JP2020066015A

JP2020066015A - レーザー加工方法

Info

Publication number: JP2020066015A
Application number: JP2018199132A
Authority: JP
Inventors: 洋司森數; Yoji Morikazu
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2018-10-23
Filing date: 2018-10-23
Publication date: 2020-04-30
Also published as: AT521999A2; DE102019216320B4; US10985060B2; US20200126856A1; DE102019216320A1

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】電極パッドに対応する裏面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と、レーザー光線ＬＢの照射によって基板１０に細孔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、検出工程において、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、レーザー光線照射工程の前に、電極パッドの大きさを検出し、形成される細孔が電極パッドの内側に位置するようにレーザー光線ＬＢの照射領域を設定する照射領域設定工程が実施されるレーザー加工方法。【選択図】図３

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。しかし、レーザー光線のスポット径は電極パッドの面積に比べて小さく設定されるため、後に細孔に埋設される導電性部材と電極パッドとを確実に接続するためには、電極パッドを充分に露出させるべくレーザー光線が電極パッドに最初に達してからもある程度繰り返してレーザー光線を照射する必要がある。

他方、デバイス上に形成された電極パッドはその面積が狭く、該電極パッド全域を含むようにレーザー光線の照射領域を設定した場合、ある程度電極パッドが露出した後もレーザー光線が基板に当たり、該基板を構成する物質固有のプラズマ光が出続けるため、電極パッドを構成する物質固有のプラズマ光を充分に検出することができず、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い、適正に細孔を形成することが困難であるという問題がある。

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の前に、該電極パッドの大きさを検出し、形成される細孔が該電極パッドの内側に位置するようにレーザー光線の照射領域を設定する照射領域設定工程が実施されるレーザー加工方法が提供される。

該照射領域設定工程において、該電極パッドに内接する円の面積に対して電極パッドに形成される細孔の断面積が９５％以下になるようにレーザー光線の該照射領域を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の前に、該電極パッドの大きさを検出し、形成される細孔が該電極パッドの内側に位置するようにレーザー光線の照射領域を設定する照射領域設定工程が実施される。これにより、電極パッドに細孔が至った際に、レーザー光線が確実に電極パッドに照射され、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。照射領域設定工程を実施する態様を説明するための概念図である。（ａ）照射領域に対応してレーザー光線のスポットが位置付けられる電極パッドの平面図、（ｂ）（ａ）に示された平面図のＡ−Ａ部の断面図である。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。

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に対してレーザー光線を照射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にレーザー加工を施す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は基板１０を保持し、支柱２４内に収容された図示しない回転駆動手段により回転可能に構成されている。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、及び角度θになるようにチャックテーブル２８の位置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において発振されたレーザー光線は、保持手段２０に保持される基板１０の所望の位置に照射される。

レーザー光線照射手段５０は、図３に示すように、パルス状のレーザー光線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から反射されたパルスレーザー光線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ＬＢ１で示すように偏向され集光点Ｐ１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ＬＢ０で示すように偏向され、上記集光点Ｐ１から加工送り方向（Ｘ軸方向）に図３において右方に所定量変位した集光点Ｐ０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、その光軸が図３においてＬＢ２で示すように偏向され、上記集光点Ｐ０から加工送り方向（Ｘ軸方向）に図３においてさらに右方に所定量変位した集光点Ｐ２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、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。

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の大きさ等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は、図２に示すように、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。図示の実施形態におけるプラズマ検出手段７０は以上のように構成されており、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の方向を調整するアライメント作業を実施する。

上記したように、チャックテーブル２８に保持された基板１０のアライメントを実施したならば、次いで、各デバイス１２に形成されている電極パッド１２ａの大きさを検出し、追って実施されるレーザー光線照射工程において形成される細孔が電極パッド１２ａの内側に位置するようにレーザー光線ＬＢの照射領域を設定する照射領域設定工程を実施する。図４、図５を参照しながらより具体的に説明する。

（照射領域設定工程）
まず、デバイス１２に形成された電極パッド１２ａを撮像手段６０で撮像される領域の中央に位置付ける。撮像手段６０には、上記したように赤外線照射手段、赤外線撮像素子が備えられており、図４（ａ）に示されているように、基板１０の表面１０ａ側に形成されたデバイス１２の電極パッド１２ａ（点線で示す。）を撮像することができる。撮像手段６０によって撮像された電極パッド１２ａの画像情報は制御手段１００に送られて、電極パッド１２ａの大きさ、形状等を確認する。その後、図に示された略矩形状の電極パッド１２ａの形状を考慮して、電極パッド１２ａに内接する円（内接円）１２１を特定する（２点鎖線で示す。）。内接円１２１を特定したならば、内接円１２１の直径を特定し内接円１２１の面積を演算する。本実施形態では、電極パッド１２ａの内接円１２１の直径は５００μｍであることから、面積は、６２，５００πμｍ^２（０．０６２５πｍｍ^２）である。この内接円１２１の面積が演算されたならば、レーザー光線ＬＢが照射される照射領域を設定する際の面積の最大値となる基準値を演算する。本実施形態では、該基準値は、内接円１２１の面積の９５％であり、以下の如く演算する。

６２，５００πμｍ^２×０．９５
＝５９，３７５πμｍ^２（＝０．０５９３７５πｍｍ^２）

上記した基準値に基づいて、面積が上記した基準値となる円（基準円）の半径を演算すると、略２４３．６７μｍとなる。すなわち、本実施形態では、レーザー光線ＬＢの照射領域１２２ａを、直径が４８７．３４μｍの該基準円と同等以下となるように設定する。

本実施形態においては、レーザー光線ＬＢが照射される照射領域について、図４（ｂ）に示すように、上記した電極パッド１２ａの形状、大きさから演算される基準円と同等以下となるように、直径が４５０μｍの円１２２を外形とするレーザー光線ＬＢの照射領域１２２ａを設定する。この照射領域１２２ａは、上記した内接円１２１と中心が一致するようにその位置も設定され、内接円１２１が内接する電極パッド１２ａの各辺から均等に内側に離間するように設定される。このようにして、電極パッド１２ａにおける照射領域１２２ａが設定されたならば、照射領域１２２ａの大きさ（直径）、中心の座標位置等の情報が電極パッド１２ａに対応した情報として制御手段１００に記憶される。このような照射領域設定工程を基板１０上に形成された各デバイス１２、各電極パッド１２ａについて実施し、各デバイス１２の各電極パッド１２ａに対応して設定される照射領域１２２ａの情報が制御手段１００のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）に記憶される。以上により、照射領域設定工程が完了する。照射領域設定工程が完了したならば、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。

なお、本発明の照射領域設定工程では、全ての電極パッド１２ａ毎に電極パッド１２ａの大きさを検出して照射領域１２２ａを一つ一つ設定する必要はなく、代表する１つの電極パッド１２ａの大きさを検出して照射領域１２２ａの大きさを設定し、その照射領域１２２ａの大きさを他の電極パッド１２ａの照射領域１２２ａとして適用するようにしてもよい。また、照射領域設定工程は、上記したアライメントを終了した後に実施することに限定されず、アライメントの前に実施することも可能であり、さらに、図２に記載されたレーザー加工装置１に基板１０を搬送する前に、事前に基板１０の表面１０ａ側から電極パッド１２ａを撮像して各電極パッド１２ａに対応する照射領域１２２ａの設定を行うこともできる。さらにいえば、基板１０上にデバイス１２を形成する際の製造公差が小さい場合は、実際に電極パッドを撮像して照射領域１２２ａを設定することに限定されず、設計図面上で電極パッドの大きさを検出（演算）し、照射領域１２２ａを設定するものであってもよい。

（レーザー光線照射工程）
上記したように、アライメント、照射領域設定工程を終えた状態で、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、及び照射領域設定工程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、基板１０の裏面１０ｂ側から所望のデバイス１２の電極パッド１２ａに達する細孔を形成すべく、レーザー加工を開始するデバイス１２、及び電極パッド１２ａを定める。次いで、移動手段３０を作動してチャックテーブル２８を移動して、上記制御手段１００に格納されている電極パッド１２ａの座標位置情報に基づき、細孔を形成する電極パッド１２ａに対応する位置を、レーザー光線照射手段５０の集光器５２の直下に位置付ける。このように集光器５２の直下に電極パッド１２ａを位置付けた状態から、Ｘ軸移動手段３１を作動して所定の速度でＸ軸方向に加工送りを開始し、集光器５２から照射されるレーザー光線ＬＢの照射可能な範囲に電極パッド１２ａに対応して設定された照射領域１２２ａがあるか否かを判断し、レーザー光線ＬＢが照射される範囲に照射領域１２２ａが入っていると判断された状態で、レーザー光線照射手段５０を作動し、集光器５２からレーザー光線ＬＢを照射する。レーザー光線ＬＢが照射される領域は、図５（ａ）に示すように、上記した照射領域工程において設定された照射領域１２２ａであり、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に印加される電圧を適宜制御することにより、レーザー光線ＬＢのスポットＳＰ（φ５０μｍ）が、照射領域１２２ａ内において一箇所に偏ることなく、均一に分散して位置付けられる。そして、レーザー光線ＬＢが繰り返し照射領域１２２ａに照射されて、図５（ａ）のＡ−Ａ断面として示されている図５（ｂ）から理解されるように、裏面１０ｂ側から細孔１６（φ４５０μｍ）が形成される。

なお、上記レーザー光線照射工程におけるレーザー加工条件は、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：４０ｋＨｚ
平均出力：２Ｗ
パルス幅：１０ｐｓ
スポット径：５０μｍ

（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７５から光強度信号が電圧値で出力される。図６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６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６に示すように、基板１０の裏面１０ｂから上記した照射領域１２２ａ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５４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６に示すように、第二のホトデテクター７５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に対して照射領域１２２ａ全域で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、図６に示すように、第二のホトデテクター７５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７５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に指示信号を出し、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、点線で示すように、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が形成されたならば、Ｘ軸方向で隣接する隣の電極パッド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、照射領域設定工程により、電極パッド１２ａの大きさを検出し、形成される細孔１６が電極パッド１２ａの内側に位置するようにレーザー光線ＬＢの照射領域１２２ａを設定している。これにより、電極パッド１２ａに細孔１６が至った際に、レーザー光線ＬＢが確実に電極パッド１２ａに照射され、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１２ａに穴を開けることなく、適正な細孔１６を形成することができる。なお、照射領域設定工程において、照射領域１２２ａを設定する際に、電極パッド１２ａに内接する円１２１の面積に対し、照射領域１２２ａの面積が９５％以下となるように照射領域を設定することが好ましい。この照射領域１２２ａの設定条件の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を形成するための好適な照射領域１２２ａの面積について検討すべく、以下のような実験を行った。なお、下記の各実験において変更したパラメータ以外の加工条件は、上記した本実施形態の加工条件に沿って設定しており、以下の説明ではその余の加工条件に関する説明は省略している。

＜実験１＞
電極パッド１２ａに内接する円(直径５００μｍ）の面積に対し、照射領域１２２ａを構成する円の面積が略１１０％になるように直径５２４μｍの円の照射領域を設定し、上記した実施形態と同条件で細孔１６を形成した。その結果、電極パッド１２ａには貫通孔が開いてしまった。

＜実験２＞
電極パッド１２ａに内接する円(直径５００μｍ）の面積に対し、照射領域１２２ａを構成する円の面積が略１００％になるように直径５００μｍの円の照射領域を設定し、上記した実施形態と同条件で細孔１６を形成した。その結果、電極パッド１２ａには実験１と比較して小さいが、貫通孔が開いてしまった。

＜実験３＞
電極パッド１２ａに内接する円(直径５００μｍ）の面積に対し、照射領域１２２ａを構成する円の面積が略９６％になるように直径４９０μｍの円の照射領域を設定し、上記した実施形態と同条件で細孔１６を形成した。その結果、電極パッド１２ａには窪みは見られたものの、貫通孔は開かなかった。

上記した実験結果から、本発明者らは、第二のプラズマ光を検出して、電極パッド１２ａに穴を開けることなく適正な細孔１６を形成するためには、照射領域設定工程において照射領域１２２ａを設定する際に、電極パッド１２ａに内接する内接円１２１の面積よりも照射領域１２２ａを規定する円の面積を小さくすればよいこと、特に、照射領域１２２ａの面積が、該内接円１２１に対して９５％以下であることが好ましいことを見出した。これにより、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１２ａに穴を開けることなく、適正な細孔１６を形成することができる。

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
１２１：内接円
１２２ａ：照射領域
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
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

Claims

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の前に、該電極パッドの大きさを検出し、形成される細孔が該電極パッドの内側に位置するようにレーザー光線の照射領域を設定する照射領域設定工程が実施されるレーザー加工方法。
該照射領域設定工程において、該電極パッドに内接する円の面積に対して電極パッドに形成される細孔の断面積が９５％以下になるようにレーザー光線の該照射領域を設定する請求項１に記載のレーザー加工方法。