KR101322845B1

KR101322845B1 - 레이저 가공장치

Info

Publication number: KR101322845B1
Application number: KR1020060127649A
Authority: KR
Inventors: 게이지 노마루; 야스오미 가네우치; 히로시 모리카즈
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2005-12-15
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2013-10-25
Also published as: JP2007160374A; JP5036181B2; KR20070064270A; DE102006058536A1; US20090230103A1; CN1981977B; US20070138156A1; US7675002B2; SG133512A1; TW200731363A; DE102006058536B4; CN1981977A; TWI390611B

Abstract

본 발명은 피가공물을 보유하는 척테이블과, 척테이블에 보유된 피가공물에 레이저광선을 조사하는 레이저광선 조사수단과, 척테이블과 레이저광선 조사수단을 가공이송방향(X축방향)으로 상대적으로 이동시키는 가공이송수단과, 척테이블과 레이저광선 조사수단을 가공이송방향(X축방향)과 직교하는 분할이송방향(Y축방향)으로 상대이동시키는 분할이송수단을 구비하는 레이저 가공장치로서, 레이저광선 조사수단은 레이저광선을 발진하는 레이저광선 발진수단과, 레이저광선 발진수단이 발진한 레이저광선의 광축을 가공이송방향(X축방향)으로 편향하는 제 1 음향광학 편향수단과, 레이저광선 발진수단이 발진한 레이저광선의 광축을 분할이송방향(Y축방향)으로 편향하는 제 2 음향광학 편향수단을 구비하고 있다.

레이저광선, 레이저가공

Description

레이저 가공장치{Laser Beam Processing Machine}

도 1은 본 발명에 따라 구성된 레이저 가공장치의 사시도이다.

도 2는 도 1에 나타내는 레이저 가공장치에 장비되는 레이저광선 조사수단의 구성 블록도이다.

도 3은 피가공물로서의 반도체 웨이퍼의 평면도이다.

도 4는 도 3에 나타내는 반도체 웨이퍼의 일부를 확대하여 나타내는 평면도이다.

도 5는 도 3에 나타내는 반도체 웨이퍼를 고리형상 프레임에 장착된 보호테이프의 표면에 부착한 상태를 나타내는 사시도이다.

도 6은 도 3에 나타내는 반도체 웨이퍼가 도 1에 나타내는 레이저 가공장치의 척테이블의 소정 위치에 보유된 상태에서의 좌표를 나타내는 설명도이다.

도 7의 (a) 및 도 7의 (b)는 도 1에 나타내는 레이저 가공장치에 의해 실시하는 천공공정의 설명도이다.

도 8의 (a) 및 도 8의 (b)는 도 7에 나타내는 천공공정을 상세히 확대하여 나타내는 설명도이다.

도 9의 (a) 및 도 9의 (b)는 도 1에 나타내는 레이저 가공장치에 의해 실시하는 천공공정의 설명도이다.

도 10의 (a) 및 도 10의 (b)는 도 1에 나타내는 레이저 가공장치에 의해 실시하는 레이저 가공방법의 다른 실시예를 나타내는 설명도이다.

도 11의 (a) 및 도 11의 (b)는 도 1에 나타내는 레이저 가공장치에 의해 실시하는 레이저 가공방법의 더욱 다른 실시예를 나타내는 설명도이다.

본 발명은 피가공물에 여러 개의 미세한 구멍을 형성하는 레이저 가공장치에 관한 것이다.

반도체 디바이스 제조공정에서는, 대략 원판형상인 반도체 웨이퍼의 표면에 격자모양으로 배열된 스트리트라는 분할예정라인에 의해 여러 개의 영역으로 구획되며, 이 구획된 영역에 IC, LSI 등의 디바이스를 형성한다. 그리고, 반도체 웨이퍼를 분할예정라인에 따라 절단함으로써, 디바이스가 형성된 영역을 분할하여 개개의 반도체 칩을 제조하고 있다.

장치의 소형화, 고기능화를 꾀하기 위하여, 복수 개의 반도체 칩을 적층하고, 적층된 반도체 칩의 전극을 접속하는 모듈구조가 일본특허공개 2003-163323호 공보에 개시되어 있다. 이 모듈구조는 반도체 웨이퍼에서의 전극이 형성된 부분에 관통구멍(비아홀)을 형성하고, 이 관통구멍(비아홀)에 전극과 접속하는 알루미늄 등의 도전성 재료를 매립하는 구성이다.

상술한 반도체 웨이퍼에 설치되는 관통구멍(비아홀)은, 드릴에 의해 형성되 어 있다. 그런데, 반도체 웨이퍼에 설치되는 관통구멍(비아홀)은 직경이 100~300㎛로 작아, 드릴에 의한 천공으로는 생산성이 나빠진다는 문제가 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명자는, 반도체 웨이퍼 등이 피가공물에 효율적으로 미세한 구멍을 형성할 수 있는 레이저 가공장치를 일본특허공개 2006-247674호로서 제안하였다. 이 레이저 가공장치는 피가공물을 보유하는 척테이블과 레이저광선 조사수단의 상대적인 가공이송량을 검출하는 가공이송량 검출수단과, 피가공물에 형성하는 미세한 구멍의 X, Y 좌표값을 기억하는 기억수단과, 기억수단에 기억된 미세한 구멍의 X, Y 좌표값과 가공이송량 검출수단으로부터의 검출신호에 근거하여 레이저광선 조사수단을 제어하는 제어수단을 구비하고, 피가공물에 형성하는 미세한 구멍의 X, Y 좌표값이 레이저광선 조사수단의 집광기의 바로 아래에 도달하면, 1펄스의 레이저광선을 조사하도록 구성한 것이다.

그리하여, 피가공물에 관통구멍을 형성하기 위해서는, 동일 부분에 여러 번 펄스 레이저광선을 조사할 필요가 있는데, 상술한 레이저 가공장치를 사용하면, 피가공물의 이동을 여러 번 실시해야 하기 때문에, 생산성의 면에서 반드시 만족할 만한 것이 아니었다.

또한, 피가공물을 가공이송방향(X축방향)과 직교하는 분할이송방향(Y축방향)으로 분할이송하지 않고 가공이송하는 것만으로, 피가공물에 복수 개의 레이저 가공홈을 형성할 수 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 목적은, 반도체 웨이퍼 등의 피가공물에 효율적으로 미세한 구멍 을 형성할 수 있는 동시에, 피가공물을 가공이송하는 것만으로 여러 개의 레이저 가공홈을 형성할 수 있는 등, 원하는 가공이 가능한 레이저 가공장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 피가공물을 보유하는 척테이블과, 상기 척테이블에 보유된 피가공물에 레이저광선을 조사하는 레이저광선 조사수단과, 상기 척테이블과 상기 레이저광선 조사수단을 가공이송방향(X축방향)으로 상대적으로 이동시키는 가공이송수단과, 상기 척테이블과 상기 레이저광선 조사수단을 상기 가공이송방향(X축방향)과 직교하는 분할이송방향(Y축방향)으로 상대이동시키는 분할이송수단을 구비하는 레이저 가공장치에 있어서,

상기 레이저광선 조사수단은 레이저광선을 발진하는 레이저광선 발진수단과,

상기 레이저광선 발진수단이 발진한 레이저광선의 광축을 가공이송방향(X축방향)으로 편향하는 제 1 음향광학 편향수단과,

상기 레이저광선 발진수단이 발진한 레이저광선의 광축을 분할이송방향(Y축방향)으로 편향하는 제 2 음향광학 편향수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치가 제공된다.

상기 제 1 음향광학 편향수단은, 상기 레이저광선 발진수단이 발진한 레이저광선의 광축을 가공이송방향(X축방향)으로 편향하는 제 1 음향광학소자와, 상기 제 1 음향광학소자에 RF(radio frequency)를 인가하는 제 1 RF발진기와, 상기 제 1 RF발진기로부터 출력되는 RF 주파수를 조정하는 제 1 편향각도 조정수단을 구비하고 있으며,

상기 제 2 음향광학 편향수단은, 상기 레이저광선 발진수단이 발진한 레이저광선의 광축을 분할이송방향(Y축방향)으로 편향하는 제 2 음향광학소자와, 상기 제 2 음향광학소자에 RF를 인가하는 제 2 RF발진기와, 상기 제 2 RF발진기로부터 출력되는 RF 주파수를 조정하는 제 2 편향각도 조정수단을 구비하고 있다.

또한, 상기 제 1 음향광학 편향수단은 상기 제 1 RF발진기로부터 출력되는 RF의 진폭을 조정하는 제 1 출력조정수단을 구비하고 있으며, 상기 제 2 음향광학 편향수단은 상기 제 2 RF발진기로부터 출력되는 RF의 진폭을 조정하는 제 2 출력조정수단을 구비하고 있다.

더욱이, 레이저 가공장치는, 상기 척테이블과 상기 레이저광선 조사수단의 상대적인 가공이송량을 검출하는 가공이송량 검출수단과, 척테이블과 레이저광선 조사수단의 상대적인 분할이송량을 검출하는 분할이송량 검출수단과, 피가공물에서의 가공해야 할 영역의 X, Y 좌표값을 기억하는 기억수단을 구비하고, 상기 기억수단에 기억된 상기 X, Y 좌표값과 가공이송량 검출수단 및 분할이송량 검출수단으로부터의 검출신호에 따라, 상기 제 1 음향광학 편향수단 및 상기 제 2 음향광학 편향수단을 제어하는 제어수단을 구비하고 있다.

본 발명에 따른 레이저 가공장치에서는, 제어수단이 가공이송량 검출수단으로부터의 검출신호에 따라 제 1 음향광학 편향수단을 제어하고, 레이저광선 발진수단이 발진한 레이저광선의 광축을 가공이송방향(X축방향)으로 편향함으로써, 척테이블에 보유된 피가공물이 가공이송방향으로 이동하고 있는 상태에서도 소정의 가 공위치에 복수 개 펄스의 펄스 레이저광선을 조사할 수 있기 때문에, 효율적으로 레이저 가공구멍을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 레이저 가공장치에서는, 레이저광선 조사수단의 제 2 음향광학 편향수단을 작동하여 펄스 레이저광선의 광축을 분할이송방향(Y축방향)으로 편향시켜 피가공물에 펄스 레이저광선을 조사함으로써, 분할이송을 실시하지 않고 가공이송을 실시하는 것 만으로, 피가공물에 복수 개의 레이저 가공홈을 형성하거나, X축방향과 Y축방향의 2차원 가공을 할 수 있다.

이하, 본 발명에 따라 구성된 레이저 가공장치에 대하여, 첨부도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1에는 본 발명에 따라 구성된 레이저 가공장치의 사시도가 나타나 있다. 도 1에 나타내는 레이저 가공장치는, 정지기대(2)와, 상기 정지기대(2)에 화살표 X로 나타내는 가공이송방향(X축방향)으로 이동가능하게 설치되어 피가공물을 보유하는 척테이블 기구(3)와, 정지기대(2)에 상기 화살표 X로 나타내는 방향(X축방향)과 직각인 화살표 Y로 나타내는 분할이송방향(Y축방향)으로 이동가능하게 설치된 레이저광선 조사유니트 지지기구(4)와, 상기 레이저광선 유니트 지지기구(4)에 화살표 Z로 나타내는 방향(Z축방향)으로 이동가능하게 설치된 레이저광선 조사유니트(5)를 구비하고 있다.

상기 척테이블 기구(3)는, 정지기대(2) 위에 화살표 X로 나타내는 가공이송방향(X축방향)을 따라 평행하게 설치된 한 쌍의 안내레일(31,31)과, 상기 안내레일(31,31) 위에 화살표 X로 나타내는 가공이송방향(X축방향)으로 이동가능하게 설 치된 제 1 슬라이딩 운동 블록(32)과, 상기 제 1 슬라이딩 운동 블록(32) 위에 화살표 Y로 나타내는 분할이송방향(Y축방향)으로 이동가능하게 설치된 제 2 슬라이딩 운동 블록(33)과, 상기 제 2 슬라이딩 운동 블록(33) 위에 원통부재(34)에 의해 지지된 커버 테이블(35)과, 피가공물 보유수단으로서의 척테이블(36)을 구비하고 있다. 이 척테이블(36)은 다공성 재료로 형성된 흡착 척(361)을 구비하고 있으며, 흡착 척(361) 위에 피가공물인 예를 들어, 원반형상의 반도체 웨이퍼를 도시하지 않은 흡인수단에 의해 보유하도록 되어 있다. 이와 같이 구성된 척테이블(36)은, 원통부재(34) 내에 설치된 도시하지 않은 펄스모터에 의해 회전된다. 한편, 척테이블(36)에는 후술하는 고리형상의 프레임을 고정하기 위한 클램프(362)가 설치되어 있다.

상기 제 1 슬라이딩 운동 블록(32)은 그 아랫면에 상기 한 쌍의 안내레일(31,31)과 끼워맞추는 한 쌍의 피안내홈(321,321)이 설치되어 있는 동시에, 그 윗면에 화살표 Y로 나타내는 분할이송방향(Y축방향)에 따라 평행하게 형성된 한 쌍의 안내레일(322,322)이 설치되어 있다. 이와 같이 구성된 제 1 슬라이딩 운동 블록(32)은, 피안내홈(321,321)이 한 쌍의 안내레일(31,31)에 끼워맞추어짐으로써, 한 쌍의 안내레일(31,31)에 따라 화살표 X로 나타내는 가공이송방향(X축방향)으로 이동가능하게 구성된다. 도시한 실시예에서의 척테이블 기구(3)는, 제 1 슬라이딩 운동 블록(32)을 한 쌍의 안내레일(31,31)에 따라 화살표 X로 나타내는 가공이송방향(X축방향)으로 이동시키기 위한 가공이송수단(37)을 구비하고 있다. 가공이송수단(37)은 상기 한 쌍의 안내레일(31,31) 사이에 평행하게 설치된 숫나사로드(371) 와, 상기 숫나사로드(371)를 회전구동하기 위한 펄스모터(372) 등의 구동원을 포함하고 있다. 숫나사로드(371)는 그 한 쪽 끝이 상기 정지기대(2)에 고정된 축받이 블록(373)에 회전가능하게 지지되어 있으며, 그 다른 쪽 끝이 상기 펄스모터(372)의 출력축에 전동연결되어 있다. 한편, 숫나사로드(371)는 제 1 슬라이딩 운동 블록(32)의 중앙부 아랫면으로 돌출하여 설치된 도시하지 않은 암나사블록에 형성된 관통 암나사구멍에 나사결합되어 있다. 따라서, 펄스모터(372)에 의해 숫나사로드(371)를 정회전 및 역회전 구동함으로써, 제 1 슬라이딩 운동 블록(32)은 안내레일(31,31)에 따라 화살표 X로 나타내는 가공이송방향(X축방향)으로 이동된다.

도시한 실시예에서의 레이저 가공장치는, 상기 척테이블(36)의 가공이송량을 검출하기 위한 가공이송량 검출수단(374)을 구비하고 있다. 가공이송량 검출수단(374)은 안내레일(31)에 따라 설치된 리니어 스케일(374a)과, 제 1 슬라이딩 운동 블록(32)에 설치되어 제 1 슬라이딩 운동 블록(32)과 함께 리니어 스케일(374a)에 따라 이동하는 판독헤드(374b)로 이루어져 있다. 이 이송량 검출수단(374)의 판독헤드(374b)는 도시하는 실시예에서는 1㎛ 마다 1펄스의 펄스신호를 후술하는 제어수단으로 보낸다. 그리고 후술하는 제어수단은, 입력한 펄스신호를 카운트함으로서 척테이블(36)의 가공이송량을 검출한다. 한편, 상기 가공이송수단(37)의 구동원으로서 펄스모터(372)를 이용한 경우에는, 펄스모터(372)에 구동신호를 출력하는 후술하는 제어수단의 구동펄스를 카운트함으로써, 척테이블(36)의 가공이송량을 검출할 수도 있다. 또한, 상기 가공이송수단(37)의 구동원으로서 서보모터를 이용한 경우에는, 서보모터의 회전 횟수를 검출하는 로터리 엔코더가 출력하는 펄스신호를 후술하는 제어수단으로 보내고, 제어수단이 입력한 펄스신호를 카운트함으로써, 척테이블(36)의 가공이송량을 검출할 수도 있다.

상기 제 2 슬라이딩 운동 블록(33)은, 그 아랫면에 상기 제 1 슬라이딩 운동 블록(32)의 윗면에 설치된 한 쌍의 안내레일(322,322)과 끼워맞추어지는 한 쌍의 피안내홈(331,331)이 설치되어 있으며, 이 피안내홈(331,331)을 한 쌍의 안내레일(322,322)에 끼워맞춤으로써, 화살표 Y로 나타내는 분할이송방향(Y축방향)으로 이동가능하게 구성된다. 도시한 실시예에서의 척테이블 기구(3)는, 제 2 슬라이딩 운동 블록(33)을 제 1 슬라이딩 운동 블록(32)에 설치된 한 쌍의 안내레일(322,322)에 따라 화살표 Y로 나타내는 분할이송방향(Y축방향)으로 이동시키기 위한 제 1 분할이송수단(38)을 구비하고 있다. 제 1 분할이송수단(38)은 상기 한 쌍의 안내레일(322,322) 사이에 평행하게 설치된 숫나사로드(381)와, 상기 숫나사로드(381)를 회전구동하기 위한 펄스모터(382) 등의 구동원을 포함하고 있다. 숫나사로드(381)는 그 한 쪽 끝이 상기 제 1 슬라이딩 운동 블록(32)의 윗면에 고정된 축받이블록(383)에 회전가능하게 지지되어 있으며, 그 다른 쪽 끝이 상기 펄스모터(382)의 출력축에 전동연결되어 있다. 한편, 숫나사로드(381)는 제 2 슬라이딩 운동 블록(33)의 중앙부 아랫면으로 돌출하여 설치된 도시하지 않은 암나사블록에 형성된 관통 암나사구멍에 나사결합되어 있다. 따라서, 펄스모터(382)에 의해 숫나사로드(381)를 정회전 및 역회전 구동함으로써, 제 2 슬라이딩 운동 블록(33)은 안내레일(322,322)에 따라 화살표 Y로 나타내는 분할이송방향(Y축방향)으로 이동된다.

도시한 실시예에서의 레이저 가공장치는, 상기 제 2 슬라이딩 운동 블록(33)의 분할가공이송량을 검출하기 위한 제 1 분할이송량 검출수단(384)을 구비하고 있다. 제 1 분할이송량 검출수단(384)은, 안내레일(322)에 따라 설치된 리니어 스케일(384a)과, 제 2 슬라이딩 운동 블록(33)에 설치되어 제 2 슬라이딩 운동 블록(33)과 함께 리니어 스케일(384a)에 따라 이동하는 판독헤드(384b)로 이루어져 있다. 이 이송량 검출수단(384)의 판독헤드(384b)는 도시한 실시예에서는 1㎛마다 1펄스의 펄스신호를 후술하는 제어수단으로 보낸다. 그리고, 후술하는 제어수단은, 입력한 펄스신호를 카운트함으로써 척테이블(36)의 분할이송량을 검출한다. 한편, 상기 제 1 분할이송수단(38)의 구동원으로서 펄스모터(382)를 사용한 경우에는, 펄스모터(382)에 구동신호를 출력하는 후술하는 제어수단의 구동펄스를 카운트함으로써, 척테이블(36)의 분할이송량을 검출할 수도 있다. 또한, 상기 제 1 분할이송수단(38)의 구동원으로서 서보모터를 사용한 경우에는, 서보모터의 회전 횟수를 검출하는 로터리 엔코더가 출력하는 펄스신호를 후술하는 제어수단으로 보내고, 제어수단이 입력한 펄스신호를 카운트함으로써, 척테이블(36)의 분할이송량을 검출할 수도 있다.

상기 레이저광선 조사유니트 지지기구(4)는 정지기대(2) 위에 화살표 Y로 나타내는 분할이송방향(Y축방향)에 따라 평행하게 설치된 한 쌍의 안내레일(41,41)과, 상기 안내레일(41,41) 위에 화살표 Y로 나타내는 방향으로 이동가능하게 설치된 가동지지기대(42)를 구비하고 있다. 이 가동지지기대(42)는 안내레일(41,41) 위에 이동가능하게 설치된 이동지지부(421)와, 상기 이동지지부(421)에 설치된 장착 부(422)로 이루어져 있다. 장착부(422)는 일측면에 화살표 Z로 나타내는 방향(Z축방향)으로 뻗는 한 쌍의 안내레일(423,423)이 평행하게 설치되어 있다. 도시한 실시예에서의 레이저광선 조사유니트 지지기구(4)는, 가동지지기대(42)를 한 쌍의 안내레일(41,41)에 따라 화살표 Y로 나타내는 분할이송방향(Y축방향)으로 이동시키기 위한 제 2 분할이송수단(43)을 구비하고 있다. 제 2 분할이송수단(43)은 상기 한 쌍의 안내레일(41,41) 사이에 평행하게 설치된 숫나사로드(431)와, 상기 숫나사로드(431)를 회전구동하기 위한 펄스모터(432) 등의 구동원을 포함하고 있다. 숫나사로드(431)는 그 한 쪽 끝이 상기 정지기대(2)에 고정된 도시하지 않은 축받이 블록에 회전가능하게 지지되어 있으며, 그 다른 쪽 끝이 상기 펄스모터(432)의 출력축에 전동연결되어 있다. 한편, 숫나사로드(431)는 가동지지기대(42)를 구성하는 이동지지부(421)의 중앙부 아랫면으로 돌출하여 설치된 도시하지 않은 암나사블록에 형성된 암나사구멍에 나사결합되어 있다. 이 때문에, 펄스모터(432)에 의해 숫나사로드(431)를 정회전 및 역회전 구동함으로써, 가동지지기대(42)는 안내레일(41,41)에 따라 화살표 Y로 나타내는 분할이송방향(Y축방향)으로 이동된다.

도시한 실시예에서의 레이저 가공장치는, 상기 레이저광선 조사유니트 지지기구(4)의 가동지지기대(42)의 분할이송량을 검출하기 위한 제 2 분할이송량 검출수단(433)을 구비하고 있다. 제 2 분할이송량 검출수단(433)은 안내레일(41)에 따라 설치된 리니어 스케일(433a)과, 가동지지기대(42)에 설치되어 리니어 스케일(433a)에 따라 이동하는 판독헤드(433b)로 이루어져 있다. 이 제 2 분할이송량 검출수단(433)의 판독헤드(433b)는, 도시하는 실시예에서는 1㎛ 마다 1 펄스의 펄 스신호를 후술하는 제어수단으로 보낸다. 그리고, 후술하는 제어수단은 입력한 펄스신호를 카운트함으로써, 레이저광선 조사유니트(5)의 분할이송량을 검출한다. 한편, 상기 제 2 분할이송수단(43)의 구동원으로서 펄스모터(432)를 사용한 경우에는, 펄스모터(432)에 구동신호를 출력하는 후술하는 제어수단의 구동펄스를 카운트함으로써, 레이저광선 조사유니트(5)의 분할이송량을 검출할 수도 있다. 또한, 상기 제 2 분할이송수단(43)의 구동원으로서 서보모터를 사용한 경우에는, 서보모터의 회전횟수를 검출하는 로터리 엔코더가 출력하는 펄스신호를 후술하는 제어수단으로 보내고, 제어수단이 입력한 펄스신호를 카운트함으로써, 레이저광선 조사유니트(5)의 분할이송량을 검출할 수도 있다.

도시한 실시예에서의 레이저광선 조사유니트(5)는, 유니트 홀더(51)와, 상기 유니트 홀더(51)에 설치된 레이저광선 조사수단(52)을 구비하고 있다. 유니트 홀더(51)는 상기 장착부(422)에 설치된 한 쌍의 안내레일(423,423)에 슬라이딩 운동 가능하게 끼워맞추는 한 쌍의 피안내홈(511,511)이 설치되어 있으며, 이 피안내홈(511,511)을 상기 안내레일(423,423)에 끼워맞춤으로써, 화살표 Z로 나타내는(Z축방향)으로 이동가능하게 지지된다.

도시한 실시예에서의 레이저광선 조사유니트(5)는, 유니트 홀더(51)를 한 쌍의 안내레일(423,423)에 따라 화살표 Z로 나타내는 방향(Z축방향)으로 이동시키기 위한 이동수단(53)을 구비하고 있다. 이동수단(53)은 한 쌍의 안내레일(423,423) 사이에 설치된 숫나사로드(도시하지 않음)와, 상기 숫나사로드를 회전구동하기 위한 펄스모터(532) 등의 구동원을 포함하고 있으며, 펄스모터(532)에 의해 도시하지 않은 숫나사로드를 정회전 및 역회전 구동함으로써, 유니트 홀더(51) 및 레이저빔 조사수단(52)을 안내레일(423,423)에 따라 화살표 Z로 나타내는 방향(Z축방향)으로 이동시킨다. 한편, 도시한 실시예에서는 펄스모터(532)를 정회전 구동함으로써 레이저광선 조사수단(52)을 위쪽으로 이동하고, 펄스모터(532)를 역회전 구동함으로써 레이저광선 조사수단(52)을 아래쪽으로 이동하도록 되어 있다.

상기 레이저광선 조사수단(52)은, 실질상 수평하게 배치된 원통형상의 케이싱(521)과, 도 2에 나타내는 바와 같이 케이싱(521) 안에 설치된 펄스레이저 광선 발진수단(6)과, 전송광학계(7)와, 펄스레이저광선 발진수단(6)이 발진한 레이저광선의 광축을 가공이송방향(X축방향)으로 편향하는 제 1 음향광학 편향수단(81)과, 레이저광선 발진수단(6)이 발진한 레이저광선의 광축을 분할이송방향(Y축방향)으로 편향하는 제 2 음향광학 편향수단(82)을 구비하고 있다. 또한, 레이저광선 조사수단(52)은 제 1 음향광학 편향수단(81) 및 제 2 음향광학 편향수단(82)을 통과한 펄스레이저광선을 상기 척테이블(36)에 보유된 피가공물에 조사하는 가공헤드(9)를 구비하고 있다.

상기 펄스레이저광선 발진수단(6)은 YAG 레이저 발진기 또는 YVO4 레이저 발진기로 이루어지는 펄스레이저광선 발진기(61)와, 이것에 설치된 반복주파수 설정수단(62)으로 구성되어 있다. 상기 전송광학계(7)는 빔스프리터와 같은 적절한 광학요소를 포함하고 있다.

상기 제 1 음향광학 편향수단(81)은, 레이저광선 발진수단(6)이 발진한 레이저광선의 광축을 가공이송방향(X축방향)으로 편향하는 제 1 음향광학소자(811)와, 상기 제 1 음향광학소자(811)에 인가하는 RF를 생성하는 제 1 RF발진기(812)와, 상기 제 1 RF발진기(812)에 의해 생성된 RF의 파워를 증폭하여 제 1 음향광학소자(811)에 인가하는 제 1 RF 앰프(813)와, 제 1 RF발진기(812)에 의해 생성되는 RF의 주파수를 조정하는 제 1 편향각도 조정수단(814)과, 제 1 RF발진기(812)에 의해 생성되는 RF의 진폭을 조정하는 제 1 출력조정수단(815)을 구비하고 있다. 상기 제 1 음향광학소자(811)는 인가되는 RF의 주파수에 대응하여 레이저광선의 광축을 편향하는 각도를 조정할 수 있는 동시에, 인가되는 RF의 진폭에 대응하여 레이저광선의 출력을 조정할 수 있다. 한편, 상기 제 1 편향각도 조정수단(814) 및 제 1 출력조정수단(815)은 후술하는 제어수단에 의해 제어된다.

상기 제 2 음향광학 편향수단(82)은, 레이저광선 발진수단(6)이 발진한 레이저광선의 광축을 가공이송방향(X축방향)과 직교하는 분할이송방향(Y축방향:도 2에서 지면에 수직한 방향)으로 편향하는 제 2 음향광학소자(821)와, 상기 제 2 음향광학소자(821)에 인가하는 RF를 생성하는 제 2 RF발진기(822)와, 상기 RF발진기(822)에 의해 생성된 RF의 파워를 증폭하여 제 2 음향광학소자(821)에 인가하는 제 2 RF 앰프(823)와, 제 2 RF 앰프(822)에 의해 생성되는 RF의 주파수를 조정하는 제 2 편향각도 조정수단(824)과, 제 2 RF발진기(822)에 의해 생성되는 RF의 진폭을 조정하는 제 2 출력조정수단(825)을 구비하고 있다. 상기 제 2 음향광학소자(821)는 인가되는 RF의 주파수에 대응하여 레이저광선의 광축을 편향하는 각도를 조정할 수 있는 동시에, 인가되는 RF의 진폭에 대응하여 레이저광선의 출력을 조정할 수 있다. 한편, 상기 제 2 편향각도 조정수단(824) 및 제 2 출력조정수단(825)은 후술 하는 제어수단에 의해 제어된다.

또한, 도시하는 실시예에서의 레이저광선 조사수단(52)은, 상기 제 1 음향광학소자(811)에 RF가 인가되지 않은 경우, 도 2에서 1점 쇄선으로 나타내는 바와 같이 제 1 음향광학소자(811)에 의해 편향되지 않는 레이저광선을 흡수하기 위한 레이저광선 흡수수단(83)을 구비하고 있다.

상기 가공헤드(9)는 케이싱(521)의 선단에 장착되어 있으며, 상기 제 1 음향광학 편향수단(81) 및 제 2 음향광학 편향수단(82)을 통과한 펄스레이저광선을 아래쪽을 향하여 방향변환하는 방향변환 미러(91)와, 상기 방향변환 미러(91)에 의해 방향변환된 레이저광선을 집광하는 집광렌즈(92)를 구비하고 있다.

도시한 실시예에서의 레이저광선 조사수단(52)은 이상과 같이 구성되어 있으며, 제 1 음향광학소자(811) 및 제 2 음향광학소자(821)에 RF가 인가되어 있지 않은 경우, 펄스레이저광선 발진수단(6)으로부터 발진된 펄스레이저광선은 전송광학계(7), 제 1 음향광학소자(811), 제 2 음향광학소자(821)를 통하여 도 2에서 1점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 레이저광선 흡수수단(83)으로 보내진다. 한편, 제 1 음향광학소자(811)에 예를 들어, 10kHz의 주파수를 가지는 RF가 인가되면, 펄스레이저광선 발진수단(6)으로부터 발진된 펄스레이저광선은, 그 광축이 도 2에서 실선으로 나타내는 바와 같이 편향되어 집광점(Pa)에 집광된다. 또한, 제 1 음향광학소자(811)에 예를 들어, 20kHz의 주파수를 가지는 RF가 인가되면, 펄스레이저광선 발진수단(6)으로부터 발진된 펄스레이저광선은 그 광축이 도 2에서 파선으로 나타내는 바와 같이 편향되어, 상기 집광점(Pa)로부터 가공이송방향(X축방향)으로 소정 양 변위한 집광점(Pb)에 집광된다. 한편, 제 2 음향광학소자(821)에 소정 주파수를 가지는 RF가 인가되면, 펄스레이저광선 발진수단(6)으로부터 발진된 펄스레이저광선은 그 광축을 가공이송방향(X축방향)과 직교하는 분할이송방향(Y축방향: 도 2에서 지면에 수직한 방향)으로 소정 양 변위한 위치에 집광된다.

도시한 실시예에서의 레이저 가공장치는, 케이싱(521)의 앞끝부에 설치되어 상기 레이저광선 조사수단(52)에 의해 레이저 가공해야 할 가공영역을 검출하는 촬상수단(11)을 구비하고 있다. 이 촬상수단(11)은 피가공물을 조명하는 조명수단과, 상기 조명수단에 의해 조명된 영역을 붙잡는 광학계와, 상기 광학계에 의해 붙잡힌 상을 촬상하는 촬상소자(CCD) 등을 구비하며, 촬상한 화상신호를 후술하는 제어수단으로 보낸다.

도 1로 돌아가 설명을 계속하면, 도시한 실시예에서의 레이저 가공장치는 제어수단(10)을 구비하고 있다. 제어수단(10)은 컴퓨터에 의해 구성되어 있으며, 제어프로그램에 따라 연산처리하는 중앙처리장치(CPU)(101)와, 제어프로그램 등을 격납하는 리드 온리 메모리(ROM)(102)와, 후술하는 피가공물의 설계값 데이터나 연산결과 등을 격납하는 판독가능한 랜덤 액세스 메모리(RAM)(103)와, 카운터(104)와, 입력 인터페이스(105), 및 출력 인터페이스(106)를 구비하고 있다. 제어수단(10)의 입력 인터페이스(105)에는, 상기 가공이송량 검출수단(374), 제 1 분할이송량 검출수단(384), 제 2 분할이송량 검출수단(433) 및 촬상수단(11) 등으로부터의 검출신호가 입력된다. 그리고, 제어수단(10)의 출력 인터페이스(106)로부터는, 상기 펄스모터(372), 펄스모터(382), 펄스모터(432), 펄스모터(532), 레이저광선 조사수 단(52) 등으로 제어신호를 출력한다. 한편, 상기 랜덤 액서스 메모리(RAM)(103)는 후술하는 피가공물의 설계값 데이터를 기억하는 제 1 기억영역(103a)이나, 후술하는 검출값 데이터를 기억하는 제 2 기억영역(103b), 및 다른 기억영역을 구비하고 있다.

도시하는 실시예에서의 레이저 가공장치는 이상과 같이 구성되어 있으며, 이하 그 작용에 대하여 설명한다.

도 3에는 레이저 가공되는 피가공물로서의 반도체 웨이퍼(20)의 평면도가 나타나 있다. 도 3에 나타내는 반도체 웨이퍼(20)는 실리콘 웨이퍼로 이루어져 있으며, 그 표면(20a)에 격자모양으로 배열된 복수 개의 분할예정라인(201)에 의해 복수 개의 영역이 구획되고, 그 구획된 영역에 IC, LSI 등의 디바이스(202)가 각각 형성되어 있다. 이 각 디바이스(202)는 모두 동일한 구성을 하고 있다. 디바이스(202)의 표면에는 각각 도 4에 나타내는 바와 같이 복수 개의 전극(203a~203j)이 형성되어 있다. 한편, 도시하는 실시예에서 203a와 203f, 203b와 203g, 203c와 203h, 203d와 203i, 203e와 203j는 X방향 위치가 동일하다. 이 복수 개의 전극(203a~203j)부에 각각 관통구멍(비아홀)이 형성된다. 각 디바이스(202)에서의 전극(203a~203j)의 X방향(도 4에서 좌우방향)의 간격 A, 및 각 디바이스(202)에 형성된 전극(203)에서의 분할예정라인(201)을 사이에 끼우고 X방향(도 4에서 좌우방향)으로 인접하는 전극 즉, 전극 203e와 전극 203a의 간격 B는, 도시하는 실시예에서는 동일 간격으로 설정되어 있다. 또한, 각 디바이스(202)에서의 전극(203a~203j)의 Y방향(도 4에서 상하방향)의 간격 C, 및 각 디바이스(202)에 형성된 전극(203) 에서의 분할예정라인(201)을 사이에 끼우고 Y방향(도 4에서 상하방향)으로 인접하는 전극 즉, 전극 203f와 전극 203a 및 전극 203j와 전극 203e의 간격 D는, 도시하는 실시예에서는 동일 간격으로 설정되어 있다. 이와 같이 구성된 반도체 웨이퍼(20)에 대하여, 도 3에 나타내는 각 행(E1, ……,En) 및 각 열(F1, ……,Fn)에 설치된 디바이스(202)의 개수와 상기 각 간격(A, B, C, D)은, 그 설계값 데이터가 상기 랜덤 액서스 메모리(RAM)(103)의 제 1 기억영역(103a)에 격납되어 있다.

상술한 레이저 가공장치를 사용하여, 상기 반도체 웨이퍼(20)에 형성된 각 디바이스(202)의 전극(203a~203j)부에 관통구멍(비아홀)을 형성하는 레이저 가공의 실시예에 대하여 설명한다.

상기와 같이 구성된 반도체 웨이퍼(20)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 고리형상 프레임(21)에 장착된 폴리오레핀 등의 합성수지시트로 이루어지는 보호테이프(22)에 표면(20a)을 위쪽으로 하여 부착한다.

이와 같이 하여 고리형상 프레임(21)에 보호테이프(22)를 통하여 지지된 반도체 웨이퍼(20)는, 도 1에 나타내는 레이저 가공장치의 척테이블(36) 위에 보호테이프(22) 측을 올려놓는다. 그리고, 도시하지 않은 흡인수단을 작동함으로써 반도체 웨이퍼(20)는 보호테이프(22)를 통하여 척테이블(36) 위에 흡인보유된다. 또한, 고리형상 프레임(21)은 클램프(clamp; 362)에 의해 고정된다.

상술한 바와 같이 반도체 웨이퍼(20)를 흡인보유한 척테이블(36)은, 가공이송수단(37)에 의해 촬상수단(11)의 바로 아래에 위치된다. 척테이블(36)이 촬상수단(11)의 바로 아래에 위치되면, 척테이블(36) 위의 반도체 웨이퍼(20)는 도 6에 나타내는 좌표위치에 위치된 상태가 된다. 이 상태에서 척테이블(36)에 보유된 반도체 웨이퍼(20)에 형성되어 있는 격자모양의 분할예정라인(201)이 X축방향과 Y축방향으로 평행하게 설치되어 있는지 여부의 얼라이먼트 작업을 실시한다. 즉, 촬상수단(11)에 의해 척테이블(36)에 보유된 반도체 웨이퍼(20)를 촬상하고, 패턴매칭 등의 화상처리를 실행하여 얼라이먼트 작업을 한다.

이어서, 척테이블(36)을 이동하여, 반도체 웨이퍼(20)에 형성된 디바이스(202)에서의 최상위 행(E1)의 도 6에서 가장 왼쪽 끝의 디바이스(202)를 촬상수단(11)의 바로 아래에 위치시킨다. 그리고, 다시 디바이스(202)에 형성된 전극(203a~203j)에서의 도 4에서 왼쪽 위 전극(203a)을 촬상수단(11)의 바로 아래에 위치시킨다. 이 상태에서 촬상수단(11)이 전극(203a)을 검출하였다면, 그 좌표값(a1)을 제 1 가공이송 개시위치 좌표값으로서 제어수단(10)으로 보낸다. 그리고, 제어수단(10)은 이 좌표값(a1)을 제 1 가공이송 개시위치 좌표값으로서 랜덤 액서스 메모리(RAM)(103)에 격납한다(가공이송 개시위치 검출공정). 이 때, 촬상수단(11)과 레이저광선 조사수단(52)의 가공 헤드(9)는 X축방향으로 소정의 간격을 두고 설치되어 있기 때문에, X좌표값은 상기 촬상수단(11)과 가공헤드(9)의 간격을 더한 값이 격납된다.

이와 같이 하여 도 6에서 최상위 행(E1)의 디아비스(202)에서의 제 1 가공이송 개시위치 좌표값(a1)을 검출하였다면, 척테이블(36)을 분할예정라인(201)의 간격만큼 Y축방향으로 분할이송하는 동시에, X축방향으로 이동하여 도 6에서 최상위로부터 두번째 행(E2)에서의 가장 왼쪽 끝의 디바이스(202)를 촬상수단(11)의 바로 아래에 위치시킨다. 그리고, 다시 디바이스(202)에 형성된 전극(203)(203a~203j)에서의 도 6에서 왼쪽 위의 전극(203a)을 촬상수단(11)의 바로 아래에 위치시킨다. 이 상태에서 촬상수단(11)이 전극(203a)을 검출하였다면, 그 좌표값(a2)을 제 2 가공이송 개시위치 좌표값으로서 제어수단(10)으로 보낸다. 그리고, 제어수단(10)은 이 좌표값(a2)을 제 2 가공이송 개시위치 좌표값으로서 랜덤 액서스 메모리(RAM)(103)의 제 2 기억영역(103b)에 격납한다. 이 때, 촬상수단(11)과 레이저광선 조사수단(52)의 가공헤드(9)는 상술한 바와 같이 X축방향으로 소정 간격을 두고 설치되어 있기 때문에, X좌표값은 상기 촬상수단(6)과 가공헤드(9)의 간격을 더한 값이 격납된다. 이후, 상술한 분할이송과 가공이송 개시위치 검출공정으로 도 6에서 최하위의 행(En)까지 반복 실행하여, 각 행에 형성된 디바이스(202)의 가공이송 개시위치 좌표값(a3~an)을 검출하여, 이것을 랜덤 액서스 메모리(RAM)(103)의 제 2 기억영역(103b)에 격납한다.

이어서, 반도체 웨이퍼(20)의 각 디바이스(202)에 형성된 각 전극(203a~203j)부에 관통구멍(비아홀)을 천공하는 천공공정을 실시한다. 천공공정은 먼저 가공이송수단(37)을 작동하여 척테이블(36)을 이동하여, 상기 랜덤 액서스 메모리(RAM)(103)의 제 2 기억영역(103b)에 격납되어 있는 제 1 가공이송 개시위치 좌표값(a1)을 레이저광선 조사수단(52)의 가공헤드(9)의 바로 아래에 위치시킨다. 이와 같이 제 1 가공이송 개시위치 좌표값(a1)이 가공헤드(9)의 바로 아래에 위치된 상태가 도 7의 (a)에 나타내는 상태이다. 도 7의 (a)에 나타내는 상태로부터 제어수단(10)은, 척테이블(36)을 도 7의 (a)에서 화살표 X1로 나타내는 방향으로 소 정의 이동속도로 가공이송하도록 상기 가공이송수단(37)을 제어하는 동시에, 레이저광선 조사수단(52)을 작동하여 가공헤드(9)로부터 소정 시간 펄스레이저광선을 조사한다. 한편, 가공헤드(9)로부터 조사되는 레이저광선의 집광점(P)은, 반도체 웨이퍼(20)의 표면(20a) 부근에 맞춘다. 이 때, 제어수단(10)은 펄스레이저광선을 조사하는 소정 시간 동안, 가공이송량 검출수단(374)의 판독헤드(374b)로부터의 검출신호에 따라 제 1 음향광학 편향수단(81)의 제 1 편향각도 조정수단(814) 및 제 1 출력조정수단(815)으로 제어신호를 출력한다. 즉, 제어수단(10)은 제 1 RF발진기(812)에 의해 생성되는 RF의 주파수를 예를 들어 10~20 kHz의 범위에서 제어하는 동시에, 제 1 RF발진기(812)에 의해 생성되는 RF의 진폭이 소정의 진폭이 되도록 제어신호를 출력한다. 제 1 RF발진기(812)는 제 1 편향각도 조정수단(814) 및 제 1 출력조정수단(815)으로부터의 제어신호에 대응한 RF를 출력한다. 제 1 RF발진기(812)로부터 출력된 RF의 파워는, 제 1 RF 앰프(813)에 의해 증폭되어 제 1 음향광학소자(811)에 인가된다. 그 결과, 제 1 음향광학소자(811)는 펄스레이저광선 발진수단(6)으로부터 발진된 펄스레이저광선의 광축을 도 2에서 실선으로 나타내는 위치로부터 파선으로 나타내는 위치까지의 범위에서 편향한다.

상기 천공공정에서의 가공조건의 일례에 대하여 설명한다.

광원 : LD여기 Q스위치 Nd: YVO4

파장 : 355nm

반복주파수 : 50kHz

출력 : 3W

집광스폿직경 : Φ15㎛

가공이송속도 : 100mm/초

이와 같은 가공조건에 의해 천공공정을 실시하면, 실리콘 웨이퍼에는 펄스레이저광선의 1펄스당 깊이가 5㎛ 정도의 레이저 가공구멍을 형성할 수 있다. 따라서, 두께가 50㎛인 실리콘 웨이퍼에 관통구멍을 형성하기 위해서는 펄스 레이저광선을 10 펄스 조사할 필요가 있다. 이 때문에, 상기 가공조건에서는 10mm/초의 가공이송속도로 이동하고 있는 척테이블(36)에 보유된 반도체 웨이퍼(20)의 제 1 가공이송 개시위치 좌표값(a1)에 10 펄스의 펄스 레이저광선을 조사해야 한다.

여기서, 반도체 웨이퍼(20)가 100mm/초의 가공이송속도로 이동하고 있을 때, 반도체 웨이퍼(20)의 제 1 가공이송 개시위치 좌표값(a1)에 10펄스의 펄스 레이저광선을 조사하는 방식에 대하여, 도 8을 참조하여 설명한다.

상기 가공조건에서는 펄스레이저광선의 반복주파수가 50kHz이기 때문에, 1초 동안에 50000펄스(50000/초)의 펄스레이저광선이 조사된다. 따라서, 10펄스의 펄스레이저광선을 조사하기 위한 시간은 1/5000초가 된다. 한편, 100nm/초의 가공이송속도로 X1으로 나타내는 방향으로 이동하고 있는 반도체 웨이퍼(20)는, 1/5000초 동안에 20㎛ 이동한다. 따라서, 반도체 웨이퍼(20)가 20㎛ 이동하는 동안에 1/5000초간 레이저광선 조사수단(52)을 작동하고, 이 사이에 펄스레이저광선의 집광점을 제 1 가공이송 개시위치 좌표값(a1)에 위치시키도록, 제 1 편향각도 조정수단(814)은 제 1 RF발진기(812)가 출력하는 RF의 주파수를 1/5000초 동안에 10단계 제어하면 된다. 즉, 도 8의 (a)에 나타내는 바와 같이 반도체 웨이퍼(20)의 제 1 가공이 송 개시위치 좌표값(a1)이 집광렌즈(92)의 바로 아래에 위치된 상태에서, 예를 들어 제 1 음향광학소자(811)에 예를 들어, 10kHz의 주파수를 가지는 RF 파워를 인가하여 펄스레이저광선의 광축을 실선으로 나타내는 바와 같이 조사하는 동시에, 반도체 웨이퍼(20)가 20㎛ 이동하는 동안에 레이저광선의 광축을 실선으로 나타내는 위치로부터 파선으로 나타내는 위치까지 10 등분하여 X1로 나타내는 방향으로 편향한다. 이 레이저광선의 광축의 편향은, 상술한 바와 같이 가공이송량 검출수단(374)의 판독헤드(374b)로부터의 검출신호에 따라 제 1 음향광학 편향수단(81)의 제 1 음향광학소자(811)에 인가하는 RF 파워의 주파수를 제어함으로써 실시할 수 있다. 그 결과, 반도체 웨이퍼(20)가 가공이송방향(X1)으로 이동하고 있는 상태에서도, 제 1 가공이송 개시위치 좌표값(a1)에 10 펄스의 펄스레이저광선을 조사할 수 있기 때문에, 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이 반도체 웨이퍼(20)의 제 1 가공이송 개시위치 좌표값(a1)에 관통구멍(204)이 형성된다. 한편, 상기 천공공정에서는 제 1 출력조정수단(815)에 의해 제 1 RF발진기(812)가 출력하는 RF의 진폭을 제어하여 펄스레이저광선의 출력을 조정하여도 좋다.

한편, 제어수단(10)은 가공이송량 검출수단(374)의 판독헤드(374b)로부터의 검출신호를 입력하고 있으며, 이 검출신호를 카운터(104)에 의해 카운트하고 있다. 그리고 카운터(104)에 의한 카운트값이 전극(203)의 도 4에서 X축방향의 간격(A)에 상당하는 값에 도달하였다면, 제어수단(10)은 레이저광선 조사수단(52)을 제어하여 상기 천공공정을 실시한다. 그 후에도 제어수단(10)은 카운터(104)에 의한 카운트값이 전극(203)의 도 4에서 X축방향의 간격(A, B)에 도달할 때마다, 제어수단(10) 은 레이저광선 조사수단(52)을 작동하여 상기 천공공정을 실시한다. 그리고, 도 7의 (b)에서 나타내는 바와 같이, 반도체 웨이퍼(20)의 E1행의 가장 오른쪽 끝의 디바이스(202)에 형성된 전극(203)에서의 도 4에서 가장 오른쪽 끝의 전극(203e) 위치에 상기 천공공정을 실시하였다면, 상기 가공이송수단(37)의 작동을 정지하여 척테이블(36)의 이동을 정지한다. 그 결과, 반도체 웨이퍼(20)에는 도 7의 (b)에 나타내는 바와 같이 각 전극(203)(도시하지 않음)부에 레이저 가공구멍(204)이 형성된다.

이어서, 제어수단(10)은 레이저광선 조사수단(52)의 가공헤드(9)를 도 7의 (b)에서 지면에 수직한 방향으로 분할이송하도록 상기 제 1 분할이송수단(38) 또는 제 2 분할이송수단(43)을 제어한다. 한편, 제어수단(10)은 제 2 분할이송량 검출수단(433)의 판독헤드(433b)로부터의 검출신호를 입력하고 있으며, 이 검출신호를 카운터(104)에 의해 카운트하고 있다. 그리고, 카운터(104)에 의한 카운트값이 전극(203)의 도 4에서 Y축방향의 간격(C)에 상당하는 값에 도달하였다면, 제 2 분할이송수단(43)의 작동을 정지하여, 레이저광선 조사수단(52)의 가공헤드(9)의 분할이송을 정지한다. 그 결과, 가공헤드(9)는 상기 전극(203e)과 대향하는 전극(203j)(도 4 참조)의 바로 위에 위치된다. 이 상태가 도 9의 (a)에 나타내는 상태이다. 도 9의 (a)에 나타내는 상태에서 제어수단(10)은, 척테이블(36)을 도 9의 (a)에서 화살표 X2로 나타내는 방향으로 소정의 이동속도로 가공이송하도록 상기 가공이송수단(37)을 제어하는 동시에, 레이저광선 조사수단(52)을 작동하여 상기 천공공정을 실시한다. 그리고, 제어수단(10)은 상술한 바와 같이 가공이송량 검출 수단(374)의 판독헤드(374b)로부터의 검출신호를 카운터(104)에 의해 카운트하고, 그 카운트값이 전극(203)의 도 4에서 X축방향의 간격(A, B)에 도달할 때마다, 제어수단(10)은 레이저광선 조사수단(52)을 작동하여 상기 천공공정을 실시한다. 그리고, 도 9의 (b)에 나타내는 바와 같이 반도체 웨이퍼(20)의 E1행의 가장 왼쪽 끝의 디바이스(202)에 형성된 전극(203f) 위치에 상기 천공공정을 실시하였다면, 상기 가공이송수단(37)의 작동을 정지하여 척테이블(36)의 이동을 정지한다. 그 결과, 반도체 웨이퍼(20)에는, 도 9의 (b)에 나타내는 바와 같이 각 전극(203)(도시하지 않음)부에 레이저 가공구멍(204)이 형성된다.

이상과 같이 하여 반도체 웨이퍼(20)의 E1행의 디바이스(202)에 형성된 전극(203)부에 레이저 가공구멍(204)이 형성되었다면, 제어수단(10)은 가공이송수단(37) 및 제 2 분할이송수단(43)을 작동하여, 반도체 웨이퍼(20)의 E2행의 디바이스(202)에 형성된 전극(203)에서의 상기 랜덤 액서스 메모리(RAM)(103)의 제 2 기억영역(103b)에 격납되어 있는 제 2 가공이송 개시위치 좌표값(a2)을 레이저광선 조사수단(52)의 가공헤드(9)의 바로 아래에 위치시킨다. 그리고, 제어장치(10)는 레이저광선 조사수단(52)과 가공이송수단(37) 및 제 2 분할이송수단(43)을 제어하여, 반도체 웨이퍼(2)의 E2행의 디바이스(202)에 형성된 전극(203)부에 상술한 천공공정을 실시한다. 이후, 반도체 웨이퍼(20)의 E3~En행의 디바이스(202)에 형성된 전극(203)부에 대해서도 상술한 천공공정을 실시한다. 그 결과, 반도체 웨이퍼(20)의 각 디바이스(202)에 형성된 모든 전극(203)부에 레이저 가공구멍(204)이 형성된다.

한편, 상기 천공공정에서 도 4에서의 X축방향의 간격(A) 영역 및 간격(B) 영역에는 반도체 웨이퍼(20)에 펄스레이저광선을 조사하지 않는다. 이와 같이, 반도체 웨이퍼(20)에 펄스 레이저광선을 조사하지 않기 때문에, 상기 제어수단(10)은 제 1 음향광학 편향수단(81)의 제 1 음향광학소자(811)에 인가하는 RF를 정지한다. 그 결과, 펄스레이저광선 발진수단(6)으로부터 발진된 펄스레이저광선은, 도 2에서 1점쇄선으로 나타내는 바와 같이 레이저광선 흡수수단(83)에 조사되어 흡수되고, 상기 가공헤드(9)로 보내지지 않기 때문에 반도체 웨이퍼(20)에 조사되지 않는다.

이상과 같이 도시한 실시예에서의 레이저 가공장치에 따르면, 가공이송량 검출수단(374)의 판독헤드(374b)로부터의 검출신호에 따라 제 1 음향광학 편향수단(81)의 제 1 음향광학소자(811)에 인가하는 고주파 전류의 주파수를 제어함으로써, 반도체 웨이퍼(20)가 가공이송방향으로 이동하고 있는 상태에서도 소정의 가공위치에 복수 개의 펄스의 펄스레이저광선을 조사할 수 있기 때문에, 효율적으로 레이저 가공구멍(204)을 형성할 수 있다.

또한, 상술한 천공공정에서 제 1 음향광학 편향수단(81)의 제 1 출력조정수단(815)을 제어하여 제 1 RF발진기(812)로부터 발진하는 RF의 진폭을 조정하고, 제 1 음향광학소자(811)에 인가하는 RF의 진폭을 조정함으로써, 펄스레이저광선의 상기 출력을 적절히 조정할 수 있다.

이어서, 상술한 레이저광선 조사수단(52)의 제 1 음향광학 편향수단(81)과 제 2 음향광학 편향수단(82)을 작동하여 레이저 가공하는 다른 실시예에 대하여 도 10을 참조하여 설명한다.

즉, 상기 척테이블(36)에 보유된 피가공물을 가공이송한 상태에서, 제 1 음향광학 편향수단(81) 및 제 2 음향광학 편향수단(82)을 작동하여 펄스레이저광선의 광축을 X축방향과 Y축방향으로 차례로 편향시키는 동시에, 펄스레이저광선의 출력을 조정하여 피가공물에 펄스레이저광선을 조사함으로써, 도 10의 (a)에 나타내는 바와 같이 트리패닝(trepanning) 등의 2차원 가공하여 복수개의 레이저 가공구멍(204)을 형성함으로써, 도 10의 (b)에 나타내는 바와 같이 원하는 크기의 구멍(205)을 뚫을 수 있다.

이어서, 상술한 레이저광선 조사수단(52)의 제 2 음향광학 편향수단(82)을 작동하여 레이저 가공하는 또 다른 실시예에 대하여 도 11을 참조하여 설명한다.

즉, 도 11의 (a)에 나타내는 바와 같이, 피가공물(W)을 집광렌즈(92)의 바로 아래에 위치시키고, 펄스레이저광선을 조사하면서 피가공물(W)을 지면에 수직한 방향으로 가공이송함으로써, 레이저 가공홈(206)을 형성한다. 이어서, 도 11의 (b)에 나타내는 바와 같이, 상술한 레이저 가공수단(52)의 제 2 음향광학 편향수단(82)을 작동하여 펄스레이저광선의 광축을 분할이송방향(Y축방향)으로 편향시켜 펄스레이저광선을 조사하면서 피가공물(W)을 지면에 수직한 방향으로 가공이송함으로써, 분할이송을 실시하지 않고 가공이송을 실시하는 것만으로 피가공물(W)에 복수 개의 레이저 가공홈(206)을 형성할 수 있다. 한편, 상기 레이저 가공홈(206)을 형성할 때, 제 1 음향광학 편향수단(81)을 작동하여 소정의 위치에서 펄스레이저광선의 출력을 변경함으로써, 레이저 가공홈(206)의 소정 위치에서 홈의 깊이를 바꿀 수 있다.

또한, 상기 도 2에 나타내는 레이저 가공수단(52)의 제 1 음향광학 편향수단(81)에 의해 펄스레이저광선 발진수단(6)으로부터 발진된 펄스레이저광선의 광축을 편향하지 않고, 레이저광선 흡수수단(83)에 흡수시키는 제어를 펄스레이저광선의 반복주파수와 동기시켜, 예를 들어 1펄스마다 번갈아 펄스레이저광선의 광축을 편향함으로써, 펄스폭을 변경하지 않고 소정 반복주파수의 펄스레이저광선을 피가공물에 조사할 수 있다.

본 발명에 따르면, 반도체 웨이퍼 등의 피가공물에 효율적으로 미세한 구멍을 형성할 수 있는 동시에, 피가공물을 가공이송하는 것만으로 여러 개의 레이저 가공홈을 형성할 수 있는 등, 원하는 가공이 가능한 레이저 가공장치를 제공할 수 있다.

Claims

피가공물을 보유하는 척테이블과, 상기 척테이블에 보유된 피가공물에 레이저광선을 조사하는 레이저광선 조사수단과, 상기 척테이블과 상기 레이저광선 조사수단을 가공이송방향(X축방향)으로 상대적으로 이동시키는 가공이송수단과, 상기 척테이블과 상기 레이저광선 조사수단을 상기 가공이송방향(X축방향)과 직교하는 분할이송방향(Y축방향)으로 상대이동시키는 분할이송수단을 구비하고, 펄스 레이저광선에 의해 피가공물에 비아홀을 형성하는 레이저 가공장치에 있어서,

레이저광선을 발진하는 레이저광선 발진수단과,

상기 레이저광선 발진수단이 발진한 레이저광선의 광축을 가공이송방향(X축방향)으로 편향하는 제 1 음향광학 편향수단과,

상기 레이저광선 발진수단이 발진한 레이저광선의 광축을 분할이송방향(Y축방향)으로 편향하는 제 2 음향광학 편향수단과,

상기 척테이블과 상기 레이저광선 조사수단의 상대적인 가공이송량을 검출하는 가공이송량 검출수단과,

상기 척테이블과 상기 레이저광선 조사수단의 상대적인 분할이송량을 검출하는 분할이송량 검출수단과,

피가공물에서의 가공해야 할 영역의 X, Y 좌표값을 기억하는 기억수단을 구비하고, 상기 기억수단에 기억된 상기 X, Y 좌표값과 상기 가공이송량 검출수단 및 상기 분할이송량 검출수단으로부터의 검출신호에 근거하여 상기 제 1 음향광학 편향수단 및 상기 제 2 음향광학 편향수단을 제어하는 제어수단을 구비하고,

상기 제 1 음향광학 편향수단은, 상기 레이저광선 발진수단이 발진한 레이저광선의 광축을 가공이송방향(X축방향)으로 편향하는 제 1 음향광학소자와, 상기 제 1 음향광학소자에 RF를 인가하는 제 1 RF발진기와, 상기 제 1 RF발진기로부터 출력되는 RF 주파수를 조정하는 제 1 편향각도 조정수단을 구비하고 있으며,

상기 제 2 음향광학 편향수단은, 상기 레이저광선 발진수단이 발진한 레이저광선의 광축을 분할이송방향(Y축방향)으로 편향하는 제 2 음향광학소자와, 상기 제 2 음향광학소자에 RF를 인가하는 제 2 RF발진기와, 상기 제 2 RF발진기로부터 출력되는 RF 주파수를 조정하는 제 2 편향각도 조정수단을 구비하고,

상기 가공이송수단에 의해 이동중인 피가공물의 동일 좌표위치에, 여러 번의 펄스레이저광선을 조사하도록 상기 제어수단을 제어하여 피가공물에 비아홀을 형성하도록 한 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 음향광학 편향수단은 상기 제 1 RF발진기로부터 출력되는 RF의 진폭을 조정하는 제 1 출력조정수단을 구비하고 있으며,

상기 제 2 음향광학 편향수단은 상기 제 2 RF발진기로부터 출력되는 RF의 진폭을 조정하는 제 2 출력조정수단을 구비하고 있는 레이저 가공장치.
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