CN103302411B - 激光加工方法和激光加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光加工方法和激光加工装置，在连接由第一材料形成的第一部件和由第二材料形成的第二部件而成的被加工物形成从第一部件到达第二部件的激光加工孔时，能够抑制形成第二部件的第二材料的微粒附着于激光加工孔的内壁。在连接由第一材料形成的第一部件和由第二材料形成的第二部件而成的被加工物形成从第一部件到达第二部件的激光加工孔的激光加工方法，其中，检测因对第一部件和第二部件照射激光光线而产生的等离子的波长，在仅检测出具有第一部件的波长的等离子光时继续进行具有第一输出的脉冲激光光线的照射，在检测到具有第二部件的波长的等离子光的时候，在照射预定脉冲数的具有比所述第一输出高的第二输出的脉冲激光光线后停止。

Description

激光加工方法和激光加工装置

技术领域

本发明涉及在由第一部件和第二部件连接而成的被加工物形成从第一部件到达第二部件的激光加工孔的激光加工方法和激光加工装置，所述第一部件由第一材料形成，所述第二部件由第二材料形成。

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的表面由呈格子状排列的被称作间隔道的分割预定线划分出多个区域，在所述划分出的区域形成IC（IntegratedCircuit：集成电路）、LSI（Large Scale Integration：大规模集成电路）等器件。并且，通过沿间隔道将半导体晶片切断，从而将形成有器件的区域分割开来制造出一个个半导体芯片。

为了实现装置的小型化、多功能化，层叠多个器件并将在层叠的器件设置的焊盘连接起来的模块结构已被实用化。所述模块结构构成为：在半导体晶片的设有焊盘的部位形成贯穿孔（通孔），并将用于与焊盘连接的铝等导电性材料埋入所述贯穿孔（通孔）。（例如，参照专利文献1。）

利用钻形成上述的设于半导体晶片的贯穿孔（通孔）。可是，设于半导体晶片的贯穿孔（通孔）的直径较小，为90～300μm，利用钻实现的穿孔存在生产率差的问题。

为了消除上述问题，提出下述的晶片的穿孔方法：晶片在基板的表面形成有多个器件且在所述器件形成有焊盘，对所述晶片从基板的背面侧照射脉冲激光光线从而高效地形成到达焊盘的通孔。（例如，参照专利文献2。）

而且，提出下述的激光加工装置：在从基板的背面侧照射脉冲激光光线来形成到达焊盘的通孔时，利用激光光线的照射使物质等离子化，通过检测所述等离子发出的物质固有的光谱来判定激光光线到达由金属构成的焊盘。（例如，参照专利文献3。）

专利文献1：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

而且，虽然选择的是波长相对于形成焊盘的金属吸收率低且相对于形成基板的硅或钽酸锂等基板材料吸收率高的脉冲激光光线，但在从基板的背面侧照射脉冲激光光线来形成到达焊盘的通孔时，如果在基板形成的通孔到达焊盘而使得脉冲激光光线照射至焊盘，则存在由金属构成的焊盘熔融并飞溅，金属的微粒附着于通孔的内壁而导致器件的质量降低的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述事实而完成的，其主要的技术课题在于提供一种激光加工方法和激光加工装置，在将由第一材料形成的第一部件和由第二材料形成的第二部件连接而成的被加工物形成从第一部件到达第二部件的激光加工孔时，能够抑制形成第二部件的第二材料的微粒附着于激光加工孔的内壁。

为了解决上述主要的技术课题，根据本发明，提供一种激光加工方法，所述激光加工方法是在由第一部件和第二部件连接而成的被加工物形成从第一部件到达第二部件的激光加工孔的激光加工方法，所述第一部件由第一材料形成，所述第二部件由第二材料形成，所述激光加工方法的特征在于，检测因对第一部件和第二部件照射激光光线而产生的等离子的波长，在仅检测到具有第一部件的波长的等离子光时继续进行具有第一输出的脉冲激光光线的照射，在检测到具有第二部件的波长的等离子光的情况下，在照射预定脉冲数的具有比所述第一输出高的第二输出的脉冲激光光线后停止。

形成上述第一部件的第一材料由钽酸锂构成，上述第一输出被设定为每一次脉冲的能量为40μJ，第二输出被设定为每一次脉冲的能量为80μJ。

而且，根据本发明，提供一种激光加工装置，所述激光加工装置具备：被加工物保持构件，其用于保持被加工物；和激光光线照射构件，其用于对保持于所述被加工物保持构件的被加工物照射激光光线，所述激光光线照射构件具备：激光光线振荡构件，其用于振荡发出激光光线；输出调整构件，其用于调整由所述激光光线振荡构件振荡发出的激光光线的输出；以及聚光器，其用于将通过所述输出调整构件调整了输出后的激光光线聚光并照射至保持于所述被加工物保持构件的被加工物，所述激光加工装置的特征在于，

所述激光加工装置具备：等离子检测构件，其用于检测通过从所述激光光线照射构件对被加工物照射激光光线而产生的等离子的波长；和控制构件，其基于来自所述等离子检测构件的检测信号来控制所述激光光线照射构件，

所述等离子检测构件具备：分光器，其用于将等离子光分支成第一路径和第二路径；第一带通滤波器，其配设于所述第一路径，仅使第一材料发出的等离子的波长通过；第一光检测器，其接收通过所述第一带通滤波器后的光，并向所述控制构件输出光强度信号；第二带通滤波器，其配设于所述第二路径，仅使第二材料发出的等离子的波长通过；以及第二光检测器，其接收通过所述第二带通滤波器后的光，并向所述控制构件输出光强度信号，

所述控制构件以下述方式控制所述激光光线照射构件：在使所述激光光线照射构件工作以对被加工物照射脉冲激光光线从而实施从被加工物的第一部件到达第二部件的激光加工时，基于从所述第一光检测器和所述第二光检测器输出的光强度信号，在仅从所述第一光检测器输出有光强度信号时，以达到第一输出的方式控制所述输出调整构件并继续进行脉冲激光光线的照射，在从所述第二光检测器输出了光强度信号的时候，以达到比所述第一输出高的第二输出的方式控制所述输出调整构件，并在照射预定脉冲数的脉冲激光光线后停止。

本发明的激光加工方法是在将由第一材料形成的第一部件和由第二材料形成的第二部件连接而成的被加工物形成从第一部件到达第二部件的激光加工孔的激光加工方法，其中，检测因对第一部件和第二部件照射激光光线而产生的等离子的波长，在仅检测出具有第一部件的波长的等离子光时继续进行具有第一输出的脉冲激光光线的照射，在检测到具有第二部件的波长的等离子光的情况下，在照射预定脉冲数的具有比所述第一输出高的第二输出的脉冲激光光线后停止，因此，即使因具有第一输出的脉冲激光光线照射至第二部件而使得第二部件熔融并飞溅，第二部件的微粒附着于在第一部件形成的激光加工孔的内壁，但是，由于在脉冲激光光线到达第二部件后使脉冲激光光线的输出变更为比第一输出高的第二输出并进行照射，因此，附着于激光加工孔的内壁的第二部件的微粒被吹飞而排出至外部，从而能够抑制第二部件的微粒附着于激光加工孔的内壁。

而且，在本发明的激光加工装置中，所述激光加工装置具备：等离子检测构件，其用于检测通过从激光光线照射构件对被加工物照射激光光线而产生的等离子的波长；和控制构件，其基于来自等离子检测构件的检测信号控制所述激光光线照射构件，等离子检测构件具备：分光器，其用于将等离子光分支成第一路径和第二路径；第一带通滤波器，其配设于第一路径，仅使第一材料发出的等离子的波长通过；第一光检测器，其接收通过第一带通滤波器后的光，并向控制构件输出光强度信号；第二带通滤波器，其配设于第二路径，仅使第二材料发出的等离子的波长通过；以及第二光检测器，其接收通过第二带通滤波器后的光，并向所述控制构件输出光强度信号，控制构件以下述方式控制所述激光光线照射构件：在使激光光线照射构件工作以对被加工物照射脉冲激光光线从而实施从被加工物的第一部件到达第二部件的激光加工时，基于从第一光检测器和第二光检测器输出的光强度信号，在仅从第一光检测器输出有光强度信号时，以达到第一输出的方式控制输出调整构件并继续进行脉冲激光光线的照射，在从第二光检测器输出了光强度信号的时候，以达到比第一输出高的第二输出的方式控制输出调整构件，并在照射预定脉冲数的脉冲激光光线后停止，因此，即使因具有第一输出的脉冲激光光线照射至第二部件而使得第二部件熔融并飞溅，第二部件的微粒附着于在第一部件形成的激光加工孔的内壁，但是，由于在脉冲激光光线到达第二部件后使脉冲激光光线的输出变更为比第一输出高的第二输出并进行照射，因此，附着于激光加工孔的内壁的第二部件的微粒被吹飞而排出至外部，从而能够抑制第二部件的微粒附着于激光加工孔的内壁。

附图说明

图1是按照本发明构成的激光加工装置的立体图。

图2是在图1所示的激光加工装置中装备的激光光线照射构件的结构框图。

图3是在图1所示的激光加工装置中装备的等离子检测构件的结构框图。

图4是在图1所示的激光加工装置中装备的控制构件的结构框图。

图5是作为被加工物的半导体晶片的俯视图。

图6是将图5所示的半导体晶片的一部分放大示出的俯视图。

图7是示出将图5所示的半导体晶片粘贴至在环状的框架安装的保护带的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于图1所示的激光加工装置的卡盘工作台的预定位置的状态下的坐标的关系的说明图。

图9的（a）和（b）是通过图1所示的激光加工装置实施的穿孔工序的说明图。

图10的（a）和（b）是通过图1所示的激光加工装置实施的穿孔工序的说明图。

图11的（a）和（b）是示出用于检测对钽酸锂基板照射脉冲激光光线时产生的等离子的光强度的第一光检测器的输出电压以及用于检测对由铜形成的焊盘照射脉冲激光光线时产生的等离子的光强度的第二光检测器的输出电压的图。

标号说明

2：静止基座；

3：卡盘工作台机构；

36：卡盘工作台；

37：加工进给构件；

374:X轴方向位置检测构件；

38：第一分度进给构件；

384：Y轴方向位置检测构件；

4：激光光线照射单元支承机构；

42：可动支承基座；

43：第二分度进给构件；

5：激光光线照射单元；

52：激光光线照射构件；

6：脉冲激光光线振荡构件；

61：脉冲激光光线振荡器；

62：重复频率设定构件；

7：声光偏转构件；

71：声光元件；

72：RF振荡器；

73：RF放大器；

74：偏转角度调整构件；

75：输出调整构件；

76：激光光线吸收构件；

8：聚光器；

9：等离子检测构件；

91：等离子接收构件；

92：分光器；

93：第一带通滤波器；

94：第一光检测器；

95：方向变换镜；

96：第二带通滤波器；

97：第二光检测器；

11：摄像构件；

20：控制构件；

30：晶片；

301：分割预定线；

302：器件；

303：焊盘；

304：激光加工孔。

具体实施方式

以下，对于本发明的激光加工方法和激光加工装置的优选实施方式，参照附图更加详细地进行说明。

在图1中，示出了按照本发明构成的激光加工装置的立体图。图1所示的激光加工装置1具备：静止基座2；卡盘工作台机构3，其以能够沿箭头X所示的加工进给方向（X轴方向）移动的方式配设于所述静止基座2并用于保持被加工物；激光光线照射单元支承机构4，其以能够沿与X轴方向正交的由箭头Y示出的分度进给方向（Y轴方向）移动的方式配设于静止基座2；以及激光光线照射单元5，其以能够沿由箭头Z示出的聚光点位置调整方向（Z轴方向）移动的方式配设于所述激光光线照射单元支承机构4。

上述卡盘工作台机构3具备：一对导轨31、31，其沿X轴方向平行地配设于静止基座2上；第一滑块32，其以能够沿X轴方向移动的方式配设于所述导轨31、31上；第二滑块33，其以能够沿Y轴方向移动的方式配设于所述第一滑块32上；罩工作台35，其被圆筒部件34支承于所述第二滑块33上；以及作为被加工物保持构件的卡盘工作台36。所述卡盘工作台36具备由多孔质材料形成的吸附卡盘361，所述卡盘工作台36通过未图示的抽吸构件将作为被加工物的例如圆盘状的半导体晶片保持于吸附卡盘361上。这样构成的卡盘工作台36通过在圆筒部件34内配设的未图示的脉冲马达而旋转。另外，在卡盘工作台36配设有用于固定后述的环状的框架的夹紧器362。

在上述第一滑块32的下表面设有用于与上述一对导轨31、31嵌合的一对被引导槽321、321，并且，在上述第一滑块32的上表面设有沿Y轴方向平行地形成的一对导轨322、322。通过使被引导槽321、321与一对导轨31、31嵌合，从而将这样构成的第一滑块32构成为能够沿一对导轨31、31在X轴方向移动。图示的实施方式中的卡盘工作台机构3具备用于使第一滑块32沿一对导轨31、31在X轴方向移动的X轴方向移动构件（加工进给构件37）。所述加工进给构件37包括在上述一对导轨31及31之间平行地配设的外螺纹杆371和用于驱动所述外螺纹杆371旋转的脉冲马达372等驱动源。外螺纹杆371的一端以旋转自如的方式支承于轴承块373，所述轴承块373固定于上述静止基座2，外螺纹杆371的另一端与上述脉冲马达372的输出轴传动连接。另外，外螺纹杆371与在未图示的内螺纹块形成的贯通内螺纹孔螺纹连接，所述未图示的内螺纹块突出地设在第一滑块32的中央部下表面。因此，通过利用脉冲马达372驱动外螺纹杆371正转和反转，由此使得第一滑块32沿导轨31、31在X轴方向移动。

图示的实施方式中的激光加工装置具备用于检测上述卡盘工作台36的加工进给量即X轴方向位置的X轴方向位置检测构件374。X轴方向位置检测构件374由读取头374b和沿导轨31配设的直线尺374a构成，所述读取头374b配设于第一滑块32且与第一滑块32一起沿直线尺374a移动。所述X轴方向位置检测构件374的读取头374b在图示的实施方式中每隔1μm向后述的控制构件发送一个脉冲的脉冲信号。并且，后述的控制构件通过对输入的脉冲信号进行计数来检测出卡盘工作台36的加工进给量即X轴方向的位置。另外，在采用脉冲马达372作为上述加工进给构件37的驱动源的情况下，通过对向脉冲马达372输出驱动信号的后述的控制构件的驱动脉冲进行计数，也能够检测出卡盘工作台36的加工进给量即X轴方向的位置。此外，在采用伺服马达作为上述加工进给构件37的驱动源的情况下，将用于检测伺服马达的转速的旋转编码器输出的脉冲信号发送至后述的控制构件，控制构件对输入的脉冲信号进行计数，由此也能够检测出卡盘工作台36的加工进给量即X轴方向的位置。

在上述第二滑块33的下表面设有一对被引导槽331、331，所述一对被引导槽331、331与在上述第一滑块32的上表面设置的一对导轨322、322嵌合，通过使所述被引导槽331、331与一对导轨322、322嵌合，从而将上述第二滑块33构成为能够沿Y轴方向移动。图示的实施方式中的卡盘工作台机构3具备第一Y轴方向移动构件（第一分度进给构件38），所述第一Y轴方向移动构件（第一分度进给构件38）用于使第二滑块33沿在第一滑块32设置的一对导轨322、322在Y轴方向移动。所述第一分度进给构件38包括在上述一对导轨322及322之间平行地配设的外螺纹杆381和用于驱动所述外螺纹杆381旋转的脉冲马达382等驱动源。外螺纹杆381的一端以旋转自如的方式支承于轴承块383，所述轴承块383固定于上述第一滑块32的上表面，外螺纹杆381的另一端与上述脉冲马达382的输出轴传动连接。另外，外螺纹杆381与在未图示的内螺纹块形成的贯通内螺纹孔螺纹连接，所述未图示的内螺纹块突出地设在第二滑块33的中央部下表面。因此，通过利用脉冲马达382驱动外螺纹杆381正转和反转，使得第二滑块33沿导轨322、322在Y轴方向移动。

图示的实施方式中的激光加工装置具备Y轴方向位置检测构件384，所述Y轴方向位置检测构件384用于检测上述第二滑块33的分度加工进给量即Y轴方向位置。所述Y轴方向位置检测构件384由读取头384b和沿导轨322配设的直线尺384a构成，所述读取头384b配设于第二滑块33且与第二滑块33一起沿直线尺384a移动。所述Y轴方向位置检测构件384的读取头384b在图示的实施方式中每隔1μm向后述的控制构件发送一个脉冲的脉冲信号。并且，后述的控制构件对输入的脉冲信号进行计数，由此检测出卡盘工作台36的分度进给量即Y轴方向的位置。另外，在采用脉冲马达382作为上述第一分度进给构件38的驱动源的情况下，通过对向脉冲马达382输出驱动信号的后述的控制构件的驱动脉冲进行计数，也能够检测出卡盘工作台36的分度进给量即Y轴方向的位置。此外，在采用伺服马达作为上述第一分度进给构件38的驱动源的情况下，将用于检测伺服马达的转速的旋转编码器输出的脉冲信号发送至后述的控制构件，控制构件对输入的脉冲信号进行计数，由此也能够检测出卡盘工作台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承机构4具备：一对导轨41、41，其沿Y轴方向平行地配设于静止基座2上；和可动支承基座42，其以能够沿箭头Y所示的方向移动的方式配设于所述导轨41、41上。所述可动支承基座42由移动支承部421和安装部422构成，所述移动支承部421以能够移动的方式配设于导轨41、41上，所述安装部422安装于所述移动支承部421。在安装部422的一个侧面平行地设有沿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承机构4具备第二Y轴方向移动构件（第二分度进给构件43），所述第二Y轴方向移动构件（第二分度进给构件43）用于使可动支承基座42沿一对导轨41、41在Y轴方向移动。所述第二分度进给构件43包括在上述一对导轨41、41之间平行地配设的外螺纹杆431和用于驱动所述外螺纹杆431旋转的脉冲马达432等驱动源。外螺纹杆431的一端以旋转自如的方式支承于未图示的轴承块，所述未图示的轴承块固定于上述静止基座2，外螺纹杆431的另一端与上述脉冲马达432的输出轴传动连接。另外，外螺纹杆431与在未图示的内螺纹块形成的内螺纹孔螺纹连接，所述未图示的内螺纹块突出地设置于构成可动支承基座42的移动支承部421的中央部下表面。因此，通过利用脉冲马达432驱动外螺纹杆431正转和反转，使得可动支承基座42沿导轨41、41在Y轴方向移动。

图示的实施方式中的激光光线照射单元5具备单元保持器51和安装于所述单元保持器51的激光光线照射构件52。在单元保持器51设有一对被引导槽511、511，所述一对被引导槽511、511以能够滑动的方式与在上述安装部422设置的一对导轨423、423嵌合，通过使所述被引导槽511、511与上述导轨423、423嵌合，将单元保持器51支承成能够沿Z轴方向移动。

图示的实施方式中的激光光线照射单元5具备Z轴方向移动构件（聚光点位置调整构件53），所述Z轴方向移动构件（聚光点位置调整构件53）用于使单元保持器51沿一对导轨423、423在Z轴方向移动。聚光点位置调整构件53包括在一对导轨423、423之间配设的外螺纹杆（未图示）和用于驱动所述外螺纹杆旋转的脉冲马达532等驱动源，通过利用脉冲马达532驱动未图示的外螺纹杆正转和反转，使得单元保持器51和激光光线照射构件52沿导轨423、423在Z轴方向移动。另外，在图示的实施方式中，通过驱动脉冲马达532正转来使激光光线照射构件52向上方移动，通过驱动脉冲马达532反转来使激光光线照射构件52向下方移动。

上述激光光线照射构件52具备：圆筒形状的壳体521，其实质上水平地配置；脉冲激光光线振荡构件6，其如图2所示地配设在壳体521内；作为光偏转构件的声光偏转构件7，其用于使脉冲激光光线振荡构件6振荡发出的激光光线的光轴向加工进给方向（X轴方向）偏转；以及聚光器8，其用于使通过所述声光偏转构件7后的脉冲激光光线照射至由上述卡盘工作台36保持的被加工物W。

上述脉冲激光光线振荡构件6由脉冲激光光线振荡器61和附设于所述脉冲激光光线振荡器61的重复频率设定构件62构成，所述脉冲激光光线振荡器61由YAG激光振荡器或YVO4激光振荡器构成。脉冲激光光线振荡器61振荡发出由重复频率设定构件62设定的预定频率的脉冲激光光线（LB）。重复频率设定构件62对脉冲激光光线振荡器61振荡发出的脉冲激光光线的重复频率进行设定。所述脉冲激光光线振荡构件6的脉冲激光光线振荡器61和重复频率设定构件62受后述的控制构件控制。

上述声光偏转构件7具备：声光元件71，其用于使脉冲激光光线振荡构件6振荡发出的脉冲激光光线（LB）的光轴向加工进给方向（X轴方向）偏转；RF振荡器72，其用于生成用于施加至所述声光元件71的RF（射频：radio frequency）；RF放大器73，其用于对由所述RF振荡器72生成的RF的能量进行增幅并将所述RF施加至声光元件71；偏转角度调整构件74，其用于调整由RF振荡器72生成的RF的频率；以及输出调整构件75，其用于调整由RF振荡器72生成的RF的振幅。上述声光元件71能够与施加的RF的频率对应地调整使激光光线的光轴偏转的角度，并且能够与施加的RF的振幅对应地调整激光光线的输出。另外，作为光偏转构件，也可以使用采用了电光元件的电光偏转构件来代替上述声光偏转构件7。上述的偏转角度调整构件74和输出调整构件75受后述的控制构件控制。

而且，图示的实施方式中的激光光线照射构件52具备激光光线吸收构件76，在对上述声光元件71施加有预定频率的RF的情况下，所述激光光线吸收构件76用于如图2中虚线所示那样吸收通过声光元件71偏转后的激光光线。

上述聚光器8安装于壳体521的末端，上述聚光器8具备：方向变换镜81，其将由上述声光偏转构件7偏转后的脉冲激光光线变换成朝向下方；和由远心透镜构成的聚光透镜82，其用于使由所述方向变换镜81变换方向后的激光光线聚光。

图示的实施方式中的激光光线照射构件52如上述那样构成，下面，参照图2对其作用进行说明。

在由后述的控制构件对声光偏转构件7的偏转角度调整构件74施加例如5V的电压，对声光元件71施加与5V对应的频率的RF的情况下，从脉冲激光光线振荡构件6振荡发出的脉冲激光光线的光轴如图2中单点划线所示那样偏转并聚光于聚光点Pa。而且，在由后述的控制构件对偏转角度调整构件74施加例如10V的电压，对声光元件71施加与10V对应的频率的RF的情况下，从脉冲激光光线振荡构件6振荡发出的脉冲激光光线的光轴如图2中实线所示那样偏转并聚光于聚光点Pb，所述聚光点Pb位于从上述聚光点Pa沿加工进给方向（X轴方向）向图2中的左侧移动预定量的位置。另一方面，在由后述的控制构件对偏转角度调整构件74施加例如15V的电压，对声光元件71施加与15V对应的频率的RF的情况下，从脉冲激光光线振荡构件6振荡发出的脉冲激光光线的光轴如图2中双点划线所示那样偏转，并聚光于聚光点Pc，所述聚光点Pc位于从上述聚光点Pb沿加工进给方向（X轴方向）向图2中的左侧移动预定量的位置。而且，在由后述的控制构件对声光偏转构件7的偏转角度调整构件74施加例如0V的电压，对声光元件71施加与0V对应的频率的RF的情况下，从脉冲激光光线振荡构件6振荡发出的脉冲激光光线如图2中虚线所示那样被引导至激光光线吸收构件76。这样，由声光元件71偏转后的激光光线与施加于偏转角度调整构件74的电压对应地在加工进给方向（X轴方向）偏转。

返回图1继续进行说明，图示的实施方式中的激光加工装置具备等离子检测构件9，所述等离子检测构件9安装于构成激光光线照射单元5的激光光线照射构件52的壳体521，用于检测通过从激光光线照射构件52对被加工物照射激光光线而产生的等离子。所述等离子检测构件9具备：等离子接收构件91，其接收因如图3所示那样将从激光光线照射构件52的聚光器8照射出的激光光线照射至由卡盘工作台36保持的被加工物W而产生的等离子；分光器92，其将所述等离子接收构件91接收的等离子光分支成第一光路92a和第二光路92b；第一带通滤波器93，其配设于第一光路92a，仅使波长为第一设定波长（形成后述的被加工物的第一部件的第一材料所发出的波长）的光通过；第一光检测器94，其接收通过所述第一带通滤波器93的光并输出光强度信号；方向变换镜95，其配设于第二光路92b；第二带通滤波器96，其仅使由所述方向变换镜95变换了方向后的等离子光的波长为第二设定波长（形成后述的被加工物的第二部件的第二材料所发出的波长）的光通过；以及第二光检测器97，其接收由通过所述第二带通滤波器96的光并输出光强度信号。上述等离子接收构件91由聚光透镜911和收纳所述聚光透镜911的透镜外壳912构成，透镜外壳912如图1所示那样安装于激光光线照射构件52的壳体521。而且，如图1所示，在透镜外壳912配设有角度调整用旋钮913，从而能够调整聚光透镜911的设置角度。另外，在图示的实施方式中，为了仅使钽酸锂的等离子光的波长（670nm）通过，上述第一带通滤波器93使波长在660～680nm的范围的光通过。而且，在图示的实施方式中，为了仅使铜的等离子光的波长（515nm）通过，上述第二带通滤波器96使波长为500～540nm的范围的光通过。图示的实施方式中的等离子检测构件9如上述那样构成，接收通过第一带通滤波器93的光的第一光检测器94和接收通过第二带通滤波器96的光的第二光检测器97分别向后述的控制构件输出与所接收的光的强度相对应的电压信号。

返回图1继续进行说明，图示的实施方式中的激光加工装置具备摄像构件11，所述摄像构件11配设在壳体521的前端部，用于对应由上述激光光线照射构件52进行激光加工的加工区域进行摄像。除了借助于可见光进行拍摄的通常的摄像元件（CCD）之外，所述摄像构件11还由对被加工物照射红外线的红外线照明构件、能够捕捉由所述红外线照明构件照射的红外线的光学系统以及输出与由所述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）等构成，所述摄像构件11将拍摄的图像信号发送至后述的控制构件。

图示的实施方式中的激光加工装置具备图4所示的控制构件20。控制构件20由计算机构成，其具备：中央处理装置（CPU）201，其用于按照控制程序进行运算处理；只读存储器（ROM）202，其用于存储控制程序等；能够读写的随机存取存储器（RAM）203，其用于存储后述的控制图、被加工物的设计值的数据、运算结果等；计数器204；输入接口205；和输出接口206。来自上述X轴方向位置检测构件374、Y轴方向位置检测构件384、等离子检测构件9的第一光检测器94和第二光检测器97以及摄像构件11等的检测信号被输入到控制构件20的输入接口205。并且，从控制构件20的输出接口206向上述脉冲马达372、脉冲马达382、脉冲马达432、脉冲马达532以及构成激光光线照射构件52的脉冲激光光线振荡构件6的脉冲激光光线振荡器61、重复频率设定构件62及声光偏转构件7的偏转角度调整构件74、输出调整构件75等输出控制信号。另外，上述随机存取存储器（RAM）203具备用于存储形成被加工物的物质与等离子的波长之间的关系的第一存储区域203a、用于存储后述的晶片的设计值的数据的第二存储区域203b、以及其它存储区域。

图示的实施方式中的激光加工装置如上述那样构成，下面，对其作用进行说明。图5示出了作为要进行激光加工的被加工物的晶片30的俯视图。关于图5所示的晶片30，在图示的实施方式中，在厚度为300μm的钽酸锂基板300（第一部件）的表面300a由呈格子状排列的多条分割预定线301划分出多个区域，在所述划分出的区域分别形成有器件302。所述各器件302都形成为相同的结构。在器件302的表面分别如图6所示那样形成有多个焊盘303（303a～303j）（第二部件）。所述作为第二部件的焊盘303（303a～303j）在图示的实施方式中由铜形成。另外，在图示的实施方式中，303a与303f、303b与303g、303c与303h、303d与303i、303e与303j的X方向位置相同。在所述多个焊盘303（303a～303j）分别形成从背面300b到达焊盘303的加工孔（通孔）。各器件302的焊盘303（303a～303j）的X方向（在图6中为左右方向）的间隔A、和在各器件302形成的焊盘303中的夹着分割预定线301在X方向（在图6中为左右方向）相邻的焊盘即焊盘303e与焊盘303a之间的间隔B在图示的实施方式中被设定为相同的间隔。而且，各器件302的焊盘303（303a～303j）的Y方向（在图6中为上下方向）的间隔C、和在各器件302形成的焊盘303中的夹着分割预定线301在Y方向（在图6中为上下方向）相邻的焊盘即焊盘303f与焊盘303a以及焊盘303j与焊盘303e之间的间隔D在图示的实施方式被设定为相同的间隔。关于这样构成的晶片30，沿图5所示的各行E1…En和各列F1…Fn配设的器件302的个数和上述各间隔A、B、C、D及X、Y坐标值的设计值的数据存储于上述随机存取存储器（RAM）203的第二存储区域203b。

对利用上述的激光加工装置在形成于晶片30的各器件302的焊盘303（303a～303j）部形成激光加工孔（通孔）的激光加工的实施方式进行说明。

如图7所示那样将晶片30的表面300a粘贴至由聚烯烃等合成树脂片构成的保护带50，所述保护带50安装于环状的框架40。因此，晶片30的背面300b位于上侧。这样，将隔着保护带50支承于环状的框架40的晶片30的靠保护带50的一侧载置于图1所示的激光加工装置的卡盘工作台36上。并且，通过使未图示的抽吸构件工作，将晶片30隔着保护带50抽吸保持于卡盘工作台36上。因此，使背面300b处于上侧地保持晶片30。而且，环状的框架40由夹紧器362固定。

如上述那样抽吸保持晶片30的卡盘工作台36由加工进给构件37定位在摄像构件11的正下方。当卡盘工作台36被定位在摄像构件11的正下方时，卡盘工作台36上的晶片30成为被定位在图8所示的坐标位置的状态。在该状态下，实施校准作业，在所述校准作业中，判断在由卡盘工作台36保持的晶片30形成的格子状的分割预定线301是否与X轴方向和Y轴方向平行地配设。即，通过摄像构件11对保持于卡盘工作台36的晶片30进行摄像，执行图案匹配等图像处理来进行校准作业。此时，晶片30的形成有分割预定线301的表面300a位于下侧，但由于形成晶片30的钽酸锂基板300是透明体，因此能够从晶片30的背面300b透过来对分割预定线301摄像。

接下来，移动卡盘工作台36，将形成于晶片30的器件302中的最上方的行E1的处于图8中最左端的器件302定位于摄像构件11的正下方。然后，进一步将形成于器件302的电极303（303a～303j）中的处于图8中左上方的电极303a定位于摄像构件11的正下方。在该状态下，摄像构件11在检测电极303a的同时将其坐标值（a1）作为第一加工进给开始位置坐标值发送至控制构件20。接着，控制构件20将所述坐标值（a1）作为第一加工进给开始位置坐标值存储于随机存取存储器（RAM）203（加工进给开始位置检测工序）。此时，由于摄像构件11和激光光线照射构件52的聚光器8沿X轴方向隔开预定的间隔配设，因此，X坐标值存储的是加上上述摄像构件11与聚光器8之间的间隔后的值。

这样，当检测出处于图8中最上方的行E1的器件302的第一加工进给开始位置坐标值（a1）后，使卡盘工作台36沿Y轴方向分度进给并且沿X轴方向移动，所述分度进给的量为分割预定线301的间隔，从而将从图8中最上方起第二行E2中的最左端的器件302定位在摄像构件11的正下方。然后，进一步将形成于器件302的电极303（303a～303j）中的处于图8中左上方的电极303a定位于摄像构件11的正下方。在该状态下，摄像构件11在检测电极303a的同时将其坐标值（a2）作为第二加工进给开始位置坐标值发送至控制构件20。接着，控制构件20将所述坐标值（a2）作为第二加工进给开始位置坐标值存储于随机存取存储器（RAM）203。此时，由于摄像构件11和激光光线照射构件52的聚光器8如上述那样沿X轴方向隔开预定的间隔配设，因此，X坐标值存储的是加上上述摄像构件11与聚光器8之间的间隔后的值。此后，控制构件20重复执行上述的分度进给和加工进给开始位置检测工序直至处于图8中最下方的行En，检测在各行形成的器件302的加工进给开始位置坐标值（a3～an），并将其存储于随机存取存储器（RAM）203。另外，在图示的实施方式中，将形成于晶片30的多个器件302中的处于图8中最下方的行En的最左端的器件302设定为测量器件，并将所述测量器件的加工进给开始位置坐标值（an）作为测量位置坐标值（an）存储于随机存取存储器（RAM）203。

在实施了上述的加工进给开始位置检测工序后，实施穿孔工序，在所述穿孔工序中，在形成于晶片30的各器件302的各电极303（303a～303j）的背面穿孔形成激光加工孔（通孔）。在穿孔工序中，首先使加工进给构件37工作来移动卡盘工作台36，将存储于上述随机存取存储器（RAM）203的第一加工进给开始位置坐标值（a1）定位在激光光线照射构件52的聚光器8的正下方。这样将第一加工进给开始位置坐标值（a1）定位在聚光器8的正下方的状态是图9的（a）所示的状态。从图9的（a）所示的状态开始，控制构件20控制上述加工进给构件37以使卡盘工作台36沿图9的（a）中箭头X1所示的方向以预定的移动速度进行加工进给，同时，控制构件20使激光光线照射构件52工作以从聚光器8照射脉冲激光光线。另外，使从聚光器8照射的激光光线的聚光点P对准晶片30的上表面附近。此时，控制构件20根据来自X轴方向位置检测构件374的读取头374b的检测信号输出用于对声光偏转构件7的偏转角度调整构件74和输出调整构件75进行控制的控制信号。

另一方面，RF振荡器72输出与来自偏转角度调整构件74和输出调整构件75的控制信号相对应的RF。从RF振荡器72输出的RF的能量被RF放大器73进行增幅并被施加至声光元件71。其结果是，声光元件71使从脉冲激光光线振荡构件6振荡发出的脉冲激光光线的光轴从图2中的单点划线所示的位置至双点划线所示的位置的范围内偏转并与移动速度同步。其结果是，能够将预定输出的脉冲激光光线照射至第一加工进给开始位置坐标值（a1）。

在实施上述的穿孔工序时，控制构件20通过计数器204对激光光线振荡构件6振荡发出的脉冲激光光线的脉冲数进行计数，并从等离子检测构件9的第一光检测器94输入光强度信号。在此，对从第一光检测器94输出的光强度信号进行说明。当对构成晶片30的钽酸锂基板300照射脉冲激光光线时，产生波长为67Onm的等离子。所述波长为67Onm的等离子如图3所示那样由构成等离子检测构件9的等离子接收构件91的聚光透镜911聚光，并通过第一带通滤波器93到达第一光检测器94。

图11的（a）示出了用于检测在对钽酸锂基板300照射上述的脉冲激光光线时产生的等离子的光强度的第一光检测器94的输出电压。在图11的（a）中，横轴表示脉冲激光光线的脉冲数，纵轴表示电压值（V）。在图11的（a）所示的实施方式中，在脉冲激光光线的脉冲数到大约80～85个脉冲为止，电压值为2.5V左右，当脉冲激光光线的脉冲数超过85个脉冲而达到穿孔工序接近结束时，电压值急剧降低。

另外，在图11的（b）中，示出了用于检测在对由铜构成的焊盘303照射脉冲激光光线时产生的等离子的光强度的第二光检测器97的输出电压。在图11的（b）中，横轴表示脉冲激光光线的脉冲数，纵轴表示电压值（V）。在图11的（b）所示的实施方式中，电压值从脉冲激光光线的脉冲数为80～85个脉冲起开始上升。所述第二光检测器97的输出电压开始上升意味着，在钽酸锂基板300形成贯穿孔，脉冲激光光线开始照射焊盘303。

如上所述，基于来自第一光检测器94和第二光检测器97的输出电压，控制构件20以下述方式控制脉冲激光光线的输出。即，以下述方式控制上述激光光线照射构件52：在仅从第一光检测器94输入有输出电压时，继续进行具有第一输出的脉冲激光光线的照射，在从第二光检测器97输入有输出电压的时候，在照射预定脉冲数的具有比第一输出高的第二输出的脉冲激光光线后停止。具体来说，以下述方式控制上述激光光线照射构件52：在仅从第一光检测器94输入有输出电压时，以达到第一输出（平均输出为2W，脉冲能量为40μJ）的方式控制上述输出调整构件75并继续进行脉冲激光光线的照射，在从第二光检测器97输入有输出电压的情况下，以达到比第一输出高的第二输出（平均输出为4W，脉冲能量为80μJ）的方式控制上述输出调整构件75，并在照射预定脉冲数（10次脉冲）的脉冲激光光线后停止。另外，在将脉冲激光光线的输出控制成比第一输出高的第二输出（平均输出为4W，脉冲能量为80μJ）的时机，例如可以是当来自第二光检测器97的输出电压达到0.5V的时刻（脉冲激光光线的脉冲数为100次脉冲的时刻），从所述时刻开始照射10个脉冲。这样，即使因脉冲激光光线到达焊盘303而对由铜构成的焊盘303照射脉冲激光光线，从而使得由铜构成的焊盘303熔融并飞溅，铜的微粒附着于在钽酸锂基板300形成的激光加工孔的内壁，但是，由于在脉冲激光光线到达焊盘303后使脉冲激光光线的输出变为比第一输出高的第二输出（平均输出为4W，脉冲能量为80μJ）进行照射，因此，附着于激光加工孔的内壁的铜的微粒被吹飞而排出至外部，从而能够抑制铜的微粒附着于激光加工孔的内壁。

另外，上述穿孔工序中的加工条件如下述地设定。

光源：LD激励Q开关Nd：YVO4

波长：532nm

平均输出：第一平均输出为2W

第二平均输出为4W

脉冲能量：第一脉冲能量为40μJ

第二脉冲能量为80μJ

重复频率：50kHz

脉冲宽度：10ps

聚光光斑直径：

另一方面，控制构件20输入来自X轴方向位置检测构件374的读取头374b的检测信号，并通过计数器204对所述检测信号进行计数。并且，当计数器204的计数值达到下一焊盘303的坐标值后，控制构件20控制激光光线照射构件52实施上述穿孔工序。此后，每当计数器204的计数值达到焊盘303的坐标值时，控制构件20都使激光光线照射构件52工作来实施上述穿孔工序。然后，如图9的（b）所示，在对形成于半导体晶片30的El行的最右端的器件302的焊盘303中的、在图9的（b）中处于最右端的电极303e的位置实施上述穿孔工序后，使上述加工进给构件37停止工作，并使卡盘工作台36停止移动。其结果是，在半导体晶片30的钽酸锂基板300如图9的（b）所示那样形成到达焊盘303的加工孔304。

接下来，控制构件20控制上述第一分度进给构件38，以使激光光线照射构件52的聚光器8沿着图9的（b）中与纸面垂直的方向进行分度进给。另一方面，控制构件20输入来自Y轴方向位置检测构件384的读取头384b的检测信号，并通过计数器204对所述检测信号进行计数。并且，当计数器204的计数值达到与焊盘303在图6中Y轴方向的间隔C相当的值后，使第一分度进给构件38停止工作，并使激光光线照射构件52的聚光器8的分度进给停止。其结果是，聚光器8被定位在与上述焊盘303e对置的焊盘303j（参照图6）的正上方。该状态是图10的（a）所示的状态。在图10的（a）所示的状态下，控制构件20控制上述加工进给构件37以使卡盘工作台36沿图10的（a）中箭头X2所示的方向以预定的移动速度进行加工进给，同时，使激光光线照射构件52工作来实施上述穿孔工序。并且，控制构件20如上述那样通过计数器204对来自X轴方向位置检测构件374的读取头374b的检测信号进行计数，每当所述计数值达到焊盘303时，控制构件20都使激光光线照射构件52工作来实施上述穿孔工序。然后，如图10的（b）所示，在对形成于半导体晶片30的El行的最左端的器件302的焊盘303f的位置实施上述穿孔工序后，使上述加工进给构件37停止工作，并使卡盘工作台36停止移动。其结果是，在半导体晶片30的钽酸锂基板300如图10的（b）所示那样在焊盘303的背面侧形成激光加工孔304。

如以上那样，在形成于半导体晶片30的E1行的器件302的焊盘303的背面侧形成激光加工孔304后，控制构件20使加工进给构件37和第一分度进给构件38工作，并将形成于半导体晶片30的E2行的器件302的焊盘303的、存储于上述随机存取存储器（RAM）203的第二加工进给开始位置坐标值（a2）定位在激光光线照射构件52的聚光器8的正下方。然后，控制装置20控制激光光线照射构件52和加工进给构件37及第一分度进给构件38，在形成于半导体晶片30的E2行的器件302的焊盘303的背面侧实施上述的穿孔工序。此后，对形成于半导体晶片30的E3～En行的器件302的焊盘303的背面侧也实施上述的穿孔工序。其结果是，在半导体晶片30的钽酸锂基板300，在形成于各器件302的焊盘303的背面侧形成激光加工孔304。

另外，在上述穿孔工序中，在图6中的X轴方向的间隔A区域和间隔B区域及图6中的Y轴方向的间隔C区域和间隔D区域，不对半导体晶片30照射脉冲激光光线。这样，为了不对半导体晶片30照射脉冲激光光线，上述控制构件20对声光偏转构件7的偏转角度调整构件74施加0V的电压。其结果是对声光元件71施加与0V对应的频率的RF，从脉冲激光光线振荡构件6振荡发出的脉冲激光光线（LB）如图2中虚线所示那样被引导至激光光线吸收构件76，因此不会照射至半导体晶片30。

以上，基于图示的实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不仅仅限于实施方式，能够在本发明的主旨的范围内进行各种变形。例如，在上述的实施方式中，对下述例子进行了说明：晶片在形成于基板（第一部件）的表面的多个器件分别配设有焊盘（第二部件），在所述晶片形成从基板（第一部件）的背面侧到达焊盘（第二部件）的激光加工孔，但是，能够广泛应用于在将由第一材料形成的第一部件和由第二材料形成的第二部件接合而成的被加工物形成从第一部件到达第二部件的激光加工孔的情况。

Claims (3)

1.一种激光加工方法，所述激光加工方法是在由基板和焊盘连接而成的被加工物形成从基板到达焊盘的激光加工孔的激光加工方法，所述基板由第一材料形成，所述焊盘由第二材料形成，所述激光加工方法的特征在于，

检测因对基板和焊盘照射激光光线而产生的等离子的波长，在首先仅检测到具有基板的波长的等离子光时继续进行具有第一输出的脉冲激光光线的照射来形成贯通孔，在接下来检测到具有焊盘的波长的等离子光、在判定为所述脉冲激光光线到达了要停止脉冲激光光线的照射以使得不被贯通的所述焊盘的情况下，在照射预定脉冲数的具有比所述第一输出高的第二输出的脉冲激光光线后停止。

2.根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，

形成该基板的部件由钽酸锂构成，

所述第一输出的每一个脉冲的能量被设定为40μJ，所述第二输出的每一个脉冲的能量被设定为80μJ。

3.一种激光加工装置，所述激光加工装置具备：被加工物保持构件，所述被加工物保持构件用于保持被加工物，所述被加工物由基板和焊盘连接而成，所述基板由第一材料形成，所述焊盘由第二材料形成；和激光光线照射构件，所述激光光线照射构件用于对保持于所述被加工物保持构件的被加工物照射激光光线，所述激光光线照射构件具备：激光光线振荡构件，所述激光光线振荡构件用于振荡发出激光光线；输出调整构件，所述输出调整构件用于调整由所述激光光线振荡构件振荡发出的激光光线的输出；以及聚光器，所述聚光器用于将由所述输出调整构件调整了输出后的激光光线聚光并照射至由所述被加工物保持构件保持的被加工物，所述激光加工装置的特征在于，

所述激光加工装置具备：等离子检测构件，所述等离子检测构件用于检测通过从所述激光光线照射构件对被加工物照射激光光线而产生的等离子的波长；和控制构件，所述控制构件基于来自所述等离子检测构件的检测信号来控制所述激光光线照射构件，

所述等离子检测构件具备：分光器，所述分光器用于将等离子光分支成第一路径和第二路径；第一带通滤波器，所述第一带通滤波器配设于所述第一路径，所述第一带通滤波器仅使形成所述基板的第一材料发出的等离子的波长通过；第一光检测器，所述第一光检测器用于接收通过所述第一带通滤波器后的光并向所述控制构件输出光强度信号；第二带通滤波器，所述第二带通滤波器配设于所述第二路径，所述第二带通滤波器仅使形成所述焊盘的第二材料发出的等离子的波长通过；以及第二光检测器，所述第二光检测器用于接收通过所述第二带通滤波器后的光并向所述控制构件输出光强度信号，

所述控制构件以下述方式控制所述激光光线照射构件：在使所述激光光线照射构件工作而对所述基板照射脉冲激光光线来实施从所述基板到达所述焊盘的激光加工时，基于从所述第一光检测器和所述第二光检测器输出的光强度信号，在仅从所述第一光检测器输出有光强度信号时，以达到第一输出的方式控制所述输出调整构件并继续进行脉冲激光光线的照射来形成贯通孔，在从所述第二光检测器输出了光强度信号、在判定为该脉冲激光光线到达了要停止脉冲激光光线的照射以使得不被贯通的所述焊盘的情况下，以达到比所述第一输出高的第二输出的方式控制所述输出调整构件，并在照射预定脉冲数的脉冲激光光线后停止。