专利名称：激光加工装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光加工装置，所述激光加工装置适于在将第一部件和第二部件连接而成的被加工物形成从第一部件到达第二部件的激光加工孔，所述第一部件由第一材料形成，所述第二部件由第二材料形成。
背景技术：
在半导体器件制造工序中，在大致圆板形状的半导体晶片的表面由呈格子状地排列的被称为间隔道的分割预定线划分多个区域，在所述划分出的区域形成有IC(Integrated Circuit:集成电路)、LSI (Large Scale Integration:大规模集成电路)等器件。然后，通过将半导体晶片沿间隔道切断，从而将形成有器件的区域分隔开来制造出一个个半导体器件。为了实现装置的小型化、高性能化，层叠多个器件并与将在层叠的器件设置的焊盘连接起来的模块结构已被实用化。该模块结构构成为:在半导体晶片的设有焊盘的部位形成贯通孔(通孔)，并将用于与焊盘连接的铝等导电性材料埋入该贯通孔(通孔)(例如，参照专利文献I)。利用钻形成上述设于半导体晶片的贯通孔(通孔)。然而，设于半导体晶片的贯通孔(通孔)的直径较小，为90 300μπι，利用钻实现的穿孔存在生产率差的问题。为消除上述问题，提出下述的晶片穿孔方法:晶片在基板的表面形成有多个器件并在所述器件形成有焊盘，对所述晶片从基板的背面侧照射脉冲激光光线从而高效地形成到达焊盘的通孔(例如，参照 专利文献2)。然而，虽然选择的是波长相对于形成焊盘的金属吸收率低而相对于形成基板的硅或钽酸锂等基板材料吸收率高的脉冲激光光线，但在从基板的背面侧照射脉冲激光光线以形成到达焊盘的通孔时，很难在形成于基板的通孔到达焊盘的时刻停止脉冲激光光线的照射，从而存在焊盘熔融而使孔穿透的问题。为消除在下述专利文献2中公开的晶片的穿孔方法的问题，提出了下述激光加工装置:利用激光光线的照射使物质等离子化，通过检测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焊盘(例如，参照专利文献3)。专利文献1: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号公报然而，难以对位于通过激光光线的照射而形成的细孔的底部的由金属形成的焊盘照射激光光线并捕捉形成焊盘的金属的适当的等离子的产生瞬间以停止激光光线的照射，从而存在焊盘熔融而使孔穿透的问题。
发明内容
本发明正是鉴于上述事实而完成的，其主要的技术课题在于提供一种激光加工装置，所述激光加工装置能够在将第一部件和第二部件连接而成的被加工物形成从第一部件到达第二部件的激光加工孔而不使第二部件熔融，所述第一部件由第一材料形成，所述第二部件由第二材料形成。为解决上述主要的技术课题，根据本发明，提供一种激光加工装置，所述激光加工装置具备:被加工物保持构件，所述被加工物保持构件用于保持被加工物；激光光线照射构件，所述激光光线照射构件用于对保持于所述被加工物保持构件的被加工物照射脉冲激光光线；等离子检测构件，所述等离子检测构件用于检测通过从所述激光光线照射构件向被加工物照射脉冲激光光线而产生的等离子的波长；以及控制构件，所述控制构件基于来自所述等离子检测构件的检测信号来控制所述激光光线照射构件，所述等离子检测构件包括:分光器，所述分光器用于将等离子光分支成第一路径和第二路径；第一带通滤波器，所述第一带通滤波器配设于所述第一路径，并仅使第一材料发出的等离子的波长通过；第一光检测器，所述第一光检测器接收通过所述第一带通滤波器的光，并向所述控制构件输出光强度信号；第二带通滤波器，所述第二带通滤波器配设于所述第二路径，并仅使第二材料发出的等离子的波长通过；以及第二光检测器，所述第二光检测器接收通过所述第二带通滤波器的光，并向所述控制构件输出光强度信号，在使所述激光光线照射构件工作而对被加工物照射脉冲激光光线以实施从被加工物的第一部件到达第二部件的激光加工时，所述控制构件基于从所述第一光检测器及所述第二光检测器输出的光强度信号来控制所述激光光线照射构件，以在从所述第一光检测器输出的光强度降低，且从所述第二光检测器输出的光强度上升并越过峰值的时刻停止脉冲激光光线的照射。在本发明的激光加工装置中，用于检测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的波长的等离子检测构件具备:分光器，所述分光器用于将等离子光分支成第一路径和第二路径；第一带通滤波器，所述第一带通滤波器配设于所述第一路径，并仅使第一材料发出的等离子的波长通过；第一光检测器，所述第一光检测器接收通过所述第一带通滤波器的光，并向所述控制构件输出光强度信号；第二带通滤波器，所述第二带通滤波器配设于所述第二路径，并仅使第二材料发出的等离子的波长通过；以及第二光检测器，所述第二光检测器接收通过所述第二带通滤波器的光，并向所述控制构件输出光强度信号，基于来自所述等离子检测构件的检测信号对激光光线照射构件进行控制的控制构件在使所述激光光线照射构件工作而对被加工物照射脉冲激光光线来形成从被加工物的从第一部件到达第二部件的激光加工孔时，基于从第一光检测器及第二光检测器输出的光强度信号来控制所述激光光线照射构件，以在从第一光检测器输出的光强度降低且从第二光检测器输出的光强度上升并超过峰值的时刻停止脉冲激光光线的照射，因此通过脉冲激光光线的照射而在第一部件形成的细孔能够到达第二部件并使第二部件完全露出且第二部件不会熔融。
图1是按照本发明构成的激光加工装置的立体图。图2是装备于图1所示的激光加工装置的激光光线照射构件的结构模块图。图3是装备于图1所示的激光加工装置的等离子检测构件的结构模块图。图4是装备于图1 所示的激光加工装置的控制构件的结构模块图。
图5是作为被加工物的半导体晶片的俯视图。图6是将图5所示的半导体晶片的一部分放大示出的俯视图。图7是示出将图5所示的半导体晶片粘贴到保护带的表面的状态的立体图，所述保护带安装于环状框架。图8是示出将图5所示的半导体晶片保持于图1所示的激光加工装置的卡盘工作台的预定位置的状态下的坐标的关系的说明图。图9的(a)和(b)是通过图1所示的激光加工装置实施的穿孔工序的说明图。图10的(a)和(b)是通过图1所示的激光加工装置实施的穿孔工序的说明图。图11的(a)和(b)是示出用于检测对钽酸锂基板照射脉冲激光光线时产生的等离子的光强度的第一光检测器的输出电压以及用于检测对由铜形成的焊盘照射脉冲激光光线时产生的等离子的光强度的第二光检测器的输出电压的图。标号说明2:静止基座；3:卡盘工作台机构；36:卡盘工作台；37:加工进给构件；374:X轴方向位置检测构件；38:第一分度进给构件；384:Y轴方向位置检测构件；4:激光光线照射单元支承机构；42:可动支承基座；43:第二分度进给构件；5:激光光线照射单元；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:声光兀件；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:等离子检测构件；91:等离子接收构件；92:分光器；93:第一带通滤波器；
94:第一光检测器；95:方向变换镜；96:第二带通滤波器；97:第二光检测器；11:摄像构件；20:控制构件；30:晶片；301:分割预定线；302:器件；303:焊盘；304:激光加工孔。
具体实施例方式下面，对本发明的激光加工装置的优选的实施方式参照附图进一步详细地说明。在图1中，示出了按照本发明构成的激光加工装置的立体图。图1所示的激光加工装置具备:静止基座2 ;卡盘工作台机构3，其以能够沿箭头X所示的加工进给方向(X轴方向)移动的方式配设于所述静止基座2，该卡盘工作台机构3用于保持被加工物；激光光线照射单元支承机构4，其以能够沿与`X轴方向垂直的箭头Y所示的分度进给方向(Y轴方向)移动的方式配设于静止基座2 ；以及激光光线照射单元5，其以能够沿箭头Z所示的聚光点位置调整方向(Z轴方向)移动的方式配设于所述激光光线照射单元支承机构4。上述卡盘工作台机构3具备:一对导轨31、31，它们沿X轴方向平行地配设在静止基座2上；第一滑动块32，其以能够沿X轴方向移动的方式配设在所述导轨31、31上；第二滑动块33，其以能够沿Y轴方向移动的方式配设在所述第一滑动块32上；罩状工作台35，其借助圆筒部件34支承在所述第二滑动块33上；以及作为被加工物保持构件的卡盘工作台36。该卡盘工作台36具备由多孔质材料形成的吸附卡盘361，并通过未图示的抽吸构件将作为被加工物的例如圆盘状的半导体晶片保持在吸附卡盘361上。这样构成的卡盘工作台36借助配设于圆筒部件34内的未图示的脉冲马达而旋转。另外，在卡盘工作台36配设有用于固定后述的环状框架的夹紧器362。在上述第一滑动块32的下表面设有与上述一对导轨31、31嵌合的一对被引导槽
321、321，并且在上述第一滑动块32的上表面设有沿Y轴方向平行地形成的一对导轨322、
322。这样构成的第一滑动块32通过使被引导槽321、321嵌合于一对导轨31、31从而构成为能够沿一对导轨31、31在X轴方向移动。图示的实施方式中的卡盘工作台机构3具备X轴方向移动构件(加工进给构件37)，所述X轴方向移动构件(加工进给构件37)用于沿一对导轨31、31在X轴方向移动第一滑动块32。该加工进给构件37包括在上述一对导轨31和31之间平行地配设的外螺纹杆371和用于驱动所述外螺纹杆371旋转的脉冲马达372等驱动源。外螺纹杆371的一端被旋转自如地支承于轴承块373，所述轴承块373固定于所述静止基座2，所述外螺纹杆371的另一端与上述脉冲马达372的输出轴传动连接。另外，外螺纹杆371与在未图示的内螺纹块形成的贯通内螺纹孔螺纹连接，所述内螺纹块突出设置于第一滑动块32的中央部下表面。因而，通过借助脉冲马达驱动外螺纹杆371正转及反转，从而能够使第一滑动块32沿导轨31、31在X轴方向移动。激光加工装置具备用于检测上述卡盘工作台36的加工进给量即X轴方向位置的X轴方向位置检测构件374。X轴方向位置检测构件374由沿导轨31配设的直线尺374a和配设于第一滑动块32且与第一滑动块32 —起沿直线尺374a移动的读取头374b构成。该X轴方向位置检测构件374的读取头374b在图示的实施方式中每隔I μ m将一个脉冲的脉冲信号传送至后述的控制构件。然后，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工作台36的加工进给量即X轴方向的位置。另外，在使用脉冲马达372作为上述加工进给构件37的驱动源的情况下，通过对向脉冲马达372输出驱动信号的后述的控制构件的驱动脉冲进行计数，也能够检测卡盘工作台36的加工进给量即X轴方向的位置。此夕卜，在采用伺服马达作为上述加工进给构件37的驱动源的情况下，将用于检测伺服马达的转速的回转式编码器输出的脉冲信号传送至后述控制构件，控制构件通过对输入的脉冲信号进行计数，也能够检测卡盘工作台36的加工进给量即X轴方向的位置。上述第二滑动块33的下表面设有与在上述第一滑动块32的上表面设置的一对导轨322、322嵌合的一对被引导槽331、331，通过将所述被引导槽331、331与一对导轨322、322嵌合，第二滑动块33构成为能够沿Y轴方向移动。图示的实施方式中的卡盘工作台机构3具备第一 Y轴方向移动构件(第一分度进给构件38)，所述第一 Y轴方向移动构件(第一分度进给构件38)用于沿设于第一滑动块32的一对导轨322、322在Y轴方向移动第二滑动块33。该第一分度进给构件38包括在上述一对导轨322和322之间平行地配设的外螺纹杆381和用于驱动该外螺纹杆381旋转的脉冲马达382等驱动源。外螺纹杆381的一端被旋转自如地支承于在上述第一滑动块32的上表面固定的轴承块383，并且，外螺纹杆381的另一端与上述脉冲马达382的输出轴传动连接。另外，外螺纹杆381与在未图示的内螺纹块形成的贯通内螺纹孔螺纹连接，所述内螺纹块突出设置于第二滑动块33的中央部下表面。因而，通过借助脉冲马达382驱动外螺纹杆381正转及反转，能够使第二滑动块33沿导轨322、322在Y轴方向移动。激光加工装置具备Y轴方向位置检测构件384，所述Y轴方向位置检测构件384用于检测上述第二滑动块3 3的分度加工进给量即Y轴方向位置。该Y轴方向位置检测构件384由沿导轨322配设的直线尺384a和配设于第二滑动块33且与第二滑动块33 —起沿直线尺384a移动的读取头384b构成。该Y轴方向位置检测构件384的读取头384b在图示的实施方式中，每隔Iym将一个脉冲的脉冲信号传送至后述的控制构件。而且，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工作台36的分度进给量即Y轴方向的位置。另外，在使用脉冲马达382作为上述第一分度进给构件38的驱动源的情况下，通过对用于向脉冲马达382输出驱动信号的后述的控制构件的驱动脉冲进行计数，也能够检测卡盘工作台36的分度进给量即Y轴方向的位置。此外，在使用伺服马达作为上述第一分度进给构件38的驱动源的情况下，将用于检测伺服马达的转速的回转式编码器输出的脉冲信号传送至后述的控制构件，控制构件通过对输入的脉冲信号进行计数，也能够检测卡盘工作台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承机构4具备沿Y轴方向平行地配设于静止基座2上的一对导轨41、41和以能够沿箭头Y所示的方向移动的方式配设于所述导轨41、41上的可动支承基座42。该可动支承基座42由以能够移动的方式配设于导轨41、41上的移动支承部421和安装于该移动支承部421的安装部422构成。安装部422在一侧面平行地设有沿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承机构4具备第二 Y轴方向移动构件(第二分度进给构件43)，所述第二 Y轴方向移动构件(第二分度进给构件43)用于沿一对导轨41、41在Y轴方向移动可动支承基座42。该第二分度进给构件43包括在上述一对导轨41、41之间平行地配设的外螺纹杆431和用于驱动该外螺纹杆431旋转的脉冲马达432等驱动源。外螺纹杆431的一端被旋转自如地支承于在上述静止基座2固定的未图示的轴承块，外螺纹杆431的另一端与上述脉冲马达432的输出轴传动连接。另外，外螺纹杆431与在未图示的内螺纹块形成的内螺纹孔螺纹连接，所述内螺纹块在构成可动支承基座42的移动支承部421的中央部下表面突出设置。因此，通过借助脉冲马达432驱动外螺纹杆431正转及反转，能够使可动支承基座42沿导轨41、41在Y轴方向移动。激光光线照射单元5具备单元保持器51和安装于该单元保持器51的激光光线照射构件52。单元保持器51设有一对被弓I导槽511、511，所述被弓I导槽511、511以能够滑动的方式嵌合于在上述安装部422设置的一对导轨423、423，通过将所述被引导槽511、511嵌合于上述导轨423、423，单元保持器51被支承成能够沿Z轴方向移动。激光光线照射单元5具备Z轴方向移动构件(聚光点位置调整构件53)，所述Z轴方向移动构件(聚光点位置调整构件53)用于沿一对导轨423、423在Z轴方向移动单元保持器51。聚光点位置调成构件53包括在一对导轨423、423之间配设的外螺纹杆(未图不)和用于驱动该外螺纹杆旋转的脉冲马达532等驱动源，通过借助脉冲马达532驱动未图示的外螺纹杆正转及反转，使单元保持器51及激光光线照射构件52沿导轨423、423在Z轴方向移动。另外，在图不的实施方式中，通过驱动脉冲马达532正转而向上方移动激光光线照射构件52，通过驱动脉冲马达532反转而向下方移动激光光线照射构件52。上述激光光线照射构件52具备:圆筒形状的外壳521，其实质上水平配置；脉冲激光光线振荡构件 6,其如图2所地配设于外壳521内；作为光偏转构件的声光偏转构件7,其用于使脉冲激光光线振荡构件6振荡发出的激光光线的光路偏转至加工进给方向(X轴方向)；以及聚光器8，其用于将通过该声光偏转构件7的脉冲激光光线照射到保持于上述卡盘工作台36的被加工物W。上述脉冲激光光线振荡构件6由脉冲激光光线振荡器61和附设于该脉冲激光光线振荡器61的重复频率设定构件62构成，所述脉冲激光光线振荡器61由YAG激光振荡器或YV04激光振荡器构成。脉冲激光光线振荡器6振荡发出由重复频率设定构件62设定的预定频率的脉冲激光光线(LB)。重复频率设定构件62设定脉冲激光光线振荡器61振荡发出的脉冲激光光线的频率。所述脉冲激光光线振荡构件6的脉冲激光光线振荡器61及重复频率设定构件62由未图示的后述的控制构件控制。上述声光偏转构件7具备:声光兀件71,其使激光光线振荡构件6振荡发出的激光光线(LB)的光路偏转至加工进给方向(X轴方向)；RF振荡器72，其生成用于施加到该声光元件71的RF (radio frequency射频)；RF放大器73，其对由该RF振荡器72生成的RF的功率进行增幅并将所述RF施加到声光元件71 ;偏转角度调整构件74，其对由RF振荡器72产生的RF的频率进行调整；以及输出调整构件75，其对由RF振荡器72产生的RF的振幅进行调整。上述声光元件71能够与被施加的RF的频率对应地调整激光光线的光路偏转的角度，并且能够根据被施加的RF的振幅调整激光光线的输出。另外，作为光偏转构件，也可以使用电光偏转构件代替上述声光偏转构件7，所述电光偏转构件米用电光兀件。上述偏转角度调整构件74及输出调整构件75由后述的控制构件控制。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施加预定频率的RF的情况下，所述激光光线吸收构件76用于吸收如图2中虚线所示地由声光元件71偏转的激光光线。上述聚光器8安装于外壳521的末端,并具备:方向变换镜81,其将由上述声光偏转构件7偏转的脉冲激光光线的方向变换成朝向下方；和由远心透镜构成的聚光透镜82，其用于使由该方向变换镜81变换了方向的激光光线聚光。激光光线照射构件52如上所述地构成，下面参照图2对其作用进行说明。在通过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施加例如5V的电压，对声光元件71施加与5V对应的频率的RF的情况下，从脉冲激光光线振荡构件6振荡发出的脉冲激光光线的光路在图2中如单点划线所示地偏转并在聚光点Pa聚光。此外，在通过后述的控制构件对偏转角度调整构件74施加例如IOV的电压，对声光元件71施加与IOV对应的频率的RF的情况下，从脉冲激光光线振荡构件6振荡发出的脉冲激光光线的光路在图2中如实线所示地偏转，并在从上述聚光点Pa沿加工进给方向(X轴方向)向图2中左方移动了预定量的聚光点Pb聚光。另 一方面，在通过后述的控制构件对偏转角度调整构件74施加例如15V的电压，对声光元件71施加与15V对应的频率的RF的情况下，从脉冲激光光线振荡构件6振荡发出的脉冲激光光线的光路在图2中如双点划线所示地偏转，并在从上述聚光点Pb沿加工进给方向(X轴方向)向图2中左方移动了预定量的聚光点Pc聚光。此外，在通过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施加例如OV的电压，对声光元件71施加与OV对应的频率的RF的情况下，从脉冲激光光线振荡构件6振荡发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71偏转过的激光光线与施加于偏转角度调整构件74的电压对应地偏转至加工进给方向(X轴方向)。返回图1继续说明，激光加工装置具备等离子检测构件9，所述等离子检测构件9安装于构成激光光线照射单元5的激光光线照射构件52的外壳521，用于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。该等离子检测构件9具备:等离子接收构件91，其接收因如图3所示地从激光光线照射构件52的聚光器8照射的激光光线射到保持于卡盘工作台36的被加工物W而产生的等离子；分光器92，其将被该等离子接收构件91接收的等离子光分支成第一光路92a和第二光路92b ;第一带通滤波器93，其配设于第一光路92a并仅使波长为第一设定波长(形成后述的被加工物的第一部件的第一材料产生的波长)的光通过；第一光检测器94，其接收通过该第一带通滤波器93的光并输出光强度信号；方向变换镜95,其配设于第二光路92b ;第二带通滤波器96,其仅使由该方向变换镜95变换方向的等离子光的波长为第二设定波长(形成后述的被加工物的第二部件的第二材料产生的波长)的光通过；以及第二光检测器97，其接收通过该第二带通滤波器96的光并输出光强度信号。上述等离子接收构件91由聚光透镜911和收纳该聚光透镜911的透镜壳912构成,透镜壳912如图1所不地安装于激光光线照射构件52的外壳521。而且，如图1所示地在透镜壳912配设有角度调整用旋钮913，从而能够调整聚光透镜911的设置角度。另外，在本实施方式中为了仅使钽酸锂的等离子光的波长(670nm)的光通过，上述第一带通滤波器93形成为使波长为660nm 680nm的范围的光通过。而且,在本实施方式中为了仅使铜的等离子光的波长(515nm)的光通过，上述第二带通滤波器96形成为使波长为500nm 540nm的范围的光通过。等离子检测构件9如上所述地构成，并且接收通过第一带通滤波器93的光的第一光检测器94以及接收通过第二带通滤波器96的光的第二光检测器97将与各自接收的光的强度对应的电压信号输出到后述的控制构件。返回图1继续说明，激光加工装置具备摄像构件11，其配设于外壳521的前端部并用于对应该利用上述激光光线照射构件52进行激光加工的加工区域摄像。该摄像构件11除利用可见光摄像的通常的摄像元件(CXD)之外，由向被加工物照射红外线的红外线照明构件、用于捕捉由该红外线照明构件照射的红外线的光学系统、以及输出与由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)等构成，并且，该摄像构件11将拍摄到的图像信号传送至后述的控制构件。激光加工装置具备图4所示的控制构件20。控制构件20由计算机构成，其具备:中央处理器(CPU) 201，其按照控制程序进行运算处理；只读存储器(ROM) 202，其存储控制程序等；能够读写的随机存储器(RAM) 203，其存储后述的控制关系图和被加工物的设计值的数据和运算结果等；计数器204 ;输入接口 205 ;以及输出接口 206。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、等离子检测构件9的第一光检测器94和第二光检测器97、摄像构件11等的检测信号输入到控制构件20的输入接口 205。而且，从控制构件20的输出接口 206向上述脉冲马达372、脉冲马达382、脉冲马达432、脉冲马达532、构成激光光线照射构件52的脉冲激光光线振荡构件6的脉冲激光光线振荡器61、重复频率设定构件62和声光偏转构件7的偏转角度调整构件74、输出调整构件75等输出控制信号。另外，上述随机存储器(RAM)203具备用于存储形成被加工物的物质与等离子的波长的关系的第一存储区域203a、用于存储后述的晶片的设计值的数据的第二存储区域203b以及其他存储区域。
激光加工装置如上所述地构成，下面对其作用进行说明。在图5示出了作为被激光加工的被加工物的晶片30的俯视图。图5所示的晶片30在例如厚度为300 μ m的钽酸锂基板300 (第一部件)的表面300a由呈格子状地排列的多条分割预定线301划分出多个区域，并在所述划分出的区域分别形成器件302。所述各个器件302全部为同一结构。在器件
302的表面各自如图6所示地形成有多个焊盘303 (303a 303j)(第二部件)。作为该第二部件的焊盘303 (303a 303j)在本实施方式中由铜形成。另外，在本实施方式中，303a和303f、303b和303g、303c和303h、303d和3031、303e和303j的X方向位置相同。所述多个焊盘303 (303a 303j)分别形成有从背面300b到达焊盘303的加工孔(通孔)。各器件302的焊盘303 (303a 303j)的X方向(图6中左右方向)的间隔A在本实施方式中设定为相同的间隔，并且，形成于各个器件302的焊盘303中的夹着分割预定线301在X方向(图6中左右方向)相邻的焊盘即焊盘303e和焊盘303a的间隔B，在本实施方式中设定为相同的间隔。而且，各器件302的焊盘303 (303a 303j)的Y方向(图6中上下方向)的间隔C，在本实施方式中设定为相同的间隔，并且，形成于各个器件302的焊盘303中的夹着分割预定线301在Y方向(图6中上下方向)相邻的焊盘即焊盘303f和焊盘303a以及焊盘303j和焊盘303e的间隔D，在本实施方式中设定为相同的间隔。对于这样构成的晶片30，将配设于图5所示的各行ΕΡ..Εη以及各列FP^Fn的器件302的个数和上述各间隔A、B、C、D以及X、Y坐标值的设计值的数据存储于上述随机存储器(RAM) 203的第二存储区域203b ο下面对利用上述的激光加工装置，在形成于晶片30的各器件302的焊盘303(303a 303j)部形成激光加工孔(通孔)的激光加工的实施方式进行说明。如图7所示，晶片30的表面300a粘贴于在环状框架40安装的由聚烯烃等合成树脂薄膜形成的保护带50。因此，晶片30的背面300b成为上侧。这样经由保护带50支承于环状框架40的晶片30将保护带50侧载置于图1所示的激光加工装置的卡盘工作台36上。而且，通过使未图示的抽吸构件工作，将晶片30经由保护带50抽吸保持于卡盘工作台36上。从而，晶片30以背面300b在上侧的方式被保持。此外，环状框架40由夹紧器362固定。如上述那样抽吸保持晶片30的卡盘工作台36借助加工进给构件37定位于摄像构件11的正下方。当卡盘工作台36定位于摄像构件11的正下方时,卡盘工作台36上的晶片30成为定位于图8所示的坐标位置的状态。在该状态下，实施校准作业，在所述校准作业中，判断在保持于卡盘工作台36的晶片30形成的格子状的分割预定线301是否沿X轴方向和Y轴方向平行地配设。即，借助摄像构件11对保持于卡盘工作台36的晶片30进行摄像，并实行图案匹配等图像处理来进行校准作业。此时，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为透明体，所以能够从晶片30的背面300b透过而拍摄到分割预定线301。接着，移动卡盘工作台36，将形成于晶片30的器件302中最上方的行El的在图8中最左端的器件302定位于摄像构件11的正下方。接着，进一步将形成于器件302的电极
303(303a 303j)中在图8左上方的电极303a定位于摄像构件11的正下方。在该状态下，当摄像构件11检测出电极30 3a时则将其坐标值(al)作为第一加工进给开始位置坐标值传送至控制构件20。然后，控制构件20将该坐标值(al)作为第一加工进给开始位置坐标值存储于随机存储器(RAM) 203 (加工进给开始位置检测工序)。此时，由于摄像构件11与激光光线照射构件52的聚光器8沿X轴方向隔开预定间隔地配设，所以存储的X坐标值是加上上述摄像构件11与聚光器8的间隔后得到的值。在如上所述地检测出图8中最上方的行El的器件302的第一加工进给开始位置坐标值(al)后，使卡盘工作台36在Y轴方向分度进给，分度进给的量为分割预定线301的间隔，并且沿X轴方向移动卡盘工作台36，将图8中从最上方起第二行E2中最左端的器件302定位于摄像构件11的正下方。接着，进一步将形成于器件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。当在该状态下摄像构件11检测到电极303a时则将其坐标值(a2 )作为第二加工进给开始位置坐标值传送至控制构件20。接着，控制构件20将该坐标值(a2)作为第二加工进给开始位置坐标值存储于随机存储器(RAM)203。此时，由于摄像构件11与激光光线照射构件52的聚光器8如上所述地沿X轴方向隔开预定间隔地配设，所以存储的X坐标值是加上上述摄像构件11与聚光器8的间隔后得到的值。此后，控制构件20重复实行上述分度进给和加工进给开始位置检测工序直至图8中最下方的行En，检测出在各行形成的器件302的加工进给开始位置坐标值(a3 an)，并将其存储于随机存储器(RAM) 203。另外，在本实施方式中，将形成于晶片30的多个器件302中在图8中最下方的行En的最左端的器件302设定为计量器件，将该计量器件的加工进给开始位置坐标值(an)作为计量位置坐标值(an)存储于随机存储器(RAM)203。在实施了上述加工进给开始位置检测工序后，实施穿孔工序，在所述穿孔工序中，在形成于晶片30的各个器件302的各个电极303 (303a 303j)的背面穿孔形成激光加工孔(通孔)。在穿孔工序中，首先使加工进给构件37工作以移动卡盘工作台36，将在上述随机存储器(RAM) 203存储的第一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，第一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以使卡盘工作台36沿图9的(a)中箭头Xl所示的方向以预定的移动速度加工进给，同时使激光光线照射构件52工作以从聚光器8照射脉冲激光光线。另外，从聚光器8照射的激光光线的聚光点P会聚在晶片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对声光偏转构件7的偏转角度调整构件74以及输出调整构件75进行控制的控制信号。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的功率被RF放大器增幅并施加到声光元件71。其结果为,声光兀件71使从脉冲激光光线振荡构件6振荡发出的脉冲激光光线的光路在从图2中单点划线所示的位置至双点划线所示的位置为止的范围内偏转并且与移动速度同步。其结果为，能够对第一加工进给开始位置坐标值(al)照射预定功率的脉冲激光光线。如下所述地设定上述穿孔工序中加工条件。光源:LD激发Q开关Nd:YV04波长:532nm
平均输出:2W重复频率:50kHz脉冲宽度:10ps聚光点直径:φ 15 μη]在实施上述穿孔工序时，控制构件20利用计数器204对激光光线振荡构件6振荡发出的脉冲激光光线的脉冲数进行计数，并输入来自等离子检测构件9的第一光检测器94的光强度信号。这里，对从第一光检测器94输出的光强度信号进行说明。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。该波长为670nm的等离子如图3所示地借助构成等离子检测构件9的等离子接收构件91的聚光透镜911而聚光，并通过第一带通滤波器93到达第一光检测器94。图11的(a)示出了用于对向钽酸锂基板300照射上述脉冲激光光线时产生的等离子的光强度进行检测的第一光检测器94的输出电压。在图11的(a)中横轴表示脉冲激光光线的脉冲数，纵轴表示电压值(V)。在图11的(a)所示的实施方式中，在脉冲激光光线的脉冲数到大约为80 85个脉冲为止，电压值大约为2.5V，当脉冲激光光线的脉冲数超过85个脉冲而达到穿孔工序接近完成时，电压值急剧降低，在达到130个脉冲时，电压值变为零。该第一光检测器94输出的电 压值变成零意味着在钽酸锂基板300形成了贯通孔，激光光线到达了焊盘303。
在图11的(b)中示出了用于对向由铜形成的焊盘303照射脉冲激光光线时产生的等离子的光强度进行检测的第二光检测器97的输出电压。在图11的(b)中，横轴表示脉冲激光光线的脉冲数，纵轴表示电压值(V)。在图11的(b)所示的实施方式中，电压值从脉冲激光光线的脉冲数为80 85个脉冲起开始上升，在115个脉冲时达到峰值(1.1V)，以后电压值降低，在140个脉冲时电压值变为零。该第二光检测器97输出的电压值变成零意味着在焊盘303形成了贯通孔。因此，在从第一光检测器输出的电压值降低，且从第二光检测器97输出的电压值上升并越过峰值(图示的实施方式中为1.1V)的时刻(例如1.09V
1.08V)，停止脉冲激光光线的照射，由此在钽酸锂基板300形成贯通孔，并且使焊盘303完全露出而不会熔融并穿透。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，并利用计数器204对该检测信号进行计数。而且，当计数器204的计数值到达下一个焊盘303的坐标值时，控制构件20控制激光光线照射构件52实施上述穿孔工序。此后，控制构件20每当计数器204的计数值到达焊盘303的坐标值时，都使激光光线照射构件52工作来实施上述穿孔工序。而且，当如图9的(b)所示地在半导体晶片30的El行的最右端的器件302形成的焊盘303中的在图9的(b)中最右端的电极303e的位置实施了上述穿孔工序后，停止上述加工进给构件37的工作，停止卡盘工作台36的移动。其结果为，在半导体晶片30的硅基板300如图9的(b)所示地形成到达焊盘303的加工孔304。接着，控制构件20控制上述第一分度进给构件38以使激光光线照射构件52的聚光器8沿图9的(b)中垂直于纸面的方向分度进给。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，并利用计数器204对该检测信号进行计数。而且，当计数器204的计数值达到与焊盘303在图6中Y轴方向的间隔C相当的值时，停止第一分度进给构件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。其结果为，聚光器8定位于与上述焊盘303e相对的焊盘303j (参照图6)的正上方。该状态为图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以使卡盘工作台36沿在图10的(a)中箭头X2所示的方向以预定的移动速度加工进给，同时使激光光线照射构件52工作来实施上述穿孔工序。而且，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，每当该计数值达到焊盘303时，控制构件20使激光光线照射构件52工作来实施上述穿孔工序。而且，当如图10的(b)所示地对在半导体晶片30的El行的最右端的器件302形成的焊盘303f的位置实施了上述穿孔工序时，停止上述加工进给构件37的工作，停止卡盘工作台36的移动。其结果为，在半导体晶片30的硅基板300，如图10的(b)所示地在焊盘303的背面侧形成激光加工孔304。如上所述，当在半导体晶片30的El行的器件302形成的焊盘303的背面侧形成了激光加工孔304时，控制构件20使加工进给构件37及第一分度进给构件38工作，将在半导体晶片30的E2行的器件302形成的焊盘303的存储于随机存储器(RAM) 203的第二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。接着，控制构件20控制激光光线照射构件52和加工进给构件37以及第一分度进给构件38，对在半导体晶片30的E2行的器件302形成的焊盘303的背面侧实施上述穿孔工序。然后，对在半导体晶片30的E3 En行的器件302形成的焊盘303的背面侧也实施上述穿孔工序。其结果为，在半导体晶片30的硅基板300，在形成于各个器件302的焊盘303的背面侧形成激光加工孔304。另外，在上述芽孔工序中，在图6中X轴方向的间隔A区域和间隔B区域以及图6中Y轴方向的间隔C区域和间隔D区域，不对半导体晶片30照射脉冲激光光线。这样，为了不对半导体晶片30照射脉冲激光光线，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。其结果为，对声光元件71施加与OV对应的频率的RF，从脉冲激光光线振荡构件6振荡发出的脉冲激光光线(LB)在图2中如虚线所示地被引导至激光光线吸收构件76，因此不会照射到半导体30。以上，基于图示的实施方式对本发明进行了说明，但本发明不仅限于实施方式，能够在本发明的主旨的范围内进行各种变形。例如，在上述实施方式中，对下述例子进行了说明，对于在形成于基板(第一部件)的表面的多个器件分别配设有焊盘(第二部件)的晶片，形成从基板(第一部件)的背面侧到达焊盘(第二部件)的激光加工孔，不过，也能够广泛的应用于在将由第一材料形成的第一部件和由第二材料形成的第二部件接合而成的被加工物形成从第一部件到达 第二部件的激光加工孔的情况。
权利要求
1.一种激光加工装置，其特征在于， 所述激光加工装置具备: 被加工物保持构件，所述被加工物保持构件用于保持被加工物； 激光光线照射构件，所述激光光线照射构件用于对保持于所述被加工物保持构件的被加工物照射脉冲激光光线； 等离子检测构件，所述等离子检测构件用于检测通过从所述激光光线照射构件向被加工物照射脉冲激光光线而产生的等离子的波长；以及 控制构件，所述控制构件基于来自所述等离子检测构件的检测信号对所述激光光线照射构件进行控制， 所述等离子检测构件包括: 分光器，所述分光器用于将等离子光分支成第一路径和第二路径； 第一带通滤波器，所述第一带通滤波器配设于所述第一路径，并仅使第一材料发出的等尚子的波长通过； 第一光检测器，所述第一光检测器接收通过所述第一带通滤波器的光，并向所述控制构件输出光强度信号； 第二带通滤波器，所述第二带通滤波器配设于所述第二路径，并仅使第二材料发出的等离子的波长通过；以及 第二光检测器，所述第二光检测器接收通过所述第二带通滤波器的光，并向所述控制构件输出光强度信号， 所述控制构件在使所述激光光线照射构件工作而对被加工物照射脉冲激光光线以实施从被加工物的第一部件到达第二部件的激光加工时，基于从所述第一光检测器及所述第二光检测器输出的光强度信号来控制所述激光光线照射构件，以在从所述第一光检测器输出的光强度降低且从所述第二光检测器输出的光强度上升并越过峰值的时刻停止脉冲激光光线的照射。
全文摘要
本发明提供一种激光加工装置，其能够在将由第一材料形成的第一部件和由第二材料形成的第二部件连接而成的被加工物形成从第一部件到达第二部件的激光加工孔而不使第二部件熔融。激光加工装置具备等离子检测构件以及控制构件，等离子检测构件包括分光器、第一带通滤波器、第一光检测器、第二带通滤波器以及第二光检测器，控制构件在实施激光加工时，基于从第一光检测器及第二光检测器输出的光强度信号控制激光光线照射构件，以在从第一光检测器输出的光强度降低且从第二光检测器输出的光强度上升并越过峰值的时刻停止脉冲激光光线的照射。
文档编号H01L21/768GK103240529SQ20131005084
公开日2013年8月14日 申请日期2013年2月8日 优先权日2012年2月9日
发明者森数洋司 申请人:株式会社迪思科