(57)【要約】      （修正有）【課題】被加工物に合わせて多種類のチャックテーブルを用意する際、コスト抑制可能なチャックテーブルを備えたレーザー加工装置の提供。【解決手段】交差する複数の切断予定ラインに沿って被加工物１１を切断するレーザー加工装置２は、板状被加工物１１を保持するチャックテーブル２８と、該板状被加工物１１へのレーザービーム照射手段３６を具備する。該チャックテーブル２８は、被加工物１１を保持する被加工物保持部と、被加工物１１を囲繞する外周部とを有するチャックテーブル本体部と、該チャックテーブル本体部を支持面で支持し、一端が該支持面に連通し他端が吸引源５４に接続される吸引路４７が形成された基台部２９からなる。該チャックテーブル本体部は該基台部２９に着脱自在に装着され、被加工物の形状に応じた被加工物保持部が形成された該チャックテーブル本体部を適宜選択して該基台部２９に装着可能である。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交差する複数の切断予定ラインが表面に設定された板状の被加工物を該切断予定ラインに沿って切断するレーザー加工装置であって、
板状の被加工物を保持するチャックテーブルと、
該チャックテーブルに保持された板状の被加工物にレーザービームを照射するレーザービーム照射手段と、を具備し、
該レーザービーム照射手段は、
レーザービーム発生手段と、
該レーザービーム発生手段から発生されたレーザービームを集光する集光レンズと、板状の被加工物に液体を噴射して該集光レンズで集光されたレーザービームが導光される液柱を形成する液体噴射手段と、を有する加工ヘッドと、を含み、
該チャックテーブルは、被加工物を保持する被加工物保持部と、該被加工物保持部に保持された被加工物を囲繞する外周部とを有するチャックテーブル本体部と、
該チャックテーブル本体部を支持面で支持し、一端が該支持面に連通し他端が吸引源に接続される第１吸引路が形成された基台部と、から構成され、
該チャックテーブル本体部の該被加工物保持部は、板状の被加工物の該切断予定ラインにそれぞれ対応した複数のチップ保持領域を区画する複数の液柱逃げ溝と、該チップ保持領域にそれぞれ形成された吸引孔と、該吸引孔と該第１吸引路とを接続する第２吸引路と、を含み、
該チャックテーブル本体部は該基台部に着脱自在に装着され、被加工物の形状に応じた被加工物保持部が形成された該チャックテーブル本体部を適宜選択して該基台部に装着可能なことを特徴とするレーザー加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物にレーザービームを照射して被加工物を複数のチップに切断するレーザー加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造プロセスにおいては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に形成されたストリートと呼ばれる切断予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿ってダイシングすることにより、個々の半導体デバイスを製造している。
【０００３】
近年半導体ウエーハ等の板状の被加工物を分割する方法として、被加工物に形成されたストリートに沿ってパルスレーザービームを照射することにより被加工物にレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝に沿って機械的ブレーキング装置によって被加工物を割断する方法が提案されている（例えば、特開平１０−３０５４２１号公報参照）。
【０００４】
ところが、半導体ウエーハにレーザービームを照射するとデバイスが加熱されるため、デバイスの品質を低下させるという問題がある。そこで、レーザービームを照射することにより被加工物が加熱されることを防ぐレーザー加工方法として、被加工物に高圧の液体を噴射して液柱を形成するとともに、この液柱内を透過（導光）させたレーザービームを被加工物に照射して、所望の加工を施すレーザー加工装置（ウォータージェットレーザー加工装置）が提案されている（例えば、特公平２−１６２１号公報、特開２００１―３２１９７７号公報、特開２０１１−４１９６２号公報参照）。
【０００５】
これらのレーザー加工装置では、集光されたレーザービームを糸状の液柱を介して被加工物まで導くので、集光レンズの焦点位置に関係なくレーザー加工をすることができる。更に、レーザー加工時に発生する熱が液体で冷却されるため、熱による被加工物の品質低下を防止できるというメリットがある。
【０００６】
ウォータージェットレーザー加工では、加工点に衝突した液柱が被加工物表面に飛散するのに伴って、液柱を構成した液体中に含まれる加工で発生したデブリが被加工物表面に付着するという問題があり、この問題の解決のために、本出願人は切断予定ラインの下方に所定の空間を設けた状態で被加工物を保持するチャックテーブルを先に出願した（特願２０１１−２７０１１２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３０５４２１号公報
【特許文献２】特公平２−１６２１号公報
【特許文献３】特開２００１―３２１９７７号公報
【特許文献４】特開２０１１−４１９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このようなチャックテーブルでは、チップのサイズや被加工物の大きさに応じて被加工物保持部のサイズを変更する必要があるため、多種類のデバイスを加工する場合、それに合わせた多種類のチャックテーブルを準備する必要がある。
【０００９】
チャックテーブルは精度が必要であり、制作には相当のコストを必要とするため、レーザー加工装置やダイシング装置で用いられる粘着テープと環状フレームを用いた固定に比べコストがかかるという問題がある。
【００１０】
また、誤って被加工物保持部の保持面を加工してチャックテーブルを破損してしまった場合、全く同じ形状のチャックテーブルを作成しなければならないため、代替品を用意するのにも同じく多大なコストがかかるという問題があった。
【００１１】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被加工物の外径サイズ、チップサイズ、切断予定ラインの数に合わせて多種類のチャックテーブルを用意する際に、コストを抑制可能なチャックテーブルを備えたレーザー加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によると、交差する複数の切断予定ラインが表面に設定された板状の被加工物を該切断予定ラインに沿って切断するレーザー加工装置であって、板状の被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された板状の被加工物にレーザービームを照射するレーザービーム照射手段と、を具備し、該レーザービーム照射手段は、レーザービーム発生手段と、該レーザービーム発生手段から発生されたレーザービームを集光する集光レンズと、板状の被加工物に液体を噴射して該集光レンズで集光されたレーザービームが導光される液柱を形成する液体噴射手段と、を有する加工ヘッドと、を含み、該チャックテーブルは、被加工物を保持する被加工物保持部と、該被加工物保持部に保持された被加工物を囲繞する外周部とを有するチャックテーブル本体部と、該チャックテーブル本体部を支持面で支持し、一端が該支持面に連通し他端が吸引源に接続される第１吸引路が形成された基台部と、から構成され、該チャックテーブル本体部の該被加工物保持部は、板状の被加工物の該切断予定ラインにそれぞれ対応した複数のチップ保持領域を区画する複数の液柱逃げ溝と、該チップ保持領域にそれぞれ形成された吸引孔と、該吸引孔と該第１吸引路とを接続する第２吸引路と、を含み、該チャックテーブル本体部は該基台部に着脱自在に装着され、被加工物の形状に応じた被加工物保持部が形成された該チャックテーブル本体部を適宜選択して該基台部に装着可能なことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、使用するチャックテーブルを、被加工物保持部を有するチャックテーブル本体部を基台部に着脱自在に装着して構成したため、被加工物の外径サイズ等に合わせて一体に形成されたチャックテーブルを交換するより、チャックテーブル本体部のみを交換するだけで済むためチャックテーブルの交換が低コストであるという効果を奏する。
【００１４】
また、デバイスによっては、被加工物の外径サイズ、チップサイズ、切断予定ラインの数に合わせて多種類のチャックテーブルを用意する際も、チャックテーブル本体部のみを多く用意すればよいので、コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明実施形態に係るレーザー加工装置の斜視図である。
【図２】レーザービーム発生ユニットのブロック図である。
【図３】本発明実施形態に係るチャックテーブルの斜視図である。
【図４】図３に示したチャックテーブルの断面図である。
【図５】図３に示したチャックテーブルの分解斜視図である。
【図６】レーザー加工中の加工ヘッド及び板状の被加工物を保持したチャックテーブルの縦断面図である。
【図７】チャックテーブル本体部を交換する様子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明実施形態のレーザー加工装置の外観斜視図が示されている。レーザー加工装置２は、静止基台４上にＸ軸方向に移動可能に搭載された第１スライドブロック６を含んでいる。
【００１７】
第１スライドブロック６は、ボールねじ８及びパルスモータ１０から構成される加工送り機構１２により一対のガイドレール１４に沿って加工送り方向、即ちＸ軸方向に移動される。
【００１８】
第１スライドブロック６上には第２スライドブロック１６がＹ軸方向に移動可能に搭載されている。即ち、第２スライドブロック１６はボールねじ１８及びパルスモータ２０から構成される割り出し送り機構２２により一対のガイドレール２４に沿って割り出し送り方向、即ちＹ軸方向に移動される。
【００１９】
第２スライドブロック１６上には円筒支持部材２６を介してチャックテーブル２８が搭載されており、チャックテーブル２８は加工送り機構１２及び割り出し送り機構２２によりＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能であるとともに、円筒支持部材２６中に収容されたモータにより回転される。
【００２０】
３２はウォーターカバーであり、図示を省略した蛇腹がウォーターカバー３２に連結されて加工送り機構１２及び割り出し送り機構２２を水等の液体から保護する。
【００２１】
静止基台４にはコラム３４が立設されており、このコラム３４にレーザービーム照射機構（レーザービーム照射手段）３６が取り付けられている。レーザービーム照射機構３６は、ケーシング４０中に収容されたレーザービーム発生ユニット３８と、ケーシング４０の先端に取り付けられた加工ヘッド４２とから構成される。ケーシング４０の先端には加工ヘッド４２とＸ軸方向に整列して撮像ユニット５２が取り付けられている。
【００２２】
レーザービーム発生ユニット３８は、図２に示すように、ＹＡＧレーザー又はＹＶＯ４レーザーを発振するレーザー発振器４４と、繰り返し周波数設定手段４６と、パルス幅調整手段４８と、パワー調整手段５０とを含んでいる。特に図示しないが、レーザー発振器４４はブリュースター窓を有しており、レーザー発振器４４から出射されるレーザービームは直線偏光のレーザービームである。
【００２３】
液体供給源８４には純水等の液体が収容されており、ポンプ８２により所定圧力に加圧された液体が加工ヘッド４２に供給され、液体噴射手段の噴射ノズルから液柱がチャックテーブル２８に保持された被加工物に噴射される。
【００２４】
レーザービーム発生ユニット３８のパワー調整手段５０で所定パワーに調整されたレーザービームが加工ヘッド４２に導入されて集光レンズにより噴射ノズルの噴射口に集光され、液柱に導光されて液柱とともに被加工物に照射される。
【００２５】
次に、図３乃至図５を参照して、本発明実施形態に係るチャックテーブル２８の詳細構造について説明する。チャックテーブル２８は、ＳＵＳ等の金属から形成された基台部２９と、基台部２９に着脱自在に嵌合された同じくＳＵＳ等の金属から形成された円形のチャックテーブル本体部３１とから構成される。
【００２６】
図５に最もよく示されるように、基台部２９は円形の嵌合凹部５６を有しており、チャックテーブル本体部３１は嵌合凹部５６中に勘合されて、嵌合凹部５６の底面（支持面）５６ａ（図４参照）により支持される。
【００２７】
嵌合凹部５６の底部には所定深さの吸引凹部５８が形成されている。吸引凹部５８の略中央には負圧吸引源５４に接続された第１吸引路４７が形成されている。嵌合凹部５６の底面５６ａには複数のねじ穴５１が形成されている。
【００２８】
チャックテーブル本体部３１は、被加工物を保持する被加工物保持部３５と、被加工物保持部３５に保持された被加工物を囲繞する外周部３７とを含んでいる。被加工物保持部３５は、セラミック基板等の被加工物のデバイスに対応した複数のチップ保持領域３９を有しており、各チップ保持領域３９には吸引孔４１が形成されている。これらの吸引孔４１は第２吸引路４９を介して基台部２９に形成された吸引凹部５８に連通している。
【００２９】
チャックテーブル本体部３１の被加工物保持部３５は更に、被加工物１１の切断予定ライン１３に対応し複数のチップ保持領域３９を区画する液柱逃げ溝４３を有している。液柱逃げ溝４３の深さは３ｍｍ以上であるのが好ましい。
【００３０】
チャックテーブル本体部３１の被加工物保持部３５を囲繞する外周部３７には、被加工物保持部３５に隣接して被加工物保持部３５を囲むように液溜め部４５が形成されている。液溜め部４５は、格子状に形成された液柱逃げ溝４３の両端に連通している。
【００３１】
液柱逃げ溝４３の底部は被加工物保持部３５からチャックテーブル本体部３１の外側に向かって低くなるように傾斜している。チャックテーブル本体部３１の外周部３７にはねじ３３が挿入される複数の穴５３が形成されている。
【００３２】
チャックテーブル２８を組み立てるには、チャックテーブル本体部３１を基台部２９の嵌合溝５６中に勘合し、支持面５６ａで支持する。そして、複数のねじ３３を穴５３を介して基台部２９のねじ穴５１に螺合して締め付けることにより、チャックテーブル本体部３１が基台部２９に固定される。
【００３３】
チャックテーブル本体部３１が基台部２９に固定された状態では、図３及び図４に示すように、チャックテーブル本体部３１の外周部３７の上面と基台部２９の上面とは面一に形成される。
【００３４】
本発明のレーザー加工装置２で被加工物１１にレーザー加工を施す際には、図６に示すように、被加工物１１の各切断予定ライン１３が液柱逃げ溝４３に対応するように被加工物１１をチャックテーブル本体部３１上に位置決めして搭載する。この位置決めには、例えばチャックテーブル本体部３１に設けられた位置決めピン等を使用する。
【００３５】
次に、図６を参照して、加工ヘッド４２の詳細構造及びレーザー加工装置２を使用した被加工物１１の切断方法について説明する。レーザービーム発生ユニット３８のパワー調整手段５０により所定パワーに調整されたパルスレーザービーム５５は、図６に示すように、加工ヘッド４２のハウジング５６に形成されたビーム導入口５８から加工ヘッド４２内に導入される。
【００３６】
ハウジング５６内には、レーザービームを反射するミラー６０と、レーザービームを集光する集光レンズ６２が配設されている。ハウジング５６と一体的に液体噴射手段６４の液体室６６を画成する液体室ハウジング６８が形成されている。液体室ハウジング６８は、円筒状側壁７０と、該側壁７０の上面及び下面をそれぞれ閉塞する上壁７２及び下壁７４とから構成される。
【００３７】
液体室ハウジング６８を構成する上壁７２には透明窓７８が配設されている。液体室ハウジング６８を構成する下壁７４の中心部には、噴射ノズル８０が形成されている。尚、噴射ノズル８０の下端である噴射口８０ａに、集光レンズ６２によって集光されるレーザービーム５５の集光点が位置づけられる。
【００３８】
円筒状側壁７２は液体室６６に連通する液体導入口７６が形成されており、液体導入口７６はポンプ８２を介して液体供給源８４に接続されている。液体供給源８４には純水等の液体が収容されており、ポンプ８２により所定圧力に加圧された液体が液体導入口７６を介して液体室６６内に供給される。液体室６６内に高圧液体が供給されると、この高圧液体は噴射ノズル８０の噴射口８０ａから噴射されて液柱８６を形成する。
【００３９】
液体室ハウジング６８の下端部には、ブロック８８が装着されている。ブロック８８の中心部には貫通穴８９が形成されており、この貫通穴８９中にパイプ９０が圧入されている。パイプ９０と噴射ノズル８０とは整列しており、噴射ノズル８０から噴射されて形成された液柱８６がパイプ９０を通過するように位置付けられている。
【００４０】
以下、このように構成されたレーザー加工装置２の作用について説明する。レーザービーム発生ユニット３８のパワー調整手段５０で所定パワーに調整されたレーザービーム５５は、加工ヘッド４２のビーム導入口５８から加工ヘッド４２内に導入され、ミラー６０で反射されて集光レンズ６２で液体噴射手段６４の液体室ハウジング６８に形成された噴射ノズル８０の噴射口８０ａに集光される。
【００４１】
一方、ポンプ８２で高圧に加圧された純水等の高圧液体が、液体噴射手段６４の液体室ハウジング６８に形成された液体導入口７６から液体室６６内に供給され、液体室ハウジング６８の下壁７４に形成された噴射ノズル８０から噴射されて液柱８６を形成し、液柱８６がレーザービーム５５を導光する。
【００４２】
この液柱８６は、ブロック８８の貫通穴８９に圧入されたパイプ９０内を通過して被加工物１１の加工点に衝突して飛散する。集光レンズ６２で集光されたレーザービーム５５はパイプ９０内を通過する液柱８６に導光（案内）されて、そのビーム径が広がらずに加工点に照射されて被加工物１１を貫通するレーザー加工溝１７を形成する。液柱８６を形成した液体は被加工物１１を貫通するレーザー加工溝１７を通して被加工物１１の下方の空間である液柱逃げ溝４３内に流出する。
【００４３】
レーザー加工に伴いデブリ（加工屑）が発生するが、発生したデブリ１９は液柱８６を形成する液体８５中に取り込まれ、液柱逃げ溝４３中に流出される。本実施形態によると、液柱８６を形成した液体８５が被加工物１１の表面上に散乱することがないため、液体８５中に含まれるデブリ１９が被加工物１１の表面に付着することが防止される。
【００４４】
更に、液柱８６を形成した液体８５が被加工物１１の下方の空間である液柱逃げ溝４３中に流出することで、デブリ１９が被加工物１１の切断側面に付着する所謂リキャストの発生が防止できるため、より厚い被加工物でも切断が可能となる。
【００４５】
尚、本実施形態のレーザー加工装置２による被加工物１１のレーザー加工条件は例えば以下の通りである。
【００４６】
光源                  ：ＬＤ励起Ｑスイッチ  Ｎｄ：ＹＶＯ４パルスレーザー
波長                  ：５３２ｎｍ（ＹＶＯ４レーザーの第２高調波）
平均出力              ：６．６Ｗ
繰り返し周波数        ：４０ｋＨｚ
液圧                  ：２０ＭＰａ
【００４７】
被加工物１１の切断予定ライン１３に対応して液柱逃げ溝４３及び各チップに対応した吸引孔４１を有するチャックテーブル本体部３１は、被加工物１１の外径サイズ、チップサイズ、切断予定ライン１３の数に合わせて変更する必要がある。
【００４８】
本実施形態では、チャックテーブル２８が基台部２９と、基台部２９の嵌合凹部５６に勘合されるチャックテーブル本体部３１とから構成されるため、図７に示すように、例えばチップサイズが大きく切断予定ライン１３の数が少ない被加工物１１を吸引保持する場合には、チャックテーブル本体部３１を取り外してチャックテーブル本体部３１Ａをチャックテーブル２８Ａの基台部２９に固定する。
【００４９】
このように、チャックテーブル本体部３１を基台部２９に着脱自在に構成したため、一体に形成されたチャックテーブルを交換するより、チャックテーブル本体部３１のみを交換するだけで済むためコストが安くて済む。
【００５０】
また、被加工物の外径サイズ、チップサイズ、切断予定ラインの数に合わせて多種類のチャックテーブルを用意する際にも、チャックテーブル本体部３１のみを多種類用意すればよいのでコストを抑えることができる。
【００５１】
上述した実施形態では、被加工物１１が長方形状のセラミック基板等であるとして説明したが、被加工物は長方形状に限定されるものではなく、被加工物が円形である半導体ウエーハ、光デバイスウエーハ等にも本発明の原理を適用することができる。
【００５２】
被加工物が円形の場合には、チャックテーブル本体部３１の被加工物保持部３５は円形に設計変更する必要があり、これに伴って液溜め部４５も円形の被加工物保持部３５を囲繞する円形にする必要がある。
【符号の説明】
【００５３】
２    レーザー加工装置
１１    被加工物
２８    チャックテーブル
２９    基台部
３１    チャックテーブル本体部
３５    被加工物保持部
３７    外周部
３９    チップ保持領域
４１    吸引孔
４３    液柱逃げ溝
４７    第１吸引路
４９    第２吸引路
５６    嵌合凹部
５８    吸引凹部
【図１】
2014116486.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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