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JP2020066045A - レーザー加工方法 - Google Patents

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JP2020066045A JP2018201722A JP2018201722A JP2020066045A JP 2020066045 A JP2020066045 A JP 2020066045A JP 2018201722 A JP2018201722 A JP 2018201722A JP 2018201722 A JP2018201722 A JP 2018201722A JP 2020066045 A JP2020066045 A JP 2020066045A
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洋司 森數
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Abstract

【課題】デバイスの電極パッドに対応する基板の裏面からレーザー光線を照射して適正に細孔を形成することができるレーザー加工方法を提供する。【解決手段】本発明によれば、電極パッド１２ａを備えたデバイス１２が表面に形成された基板１０の裏面１０ｂにレーザー光線ＬＢを照射して電極パッド１２ａに至る細孔１６を形成するレーザー加工方法であり、レーザー光線照射工程と、レーザー光照射によって基板１０に細孔１６が形成されると共に基板１０から発せられる第一のプラズマ光と電極パッド１２ａから発せられる第二のプラズマ光とを検出する検出工程と、該第二のプラズマ光を検出した際、レーザー光線ＬＢの照射を停止するレーザー照射終了工程と、を少なくとも含み、該レーザー光線照射工程で照射されるレーザー光線ＬＢのピークパワー密度を、１７５ＧＷ／ｃｍ２以下１００ＧＷ／ｃｍ２以上に設定するレーザー加工方法。【選択図】図４

Description

本発明は、基板の裏面にレーザー光線を照射して電極パッドに至る細孔を形成するレーザー加工方法に関する。
ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは、ダイシング装置、レーザー加工装置によって個々のデバイスチップに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
近年では、該デバイスが形成された基板の裏面側から、該デバイスに形成された電極パッドの裏面に達する細孔（ビアホール）を形成し、その後、該細孔にアルミニウム等の導電性部材を埋設して上下にデバイスを積層することでデバイスの高機能化が図られている。
本出願人は、上記した細孔を形成すべく、デバイスの電極パッドに対応する基板の裏面にレーザー光線を照射して細孔を形成する技術を提案している（特許文献１を参照。）。この特許文献１に記載された技術では、デバイスが表面に形成された基板の裏面にレーザー光線を照射することで発せられるプラズマ光と、レーザー光線が電極パッドに達することで発せられるプラズマ光とを検出し、電極パッドにレーザー光線が到達したことを該プラズマ光により判定することで、電極パッドに穴を開けることなくレーザー光線を停止させようとするものである。
特許第６０３４０３０号公報
上記した従来技術によれば、基板の裏面側から照射されたパルス状のレーザー光線が電極パッドに達することで、電極パッドを構成する物質固有のプラズマ光が発生するため、該電極パッドを構成する物質固有のプラズマ光を検出した際に、レーザー光線を停止することができる。しかし、照射されるレーザー光線を適切に設定しないと、細孔の形成と、プラズマ光の検出が適切になされず、その結果、電極パッドにレーザー光線が過剰に照射されることで電極パッドに穴が開いてしまう、又はそもそも、細孔が十分に形成されず、適正に細孔を形成することが困難であるという問題が判明した。
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、デバイスの電極パッドに対応する基板の裏面からレーザー光線を照射して適正に細孔を形成することができるレーザー加工方法を提供することにある。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、電極パッドを備えたデバイスが表面に形成された基板の裏面にレーザー光線を照射して電極パッドに至る細孔を形成するレーザー加工方法であって、電極パッドに対応する裏面からパルス状のレーザー光線を照射するレーザー光線照射工程と、レーザー光線の照射によって基板に細孔が形成されると共に基板から発せられる第一のプラズマ光と電極パッドから発せられる第二のプラズマ光とを検出する検出工程と、該検出工程において、該第二のプラズマ光を検出した際、レーザー光線の照射を停止するレーザー照射終了工程と、を少なくとも含み、該レーザー光線照射工程において、照射されるレーザー光線のピークパワー密度は、１７５ＧＷ／ｃｍ２以下１００ＧＷ／ｃｍ２以上に設定するレーザー加工方法が提供される。
該レーザー光線照射工程において、照射されるレーザー光線のピークパワー密度は、１５０ＧＷ／ｃｍ２以下１２５ＧＷ／ｃｍ２以上に設定することが好ましい。
本発明のレーザー加工方法は、電極パッドを備えたデバイスが表面に形成された基板の裏面にレーザー光線を照射して電極パッドに至る細孔を形成するレーザー加工方法であって、電極パッドに対応する裏面からパルス状のレーザー光線を照射するレーザー光線照射工程と、レーザー光線の照射によって基板に細孔が形成されると共に基板から発せられる第一のプラズマ光と電極パッドから発せられる第二のプラズマ光とを検出する検出工程と、該検出工程において、該第二のプラズマ光を検出した際、レーザー光線の照射を停止するレーザー照射終了工程と、を少なくとも含み、該レーザー光線照射工程において、照射されるレーザー光線のピークパワー密度は、１７５ＧＷ／ｃｍ２以下１００ＧＷ／ｃｍ２以上に設定する。これにより、レーザー光線の照射によって生じるプラズマ光が、最新のプラズマ光を妨げることがなく、レーザー光線が電極パッドに細孔が至った際の第二のプラズマ光を充分に検出することができ、電極パッドに穴が開くという問題が解消する。
本実施形態における被加工物としての基板、及び該基板がフレームに支持される態様を示す斜視図である。 図１に示す基板にレーザー加工を施すレーザー加工装置の全体斜視図である。 図２に示すレーザー加工装置に備えられるレーザー光線照射手段、及びプラズマ検出手段の概略を示すブロック図である。 レーザー光線照射工程において基板の裏面から細孔が形成される態様を示す一部拡大断面図である。 第一のホトデテクター及び第二のホトデテクターの出力（電圧値）の変化を示すグラフである。 本発明者らによって実施された実験の実験結果を示す表である。
以下、本発明に基づき構成されるレーザー加工方法に係る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。
図１には、本実施形態においてレーザー加工される被加工物として用意される円盤状の基板１０の斜視図が示されている。図１に示す基板１０は、例えば、厚みが３００μｍのリチウムタンタレート（ＬＴ）で構成され、表面１０ａに格子状に配列された複数の分割予定ライン１４によって複数の領域が区画され、この区画された領域にデバイス１２がそれぞれ形成されている。デバイス１２の表面には、図１におけるＡ部を右方に拡大して示すように、略矩形状の複数（１０個）の電極パッド１２ａが形成されている。この電極パッド１２ａは、５００μｍ×６００μｍ程度の大きさであり、図示の実施形態においては銅（Ｃｕ）によって形成されている。用意された基板１０は、図１に示すように、環状のフレームＦに装着された保護テープＴに対して表面１０ａ側を下に、裏面１０ｂを上側にして貼着され支持される。
図２には、本実施形態において基板１０に対して細孔を形成すべくレーザー加工を実施するレーザー加工装置１の全体斜視図が示されている。レーザー加工装置１は、フレームＦに保護テープＴを介して支持された基板１０を保持する保持手段２０と、保持手段２０を移動させる移動手段３０と、保持手段２０に保持された基板１０にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５０と、保持手段２０に保持される基板１０を撮像する撮像手段６０と、基板１０から発せられるプラズマ光を検出するプラズマ検出手段７０と、を備えている。
保持手段２０は、図中に矢印Ｘで示すＸ軸方向において移動自在に基台２に載置される矩形状のＸ軸方向可動板２１と、該Ｘ軸方向と直交し、該Ｘ軸方向と実質水平面を構成する矢印Ｙで示すＹ軸方向において移動自在にＸ軸方向可動板２１上に載置される矩形状のＹ軸方向可動板２２と、Ｙ軸方向可動板２２の上面に固定された円筒状の支柱２４と、支柱２４の上端に固定された矩形状のカバー板２６とを含む。カバー板２６には、カバー板２６上に形成された長穴を通って上方に延びる円形状のチャックテーブル２８が配設されている。チャックテーブル２８の上面には、多孔質材料から形成され実質上水平に延在する円形状の吸着チャック４０が配置されている。吸着チャック４０は、支柱２４の内部を通る流路によって図示しない吸引手段に接続されている。チャックテーブル２８には、基板１０を支持するフレームＦを固定するためのクランプ４２が配設されている。
移動手段３０は、基台２上に配設され、保持手段２０とレーザー光線照射手段５０とを相対的に移動させる手段として備えられるものであり、保持手段２０をＸ軸方向に加工送りするＸ軸移動手段３１と、保持手段２０をＹ軸方向に割り出し送りするＹ軸移動手段３２と、を備えている。Ｘ軸移動手段３１は、パルスモータ３１ａの回転運動を、ボールねじ３１ｂを介して直線運動に変換してＸ軸方向可動板２１に伝達し、基台２上の案内レール２ａ、２ａに沿ってＸ軸方向可動板２１をＸ軸方向において進退させる。Ｙ軸移動手段３２は、パルスモータ３２ａの回転運動を、ボールねじ３２ｂを介して直線運動に変換してＹ軸方向可動板２２に伝達し、Ｘ軸方向可動板２１上の案内レール２１ａ、２１ａに沿ってＹ軸方向可動板２２をＹ軸方向において進退させる。さらに、支柱２４の内部には図示しない回転駆動手段が収容されており、チャックテーブル２８の位置を任意の角度に回転させて制御することが可能に構成されている。なお、図示は省略するが、Ｘ軸移動手段３１、Ｙ軸移動手段３２、及び図示しない回転駆動手段には、位置検出手段が配設されており、基台２上におけるチャックテーブル２８のＸ軸方向の位置、Ｙ軸方向の位置、周方向の回転位置が正確に検出され、後述する制御手段１００（図３を参照。）に伝達されることで、制御手段１００から指示される指示信号に基づいてＸ軸移動手段３１、Ｙ軸移動手段３２、及び図示しない回転駆動手段が駆動され、所望のＸ座標位置、Ｙ座標位置、及び回転角度θになるようにチャックテーブル２８を制御することが可能である。
移動手段３０の側方には、枠体４が立設される。枠体４は、基台２上に配設される垂直壁部４ａ、及び垂直壁部４ａの上端部から水平方向に延びる水平壁部４ｂと、を備えている。枠体４の水平壁部４ｂの内部には、図示しないレーザー光線照射手段５０の光学系が内蔵されている。水平壁部４ｂの先端部下面には、レーザー光線照射手段５０の一部を構成する集光器５２が配設されている。
レーザー光線照射手段５０は、図３に示すように、レーザー光線ＬＢを発振するパルスレーザー光線発振器５１と、パルスレーザー光線発振器５１が発振したレーザー光線ＬＢの出力を調整するアッテネータ５３と、レーザー光線ＬＢの光路を任意の加工送り方向（Ｘ軸方向）に偏向制御する光偏向手段として少なくとも音響光学素子を含む第一の音響光学偏向手段５４と、レーザー光線ＬＢの光路を任意の割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に偏向制御する光偏向手段として少なくとも音響光学素子を含む第二の音響光学偏向手段５５と、第二の音響光学偏向手段５５からのレーザー光線ＬＢの光路の方向を変換する反射ミラー５６と、を備え、反射ミラー５６から反射されたレーザー光線ＬＢの光路を、ｆθレンズを備えた集光器５２に導くように構成されている。上記したパルスレーザー光線発振器５１、アッテネータ５３、第一の音響光学偏向手段５４、第二の音響光学偏向手段５５は、制御手段１００に接続され、制御手段１００から送信される指示信号に基づいてその作動が制御される。
第一の音響光学偏向手段５４に対し、制御手段１００から例えば５Ｖの電圧が印加され、図示しない音響光学素子に５Ｖに対応する周波数が印加された場合には、パルスレーザー光線発振器５１から発振されたレーザー光線ＬＢは、その光軸が図３においてＬＢａで示すように偏向され集光点Ｐａに集光される。また、第一の音響光学偏向手段５４に制御手段１００から例えば１０Ｖの電圧が印加され、該音響光学素子に１０Ｖに対応する周波数が印加された場合には、パルスレーザー光線発振器５１から発振されたレーザー光線ＬＢは、その光軸が図３においてＬＢｂで示すように偏向され、上記集光点Ｐａから図３において右方に所定量変位した集光点Ｐｂに集光される。さらに、第一の音響光学偏向手段５４に制御手段１００から例えば１５Ｖの電圧が印加され、該音響光学素子に１５Ｖに対応する周波数が印加された場合には、パルスレーザー光線発振器５１から発振されたレーザー光線ＬＢは、図３においてＬＢｃで示すように偏向され、上記集光点Ｐｂから図３においてさらに右方に所定量変位した集光点Ｐｃに集光される。第二の音響光学偏向手段５５は、上記した第一の音響光学偏向手段５４に対し、偏向方向が基板１０上の割り出し送り方向（Ｙ軸方向：図面に対して垂直な方向）である点でのみ相違し、それ以外は同様の動作をするように構成されている。このように、第一の音響光学偏向手段５４、及び第二の音響光学偏向手段５５によって偏向されるレーザー光線ＬＢは、印加される電圧に対応して加工送り方向（Ｘ軸方向）、割り出し送り方向（Ｙ軸方向）の所定の範囲において任意の位置に偏向させることができる。
制御手段１００は、コンピュータにより構成され、制御プログラムに従って演算を実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）と、検出した検出値、演算結果等を格納するための読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、入力インターフェース、及び出力インターフェースとを備えている。制御手段１００には、上記したレーザー光線照射手段５０のみならず、移動手段３０、撮像手段６０、及びプラズマ光検出手段７０等が接続され、各作動手段は、制御手段１００からの指示信号により制御可能に構成されている。
図１に戻り説明を続けると、撮像手段６０は、水平壁部４ｂの先端部下面において、集光器５２のＸ軸方向で隣接した位置に配設される。撮像手段６０は、可視光線により撮像する通常の撮像素子、被加工物を照明する照明手段、赤外線撮像素子、及び赤外線照射手段等を備え、撮像手段６０により撮像された画像情報は、制御手段１００に送信される。撮像手段６０は、レーザー加工を実施する際に、基板１０と集光器５２との位置合わせ（アライメント）を実施する際に使用されると共に、デバイス１２に形成された各電極パッド１２ａの位置を検出するために使用される。
プラズマ光検出手段７０の本体部は、枠体４の水平壁部４ｂに収容されており、プラズマ光検出手段７０の一部を構成するプラズマ受光手段７１が枠体４の水平壁部４ｂの先端部下面において、集光器５２のＸ軸方向で隣接した位置であって、撮像手段６０とは反対側の位置に取り付けられる。このプラズマ光検出手段７０は、図３に示すようにレーザー光線照射手段５０の集光器５２から照射されるレーザー光線ＬＢがチャックテーブル４０に保持された基板１０に照射されることによって発生するプラズマ光を受光するプラズマ受光手段７１と、プラズマ受光手段７１によって受光されたプラズマ光を第一の光路７２ａと第二の光路７２ｂに分岐するビームスプリッター７２と、第一の光路７２ａに配設され波長が第一の設定波長(基板１０の基板を形成するリチウムタンタレートが発する波長)の光のみを通過させる第一のバンドパスフィルター７３と、第一のバンドパスフィルター７３を通過した光を受光して光強度信号を出力する第一のホトデテクター７４と、第二の光路７２ｂに配設された方向変換ミラー７５と、方向変換ミラー７５によって方向変換された波長が第二の設定波長(電極パッド１２を形成する銅が発する波長)の光のみを通過させる第二のバンドパスフィルター７６と、第二のバンドパスフィルター７６を通過した光を受光して光強度信号を出力する第二のホトデテクター７７とを備えている。上記したプラズマ受光手段７１は、図示しない集光レンズと、該集光レンズを収容するレンズケースとからなっている。
上記した第一のバンドパスフィルター７３は、図示の実施形態においてはリチウムタンタレートから発せられる第一のプラズマ光の波長（６７０ｎｍ）のみを通過させるために波長が６６０〜６８０ｎｍの範囲の光を通過させるようになっている。また、上記した第二のバンドパスフィルター７６は図示の実施形態においては銅から発せられる第二のプラズマ光の波長（５１５ｎｍ）のみを通過させるために波長が５１０〜５２０ｎｍの範囲の光を通過させるようになっている。第一のホトデテクター７４、及び第二のホトデテクター７７は、受光した光強度に対応する電圧値の信号を制御手段１００に出力する。
本実施形態で使用されるレーザー加工装置１は概ね上記したように構成されており、上記したレーザー加工装置１を用い、基板１０に形成された各デバイス１２の電極パッド１２ａに対応する位置に、基板１０の裏面１０ｂ側から電極パッド１２ａに達する細孔（ビアホール）を形成するレーザー加工の実施形態について説明する。
基板１０は、上記したように、裏面１０ｂ側を上側にして環状のフレームＦに保護テープＴを介して支持されており、図２に示すレーザー加工装置１のチャックテーブル２８の吸着チャック４０上に保護テープＴ側を下にして載置する。そして、基板１０は、図示しない吸引手段を作動することにより、保護テープＴを介してチャックテーブル２８に吸引保持され、環状のフレームＦは、クランプ４２によって固定される。
上述したように基板１０を吸引保持したチャックテーブル２８は、Ｘ軸移動手段３１によって撮像手段６０の直下に位置付けられる。チャックテーブル２８が撮像手段６０の直下に位置付けられると、チャックテーブル２８に保持された基板１０に形成されている格子状の分割予定ライン１４がＸ軸方向とＹ軸方向に平行に位置付けられているか否かを確認して基板１０の方向を調整する。次いで、各デバイス１２に形成されている電極パッド１２ａの座標位置を検出し、レーザー光線ＬＢの照射位置を設定するアライメントを実施する。
上記アライメントが完了したならば、電極パッド１２ａに対応する裏面１０ｂからレーザー光線ＬＢを照射するレーザー光線照射工程を実施する。
（レーザー光線照射工程）
上記したように、アライメントを終えた状態で、レーザー光線照射工程を実施する。チャックテーブル２８に保持された基板１０の各デバイス１２、電極パッド１２ａの座標位置は、制御手段１００に記憶され管理されており、上記したアライメントが実施されることで、基板１０上の電極パッド１２ａを任意の位置に正確に位置付けることが可能になっている。
ここで、本実施形態におけるレーザー加工条件は、例えば、以下のように設定される。
レーザー光線の波長 ：３４３ｎｍ
繰り返し周波数 ：５０ｋＨｚ
平均出力 ：１．５Ｗ
パルスエネルギー ：３０μＪ
パルス幅 ：１０ｐｓ
スポット径 ：５０μｍ
上記したレーザー加工条件によって、当該レーザー光線照射工程によって照射されるレーザー光線のピークパワー密度は、１５０ＧＷ／ｃｍ２に調整されている。この設定において、第一の音響光学偏向手段５４、第二の音響光学偏向手段５５を適宜制御することにより、図４に示すが如く、基板１０の所定の電極パッド１２ａに対応する裏面１０ｂ側の位置からレーザー光線ＬＢを照射して細孔１６を形成する。
（検出工程）
上記したレーザー光線照射工程が実施されると共に、基板１０を構成するリチウムタンタレートから発せられる第一のプラズマ光と、電極パッド１２ａから発せられる第二のプラズマ光とを検出する検出工程を実施する。該検出工程について、以下に説明する。
検出工程では、上述したレーザー光線照射工程を実施している状態において、制御手段１００に対し、プラズマ検出手段７０の第一のホトデテクター７４、及び第二のホトデテクター７７から光強度信号が電圧値で出力される。図５には、第一プラズマ光の光強度を検出する第一のホトデテクター７４から出力される電圧値Ｖ（ＬＴ）と、第二のプラズマ光の光強度を検出する第二のホトデテクター７７から出力される電圧値Ｖ（Ｃｕ）とが、時間経過とともに示されている。図５において横軸は時間（Ｔ）を示し、縦軸は光強度に相当する電圧値（Ｖ）を示している。
図５に示すように、基板１０の裏面１０ｂから上記した電極パッド１２ａに対するレーザー光線ＬＢの照射を開始すると、基板１０にレーザー光線ＬＢが照射されることで第一のプラズマ光が発生し、第一のホトデテクター７４から出力される電圧値Ｖ（ＬＴ）が上昇し始め、所定の電圧値（例えば２．５Ｖ）に到達し、レーザー光線ＬＢが電極パッド１２ａに到達するまでは、略一定の値で推移する。その後、レーザー光線ＬＢが電極パッド１２ａに達することで、第一のホトデテクター７４によって出力される電圧値Ｖ（ＬＴ）が下降し始める。
（レーザー照射終了工程）
上記した検出工程によれば、第一のプラズマ光と、第二のプラズマ光の発生状態を検出することができる。この検出工程において第二のプラズマ光を検出することにより、レーザー光線ＬＢの照射を停止するレーザー照射終了工程を実施する。該レーザー照射終了工程について、より具体的に説明する。
レーザー光線ＬＢが電極パッド１２ａに達した場合、図５に示すように、第二のホトデテクター７７によって出力される電圧値Ｖ（Ｃｕ）が上昇し始める。しかし、上昇直後は、細孔１６が電極パッド１２ａに対して充分に貫通したとはいえず、細孔１６に導電性部材を埋設しても導通不良を起こすおそれがある。これに対処すべく、本実施形態では、細孔１６が電極パッド１２ａに対して充分な領域で達したことを検出するため、第二のホトデテクター７７から出力される電圧値Ｖ（Ｃｕ）に対する閾値Ｓ(例えば、１．０Ｖ）が設定されている。第二のホトデテクター７７から出力される電圧値Ｖ（Ｃｕ）と、この閾値Ｓとを比較して、電圧値Ｖ（Ｃｕ）が閾値Ｓを上回ったことが判定されたならば、細孔１６が電極パッド１２ａに充分な領域で達して、適正な細孔１６が形成されたと判断し、制御手段１００によって、レーザー光線照射手段５０に停止信号を出し、レーザー光線ＬＢの照射を終了させる。なお、閾値Ｓによる上記判定を行わず、レーザー光線照射工程をそのまま継続して実施すると、破線で示すように、電圧値Ｖ（Ｃｕ）はさらに上昇し、略一定の電圧値(例えば、２．５Ｖ）で推移する状態となる。しかし、ここまで上昇させてしまうと、電極パッド１２ａに貫通孔が開いてしまう恐れがあるため、閾値Ｓはこれよりも低い値に設定される。
上記したように、レーザー光線照射工程、検出工程、及びレーザー照射終了工程を、Ｘ軸送り手段３１によってチャックテーブル２８をＸ軸方向に加工送りしながら実施し、一つの電極パッド１２ａに対応して電極パッド１２ａに達する適正な細孔１６を形成する。次いで、Ｘ軸方向で隣接する次の電極パッド１２ａが集光器５２の直下のレーザー光線ＬＢの照射領域に位置付けられたか否かを判定し、上記と同様のレーザー光線照射工程、検出工程、及びレーザー照射終了工程を実施する。これを繰り返すことにより、Ｘ軸方向に配列された全ての電極パッド１２ａに対して細孔１６を形成する。Ｘ軸方向に配列された全ての電極パッド１２ａに対応する細孔１６を形成したならば、Ｙ軸移動手段３２を作動して、基板１０をＹ軸方向に割り出し送りして、Ｙ軸方向で隣接する電極パッド１２ａの列に対して、上記したのと同様の一連のレーザー加工を実施する。これらを繰り返すことにより、基板１０上に形成された全ての電極パッド１２ａに対応する適正な細孔１６を形成することができる。
上記したように、本実施形態では、上記したレーザー光線照射工程において、照射されるレーザー光線のピークパワー密度を、１５０ＧＷ／ｃｍ２に設定している。これは、本発明の技術思想により、該レーザー光線照射工程において照射されるレーザー光線のピークパワー密度を、１７５ＧＷ／ｃｍ２以下１００ＧＷ／ｃｍ２以上に設定する必要があるとの知見に基づくものであり、このようなピークパワー密度の条件を設定した根拠について、以下のように説明する。
本発明の発明者らは、電極パッド１２ａに対応して基板１０の裏面１０ｂからレーザー光線ＬＢを照射して適正な細孔１６を形成するための適正なレーザー光線のピークパワー密度をについて検討すべく、以下のような実験を行った。実験結果について、図６の表も参照しながら説明する。当該実験では、レーザー光線照射手段５０によって基板１０の裏面１０ｂから一つの電極パッド１２ａに対応させて照射される際のレーザー光線ＬＢのピークパワー密度を変更し、各ピークパワー密度に対応して得られる加工結果を図６に示す。なお、以下の各実験において変更を明示したパラメータ以外の加工条件は、上記した実施形態と同様の手順で、下記のレーザー加工条件(基礎条件）に沿って実施しており、以下の説明ではその余の加工手順、加工条件に関する説明は省略している。また、加工結果における「×」は加工が不良だったこと、「〇」は加工が良好になされたこと、「◎」は極めて良好な加工がなされたこと、を示すものである。加工結果の判断については、第二のプラズマ光を検出することによってレーザー光線ＬＢの照射を停止した際の電極パッド１２ａの状態に基づき判定した。
この実験において基準となるレーザー加工条件（基礎条件）は以下のとおりである。
パルスレーザー光線の波長 ：３４３ｎｍ
繰り返し周波数 ：５０ｋＨｚ（基準繰り返し周波数）
平均出力 ：３Ｗ
パルスエネルギー ：６０μＪ
パルス幅 ：１０ｐｓ
スポット径 ：５０μｍ
ピークパワー密度 ：３００ＧＷ／ｃｍ２
＜実験１＞
上記したレーザー加工条件（基礎条件：平均出力３Ｗ、パルスエネルギー６０μＪ、ピークパワー密度３００ＧＷ／ｃｍ２）に沿ってレーザー加工を実施し、第二のプラズマ光を検出することによりレーザー光線ＬＢの照射を停止した。その結果、電極パッド１２ａには穴が開いた(加工結果：×）。
＜実験２＞
上記したレーザー加工条件に対し、平均出力２．５Ｗ、パルスエネルギー５０μＪ、ピークパワー密度２５０ＧＷ／ｃｍ２に調整して、レーザー加工を実施し、第二のプラズマ光を検出することによりレーザー光線ＬＢの照射を停止した。その結果、電極パッド１２ａには穴が開いた(加工結果：×）。
＜実験３＞
上記したレーザー加工条件に対し、平均出力２Ｗ、パルスエネルギー４０μＪ、ピークパワー密度２００ＧＷ／ｃｍ２に調整して、レーザー加工を実施し、第二のプラズマ光を検出することによりレーザー光線ＬＢの照射を停止した。その結果、電極パッド１２ａに穴は開かなかったが、大きな凹みが見られた(加工結果：×）。
＜実験４＞
上記したレーザー加工条件に対し、平均出力１．７５Ｗ、パルスエネルギー３５μＪ、ピークパワー密度１７５ＧＷ／ｃｍ２に調整して、レーザー加工を実施し、第二のプラズマ光を検出することによりレーザー光線ＬＢの照射を停止した。その結果、電極パッド１２ａに僅かな凹みは見られたが、電極パッド１２ａに穴は開かなかった(加工結果：○）。
＜実験５＞
上記したレーザー加工条件に対し、平均出力１．５Ｗ、パルスエネルギー３０μＪ、ピークパワー密度１５０ＧＷ／ｃｍ２に調整して、レーザー加工を実施し、第二のプラズマ光を検出することによりレーザー光線ＬＢの照射を停止した。その結果、電極パッド１２ａに凹みは見られず、穴も開かなかった(加工結果：◎）。
＜実験６＞
上記したレーザー加工条件に対し、平均出力１．２５Ｗ、パルスエネルギー２５μＪ、ピークパワー密度１２５ＧＷ／ｃｍ２に調整して、レーザー加工を実施し、第二のプラズマ光を検出することによりレーザー光線ＬＢの照射を停止した。その結果、電極パッド１２ａに凹みは見られず、穴も開かなかった(加工結果：◎）。
＜実験７＞
上記したレーザー加工条件に対し、平均出力１Ｗ、パルスエネルギー２０μＪ、ピークパワー密度１００ＧＷ／ｃｍ２に調整して、レーザー加工を実施し、第二のプラズマ光を検出することによりレーザー光線ＬＢの照射を停止した。その結果、電極パッド１２ａに凹みは見られず、穴も開かなかったが、レーザー光線照射を停止するまでに実験５に対して、２倍以上の時間が掛かった(加工結果：○）。
＜実験８＞
上記したレーザー加工条件に対し、平均出力０．７５Ｗ、パルスエネルギー１５μＪ、ピークパワー密度７５ＧＷ／ｃｍ２に調整して、レーザー加工を実施したが、実用的な時間内に電極パッド１２ａに細孔１６が到達せず、第二のプラズマ光を検出できなかった(加工結果：×）。
＜結論＞
上記した実験結果（図６を参照）から、本発明者らは、レーザー光線照射工程において照射されるレーザー光線のピークパワー密度を、１７５ＧＷ／ｃｍ２以下１００ＧＷ／ｃｍ２以上に設定することによって、先に照射されたレーザー光線によって生じるプラズマ光に妨げられることなくレーザー光線ＬＢが基板１０に対して照射され、最新のプラズマ光を確実に検出することができ、その結果、細孔１６を適正に形成できることを見出した。さらに、レーザー光線照射工程において照射されるレーザー光線のピークパワー密度を、１５０ＧＷ／ｃｍ２以下１２５ＧＷ／ｃｍ２以上に設定することによって、電極パッド１２ａに凹みを生じさせることなく、電極パッド１２ａに細孔１６が至ったことをプラズマ光の検出により適切に判定し、さらに良質な細孔１６を形成できることも見出した。
上記した実施形態では、基板１０をリチウムタンタレートにより構成した例を示したが、本発明はこれらに限定されない。基板１０をシリコン、リチウムナイオベート（ＬＮ）、ガラス等、他の部材により構成することもできる。その場合は、基板１０として採用する物質に応じて第一のプラズマ光の波長も変化するため、これに対応すべくビームスプリッター７２、及び第一のバンドパスフィルター７３によって通過させる波長域を調整する。なお、電極パッド１２ａとしては銅が採用されることが一般的であるが、本発明は他の部材(例えば金等）により構成することを除外しない。その場合は、上記した第一のバンドパスフィルター７３と同様に、採用する金属に応じて第二のバンドパスフィルター７６によって通過させる波長を調整するとよい。
１：レーザー加工装置
１０：基板
１２：デバイス
１２ａ：電極パッド
１４：分割予定ライン
１６：細孔
２０：保持手段
２１：Ｘ軸方向可動板
２２：Ｙ軸方向可動板
２４：支柱
２６：カバー板
２８：チャックテーブル
３０：移動手段
４０：吸着チャック
４２：クランプ
５０：レーザー光線照射手段
５２：集光器
５４：第一の音響光学偏向手段
５５：第二の音響光学偏向手段
６０：撮像手段
７０：プラズマ検出手段
７１：プラズマ光受光手段
７２：ビームスプリッター
７２ａ：第一の光路
７２ｂ：第二の光路
７３：第一のバンドパスフィルター
７４：第一のホトデテクター
７６：第二のバンドパスフィルター
７７：第二のホトデテクター
１００：制御手段
本発明の発明者らは、電極パッド１２ａに対応して基板１０の裏面１０ｂからレーザー光線ＬＢを照射して適正な細孔１６を形成するための適正なレーザー光線のピークパワー密度について検討すべく、以下のような実験を行った。実験結果について、図６の表も参照しながら説明する。当該実験では、レーザー光線照射手段５０によって基板１０の裏面１０ｂから一つの電極パッド１２ａに対応させて照射される際のレーザー光線ＬＢのピークパワー密度を変更し、各ピークパワー密度に対応して得られる加工結果を図６に示す。なお、以下の各実験において変更を明示したパラメータ以外の加工条件は、上記した実施形態と同様の手順で、下記のレーザー加工条件(基礎条件）に沿って実施しており、以下の説明ではその余の加工手順、加工条件に関する説明は省略している。また、加工結果における「×」は加工が不良だったこと、「〇」は加工が良好になされたこと、「◎」は極めて良好な加工がなされたこと、を示すものである。加工結果の判断については、第二のプラズマ光を検出することによってレーザー光線ＬＢの照射を停止した際の電極パッド１２ａの状態に基づき判定した。

Claims (2)

  1. 電極パッドを備えたデバイスが表面に形成された基板の裏面にレーザー光線を照射して電極パッドに至る細孔を形成するレーザー加工方法であって、
    電極パッドに対応する裏面からパルス状のレーザー光線を照射するレーザー光線照射工程と、
    レーザー光線の照射によって基板に細孔が形成されると共に基板から発せられる第一のプラズマ光と電極パッドから発せられる第二のプラズマ光とを検出する検出工程と、
    該検出工程において、該第二のプラズマ光を検出した際、レーザー光線の照射を停止するレーザー照射終了工程と、
    を少なくとも含み、
    該レーザー光線照射工程において、照射されるレーザー光線のピークパワー密度を、１７５ＧＷ／ｃｍ２以下１００ＧＷ／ｃｍ２以上に設定するレーザー加工方法。
  2. 該レーザー光線照射工程において、照射されるレーザー光線のピークパワー密度を、１５０ＧＷ／ｃｍ２以下１２５ＧＷ／ｃｍ２以上に設定する請求項１に記載のレーザー加工方法。
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