激光加工装置制造方法
【专利摘要】本发明提供激光加工装置，其具有：具有向卞盘台所保持的被加工物会聚照射激光光线的聚光物镜的激光光线照射构件；检测该卡盘台所保转的被加工物的上表面高度位置的高度位置检测样件；使聚光物镜在与卡盘台的保持面垂直的Z车E方向上移动的聚光点位置调整构件；在夂轴方向上加工进给卡盘台的加工进给构件；用于检测4盘台的X轴方向位置的X轴方向位置检测构件以及控制构件，其具有存储高度计测值和X坐桐的存储构件，使加工进给构件工作而在X轴方向上移动卡盘台所保持的被加工物，同时根据存僧构件所存储的与X坐标对应的高度计测值控制赛光点位置调整构件，并且与X坐标对应地在显示构件上显示高度位置检测构件检测的高度信息。
【专利说明】
激光加工装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有检测保持被加工物的卡盘台所保持的被加工物的上表面高度位置的功能的激光加工装置。
【背景技术】
[0002]在半导体器件制造步骤中，在大致圆板形状的半导体晶片的表面，由排列为格子状的分割预定线划分出多个区域，在该划分出的区域中形成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器件。此外，在大致圆板形状的蓝宝石基板、碳化硅基板、氮化镓基板等的表面层叠由η型半导体层和P型半导体层构成的发光层，并且在通过形成为格子状的多个分割预定线划分出的多个区域中形成发光二极管、激光二极管等光器件，从而构成光器件晶片。然后，通过沿着分割预定线分割光器件晶片制造出一个个光器件。
[0003]作为上述半导体晶片和光器件晶片等的沿着分割预定线进行分割的方法，还尝试如下的激光加工方法:使用相对于晶片具有透过性的脉冲激光光线，将聚光点定位到应该分割的区域的内部照射脉冲激光光线。在使用该激光加工方法的分割方法中，从晶片的一个面侧将聚光点对齐到内部而照射相对于晶片具有透过性的波长的脉冲激光光线，沿着分割预定线在晶片内部连续形成改质层，沿着由于形成该改质层而使强度低下的分割预定线施加外力，由此对被加工物进行分割。(例如参照专利文献I。)在这样沿着形成于被加工物的分割预定线在内部形成改质层的情况下，重要的是将激光光线的聚光点定位到距离被加工物的上表面的规定深度位置处。
[0004]然而，在半导体晶片等板状的被加工物中有起伏，其厚度存在差异，因此难以实施均匀的激光加工。即，在将聚光点定位到晶片的内部并通过沿着分割预定线照射激光光线而形成改质层的技术中，为了提高激光光线的峰值功率密度，采用了数值孔径(NA)高达
0.8左右的聚光透镜，当照射激光光线的晶片的照射面(上表面)有起伏(凹凸)且上表面高度位置发生变化时，没有将激光光线的聚光点定位到恰当的位置，从而无法在规定的深度位置处均匀地形成改质层。
[0005]为了消除上述问题，下述专利文献2、专利文献3、专利文献4中公开了如下技术:计测形成于保持被加工物的卡盘台所保持的晶片的分割预定线的上表面高度位置来生成各分割预定线的上表面高度位置信息，在将聚光点定位到晶片的内部并通过沿着分割预定线照射激光光线而形成改质层时，与上表面高度位置对应地控制聚光点位置调整构件，所述聚光点位置调整构件根据上述上表面高度位置信息调整聚光透镜的聚光点。
[0006]【专利文献I】日本特许第3408805号公报
[0007]【专利文献2】日本特开2011-122894号公报
[0008]【专利文献3】日本特开2012-2604号公报
[0009]【专利文献4】日本特开2009-63446号公报
[0010]而且，即便使聚光点位置调整构件根据卡盘台所保持的被加工物的上表面高度位置信息进行工作，有时也无法追随高度位置信息而稍微延迟工作，存在不能将激光光线的聚光点定位到恰当的位置从而加工精度恶化的问题。
【发明内容】
[0011]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，该激光加工装置具有确认聚光点位置调整构件是否正在追随卡盘台所保持的被加工物的上表面高度位置信息进行工作的功能。
[0012]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:具有保持被加工物的保持面的卡盘台；激光光线照射构件，其具有聚光物镜，该聚光物镜向该卡盘台所保持的被加工物会聚照射激光光线；检测该卡盘台所保持的被加工物的上表面高度位置的高度位置检测构件；使该聚光物镜在与该卡盘台的保持面垂直的方向(Z轴方向)上移动的聚光点位置调整构件；在加工进给方向(X轴方向)上对该卡盘台和该激光光线照射构件进行相对的加工进给的加工进给构件；用于检测该卡盘台的X轴方向位置的X轴方向位置检测构件；以及向该聚光点位置调整构件、该加工进给构件和显示构件输出控制信号的控制构件，该激光加工装置的特征在于，
[0013]该控制构件具有存储构件，该存储构件存储高度计测值和基于来自该X轴方向位置检测构件的检测信号的X坐标，该高度计测值是通过在使该加工进给构件工作而在X轴方向上移动该卡盘台所保持的被加工物的同时使该高度位置检测构件工作而计测被加工物的高度位置得到的，该控制构件使该加工进给构件工作而在X轴方向上移动该卡盘台所保持的被加工物，同时根据该存储构件所存储的与X坐标对应的高度计测值控制该聚光点位置调整构件，并且与X坐标对应地在显示构件上显示该高度位置检测构件检测到的高度信息。
[0014]在显示构件所显示的与X坐标对应的高度信息的摆幅处于允许范围时，上述控制构件允许激光光线照射构件的工作，在与X坐标对应的高度信息的摆幅处于允许范围外的情况下，上述控制构件不允许激光光线照射构件的工作。
[0015]此外，上述控制构件使加工进给构件和高度位置检测构件工作，同时使得在存储构件所存储的对应于X坐标的高度信息中的X坐标与卡盘台的X坐标之间产生偏差，调整成高度信息的摆幅达到允许范围，并将高度信息的摆幅达到允许范围内时的X坐标的偏差量确定为校正值。
[0016]在本发明的激光加工装置中，控制构件具有存储高度计测值和基于来自X轴方向位置检测构件的检测信号的X坐标的存储构件，所述高度计测值是通过在使加工进给构件工作而在X轴方向上移动卡盘台所保持的被加工物的同时使高度位置检测构件工作而计测被加工物的高度位置得到的，控制构件使加工进给构件工作而在X轴方向上移动卡盘台所保持的被加工物，同时根据存储构件所存储的与X坐标对应的高度计测值控制聚光点位置调整构件，并且与X坐标对应地在显示构件上显示高度位置检测构件检测的高度信息，因此能够确认聚光点位置调整构件是否正在追随卡盘台所保持的被加工物的上表面高度位置信息进行工作，因此能够将激光光线的聚光点定位到恰当的位置，能够提高加工精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是根据本发明而构成的激光加工装置的立体图。
[0018]图2是构成图1所示的激光加工装置中装备的位置检测兼激光照射单元的位置检测装置和激光光线照射构件的结构框图。
[0019]图3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。
[0020]图4是作为被加工物的半导体晶片的立体图。
[0021]图5是示出将图4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。
[0022]图6是示出将图4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与坐标位置之间的关系的说明图。
[0023]图7是通过图1所示的激光加工装置中装备的高度位置检测构件实施的高度位置检测步骤的说明图。
[0024]图8是在通过图1所示的激光加工装置中装备的高度位置检测构件实施的高度位置检测步骤中生成的高度位置位移映射图。
[0025]图9是通过图1所示的激光加工装置实施的聚光点位置调整构件的工作确认步骤的说明图。
[0026]图10是示出在图9所示的聚光点位置调整构件的工作确认步骤中由接收来自被加工物的反射光的受光元件输出的与X坐标对应的电压值的说明图。
[0027]图11是由图1所示的激光加工装置实施的改质层形成步骤的说明图。
[0028]标号说明
[0029]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；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:位置检测兼激光照射单元；6:高度位置检测构件；61:发光源；62:第I光分支构件；63:准直透镜；64:第2光分支构件；65:聚光物镜；650:聚光点位置调整构件；66:聚光透镜；67:反射镜；68:准直透镜；69:衍射光栅；70 ■?聚光透镜；71:线阵图像传感器；8:激光光线照射构件；81:脉冲激光光线振荡构件；82:分光镜；9:控制构件；10:半导体晶片。
【具体实施方式】
[0030]以下，参照附图详细地对根据本发明构成的激光加工装置的优选实施方式进行说明。
[0031]图1示出了根据本发明而构成的激光加工装置的立体图。图1所示的激光加工装置I具有: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)上移动的方式配设在该静止基座2上；激光光线照射单元支撑机构4，其以能够在与上述X轴方向垂直的箭头Y所示的分度进给方向(Y轴方向)上移动的方式配设在静止基座2上；以及位置检测兼激光照射单元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)上移动的方式配设在该激光光线照射单兀支撑机构4上。
[0032]上述卡盘台机构3具有:沿着X轴方向平行地配设在静止基座2上的一对导轨31、31 ;以能够在X轴方向上移动的方式配设在该导轨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设在该第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上的支撑台35 ；以及作为被加工物保持构件的卡盘台36。该卡盘台36具有由多孔性材料形成的吸附卡盘361，在吸附卡盘361的上表面即保持面上利用未图示的吸引构件来保持作为被加工物的例如圆形形状的半导体晶片。通过在圆筒部件34内配设的未图示的脉冲电机使这样构成的卡盘台36旋转。另外，在卡盘台36上配设有用于固定环状框的夹具362，该环状框通过保护带来支撑半导体晶片等被加工物。
[0033]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，能够通过使被引导槽321、321与一对导轨31、31嵌合，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具有使第I滑动块32沿着一对导轨31、31在X轴方向上移动的加工进给构件37。加工进给构件37包括在上述一对导轨31与31之间平行地配设的外螺纹杆371，以及用于对该外螺纹杆371进行旋转驱动的脉冲电机372等驱动源。外螺纹杆371的一端旋转自如地支撑在被固定于上述静止基座2的轴承块373上，其另一端与上述脉冲电机372的输出轴传动连接。此外，外螺纹杆371与形成于未图示的内螺纹块中的贯通内螺纹孔螺合，该内螺纹块突出地设于第I滑动块32的中央部下表面。因此，通过脉冲电机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。
[0034]图示实施方式中的激光加工装置I具有用于检测上述卡盘台36的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Iym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的加工进给量，由此求出卡盘台36的X轴方向位置。此夕卜，在采用了脉冲电机372作为上述加工进给构件37的驱动源的情况下，还能够通过对向脉冲电机372输出驱动信号的后述控制构件的驱动脉冲进行计数，检测卡盘台36的加工进给量。另外，在采用了伺服电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。
[0035]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，由此能够在Y轴方向上进行移动。图示的实施方式中的卡盘台机构3具有用于使第2滑动块33沿着设于第I滑动块32的一对导轨322、322在Y轴方向上移动的第I分度进给构件38。第I分度进给构件38包括在上述一对导轨322与322之间平行地配设的外螺纹杆381，以及用于对该外螺纹杆381进行旋转驱动的脉冲电机382等驱动源。外螺纹杆381的一端旋转自如地支撑在被固定于上述第I滑动块32的上表面的轴承块383上，其另一端与上述脉冲电机382的输出轴传动连结。此外，外螺纹杆381与形成于未图示的内螺纹块中的贯通内螺纹孔螺合，该内螺纹块突出地设于第2滑动块33的中央部下表面。因此，通过脉冲电机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。
[0036]图示实施方式中的激光加工装置I具有用于检测卡盘台36的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检测配设有卡盘台36的第2滑动块33的Y轴方向位置。图示实施方式中的Y轴方向位置检测构件384由沿着导轨322配设的线性刻度384a、以及配设在第2滑动块33上并与第2滑动块33 —起沿着线性刻度384a移动的读取头384b构成。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 μ m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，由此求出卡盘台36的Y轴方向位置。此外，在采用了脉冲电机382作为上述Y轴方向位置检测构件384的驱动源的情况下，通过对向脉冲电机382输出驱动信号的后述控制构件的驱动脉冲进行计数，由此也能够检测卡盘台36的分度进给量。另外，在采用了伺服电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。
[0037]上述激光光线照射单元支撑机构4具有:沿着Y轴方向平行地配设在静止基座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设在该导轨41、41上的可动支撑基座42。该可动支撑基座42由以能够移动的方式配设在导轨41、41上的移动支撑部421、以及安装在该移动支撑部421上的装配部422构成。装配部422在一个侧面平行设置有在Z轴方向上延伸的一对导轨423、423。图示的实施方式中的激光光线照射单元支撑机构4具有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2分度进给构件43。第2分度进给构件43包括在上述一对导轨41、41之间平行配设的外螺纹杆431、以及用于对该外螺纹杆431进行旋转驱动的脉冲电机432等的驱动源。外螺纹杆431的一端旋转自如地支撑在被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机432的输出轴传动连结。另外，外螺纹杆431与形成于未图示的内螺纹块的内螺纹孔螺合，该内螺纹块突出地设置于构成可动支撑基座42的移动支撑部421的中央部下表面。因此，通过脉冲电机432对外螺纹杆431进行正转和反转驱动，由此，使可动支撑基座42沿着导轨41、41在Y轴方向上移动。
[0038]图示实施方式中的位置检测兼激光照射单元5具有单元保持架51、和安装于该单元保持架51的圆筒形状的单元外壳52，单元保持架51沿着一对导轨423、423可移动地配设于上述可动支撑基座42的装配部422。在安装于单元保持架51的单元外壳52中，配设有检测上述卡盘台36所保持的被加工物的高度位置的高度位置检测构件以及向卡盘台36所保持的被加工物照射激光光线的激光光线照射构件。参照图2说明该高度位置检测构件和激光光线照射构件。
[0039]图2中示出了干涉式高度位置检测构件的一例。图示实施方式中的高度位置检测构件6具有:发出具有规定的波长区域的光的发光源61 ;第I光分支构件62，其将来自该发光源61的光引导至第I路径6a并且将该第I路径6a中逆行的反射光引导至第2路径6b ；将被引导至第I路径6a的光形成为平行光的准直透镜63 ;以及将通过该准直透镜63形成为平行光的光分至第3路径6c和第4路径6d的第2光分支构件64。
[0040]发光源61例如可采用发出波长处于820?870nm区域的光的LED、SLD、LD、卤素电源、ASE电源、超连续谱光源。上述第I光分支构件62可米用偏振波保持光纤稱合器、偏振波保持光纤环形器、单模光纤耦合器、单模光纤耦合环形器等。上述第2光分支构件64在图不的实施方式中由光束分离器641和方向变换镜642构成。另外，从上述发光源61至第I光分支构件62的路径以及第I路径6a由光纤构成。
[0041]在上述第3路径6c中，配设有将被引导至第3路径6c的光引导至卡盘台36所保持的被加工物W的聚光物镜65、和处于该聚光物镜65与上述第2光分支构件64之间的聚光透镜66。该聚光透镜66会聚从第2光分支构件64引导至第3路径6c的平行光,将聚光点定位到聚光物镜65内从而将来自聚光物镜65的光生成为模拟平行光。通过这样在聚光物镜65与第2光分支构件64之间配设聚光透镜66而将来自聚光物镜65的光生成为模拟平行光，在由卡盘台36所保持的被加工物W反射的反射光经由聚光物镜65、聚光透镜66、第2光分支构件64以及准直透镜63逆行时，能够将该反射光收敛到构成第I路径6a的光纤。另外，聚光物镜65被装配于透镜壳体651,该透镜壳体651通过由音圈电机或线性电机等构成的聚光点位置调整构件650在图2中沿上下方向即与卡盘台36的保持面垂直的聚光点位置调整方向(Z轴方向)移动。该聚光点位置调整构件650由后述的控制构件控制。
[0042]在上述第4路径6d中，配设有对被引导至第4路径6d的平行光进行反射从而使反射光逆行到第4路径6d的反射镜67。该反射镜67在图示的实施方式中被装配于上述聚光物镜65的透镜壳体651。
[0043]在上述第2路径6b中，配设有准直透镜68、衍射光栅69、聚光透镜70和线阵图像传感器71。准直透镜68将以下的反射光形成为平行光，所述反射光是通过反射镜67进行反射，在第4路径6d、第2光分支构件64、准直透镜63和第I路径6a中逆行，并从第I光分支构件62被引导至第2路径6b的反射光；以及由卡盘台36所保持的被加工物W进行反射，在聚光物镜65、聚光透镜66、第2光分支构件64、准直透镜63和第I路径6a中逆行，并从第I光分支构件62被引导至第2路径6b的反射光。上述衍射光栅69对通过准直透镜68形成为平行光的上述两个反射光的干涉进行衍射，并经由聚光透镜70将与各波长对应的衍射信号发送至线阵图像传感器71。上述线阵图像传感器71检测通过衍射光栅69衍射后的反射光的各波长处的光强，并将检测信号发送至后述的控制构件。
[0044]后述的控制构件根据线阵图像传感器71的检测信号求出分光干涉波形，根据该分光干涉波形和理论上的波形函数执行波形分析，求出第3路径6c中的到卡盘台36所保持的被加工物W的光路长度与第4路径6d中的到反射镜67的光路长度的光路长度差，根据该光路长度差求出卡盘台36的表面到卡盘台36所保持的被加工物W的上表面的距离、即被加工物W的上表面高度位置。另外，关于根据分光干涉波形和理论上的波形函数执行的基于傅立叶变换理论的波形分析，例如在日本公开2011 - 122894号公报中进行了记载，省略详细的说明。
[0045]根据图2继续说明，配设于位置检测兼激光照射单元5的单元外壳52 (参照图1)的激光光线照射构件8具有:脉冲激光光线振荡构件81 ；以及将从该脉冲激光光线振荡构件81振荡出的脉冲激光光线朝向上述聚光物镜65进行方向变换的分色镜82。脉冲激光光线振荡构件81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811 ;以及附属于脉冲激光光线振荡器811而设置的反复频率设定构件812，该脉冲激光光线振荡构件81振荡出例如波长为1064nm的脉冲激光光线。分色镜82配设于上述聚光透镜66与聚光物镜65之间，使来自聚光透镜66的光通过，但使从脉冲激光光线振荡构件81振荡出的例如波长为1064nm的脉冲激光光线朝向聚光物镜65进行方向变换。因此，从脉冲激光光线振荡构件81振荡出的脉冲激光光线(LB)通过分色镜82进行90度方向变换而进入聚光物镜65，并通过聚光物镜65会聚而照射到卡盘台36所保持的被加工物W。因此，聚光物镜65具有构成激光光线照射构件8的聚光物镜的功能。
[0046]返回图1继续说明，图示实施方式中的激光加工装置I具有聚光点定位构件53，该聚光点定位构件53用于使单元保持架51沿着设置于可动支撑基座42的装配部422的一对导轨423、423在箭头Z所示的聚光点位置调整方向(Z轴方向)即与卡盘台36的保持面垂直的方向上移动。聚光点定位构件53包括配设在一对导轨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机532等驱动源，通过用脉冲电机532对未图示的外螺纹杆进行正转及反转驱动，由此使得上述位置检测兼激光照射单元5沿着导轨423、423而在Z轴方向上移动。此外，在图示的实施方式中，通过对脉冲电机532进行正转驱动来使位置检测兼激光照射单元5向上方移动，通过对脉冲电机532进行反转驱动来使位置检测兼激光照射单元5向下方移动。
[0047]图示实施方式中的位置检测兼激光光线照射单元5具有用于检测构成位置检测兼激光照射单元5的单元外壳52的聚光点位置调整方向(Z轴方向)位置的Z轴方向位置检测构件54。Z轴方向位置检测构件54由与上述导轨423、423平行配设的线性刻度54a、以及安装在上述单元保持架51上并与单元保持架51 —起沿着线性刻度54a移动的读取头54b构成。在图示的实施方式中，该Z轴方向位置检测构件54的读取头54b每隔0.1 μ m向后述的控制构件送出I个脉冲的脉冲信号。
[0048]在构成上述位置检测兼激光照射单元5的单元外壳52的前端部配设有摄像构件85。该摄像构件85除了利用可见光线进行摄像的通常摄像元件(CXD)之外，还包括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。
[0049]图示的实施方式中的激光加工装置I具有图3所示的控制构件9。控制构件9由计算机构成，并具有:根据控制程序进行运算处理的中央处理装置(CPU)91 ;存储控制程序等的只读存储器(R0M)92 ;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) 93 ;计数器94 ;输入接口 95 ;以及输出接口 96。这样构成的控制构件9的输入接口 95被输入来自上述X轴方向位置检测构件374、Y轴方向位置检测构件384、Z轴方向位置检测构件54、高度位置检测构件6的线阵图像传感器71、摄像构件85以及输入构件90等的检测信号。而且，从控制构件9的输出接口 96对上述脉冲电机372、脉冲电机382、脉冲电机432、脉冲电机532、聚光点位置调整构件650、激光光线照射构件8的脉冲激光光线振荡器811和反复频率设定构件812、显示构件900等输出控制信号。
[0050]图示的实施方式中的激光加工装置I如以上那样构成，下面对其作用进行说明。
[0051]图4示出了作为被加工物的半导体晶片的立体图。图4所示的半导体晶片10由例如厚度为200 μ m的硅片构成，在表面1a上通过形成为格子状的多个分割预定线101划分出的多个区域中形成有1C、LSI等器件102。如图5所示，将这样形成的半导体晶片10的表面1a侧粘贴到由聚烯烃等合成树脂片构成的例如厚度为100 μ m的保护带T上，该保护带T被安装在环状框F上(保护带粘贴步骤)。因此，半导体晶片10的背面1b成为上侧。
[0052]对激光加工的实施方式进行说明，在该实施方式中，使用上述激光加工装置，沿着上述半导体晶片10的分割预定线101照射激光光线，从而沿着分割预定线101在半导体晶片10的内部形成改质层。另外，在半导体晶片10的内部形成改质层时，如果半导体晶片的厚度存在波动，则无法在规定的深度处均匀地形成改质层。因此，在实施激光加工前，通过上述高度位置检测构件6计测卡盘台36所保持的半导体晶片10的上表面高度位置。
[0053]为了计测卡盘台36所保持的半导体晶片10的上表面高度位置，首先在上述图1所示的激光加工装置I的卡盘台36上载置半导体晶片10的保护带T侧。然后，通过使未图示的吸引构件工作，借助保护带T将半导体晶片10吸引保持在卡盘台36上(晶片保持步骤)。因此，借助保护带T被保持在卡盘台36上的半导体晶片10的背面1b成为上侧。在这样实施了晶片保持步骤后，使加工进给构件37工作，从而将吸引保持了半导体晶片10的卡盘台36定位到摄像构件85的正下方。
[0054]当卡盘台36被定位于摄像构件85的正下方时,执行通过摄像构件85和控制构件9来检测半导体晶片10的待激光加工的加工区域的对准作业。即，撮像构件85和控制构件9执行图案匹配等图像处理，从而完成检测位置的对准，其中，上述图案匹配等图像处理用于进行在半导体晶片10的规定方向上形成的分割预定线101、与沿着该分割预定线101构成半导体晶片10的位置检测兼激光照射单元5的高度位置检测构件6的聚光物镜65的位置对准。此外，还对形成于半导体晶片10的在与规定的方向垂直的方向上所形成的分割预定线101同样地完成检测位置的对准。此时，虽然半导体晶片10的形成有分割预定线101的表面1a位于下侧，但是如上所述，关于摄像构件85，由于具有由红外线照明构件、捕捉红外线的光学系统以及输出与红外线对应的电信号的摄像元件(红外线CCD)等构成的摄像构件，所以能够从背面1b透过而拍摄分割预定线101。
[0055]在如上述那样进行对准后，卡盘台36上的半导体晶片10成为被定位至图6的(a)所示的坐标位置的状态。另外，图6的(b)示出了将卡盘台36即分割预定线从图6的(a)所示的状态起旋转90度后的状态。
[0056]另外，被定位于图6的(a)和图6的(b)所示的坐标位置处的状态下的光器件晶片10所形成的各分割预定线101的进给开始位置坐标值(Al、A2、A3…An)、进给结束位置坐标值(B1、B2、B3…Bn)以及进给开始位置坐标值(C1、C2、C3…Cn)、进给结束位置坐标值(D1、D2、D3…Dn)的设计值的数据被存储到了控制构件9的随机存取存储器(RAM)93。
[0057]在如上述那样检测保持在卡盘台36上的半导体晶片10所形成的间隔道101并进行了检测位置的对准后，移动卡盘台36将图6的(a)中的最上位的间隔道101定位到构成位置检测兼激光照射单元5的高度位置检测构件6的物镜65的正下方。然后，进一步如图7所示，将作为半导体晶片10的间隔道101的一端(图7中为左端)的进给开始位置坐标值(Al)(参照图6的(a))定位到物镜65的正下方。进而，使高度位置检测构件6工作，并且使卡盘台36在图7中的箭头Xl所示的方向上以规定的进给速度(例如200mm/秒)移动，使其根据来自X轴方向位置检测构件374的检测信号移动至进给结束位置坐标值(BI)(高度位置检测步骤)。其结果，通过高度位置检测构件6如上述那样沿着半导体晶片10的图6的(a)中的最上位的间隔道101计测上表面的高度位置。该计测出的高度位置被存储到上述控制构件9的随机存取存储器(RAM)93。然后，控制构件9求出随机存取存储器(RAM)93所存储的图6的(a)中的最上位的间隔道101处的开始位置坐标值(Al)到进给结束位置坐标值(BI)的高度位置相对于基准高度位置的位移量，从而生成图8所示的高度位置位移映射图并存储到随机存取存储器(RAM) 93。沿着形成于半导体晶片10的全部间隔道101实施该高度位置检测步骤，生成上述高度位置位移映射图并存储到随机存取存储器(RAM)93。
[0058]在实施上述高度位置检测步骤后，依照求出了计测出的半导体晶片10的高度位置相对于基准高度位置的位移量的高度位置位移映射图，实施确认上述聚光点位置调整构件650是否追随该高度位置进行工作的聚光点位置调整构件的工作确认步骤。生成上述高度位置位移映射图时的、输入到控制构件9的来自X轴方向位置检测构件374的检测信号与来自高度位置检测构件6的高度位置信号由于信号传输路径等关系，有时不一定是在相同时刻被检测到的信号，为了确认该信号的偏差、并且确认聚光点位置调整构件650的响应延迟而实施该聚光点位置调整构件的工作确认步骤。
[0059]在聚光点位置调整构件650的工作确认步骤中，首先移动保持着实施了高度位置检测步骤的半导体晶片10的卡盘台36而将例如图6的(a)中的最上位的间隔道101定位到构成位置检测兼激光照射单元5的高度位置检测构件6的物镜65的正下方。然后，进一步如图9所示，将作为半导体晶片10的间隔道101的一端(图9中为左端)的进给开始位置坐标值(Al)(参照图6的(a))定位到物镜65的正下方。进而，控制构件9使聚光点定位构件53工作而将物镜65的聚光点位置定位到基准高度位置。接着，控制构件9使加工进给构件37工作而使卡盘台36在图9中的箭头Xl所示的方向上以规定的进给速度(例如200mm/秒)移动，同时与随机存取存储器(RAM)93所存储的高度位置位移映射图的X坐标处的相对于基准高度位置的位移量对应地控制聚光点位置调整构件650，并且使高度位置检测构件6工作而与基于来自X轴方向位置检测构件374的检测信号的X坐标对应地求出高度位置检测构件6检测的高度信息。然后，控制构件9求出与X坐标对应的高度位置相对于基准高度位置的位移量，并如图10的(a)或(b)所示那样显示在显示构件900上。
[0060]在高度位置位移映射图根据输入到控制构件9的来自X轴方向位置检测构件374的检测信号与来自高度位置检测构件6的高度位置信号是在相同时刻被检测到的信号而生成、且没有聚光点位置调整构件650的工作延迟的情况下，聚光点位置调整构件650的工作适当地追随半导体晶片10的高度位置，从而如图10的(a)所示，在上述聚光点位置调整构件的工作确认步骤中显示在显示构件900上的与X坐标对应的高度位置相对于基准高度位置的位移量沿着X轴而成为大致直线。另一方面，在高度位置位移映射图根据输入到控制构件9的来自X轴方向位置检测构件374的检测信号与来自高度位置检测构件6的高度位置信号是在时间上产生偏差的信号生成、或者存在聚光点位置调整构件650的工作延迟的情况下，聚光点位置调整构件650的工作不能适当追随半导体晶片10的高度位置，从而如图10的(b)所示，与X坐标对应的高度位置相对于基准高度位置的位移量较大程度地振摆。如果该与X坐标对应的高度位置相对于基准高度位置的位移量的摆幅处于允许范围，则控制构件9判断为基于高度位置位移映射图的控制是恰当的，在显示构件900上进行恰当显示。另一方面，在与X坐标对应的高度位置相对于基准高度位置的位移量的摆幅不处于允许范围的情况下，控制构件9判断为高度位置位移映射图和/或聚光点位置调整构件650的响应性不恰当，在显示构件900上进行不可显示。
[0061]如上述那样在显示构件900进行了不可显示后，操作员求出上述与X坐标对应的高度位置相对于基准高度位置的位移量的摆幅所对应的校正值来实施校正值检测步骤。即，在操作员从输入构件90输入校正值检测指示信号时，控制构件9与上述工作确认步骤同样地使加工进给构件37、高度位置检测构件6、聚光点位置调整构件650工作，同时使得在随机存取存储器(RAM) 93所存储的高度位置位移映射图中的X坐标、与卡盘台的X坐标之间产生偏差，调整成高度位置相对于基准高度位置的位移量的摆幅达到允许范围。并且，控制构件9确定高度位置相对于基准高度位置的位移量的摆幅达到允许范围内时的X坐标的偏差量(xym)作为校正值，将该校正值存储到随机存取存储器(RAM) 93，并且在显示构件900上进行显示。
[0062]在如以上那样实施聚光点位置调整构件的工作确认步骤和校正值检测步骤后，实施在半导体晶片10的内部沿着分割预定线101形成改质层的改质层形成步骤。
[0063]为了实施该改质层形成步骤，首先移动卡盘台36而将图6的(a)中的最上位的分割预定线101定位到聚光物镜65的正下方。然后，进一步如图11的(a)所示，将作为分割预定线101的一端(图11的(a)中为左端)的进给开始位置坐标值(Al)(参照图6的(a))定位到聚光物镜65的正下方。进而，将从构成激光光线照射构件8的聚光物镜65照射的脉冲激光光线的聚光点P定位到距离分割预定线101的背面1b (上表面)为规定的深度位置处。接着，使激光光线照射构件8工作，从物镜65照射相对于半导体晶片10具有透过性的波长的脉冲激光光线，同时使卡盘台36以规定的加工进给速度(例如200mm/秒)在箭头Xl所示的方向上移动(改质层形成步骤)。然后，如图11的(b)所示，在聚光物镜65的照射位置到达分割预定线101的另一端(图11的(b)中为右端)后，停止照射脉冲激光光线，并且使卡盘台36停止移动。在该改质层形成步骤中，控制构件9根据随机存取存储器(RAM)93所存储的半导体晶片10的分割预定线101处的高度位置位移映射图控制聚光点位置调整构件650，使聚光物镜65在Z轴方向(聚光点位置调整方向)上移动，如图11的(b)所示，使其与半导体晶片10的分割预定线101处的背面1b (上表面)的高度位置对应地在上下方向移动。此时，在设定有在上述校正值检测步骤中求出的偏差量(xym)(校正值)的情况下，将通过偏差量(χμπι)(校正值)校正来自X轴方向位置检测构件374的检测信号后的值设为卡盘台的X坐标。其结果，如图11的(b)所示，在光器件晶片10的内部，在距离背面1b (上表面)为规定的深度位置处与背面1b (上表面)平行地形成改质层110。
[0064]上述改质层形成步骤的加工条件例如如下设定。
[0065]
光源J LD激励Q.]丨''关 Nd: YV04脉沖激光
[0066]波长:1064nm
反 ?频+:: 10kHz
f.均输出:0.5W
脉宽:120ns
聚光点|?:抒:f Ιμηι
加丨:进给速度 200mm/秒
[0067]在如以上那样沿着在半导体晶片10的规定的方向上延伸的全部分割预定线101实施上述改质层形成步骤后，使卡盘台36转动90度，从而沿着在与上述规定方向垂直的方向上延伸的各分割预定线101执行上述改质层形成步骤。在这样沿着形成于半导体晶片10的全部分割预定线101实施上述改质层形成步骤后，保持着半导体晶片10的卡盘台36返回到最初吸引保持着半导体晶片10的位置，并在此解除半导体晶片10的吸引保持。然后，通过未图示的搬送构件将半导体晶片10搬送到分割步骤。
[0068]如上所述，在图示实施方式的激光加工装置I中，控制构件9具有作为存储高度计测值和基于来自X轴方向位置检测构件374的检测信号的X坐标的存储构件的随机存取存储器(RAM) 93，所述高度计测值通过在使加工进给构件37工作而在X轴方向上移动卡盘台36所保持的半导体晶片10的同时使高度位置检测构件6工作而计测半导体晶片10的高度位置得到，控制构件9依照随机存取存储器(RAM) 93所存储的高度位置位移映射图使加工进给构件37工作而沿着X坐标移动卡盘台36所保持的半导体晶片10，同时根据与X坐标对应的高度计测值控制聚光点位置调整构件650，并在显示构件900上显示高度位置检测构件6检测的X坐标处的高度信息，由此能够确认聚光点位置调整构件650是否正在追随卡盘台36所保持的半导体晶片10的上表面高度位置信息进行工作，因此能够将激光光线的聚光点定位到恰当的位置，能够提高加工精度。
[0069]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实施。例如在上述实施方式中例示干涉式的高度位置检测构件作为高度位置检测构件进行了说明，但作为高度位置检测构件，还能够使用共焦光学系统检测构件、畸变像差检测构件、激光位移系统(三角法)检测构件等。
【权利要求】
1.一种激光加工装置，其具有:卡盘台，其具有保持被加工物的保持面；激光光线照射构件，其具有聚光物镜，该聚光物镜向该卡盘台所保持的被加工物会聚照射激光光线；高度位置检测构件，其检测该卡盘台所保持的被加工物的上表面高度位置；聚光点位置调整构件，其使该聚光物镜在Z轴方向上移动,该Z轴方向是相对于该卡盘台的保持面垂直的方向；加工进给构件，其在X轴方向上对该卡盘台和该激光光线照射构件进行相对的加工进给，该X轴方向是加工进给方向；χ轴方向位置检测构件，其用于检测该卡盘台的X轴方向位置；以及控制构件，其向该聚光点位置调整构件、该加工进给构件和显示构件输出控制信号，该激光加工装置的特征在于， 该控制构件具有存储构件，该存储构件存储高度计测值和X坐标，该高度计测值是通过在使该加工进给构件进行工作而在X轴方向上移动该卡盘台所保持的被加工物的同时使该高度位置检测构件进行工作而计测被加工物的高度位置而得到的，该X坐标是基于来自该X轴方向位置检测构件的检测信号的坐标，该控制构件使该加工进给构件进行工作而在X轴方向上移动该卡盘台所保持的被加工物，同时根据该存储构件所存储的与X坐标对应的高度计测值控制该聚光点位置调整构件，并且与X坐标对应地在显示构件上显示该高度位置检测构件检测到的高度信息。
2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其中， 在该显示构件所显示的与X坐标对应的高度信息的摆幅处于允许范围时，该控制构件允许该激光光线照射构件进行工作，在与X坐标对应的高度信息的摆幅不处于允许范围的情况下，该控制构件不允许该激光光线照射构件进行工作。
3.根据权利要求2所述的激光加工装置，其中， 该控制构件使该加工进给构件、高度位置检测构件和第I聚光点位置调整构件进行工作，同时使得在该存储构件所存储的对应于X坐标对应的高度信息中的X坐标与该卡盘台的X坐标之间产生偏差，调整成高度信息的摆幅达到允许范围，将高度信息的摆幅达到允许范围内时的X坐标的偏差量确定为校正值。
【文档编号】B23K26/03GK104209650SQ201410224998
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年5月26日 优先权日:2013年5月31日
【发明者】小林贤史 申请人:株式会社迪思科