JP2016097432A - レーザー加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パワー密度を半減することなく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】パルスレーザー光線発振器５１と、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、第１の経路と第２の経路とに振り分けるレゾナントスキャナー５５と、レゾナントスキャナーに振り分け周波数を設定する周波数設定器５５０と、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５７ａと、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、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パルスレーザー光線が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。【選択図】図２

Description

本発明は、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）。

特開２００６−９５５２９号公報 特開２００８−２９００８６号公報

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が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偏光に分岐され１パルス当たりの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。

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。

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偏光ビームスプリッターと、該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レゾナントスキャナーと、該レゾナントスキャナーに振り分け周波数を設定する周波数設定器と、該第１の経路に配設され該レゾナントスキャナーによって振り分けられた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、該第２の経路に配設され該レゾナントスキャナーに振り分けられた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。

上記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、周波数設定器はレゾナントスキャナーに供給する電力の周波数を(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パルスレーザー光線を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加工なミラーで構成される。

上記第１の逆行手段は、レゾナントスキャナーによって第１の経路に振り分けられた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３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の角度調整可能なミラーと、第４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の角度調整可能なミラーとから構成され、上記第２の逆行手段は、レゾナントスキャナーによって第２の経路に振り分けられたパルスレーザー光線を第５の経路と第６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５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の角度調整可能なミラーと、第６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の角度調整可能な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レゾナントスキャナーによって振り分けられた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３の経路と第４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レゾナントスキャナーによって振り分けられた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５の経路と第６の経路とに振り分ける。

上記第１の逆行手段は、レゾナントスキャナーによって第１の経路に振り分けられた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、レゾナントスキャナーによって第２の経路に振り分けられた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、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レゾナントスキャナーによって第１の経路に振り分けられたパルスレーザー光線を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該レゾナントスキャナーによって第２の経路に振り分けられたパルスレーザー光線をP偏光とS偏光とに変調する。

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偏光ビームスプリッターと、該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レゾナントスキャナーと、該レゾナントスキャナーに振り分け周波数を設定する周波数設定器と、第１の経路に配設されレゾナントスキャナーによって振り分けられた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、第２の経路に配設され該レゾナントスキャナーに振り分けられた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、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１パルス当たり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。

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。

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。

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、偏光ビームスプリッター５３と、１／４波長板５４と、レゾナントスキャナー５５と、該レゾナントスキャナー５５に振り分け周波数を設定する周波数設定器５５０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。

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。上記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。

上記レゾナントスキャナー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第１の経路５６aと第２の経路５６b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、周波数設定器５５０がレゾナントスキャナー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をレゾナントスキャナー５５が第１の経路５６aと第２の経路５６bとに振り分ける。なお、周波数設定器５５０は、制御手段５００によって制御される。

上記第１の経路５６aにはレゾナントスキャナー５５によって振り分けられた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５７aが配設され、第２の経路５６bにはレゾナントスキャナー５５によって振り分けられた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５７bが配設されている。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。

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偏光に変換され偏光ビームスプリッター５３に導かれる。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、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。

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。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によって円偏光に変換され、レゾナントスキャナー５５に導かれる。レゾナントスキャナー５５に導かれたパルスレーザー光線は、第１の経路５６aと第２の経路５６bとに振り分けられる。周波数設定器５５０がレゾナントスキャナー５５に供給する電力の周波数を(H/2)Hz、即ち２０kHzに設定することで、第１の経路５６aに振り分けられるパルスレーザー光線と第２の経路５６bに振り分けられるパルスレーザー光線はそれぞれ２０kHzとなる。

上記レゾナントスキャナー５５によって第１の経路５６aに振り分けられたパルスレーザー光線は、第１の逆行手段５７aとしての角度調整可能なミラー５７１aに導かれ、１点鎖線で示すようにミラー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せしめられる。また、レゾナントスキャナー５５によって第２の経路５６bに振り分けられたパルスレーザー光線は、第２の逆行手段５７bとしての角度調整可能なミラー５７１bに導かれ、２点鎖線で示すようにミラー５７１b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せしめられる。なお、角度調整可能なミラー５７１aおよび５７１b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５７２によって調整することができる。

上述したように第１の逆行手段５７aとしての角度調整可能なミラー５７１aおよび第２の逆行手段５７bとしての角度調整可能なミラー５７１b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レゾナントスキャナー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、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１パルス当たり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。

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、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。

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、レゾナントスキャナー５５によって第１の経路５６aに振り分けられたパルスレーザー光線を第３の経路６１aと第４の経路６２aとに振り分ける第１のレゾナントスキャナー６３aと、該第１のレゾナントスキャナー６３aに振り分け周波数を設定する第１の周波数設定器６３０aと、第３の経路６１aに配設され第１のレゾナントスキャナー６３aによって振り分けられた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６４aと、第４の経路６２aに配設され第１のレゾナントスキャナー６３aによって振り分けられた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６５aを具備している。なお、第１のレゾナントスキャナー６３aは、第１の周波数設定器６３０aによって設定される振り分け周波数に基づいて上記レゾナントスキャナー５５によって振り分けられたパルスレーザー光線を第３の経路６１aと第４の経路６２a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、上記レゾナントスキャナー５５によって第１の経路５６aに振り分けられた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６３０aが第１のレゾナントスキャナー６３a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レゾナントスキャナー５５によって第１の経路５６aに振り分けられたパルスレーザー光線を第１のレゾナントスキャナー６３aが第３の経路６１aと第４の経路６２aとに振り分ける。なお、第１の周波数設定器６３０aは、上記制御手段５００によって制御される。

図４に示す第２の逆行手段６bは、レゾナントスキャナー５５によって第２の経路５６bに振り分けられたパルスレーザー光線を第５の経路６１bと第６の経路６２bとに振り分ける第２のレゾナントスキャナー６３ｂと、該第２のレゾナントスキャナー６３ｂに振り分け周波数を設定する第２の周波数設定器６３０bと、第５の経路６１bに配設され第２のレゾナントスキャナー６３ｂによって振り分けられた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６４bと、第６の経路６２bに配設され第２のレゾナントスキャナー６３ｂによって振り分けられた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６５bを具備している。なお、第２のレゾナントスキャナー６３ｂは、第２の周波数設定器６３０bによって設定される振り分け周波数に基づいて上記レゾナントスキャナー５５によって振り分けられたパルスレーザー光線を第５の経路６１bと第６の経路６２b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、上記レゾナントスキャナー５５によって第２の経路５６bに振り分けられた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６３０bが第２のレゾナントスキャナー６３ｂ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レゾナントスキャナー５５によって第２の経路５６bに振り分けられたパルスレーザー光線を第２のレゾナントスキャナー６３ｂが第５の経路６１bと第６の経路６２bとにそれぞれ１０kHzのパルスレーザー光線に振り分ける。なお、第２の周波数設定器６３０bは、上記制御手段５００によって制御される。

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６４aと第２のミラー６５aおよび角度調整可能な第３のミラー６４bと第４のミラー６５bは、それぞれミラー角度コントローラ６６によって角度調整される。なお、ミラー角度コントローラ６６は、制御手段５００によって制御される。

図４に示す第１の逆行手段６aおよび第１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。
上記レゾナントスキャナー５５によって第１の経路５６aに振り分けられたパルスレーザー光線は、第１の逆行手段６aを構成する第１のレゾナントスキャナー６３aによって第３の経路６１aと第４の経路６２aとに振り分けられる。第３の経路６１aに振り分けられたパルスレーザー光線は角度調整可能な第１のミラー６４aに導かれ、第４の経路６２aに振り分けられたパルスレーザー光線は角度調整可能な第２のミラー６５aに導かれる。角度調整可能な第１のミラー６４a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角度調整可能な第１のミラー６４a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、角度調整可能な第２のミラー６５a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６４aおよび角度調整可能な第２のミラー６５a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６６によって調整することができる。

上記レゾナントスキャナー５５によって第２の経路５６bに振り分けられたパルスレーザー光線は、第２の逆行手段６bを構成する第２のレゾナントスキャナー６３bによって第５の経路６１bと第６の経路６２bとに振り分けられる。第５の経路６１bに振り分けられたパルスレーザー光線は角度調整可能な第３のミラー６４bに導かれ、第６の経路６２bに振り分けられたレーザー光線は角度調整可能な第４のミラー６５bに導かれる。第３のミラー６４b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３のミラー６４b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４のミラー６５bに導かれたレーザー光線は、２点鎖線で示すように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６４bおよび第４のミラー６５b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６６によって調整することができる。

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レゾナントスキャナー５５に導かれる。そして、レゾナントスキャナー５５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１／４波長板５４、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１パルス当たり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。

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、上記レゾナントスキャナー５５によって第１の経路５６aに振り分けられた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７１aと、該第１の光弾性変調素子７１aによる変調周波数を設定する第１の周波数設定器７１０aと、第１の光弾性変調素子７１a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７２aと、該第１の偏光ビームスプリッター７２aによって分岐された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を逆行させる角度調整可能な第１のミラー７３aと、第１の偏光ビームスプリッター７２aによって分岐された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角度調整可能な第２のミラー７４aを具備している。なお、第１の光弾性変調素子７１aは、第1の周波数設定器７１０aによって設定される変調周波数に基づいて上記レゾナントスキャナー５５によって第１の経路５６aに振り分けられ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、上記レゾナントスキャナー５５によって第１の経路５６aに振り分けられた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７１０aが第１の光弾性変調素子７１a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レゾナントスキャナー５５によって第１の経路５６aに振り分けられたパルスレーザー光線を第１の光弾性変調素子７１a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７１０aは、上記制御手段５００によって制御される。

図５に示す第２の逆行手段７bは、上記レゾナントスキャナー５５によって第２の経路５６bに振り分けられた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７１ｂと、該第２の光弾性変調素子７１ｂによる変調周波数を設定する第２の周波数設定器７１０bと、第２の光弾性変調素子７１b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７２bと、該第２の偏光ビームスプリッター７２bによって分岐された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を逆行させる角度調整可能な第３のミラー７３bと、第２の偏光ビームスプリッター７２bによって分岐された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角度調整可能な第４のミラー７４bを具備している。なお、第２の光弾性変調素子７１bは、第２の周波数設定器７１０bによって設定される変調周波数に基づいて上記レゾナントスキャナー５５によって分岐されたP偏光のレーザー光線を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、上記レゾナントスキャナー５５によって第２の経路５６bに振り分けられた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７１０bが第２の光弾性変調素子７１b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レゾナントスキャナー５５によって第２の経路５６bに振り分けられたパルスレーザー光線を第２の光弾性変調素子７１b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７１０bは、上記制御手段５００によって制御される。

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７３aと第２のミラー７４aおよび角度調整可能な第３のミラー７３bと第４のミラー７４bは、それぞれミラー角度コントローラ７５によって角度調整される。なお、ミラー角度コントローラ７５は、上記制御手段５００によって制御される。

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。
第１の逆行手段７aを構成する第１の光弾性変調素子７１a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７２aによって分岐され、P偏光が角度調整可能な第１のミラー７３aに導かれ、S偏光が角度調整可能な第２のミラー７４aに導かれる。第１のミラー７３a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７３a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７４a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７３aおよび第２のミラー７４a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７５によって調整することができる。

第２の逆行手段７bを構成する第２の光弾性変調素子７１b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７２bによって分岐され、P偏光が角度調整可能な第３のミラー７３bに導かれ、S偏光が角度調整可能な第４のミラー７４bに導かれる。第３のミラー７３b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７３b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４のミラー７４bに導かれたS偏光は、２点鎖線で示すように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７３bおよび第４のミラー７４b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７５によって調整することができる。

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レゾナントスキャナー５５に導かれる。そして、レゾナントスキャナー５５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１／４波長板５４、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。

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：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

Claims (7)

1. 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偏光ビームスプリッターと、該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レゾナントスキャナーと、該レゾナントスキャナーに振り分け周波数を設定する周波数設定器と、該第１の経路に配設され該レゾナントスキャナーによって振り分けられた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、該第２の経路に配設され該レゾナントスキャナーに振り分けられた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。
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レゾナントスキャナーに供給する電力の周波数を(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パルスレーザー光線を該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る、請求項１記載のレーザー加工装置。
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。
4. 該第１の逆行手段は、該レゾナントスキャナーによって該第１の経路に振り分けられた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３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４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、該レゾナントスキャナーによって該第２の経路に振り分けられたパルスレーザー光線を第５の経路と第６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5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６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、から構成されている、請求項１又は２記載のレーザー加工装置。
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レゾナントスキャナーによって振り分けられたパルスレーザー光線を該第１のレゾナントスキャナーが該第３の経路と該第４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レゾナントスキャナーによって振り分けられたパルスレーザー光線を該第２のレゾナントスキャナーが該第５の経路と該第６の経路とに振り分ける、請求項４記載のレーザー加工装置。
6. 該第１の逆行手段は、該レゾナントスキャナーによって該第１の経路に振り分けられた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、該レゾナントスキャナーによって該第２の経路に振り分けられた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、から構成されている、請求項１又は２記載のレーザー加工装置。
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レゾナントスキャナーによって該第１の経路に振り分けられたパルスレーザー光線を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レゾナントスキャナーによって該第２の経路に振り分けられたパルスレーザー光線をP偏光とS偏光とに変調する、請求項６記載のレーザー加工装置。