レーザー加工装置
【課題】 半導体ウエーハ等の被加工物の所定位置に正確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を提供する。
【解決手段】 加工送り量を検出する加工送り量検出手段３７４と、割り出し送り量を検出する割り出し送り量検出手段４３３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を備え該記憶手段に記憶された細孔のX,Y座標値と加工送り量検出手段３７４および割り出し送り量検出手段４３３からの検出信号に基づいてレーザー光線照射手段５を制御する制御手段１０とを具備し、制御手段１０は次にレーザー光線を照射すべき位置をRとし、現在のチャックテーブル３６とレーザー光線照射手段との相対速度をVとし、レーザー光線の励起時間をSとすると、レーザー光線照射手段に照射信号を出力する位置rをr＝R−(S×V)で求める。
【解決手段】 加工送り量を検出する加工送り量検出手段３７４と、割り出し送り量を検出する割り出し送り量検出手段４３３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を備え該記憶手段に記憶された細孔のX,Y座標値と加工送り量検出手段３７４および割り出し送り量検出手段４３３からの検出信号に基づいてレーザー光線照射手段５を制御する制御手段１０とを具備し、制御手段１０は次にレーザー光線を照射すべき位置をRとし、現在のチャックテーブル３６とレーザー光線照射手段との相対速度をVとし、レーザー光線の励起時間をSとすると、レーザー光線照射手段に照射信号を出力する位置rをr＝R−(S×V)で求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物に複数の細孔を形成するレーザー加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
装置の小型化、高機能化を図るため、複数の半導体チップを積層し、積層された半導体チップの電極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電極が形成された箇所に貫通孔（ビヤホール）を形成し、この貫通孔に電極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。）
【特許文献１】特開２００３−１６３３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した半導体ウエーハに設けられる貫通孔（ビヤホール）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（ビヤホール）は直径が１００〜３００μmと小さく、ドリルによる穿孔では生産性の面で必ずしも満足し得るものではない。
【０００５】
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、半導体ウエーハ等の被加工物の所定位置に正確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を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物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被加工物に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）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該加工送り方向（X）と直交する割り出し送り方向(Y)に相対移動せしめる割り出し送り手段と、を具備するレーザー加工装置において、
該チャックテーブルと該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加工送り量検出手段と、
該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段との相対的な割り出し送り量を検出する割り出し送り量検出手段と、
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を備え、該記憶手段に記憶された細孔のX,Y座標値と該加工送り量検出手段および該割り出し送り量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、を具備し、
該制御手段は、次にレーザー光線を照射すべき位置をRとし、現在の該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段との相対速度をVとし、レーザー光線の励起時間をSとすると、該レーザー光線照射手段に照射信号を出力する位置rを次式に基づいて設定する、
r＝R−(S×V)
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、被加工物に形成する細孔のX,Y座標値を記憶し、現在のチャックテーブルとレーザー光線照射手段との相対速度およびレーザー光線の励起時間を考慮して、次にレーザー光線を照射すべき位置より所定量手前の位置でレーザー光線照射手段に照射信号を出力ので、被加工物の所定位置に正確に効率よくレーザー加工孔を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に従って構成されたレーザー加工装置について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【０００９】
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で示す方向と直角な矢印Ｙで示す割り出し送り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、該レーザー光線照射ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す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。
【００１０】
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支持テーブル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。
【００１１】
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に移動せしめられる。
【００１２】
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の加工送り量を検出するための加工送り量検出手段３７４を備えている。加工送り量検出手段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。この送り量検出手段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の加工送り量を検出することができる。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の加工送り量を検出することができる。
【００１３】
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に移動せしめられる。
【００１４】
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に移動せしめられる。
【００１５】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記レーザー光線照射ユニット支持機構４の可動支持基台４２の割り出し送り量を検出するための割り出し送り量検出手段４３３を備えている。割り出し送り量検出手段４３３は、案内レール４１に沿って配設されたリニアスケール４３３aと、可動支持基台４２に配設されリニアスケール４３３aに沿って移動する読み取りヘッド４３３bとからなっている。この送り量検出手段４３３の読み取りヘッド４３３b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、レーザー光線照射ユニット５の割り出し送り量を検出する。なお、上記第２の割り出し送り手段４３の駆動源としてパルスモータ４３２を用いた場合には、パルスモータ４３２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、レーザー光線照射ユニット５の割り出し送り量を検出することができる。また、上記第２の割り出し送り手段４３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、レーザー光線照射ユニット５の割り出し送り量を検出することができる。
【００１６】
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。
【００１７】
図示のレーザー光線照射手段５２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング５２１の先端に装着された集光器５２２からパルスレーザー光線を照射する。また、レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の前端部には、上記レーザー光線照射手段５２によってレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段６が配設されている。この撮像手段６は、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子（ＣＣＤ）等を備え、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。
【００１８】
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ビーム照射手段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ビーム照射手段５２を下方に移動するようになっている。
【００１９】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、制御手段１０を具備している。制御手段１０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）１０１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）１０２と、後述する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）１０３と、カウンター１０４と、入力インターフェース１０５および出力インターフェース１０６とを備えている。制御手段１０の入力インターフェース１０５には、上記送り量検出手段３７４および撮像手段６等からの検出信号が入力される。そして、制御手段１０の出力インターフェース１０６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、レーザー光線照射手段５２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）１０３は、後述する被加工物の設計値のデータを記憶する第１の記憶領域１０３aや、後述する検出値のデータを記憶する第２の記憶領域１０３bおよび他の記憶領域を備えている。
【００２０】
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２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２０の平面図が示されている。図２に示す半導体ウエーハ２０は、シリコンウエーハからなっており、その表面２０ａに格子状に配列された複数の分割予定ライン２０１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２０２がそれぞれ形成されている。この各デバイス２０２は、全て同一の構成をしている。デバイス２０２の表面にはそれぞれ図３に示すように複数の電極２０３（２０３a〜２０３j）が形成されている。なお、図示の実施形態においては、２０３aと２０３f、２０３bと２０３g、２０３cと２０３h、２０３dと２０３i、２０３eと２０３jは、X方向位置が同一である。この複数の電極２０３（２０３a〜２０３j）部にそれぞれ貫通孔（ビヤホール）が形成される。各デバイス２０２における電極２０３（２０３a〜２０３j）のX方向（図３において左右方向）の間隔Ａ、および各デバイス２０２に形成された電極２０３における分割予定２０１を挟んでX方向（図３において左右方向）に隣接する電極即ち電極２０３eと電極２０３a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２０２における電極２０３（２０３a〜２０３j）のY方向（図３において上下方向）の間隔C、および各デバイス２０２に形成された電極２０３における分割予定ライン２０１を挟んでY方向（図３において上下方向）に隣接する電極即ち電極２０３fと電極２０３aおよび電極２０３jと電極２０３e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２０について、図２に示す各行Ｅ1・・・・Enおよび各列F1・・・・Fnに配設されたデバイス２０２の個数と上記各間隔A,B,C,D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）１０３の第１に記憶領域１０３aに格納されている。
【００２１】
上述したレーザー加工装置を用い、上記半導体ウエーハ２０に形成された各デバイス２０２の電極２０３（２０３a〜２０３j）部に貫通孔（ビヤホール）を形成するレーザー加工の実施形態について説明する。
上記のように構成された半導体ウエーハ１０は、図４に示すように環状のフレーム２１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２２に表面２０ａを上側にして貼着する。
このようにして環状のフレーム２１に保護テープ２２を介して支持された半導体ウエーハ２０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２２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２０は、保護テープ２２を介してチャックテーブル３６上に吸引保持される。また、環状のフレーム２１は、クランプ３６２によって固定される。
【００２２】
上述したように半導体ウエーハ２０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６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６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２０は、図５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２０に形成されている格子状の分割予定ライン２０１がX方向とY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６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２０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。
【００２３】
次に、チャックテーブル３６を移動して、半導体ウエーハ２０に形成されたデバイス２０２における最上位の行E1の図５において最左端のデバイス２０２を撮像手段６の直下に位置付ける。そして、更にデバイス２０２に形成された電極２０３（２０３a〜２０３j）における図５において左上の電極２０３aを撮像手段６の直下に位置付ける。この状態で撮像手段６が電極２０３aを検出したならばその座標値(a1)を第１の加工送り開始位置座標値として制御手段１０に送る。そして、制御手段１０は、この座標値(a1)を第１の加工送り開始位置座標値としてランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納する（加工送り開始位置検出工程）。このとき、撮像手段６とレーザー光線照射手段５２の集光器５２２はX座標方向に所定の間隔を置いて配設されているので、X座標値は上記撮像手段６と集光器５２２との間隔を加えた値が格納される。
【００２４】
このようにして図５において最上位の行E1のデバイス２０２における第１の加工送り開始位置座標値(a1)を検出したならば、チャックテーブル３６を分割予定ライン２０１の間隔だけ矢印Ｙで示す方向に割り出し送りするとともに矢印Xで示す加工送り方向に移動して、図５において最上位から２番目の行E2における最左端のデバイス２０２を撮像手段６の直下に位置付ける。そして、更にデバイス２０２に形成された電極２０３(２０３a〜２０３j）における図５において左上の電極２０３aを撮像手段６の直下に位置付ける。この状態で撮像手段６が電極２０３aを検出したならばその座標値(a2)を第２の加工送り開始位置座標値として制御手段１０に送る。そして、制御手段１０は、この座標値(a2)を第２の加工送り開始位置座標値としてランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３の第２に記憶領域１０３bに格納する。このとき、撮像手段６とレーザー光線照射手段５２の集光器５２２は上述したように座標方向に所定の間隔を置いて配設されているので、X座標値は上記撮像手段６と集光器５２２との間隔を加えた値が格納される。以後、上述した割り出し送りと加工送り開始位置検出工程を図５において最下位の行Ｅｎまで繰り返し実行し、各行に形成されたデバイス２０２の加工送り開始位置座標値（a３〜aｎ）を検出して、これをランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３の第２に記憶領域１０３bに格納する。
【００２５】
次に、半導体ウエーハ２０の各デバイス２０２に形成された各電極２０３(２０３a〜２０３j）部に貫通孔（ビヤホール）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）１０３の第２に記憶領域１０３bに格納されている第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５２２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５２２の直下に位置付けられた状態が図６の(a)に示す状態である。図６の(a)に示す状態で制御手段１０は、レーザー光線照射手段５２を作動し集光器５２２から１パルスのレーザー光線を照射するように制御し、そしてチャックテーブル３６を図６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。なお、レーザー光線照射手段５２はレーザー光線を実際に照射するまでに１μ秒程度の励起時間を要するため、制御手段１０はこの励起時間が経過した後に上記加工送り手段３７を制御する。従って、第１の加工送り開始位置座標値（a１）の電極２０３a部に１パルスのレーザー光線が照射される。このとき、集光器５２２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２０の表面２０a付近に合わせる。
【００２６】
一方、制御手段１０は、加工送り量検出手段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１０４によってカウントしている。そして、制御手段１０は、チャックテーブル３６従って半導体ウエーハ２０の移動速度と、レーザー光線照射手段５２の励起時間を考慮して、次にレーザー光線を照射すべき位置より所定量手前の位置でレーザー光線照射手段５２に照射信号を出力する。この制御手段１０がレーザー光線照射手段５２に照射信号を出力する位置は、次のようにして決定する。即ち、図７に示すように次にレーザー光線を照射すべき電極２０３の位置をRとし、現在のチャックテーブル３６従って半導体ウエーハ２０の移動速度をV(μm/秒)とし、レーザー光線照射手段５２の励起時間をS(秒)とすると、レーザー光線照射手段５２に照射信号を出力する位置rは、r＝R−(S×V)で求める。なお、現在のチャックテーブル３６従って半導体ウエーハ２０の移動速度をV(μm/秒)は、上記加工送り量検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bから出力されるパルス信号間の時間t（秒）とすると、図示の実施形態においては上記の読み取りヘッド３７４b は1μm毎に１パルスのパルス信号を出力するので、V(μm/秒)＝１(μm)/tで求めることができる。
【００２７】
上述したように、制御手段１０は次にレーザー光線を照射すべき位置Rより所定量(S×V)だけ手前のr位置でレーザー光線照射手段５２に照射信号を出力するので、レーザー光線照射手段５２の励起時間後に集光器５２２から照射される１パルスのレーザー光線は上記R位置に配設された電極２０３に正確に照射される。その後もカウンター１０４によるカウント値が次の電極２０３の所定量(S×V)だけ手前の上記r位置に達する都度、制御手段１０はレーザー光線照射手段５２に照射信号を出力する。そして、図６の（ｂ）で示すように半導体ウエーハ２０のE1行の最右端のデバイス２０２に形成された電極２０３における図３において最右端の電極２０３eが集光器５２２に達したら、制御手段１０は上記加工送り手段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２０には、図６の（ｂ）で示すように各電極２０３（図示せず）部に正確にレーザー加工孔２０４が形成される。
【００２８】
なお、上記穿孔工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
光源 ：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４
波長 ：３５５ｎｍ
出力 ：３W
集光スポット径 ：５０μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒
このような加工条件によって穿孔工程を実施すると、半導体ウエーハ２０には深さが５μm程度のレーザー加工孔２０４を形成することができる。
【００２９】
次に、制御手段１０は、レーザー光線照射手段５２の集光器５２２を図６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２の割り出し送り手段４３を制御する。一方、制御手段１０は、割り出し送り量検出手段４３３の読み取りヘッド４３３b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１０４によってカウントしている。そして、カウンター１０４によるカウント値が電極２０３の図３においてY方向の間隔Cに相当する値に達したら、第２の割り出し送り手段４３の作動を停止し、レーザー光線照射手段５２の集光器５２２の割り出し送りを停止する。この結果、集光器５２２は上記電極２０３eと対向する電極２０３j（図３参照）の直上に位置付けられる。この状態が図８の(a)に示す状態である。図８の(a)に示す状態で制御手段１０は、レーザー光線照射手段５２に照射信号を出力する。この結果、上記電極２０３e部に１パルスのレーザー光線が照射される。そして、制御手段１０は、レーザー光線照射手段５２に照射信号を出力してから上記励起時間S経過後にチャックテーブル３６を図８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。次に、制御手段１０は、上述したように加工送り量検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bからの検出信号をカウンター１０４によりカウントし、そのカウント値が電極２０３の図３においてX方向の間隔ＡおよびBを置いて配設された電極２０３の位置Rより上記所定量(S×V)だけ手前の上記r位置に達する都度、レーザー光線照射手段５２に照射信号を出力する。そして、図８の（ｂ）で示すように半導体ウエーハ２０のE1行の最右端のデバイス２０２に形成された電極２０３fが集光器５２２に達したら、制御手段１０は上記加工送り手段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２０には、図８の（ｂ）で示すように各電極２０３（図示せず）部にレーザー加工孔２０４が形成される。
【００３０】
以上のようにして、半導体ウエーハ２０のE1行のデバイス２０２に形成された電極２０３部にレーザー加工孔２０４が形成されたならば、制御手段１０は加工送り手段３７および第２の割り出し送り手段４３を作動し、半導体ウエーハ２０のE2行のデバイス２０２に形成された電極２０３における上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３の第２の記憶領域１０３b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５２２の直下に位置付ける。そして、制御装置１０は、レーザー光線照射手段５２２と加工送り手段３７および第２の割り出し送り手段４３を制御し、半導体ウエーハ２０のE2行のデバイス２０２に形成された電極２０３部に上述した穿孔工程を実施する。以後、半導体ウエーハ２０のE3〜En行のデバイス２０２に形成された電極２０３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２０の各デバイス２０２に形成された全ての電極２０３部にレーザー加工穴２０４が形成される。
【００３１】
なお、上記加工条件によって穿孔工程を実施すると、半導体ウエーハ２０には深さが５μm程度のレーザー加工孔２０４を形成することができる。従って、半導体ウエーハ２０の厚さが５０μmの場合は、上述した穿孔工程を１０回繰り返し実施することにより、レーザー加工孔２０４による貫通孔を形成することができる。このためには、被加工物である半導体ウエーハ２０の厚さと、１パルスのレーザー光線によって被加工物に形成できるレーザー加工孔の深さに基づいて貫通孔を形成するに必要なパルス数を上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に予め格納しておく。そして、上記穿孔工程をカウントし、そのカウント値に貫通孔を形成するに必要なパルス数に達するまで穿孔工程を繰り返し実施する。このように、本発明によるレーザー加工装置を用いることにより、従来用いられているドリルに比して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。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】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２】被加工物としての半導体ウエーハの平面図。
【図３】図２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】図２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下状態を示す斜視図。
【図５】図２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６】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７】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において、次にレーザー光線を照射する位置と照射信号を出力する位置との関係を示す説明図。
【図８】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】
【００３３】
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：加工送り量検出手段
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：割り出し送り量検出手段
５：レーザー光線照射ユニット
５１：ユニットホルダ
５２：レーザー光線加工手段
５２２：集光器
６：撮像手段
１０：制御手段
２０：半導体ウエーハ
２０１：分割予定ライン
２０２：デバイス
２０３：電極
２０４：レーザー加工孔
２１：環状のフレーム
２２：保護テープ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物に複数の細孔を形成するレーザー加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
装置の小型化、高機能化を図るため、複数の半導体チップを積層し、積層された半導体チップの電極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電極が形成された箇所に貫通孔（ビヤホール）を形成し、この貫通孔に電極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。）
【特許文献１】特開２００３−１６３３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した半導体ウエーハに設けられる貫通孔（ビヤホール）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（ビヤホール）は直径が１００〜３００μmと小さく、ドリルによる穿孔では生産性の面で必ずしも満足し得るものではない。
【０００５】
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、半導体ウエーハ等の被加工物の所定位置に正確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を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物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被加工物に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）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該加工送り方向（X）と直交する割り出し送り方向(Y)に相対移動せしめる割り出し送り手段と、を具備するレーザー加工装置において、
該チャックテーブルと該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加工送り量検出手段と、
該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段との相対的な割り出し送り量を検出する割り出し送り量検出手段と、
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を備え、該記憶手段に記憶された細孔のX,Y座標値と該加工送り量検出手段および該割り出し送り量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、を具備し、
該制御手段は、次にレーザー光線を照射すべき位置をRとし、現在の該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段との相対速度をVとし、レーザー光線の励起時間をSとすると、該レーザー光線照射手段に照射信号を出力する位置rを次式に基づいて設定する、
r＝R−(S×V)
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、被加工物に形成する細孔のX,Y座標値を記憶し、現在のチャックテーブルとレーザー光線照射手段との相対速度およびレーザー光線の励起時間を考慮して、次にレーザー光線を照射すべき位置より所定量手前の位置でレーザー光線照射手段に照射信号を出力ので、被加工物の所定位置に正確に効率よくレーザー加工孔を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に従って構成されたレーザー加工装置について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【０００９】
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で示す方向と直角な矢印Ｙで示す割り出し送り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、該レーザー光線照射ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す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。
【００１０】
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支持テーブル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。
【００１１】
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に移動せしめられる。
【００１２】
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の加工送り量を検出するための加工送り量検出手段３７４を備えている。加工送り量検出手段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。この送り量検出手段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の加工送り量を検出することができる。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の加工送り量を検出することができる。
【００１３】
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に移動せしめられる。
【００１４】
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に移動せしめられる。
【００１５】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記レーザー光線照射ユニット支持機構４の可動支持基台４２の割り出し送り量を検出するための割り出し送り量検出手段４３３を備えている。割り出し送り量検出手段４３３は、案内レール４１に沿って配設されたリニアスケール４３３aと、可動支持基台４２に配設されリニアスケール４３３aに沿って移動する読み取りヘッド４３３bとからなっている。この送り量検出手段４３３の読み取りヘッド４３３b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、レーザー光線照射ユニット５の割り出し送り量を検出する。なお、上記第２の割り出し送り手段４３の駆動源としてパルスモータ４３２を用いた場合には、パルスモータ４３２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、レーザー光線照射ユニット５の割り出し送り量を検出することができる。また、上記第２の割り出し送り手段４３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、レーザー光線照射ユニット５の割り出し送り量を検出することができる。
【００１６】
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。
【００１７】
図示のレーザー光線照射手段５２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング５２１の先端に装着された集光器５２２からパルスレーザー光線を照射する。また、レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の前端部には、上記レーザー光線照射手段５２によってレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段６が配設されている。この撮像手段６は、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子（ＣＣＤ）等を備え、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。
【００１８】
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ビーム照射手段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ビーム照射手段５２を下方に移動するようになっている。
【００１９】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、制御手段１０を具備している。制御手段１０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）１０１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）１０２と、後述する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）１０３と、カウンター１０４と、入力インターフェース１０５および出力インターフェース１０６とを備えている。制御手段１０の入力インターフェース１０５には、上記送り量検出手段３７４および撮像手段６等からの検出信号が入力される。そして、制御手段１０の出力インターフェース１０６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、レーザー光線照射手段５２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）１０３は、後述する被加工物の設計値のデータを記憶する第１の記憶領域１０３aや、後述する検出値のデータを記憶する第２の記憶領域１０３bおよび他の記憶領域を備えている。
【００２０】
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２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２０の平面図が示されている。図２に示す半導体ウエーハ２０は、シリコンウエーハからなっており、その表面２０ａに格子状に配列された複数の分割予定ライン２０１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２０２がそれぞれ形成されている。この各デバイス２０２は、全て同一の構成をしている。デバイス２０２の表面にはそれぞれ図３に示すように複数の電極２０３（２０３a〜２０３j）が形成されている。なお、図示の実施形態においては、２０３aと２０３f、２０３bと２０３g、２０３cと２０３h、２０３dと２０３i、２０３eと２０３jは、X方向位置が同一である。この複数の電極２０３（２０３a〜２０３j）部にそれぞれ貫通孔（ビヤホール）が形成される。各デバイス２０２における電極２０３（２０３a〜２０３j）のX方向（図３において左右方向）の間隔Ａ、および各デバイス２０２に形成された電極２０３における分割予定２０１を挟んでX方向（図３において左右方向）に隣接する電極即ち電極２０３eと電極２０３a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２０２における電極２０３（２０３a〜２０３j）のY方向（図３において上下方向）の間隔C、および各デバイス２０２に形成された電極２０３における分割予定ライン２０１を挟んでY方向（図３において上下方向）に隣接する電極即ち電極２０３fと電極２０３aおよび電極２０３jと電極２０３e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２０について、図２に示す各行Ｅ1・・・・Enおよび各列F1・・・・Fnに配設されたデバイス２０２の個数と上記各間隔A,B,C,D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）１０３の第１に記憶領域１０３aに格納されている。
【００２１】
上述したレーザー加工装置を用い、上記半導体ウエーハ２０に形成された各デバイス２０２の電極２０３（２０３a〜２０３j）部に貫通孔（ビヤホール）を形成するレーザー加工の実施形態について説明する。
上記のように構成された半導体ウエーハ１０は、図４に示すように環状のフレーム２１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２２に表面２０ａを上側にして貼着する。
このようにして環状のフレーム２１に保護テープ２２を介して支持された半導体ウエーハ２０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２２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２０は、保護テープ２２を介してチャックテーブル３６上に吸引保持される。また、環状のフレーム２１は、クランプ３６２によって固定される。
【００２２】
上述したように半導体ウエーハ２０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６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６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２０は、図５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２０に形成されている格子状の分割予定ライン２０１がX方向とY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６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２０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。
【００２３】
次に、チャックテーブル３６を移動して、半導体ウエーハ２０に形成されたデバイス２０２における最上位の行E1の図５において最左端のデバイス２０２を撮像手段６の直下に位置付ける。そして、更にデバイス２０２に形成された電極２０３（２０３a〜２０３j）における図５において左上の電極２０３aを撮像手段６の直下に位置付ける。この状態で撮像手段６が電極２０３aを検出したならばその座標値(a1)を第１の加工送り開始位置座標値として制御手段１０に送る。そして、制御手段１０は、この座標値(a1)を第１の加工送り開始位置座標値としてランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納する（加工送り開始位置検出工程）。このとき、撮像手段６とレーザー光線照射手段５２の集光器５２２はX座標方向に所定の間隔を置いて配設されているので、X座標値は上記撮像手段６と集光器５２２との間隔を加えた値が格納される。
【００２４】
このようにして図５において最上位の行E1のデバイス２０２における第１の加工送り開始位置座標値(a1)を検出したならば、チャックテーブル３６を分割予定ライン２０１の間隔だけ矢印Ｙで示す方向に割り出し送りするとともに矢印Xで示す加工送り方向に移動して、図５において最上位から２番目の行E2における最左端のデバイス２０２を撮像手段６の直下に位置付ける。そして、更にデバイス２０２に形成された電極２０３(２０３a〜２０３j）における図５において左上の電極２０３aを撮像手段６の直下に位置付ける。この状態で撮像手段６が電極２０３aを検出したならばその座標値(a2)を第２の加工送り開始位置座標値として制御手段１０に送る。そして、制御手段１０は、この座標値(a2)を第２の加工送り開始位置座標値としてランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３の第２に記憶領域１０３bに格納する。このとき、撮像手段６とレーザー光線照射手段５２の集光器５２２は上述したように座標方向に所定の間隔を置いて配設されているので、X座標値は上記撮像手段６と集光器５２２との間隔を加えた値が格納される。以後、上述した割り出し送りと加工送り開始位置検出工程を図５において最下位の行Ｅｎまで繰り返し実行し、各行に形成されたデバイス２０２の加工送り開始位置座標値（a３〜aｎ）を検出して、これをランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３の第２に記憶領域１０３bに格納する。
【００２５】
次に、半導体ウエーハ２０の各デバイス２０２に形成された各電極２０３(２０３a〜２０３j）部に貫通孔（ビヤホール）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）１０３の第２に記憶領域１０３bに格納されている第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５２２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５２２の直下に位置付けられた状態が図６の(a)に示す状態である。図６の(a)に示す状態で制御手段１０は、レーザー光線照射手段５２を作動し集光器５２２から１パルスのレーザー光線を照射するように制御し、そしてチャックテーブル３６を図６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。なお、レーザー光線照射手段５２はレーザー光線を実際に照射するまでに１μ秒程度の励起時間を要するため、制御手段１０はこの励起時間が経過した後に上記加工送り手段３７を制御する。従って、第１の加工送り開始位置座標値（a１）の電極２０３a部に１パルスのレーザー光線が照射される。このとき、集光器５２２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２０の表面２０a付近に合わせる。
【００２６】
一方、制御手段１０は、加工送り量検出手段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１０４によってカウントしている。そして、制御手段１０は、チャックテーブル３６従って半導体ウエーハ２０の移動速度と、レーザー光線照射手段５２の励起時間を考慮して、次にレーザー光線を照射すべき位置より所定量手前の位置でレーザー光線照射手段５２に照射信号を出力する。この制御手段１０がレーザー光線照射手段５２に照射信号を出力する位置は、次のようにして決定する。即ち、図７に示すように次にレーザー光線を照射すべき電極２０３の位置をRとし、現在のチャックテーブル３６従って半導体ウエーハ２０の移動速度をV(μm/秒)とし、レーザー光線照射手段５２の励起時間をS(秒)とすると、レーザー光線照射手段５２に照射信号を出力する位置rは、r＝R−(S×V)で求める。なお、現在のチャックテーブル３６従って半導体ウエーハ２０の移動速度をV(μm/秒)は、上記加工送り量検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bから出力されるパルス信号間の時間t（秒）とすると、図示の実施形態においては上記の読み取りヘッド３７４b は1μm毎に１パルスのパルス信号を出力するので、V(μm/秒)＝１(μm)/tで求めることができる。
【００２７】
上述したように、制御手段１０は次にレーザー光線を照射すべき位置Rより所定量(S×V)だけ手前のr位置でレーザー光線照射手段５２に照射信号を出力するので、レーザー光線照射手段５２の励起時間後に集光器５２２から照射される１パルスのレーザー光線は上記R位置に配設された電極２０３に正確に照射される。その後もカウンター１０４によるカウント値が次の電極２０３の所定量(S×V)だけ手前の上記r位置に達する都度、制御手段１０はレーザー光線照射手段５２に照射信号を出力する。そして、図６の（ｂ）で示すように半導体ウエーハ２０のE1行の最右端のデバイス２０２に形成された電極２０３における図３において最右端の電極２０３eが集光器５２２に達したら、制御手段１０は上記加工送り手段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２０には、図６の（ｂ）で示すように各電極２０３（図示せず）部に正確にレーザー加工孔２０４が形成される。
【００２８】
なお、上記穿孔工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
光源 ：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４
波長 ：３５５ｎｍ
出力 ：３W
集光スポット径 ：５０μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒
このような加工条件によって穿孔工程を実施すると、半導体ウエーハ２０には深さが５μm程度のレーザー加工孔２０４を形成することができる。
【００２９】
次に、制御手段１０は、レーザー光線照射手段５２の集光器５２２を図６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２の割り出し送り手段４３を制御する。一方、制御手段１０は、割り出し送り量検出手段４３３の読み取りヘッド４３３b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１０４によってカウントしている。そして、カウンター１０４によるカウント値が電極２０３の図３においてY方向の間隔Cに相当する値に達したら、第２の割り出し送り手段４３の作動を停止し、レーザー光線照射手段５２の集光器５２２の割り出し送りを停止する。この結果、集光器５２２は上記電極２０３eと対向する電極２０３j（図３参照）の直上に位置付けられる。この状態が図８の(a)に示す状態である。図８の(a)に示す状態で制御手段１０は、レーザー光線照射手段５２に照射信号を出力する。この結果、上記電極２０３e部に１パルスのレーザー光線が照射される。そして、制御手段１０は、レーザー光線照射手段５２に照射信号を出力してから上記励起時間S経過後にチャックテーブル３６を図８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。次に、制御手段１０は、上述したように加工送り量検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bからの検出信号をカウンター１０４によりカウントし、そのカウント値が電極２０３の図３においてX方向の間隔ＡおよびBを置いて配設された電極２０３の位置Rより上記所定量(S×V)だけ手前の上記r位置に達する都度、レーザー光線照射手段５２に照射信号を出力する。そして、図８の（ｂ）で示すように半導体ウエーハ２０のE1行の最右端のデバイス２０２に形成された電極２０３fが集光器５２２に達したら、制御手段１０は上記加工送り手段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２０には、図８の（ｂ）で示すように各電極２０３（図示せず）部にレーザー加工孔２０４が形成される。
【００３０】
以上のようにして、半導体ウエーハ２０のE1行のデバイス２０２に形成された電極２０３部にレーザー加工孔２０４が形成されたならば、制御手段１０は加工送り手段３７および第２の割り出し送り手段４３を作動し、半導体ウエーハ２０のE2行のデバイス２０２に形成された電極２０３における上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３の第２の記憶領域１０３b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５２２の直下に位置付ける。そして、制御装置１０は、レーザー光線照射手段５２２と加工送り手段３７および第２の割り出し送り手段４３を制御し、半導体ウエーハ２０のE2行のデバイス２０２に形成された電極２０３部に上述した穿孔工程を実施する。以後、半導体ウエーハ２０のE3〜En行のデバイス２０２に形成された電極２０３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２０の各デバイス２０２に形成された全ての電極２０３部にレーザー加工穴２０４が形成される。
【００３１】
なお、上記加工条件によって穿孔工程を実施すると、半導体ウエーハ２０には深さが５μm程度のレーザー加工孔２０４を形成することができる。従って、半導体ウエーハ２０の厚さが５０μmの場合は、上述した穿孔工程を１０回繰り返し実施することにより、レーザー加工孔２０４による貫通孔を形成することができる。このためには、被加工物である半導体ウエーハ２０の厚さと、１パルスのレーザー光線によって被加工物に形成できるレーザー加工孔の深さに基づいて貫通孔を形成するに必要なパルス数を上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に予め格納しておく。そして、上記穿孔工程をカウントし、そのカウント値に貫通孔を形成するに必要なパルス数に達するまで穿孔工程を繰り返し実施する。このように、本発明によるレーザー加工装置を用いることにより、従来用いられているドリルに比して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。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】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２】被加工物としての半導体ウエーハの平面図。
【図３】図２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】図２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下状態を示す斜視図。
【図５】図２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６】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７】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において、次にレーザー光線を照射する位置と照射信号を出力する位置との関係を示す説明図。
【図８】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】
【００３３】
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：加工送り量検出手段
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：割り出し送り量検出手段
５：レーザー光線照射ユニット
５１：ユニットホルダ
５２：レーザー光線加工手段
５２２：集光器
６：撮像手段
１０：制御手段
２０：半導体ウエーハ
２０１：分割予定ライン
２０２：デバイス
２０３：電極
２０４：レーザー加工孔
２１：環状のフレーム
２２：保護テープ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物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被加工物に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）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該加工送り方向（X）と直交する割り出し送り方向(Y)に相対移動せしめる割り出し送り手段と、を具備するレーザー加工装置において、
該チャックテーブルと該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加工送り量検出手段と、
該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段との相対的な割り出し送り量を検出する割り出し送り量検出手段と、
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を備え、該記憶手段に記憶された細孔のX,Y座標値と該加工送り量検出手段および該割り出し送り量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、を具備し、
該制御手段は、次にレーザー光線を照射すべき位置をRとし、現在の該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段との相対速度をVとし、レーザー光線の励起時間をSとすると、該レーザー光線照射手段に照射信号を出力する位置rを次式に基づいて設定する、
r＝R−(S×V)
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１】
被加工物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被加工物に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）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該加工送り方向（X）と直交する割り出し送り方向(Y)に相対移動せしめる割り出し送り手段と、を具備するレーザー加工装置において、
該チャックテーブルと該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加工送り量検出手段と、
該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段との相対的な割り出し送り量を検出する割り出し送り量検出手段と、
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を備え、該記憶手段に記憶された細孔のX,Y座標値と該加工送り量検出手段および該割り出し送り量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、を具備し、
該制御手段は、次にレーザー光線を照射すべき位置をRとし、現在の該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段との相対速度をVとし、レーザー光線の励起時間をSとすると、該レーザー光線照射手段に照射信号を出力する位置rを次式に基づいて設定する、
r＝R−(S×V)
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−２５５７６１（Ｐ２００６−２５５７６１Ａ）
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−７８５７１（Ｐ２００５−７８５７１）
【出願日】平成１７年３月１８日（２００５．３．１８）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１８日（２００５．３．１８）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]