JP4755839B2 - レーザー加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物の所定位置に正確にレーザー加工を施すレーザー加工装置に関する。

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、半導体ウエーハを分割予定ライン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。

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（ビヤホール）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

上述した半導体ウエーハに設けられる貫通孔（ビヤホール）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貫通孔（ビヤホール）は直径が１００〜３００μmと小さく、ドリルによる穿孔では生産性の面で必ずしも満足し得るものではない。

そこで、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、チャックテーブルに保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、チャックテーブルとレーザー光線照射手段を加工送り方向（X）に相対的に移動せしめる加工送り手段と、チャックテーブルとレーザー光線照射手段を加工送り方向（X）と直交する割り出し送り方向(Y)に相対移動せしめる割り出し送り手段と、加工送り量検出手段と、割り出し送り量検出手段および制御手段を具備している。そして、制御手段は、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を備え、加工送り量検出手段および割り出し送り量検出手段からの信号に基づいて記憶手段に記憶された細孔のX,Y座標値がレーザー光線照射手段の照射位置に達したとき、レーザー光線照射手段に照射信号を出力する。

而して、上記加工送り手段はチャックテーブルを必ずしも直線に沿って正確に移動せしめるとは限らず、チャックテーブルには加工送り方向（X）と直交する割り出し送り方向(Y)に最大±５μm程度のヨーイングを発生させる。この結果、被加工物の所定位置に正確に細孔を形成することが困難となる。このような問題は、被加工物に形成された所定の加工ラインに沿ってレーザー光線を照射して加工を施す場合にも発生する。

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、加工送り手段によって移動せしめられるチャックテーブルのヨーイングを考慮して被加工物の所定位置にレーザー加工を施すことができるレーザー加工装置を提供することである。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、表面が、格子状に形成された分割予定ラインによって複数の領域に区画され、該複数の領域にそれぞれデバイスが形成された半導体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該半導体ウエーハにレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段を加工送り方向（Ｘ）に相対的に移動せしめる加工送り手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段を該加工送り方向（Ｘ）と直交する割り出し送り方向(Ｙ)に相対移動せしめる割り出し送り手段と、を具備するレーザー加工装置において、
該チャックテーブルと該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、
該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段との相対的な割り出し送り量を検出する割り出し送り量検出手段と、
該レーザー光線照射手段が照射するレーザー光線の光路を該割り出し送り方向(Ｙ)に調整する光路調整手段と、
該加工送り量検出手段および該割り出し送り量検出手段からの検出信号に基づいて該光路調整手段を制御する制御手段と、を具備し、
該制御手段は、予め該チャックテーブルに直線状の基準線が表面に設けられたダミーウエーハを保持させて該基準線に沿ったレーザー加工溝を形成して得られた該レーザー加工溝の基準線に対する割り出し送り方向(Ｙ)の変異をＸ座標値に対応して検出し、該変異をヨーイングデータとして格納する記憶手段を備え、該加工送り量検出手段からの検出信号と該記憶手段に格納されたヨーイングデータに基づいて該光路調整手段を制御する、ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
また、上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、表面が、格子状に形成された分割予定ラインによって複数の領域に区画され、該複数の領域にそれぞれデバイスが形成された半導体ウエーハをチャックテーブルに保持し、該チャックテーブルに保持された該半導体ウエーハにレーザー光線を照射して加工するレーザー加工方法において、
チャックテーブルに直線状の基準線を設けたダミーウエーハを保持させ、該ダミーウエーハの基準線に沿って、レーザー光線を照射してレーザー加工溝を形成し、該レーザー加工溝の基準線に対して直交する変異を該基準線に対する割り出し送り方向の変異として検出し、
該変異を該チャックテーブルの加工送り方向に対応する割り出し送り方向のずれとして、該変異に対応させてレーザー光線の光路を割り出し方向に調整するようにしたレーザー加工方法が提供される。

上記光路調整手段はガルバノミラーによって構成されており、上記記憶手段は上記ヨーイングデータに対応したガルバノミラーの設置角度を設定した角度補正データを格納し、上記制御手段は上記加工送り量検出手段からの検出信号と角度補正データに基づいてガルバノミラーの設置角度を補正する。

本発明によれば、制御手段は記憶手段に格納されたチャックテーブルのヨーイングデータに基づいてチャックテーブルの加工送り位置（X座標置）に対応して光路調整手段に補正信号を出力するので、チャックテーブルに保持された被加工物の所定位置に正確にレーザー加工を施すことができる。

以下、本発明に従って構成されたレーザー加工装置について、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。

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支持テーブル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。

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。

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ができる。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ができる。

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。

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。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記レーザー光線照射ユニット支持機構４の可動支持基台４２の割り出し送り量を検出するための割り出し送り量検出手段４３３を備えている。割り出し送り量検出手段４３３は、案内レール４１に沿って配設されたリニアスケール４３３aと、可動支持基台４２に配設されリニアスケール４３３aに沿って移動する読み取りヘッド４３３bとからなっている。この送り量検出手段４３３の読み取りヘッド４３３b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、レーザー光線照射ユニット５の割り出し送り量を検出する。なお、上記第２の割り出し送り手段４３の駆動源としてパルスモータ４３２を用いた場合には、パルスモータ４３２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、レーザー光線照射ユニット５の割り出し送り量を検出することができる。また、上記第２の割り出し送り手段４３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、レーザー光線照射ユニット５の割り出し送り量を検出することができる。

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。

図示のレーザー光線照射手段５２は、上記ユニットホルダ５１に固定され実質上水平に延出する円筒形状のケーシング５２１を具備している。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５２２および伝送光学系５２３と、ケーシング５２１の先端に配設されパルスレーザー光線発振手段５２２によって発振され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加工ヘッド５３を具備している。上記パルスレーザー光線発振手段５２２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５２２ａと、これに付設された繰り返し周波数設定手段５２２ｂとから構成されている。伝送光学系５２３は、ビームスプリッタの如き適宜の光学要素を含んでいる。

上記加工ヘッド５３は、レーザー光線の光路を上記割り出し送り方向(Y)に調整する光路調整手段５３１と、該光路調整手段５３１の下部に装着された集光器５３２とからなっている。光路調整手段５３１は、ミラー５３１aおよびミラー５３１aの設置角度を調整する角度調整アクチュエータ５３１bとからなるガルバノミラーによって構成されている。集光器５３２は、対物レンズ５３２aを含む組レンズ（図示せず）によって構成されている。

図示の実施形態におけるレーザー光線照射手段５２は以上のように構成されており、パルスレーザー光線発振手段５２２から発振された光線は伝送光学系５２３を介して光路調整手段５３１のミラー５３１aに至り、該ミラー５３１aによって集光器５３２に向けて偏光される。このとき、ミラー５３１aの設置角度を図２において２点鎖線で示すように変更することにより、集光器５３２を通して照射されるレーザー光線は２点鎖線で示すように図２において左右方向、即ち上記割り出し送り方向(Y)に変更される。

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の前端部には、上記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等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、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子（ＣＣＤ）等を備え、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。

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で示す方向に移動させるための移動手段５４を具備している。移動手段５４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５４２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５４２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５４２を正転駆動することによりレーザビーム照射手段５２を上方に移動し、パルスモータ５４２を逆転駆動することによりレーザビーム照射手段５２を下方に移動するようになっている。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、制御手段１０を具備している。制御手段１０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）１０１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）１０２と、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）１０３と、カウンター１０４と、入力インターフェース１０５および出力インターフェース１０６とを備えている。制御手段１０の入力インターフェース１０５には、上記送り量検出手段３７４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１０の出力インターフェース１０６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５４２、レーザー光線照射手段５２および光路調整手段５３１の角度調整アクチュエータ５３１b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）１０３は、後述するヨーイングデータを格納する第１の記憶領域１０３a、後述する角度補正データを格納する第２の記憶領域１０３b、後述する被加工物の設計値のデータを記憶する第３の記憶領域１０３c、後述する検出値のデータを記憶する第４の記憶領域１０３ｄおよび他の記憶領域を備えている。

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。
上記加工送り手段３７は、チャックテーブル３６を加工送り方向（X）に移動するが、チャックテーブル３６を必ずしも直線に沿って正確に移動せしめるとは限らず、チャックテーブル３６には加工送り方向（X）と直交する割り出し送り方向(Y)に最大±５μm程度のヨーイングを発生させる。このヨーイングは、加工送り手段３７によってそれぞれ特有の習性がある。従って、レーザー加工装置は、それぞれ上記ヨーイングのデータを作成し、このヨーイングデータを記憶しておき、レーザー加工時にはヨーイングデータに基づいてレーザー光線の照射位置を補正することが望ましい。以下、ヨーイングデータの作成について説明する。

ヨーイングデータを作成するには、例えば図３に示すようなダミーウエーハWを用意する。このダミーウエーハWの表面には直線である基準線Lが形成されている。このように形成されたダミーウエーハWを図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ダミーウエーハWは、チャックテーブル３６上に吸引保持される。このようにして、ダミーウエーハ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上のダミーウエーハWは、図４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に保持されたダミーウエーハWに形成されている基準線LがX方向と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に保持されたダミーウエーハWに形成されている基準線Lを撮像してX方向と平行であるか否かを検出し、もし基準線LがX方向と平行でなければチャックテーブル３６を回動して基準線LがX方向と平行となるようにアライメント作業を行う。

次に、チャックテーブル３６を移動して、図５の(a)に示すようにダミーウエーハWに形成されている基準線Lにおける左端をレーザー光線照射手段５２の加工ヘッド５３の直下に位置付ける。そして、加工ヘッド５３から例えば３５５ｎｍの波長のレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３６即ちダミーウエーハWを図５の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、図５の（ｂ）で示すように基準線Lの他端（図５の(b)において右端）が加工ヘッド５３の直下位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル３６即ちダミーウエーハWの移動を停止する。この結果、ダミーウエーハWの表面には、図６に誇張して示すように基準線Lに沿ってレーザー加工溝Gが形成される。しかるに、レーザー加工溝Gは、上述したチャックテーブル３６のヨーイングに伴い基準線Lに対して加工送り方向（X）と直交する割り出し送り方向(Y)に変位して形成される個所が現れる。次に、制御手段１０は、レーザー加工溝Gの基準線Lに対する変位をX座標値に対応して検出し、ヨーイングデータとして上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３の第１に記憶領域１０３aに格納する。また、制御手段１０は、上記ヨーイングデータに基づいて上記光路調整手段５３１のミラー５３１aの設置角度を補正するための角度補正データを作成し、この角度補正データを上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３の第２に記憶領域１０３bに格納する。

以上のようにして、上記ヨーイングデータおよび上記角度補正データを上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納することにより、レーザー加工装置は加工準備が完了する。以下、上述したレーザー加工装置を用いて被加工物の複数の所定位置に細孔を形成するレーザー加工方法について説明する。

図７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２０の平面図が示されている。図７に示す半導体ウエーハ２０は、シリコンウエーハからなっており、その表面２０ａに格子状に配列された複数の分割予定ライン２０１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２０２がそれぞれ形成されている。この各デバイス２０２は、全て同一の構成をしている。デバイス２０２の表面にはそれぞれ図８に示すように複数の電極２０３（２０３a〜２０３j）が形成されている。なお、図示の実施形態においては、２０３aと２０３f、２０３bと２０３g、２０３cと２０３h、２０３dと２０３i、２０３eと２０３jは、X方向位置が同一である。この複数の電極２０３（２０３a〜２０３j）部にそれぞれ貫通孔（ビヤホール）が形成される。各デバイス２０２における電極２０３（２０３a〜２０３j）のX方向（図８において左右方向）の間隔Ａ、および各デバイス２０２に形成された電極２０３における分割予定２０１を挟んでX方向（図８において左右方向）に隣接する電極即ち電極２０３eと電極２０３a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２０２における電極２０３（２０３a〜２０３j）のY方向（図８において上下方向）の間隔C、および各デバイス２０２に形成された電極２０３における分割予定ライン２０１を挟んでY方向（図８において上下方向）に隣接する電極即ち電極２０３fと電極２０３aおよび電極２０３jと電極２０３e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２０について、図７に示す各行Ｅ1・・・・Enおよび各列F1・・・・Fnに配設されたデバイス２０２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ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３の第３に記憶領域１０３cに格納されている。

上述したレーザー加工装置を用い、上記半導体ウエーハ２０に形成された各デバイス２０２の電極２０３（２０３a〜２０３j）部に貫通孔（ビヤホール）を形成するレーザー加工の実施形態について説明する。
上記のように構成された半導体ウエーハ１０は、図９に示すように環状のフレーム２１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２２に表面２０ａを上側にして貼着する。
このようにして環状のフレーム２１に保護テープ２２を介して支持された半導体ウエーハ２０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２２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２０は、保護テープ２２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２１は、クランプ３６２によって固定される。

上述したように半導体ウエーハ２０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２０は、図５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２０に形成されている格子状の分割予定ライン２０１がX方向とY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２０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。

次に、チャックテーブル３６を移動して、半導体ウエーハ２０に形成されたデバイス２０２における最上位の行E1の図１０において最左端のデバイス２０２を撮像手段６の直下に位置付ける。そして、更にデバイス２０２に形成された電極２０３（２０３a〜２０３j）における図１０において左上の電極２０３a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が電極２０３a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１０に送る。そして、制御手段１０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ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３の第4に記憶領域１０３ｄ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の加工ヘッド５３はX座標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と加工ヘッド５３との間隔を加えた値が格納される。

このようにして図１０において最上位の行E1のデバイス２０２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を分割予定ライン２０１の間隔だけ矢印Ｙで示す方向に割り出し送りするとともに矢印Xで示す加工送り方向に移動して、図１０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２０２を撮像手段６の直下に位置付ける。そして、更にデバイス２０２に形成された電極２０３(２０３a〜２０３j）における図１０において左上の電極２０３a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が電極２０３a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１０に送る。そして、制御手段１０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ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３の第4に記憶領域１０３ｄ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加工ヘッド５３は上述したように座標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と加工ヘッド５３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１０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２０２の加工送り開始位置座標値（a３〜aｎ）を検出して、これをランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３の第４に記憶領域１０３dに格納する。

次に、半導体ウエーハ２０の各デバイス２０２に形成された各電極２０３(２０３a〜２０３j）部に貫通孔（ビヤホール）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）１０３の第３に記憶領域１０３c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の加工ヘッド５３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）が加工ヘッド５３の直下に位置付けられた状態が図１１の(a)に示す状態である。図１１の(a)に示す状態で制御手段１０は、レーザー光線照射手段５２を作動し加工ヘッド５３から１パルスのレーザー光線を照射するように制御するとともに、チャックテーブル３６を図１１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。従って、第１の加工送り開始位置座標値（a１）の電極２０３a部に１パルスのレーザー光線が照射される。このとき、加工ヘッド５３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２０の表面２０a付近に合わせる。一方、制御手段１０は、加工送り量検出手段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１０４によってカウントしている。そして、カウンター１０４によるカウント値が電極２０３の図８においてX方向の間隔Ａに相当する値に達したら、制御手段１０はレーザー光線照射手段５２を作動し加工ヘッド５３から１パルスのレーザー光線を照射するように制御する。その後も制御手段１０は、カウンター１０４によるカウント値が電極２０３の図８においてX方向の間隔ＡおよびBに達する都度、制御手段１０はレーザー光線照射手段５２を作動し加工ヘッド５３から１パルスのレーザー光線を照射するように制御する。そして、図１１の（ｂ）で示すように半導体ウエーハ２０のE1行の最右端のデバイス２０２に形成された電極２０３における図８において最右端の電極２０３eが加工ヘッド５３に達したら、制御手段１０はレーザー光線照射手段５２を作動し加工ヘッド５３から１パルスのレーザー光線を照射するように制御した後、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。上述したる穿孔工程においては、上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３の第１に記憶領域１０３aに格納された上記ヨーイングデータに基づいて設定されランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３の第２に記憶領域１０３bに格納された上記角度補正データに従い、制御手段１０はチャックテーブル３６の加工送り位置（X座標置）に対応して上記光路調整手段５３１の角度調整アクチュエータ５３１bに補正信号を出力する。この結果、上記ヨーイングデータに対応して光路調整手段５３１のミラー５３１aの設置角度が調整されるので、半導体ウエーハ２０には、図１１の（ｂ）で示すように各電極２０３部に正確にレーザー加工孔２０４が形成される。なお、図示の実施形態においては、光路調整手段５３１はカルバノミラーによって構成され重量が軽いため、追随性がよいとともに振動が発生することもなく、加工精度に影響を与えることがない。

なお、上記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
出力 ：３W
集光スポット径 ：５０μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒
このような加工条件によって穿孔工程を実施すると、半導体ウエーハ２０には深さが５μm程度のレーザー加工孔２０４を形成することができる。

次に、制御手段１０は、レーザー光線照射手段５２の加工ヘッド５３を図１１の（ｂ）において紙面に垂直な方向に割り出し送りするように上記第２の割り出し送り手段４３を制御する。一方、制御手段１０は、割り出し送り量検出手段４３３の読み取りヘッド４３３b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１０４によってカウントしている。そして、カウンター１０４によるカウント値が電極２０３の図８においてY方向の間隔Cに相当する値に達したら、第２の割り出し送り手段４３の作動を停止し、レーザー光線照射手段５２の加工ヘッド５３の割り出し送りを停止する。この結果、加工ヘッド５３は上記電極２０３eと対向する電極２０３j（図８参照）の直上に位置付けられる。この状態が図１２の(a)に示す状態である。図１２の(a)に示す状態で制御手段１０は、レーザー光線照射手段５２２を作動し加工ヘッド５３から１パルスのレーザー光線を照射するように制御するとともに、チャックテーブル３６を図１２の(a)において矢印Ｘ２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。そして、制御手段１０は、上述したように加工送り量検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bからの検出信号をカウンター１０４によりカウントし、そのカウント値が電極２０３の図８においてX方向の間隔ＡおよびBに達する都度、制御手段１０はレーザー光線照射手段５２を作動し加工ヘッド５３から１パルスのレーザー光線を照射するように制御する。そして、図１２の（ｂ）で示すように半導体ウエーハ２０のE1行の最右端のデバイス２０２に形成された電極２０３fが加工ヘッド５３に達したら、制御手段１０はレーザー光線照射手段５２２を作動し加工ヘッド５３から１パルスのレーザー光線を照射するように制御した後、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２０には、図１２の（ｂ）で示すように各電極２０３部にレーザー加工孔２０４が形成される。この穿孔工程においても、上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納された上記ヨーイングデータに基づいて設定された角度補正データに従い、制御手段１０はチャックテーブル３６の加工送り位置（X座標置）に対応して上記光路調整手段５３１の角度調整アクチュエータ５３１bに補正信号を出力する。この結果、上記ヨーイングデータに対応して光路調整手段５３１のミラー５３１aの設置角度が調整されるので、半導体ウエーハ２０には、図１２の（ｂ）で示すように各電極２０３部に正確にレーザー加工孔２０４が形成される。

以上のようにして、半導体ウエーハ２０のE1行のデバイス２０２に形成された電極２０３部にレーザー加工孔２０４が形成されたならば、制御手段１０は加工送り手段３７および第２の割り出し送り手段４３を作動し、半導体ウエーハ２０のE2行のデバイス２０２に形成された電極２０３における上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３の第4に記憶領域１０３ｄに格納されている第２の加工送り開始位置座標値（a2）をレーザー光線照射手段５２の加工ヘッド５３の直下に位置付ける。そして、制御装置１０は、レーザー光線照射手段５２２と加工送り手段３７および第２の割り出し送り手段４３を制御し、半導体ウエーハ２０のE2行のデバイス２０２に形成された電極２０３部に上述した穿孔工程を実施する。以後、半導体ウエーハ２０のE3〜En行のデバイス２０２に形成された電極２０３部に対しても上述した穿孔工程を実施する。この結果、半導体ウエーハ２０の各デバイス２０２に形成された全ての電極２０３部に正確にレーザー加工穴２０４が形成される。

なお、上記加工条件によって穿孔工程を実施すると、半導体ウエーハ２０には深さが５μm程度のレーザー加工孔２０４を形成することができる。従って、半導体ウエーハ２０の厚さが５０μmの場合は、上述した穿孔工程を１０回繰り返し実施することにより、レーザー加工孔２０４による貫通孔を形成することができる。このためには、被加工物である半導体ウエーハ２０の厚さと、１パルスのレーザー光線によって被加工物に形成できるレーザー加工孔の深さに基づいて貫通孔を形成するに必要なパルス数を上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に予め格納しておく。そして、上記穿孔工程をカウントし、そのカウント値に貫通孔を形成するに必要なパルス数に達するまで穿孔工程を繰り返し実施する。このように、本発明によるレーザー加工装置を用いることにより、従来用いられているドリルに比して半導体ウエーハ等の被加工物の所定位置に正確に効率よく細孔を形成することができる。なお、本発明によるレーザー加工装置を用いることにより、被加工物に連続したレーザー加工溝を形成する場合には、所定に加工ラインに沿って正確にレーザー加工溝を形成することができる。

本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図。 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。 図１に示すレーザー加工装置に装備されるチャックテーブルのヨーイングデータを作成するためのダミーウエーハの平面図。 図２に示すダミーウエーハが図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。 図２に示すダミーウエーハにレーザー加工溝を形成するレーザー加工工程の説明図。 図２に示すダミーウエーハにレーザー加工溝刑された状態を示す平面図。 被加工物としての半導体ウエーハの平面図。 図７に示す半導体ウエーハの一部を拡大して示す平面図。 図７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。 図７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。 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。 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。

符号の説明

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：加工送り量検出手段
３８：第１の割り出し送り手段
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
４３３：割り出し送り量検出手段
５：レーザー光線照射ユニット
５１：ユニットホルダ
５２：レーザー光線加工手段
５２１：ケーシング
５２２：パルスレーザー光線発振手段
５２３：伝送光学系
５３：伝送光学系
５３１：光路調整手段
５３１a：ミラー
５３２b：角度調整アクチュエータ
６：撮像手段
１０：制御手段
２０：半導体ウエーハ
２０１：分割予定ライン
２０２：デバイス
２０３：電極
２０４：レーザー加工孔
２１：環状のフレーム
２２：保護テープ

Claims (3)

1. 表面が、格子状に形成された分割予定ラインによって複数の領域に区画され、該複数の領域にそれぞれデバイスが形成された半導体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該半導体ウエーハにレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段を加工送り方向（Ｘ）に相対的に移動せしめる加工送り手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段を該加工送り方向（Ｘ）と直交する割り出し送り方向(Y)に相対移動せしめる割り出し送り手段と、を具備するレーザー加工装置において、
   該チャックテーブルと該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、
   該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段との相対的な割り出し送り量を検出する割り出し送り量検出手段と、
   該レーザー光線照射手段が照射するレーザー光線の光路を該割り出し送り方向(Ｙ)に調整する光路調整手段と、
   該加工送り量検出手段および該割り出し送り量検出手段からの検出信号に基づいて該光路調整手段を制御する制御手段と、を具備し、
   該制御手段は、予め該チャックテーブルに直線状の基準線が表面に設けられたダミーウエーハを保持させて該基準線に沿ったレーザー加工溝を形成して得られた該レーザー加工溝の基準線に対する割り出し送り方向(Ｙ)の変異をＸ座標値に対応して検出し、該変異をヨーイングデータとして格納する記憶手段を備え、該加工送り量検出手段からの検出信号と該記憶手段に格納されたヨーイングデータに基づいて該光路調整手段を制御する、ことを特徴とするレーザー加工装置。
2. 該光路調整手段はガルバノミラーによって構成されており、該記憶手段は該ヨーイングデータに対応した該ガルバノミラーの設置角度を設定した角度補正データを格納し、該制御手段は該加工送り量検出手段からの検出信号と該角度補正データに基づいて該ガルバノミラーの設置角度を補正する、請求項１記載のレーザー加工装置。
3. 表面が、格子状に形成された分割予定ラインによって複数の領域に区画され、該複数の領域にそれぞれデバイスが形成された半導体ウエーハをチャックテーブルに保持し、該チャックテーブルに保持された該半導体ウエーハにレーザー光線を照射して加工するレーザー加工方法において、
   チャックテーブルに直線状の基準線を設けたダミーウエーハを保持させ、該ダミーウエーハの基準線に沿って、レーザー光線を照射してレーザー加工溝を形成し、該レーザー加工溝の基準線に対して直交する変異を該基準線に対する割り出し送り方向の変異として検出し、
   該変異を該チャックテーブルの加工送り方向に対応する割り出し送り方向のずれとして、該変異に対応させてレーザー光線の光路を割り出し方向に調整するようにしたレーザー加工方法。

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