JP2020066045A - レーザー加工方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】デバイスの電極パッドに対応する基板の裏面からレーザー光線を照射して適正に細孔を形成することができるレーザー加工方法を提供する。【解決手段】本発明によれば、電極パッド12aを備えたデバイス12が表面に形成された基板10の裏面10bにレーザー光線LBを照射して電極パッド12aに至る細孔16を形成するレーザー加工方法であり、レーザー光線照射工程と、レーザー光照射によって基板10に細孔16が形成されると共に基板10から発せられる第一のプラズマ光と電極パッド12aから発せられる第二のプラズマ光とを検出する検出工程と、該第二のプラズマ光を検出した際、レーザー光線LBの照射を停止するレーザー照射終了工程と、を少なくとも含み、該レーザー光線照射工程で照射されるレーザー光線LBのピークパワー密度を、175GW/cm2以下100GW/cm2以上に設定するレーザー加工方法。【選択図】図4

Description

本発明は、基板の裏面にレーザー光線を照射して電極パッドに至る細孔を形成するレーザー加工方法に関する。
IC、LSI等のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは、ダイシング装置、レーザー加工装置によって個々のデバイスチップに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
近年では、該デバイスが形成された基板の裏面側から、該デバイスに形成された電極パッドの裏面に達する細孔(ビアホール)を形成し、その後、該細孔にアルミニウム等の導電性部材を埋設して上下にデバイスを積層することでデバイスの高機能化が図られている。
本出願人は、上記した細孔を形成すべく、デバイスの電極パッドに対応する基板の裏面にレーザー光線を照射して細孔を形成する技術を提案している(特許文献1を参照。)。この特許文献1に記載された技術では、デバイスが表面に形成された基板の裏面にレーザー光線を照射することで発せられるプラズマ光と、レーザー光線が電極パッドに達することで発せられるプラズマ光とを検出し、電極パッドにレーザー光線が到達したことを該プラズマ光により判定することで、電極パッドに穴を開けることなくレーザー光線を停止させようとするものである。
特許第6034030号公報
上記した従来技術によれば、基板の裏面側から照射されたパルス状のレーザー光線が電極パッドに達することで、電極パッドを構成する物質固有のプラズマ光が発生するため、該電極パッドを構成する物質固有のプラズマ光を検出した際に、レーザー光線を停止することができる。しかし、照射されるレーザー光線を適切に設定しないと、細孔の形成と、プラズマ光の検出が適切になされず、その結果、電極パッドにレーザー光線が過剰に照射されることで電極パッドに穴が開いてしまう、又はそもそも、細孔が十分に形成されず、適正に細孔を形成することが困難であるという問題が判明した。
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、デバイスの電極パッドに対応する基板の裏面からレーザー光線を照射して適正に細孔を形成することができるレーザー加工方法を提供することにある。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、電極パッドを備えたデバイスが表面に形成された基板の裏面にレーザー光線を照射して電極パッドに至る細孔を形成するレーザー加工方法であって、電極パッドに対応する裏面からパルス状のレーザー光線を照射するレーザー光線照射工程と、レーザー光線の照射によって基板に細孔が形成されると共に基板から発せられる第一のプラズマ光と電極パッドから発せられる第二のプラズマ光とを検出する検出工程と、該検出工程において、該第二のプラズマ光を検出した際、レーザー光線の照射を停止するレーザー照射終了工程と、を少なくとも含み、該レーザー光線照射工程において、照射されるレーザー光線のピークパワー密度は、175GW/cm以下100GW/cm以上に設定するレーザー加工方法が提供される。
該レーザー光線照射工程において、照射されるレーザー光線のピークパワー密度は、150GW/cm以下125GW/cm以上に設定することが好ましい。
本発明のレーザー加工方法は、電極パッドを備えたデバイスが表面に形成された基板の裏面にレーザー光線を照射して電極パッドに至る細孔を形成するレーザー加工方法であって、電極パッドに対応する裏面からパルス状のレーザー光線を照射するレーザー光線照射工程と、レーザー光線の照射によって基板に細孔が形成されると共に基板から発せられる第一のプラズマ光と電極パッドから発せられる第二のプラズマ光とを検出する検出工程と、該検出工程において、該第二のプラズマ光を検出した際、レーザー光線の照射を停止するレーザー照射終了工程と、を少なくとも含み、該レーザー光線照射工程において、照射されるレーザー光線のピークパワー密度は、175GW/cm以下100GW/cm以上に設定する。これにより、レーザー光線の照射によって生じるプラズマ光が、最新のプラズマ光を妨げることがなく、レーザー光線が電極パッドに細孔が至った際の第二のプラズマ光を充分に検出することができ、電極パッドに穴が開くという問題が解消する。
本実施形態における被加工物としての基板、及び該基板がフレームに支持される態様を示す斜視図である。 図1に示す基板にレーザー加工を施すレーザー加工装置の全体斜視図である。 図2に示すレーザー加工装置に備えられるレーザー光線照射手段、及びプラズマ検出手段の概略を示すブロック図である。 レーザー光線照射工程において基板の裏面から細孔が形成される態様を示す一部拡大断面図である。 第一のホトデテクター及び第二のホトデテクターの出力(電圧値)の変化を示すグラフである。 本発明者らによって実施された実験の実験結果を示す表である。
以下、本発明に基づき構成されるレーザー加工方法に係る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。
図1には、本実施形態においてレーザー加工される被加工物として用意される円盤状の基板10の斜視図が示されている。図1に示す基板10は、例えば、厚みが300μmのリチウムタンタレート(LT)で構成され、表面10aに格子状に配列された複数の分割予定ライン14によって複数の領域が区画され、この区画された領域にデバイス12がそれぞれ形成されている。デバイス12の表面には、図1におけるA部を右方に拡大して示すように、略矩形状の複数(10個)の電極パッド12aが形成されている。この電極パッド12aは、500μm×600μm程度の大きさであり、図示の実施形態においては銅(Cu)によって形成されている。用意された基板10は、図1に示すように、環状のフレームFに装着された保護テープTに対して表面10a側を下に、裏面10bを上側にして貼着され支持される。
図2には、本実施形態において基板10に対して細孔を形成すべくレーザー加工を実施するレーザー加工装置1の全体斜視図が示されている。レーザー加工装置1は、フレームFに保護テープTを介して支持された基板10を保持する保持手段20と、保持手段20を移動させる移動手段30と、保持手段20に保持された基板10にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段50と、保持手段20に保持される基板10を撮像する撮像手段60と、基板10から発せられるプラズマ光を検出するプラズマ検出手段70と、を備えている。
保持手段20は、図中に矢印Xで示すX軸方向において移動自在に基台2に載置される矩形状のX軸方向可動板21と、該X軸方向と直交し、該X軸方向と実質水平面を構成する矢印Yで示すY軸方向において移動自在にX軸方向可動板21上に載置される矩形状のY軸方向可動板22と、Y軸方向可動板22の上面に固定された円筒状の支柱24と、支柱24の上端に固定された矩形状のカバー板26とを含む。カバー板26には、カバー板26上に形成された長穴を通って上方に延びる円形状のチャックテーブル28が配設されている。チャックテーブル28の上面には、多孔質材料から形成され実質上水平に延在する円形状の吸着チャック40が配置されている。吸着チャック40は、支柱24の内部を通る流路によって図示しない吸引手段に接続されている。チャックテーブル28には、基板10を支持するフレームFを固定するためのクランプ42が配設されている。
移動手段30は、基台2上に配設され、保持手段20とレーザー光線照射手段50とを相対的に移動させる手段として備えられるものであり、保持手段20をX軸方向に加工送りするX軸移動手段31と、保持手段20をY軸方向に割り出し送りするY軸移動手段32と、を備えている。X軸移動手段31は、パルスモータ31aの回転運動を、ボールねじ31bを介して直線運動に変換してX軸方向可動板21に伝達し、基台2上の案内レール2a、2aに沿ってX軸方向可動板21をX軸方向において進退させる。Y軸移動手段32は、パルスモータ32aの回転運動を、ボールねじ32bを介して直線運動に変換してY軸方向可動板22に伝達し、X軸方向可動板21上の案内レール21a、21aに沿ってY軸方向可動板22をY軸方向において進退させる。さらに、支柱24の内部には図示しない回転駆動手段が収容されており、チャックテーブル28の位置を任意の角度に回転させて制御することが可能に構成されている。なお、図示は省略するが、X軸移動手段31、Y軸移動手段32、及び図示しない回転駆動手段には、位置検出手段が配設されており、基台2上におけるチャックテーブル28のX軸方向の位置、Y軸方向の位置、周方向の回転位置が正確に検出され、後述する制御手段100(図3を参照。)に伝達されることで、制御手段100から指示される指示信号に基づいてX軸移動手段31、Y軸移動手段32、及び図示しない回転駆動手段が駆動され、所望のX座標位置、Y座標位置、及び回転角度θになるようにチャックテーブル28を制御することが可能である。
移動手段30の側方には、枠体4が立設される。枠体4は、基台2上に配設される垂直壁部4a、及び垂直壁部4aの上端部から水平方向に延びる水平壁部4bと、を備えている。枠体4の水平壁部4bの内部には、図示しないレーザー光線照射手段50の光学系が内蔵されている。水平壁部4bの先端部下面には、レーザー光線照射手段50の一部を構成する集光器52が配設されている。
レーザー光線照射手段50は、図3に示すように、レーザー光線LBを発振するパルスレーザー光線発振器51と、パルスレーザー光線発振器51が発振したレーザー光線LBの出力を調整するアッテネータ53と、レーザー光線LBの光路を任意の加工送り方向(X軸方向)に偏向制御する光偏向手段として少なくとも音響光学素子を含む第一の音響光学偏向手段54と、レーザー光線LBの光路を任意の割り出し送り方向(Y軸方向)に偏向制御する光偏向手段として少なくとも音響光学素子を含む第二の音響光学偏向手段55と、第二の音響光学偏向手段55からのレーザー光線LBの光路の方向を変換する反射ミラー56と、を備え、反射ミラー56から反射されたレーザー光線LBの光路を、fθレンズを備えた集光器52に導くように構成されている。上記したパルスレーザー光線発振器51、アッテネータ53、第一の音響光学偏向手段54、第二の音響光学偏向手段55は、制御手段100に接続され、制御手段100から送信される指示信号に基づいてその作動が制御される。
第一の音響光学偏向手段54に対し、制御手段100から例えば5Vの電圧が印加され、図示しない音響光学素子に5Vに対応する周波数が印加された場合には、パルスレーザー光線発振器51から発振されたレーザー光線LBは、その光軸が図3においてLBaで示すように偏向され集光点Paに集光される。また、第一の音響光学偏向手段54に制御手段100から例えば10Vの電圧が印加され、該音響光学素子に10Vに対応する周波数が印加された場合には、パルスレーザー光線発振器51から発振されたレーザー光線LBは、その光軸が図3においてLBbで示すように偏向され、上記集光点Paから図3において右方に所定量変位した集光点Pbに集光される。さらに、第一の音響光学偏向手段54に制御手段100から例えば15Vの電圧が印加され、該音響光学素子に15Vに対応する周波数が印加された場合には、パルスレーザー光線発振器51から発振されたレーザー光線LBは、図3においてLBcで示すように偏向され、上記集光点Pbから図3においてさらに右方に所定量変位した集光点Pcに集光される。第二の音響光学偏向手段55は、上記した第一の音響光学偏向手段54に対し、偏向方向が基板10上の割り出し送り方向(Y軸方向:図面に対して垂直な方向)である点でのみ相違し、それ以外は同様の動作をするように構成されている。このように、第一の音響光学偏向手段54、及び第二の音響光学偏向手段55によって偏向されるレーザー光線LBは、印加される電圧に対応して加工送り方向(X軸方向)、割り出し送り方向(Y軸方向)の所定の範囲において任意の位置に偏向させることができる。
制御手段100は、コンピュータにより構成され、制御プログラムに従って演算を実行する中央演算処理装置(CPU)と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ(ROM)と、検出した検出値、演算結果等を格納するための読み書き可能なランダムアクセスメモリ(RAM)と、入力インターフェース、及び出力インターフェースとを備えている。制御手段100には、上記したレーザー光線照射手段50のみならず、移動手段30、撮像手段60、及びプラズマ光検出手段70等が接続され、各作動手段は、制御手段100からの指示信号により制御可能に構成されている。
図1に戻り説明を続けると、撮像手段60は、水平壁部4bの先端部下面において、集光器52のX軸方向で隣接した位置に配設される。撮像手段60は、可視光線により撮像する通常の撮像素子、被加工物を照明する照明手段、赤外線撮像素子、及び赤外線照射手段等を備え、撮像手段60により撮像された画像情報は、制御手段100に送信される。撮像手段60は、レーザー加工を実施する際に、基板10と集光器52との位置合わせ(アライメント)を実施する際に使用されると共に、デバイス12に形成された各電極パッド12aの位置を検出するために使用される。
プラズマ光検出手段70の本体部は、枠体4の水平壁部4bに収容されており、プラズマ光検出手段70の一部を構成するプラズマ受光手段71が枠体4の水平壁部4bの先端部下面において、集光器52のX軸方向で隣接した位置であって、撮像手段60とは反対側の位置に取り付けられる。このプラズマ光検出手段70は、図3に示すようにレーザー光線照射手段50の集光器52から照射されるレーザー光線LBがチャックテーブル40に保持された基板10に照射されることによって発生するプラズマ光を受光するプラズマ受光手段71と、プラズマ受光手段71によって受光されたプラズマ光を第一の光路72aと第二の光路72bに分岐するビームスプリッター72と、第一の光路72aに配設され波長が第一の設定波長(基板10の基板を形成するリチウムタンタレートが発する波長)の光のみを通過させる第一のバンドパスフィルター73と、第一のバンドパスフィルター73を通過した光を受光して光強度信号を出力する第一のホトデテクター74と、第二の光路72bに配設された方向変換ミラー75と、方向変換ミラー75によって方向変換された波長が第二の設定波長(電極パッド12を形成する銅が発する波長)の光のみを通過させる第二のバンドパスフィルター76と、第二のバンドパスフィルター76を通過した光を受光して光強度信号を出力する第二のホトデテクター77とを備えている。上記したプラズマ受光手段71は、図示しない集光レンズと、該集光レンズを収容するレンズケースとからなっている。
上記した第一のバンドパスフィルター73は、図示の実施形態においてはリチウムタンタレートから発せられる第一のプラズマ光の波長(670nm)のみを通過させるために波長が660〜680nmの範囲の光を通過させるようになっている。また、上記した第二のバンドパスフィルター76は図示の実施形態においては銅から発せられる第二のプラズマ光の波長(515nm)のみを通過させるために波長が510〜520nmの範囲の光を通過させるようになっている。第一のホトデテクター74、及び第二のホトデテクター77は、受光した光強度に対応する電圧値の信号を制御手段100に出力する。
本実施形態で使用されるレーザー加工装置1は概ね上記したように構成されており、上記したレーザー加工装置1を用い、基板10に形成された各デバイス12の電極パッド12aに対応する位置に、基板10の裏面10b側から電極パッド12aに達する細孔(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。
基板10は、上記したように、裏面10b側を上側にして環状のフレームFに保護テープTを介して支持されており、図2に示すレーザー加工装置1のチャックテーブル28の吸着チャック40上に保護テープT側を下にして載置する。そして、基板10は、図示しない吸引手段を作動することにより、保護テープTを介してチャックテーブル28に吸引保持され、環状のフレームFは、クランプ42によって固定される。
上述したように基板10を吸引保持したチャックテーブル28は、X軸移動手段31によって撮像手段60の直下に位置付けられる。チャックテーブル28が撮像手段60の直下に位置付けられると、チャックテーブル28に保持された基板10に形成されている格子状の分割予定ライン14がX軸方向とY軸方向に平行に位置付けられているか否かを確認して基板10の方向を調整する。次いで、各デバイス12に形成されている電極パッド12aの座標位置を検出し、レーザー光線LBの照射位置を設定するアライメントを実施する。
上記アライメントが完了したならば、電極パッド12aに対応する裏面10bからレーザー光線LBを照射するレーザー光線照射工程を実施する。
(レーザー光線照射工程)
上記したように、アライメントを終えた状態で、レーザー光線照射工程を実施する。チャックテーブル28に保持された基板10の各デバイス12、電極パッド12aの座標位置は、制御手段100に記憶され管理されており、上記したアライメントが実施されることで、基板10上の電極パッド12aを任意の位置に正確に位置付けることが可能になっている。
ここで、本実施形態におけるレーザー加工条件は、例えば、以下のように設定される。
レーザー光線の波長 :343nm
繰り返し周波数 :50kHz
平均出力 :1.5W
パルスエネルギー :30μJ
パルス幅 :10ps
スポット径 :50μm
上記したレーザー加工条件によって、当該レーザー光線照射工程によって照射されるレーザー光線のピークパワー密度は、150GW/cmに調整されている。この設定において、第一の音響光学偏向手段54、第二の音響光学偏向手段55を適宜制御することにより、図4に示すが如く、基板10の所定の電極パッド12aに対応する裏面10b側の位置からレーザー光線LBを照射して細孔16を形成する。
(検出工程)
上記したレーザー光線照射工程が実施されると共に、基板10を構成するリチウムタンタレートから発せられる第一のプラズマ光と、電極パッド12aから発せられる第二のプラズマ光とを検出する検出工程を実施する。該検出工程について、以下に説明する。
検出工程では、上述したレーザー光線照射工程を実施している状態において、制御手段100に対し、プラズマ検出手段70の第一のホトデテクター74、及び第二のホトデテクター77から光強度信号が電圧値で出力される。図5には、第一プラズマ光の光強度を検出する第一のホトデテクター74から出力される電圧値V(LT)と、第二のプラズマ光の光強度を検出する第二のホトデテクター77から出力される電圧値V(Cu)とが、時間経過とともに示されている。図5において横軸は時間(T)を示し、縦軸は光強度に相当する電圧値(V)を示している。
図5に示すように、基板10の裏面10bから上記した電極パッド12aに対するレーザー光線LBの照射を開始すると、基板10にレーザー光線LBが照射されることで第一のプラズマ光が発生し、第一のホトデテクター74から出力される電圧値V(LT)が上昇し始め、所定の電圧値(例えば2.5V)に到達し、レーザー光線LBが電極パッド12aに到達するまでは、略一定の値で推移する。その後、レーザー光線LBが電極パッド12aに達することで、第一のホトデテクター74によって出力される電圧値V(LT)が下降し始める。
(レーザー照射終了工程)
上記した検出工程によれば、第一のプラズマ光と、第二のプラズマ光の発生状態を検出することができる。この検出工程において第二のプラズマ光を検出することにより、レーザー光線LBの照射を停止するレーザー照射終了工程を実施する。該レーザー照射終了工程について、より具体的に説明する。
レーザー光線LBが電極パッド12aに達した場合、図5に示すように、第二のホトデテクター77によって出力される電圧値V(Cu)が上昇し始める。しかし、上昇直後は、細孔16が電極パッド12aに対して充分に貫通したとはいえず、細孔16に導電性部材を埋設しても導通不良を起こすおそれがある。これに対処すべく、本実施形態では、細孔16が電極パッド12aに対して充分な領域で達したことを検出するため、第二のホトデテクター77から出力される電圧値V(Cu)に対する閾値S(例えば、1.0V)が設定されている。第二のホトデテクター77から出力される電圧値V(Cu)と、この閾値Sとを比較して、電圧値V(Cu)が閾値Sを上回ったことが判定されたならば、細孔16が電極パッド12aに充分な領域で達して、適正な細孔16が形成されたと判断し、制御手段100によって、レーザー光線照射手段50に停止信号を出し、レーザー光線LBの照射を終了させる。なお、閾値Sによる上記判定を行わず、レーザー光線照射工程をそのまま継続して実施すると、破線で示すように、電圧値V(Cu)はさらに上昇し、略一定の電圧値(例えば、2.5V)で推移する状態となる。しかし、ここまで上昇させてしまうと、電極パッド12aに貫通孔が開いてしまう恐れがあるため、閾値Sはこれよりも低い値に設定される。
上記したように、レーザー光線照射工程、検出工程、及びレーザー照射終了工程を、X軸送り手段31によってチャックテーブル28をX軸方向に加工送りしながら実施し、一つの電極パッド12aに対応して電極パッド12aに達する適正な細孔16を形成する。次いで、X軸方向で隣接する次の電極パッド12aが集光器52の直下のレーザー光線LBの照射領域に位置付けられたか否かを判定し、上記と同様のレーザー光線照射工程、検出工程、及びレーザー照射終了工程を実施する。これを繰り返すことにより、X軸方向に配列された全ての電極パッド12aに対して細孔16を形成する。X軸方向に配列された全ての電極パッド12aに対応する細孔16を形成したならば、Y軸移動手段32を作動して、基板10をY軸方向に割り出し送りして、Y軸方向で隣接する電極パッド12aの列に対して、上記したのと同様の一連のレーザー加工を実施する。これらを繰り返すことにより、基板10上に形成された全ての電極パッド12aに対応する適正な細孔16を形成することができる。
上記したように、本実施形態では、上記したレーザー光線照射工程において、照射されるレーザー光線のピークパワー密度を、150GW/cmに設定している。これは、本発明の技術思想により、該レーザー光線照射工程において照射されるレーザー光線のピークパワー密度を、175GW/cm以下100GW/cm以上に設定する必要があるとの知見に基づくものであり、このようなピークパワー密度の条件を設定した根拠について、以下のように説明する。
本発明の発明者らは、電極パッド12aに対応して基板10の裏面10bからレーザー光線LBを照射して適正な細孔16を形成するための適正なレーザー光線のピークパワー密度をについて検討すべく、以下のような実験を行った。実験結果について、図6の表も参照しながら説明する。当該実験では、レーザー光線照射手段50によって基板10の裏面10bから一つの電極パッド12aに対応させて照射される際のレーザー光線LBのピークパワー密度を変更し、各ピークパワー密度に対応して得られる加工結果を図6に示す。なお、以下の各実験において変更を明示したパラメータ以外の加工条件は、上記した実施形態と同様の手順で、下記のレーザー加工条件(基礎条件)に沿って実施しており、以下の説明ではその余の加工手順、加工条件に関する説明は省略している。また、加工結果における「×」は加工が不良だったこと、「〇」は加工が良好になされたこと、「◎」は極めて良好な加工がなされたこと、を示すものである。加工結果の判断については、第二のプラズマ光を検出することによってレーザー光線LBの照射を停止した際の電極パッド12aの状態に基づき判定した。
この実験において基準となるレーザー加工条件(基礎条件)は以下のとおりである。
パルスレーザー光線の波長 :343nm
繰り返し周波数 :50kHz(基準繰り返し周波数)
平均出力 :3W
パルスエネルギー :60μJ
パルス幅 :10ps
スポット径 :50μm
ピークパワー密度 :300GW/cm
<実験1>
上記したレーザー加工条件(基礎条件:平均出力3W、パルスエネルギー60μJ、ピークパワー密度300GW/cm)に沿ってレーザー加工を実施し、第二のプラズマ光を検出することによりレーザー光線LBの照射を停止した。その結果、電極パッド12aには穴が開いた(加工結果:×)。
<実験2>
上記したレーザー加工条件に対し、平均出力2.5W、パルスエネルギー50μJ、ピークパワー密度250GW/cmに調整して、レーザー加工を実施し、第二のプラズマ光を検出することによりレーザー光線LBの照射を停止した。その結果、電極パッド12aには穴が開いた(加工結果:×)。
<実験3>
上記したレーザー加工条件に対し、平均出力2W、パルスエネルギー40μJ、ピークパワー密度200GW/cmに調整して、レーザー加工を実施し、第二のプラズマ光を検出することによりレーザー光線LBの照射を停止した。その結果、電極パッド12aに穴は開かなかったが、大きな凹みが見られた(加工結果:×)。
<実験4>
上記したレーザー加工条件に対し、平均出力1.75W、パルスエネルギー35μJ、ピークパワー密度175GW/cmに調整して、レーザー加工を実施し、第二のプラズマ光を検出することによりレーザー光線LBの照射を停止した。その結果、電極パッド12aに僅かな凹みは見られたが、電極パッド12aに穴は開かなかった(加工結果:○)。
<実験5>
上記したレーザー加工条件に対し、平均出力1.5W、パルスエネルギー30μJ、ピークパワー密度150GW/cmに調整して、レーザー加工を実施し、第二のプラズマ光を検出することによりレーザー光線LBの照射を停止した。その結果、電極パッド12aに凹みは見られず、穴も開かなかった(加工結果:◎)。
<実験6>
上記したレーザー加工条件に対し、平均出力1.25W、パルスエネルギー25μJ、ピークパワー密度125GW/cmに調整して、レーザー加工を実施し、第二のプラズマ光を検出することによりレーザー光線LBの照射を停止した。その結果、電極パッド12aに凹みは見られず、穴も開かなかった(加工結果:◎)。
<実験7>
上記したレーザー加工条件に対し、平均出力1W、パルスエネルギー20μJ、ピークパワー密度100GW/cmに調整して、レーザー加工を実施し、第二のプラズマ光を検出することによりレーザー光線LBの照射を停止した。その結果、電極パッド12aに凹みは見られず、穴も開かなかったが、レーザー光線照射を停止するまでに実験5に対して、2倍以上の時間が掛かった(加工結果:○)。
<実験8>
上記したレーザー加工条件に対し、平均出力0.75W、パルスエネルギー15μJ、ピークパワー密度75GW/cmに調整して、レーザー加工を実施したが、実用的な時間内に電極パッド12aに細孔16が到達せず、第二のプラズマ光を検出できなかった(加工結果:×)。
<結論>
上記した実験結果(図6を参照)から、本発明者らは、レーザー光線照射工程において照射されるレーザー光線のピークパワー密度を、175GW/cm以下100GW/cm以上に設定することによって、先に照射されたレーザー光線によって生じるプラズマ光に妨げられることなくレーザー光線LBが基板10に対して照射され、最新のプラズマ光を確実に検出することができ、その結果、細孔16を適正に形成できることを見出した。さらに、レーザー光線照射工程において照射されるレーザー光線のピークパワー密度を、150GW/cm以下125GW/cm以上に設定することによって、電極パッド12aに凹みを生じさせることなく、電極パッド12aに細孔16が至ったことをプラズマ光の検出により適切に判定し、さらに良質な細孔16を形成できることも見出した。
上記した実施形態では、基板10をリチウムタンタレートにより構成した例を示したが、本発明はこれらに限定されない。基板10をシリコン、リチウムナイオベート(LN)、ガラス等、他の部材により構成することもできる。その場合は、基板10として採用する物質に応じて第一のプラズマ光の波長も変化するため、これに対応すべくビームスプリッター72、及び第一のバンドパスフィルター73によって通過させる波長域を調整する。なお、電極パッド12aとしては銅が採用されることが一般的であるが、本発明は他の部材(例えば金等)により構成することを除外しない。その場合は、上記した第一のバンドパスフィルター73と同様に、採用する金属に応じて第二のバンドパスフィルター76によって通過させる波長を調整するとよい。
1:レーザー加工装置
10:基板
12:デバイス
12a:電極パッド
14:分割予定ライン
16:細孔
20:保持手段
21:X軸方向可動板
22:Y軸方向可動板
24:支柱
26:カバー板
28:チャックテーブル
30:移動手段
40:吸着チャック
42:クランプ
50:レーザー光線照射手段
52:集光器
54:第一の音響光学偏向手段
55:第二の音響光学偏向手段
60:撮像手段
70:プラズマ検出手段
71:プラズマ光受光手段
72:ビームスプリッター
72a:第一の光路
72b:第二の光路
73:第一のバンドパスフィルター
74:第一のホトデテクター
76:第二のバンドパスフィルター
77:第二のホトデテクター
100:制御手段
本発明の発明者らは、電極パッド12aに対応して基板10の裏面10bからレーザー光線LBを照射して適正な細孔16を形成するための適正なレーザー光線のピークパワー密度について検討すべく、以下のような実験を行った。実験結果について、図6の表も参照しながら説明する。当該実験では、レーザー光線照射手段50によって基板10の裏面10bから一つの電極パッド12aに対応させて照射される際のレーザー光線LBのピークパワー密度を変更し、各ピークパワー密度に対応して得られる加工結果を図6に示す。なお、以下の各実験において変更を明示したパラメータ以外の加工条件は、上記した実施形態と同様の手順で、下記のレーザー加工条件(基礎条件)に沿って実施しており、以下の説明ではその余の加工手順、加工条件に関する説明は省略している。また、加工結果における「×」は加工が不良だったこと、「〇」は加工が良好になされたこと、「◎」は極めて良好な加工がなされたこと、を示すものである。加工結果の判断については、第二のプラズマ光を検出することによってレーザー光線LBの照射を停止した際の電極パッド12aの状態に基づき判定した。

Claims (2)

  1. 電極パッドを備えたデバイスが表面に形成された基板の裏面にレーザー光線を照射して電極パッドに至る細孔を形成するレーザー加工方法であって、
    電極パッドに対応する裏面からパルス状のレーザー光線を照射するレーザー光線照射工程と、
    レーザー光線の照射によって基板に細孔が形成されると共に基板から発せられる第一のプラズマ光と電極パッドから発せられる第二のプラズマ光とを検出する検出工程と、
    該検出工程において、該第二のプラズマ光を検出した際、レーザー光線の照射を停止するレーザー照射終了工程と、
    を少なくとも含み、
    該レーザー光線照射工程において、照射されるレーザー光線のピークパワー密度を、175GW/cm以下100GW/cm以上に設定するレーザー加工方法。
  2. 該レーザー光線照射工程において、照射されるレーザー光線のピークパワー密度を、150GW/cm以下125GW/cm以上に設定する請求項1に記載のレーザー加工方法。
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