CN101181763A - 激光加工装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种激光加工装置，在从控制构件向激光光线照射构件输出用于照射激光光线的门信号的状态下发生了控制程序的异常的情况下，可通过切断上述门信号来停止从激光光线照射构件进行激光光线的照射。该激光加工装置具有：保持被加工物的卡盘工作台；向保持在该卡盘工作台上的被加工物照射激光光线的激光光线照射构件；使该卡盘工作台和该激光光线照射构件相对地进行加工进给的加工进给构件；以及按照控制程序来控制该激光光线照射构件和加工进给构件的控制构件，该激光加工装置具有安全构件，在该控制构件中的控制程序的执行发生异常时，安全构件切断从控制构件向激光光线照射构件输出的门信号。
Description
技术领域
本发明涉及可对半导体晶片等被加工物实施激光加工的激光加工装置。
背景技术
在半导体器件制造工序中，在为大致圆板形状的半导体晶片的表面上，通过成格子状排列的称为间隔道的分割预定线划分有多个区域，在该划分出的区域上形成IC(Integrated Circuit：集成电路)、LSI(Large ScaleIntegration：大规模集成电路)等器件。而且，通过将半导体晶片沿间隔道切断，来分割形成有器件的区域，从而制造出一个个半导体芯片。另外，在蓝宝石基板的表面上层叠有光电二极管等受光元件或激光二极管等发光元件等的光学器件晶片也通过沿着间隔道进行切断，来分割成一个个光电二极管、激光二极管等光学器件，从而广泛用于电气设备。
作为将上述半导体晶片或光学器件晶片等晶片沿间隔道分割的方法，提出了这样的方法：通过沿在晶片上形成的间隔道照射脉冲激光光线来形成激光加工槽，然后沿该激光加工槽实施断裂。(例如，参照专利文献1)
参照专利文献1：日本特开平10-305420号公报
当控制激光加工装置的各动作构件的控制构件发生异常时，存在各动作构件失控的危险。例如，当在从控制构件向激光光线照射构件输出用于照射激光光线的门信号的状态下发生程序异常时，控制构件有时会继续输出用于照射激光光线的门信号。其结果为，由于继续从激光光线照射构件照射激光光线，所以存在发生火灾等问题。
发明内容
本发明鉴于上述问题而完成，其主要技术课题是提供一种激光加工装置，当在从控制构件向激光光线照射构件输出用于照射激光光线的门信号的状态下发生控制程序异常的情况下，所述激光加工装置可通过切断上述门信号来停止从激光光线照射构件进行激光光线的照射。
为了解决上述主要技术课题，根据本发明，提供了一种激光加工装置，其具有：保持被加工物的卡盘工作台；向保持在该卡盘工作台上的被加工物照射激光光线的激光光线照射构件；使所述卡盘工作台和所述激光光线照射构件相对地进行加工进给的加工进给构件；以及按照控制程序来控制所述激光光线照射构件和所述加工进给构件的控制构件，其特征在于，所述激光加工装置具有安全构件，在所述控制构件中的控制程序的执行发生异常时，所述安全构件切断从所述控制构件向所述激光光线照射构件输出的门信号。
所述安全构件具有：切断器，其配置在从所述控制构件向所述激光光线照射构件输出门信号的电路中，用于切断门信号；监视计时器，其检测控制程序的执行的异常；以及切断信号输出构件，在向所述切断信号输出构件输入所述门信号和由所述监视计时器输出的异常信号时，该切断信号输出构件向所述切断器输出切断信号。
在本发明的激光加工装置中，具有安全构件，在控制构件中的控制程序的执行发生异常时，所述安全构件切断从所述控制构件向所述激光光线照射构件输出的门信号，因此在控制构件向激光光线照射构件输出门信号时，即使控制程序发生异常，也不会继续从激光光线照射构件照射激光光线。
附图说明
图1是按照本发明构成的激光加工装置的立体图。
图2是图1所示的激光加工装置的主要部分立体图。
图3是表示图1所示的激光加工装置所装备的激光光线照射构件及控制构件的方框图。
标号说明
2：静止基台；3：卡盘工作台机构；31：导轨；36：卡盘工作台；37：加工进给机构；38：第一分度进给机构；4：激光光线照射单元支撑机构；41：导轨；42：可动支撑基台；43：第二分度进给机构；5：激光光线照射单元；51：单元保持架；52：激光光线照射构件；6：摄像构件；8：盒工作台；9：盒；10：半导体晶片；11：环状框架；12：保护带；13：临时放置工作台；14：搬出构件；15：搬送构件；16：清洗构件；17：清洗搬送构件；18：显示构件；20：控制构件；21：安全构件；211：切断器；212：监视计时器：213：“与”电路。
具体实施方式
下面参照附图来对按照本发明而构成的激光加工装置的优选实施方式进行详细的说明。
图1所示的激光加工装置具有大致长方体状的装置壳体1。
在该装置壳体1内，配置有：图2所示的静止基台2；卡盘工作台机构3，其可在作为加工进给方向的箭头X所示方向上移动地配置在该静止基台2上，并且保持被加工物；激光光线照射单元支撑机构4，其可在作为分度进给方向的箭头Y所示方向(与作为加工进给方向的箭头X所示方向垂直的方向)上移动地配置在静止基台2上；以及激光光线照射单元5，其可在作为图中的上下方向的箭头Z所示方向上移动地配置在该激光光线照射单元支撑机构4上。
上述卡盘工作台机构3具有：一对导轨31、31，它们沿箭头X所示的加工进给方向平行地配置在静止基台2上；第一滑块32，其可在箭头X所示的加工进给方向上移动地配置在该导轨31、31上；第二滑块33，其可在箭头Y所示的分度进给方向上移动地配置在该第一滑块32上；支撑台35，其通过圆筒部件34支撑在该第二滑块33上；以及作为被加工物保持构件的卡盘工作台36。该卡盘工作台36具有由多孔性材料形成的吸附卡盘361，并将作为被加工物的晶片通过未图示的抽吸构件保持在吸附卡盘361上。如此构成的卡盘工作台36通过在圆筒部件34内配置的未图示的脉冲电动机可以旋转。再有，在卡盘工作台36上配置了用于固定后述的环状框架的夹具362。
上述第一滑块32在其下表面设有与上述一对导轨31、31配合的一对被导引槽321、321，且在其上表面设有沿箭头Y所示的分度进给方向平行地形成的一对导轨322、322。如此构成的第一滑块32通过使被导引槽321、321与一对导轨31、31配合，而构成为可沿一对导轨31、31在箭头X所示的加工进给方向上移动。图示实施方式中的卡盘工作台机构3具有加工进给构件37，该加工进给构件37用于使第一滑块32沿一对导轨31、31在箭头X所示的加工进给方向上移动。加工进给构件37包括：在上述一对导轨31和31之间平行地配置的外螺纹杆371；以及用于旋转驱动该外螺纹杆371的脉冲电动机372等驱动源。外螺纹杆371其一端可自由旋转地支撑于在上述静止基台2上固定的轴承座373中，其另一端传动连接在上述脉冲电动机372的输出轴上。再有，外螺纹杆371旋合在贯穿内螺纹孔中，该贯穿内螺纹孔形成在突出设置于第一滑块32的中央部下表面的未图示的内螺纹块上。因此，通过由脉冲电动机372来驱动外螺纹杆371正转和反转，可使第一滑块32沿导轨31、31在箭头X所示的加工进给方向上移动。
图示实施方式中的激光加工装置具有用于检测上述卡盘工作台36的加工进给量的加工进给量检测构件374。加工进给量检测构件374由以下部分构成：沿导轨31配置的线性标度374a；和配置在第一滑块32上、且与第一滑块32一同沿线性标度374a移动的读取头374b。该加工进给量检测构件374的读取头374b在图示实施方式中每隔1μm向后述的控制构件发送1脉冲的脉冲信号。而且，后述的控制构件通过对输入的脉冲信号进行计数，来检测卡盘工作台36的加工进给量。再有，在使用脉冲电动机372来作为上述加工进给构件37的驱动源的情况下，通过对向脉冲电动机372输出驱动信号的后述的控制构件的驱动脉冲进行计数，可检测卡盘工作台36的加工进给量。此外，在使用伺服电动机来作为上述加工进给构件37的驱动源的情况下，通过将检测伺服电动机的转数的旋转编码器所输出的脉冲信号发送至后述的控制构件，并由控制构件对所输入的脉冲信号进行计数，可检测卡盘工作台36的加工进给量。
上述第二滑块33在其下表面设有一对被导引槽331、331，该一对被导引槽331、331与设置在上述第一滑块32的上表面的一对导轨322、322配合，通过使该被导引槽331、331与一对导轨322、322配合，上述第二滑块33构成为可在箭头Y所示的分度进给方向上移动。图示实施方式中的卡盘工作台机构3具有第一分度进给构件38，该第一分度进给构件38用于使第二滑块33沿在第一滑块32上设置的一对导轨322、322在箭头Y所示的分度进给方向上移动。第一分度进给构件38包括：在上述一对导轨322和322之间平行地配置的外螺纹杆381；和用于旋转驱动该外螺纹杆381的脉冲电动机382等驱动源。外螺纹杆381其一端可自由旋转地支撑于在上述第一滑块32的上表面固定的轴承座383中，其另一端传动连接在上述脉冲电动机382的输出轴上。再有，外螺纹杆381旋合在贯穿内螺纹孔中，该贯穿内螺纹孔形成在突出设置于第二滑块33的中央部下表面的未图示的内螺纹块上。因此，通过由脉冲电动机382来驱动外螺纹杆381正转和反转，可使第二滑块33沿导轨322、322在箭头Y所示的分度进给方向上移动。
图示实施方式中的激光加工装置具有用于检测上述第二滑块33的分度进给量的分度进给量检测构件384。分度进给量检测构件384由以下部分构成：沿导轨322配置的线性标度384a；和配置在第二滑块33上、且沿线性标度384a移动的读取头384b。该分度进给量检测构件384的读取头384b在图示实施方式中每隔1μm向后述的控制构件发送1脉冲的脉冲信号。而且，后述的控制构件通过对输入的脉冲信号进行计数来检测激光光线照射单元5的分度进给量。再有，在使用脉冲电动机382来作为上述第一分度进给构件38的驱动源的情况下，通过对向脉冲电动机382输出驱动信号的后述控制构件的驱动脉冲进行计数，可检测激光光线照射单元5的分度进给量。此外，在使用伺服电动机来作为上述第一分度进给构件38的驱动源的情况下，通过将检测伺服电动机的转数的旋转编码器所输出的脉冲信号发送至后述的控制构件，并由控制构件对所输入的脉冲信号进行计数，可检测第二滑块33即卡盘工作台36的分度进给量。
上述激光光线照射单元支撑机构4具有：沿箭头Y所示的分度进给方向平行地配置在静止基台2上的一对导轨41、41；和可在箭头Y所示的方向上移动地配置在该导轨41、41上的可动支撑基台42。该可动支撑基台42由以下部分构成：可移动地配置在导轨41、41上的移动支撑部421；和安装在该移动支撑部421上的安装部422。安装部422在一个侧面上平行地设有在箭头Z所示的方向上延伸的一对导轨423、423。图示实施方式中的激光光线照射单元支撑机构4具有第二分度进给构件43，该第二分度进给构件43用于使可动支撑基台42沿一对导轨41、41在箭头Y所示的分度进给方向上移动。第二分度进给构件43包括：在上述一对导轨41、41之间平行地配置的外螺纹杆431；和用于旋转驱动该外螺纹杆431的脉冲电动机432等驱动源。外螺纹杆431其一端可自由旋转地支撑于在上述静止基台2上固定的未图示的轴承座中，其另一端传动连接在上述脉冲电动机432的输出轴上。再有，外螺纹杆431旋合在形成于未图示的内螺纹块上的内螺纹孔中，该内螺纹块突出设置于构成可动支撑基台42的移动支撑部421的中央部下表面。因此，通过由脉冲电动机432来驱动外螺纹杆431正转和反转，可使可动支撑基台42沿导轨41、41在箭头Y所示的分度进给方向上移动。
图示实施方式中的激光光线照射单元5具有单元保持架51和在该单元保持架51上安装的激光光线照射构件52。单元保持架51上设有一对被导引槽511、511，该一对被导引槽511、511与在上述安装部422上设置的一对导轨423、423可滑动地配合，通过使该被导引槽511、511与上述导轨423、423配合，单元保持架51被支撑为可在箭头Z所示的方向上移动。
图示的激光光线照射构件52从聚光器522照射脉冲激光光线，所述聚光器522安装在实质上水平配置的圆筒形状的壳体521的前端。再有，在后面对激光光线照射构件52进行详细说明。此外，在构成上述激光光线照射构件52的壳体521的前端部，配置有检测应由上述激光光线照射构件52检测进行激光加工的加工区域的摄像构件6。该摄像构件6具有：对被加工物进行照明的照明构件；捕捉由该照明构件照亮的区域的光学系统；以及对由该光学系统捕捉到的像进行摄像的摄像元件(CCD)等，该摄像构件6将拍摄到的图像信号发送向后述的控制构件。
图示实施方式中的激光光线照射单元5具有移动构件53，该移动构件53用于使单元保持架51沿一对导轨423、423在箭头Z所示的方向上移动。移动构件53包括：在一对导轨423、423之间配置的外螺纹杆(未图示)；和用于旋转驱动该外螺纹杆的脉冲电动机532等驱动源，通过由脉冲电动机532来驱动未图示的外螺纹杆正转和反转，可使单元保持架51和激光光线照射构件52沿导轨423、423在箭头Z所示的方向上移动。再有，在图示实施方式中，通过正转驱动脉冲电动机532来使激光光线照射构件52向上方移动，通过反转驱动脉冲电动机532来使激光光线照射构件52向下方移动。
回到图1继续说明，图示的激光加工装置具有盒载置部8a，该盒载置部8a载置容纳作为被加工物的晶片的盒。在盒载置部8a上通过未图示的升降构件可上下移动地配置有盒工作台8，在该盒工作台8上载置盒9。容纳在盒9中的晶片如图3所示在图示实施方式中由半导体晶片10构成。半导体晶片10在其表面10a上呈矩阵状地形成有多个器件101。而且，各器件101通过形成为格子状的间隔道102被划分开来。该半导体晶片10使作为加工面的表面10a朝上侧地将背面粘贴保护带12上，该保护带12安装在环状的框架11上(框架支撑工序)。再有，在从背面加工半导体晶片10的情况下，将半导体晶片10的表面10a粘贴在保护带12上。这样，半导体晶片10在通过保护带12而支撑在环状框架11上的状态下容纳于盒9中。
在上述装置壳体1上设定有临时放置区域13a，在该临时放置区域13a中配置有临时放置工作台13，该临时放置工作台13用于临时放置被加工物，且进行通过保护带12支撑于上述环状框架11上的半导体晶片10的对位。图示实施方式中的激光加工装置具有：搬出构件14，其将通过保护带12支撑于环状框架11的、容纳在载置于上述盒载置工作台8上的盒9中的半导体晶片10(以下称为半导体晶片10)搬出到临时放置工作台13上；搬送构件15，其将搬出到临时放置工作台13上的半导体晶片10搬送到上述卡盘工作台36上；清洗构件16，其对在卡盘工作台36上进行了激光加工的半导体晶片10进行清洗；以及清洗搬送构件17，其将在卡盘工作台36上进行了激光加工的半导体晶片10搬送向清洗构件16。此外，图示实施方式中的激光加工装置具有显示由摄像构件6拍摄到的图像等的显示构件18。
下面，参照图3来对上述激光光线照射构件52和用于控制该激光光线照射构件52和上述各动作构件的控制构件进行说明。
图3所示的激光光线照射构件52具有：在上述壳体521内配置的脉冲激光光线振荡构件523及输出调整构件524；以及安装在上述壳体521的前端的聚光器522。上述脉冲激光光线振荡构件523由以下部分构成：由YAG(钇铝石榴石)激光振荡器或YVO4(掺钕钒酸钇)激光振荡器构成的脉冲激光光线振荡器523a；附设于脉冲激光光线振荡器523a的重复频率设定构件523b。输出调整构件524将从脉冲激光光线振荡构件523振荡出的脉冲激光光线的输出调整为预定的值。如此构成的激光光线照射构件52由来自控制构件20的控制信号(门信号(gate signal))控制。
图3所示的控制构件20由计算机构成，其具有：按照控制程序来执行运算处理的中央处理装置(CPU)201；存储控制程序等的只读存储器(ROM)202；存储中央处理装置(CPU)201的运算结果等的可读写的随机存取存储器(RAM)203；程序计数器204；对来自加工进给量检测构件374的读取头374b和分度进给量检测构件384的读取头384b等的脉冲信号进行计数的脉冲计数器205；输入接口206；以及输出接口207。在上述只读存储器(ROM)202中，存储有多个控制程序，例如包括：用于控制上述激光光线照射构件52的加工程序、用于控制在上述盒9中容纳的半导体晶片10的搬出搬入的程序、以及用于控制上述清洗构件16的清洗程序等。如上述那样存储在只读存储器(ROM)202中的多个控制程序由程序计数器204分别每个预定周期进行读取。来自上述加工进给量检测构件374、分度进给量检测构件384及摄像构件6的检测信号被输入到上述那样构成的控制构件20的输入接口206。并且，从控制构件20的输出接口207向上述脉冲电动机372、脉冲电动机382、脉冲电动机432、脉冲电动机532、激光光线照射构件52、显示构件18等输出控制信号。
参照图3继续进行说明，图示实施方式中的激光加工装置具有安全构件21，在控制构件20中的上述控制程序的执行发生异常时，该安全构件21切断从控制构件20向激光光线照射构件52输出的门信号。该安全构件21具有：切断器211，其配置在从控制构件20向激光光线照射构件52输出门信号的电路中，用于适当地切断门信号；监视计时器212，其检测上述控制程序的执行异常；以及作为切断信号输出构件的“与”电路213，在向“与”电路213输入门信号和所述监视计时器212输出的异常信号时，该“与”电路213向切断器211输出切断信号。如此构成的安全构件21中，在从控制构件20向激光光线照射构件52输出门信号时，当控制程序的执行发生异常时，根据从控制程序输出的更新脉冲，监视计时器212检测出异常，并向“与”电路213输出异常信号。另一方面，由于在从控制构件20向激光光线照射构件52输出门信号时向“与”电路213输入门信号，所以“与”电路213在从监视计时器212输入异常信号时向切断器211输出切断信号。其结果为，切断器211如图3中虚线所示那样切断电路。
图示实施方式中的激光加工装置如上述那样构成，以下主要参照图1来对其作用进行简单说明。
控制构件20使盒工作台8的未图示的升降构件动作以将在载置于盒工作台8上的盒9的预定位置中容纳的半导体晶片10(通过保护带12支撑于环状框架11上)定位到搬出位置。然后，控制构件20使搬出构件14动作以将位于搬出位置的半导体晶片10搬出到临时放置工作台13上。接着，控制构件20使搬送构件15动作以将搬出到临时放置工作台13上的半导体晶片10搬送到卡盘工作台36上。在卡盘工作台36上载置了半导体晶片10之后，控制构件20使未图示的抽吸构件动作以将半导体晶片10抽吸保持在卡盘工作台36上。此外，通过保护带12支撑半导体晶片10的支撑框架11通过上述夹具362固定。在这样将半导体晶片10保持在卡盘工作台36上之后，控制构件20使加工进给构件37动作以使抽吸保持有半导体晶片10的卡盘工作台36可移动到摄像构件6的正下方。接下来，控制构件20执行这样的对准作业：利用摄像构件6来对抽吸保持于卡盘工作台36的半导体晶片10进行摄像，并根据该摄像信号来检测半导体晶片10的应进行激光加工的加工区域。
当如上述那样进行了检测保持在卡盘工作台36上的半导体晶片10的应进行激光加工的加工区域的校准作业之后，控制构件20按照预定的加工程序来执行激光加工工序。即，控制构件20使加工进给构件37动作以使卡盘工作台36向聚光器522所在的激光光线照射区域移动，并使激光光线照射构件52及加工进给构件37动作以对保持在卡盘工作台36上的半导体晶片10实施预定的激光加工。
在实施了上述激光加工工序之后，控制构件20使加工进给构件37动作以使保持有半导体晶片10的卡盘工作台36回到最初抽吸保持半导体晶片10的位置上，并在这里解除半导体晶片10的抽吸保持。然后，控制构件20使清洗搬送构件17动作以将卡盘工作台36上的半导体晶片10搬送到清洗构件16。接着，控制构件20使清洗构件16动作以对经过了激光加工的半导体晶片10进行清洗和干燥。
在如上述那样实施了加工后的半导体晶片10的清洗和干燥作业之后，控制构件20使搬送构件15动作以将清洗过的半导体晶片10搬送到临时放置工作台13上。接下来，控制构件20使搬出构件14动作以将被搬送到了临时放置工作台13上的半导体晶片10容纳在盒9的预定位置处。
在按照上述的加工程序实施激光加工工序，控制构件20向激光光线照射构件52输出门信号时，当上述控制程序发生异常时，有时继续向激光光线照射构件52输出门信号，其结果为，由于继续从激光光线照射构件52照射激光光线，所以存在发生火灾等问题。然而，在图示实施方式中的激光加工装置中，由于具有上述图3所示的安全构件21，所以在控制构件20中的控制程序的执行发生异常时，切断从控制构件20向激光光线照射构件52输出的门信号。即，在从控制构件20向激光光线照射构件52输出门信号的时候，当控制程序的执行发生异常时，监视计时器212检测出异常，并且将异常信号输出至“与”电路213。另一方面，由于在从控制构件20向激光光线照射构件52输出门信号时向“与”电路213输入门信号，所以“与”电路213在从监视计时器212输入异常信号时向切断器211输出切断信号。其结果为，切断器211如图3中虚线所示那样切断电路。因此，在控制构件20向激光光线照射构件52输出门信号的时候，即使控制程序发生异常，图示实施方式的激光加工装置也不会从激光光线照射构件52继续照射激光光线。
Claims (2)
1.一种激光加工装置，其具有：保持被加工物的卡盘工作台；向保持在所述卡盘工作台上的被加工物照射激光光线的激光光线照射构件；使所述卡盘工作台和所述激光光线照射构件相对地进行加工进给的加工进给构件；以及按照控制程序来控制所述激光光线照射构件和所述加工进给构件的控制构件，其特征在于，
所述激光加工装置具有安全构件，在所述控制构件中的控制程序的执行发生异常时，所述安全构件切断从所述控制构件向所述激光光线照射构件输出的门信号。
2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，
所述安全构件具有：切断器，其配置在从所述控制构件向所述激光光线照射构件输出门信号的电路中，用于切断门信号；监视计时器，其检测控制程序的执行的异常；以及切断信号输出构件，在向所述切断信号输出构件输入门信号和由所述监视计时器输出的异常信号时，该切断信号输出构件向所述切断器输出切断信号。
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