JP6662704B2

JP6662704B2 - レーザー加工装置

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Publication number: JP6662704B2
Application number: JP2016094601A
Authority: JP
Inventors: 裕工藤
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Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2016-05-10
Filing date: 2016-05-10
Publication date: 2020-03-11
Anticipated expiration: 2036-05-10
Also published as: JP2017203840A

Description

本発明は、レーザー加工装置に関する。

一般に、半導体デバイスや金属などの被加工物に対してレーザー光線を照射し、該被加工物の表面にビアホールやレーザー加工溝を形成するレーザー加工装置が知られている。この種のレーザー加工装置では、ガルバノスキャナ、もしくは、音響光学素子（ＡＯＤ）等を用いて、レーザー光線を走査することにより、被加工物における加工点位置やレーザー光線の入射方向を変化させている（例えば、特許文献１参照）。また、この種のレーザー加工装置には、レゾナントスキャナを用いてレーザー光線を走査する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。これらのガルバノスキャナ、レゾナントスキャナ、もしくは、音響光学素子（ＡＯＤ）等を用いることにより、レーザー加工における加工速度の向上、および加工対象に応じてより望ましい加工結果を得ることを可能としている。

特開２００８−０６８２７０号公報特開２００７−１８９２０９号公報

ところで、レーザー加工装置において、レゾナントスキャナを用いてレーザー光線を走査する構成を採用した場合、被加工物に対するビアホール加工やグルービング加工をより高速に行うことができる。一方、レゾナントスキャナは、機械共振を利用した高速走査装置であるため、走査用のミラーを任意の角度に停止させることはできない。また、レゾナントスキャナでは、共振周波数や励振信号に対する実際のミラー振動の振幅および位相差が温度によって変動する傾向にある。このため、被加工物の所望の位置に、正確にレーザー光線を走査して照射するためには、レゾナントスキャナのミラーの振れ角（回転角）を正確に検出するとともに該振れ角を精度良く制御し、該ミラーが所望の振れ角となる瞬間にレーザー光線を照射する必要がある。この場合、レーザー光線による加工精度は、レゾナントスキャナのミラーの振れ角の検出精度に依存するため、ミラーの振れ角を正確に検出しつつ、振れ角を精度良く制御する構成が要望される。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レゾナントスキャナのミラーの振れ角の制御精度を向上し、ひいては被加工物に対するレーザー加工精度の向上を図ったレーザー加工装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のレーザー加工装置は、被加工物を保持する保持部と、レーザーを発振するレーザー光線発振器と、レーザー光線発振器から発振されたレーザー光線を集光して保持部に保持された被加工物に照射する集光レンズと、レーザー光線発振器と集光レンズとの間に配設され、所定の周波数でミラーを回転振動させてレーザー光線の光軸を偏向させるレゾナントスキャナと、レーザー光線発振器が発振したレーザー光線の繰り返し周波数に同期したパルス信号からレゾナントスキャナの振動に対応する基準信号を生成する同期信号源と、レゾナントスキャナの振れ角と振動を検出し、検出信号として出力するセンサと、レゾナントスキャナの振れ角および基準信号との位相差を設定する条件設定部と、センサで検出された検出信号と、同期信号源からの基準信号とが入力されるロックインアンプと、レゾナントスキャナの振れ角を制御する振れ角制御部と、レゾナントスキャナの振動周期と基準信号との位相差を制御する位相制御部と、振れ角制御部および位相制御部を制御する制御部と、を備え、ロックインアンプは、センサから入力された検出信号と基準信号とを用いて、レゾナントスキャナの振れ角の値と基準信号に対するレゾナントスキャナの振動の位相差とを検出してそれぞれ制御部に出力し、制御部は、振れ角の値および基準信号に対するレゾナントスキャナの振動の位相差を用いてレゾナントスキャナの振れ角および位相差を条件設定部で設定された振れ角および設定された位相差になるよう調整する補正値を算出し、補正値を振れ角制御部および位相制御部に入力することにより、レゾナントスキャナを、設定された振れ角および位相差で基準信号に同期して振動するように調整することを特徴とする。

この構成によれば、ロックインアンプが検出したレゾナントスキャナの振れ角の値と基準信号に対するレゾナントスキャナの振動の位相差とを用いて、設定された振れ角および位相差で基準信号に同期して振動するようにレゾナントスキャナの動作を制御するため、レゾナントスキャナのミラーの振れ角を精度良く制御することができ、被加工物に対するレーザー加工精度の向上を図ることができる。

この構成において、基準信号は、パルス信号又は該パルス信号をレゾナントスキャナの振動の周期に対応させ分周した信号であってもよい。また、センサは、磁気検出型のセンサであることが好ましい。

本発明によれば、ロックインアンプが検出したレゾナントスキャナの振れ角の値と基準信号に対するレゾナントスキャナの振動の位相差とを用いて、設定された振れ角および位相差で基準信号に同期して振動するようにレゾナントスキャナの動作を制御するため、レゾナントスキャナのミラーの振れ角を精度良く制御することができ、被加工物に対するレーザー加工精度の向上を図ることができる。

図１は、本実施形態に係るレーザー加工装置の構成例を示す斜視図である。図２は、図１に示されたレーザー加工装置の加工対象のウエーハ等を示す斜視図である。図３は、図１に示されたレーザー加工装置のレーザー光線照射手段の構成例を示す図である。図４は、図３に示されたレーザー光線照射手段が備えるレゾナントスキャナの構成例を示す斜視図である。図５は、レゾナントスキャナの駆動部の構成例を示す概略図である。図６は、レゾナントスキャナのミラーの振れ角と振動周期とを検出するセンサの構成の一例を示す図である。図７は、レゾナントスキャナおよびレーザー光線照射手段の動作を制御する制御装置の機能ブロック図である。図８は、ロックインアンプにより生成された振幅情報と位相差情報を示す図である。図９は、本実施形態に係るレーザー加工装置によりビアホールが形成される状態を示す模式図である。図１０は、ビアホールが形成されたウエーハを示す平面図である。図１１は、図１０中のＸＩ部を拡大して示す平面図である。図１２は、変形例に係るレゾナントスキャナを示す模式図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

図１は、本実施形態に係るレーザー加工装置の構成例を示す斜視図である。図２は、図１に示されたレーザー加工装置の加工対象のウエーハ等を示す斜視図である。図３は、図１に示されたレーザー加工装置のレーザー光線照射手段の構成例を示す図である。図４は、図３に示されたレーザー光線照射手段が備えるレゾナントスキャナの構成例を示す斜視図である。図５は、レゾナントスキャナの駆動部の構成例を示す概略図である。図６は、レゾナントスキャナのミラーの振れ角と振動周期とを検出するセンサの構成の一例を示す図である。

本実施形態に係るレーザー加工装置１は、被加工物としてのウエーハＷに対して、レーザー光線を照射することにより、ウエーハＷを穿孔する装置である。本実施形態では、ウエーハＷを穿孔する構成について説明するが、ウエーハＷに対してレーザー溝加工をすることも可能である。

レーザー加工装置１により穿孔されるウエーハＷは、実施形態ではシリコン、サファイア、ガリウムなどを母材とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。図２に示すように、ウエーハＷは、表面ＷＳに格子状に形成される複数の分割予定ラインＳｔよって区画された領域にデバイスＤが形成されている。ウエーハＷは、分割予定ラインＳｔに沿って切断することにより、デバイスＤが形成された領域を分割して、個々の半導体チップに製造される。ウエーハＷは、デバイスＤが複数形成されている表面ＷＳに粘着テープＴが貼着され、粘着テープＴの外縁が環状フレームＦに貼着されることで、環状フレームＦの開口に粘着テープＴで支持される。ウエーハＷは、表面ＷＳの裏側の裏面ＷＲ側からデバイスＤのボンディングパッド（不図示）に達する穿孔（ビアホール；不図示）が形成される。

レーザー加工装置１は、図１に示すように、ウエーハＷを保持するチャックテーブル（保持部）１０と、チャックテーブル１０に保持されたウエーハＷに穿孔を形成するために、レーザー光線を照射するレーザー光線照射手段２０と、Ｘ軸移動手段４０と、Ｙ軸移動手段５０とを備える。また、レーザー加工装置１は、図３に示すように、該レーザー加工装置１の各部の動作を制御する制御装置６０と、レーザー光線照射手段２０におけるレーザー光線の照射タイミングを調整するための信号を生成するロックインアンプ８０とを備える。

チャックテーブル１０は、加工前のウエーハＷが保持面１０ａ上に載置されて、粘着テープＴを介して環状フレームＦの開口に貼着されたウエーハＷを保持するものである。チャックテーブル１０は、保持面１０ａを構成する部分がポーラスセラミック等から形成された円盤形状であり、図示しない真空吸引経路を介して図示しない真空吸引源と接続され、保持面１０ａに載置されたウエーハＷを粘着テープＴを介して吸引することで保持する。なお、チャックテーブル１０は、Ｘ軸移動手段４０によりＸ軸方向に加工送りされ、かつ回転駆動源（図示せず）により中心軸線（Ｚ軸と平行である）回りに回転されるとともに、Ｙ軸移動手段５０によりＹ軸方向に割り出し送りされる。また、チャックテーブル１０の周囲には、エアーアクチュエータにより駆動してウエーハＷの周囲の環状フレームＦを挟持するクランプ部１１が複数設けられている。

レーザー光線照射手段２０は、図３に示すように、チャックテーブル１０に保持されたウエーハＷに対し、ウエーハＷが吸収性を有する波長（例えば、３５５ｎｍ）のレーザー光線Ｌを照射し、ウエーハＷの裏面ＷＲ側からビアホールを形成するものである。即ち、レーザー光線照射手段２０は、ウエーハＷの裏面ＷＲ側に吸収性を有する波長のレーザー光線Ｌを照射して、ウエーハＷにアブレーション加工を施すものである。なお、レーザー光線Ｌの波長は、上記した３５５ｎｍの他に、５３２ｎｍや２６７ｎｍを使用することが可能である。

レーザー光線照射手段２０は、装置本体２の柱部３（図１に示す）に支持されたケーシング２１と、このケーシング２１内に収容されるレーザー光線発振器２２と、集光レンズ２３と、レゾナントスキャナ（レーザー光線偏向手段）２４と、同期信号源２５とを備える。

レーザー光線発振器２２は、制御装置６０からの制御信号１１３に基づき、ウエーハＷが吸収性を有する波長のレーザー光線Ｌを所定の照射タイミングで発振する。集光レンズ２３は、チャックテーブル１０の保持面１０ａに対向してケーシング２１の先端部に設けられている。集光レンズ２３は、レーザー光線発振器２２から発振されたレーザー光線Ｌを集光してチャックテーブル１０に保持されたウエーハＷに導くものである。また、集光レンズ２３として、Ｆ−Θレンズ、望ましくはテレセントリックＦ−Θレンズを用いることができる。テレセントリックＦ−Θレンズは、ウエーハＷに対して、垂直にレーザー光線Ｌを入射することができる。このため、本実施形態では、レーザー加工装置１は、集光レンズ２３として、テレセントリックＦ−Θレンズを用いている。なお、ウエーハＷに対するレーザー光線Ｌの光軸Ｌ_ＡＸの多少の傾きを気にしなければ、他のレンズを使うこともできる。

同期信号源２５は、制御装置６０からの制御信号１１３に基づき、レーザー光線発振器２２が発振したレーザー光線Ｌの繰り返し周波数（例えば１０ｋＨｚ）に同期したパルス信号から基準信号１０１を生成し、この基準信号１０１をロックインアンプ８０に出力する。基準信号１０１は、レゾナントスキャナ２４が励振（振動）する所定周波数（例えば１０ｋＨｚ）に対応するものであり、パルス信号と同一、もしくは、該パルス信号をレゾナントスキャナ２４の振動周期（１／所定周波数）に対応させて分周した信号である。

レゾナントスキャナ２４は、レーザー光線発振器２２と集光レンズ２３との間に配設され、レーザー光線発振器２２から発振されたレーザー光線Ｌの光軸Ｌ_ＡＸを集光レンズ２３に向けて偏向する。レゾナントスキャナ２４は、図４に示すように、ベース部１８に固定されるシャフト１２と、このシャフト１２の先端部に台座１３を介して支持されるミラー１４と、を備える。このミラー１４をシャフト１２の軸周りに励振（振動）させることにより、ミラー１４で偏向されたレーザー光線ＬはウエーハＷを走査される。

ミラー１４は、円板状（板状）に形成されたミラー本体（ミラー基材）１６と、このミラー本体１６の一方の面に形成された反射膜１７とを備える。反射膜１７は、アルミニウムなどの金属薄膜や誘電体多層膜で形成される。ミラー本体１６は、例えば、ダイヤモンドのように比剛性［ＧＰａ・ｃｍ^３／ｇ］の高い材料で形成され、所定周波数（例えば１０ｋＨｚ）で励振した際に、ミラー本体１６の撓みを抑えている。

また、レゾナントスキャナ２４は、シャフト１２を介して、ミラー１４を軸Ｑ周りに励振（振動）させる駆動部３０を備えている。駆動部３０は、図５に示すように、シャフト１２の軸Ｑに直交して延びる腕部１５に巻き付けられるコイル３１ａ，３１ｂと、これらコイル３１ａ，３１ｂに交流電力を印加する電源部３２と、腕部１５の先端部１５ａ，１５ｂにそれぞれ配置される磁石３２ａ，３２ｂとを備えて構成される。コイル３１ａ，３１ｂは、軸Ｑを挟んで延びる腕部１５にそれぞれ１本の電線を巻き付けて構成される。

電源部３２は、コイル３１ａ，３１ｂに上記した所定周波数の交流電力を印加する。コイル３１ａ，３１ｂには、所定周波数で電流の流れ方向が切り換えられることにより、この電流の向きに応じた磁場が生じる。このため、コイル３１ａ，３１ｂの巻かれた腕部１５の先端部１５ａ，１５ｂは、それぞれ所定周波数に応じて磁極がＳ極からＮ極へと交互に切り換えられる。磁石３２ａ，３２ｂは、複数（本実施形態では３つ）の磁石を組み合わせて構成される。磁石３２ａは、腕部１５の先端部１５ａを挟んでＮ極３２ａＮとＳ極３２ａＳとが対向するように配置される。また、磁石３２ｂは、腕部１５の先端部１５ｂを挟んでＮ極３２ｂＮとＳ極３２ｂＳとが対向するように配置される。これらＮ極３２ａＮ，３２ｂＮは、それぞれ腕部１５により区切られた空間の同じ側に位置し、Ｓ極３２ａＳ，３２ｂＳは、それぞれＮ極３２ａＮ，３２ｂＮとは反対側に位置している。

コイル３１ａ，３１ｂに所定周波数の交流電力を印加すると、腕部１５の先端部１５ａ，１５ｂに生じた磁極と磁石３２ａ，３２ｂの磁力とにより、シャフト１２は軸Ｑを中心に周方向（矢印Ｋ方向）に励振（振動）する。このため、シャフト１２に固定されているミラー１４は、図３に破線で示すように、軸Ｑを中心に振れ角θで励振（振動）される。本実施形態では、駆動部３０は、腕部１５の先端部１５ａ，１５ｂにそれぞれ磁石３２ａ，３２ｂを配置した構成としたが、磁石３２ａ，３２ｂに替えて鉄芯を配置する構成としてもよい。

また、レゾナントスキャナ２４は、図３に示すように、駆動部３０を所定周波数で駆動した際に、ミラー１４が実際に励振される振れ角θ（振幅）および振動周期を検出する振幅センサ３５を備えている。この振幅センサ３５は、図６に示すように、ミラー１４の幅方向の端部に設けられた磁性体（例えば鉄片など）３６と、この磁性体３６に空間を介して対向配置されるピックアップコイル３７と、このピックアップコイル３７に生じる電流変化を検出する検出部３８とを備えた磁気検出型のセンサである。磁性体３６は、ミラー１４の幅方向の少なくとも一端部に接着、または、蒸着により取り付けられている。本実施形態では、軸Ｑを中心に励振するミラー１４の重量バランスをとるために、磁性体３６は、ミラー１４の幅方向の両端部に設けられている。ピックアップコイル３７は、例えば、磁石（又は鉄芯）３７Ａにコイル３７Ｂを巻いて形成されている。このピックアップコイル３７は、図６に示すように、磁性体３６との距離がＬ１からＬ２に変化すると、コイル３７Ｂに距離変化に応じた電流が流れる。このため、検出部３８がこの電流を検出することにより、ミラー１４が実際に励振される際の振れ角θおよび振動周期を検出することができる。レゾナントスキャナ２４は、図３に示すように、検出した振れ角θおよび振動周期を含むセンサ信号（検出信号）１０２をロックインアンプ８０に出力する。

振幅センサとしては、磁気検出型のセンサの他にも、（Ａ）ミラー１４の後部にレゾナントスキャナ２４の振動周期に検出性能のあるマイクを近接させて配置し、音波の振動によりミラー１４の振れ角θおよび振動周期を検出する構成、（Ｂ）光反射型近接センサを、レゾナントスキャナ２４のミラー１４の後部に配置し、反射光強度を検出することでミラー１４の振れ角θおよび振動周期を検出する構成、または、（Ｃ）静電容量センサを、ミラー１４の後部に近接させて配置し、ミラー１４の幅方向の両端に取り付けられた誘電体、もしくはミラー１４（ミラー本体１６）そのものによる静電容量の変化からミラー１４の振れ角θおよび振動周期を検出する構成としてもよい。この場合、装置構成の簡便さ、検出精度の高さ、および、コストの観点に基づくと、磁気検出型のセンサが最も有効である。

ところで、レーザー加工装置１では、レゾナントスキャナ２４のミラー１４を高速（例えば１０ｋＨｚ）に励振（振動）させてレーザー光線Ｌを走査することにより、ウエーハＷに対するビアホール加工などを高速に行うことができる。この場合、ウエーハＷの所望の位置に、正確にレーザー光線Ｌを走査して照射するためには、レゾナントスキャナ２４のミラー１４の振れ角θを正確に検出するとともに該振れ角θを精度良く制御し、該ミラー１４が所望の振れ角となる瞬間にレーザー光線Ｌを照射する必要がある。一方、レゾナントスキャナ２４では、ミラー１４を高速に励振させるために、この励振によりレゾナントスキャナ２４の温度が変動し、この温度変動に伴い所定周波数（例えば１０ｋＨｚ）に対する、ミラー１４の実際の振れ角θおよび位相差が変動するおそれがある。このため、本構成では、ミラー１４の実際の振れ角θを正確に検出しつつ、この振れ角を精度良く制御することでレーザー加工精度の向上を実現している。次に、ミラー１４の実際の振れ角θを正確に検出しつつ、この振れ角を精度良く制御する構成について説明する。

図７は、レゾナントスキャナおよびレーザー光線照射手段の動作を制御する制御装置の機能ブロック図である。制御装置６０は、図７に示すように、条件設定部６１、振れ角制御部６２、位相制御部６３、制御部６４および位相遅延器６５を備える。条件設定部６１は、レゾナントスキャナ２４に対して、目標振幅１０３および基準信号１０１との目標位相差１０４を設定する。これら目標振幅１０３および目標位相差１０４は、レゾナントスキャナ２４を所望条件で駆動させるための設定値であり、事前の実験などによって求められる。設定された目標振幅１０３および目標位相差１０４は、それぞれ振れ角制御部６２、位相制御部６３に出力される。

振れ角制御部６２は、入力された目標振幅１０３に基づきレゾナントスキャナ２４の振れ角θを制御する。位相制御部６３は、入力された目標位相差１０４に基づき、レゾナントスキャナ２４が所定周波数で駆動される際の振動周期と基準信号１０１との位相差を制御する。制御部６４は、ロックインアンプ８０からのレゾナントスキャナ２４の振幅情報（振れ角の値）と基準信号１０１に対する振動周期の位相差情報とに基づき、振れ角制御部６２および位相制御部６３を制御する。

ロックインアンプ８０は、測定したい入力信号に対して参照信号を掛けあわせることで、入力信号の振幅および位相を解析する２位相型のロックインアンプである。本実施形態では、図８に示すように、同期信号源２５からの基準信号１０１を参照信号とし、振幅センサ３５が検出するセンサ信号１０２を入力信号とする。ロックインアンプ８０は、基準信号１０１を参照信号とし、入力信号としてのセンサ信号１０２から、レゾナントスキャナ２４の振幅情報（振れ角の値）１０５と基準信号１０１に対するレゾナントスキャナ２４の振動の位相差情報１０６とを求め、これらを制御部６４に出力する。

具体的には、ロックインアンプ８０は、基準信号１０１を参照信号（sin（ωt））として第１ミキサ部（不図示）に入力されるとともに、９０°位相シフトされた信号（cos（ωt））が第２ミキサ部（不図示）に入力される。また、振幅センサ３５が検出するセンサ信号１０２（主成分としてはＡsin（ωt＋α））が、それぞれ第１ミキサ部および第２ミキサ部に入力される。これら第１ミキサ部および第２ミキサ部からの出力は、それぞれローパスフィルタ（不図示）を経て、それぞれの信号（Ｘ＝（Ａ／２）cos（α）、Ｙ＝（Ａ／２）sin（α））が出力され、これら信号（Ｘ＝（Ａ／２）cos（α）、Ｙ＝（Ａ／２）sin（α））に基づいて、振幅情報１０５および位相差情報１０６を求める。

制御部６４は、ロックインアンプ８０から送られた振幅情報１０５および位相差情報１０６を用いて、これら振幅情報１０５および位相差情報１０６が、目標振幅１０３および目標位相差１０４となるように調整するための振幅補正値１０７および位相差補正値１０８をそれぞれ算出する。制御部６４は、算出した振幅補正値１０７および位相差補正値１０８をそれぞれ振れ角制御部６２および位相制御部６３に出力する。

振れ角制御部６２は、目標振幅１０３と振幅補正値１０７とから励振信号１０９を算出し、この励振信号１０９を位相遅延器６５に出力する。また、位相制御部６３は、目標位相差１０４と位相差補正値１０８とから励振信号の遅延量信号１１０を算出し、この遅延量信号１１０を位相遅延器６５に出力する。振れ角制御部６２および位相制御部６３では、励振信号１０９および遅延量信号１１０を算出するにあたり、例えば、ＰＩＤ制御などが利用される。位相遅延器６５は、レゾナントスキャナ２４の駆動部３０を動作させる制御信号（印可する励振電力）１１２を生成する。位相遅延器６５には、同期信号源２５から繰り返し周波数に同期したパルス信号１１１が入力されており、このパルス信号１１１と、励振信号１０９と、遅延量信号１１０とに基づき、制御信号（印可する励振電力）１１２が生成される。この構成によれば、ロックインアンプ８０が検出した振幅情報１０５および位相差情報１０６を用いて、目標振幅１０３および目標位相差１０４と同期して振動するようにレゾナントスキャナ２４の駆動部３０を動作させる制御信号（印可する励振電力）１１２が生成される。このため、この制御信号１１２に基づいて、レゾナントスキャナ２４を動作させることにより、レゾナントスキャナ２４のミラー１４の振幅及び位相差を精度良く（例えば、誤差０．０１％以上１％未満）制御することができ、ウエーハＷに対するレーザー加工精度の向上を図ることができる。さらに、制御信号１１２に基づいて、レゾナントスキャナ２４を動作させることにより、レゾナントスキャナ２４を含む周囲環境に温度変化があった場合でも安定してレゾナントスキャナ２４を制御することができる（選択する素材によっては、±１０℃以上の温度変化でも安定駆動が可能となる）。また、本実施形態では、ロックインアンプ８０を用いているため、振幅センサ３５の検出信号が微小、もしくは、ノイズが多い環境下であっても、この検出信号から振幅情報１０５および位相差情報１０６を検出することができ、レゾナントスキャナ２４を所定周波数（例えば、数百〜２０ｋＨｚ程度）でレーザー光線の走査を可能とする。

次に、ウエーハＷの裏面ＷＲにビアホールＶＨを形成する態様について説明する。図９は、レーザー加工によりビアホールが形成される状態を示す模式図である。図１０は、ビアホールが形成されたウエーハを示す平面図である。図１１は、図１０中のＸＩ部を拡大して示す平面図である。

レーザー光線発振器２２からレーザー光線Ｌを発振させると、図９に示すように、発振されたレーザー光線Ｌは、レゾナントスキャナ２４のミラー１４により偏向され、ウエーハＷの裏面ＷＲにビアホールＶＨを形成する。本実施形態では、ロックインアンプ８０を用いることで、レゾナントスキャナ２４の振幅と位相差とを高精度に制御することができる。このため、制御装置６０は、レゾナントスキャナ２４の振幅（振れ角）とレーザー光線発振器２２とを正確に同期させることにより、レゾナントスキャナ２４のミラー１４で偏向されたレーザー光線ＬをウエーハＷの所望の位置に照射することができる。これによれば、図１１に示すように、複数のビアホールＶＨを、ウエーハＷの所望の位置に並行して形成する同時多点加工を行うことができる。

なお、本実施形態では、１台のレゾナントスキャナ２４を用いることで、複数のビアホールＶＨを所望の直線上に離散的に並行して形成しているが、例えば、レゾナントスキャナを２つ設け、振幅（振れ角）を同じとし、かつ、位相差をそれぞれ９０°として各レゾナントスキャナを駆動させてもよい。この構成では、２つのレゾナントスキャナにより、レーザー光線Ｌの光軸を、例えば、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ偏向することができ、２次元的（例えば、正方形の頂点となる位置）に、ビアホールを形成することもできる。これにより、複数のビアホールを並行に形成することができ、熱の蓄積による溶融などのダメージを低減して加工品質を向上することができる。

次に、レゾナントスキャナの変形例について説明する。図１２は、変形例に係るレゾナントスキャナを示す模式図である。この変形例では、レゾナントスキャナ１５０を駆動する第１駆動部１３０および第２駆動部１４０を備える点で、上記したレゾナントスキャナ２４と構成を大きく異にしている。

レゾナントスキャナ１５０は、シャフト１２に直交して延びる２本の第１腕部１１５および第２腕部１２５を備え、第１駆動部１３０は、第１腕部１１５に設けられ、第２駆動部１４０は、第２腕部１２５に設けられている。第１駆動部１３０は、第１腕部１１５に巻き付けられるコイル１３２Ａ，１３２Ｂを有するコイル１３２と、このコイル１３２に交流電力を印加する電源部１３１とを備える。この図１２では、図示を省略しているが、第１腕部１１５の先端部１１５Ａ，１１５Ｂにそれぞれ磁石が配置されている。

同様に、第２駆動部１４０は、第２腕部１２５に巻き付けられるコイル１４２Ａ，１４２Ｂを有するコイル１４２と、このコイル１４２に交流電力を印加する電源部１４１とを備える。この図１２では、図示を省略しているが、第２腕部１２５の先端部１２５Ａ，１２５Ｂにそれぞれ磁石が配置されている。その他の構成は、上記したレゾナントスキャナ２４と同等であるため、説明を省略する。

第１駆動部１３０および第２駆動部１４０の電源部１３１，１４１は、各コイル１３２，１４２にそれぞれ同一の所定周波数（例えば１０ｋＨｚ）の交流電力を印加する。電源部１３１，１４１は、第１駆動部１３０および第２駆動部１４０に印加される交流電力の位相を調整可能に構成されている。具体的には、第１駆動部１３０および第２駆動部１４０に交流電力を同位相で印加する第１パターンと、交流電力を逆位相（位相差π）で印加する第２パターンとを選択することができる。

交流電力を同位相で印加する第１パターンでは、シャフト１２を中心に、ミラー１４が振動する振幅（振れ角θ）を大きくすることができる。また、交流電力を逆位相で印加する第２パターンでは、位相差を持った周波数が合成されることにより、所定周波数よりも大きな周波数でミラー１４を振動させることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。

１レーザー加工装置
１０チャックテーブル（保持部）
１４ミラー
２０レーザー光線照射手段
２２レーザー光線発振器
２３集光レンズ
２４レゾナントスキャナ
２５同期信号源
３０駆動部
３５振幅センサ（センサ）
６１条件設定部
６２振れ角制御部
６３位相制御部
６４制御部
６５位相遅延器
８０ロックインアンプ
１０１基準信号
１０２センサ信号（検出信号）
１０３目標振幅
１０４目標位相差
１０５振幅情報
１０６位相差情報
１０７振幅補正値
１０８位相差補正値
１０９励振信号
１１０遅延量信号
１１１パルス信号
１１２制御信号
１１３制御信号
Ｌレーザー光線
ＶＨビアホール
Ｗウエーハ（被加工物）

Claims

被加工物を保持する保持部と、
レーザー光線を発振するレーザー光線発振器と、
前記レーザー光線発振器から発振されたレーザー光線を集光して前記保持部に保持された被加工物に照射する集光レンズと、
前記レーザー光線発振器と前記集光レンズとの間に配設され、所定の周波数でミラーを回転振動させてレーザー光線の光軸を偏向させるレゾナントスキャナと、
前記レーザー光線発振器が発振したレーザー光線の繰り返し周波数に同期したパルス信号から前記レゾナントスキャナの振動に対応する基準信号を生成する同期信号源と、
前記レゾナントスキャナの振れ角と振動を検出し、検出信号として出力するセンサと、
前記レゾナントスキャナの振れ角および前記基準信号との位相差を設定する条件設定部と、
前記センサで検出された検出信号と、前記同期信号源からの前記基準信号とが入力されるロックインアンプと、
前記レゾナントスキャナの振れ角を制御する振れ角制御部と、
前記レゾナントスキャナの振動周期と前記基準信号との位相差を制御する位相制御部と、
前記振れ角制御部および前記位相制御部を制御する制御部と、を備え、
前記ロックインアンプは、前記センサから入力された検出信号と前記基準信号とを用いて、前記レゾナントスキャナの振れ角の値と前記基準信号に対する前記レゾナントスキャナの振動の位相差とを検出してそれぞれ前記制御部に出力し、
前記制御部は、前記振れ角の値および前記基準信号に対する前記レゾナントスキャナの振動の位相差を用いて前記レゾナントスキャナの振れ角および前記位相差を前記条件設定部で設定された振れ角および設定された位相差になるよう調整する補正値を算出し、前記補正値を前記振れ角制御部および前記位相制御部に入力することにより、前記レゾナントスキャナを、前記設定された振れ角および位相差で前記基準信号に同期して振動するように調整する、レーザー加工装置。
前記基準信号は、前記パルス信号又は前記パルス信号を前記レゾナントスキャナの振動周期に対応させ分周した信号である、請求項１に記載のレーザー加工装置。
前記センサは、磁気検出型のセンサである、請求項１または２に記載のレーザー加工装置。