专利名称：激光加工装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及在半导体晶片等被加工物上形成激光加工孔的激光加工装置。
背景技术：
在半导体器件制造工序中，在大致圆板形状的半导体晶片表面上，通过排列成格子状的被称为间隔道的分割预定线划分出多个区域，并在该划分出的区域内形成ic、LSI等器件。然后，沿着间隔道切断半导体晶片，由此对形成有器件的区域进行分割而制造出各个半导体芯片。为了实现装置的小型化、高功能化，层叠了多个器件并将层叠后的器件上设置的接合焊盘连接的模块构造已得到实际应用。该模块构造的结构是在半导体晶片的设置接合焊盘的部位形成贯通孔(通孔)，并在该贯通孔(通孔)中填入与接合焊盘连接的铝等导 电性材料(例如，参照专利文献I)。设于上述半导体晶片的贯通孔(通孔)是通过钻孔机形成的。然而，设于半导体晶片的贯通孔(通孔)的直径为90 300 这样小的尺寸，因此利用钻孔机进行的穿孔存在生产性差的问题。为了消除上述问题，曾提出过如下这样的晶片穿孔方法针对在基板的正面形成有多个器件并且在该器件上形成有接合焊盘的晶片，从基板的背面侧照射脉冲激光光线，高效地形成到达接合焊盘的通孔(例如，参照专利文献2)。然而，在从基板的背面侧照射脉冲激光光线来形成到达接合焊盘的通孔时，很难在形成于基板中的通孔到达接合焊盘的时刻停止脉冲激光光线的照射，存在引起接合焊盘熔化而导致孔穿通的问题。为了消除上述专利文献2所公开的晶片穿孔方法的问题，曾提出过如下这样的激光加工装置利用激光光线的照射使物质等离子化，检测由其等离子发出的物质固有的光谱来判定激光光线是否已到达由金属构成的接合焊盘(例如，参照专利文献3)。专利文献I日本特开2003-163323号公报专利文献2日本特开2007-67082号公报专利文献3日本特开2009-125756号公报但是，因为由金属构成的接合焊盘位于通过激光光线的照射而形成的细孔底部，所以存在这样的问题即使照射激光光线而产生了等离子，也难以可靠地判定由等离子发出的物质固有的光谱。
发明内容
本发明是鉴于上述实际情况而完成的，其主要技术课题是提供一种能够可靠地检测位于通过激光光线的照射而形成的细孔底部的由金属构成的接合焊盘的激光加工装置。为了解决上述的主要技术问题，根据本发明，提供一种激光加工装置，其特征在于，该激光加工装置具备卡盘台，其保持被加工物；激光束照射单元，其包含激光束振荡单元和聚光器，该聚光器对由该激光束振荡单元振荡出的激光束进行聚光而照射到保持于该卡盘台上的被加工物；反射单元，其配置在该聚光器的光轴上，容许由该激光束振荡单元振荡出的激光束通过，而对由被加工物产生的等离子光进行反射；波长检测单元，其检测由该反射单元反射的等离子光的波长；以及控制单元，其根据该波长检测单元检测出的波长来判定被加工物的材质，控制该激光束照射单元。上述反射单元由反射镜构成，该反射镜具备供激光光线通过的开口。或者，上述反射单元由分色镜构成，该分色镜使激光光线振荡单元振荡出的波长的光通过，而对其它波长的光进行反射。而且，上述波长检测单元由衍射光栅和线图像传感器构成，所述衍射光栅按照各个波长对由反射单元反射后的光进行分光，所述线图像传感器检测由该衍射光栅进行分光后的等离子光的各个波长的光强度并输出光强度信号。在本发明的激光加工装置中，具备配置在聚光器的光轴上的反射单元，其使激光光线振荡单元振荡出的激光光线通过，而对由被加工物产生的等离子光进行反射；波长检测单元，其检测由该反射单元反射的光的波长；以及控制单元，其根据来自该波长检测单元的检测信号判定被加工物的材质，控制激光光线照射单元。所以，例如针对正面形成有接合焊盘的晶片基板，在从背面照射激光光线而在基板上形成到达接合焊盘的激光加工孔时， 能够根据来自波长检测单元的光谱波长信号来检测形成于基板上的激光加工孔已到达接合焊盘的情况。因此，当检测出激光加工孔已到达接合焊盘时，能够停止对晶片照射激光光线，所以不会引起接合焊盘熔化，不会导致孔的穿通。尤其在本发明中，将反射单元配置在聚光器的光轴上，能够在光轴上检测向被加工物照射激光光线而产生的等离子光，所以能够可靠地检测对形成激光加工孔后位于底部的由金属构成的接合焊盘照射激光光线而发出的等离子光。
图I是根据本发明而构成的激光加工装置的立体图。图2是图I所示的激光加工装置中装备的激光光线照射单元的结构框图。图3是示出图I所示的激光加工装置中装备的反射单元的其它实施方式的结构框图。图4是图I所示的激光加工装置中装备的控制单元的结构框图。图5是作为晶片的半导体晶片的俯视图。图6是放大地示出图5所示的半导体晶片的一部分的俯视图。图7是示出将图5所示的半导体晶片粘贴到安装于环状框的保护带表面的状态的立体图。图8是示出将图5所示的半导体晶片保持在图I所示的激光加工装置的卡盘台的规定位置处的状态中的座标关系的说明图。图9是利用图I所示的激光加工装置实施的穿孔工序的说明图。图10是利用图I所示的激光加工装置实施的穿孔工序的说明图。符号说明2 :静止基台3 :卡盘台机构
31 :导轨36 :卡盘台37 :加工进给单元374 X轴方向位置检测单元38 :第I分度进给单元384 Y轴方向位置检测单元4 :激光光线照射单元支撑机构41 :导轨
42 :可动支撑基台43 :第2分度进给单元5 :激光光线照射单元51 :单元保持器52:激光光线照射单元6 :脉冲激光光线振荡单元61 :脉冲激光光线振荡器62 :重复频率设定单元7 :声光偏转单元71 :声光兀件72 RF 振荡器73 RF 放大器74 :偏转角度调整单元75 :输出调整单元76:激光光线吸收单元8 :聚光器9 :反射单元10 :波长检测单元101 :衍射光栅102:线图像传感器11 :摄像单元20 :控制单元30 :半导体晶片301 :分割预定线302:器件303 :接合焊盘304 :激光加工孔40 :环状框50 :保护带
具体实施方式
以下，参照附图来更详细地说明根据本发明而构成的激光加工装置的优选实施方式。图I示出了根据本发明构成的激光加工装置的立体图。图I所示的激光加工装置具备静止基台2 ;保持被加工物的卡盘台机构3，其以能够在箭头X所示的加工进给方向(X轴方向)上移动的方式配置在该静止基台2上；激光光线照射单元支撑机构4，其以能够在与X轴方向垂直的箭头Y所示的分度进给方向(Y轴方向)上移动的方式配置在静止基台2上；以及激光光线照射单元5，其以能够在箭头Z所示的聚光点位置调整方向(Z轴方向)上移动的方式配置在该激光光线照射单元支撑机构4上。上述卡盘台机构3具备沿着X轴方向平行地配置在静止基台2上的一对导轨31、31 ;以能够在X轴方向上移动的方式配置在该导轨31、31上的第I滑块32 ;以能够在Y轴方向上移动的方式配置在该第I滑块32上的第2滑块33 ;通过圆筒部件34支撑在该第2滑块33上的覆盖台35 ;以及作为被加工物保持单元的卡盘台36。该卡盘台36具备由多孔性材料形成的吸附卡盘361，在吸附卡盘361上利用未图示的吸引单元来保持作为被加工 物的例如圆盘状半导体晶片。这样构成的卡盘台36在配置于圆筒部件34内的未图示的脉冲电机的作用下进行旋转。此外，在卡盘台36上配置有用于固定后述的环状框的夹具362。上述第I滑块32在其下表面设置有与上述一对导轨31、31嵌合的一对被引导槽
321、321，并且在其上表面设置有沿着Y轴方向平行地形成的一对导轨322、322。这样构成的第I滑块32构成为通过使被引导槽321、321与一对导轨31、31嵌合，从而能够沿着一对导轨31、31在X轴方向上进行移动。图示的实施方式中的卡盘台机构3具备用于使第I滑块32沿着一对导轨31、31在X轴方向上进行移动的加工进给单元37。该加工进给单元37包含平行地配置在上述一对导轨31与31之间的外螺纹杆371 ;以及用于对该外螺纹杆371进行旋转驱动的脉冲电机372等驱动源。外螺纹杆371的一端以旋转自如的方式支撑于固定在上述静止基台2上的轴承块373，外螺纹杆371的另一端与上述脉冲电机372的输出轴进行了传动连接。此外，外螺纹杆371与形成于未图示的内螺纹块中的贯通内螺纹孔旋合，该内螺纹块凸出地设于第I滑块32的中央部下表面。因此，通过用脉冲电机372对外螺纹杆371进行正转及逆转驱动，由此使得第一滑块32沿着导轨31、31在X轴方向上移动。激光加工装置I具备用于检测上述卡盘台36的加工进给量(即X轴方向的位置)的X轴方向位置检测单元374。X轴方向位置检测单元374由以下部分构成沿着导轨31配置的线性标尺374a ；以及读取头374b，其配置在第I滑块32上，与第I滑块32 —起沿着线性标尺374a进行移动。在图示的实施方式中，该X轴方向位置检测单元374的读取头374b每隔I U m将I个脉冲的脉冲信号发送至后述的控制单元。并且，后述的控制单元通过对输入的脉冲信号进行计数来检测卡盘台36的加工进给量，即X轴方向的位置。此外，在采用了脉冲电机372作为上述加工进给单元37的驱动源的情况下，通过对向脉冲电机372输出驱动信号的后述控制单元的驱动脉冲进行计数，由此也能够检测卡盘台36的加工进给量，即X轴方向的位置。另外，在采用了伺服电机作为上述加工进给单元37的驱动源的情况下，将检测伺服电机转速的旋转编码器所输出的脉冲信号发送至后述的控制单元，控制单元对所输入的脉冲信号进行计数，由此也能够检测卡盘台36的加工进给量，即X轴方向的位置。上述第2滑块33在其下表面设置有与设于上述第I滑块32的上表面的一对导轨322、322嵌合的一对被引导槽331、331，该第2滑块33构成为通过使该被引导槽331、331与一对导轨322、322嵌合，由此能够在Y轴方向上进行移动。图示的实施方式中的卡盘台机构3具备用于使第2滑块33沿着设于第I滑块32的一对导轨322、322在Y轴方向上进行移动的第I分度进给单元38。第I分度进给单元38包含平行地配置在上述一对导轨322与322之间的外螺纹杆381 ;以及用于对该外螺纹杆381进行旋转驱动的脉冲电机382等驱动源。外螺纹杆381的一端以旋转自如的方式支撑于固定在上述第I滑块32的上表面上的轴承块383，外螺纹杆381的另一端与上述脉冲电机382的输出轴进行了传动连接。此外，外螺纹杆381与形成于未图示的内螺纹块中的贯通内螺纹孔旋合，该内螺纹块凸出地设于第2滑块33的中央部下表面。因此，通过用脉冲电机382对外螺纹杆381进行正转及逆转驱动，由此使得第2滑块33沿着导轨322、322在Y轴方向上移动。激光加工装置I具有用于检测上述第2滑块33的分度加工进给量 (即Y轴方向的位置)的Y轴方向位置检测单元384。该Y轴方向位置检测单元384由以下部分构成沿着导轨322配置的线性标尺384a ；以及读取头384b，其配置在第2滑块33上，与第2滑块33一起沿着线性标尺384a移动。在图示的实施方式中，该Y轴方向位置检测单元384的读取头384b每隔I y m将I个脉冲的脉冲信号发送至后述的控制单元。并且，后述的 控制单元通过对输入的脉冲信号进行计数来检测卡盘台36的分度进给量，即Y轴方向的位置。此外，在采用了脉冲电机382作为上述第I分度进给单元38的驱动源的情况下，通过对向脉冲电机382输出驱动信号的后述控制单元的驱动脉冲进行计数，由此也能够检测卡盘台36的分度进给量，即Y轴方向的位置。另外，在采用了伺服电机作为上述第I分度进给单元38的驱动源的情况下，将检测伺服电机转速的旋转编码器所输出的脉冲信号发送至后述的控制单元，控制单元对输入的脉冲信号进行计数，由此也能够检测卡盘台36的分度进给量，即Y轴方向的位置。上述激光光线照射单元支撑机构4具备沿着Y轴方向平行地配置在静止基台2上的一对导轨41、41 ；以能够在箭头Y所示的方向上移动的方式配置在该导轨41、41上的可动支撑基台42。该可动支撑基台42由以下部分构成以能够移动的方式配置在导轨41、41上的移动支撑部421 ；以及安装在该移动支撑部421上的安装部422。安装部422在一个侧面上平行地设置有沿着Z轴方向延伸的一对导轨423、423。图示的实施方式中的激光光线照射单元支撑机构4具备用于使可动支撑基台42沿着一对导轨41、41在Y轴方向上移动的第2分度进给单元43。该第2分度进给单元43包含平行地配置在上述一对导轨41、41之间的外螺纹杆431 ;以及用于对该外螺纹杆431进行旋转驱动的脉冲电机432等驱动源。外螺纹杆431的一端以旋转自如的方式支撑于固定在上述静止基台2上的未图示的轴承块，外螺纹杆431的另一端与上述脉冲电机432的输出轴进行了传动连接。此外，外螺纹杆431与形成在未图示的内螺纹块中的内螺纹孔旋合，该内螺纹块凸出地设于构成可动支撑基台42的移动支撑部421的中央部下表面。因此，通过用脉冲电机432对外螺纹杆431进行正转及逆转驱动，由此使得可动支撑基台42沿着导轨41、41在Y轴方向上移动。激光光线照射单元5具备单元保持器51和安装在该单元保持器51上的激光光线照射单元52。单元保持器51设有以能够滑动的方式与设于上述安装部422上的一对导轨423、423嵌合的一对被引导槽511、511，通过使该被引导槽511、511与上述导轨423、423嵌合，由此该单元保持器51以能够在Z轴方向上移动的方式得到支撑。
激光光线照射单元5具备单元保持器51和安装在该单元保持器51上的激光光线照射单元52。单元保持器51设有以能够滑动的方式与设于上述安装部422上的一对导轨423、423嵌合的一对被引导槽511、511，通过使该被引导槽511、511与上述导轨423、423嵌合，由此该单元保持器51以能够在Z轴方向上移动的方式得到支撑。激光光线照射单兀5具备用于使单兀保持器51沿着一对导轨423、423在Z轴方向上移动的移动单元53。移动单元53包含配置在一对导轨423、423之间的外螺纹杆(未图示)和用于对该外螺纹杆进行旋转驱动的脉冲电机532等驱动源，通过用脉冲电机532对未图示的外螺纹杆进行正转及逆转驱动，由此使得单元保持器51以及激光光线照射单元52沿着导轨423、423在Z轴方向上移动。此外，在图示的实施方式中，通过对脉冲电机532进行正转驱动来使激光光线照射单元52向上方移动，通过对脉冲电机532进行逆转驱动来使激光光线照射单元52向下方移动。上述激光光线照射单元52具备实质上水平配置的圆筒形状的壳体521 ;如图2所示配置在壳体521内的脉冲激光光线振荡单元6 ;作为光偏转单元的声光偏转单元7，其 使由脉冲激光光线振荡单兀6振荡出的激光光线的光轴在加工进给方向(X轴方向)上进行偏转；以及聚光器8，其将通过该声光偏转单元7后的脉冲激光光线照射到保持在上述卡盘台36上的被加工物W。上述脉冲激光光线振荡单元6由以下部分构成由YAG激光振荡器或YV04激光振荡器构成的脉冲激光光线振荡器61 ；以及附属于脉冲激光光线振荡器61而设置的重复频率设定单元62。脉冲激光光线振荡器61振荡出由重复频率设定单元62设定的规定频率的脉冲激光光线(LB)。重复频率设定单元62设定由脉冲激光光线振荡器61振荡出的脉冲激光光线的重复频率。上述声光偏转单兀7具备使得由脉冲激光光线振荡单兀6振荡出的激光光线(LB)的光路在加工进给方向(X轴方向)上进行偏转的声光元件71 ;生成对该声光元件71施加的RF (radio frequency :射频)的RF振荡器72 ;对由该RF振荡器72生成的RF的功率进行放大而施加给声光元件71的RF放大器73 ;对由RF振荡器72生成的RF的频率进行调整的偏转角度调整单元74 ；以及对由RF振荡器72生成的RF的振幅进行调整的输出调整单元75。上述声光元件71能够与所施加的RF的频率对应地调整使激光光线的光路偏转的角度，并且能够与所施加的RF的振幅对应地调整激光光线的输出。此外，作为光偏转单元，可取代上述声光偏转单元7而使用采用了电子光学元件的电子光学偏转单元。通过后述的控制单元来控制上述偏转角度调整单元74以及输出调整单元75。另外，激光光线照射单元52具备激光光线吸收单元76，在对上述声光元件71施加了规定频率的RF的情况下，该激光光线吸收单元76吸收如图2中虚线所示地由声光元件71进行偏转后的激光光线。上述聚光器8被安装在壳体521的前端，该聚光器8具备方向变换镜81，其使由上述声光偏转单元7进行偏转后的脉冲激光光线的方向变换至下方；以及由远心透镜构成的聚光透镜82，其对由该方向变换镜81进行方向变换后的激光光线进行聚光。激光光线照射单元52是按照以上方式构成的，以下参照图2来说明其作用。在从后述的控制单元对声光偏转单元7的偏转角度调整单元74施加了例如5V的电压、从而对声光元件71施加了与5V对应的频率的RF的情况下，从脉冲激光光线振荡单元6振荡出的脉冲激光光线的光路如图2中单点划线所示地发生偏转而聚光于聚光点Pa。另外，在从后述的控制单元对偏转角度调整单元74施加了例如IOV的电压、从而对声光元件71施加了与IOV对应的频率的RF的情况下，从脉冲激光光线振荡单元6振荡出的脉冲激光光线的光路如图2中实线所示地发生偏转而聚光于聚光点Pb，该聚光点Pb是从上述聚光点Pa沿着加工进给方向(X轴方向)朝向图2中的左方移位了规定量的点。另一方面，在从后述的控制单元向偏转角度调整单元74施加了例如15V的电压、从而对声光元件71施加了与15V对应的频率的RF的情况下，从脉冲激光光线振荡单元6振荡出的脉冲激光光线的光路如图2中双点划线所示地发生偏转而聚光于聚光点Pc,该聚光点Pc是从上述聚光点Pb沿着加工进给方向(X轴方向)朝向图2中的左方移位了规定量的点。另外，在从后述的控制单元对声光偏转单元7的偏转角度调整单元74施加了例如OV的电压、从而对声光元件71施加了与OV对应的频率的RF的情况下，从脉冲激光光线振荡单元6振荡出的脉冲激光光线如图2中虚线所示地被引导至激光光线吸收单元76。这样，由声光元件71进行偏转的激光光线是与施加给偏转角度调整单元74的电压对应地在加工进给方向(X轴方向)上受到偏转。参照图2继续进行说明，激光加工装置I具备反射单元9，其配置在聚光器8的光轴上，使得由脉冲激光光线振荡单元6振荡出的激光光线通过，而对由被加工物W产生的 等离子光进行反射；以及波长检测单元10，其检测由该反射单元9反射的光的波长。在图2所示的实施方式中，反射单元9由反射镜91构成，该反射镜91具备供激光光线通过的开口 911。此外，作为反射单元9，还可以如图3所示地采用分色镜92，该分色镜92使得由脉冲激光光线振荡单元6振荡出的波长的光通过，而对其它波长的光进行反射。参照图2继续进行说明，波长检测单元10由以下部分构成衍射光栅101，其按照各个波长对由上述反射单元9反射的光进行分光；以及线图像传感器102，其检测由该衍射光栅101进行分光后的光的各个波长的光强度并输出光强度信号，线图像传感器102将光强度信号输出至后述的控制单元。此外，后述的控制单元根据来自波长检测单元10的线图像传感器102的光强度信号来判定被加工物的材质，控制激光光线照射单元52。在由衍射光栅101进行分光后的光谱中，硅的光谱的波长是251nm，铜的光谱的波长是515nm。这样，在后述控制单元的存储器中存储有形成被加工物的物质与等离子波长之间的关系。因此，后述的控制单元在波长检测单元10的线图像传感器102测定的光谱的波长处于251mm附近时，可判定为利用从激光光线照射单元52的聚光器8照射的激光光线进行加工的被加工物W是硅，在波长检测单元10的线图像传感器102测定的光谱的波长处于515nm附近时，可判定为利用从激光光线照射单元52的聚光器8照射的激光光线进行加工的被加工物是铜。在图示的实施方式中，将反射单元9配置在聚光器8的光轴上，能够在光轴上检测向被加工物照射激光光线而产生的等离子光，所以能够可靠地检测对位于形成细孔后的底部的由金属构成的接合焊盘照射激光光线而产生的等离子光。返回图I继续进行说明，激光加工装置I具备摄像单元11，该摄像单元11被配置在壳体521的前端部，拍摄应由上述激光光线照射单元52进行激光加工的加工区域。该摄像单元11除了利用可见光线进行摄像的通常摄像元件(CXD)之外，还包含对被加工物照射红外线的红外线照明单元、捕捉由该红外线照明单元照射的红外线的光学系统和输出与该光学系统捕捉到的红外线对应的电信号的摄像元件(红外线CCD)等，将拍摄到的图像信号发送至后述的控制单元。
激光加工装置I具备图4所示的控制单元20。控制单元20由计算机构成，并具备根据控制程序进行运算处理的中央处理装置(CPU) 201 ;存储控制程序等的只读存储器(ROM) 202 ;存储后述的控制映射、被加工物的设计值数据和运算结果等的可读写的随机存取存储器RAM) 203 ;计数器204 ;输入接口 205 ;以及输出接口 206。控制单元20的输入接口 205被输入来自上述X轴方向位置检测单元374、Y轴方向位置检测单元384、波长检测单元10的线图像传感器102以及摄像单元11等的检测信号。并且，从控制单元20的输出接口 206向上述脉冲电机372、脉冲电机382、脉冲电机432、脉冲电机532、激光光线照射单元52、显示单元200等输出控制信号。此外，上述随机存取存储器(RAM) 203具备第I存储区203a，其存储形成被加工物的物质与等离子波长之间的关系；第2存储区203b，其存储后述的晶片设计值的数据；以及其它存储区。激光加工装置I是按照以上方式构成的，以下对其作用进行说明。图5示出了作为激光加工的被加工物的半导体晶片30的俯视图。关于图5所示的半导体晶片30，在硅基板300的正面300a，利用排列成格子状的多个分割预定线301划分出多个区域，在该划分出的区域内分别形成IC、LSI等器件302。这各个器件302全部为相同的结构。在器件302的正面，如图6所示分别形成有多个接合焊盘303 (303a 303j)。在图示的实施方式中， 该接合焊盘303 (303a 303j)是由铜形成的。此外，在图示的实施方式中，303a和303f、303b和303g、303c和303h、303d和303i、303e和303j的X方向位置相同。针对这多个接合焊盘303 (303a 303 j)，分别从背面300b形成到达接合焊盘303的加工孔(通孔)。在图示的实施方式中，各个器件302的接合焊盘303(303a-303j)在X方向(图6中为左右方向)上的间隔A被设定为相同间隔，并且，形成在各个器件302上的接合焊盘303中隔着分割预定线301沿X方向(图6中为左右方向)相邻的接合焊盘即接合焊盘303e与接合焊盘303a的间隔B被设定为相同间隔。另外，在图示的实施方式中，各个器件302的接合焊盘303 (303a 303j)在Y方向(图6中为上下方向)上的间隔C被设定为相同间隔，并且，形成在各个器件302上的接合焊盘303中隔着分割预定线301沿Y方向(图6中为上下方向)相邻的接合焊盘即接合焊盘303f与接合焊盘303a、以及接合焊盘303j与接合焊盘303e的间隔D被设定为相同间隔。关于这样构成的半导体晶片30，沿着图5所示的各个行El…En以及各个列Fl…Fn配置的器件302的个数和上述各个间隔A、B、C、D以及X、Y座标值的设计值数据被存储在上述随机存取存储器(RAM) 203的第2存储区203b内。以下说明利用上述激光加工装置I针对形成于半导体晶片30上的各个器件302的接合焊盘303 (303a 303 j)形成激光加工孔(通孔)的激光加工的实施方式。如图7所示，将半导体晶片30的正面300a粘贴到由聚烯烃等合成树脂片构成的保护带50上，该保护带50被安装在环状框40上。因此，半导体晶片30的背面300b成为上侧。将这样地借助保护带50支撑于环状框40上的半导体晶片30的保护带50侧载置到图I所示的激光加工装置的卡盘台36上。然后，通过使未图示的吸引单元工作，使得半导体晶片30隔着保护带50被吸引保持在卡盘台36上。因此，半导体晶片30以背面300b朝向上侧的方式得到保持。并且，用夹具362对环状框40进行固定。利用加工进给单元37将如上地吸引保持着半导体晶片30的卡盘台36定位于摄像单元11的正下方。当卡盘台36被定位于摄像单元11的正下方时,卡盘台36上的半导体晶片30成为被定位至图8所示的座标位置的状态。在此状态下，实施在X轴方向和Y轴方向上是否平行地配置了由卡盘台36保持的半导体晶片30上形成的格子状分割预定线301的对准作业。即，摄像单元11对保持于卡盘台36上的半导体晶片30进行摄像，执行图案匹配等图像处理来进行对准作业。此时，虽然半导体晶片30的形成有分割预定线301的正面300a位于下侧，但是如上所述，关于摄像单元11，由于具备由红外线照明单元、捕捉红外线的光学系统以及输出与红外线对应的电信号的摄像元件(红外线CCD)等构成的摄像单元，所以能够从半导体晶片30的背面300b透过而拍摄分割预定线301。接着，移动卡盘台36，使得形成于半导体晶片30上的器件302中最上位的行El的图8中最左端的器件302位于摄像单元11的正下方。然后，进一步使形成于器件302上的电极303 (303a 303j)中的图8中左上方的电极303a位于摄像单元11的正下方。在此状态下，如果摄像单元11检测到电极303a，则将其座标值(al)作为第I加工进给开始位置座标值发送至控制单元20。然后，控制单元20将该座标值(al)作为第I加工进给开始位置座标值存储到随机存取存储器(RAM) 203内(加工进给开始位置检测工序)。此时，由于 摄像单元11和激光光线照射单元52的聚光器8是在X轴方向上隔着规定间隔而配置的，所以关于X座标值，存储的是加上了上述摄像单元11与聚光器8之间的间隔后的值。当这样地检测到图8中最上位的行El的器件302的第I加工进给开始位置座标值(al)时，在Y轴方向上针对卡盘台36进行与分割预定线301的间隔相应的分度进给，并且使卡盘台36在X轴方向上进行移动，将图8中从最上位起第2行E2的最左端的器件302定位于摄像单元11的正下方。然后，进一步将形成在器件302上的电极303 (303a 303 j)中的图6中左上方的电极303a定位于摄像单元11的正下方。在此状态下，如果摄像单元11检测到电极303a，则将其座标值(a2)作为第2加工进给开始位置座标值发送至控制单元20。然后，控制单元20将该座标值a2作为第2加工进给开始位置座标值存储至随机存取存储器(RAM) 203。此时，如上所述，由于摄像单元11与激光光线照射单元52的聚光器8是在X轴方向上隔着规定间隔而配置的，所以关于X座标值，存储的是加上了上述摄像单元11与聚光器8之间的间隔后的值。以后，控制单元20反复执行上述分度进给和加工进给开始位置检测工序，直至进行到图8中最下位的行En，检测形成于各个行的器件302的加工进给开始位置座标值(a3 an)，将其存储到随机存取存储器(RAM) 203内。接着，实施穿孔工序，即针对形成于半导体晶片30的各个器件302上的各个电极
303(303a 303 j)部，穿设激光加工孔(通孔)。在穿孔工序中，首先使加工进给单元37工作来移动卡盘台36，将存储到上述随机存取存储器(RAM) 203中的第I加工进给开始位置座标值(al)定位于激光光线照射单元52的聚光器8的正下方。这样，将第I加工进给开始位置座标值(al)定位于聚光器8的正下方的状态是图9 (a)所示的状态。从图9(a)所示的状态起，控制单元20控制上述加工进给单元37，使得卡盘台36在图9 (a)中箭头Xl所示的方向上以规定的移动速度进行加工进给，同时使激光光线照射单元52工作而从聚光器8照射脉冲激光光线。此外，从聚光器8照射的激光光线的聚光点P对准半导体晶片30的正面30a附近。此时，控制单元20根据来自X轴方向位置检测单元374的读取头374b的检测信号，输出用于控制声光偏转单元7的偏转角度调整单元74以及输出调整单元75的控制信号。另一方面，RF振荡器72输出与来自偏转角度调整单元74以及输出调整单元75的控制信号对应的RF。从RF振荡器72输出的RF的功率被RF放大器73进行放大而施加给声光元件71。其结果是，声光元件71使得由脉冲激光光线振荡单元6振荡出的脉冲激光光线的光轴在从图2中单点划线所示的位置到双点划线所示的位置的范围内进行偏转，并且调整由脉冲激光光线振荡单元6振荡出的脉冲激光光线的输出。结果，能够在第I加工进给开始位置座标值(al)处照射规定输出的脉冲激光光线。对上述穿孔工序中的加工条件的一例进行说明。光源 LD激励Q开关 Nd:YV04波长355nm重复频率10kHz平均输出2W
脉宽30ns聚光点直径(p 10|iim在实施上述穿孔工序时，控制单元20使上述波长检测单元10工作而从线图像传感器102输入检测信号。并且，当由波长检测单元10的线图像传感器102测定的光谱的波长是251nm时，控制单元20判断为是对硅基板300进行加工，继续进行上述穿孔工序。另一方面，当由波长检测单元10的线图像传感器102测定的光谱的波长是515nm时，控制单元20判断为是对由铜形成的接合焊盘303进行了加工，对声光偏转单元7的偏转角度调整单元74施加OV电压，对声光元件71施加与OV对应的频率的RF，如图2中虚线所示地将从脉冲激光光线振荡单元6振荡出的脉冲激光光线引导至激光光线吸收单元76。因此，脉冲激光光线不会照射保持于卡盘台36上的半导体晶片30。当这样地对接合焊盘303照射了I脉冲时，上述波长检测单元10的线图像传感器102检测到对接合焊盘303进行了加工的情况，停止脉冲激光光线向接合焊盘303的照射，所以不会引起接合焊盘303的熔化，不会使孔穿通。结果，如图9(b)所示，能够在半导体晶片30的硅基板300上形成到达接合焊盘303的加工孔304。此外，关于上述波长检测单元10检测到对接合焊盘303进行了加工，由于如上所述将反射单元9配置在聚光器8的光轴上，在光轴上检测向作为被加工物的半导体晶片30照射激光光线而产生的等离子光，所以能够可靠地检测形成加工孔304后位于底部的由铜构成的接合焊盘303照射激光光线而产生的等离子光。另一方面，控制单元20输入来自X轴方向位置检测单元374的读取头374b的检测信号，用计数器204对该检测信号进行计数。并且，当计数器204的计数值到达下一个接合焊盘303的座标值时，控制单元20控制激光光线照射单元52，实施上述穿孔工序。之后，每当计数器204的计数值到达接合焊盘303的座标值时，控制单元20都使激光光线照射单元52工作，实施上述穿孔工序。并且，当如图9(b)所示地在形成于半导体晶片30的El行最右端的器件302上的接合焊盘303中的图9 (b)中最右端的电极303e的位置处实施了上述穿孔工序后，停止上述加工进给单元37的工作，使卡盘台36的移动停止。结果，在半导体晶片30的硅基板300上如图9(b)所示地形成了到达接合焊盘303的加工孔304。接着，控制单元20控制上述第I分度进给单元38，使得激光光线照射单元52的聚光器8在图9(b)中与纸面垂直的方向上进行分度进给。另一方面，控制单元20输入来自Y轴方向位置检测单元384的读取头384b的检测信号，用计数器204对该检测信号进行计数。并且，当计数器204的计数值到达与接合焊盘303的图6中Y轴方向的间隔C相应的值时，停止第I分度进给单元38的工作，停止激光光线照射单元52的聚光器8的分度进给。结果，聚光器8被定位于与上述接合焊盘303e相对的接合焊盘303j (参照图6)的正上方。该状态是图10(a)所示的状态。在图10(a)所示的状态中，控制单元20控制上述加工进给单元37，使得卡盘台36在图10(a)中箭头X2所示的方向上以规定的移动速度进行加工进给，同时使激光光线照射单元52工作，实施上述穿孔工序。然后，控制单元20如上所述地利用计数器204对来自X轴方向位置检测单元374的读取头374b的检测信号进行计数，每当其计数值到达接合焊盘303时,控制单元20使激光光线照射单元52工作，实施上述穿孔工序。并且，当如图10(b)所示地在形成于半导体晶片30的El行最右端的器件302上的接合焊盘303f的位置处实施了上述穿孔工序后，停止上述加工进给单元37的工作，停止卡盘台36的移动。结果，对于半导体晶片30的硅基板300，如图10(b)所示在接合焊盘303的背面侧形成了激光加工孔304。如以上这样地，在形成于半导体晶片30的El行的器件302上的接合焊盘303的背面侧形成了激光加工孔304后，控制单元20使加工进给单元37以及第I分度进给单元38工作，将形成在半导体晶片30的E2行的器件302上的接合焊盘303的存储于上述随机存取存储器(RAM) 203中的第2加工进给开始位置座标值(a2)定位于激光光线照射单元52 的聚光器8的正下方。并且，控制装置20控制激光光线照射单元52和加工进给单元37以及第I分度进给单元38，在形成于半导体晶片30的E2行的器件302上的接合焊盘303的背面侧实施上述穿孔工序。以后，针对形成于半导体晶片30的E3 En行的器件302上的接合焊盘303的背面侧，也实施上述穿孔工序。结果，在半导体晶片30的硅基板300上，在形成于各个器件302上的接合焊盘303的背面侧形成激光加工孔304。此外，在上述穿孔工序中，在图6中X轴方向的间隔A的区域和间隔B的区域、以及图6中Y轴方向的间隔C的区域和间隔D的区域内，不对半导体晶片30照射脉冲激光光线。这样，因为不对半导体晶片30照射脉冲激光光线，所以，上述控制单元20对声光偏转单元7的偏转角度调整单元74施加OV的电压。结果，对声光元件71施加与OV对应的频率的RF，从脉冲激光光线振荡单元6振荡出的脉冲激光光线(LB)如图2中虚线所示被引导至激光光线吸收单元76，因此不会照射半导体晶片30。
权利要求
1.一种激光加工装置，其特征在于，该激光加工装置具备 卡盘台，其保持被加工物； 激光束照射单元，其包含激光束振荡单元和聚光器，该聚光器对由该激光束振荡单元振荡出的激光束进行聚光而照射到保持于该卡盘台上的被加工物； 反射单元，其配置在该聚光器的光轴上，容许由该激光束振荡单元振荡出的激光束通过，而对由被加工物产生的等离子光进行反射； 波长检测单元，其检测由该反射单元反射的等离子光的波长；以及 控制单元，其根据该波长检测单元检测出的波长来判定被加工物的材质，控制该激光束照射单元。
2.根据权利要求I所述的激光加工装置，其中， 该反射单元由反射镜构成，该反射镜具备供激光光线通过的开口。
3.根据权利要求I所述的激光加工装置，其中， 该反射单元由分色镜构成，该分色镜使激光光线振荡单元振荡出的波长的光通过，而对其它波长的光进行反射。
4.根据权利要求I 3中任意一项所述的激光加工装置，其中， 该波长检测单元由衍射光栅和线图像传感器构成，所述衍射光栅按照各个波长对由该反射单元反射后的光进行分光，所述线图像传感器检测由该衍射光栅进行分光后的等离子光的各个波长的光强度并输出光强度信号。
全文摘要
本发明提供激光加工装置，其能够可靠地检测位于通过激光光线的照射而形成的细孔底部的由金属构成的焊盘。该激光加工装置具备保持被加工物的卡盘台和对保持于卡盘台上的被加工物照射激光光线的激光光线照射单元，激光光线照射单元包含激光光线振荡单元和聚光器，该聚光器对由激光光线振荡单元振荡出的激光光线进行聚光而照射到保持于该卡盘台上的被加工物，该激光加工装置还具备反射单元，其配置在聚光器的光轴上，使激光光线振荡单元振荡出的激光光线通过，而对被加工物发出的等离子光进行反射；波长检测单元，其检测由反射单元反射的等离子光的波长；以及控制单元，其根据来自波长检测单元的检测信号来判定被加工物的材质，控制激光光线照射单元。
文档编号B23K26/06GK102794567SQ201210160358
公开日2012年11月28日 申请日期2012年5月22日 优先权日2011年5月24日
发明者能丸圭司, 森数洋司, 西野曜子 申请人:株式会社迪思科