(57)【要約】【課題】  被加工物上の広い範囲にわたって複数個の微細なパターンを高精度にマーキングすることができるレーザマーキング装置を提供する。【解決手段】  レーザマーキング装置１において、レーザ発振器５から出射されたレーザ光Ｌは、微細パターン用スキャナ１０の反射ミラー１１，１３で反射された後、位置決め用スキャナ２０の反射ミラー２１で反射され、最終的にｆθレンズ３０を介して被加工物５０上に集光される。このとき、微細パターン用スキャナ１０の反射ミラー１１，１３は、ガルバノメータ１２，１４により互いに独立した回転軸を中心として回転されるようになっており、被加工物５０上の任意の微小区画５０ａ内に所定の微細なパターンがマーキングされる。また、位置決め用スキャナ２０の反射ミラー２１は、ゴニオステージ２２により２次元的な回転自由度が与えられるようになっており、微細パターン用スキャナ１０により微細なパターンがマーキングされる範囲が被加工物５０上の任意の微小区画５０ａに位置決めされる。【選択図】  図１
2005262229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を利用して被加工物上に文字や図形等の任意のパターンをマーキングするレーザマーキング装置において、
レーザ光を出射するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器から出射されたレーザ光を二次元的に走査することにより、被加工物上の狭い範囲内に微細なパターンをマーキングする微細パターン用スキャナと、
前記レーザ発振器から出射されたレーザ光を走査することにより、前記微細パターン用スキャナにより微細なパターンがマーキングされる範囲を前記被加工物上の任意の位置に位置決めする位置決め用スキャナとを備えたことを特徴とするレーザマーキング装置。
【請求項２】
前記微細パターン用スキャナは、レーザ光を反射する少なくとも一対の反射ミラーと、前記各反射ミラーを互いに独立した回転軸を中心として回転させる回転駆動機構とを有することを特徴とする、請求項１に記載のレーザマーキング装置。
【請求項３】
前記位置決め用スキャナは、レーザ光を反射する反射ミラーと、この反射ミラーを保持するとともに当該反射ミラーに２次元的な回転自由度を与える保持駆動機構とを有することを特徴とする、請求項１又は２に記載のレーザマーキング装置。
【請求項４】
前記位置決め用スキャナは、レーザ光を反射する少なくとも一対の反射ミラーと、前記各反射ミラーを互いに独立した回転軸のまわりに回転させる回転駆動機構とを有することを特徴とする、請求項１又は２に記載のレーザマーキング装置。
【請求項５】
前記位置決め用スキャナは、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光の光路上において前記微細パターン用スキャナの後段に配置されていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレーザマーキング装置。
【請求項６】
前記微細パターン用スキャナ及び前記位置決め用スキャナを統合的に制御する制御装置をさらに備えたことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレーザマーキング装置。
【請求項７】
前記被加工物は、微細なパターンがマーキングされるべき複数個の半導体チップが碁盤目状に配列された半導体ウエハであることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のレーザマーキング装置。
【請求項８】
レーザ光を利用して被加工物上に文字や図形等の任意のパターンをマーキングするレーザマーキング方法において、
レーザ発振器から出射されたレーザ光を微細パターン用スキャナにより二次元的に走査することにより、被加工物上の狭い範囲内に微細なパターンをマーキングするとともに、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光を位置決め用スキャナにより走査することにより、微細なパターンがマーキングされる範囲を前記被加工物上の任意の位置に位置決めすることを特徴とするレーザマーキング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を利用して被加工物上に文字や図形等の任意のパターンをマーキング（刻印）するレーザマーキング装置に係り、とりわけ、被加工物上の広い範囲にわたって複数個の微細なパターンを高精度にマーキングするのに適したレーザマーキング装置及びレーザマーキング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種のレーザマーキング装置として、Ｘ軸用及びＹ軸用の一対のガルバノメータに保持された一対の反射ミラーによりレーザ光を二次元的に走査することにより、被加工物上の任意の位置に文字や図形等のパターンをマーキングするものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、このようなレーザマーキング装置の用途には種々のものがあり、例えば、複数個の半導体チップが碁盤目状に配列された半導体ウエハに対してレーザマーキングを行う場合には、比較的大きな面積を有する半導体ウエハ上に位置する個々の半導体チップに対して微細なパターンをマーキングする必要がある。
【特許文献１】特許第２７２０００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来のレーザマーキング装置では、被加工物上の広い範囲にわたってマーキングを行うことを前提として装置を設計すると、レーザ光を走査するための個々のガルバノメータのフルストロークを被加工物上のマーキング範囲の全域に割り当てる必要が生じてしまい、微細なパターンをマーキングするのに必要となる微小角での分解能が不足してしまうという問題がある。一方、微細なパターンをマーキングするのに必要となる微小角での分解能を前提として装置を設計すると、レーザ光を走査するための個々のガルバノメータのフルストロークを被加工物上のマーキング範囲の全域に割り当てることができなくなり、被加工物上の広い範囲にわたってマーキングを行うことが困難となる。
【０００５】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、被加工物上の広い範囲にわたって複数個の微細なパターンを高精度にマーキングすることができるレーザマーキング装置及びレーザマーキング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１の解決手段として、レーザ光を利用して被加工物上に文字や図形等の任意のパターンをマーキングするレーザマーキング装置において、レーザ光を出射するレーザ発振器と、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光を二次元的に走査することにより、被加工物上の狭い範囲内に微細なパターンをマーキングする微細パターン用スキャナと、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光を走査することにより、前記微細パターン用スキャナにより微細なパターンがマーキングされる範囲を前記被加工物上の任意の位置に位置決めする位置決め用スキャナとを備えたことを特徴とするレーザマーキング装置を提供する。
【０００７】
なお、本発明の第１の解決手段において、前記微細パターン用スキャナは、レーザ光を反射する少なくとも一対の反射ミラーと、前記各反射ミラーを互いに独立した回転軸を中心として回転させる回転駆動機構とを有することが好ましい。
【０００８】
また、本発明の第１の解決手段において、前記位置決め用スキャナは、レーザ光を反射する反射ミラーと、この反射ミラーを保持するとともに当該反射ミラーに２次元的な回転自由度を与える保持駆動機構とを有することが好ましい。また、前記位置決め用スキャナは、レーザ光を反射する少なくとも一対の反射ミラーと、前記各反射ミラーを互いに独立した回転軸のまわりに回転させる回転駆動機構とを有するものでもよい。
【０００９】
さらに、本発明の第１の解決手段において、前記位置決め用スキャナは、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光の光路上において前記微細パターン用スキャナの後段に配置されていることが好ましい。
【００１０】
さらにまた、本発明の第１の解決手段においては、前記微細パターン用スキャナ及び前記位置決め用スキャナを統合的に制御する制御装置をさらに備えることが好ましい。
【００１１】
なお、本発明の第１の解決手段において、前記被加工物は、微細なパターンがマーキングされるべき複数個の半導体チップが碁盤目状に配列された半導体ウエハであることが好ましい。
【００１２】
本発明は、第２の解決手段として、レーザ光を利用して被加工物上に文字や図形等の任意のパターンをマーキングするレーザマーキング方法において、レーザ発振器から出射されたレーザ光を微細パターン用スキャナにより二次元的に走査することにより、被加工物上の狭い範囲内に微細なパターンをマーキングするとともに、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光を位置決め用スキャナにより走査することにより、微細なパターンがマーキングされる範囲を前記被加工物上の任意の位置に位置決めすることを特徴とするレーザマーキング方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、被加工物上のマーキング範囲を複数の微小区画に分割し、これらの各微小区画内での微細なパターンのマーキングを微細パターン用スキャナによるレーザ光の走査により行う一方で、微小区画間の移動（位置決め）を位置決め用スキャナによるレーザ光の走査により行うようにしている。このため、微小角での高い分解能及び広い範囲にわたる移動という２つの相反する要求を微細パターン用スキャナ及び位置決め用スキャナという２段階のスキャナにより実現することができ、被加工物上の広い範囲にわたって複数個の微細なパターンを高精度にマーキングすることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
まず、図１により、本発明の一実施の形態に係るレーザマーキング装置について説明する。なお、本実施の形態においては、図１に示すように、被加工物５０上のマーキング範囲が複数個の微小区画５０ａに分割されており、これらの各微小区画５０ａ内に同一の微細なパターンがマーキングされる場合を例に挙げて説明する。
【００１６】
図１に示すように、本実施の形態に係るレーザマーキング装置１は、レーザ光Ｌを利用して被加工物５０上に文字や図形等の任意のパターンをマーキングするためのものである。具体的には、レーザマーキング装置１は、レーザ光Ｌを出射するレーザ発振器５と、レーザ発振器５から出射されたレーザ光Ｌを走査する微細パターン用スキャナ１０及び位置決め用スキャナ２０とを備え、微細パターン用スキャナ１０及び位置決め用スキャナ２０により走査されたレーザ光Ｌはｆθレンズ３０を介して被加工物５０上に集光されるようになっている。
【００１７】
このうち、微細パターン用スキャナ１０は、レーザ発振器５から出射されたレーザ光Ｌを二次元的に走査することにより、被加工物５０上の微小区画（狭い範囲）５０ａ内に微細なパターンをマーキングするものである。具体的には、微細パターン用スキャナ１０は、レーザ光Ｌを反射する少なくとも一対の反射ミラー１１，１３と、各反射ミラー１１，１３を互いに独立した回転軸を中心として回転させる少なくとも一対のガルバノメータ１２，１４と、ガルバノメータ１２，１４に接続されたガルバノメータドライバ１５とを有している。なお、ガルバノメータ１２，１４及びガルバノメータドライバ１５により回転駆動機構が構成されている。
【００１８】
また、位置決め用スキャナ２０は、レーザ発振器５から出射されたレーザ光Ｌを二次元的に走査することにより、微細パターン用スキャナ１０により微細なパターンがマーキングされる範囲を被加工物５０上の任意の位置に位置決めするものである。具体的には、位置決め用スキャナ２０は、レーザ光Ｌを反射する反射ミラー２１と、この反射ミラー２１を保持するとともに当該反射ミラー２１に２次元的な回転自由度を与えるゴニオステージ２２と、ゴニオステージ２２に接続されたステージコントローラ２３とを有している。なお、ゴニオステージ２２及びステージコントローラ２３により保持駆動機構が構成されている。ここで、位置決め用スキャナ２０によるレーザ光Ｌの走査範囲は微細パターン用スキャナ１０によるレーザ光Ｌの走査範囲よりも広いので、位置決め用スキャナ２０は、レーザ発振器５から出射されたレーザ光Ｌの光路上において微細パターン用スキャナ１０の後段に配置されることが好ましい。
【００１９】
なお、以上において、微細パターン用スキャナ１０（ガルバノメータドライバ１５）及び位置決め用スキャナ２０（ステージコントローラ２３）は制御装置４０に接続されており、被加工物５０上の各微小区画５０ａの配列やマーキングされるパターン（文字や図形等）に合わせて微細パターン用スキャナ１０及び位置決め用スキャナ２０を統合的に制御することができるようになっている。このとき、被加工物５０上へのマーキングの態様としては、各微小区画５０ａに同一のパターンを描く態様の他、各微小区画５０ａに互いに異なるパターンを描く態様や、複数の微小区画に亘って当該複数の微小区画にまたがった一つの意味のあるパターンを描く態様をとることができる。なお、これらの態様において、個々の微小区画５０ａに描かれるパターン自体は必ずしも意味のあるパターンである必要はない。
【００２０】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００２１】
図１に示すレーザマーキング装置１において、レーザ発振器５から出射されたレーザ光Ｌは、微細パターン用スキャナ１０の反射ミラー１１，１３で反射された後、位置決め用スキャナ２０の反射ミラー２１で反射され、最終的にｆθレンズ３０を介して被加工物５０上に集光される。
【００２２】
このとき、微細パターン用スキャナ１０の反射ミラー１１，１３は、ガルバノメータドライバ１５による制御の下で、ガルバノメータ１２，１４により互いに独立した回転軸を中心として回転されるようになっており、それぞれの反射ミラー１１，１３の角度が制御されることにより、被加工物５０上の任意の微小区画５０ａ内に所定の微細なパターンがマーキングされる。
【００２３】
また、位置決め用スキャナ２０の反射ミラー２１は、ステージコントローラ２３による制御の下で、ゴニオステージ２２により２次元的な回転自由度が与えられるようになっており、反射ミラー２１の角度が制御されることにより、微細パターン用スキャナ１０により微細なパターンがマーキングされる範囲が被加工物５０上の任意の微小区画５０ａに位置決めされる。
【００２４】
なお、以上において、ガルバノメータドライバ１５及びステージコントローラ２３は制御装置４０により統合的に制御されており、ゴニオステージ２２により反射ミラー２１の角度を順次変えながら、ガルバノメータ１２，１４により反射ミラー１１，１３の角度を変えて微細なパターンのマーキングを行うことにより、被加工物５０上の複数個の微小区画５０ａ内に同一の微細なパターンが順次マーキングされる。
【００２５】
このように本実施の形態によれば、被加工物５０上のマーキング範囲を複数の微小区画５０ａに分割し、これらの各微小区画５０ａ内での微細なパターンのマーキングを微細パターン用スキャナ１０によるレーザ光Ｌの走査により行う一方で、微小区画５０ａ間の移動（位置決め）を位置決め用スキャナ２０によるレーザ光Ｌの走査により行うようにしている。このため、微小角での高い分解能及び広い範囲にわたる移動という２つの相反する要求を微細パターン用スキャナ１０及び位置決め用スキャナ２０という２段階のスキャナにより実現することができ、被加工物５０上の広い範囲にわたって複数個の微細なパターンを高精度にマーキングすることができる。これにより、例えば、複数個の半導体チップが碁盤目状に配列された半導体ウエハ（ダイシング前の半導体ウエハ（サイズは数１０センチ））上の個々の半導体チップに対して同一の微細なパターンをマーキングするような用途に好適に用いることができる。
【００２６】
なお、上述した実施の形態においては、位置決め用スキャナ２０において、ゴニオステージ２２により反射ミラー２１に対して２次元的な回転自由度を与える場合を例に挙げて説明したが、例えば被加工物５０上の微小区画５０ａが１次元的に配列されている場合には、ゴニオステージ２２により反射ミラー２１に対して与えられる回転自由度は１次元的なものでもよい。
【００２７】
また、上述した実施の形態においては、位置決め用スキャナ２０として、反射ミラー２１と、この反射ミラー２１に２次元的な回転自由度を与えるゴニオステージ２２とを有するものを用いているが、１次元的又は２次元的な回転自由度を与えることができるものであればゴニオステージに限らず任意の駆動機構を用いることができる。またこの場合、微細パターン用スキャナ１０と同様に、一対の反射ミラーと、それらを回転させる一対のガルバノメータとを有するものを用いてもよい。具体的には、図２に示すレーザマーキング装置１′のように、位置決め用スキャナ２０′として、レーザ光Ｌを反射する少なくとも一対の反射ミラー２５，２７と、各反射ミラー２５，２７を互いに独立した回転軸のまわりに回転させる少なくとも一対のガルバノメータ２６，２８とを有するものを用いるようにするとよい。なお、ガルバノメータ２６，２８には、制御装置４０に接続されたガルバノメータドライバ２９が接続されており、これらのガルバノメータ２６，２８及びガルバノメータドライバ２９により一対の反射ミラー２５，２７用の回転駆動機構が構成されている。ここで、ガルバノメータには回転トルクが小さく大口径の反射ミラーを高速で移動させることが困難である等の問題点もあるが、微細なパターンの大きさや、要求される精度、要求されるマーキング範囲、要求される加工速度等によっては、図１に示すような位置決め用スキャナ２０に代えて、図２に示すような位置決め用スキャナ２０′を採用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施の形態に係るレーザマーキング装置の全体構成を示す図。
【図２】本発明の他の実施の形態に係るレーザマーキング装置の全体構成を示す図。
【符号の説明】
【００２９】
１，１′  レーザマーキング装置
５  レーザ発振器
１０  微細パターン用スキャナ
１１，１３  反射ミラー
１２，１４  ガルバノメータ
１５  ガルバノメータドライバ
２０，２０′  位置決め用スキャナ
２１  反射ミラー
２２  ゴニオステージ
２３  ステージコントローラ
２５，２７  反射ミラー
２６，２８  ガルバノメータ
２９  ガルバノメータドライバ
３０  ｆθレンズ
４０  制御装置
５０  被加工物
５０ａ  微小区画
Ｌ  レーザ光
【図１】
2005262229.tif 000003
【図２】
2005262229.tif 000004