CN1981977B - 激光加工装置 - Google Patents
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Abstract
一种激光加工装置，具备：卡盘台，保持被加工物；激光光束照射机构，对保持在卡盘台上的被加工物照射激光光束；加工进给机构，使卡盘台和激光光束照射机构在加工进给方向(X轴方向)上相对地移动；分度进给机构，使卡盘台和激光光束照射机构，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)上相对移动；激光光束照射机构具备：激光光束振荡机构，振荡激光光束；第一声光偏转机构，将激光光束振荡机构振荡的激光光束的光轴向加工进给方向(X轴方向)偏转；第二声光偏转机构，将激光光束振荡机构振荡的激光光束的光轴向分度进给方向(Y轴方向)偏转。
Description
技术领域
本发明涉及一种在被加工物上形成多个细孔的激光加工装置。
背景技术
在半导体器件制造工序中，由在大致圆板形状的半导体晶片的表面格子状地排列的、称为切割道的预分割线划分为多个区域，在该被划分的区域形成IC、LSI等器件。并且，通过沿着预分割线切断半导体晶片来分割形成有器件的区域，从而制造各个半导体芯片。
为了实现装置的小型化、高功能化，在日本特开2003-163323号公报中公开了一种将多个半导体芯片层叠、连接层叠的半导体芯片的电极的模块构造。该模块构造是如下结构：在半导体晶片的形成了电极的部位形成贯通孔(导通孔(via hole))，并在该贯通孔(导通孔)中埋入与电极连接的铝等导电材料。
设置在上述半导体晶片的贯通孔(导通孔)利用钻孔器形成。但是，设置在半导体晶片上的贯通孔(导通孔)的直径为100～300μm较小，用钻孔器的穿孔存在生产性不良的问题。
为了解决上述问题，本申请人作为日本特开2006-247674号提出一种激光加工装置，可以高效率地在半导体晶片等被加工物上形成细孔。该激光加工装置具有：加工进给量检测机构，对保持被加工物的卡盘台和激光光束照射机构的相对的加工进给量进行检测；存储机构，存储在被加工物上形成的细孔的X、Y坐标值；控制机构，根据存储在存储机构的细孔的X、Y坐标值、和来自加工进给量检测机构的检测信号，控制激光光束照射机构，并构成为，当形成在被加工物上的细孔的X、Y 坐标值到达激光光束照射机构的聚光器的正下方时，照射1脉冲的激光光束。
然而，在被加工物上形成贯通孔需要在同一处照射多次脉冲激光光束，但是，若使用上述的激光加工装置，必须多次实施被加工物的移动，在生产性方面不一定可以满足。
并且，不在与加工进给方向(X轴方向)正交的分度进给方向(Y轴方向)对被加工物进行分度进给，而只通过进行加工进给就可以在被加工物上形成多个激光加工槽。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光加工装置，可以在半导体晶片等被加工物上高效地形成细孔，并且只对被加工物进行加工进给就可以形成多个激光加工槽等期望的加工。
为了实现上述目的，根据本发明，一种激光加工装置，其特征在于，具备：卡盘台，保持被加工物；激光光束照射机构，对保持在该卡盘台上的被加工物照射激光光束；加工进给机构，使该卡盘台和该激光光束照射机构在加工进给方向(X轴方向)上相对地移动；分度进给机构，使该卡盘台和该激光光束照射机构，在与该加工进给方向(X轴方向)正交的分度进给方向(Y轴方向)上相对移动，
该激光光束照射机构具备：
激光光束振荡机构，振荡激光光束；
第一声光偏转机构，将该激光光束振荡机构振荡的激光光束的光轴向加工进给方向(X轴方向)偏转；
第二声光偏转机构，将上述激光光束振荡机构振荡的激光光束的光轴向分度进给方向(Y轴方向)偏转，
激光加工装置具备：加工进给量检测机构，对上述卡盘台和上述激光光束照射机构的相对的加工进给量进行检测；分度进给量检测机构，对卡盘台和激光光束照射机构的相对的分度进给量进行检测；控制机 构，具备存储被加工物的应加工的区域的X、Y坐标值的存储机构，根据存储在该存储机构中的该X、Y坐标值、和来自加工进给量检测机构及分度进给量检测机构的检测信号，来控制上述第一声光偏转机构和上述第二声光偏转机构，
控制机构根据来自加工进给量检测机构的检测信号控制第一声光偏转机构，使激光光束振荡机构振荡的激光光束的光轴向加工进给方向即X轴方向偏转，从而在保持在卡盘台上的被加工物处于向加工进给方向移动的状态下，向同一加工位置照射多个脉冲的脉冲激光光束，而在该加工位置形成导通孔，
所述被加工物为半导体晶片，在所述半导体晶片上形成的导通孔为贯通孔，在所述半导体晶片上的电极部穿孔形成所述贯通孔。
上述第一声光偏转机构具备：第一声光元件，将上述激光光束振荡机构振荡的激光光束的光轴向加工进给方向(X轴方向)偏转；第一RF振荡器，对该第一声光元件施加射频；第一偏转角度调节机构，对从该第一RF振荡器输出的射频的频率进行调节；
上述第二声光偏转机构具备：第二声光元件，将上述激光光束振荡机构振荡的激光光束的光轴向分度进给方向(Y轴方向)偏转；第二RF振荡器，对该第二声光元件施加射频；第二偏转角度调节机构，对从上述第二RF振荡器输出的射频的频率进行调节。
并且，上述第一声光偏转机构具备对从上述第一RF振荡器输出的射频的振幅进行调节的第一功率调节机构，上述第二声光偏转机构具备对从上述第二RF振荡器输出的射频的振幅进行调节的第二功率调节机构。
在本发明的激光加工装置中，控制机构根据来自加工进给量检测机构的检测信号控制第一声光偏转机构，使激光光束振荡机构振荡的激光光束的光轴向加工进给方向(X轴方向)偏转，从而，即使保持在卡盘台上的被加工物处于向加工进给方向移动的状态，也可以向预定的加工位置照射多个脉冲的脉冲激光光束，因此可以高效率地形成激光加工孔。
并且，在本发明的激光加工装置中，通过使激光光束照射机构的第二声光偏转机构工作而使脉冲激光光束的光轴向分度进给方向(Y轴方向)偏转，对被加工物照射脉冲激光光束，从而可以不实施分度进给、仅实施加工进给就可以在被加工物上形成多个激光加工槽，并进行X轴方向和Y轴方向的2维加工。
附图说明
图1是根据本发明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配备的激光光束照射机构的构成框图。
图3是作为被加工物的半导体晶片的平面图。
图4是将图3所示的半导体晶片的一部分放大表示的平面图。
图5是表示在安装于环形框架的保护带的表面粘贴图3所示的半导体晶片的状态的立体图。
图6是表示图3所示的半导体晶片被保持在图1所示的激光加工装置的卡盘台的规定位置的状态的坐标的说明图。
图7(a)及7(b)是由图1所示的激光加工装置实施的穿孔工序的说明图。
图8(a)及8(b)是放大表示图7所示的穿孔工序的详细情况的说明图。
图9(a)及9(b)是由图1所示的激光加工装置实施的穿孔工序的说明图。
图10(a)及10(b)是表示由图1所示的激光加工装置实施的激光加工方法的其他实施方式的说明图。
图11(a)及11(b)是表示由图1所示的激光加工装置实施的激光加工方法的又一其他实施方式的说明图。
具体实施方式
下面，参照附图对根据本发明构成的激光加工装置进行更详细的说明。
图1表示根据本发明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备：静止基座2；卡盘台机构3，沿以箭头X表示的加工进给方向(X轴方向)可移动地设置在静止基座2上，并保持被加工物；激光光束照射组件支承机构4，沿与上述箭头X表示的方向(X轴方向) 成直角的以箭头Y表示的分度进给方向(Y轴方向)可移动地设置在静止基座2上；激光光束照射组件5，沿以箭头Z表示的方向(Z轴方向)可移动地设置在上述激光光束照射组件支承机构4上。
上述卡盘台机构3具备：一对导轨31、31，沿着以箭头X表示的加工进给方向(X轴方向)平行地设置在静止基座2上；第一滑块32，沿以箭头X表示的加工进给方向(X轴方向)可移动地设置在上述导轨31、31上；第二滑块33，沿以箭头Y表示的分度进给方向(Y轴方向)可移动地设置在该第一滑动块32上；台盖35，通过圆筒部件34支承在该第二滑块33上；以及作为被加工物保持机构的卡盘台36。该卡盘台36具备由多孔材料形成的吸附卡盘361，通过无图示的吸引机构将作为被加工物的例如圆盘状的半导体晶片保持在该吸附卡盘361上。如此构成的卡盘台36，通过设置在圆筒部件34内的无图示的脉冲电机来旋转。另外，在卡盘台36上设置有用于固定后述的环状框架的夹具362。
上述第一滑块32，在其下面设有与上述一对的导轨31、31嵌合的一对被导引槽321、321，并且，在其上面设有沿着以箭头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。如此构成的第一滑块32，通过被导引槽321、321与一对导轨31、31嵌合，从而可以沿着一对导轨31、31在以箭头X表示的加工进给方向(X轴方向)上移动。图示的实施方式中的卡盘台机构3具备用于使第一滑块32沿着一对导轨31、31在以箭头X表示的加工进给方向(X轴方向)移动和加工进给机构37。加工进给机构37包括平行设置在上述一对导轨31和31之间的外螺杆371，以及用于旋转驱动该外螺杆371的脉冲电机372等驱动源。外螺杆371的一端被在上述静止基座2上固定的轴承块373旋转自如地支承，另一端与上述脉冲电机372的输出轴传动连结。另外，外螺杆371与在无图示的内螺纹块上形成的贯通内螺纹孔螺合，所述内螺纹块突出设置在第一滑块32的中央部下面。因此，通过由脉冲电机372对外螺杆371进行正转驱动及反转驱动，由此使第一滑块32沿着导轨31、31在以箭头X表示的加工进给方向(X轴方向)上移动。
图示的实施方式中的激光加工装置具备加工进给量检测机构374，用于对上述卡盘台36的加工进给量进行检测。加工进给量检测机构374具备沿着导轨31设置的直线尺374a，和设置在第一滑块32上并且与第一滑块32一起沿着直线尺374a移动的读取头374b。该进给量检测机构374的读取头374b，在图示的实施方式中，每1μm向后述的控制机构发送1脉冲的脉冲信号。并且，后述的控制机构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。另外，在使用脉冲电机372作为上述加工进给机构37的驱动源时，也可以通过对向脉冲电机372输出驱动信号的后述的控制机构的驱动脉冲进行计数，来检测卡盘台36的加工进给量。并且，在使用伺服电机作为上述加工进给机构37的驱动源时，可以将检测伺服电机的转速的回转式编码器输出的脉冲信号发送到后述的控制机构，控制机构对输入的脉冲信号进行计数，由此检测卡盘台36的加工进给量。
上述第二滑块33构成为，在其下面设置有与设置在上述第一滑块32的上面的一对导轨322、322嵌合的一对被导引槽331、331，并且通过将该被导引槽331、331与一对导轨322、322嵌合，可以在以箭头Y表示的分度进给方向(Y轴方向)移动。图示的实施方式中的卡盘台机构3具有第一分度进给机构38，用于使第二滑块33沿着设置在第一滑块32上的一对导轨322、322在以箭头Y表示的分度进给方向(Y轴方向)移动。第一分度进给机构38具有平行地设置在上述一对导轨322和322之间的外螺杆381，以及用于旋转驱动该外螺杆381的脉冲电机382等驱动源。外螺杆381的一端被在上述第一滑块32的上面的轴承块383旋转自如地支承，另一端与上述脉冲电机382的输出轴传动连结。另外，外螺杆381与在无图示的内螺纹块上形成的贯通内螺纹孔螺合，所述内螺纹块突出设置在第二滑块33的中央部下面。因此，通过由脉冲电机382对外螺杆381进行正转驱动及反转驱动，由此使第二滑块33沿着导轨322、322在以箭头Y表示的分度进给方向(Y轴方向)移动。
图示的实施方式中的激光加工装置具备第一分度进给量检测机构 384，用于对上述第二滑块33的分度进给量进行检测。第一分度进给量检测机构384具备沿着导轨322设置的直线尺384a、和设置在第二滑块33上并且与第二滑块33一起沿着直线尺384a移动的读取头384b。该进给量检测机构384的读取头384b，在图示的实施方式中，每1μm向后述的控制机构发送1脉冲的脉冲信号。并且，后述的控制机构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。另外，在使用脉冲电机382作为上述第一分度进给机构38的驱动源时，也可以通过对向脉冲电机382输出驱动信号的后述的控制机构的驱动脉冲进行计数，来检测卡盘台36的分度进给量。并且，在使用伺服电机作为上述第一分度进给机构38的驱动源时，可以将检测伺服电机的转速的回转式编码器输出的脉冲信号发送到后述的控制机构，控制机构对输入的脉冲信号进行计数，由此检测卡盘台36的分度进给量。
上述激光光束照射组件支承机构4具备：一对导轨41、41，沿着箭头Y表示的分度进给方向(Y轴方向)平行地设置在静止基座2上；可动支承基座42，在以箭头Y表示的方向上可移动地设置在该导轨41、41上；该可动支承基座42具有可移动地设置在导轨41、41上的移动支承部421、以及安装在该移动支承部421上的安装部422。安装部422在一侧面平行地设有在以箭头Z表示的方向(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束照射组件支承机构4具有第二分度进给机构43，用于使可动支承基座42沿着一对导轨41、41在以箭头Y表示的分度进给方向(Y轴方向)上移动。第二分度进给机构43具有平行地设置在上述一对导轨41、41之间的外螺杆431、以及用于旋转驱动该外螺杆431的脉冲电机432等驱动源。外螺杆431的一端被在上述静止基座2上固定的无图示的轴承块旋转自如地支承，另一端与上述脉冲电机432的输出轴传动连结。另外，外螺杆431与在无图示的内螺纹块上形成的贯通内螺纹孔螺合，所述内螺纹块突出设置在构成可动支承基座42的移动支承部421的中央部下面。因此，通过由脉冲电机432对外螺杆431进行正转驱动及反转驱动，由此使可动支承基 座42沿着导轨41、41在以箭头Y表示的分度进给方向(Y轴方向)上移动。
图示的实施方式中的激光加工装置具备第二分度进给量检测机构433，用于对上述激光光束照射组件支承机构4的可动支承基座42的分度进给量进行检测。第二分度进给量检测机构433具备沿着导轨41设置的直线尺433a，和设置在可动支承基座42上沿着直线尺433a移动的读取头433b。该第二分度进给量检测机构433的读取头433b，在图示的实施方式中，每1μm向后述的控制机构发送1脉冲的脉冲信号。并且，后述的控制机构通过对输入的脉冲信号进行计数，来检测激光光束照射组件5的分度进给量。另外，在使用脉冲电机432作为上述第二分度进给机构43的驱动源时，也可以通过对向脉冲电机432输出驱动信号的后述的控制机构的驱动脉冲进行计数，来检测激光光束照射组件5的分度进给量。并且，在使用伺服电机作为上述第二分度进给机构43的驱动源时，可以将检测伺服电机转速的回转式编码器输出的脉冲信号发送到后述的控制机构，并通过控制机构对输入的脉冲信号进行计数，来检测激光光束照射组件5的分度进给量。
图示的实施方式中的激光光束照射组件5具有组件架51，以及安装在该组件架51上的激光光束照射机构52。在组件架51上设有与设置在上述安装部422的一对导轨423、423可滑动地嵌合的一对被导引槽511、511，使该被导引槽511、511与上述导轨423、423嵌合，由此可移动地被支承在箭头Z表示的方向(Z轴方向)上。
图示的实施方式中的激光光束照射组件5具有移动机构53，用于使组件架51沿着一对导轨423、423在以箭头Z表示的方向(Z轴方向)移动。移动机构53包括设置在上述一对导轨423、423之间的外螺杆(无图示)、以及用于旋转驱动该外螺杆的脉冲电机532等驱动源，通过由脉冲电机532对无图示的外螺杆进行正转驱动及反转驱动，由此使组件架51及激光光束照射机构52沿着导轨423、423在以箭头Z表示的方向(Z轴方向)移动。另外，在图示的实施方式中，通过正转驱动脉冲 电机532来使激光光束照射机构52向上方移动，并通过反转驱动脉冲电机532来使激光光束照射机构52向下方移动。
上述激光光束照射机构52具备：实质上水平设置的圆筒形状的外壳521；脉冲激光光束振荡机构6，如图2所示设置在外壳521内；传送光学系统7；第一声光偏转机构81，将脉冲激光光束振荡机构6振荡的激光光束的光轴向加工进给方向(X轴方向)偏转；第二声光偏转机构82，将脉冲激光光束振荡机构6振荡的激光光束的光轴向分度进给方向(Y轴方向)偏转。并且，激光光束照射机构52具备加工头9，将通过了第一声光偏转机构81和第二声光偏转机构82的脉冲激光光束，向保持在上述卡盘台36上的被加工物照射。
上述脉冲激光光束振荡机构6包括由YAG激光振荡器或者YVO4激光振荡器构成的脉冲激光光束振荡器61、以及附设在脉冲激光光束振荡器61上的重复频率设定机构62。上述传送光学系统7包括分束器(beam splitter)那样的适当的光学元件。
上述第一声光偏转机构81具备：第一声光元件811，将脉冲激光光束振荡机构6振荡的激光光束的光轴向加工进给方向(X轴方向)偏转达；第一RF振荡器812，生成施加到该第一声光元件811的射频(RF：radio frequency)；第一RF放大器813，将由上述第一RF振荡器812生成的射频的功率放大，并施加到第一声光元件811；第一偏转角度调节机构814，对由第一RF振荡器812生成的射频的频率进行调节；第一功率调节机构815，对由第一RF振荡器812生成的射频的振幅进行调节。上述第一声光元件811，可以与施加的射频的频率对应地调节对激光光束的光轴进行偏转的角度，并且可以与施加的射频的振幅对应地调节激光光束的功率。另外，上述第一偏转角度调节机构814及第一功率调节机构815，由后述的控制机构控制。
上述第二声光偏转机构82具备：第二声光元件821，将脉冲激光光束振荡机构6振荡的激光光束的光轴，向与加工进给方向(X轴方向)正交的分度进给方向(Y轴方向：图2中垂直于纸面的方向)偏转；第 二RF振荡器822，生成施加在上述第二声光元件821的射频；第二RF放大器823，将由该第二RF振荡器822生成的射频的功率放大，并施加到第二声光元件821；第二偏转角度调节机构824，对由第二RF振荡器822生成的射频的频率进行调节；第二功率调节机构825，对由第二RF振荡器822生成的射频的振幅进行调节。上述第二声光元件821，可以与施加的射频的频率对应地调节对激光光束的光轴进行偏转的角度，并且可以与施加的射频的振幅对应地调节激光光束的功率。另外，上述第二偏转角度调节机构824及第二功率调节机构825，由后述的控制机构控制。
并且，图示的实施方式中的激光光束照射机构52具备激光光束吸收机构83，在未对上述第一声光元件811施加射频时，如图2中点划线所示，用于吸收未通过第一声光元件811偏转的激光光束。
上述加工头9具备：方向转换镜91，安装在外壳521的前端，将通过了第一声光偏转机构81和第二声光偏转机构82的脉冲激光光束，向下方进行方向转换；聚光透镜92，将由该方向转换镜91转换了方向的激光光束进行聚光。
图示的实施方式中的激光光束照射机构52如上所述地构成，在未对第一声光元件811和第二声光元件821施加射频时，从脉冲激光光束振荡机构6振荡的脉冲激光光束，通过传送光学系统7、第一声光元件811、第二声光元件821，如图2中点划线所示被引导到激光光束吸收机构83。另一方面，当对第一声光元件811施加例如具有10kHz频率的射频时，从脉冲激光光束振荡机构6振荡的脉冲激光光束的光轴，如图2中实线所示地偏转并在聚光点Pa聚光。并且，当对第一声光元件811施加例如具有20kHz频率的射频时，从脉冲激光光束振荡机构6振荡的脉冲激光光束的光轴，如图2中虚线所示地偏转并在从上述聚光点Pa在加工进给方向(X轴方向)上位移了规定量的聚光点Pb聚光。另外，当对第二声光元件821施加具有规定频率的射频时，从脉冲激光光束振荡机构6振荡的脉冲激光光束，在沿与加工进给方向(X轴方向)正交 的分度进给方向(Y轴方向：图2中与纸面垂直的方向)将其光轴位移规定量的位置聚光。
图示的实施方式中的激光加工装置具备摄像机构11，设置在外壳521的前端部，对应该由激光光束照射机构52进行激光加工的加工区域进行检测。该摄像机构11具备对被加工物进行照明的照明机构、可以捕捉由该照明机构照明的区域的光学系统、拍摄由该光学系统捕捉到的像的摄像元件(CCD)、将拍摄的图像信号发送到后述的控制机构。
回到图1继续说明，图示的实施方式中的激光加工装置具备控制机构10。控制机构10由计算机构成，具备：中央处理装置(CPU)101，根据控制程序进行计算处理；只读存储器(ROM)102，存储控制程序等；随机存取存储器(RAM)103，可进行读写，存储后述的被加工物的设计值的数据、及计算结果等；计数器104；输入接口105；以及输出接口106，向控制机构10的输入接口105输入来自上述加工进给量检测机构374、第一分度进给量检测机构384、第二分度进给量检测机构433及摄像机构11等的检测信号。并且，从控制机构10的输出接口106，向上述脉冲电机372、脉冲电机382、脉冲电机432、脉冲电机532、激光光束照射机构52等输出控制信号。另外，上述随机存取存储器(RAM)103具备存储后述的被加工物的设计值的数据的第一存储区域103a、存储后述检测值的数据的第二存储区域103b、以及其他存储区域。
图示的实施方式中的激光加工装置如上所述地构成，下面对其作用进行说明。
图3表示有作为激光加工的被加工物的半导体晶片20的平面图。图3所示的半导体晶片20由硅晶片构成，由在其表面20a上格子状地排列的多条预分割线201划分了多个区域，在该被划分的区域分别形成有IC、LSI等器件202。该各个器件202全部具有相同的结构。在器件202的表面如图4所示地分别形成有多个电极203(203a～203j)。另外，在图示的实施方式中，203a和203f、203b和203g、203c和203h、203d和203i、203e和203j，在X方向位置相同。该多个电极203(203a～203j) 部分别形成贯通孔(导通孔)。各器件202中的电极203(203a～203j)的X方向(图4中的左右方向)的间隔A、与在各器件202上形成的电极203中的夹着预分割线201在X方向(图4中的左右方向)相邻接的电极即电极203f和电极203a的间隔B，在图示的实施方式中设定成相同的间隔。此外，各器件202中的电极203(203a～203j)的Y轴方向(在图4中上下方向)的间隔C、与形成在各器件202的电极203中的夹着预分割线201在Y轴方向(在图4中上下方向)相邻接的电极即电极203f和电极203a及电极203j和电极203e的间隔D，在图示的实施方式中设定为相同的间隔。对于如此构成的半导体晶片20，在图3所示的各行E1...En以及各列F1...Fn上设置的器件202的个数和上述各间隔A、B、C、D，其设计值数据存储在上述随机存取存储器(RAM)103的第一存储区域103a中。
对使用上述的激光加工装置，并在上述半导体晶片20上形成的各个器件202的电极203(203a～203j)部形成贯通孔(导通孔)的激光加工的实施方式进行说明。
如上所述构成的半导体晶片20，如图5所示，在环状框架21上安装的由聚烯烃等合成树脂片构成的保护带22上使表面20a朝上侧粘贴。
如此，通过保护带22支承在环状框架21上的半导体晶片20，在图1所示的激光加工装置的卡盘台36上放置保护带22侧。并且，通过使未图示的吸引机构工作，半导体晶片20隔着保护带22被吸引保持在卡盘台36上。并且，环状框架21由夹具362固定。
如上所述的吸引保持半导体晶片20的卡盘台36，通过加工进给机构37定位于摄像机构11的正下方。当卡盘台36定位于摄像机构11的正下方时，卡盘台36上的半导体晶片20成为定位于图6所示的坐标位置的状态。在该状态下，实施在卡盘台36上保持的半导体晶片20上形成的格子状的预分隔线201是否设置成与X轴方向和Y轴方向平行的对准(alignment)操作。即，通过摄像机构11拍摄被保持在卡盘台36上的半导体晶片20，执行图形匹配等图像处理进行对准操作。
然后，移动卡盘台36，将在半导体晶片20上形成的器件202中的最上一行E1的图6中最左端的器件202定位于摄像机构11的正下方。并且，进一步将在器件202上形成的电极203(203a～203j)中的图4中左上的电极203a定位于摄像机构11的正下方。在该状态下，如果摄像装置11检测出电极203a，则将其坐标值(a1)作为第一加工进给开始位置坐标值发送到控制机构10。并且，控制机构10将该坐标值(a1)作为第一加工进给开始位置坐标值存储在随机存取存储器(RAM)103中(加工进给开始位置检测工序)。此时，由于摄像机构11和激光光束照射机构52的加工头9，在X方向被隔开规定间隔设置，因此X坐标值存储加上上述摄像机构11和加工头9的间隔的值。
如此，如果检测出图6中最上一行E1的器件202的第一加工进给开始位置坐标值(a1)，则将卡盘台36只向Y轴方向分度进给预分隔线201的间隔并向X轴方向移动，将图6中最上开始第二行E2的最左端的器件202定位于摄像机构11的正下方。并且，进一步将在器件202上形成的电极203(203a～203j)中的图6中左上的电极203a定位于摄像机构11的正下方。在该状态下，如果摄像装置11检测出电极203a，则将其坐标值(a2)作为第二加工进给开始位置坐标值发送到控制机构10。并且，控制机构10将该坐标值(a2)作为第二加工进给开始位置坐标值存储在随机存取存储器(RAM)103的第二存储区域103b中。此时，由于摄像机构11和激光光束照射机构52的加工头9，如上所述在X方向被隔开规定间隔地设置，因此X坐标值存储加上上述摄像机构11和加工头9的间隔的值。然后，将上述的分度进给和加工进给开始位置检测工序，到图6中最下一行En为止反复进行，并检测在各行形成的器件202的加工进给开始位置坐标值(a3～an)，并将其存储在随机存取存储器(RAM)103的第二存储区域103b中。
然后，对在半导体晶片20的各个器件202上形成的各个电极203(203a～203j)部实施将贯通孔(导通孔)穿孔的穿孔工序。在穿孔工序中，首先使加工进给机构37工作移动卡盘台36，将存储在上述随机 存取存储(RAM)103的第二存储区域103b中的第一加工进给开始位置坐标值(a1)，定位于激光光束照射机构52的加工头9的正下方。如此第一加工进给开始位置坐标值(a1)被定位于加工头9的正下方的状态是图7(a)所示的状态。控制机构10从图7(a)所示的状态对上述加工进给机构37进行控制，以便卡盘台36在图7(a)中以箭头X1表示的方向上以规定移动速度进行加工进给，同时使激光光束照射机构52工作并从加工头9照射规定时间的脉冲激光光束。另外，从加工头9照射的激光光束的聚光点P对准半导体晶片20的表面20a。此时，控制机构10在照射脉冲激光光束的规定时间的期间，根据来自加工进给量检测机构374的读取头374b的检测信号，向第一声光偏转机构81的第一偏转角度调节机构814和第一功率调节机构815输出控制信号。即，控制机构10对由第一RF振荡器812生成的射频的频率例如在10～20kHz的范围进行控制，并且输出控制信号以便由第一RF振荡器812生成的射频的振幅成为规定振幅。第一RF振荡器812输出与来自第一偏转角度调节机构814和第一功率调节机构815的控制信号相对应的射频。从第一RF振荡器812输出的射频的功率，由第一RF放大器813放大并施加到第一声光元件811。结果，第一声光元件811将从脉冲激光光束振荡机构6振荡的脉冲激光光束的光轴，在从图2中实线表示的位置到虚线表示的位置的范围内进行偏转。
对上述穿孔工序中加工条件的一例进行说明。
光源 ：LD激励Q开关Nd:YVO4
波长 ：355nm
重复频率 ：50kHz
功率 ：3W
聚光点直径 ：φ15μm
加工进给速度 ：100mm/秒
当根据这样的加工条件实施穿孔工序时，可以在硅晶片上形成脉冲激光光束的每1脉冲的深度为5μm左右的激光加工孔。因此，要在厚 度为50μm的硅晶片上形成贯通孔，需要照射10脉冲的脉冲激光光束。因此，在上述加工条件中，必须对在以100mm/秒的加工进给速度移动的卡盘台36上保持的半导体晶片20的第一加工进给开始位置坐标值(a1)，照射10脉冲的脉冲激光光束。
此处，参照图8说明在半导体晶片20以100mm/秒的加工进给速度移动时，对半导体晶片20的第一加工进给开始位置坐标值(a1)，照射10脉冲的脉冲激光光束的方法。
由于在上述加工条件中脉冲激光光束的重复频率为50kHz，因此在1秒期间照射50000脉冲(50000/秒)的脉冲激光光束。因此，用于照射10脉冲的脉冲激光光束的时间为1/5000秒。另一方面，以100mm/秒的加工进给速度沿以X1表示的方向移动的半导体晶片20，在1/5000秒内移动20μm。因此，在半导体晶片20移动20μm的期间，使激光光束照射机构52工作1/5000秒，在此期间第一偏转角度调节机构814对第一RF振荡器812输出的射频频率在1/5000秒期间进行10级控制即可，以便脉冲激光光束的聚光点定位于第一加工进给开始位置坐标值(a1)。即，如图8(a)所示，在半导体晶片20的第一加工进给开始位置坐标值(a1)被定位于聚光透镜92的正下方的状态下，例如对第一声光元件811施加例如具有10kHz频率的射频功率，并使脉冲激光光束的光轴如实线所示地进行照射，并且在半导体晶片20移动20μm的期间，将激光光束的光轴从以实线表示的位置到虚线表示的位置进行10等分，向以X1表示的方向偏转。该激光光束的光轴的偏转，可以如上所述地根据来自加工进给量检测机构374的读取头374b的检测信号，对施加在第一声光偏转机构81的第一声光元件811的射频功率的频率进行控制来进行。结果，由于半导体晶片20在加工进给方向X1上移动的状态下，也可以对第一加工进给开始位置坐标值(a1)照射10脉冲的脉冲激光光束，因此，如图8(b)所示，在半导体晶片20的第一加工进给开始位置坐标值(a1)形成贯通孔204。另外，在上述穿孔工序中，也可以由第一功率调节机构815对第一RF振荡器812输出的射频 的振幅进行控制，来调节脉冲激光光束的功率。
另一方面，控制机构10输入来自加工进给量检测机构374的读取头374b的检测信号，并由计数器104对该检测信号进行计数。并且，如果计数器104的计数值达到与电极203在图4中和X轴方向的间隔A相当的值，则控制机构10控制激光光束照射机构52，并实施上述穿孔工序。之后，当计数器104的计数值达到电极203在图4中的X轴方向的间隔A及B时，控制机构10使激光光束照射机构52工作实施上述穿孔工序。然后，如图7(b)所示，如果对在半导体晶片20的E1行最右端的器件202上形成的电极203在图4中最右端的电极203e位置实施了上述穿孔工序，则停止上述加工进给机构37的动作并停止卡盘台36的移动。结果，在半导体晶片20上，如图7(b)所示在各个电极203(未图示)部形成激光加工孔204。
然后，控制机构10对上述第一分度进给机构38或者第二分度进给机构43进行控制，以便激光光束照射机构52的加工头9在图7(b)中的与纸面垂直的方向进行分度进给。另一方面，控制机构10输入来自第二分度进给量检测机构433的读取头433b的检测信号，并由计数器104对该检测信号进行计数。并且，如果计数器104的计数值达到与电极203在图4中的Y轴方向的间隔C相当的值，则停止第二分度进给机构43的动作，并停止激光光束照射机构52的加工头9的分度进给。结果，加工头9被定位于与上述电极203e相对置的电极203j(参照图4)的正上方。该状态为图9(a)所示的状态。在图9(a)所示的状态下，控制机构10对上述加工进给机构37进行控制，以便卡盘台36在图9
(a)中的以箭头X2表示的方向以规定移动速度进行加工进给，同时使激光光束照射机构52工作实施上述穿孔工序。然后，当如上所述地由计数器104对来自加工进给量检测机构374的读取头374b的检测信号进行计数，并且其计数值达到电极203在图4中的X轴方向的间隔A及B时，控制机构10使激光光束照射机构52工作并实施上述穿孔工序。然后，如图9(b)所示，如果对在半导体晶片20的E1行的最左端的 器件202上形成的电极203f位置实施了上述穿孔工序，则停止上述加工进给机构37的动作来停止卡盘台36的移动。结果，在半导体晶片20上，如图9(b)所示在各个电极203(未图示)部形成激光加工孔204。
如上所述，如果在半导体晶片20的E1行的器件202上形成的电极203部上形成了激光加工孔204，则控制机构10使加工进给机构37及第二分度进给机构43工作，并将在半导体晶片20的E2行的器件202上形成的电极203上的、上述随机存取存储器(RAM)103的第二存储区域103b中存储的第二加工进给开始位置坐标值(a2)，定位于激光光束照射机构52的加工头9的正下方。并且，控制机构10对激光光束照射机构52、加工进给机构37、以及第二分度进给机构43进行控制，并对在半导体晶片20的E2行的器件202上形成的电极203部实施上述的穿孔工序。之后，对在半导体晶片20的E3～En行的器件202上形成的电极203部也实施上述的穿孔工序。结果，在半导体晶片20的各个器件202上形成的所有电极203部形成激光加工孔204。
另外，在上述穿孔工序中，对图4中的X轴方向的间隔A区域和间隔B区域的半导体晶片20，不照射脉冲激光光束。如此，由于不对半导体晶片20照射脉冲激光光束，因此上述控制机构10停止对第一声光偏转机构81的第一声光元件811施加的射频。结果，由于从脉冲激光光束振荡机构6振荡的脉冲激光光束，如在图2中点划线表示的照射到激光光束吸收机构83而被吸收，并未引导到上述加工头9，因此没有照射在半导体晶片20上。
如上所述，根据图示的实施方式中的激光加工装置，根据来自加工进给量检测机构374的读取头374b的检测信号，对向第一声光偏转机构81的第一声光元件811施加的高频电流的频率进行控制，由此即使半导体晶片20处于在加工进给方向上移动的状态，也可以对规定加工位置照射多个脉冲的脉冲激光光束，因此可以高效率地形成激光加工孔204。
并且，在上述的穿孔工序中，通过对第一声光偏转机构81的第一功率调节机构815进行控制，调节从第一RF振荡器812振荡的射频的 振幅，并对施加到第一声光元件811的射频的振幅进行调节，由此可以适当调节脉冲激光光束的上述功率。
下面，参照图10，对使上述的激光光束照射机构52的第一声光偏转机构81、和第二声光偏转机构82工作进行激光加工的其他实施方式进行说明。
即，在将保持于上述卡盘台36上的被加工物进行了加工进给的状态下，使第一声光偏转机构81和第二声光偏转机构82工作，使脉冲激光光束的光轴向X轴方向和Y轴方向依次偏转，并且调节脉冲激光光束的功率，向被加工物照射脉冲激光光束，由此如图10(a)所示，通过套孔(trepanning)等2次加工形成多个激光加工孔204，由此可以如图10(b)所示地开设期望大小的孔205。
下面参照图11，对使上述的激光光束照射机构52的第二声光偏转机构82工作进行激光加工的又一其他实施方式进行说明。
即，如图11(a)所示，通过将被加工物W定位于聚光透镜92的正下方，照射激光光束并使被加工物W在与纸面垂直的方向上加工进给，由此形成激光加工槽206。然后，如图11(b)所示，通过使上述激光加工机构52的第二声光偏转机构82工作，使脉冲激光光束的光轴向分度进给方向(Y轴方向)偏转，照射脉冲激光光束并使被加工物W在与纸面垂直的方向上加工进给，由此可以不实施分度进给、只实施加工进给，在被加工物W上形成多个激光加工槽206。另外，在形成上述激光加工槽206时，通过使第一声光偏转机构81工作，并在规定位置对脉冲激光光束的功率进行变更，由此可以在激光加工槽206的规定位置改变槽的深度。
并且，不通过上述图2所示的激光加工机构52的第一声光偏转机构81偏转从脉冲激光光束振荡机构6振荡的脉冲激光光束的光轴，使激光光束吸收机构83吸收的控制与脉冲激光光束的重复频率同步，例如对每1脉冲交替地进行脉冲激光光束的光轴的偏转，由此可以不变更脉冲宽度而将规定重复频率的脉冲激光光束照射到被加工物。
Claims (3)
1.一种激光加工装置，其特征在于，具备：
卡盘台，保持被加工物；激光光束照射机构，对保持在该卡盘台上的被加工物照射激光光束；加工进给机构，使该卡盘台和该激光光束照射机构在加工进给方向即X轴方向上相对地移动；分度进给机构，使该卡盘台和该激光光束照射机构，在与该加工进给方向即X轴方向正交的分度进给方向即Y轴方向上相对移动；
该激光光束照射机构具备：
激光光束振荡机构，振荡激光光束；
第一声光偏转机构，将该激光光束振荡机构振荡的激光光束的光轴向加工进给方向即X轴方向偏转；以及
第二声光偏转机构，将该激光光束振荡机构振荡的激光光束的光轴向分度进给方向即Y轴方向偏转，
该激光加工装置还具备：
加工进给量检测机构，对该卡盘台和该激光光束照射机构的相对的加工进给量进行检测；
分度进给量检测机构，对该卡盘台和该激光光束照射机构的相对的分度进给量进行检测；以及
控制机构，具备存储被加工物的应加工的区域的X、Y坐标值的存储机构，根据存储在该存储机构中的该X、Y坐标值、和来自该加工进给量检测机构及该分度进给量检测机构的检测信号，来控制该第一声光偏转机构和该第二声光偏转机构，
该控制机构根据来自该加工进给量检测机构的检测信号控制该第一声光偏转机构，使该激光光束振荡机构振荡的激光光束的光轴向加工进给方向即X轴方向偏转，从而在保持在该卡盘台上的被加工物处于向加工进给方向移动的状态下，向同一加工位置照射多个脉冲的脉冲激光光束，而在该加工位置形成导通孔，
所述被加工物为半导体晶片，在所述半导体晶片上形成的上述导通孔为贯通孔，在所述半导体晶片上的电极部穿孔形成所述贯通孔。
2.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，
该第一声光偏转机构具备：第一声光元件，将该激光光束振荡机构振荡的激光光束的光轴向加工进给方向即X轴方向偏转；第一RF振荡器，对该第一声光元件施加射频；第一偏转角度调节机构，调节从该第一RF振荡器输出的射频的频率；
该第二声光偏转机构具备：第二声光元件，将该激光光束振荡机构振荡的激光光束的光轴向分度进给方向即Y轴方向偏转；第二RF振荡器，对该第二声光元件施加射频；第二偏转角度调节机构，调节从该第二RF振荡器输出的射频的频率。
3.如权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于，
该第一声光偏转机构具备对从该第一RF振荡器输出的射频的振幅进行调节的第一功率调节机构，
该第二声光偏转机构具备对从该第二RF振荡器输出的射频的振幅进行调节的第二功率调节机构。
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