JP2012094591A - ビアホールの加工方法およびレーザー加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボンディングパッドに穴を開けることなくウエーハの基板にボンディングパッドに達するビアホールを形成することができるビアホールの加工方法およびレーザー加工装置を提供する。
【解決手段】基板の表面に複数のデバイスが形成されているとともにデバイスにボンディングパッドが形成されているウエーハに、基板の裏面側からパルスレーザー光線を照射してボンディングパッドに達するビアホールを形成するビアホールの加工方法であって、基板のボンディングパッドが形成された領域の厚みを計測する厚み計測工程と、ウエーハの基板の裏面側からパルスレーザー光線を照射して基板にレーザー加工孔を形成するレーザー加工孔形成工程とを含み、レーザー加工孔形成工程は厚み計測工程によって計測された基板の厚みと、パルスレーザー光線の１パルス当たりのエネルギーに基づいて、パルスレーザー光線のショット数を決定する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、基板の表面に複数のデバイスが形成されているとともにデバイスにボンディングパッドが形成されているウエーハに、基板の裏面側からパルスレーザー光線を照射してボンディングパッドに達するビアホールを形成するビアホールの加工方法および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ストリートと呼ばれる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、半導体ウエーハをストリート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チップを製造している。

装置の小型化、高機能化を図るため、複数のデバイスを積層し、積層されたデバイスに設けられたボンディングパッド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ボンディングパッドが設けられた箇所に貫通孔（ビアホール）を形成し、このビアホールにボンディングパッドと接続する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１参照。）

上述した半導体ウエーハに設けられるビアホールは、ドリルによって形成されている。しかるに、半導体ウエーハに設けられるビアホールは直径が９０〜３００μmと小さく、ドリルによる穿孔では生産性が悪いという問題がある。

上記問題を解消するために、基板の表面に複数のデバイスが形成されているとともに該デバイスにボンディングパッドが形成されているウエーハに、基板の裏面側からパルスレーザー光線を照射してボンディングパッドに達するビアホールを効率よく形成するウエーハの穿孔方法が提案されている。（例えば、特許文献２参照。）

特開２００３−１６３３２３号公報 特開２００７−６７０８２号公報

而して、基板の厚みは複数のボンディングパッドが形成された全ての領域で同一ではないため、基板の裏面側からパルスレーザー光線を照射してボンディングパッドに達するビアホールを形成する際に、基板に形成されたビアホールがボンディングパッドに達した時点でパルスレーザー光線の照射を停止することが困難であり、ボンディングパッドを貫通したり、ビアホールがボンディングパッドに達しないという問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、ボンディングパッドに穴を開けることなくウエーハの基板にボンディングパッドに達するビアホールを形成することができるビアホールの加工方法および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、基板の表面に複数のデバイスが形成されているとともにデバイスにボンディングパッドが形成されているウエーハに、基板の裏面側からパルスレーザー光線を照射してボンディングパッドに達するビアホールを形成するビアホールの加工方法であって、
ウエーハの基板の該ボンディングパッドが形成された領域の厚みを計測する厚み計測工程と、
ウエーハの基板の裏面側からパルスレーザー光線を照射して基板にレーザー加工孔を形成するレーザー加工孔形成工程と、を含み、
該レーザー加工孔形成工程は、該厚み計測工程によって計測された基板の厚みと、パルスレーザー光線の１パルス当たりのエネルギーに基づいて、パルスレーザー光線のショット数を決定する、
ことを特徴とするビアホールの加工方法が提供される。

また、本発明によれば、基板の表面に複数のデバイスが形成されているとともにデバイスに複数のボンディングパッドが形成されているウエーハに、基板の裏面側からパルスレーザー光線を照射してボンディングパッドに達するビアホールを形成するレーザー加工装置であって、
ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハにパルスレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、ウエーハの基板の厚みを計測する厚み計測手段と、該厚み計測手段によって計測されたウエーハの基板の厚みに基づいて該レーザー光線照射手段を制御する制御手段と、を具備し、
該厚み計測手段は、該ウエーハの基板の複数のボンディングパッドが形成されている領域の厚みを計測し、
該制御手段は、該厚み計測手段から送られる該ウエーハの基板の複数のボンディングパッドが形成されている領域の厚みと、パルスレーザー光線の１パルス当たりのエネルギーに基づいてパルスレーザー光線のショット数を設定した制御マップを作成し、該レーザー光線照射手段を作動して基板の裏面側からボンディングパッドが形成されている領域にパルスレーザー光線を照射する際に該制御マップに基づいてパルスレーザー光線のショット数を決定する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。

本発明によるビアホールの加工方法およびレーザー加工装置においては、ウエーハの基板のボンディングパッドが形成された領域の厚みを計測し、計測された厚みと、パルスレーザー光線の１パルス当たりのエネルギーに基づいてパルスレーザー光線のショット数を設定し、基板の裏面側からパルスレーザー光線を照射する際に設定されたショット数のパルスレーザー光線を照射するので、ボンディングパッドに穴を開けることなくウエーハの基板にボンディングパッドに達するビアホールを形成することができる。

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構成ブロック図。 ウエーハとしての半導体ウエーハの平面図。 図３に示す半導体ウエーハの一部を拡大して示す平面図。 図３に示す半導体ウエーハを環状のフレームに装着された保護テープの表面に貼着した状態を示す斜視図。 図３に示す半導体ウエーハが図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブルの所定位置に保持された状態における座標との関係を示す説明図。 図１に示すレーザー加工装置によって実施する本発明によるビアホールの加工方法における厚み計測工程の説明図。 本発明によるビアホールの加工方法における厚み計測工程において計測された厚みデータを示す。 本発明によるビアホールの加工方法においてウエーハの基板のボンディングパッドが形成された領域に照射するパルスレーザー光線のショット数を設定した制御マップを示す図。 図１に示すレーザー加工装置によって実施する本発明によるビアホールの加工方法における穿孔工程の説明図。

以下、本発明によるビアホールの加工方法および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、更に詳細に説明する。

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（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、静止基台２に上記矢印Ｘで示す方向（X軸方向）と直交する矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構４と、該レーザー光線照射ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す方向（Z軸方向）に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット５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上に矢印Ｘで示す加工送り方向（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上に矢印Ｘで示す加工送り方向（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上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向（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カバーテーブル３５と、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上に被加工物である例えば円盤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、後述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、その上面に矢印Ｙで示す割り出し送り方向（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に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向（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に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）に移動させるための加工送り手段３７を具備している。この加工送り手段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に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向（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の加工送り量即ち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の加工送り量即ちX軸方向の位置を検出する。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の加工送り量即ちX軸方向の位置を検出することもできる。また、上記加工送り手段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の加工送り量即ちX軸方向の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、矢印Ｙで示す割り出し送り方向（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に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動させるための第１の割り出し送り手段３８を具備している。この第１の割り出し送り手段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に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（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の割り出し加工送り量即ち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。この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の割り出し送り量即ちY軸方向の位置を検出する。なお、上記第１の割り出し送り手段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の割り出し送り量即ちY軸方向の位置を検出することもできる。また、上記第１の割り出し送り手段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の割り出し送り量即ちY軸方向の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支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面に矢印Ｚで示す方向（Z軸方向）に延びる一対の案内レール４２３、４２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動させるための第２の割り出し送り手段４３を具備している。この第２の割り出し送り手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ネジロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロック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４３２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１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雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（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光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザー光線照射手段５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、矢印Ｚで示す方向（Z軸方向）に移動可能に支持される。

図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザー光線照射手段５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、矢印Ｚで示す方向に移動可能に支持される。

図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向（Z軸方向）に移動させるための移動手段５３を具備している。移動手段５３は、一対の案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびレーザ光線照射手段５２を案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向（Z軸方向）に移動せしめる。なお、図示の実施形態においてはパルスモータ５３２を正転駆動することによりレーザー光線照射装置５２を上方に移動し、パルスモータ５３２を逆転駆動することによりレーザー光線照射装置５２を下方に移動するようになっている。

上記レーザー光線照射装置５２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング５２１と、図２に示すようにケーシング５２１内に配設されたパルスレーザー光線発振手段６と、パルスレーザー光線発振手段６が発振したレーザー光線の光軸を加工送り方向（X軸方向）に偏向する音響光学偏向手段７と、該音響光学偏向手段７を通過したパルスレーザー光線を上記チャックテーブル３６に保持された被加工物に照射する集光器８を具備している。

上記パルスレーザー光線発振手段６は、ＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器６１と、これに付設された繰り返し周波数設定手段６２とから構成されている。パルスレーザー光線発振器６１は、繰り返し周波数設定手段６２によって設定された所定周波数のパルスレーザー光線(LB)を発振する。繰り返し周波数設定手段６２は、パルスレーザー光線発振器６１が発振するパルスレーザー光線の繰り返し周波数を設定する。

上記音響光学偏向手段７は、レーザー光線発振手段６が発振したレーザー光線(LB)の光軸を加工送り方向（X軸方向）に偏向する音響光学素子７１と、該音響光学素子７１に印加するRF（radio frequency）を生成するRF発振器７２と、該RF発振器７２によって生成されたRFのパワーを増幅して音響光学素子７１に印加するRFアンプ７３と、RF発振器７２によって生成されるRFの周波数を調整する偏向角度調整手段７４と、RF発振器７２によって生成されるRFの振幅を調整する出力調整手段７５を具備している。上記音響光学素子７１は、印加されるRFの周波数に対応してレーザー光線の光軸を偏向する角度を調整することができるとともに、印加されるRFの振幅に対応してレーザー光線の出力を調整することができる。なお、上記偏向角度調整手段７４および出力調整手段７５は、後述する制御手段によって制御される。

また、図示の実施形態におけるレーザー光線照射装置５２は、上記音響光学素子７１に所定周波数のRFが印加された場合に、図２において破線で示すように音響光学素子７１によって偏向されたレーザー光線を吸収するためのレーザー光線吸収手段７６を具備している。

上記集光器８はケーシング５２１の先端に装着されており、上記音響光学偏向手段７によって偏向されたパルスレーザー光線を下方に向けて方向変換する方向変換ミラー８１と、該方向変換ミラー８１によって方向変換されたレーザー光線を集光する集光レンズ８２を具備している。

図示の実施形態におけるレーザー照射手段５２は以上のように構成されており、以下その作用について図２を参照して説明する。
音響光学偏向手段７の偏向角度調整手段７４に後述する制御手段から例えば５Vの電圧が印加され、音響光学素子７１に５Vに対応する周波数のRFが印加された場合には、パルスレーザー光線発振手段６から発振されたパルスレーザー光線は、その光軸が図２において１点鎖線で示すように偏向され集光点Paに集光される。また、偏向角度調整手段７４に後述する制御手段から例えば１０Vの電圧が印加され、音響光学素子７１に１０Vに対応する周波数のRFが印加された場合には、パルスレーザー光線発振手段６から発振されたパルスレーザー光線は、その光軸が図２において実線で示すように偏向され、上記集光点Paから加工送り方向（X軸方向）に図２において左方に所定量変位した集光点Pbに集光される。一方、偏向角度調整手段７４に後述する制御手段から例えば１５Vの電圧が印加され、音響光学素子７１に１５Vに対応する周波数のRFが印加された場合には、パルスレーザー光線発振手段６から発振されたパルスレーザー光線は、その光軸が図２において２点鎖線で示すように偏向され、上記集光点Pbから加工送り方向（X軸方向）に図２において左方に所定量変位した集光点Pcに集光される。また、音響光学偏向手段７の偏向角度調整手段７４に後述する制御手段から例えば０Vの電圧が印加され、音響光学素子７１に０Vに対応する周波数のRFが印加された場合には、パルスレーザー光線発振手段６から発振されたパルスレーザー光線は、図２において破線で示すようにレーザー光線吸収手段７６に導かれる。このように、音響光学素子７１によって偏向されたレーザー光線は、偏向角度調整手段７４に印加される電圧に対応して加工送り方向（X軸方向）に偏向せしめられる。

図１に戻って説明を続けると、図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、集光器８に隣接して配設され、チャックテーブル３６に保持された被加工物の厚みを計測するための厚み計測手段９を備えている。この厚み計測手段９としては、市販されている反射分光式の厚み計測器等の非接触式厚み計測器を用いることが望ましい。即ち、反射分光式の厚み計測器は、被加工物に対して透過性を有するレーザー光線を照射し、被加工物の上面および下面で反射した反射光に基づいて被加工物の厚みを求める。この厚み計測手段９は、計測信号を後述する制御手段に送る。

図１に基づいて説明を続けると、図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、制御手段２０を具備している。制御手段２０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）２０１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）２０２と、後述する制御マップや被加工物の設計値のデータや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）２０３と、カウンター２０４と、入力インターフェース２０５および出力インターフェース２０６とを備えている。制御手段２０の入力インターフェース２０５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、厚み計測手段９および撮像手段１０等からの検出信号が入力される。そして、制御手段２０の出力インターフェース２０６からは、上記パルスモータ３７２、パルスモータ３８２、パルスモータ４３２、パルスモータ５３２、パルスレーザー光線照射手段５２、表示手段２００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３にはレーザー加工される被加工物としての半導体ウエーハ３０の平面図が示されている。図３に示す半導体ウエーハ３０は、シリコン基板３００の表面３００ａに格子状に配列された複数の分割予定ライン３０１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３０２がそれぞれ形成されている。この各デバイス３０２は、全て同一の構成をしている。デバイス３０２の表面にはそれぞれ図４に示すように複数のボンディングパッド３０３（３０３a〜３０３j）が形成されている。このボンディングパッド３０３（３０３a〜３０３j）は、図示の実施形態においてはアルミニウムによって形成されている。なお、図示の実施形態においては、３０３aと３０３f、３０３bと３０３g、３０３cと３０３h、３０３dと３０３i、３０３eと３０３jは、X方向位置が同一である。このように各デバイス３０２に形成されたボンディングパッド３０３（３０３a〜３０３j）のX,Y座標値は、その設計値のデータが上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０３に格納されている。

上述したレーザー加工装置を用い、半導体ウエーハ３０に形成された各デバイス３０２のボンディングパッド３０３（３０３a〜３０３j）部にレーザー加工孔（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。
半導体ウエーハ３０は、図５に示すように環状のフレーム４０に装着されたポリオレフィン等の合成樹脂シートからなる保護テープ５０に表面３００ａを貼着する。従って、半導体ウエーハ３０は、裏面３００bが上側となる。このようにして環状のフレーム４０に保護テープ５０を介して支持された半導体ウエーハ３０は、図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル３６上に保護テープ５０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３０は、保護テープ５０を介してチャックテーブル３６上に吸引保持される。従って、半導体ウエーハ３０は、裏面３００bを上側にして保持される。また、環状のフレーム４０は、クランプ３６２によって固定される。

上述したように半導体ウエーハ３０を吸引保持したチャックテーブル３６は、加工送り手段３７によって撮像手段１０の直下に位置付けられる。チャックテーブル３６が撮像手段１０の直下に位置付けられると、チャックテーブル３６上の半導体ウエーハ３０は、図６に示す座標位置に位置付けられた状態となる。この状態で、チャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ３０に形成されている格子状の分割予定ライン３０１がX軸方向とY軸方向に平行に配設されているか否かのアライメント工程を実施する。即ち、撮像手段１０によってチャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ３０を撮像し、パターンマッチング等の画像処理を実行してアライメント作業を行う。このとき、半導体ウエーハ３０の分割予定ライン３０１が形成されている表面３００ａは下側に位置しているが、撮像手段１０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、半導体ウエーハ３０の裏面３００ｂから透かして分割予定ライン３０１を撮像することができる。このようにしてアライメント工程が実施されたチャックテーブル３６上の半導体ウエーハ３０は、図６に示す座標値に位置付けられたことになる。

次に、半導体ウエーハ３０のシリコン基板３００の各デバイス３０２に形成された各ボンディングパッド３０３(３０３a〜３０３j）部の厚みを検出する厚み検出工程を実施する。厚み検出工程は、先ず加工送り手段３７を作動しチャックテーブル３６を移動して、上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０３に格納されている図６に示す半導体ウエーハ３０に形成されたデバイス３０２における最上位の行E1の最左端のデバイス３０２に形成されたボンディングパッド３０３aの座標値を厚み計測手段９の直下に位置付ける。このようにボンディングパッド３０３aの座標値が厚み計測手段９の直下に位置付けられた状態が図７に示す状態である。図７に示す状態から制御手段２０は、厚み計測手段９を作動してボンディングパッド３０３aの座標値における半導体ウエーハ３０のシリコン基板３００の厚みを計測する。即ち、厚み計測手段９は反射分光式の厚み計測器からなっており、半導体ウエーハ３０のシリコン基板３００に対して透過性を有するレーザー光線を照射し、半導体ウエーハ３０のシリコン基板３００の上面（裏面）および下面（表面）で反射した反射光に基づいて半導体ウエーハ３０のシリコン基板３００の厚みを計測し、計測信号を制御手段２０に送る。そして、制御手段２０は、計測された厚み(t)をランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０３に格納する。このようにしてボンディングパッド３０３aの座標値におけるシリコン基板３００の厚みの計測を開始したならば、チャックテーブル３６を図７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。そして、ボンディングパッド３０３aに隣接するボンディングパッド３０３bが位置する座標値が厚み計測手段９の直下に達したならば、厚み計測手段９を作動した半導体ウエーハ３０のシリコン基板３００の厚みを計測し、計測信号を制御手段２０に送る。

以上のようにして半導体ウエーハ３０のシリコン基板３００の各デバイス３０２に形成された各ボンディングパッド３０３(３０３a〜３０３j）部の厚みを検出する厚み検出工程を実施することにより、制御手段２０は図８に示すように各ボンディングパッド３０３(３０３a〜３０３j）が位置する座標値におけるシリコン基板３００の厚み(t)に関するデータを作成し、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０３に格納する。

上述した各ボンディングパッド３０３(３０３a〜３０３j）が位置する座標値におけるシリコン基板３００の厚み(t)に関するデータを作成したならば、制御手段２０は各ボンディングパッド３０３(３０３a〜３０３j）が位置する座標値に照射するパルスレーザー光線のショット数を求める。このショット数はパルスレーザー光線の１ショット当たり加工量に基づいて求められる。即ち、後述するレーザー加工孔（ビアホール）を穿孔する穿孔工程を実施するパルスレーザー光線のパルスエネルギーが１０μＪの場合、半導体ウエーハ３０のシリコン基板３００はパルスレーザー光線の１ショット当たり１μｍ穿孔される。このようにパルスレーザー光線の１ショット当たりに加工される穿孔量が決まれば、制御手段２０は上記厚み検出工程において作成された各ボンディングパッド３０３(３０３a〜３０３j）が位置する座標値におけるシリコン基板３００の厚み(t)に対応したパルスレーザー光線のショット数を求め、図９に示すように制御マップを作成し、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０３に格納する。

次に、半導体ウエーハ３０の各デバイス３０２に形成された各ボンディングパッド３０３(３０３a〜３０３j）部にレーザー加工孔３０４（ビアホール）を穿孔する穿孔工程を実施する。穿孔工程は、先ず加工送り手段３７を作動しチャックテーブル３６を移動して、上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０３に格納されている図６に示す半導体ウエーハ３０に形成されたデバイス３０２における最上位の行E1の最左端のデバイス３０２に形成されたボンディングパッド３０３aの座標値をレーザー光線照射手段５２の集光器８の直下に位置付ける。このようにボンディングパッド３０３aが位置する座標値が集光器８の直下に位置付けられた状態を図１０の(a)に示す。図１０の(a)に示す状態から制御手段２０は、チャックテーブル３６を図１０の(a)において矢印Ｘ１で示す方向に所定の移動速度で加工送りするように上記加工送り手段３７を制御すると同時に、レーザー光線照射手段５２を作動し集光器８からパルスレーザー光線を照射する。なお、集光器８から照射されるレーザー光線の集光点Pは、半導体ウエーハ３０の上面付近に合わせる。このとき、制御手段２０は、X軸方向位置検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bからの検出信号に基いて音響光学偏向手段７の偏向角度調整手段７４および出力調整手段７５を制御するための制御信号を出力する。

一方、RF発振器７２は偏向角度調整手段７４および出力調整手段７５からの制御信号に対応したRFを出力する。RF発振器７２から出力されたRFのパワーは、RFアンプ７３によって増幅され音響光学素子７１に印加される。この結果、音響光学素子７１は、パルスレーザー光線発振手段６から発振されたパルスレーザー光線の光軸を図２において１点鎖線で示す位置から２点差線で示す位置までの範囲で偏向するとともに、パルスレーザー光線発振手段６から発振されたパルスレーザー光線の出力を調整する。この結果、ボンディングパッド３０３aが位置する座標値に所定出力のパルスレーザー光線を照射することができる。

上記穿孔工程における加工条件の一例について説明する。
光源 ：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４
波長 ：３５５ｎｍ
パルスエネルギー ：１０μＪ
集光スポット径 ：φ７０μｍ

上述した穿孔工程を実施している際に、制御手段２０は穿孔工程を実施しているボンディングパッド３０３が位置する座標値におけるパルスレーザー光線のショット数に達したならば、音響光学偏向手段７の偏向角度調整手段７４に０Vの電圧を印加し、音響光学素子７１に０Vに対応する周波数のRF印加し、パルスレーザー光線発振手段６から発振されたパルスレーザー光線を図２において破線で示すようにレーザー光線吸収手段７６に導く。従って、パルスレーザー光線がチャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ３０に照射されない。

一方、制御手段２０は、X軸方向位置検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bからの検出信号を入力しており、この検出信号をカウンター２０４によってカウントしている。そして、カウンター２０４によるカウント値が次のボンディングパッド３０３が位置する座標値に達したら、制御手段２０はレーザー光線照射手段５２を制御し上記穿孔工程を実施する。その後も制御手段２０は、カウンター２０４によるカウント値がボンディングパッド３０３が位置する座標値に達する都度、制御手段２０はレーザー光線照射手段５２を作動し上記穿孔工程を実施する。そして、図１０の（ｂ）で示すように半導体ウエーハ３０のE1行の最右端のデバイス３０２に形成されたボンディングパッド３０３における図１０の（ｂ）において最右端の電極３０３e位置に上記穿孔工程を実施したら、上記加工送り手段３７の作動を停止してチャックテーブル３６の移動を停止する。この結果、半導体ウエーハ３０のシリコン基板３００には、図１０の（ｂ）で示すようにボンディングパッド３０３に達する加工孔３０４が形成される。このように、上記穿孔工程においては、シリコン基板３００の厚み(t)に対応したショット数のパルスレーザー光線を照射するので、図１０の（ｂ）に示すように半導体ウエーハ３０のシリコン基板３００にはボンディングパッド３０３を溶融することなくボンディングパッド３０３に達する加工孔３０４を形成することができる。以上のようにして、半導体ウエーハ３０のシリコン基板３００に形成された全てのボンディングパッド３０３部に穿孔工程を実施する。

２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３１：案内レール
３６：チャックテーブル
３７：加工送り手段
３７４：X軸方向位置検出手段
３８：第１の割り出し送り手段
３８４：Y軸方向位置検出手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４１：案内レール
４２：可動支持基台
４３：第２の割り出し送り手段
５：レーザー光線照射ユニット
５１：ユニットホルダ
５２：レーザー光線照射手段
６：パルスレーザー光線発振手段
６１：パルスレーザー光線発振器
６２：繰り返し周波数設定手段
７：音響光学偏向手段
７１：音響光学素子
７２：RF発振器
７３：RFアンプ
７４：偏向角度調整手段
７５：出力調整手段
７６：レーザー光線吸収手段
８：集光器
９：厚み計測手段
１０：撮像手段
２０：制御手段
３０：半導体ウエーハ
３０１：分割予定ライン
３０２：デバイス
３０３：ボンディングパッド
３０４：レーザー加工孔
４０：環状のフレーム
５０：保護テープ

Claims (2)

1. 基板の表面に複数のデバイスが形成されているとともにデバイスにボンディングパッドが形成されているウエーハに、基板の裏面側からパルスレーザー光線を照射してボンディングパッドに達するビアホールを形成するビアホールの加工方法であって、
   ウエーハの基板のボンディングパッドが形成された領域の厚みを計測する厚み計測工程と、
   ウエーハの基板の裏面側からパルスレーザー光線を照射して基板にレーザー加工孔を形成するレーザー加工孔形成工程と、を含み、
   該レーザー加工孔形成工程は、該厚み計測工程によって計測された基板の厚みと、パルスレーザー光線の１パルス当たりのエネルギーに基づいて、パルスレーザー光線のショット数を決定する、
   ことを特徴とするビアホールの加工方法。
2. 基板の表面に複数のデバイスが形成されているとともにデバイスに複数のボンディングパッドが形成されているウエーハに、基板の裏面側からパルスレーザー光線を照射してボンディングパッドに達するビアホールを形成するレーザー加工装置であって、
   ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハにパルスレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、ウエーハの基板の厚みを計測する厚み計測手段と、該厚み計測手段によって計測されたウエーハの基板の厚みに基づいて該レーザー光線照射手段を制御する制御手段と、を具備し、
   該厚み計測手段は、ウエーハの基板の複数のボンディングパッドが形成されている領域の厚みを計測し、
   該制御手段は、該厚み計測手段から送られるウエーハの基板の複数のボンディングパッドが形成されている領域の厚みと、パルスレーザー光線の１パルス当たりのエネルギーに基づいてパルスレーザー光線のショット数を設定した制御マップを作成し、該レーザー光線照射手段を作動して基板の裏面側からボンディングパッドが形成されている領域にパルスレーザー光線を照射する際に該制御マップに基づいてパルスレーザー光線のショット数を決定する、
   ことを特徴とするレーザー加工装置。

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