專利名稱：激光加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)被加工物實(shí)施激光加工的激光加工裝置。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件制造工序中，通過(guò)在大致圓板形狀的半導(dǎo)體晶片表面排列成格子狀的被稱作切割道的切割道劃分了多個(gè)區(qū)域，在該劃分的區(qū)域形成IC、LSI等器件。并且，將半導(dǎo)體晶片沿切割道切斷，從而分割形成有器件的區(qū)域，制造各個(gè)半導(dǎo)體芯片。
為了謀求裝置的小型化、高功能化，層疊多個(gè)半導(dǎo)體芯片并對(duì)被層疊的半導(dǎo)體芯片的電極進(jìn)行連接的模塊結(jié)構(gòu)被實(shí)用化。該模塊結(jié)構(gòu)的構(gòu)成是在半導(dǎo)體晶片上的形成有電極的部位形成貫通孔(通孔)、在該貫通孔中埋入與電極連接的鋁等導(dǎo)電性材料。(例如，參照專利文獻(xiàn)1。)專利文獻(xiàn)1(日本)特開2003-163323號(hào)公報(bào)上述設(shè)置在半導(dǎo)體晶片上的通孔，利用鉆頭形成。然而，由于設(shè)置在半導(dǎo)體晶片上的通孔的直徑小，存在利用鉆頭進(jìn)行穿孔的生產(chǎn)性差的問(wèn)題。
為了消除上述問(wèn)題，本申請(qǐng)人作為(日本)特愿2005-64867號(hào)提出一種能夠在半導(dǎo)體晶片等被加工物上高效地形成細(xì)孔的激光加工裝置。該激光加工裝置具備對(duì)保持被加工物的卡盤臺(tái)和激光光束照射機(jī)構(gòu)的相對(duì)加工進(jìn)給量進(jìn)行檢測(cè)的加工進(jìn)給量檢測(cè)機(jī)構(gòu)、存儲(chǔ)被加工物上形成的細(xì)孔的X、Y坐標(biāo)值的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)、及根據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)中的細(xì)孔的X、Y坐標(biāo)值和來(lái)自加工進(jìn)給量檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)信號(hào)控制激光光束照射機(jī)構(gòu)的控制機(jī)構(gòu)，被加工物上形成的細(xì)孔的X、Y坐標(biāo)值一達(dá)到激光光束照射機(jī)構(gòu)的聚光器的正下方就照射激光。
在上述的從半導(dǎo)體晶片的背面照射激光光束形成通孔的形成方法中，如果不照射非常多的脈沖激光光束就不能形成貫通的通孔，有改善的余地。例如，向厚度100μm的硅晶片照射脈沖激光光束形成貫通的通孔，需要照射每1個(gè)脈沖為0.5～1mJ的激光光束50發(fā)(shot)左右。另外，在硅晶片上形成的通孔，從激光光束的入口側(cè)朝向出口側(cè)呈尖細(xì)狀，不是在整個(gè)范圍內(nèi)形成相同直徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述事實(shí)而做出的，著眼于由聚光物鏡聚光的激光光束的焦點(diǎn)深度越長(zhǎng)、加工效果越大，提供一種生產(chǎn)性高的激光加工裝置。
為了解決上述主要技術(shù)課題，根據(jù)本發(fā)明提供一種激光加工裝置，具備保持被加工物的卡盤臺(tái)和對(duì)保持在該卡盤臺(tái)上的被加工物照射脈沖激光光束的激光光束照射機(jī)構(gòu)，該激光光束照射機(jī)構(gòu)具備激光光束振蕩機(jī)構(gòu)和將由該激光光束振蕩機(jī)構(gòu)振蕩的激光光束聚光的聚光物鏡，上述激光加工裝置的特征在于，具備微弱聚光機(jī)構(gòu)，該微弱聚光機(jī)構(gòu)配置在該激光光束振蕩機(jī)構(gòu)和該聚光物鏡之間并進(jìn)行聚光，使從該激光光束振蕩機(jī)構(gòu)振蕩并入射到該聚光物鏡的激光光束的光斑的實(shí)質(zhì)上的NA值成為0.02以下。
發(fā)明的效果如下本發(fā)明的激光加工裝置具備微弱聚光機(jī)構(gòu)，該微弱聚光機(jī)構(gòu)配置在激光光束振蕩機(jī)構(gòu)和聚光物鏡之間并進(jìn)行聚光，使從激光光束振蕩機(jī)構(gòu)振蕩并入射到聚光物鏡的激光光束的光斑的實(shí)質(zhì)上的NA值成為0.02以下，因此，由聚光物鏡聚光的激光光束的焦點(diǎn)深度長(zhǎng)，因此加工效果大，能夠提高生產(chǎn)性。


圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的激光加工裝置的立體圖。
圖2是簡(jiǎn)略表示安裝在圖1所示的激光加工裝置上的激光光束照射機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖3是表示利用圖2所示的激光光束照射機(jī)構(gòu)照射的激光光束的聚光狀態(tài)的說(shuō)明圖。
圖4是表示構(gòu)成圖2所示的激光光束照射機(jī)構(gòu)的微弱聚光機(jī)構(gòu)的其他實(shí)施方式的說(shuō)明圖。
圖5是作為被加工物的半導(dǎo)體晶片的平面圖。
圖6是放大表示圖5所示的半導(dǎo)體晶片的局部的平面圖。
圖7是表示將圖5所示的半導(dǎo)體晶片粘貼在環(huán)狀框架上安裝的保護(hù)帶表面的狀態(tài)的立體圖。
圖8是表示圖5所示半導(dǎo)體晶片被保持在圖1所示的激光加工裝置的卡盤臺(tái)的規(guī)定位置的狀態(tài)下與坐標(biāo)的關(guān)系的說(shuō)明圖。
圖9是利用圖1所示的激光加工裝置實(shí)施的穿孔工序的說(shuō)明圖。
圖10是放大表示圖示穿孔工序的詳情的說(shuō)明圖。
圖中，2-靜止底座，3-卡盤臺(tái)機(jī)構(gòu)，36-卡盤臺(tái)，37-加工進(jìn)給機(jī)構(gòu)，374-加工進(jìn)給量檢測(cè)機(jī)構(gòu)，38-第1分度進(jìn)給機(jī)構(gòu)，384-分度進(jìn)給量檢測(cè)機(jī)構(gòu)，4-激光光束照射組件支承機(jī)構(gòu)，42-可動(dòng)支承底座，43-第2分度進(jìn)給機(jī)構(gòu)，5-激光光束照射組件，51-組合架，52-激光光束照射機(jī)構(gòu)，53-脈沖激光光束振蕩機(jī)構(gòu)，54-聚光器，541-聚光物鏡，55-微弱聚光機(jī)構(gòu)，6-攝像機(jī)構(gòu)，8-控制機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
以下，關(guān)于根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的激光加工裝置的最佳實(shí)施方式，參照附圖更詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的激光加工裝置的立體圖。圖1所示的激光加工裝置具備靜止底座2，沿以箭頭X表示的加工進(jìn)給方向可移動(dòng)地配置在該靜止底座2上且保持被加工物的卡盤臺(tái)機(jī)構(gòu)3，沿與由上述箭頭X表示的方向呈直角的、由箭頭Y表示的分度進(jìn)給方向可移動(dòng)地配置在靜止底座2上的激光光束照射組件支承機(jī)構(gòu)4，以及沿由箭頭Z表示的方向可移動(dòng)地配置在該激光光束照射組件支承機(jī)構(gòu)4上的激光光束照射組件5。
上述卡盤臺(tái)機(jī)構(gòu)3具備沿著由箭頭X表示的加工進(jìn)給方向平行配置在靜止底座2上的一對(duì)導(dǎo)軌31、31、沿由箭頭X表示的加工進(jìn)給方向可移動(dòng)地配置在該導(dǎo)軌31、31上的第1滑塊32、沿由箭頭Y表示的分度進(jìn)給方向可移動(dòng)地配置在該第1滑塊32上的第2滑塊33、由圓筒構(gòu)件34支承在該第2滑塊33上的蓋形臺(tái)35和作為被加工物保持機(jī)構(gòu)的卡盤臺(tái)36。該卡盤臺(tái)36具備由多孔性材料形成的吸附卡盤361，在吸附卡盤361上，通過(guò)沒有圖示的吸引機(jī)構(gòu)保持被加工物即例如圓盤狀半導(dǎo)體晶片。如此構(gòu)成的卡盤臺(tái)36通過(guò)配置在圓筒構(gòu)件34內(nèi)的沒有圖示的脈沖電機(jī)而旋轉(zhuǎn)。還有，在卡盤臺(tái)36上配置有用于固定后述環(huán)狀框架的扣片362。
上述第1滑塊32在其下面設(shè)有與上述一對(duì)導(dǎo)軌31、31配合的一對(duì)被導(dǎo)向槽321、321，同時(shí)，在其上面設(shè)有沿著由箭頭Y表示的分度進(jìn)給方向平行形成的一對(duì)導(dǎo)軌322、322。如此構(gòu)成的第1滑塊32通過(guò)被導(dǎo)向槽321、321與一對(duì)導(dǎo)軌31、31配合，從而沿著一對(duì)導(dǎo)軌31、31能夠沿由箭頭X表示的加工進(jìn)給方向移動(dòng)。圖示實(shí)施方式的卡盤臺(tái)機(jī)構(gòu)3具備用于使第1滑塊32沿一對(duì)導(dǎo)軌31、31在由箭頭X表示的加工進(jìn)給方向上移動(dòng)的加工進(jìn)給機(jī)構(gòu)37。加工進(jìn)給機(jī)構(gòu)37包括平行配置在上述一對(duì)導(dǎo)軌31、31之間的外螺紋桿371和用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)該外螺紋桿371的脈沖電機(jī)372等驅(qū)動(dòng)源。外螺紋桿371的一端由固定在上述靜止底座2上的軸承塊373旋轉(zhuǎn)自由地支承，其另一端與上述脈沖電機(jī)372的輸出軸傳動(dòng)連接。還有，外螺紋桿371與在第1滑塊32的中央部下面突出設(shè)置的未圖示的內(nèi)螺紋塊上形成的貫通內(nèi)螺紋孔螺合。因而，利用脈沖電機(jī)372正轉(zhuǎn)及反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)外螺紋桿371，從而，使第1滑塊32沿著導(dǎo)軌31、31在由箭頭X表示的加工進(jìn)給方向上移動(dòng)。
圖示實(shí)施方式的激光加工裝置，具備用于檢測(cè)上述卡盤臺(tái)36的加工進(jìn)給量的加工進(jìn)給量檢測(cè)機(jī)構(gòu)374。加工進(jìn)給量檢測(cè)機(jī)構(gòu)374由沿導(dǎo)軌31配置的直線尺374a和配置在第1滑塊32上并與第1滑塊32一起沿著直線尺374a移動(dòng)的讀取頭374b構(gòu)成。在圖示實(shí)施方式中，該進(jìn)給量檢測(cè)機(jī)構(gòu)374的讀取頭374b每1μm向后述控制機(jī)構(gòu)發(fā)送1脈沖的脈沖信號(hào)。然后，后述的控制機(jī)構(gòu)對(duì)輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而檢測(cè)卡盤臺(tái)36的加工進(jìn)給量。還有，在采用脈沖電機(jī)372作為上述加工進(jìn)給機(jī)構(gòu)37的驅(qū)動(dòng)源時(shí)，通過(guò)對(duì)向脈沖電機(jī)372輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的后述控制機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而也能夠檢測(cè)卡盤臺(tái)36的加工進(jìn)給量。另外，在作為上述加工進(jìn)給機(jī)構(gòu)37的驅(qū)動(dòng)源采用伺服電機(jī)時(shí)，將檢測(cè)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖信號(hào)發(fā)送給后述的控制機(jī)構(gòu)，控制機(jī)構(gòu)對(duì)輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而，也能夠檢測(cè)卡盤臺(tái)36的加工進(jìn)給量。
上述第2滑塊33在其下面設(shè)有與設(shè)置在上述第1滑塊32的上面的一對(duì)導(dǎo)軌322、322配合的一對(duì)被導(dǎo)向槽331、331，將該被導(dǎo)向槽331、331與一對(duì)導(dǎo)軌322、322配合，從而，能夠在由箭頭Y表示的分度進(jìn)給方向上移動(dòng)。圖示實(shí)施方式的卡盤臺(tái)機(jī)構(gòu)3具備用于使第2滑塊33沿著設(shè)置在第1滑塊32上的一對(duì)導(dǎo)軌322、322在由箭頭Y表示的分度進(jìn)給方向上移動(dòng)的第1分度進(jìn)給機(jī)構(gòu)38。第1分度進(jìn)給機(jī)構(gòu)38包括平行配置在上述一對(duì)導(dǎo)軌322、322之間的外螺紋桿381和用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)該外螺紋桿381的脈沖電機(jī)382等驅(qū)動(dòng)源。外螺紋桿381的一端由固定在上述第1滑塊32的上面的軸承塊383旋轉(zhuǎn)自由地支承，其另一端與上述脈沖電機(jī)382的輸出軸傳動(dòng)連接。還有，外螺紋桿381與在第2滑塊33的中央部下面突出設(shè)置的、未圖示的內(nèi)螺紋塊上形成的貫通內(nèi)螺紋孔螺合。因而，利用脈沖電機(jī)382正轉(zhuǎn)及反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)外螺紋桿381，從而使第2滑塊33沿著導(dǎo)軌322、322在由箭頭Y表示的分度進(jìn)給方向上移動(dòng)。
圖示實(shí)施方式的激光加工裝置具備用于對(duì)上述第2滑塊33的分度進(jìn)給量進(jìn)行檢測(cè)的分度進(jìn)給量檢測(cè)機(jī)構(gòu)384。分度進(jìn)給量檢測(cè)機(jī)構(gòu)384由沿著導(dǎo)軌322配置的直線尺384a和配置在第2滑塊33上且與第2滑塊33一起沿著直線尺384a移動(dòng)的讀取頭384b構(gòu)成。在圖示實(shí)施方式中，該進(jìn)給量檢測(cè)機(jī)構(gòu)384的讀取頭384b每1μm向后述控制機(jī)構(gòu)發(fā)送1脈沖的脈沖信號(hào)。然后，后述的控制機(jī)構(gòu)對(duì)輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而檢測(cè)卡盤臺(tái)36的分度進(jìn)給量。還有，在采用脈沖電機(jī)382作為上述第1分度進(jìn)給機(jī)構(gòu)38的驅(qū)動(dòng)源時(shí)，通過(guò)對(duì)向脈沖電機(jī)382輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的后述控制機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，由此能夠檢測(cè)卡盤臺(tái)36的分度進(jìn)給量。另外，在采用伺服電機(jī)作為上述加工進(jìn)給機(jī)構(gòu)37的驅(qū)動(dòng)源時(shí)，將檢測(cè)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖信號(hào)發(fā)送給后述的控制機(jī)構(gòu)，控制機(jī)構(gòu)對(duì)輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而，也能夠檢測(cè)卡盤臺(tái)36的分度進(jìn)給量。
上述激光光束照射組件支承機(jī)構(gòu)4具備沿由箭頭Y表示的分度進(jìn)給方向平行配置在靜止底座2上的一對(duì)導(dǎo)軌41、41和沿由箭頭Y表示的方向可移動(dòng)地配置在該導(dǎo)軌41、41上的可動(dòng)支承底座42。該可動(dòng)支承底座42由可移動(dòng)地配置在導(dǎo)軌41、41上的移動(dòng)支承部421和安裝在該移動(dòng)支承部421上的安裝部422構(gòu)成。安裝部422在一側(cè)面平行設(shè)有沿由箭頭Z表示的方向延伸的一對(duì)導(dǎo)軌423、423。圖示實(shí)施方式的激光光束照射組件支承機(jī)構(gòu)4具備第2分度進(jìn)給機(jī)構(gòu)43，該第2分度進(jìn)給機(jī)構(gòu)43用于使可動(dòng)支承底座42沿一對(duì)導(dǎo)軌41、41在由箭頭Y表示的分度進(jìn)給方向上移動(dòng)。第2分度進(jìn)給機(jī)構(gòu)43包括平行配置在上述一對(duì)導(dǎo)軌41、41之間的外螺紋桿431和用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)該外螺紋桿431的脈沖電機(jī)432等驅(qū)動(dòng)源。外螺紋桿431的一端由固定在上述靜止底座2上的沒有圖示的軸承塊旋轉(zhuǎn)自由地支承，其另一端與上述脈沖電機(jī)432的輸出軸傳動(dòng)連接。另外，螺紋桿431與在構(gòu)成可動(dòng)支承底座42的移動(dòng)支承部421的中央部下面突出設(shè)置的、沒有圖示的內(nèi)螺紋塊上形成的貫通內(nèi)螺紋孔螺合。因而，利用脈沖電機(jī)432正轉(zhuǎn)及反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)外螺紋桿431，從而，使可動(dòng)支承底座42沿著導(dǎo)軌41、41在由箭頭Y表示的分度進(jìn)給方向上移動(dòng)。
圖示實(shí)施方式的激光光束照射組件5具備組合架51和安裝在該組合架51上的激光光束照射機(jī)構(gòu)52。組合架51設(shè)有一對(duì)被導(dǎo)向槽511、511，該一對(duì)被導(dǎo)向槽511、511可滑動(dòng)地嵌合在上述安裝部422上設(shè)置的一對(duì)導(dǎo)軌423、423上，將該被導(dǎo)向槽511、511與上述導(dǎo)軌423、423配合，從而可移動(dòng)地被支承在由箭頭Z表示的方向上。
圖示實(shí)施方式的激光光束照射組件5具備移動(dòng)機(jī)構(gòu)53，該移動(dòng)機(jī)構(gòu)用于使組合架51沿著一對(duì)導(dǎo)軌423、423在由箭頭Z表示的方向(Z軸方向)上移動(dòng)。移動(dòng)機(jī)構(gòu)53包括平行配置在一對(duì)導(dǎo)軌423、423之間的外螺紋桿(沒有圖示)和用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)該外螺紋桿的脈沖電機(jī)532等驅(qū)動(dòng)源。利用脈沖電機(jī)532正轉(zhuǎn)及反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)沒有圖示的外螺紋桿，從而使組合架51及激光光束照射機(jī)構(gòu)52沿導(dǎo)軌423、423在由箭頭Z表示的方向(Z軸方向)上移動(dòng)。還有，圖示的實(shí)施方式中，通過(guò)正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)脈沖電機(jī)532使激光光束照射機(jī)構(gòu)52向上方移動(dòng)，通過(guò)反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)脈沖電機(jī)532使激光光束照射機(jī)構(gòu)52向下方移動(dòng)。
圖示的激光光束照射機(jī)構(gòu)52包括實(shí)際上水平配置的圓筒形狀的殼體521。另外，激光光束照射機(jī)構(gòu)52如圖2所示地具備配置在殼體521內(nèi)的脈沖激光光束振蕩機(jī)構(gòu)53、聚光器54和微弱聚光機(jī)構(gòu)55，聚光器54具備將由該激光光束振蕩機(jī)構(gòu)53振蕩的激光光束聚光的聚光物鏡541，微弱聚光機(jī)構(gòu)55配置在激光光束振蕩機(jī)構(gòu)53和聚光器54之間，并對(duì)由激光光束振蕩機(jī)構(gòu)53振蕩并入射到聚光物鏡541的激光光束進(jìn)行聚光。
上述脈沖激光光束振蕩機(jī)構(gòu)53包括由YAG激光振蕩器或YVO4激光振蕩器構(gòu)成的脈沖激光光束振蕩器531、和附設(shè)在其上的重復(fù)頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)532。
上述聚光器54包括聚光物鏡541和方向轉(zhuǎn)換鏡542，聚光物鏡541與保持在上述卡盤臺(tái)36上的被加工物對(duì)置，方向轉(zhuǎn)換鏡542使從上述脈沖激光光束振蕩機(jī)構(gòu)53振蕩的脈沖激光光束朝向聚光物鏡541轉(zhuǎn)換方向。
在圖2所示的實(shí)施方式中，上述微弱聚光機(jī)構(gòu)55由1個(gè)凸透鏡551構(gòu)成。該凸透鏡551將由激光光束振蕩機(jī)構(gòu)53振蕩的脈沖激光光束聚光，通過(guò)方向轉(zhuǎn)換鏡542以規(guī)定的光斑直徑入射到聚光物鏡541。并且，凸透鏡551的焦距及到聚光物鏡541之間的光路長(zhǎng)度被設(shè)定成入射到聚光物鏡541的脈沖激光光束的光斑的實(shí)質(zhì)上的NA值成為0.02以下。并且，NA值由聚光物鏡541的焦距和入射到聚光物鏡541的脈沖激光光束的光斑直徑規(guī)定。即，NA值可以將入射到聚光物鏡541的激光光束的光斑的半徑(r)除以聚光物鏡541的焦距(f)而求出(NA＝r/f)。使該NA值越小，則由聚光物鏡541而使激光光束的焦點(diǎn)深度增長(zhǎng)，加工效果增大。
在此，對(duì)于使上述NA值成為0.02的實(shí)施方式，參照?qǐng)D3進(jìn)行說(shuō)明。還有，在圖3所示的實(shí)施方式中，設(shè)聚光物鏡541的焦距(f1)為50mm、從脈沖激光光束振蕩機(jī)構(gòu)53振蕩出的脈沖激光光束LB1的直徑(D)為3mm。在這種設(shè)定中，要使上述NA值為0.02，則r/f1成為0.02即可(r/f1＝0.02)。從而，由于聚光物鏡541的焦距(f1)為50mm，因此，r＝0.02×50＝1。即，使入射到聚光物鏡541的脈沖激光光束的光斑S的直徑為2mm，從而能夠使入射到聚光物鏡541的脈沖激光光束的NA值為0.02。因此，對(duì)作為上述微弱聚光機(jī)構(gòu)55的凸透鏡551的焦距(f0)及從凸透鏡551到聚光物鏡541之間的光路長(zhǎng)度進(jìn)行設(shè)定，使得從脈沖激光光束振蕩機(jī)構(gòu)53振蕩的直徑(D)為3mm的脈沖激光光束LB1入射到聚光物鏡541的脈沖激光光束的光斑S的直徑成為2mm即可。若如此構(gòu)成，則從脈沖激光光束振蕩機(jī)構(gòu)53振蕩的脈沖激光光束LB1距離聚光物鏡541為50mm的位置成為聚光點(diǎn)P，但是，以直徑(D)3mm振蕩的脈沖激光光束LB1入射到聚光物鏡541之際，成為直徑是2mm的光斑S，因此，焦點(diǎn)深度變長(zhǎng)。還有，若將從脈沖激光光束振蕩機(jī)構(gòu)53振蕩出的直徑(D)為3mm的脈沖激光光束LB1直接向聚光物鏡541入射，則NA值成為0.03(NA＝r/f1＝1.5/50＝0.03)。若該NA值大，則由聚光物鏡541聚光的脈沖激光光束的焦點(diǎn)深度短、加工效果小。為了增大由激光光束帶來(lái)的加工效果，而優(yōu)選使NA值為0.02以下，使由聚光物鏡541聚光的脈沖激光光束的焦點(diǎn)深度變長(zhǎng)。并且，凸透鏡551的焦距(f2)優(yōu)選為500mm以上，圖示實(shí)施方式中設(shè)定為3000mm。
接著，關(guān)于微弱聚光機(jī)構(gòu)55的其他實(shí)施方式，參照?qǐng)D4進(jìn)行說(shuō)明。
圖4所示微弱聚光機(jī)構(gòu)55，由2個(gè)凸透鏡552、553構(gòu)成。當(dāng)設(shè)構(gòu)成微弱聚光機(jī)構(gòu)55的一個(gè)凸透鏡552的焦距為(f2)、另一個(gè)凸透鏡553的焦距為(f3)、設(shè)一個(gè)凸透鏡552和另一個(gè)凸透鏡553的間隔為(d)時(shí)，微弱聚光機(jī)構(gòu)55的焦距(f0)可以根據(jù)f0＝(f2×f3)/(f2+f3-d)求出。從而，對(duì)一個(gè)凸透鏡552的焦距(f2)和另一個(gè)凸透鏡553的焦距(f3)、及一個(gè)凸透鏡552和另一個(gè)凸透鏡553的間隔(d)進(jìn)行設(shè)定，使微弱聚光機(jī)構(gòu)55的焦距(f0)例如成為3000mm即可。
回到圖1繼續(xù)進(jìn)行說(shuō)明，則在構(gòu)成上述激光光束照射機(jī)構(gòu)52的殼體521的前端部配置有攝像機(jī)構(gòu)6，對(duì)利用激光光束照射機(jī)構(gòu)52應(yīng)進(jìn)行激光加工的加工區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)。該攝像機(jī)構(gòu)6由攝像元件(CCD)等構(gòu)成，將拍攝的圖像信號(hào)向控制機(jī)構(gòu)8發(fā)送。
控制機(jī)構(gòu)8由計(jì)算機(jī)構(gòu)成，具備按照控制程序進(jìn)行運(yùn)算處理的中央處理裝置(CPU)81、存儲(chǔ)控制程序等的只讀存儲(chǔ)器(ROM)82、存儲(chǔ)后述的被加工物的設(shè)計(jì)值數(shù)據(jù)和運(yùn)算結(jié)果等的可讀寫的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)83、計(jì)數(shù)器84、輸入接口85及輸出接口86。在控制機(jī)構(gòu)8的輸入接口85輸入來(lái)自上述加工進(jìn)給量檢測(cè)機(jī)構(gòu)374、分度進(jìn)給量檢測(cè)機(jī)構(gòu)384及攝像機(jī)構(gòu)6等的檢測(cè)信號(hào)。并且，從控制機(jī)構(gòu)8的輸出接口86向上述脈沖電機(jī)372、脈沖電機(jī)382、脈沖電機(jī)432、脈沖電機(jī)532、激光光束照射機(jī)構(gòu)52等輸出控制信號(hào)。還有，上述隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)83具備存儲(chǔ)后述的被加工物的設(shè)計(jì)值數(shù)據(jù)的第1存儲(chǔ)區(qū)域83a和存儲(chǔ)后述的檢測(cè)值數(shù)據(jù)的第2存儲(chǔ)區(qū)域83b及其他存儲(chǔ)區(qū)域。
圖示實(shí)施方式的激光加工裝置如以上構(gòu)成，以下，關(guān)于利用該激光加工裝置在作為被加工物的半導(dǎo)體晶片上形成通孔的實(shí)施方式，參照?qǐng)D5～圖10進(jìn)行說(shuō)明。
圖5表示進(jìn)行了激光加工的作為被加工物的半導(dǎo)體晶片W的平面圖。圖5所示的半導(dǎo)體晶片W由在硅襯底91的表面91a排列成格子狀的多條切割道92劃分成多個(gè)區(qū)域，在該劃分的區(qū)域分別形成有IC、LSI等器件93。這些各器件93均采用相同構(gòu)成。在器件93的表面分別如圖6所示地形成有多個(gè)接合焊盤94(94a～94j)。在圖示實(shí)施方式中，這些多個(gè)接合焊盤94(94a～94j)由銅形成。還有，在圖示實(shí)施方式中，接合焊盤94a和94f、94b和94g、94c和94h、94d和94i、94e和94j的X方向位置相同。在與這些多個(gè)接合焊盤94(94a～94j)部對(duì)應(yīng)的硅襯底91上分別形成通孔。各器件93上的接合焊盤94(94a～94j)的X方向(在圖4中為左右方向)的間隔A、及各器件93上形成的接合焊盤94中夾著分割預(yù)定92在X方向(圖6中為左右方向上)鄰接的接合焊盤、即接合焊盤94e和接合焊盤94a的間隔B，在圖示實(shí)施方式中設(shè)定為相同間隔。另外，各器件93上的接合焊盤94(94a～94j)的Y方向(圖6中為上下方向)的間隔C、及各器件93上形成的接合焊盤94中夾著切割道92在Y方向(圖6中為上下方向)上鄰接的接合焊盤、即接合焊盤94f和接合焊盤94a及接合焊盤94j和接合焊盤94e的間隔D，在圖示實(shí)施方式中設(shè)定為相同間隔。對(duì)于如此構(gòu)成的半導(dǎo)體晶片W，圖5所示配置在各行E1……En及各列F1……Fn上的器件93的個(gè)數(shù)和上述各間隔A、B、C、D，其設(shè)計(jì)值數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在上述控制機(jī)構(gòu)8的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)83的第1存儲(chǔ)區(qū)域83a中。
如圖7所示，如上所述構(gòu)成的半導(dǎo)體晶片W，在環(huán)狀框架F上安裝的由聚烯烴等合成樹脂片構(gòu)成的保護(hù)帶T上粘貼硅襯底91的背面91b。從而半導(dǎo)體晶片W的硅襯底91的表面91a成為上側(cè)。
這樣隔著保護(hù)帶T支承在環(huán)狀框架F上的半導(dǎo)體晶片W，在圖1所示的激光加工裝置的卡盤臺(tái)36上放置保護(hù)帶T側(cè)。并且，通過(guò)使沒有圖示的吸引機(jī)構(gòu)工作，從而，半導(dǎo)體晶片W隔著保護(hù)帶T被吸引保持在卡盤臺(tái)36上。另外，環(huán)狀框架F由扣片362固定。
如上所述吸引保持半導(dǎo)體晶片W的卡盤臺(tái)36通過(guò)加工進(jìn)給機(jī)構(gòu)37定位于攝像機(jī)構(gòu)6的正下方。當(dāng)卡盤臺(tái)36位于攝像機(jī)構(gòu)6的正下方時(shí)，卡盤臺(tái)36上的半導(dǎo)體晶片W成為定位于圖8所示的坐標(biāo)位置上的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，執(zhí)行在卡盤臺(tái)36上保持的半導(dǎo)體晶片W上所形成的格子狀的切割道92是否配置成平行于X軸方向和Y軸方向的校準(zhǔn)作業(yè)。即，利用攝像機(jī)構(gòu)6對(duì)保持在卡盤臺(tái)36上的半導(dǎo)體晶片W進(jìn)行攝像，進(jìn)行圖像匹配等圖像處理，進(jìn)行校準(zhǔn)作業(yè)。
接著，移動(dòng)卡盤臺(tái)36，使半導(dǎo)體晶片W上形成的器件93上的最上位的行E1上的、在圖8中最左端的器件93定位于攝像機(jī)構(gòu)6的正下方。然后，再使在器件93上形成的多個(gè)接合焊盤94(94a～94j)中的、在圖8中左上的接合焊盤94a定位于攝像機(jī)構(gòu)6的正下方。在該狀態(tài)下，假設(shè)攝像機(jī)構(gòu)6檢測(cè)出接合焊盤94a，就將其坐標(biāo)值(a1)作為第1加工進(jìn)給開始位置坐標(biāo)值發(fā)送給控制機(jī)構(gòu)8。然后，控制機(jī)構(gòu)8將該坐標(biāo)值(a1)作為第1加工進(jìn)給開始位置坐標(biāo)值存儲(chǔ)在第1存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)83a中(加工進(jìn)給開始位置檢測(cè)工序)。此時(shí)，攝像機(jī)構(gòu)6和激光光束照射機(jī)構(gòu)52的聚光器54在X軸方向上隔開規(guī)定間隔配置，因此，X坐標(biāo)值存儲(chǔ)加上上述攝像機(jī)構(gòu)6和聚光器54間隔的值。
這樣一來(lái)，假設(shè)檢測(cè)出圖8中最上位的行E1的器件93的第1加工進(jìn)給開始位置坐標(biāo)值(a1)，就將卡盤臺(tái)36沿Y軸方向僅分度進(jìn)給切割道92的間隔，同時(shí)沿X軸方向移動(dòng)，使從圖8中最上位開始第2行E2的最左端的器件93定位于攝像機(jī)構(gòu)93的正下方。然后，再使在器件93上所形成的接合焊盤94(94a～94j)中、在圖8左上的接合焊盤94a定位于攝像機(jī)構(gòu)6的正下方。在該狀態(tài)下，假設(shè)攝像機(jī)構(gòu)6檢測(cè)出接合焊盤94a，就將其坐標(biāo)值(a2)作為第2加工進(jìn)給開始位置坐標(biāo)值向控制機(jī)構(gòu)8發(fā)送。然后，控制機(jī)構(gòu)8將該坐標(biāo)值(a2)作為第2加工進(jìn)給開始位置坐標(biāo)值存儲(chǔ)在第2存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)83b中。此時(shí)，攝像機(jī)構(gòu)6和激光光束照射機(jī)構(gòu)52的聚光器54如上所述地在X軸方向隔開規(guī)定間隔配置，因此，X坐標(biāo)值存儲(chǔ)加上了上述攝像機(jī)構(gòu)6和聚光器54的間隔的值。以后，將上述的分度進(jìn)給和加工進(jìn)給開始位置檢測(cè)工序重復(fù)執(zhí)行到圖8中最下位的行En，對(duì)在各行上形成的器件93的加工進(jìn)給開始位置坐標(biāo)值(a3～an)進(jìn)行檢測(cè)，把它存儲(chǔ)在上述控制機(jī)構(gòu)8的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)83的第2存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)83b中。
接著，實(shí)施穿孔工序，在與半導(dǎo)體晶片W的各器件93上形成的各接合焊盤94(94a～94j)部對(duì)應(yīng)的硅襯底91上穿孔形成通孔。穿孔工序，首先使加工進(jìn)給機(jī)構(gòu)37工作并移動(dòng)卡盤臺(tái)36，將存儲(chǔ)在上述控制機(jī)構(gòu)8的第2存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)83b中的第1加工進(jìn)給開始位置坐標(biāo)值(a1)定位于激光光束照射機(jī)構(gòu)52的聚光器54的正下方。這樣第1加工進(jìn)給開始位置坐標(biāo)值(a1)定位于聚光器54的正下方的狀態(tài)為圖9所示的狀態(tài)。從圖9所示的狀態(tài)，控制機(jī)構(gòu)8使激光光束照射機(jī)構(gòu)52的脈沖激光光束振蕩機(jī)構(gòu)53工作，從聚光器54向硅襯底91照射具有吸收性的波長(zhǎng)(例如355nm)的脈沖激光光束。還有，從聚光器54照射的脈沖激光光束的聚光點(diǎn)P，對(duì)準(zhǔn)構(gòu)成半導(dǎo)體晶片W的硅襯底91表面91a(上表面)附近。還有，穿孔工序中的加工條件，例如設(shè)定為如下。
光源LD激勵(lì)Q開關(guān)Nd:YVO4波長(zhǎng)355nm重復(fù)頻率3kHz平均功率1.5W聚光光斑直徑Φ20μm如上所述，在穿孔工序中，若向硅襯底91照射脈沖激光光束，則在硅襯底91上形成細(xì)孔。在上述加工條件下，脈沖激光光束的每1脈沖的功率為0.5mJ，根據(jù)本發(fā)明者的實(shí)驗(yàn)，對(duì)厚度100μm的硅晶片按照上述加工條件照射13發(fā)脈沖激光光束，從而，如圖10所示，能夠形成貫通硅襯底91的細(xì)孔911。并且，貫穿設(shè)置在硅襯底91上的細(xì)孔911，在遍及表面91a到背面91b，形成為相同直徑。
如上所述，假設(shè)對(duì)第1加工進(jìn)給開始位置坐標(biāo)值(a1)實(shí)施了穿孔工序，就使加工進(jìn)給機(jī)構(gòu)37工作并使卡盤臺(tái)36僅移動(dòng)上述間隔A，使對(duì)應(yīng)于接合焊盤94b的位置定位于激光光束照射機(jī)構(gòu)52的聚光器54的正下方。然后實(shí)施上述穿孔工序。這樣使半導(dǎo)體晶片W上形成的所有與接合焊盤94對(duì)應(yīng)的位置定位于激光光束照射機(jī)構(gòu)52的聚光器54的正下方，實(shí)施上述穿孔工序，從而能夠在硅襯底91上形成貫通表面91a到背面91b的細(xì)孔911。
以上，示出了利用根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的激光加工裝置，在半導(dǎo)體晶片W上形成通孔的例子，但是，本發(fā)明的激光加工裝置的、由聚光物鏡541聚光的激光光束的焦點(diǎn)深度長(zhǎng)，因此加工效果大，從而，沿著半導(dǎo)體晶片W的切割道92形成激光加工槽、將半導(dǎo)體晶片W沿著切割道92進(jìn)行分割的情況下也有效。
權(quán)利要求
1.一種激光加工裝置，具備保持被加工物的卡盤臺(tái)和對(duì)保持在該卡盤臺(tái)上的被加工物照射脈沖激光光束的激光光束照射機(jī)構(gòu)，該激光光束照射機(jī)構(gòu)具備激光光束振蕩機(jī)構(gòu)和將由該激光光束振蕩機(jī)構(gòu)振蕩的激光光束聚光的聚光物鏡，上述激光加工裝置的特征在于，具備微弱聚光機(jī)構(gòu)，該微弱聚光機(jī)構(gòu)配置在該激光光束振蕩機(jī)構(gòu)和該聚光物鏡之間并進(jìn)行聚光，使從該激光光束振蕩機(jī)構(gòu)振蕩并入射到該聚光物鏡的激光光束的光斑的實(shí)質(zhì)上的NA值成為0.02以下。
全文摘要
本發(fā)明著眼于由聚光物鏡聚光的激光光束的焦點(diǎn)深度越長(zhǎng)、加工效果越大的情況，提供一種生產(chǎn)性高的激光加工裝置。這種激光加工裝置具備保持被加工物的卡盤臺(tái)和對(duì)保持在卡盤臺(tái)上的被加工物照射脈沖激光光束的激光光束照射機(jī)構(gòu)，激光光束照射機(jī)構(gòu)具備激光光束振蕩機(jī)構(gòu)和將由激光光束振蕩機(jī)構(gòu)振蕩的激光光束聚光的聚光物鏡，該激光加工裝置具備微弱聚光機(jī)構(gòu)，該微弱聚光機(jī)構(gòu)配置在激光光束振蕩機(jī)構(gòu)和聚光物鏡之間并進(jìn)行聚光，使從激光光束振蕩機(jī)構(gòu)振蕩并入射到聚光物鏡的激光光束的光斑的實(shí)質(zhì)上的NA值成為0.02以下。
文檔編號(hào)B23K26/38GK101073855SQ20071010332
公開日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2007年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月19日
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