JP5869259B2 - 穿孔方法およびレーザー加工装置 - Google Patents
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Description
被加工物の任意の領域に第1の部材側からパルスレーザー光線を照射してレーザー加工孔を形成する際に、パルスレーザー光線のショット数をカウントするとともにレーザー光線の照射によってプラズマが発する物質固有のスペクトルを計測し、レーザー光線の照射によって発するプラズマのスペクトルが第1の材料固有のスペクトルから第2の材料固有のスペクトルに変化する変換時までのパルスレーザー光線のショット数を最小値として設定する最小ショット数設定工程、および第1の材料固有のスペクトルから完全に第2の材料固有のスペクトルに変化した時までのパルスレーザー光線のショット数を最大値として設定する最大ショット数設定工程と、
被加工物の所定の加工位置に第1の部材側からパルスレーザー光線を照射してレーザー加工孔を形成する際に、パルスレーザー光線のショット数をカウントするとともにレーザー光線の照射によってプラズマが発する物質固有のスペクトルを計測し、パルスレーザー光線のショット数が該最小値に達しレーザー光線の照射によって発するプラズマのスペクトルが第1の材料固有のスペクトルから第2の材料固有のスペクトルに変化した場合にはパルスレーザー光線の照射を停止し、パルスレーザー光線のショット数が該最小値に達してもレーザー光線の照射によって発するプラズマのスペクトルが第1の材料固有のスペクトルから第2の材料固有のスペクトルに変化しない場合にはパルスレーザー光線のショット数が該最大値に達するまでパルスレーザー光線の照射を継続した後に停止する穿孔工程と、を含み、
該穿孔工程において実行される該スペクトルの計測は、該照射される該パルスレーザー光線を被加工物に対して照射する集光器に備えられた集光レンズと被加工物との間の光軸上に配置され、レーザー光線は通過するが被加工物で発せられるプラズマ光を反射する反射手段によって反射された光の該スペクトルの波長を検出する波長検出手段によりなされる、
ことを特徴とする穿孔方法が提供される。
制御手段は、該レーザー加工孔を形成するに必要なパルスレーザー光線のショット数の最小値と最大値とを記憶するメモリおよび該レーザー光線照射手段によって照射されるパルスレーザー光線のショット数をカウントとするカウンターを具備しており、被加工物の所定の加工位置に第1の部材側からパルスレーザー光線を照射してレーザー加工孔を形成する際には、パルスレーザー光線のショット数が該最小値に達しレーザー光線の照射によって発するプラズマのスペクトルが第1の材料固有のスペクトルから第2の材料固有のスペクトルに変化した場合にはパルスレーザー光線の照射を停止し、パルスレーザー光線のショット数が該最小値に達してもレーザー光線の照射によって発するプラズマのスペクトルが第1の材料固有のスペクトルから第2の材料固有のスペクトルに変化しない場合にはパルスレーザー光線のショット数が該最大値に達するまでパルスレーザー光線の照射を継続した後に停止するように該レーザー光線照射手段を制御するものであって、
該プラズマ検出手段によるスペクトルの検出は、該照射されるパルスレーザー光線を被加工物に対して照射する集光器に備えられた集光レンズと被加工物との間の光軸上に配置され、レーザー光線は通過するが被加工物で発せられるプラズマ光を反射する反射手段によって反射された光の該スペクトルの波長を検出する波長検出手段によりなされる、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
該制御手段は、該加工送り手段を作動して該被加工物保持手段に保持された被加工物の任意の領域を該レーザー光線照射手段の照射位置に位置付け、該レーザー光線照射手段を作動し第1の部材側からパルスレーザー光線を照射してレーザー加工孔を形成する際に、パルスレーザー光線のショット数をカウントするとともにレーザー光線の照射によってプラズマが発する物質固有のスペクトルを計測し、レーザー光線の照射によって発するプラズマのスペクトルが第1の材料固有のスペクトルから第2の材料固有のスペクトルに変化する変換時までのパルスレーザー光線のショット数を最小値として設定する最小ショット数設定工程、および第1の材料固有のスペクトルから完全に第2の材料固有のスペクトルに変化した時までのパルスレーザー光線のショット数を最大値として設定する最大ショット数設定工程が実行されることにより得た該最小値および該最大値が該メモリに格納されており、
該プラズマ検出手段によるスペクトルの検出は、該照射されるパルスレーザー光線を被加工物に対して照射する集光器に備えられた集光レンズと被加工物との間の光軸上に配置され、レーザー光線は通過するが被加工物で発せられるプラズマ光を反射する反射手段によって反射された光の該スペクトルの波長を検出する波長検出手段によりなされるので、レーザー光線の照射によって発生するプラズマ光が適正に発生しない場合であっても第2の部材を溶融することがない。従って、被加工物が基板(第1の部材)の表面に形成された複数のデバイスにそれぞれボンディングパッド(第2の部材)が配設されたウエーハであり、基板(第1の部材)の裏面側からボンディングパッド(第2の部材)に達するレーザー加工孔を形成する場合に、ボンディングパッド(第2の部材)が溶融して穴が開くことがない。
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4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4に示す半導体ウエーハ30は、シリコン基板300(第1の部材)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5に示すように複数のボンディングパッド303(303a〜303j)(第2の部材)が形成されている。この第2の部材として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、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)にそれぞれ裏面300b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における分割予定ライン301を挟んでX方向(図5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5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4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2の記憶領域203bに格納されている。
半導体ウエーハ30は、図6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。
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 :2W
集光スポット径 :φ50μm
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:反射手段
10:波長検出手段
101:回折格子
102:ラインイメージセンサー
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 (2)
- 第1の材料によって形成された第1の部材と第2の材料によって形成された第2の部材とが接合された被加工物に第1の部材から第2の部材に達するレーザー加工孔を形成する穿孔方法であって、
被加工物の任意の領域に第1の部材側からパルスレーザー光線を照射してレーザー加工孔を形成する際に、パルスレーザー光線のショット数をカウントするとともにレーザー光線の照射によってプラズマが発する物質固有のスペクトルを計測し、レーザー光線の照射によって発するプラズマのスペクトルが第1の材料固有のスペクトルから第2の材料固有のスペクトルに変化する変換時までのパルスレーザー光線のショット数を最小値として設定する最小ショット数設定工程、および第1の材料固有のスペクトルから完全に第2の材料固有のスペクトルに変化した時までのパルスレーザー光線のショット数を最大値として設定する最大ショット数設定工程と、
被加工物の所定の加工位置に第1の部材側からパルスレーザー光線を照射してレーザー加工孔を形成する際に、パルスレーザー光線のショット数をカウントするとともにレーザー光線の照射によってプラズマが発する物質固有のスペクトルを計測し、パルスレーザー光線のショット数が該最小値に達しレーザー光線の照射によって発するプラズマのスペクトルが第1の材料固有のスペクトルから第2の材料固有のスペクトルに変化した場合にはパルスレーザー光線の照射を停止し、パルスレーザー光線のショット数が該最小値に達してもレーザー光線の照射によって発するプラズマのスペクトルが第1の材料固有のスペクトルから第2の材料固有のスペクトルに変化しない場合にはパルスレーザー光線のショット数が該最大値に達するまでパルスレーザー光線の照射を継続した後に停止する穿孔工程と、を含み、
該穿孔工程において実行される該スペクトルの計測は、該照射されるパルスレーザー光線を被加工物に対して照射する集光器に備えられた集光レンズと、被加工物との間の光軸上に配置され、該パルスレーザー光線は通過するが被加工物で発せられるプラズマ光を反射する反射手段によって反射された光の該スペクトルの波長を検出する波長検出手段によりなされる、
ことを特徴とする穿孔方法。 - 被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段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、該被加工物保持手段と該レーザー光線照射手段とを相対的に移動せしめる移動手段と、該レーザー光線照射手段から被加工物にレーザー光線が照射されることによって発生するプラズマのスペクトルを検出するプラズマ検出手段と、該プラズマ検出手からの検出信号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、第1の材料によって形成された第1の部材と第2の材料によって形成された第2の部材とが接合された被加工物に第1の部材から第2の部材に達するレーザー加工孔を形成するレーザー加工装置において、
制御手段は、該レーザー加工孔を形成するに必要なパルスレーザー光線のショット数の最小値と最大値とを記憶するメモリおよび該レーザー光線照射手段によって照射されるパルスレーザー光線のショット数をカウントとするカウンターを具備しており、被加工物の所定の加工位置に第1の部材側からパルスレーザー光線を照射してレーザー加工孔を形成する際には、パルスレーザー光線のショット数が該最小値に達しレーザー光線の照射によって発するプラズマのスペクトルが第1の材料固有のスペクトルから第2の材料固有のスペクトルに変化した場合にはパルスレーザー光線の照射を停止し、パルスレーザー光線のショット数が該最小値に達してもレーザー光線の照射によって発するプラズマのスペクトルが第1の材料固有のスペクトルから第2の材料固有のスペクトルに変化しない場合にはパルスレーザー光線のショット数が該最大値に達するまでパルスレーザー光線の照射を継続した後に停止するように該レーザー光線照射手段を制御するものであって、
該制御手段は、該加工送り手段を作動して該被加工物保持手段に保持された被加工物の任意の領域を該レーザー光線照射手段の照射位置に位置付け、該レーザー光線照射手段を作動し第1の部材側からパルスレーザー光線を照射してレーザー加工孔を形成する際に、パルスレーザー光線のショット数をカウントするとともにレーザー光線の照射によってプラズマが発する物質固有のスペクトルを計測し、レーザー光線の照射によって発するプラズマのスペクトルが第1の材料固有のスペクトルから第2の材料固有のスペクトルに変化する変換時までのパルスレーザー光線のショット数を最小値として設定する最小ショット数設定工程、および第1の材料固有のスペクトルから完全に第2の材料固有のスペクトルに変化した時までのパルスレーザー光線のショット数を最大値として設定する最大ショット数設定工程を実行することにより得た該最小値および該最大値が該メモリに格納されており、
該プラズマ検出手段によるスペクトルの検出は、該照射されるパルスレーザー光線を被加工物に対して照射する集光器に備えられた集光レンズと被加工物との間の光軸上に配置され、該パルスレーザー光線は通過するが被加工物で発せられるプラズマ光を反射する反射手段によって反射された光の該スペクトルの波長を検出する波長検出手段によりなされる、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
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