專(zhuān)利名稱(chēng)：激光加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照射相對(duì)于被加工物具有透過(guò)性的波長(zhǎng)的脈沖激光光線，在被加工物的內(nèi)部形成改質(zhì)層的激光加工裝置。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件制造步驟中，在包含如硅基板、藍(lán)寶石基板、碳化硅基板、鉭酸鋰基板、玻璃基板或石英基板那樣的適當(dāng)基板的晶片表面上，由排列成格子狀的稱(chēng)為間隔道的分割預(yù)定線而劃分出多個(gè)區(qū)域，在該劃分的區(qū)域上形成1C、LSI等器件(功能元件)。并且，通過(guò)沿著間隔道來(lái)切斷晶片，分割形成有器件的區(qū)域而制造各個(gè)器件。作為上述沿著間隔道來(lái)分割晶片的方法，嘗試了如下所述的激光加工方法使用相對(duì)于晶片具有透過(guò)性的波長(zhǎng)的脈沖激光光線，將聚光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)到應(yīng)分割區(qū)域的內(nèi)部來(lái)照射脈沖激光光線。在使用了該激光加工方法的分割方法中，從晶片的一面?zhèn)葘⒕酃恻c(diǎn)對(duì)準(zhǔn)到 內(nèi)部而照射相對(duì)于晶片具有透過(guò)性的例如波長(zhǎng)為1064nm的脈沖激光光線，沿著間隔道在晶片的內(nèi)部連續(xù)地形成改質(zhì)層，通過(guò)形成該改質(zhì)層，沿著強(qiáng)度下降的間隔道施加外力，從而分割晶片。但是，在上述的激光加工中，由于形成在晶片上的改質(zhì)層的厚度在脈沖激光光線的聚光點(diǎn)附近為2(Γ30 μ m左右，因此在晶片的厚度為例如200 μ m時(shí)，需要形成4或5個(gè)改質(zhì)層。因此，由于需要使脈沖激光光線的聚光點(diǎn)的位置在晶片的厚度方向上改變，使脈沖激光光線和晶片沿著間隔道相對(duì)地重復(fù)移動(dòng)4或5次，因此需要很長(zhǎng)時(shí)間。為了解決上述問(wèn)題，在下述專(zhuān)利文獻(xiàn)I及2中公開(kāi)了如下所述的激光加工裝置構(gòu)成為使脈沖激光光線在光軸方向上位移的2個(gè)聚光點(diǎn)上會(huì)聚，能夠同時(shí)形成2個(gè)改質(zhì)層。專(zhuān)利文獻(xiàn)I日本特開(kāi)2004-337902號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2日本特開(kāi)2004-337903號(hào)公報(bào)但是，在上述專(zhuān)利文獻(xiàn)I中記載的技術(shù)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，另外，由于在上述專(zhuān)利文獻(xiàn)2中記載的技術(shù)需要具備2個(gè)激光光源，因此存在成本高的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而完成的，其主要的技術(shù)問(wèn)題在于，提供能夠在結(jié)構(gòu)不復(fù)雜的情況下改變改質(zhì)層的厚度來(lái)形成改質(zhì)層的激光加工裝置。為了解決上述主要的技術(shù)問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明，提供激光加工裝置，其具有卡盤(pán)臺(tái)，其保持被加工物；激光光線照射單元，其對(duì)保持在該卡盤(pán)臺(tái)上的被加工物照射脈沖激光光線，該激光光線照射單元包括脈沖激光振蕩器，其振蕩出脈沖激光；重復(fù)頻率調(diào)整單元，其調(diào)整該脈沖激光振蕩器振蕩出的脈沖激光的重復(fù)頻率；以及聚光物鏡，其對(duì)該脈沖激光振蕩器振蕩出的脈沖激光進(jìn)行會(huì)聚而照射到保持在該卡盤(pán)臺(tái)上的被加工物；變焦透鏡，其具有壓電元件，且焦距根據(jù)通過(guò)該壓電元件生成的高頻的周期而變化，該變焦透鏡配置在該脈沖激光振蕩器與該聚光物鏡之間；高頻電流頻率調(diào)整單元，其調(diào)整施加在該壓電元件上的高頻電流的頻率；以及控制單元，其對(duì)該重復(fù)頻率調(diào)整單元及該高頻電流頻率調(diào)整單元進(jìn)行控制，該控制單元以在由該脈沖激光振蕩器振蕩出的脈沖激光的重復(fù)頻率與施加在該變焦透鏡的該壓電元件上的高頻電流的頻率之間產(chǎn)生相位差的方式控制該重復(fù)頻率調(diào)整單元及該高頻電流頻率調(diào)整單元。上述變焦透鏡由配設(shè)在光軸上的第I變焦透鏡和第2變焦透鏡構(gòu)成，上述控制單元以施加在第I變焦透鏡的壓電元件上的高頻電流與施加在第2變焦透鏡的壓電元件上的高頻電流存在180度的相位差的方式進(jìn)行控制。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的激光加工裝置中，具有變焦透鏡，其配置在振蕩出通過(guò)重復(fù)頻率調(diào)整單元設(shè)定的重復(fù)頻率的脈沖激光的脈沖激光振蕩器與聚光物鏡之間，具有生成高頻的壓電元件，對(duì)應(yīng)于通過(guò)該壓電元件生成的超聲波的周期而變化焦距；高頻電流頻率調(diào)整單元，其調(diào)整在壓電元件上施加的高頻電流的頻率；以及控制單元，其對(duì)重復(fù)頻率調(diào)整單元及高頻電流頻率調(diào)整單元進(jìn)行控制，控制單元以在通過(guò)脈沖激光振蕩器振蕩出的脈沖激光的重復(fù)頻率與施加在變焦透鏡的壓電元件上的高頻電流的頻率之間產(chǎn)生相位差的方式對(duì)重復(fù)頻率調(diào)整單元及高頻電流頻率調(diào)整單元進(jìn)行控制，因此能夠使從聚光物鏡照射的脈沖激光光線的聚光點(diǎn)在光軸方向上位移。因此，通過(guò)掃描I次脈沖激光光線，能夠在被加工 物的內(nèi)部形成具有期望的厚度的改質(zhì)層。


圖I是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的激光加工裝置的立體圖。圖2是示出在圖I的激光加工裝置上配備的激光光線照射單元的一實(shí)施方式的概略結(jié)構(gòu)圖。圖3是示出構(gòu)成圖2所示的激光光線照射單元的脈沖激光光線振蕩器振蕩出的重復(fù)頻率與在構(gòu)成變焦透鏡的壓電元件上施加的高頻電流的頻率之間的關(guān)系的說(shuō)明圖。圖4是示出構(gòu)成在圖I的激光加工裝置上配備的激光光線照射單元的變焦透鏡的其他實(shí)施方式的概略結(jié)構(gòu)圖。圖5是作為被加工物的半導(dǎo)體晶片的立體圖及主要部分放大剖視圖。圖6是示出將圖5所示的半導(dǎo)體晶片貼附在安裝于環(huán)狀框架上的保護(hù)帶表面的狀態(tài)的立體圖。圖7是通過(guò)圖I的激光加工裝置實(shí)施的改質(zhì)層形成步驟的說(shuō)明圖。圖8是示出在圖7所示的改質(zhì)層形成步驟中照射的脈沖激光光線的照射位置的說(shuō)明圖。符號(hào)說(shuō)明2 :靜止基座3 :卡盤(pán)臺(tái)機(jī)構(gòu)36 :卡盤(pán)臺(tái)37 :加工進(jìn)給單元38 :第I分度進(jìn)給單元4 :激光光線照射部件支撐機(jī)構(gòu)42 :可動(dòng)支撐基座
43 :第2分度進(jìn)給單元5 :激光光線照射部件53 :聚光點(diǎn)位置調(diào)整單元6 :激光光線照射單元61 :脈沖激光振蕩器62 :重復(fù)頻率調(diào)整單元7 :加工頭71 :轉(zhuǎn)向鏡 72 :變焦透鏡73 :聚光器74:高頻電流施加單元741 :交流電源742:電壓調(diào)整單元743 :高頻電流頻率調(diào)整單元8 :控制單元10 :半導(dǎo)體晶片
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的激光加工裝置的優(yōu)選實(shí)施方式。在圖I示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的激光加工裝置的立體圖。圖I所示的激光加工裝置具有靜止基座2 ;卡盤(pán)臺(tái)機(jī)構(gòu)3，其以能夠在箭頭X所示的加工進(jìn)給方向移動(dòng)的方式配設(shè)在該靜止基座2上，對(duì)被加工物進(jìn)行保持；激光光線照射部件支撐機(jī)構(gòu)4，其以能夠在與上述箭頭X所示的方向呈直角的箭頭Y所示的分度方向移動(dòng)的方式配設(shè)在靜止基座2上；以及激光光線照射部件5，其以能夠在箭頭Z所示的焦點(diǎn)位置調(diào)整方向移動(dòng)的方式配設(shè)在該激光光線照射部件支撐機(jī)構(gòu)4上。上述卡盤(pán)臺(tái)機(jī)構(gòu)3具有一對(duì)導(dǎo)軌31、31，其分別沿著箭頭X所示的方向平行地配設(shè)在靜止基座2上；第一滑動(dòng)塊32，其以能夠在箭頭X所示的方向移動(dòng)的方式配設(shè)在該導(dǎo)軌31、31上；第2滑動(dòng)塊33，其以能夠在箭頭Y所示的方向移動(dòng)的方式配設(shè)在該第I滑動(dòng)塊32上；支撐臺(tái)35，其通過(guò)圓筒部件34支撐在該第2滑動(dòng)塊33上；以及作為被加工物保持單元的卡盤(pán)臺(tái)36。該卡盤(pán)臺(tái)36由多孔性材料形成，具有被加工物保持面361，通過(guò)未圖示的吸引單元將作為被加工物的晶片保持在卡盤(pán)臺(tái)36上。另外，卡盤(pán)臺(tái)36通過(guò)配設(shè)在圓筒部件34內(nèi)的未圖示的脈沖電機(jī)來(lái)旋轉(zhuǎn)。在上述第I滑動(dòng)塊32上,在其下表面設(shè)置有與上述一對(duì)導(dǎo)軌31、31嵌合的一對(duì)被引導(dǎo)槽321、321，并且在其上表面設(shè)置有沿著箭頭Y所示的方向平行地形成的一對(duì)導(dǎo)軌322、322。如上所述構(gòu)成的第I滑動(dòng)塊32被構(gòu)成為，通過(guò)被引導(dǎo)槽321、321與一對(duì)導(dǎo)軌31、31嵌合而能夠沿著一對(duì)導(dǎo)軌31、31在箭頭X所示的方向上移動(dòng)。圖示的實(shí)施方式中的卡盤(pán)臺(tái)機(jī)構(gòu)3具有用于使第I滑動(dòng)塊32沿著一對(duì)導(dǎo)軌31、31在箭頭X所示的方向移動(dòng)的加工進(jìn)給單元37。加工進(jìn)給單元37包括在上述一對(duì)導(dǎo)軌31與31之間平行配設(shè)的外螺紋桿371、和用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)該外螺紋桿371的脈沖電機(jī)372等驅(qū)動(dòng)源。關(guān)于外螺紋桿371，其一端旋轉(zhuǎn)自如地支撐在固定于上述靜止基座2的軸承塊373上，另一端與上述脈沖電機(jī)372的輸出軸傳動(dòng)連接。另外，外螺紋桿371與在未圖示的內(nèi)螺紋塊上形成的貫通內(nèi)螺紋孔螺紋結(jié)合，其中該內(nèi)螺紋塊突出設(shè)置在第I滑動(dòng)塊32的中央部下表面。因此，通過(guò)由脈沖電機(jī)372來(lái)對(duì)外螺紋桿371進(jìn)行正轉(zhuǎn)及逆轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，使第一滑動(dòng)塊32沿著導(dǎo)軌31、31在箭頭X所示的加工進(jìn)給方向移動(dòng)。上述第2滑動(dòng)塊33以如下所述的方式構(gòu)成在其下表面設(shè)置有與一對(duì)導(dǎo)軌322、322嵌合的一對(duì)被引導(dǎo)槽331、331，該一對(duì)導(dǎo)軌322、322設(shè)置在上述第I滑動(dòng)塊32的上表面，通過(guò)將該被引導(dǎo)槽331、331與一對(duì)導(dǎo)軌322、322嵌合，能夠在箭頭Y所示的方向移動(dòng)。圖示的實(shí)施方式中的卡盤(pán)臺(tái)機(jī)構(gòu)3具有第I分度進(jìn)給單元38，該第I分度進(jìn)給單元38用于使第2滑動(dòng)塊33沿著設(shè)置在第I滑動(dòng)塊32上的一對(duì)導(dǎo)軌322、322在箭頭Y所示的方向移動(dòng)。第I分度進(jìn)給單元38包括在上述一對(duì)導(dǎo)軌322與322之間平行配設(shè)的外螺紋桿381、用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)該外螺紋桿381的脈沖電機(jī)382等驅(qū)動(dòng)源。關(guān)于外螺紋桿381，其一端旋轉(zhuǎn)自如地支撐在固定于上述第I滑動(dòng)塊32的上表面的軸承塊383上，另一端與上述脈沖電機(jī)382的輸出軸傳動(dòng)連接。另外，外螺紋桿381與形成在未圖示的內(nèi)螺紋塊上的貫通內(nèi)螺 紋孔螺紋結(jié)合，該內(nèi)螺紋塊突出設(shè)置在第2滑動(dòng)塊33的中央部下表面。因此，通過(guò)由脈沖電機(jī)382對(duì)外螺紋桿381進(jìn)行正轉(zhuǎn)及逆轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，第2滑動(dòng)塊33沿著導(dǎo)軌322、322在箭頭Y所示的分度進(jìn)給方向移動(dòng)。上述激光光線照射部件支撐機(jī)構(gòu)4具有一對(duì)導(dǎo)軌41、41，其分別沿著箭頭Y所示的方向平行地配設(shè)在靜止基座2上；以及可動(dòng)支撐基座42，其以能夠沿著箭頭Y所示的方向移動(dòng)的方式配設(shè)在該導(dǎo)軌41、41上。該可動(dòng)支撐基座42由以能夠移動(dòng)的方式配設(shè)在導(dǎo)軌41、41上的移動(dòng)支撐部421、和安裝在該移動(dòng)支撐部421上的安裝部422構(gòu)成。在安裝部422的一側(cè)面上平行地設(shè)置有在箭頭Z所示的方向延伸的一對(duì)導(dǎo)軌423、423。圖示的實(shí)施方式中的激光光線照射部件支撐機(jī)構(gòu)4具有第2分度進(jìn)給單元43，該第2分度進(jìn)給單元43用于使可動(dòng)支撐基座42沿著一對(duì)導(dǎo)軌41、41在箭頭Y所示的方向移動(dòng)。第2分度進(jìn)給單元43包括在上述一對(duì)導(dǎo)軌41、41之間平行地配設(shè)的外螺紋桿431、用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)該外螺紋桿431的脈沖電機(jī)432等驅(qū)動(dòng)源。關(guān)于外螺紋桿431，其一端旋轉(zhuǎn)自如地支撐在固定于上述靜止基座2的未圖示的軸承塊上，另一端與上述脈沖電機(jī)432的輸出軸傳動(dòng)連接。另夕卜，外螺紋桿431與形成于未圖示的內(nèi)螺紋塊上的內(nèi)螺紋孔螺紋結(jié)合，其中，該內(nèi)螺紋塊突出設(shè)置在構(gòu)成可動(dòng)支撐基座42的移動(dòng)支撐部421的中央部下表面。因此，通過(guò)由脈沖電機(jī)432來(lái)對(duì)外螺紋桿431進(jìn)行正轉(zhuǎn)及逆轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，使可動(dòng)支撐基座42沿著導(dǎo)軌41、41在箭頭Y所示的分度進(jìn)給方向移動(dòng)。激光光線照射部件5具有部件支架51、安裝在該部件支架51上的激光光線照射單元6。在部件支架51上設(shè)置有一對(duì)被引導(dǎo)槽511、511，該一對(duì)被引導(dǎo)槽511、511以能夠滑動(dòng)的方式與設(shè)置在上述安裝部422上的一對(duì)導(dǎo)軌423、423嵌合，通過(guò)將該被引導(dǎo)槽511、511嵌合到上述導(dǎo)軌423、423，以能夠在箭頭Z所示的焦點(diǎn)位置調(diào)整方向移動(dòng)的方式支撐。激光光線照射部件5具有聚光點(diǎn)位置調(diào)整單元53，該聚光點(diǎn)位置調(diào)整單元53用于使部件支架51沿著一對(duì)導(dǎo)軌423、423在箭頭Z所示的方向移動(dòng)。聚光點(diǎn)位置調(diào)整單元53包括在一對(duì)導(dǎo)軌423、423之間配設(shè)的外螺紋桿(未圖不)、和用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)該外螺紋桿的脈沖電機(jī)532等驅(qū)動(dòng)源，通過(guò)由脈沖電機(jī)532來(lái)對(duì)未圖示的外螺紋桿進(jìn)行正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)或逆轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，使部件支架51及激光光線照射單元6沿著一對(duì)導(dǎo)軌423、423在箭頭Z所示的焦點(diǎn)位置調(diào)整方向移動(dòng)。另外，在圖示的實(shí)施方式中，通過(guò)對(duì)脈沖電機(jī)532進(jìn)行正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，使激光光線照射單元6向上方移動(dòng)，通過(guò)對(duì)脈沖電機(jī)532進(jìn)行逆轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，使激光光線照射單元6向下方移動(dòng)。激光光線照射單元6包括圓筒形狀的殼體61，該圓筒形狀的殼體61固定在上述部件支架51上，實(shí)質(zhì)上水平地延伸。參照?qǐng)D2對(duì)該激光光線照射單元6進(jìn)行說(shuō)明。激光光線照射單元6具有脈沖激光振蕩器61 ;重復(fù)頻率調(diào)整單元62，其調(diào)整脈沖激光振蕩器61振蕩出的脈沖激光的重復(fù)頻率；以及加工頭7，其使脈沖激光振蕩器61振蕩出的脈沖激光會(huì)聚而照射到保持在上述卡盤(pán)臺(tái)36上的被加工物。脈沖激光振蕩器61由YAG激光振蕩器或YV04激光振蕩器等構(gòu)成，振蕩出相對(duì)于保持在卡盤(pán)臺(tái)36上的被加工物具有透過(guò)性的波長(zhǎng)(例如1064nm)的脈沖激光。重復(fù)頻率調(diào)整單元62是通過(guò)后述的控制單元而被控制的，調(diào)整脈沖激光振蕩器61振蕩出的脈沖激光的重復(fù)頻率。加工頭7具有轉(zhuǎn)向鏡71,其將從脈沖激光振蕩器61振蕩出的脈沖激光朝向卡盤(pán)臺(tái)36的被加工物保持面361 (參照?qǐng)DI)進(jìn)行轉(zhuǎn)向；變焦透鏡72，其焦距對(duì)應(yīng)于所施加的高 頻周期而變化；聚光器73，其對(duì)通過(guò)該變焦透鏡72的脈沖激光光線進(jìn)行會(huì)聚而照射到保持在卡盤(pán)臺(tái)36上的被加工物。變焦透鏡72由透鏡外殼721、封入到該透鏡外殼721內(nèi)的透鏡液722和對(duì)該透鏡液722附加高頻的環(huán)狀的壓電元件723構(gòu)成。透鏡外殼721由圓筒狀的外殼主體721a、塞住該圓筒狀的外殼主體721a的上端及下端的圓筒狀的玻璃等透明部件721b及721c構(gòu)成。在如上所述形成的透鏡外殼721內(nèi)封入透鏡液722，同時(shí)配置壓電元件723。如上所述構(gòu)成的變焦透鏡72，通過(guò)對(duì)壓電元件723施加高頻電流，使得透鏡液722的折射率變化而在高頻的波谷側(cè)作為凹透鏡來(lái)進(jìn)行工作、在高頻的波峰側(cè)作為凸透鏡來(lái)進(jìn)行工作，從而焦距對(duì)應(yīng)于高頻周期而變化。如上所述的變焦透鏡72是由美國(guó)Princeton大學(xué)的Craig Arnold教授開(kāi)發(fā)的，關(guān)于工作原理的詳細(xì)記載于以下所示的論文中?！癏igh-Speed varifocal imaging with a tunable acoustic gradient index ofrefraction lens”，Alexandre Mermillod-Brollondinj Euan McLeod, and Craig B. ArnoldOpt. Lell.，33，2146，2008.上述聚光器73由外殼731、配設(shè)在該外殼731內(nèi)的聚光物鏡732構(gòu)成，對(duì)通過(guò)上述變焦透鏡72的脈沖激光光線進(jìn)行會(huì)聚而照射到保持在卡盤(pán)臺(tái)36上的被加工物。激光光線照射單元6具有高頻電流施加單元74,該高頻電流施加單元74對(duì)構(gòu)成上述變焦透鏡72的壓電元件723施加高頻電流。高頻電流施加單元74具有交流電源741、調(diào)整該交流電源741的電壓的電壓調(diào)整單元742、以及對(duì)通過(guò)該電壓調(diào)整單元742調(diào)整了電壓的高頻電流的頻率進(jìn)行調(diào)整的高頻電流頻率調(diào)整單元743，將如后所述控制了電壓及頻率的高頻電流施加在上述壓電元件723上。圖示的實(shí)施方式中的激光光線照射單元6具有控制單元8，該控制單元8對(duì)上述脈沖激光振蕩器61、重復(fù)頻率調(diào)整單元62、電壓調(diào)整單元742、高頻電流頻率調(diào)整單元743進(jìn)行控制。圖2所示的激光光線照射單元6是以如上所述的方式構(gòu)成的，以下對(duì)其作用進(jìn)行說(shuō)明。控制單元8以脈沖激光振蕩器61振蕩出的脈沖激光的重復(fù)頻率例如成為IOOkHz的方式向重復(fù)頻率調(diào)整單元62輸出控制信號(hào)。另外，控制單元8以通過(guò)高頻電流施加單元74向構(gòu)成變焦透鏡72的壓電元件723施加的高頻電流的頻率例如成為99kHz的方式向高頻電流頻率調(diào)整單元743輸出控制信號(hào)。其結(jié)果，從脈沖激光振蕩器61振蕩出重復(fù)頻率為IOOkHz的脈沖激光，在構(gòu)成變焦透鏡72的壓電元件723上施加99kHz的高頻電流。因此，如圖3所示，在入射到變焦透鏡72的脈沖激光光線的重復(fù)頻率與通過(guò)壓電元件723附加在透鏡液722上的高頻的頻率之間產(chǎn)生相位差。該相位差在I周期為3. 6° (相位差=360。_(高頻電流頻率/重復(fù)頻率)X360。=360。-(99kHz/100kHz) X360° =360。-356.4° = 3. 6。)。如上所述，在將從脈沖激光振蕩器61振蕩出的脈沖激光的重復(fù)頻率設(shè)定為IOOkHz、并將對(duì)構(gòu)成變焦透鏡72的壓電元件723施加的高頻電流的頻率設(shè)定為99kHz，從脈沖激光振蕩器61振蕩出脈沖激光。如圖2所不,從脈沖激光振蕩器61振蕩出的脈沖激光光線LB，經(jīng)由轉(zhuǎn)向鏡71入射到變焦透鏡72。入射到變焦透鏡72的脈沖激光光線LB，雖然通過(guò)透鏡液722，但是對(duì)透鏡液722附加與施加在壓電元件723上的高頻電流的頻率對(duì)應(yīng)的高頻。因此，通過(guò)透鏡液722的脈沖激光光線LB，在附加到透鏡液722的高頻的波谷側(cè)如I點(diǎn)劃線所示折射，在附加到透鏡液722的高頻的波峰側(cè)如2點(diǎn)劃線所示折射。因此，通過(guò)變焦透鏡72而如I點(diǎn)劃線所示折射的脈沖激光光線，通過(guò)聚光物鏡732會(huì)聚到聚光點(diǎn)Pa。另一方面，通過(guò)變焦透鏡72如2點(diǎn)劃線所示折射的脈沖激光光線，通過(guò)聚光物鏡732會(huì)聚 到聚光點(diǎn)Pb。另外,聚光點(diǎn)Pa及聚光點(diǎn)Pb的位置,如上所述,通過(guò)脈沖激光光線LB的重復(fù)頻率與通過(guò)壓電元件723附加到透鏡液722的高頻的頻率之間具有相位差(圖示的實(shí)施方式中為3. 6° )，因此根據(jù)在附加到透鏡液722上的高頻的哪個(gè)狀態(tài)時(shí)脈沖激光光線LB的脈沖通過(guò)與否而在光軸上位移。另外，聚光點(diǎn)Pa和聚光點(diǎn)Pb的最大寬度，能夠通過(guò)調(diào)整在壓電元件723上施加的高頻電流的電壓，使在透鏡液722上附加的超聲波的振幅變化來(lái)進(jìn)行調(diào)整。接著，參照?qǐng)D4對(duì)上述變焦透鏡的其他實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖4所示的變焦透鏡72由第I變焦透鏡72a和第2變焦透鏡72b構(gòu)成，第I變焦透鏡72a配置在入射側(cè)(脈沖激光振蕩器61側(cè))，第2變焦透鏡72b配置在出射側(cè)(聚光器73側(cè))。另外，第I變焦透鏡72a和第2變焦透鏡72b具有與上述變焦透鏡72實(shí)質(zhì)上相同的結(jié)構(gòu)，因此對(duì)相同部件附上相同符號(hào)并省略其說(shuō)明。在圖4所示的變焦透鏡中，以施加在第I變焦透鏡72a的壓電元件723上的高頻電流與施加在第2變焦透鏡72b的壓電元件723上的高頻電流成為逆相位(180度的相位差)的方式進(jìn)行控制。因此，在第I變焦透鏡72a作為凹透鏡來(lái)進(jìn)行工作時(shí)第2變焦透鏡72b作為凸透鏡來(lái)進(jìn)行工作，在第I變焦透鏡72a作為凸透鏡來(lái)進(jìn)行工作時(shí)第2變焦透鏡72b作為凹透鏡來(lái)進(jìn)行工作。入射到如上所述構(gòu)成的由第I變焦透鏡72a和第2變焦透鏡72b構(gòu)成的變焦透鏡中的脈沖激光光線LB，在第I變焦透鏡72a作為凹透鏡來(lái)進(jìn)行工作、第2變焦透鏡72b作為凸透鏡來(lái)進(jìn)行工作時(shí)，如I點(diǎn)劃線所示那樣折射而到達(dá)聚光物鏡732，通過(guò)聚光物鏡732被會(huì)聚到聚光點(diǎn)Pa上。另一方面，在第I變焦透鏡72a作為凸透鏡來(lái)進(jìn)行工作、第2變焦透鏡72b作為凹透鏡來(lái)進(jìn)行工作時(shí)，脈沖激光光線LB如2點(diǎn)劃線所示那樣折射而到達(dá)聚光物鏡732，通過(guò)聚光物鏡732而被會(huì)聚到聚光點(diǎn)Pb上。如上所述，在圖4所示的變焦透鏡72中，以施加在第I變焦透鏡72a的壓電元件723上的高頻電流與施加在第2變焦透鏡72b的壓電元件723上的高頻電流成為逆相位(180度的相位差)的方式進(jìn)行控制。并且，控制施加在第I變焦透鏡72a的壓電元件723上的高頻電流的電壓和施加在第2變焦透鏡72b的壓電元件723上的高頻電流的電壓，通過(guò)使第2變焦透鏡72b的折射率成為第I變焦透鏡72a的折射率的例如2倍，從而能夠使通過(guò)第I變焦透鏡72a及第2變焦透鏡72b入射到聚光物鏡722的脈沖激光光線的光束尺寸恒定。在將脈沖激光光線的聚光點(diǎn)定位到被加工物的內(nèi)部而形成改質(zhì)層的激光加工中，重要的是盡可能維持入射到聚光物鏡的脈沖激光光線的均勻的能量。為此，期望盡可能使入射到聚光物鏡的脈沖激光光線的光束尺寸恒定。然而，在圖4所示的變焦透鏡中，能夠如上所述使入射到聚光物鏡732的脈沖激光光線的光束尺寸恒定，由于入射到聚光物鏡732的脈沖激光光線在NA上沒(méi)有很大的變化，因此僅能夠改變聚光點(diǎn)位置。當(dāng)回到圖I繼續(xù)進(jìn)行說(shuō)明時(shí)，在構(gòu)成上述激光光線照射單元6的殼體61的前端部上配設(shè)有攝像單元9，該攝像單元9通過(guò)上述激光光線照射單元6檢測(cè)應(yīng)激光加工的加工區(qū)域。在圖示的實(shí)施方式中，該攝像單元9除了由借助于可見(jiàn)光線攝像的通常的攝像元件(CXD)構(gòu)成以外，還由在被加工物上照射紅外線的紅外線照明單元、捕捉通過(guò)該紅外線照明單元照射的紅外線的光學(xué)系統(tǒng)、輸出與通過(guò)該光學(xué)系統(tǒng)捕捉的紅外線對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的攝像元件(紅外線CCD)等構(gòu)成，將所攝像的圖像信號(hào)送到上述控制單元8。
圖示的實(shí)施方式中的激光加工裝置如上所述構(gòu)成，以下對(duì)其作用進(jìn)行說(shuō)明。在圖5示出作為被加工物的半導(dǎo)體晶片的立體圖。圖5所示的半導(dǎo)體晶片10由例如厚度為200 μ m的硅晶片構(gòu)成，在表面IOa上，在由形成為格子狀的多個(gè)間隔道101劃分的多個(gè)區(qū)域上形成有1C、LSI等器件102。如上所述形成的半導(dǎo)體晶片10，如圖6所示，在安裝于環(huán)狀的框架F上的由聚烯烴等合成樹(shù)脂片構(gòu)成的保護(hù)帶T上貼附表面IOa側(cè)(保護(hù)帶貼附步驟)。因此，在半導(dǎo)體晶片10中，背面IOb成為上側(cè)。如果實(shí)施了上述的保護(hù)帶貼附步驟，則在圖I所示的激光加工裝置的卡盤(pán)臺(tái)36上載置半導(dǎo)體晶片10的保護(hù)帶T側(cè)。并且，通過(guò)啟動(dòng)未圖示的吸引單元，通過(guò)保護(hù)帶T將半導(dǎo)體晶片10吸引保持于卡盤(pán)臺(tái)36上(晶片保持步驟)。因此，在保持在卡盤(pán)臺(tái)36上的半導(dǎo)體晶片10中，背面IOb成為上側(cè)。如上所述，吸引保持了半導(dǎo)體晶片10的卡盤(pán)臺(tái)36，通過(guò)加工進(jìn)給單元37被定位在攝像單元9的正下方。由此，當(dāng)卡盤(pán)臺(tái)36被定位在攝像單元9的正下方時(shí),通過(guò)攝像單元9及控制單元8執(zhí)行檢測(cè)半導(dǎo)體晶片10的應(yīng)激光加工的加工區(qū)域的對(duì)準(zhǔn)作業(yè)。即、攝像單元9及控制單元8執(zhí)行用于進(jìn)行形成在半導(dǎo)體晶片10的規(guī)定方向上的間隔道101與構(gòu)成激光光線照射單元6的聚光器73的聚光物鏡732之間的位置對(duì)齊的圖案匹配等圖像処理，依次進(jìn)行激光光線照射位置的對(duì)準(zhǔn)，其中，該激光光線照射單元6沿著間隔道101照射激光光線。另外，對(duì)于形成在半導(dǎo)體晶片10上的向與上述規(guī)定方向正交的方向延伸的間隔道101，也同樣依次進(jìn)行激光光線照射位置的對(duì)準(zhǔn)。此時(shí)，雖然半導(dǎo)體晶片10的形成有間隔道101的表面IOa位于下側(cè)，但是由于攝像單元9如上所述具有由紅外線照明單元、捕捉紅外線的光學(xué)系統(tǒng)以及輸出與紅外線對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的攝像元件(紅外線CCD)等構(gòu)成的攝像單元，因此能夠從背面IOb透過(guò)來(lái)對(duì)間隔道101進(jìn)行攝像。由此，檢測(cè)形成于在卡盤(pán)臺(tái)36上保持的半導(dǎo)體晶片10上的間隔道101，如果進(jìn)行了激光光線照射位置的對(duì)準(zhǔn)，則如圖7的(a)所示，將卡盤(pán)臺(tái)36移動(dòng)到聚光器73所在的激光光線照射區(qū)域，將形成在半導(dǎo)體晶片10上的規(guī)定的間隔道101的一端(圖7的(a)中左端)定位在聚光器73的正下方。并且，將通過(guò)聚光器73的聚光物鏡732而照射的脈沖激光光線的聚光點(diǎn)P定位在半導(dǎo)體晶片10的厚度方向中心附近。接著，在使激光光線照射單元6工作而從聚光器73照射脈沖激光光線的同時(shí)，啟動(dòng)加工進(jìn)給單元37而使卡盤(pán)臺(tái)36以規(guī)定的加工進(jìn)給速度在圖7的(a)中在箭頭Xl所示的方向上移動(dòng)(改質(zhì)層形成步驟)。并且，如圖7的(b)所示，如果聚光器73的照射位置到達(dá)間隔道120的另一端(圖7的(b)中右端)，則在停止脈沖激光光線的照射的同時(shí)，停止卡盤(pán)臺(tái)36的移動(dòng)。其結(jié)果，如圖7的(b)所示，在半導(dǎo)體晶片10的內(nèi)部沿著規(guī)定的間隔道101形成有具有厚度T的改質(zhì)層110。另外，上述改質(zhì)層形成步驟的加工條件例如以如下所述的方式設(shè)定。脈沖激光光線的波長(zhǎng)1064nm輸出1W重復(fù)頻率100kHz 施加在變焦透鏡的壓電元件上的高頻電流的頻率99kHz聚光點(diǎn)直徑ψ IΟμιτι加工進(jìn)給速度100mm/秒如上所述，通過(guò)上述脈沖激光光線振蕩器61振蕩出、經(jīng)過(guò)變焦透鏡72而通過(guò)聚光物鏡732會(huì)聚的脈沖激光光線的聚光點(diǎn)，在光軸上位移。并且，當(dāng)作為被加工物的半導(dǎo)體晶片10以IOOmm/秒的加工進(jìn)給速度移動(dòng)時(shí)，在半導(dǎo)體晶片10的內(nèi)部，如圖8所示，在100脈沖的點(diǎn)(S)上形成有I個(gè)山，該山在IOOmm/秒之間形成有1000個(gè)。因此，在半導(dǎo)體晶片10的內(nèi)部沿著間隔道101形成有具有厚度(t)的改質(zhì)層。該改質(zhì)層的厚度(t)，能夠通過(guò)調(diào)整施加在變焦透鏡72的壓電元件723上的高頻電流的電壓而變化。如上所述，在圖示的實(shí)施方式中的激光加工裝置中，通過(guò)用脈沖激光光線掃描I次而能夠在半導(dǎo)體晶片10的內(nèi)部形成期望厚度(例如5(Γ200 μ m)的改質(zhì)層。如上所述，如果沿著半導(dǎo)體晶片10的在規(guī)定方向上形成的所有的間隔道101實(shí)施了上述改質(zhì)層形成步驟，則將保持了半導(dǎo)體晶片10的卡盤(pán)臺(tái)36定位在轉(zhuǎn)動(dòng)了 90度的位置處。并且，沿著半導(dǎo)體晶片10的在與上述規(guī)定方向正交的方向形成的所有的間隔道101實(shí)施上述改質(zhì)層形成步驟。由此，沿著所有的間隔道101實(shí)施了改質(zhì)層形成步驟的半導(dǎo)體晶片10，被輸送到沿著形成有改質(zhì)層的間隔道101進(jìn)行斷裂的晶片分割步驟中。
權(quán)利要求
1.一種激光加工裝置，其具有 卡盤(pán)臺(tái)，其保持被加工物； 激光光線照射單元，其對(duì)保持在該卡盤(pán)臺(tái)上的被加工物照射脈沖激光光線，該激光光線照射單元包括脈沖激光振蕩器，其振蕩出脈沖激光；重復(fù)頻率調(diào)整單元，其調(diào)整該脈沖激光振蕩器振蕩出的脈沖激光的重復(fù)頻率；以及聚光物鏡，其對(duì)該脈沖激光振蕩器振蕩出的脈沖激光進(jìn)行會(huì)聚而照射到保持在該卡盤(pán)臺(tái)上的被加工物； 變焦透鏡，其具有壓電元件，且焦距根據(jù)通過(guò)該壓電元件生成的高頻的周期而變化，該變焦透鏡配置在該脈沖激光振蕩器與該聚光物鏡之間； 高頻電流頻率調(diào)整單元，其調(diào)整施加在該壓電元件上的高頻電流的頻率；以及 控制單元,其對(duì)該重復(fù)頻率調(diào)整單元及該高頻電流頻率調(diào)整單元進(jìn)行控制， 該控制單元以在由該脈沖激光振蕩器振蕩出的脈沖激光的重復(fù)頻率與施加在該變焦透鏡的該壓電元件上的高頻電流的頻率之間產(chǎn)生相位差的方式控制該重復(fù)頻率調(diào)整單元及該高頻電流頻率調(diào)整單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光加工裝置，其中， 該變焦透鏡由配設(shè)在光軸上的第I變焦透鏡和第2變焦透鏡構(gòu)成， 該控制單元以施加在該第I變焦透鏡的壓電元件上的高頻電流與施加在該第2變焦透鏡的壓電元件上的高頻電流形成180度的相位差的方式進(jìn)行控制。
全文摘要
本發(fā)明提供激光加工裝置，其具有變焦透鏡，其配設(shè)在脈沖激光振蕩器與聚光物鏡之間，具有生成高頻的壓電元件，焦距與通過(guò)壓電元件生成的高頻的周期對(duì)應(yīng)而變化；高頻電流頻率調(diào)整單元，其調(diào)整施加在壓電元件上的高頻電流的頻率；以及控制單元，其對(duì)重復(fù)頻率調(diào)整單元及高頻電流頻率調(diào)整單元進(jìn)行控制，控制單元以在由該脈沖激光振蕩器振蕩出的脈沖激光的重復(fù)頻率與施加在該變焦透鏡的該壓電元件上的高頻電流的頻率之間產(chǎn)生相位差的方式，控制重復(fù)頻率調(diào)整單元及高頻電流頻率調(diào)整單元。
文檔編號(hào)B23K26/04GK102825382SQ20121018923
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月13日
發(fā)明者能丸圭司 申請(qǐng)人:株式會(huì)社迪思科