CN101314197A - 激光加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种激光加工装置，其具有：卡盘工作台；照射激光光束的激光光束照射构件；及对卡盘工作台和激光光束照射构件相对进行加工进给的加工进给构件，激光光束照射构件具有：激光光束振荡部；将激光光束分割为第一和第二激光光束的分光器；配置在激光光束振荡构件和分光器间的转动λ/2波片；配置在引导第一激光光束的第一光路上的聚光透镜；配置在引导第二激光光束的第二光路上的第一反射镜；配置在分光器和第一反射镜间的第一λ/4波片；配置在第三光路上的第二反射镜，经第二光路而返回到分光器后的第二激光光束被分割到第三光路；配置在分光器和第二反射镜间的第二λ/4波片；及配置在分光器和第二λ/4波片之间的柱面透镜。

Description

激光加工装置
技术领域
本发明涉及对半导体晶片等被加工物实施激光加工的激光加工装置，更具体地涉及能够调整激光光束的聚光光斑形状的激光加工装置。
背景技术
在半导体器件制造工序中，在大致为圆板形状的半导体晶片的表面上，由呈格子状排列的称为间隔道的分割预定线划分出多个区域，并在该划分出的区域上形成IC(Integrated Circuit：集成电路)、LSI(large scaleintegration：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，来分割形成有器件的区域，从而制造出一个个半导体芯片。另外，对于在蓝宝石基板的表面上层叠光电二极管等受光元件或激光二极管等发光元件而成的光学器件晶片，也沿间隔道进行切断，由此分割成一个个光电二极管、激光二极管等光学器件，并广泛应用于电气设备。
作为上述的沿间隔道分割半导体晶片或光学器件晶片等晶片的方法，提出了这样的方法：通过沿在晶片上形成的间隔道照射脉冲激光光束来形成激光加工槽，然后沿该激光加工槽进行切断(例如，参照日本特开2004-9139号公报。)。
向被加工物照射的激光光束根据输出、波长、重复频率、聚光光斑形状等能够适当调整加工条件。然而，关于聚光光斑形状，难以适当地变更成圆形或长轴与短轴之比不同的椭圆形，存在加工条件的调整受限的问题。
鉴于上述事实，本申请人在日本特愿2005-331118号中提出了一种激光加工装置，该激光加工装置利用第一柱面透镜和定位于聚光方向与该第一柱面透镜正交的方向上的第二柱面透镜，来构成对激光光束进行会聚的聚光器，通过调整第一柱面透镜和第二柱面透镜的间隔，能够将激光光束的聚光光斑形状容易地变更为圆形或短轴与长轴之比不同的椭圆形。
而且，由于上述聚光器是通过柱面透镜的组合来改变聚光光斑形状的构成，因此，因像差的影响，圆形光斑的形状为接近正方形的形状。因此，例如在半导体器件等上穿透设置通孔的情况下，不能形成圆形的通孔。
此外，由上述柱面透镜的组合所构成的聚光器的聚光光斑形状为圆形或椭圆形中的任一个。因此，无法同时实施利用椭圆形的聚光光斑的加工和利用圆形的聚光光斑的加工。
发明内容
本发明鉴于上述问题而完成，其主要技术课题是提供能够将激光光束的聚光光斑形状形成为正圆形和椭圆形、并且能够同时形成椭圆形的聚光光斑和圆形的聚光光斑的激光加工装置。
为解决上述主要技术课题，根据本发明，提供一种激光加工装置，其具有：卡盘工作台，其保持被加工物；激光光束照射构件，其向保持在上述卡盘工作台上的被加工物照射激光光束；以及对上述卡盘工作台和上述激光光束照射构件相对地进行加工进给的加工进给构件，其特征在于，
上述激光光束照射构件具有：
激光光束振荡构件，其振荡激光光束；
分光器，其将由上述激光光束振荡构件振荡出的激光光束，分割为具有第一偏光面的第一激光光束和具有与该第一偏光面正交的第二偏光面的第二激光光束；
转动λ/2波片(wave plate)，其配置在上述激光光束振荡构件和上述分光器之间；
聚光透镜，其配置在引导由上述分光器分割而成的上述第一激光光束的第一光路上；
第一反射镜，其配置在引导由上述分光器分割而成的上述第二激光光束的第二光路上，用于使上述第二激光光束返回上述分光器；
第一λ/4波片，其配置在上述分光器和上述第一反射镜之间；
第二反射镜，其配置在第三光路上，经上述第二光路而返回到上述分光器后的上述第二激光光束被分割到上述第三光路上，该第二反射镜用于使分割到上述第三光路上的上述第二激光光束返回上述分光器；
第二λ/4波片，其配置在上述分光器和上述第二反射镜之间；以及
柱面透镜，其配置在上述分光器和上述第二λ/4波片之间，
经上述第三光路而返回到上述分光器后的上述第二激光光束经上述第一光路而被导向上述聚光透镜。
根据本发明的激光加工装置，能够同时形成椭圆形的聚光光斑和圆形的聚光光斑，所以可实施各种激光加工。
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是简要表示在图1所示的激光加工装置上装备的激光光束照射构件的构成的方框图。
图3是表示图2所示的激光光束照射构件的主要部分的方框图。
图4是表示由图2所示的激光光束照射构件照射的第一激光光束LB1的正圆的聚光光斑S1与第二激光光束LB2的椭圆形的聚光光斑S2的关系的说明图。
图5是作为被加工物的半导体晶片的立体图。
图6是使用图1所示的激光加工装置在图5所示的半导体晶片上形成通孔的通孔形成工序的说明图。
图7是通过实施图6所示的通孔形成工序而形成有通孔的半导体晶片的主要部分放大剖视图。
图8是表示将图5所示的半导体晶片粘贴到安装于环状框架的保护带上的状态的立体图。
图9是使用图1所示的激光加工装置在图5所示的半导体晶片上形成激光加工槽的槽形成工序的说明图。
图10是使用图1所示的激光加工装置在图5所示的半导体晶片上形成激光加工槽的槽形成工序的另一实施方式的说明图。
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；38：第一分度进给构件；4：激光光束照射单元支撑机构；42：可动支撑基座；43：第二分度进给构件；5：激光光束照射单元；51：单元保持器；6：激光光束照射构件；61：脉冲激光光束振荡构件；62：输出调整单元；63：分光器；64：转动λ/2波片；65：聚光器；651：聚光透镜；66：第一反射镜；67：第一λ/4波片；68：第二反射镜；69：第二λ/4波片；70：柱面透镜；8：摄像构件；9：控制构件；10：半导体晶片；F：环状框架；T：保护带。
具体实施方式
下面参照附图来对根据本发明而构成的激光加工装置的优选实施方式进行更加详细的说明。
在图1中，表示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具有：静止基座2；卡盘工作台机构3，其以能够沿箭头X表示的加工进给方向(X轴方向)移动的方式配置在该静止基座2上，用于保持被加工物；激光光束照射单元支撑机构4，其以能够沿与上述箭头X表示的方向(X轴方向)成直角的、用箭头Y表示的分度进给方向(Y轴方向)移动的方式配置在静止基座2上；以及激光光束照射单元5，其以能够沿箭头Z表示的方向(Z轴方向)移动的方式配置在该激光光束单元支撑机构4上。
上述卡盘工作台机构3具有：在静止基座2上沿箭头X所示的加工进给方向(X轴方向)平行地配置的一对导轨31、31；以能够沿箭头X所示的加工进给方向(X轴方向)移动的方式配置在该导轨31、31上的第一滑块32；以能够沿箭头Y所示的分度进给方向(Y轴方向)移动的方式配置在该第一滑块32上的第二滑块33；通过圆筒部件34支撑在该第二滑块33上的覆盖工作台35；和作为被加工物保持构件的卡盘工作台36。该卡盘工作台36具有由多孔性材料形成的吸附卡盘361，在吸附卡盘361上通过未图示的吸附构件来保持作为被加工物的例如圆盘状的半导体晶片。如此构成的卡盘工作台36通过在圆筒部件34内配置的未图示的脉冲电动机而旋转。再有，在卡盘工作台36上配置有用于固定后述的环状框架的夹紧器362。
上述第一滑块32在其下表面设有与上述一对导轨31、31配合的一对被导引槽321、321，并且在其上表面设有沿箭头Y所示的分度进给方向(Y轴方向)平行地形成的一对导轨322、322。这样构成的第一滑块32，通过被导引槽321、321与一对导轨31、31的配合，而构成为可沿一对导轨31、31在箭头X所示的加工进给方向(X轴方向)上移动。图示的实施方式中的卡盘工作台机构3具有加工进给构件37，加工进给构件37用于使第一滑块32沿一对导轨31、31在箭头X所示的加工进给方向(X轴方向)上移动。加工进给构件37包括：平行配置在上述一对导轨31和31之间的外螺纹杆371；和用于旋转驱动该外螺纹杆371的脉冲电动机372等驱动源。外螺纹杆371其一端可自由旋转地由固定在上述静止基座2上的轴承座373支撑，外螺纹杆371的另一端传动连接在上述脉冲电动机372的输出轴上。再有，外螺纹杆371螺合在内螺纹穿通孔中，该内螺纹穿通孔形成在突出设置于第一滑块32的中央部下表面的未图示的内螺纹块上。因此，通过用脉冲电动机372驱动外螺纹杆371正转和反转，第一滑块32沿导轨31、31在箭头X所示的加工进给方向(X轴方向)上移动。
图示实施方式的激光加工装置具有用于检测上述卡盘工作台36的加工进给量的加工进给量检测构件374。加工进给量检测构件374由以下部件构成：沿导轨31配置的线性标度尺374a；和配置在第一滑块32上、并且与第一滑块32一同沿线性标度尺374a移动的读取头374b。该进给量检测构件374的读取头374b在图示的实施方式中，每隔1μm将1脉冲的脉冲信号发送给后述的控制构件。然后，后述的控制构件通过对所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。因此，加工进给量检测构件374作为检测卡盘工作台36的X轴方向位置的X轴方向位置检测构件发挥作用。再有，在使用脉冲电动机372来作为上述加工进给构件37的驱动源的情况下，通过对向脉冲电动机372输出驱动信号的后述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。此外，在使用伺服电动机来作为上述加工进给构件37的驱动源的情况下，通过将检测伺服电动机的转速的转动编码器所输出的脉冲信号发送给后述的控制构件，并由控制构件对所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。
上述第二滑块33在其下表面设有与在上述第一滑块32的上表面设置的一对导轨322、322配合的一对被导引槽331、331，通过将该被导引槽331、331与一对导轨322、322配合，该第二滑块33构成为可沿箭头Y所示的分度进给方向(Y轴方向)移动。图示的实施方式中的卡盘工作台机构3具有第一分度进给构件38，该第一分度进给构件38用于使第二滑块33沿在第一滑块32上设置的一对导轨322、322在箭头Y所示的分度进给方向(Y轴方向)上移动。第一分度进给构件38包括：平行配置在上述一对导轨322和322之间的外螺纹杆381；和用于旋转驱动该外螺纹杆381的脉冲电动机382等驱动源。外螺纹杆381其一端可自由旋转地由固定在上述第一滑块32的上表面的轴承座383支撑，外螺纹杆381的另一端传动连接在上述脉冲电动机382的输出轴上。再有，外螺纹杆381螺合在内螺纹穿通孔中，该内螺纹穿通孔形成在突出设置于第二滑块33的中央部下表面的、未图示的内螺纹块上。因此，通过用脉冲电动机382驱动外螺纹杆381正转和反转，第二滑块33沿导轨322、322在箭头Y所示的分度进给方向(Y轴方向)上移动。
图示实施方式中的激光加工装置具有用于检测上述第二滑块33的分度加工进给量的分度进给量检测构件384。分度进给量检测构件384由沿导轨322配置的线性标度尺384a和读取头384b构成，该读取头384b配置在第二滑块33上，并且与第二滑块33一同沿线性标度尺384a移动。该进给量检测构件384的读取头384b在图示实施方式中每隔1μm就将1脉冲的脉冲信号发送给后述的控制构件。然后，后述的控制构件通过对所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。因此，分度进给量检测构件384作为检测卡盘工作台36的Y轴方向位置的Y轴方向位置检测构件发挥作用。再有，在使用脉冲电动机382来作为上述分度进给构件38的驱动源的情况下，通过对向脉冲电动机382输出驱动信号的后述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。此外，在使用伺服电动机来作为上述第一分度进给构件38的驱动源的情况下，通过将检测伺服电动机的转速的转动编码器所输出的脉冲信号发送给后述的控制构件，并由控制构件对所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。
上述激光光束照射单元支撑机构4具有：在静止基座2上沿箭头Y所示的分度进给方向(Y轴方向)平行配置的一对导轨41、41；和可沿箭头Y所示的方向移动地配置在该导轨41、41上的可动支撑基座42。该可动支撑基座42由可移动地配置在导轨41、41上的移动支撑部421和安装在该移动支撑部421上的安装部422构成。安装部422在一个侧面平行地设有在箭头Z所示的方向(Z轴方向)上延伸的一对导轨423、423。图示实施方式中的激光光束照射单元支撑机构4具有第二分度进给构件43，该第二分度进给构件43用于使可动支撑基座42沿一对导轨41、41在箭头Y所示的分度进给方向(Y轴方向)上移动。第二分度进给构件43包括：在上述一对导轨41、41之间平行配置的外螺纹杆431；和用于旋转驱动该外螺纹杆431的脉冲电动机432等驱动源。外螺纹杆431其一端可自由旋转地由固定在上述静止基座2上的未图示的轴承座支撑，外螺纹杆431的另一端传动连接在上述脉冲电动机432的输出轴上。再有，外螺纹杆431螺合在内螺纹孔中，该内螺纹孔形成在突出设置于构成可动支撑基座42的移动支撑部421的中央部下表面的、未图示的内螺纹块上。因此，通过用脉冲电动机432驱动外螺纹杆431正转和反转，可动支撑基座42沿导轨41、41在箭头Y所示的分度进给方向(Y轴方向)上移动。
图示实施方式中的激光光束照射单元5具有：单元保持器51；和安装在该单元保持器51上的、收纳后述的激光光束照射构件的圆筒形状的壳体52。单元保持器51设有与设在上述安装部422上的一对导轨423、423可滑动地配合的一对被导引槽511、511，通过将该被导引槽511、511与上述导轨423、423配合，单元保持器51被支撑为可沿箭头Z所示的方向(Z轴方向)移动。
图示实施方式中的激光光束照射单元5具有移动构件53，该移动构件53用于使单元保持器51沿一对导轨423、423在箭头Z所示的方向(Z轴方向)上移动。移动构件53包括：在一对导轨423、423之间配置的外螺纹杆(未图示)；和用于旋转驱动该外螺纹杆的脉冲电动机532等驱动源，通过用脉冲电动机532驱动未图示的外螺纹杆正转和反转，使单元保持器51和收纳后述的激光光束照射构件的圆筒形状的壳体52沿导轨423、423在箭头Z所示的方向(Z轴方向)上移动。再有，在图示的实施方式中，通过正转驱动脉冲电动机532，使收纳后述的激光光束照射构件的壳体52向上方移动，通过反转驱动脉冲电动机532使收纳后述的激光光束照射构件的圆筒形状的壳体52向下方移动。
参照图2及图3来对在上述圆筒形状的壳体52中收纳的激光光束照射构件进行说明。
图2所示的激光光束照射构件6具有：脉冲激光光束振荡构件61，其具有振荡脉冲激光光束的YVO4脉冲激光振荡器或YAG脉冲激光振荡器；输出调整单元62，其对从该脉冲激光光束振荡构件61振荡出的脉冲激光光束LB的输出进行调整；以及分光器63，其将由输出调整单元62调整了输出后的脉冲激光光束LB，分割为具有第一偏光面的第一激光光束LB1和具有与该第一偏光面正交的第二偏光面的第二激光光束LB2。由上述分光器63分割而成的第一激光光束LB1具有例如与P波相当的第一偏光面，第二激光光束LB2具有例如与S波相当的第二偏光面。
图2所示的激光光束照射构件6具有转动λ/2波片64，该转动λ/2波片64配置在对从激光光束振荡构件61振荡出的脉冲激光光束LB的输出进行调整的输出调整单元62与分光器63之间。该转动λ/2波片64调整从激光光束照射构件6振荡出的脉冲激光光束的偏光面的方向，并导向分光器63。即，转动λ/2波片64具有以下功能：通过调整从激光光束照射构件6振荡出的脉冲激光光束LB的偏光面的方向，来将由分光器63分割而成的第一激光光束LB1和第二激光光束LB2分别以任意比例导向第一光路60a和第二光路60b；仅将第一激光光束LB1导向第一光路60a；以及仅将第二激光光束LB2导向第二光路60b。
在上述第一光路60a上，配置有具有聚光透镜651的聚光器65。该聚光透镜651使上述第一激光光束LB1及后述的第二激光光束LB2会聚，并向保持在上述卡盘工作台36上的被加工物W照射。再有，由于从上述激光光束振荡构件61振荡出的脉冲激光光束LB的截面是圆形，所以由分光器63分割且通过聚光透镜651会聚的第一激光光束LB1的聚光光斑S1是直径为D1的正圆。
在上述第二光路60b上，配置有使由上述分光器63分割而成的第二激光光束LB2返回分光器63的第一反射镜66。此外，在第二光路60b上，在分光器63和第一反射镜66之间配置有第一λ/4波片67。该第一λ/4波片67将由分光器63分割而成的第二激光光束LB2的第二偏光面偏转成圆偏振光(螺旋偏振光)，并且将被上述第一反射镜66反射后的第二激光光束LB2的圆偏振光(螺旋偏振光)的偏光面转换为第一偏光面、并导向分光器63。
被上述第一反射镜66反射、并经第一λ/4波片67而回到了分光器63的第二激光光束LB2从S波转换为P波，再通过分光器63被导向第三光路60c。在该第三光路60c上，配置有使由分光器63分割的第二激光光束LB2返回到分光器63的第二反射镜68。该第二反射镜68构成为可通过角度调整构件680来调整设置角度，例如，可如图3中虚线所示那样改变设置角度。此外，在第三光路60c上，在分光器63和第二反射镜68之间配置有第二λ/4波片69，并且在分光器63和第二λ/4波片69之间配置有柱面透镜70。第二λ/4波片69将由分光器63引导、并通过了柱面透镜70的第二激光光束LB2的P波转换为圆偏振光(螺旋偏振光)，并且将被上述第二反射镜68反射后的第二激光光束LB2的圆偏振光(螺旋偏振光)的偏光面转换为S波。
上述柱面透镜70配置成：使被上述第二反射镜68反射、并通过了第二λ/4波片69后的第二激光光束LB2在X轴方向上会聚。由于通过该柱面透镜70而会聚的第二激光光束LB2，如上所述通过第二λ/4波片69而将偏光面转换为第二偏光面、即S波，所以被分光器63导向上述第一光路60a。这里，参照图3来对通过柱面透镜70而会聚的第二激光光束LB2进行说明。如上所述被第二反射镜68反射、并通过了第二λ/4波片69后的第二激光光束LB2，通过柱面透镜70在X轴方向上会聚，但当过了柱面透镜70的焦点f1时，则在X轴方向上扩展。这样，在X轴方向上扩展了的状态下入射到聚光透镜651中的第二激光光束LB2通过聚光透镜651而会聚，但聚光光斑S2成为由短轴D1和长轴D2构成的椭圆形。通过利用使柱面透镜70在图2中上下方向上移动的间隔调整构件700，来调整柱面透镜70和聚光透镜651的间隔，该椭圆形的聚光光斑S2的长轴D2能够变更。
再有，上述第一λ/4波片67及第二λ/4波片69也可使用λ/2波片，但必须舍弃P波或S波中之一，输出会有损失，因此这并不是优选的。
图2所示的激光光束照射构件6如上述那样构成，对其作用进行说明。
(第一方式)
第一方式中，调整转动λ/2波片64的角度，仅将第一激光光束LB1导向第一光路60a，所述第一激光光束LB1是从脉冲激光光束振荡构件61振荡出的脉冲激光光束LB被分光器63分割而成的。其结果为，仅有由分光器63分割的第一激光光束LB1通过聚光透镜651而会聚，并如上述那样，以正圆的聚光光斑S1向保持在卡盘工作台36上的被加工物W照射。
(第二方式)
第二方式中，调整转动λ/2波片64的角度，仅将第二激光光束LB2导向第二光路60b，所述第二激光光束LB2是从脉冲激光光束振荡构件61振荡出的脉冲激光光束LB被分光器63分割而成的。其结果为，仅有由分光器63分割的第二激光光束LB2如上述那样经第一λ/4波片67、第一反射镜66、第一λ/4波片67、分光器63、柱面透镜70、第二λ/4波片69、第二反射镜68、第二λ/4波片69、分光器63、分光器63、并通过聚光透镜651而会聚，并且如上述那样以椭圆形的聚光光斑S2向保持在卡盘工作台36上的被加工物W照射。
(第三方式)
第三方式中，调整转动λ/2波片64的角度，将被分光器63分割的第一激光光束LB1和第二激光光束LB2分别以任意比例导向第一光路60a和第二光路60b。其结果为，第一激光光束LB1如上述那样以正圆的聚光光斑S1向保持在卡盘工作台36上的被加工物W照射，第二激光光束LB2如上述那样以椭圆形的聚光光斑S2向保持在卡盘工作台36上的被加工物W照射。在上述第二反射镜68为实线所示状态的情况下，该正圆的聚光光斑S1和椭圆形的聚光光斑S2，如图4(a)所示，正圆的聚光光斑S1定位于椭圆形的聚光光斑S2的长轴D2的中央。再有，若使第二反射镜68如图3中虚线所示那样倾斜，则椭圆形的聚光光斑S2在X轴方向上移位，能够如图4(b)所示那样将正圆的聚光光斑S1定位于椭圆形的聚光光斑S2的端部。
回到图1继续进行说明，在收纳上述激光光束照射构件6的壳体52的前端部，配置有摄像构件8，该摄像构件8检测应通过激光光束照射构件6进行激光加工的加工区域。该摄像构件8除了利用可视光线进行摄像的通常的摄像元件(CCD)之外，还由以下等部件构成：向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；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)，摄像构件8将摄像得到的图像信号发送给后述的控制构件。
图示实施方式中的激光加工装置具有控制构件9。控制构件9由计算机构成，并具有：按照控制程序进行运算处理的中央处理装置(CPU)91；保存控制程序等的只读存储器(ROM)92；保存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。向控制构件9的输入接口95输入来自上述加工进给量检测构件374以及摄像构件8等的检测信号。而且，从控制构件9的输出接口96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、上述激光光束照射构件6的转动λ/2波片64等输出控制信号。
图示实施方式中的激光加工装置如上述那样构成，下面对其作用进行说明。
在图5中，表示了作为利用上述激光加工装置进行激光加工的被加工物的半导体晶片10的立体图。图5所示的半导体晶片10，在厚度例如为100μm的由硅形成的基板101的表面101a上，通过呈格子状排列的多条间隔道102而划分有多个区域，在该划分而成的区域上分别形成了IC、LSI等器件103。该各器件103全部为相同的构成。在器件103的表面上分别形成有多个接合垫(bonding pad)104。
下面，对利用上述激光加工装置对上述图5所示的半导体晶片10实施激光加工的加工例进行说明。
首先，对在上述半导体晶片10的硅基板101上形成到达接合垫104的通孔的方法进行说明。
在形成上述通孔时，控制构件9如在上述第一方式中说明过的那样，调整转动λ/2波片64的角度，仅将第一激光光束LB1导向第一光路60a，所述第一激光光束LB1是从脉冲激光光束振荡构件61振荡出的脉冲激光光束LB被分光器63分割而成的。然后，在激光加工装置的卡盘工作台36上载置半导体晶片10的表面101a侧，并在卡盘工作台36上吸附保持半导体晶片10。因此，半导体晶片10以背面101b为上侧的方式被保持。
如上述那样吸附保持有半导体晶片10的卡盘工作台36，通过加工进给构件37而被定位于摄像构件8的正下方。当卡盘工作台36定位于摄像构件8的正下方时，卡盘工作台36上的半导体晶片10成为定位于预定的坐标位置的状态。在该状态下，实施在保持于卡盘工作台36的半导体晶片10上形成的格子状的间隔道22是否与X方向和Y方向平行地配置的校准作业。即，由摄像构件8对保持于卡盘工作台36上的半导体晶片10进行摄像，执行图案匹配等图像处理来进行校准作业。此时，虽然半导体晶片10的形成有间隔道102的基板101的表面101a位于下侧，但由于摄像构件8如上所述具有由红外线照明单元和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，所以可从基板101的背面101b透射地对间隔道102进行摄像。
通过实施上述校准作业，保持于卡盘工作台36上的半导体晶片10被定位于预定的坐标位置。再有，在半导体晶片10的硅基板101的表面101a上形成的器件103上，形成有多个接合垫104，所述多个接合垫104的设计上的坐标位置预先保存在构成激光加工装置的控制构件9的随机存储器(RAM)93中。
在实施上述的校准作业之后，如图6所示那样移动卡盘工作台36，将在半导体晶片10的基板101上沿预定方向形成的多个器件103中的、图6中最左端的器件103定位于聚光器65的正下方。然后，将图6最左端的器件103上形成的多个接合垫104中的、最左端的接合垫104定位于聚光器65的正下方。
接着，控制构件9使激光光束照射构件6工作，从聚光器65将上述第一激光光束LB1从半导体晶片10的基板101的背面101b侧照射，实施在基板101上形成从背面101b到达接合垫104的通孔的通孔形成工序。此时，使从聚光器65照射的第一激光光束LB1的正圆的聚光光斑S1对准基板101的背面101b(上表面)附近。再有，照射的脉冲激光光束使用对硅基板101具有吸收性的波长(355nm)的脉冲激光光束，脉冲激光光束的每1脉冲的能量密度优选设定为：硅基板101被飞溅加工(烧蚀加工)但由金属构成的接合垫104不被飞溅加工的20～35J/cm2。例如，如果从硅基板101的背面101b侧照射每1脉冲的能量密度为35J/cm2的脉冲激光光束，则可通过1个脉冲的脉冲激光光束形成2μm深的孔。因此，在硅基板101的厚度为100μm的情况下，通过照射50脉冲的脉冲激光光束，可如图7所示那样在基板101上形成从背面101b到达表面101a即接合垫104的通孔105。这样，由于照射的第一激光光束LB1的聚光光斑为正圆的聚光光斑S1，所以硅基板101的形成的通孔105的截面形成为正圆。
下面，对在上述半导体晶片10的基板101上沿间隔道102形成激光加工槽的方法进行说明。
在形成上述激光加工槽时，控制构件9如在上述第二方式中说明过的那样，调整转动λ/2波片64的角度，仅将第二激光光束LB2导向第二光路60b，所述第二激光光束LB2是从脉冲激光光束振荡构件61振荡出的脉冲激光光束LB被分光器63分割而成的。另一方面，将上述半导体晶片10如图8所示那样，将背面101b侧粘贴到安装于环状框架F的由聚烯烃等合成树脂片构成的保护带T上。因此，半导体晶片10的表面101a成为上侧。
经保护带T而如图8所示支撑于环状框架F上的半导体晶片10，将保护带T侧载置于图1所示的激光加工装置的卡盘工作台36上。然后，通过使未图示的吸附构件工作，半导体晶片10经保护带T而被吸附保持于卡盘工作台36上。此外，环状的框架F通过夹紧器362固定。
如上所述吸附保持了半导体晶片10的卡盘工作台36通过加工进给构件37而定位于摄像构件8的正下方。当卡盘工作台36定位于摄像构件8正下方时，如上所述利用摄像构件8及控制构件9执行检测半导体晶片10的应进行激光加工的加工区域的校准作业。
如上所述那样检测在保持于卡盘工作台36的半导体晶片10上形成的间隔道102，并进行激光光束照射位置的校准，然后，如图9(a)所示将卡盘工作台36移动到激光光束照射构件52的聚光器65所在的激光光束照射区域，将预定的间隔道102的一端(图9(a)中左端)定位于聚光器65的正下方。再有，从聚光器65照射的激光光束的截面为椭圆形的聚光光斑S2的上述图3所示的长轴D2沿间隔道102进行定位。
接着，控制构件9使激光光束照射构件6工作，从聚光器65沿半导体晶片10的间隔道102照射上述第二激光光束LB2，实施沿间隔道102形成激光加工槽的槽形成工序。即，从激光光束照射构件52的聚光器65照射对硅基板101具有吸收性的波长(355nm)的第二激光光束LB2，并同时使卡盘工作台36在图9(a)中箭头X1所示的方向上以预定的加工进给速度移动。然后，在间隔道102的另一端(图9(a)中右端)到达聚光器65的正下方位置之后，停止脉冲激光光束的照射，并且停止卡盘工作台36的移动。此时，使从聚光器65照射的第二激光光束LB2的聚光光斑S2对准半导体晶片10的表面101a(上表面)附近。其结果为，在半导体晶片10上沿间隔道102形成了激光加工槽106。在该槽形成工序中，由于椭圆的聚光光斑S2的长轴D2沿加工进给方向(X轴方向)定位，所以如图10所示那样照射的脉冲激光光束中的椭圆的聚光光斑S2的重叠率增大，因而能沿间隔道102高效地进行均匀的加工。
接下来，对在上述半导体晶片10的基板101的表面上覆盖有二氧化硅(SiO2)等绝缘膜的情况下沿间隔道102形成激光加工槽的方法进行说明。在基板101的表面上覆盖有二氧化硅(SiO2)等绝缘膜的半导体晶片10中，存在因激光光束的照射而使绝缘膜剥离从而损伤器件103使品质下降的问题。为了消除此类问题，在该加工方法中，控制构件9如在上述第三方式中说明过的那样调整转动λ/2波片64的角度，将由分光器63分割的第一激光光束LB1和第二激光光束LB2分别导向第一光路60a和第二光路60b。并且，控制构件9以使得第一激光光束LB1为30％、第二激光光束LB2为70％的方式控制转动λ/2波片64，并且使第二反射镜68如图3中虚线所示那样倾斜，调整成如图4(b)所示那样使正圆的聚光光斑S1定位于椭圆形的聚光光斑S2的端部。
然后，实施上述图9所示的槽形成工序。在该槽形成工序中，第一激光光束LB1的正圆的聚光光斑S1和第二激光光束LB2的椭圆形的聚光光斑S2以图10所示的关系定位，相对于箭头X1所示的卡盘工作台36的移动方向，椭圆形的聚光光斑S2以上游侧(图10中右侧)即随后加工一侧的一部分与圆形的正圆的聚光光斑S1重合的方式进行照射。因此，间隔道102的表面通过以正圆的聚光光斑S1照射的第一激光光束LB1的能量而被加热。由于第一激光光束LB1的能量如上述那样是从脉冲激光光束振荡构件61振荡出的脉冲激光光束LB的能量的30％，所以在半导体晶片10的基板101的表面上覆盖的二氧化硅(SiO2)等绝缘膜没有被加工而是软化。这样，在半导体晶片10的基板101的表面上覆盖的绝缘膜软化了的状态下，以椭圆形的聚光光斑S2照射第二激光光束LB2。由于第二激光光束LB2的能量如上述那样是从脉冲激光光束振荡构件61振荡出的脉冲激光光束LB的能量的70％，所以在半导体晶片10上沿间隔道102形成激光加工槽。此时，在半导体晶片10的基板101的表面上覆盖的绝缘膜如上述那样通过第一激光光束LB1的照射而软化，所以即使照射第二激光光束LB2也不会剥离。
以上表示了利用由本发明构成的激光加工装置的加工例，但本发明的激光加工装置能够如上述那样使激光光束的聚光光斑形状形成为正圆形和椭圆形，并且能够同时形成椭圆形的聚光光斑和圆形的聚光光斑，所以除了上述加工例之外能够实施多种激光加工。

Claims (1)

1.一种激光加工装置，其具有：卡盘工作台，其保持被加工物；激光光束照射构件，其向保持在上述卡盘工作台上的被加工物照射激光光束；以及对上述卡盘工作台和上述激光光束照射构件相对地进行加工进给的加工进给构件，其特征在于，
上述激光光束照射构件具有：
激光光束振荡构件，其振荡激光光束；
分光器，其将由上述激光光束振荡构件振荡出的激光光束，分割为具有第一偏光面的第一激光光束和具有与该第一偏光面正交的第二偏光面的第二激光光束；
转动λ/2波片，其配置在上述激光光束振荡构件和上述分光器之间；
聚光透镜，其配置在引导由上述分光器分割而成的上述第一激光光束的第一光路上；
第一反射镜，其配置在引导由上述分光器分割而成的上述第二激光光束的第二光路上，用于使上述第二激光光束返回上述分光器；
第一λ/4波片，其配置在上述分光器和上述第一反射镜之间；
第二反射镜，其配置在第三光路上，经上述第二光路而返回到上述分光器后的上述第二激光光束被分割到上述第三光路上，该第二反射镜用于使分割到上述第三光路上的上述第二激光光束返回上述分光器；
第二λ/4波片，其配置在上述分光器和上述第二反射镜之间；以及
柱面透镜，其配置在上述分光器和上述第二λ/4波片之间，
经上述第三光路而返回到上述分光器后的上述第二激光光束经上述第一光路而被导向上述聚光透镜。
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