JP2007307597A

JP2007307597A - Laser beam machining device

Info

Publication number: JP2007307597A
Application number: JP2006140509A
Authority: JP
Inventors: Yoji Morikazu; 洋司森數
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2006-05-19
Filing date: 2006-05-19
Publication date: 2007-11-29
Also published as: CN101073855A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam machining device having high productivity by taking notice that the longer the focal depth of a laser beam condensed with an objective condensing lens, the larger working effect. <P>SOLUTION: This laser beam machining device is provided with a chucking table for holding a workpiece, a laser beam radiating means for radiating a pulse beam to the workpiece held on the chucking table and the laser beam radiating means is provided with a laser beam oscillating means 53 and the objective condensing lens 541 for condensing a laser beam LB1 which is oscillated by the laser beam oscillating means. A feeble beam condensing means 551 which is arranged between the laser beam oscillating means 53 and the objective condensing lens 541 and by which the pulse laser beam is condensed so that the substantial NA value of a spot of the laser beam which is oscillated from the laser beam oscillating means and enters the objective condensing means is ≤0.02 is provided. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、被加工物にレーザー加工を施すレーザー加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus that performs laser processing on a workpiece.

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれるストリートによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体チップを製造している。 In the semiconductor device manufacturing process, a plurality of areas are defined by streets called streets arranged in a lattice on the surface of a substantially disc-shaped semiconductor wafer, and devices such as ICs and LSIs are formed in the partitioned areas. To do. Then, the semiconductor wafer is cut along the streets to divide the region in which the device is formed to manufacture individual semiconductor chips.

装置の小型化、高機能化を図るため、複数の半導体チップを積層し、積層された半導体チップの電極を接続するモジュール構造が実用化されている。このモジュール構造は、半導体ウエーハにおける電極が形成された箇所に貫通孔（ビアホール）を形成し、この貫通孔に電極と接続するアルミニウム等の導電性材料を埋め込む構成である。（例えば、特許文献１参照。）
特開２００３−１６３３２３号公報 In order to reduce the size and increase the functionality of an apparatus, a module structure in which a plurality of semiconductor chips are stacked and electrodes of the stacked semiconductor chips are connected has been put into practical use. This module structure has a structure in which a through hole (via hole) is formed at a position where an electrode is formed on a semiconductor wafer, and a conductive material such as aluminum connected to the electrode is embedded in the through hole. (For example, refer to Patent Document 1.)
JP 2003-163323 A

上述した半導体ウエーハに設けられるビアホールは、ドリルによって形成されている。しかるに、半導体ウエーハに設けられるビアホールは直径が小さく、ドリルによる穿孔では生産性が悪いという問題がある。 The via hole provided in the semiconductor wafer described above is formed by a drill. However, the via hole provided in the semiconductor wafer has a small diameter, and there is a problem that productivity is poor when drilling with a drill.

上記問題を解消するために本出願人は、半導体ウエーハ等の被加工物に効率よく細孔を形成することができるレーザー加工装置を特願２００５−６４８６７号として提案した。このレーザー加工装置は、被加工物を保持するチャックテーブルとレーザー光線照射手段との相対的な加工送り量を検出する加工送り量検出手段と、被加工物に形成する細孔のX,Y座標値を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された細孔のX,Y座標値と加工送り量検出手段からの検出信号に基づいてレーザー光線照射手段を制御する制御手段とを具備し、被加工物に形成する細孔のX,Y座標値がレーザー光線照射手段の集光器の直下に達したらレーザー光線を照射するように構成したものである。 In order to solve the above problem, the present applicant has proposed as Japanese Patent Application No. 2005-64867 a laser processing apparatus capable of efficiently forming pores in a workpiece such as a semiconductor wafer. This laser processing apparatus includes processing feed amount detection means for detecting a relative processing feed amount between a chuck table for holding a workpiece and a laser beam irradiation means, and X and Y coordinate values of pores formed in the workpiece. And a control means for controlling the laser beam irradiation means on the basis of the X and Y coordinate values of the pores stored in the storage means and the detection signal from the processing feed amount detection means. When the X and Y coordinate values of the pores to be formed reach directly below the condenser of the laser beam irradiation means, the laser beam is irradiated.

上述した半導体ウエーハの裏面からレーザー光線を照射してビアホールを形成する形成方法においては、非常に多くのパルスレーザー光線を照射しなければ貫通したビアホールを形成することができず、改善の余地がある。例えば、厚さが１００μmのシリコンウエーハにパルスレーザー光線を照射して貫通したビアホールを形成するには、１パルス当たり０．５〜１mJのパルスレーザー光線を５０ショット程度照射する必要がある。また、シリコンウエーハに形成されたビアホールは、レーザー光線の入り口側から出口側に向かって先細りとなり、全範囲に渡って同一径とならない。 In the method of forming a via hole by irradiating a laser beam from the back surface of the semiconductor wafer described above, a penetrating via hole cannot be formed unless a very large number of pulsed laser beams are irradiated, and there is room for improvement. For example, in order to form a penetrating via hole by irradiating a silicon wafer having a thickness of 100 μm with a pulse laser beam, it is necessary to irradiate about 50 shots of a pulse laser beam of 0.5 to 1 mJ per pulse. Further, the via hole formed in the silicon wafer tapers from the laser beam entrance side to the exit side and does not have the same diameter over the entire range.

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、対物集光レンズによって集光されるレーザー光線の焦点深度が長いほど加工効果が大きいことに着目し、生産性の高いレーザー加工装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above facts, and provides a highly productive laser processing apparatus by focusing on the fact that the processing effect increases as the focal depth of the laser beam condensed by the objective condenser lens increases. It is.

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物にパルスレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段とを具備し、該レーザー光線照射手段がレーザー光線発振手段と該レーザー光線発振手段によって発振されたパルスレーザー光線を集光する対物集光レンズとを具備しているレーザー加工装置において、
該レーザー光線発振手段と該対物集光レンズとの間に配設され該レーザー光線発振手段から発振され該対物集光レンズに入光するパルスレーザー光線のスポットの実質的なNA値が０．０２以下になるように集光する微弱集光手段を備えている、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。 In order to solve the above-mentioned main technical problem, according to the present invention, a chuck table for holding a workpiece, and a laser beam irradiation means for irradiating a workpiece held on the chuck table with a pulsed laser beam, In the laser processing apparatus in which the laser beam irradiating means includes a laser beam oscillating means and an objective condenser lens that condenses the pulse laser beam oscillated by the laser beam oscillating means,
A substantial NA value of a spot of a pulsed laser beam disposed between the laser beam oscillating means and the objective condenser lens and oscillated from the laser beam oscillating means and entering the objective condenser lens is 0.02 or less. A weak condensing means for condensing so that
A laser processing apparatus is provided.

本発明によるレーザー加工装置においては、レーザー光線発振手段と対物集光レンズとの間に配設されレーザー光線発振手段から発振され対物集光レンズに入光するパルスレーザー光線のスポットの実質的なNA値が０．０２以下になるように集光する微弱集光手段を備えているので、対物集光レンズによって集光されるパルスレーザー光線の焦点深度が長いので、加工効果が大きく生産性を向上することができる。 In the laser processing apparatus according to the present invention, the substantial NA value of the spot of the pulse laser beam disposed between the laser beam oscillation means and the objective condenser lens and oscillated from the laser beam oscillation means and entering the objective condenser lens is 0. Since it has weak condensing means for condensing so that it becomes 0.02 or less, since the focal depth of the pulse laser beam condensed by the objective condenser lens is long, the processing effect is great and the productivity can be improved. .

以下、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。 Preferred embodiments of a laser processing apparatus configured according to the present invention will be described below in more detail with reference to the accompanying drawings.

図１には、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図が示されている。図１に示すレーザー加工装置は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２に上記矢印Ｘで示す方向と直角な矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構４と、該レーザー光線ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット５とを具備している。 FIG. 1 is a perspective view of a laser processing apparatus constructed according to the present invention. A laser processing apparatus shown in FIG. 1 includes a stationary base 2, a chuck table mechanism 3 that is disposed on the stationary base 2 so as to be movable in a machining feed direction indicated by an arrow X, and holds a workpiece. The laser beam irradiation unit support mechanism 4 is movably disposed in an index feed direction indicated by an arrow Y perpendicular to the direction indicated by the arrow X in FIG. 2, and the laser beam unit support mechanism 4 is movable in a direction indicated by an arrow Z. And an arranged laser beam irradiation unit 5.

上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上に矢印Ｘで示す加工送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上に矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に配設された第一の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持されたカバーテーブル３５と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６を具備している。このチャックテーブル３６は多孔性材料から形成された吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。このように構成されたチャックテーブル３６は、円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。なお、チャックテーブル３６には、後述する環状のフレームを固定するためのクランプ３６２が配設されている。 The chuck table mechanism 3 includes a pair of guide rails 31, 31 arranged in parallel along the machining feed direction indicated by the arrow X on the stationary base 2, and the arrow X on the guide rails 31, 31. A first slide block 32 movably disposed in the processing feed direction; and a second slide block 33 disposed on the first slide block 32 movably in the index feed direction indicated by an arrow Y; A cover table 35 supported by a cylindrical member 34 on the second sliding block 33 and a chuck table 36 as a workpiece holding means are provided. The chuck table 36 includes a suction chuck 361 formed of a porous material, and holds, for example, a disk-shaped semiconductor wafer, which is a workpiece, on the suction chuck 361 by suction means (not shown). . The chuck table 36 configured as described above is rotated by a pulse motor (not shown) disposed in the cylindrical member 34. The chuck table 36 is provided with a clamp 362 for fixing an annular frame described later.

上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動させるための加工送り手段３７を具備している。加工送り手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第一の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動せしめられる。 The first sliding block 32 is provided with a pair of guided grooves 321 and 321 fitted to the pair of guide rails 31 and 31 on the lower surface thereof, and in the index feed direction indicated by an arrow Y on the upper surface thereof. A pair of guide rails 322 and 322 formed in parallel with each other are provided. The first sliding block 32 configured in this way is processed by the arrow X along the pair of guide rails 31, 31 when the guided grooves 321, 321 are fitted into the pair of guide rails 31, 31. It is configured to be movable in the feed direction. The chuck table mechanism 3 in the illustrated embodiment includes a machining feed means 37 for moving the first sliding block 32 along the pair of guide rails 31 and 31 in the machining feed direction indicated by the arrow X. The processing feed means 37 includes a male screw rod 371 disposed in parallel between the pair of guide rails 31 and 31, and a drive source such as a pulse motor 372 for rotationally driving the male screw rod 371. One end of the male screw rod 371 is rotatably supported by a bearing block 373 fixed to the stationary base 2, and the other end is connected to the output shaft of the pulse motor 372 by transmission. The male screw rod 371 is screwed into a penetrating female screw hole formed in a female screw block (not shown) provided on the lower surface of the central portion of the first sliding block 32. Therefore, when the male screw rod 371 is driven to rotate forward and backward by the pulse motor 372, the first sliding block 32 is moved along the guide rails 31, 31 in the machining feed direction indicated by the arrow X.

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記チャックテーブル３６の加工送り量を検出するための加工送り量検出手段３７４を備えている。加工送り量検出手段３７４は、案内レール３１に沿って配設されたリニアスケール３７４aと、第１の滑動ブロック３２に配設され第１の滑動ブロック３２とともにリニアスケール３７４aに沿って移動する読み取りヘッド３７４bとからなっている。この送り量検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bは、図示に実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量を検出する。なお、上記加工送り手段３７の駆動源としてパルスモータ３７２を用いた場合には、パルスモータ３７２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量を検出することもできる。また、上記加工送り手段３７の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量を検出することもできる。 The laser processing apparatus in the illustrated embodiment includes a processing feed amount detecting means 374 for detecting the processing feed amount of the chuck table 36. The processing feed amount detection means 374 includes a linear scale 374a disposed along the guide rail 31, and a read head disposed along the linear scale 374a along with the first sliding block 32 disposed along the first sliding block 32. 374b. In the illustrated embodiment, the reading head 374b of the feed amount detecting means 374 sends a pulse signal of one pulse every 1 μm to the control means described later. Then, the control means to be described later detects the machining feed amount of the chuck table 36 by counting the input pulse signals. When the pulse motor 372 is used as the drive source of the machining feed means 37, the machining feed amount of the chuck table 36 is counted by counting the drive pulses of the control means to be described later that outputs a drive signal to the pulse motor 372. Can also be detected. When a servo motor is used as a drive source for the machining feed means 37, a pulse signal output from a rotary encoder that detects the rotation speed of the servo motor is sent to a control means described later, and the pulse signal input by the control means. By counting, the machining feed amount of the chuck table 36 can also be detected.

上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動させるための第１の割り出し送り手段３８を具備している。第１の割り出し送り手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３８１と、該雄ネジロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３８１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３８２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３８１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３８２によって雄ネジロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。 The second sliding block 33 is provided with a pair of guided grooves 331 and 331 which are fitted to a pair of guide rails 322 and 322 provided on the upper surface of the first sliding block 32 on the lower surface thereof. By fitting the guided grooves 331 and 331 to the pair of guide rails 322 and 322, the guided grooves 331 and 331 are configured to be movable in the indexing and feeding direction indicated by the arrow Y. The chuck table mechanism 3 in the illustrated embodiment is for moving the second slide block 33 along the pair of guide rails 322 and 322 provided in the first slide block 32 in the index feed direction indicated by the arrow Y. First index feeding means 38 is provided. The first index feed means 38 includes a male screw rod 381 disposed in parallel between the pair of guide rails 322 and 322, and a drive source such as a pulse motor 382 for rotationally driving the male screw rod 381. It is out. One end of the male screw rod 381 is rotatably supported by a bearing block 383 fixed to the upper surface of the first sliding block 32, and the other end is connected to the output shaft of the pulse motor 382. The male screw rod 381 is screwed into a penetrating female screw hole formed in a female screw block (not shown) provided on the lower surface of the central portion of the second sliding block 33. Therefore, when the male screw rod 381 is driven to rotate forward and reversely by the pulse motor 382, the second slide block 33 is moved along the guide rails 322 and 322 in the index feed direction indicated by the arrow Y.

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記第２の滑動ブロック３３の割り出し加工送り量を検出するための割り出し送り量検出手段３８４を備えている。割り出し送り量検出手段３８４は、案内レール３２２に沿って配設されたリニアスケール３８４aと、第２の滑動ブロック３３に配設され第２の滑動ブロック３３とともにリニアスケール３８４aに沿って移動する読み取りヘッド３８４bとからなっている。この送り量検出手段３８４の読み取りヘッド３８４bは、図示に実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量を検出する。なお、上記第１の割り出し送り手段３８の駆動源としてパルスモータ３８２を用いた場合には、パルスモータ３８２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量を検出することもできる。また、上記加工送り手段３７の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量を検出することもできる。 The laser processing apparatus in the illustrated embodiment includes index feed amount detection means 384 for detecting the index processing feed amount of the second sliding block 33. The index feed amount detecting means 384 includes a linear scale 384a disposed along the guide rail 322 and a read head disposed along the linear scale 384a along with the second sliding block 33 disposed along the second sliding block 33. 384b. In the illustrated embodiment, the reading head 384b of the feed amount detection means 384 sends a pulse signal of one pulse every 1 μm to the control means described later. Then, the control means described later detects the index feed amount of the chuck table 36 by counting the input pulse signals. When the pulse motor 382 is used as the drive source of the first indexing and feeding means 38, the drive table of the chuck table 36 is counted by counting the drive pulses of the control means to be described later that outputs a drive signal to the pulse motor 382. The index feed amount can also be detected. When a servo motor is used as a drive source for the machining feed means 37, a pulse signal output from a rotary encoder that detects the rotation speed of the servo motor is sent to a control means described later, and the pulse signal input by the control means. It is possible to detect the index feed amount of the chuck table 36 by counting.

上記レーザー光線照射ユニット支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面に矢印Ｚで示す方向に延びる一対の案内レール４２３、４２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動させるための第２の割り出し送り手段４３を具備している。第２の割り出し送り手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ねじロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。 The laser beam irradiation unit support mechanism 4 includes a pair of guide rails 41, 41 arranged in parallel along the indexing feed direction indicated by the arrow Y on the stationary base 2, and the arrow Y on the guide rails 41, 41. The movable support base 42 is provided so as to be movable in the direction indicated by. The movable support base 42 includes a movement support portion 421 that is movably disposed on the guide rails 41, 41, and a mounting portion 422 that is attached to the movement support portion 421. The mounting portion 422 is provided with a pair of guide rails 423 and 423 extending in the direction indicated by the arrow Z on one side surface in parallel. The laser beam irradiation unit support mechanism 4 in the illustrated embodiment includes a second index feed means 43 for moving the movable support base 42 along the pair of guide rails 41, 41 in the index feed direction indicated by the arrow Y. is doing. The second index feed means 43 includes a male screw rod 431 disposed in parallel between the pair of guide rails 41, 41, and a drive source such as a pulse motor 432 for rotationally driving the male screw rod 431. It is out. One end of the male screw rod 431 is rotatably supported by a bearing block (not shown) fixed to the stationary base 2, and the other end is connected to the output shaft of the pulse motor 432. The male screw rod 431 is screwed into a female screw hole formed in a female screw block (not shown) provided on the lower surface of the central portion of the moving support portion 421 constituting the movable support base 42. For this reason, when the male screw rod 431 is driven to rotate forward and backward by the pulse motor 432, the movable support base 42 is moved along the guide rails 41, 41 in the index feed direction indicated by the arrow Y.

図示の実施形態のおけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザー光線照射手段５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、矢印Ｚで示す方向に移動可能に支持される。 The laser beam irradiation unit 5 in the illustrated embodiment includes a unit holder 51 and laser beam irradiation means 52 attached to the unit holder 51. The unit holder 51 is provided with a pair of guided grooves 511 and 511 that are slidably fitted to a pair of guide rails 423 and 423 provided in the mounting portion 422. By being fitted to the guide rails 423 and 423, the guide rails 423 and 423 are supported so as to be movable in the direction indicated by the arrow Z.

図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向（Z軸方向）に移動させるための移動手段５３を具備している。移動手段５３は、一対の案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびレーザビーム照射手段５２を案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向（Z軸方向）に移動せしめる。なお、図示の実施形態においてはパルスモータ５３２を正転駆動することによりレーザー光線照射手段５２を上方に移動し、パルスモータ５３２を逆転駆動することによりレーザー光線照射手段５２を下方に移動するようになっている。 The laser beam irradiation unit 5 in the illustrated embodiment includes a moving means 53 for moving the unit holder 51 along the pair of guide rails 423 and 423 in the direction indicated by the arrow Z (Z-axis direction). The moving means 53 includes a male screw rod (not shown) disposed between the pair of guide rails 423 and 423, and a drive source such as a pulse motor 532 for rotationally driving the male screw rod. By driving the male screw rod (not shown) in the forward and reverse directions by the motor 532, the unit holder 51 and the laser beam irradiation means 52 are moved along the guide rails 423 and 423 in the direction indicated by the arrow Z (Z-axis direction). In the illustrated embodiment, the laser beam irradiation means 52 is moved upward by driving the pulse motor 532 forward, and the laser beam irradiation means 52 is moved downward by driving the pulse motor 532 in reverse. Yes.

図示のレーザー光線照射手段５２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング５２１を含んでいる。また、レーザー光線照射手段５２は、図２に示すようにケーシング５２１内に配設されたパルスレーザー光線発振手段５３と、該レーザー光線発振手段５３によって発振されたレーザー光線を集光する対物集光レンズ５４１を備えた集光器５４と、レーザー光線発振手段５３と集光器５４との間に配設されレーザー光線発振手段５３から発振され対物集光レンズ５４１に入光するレーザー光線を集光する微弱集光手段５５を具備している。 The illustrated laser beam application means 52 includes a cylindrical casing 521 arranged substantially horizontally. Further, as shown in FIG. 2, the laser beam irradiation unit 52 includes a pulse laser beam oscillation unit 53 disposed in a casing 521 and an objective condensing lens 541 that condenses the laser beam oscillated by the laser beam oscillation unit 53. A condensing device 54, a weak condensing device 55 arranged between the laser beam oscillating device 53 and the condensing device 54 for condensing the laser beam oscillated from the laser beam oscillating device 53 and entering the objective condensing lens 541. It has.

上記パルスレーザー光線発振手段５３は、ＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器５３１と、これに付設された繰り返し周波数設定手段５３２とから構成されている。 The pulse laser beam oscillating means 53 includes a pulse laser beam oscillator 531 composed of a YAG laser oscillator or a YVO4 laser oscillator, and a repetition frequency setting means 532 attached thereto.

上記集光器５４は、上記チャックテーブル３６に保持された被加工物と対向する対物集光レンズ５４１と、上記パルスレーザー光線発振手段５３から発振されたパルスレーザー光線を対物集光レンズ５４１に向けて方向変換せしめる方向変換ミラー５４２とからなっている。 The condenser 54 has an objective condenser lens 541 facing the workpiece held on the chuck table 36 and a direction in which the pulse laser beam oscillated from the pulse laser beam oscillation means 53 is directed toward the objective condenser lens 541. It consists of a direction conversion mirror 542 for conversion.

上記微弱集光手段５５は、図２に示す実施形態においては１個の凸レンズ５５１からなっている。この凸レンズ５５１は、レーザー光線発振手段５３から発振されたパルスレーザー光線を集光し、方向変換ミラー５４２を介して対物集光レンズ５４１に所定のスポット径で入光せしめる。そして、凸レンズ５５１は、対物集光レンズ５４１に入光するパルスレーザー光線のスポットの実質的なNA値が０．０２以下になるように焦点距離および対物集光レンズ５４１間までの光路長が設定されている。なお、NA値は、対物集光レンズ５４１の焦点距離と対物集光レンズ５４１に入光するパルスレーザー光線のスポット径によって規定される。即ちNA値は、対物集光レンズ５４１に入光するレーザー光線のスポットの半径(r)を対物集光レンズ５４１の焦点距離(f)で除算して求めることができる（NA＝r／f）。このNA値を小さくするほど対物集光レンズ５４１によってレーザー光線の焦点深度が長くなり、加工効果が大きくなる。 The weak condensing means 55 is composed of one convex lens 551 in the embodiment shown in FIG. The convex lens 551 condenses the pulsed laser beam oscillated from the laser beam oscillation means 53 and makes it incident on the objective condensing lens 541 with a predetermined spot diameter via the direction conversion mirror 542. The convex lens 551 has a focal length and an optical path length between the objective condenser lenses 541 so that the substantial NA value of the spot of the pulse laser beam entering the objective condenser lens 541 is 0.02 or less. ing. The NA value is defined by the focal length of the objective condenser lens 541 and the spot diameter of the pulsed laser beam that enters the objective condenser lens 541. That is, the NA value can be obtained by dividing the radius (r) of the spot of the laser beam incident on the objective condenser lens 541 by the focal length (f) of the objective condenser lens 541 (NA = r / f). The smaller the NA value, the longer the focal depth of the laser beam by the objective condenser lens 541, and the greater the processing effect.

ここで、上記NA値を０．０２にするための実施形態について、図３を参照して説明する。なお、図３に示す実施形態においては、対物集光レンズ５４１の焦点距離(f1)を５０mmとし、パルスレーザー光線発振手段５３から発振されるパルスレーザー光線LB1の直径(D)を３mmとする。このような設定において上記NA値を０．０２にするためには、r／f1が０．０２になればよい（r／f1＝０．０２）。従って、対物集光レンズ５４１の焦点距離(f1)が５０mmであるから、r＝０．０２×５０＝１となる。即ち、対物集光レンズ５４１に入光するパルスレーザー光線のスポットSの直径を２mmにすることにより、対物集光レンズ５４１に入光するパルスレーザー光線のNA値を０．０２にすることができる。従って、パルスレーザー光線発振手段５３から発振される直径(D)が３mmのパルスレーザー光線LB1を、対物集光レンズ５４１に入光するパルスレーザー光線のスポットSの直径が２mmになるように、上記微弱集光手段５５としての凸レンズ５５１の焦点距離(f0)および凸レンズ５５１から対物集光レンズ５４１間までの光路長を設定すればよい。このように構成すると、パルスレーザー光線発振手段５３から発振されるパルスレーザー光線LB1は対物集光レンズ５４１から５０mmの位置が集光点Pとなるが、直径(D)が３mmで発振されたパルスレーザー光線LB1は対物集光レンズ５４１に入光する際に直径が２mmのスポットSになるので、焦点深度が長くなる。なお、パルスレーザー光線発振手段５３から発振される直径(D)が３mmのパルスレーザー光線LB1を直接対物集光レンズ５４１に入光すると、NA値は０．０３（NA＝r／f1＝１．５／５０＝０．０３）となる。このNA値が大きいと対物集光レンズ５４１によって集光されるパルスレーザー光線の焦点深度が短く加工効果が小さい。レーザー光線による加工効果を大きくするためにはNA値を０．０２以下にして対物集光レンズ５４１によって集光されるパルスレーザー光線の焦点深度を長くすることが望ましい。なお、凸レンズ５５１の焦点距離(f2)は、５００mm以上であることが望ましく、図示の実施形態においては３０００mmに設定されている。 Here, an embodiment for setting the NA value to 0.02 will be described with reference to FIG. In the embodiment shown in FIG. 3, the focal length (f1) of the objective condenser lens 541 is 50 mm, and the diameter (D) of the pulse laser beam LB1 oscillated from the pulse laser beam oscillation means 53 is 3 mm. In order to make the NA value 0.02 in such a setting, r / f1 should be 0.02 (r / f1 = 0.02). Therefore, since the focal length (f1) of the objective condenser lens 541 is 50 mm, r = 0.02 × 50 = 1. That is, by setting the diameter of the spot S of the pulse laser beam entering the objective condenser lens 541 to 2 mm, the NA value of the pulse laser beam entering the objective condenser lens 541 can be set to 0.02. Accordingly, the weakly condensed light beam is adjusted so that the pulse laser beam LB1 having a diameter (D) of 3 mm oscillated from the pulsed laser beam oscillating means 53 is 2 mm so that the diameter of the spot S of the pulse laser beam entering the objective condenser lens 541 is 2 mm. The focal length (f0) of the convex lens 551 as the means 55 and the optical path length from the convex lens 551 to the objective condenser lens 541 may be set. With this configuration, the pulse laser beam LB1 oscillated from the pulse laser beam oscillating means 53 has a focal point P at a position 50 mm from the objective condenser lens 541, but the pulse laser beam LB1 oscillated with a diameter (D) of 3 mm. Becomes a spot S having a diameter of 2 mm when entering the objective condenser lens 541, so that the depth of focus becomes longer. When the pulse laser beam LB1 having a diameter (D) of 3 mm oscillated from the pulse laser beam oscillation means 53 is directly incident on the objective condenser lens 541, the NA value is 0.03 (NA = r / f1 = 1.5 / 50 = 0.03). When this NA value is large, the focal depth of the pulse laser beam condensed by the objective condenser lens 541 is short and the processing effect is small. In order to increase the processing effect by the laser beam, it is desirable to increase the focal depth of the pulsed laser beam condensed by the objective condenser lens 541 by setting the NA value to 0.02 or less. The focal length (f2) of the convex lens 551 is desirably 500 mm or more, and is set to 3000 mm in the illustrated embodiment.

次に、微弱集光手段５５の他の実施形態について、図４を参照して説明する。
図４に示す微弱集光手段５５は、２個の凸レンズ５５２、５５３によって構成されている。微弱集光手段５５を構成する一方の凸レンズ５５２の焦点距離を(f2)、他方の凸レンズ５５３の焦点距離を(f3)、一方の凸レンズ５５２と他方の凸レンズ５５３との間隔を(d)とすると、微弱集光手段５５の焦点距離(f0)は、f0＝(f2×f3)／(f2＋f3−d)で求めることができる。従って、微弱集光手段５５の焦点距離(f0)が例え３０００mmになるように一方の凸レンズ５５２の焦点距離(f2)と他方の凸レンズ５５３の焦点距離(f3)および一方の凸レンズ５５２と他方の凸レンズ５５３との間隔を(d)を設定すればよい。 Next, another embodiment of the weak condensing means 55 will be described with reference to FIG.
The weak condensing means 55 shown in FIG. 4 is composed of two convex lenses 552 and 553. Assume that the focal length of one convex lens 552 constituting the weak light condensing means 55 is (f2), the focal length of the other convex lens 553 is (f3), and the distance between one convex lens 552 and the other convex lens 553 is (d). The focal length (f0) of the weak condensing means 55 can be obtained by f0 = (f2 × f3) / (f2 + f3-d). Accordingly, the focal length (f2) of one convex lens 552, the focal length (f3) of the other convex lens 553, and the one convex lens 552 and the other convex lens so that the focal length (f0) of the weak condensing means 55 is, for example, 3000 mm. The distance from 553 may be set to (d).

図１に戻って説明を続けると、上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の先端部には、レーザー光線照射手段５２によってレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段６が配設されている。この撮像手段６は、撮像素子（ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を制御手段８に送る。 Returning to FIG. 1, the description is continued. At the tip of the casing 521 constituting the laser beam irradiation means 52, an imaging means 6 for detecting a processing region to be laser processed by the laser beam irradiation means 52 is disposed. The image pickup means 6 is composed of an image pickup device (CCD) or the like, and sends the picked up image signal to the control means 8.

制御手段８はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）８１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）８２と、後述する被加工物の設計値のデータや演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３と、カウンター８４と、入力インターフェース８５および出力インターフェース８６とを備えている。制御手段８の入力インターフェース８５には、上記加工送り量検出手段３７４、割り出し送り量検出手段３８４および撮像手段６等からの検出信号が入力される。そして、制御手段８の出力インターフェース８６からは、上記パルスモータ３７２、パルスモータ３８２、パルスモータ４３２、パルスモータ５３２、レーザー光線照射手段５２等に制御信号を出力する。なお、上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３は、後述する被加工物の設計値のデータを記憶する第１の記憶領域８３aや、後述する検出値のデータを記憶する第２の記憶領域８３bおよび他の記憶領域を備えている。 The control means 8 is constituted by a computer, and a central processing unit (CPU) 81 that performs arithmetic processing according to a control program, a read-only memory (ROM) 82 that stores a control program, etc. A readable / writable random access memory (RAM) 83 that stores data, calculation results, and the like, a counter 84, an input interface 85, and an output interface 86 are provided. Detection signals from the machining feed amount detection means 374, the index feed amount detection means 384, the imaging means 6 and the like are input to the input interface 85 of the control means 8. A control signal is output from the output interface 86 of the control means 8 to the pulse motor 372, the pulse motor 382, the pulse motor 432, the pulse motor 532, the laser beam irradiation means 52, and the like. The random access memory (RAM) 83 includes a first storage area 83a for storing design value data of a workpiece to be described later, a second storage area 83b for storing detection value data to be described later, and others. Storage area.

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は以上のように構成されており、以下このレーザー加工装置を用いて被加工物としての半導体ウエーハにビアホールを形成する実施形態について、図５乃至図１０を参照して説明する。
図５にはレーザー加工される被加工物としての半導体ウエーハWの平面図が示されている。図５に示す半導体ウエーハWは、シリコン基板９１の表面９１ａに格子状に配列された複数のストリート９２によって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス９３がそれぞれ形成されている。この各デバイス９３は、全て同一の構成をしている。デバイス９３の表面にはそれぞれ図６に示すように複数のボンディングパッド９４（９４a〜９４j）が形成されている。この複数のボンディングパッド９４（９４a〜９４j）は、図示の実施形態においては銅によって形成されている。なお、図示の実施形態においては、ボンディングパッド９４aと９４f、９４bと９４g、９４cと９４h、９４dと９４i、９４eと９４jは、X方向位置が同一である。この複数のボンディングパッド９４（９４a〜９４j）部に対応するシリコン基板９１にそれぞれビアホールが形成される。各デバイス９３におけるボンディングパッド９４（９４a〜９４j）のX方向（図４において左右方向）の間隔Ａ、および各デバイス９３に形成されたボンディングパッド９４における分割予定９２を挟んでX方向（図６において左右方向）に隣接するボンディングパッド即ちボンディングパッド９４eとボンディングパッド９４aとの間隔Bは、図示の実施形態においては同一間隔に設定されている。また、各デバイス９３におけるボンディングパッド９４（９４a〜９４j）のY方向（図６において上下方向）の間隔C、および各デバイス９３に形成されたボンディングパッド９４におけるストリート９２を挟んでY方向（図６において上下方向）に隣接するボンディングパッド即ちボンディングパッド９４fとボンディングパッド９４aおよびボンディングパッド９４jとボンディングパッド９４eとの間隔Dは、図示の実施形態においては同一間隔に設定されている。このように構成された半導体ウエーハWについて、図５に示す各行Ｅ1・・・・Enおよび各列F1・・・・Fnに配設されたデバイス９３の個数と上記各間隔A,B,C,Dは、その設計値のデータが上記制御手段８のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３の第１に記憶領域８３aに格納されている。 The laser processing apparatus in the illustrated embodiment is configured as described above. With reference to FIGS. 5 to 10, an embodiment in which a via hole is formed in a semiconductor wafer as a workpiece using the laser processing apparatus will be described below. I will explain.
FIG. 5 shows a plan view of a semiconductor wafer W as a workpiece to be laser processed. In the semiconductor wafer W shown in FIG. 5, a plurality of areas are partitioned by a plurality of streets 92 arranged in a lattice pattern on the surface 91a of the silicon substrate 91, and devices 93 such as ICs, LSIs, etc. are formed in these partitioned areas. Has been. All the devices 93 have the same configuration. A plurality of bonding pads 94 (94a to 94j) are formed on the surface of the device 93 as shown in FIG. The plurality of bonding pads 94 (94a to 94j) are made of copper in the illustrated embodiment. In the illustrated embodiment, the bonding pads 94a and 94f, 94b and 94g, 94c and 94h, 94d and 94i, and 94e and 94j have the same position in the X direction. Via holes are formed in the silicon substrate 91 corresponding to the plurality of bonding pads 94 (94a to 94j). The distance A in the X direction (left and right direction in FIG. 4) of the bonding pads 94 (94a to 94j) in each device 93 and the division direction 92 in the bonding pad 94 formed in each device 93 are sandwiched in the X direction (in FIG. 6). The spacing B between the bonding pads adjacent to each other in the left-right direction, that is, the bonding pad 94e and the bonding pad 94a is set to be the same in the illustrated embodiment. Further, the spacing C in the Y direction (vertical direction in FIG. 6) of the bonding pads 94 (94a to 94j) in each device 93 and the Y direction (FIG. 6) across the street 92 in the bonding pad 94 formed in each device 93. In the illustrated embodiment, the distance D between the bonding pads adjacent to each other in the vertical direction (ie, the bonding pad 94f and the bonding pad 94a, and the distance D between the bonding pad 94j and the bonding pad 94e) is set to the same distance. For the semiconductor wafer W thus configured, the number of devices 93 arranged in each row E1,... En and each column F1,... Fn and the intervals A, B, C,. As for D, the data of the design value is stored in the first storage area 83 a of the random access memory (RAM) 83 of the control means 8.

上記のように構成された半導体ウエーハWは、図７に示すように環状のフレームFに装着されたポリオレフィン等の合成樹脂シートからなる保護テープTにシリコン基板９１の裏面９１bが貼着される。従って、半導体ウエーハWは、シリコン基板９１の表面９１aが上側となる。
このようにして環状のフレームFに保護テープTを介して支持された半導体ウエーハWは、図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル３６上に保護テープT側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより半導体ウエーハWは、保護テープTを介してチャックテーブル３６上に吸引保持される。また、環状のフレームFは、クランプ３６２によって固定される。 In the semiconductor wafer W configured as described above, the back surface 91b of the silicon substrate 91 is adhered to a protective tape T made of a synthetic resin sheet such as polyolefin mounted on an annular frame F as shown in FIG. Accordingly, in the semiconductor wafer W, the surface 91a of the silicon substrate 91 is on the upper side.
In this way, the semiconductor wafer W supported on the annular frame F via the protective tape T places the protective tape T side on the chuck table 36 of the laser processing apparatus shown in FIG. Then, by operating a suction means (not shown), the semiconductor wafer W is sucked and held on the chuck table 36 via the protective tape T. The annular frame F is fixed by a clamp 362.

上述したように半導体ウエーハWを吸引保持したチャックテーブル３６は、加工送り手段３７によって撮像手段６の直下に位置付けられる。チャックテーブル３６が撮像手段６の直下に位置付けられると、チャックテーブル３６上の半導体ウエーハWは、図８に示す座標位置に位置付けられた状態となる。この状態で、チャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハWに形成されている格子状のストリート９２がX軸方向とY軸方向に平行に配設されているか否かのアライメント作業を実施する。即ち、撮像手段６によってチャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハWを撮像し、パターンマッチング等の画像処理を実行してアライメント作業を行う。 As described above, the chuck table 36 that sucks and holds the semiconductor wafer W is positioned immediately below the imaging unit 6 by the processing feed unit 37. When the chuck table 36 is positioned directly below the imaging means 6, the semiconductor wafer W on the chuck table 36 is positioned at the coordinate position shown in FIG. In this state, an alignment operation is performed to determine whether or not the grid-like streets 92 formed on the semiconductor wafer W held on the chuck table 36 are arranged in parallel to the X-axis direction and the Y-axis direction. That is, the semiconductor wafer W held on the chuck table 36 is imaged by the imaging means 6 and image processing such as pattern matching is performed to perform alignment work.

次に、チャックテーブル３６を移動して、半導体ウエーハWに形成されたデバイス９3における最上位の行E1の図８において最左端のデバイス９３を撮像手段６の直下に位置付ける。そして、更にデバイス９３に形成された複数のボンディングパッド９４（９4a〜９4j）における図８において左上のボンディングパッド９４aを撮像手段６の直下に位置付ける。この状態で撮像手段６がボンディングパッド９４aを検出したならばその座標値(a1)を第１の加工送り開始位置座標値として制御手段８に送る。そして、制御手段８は、この座標値(a1)を第１の加工送り開始位置座標値として第１の記憶手段８３aに格納する（加工送り開始位置検出工程）。このとき、撮像手段６とレーザー光線照射手段５２の集光器５４はX軸方向に所定の間隔を置いて配設されているので、X座標値は上記撮像手段６と集光器５４との間隔を加えた値が格納される。 Next, the chuck table 36 is moved, and the leftmost device 93 in FIG. 8 in the uppermost row E1 of the device 93 formed on the semiconductor wafer W is positioned directly below the imaging means 6. Further, in FIG. 8, the upper left bonding pad 94 a in the plurality of bonding pads 94 (94 a to 94 j) formed on the device 93 is positioned directly below the imaging means 6. If the imaging means 6 detects the bonding pad 94a in this state, the coordinate value (a1) is sent to the control means 8 as the first machining feed start position coordinate value. And the control means 8 stores this coordinate value (a1) in the 1st memory | storage means 83a as a 1st process feed start position coordinate value (process feed start position detection process). At this time, since the condenser 54 of the imaging means 6 and the laser beam irradiation means 52 is disposed at a predetermined interval in the X-axis direction, the X coordinate value is the distance between the imaging means 6 and the condenser 54. The value added with is stored.

このようにして図８において最上位の行E1のデバイス９３における第１の加工送り開始位置座標値(a1)を検出したならば、チャックテーブル３６をストリート９２の間隔だけＹ軸方向に割り出し送りするとともにX軸方向に移動して、図８において最上位から２番目の行E2における最左端のデバイス９３を撮像手段６の直下に位置付ける。そして、更にデバイス９３に形成されたボンディングパッド９４（９４a〜９４j）における図８において左上のボンディングパッド９４aを撮像手段６の直下に位置付ける。この状態で撮像手段６がボンディングパッド９４aを検出したならばその座標値(a2)を第２の加工送り開始位置座標値として制御手段８に送る。そして、制御手段８は、この座標値(a2)を第２の加工送り開始位置座標値として第２の記憶手段８３bに格納する。このとき、撮像手段６とレーザー光線照射手段５２の集光器５４は上述したようにX軸方向に所定の間隔を置いて配設されているので、X座標値は上記撮像手段６と集光器５４との間隔を加えた値が格納される。以後、上述した割り出し送りと加工送り開始位置検出工程を図８において最下位の行Ｅｎまで繰り返し実行し、各行に形成されたデバイス９３の加工送り開始位置座標値（a３〜aｎ）を検出して、これを上記制御手段８のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３の第２の記憶手段８３bに格納する。 In this way, when the first machining feed start position coordinate value (a1) in the device 93 in the uppermost row E1 in FIG. 8 is detected, the chuck table 36 is indexed and fed in the Y-axis direction by the interval of the street 92. At the same time, it moves in the X-axis direction, and the leftmost device 93 in the second row E2 from the top in FIG. Further, the upper left bonding pad 94 a in FIG. 8 in the bonding pads 94 (94 a to 94 j) formed on the device 93 is positioned directly below the imaging means 6. If the imaging means 6 detects the bonding pad 94a in this state, the coordinate value (a2) is sent to the control means 8 as the second machining feed start position coordinate value. Then, the control means 8 stores this coordinate value (a2) in the second storage means 83b as the second machining feed start position coordinate value. At this time, since the condenser 54 of the imaging means 6 and the laser beam irradiation means 52 is disposed at a predetermined interval in the X-axis direction as described above, the X coordinate value is the same as the imaging means 6 and the condenser. A value obtained by adding an interval to 54 is stored. Thereafter, the above-described indexing feed and machining feed start position detection steps are repeatedly executed up to the lowest row En in FIG. 8 to detect the machining feed start position coordinate values (a3 to an) of the devices 93 formed in each row. This is stored in the second storage means 83 b of the random access memory (RAM) 83 of the control means 8.

次に、半導体ウエーハWの各デバイス９３に形成された各ボンディングパッド９４（９４a〜９４j）部に対応するシリコン基板９１にビアホールを穿孔する穿孔工程を実施する。穿孔工程は、先ず加工送り手段３７を作動しチャックテーブル３６を移動して、上記制御手段８の第２の記憶手段８３bに格納されている第１の加工送り開始位置座標値（a１）をレーザー光線照射手段５２の集光器５４の直下に位置付ける。このように第１の加工送り開始位置座標値（a１）が集光器５４の直下に位置付けられた状態が図９に示す状態である。図９に示す状態から制御手段８は、レーザー光線照射手段５２のパルスレーザー光線発振手段５３を作動して集光器５４からシリコン基板９１に対して吸収性を有する波長（例えば、３５５ｎｍ）のパルスレーザー光線を照射する。なお、集光器５４から照射されるパルスレーザー光線の集光点Pは、半導体ウエーハWを構成するシリコン基板９１の表面９１a（上面）付近に合わせる。なお、穿孔工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
光源：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４
波長：３５５ｎｍ
繰り返し周波数：３kHz
平均出力：１．５W
集光スポット径：φ２０μｍ Next, a drilling step of drilling a via hole in the silicon substrate 91 corresponding to each bonding pad 94 (94a to 94j) formed in each device 93 of the semiconductor wafer W is performed. In the drilling step, first, the machining feed means 37 is operated to move the chuck table 36, and the first machining feed start position coordinate value (a1) stored in the second storage means 83b of the control means 8 is converted into a laser beam. It is positioned directly below the condenser 54 of the irradiation means 52. The state where the first processing feed start position coordinate value (a1) is positioned immediately below the condenser 54 is the state shown in FIG. From the state shown in FIG. 9, the control means 8 operates the pulse laser beam oscillation means 53 of the laser beam irradiation means 52 to generate a pulse laser beam having a wavelength (for example, 355 nm) having absorption from the condenser 54 to the silicon substrate 91. Irradiate. The condensing point P of the pulsed laser beam emitted from the condenser 54 is set near the surface 91a (upper surface) of the silicon substrate 91 constituting the semiconductor wafer W. The processing conditions in the drilling process are set as follows, for example.
Light source: LD excitation Q switch Nd: YVO4
Wavelength: 355nm
Repetition frequency: 3kHz
Average output: 1.5W
Condensing spot diameter: φ20μm

上述したように穿孔工程においてシリコン基板９１にパルスレーザー光線を照射すると、シリコン基板９１に細孔が形成される。上述した加工条件においてはパルスレーザー光線の１パルス当たりの出力が０．５mJであり、本発明者の実験によれば、厚さが１００μmのシリコンウエーハに対して上述した加工条件によってパルスレーザー光線を１３ショット照射することにより図１０に示すようにシリコン基板９１を貫通する細孔９１１を形成することができた。そして、シリコン基板９１に穿設された細孔９１１は、表面９１aから裏面９１bに渡って同一径に形成された。 As described above, when the silicon substrate 91 is irradiated with a pulse laser beam in the perforation process, pores are formed in the silicon substrate 91. Under the above-described processing conditions, the output per pulse of the pulse laser beam is 0.5 mJ, and according to the experiment of the present inventor, 13 shots of the pulse laser beam are applied to the silicon wafer having a thickness of 100 μm according to the above-described processing conditions. By irradiation, pores 911 penetrating through the silicon substrate 91 were formed as shown in FIG. The pores 911 formed in the silicon substrate 91 were formed with the same diameter from the front surface 91a to the back surface 91b.

上述したようにして、第１の加工送り開始位置座標値（a１）に穿孔工程を実施したならば、加工送り手段３７を作動しチャックテーブル３６を上記間隔Aだけ移動して、ボンディングパッド９４bに対応する位置をレーザー光線照射手段５２の集光器５４の直下に位置付ける。そして、上記穿孔工程を実施する。このように半導体ウエーハWに形成された全てのボンディングパッド９４に対応する位置をレーザー光線照射手段５２の集光器５４の直下に位置付け上記穿孔工程を実施することにより、シリコン基板９１には表面９１aから裏面９１bに貫通する細孔９１１を形成することができる。 As described above, when the drilling process is performed at the first machining feed start position coordinate value (a1), the machining feed means 37 is operated to move the chuck table 36 by the interval A and to the bonding pad 94b. The corresponding position is positioned directly below the condenser 54 of the laser beam irradiation means 52. And the said perforation process is implemented. The positions corresponding to all the bonding pads 94 formed on the semiconductor wafer W in this way are positioned immediately below the condenser 54 of the laser beam irradiation means 52, and the above-described perforation process is performed, so that the silicon substrate 91 has a surface 91a. A pore 911 penetrating the back surface 91b can be formed.

以上、本発明に従って構成されたレーザー加工装置を用いて半導体ウエーハWにビアホールを形成する例を示したが、本発明によるレーザー加工装置は対物集光レンズ５４１によって集光されるレーザー光線の焦点深度が長いので加工効果が大きいため、半導体ウエーハWのストリート９２に沿ってレーザー加工溝を形成し、半導体ウエーハWをストリート９２に沿って分割する場合にも効果的である。 As described above, the example of forming the via hole in the semiconductor wafer W using the laser processing apparatus configured according to the present invention has been shown. However, the laser processing apparatus according to the present invention has a focal depth of the laser beam condensed by the objective condenser lens 541. Since the processing effect is large because it is long, it is also effective when a laser processing groove is formed along the street 92 of the semiconductor wafer W and the semiconductor wafer W is divided along the street 92.

本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図。The perspective view of the laser processing apparatus comprised according to this invention. 図１に示すレーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段の構成を簡略に示すブロック図。The block diagram which shows simply the structure of the laser beam irradiation means with which the laser processing apparatus shown in FIG. 1 is equipped. 図２に示すレーザー光線照射手段によって照射されるレーザー光線の集光状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the condensing state of the laser beam irradiated by the laser beam irradiation means shown in FIG. 図２に示すレーザー光線照射手段を構成する微弱集光手段の他の実施形態を示す説明図。Explanatory drawing which shows other embodiment of the weak condensing means which comprises the laser beam irradiation means shown in FIG. 被加工物としての半導体ウエーハの平面図。The top view of the semiconductor wafer as a to-be-processed object. 図５に示す半導体ウエーハの一部を拡大して示す平面図。FIG. 6 is an enlarged plan view showing a part of the semiconductor wafer shown in FIG. 5. 図５に示す半導体ウエーハを環状のフレームに装着された保護テープの表面に貼着した状態を示す斜視図。The perspective view which shows the state which affixed the semiconductor wafer shown in FIG. 5 on the surface of the protective tape with which the cyclic | annular flame | frame was mounted | worn. 図５に示す半導体ウエーハが図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブルの所定位置に保持された状態における座標との関係を示す説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a relationship with coordinates in a state where the semiconductor wafer shown in FIG. 5 is held at a predetermined position of the chuck table of the laser processing apparatus shown in FIG. 1. 図１に示すレーザー加工装置によって実施する穿孔工程の説明図。Explanatory drawing of the punching process implemented by the laser processing apparatus shown in FIG. 図に示す穿孔工程の詳細を拡大して示す説明図。Explanatory drawing which expands and shows the detail of the punching process shown to a figure.

Explanation of symbols

２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３６：チャックテーブル
３７：加工送り手段
３７４：加工送り量検出手段
３８：第１の割り出し送り手段
３８４：割り出し送り量検出手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４２：可動支持基台
４３：第２の割り出し送り手段
５：レーザー光線照射ユニット
５１：ユニットホルダ
５２：レーザー光線照射手段
５３：パルスレーザー光線発振手段
５４：集光器
５４１：対物集光レンズ
５５：微弱集光手段
６：撮像手段
８：制御手段 2: Stationary base 3: Chuck table mechanism 36: Chuck table 37: Work feed means 374: Work feed amount detection means 38: First index feed means 384: Index feed amount detection means 4: Laser beam irradiation unit support mechanism 42: Movable support base 43: Second index feeding means 5: Laser beam irradiation unit 51: Unit holder 52: Laser beam irradiation means 53: Pulse laser beam oscillation means 54: Condenser 541: Objective condenser lens 55: Weak light condenser means 6 : Imaging means 8: Control means

Claims

A chuck table for holding a workpiece, and a laser beam irradiation means for irradiating a workpiece held on the chuck table with a pulsed laser beam, the laser beam irradiation means being oscillated by the laser beam oscillation means and the laser beam oscillation means. In a laser processing apparatus having an objective condenser lens for condensing the laser beam,
The substantial NA value of the spot of the laser beam disposed between the laser beam oscillation means and the objective condenser lens and oscillated from the laser beam oscillation means and entering the objective condenser lens is 0.02 or less. It has a weak condensing means to condense on
Laser processing equipment characterized by that.