TWI759497B - 雷射加工裝置 - Google Patents

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TWI759497B TW107119455A TW107119455A TWI759497B TW I759497 B TWI759497 B TW I759497B TW 107119455 A TW107119455 A TW 107119455A TW 107119455 A TW107119455 A TW 107119455A TW I759497 B TWI759497 B TW I759497B
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森數洋司
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日商迪思科股份有限公司
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Abstract

[課題]本發明的用以解決的課題是提供一種雷射加工裝置，其可以在不使設備費用變得高額的情形下調整所照射的雷射光線的脈衝寬度。 [解決手段]一種雷射加工裝置，包含保持被加工物的工作夾台、對保持在工作夾台上的被加工物照射具有預定的線寬的脈衝雷射光線的雷射光線照射單元、及將工作夾台與雷射光線照射單元相對地加工進給的加工進給單元。雷射光線照射單元包含振盪產生脈衝雷射光線的雷射振盪器、將雷射振盪器所振盪產生的脈衝雷射光線聚光的聚光器、及脈衝寬度調整單元，該脈衝寬度調整單元是配設在雷射振盪器與聚光器之間，且可在預定的線寬中的脈衝雷射光線的波長域產生時間差來調整脈衝。

Description

雷射加工裝置
發明領域 本發明是有關於一種可以調整照射到被加工物之雷射光線的脈衝寬度之具備有脈衝寬度調整單元的雷射加工裝置。
發明背景 將IC、LSI、SAW、BAW、LED、LD、功率器件等複數個器件以分割預定線來區劃並形成於Si、SiC、SiO2 、Al2 O3 、LT(LiTaO3 )、LN(LiNbO3 )等的基板的上表面的晶圓，可藉由雷射加工裝置而被分割成一個個的器件晶片，且所分割的器件晶片可在行動電話、個人電腦、通訊機器等的電氣機器上利用。
雷射加工裝置是至少具備有保持被加工物的工作夾台、對保持在該工作夾台上的被加工物照射脈衝雷射光線的雷射光線照射單元、及將該工作夾台與該雷射光線照射單元相對地加工進給的加工進給單元而構成(參照例如專利文獻1、2)。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開平10-305420號公報 專利文獻2：日本專利特開2004-188475號公報
發明概要 發明欲解決之課題 如上述，構成器件之基板的種類是涵蓋Si、SiC、SiO2 、Al2 O3 、LT(LiTaO3 )、與LN(LiNbO3 )等多個種類，且可相應於基板的種類、所形成的器件的種類、晶圓的厚度等而選擇各種的加工方法，與此同時還必須選定並使用照射適當的脈衝寬度的雷射光線之雷射加工裝置，若相應於此來準備雷射加工裝置，則會有設備費用變得高額，而不符合經濟效益之問題。
據此，本發明的目的在於提供一種雷射加工裝置，其可以在不使設備費用變得高額的情形下調整所照射的雷射光線的脈衝寬度。 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，該雷射加工裝置的特徵在於：具備：工作夾台，保持被加工物；雷射光線照射單元，對保持在該工作夾台上的被加工物照射具有預定的線寬之波長的脈衝雷射光線；及加工進給單元，將該工作夾台與該雷射光線照射單元相對地加工進給，該雷射光線照射單元具備有：雷射振盪器，振盪產生脈衝雷射光線；聚光器，對該雷射振盪器所振盪產生的脈衝雷射光線進行聚光；及脈衝寬度調整單元，配設於該雷射振盪器與該聚光器之間，且在前述線寬中的脈衝雷射光線的波長域產生時間差來調整脈衝寬度。
較理想的是，前述雷射光線照射單元更具備可將該雷射振盪器所振盪產生的脈衝雷射光線分歧的偏振光束分光器，前述聚光器是對藉由該偏振光束分光器所反射的脈衝雷射光線進行聚光，前述脈衝寬度調整單元是隔著該偏振光束分光器而配設在該雷射振盪器的相反側。較理想的是，前述雷射光線照射單元更具備有1/2波長板與第1之4/1波長板，該1/2波長板是配設在該雷射振盪器與該偏振光束分光器之間，且相對於該偏振光束分光器而選擇性地定位P偏光或S偏光，該第1之1/4波長板是配設於該偏振光束分光器與該脈衝寬度調整單元之間，且可將藉由該1/2波長板所選擇的P偏光轉換成圓偏光，其中是將已藉由該脈衝寬度調整單元使旋轉方向逆轉的圓偏光的脈衝雷射光線導向該第1之1/4波長板且轉換成S偏光，且讓已轉換成S偏光的脈衝雷射光線藉由該偏振光束分光器而被反射並入射到該聚光器。
較理想的是，前述脈衝雷射光線照射單元更具備第2之1/4波長板與鏡子，前述第2之1/4波長板是隔著該偏振光束分光器而配設在該聚光器的相反側，前述鏡子是與該第2之1/4波長板相向配設，藉由該1/2波長板所選擇的S偏光是藉由該偏振光束分光器而被反射並入射到該第2之1/4波長板且轉換成圓偏光，並進一步被該鏡子反射而讓旋轉方向已逆轉之圓偏光的脈衝雷射光線穿透該第2之1/4波長板並轉換成P偏光，且讓P偏光的脈衝雷射光線穿透該偏振光束分光器並入射到該聚光器。
較理想的是，該脈衝寬度調整單元是以石英體所構成，前述石英體具有第1端面、及該第1端面的相反側之第2端面，在該第1端面與該第2端面之間形成有在前述線寬的波長域反射之複數個反射層，並藉由該第1端面與該第2端面之間的長度來決定朝被加工物照射的脈衝雷射光線的脈衝寬度。
較理想的是，前述脈衝寬度調整單元包含該第1端面與該第2端面之間的長度不同的複數個石英體，且可相應於所期望的脈衝寬度而選擇複數個石英體之中的1個。 較理想的是，前述雷射光線照射單元更包含波長變化單元，前述波長變化單元是對已藉由該脈衝寬度調整單元調整脈衝寬度的脈衝雷射光線的波長進行轉換。 發明效果
根據本發明，雷射光線照射單元包含振盪產生脈衝雷射光線之雷射振盪器、對雷射振盪器所振盪產生的脈衝雷射光線進行聚光之聚光器、及配設在雷射振盪器與聚光器之間的脈衝寬度調整單元，且該脈衝寬度調整單元是在預定的線寬中的脈衝雷射光線的波長域產生時間差來調整脈衝寬度，藉此可以對涵蓋Si、SiC、SiO2 、Al3 O3 LT、LN等多個種類的基板來調整成適當的脈衝寬度，且毋須選定具備有相應於基板的種類的脈衝寬度的雷射加工裝置，因而可解決設備費用變得高額而不符合經濟效益之問題。
用以實施發明之形態 以下，針對本發明之雷射加工裝置，一邊參照附加圖式一邊詳細地進行説明。 於圖1中所顯示的是依據本發明而構成之雷射加工裝置2的整體立體圖。雷射加工裝置2具備有保持被加工物的保持單元22、配設在静止基台2a上且使保持單元22移動的移動單元23、對被保持在保持單元22的被加工物照射雷射光線的雷射光線照射單元24、及由垂直壁部51與水平壁部52所構成的框體50，該垂直壁部51是由於静止基台2a上的移動單元23的側邊朝以箭頭Z所示的Z方向豎立設置，該水平壁部52是從垂直壁部51的上端部朝水平方向延伸。於框體50的水平壁部52內部內置有構成本發明的雷射加工裝置2之主要部分的雷射光線照射單元24的光學系統，並且在水平壁部52的前端部下表面側配設有構成雷射光線照射單元24的聚光器241，並且相對於聚光器241在圖中箭頭X所示方向上相鄰的位置上配設有拍攝單元26。再者，保持單元22是隔著於圖中左上方放大而顯示的黏著膠帶T來保持已被環狀的框架F所保持的被加工物(晶圓10)。再者，雖然在本實施形態中是針對晶圓10是由Si(矽)基板所構成，且照射對Si具有吸收性之波長355nm的脈衝雷射光線來實施燒蝕加工的情況作說明，但本發明的雷射加工裝置當然並非是限定於此的發明。
保持單元22包含矩形狀的X方向可動板30、矩形狀的Y方向可動板31、圓筒狀的支柱32、及矩形狀的罩板33，其中，該矩形狀的X方向可動板30是在圖中於以箭頭X表示的X方向上移動自如地搭載在基台2a上，該矩形狀的Y方向可動板31是在圖中於以箭頭Y表示的Y方向上移動自如地搭載在X方向可動板30上，該圓筒狀的支柱32是固定在Y方向可動板31的上表面，該矩形狀的罩板33是固定在支柱32的上端。在罩板33上配設有通過形成在該罩板33上之長孔而朝上方延伸之圓形的工作夾台34，該工作夾台34是用以保持被加工物，且藉由圖未示之旋轉驅動單元而可旋轉地被構成。在工作夾台34的上表面配置有由多孔質材料所形成且實質上水平地延伸之圓形的吸附夾頭35。吸附夾頭35是藉由通過支柱32的流路而連接到圖未示的吸引單元。再者，X方向是圖1中以箭頭X表示的方向，Y方向是以箭頭Y表示的方向且為正交於X方向的方向。以X方向、Y方向所規定出之平面實質上是水平的。
移動單元23包含X方向移動單元40與Y方向移動單元42。X方向移動單元40是將馬達的旋轉運動透過滾珠螺桿來轉換成直線運動且傳達至X方向可動板30，以使X方向可動板30沿著基台2a上的引導軌道在X方向上進退。Y方向移動單元42是將馬達的旋轉運動透過滾珠螺桿來轉換成直線運動且傳達到Y方向可動板31，以使Y方向可動板31沿著X方向可動板30上的引導軌道在Y方向上進退。再者，雖然圖示省略，但在X方向移動單元40、Y方向移動單元42上分別配設有位置檢測單元，以正確地檢測工作夾台34的X方向的位置、Y方向的位置、周方向的旋轉位置，並且根據由後述之控制單元所指示的訊號來驅動X方向移動單元40、Y方向移動單元42、及圖未示的旋轉驅動單元，而變得可將工作夾台34正確地定位到任意的位置及角度上。
如圖1的左上方所示，晶圓10是在藉由複數條分割預定線12所區劃出的複數個區域中形成有器件14，且以透過黏著膠帶T被環狀框架F所支撐的狀態被保持在工作夾台34上。並且，藉由一邊使雷射光線照射單元24作動而從聚光器241對晶圓10照射脈衝雷射光線，一邊使上述之X方向移動單元40、Y方向移動單元42作動，以對分割預定線12實施雷射加工來形成成為分割起點的分割溝。
依據圖2，更具體地說明依據本發明而構成的雷射光線照射單元24。
雷射光線照射單元24具備雷射振盪器242，該雷射振盪器242可振盪產生平均輸出為10W、波長1064nm、且具有預定的線寬的脈衝雷射光線LB，雷射振盪器242所振盪產生的脈衝雷射光線LB的脈衝寬度為例如100fs(飛秒)。於此，本發明中的線寬所指的是所謂的光譜線寬，其表示相對於光強度成為最大值的波長(1064nm)使強度降低到某個特定之值的波長的較寬寬度(在本實施形態中為1060nm~1070nm)。從雷射振盪器242所振盪產生的脈衝雷射光線LB是入射到調整脈衝雷射光線LB的輸出之衰減器243。已藉由衰減器243調整成所期望的輸出的脈衝雷射光線LB是入射到1/2波長板244。如一般所知地，1/2波長板244是對正交的2個偏光成分賦與λ/2(180°)相位差(光路差)，並藉由使高速軸旋轉而選擇性地射出P偏光(LB1)、S偏光(LB2)，從1/2波長板244所射出的脈衝雷射光線LB1、LB2是照射到偏振光束分光器245。亦即，1/2波長板244是配設在雷射振盪器242與偏振光束分光器245之間。
在藉1/2波長板244選擇了P偏光的情況下的脈衝雷射光線LB1是在偏振光束分光器245原樣穿透，而被導向到第一之1/4波長板246，且轉換成預定的旋轉方向的圓偏光。藉由第一之1/4波長板246轉換成圓偏光的脈衝雷射光線LB1，是被導向隨後將詳述的脈衝寬度調整單元247。已藉由脈衝寬度調整單元247轉換脈衝寬度的返回光LB1’，是藉由在脈衝寬度調整單元247反射以使旋轉方向逆轉，且於再次通過第一之1/4波長板246時會轉換成S偏光。已成為S偏光的返回光LB1’這次是藉由偏振光束分光器245而被反射，並朝向圖中下方來轉換行進方向，且導向隨後將詳述的波長轉換單元248，於形成為已轉換成預定的波長的脈衝雷射光線LB3後，藉由聚光器241的聚光透鏡241a聚光，並照射到保持於吸附夾頭35上的晶圓10。
另一方面，使1/2波長板244的高速軸旋轉而選擇了S偏光的情況下的脈衝雷射光線LB2，是藉由偏振光束分光器245而被反射。藉由偏振光束分光器245而被反射的脈衝雷射光線LB2是朝向圖中上方轉換行進方向，且被導向隔著偏振光束分光器245而配設在聚光器241的相反側的第二之1/4波長板249。並且，藉由第二之1/4波長板249而被轉換成預定的旋轉方向的圓偏光，且藉由鏡子250反射而成為返回光LB2’。
藉由鏡子250所反射的返回光LB2’是將圓偏光的旋轉方向逆轉，且藉由再次通過之1/4波長板249而被轉換成P偏光，且被導向偏振光束分光器245。被導向偏振光束分光器245的P偏光的返回光LB2’，是在偏振光束分光器245穿透而前進，且與上述之返回光LB1’同樣地被導向波長轉換單元248，於形成為已轉換成預定的波長的脈衝雷射光線LB3後，藉由聚光器241的聚光透鏡241a聚光，並照射到保持在吸附夾頭35上的晶圓10。再者，在藉由1/2波長板244選擇了S偏光的情況下，脈衝寬度並未被調整。
針對上述之脈衝寬度調整單元247更具體地進行説明。本實施形態中的脈衝寬度調整單元247是由被稱為體積布拉格光柵(Volume Bragg Grating)的繞射光學元件247a~247d所構成。繞射光學元件247a~247d如從圖3中作為一例而顯示的繞射光學元件247a中可理解地，是以具有雷射光線入射之側的第一端面260、以及該第一端面260的相反側的第二端面261之折射率為1.5的石英體所構成，並且是在第一端面260與第二端面之間是以形成有在所照射的雷射光線的線寬(本實施形態中為波長1060nm~1070nm)的波長域進行反射的複數個反射層247a’之所謂的啁啾布拉格光柵(Chirped Bragg Grating)所構成。構成繞射光學元件247a的複數個反射層247a’是構成為從第一端面260側開始依序地將反射的波長變大，並且最靠近第二端面261側之反射層247a’是設定為反射波長為1070nm的光線。亦即，在同時入射到繞射光學元件247a的雷射光線之中，波長為1060nm的光線與1070nm的光線在從繞射光學元件247a’射出時，是相應於第一端面與第二端面的距離而產生時間差。繞射光學元件247a~247d是設定成第一端面與第二端面的長度各自不同，且可例如以1mm、5mm、10mm、與30mm的長度來設定。再者，圖3所示的繞射光學元件247a與繞射光學元件247b~247d僅其長度不同，關於形成有在雷射光線的線寬(在本實施形態中為波長1060nm~1070nm)的波長域進行反射的複數個反射層之點，與繞射光學元件247a並無差別。繞射光學元件247a~247d是配置在同一圓周上，且配設在該圓周的中心的旋轉軸(圖示省略)上連接有步進馬達M1。並且，構成為可以依據圖未示之控制單元的指示訊號使步進馬達M1旋轉，藉此恰當切換要定位到脈衝雷射光線LB1所照射的位置之繞射光學元件。再者，圖2所示之第一端面與第二端面之間的長度是為了方便說明而記載得較大，並非按照實際的長度之長度。
更具體地説明上述之波長轉換單元248。波長轉換單元248是藉由複數個波長轉換結晶248a~248d、及不對波長進行轉換的通過孔所構成。波長轉換結晶248a~248d及該通過孔是與上述之脈衝寬度調整單元247大致同樣地配置在同一圓周上，並且是依據圖未示之控制單元的指示訊號，而藉由驅動旋轉軸的步進馬達M2來使其旋轉，其中該旋轉軸是配設於該圓周的中心。藉此，構成為可以恰當切換要定位到照射脈衝雷射光線LB1的位置之波長轉換結晶或通過孔。波長轉換結晶248a~248d是藉由例如CLBO結晶、LBO結晶、KTP結晶、以及其等的組合所構成。例如，用於對波長1064nm的雷射光線進行波長轉換以形成波長355nm的雷射光線之波長轉換結晶248a，是由第一LBO結晶及第二LBO結晶所構成，藉由第一LBO結晶將波長1064nm的光線轉換成波長532nm的光線，且進一步藉由第二LBO結晶將該波長532nm的光線轉換成波長355nm的光線。同樣地進行，而將波長1064nm的雷射光線轉換成波長266nm的光線之波長轉換結晶248b，是由KTP結晶及CLBO結晶所構成。其他的波長轉換結晶248c、248d亦可配合欲轉換的波長而恰當設定。再者，藉由波長轉換結晶248a~248d將雷射光線轉換成於雷射加工中使用的所期望的波長時，是使不提供到雷射加工的其他的波長的雷射光線朝向與該所期望波長的雷射光線為照射方向不同的預定的方向來產生。據此，可在該預定的方向的位置上配設用於吸收該其他的波長的雷射光線的束收集器(beam dump)(省略圖示)。
本實施形態的雷射加工裝置2是大致如以上地構成，以下針對其作用進行説明。
首先，實施將晶圓10保持在工作夾台34上的保持步驟。更具體而言，是將黏著膠帶T側設成朝下來載置在圖1所示的雷射加工裝置2的工作夾台34上，並作動圖未示之吸引單元以透過吸附夾頭35來進行吸引保持，而使晶圓10露出於上方且藉由夾具等夾持並固定環狀框架F。
在實施上述之保持步驟後，進行脈衝寬度調整單元247與波長轉換單元248的設定。在本實施形態中，是沿著由Si基板所構成的晶圓10的分割預定線12照射脈衝雷射光線來實施燒蝕加工，以形成成為分割起點的分割溝。因此，形成對晶圓10具有吸收性之波長(355nm)，且脈衝寬度成為約10ps之雷射光線。因為將對晶圓10照射的雷射光線的脈衝寬度設為10ps，所以可藉由脈衝寬度調整單元247將繞射光學元件247a定位到脈衝雷射光線LB1的照射位置上。又，將波長轉換單元248的波長轉換結晶248a定位到雷射光線的照射位置，該波長轉換單元248的波長轉換結晶248a是用來將從雷射振盪器242所振盪產生之波長1064nm的脈衝雷射光線LB轉換成波長355nm的雷射光線。
若如上述地設定脈衝寬度調整單元247、波長轉換單元248後，即可使用拍攝晶圓10的加工區域的拍攝單元26來實施校準，該校準是進行晶圓10的加工區域(分割預定線12)與雷射光線照射單元24的聚光器241的照射位置的對位。
在實施該校準後，移動工作夾台34以將從聚光器241所照射的雷射光線的照射位置定位到分割預定線12的一端。並且，開始從雷射振盪器242進行脈衝雷射光線LB的振盪產生。
如上述，從雷射振盪器242所振盪產生的脈衝雷射光線LB是波長為1064nm、平均輸出10W、與脈衝寬度為100fs，並且具有預定的線寬(1060nm~1070nm)的光線。並且，脈衝雷射光線LB是藉由衰減器243來調整成所期望的輸出(例如3W)，且導向1/2波長板244。在本實施形態中，因為是實施由後述的波長轉換單元247所進行的波長轉換，所以導向1/2波長板244的脈衝雷射光線LB是藉由1/2波長板244而選擇P偏光(雷射LB1)，並且從1/2波長板244射出而導向到偏振光束分光器245。由於偏振光束分光器245是供P偏光穿透的分光器，所以脈衝雷射光線LB1會原樣行進，而被導向1/4波長板246，且轉換成預定的旋轉方向的圓偏光。已轉換成圓偏光的脈衝雷射光線LB1是入射到在脈衝寬度調整單元247中預先設定的繞射光學元件247a。繞射光學元件247a是如依據圖3所説明地，以1mm來設定第一端面260與第二端面261之間的長度並且於內部形成有複數個反射層247a’，該等複數個反射層247a’是設定為相應於行進方向中的位置而使反射的波長不同。
針對調整入射到繞射光學元件247a的脈衝雷射光線LB1的脈衝寬度之情形，一邊參照圖3、圖4一邊進行説明。在圖4(a)中所顯示的是調整脈衝寬度前的脈衝雷射光線LB1的1個脈衝。雖然脈衝雷射光線LB1被轉換成圓偏光，但仍然是以從雷射振盪器242所振盪產生時的脈衝寬度100fs原樣行進下去。於此，如依據圖3所説明地，在最初入射到繞射光學元件247a的脈衝雷射光線LB1之中，波長1060nm的光線是在入射側的第一端面260側的反射層247a’進行反射。此外，在構成脈衝雷射光線LB1的波長之中，隨著從1060nm開始增大，使所反射的反射層247a’朝第二端面261側接近而依序進行反射，並且在最靠第二端面261側的反射層上所反射的是1070nm的光線。並且，由於如上述，繞射光學元件247a是設定成折射率為1.5，且第一端面260與第二端面261之間的長度為1mm，亦即在往返下光路長度差成為2mm，所以最初在第一端面260側的反射層247a’反射之波長1060nm的光線、與最後在第二端面261側的反射層247a’反射之波長1070nm的光線是形成為在產生有約10ps的時間差的狀態下，從繞射光學元件247a射出。其結果，如圖4(b)中以虛線LB1’a所示，最初入射到繞射光學元件247a的脈衝雷射光線LB1是將其脈衝寬度調整成約10ps。並且，由於所入射之原本的脈衝雷射光線LB1具有100fs的脈衝寬度，所以脈衝雷射光線LB1僅在100fs之區間持續轉換成具有10ps的脈衝寬度的雷射光線，並且射出圖4(b)中以一點鏈線LB1’b顯示的光線，即完成1個脈衝的脈衝寬度之調整。藉此，圖4(a)所示之脈衝寬度為100fs的脈衝雷射光線LB1是被調整成圖4(b)中以實線LB1’顯示之具有約10ps+100fs的脈衝寬度之反射光，亦即被調整成返回光LB1’，且從繞射光學元件247a射出。
再者，如圖4(c)所示，在脈衝寬度調整單元247中，選擇了第1端面與第二端面成為10mm之繞射光學元件247b的情況下，會被調整成成為脈衝寬度=100ps+100fs的返回光LB1’。同樣地形成為：在選擇了第1端面與第二端面成為5mm之繞射光學元件247c的情況下，會被調整成成為脈衝寬度=50ps+100fs的返回光LB1’，在選擇了第1端面與第二端面成為30mm之繞射光學元件247d的情況下，會被調整成成為脈衝寬度=300ps+100fs的返回光LB1’。
於此，返回到圖2繼續作説明，因為藉由繞射光學元件247a而被反射並形成的圓偏光的返回光LB1’是在藉由繞射光學元件247a反射時將旋轉方向逆轉，所以在1/4波長板246轉換成直線偏光時會成為S偏光。並且，已成為S偏光的返回光LB1’是藉由偏振光束分光器245而被反射，且朝向圖中下方側，亦即朝向波長轉換單元248而轉換行進方向。
於此，如上述，在本實施形態中，是依據圖未示之控制單元的指示訊號而作動波長轉換單元248，並且將波長轉換結晶248a定位到返回光LB1’所照射的位置上。波長轉換結晶248a是由第一LBO結晶及二LBO結晶所構成，且波長1064nm的返回光LB1’是藉由通過波長轉換結晶248a而轉換成波長355nm，並且被導向到聚光器241的聚光透鏡241a來進行聚光，且朝保持在吸附夾頭35上的晶圓10照射。
如上述地進行並實施分割步驟，該分割步驟是一邊藉由雷射光線照射單元24的聚光器241將對晶圓10具有吸收性之波長(355nm)的雷射光線聚光於晶圓10的正面位置來照射，一邊作動移動單元23而以預定的加工進給速度使工作夾台34朝箭頭X所示方向移動，若分割預定線12的另一端已到達聚光器241的照射位置，即可停止雷射振盪器242的振盪產生動作並且停止工作夾台34的移動。其結果，可沿著晶圓10的預定的分割預定線12良好地形成分割溝。
在藉由上述之雷射加工，從預定的分割預定線12的一端橫越到另一端而形成分割溝後，作動保持單元22、移動單元23、及圖未示之旋轉驅動單元來使工作夾台34移動，且一邊改變晶圓10相對於聚光器241的位置，一邊對其餘的分割預定線12施行同樣的分割步驟，藉此，沿著晶圓10的所有的分割預定線12形成分割溝。
本發明是藉由如上述之構成，亦即具備有脈衝寬度調整單元247，而變得可將脈衝寬度恰當調整成適當之値，且可以在設備費用不變得高額的情形下，沿著晶圓10的分割預定線12實現良好的分割溝之形成。
此外，本發明可以藉由具備波長轉換單元248，而將從雷射振盪器242所振盪產生且已藉由脈衝寬度調整單元247調整的脈衝雷射光線LB1恰當轉換成所期望的波長。特別是在本實施形態中，是設成在雷射光線的行進方向觀看，在比脈衝寬度調整單元247更下游側設置波長轉換單元248。在將波長轉換單元248設置在比脈衝寬度調整單元247更上游側的情況下，就必須按每個所轉換的波長準備脈衝寬度調整單元247所具備的繞射光學元件247a~247d的情形，在本實施形態中已藉由設置在比脈衝寬度調整單元247更下游側之作法，而回避此問題。
本實施形態的雷射加工裝置2也一併具備有下述構成：在毋須調整從雷射振盪器242所振盪產生的脈衝雷射光線LB的脈衝寬度的情形下，對晶圓10照射雷射光線來實施雷射加工。以下針對圖2詳細地説明。
在不改變雷射振盪器242所振盪產生的脈衝寬度100fs而對晶圓10照射雷射光線的情況下，是預先設定成：首先，預先使1/2波長板244的高速軸旋轉，且在脈衝雷射光線LB通過1/2波長板244時選擇S偏光。
通過1/2波長板244而成為S偏光之脈衝雷射光線LB2，是藉由偏振光束分光器245而被反射，且朝圖中上方轉換行進方向。行進方向已轉換的脈衝雷射光線LB2，是被導向第二之1/4波長板249，且通過第二之1/4波長板249，藉此轉換成預定的旋轉方向的圓偏光。已轉換成圓偏光的脈衝雷射光線LB2，之後被導向鏡子250，並在鏡子250上反射，藉此將旋轉方向逆轉，而成為返回光LB2’。
雖然返回光LB2’是以圓偏光的狀態原樣再次通過第二之1/4反射板249，但因為已將旋轉方向逆轉，所以這次是被轉換成P偏光，且被導向偏振光束分光器245。當將已轉換成P偏光的返回光LB2’導向偏振光束分光器245時，返回光LB2’是不反射地穿透，而被導向波長轉換單元248。已導向波長轉換單元248的返回光LB2’，是與上述之經過脈衝寬度調整單元247的返回光LB1’同樣地可以恰當轉換波長，並朝晶圓10照射來施行雷射加工。
本發明並不限定於上述之實施形態，只要包含在申請專利範圍所記載的發明的技術的範圍內，可以設想各種的變形例。例如，上述實施形態中的雷射振盪器242的規格(波長、脈衝寬度、與平均輸出)、構成脈衝寬度調整單元247的繞射光學元件247a~247d的規格及其數量、構成波長轉換單元248的波長轉換結晶248a~248d的規格及其數量等、可以相應於使用的雷射振盪器的種類、實施雷射加工時的加工方法、所設想的被加工物的基板素材等而恰當選擇、變更。
在本實施形態中，雖然是設成在吸附夾頭35上讓晶圓10的正面側朝向上方，並從正面側照射雷射光線而在正面形成分割溝，但並非限定於此，也可以適用於下述的雷射加工裝置：實施從晶圓10的背面側形成分割溝的加工、或是實施將對基板具有穿透性之波長的雷射光線的聚光點定位在基板的內部來形成改質層的加工、或者實施將對基板具有穿透性之波長的雷射光線的聚光點定位在基板的內部來形成所謂的潛盾型通孔的加工。
在上述之實施形態中，雖然設成作為不變更從雷射振盪器242所振盪產生之雷射光線LB的脈衝寬度來對晶圓10照射雷射光線的方法，而適用1/2波長板244、第二之1/4波長板249、鏡子250，並對在吸附夾頭35上的晶圓10照射雷射光線，但本發明並非限定於此。例如，可藉由在脈衝寬度調整單元247中配設有繞射光學元件247a~247d的圓周上，另外配設鏡子，且將該鏡子定位到照射脈衝雷射光線LB1的位置，以得到與上述之方法同樣的效果，藉此，可以廢除1/2波長板244、第二之1/4波長板249、鏡子250。
2‧‧‧雷射加工裝置2a‧‧‧静止基台10‧‧‧晶圓12‧‧‧分割預定線14‧‧‧器件22‧‧‧保持單元23‧‧‧移動單元24‧‧‧雷射光線照射單元241‧‧‧聚光器241a‧‧‧聚光透鏡242‧‧‧雷射振盪器243‧‧‧衰減器244‧‧‧1/2波長板245‧‧‧偏振光束分光器246‧‧‧第一之1/4波長板247‧‧‧脈衝寬度調整單元247a、247b、247c、247d‧‧‧繞射光學元件247a’‧‧‧反射層248‧‧‧波長轉換單元248a、248b、248b、248d‧‧‧波長轉換結晶249‧‧‧第二之1/4波長板250‧‧‧鏡子260‧‧‧第一端面261‧‧‧第二端面26‧‧‧拍攝單元30‧‧‧X方向可動板31‧‧‧Y方向可動板32‧‧‧支柱33‧‧‧罩板34‧‧‧工作夾台35‧‧‧吸附夾頭40‧‧‧X方向移動單元42‧‧‧Y方向移動單元50‧‧‧框體51‧‧‧垂直壁部52‧‧‧水平壁部LB、LB1、LB2、LB3‧‧‧脈衝雷射光線LB1’、LB2’‧‧‧返回光LB1’a‧‧‧虛線LB1’b‧‧‧一點鏈線M1、M2‧‧‧步進馬達F‧‧‧框架T‧‧‧黏著膠帶X、Y、Z‧‧‧箭頭
圖1是本發明實施形態之雷射加工裝置的整體立體圖。 圖2是顯示搭載在圖1所記載之雷射加工裝置的雷射光線照射單元的方塊圖。 圖3是用於說明構成圖2所示之雷射光線照射單元所具備的脈衝寬度調整單元的繞射光學元件的功能之概念圖。 圖4是用於說明藉由圖3所示之繞射光學元件而將脈衝寬度加大的態樣之概念圖。
10‧‧‧晶圓
24‧‧‧雷射光線照射單元
241‧‧‧聚光器
241a‧‧‧聚光透鏡
242‧‧‧雷射振盪器
243‧‧‧衰減器
244‧‧‧1/2波長板
245‧‧‧偏振光束分光器
246‧‧‧第一之1/4波長板
247‧‧‧脈衝寬度調整單元
247a、247b、247c、247d‧‧‧繞射光學元件
248‧‧‧波長轉換單元
248a、248b、248b、248d‧‧‧波長轉換結晶
249‧‧‧第二之1/4波長板
250‧‧‧鏡子
35‧‧‧吸附夾頭
LB、LB1、LB2、LB3‧‧‧脈衝雷射光線
LB1’、LB2’‧‧‧返回光
M1、M2‧‧‧步進馬達
X‧‧‧箭頭

Claims (6)

  1. 一種雷射加工裝置，其特徵在於：具備：工作夾台，保持被加工物；雷射光線照射單元，對保持在該工作夾台上的被加工物照射具有預定的線寬之波長的脈衝雷射光線；及加工進給單元，將該工作夾台與該雷射光線照射單元相對地加工進給，該雷射光線照射單元具備有：雷射振盪器，振盪產生脈衝雷射光線；聚光器，將該雷射振盪器所振盪產生的脈衝雷射光線聚光；及脈衝寬度調整單元，配設於該雷射振盪器與該聚光器之間，且在前述線寬中的脈衝雷射光線的波長域產生時間差來調整脈衝寬度，前述雷射光線照射單元更具備可將該雷射振盪器所振盪產生的脈衝雷射光線分歧的偏振光束分光器，前述雷射光線照射單元更具備1/2波長板與第1之1/4波長板，前述1/2波長板是配設在該雷射振盪器與該偏振光束分光器之間，且相對於該偏振光束分光器而選擇性地定位P偏光或S偏光，前述第1之1/4波長板是配設於該偏振光束分光器與該脈衝寬度調整單元之間，且可將藉由該1/2波長板所選 擇的P偏光轉換成圓偏光，將已藉由該脈衝寬度調整單元使旋轉方向逆轉的圓偏光的脈衝雷射光線導向該第1之1/4波長板來轉換成S偏光，且讓已轉換成S偏光的脈衝雷射光線藉由該偏振光束分光器而被反射並入射到該聚光器。
  2. 如請求項1之雷射加工裝置，其中前述聚光器是對藉由該偏振光束分光器所反射的脈衝雷射光線進行聚光，前述脈衝寬度調整單元是隔著該偏振光束分光器而配設在該雷射振盪器的相反側，而對穿透該偏振光束分光器的脈衝雷射光線的脈衝寬度進行調整。
  3. 如請求項1之雷射加工裝置，其中前述脈衝雷射光線照射單元更具備第2之1/4波長板、及鏡子，前述第2之1/4波長板是隔著該偏振光束分光器而配設在該聚光器的相反側，前述鏡子是與該第2之1/4波長板相向配設，藉由該1/2波長板所選擇的S偏光是藉由該偏振光束分光器而被反射並入射到該第2之1/4波長板且轉換成圓偏光，並進一步被該鏡子反射而讓旋轉方向已逆轉之圓偏光的脈衝雷射光線穿透該第2之1/4波長板並轉換成P偏光，且讓P偏光的脈衝雷射光線穿透該偏振光束分光器並入射到該聚光器。
  4. 如請求項1之雷射加工裝置，其中該脈衝寬度調整單元是以石英體所構成，前述石英體具有第1端 面、及該第1端面的相反側之第2端面，在該第1端面與該第2端面之間形成有在前述線寬的波長域反射之複數個反射層，並可藉由該第1端面與該第2端面之間的長度來決定朝被加工物照射的脈衝雷射光線的脈衝寬度。
  5. 如請求項4之雷射加工裝置，其中前述脈衝寬度調整單元包含該第1端面與該第2端面之間的長度不同的複數個石英體，且可相應於所期望的脈衝寬度而選擇複數個石英體之中的1個。
  6. 如請求項1之雷射加工裝置，其中前述雷射光線照射單元更包含波長變化單元，前述波長變化單元是對已藉由該脈衝寬度調整單元調整脈衝寬度的脈衝雷射光線的波長進行轉換。
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