TW202247932A - 雷射加工裝置 - Google Patents

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塩野幸司
上山春樹
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日商迪思科股份有限公司
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Abstract

[課題]提供一種可以抑制已積層於被加工物之功能層的剝離，並且有效率地分割被加工物之雷射加工裝置。 [解決手段]雷射加工裝置的雷射光束照射單元包含：第1分歧單元，將從雷射振盪器所射出之雷射光束分歧成第1光路與第2光路；第1聚光器32，將被引導至第1光路之雷射光束聚光；第2聚光器，將被引導至第2光路之雷射光束聚光；第2分歧單元，配設於第1分歧單元與第1聚光器之間的第1光路，將雷射光束分歧成至少2道雷射光束；及雷射光束掃描單元，配設於第1分歧單元與第2聚光器之間的第2光路，將雷射光束掃描並往第2聚光器引導。

Description

雷射加工裝置
本發明是有關於一種雷射加工裝置。
作為將半導體晶圓分割並晶片化之方法，已知有藉由沿著已設定於晶圓之分割預定線來照射雷射光束而對晶圓進行燒蝕加工來進行分割之方法。特別是在雷射振盪器與聚光器之間配置掃描雷射光束之掃描光學系統，而一邊掃描雷射光束一邊對晶圓照射之方法，因為可以有效率地形成充分的寬度之分割溝，所以生產性的提升備受期待(參照專利文獻1)。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2016-068149號公報
發明欲解決之課題
然而，以上述之方法對在正面積層有包含Low-k膜之複數層功能層之晶圓等進行加工的情況下，會有所積層之功能層剝離且剝離到器件而損傷晶片之可能性。
因此，本發明之目的在於提供一種可以抑制已積層於被加工物之功能層的剝離，並且有效率地分割被加工物之雷射加工裝置。 用以解決課題之手段
根據本發明，可提供一種雷射加工裝置，前述雷射加工裝置具備：保持單元，保持被加工物；雷射光束照射單元，對已保持在該保持單元之被加工物聚光照射脈衝狀的雷射光束來施行加工；及移動單元，使該保持單元與該雷射光束的聚光點相對地移動， 該雷射光束照射單元包含：雷射振盪器；第1分歧單元，將從該雷射振盪器所射出之雷射光束分歧成第1光路與第2光路；第1聚光器，將被引導至該第1光路之雷射光束聚光；第2聚光器，將被引導至該第2光路之雷射光束聚光；第2分歧單元，配設於該第1分歧單元與該第1聚光器之間的該第1光路，將被引導至該第1光路之雷射光束分歧成至少2道雷射光束；及雷射光束掃描單元，配設於該第1分歧單元與該第2聚光器之間的該第2光路，將被引導至該第2光路之雷射光束掃描並往該第2聚光器引導。
較佳的是，藉由該第1聚光器所聚光之雷射光束是相對於藉由該第2聚光器所聚光之雷射光束朝該移動單元的加工進給方向前方分開。
較佳的是，該第2分歧單元讓雷射光束朝已設定於該被加工物之分割預定線的寬度方向分歧，而沿著該分割預定線形成至少2條雷射加工溝。
較佳的是，該雷射光束掃描單元包含：多面鏡掃描器，將該雷射光束朝該移動單元的加工進給方向掃描並往該第2聚光器引導；及聲光元件，配設在該雷射振盪器與該多面鏡掃描器之間的該第1光路，讓該雷射光束朝已設定於該被加工物之分割預定線的寬度方向掃描。
較佳的是，該移動單元包含聚光器移動單元，前述聚光器移動單元使該第1聚光器在和該被加工物的上表面平行的方向上相對於該第2聚光器相對地移動。
較佳的是，該雷射光束照射單元更包含：第3分歧單元，配設於該雷射振盪器與該第1分歧單元之間的光路，將從該雷射振盪器所射出之雷射光束更進一步分歧成第3光路；第3聚光器，將被引導至該第3光路之雷射光束聚光；及第4分歧單元，配設於該第3分歧單元與該第3聚光器之間的該第3光路，將被引導至該第3光路之雷射光束分歧為至少2道雷射光束， 藉由該第1聚光器所聚光之雷射光束以及藉由該第3聚光器所聚光之雷射光束，在該移動單元的加工進給方向上相對於藉由該第2聚光器所聚光之雷射光束互相朝相反側分開。
較佳的是，該雷射光束照射單元更包含：第3分歧單元，配設於該雷射振盪器與該第1分歧單元之間的光路，將從該雷射振盪器所射出之雷射光束分歧成第3光路；第3聚光器，將被引導至該第3光路之雷射光束聚光；及第4分歧單元，配設於該第3分歧單元與該第3聚光器之間的該第3光路，將被引導至該第3光路之雷射光束分歧為至少2道雷射光束， 藉由該第1聚光器所聚光之雷射光束以及藉由該第3聚光器所聚光之雷射光束，在該移動單元的加工進給方向上相對於藉由該第2聚光器所聚光的雷射光束互相朝相反側分開。 發明效果
本發明可以抑制已積層於被加工物之功能層的剝離，並且有效率地分割被加工物。
用以實施發明之形態
以下，針對本發明的實施形態，一面參照圖式一面詳細地說明。本發明並非因以下的實施形態所記載之內容而受到限定之發明。又，在以下所記載之構成要素中，包含所屬技術領域中具有通常知識者可以容易地設想得到的構成要素、實質上相同的構成要素。此外，以下所記載之構成是可適當組合的。又，只要在不脫離本發明之要旨的範圍內，可進行構成的各種省略、置換或變更。
[第1實施形態] 首先，依據圖式來說明本發明的第1實施形態的雷射加工裝置1之構成。圖1是顯示第1實施形態的雷射加工裝置1之構成例的立體圖。在以下的說明中，X軸方向是水平面上的一個方向。Y軸方向是在水平面上正交於X軸方向之方向。Z軸方向是正交於X軸方向以及Y軸方向之方向。第1實施形態的雷射加工裝置1為：加工進給方向為X軸方向，分度進給方向為Y軸方向。
如圖1所示，雷射加工裝置1具備保持工作台10、雷射光束照射單元20、移動單元70、顯示單元80與控制單元90。第1實施形態之雷射加工裝置1是藉由雷射光束照射單元20來對已保持在保持工作台10之被加工物100照射脈衝狀的雷射光束21，而對被加工物100進行加工之裝置。藉由雷射加工裝置1所進行之被加工物100的加工，可為例如在被加工物100的正面形成溝之溝加工、或沿著分割預定線來切斷被加工物100之切斷加工等。
在第1實施形態中，被加工物100可為以矽(Si)、藍寶石(Al 2O 3)、砷化鎵(GaAs)、碳化矽(SiC)或鉭酸鋰(LiTa 3)等作為基板101之圓板狀的半導體器件晶圓、光器件晶圓等之晶圓。再者，被加工物100並不限定於實施形態，在本發明中亦可並非為圓板狀。
被加工物100具有在基板101的正面102設定成格子狀之分割預定線103、與形成於被分割預定線103所區劃出的區域之器件104。器件104可為例如IC(積體電路，Integrated Circuit)或LSI(大型積體電路，Large Scale Integration)等的積體電路、CCD(電荷耦合器件，Charge Coupled Device)或CMOS(互補式金屬氧化物半導體，Complementary Metal Oxide Semiconductor)等之影像感測器。被加工物100是例如在被加工物100的背面105貼附可貼附環狀的框架110且直徑比被加工物100的外徑更大之黏著膠帶111，而被支撐在框架110的開口內。
保持工作台10以保持面11來保持被加工物100。保持面11是由多孔陶瓷等所形成的圓板形狀。保持面11在第1實施形態中是和水平方向平行的平面。保持面11例如透過真空吸引路徑而和真空吸引源連接。保持工作台10會吸引保持已載置在保持面11上之被加工物100。在保持工作台10的周圍配置有複數個夾具部12，前述夾具部12會將支撐被加工物100之框架110夾持。
保持工作台10藉由旋轉單元13而繞著和Z軸方向平行的軸心旋轉。旋轉單元13被X軸方向移動板14支撐。旋轉單元13以及保持工作台10可透過X軸方向移動板14，而藉由移動單元70的X軸方向移動單元71在X軸方向上移動。旋轉單元13以及保持工作台10可透過X軸方向移動板14、X軸方向移動單元71以及Y軸方向移動板15，而藉由移動單元70的Y軸方向移動單元72在Y軸方向上移動。
雷射光束照射單元20是對已保持在保持工作台10之被加工物100照射脈衝狀的雷射光束21之單元，前述脈衝狀的雷射光束21具有用於加工被加工物100之預定的波長。在第1實施形態中，雷射光束照射單元20的一部分是支撐在支撐柱4的前端，前述支撐柱4的基端部安裝在從裝置本體2豎立設置之豎立設置壁3。關於雷射光束照射單元20的詳細的構成，將在後述內容中說明。
移動單元70是使保持工作台10與從雷射光束照射單元20所照射之雷射光束21的聚光點相對地移動之單元。移動單元70包含X軸方向移動單元71、Y軸方向移動單元72、未圖示之Z軸方向移動單元與聚光器移動單元73(參照圖2)。再者，關於聚光器移動單元73，將在後述內容中說明。
X軸方向移動單元71是使保持工作台10與從雷射光束照射單元20所照射之雷射光束21的聚光點在加工進給方向即X軸方向上相對地移動之單元。在第1實施形態中，X軸方向移動單元71使保持工作台10在X軸方向上移動。在第1實施形態中，X軸方向移動單元71已設置在雷射加工裝置1的裝置本體2上。X軸方向移動單元71將X軸方向移動板14支撐成在X軸方向上移動自如。
Y軸方向移動單元72是使保持工作台10與從雷射光束照射單元20所照射之雷射光束21的聚光點在分度進給方向即Y軸方向上相對地移動之單元。在第1實施形態中，Y軸方向移動單元72使保持工作台10在Y軸方向上移動。在第1實施形態中，Y軸方向移動單元72已設置在雷射加工裝置1的裝置本體2上。Y軸方向移動單元72將Y軸方向移動板15支撐成在Y軸方向上移動自如。
X軸方向移動單元71以及Y軸方向移動單元72各自包含例如習知的滾珠螺桿、習知的脈衝馬達與習知的導軌。滾珠螺桿以繞著軸心的方式旋轉自如地設置。脈衝馬達使滾珠螺桿以繞著軸心的方式旋轉。X軸方向移動單元71的導軌是固定並設置在Y軸方向移動板15，且將X軸方向移動板14支撐成在X軸方向上移動自如。Y軸方向移動單元72的導軌是固定並設置在裝置本體2，且將Y軸方向移動板15支撐成在Y軸方向上移動自如。
Z軸方向移動單元是使保持工作台10與從雷射光束照射單元20所照射之雷射光束21的聚光點在焦點調整方向即Z軸方向上相對地移動之單元。Z軸方向移動單元至少使雷射光束照射單元20的聚光器(在第1實施形態中為後述之第1聚光器32以及第2聚光器42)在Z軸方向上移動。Z軸方向移動單元包含例如用於至少使聚光器在Z軸方向上移動之習知的單軸致動器以及脈衝馬達等。
顯示單元80是藉由液晶顯示裝置等所構成之顯示部。顯示單元80可使例如加工條件的設定畫面、未圖示之拍攝單元所拍攝到之被加工物100的狀態、加工動作的狀態等顯示於顯示面81。再者，拍攝單元包含例如微觀、巨觀、3D顯微鏡，且相鄰於雷射光束照射單元20的雷射光束21的照射部而設置。
在顯示單元80的顯示面81包含觸控面板的情況下，顯示單元80亦可包含輸入部。輸入部可受理操作人員登錄加工內容資訊等之各種操作。輸入部亦可為鍵盤等的外部輸入裝置。顯示單元80可藉由來自輸入部等的操作而切換顯示於顯示面81之資訊或圖像。顯示單元80亦可包含通報裝置。通報裝置會發出聲音及光的至少一者來向雷射加工裝置1的操作人員通報事先規定之通報資訊。通報部亦可為揚聲器或發光裝置等之外部通報裝置。
控制單元90會分別控制雷射加工裝置1之上述的構成要素，並使雷射加工裝置1執行對被加工物100之加工動作。控制單元90是包含作為運算組件之運算處理裝置、作為記憶組件之記憶裝置、與作為通訊組件之輸入輸出介面裝置之電腦。運算處理裝置包含例如CPU(中央處理單元，Central Processing Unit)等之微處理器。記憶裝置具有ROM(唯讀記憶體，Read Only Memory)或RAM(隨機存取記憶體，Random Access Memory)等之記憶體。運算處理裝置依據已保存於記憶裝置之預定的程式來進行各種運算。運算處理裝置依照運算結果，透過輸入輸出介面裝置將各種控制訊號輸出至上述之各構成要素，來進行雷射加工裝置1之控制。
接著，針對雷射光束照射單元20之構成來詳細地說明。圖2是顯示圖1所示之雷射加工裝置1的雷射光束照射單元20的概略構成的示意圖。圖3是示意地顯示圖1所示之雷射光束照射單元20的加工點噴嘴60之構成例的立體圖。圖4是示意地顯示藉由圖1所示之雷射加工裝置1所形成之雷射加工溝106、107之一例的平面圖。
如圖2所示，在第1實施形態的雷射光束照射單元20中，將雷射光束21分歧成第1光路30以及第2光路40，且各自對已保持在保持工作台10的保持面11之被加工物100朝在加工進給方向(X軸方向)上分開之區域照射。雷射光束照射單元20包含雷射振盪器22、第1分歧單元23、第2分歧單元31、第1聚光器32、輸出調整機構33、1/4波長板34、雷射光束掃描單元41、第2聚光器42、鏡子28、38-1、38-2、38-3、38-4、48-1、48-2與光束阻尼器39、49。
再者，在圖2中，在保持工作台10的下方圖示之朝向左方向之箭頭是表示保持工作台10的移動方向。又，在圖3中，朝向左下方向之箭頭是表示藉由雷射光束照射單元20所照射之雷射光束21以及加工點噴嘴60的行進方向。又，在圖3中，空白箭頭是表示空氣的流動方向。又，在圖4中，朝向左方向之箭頭是表示藉由雷射光束照射單元20所照射之雷射光束21的行進方向。
雷射振盪器22會射出具有用於加工被加工物100之預定的波長的雷射光束21。雷射光束照射單元20所照射之雷射光束21可為對被加工物100具有穿透性之波長的雷射光束，亦可為對被加工物100具有吸收性之波長的雷射光束。
第1分歧單元23將從雷射振盪器22所射出之雷射光束21分歧成第1光路30與第2光路40。第1分歧單元23是使入射之雷射光束21分離成S偏光與P偏光之正交成分的偏振光束分光器(Polarizing Beam Splitter：PBS)。第1分歧單元23在第1實施形態中亦可為以下之光束分光器：具有預定的透射率以及反射率，且將穿透後之雷射光束21引導至第1光路30，並且將反射後之雷射光束21引導至第2光路40。
第2分歧單元31配設在第1分歧單元23與第1聚光器32之間的第1光路30。第2分歧單元31將被引導至第1光路30之雷射光束21分歧為至少2道雷射光束。第2分歧單元31讓雷射光束21朝已設定於被加工物100之分割預定線103(參照圖1)的寬度方向(Y軸方向)分歧，而沿著分割預定線103形成至少2條雷射加工溝106(參照圖4)。
在第1實施形態中，第2分歧單元31是使入射之雷射光束21分離成2個正交之直線偏光的雷射光束21之沃拉斯吞稜鏡(Wollaston prism)。從沃拉斯吞稜鏡射出之2個雷射光束21相對於入射方向傾斜而射出。又，沃拉斯吞稜鏡可以藉由旋轉來變更射出之2個雷射光束21的間隔。
第1聚光器32將被引導至第1光路30之雷射光束21聚光。第1聚光器32將藉由第2分歧單元31而分歧成至少2道之雷射光束，各自朝已保持在保持工作台10的保持面11之被加工物100聚光照射。第1聚光器32藉由未圖示之Z軸方向移動單元而在Z軸方向上移動，且調整焦點的高度位置。
又，第1聚光器32在第1實施形態中，是藉由聚光器移動單元73而在和被加工物100的上表面平行的方向(水平方向)上相對於第2聚光器42移動。聚光器移動單元73包含例如保持第1聚光器32之支持器、與用於使支持器在水平方向上移動之雙軸致動器以及超音波馬達。
輸出調整機構33配設在第1分歧單元23與第2分歧單元31之間的第1光路30。輸出調整機構33是調整已被引導至第1光路30之雷射光束21的輸出。輸出調整機構33包含例如衰減器，前述衰減器具備例如1/2波長板、光束分光器以及光束阻尼器等。1/2波長板會因應於旋動角度而使入射之雷射光束21的直線偏光方向變化。光束分光器讓已通過1/2波長板之雷射光束21當中具有預定的直線偏光方向之雷射光束21朝向光束阻尼器反射，並讓具有預定的直線偏光方向以外的直線偏光方向之雷射光束21穿透。
1/4波長板34配設在第2分歧單元31與第1聚光器32之間的第1光路30。1/4波長板34對入射之雷射光束21的各自正交的2個偏光成分賦與λ/4(90°)相位差，而將直線偏光轉換成圓偏光。
雷射光束掃描單元41配設於第1分歧單元23與第2聚光器42之間的第2光路40。雷射光束掃描單元41是將雷射光束21掃描並往第2聚光器42引導之單元。雷射光束掃描單元41在第1實施形態中包含聲光元件(聲光偏轉器，Acousto-Optic Deflector：AOD)43與多面鏡掃描器44。
聲光元件43配設於雷射振盪器22與多面鏡掃描器44之間的第2光路40。聲光元件43將雷射光束21朝已設定於被加工物100之分割預定線103(參照圖1)的寬度方向(Y軸方向)掃描。聲光元件43藉由施加預定的高頻，而讓入射之雷射光束21的光路朝預定的方向(在第1實施形態中為Y軸方向)偏向並掃描。聲光元件43會對應於所施加之高頻的頻率數來調整讓雷射光束21的光路偏向之角度。藉此，雷射光束21即可在Y軸方向上掃描。
多面鏡掃描器44讓雷射光束21朝移動單元70的加工進給方向(X軸方向)掃描並往第2聚光器42引導。多面鏡掃描器44包含掃描鏡44-1與掃描馬達44-2。
掃描鏡44-1以繞著平行於分度進給方向(Y軸方向)的軸心的方式呈可旋轉或可擺動地設置。掃描鏡44-1分別設置於繞著軸心旋轉之多角柱體(在第1實施形態中為八角柱體)的側面。掃描鏡44-1的軸心被未圖示之鏡架所保持。第2聚光器42的前側焦點是定位在雷射光束21所入射之掃描鏡44-1上。掃描馬達44-2會輸出用於使掃描鏡44-1繞著軸心旋轉或擺動之旋轉驅動力。
多面鏡掃描器44讓藉由聲光元件43而朝Y軸方向掃描之雷射光束21在掃描鏡44-1上於和XZ平面平行的方向上朝向第2聚光器42反射，並且使掃描鏡44-1以繞著平行於Y軸方向之軸心的方式旋轉，藉此使雷射光束21在X軸方向上掃描。
第2聚光器42將被引導至第2光路40之雷射光束21聚光。第2聚光器42包含fθ透鏡。fθ透鏡是組合了複數片透鏡而成之組合透鏡。第2聚光器42將藉由聲光元件43而在Y軸方向上掃描，且藉由多面鏡掃描器44而在X軸方向上掃描之雷射光束21朝已保持在保持工作台10的保持面11之被加工物100聚光照射。第2聚光器42藉由未圖示之Z軸方向移動單元而在Z軸方向上移動，且調整焦點的高度位置。
第2聚光器42配設在相對於第1聚光器32朝移動單元70的加工進給方向(X軸方向)的後方分開之位置。亦即，藉由第1聚光器32所聚光之雷射光束21會相對於藉由第2聚光器42所聚光之雷射光束21朝移動單元70的加工進給方向(X軸方向)更前方分開。
如圖3所示，藉由第1聚光器32所聚光之雷射光束21的照射區域21-1會相對於藉由第2聚光器42所聚光之雷射光束21的照射區域21-2朝加工進給方向(X軸方向)的前方分開。亦即，在被加工物100的分割預定線103中，在雷射光束21的行進方向上的相同的位置上，是藉由第1聚光器32所聚光之雷射光束21比藉由第2聚光器42所聚光之雷射光束21更先照射。
如圖4所示，藉由第1聚光器32所聚光之雷射光束21會進行所謂的π切割加工，前述π切割加工是形成沿著分割預定線103之2條雷射加工溝106。在π切割加工中，會將被加工物100的功能層斷開。又，藉由第2聚光器42所聚光之雷射光束21會實施所謂的中間挖空加工，前述中間挖空加工是形成覆蓋藉由第1聚光器32所聚光之雷射光束21所形成之2條雷射加工溝106之間的區域之寬度較寬的雷射加工溝107。圖2所示之聚光器移動單元73可以藉由調整第1聚光器32與第2聚光器42的水平方向的相對距離，而進行圖4所示之雷射加工溝106、107的對位。
鏡子28、38-1、38-2、38-3、38-4、48-1、48-2配設在雷射光束21的光路上。鏡子28、38-1、38-2、38-3、38-4、48-1、48-2將雷射光束21反射，並往雷射光束照射單元20的各個光學零件引導。
鏡子28配設在雷射振盪器22與第1分歧單元23之間的光路上。鏡子38-1配設在第1分歧單元23與輸出調整機構33之間的第1光路30。鏡子38-2以及鏡子38-3配設在輸出調整機構33與第2分歧單元31之間的第1光路30。鏡子38-4配設在1/4波長板34與第1聚光器32之間的第1光路30。鏡子48-1以及鏡子48-2配設在聲光元件43與多面鏡掃描器44之間的第2光路40。
鏡子38-2在第1實施形態中是包含於檢流計掃描器(galvo scanner)之檢流計反射鏡(galvanometer mirror)。亦即，鏡子38-2具有以下功能：可以藉由相對於雷射光束21的入射角來旋轉，而變更雷射光束21的掃描角度，且具有作為從第1光路30遮蔽雷射光束21之光閘(shuttter)的功能。作為光閘而發揮功能之鏡子38-2會讓雷射光束21朝向光束阻尼器39反射。光束阻尼器39讓從鏡子38-2入射之雷射光束21終止。
鏡子48-1在第1實施形態中是包含於檢流計掃描器(galvo scanner)之檢流計反射鏡(galvanometer mirror)。亦即，鏡子48-1可以藉由相對於雷射光束21的入射角來旋轉，而變更雷射光束21的掃描角度，且具有作為從第2光路40遮蔽雷射光束21之光閘的功能。作為光閘而發揮功能之鏡子48-1會讓雷射光束21朝向光束阻尼器49反射。光束阻尼器49讓從鏡子48-1入射之雷射光束21終止。
再者，設置於第1光路30以及第2光路40之光閘並不限定於使用檢流計掃描器之第1實施形態，亦可為例如汽缸等之機械快門。
又，雷射加工裝置1更具備圖3所示之加工點噴嘴60。加工點噴嘴60設置在已安裝於支撐柱4的前端之加工頭的下方。加工點噴嘴60會容許從雷射光束照射單元20所照射之雷射光束21的通過。實施形態的加工點噴嘴60會容許聚光於第2聚光器42之雷射光束21的通過。加工點噴嘴60包含上壁61、側壁62、63、空氣流入口64、空氣吸引口65、第1開口66與第2開口67。
上壁61位於第2聚光器42的下方。側壁62、63是從上壁61的兩側緣下垂而設置。側壁62的上緣連接於上壁61的X軸方向之對第2聚光器42設置有第1聚光器32之側的側緣。側壁63在X軸方向上和側壁62相向而設置。側壁63的上緣連接於上壁61的X軸方向之對第1聚光器32設置有第2聚光器42之側的側緣。亦即，加工點噴嘴60是藉由上壁61以及側壁62、63而構成為在Y軸方向視角下呈倒U字形狀。
空氣流入口64是被上壁61以及側壁62、63所包圍，且設置於Y軸方向的一邊的端部之開口。空氣吸引口65是被上壁61以及側壁62、63所包圍，且設置於Y軸方向的另一邊的端部之開口，並和空氣流入口64相向。空氣吸引口65連接於未圖示之吸引源。可藉由以吸引源進行吸引，形成從空氣流入口64通過加工點噴嘴60內部且從空氣吸引口65脫離之空氣的流動。藉此，於藉由聚光於第2聚光器42之雷射光束21所進行之加工時產生的碎屑會被吸引。
第1開口66設置於上壁61。第1開口66設置在第2聚光器42的正下方，且容許被第2聚光器42所聚光之雷射光束21的通過。
第2開口67設置於側壁62。在被未圖示之吸引源所吸引時，可進一步形成從第2開口67通過加工點噴嘴60內部且從空氣吸引口65脫離之空氣的流動。藉此，於藉由聚光於第1聚光器32之雷射光束21所進行之加工時產生的碎屑會被吸引。再者，亦可更具有從第2開口67朝向加工點噴嘴60內部來噴出空氣之吹氣噴嘴(air blow nozzle)。
如以上所說明，第1實施形態之雷射加工裝置1是將雷射光束21分歧成第1光路30與第2光路40，並以被引導至第1光路30之至少2條雷射光束21來先形成將功能層分離之雷射加工溝106。然後，在形成雷射加工溝106後，以被引導至第2光路40之雷射光束21來形成雷射加工溝107，而對被雷射加工溝106所包圍之區域進行燒蝕。藉此，可以抑制積層於被加工物100之功能層的剝離，並且有效率地分割被加工物100。又，因為可以用1台雷射加工裝置1來實現上述之加工，所以會發揮可以將加工被加工物100之設備所需要的佔有面積縮小之效果。
再者，本發明並非限定於上述第1實施形態之發明。亦即，在不脫離本發明之要旨的範圍內，可以進行各種變形來實施。例如，如第2實施形態以及第3實施形態所示，亦可將雷射光束21分歧成3個。
[第2實施形態] 依據圖式來說明本發明的第2實施形態之雷射光束照射單元20-1的構成。圖5是說明第2實施形態之雷射光束照射單元20-1的概略構成的說明圖。圖6是說明圖5所示之雷射光束照射單元20-1的其他的狀態的說明圖。在以下的說明中，對和第1實施形態之雷射光束照射單元20相同的構成會附加相同的符號，並省略說明。
如圖5以及圖6所示，第2實施形態之雷射光束照射單元20-1是將雷射光束21分歧成第1光路30、第2光路40以及第3光路50，且各自對已保持在保持工作台10的保持面11之被加工物100朝在加工進給方向(X軸方向)上分開之區域照射。
第2實施形態之雷射光束照射單元20-1和第1實施形態之雷射光束照射單元20相比較，不同之點在於：包含第3分歧單元25、第4分歧單元51、第3聚光器52、輸出調整機構53、1/4波長板54、鏡子58-1、58-2、58-3與光束阻尼器59，來取代鏡子28。又，移動單元70(參照圖1)更包含聚光器移動單元74。
第3分歧單元25是將從雷射振盪器22所射出之雷射光束21分歧為朝向第1分歧單元23之光路與第3光路50。第3分歧單元25是使入射之雷射光束21分離成S偏光與P偏光之正交成分的偏振光束分光器。第3分歧單元25在第2實施形態中亦可為例如以下之光束分光器：具有預定的透射率以及反射率，且將穿透後之雷射光束21引導至第1分歧單元23側，並且將反射後之雷射光束21引導至第3光路50。
第4分歧單元51配設在第3分歧單元25與第3聚光器52之間的第3光路50。第4分歧單元51將被引導至第3光路50之雷射光束21分歧為至少2道雷射光束。第4分歧單元51讓雷射光束21朝已設定於被加工物100之分割預定線103(參照圖1)的寬度方向(Y軸方向)分歧，而沿著分割預定線103形成至少2條雷射加工溝106(參照圖4)。
第3聚光器52將被引導至第3光路50之雷射光束21聚光。第3聚光器52將藉由第4分歧單元51而分歧成至少2道之雷射光束，各自朝已保持在保持工作台10的保持面11之被加工物100聚光照射。第3聚光器52藉由未圖示之Z軸方向移動單元而在Z軸方向上移動，且調整焦點的高度位置。
第3聚光器52配設在相對於第2聚光器42在移動單元70的加工進給方向(X軸方向)上分開之位置，且是夾著第2聚光器42而和第1聚光器32相反側之對稱的位置。亦即，藉由第1聚光器32所聚光之雷射光束21在圖5所示之往路上，會相對於藉由第2聚光器42所聚光之雷射光束21朝移動單元70的加工進給方向(X軸方向)更前方分開。相對於此，藉由第3聚光器52所聚光之雷射光束21在圖6所示的返路上，會相對於藉由第2聚光器42所聚光之雷射光束21朝移動單元70的加工進給方向(X軸方向)更前方分開。
又，第3聚光器52在第2實施形態中，是藉由聚光器移動單元74而在和被加工物100的上表面平行的方向(水平方向)上相對於第2聚光器42移動。聚光器移動單元74包含例如保持第3聚光器52之支持器、及用於使支持器在水平方向上移動之雙軸致動器以及超音波馬達。
輸出調整機構53配設在第3分歧單元25與第4分歧單元51之間的第3光路50。輸出調整機構53是調整已被引導至第3光路50之雷射光束21的輸出。輸出調整機構53包含例如衰減器，前述衰減器具備例如1/2波長板、光束分光器以及光束阻尼器等。1/2波長板會因應於旋動角度而使入射之雷射光束21的直線偏光方向變化。光束分光器讓已通過1/2波長板之雷射光束21當中具有預定的直線偏光方向之雷射光束21朝向光束阻尼器反射，並讓具有預定的直線偏光方向以外的直線偏光方向之雷射光束21穿透。
1/4波長板54配設在第4分歧單元51與第3聚光器52之間的第3光路50。1/4波長板54對入射之雷射光束21的各自正交的2個偏光成分賦與λ/4(90°)相位差，而將直線偏光轉換成圓偏光。
鏡子58-1、58-2、58-3配設在雷射光束21的第3光路50上。鏡子58-1、58-2、58-3將雷射光束21反射，並往雷射光束照射單元20的各個光學零件引導。鏡子58-1、58-2、58-3配設在輸出調整機構53與第4分歧單元51之間的第3光路50。
鏡子58-1在第2實施形態中是包含於檢流計掃描器之檢流計反射鏡。亦即，鏡子58-1具有以下功能：可以藉由相對於雷射光束21的入射角來旋轉，而變更雷射光束21的掃描角度，且具有作為從第3光路50遮蔽雷射光束21之光閘的功能。作為光閘而發揮功能之鏡子58-1會讓雷射光束21朝向光束阻尼器59反射。光束阻尼器59讓從鏡子58-1入射之雷射光束21終止。
[第3實施形態] 依據圖式來說明本發明的第3實施形態之雷射光束照射單元20-2的構成。圖7是說明第3實施形態之雷射光束照射單元20-2的概略構成的說明圖。圖8是說明圖7所示之雷射光束照射單元20-2的其他的狀態的說明圖。在以下的說明中，對和第1實施形態之雷射光束照射單元20或第2實施形態之雷射光束照射單元20-1相同的構成會附加相同的符號，並省略說明。
如圖7以及圖8所示，第3實施形態之雷射光束照射單元20-2和第2實施形態之雷射光束照射單元20-1同樣，將雷射光束21分歧成第1光路30、第2光路40以及第3光路50，且各自對已保持在保持工作台10的保持面11之被加工物100朝在加工進給方向(X軸方向)上分開之區域照射。不過，相對於第2實施形態之雷射光束照射單元20-1為在分歧成第1光路30與第2光路40之前段分歧成第3光路50之構成，第3實施形態之雷射光束照射單元20-2是在分歧成第1光路30與第2光路40之後段從第1光路30分歧成第3光路50。
第3實施形態之雷射光束照射單元20-2和第2實施形態之雷射光束照射單元20-1相比較，不同之點在於：包含第3分歧單元35、1/2波長板36、37、57與鏡子48-3、58-4、58-5，來取代第3分歧單元25、輸出調整機構53、鏡子38-1、38-2、38-3、58-1、58-2、58-3與光束阻尼器59。又，第4分歧單元51配設在第3分歧單元35與第3聚光器52之間的第3光路50。
第3分歧單元35配設於輸出調整機構33與第2分歧單元31之間的第1光路30。第3分歧單元35將被引導至第1光路30之雷射光束21分歧為朝向第2分歧單元31之第1光路30、及第3光路50。第3分歧單元35是使入射之雷射光束21分離成S偏光與P偏光之正交成分的偏振光束分光器。
1/2波長板36配設在輸出調整機構33與第3分歧單元35之間的第1光路30。1/2波長板36會因應於旋動角度而使入射之雷射光束21的直線偏光的偏光方向變化。亦即，1/2波長板36會因應於旋動角度，將從第3分歧單元35射出雷射光束21之方向變更為第1光路30以及第3光路50之任一光路。
1/2波長板37配設在第3分歧單元35與第2分歧單元31之間的第1光路30。1/2波長板37會因應於旋動角度而使入射之雷射光束21的直線偏光的偏光方向變化。1/2波長板37將被引導至第1光路30之雷射光束21轉換成非偏光狀態。
1/2波長板57配設在第3分歧單元35與第4分歧單元51之間的第3光路50。1/2波長板57會因應於旋動角度而使入射之雷射光束21的直線偏光的偏光方向變化。1/2波長板57將被引導至第3光路50之雷射光束21轉換成非偏光狀態。
鏡子48-3、58-4、58-5配設在雷射光束21的光路上。鏡子48-3、58-4、58-5將雷射光束21反射，並往雷射光束照射單元20的各個光學零件引導。
鏡子48-3配設在第1分歧單元23與聲光元件43之間的第2光路40。鏡子58-4配設在第3分歧單元35與1/2波長板57之間的第3光路50。鏡子58-5配設在1/4波長板54與第3聚光器52之間的第3光路50。再者，在圖7以及圖8中，雷射光束21的光路會干涉之處，只要適當配設未圖示之鏡子，使其朝紙面的近前方向或進深方向迂迴即可。
如以上所說明，具備第2實施形態以及第3實施形態之雷射光束照射單元20-1、20-2之雷射加工裝置，可以在加工進給方向上，將第1聚光器32以及第3聚光器52配置在夾著第2聚光器42之位置，而選擇性地照射被引導至第1光路30之雷射光束21及被引導至第3光路50之雷射光束21。藉此，在加工進給方向的往路以及返路的任一個的方向上，都可以在以被引導至第2光路40之雷射光束21來形成雷射加工溝107而將被雷射加工溝106所包圍之區域燒蝕之前，先形成以被引導至第1光路30或第3光路50之至少2條雷射光束21來將功能層分離之雷射加工溝106。
1:雷射加工裝置 2:裝置本體 3:豎立設置壁 4:支撐柱 10:保持工作台 11:保持面 12:夾具部 13:旋轉單元 14:X軸方向移動板 15:Y軸方向移動板 20,20-1,20-2:雷射光束照射單元 21:雷射光束 21-1,21-2:照射區域 22:雷射振盪器 23:第1分歧單元 25,35:第3分歧單元 28,38-1,38-2,38-3,38-4,48-1,48-2,48-3,58-1,58-2,58-3,58-4,58-5:鏡子 30:第1光路 31:第2分歧單元 32:第1聚光器 33,53:輸出調整機構 34,54:1/4波長板 36,37,57:1/2波長板 39,49:光束阻尼器 40:第2光路 41:雷射光束掃描單元 42:第2聚光器 43:聲光元件 44:多面鏡掃描器 44-1:掃描鏡 44-2:掃描馬達 50:第3光路 51:第4分歧單元 52:第3聚光器 59:光束阻尼器 60:加工點噴嘴 61:上壁 62,63:側壁 64:空氣流入口 65:空氣吸引口 66:第1開口 67:第2開口 70:移動單元 71:X軸方向移動單元 72:Y軸方向移動單元 73,74:聚光器移動單元 80:顯示單元 81:顯示面 90:控制單元 100:被加工物 101:基板 102:正面 103:分割預定線 104:器件 105:背面 106,107:雷射加工溝 110:框架 111:黏著膠帶 X,Y,Z:方向
圖1是顯示第1實施形態的雷射加工裝置之構成例的立體圖。 圖2是顯示圖1所示之雷射加工裝置的雷射光束照射單元的概略構成的示意圖。 圖3是示意地顯示圖1所示之雷射光束照射單元的加工點噴嘴之構成例的立體圖。 圖4是示意地顯示藉由圖1所示之雷射加工裝置所形成之雷射加工溝之一例的平面圖。 圖5是顯示第2實施形態之雷射光束照射單元的概略構成的示意圖。 圖6是顯示圖5所示之雷射光束照射單元的其他的狀態的示意圖。 圖7是顯示第3實施形態之雷射光束照射單元的概略構成的示意圖。 圖8是顯示圖7所示之雷射光束照射單元的其他的狀態的示意圖。
10:保持工作台
11:保持面
20:雷射光束照射單元
21:雷射光束
22:雷射振盪器
23:第1分歧單元
28,38-1,38-2,38-3,38-4,48-1,48-2:鏡子
30:第1光路
31:第2分歧單元
32:第1聚光器
33:輸出調整機構
34:1/4波長板
39,49:光束阻尼器
40:第2光路
41:雷射光束掃描單元
42:第2聚光器
43:聲光元件
44:多面鏡掃描器
44-1:掃描鏡
44-2:掃描馬達
73:聚光器移動單元
100:被加工物
X,Y,Z:方向

Claims (7)

  1. 一種雷射加工裝置，具備： 保持單元，保持被加工物； 雷射光束照射單元，對已保持在該保持單元之被加工物聚光照射脈衝狀的雷射光束來施行加工；及 移動單元，使該保持單元與該雷射光束的聚光點相對地移動， 該雷射光束照射單元包含： 雷射振盪器； 第1分歧單元，將從該雷射振盪器所射出之雷射光束分歧成第1光路與第2光路； 第1聚光器，將被引導至該第1光路之雷射光束聚光； 第2聚光器，將被引導至該第2光路之雷射光束聚光； 第2分歧單元，配設於該第1分歧單元與該第1聚光器之間的該第1光路，將被引導至該第1光路之雷射光束分歧成至少2道雷射光束；及 雷射光束掃描單元，配設於該第1分歧單元與該第2聚光器之間的該第2光路，將被引導至該第2光路之雷射光束掃描並往該第2聚光器引導。
  2. 如請求項1之雷射加工裝置，其中藉由該第1聚光器所聚光之雷射光束是相對於藉由該第2聚光器所聚光的雷射光束朝該移動單元的加工進給方向前方分開。
  3. 如請求項1或2之雷射加工裝置，其中該第2分歧單元讓雷射光束朝已設定於該被加工物之分割預定線的寬度方向分歧，而沿著該分割預定線形成至少2條雷射加工溝。
  4. 如請求項1或2之雷射加工裝置，其中該雷射光束掃描單元包含： 多面鏡掃描器，將該雷射光束在該移動單元的加工進給方向上掃描並往該第2聚光器引導；及 聲光元件，配設在該雷射振盪器與該多面鏡掃描器之間的該第1光路，讓該雷射光束朝已設定於該被加工物之分割預定線的寬度方向掃描。
  5. 如請求項1或2之雷射加工裝置，其中該移動單元包含聚光器移動單元，前述聚光器移動單元使該第1聚光器在和該被加工物的上表面平行的方向上相對於該第2聚光器相對地移動。
  6. 如請求項1或2之雷射加工裝置，其中該雷射光束照射單元更包含： 第3分歧單元，配設於該雷射振盪器與該第1分歧單元之間的光路，將從該雷射振盪器所射出之雷射光束更進一步分歧成第3光路； 第3聚光器，將被引導至該第3光路之雷射光束聚光；及 第4分歧單元，配設於該第3分歧單元與該第3聚光器之間的該第3光路，將被引導至該第3光路之雷射光束分歧為至少2道雷射光束， 藉由該第1聚光器所聚光之雷射光束以及藉由該第3聚光器所聚光之雷射光束，在該移動單元的加工進給方向上相對於藉由該第2聚光器所聚光之雷射光束互相朝相反側分開。
  7. 如請求項1或2之雷射加工裝置，其中該雷射光束照射單元更包含： 第3分歧單元，配設於該雷射振盪器與該第1分歧單元之間的光路，將從該雷射振盪器所射出之雷射光束分歧成第3光路； 第3聚光器，將被引導至該第3光路之雷射光束聚光；及 第4分歧單元，配設於該第3分歧單元與該第3聚光器之間的該第3光路，將被引導至該第3光路之雷射光束分歧為至少2道雷射光束， 藉由該第1聚光器所聚光之雷射光束以及藉由該第3聚光器所聚光之雷射光束，在該移動單元的加工進給方向上相對於藉由該第2聚光器所聚光之雷射光束互相朝相反側分開。
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