TW201929065A - 雷射加工裝置 - Google Patents

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Abstract

[課題]抑制由於根據遮蔽雷射光之一部分的遮罩構件遮蔽該雷射光而引起的損傷發生。 　　[解決手段]一種雷射加工裝置，其具備：振盪雷射光的振盪器；聚光從該雷射振盪器振盪的雷射光之聚光透鏡；被配設在該雷射振盪器及該聚光透鏡之間，遮蔽從該雷射振盪器被振盪之雷射光之一部分的遮罩構件，該遮罩構件具備穿透光之透過部，和圍繞該透過部且反射該雷射光之該一部分的反射膜。即使該遮罩構件具備返回防止構造，其係防止該雷射光之該一部分藉由該反射膜被反射之後返回至該雷射振盪器之情形亦可。

Description

雷射加工裝置
本發明係關於雷射加工裝置。
搭載有半導體裝置之IC晶片等之裝置晶片近年來使用介電常數低的所謂Low-k膜，作為裝置所使用的配線層間之層間絕緣膜等。當層間絕緣膜使用Low-k膜時，可以降低被形成在配線層間之寄生電容，可以提升裝置晶片之處理能力等。作為Low-k膜，所知的有SiOF、SiOB(硼矽酸玻璃)等之無機系之膜或聚醯亞胺系、對二甲苯系等之聚合物膜亦即有機系之膜。
裝置晶片係藉由沿著複數加工預定線分割晶圓而形成，該複數加工預定線被設定成在半導體所構成之圓板狀之晶圓的表面區劃各裝置。晶圓之分割係藉由例如以圓環狀之切削刀沿著該加工預定線而切削晶圓而被實施。但是，由於Low-k膜係非常脆的膜，故當藉由切削刀切削形成有Low-k膜之晶圓時，Low-k膜從晶圓剝離，剝離到達至裝置會在裝置產生損傷。
於是，提案有晶圓之分割方法，該方法係照射被脈衝振盪之雷射光而除去機能層，在該加工預定線之兩側形成較該機能層之厚度深的兩條加工溝，藉由切削刀切削被兩條該加工溝挾持的區域。
但是，即使在藉由雷射光除去機能層而事先形成加工溝之情況，亦有藉由雷射光之照射，該機能層從晶圓剝離而使裝置之品質下降的情形。此係因為沿著加工預定線而被照射的雷射光之能量密度成為高斯分布而引起。尤其，成為高斯分布之能量密度之分布之緩坡部分成為機能層剝離的原因。
在此，提案有以削落該緩坡部分之方式修正能量分布之能量分布修正手段，和調整能量分布被修正之雷射光之能量密度之能量密度調整手段的雷射加工裝置(參照專利文獻2)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2006-190779號公報 　　[專利文獻2]日本特開2010-158710號公報
[發明所欲解決之課題]
能量分布修正手段係例如遮罩構件。遮罩構件係遮蔽該緩坡部分而修正雷射光之能量分布。因此，在使用高輸出之雷射振盪器之情況，遮罩構件吸收雷射光並燃燒，而在遮罩構件產生損傷。
本發明係鑑於如此之問題而創作出，其目的在於提供一種雷射光加工裝置，其可以抑制由於根據遮蔽雷射光之一部分的遮罩構件遮罩該雷射光而引起的損傷發生。 [用以解決課題之手段]
若藉由本發明之一態樣時，提供一種雷射加工裝置，其特徵在於，具備：振盪雷射光的雷射振盪器；聚光從該雷射振盪器振盪的雷射光之聚光透鏡；被配設在該雷射振盪器及該聚光透鏡之間，遮蔽從該雷射振盪器被振盪之雷射光之一部分的遮罩構件，該遮罩構件具備穿透光之透過部，和圍繞該透過部且反射該雷射光之該一部分的反射膜。
另外，在本發明之一態樣中，即使該遮罩構件具備返回防止構造，其係防止該雷射光之該一部分藉由該反射膜被反射之後返回至該雷射振盪器之情形亦可。即使該返回防止構造為被形成在使該反射膜之該雷射光反射之面的凹凸形狀亦可。再者，即使該返回防止構造係該反射膜相對於與穿透該透過部的雷射光之前進方向正交之面的傾斜亦可。 [發明效果]
與本發明之一態樣有關之雷射加工裝置具備：遮蔽構件，其係遮蔽從雷射振盪器被振盪之雷射光之一部分，該遮罩構件具備穿透光之透過部，和圍繞該透過部且反射該雷射光之該一部分的反射膜。該遮罩構件係藉由以該反射膜反射雷射光之一部分而遮蔽該雷射光之該一部分。因遮罩構件不吸收被遮蔽之雷射光之該一部分，故不會在遮罩構件產生損傷。
因此，藉由本發明，提供一種雷射加工裝置，其能夠抑制由於根據遮蔽雷射光之一部分的遮罩構件遮蔽該雷射光而引起的損傷發生。
首先，針對與本實施型態有關之雷射加工裝置之被加工物予以說明。圖3為示意性表示被加工物1之雷射加工的斜視圖。被加工物1為例如矽、SiC(矽碳化物)，或是其他的半導體等之材料，或藍寶石、玻璃、石英等之材料所構成的基板。被加工物1即使為例如形成有裝置之基板藉由樹脂被密封之模具樹脂基板亦可，即使為半導體晶圓及樹脂之疊層基板亦可。
被加工物1之表面係以交差的複數加工預定線(切割道)3被區劃成複數區域，被區劃的各區域形成有IC(Integrated Circuit)等之裝置5。最終被加工物1沿著加工預定線3被分割，依此形成各個裝置晶片。
裝置5具有包含複數層的配線層，和絕緣各配線層間之層間絕緣膜的機能層。近年來，為了降低被形成在配線層間之寄生電容，層間絕緣膜等使用介電常數低的所謂Low-k膜。當層間絕緣膜使用Low-k膜時，可以降低寄生電容，可以提升裝置晶片之處理能力等。作為Low-k膜，所知的有SiOF、SiOB(硼矽酸玻璃)等之無機系之膜或聚醯亞胺系、對二甲苯系等之聚合物膜亦即有機系之膜。
在被加工物1之背面，黏貼被張掛在金屬製之框架9的膠帶7。被加工物1係在與膠帶7及框架9成為一體的框架單元之狀態下被搬入至該雷射加工裝置且被加工。
膠帶7具有擁有可撓性之薄膜狀的基材，和被形成在該基材之一方之面的糊層(接著劑層)。例如，基材使用PO(聚烯烴樹脂)。即使使用剛性較PO高的PET(聚對苯二甲酸乙二酯)、聚氯乙烯、聚苯乙烯等亦可。再者，糊層(接著劑層)使用例如聚矽氧橡膠、丙烯酸系材料、環氧系材料等。
接著，針對使用於與本實施型態有關之雷射加工裝置2，使用圖1予以說明。雷射加工裝置2具備吸引保持被加工物1之挾盤載置台6，和被配設在該挾盤載置台6之上方的雷射加工單元8。雷射加工裝置2係於被加工物1之分割之前，沿著被加工物1之加工預定線3對被加工物1照射被脈衝振盪之雷射光，沿著加工預定線3除去包含使用Low-k膜之層間絕緣膜的機能層。
在雷射加工裝置2之基台4之上面之前部，設置有與X軸方向平行之一對X軸導軌10，在X軸導軌10以能夠滑動之方式安裝有X軸移動板12。在X軸移動板12之下面側，設置螺帽部(無圖示)，在該螺帽部，螺合與X軸導軌10平行之X軸滾珠螺桿14。在X軸滾珠螺桿14之一端部連結該X軸脈衝馬達16。
在X軸移動板12之上，配設支持挾盤載置台6之支持台18，在該支持台18上配設有該挾盤載置台6。挾盤載置台6在上面側具有多孔質構件(無圖示)。多孔質構件之上面成為保持加工物1的保持面6a。挾盤載置台6能夠繞與保持面6a垂直之軸旋轉。
挾盤載置台6具有被連接於多孔質構件之吸引源(無圖示)。當在保持面6a上載置被加工物1，通過多孔質構件之孔而對該被加工物1作用藉由吸引源所產生的負壓時，被加工物1被吸引保持在挾盤載置台6。再者，在挾盤載置台6之周圍，具備固定框架9之夾具6b。
當以X軸脈衝馬達16使X軸滾珠螺桿14旋轉時，X軸移動板12沿著X軸導軌10而在X軸方向移動。一對X軸導軌10、X軸移動板12、X軸滾珠螺桿14、X軸脈衝馬達16作為使被保持於挾盤載置台6之被加工物1在X軸方向加工進給之加工進給單元而發揮機能。即是，X軸方向成為加工進給方向。
在雷射加工裝置2之基台4之上面之後部，設置有沿著與X軸方向垂直之Y軸方向的一對Y軸導軌20。在Y軸導軌20，以能夠滑動之方式安裝有支持體22。支持體22具備被安裝於Y軸導軌20之基部22a，和豎立設置在該基部22a的壁部22b。
在支持體22之基部22a之下面側，設置螺帽部(無圖示)，在該螺帽部，螺合與Y軸導軌20平行之Y軸滾珠螺桿24。Y軸滾珠螺桿24之一端部連結Y軸脈衝馬達26。
當以Y軸脈衝馬達26使Y軸滾珠螺桿24旋轉時，支持板22沿著Y軸導軌20而在Y軸方向移動。一對Y軸導軌20、Y軸滾珠螺桿24、Y軸脈衝馬達26係作為使後述的雷射加工單元8在Y軸方向分度進給的分度進給單元而發揮機能。即是，Y軸方向成為分度進給方向。
在支持體22之壁部22b之後面側，配設有沿著與X軸方向及Y軸方向垂直的Z軸方向之一對Z軸導軌28。在Z軸導軌28，以能夠滑動之方式安裝有單元固定器30。在與單元固定器30之壁部22b相對的面，設置螺帽部(無圖示)，在該螺帽部，螺合與Z軸導軌28平行之Z軸滾珠螺桿(無圖示)。在Z軸滾珠螺桿之一端部連結Z軸脈衝馬達32。
當以Z軸脈衝馬達32使Z軸滾珠螺桿旋轉時，單元固定器30沿著Z軸導軌28而在Z軸方向移動。一對Z軸導軌28、Z軸滾珠螺桿、Z軸脈衝馬達32係作為使雷射加工單元8在Z軸方向升降的升降單元而發揮機能。
在單元固定器30固定有雷射加工單元8。雷射加工單元8具有對被保持於挾盤載置台6之保持面6a上之被加工物1照射被脈衝振盪的雷射光，對被加工物1進行加工的機能。
雷射加工單元8具備位於挾盤載置台6之上方的加工頭34，和與該加工頭34鄰接的攝像單元36。攝像單元36可以攝像被保持於挾盤載置台6之被加工物1之表面，在以可以沿著加工預定線3而對被加工物1照射雷射光之方式實施對準之時被使用。
針對雷射加工單元8之構成，使用圖2予以詳細敘述。圖2為示意性表示雷射加工單元8之構成的側視圖。如圖2所示般，雷射加工單元8具備振盪雷射光40之雷射振盪器38、反射鏡42、中繼透鏡46、柱面透鏡48和聚光透鏡50。雷射加工單元8係在雷射振盪器38、聚光透鏡50之間的雷射光40之光路具備遮罩構件44。
雷射振盪器38具有使相對於被加工物1具有吸收性之波長的雷射光40振盪的機能。例如使用以Nd：YAG等為媒介被振盪的波長355nm的雷射光。於被加工物1之雷射加工時，在例如脈衝寬40ns以下，頻率100kHz、輸出20W以下之條件下振盪雷射光40。於加工時，在被加工物1之加工進給速度700mm/s～1000mm/s、在各加工線的置照射次數3次～4次之條件下，對被加工物1照射該雷射光40。
以雷射振盪器38被振盪之雷射光40藉由反射鏡42被反射至特定方向，經由中繼透鏡46、聚光透鏡50，而被照射至被保持於挾盤載置台6之被加工物1。被配置在中繼透鏡46、聚光透鏡50之間的柱面透鏡48具有例如使雷射光40變形成在與被加工物1之加工進給方向正交之方向具有長軸之橢圓形狀之雷射光的機能。
對被加工物1照射雷射光40而形成加工溝，當除去包含Low-k膜之機能層時，有機能層從被加工物1剝離的情況，有降低從被加工物1形成的裝置晶片之品質的情況。此係因為沿著加工預定線3而被照射的雷射光40之能量密度成為高斯分布而引起。尤其，成為高斯分布之能量密度之分布之緩坡部分成為機能層剝離的原因。
遮罩構件44作為修正能量分布以使該緩坡部分削落的能量分布修正手段而發揮機能。圖4(A)為表示遮罩構件44之一例的斜視圖。圖4(A)所示之遮罩構件44a包含不鏽鋼、陶瓷、石英等之材料所形成之基材52a，和在上下貫通該基材52a的透過部54a(貫通孔)。
該透過部54a之形狀被設成例如在沿著藉由該柱面透鏡48被變形成橢圓形狀的雷射光40之長軸的方向具有長邊的矩形狀。當使雷射光40穿透遮罩構件44a之透過部54a時，對應於雷射光40之能量密度之分布之緩坡部分的一部分被遮蔽，能量密度之分布被修正。
在遮罩構件44a之上面形成有圍繞透過部54a之反射膜56a。在不形成該反射膜56a之情況，當雷射光40之輸出變高時，有遮罩構件44a之基材52a吸收雷射光40之該一部分而在基材52a產生損傷之情況。
對此，與本發明之一態樣有關之雷射加工裝置2因在遮罩構件44a之上面具備反射膜56a，以反射膜56a反射雷射光40之該一部分，故雷射光40之該一部分不到達至基材52a，在基材52a不會產生損傷。但是，當藉由反射膜56a被反射之雷射光40之該一部分逆向前進而到達至雷射振盪器38時，有使雷射振盪器38產生損傷，或使雷射振盪器38之動作不穩定化之情形。
於是，在與本實施型態有關之雷射加工裝置2中，以遮罩構件44a具備於防止雷射光40之該一部分藉由反射膜56a被反射之後返回至雷射振盪器38之情形的返回防止構件為佳。以下，針對返回防止構造予以說明。
圖5(A)為表示具備有返回防止構造之遮罩構件44c之一例的剖面圖。在遮罩構件44c中，在使反射膜56c之雷射光40之一部分反射的表面形成有凹凸形狀。反射膜56c係例如藉由在上面具有凹凸形狀之基材52c之上面蒸鍍金屬等而形成。雖然藉由雷射振盪器38被振盪且到達至遮罩構件44c之雷射光40a之一部分藉由反射膜56c被反射，但是因反射膜56c之上面為凹凸形狀，故被反射之雷射光40b散亂。
因此，無被反射之雷射光40b返回至雷射振盪器38使雷射振盪器38產生損傷之情形，也無使雷射振盪器38之動作不穩定之情形。即是，反射膜46c之上面之凹凸形狀作為返回防止構造而發揮機能。而且，穿透透過部54c且能量分布被修正的雷射光40a被至照射至被加工物1。
針對遮罩構件之其他例，使用圖5(B)予以說明。圖5(B)為示意性表示具備有返回防止構造之遮罩構件之其他例的剖面圖。在圖5(B)所示之遮罩構件44d，反射膜56d相對於與穿透透過部54d之雷射光40a之前進方向正交之面傾斜。例如，反射膜56d係透過部54d之一方側和該透過部54d之另一方側彼此傾斜於相反方向。
因此，藉由雷射振盪器38被振盪且到達至遮罩構件44d之雷射光40a之一部分，被反射至該雷射光40a之前進方向以外之方向。因此，藉由反射膜56d被反射之雷射光40b返回至雷射振盪器38，無對該雷射振盪器38造成壞影響之虞。即是，在遮罩構件44d中，反射膜56d之傾斜作為返回防止構造而發揮機能。
另外，當使用遮罩構件44d時，因被反射的雷射光40b朝特定方向前進，故即使在該雷射光40b之前進方向之雷射加工單元8之內部，設置吸收或散亂該雷射光40b之構件亦可。
並且，針對遮罩構件之其他例，使用圖6(A)予以說明。圖6(A)為示意性表示具備有返回防止構造之遮罩構件之一例的剖面圖。在圖6(A)所示之遮罩構件44e，設置有沿著從基材52e之厚度方向傾斜的方向的貫通孔，以作為透過部54e。遮罩構件44e係以該貫通孔之貫通方向對準雷射光40a之前進方向之方式調整方向而被配設在雷射加工單元8之內部。
因此，即使在遮罩構件44e，反射膜56e相對於與穿透透過部54e之雷射光40a之前進方向正交之面傾斜。該傾斜作為返回防止構造而發揮機能。在此情況，因藉由反射膜56e被反射的雷射光40b在一方向前進，故在被反射的雷射光40b之前進方向設置用以吸收或散亂該雷射光40b之構件一個即可。
再者，針對遮罩構件之另外其他例，使用圖6(B)予以說明。圖6(B)為示意性表示具備有返回防止構造之遮罩構件之其他例的剖面圖。圖6(B)所示之遮罩構件44f之基材52f藉由穿透雷射光40a之波長之光的構件所形成。
在被形成在該基材52f之上的反射膜56f形成有開口，當使雷射光40a前進於遮罩構件44f時，雷射光40a之一部分藉由反射膜56f被反射，雷射光40a之該一部分以外朝該開口前進，穿透基材52f。因此，該開口規定遮罩構件44f之透過部54f。
在遮罩構件44f中，可以使反射膜56f相對於與雷射光40a之前進方向正交之面傾斜的角度成為任意角度。因此，藉由變更該角度，可以變更在與雷射光40a之前進方向正交之方向的透過部54f之寬度，可以因應雷射光40a之能量密度之分布而設定該寬度。
如同上述說明，在與本實施型態有關之雷射加工裝置2中，從雷射振盪器38被振盪之雷射光40之一部分藉由遮罩件44之反射膜被反射。因遮罩構件44不吸收被遮蔽之雷射光40之該一部分，故在遮罩構件44不會產生損傷。因此，提供一種雷射加工裝置2，其能夠抑制由於根據遮蔽雷射光40之一部分的遮罩構件44遮蔽該雷射光40而引起的損傷發生。
再者，在遮罩構件44具備返回防止構造之情況，藉由遮罩構件44之反射膜被反射的雷射光不返回至雷射振盪器38。因此，抑制雷射振盪器38的損傷發生或動作之不穩定化。
針對根據具備配設有反射膜之遮罩構件44之雷射加工單元8對被加工物1進行的雷射加工予以說明。首先，隔著膠帶7將被加工物1搬入至挾盤載置台6之保持面6a上，夾具6b把持框架9，使被加工物1作用負壓，使挾盤載置台6保持被加工物1。
接著，以藉由攝像單元36攝像被加工物1之表面，可以沿著加工預定線3對被加工物1進行雷射加工之方式，控制加工進給單元，和分度進給單元而將被加工物1及加工頭34定位在特定位置。圖3為示意性表示對被加工物1進行雷射加工之樣子的斜視圖。
接著，使雷射振盪器38藉由脈衝振盪使雷射光40振盪，對被加工物1照射雷射光40而沿著加工預定線3對被加工物1進行雷射加工，除去機能層。因被照射之雷射光40穿透遮罩構件44，故能量密度之分布藉由遮罩構件44被修正，該分布之緩坡部分被削除。因此，即使對被加工物1進行雷射加工，機能層不剝離，之後被加工物1被分割而形成的裝置晶片之品質亦不會下降。
另外，本發明並不限定於上述實施型態之記載，能夠做各種變更而加以實施。例如，在上述實施型態中，雖然針對具備擁有矩形平面形狀之透過部54a的遮罩構件44a而予以說明，但是本發明之一態樣不限於此。例如，在與本發明之一態樣有關之雷射加工裝置2中，即使具備擁有遮罩構件44為圓形的平面形狀的透過部亦可。
圖4(B)為示意性地表示遮罩構件之其他一例的斜視圖。如圖4(B)所示般，即使雷射加工裝置2具備擁有圓形之平面形狀的透過部54b之遮罩構件44b亦可。在遮罩構件44b中，在基材52b及該基材52b上之反射膜56b形成有圓形的貫通孔，該貫通孔作為透過部54b而發揮機能。並且，即使遮罩構件46b具備防止藉由反射膜56b被反射之雷射光40返回雷射振盪器38之情形的返回防止構造亦可。
再者，即使遮罩構件44被配設在例如柱面透鏡48，和聚光透鏡50之間之光路亦可。在此情況，藉由柱面透鏡48，被變形成橢圓形狀之雷射光朝遮罩構件44前進，能量密度之分布被修正。因此，透過部的形狀及反射膜之開口的形狀成為可以修正藉由柱面透鏡48被變形的雷射光之能量密度之分布的形狀。
其他，與上述實施型態有關之構造、方法等只要不脫離本發明之目的的範圍，可以做適當變更而加以實施。
1‧‧‧被加工物
3‧‧‧加工預定線
5‧‧‧裝置
7‧‧‧膠帶
9‧‧‧框架
2‧‧‧雷射加工裝置
4‧‧‧基台
6‧‧‧挾盤載置台
6a‧‧‧保持面
6b‧‧‧夾具
8‧‧‧雷射加工單元
10、20、28‧‧‧導軌
12‧‧‧X軸移動板
14、24‧‧‧滾珠螺桿
16、26、32‧‧‧脈衝馬達
18‧‧‧支撐台
22‧‧‧支撐體
22a‧‧‧基部
22b‧‧‧壁部
30‧‧‧單元固定器
34‧‧‧加工頭
36‧‧‧攝像單元
38‧‧‧雷射振盪器
40、40a、40b‧‧‧雷射光
42‧‧‧反射鏡
44、44a、44b、44c、44d、44e、44f‧‧‧遮罩構件
46‧‧‧中繼透鏡
48‧‧‧柱面透鏡
50‧‧‧聚光透鏡
52a、52b、52c、52d、52e、52f‧‧‧基材
54a、54b、54c、54d、54e、54f‧‧‧透過部
56a、56b、56c、56d、56e、56f‧‧‧反射膜
圖1為示意性表示雷射加工裝置的斜視圖。 　　圖2為示意性表示雷射加工單元之構成的側視圖。 　　圖3為示意性表示根據雷射加工單元之被加工物之雷射加工的斜視圖。 　　圖4(A)為示意性地表示遮罩構件之一例的斜視圖，圖4(B)為示意性地表示遮罩構件之其他一例的斜視圖。 　　圖5(A)為示意性地表示具備有返回防止構造之遮罩構件之一例的剖面圖，圖5(B)為示意性地表示具備有返回防止構件之遮罩構件之其他一例的剖面圖。 　　圖6(A)為示意性地表示具備有返回防止構造之遮罩構件之一例的剖面圖，圖6(B)為示意性地表示具備有返回防止構件之遮罩構件之其他一例的剖面圖。

Claims (4)

  1. 一種雷射加工裝置，具備： 　　雷射振盪器，其係振盪雷射光； 　　聚光透鏡，其係聚光從該雷射振盪器被振盪的雷射光；及 　　遮罩構件，其係被配設在該雷射振盪器及該聚光透鏡之間，遮蔽從該雷射振盪器被振盪之雷射光之一部分， 　　該遮罩構件具備穿透光的透過部，和圍繞該透過部且反射該雷射光之該一部分的反射膜。
  2. 如請求項1所載之雷射加工裝置，其中 　　該遮罩構件具備返回防止構造，其係防止該雷射光之該一部分藉由該反射膜被反射後返回至該雷射振盪器之情形。
  3. 如請求項2所載之雷射加工裝置，其中 　　該返回防止構造係被形成在反射該反射膜之該雷射光之面的凹凸形狀。
  4. 如請求項2所載之雷射加工裝置，其中 　　該返回防止構造係該反射膜相對於與穿透該透過部之雷射光之前進方向正交之面的傾斜。
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