TWI413173B - Laser processing device - Google Patents
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Description
本發明係關於對由吸盤台所保持的板狀被加工物,沿既定加工預定線施行雷射加工的雷射加工裝置。
在半導體裝置製造程序中,利用在略圓板形狀半導體晶圓表面上格子狀排列通稱切割道的切割預定線,區隔為複數區域,並在該所區隔的區域中形成IC、LSI等電路。然後,將半導體晶圓沿切割預定線切斷,而將電路所形成區域切割便製得各個半導體晶片。此外,在藍寶石基板表面上積層著氮化鎵系化合物半導體等的光元件晶圓,亦是藉由沿切割預定線切斷而切割為各個發光二極體、雷射二極體等光元件,廣泛利用於電氣機器中。
近年,將半導體晶圓等板狀被加工物切割的方法,有嘗試對該被加工物使用具有穿透性脈衝雷射光線,在待切割區域內部對準聚光點並施行脈衝雷射光線照射的雷射加工方法。使用該雷射加工方法的切割方法係從被加工物其中一面側,在內部對準聚光點並對被加工物照射具有穿透性波長(例如1064nm)的脈衝雷射光線,便在被加工物內部沿切割預定線連續形成改質層,藉由該改質層的形成,利用沿強度已降低的切割預定線施加外力,便將被加工物切割。(例如參照專利文獻1)
[專利文獻1]日本專利第3408805號公報
然而,半導體晶圓等板狀被加工物係具有膨脹性,若厚度出現偏差,則當施行雷射光線照射時,因折射率的關係,便無法形成既定深度的均勻改質層。所以,為能在半導體晶圓等的內部既定深度形成均勻改質層,便必需檢測雷射光線照射區域的凹凸,並使雷射光線照射手段依循該凹凸施行加工。
為解決上述問題,便有提案具備有:雷射光線照射手段、聚光點位置調整手段、高度位置檢測手段、及控制手段的雷射加工裝置。該雷射光線照射手段係具備有對由吸盤台所保持的被加工物施行雷射光線照射,而產生聚光點的聚光器。該聚光點位置調整手段係將由上述聚光器所生成的聚光點,朝被加工物保持面的垂直方向移動。該高度位置檢測手段係檢測剛要對由吸盤台所保持的被加工物施行雷射光線照射前的高度位置。該控制手段係根據由上述高度位置檢測手段所檢測到的高度位置信號,對聚光點位置調整手段進行控制。(例如參照專利文獻2)
[專利文獻2]日本專利特開平2005-297012號公報
然而,上述專利文獻2所揭示的雷射加工裝置,即使利用高度位置檢測手段,檢測剛要施行雷射光線照射前的高度位置,仍將產生些微的時間偏移,且因為高度位置檢測手段的光學系統與雷射光線照射手段的光學系統不同,因而頗難追蹤由高度位置檢測手段所檢測到的高度位置,而正確地調整由雷射光線照射手段所照射出的雷射光線聚光點位置。
本發明係有鑑於上述事實而完成,主要的技術課題在於提供即使板狀被加工物的厚度出現偏差,仍可對被加工物所需位置正確地施行加工的雷射加工裝置。
為解決上述主要技術問題,根據本發明所提供的雷射加工裝置,係具備有:吸盤台(其係具備有保持著被加工物的被加工物保持面)、雷射光線照射手段(其係從由上述吸盤台所保持的被加工物上面側,施行雷射光線照射)、以及加工饋進手段(其係使上述吸盤台與上述雷射光線照射手段朝加工饋進方向進行相對移動),而上述雷射光線照射手段係具備有:將加工用雷射光線進行振盪的加工用雷射光線振盪手段;以及將利用上述加工用雷射光線振盪手段而振盪的加工用雷射光線,進行聚光的聚光器;特徵為具備有:配設於上述加工用雷射光線振盪手段與上述聚光器之間,並使利用上述聚光器而聚光的加工用雷射光線之聚光點位置,產生變位的聚光點位置調整手段;對由上述吸盤台所保持被加工物的上面高度位置,進行檢測的高度位置檢測手段;以及根據來自上述高度位置檢測手段的檢測信號,對上述聚光點位置調整手段進行控制的控制手段;上述高度位置檢測手段係具備有:檢查用雷射光線振盪手段、分色半反射鏡(dichroic half mirror)、第1分光器、帶通濾波器、第2分光器、第1受光元件、第2受光元件、以及受光區域限制手段;而,上述檢查用雷射光線振盪手段係將具有與經上述加工用雷射光線振盪手段,所振盪的加工用雷射光線波長為不同波長的檢查用雷射光線,進行振盪的檢查用雷射光線振盪手段;上述分色半反射鏡係配設於上述加工用雷射光線振盪手段與上述聚光點位置調整手段之間,並通過由上述加工用雷射光線振盪手段所振盪波長的加工用雷射光線,將由上述檢查用雷射光線振盪手段所振盪波長的檢查用雷射光線,朝上述聚光點位置調整手段偏向;上述第1分光器係配設於上述分色半反射鏡與上述檢查用雷射光線振盪手段之間,通過由上述檢查用雷射光線振盪手段所振盪的檢查用雷射光線,使利用上述分色半反射鏡而偏向的反射光進行偏向;上述帶通濾波器係在經上述第1分光器而偏向的反射光中,僅使檢查用雷射光線的波長所對應的反射光通過;上述第2分光器係將通過上述帶通濾波器的反射光分光於第1路徑與第2路徑;上述第1受光元件係接受經上述第2分光器被分光於上述第1路徑的反射光;上述第2受光元件係接受經上述第2分光器被分光於上述第2路徑的反射光;上述受光區域限制手段係配設於上述第2路徑,並限制上述第2受光元件所受光的反射光受光區域;上述控制手段係求取上述第1受光元件的受光光量、
與上述第2受光元件的受光光量比,並依上述光量的比為既定值的方式,運算對上述聚光點位置調整手段進行控制的控制數據,並具備有將上述控制數據儲存的記憶體;且根據上述記憶體中所儲存的控制數據,對上述聚光點位置調整手段進行控制。
上述第1路徑中配設有聚光透鏡,該聚光透鏡係用以將被分光於第1路徑的反射光進行100%聚光而使上述第1受光元件受光,上述受光區域限制手段係由柱面透鏡和一維遮罩所構成,該柱面透鏡係用以將被分光於上述第2路徑的反射光進行一維聚光的柱面透鏡;該一維遮罩係用以將藉由上述柱面透鏡被進行一維聚光的反射光限制在單位長度。
在上述第1路徑配設有聚光透鏡,該聚光透鏡係用以將被分光於第1路徑的反射光進行100%聚光而使上述第1受光元件受光,上述受光區域限制手段係由二維遮罩所構成,該二維遮罩係用以將被分光於上述第2路徑的反射光限制在單位面積。
再者,上述光程長轉移手段最好係由第1掃描振鏡與第2掃描振鏡構成,上述第1掃描振鏡與第2掃描振鏡係由:相對向於反射面且相互平行配設的第1鏡與第2鏡,以及對上述第1鏡與上述第2鏡的設置角度進行調整的角度調整致動器所構成。
再者,上述檢查用雷射光線的聚光點位置最好係定位於由上述吸盤台所保持的被加工物內部。
根據本發明的雷射加工裝置,因為經由對加工用脈衝雷射光線聚光點進行調整的聚光點位置調整手段,將檢查用雷射光線照射被加工物,並根據該反射光檢測被加工物的高度位置,且根據該檢測值對聚光點位置調整手段進行控制,因而將可在不致發生時間差的情況下,對應被加工物的膨脹,調整著加工用脈衝雷射光線的聚光點位置。此外,依照本發明的雷射加工裝置,因為控制手段係求取第1受光元件的受光光量、與第2受光元件的受光光量比,並具備有儲存著控制數據(其係依光量比為既定值的方式,控制著聚光點位置調整手段)的記憶體,並根據記憶體中所儲存的控制數據,對聚光點位置調整手段進行控制,因此便可依相同條件高精度地形成複數改質層。
以下,針對依照本發明所構成的雷射加工裝置較佳實施形態,參照所附圖式進行更詳細說明。
第1圖所示係依照本發明所構成雷射加工裝置的立體示意圖。第1圖所示雷射加工裝置1係具備有:靜止基台2、吸盤台機構3、雷射光線照射單元支撐機構4、及雷射光線照射單元5。該吸盤台機構3係在上述靜止基台2上配設成能朝箭頭X所示加工饋進方向移動,且保持著被加工物。該雷射光線照射單元支撐機構4係在靜止基台2配設成能朝上述箭頭X所示方向的直角箭頭Y所示的切割饋進方向移動。該雷射光線照射單元5係在上述雷射光線單元支撐機構4上配設成能朝箭頭Z所示方向移動。
上述吸盤台機構3係具備有:一對導軌31、31、第1滑動塊32、第2滑動塊33、支撐平台35、及吸盤台36。該一對導軌31、31係在靜止基台2上沿箭頭X所示加工饋進方向平行配設。該第1滑動塊32係在上述導軌31、31上配設成能朝箭頭X所示加工饋進方向移動。該第2滑動塊33係在上述第1滑動塊32上配設成能朝箭頭Y所示切割饋進方向移動。該支撐平台35係在上述第2滑動塊33上由圓筒構件34支撐。該36係屬於被加工物保持手段。該吸盤台36係具備有由多孔性材料形成的吸附夾盤361,在吸附夾盤361上面的保持面上,利用未圖示吸引手段保持著被加工物之例如圓盤狀半導體晶圓。依此構成的吸盤台36,將利用在圓筒構件34內所配設未圖示脈衝馬達進行旋轉。另外,在吸盤台36中配設有為將後述環狀框架固定的緊固夾362。
上述第1滑動塊32係在下面設置嵌合於上述一對導軌31、31中的一對被導溝321、321,並在上面設置沿箭頭Y所示切割饋進方向平行形成的一對導軌322、322。依此構成的第1滑動塊32,藉由被導溝321、321嵌合於一對導軌31、31中,便構成沿一對導軌31、31朝箭頭X所示加工饋進方向進行移動。圖示實施形態的吸盤台機構3,係具備有使第1滑動塊32沿一對導軌31、31朝箭頭X所示加工饋進方向移動的加工饋進手段37。加工饋進手段37係包括有:在上述一對導軌31與31間平行配設的公螺桿371,以及將上述公螺桿371旋轉驅動的脈衝馬達372等驅動源。公螺桿371係一端由上述靜止基台2上所固定的軸承座373旋轉自如地支撐著,而另一端則傳動連結於上述脈衝馬達372的輸出軸。另外,公螺桿371係螺合於貫通母螺絲孔中,該貫通母螺絲孔係形成於在突出於第1滑動塊32中央部下面設置的未圖示母螺絲塊中。所以,藉由利用脈衝馬達372將公螺桿371進行正轉及倒轉驅動,便使第1滑動塊32沿導軌31、31朝箭頭X所示加工饋進方向移動。
圖示實施形態的雷射加工裝置1係具備有檢測上述吸盤台36加工饋進量的加工饋進量檢測手段374。加工饋進量檢測手段374係由直線刻度374a及讀取頭374b構成。該直線刻度374a係沿導軌31配設。該讀取頭374b係與在第1滑動塊32中所配設的第1滑動塊32,一起沿直線刻度374a移動。該饋進量檢測手段374的讀取頭374b,在圖示實施形態中,係每隔1μm便將1脈衝的脈衝信號傳送給後述控制手段。然後,後述控制手段便利用計數所輸入的脈衝信號,而檢測吸盤台36的加工饋進量。另外,當上述加工饋進手段37的驅動源係使用脈衝馬達372的情況時,藉由對脈衝馬達372輸出驅動信號的後述控制手段之驅動脈衝,亦可檢測吸盤台36的加工饋進量。此外,當上述加工饋進手段37的驅動源係使用伺服馬達的情況,將檢測伺服馬達旋轉數的旋轉編碼器所輸出之脈衝信號,傳送給後述控制手段,並計數控制手段所輸入的脈衝信號,亦可檢測吸盤台36的加工饋進量。
上述第2滑動塊33係下面設有嵌合於在上述第1滑動塊32上面所設置一對導軌322、322的一對被導溝331、331,藉由將該被導溝331、331嵌合於一對導軌322、322中,便可朝箭頭Y所示切割饋進方向移動。圖示實施形態的吸盤台機構3,係具備有使第2滑動塊33沿在第1滑動塊32上所設置的一對導軌322、322,朝箭頭Y所示切割饋進方向移動的第1切割饋進手段38。第1切割饋進手段38係包括有:在上述一對導軌322與322間平行配設的公螺桿381,以及將上述公螺桿381旋轉驅動的脈衝馬達382等驅動源。公螺桿381係一端由在上述第1滑動塊32上面固定的軸承座383旋轉自如地支撐,而另一他端則傳動連結於上述脈衝馬達382的輸出軸。另外,公螺桿381係螺合於貫通母螺絲孔中,該該貫通母螺絲孔係形成於在突出於第2滑動塊33中央部下面設置的未圖示母螺絲塊中。所以,藉由利用脈衝馬達382將公螺桿381進行正轉及倒轉驅動,便使第2滑動塊33沿導軌322、322朝箭頭Y所示切割饋進方向移動。
圖示實施形態的雷射加工裝置1,係具備有供檢測上述第2滑動塊33切割加工饋進量的切割饋進量檢測手段384。切割饋進量檢測手段384係由直線刻度384a與讀取頭384b構成。該直線刻度384a係沿導軌322配設。該讀取頭384b係與第2滑動塊33中所配設第2滑動塊33,一起沿直線刻度384a移動。該切割饋進量檢測手段384的讀取頭384b,在圖示實施形態中,係每隔1μm便將1脈衝的脈衝信號傳送給後述控制手段。然後,後述控制手段便利用計數所輸入的脈衝信號,而檢測吸盤台36的切割饋進量。另外,當上述第1切割饋進手段38的驅動源係使用脈衝馬達382的情況,藉由計數對脈衝馬達382輸出驅動信號的後述控制手段之驅動脈衝,亦可檢測吸盤台36的切割饋進量。此外,當上述加工饋進手段37的驅動源係使用伺服馬達的情況,將檢測伺服馬達旋轉數的旋轉編碼器所輸出之脈衝信號,傳送給後述控制手段,並計數控制手段所輸入的脈衝信號,亦可檢測吸盤台36的加工饋進量。
上述雷射光線照射單元支撐機構4係具備有:在靜止基台2上沿箭頭Y所示切割饋進方向平行配設的一對導軌41、41,以及在上述導軌41、41上可朝箭頭Y所示方向移動配設的可動支撐基台42。該可動支撐基台42係由在導軌41、41上可移動配設的移動支撐部421,以及在上述移動支撐部421上所安裝的裝設部422構成。裝設部422係一側面平行設置朝箭頭Z所示方向延伸的一對導軌423、423。圖示實施形態的雷射光線照射單元支撐機構4,係具備有使可動支撐基台42沿一對導軌41、41,朝箭頭Y所示切割饋進方向移動的第2切割饋進手段43。第2切割饋進手段43係包括有在上述一對導軌41、41間平行配設的公螺桿431,以及將上述公螺桿431旋轉驅動的脈衝馬達432等驅動源。公螺桿431係一端由在上述靜止基台2上固定的未圖示軸承座旋轉自如地支撐,而另一端則傳動連結於上述脈衝馬達432的輸出軸。另外,公螺桿431係螺合於母螺絲孔中。該母螺絲孔係形成於突出於構成可動支撐基台42的移動支撐部421中央部下面所設置的未圖示母螺絲塊中。所以,藉由利用脈衝馬達432將公螺桿431進行正轉及倒轉驅動,便便可動支撐基台42沿導軌41、41朝箭頭Y所示切割饋進方向移動。
圖示實施形態的雷射光線照射單元5,係具備有:單元支撐架51、與在上述單元支撐架51上所安裝的雷射光線照射手段52。單元支撐架51係設有可滑動地嵌合於一對導軌423、423(其係設置於上述裝設部422上)的一對被導溝511、511,藉由將該被導溝511、511嵌合於上述導軌423、423中,便可朝箭頭Z所示方向移動地支撐。
圖示雷射光線照射手段52係包括有實質水平配置的圓筒形狀套管521。在套管521內如第2圖所示,配設著:加工用脈衝雷射光線振盪手段6、以及將該加工用脈衝雷射光線振盪手段6所振盪的加工用脈衝雷射光線進行傳送的光學傳送手段7,在套管521前端裝設聚光器8。該聚光器8係具備有將利用光學傳送手段7所傳送的雷射光線進行聚光的聚光透鏡81(參照第1圖)。加工用脈衝雷射光線振盪手段6係將對被加工物的晶圓具有穿透性波長之加工用脈衝雷射光線LB1進行振盪。該加工用脈衝雷射光線振盪手段6係當晶圓屬於含有矽基板、碳化矽基板、鉭酸鋰基板、玻璃基板或石英基板的晶圓時,便可使用將例如波長1064nm之加工用脈衝雷射光線LB1,進行振盪的YVO4脈衝雷射振盪器或YAG脈衝雷射振盪器。
光學傳送手段7係具備有聚光點位置調整手段71與方向轉換鏡72。該聚光點位置調整手段71係使從加工用脈衝雷射光線振盪手段6所振盪的加工用脈衝雷射光線LB1,經聚光透鏡81進行聚光的聚光點位置產生變位。該方向轉換鏡72係將經由上述聚光點位置調整手段71傳送的加工用脈衝雷射光線LB1,朝第2圖中的下方轉換90度。聚光點位置調整手段71係由第1凸透鏡711、第2凸透鏡712、第1掃描振鏡713、及第2掃描振鏡714構成。該第1凸透鏡711與第2凸透鏡712係相隔間隔配設。該第1掃描振鏡713係配設於上述第1凸透鏡711與第2凸透鏡712之間,並將穿透過第1凸透鏡711的雷射光線反射偏向。該第2掃描振鏡714係將利用上述第1掃描振鏡713反射偏向的雷射光線進行反射偏向。
第1掃描振鏡713係如第3圖所示,由一對第1鏡713a與第2鏡713b、及角度調整致動器713c構成。該一對第1鏡713a與第2鏡713b係相隔既定間隔且將反射面平行相對向配設。該角度調整致動器713c係調整上述第1鏡713a與第2鏡713b的設置角度。依此構成的第1掃描振鏡713,如第2圖所示,第1鏡713a係將穿透過第1透鏡711的雷射光線朝第2鏡713b反射偏向,而第2鏡713b則將經第1鏡713a反射偏向的雷射光線朝第2掃描振鏡714反射偏向。角度調整致動器713c係轉動軸713d傳動連結於一對第1鏡713a與第2鏡713b的連結部。該角度調整致動器713c係利用後述控制手段進行控制,將變更一對第1鏡713a與第2鏡713b的設置角度。
第2掃描振鏡714係相對向於上述第1掃描振鏡713配設,由:一對第1鏡714a與第2鏡714b、及角度調整致動器714c構成。該一對第1鏡714a與第2鏡714b係相隔既定間隔且互平行相對向於反射面配設。該角度調整致動器714c係調整上述第1鏡714a與第2鏡714b的設置角度。依此構成的第2掃描振鏡714係如第2圖所示,第2鏡714b係將經上述第1掃描振鏡713的第2鏡713b反射偏向過的雷射光線,朝第2鏡714b反射偏向,而第2鏡714b係將經第1鏡714a反射偏向過的雷射光線,朝上述方向轉換鏡72反射偏向。角度調整致動器714c係轉動軸714d傳動連結於一對第1鏡714a與第2鏡714b的連結部。該角度調整致動器714c係利用後述控制手段進行控制,將變更一對第1鏡714a與第2鏡714b的設置角度。
上述聚光點位置調整手段71係在第2圖所示狀態下,依使第1凸透鏡711的焦點(f1)、與第2凸透鏡712的焦點(f2),在第1鏡對713的第2鏡713b與第2鏡對714的第1鏡714a間之集束點D呈一致狀態而構成。在使狀態下,從第2凸透鏡712朝方向轉換鏡72所照射的脈衝雷射光線10將呈平行。然後,第1掃描振鏡713的一對第1鏡713a與第2鏡713b、及第2掃描振鏡714的一對第1鏡714a與第2鏡714b,將分別形成以點對稱位置的點Q1、靜止基台2為中心進行轉動狀態。
依此構成的聚光點位置調整手段71,將從加工用脈衝雷射光線振盪手段6所振盪的加工用脈衝雷射光線LB1,經由第1凸透鏡711、第1掃描振鏡713的第1鏡713a與第2鏡713b、第2掃描振鏡714的第1鏡714a與第2鏡714b、以及第2凸透鏡712,而導向於方向轉換鏡72。然後,藉由第1掃描振鏡713的角度調整致動器713c、與第2掃描振鏡714的角度調整致動器714c,便分別將一對第1鏡713a與第2鏡713b、及一對第1鏡714a與第2鏡714b,以點Q1、Q2為中心進行轉動,藉由變更各鏡的設置角度,便可將第1凸透鏡741的焦點(f1)與第2凸透鏡742的焦點(f2),分別在圖中朝左右方向變位。
依此構成的聚光點位置調整手段71在如第2圖所示狀態下,將如上述,第1凸透鏡711的焦點(f1)與第2凸透鏡722的焦點(f2)將在集束點D呈一致,便將從第2凸透鏡722朝方向轉換鏡72所傳送的加工用脈衝雷射光線LB1呈平行。此情況下,利用聚光透鏡81所聚光的聚光點P便為第2圖所示位置。另一方面,將第1掃描振鏡713的一對第1鏡713a與第2鏡713b、及第2掃描振鏡714的一對第1鏡714a與第2鏡714b,以點Q1、Q2為中心朝其中一邊轉動,若將第1凸透鏡711的焦點(f1)利用上述集束點D而在第2圖中朝左邊變位,並將第2凸透鏡712的焦點(f2)利用上述集束點D在第2圖中朝右邊變位,則從第2凸透鏡712朝方向轉換鏡72照射的加工用脈衝雷射光線LB1便將成為尾端變寬狀態。結果,經由方向轉換鏡72入射於上述聚光透鏡81的加工用脈衝雷射光線LB1亦將成為尾端變寬狀態,因而利用聚光透鏡81聚光的聚光點P,便將從第2圖所示狀態朝下方變位。另一方面,將第1掃描振鏡713的第1掃描振鏡713、及第2掃描振鏡714的一對第1鏡713a與第2鏡713b,以點Q1、Q2為中心而朝另一邊轉動,若將第1凸透鏡711的焦點(f1)利用上述集束點D朝第2圖中的右邊變位,並將第2凸透鏡712的焦點(f2)利用上述集束點D朝第2圖中的左邊變位,則從第2凸透鏡712朝方向轉換鏡72所照射的加工用脈衝雷射光線LB1便將成為尾端變細狀態。結果,經由方向轉換鏡72入射上述聚光透鏡81的加工用脈衝雷射光線LB1亦將成為尾端變細狀態,因而利用聚光透鏡81聚光的聚光點P,便將從第2圖所示狀態朝上方變位。
具有上述聚光透鏡81的聚光器8係裝設於上述套管521的前端部。該聚光器8係由含有聚光透鏡81的透鏡組構成,從上述加工用脈衝雷射光線振盪手段6進行振盪,並將經由聚光點位置調整手段71與方向轉換鏡72進行傳送的加工用脈衝雷射光線LB1,聚光於聚光點P處。
若參照第2圖繼續進行說明,圖示實施形態的雷射加工裝置係具備有:供檢測由吸盤台所保持被加工物上面高度位置用的高度位置檢測手段9。高度位置檢測手段9係具備有:檢查用雷射光線振盪手段90、分色半反射鏡91、及第1立方體分光器92。該檢查用雷射光線振盪手段90係將檢查用雷射光線振盪。該分色半反射鏡91係配設於上述加工用脈衝雷射光線振盪手段6與聚光點位置調整手段71之間,並將從檢查用雷射光線振盪手段90所振盪的檢查用雷射光線,朝聚光點位置調整手段71反射偏光。該第1立方體分光器92係配設於上述分色半反射鏡91與檢查用雷射光線振盪手段90之間。檢查用雷射光線振盪手段90係將與從上述加工用脈衝雷射光線振盪手段6所振盪的加工用脈衝雷射光線頻率,屬於不同頻率的雷射光線進行振盪。該檢查用雷射光線振盪手段90係可使用將例如波長632nm檢查用雷射光線LB2進行振盪的He-Ne脈衝雷射振盪器。分色半反射鏡91係將使加工用脈衝雷射光線LB1通過,但將檢查用雷射光線LB2朝聚光點位置調整手段71反射偏向。第1立方體分光器92係使檢查用脈衝雷射光線LB2通過,並將經分色半反射鏡91反射偏向的反射光進行反射偏向。
圖示實施形態的高度位置檢測手段9係具備有:帶通濾波器93、第2立方體分光器94、聚光透鏡95、及第1受光元件96。該帶通濾波器93係就利用第1立方體分光器92反射的反射光中,僅使對應於檢查用雷射光線LB2頻率的反射光通過。該第2立方體分光器94係將通過上述帶通濾波器的反射光,分光為第1路徑94a與第2路徑94b。該聚光透鏡95係將利用上述第2立方體分光器94分光於第1路徑94a的反射光施行100%聚光。該第1受光元件96係將接受經上述聚光透鏡95聚光的反射光。第1受光元件96係將對應於所受光光量的電壓信號,傳送給後述控制手段。此外,圖示實施形態的高度位置檢測手段9係具備有:第2受光元件97及受光區域限制手段98。該第2受光元件97係接受經第2立方體分光器94分光於第2路徑94b的反射光。該受光區域限制手段98係限制上述第2受光元件97接收反射光的受光區域。受光區域限制手段98在圖示實施形態中,係由柱面透鏡981與一維遮罩982構成。該柱面透鏡981係將經第2立方體分光器94分光於第2路徑94b的反射光進行一維聚光,該一維遮罩982係將經上述柱面透鏡981進行一維聚光的反射光限制在單位長度。接收通過上述一維遮罩982之反射光的第2受光元件97,係將受光光量所對應的電壓信號傳送給後述控制手段。
圖示實施形態的高度位置檢測手段9係依如上述構成,以下便就其作用進行說明。
從檢查用雷射光線振盪手段90振盪的檢查用雷射光線LB2,將通過第1立方體分光器92並到達分色半反射鏡91,再利用上述分色半反射鏡91朝聚光點位置調整手段71反射偏向。朝聚光點位置調整手段71反射偏向的檢查用雷射光線LB2,將如同上述加工用脈衝雷射光線LB1,經由聚光點位置調整手段71、方向轉換鏡72,由聚光透鏡81聚光。另外,從檢查用雷射光線振盪手段90振盪的檢查用雷射光線LB2,最好使用經聚光透鏡81聚光的聚光點,依較從上述加工用脈衝雷射光線振盪手段6振盪的加工用脈衝雷射光線LB1之聚光點P更位於第2圖中下方的方式,擴角較大的雷射光線。依此的話,所聚光的檢查用雷射光線LB2便將由吸盤台36所保持的被加工物上面反射,且反射光將如第2圖中虛線所示,經由聚光透鏡81、方向轉換鏡72、聚光點位置調整手段71、分色半反射鏡91、第1立方體分光器92,而到達帶通濾波器93。另外,上述加工用脈衝雷射光線LB1的反射光亦是將經由如同檢查用雷射光線LB2的相同路徑到達帶通濾波器93。因為帶通濾波器93係如上述,構成僅使檢查用雷射光線LB2頻率所對應的反射光通過而已,因而加工用脈衝雷射光線LB1的反射光便將被帶通濾波器93阻斷。所以,僅有檢查用雷射光線LB2的反射光將通過帶通濾波器93,並到達第2立方體分光器94。
經到達第2立方體分光器94的檢查用雷射光線LB2反射光,將被分光於第1路徑94a與第2路徑94b。被分光於第1路徑94a的反射光將經由聚光透鏡95進行100%聚光,並由第1受光元件96受光。然後,第1受光元件96便將所受光光量的對應電壓信號傳送給後述控制手段。另一方面,被分光於第2路徑94b的檢查用雷射光線LB2反射光,將利用受光區域限制手段98的柱面透鏡981而進行一維聚光,並利用一維遮罩982限制為既定單位長度,再由第2受光元件97受光。然後,第2受光元件97便將所受光光量的對應電壓信號傳送給後述控制手段。
在此,針對利用第1受光元件96與第2受光元件97,所受光的檢查用雷射光線LB2之反射光受光量進行說明。
由第1受光元件96所受光的檢查用雷射光線LB2反射光,因為將利用聚光透鏡95進行100%聚光,因而受光量將呈一定,而從第1受光元件96所輸出的電壓值(V1)將呈一定(例如10V)。另一方面,由第2受光元件97所受光的檢查用雷射光線LB2之反射光,因為經柱面透鏡981進行一維聚光後,再利用一維遮罩982限制為既定單位長度,然後再由第2受光元件97受光,因此藉由檢查用雷射光線LB2經聚光器8的聚光透鏡81所聚光的聚光點Pa,相對於被加工物的位置,便將使第2受光元件97的受光量變化。所以,從第2受光元件97所輸出的電壓值(V2)便將依照檢查用雷射光線LB2的聚光點Pa相對於被加工物W的位置而變化。
例如第4(a)圖所示,當檢查用雷射光線LB2的聚光點Pa係位於距被加工物W表面較淺的位置時,檢查用雷射光線LB2便將由被加工物W表面被照射面積S1反射。該反射光將如上述,利用第2立方體分光器94分光為
第1路徑94a與第2路徑94b,而將分光於第1路徑94a的面積S1之反射光,因為將由聚光透鏡95進行100%聚光,因此反射光的全部光量將由第1受光元件96受光。另一方面,經第2立方體分光器94分光於第2路徑94b的面積S1之反射光,因為將利用柱面透鏡981進行一維聚光,因此截面將呈橢圓形。依此的話,因為截面集束成橢圓形的反射光,將利用一維遮罩98限制在既定單位長度,因此被分光於第2路徑94b的反射光其中一部分,便將由第2受光元件97受光。所以,由第2受光元件97受光的反射光光量,便將較少於由上述第1受光元件96所受光的光量。
其次,如第4(b)圖所示,當檢查用雷射光線LB2的聚光點P,較深於上述第4(a)圖所示位置的情況,檢查用雷射光線LB2便將由被加工物W表面所照射面積S2反射。該面積S2將較大於上述面積S1。該面積S2的反射光將如上述,利用第2立方體分光器94分光為第1路徑94a與第2路徑94b,而因為分光於第1路徑94a的面積S2之反射光將利用聚光透鏡95進行100%聚光,因此反射光的所有光量將由第1受光元件96受光。另一方面,利用第2立方體分光器94被分光於第2路徑94b的面積S2之反射光,因為將利用柱面透鏡981進行一維聚光,因此截面將呈橢圓形。該橢圓形的長軸長度將因為反射光面積S2較大於上述面積S1,因而將較長於上述第4(a)圖所示的情況。依此的話,經聚光呈截面為橢圓形的反射光,將利用一維遮罩982區隔為既定長度,其中一部分將由第2受光元件99受光。所以,利用第2受光元件97受光的光量,將較少於上述第4(a)圖所示情況。依此的話,由第2受光元件97所受光的反射光光量,係檢查用雷射光線LB2的聚光點Pa越靠近被加工物W的表面將越多,檢查用雷射光線LB2的聚光點Pa越遠離被加工物W的表面將越少。
另外,檢查用雷射光線LB2的聚光點Pa最好設定成經常定位於被加工物W的內部。即,即使檢查用雷射光線LB2的聚光點Pa定位於被加工物W內部,或定位於較被加工物W表面更靠上側,若被加工物W表面距聚光點Pa間的距離相同,則由第2受光元件97所受光的光量便將相。所以,藉由將檢查用雷射光線LB2的聚光點Pa設定成經常位於被加工物W內部,便可確實地檢測被加工物W的表面高度位置。
在此,針對從上述第1受光元件96所輸出的電壓值(V1)、與從第2受光元件97所輸出的電壓值(V2)之比,以及檢查用雷射光線LB2的聚光點Pa對被加工物W的位置間之關係,參照第5圖所示控制圖進行說明。另外,第5圖中,橫軸係檢查用雷射光線LB2的聚光點Pa位置,表示距被加工物W表面朝內部的距離。此外,第5圖中,縱軸係從第1受光元件96所輸出電壓值(V1)、與從第2受光元件97所輸出電壓值(V2)的比(V1/V2)。
第5圖所示例中,當檢查用雷射光線LB2的聚光點Pa位置距被加工物W表面10μm的情況,上述電壓值比(V1/V2)將為"2",當檢查用雷射光線LB2的聚光點Pa位置距被加工物W表面40μm的情況,上述電壓值比(V1/V2)將為"6"。另外,當檢查用雷射光線LB2的聚光點Pa位置,設定為較加工用脈衝雷射光線LBI的聚光點P位置在第2圖中更靠下方例如10μm的情況,第5圖所示控制圖的上述電壓值比(V1/V2),將對應聚光點P與聚光點Pa間之間隔,預先校正差異的值。即,因為加工用脈衝雷射光線LB1的聚光點P,將位於檢查用雷射光線LB2的聚光點Pa上方10μm處,因此便製成如第5圖中實線所示,相關加工用脈衝雷射光線LB1之聚光點P的控制圖。所以,例如將上述電壓值比(V1/V2)設定為"6",依將電壓值比(V1/V2)維持於"6"的方式,藉由對上述聚光點位置調整手段71進行控制,即使被加工物W的厚度出現偏差,仍可對距表面30μm的位置處施行雷射加工。另外,第5圖所示控制圖將儲存於後述控制手段的記憶體中。
上述第2圖所示高度位置檢測手段9中,雖例示受光區域限制手段98係由柱面透鏡981與一維遮罩982構成,但是,受光區域限制手段亦可如第6圖所示,使用將藉由上述第2立方體分光器94而被分光於第2路徑94b的反射光限制在單位面積的二維遮罩99。另外,若使用二維遮罩99,則第5圖所示控制圖的圖形便成為拋物線。
請重返參照第1圖繼續進行說明,在構成上述雷射光線照射手段52的套管521前端部,配射著檢測應利用雷射光線照射手段52施行雷射加工之加工區域的攝像手段11。該攝像手段11係除利用可見光線進行攝像的普通攝像元件(CCD)之外,尚由:紅外線照明手段(其係對被加工物照射紅外線)、光學系統(其係捕捉利用上述紅外線照明手段照射紅外線)、及攝像元件(紅外線CCD,其係輸出由上述光學系統所捕捉到紅外線的相對應電氣信號)等構成,並將所攝像的影像信號傳送給後述控制手段。
圖示實施形態的雷射光線照射單元5,係具備有聚光點定位手段53。該聚光點定位手段53係將單元支撐架51沿一對導軌423、423,朝箭頭Z所示方向(吸附夾盤361上面的保持面之垂直方向)移動。聚光點定位手段53係包括有:在一對導軌423、423間配設的公螺桿(未圖示)、與旋轉驅動上述公螺桿的脈衝馬達532等驅動源,藉由利用脈衝馬達532將未圖示公螺桿進行正轉及倒轉驅動,便可將單元支撐架51與具有聚光器8的雷射光線照射手段52,沿導軌423、423朝箭頭Z所示方向移動。另外,圖示實施形態中,藉由將脈衝馬達532正轉驅動,便將雷射光線照射手段52朝上方移動,而藉由將脈衝馬達532進行倒轉驅動,便將雷射光線照射手段52朝下方移動。
圖示實施形態的雷射加工裝置1係具備有:控制手段10。控制手段10係由電腦構成,具備有:依照控制程式進行運算處理的中央處理裝置(CPU)101、儲存控制程式等的唯讀記憶體(ROM)102、儲存運算結果等的可讀寫隨機存取記憶體(RAM)103、計數器104、輸入介面105及輸出介面106。對控制手段8的輸入介面105,將輸入來自上述加工饋進量檢測手段374、切割饋進量檢測手段384及攝像手段11等的檢測信號。對控制手段10的輸入介面105將輸入來自上述加工饋進量檢測手段374、切割饋進量檢測手段384、第1受光元件96、第2受光元件97及攝像手段11等的檢測信號。然後,從控制手段10的輸出介面106,對上述脈衝馬達372、脈衝馬達382、脈衝馬達432、脈衝馬達532、加工用脈衝雷射光線振盪手段6、檢查用雷射光線振盪手段90、第1掃描振鏡713的角度調整致動器713c及第2掃描振鏡714的角度調整致動器714c等輸出控制信號。另外,上述隨機存取記憶體(RAM)103係具備有:第1記憶區域103a、第2記憶區域103b、及其他的記憶區域。該第1記憶區域103a係儲存著上述第5圖所示控制圖。該第2記憶區域103b係儲存著根據從上述第1受光元件96所輸出的電壓值(V1)、與從第2受光元件97所輸出的電壓值(V2),對上述第1掃描振鏡713的角度調整致動器713c與第2掃描振鏡714的角度調整致動器714c進行控制的控制數據。
圖示雷射加工裝置1係依如上述構成,以下針對使用雷射加工裝置1實施的晶圓雷射加工方法進行說明。
第7圖所示係被加工物的晶圓之半導體晶圓20立體示意圖。第7圖所示半導體晶圓20係由例如厚度100μm的矽晶圓構成,再利用表面20a所形成格子狀複數切割道21進行區隔的複數區域中,形成IC、LSI等裝置22。依此所形成的半導體晶圓20係如第8圖所示,在裝設於環狀框架30且由聚烯烴等合成樹脂薄片構成的保護膠帶40上,貼附著表面20a側。所以,半導體晶圓20係背面20b朝上側。
如第8圖所示,在環狀框架30上藉由保護膠帶40支撐的半導體晶圓20,係將靠保護膠帶40側載置於第1圖所示雷射加工裝置的吸盤台36上。然後,藉由使未圖示吸引手段產生動作,半導體晶圓20便藉由保護膠帶40而被吸引保持於吸盤台36上。此外,環狀框架30係利用緊固夾362固定。
依如上述,將半導體晶圓20吸引保持的吸盤台36,係利用加工饋進手段37定位於攝像手段11正下方。若吸盤台36定位於攝像手段11正下方,便利用攝像手段11與控制手段10,執行半導體晶圓20應施行雷射加工之加工區域檢測的對準作業。即,攝像手段11與控制手段10將執行諸如為使半導體晶圓20既定方向上所形成切割道21,與沿切割道21照射雷射光線的雷射光線照射手段52之聚光器8間之對位的樣板比對等影像處理,便完成雷射光線照射位置的對準。此外,相關在半導體晶圓20所形成既定方向的正交方向上形成之切割道21,亦將同樣的完成雷射光線照射位置的對準。此時,半導體晶圓20形成切割道21的表面20a雖位於下側,但因為攝像手段11係如上述,具備有由:紅外線照明手段、捕捉紅外線的光學系統及輸出紅外線相對應電氣信號的攝像元件(紅外線CCD)等構成的攝像手段,因此將可穿透過背面20b拍攝切割預定線21。
若依如上述施行對準,由吸盤台36吸引保持的半導體晶圓20,便將形成定位於第9(a)圖所示座標位置的狀態。另外,第9(b)圖所示係將吸盤台36(即半導體晶圓20)從第9(a)圖所示狀態旋轉90度的狀態。另外,半導體晶圓20上所形成各切割道(21A1~21An,21B1~21Bn)座標的設計值,將儲存於上述控制手段10的隨機存取記憶體(RAM)103中。
依如上述,若對在吸盤台36上所保持半導體晶圓20上形成的切割道21進行檢測,並施行雷射光線照射位置的對準,便移動吸盤台36,如第10(a)圖所示,將既定的切割道21一端(第10(a)圖中的左端)定位於雷射光線照射手段52的聚光器8正下方。接著,控制手段10便將從第1受光元件96所輸出的電壓值(V1)、與從第2受光元件97所輸出的電壓值(V2)之比(V1/V2),例如第5圖所示控制圖中設定為"9",且控制檢查用雷射光線振盪手段90,使檢查用雷射光線LB2振盪。然後,控制手段10便依將來自如上述接受檢查用雷射光線LB2之反射光的第1受光元件96之輸出電壓值(V1)、與來自第2受光元件97之輸出電壓值(V2)的比(V1/V2)為"9"的方式,對上述聚光點位置調整手段71進行控制。結果,加工用脈衝雷射光線LB1的聚光點P,便對位於距半導體晶圓20背面20b(上面)60μm位置處。
其次,控制手段10便在控制雷射光線照射手段52,並從聚光器8照射加工用脈衝雷射光線LB1的情況下,將吸盤台36朝箭頭X1所示方向依既定加工饋進速度移動(加工步驟)。然後,依如第10(b)圖所示,若聚光器8的照射位置已到達切割這21另一端(第10(b)圖中的右端),便停止加工用脈衝雷射光線LB1的照射,且停止吸盤台36的移動。在該加工步驟中,利用高度位置檢測手段9檢測半導體晶圓20背面20b(上面)的高度位置,並將從上述第1受光元件96所輸出的電壓值(V1)、與從第2受光元件97所輸出的電壓值(V2)傳送給控制手段10。控制手段10便根據從第1受光元件96所輸出的電壓值(V1)、與從第2受光元件97所輸出的電壓值(V2),運算電壓值的比(V1/V2),若電壓值的比(V1/V2)非為"9",便依電壓值的比(V1/V2)為"9"之方式,對構成上述聚光點位置調整手段71的第1掃描振鏡713之角度調整致動器713c、及第2掃描振鏡714之角度調整致動器714c進行控制。結果,半導體晶圓20內部,便如第10(b)圖所示,在距背面20b(上面)60μm位置處,將形成平行於背面20b(上面)的改質層210。
在上述加工步驟中,控制手段10係根據從高度位置檢測手段9之第1受光元件96所輸出的電壓值(V1)、與從第2受光元件97所輸出的電壓值(V2),運算電壓值的比(V1/V2),並根據該電壓值的比(V1/V2),運算對第1掃描振鏡713的角度調整致動器713c、及第2掃描振鏡714的角度調整致動器714c進行控制的控制數據,並將該控制數據儲存於隨機存取記憶體(RAM)103的第2記憶區域103b中。該控制數據係屬於將上述角度調整致動器713c與714c驅動的驅動數據,將根據來自加工饋進量檢測手段374的檢測信號,對應切割道21的X軸座標(加工饋進方向座標)進行設定。
另外,上述加工步驟的加工條件,係設定為如下:加工用雷射:YVO4脈衝雷射波長:1064nm重複頻率:100KHz聚光點徑:1μm加工饋進速度:100mm/秒
另外,上述加工條件係可將改質層210形成20μm左右的厚度。當半導體晶圓20厚度較厚的情況,便如第11圖所示,因為為將聚光點P定位於較靠上方20μm上方處,因而將上述電壓值(V1/V2)階段性"7"、"5"改變,藉由施行複數次上述加工步驟,便可形成複數改質層210a、210b、210c。另外,當形成第2層以上的改質層時,便停止高度位置檢測手段9的動作,使用隨機存取記憶體(RAM)103的第2記憶區域103b中所儲存上述控制數據,對第1掃描振鏡713的角度調整致動器713c、及第2掃描振鏡714的角度調整致動器714c進行控制。所以,便可依相同條件高精度地形成複數改質層。
依如上述,若沿半導體晶圓20朝既定方向延伸的所有切割預定線21執行上述加工步驟,便使吸盤台36進行90度轉動,而沿朝上述既定方向的直角延伸之各切割預定線執行上述加工步驟。依此的話,若沿半導體晶圓20所形成的全部切割道21執行上述加工步驟,則保持著半導體晶圓20的吸盤台36,便返回最初吸引保持半導體晶圓20的位置處,並在此處解除半導體晶圓20的吸引保持。然後,半導體晶圓20便利用未圖示搬送手段搬送於切割步驟中。
依如上述,圖示實施形態的雷射加工裝置中,藉由對加工用脈衝雷射光線LB1的聚光點P進行調整的聚光點位置調整手段71,將檢查用雷射光線LB2照射於被加工物,再根據該反射光檢測被加工物的高度位置,且根據該檢測值對聚光點位置調整手段71進行控制,因此便可在未產生時間差的情況下,對應於被加工物的膨脹,調整加工用脈衝雷射光線LB1的聚光點P位置。所以,便可對被加工物於加工面的平行位置處施行雷射加工。
再者,圖示實施形態的雷射加工裝置可將下述控制數據生成步驟與加工步驟完全分開實施。該控制數據生成步驟係利用高度位置檢測手段9沿半導體晶圓20的切割道21,檢測X軸座標(加工饋進方向座標)的高度位置,俾根據所檢測到的高度位置,運算控制聚光點位置調整手段71的控制數據,並將該控制數據儲存於隨機存取記憶體(RAM)103的第2記憶區域103b中。該加工步驟係根據利用控制數據生成步驟儲存於隨機存取記憶體(RAM)103的第2記憶區域103b中之控制數據,在對聚光點位置調整手段71進行控制的情況下,使加工用脈衝雷射光線振盪手段6產生動作,並將加工用脈衝雷射光線LB1沿半導體晶圓20的切割道21施行照射。依此藉由實施雷射加工,便可在不致發生時間差的情況下,對應被加工物的膨脹,正確地調整加工用脈衝雷射光線LB1的聚光點P位置。另外,上述控制數據生成步驟與加工步驟,係可依照每一條切割道實施,亦可最初先針對所有切割道實施控制數據生成步驟,然後,再根據由控制數據生成步驟所求得控制數據,針對所有切割道實施加工步驟。
1‧‧‧雷射加工裝置
2‧‧‧靜止基台
3‧‧‧吸盤台機構
4‧‧‧雷射光線照射單元支撐機構
5‧‧‧雷射光線照射單元
6...加工用脈衝雷射光線振盪手段
7...光學傳送手段
8...聚光器
9...高度位置檢測手段
10...控制手段
103a...第1記憶區域
11...攝像手段
20...半導體晶圓
20a...表面
20b...背面
21...切割道
21...切割預定線
22...裝置
31...導軌
32...第1滑動塊
33...第2滑動塊
34...圓筒構件
35...支撐平台
36...吸盤台
37...加工饋進手段
38...第1切割饋進手段
40...保護膠帶
41...導軌
42...可動支撐基台
43‧‧‧第2切割饋進手段
51‧‧‧單元支撐架
52‧‧‧雷射光線照射手段
53‧‧‧聚光點定位手段
71‧‧‧聚光點位置調整手段
72‧‧‧方向轉換鏡
81‧‧‧聚光透鏡
90‧‧‧檢查用雷射光線振盪手段
91‧‧‧分色半反射鏡
92‧‧‧第1立方體分光器
93‧‧‧帶通濾波器
94‧‧‧第2立方體分光器
94a‧‧‧第1路徑
94b‧‧‧第2路徑
95‧‧‧聚光透鏡
96‧‧‧第1受光元件
97‧‧‧第2受光元件
98‧‧‧受光區域限制手段
99‧‧‧二維遮罩
101‧‧‧中央處理裝置(CPU)
102‧‧‧唯讀記憶體(ROM)
103‧‧‧隨機存取記憶體(RAM)
103b‧‧‧第2記憶區域
104‧‧‧計數器
105...輸入介面
106...輸出介面
210、210a、210b、210c...改質層
321...被導溝
322...導軌
331...被導溝
361...吸附夾盤
362...緊固夾
371...公螺桿
372...脈衝馬達
373...軸承座
374...加工饋進量檢測手段
374a...直線刻度
374b...讀取頭
381...公螺桿
382...脈衝馬達
383...軸承座
384...分割饋進量檢測手段
384a...直線刻度
384b...讀取頭
421...移動支撐部
422...裝設部
423...導軌
431...公螺桿
432...脈衝馬達
511...被導溝
521...套管
532...脈衝馬達
711...第1凸透鏡
712...第2凸透鏡
713...第1掃描振鏡
713a...第1鏡
713b...第2鏡
713c...角度調整致動器
713d...轉動軸
714...第2掃描振鏡
714a...第1鏡
714b...第2鏡
714c...角度調整致動器
714d...轉動軸
981...柱面透鏡
982...一維遮罩
D...集束點
LB1...加工用脈衝雷射光線
LB2...檢查用雷射光線
P...聚光點
第1圖係依照本發明構成的雷射加工裝置立體示意圖。
第2圖係第1圖所示雷射加工裝置中,所設置的雷射光線加工手段及高度位置檢測手段9之構造簡略方塊圖。
第3圖係構成第2圖所示高度位置檢測手段的第1掃描振鏡與第2掃描振鏡立體示意圖。
第4(a)、(b)圖係從第2圖所示高度位置檢測手段照射的檢查用雷射光線之聚光點位置變化說明圖。
第5圖係從第2圖所示高度位置檢測手段的第1受光元件所輸出電壓值(V1)、與從第2受光元件所輸出電壓值(V2)之比,以及檢查用雷射光線聚光點對被加工物位置間之關係控制圖。
第6圖係構成第2圖所示高度位置檢測手段的受光區域限制手段另一實施形態方塊圖。
第7圖係板狀被加工物的半導體晶圓立體示意圖。
第8圖係將第7圖所示半導體晶圓貼附在環狀框架上所裝設保護膠帶表面上的狀態立體示意圖。
第9(a)、(b)圖係第7圖所示半導體晶圓,保持於第1圖所示雷射加工裝置的吸盤台既定位置處之狀態下,與座標位置間之關係說明圖。
第10(a)、(b)圖係利用第1圖所示雷射加工裝置,對被加工物施行加工的加工步驟說明圖。
第11圖係當被加工物厚度較厚時的加工步驟說明圖。
1...雷射加工裝置
2...靜止基台
3...吸盤台機構
4...雷射光線照射單元支撐機構
5...雷射光線照射單元
8...聚光器
10...控制手段
11...攝像手段
31...導軌
32...第1滑動塊
33...第2滑動塊
34...圓筒構件
35...支撐平台
37...加工饋進手段
38...第1切割饋進手段
41...導軌
42...可動支撐基台
43...第2切割饋進手段
51...單元支撐架
52...雷射光線照射手段
53...聚光點定位手段
101...中央處理裝置(CPU)
102...唯讀記憶體(ROM)
103...隨機存取記憶體(RAM)
104...計數器
105...輸入介面
106...輸出介面
321...被導溝
322...導軌
331...被導溝
361...吸附夾盤
371...公螺桿
372...脈衝馬達
373...軸承座
374...加工饋進量檢測手段
374a...直線刻度
374b...讀取頭
381...公螺桿
382...脈衝馬達
383...軸承座
384...分割饋進量檢測手段
384a...直線刻度
384b...讀取頭
422...裝設部
423...導軌
432...脈衝馬達
511...被導溝
521...套管
532...脈衝馬達
Claims (5)
- 一種雷射加工裝置,具備有:吸盤台,其乃具備有保持著板狀被加工物的被加工物保持面;雷射光線照射手段,其乃從由上述吸盤台所保持的被加工物上面側,施行雷射光線照射;以及加工饋進手段,其乃使上述吸盤台與上述雷射光線照射手段朝加工饋進方向進行相對移動;上述雷射光線照射手段係具備有:加工用雷射光線振盪手段,其乃將加工用雷射光線進行振盪;以及聚光器,其乃將利用上述加工用雷射光線振盪手段而振盪的加工用雷射光線,進行聚光;該雷射加工裝置之特徵為:具備有:聚光點位置調整手段,其乃配設於上述加工用雷射光線振盪手段與上述聚光器之間,並使利用上述聚光器而聚光的加工用雷射光線之聚光點位置,產生變位;高度位置檢測手段,其乃對由上述吸盤台所保持被加工物的上面高度位置,進行檢測;以及控制手段,其乃根據來自上述高度位置檢測手段的檢測信號,對上述聚光點位置調整手段進行控制;上述高度位置檢測手段係具備有: 檢查用雷射光線振盪手段,其乃將具有與經上述加工用雷射光線振盪手段所振盪的加工用雷射光線波長為不同波長的檢查用雷射光線,進行振盪;分色半反射鏡(dichroic half mirror),其乃配設於上述加工用雷射光線振盪手段與上述聚光點位置調整手段之間,並通過由上述加工用雷射光線振盪手段所振盪波長的加工用雷射光線,將由上述檢查用雷射光線振盪手段所振盪波長的檢查用雷射光線,朝上述聚光點位置調整手段偏向;第1分光器,其乃配設於上述分色半反射鏡與上述檢查用雷射光線振盪手段之間,通過由上述檢查用雷射光線振盪手段所振盪的檢查用雷射光線,使利用上述分色半反射鏡而偏向的反射光進行偏向;帶通濾波器,其乃在經上述第1分光器而偏向的反射光中,僅使檢查用雷射光線的波長所對應的反射光通過;第2分光器,其乃將通過上述帶通濾波器的反射光分光於第1路徑與第2路徑;第1受光元件,其乃接受經上述第2分光器被分光於上述第1路徑的反射光;第2受光元件,其乃接受經上述第2分光器被分光於上述第2路徑的反射光;以及受光區域限制手段,其乃配設於上述第2路徑,並限制上述第2受光元件所受光的反射光受光區域;上述控制手段係求取上述第1受光元件的受光光量、 與上述第2受光元件的受光光量比,並依上述光量的比為既定值的方式,運算對上述聚光點位置調整手段進行控制的控制數據,並具備有將上述控制數據儲存的記憶體;且根據上述記憶體中所儲存的控制數據,對上述聚光點位置調整手段進行控制。
- 如申請專利範圍第1項所記載之雷射加工裝置,其中,上述第1路徑係配設有聚光透鏡,該聚光透鏡係用以將被分光於第1路徑的反射光進行100%聚光而使上述第1受光元件受光,上述受光區域限制手段係由柱面透鏡和一維遮罩所構成,該柱面透鏡係用以將被分光於上述第2路徑的反射光進行一維聚光;該一維遮罩係用以將藉由上述柱面透鏡被進行一維聚光的反射光限制在單位長度。
- 如申請專利範圍第1項所記載之雷射加工裝置,其中,在上述第1路徑係配設有聚光透鏡,該聚光透鏡係用以將被分光於第1路徑的反射光進行100%聚光而使上述第1受光元件受光,上述受光區域限制手段係由二維遮罩所構成,該二維遮罩係用以將被分光於上述第2路徑的反射光限制在單位面積。
- 如申請專利範圍第1至3項中之任一項所記載之雷射加工裝置,其中,上述光程長轉移手段係由第1掃描振鏡與第2掃描振鏡構成,而上述第1掃描振鏡與第2掃描振鏡係由:相對向於反射面且相互平行配設的第1鏡與第 2鏡,以及對上述第1鏡與上述第2鏡的設置角度進行調整的角度調整致動器所構成。
- 如申請專利範圍第1項所記載之雷射加工裝置,其中,上述檢查用雷射光線的聚光點位置係位於由上述吸盤台所保持的被加工物內部。
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