CN105397281B - 激光加工装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供激光加工装置。激光加工装置具有：控制单元，其控制激光光线照射单元和移动单元，该激光光线照射单元对保持于被加工物保持单元的被加工物照射激光光线并具有聚光器，该移动单元使被加工物保持单元与激光光线照射单元相对移动；输入单元，其输入期望的加工结果；以及3维图像摄像单元，其对保持于被加工物保持单元的被加工物的加工状态进行摄像而生成3维图像，控制单元实施加工条件调整工序，根据通过输入单元输入的期望的加工结果和通过3维图像摄像单元生成的加工状态的3维图像，调整加工条件以获得期望的加工结果，该控制单元根据在加工条件调整工序中调整后的加工条件控制激光光线照射单元和移动单元。
Description
技术领域
本发明涉及用于对晶片等的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艺中，在呈大致圆板形状的半导体晶片的表面由形成为格子状的分割预定线而划分出多个区域，并且在该划分出的区域形成IC、LSI等的器件。而且，沿着分割预定线分割半导体晶片，从而分割形成有器件的区域，制造出各个半导体器件。
作为沿着分割预定线分割半导体晶片等的晶片的方法，已提出了如下的方法，沿着分割预定线照射对晶片具有吸收性的波长的激光光线进行烧蚀加工，从而形成作为断裂起点的激光加工槽，并且沿着形成有该作为断裂起点的激光加工槽的分割预定线赋予外力，从而将晶片割断。
实施上述激光加工的激光加工装置具有：被加工物保持单元，其保持被加工物；激光光线照射单元，其对保持于该被加工物保持单元的被加工物照射激光光线并具有聚光器；加工进给单元，其使被加工物保持单元与激光光线照射单元相对地在加工进给方向(X轴方向)上加工进给；分度进给单元，其使被加工物保持单元与激光光线照射单元相对地在与加工进给方向(X轴方向)正交的分度进给方向(Y轴方向)上分度进给；以及校准单元，其检测待加工区域(例如，参照专利文献1)。
专利文献1日本特开2006-289388号公报
然而，在晶片等的被加工物上形成规定深度(例如10μm)的激光加工槽的情况下，需要适当调整激光光线的输出、重复频率、脉冲宽度、聚光点径、加工进给速度等的加工要素的数值进行加工，并且测量加工槽的深度，反复摸索以设定加工条件，存在生产性较差的问题。
此外，作为被加工物的晶片的特性根据种类或生产厂商不同而不同，因此需要每次进行加工时都变更加工条件，操作人员耗费大量时间进行加工条件的设定。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况而完成的，其主要技术课题在于，提供一种通过输入必要事项而能够自动设定被加工物的加工条件的激光加工装置。
为了解决上述主要技术课题，本发明提供一种激光加工装置，其具有：被加工物保持单元，其保持被加工物；激光光线照射单元，其对保持于该被加工物保持单元的被加工物照射激光光线，且具有聚光器；移动单元，其使被加工物保持单元与激光光线照射单元进行相对移动；校准单元，其对保持于该被加工物保持单元的被加工物的待加工区域进行检测；以及控制单元，其对该激光光线照射单元和该移动单元进行控制，该激光加工装置的特征在于，具有：
输入单元，其对该控制单元输入期望的加工结果；以及
3维图像摄像单元，其对保持于被加工物保持单元的被加工物的加工状态进行摄像而生成3维图像，
该控制单元实施加工条件调整工序，根据在该加工条件调整工序中调整后的加工条件，对该激光光线照射单元和该移动单元进行控制，其中，在该加工条件调整工序中，根据通过该输入单元输入的期望的加工结果和通过该3维图像摄像单元生成的加工状态的3维图像，调整加工条件以获得期望的加工结果。
在上述加工条件调整工序中，该控制单元实施如下工序：基本数值设定工序，根据由输入单元输入的期望的加工结果和加工要素的数值范围设定各加工要素的基本数值；基本加工实施工序，根据在该基本数值设定工序中设定的各加工要素的基本数值，对该激光光线照射单元和该移动单元进行控制，从而对保持于该被加工物保持单元的被加工物实施基本加工；3维图像摄像工序，使该3维图像摄像单元进行工作，对基本加工后的加工状态进行摄像而生成3维图像；曲线图生成工序，根据通过该3维图像摄像工序生成的3维图像制作每个加工要素的加工结果的曲线图；变更数值范围设定工序，从在该曲线图生成工序中制作的每个加工要素的加工结果的曲线图中选定对加工结果具有影响力的加工要素，设定所选定的加工要素的变更数值；变更数值设定工序，根据在该变更数值范围设定工序中设定的加工要素的变更数值设定各加工要素的变更数值；以及变更加工实施工序，根据在该变更数值设定工序中设定的各加工要素的变更数值，对该激光光线照射单元和该移动单元进行控制，从而对保持于该被加工物保持单元的被加工物实施变更加工，此后，该控制单元重复实施3维图像摄像工序、曲线图生成工序、变更数值设定工序和变更加工实施工序，直到实际的加工结果达到期望的加工结果的许可范围为止。
上述基本数值设定工序、曲线图生成工序和变更数值设定工序根据实验规划法执行。
发明的效果
本发明的激光加工装置具有对保持于被加工物保持单元的被加工物的加工状态进行摄像而生成3维图像的3维图像摄像单元，控制单元实施加工条件调整工序，具体根据通过输入单元输入的期望的加工结果和通过3维图像摄像单元生成的加工状态的3维图像来调整加工条件，以获得期望的加工结果，并根据在加工条件调整工序中调整后的加工条件控制激光光线照射单元和移动单元，因此通过由输入单元输入必要事项就能够自动设定被加工物的加工条件，因而操作人员无需进行反复摸索来设定加工条件，生产性得以提升。
附图说明
图1是根据本发明构成的激光加工装置的立体图。
图2是分解表示构成设置于激光加工装置的3维图像摄像单元的干涉式摄像机构的结构部件的立体图。
图3是图2所示的干涉式摄像机构的要部剖面图。
图4是构成图3所示的干涉式摄像机构的聚光器和干涉光生成单元的说明图。
图5是设置于激光加工装置的处理单元的结构框图。
图6是设定对由压电电动机构成致动器施加的电压与压电电动机的轴方向位移的关系的控制图。
图7是作为被加工物的半导体晶片安装于在环状框架上安装的切割带的表面上的状态的立体图。
图8是对设置于激光加工装置的控制单元输入的加工要素的数值范围的说明图。
图9是通过由设置于激光加工装置的控制单元实施的基本数值设定工序而设定的加工要素的基本数值的说明图。
图10是通过由激光加工装置实施的基本加工实施工序而加工的#1～#5的激光加工槽的剖面图。
图11是通过由激光加工装置实施的3维图像摄像工序而生成的#1～#5的激光加工槽的3维图像的说明图。
图12是通过由设置于激光加工装置的控制单元实施的曲线图生成工序而生成的各加工要素的加工结果的曲线图的说明图。
图13是通过由设置于激光加工装置的控制单元实施的变更数值范围设定工序而设定的加工要素的变更数值范围的说明图。
图14是通过由设置于激光加工装置的控制单元实施的变更数值设定工序而设定的加工要素的变更数值的说明图。
标号说明
2：静止基台，3：被加工物保持机构，36：卡盘台，37：X轴移动单元，38：Y轴移动单元，4：激光光线照射组件，5：激光光线照射单元，51：加工头，6：摄像单元，7：3维图像摄像单元，70：干涉式摄像机构，72：摄像元件单元，73：聚光器，732：物镜，74：光照射单元，75：干涉光生成单元，76：致动器，8：第1Z轴移动单元，9：控制单元，10：半导体晶片。
具体实施方式
以下，参照附图进一步详细说明通过本发明而构成的激光加工装置的优选实施方式。
图1表示根据本发明构成的激光加工装置的立体图。图1所示的激光加工装置1具有静止基台2、以能够在箭头X所示的加工进给方向(X轴方向)上移动的方式配设于该静止基台2并保持被加工物的被加工物保持机构3、以及配设于静止基台2上的作为加工单元即激光光线照射单元的激光光线照射组件4。
上述被加工物保持机构3具有：沿着箭头X所示的X轴方向平行配设于静止基台2上的一对导轨31、31；以能够在X轴方向上移动的方式配设于该导轨31、31上的第1滑块32；以能够在与X轴方向正交的Y轴方向上移动的方式配设于该第1滑块32上的第2滑块33；被圆筒部件34支撑于该第2滑块33上的罩台35；以及作为被加工物保持单元的卡盘台36。该卡盘台36具有由多孔性材料形成的吸盘361，并且在作为吸盘361的上表面的保持面通过未图示的吸附单元保持作为被加工物的例如圆板形状的半导体晶片。如上构成的卡盘台36通过配设于圆筒部件34内的未图示的脉冲电动机而进行旋转。另外，在卡盘台36上配设有用于固定环状框架的夹钳362，该环状框架隔着保护带支撑半导体晶片等的被加工物。
在上述第1滑块32的下表面设有与上述一对导轨31、31嵌合的一对被引导槽321、321，而在其上表面设有沿着Y轴方向平行形成的一对导轨322、322。如上构成的第1滑块32构成为，利用被引导槽321、321嵌合于一对导轨31、31，能够沿着一对导轨31、31在X轴方向上移动。被加工物保持机构3具有用于使第1滑块32沿着一对导轨31、31在X轴方向上移动的X轴移动单元37。X轴移动单元37包括平行配设于上述一对导轨31与31之间的外螺纹杆371、以及用于旋转驱动该外螺纹杆371的脉冲电动机372等的驱动源。外螺纹杆371的一端以能够旋转的方式支撑于在上述静止基台2上固定的轴承体373，而其另一端与上述脉冲电动机372的输出轴传动连结。另外，外螺纹杆371螺合于贯通内螺纹孔，该贯通内螺纹孔形成于在第1滑块32的中央部下表面突出设置的未图示的内螺纹体。因此，通过脉冲电动机372对外螺纹杆371正转和反转驱动，从而使得第1滑块32沿着导轨31、31在X轴方向上移动。
激光加工装置1具有用于检测上述卡盘台36的X轴方向位置的X轴方向位置检测单元374。X轴方向位置检测单元374构成为包括沿着导轨31配设的线性标尺374a、以及配设于第1滑块32且与第1滑块32一起沿着线性标尺374a移动的读取头374b。该X轴方向位置检测单元374的读取头374b在本实施方式中将每1μm为1脉冲的脉冲信号发送给后述的控制单元。而且，后述的控制单元对所输入的脉冲信号计数，从而检测卡盘台36的X轴方向位置。另外，在使用脉冲电动机372作为上述X轴移动单元37的驱动源的情况下，对将驱动信号输出给脉冲电动机372的后述的控制单元的驱动脉冲计数，从而也能够检测卡盘台36的X轴方向位置。此外，在使用伺服电动机作为上述X轴移动单元37的驱动源的情况下，将由检测伺服电动机的转速的回转式编码器输出的脉冲信号发送给后述的控制单元，并对控制单元输入的脉冲信号计数，从而也能够检测卡盘台36的X轴方向位置。
在上述第2滑块33的下表面设有与设置于上述第1滑块32的上表面的一对导轨322、322嵌合的一对被引导槽331、331，并且构成为通过将该被引导槽331、331嵌合于一对导轨322、322，从而能够在与X轴方向正交的箭头Y所示的Y轴方向上移动。被加工物保持机构3具有用于使第2滑块33沿着设置于第1滑块32的一对导轨322、322在Y轴方向上移动的Y轴移动单元38。Y轴移动单元38包括平行配设于上述一对导轨322与322之间的外螺纹杆381、以及用于旋转驱动该外螺纹杆381的脉冲电动机382等的驱动源。外螺纹杆381的一端以能够旋转的方式支撑于在上述第1滑块32的上表面固定的轴承体383，而其另一端与上述脉冲电动机382的输出轴传动连结。另外，外螺纹杆381螺合于贯通内螺纹孔，该贯通内螺纹孔形成于在第2滑块33的中央部下表面突出设置的未图示的内螺纹体。因此，通过脉冲电动机382对外螺纹杆381正转和反转驱动，从而使得第2滑块33沿着导轨322、322在Y轴方向上移动。
激光加工装置1具有用于检测上述第2滑块33的Y轴方向位置的Y轴方向位置检测单元384。Y轴方向位置检测单元384构成为包括沿着导轨322配设的线性标尺384a、以及配设于第2滑块33且与第2滑块33一起沿着线性标尺384a移动的读取头384b。该Y轴方向位置检测单元384的读取头384b在图示的实施方式中将每1μm为1脉冲的脉冲信号发送给后述的控制单元。而且，后述的控制单元对所输入的脉冲信号计数，从而检测卡盘台36的Y轴方向位置。另外，在使用脉冲电动机382作为上述Y轴移动单元38的驱动源的情况下，通过对将驱动信号输出给脉冲电动机382的后述的控制单元的驱动脉冲计数，从而也能够检测卡盘台36的Y轴方向位置。此外，在使用伺服电动机作为上述Y轴移动单元38的驱动源的情况下，将由检测伺服电动机的转速的回转式编码器输出的脉冲信号发送给后述的控制单元，并且对控制单元输入的脉冲信号计数，从而也能够检测卡盘台36的Y轴方向位置。
上述激光光线照射组件4具有配设于上述静止基台2上的支撑部件41、被该支撑部件41支撑且实际水平延伸的机体壳体42、配设于该机体壳体42的激光光线照射单元5、以及检测待激光加工的加工区域的摄像单元6。激光光线照射单元5具有：脉冲激光光线振荡单元，其配设于机体壳体42内且具有未图示的脉冲激光光线振荡器和重复频率设定单元；以及加工头51，其会聚由该脉冲激光光线振荡单元振荡的脉冲激光光线并对保持于卡盘台36的被加工物照射。
上述摄像单元6在X轴方向的同一条线上与加工头51隔开规定距离配设于机体壳体42。该摄像单元6构成为包括利用可视光线摄像的通常的摄像元件(CCD)，此外还包括对被加工物照射红外线的红外线照明单元、捕捉由该红外线照明单元照射的红外线的光学系统、以及输出与该光学系统捕捉的红外线对应的电气信号的摄像元件(红外线CCD)等，并将摄像得到的图像信号发送给未图示的控制单元。
激光加工装置1配设有拍摄对保持于卡盘台36的被加工物实施了加工的加工状态而生成3维图像的3维图像摄像单元7。3维图像摄像单元7具有配设于上述机体壳体42的干涉式摄像机构70，该干涉式摄像机构70在X轴方向、与X轴方向正交的Y轴方向、与X轴方向和Y轴方向正交的Z轴方向上以3维方式对保持于卡盘台36的被加工物摄像，并输出所摄像的图像信号。干涉式摄像机构70通过配设于机体壳体42的第1Z轴移动单元8以能够移动的方式被支撑于Z轴方向。参照图2至图4说明干涉式摄像机构70和第1Z轴移动单元8。
图2至图4所示的干涉式摄像机构70是所谓的米洛型干涉式摄像机构，如图3具体所示，其具有机构外壳71、配设于该机构外壳71的上部的摄像元件单元72、配设于机构外壳71的下部且面对卡盘台36的保持面(上表面)的聚光器73、以及经由该聚光器73对保持于卡盘台36的保持面的被加工物照射光的光照射单元74。摄像元件单元72中，多个像素排列于X轴方向和Y轴方向，将摄像得到的图像信号输出给后述的控制单元。
构成干涉式摄像机构70的聚光器73由聚光器壳体731和配设于该聚光器壳体731内的物镜732构成。如图4所示，物镜732将来自后述的光照射单元74的光会聚于聚光点P(摄像位置)。另外，在本实施方式中，聚光点P的聚光点被设定为在如上构成的聚光器73的聚光器壳体731配设有生成被保持于卡盘台36的保持面上的被加工物反射的返回光和干涉光的干涉光生成单元75。干涉光生成单元75构成为包括相对于该物镜732配设于卡盘台36侧的玻璃板751、以及相对于该玻璃板751配设于卡盘台36侧的第1分光束镜752。在玻璃板751的中央具有直径例如为的细微的反射镜751a。上述第1分光束镜752使从光照射单元74照射且被物镜732会聚的光透过并对保持于卡盘台36的保持面上的被加工物照射，并且向玻璃板751的反射镜751a反射光。如上构成的聚光器73和干涉光生成单元75在聚光点P(摄像位置)反射的返回光与被第1分光束镜752反射的光在玻璃板751产生干涉时生成光强度较高的干涉光，并将其向上述摄像元件单元72引导。
配设有上述物镜732和干涉光生成单元75的聚光器73的聚光器壳体731如图3所示，被配设为通过设置于机构外壳71的底壁711的安装孔711a而能够在垂直于卡盘台36的保持面(上表面)的方向(图3中的上下方向)上移动。而且，在本实施方式中，在机构外壳71的底壁711与设置于聚光器壳体731的上端的凸缘部731a之间配设有用于使聚光器壳体731在图3中的上下方向移动的作为第2Z轴移动单元进行工作的致动器76。致动器76在本实施方式中由压电电动机构成，该压电电动机由对应于所施加的电压值而在轴方向上延伸的压电元件构成。因此，由压电电动机构成的致动器76被后述的控制单元控制，对应于所施加的电压值而能够使聚光器壳体731在图3中的上下方向(垂直于卡盘台36的保持面的方向)上移动。另外，致动器76可以使用压电电动机等响应性较高的音圈电动机。
上述光照射单元74构成为包括配设于机构外壳71的向侧方突出的突出部712的由LED构成的光源741、以及在机构外壳71上配设于摄像元件单元72与聚光器73之间且将来自光源741的光引导至聚光器73，并将被保持于卡盘台36的保持面的被加工物反射的光引导至摄像元件单元72的第2分光束镜742。
接着，参照图2说明上述第1Z轴移动单元8。第1Z轴移动单元8构成为包括将上述干涉式摄像机构70的机构外壳71支撑为能够在箭头Z所示的Z轴方向(垂直于卡盘台36的保持面的方向)上移动的支撑壳体81、以及使支撑于该支撑壳体81的机构外壳71在箭头Z所示的Z轴方向上移动的工作单元82。支撑壳体81由上壁811、底壁812、两侧壁813、814和后壁(未图示)构成，两侧壁813、814在前侧突出而构成导轨813a、813b。上述工作单元82包括平行配设于支撑壳体81的两侧壁813、814之间且以能够旋转的方式轴支撑于上壁811和底壁812的外螺纹杆821、以及配设于上壁811且与外螺纹杆821传动连结的脉冲电动机822等的驱动源。如上构成的工作单元82的外螺纹杆821螺合有在配设于上述机构外壳71的后壁的内螺纹体713上形成的贯通内螺纹孔713a。因此，通过脉冲电动机822对外螺纹杆821进行正转和反转驱动，从而使得安装有内螺纹体713的机构外壳71沿着导轨813a、813b在Z轴方向上移动。
3维图像摄像单元7具有用于检测通过上述第1Z轴移动单元8而移动的干涉式摄像机构70的Z轴方向位置的Z轴方向位置检测单元80。Z轴方向位置检测单元80构成为包括配设于上述导轨813a的线性标尺80a、以及安装于上述干涉式摄像机构70的机构外壳71且与机构外壳71一起沿着线性标尺80a移动的读取头80b。如上构成的Z轴方向位置检测单元80的读取头80b在本实施方式中将每1μm为1脉冲的脉冲信号发送给后述的控制单元。
3维图像摄像单元7具有根据从上述干涉式摄像机构70的摄像元件单元72输出的图像信号生成图像信息的图5所示的控制单元9。另外，控制单元9不仅控制3维图像摄像单元7的构成单元，还控制激光加工装置1的各构成单元。控制单元9通过计算机构成，其具有根据控制程序进行运算处理的中央处理装置(CPU)91、存储控制程序等的只读存储器(ROM)92、存储运算结果等的可读写随机存取存储器(RAM)93、以及输入接口94和输出接口95。控制单元9的输入接口94被输入来自上述X轴方向位置检测单元374、Y轴方向位置检测单元384、摄像单元6、上述干涉式摄像机构70的摄像元件单元72、检测上述干涉式摄像机构70的Z轴方向位置的Z轴方向位置检测单元80的读取头80b、输入单元90等的检测信号。而且，从控制单元9的输出接口95，对上述X轴移动单元37的脉冲电动机372、Y轴移动单元38的脉冲电动机382、激光光线照射单元5、上述第1Z轴移动单元8的脉冲电动机822、作为第2Z轴移动单元进行工作且由压电电动机构成的致动器76、光照射单元74的光源741、显示单元或打印机等的输出单元900等输出控制信号。另外，上述随机存取存储器(RAM)93具有存储图6所示的控制图的存储区域和其他的存储区域，该控制图设定了对由上述压电电动机构成的致动器76施加的电压与压电电动机的轴方向位移之间的关系。
激光加工装置1如上所述构成，以下说明其作用。图7示出作为通过上述激光加工装置1加工的被加工物的半导体晶片10安装于在环状框架F上安装的切割带T的表面上的状态的立体图。图7所示的半导体晶片10由硅晶片构成，在表面10a呈格子状形成有多条分割预定线101，并且在由该多个分割预定线101划分出的多个区域形成有IC、LSI等的器件102。
使用上述激光加工装置1，说明用于在上述半导体晶片10形成规定深度(例如10μm)的激光加工槽的加工条件的设定步骤。首先，在上述图1所示的激光加工装置1的卡盘台36上放置贴附有半导体晶片10的切割带T侧，并且在该卡盘台36上隔着切割带T吸附保持半导体晶片10。因此，隔着切割带T吸附保持于卡盘台36上的半导体晶片10的表面10a成为上侧。另外，安装有切割带T的环状框架F被配设于卡盘台36的夹钳362固定。这样，吸附保持了半导体晶片10的卡盘台36被X轴移动单元37定位于摄像单元6的正下方。
如上所述将卡盘台36定位于摄像单元6的正下方时，通过摄像单元6和控制单元9执行检测半导体晶片10的待激光加工的加工区域的校准作业。即，摄像单元6和未图示的控制单元9执行用于进行形成于半导体晶片10的规定方向上的分割预定线101与激光光线照射单元5的加工头51的位置对准的图案匹配等的图像处理，并完成校准。此外，对于在与形成于半导体晶片10的规定方向正交的方向上形成的分割预定线101也同样地完成校准。
如上所述执行了检测保持于卡盘台36的半导体晶片10的待激光加工的加工区域的校准作业后，控制单元9实施加工条件调整工序，具体是根据通过输入单元90输入的期望的加工结果和通过3维图像摄像单元7生成的加工状态的3维图像来调整加工条件，以获得期望的加工结果。在该加工条件调整工序中，首先由操作人员设定作为期望的加工结果的激光加工槽的深度(例如10μm)和图8所示的加工要素的基本数值范围，并由输入单元90输入给控制单元9。作为图8所示的加工要素的基本数值范围，设定作为加工要素的脉冲激光光线的重复频率以及输出和加工进给速度的最大值和最小值。另外，在图8中，脉冲激光光线的重复频率被设定为最大值是200kHz而最小值是40kHz，脉冲激光光线的输出被设定为最大值是2W而最小值是0.5W，加工进给速度被设定为最大值是200mm/秒而最小值是50mm/秒。
在被输入了上述加工要素的数值范围后，控制单元9执行基本数值设定工序，具体是根据加工要素的基本数值范围，使用实验规划法进行运算，设定各加工要素的基本数值。通过执行该基本数值设定工序，从而设定了图9的(a)所示的加工要素的基本数值。作为图9的(a)所示的加工要素的基本数值，对5个实验加工(#1～#5)分别设定了脉冲激光光线的重复频率和输出、加工进给速度、加工结果(加工槽深度)。如上设定的加工要素的基本数值被存储于随机存取存储器(RAM)93。
如上述图9的(a)所示，设定了加工要素的基本数值后，控制单元9执行基本加工实施工序，具体是根据在基本数值设定工序中设定的各加工要素的基本数值控制激光光线照射单元5和X轴移动单元37，从而对保持于卡盘台36的半导体晶片10实施基本加工。即，控制单元9移动卡盘台36并将规定的分割预定线101的一端定位于激光光线照射单元5的加工头51的正下方。然后，控制单元9通过上述实验加工(#1)的基本数值(重复频率：200kHz、输出：2W、加工进给速度：200mm/秒)使激光光线照射单元5和X轴移动单元37进行工作，从而沿着规定的分割预定线101照射脉冲激光光线。另外，通过加工头51而会聚的脉冲激光光线的聚光点径在本实施方式中被设定为2μm。其结果，在半导体晶片10形成图10中#1所示的激光加工槽。
接着，控制单元9使Y轴移动单元38进行工作，使卡盘台36在Y轴方向上移动相当于分割预定线101的间隔的距离，并沿着相邻的下一条分割预定线101通过上述实验加工(#2)的基本数值(重复频率：40kHz、输出：2W、加工进给速度：50mm/秒)使激光光线照射单元5和X轴移动单元37进行工作，从而沿着规定的分割预定线101照射脉冲激光光线。其结果，半导体晶片10形成图10中#2所示的激光加工槽。此后，根据上述实验加工(#3，#4，#5)的基本数值沿着半导体晶片10的分割预定线101实施激光加工。其结果，半导体晶片10如图10所示形成有#1～#5的激光加工槽。
如果实施了上述基本加工实施工序，则控制单元9实施对基本加工后的加工状态摄像而生成3维图像的3维图像摄像工序。在3维图像摄像工序中，使X轴移动单元37进行工作，并将保持有实施了上述基本加工实施工序的半导体晶片10的卡盘台36移动至构成3维图像摄像单元7的干涉式摄像机构70的聚光器73的下侧，并且首先将形成于半导体晶片10的激光加工槽#1定位于聚光器73的正下方。接着，使第1Z轴移动单元8进行工作，将干涉式摄像机构70从规定的待机位置下降，并且对作为第2Z轴移动单元且由压电电动机构成的致动器76施加例如60V的电压，使由压电电动机构成的致动器76如图6所示成为延伸了60μm后的状态。在该状态下，设置为使得从干涉式摄像机构70的聚光器73照射的光的聚光点P(参照图4)在保持于卡盘台36的半导体晶片10的表面10a(上表面)附近。
接着，控制单元10使构成干涉式摄像机构70的摄像元件单元72、光照射单元74的光源741进行工作，并且使对由压电电动机构成的致动器76施加的电压从60V起逐次降低1V。其结果，在本实施方式中，如图6所示，由压电电动机构成的致动器76在使电压每降低1V时缩短1μm，因此聚光单元73在Z轴方向上逐次降低1μm。这样，每当使聚光单元73逐次下降1μm时，控制单元10使X轴移动单元37进行工作。而且，通过摄像元件单元72接收的图像被发送给控制单元9。控制单元9根据来自X轴方向位置检测单元374的检测信号，例如按照每100μm取入从摄像元件单元72发送来的图像信号，并且如图11的#1所示生成激光加工槽的3维图像。通过对#2～#5的激光加工槽实施该3维图像摄像工序，从而如图11的#1～#5所示，生成激光加工槽的3维图像，并且测量加工槽的深度。而且，控制单元9将如上生成的图11的#1～#5所示的激光加工槽的3维图像存储于随机存取存储器(RAM)93，并且在存储于随机存取存储器(RAM)93的上述图9的(a)所示的加工要素的基本数值中的加工槽深度栏内如图9的(b)所示记录槽深度(μm)。
另外，如果存在记录于加工槽深度栏内的加工槽的深度为期望的加工结果(加工槽深度10μm)的许可范围(9.5μm～10.5μm)的激光加工槽，则控制单元9确定形成该激光加工槽的加工条件并结束处理。
接着，控制单元9根据通过3维图像摄像工序生成的3维图像实施制作各加工要素的加工结果的曲线图的曲线图生成工序。即，控制单元9根据图11所示的3维图像使用实验规划法进行运算，关于脉冲激光光线的重复频率和输出以及加工进给速度将加工槽深度的加工倾向制作为图12所示的曲线图。而且，控制单元9从图12所示的曲线图中针对脉冲激光光线的重复频率和输出以及加工进给速度而基于加工槽深度的加工倾向选定对加工结果具有影响力的加工要素。在图12所示的曲线图中，作为对于期望的加工结果(加工槽深度10μm)最具有影响力的加工要素，能够判定是表示加工槽深度10μm所关联的加工倾向的加工进给速度(变更数值范围设定工序)。这样，如果将对加工结果具有影响力的加工要素判定为加工进给速度，则控制单元9执行变更数值设定工序，具体是判定为在图12所示的加工进给速度的曲线图中对加工结果赋予影响力的范围是比从50mm/秒至200mm/秒的中间点125mm/秒大的速度，并如图13所示将作为加工要素的加工进给速度的最小值从上述图8所示的50mm/秒变更为125mm/秒，设定变更数值。
如果实施了上述变更数值设定工序，则控制单元9实施变更数值设定工序，具体是根据加工要素的变更数值使用实验规划法进行运算，设定各加工要素的变更数值。通过实施该变更数值设定工序，从而设定了图14的(a)所示的各加工要素的变更数值。如上设定的加工要素的变更数值被存储于随机存取存储器(RAM)93。
如上述图14的(a)所示，如果设定了各加工要素的变更数值，则控制单元9执行变更加工实施工序，具体是根据在变更数值设定工序中设定的各加工要素的变更数值控制激光光线照射单元5和X轴移动单元37，从而对保持于卡盘台36的半导体晶片10实施变更加工。该变更加工实施工序与上述基本加工实施工序同样地实施。
如果实施了上述变更加工实施工序，则控制单元9实施对变更加工后的加工状态摄像而生成3维图像的3维图像摄像工序。在该3维图像摄像工序中，与使用3维图像摄像单元7对上述基本加工后的加工状态摄像而生成3维图像的3维图像摄像工序同样地实施。而且，控制单元9生成#1～#5的激光加工槽的3维图像并测量加工槽的深度，将#1～#5的激光加工槽的3维图像存储于随机存取存储器(RAM)93，并且在存储于随机存取存储器(RAM)93的上述图14的(a)所示的加工要素的变更数值中的加工槽深度栏内如图14的(b)所示记录槽深度(μm)。而且，如果存在加工槽的深度属于期望的加工结果(加工槽深度10μm)的许可范围(9.5μm～10.5μm)的激光加工槽，则控制单元9将许可范围(本实施方式中为10.4μm)即用于加工#3的激光加工槽的加工条件确定为在半导体晶片10形成深度10μm的激光加工槽的加工条件(重复频率：200kHz、输出：0.5W、加工进给速度：125mm/秒)。而且，控制单元9将所确定的加工条件(重复频率：200kHz、输出：0.5W、加工进给速度：125mm/秒)输出给输出单元900，并将其显示于监视器等的显示单元上或通过打印机打印出来。
另外，在上述3维图像摄像工序中，加工槽的深度并不非是期望的加工结果(加工槽深度10μm)的许可范围(9.5～10.5μm)的情况下，重复实施该曲线图生成工序、该变更数值设定工序、该变更加工实施工序和3维图像摄像工序，直到加工结果属于许可范围为止。
如上所述，在本发明的激光加工装置中，能够通过输入必要事项从而自动设定被加工物的加工条件，因此操作人员无需进行反复摸索以设定加工条件，生产性得以提升。
另外，在上述实施方式中，示出了作为加工条件设定了脉冲激光光线的重复频率和输出以及加工进给速度的例子，然而优选在加工条件中设定脉冲激光光线的脉冲宽度和聚光点径。
Claims (3)
1.一种激光加工装置，其具有：被加工物保持单元，其保持半导体晶片；激光光线照射单元，其能够通过照射对保持于该被加工物保持单元的半导体晶片具有吸收性的波长的激光光线进行烧蚀加工从而形成激光加工槽，且所述激光光线照射单元具有聚光器；移动单元，其使被加工物保持单元与激光光线照射单元相对移动；校准单元，其对保持于该被加工物保持单元的半导体晶片的待加工区域进行检测；以及控制单元，其对该激光光线照射单元和该移动单元进行控制，
该激光加工装置的特征在于，具有：
输入单元，其对该控制单元输入期望的加工结果；以及
3维图像摄像单元，其对保持于被加工物保持单元的形成有激光加工槽的半导体晶片的激光加工槽进行摄像而生成3维图像，
该控制单元执行基本加工实施工序，在该基本加工实施工序中，实施在被保持于被加工物保持单元的半导体晶片上形成激光加工槽的基本加工，在该基本加工实施工序完成之后，实施3维图像摄像工序，在该3维图像摄像工序中，对基本加工后的该激光加工槽进行摄像而生成3维图像，实施加工条件调整工序，根据在该加工条件调整工序中调整后的加工条件，对该激光光线照射单元和该移动单元进行控制，其中，在该加工条件调整工序中，根据通过该输入单元输入的期望的加工结果和通过该3维图像摄像单元生成的激光加工槽的3维图像，调整加工条件，以获得期望的加工结果。
2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其中，
在该加工条件调整工序中，该控制单元实施如下工序：
基本数值设定工序，根据由该输入单元输入的期望的加工结果和加工要素的数值范围设定各加工要素的基本数值；
基本加工实施工序，根据在该基本数值设定工序中设定的各加工要素的基本数值，对该激光光线照射单元和该移动单元进行控制，从而对保持于该被加工物保持单元的半导体晶片实施形成激光加工槽的基本加工；
3维图像摄像工序，使该3维图像摄像单元进行工作，对通过该基本加工形成的的激光加工槽进行摄像而生成3维图像；
曲线图生成工序，根据通过该3维图像摄像工序生成的3维图像制作每个加工要素的加工结果的曲线图；
变更数值范围设定工序，从在该曲线图生成工序中制作出的每个加工要素的加工结果的曲线图中选定对加工结果具有影响力的加工要素，设定所选定的加工要素的变更数值；
变更数值设定工序，根据在该变更数值范围设定工序中设定的加工要素的变更数值设定各加工要素的变更数值；以及
变更加工实施工序，根据在该变更数值设定工序中设定的各加工要素的变更数值，对该激光光线照射单元和该移动单元进行控制，从而对保持于该被加工物保持单元的半导体晶片实施变更加工，
此后，该控制单元重复实施该3维图像摄像工序、该曲线图生成工序、该变更数值设定工序和该变更加工实施工序，直到实际的加工结果达到期望的加工结果的许可范围为止。
3.根据权利要求2所述的激光加工装置，其中，
该基本数值设定工序、该曲线图生成工序和该变更数值设定工序根据实验设计执行。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |