CN115430927A - 激光加工装置 - Google Patents

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laser
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盐野幸司
上山春树
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Abstract

本发明提供激光加工装置，其能够抑制层叠于被加工物的功能层的剥离，并且能够有效地分割被加工物。激光加工装置的激光束照射单元包含：第1分支单元，其将从激光振荡器射出的激光束分支至第1光路和第2光路；第1聚光器32，其将引导至第1光路的激光束会聚；第2聚光器，其将引导至第2光路的激光束会聚；第2分支单元，其配设于第1分支单元与第1聚光器之间的第1光路上，将激光束分支成至少两条激光束；以及激光束扫描单元，其配设于第1分支单元与第2聚光器之间的第2光路上，扫描激光束而向第2聚光器引导。

Description

激光加工装置
技术领域
本发明涉及激光加工装置。
背景技术
作为将半导体晶片分割而进行芯片化的方法，已知有如下的方法：沿着设定于晶片的分割预定线照射激光束而对晶片进行烧蚀加工，由此进行分割。特别是，在激光振荡器与聚光器之间配置扫描激光束的扫描光学***并一边扫描激光束一边向晶片进行照射的方法能够有效地形成充分宽度的分割槽，因此期待生产率的提高(参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2016-068149号公报
但是，在利用上述方法对在正面上层叠有包含多个Low-k膜的功能层的晶片等进行加工的情况下，存在层叠的功能层发生剥离并且该剥离到达器件而使芯片损伤的可能性。
发明内容
由此，本发明的目的在于提供激光加工装置，其能够抑制层叠于被加工物的功能层的剥离，并且能够有效地分割被加工物。
根据本发明，提供激光加工装置，其中，该激光加工装置具有：保持单元，其对被加工物进行保持；激光束照射单元，其对该保持单元所保持的被加工物会聚照射脉冲状的激光束而实施加工；以及移动单元，其使该保持单元和该激光束的聚光点相对地移动，该激光束照射单元包含：激光振荡器；第1分支单元，其将从该激光振荡器射出的激光束分支至第1光路和第2光路；第1聚光器，其将引导至该第1光路的激光束会聚；第2聚光器，其将引导至该第2光路的激光束会聚；第2分支单元，其配设于该第1分支单元与该第1聚光器之间的该第1光路上，将引导至该第1光路的激光束分支成至少两条激光束；以及激光束扫描单元，其配设于该第1分支单元与该第2聚光器之间的该第2光路上，扫描引导至该第2光路的激光束而向该第2聚光器引导。
优选通过该第1聚光器而会聚的激光束在该移动单元的加工进给方向的前方与通过该第2聚光器而会聚的激光束分开。
优选该第2分支单元将激光束在设定于该被加工物的分割预定线的宽度方向上进行分支，沿着该分割预定线形成至少两条激光加工槽。
优选该激光束扫描单元包含：多边形扫描器，其在该移动单元的加工进给方向上扫描该激光束而向该第2聚光器引导；以及声光元件，其配设于该激光振荡器与该多边形扫描器之间的该第2光路上，在设定于该被加工物的分割预定线的宽度方向上扫描该激光束。
优选该移动单元包含聚光器移动单元，该聚光器移动单元使该第1聚光器相对于该第2聚光器在与该被加工物的上表面平行的方向上相对地移动。
优选该激光束照射单元还包含：第3分支单元，其配设于该激光振荡器与该第1分支单元之间的光路上，将从该激光振荡器射出的激光束进一步分支至第3光路；第3聚光器，其将引导至该第3光路的激光束会聚；以及第4分支单元，其配设于该第3分支单元与该第3聚光器之间的该第3光路上，将引导至该第3光路的激光束分支成至少两条激光束，通过该第1聚光器而会聚的激光束和通过该第3聚光器而会聚的激光束在该移动单元的加工进给方向上相对于通过该第2聚光器而会聚的激光束相互向相反侧分开。
优选该激光束照射单元还包含：第3分支单元，其配设于该第1分支单元与该第1聚光器之间的该第1光路上，将引导至该第1光路的激光束分支至第3光路；第3聚光器，其将引导至该第3光路的激光束会聚；以及第4分支单元，其配设于该第3分支单元与该第3聚光器之间的该第3光路上，将引导至该第3光路的激光束分支成至少两条激光束，通过该第1聚光器而会聚的激光束和通过该第3聚光器而会聚的激光束在该移动单元的加工进给方向上相对于通过该第2聚光器而会聚的激光束相互向相反侧分开。
本发明能够抑制层叠于被加工物的功能层的剥离，并且能够有效地分割被加工物。
附图说明
图1是示出第1实施方式的激光加工装置的结构例的立体图。
图2是示出图1所示的激光加工装置的激光束照射单元的概略结构的示意图。
图3是示意性示出图1所示的激光束照射单元的加工点喷嘴的结构例的立体图。
图4是示意性示出通过图1所示的激光加工装置形成的激光加工槽的一例的俯视图。
图5是示出第2实施方式的激光束照射单元的概略结构的示意图。
图6是示出图5所示的激光束照射单元的其他状态的示意图。
图7是示出第3实施方式的激光束照射单元的概略结构的示意图。
图8是示出图7所示的激光束照射单元的其他状态的示意图。
标号说明
1：激光加工装置；10：保持工作台；20、20-1、20-2：激光束照射单元；21：激光束；22：激光振荡器；23：第1分支单元；25：第3分支单元；30：第1光路；31：第2分支单元；32：第1聚光器；40：第2光路；41：激光束扫描单元；42：第2聚光器；43：声光元件；44：多边形扫描器；50：第3光路；51：第4分支单元；52：第3聚光器；70：移动单元；73、74：聚光器移动单元；100：被加工物；106、107：激光加工槽。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。本发明并不被以下实施方式所记载的内容限定。另外，在以下所记载的构成要素中包含本领域技术人员能够容易想到的内容、实质上相同的内容。另外，以下所记载的结构可以适当组合。另外，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行结构的各种省略、置换或变更。
[第1实施方式]
首先，根据附图对本发明的第1实施方式的激光加工装置1的结构进行说明。图1是示出第1实施方式的激光加工装置1的结构例的立体图。在以下的说明中，X轴方向是水平面上的一个方向。Y轴方向是在水平面上与X轴方向垂直的方向。Z轴方向是与X轴方向和Y轴方向垂直的方向。第1实施方式的激光加工装置1中，加工进给方向是X轴方向，分度进给方向是Y轴方向。
如图1所示，激光加工装置1具有：保持工作台10、激光束照射单元20、移动单元70、显示单元80以及控制单元90。第1实施方式的激光加工装置1是通过利用激光束照射单元20向保持工作台10所保持的被加工物100照射脉冲状的激光束21而对被加工物100进行加工的装置。激光加工装置1对被加工物100的加工例如是在被加工物100的正面上形成槽的槽加工、或沿着分割预定线将被加工物100切断的切断加工等。
在第1实施方式中，被加工物100是以硅(Si)、蓝宝石(Al2O3)、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)或钽酸锂(LiTa3)等作为基板101的圆板状的半导体器件晶片、光器件晶片等晶片。另外，被加工物100不限于实施方式，在本发明中可以不是圆板状。
被加工物100具有：分割预定线103，其呈格子状设定于基板101的正面102上；以及器件104，其形成于由分割预定线103划分的区域内。器件104例如是IC(IntegratedCircuit，集成电路)或LSI(Large Scale Integration，大规模集成)等集成电路、CCD(Charge Coupled Device，电感耦合元件)或CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)等图像传感器。例如将粘贴有环状的框架110且直径比被加工物100的外径大的粘接带111粘贴于被加工物100的背面105而将被加工物100支承于框架110的开口内。
保持工作台10利用保持面11对被加工物100进行保持。保持面11是由多孔陶瓷等形成的圆板形状。在第1实施方式中，保持面11是与水平方向平行的平面。保持面11例如经由真空吸引路径而与真空吸引源连接。保持工作台10对载置于保持面11上的被加工物100进行吸引保持。在保持工作台10的周围配置有多个对支承被加工物100的框架110进行夹持的夹持部12。
保持工作台10通过旋转单元13绕与Z轴方向平行的轴心旋转。旋转单元13支承于X轴方向移动板14上。旋转单元13和保持工作台10借助X轴方向移动板14而通过移动单元70的X轴方向移动单元71在X轴方向上移动。旋转单元13和保持工作台10借助X轴方向移动板14、X轴方向移动单元71和Y轴方向移动板15而通过移动单元70的Y轴方向移动单元72在Y轴方向上移动。
激光束照射单元20是对保持工作台10所保持的被加工物100照射具有用于加工被加工物100的规定波长的脉冲状的激光束21的单元。在第1实施方式中，激光束照射单元20的一部分支承于支承柱4的前端，该支承柱4的基端部安装于从装置主体2立设的立设壁3。后文对激光束照射单元20的详细结构进行说明。
移动单元70是使保持工作台10和从激光束照射单元20照射的激光束21的聚光点相对地移动的单元。移动单元70包含：X轴方向移动单元71、Y轴方向移动单元72、未图示的Z轴方向移动单元以及聚光器移动单元73(参照图2)。另外，后文对聚光器移动单元73进行说明。
X轴方向移动单元71是使保持工作台10和从激光束照射单元20照射的激光束21的聚光点在作为加工进给方向的X轴方向上相对地移动的单元。在第1实施方式中，X轴方向移动单元71使保持工作台10在X轴方向上移动。在第1实施方式中，X轴方向移动单元71设置于激光加工装置1的装置主体2上。X轴方向移动单元71将X轴方向移动板14支承为在X轴方向上移动自如。
Y轴方向移动单元72是使保持工作台10和从激光束照射单元20照射的激光束21的聚光点在作为分度进给方向的Y轴方向上相对地移动的单元。在第1实施方式中，Y轴方向移动单元72使保持工作台10在Y轴方向上移动。在第1实施方式中，Y轴方向移动单元72设置于激光加工装置1的装置主体2上。Y轴方向移动单元72将Y轴方向移动板15支承为在Y轴方向上移动自如。
X轴方向移动单元71和Y轴方向移动单元72分别包含例如周知的滚珠丝杠、周知的脉冲电动机以及周知的导轨。滚珠丝杠设置成绕轴心旋转自如。脉冲电动机使滚珠丝杠绕轴心旋转。X轴方向移动单元71的导轨固定地设置于Y轴方向移动板15，将X轴方向移动板14支承为在X轴方向上移动自如。Y轴方向移动单元72的导轨固定地设置于装置主体2上，将Y轴方向移动板15支承为在Y轴方向上移动自如。
Z轴方向移动单元是使保持工作台10和从激光束照射单元20照射的激光束21的聚光点在作为焦点调整方向的Z轴方向上相对地移动的单元。Z轴方向移动单元至少使激光束照射单元20的聚光器(在第1实施方式中为后述的第1聚光器32和第2聚光器42)在Z轴方向上移动。Z轴方向移动单元例如至少包含用于使聚光器在Z轴方向上移动的周知的单轴致动器和脉冲电动机等。
显示单元80是由液晶显示装置等构成的显示部。显示单元80例如将加工条件的设定画面、未图示的拍摄单元所拍摄的被加工物100的状态、加工动作的状态等显示在显示面81上。另外，拍摄单元例如包含微观显微镜、宏观显微镜以及3D显微镜，拍摄单元与激光束照射单元20的激光束21的照射部相邻地设置。
在显示单元80的显示面81包含触摸面板的情况下，显示单元80可以包含输入部。输入部能够接受操作者登记加工内容信息等各种操作。输入部可以是键盘等外部输入装置。显示单元80通过来自输入部等的操作而切换显示在显示面81上的信息或图像。显示单元80可以包含通知装置。通知装置发出声和光中的至少一方而对激光加工装置1的操作者通知预先设定的通知信息。通知装置可以是扬声器或发光装置等外部通知装置。
控制单元90分别控制激光加工装置1的上述各构成要素而使激光加工装置1执行对被加工物100的加工动作。控制单元90是计算机，该控制单元90包含：作为运算单元的运算处理装置；作为存储单元的存储装置；以及作为通信单元的输入输出接口装置。运算处理装置例如包含CPU(Central Processing Unit，中央处理器)等微处理器。存储装置具有ROM(Read Only Memory，只读存储器)或RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)等存储器。运算处理装置根据保存在存储装置的规定程序而进行各种运算。运算处理装置按照运算结果，经由输入输出接口装置而将各种控制信号输入至上述各构成要素，进行激光加工装置1的控制。
接着，对激光束照射单元20的结构进行详细说明。图2是示出图1所示的激光加工装置1的激光束照射单元20的概略结构的示意图。图3是示意性示出图1所示的激光束照射单元20的加工点喷嘴60的结构例的立体图。图4是示意性示出通过图1所示的激光加工装置1形成的激光加工槽106、107的一例的俯视图。
如图2所示，在第1实施方式的激光束照射单元20中，将激光束21分支至第1光路30和第2光路40，对于保持工作台10的保持面11所保持的被加工物100，分别向在加工进给方向(X轴方向)上分开的区域进行照射。激光束照射单元20包含：激光振荡器22、第1分支单元23、第2分支单元31、第1聚光器32、输出调整机构33、1/4波长板34、激光束扫描单元41、第2聚光器42、反射镜28、38-1、38-2、38-3、38-4、48-1、48-2以及光束阻尼器39、49。
另外，在图2中，图示在保持工作台10的下方的朝向右方向的箭头示出保持工作台10的移动方向。另外，在图3中，朝向左下方向的箭头示出通过激光束照射单元20照射的激光束21和加工点喷嘴60的行进方向。另外，在图3中，空心箭头示出空气的流动方向。另外，在图4中，朝向左方向的箭头示出通过激光束照射单元20照射的激光束21的行进方向。
激光振荡器22射出具有用于加工被加工物100的规定波长的激光束21。激光束照射单元20所照射的激光束21可以是对于被加工物100具有透过性的波长的激光束，也可以是对于被加工物100具有吸收性的波长的激光束。
第1分支单元23将从激光振荡器22射出的激光束21分支至第1光路30和第2光路40。第1分支单元23是偏振光分束器(Polarizing Beam Splitter：PBS)，使入射的激光束21分离成S偏振光与P偏振光的垂直成分。在第1实施方式中，第1分支单元23可以是具有规定的透过率和反射率而将透过的激光束21引导至第1光路30并且将反射的激光束21引导至第2光路40的偏振光分束器。
第2分支单元31配设于第1分支单元23与第1聚光器32之间的第1光路30上。第2分支单元31将引导至第1光路30的激光束21至少分支成两条激光束。第2分支单元31将激光束21在设置于被加工物100的分割预定线103(参照图1)的宽度方向(Y轴方向)上进行分支，沿着分割预定线103形成至少两条激光加工槽106(参照图4)。
在第1实施方式中，第2分支单元31是使入射的激光束21分离成两个垂直的直线偏振光的激光束21的沃拉斯顿(Wollaston)棱镜。从沃拉斯顿棱镜射出的两个激光束21相对于入射方向倾斜地射出。另外，沃拉斯顿棱镜通过进行旋转，能够变更射出的两个激光束21的间隔。
第1聚光器32使引导至第1光路30的激光束21会聚。第1聚光器32将通过第2分支单元31分支成至少两条的激光束分别会聚照射至保持工作台10的保持面11所保持的被加工物100上。第1聚光器32通过未图示的Z轴方向移动单元在Z轴方向上移动，调整焦点的高度位置。
另外，在第1实施方式中，第1聚光器32通过聚光器移动单元73相对于第2聚光器42在与被加工物100的上表面平行的方向(水平方向)上移动。聚光器移动单元73例如包含：支托，其对第1聚光器32进行保持；以及双轴致动器和超声波电动机，它们用于使支托在水平方向上移动。
输出调整机构33配设于第1分支单元23与第2分支单元31之间的第1光路30上。输出调整机构33对引导至第1光路30的激光束21的输出进行调整。输出调整机构33例如包含例如1/2波长板、偏振光分束器以及具有光束阻尼器等的衰减器。1/2波长板根据转动角度而使入射的激光束21的直线偏振光方向变化。偏振光分束器将通过了1/2波长板的激光束21中的具有规定的直线偏振光方向的激光束21朝向光束阻尼器反射，使具有规定的直线偏振光方向以外的直线偏振光方向的激光束21透过。
1/4波长板34配设于第2分支单元31与第1聚光器32之间的第1光路30上。1/4波长板34对入射的激光束21的分别垂直的两个偏振光成分赋予λ/4(90°)的相位差而将直线偏振光变换为圆偏振光。
激光束扫描单元41配设于第1分支单元23与第2聚光器42之间的第2光路40上。激光束扫描单元41是扫描激光束21并引导至第2聚光器42的单元。在第1实施方式中，激光束扫描单元41包含声光元件(Acousto-Optic Deflector：AOD)43以及多边形扫描器44。
声光元件43配设于激光振荡器22与多边形扫描器44之间的第2光路40上。声光元件43在设定于被加工物100的分割预定线103(参照图1)的宽度方向(Y轴方向)上扫描激光束21。声光元件43通过施加规定的高频而使入射的激光束21的光路向规定的方向(在第1实施方式中为Y轴方向)偏转并进行扫描。声光元件43与所施加的高频的频率对应而调整使激光束21的光路偏转的角度。由此，激光束21在Y轴方向上进行扫描。
多边形扫描器44在移动单元70的加工进给方向(X轴方向)上扫描激光束21并引导至第2聚光器42。多边形扫描器44包含扫描镜44-1以及扫描电动机44-2。
扫描镜44-1设置成能够绕与分度进给方向(Y轴方向)平行的轴心旋转或摆动。扫描镜44-1分别设置于绕轴心旋转的多棱柱体(在第1实施方式中为八棱柱体)的侧面上。扫描镜44-1的轴心保持于未图示的镜支托。第2聚光器42的前侧焦点定位于激光束21所入射的扫描镜44-1上。扫描电动机44-2输出用于使扫描镜44-1绕轴心旋转或摆动的旋转驱动力。
多边形扫描器44利用扫描镜44-1使通过声光元件43而在Y轴方向上扫描的激光束21朝向第2聚光器42沿与XZ平面平行的方向反射，并且使扫描镜44-1绕与Y轴方向平行的轴心旋转，由此在X轴方向上扫描激光束21。
第2聚光器42使引导至第2光路40的激光束21会聚。第2聚光器42包含fθ透镜。fθ透镜是将多个透镜组合而成的透镜组。第2聚光器42将通过声光元件43而在Y轴方向上进行扫描且通过多边形扫描器44而在X轴方向上进行扫描的激光束21会聚照射至保持工作台10的保持面11所保持的被加工物100上。第2聚光器42通过未图示的Z轴方向移动单元在Z轴方向上移动，调整焦点的高度位置。
第2聚光器42配设于相对于第1聚光器32在移动单元70的加工进给方向(X轴方向)的后方分开的位置。即，通过第1聚光器32而会聚的激光束21在移动单元70的加工进给方向(X轴方向)的前方与通过第2聚光器42而会聚的激光束21分开。
如图3所示，通过第1聚光器32而会聚的激光束21的照射区域21-1在加工进给方向(X轴方向)的前方与通过第2聚光器42而会聚的激光束21的照射区域21-2分开。即，在被加工物100的分割预定线103中，在激光束21的行进方向的同一位置，通过第1聚光器32会聚的激光束21比通过第2聚光器42会聚的激光束21先照射。
如图4所示，通过第1聚光器32会聚的激光束21进行所谓的开槽(パイカット)加工：形成沿着分割预定线103的两条激光加工槽106。通过开槽加工将被加工物100的功能层断开。另外，通过第2聚光器42会聚的激光束21实施如下的所谓掏空加工：形成覆盖由通过第1聚光器32会聚的激光束21形成的两条激光加工槽106之间的区域的宽幅的激光加工槽107。图2所示的聚光器移动单元73通过调整第1聚光器32与第2聚光器42的水平方向的相对距离，能够进行图4所示的激光加工槽106、107的对位。
反射镜28、38-1、38-2、38-3、38-4、48-1、48-2配设于激光束21的光路上。反射镜28、38-1、38-2、38-3、38-4、48-1、48-2反射激光束21而引导至激光束照射单元20的各个光学部件。
反射镜28配设于激光振荡器22与第1分支单元23之间的光路上。反射镜38-1配设于第1分支单元23与输出调整机构33之间的第1光路30上。反射镜38-2和反射镜38-3配设于输出调整机构33与第2分支单元31之间的第1光路30上。反射镜38-4配设于1/4波长板34与第1聚光器32之间的第1光路30上。反射镜48-1和反射镜48-2配设于声光元件43与多边形扫描器44之间的第2光路40上。
在第1实施方式中，反射镜38-2是电流扫描器所包含的电流镜。即，反射镜38-2通过相对于激光束21的入射角进行旋转，能够变更激光束21的扫描角度，具有作为从第1光路30遮蔽激光束21的开闭器的功能。作为开闭器发挥功能的反射镜38-2将激光束21朝向光束阻尼器39反射。光束阻尼器39终止从反射镜38-2入射的激光束21。
在第1实施方式中，反射镜48-1是电流扫描器所包含的电流镜。即，反射镜48-1通过相对于激光束21的入射角进行旋转，能够变更激光束21的扫描角度，具有作为从第2光路40遮蔽激光束21的开闭器的功能。作为开闭器发挥功能的反射镜48-1使激光束21朝向光束阻尼器49反射。光束阻尼器39终止从反射镜48-1入射的激光束21。
另外，设置于第1光路30和第2光路40的开闭器不限于使用电流扫描器的第1实施方式，例如也可以是气缸等机械式的开闭器。
另外，激光加工装置1还具有图3所示的加工点喷嘴60。加工点喷嘴60设置于安装在支承柱4的前端的加工头的下方。加工点喷嘴60允许从激光束照射单元20照射的激光束21通过。实施方式的加工点喷嘴60允许第2聚光器42所会聚的激光束21通过。加工点喷嘴60包含：上壁61、侧壁62、63、空气流入口64、空气吸引口65、第1开口66以及第2开口67。
上壁61位于第2聚光器42的下方。侧壁62、63从上壁61的两侧缘垂下而设置。侧壁62的上缘与上壁61的X轴方向的相对于第2聚光器42的设置有第1聚光器32的那侧的侧缘连接。侧壁63在X轴方向上与侧壁62对置而设置。侧壁63的上缘与上壁61的X轴方向的相对于第1聚光器32的设置有第2聚光器42的那侧的侧缘连接。即，加工点喷嘴60通过上壁61和侧壁62、63构成Y轴方向观察下的倒U字形状。
空气流入口64是由上壁61和侧壁62、63围成且设置于Y轴方向的一方的端部的开口。空气吸引口65是由上壁61和侧壁62、63围成且设置于Y轴方向的另一方的端部的开口，与空气流入口64对置。空气吸引口65与未图示的吸引源连接。通过吸引源进行吸引，由此形成从空气流入口64通过加工点喷嘴60的内部并从空气吸引口65排出的空气的流动。由此，对基于第2聚光器42所会聚的激光束21的加工时产生的碎屑进行吸引。
第1开口66设置于上壁61。第1开口66设置于第2聚光器42的正下方，允许通过第2聚光器42会聚的激光束21通过。
第2开口67设置于侧壁62。在通过未图示的吸引源进行吸引时，进一步形成从第2开口67通过加工点喷嘴60内部并从空气吸引口65排出的空气的流动。由此，对基于第1聚光器32所会聚的激光束21的加工时产生的碎屑进行吸引。另外，还可以具有从第2开口67朝向加工点喷嘴60的内部喷出空气的吹气喷嘴。
如以上所说明的那样，第1实施方式的激光加工装置1将激光束21分支至第1光路30和第2光路40，利用引导至第1光路30的至少两条激光束21先形成将功能层分离的激光加工槽106。并且，在形成了激光加工槽106之后，利用引导至第2光路40的激光束21形成激光加工槽107，使被激光加工槽106围绕的区域烧蚀。由此，能够抑制层叠于被加工物100的功能层的剥离，并且能够有效地分割被加工物100。另外，能够利用1台激光加工装置1实现上述加工，因此起到能够缩小加工被加工物100的设备所需的占有面积的效果。
另外，本发明并不限于上述第1实施方式。即，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形并实施。例如如第2实施方式和第3实施方式所示，可以将激光束21分支成3个。
[第2实施方式]
根据附图，对本发明的第2实施方式的激光束照射单元20-1的结构进行说明。图5是对第2实施方式的激光束照射单元20-1的概略结构进行说明的说明图。图6是对图5所示的激光束照射单元20-1的其他状态进行说明的说明图。在以下的说明中，对与第1实施方式的激光束照射单元20相同的结构标记相同的标号，并省略了说明。
如图5和图6所示，第2实施方式的激光束照射单元20-1将激光束21分支至第1光路30、第2光路40和第3光路50，对于保持工作台10的保持面11所保持的被加工物100，分别向在加工进给方向(X轴方向)上分开的区域进行照射。
与第1实施方式的激光束照射单元20相比，第2实施方式的激光束照射单元20-1包含：代替反射镜28的第3分支单元25、第4分支单元51、第3聚光器52、输出调整机构53、1/4波长板54、反射镜58-1、58-2、58-3以及光束阻尼器59，在这点上不同。另外，移动单元70(参照图1)还包含聚光器移动单元74。
第3分支单元25将从激光振荡器22射出的激光束21分支至朝向第1分支单元23的光路和第3光路50。第3分支单元25是使入射的激光束21分离成S偏振光与P偏振光的垂直成分的偏振光分束器。在第2实施方式中，第3分支单元25例如可以是具有规定的透过率和反射率而将透过的激光束21引导至第1分支单元23侧并且将反射的激光束21引导至第3光路50的偏振光分束器。
第4分支单元51配设于第3分支单元25与第3聚光器52之间的第3光路50上。第4分支单元51将引导至第3光路50的激光束21分支成至少两条激光束。第4分支单元51将激光束21在设定于被加工物100的分割预定线103(参照图1)的宽度方向(Y轴方向)上进行分支，沿着分割预定线103形成至少两条激光加工槽106(参照图4)。
第3聚光器52使引导至第3光路50的激光束21会聚。第3聚光器52将通过第4分支单元51分支成至少两条的激光束分别会聚照射至保持工作台10的保持面11所保持的被加工物100上。第3聚光器52通过未图示的Z轴方向移动单元在Z轴方向上移动，调整焦点的高度位置。
第3聚光器52配置于相对于第2聚光器42在移动单元70的加工进给方向(X轴方向)上分开的位置，配置于夹着第2聚光器42而与第1聚光器32在相反的一侧对称的位置。即，通过第1聚光器32而会聚的激光束21在图5所示的往路上在移动单元70的加工进给方向(X轴方向)的前方与通过第2聚光器42而会聚的激光束21分开。与此相对，通过第3聚光器52而会聚的激光束21在图6所示的返路上在移动单元70的加工进给方向(X轴方向)的前方与通过第2聚光器42而会聚的激光束21分开。
另外，在第2实施方式中，第3聚光器52通过聚光器移动单元74相对于第2聚光器42在与被加工物100的上表面平行的方向(水平方向)上移动。聚光器移动单元74例如包含：支托，其对第3聚光器52进行保持；以及双轴致动器和超声波电动机，它们用于使支托在水平方向上移动。
输出调整机构53配设于第3分支单元25与第4分支单元51之间的第3光路50上。输出调整机构53调整引导至第3光路50的激光束21的输出。输出调整机构53例如包含1/2波长板、偏振光分束器以及具有光束阻尼器等的衰减器。1/2波长板根据转动角度而使入射的激光束21的直线偏振光方向变化。偏振光分束器将通过了1/2波长板的激光束21中的具有规定的直线偏振光方向的激光束21朝向光束阻尼器反射，透过具有规定的直线偏振光方向以外的直线偏振光方向的激光束21。
1/4波长板54配设于第4分支单元51与第3聚光器52之间的第3光路50上。1/4波长板54对于所入射的激光束21的各个垂直的两个偏振光成分赋予λ/4(90°)的相位差而将直线偏振光变换成圆偏振光。
反射镜58-1、58-2、58-3配设于激光束21的第3光路50上。反射镜58-1、58-2、58-3反射激光束21而引导至激光束照射单元20的各个光学部件。反射镜58-1、58-2、58-3配置于输出调整机构53与第4分支单元51之间的第3光路50上。
在第2实施方式中，反射镜58-1是电流扫描器所包含的电流镜。即，反射镜58-1通过相对于激光束21的入射角进行旋转，能够变更激光束21的扫描角度，具有作为从第3光路50遮蔽激光束21的开闭器的功能。作为开闭器发挥功能的反射镜58-1将激光束21朝向光束阻尼器59反射。光束阻尼器59终止从反射镜58-1入射的激光束21。
[第3实施方式]
根据附图，对本发明的第3实施方式的激光束照射单元20-2的结构进行说明。图7是对第3实施方式的激光束照射单元20-2的概略结构进行说明的说明图。图8是对图7所示的激光束照射单元20-2的其他状态进行说明的说明图。在以下的说明中，对与第1实施方式的激光束照射单元20或第2实施方式的激光束照射单元20-1相同的结构标记相同的标号，并省略了说明。
如图7和图8所示，第3实施方式的激光束照射单元20-2与第2实施方式的激光束照射单元20-1同样地将激光束21分支至第1光路30、第2光路40和第3光路50，对于保持工作台10的保持面11所保持的被加工物100，分别向在加工进给方向(X轴方向)上分开的区域进行照射。不过，第2实施方式的激光束照射单元20-1是在分支至第1光路30和第2光路40之前的阶段分支至第3光路50的结构，与此相对，第3实施方式的激光束照射单元20-2在分支至第1光路30和第2光路40的之后的阶段从第1光路30分支至第3光路50。
与第2实施方式的激光束照射单元20-1相比，第3实施方式的激光束照射单元20-2代替第3分支单元25、输出调整机构53、反射镜38-1、38-2、38-3、58-1、58-2、58-3以及光束阻尼器59而包含第3分支单元35、1/2波长板36、37、57以及反射镜48-3、58-4、58-5，在这点上不同。另外，第4分支单元51配设于第3分支单元35与第3聚光器52之间的第3光路50上。
第3分支单元35配设于输出调整机构33与第2分支单元31之间的第1光路30上。第3分支单元35将引导至第1光路30的激光束21分支至朝向第2分支单元31的第1光路30和第3光路50。第3分支单元35是使入射的激光束21分离成S偏振光与P偏振光的垂直成分的偏振光分束器。
1/2波长板36配设于输出调整机构33与第3分支单元35之间的第1光路30上。1/2波长板36根据转动角度而使入射的激光束21的直线偏振光的偏振光方向变化。即，1/2波长板36根据转动角度而将从第3分支单元35射出激光束21的方向变更成第1光路30和第3光路50中的任意光路。
1/2波长板37配设于第3分支单元35与第2分支单元31之间的第1光路30上。1/2波长板37根据转动角度而使入射的激光束21的直线偏振光的偏振光方向变化。1/2波长板37将引导至第1光路30的激光束21变换成非偏振光状态。
1/2波长板57配设于第3分支单元35与第4分支单元51之间的第3光路50上。1/2波长板57根据转动角度而使入射的激光束21的直线偏振光的偏振光方向变化。1/2波长板57将引导至第3光路50的激光束21变换成非偏振光状态。
反射镜48-3、58-4、58-5配设于激光束21的光路上。反射镜48-3、58-4、58-5反射激光束21而引导至激光束照射单元20的各个光学部件。
反射镜48-3配设于第1分支单元23与声光元件43之间的第2光路40上。反射镜58-4配设于第3分支单元35与1/2波长板37之间的第3光路50上。反射镜58-5配设于1/4波长板54与第3聚光器52之间的第3光路50上。另外，在图7和图8中，关于激光束21的光路发生干涉的部位，只要适当地配设未图示的反射镜而使激光束21的光路在纸面的近前方向或进深方向上迂回即可。
如以上所说明的那样，在第2实施方式和第3实施方式的具有激光束照射单元20-1、20-2的激光加工装置中，在加工进给方向上，在夹着第2聚光器42的位置上配置第1聚光器32和第3聚光器52，能够将引导至第1光路30的激光束21和引导至第3光路50的激光束21选择性地照射。由此，在加工进给方向的往路和返路中的任意情况下，均能够在利用引导至第2光路40的激光束21形成激光加工槽107并使被激光加工槽106围绕的区域烧蚀之前，利用引导至第1光路30或第3光路50的至少两条激光束21先形成将功能层分离的激光加工槽106。

Claims (7)

1.一种激光加工装置，其中，
该激光加工装置具有：
保持单元，其对被加工物进行保持；
激光束照射单元，其对该保持单元所保持的被加工物会聚照射脉冲状的激光束而实施加工；以及
移动单元，其使该保持单元和该激光束的聚光点相对地移动，
该激光束照射单元包含：
激光振荡器；
第1分支单元，其将从该激光振荡器射出的激光束分支至第1光路和第2光路；
第1聚光器，其将引导至该第1光路的激光束会聚；
第2聚光器，其将引导至该第2光路的激光束会聚；
第2分支单元，其配设于该第1分支单元与该第1聚光器之间的该第1光路上，将引导至该第1光路的激光束分支成至少两条激光束；以及
激光束扫描单元，其配设于该第1分支单元与该第2聚光器之间的该第2光路上，扫描引导至该第2光路的激光束而向该第2聚光器引导。
2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其中，
通过该第1聚光器而会聚的激光束在该移动单元的加工进给方向的前方与通过该第2聚光器而会聚的激光束分开。
3.根据权利要求1或2所述的激光加工装置，其中，
该第2分支单元将激光束在设定于该被加工物的分割预定线的宽度方向上进行分支，沿着该分割预定线形成至少两条激光加工槽。
4.根据权利要求1或2所述的激光加工装置，其中，
该激光束扫描单元包含：
多边形扫描器，其在该移动单元的加工进给方向上扫描该激光束而向该第2聚光器引导；以及
声光元件，其配设于该激光振荡器与该多边形扫描器之间的该第2光路上，在设定于该被加工物的分割预定线的宽度方向上扫描该激光束。
5.根据权利要求1或2所述的激光加工装置，其中，
该移动单元包含聚光器移动单元，该聚光器移动单元使该第1聚光器相对于该第2聚光器在与该被加工物的上表面平行的方向上相对地移动。
6.根据权利要求1或2所述的激光加工装置，其中，
该激光束照射单元还包含：
第3分支单元，其配设于该激光振荡器与该第1分支单元之间的光路上，将从该激光振荡器射出的激光束进一步分支至第3光路；
第3聚光器，其将引导至该第3光路的激光束会聚；以及
第4分支单元，其配设于该第3分支单元与该第3聚光器之间的该第3光路上，将引导至该第3光路的激光束分支成至少两条激光束，
通过该第1聚光器而会聚的激光束和通过该第3聚光器而会聚的激光束在该移动单元的加工进给方向上相对于通过该第2聚光器而会聚的激光束相互向相反侧分开。
7.根据权利要求1或2所述的激光加工装置，其中，
该激光束照射单元还包含：
第3分支单元，其配设于该第1分支单元与该第1聚光器之间的该第1光路上，将引导至该第1光路的激光束分支至第3光路；
第3聚光器，其将引导至该第3光路的激光束会聚；以及
第4分支单元，其配设于该第3分支单元与该第3聚光器之间的该第3光路上，将引导至该第3光路的激光束分支成至少两条激光束，
通过该第1聚光器而会聚的激光束和通过该第3聚光器而会聚的激光束在该移动单元的加工进给方向上相对于通过该第2聚光器而会聚的激光束相互向相反侧分开。
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