(57)【要約】      （修正有）【課題】対物集光レンズによって集光されるレーザー光線の焦点深度が長いほど加工効果が大きいことに着目し、生産性の高いレーザー加工装置を提供する。【解決手段】被加工物を保持するチャックテーブルと、チャックテーブル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し、レーザー光線照射手段がレーザー光線発振手段５３とレーザー光線発振手段によって発振されたレーザー光線ＬＢ１を集光する対物集光レンズ５４１とを具備しているレーザー加工装置であって、レーザー光線発振手段５３と対物集光レンズ５４１との間に配設されレーザー光線発振手段から発振され対物集光レンズに入光するレーザー光線のスポットの実質的なNA値が０．０２以下になるように集光する微弱集光手段５５１を備えている。【選択図】図３
2007307597.tif 000002
【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し、該レーザー光線照射手段がレーザー光線発振手段と該レーザー光線発振手段によって発振されたレーザー光線を集光する対物集光レンズとを具備しているレーザー加工装置において、
該レーザー光線発振手段と該対物集光レンズとの間に配設され該レーザー光線発振手段から発振され該対物集光レンズに入光するレーザー光線のスポットの実質的なNA値が０．０２以下になるように集光する微弱集光手段を備えている、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物にレーザー加工を施す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ストリート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、半導体ウエーハをストリート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（ビアホール）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
【０００４】
上述した半導体ウエーハに設けられるビアホールは、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ビアホールは直径が小さく、ドリルによる穿孔では生産性が悪いという問題がある。
【０００５】
上記問題を解消するために本出願人は、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レーザー加工装置を特願２００５−６４８６７号として提案した。このレーザー加工装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと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、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と、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とを具備し、被加工物に形成する細孔のX,Y座標値がレーザー光線照射手段の集光器の直下に達したらレーザー光線を照射するように構成したものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した半導体ウエーハの裏面からレーザー光線を照射してビアホールを形成する形成方法においては、非常に多くのパルスレーザー光線を照射しなければ貫通したビアホールを形成することができず、改善の余地がある。例えば、厚さが１００μmのシリコンウエーハにパルスレーザー光線を照射して貫通したビアホールを形成するには、１パルス当たり０．５〜１mJのパルスレーザー光線を５０ショット程度照射する必要がある。また、シリコンウエーハに形成されたビアホールは、レーザー光線の入り口側から出口側に向かって先細りとなり、全範囲に渡って同一径とならない。
【０００７】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、対物集光レンズによって集光されるレーザー光線の焦点深度が長いほど加工効果が大きいことに着目し、生産性の高い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】
【０００８】
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し、該レーザー光線照射手段がレーザー光線発振手段と該レーザー光線発振手段によって発振されたパルスレーザー光線を集光する対物集光レンズとを具備しているレーザー加工装置において、
該レーザー光線発振手段と該対物集光レンズとの間に配設され該レーザー光線発振手段から発振され該対物集光レンズに入光するパルスレーザー光線のスポットの実質的なNA値が０．０２以下になるように集光する微弱集光手段を備えている、
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】
【０００９】
本発明によるレーザー加工装置においては、レーザー光線発振手段と対物集光レンズとの間に配設されレーザー光線発振手段から発振され対物集光レンズに入光するパルスレーザー光線のスポットの実質的なNA値が０．０２以下になるように集光する微弱集光手段を備えているので、対物集光レンズによって集光されるパルスレーザー光線の焦点深度が長いので、加工効果が大きく生産性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【００１１】
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。
【００１２】
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カバーテーブル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。
【００１３】
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。
【００１４】
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もできる。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もできる。
【００１５】
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。
【００１６】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記第２の滑動ブロック３３の割り出し加工送り量を検出するための割り出し送り量検出手段３８４を備えている。割り出し送り量検出手段３８４は、案内レール３２２に沿って配設されたリニアスケール３８４aと、第２の滑動ブロック３３に配設され第２の滑動ブロック３３とともにリニアスケール３８４aに沿って移動する読み取りヘッド３８４bとからなっている。この送り量検出手段３８４の読み取りヘッド３８４b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の割り出し送り量を検出する。なお、上記第１の割り出し送り手段３８の駆動源としてパルスモータ３８２を用いた場合には、パルスモータ３８２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の割り出し送り量を検出することもできる。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の割り出し送り量を検出することもできる。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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（Z軸方向）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（Z軸方向）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ー光線照射手段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ー光線照射手段５２を下方に移動するようになっている。
【００２０】
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を含んでいる。また、レーザー光線照射手段５２は、図２に示すようにケーシング５２１内に配設されたパルスレーザー光線発振手段５３と、該レーザー光線発振手段５３によって発振されたレーザー光線を集光する対物集光レンズ５４１を備えた集光器５４と、レーザー光線発振手段５３と集光器５４との間に配設されレーザー光線発振手段５３から発振され対物集光レンズ５４１に入光するレーザー光線を集光する微弱集光手段５５を具備している。
【００２１】
上記パルスレーザー光線発振手段５３は、ＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器５３１と、これに付設された繰り返し周波数設定手段５３２とから構成されている。
【００２２】
上記集光器５４は、上記チャックテーブル３６に保持された被加工物と対向する対物集光レンズ５４１と、上記パルスレーザー光線発振手段５３から発振されたパルスレーザー光線を対物集光レンズ５４１に向けて方向変換せしめる方向変換ミラー５４２とからなっている。
【００２３】
上記微弱集光手段５５は、図２に示す実施形態においては１個の凸レンズ５５１からなっている。この凸レンズ５５１は、レーザー光線発振手段５３から発振されたパルスレーザー光線を集光し、方向変換ミラー５４２を介して対物集光レンズ５４１に所定のスポット径で入光せしめる。そして、凸レンズ５５１は、対物集光レンズ５４１に入光するパルスレーザー光線のスポットの実質的なNA値が０．０２以下になるように焦点距離および対物集光レンズ５４１間までの光路長が設定されている。なお、NA値は、対物集光レンズ５４１の焦点距離と対物集光レンズ５４１に入光するパルスレーザー光線のスポット径によって規定される。即ちNA値は、対物集光レンズ５４１に入光するレーザー光線のスポットの半径(r)を対物集光レンズ５４１の焦点距離(f)で除算して求めることができる（NA＝r／f）。このNA値を小さくするほど対物集光レンズ５４１によってレーザー光線の焦点深度が長くなり、加工効果が大きくなる。
【００２４】
ここで、上記NA値を０．０２にするための実施形態について、図３を参照して説明する。なお、図３に示す実施形態においては、対物集光レンズ５４１の焦点距離(f1)を５０mmとし、パルスレーザー光線発振手段５３から発振されるパルスレーザー光線LB1の直径(D)を３mmとする。このような設定において上記NA値を０．０２にするためには、r／f1が０．０２になればよい（r／f1＝０．０２）。従って、対物集光レンズ５４１の焦点距離(f1)が５０mmであるから、r＝０．０２×５０＝１となる。即ち、対物集光レンズ５４１に入光するパルスレーザー光線のスポットSの直径を２mmにすることにより、対物集光レンズ５４１に入光するパルスレーザー光線のNA値を０．０２にすることができる。従って、パルスレーザー光線発振手段５３から発振される直径(D)が３mmのパルスレーザー光線LB1を、対物集光レンズ５４１に入光するパルスレーザー光線のスポットSの直径が２mmになるように、上記微弱集光手段５５としての凸レンズ５５１の焦点距離(f0)および凸レンズ５５１から対物集光レンズ５４１間までの光路長を設定すればよい。このように構成すると、パルスレーザー光線発振手段５３から発振されるパルスレーザー光線LB1は対物集光レンズ５４１から５０mmの位置が集光点Pとなるが、直径(D)が３mmで発振されたパルスレーザー光線LB1は対物集光レンズ５４１に入光する際に直径が２mmのスポットSになるので、焦点深度が長くなる。なお、パルスレーザー光線発振手段５３から発振される直径(D)が３mmのパルスレーザー光線LB1を直接対物集光レンズ５４１に入光すると、NA値は０．０３（NA＝r／f1＝１．５／５０＝０．０３）となる。このNA値が大きいと対物集光レンズ５４１によって集光されるパルスレーザー光線の焦点深度が短く加工効果が小さい。レーザー光線による加工効果を大きくするためにはNA値を０．０２以下にして対物集光レンズ５４１によって集光されるパルスレーザー光線の焦点深度を長くすることが望ましい。なお、凸レンズ５５１の焦点距離(f2)は、５００mm以上であることが望ましく、図示の実施形態においては３０００mmに設定されている。
【００２５】
次に、微弱集光手段５５の他の実施形態について、図４を参照して説明する。
図４に示す微弱集光手段５５は、２個の凸レンズ５５２、５５３によって構成されている。微弱集光手段５５を構成する一方の凸レンズ５５２の焦点距離を(f2)、他方の凸レンズ５５３の焦点距離を(f3)、一方の凸レンズ５５２と他方の凸レンズ５５３との間隔を(d)とすると、微弱集光手段５５の焦点距離(f0)は、f0＝(f2×f3)／(f2＋f3−d)で求めることができる。従って、微弱集光手段５５の焦点距離(f0)が例え３０００mmになるように一方の凸レンズ５５２の焦点距離(f2)と他方の凸レンズ５５３の焦点距離(f3)および一方の凸レンズ５５２と他方の凸レンズ５５３との間隔を(d)を設定すればよい。
【００２６】
図１に戻って説明を続けると、上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の先端部には、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、撮像素子（ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を制御手段８に送る。
【００２７】
制御手段８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）８１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）８２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）８３と、カウンター８４と、入力インターフェース８５および出力インターフェース８６とを備えている。制御手段８の入力インターフェース８５には、上記加工送り量検出手段３７４、割り出し送り量検出手段３８４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８の出力インターフェース８６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）８３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８３aや、後述する検出値のデータを記憶する第２の記憶領域８３bおよび他の記憶領域を備えている。
【００２８】
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、以下このレーザー加工装置を用いて被加工物としての半導体ウエーハにビアホールを形成する実施形態について、図５乃至図１０を参照して説明する。
図５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Wの平面図が示されている。図５に示す半導体ウエーハWは、シリコン基板９１の表面９１ａに格子状に配列された複数のストリート９２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９３がそれぞれ形成されている。この各デバイス９３は、全て同一の構成をしている。デバイス９３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９４（９４a〜９４j）が形成されている。この複数のボンディングパッド９４（９４a〜９４j）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、ボンディングパッド９４aと９４f、９４bと９４g、９４cと９４h、９４dと９４i、９４eと９４j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９４（９４a〜９４j）部に対応するシリコン基板９１にそれぞれビアホールが形成される。各デバイス９３におけるボンディングパッド９４（９４a〜９４j）のX方向（図４において左右方向）の間隔Ａ、および各デバイス９３に形成されたボンディングパッド９４における分割予定９２を挟んでX方向（図６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９４eとボンディングパッド９４a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９３におけるボンディングパッド９４（９４a〜９４j）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９３に形成されたボンディングパッド９４におけるストリート９２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９４fとボンディングパッド９４aおよびボンディングパッド９４jとボンディングパッド９４e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W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９３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制御手段８のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３の第１に記憶領域８３aに格納されている。
【００２９】
上記のように構成された半導体ウエーハWは、図７に示すように環状のフレームF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Tにシリコン基板９１の裏面９１bが貼着される。従って、半導体ウエーハWは、シリコン基板９１の表面９１aが上側となる。
このようにして環状のフレームFに保護テープTを介して支持された半導体ウエーハW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T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半導体ウエーハWは、保護テープT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Fは、クランプ３６２によって固定される。
【００３０】
上述したように半導体ウエーハW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Wは、図８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Wに形成されている格子状のストリート９２がX軸方向とY軸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W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。
【００３１】
次に、チャックテーブル３６を移動して、半導体ウエーハWに形成されたデバイス９3における最上位の行E1の図８において最左端のデバイス９３を撮像手段６の直下に位置付ける。そして、更にデバイス９３に形成された複数のボンディングパッド９４（９4a〜９4j）における図８において左上のボンディングパッド９４a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がボンディングパッド９４a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８に送る。そして、制御手段８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第１の記憶手段８３a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５４はX軸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５４との間隔を加えた値が格納される。
【００３２】
このようにして図８において最上位の行E1のデバイス９３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をストリート９２の間隔だけＹ軸方向に割り出し送りするとともにX軸方向に移動して、図８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９３を撮像手段６の直下に位置付ける。そして、更にデバイス９３に形成されたボンディングパッド９４（９４a〜９４j）における図８において左上のボンディングパッド９４a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がボンディングパッド９４a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８に送る。そして、制御手段８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第２の記憶手段８３b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５４は上述したようにX軸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５４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８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９３の加工送り開始位置座標値（a３〜aｎ）を検出して、これを上記制御手段８のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３の第２の記憶手段８３bに格納する。
【００３３】
次に、半導体ウエーハWの各デバイス９３に形成された各ボンディングパッド９４（９４a〜９４j）部に対応するシリコン基板９１にビア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、上記制御手段８の第２の記憶手段８３b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５４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５４の直下に位置付けられた状態が図９に示す状態である。図９に示す状態から制御手段８は、レーザー光線照射手段５２のパルスレーザー光線発振手段５３を作動して集光器５４からシリコン基板９１に対して吸収性を有する波長（例えば、３５５ｎｍ）のパルスレーザー光線を照射する。なお、集光器５４から照射されるパルスレーザー光線の集光点Pは、半導体ウエーハWを構成するシリコン基板９１の表面９１a（上面）付近に合わせる。なお、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
繰り返し周波数    ：３kHz
平均出力          ：１．５W
集光スポット径    ：φ２０μｍ
【００３４】
上述したように穿孔工程においてシリコン基板９１にパルスレーザー光線を照射すると、シリコン基板９１に細孔が形成される。上述した加工条件においてはパルスレーザー光線の１パルス当たりの出力が０．５mJであり、本発明者の実験によれば、厚さが１００μmのシリコンウエーハに対して上述した加工条件によってパルスレーザー光線を１３ショット照射することにより図１０に示すようにシリコン基板９１を貫通する細孔９１１を形成することができた。そして、シリコン基板９１に穿設された細孔９１１は、表面９１aから裏面９１bに渡って同一径に形成された。
【００３５】
上述したようにして、第１の加工送り開始位置座標値（a１）に穿孔工程を実施したならば、加工送り手段３７を作動しチャックテーブル３６を上記間隔Aだけ移動して、ボンディングパッド９４bに対応する位置をレーザー光線照射手段５２の集光器５４の直下に位置付ける。そして、上記穿孔工程を実施する。このように半導体ウエーハWに形成された全てのボンディングパッド９４に対応する位置をレーザー光線照射手段５２の集光器５４の直下に位置付け上記穿孔工程を実施することにより、シリコン基板９１には表面９１aから裏面９１bに貫通する細孔９１１を形成することができる。
【００３６】
以上、本発明に従って構成されたレーザー加工装置を用いて半導体ウエーハWにビアホールを形成する例を示したが、本発明によるレーザー加工装置は対物集光レンズ５４１によって集光されるレーザー光線の焦点深度が長いので加工効果が大きいため、半導体ウエーハWのストリート９２に沿ってレーザー加工溝を形成し、半導体ウエーハWをストリート９２に沿って分割する場合にも効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【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】図１に示すレーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段の構成を簡略に示すブロック図。
【図３】図２に示すレーザー光線照射手段によって照射されるレーザー光線の集光状態を示す説明図。
【図４】図２に示すレーザー光線照射手段を構成する微弱集光手段の他の実施形態を示す説明図。
【図５】被加工物としての半導体ウエーハの平面図。
【図６】図５に示す半導体ウエーハの一部を拡大して示す平面図。
【図７】図５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した状態を示す斜視図。
【図８】図５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９】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１０】図に示す穿孔工程の詳細を拡大して示す説明図。
【符号の説明】
【００３８】
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：加工送り量検出手段
３８：第１の割り出し送り手段
３８４：割り出し送り量検出手段
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
５１：ユニットホルダ
５２：レーザー光線照射手段
５３：パルスレーザー光線発振手段
５４：集光器
５４１：対物集光レンズ
５５：微弱集光手段
６：撮像手段
８：制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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