專利名稱：激光加工裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對半導體晶片等被加工物實施激光加工的激光加工裝 置，更具體地涉及能夠調整激光光束的聚光光斑形狀的激光加工裝置。
背景技術：
在半導體器件制造工序中，在大致為圓板形狀的半導體晶片的表面 上，由呈格子狀排列的稱為間隔道的分割預定線劃分出多個區(qū)域，并在
該劃分出的區(qū)域上形成IC (Integrated Circuit:集成電路)、LSI (large scale integration:大規(guī)模集成電路)等器件。然后，通過將半導體晶片沿間隔 道切斷，來分割形成有器件的區(qū)域，從而制造出一個個半導體芯片。另 外，對于在藍寶石基板的表面上層疊光電二極管等受光元件或激光二極 管等發(fā)光元件而成的光學器件晶片，也沿間隔道進行切斷，由此分割成 一個個光電二極管、激光二極管等光學器件，并廣泛應用于電氣設備。
作為上述的沿間隔道分割半導體晶片或光學器件晶片等晶片的方 法，提出了這樣的方法通過沿在晶片上形成的間隔道照射脈沖激光光 束來形成激光加工槽，然后沿該激光加工槽進行切斷(例如，參照曰本 特開2004—9139號公報。)。
向被加工物照射的激光光束根據(jù)輸出、波長、重復頻率、聚光光斑 形狀等能夠適當調整加工條件。然而，關于聚光光斑形狀，難以適當?shù)?變更成圓形或長軸與短軸之比不同的橢圓形，存在加工條件的調整受限 的問題。
鑒于上述事實，本申請人在日本特愿2005 — 331118號中提出了一種 激光加工裝置，該激光加工裝置利用第一柱面透鏡和定位于聚光方向與 該第一柱面透鏡正交的方向上的第二柱面透鏡，來構成對激光光束進行 會聚的聚光器，通過調整第一柱面透鏡和第二柱面透鏡的間隔，能夠將激光光束的聚光光斑形狀容易地變更為圓形或短軸與長軸之比不同的橢 圓形。
而且，由于上述聚光器是通過柱面透鏡的組合來改變聚光光斑形狀 的構成，因此，因像差的影響，圓形光斑的形狀為接近正方形的形狀。 因此，例如在半導體器件等上穿透設置通孔的情況下，不能形成圓形的 通孔。
此外，由上述柱面透鏡的組合所構成的聚光器的聚光光斑形狀為圓 形或橢圓形中的任一個。因此，無法同時實施利用橢圓形的聚光光斑的 加工和利用圓形的聚光光斑的加工。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問題而完成，其主要技術課題是提供能夠將激光光 束的聚光光斑形狀形成為正圓形和橢圓形、并且能夠同時形成橢圓形的 聚光光斑和圓形的聚光光斑的激光加工裝置。
為解決上述主要技術課題，根據(jù)本發(fā)明，提供一種激光加工裝置， 其具有卡盤工作臺，其保持被加工物；激光光束照射構件，其向保持 在上述卡盤工作臺上的被加工物照射激光光束；以及對上述卡盤工作臺 和上述激光光束照射構件相對地進行加工進給的加工進給構件，其特征 在于，
上述激光光束照射構件具有 激光光束振蕩構件，其振蕩激光光束；
分光器，其將由上述激光光束振蕩構件振蕩出的激光光束，分割為 具有第一偏光面的第一激光光束和具有與該第一偏光面正交的第二偏光
面的第二激光光束；
轉動A/2波片(waveplate)，其配置在上述激光光束振蕩構件和上述 分光器之間；
聚光透鏡，其配置在引導由上述分光器分割而成的上述第一激光光 束的第一光路上；
第一反射鏡，其配置在引導由上述分光器分割而成的上述第二激光光束的第二光路上，用于使上述第二激光光束返回上述分光器；
第一 A74波片，其配置在上述分光器和上述第一反射鏡之間； 第二反射鏡，其配置在第三光路上，經(jīng)上述第二光路而返回到上述
分光器后的上述第二激光光束被分割到上述第三光路上，該第二反射鏡
用于使分割到上述第三光路上的上述第二激光光束返回上述分光器；
第二X/4波片，其配置在上述分光器和上述第二反射鏡之間；以及 柱面透鏡，其配置在上述分光器和上述第二X/4波片之間， 經(jīng)上述第三光路而返回到上述分光器后的上述第二激光光束經(jīng)上述
第一光路而被導向上述聚光透鏡。
根據(jù)本發(fā)明的激光加工裝置，能夠同時形成橢圓形的聚光光斑和圓
形的聚光光斑，所以可實施各種激光加工。


圖1是根據(jù)本發(fā)明而構成的激光加工裝置的立體圖。
圖2是簡要表示在圖1所示的激光加工裝置上裝備的激光光束照射
構件的構成的方框圖。
圖3是表示圖2所示的激光光束照射構件的主要部分的方框圖。 圖4是表示由圖2所示的激光光束照射構件照射的第一激光光束
LB1的正圓的聚光光斑Sl與第二激光光束LB2的橢圓形的聚光光斑S2
的關系的說明圖。
圖5是作為被加工物的半導體晶片的立體圖。
圖6是使用圖1所示的激光加工裝置在圖5所示的半導體晶片上形 成通孔的通孔形成工序的說明圖。
圖7是通過實施圖6所示的通孔形成工序而形成有通孔的半導體晶 片的主要部分放大剖視圖。
圖8是表示將圖5所示的半導體晶片粘貼到安裝于環(huán)狀框架的保護 帶上的狀態(tài)的立體圖。
圖9是使用圖1所示的激光加工裝置在圖5所示的半導體晶片上形 成激光加工槽的槽形成工序的說明圖。圖IO是使用圖l所示的激光加工裝置在圖5所示的半導體晶片上形 成激光加工槽的槽形成工序的另一實施方式的說明圖。 標號說明
2:靜止基座；3:卡盤工作臺機構；36:卡盤工作臺；37:加工進 給構件；38:第一分度進給構件；4:激光光束照射單元支撐機構；42: 可動支撐基座；43:第二分度進給構件；5:激光光束照射單元；51:單 元保持器；6:激光光束照射構件；61:脈沖激光光束振蕩構件；62:輸 出調整單元；63:分光器；64:轉動X/2波片；65:聚光器；651:聚光 透鏡；66:第一反射鏡；67:第一V4波片；68:第二反射鏡；69:第二 V4波片；70:柱面透鏡；8:攝像構件；9:控制構件；10:半導體晶片； F:環(huán)狀框架；T:保護帶。
具體實施例方式
下面參照附圖來對根據(jù)本發(fā)明而構成的激光加工裝置的優(yōu)選實施方 式進行更加詳細的說明。
在圖1中，表示了根據(jù)本發(fā)明而構成的激光加工裝置的立體圖。圖 1所示的激光加工裝置具有靜止基座2;卡盤工作臺機構3，其以能夠 沿箭頭X表示的加工進給方向(X軸方向)移動的方式配置在該靜止基 座2上，用于保持被加工物；激光光束照射單元支撐機構4，其以能夠沿 與上述箭頭X表示的方向(X軸方向)成直角的、用箭頭Y表示的分度 進給方向(Y軸方向)移動的方式配置在靜止基座2上；以及激光光束 照射單元5，其以能夠沿箭頭Z表示的方向(Z軸方向)移動的方式配置 在該激光光束單元支撐機構4上。
上述卡盤工作臺機構3具有在靜止基座2上沿箭頭X所示的加工 進給方向(X軸方向)平行地配置的一對導軌31、 31;以能夠沿箭頭X 所示的加工進給方向(X軸方向)移動的方式配置在該導軌31、 31上的 第一滑塊32;以能夠沿箭頭Y所示的分度進給方向(Y軸方向)移動的 方式配置在該第一滑塊32上的第二滑塊33;通過圓筒部件34支撐在該 第二滑塊33上的覆蓋工作臺35;和作為被加工物保持構件的卡盤工作臺36。該卡盤工作臺36具有由多孔性材料形成的吸附卡盤361，在吸附卡 盤361上通過未圖示的吸附構件來保持作為被加工物的例如圓盤狀的半 導體晶片。如此構成的卡盤工作臺36通過在圓筒部件34內(nèi)配置的未圖 示的脈沖電動機而旋轉。再有，在卡盤工作臺36上配置有用于固定后述 的環(huán)狀框架的夾緊器362。
上述第一滑塊32在其下表面設有與上述一對導軌31、 31配合的一 對被導引槽321、 321，并且在其上表面設有沿箭頭Y所示的分度進給方 向(Y軸方向)平行地形成的一對導軌322、 322。這樣構成的第一滑塊 32，通過被導引槽321、 321與一對導軌31、 31的配合，而構成為可沿 一對導軌31、 31在箭頭X所示的加工進給方向(X軸方向)上移動。圖 示的實施方式中的卡盤工作臺機構3具有加工進給構件37，加工進給構 件37用于使第一滑塊32沿一對導軌31、 31在箭頭X所示的加工進給方 向(X軸方向)上移動。加工進給構件37包括平行配置在上述一對導 軌31和31之間的外螺紋桿371;和用于旋轉驅動該外螺紋桿371的脈沖 電動機372等驅動源。外螺紋桿371其一端可自由旋轉地由固定在上述 靜止基座2上的軸承座373支撐，外螺紋桿371的另一端傳動連接在上 述脈沖電動機372的輸出軸上。再有，外螺紋桿371螺合在內(nèi)螺紋穿通 孔中，該內(nèi)螺紋穿通孔形成在突出設置于第一滑塊32的中央部下表面的 未圖示的內(nèi)螺紋塊上。因此，通過用脈沖電動機372驅動外螺紋桿371 正轉和反轉，第一滑塊32沿導軌31、 31在箭頭X所示的加工進給方向 (X軸方向)上移動。
圖示實施方式的激光加工裝置具有用于檢測上述卡盤工作臺36的 加工進給量的加工進給量檢測構件374。加工進給量檢測構件374由以下 部件構成沿導軌31配置的線性標度尺374a;和配置在第一滑塊32上、 并且與第一滑塊32 —同沿線性標度尺374a移動的讀取頭374b。該進給 量檢測構件374的讀取頭374b在圖示的實施方式中，每隔ljLim將1脈沖 的脈沖信號發(fā)送給后述的控制構件。然后，后述的控制構件通過對所輸 入的脈沖信號進行計數(shù)來檢測卡盤工作臺36的加工進給量。因此，加工 進給量檢測構件374作為檢測卡盤工作臺36的X軸方向位置的X軸方向位置檢測構件發(fā)揮作用。再有，在使用脈沖電動機372來作為上述加
工進給構件37的驅動源的情況下，通過對向脈沖電動機372輸出驅動信 號的后述控制構件的驅動脈沖進行計數(shù)，也能夠檢測卡盤工作臺36的加 工進給量。此外，在使用伺服電動機來作為上述加工進給構件37的驅動 源的情況下，通過將檢測伺服電動機的轉速的轉動編碼器所輸出的脈沖信 號發(fā)送給后述的控制構件，并由控制構件對所輸入的脈沖信號進行計數(shù)， 也能夠檢測卡盤工作臺36的加工進給量。
上述第二滑塊33在其下表面設有與在上述第一滑塊32的上表面設 置的一對導軌322、 322配合的一對被導引槽331、 331，通過將該被導引 槽331、 331與一對導軌322、 322配合，該第二滑塊33構成為可沿箭頭 Y所示的分度進給方向(Y軸方向)移動。圖示的實施方式中的卡盤工 作臺機構3具有第一分度進給構件38，該第一分度進給構件38用于使第 二滑塊33沿在第一滑塊32上設置的一對導軌322、 322在箭頭Y所示的 分度進給方向(Y軸方向)上移動。第一分度進給構件38包括平行配 置在上述一對導軌322和322之間的外螺紋桿381;和用于旋轉驅動該外 螺紋桿381的脈沖電動機382等驅動源。外螺紋桿381其一端可自由旋 轉地由固定在上述第一滑塊32的上表面的軸承座383支撐，外螺紋桿381 的另一端傳動連接在上述脈沖電動機382的輸出軸上。再有，外螺紋桿 381螺合在內(nèi)螺紋穿通孔中，該內(nèi)螺紋穿通孔形成在突出設置于第二滑塊 33的中央部下表面的、未圖示的內(nèi)螺紋塊上。因此，通過用脈沖電動機 382驅動外螺紋桿381正轉和反轉，第二滑塊33沿導軌322、 322在箭頭 Y所示的分度進給方向(Y軸方向)上移動。
圖示實施方式中的激光加工裝置具有用于檢測上述第二滑塊33的 分度加工進給量的分度進給量檢測構件384。分度進給量檢測構件384由 沿導軌322配置的線性標度尺384a和讀取頭384b構成，該讀取頭384b 配置在第二滑塊33上，并且與第二滑塊33 —同沿線性標度尺384a移動。 該進給量檢測構件384的讀取頭384b在圖示實施方式中每隔lpm就將1 脈沖的脈沖信號發(fā)送給后述的控制構件。然后，后述的控制構件通過對 所輸入的脈沖信號進行計數(shù)，來檢測卡盤工作臺36的分度進給量。因此，分度進給量檢測構件384作為檢測卡盤工作臺36的Y軸方向位置的Y 軸方向位置檢測構件發(fā)揮作用。再有，在使用脈沖電動機382來作為上 述分度進給構件38的驅動源的情況下，通過對向脈沖電動機382輸出驅 動信號的后述控制構件的驅動脈沖進行計數(shù)，也能夠檢測卡盤工作臺36 的分度進給量。此外，在使用伺服動機來作為上述第一分度進給構件 38的驅動源的情況下，通過將檢測伺服電動機的轉速的轉動編碼器所輸 出的脈沖信號發(fā)送給后述的控制構件，并由控制構對所輸入的脈沖信 號進行計數(shù)，也能夠檢測卡盤工作臺36的分度進給量。
上述激光光束照射單元支撐機構4具有在靜止基座2上沿箭頭Y 所示的分度進給方向(Y軸方向)平行配置的一對導軌41、 41;和可沿 箭頭Y所示的方向移動地配置在該導軌41、 41上的可動支撐基座42。 該可動支撐基座42由可移動地配置在導軌41、 41上的移動支撐部421 和安裝在該移動支撐部421上的安裝部422構成。安裝部422在一個側 面平行地設有在箭頭Z所示的方向(Z軸方向)上延伸的一對導軌423、 423。圖示實施方式中的激光光束照射單元支撐機構4具有第二分度進給 構件43，該第二分度進給構件43用于使可動支撐基座42沿一對導軌41、 41在箭頭Y所示的分度進給方向(Y軸方向)上移動。第二分度進給構 件43包括在上述一對導軌41、 41之間平行配置的外螺紋桿431;和用 于旋轉驅動該外螺紋桿431的脈沖電動機432等驅動源。外螺紋桿431 其一端可自由旋轉地由固定在上述靜止基座2上的未圖示的軸承座支撐， 外螺紋桿431的另一端傳動連接在上述脈沖電動機432的輸出軸上。再 有，外螺紋桿431螺合在內(nèi)螺紋孔中，該內(nèi)螺紋孔形成在突出設置于構 成可動支撐基座42的移動支撐部421的中央部下表面的、未圖示的內(nèi)螺 紋塊上。因此，通過用脈沖電動機432驅動外螺紋桿431正轉和反轉， 可動支撐基座42沿導軌41、 41在箭頭Y所示的分度進給方向(Y軸方 向)上移動。
圖示實施方式中的激光光束照射單元5具有單元保持器51;和安 裝在該單元保持器51上的、收納后述的激光光束照射構件的圓筒形狀的 殼體52。單元保持器51設有與設在上述安裝部422上的一對導軌423、423可滑動地配合的一對被導引槽511、 511，通過將該被導引槽511、 511 與上述導軌423、 423配合，單元保持器51被支撐為可沿箭頭Z所示的 方向(Z軸方向)移動。
圖示實施方式中的激光光束照射單元5具有移動構件53，該移動構 件53用于使單元保持器51沿一對導軌423、 423在箭頭Z所示的方向(Z 軸方向)上移動。移動構件53包括在一對導軌423、 423之間配置的 外螺紋桿(未圖示)；和用于旋轉驅動該外螺紋桿的脈沖電動機532等驅 動源，通過用脈沖電動機532驅動未圖示的外螺紋桿正轉和反轉，使單 元保持器51和收納后述的激光光束照射構件的圓筒形狀的殼體52沿導 軌423、 423在箭頭Z所示的方向(Z軸方向)上移動。再有，在圖示的 實施方式中，通過正轉驅動脈沖電動機532，使收納后述的激光光束照射 構件的殼體52向上方移動，通過反轉驅動脈沖電動機532使收納后述的 激光光束照射構件的圓筒形狀的殼體52向下方移動。
參照圖2及圖3來對在上述圓筒形狀的殼體52中收納的激光光束照 射構件進行說明。
圖2所示的激光光束照射構件6具有脈沖激光光束振蕩構件61， 其具有振蕩脈沖激光光束的YV04脈沖激光振蕩器或YAG脈沖激光振蕩 器；輸出調整單元62，其對從該脈沖激光光束振蕩構件61振蕩出的脈沖 激光光束LB的輸出進行調整；以及分光器63，其將由輸出調整單元62 調整了輸出后的脈沖激光光束LB，分割為具有第一偏光面的第一激光光 束LB1和具有與該第一偏光面正交的第二偏光面的第二激光光束LB2。 由上述分光器63分割而成的第一激光光束LB1具有例如與P波相當?shù)牡?一偏光面，第二激光光束LB2具有例如與S波相當?shù)牡诙饷妗?br> 圖2所示的激光光束照射構件6具有轉動波片64，該轉動A72 波片64配置在對從激光光束振蕩構件61振蕩出的脈沖激光光束LB的輸 出進行調整的輸出調整單元62與分光器63之間。該轉動波片64調 整從激光光束照射構件6振蕩出的脈沖激光光束的偏光面的方向，并導 向分光器63。 g卩，轉動A/2波片64具有以下功能通過調整從激光光束 照射構件6振蕩出的脈沖激光光束LB的偏光面的方向，來將由分光器63分割而成的第一激光光束LB1和第二激光光束LB2分別以任意比例導 向第一光路60a和第二光路60b;僅將第一激光光束LB1導向第一光路 60a;以及僅將第二激光光束LB2導向第二光路60b。
在上述第一光路60a上，配置有具有聚光透鏡651的聚光器65。該 聚光透鏡651使上述第一激光光束LB1及后述的第二激光光束LB2會聚， 并向保持在上述卡盤工作臺36上的被加工物W照射。再有，由于從上 述激光光束振蕩構件61振蕩出的脈沖激光光束LB的截面是圓形，所以 由分光器63分割且通過聚光透鏡651會聚的第一激光光束LB1的聚光光 斑S1是直徑為D1的正圓。
在上述第二光路60b上，配置有使由上述分光器63分割而成的第二 激光光束LB2返回分光器63的第一反射鏡66。此外，在第二光路60b 上，在分光器63和第一反射鏡66之間配置有第一 A/4波片67。該第一 X/4 波片67將由分光器63分割而成的第二激光光束LB2的第二偏光面偏轉 成圓偏振光(螺旋偏振光)，并且將被上述第一反射鏡66反射后的第二 激光光束LB2的圓偏振光(螺旋偏振光)的偏光面轉換為第一偏光面、 并導向分光器63。
被上述第一反射鏡66反射、并經(jīng)第一 X/4波片67而回到了分光器 63的第二激光光束LB2從S波轉換為P波，再通過分光器63被導向第 三光路60c。在該第三光路60c上，配置有使由分光器63分割的第二激 光光束LB2返回到分光器63的第二反射鏡68。該第二反射鏡68構成為 可通過角度調整構件680來調整設置角度，例如，可如圖3中虛線所示 那樣改變設置角度。此外，在第三光路60c上，在分光器63和第二反射 鏡68之間配置有第二 A74波片69，并且在分光器63和第二 波片69 之間配置有柱面透鏡70。第二 X/4波片69將由分光器63引導、并通過 了柱面透鏡70的第二激光光束LB2的P波轉換為圓偏振光(螺旋偏振 光)，并且將被上述第二反射鏡68反射后的第二激光光束LB2的圓偏振 光(螺旋偏振光)的偏光面轉換為S波。
上述柱面透鏡70配置成使被上述第二反射鏡68反射、并通過了 第二 波片69后的第二激光光束LB2在X軸方向上會聚。由于通過該柱面透鏡70而會聚的第二激光光束LB2，如上所述通過第二 X/4波片69 而將偏光面轉換為第二偏光面、即S波，所以被分光器63導向上述第一 光路60a。這里，參照圖3來對通過柱面透鏡70而會聚的第二激光光束 LB2進行說明。如上所述被第二反射鏡68反射、并通過了第二A74波片 69后的第二激光光束LB2，通過柱面透鏡70在X軸方向上會聚，但當 過了柱面透鏡70的焦點fl時，則在X軸方向上擴展。這樣，在X軸方 向上擴展了的狀態(tài)下入射到聚光透鏡651中的第二激光光束LB2通過聚 光透鏡651而會聚，但聚光光斑S2成為由短軸Dl和長軸D2構成的橢 圓形。通過利用使柱面透鏡70在圖2中上下方向上移動的間隔調整構件 700，來調整柱面透鏡70和聚光透鏡651的間隔，該橢圓形的聚光光斑 S2的長軸D2能夠變更。
再有，上述第一 波片67及第二 A74波片69也可使用波片， 但必須舍棄P波或S波中之一，輸出會有損失，因此這并不是優(yōu)選的。
圖2所示的激光光束照射構件6如上述那樣構成，對其作用進行說明。
(第一方式)
第一方式中，調整轉動A72波片64的角度，僅將第一激光光束LB1 導向第一光路60a，所述第一激光光束LB1是從脈沖激光光束振蕩構件 61振蕩出的脈沖激光光束LB被分光器63分割而成的。其結果為，僅有 由分光器63分割的第一激光光束LB1通過聚光透鏡651而會聚，并如上 述那樣，以正圓的聚光光斑S1向保持在卡盤工作臺36上的被加工物W 照射。
(第二方式)
第二方式中，調整轉動V2波片64的角度，僅將第二激光光束LB2 導向第二光路60b，所述第二激光光束LB2是從脈沖激光光束振蕩構件 61振蕩出的脈沖激光光束LB被分光器63分割而成的。其結果為，僅有 由分光器63分割的第二激光光束LB2如上述那樣經(jīng)第一 X/4波片67、第 一反射鏡66、第一X/4波片67、分光器63、柱面透鏡70、第二 X74波片 69、第二反射鏡68、第二A/4波片69、分光器63、分光器63、并通過聚光透鏡651而會聚，并且如上述那樣以橢圓形的聚光光斑S2向保持在卡 盤工作臺36上的被加工物W照射。 (第三方式)
第三方式中，調整轉動X/2波片64的角度，將被分光器63分割的 第一激光光束LB1和第二激光光束LB2分別以任意比例導向第一光路 60a和第二光路60b。其結果為，第一激光光束LB1如上述那樣以正圓的 聚光光斑S1向保持在卡盤工作臺36上的被加工物W照射，第二激光光 束LB2如上述那樣以橢圓形的聚光光斑S2向保持在卡盤工作臺36上的 被加工物W照射。在上述第二反射鏡68為實線所示狀態(tài)的情況下，該 正圓的聚光光斑Sl和橢圓形的聚光光斑S2，如圖4 (a)所示，正圓的 聚光光斑S1定位于橢圓形的聚光光斑S2的長軸D2的中央。再有，若使 第二反射鏡68如圖3中虛線所示那樣傾斜，則橢圓形的聚光光斑S2在 X軸方向上移位，能夠如圖4 (b)所示那樣將正圓的聚光光斑S1定位于 橢圓形的聚光光斑S2的端部。
回到圖1繼續(xù)進行說明，在收納上述激光光束照射構件6的殼體52 的前端部，配置有攝像構件8，該攝像構件8檢測應通過激光光束照射構 件6進行激光加工的加工區(qū)域。該攝像構件8除了利用可視光線進行攝 像的通常的攝像元件(CCD)之外，還由以下等部件構成向被加工物 照射紅外線的紅外線照明構件；捕捉由該紅外線照明構件照射的紅外線 的光學系統(tǒng)；以及輸出與由該光學系統(tǒng)捕捉到的紅外線對應的電信號的 攝像元件(紅外線CCD)，攝像構件8將攝像得到的圖像信號發(fā)送給后述 的控制構件。
圖示實施方式中的激光加工裝置具有控制構件9?？刂茦嫾?由計 算機構成，并具有按照控制程序進行運算處理的中央處理裝置(CPU) 91;保存控制程序等的只讀存儲器(ROM) 92;保存運算結果等的可讀 寫的隨機存取存儲器(RAM) 93;計數(shù)器94;輸入接口 95以及輸出接 口 96。向控制構件9的輸入接口 95輸入來自上述加工進給量檢測構件 374以及攝像構件8等的檢測信號。而且，從控制構件9的輸出接口 96 向上述脈沖電動機372、脈沖電動機382、脈沖電動機432、脈沖電動機532、上述激光光束照射構件6的轉動X/2波片64等輸出控制信號。
圖示實施方式中的激光加工裝置如上述那樣構成，下面對其作用進 行說明。
在圖5中，表示了作為利用上述激光加工裝置進行激光加工的被加 工物的半導體晶片10的立體圖。圖5所示的半導體晶片10，在厚度例如 為100拜的由硅形成的基板101的表面101a上，通過呈格子狀排列的 多條間隔道102而劃分有多個區(qū)域，在該劃分而成的區(qū)域上分別形成了 IC、 LSI等器件103。該各器件103全部為相同的構成。在器件103的表 面上分別形成有多個接合墊(bondingpad) 104。
下面，對利用上述激光加工裝置對上述圖5所示的半導體晶片10實 施激光加工的加工例進行說明。
首先，對在上述半導體晶片10的硅基板101上形成到達接合墊104 的通孔的方法進行說明。
在形成上述通孔時，控制構件9如在上述第一方式中說明過的那樣， 調整轉動A/2波片64的角度，僅將第一激光光束LB1導向第一光路60a， 所述第一激光光束LB1是從脈沖激光光束振蕩構件61振蕩出的脈沖激光 光束LB被分光器63分割而成的。然后，在激光加工裝置的卡盤工作臺 36上載置半導體晶片10的表面101a偵lj，并在卡盤工作臺36上吸附保持 半導體晶片10。因此，半導體晶片10以背面101b為上側的方式被保持。
如上述那樣吸附保持有半導體晶片10的卡盤工作臺36，通過加工 進給構件37而被定位于攝像構件8的正下方。當卡盤工作臺36定位于 攝像構件8的正下方時，卡盤工作臺36上的半導體晶片10成為定位于 預定的坐標位置的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，實施在保持于卡盤工作臺36的半 導體晶片10上形成的格子狀的間隔道22是否與X方向和Y方向平行地 配置的校準作業(yè)。即，由攝像構件8對保持于卡盤工作臺36上的半導體 晶片10進行攝像，執(zhí)行圖案匹配等圖像處理來進行校準作業(yè)。此時，雖 然半導體晶片10的形成有間隔道102的基板101的表面101a位于下側， 但由于攝像構件8如上所述具有由紅外線照明單元和捕捉紅外線的光學 系統(tǒng)以及輸出與紅外線對應的電信號的攝像元件(紅外線CCD)等構成的攝像構件，所以可從基板101的背面101b透射地對間隔道102進行攝 像。
通過實施上述校準作業(yè)，保持于卡盤工作臺36上的半導體晶片10 被定位于預定的坐標位置。再有，在半導體晶片10的硅基板101的表面 101a上形成的器件103上，形成有多個接合墊104，所述多個接合墊104 的設計上的坐標位置預先保存在構成激光加工裝置的控制構件9的隨機 存儲器(RAM) 93中。
在實施上述的校準作業(yè)之后，如圖6所示那樣移動卡盤工作臺36， 將在半導體晶片10的基板101上沿預定方向形成的多個器件103中的、 圖6中最左端的器件103定位于聚光器65的正下方。然后，將圖6最左 端的器件103上形成的多個接合墊104中的、最左端的接合墊104定位 于聚光器65的正下方。
接著，控制構件9使激光光束照射構件6工作，從聚光器65將上述 第一激光光束LB1從半導體晶片10的基板101的背面101b側照射，實 施在基板101上形成從背面101b到達接合墊104的通孔的通孔形成工序。 此時，使從聚光器65照射的第一激光光束LB1的正圓的聚光光斑Sl對 準基板101的背面101b (上表面)附近。再有，照射的脈沖激光光束使 用對硅基板101具有吸收性的波長G55nm)的脈沖激光光束，脈沖激光 光束的每1脈沖的能量密度優(yōu)選設定為硅基板101被飛濺加工(燒蝕 加工)但由金屬構成的接合墊104不被飛濺加工的20 35J/cm2。例如， 如果從硅基板101的背面101b側照射每1脈沖的能量密度為35J/cn^的 脈沖激光光束，則可通過l個脈沖的脈沖激光光束形成2(im深的孔。因 此，在硅基板101的厚度為100pm的情況下，通過照射50脈沖的脈沖激 光光束，可如圖7所示那樣在基板101上形成從背面101b到達表面101a 即接合墊104的通孔105。這樣，由于照射的第一激光光束LB1的聚光 光斑為正圓的聚光光斑Sl，所以硅基板101的形成的通孔105的截面形 成為正圓。
下面，對在上述半導體晶片10的基板101上沿間隔道102形成激光 加工槽的方法進行說明。在形成上述激光加工槽時，控制構件9如在上述第二方式中說明過
的那樣，調整轉動V2波片64的角度，僅將第二激光光束LB2導向第二 光路60b，所述第二激光光束LB2是從脈沖激光光束振蕩構件61振蕩出 的脈沖激光光束LB被分光器63分割而成的。另一方面，將上述半導體 晶片10如圖8所示那樣，將背面101b側粘貼到安裝于環(huán)狀框架F的由 聚烯烴等合成樹脂片構成的保護帶T上。因此，半導體晶片10的表面101a 成為上側。
經(jīng)保護帶T而如圖8所示支撐于環(huán)狀框架F上的半導體晶片10，將 保護帶T側載置于圖1所示的激光加工裝置的卡盤工作臺36上。然后， 通過使未圖示的吸附構件工作，半導體晶片IO經(jīng)保護帶T而被吸附保持 于卡盤工作臺36上。此外，環(huán)狀的框架F通過夾緊器362固定。
如上所述吸附保持了半導體晶片10的卡盤工作臺36通過加工進給 構件37而定位于攝像構件8的正下方。當卡盤工作臺36定位于攝像構 件8正下方時，如上所述利用攝像構件8及控制構件9執(zhí)行檢測半導體 晶片10的應進行激光加工的加工區(qū)域的校準作業(yè)。
如上所述那樣檢測在保持于卡盤工作臺36的半導體晶片10上形成 的間隔道102，并進行激光光束照射位置的校準，然后，如圖9 (a)所 示將卡盤工作臺36移動到激光光束照射構件52的聚光器65所在的激光 光束照射區(qū)域，將預定的間隔道102的一端(圖9 (a)中左端)定位于 聚光器65的正下方。再有，從聚光器65照射的激光光束的截面為橢圓 形的聚光光斑S2的上述圖3所示的長軸D2沿間隔道102進行定位。
接著，控制構件9使激光光束照射構件6工作，從聚光器65沿半導 體晶片10的間隔道102照射上述第二激光光束LB2，實施沿間隔道102 形成激光加工槽的槽形成工序。即，從激光光束照射構件52的聚光器65 照射對硅基板101具有吸收性的波長(355nm)的第二激光光束LB2，并 同時使卡盤工作臺36在圖9 (a)中箭頭X1所示的方向上以預定的加工 進給速度移動。然后，在間隔道102的另一端(圖9 (a)中右端)到達 聚光器65的正下方位置之后，停止脈沖激光光束的照射，并且停止卡盤 工作臺36的移動。此時，使從聚光器65照射的第二激光光束LB2的聚光光斑S2對準半導體晶片10的表面101a (上表面)附近。其結果為， 在半導體晶片10上沿間隔道102形成了激光加工槽106。在該槽形成工 序中，由于橢圓的聚光光斑S2的長軸D2沿加工進給方向(X軸方向) 定位，所以如圖10所示那樣照射的脈沖激光光束中的橢圓的聚光光斑S2 的重疊率增大，因而能沿間隔道102高效地進行均勻的加工。
接下來，對在上述半導體晶片10的基板101的表面上覆蓋有二氧化 硅(Si02)等絕緣膜的情況下沿間隔道102形成激光加工槽的方法進行說 明。在基板101的表面上覆蓋有二氧化硅(Si02)等絕緣膜的半導體晶片 10中，存在因激光光束的照射而使絕緣膜剝離從而損傷器件103使品質 下降的問題。為了消除此類問題，在該加工方法中，控制構件9如在上 述第三方式中說明過的那樣調整轉動X/2波片64的角度，將由分光器63 分割的第一激光光束LB1和第二激光光束LB2分別導向第一光路60a和 第二光路60b。并且，控制構件9以使得第一激光光束LB1為30%、第 二激光光束LB2為70%的方式控制轉動X/2波片64，并且使第二反射鏡 68如圖3中虛線所示那樣傾斜，調整成如圖4 (b)所示那樣使正圓的聚 光光斑Sl定位于橢圓形的聚光光斑S2的端部。
然后，實施上述圖9所示的槽形成工序。在該槽形成工序中，第一 激光光束LB1的正圓的聚光光斑Sl和第二激光光束LB2的橢圓形的聚 光光斑S2以圖10所示的關系定位，相對于箭頭XI所示的卡盤工作臺 36的移動方向，橢圓形的聚光光斑S2以上游側(圖10中右側)即隨后 加工一側的一部分與圓形的正圓的聚光光斑S1重合的方式進行照射。因 此，間隔道102的表面通過以正圓的聚光光斑Sl照射的第一激光光束 LB1的能量而被加熱。由于第一激光光束LB1的能量如上述那樣是從脈 沖激光光束振蕩構件61振蕩出的脈沖激光光束LB的能量的30%，所以 在半導體晶片10的基板101的表面上覆蓋的二氧化硅(Si02)等絕緣膜 沒有被加工而是軟化。這樣，在半導體晶片10的基板101的表面上覆蓋 的絕緣膜軟化了的狀態(tài)下，以橢圓形的聚光光斑S2照射第二激光光束 LB2。由于第二激光光束LB2的能量如上述那樣是從脈沖激光光束振蕩 構件61振蕩出的脈沖激光光束LB的能量的70%，所以在半導體晶片10上沿間隔道102形成激光加工槽。此時，在半導體晶片10的基板101的
表面上覆蓋的絕緣膜如上述那樣通過第一激光光束LB1的照射而軟化， 所以即使照射第二激光光束LB2也不會剝離。
以上表示了利用由本發(fā)明構成的激光加工裝置的加工例，但本發(fā)明 的激光加工裝置能夠如上述那樣使激光光束的聚光光斑形狀形成為正圓 形和橢圓形，并且能夠同時形成橢圓形的聚光光斑和圓形的聚光光斑， 所以除了上述加工例之外能夠實施多種激光加工。
權利要求
1.一種激光加工裝置，其具有卡盤工作臺，其保持被加工物；激光光束照射構件，其向保持在上述卡盤工作臺上的被加工物照射激光光束；以及對上述卡盤工作臺和上述激光光束照射構件相對地進行加工進給的加工進給構件，其特征在于，上述激光光束照射構件具有激光光束振蕩構件，其振蕩激光光束；分光器，其將由上述激光光束振蕩構件振蕩出的激光光束，分割為具有第一偏光面的第一激光光束和具有與該第一偏光面正交的第二偏光面的第二激光光束；轉動λ/2波片，其配置在上述激光光束振蕩構件和上述分光器之間；聚光透鏡，其配置在引導由上述分光器分割而成的上述第一激光光束的第一光路上；第一反射鏡，其配置在引導由上述分光器分割而成的上述第二激光光束的第二光路上，用于使上述第二激光光束返回上述分光器；第一λ/4波片，其配置在上述分光器和上述第一反射鏡之間；第二反射鏡，其配置在第三光路上，經(jīng)上述第二光路而返回到上述分光器后的上述第二激光光束被分割到上述第三光路上，該第二反射鏡用于使分割到上述第三光路上的上述第二激光光束返回上述分光器；第二λ/4波片，其配置在上述分光器和上述第二反射鏡之間；以及柱面透鏡，其配置在上述分光器和上述第二λ/4波片之間，經(jīng)上述第三光路而返回到上述分光器后的上述第二激光光束經(jīng)上述第一光路而被導向上述聚光透鏡。
全文摘要
本發(fā)明提供一種激光加工裝置，其具有卡盤工作臺；照射激光光束的激光光束照射構件；及對卡盤工作臺和激光光束照射構件相對進行加工進給的加工進給構件，激光光束照射構件具有激光光束振蕩部；將激光光束分割為第一和第二激光光束的分光器；配置在激光光束振蕩構件和分光器間的轉動λ/2波片；配置在引導第一激光光束的第一光路上的聚光透鏡；配置在引導第二激光光束的第二光路上的第一反射鏡；配置在分光器和第一反射鏡間的第一λ/4波片；配置在第三光路上的第二反射鏡，經(jīng)第二光路而返回到分光器后的第二激光光束被分割到第三光路；配置在分光器和第二反射鏡間的第二λ/4波片；及配置在分光器和第二λ/4波片之間的柱面透鏡。
文檔編號B23K26/06GK101314197SQ20081009654
公開日2008年12月3日 申請日期2008年5月16日 優(yōu)先權日2007年5月31日
發(fā)明者大庭龍吾, 森數(shù)洋司 申請人:株式會社迪思科