター56によって分岐され、P偏光が第1の逆行手段57aに導かれ、S偏光が第2の逆行手段57bに導かれる。第1の逆行手段57aに導かれたP偏光は、1点鎖線で示すように角度調整可能なミラー571aによってパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射せしめられ経路を逆行する。また、第2の逆行手段57bに導かれたS偏光は、2点鎖線で示すように角度調整可能なミラー571bによってレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射せしめられ経路を逆行する。なお、角度調整可能なミラー571aおよび571bによってパルスレーザー光線の光軸に対して傾斜する角度および方向は、ミラー角度コントローラ572によって調整することができる。

0027

上述したように第1の逆行手段57aおよび第2の逆行手段57bによりパルスレーザー光線の光軸に対して傾斜する角度をもって逆行するパルスレーザー光線は、1点鎖線および2点鎖線で示すように光弾性変調素子55を通って1/4波長板54に導かれる。該1/4波長板54に導かれたパルスレーザー光線は、偏光面が反転されてS偏光となり、主偏光ビームスプリッター53によって1点鎖線および2点鎖線で示すようにレーザー光線照射経路58に導かれる。レーザー光線照射経路58に導かれパルスレーザー光線は、1点鎖線および2点鎖線で示すように集光器580の集光レンズ581によって集光され、チャックテーブル36に保持された被加工物Wに所定の間隔(L)を持って照射される。なお、1点鎖線および2点鎖線で示すパルスレーザー光線の方向および間隔(L)は、上記第1の逆行手段57aおよび第2の逆行手段57bの角度調整可能なミラー571aおよび角度調整可能なミラー571bによって調整することができる。このようにして、チャックテーブル36に保持された被加工物Wに照射されるパルスレーザー光線は、図示の実施形態においては1点鎖線および2点鎖線で示すパルスレーザー光線の繰り返し周波数がそれぞれ20kHzとなるが、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LBのエネルギー密度は維持されている。従って、図2に示す実施形態においては、1点鎖線および2点鎖線で示すエネルギー密度は維持されたパルスレーザー光線を照射することにより、2か所に同時に孔加工を施すことができる。

0028

次に、上記集光器580の他の実施形態について、図3を参照して説明する。
図3に示す集光器580aは、上記主偏光ビームスプリッター53によってレーザー光線照射経路58に導かれたパルスレーザー光線を方向変換する方向変換ミラー582と、該方向変換ミラー582によって方向変換されたパルスレーザー光線をX軸方向に偏向する偏向手段としてのガルバノスキャナー583と、該ガルバノスキャナー583によって偏向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Wに照射する集光レンズ581とからなっている。なお、ガルバノスキャナー583は、上記制御手段500によって制御される。このように構成された集光器580aは、ガルバノスキャナー583を実線で示す位置から破線で示す位置まで変位させることにより、方向変換ミラー582によって方向変換されたパルスレーザー光線を実線で示す位置から破線で示す位置までX軸方向に偏向して集光レンズ581に導く。従って、ガルバノスキャナー583の実線で示す位置から破線で示す位置までの変位速度をチャックテーブル36の図3において左方への移動速度と同期させることにより、チャックテーブル36の図3において左方へ加工送りした状態で図2に示す実施形態において1点鎖線および2点鎖線で示す照射位置に連続してパルスレーザー光線を照射することができる。

0029

次に、レーザー光線照射手段5を構成する上記第1の逆行手段および第2の逆行手段の第2の実施形態について、図4を参照して説明する。
図4に示す第1の逆行手段6aは、上記補偏光ビームスプリッター56によって分岐されたP偏光のパルスレーザー光線をP偏光とS偏光とに変調する第1の光弾性変調素子61aと、該第1の光弾性変調素子61aによる変調周波数を設定する第1の周波数設定器610aと、第1の光弾性変調素子61aによって変調されたP偏光とS偏光を分岐する第1の偏光ビームスプリッター62aと、該第1の偏光ビームスプリッター62aによって分岐されたP偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる角度調整可能な第1のミラー63aと、第1の偏光ビームスプリッター62aによって分岐されたS偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる角度調整可能な第2のミラー64aを具備している。なお、第1の光弾性変調素子61aは、第1の周波数設定器610aによって設定される変調周波数に基づいて上記補偏光ビームスプリッター56によって分岐されたP偏光のパルスレーザー光線をP偏光とS偏光とに変調する。図示の実施形態においては、上記パルスレーザー光線発振器51が発振するパルスレーザー光線の繰り返し周波数(H)が40kHzとした場合、補偏光ビームスプリッター56によって分岐されたP偏光のパルスレーザー光線の繰り返し周波数は20kHzとなっているので、第1の周波数設定器610aが第1の光弾性変調素子61aに供給する電力の周波数を(H/4)Hz、即ち10kHzに設定されており、最大振幅と最少振幅の際に上記補偏光ビームスプリッター56によって分岐された繰り返し周波数20kHz のP偏光のパルスレーザー光線を第1の光弾性変調素子61aがP偏光とS偏光とに交互に変調する。なお、第1の周波数設定器610aは、上記制御手段500によって制御される。

0030

図4に示す第2の逆行手段6bは、上記補偏光ビームスプリッター56によって分岐されたS偏光のパルスレーザー光線をP偏光とS偏光とに変調する第2の光弾性変調素子61bと、該第2の光弾性変調素子61bによる変調周波数を設定する第2の周波数設定器610bと、第2の光弾性変調素子61bによって変調されたP偏光とS偏光を分岐する第2の偏光ビームスプリッター62bと、該第2の偏光ビームスプリッター62bによって分岐されたP偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる角度調整可能な第3のミラー63bと、第2の偏光ビームスプリッター62bによって分岐されたS偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる角度調整可能な第4のミラー64bを具備している。なお、第2の光弾性変調素子61bは、第2の周波数設定器610bによって設定される変調周波数に基づいて上記補偏光ビームスプリッター56によって分岐されたS偏光のパルスレーザー光線をP偏光とS偏光とに変調する。図示の実施形態においては、上記パルスレーザー光線発振器51が発振するパルスレーザー光線の繰り返し周波数(H)が40kHzとした場合、補偏光ビームスプリッター56によって分岐されたS偏光のパルスレーザー光線の繰り返し周波数は20kHzとなっているので、第2の周波数設定器610bが第2の光弾性変調素子61bに供給する電力の周波数を(H/4)Hz、即ち10kHzに設定されており、最大振幅と最少振幅の際に上記補偏光ビームスプリッター56によって分岐された繰り返し周波数20kHz のS偏光のパルスレーザー光線を第2の光弾性変調素子61bがP偏光とS偏光とに交互に変調する。なお、第2の周波数設定器610bは、上記制御手段500によって制御される。

0031

なお、上記第1の逆行手段6aおよび第2の逆行手段6bを構成する角度調整可能な第1のミラー63aと第2のミラー64aおよび角度調整可能な第3のミラー63bと第4のミラー64bは、それぞれミラー角度コントローラ65によって角度調整される。この、ミラー角度コントローラ65は、上記制御手段500によって制御される。

0032

図4に示す第1の逆行手段6aおよび第2の逆行手段6bは以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
第1の逆行手段6aを構成する第1の光弾性変調素子61aによって変調されたP偏光とS偏光は、第1の偏光ビームスプリッター62aによって分岐され、P偏光が第1のミラー63aに導かれ、S偏光が第2のミラー64aに導かれる。第1のミラー63aに導かれたP偏光は、1点鎖線で示すように第1のミラー63aによってパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射せしめられ経路を逆行する。また、第2のミラー64aに導かれたS偏光は、2点鎖線で示すようにパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射せしめられ経路を逆行する。なお、角度調整可能な第1のミラー63aおよび第2のミラー64aによってレーザー光線の光軸に対して傾斜する角度および方向は、ミラー角度コントローラ65によって調整することができる。

0033

第2の逆行手段6bを構成する第2の光弾性変調素子61bによって変調されたP偏光とS偏光は、第2の偏光ビームスプリッター62bによって分岐され、P偏光が第3のミラー63bに導かれ、S偏光が第4のミラー64bに導かれる。第3のミラー63bに導かれたP偏光は、1点鎖線で示すように第3のミラー63bによってパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射せしめられ経路を逆行する。また、第4のミラー64bに導かれたS偏光は、2点鎖線で示すようにパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射せしめられ経路を逆行する。なお、角度調整可能な第3のミラー63bおよび第4のミラー64bによってパルスレーザー光線の光軸に対して傾斜する角度および方向は、ミラー角度コントローラ65によって調整することができる。

0034

以上のようにして、第1の逆行手段6aおよび第2の逆行手段6bによりパルスレーザー光線の光軸に対して傾斜する角度をもって逆行するパルスレーザー光線は、それぞれ1点鎖線および2点鎖線で示すように合計4本のパルスレーザー光線となって補偏光ビームスプリッター56に導かれる。そして、補偏光ビームスプリッター56に導かれた4本のパルスレーザー光線は、上記図2に示す光弾性変調素子55、1/4波長板54、主偏光ビームスプリッター53を介してレーザー光線照射経路58に導かれる。レーザー光線照射経路58に導かれパルスレーザー光線は、集光器580の集光レンズ581によって集光され、チャックテーブル36に保持された被加工物Wに照射される。このようにして、チャックテーブル36に保持された被加工物Wに照射される4本のパルスレーザー光線は、図示の実施形態においてはそれぞれ10kHzとなるが、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LBのエネルギー密度は維持されている。従って、エネルギー密度が維持されたパルスレーザー光線を照射することにより、4か所に同時に孔加工を施すことができる。

0035

次に、レーザー光線照射手段5を構成する上記第1の逆行手段および第2の逆行手段の第3の実施形態について、図5を参照して説明する。
図5に示す第1の逆行手段7aは、上記補偏光ビームスプリッター56によって分岐されたP偏光のパルスレーザー光線を第1の経路71aと第2の経路72aとに振り分ける第1のレゾナントスキャナー73aと、該第1のレゾナントスキャナー73aに振り分け周波数を設定する第1の周波数設定器730aと、該第1の経路71aに配設され第1のレゾナントスキャナー73aによって振り分けられたP偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる角度調整可能な第1のミラー74aと、第2の経路72aに配設され第1のレゾナントスキャナー73aによって振り分けられたP偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる角度調整可能な第2のミラー75aを具備している。なお、第1のレゾナントスキャナー73aは、第1の周波数設定器730aによって設定される振り分け周波数に基づいて上記補偏光ビームスプリッター56によって分岐されたP偏光のパルスレーザー光線を第1の経路71aと第2の経路72aとに振り分ける。図示の実施形態においては、上記パルスレーザー光線発振器51が発振するパルスレーザー光線の繰り返し周波数(H)が40kHzとした場合、補偏光ビームスプリッター56によって分岐されたP偏光のパルスレーザー光線の繰り返し周波数は20kHzとなっているので、第1の周波数設定器730aが第1のレゾナントスキャナー73aに供給する電力の周波数を(H/4)Hz、即ち10kHzに設定されており、最大振幅と最少振幅の際に上記補偏光ビームスプリッター56によって分岐されたP偏光のパルスレーザー光線を第1のレゾナントスキャナー73aが第1の経路71aと第2の経路72aとに振り分ける。なお、第1の周波数設定器730aは、上記制御手段500によって制御される。

0036

図5に示す第2の逆行手段7bは、上記補偏光ビームスプリッター56によって分岐されたS偏光のパルスレーザー光線を第3の経路71bと第4の経路72bとに振り分ける第2のレゾナントスキャナー73bと、該第2のレゾナントスキャナー73bに振り分け周波数を設定する第2の周波数設定器730bと、該第3の経路71bに配設され第2のレゾナントスキャナー73bによって振り分けられたS偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる角度調整可能な第3のミラー74bと、第4の経路72bに配設され第2のレゾナントスキャナー73bによって振り分けられたS偏光のパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射させ経路を逆行させる角度調整可能な第4のミラー75bを具備している。なお、第2のレゾナントスキャナー73bは、第2の周波数設定器730bによって設定される振り分け周波数に基づいて上記補偏光ビームスプリッター56によって分岐されたS偏光のレーザー光線を第3の経路71bと第4の経路72bとに振り分ける。図示の実施形態においては、上記パルスレーザー光線発振器51が発振するパルスレーザー光線の繰り返し周波数(H)が40kHzとした場合、補偏光ビームスプリッター56によって分岐されたS偏光のパルスレーザー光線の繰り返し周波数は20kHzとなっているので、第2の周波数設定器730bが第2のレゾナントスキャナー73bに供給する電力の周波数を(H/4)Hz、即ち10kHzに設定されており、最大振幅と最少振幅の際に上記補偏光ビームスプリッター56によって分岐されたS偏光のパルスレーザー光線を第2のレゾナントスキャナー73bが第3の経路71bと第4の経路72bとに振り分ける。なお、第2の周波数設定器730bは、上記制御手段500によって制御される。

0037

なお、上記第1の逆行手段7aおよび第2の逆行手段7bを構成する角度調整可能な第1のミラー74aと第2のミラー75aおよび角度調整可能な第3のミラー74bと第4のミラー75bは、それぞれミラー角度コントローラ76によって角度調整される。なお、ミラー角度コントローラ76は、上記制御手段500によって制御される。

0038

図5に示す第1の逆行手段7aおよび第2の逆行手段7bは以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
上記補偏光ビームスプリッター56によって分岐されたP偏光のパルスレーザー光線は、第1の逆行手段7aを構成する第1のレゾナントスキャナー73aによって第1の経路71aと第2の経路72aとに振り分けられる。第1の経路71aに振り分けられたパルスレーザー光線は第1のミラー74aに導かれ、第2の経路72aに振り分けられたパルスレーザー光線は第2のミラー75aに導かれる。第1のミラー74aに導かれたパルスレーザー光線は、1点鎖線で示すように第1のミラー74aによってレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射せしめられ経路を逆行する。また、第2のミラー75aに導かれたパルスレーザー光線は、2点鎖線で示すようにパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射せしめられ経路を逆行する。なお、角度調整可能な第1のミラー74aおよび第2のミラー75aによってパルスレーザー光線の光軸に対して傾斜する角度および方向は、ミラー角度コントローラ76によって調整することができる。

0039

上記補偏光ビームスプリッター56によって分岐されたS偏光のパルスレーザー光線は、第2の逆行手段7bを構成する第2のレゾナントスキャナー73bによって第3の経路71bと第4の経路72bとに振り分けられる。第3の経路71bに振り分けられたパルスレーザー光線は第3のミラー74bに導かれ、第4の経路72bに振り分けられたパルスレーザー光線は第4のミラー75bに導かれる。第3のミラー74bに導かれたレーザー光線は、1点鎖線で示すように第3のミラー74bによってパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射せしめられ経路を逆行する。また、第4のミラー75bに導かれたレーザー光線は、2点鎖線で示すようにパルスレーザー光線の光軸に対して僅かに光軸を傾斜して反射せしめられ経路を逆行する。なお、角度調整可能な第3のミラー74bおよび第4のミラー75bによってパルスレーザー光線の光軸に対して傾斜する角度および方向は、ミラー角度コントローラ76によって調整することができる。

0040

以上のようにして、第1の逆行手段7aおよび第2の逆行手段7bによりパルスレーザー光線の光軸に対して傾斜する角度をもって逆行するパルスレーザー光線は、それぞれ1点鎖線および2点鎖線で示すように合計4本のパルスレーザー光線となって補偏光ビームスプリッター56に導かれる。そして、補偏光ビームスプリッター56に導かれた4本のパルスレーザー光線は、上記図2に示す光弾性変調素子55、1/4波長板54、主偏光ビームスプリッター53を介してレーザー光線照射経路58に導かれる。レーザー光線照射経路58に導かれたパルスレーザー光線は、集光器580の集光レンズ581によって集光され、チャックテーブル36に保持された被加工物Wに照射される。このようにして、チャックテーブル36に保持された被加工物Wに照射される4本のパルスレーザー光線は、図示の実施形態においてはそれぞれ10kHzとなるが、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LBのエネルギー密度は維持されている。従って、エネルギー密度が維持されたパルスレーザー光線を照射することにより、4か所に同時に孔加工を施すことができる。

0041

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
52:1/2波長板
53:主偏光ビームスプリッター
54:1/4波長板
55:光弾性変調素子
550:周波数設定器
56:補偏光ビームスプリッター
57a:第1の逆行手段
571a:角度調整可能なミラー
57b:第2の逆行手段
571b:角度調整可能なミラー
572:ミラー角度コントローラ
580:集光器
581:集光レンズ
582:方向変換ミラー
583:ガルバノスキャナー
73a:第1のレゾナントスキャナー
73b:第2のレゾナントスキャナー
500:制御手段

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