(57)【要約】【課題】装置を大型化することなく音響光学素子(AOD)を用いた音響光学偏向手段によってレーザー光線発振器が発振したレーザー光線の光軸の角度を変更することができるレーザー発振機構を提供する。【解決手段】レーザー光線を発振するレーザー光線発振器と、レーザー光線発振器が発振したレーザー光線の光軸の角度を変更せしめる光軸角度変更手段とを具備するレーザー発振機構であって、光軸角度変更手段は、レーザー光線発振器が発振したレーザー光線の光軸を有効領域で変更させる音響光学素子(AOD)を用いた音響光学偏向手段と、音響光学偏向手段の音響光学素子(AOD)によって光軸の角度が変更せしめられたレーザー光線のうち排除したいレーザー光線を有効領域から屈折して排除する体積回折格子(VBG)とによって構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光線を発振するレーザー光線発振器と、該レーザー光線発振器が発振したレーザー光線の光軸の角度を変更せしめる光軸角度変更手段と、を具備するレーザー発振機構であって、
該光軸角度変更手段は、該レーザー光線発振器が発振したレーザー光線の光軸を有効領域で変更させる音響光学素子(AOD)を用いた音響光学偏向手段と、該音響光学偏向手段の該音響光学素子(AOD)によって光軸の角度が変更せしめられたレーザー光線のうち排除したいレーザー光線を該有効領域から屈折して排除する体積回折格子(VBG)と、によって構成されている、
ことを特徴とするレーザー発振機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物にレーザー加工を施すレーザー加工装置等に装備されるレーザー発振機構に関する。
【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チップを製造している。
【０００３】
装置の小型化、高機能化を図るため、複数の半導体チップを積層し、積層された半導体チップ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】
上述したビアホールをレーザー光線を照射することによって形成する方法が提案されている。このようにビアホールを形成するためのレーザー加工装置として、音響光学素子(AOD)を用いた音響光学偏向手段を備えたレーザー光線照射手段を装備し、レーザー光線発振手段が発振したレーザー光線の光軸を音響光学素子(AOD)を通過する際に光軸の角度を変更することにより、被加工物を加工送りしつつ同一加工位置にレーザー光線を照射するようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２９００８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
而して、音響光学素子(AOD)によって変化する光軸の角度は２〜３mラジアン程度であり、音響光学素子(AOD)を通過した０次光のレーザー光線を除去するために音響光学素子(AOD)から１〜２m離れた位置にレーザー光線吸収手段を配設しなければならず、装置が大型化するという問題がある。
【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、装置を大型化することなく音響光学素子(AOD)を用いた音響光学偏向手段によってレーザー光線発振器が発振したレーザー光線の光軸の角度を変更することができるレーザー発振機構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、レーザー光線を発振するレーザー光線発振器と、該レーザー光線発振器が発振したレーザー光線の光軸の角度を変更せしめる光軸角度変更手段と、を具備するレーザー発振機構であって、
該光軸角度変更手段は、該レーザー光線発振器が発振したレーザー光線の光軸を有効領域で変更させる音響光学素子(AOD)を用いた音響光学偏向手段と、該音響光学偏向手段の該音響光学素子(AOD)によって光軸の角度が変更せしめられたレーザー光線のうち排除したいレーザー光線を該有効領域から屈折して排除する体積回折格子(VBG)と、によって構成されている、
ことを特徴とするレーザー発振機構が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によるレーザー発振機構を構成する光軸角度変更手段は、レーザー光線発振器が発振したレーザー光線の光軸を有効領域で変更させる音響光学素子(AOD)を用いた音響光学偏向手段と、該音響光学偏向手段の音響光学素子(AOD)によって光軸の角度が変更せしめられたレーザー光線のうち排除したいレーザー光線を有効領域から屈折して排除する体積回折格子(VBG)と、によって構成されているので、体積回折格子(VBG)を音響光学偏向手段を構成する音響光学素子(AODに隣接して配設することができ、装置の大型化を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に従って構成されたレーザー発振機構を装備したレーザー加工装置の斜視図。
【図２】本発明に従って構成されたレーザー発振機構を装備したレーザー光線照射手段のブロック構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に従って構成されたレーザー発振機構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。
【００１２】
図１には、本発明に従って構成されたレーザー発振機構を装備し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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
上記レーザー光線照射手段５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、レーザー発振機構５０と集光器５６を具備している。レーザー発振機構５０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が発振したパルスレーザー光線の光軸の角度を変更せしめる光軸角度変更手段５２とからなっている。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波長（例えば３５５nm）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７によって制御される。
【００１８】
レーザー光線照射手段５を構成する光軸角度変更手段５２は、パルスレーザー光線発振器５１が発振したパルスレーザー光線LBの光軸を有効領域で変更させる音響光学偏向手段５３と、該音響光学偏向手段５３によって光軸の角度が変更せしめられたパルスレーザー光線のうち排除したいパルスレーザー光線を該有効領域から屈折して排除する体積回折格子(VBG)５４とからなっている。
【００１９】
音響光学偏向手段５３は、パルスレーザー光線発振器５１が発振したパルスレーザー光線LBの光軸を集光器５６の後述する方向変換ミラーと共働してX軸方向に方向変更する音響光学素子(AOD)５３１と、該音響光学素子(AOD)５３１に印加するRF（radio  frequency）を生成するRF発振器５３２と、該RF発振器５３２によって生成されたRFのパワーを増幅して音響光学素子(AOD)５３１に印加する第１のRFアンプ５３３と、RF発振器５３２によって生成されるRFの周波数を調整する偏向角度調整手段５３４を具備している。上記音響光学素子５３１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。上述した偏向角度調整手段５３４は、制御手段７によって制御される。
【００２０】
音響光学偏向手段５３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は、音響光学偏向手段５３を構成する音響光学素子(AOD)５３１に導かれる。音響光学偏向手段５３に導かれたパルスレーザー光線LBは、制御手段７によって制御される音響光学偏向手段５３の偏向角度調整手段５３４によって音響光学素子(AOD)５３１に例えば０Vの電圧を印加すると、０次光LB0として出力する。そして、音響光学素子(AOD)５３１に導かれたパルスレーザー光線LBは、偏向角度調整手段５３４によって音響光学素子(AOD)５３１に例えば５Vの電圧を印加するとLB1に、１０Vの電圧を印加するとLB2に、１５Vの電圧を印加するとLB3に光軸が方向変更される。
【００２１】
上記光軸角度変更手段５２を構成する体積回折格子(VBG)５４は、図示の実施形態においては音響光学偏向手段５３を構成する音響光学素子(AOD)５３１によって光軸が方向変更された０次光LB0とLB1、LB2、LB3のうち０次光LB0を破線で示すように有効領域から外れた位置に配設されたレーザー光線吸収手段５５に向けて屈折せしめる。そして、体積回折格子(VBG)５４は、光軸が方向変更されたパルスレーザー光線LB1、LB2、LB3を集光器５６に導く。このように、体積回折格子(VBG)５４によって排除したい０次光LB0を有効領域から外れた位置に配設されたレーザー光線吸収手段５５に向けて屈折せしめるので、体積回折格子(VBG)５４を音響光学偏向手段５３を構成する音響光学素子(AOD)５３１に隣接して配設することができ、装置の大型化を回避することができる。
【００２２】
集光器５６は、体積回折格子(VBG)５４によって導かれたパルスレーザー光線LB1、LB2、LB3を下方に向けて方向変換する方向変換ミラー５６１と、該方向変換ミラー５６１によって方向変換されたパルスレーザー光線LB1、LB2、LB3を集光するテレセントリックfθレンズ５６２を具備している。このテレセントリックfθレンズ５６２によって集光されたパルスレーザー光線LB1、LB2、LB3は、図示の実施形態においては図２に示すようにX軸方向に所定の間隔(L)を置いて集光される。
【００２３】
上述したように音響光学偏向手段５３を構成する音響光学素子(AOD)５３１によってパルスレーザー光線LBの光軸を順次LB1、LB2、LB3と方向変更し、テレセントリックfθレンズ５６２によって順次集光してパルスレーザー光線LB1、LB2、LB3をチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射し、チャックテーブル３６を図２において左方に上記間隔(L)に対応した所定の加工速度で加工送りすることにより、被加工物Wの同一加工位置に加工することができる。
【００２４】
以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく本発明の趣旨に沿って種々の変形は可能である。例えば、上述した実施形態においては、本発明によるレーザー発振機構をレーザー加工装置に適用した例を示したが、本発明によるレーザー発振機構は、レーザー加工装置以外のレーザー機器に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００２５】
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
５０：レーザー発振機構
５１：パルスレーザー光線発振器
５２：光軸角度変更手段
５３：音響光学偏向手段
５３１：音響光学素子(AOD)
５４：体積回折格子(VBG)
５５：レーザー光線吸収手段
５６：集光器
５６２：テレセントリックfθレンズ
６：撮像手段
７：制御手段
【図１】
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【図２】
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