CN103658986B - 激光加工装置以及保护膜覆盖方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有经济的保护膜覆盖装置的激光加工装置以及保护膜覆盖方法，上述保护膜覆盖装置抑制了废弃保护膜液的量。上述激光加工装置具有：加工工作台；激光加工构件，对被加工物实施激光加工；收纳盒装载台，装载收纳盒；以及搬送构件，至少将被加工物从装载于收纳盒装载台的收纳盒搬送到加工工作台，上述激光加工装置具有：保持工作台，具有保持面；保护膜液排出头，具有向保持于保持工作台的被加工物的表面排出形成保护膜的由水溶性树脂构成的保护膜液的狭缝状排出口；第1移动构件，使保护膜液排出头能够相对于保持工作台的保持面接近和背离地移动；以及第2移动构件，使保护膜液排出头在与保持工作台的保持面平行的方向相对地移动。
Description
技术领域
本发明涉及激光加工装置以及使用了该激光加工装置的保护膜覆盖方法。
背景技术
在表面由分割预定线划分开地形成有IC、LSI、LED等多个器件的硅晶片、蓝宝石晶片等晶片通过加工装置而被分割成一个个器件，分割出的器件被广泛利用到便携电话、个人计算机等各种电子机器。
晶片的分割广泛地采用使用了称为划片机的切削装置的切割方法。在切割方法中，使通过金属或树脂将金刚石等的磨粒聚在一起而形成为厚度为30μm左右的切削刀具，一边以30000rpm左右的高速旋转一边切入晶片，由此来切削晶片从而分割成一个个器件。
另一方面，近年，提出了这样的方法：通过将相对于晶片具有吸收性的波长的脉冲激光光束照射到晶片从而形成激光加工槽，并通过断裂装置沿着该激光加工槽来割断晶片，从而分割成一个个器件（例如，参照日本特开平10-305420号公报）。
基于激光加工装置的激光加工槽的形成相比于基于划片机的切割方法能够提升加工速度，并且即使是由蓝宝石或碳化硅等硬度高的材料构成的晶片也能够比较容易地进行加工。另外，由于能够使加工槽为例如10μm以下等狭窄的宽度，所以相对于由切割方法进行加工时能够增加每一个晶片的器件取量。
另外，在对晶片照射脉冲激光光束时，热能集中在照射脉冲激光光束的区域从而产生碎屑。当该碎屑附着在器件表面时会产生使器件的品质降低的问题。
因此，例如日本特开2007-201178号公报中，为了解决像这样的碎屑带来的问题提出了这样的激光加工装置：在晶片的加工面涂布PVA（聚乙烯醇）、PEG（聚乙烯乙二醇）等水溶性树脂而将保护膜覆盖到晶片的加工面，并通过该保护膜将脉冲激光光束照射到晶片。
现有技术文献
专利文献1：日本特开平10-305420号公报
专利文献2：日本特开2007-201178号公报
专利文献3：日本特开2006-140311号公报
以往的保护膜覆盖装置一般是一边使保持了被加工物的保持工作台旋转一边将保护膜液供给到被加工物上，利用离心力来扩展保护膜液从而使保护膜液涂布在被加工物整个面的旋转涂覆法。但是，以往的旋转涂覆法中存在这样的问题：大概90%以上的保护膜液被废弃，因而是不经济的。
另外，在采用了以往的旋转涂覆法的保护膜覆盖装置中，通过旋转涂覆而飞散的大量保护膜液成为非常细的丝状的屑，堆积在保护膜覆盖装置内部，要花费时间来清扫并且难以完全去除丝状的屑。
另外，还存在这样的问题：由于丝状的屑易于漂浮在大气中，因此有在清扫中飞散而附着在被加工物上从而污染被加工物，或污染保护膜覆盖装置内外的可能性。
发明内容
本发明是鉴于这样的点而完成的发明，其目的在于提供一种具有抑制了废弃保护膜液的量的经济的保护膜覆盖装置的激光加工装置以及保护膜覆盖方法。
根据本发明第一方面记载的发明，提供一种激光加工装置，其具有：加工工作台，其保持被加工物；激光加工构件，其对保持在上述加工工作台上的被加工物实施激光加工；收纳盒装载台，其装载能够收纳多个被加工物的收纳盒；以及搬送构件，其从装载于上述收纳盒装载台的收纳盒将被加工物至少搬送到上述加工工作台，上述激光加工装置的特征在于，具有：保持工作台，其具有保持被加工物的保持面；保护膜液排出头，其具有狭缝状的排出口，该狭缝状的排出口向保持于上述保持工作台上的被加工物的表面排出形成保护膜的由水溶性树脂构成的保护膜液；第1移动构件，其使上述保护膜液排出头能够相对于上述保持工作台的上述保持面接近和背离地相对移动；以及第2移动构件，其使上述保护膜液排出头在与上述保持工作台的上述保持面平行的方向上相对移动。
优选，激光加工装置还具有驱动源，该驱动源使保持工作台以通过保持面的中心并与保持面垂直的旋转轴线进行旋转。优选，保护膜液排出头附设在搬送构件上，搬送构件兼用作第1移动构件和第2移动构件。
根据本发明第四方面记载的发明，提供一种使用了本发明第二方面或第三方面所记载的激光加工装置的保护膜覆盖方法，上述保护膜覆盖方法的特征在于，包括：保持步骤，通过上述保持工作台来保持被加工物；定位步骤，将上述保护膜液排出头定位到自保持在上述保持工作台上的被加工物的上表面起的预定高度位置；覆盖步骤，在实施了上述定位步骤后，一边使上述保持工作台旋转，一边使上述保护膜液排出头在上述保持工作台上移动并同时使保护膜液从上述保护膜液排出头排出至被加工物上，以预定厚度的保护膜液呈螺旋状地覆盖被加工物的上表面；以及保持工作台旋转步骤，在实施了上述覆盖步骤后，使上述保持工作台旋转，使上述保护膜液平坦化并且干燥，从而形成保护膜。
发明效果
根据本发明第一方面记载的激光加工装置，由于能够从具有狭缝状的保护膜液排出口的保护膜液排出头排出保护膜液来将保护膜覆盖到被加工物，所以能够抑制废弃保护膜液的量。
根据本发明第四方面记载的发明，由于使保持了被加工物的保持工作台旋转，并且一边移动保护膜液排出头，一边从狭缝状的保护膜液排出口排出保护膜液来供给到被加工物的上表面，所以能够将保护膜液呈螺旋状地涂布到被加工物上，能够抑制废弃保护膜液的量。
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是说明本发明实施方式的激光加工装置的各机构部的配置的示意图。
图3是晶片经切割带支撑在环状框架的晶片单元的立体图。
图4是激光光束照射单元的立体图。
图5是激光光束产生单元的方框图。
图6是保护膜液排出头的纵剖视图。
图7是保护膜液覆盖方法的说明图。
标号说明
8：收纳盒装载台；
10：临时放置区域；
12：保护膜覆盖区域；
14：加工区域；
16：搬入搬出单元；
19：夹紧装置；
30：定中心引导件；
32：加工工作台；
38：上臂；
44：保持工作台；
46：保护膜液排出头；
68：下臂；
90：激光光束照射单元；
94：聚光器（激光头）；
106：狭缝状的排出口；
108：吸引口。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。参照图1，表示本发明实施方式的激光加工装置2的立体图。标号4是激光加工装置2的外装罩，该外装罩4内配设有图2所示的加工区域14。
外装罩4的前表面4a配设有触摸面板式的显示监视器6。作业员利用该显示监视器6来输入装置的操作指令，并且在显示监视器6上显示装置的运转状况。
标号8是用于装载在内部收纳了多个晶片的收纳盒的收纳盒装载台，该收纳盒装载台8构成为能够在上下方向（Z轴方向）移动。如图3所示，半导体晶片或光器件晶片等晶片11在其表面通过呈格子状地形成的多条分割预定线13而被划分出多个区域，在划分出的各区域形成有器件15。
晶片11粘贴在为黏着带的切割带T上，切割带T的外周缘部粘贴在环状框架F从而构成晶片单元17。由此，晶片11为经切割带T支撑在环状框架F的状态，并在该状态下收纳在收纳盒内。
与收纳盒装载台8相邻地设置有临时放置从收纳盒8内取出的晶片单元17的临时放置区域10。最好如图2的配置图所示，在收纳盒装载台8的Y轴方向的相反侧，与临时放置区域10相邻地配设有保护膜覆盖区域12。另外，在临时放置区域10的X轴方向的延长线上配设有加工区域14。在保护膜覆盖区域12中还实施清洗激光加工后的晶片11的清洗工序。
与收纳盒装载台8相邻地配设有搬入搬出单元（搬入搬出构件）16，该搬入搬出单元16相对于装载于收纳盒装载台8上的收纳盒放入和取出晶片单元17。
搬入搬出单元16具有安装在支撑部件18末端的夹紧装置19。通过该夹紧装置19来夹紧图3所示的环状框架F，从而将晶片单元17从收纳盒搬出，或搬入到收纳盒。
支撑部件18固定于块20，在块20内内置有与滚珠丝杠24螺合的螺母。滚珠丝杠24的一端与脉冲马达26连接，由滚珠丝杠24和脉冲马达26构成使搬入搬出单元16在Y轴方向上移动的搬入搬出单元移动机构28。
当驱动搬入搬出单元移动机构28的脉冲马达26时，滚珠丝杠24旋转，与此对应地块20在Y轴方向上移动，经支撑部件18与块20连接的夹紧装置19在Y轴方向上移动。
使夹紧装置19夹紧环状框架F，将从收纳盒中拉出的晶片单元17装载到在临时放置区域10配设的一对定中心引导件30上，定中心引导件30通过向彼此靠近的方向移动来实施晶片单元17的定中心。
在临时放置区域10的下方配设有定位在原位（home position）的加工工作台32。在加工工作台32配设有夹紧环状框架F的多个夹紧装置34。
图1所示的加工工作台32是被定位于原位的状态，如图2所示，加工工作台32在X轴方向上移动而被定位在加工区域14，并且为了在加工区域14中对激光加工中的晶片11进行分度进给，加工工作台32也能在Y轴方向上移动。
在外装罩4的侧面4b的下部形成有开口36，保持在加工工作台32上的晶片11经该开口36在图1所示的原位与加工区域14之间移动。
标号38是能够在Y轴方向以及Z轴方向上移动的上臂（upper arm），在上臂38的下端固定有H形状的板部件40，在板部件40安装有通过真空吸引来吸引保持环状框架F的4个吸附垫42。
在保护膜覆盖区域12配设有能够旋转的保持工作台（旋转工作台）44。虽未特别图示，但是在保持工作台44的周围安装有夹紧环状框架的多个夹紧装置。
在上臂38的下端部侧面配设有保护膜液排出头46。保护膜液排出头46固定于Z轴移动部件48，通过由滚珠丝杠52和脉冲马达54构成的保护膜液排出头移动机构56，保护膜液排出头46能够沿着固定在上臂38的一对引导件50在上下方向（Z轴方向）上移动。
上臂38以通过未图示的移动机构能够在Z轴方向移动的方式安装在Y轴移动部件58。例如能够采用滚珠丝杠与脉冲马达的组合或气缸等作为移动机构。
Y轴移动部件58内置有螺母，该螺母与在Y轴方向延伸的滚珠丝杠60螺合。滚珠丝杠60的一端与脉冲马达62连接，由滚珠丝杠60与脉冲马达62构成上臂38的Y轴移动机构64。当驱动脉冲马达62时，滚珠丝杠60旋转，Y轴移动部件58沿着固定在外装罩4的侧面4b上的一对引导件66在Y轴方向上移动。
标号68是下臂，在下臂68的下端固定有H形状的板部件70，在H形状的板部件70配设有通过真空吸引来吸引保持环状框架F的4个吸附垫72。
下臂68以通过未图示的移动机构能够在上下方向（Z轴方向）上移动的方式安装在Y轴移动部件74。作为移动机构可以采用滚珠丝杠和脉冲马达的组合或气缸等。
Y轴移动部件74内置有未图示的螺母，该螺母与在Y轴方向延伸的滚珠丝杠76螺合。滚珠丝杠76的一端与脉冲马达78连接，由滚珠丝杠76和脉冲马达78构成下臂68的Y轴移动机构80。
驱动Y轴移动机构80的脉冲马达78时，滚珠丝杠76旋转，与Y轴移动部件74连接的下臂68沿着安装在外装罩4的侧面4b上的一对引导82件在Y轴方向移动。
如图4所示，在被外装罩4覆盖的加工区域14，在基座84立设有支柱86，激光光束照射单元90安装于支柱86。激光光束照射单元90由收纳在壳体88内的图5所示的激光光束产生单元92、和安装在壳体88末端的聚光器（加工头）94构成。将摄像单元96与聚光器94相邻地安装在壳体88的末端。
如图5所示，激光光束产生单元92包括：YAG激光振荡器或YVO4激光振荡器等激光振荡器98、重复频率设定构件100、脉宽调整构件102、以及功率调整构件104。虽未特别图示，但是激光振荡器98具有布儒斯特窗，从激光振荡器98射出的激光光束是直线偏光的激光光束。
如图6所示，在保护膜液排出头46形成有排出保护膜液的狭缝状的排出口106。在图6中狭缝状的排出口106在垂直于纸面方向延伸。排出口106与保护膜液供给源110连接。作为保护膜液可以采用PVA（聚乙烯醇）、PEG（聚乙烯乙二醇）等水溶性树脂。
保护膜液排出头46还具有吸引口108，该吸引口108在箭头Y1所示的保护膜液涂布方向的顶端侧与狭缝状排出口106相邻地形成，且与吸引源112连接。吸引口108也形成为在垂直于纸面方向延伸的狭缝状。
通过从吸引口108吸引空气，来防止气体混入到覆盖于晶片11上的保护膜液114中。箭头Y2是涂布保护膜液时的晶片11的移动方向。
在本说明书中，将具有夹紧装置19的搬入搬出单元16、上臂38及其移动机构64、下臂68及其移动机构80合称为搬送构件。因此，上述的实施方式中，保护膜液排出头46附设在搬送构件上。
因此，在本发明中，保护膜液排出头46不仅是附设于上臂38的方式，保护膜液排出头46也可以是附设于下臂68或搬入搬出单元16的方式。
以下，对上述的激光加工装置2的作用进行说明。首先，夹紧装置19将第1个晶片单元17从收纳盒中拉出至临时放置区域10，通过定中心引导件30来对晶片单元17进行定中心。
接下来，上臂38吸附晶片单元17，并在Y轴方向上移动，向配设在保护膜覆盖区域12的保持工作台44搬送晶片单元17。经切割带T将晶片11吸引保持到保持工作台44上，并且通过未图示的夹紧装置来夹紧环状框架F从而进行固定。
接下来，如图7所示，使保护膜液排出头46从晶片11的外周侧向中心移动，并且一边使保持工作台44旋转，一边从狭缝状排出口106供给保护膜液，从而将保护膜液114呈螺旋状地涂布到晶片11表面。
在保护膜液涂布时优选保持工作台44的旋转速度例如从保护膜液排出头46位于外周侧时的2rpm上升到保护膜液排出头46位于内周侧时的25rpm，由此使保护膜液涂布点处的涂布速度恒定。
保护膜液114的涂布结束后，使保持工作台44例如以3000rpm大约旋转30秒，使保护膜液114平坦化并且干燥，从而将保护膜覆盖到晶片11的表面。
在将保护膜覆盖到晶片11表面后，上臂38吸附晶片单元17并且将晶片单元17搬送至定位于原位的加工工作台32。经切割带T将晶片11吸引保持在加工工作台32上，并且通过夹紧装置34来夹紧环状框架F从而进行固定。
接下来，使加工工作台10在X轴方向上移动而定位在加工区域14，在实施了基于摄像单元96的校准后，从聚光器94沿着分割预定线13照射相对于晶片11具有吸收性的波长（例如，355nm）的激光光束，通过烧蚀而形成激光加工槽。
在对第1个晶片11进行激光加工时，夹紧装置19将第2个晶片单元17从收纳盒拉出至临时放置区域10，通过定中心引导件30来实施定中心。
在实施定中心后，上臂38将第2个晶片单元17搬送到保持工作台44，并将保护膜覆盖到第2个晶片11。保护膜覆盖后，上臂38吸附第2个晶片单元17，并在晶片单元17从保持工作台44分离的状态下保持到第1个晶片11的加工结束为止。
当第1个晶片11的加工结束时，使保持工作台10在X轴方向上移动而定位到图1所示的原位。下臂68吸附加工工作台32上的第1个晶片单元17，并在Y轴方向上移动从而将加工结束的第1个晶片单元17搬送到保持工作台44，实施加工结束后的晶片11的清洗。
将保持于上臂38的第2个晶片单元17搬送到加工工作台32并装载到加工工作台32上。接下来，在X轴方向上将加工工作台32移动到加工区域14，对第2个晶片11实施激光加工。
在清洗第1个晶片11时、且在加工第2个晶片11时，夹紧装置19将第3个晶片单元17从收纳盒拉出至临时放置区域10，并通过定中心引导件30来实施定中心。在实施定中心后，上臂38吸引保持第3个晶片单元17。
下臂68将清洗结束的第1个晶片单元17从保持工作台44搬送到定中心引导件30上，搬入搬出单元16的夹紧装置19将加工结束的第1个晶片单元17收纳到收纳盒中。
以下，以这样的顺序使搬入搬出单元16、上臂38以及下臂68工作，在将保护膜形成到晶片11上之后，通过激光光束的烧蚀加工而在晶片11形成激光加工槽。
在本实施方式中，由于搬送构件由搬入搬出单元16、上臂38以及下臂68构成，所以几乎没有加工等待时间，能够从收纳盒中依次拉出晶片单元17，在将保护膜覆盖到晶片11上之后实施激光加工。
根据本实施方式，由于能够从保护膜排出头46的狭缝状的排出口106排出保护膜液而使保护膜液呈螺旋状地涂布在晶片11上，所以能够抑制废弃保护膜液的量。
另外，由于搬送构件由搬入搬出单元16、上臂38以及下臂68构成，所以能够不花费等待时间地高效地对多个晶片11实施激光加工。
在上述的实施方式中，对采用了半导体晶片或光器件晶片等晶片作为被加工物的示例进行了说明，但是被加工物不限定于此，在表面具有图案或细微结构物的其他板状被加工物都能够应用本发明。
Claims (4)
1.一种激光加工装置，其具有：加工工作台，其保持被加工物；激光加工构件，其对保持在上述加工工作台上的被加工物实施激光加工；收纳盒装载台，其装载能够收纳多个被加工物的收纳盒；以及搬送构件，其从装载于上述收纳盒装载台的收纳盒将被加工物至少搬送到上述加工工作台，
上述激光加工装置的特征在于，具有：
保持工作台，其具有保持被加工物的保持面；
保护膜液排出头，其具有狭缝状的排出口，该狭缝状的排出口向保持于上述保持工作台上的被加工物的表面排出形成保护膜的由水溶性树脂构成的保护膜液；
第1移动构件，其使上述保护膜液排出头能够相对于上述保持工作台的上述保持面接近和背离地相对移动；以及
第2移动构件，其使上述保护膜液排出头在与上述保持工作台的上述保持面平行的方向上相对移动，
上述激光加工装置一边使上述保持工作台旋转，一边使上述保护膜液排出头在上述保持工作台上移动并同时使保护膜液从上述保护膜液排出头排出至被加工物上，以预定厚度的保护膜液呈螺旋状地覆盖被加工物的上表面。
2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其中，
上述激光加工装置还具有驱动构件，该驱动构件使上述保持工作台以通过上述保持面的中心并与上述保持面垂直的旋转轴线进行旋转。
3.根据权利要求1或2所述的激光加工装置，其中，
上述保护膜液排出头附设在上述搬送构件上，
上述搬送构件兼用作上述第1移动构件和上述第2移动构件。
4.一种保护膜覆盖方法，其使用了权利要求2或3所述的激光加工装置，其特征在于，具有：
保持步骤，通过上述保持工作台来保持被加工物；
定位步骤，将上述保护膜液排出头定位到自保持在上述保持工作台上的被加工物的上表面起的预定高度位置；
覆盖步骤，在实施了上述定位步骤后，一边使上述保持工作台旋转，一边使上述保护膜液排出头在上述保持工作台上移动并同时使保护膜液从上述保护膜液排出头排出至被加工物上，以预定厚度的保护膜液呈螺旋状地覆盖被加工物的上表面；以及
保持工作台旋转步骤，在实施了上述覆盖步骤后，使上述保持工作台旋转，使上述保护膜液平坦化并且干燥，从而形成保护膜。
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