(57)【要約】【課題】加工送り速度を高めても慣性力を抑制して装置の大型化を回避することができるレーザ加工装置を提供する。【解決手段】チャックテーブル１０およびレーザ光線照射手段２０の両方をチャックテーブル加工送り手段３０およびレーザ光線照射手段加工送り手段４０でＸ軸方向に加工送りできるように構成することで、加工送り速度を高めてもチャックテーブル１０、レーザ光線照射手段２０それぞれに必要な加工送り速度を実質的に１／２に半減することができ、よって、加速および減速のために生ずる慣性力を１／４に抑制することができ、Ｘ軸方向に必要な移動距離を減らして装置の大型化を回避することができるようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエーハ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ウエーハにレーザ光線を照射するレーザ光線照射手段とを備えるレーザ加工装置であって、
前記チャックテーブルをＸ軸方向に加工送りするチャックテーブル加工送り手段と、
前記レーザ光線照射手段をＸ軸方向に加工送りするレーザ光線照射手段加工送り手段と、
を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記チャックテーブルをＸ軸方向と直交するＹ軸方向に割り出し送りするチャックテーブル割り出し送り手段を備え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】
前記レーザ光線照射手段をＸ軸方向と直交するＹ軸方向に割り出し送りするレーザ光線照射手段割り出し送り手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
Ｘ軸方向とＹ軸方向に直交するＺ軸方向に前記レーザ光線照射手段を合焦移動する合焦移動手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光線を照射してウエーハを加工するレーザ加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ，ＬＳＩ等のデバイスが複数形成されたウエーハは、レーザ加工装置等の分割装置によって個々のデバイスに分割され、携帯電話、パソコン等の電子機器に利用される。
【０００３】
レーザ加工装置は、ウエーハを保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持されたウエーハにレーザ光線を照射するレーザ光線照射手段と、チャックテーブルとレーザ光線照射手段とを相対的に加工送りする加工送り手段とを含み、レーザ光線照射手段は、パルスレーザ光線を発振するレーザ光線発振器とレーザ光線発振器が発振したパルスレーザ光線を集光しチャックテーブルに保持されたウエーハに集光点を位置付ける集光部とを備える構成とされ（例えば、特許文献１参照）、ウエーハに対して高精度にレーザ光線を照射することができる。
【０００４】
ここで、例えばレーザ光線発振器が５０ｋＨｚの繰り返し周波数でパルスレーザ光線を照射しスポット径がφ１０μｍの場合において、スポットを連接してウエーハに照射するためには加工送り速度を５００ｍｍ／秒に設定しなければならない。
【０００５】
【特許文献１】特許第３４０８８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、チャックテーブルまたはレーザ光線照射手段を５００ｍｍ／秒の加工送り速度で加工送りすると、慣性力による加速および減速を見込んでチャックテーブルまたはレーザ光線照射手段の加工送り方向における移動距離を十分に確保しなければならず、装置が大型になるという問題がある。
【０００７】
また、加工送り速度を制限すると、繰り返し周波数の高いレーザ光線発振器を利用できなくなり、生産性の向上が図れないという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、加工送り速度を高めても慣性力を抑制して装置の大型化を回避することができるレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るレーザ加工装置は、ウエーハ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ウエーハにレーザ光線を照射するレーザ光線照射手段とを備えるレーザ加工装置であって、前記チャックテーブルをＸ軸方向に加工送りするチャックテーブル加工送り手段と、前記レーザ光線照射手段をＸ軸方向に加工送りするレーザ光線照射手段加工送り手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るレーザ加工装置は、上記発明において、前記チャックテーブルをＸ軸方向と直交するＹ軸方向に割り出し送りするチャックテーブル割り出し送り手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るレーザ加工装置は、上記発明において、前記レーザ光線照射手段をＸ軸方向と直交するＹ軸方向に割り出し送りするレーザ光線照射手段割り出し送り手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るレーザ加工装置は、上記発明において、Ｘ軸方向とＹ軸方向に直交するＺ軸方向に前記レーザ光線照射手段を合焦移動する合焦移動手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るレーザ加工装置によれば、チャックテーブルおよびレーザ光線照射手段の両方をＸ軸方向に加工送りできるように構成したので、加工送り速度を高めてもチャックテーブル、レーザ光線照射手段それぞれに必要な加工送り速度を実質的に１／２に半減することができ、よって、加速および減速のために生ずる慣性力を１／４に抑制することができ、Ｘ軸方向に必要な移動距離を減らして装置の大型化を回避することができるという効果を奏する。一方、本発明に係るレーザ加工装置によれば、加工送り速度の限界を実質的に２倍にできるので、繰り返し周波数の高いレーザ光線発振器を採用でき、より一層の生産性の向上を図ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態であるレーザ加工装置について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本実施の形態のレーザ加工装置の主要部を示す外観斜視図である。まず、本実施の形態のレーザ加工装置１は、ウエーハＷを保持するチャックテーブル１０と、チャックテーブル１０に保持されたウエーハＷにパルスレーザ光線を照射するレーザ光線照射手段２０とを備える。
【００１６】
チャックテーブル１０は、多孔性材料で形成されてウエーハＷを図示しない負圧源による負圧で吸引保持する吸着チャック構造のものであり、下部の円筒部材１１内に配設された図示しないパルスモータによって回転可能とされている。ここで、チャックテーブル１０が保持するウエーハＷは、図２中に示すように、環状のフレームＦに装着された粘着テープＴの表面に貼着されたものであり、ウエーハＷには、表面Ｗａに格子状に形成された複数の分割予定ラインＳ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Ｄが形成されている。チャックテーブル１０には、環状のフレームＦ部分を着脱自在に固定するためのクランプ１２が配設されている。また、チャックテーブル１０周りには、矩形状のカバー部材１３が配設されている。
【００１７】
また、レーザ光線照射手段２０は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング２１を含んで構成されている。このケーシング２１内には、図３に示すように、パルスレーザ光線発振手段２２と伝送光学系２３とが配設されている。パルスレーザ光線発振手段２２は、Ｙｂレーザ（イッテリビウムドープドファイバレーザ）発振器或いはＥｒレーザ（エルビウムドープドファイバレーザ）発振器等のパルスレーザ光線発振器２２ａと、パルスレーザ光線発振器２２ａに付設された繰り返し周波数設定手段２２ｂとからなる。伝送光学系２３は、ビームスプリッタ等の光学要素を含む他、アッテネータ、或いは音響光学偏向素子或いはガルバノスキャナ等の出力調整手段を含んでいる。また、ケーシング２１の先端部には、組レンズ等の周知構造からなる図示しない集光レンズを収容した集光器２４が装着され、後端部には、ホルダ２５が装着されている。
【００１８】
なお、ケーシング２１の先端部には、チャックテーブル１０上に保持されたウエーハＷの表面Ｗａを撮像し、レーザ光線照射手段２０の集光器２４から照射されるパルスレーザ光線によって加工すべき領域を検出するための撮像手段２６が装着されている。撮像手段２６は、ＣＣＤ等の撮像素子を備え、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。
【００１９】
また、本実施の形態のレーザ加工装置１は、チャックテーブル１０を加工方向であるＸ軸方向に加工送りするチャックテーブル加工送り手段３０と、レーザ光線照射手段２０をＸ軸方向に加工送りするレーザ光線照射手段加工送り手段４０と、チャックテーブル１０をＸ軸方向に直交する割り出し方向であるＹ軸方向に割り出し送りするチャックテーブル割り出し送り手段５０と、レーザ光線照射手段２０をＹ軸方向に割り出し送りするレーザ光線照射手段割り出し送り手段６０と、レーザ光線照射手段２０をＸ軸方向とＹ軸方向に直交するＺ軸方向に合焦移動する合焦移動手段７０とを備える。
【００２０】
チャックテーブル加工送り手段３０は、静止基台２上にＸ軸方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１と、チャックテーブル１０の下部に配設された円筒部材１１を搭載して案内レール３１上にＸ軸方向に移動可能に配設された滑動ブロック３２と、一対の案内レール３１間に平行に配設された雄ネジロッド３３と、この雄ネジロッド３３を回転駆動するためのパルスモータ３４等の駆動源を含んで構成されている。雄ネジロッド３３は、その一端が静止基台２上に固定された軸受ブロック３５に回転自在に支持され、他端がパルスモータ３４の出力軸に連結されている。また、雄ネジロッド３３は、滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ねじブロックに形成された貫通雌ネジ孔に螺合され、パルスモータ３４によって雄ネジロッド３３を正転および逆転駆動することにより、滑動ブロック３２を介してチャックテーブル１０は案内レール３１に沿ってＸ軸方向に往復加工送りされる。
【００２１】
チャックテーブル割り出し送り手段５０は、滑動ブロック３２上でチャックテーブル１０を割り出し送りするもので、滑動ブロック３２上にＹ軸方向に沿って平行に設けられた一対の案内レール５１と、円筒部材１１が固定されて案内レール５１上にＹ軸方向に移動可能に配設された滑動ブロック５２と、一対の案内レール５１間に平行に配設された雄ネジロッド５３と、この雄ネジロッド５３を回転駆動するためのパルスモータ５４等の駆動源を含んで構成されている。雄ネジロッド５３は、その一端が滑動ブロック３２上に固定された軸受ブロック５５に回転自在に支持され、他端がパルスモータ５４の出力軸に連結されている。また、雄ネジロッド５３は、滑動ブロック５２に形成された貫通雌ネジ孔に螺合され、パルスモータ５４によって雄ネジロッド５３を正転および逆転駆動することにより、滑動ブロック５２を介してチャックテーブル１０は案内レール５１に沿ってＹ軸方向に割り出し送りされる。
【００２２】
合焦移動手段７０は、レーザ光線照射手段加工送り手段４０およびレーザ光線照射手段割り出し送り手段６０によってＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能に設けられたＬ字形状の滑動ブロック７１の垂直面にＺ軸方向に沿って平行に設けられた一対の案内レール７２と、レーザ光線照射手段２０のホルダ２５に形成されて一対の案内レール７２に摺動自在に嵌合する一対の被案内溝７３と、一対の案内レール７２間に平行に配設された図示しない雄ネジロッドと、この雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ７４等の駆動源を含んで構成されている。雄ネジロッドは、ホルダ２５に形成された貫通雌ネジ孔に螺合され、パルスモータ７４によって雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ホルダ２５を介してレーザ光線照射手段２０の集光器２４は案内レール７２に沿ってＺ軸方向に合焦移動される。
【００２３】
レーザ光線照射手段割り出し送り手段６０は、静止基台２上にＹ軸方向に沿って平行に配設された一対の案内レール６１と、滑動ブロック７１を搭載して案内レール６１上にＹ軸方向に移動可能に配設された滑動ブロック６２と、一対の案内レール６１間に平行に配設された雄ネジロッド６３と、この雄ネジロッド６３を回転駆動するためのパルスモータ６４等の駆動源を含んで構成されている。雄ネジロッド６３は、その一端が静止基台２上に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持され、他端がパルスモータ６４の出力軸に連結されている。また、雄ネジロッド６３は、滑動ブロック６２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ねじブロックに形成された貫通雌ネジ孔に螺合され、パルスモータ６４によって雄ネジロッド６３を正転および逆転駆動することにより、滑動ブロック６２を介して滑動ブロック７１に支持されたレーザ光線照射手段２０は案内レール６１に沿ってＹ軸方向に割り出し送りされる。
【００２４】
レーザ光線照射手段加工送り手段４０は、Ｙ軸方向に移動自在な滑動ブロック６２上でレーザ光線照射手段２０をＸ軸方向に加工送りするもので、滑動ブロック６２上にＸ軸方向に沿って平行に設けられた一対の案内レール４１と、滑動ブロック７１の下面に形成されて一対の案内レール４１に摺動自在に嵌合する一対の被案内溝４２と、一対の案内レール４１間に平行に配設された雄ネジロッド４３と、この雄ネジロッド４３を回転駆動するためのパルスモータ４４等の駆動源を含んで構成されている。雄ネジロッド４３は、その一端が滑動ブロック６２上に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持され、他端がパルスモータ４４の出力軸に連結されている。また、雄ネジロッド４３は、滑動ブロック７１に形成された貫通雌ネジ孔に螺合され、パルスモータ４４によって雄ネジロッド４３を正転および逆転駆動することにより、滑動ブロック７１を介してレーザ光線照射手段２０は案内レール４１に沿ってＸ軸方向に往復加工送りされる。
【００２５】
次に、このようなレーザ加工装置１を用いるウエーハＷのレーザ加工方法の概要を説明する。まず、チャックテーブル１０上にフレームＦ付きのウエーハＷを載置し、チャックテーブル１０上にウエーハＷを吸引保持する。ウエーハＷを吸引保持したチャックテーブル１０は、チャックテーブル加工送り手段３０やレーザ光線照射手段加工送り手段４０やチャックテーブル割り出し送り手段５０やレーザ光線照射手段割り出し送り手段６０によって撮像手段２６の直下に位置付けられる。
【００２６】
チャックテーブル１０が撮像手段２６の直下に位置付けられると、撮像手段２６および図示しない制御手段によってウエーハＷのレーザ加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。すなわち、撮像手段２６および制御手段は、ウエーハＷの所定方向に形成されている分割予定ラインＳと、分割予定ラインＳに沿ってパルスレーザ光線を照射するレーザ光線照射手段２０の集光器２４との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザ光線照射位置のアライメントを遂行する。この際、ウエーハＷに形成されている所定方向に対して直交する方向に延びる分割予定ラインＳに対しても、同様にレーザ光線照射位置のアライメントを遂行する。
【００２７】
レーザ光線照射位置のアライメントが遂行されると、チャックテーブル１０を、パルスレーザ光線を照射する集光器２４が位置するレーザ光線照射領域に移動し、所定の分割予定ラインＳの一端側を集光器２４の直下に位置付ける。そして、集光器２４から透過性を有する所定波長で出力一定とされたパルスレーザ光線を照射しつつ、ウエーハＷを保持したチャックテーブル１０と集光器２４とをそれぞれチャックテーブル加工送り手段３０とレーザ光線照射手段加工送り手段４０とでＸ軸方向において互いに接近する方向に所定の加工送り速度で移動させる。そして、集光器２４の照射位置が分割予定ラインＳの他端の位置に達したら、レーザ光線照射手段２０によるパルスレーザ光線の照射を停止するとともに、チャックテーブル１０および集光器２４のＸ軸方向の加工送りを停止する。このようなパルスレーザ光線照射工程において、ウエーハＷの分割予定ラインＳに対する領域の内部にパルスレーザ光線の集光点のスポットを位置付けるように合焦移動手段７０によって集光器２４を合焦移動させた状態で照射することにより、変質領域が形成される。集光点のスポットを連接してウエーハＷに照射して変質領域を連続的に形成することにより、分割予定ラインＳの強度が低下する。
【００２８】
一つの分割予定ラインＳについてのレーザ加工が終了したら、チャックテーブル割り出し送り手段５０およびレーザ光線照射手段割り出し送り手段６０の一方または両方によってウエーハＷを保持したチャックテーブル１０と集光器２４とをＹ軸方向に割り出し送りし、隣りの分割予定ラインＳの他端側を集光器２４の直下に位置付ける。そして、集光器２４から透過性を有する所定波長で出力一定とされたパルスレーザ光線を照射しつつ、ウエーハＷを保持したチャックテーブル１０と集光器２４とをそれぞれチャックテーブル加工送り手段３０とレーザ光線照射手段加工送り手段４０とでＸ軸方向において互いに接近する方向（隣りの前ラインの場合とは逆方向）に所定の加工送り速度で移動させる。そして、集光器２４の照射位置が分割予定ラインＳの一端の位置に達したら、レーザ光線照射手段２０によるパルスレーザ光線の照射を停止するとともに、チャックテーブル１０および集光器２４のＸ軸方向の加工送りを停止する。
【００２９】
以下、同様のレーザ加工処理を繰り返し、所定方向の分割予定ラインＳについての処理が終了したら、チャックテーブル１０を９０度回転させて、所定方向に対して直交する方向に延びる分割予定ラインＳに対しても、同様のレーザ加工処理を繰り返す。全ての分割予定ラインＳについてレーザ加工処理により変質領域を形成した後、強度が低下した分割予定ラインＳに沿ってウエーハＷに対して外力を加えることで、ウエーハＷを分割予定ラインＳに沿って分割し、個々のデバイスＤに分断することができる。
【００３０】
このようなレーザ加工動作における加工送りについて、図４を参照して説明する。図４は、本実施の形態による加工送りに関する加工送り速度の変化の様子を従来例と対比させて模式的に示す説明図である。例えば、パルスレーザ光線発振器２２ａが５０Ｈｚの繰り返し周波数でパルスレーザ光線をウエーハＷに照射し、そのスポット径がφ１０μｍの場合において、スポットを連接してウエーハＷに照射するためにはウエーハＷ上なる加工領域でのＸ軸方向の加工送り速度をＶｃ＝５００ｍｍ／秒なる定速度に設定しなければならない。
【００３１】
ここで、従来のように例えばチャックテーブルをＶｃ＝５００ｍｍ／秒の加工送り速度で加工送りさせる場合、図４中に二点鎖線で示すように、Ｖｃ＝５００ｍｍ／秒の加工送り速度に対応する大きな慣性力による加速および減速を見込む必要があり、チャックテーブルの加工送り方向における移動距離を十分に確保する必要があり、装置が大型化する。
【００３２】
これに対して、本実施の形態では、図２に略図的に示すように、チャックテーブル１０に保持されたウエーハＷおよびレーザ光線照射手段２０の集光器２４の両方をＸ軸方向に加工送り可能に構成しているので、例えばチャックテーブル１０の加工送り速度を図４中に実線で示すようにＶｃ／２とし、レーザ光線照射手段２０の集光器２４の加工送り速度を図４中に破線で示すようにＶｃ／２とし、チャックテーブル１０と集光器２４とを常に接近する逆方向に加工送りさせることで、全体の加工送り速度としては両者の相対速度差によってＶｃ＝５００ｍｍ／秒なる必要な定速度を確保することができる。チャックテーブル１０や集光器２４をＶｃ／２＝２５０ｍｍ／秒の加工送り速度で加工送りさせる場合であっても、図４中に実線や破線で示すように、慣性力による加速および減速を見込む必要があるが、加工送り速度の実質的な半減により、慣性力が実質的に１／４程度に小さくなるので、加速および減速のために要する移動距離を短くすることができる。特に、近年にあっては、ウエーハＷの大径化が進んでいるが、例えばウエーハＷの直径が４５０ｍｍのように大径化した場合でも該ウエーハＷをレーザ加工するために必要なＸ軸方向における加速および減速のための移動距離を短くし、装置の大型化を抑制することができる。また、Ｘ軸方向における加速および減速のための移動距離を短くできる結果、各分割予定ラインＳに要する処理時間を短縮することもできる。
【００３３】
また、本実施の形態によれば、チャックテーブル１０およびレーザ光線照射手段２０の集光器２４の両方をＸ軸方向に加工送りできるように構成したので、処理速度を優先させたい場合であれば、例えばチャックテーブル１０およびの集光器２４の両方の加工送り速度をＶｃ＝５００ｍｍ／秒の如く設定して常に接近する逆方向に加工送りさせることで、加工送り速度の限界を実質的に２倍にすることができ、より一層繰り返し周波数の高いパルスレーザ光線発振器２２ａを採用でき、生産性をより一層向上させることができる。
【００３４】
本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。例えば、本実施の形態では、Ｙ軸方向に移動自在な滑動ブロック６２上に滑動ブロック７１をＸ軸方向に移動自在に搭載するように構成したが、静止基台２上においてＸ軸方向に移動自在な滑動ブロックを設け、この滑動ブロック上にＹ軸方向に移動自在な滑動ブロックを搭載することで、レーザ光線照射手段加工送り手段とレーザ光線照射手段割り出し送り手段とを構成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態のレーザ加工装置の主要部を示す外観斜視図である。
【図２】チャックテーブルに保持されたウエーハおよびレーザ光線照射手段の集光器の両方をＸ軸方向に加工送り可能な様子を略図的に示す斜視図である。
【図３】レーザ光線照射手段の構成例を示すブロック図である。
【図４】本実施の形態による加工送りに関する加工送り速度の変化の様子を従来例と対比させて模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  チャックテーブル
２０  レーザ光線照射手段
３０  チャックテーブル加工送り手段
４０  レーザ光線照射手段加工送り手段
５０  チャックテーブル割り出し送り手段
６０  レーザ光線照射手段割り出し送り手段
７０  合焦移動手段
Ｗ  ウエーハ
【図１】
2008126237.tif 000003
【図２】
2008126237.tif 000004
【図３】
2008126237.tif 000005
【図４】
2008126237.tif 000006