KR20120090826A

KR20120090826A - 레이저 광선 조사 기구 및 레이저 가공 장치

Info

Publication number: KR20120090826A
Application number: KR1020120011228A
Authority: KR
Inventors: 게이지 노마루
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2011-02-07
Filing date: 2012-02-03
Publication date: 2012-08-17
Also published as: DE102012201779B4; CN102626830B; CN102626830A; KR101770840B1; US9085046B2; US20120199565A1; JP5813959B2; JP2012161812A; DE102012201779A1

Abstract

본 발명은 레이저 빔 발신기로부터 발진된 레이저 빔의 출력을 고속 제어할 수 있는 레이저 빔 조사 기구 및 레이저 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
레이저 빔 조사 기구로서, 레이저 빔 발진기와, 집광 렌즈와, 레이저 빔 발진기와 집광 렌즈 사이에 배치된 출력 조정 유닛을 포함한다. 출력 조정 유닛은, 1/2 파장판과, 제1 편광 빔 스플리터 막과 제2 편광 빔 스플리터 막을 갖는 프리즘과, 제1 편광 빔 스플리터 막과 대향하여 배치된 피에조 액추에이터를 갖는 광로 길이 조정 유닛과, 제2 편광 빔 스플리터 막과 대향하여 배치된 S 편광 성분과 P 편광 성분 사이에 위상차(β)를 생성하는 편광 성분 합성기와, 편광 성분 합성기로 합성된 레이저 빔을 상기 집광 렌즈로 유도하는 광로와 빔 댐퍼로 유도하는 광로로 분할하는 편광 빔 스플리터와, 피에조 액추에이터에 인가하는 전압을 제어함으로써 편광 성분 합성기로 합성된 레이저 빔의 S 편광 성분과 P 편광 성분의 위상차(α+β)를 0도 내지 180도 사이에서 제어하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

레이저 광선 조사 기구 및 레이저 가공 장치{LASER BEAM IRRADIATION DEVICE AND LASER MACHINING APPARATUS}

본 발명은, 레이저 광선 발신기로부터 발진된 레이저 광선의 출력을 고속 제어할 수 있는 레이저 광선 조사 기구 및 레이저 가공 장치에 관한 것이다.

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

반도체 웨이퍼의 스트리트를 따른 절단은, 통상, 다이싱 소(Saw)라고 불리는 절삭 장치에 의해 행해지고 있다. 이 절삭 장치는, 피가공물인 반도체 웨이퍼를 유지하는 척테이블과, 상기 척테이블에 유지된 반도체 웨이퍼를 절삭하기 위한 절단 수단과, 척테이블과 절단 수단을 상대적으로 이동시키는 이동 수단을 구비한다. 절단 수단은, 고속 회전된 스핀들과 상기 스핀들에 장착된 절삭 블레이드를 포함한다. 절삭 블레이드는 원반형의 베이스와 상기 베이스의 측면 외측 둘레부에 장착된 환형의 절단 날을 포함하고 있고, 절단 날은 예컨대 입자 지름 3 ㎛ 정도의 다이아몬드 지립을 전기 주조에 의해 고정하여 두께 2O ㎛ 정도로 형성되어 있다.

또한, 최근에는, IC, LSI 등의 회로의 처리 능력을 향상시키기 위해서, 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 기판의 표면에 SiOF, BSG(SiOB) 등의 무기물계 막이나 폴리이미드계, 파릴렌계 등의 폴리머 막인 유기물계 막을 포함하는 저유전율 절연체 피막(Low-k 막)을 적층시킨 형태의 반도체 웨이퍼가 실용화되어 있다. 그런데, Low-k 막은, 운모와 같이 다층(5층?15층)으로 적층되어 있고 매우 약하기 때문에, 절삭 블레이드에 의해 스트리트를 따라 절삭하면, Low-k 막이 박리되고, 이 박리가 회로까지 도달하여 반도체 칩에 치명적인 손상을 입힌다는 문제가 있다.

전술한 문제를 해소하기 위해, Low-k 막에 레이저 광선을 조사하여 Low-k 막을 제거하고, Low-k 막이 제거된 스트리트를 절삭 블레이드에 의해 절삭하는 가공 장치가 하기 특허문헌 1에 개시되어 있다.

그런데, 스트리트 상의 Low-k 막에 회로의 기능을 테스트하기 위한 테스트 엘리먼트 그룹(TEG)이라 불리는 테스트용의 금속 패턴이 부분적으로 배치되어 있는 반도체 웨이퍼에서는, Low-k 막을 제거하기 위해서 레이저 광선을 조사해도, 구리나 알루미늄 등을 포함하는 금속 패턴이 레이저 광선을 방해하여 Low-k 막을 원활히 제거할 수 없다는 문제가 있다. 그래서, 금속 패턴을 제거할 수 있는 정도로 레이저 광선의 출력을 높여 스트리트에 레이저 광선을 조사하면, Low-k 막만이 형성되어 있는 스트리트부의 반도체 기판이 파손되어 부스러기가 비산하고, 이 부스러기가 회로에 접속되는 본딩 패드 등에 부착되어 반도체 칩의 품질을 저하시킨다는 새로운 문제가 생긴다.

이러한 문제를 해소하기 위해, 테스트용 금속 패턴이 위치하는 영역과 저유전율 절연체 피막의 영역에, 각각 다른 가공 조건으로 레이저 광선을 조사하여 테스트용 금속 패턴 및 저유전율 절연체 피막을 제거하는 레이저 가공 방법이 하기 특허문헌 2에 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2003-320466호 공보 일본 특허 공개 제2005-118832호 공보

그렇게 하여, 레이저 광선 발신기로부터 발진된 레이저 광선의 출력을 가공 이송 속도에 추종하여 조정하는 것이 어렵고, 테스트용 금속 패턴이 위치하는 영역을 확실하게 제거하는 것이 곤란하다는 문제가 있다.

본 발명은 상기 사실에 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 기술적 과제는, 레이저 광선 발진기로부터 발진된 레이저 광선의 출력을 고속 제어할 수 있는 레이저 광선 조사 기구 및 레이저 가공 장치를 제공하는 것이다.

청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 레이저 빔의 조사 기구로서, 레이저 빔을 발진하는 레이저 빔 발진기와, 상기 레이저 빔 발진기로부터 발진된 레이저 빔을 집광하여 조사하는 집광 렌즈와, 상기 레이저 빔 발진기와 상기 집광 렌즈 사이에 배치되어, 상기 레이저 빔 발진기로부터 발진된 레이저 빔의 출력을 조정하는 출력 조정 수단을 구비하고, 상기 출력 조정 수단은, 상기 레이저 빔 발진기로부터 발진된 직선 편광의 레이저 빔의 편광면을 45도 회전시키는 1/2 파장판과, 상기 1/2 파장판에 의해서 편광면이 45도 회전된 레이저 빔을 입사시켜, 각각 S 편광 성분을 반사하고 P 편광 성분을 투과시키는 제1 편광 빔 스플리터 막 및 제2 편광 빔 스플리터 막을 갖는 프리즘과, 상기 제1 편광 빔 스플리터 막과 대향하여 배치되고 상기 제1 편광 빔 스플리터 막을 투과한 레이저 빔의 P 편광 성분을 반사하는 미러면을 구비한 제1 미러와, 상기 제1 미러에 장착되어 인가하는 전압에 대응하여 상기 제1 미러의 상기 미러면과 상기 제1 편광 빔 스플리터 막의 간격을 조정하는 피에조 액추에이터를 포함하고, 상기 제1 편광 빔 스플리터 막에서 반사된 레이저 빔의 S 편광 성분과 상기 제1 미러의 상기 미러면에서 반사된 P 편광 성분 사이에 제1 위상차(α)를 생성하는 광로 길이 조정 수단과, 상기 제2 편광 빔 스플리터 막과 대향하여 정해진 간격을 갖고 배치되고 상기 제1 미러의 상기 미러면에서 반사하여 상기 제2 편광 빔 스플리터 막을 투과한 P 편광 성분을 반사하는 미러면을 갖는 제2 미러를 포함하고, 상기 제1 편광 빔 스플리터 막에서 반사되어, 상기 제2 편광 빔 스플리터 막에서 반사된 S 편광 성분과, 상기 제2 편광 빔 스플리터 막을 투과하여 상기 제2 미러의 상기 미러면에서 반사된 P 편광 성분 사이에 제2 위상차(β)를 생성하는 편광 성분 합성 수단과, 제3 편광 빔 스플리터 막을 가지며, 상기 편광 성분 합성 수단으로 합성된 레이저 빔을 상기 제3 편광 빔 스플리터 막에 의해 상기 집광 렌즈를 향하는 광로와 빔 댐퍼를 향하는 광로로 분할하는 빔 분할 수단과, 상기 광로 길이 조정 수단의 상기 피에조 액추에이터에 인가하는 전압을 제어하고, 상기 제1 미러의 상기 미러면과 상기 제1 편광 빔 스플리터 막의 간격을 조정함으로써, 상기 편광 성분 합성 수단으로 합성된 레이저 빔의 S 편광 성분과 P 편광 성분의 제3 위상차(α＋β)를 0도 내지 180도 사이에서 제어하는 제어 수단을 구비한 레이저 빔 조사 기구가 제공된다.

청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 레이저 가공 장치로서, 피가공물을 유지하는 유지면을 갖는 척테이블과, 상기 척테이블에 유지된 피가공물에 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사 기구와, 상기 척테이블과 상기 레이저 빔 조사 기구를 가공 이송 방향으로 상대적으로 가공 이송하는 가공 이송 수단과, 상기 척테이블과 상기 레이저 빔 조사 기구를 가공 이송 방향에 직교하는 인덱싱 이송 방향으로 상대적으로 인덱싱 이송하는 인덱싱 이송 수단을 구비하고, 상기 레이저 빔 조사 기구는, 레이저 빔을 발진하는 레이저 빔 발진기와, 상기 레이저 빔 발진기로부터 발진된 레이저 빔을 집광하여 조사하는 집광 렌즈와, 상기 레이저 빔 발진기와 상기 집광 렌즈 사이에 배치되고 상기 레이저 빔 발진기로부터 발진된 레이저 빔의 출력을 조정하는 출력 조정 수단을 구비하고, 상기 출력 조정 수단은, 상기 레이저 빔 발진기로부터 발진된 직선 편광의 레이저 빔의 편광면을 45도 회전시키는 1/2 파장판과, 상기 1/2 파장판에 의해 편광면이 45도 회전된 레이저 빔을 입사시켜, 각각 S 편광 성분을 반사하고 P 편광 성분을 투과시키는 제1 편광 빔 스플리터 막 및 제2 편광 빔 스플리터 막을 갖는 프리즘과, 상기 제1 편광 빔 스플리터 막과 대향하여 배치되고 제1 편광 빔 스플리터 막을 투과한 레이저 빔의 P 편광 성분을 반사하는 미러면을 구비한 제1 미러와, 상기 제1 미러에 장착되어 인가하는 전압에 대응하여 상기 제1 미러의 상기 미러면과 상기 제1 편광 빔 스플리터 막의 간격을 조정하는 피에조 액추에이터를 포함하고, 상기 제1 편광 빔 스플리터 막에서 반사된 레이저 빔의 S 편광 성분과 상기 제1 미러의 상기 미러면에서 반사된 P 편광 성분 사이에 제1 위상차(α)를 생성하는 광로 길이 조정 수단과, 상기 제2 편광 빔 스플리터 막과 대향하여 정해진 간격을 갖고 배치되고 상기 제1 미러의 상기 미러면에서 반사되어 상기 제2 편광 빔 스플리터 막을 투과한 P 편광 성분을 반사하는 미러면을 갖는 제2 미러를 포함하고, 상기 제1 편광 빔 스플리터 막에서 반사되고 상기 제2 편광 빔 스플리터 막에서 반사된 S 편광 성분과, 상기 제2 편광 빔 스플리터 막을 투과하고 상기 제2 미러의 상기 미러면에서 반사된 P 편광 성분 사이에 제2 위상차(β)를 생성하는 편광 성분 합성 수단과, 제3 편광 빔 스플리터 막을 가지며, 상기 편광 성분 합성 수단으로 합성된 레이저 빔을 상기 제3 편광 빔 스플리터 막에 의해 상기 집광 렌즈를 향하는 광로와 빔 댐퍼를 향하는 광로로 분할하는 빔 분할 수단과, 상기 광로 길이 조정 수단의 상기 피에조 액추에이터에 인가하는 전압을 제어하고, 상기 제1 미러의 상기 미러면과 상기 제1 편광 빔 스플리터 막의 간격을 조정함으로써, 상기 편광 성분 합성 수단으로 합성된 레이저 빔의 S 편광 성분과 P 편광 성분의 제3 위상차(α＋β)를 0도 내지 180도 사이에서 제어하는 제어 수단을 구비한 레이저 가공 장치가 제공된다.

본 발명에 의한 레이저 광선 조사 기구는 전술한 바와 같이 구성되어, 출력 조정 수단의 광로 길이 조정 수단을 구성하는 피에조 액추에이터에 인가하는 전압값을 제어하고, 제1 미러의 미러면과 제1 편광 빔 스플리터 막의 간격을 조정함으로써, 편광 성분 합성 수단으로 합성된 레이저 광선의 S 편광 성분과 P 편광 성분의 제3 위상차(α＋β)를 0도 내지 180도 사이에서 제어하기 때문에, 집광 렌즈로부터 조사되는 레이저 광선의 출력을 조정할 수 있다. 또한, 제1 미러의 미러면과 제1 편광 빔 스플리터 막의 간격을 조정하는 피에조 액추에이터는 인가하는 전압값에 대응하여 연장되고, 수 ㎛의 변위가 가능하기 때문에 고속 제어가 가능하다. 따라서, 레이저 가공 장치에서 피가공물을 가공 이송하는 가공 이송 속도에 추종하여 집광 렌즈로부터 피가공물에 조사되는 레이저 광선의 출력을 조정할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따라 구성된 레이저 가공 장치의 사시도.
도 2는 도 1에 도시하는 레이저 가공 장치에 장비되는 본 발명에 따라 구성된 레이저 광선 조사 기구의 제1 실시형태를 도시하는 블록 구성도.
도 3은 본 발명에 따라 구성된 레이저 광선 조사 기구의 제2 실시형태를 도시하는 블록 구성도.
도 4는 도 1에 도시하는 레이저 가공 장치에 장비되는 제어 수단의 블록 구성도.
도 5는 피가공물인 반도체 웨이퍼의 사시도.
도 6은 도 5에 도시하는 반도체 웨이퍼의 단면 확대도.
도 7은 도 1에 도시하는 레이저 가공 장치에 의해 도 5 및 도 6에 도시하는 반도체 웨이퍼에 실시하는 레이저 광선 조사 공정의 설명도.

이하, 본 발명에 따라 구성된 레이저 광선 조사 기구 및 레이저 가공 장치의 적합한 실시형태에 관해서, 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1에는, 본 발명에 따라 구성된 레이저 광선 조사 기구를 장비한 레이저 가공 장치의 사시도가 도시되어 있다. 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치(1)는, 정지 베이스(2)와, 상기 정지 베이스(2)에 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향(X축 방향)으로 이동 가능하게 배치되어 피가공물을 유지하는 척테이블 기구(3)와, 정지 베이스(2)에 상기 X축 방향과 직교하는 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)으로 이동 가능하게 배치된 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(4)와, 상기 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(4)에 화살표 Z로 나타내는 집광점 위치 조정 방향(Z축 방향)으로 이동 가능하게 배치된 레이저 광선 조사 유닛(5)을 구비한다.

상기 척테이블 기구(3)는, 정지 베이스(2) 상에 X축 방향을 따라 평행하게 배치된 한 쌍의 안내 레일(31, 31)과, 상기 안내 레일(31, 31) 상에 X축 방향으로 이동 가능하게 배치된 제1 슬라이딩 블록(32)과, 상기 제1 슬라이딩 블록(32) 상에 Y축 방향으로 이동 가능하게 배치된 제2 슬라이딩 블록(33)과, 상기 제2 슬라이딩 블록(33) 상에 원통 부재(34)로 지지된 지지 테이블(35)과, 피가공물 유지 수단으로서의 척테이블(36)을 구비한다. 이 척테이블(36)은 다공성 재료로 형성된 흡착척(361)을 구비하고 있고, 흡착척(361)의 상면인 유지면 상에 피가공물인 예컨대 원형 형상의 반도체 웨이퍼를 도시하지 않는 흡인 수단에 의해 유지하도록 되어 있다. 이와 같이 구성된 척테이블(36)은, 원통 부재(34) 내에 배치된 도시하지 않는 펄스 모터로 회전된다. 또한, 척테이블(36)에는, 반도체 웨이퍼 등의 피가공물을 보호 테이프를 개재하여 지지하는 환형의 프레임을 고정하기 위한 클램프(362)가 배치되어 있다.

상기 제1 슬라이딩 블록(32)은, 그 하면에 상기 한 쌍의 안내 레일(31, 31)과 감합하는 한 쌍의 피안내홈(321, 321)이 형성되어 있고, 그 상면에 X축 방향을 따라 평행하게 형성된 한 쌍의 안내 레일(322, 322)이 설치되어 있다. 이와 같이 구성된 제1 슬라이딩 블록(32)은, 피안내홈(321, 321)이 한 쌍의 안내 레일(31, 31)에 감합됨으로써, 한 쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라 X축 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 도시한 실시형태에서의 척테이블 기구(3)는, 제1 슬라이딩 블록(32)을 한 쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라 X축 방향으로 이동시키기 위한 가공 이송 수단(37)을 구비한다. 가공 이송 수단(37)은, 상기 한 쌍의 안내 레일(31, 31) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(371)와, 상기 수나사 로드(371)를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터(372) 등의 구동원을 포함한다. 수나사 로드(371)는, 그 일단이 상기 정지 베이스(2)에 고정된 베어링 블록(373)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(372)의 출력축에 전동(傳動) 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드(371)는, 제1 슬라이딩 블록(32)의 중앙부 하면에 돌출되어 설치된 도시하지 않는 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(372)에 의해 수나사 로드(371)를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 제1 슬라이딩 블록(32)은 안내 레일(31, 31)을 따라 X축 방향으로 이동된다.

레이저 가공 장치(1)는, 상기 척테이블(36)의 가공 이송량을 검출하기 위한 가공 이송량 검출 수단(374)을 구비한다. 가공 이송량 검출 수단(374)은, 안내 레일(31)을 따라 배치된 선형 스케일(374a)과, 제1 슬라이딩 블록(32)에 배치되어 제1 슬라이딩 블록(32)과 함께 선형 스케일(374a)을 따라 이동하는 판독 헤드(374b)를 포함한다. 상기 가공 이송량 검출 수단(374)의 판독 헤드(374b)는, 도시한 실시형태에서는 1 ㎛ 마다 1 펄스의 펄스 신호를 후술하는 제어 수단에 보낸다. 그리고 후술하는 제어 수단은, 입력한 펄스 신호를 카운트함으로써, 척테이블(36)의 가공 이송량을 검출한다.

상기 제2 슬라이딩 블록(33)은, 그 하면에 상기 제1 슬라이딩 블록(32)의 상면에 설치된 한 쌍의 안내 레일(322, 322)과 감합하는 한 쌍의 피안내홈(331, 331)이 형성되어 있고, 이 피안내홈(331, 331)을 한 쌍의 안내 레일(322, 322)에 감합함으로써, Y축 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 도시한 실시형태에서의 척테이블 기구(3)는, 제2 슬라이딩 블록(33)을 제1 슬라이딩 블록(32)에 설치된 한 쌍의 안내 레일(322, 322)을 따라 Y축 방향으로 이동시키기 위한 제1 인덱싱 이송 수단(38)을 구비한다. 제1 인덱싱 이송 수단(38)은, 상기 한 쌍의 안내 레일(322, 322) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(381)와, 상기 수나사 로드(381)를 회전 구동하기 위한 펄스 모터(382) 등의 구동원을 포함한다. 수나사 로드(381)는, 그 일단이 상기 제1 슬라이딩 블록(32)의 상면에 고정된 베어링 블록(383)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(382)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드(381)는, 제2 슬라이딩 블록(33)의 중앙부 하면에 돌출되어 설치된 도시하지 않는 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(382)에 의해 수나사 로드(381)를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 제2 슬라이딩 블록(33)은 안내 레일(322, 322)을 따라 Y축 방향으로 이동된다.

레이저 가공 장치(1)는, 상기 제2 슬라이딩 블록(33)의 인덱싱 가공 이송량을 검출하기 위한 인덱싱 이송량 검출 수단(384)을 구비한다. 인덱싱 이송량 검출 수단(384)은, 안내 레일(322)을 따라 배치된 선형 스케일(384a)과, 제2 슬라이딩 블록(33)에 배치되어 제2 슬라이딩 블록(33)과 선형 스케일(384a)을 따라 이동하는 판독 헤드(384b)를 포함한다. 상기 인덱싱 이송량 검출 수단(384)의 판독 헤드(384b)는, 도시한 실시형태에서는 1 ㎛ 마다 1 펄스의 펄스 신호를 후술하는 제어 수단에 보낸다. 그리고 후술하는 제어 수단은, 입력한 펄스 신호를 카운트함으로써, 척테이블(36)의 인덱싱 이송량을 검출한다.

상기 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(4)는, 정지 베이스(2) 상에 Y축 방향을 따라 평행하게 배치된 한 쌍의 안내 레일(41, 41)과, 상기 안내 레일(41, 41) 상에 화살표 Y로 나타내는 방향으로 이동 가능하게 배치된 가동 지지 베이스(42)를 구비한다. 이 가동 지지 베이스(42)는, 안내 레일(41, 41) 상에 이동 가능하게 배치된 이동 지지부(421)와, 상기 이동 지지부(421)에 부착된 장착부(422)를 포함한다. 장착부(422)는, 일측면에 Z축 방향으로 연장되는 한 쌍의 안내 레일(423, 423)이 평행하게 설치되어 있다. 도시한 실시형태에서의 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(4)는, 가동 지지 베이스(42)를 한 쌍의 안내 레일(41, 41)을 따라 Y축 방향으로 이동시키기 위한 제2 인덱싱 이송 수단(43)을 구비한다. 제2 인덱싱 이송 수단(43)은, 상기 한 쌍의 안내 레일(41, 41) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(431)와, 상기 수나사 로드(431)를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터(432) 등의 구동원을 포함한다. 수나사 로드(431)는, 그 일단이 상기 정지 베이스(2)에 고정된 도시하지 않는 베어링 블록에 회전 가능하게 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 하면에 돌출되어 설치된 도시하지 않는 암나사 블록에 형성된 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 이 때문에, 펄스 모터(432)에 수나사 로드(431)를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 가동 지지 베이스(42)는 안내 레일(41, 41)을 따라 Y축 방향으로 이동된다.

도 1에 기초하여 설명을 계속하면, 레이저 가공 장치(1)는, 레이저 광선 조사 유닛(5)의 유닛 홀더(51)를 가동 지지 베이스(42)의 장착부(422)에 설치된 한 쌍의 안내 레일(423, 423)을 따라 화살표 Z로 나타내는 집광점 위치 조정 방향(Z축 방향) 즉, 척테이블(36)의 유지면에 대하여 수직 방향으로 이동시키기 위한 집광점 위치 조정 수단(53)을 구비한다. 집광점 위치 조정 수단(53)은, 한 쌍의 안내 레일(423, 423) 사이에 배치된 수나사 로드(도시 생략)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 구동시킴으로써, 상기 레이저 광선 조사 유닛(5)을 안내 레일(423, 423)을 따라 Z축 방향으로 이동시킨다. 또한, 도시한 실시형태에서는 펄스 모터(532)를 정회전 구동시킴으로써 레이저 광선 조사 유닛(5)을 위쪽으로 이동시키고, 펄스 모터(532)를 역회전 구동시킴으로써 레이저 광선 조사 유닛(5)을 아래쪽으로 이동시키도록 되어 있다.

레이저 광선 조사 유닛(5)은, 유닛 홀더(51)와, 상기 유닛 홀더(51)에 부착된 원통형상의 유닛 하우징(52)을 구비하고 있고, 유닛 홀더(51)가 상기 가동 지지 베이스(42)의 장착부(422)에 한 쌍의 안내 레일(423, 423)을 따라 이동 가능하게 배치되어 있다. 유닛 홀더(51)에 부착된 유닛 하우징(52)에는, 상기 척테이블(36)에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 기구가 배치되어 있다. 이 레이저 광선 조사 기구의 제1 실시형태에 대해서, 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2에 도시하는 실시형태에서의 레이저 광선 조사 기구(6)는, 펄스 레이저 광선을 발진하는 펄스 레이저 광선 발진 수단(61)과, 상기 펄스 레이저 광선 발진 수단(61)으로부터 발진된 레이저 광선을 집광하여 상기 척테이블(36)에 유지된 피가공물에 조사하는 집광기(62)와, 펄스 레이저 광선 발진 수단(61)과 집광기(62) 사이에 배치되어 펄스 레이저 광선 발진 수단(61)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선의 출력을 조정하는 출력 조정 수단(63)을 구비한다. 펄스 레이저 광선 발진 수단(61)은, YAG 레이저 발진기 또는 YVO4 레이저 발진기를 포함하는 펄스 레이저 광선 발진기(611)와, 이것에 부설된 반복 주파수 설정 수단(612)으로 구성되어 있고, 예컨대 파장이 355 ㎚인 펄스 레이저 광선을 발진한다. 상기 집광기(62)는, 펄스 레이저 광선 발진 수단(61)으로부터 발진되어 출력 조정 수단(63)에 의해 출력이 조정된 펄스 레이저 광선을 도 2에서 아래쪽을 향해 방향을 변환하는 방향 변환 미러(621)와, 상기 방향 변환 미러(621)에 의해 방향 변환된 펄스 레이저 광선을 집광하는 집광 렌즈(622)를 구비하고, 상기 집광 렌즈(622)에 의해 집광된 펄스 레이저 광선을 척테이블(36)의 유지면에 유지된 피가공물에 조사한다. 이와 같이 구성된 집광기(62)는, 유닛 하우징(52)의 선단에 배치된다.

상기 펄스 레이저 광선 발진 수단(61)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선의 출력을 조정하는 출력 조정 수단(63)은, 펄스 레이저 광선 발진 수단(61)으로부터 발진된 직선 편광의 펄스 레이저 광선의 편광면을 45도 회전시키는 1/2 파장판(631)과, 상기 1/2 파장판(631)에 의해 편광면이 45도 회전된 직선 편광의 레이저 광선을 입사시켜 S 편광 성분을 반사시키고 P 편광 성분을 투과시키는 제1 편광 빔 스플리터 막(632a) 및 제2 편광 빔 스플리터 막(632b)을 구비한 프리즘(632)과, 상기 프리즘(632)의 제1 편광 빔 스플리터 막(632a)에 대향하여 배치된 광로 길이 조정 수단(633)과, 프리즘(632)의 제2 편광 빔 스플리터 막(632b)에 대향하여 배치된 편광 성분 합성 수단(636)을 구비한다.

상기 1/2 파장판(631)은, 펄스 레이저 광선 발진 수단(61)으로부터 발진된 직선 편광의 펄스 레이저 광선의 편광면을 제1 편광 빔 스플리터 막(632a)에 대하여 45도 회전시켜, P 편광 성분과 S 편광 성분이 균등한 강도 분포가 되도록 조정한다. 프리즘(632)의 제1 편광 빔 스플리터 막(632a) 및 제2 편광 빔 스플리터 막(632b)은, 1/2 파장판(631)에 의해 편광면이 45도 회전된 직선 편광의 레이저 광선의 S 편광 성분을 반사하고, P 편광 성분을 투과시킨다. 광로 길이 조정 수단(633)은, 제1 편광 빔 스플리터 막(632a)과 대향하는 미러면(634a)을 구비한 제1 미러(634)와, 상기 제1 미러(634)의 배면에 장착된 피에조 액추에이터(635)를 포함한다. 제1 미러(634)는, 프리즘(632)의 제1 편광 빔 스플리터 막(632a)을 투과한 P 편광 성분을 반사한다. 피에조 액추에이터(635)는, 인가하는 전압값에 대응하여 연장되는 압전 소자로 구성되고, 후술하는 제어 수단에 의해 제어된다. 이와 같이 구성된 광로 길이 조정 수단(633)은, 피에조 액추에이터(635)에 인가하는 전압값에 대응하여 제1 미러(634)의 미러면(634a)과 제1 편광 빔 스플리터 막(632a)의 간격(d0)을 조정함으로써, 제1 편광 빔 스플리터 막(632a)에서 반사된 직선 편광의 레이저 광선의 S 편광 성분과 제1 미러(634)의 미러면(634a)에서 반사된 P 편광 성분 사이에 위상차(α)를 생성한다. 상기 편광 성분 합성 수단(636)은, 프리즘(632)의 제2 편광 빔 스플리터 막(632b)에 정해진 간격(dl)을 갖고 대향하는 미러면(637a)을 구비한 제2 미러(637)를 포함한다. 이 제2 미러(637)를 포함하는 편광 성분 합성 수단(636)은, 상기 제1 편광 빔 스플리터 막(632a)에서 반사되고 제2 편광 빔 스플리터 막(632b)에서 반사된 S 편광 성분과 제2 편광 빔 스플리터 막(632b)을 투과하고 제2 미러(637)의 미러면(637a)에서 반사된 P 편광 성분 사이에 위상차(β)를 생성하여 양쪽 편광 성분을 합성한다.

도 2를 참조하여 설명을 계속하면, 출력 조정 수단(63)은, 상기 제2 편광 빔 스플리터 막(632b)에서 반사된 S 편광 성분과 제2 편광 빔 스플리터 막(632b)을 투과하고 제2 미러(637)의 미러면(637a)에서 반사된 P 편광 성분이 합성되어 프리즘(632)으로부터 출력된 레이저 광선의 방향을 변환하는 방향 변환 미러(638)와, 상기 방향 변환 미러(638)에 의해 방향 변환된 레이저 광선을 분할하는 빔 분할 수단(639)을 구비한다. 빔 분할 수단(639)은, 1/2 파장판(639a)과 편광 빔 스플리터 막을 구비한 편광 빔 스플리터(639b)를 포함한다. 1/2 파장판(639a)은, 프리즘(632)으로부터 출력된 레이저 광선의 편광면을 45도 회전시켜 원래의 상태로 복귀시킨다. 편광 빔 스플리터 막을 구비한 편광 빔 스플리터(639b)는, 1/2 파장판(639a)에 의해 편광면이 45도 회전된 레이저 광선의 S 편광 성분을 반사하여 빔 댐퍼(64)에 유도하고, P 편광 성분을 투과하여 상기 집광기(62)에 유도한다. 또한, 도 2에 나타내는 빔 분할 수단(639)은 1/2 파장판(639a)과 편광 빔 스플리터 막을 구비한 편광 빔 스플리터(639b)를 포함하고 있는 예를 나타냈지만, 1/2 파장판(639a)를 이용하지 않고 편광 빔 스플리터(639b)의 편광 빔 스플리터 막을 45도 회전시키도록 구성해도 좋다.

레이저 광선 조사 기구(6)의 출력 조정 수단(63)은 이상과 같이 구성되어 있고, 이하 출력 조정의 원리에 대해서 설명한다.

프리즘(632)의 제1 편광 빔 스플리터 막(632a) 및 제2 편광 빔 스플리터 막(632b)에서 반사된 레이저 광선의 S 편광 성분과, 제1 편광 빔 스플리터 막(632a)을 투과하여 광로 길이 조정 수단(633)을 구성하는 제1 미러(634)의 미러면(634a)에서 반사되고 제2 미러(637)의 미러면(637a)에서 반사된 P 편광 성분 사이에는, 위상차(α＋β)가 생성된다. 이와 같이 위상차(α＋β)가 생성된 S 편광 성분과 P 편광 성분은, 빔 분할 수단(639)을 향해 출력된다. 레이저 광선의 S 편광 성분과 S 편광 성분에 대하여 위상차(α＋β)가 가해진 P 편광 성분이 합성되면, 위상차(α＋β)의 값에 의해 레이저 광선의 편광 특성이 달라진다. 즉, 위상차(α＋β)가 O도인 경우, 편광은, 편광 빔 스플리터(639b)의 편광 빔 스플리터 막에 대하여 P 편광 성분만으로 이루어지고, 레이저 광선은 모두 편광 빔 스플리터(639b)를 투과하여 상기 집광기(62)에 유도된다. 한편, 위상차(α＋β)가 180도인 경우, 편광은 빔 스플리터(639b)의 편광 빔 스플리터 막에 대하여 S 편광 성분만으로 이루어지고, 레이저 광선은 전부 편광 빔 스플리터(639b)의 편광 빔 스플리터 막에서 반사되어 빔 댐퍼(64)에 유도된다. 위상차(α＋β)가 0도 내지 180도로 변화됨에 따라 레이저 광선의 P 편광 성분이 서서히 적어진다. 따라서, 위상차(α＋β)를 0도 내지 180도 사이에서 제어함으로써, 레이저 광선의 P 편광 성분 즉, 집광기(62)를 통해 피가공물에 조사되는 레이저 광선의 출력을 조정할 수 있다. 위상차(α＋β)의 조정은, 광로 길이 조정 수단(633)을 구성하는 피에조 액추에이터(635)에 인가하는 전압값을 제어하고, 제1 미러(634)의 미러면(634a)과 제1 편광 빔 스플리터 막(632a)의 간격(d0)을 조정함으로써 달성할 수 있다. 광로 길이 조정 수단(633)을 구성하는 피에조 액추에이터(635)는, 전술한 바와 같이 인가하는 전압값에 대응하여 연장되는 압전 소자로 구성되어, 수 ㎛의 변위가 가능하고 공진 주파수가 300 ㎑를 초과하는 것도 있어, 응답성이 우수하고 고속 제어가 가능하다.

다음으로, 출력 조정 수단(63)의 제2 실시형태에 대해서, 도 3을 참조하여 설명한다. 또한, 도 3에 도시하는 출력 조정 수단(63)은, 상기 도 2에 도시하는 출력 조정 수단(63)과 프리즘(632)의 형상이 상위하는 것 이외에는 실질적으로 동일한 구성이기 때문에, 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명은 생략한다. 도 3에 도시하는 출력 조정 수단(63)의 프리즘(632)은, 제1 편광 빔 스플리터 막(632a) 및 제2 편광 빔 스플리터 막(632b) 이외에, 3개의 반사면(632c, 632d, 632e)을 구비한다. 이와 같이 구성된 프리즘(632)은, 펄스 레이저 광선 발진 수단(61)으로부터 발진되어 1/2 파장판(631)에 의해 편광면이 45도 회전된 직선 편광의 레이저 광선을, 다음과 같이 반사하여 출력한다. 즉, 펄스 레이저 광선 발진 수단(61)으로부터 발진되어 1/2 파장판(631)에 의해 편광면이 45도 회전된 직선 편광의 레이저 광선의 S 편광 성분은, 제1 편광 빔 스플리터 막(632a)에 의해 반사되고 또한 반사면(632c 및 632d)을 통해 제2 편광 빔 스플리터 막(632b)에 도달한다. 한편, 펄스 레이저 광선 발진 수단(61)으로부터 발진되어 1/2 파장판(631)에 의해 편광면이 45도 회전된 직선 편광의 레이저 광선의 P 편광 성분은, 제1 편광 빔 스플리터 막(632a)을 투과하여 광로 길이 조정 수단(633)을 구성하는 제1 미러(634)의 미러면(634a)에서 반사되고, 또한 반사면(632c 및 632d)을 통해 제2 편광 빔 스플리터 막(632b)에 도달한다. 제2 편광 빔 스플리터 막(632b)에 도달한 S 편광 성분은, 제2 편광 빔 스플리터 막(632b)에서 반사면(632e)을 향해 반사된다. 한편, 제2 편광 빔 스플리터 막(632b)에 도달한 P 편광 성분은, 제2 편광 빔 스플리터 막(632b)을 투과하여 제2 미러(637)의 미러면(637a)에서 반사되고, S 편광 성분과 합성되어 반사면(632e)에 도달한다. 이와 같이 S 편광 성분과 P 편광 성분이 합성된 레이저 광선은, 반사면(632e)에서 반사되어 빔 분할 수단(639)을 향해서 출력된다. 이상과 같이 하여 프리즘(632) 내를 복수회 반사하여 출력되는 레이저 광선도, 상기 도 2에 도시하는 실시형태와 마찬가지로, 제1 편광 빔 스플리터 막(632a), 반사면(632c 및 632d), 제2 편광 빔 스플리터 막(632b)에서 반사된 레이저 광선의 S 편광 성분과, 제1 편광 빔 스플리터 막(632a)을 투과하여 광로 길이 조정 수단(633)을 구성하는 제1 미러(634)의 미러면(634a), 반사면(632c 및 632d), 제2 편광 빔 스플리터 막(632b)을 투과하여 제2 미러(637)의 미러면(637a)에서 반사된 P 편광 성분 사이에는, 위상차(α＋β)가 생성된다.

도 1을 다시 참조하여 설명을 계속하면, 레이저 광선 조사 유닛(5)을 구성하는 유닛 하우징(52)의 전단부에는, 촬상 수단(7)이 배치되어 있다. 이 촬상 수단(7)은, 피가공물을 조명하는 조명 수단과, 상기 조명 수단에 의해 조명된 영역을 포착하는 광학계와, 상기 광학계에 의해 포착된 상을 촬상하는 촬상 소자(CCD) 등을 구비하여, 촬상된 화상 신호를 도시하지 않는 제어 수단에 보낸다.

레이저 가공 장치(1)는, 도 4에 나타내는 제어 수단(8)을 구비한다. 제어 수단(8)은 마이크로 컴퓨터에 의해 구성되어 있고, 제어 프로그램에 따라 연산 처리하는 중앙처리장치(CPU)(81)와, 제어 프로그램 등을 저장하는 ROM(Read Only Memory)(82)와, 연산 결과 등을 저장하는 판독이 가능한 RAM(Random Access Memory)(83)와, 입력 인터페이스(84) 및 출력 인터페이스(85)를 구비한다. 이와 같이 구성된 제어 수단(8)의 입력 인터페이스(84)에는, 가공 이송량 검출 수단(374), 인덱싱 이송량 검출 수단(384), 촬상 수단(7) 등으로부터의 검출 신호가 입력되고, 입력 수단(9)으로부터 피가공물의 정보 등이 입력된다. 또한, 출력 인터페이스(85)로부터는, 상기 가공 이송 수단(37)의 펄스 모터(372), 제1 인덱싱 이송 수단(38)의 펄스 모터(382), 제2 인덱싱 이송 수단(43)의 펄스 모터(432), 집광점 위치 조정 수단(53)의 펄스 모터(532), 레이저 광선 조사 기구(6)의 펄스 레이저 광선 발진 수단(61), 출력 조정 수단(63)의 광로 길이 조정 수단(633)을 구성하는 피에조 액추에이터(635) 등에 제어 신호를 출력한다.

레이저 가공 장치(1)는 이상과 같이 구성되어 있고, 이하 그 작용에 대해서 설명한다.

도 5에는 레이저 가공 장치(1)에 의해 가공 처리되는 반도체 웨이퍼(10)의 사시도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 5에 나타내는 반도체 웨이퍼(10)의 스트리트(111)의 확대 단면도가 도시되어 있다. 도 5 및 도 6에 나타내는 반도체 웨이퍼(1O)는, 실리콘 웨이퍼를 포함하는 반도체 기판(11)의 표면(1la)에 격자형으로 배열된 복수의 스트리트(절단 예정 라인)(111)에 의해 복수개 영역이 구획되고, 이 구획된 영역에 IC, LSI 등의 디바이스(112)가 형성되어 있다. 또한, 이 반도체 웨이퍼(1O)는, 반도체 기판(11)의 표면(1la)에 저유전율 절연체 피막(113)이 적층되어 형성되어 있고, 스트리트(111)에는 디바이스(112)의 기능을 테스트하기 위한 테스트 엘리먼트 그룹(TEG)이라 불리는 테스트용 금속 패턴(114)이 부분적으로 복수개 배치되어 있다. 이와 같이 구성된 반도체 웨이퍼(10)의 각 스트리트(111) 및 각 금속 패턴(114)의 설계상의 좌표값이 입력 수단(9)에 의해 제어 수단(8)에 입력된다. 그리고 제어 수단(8)은, 입력된 각 스트리트(111) 및 각 금속 패턴(114)의 설계상의 좌표값을 RAM(83)에 저장한다.

이하, 상기 반도체 웨이퍼(10)에 스트리트(111)를 따라 레이저 광선을 조사하고, 저유전율 절연체 피막(113) 및 금속 패턴(114)을 제거하는 방법에 대해서 설명한다. 전술한 반도체 웨이퍼(10)는, 도 1에 도시하는 레이저 가공 장치(1)의 척테이블 기구(3)를 구성하는 척테이블(36)의 흡착척(361) 상에 표면을 상측으로 하여 반송되고, 상기 흡착척(361)에 흡인 유지된다. 이와 같이 하여 척테이블(36) 상에 반도체 웨이퍼(10)를 흡인 유지했으면, 제어 수단(8)은 가공 이송 수단(37)을 작동하여 반도체 웨이퍼(10)를 흡인 유지한 척테이블(36)을 촬상 수단(7)의 바로 아래에 위치시킨다.

척테이블(36)을 촬상 수단(7)의 바로 아래에 위치시켰으면, 제어 수단(8)은 촬상 수단(7)을 작동하여 반도체 웨이퍼(10)에 레이저 가공해야 할 가공 영역을 검출하는 얼라이먼트 작업을 실행한다. 즉, 촬상 수단(7) 및 제어 수단(8)은, 반도체 웨이퍼(10)의 제1 방향에 형성되어 있는 스트리트(111)와, 스트리트(111)를 따라 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 기구(6)의 집광기(62)를 정렬하기 위한 패턴 매칭 등의 화상 처리를 실행하고, 레이저 광선 조사 위치의 얼라이먼트를 수행한다. 또한, 촬상 수단(7) 및 제어 수단(8)은, 반도체 웨이퍼(10)에 형성되어 있는 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향에 형성되어 있는 스트리트(111)에 대해서도, 마찬가지로 레이저 광선 조사 위치의 얼라이먼트를 수행한다.

이상과 같이 하여 척테이블(36) 상에 유지되어 있는 반도체 웨이퍼(10)에 형성되어 있는 스트리트(111)를 검출하고, 레이저 광선 조사 위치의 얼라이먼트를 실행했으면, 제어 수단(8)은 가공 이송 수단(37)을 작동시켜 척테이블(36)을 이동하고, 도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이 제1 방향으로 연장되는 스트리트(111)의 일단(도면에서 좌단)을 레이저 광선 조사 기구(6)의 집광기(62)의 바로 아래에 위치시킨다. 그리고, 제어 수단(8)은 레이저 광선 발진 수단(61)에 제어 신호를 출력하고, 집광기(62)로부터 저유전율 절연체 피막(113) 및 금속 패턴(114)에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선(파장:355 ㎚, 반복 주파수:30 ㎑)을 조사하면서 척테이블(36)을 화살표 X1로 나타내는 방향으로 정해진 가공 이송 속도(예컨대, 200 ㎜/초)로 이동시킨다(레이저 광선 조사 공정). 이 레이저 광선 조사 공정에서 제어 수단(8)은, 가공 이송량 검출 수단(374)으로부터 검출 신호를 입력하고, RAM(83)에 저장되어 있는 금속 패턴(114)의 좌표값이 집광기(62)의 바로 아래에 도달할 때마다, 집광기(62)로부터 조사되는 레이저 광선의 출력을 후술하는 바와 같이 제어한다. 또한, 집광기(62)에 의해 집광되는 펄스 레이저 광선의 집광 스폿 직경은, 도시한 실시형태에서는 φ9.2 pm로 설정되어 있다.

상기 레이저 광선 조사 공정에서는, 금속 패턴(114)이 존재하지 않는 영역에는 저유전율 절연체 피막(113)을 제거할 수 있는 출력의 펄스 레이저 광선을 조사하고, 금속 패턴(114)이 존재하는 영역에는 금속 패턴(114)과 저유전율 절연체 피막(113)을 제거할 수 있는 출력의 펄스 레이저 광선을 조사한다. 예컨대, 금속 패턴(114)이 존재하는 영역을 가공할 때, 제어 수단(8)은 레이저 광선 조사 기구(6)에서의 출력 조정 수단(63)의 광로 길이 조정 수단(633)을 구성하는 피에조 액추에이터(635)에 인가하는 전압을 제어하고, 상기 프리즘(632)을 통해 출력되는 레이저 광선의 S 편광 성분과 P 편광 성분의 위상차(α＋β)가 0도가 되도록 제어한다. 이 결과, 프리즘(632)으로부터 출력되는 펄스 레이저 광선의 편광은 편광 빔 스플리터 막을 구비한 편광 빔 스플리터(639b)에 대하여 P 편광 성분만이 되고, 레이저 광선은 모두 편광 빔 스플리터(639b)를 투과하여 상기 집광기(62)에 유도된다. 이와 같이 하여 집광기(62)에 유도되는 레이저 광선의 출력을, 도시한 실시형태에서는 예컨대 3 W로 설정되어 있다.

한편, 금속 패턴(114)이 존재하지 않는 영역을 가공할 때는, 저유전율 절연체 피막(113)만을 제거할 수 있는 출력(예컨대, 1 W)의 펄스 레이저 광선을 조사한다. 즉, 제어 수단(8)은 레이저 광선 조사 기구(6)의 출력 조정 수단(63)의 광로 길이 조정 수단(633)을 구성하는 피에조 액추에이터(635)에 인가하는 전압을 제어하고, 상기 프리즘(632)을 통해 출력되는 레이저 광선의 S 편광 성분과 P 편광 성분의 위상차(α＋β)를 예컨대 120도가 되도록 조정하며, 편광 빔 스플리터(639b)의 편광 빔 스플리터 막에 대하여 P 편광 성분의 비율이 예컨대 1 W(도시한 실시형태에서는 전체 출력의 1/3)가 되도록 제어한다. 따라서, 프리즘(632)으로부터 출력되는 펄스 레이저 광선의 편광 성분은 편광 빔 스플리터(639b)의 편광 빔 스플리터 막에 대하여 S 편광 성분이 2/3, P 편광 성분 1/3이 된다. 이 결과, 프리즘(632)으로부터 출력되는 펄스 레이저 광선의 전체 출력의 2/3인 S 편광 성분이 빔 댐퍼(64)에 유도되고, 1/3인 P 편광 성분이 편광 빔 스플리터(639b)를 투과하고 상기 집광기(62)에 유도되어 도시한 실시형태에서는 출력이 1 W인 펄스 레이저 광선이 피가공물인 반도체 웨이퍼(10)에 조사된다.

전술한 레이저 광선 조사 공정을 실시하여, 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이 집광기(62)의 조사 위치가 스트리트(111)의 타단[도 7의 (b)에서 우단]에 도달했으면, 펄스 레이저 광선의 조사를 정지한다. 상기 결과, 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이 반도체 웨이퍼(10)의 정해진 스트리트(111)를 따라 금속 패턴(114) 및 저유전율 절연체 피막(113)이 제거된다. 이 레이저 광선 조사 공정에서는 피가공물인 반도체 웨이퍼(10)에 조사되는 레이저 광선의 출력이, 전술한 바와 같이 금속 패턴(114)이 존재하는 영역을 가공할 때는 예컨대 3 W로 설정되고, 금속 패턴(114)이 존재하지 않는 영역을 가공할 때는 예컨대 1 W로 설정되어 있기 때문에, 금속 패턴(114)이 존재하는 영역에서는 금속 패턴(114) 및 저유전율 절연체 피막(113)을 확실하게 제거할 수 있고, 또한 금속 패턴(114)이 존재하지 않는 영역에서는 저유전율 절연체 피막(113)만을 제거할 수 있다. 또한, 피가공물인 반도체 웨이퍼(10)에 조사하는 레이저 광선의 출력의 조정은, 전술한 바와 같이 광로 길이 조정 수단(633)을 구성하는 피에조 액추에이터(635)에 인가하는 전압값을 제어하고, 제1 미러(634)의 미러면(634a)과 제1 편광 빔 스플리터 막(632a)의 간격(d0)을 조정함으로써 달성할 수 있기 때문에, 고속 제어가 가능해져 가공 이송 속도에 추종하여 조정할 수 있다.

전술한 바와 같이 제1 방향의 스트리트(111)를 따라 레이저 광선 조사 공정을 실행했으면, 제어 수단(8)은 제1 인덱싱 이송 수단(38)을 작동하여 척테이블(36), 따라서 이것에 유지되어 있는 반도체 웨이퍼(10)를 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향으로 스트리트(111)의 간격만 인덱싱하여 이송하고(인덱싱 공정), 상기 레이저 광선 조사 공정을 실행한다. 이와 같이 하여 제1 방향으로 연장되는 모든 스트리트(111)에 대해서 레이저 광선 조사 공정을 실행했으면, 척테이블(36)을 90도 회동(回動)시키고, 상기 제1 방향에 대하여 직교하는 제2 방향으로 연장되는 스트리트(111)를 따라 상기 레이저 광선 조사 공정을 실행함으로써, 반도체 웨이퍼(10)의 모든 스트리트(111)에 형성되어 있는 테스트용 금속 패턴(114) 및 저유전율 절연체 피막(113)이 제거된다.

3 : 척테이블 기구 36 : 척테이블
37 : 가공 이송 수단 374 : 가공 이송량 검출 수단
38 : 제1 인덱싱 이송 수단 43 : 제2 인덱싱 이송 수단
5 : 레이저 광선 조사 유닛 53 : 집광점 위치 조정 수단
6 : 레이저 광선 조사 기구 61 : 펄스 레이저 광선 발진 수단
611 : 펄스 레이저 광선 발진기 62 : 집광기
622 : 집광 렌즈 63 : 출력 조정 수단
631 : 1/2 파장판 632: 프리즘
633: 광로 길이 조정 수단 634: 제1 미러
635: 피에조 액추에이터 636: 편광 성분 합성 수단
637: 제2 미러 639: 빔 분할 수단
64: 빔 댐퍼 7: 촬상 수단
8: 제어 수단 10: 반도체 웨이퍼

Claims

레이저 빔의 조사 기구로서,
레이저 빔을 발진하는 레이저 빔 발진기와,
상기 레이저 빔 발진기로부터 발진된 레이저 빔을 집광하여 조사하는 집광 렌즈와,
상기 레이저 빔 발진기와 상기 집광 렌즈 사이에 배치되어, 상기 레이저 빔 발진기로부터 발진된 레이저 빔의 출력을 조정하는 출력 조정 수단을 구비하고,
상기 출력 조정 수단은, 상기 레이저 빔 발진기로부터 발진된 직선 편광의 레이저 빔의 편광면을 45도 회전시키는 1/2 파장판과,
상기 1/2 파장판에 의해 편광면이 45도 회전된 레이저 빔을 입사시켜, 각각 S 편광 성분을 반사하고 P 편광 성분을 투과시키는 제1 편광 빔 스플리터 막 및 제2 편광 빔 스플리터 막을 갖는 프리즘과,
상기 제1 편광 빔 스플리터 막과 대향하여 배치되고 상기 제1 편광 빔 스플리터 막을 투과한 레이저 빔의 P 편광 성분을 반사하는 미러면을 구비한 제1 미러와, 상기 제1 미러에 장착되어 인가하는 전압에 대응하여 상기 제1 미러의 상기 미러면과 상기 제1 편광 빔 스플리터 막의 간격을 조정하는 피에조 액추에이터를 포함하고, 상기 제1 편광 빔 스플리터 막에서 반사된 레이저 빔의 S 편광 성분과 상기 제1 미러의 상기 미러면에서 반사된 P 편광 성분 사이에 제1 위상차(α)를 생성하는 광로 길이 조정 수단과,
상기 제2 편광 빔 스플리터 막과 대향하여 정해진 간격을 갖고 배치되고 상기 제1 미러의 상기 미러면에서 반사되어, 상기 제2 편광 빔 스플리터 막을 투과한 P 편광 성분을 반사하는 미러면을 갖는 제2 미러를 포함하고, 상기 제1 편광 빔 스플리터 막에서 반사되고 상기 제2 편광 빔 스플리터 막에서 반사된 S 편광 성분과, 상기 제2 편광 빔 스플리터 막을 투과하여 상기 제2 미러의 상기 미러면에서 반사된 P 편광 성분 사이에 제2 위상차(β)를 생성하는 편광 성분 합성 수단과,
제3 편광 빔 스플리터 막을 가지며, 상기 편광 성분 합성 수단으로 합성된 레이저 빔을 상기 제3 편광 빔 스플리터 막에 의해 상기 집광 렌즈를 향하는 광로와 빔 댐퍼를 향하는 광로로 분할하는 빔 분할 수단과,
상기 광로 길이 조정 수단의 상기 피에조 액추에이터에 인가하는 전압을 제어하고, 상기 제1 미러의 상기 미러면과 상기 제1 편광 빔 스플리터 막의 간격을 조정함으로써, 상기 편광 성분 합성 수단으로 합성된 레이저 빔의 S 편광 성분과 P 편광 성분의 제3 위상차(α＋β)를 0도 내지 180도 사이에서 제어하는 제어 수단을 구비한 레이저 빔 조사 기구.
레이저 가공 장치로서,
피가공물을 유지하는 유지면을 갖는 척테이블과,
상기 척테이블에 유지된 피가공물에 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사 기구와,
상기 척테이블과 상기 레이저 빔 조사 기구를 가공 이송 방향으로 상대적으로 가공 이송하는 가공 이송 수단과,
상기 척테이블과 상기 레이저 빔 조사 기구를 가공 이송 방향에 직교하는 인덱싱 이송 방향으로 상대적으로 인덱싱 이송하는 인덱싱 이송 수단을 구비하고,
상기 레이저 빔 조사 기구는, 레이저 빔을 발진하는 레이저 빔 발진기와, 상기 레이저 빔 발진기로부터 발진된 레이저 빔을 집광하여 조사하는 집광 렌즈와, 상기 레이저 빔 발진기와 상기 집광 렌즈 사이에 배치되어 상기 레이저 빔 발진기로부터 발진된 레이저 빔의 출력을 조정하는 출력 조정 수단을 구비하고,
상기 출력 조정 수단은, 상기 레이저 빔 발진기로부터 발진된 직선 편광의 레이저 빔의 편광면을 45도 회전시키는 1/2 파장판과,
상기 1/2 파장판에 의해 편광면이 45도 회전된 레이저 빔을 입사시켜, 각각 S 편광 성분을 반사하고 P 편광 성분을 투과시키는 제1 편광 빔 스플리터 막 및 제2 편광 빔 스플리터 막을 갖는 프리즘과,
상기 제1 편광 빔 스플리터 막과 대향하여 배치되고 상기 제1 편광 빔 스플리터 막을 투과한 레이저 빔의 P 편광 성분을 반사하는 미러면을 구비한 제1 미러와, 상기 제1 미러에 장착되어 인가하는 전압에 대응하여 상기 제1 미러의 상기 미러면과 상기 제1 편광 빔 스플리터 막의 간격을 조정하는 피에조 액추에이터를 포함하고, 상기 제1 편광 빔 스플리터 막에서 반사된 레이저 빔의 S 편광 성분과 상기 제1 미러의 상기 미러면에서 반사된 P 편광 성분 사이에 제1 위상차(α)를 생성하는 광로 길이 조정 수단과,
상기 제2 편광 빔 스플리터 막과 대향하여 정해진 간격을 갖고 배치되고 상기 제1 미러의 상기 미러면에서 반사되어 상기 제2 편광 빔 스플리터 막을 투과한 P 편광 성분을 반사하는 미러면을 갖는 제2 미러를 포함하고, 상기 제1 편광 빔 스플리터 막에서 반사되고 상기 제2 편광 빔 스플리터 막에서 반사된 S 편광 성분과, 상기 제2 편광 빔 스플리터 막을 투과하고 상기 제2 미러의 상기 미러면에서 반사된 P 편광 성분 사이에 제2 위상차(β)를 생성하는 편광 성분 합성 수단과,
제3 편광 빔 스플리터 막을 가지며, 상기 편광 성분 합성 수단으로 합성된 레이저 빔을 상기 제3 편광 빔 스플리터 막에 의해 상기 집광 렌즈를 향하는 광로와 빔 댐퍼를 향하는 광로로 분할하는 빔 분할 수단과,
상기 광로 길이 조정 수단의 상기 피에조 액추에이터에 인가하는 전압을 제어하고, 상기 제1 미러의 상기 미러면과 상기 제1 편광 빔 스플리터 막의 간격을 조정함으로써, 상기 편광 성분 합성 수단으로 합성된 레이저 빔의 S 편광 성분과 P 편광 성분의 제3 위상차(α＋β)를 0도 내지 180도 사이에서 제어하는 제어 수단을 구비한 레이저 가공 장치.