TW202401540A - 雷射加工裝置 - Google Patents

Abstract

[課題]提供一種雷射加工裝置，其即使雷射光線的光點形狀為例如如橢圓形狀般歪斜的形狀，亦能加工成所期望的形狀。[解決手段]控制器包含：光點形狀記憶部，其記憶照射至被保持於卡盤台之晶圓之雷射光線的光點的形狀；以及加工形狀記憶部，其記憶應形成於被保持於卡盤台之晶圓之加工形狀的X座標Y座標。在將雷射光線的光點照射至被保持於卡盤台之晶圓時，基於光點的形狀與加工形狀的X座標Y座標，控制X軸光學掃描器及Y軸光學掃描器，以將光點的形狀的輪廓定位於加工形狀的X座標Y座標且在該X座標Y座標中之光點的切線與加工形狀的切線一致之方式，照射雷射光線。

Description

雷射加工裝置

本發明係關於一種雷射加工裝置，其將雷射光線照射至被加工物。

在正面形成有藉由交叉之多條分割預定線所劃分之IC、LSI等多個元件之晶圓係藉由切割裝置、雷射加工裝置而被分割成一個個元件晶片，經分割之元件晶片被利用於行動電話、個人電腦等電子設備。

又，亦進行在形成於元件晶片之電極墊的背面形成細孔，之後，將導電性構件埋設於該細孔而形成通孔，並在上下層積元件晶片，而謀求元件的高機能化，本發明申請人提出了一種技術，其將雷射光線照射至與元件晶片的電極墊對應之背面，而適當地形成細孔（參照專利文獻1）。 [習知技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利第6034030號公報。

[發明所欲解決的課題]8 在上述專利文獻1所記載之技術中，在檢測藉由從正面形成有元件之基板的背面照射雷射光線而發出之電漿光，且檢測藉由雷射光線抵達電極墊而發出之電漿光之情形中，藉由停止雷射光線的照射，而不會在電極墊開出非預期的通孔，可形成適當的細孔。

然而，發現到以下問題：有照射至被加工物之雷射光線的光點形狀未成為正圓例如成為橢圓形狀之情形，因在長軸方向的加工量變得比在短軸方向的加工量多，故即使沿著應形成的加工形狀亦即細孔的外緣照射雷射光線亦無法成為所期望的形狀而變得歪斜，使元件晶片的品質降低。此種問題並不受限於將如上述細孔般的內側作為不需要的區域而進行加工之情形，在將加工形狀的外側作為不需要的區域而進行加工之情形中亦會產生同樣的問題。

因此，本發明之目的為提供一種雷射加工裝置，其即使雷射光線的光點形狀為例如如橢圓形狀般歪斜的形狀，亦可加工成所期望的形狀。

[解決課題的技術手段] 若根據本發明，則提供一種雷射加工裝置，其具備：卡盤台，其具有保持被加工物且以X軸方向Y軸方向所規定之保持面；以及雷射光線照射單元，其將雷射光線照射至被保持於該卡盤台之該被加工物，並且，該雷射光線照射單元包含：雷射振盪器，其射出雷射光線；fθ透鏡，其將該雷射振盪器所射出之雷射光線聚光在被保持於該卡盤台之該被加工物；X軸光學掃描器，其配設於該雷射振盪器與該fθ透鏡之間，並將該雷射振盪器所射出之雷射光線引導至X軸方向；Y軸光學掃描器，其配設於該雷射振盪器與該fθ透鏡之間，並將該雷射振盪器所射出之雷射光線引導至Y軸方向；以及控制器，並且，該控制器包含：光點形狀記憶部，其記憶照射至被保持於該卡盤台之該被加工物之雷射光線的光點的形狀；以及加工形狀記憶部，其記憶應形成於被保持於該卡盤台之該被加工物之加工形狀的X座標Y座標，並且，在將該雷射光線照射至被保持於該卡盤台之該被加工物時，基於該光點的形狀與該加工形狀的X座標Y座標，該控制器控制該X軸光學掃描器與該Y軸光學掃描器，以將該光點的形狀的輪廓定位於該加工形狀的X座標Y座標且在該X座標Y座標中之該光點的切線與該加工形狀的切線一致之方式，照射該雷射光線。

較佳為，不需要該加工形狀的內側之情形，該光點被定位於該加工形狀的內側，不需要該加工形狀的外側之情形，該光點被定位於該加工形狀的外側。

[發明功效] 若根據本發明的雷射加工裝置，則即使雷射光線的光點的形狀為例如如橢圓形狀般歪斜的形狀，亦能加工成所期望的加工形狀，從而解決應形成的加工形狀變得歪斜之問題。藉此，例如可解決與電極墊對應而形成有細孔之元件晶片的品質降低之問題。

以下，針對本發明實施方式的雷射加工裝置，一邊參照附加圖式一邊詳細地進行說明。

在圖1中，表示本實施方式的雷射加工裝置1的整體立體圖。雷射加工裝置1具備：保持手段3，其配設於基台2上並包含卡盤台35，所述卡盤台35具有保持面36，所述保持面36保持圖示的被加工物亦即晶圓10且係以X軸方向Y軸方向所規定；以及雷射光線照射單元6，其將雷射光線照射至被保持於卡盤台35之晶圓10。

又，雷射加工裝置1具備：移動機構4，其包含使卡盤台35在X軸方向移動之X軸進給機構41及使卡盤台35在Y軸方向移動之Y軸進給機構42；框體5，其具備在基台2上立設於移動機構4的側方之垂直壁部5a及從垂直壁部5a的上端部在水平方向延伸之水平壁部5b；攝像單元7，其拍攝被保持於卡盤台35之晶圓10並執行對準；以及控制器100。在控制器100連接有省略圖示之輸入單元、顯示單元等。

如圖1所示，保持手段3包含：矩形狀的X軸方向可動板31，其在X軸方向移動自如地裝配於基台2；矩形狀的Y軸方向可動板32，其在Y軸方向移動自如地裝配於X軸方向可動板31；圓筒狀的支柱33，其固定於Y軸方向可動板32的上表面；以及矩形狀的蓋板34，其固定於支柱33的上端。在蓋板34配設有卡盤台35，所述卡盤台35通過形成於蓋板34上之長孔而往上方延伸。卡盤台35被構成為能藉由被容納於支柱33內之未圖示的旋轉驅動機構而旋轉。在卡盤台35的上表面形成有保持面36，所述保持面36係由具有透氣性之多孔質材料所構成且係以X軸方向Y軸方向所規定。保持面36藉由通過支柱33之流路而連接未圖示的吸引手段，在保持面36的周圍以等間隔配置有四個夾具37，所述四個夾具37係在後述之將晶圓10保持於卡盤台35時所使用。藉由使該吸引手段運作，而能將晶圓10吸引保持於卡盤台35的保持面36。

X軸進給機構41將馬達43的旋轉運動透過滾珠螺桿44而轉換成直線運動並傳遞至X軸方向可動板31，使X軸方向可動板31沿著一對導軌2a、2a而在X軸方向移動，所述一對導軌2a、2a係在基台2上沿著X軸方向配設。Y軸進給機構42將馬達45的旋轉運動透過滾珠螺桿46而轉換成直線運動並傳遞至Y軸方向可動板32，使Y軸方向可動板32沿著一對導軌31a、31a在Y軸方向移動，所述一對導軌31a、31a係在X軸方向可動板31上沿著Y軸方向配設。

在框體5的水平壁部5b的內部，容納有構成上述的雷射光線照射單元6之光學系統以及攝像單元7。在水平壁部5b的前端部底面側，配設有構成該雷射光線照射單元6的一部分且將雷射光線LB照射至晶圓10之聚光器61。作為攝像單元7，一般而言係使用藉由可見光而進行拍攝之普通的CCD攝影機，但在本實施方式中，採用可從晶圓10的背面10b拍攝形成於元件12的正面之電極墊之紅外線攝影機，並配設於相對於前述的聚光器61於X軸方向相鄰之位置。

在圖2中，揭示表示上述的雷射光線照射單元6的光學系統的一例之方塊圖。本實施方式的雷射光線照射單元6具備：雷射振盪器62，其射出雷射光線LB；衰減器63，其調整雷射振盪器62所射出之雷射光線LB的輸出；以及聚光器61，其包含fθ透鏡61a。在雷射振盪器62與fθ透鏡61a之間，配設有X軸光學掃描器64與Y軸光學掃描器65。X軸光學掃描器64將雷射光線LB引導至被保持於卡盤台35的保持面36之晶圓10的X軸方向，Y軸光學掃描器65將雷射光線LB引導至被保持於卡盤台35的保持面36之晶圓10的Y軸方向。更進一步，在Y軸光學掃描器65與聚光器61之間，配設有將雷射光線LB的光路變更至聚光器61側之反射鏡66。X軸光學掃描器64及Y軸光學掃描器65例如係由電流掃描器（Galvano scanner）所構成。此外，X軸光學掃描器64及Y軸光學掃描器65並未受限於上述的偏振掃描器，亦可為使用聲光元件（AOE）或繞射光學元件（DOE）者。

控制器100係藉由電腦所構成，並具備：中央運算處理裝置（CPU），其依循控制程式而進行運算處理；唯讀記憶體（ROM），其儲存控制程式等；能讀寫的隨機存取記憶體（RAM），其用於暫時地儲存運算結果等；輸入介面；以及輸出介面。控制器100連接：雷射光線照射單元6（X軸光學掃描器64、Y軸光學掃描器65）、攝像單元7、X軸進給機構41、Y軸進給機構42等。

在藉由上述之雷射光線照射單元6而將雷射振盪器62所振盪之雷射光線LB照射至被加工物亦即晶圓10時，能藉由控制器100而控制X軸光學掃描器64、Y軸光學掃描器65，且亦一併控制上述的X軸進給機構41及Y軸進給機構42，將卡盤台35定位於聚光器61的正下方，並將後述之雷射光線LB的光點S的中心位置精密地定位於被保持於卡盤台35之晶圓10的所期望的X座標Y座標位置並進行照射。

在圖3中，表示由矽所構成之晶圓10的立體圖，所述晶圓10係作為藉由本實施方式的雷射加工裝置1而施以雷射加工之被加工物。晶圓10係在正面10a形成有藉由交叉之多條分割預定線14所劃分之多個元件12之晶圓。如在圖3的上方放大表示晶圓10的正面10a的一部分般，在全部的元件12形成有多個電極墊（以下稱為「凸塊」）13。在本實施方式中，藉由雷射加工裝置1而與此多個凸塊13對應地從晶圓10的背面10b側形成抵達該凸塊13之細孔。

在藉由本實施方式的雷射加工裝置1而加工晶圓10時，如圖3所示，準備具有能容納晶圓10的開口Fa之環狀框架F，將晶圓10的背面10b朝向上方地容納於該開口Fa的中央，將晶圓10與環狀框架F黏貼於保護膠膜T而一體化。然後，如圖1所示，將被環狀框架F支撐之晶圓10載置於卡盤台35的保持面36並進行吸引保持，且藉由夾具37而進行固定。

如圖2、4所示，在雷射加工裝置1的控制器100配設有：光點形狀記憶部110，其記憶照射至被保持於卡盤台35之晶圓10之雷射光線LB的光點S的形狀（亦包含尺寸資訊）；加工形狀記憶部120，其記憶X座標Y座標（（x1,y1）～（xm,ym）），所述X座標Y座標規定出應形成於被保持於卡盤台35之晶圓10之加工形狀G的形狀；以及光點中心座標記憶部130，其記憶將雷射光線LB朝向晶圓10進行照射時的光點S的中心的X座標Y座標（（x1’,y1’）～（xm’,ym’））。

上述之本實施方式的光點形狀記憶部110所記憶之雷射光線LB的光點S的形狀及尺寸係藉由預先實驗所測量並記憶者，例如，如圖4所示，係長軸的尺寸為15μm且短軸的尺寸為10μm的橢圓形狀。又，加工形狀記憶部120所記憶之加工形狀G係規定出細孔的加工形狀者，所述細孔形成於：與形成於晶圓10的正面10a之元件12的凸塊13對應之位置的背面10b，並且，如圖4所示，加工形狀記憶部120所記憶之加工形狀G係直徑為100μm的正圓，並藉由將加工形狀G的預定的位置（例如中心）作為原點之X座標Y座標（（x1,y1）、（x2,y2）、（x3,y3）…（xm,ym））而被特定。此外，本實施方式的加工形狀G係將內側作為不需要的部分者，藉由將雷射光線LB的光點S定位於加工形狀G的內側之雷射加工，而從與凸塊13對應之位置的背面10b側形成抵達該凸塊13之細孔。

如圖5（a）所示，光點S的中心的X座標Y座標係基於上述之雷射光線LB的光點S的形狀及尺寸與加工形狀G的點P1～Pm的X座標Y座標所計算者，並在將光點S照射至被保持於卡盤台35之晶圓10時，以將光點S的輪廓定位於加工形狀G的預定的X座標Y座標且在該X座標Y座標中之光點S的切線與加工形狀G的切線一致之方式進行計算。此外，在圖5（a）中，表示將光點S1的輪廓定位於加工形狀G的點P1且在該點P1中之切線L與光點S1的切線一致的狀況。如此進行所計算出之光點S1～Sm的中心Sc1～Scm的X座標Y座標（x1’,y1’）、（x2’,y2’）、（x3’,y3’）…（xm’,ym’）被記憶於上述之光點中心座標記憶部130。

如由圖5（a）所理解，形成細孔之加工形狀G係由將點C作為中心之正圓所設定，相對於此，藉由光點S1～Sm的中心Sc1～Scm的X座標Y座標所形成之第一軌跡E1（以一點鏈線表示）因光點S的形狀為橢圓形狀故無法成為正圓，而成為在上下方向（Y軸方向）中被壓扁之略橢圓形狀。此外，在本實施方式中，照射至晶圓10上之橢圓形狀的光點S不論照射至任何位置，皆為在X軸方向形成短軸且在Y軸方向形成長軸之橢圓形狀。

本實施方式的雷射加工裝置1大致具備如同上述的構成，以下係針對其功能、作用進行說明。

若已準備基於圖3所說明之透過保護膠膜T而與環狀框架F一體化之晶圓10，則將晶圓10的背面10b朝向上方並載置於基於圖1所說明之雷射加工裝置1的卡盤台35，進行吸引保持，並藉由夾具37而進行固定。

接著，使X軸進給機構41、Y軸進給機構42運作，將晶圓10定位於攝像單元7的正下方。然後，藉由包含紅外線攝影機之攝像單元7而拍攝晶圓10，並進行檢測形成於晶圓10的正面10a之元件12及分割預定線14之對準。如上述，在形成於晶圓10之元件12的每一個形成有多個凸塊13，檢測與各凸塊13對應之位置座標，並記憶於控制器100。此外，在上述之對準中，不需直接檢測凸塊13的位置，只要預先記憶在元件12中形成凸塊13之位置，並特定元件12的位置及朝向，藉此亦可特定形成於該元件12之凸塊13的位置座標。

如上述，若已檢測出形成於元件12之凸塊13的位置座標，則使X軸進給機構41及Y軸進給機構42運作，將卡盤台35定位於聚光器61的正下方。接著，使雷射振盪器62運作，且根據基於上述之光點S的形狀及加工形狀G的X座標Y座標的資訊所計算出之光點S1～Sm的中心Sc1～Scm的X座標Y座標（x1’,y1’）～（xm’,ym’），而控制上述之雷射光線照射單元6的X軸光學掃描器64、Y軸光學掃描器65，並如圖5（a）所示，沿著加工形狀G將雷射光線LB的光點S定位於與凸塊13對應之晶圓10的背面10b的預定的位置並進行照射。此外，記憶於光點中心座標記憶部130之X座標Y座標係藉由控制器100而適當地轉換成卡盤台35上的X座標Y座標，並對上述的X軸光學掃描器64、Y軸光學掃描器65賦予指示訊號。

此外，實施上述之雷射加工時的雷射加工條件，例如如同以下般設定。 波長：343nm 重複頻率：50kHz 平均輸出：2W 脈衝能量：40μJ 脈衝寬度：10ps

在上述之雷射加工中，如圖5（a）所示，以光點S1～Sm的中心Sc1～Scm沿著以一點鏈線所表示之第一軌跡E1之方式照射雷射光線LB。藉此，以將該光點S輪廓定位於加工形狀G的X座標Y座標且在該加工形狀G的點P1～Pm的X座標Y座標中之切線與在該光點S的輪廓中之切線一致之方式施以雷射加工。重複實施此種雷射照射，藉此，藉由橢圓形狀的光點S而以正圓的加工形狀G形成細孔。此外，在本實施方式中，因加工形狀G的內側全部區域為不需要的區域，需要形成抵達晶圓10的正面10a側的上述凸塊13之細孔之加工，故亦對上述的第一軌跡E1的內側的區域重複實施雷射光線LB的照射，去除加工形狀G的內側整體直到抵達形成於正面10a側之凸塊13的深度為止。此外，該細孔是否抵達凸塊13，係如上述之專利文獻1所記載般，能藉由接收雷射光線LB抵達凸塊13時所發出之特有的電漿光而進行判斷，並能以藉由雷射光線LB所形成之細孔不會貫穿凸塊13之方式，適當地停止雷射光線LB的照射。對形成於晶圓10的全部元件12之每個凸塊13實施上述之雷射加工，從與凸塊13對應之背面10b側形成細孔。

若根據上述之實施方式，則即使雷射光線LB的光點S的形狀為例如如橢圓形狀般歪斜的形狀，亦能加工成所期望的加工形狀G，從而解決應形成的細孔的形狀變得歪斜、分割晶圓10所形成之元件晶片的品質降低之問題。

此外，本發明並未受限於上述之實施方式。在上述之實施方式中，雖形成不需要加工形狀G的內側之細孔，但例如亦可如圖5（b）所示，實施如以下般的加工：將加工形狀G的外側作為不需要的區域並去除，而留下加工形狀G的內側。此情形，控制器100的光點中心座標記憶部130所記憶之光點S1～Sn的中心Sc1～Scn的X座標Y座標係如圖5（b）所示，以相對於規定加工形狀G之點P1～Pn從加工形狀G的外側定位光點S的輪廓，且在規定加工形狀G點之P1～Pn的X座標Y座標中之切線與在該點P1～Pn中之光點S的切線一致之方式進行計算。如此進行所計算出之光點S1～Sn的中心Sc1～Scn的X座標Y座標被記憶於光點中心座標記憶部130，並沿著藉由該中心Sc1～Scn所規定出之第二軌跡E2（以一點鏈線表示）而實施雷射加工。

圖5（b）所示之實施方式的加工形狀G係以將點C作為中心之正圓所設定，相對於此，藉由照射至加工形狀G的外側之雷射光線LB的光點S1～Sn的中心Sc1～Scn所形成之第二軌跡E2因光點S的形狀為橢圓形狀故無法成為正圓，而成為在水平方向（X軸方向）中被壓扁之縱長的橢圓形狀。即便藉由此種實施方式，亦與前述之實施方式同樣地，即使雷射光線LB的光點S形狀為例如如橢圓形狀般歪斜的形狀，亦能加工成所期望的加工形狀G，從而解決應形成的加工形狀G無法成為想要的形狀而變得歪斜之問題。

再者，在上述之實施方式中雖表示加工形狀G為正圓的例子，但本發明並未受限於此，亦能以任意的形狀設定加工形狀G。

1:雷射加工裝置 2:基台 3:保持手段 31:X軸方向可動板 32:Y軸方向可動板 33:支柱 34:蓋板 35:卡盤台 36:保持面 37:夾具 4:移動機構 41:X軸進給機構 42:Y軸進給機構 5:框體 5a:垂直壁部 5b:水平壁部 6:雷射光線照射單元 61:聚光器 61a:fθ透鏡 62:雷射振盪器 63:衰減器 64:X軸光學掃描器 65:Y軸光學掃描器 66:反射鏡 7:攝像單元 10:晶圓 12:元件 13:凸塊（電極墊） 14:分割預定線 100:控制器 110:光點形狀記憶部 120:加工形狀記憶部 130:光點中心座標記憶部 E1:第一軌跡 E2:第二軌跡 F:環狀框架 G:加工形狀 S:光點 T:保護膠膜

圖1係雷射加工裝置的整體立體圖。 圖2係表示裝設於圖1所示之雷射加工裝置的雷射光線照射單元的概略之方塊圖。 圖3係表示被圖1的雷射加工裝置加工之晶圓之立體圖。 圖4係配設於圖1所示之雷射加工裝置之控制器的示意圖。 圖5係表示藉由圖1所示的雷射加工裝置而施以雷射加工時的加工形狀與光點的形狀之示意圖。

C:點

E1:第一軌跡

E2:第二軌跡

G:加工形狀

L:切線

P1:點

P2:點

P3:點

Pm:點

Pn:點

S1:光點

S2:光點

S3:光點

Sm:光點

Sn:光點

Sc1:中心

Sc2:中心

Sc3:中心

Scm:中心

Scn:中心

Claims (2)

1. 一種雷射加工裝置，其具備： 卡盤台，其具有保持被加工物且以X軸方向Y軸方向所規定之保持面；以及 雷射光線照射單元，其將雷射光線照射至被保持於該卡盤台之該被加工物， 該雷射光線照射單元包含： 雷射振盪器，其射出雷射光線； fθ透鏡，其將該雷射振盪器所射出之雷射光線聚光在被保持於該卡盤台之該被加工物； X軸光學掃描器，其配設於該雷射振盪器與該fθ透鏡之間，並將該雷射振盪器所射出之雷射光線引導至X軸方向； Y軸光學掃描器，其配設於該雷射振盪器與該fθ透鏡之間，並將該雷射振盪器所射出之雷射光線引導至Y軸方向；以及 控制器， 該控制器包含： 光點形狀記憶部，其記憶照射至被保持於該卡盤台之該被加工物之雷射光線的光點的形狀；以及 加工形狀記憶部，其記憶應形成於被保持於該卡盤台之該被加工物之加工形狀的X座標Y座標， 在將該雷射光線照射至被保持於該卡盤台之該被加工物時，基於該光點的形狀與該加工形狀的X座標Y座標，該控制器控制該X軸光學掃描器及該Y軸光學掃描器，以將該光點的形狀的輪廓定位於該加工形狀的X座標Y座標且在該X座標Y座標中之該光點的切線與該加工形狀的切線一致之方式，照射該雷射光線。
2. 如請求項1之雷射加工裝置，其中， 不需要該加工形狀的內側之情形，該光點被定位於該加工形狀的內側，不需要該加工形狀的外側之情形，該光點被定位於該加工形狀的外側。