CN105598581A - 激光振荡机构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供激光振荡机构,其能够在不使装置大型化的情况下通过使用了声光元件(AOD)的声光偏转构件来变更激光振荡器振荡出的激光光线的光轴的角度。激光振荡机构具有:脉冲激光振荡器,其振荡出脉冲激光光线;和光路变更构件,其对脉冲激光振荡器振荡出的脉冲激光光线的光路的角度进行变更。光路变更构件由下述部分构成:声光偏转构件,其使用了声光元件,该声光元件在有效区域内变更激光振荡器振荡出的脉冲激光光线的光路;和体积衍射光栅,其使通过声光偏转构件的声光元件变更了光路的角度后的脉冲激光光线中的希望排除的脉冲激光光线折射而从有效区域排除。
Description
技术领域
本发明涉及在对被加工物实施激光加工的激光加工装置等上设置的激光振荡机构。
背景技术
在半导体器件制造工艺中,在大致圆板形状的半导体晶片的正面上被呈格子状排列的分割预定线划分出多个区域,在该划分出的区域中形成IC、LSI等器件。然后,通过沿分割预定线切断半导体晶片,对形成有器件的区域进行分割而制造出一个个半导体芯片。
为了实现装置的小型化、高功能化,使下述这样的模块结构实现了实用化:对多个半导体芯片进行层叠并将层叠后的半导体芯片的电极连接在一起。对于该模块结构,在半导体晶片中的形成有电极的的部位形成贯通孔,在该贯通孔中埋入与电极连接的铝等导电性材料从而形成过孔。
提出有通过照射激光光线而形成上述的贯通孔的方法。作于用于像这样形成贯通孔的激光加工装置,提出有如下技术:安装激光光线照射构件,该激光光线照射构件具有使用了声光元件(AOD)的声光偏转构件,在使激光光线振荡构件振荡出的激光光线通过声光元件(AOD)时变更光路,由此,在对被加工物进行加工进给的同时对同一加工位置照射激光光线(例如,参照专利文献1)。
专利文献1:日本特开2008-290086号公报
然而,通过声光元件(AOD)发生变化的光路的角度为2~3m左右的弧长对应的角度,为了将通过声光元件(AOD)后的0次光的激光光线去除,必须在离开声光元件(AOD)1~2m的位置处配设激光光线吸收构件,从而存在装置大型化这样的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述事实完成的,其主要的技术课题在于提供一种激光振荡机构,其能够在不使装置大型化的情况下通过使用了声光元件(AOD)的声光偏转构件来变更激光振荡器振荡出的激光光线的光路的角度。
为了解决上述的技术课题,根据本发明,提供一种激光振荡机构,其特征在于,该激光振荡机构具有:脉冲激光振荡器,其振荡出脉冲激光光线;和光路变更构件,其对该脉冲激光振荡器振荡出的脉冲激光光线的光路的角度进行变更,该光路变更构件由下述部分构成:声光偏转构件,其具有声光元件,该声光元件在有效区域内变更该脉冲激光振荡器振荡出的脉冲激光光线的光路;和体积衍射光栅,其使通过该声光元件变更了光路的角度后的脉冲激光光线中的希望排除的脉冲激光光线折射而从该有效区域排除。
由于构成本发明的激光振荡机构的光路变更构件由声光偏转构件和体积衍射光栅(VBG)构成,其中,该声光偏转构件使用了声光元件,该声光元件在有效区域内变更该脉冲激光振荡器振荡出的脉冲激光光线的光路,该体积衍射光栅使通过该声光偏转构件的声光元件变更了光路的角度后的脉冲激光光线中的希望排除的脉冲激光光线折射而从有效区域排除,因此,能够将体积衍射光栅配设成与构成声光偏转构件的声光元件相邻,从而能够避免装置的大型化。
附图说明
图1是安装有本发明实施方式的激光振荡机构的激光加工装置的立体图。
图2是安装有激光振荡机构的激光光线照射构件的模块结构图。
标号说明:
2:静止基座;3:卡盘工作台机构;36:卡盘工作台;37:X轴方向移动构件;38:Y轴方向移动构件;4:激光光线照射单元5:激光光线照射构件;50:激光振荡机构;51:脉冲激光光线振荡器;52:光路变更构件;53:声光偏转构件;531:声光元件(AOD);54:体积衍射光栅(VBG);55:激光光线吸收构件;56:聚光器;562:远心fθ透镜;6:摄像构件;7:控制单元。
具体实施方式
以下,参照附图对根据本发明构成的激光振荡机构的优选的实施方式详细地进行说明。
在图1中示出安装有本发明实施方式的激光振荡机构的激光加工装置的立体图。图1所示的激光加工装置1具有静止基座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座2上且保持被加工物的卡盘工作台机构3、以及配设于基座2上作为激光光线照射构件的激光光线照射单元4。
上述卡盘工作台机构3具有:沿着X轴方向平行配设于静止基座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轴方向正交的箭头Y所示的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支承于该第2滑块33上的支承台35;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盘361,且在吸附盘361的作为上表面的保持面上通过未图示的吸引单元保持作为被加工物的例如圆形状的半导体晶片。如上构成的卡盘工作台36通过配设于圆筒部件34内的未图示的脉冲电机而旋转。另外,卡盘工作台36上配设有用于固定环状框架的夹具362,该环状框架经由保护带支承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,并且其上表面设有沿着Y轴方向而平行形成的一对导轨322、322。如上构成的第1滑块32构成为:通过被引导槽321、321嵌合于一对导轨31、31,从而能够沿着一对导轨31、31在X轴方向上移动。图示的实施方式中的卡盘工作台机构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轴方向移动构件37。X轴方向移动构件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、以及用于驱动该外螺纹杆371旋转的脉冲电机372等驱动源。外螺纹杆371的一端以能够旋转的方式支承于在上述静止基座2上固定的轴承块373,其另一端与上述脉冲电机372的输出轴传动连结。另外,外螺纹杆371螺合于在突出设置于第1滑块32的中央部下表面上的未图示的内螺纹块上形成的贯通内螺纹孔内。因此,通过脉冲电机372对外螺纹杆371进行正转和反转驱动,从而使得第1滑块32沿着导轨31、31在X轴方向上移动。
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的上表面上的一对导轨322、322嵌合的一对被引导槽331、331,且上述第2滑块33构成为通过将该被引导槽331、331嵌合于一对导轨322、322而能够在Y轴方向上移动。卡盘工作台机构3具有用于使第2滑块33沿着设置于第1滑块32上的一对导轨322、322而在Y轴方向上移动的Y轴方向移动构件38。Y轴方向移动构件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的脉冲电机382等驱动源。外螺纹杆381的一端以能够旋转自如的方式被支承于在上述第1滑块32的上表面固定的轴承块383,其另一端与上述脉冲电机382的输出轴传动连结。另外,外螺纹杆381螺合于在突出设置于第2滑块33的中央部下表面上的未图示的内螺纹块上形成的贯通内螺纹孔中。因此,通过脉冲电机382对外螺纹杆381进行正转和反转驱动,从而使得第2滑块33沿着导轨322、322在Y轴方向上移动。
上述激光光线照射单元4具有:配设于上述基座2上的支承部件41;被该支承部件41支承且实质上水平延伸的壳体42;配设于该壳体42上的激光光线照射构件5;以及配设于壳体42的前端部以检测待激光加工的加工区域的摄像构件6。另外,摄像构件6具有:照明加工物的照明单元;捕捉被该照明单元照明的区域的光学系统;以及对由该光学系统捕捉的像进行摄像的摄像元件(CCD)等。
参照图2说明上述激光光线照射构件5。激光光线照射构件5具有激光振荡机构50和聚光器56。激光振荡机构50由下述部分构成:振荡出脉冲激光的脉冲激光振荡器51;和对该脉冲激光振荡器51振荡出的脉冲激光光线的光路的角度进行变更的光路变更构件52。脉冲激光振荡器51在本实施方式中振荡出对于例如由硅晶片构成的被加工物具有吸收性的波长(例如355nm)的脉冲激光光线LB。该脉冲激光振荡器51由控制单元7控制。
构成激光光线照射构件5的光路变更构件52由声光偏转构件53和体积衍射光栅(VBG)54构成,该声光偏转构件53使脉冲激光振荡器51振荡出的脉冲激光光线LB的光路在有效区域内变更,该体积衍射光栅(VBG)54使通过该声光偏转构件53变更了光路的角度后的脉冲激光光线中的希望排除的脉冲激光光线折射而从该有效区域排除。
声光偏转构件53具有:声光元件(AOD)531,其与聚光器56的后述的方向变换镜协作在X轴方向上对脉冲激光振荡器51振荡出的脉冲激光光线LB的光路进行方向变更;RF振荡器532,其生成对该声光元件(AOD)531施加的RF(radiofrequency:射频)信号;第一RF放大器533,其将该RF振荡器532生成的RF信号在放大功率后施加于声光元件(AOD)531;以及偏转角度调整构件534,其对RF振荡器532生成的RF信号的频率进行调整。上述声光元件531能够对应于施加的RF信号的频率来调整要对激光光线的光路进行方向变更的角度。上述的偏转角度调整构件534由控制单元7控制。
声光偏转构件53如以上那样构成,接下来,对其作用进行说明。从上述脉冲激光振荡器51振荡出的脉冲激光光线LB被引导至构成声光偏转构件53的声光元件(AOD)531。当通过由控制单元7控制的声光偏转构件53的偏转角度调整构件534对声光元件(AOD)531施加例如0V的电压时,被引导至声光偏转构件53的脉冲激光光线LB作为0次光LB0输出。而且,当通过偏转角度调整构件534对声光元件(AOD)531施加例如5V的电压时,引导至声光元件(AOD)531的脉冲激光光线LB的光路被方向变更为脉冲激光光线LB1,当施加10V的电压时,引导至声光元件(AOD)531的脉冲激光光线LB的光路被方向变更为脉冲激光光线LB2,当施加15V的电压时,引导至声光元件(AOD)531的脉冲激光光线LB的光路被方向变更为脉冲激光光线LB3。
构成上述光路变更构件52的体积衍射光栅(VBG)54在本实施方式中使通过构成声光偏转构件53的声光元件(AOD)531对光路进行了方向变更的0次光LB0、和脉冲激光光线LB1、LB2、LB3中0次光LB0,如虚线所示那样朝向激光光线吸收构件55折射,该激光光线吸收构件55配设在从有效区域偏离的位置。而且,体积衍射光栅(VBG)54将光路进行了方向变更后的脉冲激光光线LB1、LB2、LB3导向聚光器56。这样,由于通过体积衍射光栅(VBG)54使希望排除的0次光LB0朝向配设在从有效区域偏离的位置处激光光线吸收构件55折射,因此,能够将体积衍射光栅(VBG)54配设成与构成声光偏转构件53的声光元件(AOD)531相邻,从而能够避免装置的大型化。
聚光器56具有:方向变换镜561,其将由体积衍射光栅(VBG)54引导的脉冲激光光线LB1、LB2、LB3朝向下方进行方向变换:以及远心fθ透镜562,其对通过该方向变换镜561进行了方向变换的脉冲激光光线LB1、LB2、LB3进行聚光。通过该远心fθ透镜562聚光后的脉冲激光光线LB1、LB2、LB3在本实施方式中如图2所示那样在X轴方向上隔开规定的间隔(L)聚光。
如上所述通过构成声光偏转构件53的声光元件(AOD)531使脉冲激光光线LB的光路依次方向变更为LB1、LB2、LB3,并通过远心fθ透镜562依次进行聚光,从而将脉冲激光光线LB1、LB2、LB3照射至保持在卡盘工作台36上的被加工物W,在图2中向左侧以对应于上述间隔(L)的规定的加工速度对卡盘工作台36进行加工进给,由此,能够对被加工物W的同一加工位置进行加工。
以上,基于图示的实施方式对本发明进行了说明,本发明不仅限于实施方式,可以根据本发明的主旨进行各种变形。例如,在上述的实施方式中,示出了将本发明的激光振荡机构应用于激光加工装置的例子,本发明的激光振荡机构也可以应用于激光加工装置以外的激光设备。
Claims (1)
1.一种激光振荡机构,其特征在于,
所述激光振荡机构具有:
脉冲激光振荡器,其振荡出脉冲激光光线;和
光路变更构件,其对该脉冲激光振荡器振荡出的脉冲激光光线的光路的角度进行变更,
该光路变更构件由下述部分构成:
声光偏转构件,其具有声光元件,该声光元件在有效区域内变更该脉冲激光振荡器振荡出的脉冲激光光线的光路;和
体积衍射光栅,其使通过该声光元件变更了光路的角度后的脉冲激光光线中的希望排除的脉冲激光光线折射而从该有效区域排除。
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