激光加工装置的制作方法

专利名称：激光加工装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及适于在连接由第I材料形成的第I部件和由第2材料形成的第2部件而成的被加工物上形成从第I部件到达第2部件的激光加工孔的激光加工装置。
背景技术：
在半导体器件制造步骤中，在大致圆板形状的半导体晶片表面上，通过排列成格子状的被称为间隔道的分割预定线划分出多个区域，并在该划分出的区域内形成1C、LSI等器件。然后，沿着间隔道切断半导体晶片，由此对形成有器件的区域进行分割而制造出各个半导体芯片。为了实现装置的小型化、高功能化，层叠了多个器件并将层叠后的器件上设置的接合焊盘连接的模块结构已得到实际应用。该模块结构的结构是:在半导体晶片的设置有接合焊盘的部位形成通孔(via hole),并在该通孔中填入与接合焊盘连接的招等导电性材料(例如，参照专利文献I)。设于上述半导体晶片的通孔是通过钻孔机形成的。然而，设于半导体晶片的通孔的直径为90 300 μ m这样小的尺寸，因此利用钻孔机进行的穿孔存在生产性差的问题。为了消除上述问题，提出了如下这样的晶片穿孔方法:针对在基板的表面形成有多个器件并且在该器件上形成有接合焊盘的晶片，从基板的背面侧照射脉冲激光光线，高效地形成到达接合焊盘的通孔(例如，参照专利文献2)。然而，脉冲激光光线选择了相对于形成接合焊盘的金属吸收率低、且相对于形成基板的硅或钽酸锂等基板材料吸收率高的波长，但是在从基板的背面侧照射脉冲激光光线来形成到达接合焊盘的通孔时，很难在形成于基板中的通孔到达接合焊盘的时刻停止脉冲激光光线的照射，存在引起接合焊盘熔化而导致孔穿透的问题。为了消除上述专利文献2所公开的晶片穿孔方法的问题，提出了如下这样的激光加工装置:利用激光光线的照射使物质等离子化，检测由该等离子发出的物质固有的光谱来判定激光光线到达由金属构成的接合焊盘的情况(例如，参照专利文献3)。专利文献I日本特开2003-163323号公报专利文献2日本特开2007-67082号公报专利文献3日本特开2009-125756号公报而且，存在这样的问题:向位于通过激光光线的照射而形成的细孔底部的由金属构成的接合焊盘照射激光光线，但难以捕捉形成接合焊盘的金属的产生适当的等离子光的瞬间，难以停止激光光线的照射，从而接合焊盘熔化而导致孔穿透。

发明内容

本发明是鉴于上述实际情况而完成的，其主要技术课题在于提供能够在连接由第I材料形成的第I部件和由第2材料形成的第2部件而成的被加工物上高效地形成从第I部件到达第2部件的激光加工孔的激光加工装置。
为了解决上述的主要技术问题，根据本发明，提供一种激光加工装置，该激光加工装置具有:保持构件，其保持被加工物；激光光线照射构件，其向由该保持构件保持的被加工物照射脉冲激光光线；等离子光检测构件，其检测通过从该激光光线照射构件向被加工物照射激光光线而产生的等离子光的波长；以及控制构件，其根据来自该等离子光检测构件的检测信号控制该激光光线照射构件，该等离子光检测构件包括:带通滤光片，其仅使第I材料发出的等离子光的波长通过；以及光检测器，其接收通过该带通滤光片后的光并向该控制构件输出光强信号，该控制构件控制该激光光线照射构件，使得在使该激光光线照射构件工作而向被加工物照射脉冲激光光线来实施被加工物的从第I部件到达第2部件的激光加工时，根据从该光检测器输出的光强信号，检测光强的振幅，在从该光强的振幅降低到预定值的时刻起照射预定数的脉冲激光光线后停止脉冲激光光线的照射。在本发明的激光加工装置中，对通过从激光光线照射构件向被加工物照射激光光线而产生的等离子光的波长进行检测的等离子光检测构件具备仅使第I材料发出的等离子光的波长通过的带通滤光片；以及接收通过该带通滤光片后的光并向该控制构件输出光强信号的光检测器，根据来自该等离子光检测构件的检测信号控制激光光线照射构件的控制构件控制激光光线照射构件，使得在使该激光光线照射构件工作而向被加工物照射脉冲激光光线来实施被加工物的从第I部件到达第2部件的激光加工时，根据从该光检测器输出的光强信号，检测光强的振幅，在从该光强的振幅降低到预定值的时刻起照射了预定数的脉冲激光光线后停止脉冲激光光线的照射，在通过脉冲激光光线的照射而形成于第I部件的细孔到达至第2部件的时刻停止脉冲激光光线的照射，因此第2部件不会熔化。因此在例如被加工物是在钽酸锂基板(第I部件)的表面形成的多个器件上分别配置有接合焊盘(第2部件)的晶片，且形成从钽酸锂基板(第I部件)的背面侧到达接合焊盘(第2部件)的激光加工孔的情况下，不会引起接合焊盘(第2部件)的熔化，不会使孔穿透。


图1是根据本发明而构成的激光加工装置的立体图。图2是图1所示的 激光加工装置中装备的激光光线照射构件的结构框图。图3是图1所示的激光加工装置中装备的等离子光检测构件的结构框图。图4是示出图1所示的激光加工装置中装备的控制构件的结构框图。图5是作为被加工物的半导体晶片的俯视图。图6是放大地示出图5所示的半导体晶片的一部分的俯视图。图7是示出将图5所示的半导体晶片粘贴到安装于环状框的保护带表面的状态的立体图。图8是示出将图5所示的半导体晶片保持在图1所示的激光加工装置的卡盘台的规定位置处的状态下的坐标关系的说明图。图9是通过图1所示的激光加工装置实施的穿孔步骤的说明图。图10是通过图1所示的激光加工装置实施的穿孔步骤的说明图。图11是示出检测向钽酸锂基板照射脉冲激光光线时产生的等离子光的光强的光检测器的输出电压的图。标号说明
1:激光加工装置；2:静止基座；3:卡盘台机构；36:卡盘台；37:加工进给构件；374:X轴方向位置检测构件；38 第I分度进给构件；384:Y轴方向位置检测构件；4:激光光线照射单元支撑机构；42:可动支撑基座；43 第2分度进给构件；5:激光光线照射单兀;52:激光光线照射构件；6:脉冲激光光线振荡构件；61:脉冲激光光线振荡器；62:重复频率设定构件；7:声光偏转构件；71:声光元件；72:RF振荡器；73:RF放大器；74:偏转角度调整构件；75:输出调整构件；76:激光光线吸收构件；8:聚光器；9:等离子光检测构件；91:等离子受光构件；92:分光镜；93:第I带通滤光片；94:第I光检测器；95:转向镜；11:摄像构件;20:控制构件；30:晶片；301:分割预定线；302:器件；303:接合焊盘；304:激光加工孔。
具体实施例方式下面，参照附图详细地说明本发明的激光加工装置的优选实施方式。图1示出了根据本发明而构成的激光加工装置I的立体图。图1所示的激光加工装置I具备:静止基座2 ;保持被加工物的卡盘台机构3，其以能够在箭头X所示的加工进给方向(X轴方向)上移动的方式配置在该静止基座2上；激光光线照射单元支撑机构4，其以能够在与X轴方向垂直的箭头Y所示的分度进给方向(Y轴方向)上移动的方式配置在静止基座2上；以及激光光线照射单元5，其以能够在箭头Z所示的聚光点位置调整方向(Z轴方向)上移动的方式配置在该激光光线照射单元支撑机构4上。上述卡盘台机构3具备:沿着X轴方向平行地配置在静止基座2上的一对导轨31、31 ;以能够在X轴方向上移动的方式配置在该导轨31、31上的第I滑动块32 ;以能够在Y轴方向上移动的方式配置在该第I滑动块32上的第2滑动块33 ;通过圆筒部件34支撑在该第2滑动块33上的覆盖台35 ；以及作为被加工物保持构件的卡盘台36。该卡盘台36具备由多孔性材料形成的吸附卡盘361，在吸附卡盘361上利用未图示的吸引构件来保持作为被加工物的例如圆盘状半导体晶片。通过在圆筒部件34内配设的未图示的脉冲电动机使这样构成的卡盘台36旋转。此外，在卡盘台36上配置有用于固定后述的环状框的夹具362。 上述第I滑动块32在其下表面设置有与上述一对导轨31、31嵌合的一对被引导槽321、321，并且在其上表面设置有沿着Y轴方向平行地形成的一对导轨322、322。这样构成的第I滑动块32构成为，通过使被引导槽321、321与一对导轨31、31嵌合，能够沿着一对导轨31、31在X轴方向上移动。图示的实施方式中的卡盘台机构3具备用于使第I滑动块32沿着一对导轨31、31在X轴方向上进行移动的X轴方向移动构件(加工进给构件37)。该加工进给构件37包括:平行地配置在上述一对导轨31与31之间的外螺纹杆371 ;以及用于对该外螺纹杆371进行旋转驱动的脉冲电动机372等驱动源。外螺纹杆371的一端以旋转自如的方式支撑于固定在上述静止基座2上的轴承块373，外螺纹杆371的另一端与上述脉冲电动机372的输出轴进行了传动连接。另外，外螺纹杆371与贯通内螺纹孔螺合，该贯通内螺纹孔形成于在第I滑动块32的中央部下表面突出设置的未图示的内螺纹块上。因此，通过脉冲电动机372对外螺纹杆371进行正转和反转驱动，由此，使第I滑动块32沿着导轨31、31而在X轴方向上移动。激光加工装置I具备用于检测上述卡盘台36的加工进给量即X轴方向的位置的X轴方向位置检测构件374 J轴方向位置检测构件374由沿着导轨31配设的线性刻度374a、以及配设在第I滑动块32上并与第I滑动块32 —起沿着线性刻度374a移动的读取头374b构成。在图示的实施方式中，该X轴方向位置检测构件374的读取头374b每隔Ιμπι向后述的控制构件送出I个脉冲的脉冲信号。并且，后述的控制构件通过对所输入的脉冲信号进行计数来检测卡盘台36的加工进给量，即X轴方向的位置。此外，在采用了脉冲电动机372作为上述加工进给构件37的驱动源的情况下，通过对向脉冲电动机372输出驱动信号的后述控制构件的驱动脉冲进行计数，也能够检测卡盘台36的加工进给量，即X轴方向的位置。另外，在采用了伺服电动机作为上述加工进给构件37的驱动源的情况下，将检测伺服电动机转速的旋转编码器所输出的脉冲信号送出至后述的控制构件，控制构件对所输入的脉冲信号进行计数，由此也能够检测卡盘台36的加工进给量，即X轴方向的位置。上述第2滑动块33在其下表面设置有与设于上述第I滑动块32的上表面的一对导轨322、322嵌合的一对被引导槽331、331，该第2滑动块33构成为:通过使该被引导槽331,331与一对导轨322、322嵌合，能够在Y轴方向上进行移动。图示的实施方式中的卡盘台机构3具备用于使第2滑动块33沿着设于第I滑动块32的一对导轨322、322在Y轴方向上进行移动的第IY轴方向移动构件(第I分度进给构件38)。该第I分度进给构件38包括:平行地配置在上述一对导轨322与322之间的外螺纹杆381 ;以及用于对该外螺纹杆381进行旋转驱动的脉冲电动机382等驱动源。外螺纹杆381的一端以旋转自如的方式支撑于固定在上述第I滑动块32的上表面上的轴承块383，外螺纹杆381的另一端与上述脉冲电动机382的输出轴进行了传动连接。另外，外螺纹杆381与贯通内螺纹孔螺合，该贯通内螺纹孔形成于在第2滑动块33的中央部下表面突出设置的未图示的内螺纹块上。因此，通过脉冲电动机382对外螺纹杆381进行正转和反转驱动，由此，使第2滑动块33沿着导轨322、322而在Y轴方向上移动。激光加工装置I具备用于检测上述第2滑动块33的分度加工进给量即Y轴方向位置的Y轴方向位置检测构件384。该Y轴方向位置检测构件384由以下部分构成:沿着导轨322配置的线性刻度384a ;以及读取头384b，其配置在第2滑动块33上，与第2滑动块33一起沿着线性刻度384a进行移动。在图示的实`施方式中，该Y轴方向位置检测构件384的读取头384b每隔I μπι向后述的控制构件送出I个脉冲的脉冲信号。并且，后述的控制构件通过对输入的脉冲信号进行计数来检测卡盘台36的分度进给量，即Y轴方向的位置。此夕卜，在采用了脉冲电动机382作为上述第I分度进给构件38的驱动源的情况下，通过对向脉冲电动机382输出驱动信号的后述控制构件的驱动脉冲进行计数，也能够检测卡盘台36的分度进给量，即Y轴方向的位置。另外，在采用了伺服电动机作为上述第I分度进给构件38的驱动源的情况下，将检测伺服电动机转速的旋转编码器所输出的脉冲信号送出至后述的控制构件，控制构件对所输入的脉冲信号进行计数，由此也能够检测卡盘台36的分度进给量，即Y轴方向的位置。上述激光光线照射单元支撑机构4具备:沿着Y轴方向平行地配置在静止基座2上的一对导轨41、41 ；以能够在箭头Y所示的方向上移动的方式配置在该导轨41、41上的可动支撑基座42。该可动支撑基座42由以下部分构成:以能够移动的方式配置在导轨41、41上的移动支撑部421 ；以及安装在该移动支撑部421上的安装部422。安装部422在一个侧面上平行地设置有沿着Z轴方向延伸的一对导轨423、423。图示的实施方式中的激光光线照射单元支撑机构4具备用于使可动支撑基座42沿着一对导轨41、41在Y轴方向上移动的第Ti轴方向移动构件(第2分度进给构件)43。该第2分度进给构件43包括:平行地配置在上述一对导轨41与41之间的外螺纹杆431 ；以及用于对该外螺纹杆431进行旋转驱动的脉冲电动机432等驱动源。就外螺纹杆431而言，其一端以旋转自如的方式支撑在固定于上述静止基座2的未图示的轴承块上，其另一端与上述脉冲电动机432的输出轴传动连接。另外，外螺纹杆431与内螺纹孔螺合，该内螺纹孔形成于在构成可动支撑基座42的移动支撑部421的中央部下表面突出设置的未图示的内螺纹块上。因此，通过脉冲电动机432对外螺纹杆431进行正转和反转驱动，使可动支撑基座42沿着导轨41、41在Y轴方向上移动。激光光线照射单元5具备单元保持器51和安装在该单元保持器51上的激光光线照射构件52。单元保持器51设有以能够滑动的方式与设于上述安装部422上的一对导轨423、423嵌合的一对被引导槽511、511，通过使该被引导槽511、511与上述导轨423、423嵌合，该单元保持器51以能够在Z轴方向上移动的方式得到支撑。激光光线照射单元5具备用于使单元保持器51沿着一对导轨423、423在Z轴方向上移动的Z轴方向移动构件(聚光点位置调整构件53)。聚光点位置调整构件53包括配置在一对导轨423、423之间的外螺纹杆(未图示)和用于对该外螺纹杆进行旋转驱动的脉冲电动机532等驱动源，通过用脉冲电动机532对未图示的外螺纹杆进行正转和反转驱动，使得单元保持器51以及激光光线照射构件52沿着导轨423、423在Z轴方向上移动。此外，在图示的实施方式中，通过对脉冲电动机532进行正转驱动来使激光光线照射构件52向上方移动，通过对脉冲电动机532进行反转驱动来使激光光线照射构件52向下方移动。上述激光光线照射构件52具备:实质上水平配置的圆筒形状的壳体521 ;如图2所不配置在壳体521内的脉冲激光光线振荡构件6 ;作为光偏转构件的声光偏转构件7,其使由脉冲激光光线振荡构件6振荡出的激光光线的光轴在加工进给方向(X轴方向)上进行偏转；以及聚光器8，其将通过该声光偏转构7后的脉冲激光光线照射到保持在上述卡盘台36上的被加工物W。

上述脉冲激光光线振荡构件6由以下部分构成:由YAG激光振荡器或YV04激光振荡器构成的脉冲激光光线振荡器61 ；以及附属于脉冲激光光线振荡器61而设置的重复频率设定构件62。脉冲激光光线振荡器61振荡出由重复频率设定构件62设定的规定频率的脉冲激光光线(LB)。重复频率设定构件62设定由脉冲激光光线振荡器61振荡出的脉冲激光光线的重复频率。上述声光偏转构件7具备:使得由脉冲激光光线振荡构件6振荡出的激光光线(LB)的光轴在加工进给方向(X轴方向)上进行偏转的声光元件71 ;生成对该声光元件71施加的RF (radio frequency:射频)的RF振荡器72 ;对由该RF振荡器72生成的RF的功率进行放大而施加给声光元件71的RF放大器73 ;对由RF振荡器72生成的RF的频率进行调整的偏转角度调整构件74 ;以及对由RF振荡器72生成的RF的振幅进行调整的输出调整构件75。上述声光元件71能够与所施加的RF的频率对应地调整使激光光线的光轴偏转的角度，并且能够与所施加的RF的振幅对应地调整激光光线的输出。此外，作为光偏转构件，可取代上述声光偏转构件7而使用采用了电子光学元件的电子光学偏转构件。通过后述的控制构件来控制上述偏转角度调整构件74以及输出调整构件75。
另外，激光光线照射构件52具备激光光线吸收构件76，在对上述声光元件71施加了规定频率的RF的情况下，该激光光线吸收构件76吸收如图2中虚线所示地由声光元件71进行偏转后的激光光线。上述聚光器8被安装在壳体521的前端,该聚光器8具备:转向镜81,其使由上述声光偏转构件7进行偏转后的脉冲激光光线的方向变换至下方；以及由远心透镜构成的聚光透镜82，其对由该转向镜81进行方向变换后的激光光线进行会聚。激光光线照射构件52是按照以上方式构成的，以下参照图2来说明其作用。在从后述的控制构件对声光偏转构件7的偏转角度调整构件74施加了例如5V的电压而对声光元件71施加了与5V对应的频率的RF的情况下，从脉冲激光光线振荡构件6振荡出的脉冲激光光线的光轴如图2中单点划线所示地发生偏转而会聚于聚光点Pa。另外，在从后述的控制构件对偏转角度调整构件74施加了例如IOV的电压而对声光元件71施加了与IOV对应的频率的RF的情况下，从脉冲激光光线振荡构件6振荡出的脉冲激光光线的光轴如图2中实线所示地发生偏转而会聚于聚光点Pb，该聚光点Pb是从上述聚光点Pa沿着加工进给方向(X轴方向)朝向图2中的左方移位了规定量的点。另一方面，在从后述的控制构件向偏转角度调整构件74施加了例如15V的电压而对声光元件71施加了与15V对应的频率的RF的情况下，从脉冲激光光线振荡构件6振荡出的脉冲激光光线的光轴如图2中双点划线所示地发生偏转而会聚于聚光点Pc，该聚光点Pc是从上述聚光点Pb沿着加工进给方向(X轴方向)朝向图2中的左方移位了规定量的点。另外，在从后述的控制构件对声光偏转构件7的偏转角度调整构件74施加了例如OV的电压而对声光元件71施加了与OV对应的频率的RF的情况下，从脉冲激光光线振荡构件6振荡出的脉冲激光光线如图2中虚线所示地被引导至激光光线吸收构件76。这样，由声光元件11进行偏转的激光光线是与施加给偏转角度调整构件74的电压对应地在加工进给方向(X轴方向)上产生偏转。

返回图1继续进行说明，激光加工装置I具备等离子光检测构件9，该等离子光检测构件9被安装在构成激光光线照射单元5的激光光线照射构件52的壳体521上，检测通过从激光光线照射构件52向被加工物照射激光光线而产生的等离子光。如图3所示，该等离子光检测构件9具备:等离子受光构件91，其接收由于将从激光光线照射构件52的聚光器8照射的激光光线照射到被保持于卡盘台36的被加工物W而产生的等离子光；分光镜92，其对由该等离子受光构件91接收到的等离子光分到第I光路92a和第2光路92b ;第I带通滤光片93，其仅使配置在第I光路92a且波长为第I设定波长(形成后述的被加工物的第I部件的第I材料发出的波长)的光通过；第I光检测器94，其接收通过该第I带通滤光片93后的光并输出光强信号；配置于第2光路92b的转向镜95 ;第2带通滤光片96,其仅使通过该转向镜95而转向后的等离子光的波长为第2设定波长(形成后述的被加工物的第2部件的第2材料发出的波长)的光通过；以及第2光检测器97，其接收通过该第2带通滤光片96后的光并输出光强信号。上述等离子受光构件91由聚光透镜911以及收纳该聚光透镜911的透镜外壳912构成，将透镜外壳912如图1所示那样安装到激光光线照射构件52的壳体521。此外，如图1所示，在透镜外壳912上配置有角度调整用旋钮913，从而能够对聚光透镜911的设置角度进行调整。另外，在图示的实施方式中，上述第I带通滤光片93为了仅使钽酸锂的等离子光的波长(670nm)通过，使波长为660 680nm范围内的光通过。此外，在图示的实施方式中，上述第2带通滤光片96为了仅使铜的等离子光的波长(515nm)通过，使波长为500 540nm范围内的光通过。等离子光检测构件9如上那样构成，接收通过第I带通滤光片93后的光的第I光检测器94和接收通过第2带通滤光片96后的光的第2光检测器97分别将与接收到的光的强度对应的电压信号输出到后述的控制构件。另外，示出了在上述等离子光检测构件9中，使用分光镜92以将由等离子受光构件91接收到的等离子光分到第I光路92a和第2光路92b的例子，但也可以替代分光镜92而使用光束分离器。返回图1继续进行说明，激光加工装置I具备摄像构件11，该摄像构件11被配置在壳体521的前端部，拍摄应由上述激光光线照射构件52进行激光加工的加工区域。该摄像构件11除了利用可见光线进行摄像的通常摄像元件(CXD)之外，还包含对被加工物照射红外线的红外线照明构件、捕捉由该红外线照明构件照射的红外线的光学系统和输出与该光学系统捕捉到的红外线对应的电信号的摄像元件(红外线CCD)等，将拍摄到的图像信号发送至后述的控制构件。激光加工装置I具备图4所示的控制构件20。控制构件20由计算机构成，并具备:根据控制程序进行运算处理的中央处理装置(CPU) 201 ;存储控制程序等的只读存储器(ROM) 202 ;存储后述的控制映射图、被加工物的设计值数据和运算结果等的可读写的随机存取存储器(RAM)20 3 ;计数器204 ;输入接口 205 ;以及输出接口 206。对控制构件20的输入接口 205输入来自上述X轴方向位置检测构件374、Y轴方向位置检测构件384、等离子光检测构件9的第I光检测器94以及第2光检测器97、摄像构件11等的检测信号。并且，从控制构件20的输出接口 206向上述脉冲电动机372、脉冲电动机382、脉冲电动机432、脉冲电动机532、激光光线照射构件52、显示构件200等输出控制信号。此外，上述随机存取存储器(RAM)203具备:第I存储区203a，其存储形成被加工物的物质与等离子光波长之间的关系；第2存储区203b，其存储后述的晶片设计值的数据；第3存储区203c，其存储后述的光强的振幅的预定值；以及其它存储区。激光加工装置I是按照以上方式构成的，以下对其作用进行说明。图5示出了作为被激光加工的被加工物的晶片30的俯视图。在图示的实施方式中，关于图5所示的晶片30，在厚度为300 μ m的钽酸锂基板300 (第I部件)的表面300a，利用排列成格子状的多个分割预定线301划分出多个区域，在该划分出的区域内分别形成器件302。这各个器件302全部为相同的结构。在器件302的表面，如图6所示分别形成有多个接合焊盘303(303a 303j)(第2部件)。在图示的实施方式中，该作为第2部件的接合焊盘303 (303a 303j)是由铜形成的。此外，在图示的实施方式中，303a和303f、303b和303g、303c和303h、303d和3031、303e和303j的X方向位置相同。针对这多个接合焊盘303 (303a 303j)，分别从背面300b形成到达接合焊盘303的加工孔(通孔)。在图示的实施方式中，各个器件302的接合焊盘303 (303a-303j)在X方向(图6中为左右方向)上的间隔A被设定为相同间隔，并且，形成在各个器件302上的接合焊盘303中隔着分割预定线301沿X方向(图5中为左右方向)相邻的接合焊盘即接合焊盘303e与接合焊盘303a的间隔B被设定为相同间隔。另外，在图示的实施方式中，各个器件302的接合焊盘303(303a 303j)在Y方向(图6中为上下方向)上的间隔C被设定为相同间隔，并且，形成在各个器件302上的接合焊盘303中隔着分割预定线301沿Y方向(图6中为上下方向)相邻的接合焊盘即接合焊盘303f与接合焊盘303a、以及接合焊盘303j与接合焊盘303e的间隔D被设定为相同间隔。关于这样构成的晶片30，沿着图5所示的各个行ΕΡ..Εη以及各个列FP.Fri配置的器件302的个数和上述各个间隔A、B、C、D以及X、Y坐标值的设计值数据被存储在上述随机存取存储器(RAM) 203的第2存储区203b内。将说明利用上述激光加工装置I针对形成于晶片30的各个器件302的接合焊盘303 (303a 303j)部形成激光加工孔(通孔)的激光加工的实施方式。如图7所示，将晶片30的表面300a粘贴到由聚烯烃等合成树脂片构成的保护带50上,该保护带50被安装在环状框40上。因此，晶片30的背面300b成为上侧。将这样地借助保护带50支撑于环状框40上的晶片30的保护带50侧载置到图1所示的激光加工装置的卡盘台36上。然后，通过使未图示的吸引构件工作，使得晶片30借助保护带50被吸引保持在卡盘台36上。因此，晶片30以背面300b朝向上侧的方式得到保持。并且，用夹具362对环状框40进行固定。利用加工进给构件37将如上地吸引保持了晶片30的卡盘台36定位于摄像构件11的正下方。当卡盘台36被定位于摄像构件11的正下方时，卡盘台36上的晶片30成为被定位至图8所示的坐标位置的状态。在此状态下，实施在X轴方向和Y轴方向上是否平行地配置了由卡盘台36保持的晶片30上形成的格子状分割预定线301的对准作业。SP，通过摄像构件11对保持于卡盘台36上的晶片30进行摄像，执行图案匹配等图像处理来进行对准作业。此时，虽然晶片30的形成有分割预定线301的表面300a位于下侧，但由于形成晶片30的钽酸锂基板300是透明体，因此能够从晶片30的背面300b透过而拍摄分割预定线301 ο接着，移动卡盘台36，使得形成于晶片30的器件302中最上位的行El的图8中最左端的器件302位于摄像构件11的正下方。然后，进一步使形成于器件302的电极303(303a 303j)中的图8中左上方的电极303a定位于摄像构件11的正下方。在此状态下，如果摄像构件11检测到电极303a，则将其坐标值(al)作为第I加工进给开始位置坐标值发送至控制构件20。然后，控制构件20将该坐标值(al)作为第I加工进给开始位置坐标值存储到随机存取存储器(RAM)203内(加工进给开始位置检测步骤)。此时，由于摄像构件11和激光光线照射构件52的聚光器8是在X轴方向上隔着规定间隔而配置的，所以关于X坐标值，存储的是加上了上述摄像构件11与聚光器8之间的间隔后的值。当这样地检测到图8中最上位的行El的器件302的第I加工进给开始位置坐标值(al)时，在Y轴方向上针对卡盘台36进行与分割预定线301的间隔相应的分度进给，并且使卡盘台36在X轴方向上进行移动，将图8中从最上位起第2行E2的最左端的器件302定位于摄像构件11的正下方。然后，进一步使形成于器件302的电极303 (303a 303j)中的图6中左上方的电 极303a定位于摄像构件11的正下方。在此状态下，如果摄像构件11检测到电极303a，则将其坐标值(a2)作为第2加工进给开始位置坐标值发送至控制构件20。然后，控制构件20将该坐标值(a2)作为第2加工进给开始位置坐标值存储到随机存取存储器(RAM) 203内。此时，如上所述，由于摄像构件11和激光光线照射构件52的聚光器8是在X轴方向上隔着规定间隔而配置的，所以关于X坐标值，存储的是加上了上述摄像构件11与聚光器8之间的间隔后的值。以后，控制构件20反复执行上述分度进给和加工进给开始位置检测步骤，直至进行到图8中最下位的行En，检测形成于各个行的器件302的加工进给开始位置坐标值(a3 an)，将其存储到随机存取存储器(RAM) 203内。
在实施了上述加工进给开始位置检测步骤后，实施穿孔步骤，即:针对形成于晶片30的各个器件302上的各个电极303 (303a 303j)的背面，穿设激光加工孔(通孔)。在穿孔步骤中，首先使加工进给构件37工作来移动卡盘台36，将存储到上述随机存取存储器(RAM)203中的第I加工进给开始位置坐标值(al)定位于激光光线照射构件52的聚光器8的正下方。这样，将第I加工进给开始位置坐标值(al)定位于聚光器8的正下方的状态是图9的(a)所示的状态。从图9的(a)所示的状态起，控制构件20控制上述加工进给构件37，使得卡盘台36在图9的(a)中箭头Xl所示的方向上以规定的移动速度进行加工进给，同时使激光光线照射构件52工作而从聚光器8照射脉冲激光光线。此外，从聚光器8照射的激光光线的聚光点P对准晶片30的上表面附近。此时，控制构件20根据来自X轴方向位置检测构件374的读取头374b的检测信号，输出用于控制声光偏转构件7的偏转角度调整构件74以及输出调整构件75的控制信号。另一方面，RF振荡器72输出与来自偏转角度调整构件74以及输出调整构件75的控制信号对应的RF。从RF振荡器72输出的RF功率被RF放大器73进行放大而施加给声光元件71。其结果是，声光元件71使得由脉冲激光光线振荡构件6振荡出的脉冲激光光线的光轴在从图2中单点划线所示的位置到双点划线所示的位置的范围内进行偏转，并与移动速度同步。结果，能够在第I加工进给开始位置坐标值(al)处照射规定输出的脉冲激光光线。上述穿孔步骤中的加工条件如下设定。光源:LD激励Q开关Nd:YV04波长:532nm平均输出:2W重复频率:5 0kHz脉宽:10ps聚光点直径:φ15μηι在实施上述穿孔步骤时，控制构件20通过计数器204计数激光光线振荡构件6振荡出的脉冲激光光线的照射(shot)数，并且从等离子光检测构件9的第I光检测器94输入光强信号。这里，对从第I光检测器94输出的光强信号进行说明。在对构成晶片30的钽酸锂基板300照射脉冲激光光线时，产生波长为670nm的等离子光。该波长为670nm的等离子光如图3所示那样由构成等离子光检测构件9的等离子受光构件91的聚光透镜911会聚，通过第I带 通滤光片93而到达第I光检测器94。在对钽酸锂等的透明部件照射脉冲激光光线时，用第I次的脉冲激光使表面粗糙来设为粗糙面，用第2次的脉冲激光对粗糙面进行烧蚀。在这样对钽酸锂等的透明部件照射脉冲激光光线时，重复实施表面的粗糙面化和烧蚀加工。此时产生的等离子光的光强，与用第I次的脉冲激光使表面粗糙来设为粗糙面时相比，在用第2次的脉冲激光对粗糙面进行烧蚀时更高。在这样对钽酸锂等的透明部件照射脉冲激光光线时，等离子光的光强具有振幅地交替出现。图11示出了检测向钽酸锂基板300照射上述脉冲激光光线时产生的等离子光的光强的第I光检测器94的输出电压。在图11中横轴表示脉冲激光光线的照射数，纵轴表示电压值(V)。在图11所示的实施方式中，脉冲激光光线的各照射中的下限值是与用第I次的脉冲激光使表面粗糙来设为粗糙面时产生的等离子光的光强对应的电压值，脉冲激光光线的各照射中的上限值是与用第2次的脉冲激光对粗糙面进行烧蚀时产生的等离子光的光强对应的电压值。在图11所示的实施方式中，在脉冲激光光线的照射数到60照射左右为止，从第I光检测器94输出的电压值的下限值和上限值在1.5V到3V的范围内，以1.1V前后的振幅推移，在脉冲激光光线的照射数超过60照射时，电压值均逐渐降低，在脉冲激光光线的照射数超过90照射时，从第I光检测器94输出的电压值的下限值与上限值之间的振幅逐渐降低。并且，在脉冲激光光线的照射数超过105照射时从第I光检测器94输出的电压值消失，意味着钽酸锂基板300的加工已结束，在继续脉冲激光光线的照射时对接合焊盘303进行加工。因此，能够通过用实验求出在从第I光检测器94输出的电压值的下限值与上限值之间的振幅降低到预定值(0.1V)后照射几次脉冲激光光线能到达接合焊盘303，设定停止脉冲激光光线的照射的时刻。此处，对通过用实验求出在从第I光检测器94输出的电压值的下限值与上限值之间的振幅降低到预定值(0.1V)后照射几次脉冲激光光线能到达接合焊盘303的一个例子进行说明。等离子受光构件91具备仅使被引导至第2光路92b的等离子光中的铜的等离子光的波长(515nm)通过的第2带通滤光片96、和接收通过第2带通滤光片96后的光并输出光强信号的第2光检测器97，因此能够捕捉对接合焊盘303进行加工的瞬间。关于该对接合焊盘303进行加工的瞬间，能够通过对从上述第I光检测器94输出的电压值的下限值与上限值之间的振幅降低到预定值(0.1V)后照射的脉冲激光光线的照射数进行计数，求出从电压值的振幅降低到预定值(0.1V)起至到达接合焊盘303为止的照射数。因此，如果从电压值的振幅降低到预定值(0.1V)起至到达接合焊盘303为止的照射数为5照射，则如果从第I光检测器94输出的电压值的下限值与上限值之间的振幅降低到预定值(0.1V)后照射5次脉冲激光光线后停止脉冲激光光线的照射即可。并且，控制构件20如果在从第I光检测器94输出的电压值的下限值与上限值之间的振幅降低到预定值(0.1V)后照射5次脉冲激光光线，则判断为已到达由铜形成的接合焊盘303，对声光偏转构件7的偏转角度调整构件74施加OV的电压而对声光元件71施加与OV对应的频率RF，从脉冲激光光线振荡构件6振荡出的脉冲激光光线如图2中虚线所示地被引导至激光光线吸收构件76。因此，不将脉冲激光光线照射到由卡盘台36保持的晶片30，不会使接合焊盘303熔化而使孔穿透。另一方面，控制构 件20输入来自X轴方向位置检测构件374的读取头374b的检测信号，用计数器204对该检测信号进行计数。并且，当计数器204的计数值到达下一个接合焊盘303的坐标值时，控制构件20控制激光光线照射构件52，实施上述穿孔步骤。之后，每当计数器204的计数值到达接合焊盘303的坐标值时，控制构件20使激光光线照射构件52工作，实施上述穿孔步骤。并且，当如图9的(b)所示地在形成于半导体晶片30的El行最右端的器件302上的接合焊盘303中的最右端的电极303e的位置处实施了上述穿孔步骤后，停止上述加工进给构件37的工作，使卡盘台36的移动停止。结果，在半导体晶片30的硅基板300上如图9的(b)所示地形成到达接合焊盘303的加工孔304。接着，控制构件20控制上述第I分度进给构件38，使得激光光线照射构件52的聚光器8在图9的(b)中与纸面垂直的方向上进行分度进给。另一方面，控制构件20输入来自Y轴方向位置检测构件384的读取头384b的检测信号，用计数器204对该检测信号进行计数。并且，当计数器204的计数值到达与接合焊盘303的图6中Y轴方向的间隔C相当的值时，停止第I分度进给构件38的工作，停止激光光线照射构件52的聚光器8的分度进给。结果，聚光器8被定位于与上述接合焊盘303e相对的接合焊盘303j (参照图6)的正上方。该状态是图10的(a)所示的状态。在图10的(a)所示的状态下，控制构件20控制上述加工进给构件37，使得卡盘台36在图10的(a)中箭头X2所示的方向上以规定的移动速度进行加工进给，同时使激光光线照射构件52工作，实施上述穿孔步骤。然后，控制构件20如上所述地利用计数器204对来自X轴方向位置检测构件374的读取头374b的检测信号进行计数，每当其计数值到达接合焊盘303时，控制构件20使激光光线照射构件52工作，实施上述穿孔步骤。并且，当如图10的(b)所示地在形成于半导体晶片30的El行最右端的器件302上的接合焊盘303f的位置处实施了上述穿孔步骤后，停止上述加工进给构件37的工作，停止卡盘台36的移动。结果，对于半导体晶片30的硅基板300，如图10的(b)所示在接合焊盘303的背面侧形成了激光加工孔304。如以上这样地，在形成于半导体晶片30的El行的器件302上的接合焊盘303的背面侧形成了激光加工孔304后，控制构件20使加工进给构件37以及第I分度进给构件38工作，将形成在半导体晶片30的E2行的器件302上的接合焊盘303的存储于上述随机存取存储器(RAM)203中的第2加工进给开始位置坐标值(a2)定位于激光光线照射构件52的聚光器8的正下方。并且，控制装置20控制激光光线照射构件52和加工进给构件37以及第I分度进给构件38，在形成于半导体晶片30的E2行的器件302上的接合焊盘303的背面侧实施上述穿孔步骤。以后，针对形成于半导体晶片30的E3 En行的器件302上的接合焊盘303的背面侧，也实施上述穿孔步骤。结果，在半导体晶片30的硅基板300上，在形成于各个器件302上的接合焊盘303的背面侧形成激光加工孔304。此外，在上述穿孔步骤中，在图6中X轴方向的间隔A的区域和间隔B的区域、以及图6中Y轴方向的间隔C的区域和间隔D的区域内，不对半导体晶片30照射脉冲激光光线。这样，因为不对半导体晶片30照射脉冲激光光线，所以，上述控制构件20对声光偏转构件7的偏转角度调整构件74施加OV的电压。结果，对声光元件71施加与OV对应的频率RF，从脉冲激光光线振荡构件6振荡出的脉冲激光光线(LB)如图2中虚线所示被引导至激光光线吸收构件76，因 此不会照射半导体晶片30。以上，根据图示的实施方式对本发明进行了说明，但是本发明不仅限于实施方式，能够在本发明的主旨范围内进行各种变形。例如，在上述实施方式中，针对在基板(第I部件)的表面形成的多个器件上分别配置有接合焊盘(第2部件)的晶片上，从基板(第I部件)的背面侧形成到达接合焊盘(第2部件)的激光加工孔的例子进行了说明，但是在接合了由第I材料形成的第I部件和由第2材料形成的第2部件的被加工物上从第I部件形成到达至第2部件的激光加工孔的情况下，能够广泛应用。此外，在上述实施方式中，示出了使用钽酸锂基板作为形成被加工物的第I部件的例子，但本发明对于铌酸锂、蓝宝石、石英等透明部件的加工特别有效。
权利要求
1.一种激光加工装置，其具有: 保持构件，其保持被加工物； 激光光线照射构件，其向由该保持构件保持的被加工物照射脉冲激光光线； 等离子光检测构件，其检测通过从该激光光线照射构件向被加工物照射激光光线而产生的等离子光的波长；以及 控制构件，其根据来自该等离子光检测构件的检测信号控制该激光光线照射构件， 该等离子光检测构件包括: 带通滤光片，其仅使第I材料发出的等离子光的波长通过；以及 光检测器，其接收通过该带通滤光片后的光并向该控制构件输出光强信号， 该控制构件控制该激光光线照射构件，使得在使该激光光线照射构件工作而向被加工物照射脉冲激光光线来实施被加工物的从第I部件到达第2部件的激光加工时，根据从该光检测器输出的光强信号，检测光强的振幅，在从该光强的振幅降低到预定值的时刻起照射预定数的脉冲激光光线后 停止脉冲激光光线的照射。
全文摘要
本发明提供激光加工装置，其在连接由第1材料形成的第1部件和由第2材料形成的第2部件而成的被加工物形成从第1部件到达第2部件的激光加工孔。包括等离子光检测构件，其检测通过从激光束照射构件向被加工物照射激光光线产生的等离子光的波长；和控制器，其根据来自等离子光检测构件的检测信号控制激光光线照射构件。等离子光检测构件包括仅使第1材料发出的等离子光的波长通过的带通滤光片；和接收通过带通滤光片后的光并向控制器输出光强信号的光检测器。控制器控制激光光线照射构件，使得在实施激光加工时，根据从光检测器输出的光强信号，检测光强的振幅，在从光强的振幅达到预定值的时刻起照射预定数的脉冲激光光线后停止脉冲激光光线的照射。
文档编号B23K26/42GK103223558SQ20131001863
公开日2013年7月31日 申请日期2013年1月18日 优先权日2012年1月27日
发明者能丸圭司, 森数洋司 申请人:株式会社迪思科