利用多面反射镜的激光加工设备制造技术

公开的内容针对采用多面反射镜的激光加工设备，能有效地加工物体。本设备包括：发射激光束的激光发生器；在轴上旋转并有多个反射平面的多面反射镜，它反射从激光发生器入射其上的激光束；和透镜，该透镜在把多面反射镜反射的激光束会聚之后，使该激光束照射到物体上，例如放置在台上的晶片。根据多面反射镜的旋转使激光束照射在晶片上的过程中，移动放置晶片的台，以增大激光束的相对扫描速度，这样能有效地切割晶片。因为它只用激光束切割晶片，所以不必改变任何附加的装置，这样可以改进加工速度和切割效率。此外，可以控制切割宽度，并防止切割加工时从晶片产生的蒸气淀积在晶片切口的再铸造效应，实现高纤细和精确尺寸的晶片切割加工。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用多面反射镜的激光加工设备，能通过在多面反射镜上反射的激光束来加工物体。
技术介绍
由于使用激光束切割硅晶片的设备优于其他机械设备，所以促进了关于它们的各种研究。切割硅晶片的最先进设备之一，是使用从高压水喷嘴喷射的水引导激光束的设备。采用高压水喷嘴的晶片切割设备，用通过高压喷嘴喷射的水，使激光束照射在晶片上。由于高压，水喷嘴容易磨损，必须定期更换喷嘴。定期地更换高压喷嘴，导致进行晶片切割加工的不方便。还导致较低的生产率和较高的制作成本。还有，因为常规的晶片切割设备难以提供纤细的线宽度，所以采用该设备进行高精确加工是有问题的。同时，仅用激光束的晶片切割加工，引起再铸造效应，这意味着激光束蒸发的蒸气淀积在晶片的切割边。再铸造效应有碍于晶片的切割加工。
技术实现思路
为解决前述问题，本专利技术的一个目的，是提供一种用多面反射镜的激光加工设备，它借助不改变任何附加装置而避免再铸造效应，能精确地加工诸如晶片的物体。在本专利技术的实施例中，用多面反射镜的激光加工设备包括发射激光束的激光发生器；由多个反射落在其上激光束的反射平面构成的、同时在轴上旋转的多面反射镜，该激光束由激光发生器发射；和透镜，用于使多面反射镜上反射的激光束会聚，并使激光束照射在物体上。附图说明图1A到1C是示意图，按照本专利技术，画出采用多面反射镜的激光加工设备概念上的特征。图2是示意图，按照本专利技术，画出采用多面反射镜的激光加工设备概念上的特征。图3是简图，按照本专利技术，画出重叠的激光束。图4是简图，按照本专利技术，画出用多面反射镜的激光加工设备一个示例性的实施例。图5是简图，按照本专利技术，画出用多面反射镜的激光加工设备另一个示例性的实施例。图6是流程图，表明按照本专利技术的加工物体的过程。图7是示意图，按照本专利技术，画出用多面反射镜的激光加工设备的晶片加工配置。具体实施例方式图1A到1C是示意图，按照本专利技术，画出采用多面反射镜的激光加工设备概念上的特征。如图1A到1C所示，激光加工设备包括多面反射镜10和远心f-θ透镜20，该多面反射镜10有多个反射平面并在轴11上旋转，该远心f-θ透镜20会聚从反射平面上反射的激光束。透镜20的安装平行于台30，以便会聚从反射平面上反射的激光束，台30载着要切割的晶片40。因此，在透镜20上会聚的激光束，垂直照射在晶片上，该激光束能按预定形状加工(切割)晶片40(如半导体晶片)。虽然透镜20可以是耦合的一组透镜，但本实施例为便于说明，用单个透镜。图1A到1C画出如下特征从反射平面12反射的激光束，经透镜20会聚，照射在晶片40上，同时多面反射镜10还沿反时针方向在轴11上旋转。现在参考图1A，根据多面反射镜10的旋转，激光束从反射平面12的始端部分反射，然后入射透镜20的左端。反射的激光束在透镜20上会聚，并垂直地照射在晶片40的预定位置S1。现在参考图1B，当多面反射镜10再向前旋转，在反射平面12的中央部分反射激光束时，被反射的激光束入射透镜20的中央位置并在透镜20上会聚。在透镜20上会聚的激光束，垂直地照射在晶片40的预定位置S2。现在参考图1C，当多面反射镜10进一步向前旋转，比图1B的情形转过更多，在反射平面12的后端部分反射激光束时，在后端部分反射的激光束，入射透镜20的右端，并在透镜20上会聚。在透镜20上会聚的激光束，垂直地照射在晶片40的预定位置S3。如前面图1A至1C整个表明，根据多面反射镜10的反时针方向旋转，激光束照射在晶片40的预定位置S1到S3上。从S1到S3的距离，被称为扫描长度SL，它表示反射平面12顺着多面反射镜10的旋转而照射晶片40的间距。由反射平面12的始端和后端部分形成的激光束反射角，被称为扫描角θ。本文后面将更详细说明本专利技术理论上的特征。图2按照本专利技术，画出采用多面反射镜的激光加工设备的示意配置。现在参考图2，由n个反射平面构成的多面反射镜10，以恒定速度在轴11上旋转，角速度为ω，周期为T。入射其上的激光束从反射平面12反射，并通过透镜20照射在晶片40上。在有n个反射平面12的多面反射镜10的情形中，当反射平面12之一正在旋转时，激光束的扫描角θ，可以归纳为如下方程式1。θ＝2(α2-α1)α1=φ+Ψ-π2]]>α2=φ+Ψ-π2+2πn]]>∴θ=4πn]]>从方程式1可见，扫描角θ是多面反射镜10反射平面12的中心角 的两倍。因此，扫描长度SL，也就是多面反射镜10反射平面12反射的激光束，在晶片40上的照射范围，由透镜20的形态学特征确定如下。SL=f×θ=4πfn]]>SL扫描长度f焦距θ扫描角按照方程式2，多面反射镜10正在旋转时，从多面反射镜10每一个反射平面12反射的激光束，照射在晶片40上的长度为SL。换句话说，根据多面反射镜的旋转，照射在晶片40上的激光束的扫描长度SL，可从焦距f与多面反射镜12反射平面12反射的激光束扫描角θ的乘积获得。顺便指出，因为多面反射镜10有n个反射平面12，在多面反射镜10旋转的每一周期中，可有n次扫描长度为SL的扫描。就是说，当多面反射镜10旋转一圈时，照射在晶片40上的激光束，照在晶片40上的扫描长度SL在晶片40中重叠，重叠次数就是多面反射镜10反射平面12的数量。单位时间间隔(如一秒)中的扫描频率，可从下面的方程式3得到。 ω多面反射镜的角速度T多面反射镜的周期从方程式3，在多面反射镜10上有n个反射平面12的条件下，通过控制多面反射镜10的周期或角速度，可以调整扫描频率。换句话说，通过改变多面反射镜10的周期T或角速度ω，能够按需要的重叠次数控制扫描长度SL。如果多面反射镜10的角速度ω恒定，从多面反射镜10反射的激光束相对于晶片40的扫描速度，可以通过沿多面反射镜10旋转的相反方向，传送放置晶片40的台30而增大。换句话说，当台30沿多面反射镜10旋转的相反方向传送时，激光束SL对晶片40的扫描速度，比当台30伫立不动时激光束对晶片40的扫描速度更快。这种扫描长度SL的重叠，如在图3中所示，沿放置晶片40的台30传送方向的相反方向发展。结果是，台30上的晶片40，沿台30传送方向的相反方向被激光束扫描并切割。此时，扫描长度SL继续在均匀的范围中彼此重叠，在该均匀范围中，重叠次数可以通过控制台30的传送速度来调整。假定扫描长度SL沿台30的传送方向的移动距离是l，那么扫描长度的重叠度N，可以表示为SL/l。移动距离l表示，台30以速度v运动，直到反射平面12之一完成旋转的一段时间内移动的尺寸，该移动距离l可以总结为如下方程式4。重叠度N以方程式5表示。l=vnT=vTn=2πvnω]]>[方程式5] 归纳以上的说明，具有重叠度N且晶片40以速度v切割时，对多面反射镜10的角速度ω，可得如下方程式6。ω=Nv2f]]>如方程式6所示，角速度是以透镜20焦距f值的两倍，除激光束的重叠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用多面反射镜以激光束加工物体的激光加工设备，包括：发射激光束的激光发生器；由多个反射落在其上的激光束的反射平面构成的、同时在轴上旋转的多面反射镜，该激光束由激光发生器发射；和会聚透镜，用于使多面反射镜上反射的激光 束会聚，并使激光束照射在物体上。

【技术特征摘要】
KR 2004-3-31 10-2004-00222701.一种用多面反射镜以激光束加工物体的激光加工设备，包括发射激光束的激光发生器；由多个反射落在其上的激光束的反射平面构成的、同时在轴上旋转的多面反射镜，该激光束由激光发生器发射；和会聚透镜，用于使多面反射镜上反射的激光束会聚，并使激光束照射在物体上。2.按照权利要求1的用多面反射镜的激光加工设备，还包括以恒定速度旋转多面反射镜的多面反射镜驱动器，使反射平面以预定角速度运转；放置物体的台；和台传送单元，用于把台沿预定方向传送。3.按照权利要求2的用多面反射镜的激光加工设备，其中的台传送单元把台沿与多面反射镜旋转方向的相反方向传送。4.按照权利要求1的用多面反射镜的激光加工设备，还包括光束变换器，用于把会聚在透镜上的激光束的截面图形，转换为椭圆形。5.按照权利要求4的用多面反射镜的激光加工设备，其中的光束变换器，把激光束转换为有椭圆截面图形形状，使其长直径顺着加工方向，然后把被转换的激光束照射在物体上。6.按照权利要求5的用多面反射镜的激光加工设备，其中激光束椭圆截面的短直径，与激光束加工的宽度相关，该宽度能通过控制该短直径来调整。7.一种利用多面反射镜的用于加工晶片的激光加工设备，包括发射激光束的激光发生器；由多个反射落在其上激光束的反射平面构成的、同时在轴上旋转的多面反射镜，该激光束由激光发生器发射；和会聚透镜，用于使多面反射镜上反射的激光束会聚，并使激光束照射在置于台上的晶片上。8.按照权利要求7的激光加工设备，还包括以恒定速度旋转多面反射镜的多面反射镜驱动器，使反射平面以预定角速度运转；和台传送单元，用于把台沿预定方向传送。9.按照权利要求8的用多面反射镜的激光加工设备，其中的台传...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩裕熙，
申请(专利权)人：EO技术有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]