TWI504465B - Optical systems and laser processing devices - Google Patents

Description

光學系統及雷射加工裝置 技術領域

本發明相關於包含雷射細微加工之各種雷射加工製程所利用之雷射加工裝置中，產生多數光束之光學系統及利用該光學系統的雷射加工裝置。

背景技術

於半導體零件製造工程中，藉由在半導體晶圓表面配列成格子狀之所謂界道(street)之分割預定線而區劃成複數領域，而於此業經區劃之領域形成積體電路等零件。沿著界道切斷此半導體晶圓而分割業經形成零件的領域，以製造各個半導體零件。

沿著形成半導體晶圓等板狀之被加工物所形成之界道的分割，係藉由所謂切割器之切削裝置來進行，但是，近年來，已提出有沿著界道形成在被加工物之界道照射雷射光線以形成雷射加工溝，沿著此雷射加工溝並藉由機械切斷裝置來切斷的方法(例如參照專利文獻1)。

先行技術文獻 專利文獻

專利文獻1：特開平10－305420號公報

專利文獻2：特開2004－268144號公報

然而，可得知在利用脈衝寬度為微微(pico)秒範圍之短脈衝雷射的加工，與利用奈秒範圍之短脈衝雷射的情形比較，可實現高的抗折強度與加工面品質。又，微微秒範圍之短脈衝雷射的平均輸出上，無法實現與奈秒範圍之短脈衝雷射輸出匹敵之輸出(15W以上)，因此，可期待高流通量的加工。

但是，在加工處理的特性上，可增進每一單位面積之加工的雷射脈衝的能量受到限制，而無法充分活用雷射振盪器的輸出。

又，已提出了利用繞射光學元件(DOE:Diffraction Optical Elements)或繞射光學元件與聚光透鏡之組合而將單一的雷射光束轉換成複數雷射光束來聚光，藉由複數雷射光束同時進行複數線狀的加工的雷射加工裝置(參照專利文獻2)。於該雷射加工裝置揭示了以光軸為中心使前述繞射光學元件旋轉，藉由調整該旋轉角度而能調整加工線的間距間隔。

然而，專利文獻2記載的雷射加工裝置藉由使繞射光學元件旋轉以調整加工線的間距間隔，因此會有難以調整光軸的問題。又，間距間隔的變更伴隨著繞射光學元件的旋轉，因此在自由的光束點配置會有限制的問題。

本發明係鑑於以上實情而完成的發明，目的在於提供光學系統及雷射加工裝置，該光學系統及雷射加工裝置即使可增進每一單位面積加工之雷射脈衝的能量受到限制，也能充分活用雷射振盪器的效力，且能任意地設定多光束之光束間距離之同時，容易調整光軸並且能簡單地對每一被加工物切換加工條件。

本發明之光學系統的特點在於包含有：光源；由前述光源發出之光可入射，且可將該入射光分歧成複數光的繞射光學元件；可將在前述繞射光學元件已分歧之光聚光於與分歧角度對應之複數處的聚光透鏡；及，可對由前述光源側入射前述繞射光學元件之光賦與至少朝1軸方向變倍的第1作用，並可對由前述繞射光學元件出射而朝向前述聚光透鏡側的光賦與抵銷前述第1作用之第2作用的歪像(anamorphic)光學機構。

依據此構成，對入射繞射光學元件之光賦與至少朝1軸方向變倍的第1作用，並對由繞射光學元件出射而朝向聚光透鏡側的光賦與抵銷第1作用的第2作用，因此，不須旋轉繞射光學元件，而以調整歪像光學機構所造成之第1及第2作用，即能任意設定聚光透鏡之聚光點的光束點間隔。

上述光學系統中，調整設定於前述歪像光學機構的變倍率，能控制形成在前述聚光透鏡之聚光位置的光點間隔。

上述光學系統中，前述歪像光學機構能設成包含有構成變倍光學系統之稜鏡體的構成。

以稜鏡體構成歪像光學機構，除了聚光透鏡以外，能以非球面光學構件構成其他光學元件，可容易達到合併光軸。

又，上述光學系統中，前述歪像光學機構包含有使前述稜鏡體旋轉的旋轉機構。

藉此，以使稜鏡體旋轉之簡單的動作能調整光點間隔，空間小也可進行，因此能達到省空間化、小型化。

又，本發明於上述光學系統中，其特點在於前述繞射光學元件為透過型繞射光學元件，前述歪像光學機構具有配置於前述繞射光學元件之光軸上前後的第1及第2稜鏡體，前述旋轉機構以前述透過型繞射光學元件作為對稱面，使前述第1稜鏡體與前述第2稜鏡體對稱地旋轉。

依據如此的構成，藉由使用透過型繞射光學元件，不須於光源至聚光透鏡之路徑使用偏光光束分離器，即能構成光學系統，因此，可建構能量損失小的光學系統。

又，於上述光學系統中，前述第1稜鏡體可包含有第1稜鏡與第2稜鏡而構成，前述第2稜鏡體可包含有第3稜鏡與第4稜鏡而構成。

如此一來，分別以稜鏡對構成第1及第2稜鏡體，即便是使稜鏡旋轉，也因由稜鏡發出之光為一定方向，因此，能固定繞射光學元件與聚光透鏡的位置，能將光學系統之機械構成予以簡單化。

又，本發明於上述光學系統中，其特點在於前述光源為可發出脈衝雷射光的雷射光源，前述聚光透鏡可使前述脈衝雷射光對被加工物聚光。

依據如此的構成，可適用於使脈衝雷射聚光於被加工物以進行雷射加工的雷射加工裝置。

又，本發明之雷射加工裝置係包含有：可保持被加工物之保持機構；及，可對已被前述保持機構保持之被加工物照射脈衝雷射的加工機構，其特點在於前述加工機構包含有上述任一光學系統。

依據如此的雷射加工裝置，以調整歪像光學機構所造成之第1及第2作用而能任意設定聚光透鏡之聚光點的光束點間隔，因此，能將加工條件簡單地切換至每一被加工物，能達到雷射加工的效率化。

依據本發明，即使可增進每一單位面積加工之雷射脈衝的能量受到限制，也能充分活用雷射振盪器的效力，能增進將短脈衝雷射以良好效率加工。

圖式簡單說明

第1圖係一實施形態之多光束光學系統的全體構成圖。

第2圖顯示於第1圖之光學系統中形成有1線多光束點的狀態。

第3圖顯示形成有與第2圖之光束點不同光點間隔之多光束點的狀態。

第4圖(a)係顯示多光束型的能量分布及光束輪廓的圖式、第4圖(b)係顯示頂帽(top-hat)型的能量分布及光束輪廓的圖式。

第5圖係另一實施形態之多光束光學系統的全體構成圖。

第6圖(a)係顯示1線5光點且3線同時加工的光束配列的圖式、第6圖(b)係顯示頂帽型之線光束且2線同時加工的光束配列的圖式。

第7圖係使用反射型繞射光學元件之多光束光學系統的全體構成圖。

第8圖係雷射加工裝置的外觀圖。

用以實施發明之形態

以下針對本發明之實施形態參照附加圖式來詳細說明。

第1圖係本發明之一實施形態之光學系統之包含到驅動機構的構成圖。本實施形態之光學系統，建構成將由雷射光源11出射之單一短脈衝雷射光入射透過型之繞射光學元件12而分歧成分別具有預定角度的複數光，利用聚光透鏡13使已分歧之光在被加工物W上聚光成線狀或2次元矩陣狀。

本實施形態中，於繞射光學元件12之光源側的光路上配置有第1光束徑變倍光學系統14，於繞射光學元件12之聚光透鏡13側的光路上配置有第2光束徑變倍光學系統15。第1及第2光束徑變倍光學系統14、15分別包含有歪像光學構件。本例子中，以第1及第2光束徑變倍光學系統14、15構成歪像光學機構。

第1光束徑變倍光學系統14對入射光賦與可使入射光束之剖面形狀變換成橢圓形狀的第1作用。又，第2光束徑變倍光學系統15設定成可對由繞射光學元件12出射之分歧光，賦與可抵銷已被第1光束徑變倍光學系統14賦與之第1作用的第2作用之光學構件配置(包含角度)。

第1及第2光束徑變倍光學系統14、15分別包含有構成歪像光學構件的稜鏡體(14a、14b)、(15a、15b)。第1光束徑變倍光學系統14包含有相對於構成稜鏡體之稜鏡14a、14b可個別調整入射面角度(旋轉角度)的第1稜鏡驅動機構16，第2光束徑變倍光學系統15包含有相對於構成稜鏡體之稜鏡15a、15b可個別調整入射面角度(旋轉角度)的第2稜鏡驅動機構17。以第1及第2稜鏡驅動機構16、17構成旋轉機構。

相對於構成各稜鏡體之各個稜鏡(14a、14b)、(15a、15b)之光軸，藉由調整旋轉角度而能變更第1及第2光束徑變倍光學系統14、15之變倍倍率。本實施形態調整稜鏡(14a、14b)、(15a、15b)的角度，以使第1光束徑變倍光學系統14賦與將入射光束之剖面光束形狀變換成橢圓形狀的第1作用，第2光束徑變倍光學系統15賦與抵銷第1作用的第2作用。具體上，保持著對繞射光學元件12垂直地入射光束的條件，且針對配置於兩側之4個稜鏡使外側各稜鏡(14a、15b)、內側各稜鏡(14b、15a)朝反方向僅旋轉相同角度。即，以繞射光學元件12作為對稱面，而使一側的稜鏡(14a、14b)與另一側的稜鏡(15a、15b)對稱地旋轉，藉此，能不變更光束徑即可控制入射聚光透鏡13之各光束構成的角度。入射聚光透鏡13之各光束構成的角度係以聚光透鏡13所造成的作用而於被加工物(無點位置)形成配列成線狀之光點間隔變化來顯現。

控制電路18以CPU、ROM、RAM等硬體資源來構成，CPU讀出已記憶在ROM之控制用軟體並依照程式而實行處理。控制電路18產生已對應依據被加工物之加工條件而設定之光點間隔的角度控制指令，並輸入第1及第2稜鏡驅動機構16、17。第1圖例示藉由XY軸工作台19a、19b而可將被加工物W相對於光軸在XY平面內二次元移動的系統。控制電路18對雷射光源11及XY軸工作台19a、19b賦與可給予動作時序的時序指令。藉此，可實現沿著形成在被加工物W之複數界道的雷射加工。

第2圖顯示將多光束設定成光點間隔=D之光學系統及該光學系統之各圖式所示位置中的光束剖面形狀。繞射光學元件設計成可將入射光分歧成分別具有不同角度的複數光。本例子係設計成於1軸方向分歧成具有不同角度，然而，例如可設計成於2軸方向二次元分歧成具有不同分歧角度。

由雷射光源11出射之短脈衝雷射光入射第1光束徑變倍光學系統14之光源側的稜鏡14a。雷射光源11接受來自於控制電路18的時序信號，而出射脈衝寬度為微微秒範圍或奈秒範圍之短脈衝雷射光。但是，本發明並非限定於微微秒範圍或奈秒範圍之短脈衝雷射。對於比短波長之毫微微秒範圍或奈秒範圍更長波長的脈衝雷射也可適用。

第1光束徑變倍光學系統14賦與剖面光束形狀為略橢圓形之入射光束朝1軸方向(第2圖所示之X方向)以預定變倍率(N倍)變倍，並變換成橢圓形狀的光束形狀的第1作用。由第1光束徑變倍光學系統14之繞射光學元件側的稜鏡14b出射之剖面橢圓形狀的光束，對繞射光學元件12垂直入射。

已垂直入射繞射光學元件12之橢圓形狀的光束，於分別的入射點分歧成相同軸方向具有不同角度的複數光。第2圖例示分歧成1軸方向具有不同角度之三種光的情形。其結果，入射繞射光學元件12的一光束可變換成由分別為相同角度分歧光之束所構成的複數分歧光束。例如，若是於繞射光學元件12中分歧成三光束，則將入射繞射光學元件12的一光束變換成分別為能量分割成1/3的三分歧光束。利用繞射光學元件12分歧之光束，入射隔著繞射光學元件12而配置於相反側之第2光束徑變倍光學系統14。

第2光束徑變倍光學系統14對入射光賦與可抵銷以第1光束徑變倍光學系統14所賦與之第1作用的第2作用。具體上，第1光束徑變倍光學系統14以預定變倍率(N倍)朝向第2圖所示X方向變倍作為第1作用，因此，朝X軸方向反變倍(1/N倍)作為第2作用。如此一來，已透過第2光束徑變倍光學系統15之分歧光束之光束尺寸及形狀與朝向第1光束徑變倍光學系統14入射前相同，且以分歧成複數的狀態(多光束)射出。由第2光束徑變倍光學系統14射出的分歧光束朝聚光透鏡13入射。

聚光透鏡13將由第2光束徑變倍光學系統14入射之分歧光束聚光於被加工物上，形成配列成1線狀之多光束的光點。第2圖顯示以光點間隔=D配列成1線狀多光束點。

本實施形態藉由利用第1光束徑變倍光學系統14賦與入射光束之變倍作用(及利用第2光束徑變倍光學系統15賦與的反變倍作用)的變倍率，控制第2圖所示各分歧光束之光束點的光點間隔=D。若是將第1光束徑變倍光學系統14之變倍率設得大，則能將各光束之光點間隔=D設得大，若是將第1光束徑變倍光學系統14之變倍率設得小，則能將各光束之光點間隔=D設得小。控制電路18一旦賦與對應被加工物W之加工條件之光點間隔=D時，計算(14a、14b)、(15a、15b)之旋轉量而對第1及第2稜鏡驅動機構16、17賦與角度控制指令，而將稜鏡14a、14b、15a、15b的角度控制成可實現所希望光點間隔的角度。

第3圖顯示將光點間隔設得較第2圖所示光學系統小之光學系統及該光學系統之各圖式所示位置的光束剖面形狀。將第1光束徑變倍光學系統14之放大率設定成較第2圖所示光學系統之狀態小的值，而使第2光束徑變倍光學系統15之反變倍率與第1光束徑變倍光學系統14之放大率對應變更。具體上，保持光束對繞射光學元件12垂直入射的條件，且第1稜鏡驅動機構16將第1光束徑變倍光學系統14之稜鏡14a朝逆時鐘方向旋轉預定角度之同時，第2稜鏡驅動機構17將第2光束徑變倍光學系統15之稜鏡15b朝向與稜鏡14a反方向之時鐘方向旋轉相同角度。又，第1稜鏡驅動機構16將第1光束徑變倍光學系統14之稜鏡14b朝時鐘方向旋轉預定角度之同時，第2稜鏡驅動機構17將第2光束徑變倍光學系統15之稜鏡15a朝向與稜鏡14b反方向之逆時鐘方向旋轉相同角度。其結果如第3圖所示，保持光束對繞射光學元件12垂直入射的條件，且利用繞射光學元件12分歧成不同角度之各分歧光的分歧角度變小，而利用聚光透鏡13聚光之分歧光束的光點間隔變窄。第3圖中光點間隔變窄至形成在被加工物W之光束點為無間隙地配列程度。

在此說明形成在被加工物W之分歧光束之光束輪廓。第4圖(a)顯示由七光束構成之分歧光束所構成光束徑方向之能量分布與光束輪廓。將七個光束點以無間隙排列於形成在被加工物W之界道方向(加工方向)的狀態，能大幅縮短加工時間，能利用搭載於雷射光源11之振盪器之輸出最大限度。

第4圖(b)顯示頂帽型光束之能量分布與光束輪廓。以利用頂帽用之繞射光學元件而能形成頂帽型光束。於上述光學系統中，以利用頂帽用繞射光學元件作為繞射光學元件12而能調整光束的長度。又，能量分布為高斯(Gaussion)分布之高斯型光束中，光束徑方向端部之能量低的部分無法增進加工。第4圖(b)所示之頂帽型光束較高斯型光束可更有效率地使用能量。而且，高斯型光束相對於加工線將高斯線橫置的話，可調整加工線的寬度。又，也能達到使業經雷射加工之溝的底成為平面的作用效果。

如上所述依據本實施形態，於透過型之繞射光學元件12兩端配置第1變倍光學系統14(歪像稜鏡對14a、14b)與第2變倍光學系統15(歪像稜鏡對15a、15b)，而將已透過第2變倍光學系統15之分歧光導向聚光透鏡13，因此，能以調整稜鏡(14a、14b)、(15a、15b)的角度而能簡單地控制第1光束徑變倍光學系統14的變倍率(N)與第2光束徑變倍光學系統15的變倍率(1/N)，能設定所希望的光點間隔D。又，僅使稜鏡旋轉而不需要大的空間，因此也可達到小型化。

又，依據本實施形態，將第1變倍光學系統14、15及繞射光學元件12係部以非球面光學元件來構成以作為歪像稜鏡對(14a、14b)、(15a、15b)，因此，與利用球面光學元件的情形相比較，乃具有非常容易合併光軸的優點。

又，依據本實施形態，以歪像稜鏡對(14a、14b)、(15a、15b)構成第1變倍光學系統14、15，因此，即便是使稜鏡14a、14b、15a、15b旋轉，也因能使由稜鏡出射之光的方向固定於一定方向，所以能回定繞射光學元件12及聚光透鏡13的位置，能以簡單的機械構成來實現光學系統。

其次，參照第5圖來說明可將分歧光束所造成之光點配列成二次元狀的光學系統。第5圖中合併顯示該光學系統之各圖所示位置中的光束剖面形狀。本實施形態之光學系統將第1圖所示之第1及第2變倍光學系統14、15與繞射光學元件12設為第1組合，而追加具有與第1組合同樣構成的第2組合。配置有光學構件，以構成一旦藉由第1組合而形成之多光束配列於第1方向時，則使第2組合朝向與第1方向正交的第2方向多光束配列。

第5圖所示之多光束光學系統包含有：由第1變倍光學系統14、繞射光學元件12及第2變倍光學系統15構成的第1組合；及，由第3變倍光學系統21、透過型繞射光學元件22及第4變倍光學系統23構成的第2組合。已透過第2變倍光學系統15之分歧光束入射第3變倍光學系統21。

又，第5圖中第1、第2、第3、第4變倍光學系統14、15、21、23之各稜鏡配置僅為用以例示構成要素而方便地顯示。實際上，配置各稜鏡以使第1及第2變倍光學系統14、15之變倍方向與第3及第4變倍光學系統21、23之變倍方向為正交方向。

第3變倍光學系統21以歪像稜鏡對(21a、21b)來構成，可對與第1變倍光學系統14之變倍方向即第1方向正交的第2方向賦與以任意變倍率來變倍的第3作用。其結果如第5圖所示，將第2方向作為長軸方向之橢圓光束朝向第1方向成複數配列的狀態。複數橢圓光束垂直入射第2組合的繞射光學元件22。

第2組合的繞射光學元件22與第1組合的繞射光學元件12相同設計，但是，設定了配置角度使分歧方向成為與第1組合的繞射光學元件12正交的方向。使配置於前段的繞射光學元件12與配置於後段的繞射光學元件22之相互分歧方向正交，而能最有效率地將光束點配列成矩陣狀。但是，不一定要正交，只要是雙方繞射光學元件之分歧方向的角度相互不同，則能將光束點配列成矩陣狀。

利用繞射光學元件22分歧的光入射第4變倍光學系統23而賦與可抵銷在第3變倍光學系統所賦與之第3作用的第4作用。即，與第1及第2變倍光學系統14、15的關係相同，於第4變倍光學系統23設定與設定於第3變倍光學系統21之變倍率相對的反變倍率。利用控制各稜鏡21a、21b、23a、23b而能任意設定第3及第4變倍光學系統21、23之變倍率設定的的變倍率。控制電路18藉由第3及第4稜鏡驅動機構24、25而控制各稜鏡21a、21b、23a、23b的角度。

以利用聚光透鏡13將已透過第4變倍光學系統之二次元分歧光束予以聚光而形成配列成矩陣狀的光束點。第5圖中例示了於1線形成有4光點的狀態。能以第1組合之第1及第2變倍光學系統14、15任意設定第1方向的光點間隔，而能以第2組合之第3及第4變倍光學系統21、23任意設定第2方向的光點間隔。控制電路18由第1方向及第2方向之光點間隔來計算稜鏡的角度，並產生可實現業經計算之角度的角度控制指令信號，而輸入第1～第4稜鏡驅動電路16、17、24、25。如此一來，能形成第1方向及第2方向之光點間隔設定成所希望值之矩陣狀的光束點。

第6圖(a)顯示1線排列5光點且一次可加工1線的二次元光束配列。例如，能以第1組合來設定同一線上的光點間隔，而以第2組合來設定線間隔。又，圖中的箭頭顯示加工進行方向。

又，如第6圖(b)所示，於1線緊密地配列10光點以形成頂帽型線光束，也能同時於2線形成頂帽型線光束。如第6圖(b)所示，以將頂帽型線光束形成複數線，即使被加工物為長方形晶片的作業(work)，也能一次2線加工，能大幅縮短加工時間。又，圖中的箭頭顯示加工進行方向。

又，於第1圖所示之光學系統中，也可使用可將入射光朝二次元方向分歧之二次元繞射光學元件以取代繞射光學元件12。藉由使用二次元繞射光學元件可不要第2組合(21、22、23)而能達到光學系統的簡單化及小型化。但是，變得無法個別控制第1方向及第2方向的光點間隔。

以上的說明中，將個別的變倍光學系統配置於繞射光學元件的兩側，但是，以使用反射型繞射光學元件能建構成將變倍光學系統僅配置於繞射光學元件之單側的光學系統。

第7圖係使用反射型繞射光學元件之光學系統的構成圖。

第7圖所示之光學系統，將由未以圖式顯示之雷射光源入射之短脈衝雷射光入射配置在光軸上的偏光光束分離器31，並使具有預定偏光面之反射成分朝反射型繞射光學元件側反射。藉由偏光光束分離器31導向光軸上之短脈衝雷射光入射變倍光學系統32。變倍光學系統32以歪像稜鏡對32a、32b構成，且建構成藉由稜鏡驅動機構41而可從控制電路18個別控制稜鏡角度。變倍光學系統32在從一側的稜鏡32a側朝另一側之稜鏡32b側透過的往路上，賦與以預定倍率朝預定方向變倍的第1作用。

於變倍光學系統32之往路被賦與第1作用而變換成橢圓形狀的橢圓雷射光束，藉由1/4波長板33而垂直入射反射型繞射光學元件34。1/4波長板33將作為直線偏光而進來的光束變換成圓偏光。

反射型繞射光學元件34將在變倍光學系統32已被賦與第1作用的橢圓雷射光束予以反射且分歧成不同角度而出射。由反射型繞射光學元件34出射的分歧光束再度通過1/4波長板33時，將圓偏光變換為與往路成偏光面90°旋轉的直線偏光。

而且，由反射型繞射光學元件34出射的分歧光束從變倍光學系統32之反方向入射。變倍光學系統32在從反方向入射的返路賦與可抵銷在往路賦與之第1作用的第2作用。

於變倍光學系統32之返路被賦與第2作用的分歧光束入射偏光光束分離器31。已入射偏光光束分離器31之分歧光束兩次通過1/4波長板33後直線偏光之偏光面90°旋轉，因此會透過分歧面31a。已透過偏光光束分離器31之分歧光束利用聚光透鏡35而聚光於被加工物W上。入射聚光透鏡35之分歧光束與在反射型繞射光學元件34的分歧方向對應而使角度不同，所以，與分歧數對應之光束點以預定間隔形成於藉由聚光透鏡35所造成之聚光點。

如上所述，以使用反射型繞射光學元件34而構成多光束光學系統，能刪減變倍光學系統的數量而能使構成簡單化。使用反射型繞射光學元件34的情形下，因光束透過之光學構件增加而會有產生若干能量損失的情形，可達到有效利用省空間化優點的光學系統設計。

又，當使用法拉第旋轉體來取代1/4波長板33時，可降低利用繞射光學元件34之能量損失，因此更佳。

其次說明使用上述光學系統的雷射加工裝置。

第8圖係使用多光學系統的雷射加工裝置的構成例。

半導體晶圓W形成略圓板狀，表面藉由配列成格子狀之分割預定線而區劃成複數領域，於此業經區劃的領域形成有IC、LSI等零件72。又，半導體晶圓W藉由貼著帶73而被環狀框71支撐。

又，本實施形態中舉出矽晶圓等半導體晶圓作為作業的例來說明，然而，並非限定於此構成，可將貼著於半導體晶圓W之DAF(Die Attach Film)等黏著構件、半導體製品之封包、陶瓷、玻璃、藍寶石(Al₂ O₃ )類無機材料基板、各種電構件與被要求微米級加工位置精度的各種加工材料作為作業。

雷射加工裝置50於加工台51配設有形成於Y軸方向之一對Y軸導軌52a、52b。Y軸工作台53被載置成沿著Y軸導軌52a、52b可朝Y軸方向自由移動。Y軸工作台53之背面側形成有未以圖式顯示之螺母部，球螺栓54螺合於螺母部。如此一來，於球螺栓54之端部連結驅動馬達55，而球螺栓54藉由驅動馬達55可旋轉驅動。

Y軸工作台53上配設有形成於與Y軸方向正交之X軸方向之一對X軸導軌56a、56b。X軸工作台57被或置成沿著X軸導軌56a、56b可朝X軸方向自由移動。X軸工作台57之背面側形成有未以圖式顯示之螺母部，球螺栓58螺合於螺母部。如此一來，於球螺栓58之端部連結驅動馬達59，而球螺栓58藉由驅動馬達59可旋轉驅動。

X軸工作台57上設置有夾頭工作台60。夾頭工作台60包含有工作台支撐部61、可吸著並保持半導體晶圓W的晶圓保持部62，而該半導體晶圓W具有設於工作台支撐部61之上部的加工預定線即界道、及，保持環狀框的框保持部63。於工作台支撐部61內部設有使晶圓保持部62吸著並保持半導體晶圓W的吸取源。

又，加工台51立設有支柱部64，由支柱部64之上端部朝夾頭工作台60上方伸出的臂65支撐著雷射照射單元66。雷射照射單元66收納有前述光學系統。

於以上所述構成之雷射加工裝置50中，半導體晶圓W被載置於夾頭工作台60。如此一來，半導體晶圓W藉由未以圖式顯示之吸取源而被晶圓保持部62吸取。

其次，雷射照射單元66驅動，藉由X軸工作台57、Y軸工作台53調整位置後開始雷射加工。此情形下，雷射照射單元66朝界道照射雷射光線。此時，利用第5圖所示光學系統進行第6圖(a)所示3線同時加工的情形下，可控制與線間隔及相同線狀之光點間隔對應而搭載於雷射照射單元66之光學系統的稜鏡角度。又，如第6圖(b)所示頂帽型線光束所造成2線同時加工的情形下，控制光點間隔以使以第1組合設定線間隔，並以第2組合形成頂帽型線光束。

如上所述，依據使用了上述光學系統的雷射加工裝置，可複數線同時加工之同時，且僅以調整稜鏡角度而能任意設定與作業對應之線間隔及同一線上的光點間隔。

又，不僅上述線加工，也能適用於通道孔加工之開孔加工、使晶圓的一部分陷入的面加工。

此次揭示的實施形態中，全部的點均為例示而非限制於此實施形態者。本發明的範圍不僅為上述實施形態所說明者，而係以發明專利申請專利範圍來表示，乃指包含與發明專利申請專利範圍均等的意思及範圍內全部的變更。

產業之可利用性

本發明可適用於利用多光束將半導體晶圓等被加工物予以雷射加工的雷射加工裝置。

11．．．雷射光源

12．．．繞射光學元件

13．．．聚光透鏡

14．．．第1變倍光學系統

14a、14b．．．稜鏡

15．．．第2變倍光學系統

15a、15b．．．稜鏡

16．．．第1稜鏡驅動機構

17．．．第2稜鏡驅動機構

18．．．控制電路

19a．．．X軸工作台

19b．．．Y軸工作台

21．．．第3變倍光學系統

21a、21b．．．稜鏡

22．．．繞射光學元件

23．．．第4變倍光學系統

23a、23b．．．稜鏡

24．．．第3稜鏡驅動機構

25．．．第4稜鏡驅動機構

31．．．偏光光束分離器

31a．．．分歧面

32．．．變倍光學系統

32a、32b．．．歪像稜鏡對

33．．．1/4波長板

34．．．反射型繞射光學元件

35．．．聚光透鏡

41．．．稜鏡驅動機構

50．．．雷射加工裝置

51．．．加工台

52a、52b．．．Y軸導軌

53．．．Y軸工作台

54．．．球螺栓

55．．．驅動馬達

56a、56b．．．X軸導軌

57．．．X軸工作台

58．．．球螺栓

59．．．驅動馬達

60．．．夾頭工作台

61．．．工作台支撐部

62．．．晶圓保持部

63．．．框保持部

64．．．支柱部

65．．．臂

66．．．雷射照射單元

71．．．環狀框

72．．．零件

73．．．貼著帶

W．．．被加工物(半導體晶圓)

第1圖係一實施形態之多光束光學系統的全體構成圖。

第2圖顯示於第1圖之光學系統中形成有1線多光束點的狀態。

第3圖顯示形成有與第2圖之光束點不同光點間隔之多光束點的狀態。

第4圖(a)係顯示多光束型的能量分布及光束輪廓的圖式、第4圖(b)係顯示頂帽(top-hat)型的能量分布及光束輪廓的圖式。

第5圖係另一實施形態之多光束光學系統的全體構成圖。

第6圖(a)係顯示1線5光點且3線同時加工的光束配列的圖式、第6圖(b)係顯示頂帽型之線光束且2線同時加工的光束配列的圖式。

第7圖係使用反射型繞射光學元件之多光束光學系統的全體構成圖。

第8圖係雷射加工裝置的外觀圖。

11．．．雷射光源

12．．．繞射光學元件

13．．．聚光透鏡

14．．．第1變倍光學系統

14a、14b．．．稜鏡

15．．．第2變倍光學系統

15a、15b．．．稜鏡

16．．．第1稜鏡驅動機構

17．．．第2稜鏡驅動機構

18．．．控制電路

19a．．．X軸工作台

19b．．．Y軸工作台

W．．．被加工物(半導體晶圓)

Claims (8)

1. 一種光學系統，其特徵在於包含有：光源；繞射光學元件，係由前述光源發出的光可入射，且可將該入射光分歧成複數光者；聚光透鏡，係可將在前述繞射光學元件已分歧之光聚光於與分歧角度對應的複數處者；及歪像光學機構，係可對由前述光源側入射前述繞射光學元件之光，賦與至少朝1軸方向變倍的第1作用，且可對由前述繞射光學元件出射而朝向前述聚光透鏡側之光，賦與可抵銷前述第1作用的第2作用者。
2. 如申請專利範圍第1項之光學系統，其中調整對前述歪像光學機構設定的變倍率，以控制形成在前述聚光透鏡之聚光位置的光點間隔。
3. 如申請專利範圍第1或2項之光學系統，其中前述歪像光學機構包含有構成變倍光學系統之稜鏡體。
4. 如申請專利範圍第3項之光學系統，其中前述歪像光學機構包含有使前述稜鏡體旋轉的旋轉機構。
5. 如申請專利範圍第4項之光學系統，其中前述繞射光學元件為透過型繞射光學元件，前述歪像光學機構具有配置於前述繞射光學元件之光軸上前後的第1稜鏡體及第2稜鏡體，前述旋轉機構以前述透過型繞射光學元件作為對稱面，使前述第1稜鏡體與前述第2稜鏡體對稱地旋轉。
6. 如申請專利範圍第5項之光學系統，其中前述第1稜鏡體包含有第1稜鏡與第2稜鏡，前述第2稜鏡體包含有第3稜鏡與第4稜鏡。
7. 如申請專利範圍第1或2項之光學系統，其中前述光源為可發出脈衝雷射光的雷射光源，前述聚光透鏡可使前述脈衝雷射光對被加工物聚光。
8. 一種雷射加工裝置，包含有：保持機構，係可保持被加工物者；及加工機構，係可對已被前述保持機構保持之被加工物照射脈衝雷射者；其特徵在於：前述加工機構包含有申請專利範圍第7項之光學系統。