CN115194317A - 激光加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供激光加工装置，其能够准确地确认形成于晶片的正面的加工槽的状态。激光加工装置包含拍摄要进行激光加工的区域的主拍摄单元和辅助拍摄单元。辅助拍摄单元包含：物镜；照相机，其经由物镜而生成图像；半反射镜，其配设于照相机与物镜之间；光源，其经由半反射镜和物镜而对卡盘工作台所保持的晶片进行照明；第1偏振板，其配设于照相机与半反射镜之间；以及第2偏振板，其配设于光源与半反射镜之间。第2偏振板按照如下的方式配设：使从光源照射且通过第2偏振板而被半反射镜反射的光的偏振面成为相对于第1偏振板的偏振轴旋转了所需角度的状态。

Description

激光加工装置
技术领域
本发明涉及对卡盘工作台所保持的晶片照射激光光线而实施激光加工的激光加工装置。
背景技术
在由交叉的多条分割预定线划分而在正面上形成有IC、LSI等器件的晶片通过切割装置、激光加工装置分割成各个器件芯片，分割得到的器件芯片被用于移动电话、个人计算机等电子设备。
激光加工装置至少具有：卡盘工作台，其对晶片进行保持；激光照射单元，其对该卡盘工作台所保持的晶片照射激光光线而实施激光加工；进给机构，其将该卡盘工作台和该激光照射单元相对地进行加工进给；拍摄单元，其对要进行激光加工的区域进行拍摄；以及显示单元，该激光加工装置能够将晶片高精度地进行激光加工(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2004-188475号公报
在使用激光加工装置通过烧蚀加工在晶片的正面上形成加工槽的情况下，需要与晶片的材料、厚度对应而适当地设定激光加工条件，为了确认该设定是否适当，有时确认实际形成于晶片的正面的加工槽的状态。在使用激光加工装置原本具有的在对准工序中使用的以往的拍摄单元拍摄该加工槽的状态的情况下，在该加工槽的两侧附着由于该烧蚀加工而产生的碎屑，因此存在无法区分该加工槽与该碎屑因而无法准确地把握加工槽的形成情况的问题。
发明内容
由此，本发明的目的在于提供激光加工装置，其能够准确地确认形成于晶片的正面的加工槽的状态。
根据本发明，提供激光加工装置，其中，该激光加工装置具有：卡盘工作台，其对晶片进行保持；激光照射单元，其对该卡盘工作台所保持的该晶片照射激光光线而实施激光加工；进给机构，其将该卡盘工作台和该激光照射单元相对地进行加工进给；主拍摄单元，其对要进行激光加工的区域进行拍摄；辅助拍摄单元；以及显示单元，该辅助拍摄单元包含：物镜；照相机，其经由该物镜而生成图像；半反射镜，其配设于该照相机与该物镜之间；光源，其经由该半反射镜和该物镜而对该卡盘工作台所保持的该晶片进行照明；第1偏振板，其配设于该照相机与该半反射镜之间；以及第2偏振板，其配设于该光源与该半反射镜之间，该第2偏振板按照如下的方式配设：使从该光源照射且通过该第2偏振板而被该半反射镜反射的光的偏振面成为相对于该第1偏振板的偏振轴旋转了所需角度的状态。
优选该辅助拍摄单元构成为对该卡盘工作台所保持的该晶片的进行了激光加工的区域进行拍摄从而能够拍摄通过激光加工而形成的加工槽和碎屑。优选构成该辅助拍摄单元的该第1偏振板和该第2偏振板能够选择性地定位于作用位置和非作用位置，在该第1偏振板和该第2偏振板定位于该非作用位置的状态下，构成该主拍摄单元。优选该所需角度为90度。
根据本发明的激光加工装置，通过激光加工形成的加工槽和碎屑的对比清晰，能够良好地确认加工槽的形成情况。
附图说明
图1是激光加工装置的整体立体图。
图2是示出安装于图1所示的激光加工装置的拍摄单元作为主拍摄单元发挥功能的状态的立体图。
图3是示出激光加工工序的实施方式的立体图。
图4是示出图2所示的拍摄单元作为辅助拍摄单元发挥功能的状态的立体图。
标号说明
2：激光加工装置；3：基台；6：激光照射单元；61：聚光器；7：拍摄单元；71：物镜；72：照相机；73：半反射镜；74：光源；75：第1偏振板；76：第2偏振板；77：第1偏振板保持板；77a：开口部；78：第2偏振板保持板；78a：开口部；10：晶片；12：器件；14：分割预定线；20：保持单元；21：X轴方向可动板；22：Y轴方向可动板；25：卡盘工作台；30：进给机构；31：X轴移动机构；32：Y轴移动机构；37：框体；37a：垂直壁部；37b：水平壁部；100：控制单元；110：加工槽；120：碎屑。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明实施方式的激光加工装置进行详细说明。
在图1中示出本实施方式的激光加工装置2的整体立体图。如图所示，通过本实施方式的激光加工装置2进行加工的被加工物是圆板状的晶片10，借助粘接带T而保持于环状的框架F。
激光加工装置2具有：卡盘工作台25，其对晶片10进行保持；激光照射单元6，其对卡盘工作台25所保持的晶片10照射激光光线而实施激光加工；进给机构30，其将卡盘工作台25和从激光照射单元6照射的激光光线相对地进行加工进给；拍摄单元7，其兼作主拍摄单元和辅助拍摄单元，该主拍摄单元拍摄要进行激光加工的区域，该辅助拍摄单元拍摄通过激光加工而形成的加工槽和碎屑；以及显示单元8。
包含卡盘工作台25的保持单元20在基台3上包含：矩形状的X轴方向可动板21，其在X轴方向上移动自如地搭载；矩形状的Y轴方向可动板22，其沿着X轴方向可动板21上的导轨21a、21a在Y轴方向上移动自如地搭载；圆筒状的支柱23，其固定于Y轴方向可动板22的上表面上；以及矩形状的罩板26，其固定于支柱23的上端。卡盘工作台25是通过形成于罩板26上的长孔而向上方延伸的圆形状的部件，构成为能够通过未图示的旋转驱动单元进行旋转。卡盘工作台25由具有通气性的多孔质材料形成，具有由X轴方向和Y轴方向限定的保持面25a。保持面25a借助通过支柱23的流路而与未图示的吸引单元连接。另外，X轴方向是图1中箭头X所示的方向，Y轴方向是箭头Y所示的方向，是与X轴方向垂直的方向。由X轴方向和Y轴方向限定的平面实质上是水平的。
进给机构30具有：X轴移动机构31，其使保持单元20的卡盘工作台25和从激光照射单元6照射的激光光线在X轴方向上相对地移动而进行加工进给；以及Y轴移动机构32，其使卡盘工作台25和从激光照射单元6照射的激光光线在Y轴方向上相对地移动。X轴移动机构31具有：滚珠丝杠34，其在基台3上沿X轴方向延伸；以及电动机33，其与滚珠丝杠34的一个端部连结。滚珠丝杠34的螺母部(省略图示)形成于X轴方向可动板21的下表面上。并且，X轴移动机构31通过滚珠丝杠34将电动机33的旋转运动转换成直线运动而传递至X轴方向可动板21，使X轴方向可动板21沿着基台3上的导轨3a、3a在X轴方向上进退。Y轴移动机构32具有：滚珠丝杠36，其在X轴方向可动板21上沿Y轴方向延伸；以及电动机35，其与滚珠丝杠36的一个端部连结。滚珠丝杠36的螺母部(省略图示)形成于Y轴方向可动板22的下表面上。并且，Y轴移动机构32通过滚珠丝杠36将电动机35的旋转运动转换成直线运动而传递至Y轴方向可动板22，使Y轴方向可动板22沿着X轴方向可动板21上的导轨21a、21a在Y轴方向上进退。
在保持单元20的里侧竖立设置有框体37，该框体37具有从基台3的上表面向上方(Z轴方向)延伸的垂直壁部37a以及水平地延伸的水平壁部37b。在水平壁部37b中收纳有激光照射单元6和拍摄单元7的光学系统。在水平壁部37b的前端下表面上配设有构成激光照射单元6的聚光器61，在与聚光器61在X轴方向上隔开间隔的位置配设有拍摄单元7的物镜71。上述激光照射单元6是照射对于晶片10具有吸收性的波长的激光光线的单元，并设定为对晶片10的正面实施烧蚀加工的激光加工条件。图示的物镜71示出了在圆筒状的壳体内收纳有物镜的情况。在水平壁部37b的上方配设有显示单元8。上述的激光照射单元6、拍摄单元7、显示单元8、移动单元30等与后述的控制单元电连接，根据从该控制单元指示的指示信号而进行控制，实施对晶片10的激光加工。
参照图2对本实施方式的拍摄单元7进行说明。在图2中示出为了便于说明而省略的框体37的水平壁部37b中收纳的拍摄单元7的光学系统。如上所述，本实施方式的拍摄单元7兼作如后述那样拍摄要进行激光加工的区域的主拍摄单元7A和拍摄通过激光加工而形成的槽和碎屑的辅助拍摄单元7B(参照图4)，图2示出拍摄单元7作为拍摄要进行激光加工的区域的主拍摄单元7A发挥功能的状态。
如图2所示，拍摄单元7具有：物镜71；照相机72，其经由物镜71而生成图像；半反射镜73，其配设于照相机72与物镜71之间；光源74，其经由半反射镜73和物镜71而对上述卡盘工作台25所保持的晶片10进行照明；第1偏振板75，其配设于照相机72与半反射镜73之间；以及第2偏振板76，其配设于光源74与半反射镜73之间。光源74例如是照射可见光L1的光源。第1偏振板75是偏振轴设定成规定的方向(在本实施方式中为Y轴方向)的偏振板，是在光通过第1偏振板75时仅使在Y轴方向上振动的光透过的偏振板。与此相对，在图2所示的实施方式中，第2偏振板76的偏振轴设定成箭头Z所示的上下方向，由此，从光源74照射并通过第2偏振板76且在半反射镜73上反射的光的偏振轴配设成相对于第1偏振板75的偏振轴旋转了90度的状态，即配设成与Y轴方向垂直的X轴方向。照相机72与控制单元100连接，从照相机72传递至控制单元100的图像显示在显示单元8上。另外，在上述实施方式中，从光源74照射的可见光L1通过第2偏振板76且在半反射镜73上反射后的光的偏振轴配设成相对于第1偏振板75的偏振轴旋转了90度的状态，但本发明不限于此，可见光L1通过第2偏振板76且在半反射镜73上反射后的光的偏振轴只要根据晶片10的正面的状态相对于第1偏振板75的偏振轴适当地旋转即可。即，第2偏振板76的偏振轴只要相对于第1偏振板75的偏振轴旋转所需角度即可，并不限于设定成沿着X轴方向、Y轴方向。
另外，本实施方式的拍摄单元7的第1偏振板75保持于第1偏振板保持板77，第2偏振板76保持于第2偏振板保持板78。第1偏振板保持板77和第2偏振板保持板78被省略图示的保持机构保持，并构成为能够在水平方向上移动。另外，在第1偏振板保持板77上形成有开口部77a，通过使第1偏振板保持板77在箭头R1所示的方向上移动，在通过照相机72对卡盘工作台25所保持的晶片10进行拍摄时，能够从第1偏振板75起作用的作用位置选择性地移动至第1偏振板75不起作用的非作用位置。与此相同，在第2偏振板保持板78上也形成有开口部78a，通过使第2偏振板保持板78在箭头R2所示的方向上移动，在从光源74照射光L1时，能够从按照光L1通过第2偏振板76的方式起作用的作用位置选择性地移动至第2偏振板76不起进行作用的非作用位置。图2所示的拍摄单元7使上述的第1偏振板保持板77和第2偏振板保持板78均移动至上述非作用位置。由此，拍摄单元7成为作为通过照相机72拍摄要进行激光加工的区域的主拍摄单元7A发挥功能的状态。
本实施方式的激光加工装置2具有大致上述那样的结构，下文对本实施方式的功能、作用进行说明。
在使用本实施方式的激光加工装置2实施激光加工时，首先如图1所示，将晶片10搬送至激光加工装置2，载置于保持单元20的卡盘工作台25而进行吸引保持。如图所示，晶片10由交叉的多条分割预定线14划分而在正面上形成有多个器件12。接着，使上述进给机构30进行动作，将卡盘工作台25所保持的晶片10定位于拍摄单元7的物镜71的正下方。此时，拍摄单元7如根据图2所说明的那样将第1偏振板保持板77和第2偏振板保持板78定位于非作用位置，成为作为用于拍摄要进行激光加工的区域的主拍摄单元7A发挥功能的状态。接着，如图2所示，使从光源74照射的可见光L1通过处于非作用位置的第2偏振板保持板78的开口部78a而如箭头R3所示那样在半反射镜73的反射面73b上反射，被引导至物镜71侧。在半反射镜73的反射面73b上发生了反射的可见光L1在卡盘工作台25所保持的晶片10上反射而成为反射光L2，经由物镜71而引导至半反射镜73，透过半反射镜73的反射面73b、上表面73a(反射光L2的一部分向光源74侧反射)。进而，反射光L2通过第1偏振板保持板77的开口部77a而如箭头R4所示那样被引导至照相机72。由此，照相机72生成图像，经由控制单元100而显示在显示单元8上。如图2所示，在通过照相机72生成的图像中包含作为要通过激光加工形成加工槽的区域的分割预定线14，检测到该分割预定线14的位置。接着，通过上述旋转驱动单元使卡盘工作台25旋转，使该分割预定线14与X轴方向对齐，在控制单元100中存储要进行加工的区域的位置，完成对准工序。若实施了对准工序，则参照图3实施以下说明的激光加工工序。
根据通过上述对准工序检测的分割预定线14的位置信息，使卡盘工作台25移动而将激光光线照射单元6的聚光器61定位于第1方向的分割预定线14的加工开始位置的正上方，将激光光线LB的聚光点定位于晶片10的分割预定线14上而进行照射，并且将晶片10与上述卡盘工作台25一起在X轴方向上进行加工进给，沿着晶片10的第1方向的规定的分割预定线14实施烧蚀加工而形成加工槽110。若沿着规定的分割预定线14形成了加工槽110，则将晶片10在Y轴方向上按照分割预定线14的间隔进行分度进给，将在Y轴方向上相邻的未加工的第1方向的分割预定线14定位于聚光器61的正下方。并且，与上述同样地，将激光光线LB的聚光点定位于晶片10的分割预定线14而进行照射，将晶片10在X轴方向上进行加工进给而形成加工槽110。同样地，将晶片10在X轴方向和Y轴方向上进行加工进给，沿着沿第1方向的所有分割预定线14形成加工槽110。接着，使晶片10旋转90度，使与已经形成有加工槽110的第1方向的分割预定线14垂直的第2方向的未加工的分割预定线14与X轴方向对齐。并且，对于剩余的第2方向的分割预定线14，也与上述同样地将激光光线LB的聚光点定位而进行照射，沿着形成于晶片10的正面的所有分割预定线14形成加工槽110，完成激光加工工序。
若如上所述完成了激光加工工序，为了确认加工槽110的形成情况而实施以下说明的加工槽确认工序。在实施该加工槽确认工序时，使上述进给机构30进行动作而使卡盘工作台25移动，将晶片10定位于拍摄单元7的物镜71的正下方。此时，如图4所示，拍摄单元7使第1偏振板保持板77在箭头R5所示的方向上移动而移动至作用位置，并且使第2偏振板保持板78在箭头R6所示的方向上移动而移动至作用位置。由此，拍摄单元7成为适合作为辅助拍摄单元7B发挥功能的状态，该辅助拍摄单元7B对卡盘工作台25所保持的晶片10的进行了激光加工的区域即形成有加工槽110的区域进行拍摄，从而拍摄通过激光加工而形成的加工槽110和附着于加工槽110的两侧的后述的碎屑。
若如上所述将形成有加工槽110的晶片10定位于作为辅助拍摄单元7B的拍摄单元7的物镜71的正下方，则从光源74照射可见光L1。该可见光L1通过第2偏振板76从而仅在上下方向上振动的成分的光L3在箭头R7所示的方向上行进，被引导至半反射镜73的反射面73b而被反射，经由物镜71而照射至晶片10的形成有加工槽110的区域。照射至晶片10的包含加工槽110的区域的光L3在晶片10的包含加工槽110的区域发生反射而成为反射光L4，经由物镜71而在箭头R8所示的方向上行进，透过半反射镜73(一部分被反射面73b反射)。透过了半反射镜73的反射光L4被引导至第1偏振板75，从而反射光L4中仅通过了第1偏振板75的通过光L5在箭头R9所示的方向上行进，并通过照相机72而生成图像，经由控制单元100而将该图像显示在显示单元8上。
这里，对上述的通过光L5进行更具体的说明。如上所述，从光源74照射的光L1通过偏振轴设定成上下方向(Z轴方向)的第2偏振板76，由此被半反射镜73反射的光L3的偏振面成为相对于第1偏振板75的偏振轴旋转90度的方向即X轴方向。在该光L3在晶片10上发生反射时，当在晶片10上发生了镜面反射的情况下，该反射光的偏振面的方向不发生变化即保持为X轴方向而被反射。与此相对，在该光L3在晶片10上发生反射时，当在晶片10上的具有微细的凹凸面等的部分发生了反射的情况下，由于该凹凸面等而引起漫反射，成为包含各个方向的偏振面的反射光。这里，当在本实施方式的晶片10上发生了镜面反射的反射光L4的成分被引导至第1偏振板75的情况下，第1偏振板75的偏振轴朝向Y轴方向，因此偏振面为X轴方向的反射光L4的成分被第1偏振板75阻断而无法通过。与此相对，当在反射光L4中包含在晶片10上发生了漫反射的成分时，在反射光L4被引导至第1偏振板75时，由于包含第1偏振板75的偏振轴的方向(Y轴方向)和接近Y轴方向的偏振面的光的成分，这些反射光通过第1偏振板75，到达照相机72而生成图像。
如图4所示，在光L3照射至适当地形成有加工槽110的区域的情况下，在该区域中，光L3构成主要发生镜面反射而漫反射少的反射光。与此相对，形成于加工槽110的两侧的碎屑包含微细的凹凸面，因此照射至该区域的光L3构成发生漫反射而包含各个方向的偏振面的光的反射光。当将这样通过镜面反射和漫反射而生成的反射光L4引导至第1偏振板75时，通过镜面反射而生成的反射光成分被阻断，形成通过碎屑处的漫反射而生成的反射光中仅偏振面为Y轴方向和接近Y轴方向的光透过的通过光L5。将这样形成的通过光L5引导至照相机72，生成图像并显示在显示单元8上(加工槽确认工序)。其结果是，如图4所示，加工槽110和碎屑120的对比清晰，能够良好地确认加工槽110的形成情况。另外，为了便于说明，显示在图4的显示单元8上的图像示出黑白反转的图像。
在本实施方式中，构成为将第1偏振板75和第2偏振板76通过第1偏振板保持板77、第2偏振板保持板78进行保持从而能够选择性地定位于作用位置和非作用位置，作为兼作主拍摄单元7A和辅助拍摄单元7B的一个拍摄单元7而构成，由此防止配设拍摄单元的空间过大。
在上述实施方式中，构成为通过一个拍摄单元7兼作主拍摄单元7A和辅助拍摄单元7B，但本发明不限于此，也可以将主拍摄单元7A和辅助拍摄单元7B分别构成为独立的不同单元，通过分别构成的主拍摄单元7A和辅助拍摄单元7B而实施上述的对准工序和加工槽确认工序。
另外，在上述实施方式中，示出使用由交叉的多条分割预定线14划分而在正面上形成有多个器件12的晶片10而实施激光加工的例子，但本发明不限于此，也可以使用未形成器件12的所谓的仿制晶片。另外，在上述实施方式中，示出第2偏振板76的偏振轴相对于第1偏振板75的偏振轴旋转了90度的例子，但只要旋转所需角度即旋转大于0度的角度，便能够得到将在晶片10的正面上发生了镜面反射的反射光阻断的效果。

Claims (4)

1.一种激光加工装置，其中，
该激光加工装置具有：
卡盘工作台，其对晶片进行保持；
激光照射单元，其对该卡盘工作台所保持的该晶片照射激光光线而实施激光加工；
进给机构，其将该卡盘工作台和该激光照射单元相对地进行加工进给；
主拍摄单元，其对要进行激光加工的区域进行拍摄；
辅助拍摄单元；以及
显示单元，
该辅助拍摄单元包含：
物镜；
照相机，其经由该物镜而生成图像；
半反射镜，其配设于该照相机与该物镜之间；
光源，其经由该半反射镜和该物镜而对该卡盘工作台所保持的该晶片进行照明；
第1偏振板，其配设于该照相机与该半反射镜之间；以及
第2偏振板，其配设于该光源与该半反射镜之间，
该第2偏振板按照如下的方式配设：使从该光源照射且通过该第2偏振板而被该半反射镜反射的光的偏振面成为相对于该第1偏振板的偏振轴旋转了所需角度的状态。
2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其中，
该辅助拍摄单元构成为对该卡盘工作台所保持的该晶片的进行了激光加工的区域进行拍摄从而能够拍摄通过激光加工而形成的加工槽和碎屑。
3.根据权利要求1所述的激光加工装置，其中，
构成该辅助拍摄单元的该第1偏振板和该第2偏振板能够选择性地定位于作用位置和非作用位置，在该第1偏振板和该第2偏振板定位于该非作用位置的状态下，构成该主拍摄单元。
4.根据权利要求1所述的激光加工装置，其中，
该所需角度为90度。
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