(57)【要約】【課題】デバイス形成領域に触れずにワークを保持し、裏面側からレーザ光を照射することができるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供する。【解決手段】保持手段２０の保持部２１に設けられた環状の保持面２１ａにより、ワーク１０の表面の周縁部に設けられたデバイス１０ａが形成されていない余剰領域１０ｂを接触保持する。そして、レーザ光照射手段３により、ワーク１０の裏面側から、ワーク１０及び粘着テープ１２を透過する波長のレーザ光５を、ワーク１０の内部に集光点を合わせて、分割予定ラインに沿って照射し、ワーク１０の内部に改質領域を形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数のデバイスが形成されたワークの内部に改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
前記ワーク表面の周縁部に設けられた前記デバイスが形成されていない領域を接触保持する環状の保持面を備えた保持手段と、
前記ワークの裏面に向けて、該ワークを透過する波長のレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、
を有するレーザ加工装置。
【請求項２】
前記ワークの変位を検出する変位検出手段を有することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記ワークを裏面側から押圧する押圧手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記ワークは、周縁部の厚さがデバイス形成領域の厚さよりも厚いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
表面に複数のデバイスが形成され、裏面に貼付された粘着テープを介して環状フレームの開口部に支持されているワークに対して、レーザ光を照射し、該ワーク内に改質領域を形成するレーザ加工方法であって、
前記ワーク表面における前記デバイスが形成されていない周縁部を、環状の保持面によって保持する工程と、
前記ワークの裏面側から、前記ワーク及び前記粘着テープを透過する波長のレーザ光を、前記ワーク内部に集光点を合わせて、分割予定ラインに沿って照射する工程と、を有するレーザ加工方法。
【請求項６】
前記分割予定ラインの変位を測定し、その結果に基づいて、前記レーザ光の集光点位置を調整しながら、前記ワークに前記レーザ光を照射することを特徴とする請求項５に記載のレーザ加工方法。
【請求項７】
前記レーザ光を照射する前に、前記ワークを裏面側から押圧して、前記ワークの反り及び／又はうねりを矯正することを特徴とする請求項５又は６に記載のレーザ加工方法。
【請求項８】
周縁部の厚さがデバイス形成領域の厚さよりも厚いワークを加工することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を使用して半導体ウエハなどのワークを加工する方法及び装置に関する。より詳しくは、ワークの裏面側からレーザ光を照射して、ワークの分割予定ラインに改質領域を形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程においては、略円板形状の半導体ウエハの表面に、ＩＣ（integrated circuit：集積回路）又はＬＳＩ（large-scale integration：大規模集積回路）などの回路をマトリクス状に形成し、その後、この複数の回路が形成されたウエハを、所定のストリート（切断ライン）に沿って格子状に切断することにより、各回路を分離してチップ化している。
【０００３】
通常、半導体ウエハの切断（ダイシング）には、ダイサーと称される切断装置が使用されている。また、近年、レーザ光を利用して、半導体ウエハなどのワークを切断する方法も開発されている（例えば、特許文献１，２参照。）。例えば、特許文献１に記載の加工方法では、酸化物単結晶からなるワークにレーザ光を照射して、光化学的な反応によって酸化物単結晶の分子を解離及び蒸発させることで、ワークの所定位置に溝を形成し、この溝に沿ってワークを劈開している。
【０００４】
また、特許文献２に記載の切断方法では、ワークに対して透過性を有するパルスレーザ光を、ワーク内部に集光点を合わせて照射し、分割予定ラインに沿って変質領域を形成している。この変質領域は、他の部分よりも強度が低いため、分割予定ラインに沿って外力を加えることにより、変質層が起点となってワークが分割される。
【０００５】
一方、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）などのように表面に凹凸があるワークや、分割予定ライン上にＴＥＧが形成されているワークでは、この凹凸やＴＥＧの影響で、ワーク内部までレーザ光が届かないことがある。特に、凹凸の幅が広いワーク、及びデバイスが狭ピッチで形成されストリートが狭いワークでは、これらの影響が大きい。
【０００６】
そこで、従来、ワーク内に変質層を形成する際に、裏面側からレーザ光を照射する方法が提案されている（例えば、特許文献３〜５参照。）。例えば、特許文献３，４に記載のレーザ加工方法では、チャックテーブル上にワークを、表面を下側にして載置し、ワーク裏面に貼付されたダイシングフィルムを介して、ワーク内部にレーザ光を照射している。これらの方法では、ダイシングフィルム及びワークの両方に透過性を有する波長のレーザ光を使用することで、ダイシングフィルムへの影響及びレーザ光のエネルギーロスを少なくしている。
【０００７】
また、特許文献５に記載の割断方法では、両面に粘着性があるダイシングテープを使用し、このダイシングテープを介してリングフレームに保持されているワークを、ガラスなどからなる透明な支持板上に載置している。そして、この透明支持板及びダイシングテープを介して、ワーク裏面にレーザ光を照射している。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−３０５４２０号公報
【特許文献２】特開２００２−１９２３７０号公報（特許第３４０８８０５号）
【特許文献３】特開２００６−１４８１７５号公報
【特許文献４】特開２００７−１７３４７５号公報
【特許文献５】特開２００８−１３２７１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前述した従来の技術には以下に示す問題点がある。即ち、ＭＥＭＳなどのように表面に凹凸があるワークを加工する場合、特許文献３及び４に記載されている方法のように、ワーク表面を直接チャックテーブルに吸着保持させると、凹凸形状が変形し、歩留まりが低下するという問題点がある。また、従来、ワーク表面に保護テープを貼付し、この保護テープを介してチャックテーブルにワークを吸着保持させる方法も採られているが、その場合でも、保護テープを貼付又は剥がす際に、凹凸形状の変形が発生しやすく、更に粘着剤の残留といった問題点もある。
【００１０】
一方、特許文献５に記載の方法は、ワークの表面に触れずに裏面にレーザ光を照射することができるが、ダイシングテープの構造が複雑であるため、従来のテープよりも割高となる。また、このテープは、ダイシング工程でしか使用できず、汎用性が低い。更に、特許文献５に記載されているダイシングテープを使用するには、Ｖ照射手段やＩＲレーザ照射手段を備えた装置が必要となる。以上の理由から、特許文献５に記載の方法を適用した場合、製造コストが増加するという問題点がある。
【００１１】
そこで、本発明は、デバイス形成領域に触れずにワークを保持し、裏面側からレーザ光を照射することができるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るレーザ加工装置は、表面に複数のデバイスが形成されたワークの内部に改質領域を形成するレーザ加工装置であって、前記ワーク表面の周縁部に設けられた前記デバイスが形成されていない領域を接触保持する環状の保持面を備えた保持手段と、前記ワークの裏面に向けて、該ワークを透過する波長のレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、を有する。
【００１３】
本発明においては、ワークを接触保持する保持面を環状とし、デバイスが形成されていない領域にのみに接触する構成にしているため、ワークを裏返して配置した場合、即ち、デバイスが形成されている面（表面）を保持部側に向けて配置して場合でも、デバイスが形成されている領域に保持面が接触することはない。
【００１４】
このレーザ加工装置は、前記ワークの変位を検出する変位検出手段を備えていてもよい。また、前記ワークを裏面側から押圧する押圧手段を設けることもできる。
【００１５】
一方、本発明に係るレーザ加工方法は、表面に複数のデバイスが形成され、裏面に貼付された粘着テープを介して環状フレームの開口部に支持されているワークに対して、レーザ光を照射し、該ワーク内に改質領域を形成するレーザ加工方法であって、前記ワーク表面における前記デバイスが形成されていない周縁部を、環状の保持面によって保持する工程と、前記ワークの裏面側から、前記ワーク及び前記粘着テープを透過する波長のレーザ光を、前記ワーク内部に集光点を合わせて、分割予定ラインに沿って照射する工程と、を有する。
【００１６】
本発明においては、ワーク表面におけるデバイスが形成されていない周縁部を接触保持するため、裏面からレーザ光を照射する場合でも、デバイスは影響を受けない。
【００１７】
このレーザ加工方法では、前記分割予定ラインの変位を測定し、その結果に基づいて、前記レーザ光の集光点位置を調整しながら、前記ワークに前記レーザ光を照射してもよい。
【００１８】
また、前記レーザ光を照射する前に、前記ワークを裏面側から押圧して、前記ワークの反り及び／又はうねりを矯正することもできる。
【００１９】
更に、前述したレーザ加工装置及びレーザ加工方法は、例えばワークの裏面側からデバイス形成領域に相当する中央部分のみを研削して薄型化したワークのように、周縁部の厚さがデバイス形成領域の厚さよりも厚いワークにも適用可能である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ワークに接触する保持面を環状とし、デバイスが形成されていない周縁部のみに接触するような構成にしたため、デバイス形成領域に触れずにワークを保持し、裏面側からレーザ光を照射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付の図面を参照して説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。
【００２２】
先ず、本発明の第１の実施形態に係るレーザ加工装置について説明する。図１は本実施形態のレーザ加工装置の構成を示す斜視図であり、図２は図１に示す保持手段２の具体的構成を示す斜視図である。図１に示すように、本実施形態のレーザ加工装置１には、少なくとも、ワーク１０を保持する保持手段２と、ワーク１０の所定位置にレーザ光を照射するレーザ光照射手段３とが設けられている。
【００２３】
本実施形態のレーザ加工装置１が加工対象とするワーク１０としては、例えば、半導体ウエハ、ＤＡＦ（Die Attach Film）などの粘着テープ、ガラス、シリコン及びサファイヤなどの無機材料、金属材料又はプラスチックなどからなる各種基板、半導体製品のパッケージ、並びにミクロンオーダーの精度が要求される各種加工材料などが挙げられる。これらのワーク１０は、図２に示すように、その裏面に粘着テープ１０が貼付されており、この粘着テープ１０を介してリングフレーム１１の開口部に支持されている。そして、このリングフレーム１１に支持された状態で加工される。
【００２４】
また、本実施形態のレーザ加工装置１における保持手段２には、環状の保持面２１ａを備える保持部２１と、リングフレーム１１を脱着自在に固定する複数のクランプ２２とが設けられている。この保持手段２における保持部２１は、ワーク１０が載置されたときにデバイス１０ａが形成されている領域と整合する位置に凹部が形成されており、ワーク１０を接触保持する保持面２１ａの内径は、デバイス１０ａが形成されている領域よりも大きくなっている。
【００２５】
即ち、保持部２１は、ワーク１０を、裏面をレーザ光照射手段３側にして載置したときに、保持面２１ａが、ワーク１０の周縁部に設けられたデバイス１０ａが形成されていない領域（余剰領域）１０ｂのみに接触するようになっている。これにより、デバイス１０ａに触れずに、ワーク１０を保持することが可能となる。なお、本実施形態のレーザ加工装置１においては、保持部２１の保持面２１ａに孔を設け、負圧を利用してワーク１０を吸着保持するようにしてもよい。
【００２６】
上述した保持手段２は、送り手段によってｘ方向、及びこのｘ方向に直交するｙ方向に移動可能となっている。具体的には、台座３１上に相互に平行に配置された１対の案内レール３２ａ，３２ｂ間にボールねじ３３ａが配置され、このボールねじ３３ａの一方の端部にはモータ３３ｂが取り付けられており、他方の端部は軸受けブロック３３ｃに回転可能に支持されている。
【００２７】
また、案内レール３２ａ，３２ｂ及びボールねじ３３ａの上には、滑動ブロック３４が載置されており、この滑動ブロック３４上に、１対の案内レール３５ａ，３５ｂ及びボールねじ３６ａが相互に平行に配置されている。このボールねじ３６ａも、一方の端部にモータ３６ｂが取り付けられ、他方の端部は軸受けブロック３６ｃに回転可能に支持されている。更に、案内レール３５ａ，３５ｂ及びボールねじ３６ａの上には、滑動ブロック３７が載置されており、この滑動ブロック３７上に保持手段２が設置されている。
【００２８】
そして、これらの部材により構成される送り手段においては、モータ３３ｂによりボールねじ３３ａを駆動させると、滑動ブロック３４が案内レール３２ａ，３２ｂによって案内されて移動し、これにより保持手段２がｘ方向に移動する。一方、モータ３６ｂによりボールねじ３６ａを駆動させると、滑動ブロック３７が案内レール３５ａ，３５ｂによって案内されて移動し、これにより保持手段２がｙ方向に移動する。
【００２９】
一方、本実施形態のレーザ加工装置１におけるレーザ光照射手段３は、保持手段２の上方に配置されており、例えばＹＡＧレーザ発振器又はＹＶＯレーザ発振器などのようにワーク１０を透過する波長のレーザ光を発振可能な発振器と、発振したレーザ光をワーク１０に照射するためのミラー及び集光レンズなどの光学部品を備えている。
【００３０】
また、本実施形態のレーザ加工装置１では、ワーク１０の変位を検出する変位検出手段４を設けてもよい。ワーク１０が半導体ウエハなどの場合、ダイシング工程に至るまでの過程で反りやうねりが生じることがあるが、変位検出手段４によってワーク１０の変位を検出することにより、反りやうねりの位置・程度を知ることができる。
【００３１】
この表面検出手段４は、例えば、図１に示すように、保持手段２の上方に、レーザ発振器などを備えたレーザ光照射部とセンサなどからなるレーザ光検出部とを設置し、ワーク１０の裏面で反射される波長のレーザ光をワーク１０に照射して、その反射光を検出する構成とすることができる。その場合、レーザ光検出部において反射光の光量を測定し、その値の変化からワーク１０の裏面からレーザ光検出部までの距離の変動、即ち、ワーク１０の裏面の変位を求めることができる。
【００３２】
なお、変位検出手段は、ワーク１０の表面又は裏面の変位が検出可能であれば、その構成及び検出方法は特に限定されるものではない。例えば、図１に示すレーザ加工装置１では、変位検出手段４とレーザ光照射手段３とを別々に設けているが、これらを一体化し、加工用のレーザ光と変位測定用のレーザ光とが同軸となるようにしてもよい。
【００３３】
次に、本実施形態のレーザ加工装置１の動作、即ち、レーザ加工装置１を使用してワーク１０を加工する方法について説明する。図３は本実施形態のレーザ加工装置１によりワーク１０を加工する方法を模式的に示す断面図である。本実施形態のレーザ加工方法においては、先ず、図２に示すように、加工対象のワーク１０を、粘着テープ１２を介してリングフレーム１１の開口部に支持させる。このとき、ワーク１０の裏面に粘着テープ１２を貼付する。
【００３４】
その後、図２，３に示すように、ワーク１０の裏面からレーザ光が入射するように裏返した状態で、ワーク１０を保持手段２の保持部２１上に載置し、リングフレーム１１をクランプ２２で固定する。これにより、ワーク１０の周縁部に設けられた余剰領域１０ｂが、保持面２１ａによって接触保持される。このとき、吸引手段６により保持部２１に設けられた孔の内部を負圧にして、ワーク１０を吸着保持してもよい。これにより、ワーク１０をより安定して保持することができる。
【００３５】
次に、レーザ光照射手段３により、ワーク１０及び粘着テープ１２を透過する波長のレーザ光５を、ワーク１０の内部に集光点を合わせて、ワーク１０の裏面側から、分割予定ラインに沿って照射する。例えば、ワーク１０がシリコン基板を使用した半導体ウエハである場合は、波長が１０６４ｎｍのパルスレーザ光を照射する。これにより、ワーク１０の分割予定ラインに改質領域が形成される。
【００３６】
このとき、ワーク１０の分割予定ラインの位置は、例えば、ワーク１０の裏面から、粘着テープ１２を介して、赤外線などのワーク１０の内部まで透過する光（図示せず）を照射し、ワーク１０の表面からの反射光（図示せず）を検出することで確認することができる。
【００３７】
また、本実施形態のレーザ加工方法においては、変位検出手段４により、予め、レーザ光５を照射する部分、即ち、ワーク１０の裏面における分割予定ラインに相当する領域の変位を測定し、その結果に基づいて、ワーク１０の厚さ方向における集光点位置を調整しながら、レーザ光５を照射することが望ましい。これにより、ワーク１０に反りやうねりがある場合でも、加工位置を一定にすることができるため、精度よく変質領域を形成することができる。
【００３８】
例えば、ワーク１０がシリコン基板を使用した半導体ウエハの場合は、ワーク１０に対して反射性を有する波長が６３５ｎｍのレーザ光を照射し、その反射光の光量の変化を測定することにより、ワーク１０の裏面の変位を測定することができる。
【００３９】
上述した工程により分割予定ラインに改質領域が形成されたワーク１０は、外力を加えることにより、改質領域が起点となって、分割予定ラインに沿って、容易にかつ精度よく分割することができる。
【００４０】
上述の如く、本実施形態のレーザ加工装置１では、ワーク１０を接触保持する保持面２１ａを環状とし、デバイスが形成されていない余剰領域１０ｂにのみ接触する構成としているため、ワーク１０を裏返して配置した場合でも、デバイス１０ａが形成されている領域に接触することはない。これにより、ワーク１０の裏面にレーザ光５を照射する場合でも、デバイス１０ａに触れずにワーク１０を保持することができる。その結果、デバイス１０ａの変形などによる不良の発生を低減し、歩留まりを向上させることができる。また、ワーク１０の表面に保護テープを貼り付ける必要がないため、生産効率が向上すると共に、製造コストを低減することもできる。
【００４１】
更に、本実施形態のレーザ加工装置１は、ワークの裏面側から、周縁部を残して中央部分のみを研削し、デバイス形成領域に相当する領域のみ薄型化したワークにも適用可能である。このような加工が施されたワークは、反りやうねりが少なく、強度も高いという特徴があるため、反りやうねりの矯正が不要であり、集光点位置の調整も容易である。従って、この周縁部がデバイス形成領域よりも厚いワークについては、後述する反りやうねりを矯正するための各種部材を設けなくても、精度良く改質領域を形成することができる。
【００４２】
次に、本発明の第２の実施形態に係るレーザ加工装置について説明する。図４は本実施形態のレーザ加工装置の構成の一部を示す断面図である。なお、図４においては、図１及び図２に示すレーザ加工装置１の構成要素と同じものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４３】
前述したように、ワーク１０に反りやうねりがある場合は、その度合いに応じてレーザ光５の集光点位置を調整することが望ましいが、一般に、ワーク１０の厚さ方向における集光点位置を調整するための機構には、ピエゾ素子が利用されており、その調整可能範囲はピエゾ素子の性能に大きく影響される。このため、ワーク１０の変位が、レーザ光照射手段３に設けられた集光点位置調整機構で調整可能な程度であれば問題ないが、反り・うねりの度合いが大きいと、ワーク１０の変位に合わせてレーザ光５の集光点位置を調整することができないことがある。
【００４４】
そこで、図４に示すように、本実施形態のレーザ加工装置においては、前述した第１の実施形態のレーザ加工装置１の各構成要素に加えて、ワーク１０を押圧する平坦な押圧面７ａを備えた押圧手段７を設けている。そして、この押圧手段７により、ワーク１０の裏面全体を所定の圧力で押圧することにより、ワーク１０における裏面側に凸の反りを矯正することができる。なお、本実施形態のレーザ加工装置における押圧手段７以外の構成は、前述した第１の実施形態のレーザ加工装置１と同様である。
【００４５】
また、本実施形態のレーザ加工装置における押圧手段７は、ワーク１０の反りを矯正した後は、レーザ光５の照射を阻害しないように、押圧を解除して、ワーク１０から離れた位置に移動する必要がある。その際、押圧手段７専用の移動機構を設けてもよいが、例えば、リングフレーム１１に支持された状態のワーク１０を搬送するアーム８に、押圧手段７を取り付けることにより、アーム８が押圧手段の移動機構を兼ねることとなり、装置構成を簡略化することができる。
【００４６】
次に、本実施形態のレーザ加工装置の動作、即ち、本実施形態のレーザ加工装置を使用してワーク１０を加工する方法について、ワーク１０に裏面が凸となる反りがある場合を例にして説明する。図５〜図７は本実施形態のレーザ加工方法をその工程順に示す断面図である。本実施形態のレーザ加工方法においては、先ず、リングフレーム１１の開口部に、粘着テープ１２を介して加工対象のワーク１０を支持させる。そして、図５に示すように、ワーク１０のデバイス１０ａが形成されている面（表面）を保持手段２側に向けて、即ち、裏返した状態で、リングフレーム１１をアーム８で吸着保持する。
【００４７】
次に、図６に示すように、アーム８を動作させて、ワーク１０を保持部２１上に載置し、リングフレーム１１をクランプ２２で固定する。その後、図７に示すように、押圧手段７によってワーク１０の裏面全体を押圧し、ワーク１０の反りを矯正する。これにより、ワーク１０の周縁部に設けられた余剰領域１０ｂが、保持面２１ａによって接触保持される。このとき、吸引手段６を使用して、ワーク１０を吸着保持してもよい。
【００４８】
次に、押圧手段７による押圧を解除し、アーム８をワーク１０から離れた所定位置に移動させる。そして、変位検出手段４により、レーザ光５を照射する部分の変位を測定する。その結果、ワーク１０の変位が、レーザ光照射手段３により追従可能な範囲、即ち、レーザ光５の集光点位置を調節可能な範囲を超えていた場合は、再度、アーム８の位置を移動させて、押圧手段７によってワーク１０の裏面を押圧する。
【００４９】
一方、ワーク１０の変位が、レーザ光照射手段３により追従可能な範囲に収まっていた場合には、図３に示す第１の実施形態の加工方法と同様に、ワーク１０の裏面側から、ワーク１０及び粘着テープ１２を透過する波長のレーザ光５を、ワーク１０の内部に集光点を合わせて、分割予定ラインに沿って照射する。これにより、ワーク１０の分割予定ラインに改質領域が形成される。
【００５０】
このように、本実施形態のレーザ加工装置においては、ワーク１０に裏面側に凸の反りがある場合でも、押圧手段７により反りを矯正することができるため、レーザ光５のワーク１０の厚さ方向における集光点位置を一定に保つことができ、精度良く改質領域を形成することができる。なお、本実施形態のレーザ加工装置における上記以外の効果は、前述した第１の実施形態のレーザ加工装置１と同様である。
【００５１】
次に、本発明の第３の実施形態に係るレーザ加工装置について説明する。図８は本実施形態のレーザ加工装置の構成の一部を示す断面図である。なお、図８においては、図１及び図２に示すレーザ加工装置１の構成要素と同じものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。図８に示すように、本実施形態のレーザ加工装置には、保持手段４０の保持部４１に設けられた凹部４１ｂと、ワーク１０とで形成される空間４７内の圧力を調節するための圧力調整手段４６が設けられている。
【００５２】
本実施形態のレーザ加工装置における圧力調整手段４６は、凹部４１ｂの底面に設けられた１又は複数の孔４２を介して、凹部４１ｂとワーク１０とで形成される空間４７内に空気を導入するブロー手段４４と、凹部４１ｂの底面に設けられた１又は複数の孔４３を介して、空間４７内から空気を排出する排気手段４５を備えている。そして、これらブロー手段４４及び排気手段４５は、例えば、表面変位測定手段４に接続されており、表面変位測定手段４で測定されたワーク１０の表面変位、即ち、ワーク１０の反り具合に応じて、空間４７内に導入する空気又は排出する空気の流量が調節される。
【００５３】
次に、本実施形態のレーザ加工装置の動作、即ち、本実施形態のレーザ加工装置を使用してワーク１０を加工する方法について説明する。本実施形態のレーザ加工方法においては、先ず、粘着シート１２を介してリングフレーム１１の開口部に支持されたワーク１０を、裏面がレーザ照射手段側になるように裏返した状態で、保持手段４０の保持部４１上に載置し、クランプ２２でリングフレーム１１を固定する。
【００５４】
次に、ワーク１０の反りが裏面側に凸の場合は、ブロー手段４４及び排気手段４５を調節して、空間４７内の圧力が外気圧よりも負圧になるようにする。これにより、ワーク１０は保持部４１側に吸引されるため、裏面側に凸の反りが矯正される。一方、ワーク１０の反りが裏面側に凹の場合は、ブロー手段４４及び排気手段４５を調節して、空間４７内の圧力が陽圧になるようにする。その結果、ワーク１０はレーザ光照射手段側に押し出されるため、裏面側に凹の反りが矯正される。
【００５５】
また、本実施形態のレーザ加工方法においては、空間４７内の圧力を調節する際に、変位測定手段４により、ワーク１０の裏面の変位を測定し、その結果に基づいて、ワーク１０の裏面が平坦になるように、ブロー手段４４により導入される空気の流量、及び排気手段４５により排出される空気の流量を調節する。更に、保持部４１の凹部４１ａ内にセンサなどからなる圧力検出部を設け、空間４７内の圧力を検出してもよい。これにより、容易にかつ精度よくワーク１０の反りを矯正することができる。
【００５６】
その後、図３に示す第１の実施形態の加工方法と同様に、ワーク１０の裏面側から、ワーク１０及び粘着テープ１２を透過する波長のレーザ光５を、ワーク１０の内部に集光点を合わせて、分割予定ラインに沿って照射し、ワーク１０に改質領域を形成する。
【００５７】
上述の如く、本実施形態のレーザ加工装置は、保持部４１の凹部４１ｂとワーク１０とで形成される空間４７内の圧力を調節する圧力調整手段４６を備えているため、反りの状態及び程度にかかわらず、ワーク１０の反りを矯正することができる。なお、本実施形態のレーザ加工装置における上記以外の構成、動作及び効果は、前述した第１の実施形態のレーザ加工装置１と同様である。
【００５８】
次に、第３の実施形態の変形例に係るレーザ加工装置について説明する。図９は本発明の第３の実施形態の第１変形例に係るレーザ加工装置の構成の一部を示す断面図であり、図１０は第２変形例に係るレーザ加工装置の構成の一部を示す断面図である。なお、図９及び図１０においては、図８に示すレーザ加工装置の構成要素と同じものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５９】
図８に示す第３の実施形態のレーザ加工装置においては、レーザ光３の集光点位置を調整するため、分割予定ラインの変位を検出用として設けられた変位測定手段４によって、ワーク１０の反りやうねりの度合いも測定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ワーク１０の反りやうねりを測定するための変位計を別途設けることもできる。
【００６０】
図９に示すように、第１変形例のレーザ加工装置においては、保持部４１の凹部４１ｂ内に１又は複数の変位計４８が設置されている。そして、このレーザ加工装置では、各変位計４８が圧力調整手段４６に接続されており、変位計４８の測定結果に基づいて、ブロー手段４４により空間４７内に導入する空気の流量、及び／又は排気手段４５により空間４７から排出される空気の流量が調節される。
【００６１】
また、図１０に示す第２変形例のレーザ加工装置のように、空間４７を複数空間に区切り、区切られた空間ごとに、変位計４８、及び吸排気用の孔４２ａ〜４２ｃ，４３ａ〜４３ｃを設け、ブロー手段４４ａ〜４４ｃ及び排気手段４５ａ〜４５ｃを備える圧力調整手段４６ａ〜４６ｃによって、各空間の内圧を個別に調整可能にしてもよい。
【００６２】
一般に、集光点位置調整用の変位検出手段４は、レーザ光照射手段３の近傍に設けられているため、この変位検出手段４でワーク１０の反りやうねりを測定する場合、ワーク１０は加工位置に配置されている必要がある。一方、図９に示す第１変形例及び図１０に示す第２実施例のレーザ加工装置では、変位検出手段４に加えて、保持部２にもワーク１０の反りやうねり具合を測定するための変位計４８を設けているため、加工位置まで搬送する間にワーク１０の変位検出及び反りの矯正を行うことができる。これにより、加工に要する時間を短縮し、タクトアップすることができる。
【００６３】
また、変位検出手段４は、通常、レーザ加工中はレーザ光照射手段３と一体で駆動し、レーザ光の集光点位置を調整するため、分割予定ラインにおける追従可能な変位の検出を行う。このため、一旦加工を開始すると、予め反りを矯正したワーク１０に再度反りが生じた場合でも、その反りを検出して適切に矯正することは難しい。これに対して、前述した第１及び第２変形例のレーザ加工装置では、変位検出手段４が集光点位置調整用として機能しているときでも、保持部２に設けた変位計４８により随時ワーク１０の変位を検出し、圧力調整手段４６，４６ａ〜４６ｃなどにより、ワーク１０に生じた反りを矯正することができる。その結果、第１及び第２変形例のレーザ加工装置では、加工中のワーク１０に、集光点位置調節機構が追従できないような反りが生じることを防止することができる。
【００６４】
更に、第２変形例のレーザ加工装置のように、空間４７を複数空間に区分して、各空間の内圧を個別に調整可能にすると、ワーク１０の全体ではなく、領域毎に反りを矯正することができる。これにより、より精密に反りを矯正することが可能となる。なお、上述した第１及び第２変形例のレーザ加工装置における上記以外の構成及び効果は、前述した第３の実施形態のレーザ加工装置と同様である。
【００６５】
次に、本発明の第４の実施形態に係るレーザ加工装置について説明する。図１１は本実施形態のレーザ加工装置の構成の一部を示す断面図である。なお、図１１においては、図１及び図２に示すレーザ加工装置１の構成要素と同じものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施形態のレーザ加工装置は、図１１に示すように、保持部５１の保持面５１ａが、外径側によりも内径側が低くなるように、径方向内側に傾斜している以外は、前述した第１の実施形態のレーザ加工装置１と同様である。
【００６６】
次に、本実施形態のレーザ加工装置の動作、即ち、本実施形態のレーザ加工装置を使用してワーク１０を加工する方法について説明する。図１２は図１１に示す保持手段５０によりワーク１０を保持した状態を示す図である。本実施形態のレーザ加工方法においては、先ず、粘着シート１２を介してリングフレーム１１の開口部に支持されたワーク１０を、裏面がレーザ照射手段側になるように裏返した状態で保持手段５０の保持部５１上に載置し、クランプ２２でリングフレーム１１を固定する。
【００６７】
その後、吸引手段６を動作させて、保持面５１ａによりワーク１０の余剰領域１０ａを吸着保持する。このとき、図１２に示すように、ワーク１０には、中心部が凹む方向に応力がかかるため、裏面側が凸の反りが矯正される。そして、この吸引状態を維持しつつ、ワーク１０の裏面側から、ワーク１０及び粘着テープ１２を透過する波長のレーザ光を、ワーク１０の内部に集光点を合わせて、分割予定ラインに沿って照射する。
【００６８】
上述の如く、本実施形態のレーザ加工装置においては、保持部５１の保持面５１ａを径方向内側に傾斜させているため、裏側に凸の反りを容易に矯正することができる。一方、図１１及び図１２に示す保持手段５０とは逆に、保持面を径方向外側に傾斜させた場合は、ワーク１０における表面側に凸の反りを矯正することが可能である。なお、本実施形態のレーザ加工装置における上記以外の構成及び効果は、前述した第１の実施形態のレーザ加工装置１と同様である。
【００６９】
次に、本発明の第５の実施形態に係るレーザ加工装置について説明する。図１３は本実施形態のレーザ加工装置の構成の一部を示す断面図である。なお、図１３においては、図１及び図２に示すレーザ加工装置１の構成要素と同じものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７０】
図１３に示すように、本実施形態のレーザ加工装置は、レーザ光を透過する材料からなり、少なくともワーク１０側の面が平坦な反り矯正手段６８を備えている。また、このレーザ加工装置では、保持手段６０の保持部６１に設けられた凹部６１ｂの底面に複数の孔６２が形成されており、これらの孔６２はブロー手段６４に接続されている。なお、本実施形態のレーザ加工装置における上記以外の構成は、前述した第１の実施形態のレーザ加工装置１と同様である。
【００７１】
次に、本実施形態のレーザ加工装置の動作、即ち、本実施形態のレーザ加工装置を使用してワーク１０を加工する方法について説明する。図１４〜図１７は本実施形態のレーザ加工装置によりワーク１０を加工する方法をその工程順に示す断面図である。本実施形態のレーザ加工方法においては、先ず、図１４に示すように、粘着シート１２を介してリングフレーム１１の開口部に支持されたワーク１０を、裏面がレーザ照射手段側になるように裏返した状態で保持手段５０の保持部５１上に載置し、クランプ２２でリングフレーム１１を固定する。
【００７２】
次に、図１５に示すように、ワーク１０の裏面上に、反り矯正手段６８を載置する。その後、図１６に示すように、ブロー手段６４により、孔６２を介して、凹部６１ｂとワーク１０とで形成される空間６７内に空気を導入する。このとき、空間６７内の圧力が高くなりすぎないように、保持部６１に自然排気される程度の微小な貫通孔を形成しておくことが望ましい。これにより、空間６７内が陽圧となるため、ワーク１０はレーザ光照射手段側に押し出され、反り矯正手段６８に密着する。その結果、ワーク１０の反りが矯正され、レーザ光が照射される裏面はほぼ平坦となる。
【００７３】
そして、図１７に示すように、ブロー手段６４により空気を導入すると共に、反り矯正手段６８によりワーク１０の裏面を押止した状態で、レーザ光照射手段３により、ワーク１０の裏面側から、ワーク１０及び粘着テープ１２を透過する波長のレーザ光５を、ワーク１０の内部に集光点を合わせて、分割予定ラインに沿って照射する。
【００７４】
上述の如く、本実施形態のレーザ加工装置においては、凹部６１ｂとワーク１０とで形成される空間６７内を陽圧にして、ワーク１０をレーザ光照射部側３に押圧する共に、反り矯正手段６８によりワーク１０の裏面を押止した状態で、レーザ光５を照射するため、ワーク１０の裏面の平坦度が向上し、精度よく変質領域を形成することができる。また、本実施形態のレーザ加工装置における上記以外の効果は、前述した第１の実施形態のレーザ加工装置と同様である。
【００７５】
なお、本実施形態のレーザ加工装置では、ブロー手段６４により凹部内からもワーク１０を押圧しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ワーク１０の反りが裏面側に凸の場合は、反り矯正手段６８でワーク１０を押止するだけで上述した効果が得られる。従ってこの場合は、ブロー手段６４は不要となる。
【００７６】
次に、本発明の第６の実施形態に係るレーザ加工装置について説明する。図１８（ａ）及び（ｂ）は本発明の第６の実施形態のレーザ加工装置の構成の一部を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線による断面図である。なお、図１８（ａ）及び（ｂ）においては、図１及び図２に示すレーザ加工装置１の構成要素と同じものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７７】
図１８（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態のレーザ加工装置は、保持手段７０の保持部７１の凹部７１ｂ内に、複数方向にエアーを噴射するエアーノズル７３が設けられている。また、保持部７１の側壁には複数の段差が形成されており、その高さが高い部分の上面がワーク１０を保持するための保持面７１ａとなり、高さが低い部分はエアーノズル７３から噴射されたエアーが通流するためのエアー流出部７１ｃとなる。そして、エアーノズル７３からは、各エアー流出部７１ｃに向けて、保持面７１ａと略平行に通流するように、エアーが噴射される。
【００７８】
更に、このレーザ加工装置では、保持部７１の各保持面７１ａに、吸引手段６に連結された１又は複数の孔７２を形成し、吸引手段６により孔７２内を負圧にすることにより、ワーク１０を吸着保持可能とすることもできる。なお、本実施形態のレーザ加工装置における上記以外の構成は、前述した第１の実施形態のレーザ加工装置と同様である。
【００７９】
次に、本実施形態のレーザ加工装置の動作、即ち、本実施形態のレーザ加工装置を使用してワーク１０を加工する方法について説明する。本実施形態のレーザ加工方法においては、先ず、粘着シート１２を介してリングフレーム１１の開口部に支持されたワーク１０を、裏面がレーザ照射手段側になるように裏返した状態で、保持手段７０の保持部７１上に載置し、クランプ２２でリングフレーム１１を固定する。
【００８０】
その後、エアーノズル７３からエアー流出部７１ｃに向けて、所定の流量及び流速でエアーを噴射する。これにより、ベルヌーイ効果によって気流の周囲が負圧となり、気流（エアー）にワーク１０が引き寄せられるため、ワーク１０の裏面側に凸の反りを矯正することができる。その後、図３に示す第１の実施形態の加工方法と同様に、ワーク１０の裏面側から、ワーク１０及び粘着テープ１２を透過する波長のレーザ光５を、ワーク１０の内部に集光点を合わせて、分割予定ラインに沿って照射し、ワーク１０に改質領域を形成する。
【００８１】
本実施形態のレーザ加工装置においては、保持部７１にエアーノズル７３及びエアー流出孔７１ｃを設け、ベルヌーイ効果を利用してワーク１０の反りを矯正しているため、エアーノズル７３から噴射されたエアーが障壁となり、一定の位置でワーク１０が保持される。従って、このレーザ加工装置では、必要以上にワーク１０が凹部７１ｂ内に引き寄せられるおそれがなく、前述した第３の実施形態のレーザ加工装置のように、ワーク１０の矯正具合に応じて流量などを調整する必要がない。その結果、変位計などが不要となるため、装置構成を簡略化することができ、更に、ワーク１０の反り矯正に要する時間も短縮することができる。なお、本実施形態のレーザ加工装置における上記以外の効果は、前述した第１の実施形態のレーザ加工装置と同様である。
【００８２】
上述した第１〜第６の実施形態のレーザ加工装置は、前述した各種ワークの加工に適用することができるが、特に、ＬＥＤ（Light Emitting Diode:発光ダイオード）素子のように表面側からレーザ光を照射すると、レーザ光の影響で膜が変質したり、素子が溶融したりするおそれがあるもの、レーザ光照射により発生した塵が素子に付着して不具合が発生するおそれがあるもの、ＭＥＭＳなどの表面に微細な加工が施されているもの、分割予定ラインの表面にＴＥＧが形成されているもの、及び分割予定ラインの幅が狭いものなどの加工に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す保持手段２の具体的構成を示す斜視図である。
【図３】図１に示すレーザ加工装置１によりワーク１０を加工する方法を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るレーザ加工装置の構成の一部を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るレーザ加工装置によりワーク１０を加工する方法を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るレーザ加工装置によりワーク１０を加工する方法を模式的に示す断面図であり、図５に示す工程の次の工程を示す。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るレーザ加工装置によりワーク１０を加工する方法を模式的に示す断面図であり、図６に示す工程の次の工程を示す。
【図８】本発明の第３の実施形態に係るレーザ加工装置の構成の一部を示す断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態の第１変形例のレーザ加工装置の構成の一部を示す断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態の第２変形例のレーザ加工装置の構成の一部を示す断面図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係るレーザ加工装置の構成の一部を示す断面図である。
【図１２】図１１に示す保持手段５０によりワーク１０を保持した状態を示す図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態に係るレーザ加工装置の構成の一部を示す断面図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態に係るレーザ加工装置によりワーク１０を加工する方法を模式的に示す断面図である。
【図１５】本発明の第５の実施形態に係るレーザ加工装置によりワーク１０を加工する方法を模式的に示す断面図であり、図１４に示す工程の次の工程を示す。
【図１６】本発明の第５の実施形態に係るレーザ加工装置によりワーク１０を加工する方法を模式的に示す断面図であり、図１５に示す工程の次の工程を示す。
【図１７】本発明の第５の実施形態に係るレーザ加工装置によりワーク１０を加工する方法を模式的に示す断面図であり、図１６に示す工程の次の工程を示す。
【図１８】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第６の実施形態のレーザ加工装置の構成の一部を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線による断面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１  レーザ加工装置
２、４０、５０、６０、７０  保持手段
３  レーザ光照射手段
４  変位検出手段
５  レーザ光
６  吸引手段
７  押圧手段
７ａ  押圧面
８  アーム
１０  ワーク
１０ａ  デバイス
１０ｂ  余剰領域
１１  リングフレーム
１２  粘着テープ
２１、４１、５１、６１、７１  保持部
２１ａ、５１ａ、６１ａ、７１ａ  保持面
２２  クランプ
３１  台座
３２ａ、３２ｂ、３５ａ、３５ｂ  案内レール
３３ａ、３６ａ  ボールねじ
３３ｂ、３６ｂ  モータ
３３ｃ、３６ｃ  軸受けブロック
３４、３７  滑動ブロック
４１ｂ、６１ｂ、７１ｂ  凹部
４２、４２ａ〜４２ｃ、４３、４３ａ〜４３ｃ、６２、７２  孔
４４、４４ａ〜４４ｃ、６４  ブロー手段
４５、４５ａ〜４５ｃ  排気手段
４６、４６ａ〜４６ｃ  圧力調整手段
４７、６７  空間
４８  変位計
６８  反り矯正手段
７１ｃ  エアー流出部
７３  エアブローノズル
【図１】
2010029927.tif 000003
【図２】
2010029927.tif 000004
【図３】
2010029927.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010029927.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010029927.tif 000009
【図８】
2010029927.tif 000010
【図９】
2010029927.tif 000011
【図１０】
2010029927.tif 000012
【図１１】
2010029927.tif 000013
【図１２】
2010029927.tif 000014
【図１３】
2010029927.tif 000015
【図１４】
2010029927.tif 000016
【図１５】
2010029927.tif 000017
【図１６】
2010029927.tif 000018
【図１７】
2010029927.tif 000019
【図１８】
2010029927.tif 000020