KR20080013718A

KR20080013718A - 레이저 광선 조사 장치 및 레이저 가공기

Info

Publication number: KR20080013718A
Application number: KR1020070071929A
Authority: KR
Inventors: 유타카 고바야시; 고우이치 네하시; 게이지 노마루; 야스오미 가네우치
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2006-08-09
Filing date: 2007-07-18
Publication date: 2008-02-13
Also published as: CN101121221B; US8487208B2; JP2008036695A; US20080037596A1; KR101253791B1; CN101121221A; JP4917382B2

Abstract

본 발명은 음향 광학 편향 수단을 구성하는 음향 광학 소자의 열 왜곡을 제어하여 고정밀도의 가공을 할 수 있는 레이저 광선 조사 장치 및 레이저 가공기를 제공하는 것을 과제로 한다.

펄스 레이저 광선을 발진하는 펄스 레이저 광선 발진기와 반복 주파수를 설정하는 반복 주파수 설정 수단을 구비한 레이저 광선 발진 수단과, 레이저 광선 발진 수단이 발진한 펄스 레이저 광선의 광축을 편향하는 음향 광학 편향 수단과, 음향 광학 편향 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하고 있는 레이저 광선 조사 장치로서, 제어 수단은 반복 주파수 설정 수단으로부터의 반복 주파수 설정 신호에 기초하여 펄스 레이저 광선 발진기가 발진한 펄스 레이저 광선의 펄스 폭을 포함하는 소정 시간 폭의 구동 펄스 신호를 음향 광학 편향 수단에 출력한다.

Description

레이저 광선 조사 장치 및 레이저 가공기{LASER BEAMS IRRADIATION APPARATUSES AND LASER MACHINE}

본 발명은 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 장치 및 레이저 광선 조사 장치를 장비한 레이저 가공기에 관한 것이다.

반도체 디바이스 제조 공정에서는, 대략 원판 형상인 반도체 웨이퍼의 표면에 격자형으로 배열된 스트리트라 불리는 분할 예정 라인에 의해 복수의 영역이 구획되고, 이 구획된 영역에 IC, LSI 등의 디바이스를 형성한다. 그리고, 반도체 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라 절단함으로써 디바이스가 형성된 영역을 분할하여 개개의 반도체 칩을 제조하고 있다.

장치의 소형화, 고기능화를 도모하기 위해서, 복수의 반도체 칩을 적층하여, 적층된 반도체 칩의 전극을 접속하는 모듈 구조가 실용화되어 있다. 이 모듈 구조는 반도체 웨이퍼에 있어서의 전극이 형성된 부위에 관통 구멍(비아홀)을 형성하여, 이 관통 구멍(비아홀)에 전극과 접속하는 알루미늄 등의 도전성 재료를 매립하는 구성이다.(예컨대, 특허문헌 1 참조)

<특허문헌 1>

일본 특허 공개 2003-163323호 공보

전술한 반도체 웨이퍼에 형성되는 관통 구멍(비아홀)은 드릴에 의해 형성되어 있다. 그런데, 반도체 웨이퍼에 형성되는 관통 구멍(비아홀)은 직경이 100∼300 ㎛로 작아, 드릴에 의한 천공은 생산성이 나쁘다고 하는 문제가 있다.

상기 문제를 해소하기 위해서 본 출원인은 반도체 웨이퍼 등의 피가공물에 효율적으로 세공을 형성할 수 있는 레이저 가공 장치를 일본 특허 출원 2005-64867호로서 제안하였다. 이 레이저 가공 장치는 피가공물을 유지하는 척 테이블과 레이저 광선 조사 수단과의 상대적인 가공 이송량을 검출하는 가공 이송량 검출 수단과, 피가공물에 형성하는 세공의 X, Y 좌표치를 기억하는 기억 수단과, 기억 수단에 기억된 세공의 X, Y 좌표치와 가공 이송량 검출 수단으로부터의 검출 신호에 기초하여 레이저 광선 조사 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하여, 피가공물에 형성하는 세공의 X, Y 좌표치가 레이저 광선 조사 수단의 집광기의 바로 아래에 이르면 1 펄스의 레이저 광선을 조사하도록 구성한 것이다.

그런데, 피가공물에 관통 구멍을 형성하기 위해서는 동일 부위에 여러 번 펄스 레이저 광선을 조사할 필요가 있는데, 전술한 레이저 가공 장치를 이용하면, 피가공물의 이동을 여러 번 실시하지 않으면 안 되어, 생산성의 면에서 반드시 만족할 수 있는 것은 아니다.

또한, 피가공물을 가공 이송 방향(X축 방향)과 직교하는 산출 이송 방향(Y축 방향)으로 산출 이송하지 않고, 가공 이송하는 것만으로 피가공물에 복수의 레이저 가공 홈을 형성할 수 있는 것이 바람직하다.

이러한 요구에 대응하기 위해서 본 출원인은 음향 광학 소자를 이용한 음향 광학 편향 수단을 구비한 레이저 광선 조사 수단을 장비하여, 레이저 광선 발진 수단이 발진한 레이저 광선의 광축을 음향 광학 소자를 통과할 때에 편향함으로써, 피가공물을 가공 이송하면서 동일 가공 위치에 레이저 광선을 조사하도록 한 레이저 가공 장치를 일본 특허 출원 2005-362236호로서 제안하였다.

그렇게 하여, 음향 광학 편향 수단은 레이저 광선 발진 수단이 발진한 레이저 광선의 광축을 편향하는 음향 광학 소자와, 상기 음향 광학 소자에 RF(radio frequency)를 인가하는 RF 발진기와, 상기 RF 발진기로부터 출력되는 RF의 주파수를 조정하는 편향 각도 조정 수단과, RF 발진기에 의해 생성되는 RF의 진폭을 조정하는 출력 조정 수단으로 이루어지고, 음향 광학 소자에 RF를 계속해서 인가하면 음향 광학 소자에 열 왜곡이 발생하여 레이저 광선의 편향 각도에 오차가 생기거나 레이저 광선의 출력이 불균일해져서 고정밀도의 가공을 할 수 없다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 사실을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 주된 기술적 과제는 음향 광학 편향 수단을 구성하는 음향 광학 소자의 열 왜곡을 억제하여 고정밀도의 가공을 할 수 있는 레이저 광선 조사 장치 및 레이저 가공기를 제공하는 것이다.

상기 주된 기술 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따르면, 레이저 광선을 발진하는 펄스 레이저 광선 발진기와, 상기 펄스 레이저 광선 발진기로부터 발진하는 펄스 레이저 광선의 반복 주파수를 설정하는 반복 주파수 설정 수단을 구비한 레이저 광선 발진 수단과,

상기 레이저 광선 발진 수단이 발진한 펄스 레이저 광선의 광축을 편향하는 음향 광학 소자와, 상기 음향 광학 소자에 RF를 인가하는 RF 발진기와, 상기 RF 발진기로부터 출력되는 RF의 주파수를 조정하는 편향 각도 조정 수단과, RF 발진기에 의해 생성되는 RF의 진폭을 조정하는 출력 조정 수단을 구비한 음향 광학 편향 수단과,

상기 편향 각도 조정 수단 및 상기 출력 조정 수단을 제어하는 제어 수단과,

상기 음향 광학 편향 수단에 의해 편향된 레이저 광선을 집광하는 집광기를 구비하고 있는 레이저 광선 조사 장치에 있어서,

상기 제어 수단은 상기 반복 주파수 설정 수단으로부터의 반복 주파수 설정 신호에 기초하여 상기 펄스 레이저 광선 발진기가 발진한 펄스 레이저 광선의 펄스 폭을 포함하는 소정 시간 폭의 구동 펄스 신호를 상기 편향 각도 조정 수단 및 상기 출력 조정 수단에 출력하는 것을 특징으로 하는 레이저 광선 조사 장치가 제공된다.

상기 반복 주파수 설정 수단은 상기 펄스 레이저 광선 발진기에 여기 트리거를 출력하는 여기 트리거 발신기와 상기 펄스 레이저 광선 발진기에 발진 트리거를 출력하는 발진 트리거 발신기를 구비하고 있고, 상기 제어 수단은 상기 여기 트리거 발신기가 출력하는 여기 트리거를 기준으로 하여 구동 펄스 신호를 출력하는 시기를 설정한다.

상기 음향 광학 편향 수단은 상기 레이저 광선 발진 수단이 발진한 레이저 광선의 광축을 서로 직교하는 방향으로 편향하는 제1 음향 광학 편향 수단과 제2 음향 광학 편향 수단으로 이루어져 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단과, 상기 척 테이블과 상기 레이저 광선 조사 수단을 가공 이송 방향(X축 방향)으로 상대적으로 이동시키는 가공 이송 수단과, 상기 척 테이블과 상기 레이저 광선 조사 수단을 상기 가공 이송 방향(X축 방향)에 직교하는 산출 이송 방향(Y축 방향)으로 상대 이동시키는 산출 이송 수단을 구비하는 레이저 가공기에 있어서,

상기 레이저 광선 조사 수단은 전술한 레이저 광선 조사 장치로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공기가 제공된다.

본 발명에 의한 레이저 광선 조사 장치에 있어서는, 펄스 레이저 광선 발진기가 발진한 펄스 레이저 광선의 펄스 폭을 포함하는 소정 시간 폭의 구동 펄스 신호를 편향 각도 조정 수단 및 출력 조정 수단에 출력하기 때문에, 펄스 레이저 광선 발진기로부터 발진되는 펄스 레이저 광선의 주기에 대한 제1 음향 광학 소자(811) 및 제2 음향 광학 소자(821)에 RF가 인가되는 시간이 매우 적어지기 때문에, 음향 광학 소자에 발생하는 열 왜곡이 억제된다. 따라서, 본 발명에 의한 레이저 광선 조사 장치에 따르면, 음향 광학 소자의 열 왜곡에 의해 발생하는 상기 문제점이 해소되어 고정밀도의 가공을 할 수 있다.

이하, 본 발명에 따라 구성된 레이저 광선 조사 장치 및 레이저 가공기의 적합한 실시 형태에 대해서 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1에는 본 발명에 따라 구성된 레이저 가공기의 사시도가 도시되어 있다. 도 1에 도시하는 레이저 가공기는 정지 베이스(2)와, 상기 정지 베이스(2)에 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향(X축 방향)으로 이동 가능하게 설치되어 피가공물을 유지하는 척 테이블 기구(3)와, 정지 베이스(2)에 상기 화살표 X로 나타내는 방향(X축 방향)에 직각인 화살표 Y로 나타내는 산출(割り出し) 이송 방향(Y축 방향)으로 이동 가능하게 설치된 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(4)와, 상기 레이저 광선 유닛 지지 기구(4)에 화살표 Z로 나타내는 방향(Z축 방향)으로 이동 가능하게 설치된 레이저 광선 조사 유닛(5)을 구비하고 있다.

상기 척 테이블 기구(3)는 정지 베이스(2) 상에 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향(X축 방향)을 따라 평행하게 설치된 1쌍의 안내 레일(31, 31)과, 상기 안내 레일(31, 31) 상에 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향(X축 방향)으로 이동 가능하게 설치된 제1 미끄럼 이동 블록(32)과, 상기 제1 미끄럼 이동 블록(32) 상에 화살표 Y로 나타내는 산출 이송 방향(Y축 방향)으로 이동 가능하게 설치된 제2 미끄럼 이동 블록(33)과, 상기 제2 미끄럼 이동 블록(33) 상에 원통 부재(34)에 의해 지지된 커버 테이블(35)과, 피가공물 유지 수단으로서의 척 테이블(36)을 구비하고 있다. 이 척 테이블(36)은 다공성 재료로 형성된 흡착 척(361)을 구비하고 있어, 흡착 척(361) 상에 피가공물인 예컨대 원반형의 반도체 웨이퍼를 도시하지 않는 흡인 수단에 의해 유지하도록 되어 있다. 이와 같이 구성된 척 테이블(36)은 원통 부재(34) 내에 설치된 도시하지 않는 펄스 모터에 의해 회전되게 된다. 한편, 척 테이블(36)에는 후술하는 환상의 프레임을 고정하기 위한 클램프(362)가 설치되어 있 다.

상기 제1 미끄럼 이동 블록(32)은 그 하면에 상기 1쌍의 안내 레일(31, 31)과 끼워 맞추는 1쌍의 피안내홈(321, 321)이 형성되어 있는 동시에, 그 상면에 화살표 Y로 나타내는 산출 이송 방향(Y축 방향)을 따라 평행하게 형성된 1쌍의 안내 레일(322, 322)이 설치되어 있다. 이와 같이 구성된 제1 미끄럼 이동 블록(32)은 피안내홈(321, 321)이 1쌍의 안내 레일(31, 31)에 끼워 맞춰짐으로써, 1쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향(X축 방향)으로 이동 가능하게 구성된다. 도시한 실시 형태에 있어서의 척 테이블 기구(3)는 제1 미끄럼 이동 블록(32)을 1쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향(X축 방향)으로 이동시키기 위한 가공 이송 수단(37)을 구비하고 있다. 가공 이송 수단(37)은 상기 1쌍의 안내 레일(31과 31) 사이에 평행하게 설치된 수나사 로드(371)와, 상기 수나사 로드(371)를 회전 구동하기 위한 펄스 모터(372) 등의 구동원을 포함하고 있다. 수나사 로드(371)는 그 일단이 상기 정지 베이스(2)에 고정된 베어링 블록(373)에 회전이 자유롭게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(372)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드(371)는 제1 미끄럼 이동 블록(32)의 중앙부 하면으로 돌출되어 형성된 도시하지 않는 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(372)에 의해 수나사 로드(371)를 정회전 및 역회전 구동함으로써, 제1 미끄럼 이동 블록(32)은 안내 레일(31, 31)을 따라 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향(X축 방향)으로 이동되게 된다.

도시한 실시 형태에 있어서의 레이저 가공기는 상기 척 테이블(36)의 가공 이송량을 검출하기 위한 가공 이송량 검출 수단(374)을 구비하고 있다. 가공 이송량 검출 수단(374)은 안내 레일(31)을 따라 설치된 리니어 스케일(374a)과, 제1 미끄럼 이동 블록(32)에 설치되어 제1 미끄럼 이동 블록(32)과 함께 리니어 스케일(374a)을 따라 이동하는 판독 헤드(374b)로 이루어져 있다. 이 이송량 검출 수단(374)의 판독 헤드(374b)는 도시한 실시 형태에 있어서는 1 ㎛마다 1 펄스의 펄스 신호를 후술하는 제어 수단으로 보낸다. 그리고, 후술하는 제어 수단은 입력한 펄스 신호를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 가공 이송량을 검출한다. 또한, 상기 가공 이송 수단(37)의 구동원으로서 펄스 모터(372)를 이용한 경우에는, 펄스 모터(372)에 구동 신호를 출력하는 후술하는 제어 수단의 구동 펄스를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 가공 이송량을 검출할 수도 있다. 또한, 상기 가공 이송 수단(37)의 구동원으로서 서보 모터를 이용한 경우에는, 서보 모터의 회전수를 검출하는 로터리 인코더가 출력하는 펄스 신호를 후술하는 제어 수단으로 보내어 제어 수단이 입력한 펄스 신호를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 가공 이송량을 검출할 수도 있다.

상기 제2 미끄럼 이동 블록(33)은 그 하면에 상기 제1 미끄럼 이동 블록(32)의 상면에 설치된 1쌍의 안내 레일(322, 322)과 끼워 맞추는 1쌍의 피안내홈(331, 331)이 형성되어 있고, 이 피안내홈(331, 331)을 1쌍의 안내 레일(322, 322)에 끼워 맞춤으로써, 화살표 Y로 나타내는 산출 이송 방향(Y축 방향)으로 이동 가능하게 구성된다. 도시한 실시 형태에 있어서의 척 테이블 기구(3)는 제2 미끄럼 이동 블 록(33)을 제1 미끄럼 이동 블록(32)에 설치된 1쌍의 안내 레일(322, 322)을 따라 화살표 Y로 나타내는 산출 이송 방향(Y축 방향)으로 이동시키기 위한 제1 산출 이송 수단(38)을 구비하고 있다. 제1 산출 이송 수단(38)은 상기 1쌍의 안내 레일(322와 322) 사이에 평행하게 설치된 수나사 로드(381)와, 상기 수나사 로드(381)를 회전 구동하기 위한 펄스 모터(382) 등의 구동원을 포함하고 있다. 수나사 로드(381)는 그 일단이 상기 제1 미끄럼 이동 블록(32)의 상면에 고정된 베어링 블록(383)에 회전이 자유롭게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(382)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드(381)는 제2 미끄럼 이동 블록(33)의 중앙부 하면으로 돌출되어 형성된 도시하지 않는 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(382)에 의해 수나사 로드(381)를 정회전 및 역회전 구동함으로써, 제2 미끄럼 이동 블록(33)은 안내 레일(322, 322)을 따라 화살표 Y로 나타내는 산출 이송 방향(Y축 방향)으로 이동되게 된다.

도시한 실시 형태에 있어서의 레이저 가공기는 상기 제2 미끄럼 이동 블록(33)의 산출 가공 이송량을 검출하기 위한 산출 이송량 검출 수단(384)을 구비하고 있다. 산출 이송량 검출 수단(384)은 안내 레일(322)을 따라 설치된 리니어 스케일(384a)과, 제2 미끄럼 이동 블록(33)에 설치되어 제2 미끄럼 이동 블록(33)과 함께 리니어 스케일(384a)을 따라 이동하는 판독 헤드(384b)로 이루어져 있다. 이 이송량 검출 수단(384)의 판독 헤드(384b)는 도시한 실시 형태에서는 1 ㎛마다 1 펄스의 펄스 신호를 후술하는 제어 수단으로 보낸다. 그리고, 후술하는 제어 수단 은 입력한 펄스 신호를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 산출 이송량을 검출한다. 또한, 상기 산출 이송 수단(38)의 구동원으로서 펄스 모터(382)를 이용한 경우에는, 펄스 모터(382)에 구동 신호를 출력하는 후술하는 제어 수단의 구동 펄스를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 산출 이송량을 검출할 수도 있다. 또한, 상기 제1 산출 이송 수단(38)의 구동원으로서 서보 모터를 이용한 경우에는, 서보 모터의 회전수를 검출하는 로터리 인코더가 출력하는 펄스 신호를 후술하는 제어 수단으로 보내어 제어 수단이 입력한 펄스 신호를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 산출 이송량을 검출할 수도 있다.

상기 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(4)는 정지 베이스(2) 상에 화살표 Y로 나타내는 산출 이송 방향(Y축 방향)을 따라 평행하게 설치된 1쌍의 안내 레일(41, 41)과, 상기 안내 레일(41, 41) 상에 화살표 Y로 나타내는 방향으로 이동 가능하게 설치된 가동 지지 베이스(42)를 구비하고 있다. 이 가동 지지 베이스(42)는 안내 레일(41, 41) 상에 이동 가능하게 설치된 이동 지지부(421)와, 상기 이동 지지부(421)에 부착된 장착부(422)로 이루어져 있다. 장착부(422)는 한 측면에 화살표 Z로 나타내는 방향(Z축 방향)으로 연장되는 1쌍의 안내 레일(423, 423)이 평행하게 설치되어 있다. 도시한 실시 형태에 있어서의 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(4)는 가동 지지 베이스(42)를 1쌍의 안내 레일(41, 41)을 따라 화살표 Y로 나타내는 산출 이송 방향(Y축 방향)으로 이동시키기 위한 제2 산출 이송 수단(43)을 구비하고 있다. 제2 산출 이송 수단(43)은 상기 1쌍의 안내 레일(41, 41) 사이에 평행하게 설치된 수나사 로드(431)와, 상기 수나사 로드(431)를 회전 구동하기 위 한 펄스 모터(432) 등의 구동원을 포함하고 있다. 수나사 로드(431)는 그 일단이 상기 정지 베이스(2)에 고정된 도시하지 않는 베어링 블록에 회전이 자유롭게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(432)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드(431)는 가동 지지 베이스(42)를 구성하는 이동 지지부(421)의 중앙부 하면으로 돌출되어 형성된 도시하지 않는 암나사 블록에 형성된 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 이 때문에, 펄스 모터(432)에 의해 수나사 로드(431)를 정회전 및 역회전 구동함으로써, 가동 지지 베이스(42)는 안내 레일(41, 41)을 따라 화살표 Y로 나타내는 산출 이송 방향(Y축 방향)으로 이동되게 된다.

도시한 실시 형태에 있어서의 레이저 광선 조사 유닛(5)은 유닛 홀더(51)와, 상기 유닛 홀더(51)에 부착된 레이저 광선 조사 장치(52)를 구비하고 있다. 유닛 홀더(51)는 상기 장착부(422)에 설치된 1쌍의 안내 레일(423, 423)에 미끄럼 이동 가능하게 끼워 맞추는 1쌍의 피안내홈(511, 511)이 형성되어 있고, 이 피안내홈(511, 511)을 상기 안내 레일(423, 423)에 끼워 맞춤으로써, 화살표 Z로 나타내는 방향(Z축 방향)으로 이동할 수 있게 지지된다.

도시한 실시 형태에 있어서의 레이저 광선 조사 유닛(5)은 유닛 홀더(51)를 1쌍의 안내 레일(423, 423)을 따라 화살표 Z로 나타내는 방향(Z축 방향)으로 이동시키기 위한 이동 수단(53)을 구비하고 있다. 이동 수단(53)은 1쌍의 안내 레일(423, 423) 사이에 설치된 수나사 로드(도시하지 않음)와, 상기 수나사 로드를 회전 구동하기 위한 펄스 모터(532) 등의 구동원을 포함하고 있고, 펄스 모터(532)에 의해 도시하지 않는 수나사 로드를 정회전 및 역회전 구동함으로써, 유닛 홀 더(51) 및 레이저 광선 조사 수단(52)을 안내 레일(423, 423)을 따라 화살표 Z로 나타내는 방향(Z축 방향)으로 이동하게 한다. 또한, 도시한 실시 형태에 있어서는 펄스 모터(532)를 정회전 구동함으로써 레이저 광선 조사 장치(52)를 위쪽으로 이동하고, 펄스 모터(532)를 역회전 구동함으로써 레이저 광선 조사 장치(52)를 아래쪽으로 이동하도록 되어 있다.

상기 레이저 광선 조사 장치(52)는 실질적으로 수평하게 배치된 원통 형상의 케이싱(521)과, 도 2에 도시한 바와 같이 케이싱(521) 내에 설치된 펄스 레이저 광선 발진 수단(6)과, 출력 조정 수단(7)과, 펄스 레이저 광선 발진 수단(6)이 발진한 레이저 광선의 광축을 가공 이송 방향(X축 방향)으로 편향하는 제1 음향 광학 편향 수단(81)과, 레이저 광선 발진 수단(6)이 발진한 레이저 광선의 광축을 산출 이송 방향(Y축 방향)으로 편향하는 제2 음향 광학 편향 수단(82)과, 상기 제1 음향 광학 편향 수단(81) 및 제2 음향 광학 편향 수단(82)을 제어하기 위한 제어 수단(9)을 구비하고 있다. 또한, 레이저 광선 조사 수단(52)은 제1 음향 광학 편향 수단(81) 및 제2 음향 광학 편향 수단(82)을 통과한 펄스 레이저 광선을 상기 척 테이블(36)에 유지된 피가공물에 조사하는 집광기(10)를 구비하고 있다.

상기 펄스 레이저 광선 발진 수단(6)은 YAG 레이저 발진기 혹은 YVO4 레이저 발진기로 이루어지는 펄스 레이저 광선 발진기(61)와, 이것에 부설된 반복 주파수 설정 수단(62)으로 구성되어 있다. 펄스 레이저 광선 발진기(61)는 반복 주파수 설정 수단(62)에 의해 설정된 소정 수파수의 펄스 레이저 광선(LB)을 발진한다. 반복 주파수 설정 수단(62)은 여기 트리거 발신기(621)와 발진 트리거 발신기(622)를 구 비하고 있다. 이와 같이 구성된 펄스 레이저 광선 발진 수단(6)은 여기 트리거 발신기(621)로부터 소정 주기마다 출력되는 여기 트리거에 기초하여 펄스 레이저 광선 발진기(61)가 여기를 시작하고, 발진 트리거 발신기(622)로부터 소정 주기마다 출력되는 발진 트리거에 기초하여 펄스 레이저 광선 발진기(61)가 펄스 레이저 광선을 발진한다.

상기 출력 조정 수단(7)은 펄스 레이저 광선 발진 수단(6)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선(LB)을 소정의 출력으로 조정한다.

상기 제1 음향 광학 편향 수단(81)은 레이저 광선 발진 수단(6)이 발진한 레이저 광선의 광축을 가공 이송 방향(X축 방향)으로 편향하는 제1 음향 광학 소자(811)와, 상기 제1 음향 광학 소자(811)에 인가하는 RF(radio frequency)를 생성하는 제1 RF 발진기(812)와, 상기 제1 RF 발진기(812)에 의해 생성된 RF의 파워를 증폭하여 제1 음향 광학 소자(811)에 인가하는 제1 RF 증폭기(813)와, 제1 RF 발진기(812)에 의해 생성되는 RF의 주파수를 조정하는 제1 편향 각도 조정 수단(814)과, 제1 RF 발진기(812)에 의해 생성되는 RF의 진폭을 조정하는 제1 출력 조정 수단(815)을 구비하고 있다. 상기 제1 음향 광학 소자(811)는 인가되는 RF의 주파수에 대응하여 레이저 광선의 광축을 편향하는 각도를 조정할 수 있는 동시에, 인가되는 RF의 진폭에 대응하여 레이저 광선의 출력을 조정할 수 있다. 또한, 상기 제1 편향 각도 조정 수단(814) 및 제1 출력 조정 수단(815)은 후술하는 제어 수단(9)에 의해 제어된다.

상기 제2 음향 광학 편향 수단(82)은 펄스 레이저 광선 발진 수단(6)이 발진 한 레이저 광선의 광축을 가공 이송 방향(X축 방향)에 직교하는 산출 이송 방향(Y축 방향 : 도 2에 있어서 지면에 수직인 방향)으로 편향하는 제2 음향 광학 소자(821)와, 상기 제2 음향 광학 소자(821)에 인가하는 RF를 생성하는 제2 RF 발진기(822)와, 상기 RF 발진기(822)에 의해 생성된 RF의 파워를 증폭하여 제2 음향 광학 소자(821)에 인가하는 제2 RF 증폭기(823)와, 제2 RF 발진기(822)에 의해 생성되는 RF의 주파수를 조정하는 제2 편향 각도 조정 수단(824)과, 제2 RF 발진기(822)에 의해 생성되는 RF의 진폭을 조정하는 제2 출력 조정 수단(825)을 구비하고 있다. 상기 제2 음향 광학 소자(821)는 인가되는 RF의 주파수에 대응하여 레이저 광선의 광축을 편향하는 각도를 조정할 수 있는 동시에, 인가되는 RF의 진폭에 대응하여 레이저 광선의 출력을 조정할 수 있다. 또한, 상기 제2 편향 각도 조정 수단(824) 및 제2 출력 조정 수단(825)은 후술하는 제어 수단(9)에 의해 제어된다.

또한, 도시한 실시 형태에 있어서의 레이저 광선 조사 장치(52)는 상기 제1 음향 광학 소자(811)에 소정 주파수의 RF가 인가된 경우에, 도 2에 있어서 파선으로 나타낸 바와 같이 제1 음향 광학 소자(811)에 의해 편향된 레이저 광선을 흡수하기 위한 레이저 광선 흡수 수단(83)을 구비하고 있다.

상기 제어 수단(9)은 펄스 레이저 광선 발진 수단(6)의 반복 주파수 설정 수단(62)으로부터의 반복 주파수 설정 신호인 상기 여기 트리거 발신기(621)로부터 출력되는 여기 트리거에 기초하여 펄스 레이저 광선 발진기(61)로부터 발진되는 펄스 레이저 광선의 펄스에 대응한 구동 펄스 신호를 구동 회로(91)에 출력한다. 이 구동 회로(91)는 제어 수단(9)으로부터의 구동 펄스 신호에 대응한 전압을 상기 제 1 음향 광학 편향 수단(81)의 제1 편향 각도 조정 수단(814) 및 제1 출력 조정 수단(815)과 제2 음향 광학 편향 수단(82)의 제2 편향 각도 조정 수단(824) 및 제2 출력 조정 수단(825)에 인가한다.

여기서, 제어 수단(9)으로부터 구동 회로(91)에 출력하는 구동 펄스 신호에 대해서 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.

또한, 상기 펄스 레이저 광선 발진 수단(6)의 반복 주파수 설정 수단(62)에 의해 설정된 주파수는 예컨대 10 kHz로 한다. 따라서, 펄스 레이저 광선 발진기(61)로부터 발진되는 펄스 레이저 광선(LB)의 펄스(LBP) 간격은 도 3에 도시한 바와 같이 100000 ns가 된다. 그리고, 도 3에 도시하는 펄스 레이저 광선(LB)을 발진하기 위해서는 1펄스를 발진한 후, 다음 펄스를 발진하는 동안에 여기 트리거 발신기(621)로부터 여기 트리거를 펄스 레이저 광선 발진기(61)에 출력한다. 이 여기 트리거를 출력하는 타이밍을 발진 트리거 발신기(622)로부터 펄스 레이저 광선 발진기(61)에 발진 트리거를 출력하고 나서 예컨대 3000 ns 후로 하면, 펄스 레이저 광선 발진기(61)로부터 발진되는 펄스 레이저 광선(LB)의 펄스(LBP) 폭은 예컨대 30 ns가 된다. 따라서, 여기 트리거는 펄스 레이저 광선 발진기(61)로부터 펄스 레이저 광선(LB)을 1펄스 발진하고 나서 2970 ns 후에 출력되게 된다. 이러한 설정에 있어서, 여기 트리거 발신기(621)로부터 출력되는 여기 트리거는 상기 제1 음향 광학 편향 수단(81)의 제1 편향 각도 조정 수단(814) 및 제1 출력 조정 수단(815)과 제2 음향 광학 편향 수단(82)의 제2 편향 각도 조정 수단(824) 및 제2 출력 조정 수단(825)을 제어하는 제어 수단(9)으로도 보내진다.

상기 제1 음향 광학 편향 수단(81)의 제1 편향 각도 조정 수단(814) 및 제1 출력 조정 수단(815)과 제2 음향 광학 편향 수단(82)의 제2 편향 각도 조정 수단(824) 및 제2 출력 조정 수단(825)을 구동하는 구동 펄스 신호(DS)는 상기 펄스 레이저 광선 발진기(61)로부터 발진되는 펄스 레이저 광선(LB)의 펄스(LBP)의 펄스 폭을 포함한 소정 시간 출력할 필요가 있다. 예컨대, 구동 펄스 신호(DS)의 시작 시점을 발진 트리거가 출력되기 전 300 ns로 하고, 구동 펄스 신호(DS)의 종료 시점을 펄스 레이저 광선(LB)의 펄스(LBP) 종료 후 100 ns로 하면, 제어 수단(9)은 상기 여기 트리거가 발진되고 나서 96700 ns 후에 구동 펄스 신호(DS)를 시작하여 430 ns 동안 출력한다. 이와 같이 제어 수단(9)이 구동 펄스 신호(DS)를 출력함으로써, 펄스 레이저 광선(LB)의 펄스(LBP)가 발진되고 있는 시간을 포함한 430 ns 동안, 상기 제1 음향 광학 편향 수단(81)의 제1 편향 각도 조정 수단(814) 및 제1 출력 조정 수단(815)과 제2 음향 광학 편향 수단(82)의 제2 편향 각도 조정 수단(824) 및 제2 출력 조정 수단(825)을 제어할 수 있다. 전술한 바와 같이, 구동 펄스 신호(DS)는 430 ns이며, 펄스 레이저 광선(LB)의 1주기가 1OOOOO ns이기 때문에, 펄스 레이저 광선(LB)의 조사 시간에 대하여 O.43%만큼 제1 음향 광학 편향 수단(81)의 제1 편향 각도 조정 수단(814) 및 제1 출력 조정 수단(815)과 제2 음향 광학 편향 수단(82)의 제2 편향 각도 조정 수단(824) 및 제2 출력 조정 수단(825)을 구동하면 되게 된다. 따라서, 펄스 레이저 광선(LB)의 조사 시간에 대한 제1 음향 광학 소자(811) 및 제2 음향 광학 소자(821)에 RF가 인가되는 시간이 아주 적어도 되기 때문에, 제1 음향 광학 소자(811) 및 제2 음향 광학 소자(821)에 발생하는 열 왜곡이 억제된다.

도 2로 되돌아가 설명을 계속하면, 상기 집광기(10)는 케이싱(521)의 선단에 장착되어 있고, 상기 제1 음향 광학 편향 수단(81) 및 제2 음향 광학 편향 수단(82)에 의해 편향된 펄스 레이저 광선을 아래쪽을 향해 방향 변환하는 방향 변환 미러(101)와, 상기 방향 변환 미러(101)에 의해 방향 변환된 레이저 광선을 집광하는 집광 렌즈(102)를 구비하고 있다.

도시한 실시 형태에 있어서의 펄스 레이저 조사 장치(52)는 이상과 같이 구성되어 있고, 이하 그 작용에 대해서 도 2를 참조하여 설명한다.

제1 음향 광학 편향 수단(81)의 제1 편향 각도 조정 수단(814)에 상기 구도 회로(91)로부터 예컨대 5 V의 전압이 인가되고, 제1 음향 광학 소자(811)에 5 V에 대응하는 주파수의 RF가 인가된 경우에는, 펄스 레이저 광선 발진 수단(6)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선은 그 광축이 도 2에 있어서 실선으로 나타낸 바와 같이 편향되어 집광점 Pa에 집광된다. 또한, 제1 편향 각도 조정 수단(814)에 상기 구동 회로(91)로부터 예컨대 10 V의 전압이 인가되고, 제1 음향 광학 소자(811)에 10 V에 대응하는 주파수의 RF가 인가된 경우에는, 펄스 레이저 광선 발진 수단(6)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선은 그 광축이 도 2에 있어서 1점 쇄선으로 나타낸 바와 같이 편향되어, 상기 집광점 Pa에서부터 가공 이송 방향(X축 방향)으로 도 2에 있어서 좌측으로 소정량 변위된 집광점 Pb에 집광된다. 한편, 제1 편향 각도 조정 수단(814)에 상기 구동 회로(91)로부터 예컨대 0 V의 전압이 인가되고, 제1 음향 광학 소자(811)에 0 V에 대응하는 주파수의 RF가 인가된 경우에는, 펄스 레이저 광 선 발진 수단(6)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선은 그 광축이 도 2에 있어서 2점 쇄선으로 나타낸 바와 같이 편향되어, 상기 집광점 Pc에서부터 가공 이송 방향(X축 방향)으로 도 2에 있어서 우측으로 소정량 변위된 집광점 Pc에 집광된다. 또한, 제1 음향 광학 편향 수단(81)의 제1 편향 각도 조정 수단(814)에 상기 구동 회로(91)로부터 예컨대 15 V의 전압을 인가하고, 제1 음향 광학 소자(811)에 15 V에 대응하는 주파수의 RF가 인가된 경우에는, 펄스 레이저 광선 발진 수단(6)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선은 도 2에 있어서 파선으로 도시한 바와 같이 레이저 광선 흡수 수단(83)으로 유도된다. 이와 같이, 제1 음향 광학 소자(811)에 의해 편향된 레이저 광선은 제1 편향 각도 조정 수단(814)에 인가되는 전압에 대응하여 가공 이송 방향(X축 방향)으로 편향되게 된다.

또한, 제2 음향 광학 편향 수단(82)도 상기 제1 음향 광학 편향 수단(81)과 마찬가지로, 제2 편향 각도 조정 수단(824)에 인가하는 전압을 조정하고, 제2 음향 광학 소자(821)에 인가하는 RF의 주파수를 조정함으로써, 펄스 레이저 광선 발진 수단(6)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선의 광축을 가공 이송 방향(X축 방향)에 직교하는 산출 이송 방향(Y축 방향 : 도 2에 있어서 지면에 수직인 방향)으로 편향할 수 있다.

도 1로 되돌아가 설명을 계속하면, 도시한 실시 형태에 있어서의 레이저 가공기는 케이싱(521)의 전단부에 설치되어 상기 레이저 광선 조사 장치(52)에 의해 레이저 가공해야 할 가공 영역을 검출하는 촬상 수단(11)을 구비하고 있다. 이 촬상 수단(11)은 가시광선에 의해 촬상하는 통상의 촬상 소자(CCD) 이외에 피가공물 에 적외선을 조사하는 적외선 조명 수단과, 상기 적외선 조명 수단에 의해 조사된 적외선을 잡는 광학계와, 상기 광학계에 의해 잡힌 적외선에 대응한 전기 신호를 출력하는 촬상 소자(적외선 CCD) 등으로 구성되어 있으며, 촬상한 화상 신호를 후술하는 제어 수단에 보낸다.

도 1에 기초하여 설명을 계속하면, 도시한 실시 형태에 있어서의 레이저 가공기는 컨트롤러(20)를 구비하고 있다. 컨트롤러(20)는 컴퓨터에 의해 구성되어 있고, 제어 프로그램에 따라 연산 처리하는 중앙 처리 장치(CPU)(201)와, 제어 프로그램 등을 저장하는 리드 온리 메모리(ROM)(202)와, 후술하는 피가공물의 설계치 데이터나 연산 결과 등을 저장하는 기록 및 판독 가능한 랜덤 액세스 메모리(RAM)(203)와, 카운터(204)와, 입력 인터페이스(205) 및 출력 인터페이스(206)를 구비하고 있다. 컨트롤러(20)의 입력 인터페이스(205)에는 상기 가공 이송량 검출 수단(374), 산출 이송량 검출 수단(384) 및 촬상 수단(11) 등으로부터의 검출 신호가 입력된다. 그리고, 컨트롤러(20)의 출력 인터페이스(206)로부터는, 상기 펄스 모터(372), 펄스 모터(382), 펄스 모터(432), 펄스 모터(532), 펄스 레이저 광선 발진 수단(6) 및 제어 수단(9) 등에 제어 신호를 출력한다. 또한, 상기 랜덤 액세스 메모리(RAM)(203)는 후술하는 피가공물의 설계치 데이터를 기억하는 제1 기억 영역(203a)이나 다른 기억 영역을 구비하고 있다.

도시한 실시 형태에 있어서의 레이저 가공기는 이상과 같이 구성되어 있으며, 이하 그 작용에 대해서 설명한다.

도 4에는 레이저 가공되는 피가공물로서의 반도체 웨이퍼(30)의 평면도가 도 시되어 있다. 도 4에 도시하는 반도체 웨이퍼(30)는 실리콘 웨이퍼로 이루어져 있고, 그 표면(30a)에 격자형으로 배열된 복수의 분할 예정 라인(301)에 의해 복수의 영역이 구획되고, 이 구획된 영역에 IC, LSI 등의 디바이스(302)가 각각 형성되어 있다. 이 각 디바이스(302)는 전부 동일한 구성을 하고 있다. 디바이스(302)의 표면에는 각각 도 5에 도시한 바와 같이 복수의 전극(303)(303a∼303j)이 형성되어 있다. 또한, 도시한 실시 형태에 있어서는, 303a와 303f, 303b와 303g, 303c와 303h, 303d와 303i, 303e와 303j는 X 방향 위치가 동일하다. 이 복수의 전극(303)(303a∼303j)부에 각각 이면(10b)에서부터 전극(303)에 이르는 가공 구멍(비아홀)이 형성된다. 각 디바이스(302)에 있어서의 전극(303)(303a∼303j)의 X 방향(도 5에 있어서 좌우 방향)의 간격 A 및 각 디바이스(302)에 형성된 전극(303)에 있어서의 분할 예정 라인(301)을 사이에 두고 X 방향(도 6에 있어서 좌우 방향)에 인접하는 전극 즉 전극(303e)과 전극(303a)과의 간격 B는 도시한 실시 형태에서는 동일 간격으로 설정되어 있다. 또한, 각 디바이스(302)에 있어서의 전극(303)(303a∼303j)의 Y 방향(도 5에 있어서 상하 방향)의 간격 C 및 각 디바이스(302)에 형성된 전극(303)에 있어서의 분할 예정 라인(301)을 사이에 두고 Y 방향(도 5에 있어서 상하 방향)에 인접하는 전극 즉 전극(303f)과 전극(303a) 및 전극(303j)과 전극(303e)과의 간격 D는 도시한 실시 형태에서는 동일 간격으로 설정되어 있다. 이와 같이 구성된 반도체 웨이퍼(30)는 도 4에 도시하는 각 행 E1……En 및 각 열 F1……Fn에 설치된 디바이스(302)의 개수와 상기 각 간격 A, B, C, D는 그 설계치의 데이터가 상기 랜덤 액세스 메모리(RAM)(203)의 제1 기억 영역(203a)에 저장되어 있다.

전술한 레이저 가공 장치를 이용하여, 상기 반도체 웨이퍼(30)에 형성된 각 디바이스(302)의 전극(303)(303a∼303j)부에 가공 구멍(비아홀)을 형성하는 레이저 가공의 실시 형태에 대해서 설명한다.

상기한 바와 같이 구성된 반도체 웨이퍼(30)는 도 6에 도시한 바와 같이 환상의 프레임(40)에 장착된 폴리올레핀(polyolefine) 등의 합성수지 시트로 이루어지는 보호 테이프(50)에 표면(30a)을 접착한다. 따라서, 반도체 웨이퍼(30)는 이면(30b)이 상측이 된다. 이와 같이 하여 환상의 프레임(40)에 보호 테이프(50)를 통해 지지된 반도체 웨이퍼(30)는 도 1에 도시하는 레이저 가공 장치의 척 테이블(36) 상에 보호 테이프(50) 측을 얹어 놓는다. 그리고, 도시하지 않는 흡인 수단을 작동함으로써 반도체 웨이퍼(30)는 보호 테이프(50)를 통해 척 테이블(36) 상에 흡인 유지된다. 또한, 환상의 프레임(40)은 클램프(362)에 의해 고정된다.

전술한 바와 같이 반도체 웨이퍼(30)를 흡인 유지한 척 테이블(36)은 가공 이송 수단(37)에 의해 촬상 수단(11)의 바로 아래에 위치가 부여된다. 척 테이블(36)이 촬상 수단(11)의 바로 아래에 위치 부여되면, 척 테이블(36) 상의 반도체 웨이퍼(30)는 도 7에 도시하는 좌표 위치에 위치 부여된 상태가 된다. 이 상태에서, 척 테이블(36)에 유지된 반도체 웨이퍼(30)에 형성되어 있는 격자형의 분할 예정 라인(301)이 X축 방향과 Y축 방향으로 평행하게 설치되어 있는지 여부의 얼라이먼트 작업을 실시한다. 즉, 촬상 수단(11)에 의해 척 테이블(36)에 유지된 반도체 웨이퍼(30)를 촬상하고, 패턴 매칭 등의 화상 처리를 실행하여 얼라이먼트 작업을 행한다. 이 때, 반도체 웨이퍼(30)의 분할 예정 라인(301)이 형성되어 있는 표면(301a)은 하측에 위치하고 있지만, 촬상 수단(11)이 전술한 바와 같이 적외선 조명 수단과 적외선을 잡는 광학계 및 적외선에 대응한 전기 신호를 출력하는 촬상 소자(적외선 CCD) 등으로 구성된 촬상 수단을 구비하고 있기 때문에, 반도체 웨이퍼(30)의 이면(301b)을 투과하여 분할 예정 라인(301)을 촬상할 수 있다.

이어서, 척 테이블(36)을 이동하여 반도체 웨이퍼(30)에 형성된 디바이스(302)에 있어서의 최상위의 행 E1의 도 7에 있어서 제일 좌측 단의 디바이스(302)를 촬상 수단(11)의 바로 아래에 위치 부여한다. 그리고, 추가로 디바이스(302)에 형성된 전극(303)(303a∼303j)에 있어서의 도 7에 있어서 좌측 위의 전극(303a)을 촬상 수단(11)의 바로 아래에 위치 부여한다. 이 상태에서 촬상 수단(11)이 전극(303a)을 검출하였다면 그 좌표치(a1)를 제1 가공 이송 시작 위치 좌표치로서 컨트롤러(20)에 보낸다. 그리고, 컨트롤러(20)는 이 좌표치(a1)를 제1 가공 이송 시작 위치 좌표치로서 랜덤 액세스 메모리(RAM)(203)에 저장한다(가공 이송 시작 위치 검출 공정). 이 때, 촬상 수단(11)과 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(10)는 X축 방향으로 소정의 간격을 두고 설치되어 있기 때문에, X 좌표치는 상기 촬상 수단(11)과 집광기(10)와의 간격을 더한 값이 저장된다.

이와 같이 하여 도 7에 있어서 최상위의 행 E1의 디바이스(302)에 있어서의 제1 가공 이송 시작 위치 좌표치(a1)를 검출했으면, 척 테이블(36)을 분할 예정 라인(301)의 간격만큼 Y축 방향으로 산출 이송하는 동시에 X축 방향으로 이동하여 도 7에 있어서 최상위에서부터 2번째의 행 E2에 있어서의 제일 좌측 단의 디바이 스(302)를 촬상 수단(11)의 바로 아래에 위치 부여한다. 그리고, 추가로 디바이스(302)에 형성된 전극(303)(303a∼303j)에 있어서의 도 8에 있어서 좌측 위의 전극(303a)을 촬상 수단(11)의 바로 아래에 위치 부여한다. 이 상태에서 촬상 수단(11)이 전극(303a)을 검출하였다면 그 좌표치(a2)를 제2 가공 이송 시작 위치 좌표치로서 컨트롤러(20)에 보낸다. 그리고, 컨트롤러(20)는 이 좌표치(a2)를 제2 가공 이송 시작 위치 좌표치로서 랜덤 액세스 메모리(RAM)(203)에 저장한다. 이 때, 촬상 수단(11)과 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(10)는 전술한 바와 같이 X축 방향으로 소정의 간격을 두고 설치되어 있기 때문에, X 좌표치는 상기 촬상 수단(11)과 집광기(10)와의 간격을 더한 값이 저장된다. 이후, 컨트롤러(20)는 전술한 산출 이송과 가공 이송 시작 위치 검출 공정을 도 8에 있어서 최하위의 행 En까지 반복 실행하고, 각 행에 형성된 디바이스(302)의 가공 이송 시작 위치 좌표치(a3∼an)를 검출하여 이것을 랜덤 액세스 메모리(RAM)에 저장한다.

이어서, 반도체 웨이퍼(30)의 각 디바이스(302)에 형성된 각 전극(303)(303a∼303j)부에 레이저 가공 구멍(비아홀)을 천공하는 천공 공정을 실시한다. 천공 공정은 우선 가공 이송 수단(37)을 작동하여 척 테이블(36)을 이동하고, 상기 랜덤 액세스 메모리(RAM)(103)에 저장되어 있는 제1 가공 이송 시작 위치 좌표치(a1)를 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(10)의 바로 아래에 위치 부여한다. 이와 같이 제1 가공 이송 시작 위치 좌표치(al)가 집광기(10)의 바로 아래에 위치 부여된 상태가 도 8의 (a)에 도시하는 상태이다. 도 8의 (a)에 도시하는 상태에서 컨트롤러(20)는 척 테이블(36)을 도 8의 (a)에 있어서 화살표 X1로 나타내는 방향으로 소 정의 이동 속도로 가공 이송하도록 상기 가공 이송 수단(37)을 제어하는 동시에, 레이저 광선 조사 수단(52)을 작동하여 집광기(10)로부터 소정 시간 펄스 레이저 광선을 조사한다. 또한, 집광기(10)로부터 조사되는 레이저 광선의 집광점 P는 반도체 웨이퍼(30)의 표면(30a) 부근에 맞춘다. 이 때, 컨트롤러(20)는 펄스 레이저 광선을 조사하는 소정 시간 동안에, 가공 이송량 검출 수단(374)의 판독 헤드(374b)로부터의 검출 신호에 기초하여 제1 음향 광학 편향 수단(81)의 제1 편향 각도 조정 수단(814) 및 제1 출력 조정 수단(815)을 제어하기 위한 제어 신호를 상기 제어 수단(9)에 출력한다. 즉, 컨트롤러(20)는 제어 수단(9)에 대하여 상기 도 3에 도시한 바와 같이 제1 편향 각도 조정 수단(814)에 0∼10 V의 범위에서 구동 펄스 신호(DS)를 출력하도록 제어 신호를 출력한다. 또한, 도시한 실시 형태에 있어서의 천공 공정에 있어서는 펄스 레이저 광선을 Y축 방향으로는 편향시키지 않기 때문에, 컨트롤러(20)는 제어 수단(9)에 대하여 제2 음향 광학 편향 수단(82)의 제2 편향 각도 조정 수단(824)에 5 V의 전압을 인가하는 구동 펄스 신호(DS)를 출력하도록 제어 신호를 출력한다.

한편, 제1 RF 발진기(812)는 제1 편향 각도 조정 수단(814) 및 제1 출력 조정 수단(815)으로부터의 제어 신호에 대응한 RF를 출력한다. 제1 RF 발진기(812)로부터 출력된 RF의 파워는 제1 RF 증폭기(813)에 의해 증폭되어 제1 음향 광학 소자(811)에 인가된다. 제1 RF 발진기(812)로부터 출력된 RF의 파워는 제1 RF 증폭기(813)에 의해 증폭되어 제1 음향 광학 소자(811)에 인가된다. 또한, 제2 RF 발진기(822)도 제2 편향 각도 조정 수단(824) 및 제2 출력 조정 수단(825)으로부터의 제어 신호에 대응한 RF를 출력한다. 제2 RF 발진기(822)로부터 출력된 RF의 파워는 제2 RF 증폭기(823)에 의해 증폭되어 제2 음향 광학 소자(821)에 인가된다. 이 결과, 제1 음향 광학 소자(811) 및 제2 음향 광학 소자(821)는 펄스 레이저 광선 발진 수단(6)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선의 광축을 도 2에 있어서 1점 쇄선으로 나타내는 위치에서 2점 차선으로 나타내는 위치까지의 범위에서 편향시킨다.

상기 천공 공정에 있어서의 가공 조건의 일례에 대해서 설명한다.

광원 : LD 여기 Q 스위치 Nd : YVO4

파장 : 355 ㎚

반복 주파수 : 10 kHz

평균 출력 : 5 W

집광 스폿 직경 : φ15 ㎛

가공 이송 속도 : 50 ㎜/초

이러한 가공 조건에 의해 천공 공정을 실시하면, 실리콘 웨이퍼에는 펄스 레이저 광선의 1 펄스당 깊이가 5 ㎛ 정도인 레이저 가공 구멍을 형성할 수 있다. 따라서, 두께가 50 ㎛인 실리콘 웨이퍼에 전극(303)에 이르는 가공 구멍을 형성하기 위해서는 펄스 레이저 광선을 10 펄스 조사할 필요가 있다. 이 때문에, 상기 가공 조건에 있어서는 50 ㎜/초의 가공 이송 속도로 이동하고 있는 척 테이블(36)에 유지된 반도체 웨이퍼(30)의 제1 가공 이송 시작 위치 좌표치(a1)에 10개의 펄스의 펄스 레이저 광선을 조사함으로써, 전극(303)에 이르는 가공 구멍을 형성할 수 있다.

여기서, 반도체 웨이퍼(30)가 50 ㎜/초의 가공 이송 속도로 이동하고 있을 때에, 반도체 웨이퍼(30)의 제1 가공 이송 시작 위치 좌표치(a1)에 10개의 펄스의 펄스 레이저 광선을 조사하는 방법에 대해서 도 9를 참조하여 설명한다.

상기 가공 조건에 있어서는 펄스 레이저 광선의 반복 주파수가 10 kHz이기 때문에, 1초 동안에 10000 펄스(즉, 100000 ns일 때 1펄스)의 펄스 레이저 광선이 조사된다. 따라서, 10개의 펄스의 펄스 레이저 광선을 조사하기 위한 시간은 1/1000초가 된다. 한편, 50 ㎜/초의 가공 이송 속도로 X1로 나타내는 방향으로 이동하고 있는 반도체 웨이퍼(20)는 1/1000초 동안에 50 ㎛ 이동한다. 따라서, 반도체 웨이퍼(30)가 50 ㎛ 이동하는 사이에 1/1000초 동안 레이저 광선 조사 수단(52)을 작동하고, 이 사이에 펄스 레이저 광선의 집광점을 제1 가공 이송 시작 위치 좌표치(a1)에 위치 부여하도록 제1 음향 광학 편향 수단(81)의 제1 편향 각도 조정 수단(814) 및 제1 출력 조정 수단(815)과 제2 음향 광학 편향 수단(82)의 제2 편향 각도 조정 수단(824) 및 제2 출력 조정 수단(825)에 인가하는 구동 펄스 신호(DS)를 제어하면 된다. 즉, 컨트롤러(20)로부터 보내지는 가공 이송량 검출 수단(374)의 판독 헤드(374b)로부터의 검출 신호에 기초하여 제어 수단(9)이 전술한 바와 같이 제1 음향 광학 편향 수단(81)의 제1 편향 각도 조정 수단(814) 및 제1 출력 조정 수단(815)과 제2 음향 광학 편향 수단(82)의 제2 편향 각도 조정 수단(824) 및 제2 출력 조정 수단(825)에 도 3에 도시된 바와 같이 430 ns 동안 인가하는 전압의 구동 펄스 신호(DS)를 제어하고, 제1 음향 광학 편향 수단(81)의 제1 음향 광학 소자(811) 및 제2 음향 광학 편향 수단(82)의 제2 음향 광학 소자(821)에 인가하는 RF 파워의 주파수를 제어함으로써 행할 수 있다. 이 결과, 반도체 웨이퍼(30)가 가공 이송 방향 X1로 이동하고 있는 상태에 있어서도 제1 가공 이송 시작 위치 좌표치(a1)에 10개의 펄스의 펄스 레이저 광선을 조사할 수 있으므로, 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이 반도체 웨이퍼(30)의 제1 가공 이송 시작 위치 좌표치(a1)에 전극(303)에 이르는 레이저 가공 구멍(304)이 형성된다. 이와 같이 하여, 제1 가공 이송 시작 위치 좌표치(a1)에 10개의 펄스의 펄스 레이저 광선을 조사하였다면, 컨트롤러(20)는 제1 음향 광학 편향 수단(81)의 제1 편향 각도 조정 수단(814)에 15 V의 전압을 레이저 광선이 1펄스 출력될 때마다 430 ns 동안 인가하는 구동 펄스 신호(DS)를 출력하도록 상기 제어 수단(9)에 제어 신호를 출력한다. 이 결과, 제1 제1 음향 광학 소자(811)에는 15 V에 대응하는 주파수의 RF가 인가되고, 펄스 레이저 광선 발진 수단(6)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선(LB)은 도 2에 있어서 파선으로 도시한 바와 같이 레이저 광선 흡수 수단(83)으로 유도된다. 또한, 도시한 실시 형태에 있어서는, 레이저 광선(LB)의 광축을 가공 이송 방향(X축 방향)에 직교하는 산출 이송 방향(Y축 방향)으로는 바꾸지 않기 때문에, 제2 음향 광학 편향 수단(82)의 제2 편향 각도 조정 수단(825)에 상기 구동 회로(91)로부터 5 V의 전압이 레이저 광선이 1펄스 출력될 때마다 430 ns 동안 인가된다. 이 제2 편향 각도 조정 수단(825)에 5 V의 전압이 인가되는 타이밍은 상기 제1 음향 광학 편향 수단(81)의 제1 편향 각도 조정 수단(814)에 제어 전압이 레이저 광선이 1펄스 출력될 때마다 430 ns 동안 인가되는 타이밍과 동일하다.

이상과 같이 하여 상기 제1 음향 광학 편향 수단(81) 및 제2 음향 광학 편향 수단(82)을 구동하기 위한 시간은 전술한 바와 같이 펄스 레이저 광선(LB)의 조사 시간에 대하여 0.43%이기 때문에, 펄스 레이저 광선(LB)의 조사 시간에 대한 제1 음향 광학 소자(811) 및 제2 음향 광학 소자(821)에 RF가 인가되는 시간이 매우 적어도 되기 때문에, 제1 음향 광학 소자(811) 및 제2 음향 광학 소자(821)에 발생하는 열 왜곡이 억제된다.

한편, 컨트롤러(20)는 가공 이송량 검출 수단(374)의 판독 헤드(374b)로부터의 검출 신호를 입력하고 있으며, 이 검출 신호를 카운터(204)에 의해 카운트하고 있다. 그리고, 카운터(204)에 의한 카운트치가 전극(303)의 도 5에 있어서 X축 방향의 간격 A에 상당하는 값에 도달하면, 컨트롤러(20)는 레이저 광선 조사 수단(52)을 제어하여 상기 천공 공정을 실시한다. 그 후에도 컨트롤러(20)는 카운터(204)에 의한 카운트치가 전극(303)의 도 5에 있어서 X축 방향의 간격 A 및 B에 도달할 때마다 컨트롤러(20)는 레이저 광선 조사 수단(52)을 작동하여 상기 천공 공정을 실시한다. 그리고, 도 8의 (b)에서 도시한 바와 같이 반도체 웨이퍼(30)의 E1행의 제일 우측 단의 디바이스(302)에 형성된 전극(303)에 있어서의 도 7에 있어서 제일 우측 단의 전극(303e) 위치에 상기 천공 공정을 실시하면, 상기 가공 이송 수단(37)의 작동을 정지하여 척 테이블(36)의 이동을 정지한다. 이 결과, 반도체 웨이퍼(30)에는, 도 8의 (b)에서 도시한 바와 같이 각 전극(303)(도시하지 않음)부에 레이저 가공 구멍(304)이 형성된다.

이어서, 컨트롤러(20)는 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(10)를 도 8의(b)에 있어서 지면에 수직인 방향으로 산출 이송하도록 상기 제1 산출 이송 수 단(38)을 제어한다. 한편, 컨트롤러(20)는 산출 이송량 검출 수단(384)의 판독 헤드(384b)로부터의 검출 신호를 입력하고 있고, 이 검출 신호를 카운터(204)에 의해 카운트하고 있다. 그리고, 카운터(204)에 의한 카운트치가 전극(303)의 도 5에 있어서 Y축 방향의 간격 C에 상당하는 값에 도달하면, 제1 산출 이송 수단(38)의 작동을 정지하여, 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(10)의 산출 이송을 정지한다. 이 결과, 집광기(10)는 상기 전극(303e)과 대향하는 전극(303j)(도 5 참조)의 바로 위에 위치 부여된다. 이 상태가 도 10의 (a)에 도시하는 상태이다. 도 10의 (a)에 도시하는 상태에서 컨트롤러(20)는 척 테이블(36)을 도 10의 (a)에 있어서 화살표 X2로 나타내는 방향으로 소정의 이동 속도로 가공 이송하도록 상기 가공 이송 수단(37)을 제어하는 동시에, 레이저 광선 조사 수단(52)을 작동하여 상기 천공 공정을 실시한다. 그리고, 컨트롤러(20)는 전술한 바와 같이 가공 이송량 검출 수단(374)의 판독 헤드(374b)로부터의 검출 신호를 카운터(204)에 의해 카운트하여, 그 카운트치가 전극(303)의 도 5에 있어서 X축 방향의 간격 A 및 B에 도달할 때마다 컨트롤러(20)는 레이저 광선 조사 수단(52)을 작동하여 상기 천공 공정을 실시한다. 그리고, 도 10의 (b)에서 도시한 바와 같이 반도체 웨이퍼(30)의 E1행의 제일 우측 단의 디바이스(302)에 형성된 전극(303f) 위치에 상기 천공 공정을 실시하면, 상기 가공 이송 수단(37)의 작동을 정지하여 척 테이블(36)의 이동을 정지한다. 이 결과, 반도체 웨이퍼(30)에는 도 10의 (b)에서 도시한 바와 같이 각 전극(303)(도시하지 않음)부에 레이저 가공 구멍(304)이 형성된다.

이상과 같이 하여, 반도체 웨이퍼(30)의 E1행의 디바이스(302)에 형성된 전 극(303)부에 레이저 가공 구멍(304)이 형성되었다면, 컨트롤러(20)는 가공 이송 수단(37) 및 제1 산출 이송 수단(38)을 작동하여, 반도체 웨이퍼(30)의 E2행의 디바이스(302)에 형성된 전극(303)에 있어서의 상기 랜덤 액세스 메모리(RAM)(203)에 저장되어 있는 제2 가공 이송 시작 위치 좌표치(a2)를 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(10)의 바로 아래에 위치 부여한다. 그리고, 제어 장치(20)는 레이저 광선 조사 수단(52)과 가공 이송 수단(37) 및 제1 산출 이송 수단(38)을 제어하여, 반도체 웨이퍼(30)의 E2행의 디바이스(302)에 형성된 전극(303)부에 전술한 천공 공정을 실시한다. 이후, 반도체 웨이퍼(30)의 E3∼En행의 디바이스(302)에 형성된 전극(303)부에 대해서도 전술한 천공 공정을 실시한다. 이 결과, 반도체 웨이퍼(30)의 각 디바이스(302)에 형성된 모든 전극(303)부에 레이저 가공 구멍(304)이 형성된다.

또한, 상기 천공 공정에 있어서, 도 5에 있어서의 X축 방향의 간격 A 영역 및 간격 B 영역에는 반도체 웨이퍼(30)에 펄스 레이저 광선을 조사하지 않는다. 이와 같이, 반도체 웨이퍼(30)에 펄스 레이저 광선을 조사하지 않기 때문에, 상기 컨트롤러(20)는 제1 음향 광학 편향 수단(81)의 제1 편향 각도 조정 수단(814)에 15 V의 전압을 인가하는 구동 펄스 신호(ds)를 출력하도록 상기 제어 수단(9)에 제어 신호를 출력한다. 이 결과, 제1 음향 광학 소자(811)에는 15 V에 대응하는 주파수의 RF가 인가되고, 펄스 레이저 광선 발진 수단(6)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선(LB)은 도 2에 있어서 파선으로 나타낸 바와 같이 레이저 광선 흡수 수단(83)으로 유도되기 때문에, 반도체 웨이퍼(30)에 조사되는 일은 없다. 또한, 이 때 제2 음향 광학 편향 수단(82)의 제2 편향 각도 조정 수단(825)에는 5 V의 전압이 인가된다.

도 1은 본 발명에 따라서 구성된 레이저 가공기의 사시도.

도 2는 도 1에 도시하는 레이저 가공기에 장비되는 레이저 광선 조사 장치의 구성 블록도.

도 3은 도 2에 도시하는 레이저 광선 조사 장치의 펄스 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진되는 펄스 레이저 광선과 음향 광학 편향 수단에 인가되는 전압의 구동 펄스 신호와의 관계를 도시한 설명도.

도 4는 피가공물로서의 반도체 웨이퍼의 평면도.

도 5는 도 4에 도시하는 반도체 웨이퍼의 일부를 확대하여 도시한 평면도.

도 6은 도 5에 도시하는 반도체 웨이퍼를 환상의 프레임에 장착된 보호 테이프의 표면에 접착한 상태를 도시한 사시도.

도 7은 도 4에 도시하는 반도체 웨이퍼가 도 1에 도시하는 레이저 가공 장치의 척 테이블의 소정 위치에 유지된 상태에 있어서의 좌표와의 관계를 도시한 설명도.

도 8은 도 1에 도시하는 레이저 가공기에 의해 실시하는 천공 공정의 설명도.

도 9는 도 8에 도시하는 천공 공정의 상세한 것을 확대하여 도시한 설명도.

도 10은 도 1에 도시하는 레이저 가공기에 의해 실시하는 천공 공정의 설명도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2 : 정지 베이스 3 : 척 테이블 기구

31 : 안내 레일 36 : 척 테이블

37 : 가공 이송 수단 374 : 가공 이송량 검출 수단

38 : 제1 산출 이송 수단 4 : 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구

41 : 안내 레일 42 : 가동 지지 베이스

43 : 제2 산출 이송 수단 433 : 산출 이송량 검출 수단

5 : 레이저 광선 조사 유닛 51 : 유닛 홀더

52 : 레이저 광선 가공 장치 6 : 펄스 레이저 광선 발진 수단

61 : 펄스 레이저 광선 발진기 62 : 반복 주파수 설정 수단

7 : 출력 조정 수단 81 : 제1 음향 광학 편향 수단

811 : 제1 음향 광학 소자 812 : 제1 RF 발진기

813 : 제1 RF 증폭기 814 : 제1 편향 각도 조정 수단

815 : 제1 출력 조정 수단 82 : 제2 음향 광학 편향 수단

821 : 제2 음향 광학 소자 822 : 제2 RF 발진기

823 : 제2 RF 증폭기 824 : 제2 편향 각도 조정 수단

825 : 제2 출력 조정 수단 83 : 레이저 광선 흡수 수단

9 : 제어 수단 10 : 집광기

101 : 방향 변환 미러 102 : 집광 렌즈

11 : 촬상 수단 20 : 컨트롤러

30 : 반도체 웨이퍼 301 : 분할 예정 라인

302 : 디바이스 303 : 전극

304 : 레이저 가공 구멍 40 : 환상의 프레임

50 : 보호 테이프

Claims

펄스 레이저 광선을 발진하는 펄스 레이저 광선 발진기와, 상기 펄스 레이저 광선 발진기로부터 발진하는 펄스 레이저 광선의 반복 주파수를 설정하는 반복 주파수 설정 수단을 구비한 레이저 광선 발진 수단과,

상기 레이저 광선 발진 수단이 발진한 펄스 레이저 광선의 광축을 편향하는 음향 광학 소자와, 상기 음향 광학 소자에 RF를 인가하는 RF 발진기와, 상기 RF 발진기로부터 출력되는 RF의 주파수를 조정하는 편향 각도 조정 수단과, RF 발진기에 의해 생성되는 RF의 진폭을 조정하는 출력 조정 수단을 구비한 음향 광학 편향 수단과,

상기 편향 각도 조정 수단 및 상기 출력 조정 수단을 제어하는 제어 수단과,

상기 음향 광학 편향 수단에 의해 편향된 레이저 광선을 집광하는 집광기를 구비하고 있는 레이저 광선 조사 장치에 있어서,

상기 제어 수단은 상기 반복 주파수 설정 수단으로부터의 반복 주파수 설정 신호에 기초하여 상기 펄스 레이저 광선 발진기가 발진한 펄스 레이저 광선의 펄스 폭을 포함하는 소정 시간 폭의 구동 펄스 신호를 상기 편향 각도 조정 수단 및 상기 출력 조정 수단에 출력하는 것을 특징으로 하는 레이저 광선 조사 장치.
제1항에 있어서, 상기 반복 주파수 설정 수단은 상기 펄스 레이저 광선 발진기에 여기 트리거를 출력하는 여기 트리거 발신기와 상기 펄스 레이저 광선 발진기 에 발진 트리거를 출력하는 발진 트리거 발신기를 구비하고 있고, 상기 제어 수단은 상기 여기 트리거 발신기가 출력하는 여기 트리거를 기준으로 하여 구동 펄스 신호를 출력하는 시기를 설정하는 레이저 광선 조사 장치.
제1항에 있어서, 상기 음향 광학 편향 수단은 상기 레이저 광선 발진 수단이 발진한 레이저 광선의 광축을 서로 직교하는 방향으로 편향하는 제1 음향 광학 편향 수단과 제2 음향 광학 편향 수단으로 이루어져 있는 레이저 광선 조사 장치.
피가공물을 유지하는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단과, 상기 척 테이블과 상기 레이저 광선 조사 수단을 가공 이송 방향(X축 방향)으로 상대적으로 이동시키는 가공 이송 수단과, 상기 척 테이블과 상기 레이저 광선 조사 수단을 상기 가공 이송 방향(X축 방향)에 직교하는 산출(割り出し) 이송 방향(Y축 방향)으로 상대 이동시키는 산출 이송 수단을 구비하는 레이저 가공기에 있어서,

상기 레이저 광선 조사 수단은 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재한 레이저 광선 조사 장치로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공기.