KR20160127656A - 레이저 가공 장치 - Google Patents

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Abstract

(과제) 레이저 광선을 중복하여 조사할 수 있어 어블레이션 가공을 효율적으로 실시할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공한다.
(해결 수단) 레이저 가공 장치의 레이저 광선 조사 기구는, 펄스 레이저 광선을 발진시키는 펄스 레이저 발진기와, 펄스 레이저 발진기로부터 발진된 레이저 광선을 집광하여 척 테이블에 유지된 피가공물에 조사하는 집광기와, 펄스 레이저 발진기와 집광기 사이에 배치 형성되어 펄스 레이저 발진기로부터 발진된 펄스 레이저 광선을 분산시키는 복수의 미러가 회전축에 대해 동심상으로 배치 형성된 폴리곤 미러와, 펄스 레이저 발진기와 폴리곤 미러 사이에 배치 형성되어, 인접하는 미러의 모서리부에 펄스 레이저 광선이 조사되지 않도록 펄스 레이저 광선을 유도하는 유도 수단을 구비하고 있다.

Description

레이저 가공 장치{LASER MACHINING APPARATUS}
본 발명은 척 테이블에 유지된 반도체 웨이퍼 등의 피가공물에 레이저 가공을 실시하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스 제조 프로세스에 있어서는, 대략 원판 형상인 반도체 웨이퍼의 표면에 격자상으로 배열된 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 각각의 반도체 디바이스를 제조하고 있다.
최근에는, IC, LSI 등의 반도체 칩의 처리 능력을 향상시키기 위해, 실리콘 등의 기판의 표면에 SiOF, BSG (SiOB) 등의 무기물계의 막이나 폴리이미드계, 퍼릴렌계 등의 폴리머막인 유기물계의 막으로 이루어지는 저유전율 절연체 피막 (Low-k 막) 이 적층된 기능층에 의해 반도체 디바이스를 형성시킨 형태의 반도체 웨이퍼가 실용화되어 있다.
이와 같은 반도체 웨이퍼의 분할 예정 라인을 따른 분할은, 통상적으로 다이싱소라 불리고 있는 절삭 장치에 의해 실시되고 있다. 이 절삭 장치는, 피가공물인 반도체 웨이퍼를 유지하는 척 테이블과, 그 척 테이블에 유지된 반도체 웨이퍼를 절삭하기 위한 절삭 수단과, 척 테이블과 절삭 수단을 상대적으로 이동시키는 이동 수단을 구비하고 있다. 절삭 수단은, 고속 회전되는 회전 스핀들과 그 스핀들에 장착된 절삭 블레이드를 포함하고 있다. 절삭 블레이드는 원반상의 기대와 그 기대의 측면 외주부에 장착된 고리형의 절단날로 이루어져 있고, 절단날은 예를 들어 입경 3 ㎛ 정도의 다이아몬드 지립을 전주 (電鑄) 에 의해 고정시켜 형성되어 있다.
그런데, 상기 서술한 Low-k 막은, 절삭 블레이드에 의해 절삭하는 것이 곤란하다. 즉, Low-k 막은 운모와 같이 매우 무르기 때문에, 절삭 블레이드에 의해 분할 예정 라인을 따라 절삭하면, Low-k 막이 박리되고, 이 박리가 회로에까지 이르러 디바이스에 치명적인 손상을 준다는 문제가 있다.
상기 문제를 해소하기 위해, 반도체 웨이퍼에 형성된 분할 예정 라인의 폭 방향에 있어서의 양측에 분할 예정 라인을 따라 레이저 광선을 조사하고, 분할 예정 라인을 따라 2 조의 레이저 가공홈을 형성하여 Low-k 막으로 이루어지는 적층체를 분단하고, 이 2 조의 레이저 가공홈의 외측간에 절삭 블레이드를 위치지어 절삭 블레이드와 반도체 웨이퍼를 상대 이동시킴으로써, 반도체 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라 절단하는 웨이퍼의 분할 방법이 하기 특허문헌 1 에 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 2005-64231호
그런데, 레이저 광선을 분할 예정 라인을 따라 조사하여 어블레이션 가공함으로써 Low-k 막으로 이루어지는 적층체를 제거하고 레이저 가공홈을 형성하면, 적층체의 비산된 용융물이 레이저 가공홈에 다시 메워져, 충분한 폭의 레이저 가공홈을 형성하려면 레이저 광선을 분할 예정 라인을 따라 복수 회 조사해야 하여 생산성이 나쁘다는 문제가 있다.
또, 웨이퍼에 대해 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광선을 분할 예정 라인을 따라 조사하여 어블레이션 가공함으로써 분할홈을 형성하여 웨이퍼를 각각의 디바이스로 분할하는 기술에 있어서도 용융물이 분할홈에 다시 메워져, 분할에 필요한 분할홈을 형성하려면 레이저 광선을 분할 예정 라인을 따라 복수 회 조사해야 하여 생산성이 나쁘다는 문제가 있다.
본 발명은 상기 사실을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 기술 과제는, 레이저 광선을 중복하여 조사할 수 있어 어블레이션 가공을 효율적으로 실시할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는 것이다.
상기 주된 기술 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의하면, 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 그 척 테이블에 유지된 피가공물을 레이저 가공하는 레이저 광선 조사 기구를 구비하는 레이저 가공 장치로서, 그 레이저 광선 조사 기구는, 펄스 레이저 광선을 발진시키는 펄스 레이저 발진기와, 그 펄스 레이저 발진기로부터 발진된 레이저 광선을 집광하여 그 척 테이블에 유지된 피가공물에 조사하는 집광기와, 그 펄스 레이저 발진기와 그 집광기 사이에 배치 형성되어 그 펄스 레이저 발진기로부터 발진된 펄스 레이저 광선을 분산시키는 복수의 미러가 회전축에 대해 동심상으로 배치 형성된 폴리곤 미러와, 그 펄스 레이저 발진기와 그 폴리곤 미러 사이에 배치 형성되어, 인접하는 미러의 모서리부에 펄스 레이저 광선이 조사되지 않도록 펄스 레이저 광선을 유도하는 유도 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치가 제공된다.
상기 유도 수단은, 펄스 레이저 발진기로부터 발진된 펄스 레이저 광선을 제 1 경로와 제 2 경로로 선택적으로 유도하는 광학적 스위칭 소자와, 그 제 1 경로와 그 제 2 경로로 유도된 펄스 레이저 광선을 그 폴리곤 미러가 배치 형성된 제 3 경로로 유도하는 편광 빔 스플리터와, 그 폴리곤 미러의 회전 위치를 검출하는 회전 위치 검출 수단과, 그 회전 위치 검출 수단으로부터의 검출 신호에 기초하여 그 폴리곤 미러의 미러와 미러의 모서리부에 펄스 레이저 광선이 조사되지 않도록 그 광학적 스위칭 소자를 제어하는 제어 수단을 포함하고, 제 1 경로와 제 2 경로는, 제 1 경로로 유도된 펄스 레이저 광선과 그 제 2 경로로 유도된 펄스 레이저 광선을 그 편광 빔 스플리터가 소정의 간격을 갖고 분기되도록 위치지어져 있다.
본 발명의 레이저 가공 장치에 의하면, 회전하는 폴리곤 미러의 미러와 미러의 모서리부에 펄스 레이저 광선이 닿는 경우가 없기 때문에, 폴리곤 미러의 미러와 미러의 모서리부에 펄스 레이저 광선이 닿음으로써 발생하는 펄스 레이저 광선의 산란이 방지된다. 따라서, 폴리곤 미러의 미러와 미러의 모서리부에 펄스 레이저 광선이 닿음으로써 산란되어 소정의 가공 영역에 조사할 수 없어 가공 손실이 발생함과 함께, 펄스 레이저 광선의 산란에 의해 피가공물의 품질을 저하시킨다는 문제를 해소할 수 있다.
또, 본 발명에 의한 레이저 가공 장치의 레이저 광선 조사 기구는, 펄스 레이저 광선의 복수 펄스가 척 테이블에 유지된 피가공물에 반복 조사되므로, 중복하여 어블레이션 가공하기 때문에 용융물이 다시 메워지는 것을 방지할 수 있고, 척 테이블을 가공 이송함으로써 피가공물로서의 Low-k 막이나 기판 등에 효율적으로 원하는 폭의 레이저 가공홈을 형성할 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따라 구성된 레이저 가공 장치의 사시도.
도 2 는 도 1 에 나타내는 레이저 가공 장치에 장비되는 레이저 광선 조사 기구의 블록 구성도.
도 3 은 도 2 에 나타내는 레이저 광선 조사 기구의 펄스 레이저 발진기로부터 발진된 펄스 레이저 광선이 피가공물에 조사되는 펄스 상태를 나타내는 설명도.
이하, 본 발명에 따라 구성된 레이저 가공 장치의 바람직한 실시형태에 대하여, 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 에는, 본 발명 실시형태에 관련된 레이저 가공 장치 (1) 의 사시도가 나타나 있다. 도 1 에 나타내는 레이저 가공 장치 (1) 는, 정지 (靜止) 기대 (2) 와, 그 정지 기대 (2) 에 화살표 (X) 로 나타내는 가공 이송 방향 (X 축 방향) 으로 이동 가능하게 배치 형성되어 피가공물을 유지하는 척 테이블 기구 (3) 와, 정지 기대 (2) 상에 배치 형성된 레이저 광선 조사 수단으로서의 레이저 광선 조사 유닛 (4) 을 구비하고 있다.
상기 척 테이블 기구 (3) 는, 정지 기대 (2) 상에 X 축 방향을 따라 평행하게 배치 형성된 1 쌍의 안내 레일 (31, 31) 과, 그 안내 레일 (31, 31) 상에 X 축 방향으로 이동 가능하게 배치 형성된 제 1 활동 (滑動) 블록 (32) 과, 그 제 1 활동 블록 (32) 상에 X 축 방향과 직교하는 화살표 (Y) 로 나타내는 Y 축 방향으로 이동 가능하게 배치 형성된 제 2 활동 블록 (33) 과, 그 제 2 활동 블록 (33) 상에 원통 부재 (34) 에 의해 지지된 커버 테이블 (35) 과, 척 테이블로서의 척 테이블 (36) 을 구비하고 있다. 이 척 테이블 (36) 은 다공성 재료로 형성된 흡착 척 (361) 을 구비하고 있고, 흡착 척 (361) 의 상면인 유지면 상에 피가공물인 예를 들어 원 형상의 반도체 웨이퍼를 도시되지 않은 흡인 수단에 의해 유지하도록 되어 있다. 이와 같이 구성된 척 테이블 (36) 은, 원통 부재 (34) 내에 배치 형성된 도시되지 않은 펄스 모터에 의해 회전된다. 또한, 척 테이블 (36) 에는, 반도체 웨이퍼 등의 피가공물을 보호 테이프를 개재하여 지지하는 고리형 프레임을 고정시키기 위한 클램프 (362) 가 배치 형성되어 있다.
상기 제 1 활동 블록 (32) 은, 그 하면에 상기 1 쌍의 안내 레일 (31, 31) 과 끼워 맞추는 1 쌍의 피안내홈 (321, 321) 이 형성되어 있음과 함께, 그 상면에 Y 축 방향을 따라 평행하게 형성된 1 쌍의 안내 레일 (322, 322) 이 형성되어 있다. 이와 같이 구성된 제 1 활동 블록 (32) 은, 피안내홈 (321, 321) 이 1 쌍의 안내 레일 (31, 31) 에 끼워 맞춰짐으로써, 1 쌍의 안내 레일 (31, 31) 을 따라 X 축 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 본 실시형태에 있어서의 척 테이블 기구 (3) 는, 제 1 활동 블록 (32) 을 1 쌍의 안내 레일 (31, 31) 을 따라 X 축 방향으로 이동시키기 위한 X 축 방향 이동 수단 (37) 을 구비하고 있다. X 축 방향 이동 수단 (37) 은, 상기 1 쌍의 안내 레일 (31 과 31) 사이에 평행하게 배치 형성된 숫나사 로드 (371) 와, 그 숫나사 로드 (371) 를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터 (372) 등의 구동원을 포함하고 있다. 숫나사 로드 (371) 는, 그 일단이 상기 정지 기대 (2) 에 고정된 베어링 블록 (373) 에 자유롭게 회전될 수 있도록 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터 (372) 의 출력축에 전동 (傳動) 연결되어 있다. 또한, 숫나사 로드 (371) 는, 제 1 활동 블록 (32) 의 중앙부 하면으로 돌출되어 형성된 도시되지 않은 암나사 블록에 형성된 관통 암나사공에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터 (372) 에 의해 숫나사 로드 (371) 를 정전 및 역전 구동시킴으로써, 제 1 활동 블록 (32) 은 안내 레일 (31, 31) 을 따라 X 축 방향으로 이동된다.
상기 제 2 활동 블록 (33) 은, 그 하면에 상기 제 1 활동 블록 (32) 의 상면에 형성된 1 쌍의 안내 레일 (322, 322) 과 끼워 맞추는 1 쌍의 피안내홈 (331, 331) 이 형성되어 있고, 이 피안내홈 (331, 331) 을 1 쌍의 안내 레일 (322, 322) 에 끼워 맞춤으로써, Y 축 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 본 실시형태에 있어서의 척 테이블 기구 (3) 는, 제 2 활동 블록 (33) 을 제 1 활동 블록 (32) 에 형성된 1 쌍의 안내 레일 (322, 322) 을 따라 Y 축 방향으로 이동시키기 위한 Y 축 방향 이동 수단 (38) 을 구비하고 있다. Y 축 방향 이동 수단 (38) 은, 상기 1 쌍의 안내 레일 (322 와 322) 사이에 평행하게 배치 형성된 숫나사 로드 (381) 와, 그 숫나사 로드 (381) 를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터 (382) 등의 구동원을 포함하고 있다. 숫나사 로드 (381) 는, 그 일단이 상기 제 1 활동 블록 (32) 의 상면에 고정된 베어링 블록 (383) 에 자유롭게 회전될 수 있도록 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터 (382) 의 출력축에 전동 연결되어 있다. 또한, 숫나사 로드 (381) 는, 제 2 활동 블록 (33) 의 중앙부 하면으로 돌출되어 형성된 도시되지 않은 암나사 블록에 형성된 관통 암나사공에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터 (382) 에 의해 숫나사 로드 (381) 를 정전 및 역전 구동시킴으로써, 제 2 활동 블록 (33) 은 안내 레일 (322, 322) 을 따라 Y 축 방향으로 이동된다.
상기 레이저 광선 조사 유닛 (4) 은, 상기 정지 기대 (2) 상에 배치 형성된 지지 부재 (41) 와, 그 지지 부재 (41) 에 의해 지지되어 실질상 수평하게 연장되는 케이싱 (42) 과, 그 케이싱 (42) 에 배치 형성된 레이저 광선 조사 기구 (5) 와, 케이싱 (42) 의 전단부에 배치 형성되어 레이저 가공해야 하는 가공 영역을 검출하는 촬상 수단 (6) 을 구비하고 있다. 또한, 촬상 수단 (6) 은, 피가공물을 조명하는 조명 수단과, 그 조명 수단에 의해 조명된 영역을 포착하는 광학계와, 그 광학계에 의해 포착된 이미지를 촬상하는 촬상 소자 (CCD) 등을 구비하고 있다.
상기 레이저 광선 조사 기구 (5) 에 대하여, 도 2 및 도 3 을 참조하여 설명한다.
레이저 광선 조사 기구 (5) 는, 펄스 레이저 발진기 (51) 와, 그 펄스 레이저 발진기 (51) 로부터 발진된 펄스 레이저 광선의 출력을 조정하는 출력 조정 수단 (52) 과, 그 출력 조정 수단 (52) 에 의해 출력이 조정된 펄스 레이저 광선을 집광하여 척 테이블 (36) 에 유지된 피가공물에 조사하는 집광기 (53) 와, 출력 조정 수단 (52) 과 집광기 (53) 사이에 배치 형성되어 펄스 레이저 발진기 (51) 로부터 발진되고 출력 조정 수단 (52) 에 의해 출력이 조정된 펄스 레이저 광선을 분산시키는 복수의 미러가 회전축에 대해 동심상으로 배치 형성된 폴리곤 미러 (54) 와, 펄스 레이저 발진기 (51) 와 폴리곤 미러 (54) 사이에 배치 형성되어 인접하는 미러의 모서리부에 펄스 레이저 광선이 조사되지 않도록 펄스 레이저 광선을 유도하는 유도 수단 (55) 을 구비하고 있다.
펄스 레이저 발진기 (51) 는, 본 실시형태에 있어서는 파장이 355 ㎚ 인 펄스 레이저 광선 (LB) 을 발진시킨다. 상기 집광기 (53) 는, 상기 펄스 레이저 발진기 (51) 로부터 발진되고 출력 조정 수단 (52) 에 의해 출력이 조정된 펄스 레이저 광선을 집광하는 fθ 렌즈 (531) 를 구비하고 있다. 또한, 상기 펄스 레이저 발진기 (51) 및 출력 조정 수단 (52) 은, 제어 수단 (7) 에 의해 제어된다.
상기 폴리곤 미러 (54) 는, 복수의 미러 (541) 가 회전축 (542) 에 대해 동심상으로 배치 형성되어 있고, 스캔 모터 (543) 에 의해 도 2 에 있어서 화살표 (A) 로 나타내는 방향으로 회전되도록 되어 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 폴리곤 미러 (54) 의 미러 (541) 는, 정팔각형 외주면에 장착되어 있다. 이와 같이 구성된 폴리곤 미러 (54) 의 스캔 모터 (543) 는, 제어 수단 (7) 에 의해 제어된다.
상기 유도 수단 (55) 은, 펄스 레이저 발진기 (51) 로부터 발진된 펄스 레이저 광선 (LB) 을 제 1 경로 (551a) 와 제 2 경로 (551b) 로 선택적으로 유도하는 광학적 스위칭 소자 (552) 와, 제 1 경로 (551a) 와 제 2 경로 (551b) 로 유도된 펄스 레이저 광선을 폴리곤 미러 (54) 가 배치 형성된 제 3 경로 (551c) 로 유도하는 편광 빔 스플리터 (553) 를 구비하고 있다. 광학적 스위칭 소자 (552) 는 음향 광학 소자 (AOD) 나 EOD 등으로 이루어지고, 전압 신호가 인가되지 않은 상태에 있어서는 펄스 레이저 발진기 (51) 로부터 발진된 펄스 레이저 광선 (LB) 을 제 1 경로 (551a) 로 유도하고, 소정의 전압 신호가 인가되면 펄스 레이저 발진기 (51) 로부터 발진된 펄스 레이저 광선 (LB) 을 제 2 경로 (551b) 로 유도하도록 되어 있고, 제어 수단 (7) 에 의해 제어된다.
상기 제 1 경로 (551a) 에는, 광학적 스위칭 소자 (552) 에 의해 제 1 경로 (551a) 로 유도된 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 을 편광 빔 스플리터 (553) 를 향하여 방향 변환시키는 방향 변환 미러 (554a) 와, 그 방향 변환 미러 (554a) 에 의해 방향 변환된 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 을 편광 빔 스플리터 (553) 에 대해 P 편광으로 편광면을 회전시키는 1/2 파장판 (555a) 이 배치 형성되어 있다. 또, 제 2 경로 (551b) 에는, 광학적 스위칭 소자 (552) 에 의해 제 2 경로 (551b) 로 유도된 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 을 방향 변환시키는 방향 변환 미러 (554b) 와, 그 방향 변환 미러 (554b) 에 의해 방향 변환된 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 을 편광 빔 스플리터 (553) 에 대해 S 편광으로 편광면을 회전시키는 1/2 파장판 (555b) 과, 그 1/2 파장판 (555b) 에 의해 S 편광으로 편광된 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 을 편광 빔 스플리터 (553) 로 유도하는 방향 변환 미러 (556b) 가 배치 형성되어 있다.
상기 편광 빔 스플리터 (553) 는, P 편광으로 편광된 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 을 통과시켜 제 3 경로 (551c) 로 유도하고, S 편광으로 편광된 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 을 반사시켜 제 3 경로 (551c) 로 유도하도록 되어 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, S 편광으로 편광된 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 은 P 편광으로 편광된 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 의 광로와 소정의 간격 (L) 을 가지고 편광 빔 스플리터 (553) 에 입사되도록 구성되어 있다. 따라서, 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 과 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 은, 편광 빔 스플리터 (553) 에 의해 소정의 간격 (L) 을 가지고 제 3 경로 (551c) 로 분기된다. 제 3 경로 (551c) 로 분기된 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 과 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 은, 방향 변환 미러 (557) 를 통하여 상기 폴리곤 미러 (54) 의 제 1 위치 (54a) 와 제 2 위치 (54b) 로 각각 유도된다.
도 2 를 참조하여 설명을 계속하면, 유도 수단 (55) 은 폴리곤 미러 (54) 의 회전 위치를 검출하는 회전 위치 검출 수단 (558) 을 구비하고 있다. 본 실시형태에 있어서의 회전 위치 검출 수단 (558) 은, 발광 소자 (558a) 와, 그 발광 소자 (558a) 가 발광하여 폴리곤 미러 (54) 의 미러 (반사면) (541) 에서 반사된 광을 수광하는 수광 소자 (558b) 로 이루어져 있다. 또한, 수광 소자 (558b) 는, 폴리곤 미러 (54) 의 미러 (541) 와 미러 (541) 의 모서리부 (541a) 보다 약간 화살표 (A) 로 나타내는 회전 방향 전측의 위치 (B) 에서 반사된 광을 수광하도록 위치지어져 있으며, 수광 신호를 제어 수단 (7) 에 보낸다.
본 실시형태에 있어서의 레이저 가공 장치는 이상과 같이 구성되어 있고, 이하 상기 레이저 광선 조사 기구 (5) 에 의한 펄스 레이저 광선의 조사 형태에 대하여 설명한다. 예를 들어, 폴리곤 미러 (54) 의 회전 속도를 500 회전/초로 하면, 폴리곤 미러 (54) 는 8 면의 미러 (541) 를 구비하고 있기 때문에, 1 미러 (541) 당의 이동 시간은 1/4000 초가 된다. 한편, 펄스 레이저 발진기 (51) 로부터 발진되는 펄스 레이저 광선 (LB) 의 반복 주파수를 40 ㎑ 로 하면, 폴리곤 미러 (54) 의 1 미러 (541) 당에 조사되는 펄스 레이저 광선은 10 펄스가 된다.
도 2 에 나타내는 바와 같이 펄스 레이저 발진기 (51) 로부터 발진되고 출력 조정 수단 (52) 에 의해 출력이 조정된 펄스 레이저 광선 (LB) 은, 유도 수단 (55) 을 구성하는 광학적 스위칭 소자 (552) 로 유도된다. 광학적 스위칭 소자 (552) 에 전압 신호가 인가되어 있지 않으면 펄스 레이저 발진기 (51) 로부터 발진된 펄스 레이저 광선 (LB) 은 제 1 경로 (551a) 로 유도된다. 제 1 경로 (551a) 로 유도된 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 은, 방향 변환 미러 (554a) 를 통하여 1/2 파장판 (555a) 을 통과함으로써, 편광 빔 스플리터 (553) 에 대해 P 편광으로 편광된다. 따라서, P 편광으로 편광된 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 은, 편광 빔 스플리터 (553) 를 통과하여 제 3 경로 (551c) 에 유도된다. 제 3 경로 (551c) 로 유도된 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 은, 방향 변환 미러 (557) 를 통하여 상기 폴리곤 미러 (54) 의 제 1 위치 (54a) 로 유도된다. 폴리곤 미러 (54) 는 화살표 (A) 로 나타내는 방향으로 소정의 회전 속도 (본 실시형태에 있어서는 500 회전/초) 로 회전하고 있기 때문에, 펄스 레이저 광선의 10 펄스 (LB-1 ∼ LB-10) 를 Y 축 방향을 따라 fθ 렌즈 (531) 로 유도한다. 이와 같이 하여 fθ 렌즈 (531) 로 유도된 펄스 레이저 광선의 10 펄스 (LB-1 ∼ LB-10) 는, 각각 fθ 렌즈 (531) 에 의해 집광되어, 척 테이블 (36) 에 유지된 피가공물 (W) 에 도 3 으로 나타내는 바와 같이 Y 축 방향을 따라 조사된다. 따라서, Y 축 방향으로 예를 들어 50 ㎛ 의 범위에서 10 펄스 (LB-1 ∼ LB-10) 조사함으로써, 폭이 50 ㎛ 인 레이저 가공을 실시할 수 있다.
상기 서술한 바와 같이, 광학적 스위칭 소자 (552) 에 의해 제 1 경로 (551a) 로 유도된 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 에 의해 레이저 가공을 실시하고 있을 때, 폴리곤 미러 (54) 의 미러 (541) 와 미러 (541) 의 모서리부 (541a) 에 펄스 레이저 광선이 닿는 경우가 있고, 이 경우에는 펄스 레이저 광선이 산란되어 소정의 가공 영역에 조사할 수 없어 가공 손출이 발생함과 함께, 펄스 레이저 광선의 산란에 의해 피가공물의 품질을 저하시킨다는 문제가 있다.
본 실시형태에 있어서는, 폴리곤 미러 (54) 의 미러 (541) 와 미러 (541) 의 모서리부 (541a) 보다 약간 화살표 (A) 로 나타내는 회전 방향 전측의 위치를 검출하는 회전 위치 검출 수단 (558) 을 구비하고 있고, 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 의 입사 위치인 폴리곤 미러 (54) 의 제 1 위치 (54a) 에 미러 (541) 와 미러 (541) 의 모서리부 (541a) 보다 약간 회전 방향 전측의 위치 (B) 가 도달하면, 발광 소자 (558a) 가 발광되어 미러 (541) 에 의해 반사된 광을 수광 소자 (558b) 가 수광하여 수광 신호를 제어 수단 (7) 에 보낸다. 수광 소자 (558b) 로부터 수광 신호를 입력한 제어 수단 (7) 은, 광학적 스위칭 소자 (552) 에 전압 신호를 인가한다. 이 결과, 펄스 레이저 발진기 (51) 로부터 발진된 펄스 레이저 광선 (LB) 은 제 2 경로 (551b) 로 유도된다. 제 2 경로 (551b) 로 유도된 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 은, 방향 변환 미러 (554b) 를 통하여 1/2 파장판 (555b) 을 통과함으로써, 편광 빔 스플리터 (553) 에 대해 S 편광으로 편광된다. 따라서, S 편광으로 편광된 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 은, 방향 변환 미러 (556b) 를 통하여 상기 서술한 바와 같이 편광 빔 스플리터 (553) 에 의해 분기되어 제 3 경로 (551c) 로 유도된다. 제 3 경로 (551c) 로 유도된 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 은, 방향 변환 미러 (557) 를 통하여 상기 폴리곤 미러 (54) 의 제 2 위치 (54b) 로 유도된다. 이와 같이 하여 폴리곤 미러 (54) 의 제 2 위치 (54b) 로 유도된 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 은, 회전하는 폴리곤 미러 (54) 의 미러 (541) 와 미러 (541) 의 모서리부 (541a) 를 넘어 다음의 미러 (541) 로 유도된다. 따라서, 펄스 레이저 광선이 폴리곤 미러 (54) 의 미러 (541) 와 미러 (541) 의 모서리부 (541a) 에 닿는 경우는 없다.
상기 서술한 바와 같이 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 의 1 펄스를 폴리곤 미러 (54) 의 제 2 위치 (54b) 로 유도했다면, 제어 수단 (7) 은 광학적 스위칭 소자 (552) 로의 전압 신호의 인가를 정지한다. 이 결과, 상기 서술한 바와 같이 펄스 레이저 발진기 (51) 로부터 발진된 펄스 레이저 광선 (LB) 은 제 1 경로 (551a) 로 유도되고, 제 1 경로 (551a) 로 유도된 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 이 상기 폴리곤 미러 (54) 의 제 1 위치 (54a) 로 유도된다. 이 때, 폴리곤 미러 (54) 는 화살표 (A) 로 나타내는 방향으로 예를 들어 500 회전/초의 회전 속도로 회전되고 있기 때문에, 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 은 상기 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 의 1 펄스가 유도된 미러 (541) 와 동일한 미러로 유도되게 된다. 이와 같이, 회전 위치 검출 수단 (558) 의 수광 소자 (558b) 로부터의 수광 신호에 기초하여 제어 수단 (7) 이 광학적 스위칭 소자 (552) 로의 전압 신호의 인가의 정지와 인가를 교대로 실시함으로써, 펄스 레이저 광선이 폴리곤 미러 (54) 의 인접하는 미러 (541) 와 미러 (541) 의 모서리부 (541a) 에 닿지 않고 각 미러 (541) 에 각각 10 펄스 (LB-1 ∼ LB-10) 유도할 수 있다.
이상과 같이 본 실시형태에 있어서의 레이저 광선 조사 기구 (5) 에 있어서는, 회전하는 폴리곤 미러 (54) 의 인접하는 미러 (541) 와 미러 (541) 의 모서리부 (541a) 에 펄스 레이저 광선이 닿지 않기 때문에, 폴리곤 미러 (54) 의 미러 (541) 와 미러 (541) 의 모서리부 (541a) 에 펄스 레이저 광선이 닿음으로써 발생하는 펄스 레이저 광선의 산란이 방지된다. 따라서, 폴리곤 미러 (54) 의 미러 (541) 와 미러 (541) 의 모서리부 (541a) 에 펄스 레이저 광선이 닿음으로써 산란되어 소정의 가공 영역에 조사할 수 없어 가공 손실이 발생함과 함께, 펄스 레이저 광선의 산란에 의해 피가공물의 품질을 저하시킨다는 문제를 해소할 수 있다.
또, 본 실시형태에 있어서의 레이저 광선 조사 기구 (5) 에 있어서는, 펄스 레이저 광선의 10 펄스 (LB-1 ∼ LB-10) 가 척 테이블 (36) 에 유지된 피가공물 (W) 에 반복하여 조사되기 때문에, 척 테이블 (36) 을 X 축 방향으로 가공 이송시킴으로써, Y 축 방향으로 중복하여 어블레이션 가공하기 때문에, 용융물이 다시 메워지는 것을 방지하여 피가공물로서의 Low-k 막이나 기판 등에 효율적으로 원하는 폭의 레이저 가공홈을 형성할 수 있다.
2 : 정지 기대
3 : 척 테이블 기구
36 : 척 테이블
37 : X 축 방향 이동 수단
38 : Y 축 방향 이동 수단
4 : 레이저 광선 조사 유닛
5 : 레이저 광선 조사 기구
51 : 펄스 레이저 발진기
52 : 출력 조정 수단
53 : 집광기
54 : 폴리곤 미러
55 : 유도 수단
552 : 광학적 스위칭 소자
553 : 편광 빔 스플리터
558 : 회전 위치 검출 수단
6 : 촬상 수단
7 : 제어 수단

Claims (2)

  1. 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 그 척 테이블에 유지된 피가공물을 레이저 가공하는 레이저 광선 조사 기구를 구비하는 레이저 가공 장치로서,
    상기 레이저 광선 조사 기구는, 펄스 레이저 광선을 발진시키는 펄스 레이저 발진기와,
    상기 펄스 레이저 발진기로부터 발진된 레이저 광선을 집광하여 상기 척 테이블에 유지된 피가공물에 조사하는 집광기와,
    상기 펄스 레이저 발진기와 상기 집광기 사이에 배치 형성되어 상기 펄스 레이저 발진기로부터 발진된 펄스 레이저 광선을 분산시키는 복수의 미러가 회전축에 대해 동심상으로 배치 형성된 폴리곤 미러와,
    상기 펄스 레이저 발진기와 상기 폴리곤 미러 사이에 배치 형성되어, 인접하는 미러의 모서리부에 펄스 레이저 광선이 조사되지 않도록 펄스 레이저 광선을 유도하는 유도 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유도 수단은, 상기 펄스 레이저 발진기로부터 발진된 펄스 레이저 광선을 제 1 경로와 제 2 경로로 선택적으로 유도하는 광학적 스위칭 소자와,
    상기 제 1 경로와 상기 제 2 경로로 유도된 펄스 레이저 광선을 상기 폴리곤 미러가 배치 형성된 제 3 경로로 유도하는 편광 빔 스플리터와,
    상기 폴리곤 미러의 회전 위치를 검출하는 회전 위치 검출 수단과,
    상기 회전 위치 검출 수단으로부터의 검출 신호에 기초하여 상기 폴리곤 미러의 인접하는 미러와 미러의 모서리부에 펄스 레이저 광선이 조사되지 않도록 상기 광학적 스위칭 소자를 제어하는 제어 수단을 포함하고,
    제 1 경로와 제 2 경로는, 제 1 경로로 유도된 펄스 레이저 광선과 상기 제 2 경로로 유도된 펄스 레이저 광선을 상기 편광 빔 스플리터가 소정의 간격을 갖고 분기되도록 위치지어져 있는, 레이저 가공 장치.
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