TWI250910B - Apparatus for laser machining - Google Patents

Description

1250910 九、發明說明： L發明所屬技領域】 技術領域 本發明係有關於一種可用來切斷半導體設備用矽晶片 5 等半導體材料基板、液晶面板/電漿顯示器等大口徑玻璃的 透明基板、半導體材料基板、壓電材料基板、玻璃基板等 之雷射加工裝置。 本申請案係根據2 〇 〇 4年3月5日所申請之專利申請案第 2004-062225號及專利申請案第2004-062226號來主張優先 10 權，並在此引用其内容。 【先前技術3 背景技術 以往用以將矽晶片等之半導體基板切斷成格子狀（片 狀)以得到半導體晶片，一般係採取用切斷裝置來進行機械 15切斷之方法。該方法係於半導體基板表面形成格子狀的切 割線’並沿著該切割線將刀口等推進半導體基板裏面以切 斷半導體基材。 X ’近年來伴隨雷射光的發達而開始開發於各種領域 中利用雷射光之裝置。例如，一種已知者是利用雷射光來 2〇切斷半導體基板等被加工對象物之雷射加工裝置（參照如 專利文獻1)。 ^给射加工裝置包含有：可放置被加工對象物的半導 ^基板之放置台；可使放置台圍繞Z旋轉轴旋轉之0載物 σ ’可使放置台分別沿XYZ軸方向移動之各XYZ軸載物 1250910 台；可控制該各個載物台的移動之載物台控制部；可產生 脈衝雷射光之Nd : YAG雷射等雷射光源；可控制雷射光源 且調整脈衝雷射光的動力或反覆頻率等之雷射光源控制 部；可將產生自雷射光源的脈衝雷射光之光軸方向轉變90 5 度往半導體基板反射之二向色反射鏡；及可將利用二向色 反射鏡反射之脈衝雷射光聚光於被加工對象物之聚光透 鏡。 接下來說明藉由如此般構成的雷射加工裝置來切斷半 導體基板之情形。 10 首先，藉由載物台控制部使各載物台運轉，且將半導 體基板移動至預定位置以使脈衝雷射光之聚光點位於半導 體基板内部。然後，雷射光源控制部操作雷射光源以預定 反覆頻率來照射脈衝雷射光。從雷射光源照射之脈衝雷射 光在經二向色反射鏡反射後，入射至聚光透鏡且於半導體 15 基板内部聚光成點狀。並藉此在半導體基板内部形成重組 領域。 又，藉由XY轴載物台將半導體基板移動至XY方向上 可於半導體基板内部分別形成複數的平行切斷預定部及垂 直切斷預定部。之後，可藉由將刀口推進半導體基板裏面 20 使半導體基材沿著平行切斷預定部及垂直切斷預定部切 斷。 特別是如第34圖所示，可藉由使用聚光透鏡之雙焦點 透鏡50來使沿厚度方向排列之2個點S同時聚光於半導體基 板51内部。即，可藉由通過雙焦點透鏡50的中心部之光線 6 1250910 別聚光來使2個點s 與通過雙焦點透鏡5〇的外周部八 聚光於半導體基板51之厚度方向上: 错此，可於半導體基板加部沿厚度方向同時形成a 列重組領域，並且亦可對應於具有厚度之半導體基板μ。 5 x，由於·雷射光時不易產生切斷後的碎片所以不

用洗淨等，並且雷射光僅聚光於欲切斷之領域來使被加工 對象物變質，所以可盡力抑制對於其以外領域所造成的埶 影響。因此，利用雷射光切斷被加工對象物之方法被視為 轉換成上述機械切斷之新方法而受到注目。 1〇 另外，現在雷射光係應用於各種領域，例如，一種已 者係利用雷射光將半導體晶#等加王對象物切斷之雷射 加工裝置（參照如專利文獻2〜5)。 第35圖係顯示此種雷射加工裝置之一般構造。第_ 所不之雷射加工裝置15〇包含有：上面可放置加工對象物 15的晶片151並且可往與水平面平行的X方向及Y方向移動之 載物台152 ;可控制載物台152往χγ方向移動之載物台控制 器153 ;可使如脈衝幅度為1//s以下之極短、強烈的脈衝雷 射光往晶片151表面垂直照射之雷射振動裝置154 ;可將藉 由雷射振動裝置154照射的脈衝雷射光聚光並且聚光於晶 20片151表面或内部之聚光透鏡等聚光光學系統155 ;可控制 雷射振動裝置154之雷射振動控制部156 ;及可綜合控制雷 射振動控制部156與载物台控制器153之系統控制部157。 如第36圖所示，晶片151係以形成為如圓形之情形為 1250910 根據此種構造之带 工 將曰 田射加工衣置150來說明藉由雷射加 將曰曰片151切斷成片狀的情形。 移動二❻制器153使载物台152於χγ方向上 衝心并':動控制部156操作雷射振動裝置154照射脈 限二衝雷射光之振動反物 弟5圖所不，所照射 學系統155而聚光於日Κ1<1 衡田射先Β先先 ]wi * W151内部且將高密度之能量集中於 10 料错由魏量，可使應力於“⑸㈣集巾謂且使 該部分產生裂縫。 ^ ;、、、射脈衝雷射光的同時，系統控制部157向載物 °控制器153傳送掃描指令(㈣），並透過載物台丨52移動晶 片151:此時，如第36圖所示，首先使晶片⑸依序反覆往X 向知描並進仃晶片⑸全面領域之脈衝雷射光照射。 15即’㈣控制部157綜合控制雷射振動控制部156及載物台 控制為153以控制脈衝雷射光振動且同時進行載物台之掃 藉此，如第37圖所示，於晶片⑸内部往X方向產生如 點線般隔著-定間隔的狀態之連續性裂縫。並使該操作反 20覆預定次數以產生複數條點線來生成X方向之裂縫。 於X方向之裂縫生成結束後，改變載物台152之移動方 向且使晶片151依序反覆往γ方向掃描，並與上述相同地於 晶片151全面領域進行脈衝雷射光照射。藉此，裂縫沿 方向形成網孔狀，因此可藉由施加外力使晶片151沿著裂縫 (9) 8 1250910 切斷成小片狀。 在此，用以切斷晶片151必須使形成為點線般的各個裂 缝連結，因此裂縫之間的間隔不可大於規定值。即，裂縫 之間間隔過大會難以連結各個裂縫，而難以順利地切斷晶 5片151。因此，裂縫之間有一定的最大加工間隔。 又，脈衝雷射光之反覆頻率係根據雷射振動裝置154 之性能來決定並且有其界限值，且係以該反覆頻率與最大 加工間隔之相乘計算所決定的加工速度之最大值來決定。 例如，脈衝雷射光之振動頻率為20kpps、最大加工間隔為 10 時，最大加工速度為1(^m(最大加工間隔）>( 20kpps(振動反覆頻率)=200mm/秒。該加工速度係決定雷射 加工裝置150的處理量之主要因素。 【專利文獻1】專利公開公報第2003-266185號（第16圖 等） 15 【專利文獻2】專利公開公報第2002-205181號（第1圖_ 第6圖等） 【專利文獻1】專利公開公報第2〇〇2-2〇518〇號（第1圖-第6圖等） 【專利文獻1】專利公開公報第2〇〇2_192371號（第1圖-2〇 第6圖等） 【專利文獻1】專利公開公報第2〇〇2-丨9237〇號（第1圖-第6圖等） 【發明内容】 發明欲解決之問題 9 W09l0 取 疋’第34圖所示之雷射加工裝置雖可使2個點s同時 >成半導體基板51之厚度方向排列，但由於通過雙焦 “透鏡5〇的中心部之光線與通過雙焦點透鏡50的外周部之 5 “本係刀別聚光’所以光線無法集中於雙焦點透鏡50全 '而“、、去彳于到大的開口（大NA)。因此，有可能因點徑擴 大使銳度劣化而影響到切斷性。 又，2個焦點，也就是聚光2點以上是有困難的，因此 鲁 難以適用於具有厚度的半導體基板。 料’如第35®所示雷射加工裝置150之脈衝雷射光的 覆頻率及裂縫_最大加玉間隔有程度上的狀，因此 難以提回加工速度，亦難以提高處理量。 此卷月係考里上述情形而做成，且第1目的為提供一種 T增加銳度且提高切斷性，並且可輕易地切斷具有厚度的 試料之雷射加 工裝置。 ,又’第2目的為提供—種不用改變f射光的反覆頻率及 • I縫間的最大加工間隔即可進行高速雷射加工並且提高處 理量之雷射加工裝置。 解決問題之手段 n >^了達成上述目的提供以下裝置。 本表月之雷射加1置包含有··可放置被加工對象物 之载物台，可朝向前述被加工對象物的表面射出雷射光之 =單元;可使前述雷射光分支成複數光束，並且可於前 工對象物的表面或内部聚光成複數點之光學系統； σ月J述複數點相對於前述被加工對象物朝水平方向相對 (s) 10 1250910 移動之移動單元。 於本發明之雷射加工裝置中，照射單元所照射的雷射 光藉由光學系統分支成複數光束並且於被加工對象物的表 面或内部聚光成複數點。例如，使複數點沿水平方向或厚 5度(深度）方向排列聚光。然後，高密度的能量集中於各個複 數點處並產生裂縫。即，可使複數的裂縫往水平方向或厚 度方向同時產生。 又’利用移動單元使複數點相對於被加工對象物朝水 平方向相對移動，可形成點線般地連續性複數點，並可連 1〇結裂縫等以沿著點線切斷被加工對象物。又，當複數的裂 縫沿厚度方向排列時，即使是具有厚度之被加工對象物亦 可輕易且確實地進行切斷。 特別在與使用習知的雙焦點透鏡上不同的是，例如光 學系統在使雷射光分支成複數光束後會聚光成複數點，或 15雷射光聚光後再分支成複數點，因此可維持大的開口（大 NA)。所以，可縮小點徑並增加銳度。因此可提高切斷性。 又’由於每次照射雷射光時可同時產生複數的裂縫， 因此’即使移動單元使複數點往點的分支方向快速移動亦 可使各裂縫間的加工間隔保持在最大加工間隔内。因此， 20不用改變雷射光的反覆頻率及裂縫間的最大加工間隔即可 進行高速雷射加工，且可提高處理量。 於本發明之雷射加工裝置中，期望前述光學系統可使 如述雷射光分支成複數之光束，並且亦為一聚光光學系 統。且該聚光光學系統具有可使前述複數點沿著與前述被 (S： 11 1250910 加工對象物表面直交的方向排列並聚光之雙折射性的光軸 方向分支元件。 於本發明之雷射加工裝置中，照射單元所照射的雷射 光藉由光軸方向分支元件按照偏振光方向分支成複數之光 5束’並且藉由聚光光學系統於被加工對象物内聚光成焦點 位置沿著與表面直交的方向，即沿著光軸方向從表面到裏 面的部分排列之複數點。然後，高密度的能量集中於各個 複數點處並於各個複數點產生裂縫。藉此，可同時產生沿 破加工對象物的厚度（深度）方向排列之複數的裂縫。 1〇 又’藉由移動單元可使該複數點相對於被加工對象物 朝水平方向移動’因此，沿厚度方向排列之複數的裂縫朝 水平方向形成連續性點線。然後，可連結裂縫等以沿著點 線切斷被加工對象物。此時，由於厚度方向上產生複數的 4縫，因此即使是具有厚度之被加工對象物亦可輕易且確 15 實地切斷。 特別在與利用習知的雙焦點透鏡上不同的是，例如聚 光光學系統在雷射光因光軸方向分支元件分支成複數光束 後會藉由物透鏡等聚光成複數點，或雷射光藉由物透鏡等 聚光後再因光軸分支元件分支成複數光束，因此可維持大 2〇的開口（大1^…。所以，可縮小點徑並增加銳度。因此可提 高切斷性。 於本發明之雷射加工裝置中，期望前述聚光光學系統 具有可使鄰接之前述複數點的相對水平方向位置錯開之雙 折射性的水平方向分支元件。 12 1250910 於本發明之雷射加工裝置中，由於具有水平方向分支 元件，因此可錯開沿被加工對象物厚度方向排列的各點當 中之鄰接點的相對水平方向位置。即，可使各點在分開成 深度（上下）方向與左右方向的狀態下於被加工對象物内聚 5 光。 因此，可以刀子般地銳角角度來連結各點，可更加提 高提高銳度。 又，於本發明之雷射加工裝置中，期望具有可觀察前 述被加工對象物表面之觀察光學系統，且前述移動單元可 10 使前述複數點相對於前述被加工對象物朝與前述表面直交 的方向相對移動，並於移動時根據前述觀察光學系統的觀 察資料來自動調整前述被加工對象物表面之對焦。 於本發明之雷射加工裝置中，移動單元係根據觀察光 學系統所觀察的資料來使複數點朝與被加工對象物表面直 15 交的方向相對移動，並自動調整被加工對象物表面之對 焦。即，進行自動對焦總是可以捕捉到被加工對象物的表 面。藉此，可使被加工對象物與聚光光學系統之間總是維 持一定的距離。 因此，利用移動單元使複數點往水平方向相對移動 20 時，可使複數點總是相對於表面聚光於同一位置上地同時 進行移動。所以，可進行高精確度之雷射加工。又，亦可 於觀察被加工對象物表面的同時進行雷射加工。 又，於本發明之雷射加工裝置中，前述雷射光為脈衝 雷射光，且期望前述光學系統具有雷射分支元件及聚光光 (9 13 1250910 學系統’該雷射分支元件可使前述雷射光分支成複數光 束’而該聚光光學系統可使前述複數光束聚光成於前述被 加工對象物表面或内部沿水平方向排列之複數點。 於本發明之雷射加工裝置中，利用照射單元射出的脈 5衝雷射光藉由雷射分支元件分支成複數光束。而業經分支 之複數光束入射至聚光光學系統後，於被加工對象物表面 或内部聚光成沿水平方向排列之複數點。藉此，高密度的 能量集中於各個複數點處並於各個複數點產生裂縫。 又’由於移動單元使複數點相對於被加工對象物朝水 10平方向移動，所以可形成點線般地連續性複數點，並且可 連結裂缝#以沿著點線切斷被加工對象物。 特別是每照射1脈衝之脈衝雷射光時便可藉由雷射分 支元件及聚光光學系統來同時產生複數裂縫，因此，即使 像移動單元使複數點往點的分支方向快速移動，亦可使各 15裂縫間的加工間隔保持在最大加工間隔内。因此，不用改 變脈衝雷射光的反覆頻率及裂縫間的最大加工間隔即可進 行高速雷射加工，且可提高處理量。 又’於本發明之雷射加工裝置中，期望前述雷射分支 元件可使前述雷射光於平面上分支擴散，且前述聚光光學 20系統可使前述複數點聚光成朝水平方向排列成直線狀。 於本發明之雷射加工裝置中，照射單元所照射的脈衝 雷射光藉由分支元件於平面上分支擴散後，再藉由聚光光 學系統使沿水平方向排列成直線狀之複數點於被加工對象 物的表面或内部聚光成如n個點。 1250910 在此’η個點因移動單元而往與點的方向相同之方向移 動時，即使移動單元使複數點η倍快速移動亦可使各裂 的加工間隔保持在最大加工間隔内，因， 」細短加工時 間並提而處理量。

又’ η個點因移動單元而往與點的方向大致直交之方向 移動時，可㈤時形成複數條線、即於η條線上同時ζ成點向 因此可縮短掃描次數並提高處理量。 又，於本發明之雷射加工裝置中，期望前述雷射分支 元件可使前述雷射光於互相直交的平面上分支擴散，且前 述聚光光學系統可使前述複數點聚光成相對於水平面排列 成2次元狀。 於本發明之雷射加工裝置中，照射單元所照射的脈衝 雷射光因分支元件於直交的平面上、即直交的2平面上分支 擴散後’再藉由聚光光學⑽使2次元、即於水平面上沿平 15行的ΧΥ方向排狀複數點於被加卫對象物表面或内部聚 光成如nx m個點。 因此，各裂縫間的加工間隔可於保持在最大加工間隔 内的同時藉由移動單元來n倍(祕）快速移動，並且，亦可 縮短掃描次數l/m(1/n)次，因此可更加提高處理量。 2〇 又，於本發明之雷射加工裝置中，期望具有可使前述 複數點圍繞與前述被加工對象物表面直交的旋轉轴旋轉之 旋轉單元。 於本發明之雷射加工裝置中，可藉由旋轉單元使複數 點圍繞與被加I對象物表面（水平面）直交的_軸旋轉，因 15 1250910 此可fe易且順利地進行複數點之方向轉換。特別是與移動 早元搭配日守’可使移動方向與點的排列方向呈相對關係， 可進仃更高速的雷射加工並提高處理量。 又於本發明之雷射加工裝置中，期望前述雷射光以 平行光束狀悲入射至前述雷射分支元件，且前述雷射分支 元件係使則述雷射光分支成不同角度的複數光束而作為前 述複數光束之角度分支元件。 於本發明之雷射加工裝置中，照射單元所射出的脈衝 雷射光係以平行光束狀態入射至繞射光柵等之角度分支元 1〇件。織，藉由角度分支元件分支成不同角度的複數光束 後再入射至聚光光學系統。如此可使丨個光束確實地分支成 複數光束並聚光於被加工對象物之不同點上，因此可輕易 地得到複數點。 於本發明之雷射加工裝置中，期望前述角度分支元件 I5為繞射光樹，且其分支面配置於前述聚光光學系統之瞳孔 位置或與瞳孔位置在光學上共輕之位置上。 於本發明之雷射加工裝置中，光束可利用繞射光柵來 更正確地分支後複數光束再入射至聚光光學系統。又，由 於繞射光柵之分支面配置於聚光光學系統之瞳孔位置或與 2〇瞳孔位置在光學上共軛之位置上，因此可確保聚光光束於 各點之遠心性，並可確保雷射加工時的均一性。 於本發明之雷射加工裝置中，期望前述角度分支元件 為分光稜鏡，且其定位面配置於前述聚光光學系統之瞳孔 位置或與瞳孔位置在光學上共輛之位置上。 16 1250910 於本發明之雷射加工裝置中，可利用分光稜鏡來使光 束因偏振光方向不同而分支成複數光束。又，由於定位面 配置於聚光光學系統之瞳孔位置或與瞳孔位置在光學上共 =之位置上，因此，與上述繞射構成的情形同樣地可確保 5遂心性。又’由於該方法之光束於偏振光方向上分支，因 此具有可輕易地平均分配2個光束的動力之特徵。 於本發明之雷射加工裝置中，期望前述角度分支元件 為由稜鏡所構成者。 於本發明之雷射加工裝置中，脈衝雷射光可利用稜鏡 10來確實地分支成複數光束後再人射至聚光光學系統。 "於本發明之雷射加工裝置中，期望前述雷射光以非平 行光束狀態入射至前述雷射分支元件，且前述雷射分支元 件係使前述雷射光複數地分支並相對於光軸平行移動而作 為前述複數光束之平行移動分支元件。 15 ;於本發明之雷射加工裝置中，照射單元所射出的脈衝 雷射光係以非平行光束狀態入射至雙折射結晶等之平行移 動分支元件。然後，藉由平行移動分支元件按照偏振光方 向折射後再分支成相對於光軸平行移動之複數光束並入射 >0至聚光光學系統。如此可使i個光束確實地分支成複數光 束’並可輕易地得到複數點。 於本發明之雷射加工裝置中，期望前述平行移動分支 元件為具有雙折射性之雙折射光學元件。 於本發明之雷射加工裝置中，可利用水晶或方解石等 之雙折射光學元件來輕易且確實地得到複數光束。 17 1250910 _於本發明之雷射加工裝置中，期望前述平行移動分支 兀件為由稜鏡所構成者。 於本發明之雷射加工裳置中，可利用棱鏡來使複數光 束確實地分支後再人射至聚光光學系統。 5 婦此發明，複數光束可藉由光軸方向分支元件沿被 加工對象物的厚度(深度)方向排列地同時產生，因此即使是 具有厚度之被加工對象物亦可輕易且確實地切斷。 特別在與利用習知的雙焦點透鏡上不同的是，點可在 維持大的開口（大NA)之狀態下聚光。因此，可縮小點徑且 10 增加銳度，並提高切斷性。 又，每照射1脈衝之脈衝雷射光時便可藉由雷射分支元 件及聚光光學系統來同時產生複數裂縫。因此，不用改變 脈衝雷射光的反覆頻率及裂縫間的最大加工間隔即可進行 高速雷射加工，且可提高處理量。 15圖式之簡單說明 第1圖係顯不本發明雷射加工裝置之第丨實施型態之構 造圖。 第2A圖係顯示使脈衝雷射光分支成複數光束之物透鏡 之構造圖，且雙折射素材透鏡之結晶軸係配置成與光轴直 20 交。 第2B圖係顯不使脈衝雷射光分支成複數光束之物透鏡 之構造圖，且雙折射素材透鏡之結晶轴係配置成與光轴平 行。 第3圖係顯示2點於晶片内部沿厚度方向排列之聚光狀 18 ⑧ 1250910 態圖。 第4A圖係顯示聚光光學系統之構造圖，且雙折射素材 透鏡之結晶軸係配置成與光軸直交。 第4B圖係顯示聚光光學系統之構造圖，且雙折射素材 5 透鏡之結晶軸係配置成與光軸平行。 第5A圖係顯示聚光光學系統之構造圖。 第5B圖係顯示第5A圖所示的箭頭方向A-A之截面視 圖。 第5C圖係顯示第5A圖所示的箭頭方向B_B之截面視 10 圖。 第6圖係顯示利用第5A圖所示之聚光光學系統來使4點 於晶片内部聚光成沿厚度方向排列之狀態圖。 第7圖係顯示聚光光學系統之構造圖。 第8A圖係顯示第7圖所示的箭頭方向C-C之截面視圖。 15 第8B圖係顯示第7圖所示的箭頭方向D-D之截面視圖。 第9A圖係顯示聚光光學系統之構造圖，且雙折射板之 結晶軸係配置成相對於光軸傾斜45度。 第9B圖係顯示聚光光學系統之構造圖，且雙折射板之 結晶軸係配置成相對於光軸傾斜60度。 20 第10圖係顯示利用第9A圖所示之聚光光學系統來使2 點於晶片内部聚光成沿厚度方向排列之狀態圖。 第11圖係顯示聚光光學系統之構造圖。 第12A圖係顯示第11圖所示的箭頭方向E-E之截面視 圖。 19 1250910 第12B圖係顯示第11圖所示的箭頭方向F-F之截面視 圖。 第13 A圖係顯示聚光光學系統之構造圖，且雙折射板之 結晶軸係配置成與光軸直交。 5 第13B圖係顯示聚光光學系統之構造圖，且雙折射板之 結晶軸係配置成相對於光軸傾斜45度。 第14A圖係顯示第13A圖所示的箭頭方向G-G之截面視 圖。 第14B圖係顯示第13B圖所示的箭頭方向H_H之截面視 10 圖。 第15圖係顯示利用第13A圖及第13B圖所示之聚光光 學系統來使4點於晶片内部聚光之狀態圖。 第16圖顯示聚光光學系統之構造圖。 第17圖係顯示本發明雷射加工裝置之第2實施型態之 15 構造圖。 第18圖係顯示雷射加工裝置之構造圖。 第19圖係顯示本發明雷射加工裝置之第3實施型態之 構造圖。 第2 0圖係顯示藉由繞射光栅使脈衝雷射光分支成複數 20 光束，並且藉由聚光透鏡使點聚光於晶片内部之狀態圖。 第21A圖係顯示複數點沿晶片的X方向排列地配置繞 射光栅之狀態圖。 第21B圖係顯示從第21A圖所示之狀態，到藉由旋轉機 構使繞射光栅圍繞Z旋轉軸旋轉90度後複數點沿Y方向排 20 1250910 列之狀態圖。 第22圖係顯示沿複數點的分支方向進行掃描之狀態 圖。 第23圖係顯示掃描晶片表面的X方向之執跡的晶片上 5 面圖。 第24圖係顯示與複數點的分支方向直交之方向的掃描 進行之狀態圖。 第25圖係顯示本發明雷射加工裝置之第4實施型態 圖，且顯示繞射光栅之分支面隔著中繼透鏡配置在與聚光 10 透鏡的瞳孔位置共軛之位置上的狀態。 第26圖係顯示本發明雷射加工裝置之第5實施型態 圖，且顯示藉由分光稜鏡使脈衝雷射光分支成複數光束之 狀態。 第27圖係分光稜鏡之具體設計圖。 15 第28圖係顯示本發明雷射加工裝置之第6實施型態 圖，且顯示藉由稜鏡使脈衝雷射光分支成複數光束之狀態。 第29圖係顯示本發明雷射加工裝置之第7實施型態 圖，且顯示藉由偏振光分束器使脈衝雷射光分支成複數光 束之狀態。 20 第30圖係顯示本發明雷射加工裝置之第8實施型態 圖，且顯示藉由雙折射性結晶體使脈衝雷射光分支成複數 光束之狀態。 第31圖係顯示雙折射性結晶體配置成從聚光位置移動 之狀態圖。

(S 21 1250910 第32圖係顯示雙折射性結晶體之串聯連接狀態圖。 第33圖係顯示在複數點接近之狀態下聚光於1處之狀 態圖。 第34圖係顯示習知的雷射加工圖，且顯示藉由雙焦點 5 透鏡使2點於半導體基板内部聚光成沿厚度方向排列之狀 態圖。 第35圖係顯示習知的雷射加工裝置之構造圖。 第36圖係顯示晶片表面的X方向之掃描執跡圖。 第37圖係顯示晶片進行雷射加工之狀態圖。 10 【實施方式】 實施發明之最佳型態 以下參照圖式同時說明本發明之適宜實施型態。 參照第1圖到第3圖說明本發明的雷射加工裝置之第i 實施型態。本實施型態之雷射加工裝置1係用雷射加工將形 15 成為如厚度0.1mm的圓形晶片2(被加工對象物）切斷成細片 狀之裝置，並以此來說明。 如第1圖所示，該雷射加工裝置1包含有：可使晶片2放 置於與水平面平行配置的放置面3a上之載物台3 ;可往晶片 2的表面2a射出脈衝雷射光P(雷射光)之照射單元4 ;具有雙 20折射性的雙折射素材透鏡5(光軸方向分支元件）之物透鏡 6(光學系統、聚光光學系統），且該雙折射素材透鏡5可使脈 衝雷射光P分支成複數光束P’並且使複數光束p，於晶片2内 I光成焦點位置沿著晶片2的表面2a到裏面2b的部分排列 之複數點S;可使複數點S相對於晶片2往水平方向（χγ方向） (S： 22 1250910 及垂直方向(Z方向)相對移動之移動單元7 ;及可光學性觀 察晶片2的表面2a之觀察光學系統8。 載物台3構成為可往平行於水平面之χγ方向及垂直於 χγ方向之z軸方向移動。即，可藉由移動載物台3來使複數 5點s如同上述相對於晶片2往水平方向相對移動。該載物台3 係藉由載物台控制器1〇來控制往又¥2方向之移動。即，載 物台3及載物台控制器1〇具有上述移動單元了之機能。 於晶片2上方配置有可對於晶片2之表面2a垂直照射脈 衝雷射光P之Nd : YAG雷射等雷射振動裝置n。該雷射振動 10裝置11具有可以20kpps之反覆頻率來射出如脈衝幅度為i //s以下之短且強的脈衝雷射光p之機能。又，雷射振動裝 置11可以平行光束狀態射出脈衝雷射光p，並可藉由雷射振 動控制部12來控制脈衝雷射光p之射出時間等。即，該雷射 振動裝置11與雷射振動控制部12具有上述照射單元4之機 15 能。 藉由系統控制部13可綜合控制雷射振動控制部12及載 物台控制器10。 物透鏡6係配置於雷射振動裝置^與晶片2之間，且如 第2A圖所示般由複數片的透鏡6a所構成。這些複數片透鏡 20 6a之其中1片為上述雙折射素材透鏡5。又，雙折射素材透 鏡5益不限定1片。 該雙折射素材透鏡5係結晶轴配置在相對於光轴直交 之方向上(相對於紙面之上下方向）。因此，物透鏡6之機能 係可利用因偏振光方向使脈衝雷射光P的折射率不同來分 ⑧ 23 1250910 支成2(複數）光束p，，並且可使該2(複數）光束p，沿著晶片2 的表面2a直行之方向，即沿著晶片2之厚度方向（深度方向） 聚光成上下分開的2個點S。 如第1圖所示，觀察光學系統8包含有：可照射直線偏 5振光的半導體雷射光L之光源15;可將光源15所照射的半導 體雷射光L變成平行光之第1透鏡16;配置鄰接於第1透鏡16 之偏振光分束器17 ;可使穿過偏振光分束器17的半導體雷 射光L·之偏振光方位依光程之來回旋轉9〇度之1/4波長板 18 ;可使穿過1/4波長板18的半導體雷射光L的光軸方向轉 10變90度反射並入射至物透鏡6之二向色反射鏡19;及可將從 物透鏡6返回的光當中之利用偏振光分束器17所反射之光 聚光於光電二極管2〇之第2透鏡21。 又’二向色反射鏡19可反射半導體雷射光L並且可使其 以外的波長之光如用雷射振動裝置11所照射的脈衝雷射光 15 P穿過。 偏振光分束器17之機能係可使直線偏振光中，如平行 於入射面之振動部分之P部分直線偏振光的光穿過，並且使 垂直於入射面之振動部分之S部分的光反射。 系統控制部13可根據利用光電二極管2 0所受光之攝像 20資料來反饋控制載物台控制器10移動載物台3往Z軸方向。 即自動對焦。藉此可調整半導體雷射光L之焦點總是對到晶 片2的表面2a。 以下說明藉由如此般構成的雷射加工裝置1來將晶片2 切斷成片狀之情形。 24 1250910 首先’藉由載物台控制器Η)將載物台3移動至χγ方向 上，並將晶片2移動至切斷開始位置。移動至切斷開始位置 後，藉由雷射振動控制部12操作雷射振動裝置丨丨以平行光 束狀態射出脈衝雷射光Ρ。且射出之脈㈣射光ρ穿過二向 5色反射鏡19後入射至物透鏡6。 如第2Α圖所示’人射至物透鏡6之脈衝雷射光ρ因雙折 射素材透鏡5而按照偏振光方向折射且分支成2光束ρ，(分支 成與結晶軸朝向相同方向之偏振光部分的光束，及與其直 交之偏振光部分的光束），並且聚光成焦點位置於晶片2表 面2a到裏面2b的部分沿著與晶片2表面2a直交的方向（光抽 方向）排列之2個點S。如第3圖所示，於晶片2内部聚光成沿 光軸方向隔有如2em〜500//m的距離之2個點S。 又，點的間隔並不限定於2"m〜50〇em。而較佳為2 "m〜50# m之間隔。 然後，咼密度之能量分別集中於各點8上且產生裂縫。 此地母照射1脈衝之脈衝雷射光p時便可於晶片2内部沿 光軸(厚度方向）同時產生上下排列之2裂縫。且藉由該2裂縫 可使應力集中往晶片2之深度方向(厚度方向）。 〇 又，於照射上述脈衝雷射光P之同時，系統控制部13 向載物台控制器10發送信號以透過載物台3來移動晶片2至 方向上藉此，可使上下2個點g朝X方向如點線般地連續 產生。 依序反覆往上述X方向掃描使遍及晶片2整個面積產生 住x方向的裂縫。即形成複數條往X方向的點線之狀態。

(S 25 !25〇9ι〇 又，各裂縫間之間隔係設定成維持在用以連結鄰接的裂縫 等所必要的最大加工間隔如10 # m。 在X方向之雷射加工結束後，藉由載物台控制器1〇以透 過載物台3來移動晶片2至Y方向上，並與上述相同地依序反 5 覆往Y方向掃描’以進行遍及晶片2整個面積的γ方向之雷 射加工。 上述XY方向之掃描結束時，在晶片2内部維持於最大 加工間隔的狀態下，裂縫呈現沿χγ方向如網孔般地連續性 產生之狀態。藉此，各裂縫沿點線連結成格子狀。因此可 1〇將晶片2切斷成片狀。又，沿著晶片2的深度方向同時產生2 裂縫可使應力沿深度方向集中，因此即使是厚的晶片2亦可 輕易且確實地切斷。 特別在與利用習知的雙焦點透鏡上不同的是，點S可在 物透鏡6之全體聚光，所以可取得大的να。因此，可縮小 15點徑並使光束ρ，聚光於更小之1點上以增加銳度。因而可更 加順利地切斷晶片2並提高切斷性。又，由於使用物透鏡6 全體可使各點s聚光，因此可使各點S之強度相同，且可盡 力消除加工之不平均。 再者’於上述雷射加工時，光源15進行照射直線偏振 2〇光之半導體雷射光L。所照射之半導體雷射光L因第1透鏡16 變成平行光後再入射至偏振光分束器17。然後，變成平行 於入射面之振動部分之P部分直線偏振光的光且入射至1/4 波長板18 °且入射之光因穿過1/4波長板18變成圓偏振光 後’利用二向色反射鏡19反射並入射至物透鏡6。而入射至 26 I25〇9i〇 物透鏡6之光照亮晶片2的表面2a。 於晶片2的表面2a所反射之光聚光於物透鏡6後，利用 一向色反射鏡19反射並入射至1/4波長板is，且變成垂直於 入射面之振動部分之s部分的偏振光。而此光藉由偏振光分 5束器17反射後，利用第2透鏡21於光電二極管2〇上結像。且 4〜像之資料被送至系統控制部13。系統控制部η根據送 來的資料控制載物台控制器10移動載物台3至2方向上以使 半導體雷射光L之焦點對準晶片2的表面2a。即進行自動性 自動對焦來經常性攝像晶片2的表面2a。 1〇 藉此，可於物透鏡6與晶片2表面2a總是維持一定距離 之狀態下同時進行掃描。所以，可於複數點s相對於表面h 聚光於相同位置之同時進行掃描，因此，可進行更高精確 度之雷射加工。又，亦可於確認晶片2的表面2a之同時進行 雷射加工。 15 根據上述本實施型態之雷射加工裝置1，可藉由雙折射 素材透鏡5來同時產生沿晶片2的厚度（深度）方向排列之複 數裂缝。因此’及使是具有厚度之晶片2亦可輕易且確實地 切斷。 特別是由於可取得大的1^八，因此可使光束p，聚光於更 20小之1點上。所以，可縮小點徑且增加銳度，並可更加順利 地切斷晶片2。 又，於上述第1實施型態中，雙折射素材透鏡5之結晶 軸雖構成為配置於與光軸直交之方向上，但並不限定於 此’更佳地亦可設置如第2B圖所示的與光軸平行之結晶軸。 ⑧ 27 125091ο 又，於上述第1實施型態中，聚光光學系統並不限定要 知用將複數片透鏡6a中的！片當作雙折射素材透鏡5之物透 鏡6。例如第4A圖所示，亦可採用於物透鏡6前端插入有雙 折射性的雙折射板23(光軸方向分支元件）之聚光光學系 、、先雙折射板23可使用如在與光軸直交的方向上(相對於紙 面之上下方向）具有結晶軸者。此時，使光以非平行光束狀 態入射至雙折射板23即可。又雙折射板的素材可使用如α _ΒΒ〇、水晶、方解石、LiNB03或YV04等。 又，如第4B圖所示，雙折射板23之結晶軸亦可構成為 10 與光軸平行。 由於物透鏡6之射出光束具有相對於光軸之角度（具有 NA0.2〜G.8等角度），因此包含光學軸面之部分和與其直交 之偏振光部分分離。於兩偏振光部分中，光軸係橫向錯開 如進且連結2焦點。但是，當直線偏振光入射時，瞳孔面上 15的兩偏振光部分之分離比率在瞳孔位置上不同，因而呈現 變开/之圓幵乂。因此’用以使2點的光量比更力口均等宜以圓偏 振光入射。又，此時亦可藉由組合與雙折射板23的光軸方 向具有相同方向的光學軸之雙折射材料，並於其之間放入 偏振光消除板以朝更多點分離。 2〇 又’並不限定為第4圖所示的於物透鏡6前端插入有雙 折射板23之構造，亦可構成為物透鏡6正前方插入有雙折射 板之I光光學系統。例如，亦可構成為將脈衝雷射光p入射 至物透鏡6之聚光光學系統的一部份當作雙折射板，且實質 的光源位置係依偏振光方向而不同。因此，沿厚度方向

28 1250910 分離之複數點可於晶片2内部聚光。此情形亦與上述情形相 同，使脈衝雷射光P以非平行光束狀態入射即可。 又，於上述第1實施型態中，雖構成為脈衝雷射光？分 支成2光束P’並且沿光軸方向聚光成上下分離之2點，但點§ 5 並不限定為2個。 例如，亦可組合物透鏡6、第5圖所示的配置於物透鏡6 右上方側之雙折射性的凹透鏡25(光軸方向分支元件）及雙 折射板26(光軸方向分支元件）以構成聚光光學系統。藉此可 使點S變成4個。 10 此時，凹透鏡b的結晶軸與雙折射板26的結晶軸一起 配置在與光軸直交之方向（相對於紙面之左右方向）上，並且 配置成從光軸方向來看時具有45度之相對角度。此時，利 用雙折射板26使脈衝雷射光p於非平行光束狀態入射即 可。例如以平行光束狀態入射至凹透鏡25即可。 15 於如此般構成聚光光學系統之情形下，首先，當脈衝 雷射光P入射至凹透鏡25時，便因偏振光方向使焦點位置分 離成2個地分支（分支成與結晶軸面向相同方向之偏振光部 分光束，及與其直交之偏振光部分光束）。然後，由於從光 軸方向看到的雙折射板26之結晶軸係相對於凹透鏡25旋轉 20 45度，因此，入射至雙折射板26之2光束按照偏振光部分再 分支成焦點位置分別再分離成2個。即，如第6圖所示，可 聚光成沿晶片2的光軸方向排列成4個點s。 因此，特別適用於具有厚度之晶片2,並可輕易且確實 地切斷具有厚度之晶片2。 29 1250910 又，上述聚絲學“雖為組合1個雙折射板與凹透鏡 之構造，但亦可如第7圖所示，用科方向上的分離距離不 同（厚度不同之平面板)之2片雙折射板6〇、61(光轴方向分支 兀件)與物透鏡6來構絲光光學系統。如細所示，從光 5轴方向來看時，2片雙折射板6〇、61之結晶轴係配置成具有 45度之相對角度。 ，此時’構成為於物透鏡6正前側放人1/4波長板62來使 脈衝雷射光？以直線偏振光或圓偏振光狀態入射至物透鏡 ^ 6 ° 15 20 ;如此般構絲絲學系統之㈣下，通過^波長板 62與物透鏡6之脈衝雷射光p係以辦方位的直線偏振光或 〇光入射至第1片雙折射板60。入:^之脈衝雷射光p因 雙折射板60分離成與直交的偏振光部分具等光量之2光束 再入射至第2片（下一片）雙折射板6卜然後，入射至 =片雙折射板61之2光束P，再分離成進—步分別互相直交 的偏振光部分之2光束。 ^果，從第2片雙折射板61射出4光束P,。藉此，4個點 S可在鄰接之狀態下於晶片2的光轴方向上聚光。 藉由改支由於入射脈衝雷射光卩的偏振光狀態而直 比’可變更4個點8之強度比。又，亦可藉由改變2 ί板6G、61互相的結晶軸所形成之角度來變更4個點 s之強度比。 、雜λ n使用2片雙折射板60、61可使脈衝雷射光ρ 分離成4個點S’而使用3片雙折射板可分離成8個點S，使用 (ί 30 1250910 4片雙折射板則可分離成16個點s。如此，可配合需要來增 加雙折射板之數量。 例如，聚光光學系統亦可構成為包含有：物透鏡6;第 9圖A所示的雙折射性之雙折射板水平方向分支元件）， - 5 J其可錯_接的減點s之相對水平方向位置；配置鄰接 • 射板27之凹舰28。雙折射板27具有相對於光輪傾 斜45度之結晶軸，而凹透鏡28具有位於與光轴直交的方向 # (相對於紙面之左右方向）上之結晶軸。 於如此般構成聚光光學系統之情形下，首先，當脈衝 10雷射光P入射至凹透鏡28時，便因偏振光方向而分支成焦點 位置分開成上下2個。然後，藉由光入射至下_個雙折射板 27可使分開成上下方向之2焦點位置於水平方向上錯 向錯開）。 ^ 因此，如第10圖所示，2個點s可於晶片2内部在分開成 15上下方向及左右方向的狀態下聚光。且特別是藉由2個則 馨 在晶片2的掃描方向上產生水平方向的橫向錯開可使晶片 2内部-起產生對於掃描方向（切斷方向）之應力，因此可 加提高切斷性。 20 叉㈣㈣之結晶轴雖構成為相對於光轴傾斜45 度，但並不限此種情形，亦可構成為_圖所示的結晶轴 相對於光軸傾斜6〇度之雙折射板27a。此時，以i片雙 板27a即可同時產生橫向錯開與深度方向之錯開。 又，於上述聚絲學系統中雖為組合1片雙折射板27盘 凹透鏡28之構造，但亦可構成為如第11圖所示的利用2片厚 31 1250910 度相異的平面板之雙折射板63(水平方向分支元件)及雙折 射板64(光軸方向分支元件）來構成聚光光學系統 。且如第12 圖所示2片雙折射板63、64之結晶軸係與光軸直交(相對 於紙面之左右方向）。 於如此般構成聚光光學系統之情形下，脈衝雷射光p 因第1片雙折射板63而於水平方向上分離成2光束p，。即， 焦點位置分成左右2個。然後，藉由第2片雙折射板64使2光 束P’分別錯開往垂直方向。即，可使左右方向上分開之2焦 點位置錯開往垂直方向（縱向錯開）。 1〇 因此，與第10圖相同地，2個點S可於晶片2内部在分開 成上下方向及左右方向的狀態下聚光。 且特別是可傾斜設置重組層，所以可增加高度方向之 彎曲及往切斷方向之彎曲，因此可縮短掃描方向的掃描時 間’且亦可改善銳度。 15 再者，如第13圖及第14圖所示，聚光光學系統亦可構 成為將具有與光軸直交（相對於紙面之左右方向）的結晶軸 之雙折射板65，及具有相對於光軸傾斜45度的結晶軸之雙 折射板66配置於45度方位上。此時，如第15圖所示，分別 錯開之4個點S可於晶片2内部在垂直方向及水平方向上聚 20光。 又，聚光光學系統亦可為第16圖所示之構造。即，聚 光光學系統包含有：具有正折射力以使雷射振動裝置^所 照射的脈衝雷射光P的光束大致呈平行之第1透鏡群3〇 ;可 使來自第1透鏡群30的光束分離成反射光與透射光之偏振 (S： 32 1250910 光分束器31 ;可使因偏振光分束器31而分離的反射光與透 射光分別反射聚光之第1凹面鏡32及第2凹面鏡33 ;配置於 偏振光分束器31與第1凹面鏡32之間的第1片1/4波長板 34 ;配置於偏振光分束器31與第2凹面鏡33之間的第2片1/4 5 波長板35 ;具有正折射力以使穿過第1片1/4波長板34及第2 片1/4波長板35並通過偏振光分束器31之光束，透過第3片 1/4波長板36來聚光於晶片2内部之第2透鏡群37。 又，構成為使形成自第1透鏡群30、第2透鏡群37及第1 凹面鏡32之第1光學系統38，與形成自第1透鏡群3〇、第2透 10 鏡群37及第2凹面鏡33之第2光學系統39之間具有結像特性 差。即，使第1凹面鏡32所反射之光束與第2凹面鏡33所反 射之光束的會聚狀態不同。 藉由此種構造之聚光光學系統來說明2個點S於晶片2 内部沿光軸方向聚光之情形。 15 首先，雷射振動裝置11所照射的脈衝雷射光P因第1透 鏡群30而呈平行光地入射至偏振光分束器31。此時，雷射 振動裝置Η照射無偏振光的脈衝雷射光P。 入射至偏振光分束器31之脈衝雷射光P，其於直線偏振 光之中的P偏振光之光束P，轉變90度方向入射至第1片1/4波 20長板34 ’且於變成圓偏振光後入射至第1凹面鏡32。然後， 藉由第1凹面鏡32會聚同時反射。所反射之光束p，再度入射 至第1片1/4波長板34且變成S偏振光之光束。於是該光束p， 穿過偏振光分束器31。然後於穿過後藉由第3片1/4波長板 36變成圓偏振光再入射至第2透鏡群37。 33 (9) 1250910 另外，入射至偏振光分束器31的脈衝雷射光p之中的s 偏振光之光束P’穿過偏振光分束器31後，入射至第2片1/4 波長板35變成圓偏振光再入射至第2凹面鏡33。然後，藉由 第2凹面鏡33會聚同時反射。反射之光束p，再度入射至第2 5片1/4波長板35且變成P偏振光之光束p’。於是該光束p，之光 軸方向藉由偏振光分束器31轉變90度反射。並於反射後藉 由第3片1/4波長板36變成圓偏振光再入射至第2透鏡君革37。 如此可使脈衝雷射光P分支成2光束P，且分別入射至第 2透鏡群37。然後，藉由第2透鏡群37可使光束P，分別於晶 10片2内部聚光成2個點s。 又，於該聚光光學系統中，可在雷射振動裝置u照射p 偏振光或S偏振光之脈衝雷射光p至偏振光分束器31時，使 一般光入射至第2透鏡群37,因此可依照狀況來進行分開使 用光束。 15 再者，於上述聚光光學系統中，可藉由使第1凹面鏡32 及第2凹面鏡33互相稍微偏離中心來使上下方向錯開加上 左右方向錯開之點s於晶片2内部聚光。 寺別疋了利用該1光光學系統來更加正確地切斷ic或 LSI等半導體I置、CCD等攝像裝置、液晶面板等顯示裝 20 置、磁頭等之裝置。 ^接下來，參照第17圖說明本發明雷射加工裝置之第2實 施里態。又’關於該第2實施型態當中與第i實施型態中的 構成要素之相同部分係附上相同元件符號且省略其說明。 第2實施型態與第1實施型態之不同點，係在第1實施型 34 1250910 悲中為利用脈衝雷射光？之不同偏振光來使脈衝雷射光p分 支成2光束P’並且聚光成2個點S，而第2實施型態之雷射加 工裝置40為利用不同的波長來使脈衝雷射光p聚光成2個點 S ° 5 即，本實施型態之雷射加工裝置40包含有：可照射波 長不同的脈衝雷射光P之第丨雷射振動裝置41(照射單元）及 第2雷射振動裝置42(照射單元）；可使兩雷射振動裝置41、 42所照射的脈衝雷射光p結合於同一光軸上之半鏡43 ;可按 照波長使兩脈衝雷射光P的焦點位置變化之色像差發生透 10鏡44 ;及可使脈衝雷射光P於晶片2内部聚光成2焦點位置沿 著與表面直交的光軸方向排列的2個點s之物透鏡45。 又，色像差發生透鏡44與物透鏡45構成聚光光學系統 46 〇 於此種構造之雷射加工裝置40中，第1雷射振動裝置41 15所照射的脈衝雷射光P穿過半鏡43入射至色像差發生透鏡 44。又，第2雷射振動裝置42所照射的脈衝雷射光p因半鏡 43而反射且入射至色像差發生透鏡44。然後，分別入射至 色像差發生透鏡44之脈衝雷射光p係按照波長而焦點位置 不同地射出，並且藉由物透鏡45於晶片2内部沿深度方向 20 (厚度方向）聚光成分開之2個點S。 如此可利用脈衝雷射光P之波長不同來輕易地產生2個 點S。 又，於本實施型態中雖為2個點S，但亦可藉由照射複 數的波長不同之脈衝雷射光P來產生所期望數量的複數點 ⑧ 35 1250910 S〇 又’第2實㈣喊構成為藉由第丨雷射振動裝置^與 第2雷射振動裝置42來分別照射不同波長之脈衝雷射光p， 但如第18圖所示，亦可利用可任意選擇波長並且可同時複 5數照射所選擇的波長光之可調雷射振動裝置47(照射單 元）。藉此可使構造更加簡單。 又，於上述各實施型態中可使點8於晶片2内部沿厚度 方向複數聚光，但不只内部亦可於表面及裏面聚光。又， 載物台3往XY方向移動可使複數點s相對於晶片2相對移 1〇動，但亦可構成為藉由照射單元4等往XY方向移動來使複 數點S相對於晶片2相對移動。 接下來’參照第19圖到第24圖來說明本發明雷射加工 裝置之第3實施型態。又，將本實施型態之雷射加工裝置1〇1 當作可用雷射加工來使形成為圓形的晶片1〇2(被加工對象 15物）切斷成細片狀之裝置來說明。 如第19圖所示，該雷射加工裝置1〇1包含有：可使晶片 102放置在與水平面平行配置的放置面1〇3a上之載物台 1〇3，可朝晶片1〇2的表面i〇2a 或内部射出脈衝雷射光p之照射單元1〇4 ;可使脈衝雷 20射光？分支成複數光束P，之繞射光栅105(雷射分支元件、角 度分支元件）；可使複數光束P，於晶片102内部聚光成複數點 S之聚光透鏡丨〇6(聚光光學系統）；可使複數點s相對於晶片 102朝水平方向相對移動之移動單元107。 又’構成為利用繞射光栅105與聚光透鏡106使脈衝雷 36 1250910 射光P分支成複數光束p，並且於晶片1〇2的表面i〇2a或内部 聚光成複數點S之光學系統。 載物台103構成為可於水平面上往XY；r向移動。且如 同上述，藉由該載物台1G3之移動可使複數點料目對於晶片 5 102在水平方向相對移動。又，載物台⑽係藉由载物台控 制裔110來控制往χγ方向移動。即，載物台繼與载物台控 制态110具有上述移動單元1〇7之機能。 於晶片102上方配置有可對於晶片1〇2表面1〇2a垂直照 射脈衝雷射光P之雷射振動裝置m。該雷射振動裝置1^具 10有可以限定的反覆頻率來射出如脈衝幅度為1//8以下之短 且強的脈衝雷射光P之機能。又，雷射振動裝置lu構成為 以平行光束狀態來射出脈衝雷射光P。該雷射振動裝置lu 係藉由雷射振動控制部112來控制脈衝雷射光p之射出時間 等。即，該雷射振動裝置111與雷射振動控制部112具有上 述照射單元104之機能。 又，藉由系統控制部113可综合控制雷射振動控制部 112及載物台控制器110。 如第20圖所示，繞射光柵105為可使雷射振動裝置ill 所射出的脈衝雷射光P分支成角度不同的複數光束P，之透 20 射型的繞射光柵，且其分支面l〇5a與上述聚光透鏡1〇6的瞳 孔位置大致一致地配置於晶片102與雷射振動裝置111之 間。又，該繞射光桃105係如CGH(Computer Generated Hologram)般可按照繞射次數來控制繞射效率以使各光束 P’之分支光量比可大致相同。再者，繞射光栅105係於脈衝 37 1250910 雷射光p分支成複數光束p，時於平面上（線狀）分支擴散（相 對於紙面之左右方向）。 又，如第21圖所示，繞射光栅1〇5可藉由旋轉機構 114(旋轉單元）來圍繞與晶片1〇2表面直交之Z旋轉軸旋轉。 5 聚光透鏡106係配置於繞射光柵105與晶片102之間，且 如第20圖及第22圖所示，具有機能可因繞射光栅1〇5使於平 面上分支擴散之複數光束P，聚光成沿水平方向排列成直線 狀之複數點S。又，於本實施型態中係以5個點S來說明。 以下根據此種構造之雷射加工裝置1〇1來說明晶片1〇2 10切斷成片狀之情形。又，如第21A圖所示，在初期狀態係藉 由旋轉機構114來設定繞射光柵1〇5之方向以使點s沿著晶 片102的X方向排列。 首先’藉由載物台控制器110使載物台丨〇3往χγ方向移 動’並且如第23圖所示般將晶片1〇2移動至切斷開始位置。 15於移動至切斷開始位置後藉由雷射振動控制部112操作雷 射振動裝置111以平行光束狀態射出脈衝雷射光p。如同第 20圖所不’所射出的脈衝雷射光？、射至繞射光栅1〇5且分 支成複數光束P’、即5光束P，(-2次光、-1次光、0次光、1次 光、2次光）。此時，如同上述地各光束p，之分支光量比大致 20 相同。 该各光束P’入射至聚光透鏡1〇6後於晶片1〇2内部聚光 成複數點S。即，如第22圖所示，聚光成5個點8沿晶片1〇2 的X方向排列成直線狀之狀態。然後，高密度之能量分別集 中於各點S且產生裂縫。如此地，每照射道衝之脈衝雷射 38 1250910 光P時便可於晶片102内部同時產生排列成直線狀之5裂 縫。且特別是由於繞射光柵1G5的分支面心配置於聚光透 鏡106之瞳孔位置上’因此可確保聚光於各點§的光束p，之 遠心性，且可得到加工之均一性。 5 又’於照射上述脈衝雷射光P的同時系統控制部113向 载物台控制器110發送信號且透過载物台1〇3使晶片1〇2如 第21圖般往X方向移動。即，使載物台1〇3往點s之分支方向 移動。藉此，可沿著移動方向(掃描方向）依序同時產生5裂 縫因此’即使載物台103從以往的移動速度變成如5倍快 W的速度移動，亦可於維持各裂縫間的最大加工間隔之狀態 下沿移動方向連續性地產生點線般的裂縫。又，排列成點 線狀之該裂縫為之後用以切斷晶片i 〇 2時的引導線。 然後’如第23圖所示，依序反覆往χ方向掃描可遍及晶 片102全面積地朝X方向產生裂縫。即，形成複數條朝又方 b向的點線之狀態。在此，如同上述地，載物台3可於各裂縫 間維持最大加工間隔之狀態下用比以往快5倍的速度移 動’因此可縮短雷射加工的時間。 如第21B圖所示，往X方向的雷射加卫結束後藉由旋 轉機構114使繞射光栅105繞著z旋轉軸旋轉9〇度可使複數 2〇點8沿著晶片102之γ方向排列成直線狀。於旋轉複數點谜 可藉由載物台控制器110使晶片102透過載物台1〇3往γ方向 移動，且與上述相同地依序反覆往γ方向掃描，並遍及晶片 102全面積地進行往γ方向之雷射加工。往該γ方向之掃描 亦相同地，載物台3可於各裂縫間維持最大加工間隔之狀態 (S) 39 1250910 下用比以往快5倍的速度移動，因此可縮短雷射加工的時 間。 當上述XY方向之掃描結束時，晶片1〇2内部便成為於 維持最大加工間隔之狀態下沿著χγ方向連續性產生網孔 5般的裂縫之狀態。在此，可對於晶片102施加些許外力來使 晶片102沿著排列成點線狀的裂縫切斷，且可得到片狀之晶 片 102。 # 如同上述’根據本實施型態之雷射加工裝置101，不用 改變脈衝雷射光ρ之反覆頻率即可於各裂縫間維持在最大 10加工間隔之狀態下，使載物台3沿著ΧΥ方向用比以往快5倍 的速度移動，因此可縮短雷射加工的時間，並可提高處理 里。又，可藉由旋轉機構114旋轉繞射光栅1〇5來輕易且順 利地轉換複數點S之方向，因此搭配上載物台103的移動可 輕易地進行更高速之雷射加工。 15 又，藉由繞射光柵1〇5可使脈衝雷射光ρ確實地分支成 % 所期望之複數光束ρ’。再者，由於分支面105a配置於聚光 透鏡106的瞳孔位置上，因此可確保聚光光束於各點8之遠 心性，且可確保雷射加工時的均一性。又，分支面未 置於聚光透鏡106的瞳孔位置時亦具有效果。 20 又，上述第3實施型態中雖以5個點S來說明，但並不限 於此，只要為複數即可。又，載物台1〇3的移動速度可依點 S的比例來加快。例如構成為聚光n個點s時便可使載物台 103的速度比以往加快η倍。 又’載物台103雖往點S之分支方向移動，但不限於此， 40 1250910 如第24圖所示’載物台1〇3亦可往與點s的分支方向大致直 交之方向移動。此時即使載物台1〇3維持原來的速度亦可於 複數線上形成點S一次，可縮短掃描次數。因此，可縮短雷 射加工時間，並提高處理量。 5 又，載物台3的移動方向從X方向轉換到Y方向時要旋 轉繞射光柵105，但並不一定為此方法，亦可藉由晶片1〇2 旋轉90度來使點s的分支方向與掃描方向一致。 再者，於第3實施型態中，點S雖排列成直線狀，但並 不限於此，例如，亦可構成為藉由繞射光栅1〇5使脈衝雷射 ίο光P於直父的2平面上擴散般地分支成複數光束p，後，藉由 聚光透鏡106於晶片102内部聚光成2次元、即沿χγ方向排 列之複數點S(X方向上η個點，Y方向上m個點）。 此時，可使各裂縫間的加工間隔維持在最大加工間隔 内的同時使載物台103於X方向上比以往快η倍的速度移 15 動，並且可縮短掃描次數為Ι/m，因此可更加提高處理量。 接下來，參照第25圖來說明本發明雷射加工裝置之第4 實施型態。又，關於該第4實施型態當中與第3實施型態中 的構成要素之相同部分係附上相同元件符號且省略其說 明。 20 第4實施型態與第3實施型態之不同點，為在第3實施型 態中構成為繞射光栅1〇5的分支面l〇5a配置於聚光透鏡1〇6 的瞳孔位置上，但在第4實施型態中繞射光栅105的分支面 105a係配置在與聚光透鏡1〇6的瞳孔位置在光學上共軛之 位置上。 41 1250910 即，如第25圖所示，本實施型態之雷射加工裝置在繞 射光柵105與聚光透鏡106配置有第丨中繼透鏡12〇及第2中 、、孩透鏡121。繞射光栅1〇5係透過該兩個第i中繼透鏡12〇、 121使分支面l〇5a配置於與聚光透鏡1〇6的瞳孔位置共軛之 5 位置上。 藉由此種構造’即使聚光透鏡1〇6的瞳孔位置位於透鏡 内部或繞射光柵105無法直接配置於瞳孔位置上時亦可對 應’因此可提局設計上的自由度。 接下來，參照第26圖及第27圖來說明本發明雷射加工 1〇裝置之第5實施型態。又，關於該第5實施型態當中與第3實 施型態中的構成要素之相同部分係附上相同元件符號且省 略其說明。 第5實施型態與第3實施型態之不同點，為第3實施型態 係利用雷射分支元件之繞射光柵105來使脈衝雷射光p分支 15成複數光束P’，而第5實施型態係將分光稜鏡125當作雷射 分支元件（角度分支元件)使用。 分光稜鏡12 5係組合具有水晶等雙折射性之結晶的結 晶軸而構成，例如設計成雷射振動裝置111側的結晶轴方向 相對於光軸直交(相對於紙面之垂直方向），且聚光透鏡106 20 側的結晶軸相對於光轴傾斜45度。 又，分光稜鏡125的定位面125a(分支面）係構成為與聚 光透鏡106内部的瞳孔位置一致。 又，本實施型態之雷射加工襞置係構成為可於分光稜 鏡125入射無偏振光之脈衝雷射光P或利用未圖示的1/4波 42 ⑧ 1250910 長板入射圓偏振光之脈衝雷射

At 射先p。即，採用照射呈預直線 偏振光狀恶之脈衝雷射光P的 π宙射振動裝置lu時，可利用 1/4波長板來變換成圓偏振光。 口此，宙射振動裝置111可照 射與偏振光狀態無關之脈衝雷射光p。 5 #由此種構造之魏加工裝置使脈衝雷射光P分支成2

光束p，(複數)時，首先從雷射振動裝置⑴射出的脈衝雷射 光p係以無偏振光或圓偏振光狀態人射至分光棱鏡125。所 入射的脈衝雷射光卩分開成互相直交之2直線偏振光折射， 並分支成2光束P，。分支的光束p，藉由聚光透鏡1〇6於晶片 10 102内部聚光成2個點s。此時，由於定位面125&與聚光透鏡 106的瞳孔位置一致，因此可分支成良好光束。又，由於脈 衝雷射光P以無偏振光或圓偏振光狀態入射至分光稜鏡 125，因此分支面均等且可使2點之光量比相等。 如此地’可不用特別的光學系統而使用分光稜鏡125來 15使脈衝雷射光P輕易地分支成2光束P，。 於此，如第27圖所示，構成分光稜鏡丨25的情形，即構 成為使與光軸直交方向（相對於紙面之垂直方向）上具有結 晶軸之第1水晶125b，與相對於光軸45度的方向上具有結晶 軸之第2水晶125c接合成頂角分別為16。20,的情形，當脈衝 20 雷射光P入射至距離接合面125d 3mm的位置時，可於距離 第2水晶125c 15mm的位置上得到4mrad的角度之2分支光 束P’。然後，該分光稜鏡125搭配使用焦點距離1.8mm的聚 光透鏡106(100χ物透鏡）時可得到間隔7.2/z m(1.8mmx 4mrad)之2個點S。 43 $ 1250910 又’亦可於分光稜鏡125與聚光透鏡106之間配置1/4波 長板。藉此可使2光束P，以圓偏振光狀態入射至聚光透鏡 106，且可使各點s的偏振光部分均一。因此，可藉由偏振 光的部分不同來盡力消除對於加工性的影響。 5 接下來，參照第28圖來說明本發明雷射加工裝置之第6 實施型態。又，關於該第6實施型態當中與第3實施型態中 的構成要素之相同部分係附上相同元件符號且省略其說 明。 第6實施型態與第3實施型態之不同點，為第3實施型態 10係利用雷射分支元件之繞射光栅1〇5來使脈衝雷射光p分支 成複數光束P’，而第6實施型態係利用稜鏡127(角度分支元 件、角度分支元件）來使脈衝雷射光p分支成2(複數)光束p，。 即，如第28圖所示，於雷射振動裝置1U與聚光透鏡1〇6 之間配置有位於脈衝雷射光P的光軸上之半鏡128。該半鏡 15 I28具有可使脈衝雷射光P的50%透射並且50%反射之機 能。又，因半鏡128所反射的脈衝雷射光p藉由鏡129朝聚光 透鏡106的瞳孔位置反射。即，脈衝雷射光p藉由半鏡 與鏡129分支成2光束P’。該半鏡128及鏡129具有上述稜鏡 127之機能。 20 根據本實施型態之雷射加工裝置，可不用特別的光學 系統而使用稜鏡127來使脈衝雷射光p分支成2光束p，。 又，脈衝雷射光P雖分支成2光束P，，但亦可藉由搭配 半鏡128與鏡129來分支成2以上之光束p，。 又，以該方法可產生比繞射光栅、分光稜鏡之角度大 44 1250910 的分支。且點S於晶片102的移動方向上呈直角地分支係特 別合適於同時加工2條線以上之方法。 接下來，參照第29圖來說明本發明雷射加工裝置之第7 實施型態。又，關於該第7實施型態當中與第3實施型態中 5的構成要素之相同部分係附上相同元件符號且省略其說 明。 第7實施型悲與第3實施型態之不同點，為第3實施型態 係利用雷射分支元件之繞射光柵1〇5來使脈衝雷射分支 成複數光束P’，而第7實施型態係利用偏振光分束器13〇(雷 10射分支元件、角度分支元件）來使脈衝雷射光P分支成2(複數) 光束P’。 即’如第29圖所示，偏振光分束器13〇(1>耶：p〇larized Beam Splitter)係配置於雷射振動裝置⑴與聚光透鏡1〇6之 間，且使所入射的脈衝雷射光p按照偏振光分支成2光束 15 P’。即，偏振光分束器130之機能係可使具有平行於入射面 之振動部分之P部分直線偏振光的光束P，(p)穿過，並且使具 有垂直於入射面之振動部分之8部分直線偏振光的光束p，(s) 反射，藉此使脈衝雷射光P分支成2光束p，。 又’於偏振光分束器13〇之其中一側配置有第1片波 2〇長板131 ’而第1鏡132配置鄰接於第1片1/4波長板131。該 第1鏡132係藉由偏振光分束器13〇使已反射的光束p，⑻之 光軸轉變些許角度再反射。 又，偏振光分束器13〇之另外一側亦相同地配置有第2 片1/4波長板133與第2鏡134。該第2鏡134係藉由偏振光分 45 1250910 束器130使已反射的光束之光軸轉變些許角度再反射。 根據此種構造之雷射加工裝置來說明脈衝雷射光P分 支成2光束P，之情形。雷射振動裝置U1所射出的脈衝雷射 光P以平行光束狀態入射至偏振光分束器130。而入射的脈 5衝雷射光？當中的p部分之直線偏振光的光束P，(p)穿過偏振 光分束器130入射至聚光透鏡106。 另外，所入射的脈衝雷射光P當中的S部分之直線偏振 光的光束P’(s)於偏振光分束器13〇的反射面反射且光轴方 向轉變90度入射至第1片1/4波長板131。入射的光束p，⑻因 10第1片1/4波長板131而變成圓偏振光並入射至第1鏡132。然 後’藉由第1鏡132反射後再度入射至第1片1/4波長板131。 此時，圓偏振光利用第1片1/4波長板131來使原本的S部分 之偏振光旋轉90度變成P部分之直線偏振光。又，光束p， 的光軸在變更些許角度的狀態下反射。 15 由於再度回到偏振光分束器130之光變成P部分之光， 因此通過偏振光分束器130入射至第2片1/4波長板133。然 後，入射的光束P’(p)因第2片1/4波長板133變成圓偏振光且 入射至第2鏡134，並且於光軸變更些許角度的狀態下反 射。反射後又再度因第2片1/4波長板133使圓偏振光從原本 2〇的P部分旋轉90度變成S部分的直線偏振光並入射至偏振光 分束器130。

由於入射至偏振光分束器130之光束p，⑻為S部分因此 藉由偏振光分束器130的反射面反射後，光軸方向轉變90度 入射至聚光透鏡106。即，原本通過偏振光分束器130之P 46 1250910 部分的光束P’與因左右鏡132、134而2次反射之S部分的光 束之2光束入射至聚光透鏡106。 又，可藉由調整左右鏡132、134傾斜角度來任意調整 相對於P部分的光束之S部分的光束之角度。藉由該2個不同 5 角度之光束可使2個點S於晶片102内部聚光。 如此地，可不用特別的光學系統而藉由搭配使用偏振 光分束器130、兩片1/4波長板131、133及兩面鏡132、134 來使脈衝雷射光P輕易地分支成帶有2個任意角度之光束 P，。 10 又，於本實施型態中，亦可於偏振光分束器130與聚光 透鏡106之間配置1/4波長板。藉此可使2光束P’以圓偏振光 狀態入射至聚光透鏡106，且可使各點S之偏光部分均一。 因此，可藉由偏光部分不同來盡力消除對於加工性的影響。 又，該方法的鏡132、134之傾斜角度係在平行於紙面 15 之面傾斜，但亦可在垂直於紙面之面内傾斜。因此，可使 通過偏振光分束器130之P部分的偏振光光束在XY方向上 傾斜，且點S的分支不只圖示般地在平行於紙面之方向上， 亦在垂直或其組合之方向上。 接下來，參照第30圖來說明本發明雷射加工裝置之第8 20 實施型態。又，關於該第8實施型態當中與第1實施型態中 的構成要素之相同部分係附上相同元件符號且省略其說 明。 第8實施型態與第1實施型態之不同點，為第3實施型態 係藉由繞射光栅105使脈衝雷射光？分支成不同角度的複數 47 1250910 光束，而第8實施型態制用作為雷射分支元件之具有雙折 射性的水晶等之雙折射性結晶體14()(平行移動分支元件、 雙折射光學元件）來使麟雷射光"目對於光軸平行移動地 分支成2(複數)光束p，。 即，如第30圖所示，於雷射振動裝置lu與聚光透鏡1〇6 之間配置有雙折射性結晶體14〇。該雙折射性結晶體14〇即 會聚光學线⑷，且配置於第丨凸透鏡142與第2凸透鏡143

之間藉此脈衝雷射光P以非平行光束狀態入射至雙折射性 結晶體140。 1〇 根據此種構造之雷射加工裝置來說明脈衝雷射光p分 支成2光束P’之情形。首先，雷射振動裝置111所射出的脈 衝雷射光P藉由第1凸透鏡142變成會聚光，且以非平行光束 狀態入射至雙折射性結晶體14〇。入射至雙折射性結晶體 140之脈衝雷射光p按照偏光方向折射並分支成光軸平行移 15動之2光束P’。然後，該各光束P，因第2凸透鏡143再度以平 行光束狀態入射至聚光透鏡106。藉此可使複數點s於晶片 102内部聚光。 又’本實施型態雖採用作為雷射分支元件之雙折射性 結晶體140，但亦可採用稜鏡。 20 於此，如利用厚度10mm的方解石作為雙折射性結晶體 140之情形，可在光軸平行移動約lmm的狀態下分支成2光 束。此時，進行結合倍率l〇〇x (1〇〇倍）的聚光光學系統（由 聚光透鏡106與凸透鏡143所構成)之縮小投影時，變成間隔 10// m之點S。 48 d 1250910 又，於本實施型態雖構成為雙折射性結晶體14〇配置於 像側之聚光位置上，但如第Μ圖所示，亦可配置於錯開聚 光位置之位置上。 再者，如第32圖所示，亦可串聯連接雙折射性結晶體 5 I40來使脈衝雷射光Ρ 2°分支成複數光束Ρ，。即，配置中間 隔有有1/4波長板144之厚度不同的雙折射性結晶體14〇。藉 此，首先，可藉由最先的雙折射性結晶體14〇來使脈衝雷射 光ρ分支成s部分之直線偏振光的光束ρ，⑻與ρ成分之直線 偏振光的光束ρ，(Ρ)。之後，可藉由1/4波長板144變成圓偏 1〇振光，並藉由下一個雙折射性結晶體140使其分別分支成S 部分及Ρ部分之直線偏振光的光束p，(p)(s)。 如此地，可藉由串聯連接雙折射性結晶體140來使脈衝 雷射光P輕易地分支成期望的光束數量。 又，上述各實施型態雖以點s分離成複數點為例示，如 15第33圖所示，亦可於完全相同的構造下藉由縮小點S的分支 量來互相接近之複數點SKi處加工。 1個點S只能進行各同向性加工，而利用接近的複數點$ 時可藉由錯開點S之方向或錯開量來使加工點帶有各向異 性。該各向異性可使晶片102内所形成的彎曲或裂縫帶有預 20期的方向性，且使互相鄰接之加工點的連結良好，其結果 為具有可輕易分開（切斷）晶片1〇2之效果。 又，於上述各實施型態中，點S雖於晶片102内部聚光， 但亦可構成為於晶片1〇2的表面i〇2a聚光。只要按照晶片 102的厚度適當選擇即可。 49 1250910 又，藉由載物台103往XY方向移動可使複數點s相對於 曰曰片102相對移動，又，亦可構成為照射單元1〇4、繞射光 柵105等雷射分支元件及聚光透鏡往乂¥方向移動來使複數 點S相對於晶片ι〇2相對移動。 再者，藉由旋轉繞射光柵105可旋轉複數點s，又亦可 構成為可旋轉之載物台103。 本發明又更包含下述者。 〔付記項1〕 本發明之雷射加工裝置，其中前述雷射分支元件可於 别述脈衝雷射光朝水平方向分支成複數光束後，使複數光 束之焦點位置分別相對於光軸方向錯開。而前述聚光光學 系統可使前述複數光束於前述被加工對象物的表面或内部 聚光成沿著水平方向或者與水平方向直交的方向排列之複 數點。 於該雷射加工裝置中，由於複數點聚光成沿著被加工 對象物的水平方向及深度方向（厚度方向）排列，因此即使是 具有厚度之被加工對象物亦可輕易地切斷。 以上說明本發明之最佳實施型態，但本發明並不限定 於上述之實施型態。在不脫離本發明的要旨之下可附加、 省略、替換其構造及其他變更。本發明並不因前述說明而 被限定，僅根據所添附的權利範圍而限定。 產業上之可利用性 本發明之雷射加工裝置包含有：玎放置被加工對象物 之載物台，可朝向前述被加工對象物的表面射出雷射光之 50 1250910 5射單71;可使前料射光分支成複數光束，並且可於前 =破=工對象物的表面或内部聚光成複數點之光學系統； i使則述稷數點相對於前述被加王對象物朝水平方向相對 移動之移動單元。 ,根據本發明之雷射加工裝置，可增加銳度且提高切斷 14、>亚且可輕易地切斷具有厚度之試料。又，不用改變雷 、光之反覆頻率及裂縫間的最大加工間隔即可進行高速雷 鲁射加工並且提高處理量。 【圖式簡單說明】 1〇 第1圖係顯示本發明雷射加卫裝置之第1實施型態之構 造圖。 第2A圖係顯示使脈衝雷射光分支成複數光束之物透鏡 之構k圖’且雙折射素材透鏡之結晶軸係配置成與光軸直 交。 15 f2B®軸科_雷射光分支《減束之物透鏡 修 之構1^圖’且雙折射素材透鏡之結晶軸係配置成與光軸平 行。 第3圖係"、、員示2點於晶片内部沿厚度方向排列之聚光狀 悲圖。 2〇 帛从圖係顯示聚光光學系統之構造圖，且雙折射素材 透鏡之結晶軸係配置成與光軸直交。 第4B圖係顯示聚光光學系統之構造圖，且雙折射素材 透鏡之結晶軸係配置成與光軸平行。 第5A®|_示聚光光學系統之構造圖。 51 1250910 第5B圖係顯示第5A圖所示的箭頭方向A-A之截面視 圖。 第5C圖係顯示第5A圖所示的箭頭方向B-B之截面視 圖。 5 第6圖係顯示利用第5A圖所示之聚光光學系統來使4點 於晶片内部聚光成沿厚度方向排列之狀態圖。 第7圖係顯示聚光光學系統之構造圖。 第8A圖係顯示第7圖所示的箭頭方向C-C之截面視圖。 第8B圖係顯示第7圖所示的箭頭方向D-D之截面視圖。 10 第9A圖係顯示聚光光學系統之構造圖，且雙折射板之 結晶軸係配置成相對於光軸傾斜45度。 第9B圖係顯示聚光光學系統之構造圖，且雙折射板之 結晶軸係配置成相對於光軸傾斜60度。 第10圖係顯示利用第9A圖所示之聚光光學系統來使2 15 點於晶片内部聚光成沿厚度方向排列之狀態圖。 第11圖係顯示聚光光學系統之構造圖。 第12A圖係顯示第11圖所示的箭頭方向E-E之截面視 圖。 第12B圖係顯示第11圖所示的箭頭方向F-F之截面視 20 圖。 第13A圖係顯示聚光光學系統之構造圖，且雙折射板之 結晶軸係配置成與光軸直交。 第13B圖係顯示聚光光學系統之構造圖，且雙折射板之 結晶軸係配置成相對於光軸傾斜45度。 52 1250910 第14A圖係顯示第13A圖所示的箭頭方向G-G之截面視 圖。 第14B圖係顯示第13B圖所示的箭頭方向H-H之截面視 圖。 5 第15圖係顯示利用第13A圖及第13B圖所示之聚光光 學系統來使4點於晶片内部聚光之狀態圖。 第16圖顯示聚光光學系統之構造圖。 第17圖係顯示本發明雷射加工裝置之第2實施型態之 構造圖。 10 第18圖係顯示雷射加工裝置之構造圖。 第19圖係顯示本發明雷射加工裝置之第3實施型態之 構造圖。 第20圖係顯示藉由繞射光柵使脈衝雷射光分支成複數 光束，並且藉由聚光透鏡使點聚光於晶片内部之狀態圖。 15 第21A圖係顯示複數點沿晶片的X方向排列地配置繞 射光柵之狀態圖。 第21B圖係顯示從第21A圖所示之狀態，到藉由旋轉機 構使繞射光栅圍繞Z旋轉軸旋轉90度後複數點沿Y方向排 列之狀態圖。 20 第22圖係顯示沿複數點的分支方向進行掃描之狀態 圖。 第23圖係顯示掃描晶片表面的X方向之執跡的晶片上 面圖。 第24圖係顯示與複數點的分支方向直交之方向的掃描 (S) 53 1250910 進行之狀態圖。 第25圖係顯示本發明雷射加工裝置之第4實施型態 圖，且顯示繞射光栅之分支面隔著中繼透鏡配置在與聚光 透鏡的瞳孔位置共輛之位置上的狀態、。 第26圖係顯示本發明雷射加工裝置之第5實施型態 圖，且顯示藉由分光稜鏡使脈衝雷射光分支成複數光束之 狀態。

10 15

第27圖係分光稜鏡之具體設計圖。 第2 8圖係顯示本發明雷射加工裝置之第6實施型態 圖，且齡藉㈣舰_料光分支成龍光束之狀態。 第29圖係顯不本發明雷射加工裝置之第7實施型態 圖’且顯稀由偏振光分束料脈衝雷射光分支成複數光 束之狀態。 第3〇圖係顯示本發明雷射加工裝置之第8實施型態 圖，且顯示藉由雙折射θ /Γ身T f生〜日日體使脈衝雷射光分支成複數 光束之狀態。 第圖係,、、、員示雙折射性結晶體配置成從聚光位置移 之狀態圖。 第32圖係顯示雙騎性結晶體之帛聯連接狀態圖。 〜第33圖係顯示在複數點接近之狀態下聚光於ι處之狀 第34圖係顯示習知的雷射加工圖，且顯示藉由雙隹點 之狀 ^鏡使2點於半導體基板内部聚光成沿厚度方向排列 怒圖。 54 1250910 第35圖係顯示習知的雷射加工裝置之構造圖。 第36圖係顯示晶片表面的X方向之掃描執跡圖。 第37圖係顯示晶片進行雷射加工之狀態圖。

【主要元件符號說明】 1.. .雷射加工裝置 2…晶片 2a...晶片的表面 2b...晶片的裏面 3.. .載物台 3a...放置面 4.··照射單元 P...脈衝雷射光 P’...光束 L...半導體雷射光 S···點 5.. .雙折射素材透鏡 6.. .物透鏡 6a···透鏡 7.. .移動單元 XY方向...水平方向 Z方向...垂直方向 8.. .觀察光學系統 10.. .載物台控制器 11.. .雷射振動裝置 12.. .雷射振動控制部 13.. .系統控制部 15.. .光源 16…第1透鏡 17.. .偏振光分束器 18、62... 1/4波長板 19.. .二向色反射鏡 20.. .光電二極管 21…第2透鏡 27a...雙折射板 23、26、27、60、6卜 63、64、 65、66...雙折射板 25、28...凹透鏡 30.. .第1透鏡群 31.. .偏振光分束器 32.. .第1凹面鏡 33.. .第2凹面鏡 34···第1片1/4波長板 35…第2片1/4波長板 36…第3片1/4波長板 55 1250910

37…第2透鏡群 38.. .第1光學系統 39.. .第2光學系統 40.. .雷射加工裝置 41…第1雷射振動裝置 42.. .第2雷射振動裝置 43…半鏡 44.. .色像差發生透鏡 45.. .物透鏡 46.. .聚光光學系統 47.. .可調雷射振動裝置 50.. .雙焦點透鏡 51.. .半導體基板 101.. .雷射加工裝置 102.. .晶片 102a...晶片的表面 103.. .載物台 103a...放置面 1〇4…照射單元 105.. .繞射光桃 105a...分支面 106.. .聚光透鏡 107.. .移動單元 110.. .載物台控制器 111.. .雷射振動裝置 112.. .雷射振動控制部 113.. .系統控制部 114.. .旋轉機構 120…第1中繼透鏡 121.. .第2中繼透鏡 125.. .分光稜鏡 125a...定位面 125b...第1水晶 125c...第2水晶 127.. .稜鏡 128…半鏡 129…鏡 130.. .偏振光分束器 131…第1片1/4波長板 132…第1鏡 133.. .第2片1/4波長板 134…第2鏡 140…雙折射性結晶體 141.. .會聚光學系統 142··.第1凸透鏡 143.. .第2凸透鏡 144.. . 1/4波長板 150.. .雷射加工裝置 56 1250910 151.. .晶片 152.. .載物台 153.. .載物台控制器 154.. .雷射振動裝置 155.. .聚光光學系統 156.. .雷射振動控制部 157.. .系統控制部

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Claims (1)

1250910 、申請專利範圍： 一種雷射加工裝置，包含有： 載物台，係可載置被加工對象物者； 射光者； 照射單元，係可朝前述被加工對象物之表面射出雷 ^學系統，係可使前述雷射光分支成複數之光束並 且於前述被加卫對象物的表面或内部聚光成複數點 者；及 移動單元’係可使前述複數點相對於前述被加工對 1〇 象物往水平方向相對移動者。 2·如申請專利範圍第丨項之雷射加1置，其_前述光學 系統可使前述雷射光分支成複數之光束，並且為—聚光 光2系統，且姆光光學线具討使前述複數點沿著 15 ^述被加謂象物表面直交的方向排列並聚光之雙 折射性的光軸方向分支元件。 3.如申請專利範圍第2項之雷射加工裝置，其中前述聚光 光學系統具有雙折射性的水平方向分支元件，且該雙折 射性的水平方向分支元件可使鄰接之前述複數點的相 對水平方向位置錯開。 4·如申請專利範圍第2項之雷射加工裝置，更具有可觀察 前述被加工對象物的表面之觀察光學系統，且前述移動 單元可使前述複數點相對於前述被加工對象物朝與前 述表面直交的方向相對移動，並於移動時根據前述觀察 光學糸統所觀察的資料來自動調整前述被加工對象物 58 1250910 表面之對焦。 5. 如申請專利範圍第1項之雷射加工裝置，其中前述雷射 光為脈衝雷射光，且前述光學系統具有可使前述雷射光 分支成複數光束之雷射分支元件，及可使前述複數光束 5 聚光成於前述被加工對象物表面或内部沿水平方向排 列的複數點之聚光光學系統。 6. 如申請專利範圍第5項之雷射加工裝置，其中前述雷射 分支元件可使前述雷射光於平面上分支擴散，且前述聚 光光學系統可使前述複數點聚光成朝水平方向排列成 10 直線狀。 7. 如申請專利範圍第5項之雷射加工裝置，其中前述雷射 分支元件可使前述雷射光於互相直交的平面上分支擴 散，且前述聚光光學系統可使前述複數點聚光成相對於 水平面排列成2次元狀。 15 8.如申請專利範圍第5項之雷射加工裝置，更具有可使前 述複數點圍繞與前述被加工對象物表面直交的旋轉軸 旋轉之旋轉單元。 9. 如申請專利範圍第5項之雷射加工裝置，其中前述雷射 光係以平行光束狀態入射至前述雷射分支元件，且前述 20 雷射分支元件係使前述雷射光分支成不同角度的複數 光束而作為前述複數光束之角度分支元件。 10. 如申請專利範圍第5項之雷射加工裝置，其中前述角度 分支元件係繞射光栅，且其分支面配置於前述聚光光學 系統之瞳孔位置或與瞳孔位置在光學上共軛之位置上。 (S 59 1250910 11. 如申請專利範圍第5項之雷射加工裝置，其中前述角度 分支元件係分光稜鏡，且其定位面配置於前述聚光光學 系統之瞳孔位置或與瞳孔位置在光學上共軛之位置上。 12. 如申請專利範圍第5項之雷射加工裝置，其中前述角度 5 分支元件係由稜鏡所構成者。 13. 如申請專利範圍第5項之雷射加工裝置，其中前述雷射 光係以非平行光束狀態入射至前述雷射分支元件，且前 述雷射分支元件係使前述雷射光複數地分支並相對於 光軸平行移動而作為前述複數光束之平行移動分支元 10 件。 14. 如申請專利範圍第13項之雷射加工裝置，其中前述平行 移動分支元件係具有雙折射性之雙折射光學元件。 15. 如申請專利範圍第13項之雷射加工裝置，其中前述平行 移動分支元件係由稜鏡所構成者。 15 (S)

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