TWI390611B - 雷射束處理機 - Google Patents

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Description

雷射束處理機
本發明係有關於一種用來在一工件上形成複數個穿孔(via hole)的雷射束處理機。
在半導體元件的製程中，複數個區域被所謂的"街道(street)"的分割線區隔開來，這些街道被安排成在一大致圓盤狀的半導體晶圓的正面上的一晶格圖案，且一元件，譬如IC或LSI，被形成在每一個被區隔開來的區域內。半導體晶片係藉由沿著該等街道切割該半導體晶圓將該半導體晶圓分為形成有該元件的區域而被製成的。
一種用來連接一層一層被堆疊起來之複數個半導體晶片的電極之模組結構被揭示於日本專利申請案第JP－A2003－163323號中。此模組結構是一種在一半導體晶圓上的通孔係被形成在形成有電極的位置處且一用來連接電極之導電性物質，譬如鋁，被埋設在通孔內的結構。
上述在半導體晶圓內的通孔大體上是用一鑽子來形成的。因此，形成於半導體晶圓上的該等通孔的直徑為100至300微米，這些通孔的鑽設降低了生產率。
為了解決上述問題，本案申請人在日本專利申請案第JP－A2006－247674號中提出了一種雷射束處理機其可有效率地在一工件上，譬如一半導體晶圓上，形成通孔。此雷射束處理機包含一夾頭台用來固持一工件，一處理進給量偵測機構用來偵測固持該工件之該夾頭台相對於一雷射束施用機構的處理進給量，一記憶體機構用來儲存將被形成在該工件上之通孔的X及Y座標值，及一控制機構用來根據儲存在該記憶體機構內之通孔的X與Y座標值及來自該處理進給量偵測機構的偵測訊號來控制該雷射束施用機構。當一將被形成該工件上的通孔的X與Y座標值的點到達該雷射束輸用機構的一聚光器的正下方的位置時，一雷射束的脈衝即被形成用以被施用。
然而，為了要在工件上形成一通孔，一雷射束脈衝必需要被施用在同一位置上許多次。當使用上述的雷射束處理機時，該工件必需被移動複數次，其在生產效率上來說並不是一直都是令人滿意的。
又，將該工件只移動於處理進給方向上而無需將工件移動(指標饋進)於與該處理進給方向(X軸方向)垂直之指標進給方向(Y軸方向)就可形成複數個溝槽於該工件上是所想要的。
本發明的一個目的為提供一種雷射束處理機其可有效率地在一工件上，譬如一半導體晶圓或類此者上，形成通孔並能夠藉由將該工件只移動於該處理進給方向上來形成複數個溝槽。
為了要達成上述目的，一依據本發明的雷射束處理機被提供，其包含一夾頭台用來固持一工件，一雷射束施用機構用來施用一雷射束至被固持於該夾頭台的工件上，一處理進給機構用來將該夾頭台及該雷射束施用機構相對於彼此移動於一處理進給方向(X軸方向)上，及一指標進給機構用來將該夾頭台及該雷射束施用機構相對於彼此移動於一垂直於該處理進給方向(X軸方向)的指標進給方向(Y軸方向)上，其中該雷射束施用機構包含一雷射振盪機構用來振盪一雷射束，一第一聲光偏斜機構用來將被該雷射束振盪機構所振盪的一雷射束的光軸偏斜於該處理進給方向(X軸方向)上，及一第二聲光偏斜機構用來將被該雷射束振盪機構所振盪的一雷射束的光軸偏斜於該指標進給方向(Y軸方向)上。
上述該第一聲光偏斜機構包含一第一聲光裝置用來將被該雷射束振盪機構所振盪的一雷射束的光軸偏斜於該處理進給方向(X軸方向)上，一第一RF振盪器用來施加RF至該第一聲光裝置及一第一偏斜角度調整機構用來調整該第一RF振盪器的RF輸出的頻率；及上述該第二聲光偏斜機構包含一第二聲光裝置用來將被該雷射束振盪機構所振盪的一雷射束的光軸偏斜於該指標進給方向(Y軸方向)上，一第二RF振盪器用來施加RF至該第二聲光裝置及一第二偏斜角度調整機構用來調整該第二RF振盪器的RF輸出的頻率。
上述該第一聲光偏斜機構包含一第一輸出調整機構用來調整該第一RF振盪器的RF輸出的振幅，及上述該第二聲光偏斜機構包含一第二輸出調整機構用來調整該第二RF振盪器的RF輸出的振幅。
該雷射束處理機進一步包含一處理進給量偵測機構用來偵測該夾頭台相對於該雷射束施用機構的處理進給量，一指標進給量偵測機構用來偵測該夾頭台相對於該雷射束施用機構的指標進給量，一記憶體機構用來儲存該工件上將被處理的一個區域的X及Y座標值，及一控制機構用以根據儲存在該記憶體機構內之X及Y座標值及來自該處理進給量偵測機構與該指標進給量偵測機構的偵測訊號來控制該第一聲光偏斜機構及該第二聲光偏斜機構。
在依據本發明的雷射束處理機中，因為該控制機構根據來自該處理進給量偵測機構的偵測訊號來控制該第一聲光偏斜機構，用以將被該雷射束振盪機構所振盪的一雷射束的光軸偏斜於該處理進給方向(X軸方向)上，所以即使是在該被固持在該夾頭台上的工件被移動於該處理進給方向上的情況下，該脈衝雷射束的複數個脈衝仍可被施用至一預定的位置，藉此可有效率地形成通孔。
在依據本發明的雷射束處理機中，因為一脈衝雷射束的光軸因啟用該雷射束施用機構的該第二聲光偏斜機構而被偏斜於該指標進給方向(Y軸方向)上以施加脈衝雷射束於該工件上，所以只需要將該工件移動於該處理進給方向上而無需將工件移動於指標進給方向上就可將複數個溝槽形成在該工件上或可在該工件上實施X軸方向上與Y軸方向上的二維度(2D)處理。
一種依據本發明建構之雷射束處理機將於下文中參照附圖加以詳細說明。
圖1為依據本發明建構之一雷射束處理機的立體圖。圖1中之該雷射束處理機包含一固定不動的底座2，一夾頭台結構3用來固持一工件，該夾頭台結構3以一種它可以移動於由箭頭X所標示之處理進給方向(X軸方向)的方式被安裝在該固定不動的底座2上，一雷射束施用單元支撐結構4，它以一種可移動於垂直於由箭頭X所標示的方向(X軸方向)之由箭頭Y所標示的指標進給方向(Y軸方向)的方式被安裝在該固定不動的底座2上，及一雷射束施用單元5，它以一種可移動於由箭頭Z所標示的方向(Z軸方向)上的方式被安裝在該雷射束施用單元支撐結構4上。
上述的夾頭台結構3包含一對導軌31及31其被安排在該固定不動的底座2上且被安排成彼此平行於由箭頭X所標示之處理進給方向(X軸方向)上，一第一滑塊32其以一種它可移動於由箭頭X所標示之處理進給方向(X軸方向)的方式被安裝在導軌31及31上，一第二滑塊33其以一種它可以移動於由箭頭Y所標示的指標進給方向(Y軸方向)上的方式被安裝在該第一滑塊32上，一覆蓋台35其藉由一圓柱形件34而被支撐在該第二滑塊33上，及一夾頭台36作為一工件固持機構。該夾頭台36包含一由多孔材質製成的吸附夾頭361，且一工件，譬如一圓盤形半導體晶圓，透過一未示出之吸附機構而被固持在該吸附夾頭361上。如上文所述地建構之該夾頭台36被一安裝在該圓柱形件34內之脈衝馬達(未示出)轉動。該夾頭台36上設有夾鉗362用來固定一將於下文中描述的環狀架。
上述的第一滑塊32在其底面上具有一對將被導引的溝槽321及321其可被安裝到上述的導軌對31及31上，及在其頂面上具有一對導軌322及322，該對導軌被形成為彼此平行於由箭頭Y所標示的指標進給方向(Y軸方向)上。如上文所述地建構之該第一滑塊32可藉由把將被導引的溝槽對321及321安裝到導軌對31及31上而沿著導軌對31及31移動於由箭頭X所標示之處理進給方向(X軸方向)上。在此所示的實施例中之該夾頭台結構3包含一處理進給機構37用來將該第一滑塊32沿著該對導軌31及31移動於由箭頭X所標示之處理進給方向(X軸方向)上。該處理進給機構37具有一公螺桿371其被安排在該對導軌31及31之間且與之平行，及一驅動源，譬如一脈衝馬達372，用來轉動驅動該公螺桿371。該公螺桿371的一端被可轉動地支撐在一固定於該固定不動的底座2上之軸承塊373上，且其另一端則傳動耦接至該脈衝馬達372的輸出軸。該公螺桿371被旋入一形成在一由該第一滑塊32的中央部分的底面突伸出之母螺塊(未示出)的螺紋穿孔內。因此，藉由用該脈衝馬達372來將該公螺桿371驅動於正常方向上或相反方向上，該第一滑塊32可沿著導軌31及31被移動於由箭頭X所標示之處理進給方向(X軸方向)上。
在此所示的實施例中之該雷射束處理機具有一處理進給量偵測機構374用來偵測該夾頭台36的處理進給量。該處理進給量偵測機構374是由一沿著導軌31設置之直線式刻度尺374a及一安裝在該第一滑塊32上且與該第一滑塊32一起沿著該直線式刻度尺374a移動的讀取頭374b所組成。此處理進給量偵測機構374的該讀取頭374b每1.0微米提供一脈衝訊號給一稍後加以說明之控制機構。該控制機構藉由計數輸入脈衝訊號來偵測該夾頭台36的處理進給量。當該脈衝馬達372被用作為該處理進給單元37的驅動源時，該夾頭台36的處理進給量可藉由計數該控制機構(稍後將加以描述)輸出一驅動訊號至該脈衝馬達372的驅動脈衝來加以偵測。當使用一伺服馬達來作為該處理進給機構37的驅動源時，一由一轉動編碼器輸出之用來偵測該伺服馬達的迴轉的脈衝訊號被供應至該控制機構，該控制機構計數輸入脈衝訊號來偵測該夾頭台36的處理進給量。
該第二滑塊33的底面具有一對可被導引的溝槽331及331其將被安裝到該第一滑塊32的頂面的導軌對322及322上且在該可被導引的溝槽331及331分別被安裝到導軌對322及322上時該第二滑塊33可移動於由箭頭Y所標示的指標進給方向(Y軸方向)上。在此所示的實施例中之該夾頭台結構3具有一第一指標進給機構38用來將該第二滑塊33沿著設在該第一滑塊32上的導軌對322及322移動於由箭頭Y所標示的指標進給方向(Y軸方向)上。該第一指標進給機構38包含一公螺桿381其被安排在該對導軌322及322之間且與之平行，及一驅動源，譬如一脈衝馬達382，用來轉動驅動該公螺桿381。該公螺桿381的一端被可轉動地支撐在一固定於該第一滑塊32的頂面上之軸承塊383上，且其另一端則傳動耦接至該脈衝馬達382的輸出軸。該公螺桿381被旋入一形成在一由該第二滑塊33的中央部分的底面突伸出之母螺塊(未示出)的螺紋穿孔內。因此，藉由用該脈衝馬達382來將該公螺桿381驅動於正常方向上或相反方向上，該第二滑塊33可沿著導軌322及322被移動於由箭頭Y所標示的指標進給方向(Y軸方向)上。
在此所示的實施例中之該雷射束處理機具有一第一指標進給量偵測機構384用來偵測該第二滑塊33的指標進給量。該第一指標進給量偵測機構384是由一沿著導軌322設置之直線式刻度尺384a及一安裝在該第二滑塊33上且與該第二滑塊33一起沿著該直線式刻度尺384a移動的讀取頭374b所組成。此第一指標進給量偵測機構384的該讀取頭384b每1.0微米提供一脈衝訊號給一稍後加以說明之控制機構。該控制機構藉由計數輸入脈衝訊號來偵測該夾頭台36的指標進給量。當該脈衝馬達382被用作為該第一指標進給機構38的驅動源時，該夾頭台36的指標進給量可藉由計數該控制機構(稍後將加以描述)輸出一驅動訊號至該脈衝馬達382的驅動脈衝來加以偵測。當使用一伺服馬達來作為該第一指標進給機構38的驅動源時，一由一轉動編碼器輸出之用來偵測該伺服馬達的迴轉的脈衝訊號被供應至該控制機構，該控制機構計數輸入脈衝訊號來偵測該夾頭台36的指標進給量。
該雷射束施用單元支撐結構4包含一對安裝在該固定不動的底座2上且被安排成彼此平行於由箭頭Y所標示的指標進給方向(Y軸方向)上的導軌41及41及一可活動的支撐底座42其以一種可移動於由箭頭Y所標示的方向上的方式安裝在該對導軌41及41上。此可活動的支撐底座42包含一可活動的支撐部分421其可活動地安裝在該對導軌41及41上及一安裝部分422其安裝在該可活動的支撐部分421上。該安裝部分422的一側面上設有一對導軌423及423它們彼此平行地延伸於由箭頭Z所標示的方向(Z軸方向)上。在此所示的實施例中的該雷射束施用單元支撐結構4包含一第二指標進給機構43用來將該可活動的支撐底座42沿著導軌對41及41移動於由箭頭Y所標示的指標進給方向(Y軸方向)上。該第二指標進給機構43包含一公螺桿431其被安排在該對導軌41及41之間且與之平行，及一驅動源，譬如一脈衝馬達432，用來轉動驅動該公螺桿431。該公螺桿431的一端被可轉動地支撐在一固定於該固定不動的底座2上之軸承塊(未示出)上，且其另一端則傳動耦接至該脈衝馬達432的輸出軸。該公螺桿431被旋入一形成在一由該可活動的支撐底座42的可活動的支撐部分421的中心部分底面突伸出之母螺塊(未示出)的螺紋穿孔內。因此，藉由用該脈衝馬達432來將該公螺桿431驅動於正常方向上或相反方向上，該可活動的支撐底座42可沿著導軌41及41被移動於由箭頭Y所標示的指標進給方向(Y軸方向)上。
在此所示的實施例中之該雷射束處理機具有一第二指標進給量偵測機構433用來偵測該可活動的支撐底座42的指標進給量。該第二指標進給量偵測機構433包含一沿著導軌41設置之直線式刻度尺433a及一安裝在該可活動的支撐底座42上且沿著該直線式刻度尺433a移動的讀取頭433b。此第二指標進給量偵測機構433的該讀取頭433b每1.0微米提供一脈衝訊號給一稍後加以說明之控制機構。該控制機構藉由計數輸入脈衝訊號來偵測該雷射施用單元5的指標進給量。當該脈衝馬達432被用作為該第二指標進給機構43的驅動源時，該雷射施用單元5的指標進給量可藉由計數該控制機構(稍後將加以描述)輸出一驅動訊號至該脈衝馬達432的驅動脈衝來加以偵測。當使用一伺服馬達來作為該第二指標進給機構43的驅動源時，一由一轉動編碼器輸出之用來偵測該伺服馬達的迴轉的脈衝訊號被供應至該控制機構，該控制機構計數輸入脈衝訊號來偵測該雷射施用單元5的指標進給量。
在此所示的實施例中的該雷射施用單元5包含一單元固持器51及一固定在該單元固持器51上的雷射束施用機構52。該單元固持器51具有一對可被導引的溝槽511及511其被可滑動地安裝到設在該安裝部分422上的導軌對426及426上且以一種將溝槽511與511分別安裝到導軌423與423上使得它可以移動於由箭頭Z所標示之方向(Z軸方向)上的方式被支撐。
在此所示的實施例中的該雷射施用單元5具有一移動單元453用來將該單元固持器51沿著該對導軌423與423移動於由箭頭Z所標示之方向(Z軸方向)上。該移動機構53包括一安排在該對導軌423與423之間的公螺桿(未示出)及一驅動源，譬如一脈衝馬達532，用來轉動地驅動該公螺桿。藉由用該脈衝馬達532來將該公螺桿驅動於正常方向或相反方向上，該單元固持器51及該雷射束施用機構52沿著該對導軌423與423移動於由箭頭Z所標示之方向(Z軸方向)上。在此所示的實施例中，當該脈衝馬達532驅動於正常方向上時該雷射束施用機構52被向上移動，及當該脈衝馬達532驅動於相反方向上時該雷射束施用機構52被向下移動。
該雷射束施用機構52包含一被安排成大致水平的圓柱形外殼521，一脈衝雷射束振盪機構6，一傳輸光學系統7，一第一聲光偏斜機構81用來將一被該脈衝雷射束振盪機構6所振盪之雷射束的光軸偏斜於該處理進給方向(X軸方向)上及一第二聲光偏斜機構82用來將一被該脈衝雷射束振盪機構6所振盪之雷射束的光軸偏斜於該指標進給方向(Y軸方向)上，如圖2所示。該雷射束施用機構52具有一處理頭9用來將一通過該第一聲光偏斜機構81及該第二聲光偏斜機構82的脈衝雷射束施用到固持在該夾頭台36上的工件上。
該脈衝雷射束振盪機構6是由一脈衝雷射束振盪器61(其由YAG雷射振盪器或YVO4雷射振盪器所組成)及一連接至該脈衝雷射束振盪器61之重複頻率設定機構62所建構成的。該傳輸光學系統7包含適當的光學元件，譬如一分光器。
該第一聲光偏斜機構81包含一第一聲光裝置811用來將一被該脈衝雷射束振盪機構6所振盪之雷射束的光軸偏斜於該處理進給方向(X軸方向)上，一第一RF振盪器812用來產生將被施用到該第一聲光裝置811上之RF(無線射頻)，一第一RF放大器813用來將該第一RF振盪器812所產生的RF的功率放大用以將其施用到該第一聲光裝置811上，一第一偏斜角調整機構814用來調整該第一RF振盪器812所產生之RF的頻率，及一第一輸出調整機構815用來調整該第一RF振盪器812所產生之RF的振幅。該第一聲光裝置811可依據所施加之RF的頻率來調整一雷射束的光軸的偏斜角度及依據所施加之RF的振幅來調整一雷射束的輸出。該第一偏斜角調整機構814及該第一輸出調整機構815可被該將於下文中說明的控制機構所控制。
該第二聲光偏斜機構82包含一第二聲光裝置821用來將一被該脈衝雷射束振盪機構6所振盪之雷射束的光軸偏斜於該指標進給方向(Y軸的方向：垂直於圖2所在紙張的方向)上，一第二RF振盪器822用來產生將被施用到該第二聲光裝置821上之RF，一第二RF放大器823用來將該第二RF振盪器822所產生的RF的功率放大用以將其施用到該第二聲光裝置821上，一第二偏斜角調整機構824用來調整該第二RF振盪器822所產生之RF的頻率，及一第二輸出調整機構825用來調整該第二RF振盪器822所產生之RF的振幅。該第二聲光裝置821可依據所施加之RF的頻率來調整一雷射束的光軸的偏斜角度及依據所施加之RF的振幅來調整一雷射束的輸出。該第二偏斜角調整機構824及該第二輸出調整機構825可被該將於下文中說明的控制機構所控制。
在此所示的實施例中的該雷射束施用機構52包含一雷射束吸收機構83用來在RF沒有被施加到該第一聲光裝置811時吸收沒有被該第一聲光裝置811偏斜的雷射束，如圖2中的單點鏈線所示者。
該處理頭9被安裝在該外殼521的端部且具有一方向改變鏡子用來將一通過該第一聲光偏斜機構81及該第二聲光偏斜機構82的脈衝雷射束的方向改變為一向下的方向，及一聚光透鏡92用來將方向已被該方向改變鏡子改變過之雷射束加以聚集。
在此所示的實施例中的該雷射束施用機構52係如上所述地被建構。當RF被有被施加至該第一聲光裝置811及該第二聲光裝置821時，一被該脈衝雷射束振盪機構6所振盪之脈衝雷射束經由該傳輸光學系統7，該第一聲光裝置811及該第二聲光裝置821被導引至該雷射束吸收機構83，如圖2中的單點鏈線所示。同時，當頻率為10kHz的RF被施加至該該第一聲光裝置811時，該被該脈衝雷射束振盪機構6所振盪之一脈衝雷射束的光軸被偏斜並聚集到一焦點Pa上，如圖2所示。當頻率為20kHz的RF被施加至該該第一聲光裝置811時，該被該脈衝雷射束振盪機構6所振盪之一脈衝雷射束的光軸如圖2的虛線所示地被偏斜並聚集到一焦點Pb上，其在該處理進給方向(X軸方向)上偏離焦點Pa一預定的距離。當具有一預定頻率的RF被施加至該第二聲光裝置821時，被該脈衝雷射束振盪機構6所振盪之一脈衝雷射束的光軸被聚集到一個位置，其在垂直於該處理進給方向(X軸方向)的指標進給方向(Y軸方向)上偏離焦點Pa一預定的距離。
在所示的此實施例中的該雷射束處理機包含一影像拾訊機構11其被安裝在該外殼521的前端並偵測將被該雷射束施用機構52處理的區域。此影像拾訊機構11包含一照明機構用來照亮該工件，一光學系統用來補捉被該照明機構所照亮的區域，及一影像拾訊裝置(CCD)用來攝取被該光學系統補捉到的影像。該被攝取的影像的訊號被供應至該將於下文中說明的控制機構。
參照圖1，在所示的此實施例中的該雷射束處理機包含該控制機構10。該控制機構10包含一電腦其包括一中央處理單元(CPU)用來依據一控制程式實施算術處理，一唯讀記憶體(ROM)102用來儲存該控制程式等等，一讀/寫隨機存取記憶體(RAM)103用來儲存有關該工件的設計值及操作結果的資料，一計數器104，一輸入界面105及一輸出界面106。來自上述的處理進給量偵測機構374，該第一指標進給量偵測機構384，該第二指標進給量偵測機構433，該影像拾訊機構11等等的偵測訊號被輸入到該控制機構10的輸入界面105。控制訊號從該控制機構10的輸出界面106被輸出至該脈衝馬達372，脈衝馬達382，脈衝馬達432，脈衝馬達532，雷射束施用機構52等等。該隨機存取記憶體(RAM)103具有一第一儲存區103a用來儲存有關於工件的設計數值(稍後說明)的資料，一第二儲存區103b用來儲存有關於偵測數值(稍後說明)的資料，及其它儲存區。
圖3為作一將被一雷射束處理之工件的半導體晶圓20的平面圖。圖3中之半導體晶圓3為一矽晶圓，其上有複數個區域被的分割線201區隔開來，這些分割線被安排成在正面上的一晶格圖案，且一元件202，譬如IC或LSI，被形成在每一個被區隔開來的區域內。該等元件202在組成上是相同的。複數個電極203(203a至203j)被形成在每一元件202上，如圖4所示。在所示的實施例中，電極203a及203f，電極203b及203g，電極203c及203h，電極203d及203i，及電極203e及203j是位在X軸方向的相同位置上。一通孔分別被形成該等複數個電極203(203a至203j)上。在所示的實施例中，相鄰的電極203(203a至203j)在X軸方向上(圖4的水平方向)的間距A及中間夾著分割線201之相鄰電極在X軸方向(圖4的水平方向)上的間距B，亦即介於相鄰元件202上的電極203e與203a之間的間距，是相同的。在所示的實施例中，相鄰的電極203(203a至203j)在Y軸方向上(圖4的垂直方向)的間距C及中間夾著分割線201之相鄰電極在Y軸方向(圖4的垂直方向)上的間距D，亦即介於相鄰元件202上的電極203f與203a之間的間距，是相同的。如上文所述地加以建構之半導體晶圓20的設計數值資料，這包括了設置在圖3的E1列上與在F1行上的元件202的數目且間距A，B，C及D被儲存在該隨機存取記憶體(RAM)103的第一儲存區103a中。
在下文中將說明使用上述的雷射束處理機來在該半導體晶圓20上的每一元件202的電極203(203a至203j)處形成一通孔的雷射處理。
如上文所述地建構的半導體晶圓20被放置在一保護膠帶22上，其係由一合成樹脂板譬如聚烯烴板製成且以一種它的正面20a面向上的方式被安裝在一環形架21上，如圖5所示。
透過該保護性膠帶22而被支撐在該環形架21上的該半導體晶圓20以一種該保護性膠帶22的邊緣與該夾頭台36相接觸的方式被放置在圖1所示的雷射處理機1的夾頭台36上。藉由啟動一未示出的抽吸機構，該半導體晶圓20經由該保護性膠帶22被吸力地固持在該夾頭台36上。該環形架21係被夾鉗362所固定。
如上所述地將該半導體晶圓20吸力地固持住的該夾頭台36被該處理進給機構37帶到一位於該影像拾訊機構11的正下方的位置。當該夾頭台36被放置於該影像拾訊機構11的正下方時，在該夾頭台36上的半導體晶圓20係處在一個位於圖6所示的座標位置的狀態中。在此狀態下，對準工作被實施用以檢查在該半導體晶圓20上之晶格圖案形式的分割線201是否平行於X軸方向及Y軸方向。亦即，被固持在該夾頭台36上的半導體晶圓20的影像被該影像拾訊機構11所攝取用以實施該對準工作的影像處理，譬如圖案比較。
之後，該夾頭台36被移動用以將形成在該半導體晶圓20上的元件202中位在圖6最上面一列E1的最左端的一個元件202移動至該影像拾訊機構11的正下方的位置。又，形成在元件202上的電極203(203a至203j)中位在圖4的左上角的電極203a被帶到位於該影像拾訊機構11的正下方的位置。在該影像拾訊機構11偵測到在此狀態下的電極203a之後，它的座標值(a1)就作為第一處理進給開始位置座標值被提供至該控制機構10。而且該控制機構10將該座標值(a1)當作第一處理進給開始位置座標值般地儲存在該隨機存取記憶體(RAM)103的第二儲存區103b中(處理進給開始位置偵測步驟)。因為在此位置點上該影像拾訊機構11與該雷射束施用機構52的處理頭9之間在X軸方向上存在著一預定的距離，所以藉由加上介於上述的該影像拾訊機構11與該處理頭9之間的間距而獲得的一個數值被儲存作為X座標值。
在位於圖6最上面的E1列上的元件202的第一處理進給開始位置座標值(a1)如上文所述地被偵測到之後，該夾頭台36被移動(指標進給)一等於分割201在該Y軸方向上的距離並被移動於X軸方向上，用以將位在圖6的第二列E2的最左端處的一個元件202移動至該影像拾訊機構11正下方的位置。又，形成在元件202上的電極203(203a至203j)中位在圖6的左上角的電極203a被移動到位於該影像拾訊機構11的正下方的位置。在該影像拾訊機構11偵測到在此狀態下的電極203a之後，它的座標值(a2)就被作為第二處理進給開始位置座標值般提供至該控制機構10。而且該控制機構10將該座標值(a2)當作第二處理進給開始位置座標值般地儲存在該隨機存取記憶體(RAM)103的第二儲存區103b中。因為如上文所述地，在此位置點上該影像拾訊機構11與該雷射束施用機構52的處理頭9之間在X軸方向上存在著一預定的距離，所以藉由加上介於上述的該影像拾訊機構11與該處理頭9之間的間距而獲得的一個數值被儲存作為X座標值。上述的指標進給及處理進給偵測步驟被重復到圖6的最底下的一列En為止，用以偵測位在各列上之元件202的處理進給開始位置座標值(a3至an)並將它們儲存在該隨機存取記憶體(RAM)103的第二儲存區103b中。
接下來就到了在該半導體晶圓20的每一元件202上的電極203(203a至203j)處鑽設一通孔的步驟。在鑽孔步驟中，該處理進給機構37首先被啟動用以移動該夾頭台36，用以將儲存在該隨機存取記憶體(RAM)103的第二儲存區103b中的第一處理進給開始位置座標值(a1)帶到位於該雷射束施用機構52的處理頭9正下方的一個位置。圖7(a)顯示該第一處理進給開始位置座標值(a1)被放置在該處理頭9正下方的位置的狀態。控制機構10控制該處理進給機構37用以在一預定的移動速率下在箭頭X1所示的方向上將該夾頭台36移動(處理進給)至圖7(a)所示之狀態，並在同一時施間啟動該雷射束施用機構52從該處理頭9施加一脈衝雷射達一預定的時間長度。從該處理頭9施加的一雷射束的的焦點P被設定到一個靠近該半導體晶圓20的正面20a的位置。在此時，該控制機構10根據一來自該處理進給量偵測機構374的該讀取頭374b的偵測訊號而輸出一控制訊號給該第一聲光偏斜機構81的第一偏斜角調整機構814及該第一輸出調整機構815達一預定的時間長度，在此期間一脈衝雷射被施用。亦即，該控制單元10將該第一RF振盪器812所產生之RF的頻率控制在10至20kHz的範圍並輸出一控制訊號用以確保由該第一RF振盪器812所產生之RF的振幅變成一預定的數值。該第一RF振盪器812根據來自該第一偏斜角調整機構814及該第一輸出調整機構815的控制訊號來輸出RF。來自該第一RF振盪器812的RF輸出的功率被該第一RF放大器813所放大且被提供給該第一聲光裝置811。因此，該第一聲光裝置811將該被該脈衝雷射束振盪機構6所振盪之一脈衝雷射束的光軸從圖2的實線所示的位置偏斜至圖2的虛線所示的位置。
上述之鑽孔步驟的處理條件的例子係如下所列。
光源：LED激發的Q開關Nd：YVO4波長：355nm重複頻率：50kHz輸出：3W焦點直徑：15微米處理進給速率：100公釐/秒
當鑽孔步驟在上述的條件下被實施時，每一脈衝雷射束的脈衝可在該矽晶圓上形成一個具有約5微米深的孔。因此，為了要在一個具有50微米厚度的半導體晶圓上形成一個通孔，則必需要施用10個脈衝雷射束的脈衝。因此，10個脈衝雷射束的脈衝被施用到該夾頭台36所固持之該半導體晶圓20的該第一處理進給開始位置座標值(a1)位置處，該夾頭台在上述的處理條件下係以100公釐/秒的進給速率被移動。
當該半導體晶圓20以100公釐/秒的處理進給速率被移動時施用10個脈衝雷射束的脈衝至該半導體晶圓20上該第一處理進給開始位置座標值(a1)的位置處的方法將於下文中參照圖8(a)及8(b)來加以描述。
因為在上述的處理條件下的脈充雷射束的重複頻率為50kHz，所以每1秒鐘有50000個脈衝(50000脈衝/秒)被施用。因此，施用10個脈衝雷射束的脈衝的時間為1/5000秒。同時，以100公釐/秒的處理進給速率被移動於箭頭X1所示的方向上之該半導體晶圓20在1/5000秒的時間內移動的距離為20微米。因此，該雷射束施用機構52在該半導體晶圓20被移動20微米的期間被啟動1/5000秒，且該第一偏斜角調整機構814在1/5000秒的10個階段中控制來自該第一RF振盪器812的RF輸出的頻率，用以確保在此時間內該脈衝雷射束的焦點會被聚焦在該第一處理進給開始位置座標值(a1)處。亦即，在該半導體晶圓20的該第一處理進給開始位置座標值(a1)係如圖8(a)所示地位在該聚焦透鏡92的正下方的狀態下，頻率為10kHz的RF被施加至該第一聲光裝置811用以將該脈衝雷射光束的光軸如圖中的實線所示地使用，在此同時當該半導體晶圓20移動20微米時該雷射束的光軸在10個階段中被偏斜於X1所示的方向上用以從實線所示的位置移至虛線所示的位置處。該雷射束的光軸的偏斜係如上所述地藉由根據來自該處理進給量偵測機構374的該讀取頭374b的偵測訊號控制施加至該第一聲光偏轉機構81的第一聲光裝置811的RF來達成的。因此，即使是在半導體晶圓20移動於X1所示的方向的狀態下，由於10個脈衝雷射束的脈衝可被施用至該第一處理進給開始位置座標值(a1)處，所以一通孔204如圖8(b)所示地被形成在該半導體晶圓20上之該第一處理進給開始位置座標值(a1)處。在上述的鑽孔步驟中，該第一RF振盪器812的RF輸出的振幅可由該第一輸出調整機構815來控制，用以調整該脈衝雷射束的輸出。
同時，該控制機構10接受到來自該處理進給量偵測機構374的該讀取頭374b的一偵測訊號並用該計數器104來計數訊號數。而且，當該計數器104的計數值達到一個與介於電極203在圖4的X軸方向上的間距A相等的數值時，該控制機構10會啟動該雷射束施用機構52用以實施上述的鑽孔步驟。接著，該控制機構10會在每一次該計數器104的計數值達到一個與介於電極203在圖4的X軸方向上的間距A或B相等的數值的時候，啟動該雷射束施用機構52用以實施上述的鑽孔步驟。當上述的鑽孔步驟被實施在該半導體晶圓20的E1列上最右端的元件202的電極203中位在圖4的最右端的電極203e上時，如圖7(b)所示，該處理進給機構37的操作即被暫停用以停止該夾頭台36的移動。因此，該半導體晶圓20上的每一電極203上都被形成有一孔204，如圖7(b)所示。
之後，該控制機構10控制該第一指標進給機構38或第二指標進給機構43用以將該雷射束施用機構52的處理頭9移動(指標進給)於與圖7(b)的紙張垂直的指標進給方向上。同時，該控制機構接受來自該此第二指標進給量偵測機構433的該讀取頭433b的一偵測訊號，並用該計數器104計數訊號數。當該計數器104的計數值達到一個與介於電極203在圖4的Y軸方向上的間距C相等的數值的時候，該第二指標進給機構43的操作就會被暫停，用以停止該雷射束施用機構52的處理頭9的移動。因此，該處理頭9被放置在與電極203e相對的電極203j(圖4)的正上方。此狀態被示於圖9(a)中。在圖9(a)所示的狀態中，控制機構10控制該處理進給機構37用以在一預定的移動速率下將該夾頭台36移動(處理進給)於圖9(a)的箭頭X2所示的方向上，並在同一時施間啟動該雷射束施用機構52用以實施上述的鑽孔步驟。然後，如上所述地該控制機構用該計數器104來計數來自該處理進給量偵測機構374的該讀取頭374b的一偵測訊號，用以在每一次該計數器104的計數值達到一個與介於電極203在圖4的X軸方向上的間距A或B相等的數值的時候，實施上述的鑽孔步驟。當上述的鑽孔步驟被實施在該半導體晶圓20的E1列上最左端的元件202的電極203f處時，如圖9(b)所示，該處理進給機構37的操作即被暫停用以停止該夾頭台36的移動。因此，該半導體晶圓20上的每一電極203(未示出)上都被形成有一孔204，如圖9(b)所示。
在孔204如上所述地被形成在該半導體晶圓20的E1列上的元件202的電極203上之後，該控制機構10啟動該處理進給機構37及該第二指標進給機構43用以將用於該半導體晶圓20上在E2列的元件202的電極203之儲存在該隨機存取記憶體(RAM)103的第二處理進給開始位置座標值(a2)帶至位在該雷射束施用機構52的處理頭9正下方的位置。然後，該控制機構10控制該該雷射束施用機構52，該處理進給機構37及該第二指標進給機構43用以在形成在該半導體晶圓20上在E2列的元件202上的電極203上實施上述的鑽孔步驟。之後，該鑽孔步驟亦被實施在形成在該半導體晶圓20上在E3至En列的元件202上的電極203上。因此，孔204被形成在該半導體晶圓20的元件202上的所有電極203上。
在上述的鑽孔步驟中，該脈衝雷射束並沒有被施加在半導體晶圓20上在圖4的X軸方向上的間距A的區域及間距B的區域處。因此，因為該脈衝雷射束並沒有被施加在半導體晶圓20上，所以該控制機構10停止將被施加至該第一聲光偏轉機構81的第一聲光裝置811的RF。因此，被該脈衝雷射束振盪機構6所振盪之一脈衝雷射束被施加且被該雷射束吸收機構83所吸收，如圖2中的單點鏈線所示，因此並沒有被導引至該處理頭9，該脈衝雷射束藉此沒有被施用至該半導體晶圓20上。
如上文中所述，在此所示的實施例中的該雷射束處理機藉由依據來自該處理進給量偵測機構374的該讀取頭374b的一偵測訊號而來調整施用至該第一聲光偏轉機構81的第一聲光裝置811的高頻電流的頻率，使得即使是在該半導體晶圓20被移動於該處理進給方向上的狀態下仍可將複數個脈衝雷射的脈衝施加至一預定的處理位置處。因此，孔204可被有效率地形成。
又，在上述的鑽孔步驟中，被第一RF振盪器812所振盪的RF的振幅可藉由控制該第一聲光偏轉機構81的第一輸出調整機構815來調整被將施加至該第一聲光裝置811的RF的振幅，藉此將該脈衝雷射束的輸出作適當的調整。
藉由啟動該雷射束施用機構52的該第一聲光偏斜機構81及該第二聲光偏斜機構82實施的雷射處理的另一個例子將參照圖10(a)及10(b)來描述。
亦即，當一脈衝雷射束的光軸在固持於該夾頭台36上的工件已被移動於處理進給方向上的狀態下依序藉由啟動該第一聲光偏斜機構81及該第二聲光偏斜機構82而被偏斜於X軸方向及Y軸方向時及當一脈衝雷射束藉由調整該脈衝雷射束的輸出而被施加在該工件上用以藉2D處理(譬如圖10(a)所示的鑽孔(trepanning)處理)來形成複數個孔204時，一具有所想要的尺寸的孔205即可被形成，如圖10(b)所示。
亦即，工件W被帶至一如圖11(a)所示之位在該聚光透鏡92底下的位置且在一脈衝雷射束被施用在該工件W上時被移動(處理進給)於垂直於該紙張的方向上用以形成一溝槽206。然後，該雷射束施用機構52的該第二聲光偏斜機構82被啟動用以將一脈衝雷射束的光軸如圖11(b)所示地偏斜於指標方向(Y軸方向)上且在該脈衝雷射光束施加於工件W上時工件W被移動(處理進給)於與紙張垂直的方向上，藉此可以只將該工件W移動於處理進給方向上而不動於指標方向上就能形成複數個溝槽206於該工件W上。當要形成上述的溝槽206時，該第一聲光偏轉機構81被啟動用以改變在一預定位置之脈衝雷射束的輸出，可藉此改變在該預定位置之溝槽206的深度。
又，當藉由把對於被該脈衝雷射束振盪機構6所振盪之一脈衝雷射束且被該雷射束吸收機構83吸收的控制與對於被該脈衝雷射束振盪機構6所振盪之脈衝雷射束的光軸沒有被該雷射束施用機構52的該第一聲光偏斜機構81偏斜之該脈衝雷射光束的重複頻率的控制加以同步化來讓該脈衝雷射束的光軸每間隔一個脈衝就被偏斜時，具有預定的重複頻率的脈衝雷射束即可在無需改變其脈衝寬度下被施用至該工件上。
2．．．固定不動的底座
3．．．夾頭台結構
4．．．雷射束施用單元支撐機構
5．．．雷射束施用單元
31．．．導軌
32．．．第一滑塊
33．．．第二滑塊
34．．．圓柱形件
35．．．覆蓋台
36．．．夾頭台
361．．．吸附夾頭
362．．．夾鉗
321．．．可被導引的溝槽
322．．．導軌
37．．．處理進給機構
371．．．公螺桿
372．．．脈衝馬達
373．．．軸承塊
374．．．處理進給量偵測機構
374a．．．直線式刻度尺
374b．．．讀取頭
331．．．可被導引的溝槽
38．．．第二指標進給機構
381．．．公螺桿
382．．．脈衝馬達
383．．．軸承塊
384．．．指標進給量偵測機構
41．．．導軌
42．．．可活動的支撐底座
421．．．可活動的支撐部分
422．．．安裝部分
423．．．導軌
43．．．第二指標進給機構
431．．．公螺桿
432．．．脈衝馬達
433．．．第二指標進給量偵測機構
433a．．．直線式刻度尺
433b．．．讀取頭
511．．．可被導引的溝槽
53．．．移動機構
532．．．脈衝馬達
6．．．脈衝雷射束振盪機構
7．．．傳輸光學系統
81．．．第一聲光偏斜機構
82．．．第二聲光偏斜機構
61．．．脈衝雷射束振盪器
62．．．重複頻率設定機構
811．．．第一聲光裝置
812．．．第一RF振盪器
813．．．第一RF放大器
814．．．第一偏斜角度調整機構
815．．．第一輸出調整機構
821．．．第二聲光裝置
822．．．第二RF振盪器
823．．．第二RF放大器
824．．．第二偏斜角度調整機構
825．．．第二輸出調整機構
91．．．方向改變鏡
92．．．聚光透鏡
10．．．控制機構
11．．．影像拾訊機構
101．．．中央處理單元(CPU)
102．．．唯讀記憶體(ROM)
103．．．讀/寫隨機存取記憶體(RAM)
104．．．計數器
105．．．輸入界面
106．．．輸出界面
103a．．．第一儲存區
103b．．．第二儲存區
201．．．分割線
202．．．元件
20a．．．正面
203．．．電極
203a．．．電極
203b．．．電極
203c．．．電極
203d．．．電極
203e．．．電極
203f．．．電極
203g．．．電極
203i．．．電極
203j．．．電極
20．．．半導體晶圓
22．．．保護性膠帶
9．．．處理頭
204．．．通孔
W．．．工件
205．．．孔
206．．．溝槽
521．．．圓柱形外殼
圖1為依據本發明建構之一雷射束處理機的立體圖；圖2為設在圖1的雷射束處理機內之一雷射束施用機構的方塊圖；圖3為作為一工件之半導體晶圓的平面圖；圖4為圖3中之半導體晶圓的部分放大平面圖；圖5為一立體圖，其顯示第3圖中之半導體晶圓被固定在一安裝於環狀架上之保護膠帶上的情況；圖6為一解釋性圖式，其顯示第3圖中之半導體晶圓被保持在圖1的雷射束處理機的夾頭台的一預定位置上的狀態的座標；圖7(a)及7(b)為解釋性圖式，其顯示使用圖1的雷射束處理機鑽孔的步驟；圖8(a)及8(b)為解釋性圖式，其顯示圖7(a)及7(b)圖中之鑽孔步驟的細節；圖9(a)及9(b)為解釋性圖式，其顯示用圖1的雷射束處理機所實施的鑽孔步驟；圖10(a)及10(b)為解釋性圖式，其顯示用圖1的雷射束處理機所實施之雷射處理方法的另一個例子；及圖11(a)及11(b)為解釋性圖式，其顯示用圖1的雷射束處理機所實施之雷射處理方法的另一個例子。
6．．．脈衝雷射束振盪機構
7．．．傳輸光學系統
9．．．處理頭
52．．．雷射束施用機構
61．．．脈衝雷射束振盪器
62．．．重複頻率設定機構
81．．．第一聲光偏斜機構
82．．．第二聲光偏斜機構
83．．．雷射束吸收機構
91．．．方向改變鏡
92．．．聚光透鏡
811．．．第一聲光裝置
812．．．第一RF振盪器
813．．．第一RF放大器
814．．．第一偏斜角度調整機構
815．．．第一輸出調整機構
821．．．第二聲光裝置
822．．．第二RF振盪器
823．．．第二RF放大器
824．．．第二偏斜角度調整機構
825．．．第二輸出調整機構
Pa．．．焦點
Pb．．．焦點

Claims (1)

  1. 一種雷射束處理機，其包含：一夾頭台，用來固持一工件，一雷射束施，用機構用來施用多個雷射束至被固持於該夾頭台的晶圓上以形成一穿孔於該晶圓上，一處理進給機構，用來將該夾頭台及該雷射束施用機構相對於彼此移動於一處理進給方向(X軸方向)上，及一指標進給機構，用來將該夾頭台及該雷射束施用機構相對於彼此移動於一垂直於該處理進給方向(X軸方向)的指標進給方向(Y軸方向)上，其中該雷射束施用機構包含一雷射振盪機構，用來振盪一雷射束、一第一聲光偏斜(deflection)機構，用來將被該雷射束振盪機構所振盪的一雷射束的光軸偏斜於該處理進給方向(X軸方向)上、及一第二聲光偏斜機構，用來將被該雷射束振盪機構所振盪的一雷射束的光軸偏斜於該指標進給方向(Y軸方向)上，其中該第一聲光偏斜機構或該第二聲光偏斜機構將該等多個脈衝雷射束偏斜，使得在該晶圓相對於該雷射束施用機構移動的同時，該等雷射束被施用，用以在該晶圓的一個將被形成一穿孔的部分形成一個穿孔，其中該第一聲光偏斜機構包含一第一聲光裝置，用來將被該雷射束振盪機構所振盪的一雷射束的光軸偏斜於該 處理進給方向(X軸方向)上、一第一RF振盪器，用來施加RF至該第一聲光裝置、及一第一偏斜角度調整機構，用來調整來自該第一RF振盪器的RF輸出的頻率；及該第二聲光偏斜機構包含一第二聲光裝置，用來將被該雷射束振盪機構所振盪的一雷射束的光軸偏斜於該指標進給方向(Y軸方向)上、一第二RF振盪器，用來施加RF至該第二聲光裝置、及一第二偏斜角度調整機構，用來調整來自該第二RF振盪器的RF輸出的頻率，其中該第一聲光偏斜機構包含一第一輸出調整機構，用來調整來自該第一RF振盪器的RF輸出的振幅；及該第二聲光偏斜機構包含一第二輸出調整機構，用來調整來自該第二RF振盪器的RF輸出的振幅，及其中該雷射束處理機更包含一處理進給量偵測機構，用來偵測該夾頭台相對於該雷射束施用機構的處理進給量、一指標進給量偵測機構，用來偵測該夾頭台相對於該雷射束施用機構的指標進給量、一記憶體機構，用來儲存該工件上將被處理的一個區域的X及Y座標值、及一控制機構，用以根據儲存在該記憶體機構內之X及Y座標值及來自該處理進給量偵測機構與該指標進給量偵測機構的偵測訊號來控制該第一聲光偏斜機構及該第二聲光偏斜機構。
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