CN101121221B - 激光光线照射装置及激光加工器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供激光光线照射装置及激光加工器，能够抑制构成声光偏转单元的声光元件的热变形，并进行高精度加工。激光光线照射装置具有：激光光线振荡单元，包括振荡出脉冲激光光线的脉冲激光光线振荡器、和设定重复频率的重复频率设定单元；使由激光光线振荡单元振荡出的脉冲激光光线的光轴偏转的声光偏转单元；和控制声光偏转单元的控制单元，控制单元根据来自重复频率设定单元的重复频率设定信号，向声光偏转单元输出包括由脉冲激光光线振荡器振荡出的脉冲激光光线的脉宽的预定时间幅度的驱动脉冲信号。

Description

激光光线照射装置及激光加工器
技术领域
本发明涉及一种向被加工物照射激光光线的激光光线照射装置、及具有激光光线照射装置的激光加工器。
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上，利用排列成格子状的被称为街道(street)的分割预定线划分了多个区域，在该划分的区域中形成IC、LSI等器件。并且，沿着分割预定线切断半导体晶片，分割形成有器件的区域，从而制备各个半导体芯片。
为了实现装置的小型化、高功能化，层叠多个半导体芯片，并将所层叠的半导体芯片的电极连接的模块结构已经得到应用。该模块结构构成为在半导体晶片中形成有电极的部位形成贯通孔(通孔)，在该贯通孔(通孔)中埋入与电极连接的铝等导电性材料(例如参照专利文献1)。
专利文献1日本特开2003-163323号公报
设于上述半导体晶片中的贯通孔(通孔)通过钻孔形成。这样，设于半导体晶片中的贯通孔(通孔)直径较小为100～300μm，通过钻孔形成的穿孔存在生产性差的问题。
为了解决上述问题，本申请人在日本特愿2005-64867号中提出一种可以在半导体晶片等被加工物上高效地形成细孔的激光加工装置。该激光加工装置构成为具有：检测保持被加工物的卡盘台与激光光线照射单元的相对加工进给量的加工进给量检测单元；存储形成于被加工物上的细孔的X、Y坐标值的存储单元；和根据存储在存储单元中的细孔的X、Y坐标值和来自加工进给量检测单元的检测信号，控制激光光线照射单元的控制单元，在形成于被加工物上的细孔的X、Y坐标值到达激光光线照射单元的聚光器下方时，照射1脉冲的激光光线。
这样，为了在被加工物上形成贯通孔，需要向同一部位多次照射脉冲激光光线，但在使用上述的激光加工装置时，必须实施多次被加工物的移动，未必能够满足生产性方面的要求。
此外，期望不必在与加工进给方向(X轴方向)正交的分度进给方向(Y轴方向)上分度进给被加工物，而仅通过加工进给便可在被加工物上形成多个激光加工槽。
为了对应这种要求，本申请人还在日本特愿2005-362236号中提出一种激光加工装置，该装置装备了具有使用声光元件的声光偏转单元的激光光线照射单元，使由激光光线振荡单元振荡出的激光光线的光轴在通过声光元件时偏转，由此一边将被加工物加工进给一边向同一加工位置照射激光光线。
而且，声光偏转单元包括：使激光光线振荡单元振荡出的激光光线的光轴偏转的声光元件；对该声光元件施加RF(radio frequency，无线频率)的RF振荡器；调整从该RF振荡器输出的RF的频率的偏转角度调整单元；和调整通过RF振荡器生成的RF的振幅的输出调整单元，在持续向声光元件施加RF时，存在声光元件产生热变形，激光光线的偏转角度产生误差，或激光光线的输出不均匀，不能进行高精度加工的问题。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其主要技术课题是提供激光光线照射装置及激光加工器，能够抑制构成声光偏转单元的声光元件的热变形，并进行高精度加工。
为了解决上述主要技术课题，根据本发明提供一种激光光线照射装置，其具有激光光线振荡单元、声光偏转单元、控制单元和聚光器，该激光光线振荡单元具有：振荡出脉冲激光光线的脉冲激光光线振荡器，和设定由该脉冲激光光线振荡器振荡出的脉冲激光光线的重复频率的重复频率设定单元，该声光偏转单元具有：使由该激光光线振荡单元振荡出的脉冲激光光线的光轴偏转的声光元件；向该声光元件施加RF的RF振荡器；调整从该RF振荡器输出的RF的频率的偏转角度调整单元；和调整通过RF振荡器生成的RF的振幅的输出调整单元，该控制单元控制该偏转角度调整单元和该输出调整单元，该聚光器使通过该声光偏转单元而偏转的激光光线聚光，所述激光光线照射装置的特征在于，该控制单元根据来自该重复频率设定单元的重复频率设定信号，向该偏转角度调整单元和该输出调整单元输出包括由该脉冲激光光线振荡器振荡出的脉冲激光光线的脉宽的预定时间宽度的驱动脉冲信号。
上述重复频率设定单元具有：向脉冲激光光线振荡器输出激励触发的激励触发发射器，和向该脉冲激光光线振荡器输出振荡触发的振荡触发发射器，上述控制单元以激励触发发射器输出的激励触发为基准，设定输出驱动脉冲信号的时期。
上述声光偏转单元包括使由激光光线振荡单元振荡出的激光光线的光轴在相互正交的方向上偏转的第1声光偏转单元、和第2声光偏转单元。
并且，根据本发明提供一种激光加工器，其具备：保持被加工物的卡盘台；向由该卡盘台保持的被加工物照射激光光线的激光光线照射单元；使该卡盘台和该激光光线照射单元沿加工进给方向(X轴方向)相对移动的加工进给单元；使该卡盘台和该激光光线照射单元沿与该加工进给方向(X轴方向)正交的分度进给方向(Y轴方向)相对移动的分度进给单元，所述激光加工器的特征在于，该激光光线照射单元由上述激光光线照射装置构成。
在本发明的激光光线照射装置中，由于向偏转角度调整单元和输出调整单元输出包括由脉冲激光光线振荡器振荡出的脉冲激光光线的脉宽的预定时间宽度的驱动脉冲信号，所以相对于由脉冲激光光线振荡器振荡出的脉冲激光光线的周期，向第1声光元件811和第2声光元件821施加RF的时间极少，能够抑制产生于声光元件中的热变形。因此，根据本发明的激光光线照射装置，可以消除由于声光元件的热变形而产生的上述问题，进行高精度加工。
附图说明
图1是按照本发明构成的激光加工器的立体图。
图2是装备在图1所示激光加工器上的激光光线照射装置的结构方框图。
图3是表示由图2所示激光光线照射装置的脉冲激光光线振荡单元振荡出的脉冲激光光线、和施加给声光偏转单元的电压的驱动脉冲信号的关系的说明图。
图4是作为被加工物的半导体晶片的俯视图。
图5是将图4所示半导体晶片的一部分放大表示的俯视图。
图6是表示将图4所示半导体晶片粘贴在被安装在环状框架上的保护带表面上的状态的立体图。
图7是表示与图4所示半导体晶片被保持在图1所示激光加工装置的卡盘台的预定位置上的状态下的坐标的关系的说明图。
图8是通过图1所示激光加工器实施的穿孔步骤的说明图。
图9是将图8所示穿孔步骤具体情况放大表示的说明图。
图10是通过图1所示激光加工器实施的穿孔步骤的说明图。
标号说明
2静止基座；3卡盘台机构；31导轨；36卡盘台；37加工进给单元；374加工进给量检测单元；38第1分度进给单元；4激光光线照射单元支撑机构；41导轨；42可动支撑基座；43第2分度进给单元；433分度进给量检测单元；5激光光线照射单元；51单元支架；52激光光线加工装置；6脉冲激光光线振荡单元；61脉冲激光光线振荡器；62重复频率设定单元；7输出调整单元；81第1声光偏转单元；811第1声光元件；812第1RF振荡器；813第1RF放大器；814第1偏转角度调整单元；815第1输出调整单元；82第2声光偏转单元；821第2声光元件；822第2RF振荡器；823第2RF放大器；824第2偏转角度调整单元；825第2输出调整单元；83激光光线吸收单元；9控制单元；10聚光器；101方向变换反射镜；102聚光透镜；11摄像单元；20控制器；30半导体晶片；301分割预定线；302器件；303电极；304激光加工孔；40环状框架；50保护带。
具体实施方式
以下，参照附图更加详细地说明按照本发明构成的激光光线照射装置和激光加工器的优选实施方式。
图1表示按照本发明构成的激光加工器的立体图。图1所示的激光加工器具有：静止基座2；卡盘台机构3，其设在该静止基座2上并可沿箭头X表示的加工进给方向(X轴方向)移动，用于保持被加工物；激光光线照射单元支撑机构4，其设在静止基座2上，可以沿与上述箭头X表示的方向(X轴方向)成直角的箭头Y表示的分度进给方向(Y轴方向)移动；激光光线照射单元5，其设在该激光光线照射单元支撑机构4上，可以沿箭头Z表示的方向(Z轴方向)移动。
上述卡盘台机构3具有：一对导轨31、31，其在静止基座2上沿箭头X表示的加工进给方向(X轴方向)平行设置；第1滑动块32，其设在该导轨31、31上并可沿箭头X表示的加工进给方向(X轴方向)移动；第2滑动块33，其设在该第1滑动块32上并可沿箭头Y表示的分度进给方向(Y轴方向)移动；罩台35，其被圆筒部件34支撑在该第2滑动块33上；和作为被加工物保持单元的卡盘台36。该卡盘台36具有利用多孔性材料形成的吸附卡盘361，利用未图示的吸引单元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。这样构成的卡盘台36通过设于圆筒部件34内的未图示的脉冲电动机而旋转。另外，在卡盘台36上设有用于固定后述的环状框架的夹子362。
上述第1滑动块32在其下表面上设有与上述一对导轨31、31嵌合的一对被引导槽321、321，并且在其上表面上设有沿着箭头Y表示的分度进给方向(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通过使被引导槽321、321与一对导轨31、31嵌合，可以沿着一对导轨31、31在箭头X表示的加工进给方向(X轴方向)上移动。图示实施方式中的卡盘台机构3具有加工进给单元37，其用于使第1滑动块32沿着一对导轨31、31在箭头X表示的加工进给方向(X轴方向)上移动。加工进给单元37包括：在上述一对导轨31和31之间平行设置的外螺纹杆371，和驱动该外螺纹杆371旋转的脉冲电动机372等驱动源。外螺纹杆371的一端由固定在上述静止基座2上的轴承块373支撑着可自由旋转，另一端与上述脉冲电动机372的输出轴传动连接。另外，外螺纹杆371螺接在形成于未图示的内螺纹块上的贯通内螺纹孔中，该内螺纹块突出设在第1滑动块32的中央部下表面上。因此，通过利用脉冲电动机372驱动外螺纹杆371正转和反转，第1滑动块32沿着导轨31、31在箭头X表示的加工进给方向(X轴方向)上移动。
图示实施方式的激光加工器具有检测上述卡盘台36的加工进给量的加工进给量检测单元374。加工进给量检测单元374包括：沿着导轨31设置的直线尺374a，和设在第1滑动块32上并与第1滑动块32一起沿着直线尺374a移动的读取头374b。该进给量检测单元374的读取头374b在图示实施方式中，对应于每1μm向后述的控制单元发送1脉冲的脉冲信号。并且，后述的控制单元通过计数所输入的脉冲信号，检测卡盘台36的加工进给量。另外，在使用脉冲电动机372作为上述加工进给单元37的驱动源时，通过计数向脉冲电动机372输出驱动信号的后述的控制单元的驱动脉冲，也可以检测卡盘台36的加工进给量。并且，在使用伺服电动机作为上述加工进给单元37的驱动源时，向后述的控制单元发送检测伺服电动机的转速的回转式编码器输出的脉冲信号，控制单元通过计数所输入的脉冲信号，也可以检测卡盘台36的加工进给量。
上述第2滑动块33在其下表面上设有与设于上述第1滑动块32的上表面的一对导轨322、322嵌合的一对被引导槽331、331，通过使该被引导槽331、331与一对导轨322、322嵌合，可以沿箭头Y表示的分度进给方向(Y轴方向)移动。图示实施方式中的卡盘台机构3具有第1分度进给单元38，其用于使第2滑动块33沿着设于第1滑动块32上的一对导轨322、322在箭头Y表示的分度进给方向(Y轴方向)上移动。第1分度进给单元38包括：在上述一对导轨322和322之间平行设置的外螺纹杆381，和驱动该外螺纹杆381旋转的脉冲电动机382等驱动源。外螺纹杆381的一端由固定于上述第1滑动块32上表面上的轴承块383支撑着可自由旋转，另一端与上述脉冲电动机382的输出轴传动连接。另外，外螺纹杆381螺接在形成于未图示的内螺纹块上的贯通内螺纹孔中，该内螺纹块突出设在第2滑动块33的中央部下表面上。因此，通过利用脉冲电动机382驱动外螺纹杆381正转和反转，第2滑动块33沿着导轨322、322在箭头Y表示的分度进给方向(Y轴方向)上移动。
图示实施方式的激光加工器具有检测上述第2滑动块33的分度加工进给量的分度进给量检测单元384。分度进给量检测单元384包括：沿着导轨322设置的直线尺384a，和设在第2滑动块33上并与第2滑动块33一起沿着直线尺384a移动的读取头384b。该进给量检测单元384的读取头384b在图示实施方式中，对应于每1μm向后述的控制单元发送1脉冲的脉冲信号。并且，后述的控制单元通过计数所输入的脉冲信号，检测卡盘台36的分度进给量。另外，在上述分度进给单元38的驱动源使用脉冲电动机382时，通过计数向脉冲电动机382输出驱动信号的后述的控制单元的驱动脉冲，也可以检测卡盘台36的分度进给量。并且，在上述第1分度进给单元38的驱动源使用伺服电动机时，向后述的控制单元发送检测伺服电动机的转速的回转式编码器输出的脉冲信号，控制单元通过计数所输入的脉冲信号，也可以检测卡盘台36的分度进给量。
上述激光光线照射单元支撑机构4具有：一对导轨41、41，其在静止基座2上沿着箭头Y表示的分度进给方向(Y轴方向)平行设置；和设在该导轨41、41上并可在箭头Y表示的方向上移动的可动支撑基座42。该可动支撑基座42包括：设在导轨41、41上并可移动的移动支撑部421；和安装在该移动支撑部421上的安装部422。
安装部422在一个侧面上平行设有在箭头Z表示的方向(Z轴方向)上延伸的一对导轨423、423。图示实施方式中激光光线照射单元支撑机构4具有第2分度进给单元43，其用于使可动支撑基座42沿着一对导轨41、41在箭头Y表示的分度进给方向(Y轴方向)上移动。第2分度进给单元43包括：在上述一对导轨41、41之间平行设置的外螺纹杆431；和驱动该外螺纹杆431旋转的脉冲电动机432等驱动源。外螺纹杆431的一端由固定于上述静止基座2上的未图示的轴承块支撑着可自由旋转，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螺接在形成于未图示的内螺纹块上的内螺纹孔中，该内螺纹块突出设在构成可动支撑基座42的移动支撑部421的中央部下表面上。因此，通过利用脉冲电动机432驱动外螺纹杆431正转和反转，可动支撑基座42沿着导轨41、41在箭头Y表示的分度进给方向(Y轴方向)上移动。
图示实施方式中的激光光线照射单元5具有单元支架51、和安装在该单元支架51上的激光光线照射装置52。单元支架51设有可以滑动地与设于上述安装部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，可以使其在箭头Z表示的方向(Z轴方向)上移动。
图示实施方式中的激光光线照射单元5具有移动单元53，其用于使单元支架51沿着一对导轨423、423在箭头Z表示的方向(Z轴方向)上移动。移动单元53包括：设置在一对导轨423、423之间的外螺纹杆(未图示)；和驱动该外螺纹杆旋转的脉冲电动机532等驱动源，通过利用脉冲电动机532驱动未图示的外螺纹杆正转和反转，使单元支架51和激光光束照射单元52沿着导轨423、423在箭头Z表示的方向(Z轴方向)上移动。另外，在图示实施方式中，通过驱动脉冲电动机532正转，使激光光线照射装置52向上方移动，通过驱动脉冲电动机532反转，使激光光线照射装置52向下方移动。
上述激光光线照射装置52具有：实质上水平设置的圆筒形状的壳体521；如图2所示设在壳体521内部的脉冲激光光线振荡单元6；输出调整单元7；使由脉冲激光光线振荡单元6振荡出的激光光线的光轴偏转于加工进给方向(X轴方向)的第1声光偏转单元81；使激光光线振荡单元6振荡出的激光光线的光轴偏转于分度进给方向(Y轴方向)的第2声光偏转单元82；控制该第1声光偏转单元81和第2声光偏转单元82的控制单元9。并且，激光光线照射装置52具有聚光器10，其向被上述卡盘台36所保持的被加工物照射通过了第1声光偏转单元81和第2声光偏转单元82的脉冲激光光线。
上述脉冲激光光线振荡单元6包括由YAG激光振荡器或YVO4激光振荡器构成的脉冲激光光线振荡器61，和设于该脉冲激光光线振荡器61上的重复频率设定单元62。脉冲激光光线振荡器61振荡出通过重复频率设定单元62设定的预定频率的脉冲激光光线(LB)。重复频率设定单元62具有激励触发发射器621和振荡触发发射器622。这样构成的脉冲激光光线振荡单元6根据每预定周期从激励触发发射器621输出的激励触发，脉冲激光光线振荡器61开始激励，根据每预定周期从振荡触发发射器622输出的振荡触发，脉冲激光光线振荡器61振荡出脉冲激光光线。
上述输出调整单元7将由脉冲激光光线振荡单元6振荡出的脉冲激光光线LB调整为预定的输出。
上述第1声光偏转单元81具有：使激光光线振荡单元6振荡出的激光光线的光轴偏转于加工进给方向(X轴方向)的第1声光元件811；生成施加给该第1声光元件811的RF(radio frequency，无线频率)的第1RF振荡器812；将由该第1RF振荡器812生成的RF的功率放大并施加给第1声光元件811的第1RF放大器813；调整由第1RF振荡器812生成的RF的频率的第1偏转角度调整单元814；调整由第1RF振荡器812生成的RF的振幅的第1输出调整单元815。上述第1声光元件811可以对应于施加的RF的频率来调整使激光光线的光轴偏转的角度，并且可以对应于施加的RF的振幅来调整激光光线的输出。另外，上述第1偏转角度调整单元814和第1输出调整单元815由后述的控制单元9控制。
上述第2声光偏转单元82具有：使激光光线振荡单元6振荡出的激光光线的光轴偏转为与加工进给方向(X轴方向)正交的分度进给方向(Y轴方向：在图2中为与纸面垂直的方向)的第2声光元件821；生成施加给该第2声光元件821的RF的第2RF振荡器822；将由该RF振荡器822生成的RF的功率放大并施加给第2声光元件821的第2RF放大器823；调整由第2RF振荡器822生成的RF的频率的第2偏转角度调整单元824；调整由第2RF振荡器822生成的RF的振幅的第2输出调整单元825。上述第2声光元件821可以对应于施加的RF的频率来调整使激光光线的光轴偏转的角度，并且可以对应于施加的RF的振幅来调整激光光线的输出。另外，上述第2偏转角度调整单元824和第2输出调整单元825由后述的控制单元9控制。
并且，图示实施方式中的激光光线照射装置52具有激光光线吸收单元83，其在上述第1声光元件811被施加预定频率的RF时，吸收按照图2中的虚线所示通过第1声光元件811而偏转的激光光线。
上述控制单元9根据来自脉冲激光光线振荡单元6的重复频率设定单元62的重复频率设定信号、即从上述激励触发发射器621输出的激励触发，向驱动电路91输出与由脉冲激光光线振荡器61振荡出的脉冲激光光线的脉冲对应的驱动脉冲信号。该驱动电路91将与来自控制单元9的驱动脉冲信号对应的电压，施加给上述第1声光偏转单元81的第1偏转角度调整单元814和第1输出调整单元815、及第2声光偏转单元82的第2偏转角度调整单元824和第2输出调整单元825。
在此，参照图2和图3说明从控制单元9输出给驱动电路91的驱动脉冲信号。
另外，通过上述脉冲激光光线振荡单元6的重复频率设定单元62设定的频率例如为10kHz。因此，由脉冲激光光线振荡器61振荡出的脉冲激光光线(LB)的脉冲(LBP)间隔，如图3所示为100000ns。并且，为了振荡出图3所示的脉冲激光光线(LB)，在振荡出1脉冲后在振荡下一脉冲的期间，从激励触发发射器621向脉冲激光光线振荡器61输出激励触发。若把输出该激励触发的定时设为从振荡触发发射器622向脉冲激光光线振荡器61输出振荡触发后例如3000ns后，则由脉冲激光光线振荡器61振荡出的脉冲激光光线(LB)的脉宽(LBP)例如为30ns。因此，激励触发是在从脉冲激光光线振荡器61振荡出1脉冲的脉冲激光光线(LB)后经过2970ns后输出的。在这种设定中，从激励触发发射器621输出的激励触发，也发送给控制上述第1声光偏转单元81的第1偏转角度调整单元814和第1输出调整单元815、及第2声光偏转单元82的第2偏转角度调整单元824和第2输出调整单元825的控制单元9。
驱动上述第1声光偏转单元81的第1偏转角度调整单元814和第1输出调整单元815、及第2声光偏转单元82的第2偏转角度调整单元824和第2输出调整单元825的驱动脉冲信号(DS)，需要输出达包括由上述脉冲激光光线振荡器61振荡出的脉冲激光光线(LB)的脉冲(LBP)的脉宽的预定时间。例如，把驱动脉冲信号(DS)的开始时间点设为输出振荡触发之前的300ns，把驱动脉冲信号(DS)的结束时间点设为脉冲激光光线(LB)的脉冲(LBP)结束后的100ns，则控制单元9在振荡出上述激励触发后的96700ns后开始输出驱动脉冲信号(DS)达约430ns。这样，通过控制单元9输出驱动脉冲信号(DS)，可以在包括振荡出脉冲激光光线(LB)的脉冲(LBP)的时间的430ns期间，控制上述第1声光偏转单元81的第1偏转角度调整单元814和第1输出调整单元815、及第2声光偏转单元82的第2偏转角度调整单元824和第2输出调整单元825。如上所述，由于驱动脉冲信号(DS)为430ns，脉冲激光光线(LB)的1周期为100000ns，所以仅对上述第1声光偏转单元81的第1偏转角度调整单元814和第1输出调整单元815、及第2声光偏转单元82的第2偏转角度调整单元824和第2输出调整单元825驱动脉冲激光光线(LB)的照射时间的0.43％的时间便可。因此，相对于脉冲激光光线(LB)的照射时间，向第1声光元件811和第2声光元件821施加RF的时间极少，所以能够抑制产生于第1声光元件811和第2声光元件821中的热变形。
返回图2继续进行说明，上述聚光器10安装在壳体521的前端，具有：方向变换反射镜101，其使通过上述第1声光偏转单元81和第2声光偏转单元82而偏转的脉冲激光光线变换方向为朝向下方；聚光透镜102，其将通过该方向变换反射镜101变换方向后的激光光线聚光。
图示实施方式中的脉冲激光光线照射装置52按照上面所述构成，下面参照图2说明其作用。
在从上述驱动电路91向第1声光偏转单元81的第1偏转角度调整单元814施加了例如5V的电压，向第1声光元件811施加了对应于5V的频率的RF时，由脉冲激光光线振荡单元6振荡出的脉冲激光光线，其光轴按照图2中实线所示偏转并聚光于聚光点Pa。并且，在从上述驱动电路91向第1偏转角度调整单元814施加了例如10V的电压，向第1声光元件811施加了对应于10V的频率的RF时，由脉冲激光光线振荡单元6振荡出的脉冲激光光线，其光轴按照图2中单点划线所示偏转，并聚光于从上述聚光点Pa沿加工进给方向(X轴方向)向图2中左方移位了预定量的聚光点Pb。另一方面，在从上述驱动电路91向第1偏转角度调整单元814施加了例如0V的电压，向第1声光元件811施加了对应于0V的频率的RF时，由脉冲激光光线振荡单元6振荡出的脉冲激光光线，其光轴按照图2中双点划线所示偏转，并聚光于从上述聚光点Pc沿加工进给方向(X轴方向)向图2中右方移位预定量的聚光点Pc。并且，在从上述驱动电路91向第1声光偏转单元81的第1偏转角度调整单元814施加了例如15V的电压，向第1声光元件811施加了对应于15V的频率的RF时，由脉冲激光光线振荡单元6振荡出的脉冲激光光线，按照图2中虚线所示被引导到激光光线吸收单元83。这样，通过第1声光元件811而偏转的激光光线，对应于施加给第1偏转角度调整单元814的电压而向加工进给方向(X轴方向)偏转。
另外，第2声光偏转单元82也与上述第1声光偏转单元81相同，通过调整施加给第2偏转角度调整单元824的电压，调整施加给第2声光元件821的RF的频率，由此可以使由脉冲激光光线振荡单元6振荡出的脉冲激光光线的光轴偏转为与加工进给方向(X轴方向)正交的分度进给方向(Y轴方向：在图2中为与纸面垂直的方向)。
返回图1继续说明，图示实施方式中的激光加工器具有摄像单元11，其设在壳体521的前端部，检测应该通过上述激光光线照射装置52进行激光加工的加工区域。该摄像单元11除了利用可见光线进行摄像的普通摄像元件(CCD)外，还包括向被加工物照射红外线的红外线照明单元、捕捉被该红外线照明单元照射的红外线的光学系统、和输出与被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，将所拍摄的图像信号发送给后述的控制单元。
根据图1继续说明，图示实施方式中的激光加工器具有控制器20。控制器20利用计算机构成，具有：按照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；存储后述被加工物的设计值数据和运算结果等的可以读写的随机访问存储器(RAM)203；计数器204；输入接口205和输出接口206。控制器20的输入接口205被输入来自上述加工进给量检测单元374、分度进给量检测单元384、和摄像单元11等的检测信号。并且，从控制器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、脉冲激光光线振荡单元6、和控制单元9等输出控制信号。另外，上述随机访问存储器(RAM)203具有存储后述被加工物的设计值数据的第1存储区域203a和其他存储区域。
图示实施方式中的激光加工器按照上面所述构成，下面说明其作用。
图4表示作为被激光加工的被加工物的半导体晶片30的俯视图。图4所示的半导体晶片30由硅晶片构成，在其表面30a上利用排列成格子状的多个分割预定线301划分了多个区域，在该划分的区域中分别形成有IC、LSI等器件302。该各个器件302全部形成为相同结构。在器件302的表面如图5所示分别形成有多个电极303(303a～303j)。另外，在图示实施方式中，303a和303f、303b和303g、303c和303h、303d和303i、303e和303j的X方向位置相同。在该多个电极303(303a～303j)部分上分别形成有从背面10b到达电极303的加工孔(通孔)。各个器件302的电极303(303a～303j)的X方向(在图5中为左右方向)的间隔A、形成于各个器件302上的电极303中的隔着分割预定线301在X方向(在图5中为左右方向)相邻的电极即电极303e和电极303a的间隔B，在图示实施方式中被设定为相同间隔。并且，各个器件302的电极303(303a～303j)的Y方向(在图5中为上下方向)的间隔C、形成于各个器件302上的电极303中的隔着分割预定线301在Y方向(在图5中为上下方向)上相邻的电极即电极303f和电极303a以及电极303j和303e电极的间隔D，在图示实施方式中被设定为相同间隔。关于这样构成的半导体晶片30，在图4所示的各行E1……En和各列F1……Fn上设置的器件302的个数和上述各个间隔A、B、C、D，其设计值的数据被存储在上述随机访问存储器(RAM)203的第1存储区域203a中。
说明使用上述激光加工装置，在形成于上述半导体晶片30上的各个器件302的电极303(303a～303j)部形成加工孔(通孔)的激光加工的实施方式。
如上所述构成的半导体晶片30，其表面30a粘贴在如图6所示安装于环状框架40上的利用聚烯烃(poly-olefine)等合成树脂片构成的保护带50上。因此，半导体晶片30的背面30b成为上侧。这样隔着保护带50被环状框架40支撑的半导体晶片30，将保护带50侧放置在图1所示激光加工装置的卡盘台36上。并且，通过使未图示的吸引单元动作，半导体晶片30隔着保护带50被吸引保持在卡盘台36上。环状框架40利用夹子362被固定。
按照上面所述吸引保持半导体晶片30的卡盘台36通过加工进给单元37被定位于摄像单元11的正下方。当卡盘台36位于摄像单元11的正下方时，卡盘台36上的半导体晶片30成为被定位于图7所示坐标位置的状态。在该状态下，实施形成于被保持在卡盘台36上的半导体晶片30上的格子状分割预定线301是否在X轴方向和Y轴方向上平行设置的校准作业。即，利用摄像单元11拍摄保持在卡盘台36上的半导体晶片30，执行模式匹配(pattern matching)等图像处理，进行校准作业。此时，半导体晶片30的形成有分割预定线301的表面301a位于下侧，但摄像单元11如上面所述，具有由红外线照明单元、捕捉红外线的光学系统、和输出对应于红外线的电信号的摄像元件(红外线CCD)等构成的摄像单元，所以能够透过半导体晶片30的背面301b拍摄分割预定线301。
然后，移动卡盘台36，将形成于半导体晶片30的器件302中的最上面的行E1中的位于图7中最左端的器件302定位于摄像单元11的正下方。并且，将形成于器件302上的电极303(303a～303j)中的位于图7中左上部的电极303a定位于摄像单元11的正下方。在该状态下，摄像单元11一旦检测出电极303a，就把其坐标值(a1)作为第1加工进给开始位置坐标值发送给控制器20。并且，控制器20把该坐标值(a1)作为第1加工进给开始位置坐标值存储在随机访问存储器(RAM)203中(加工进给开始位置检测步骤)。此时，摄像单元11和激光光线照射单元52的聚光器10在X轴方向上隔开预定间隔设置，所以针对X坐标值存储加上了上述摄像单元11与聚光器10的间隔后的值。
这样，如果检测到图7中最上面的行E1的器件302的第1加工进给开始位置坐标值(a1)，则把卡盘台36在Y轴方向上分度进给分割预定线301的间隔，并沿X轴方向移动，将图7中从最上面起第2行E2中的最左端的器件302定位于摄像单元11的正下方。并且，将形成于器件302上的电极303(303a～303j)中的位于图8中左上部的电极303a定位于摄像单元11的正下方。在该状态下，如果摄像单元11检测出电极303a，则把其坐标值(a2)作为第2加工进给开始位置坐标值发送给控制器20。并且，控制器20把该坐标值(a2)作为第2加工进给开始位置坐标值存储在随机访问存储器(RAM)203中。此时，由于摄像单元11和激光光线照射单元52的聚光器10如上所述在X轴方向上隔开预定间隔设置，所以针对X坐标值存储加上了上述摄像单元11与聚光器10的间隔后的值。以后，控制器20重复执行上述分度进给和加工进给开始位置检测步骤直到图8中最下面的行En，检测形成于各行的器件302的加工进给开始位置坐标值(a3～an)，把这些坐标值存储在随机访问存储器(RAM)中。
然后，实施在形成于半导体晶片30的各个器件302上的各个电极303(303a～303j)部上穿设激光加工孔(通孔)的穿孔步骤。穿孔步骤中首先使加工进给单元37动作，移动卡盘台36，将存储在上述随机访问存储器(RAM)103中的第1加工进给开始位置坐标值(a1)定位于激光光线照射单元52的聚光器10的正下方。这样，第1加工进给开始位置坐标值(a1)定位于聚光器10的正下方的状态为图8(a)所示的状态。从图8(a)所示的状态，控制器20控制上述加工进给单元37，以将卡盘台36以预定的移动速度沿图8(a)中的箭头X1表示的方向加工进给，同时使激光光线照射单元52动作，从聚光器10照射预定时间脉冲激光光线。另外，从聚光器10照射的激光光线的聚光点P对准于半导体晶片30的表面30a附近。此时，控制器20在照射脉冲激光光线的预定时间期间，根据来自加工进给量检测单元374的读取头374b的检测信号，向上述控制单元9输出用于控制第1声光偏转单元81的第1偏转角度调整单元814和第1输出调整单元815的控制信号。即，控制器20向上述控制单元9输出控制信号，以便按照上述图3所示向第1偏转角度调整单元814输出0～10V范围内的驱动脉冲信号(DS)。另外，在图示实施方式的穿孔步骤中，不使脉冲激光光线偏转向Y轴方向，所以控制器20向控制单元9输出控制信号，以便对第2声光偏转单元82的第2偏转角度调整单元824输出施加5V电压的驱动脉冲信号(DS)。
另一方面，第1RF振荡器812输出对应于来自第1偏转角度调整单元814和第1输出调整单元815的控制信号的RF。从第1RF振荡器812输出的RF的功率通过第1RF放大器813被放大，并施加给第1声光元件811。从第1RF振荡器812输出的RF的功率通过第1RF放大器813被放大，并施加给第1声光元件811。并且，第2RF振荡器822也输出对应于来自第2偏转角度调整单元824和第2输出调整单元825的控制信号的RF。从第2RF振荡器822输出的RF的功率通过第2RF放大器823被放大，并施加给第2声光元件821。结果，第1声光元件811和第2声光元件821使由脉冲激光光线振荡单元6振荡出的脉冲激光光线的光轴，在图2中从利用单点划线表示的位置到利用双点划线表示的位置的范围内偏转。
说明上述穿孔步骤的加工条件的一例。
光源：LD激励Q开关Nd:YVO4
波长：355nm
重复频率：10kHz
平均输出：5W
聚光点直径：φ15μm
加工送进速度：50mm/秒
在按照这种加工条件实施穿孔步骤时，可以在硅晶片上每1脉冲的脉冲激光光线深度为5μm左右形成激光加工孔。
因此，为了在厚度为50μm的硅晶片上形成到达电极303的加工孔，需要照射10脉冲的脉冲激光光线。为此，在上述加工条件下，向被保持在以50mm/秒的加工进给速度移动的卡盘台36上的半导体晶片30的第1加工进给开始位置坐标值(a1)照射10脉冲的脉冲激光光线，可以形成到达电极303的加工孔。
在此，参照图9说明当半导体晶片30以50mm/秒的加工进给速度移动时，向半导体晶片30的第1加工进给开始位置坐标值(a1)照射10脉冲的脉冲激光光线的方法。
在上述加工条件下，脉冲激光光线的重复频率为10kHz，所以1秒钟照射10000脉冲(即100000ns1个脉冲)的脉冲激光光线。因此，用于照射10脉冲的脉冲激光光线的时间为1/1000秒。另一方面，以50mm/秒的加工送进速度沿X1表示的方向移动的半导体晶片20，在1/1000秒钟期间移动50μm。因此，在半导体晶片30移动50μm的期间，使激光光线照射单元52动作1/1000秒钟，在此期间为了使脉冲激光光线的聚光点定位于第1加工进给开始位置坐标值(a1)，只要控制施加给第1声光偏转单元81的第1偏转角度调整单元814和第1输出调整单元815、及第2声光偏转单元82的第2偏转角度调整单元824和第2输出调整单元825的驱动脉冲信号(DS)便可。即，根据从控制器20发送的来自加工进给量检测单元374的读取头374b的检测信号，控制单元9通过按照上面所述控制按照图3所示在430ns期间向第1声光偏转单元81的第1偏转角度调整单元814和第1输出调整单元815、及第2声光偏转单元82的第2偏转角度调整单元824和第2输出调整单元825施加的电压的驱动脉冲信号(DS)，并控制施加给第1声光偏转单元81的第1声光元件811和第2声光偏转单元82的第2声光元件821的RF功率的频率来进行。结果，在半导体晶片30沿加工进给方向X1移动的状态下，也能够向第1加工进给开始位置坐标值(a1)照射10脉冲的脉冲激光光线，所以如图9(b)所示，在半导体晶片30的第1加工进给开始位置坐标值(a1)形成到达电极303的激光加工孔304。这样，如果向第1加工进给开始位置坐标值(a1)照射10脉冲的脉冲激光光线，则控制器20向上述控制单元9输出控制信号，以输出驱动脉冲信号(DS)，以便每当输出1脉冲的激光光线，就向第1声光偏转单元81的第1偏转角度调整单元814施加15V的电压达430ns。结果，第1声光元件811被施加对应于15V的频率的RF，将由脉冲激光光线振荡单元6振荡出的脉冲激光光线(LB)按照图2中虚线所示引导到激光光线吸收单元83。另外，在图示实施方式中，不将激光光线(LB)的光轴变为与加工进给方向(X轴方向)正交的分度进给方向(Y轴方向)，所以每当输出1脉冲的激光光线，就从上述驱动电路91向第2声光偏转单元82的第2偏转角度调整单元825施加5V的电压达430ns。向该第2偏转角度调整单元825施加5V电压的定时，与每当输出1脉冲的激光光线，就向上述第1声光偏转单元81的第1偏转角度调整单元814施加控制电压达430ns的定时相同。
如上所述，用于驱动上述第1声光偏转单元81和第2声光偏转单元82的时间，按照上面所述是脉冲激光光线(LB)的照射时间的0.43％，所以相对于脉冲激光光线(LB)的照射时间，第1声光元件811和第2声光元件821被施加RF的时间极少，因此能够抑制产生于第1声光元件811和第2声光元件821中的热变形。
另一方面，控制器20输入来自加工进给量检测单元374的读取头374b的检测信号，利用计数器204计数该检测信号。并且，在计数器204的计数值达到了相当于电极303在图5中X轴方向的间隔A的值后，控制器20控制激光光线照射单元52实施上述穿孔步骤。然后，控制器20在每当计数器204的计数值达到电极303在图5中X轴方向的间隔A和B时，控制器20就使激光光线照射单元52动作并实施上述穿孔步骤。并且，如图8(b)所示，在形成于半导体晶片30的E1行最右端的器件302上的电极303中的图7(b)中最右端电极303e的位置上实施上述穿孔步骤后，使上述加工进给单元37的动作停止，使卡盘台36的移动停止。结果，在半导体晶片30上，如图8(b)所示，在各个电极303(未图示)部形成激光加工孔304。
然后，控制器20控制上述第1分度进给单元38，使激光光线照射单元52的聚光器10向图8(b)中的与纸面垂直的方向分度进给。另一方面，控制器20输入来自分度进给量检测单元433的读取头433b的检测信号，利用计数器204计数该检测信号。并且，在计数器204的计数值达到了相当于电极303在图5中Y轴方向的间隔C的值后，使第1分度进给单元38的动作停止，使激光光线照射单元52的聚光器10的分度进给停止。结果，聚光器10定位于和上述电极303e对置的电极303j(参照图5)的正上方。该状态为图10(a)所示的状态。在图10(a)所示的状态下，控制器20控制上述加工进给单元37，使卡盘台36在图10(a)中箭头X2表示的方向上以预定的移动速度加工进给，同时使激光光线照射单元52动作并实施上述穿孔步骤。并且，控制器20按照上面所述利用计数器204计数来自加工进给量检测单元374的读取头374b的检测信号，在每当该计数值达到电极303在图5中X轴方向的间隔A和B时，控制器20就使激光光线照射单元52动作并实施上述穿孔步骤。如图10(b)所示，在形成于半导体晶片30的E1行最右端的器件302上的电极303f的位置上实施了上述穿孔步骤后，使上述加工进给单元37的动作停止，使卡盘台36的移动停止。结果，在半导体晶片30上，如图10(b)所示，在各个电极303(未图示)部上形成激光加工孔304。
如上所述，如果在形成于半导体晶片30的E1行器件302上的电极303部上形成了激光加工孔304，则控制器20使加工进给单元37和第1分度进给单元38动作，使形成于半导体晶片30的E2行器件302上的电极303的存储于上述随机访问存储器(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单元52的聚光器10的正下方。并且，控制器20控制激光光线照射单元52和加工进给单元37和第1分度进给单元38，在形成于半导体晶片30的E2行器件302上的电极303部上实施上述穿孔步骤。以后，对形成于半导体晶片30的E3～En行器件302上的电极303部也实施上述穿孔步骤。结果，在形成于半导体晶片30的各个器件302上的所有电极303部上形成激光加工孔304。
另外，在上述穿孔步骤中，在图5中X轴方向的间隔A区域和间隔B区域不向半导体晶片30照射脉冲激光光线。这样，为了不向半导体晶片30照射脉冲激光光线，上述控制器20向上述控制单元9输出控制信号，以便输出向第1声光偏转单元81的第1偏转角度调整单元814施加15V的电压的驱动脉冲信号(DS)。结果，第1声光元件811被施加对应于15V的频率的RF，由脉冲激光光线振荡单元6振荡出的脉冲激光光线(LB)按照图2中虚线所示被引导到激光光线吸收单元83，所以不会照射半导体晶片30。另外，此时第2声光偏转单元82的第2偏转角度调整单元825被施加5V的电压。

Claims (3)

1.一种激光光线照射装置，其具有激光光线振荡单元、声光偏转单元、控制单元和聚光器，
上述激光光线振荡单元具有：振荡出脉冲激光光线的脉冲激光光线振荡器；和设定由该脉冲激光光线振荡器振荡出的脉冲激光光线的重复频率的重复频率设定单元，
上述声光偏转单元具有：使由该激光光线振荡单元振荡出的脉冲激光光线的光轴偏转的声光元件；向该声光元件施加RF的RF振荡器；调整从该RF振荡器输出的RF的频率的偏转角度调整单元；和调整通过RF振荡器生成的RF的振幅的输出调整单元，
上述控制单元控制该偏转角度调整单元和该输出调整单元，
上述聚光器使通过该声光偏转单元而偏转的激光光线聚光，
其特征在于，
该控制单元根据来自该重复频率设定单元的重复频率设定信号，向该偏转角度调整单元和该输出调整单元输出包括由该脉冲激光光线振荡器振荡出的脉冲激光光线的脉宽的预定时间宽度的驱动脉冲信号，该驱动脉冲信号是与由该脉冲激光光线振荡器振荡出的脉冲激光光线的脉冲对应的驱动脉冲信号，
该重复频率设定单元具有：向该脉冲激光光线振荡器输出激励触发的激励触发发射器；和向该脉冲激光光线振荡器输出振荡触发的振荡触发发射器，上述控制单元以该激励触发发射器输出的激励触发为基准，设定输出驱动脉冲信号的时期，
在振荡出该脉冲激光光线的1脉冲后在振荡该脉冲激光光线的下一脉冲的期间，从该激励触发发射器向该脉冲激光光线振荡器输出上述激励触发。
2.根据权利要求1所述的激光光线照射装置，其特征在于，
该声光偏转单元包括使由该激光光线振荡单元振荡出的激光光线的光轴向相互正交的方向偏转的第1声光偏转单元、和第2声光偏转单元。
3.一种激光加工器，其具备：
保持被加工物的卡盘台；向由该卡盘台保持的被加工物照射激光光线的激光光线照射单元；使该卡盘台和该激光光线照射单元沿作为加工进给方向的X轴方向相对移动的加工进给单元；使该卡盘台和该激光光线照射单元沿与作为该加工进给方向的X轴方向正交的作为分度进给方向的Y轴方向相对移动的分度进给单元，
其特征在于，该激光光线照射单元由权利要求1或2所述的激光光线照射装置构成。
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