JP6510829B2 - レーザー加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の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。

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デバイスを製造している。

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、積層された半導体デバイス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対応する裏面からレーザー光線を照射し、電極を埋設する貫通孔（ビアホール）を形成し、この貫通孔（ビアホール）に電極と接続する銅や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）。

特開２００８−６２２６１号公報

而して、上述したようにレーザー加工によって貫通孔（ビアホール）を形成するためには一か所（貫通口穿設位置）に複数のパルスレーザー光線を照射する必要があるため、パルスレーザー光線の繰り返し周波数を高くして生産性の向上を図ることが望ましい。
しかるに、高い繰り返し周波数で一か所にパルスレーザー光線を複数回照射すると、熱溜りクラックが発生してデバイスの品質を低下させるという問題がある。
本発明者の実験によると、貫通孔（ビアホール）を形成する際にクラックを発生させない最大の繰り返し周波数は、１０kHzであることが判った。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、クラックを発生させることなく複数の位置に孔を同時に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。

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ＸＹ平面で保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段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、を具備するレーザー加工装置であって、
該レーザー光線照射手段は、繰り返し周波数Ｍでパルスレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振手段と、該パルス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して該被加工物保持手段に保持された被加工物に照射する集光器と、該パルスレーザー光線発振手段と該集光器との間に配設されパルスレーザー光線を複数のＸ座標Ｙ座標に分散するパルス分散手段と、を具備し、
パルス分散手段は、該繰り返し周波数Ｍで発振されたパルスレーザー光線を反射するミラーを有し該繰り返し周波数Ｍより低い繰り返し周波数Ｍ１で揺動して(Ｍ／Ｍ１)個の座標にパルスレーザー光線を分散するスキャナーと、パルスレーザー光線を複数のＹ座標に分散するＹ座標分散手段と複数のＸ座標に分散するＸ座標分散手段とを具備し、
該Ｙ座標分散手段は、繰り返し周波数Ｍ１で揺動する主スキャナーと該繰り返し周波数Ｍ１の整数倍の繰り返し周波数で揺動してパルスレーザー光線を分散する補スキャナーを備え、該主スキャナーと該補スキャナーの繰り返し周波数の位相をずらせてパルスレーザー光線が照射されるＹ座標を特定し、
該Ｘ座標分散手段は、繰り返し周波数Ｍ１で揺動する主スキャナーと該繰り返し周波数Ｍ１の整数倍の繰り返し周波数で揺動してパルスレーザー光線を分散する補スキャナーを備え、該主スキャナーと該補スキャナーの繰り返し周波数の位相をずらせてパルスレーザー光線が照射されるＸ座標を特定する、レーザー加工装置が提供される

本発明によるレーザー加工装置は、ＸＹ平面で保持する被加工物保持手段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が、繰り返し周波数Ｍでパルスレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振手段と、該パルス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して被加工物保持手段に保持された被加工物に照射する集光器と、パルスレーザー光線発振手段と集光器との間に配設されパルスレーザー光線を複数のＸ座標Ｙ座標に分散するパルス分散手段とを具備し、パルス分散手段が繰り返し周波数Ｍで発振されたパルスレーザー光線を反射するミラーを有し繰り返し周波数Ｍより低い繰り返し周波数Ｍ１で揺動して(Ｍ／Ｍ１)個の座標にパルスレーザー光線を分散するスキャナーと、パルスレーザー光線を複数のＹ座標に分散するＹ座標分散手段と複数のＸ座標に分散するＸ座標分散手段とを具備し、該Ｙ座標分散手段は、繰り返し周波数Ｍ１で揺動する主スキャナーと該繰り返し周波数Ｍ１の整数倍の繰り返し周波数で揺動してパルスレーザー光線を分散する補スキャナーを備え、該主スキャナーと該補スキャナーの繰り返し周波数の位相をずらせてパルスレーザー光線が照射されるＹ座標を特定し、 該Ｘ座標分散手段は、繰り返し周波数Ｍ１で揺動する主スキャナーと該繰り返し周波数Ｍ１の整数倍の繰り返し周波数で揺動してパルスレーザー光線を分散する補スキャナーを備え、該主スキャナーと該補スキャナーの繰り返し周波数の位相をずらせてパルスレーザー光線が照射されるＸ座標を特定するので、被加工物に設定された座標に対応するＸ座標、Ｙ座標位置に連通孔を形成する際に、クラックを生じさせない最大の繰り返し周波数で複数の座標にパルスレーザー光線を同時に照射することができ、生産性が向上する。

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ブロック構成図。 図２に示すレーザー光線照射手段を構成するY座標分散手段を示すブロック構成図。 図３に示すY座標分散手段を構成する第１の補レゾナントスキャナーの繰り返し周波数Ｍ01（３０kHz）と、第２の補レゾナントスキャナーの繰り返し周波数Ｍ02（２０kHz）と、主レゾナントスキャナーの繰り返し周波数M1（１０kHz）、および各繰り返し周波数Ｍ01（３０kHz）とＭ02（２０kHz）およびM1（１０kHzを）合算した合算繰り返し周波数MYを示すグラフ。 図２に示すレーザー光線照射手段を構成するX座標分散手段を示すブロック構成図。 図５に示すX座標分散手段を構成する第１の補レゾナントスキャナーの繰り返し周波数M01（３０kHz）と、第２の補レゾナントスキャナーの繰り返し周波数M02（２０kHz）と、主レゾナントスキャナーの繰り返し周波数M1（１０kHz）、および各繰り返し周波数M01（３０kHz）とM02（２０kHz）およびM1（１０kHz）合算した合算繰り返し周波数MXを示すグラフ。 図３に示すY座標分散手段と図５に示すX座標分散手段とからなるパルス分散手段によってパルスレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線を照射する座標を示す説明図。 図１に示すレーザー加工装置に装備される制御手段のブロック構成図。 被加工物としての半導体ウエーハの斜視図。 図９に示す半導体ウエーハを環状のフレームに装着された粘着テープに貼着した状態を示す斜視図。 図１に示すレーザー加工装置によって実施されるレーザー加工工程の説明図。

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詳細に説明する。

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であるＸ軸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、基台２上に配設されたレーザー光線照射手段としてのレーザー光線照射ユニット４とを具備している。

上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上にＸ軸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Ｘ軸方向に移動可能に配設された第１の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上にＸ軸方向と直交する矢印Yで示す割り出し送り方向であるY軸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、被加工物をXY平面で保持する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の上面である保持面上に被加工物である例えば円形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、半導体ウエーハ等の被加工物を保護テープを介して支持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。

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Y軸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Ｘ軸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Ｘ軸方向に移動させるためのX軸方向移動手段３７を具備している。X軸方向移動手段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１の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿ってＸ軸方向に移動せしめられる。

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X軸方向位置を検出するためのX軸方向位置検出手段３７４を備えている。X軸方向位置検出手段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X軸方向位置検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bは、図示の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X軸方向位置を検出する。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X軸方向位置を検出することもできる。また、上記X軸方向移動手段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X軸方向位置を検出することもできる。

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、Y軸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Y軸方向に移動させるためのY軸方向移動手段３８を具備している。Y軸方向移動手段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Y軸方向に移動せしめられる。

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Y軸方向位置を検出するためのY軸方向位置検出手段３８４を備えている。Y軸方向位置検出手段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Y軸方向位置検出手段３８４の読み取りヘッド３８４bは、図示の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Y軸方向位置を検出する。なお、上記Y軸方向移動手段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Y軸方向位置を検出することもできる。また、上記Y軸方向移動手段３８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Y軸方向位置を検出することもできる。

上記レーザー光線照射ユニット４は、上記基台２上に配設された支持部材４１と、該支持部材４１によって支持され実質上水平に延出するケーシング４２と、該ケーシング４２に配設されたレーザー光線照射手段５と、ケーシング４２の前端部に配設されレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段５０を具備している。なお、撮像手段５０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後述する制御手段に送る。

上記レーザー光線照射手段５について、図２を参照して説明する。
レーザー光線照射手段５は、図２に示すようにパルスレーザー光線発振手段５１と、該パルスレーザー光線発振手段５１から発振されたパルスレーザー光線を集光してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射する集光器５２と、パルスレーザー光線発振手段５１と集光器５２との間に配設されパルスレーザー光線発振手段５１から発振されたパルスレーザー光線を複数のY座標およびX座標に分散するパルス分散手段６と、該パルス分散手段６によって分散されたパルスレーザー光線をX軸方向に偏向する光軸偏向手段９を具備している。パルスレーザー光線発振手段５１は、パルスレーザー光線発振器５１１と、これに付設された繰り返し周波数設定手段５１２とから構成されている。なお、パルスレーザー光線発振手段５１のパルスレーザー光線発振器５１１は、図示の実施形態においては波長が３５５nmのパルスレーザー光線LBを発振する。また、パルスレーザー光線発振手段５１が発振するパルスレーザー光線LBの繰り返し周波数Mは、図示の実施形態においては４０kHzに設定されている。上記集光器５２は、上記パルスレーザー光線発振手段５１から発振されY座標分散手段７とX座標分散手段８および光軸偏向手段９を介して導かれたパルスレーザー光線LBを集光するfθレンズからなる集光レンズ５２１を具備している。

上記パルスレーザー光線発振手段５１と集光器５２との間に配設されたパルス分散手段６は、図示の実施形態においてはパルスレーザー光線発振手段５１から発振されたパルスレーザー光線LBを複数のY座標に分散するY座標分散手段７と、該Y座標分散手段７によってY座標に分散されたパルスレーザー光線LBを複数のX座標に分散するX座標分散手段８とからなっている。Y座標分散手段７は、図３に示すように反射ミラー７１１を備えた第１の補レゾナントスキャナー７１と、反射ミラー７２１を備えた第２の補レゾナントスキャナー７２と、反射ミラー７３１を備えた主レゾナントスキャナー７３とを具備している。

上記第１の補レゾナントスキャナー７１は周波数設定器７１２によって設定される繰り返し周波数に対応して揺動し、第２の補レゾナントスキャナー７２は周波数設定器７２２によって設定される繰り返し周波数に対応して揺動し、主レゾナントスキャナー７３は周波数設定器７３２によって設定される繰り返し周波数に対応して揺動せしめられるように構成されている。周波数設定器７１２は第１の補レゾナントスキャナー７１の繰り返し周波数M01を３０kHzに設定し、周波数設定器７２２は第２の補レゾナントスキャナー７２の繰り返し周波数M02を２０kHzに設定し、周波数設定器７３２は主レゾナントスキャナー７３の繰り返し周波数M1を１０kHzに設定している。第１の補レゾナントスキャナー７１の繰り返し周波数M01と第２の補レゾナントスキャナー７２の繰り返し周波数M02は、主レゾナントスキャナー７３の繰り返し周波数M1の整数倍に設定されている。

上記繰り返し周波数M1で揺動する主レゾナントスキャナー７３は、パルスレーザー光線発振手段５１が繰り返し周波数Mで発振するパルスレーザー光線LBを（M／M1）個のY座標に分散する。図示の実施形態においてはパルスレーザー光線発振手段５１が発振するパルスレーザー光線LBの繰り返し周波数Mが４０kHzに設定され、主レゾナントスキャナー７３の繰り返し周波数M1が１０kHzに設定されているので、主レゾナントスキャナー７３は４個（４０／１０）のY座標に（１／４）×（１／１０k）秒毎に分散する。なお、主レゾナントスキャナー７３によって分散される４個のY座標の間隔は、図示の実施形態においては後述する被加工物である半導体ウエーハのデバイスに設けられたボンディングパッドのY座標の間隔に相当するように設定されている。

図３に示す実施形態におけるY座標分散手段７は以上のように構成されており、パルスレーザー光線発振手段５１から発振されたパルスレーザー光線LBが第１の補レゾナントスキャナー７１の反射ミラー７１１に入光する。第１の補レゾナントスキャナー７１の反射ミラー７１１に入光したパルスレーザー光線LBは、第２の補レゾナントスキャナー７２の反射ミラー７２１および主レゾナントスキャナー７３の反射ミラー７３１を介して出光せしめられる。
図４には、第１の補レゾナントスキャナー７１の繰り返し周波数M01（３０kHz）と、第２の補レゾナントスキャナー７２の繰り返し周波数M02（２０kHz）と、主レゾナントスキャナー７３の繰り返し周波数M1（１０kHz）、および各繰り返し周波数M01（３０kHz）とM02（２０kHz）およびM1（１０kHz）を合算した合算繰り返し周波数ＭYを示すグラフが示されている。図４において横軸は時間（１／１０k）秒であり、縦軸はY座標を表している。上記パルスレーザー光線発振手段５１から発振されたパルスレーザー光線LBは、主レゾナントスキャナー７３の反射ミラー７３１から（１／４）×（１／１０k）秒毎に合算した合算繰り返し周波数MYに対応したY座標に４個（I II III IV）出光される。なお、主レゾナントスキャナー７３の反射ミラー７３１から出光されるパルスレーザー光線LBの４個（I II III IV）のY座標は、主レゾナントスキャナー７３の繰り返し周波数M1（１０kHz）と第１の補レゾナントスキャナー７１の繰り返し周波数M01（３０kHz）および第２の補レゾナントスキャナー７２の繰り返し周波数M02（２０kHz）の位相をずらすことによって特定することができる。

次に、上記パルス分散手段６を構成するX座標分散手段８について、図５を参照して説明する。
X座標分散手段８は、図示の実施形態においては上記Y座標分散手段７を光軸を回転軸として９０度回動した状態で配設された構成であり、反射ミラー８１１を備えた第１の補レゾナントスキャナー８１と、反射ミラー８２１を備えた第２の補レゾナントスキャナー８２と、反射ミラー８３１を備えた主レゾナントスキャナー８３とを具備している。

上記第１の補レゾナントスキャナー８１は周波数設定器８１２によって設定される繰り返し周波数に対応して揺動し、第２の補レゾナントスキャナー８２は周波数設定器８２２によって設定される繰り返し周波数に対応して揺動し、主レゾナントスキャナー８３は周波数設定器８３２によって設定される繰り返し周波数に対応して揺動せしめられるように構成されている。周波数設定器８１２は第１の補レゾナントスキャナー８１の繰り返し周波数M01を３０kHzに設定し、周波数設定器８２２は第２の補レゾナントスキャナー８２の繰り返し周波数M02を２０kHzに設定し、周波数設定器８３２は主レゾナントスキャナー８３の繰り返し周波数M1を１０kHzに設定している。第１の補レゾナントスキャナー８１の繰り返し周波数M01と第２の補レゾナントスキャナー８２の繰り返し周波数M02は、主レゾナントスキャナー８３の繰り返し周波数M1の整数倍に設定されている。

上記繰り返し周波数M1で揺動する主レゾナントスキャナー８３は、パルスレーザー光線発振手段５１が繰り返し周波数Mで発振するパルスレーザー光線LBを（M／M1）個のX座標に分散する。図示の実施形態においてはパルスレーザー光線発振手段５１が発振するパルスレーザー光線LBの繰り返し周波数Mが４０kHzに設定され、主レゾナントスキャナー８３の繰り返し周波数M1が１０kHzに設定されているので、主レゾナントスキャナー８３は４個（４０／１０）のX座標に（１／４）×（１／１０k）秒毎に分散する。なお、主レゾナントスキャナー８３によって分散される４個のX座標の間隔は、図示の実施形態においては後述する被加工物である半導体ウエーハのデバイスに設けられたボンディングパッドのX座標の間隔に相当するように設定されている。

図５に示す実施形態におけるX座標分散手段８は以上のように構成されており、上記Y座標分散手段７から出光されたパルスレーザー光線LBが第１の補レゾナントスキャナー８１の反射ミラー８１１に入光する。第１の補レゾナントスキャナー８１の反射ミラー８１１に入光したパルスレーザー光線LBは、第２の補レゾナントスキャナー８２の反射ミラー８２１および主レゾナントスキャナー８３の反射ミラー８３１を介して出光せしめられる。
図６には、第１の補レゾナントスキャナー８１の繰り返し周波数M01（３０kHz）と、第２の補レゾナントスキャナー８２の繰り返し周波数M02（２０kHz）と、主レゾナントスキャナー８３の繰り返し周波数M1（１０kHz）、および各繰り返し周波数Ｍ01（３０kHz）とM02（２０kHz）およびM1（１０kHz）を合算した合算繰り返し周波数MXを示すグラフが示されている。図６において横軸は時間（１／１０k）秒であり、縦軸はX座標を表している。上記パルスレーザー光線発振手段５１から発振されたパルスレーザー光線LBは、主レゾナントスキャナー８３の反射ミラー８３１から（１／４）×（１／１０k）秒毎に合算した合算繰り返し周波数MXに対応したX座標に４個（I II III IV）出光される。なお、主レゾナントスキャナー８３の反射ミラー８３１から出光されるパルスレーザー光線LBの４個（I II III IV）のX座標は、主レゾナントスキャナー８３の繰り返し周波数M1（１０kHz）と第１の補レゾナントスキャナー８１の繰り返し周波数M01（３０kHz）および第２の補レゾナントスキャナー８２の繰り返し周波数M02（２０kHz）の位相をずらすことによって特定することができる。

上述したY座標分散手段７およびX座標分散手段８とからなるパルス分散手段６は以上のように構成され、パルスレーザー光線発振手段５１から発振されたパルスレーザー光線LBを光軸偏向手段９および集光器５２を介して（１／１０k）秒毎に図７に示すXY座標に４個（I II III IV）照射する。

図２に戻って説明を続けると、光軸偏向手段９は、図示の実施形態においてはガルバノスキャナー９１からなっている。このガルバノスキャナー９１を実線で示す位置から破線で示す位置まで変位させることにより、パルスレーザー光線を実線で示す位置から破線で示す位置までX軸方向に偏向して集光器５２の集光レンズ５２１に導く。従って、ガルバノスキャナー９１の実線で示す位置から破線で示す位置までの変位速度をチャックテーブル３６の図２において左方への移動速度と同期させることにより、チャックテーブル３６の図２において左方へ加工送りした状態で図2に示す実施形態において実線および破線で示す照射位置に連続してパルスレーザー光線を照射することができる。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、図８に示す制御手段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、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、入力インターフェース１０４および出力インターフェース１０５とを備えている。制御手段１０の入力インターフェース１０４には、上記X軸方向位置検出手段３７４、Y軸方向位置検出手段３８４、撮像手段５０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１０５からは、上記X軸方向移動手段３７、Y軸方向移動手段３８、レーザー光線照射手段５のパルスレーザー光線発振手段５１、パルス分散手段６のY座標分散手段７を構成する第１の補レゾナントスキャナー７１の周波数を設定する周波数設定器７１２、第２の補レゾナントスキャナー７２の周波数を設定する周波数設定器７２２、主レゾナントスキャナー７３の周波数を設定する周波数設定器７３２、パルス分散手段６のX座標分散手段８を構成する第１の補レゾナントスキャナー８１の周波数を設定する周波数設定器８１２、第２の補レゾナントスキャナー８２の周波数を設定する周波数設定器８２２、主レゾナントスキャナー８３の周波数を設定する周波数設定器８３２、光軸偏向手段９としてのガルバノスキャナー９１等に制御信号を出力する。

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９には、上述したレーザー加工装置によって加工される被加工物としての半導体ウエーハ２０の斜視図が示されている。図１０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、表面２０ａに複数の分割予定ライン２０１が格子状に形成されているとともに、該複数の分割予定ライン２０１によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス２０２が形成されている。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４個のボンディングパッド２０３が形成されている。この４個のボンディングパッド２０３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。この４個のボンディングパッド２０３に対応する位置にそれぞれ裏面２０bからボンディングパッド２０３に達する連通孔（ビアホール）が形成される。各デバイス２０２における４個のボンディングパッド２０３の座標は、設計値のデータが上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納されている。なお、デバイス２０２における４個のボンディングパッド２０３の座標に対応して、図示の実施形態における上記Y座標分散手段７およびX座標分散手段８からなるパルス分散手段６は、出光する４個（I II III IV）のパルスレーザー光線のXY座標を設定している。

上述した半導体ウエーハ２０の４個のボンディングパッド２０３に対応する位置に裏面２０bからそれぞれのボンディングパッドに達する連通孔（ビアホール）を形成するには、図１０に示すように環状のフレームFの内側開口部を覆うように外周部が装着された粘着テープTの表面に半導体ウエーハ２０の表面２０ａを貼着する。なお、粘着テープTは、図示の実施形態においては塩化ビニール(ＰＶＣ)シートによって形成されている。

上述した被加工物支持工程を実施したならば、図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル３６上に半導体ウエーハ２０の粘着テープ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２０を粘着テープTを介してチャックテーブル３６上に吸引保持する（被加工物保持工程）。従って、チャックテーブル３６に粘着テープTを介して保持された半導体ウエーハ２０は、裏面２０bが上側となる。なお、半導体ウエーハ２０を粘着テープTを介して支持した環状のフレームFは、チャックテーブル３６に配設されたクランプ３６２によって固定される。

上述した被加工物保持工程を実施したならば、X軸方向移動手段３７を作動して半導体ウエーハ２０を吸引保持したチャックテーブル３６を撮像手段５０の直下に位置付ける。チャックテーブル３６が撮像手段５０の直下に位置付けられると、撮像手段５０および制御手段１０によって半導体ウエーハ２０のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段５０および制御手段１０は、半導体ウエーハ２０の所定方向に形成されている分割予定ライン２０１に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５の集光器５２との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する。このとき、半導体ウエーハ２０の分割予定ライン２０１が形成されている表面２０ａは下側に位置しているが、撮像手段５０が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成された撮像手段を備えているので、裏面２０ｂから透かして分割予定ライン２０１を撮像することができる。

以上のようにしてチャックテーブル３６上に保持された半導体ウエーハ２０に形成されている分割予定ラインを検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、図１１で示すようにチャックテーブル３６をレーザー光線照射手段５の集光器５２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の分割予定ライン２０１と分割予定ライン２０１との間のデバイス２０２の中間位置を集光器５２の直下に位置付ける。そして、集光器５２から照射されるパルスレーザー光線の集光点を半導体ウエーハ２０の裏面（上面）付近に位置付ける。レーザー光線照射手段５のパルスレーザー光線発振手段５１とパルス分散手段６および光軸偏向手段９としてのガルバノスキャナー９１を作動するとともに、X軸方向移動手段３７を作動してチャックテーブル３６を図１１において矢印Ｘ１で示す方向に所定の移動速度で移動せしめる。なお、Y座標分散手段７およびX座標分散手段８とからなるパルス分散手段６から出光される４個（I II III IV）のパルスレーザー光線のXY座標は、半導体ウエーハ２０に形成されたデバイス２０２における４個のボンディングパッド２０３の座標に対応して設定されているので、４個のボンディングパッド２０３と対応する位置にパルスレーザー光線発振手段５１から発振されたパルスレーザー光線が照射される。そして、チャックテーブル３６が所定量移動する間にガルバノスキャナー９１が上述したように作動することにより、４個のボンディングパッド２０３と対応する位置にそれぞれパルスレーザー光線が所定パルス数照射され、半導体ウエーハ２０に４個のボンディングパッド２０３に達する連通孔（ビアホール）が形成される。このようにして、X軸方向の同列の形成された全てのデバイス２０２に設けられた４個のボンディングパッド２０３に対応した位置に連通孔（ビアホール）を形成するレーザー加工工程を実施する。このレーザー加工工程を半導体ウエーハ２０に形成された全てのデバイス２０２に設けられた４個のボンディングパッド２０３に対応した位置に実施する。

上記レーザー加工工程は、以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の光源 ：ＹＶＯ４レーザーまたはＹＡＧレーザー
波長 ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数 ：４０ｋＨｚ
平均出力 ：４Ｗ
集光スポット径 ：φ１０μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒
第１の補レゾナントスキャナーの繰り返し周波数 ：３０ｋＨｚ
第２の補レゾナントスキャナーの繰り返し周波数 ：２０ｋＨｚ
主レゾナントスキャナーの繰り返し周波数 ：１０ｋＨｚ

以上のように、図示の実施形態におけるレーザー加工装置においては、半導体ウエーハ２０に形成されたデバイス２０２に設けられた複数のボンディングパッド２０３の座標に対応するX座標、Y座標位置に連通孔（ビアホール）を形成する際に、クラックを生じさせない最大の繰り返し周波数（１０ｋＨｚ）で複数の座標にパルスレーザー光線を同時に照射することができ、生産性が向上する。

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：X軸方向移動手段
３８：Y軸方向移動手段
４：レーザー光線照射ユニット
５：レーザー光線照射手段
５１：パルスレーザー光線発振手段
５２：集光器
６：パルス分散手段
７：Y座標分散手段
７１：第１の補レゾナントスキャナー
７２：第２の補レゾナントスキャナー
７３：主レゾナントスキャナー
８：X座標分散手段
８１：第１の補レゾナントスキャナー
８２：第２の補レゾナントスキャナー
８３：主レゾナントスキャナー
９：光軸偏向手段
１０：制御手段
２０：半導体ウエーハ

Claims (1)

1. 被加工物をＸＹ平面で保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段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、を具備するレーザー加工装置であって、
   該レーザー光線照射手段は、繰り返し周波数Ｍでパルスレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振手段と、該パルス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して該被加工物保持手段に保持された被加工物に照射する集光器と、該パルスレーザー光線発振手段と該集光器との間に配設されパルスレーザー光線を複数のＸ座標Ｙ座標に分散するパルス分散手段と、を具備し、
   パルス分散手段は、該繰り返し周波数Ｍで発振されたパルスレーザー光線を反射するミラーを有し該繰り返し周波数Ｍより低い繰り返し周波数Ｍ１で揺動して(Ｍ／Ｍ１)個の座標にパルスレーザー光線を分散するスキャナーと、パルスレーザー光線を複数のＹ座標に分散するＹ座標分散手段と複数のＸ座標に分散するＸ座標分散手段とを具備し、
   該Ｙ座標分散手段は、繰り返し周波数Ｍ１で揺動する主スキャナーと該繰り返し周波数Ｍ１の整数倍の繰り返し周波数で揺動してパルスレーザー光線を分散する補スキャナーを備え、該主スキャナーと該補スキャナーの繰り返し周波数の位相をずらせてパルスレーザー光線が照射されるＹ座標を特定し、
   該Ｘ座標分散手段は、繰り返し周波数Ｍ１で揺動する主スキャナーと該繰り返し周波数Ｍ１の整数倍の繰り返し周波数で揺動してパルスレーザー光線を分散する補スキャナーを備え、該主スキャナーと該補スキャナーの繰り返し周波数の位相をずらせてパルスレーザー光線が照射されるＸ座標を特定する、レーザー加工装置。