JP2012094591A - Processing method of veer hole and laser processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板の表面に複数のデバイスが形成されているとともにデバイスにボンディングパッドが形成されているウエーハに、基板の裏面側からパルスレーザー光線を照射してボンディングパッドに達するビアホールを形成するビアホールの加工方法およびレーザー加工装置に関する。 The present invention provides a via hole that forms a via hole that reaches a bonding pad by irradiating a wafer on which a plurality of devices are formed on the surface of the substrate and a bonding pad is formed on the device by irradiating a pulse laser beam from the back side of the substrate. The present invention relates to a processing method and a laser processing apparatus.
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分割予定ライン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 regions are partitioned by dividing lines called streets arranged in a lattice pattern on the surface of a substantially wafer-shaped semiconductor wafer, and devices such as ICs, LSIs, etc. are partitioned in the partitioned regions. Form. 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、複数のデバイスを積層し、積層されたデバイスに設けられたボンディングパッド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ボンディングパッドが設けられた箇所に貫通孔(ビアホール)を形成し、このビアホールにボンディングパッド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。) In order to reduce the size and increase the functionality of an apparatus, a module structure in which a plurality of devices are stacked and bonding pads provided on the stacked devices 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 a bonding pad is provided in a semiconductor wafer, and a conductive material such as aluminum connected to the bonding pad is embedded in the via hole. (For example, refer to Patent Document 1.)
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90〜300μmと小さく、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 diameter as small as 90 to 300 μm, 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、基板の表面に複数のデバイスが形成されているとともに該デバイスにボンディングパッドが形成されているウエーハに、基板の裏面側からパルスレーザー光線を照射してボンディングパッドに達するビアホールを効率よく形成するウエーハの穿孔方法が提案されている。(例えば、特許文献2参照。) In order to solve the above problem, a via hole reaching a bonding pad by irradiating a wafer having a plurality of devices formed on the surface of the substrate and a bonding pad formed on the device by irradiating a pulse laser beam from the back side of the substrate. There has been proposed a method for perforating a wafer to efficiently form the wafer. (For example, see Patent Document 2.)
而して、基板の厚みは複数のボンディングパッドが形成された全ての領域で同一ではないため、基板の裏面側からパルスレーザー光線を照射してボンディングパッドに達するビアホールを形成する際に、基板に形成されたビアホールがボンディングパッドに達した時点でパルスレーザー光線の照射を停止することが困難であり、ボンディングパッドを貫通したり、ビアホールがボンディングパッドに達しないという問題がある。 Thus, since the thickness of the substrate is not the same in all regions where a plurality of bonding pads are formed, it is formed on the substrate when forming a via hole reaching the bonding pad by irradiating a pulse laser beam from the back side of the substrate. When the formed via hole reaches the bonding pad, it is difficult to stop the irradiation of the pulsed laser beam, and there is a problem that the bonding hole does not penetrate or the via hole does not reach the bonding pad.
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、ボンディングパッドに穴を開けることなくウエーハの基板にボンディングパッドに達するビアホールを形成することができるビアホールの加工方法および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-described facts, and a main technical problem thereof is a via hole processing method and laser capable of forming a via hole reaching the bonding pad on a wafer substrate without making a hole in the bonding pad. It is to provide a processing apparatus.
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、基板の表面に複数のデバイスが形成されているとともにデバイスにボンディングパッドが形成されているウエーハに、基板の裏面側からパルスレーザー光線を照射してボンディングパッドに達するビアホールを形成するビアホールの加工方法であって、
ウエーハの基板の該ボンディングパッドが形成された領域の厚みを計測する厚み計測工程と、
ウエーハの基板の裏面側からパルスレーザー光線を照射して基板にレーザー加工孔を形成するレーザー加工孔形成工程と、を含み、
該レーザー加工孔形成工程は、該厚み計測工程によって計測された基板の厚みと、パルスレーザー光線の1パルス当たりのエネルギーに基づいて、パルスレーザー光線のショット数を決定する、
ことを特徴とするビアホールの加工方法が提供される。
In order to solve the above main technical problem, according to the present invention, a wafer having a plurality of devices formed on the surface of the substrate and bonding pads formed on the device is irradiated with a pulsed laser beam from the back side of the substrate. A via hole processing method for forming a via hole reaching a bonding pad,
A thickness measuring step for measuring the thickness of the region of the wafer substrate where the bonding pads are formed;
A laser processing hole forming step of forming a laser processing hole in the substrate by irradiating a pulse laser beam from the back side of the wafer substrate;
The laser processing hole forming step determines the number of shots of the pulse laser beam based on the thickness of the substrate measured by the thickness measurement step and the energy per pulse of the pulse laser beam.
A method for processing a via hole is provided.
また、本発明によれば、基板の表面に複数のデバイスが形成されているとともにデバイスに複数のボンディングパッドが形成されているウエーハに、基板の裏面側からパルスレーザー光線を照射してボンディングパッドに達するビアホールを形成するレーザー加工装置であって、
ウエーハ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ウエーハ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、ウエーハの基板の厚みを計測する厚み計測手段と、該厚み計測手段によって計測されたウエーハの基板の厚みに基づいて該レーザー光線照射手段を制御する制御手段と、を具備し、
該厚み計測手段は、該ウエーハの基板の複数のボンディングパッドが形成されている領域の厚みを計測し、
該制御手段は、該厚み計測手段から送られる該ウエーハの基板の複数のボンディングパッドが形成されている領域の厚みと、パルスレーザー光線の1パルス当たりのエネルギーに基づいてパルスレーザー光線のショット数を設定した制御マップを作成し、該レーザー光線照射手段を作動して基板の裏面側からボンディングパッドが形成されている領域にパルスレーザー光線を照射する際に該制御マップに基づいてパルスレーザー光線のショット数を決定する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
Further, according to the present invention, a wafer having a plurality of devices formed on the surface of the substrate and a plurality of bonding pads formed on the device is irradiated with a pulse laser beam from the back side of the substrate to reach the bonding pads. A laser processing apparatus for forming a via hole,
A chuck table for holding a wafer, a laser beam irradiation means for irradiating a wafer held on the chuck table with a pulsed laser beam, a thickness measuring means for measuring the thickness of a wafer substrate, and a wafer measured by the thickness measuring means Control means for controlling the laser beam irradiation means based on the thickness of the substrate,
The thickness measuring means measures the thickness of an area where a plurality of bonding pads are formed on the wafer substrate,
The control means sets the number of shots of the pulse laser beam based on the thickness of the region where the plurality of bonding pads of the wafer substrate sent from the thickness measurement means are formed and the energy per pulse of the pulse laser beam. Create a control map, determine the number of shots of the pulse laser beam based on the control map when activating the laser beam irradiation means to irradiate the region where the bonding pad is formed from the back side of the substrate,
A laser processing apparatus is provided.
本発明によるビアホールの加工方法およびレーザー加工装置においては、ウエーハの基板のボンディングパッドが形成された領域の厚みを計測し、計測された厚みと、パルスレーザー光線の1パルス当たりのエネルギーに基づいてパルスレーザー光線のショット数を設定し、基板の裏面側からパルスレーザー光線を照射する際に設定されたショット数のパルスレーザー光線を照射するので、ボンディングパッドに穴を開けることなくウエーハの基板にボンディングパッドに達するビアホールを形成することができる。 In the via hole processing method and laser processing apparatus according to the present invention, the thickness of the region of the wafer substrate where the bonding pads are formed is measured, and the pulse laser beam is based on the measured thickness and the energy per pulse of the pulse laser beam. The number of shots is set, and when the pulse laser beam is irradiated from the back side of the substrate, the set number of shots is irradiated. Can be formed.
以下、本発明によるビアホールの加工方法および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。 Hereinafter, preferred embodiments of a method for processing a via hole and a laser processing apparatus according to the present invention will be described 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(X軸方向)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(X軸方向)と直交する矢印Yで示す割り出し送り方向(Y軸方向)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、該レーザー光線照射ユニット支持機構4に矢印Zで示す方向(Z軸方向)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 and a
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(X軸方向)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(X軸方向)に移動可能に配設された第1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(Y軸方向)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
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(Y軸方向)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(X軸方向)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(X軸方向)に移動させるための加工送り手段37を具備している。この加工送り手段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1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(X軸方向)に移動せしめられる。
The first sliding
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の加工送り量即ちX軸方向位置を検出するためのX軸方向位置検出手段374を備えている。X軸方向位置検出手段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X軸方向位置検出手段374の読み取りヘッド374bは、図示の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の加工送り量即ちX軸方向の位置を検出する。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の加工送り量即ちX軸方向の位置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の加工送り量即ちX軸方向の位置を検出することもできる。
The laser processing apparatus in the illustrated embodiment includes X-axis direction position detecting means 374 for detecting the processing feed amount of the chuck table 36, that is, the X-axis direction position. The X-axis direction position detecting means 374 is a
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(Y軸方向)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(Y軸方向)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。この第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(Y軸方向)に移動せしめられる。
The second sliding
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即ちY軸方向位置を検出するためのY軸方向位置検出手段384を備えている。このY軸方向位置検出手段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Y軸方向位置検出手段384の読み取りヘッド384bは、図示の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の割り出し送り量即ちY軸方向の位置を検出する。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の割り出し送り量即ちY軸方向の位置を検出することもできる。また、上記第1の割り出し送り手段38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の割り出し送り量即ちY軸方向の位置を検出することもできる。
The laser processing apparatus in the illustrated embodiment includes Y-axis direction position detecting means 384 for detecting the indexing processing feed amount of the second sliding
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(Y軸方向)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(Z軸方向)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(Y軸方向)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。この第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、該雄ネジロッド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(Y軸方向)に移動せしめられる。
The laser beam irradiation
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(Z軸方向)に移動可能に支持される。
The laser
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
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およびレーザ光線照射手段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装置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装置52を下方に移動するようになっている。
The laser
上記レーザー光線照射装置52は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング521と、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6と、パルスレーザー光線発振手段6が発振したレーザー光線の光軸を加工送り方向(X軸方向)に偏向する音響光学偏向手段7と、該音響光学偏向手段7を通過したパルスレーザー光線を上記チャックテーブル36に保持された被加工物に照射する集光器8を具備している。
The laser
上記パルスレーザー光線発振手段6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61と、これに付設された繰り返し周波数設定手段62とから構成されている。パルスレーザー光線発振器61は、繰り返し周波数設定手段62によって設定された所定周波数のパルスレーザー光線(LB)を発振する。繰り返し周波数設定手段62は、パルスレーザー光線発振器61が発振するパルスレーザー光線の繰り返し周波数を設定する。
The pulse laser beam oscillating means 6 comprises a pulse
上記音響光学偏向手段7は、レーザー光線発振手段6が発振したレーザー光線(LB)の光軸を加工送り方向(X軸方向)に偏向する音響光学素子71と、該音響光学素子71に印加するRF(radio frequency)を生成するRF発振器72と、該RF発振器72によって生成されたRFのパワーを増幅して音響光学素子71に印加するRFアンプ73と、RF発振器72によって生成されるRFの周波数を調整する偏向角度調整手段74と、RF発振器72によって生成されるRFの振幅を調整する出力調整手段75を具備している。上記音響光学素子71は、印加されるRFの周波数に対応してレーザー光線の光軸を偏向する角度を調整することができるとともに、印加されるRFの振幅に対応してレーザー光線の出力を調整することができる。なお、上記偏向角度調整手段74および出力調整手段75は、後述する制御手段によって制御される。
The acoustooptic deflecting means 7 includes an acoustooptic element 71 that deflects the optical axis of the laser beam (LB) oscillated by the
また、図示の実施形態におけるレーザー光線照射装置52は、上記音響光学素子71に所定周波数のRFが印加された場合に、図2において破線で示すように音響光学素子71によって偏向されたレーザー光線を吸収するためのレーザー光線吸収手段76を具備している。
Further, the laser
上記集光器8はケーシング521の先端に装着されており、上記音響光学偏向手段7によって偏向されたパルスレーザー光線を下方に向けて方向変換する方向変換ミラー81と、該方向変換ミラー81によって方向変換されたレーザー光線を集光する集光レンズ82を具備している。
The
図示の実施形態におけるレーザー照射手段52は以上のように構成されており、以下その作用について図2を参照して説明する。
音響光学偏向手段7の偏向角度調整手段74に後述する制御手段から例えば5Vの電圧が印加され、音響光学素子71に5Vに対応する周波数のRFが印加された場合には、パルスレーザー光線発振手段6から発振されたパルスレーザー光線は、その光軸が図2において1点鎖線で示すように偏向され集光点Paに集光される。また、偏向角度調整手段74に後述する制御手段から例えば10Vの電圧が印加され、音響光学素子71に10Vに対応する周波数のRFが印加された場合には、パルスレーザー光線発振手段6から発振されたパルスレーザー光線は、その光軸が図2において実線で示すように偏向され、上記集光点Paから加工送り方向(X軸方向)に図2において左方に所定量変位した集光点Pbに集光される。一方、偏向角度調整手段74に後述する制御手段から例えば15Vの電圧が印加され、音響光学素子71に15Vに対応する周波数のRFが印加された場合には、パルスレーザー光線発振手段6から発振されたパルスレーザー光線は、その光軸が図2において2点鎖線で示すように偏向され、上記集光点Pbから加工送り方向(X軸方向)に図2において左方に所定量変位した集光点Pcに集光される。また、音響光学偏向手段7の偏向角度調整手段74に後述する制御手段から例えば0Vの電圧が印加され、音響光学素子71に0Vに対応する周波数のRFが印加された場合には、パルスレーザー光線発振手段6から発振されたパルスレーザー光線は、図2において破線で示すようにレーザー光線吸収手段76に導かれる。このように、音響光学素子71によって偏向されたレーザー光線は、偏向角度調整手段74に印加される電圧に対応して加工送り方向(X軸方向)に偏向せしめられる。
The laser irradiation means 52 in the illustrated embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described below with reference to FIG.
When, for example, a voltage of 5V is applied to the deflection angle adjusting means 74 of the acoustooptic deflecting means 7 from a control means described later, and an RF having a frequency corresponding to 5V is applied to the acoustooptic element 71, the pulsed laser beam oscillating means 6 is applied. The pulse laser beam oscillated from is deflected as indicated by a one-dot chain line in FIG. In addition, when a voltage of, for example, 10 V is applied to the deflection angle adjusting unit 74 from a control unit which will be described later, and an RF having a frequency corresponding to 10 V is applied to the acousto-optic element 71, the pulse laser
図1に戻って説明を続けると、図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、集光器8に隣接して配設され、チャックテーブル36に保持された被加工物の厚みを計測するための厚み計測手段9を備えている。この厚み計測手段9としては、市販されている反射分光式の厚み計測器等の非接触式厚み計測器を用いることが望ましい。即ち、反射分光式の厚み計測器は、被加工物に対して透過性を有するレーザー光線を照射し、被加工物の上面および下面で反射した反射光に基づいて被加工物の厚みを求める。この厚み計測手段9は、計測信号を後述する制御手段に送る。
Referring back to FIG. 1, the laser processing apparatus in the illustrated embodiment is disposed adjacent to the
図1に基づいて説明を続けると、図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、制御手段20を具備している。制御手段20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)201と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ(ROM)202と、後述する制御マップや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)203と、カウンター204と、入力インターフェース205および出力インターフェース206とを備えている。制御手段20の入力インターフェース205には、上記X軸方向位置検出手段374、Y軸方向位置検出手段384、厚み計測手段9および撮像手段10等からの検出信号が入力される。そして、制御手段20の出力インターフェース206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、パルスレーザー光線照射手段52、表示手段200等に制御信号を出力する。
Continuing with the description based on FIG. 1, the laser processing apparatus in the illustrated embodiment includes a control means 20. The control means 20 is constituted by a computer, and a central processing unit (CPU) 201 that performs arithmetic processing according to a control program, a read-only memory (ROM) 202 that stores a control program and the like, a control map and a work piece to be described later. A readable / writable random access memory (RAM) 203 that stores design value data, calculation results, and the like, a
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、以下その作用について説明する。
図3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30の平面図が示されている。図3に示す半導体ウエーハ30は、シリコン基板300の表面300aに格子状に配列された複数の分割予定ライン301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302がそれぞれ形成されている。この各デバイス302は、全て同一の構成をしている。デバイス302の表面にはそれぞれ図4に示すように複数のボンディングパッド303(303a〜303j)が形成されている。このボンディングパッド303(303a〜303j)は、図示の実施形態においてはアルミニウム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、303aと303f、303bと303g、303cと303h、303dと303i、303eと303jは、X方向位置が同一である。このように各デバイス302に形成されたボンディングパッド303(303a〜303j)のX,Y座標値は、その設計値のデータが上記ランダムアクセスメモリ(RAM)203に格納されている。
The laser processing apparatus in the illustrated embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described below.
FIG. 3 shows a plan view of a
上述したレーザー加工装置を用い、半導体ウエーハ30に形成された各デバイス302のボンディングパッド303(303a〜303j)部にレーザー加工孔(ビアホール)を形成するレーザー加工の実施形態について説明する。
半導体ウエーハ30は、図5に示すように環状のフレーム40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50に表面300aを貼着する。従って、半導体ウエーハ30は、裏面300bが上側となる。このようにして環状のフレーム40に保護テープ50を介して支持された半導体ウエーハ30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50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30は、保護テープ50を介してチャックテーブル36上に吸引保持される。従って、半導体ウエーハ30は、裏面300bを上側にして保持される。また、環状のフレーム40は、クランプ362によって固定される。
An embodiment of laser processing in which a laser processing hole (via hole) is formed in the bonding pad 303 (303a to 303j) of each
As shown in FIG. 5, the
上述したように半導体ウエーハ30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10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10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30は、図6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30に形成されている格子状の分割予定ライン301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工程を実施する。即ち、撮像手段10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30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。このとき、半導体ウエーハ30の分割予定ライン301が形成されている表面300aは下側に位置しているが、撮像手段10が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子(赤外線CCD)等で構成された撮像手段を備えているので、半導体ウエーハ30の裏面300bから透かして分割予定ライン301を撮像することができる。このようにしてアライメント工程が実施されたチャックテーブル36上の半導体ウエーハ30は、図6に示す座標値に位置付けられたことになる。
As described above, the chuck table 36 that sucks and holds the
次に、半導体ウエーハ30のシリコン基板300の各デバイス302に形成された各ボンディングパッド303(303a〜303j)部の厚みを検出する厚み検出工程を実施する。厚み検出工程は、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、上記ランダムアクセスメモリ(RAM)203に格納されている図6に示す半導体ウエーハ30に形成されたデバイス302における最上位の行E1の最左端のデバイス302に形成されたボンディングパッド303aの座標値を厚み計測手段9の直下に位置付ける。このようにボンディングパッド303aの座標値が厚み計測手段9の直下に位置付けられた状態が図7に示す状態である。図7に示す状態から制御手段20は、厚み計測手段9を作動してボンディングパッド303aの座標値における半導体ウエーハ30のシリコン基板300の厚みを計測する。即ち、厚み計測手段9は反射分光式の厚み計測器からなっており、半導体ウエーハ30のシリコン基板300に対して透過性を有するレーザー光線を照射し、半導体ウエーハ30のシリコン基板300の上面(裏面)および下面(表面)で反射した反射光に基づいて半導体ウエーハ30のシリコン基板300の厚みを計測し、計測信号を制御手段20に送る。そして、制御手段20は、計測された厚み(t)をランダムアクセスメモリ(RAM)203に格納する。このようにしてボンディングパッド303aの座標値におけるシリコン基板300の厚みの計測を開始したならば、チャックテーブル36を図7において矢印X1で示す方向に所定の移動速度で移動せしめる。そして、ボンディングパッド303aに隣接するボンディングパッド303bが位置する座標値が厚み計測手段9の直下に達したならば、厚み計測手段9を作動した半導体ウエーハ30のシリコン基板300の厚みを計測し、計測信号を制御手段20に送る。
Next, a thickness detection step of detecting the thickness of each bonding pad 303 (303a to 303j) formed on each
以上のようにして半導体ウエーハ30のシリコン基板300の各デバイス302に形成された各ボンディングパッド303(303a〜303j)部の厚みを検出する厚み検出工程を実施することにより、制御手段20は図8に示すように各ボンディングパッド303(303a〜303j)が位置する座標値におけるシリコン基板300の厚み(t)に関するデータを作成し、ランダムアクセスメモリ(RAM)203に格納する。
By performing the thickness detection step of detecting the thickness of each bonding pad 303 (303a to 303j) formed on each
上述した各ボンディングパッド303(303a〜303j)が位置する座標値におけるシリコン基板300の厚み(t)に関するデータを作成したならば、制御手段20は各ボンディングパッド303(303a〜303j)が位置する座標値に照射するパルスレーザー光線のショット数を求める。このショット数はパルスレーザー光線の1ショット当たり加工量に基づいて求められる。即ち、後述するレーザー加工孔(ビアホール)を穿孔する穿孔工程を実施するパルスレーザー光線のパルスエネルギーが10μJの場合、半導体ウエーハ30のシリコン基板300はパルスレーザー光線の1ショット当たり1μm穿孔される。このようにパルスレーザー光線の1ショット当たりに加工される穿孔量が決まれば、制御手段20は上記厚み検出工程において作成された各ボンディングパッド303(303a〜303j)が位置する座標値におけるシリコン基板300の厚み(t)に対応したパルスレーザー光線のショット数を求め、図9に示すように制御マップを作成し、ランダムアクセスメモリ(RAM)203に格納する。
If data relating to the thickness (t) of the
次に、半導体ウエーハ30の各デバイス302に形成された各ボンディングパッド303(303a〜303j)部にレーザー加工孔304(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、上記ランダムアクセスメモリ(RAM)203に格納されている図6に示す半導体ウエーハ30に形成されたデバイス302における最上位の行E1の最左端のデバイス302に形成されたボンディングパッド303aの座標値をレーザー光線照射手段52の集光器8の直下に位置付ける。このようにボンディングパッド303aが位置する座標値が集光器8の直下に位置付けられた状態を図10の(a)に示す。図10の(a)に示す状態から制御手段20は、チャックテーブル36を図10の(a)において矢印X1で示す方向に所定の移動速度で加工送りするように上記加工送り手段37を制御すると同時に、レーザー光線照射手段52を作動し集光器8からパルスレーザー光線を照射する。なお、集光器8から照射されるレーザー光線の集光点Pは、半導体ウエーハ30の上面付近に合わせる。このとき、制御手段20は、X軸方向位置検出手段374の読み取りヘッド374bからの検出信号に基いて音響光学偏向手段7の偏向角度調整手段74および出力調整手段75を制御するための制御信号を出力する。
Next, a drilling step of drilling laser processed holes 304 (via holes) in the bonding pad 303 (303a to 303j) portions formed in each
一方、RF発振器72は偏向角度調整手段74および出力調整手段75からの制御信号に対応したRFを出力する。RF発振器72から出力されたRFのパワーは、RFアンプ73によって増幅され音響光学素子71に印加される。この結果、音響光学素子71は、パルスレーザー光線発振手段6から発振されたパルスレーザー光線の光軸を図2において1点鎖線で示す位置から2点差線で示す位置までの範囲で偏向するとともに、パルスレーザー光線発振手段6から発振されたパルスレーザー光線の出力を調整する。この結果、ボンディングパッド303aが位置する座標値に所定出力のパルスレーザー光線を照射することができる。
On the other hand, the RF oscillator 72 outputs RF corresponding to the control signals from the deflection angle adjusting means 74 and the output adjusting means 75. The RF power output from the RF oscillator 72 is amplified by the RF amplifier 73 and applied to the acoustooptic device 71. As a result, the acoustooptic device 71 deflects the optical axis of the pulse laser beam oscillated from the pulse laser beam oscillating means 6 in a range from the position indicated by the one-dot chain line to the position indicated by the two-dot difference line in FIG. The output of the pulse laser beam oscillated from the oscillation means 6 is adjusted. As a result, a pulse laser beam with a predetermined output can be irradiated to the coordinate value where the
上記穿孔工程における加工条件の一例について説明する。
光源 :LD励起QスイッチNd:YVO4
波長 :355nm
パルスエネルギー :10μJ
集光スポット径 :φ70μm
An example of processing conditions in the drilling step will be described.
Light source: LD excitation Q switch Nd: YVO4
Wavelength: 355nm
Pulse energy: 10μJ
Condensing spot diameter: φ70μm
上述した穿孔工程を実施している際に、制御手段20は穿孔工程を実施しているボンディングパッド303が位置する座標値におけるパルスレーザー光線のショット数に達したならば、音響光学偏向手段7の偏向角度調整手段74に0Vの電圧を印加し、音響光学素子71に0Vに対応する周波数のRF印加し、パルスレーザー光線発振手段6から発振されたパルスレーザー光線を図2において破線で示すようにレーザー光線吸収手段76に導く。従って、パルスレーザー光線がチャックテーブル36に保持された半導体ウエーハ30に照射されない。
When performing the above-described drilling process, the control means 20 deflects the acousto-optic deflection means 7 if the number of shots of the pulsed laser beam at the coordinate value where the
一方、制御手段20は、X軸方向位置検出手段374の読み取りヘッド374bからの検出信号を入力しており、この検出信号をカウンター204によってカウントしている。そして、カウンター204によるカウント値が次のボンディングパッド303が位置する座標値に達したら、制御手段20はレーザー光線照射手段52を制御し上記穿孔工程を実施する。その後も制御手段20は、カウンター204によるカウント値がボンディングパッド303が位置する座標値に達する都度、制御手段20はレーザー光線照射手段52を作動し上記穿孔工程を実施する。そして、図10の(b)で示すように半導体ウエーハ30のE1行の最右端のデバイス302に形成されたボンディングパッド303における図10の(b)において最右端の電極303e位置に上記穿孔工程を実施したら、上記加工送り手段37の作動を停止してチャックテーブル36の移動を停止する。この結果、半導体ウエーハ30のシリコン基板300には、図10の(b)で示すようにボンディングパッド303に達する加工孔304が形成される。このように、上記穿孔工程においては、シリコン基板300の厚み(t)に対応したショット数のパルスレーザー光線を照射するので、図10の(b)に示すように半導体ウエーハ30のシリコン基板300にはボンディングパッド303を溶融することなくボンディングパッド303に達する加工孔304を形成することができる。以上のようにして、半導体ウエーハ30のシリコン基板300に形成された全てのボンディングパッド303部に穿孔工程を実施する。
On the other hand, the control means 20 receives a detection signal from the reading
2:静止基台
3:チャックテーブル機構
31:案内レール
36:チャックテーブル
37:加工送り手段
374:X軸方向位置検出手段
38:第1の割り出し送り手段
384:Y軸方向位置検出手段
4:レーザー光線照射ユニット支持機構
41:案内レール
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
6:パルスレーザー光線発振手段
61:パルスレーザー光線発振器
62:繰り返し周波数設定手段
7:音響光学偏向手段
71:音響光学素子
72:RF発振器
73:RFアンプ
74:偏向角度調整手段
75:出力調整手段
76:レーザー光線吸収手段
8:集光器
9:厚み計測手段
10:撮像手段
20:制御手段
30:半導体ウエーハ
301:分割予定ライン
302:デバイス
303:ボンディングパッド
304:レーザー加工孔
40:環状のフレーム
50:保護テープ
2: Stationary base 3: Chuck table mechanism 31: Guide rail 36: Chuck table 37: Processing feed means 374: X-axis direction position detection means 38: First index feed means 384: Y-axis direction position detection means 4: Laser beam Irradiation unit support mechanism 41: guide rail 42: movable support base 43: second index feeding means 5: laser beam irradiation unit 51: unit holder 52: laser beam irradiation means 6: pulse laser beam oscillation means 61: pulse laser beam oscillator 62: repetition Frequency setting means 7: Acoustooptic deflecting means 71: Acoustooptic element 72: RF oscillator 73: RF amplifier 74: Deflection angle adjusting means 75: Output adjusting means 76: Laser beam absorbing means 8: Condenser 9: Thickness measuring means 10: Imaging means 20: Control means 30: Semiconductor wafer 301: Split planned line 302: Device 303: bonding pad 304: laser processed hole 40: an annular frame 50: Protection Tape
Claims (2)
ウエーハの基板のボンディングパッドが形成された領域の厚みを計測する厚み計測工程と、
ウエーハの基板の裏面側からパルスレーザー光線を照射して基板にレーザー加工孔を形成するレーザー加工孔形成工程と、を含み、
該レーザー加工孔形成工程は、該厚み計測工程によって計測された基板の厚みと、パルスレーザー光線の1パルス当たりのエネルギーに基づいて、パルスレーザー光線のショット数を決定する、
ことを特徴とするビアホールの加工方法。 A via hole processing method that forms a via hole reaching a bonding pad by irradiating a wafer on which a plurality of devices are formed on the surface of the substrate and a bonding pad is formed on the device by irradiating a pulse laser beam from the back side of the substrate. And
A thickness measuring step for measuring the thickness of the area where the bonding pads of the wafer substrate are formed;
A laser processing hole forming step of forming a laser processing hole in the substrate by irradiating a pulse laser beam from the back side of the wafer substrate;
The laser processing hole forming step determines the number of shots of the pulse laser beam based on the thickness of the substrate measured by the thickness measurement step and the energy per pulse of the pulse laser beam.
A method for processing a via hole.
ウエーハ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ウエーハ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、ウエーハの基板の厚みを計測する厚み計測手段と、該厚み計測手段によって計測されたウエーハの基板の厚みに基づいて該レーザー光線照射手段を制御する制御手段と、を具備し、
該厚み計測手段は、ウエーハの基板の複数のボンディングパッドが形成されている領域の厚みを計測し、
該制御手段は、該厚み計測手段から送られるウエーハの基板の複数のボンディングパッドが形成されている領域の厚みと、パルスレーザー光線の1パルス当たりのエネルギーに基づいてパルスレーザー光線のショット数を設定した制御マップを作成し、該レーザー光線照射手段を作動して基板の裏面側からボンディングパッドが形成されている領域にパルスレーザー光線を照射する際に該制御マップに基づいてパルスレーザー光線のショット数を決定する、
ことを特徴とするレーザー加工装置。 Laser processing equipment that forms a via hole that reaches a bonding pad by irradiating a wafer with multiple devices formed on the surface of the substrate and multiple bonding pads formed on the device by irradiating a pulse laser beam from the back side of the substrate. There,
A chuck table for holding a wafer, a laser beam irradiation means for irradiating a wafer held on the chuck table with a pulsed laser beam, a thickness measuring means for measuring the thickness of a wafer substrate, and a wafer measured by the thickness measuring means Control means for controlling the laser beam irradiation means based on the thickness of the substrate,
The thickness measuring means measures the thickness of a region where a plurality of bonding pads are formed on a wafer substrate,
The control means is a control in which the number of shots of the pulse laser beam is set based on the thickness of the region where the plurality of bonding pads are formed on the wafer substrate sent from the thickness measuring means and the energy per pulse of the pulse laser beam. A map is created, and the number of shots of the pulse laser beam is determined based on the control map when the laser beam irradiation means is operated to irradiate the region where the bonding pad is formed from the back side of the substrate.
Laser processing equipment characterized by that.
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