DE102016107593A1 - Laserbearbeitungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Ein Laserstrahl-Bestrahlungsmechanismus einer Laserbearbeitungsvorrichtung beinhaltet: einen Oszillator für einen gepulsten Laserstrahl, der dazu ausgestaltet ist einen gepulsten Laserstrahl zu oszillieren; einen Kondensor, der dazu ausgestaltet ist, den Laserstrahl, der durch den Oszillator für den gepulsten Laser oszilliert wird, zu verdichten, und ein Werkstück, das an einem Einspanntisch gehalten wird, mit dem verdichteten Laserstrahl zu bestrahlen; einen Polygonspiegel, der zwischen dem Oszillator für den gepulsten Laserstrahl und dem Kondensor angeordnet ist und mehrere Spiegel aufweist, die konzentrisch bezüglich einer Welle angeordnet sind, wobei die mehreren Spiegel den gepulsten Laserstrahl, der durch den Oszillator für den gepulsten Laserstrahl oszilliert wird, verteilen; und eine Führungseinheit, die zwischen dem Oszillator für den gepulsten Laserstrahl und dem Polygonspiegel angeordnet ist, wobei die Führungseinheit den gepulsten Laserstrahl führt, sodass der gepulste Laserstrahl nicht auf einem Kantenabschnitt von zueinander benachbarten Spiegeln aufgebracht wird.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laserbearbeitungsvorrichtung, die eine Laserbearbeitung an einem Werkstück wie einem Halbleiterwafer oder dergleichen durchführt, der an einem Einspanntisch gehalten wird.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • In einem Herstellungsprozess für ein Halbleiterbauelement werden mehrere Bereiche durch Teilungslinien partitioniert, die in einer Gitterweise an der vorderen Oberfläche des Halbleiterwafers, der im Wesentlichen die Form einer Scheibe aufweist, angeordnet sind, und Bauelemente wie ICs, LSIs oder dergleichen sind in den partitionierten Bereichen ausgebildet. Die Bereiche, in welchen die Bauelemente ausgebildet sind, werden danach voneinander durch Schneiden des Halbleiterwafers entlang der Teilungslinien geteilt. Die einzelnen Halbleiterbauelemente werden so hergestellt.
  • In letzter Zeit wurde, um den Durchsatz eines Halbleiterchips wie einem IC, einem LSI oder dergleichen zu verbessern, ein Halbleiterwafer verwendet, in dem Halbleiterbauelemente durch eine funktionale Schicht ausgebildet sind, die eine Isolationsschicht mit geringer dielektrischer Konstante (low-k-Schicht) beinhaltet, die an einer vorderen Oberfläche eines Substrats wie einem Silizium oder dergleichen ausgebildet ist, wobei die Isolationsschicht mit geringer dielektrische Konstante durch einen Film aus einem anorganischen Material wie SiOf, BSG (SiOB) oder dergleichen oder einem Film aus einem organischen Material, wobei der Film ein Polyimid basierter Polymerfilm, ein Parylen basierter Polymerfilm oder dergleichen ist, ausgebildet wird.
  • Teilen entlang der Teilungslinien eines solchen Halbleiterwafers wird im Allgemeinen durch eine Schneideinrichtung durchgeführt, die als Teilungssäge bezeichnet wird. Diese Schneideinrichtung beinhaltet einen Einspanntisch, der den Halbleiterwafer als ein Werkstück hält, ein Schneidmittel zum Schneiden des Halbleiterwafers, der an dem Einspanntisch gehalten wird, und ein Bewegungsmittel zum Bewegen des Einspanntisch und des Schneidmittels relativ zueinander. Das Schneidmittel beinhaltet eine drehbare Spindel, die mit einer hohen Geschwindigkeit rotiert und eine Schneidklinge ist an der Spindel montiert. Die Schneidklinge beinhaltet eine scheibenförmige Basis und eine ringförmige Schneidkante, die an der Seitenoberfläche eines äußeren umfänglichen Abschnitts der Basis montiert ist. Die Schneidkante ist zum Beispiel durch Fixieren abrasiver Diamantkörner, die eine Korngröße von ungefähr 3 μm aufweisen, durch Galvanotechnik ausgebildet.
  • Jedoch ist die oben beschriebene low-k-Schicht schwer durch die Schneidklinge zu schneiden. Das heißt, dass die low-k-Schicht sehr zerbrechlich wie Glimmer ist. Darum, wenn der Halbleiterwafer entlang der Teilungslinien durch die Schneidklinge geschnitten wird, schält sich die low-k-Schicht ab und dieses Abschälen erreicht Schaltungen und verursacht einen Totalschaden an den Bauelementen.
  • Um dieses Problem zu lösen offenbart die japanische Offenlegungsschrift Nr. 2005-64231 ein Teilungsverfahren für Wafer, das Bestrahlen beider Seiten in einer Breitenrichtung einer Teilungslinie, die an einem Halbleiterwafer ausgebildet ist, mit einem Laserstrahl entlang der Teilungslinien, wodurch zwei laserbearbeitete Nuten ausgebildet werden, und Teilen eines Laminats inklusive einer low-k-Schicht entlang der Teilungslinien und Positionierung einer Schneidklinge zwischen den Außenseiten der zwei laserbearbeiteten Nuten und Bewegen der Schneidklinge und des Halbleiterelements relativ zueinander beinhaltet, wodurch der Halbleiter Wafer entlang der Teilungslinie geschnitten wird.
  • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Jedoch, wenn Ablationsbearbeitung durch Aufbringen des Laserstrahls entlang der Teilungslinien durchgeführt wird, und dadurch das Laminat, das die low-k-Schicht beinhaltet, entfernt wird und die laserbearbeiteten Nuten ausgebildet werden, werden die laserbearbeiteten Nuten mit einer Schmelze, die von dem Laminat ausgeht, aufgefüllt. Darum muss der Laser, um laserbearbeitete Nuten auszubilden, die eine ausreichende Breite aufweisen, entlang der Teilungslinien mehrfach aufgebracht werden. Folglich existiert ein Problem geringer Produktivität.
  • Zusätzlich, auch in einer Technologie, die Teilungsnuten durch Durchführen einer Ablationsbearbeitung durch Aufbringen eines Laserstrahls ausbildet, der eine Wellenlänge aufweist, die durch einen Wafer entlang der Teilungslinien absorbiert werden kann, und die den Wafer in einzelne Bauelemente teilt, werden die Teilungsnuten wieder mit einer Schmelze aufgefüllt. Darum, um Teilungsnuten auszubilden, die zum Teilen notwendig sind, muss der Laserstrahl entlang der Teilungslinien mehrfach aufgebracht werden. Folglich existiert ein Problem einer geringen Produktivität.
  • In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung bereitgestellt, die einen Einspanntisch, der dazu ausgestaltet ist, ein Werkstück zu halten, und ein Bestrahlungsmechanismus für einen Laserstrahl, der dazu ausgestaltet ist, eine Laserbearbeitung an dem Werkstück, das durch den Einspanntisch gehalten wird, durchzuführen, beinhaltet. Der Bestrahlungsmechanismus für den Laserstrahl beinhaltet einen Oszillator für einen gepulsten Laser, der dazu ausgestaltet ist einen gepulsten Laserstrahl zu oszillieren, einen Kondensor, der dazu ausgestaltet ist, den Laserstrahl, der von dem Oszillator für den gepulsten Laser oszilliert wird, zu verdichten und das Werkstück, das an dem Einspanntisch gehalten wird, mit dem verdichteten Laserstrahl zu bestrahlen, einen Polygonspiegel, der zwischen dem Oszillator für den gepulsten Laserstrahl und dem Kondensor angeordnet ist und mehrere Spiegel aufweist, die konzentrisch bezüglich einer Rotationswelle angeordnet sind, wobei die mehreren Spiegel den gepulsten Laserstrahl, der von dem Oszillator für den gepulsten Laserstrahl oszilliert wird, verteilen, und ein Führungsmittel, das zwischen dem Oszillator für den gepulsten Laser und dem Polygonspiegel angeordnet ist, wobei das Führungsmittel den gepulsten Laserstrahl führt, sodass der gepulsten Laserstrahl nicht an einem Winkelabschnitt der Spiegel, die zueinander benachbart sind, aufgebracht wird.
  • Das Führungsmittel beinhaltet ein optisches Schaltelement, das dazu ausgestaltet ist, den gepulsten Laserstrahl, der von dem Oszillator für den gepulsten Laserstrahl oszilliert wird, zu einem ersten Pfad und zweiten Pfad wählbar zu führen, einen Polarisationsstrahlteiler, der dazu ausgestaltet ist, den gepulsten Laserstrahl, der zu dem ersten Pfad und zweiten Pfad geführt werden, zu einem dritten Pfad zu führen, in dem der Polygonspiegel angeordnet ist, ein Detektionsmittel für eine Rotationsposition zum Detektieren einer Rotationsposition des Polygonspiegels und ein Steuerungsmittel zum Steuern des optischen Schaltungselements an einer Basis eines Detektionssignals von dem Detektionsmittel für die Rotationsposition, sodass der gepulsten Laserstrahl nicht auf einem Winkelabschnitt eines Spiegels und eines Spiegels des Polygon Spiegels aufgebracht wird. Der erste Pfad und der zweite fand sind so positioniert, dass der Polarisationsstrahlteiler den gepulsten Laserstrahl, der zu dem ersten Pfad geführt wird, und den gepulsten Laserstrahl, der zum zweiten Pfad geführt wird, in einem vorbestimmten Abstand zwischen dem gepulsten Laserstrahl, der zu dem ersten Pfad geführt wird, und dem gepulsten Laserstrahl, der zu dem zweiten Pfad geführt wird, abzweigt.
  • Entsprechend der Laserbearbeitungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der Erfindung fällt der Laserstrahl nicht auf einen Kantenabschnitt eines Spiegels und eines Spiegels des drehenden Polygonspiegels. Folglich wird verhindert, dass der gepulsten Laserstrahl streut, was durch das Einfallen des gepulsten Laserstrahls an einem Kantenabschnitt eines Spiegels und eines Spiegels eines Polygonspiegels verursacht wird. Es ist darum möglich die Probleme des Auftretens eines Bearbeitungsverlustes zu lösen, wenn der gepulste Laserstrahl auf einen Kantenabschnitt eines Spiegels und eines Spiegels des Polygonspiegels fällt, und folglich gestreut wird und nicht in der Lage ist, in einem vorbestimmten Prozessbereich aufgebracht zu werden und eine Verschlechterung der Qualität des Werkstücks aufgrund des Stroms des gepulsten Laserstrahls zu lösen.
  • Zusätzlich bestrahlt der Bestrahlungsmechanismus für den Laserstrahl der Laserbearbeitungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung das Werkstück, das an dem Einspanntisch gehalten wird, wiederholt mit mehreren Pulsen des gepulsten Laserstrahls. Folglich, weil eine Ablationsbearbeitung in einer überlappenden Weise durchgeführt wird, kann ein Wiederauffüllen mit einer Schmelze verhindert werden. Durch Durchführen der Bearbeitungszufuhr des Einspanntischs, ist es möglich, laserbearbeitete Nuten effizient auszubilden, die eine gewünschte Breite in einer low-k-Schicht, einem Substrat oder dergleichen als das Werkstück aufweisen.
  • Das Obige und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Weise der Realisierung dieser wird klarer und die Erfindung selbst wird am besten durch Studieren der folgenden Beschreibung und beigefügten Ansprüche mit Bezug zu den angehängten Figuren verstanden, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Laserbearbeitungsvorrichtung, die entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgestaltet ist;
  • 2 ist ein Blockdiagramm eines Bestrahlungsmechanismus für einen Laserstrahl, der in der Laserbearbeitungsvorrichtung, die in 1 gezeigt ist, bereitgestellt ist; und
  • 3 ist ein Diagramm, das ein Erklären eines Zustandes der Pulse des gepulsten Laserstrahls unterstützt, wobei mit den Pulsen ein Werkstück bestrahlt wird, wobei der gepulsten Laserstrahl von einem Oszillator für einen gepulsten Laserstrahl des Bestrahlungsmechanismus für den Laserstrahl, der in 2 gezeigt ist, oszilliert wird.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Laserbearbeitungsvorrichtung, die entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgestaltet ist, wird im Folgenden detailliert mit Bezug zu den begleitenden Figuren beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht der Laserbearbeitungsvorrichtung 1 entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 1, die in 1 gezeigt ist, beinhaltet: eine stationäre Basis 2; einen Einspanntischmechanismus 3, der an der stationären Basis 2 angeordnet ist, sodass dieser in einer Bearbeitungszufuhrrichtung (X-Achsen-Richtung), die durch einen Pfeil X angedeutet ist, beweglich ist, wobei der Einspanntischmechanismus 3 ein Werkstück hält; und eine Bestrahlungseinheit 4 für einen Laserstrahl als ein Bestrahlungsmittel für den Laserstrahl an der stationären Basis 2 angeordnet ist.
  • Der Einspanntischmechanismus 3 beinhaltet: ein Paar Führungsschienen 31, die an der stationären Basis 2 angeordnet sind, sodass sie parallel zueinander entlang der X-Achsen-Richtung sind; einen ersten Gleitblock, der an den Führungsschienen 31 angeordnet ist, sodass dieser in der X-Achsen-Richtung beweglich ist; einen zweiten Gleitblock 33, der an dem ersten Gleitblock 32 angeordnet ist, sodass dieser in einer Y-Achsen-Richtung beweglich ist, die durch einen Pfeil Y angedeutet wird, wobei die Y-Achsen-Richtung orthogonal zu der X-Achsen-Richtung ist; einen Abdeckungstisch 35, der an dem zweiten Gleitblock 33 durch ein zylindrisches Element 34 getragen wird, und einen Einspanntisch 36 als einen Einspanntisch. Der Einspanntisch 36 weist eine Saugeinspannung 361 aus einem porösen Material auf. Ein Saugmittel, das in der Figur nicht dargestellt ist, hält zum Beispiel einen kreisförmigen Halbleiterwafer als ein Werkstück an einer Halteoberfläche als eine obere Oberfläche der Saugeinspannung 361. Der Einspanntisch 36, der in dieser Weise ausgebildet ist, wird durch einen Schrittmotor, der in der Figur nicht dargestellt ist, gedreht, wobei der Schrittmotor in dem zylindrischen Element 34 angeordnet ist. Der Einspanntisch 36 ist mit einer Klemme 362 zum Fixieren eines ringförmigen Rahmens bereitgestellt, der ein Werkstück wie einen Halbleiterwafer oder dergleichen via einen Schutzband trägt.
  • Der erste Gleitblock 32 ist mit einem Paar Führungsnuten 321 an einer unteren Oberfläche davon bereitgestellt, wobei das Paar Führungsnuten 321 an das Paar Führungsschienen 31 angepasst ist, und mit einem Paar Führungsschienen 342 an einer oberen Oberfläche davon bereitgestellt ist, wobei das Paar Führungsschienen 122 parallel zueinander entlang der Y-Achsen-Richtung ausgebildet ist. Der erste Gleitblock 32, der in dieser Weise ausgebildet ist, ist so ausgebildet, dass die X-Achsen-Richtung entlang dem Paar Führungsschienen 31 durch Einpassen der Führungsnut 321 an das Paar Führungsschienen 31 beweglich ist. Der Einspanntischmechanismus 3 in der vorliegenden Ausführungsform weist ein Bewegungsmittel 37 für die X-Achsen-Richtung zum Bewegen des ersten Gleitblocks 32 in der X-Achsen-Richtung entlang dem Paar Führungsschienen 31 auf. Das Bewegungsmittel 37 für die X-Achsen-Richtung beinhaltet eine Gewindestange 371, die parallel zwischen dem Paar Führungsschienen 31 bereitgestellt ist, und eine Antriebsquelle wie einen Schrittmotor 372 oder dergleichen zum Rotationsantreiben der Gewindestange 371. Ein Ende der Gewindestange 171 wird drehbar durch einen Lagerblock 373, der in der stationären Basis 2 fixiert ist, getragen. Ein anderes Ende der Gewindestange 371 ist übertragend an die Leistungswelle des Schrittmotors 372 gekoppelt. Es ist angemerkt, dass die Gewindestange 371 in ein Durchgangsloch mit Innengewinde eingeschraubt ist, das in einem Schraubblock mit Innengewinde, der in den Figuren nicht dargestellt ist, ausgebildet ist, der in einer hervorstechenden Weise an der unteren Oberfläche eines zentralen Abschnitts des ersten Gleitblocks 32 bereitgestellt ist. Folglich wird der erste Gleitblock 32 in der X-Achsen-Richtung entlang der Führungsschienen 31 durch Antreiben der Gewindestange 171 für normale Rotation und umgekehrte Rotation durch den Schrittmotor 372 bewegt.
  • Der zweite Gleitblock 33 ist mit einem Paar Führungsnuten 331 an einer unteren Oberfläche davon bereitgestellt, wobei das Paar Führungsnuten 331 in das Paar Führungsschienen 322 eingepasst ist, die an der oberen Oberfläche des ersten Gleitblocks 32 bereitgestellt sind. Der zweite Gleitblock 33 ist so ausgebildet, dass dieser in der Y-Achsen-Richtung durch Einpassen der Führungsnuten 331 in das Paar Führungsschienen 322 beweglich ist. Der Einspanntischmechanismus 3 beinhaltet in der vorliegenden Ausführungsform ein Bewegungsmittel 38 zum Bewegen des zweiten Gleitblocks 33 in der Y-Achsen-Richtung entlang dem Paar Führungsschienen 122, die an dem ersten Gleitblock 32 bereitgestellt sind. Das Bewegungsmittel 38 für die Y-Achsen-Richtung beinhaltet eine Gewindestange 381, die zwischen und parallel zu dem Paar Führungsschienen 322 angeordnet ist, und eine Antriebsquelle wie einen Schritt Motor 382 oder dergleichen zum Rotation antreiben der Gewindestange 381. Ein Ende der Gewindestange 381 ist drehbar durch einen Lagerblock 383 an der oberen Oberfläche des ersten Gleitblock 32 fixiert. Ein anderes Ende der Gewindestange 381 ist übertragend an die Leistungswelle des Schrittmotors 382 gekoppelt. Es ist angemerkt, dass die Gewindestange 381 in ein Durchgangsloch mit Innengewinde eingeschraubt ist, das in einem Schraubblock mit Innengewinde, der in den Figuren nicht dargestellt ist, ausgebildet ist, der in einer hervorstehenden Weise an der unteren Oberfläche eines zentralen Abschnitts des zweiten Gleitblock 33 bereitgestellt ist. Folglich wird der zweite Gleitblock 33 in der Y-Achsen-Richtung entlang der Führungsschienen 322 durch Antreiben der Gewindestange 381 für eine normale Rotation und umgekehrte Rotation durch den Schrittmotor 382 bewegt.
  • Die Bestrahlungseinheit 4 für den Laserstrahl beinhaltet: ein Trägerelement 41, das an der stationären Basis 2 angeordnet ist; ein Gehäuse 42, das durch das Trägerelement 41 getragen wird und sich im Wesentlichen horizontal erstreckt; einen Bestrahlungsmechanismus 5 für den Laserstrahl, der an dem Gehäuse 42 angeordnet ist; und ein bildgebendes Mittel 6 zum Detektieren eines Bearbeitungsbereichs, der mit dem Laser bearbeitet werden soll, wobei das bildgebende Mittel 6 an einem vorderen Endabschnitt des Gehäuses 42 angeordnet ist. Das bildgebende Mittel 6 beinhaltet zum Beispiel: ein Beleuchtungsmittel zum Beleuchten des Werkstücks; ein optisches System, das einen Bereich aufnimmt, der durch das Beleuchtungsmittel beleuchtet wird; und ein bildgebendes Element (CCB), das ein Bild, das durch das optische System aufgenommen wurde, aufnimmt.
  • Der Bestrahlungsmechanismus 5 für den Laserstrahl wird mit Bezug zu 2 und 3 beschrieben. Der Bestrahlungsmechanismus 5 für den Leser beinhaltet: einen Oszillator für einen gepulsten Laser 51; ein Leistungsanpassungsmittel 52 zum Anpassen der Leistung des gepulsten Laserstrahls, der durch den Oszillator 51 für den gepulsten Laser oszilliert wird; einen Kondensor 53, der den gepulsten Laserstrahl, dessen Leistung durch das Leistungsanpassungsmittel 52 angepasst wurde, verdichtet und das Werkstück, das an dem Einspanntisch 36 gehalten wird, mit dem verdichteten, gepulsten Laserstrahl bestrahlt; einen Polygonspiegel 54, der zwischen dem Leistungsanpassungsmittel 52 in dem Kondensor 53 angeordnet ist und mehrere Spiegel aufweist, die konzentrisch bezüglich einer Rotationswelle angeordnet sind, wobei die mehreren Spiegel den gepulsten Laserstrahl, der von dem Oszillator 51 für den gepulsten Laserstrahl oszilliert wird und dessen Leistung durch das Leistungsanpassungsmittels 52 angepasst wird, verteilen; und ein Führungsmittel 55, das zwischen dem Oszillator 51 für den gepulsten Laser und dem Polygonspiegel 54 angeordnet ist, um den gepulsten Laserstrahl zu führen, sodass der gepulste Laserstrahl nicht an einem Kantenabschnitt der Spiegel, die zueinander benachbart sind, aufgebracht ist.
  • Der Oszillator 51 für den gepulsten Laserstrahl oszilliert in dieser Ausführungsform einen gepulsten Laserstrahl LB, der eine Wellenlänge von 355 nm aufweist. Der Kondensor 53 beinhaltet eine fθ-Linse 531, die den gepulsten Laserstrahl, der von dem Oszillator 51 für den gepulsten Laserstrahl oszilliert wird und dessen Leistung durch das Leistungsanpassungsmittel 52 angepasst wurde, verdichtet. Im Übrigen werden der Oszillator 51 für den gepulsten Laser und das Leistungsanpassungsmittel 52 durch ein Steuerungsmittel 7 gesteuert.
  • Der Polygonspiegel 54 weist mehrere Spiegel 541 auf, die konzentrisch bezüglich einer Welle 542 angeordnet sind. Der Polygonspiegel 54 wird durch einen Abtastmotor 543 in einer Richtung gedreht, die durch einen Pfeil (A) in 2 angedeutet wird. Im Übrigen sind die Spiegel 541 in der vorliegenden Ausführungsform des Polygonspiegels des 54 an die äußere umfängliche Oberfläche eines regulären Achtecks angepasst. Der Abtastmotor 543 des so ausgebildeten Polygonspiegel 54 wird durch das Steuerungsmittel 7 gesteuert.
  • Das oben beschriebene Führungsmittel 55 beinhaltet: ein optisches Schaltelement 552, das den gepulsten Laserstrahl LB, der durch den Oszillator 51 für den gepulsten Laserstrahl oszilliert wird, wählbar einen ersten Pfad 551a und einem zweiten Pfad 551b führt; einen Polarisationsstrahlteiler 553, der den gepulsten Laserstrahl, der zu dem ersten Pfad 551a und dem zweiten Pfad 551b geführt wird, zu einem dritten Pfad 551c führt, in welchem der Polygonspiegel 54 angeordnet ist. Das optische Schaltelement 552 ist durch ein akusto-optisches Bauelement, ein EOD oder dergleichen ausgebildet. Das optische Schaltelement 552 führt in einem Zustand, in dem kein Spannungssignal an dem optischen Schaltungselement 552 angelegt ist, den gepulsten Laserstrahl LB, der durch den Oszillator 51 für den gepulsten Laserstrahl oszilliert wird, zu dem ersten Pfad 551a. Wenn ein vorbestimmtes Spannungssignal an das optische Schaltelement 552 angelegt wird, führt das optische Schaltelement 552 den gepulsten Laserstrahl LB, der durch den Laser Oszillator 51 oszilliert wird, zu dem zweiten Pfad 551b. Das optische Schaltelement 552 wird durch das Steuerungsmittel 7 gesteuert.
  • In dem ersten Pfad 551a sind angeordnet: ein Spiegel 554a zum Richtungsandern, der die Richtung des ersten gepulsten Laserstrahls LB1, der zu dem ersten Pfad 551a durch das optische Schaltelement 552 zu dem Polarisationsstrahlteiler 553 geführt wird, ändert; und eine λ/2-Platte 555a, welche die Ebene der Polarisation des ersten gepulsten Laserstrahls LB1 dreht, dessen Richtung durch den Spiegel 554a zum Richtungsandern geändert wurde, um P-polarisiertes Licht bezüglich des Polarisationsstrahlteilers 553 bereitzustellen. Zusätzlich sind in dem zweiten Pfad 551b angeordnet: ein Spiegel 554b zum Richtungsändern, der die Richtung des zweiten gepulsten Laserstrahls LB2 zwei ändert, der zu dem zweiten Pfad 551b durch das optische Schaltungselement 552 geführt wird; eine λ/2-Platte 555b, welche die Ebene der Polarisation des zweiten gepulsten Laserstrahls LB2 dreht, dessen Richtung durch den Spiegel 554b zum Richtungsändern geändert wurde, um S-polarisiertes Licht bezüglich des Polarisationsstrahlteilers 553 bereitzustellen; und einen Spiegel 556b zum Richtungsändern, der den zweiten gepulsten Laserstrahl LB2, der durch die λ/2-Platte 555b S-polarisiert ist, zu dem Polarisationsstrahlteiler 553 zu führen.
  • Der Polarisationsstrahlteiler 553 führt den ersten gepulsten Laserstrahl LB1, der P-polarisiert ist, und führt den ersten gepulsten Laserstrahl LB1 zu dem dritten Pfad 551c und reflektiert den zweiten gepulsten Laserstrahl LB2, der S-polarisiert ist, und führt den zweiten Laserstrahl LB2 zu dem dritten Pfad 551c. Es ist angemerkt, dass in der vorliegenden Ausführungsform der zweite gepulste Laserstrahl LB2, der S-polarisiert ist, in dem Polarisationsstrahlteiler 553 in einem vorbestimmten Abstand (L) von dem optischen Pfad des ersten gepulsten Laserstrahls LB1, der P-polarisiert ist, eintritt. Folglich zweigt der Polarisationsstrahlteiler 553 den ersten gepulsten Laserstrahl LB1 und den zweiten gepulsten Laserstrahl LB2 in den dritten Pfad 551c mit dem vorbestimmten Abstand (L) zwischen dem ersten gepulsten Laserstrahl LB1 zu dem zweiten gepulsten Laserstrahl LB2. Erst gepulste Laserstrahl LB1 und der zweite gepulste Laserstrahl LB2, die in den dritten Pfad 551c abgezweigt sind, werden jeweils zu einer ersten Position 54a und einer zweiten Position 54b des Polygonspiegel des 54 via eines Spiegels 557 zum Richtungsändern geführt.
  • Die Beschreibung wird mit Bezug zu 2 fortgesetzt, das Führungsmittel 55 hat ein Detektionsmittel 558 zum Detektieren der Rotationsposition des Polygonspiegels 54. Das Detektionsmittel 558 für ein Rotationsposition in der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet ein Licht emittieren des Element 558a und ein Lichtempfangendes Element 558b, das Licht empfängt, das durch das lichtemittierende Element 558a emittiert wird, und durch einen Spiegel (Reflexionsoberfläche) 541 des Polygonspiegel 54 reflektiert wird. Im Übrigen ist das lichtempfangende Element 558b so positioniert, dass es Licht empfängt, das an einer Position (B) reflektiert, die leicht nach vorne in der Rotationsrichtung, die durch den Pfeil (A) angedeutet ist, als ein Kantenabschnitt 541a des Spiegels 541 und des Spiegels 541 des Polygonspiegel 54 versetzt ist. Das lichtempfangende Element 558b sendet ein Lichtempfangssignal an das Steuerungsmittel 7.
  • Die Laserbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist wie oben beschrieben ausgestaltet. Eine Form eines Bestrahlens mit dem gepulsten Laserstrahl durch das Bestrahlungsmittel 5 für den Laserstrahl wird in dem Folgenden beschrieben. Zum Beispiel, unter der Annahme dass die Rotationsgeschwindigkeit des Polygonspiegels 54 500 Umdrehungen/s ist, ist eine Bewegungszeit pro Spiegel 541 1/4000 s. Weiterhin, unter der Annahme dass die Wiederholungsfrequenz des gepulsten Laserstrahls LB, der durch den Oszillator 51 für den gepulsten Laser oszilliert wird, 40 kHz ist, wird ein Spiegel 541 des Polygonspiegels 54 mit zehn Pulsen des gepulsten Laserstrahls bestrahlt.
  • Wie in 2 gezeigt, wird der gepulste Laserstrahl LB, der durch den Oszillator 51 für den gepulsten Laser oszilliert wird und dessen Leistung durch das Leistungsanpassungsmittel 52 angepasst wird, zu dem optischen Schaltelement 552 geführt, welches das Führungsmittel 55 ausbildet. Wenn kein Spannungssignal an dem optischen Schaltelement 552 anliegt, wird der gepulste Laserstrahl LB, der durch den Oszillator 51 für den gepulsten Laser oszilliert wird, zu dem ersten Pfad 551A geführt. Der erste gepulste Laserstrahl LB1, der zu dem ersten Pfad 551A geführt wird, läuft durch die λ/2-Platte 555a via dem Spiegel 554a zum Richtungsändern. Der erste gepulste Laserstrahl LB1 ist dadurch bezüglich des Polarisationsstrahlteilers 53 P-polarisiert. Folglich läuft der erste gepulste Laserstrahl LB1, der P-polarisiert ist, durch den Polarisationsstrahlteiler 553 und wird danach zu den dritten Pfad 551C geführt. Der erste gepulste Laserstrahl LB1, der zu dem dritten Pfad 551C geführt wird, wird zu der ersten Position 54a des Polygonspiegels 54 via den Spiegel 557 zum Richtungsändern geführt.
  • Der Polygonspiegel 54 wird mit einer vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit (500 Umdrehungen/s in der vorliegenden Ausführungsform) in der Richtung gedreht, die durch den Pfeil (A) angedeutet wird. Der Polygonspiegel 54 führt darum die zehn Pulse (LB-1 bis LB-10) des gepulsten Laserstrahls zu der fθ-Linse 531 entlang der Y-Achsen-Richtung. Die zehn Pulse (LB-1 bis LB-10) des gepulsten Laserstrahls, dessen Pulse folglich zu der fθ-Linse 531 geführt werden, werden jeweils durch die fθ-Linse 531 verdichtet, um das Werkstück W, das an dem Einspanntisch 36 gehalten wird, entlang der Y-Achsenrichtung zu bestrahlen, wie in 3 gezeigt. Folglich kann durch Durchführen der Bestrahlung mit den zehn Pulsen (LB-1 bis LB-10) in einem Bereich von 50 μm zum Beispiel in der Y-Achsenrichtung eine Laserbearbeitung mit einer Breite von 50 μm durchgeführt werden.
  • Wie oben beschrieben, kann der gepulste Laserstrahl auf einen Umfangsabschnitt 541a eines Spiegels 541 und eines Spiegels 541 des Polygonspiegel 54 fallen, während eine Laserbearbeitung durch den ersten gepulsten Laserstrahl LB1, der zu dem ersten Pfad 551a durch das optische Schaltungselement 552 geführt wird, durchgeführt wird. In diesem Fall wird der gepulste Laserstrahl gestreut und kann nicht an einem vorbestimmten Bearbeitungsbereich aufgebracht werden, wodurch Bearbeitungsverluste auftreten und das Streuen des gepulsten Laserstrahls die Qualität des Werkstücks mindert.
  • Die vorliegende Ausführungsform weist das Detektionsmittel 558 für die Rotationsposition auf, die eine Position leicht weiter vorne in der Rotationsrichtung detektiert, wie durch den Pfeil (A) angedeutet, als ein Kantenabschnitt 541a des Spiegels 541 und eines Spiegels 541 des Polygonspiegels 54. Wenn die Position (B), die leicht weiter vorne in der Rotationsrichtung als der Kantenabschnitt 541a des Spiegels 541 und der Spiegel 541 die erste Position 54a des Polygonspiegels 54 erreicht, welche die Einfallsposition des ersten gepulsten Laserstrahls LB1 ist, empfängt das lichtempfangende 558b Licht, das durch das lichtemittierende Element 558a emittiert und durch einen Spiegel 541 reflektiert wird, und sendet ein Lichtempfangssignal an das Steuerungsmittel 7. Das Steuerungsmittel 7, an welches das Lichtempfangssignal von dem lichtempfangenden Element 558b eingegeben wurde, legt ein Spannungssignal an das optische Schaltungselement 552 an. Als ein Ergebnis wird der gepulste Laserstrahl LB, der durch den Oszillator 51 für den gepulsten Laserstrahl oszilliert wird, zu dem zweiten Pfad 551b geführt.
  • Der zweite gepulste Laserstrahl LB2, der zu dem zweiten Pfad 551b geführt wird, durchläuft das λ/2-Plättchen 555b via dem Spiegel zum Richtungsändern 554b. Der zweite gepulste Laserstrahl LB2 wird dadurch bezüglich des Polarisationsstrahlteilers 553 S-polarisiert. Folglich wird der zweite gepulste Laserstrahl LB2, der S-polarisiert ist, durch den Polarisationsstrahlteiler 553 via dem Spiegel 556b zum Richtungsändern, wie oben beschrieben, abgezweigt und wird danach zu dem dritten Pfad 551c geführt. Der zweite gepulste Laserstrahl LB2, der zu dem dritten Pfad 551c geführt wird, wird zu der zweiten Position 54b des Polygonspiegels 54 via den Spiegel 557 zum Richtungsändern geführt. Der zweite gepulste Laserstrahl LB2, der folglich zu der zweiten Position 54b des Polygonspiegel 54 geführt wird, wird zu den nächsten Spiegel 541 über den Kantenabschnitt 541a des Spiegels 541 und des Spiegels 541 des sich drehenden Polygonspiegels 54 geführt. Folglich fällt der Laserstrahl nicht auf den Kantenabschnitt 541a des Spiegels 541 und des Spiegels 541 des Polygonspiegel 54.
  • Nachdem ein Puls des zweiten gepulsten Laserstrahls LB2 zu der zweiten Position 54b des Polygonspiegels 54, wie oben beschrieben, geführt wurde, stoppt das Steuerungsmittel 7 das Anlegen des Spannungssignals an das optische Schaltelement 552. Als ein Ergebnis, wie oben beschrieben, wird der gepulste Laserstrahl LB, der durch den Oszillator für den gepulsten Laser 51 oszilliert wird, zu dem ersten Pfad 551a geführt und der erste gepulste Laserstrahl LB1, der zu dem ersten Pfad 551a geführt wird, wird zu der ersten Position 54a des Polygonspiegels 54 geführt. Zu diesem Zeitpunkt, weil der Polygonspiegel 54 mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 500 Umdrehungen/s dreht, zum Beispiel in der Richtung, die durch den Pfeil (A) angedeutet wird, wird der erste gepulste Laserstrahl LB1 zu dem gleichen Spiegel wie dem Spiegel 541 geführt, zu welchem der eine Puls des zweiten gepulsten Laserstrahls LB2 geführt wurde. Das Steuerungsmittel 7 hört folglich alternierend auf das Spannungssignal anzulegen und legt das Spannungssignal an das optische Schaltelement 552 auf der Basis des Lichtempfangssignals von dem lichtempfangenen Element 558b des Detektionsmittel 558 für die Rotationsposition an. Die zehn Pulse (LB-1 bis LB-10) können dadurch zu jedem Spiegel 541 geführt werden, ohne dass der gepulste Laserstrahl auf einen Kantenabschnitt 541a eines Spiegels 541 und eine Spiegels 541 des Polygonspiegel 54 fällt, die zueinander benachbart sind.
  • Wie oben beschrieben, fällt in dem Bestrahlungsmechanismus 5 für den Laserstrahl in der vorliegenden Ausführungsform der gepulste Laserstrahl nicht auf einen Kantenabschnitt 541a eines Spiegels 541 und eines Spiegels 541 des drehenden Polygonspiegel 54, die zueinander benachbart sind. Folglich wird verhindert, dass der gepulste Laserstrahl streut, was durch das Einfallen des gepulsten Laserstrahls auf den Kantenabschnitt 541a des Spiegels 541 und eines Spiegels 541 des Polygonspiegel 54 verursacht wird. Es ist dadurch möglich das Problem des Auftretens eines Bearbeitungsverlustes, wenn der gepulste Laserstrahl auf einen Kantenabschnitt 541a eines Spiegels 541 und eines Spiegels 541 des Polygonspiegel 54 fällt und so gestreut wird und nicht an dem vorbestimmten Bearbeitungsbereich aufgebracht werden kann, und ein Abnehmen der Qualität des Werkstücks aufgrund des Streuens des gepulsten Laserstrahls zu lösen.
  • Zusätzlich wird in dem Bestrahlungsmechanismus 5 für den Laserstrahl in dieser Ausführungsform das Werkstück W, das an dem Einspanntisch 36 gehalten wird, wiederholt mit den zehn Pulsen (LB-1 bis LB-10) des gepulsten Laserstrahls bestrahlt. Dadurch wird eine Ablationsbearbeitung in einer überlappenden Weise in der Y-Achsen-Richtung durch Durchführen einer Bearbeitungszufuhr des Einspanntischs 36 in der Y-Achsen-Richtung durchgeführt. Es ist darum möglich, ein Wiederauffüllen mit einer Schmelze zu verhindern und dadurch eine Laser bearbeitete Nut effizient auszubilden, die eine gewünschte Breite in einer low-k-Schicht, einem Substrat oder dergleichen als das Werkstück aufweist.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Der Bereich der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert und alle Änderungen und Modifikationen, die in das Äquivalent des Bereichs der Ansprüche fallen, werden dadurch durch die Erfindung umfasst.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2005-64231 [0006]

Claims (2)

  1. Laserbearbeitungsvorrichtung, umfassend: einen Einspanntisch, der dazu ausgestaltet ist, ein Werkstück zu halten; und einen Bestrahlungsmechanismus für einen Laserstrahl, der dazu ausgestaltet ist, ein Laserbearbeiten an einem Werkstück durchzuführen, das an dem Einspanntisch gehalten wird; wobei der Bestrahlungsmechanismus für den Laserstrahl beinhaltet: einen Oszillator für einen gepulsten Laser, der dazu ausgestaltet ist, einen gepulsten Laserstrahl zu oszillieren, einen Kondensor, der dazu ausgestaltet ist, den Laserstrahl, der durch den Oszillator für den gepulsten Laser oszilliert wird, zu verdichten und das Werkstück, das an dem Einspanntisch gehalten wird, mit dem verdichteten Laserstrahl zu bestrahlen, einen Polygonspiegel, der zwischen dem Oszillator für den gepulsten Laser und dem Kondensor angeordnet ist und mehrere Spiegel aufweist, die konzentrisch bezüglich einer Rotationswelle angeordnet sind, wobei die mehreren Spiegel den gepulsten Laserstrahl, der durch den Oszillator für den gepulsten Laser oszilliert wird, verteilen, und ein Führungsmittel, das zwischen dem Oszillator für den gepulsten Laser und dem Polygonspiegel angeordnet ist, wobei das Führungsmittel den gepulsten Laserstrahl so führt, dass der gepulste Laserstrahl nicht an einen Kantenabschnitt von zueinander benachbarten Spiegeln aufgebracht wird.
  2. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Führungsmittel beinhaltet: ein optisches Schaltelement, das dazu ausgestaltet ist, den gepulsten Laserstrahl, der durch den Oszillator für den gepulsten Laser oszilliert wird, zu einem ersten Pfad und einem zweiten Pfad wählbar zu führen, einen Polarisationsstrahlteiler, der dazu ausgestaltet ist, die gepulsten Laserstrahlen, die zu dem ersten Pfad und dem zweiten Pfad geführt werden, zu einem dritten Pfad zu führen, in welchem der Polygonspiegel angeordnet ist, ein Detektionsmittel für eine Rotationsposition zum Detektieren einer Rotationsposition des Polygonspiegels, und ein Steuerungsmittel zum Steuern des optischen Schaltungselements auf der Basis eines Detektionssignals von dem Detektionsmittel für die Rotationsposition, sodass der gepulste Laserstrahl nicht auf einem Kantenabschnitt von benachbarten Spiegeln des Polygonspiegels aufgebracht wird, und der erste Pfad und der zweite Pfad so positioniert sind, dass der Polarisationsstrahlteiler den gepulsten Laserstrahl, der zu dem ersten Pfad geführt wird, und den gepulsten Laserstrahl, der zu dem zweiten Pfad geführt wird, mit einem vorbestimmten Abstand zwischen dem gepulsten Laserstrahl, der zu dem ersten Pfad geführt wird, und dem gepulsten Laserstrahl, der zu dem zweiten Pfad geführt wird, abzweigt.
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