CN105817768B - 激光加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供激光加工装置，其能够进一步提高加工效率。具有：保持单元(6)，其保持被加工物(11)；激光照射单元(30)，其照射激光光线(L)；加工进给单元(8)，其使保持单元与激光照射单元在加工进给方向上相对移动；分度进给单元(8)，其使保持单元与激光照射单元在分度进给方向上相对移动；以及控制单元(44)，其控制各部分的工作，在设使保持单元停止激光照射单元的停止步骤所需的时间为ta，使激光光线的照射位置对准下一条分割预定线的分度步骤所需的时间为tb，且tb＞ta的情况下，同时开始停止步骤和分度步骤，利用停止步骤结束后的分度步骤的剩余时间(tb‑ta)，对保持单元实施使激光照射单元加速的开始步骤。

Description

激光加工装置

技术领域

本发明涉及对半导体晶片等的被加工物进行加工的激光加工装置。

背景技术

在由分割预定线划分出的各区域上形成有IC等的器件的半导体晶片例如通过激光加工装置而被加工，从而被分割为与各器件对应的多个器件芯片。激光加工装置通常具有吸引保持半导体晶片等的被加工物的卡盘台、以及照射激光光线的激光照射组件。

利用该激光加工装置对被加工物进行加工时，使激光照射组件与卡盘台在平行于分割预定线的方向上相对移动(以下，也称作加工进给)，并从激光照射组件。

照射激光光线。由此，沿着被吸引保持于卡盘台上的被加工物的分割预定线照射激光光线，能够对被加工物进行加工。

另外，为了提高上述激光加工装置的加工效率，在平行于分割预定线的方向上使激光照射组件与卡盘台往返移动并对被加工物进行加工的加工方法已得以实用。

根据这种加工方法，例如，在去程上的加工结束后，停止激光照射组件与卡盘台的相对移动(加工进给)。接着，在垂直于分割预定线的方向上使激光照射组件与卡盘台相对移动(以下，也称作分度进给)，在归程中待加工的分割预定线的延长线上对准激光光线的照射位置。此后，开始归程上的加工。

此外，还提出了着眼于加工进给的停止所需的时间和分度进给所需的时间的新技术(例如，参照专利文献1)。在这种技术中，并列实施加工进给的停止和分度进给，使分度进给所需的时间实际为零，从而缩短到下一次加工开始所需的时间以提高加工效率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-161799号公报

近些年来，为了提高器件芯片的生产效率，被加工物的大型化逐渐显著。而如果被加工物变得大型，则待加工的分割预定线的数量也会增加，因此对于激光加工装置而言，要求实现加工效率的进一步提升。

发明内容

本发明就是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够进一步提高加工效率的激光加工装置。

本发明提供一种激光加工装置，其照射激光光线而对被加工物进行加工，其特征在于，具有：保持单元，其保持被加工物；激光照射单元，其对被保持于该保持单元上的被加工物照射激光光线；加工进给单元，其使该保持单元与该激光照射单元在加工进给方向上相对移动；分度进给单元，其使该保持单元与该激光照射单元在分度进给方向上相对移动；以及控制单元，其控制各部的工作，该控制单元实施如下步骤：加工步骤，使该激光照射单元相对于该保持单元在平行于该加工进给方向的第1方向上以规定的速度移动，并且从该激光照射单元照射激光光线，对被保持于该保持单元上的被加工物沿着任意的分割预定线加工至被加工物的端部；停止步骤，在该加工步骤之后，使该激光照射单元相对于该保持单元停止；分度步骤，使该保持单元与该激光照射单元在该分度进给方向上相对移动，使该激光光线的照射位置对准到接下来要加工的分割预定线的延长线上；以及开始步骤，在该停止步骤之后，使该激光照射单元相对于该保持单元在与该第1方向相反的第2方向上加速，在该激光光线到达被加工物的端部之前达到该规定的速度，在该控制单元实施上述步骤时，在设该停止步骤所需的时间为ta，该分度步骤所需的时间为tb，且tb＞ta的情况下，在该加工步骤之后同时开始该停止步骤和该分度步骤，并且利用该停止步骤结束后的该分度步骤的剩余时间(tb-ta)实施该开始步骤。

发明的效果

在本发明的激光加工装置中，在分度步骤所需的时间比停止步骤所需的时间长的情况下，同时开始停止步骤和分度步骤，利用停止步骤结束后的分度步骤的剩余时间以实施开始步骤，因此能够使停止步骤所需的时间实质为零，能够实际缩短开始步骤所需的时间。

即，在本发明的激光加工装置中，并列实施停止步骤和分度步骤，并且并列实施分度步骤和开始步骤，因此缩短了到下一次加工为止的时间，能够进一步提高加工效率。

附图说明

图1是示意性表示激光加工装置的图。

图2是示意性表示被加工物被加工的情形的立体图。

图3的(A)、图3的(B)和图3的(C)是示意性表示并列实施分度步骤和开始步骤的情况下的激光光线的轨迹的示例的平面图。

标号说明

2：激光加工装置，4：基台，6：卡盘台(保持单元)，6a：保持面，8：水平移动机构(加工进给单元、分度进给单元)，10：Y轴导轨，12：Y轴移动台，14：Y轴滚珠丝杠，16：Y轴脉冲电动机，18：X轴导轨，20：X轴移动台，22：X轴滚珠丝杠，24：X轴脉冲电动机，26：夹钳，28：支承结构，30：激光照射组件(激光照射单元)，32：铅直移动机构，34：Z轴导轨，36：支承块，38：Z轴脉冲电动机，40：支承臂，42：相机，44：控制装置(控制单元)，T：轨迹，P1、P2、P3、P4、P5：点。

具体实施方式

参照附图，说明本发明的实施方式。图1是示意性表示本实施方式的激光加工装置的图。如图1所示，本实施方式的激光加工装置2具有搭载着各结构的长方体状的基台4。

基台4的上表面设有使卡盘台(保持单元)6在X轴方向(加工进给方向)和Y轴方向(分度进给方向)上移动的水平移动机构(加工进给单元、分度进给单元)8。水平移动机构8具有被固定于基台4的上表面且平行于Y轴方向的一对Y轴导轨10。

在Y轴导轨10上以能够滑动的方式设置有Y轴移动台12。在Y轴移动台12的背面侧(下表面侧)设置有螺母部(未图示)，该螺母部螺合着平行于Y轴导轨10的Y轴滚珠丝杠14。

在Y轴滚珠丝杠14的一端部连结着Y轴脉冲电动机16。通过Y轴脉冲电动机16使Y轴滚珠丝杠14旋转，从而Y轴移动台12沿着Y轴导轨10在Y轴方向上移动。

在Y轴移动台12的正面(上表面)固定着平行于X轴方向的一对X轴导轨18。X轴导轨18上以能够滑动的方式设置有X轴移动台20。X轴移动台20的背面侧(下表面侧)设置有螺母部(未图示)，该螺母部螺合着平行于X轴导轨18的X轴滚珠丝杠22。

在X轴滚珠丝杠22的一端部连结着X轴脉冲电动机24。通过X轴脉冲电动机24使X轴滚珠丝杠22旋转，从而X轴移动台20沿着X轴导轨18在X轴方向上移动。

在X轴移动台20的正面侧(上表面侧)配置有吸引保持被加工物11(参照图2)的卡盘台6。被加工物11例如是圆盘状的半导体晶片或蓝宝石基板等，正面11a侧被划分为中央的器件区域和包围器件区域的外周剩余区域。

器件区域由呈格子状排列的分割预定线(切割线)而进一步划分为多个区域，并且在各区域上形成IC等的器件13。被加工物11的背面11b侧贴附着粘结带15，粘结带15的外周部分上固定着环状框架17。

如图1所示，卡盘台6的正面(上表面)成为吸引保持被加工物11的保持面6a。该保持面6a通过形成于卡盘台6的内部的流路(未图示)而与吸引源(未图示)连接。

在卡盘台6的下方设置有旋转机构(未图示)，卡盘台6通过该旋转机构而绕Z轴旋转。此外，在卡盘台6的周围设置有从四方夹持固定环状框架17的4个夹钳26。

在水平移动机构8的后方设置有在正面观察时呈大致L字状的支承结构28。在支承结构28的一侧的侧表面上设有使激光照射组件(激光照射单元)30在Z轴方向(铅直方向)上移动的铅直移动机构32。铅直移动机构32具有被固定于支承结构28的一侧的侧表面上且平行于Z轴方向的Z轴导轨34。

在Z轴导轨34上以能够滑动的方式设置有支承块36。支承块36的背面侧(支承结构28侧)设置有螺母部(未图示)，该螺母部螺合着平行于Z轴导轨34的Z轴滚珠丝杠(未图示)。

在Z轴滚珠丝杠的一端部连结着Z轴脉冲电动机38。通过Z轴脉冲电动机38使Z轴滚珠丝杠旋转，从而支承块36沿着Z轴导轨34在Z轴方向上移动。支承块36上固定着支承激光照射组件30的支承臂40。

在支承臂40上设置有向下方照射激光光线L(参照图2)的激光照射组件30。激光照射组件30具有聚光器(未图示)，将通过激光振荡器(未图示)而被脉冲振荡的激光光线L向被吸引保持于卡盘台6上的被加工物11照射。

在与激光照射组件30相邻的位置处，设置有对被加工物11的正面11a侧摄像的相机42。通过相机42而摄像得到的图像例如用于调整激光照射组件30相对于被加工物11的位置等的情况。

卡盘台6、水平移动机构8、激光照射组件30、铅直移动机构32、相机42等的各结构要素与控制装置(控制单元)44连接。控制装置44以使得被加工物11被适当加工的方式控制各结构要素的工作。

图2是示意性表示通过本实施方式的激光加工装置2对被加工物11进行加工的情形的立体图。控制装置44在将激光光线L的照射位置定位于加工对象的分割预定线的延长线上后，重复进行后述的加工步骤、停止步骤、分度步骤、开始步骤以对被加工物11进行加工。

另外，在本实施方式的激光加工装置2中，使卡盘台6侧在X轴方向和Y轴方向上移动，而本发明的激光加工装置也可以构成为使卡盘台6与激光照射组件30相对移动。具体而言，例如还能够使激光照射组件30侧在X轴方向和Y轴方向上移动。因此，在以下的说明中，仅涉及卡盘台6与激光照射组件30的相对工作。

在加工步骤中，使激光照射组件30相对于卡盘台6在平行于X轴方向的第1方向(例如，方向X1)上以任意的速度v移动，并且从激光照射组件30照射激光光线L。速度v例如根据被加工物11的材质和厚度、激光光线L的波长、能量密度、重复频率等的条件而设定。由此，如图2所示，能够沿着加工对象的分割预定线而形成作为分割起点的起点区域19。

作为起点区域19，既可以是使用易被被加工物11吸收的波长的激光光线而形成的加工槽，也可以是使用不易被被加工物11吸收的波长的激光光线而形成的改质区域。如果沿着加工对象的分割预定线而对被加工物11加工至端部，则加工步骤结束。

在加工步骤之后，对卡盘台6实施停止激光照射组件30的停止步骤。此外，使卡盘台6与激光照射组件30在Y轴方向上相对移动，实施将激光光线L的照射位置对准接下来待加工的分割预定线的延长线上的分度步骤。

进而，在停止步骤之后，对卡盘台6实施使激光照射组件30在与第1方向相反的第2方向(例如，方向X2)上加速至规定的速度v的开始步骤。在该开始步骤中，在激光光线L(激光光线L的照射位置)到达被加工物11的端部之前，使激光照射组件30相对于卡盘台6而加速至规定的速度v。

在开始步骤之后，再次实施加工步骤。另外，在该加工步骤中，使激光照射组件30相对于卡盘台6在第2方向(例如，方向X2)上以速度v移动，并且从激光照射组件30照射激光光线L。

这样，在使激光照射组件30相对于卡盘台6进行往返移动的同时对被加工物11进行加工，从而相比仅在去程或仅在归程进行加工的情况而言能够提高加工效率。

此外，控制装置44在实施上述停止步骤、分度步骤、开始步骤时，并列实施停止步骤和分度步骤。进而，在满足了规定条件的情况下，控制装置44并列实施分度步骤和开始步骤。

具体而言，在设停止步骤所需的时间为ta，设分度步骤所需的时间为tb，且满足tb＞ta的情况下，控制装置44并行实施分度步骤和开始步骤。图3的(A)、图3的(B)和图3的(C)是示意性表示并列实施分度步骤和开始步骤的情况下的激光光线L的轨迹的示例。

如图3的(A)、图3的(B)和图3的(C)所示，如果在激光光线L的轨迹T上的点P1处结束了加工步骤，则停止步骤和分度步骤会同时开始。在满足了tb＞ta的情况下，停止步骤会先于分度步骤结束，因此在停止步骤刚刚结束后的分度步骤的剩余时间为tb-ta。

这里，如果设开始步骤所需的时间为tc，则满足tb-ta＞tc的情况下的轨迹T如图3的(A)所示。即，停止步骤在点P2处结束，而在此后的任意的点P3处开始进行开始步骤。即，在点P2与点P3之间，仅实施分度步骤。

例如，如果在分度步骤的剩余时间等于tc的定时开始执行开始步骤，则如图3的(A)所示，分度步骤在点P4处结束，同时在点P5处开始步骤结束。这样，从提高加工效率的观点而言，优选在分度步骤的剩余时间不会短于tc的定时开始执行开始步骤。

另一方面，满足tb-ta＝tc的情况下的轨迹T如图3的(B)所示。即，停止步骤在点P2处结束，同时在点P3处开始执行开始步骤。此外，分度步骤在点P4处结束，同时在点P5处开始步骤结束。

进而，满足tb-ta＜tc的情况下的轨迹T如图3的(C)所示。这种情况下，停止步骤在点P2处结束，同时在点P3处开始执行开始步骤。另一方面，由于tb-ta＜tc，因此分度步骤在点P4处首先结束。此后，在点P5处开始步骤结束。

如上所述，在本实施方式的激光加工装置2中，在分度步骤所需的时间tb长于停止步骤所需的时间ta的情况下，同时开始停止步骤和分度步骤，利用停止步骤结束后的分度步骤的剩余时间(tb-ta)实施开始步骤，因此能够使停止步骤所需的时间实质为零，能够实际缩短开始步骤所需的时间。

即，在本实施方式的激光加工装置2中，并列实施停止步骤和分度步骤，并且并列实施分度步骤和开始步骤，因此能够缩短到下一次加工为止所需的时间以进一步提高加工效率。

另外，上述实施方式的结构、方法等可以在不脱离本发明的目的的范围的情况下适当进行变更并实施。

Claims (1)

1.一种激光加工装置，其对设定有长度不同的多个分割预定线的圆盘状的被加工物照射激光光线而对被加工物进行加工，

该激光加工装置的特征在于，具有：

保持单元，其保持被加工物；

激光照射单元，其对被保持于该保持单元上的被加工物照射激光光线；

加工进给单元，其使该保持单元与该激光照射单元在加工进给方向上相对移动；

分度进给单元，其使该保持单元与该激光照射单元在分度进给方向上相对移动；以及

控制单元，其控制各部的工作，

该控制单元实施如下步骤：

加工步骤，使该激光照射单元相对于该保持单元在平行于该加工进给方向的第1方向上以规定的速度移动，并且从该激光照射单元照射激光光线，对被保持于该保持单元上的被加工物沿着任意的分割预定线加工至被加工物的端部；停止步骤，在该加工步骤之后，使该激光照射单元相对于该保持单元停止；分度步骤，使该保持单元与该激光照射单元在该分度进给方向上相对移动，使该激光光线的照射位置对准到接下来要加工的分割预定线的延长线上；以及开始步骤，在该停止步骤之后，使该激光照射单元相对于该保持单元在与该第1方向相反的第2方向上加速，使该激光照射单元在该激光光线到达被加工物的接下来要加工的分割预定线上的端部之前达到该规定的速度，

在该控制单元实施上述步骤时，在设该停止步骤所需的时间为ta，该分度步骤所需的时间为tb，且tb＞ta的情况下，在该加工步骤之后同时开始该停止步骤和该分度步骤，并且利用该停止步骤结束后的该分度步骤的剩余时间(tb-ta)来实施该开始步骤，

在设开始步骤所需的时间为tc，且满足tb-ta＞tc的情况下，在停止步骤结束后仅继续实施分度步骤，在分度步骤的剩余时间等于tc的时刻开始执行开始步骤，在满足tb-ta＝tc或tb-ta＜tc的情况下，在停止步骤结束的时刻开始执行开始步骤。