激光加工装置的制作方法

本发明涉及对保持在卡盘工作台上的半导体晶片等被加工物实施激光加工的激光加工装置。

背景技术：

在半导体器件制造工序中，在大致圆形的半导体晶片的正面上通过排列成格子状的分割预定线划分出多个区域，在该划分出的区域内形成ic、lsi等器件。然后，将半导体晶片沿着分割预定线切断从而对形成有器件的区域进行分割而制造出各个半导体器件，并应用于移动电话、个人计算机等。

作为将半导体晶片等晶片沿着分割预定线进行分割的方法，实用化了如下技术：通过沿着分割预定线照射对于晶片具有吸收性的波长的脉冲激光光线而实施烧蚀加工从而形成激光加工槽，并沿着形成了作为该断裂起点的激光加工槽的分割预定线对晶片施加外力从而割断晶片。

上述那样的激光加工装置至少包含：保持构件，其对被加工物进行保持；激光光线照射构件，其具有聚光器，该聚光器对保持在该保持构件上的被加工物照射激光光线；移动构件，其使该保持构件和该激光光线照射构件相对地移动；以及对准构件，其对要加工的区域进行检测，该激光加工装置能够对要加工的区域准确地照射激光光线而对被加工物实施合适的加工(例如，参照专利文献1。)。

专利文献1：日本特开2006-190779号公报

然而，由于在激光光线照射构件中产生的热等的影响，构成该激光加工装置的各部分、特别是构成激光光线照射构件的部件会热膨胀，或者由于以能够旋转的方式驱动的保持构件的意外的偏转(水平面内的摇动)等，有时虽然晶片被定位在保持构件的希望的位置但激光光线的聚光点从分割预定线的中央偏离。并且，在这一距中央的偏移量较大的情况下，存在因激光光线误照射到该器件而使器件损伤的担心，并存在不能够继续进行希望的加工等问题。

技术实现要素：

本发明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，即使由激光光线照射构件照射的激光光线从分割预定线的中央偏离也能够继续进行希望的加工。

为了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，其对晶片进行加工，该晶片在正面上呈格子状形成有多条分割预定线并在由该多条分割预定线划分出的多个区域内形成有器件，其中，该激光加工装置具有：保持构件，其对晶片进行保持；激光光线照射构件，其具有聚光器，该聚光器对该保持构件所保持的晶片照射激光光线；x轴方向移动构件，其使该保持构件和该激光光线照射构件相对地在x轴方向上移动；y轴方向移动构件，其使该保持构件和该激光光线照射构件相对地在与x轴方向垂直的y轴方向上移动；拍摄构件，其与该聚光器相邻地配设在x轴方向上；以及控制构件，该拍摄构件对因从该聚光器照射的激光光线而沿着x轴方向加工出的加工槽和与该加工槽相邻的器件的特征部进行拍摄，该控制构件根据该拍摄构件所拍摄的图像来进行控制，以使得当该加工槽与该特征部在y轴方向上的间隔超过了容许值的情况下，使该y轴方向移动构件工作而对该聚光器与该保持构件在y轴方向上的相对位置进行调整而使加工槽与特征部在y轴方向上的间隔达到容许值。

优选该拍摄构件由线传感器构成，并且，优选该拍摄构件相对于该聚光器配设在往路侧和返路侧。

由于本发明的激光加工装置具有：保持构件，其对晶片进行保持；激光光线照射构件，其具有聚光器，该聚光器对该保持构件所保持的晶片照射激光光线；x轴方向移动构件，其使该保持构件和该激光光线照射构件相对地在x轴方向上移动；y轴方向移动构件，其使该保持构件和该激光光线照射构件相对地在与x轴方向垂直的y轴方向上移动；拍摄构件，其与该聚光器相邻在配设在x轴方向上；以及控制构件，该拍摄构件对因从该聚光器照射的激光光线而沿着x轴方向加工出的加工槽和与该加工槽相邻的器件的特征部进行拍摄，该控制构件根据该拍摄构件所拍摄的图像来进行控制，以使得当该加工槽与该特征部在y轴方向上的间隔超过了容许值的情况下，使该y轴方向移动构件工作而对该聚光器与该保持构件在y轴方向上的相对位置进行调整而使加工槽与特征部在y轴方向上的间隔达到容许值并继续激光加工，所以即使在晶片被定位在保持构件的希望的位置但激光光线的聚光点从分割预定线的中央偏离的情况下，也能够在激光加工的途中使该y轴方向移动构件工作而对该聚光器与该保持构件在y轴方向的位置进行调整从而使加工槽与特征部在y轴方向上的间隔达到容许值，因此，能够合适地继续进行激光加工。

附图说明

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所具有的控制构件的框状结构图。

图3是作为被加工物的半导体晶片的立体图。

图4的(a)、(b)和(c)是图1所示的激光加工装置所实施的激光加工工序的说明图。

图5的(a)和(b)是说明在激光加工工序中对激光加工槽的偏移进行校正的控制的说明图。

图6是根据本发明来执行的控制程序的流程图。

标号说明

1：激光加工装置；2：静止基台；3：保持工作台机构；4：激光光线照射单元；5：激光光线照射构件；6：对准构件；7：拍摄构件；71：往路用拍摄构件；72：返路用拍摄构件；8：控制构件；10：半导体晶片；11：分割预定线；12：器件；t：粘合带；f：框架。

具体实施方式

以下，参照附图对根据本发明构成的激光加工装置的优选的实施方式进行详细地说明。

在图1中示出了根据本发明提供的激光加工装置的立体图。图1所示的激光加工装置1具有：静止基台2；作为保持构件的保持工作台机构3，其以能够在箭头x所示的x轴方向和箭头y所示的y轴方向上移动的方式配设在该静止基台2上，并对被加工物进行保持；以及作为激光光线照射构件的激光光线照射单元4，其配设在静止基台2上。

上述保持工作台机构3具有：一对导轨31、31，它们沿着x轴方向平行地配设在静止基台2上；第1滑动块32，其以能够在x轴方向上移动的方式配设在该导轨31、31上；第2滑动块33，其以能够在与x轴方向垂直的箭头y所示的y轴方向上移动的方式配设在该第1滑动块32上；以及支承工作台35，其以能够旋转的方式被圆筒部件34支承在该第2滑动块33上，该圆筒部件34由圆筒形状构成并在内部具有脉冲电动机，在该支承工作台35上具有卡盘工作台36。在图1所示的激光加工装置中，在该卡盘工作台36上载置有作为被加工物的半导体晶片10，在该半导体晶片10的正面上形成有器件。

该卡盘工作台36具有由多孔性材料形成的吸附卡盘361，通过未图示的吸引构件的作用将作为被加工物的圆形的半导体晶片10保持在作为吸附卡盘361的上表面的保持面上。这样构成的卡盘工作台36通过配设在圆筒部件34内的脉冲电动机而旋转。另外，在卡盘工作台36上配设有夹具362，该夹具362用于固定环状的框架f(参照图3)，该环状的框架f隔着保护带t对作为被加工物的半导体晶片10进行支承。

在上述第1滑动块32的下表面设置有与上述一对导轨31、31嵌合的一对被导槽321、321，并且在其上表面设置有沿着y轴方向平行形成的一对导轨322、322。这样构成的第1滑动块32构成为能够通过使被导槽321、321与一对导轨31、31嵌合而沿着一对导轨31、31在x轴方向上移动。图示的保持工作台机构3具有x轴方向移动构件37，该x轴方向移动构件37构成了使第1滑动块32沿着一对导轨31、31在x轴方向上移动的构件。x轴方向移动构件37包含平行配设在上述一对导轨31与31之间的外螺杆371和用于使该外螺杆371旋转驱动的脉冲电动机372等驱动源。通过固定在上述静止基台2上的轴承块373将外螺杆371的一端支承为自由旋转，该外螺杆371的另一端与上述脉冲电动机372的输出轴传动连结。另外，外螺杆371与形成在未图示的内螺纹块的贯通内螺纹孔螺合，该内螺纹块突出设置在第1滑动块32的中央部下表面上。因此，通过脉冲电动机372对外螺杆371进行正转和反转驱动，由此，使第1滑动块32沿着导轨31、31在x轴方向上移动。

在上述第2滑动块33的下表面设置有与设置在上述第1滑动块32的上表面的一对导轨322、322嵌合的一对被导槽331、331，通过使该被导槽331、331与一对导轨322、322嵌合，该上述第2滑动块33构成为能够在与上述x轴垂直的y轴方向上移动。图示的保持工作台机构3具有y轴方向移动构件38，该y轴方向移动构件38构成了朝向y轴方向移动的构件并用于使第2滑动块33沿着设置于第1滑动块32的一对导轨322、322移动。y轴方向移动构件38包含平行配设在上述一对导轨322、322之间的外螺杆381和用于使该外螺杆381旋转驱动的脉冲电动机382等驱动源。通过固定在上述第1滑动块32的上表面的轴承块383将外螺杆381的一端支承为自由旋转，该外螺杆381的另一端与上述脉冲电动机382的输出轴传动连结。另外，外螺杆381与形成在未图示的内螺纹块的贯通内螺纹孔螺合，该内螺纹块突出设置在第2滑动块33的中央下表面上，通过对外螺杆381进行正转和反转，使第2滑动块33沿着导轨322、322在y轴方向上移动。

上述第1滑动块32和第2滑动块33分别具有对未图示的x轴方向位置进行检测的x轴方向位置检测构件和对y轴方向位置进行检测的y轴方向位置检测构件，能够根据检测出的各第1、第2滑动块的位置，通过后述的控制构件对上述各驱动源发送驱动信号，并将卡盘工作台36控制在希望的位置。

上述激光光线单元4具有：支承部件41，其配设在上述静止基台2上；外壳42，其被该支承部件41支承且实际上水平延伸；激光光线照射构件5，其配设在该外壳42上；以及对准构件6，其配设在该外壳42的前端部，用于检测待激光加工的加工区域并实施对准；以及拍摄构件7，其与该激光光线照射构件5相邻并对配设在x轴方向上的加工槽位置进行拍摄。

对准构件6具有：照明构件，其对被加工物进行照明；光学系统，其捕捉由该照明构件照明的区域；以及拍摄元件(ccd)等，其对由该光学系统捕捉的像进行拍摄，该对准构件6将拍摄到的图像信号发送至后述的控制构件8。并且，对加工槽位置进行拍摄的拍摄构件7由未图示的线传感器和对由线传感器检测的区域进行照射的照明构件构成，按照卡盘工作台36在x轴方向上的移动对形成于晶片上的分割预定线的加工槽进行拍摄，在输入有该图像信息的控制构件8中对该拍摄得到的图像信息进行处理，由此，能够高速且高分辨率地对加工槽形成区域进行解析。另外，本实施方式中的该拍摄构件7由往路用拍摄构件71和返路用拍摄构件72构成，该往路用拍摄构件71与激光光线照射构件5相邻并配设在对外螺杆371进行支承的轴承块373侧(往路侧)，并在一边使卡盘工作台36在该往路侧方向上移动一边进行激光加工的情况下使用，该返路用拍摄构件72配设在脉冲电动机372侧(返路侧)并在一边使卡盘工作台36在该返路侧方向上移动一边进行激光加工的情况下使用，在使卡盘工作台36在往路方向上移动并实施激光加工的情况和在返路方向上移动并实施激光加工的情况中的任意情况下，也能够一边进行激光加工一边对形成后的加工槽的位置进行检测。

上述激光光线照射构件5具有聚光器51，该聚光器51对从收纳在外壳42内部的脉冲激光光线振荡构件振荡出的激光光线进行会聚，并对保持在卡盘工作台36上的被加工物进行照射。虽然省略了图示，但外壳42内的脉冲激光光线振荡构件由脉冲激光光线的输出调整构件、脉冲激光光线振荡器和附设于该脉冲激光光线振荡器的重复频率设定构件等构成，并以能够调整的方式将该脉冲激光光线的聚光点位置控制在与保持工作台的上表面即保持面垂直的方向上。

本实施方式中的激光加工装置具有图2所示的控制构件8。控制构件8由计算机构成，具有：中央处理装置(cpu)81，其根据控制程序来进行运算处理；只读存储器(rom)82，其对控制程序等进行储存；能够读写的随机存取存储器(ram)83，其随时储存运算结果等；以及输入接口84和输出接口85。除了向控制构件8的输入接口84输入来自上述对准构件6、往路用拍摄构件71、返路用拍摄构件72的检测信号之外，还输入来自对未图示的第1滑动块32的x轴方向位置进行检测的x轴方向位置检测构件、对第2滑动块33的y轴方向位置进行检测的y轴方向位置检测构件的位置信号等。然后，从来自控制构件8的输出接口将信号输出至x轴方向移动构件37、y轴方向移动构件38、激光光线照射构件5、对准构件6和显示出拍摄构件7所捕捉的图像信息的显示构件m等。

本实施方式中的激光加工装置大概由以上那样构成，以下对其作用进行说明。在图3中示出了作为由上述的激光加工装置加工的被加工物的半导体晶片10的立体图。图3所示的半导体晶片10由硅晶片构成，在正面10a上呈格子状形成有多条分割预定线11，并且在由该多条分割预定线11划分出的多个区域内形成有器件(lsi)12。

为了将上述的半导体晶片10沿着分割预定线11进行分割，首先，将由合成树脂构成的粘合带t的正面粘贴在半导体晶片10的背面10b上并且通过环状的框架f对粘合带t的外周部进行支承。即，如图3所示，将半导体晶片10的背面10b粘贴在粘合带t的正面上，该粘合带t的外周部以覆盖环状的框架f的内侧开口部的方式安装。另外，在本实施方式中粘合带t由聚氯乙烯(pvc)膜形成。

在将半导体晶片10借助粘合带t支承在框架f上之后，将半导体晶片10的粘合带t侧载置在图1所示的激光加工装置的卡盘工作台36上，并使未图示的吸引构件工作，由此，将半导体晶片10吸引固定在卡盘工作台36上。另外，通过配设在卡盘工作台36上的夹具362来固定对半导体晶片10进行支承的环状的框架f。

在将半导体晶片10吸引固定在卡盘工作台36上之后，当使x轴方向移动构件37工作而将吸引保持着半导体晶片10的卡盘工作台36定位在对准构件6的正下方时，执行对准工序，通过对准构件6和控制构件8来检测半导体晶片10的待激光加工的加工区域。即，对准构件6和控制构件8执行图案匹配等图像处理，并完成激光光线照射位置的对准，其中，该图案匹配等图像处理用于进行与激光光线照射构件5的聚光器51的对位，该激光光线照射构件5沿着形成于半导体晶片10的规定的方向上的分割预定线11照射激光光线。并且，对形成在半导体晶片10上的形成在与规定的方向垂直的方向上的分割预定线11也同样地完成激光光线照射位置的对准。

如上述那样对形成于保持在卡盘工作台36上的半导体晶片10的分割预定线11进行检测并进行了激光光线照射位置的对准之后，将卡盘工作台36移动至图4的(a)所示的激光光线照射构件5的聚光器51所位于的激光光线照射区域，并将规定的分割预定线11的一端(图4的(a)中的左端)定位在聚光器51的正下方。然后，将从聚光器51照射的脉冲激光光线的聚光点p定位在半导体晶片10的正面(上表面)10a附近。接着，一边从激光光线照射构件5的聚光器51照射对于半导体晶片具有吸收性的波长(在本实施方式中为355nm)的脉冲激光光线，一边使卡盘工作台36按照图4的(a)中箭头x1所示的方向以规定的移动速度移动，并使聚光器51沿着半导体晶片10的分割预定线11相对移动，然后，如图4的(b)所示如果分割预定线11的另一端(图4中的右端)到达聚光器51的正下方，则停止脉冲激光光线的照射并且停止卡盘工作台36的移动。其结果是，如图4的(c)所示，在设置于半导体晶片10的器件12之间的分割预定线11中，沿着分割预定线11的中央形成激光加工槽110(激光加工工序)。

上述的激光加工工序例如按照以下的加工条件进行。

光源：yvo激光或yag激光

激光光线的波长：355nm

重复频率：50khz

平均输出：5w

聚光光斑直径：φ10μm

加工进给速度：500mm/秒

这里，在根据本发明构成的激光加工装置中，采用了如下结构：一边沿着分割预定线11进行形成加工槽110的上述激光加工，一边执行用于使上述激光加工继续的如下的控制：在所照射的激光光线的聚光点p从分割预定线11的中央偏离、所形成的加工槽偏移出容许的范围的情况下，立即对该偏移进行校正，防止因激光光线误照射到该器件而使器件损伤，并形成加工槽。以下，一边参照图5、6一边对其进行详细地说明。

如上述那样，在本实施方式中，首先，按照图5的(a)所示的卡盘工作台36和以虚线示出的聚光器51的位置关系对卡盘工作台36进行定位。然后，一边从激光光线照射构件5的聚光器51照射对于半导体晶片10具有吸收性的波长的脉冲激光光线，一边使卡盘工作台36按照箭头x1所示的方向以规定的移动速度移动。在图5所示的激光加工工序中，由于使卡盘工作台36在轴承块373侧、即往路方向上移动，所以对加工后的加工槽进行拍摄的、与聚光器51相邻并位于箭头x1方向上的往路用拍摄构件71工作，将由该往路用拍摄构件71拍摄的图像信息输入至控制构件8，并借助该控制构件8将图像信息显示在显示构件m上。

如上述那样，本实施方式的往路用拍摄构件71和返路用拍摄构件72由线传感器构成，通过排列成一列的拍摄元件而以规定的时间间隔(例如每100μs)对与x轴方向垂直的y轴方向的规定的范围(在图5的显示构件m中显示的上下方向的范围)进行连续拍摄并存储在控制构件8的随机存取存储器(ram)中。对按照该规定的时间间隔拍摄的图像进行连续地显示，由此，能够显示出在图5的显示构件m中显示的那样的俯视图像，并能够高速、高分辨率地对拍摄数据进行处理。

当该激光加工开始时，也同时开始由该往路用拍摄构件71进行的拍摄，将所得到的图像信号依次发送并储存在控制构件8中。在图5的显示构件m中示出了通过沿着半导体晶片10的分割预定线11照射的脉冲激光光线所形成的激光加工槽110。在本实施方式中，在沿着形成于半导体晶片10的器件12的分割预定线11的位置处以规定的间隔形成有作为特征部的电极121。关于形成上述往路用拍摄构件71的线传感器，其拍摄范围被设定为包含形成有激光加工槽110的分割预定线11和作为该特征部的电极121。

在控制构件8的只读存储器(rom)82中储存有根据图6所示的流程图来制作的控制程序，并按照规定的时间间隔来执行该控制程序。以下，对基于该流程图的控制进行说明。

在开始激光加工之后，通过储存在该控制构件8中并按照规定的时间执行的该控制程序，对由往路用拍摄构件71所取得的图像信号进行解析，并使用图案匹配等公知的技术对预先登记的作为特征部的电极121和激光加工槽110进行检测。在步骤s1中通过该检测信息对激光加工槽110相对于电极121的中心的位置，更具体地说，对电极121与激光加工槽110的y轴方向上的距离进行计算，并输入到该控制程序中。在本实施方式中，该电极121的中心与激光加工槽中心的间隔在设计上为55μm，其容许范围被设定为50μm～60μm。

在输入了电极121与激光加工槽110的距离(间隔a)之后，在步骤s2中对该间隔a是否落在预先存储的容许范围(50μm～660μm)内进行判定。当在该步骤s2中判定为间隔a落在容许范围内(是)的情况下，返回上述步骤s1并重复步骤s1、s2。

如图5的(b)所示，当本实施方式的该间隔a为例如40μm时，在该步骤s2中判定为未落在该容许范围内(否)，进行接下来的步骤s3并对该电极121的中心和激光加工槽中心的间隔与设计值(55μm)的偏移量进行计算。

在步骤s3中，计算出该偏移量为(-15μm)，由此，在接下来的步骤s4中，对y轴方向移动构件38输出驱动信号并校正目前为止的驱动信号以便将该激光加工槽110的中心从-15μm校正到分割预定线11的中心侧。之后，返回到流程图的开始处。其结果是，如图5的(b)所示，在检测出偏移之后立即将激光加工槽110校正至分割预定线11的中心。因此，无论是什么原因使激光加工槽110的位置从设计上所规定的位置偏移，也不会使器件12损伤。另外，在判定为间隔a未落在容许范围内并进行了驱动信号对y轴方向移动构件38的校正之后，在图5的(b)所示的显示构件m中显示的显示图像示出了经过了规定的时间之后的状态。

在本实施方式中，在如图4的(b)所示在箭头x1方向上进行加工进给直到在图中的右端形成了激光加工槽之后，为了进行相邻的分割预定线11的激光加工，当在y轴方向上对卡盘工作台36进行了分度进给之后，一边使卡盘工作台36在与箭头x1方向相反的方向、即返路方向上移动一边实施与上述同样的激光加工。在该情况下，为了在与往路方向上移动的情况相反的方向上发现激光加工槽，将用于拍摄该激光加工槽110的拍摄构件7切换成夹着聚光器51而配设在往路用拍摄构件71的相反侧的返路用拍摄构件72，一边使卡盘工作台36在返路方向上移动，一边将由返路用拍摄构件72检测出的图像信号输入至控制构件8，并根据上述控制程序来实施同样的控制。

在本实施方式中，虽然采用了线传感器来作为拍摄构件7，但并不仅限于此，也可以采用能够对一定的矩形区域进行拍摄的所谓的区域传感器照相机。然而，在采用了区域传感器照相机的情况下，与使用线传感器的情况相比，担心对激光加工槽110相对于分割预定线11的偏移产生进行检测的时间花费较多。因此，作为拍摄构件7，优选采用线传感器。

并且，在本实施方式中，虽然在夹着聚光器51的x轴方向的前后配设了往路用、返路用拍摄构件，但在进行激光加工时，如果仅使卡盘工作台36在任意一个方向上移动而进行加工，则仅在与该方向对应的方向上设置该拍摄构件7即可。

进而，在本实施方式中，作为用于对分割预定线内的加工槽的位置进行计算的特征部，虽然采用了形成于器件的电极，但本发明并不仅限于此。根据所形成的器件，也存在不像本实施方式那样沿着分割预定线形成电极的情况，在该情况下，也能够通过印刷等将在图案匹配等控制中容易进行检测的形状的靶点配设在接近分割预定线的位置上。