JP6017809B2 - レーザー加工装置 - Google Patents
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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波長を検出するプラズマ検出手段と、該プラズマ検出手段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、を備え、
該被加工物は、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、
該プラズマ検出手段は、該第1の材料が発するプラズマの波長のみを通過させるバンドパスフィルターと、該バンドパスフィルターを通過した光を受光して光強度信号を該制御手段に出力するホトデテクターとを具備しており、
該制御手段は、該レーザー光線照射手段を作動して被加工物にパルスレーザー光線を照射し被加工物の第1の部材から第2の部材に達するレーザー加工を実施する際に、パルスレーザー光線の照射の度に該ホトデテクターから出力される光強度信号を所定数加算して平均値を算出し、該平均値が所定値に低下した時点でパルスレーザー光線の照射を停止するように該レーザー光線照射手段を制御する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
該プラズマ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は、レーザー光線照射手段を作動して被加工物にパルスレーザー光線を照射し被加工物の第1の部材から第2の部材に達するレーザー加工を実施する際に、パルスレーザー光線の照射の度に該ホトデテクターから出力される光強度信号を所定数加算して平均値を算出し、該平均値が所定値に低下した時点でパルスレーザー光線の照射を停止するように該レーザー光線照射手段を制御するので、パルスレーザー光線の照射によって第1の部材に形成された細孔が第2の部材に達した時点でパルスレーザー光線の照射が停止するため、第2の部材を溶融することがない。従って、例えば被加工物がリチウムタンタレート基板(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、リチウムタンタレート基板(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5にはレーザー加工される被加工物としてのウエーハ30の平面図が示されている。図5に示すウエーハ30は、図示の実施形態においては厚みが300μmのリチウムタンタレート基板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6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6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6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6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ウエーハ30について、図5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。
ウエーハ30は、図7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、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、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 :532nm
平均出力 :2W
繰り返し周波数 :50kHz
パルス幅 :10ps
集光スポット径 :φ15μm
図示の実施形態においては、プラズマ受光手段91は第2の光路92bに導かれたプラズマ光のうち銅のプラズマ光の波長(515nm)のみを通過させる第2のバンドパスフィルター96と、第2のバンドパスフィルター96を通過した光を受光して光強度信号を出力する第2のホトデテクター97を備えているので、ボンディングパッド303が加工された瞬間を捉えることができる。このボンディングパッド303が加工された瞬間である第2のホトデテクター97が銅のプラズマ光を受光して光強度信号を出力した時点における上記第1のホトデテクター94から出力される光強度信号(電圧信号)の所定数(例えば6個)を加算した平均値の値を求めることにより、パルスレーザー光線の照射を停止する時点を設定することができる。図12には、上記図11に示すリチウムタンタレート基板300に上述したパルスレーザー光線を照射したとき発生するプラズマの光強度を検出する第1のホトデテクター94から出力される光強度信号(電圧信号)の所定数(例えば6個)を加算した平均値が示されている。第2のホトデテクター97が銅のプラズマ光を受光して光強度信号を出力した時点が図12においてパルスレーザー光線のショット数が100ショットである場合すなわち95回目の平均値の場合、上記第1のホトデテクター94のから出力される光強度信号(電圧信号)の所定数(例えば6個)を加算した平均値は1Vである。従って、第1のホトデテクター94のから出力される光強度信号(電圧信号)の所定数(例えば6個)を加算した平均値が1Vまで低下した時点で、パルスレーザー光線の照射を停止すればよい。即ち制御手段20は、1のホトデテクター94のから出力される光強度信号(電圧信号)の所定数(例えば6個)を加算した平均値は1Vまで低下したら銅によって形成されたボンディングパッド303に達したと判断し、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を印加し、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に保持されたウエーハ30に照射されず、ボンディングパッド303が溶融して穴が開くことがない。
また、上述した実施形態においては、被加工物を形成する第1の部材としてリチウムタンタレート基板を用いた例を示したが、本発明はリチウムナイオベート、サファイア、石英等の透明部材の加工に特に有効である。
2:静止基台
3:チャックテーブル機構
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
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
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:プラズマ検出手段
91:プラズマ受光手段
92:ダイクロイックミラー
93:第1のバンドパスフィルター
94:第1のホトデテクター
95:方向変換ミラー
96:第2のバンドパスフィルター
97:第2のホトデテクター
11:撮像手段
20:制御手段
30: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
Claims (2)
- 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を具備するレーザー加工装置であって、
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波長を検出するプラズマ検出手段と、該プラズマ検出手段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、を備え、
該被加工物は、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、
該プラズマ検出手段は、該第1の材料が発するプラズマの波長のみを通過させるバンドパスフィルターと、該バンドパスフィルターを通過した光を受光して光強度信号を該制御手段に出力するホトデテクターとを具備しており、
該制御手段は、該レーザー光線照射手段を作動して被加工物にパルスレーザー光線を照射し被加工物の第1の部材から第2の部材に達するレーザー加工を実施する際に、パルスレーザー光線の照射の度に該ホトデテクターから出力される光強度信号を所定数加算して平均値を算出し、該平均値が所定値に低下した時点でパルスレーザー光線の照射を停止するように該レーザー光線照射手段を制御する、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
- 該ホトデテクターから出力される光強度信号を加算する所定加算数は、偶数個に設定されている、請求項1記載のレーザー加工装置。
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