JP5053727B2

JP5053727B2 - レーザー加工装置

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Publication number: JP5053727B2
Application number: JP2007168613A
Authority: JP
Inventors: 豊小林; 洋司森數
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2027-06-27
Also published as: JP2009006341A

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、パルスレーザー光線を照射してボンディングパッド部にビアホールを形成する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、この貫通孔（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。）
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貫通孔（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。

一方、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が下記特許文献２に開示されている。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X軸方向位置検出手段と、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X軸方向位置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１パルスのレーザー光線を照射するように構成したものである。
特開２００６−２４７６７４号公報

而して、半導体ウエーハに形成されたデバイスに設けられる各ボンディングパッドのX,Y座標値はその設計データが記憶手段に格納されるが、一部設計変更した場合に記憶手段に格納された設計データを変更しないと、実際にボンディングパッドが設けられたX,Y座標値とビアホールを穿孔するX,Y座標値が部分的に一致しない。このため、記憶手段に格納された設計データを設計変更されたデータに変更しないで上述した穿孔作業を実施すると、不要なビアホールを穿孔したり、必要なビアホールを穿孔しないという問題が生ずる。

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、一部設計変更があってもウエーハに実際に設けられたボンディングパッド部に確実にビアホールを穿孔する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、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、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軸方向）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加工送り方向（Ｘ軸方向）と直交する割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に相対的に移動せしめる割り出し送り手段と、該チャックテーブルのＸ軸方向位置を検出するＸ軸方向位置検出手段と、該チャックテーブルのＹ軸方向位置を検出するＹ軸方向位置検出手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハの加工すべき領域を撮像する撮像手段と、該撮像手段と該Ｘ軸方向位置検出手段および該Ｙ軸方向位置検出手段からの検出信号に基いて該レーザー光線照射手段と該加工送り手段および該割り出し送り手段を制御する制御手段とを具備し、該制御手段が該ウエーハに形成された複数の同一のデバイスにそれぞれ設けられる複数のボンディングパッドの座標値の設計データを格納するメモリを備えているレーザー加工装置であって、
該撮像手段は、該チャックテーブルに保持されたウエーハに形成されたデバイスに設けられたボンディングパッドを撮像し、撮像した画像信号を該制御手段に出力し、
該制御手段は、該撮像手段からの画像信号と該Ｘ軸方向位置検出手段および該Ｙ軸方向位置検出手段からの検出信号に基いて任意のデバイスに設けられた実際のボンディングパッドの座標値を求め、該実際のボンディングパッドの座標値と該メモリに格納された所定のデバイスに設けられるボンディングパッドの座標値の設計データとを照合し、両者が相違している場合には該メモリに格納された全てのデバイスに設けられるボンディングパッドの座標値を該実際のボンディングパッドの座標値に修正する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。

本発明によるレーザー加工装置においては、実際にビアホールを穿孔するウエーハに形成された任意のデバイスを撮像手段によって走査し、撮像手段からの画像信号とＸ軸方向位置検出手段およびＹ軸方向位置検出手段からの検出信号に基いて任意のデバイスに設けられた実際のボンディングパッドの座標値を求め、実際のボンディングパッドの座標値とメモリに格納されている所定のデバイスに設けられるボンディングパッドの座標値の設計データとを照合し、両者が相違している場合にはメモリに格納されている全てのデバイスに設けられるボンディングパッドの座標値を該実際のボンディングパッドの座標値に修正するので、一部設計変更があっても実際にウエーハに設けられたボンディングパッド部に確実にビアホールを穿孔することができる。

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。

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）と直角な矢印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。

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（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。

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。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（X軸方向）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の加工送り量即ちX軸方向位置を検出する。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軸方向位置を検出することもできる。

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（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。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。

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。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の割り出し送り量即ちY軸方向位置を検出する。なお、上記割り出し送り手段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軸方向位置を検出することもできる。

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（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。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（Y軸方向）に移動せしめられる。

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（Z軸方向）に移動可能に支持される。

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。

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。

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。

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周波数を設定する。

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７１２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。

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。

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。

図示の実施形態におけるパルスレーザー照射装置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。

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、ケーシング５２１の前端部に配設され上記レーザー光線照射装置５２によってレーザー加工すべき加工領域を撮像する撮像手段１１を備えている。この撮像手段１１は、可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた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）等で構成されており、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。

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および撮像手段１１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。なお、上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０３は、後述するウエーハの設計値のデータを記憶する第１の記憶領域２０３aや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。
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、シリコンウエーハからなっており、その表面３０ａ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。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。この複数のボンディングパッド３０３（３０３a〜３０３j）部にそれぞれ裏面３０bからボンディングパッド３０３に達する加工穴（ビアホール）が形成される。各デバイス３０２におけるボンディングパッド３０３（３０３a〜３０３j）のX方向（図５おいて左右方向）の間隔Ａ、および各デバイス３０２に形成されたボンディングパッド３０３における分割予定３０１を挟んでX方向（図４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３０３eとボンディングパッド３０３a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３０２におけるボンディングパッド３０３（３０３a〜３０３j）のY方向（図５において上下方向）の間隔C、および各デバイス３０２に形成されたボンディングパッド３０３における分割予定ライン３０１を挟んでY方向（図４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３０３fとボンディングパッド３０３aおよびボンディングパッド３０３jとボンディングパッド３０３e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３０について、図３に示す各行Ｅ1・・・・Enおよび各列F1・・・・Fnに配設されたデバイス３０２の個数と上記各間隔A,B,C,Dおよび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の第１に記憶領域２０３aに格納されている。

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３０ａを貼着する。従って、半導体ウエーハ３０は、裏面３０b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３０b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。

上述したようにチャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ３０は一部が設計変更されている場合があり、この設計変更されたデータに基づいて上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０３の第１に記憶領域２０３aに格納されている設計データを修正する必要があるが、この設計変更データの修正が行われていない場合がある。そこで、図示の実施形態におけるレーザー加工装置においては、チャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ３０形成されたデバイス３０２の各ボンディングパッド３０３のX,Y座標値を検出し、この検出された実際のボンディングパッド３０３のX,Y座標値と上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０３の第１に記憶領域２０３aに格納されている設計データを照合し、両者が相違している場合にはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０３の第１に記憶領域２０３aに格納されているボンディングパッドのX,Y座標値を実際のボンディングパッドのX,Y座標値に修正するデータ修正工程を実施する。このデータ修正工程は、次のとおり実施する。

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１１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１１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作業を実施する。即ち、撮像手段１１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３０ａは下側に位置しているが、撮像手段１１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３０１ｂ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。

次に、半導体ウエーハ３０に形成された任意の一つのデバイス３０２に設けられたボンディングパッド３０３の座標値を検出する。即ち、チャックテーブル３６を移動して、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の図６において最左端のデバイス３０２を撮像手段１１の直下に位置付ける。そして、更に図７の(a)に示すようにデバイス３０２に形成されたボンディングパッド３０３a〜３０３e行を撮像手段１１の直下に位置付ける。次に、撮像手段１１を作動して撮像しつつ、チャックテーブルを矢印X1で示す方向にデバイス３０２の長さに相当する距離移動する（ウエーハ走査工程）。このウエーハ走査工程において撮像手段１１は、撮像した画像信号を制御手段２０に送る。そして制御手段２０は、撮像手段１１から送られた画像信号と、X軸方向位置検出手段３７４およびY軸方向位置検出手段３８４からの検出信号に基づいてボンディングパッド３０３が設けられている位置のX,Y座標値を求め、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０３に一時格納する。次に、制御手段２０は、第１の割り出し送り手段３８を作動してチャックテーブル３６を割り出し送り方向に所定量移動し、図７の(b)に示すようにデバイス３０２に形成されたボンディングパッド３０３f〜３０３j行を撮像手段１１の直下に位置付ける。次に、撮像手段１１を作動して撮像しつつ、チャックテーブルを矢印X２で示す方向にデバイス３０２の長さに相当する距離移動する（ウエーハ走査工程）。このウエーハ走査工程において撮像手段１１は、撮像した画像信号を制御手段２０に送る。そして制御手段２０は、撮像手段１１から送られた画像信号と、X軸方向位置検出手段３７４およびY軸方向位置検出手段３８４からの検出信号に基づいてボンディングパッド３０３が設けられている位置のX,Y座標値を求め、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０３に一時格納する。このようにして求めたボンディングパッド３０３は、例えば図８の(a)に示す通りとする。この図８の(a)に示す画像は、表示手段２００に表示される。

次に、制御手段２０は、上記のように走査して求めた図８の(a)に示すボンディングパッド３０３が設けられている位置のX,Y座標値と、図８の(b)に示すランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０３の第１に記憶領域２０３aに格納されている任意のボンディングパッド３０３a〜３０３ｊのX,Y座標値とを照合する。この結果、実際の半導体ウエーハ３０のデバイス３０２に形成されたボンディングパッド３０３は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０３の第１に記憶領域２０３aに格納されている設計値であるボンディングパッド３０３a〜３０３ｊのうち３０３ｄおよび３０３iが設計変更によって除去されていることが判る。半導体ウエーハ３０に形成された複数のデバイス３０２は全て同一に形成されていることになっているので、制御手段２０は全てのデバイス３０２に形成された３０３a〜３０３ｊのうち３０３ｄおよび３０３iが除去されている判定する。そして、制御手段２０は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０３の第１に記憶領域２０３aに格納された全てのデバイス３０２に設けられているボンディングパッド３０３a〜３０３ｊのうちボンディングパッド３０３ｄおよび３０３iを削除する修正を行う。

以上のようにしてデータ修正工程を実施したならば、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（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において最上位の行E1の最左端のデバイス３０２）に設けられるボンディングパッド３０３aの第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８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８の直下に位置付けられた状態が図９の(a)に示す状態である。図９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９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から所定時間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の表面３０a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に制御信号を出力する。

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。

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
繰り返し周波数：５０kHz
平均出力：５W
集光スポット径：φ１５μｍ
加工送り速度：３００ｍｍ／秒

このような加工条件によって穿孔工程を実施すると、シリコンウエーハにはパルスレーザー光線の１パルス当たり深さが５μm程度のレーザー加工孔を形成することができる。従って、厚さが５０μmのシリコンウエーハにボンディングパッド３０３に達する加工穴を形成するにはパルスレーザー光線を１０パルス照射する必要がある。このため、上記加工条件においては３００ｍｍ／秒の加工送り速度で移動しているチャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ３０の第１の加工送り開始位置座標値（a１）に１０パルスのパルスレーザー光線を照射することにより、ボンディングパッド３０３に達する加工孔を形成することができる。

ここで、半導体ウエーハ３０が３００ｍｍ／秒の加工送り速度で移動している際に、半導体ウエーハ３０の第１の加工送り開始位置座標値（a１）に１０パルスのパルスレーザー光線を照射する方法について、図１０を参照して説明する。
上記加工条件においてはパルスレーザー光線の繰り返し周波数が５０kHzであるので、１秒間に５００００パルス（５００００／秒）のパルスレーザー光線が照射される。従って、１０パルスのパルスレーザー光線を照射するための時間は、１／５０００秒となる。一方、３００ｍｍ／秒の加工送り速度でX1で示す方向に移動している半導体ウエーハ３０は、１／５０００秒間に６０μm移動する。従って、半導体ウエーハ３０が６０μm移動する間に１／５０００秒間レーザー光線照射手段５２を作動し、この間にパルスレーザー光線の集光点を第１の加工送り開始位置座標値（a１）に位置付けるように、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を制御すればよい。上述したように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、制御手段２０が上述したように音響光学偏向手段７の偏向角度調整手段７４および出力調整手段７５に印加する電圧を制御し、音響光学偏向手段７の音響光学素子７１に印加するRFパワーの周波数を制御することによって行うことができる。この結果、半導体ウエーハ３０が加工送り方向X1で移動している状態においても第１の加工送り開始位置座標値（a１）に１０パルスのパルスレーザー光線を照射することができるため、図１０の(b)に示すように半導体ウエーハ３０の第１の加工送り開始位置座標値（a１）にボンディングパッド３０３に達するレーザー加工穴３０４が形成される。このようにして、第１の加工送り開始位置座標値（a１）に１０パルスのパルスレーザー光線を照射したならば、制御手段２０は音響光学偏向手段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。

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の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９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９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には、図９の（ｂ）で示すように修正されたボンディングパッド３０３（図示せず）部にレーザー加工孔３０４が形成される。

次に、制御手段２０は、レーザー光線照射手段５２の集光器８を図９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1の割り出し送り手段３８を制御する。一方、制御手段２０は、Y軸方向位置検出手段３８４の読み取りヘッド３８４b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ボンディングパッド３０３の図４においてY軸方向の間隔Cに相当する値に達したら、第１の割り出し送り手段３８の作動を停止し、レーザー光線照射手段５２の集光器８の割り出し送りを停止する。この結果、集光器８は上記ボンディングパッド３０３eと対向する電極３０３j（図４参照）の直上に位置付けられる。この状態が図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２０は、チャックテーブル３６を図１１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を制御すると同時に、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、制御手段２０は、上述したようにX軸方向位置検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bからの検出信号をカウンター２０４によりカウントし、そのカウント値がボンディングパッド３０３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１１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３０３f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には、図１１の（ｂ）で示すように修正されたボンディングパッド３０３（図示せず）部にレーザー加工孔３０４が形成される。

以上のようにして、半導体ウエーハ３０のE1行のデバイス３０２に形成された電極３０３部にレーザー加工孔３０４が形成されたならば、制御手段２０は加工送り手段３７および第１の割り出し送り手段３８を作動し、半導体ウエーハ３０のE2行のデバイス３０２に形成されたボンディングパッド３０３における上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０３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の集光器８の直下に位置付ける。そして、制御装置２０は、レーザー光線照射手段５２と加工送り手段３７および第１の割り出し送り手段３８を制御し、半導体ウエーハ３０のE2行のデバイス３０２に形成されたボンディングパッド３０３部に上述した穿孔工程を実施する。以後、半導体ウエーハ３０のE3〜En行のデバイス３０２に形成されたボンディングパッド３０３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３０の各デバイス３０２に形成された全ての修正されたボンディングパッド３０３部にレーザー加工孔３０４が形成される。

なお、上記穿孔工程において、図４におけるX軸方向の間隔Ａ領域および間隔B領域には半導体ウエーハ３０にパルスレーザー光線を照射しない。このように、半導体ウエーハ３０にパルスレーザー光線を照射しないために、上記制御手段２０は音響光学偏向手段７の偏向角度調整手段７４に０Vの電圧を印加する。この結果音響光学素子７１には０Vに対応する周波数のRFが印加され、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(LB)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に導かれるので、半導体ウエーハ３０に照射されることはない。

以上のように、図示の実施形態におけるレーザー加工装置によれば、撮像手段１１からの画像信号とX軸方向位置検出手段およびY軸方向位置検出手段からの検出信号に基いて任意のデバイス３０２に設けられた実際のボンディングパッド３０３の座標値を求め、実際のボンディングパッド３０３の座標値とランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０３の第１に記憶領域２０３aに格納されている任意のデバイスに設けられるボンディングパッド３０３の座標値の設計データとを照合し、両者が相違している場合にはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０３の第１に記憶領域２０３aに格納されている全てのデバイス３０２に設けられるボンディングパッド３０３の座標値を実際のボンディングパッド３０３の座標値に修正するので、一部設計変更があっても実際に設けられたボンディングパッド部に確実にビアホールを穿孔することができる。

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ブロック図。ウエーハとしての半導体ウエーハの平面図。図３に示す半導体ウエーハの一部を拡大して示す平面図。図４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３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ウエーハ走査工程の説明図。図７に示すウエーハ走査工程によって検出されたデバイスに設けられたボンディングパッドの位置と、図１に示すレーザー加工装置に装備されるメモリに格納されたデバイスに設けられるボンディングパッドの設計データとを照合して示す説明図。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１９に示す穿孔工程の詳細を拡大して示す説明図。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。

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：X軸方向位置検出手段
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：Y軸方向位置検出手段
５：レーザー光線照射ユニット
５１：ユニットホルダ
５２：レーザー光線加工装置
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
８１：方向変換ミラー
８２：集光レンズ
１１：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

Claims

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、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軸方向）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加工送り方向（Ｘ軸方向）と直交する割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に相対的に移動せしめる割り出し送り手段と、該チャックテーブルのＸ軸方向位置を検出するＸ軸方向位置検出手段と、該チャックテーブルのＹ軸方向位置を検出するＹ軸方向位置検出手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハの加工すべき領域を撮像する撮像手段と、該撮像手段と該Ｘ軸方向位置検出手段および該Ｙ軸方向位置検出手段からの検出信号に基いて該レーザー光線照射手段と該加工送り手段および該割り出し送り手段を制御する制御手段とを具備し、該制御手段が該ウエーハに形成された複数の同一のデバイスにそれぞれ設けられる複数のボンディングパッドの座標値の設計データを格納するメモリを備えているレーザー加工装置であって、
該撮像手段は、該チャックテーブルに保持されたウエーハに形成されたデバイスに設けられたボンディングパッドを撮像し、撮像した画像信号を該制御手段に出力し、
該制御手段は、該撮像手段からの画像信号と該Ｘ軸方向位置検出手段および該Ｙ軸方向位置検出手段からの検出信号に基いて任意のデバイスに設けられた実際のボンディングパッドの座標値を求め、該実際のボンディングパッドの座標値と該メモリに格納された所定のデバイスに設けられるボンディングパッドの座標値の設計データとを照合し、両者が相違している場合には該メモリに格納された全てのデバイスに設けられるボンディングパッドの座標値を該実際のボンディングパッドの座標値に修正する、
ことを特徴とするレーザー加工装置。