本发明涉及激光加工装置，该激光加工装置实现了加工品质的提高。
背景技术：
由交叉的多条分割预定线划分而在正面上形成有ic、lsi等多个器件的晶片被激光加工装置分割成各个器件芯片，分割得到的各器件芯片被应用于移动电话、个人计算机等电子设备中。
激光加工装置存在下述(1)至(3)的类型，考虑到被加工物的种类和加工条件而选择适当的激光加工装置。
(1)照射对于被加工物具有吸收性的波长的脉冲激光光线而实施烧蚀加工并沿分割预定线形成槽而分割成各个器件芯片的类型(例如参照专利文献1。)
(2)将对于被加工物具有透过性的波长的脉冲激光光线的聚光点定位在分割预定线的内部而对晶片照射脉冲激光光线而在分割预定线的内部形成改质层，之后，对晶片施加外力而分割成各个器件芯片的类型(例如参照专利文献2。)
(3)将对于被加工物具有透过性的波长的脉冲激光光线的聚光区域定位在与分割预定线对应的晶片的内部而对晶片照射脉冲激光光线，形成从分割预定线的正面到背面的多个细孔和围绕各细孔的非晶质，将晶片分割成各个器件芯片的类型(例如参照专利文献3。)。
专利文献1：日本特开平10-305420号公报
专利文献2：日本特许第3408805号公报
专利文献3：日本特开2014-221483号公报
激光加工的品质不仅取决于激光振荡器所振荡出的激光光线的输出、重复频率、脉冲宽度、光斑直径，还取决于包含被加工物的进给速度在内的各加工要素，适当调整各加工要素而设定加工条件。但是，为了实现激光加工的品质的进一步提高，在所述的加工要素的以往的调整中存在界限。
技术实现要素：
因此，本发明的目的在于提供激光加工装置，实现激光加工的品质的进一步提高。
根据本发明，提供激光加工装置，其中，该激光加工装置具有：卡盘工作台，其对被加工物进行保持；以及激光光线照射单元，其对保持在该卡盘工作台上的被加工物照射脉冲激光光线，该激光光线照射单元具有：激光振荡器，其振荡出具有比通过对被加工物照射脉冲激光光线而产生的电子激发的时间短的脉冲宽度的脉冲激光，并且设定重复频率以使得在该电子激发时间内振荡出至少两个脉冲激光；聚光器，其对保持在该卡盘工作台上的被加工物照射该激光振荡器所振荡出的脉冲激光光线；间除单元，其配设在该激光振荡器与该聚光器之间，通过按照规定的周期对脉冲激光光线进行间隔剔除而将加工所需的脉冲激光光线引导至该聚光器；以及放大器，其配设在该间除单元与该聚光器之间，使加工所需的脉冲激光光线的输出增大。
优选该间除单元对脉冲激光光线进行间除，以使得从照射至少两个脉冲激光光线之后到照射接下来的至少两个脉冲激光光线为止的时间大于等于在照射了前面的至少两个脉冲激光光线之后放出被加工物所产生的热量的时间。
根据本发明的激光加工装置，在围绕着构成被加工物的原子的电子被最初的脉冲激光光线激活的状态下照射接下来的脉冲激光光线，从而促进加工而实现激光加工的品质的提高。
附图说明
图1是本发明实施方式的激光加工装置的立体图。
图2是图1所示的激光光线照射单元的框图。
图3是对晶片照射激光光线的状态的立体图。
标号说明
6：保持单元；42：聚光器；42a：聚光透镜；100：激光加工装置；102：激光光线照射单元；104：激光振荡器；106：间除单元；108：放大器；lb’：脉冲激光光线；lb1’：第一脉冲激光光线；lb2’：第二脉冲激光光线。
具体实施方式
以下，参照附图对根据本发明而构成的激光加工装置的实施方式进行说明。
图1所示的激光加工装置100具有：基台4；保持单元6，其对被加工物进行保持；移动单元8，其使保持单元6移动；激光光线照射单元102，其对保持单元6所保持的被加工物照射脉冲激光光线；以及拍摄单元12，其对保持单元6所保持的被加工物进行拍摄。
如图1所示，保持单元6包含：矩形的x方向可动板14，其以在x方向上自由移动的方式搭载在基台4上；矩形的y方向可动板16，其以在y方向上自由移动的方式搭载在x方向可动板14上；圆筒状的支柱18，其固定在y方向可动板16的上表面上；以及矩形的盖板20，其固定在支柱18的上端。在盖板20上形成有沿y方向延伸的长孔20a，穿过长孔20a而向上方延伸的圆形的卡盘工作台22以自由旋转的方式搭载在支柱18的上端。在卡盘工作台22的上表面上配置有圆形的吸附卡盘24，该吸附卡盘24由多孔质材料形成，实际上呈水平延伸，吸附卡盘24通过流路与吸引单元(未图示。)连接。并且，在卡盘工作台22中，通过吸引单元在吸附卡盘24的上表面上生成吸引力，从而能够对载置在吸附卡盘24的上表面上的被加工物进行吸附而进行保持。并且，在卡盘工作台22的周缘，沿周向隔开间隔地配置有多个夹具26。另外，x方向是图1中箭头x所示的方向，y方向是图1中箭头y所示的方向，是与x方向垂直的方向。由x方向和y方向规定的平面实际上是水平的。
移动单元8包含：x方向移动单元28，其使卡盘工作台22在x方向上移动；y方向移动单元30，其使卡盘工作台22在y方向上移动；以及旋转单元(未图示。)，其使卡盘工作台22以沿上下方向延伸的轴线为中心进行旋转。x方向移动单元28具有：滚珠丝杠32，其在基台4上沿x方向延伸；以及电动机34，其与滚珠丝杠32的一端部连结。滚珠丝杠32的螺母部(未图示。)固定在x方向可动板14的下表面上。并且，x方向移动单元28通过滚珠丝杠32将电动机34的旋转运动转换成直线运动而传递到x方向可动板14，使x方向可动板14沿着基台4上的导轨4a在x方向上进退，由此使卡盘工作台22在x方向上进退。y方向移动单元30具有：滚珠丝杠36，其在x方向可动板14上沿y方向延伸；以及电动机38，其与滚珠丝杠36的一端部连结。滚珠丝杠36的螺母部(未图示。)固定在y方向可动板16的下表面。并且，y方向移动单元30通过滚珠丝杠36将电动机38的旋转运动转换成直线运动而传递到y方向可动板16，使y方向可动板16沿着x方向可动板14上的导轨14a在y方向上进退，由此使卡盘工作台22在y方向上进退。旋转单元具有内设于支柱18的电动机(未图示。)，使卡盘工作台22以沿上下方向延伸的轴线为中心相对于支柱18进行旋转。
激光光线照射单元102包含：框体40，其从基台4的上表面向上方延伸，接着实际上水平延伸；聚光器42，其配置在框体40的前端下表面；以及聚光点位置调整单元(未图示。)。在聚光器42中内设有聚光透镜42a，该聚光透镜42a用于使激光光线会聚在保持单元6的卡盘工作台22所保持的被加工物中而进行照射。并且，拍摄单元12与聚光器42沿x方向隔开间隔地附设在框体40的前端下表面上。
当参照图2进行说明时，激光光线照射单元102包含：激光振荡器104，其振荡出具有比通过对晶片等被加工物照射激光光线而产生的电子激发的时间(以下，称为“电子激发时间”)短的脉冲宽度的脉冲激光光线lb’并且设定重复频率以使得在电子激发时间内振荡出至少两个脉冲激光光线lb’；间除单元106，其配设在激光振荡器104与聚光器42的聚光透镜42a之间，通过按照规定的周期对脉冲激光光线lb’进行间隔剔除而将加工所需的脉冲激光光线lb’引导至聚光器42的聚光透镜42a；放大器108，其配设在间除单元106与聚光器42的聚光透镜42a之间，使加工所需的脉冲激光光线lb’的输出增大；反射镜110，其对由放大器108放大的脉冲激光光线lb’的光路进行转换而将脉冲激光光线lb’引导至聚光器42的聚光透镜42a。
激光振荡器104所振荡出的脉冲激光光线lb’的脉冲宽度比电子激发时间短，例如，在电子激发时间大约为8ps(8×10-12秒)、蓝宝石(al2o3)为被加工物的情况下，脉冲宽度优选设定为约1ps。激光振荡器104所振荡出的脉冲激光光线lb’的波长为355nm、1064nm等，根据加工的种类来适当确定。并且，激光振荡器104所振荡出的脉冲激光光线lb’的重复频率被设定为在电子激发时间内振荡出至少两个脉冲激光光线lb’，例如，在电子激发时间大约为8ps、蓝宝石为被加工物的情况下，重复频率优选设定为250ghz(250×109hz)，由此，脉冲激光光线lb’的振荡间隔为4ps，激光振荡器104能够在蓝宝石的电子激发时间内振荡出至少两个脉冲激光光线lb’。这样，在激光振荡器104中，振荡出具有比电子激发时间短的脉冲宽度的脉冲激光光线lb’并且设定重复频率以使得在电子激发时间内振荡出至少两个脉冲激光光线lb’，因此激光光线照射单元102能够在对被加工物照射第一脉冲激光光线lb1’而产生的电子激发的时间内对被加工物照射接下来的第二脉冲激光光线lb2’。
在本实施方式中，如图2所示，间除单元106包含：aod(声光元件)112，其根据所施加的电压信号来变更光路；以及阻尼器114，其吸收变更了光路的脉冲激光光线lb’。关于aod112，当没有施加电压信号时，aod112将激光振荡器104所振荡出的脉冲激光光线lb’引导至放大器108，当施加规定的电压信号时，aod112将激光振荡器104所振荡出的脉冲激光光线lb’引导至阻尼器114。优选间除单元106对脉冲激光光线lb’进行间除，以使得从对被加工物照射至少两个脉冲激光光线lb’之后到对被加工物照射接下来的至少两个脉冲激光光线lb’为止的时间大于等于在对被加工物照射了前面的至少两个脉冲激光光线lb’之后放出被加工物所产生的热量的时间。由此，能够抑制被加工物受到激光加工所带来的热影响，实现了激光加工的品质的提高。例如，在放出因激光光线的照射而在被加工物上产生的热量的时间(以下，称为“热放出时间”)为大约1μs(1×10-6秒)、蓝宝石为被加工物的情况下，如图2所示，优选通过间除单元106对脉冲激光光线lb’进行间除，以使得从对被加工物照射第一脉冲激光光线lb1’和第二脉冲激光光线lb2’之后到对被加工物照射接下来的第一脉冲激光光线lb1’和第二脉冲激光光线lb2’为止的时间大于等于蓝宝石的热放出时间(大约1μs)。在图2中用虚线示出了被间除单元106间除的脉冲激光光线lb’。并且，在本实施方式中，在激光振荡器104所振荡出的脉冲激光光线lb’的大部分被间除单元106间除时，由于在间除单元106与聚光透镜42a之间配设有使脉冲激光光线lb’的输出增大的放大器108，所以激光振荡器104所振荡出的脉冲激光光线lb’的输出可以比较小，因此抑制了能量效率的降低。
图3所示的圆盘状的晶片70的正面70a被形成为格子状的多条分割预定线72划分成多个矩形区域，在多个矩形区域中分别形成有ic、lsi等器件74。在本实施方式中，在周缘被环状框架76固定的粘合带78上粘贴有晶片70的背面。另外，也可以将晶片70的正面70a粘贴在粘合带78上。
在使用激光加工装置100对晶片70实施激光加工时，首先，实施晶片保持工序，使晶片70的正面70a朝上而将晶片70保持在卡盘工作台22的上表面上，并且利用多个夹具26来固定环状框架76的外周缘部。接着，实施对准工序，利用拍摄单元12从上方对晶片70进行拍摄，根据拍摄单元12所拍摄到的晶片70的图像，利用移动单元8使卡盘工作台22移动和旋转，从而使格子状的分割预定线72与x方向和y方向对齐。接着，实施聚光点位置调整工序，将聚光器42定位在与x方向对齐的分割预定线72的一端部的上方，并利用聚光点位置调整单元使聚光器42升降，从而对聚光点的上下方向位置进行调整。另外，聚光点的直径为
接着，实施照射具有比通过对晶片70照射激光光线而产生的电子激发的时间短的脉冲宽度的第一脉冲激光光线lb1’的第一照射工序和在晶片70的电子激发时间内照射接下来的第二脉冲激光光线lb2’的第二照射工序。如上述那样，在激光加工装置100中，激光振荡器104所振荡出的脉冲激光光线lb’的脉冲宽度被设定为比被加工物的电子激发时间短，并且能够在对被加工物照射第一脉冲激光光线lb1’而产生的电子激发的时间内对被加工物照射接下来的第二脉冲激光光线lb2’，因此能够通过使用激光加工装置100来实施第一照射工序和第二照射工序。通过实施第一照射工序和第二照射工序，在围绕着构成晶片70的原子的电子被第一脉冲激光光线lb1’激活的状态下照射接下来的第二脉冲激光光线lb2’，因而促进加工而实现激光加工的品质的提高。例如，在进行改质层形成加工的情况下，照射对于晶片70具有透过性的激光光线而在分割预定线72的内部形成改质层，通过实施第一照射工序和第二照射工序而能够沿激光光线的入射方向在分割预定线72的内部形成比较长的改质层。在实施了最初的第一照射工序和第二照射工序之后，如图3所示，一边通过x方向移动单元28在x方向上对卡盘工作台22以规定的加工进给速度(例如500mm/s即可，考虑到重复频率而适当确定)相对于聚光点进行加工进给，一边沿着分割预定线72实施使第一照射工序和第二照射工序交替地重复进行的分割加工。一边通过y方向移动单元30在y方向上按照分割预定线72的间隔对卡盘工作台22相对于聚光点进行转位进给，一边对与x方向对齐后的全部的分割预定线72实施分割加工。并且，在通过旋转单元使卡盘工作台22旋转90度之后，一边进行转位进给一边进行分割加工，对与先实施了分割加工的分割预定线72垂直的全部的分割预定线72也实施分割加工。由此，能够通过提高了加工品质的激光加工将晶片70分割成具有器件74的各个器件芯片。
在实施分割加工时，优选通过间除单元106对脉冲激光光线lb’进行间除，以使得从对晶片70照射第一脉冲激光光线lb1’和第二脉冲激光光线lb2’之后到对晶片70照射接下来的第一脉冲激光光线lb1’和第二脉冲激光光线lb2’为止的时间大于等于在对晶片70照射了前面的第一脉冲激光光线lb1’和第二脉冲激光光线lb2’之后放出晶片70所产生的热量的时间。由此，能够抑制晶片70受到激光加工所带来的热影响，实现了激光加工的品质的提高。
另外，电子激发时间和热放出时间根据被加工物而不同，例如，蓝宝石(al2o3)、硅(si)、钽酸锂(litao3)、铌酸锂(linbo3)以及铜(cu)的各自的电子激发时间和热放出时间如下。