CN1757479B - 激光束加工设备 - Google Patents
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Abstract
一种激光束加工设备，包括路径分配装置，用于将脉冲激光束振荡装置振荡的脉冲激光束交替分配给第一路径和第二路径，经过其中一个路径并由一个聚光透镜会聚的一个激光束和经过另一路路径并由该聚光透镜会聚的另一激光束，以其之间的时间延迟交替施加于沿光轴方向彼此分开的不同焦点处。
Description
发明领域
本发明涉及一种用于施加脉冲激光束的激光束加工设备，该脉冲激光束能够穿过工件而在工件内部形成失效层。
背景技术
在半导体器件的生产过程中，通过晶片前表面上格子图案中排列的称为“街道”的分界线而切成多个区域，晶片包括适当的衬底，如硅衬底、蓝宝石衬底、碳化硅衬底、钽铁锂衬底、玻璃衬底或石英衬底，在每个切出的区域中形成诸如IC或LSI电路(功能元件)。通过沿着分界线切割晶片以将其分成每个上面都形成电路的区域来制造各个半导体器件。为了分割晶片，提出了利用激光束的各种方法。
美国专利第6211488号和日本专利第3408805号公开了一种晶片分割方法，包括以下步骤，将脉冲激光束会聚在沿晶片厚度方向的中间部分，使脉冲激光束和晶片沿分界线彼此相对移动以便沿着该分界线在晶片厚度方向的中间部分形成失效层，并且对晶片施加外力从而将其沿着该失效层分开。
但是，可以想象，不仅在晶片厚度方向的中间部分形成失效层，而且取代在厚度方向的中间部分，而是在从后表面向上到预定深度或者从前表面到预定深度的部分，或者除此之外的部分中，沿着分界线形成失效层。在两种情况下，为了通过向晶片施加外力而沿着分界线精确分割晶片，失效层的厚度，即沿晶片厚度方向的失效层的尺寸必须制造得相对较大。由于失效层的厚度是在脉冲激光束焦点附近10至50μm，因此当增大失效层厚度时，必须通过改变脉冲激光束焦点在晶片厚度方向上的位置而使脉冲激光束和晶片沿每条分界线重复地彼此相对移动。因此，在晶片相对较厚的情况下，要花费很长时间来形成厚度足以精确分割晶片的失效层。
为了解决上述问题，申请人以前提出一种激光束加工设备，其构成为使脉冲激光束会聚为沿光轴方向彼此分开的至少两个焦点，如日本专利申请第2003-273341号所述。利用这种激光束加工设备，可在至少两个焦点的位置同时形成失效层，这些焦点在工件，即晶片的厚度方向上彼此分开。但是，当该激光束加工设备施加焦点沿晶片厚度方向在同一光轴上彼此分开的激光束时，具有浅焦点的激光束阻碍具有深焦点的激光束的施加，由此不可能形成所需的失效层。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种激光束加工设备，包括用于保持晶片的夹盘台和用于将能够穿过晶片的脉冲激光束施加于保持在该夹盘台的晶片以在该晶片的内部形成失效层的激光束施加装置，该激光束施加装置包括脉冲激光束振荡装置和透射/会聚装置，该透射/会聚装置包括用于透射由该脉冲激光束振荡装置振荡的脉冲激光束的光学透射装置，并具有用于使由该光学透射装置透射的脉冲激光束会聚的一个聚光透镜，其中该光学透射装置包括路径分配装置、多个反射镜和多个分束器，以及焦点深度移动装置，该路径分配装置用于将由该脉冲激光束振荡装置振荡的该脉冲激光束交替分配给第一路径和第二路径，该多个反射镜和多个分束器用于将已经由该路径分配装置分配并穿过该第一路径的激光束的光轴与已经由该路径分配装置分配并通过该路径分配装置穿过该第二路径的激光束的光轴再对准，该焦点深度移动装置设置在该第一路径和该第二路径中的任一路径中，并沿着光轴方向移动已经穿过其中一个路径并由聚光透镜会聚的其中一个激光束的焦点；其中该路径分配装置具有偏振变换装置和分束器，该偏振变换装置用于将由该脉冲激光束振荡装置振荡的该脉冲激光束交替分成垂直偏振光和水平偏振光，该分束器用于将该偏振变换装置分开的该垂直偏振激光束和该水平偏振激光束分别分到该第一路径和该第二路径，并且该偏振变换装置包括用于将由该脉冲激光束振荡装置振荡的该脉冲激光束交替分成水平偏振光和垂直偏振光的调制器；并且穿过其中一个路径并由一个聚光透镜会聚的一个激光束与穿过另一个路径并由聚光透镜会聚的另一个激光束，以它们之间的时间延迟交替施加于沿该光轴方向彼此分开的两个不同焦点，使得焦点远离聚光透镜的垂直偏振激光束在焦点接近聚光透镜的水平偏振激光束之前会聚，以在晶片的内部形成两个失效层。
一种激光束加工设备，包括用于保持晶片的夹盘台和用于将能够穿过晶片的脉冲激光束施加于保持在该夹盘台的晶片以在该晶片的内部形成失效层的激光束施加装置，该激光束施加装置包括脉冲激光束振荡装置和透射/会聚装置，该透射/会聚装置包括用于透射由该脉冲激光束振荡装置振荡的脉冲激光束的光学透射装置，并具有用于使由该光学透射装置透射的脉冲激光束会聚的一个聚光透镜，其中
该光学透射装置包括路径分配装置、多个反射镜和多个分束器，以及焦点深度移动装置，该路径分配装置用于将由该脉冲激光束振荡装置振荡的该脉冲激光束交替分配给第一路径和第二路径，该多个反射镜和多个分束器用于将已经由该路径分配装置分配并穿过该第一路径的激光束的光轴与已经由该路径分配装置分配并通过该路径分配装置穿过该第二路径的激光束的光轴再对准，该焦点深度移动装置设置在该第一路径和该第二路径中的任一路径中，并沿着光轴方向移动已经穿过其中一个路径并由聚光透镜会聚的其中一个激光束的焦点；其中
该路径分配装置包括调制器和脉冲发生器，该调制器用于将由该脉冲激光束振荡装置振荡的该脉冲激光束交替分配给第一路径和第二路径，该脉冲发生器向该脉冲激光束振荡装置提供用于设定重复频率(f)的同步信号，并向该调制器提供具有频率(f)/2的同步信号；并且
穿过其中一个路径并由一个聚光透镜会聚的一个激光束与穿过另一个路径并由聚光透镜会聚的另一个激光束，以它们之间的时间延迟交替施加于沿该光轴方向彼此分开的两个不同焦点，使得焦点远离聚光透镜的垂直偏振激光束在焦点接近聚光透镜的水平偏振激光束之前会聚，以在晶片的内部形成两个失效层。
附图说明
图1是根据本发明构成的激光束加工设备的第一实施例的构成示意图；
图2是表示通过图1的激光束加工设备在工件内部同时形成两个失效层的情况的图解；
图3是根据本发明构成的激光束加工设备的第二实施例的构成示意图；
图4是根据本发明构成的激光束加工设备的第三实施例的构成示意图；
图5是根据本发明构成的激光束加工设备的第四实施例的构成示意图；以及
图6是表示在根据本发明构成的激光束加工设备中提供的焦点深度移动装置的另一实施例的构成示意图。
具体实施方式
以下将参照附图详细描述根据本发明构成的激光束加工设备的优选实施例。
图1是根据本发明构成的激光束加工设备的第一实施例的示意图。所示的加工设备包括用于保持作为工件的晶片2的夹盘台3，和用4表示的激光束施加装置。
夹盘台3包括由多孔元件制成或具有多个吸入孔或槽的吸附夹盘31，吸附夹盘31与吸入装置连通，该吸入装置未示出。因此，将作为工件的晶片2的保护带21放置在吸附夹盘31上，该保护带贴在晶片2的其上形成有电路的表面一侧，通过激励吸入装置将晶片2吸附-保持在夹盘台3上，该吸入装置未示出。这样构成的夹盘台3通过未示出的加工进给(processing-feed)装置沿图1中箭头X表示的加工进给方向移动。因此，夹盘台3和激光束施加装置4可以沿着箭头X表示的加工进给方向彼此相对移动。
激光束施加装置4包括脉冲激光束振荡装置5和用于透射和会聚由脉冲激光束振荡装置5振荡的脉冲激光束的透射/会聚装置6。该脉冲激光束振荡装置5使能够穿过作为工件的晶片2的脉冲激光束10振荡。当晶片2是包括硅衬底、碳化硅衬底、钽铁锂(lithium tantalite)衬底、玻璃衬底或石英衬底的晶片2时，可以使用用于振荡波长为1064nm的脉冲激光束10的YVO4脉冲激光束振荡器或YAG脉冲激光振荡器作为脉冲激光束振荡装置5。
以下参考图1继续描述。将激光束施加装置4的透射/会聚装置6插入在脉冲激光束振荡装置5和作为工件保持在夹盘台3上的晶片2之间。在所示的实施例中，透射/会聚装置6包括用于透射由脉冲激光束振荡装置5振荡的脉冲激光束的光学透射装置7，和用于会聚由光学透射装置7透射的脉冲激光束的聚光透镜8，如物镜。光学透射装置7包括路径分配装置71，该路径分配装置将脉冲激光束振荡装置5振荡的脉冲激光束交替分配给第一路径7a和第二路径7b。该路径分配装置71包括偏振变换装置711和分束器712，该偏振变换装置用于将脉冲激光束振荡装置5振荡的脉冲激光束交替分成垂直偏振光和水平偏振光，该分束器用于将通过偏振变换装置711分开的垂直偏振光和水平偏振光分别分到第一路径7a和第二路径7b。偏振变换装置711包括调制器711a和脉冲发生器711b，该调制器用于将脉冲激光束振荡装置5振荡的脉冲激光束交替分成垂直偏振光和水平偏振光，该脉冲发生器用于向脉冲激光束振荡装置5提供用于设定重复频率(f)的同步信号，并向调制器711a提供频率为(f)/2的同步信号。在示出的实施例中使用利用电光效应的调制元件作为调制器711a。
在所示实施例中的光学透射装置7包括设置在上述第一路径7a中的焦点深度移动装置73，以及用于使已经由上述分束器712分给第一路径7a和第二路径7b的垂直偏振激光束的光轴和水平偏振激光束的光轴再次彼此对准的第一反射镜74、第二反射镜75和分束器76。在所示的实施例中，上述焦点深度移动装置73由两个凸透镜731和732组成。
在上述激光束加工设备中，当脉冲激光束振荡装置5使重复频率为f(Hz)的脉冲激光束振荡时，从偏振变换装置711的脉冲发生器711b提供用于设定重复频率(f)的同步信号，来控制由脉冲激光束振荡装置5振荡的脉冲激光束的重复频率(f)。同时，脉冲发生器711b响应于向脉冲激光束振荡装置5提供的作为触发器的该信号而向调制器711a提供具有频率(f)/2的同步信号。因此，当脉冲激光束振荡装置5振荡的脉冲激光束10穿过由利用电光效应的调制元件组成的调制器711a时，该脉冲激光束被交替分成垂直偏振光和水平偏振光(在发射激光束时的偏振是线偏振光的情况下)。关于通过偏振变换装置711分开垂直偏振光和水平偏振光，例如，可以交替分离出两个连续脉冲作为垂直偏振光，并分离出随后的两个连续脉冲作为水平偏振光。
由偏振变换装置711交替分开的垂直偏振光和水平偏振光通过分束器712分别分成垂直偏振激光束10a和水平偏振激光束10b。也就是，垂直偏振激光束10a穿过分束器712直接到达第一路径7a，而水平偏振激光束10b由分束器712反射将其方向基本上以直角改变而到达第二路径7b。直接到达第一路径7a的垂直偏振激光束10a穿过焦点深度移动装置73的两个凸透镜731和732，改变其光束发散角。在所示的实施例中，其光束直径随光束更远离构成焦点深度移动装置73的位于下游侧的凸透镜732而逐渐增大。通过穿过焦点深度移动装置73而改变光束发散角的垂直偏振激光束10a穿过分束器76，并通过物镜聚光透镜8会聚为作为工件的晶片2内部的焦点Pa。由于在通过穿过焦点深度移动装置73逐渐增大光束直径的状况下由聚光透镜8会聚直接到达第一路径7a的垂直偏振激光束10a，因此该垂直偏振激光束的焦点Pa位于比后面将要描述的经过第二路径7b的水平偏振激光束10b的焦点Pb更深的位置(即，图1中的较低位置)，即，在光轴方向上远离聚光透镜8的位置。可以通过沿着光轴方向移动作为焦点深度移动装置73的凸透镜731或732来适当地调整该焦点Pa的深度。
同时，由分束器712向第二路径7b分支出的水平偏振激光束10b由基本上以直角改变其方向的第一反射镜74、第二反射镜75和分束器76反射，且其光轴与经过上述第一路径7a的垂直偏振激光束10a的光轴对准。水平偏振激光束10a的光轴与垂直偏振激光束10a的光轴这样对准之后，由聚光透镜8将该水平偏振激光束会聚为作为工件的晶片2内部的焦点Pb。如图1中所示，水平偏振激光束10b的焦点Pb位于比焦点Pa更浅的位置(在图1中的较高位置)，即，在与上述垂直偏振激光束10a的焦点Pa相同的光轴上接近聚光透镜8的位置。
由于通过上面偏振变换装置711的调制器711a交替输出上述垂直偏振激光束10a和上述水平偏振激光束10b，因此以两者脉冲之间的时间延迟将其会聚在作为工件的晶片2的内部。从而，垂直偏振激光束10a和水平偏振激光束10b不会彼此干涉，并且具有浅焦点的水平偏振激光束10b不会阻碍具有深焦点的垂直偏振激光束10a。因此，分别在垂直偏振激光束10a的焦点Pa和水平偏振激光束10b的焦点Pb附近，通常，在从焦点Pa和焦点Pb朝向上方向的区域中同时形成具有所需厚度T1和T2的失效层W1和W2。在作为工件的晶片2中形成的失效层通常是熔融和再固化的(即，当垂直偏振激光束10a和水平偏振激光束10b会聚时是熔融的，然后在垂直偏振激光束10a和水平偏振激光束10b会聚之后再固化)，即，处于空隙和裂纹状态，尽管这取决于晶片2的材料或者会聚的垂直偏振激光束10a和会聚的水平偏振激光束10b的强度。垂直偏振激光束10a到达焦点Pa的时间和水平偏振激光束10b到达焦点Pb的时间之间的时间延迟是(1秒/重复频率)。关于交替会聚的垂直偏振激光束10a和水平偏振激光束10b，希望焦点远离聚光透镜8的垂直偏振激光束10a在焦点接近聚光透镜8的水平偏振激光束10b之前会聚。
当如上所述施加脉冲激光束时，所示实施例中的激光束加工设备例如沿图1中的向左方向移动夹盘台3(因此作为工件的晶片2保持在夹盘台3上)。因此，如图2中所示，沿着晶片2内部的预定分界线同时形成具有厚度T1和T2的两个失效层W1和W2。如上所述，根据所示实施例中的激光束加工设备，可以通过利用单个激光束施加装置4沿着作为工件的晶片2的厚度方向在彼此分开的两个区域中同时形成具有厚度T1和T2的失效层W1和W2。当沿厚度方向连续形成失效层W1和W2时，作为焦点深度移动装置73的两个凸透镜731和732沿光轴方向移动，即沿图1中的垂直方向移动，从而使垂直偏振激光束10a的焦点Pa沿向上的方向移动。焦点Pa的位置以厚度T1低于水平偏振激光束10b的焦点Pb。
例如将激光加工条件设置如下。
光源：LD激发的Q开关Nd:YVO4脉冲激光器
波长：1064nm
脉冲输出：2.5μJ
聚焦光点直径：1μm
脉冲宽度：40ns
重复频率：100kHz
加工进给速率：100mm/sec
当作为工件的晶片2很厚，并且因此具有厚度T1和T2的失效层W1和W2不足以沿着分界线精确分割晶片时，激光束施加装置4和夹盘台3沿光轴方向彼此相对移动预定距离，即，沿图1中用箭头Z表示的垂直方向移动。从而，焦点Pa和焦点Pb沿光轴方向，即沿着作为工件的晶片2的厚度方向彼此离开，并且当从激光束施加装置4施加脉冲激光束时，沿着图1中箭头X表示的加工进给方向移动夹盘台3。因此，在作为工件的晶片2中沿厚度方向分开的位置处形成除了上述失效层W1和W2之外的具有厚度T1和T2的失效层W1和W2。
接着参考图3描述激光束施加装置4的第二实施例。
图3中示出的激光束施加装置4与图1中示出的激光束施加装置4的区别在于焦点深度移动装置73设置在第二路径7b中。该焦点深度移动装置73由一个凸透镜733组成，并插入在分束器712和第一反射镜74之间。由于除了焦点深度移动装置73以外，图3中所示的激光束施加装置4的构成与图1中所示激光束施加装置4的构成基本上相同，因此相同的元件赋予相同的附图标记，并省略对其的描述。
在图3中所示的激光束施加装置4中，像图1中所示激光束施加装置4一样，分束器712将偏振变换装置711的调制器711a交替分开的垂直偏振光和水平偏振光分别分成垂直偏振激光束10a和水平偏振激光束10b。即，垂直偏振激光束10a穿过分束器712直接到达第一路径7a，而水平偏振激光束10b由将其方向基本上以直角改变的分束器712反射到达第二路径7b。直接到达第一路径7a的垂直偏振激光束10a穿过分束器76，由聚光透镜8将其会聚为作为工件的晶片2内部的焦点Pc。该焦点Pc与图1所示上述实施例中的水平偏振激光束10b的焦点Pb相对应。
同时，由分束器712向第二路径7b分支出的水平偏振激光束10b穿过作为焦点深度移动装置73的凸透镜733，从而改变其光束发散角。在所示的实施例中，在水平偏振激光束10b穿过凸透镜733之后，其发散角减小，从而其光束直径随其更远离凸透镜733而逐渐变小。由第一反射镜74、第二反射镜75和分束器76以对应于其安装角的角度来反射已经通过穿过凸透镜733而改变其光束发散角的水平偏振激光束10b，其光轴与经过第一路径7a的垂直偏振激光束10a的光轴对准。由于入射到聚光透镜8上的水平偏振激光束10b的光束发散角已经通过穿过作为上述焦点深度移动装置73的凸透镜733而改变，因此其光束直径也改变。并且，穿过聚光透镜8的水平偏振激光束10b会聚为作为工件的晶片2内部的焦点Pd。由于在水平偏振激光束10b的光束直径通过穿过焦点深度移动装置73而逐渐增大的状态下，通过聚光透镜8会聚如上所述经过第二路径7b的水平偏振激光束10b，因此其焦点Pd位于比经过第一路径7a的垂直偏振激光束10a的焦点Pc更深的位置(图3中的较低位置)，即，位于沿光轴方向远离聚光透镜8的位置。可以通过沿水平方向移动作为焦点深度移动装置73的凸透镜733来适当地调整焦点Pd的深度。由于在图3所示实施例中也通过上述偏振变换装置711的调制器711a交替地输出垂直偏振激光束10a和水平偏振激光束10b，因此以两个偏振激光束之间的时间延迟将它们会聚在作为工件的晶片2的内部。所以，垂直偏振激光束10a和水平偏振激光束10b不会彼此干涉，并且具有浅焦点的垂直偏振激光束10b不会阻碍具有深焦点的水平偏振激光束10b。因此，分别在垂直偏振激光束10a的焦点Pc附近和水平偏振激光束10b的焦点Pd附近基本上同时形成具有所需厚度T1和T2的失效层W1和W2。
接着参考图4描述激光束施加装置4的第三实施例。
图4中所示激光束施加装置4与图1中所示的激光束施加装置4的区别在于用于将脉冲激光束振荡装置5振荡的脉冲激光束交替分配给第一路径7a和第二路径7b的路径分配装置。即，图4所示实施例中的路径分配装置72由调制器721和脉冲发生器722组成，该调制器用于将脉冲激光束振荡装置5振荡的脉冲激光束交替分为两个不同的路径，该脉冲发生器用于向脉冲激光束振荡装置5提供用于设定重复频率(f)的同步信号，并向调制器721提供具有频率(f)/2的同步信号。在所示的实施例中，使用利用声光效应的调制元件作为调制器721。通过提供路径分配装置72，可以省略图1中所示的激光束施加装置4中的分束器712。由于除了路径分配装置72以外图4中所示激光束施加装置4的构成与图1中所示激光束施加装置4的构成相同，因此，相同的元件赋予相同的附图标记，并省略对其的描述。
在图4中所示的激光束施加装置4中，当脉冲激光束振荡装置5振荡具有重复频率f(Hz)的脉冲激光束时，脉冲发生器722产生用于设定重复频率(f)的同步信号来控制脉冲激光束振荡装置5振荡的脉冲激光束的重复频率(f)。同时，脉冲发生器722响应于向脉冲激光束振荡装置5提供的用作触发器的信号而向调制器721提供具有频率(f)/2的同步信号。因此，当脉冲激光束振荡装置5振荡的脉冲激光束10穿过由利用声光效应的调制元件组成的调制器721时，将该脉冲激光束交替分成两个不同的路径，即第一路径7a和第二路径7b。例如，将奇数编号的脉冲激光束分成第一路径7a，将偶数编号的脉冲激光束分成第二路径7b。关于通过路径分配装置72分配脉冲激光束，可将两个连续脉冲分配给第一路径7a，并将随后两个连续脉冲分配给第二路径。
由路径分配装置72的调制器721分配给第一路径7a的第一激光束10c穿过焦点深度移动装置73的两个凸透镜731和732，改变其光束发散角。在所示的实施例中，其光束直径设计为随其更远离构成焦点深度移动装置73的位于下游侧的凸透镜732而逐渐增大。第一激光束10c穿过焦点深度移动装置73改变其光束发散角之后穿过分束器76，并由聚光透镜8会聚为作为工件的晶片2内部的焦点Pe。由于在第一激光束穿过焦点深度移动装置73而逐渐增大其光束直径的状况下，由聚光透镜8会聚第一激光束10c使其直接到达第一路径7a，因此其焦点Pe位于比随后将要描述且经过第二路径7b的第二激光束10d的焦点Pf更深的位置(图1中的较低位置)，即位于沿光轴方向远离聚光透镜8的位置。可以通过沿光轴方向移动作为焦点深度移动装置73的凸透镜731或732来适当地调整焦点Pe的深度。
同时，通过第一反射镜74、第二反射镜75和分束器76通过基本上以直角改变光束方向来反射由路径分配装置72的调制器721分支到第二路径7b的第二激光束10d，并且该第二激光束的光轴与经过第一路径7a的第一激光束10c的光轴对准。这样，由聚光透镜8将光轴已经与第一激光束10c的光轴对准的第二激光束10d会聚为作为工件的晶片2内部的焦点Pf。如图4中所示，第二激光束10d的焦点Pf位于比焦点Pe更浅的位置(图1中的较高位置)，即，在与上述第一激光束10c的焦点Pe相同的光轴上接近聚光透镜8的位置。
由于通过上述路径分配装置72的调制器721交替输出上述第一激光束10c和第二激光束10d，因此以两个激光束之间的时间延迟将它们会聚在作为工件的晶片2的内部。所以，第一激光束10c和第二激光束10d不会彼此干涉，并且具有浅焦点的第二激光束10d不会阻碍具有深焦点的第一激光束10c。因此，可以分别在第一激光束10c的焦点Pe附近和第二激光束10d的焦点Pf附近形成具有所需厚度T1和T2的失效层W1和W2。第一激光束10c到达焦点Pe的时间和第二激光束10d到达焦点Pf的时间之间的时间延迟为(1秒/重复频率)。关于交替会聚的第一激光束10c和第二激光束10d，希望焦点远离聚光透镜8的第一激光束10c在焦点接近聚光透镜8的第二激光束10d之前会聚。
接着参考图5描述激光束施加装置4的第四实施例。
图5中所示的激光束施加装置4与图4中所示的激光束施加装置4的区别在于，焦点深度移动装置73设置在第二路径7b中。与第二实施例的焦点深度移动装置73一样，该焦点深度移动装置73由一个凸透镜733组成，并插入在调制器721和第一反射镜74之间。由于除了焦点深度移动装置73以外，图5所示激光束施加装置4的构成与图4所示焦点深度移动装置73的构成基本上相同，因此，相同的元件赋予相同的附图标记，并省略对其的描述。
在图5所示的激光束施加装置4中，与图4所示的激光束施加装置4一样，由调制器721分出的第一激光束10c直接到达第一路径7a、穿过分束器76，并由聚光透镜8会聚为作为工件的晶片2内部的焦点Pg。该焦点Pg对应于图4中所示激光束施加装置4中的第二激光束10d的焦点Pf。
同时，由路径分配装置72的调制器721分支到第二路径7b的第二激光束10d穿过作为焦点深度移动装置73的凸透镜733，改变其光束发散角。在所示的实施例中，第二激光束10d的发散角通过该第二激光束穿过凸透镜733而逐渐减小，从而使其直径随着更远离凸透镜733而逐渐变小。通过第一反射镜74、第二反射镜75和分束器76以对应于其安装角的角度来反射已经穿过凸透镜733改变了光束发散角的第二激光束10d，且该第二激光束的光轴与经过上述第一路径7a的第一激光束10c的光轴对准。由于已经通过穿过作为焦点深度移动装置73的凸透镜733而改变了第二激光束10d入射到聚光透镜8上的光束发散角，因此其光束直径也改变。穿过聚光透镜8的第二激光束10d会聚为作为工件的晶片2内部的焦点Ph。由于在第二激光束10d的光束直径通过穿过焦点深度移动装置73逐渐增大的状态下，由聚光透镜8会聚经过第二路径7b的第二激光束10d，因此该第二激光束的焦点Ph位于比经过第一路径7a的第一激光束10c的焦点Pg更深的位置(在图5中的较低位置)，即，位于沿光轴方向远离聚光透镜8的位置。可以通过沿水平方向移动作为焦点深度移动装置73的凸透镜733来适当调整焦点Ph的深度。并且在图5所示的实施例中，由于通过上述调制器721交替输出第一激光束10c和第二激光束10d，因此以这两个激光束之间的时间延迟将它们会聚在作为工件的晶片2的内部。所以，第一激光束10c和第二激光束10d不会彼此干涉，并且具有浅焦点的第一激光束10c不会阻碍具有深焦点的第二激光束10d。因此，可以分别在第一激光束10c的焦点Pg附近和第二激光束10d的焦点Ph附近形成具有所需厚度T1和T2的失效层W1和W2。
接着参考图6描述焦点深度移动装置73的另一个实施例。
图6中示出的焦点深度移动装置73包括彼此隔开的凸透镜734和凸透镜735，以及插入在凸透镜734和凸透镜735之间的第一对反射镜736和第二对反射镜737。第一对反射镜736由第一反射镜736a和第二反射镜736b组成，这两个反射镜在保持其间隔的状态下彼此平行并固定在反射镜保持元件(未示出)中。第二对反射镜737由第一反射镜737a和第二反射镜737b组成，这两个反射镜也在保持其间隔的状态下彼此平行并固定在反射镜保持元件(未示出)上。在图6中示出并如上所述构成的焦点深度移动装置73中，当分支到第二路径7b的水平偏振激光束10b或第二激光束10d穿过凸透镜734、第一对反射镜736的第一反射镜736a和第二反射镜736b、第二对反射镜737的第一反射镜737a和第二反射镜737b、和凸透镜735时，水平偏振激光束10b或第二激光束10d的发散角增大，从而使其光束直径随其更远离凸透镜735而逐渐变大。当水平偏振激光束10b或第二激光束10d入射在上述聚光透镜8上，可以通过改变第一对反射镜736和第二对反射镜737的安装角来改变光程长度，从而适当地调整水平偏振激光束10b或第二激光束10d的发散角及其光束直径，即穿过焦点深度移动装置73并由上述聚光透镜8会聚的水平偏振激光束10b或第二激光束10d的焦点的深度位置。为了调整安装角，在点Q转动用于保持第一对反射镜736和第二对反射镜737的反射镜保持元件(未示出)，在此处第一反射镜736a和第一反射镜737a变为分别与第二反射镜736b和第二反射镜737b成点对称。在上述实施例中，可以将上述焦点深度移动装置73插入在第一反射镜74和第二反射镜75之间，或者将其设置在第一路径7a中。
尽管上面已经根据参照附图的说明性实施例描述了本发明，但是应该注意，本发明绝不仅限制于上述实施例，而是可以在不背离本发明的范围中进行其他各种方式的改变或修改。例如，在所示的实施例中，使用凸透镜作为焦点深度移动装置。作为焦点深度移动装置的透镜也可以是凹透镜或透镜集合。
Claims (6)
1.一种激光束加工设备，包括用于保持晶片的夹盘台和用于将能够穿过晶片的脉冲激光束施加于保持在该夹盘台的晶片以在该晶片的内部形成失效层的激光束施加装置，该激光束施加装置包括脉冲激光束振荡装置和透射/会聚装置，该透射/会聚装置包括用于透射由该脉冲激光束振荡装置振荡的脉冲激光束的光学透射装置，并具有用于使由该光学透射装置透射的脉冲激光束会聚的一个聚光透镜，其中
该光学透射装置包括路径分配装置、多个反射镜和多个分束器，以及焦点深度移动装置，该路径分配装置用于将由该脉冲激光束振荡装置振荡的该脉冲激光束交替分配给第一路径和第二路径，该多个反射镜和多个分束器用于将已经由该路径分配装置分配并穿过该第一路径的激光束的光轴与已经由该路径分配装置分配并通过该路径分配装置穿过该第二路径的激光束的光轴再对准，该焦点深度移动装置设置在该第一路径和该第二路径中的任一路径中，并沿着光轴方向移动已经穿过其中一个路径并由聚光透镜会聚的其中一个激光束的焦点；其中
该路径分配装置具有偏振变换装置和分束器，该偏振变换装置用于将由该脉冲激光束振荡装置振荡的该脉冲激光束交替分成垂直偏振光和水平偏振光，该分束器用于将该偏振变换装置分开的该垂直偏振激光束和该水平偏振激光束分别分到该第一路径和该第二路径，并且
该偏振变换装置包括用于将由该脉冲激光束振荡装置振荡的该脉冲激光束交替分成水平偏振光和垂直偏振光的调制器；并且
穿过其中一个路径并由一个聚光透镜会聚的一个激光束与穿过另一个路径并由聚光透镜会聚的另一个激光束，以它们之间的时间延迟交替施加于沿该光轴方向彼此分开的两个不同焦点，使得焦点远离聚光透镜的垂直偏振激光束在焦点接近聚光透镜的水平偏振激光束之前会聚，以在晶片的内部形成两个失效层。
2.根据权利要求1所述的激光束加工设备，其中该偏振变换装置还包括脉冲发生器，该脉冲发生器向该脉冲激光束振荡装置提供用于设定重复频率(f)的同步信号，并向该调制器提供具有频率(f)/2的同步信号。
3.根据权利要求2所述的激光束加工设备，其中用于将该脉冲激光束交替分成水平偏振光和垂直偏振光的该调制器由利用电光效应的调制元件组成。
4.一种激光束加工设备，包括用于保持晶片的夹盘台和用于将能够穿过晶片的脉冲激光束施加于保持在该夹盘台的晶片以在该晶片的内部形成失效层的激光束施加装置，该激光束施加装置包括脉冲激光束振荡装置和透射/会聚装置，该透射/会聚装置包括用于透射由该脉冲激光束振荡装置振荡的脉冲激光束的光学透射装置，并具有用于使由该光学透射装置透射的脉冲激光束会聚的一个聚光透镜，其中
该光学透射装置包括路径分配装置、多个反射镜和多个分束器，以及焦点深度移动装置，该路径分配装置用于将由该脉冲激光束振荡装置振荡的该脉冲激光束交替分配给第一路径和第二路径，该多个反射镜和多个分束器用于将已经由该路径分配装置分配并穿过该第一路径的激光束的光轴与已经由该路径分配装置分配并通过该路径分配装置穿过该第二路径的激光束的光轴再对准，该焦点深度移动装置设置在该第一路径和该第二路径中的任一路径中，并沿着光轴方向移动已经穿过其中一个路径并由聚光透镜会聚的其中一个激光束的焦点；其中
该路径分配装置包括调制器和脉冲发生器，该调制器用于将由该脉冲激光束振荡装置振荡的该脉冲激光束交替分配给第一路径和第二路径，该脉冲发生器向该脉冲激光束振荡装置提供用于设定重复频率(f)的同步信号，并向该调制器提供具有频率(f)/2的同步信号；并且
穿过其中一个路径并由一个聚光透镜会聚的一个激光束与穿过另一个路径并由聚光透镜会聚的另一个激光束，以它们之间的时间延迟交替施加于沿该光轴方向彼此分开的两个不同焦点，使得焦点远离聚光透镜的垂直偏振激光束在焦点接近聚光透镜的水平偏振激光束之前会聚，以在晶片的内部形成两个失效层。
5.根据权利要求4所述的激光束加工设备，其中用于将该脉冲激光束交替分成两个路径的该调制器由利用声光效应的调制元件组成。
6.根据权利要求1所述的激光束加工设备，其中该焦点深度移动装置改变该脉冲激光束的光束发散角。
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