專利名稱：激光光線照射裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及向半導體晶片或光器件晶片等被加工物照射激光光線的激光光線照
射裝置。
背景技術：
在半導體器件制造步驟中，在大致圓板形狀的硅基板表面由呈格子狀排列的被稱作間隔道的分割預定線劃分出多個區(qū)域，在該劃分出的區(qū)域形成LC、LSI等器件。而且對沿著間隔道切斷半導體晶片而形成器件的區(qū)域進行分割，制造出各個半導體芯片。另外，對于在藍寶石基板表面層疊光電二極管等受光元件和激光二極管等發(fā)光元件等而成的光器件晶片也沿著間隔道進行切斷，從而將其分割為各個光電二極管、激光二極管等光器件，廣泛應用于電氣設備?！ぷ鳛樯鲜鲅刂g隔道分割半導體晶片和光器件晶片的方法，提出了如下方法沿著間隔道照射相對于晶片具有吸收性的波長的脈沖激光光線以形成激光加工槽，沿著該激光加工槽進行斷開。另外，為了提高加工精度，還提出了將激光光線的點形狀形成為橢圓形的激光加工裝置。該激光加工裝置為了使激光光線的點形狀形成為橢圓形而具備由柱面透鏡構成的點整形單元(例如參見專利文獻I)。并且，作為使激光光線的點形狀形成為規(guī)定形狀的結構較為簡單的方法，公知有使用衍射光學元件(DOE :Diffractive Optic Element)的技術。專利文獻I日本特開2006-289388號公報然而，在使用衍射光學元件使激光光線的點形狀形成為規(guī)定形狀的方法中，利用衍射光學元件生成一次光并使激光光線的點形狀形成為規(guī)定形狀時，未被生成為一次光的O次光也與一次光一起照射到被加工物，存在降低加工性能的問題。
發(fā)明內容
本發(fā)明就是鑒于上述事實情況而完成的，其主要技術課題在于，提供一種既能通過衍射光學兀件生成一次光，使激光光線的點形狀形成為規(guī)定形狀，又能排除未生成為一次光的O次光的激光光線照射裝置。為了解決上述主要技術課題，本發(fā)明提供一種激光光線照射裝置，其具有激光光線振蕩單元，其振蕩出激光光線；聚光透鏡，其對由該激光光線振蕩單元振蕩出的激光光線進行會聚；衍射光學元件，其配設于該激光光線振蕩單元與該聚光透鏡之間，規(guī)定該激光光線振蕩單元振蕩出的激光光線的點形狀；以及O次光排除單元，其從由該衍射光學元件規(guī)定了點形狀的一次光和未生成為一次光的O次光中排除O次光而僅將規(guī)定了點形狀的一次光導入到該聚光透鏡，該O次光排除單元具有第I棱鏡，其具有入射面和出射面，該入射面是一次光和O次光入射的面，該出射面是相對于該入射面傾斜且一次光和相對于一次光具有角度的O次光出射的面；第2棱鏡，其具有O次光反射面和一次光出光面，該O次光反射面是允許從該第I棱鏡的該出射面出射的一次光的入射并反射O次光的面，該一次光出光面是出射一次光的面；以及衰減器，其對在該第2棱鏡的該O次光反射面反射的O次光進行吸收。優(yōu)選上述第I棱鏡的入射面被設定為使得通過衍射光學元件的一次光垂直地入射，第I棱鏡的出射面和第2棱鏡的O次光反射面被平行地設定，第I棱鏡的入射面與第2棱鏡的出射面被平行地設定，由衍射光學元件規(guī)定的點形狀以相似形狀導入到聚光透鏡。優(yōu)選對上述第2棱鏡的O次光反射面實施了角度分離涂布。本發(fā)明的激光光線照射裝置具有衍射光學元件，其配設于激光光線振蕩單元與聚光透鏡之間，規(guī)定激光光線振蕩單元振蕩出的激光光線的點形狀；以及O次光排除單元，其從由衍射光學元件規(guī)定了點形狀的一次光和未生成為一次光的O次光中排除O次光而僅將規(guī)定了點形狀的一次光導入到聚光透鏡，O次光排除單元具有第I棱鏡，其具有入射面和出射面，該入射面是一次光和O次光入射的面，該出射面是相對于該入射面傾斜且一次 光和相對于一次光具有角度的O次光出射的面；第2棱鏡，其具有O次光反射面和一次光出光面，該O次光反射面是允許從該第I棱鏡的該出射面出射的一次光的入射并反射O次光的面，該一次光出光面是出射一次光的面；以及衰減器，其對在第2棱鏡的O次光反射面反射的O次光進行吸收，因此能夠由O次光排除單元排除未生成為由衍射光學元件規(guī)定為點形狀的一次光的O次光，因而能防止照射O次光導致的加工性能的降低。
圖I是裝配了根據本發(fā)明構成的激光光線照射裝置的激光加工機的立體圖。圖2是根據本發(fā)明構成的激光光線照射裝置的概要構成圖。圖3是作為被加工物的光器件晶片的立體圖。圖4是表示將圖3所示的光器件晶片貼附于裝配在環(huán)狀框架的粘接帶表面的狀態(tài)的立體圖。圖5是使用圖I所示的激光加工裝置在圖3所示的光器件晶片形成激光加工槽的激光加工槽形成步驟的說明圖。符號說明2靜止基座；3卡盤臺機構；36卡盤臺；37加工進給單元；38第I分度進給單元；4激光光線照射單元支撐機構；42可動支撐基座；43第2分度進給單元；5激光光線照射單元；53聚光點位置調整單元；6激光光線照射裝置；62脈沖激光光線振蕩單元；63聚光器；631轉向鏡；632聚光透鏡；633衍射光學兀件；6340次光排除單兀；635第I棱鏡；636第2棱鏡；637衰減器；7攝像單元；10光器件晶片；F環(huán)狀框架；T粘接帶
具體實施例方式下面參照附圖詳細說明根據本發(fā)明構成的激光光線照射裝置的優(yōu)選實施方式。圖I表示裝配了根據本發(fā)明構成的激光光線照射裝置的激光加工機的立體圖。圖I所示的激光加工機具有靜止基座2、對以能夠在箭頭X所示的加工進給方向(X軸方向)移動的方式配設于該靜止基座2的被加工物進行保持的卡盤臺機構3、以能夠在與加工進給方向(X軸方向)正交的箭頭Y所示的分度進給方向(Y軸方向)移動的方式配設于靜止基座2的激光光線照射單元支撐機構4、以能夠在垂直于后述的卡盤臺的保持面的箭頭Z所示的聚光點位置調整方向(Z軸方向)移動的方式配設于該激光光線照射單元支撐機構4的激光光線照射單元5。上述卡盤臺機構3具有沿著箭頭X所示的加工進給方向(X軸方向)平行配設于靜止基座2上的一對導軌31、31、以能夠在X軸方向上移動的方式配設于該導軌31、31上的第I滑動塊32、以能夠在箭頭Y所示的分度進給方向(Y軸方向)移動的方式配設于該第I滑動塊32上的第2滑動塊33、被圓筒部件34支撐于該第2滑動塊33上的罩臺35、作為被加工物保持單元的卡盤臺36。該卡盤臺36具有由多孔性材料形成的吸附盤361，憑借未圖示的吸引單元將作為被加工物的例如圓板狀的半導體晶片保持于作為被加工物保持面的吸附盤361上。如上構成的卡盤臺36憑借配設于圓筒部件34內的未圖示的脈沖電動機而進行旋轉。在卡盤臺36還配設有用于固定后述的環(huán)狀的框架的夾具362。上述第I滑動塊32在其下表面設有與上述一對導軌31、31嵌合的一對被引導槽321、321，并且在其上表面設有沿著Y軸方向平行形成的一對導軌322、322。如上構成的第 I滑動塊32構成為通過被引導槽321、321與一對導軌31、31嵌合，能夠沿著一對導軌31、31在X軸方向移動。圖示的實施方式中的卡盤臺機構3具有用于使第I滑動塊32沿著一對導軌31、31在X軸方向移動的由滾珠絲杠機構構成的加工進給單元37。加工進給單元37具有平行配設于上述一對導軌31與31之間的外螺紋桿371、用于旋轉驅動該外螺紋桿371的脈沖電動機372等驅動源。外螺紋桿371的一端以旋轉自如的方式支撐于固定在上述靜止基座2的軸承塊373，其另一端與上述脈沖電動機372的輸出軸傳動連接。并且，夕卜螺紋桿371與在突出設置于第I滑動塊32的中央部下表面的未圖示的內螺紋塊上形成的貫穿內螺紋孔螺合。因此憑借脈沖電動機372對外螺紋桿371進行正轉和反轉驅動，從而第I滑動塊32沿著導軌32、32在X軸方向移動。上述第2滑動塊33在其下表面設有與設置于上述第I滑動塊32的上表面的一對導軌322、322嵌合的一對被引導槽331、331，其構成為通過將該被引導槽331、331與一對導軌322、322嵌合，能夠在Y軸方向移動。圖示的實施方式中的卡盤臺機構3具有用于使第2滑動塊33沿著設置于第I滑動塊32的一對導軌322、322在Y軸方向移動的由滾珠絲杠機構構成的第I分度進給單元38。第I分度進給單元38具有平行設置于上述一對導軌322與322之間的外螺紋桿381、用于對該外螺紋桿381進行旋轉驅動的脈沖電動機382等驅動源。外螺紋桿381的一端以旋轉自如的方式支撐于固定在上述第I滑動塊32上表面的軸承塊383，其另一端與上述脈沖電動機382的輸出軸傳動連接。并且，外螺紋桿381與在突出設置于第2滑動塊33的中央部下表面的未圖示的內螺紋塊上形成的貫穿內螺紋孔螺合。因此，憑借脈沖電動機382對外螺紋桿381進行正轉和反轉驅動，從而第2滑動塊33沿著導軌322、322在Y軸方向移動。上述激光光線照射單元支撐機構4具有沿著箭頭Y所示的分度進給方向(Y軸方向)平行配設于靜止基座2上的一對導軌41、41、以能在Y軸方向移動的方式配設于該導軌41、41上的可動支撐基座42。該可動支撐基座42具有以可移動的方式配設于導軌41、41上的移動支撐部421、安裝于該移動支撐部421的裝配部422。裝配部422在一個側面平行設置有在箭頭Z所示的聚光點位置調整方向(Z軸方向)延伸的一對導軌423、423。圖示的實施方式的激光光線照射單元支撐機構4具有用于使可動支撐基座42沿著一對導軌41、41在Y軸方向移動的由滾珠絲杠機構構成的第2分度進給單元43。第2分度進給單元43具有平行配設于上述一對導軌41、41之間的外螺紋桿431、用于對該外螺紋桿431旋轉驅動的脈沖電動機432等驅動源。外螺紋桿431的一端以旋轉自如的方式支撐于固定在上述靜止基座2的未圖示的軸承塊，其另一端與上述脈沖電動機432的輸出軸傳動連接。并且，外螺紋桿431與在突出設置于構成可動支撐基座42的移動支撐部421的中央部下表面的未圖示的內螺紋塊上形成的內螺紋孔螺合。因此，憑借脈沖電動機432對外螺紋桿431進行正轉和反轉驅動，從而可動支撐基座42沿著導軌41、41在Y軸方向移動。激光光線照射單元5具有單元支座51、安裝于該單元支座51的激光光線照射裝置6。單元支座51設有以能夠滑動的方式與 設置于上述裝配部422的一對導軌423、423嵌合的一對被引導槽511,將該被引導槽511嵌合于上述導軌423、423，從而被支撐為能夠在箭頭Z所示的聚光點位置調整方向(Z軸方向)移動。激光光線照射單元5具有用于使單元支座51沿著一對導軌423、423在垂直于上述卡盤臺36的被加工物保持面的方向即Z軸方向移動的聚光點位置調整單元53。聚光點位置調整單元53與上述加工進給單元37、第I分度進給單元38和第2分度進給單元43同樣由滾珠絲杠機構構成。該聚光點位置調整單元53具有配設于一對導軌423、423之間的外螺紋桿(未圖示)、用于對該外螺紋桿進行旋轉驅動的脈沖電動機532等的驅動源，憑借脈沖電動機532對未圖示的外螺紋桿進行正轉和反轉驅動，從而使單元支座51和激光光線照射裝置6沿著導軌423、423在箭頭Z表示的聚光點位置調整方向移動。并且，在圖示的實施方式中，通過對脈沖電動機532進行正轉驅動,使激光光線照射裝置6向上方移動,通過對脈沖電動機532進行反轉驅動，使激光光線照射裝置6向下方移動。激光光線照射裝置6具有固定于上述單元支座51且實質上水平延伸的圓筒形狀的殼體61。在該圓筒形狀的殼體61的前端部配設有憑借上述激光光線照射裝置6檢測應進行激光加工的加工區(qū)域的攝像單元7。該攝像單元7具有照明被加工物的照明單元、捕捉該照明單元照明的區(qū)域的光學系統(tǒng)、對該光學系統(tǒng)所捕捉的像進行攝像的攝像元件(CCD)等，將攝像的圖像信號發(fā)送給未圖示的控制單元。如圖2所示，激光光線照射裝置6具有配設于上述殼體61內且振蕩出脈沖激光光線LB的脈沖激光光線振蕩單兀62、對該脈沖激光光線振蕩單兀62振蕩出的脈沖激光光線進行會聚而照射到保持于上述卡盤臺36的被加工物W的聚光器63。上述脈沖激光光線振蕩單兀62構成為具有由YAG激光振蕩器或YV04激光振蕩器構成的脈沖激光振蕩器621、附設于該脈沖激光振蕩器621的重復頻率設定單元622。脈沖激光振蕩器621振蕩出重復頻率設定單元622所設定的規(guī)定頻率的脈沖激光光線LB。重復頻率設定單元622設定由脈沖激光振蕩器621振蕩出的脈沖激光光線的重復頻率。上述聚光器63具有裝配于殼體61的前端,將上述脈沖激光光線振蕩單兀62振蕩出的脈沖激光光線LB向圖2中的下方(垂直于作為卡盤臺36的上表面的保持面的方向)進行方向轉換的轉向鏡631、會聚由該轉向鏡631轉換了方向的激光光線而照射到保持于卡盤臺36的被加工物W的聚光透鏡632、配設于脈沖激光光線振蕩單元62與聚光透鏡632之間且規(guī)定脈沖激光光線振蕩單元62振蕩出的脈沖激光光線LB的點形狀的衍射光學元件(DOE Diffractive Optic Element)633、從該衍射光學元件633規(guī)定了點形狀的一次光和未生成為一次光的O次光中排除O次光而僅將規(guī)定了點形狀的一次光導入到聚光透鏡632的O次光排除單元634。上述衍射光學兀件633構成為在圖的實施方式中，脈沖激光光線振蕩單兀62振蕩出的截面(點形狀)為圓形SI的脈沖激光光線LB的點形狀形成為橢圓形。如上構成的衍射光學元件633將脈沖激光光線振蕩單元62振蕩出的點形狀為圓形SI的脈沖激光光線LB分為規(guī)定為橢圓形S2的點形狀的一次光LBl和未生成為一次光LBl的O次光LB0，使彼此具有規(guī)定角度α而入射到O次光排除單元634。上述O次光排除單元634具有第I棱鏡635，其具有由一次光LBl和O次光LBO入射的入射面635a、傾斜于該入射面635a且由一次光LBl和相對于一次光LBl具有角度的O次光LBO出射的出射面635b ;第2棱鏡636，其具有允許從該第I棱鏡635的出射面635b出射的一次光LBl入射且反射O次光LBO的O次光反射面636a、出射一次光LBl的一次光 出射面636b ；以及衰減器637，其對在該第2棱鏡636的O次光反射面636a反射的O次光LBO進行吸收。第I棱鏡635的入射面635a被設定為使得通過了衍射光學元件633的一次光LBl垂直入射。另外，第I棱鏡635的出射面635b和第2棱鏡636的O次光反射面636a被設定為相隔間隔s彼此平行，相對于第I棱鏡635的入射面635a以角度β形成。并且該角度β被設定為使用第2棱鏡636的O次光反射面636a反射從第I棱鏡635的出射面635b出射的O次光LB0，允許從第I棱鏡635的出射面635b出射的一次光LBl入射到第2棱鏡636的角度。另外，第2棱鏡636的O次光反射面636a被實施了角度分離涂布，以反射具備很小的角度差的一個O次光LB0，使另一個一次光LBl入射。作為其角度分離涂布齊U，可使用MgF2、聚對苯二甲酸乙酯(PET)、三醋酸纖維素(TAC)等。而且，第I棱鏡635的入射面635a與第2棱鏡的出射面636b設定為平行。如上構成的O次光排除單元634利用第2棱鏡636的O次光反射面636a反射通過了衍射光學兀件633的O次光LBO而導入到衰減器637。另一方面，O次光排除單元634將由衍射光學元件633把點形狀規(guī)定為橢圓形S2的一次光LBl以相似形S3導入到上述聚光透鏡632。如上導入到聚光透鏡632的點形狀為橢圓形S3的一次光LBl通過聚光透鏡632來會聚，作為橢圓形的聚光點S4照射到保持于卡盤臺36的被加工物W。圖示的實施方式的激光加工機如上構成，以下說明其作用。圖3示出由上述激光加工機加工的作為被加工物的光器件晶片的立體圖。圖3所示的光器件晶片10例如在厚度為100 μ m的藍寶石基板表面層疊了 5 μ m厚度的由氮化物半導體構成的作為光器件層的發(fā)光層(外延層)110。而且，在發(fā)光層(外延層)110由呈格子狀形成的多個間隔道111劃分而成的多個區(qū)域形成有發(fā)光二極管、激光二極管等光器件112。在使用上述激光加工機沿著間隔道111對光器件晶片10進行激光加工時，將光器件晶片10貼附于裝配在環(huán)狀框架的粘接帶表面。即如圖4所示，將光器件晶片10的背面IOb側貼附于裝配在環(huán)狀框架F的粘接帶T的表面(晶片貼附步驟)。因此，就貼附于裝配在環(huán)狀框架F的粘接帶T表面的光器件晶片10而言，表面IOa成為上側。實施了上述晶片貼附步驟后，將貼附有光器件晶片10的粘接帶T放置于上述圖I所示的激光加工裝置的卡盤臺36上。然后，通過啟動未圖示的吸引單元，將光器件晶片10經由粘接帶T吸附保持于卡盤臺36上(晶片保持步驟)。因此，就吸附保持于卡盤臺36的光器件晶片10而言，表面IOa成為上側。而且，裝配了貼附有光器件晶片10的粘接帶T的環(huán)狀框架F被配設于卡盤臺36的夾具362固定住。如上，吸附保持了光器件晶片10的卡盤臺36被加工進給單元37定位于攝像單元7的正下方。在卡盤臺36被定位于攝像單元7的正下方時，執(zhí)行憑借攝像單元7和未圖示的控制單元檢測光器件晶片10的應進行激光加工的加工區(qū)域的對準作業(yè)。即，攝像單元7和未圖示的控制單元執(zhí)行用于進行在光器件晶片10的規(guī)定方向形成的間隔道111與沿著該間隔道111照射激光光線的激光光線照射裝置6的聚光器63之間的位置對齊的圖形匹配等圖像處理，完成激光光線照射位置的對準(對準步驟)。另外，對在與上述規(guī)定方向正交的方向形成于光器件晶片10的間隔道111也同樣完成激光光線照射位置的對準。如上檢測在卡盤臺36上吸附保持的光器件晶片10的表面IOa上形成的間隔道111，實施了激光光線照射位置的對準時，啟動加工進給單元37和第I分度進給單元38，如圖5 (a)所示將卡盤臺36移動至激光光線照射裝置6的聚光器63所處的激光光線照射區(qū)域，將規(guī)定的間隔道111的一端(圖5 Ca)中的左端)定位于激光光線照射裝置6的聚光器63的正下方。接著，啟動激光光線照射裝置6,從聚光器63照射相對于構成光器件晶片10 的藍寶石基板具有吸收性的波長的脈沖激光光線，并以規(guī)定的進給速度使卡盤臺36沿著圖5 (a)中箭頭Xl所示的方向移動(激光加工槽形成步驟)。而且，如圖5 (b)所示，在規(guī)定的間隔道111的另一端(圖5 (b)中的右端)到達了聚光器63的正下方時，停止脈沖激光光線的照射并停止卡盤臺36的移動。在該激光加工槽形成步驟中，使脈沖激光光線的聚光點P對準光器件晶片10的上表面附近。其結果，在光器件晶片10沿著間隔道111形成激光加工槽120。例如如下設定上述激光加工槽形成步驟的加工條件。光源YAG脈沖激光波長355nm重復頻率10kHz平均輸出3. 5W聚光點徑短軸10 μ m、長軸200 μ m的橢圓形加工進給速度100mm/秒如上所述，在沿著形成于光器件晶片10的第I方向的所有間隔道111實施了上述激光加工槽形成步驟后，使保持光器件晶片10的卡盤臺36定位于轉動了 90度的位置處。然后，沿著在與光器件晶片10的上述第I方向正交的第2方向形成的所有間隔道111實施上述激光加工槽形成步驟。在上述激光加工槽形成步驟中，照射到光器件晶片10的激光光線如上憑借衍射光學元件633而使得點形狀形成為橢圓形，因此形成加工精度較高的激光加工槽120。還由于O次光排出單元634排除了未生成為由衍射光學元件633規(guī)定為橢圓形點形狀的一次光LBl的O次光LB0，因此能防止照射O次光導致的加工性能的降低。如上，沿著所有間隔道111實施了激光加工槽形成步驟的光器件晶片10被移送到沿著形成有激光加工槽120的間隔道111進行斷開的晶片分割步驟。
權利要求
1.ー種激光光線照射裝置，其具有 激光光線振蕩單兀，其振蕩出激光光線； 聚光透鏡，其對由該激光光線振蕩単元振蕩出的激光光線進行會聚； 衍射光學元件，其配設于該激光光線振蕩単元與該聚光透鏡之間，規(guī)定該激光光線振蕩單元振蕩出的激光光線的點形狀；以及 O次光排除単元，其從由該衍射光學元件規(guī)定了點形狀的一次光和未生成為一次光的O次光中排除O次光而僅將規(guī)定了點形狀的一次光導入到該聚光透鏡， 該O次光排除単元具有 第I棱鏡，其具有入射面和出射面，該入射面是一次光和O次光入射的面，該出射面是相對于該入射面傾斜且一次光和相對于一次光具有角度的O次光出射的面； 第2棱鏡，其具有O次光反射面和一次光出光面，該O次光反射面是允許從該第I棱鏡的該出射面出射的一次光的入射并反射O次光的面，該一次光出光面是出射一次光的面；以及 衰減器，其對在該第2棱鏡的該O次光反射面反射的O次光進行吸收。
2.根據權利要求I所述的激光光線照射裝置，其中，該第I棱鏡的該入射面被設定為使通過了該衍射光學兀件的一次光垂直地入射，該第I棱鏡的該出射面和該第2棱鏡的該O次光反射面被平行地設定，該第I棱鏡的該入射面和該第2棱鏡的該出射面被平行地設定，由該衍射光學元件規(guī)定的點形狀以相似形狀導入到該聚光透鏡。
3.根據權利要求I或2所述的激光光線照射裝置，其中，對該第2棱鏡的該O次光反射面實施了角度分離涂布。
全文摘要
本發(fā)明提供的激光光線照射裝置具有激光光線振蕩單元，其振蕩出激光光線；聚光透鏡，其會聚該激光光線振蕩單元振蕩出的激光光線；衍射光學元件，其配設于該激光光線振蕩單元與該聚光透鏡之間，規(guī)定該激光光線振蕩單元振蕩出的激光光線的點形狀；以及0次光排除單元，其從由該衍射光學元件規(guī)定了點形狀的一次光和未生成為一次光的0次光之中排除0次光而僅將規(guī)定了點形狀的一次光導入到該聚光透鏡，該0次光排除單元具有第1棱鏡，其具有入射面、和出射面；第2棱鏡，其具有0次光反射面和一次光出光面；以及衰減器，其對在該第2棱鏡的該0次光反射面反射的0次光進行吸收。
文檔編號B23K26/36GK102848081SQ20121021627
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月26日 優(yōu)先權日2011年7月1日
發(fā)明者能丸圭司 申請人:株式會社迪思科