JP2010029929A - レーザ加工装置及びレーザ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークに生じた反りを矯正して、精度良く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の提供。
【解決手段】表面に複数のデバイス10aが形成されたワーク10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10表面の前記デバイス10aが形成された領域に対向する凹部21aと、該凹部21aを囲繞して立設され、前記ワーク10表面の周縁部に設けられた前記デバイス10a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有する外周部21bと、を備えた保持手段2と、前記ワーク10の変位を検出する変位検出手段4と、前記ワーク10と前記凹部21aと前記外周部21bとによって形成される空間102内の圧力を調整する圧力調整手段7と、前記ワーク10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、を具備するレーザ加工装置1を提供する。
【選択図】図４

Description

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装置及び方法に関する。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。

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。

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。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。

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。

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。

そこで、従来、ワーク内に変質層を形成する際に、膜や凹凸がない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及び特許文献４に記載のレーザ加工方法では、ワークを、表面を下側にしてチャックテーブル上に載置し、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。

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。

特開平１０−３０５４２０号公報 特開２００２−１９２３７０号公報 特開２００６−１４８１７５号公報 特開２００７−１７３４７５号公報 特開２００８−１３２７１０号公報

半導体ウエハなどのように表面に種々の材質の膜が形成されているワークや、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）などのように表面にデバイスが形成されているワークでは、ダイシング工程に至るまでの過程でワークに反りやうねりが生じていることがある。このような反りやうねりは、ワークに対するレーザ光の照射位置のずれや、ワーク内部におけるレーザ光の焦点位置のずれの原因となり、加工精度の低下を引き起こす。

ワーク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の焦点位置を調整することが望ましい。ワークの厚さ方向における集光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、集光位置の調整可能な範囲は素子の性能に大きく影響される。このため、ワークの変位が調整可能な範囲内であれば問題ないが、反りやうねりの度合いが大きい場合には、ワークの変位に合わせてレーザ光の集光点位置を調整することができないことがある。従って、高い加工精度を得るためには、ワークの反りやうねりを、予めレーザ光の焦点位置の追従が可能な範囲に矯正してやることが必要と考えられる。

そこで、本発明は、ワークに生じた反りやうねりを矯正して、精度良く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。

上記課題解決のため、本発明は、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、（１）前記ワーク表面の前記デバイスが形成された領域に対向する凹部と、該凹部を囲繞して立設され、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保持面を有する外周部と、を備えた保持手段と、（２）前記ワークの変位を検出する変位検出手段と、（３）前記ワークと前記凹部と前記外周部とによって形成される空間内の圧力を調整する圧力調整手段と、前記ワーク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、を具備するレーザ加工装置を提供する。

このレーザ加工装置において、前記圧力調整手段は、（３Ａ）前記圧力調整手段は、前記変位検出手段からの信号出力に基づき前記空間内に空気を導入するブロー手段と、該出力に基づき前記空間内から空気を排出する排気手段と、を備える。この圧力調整手段によって、前記空間内を陰圧としてワークを保持手段側に吸引することにより、又は、空間内を陽圧にしてワークをレーザ光照射手段側に押し出すことにより、ワークの反り及び／又はうねりを矯正することができる。圧力調整手段をブロー手段及び排気手段として構成した場合、前記変位検出手段は、前記凹部の前記ワーク表面に臨む位置に配置してもよい。さらに、前記空間をワーク表面方向に沿って複数の区画に分割し、該区分毎に前記ブロー手段と前記排気手段と前記変位検出手段とをそれぞれ配置することもできる。

また、このレーザ加工装置において、前記圧力調整手段は、（３Ｂ）前記空間内においてワーク表面方向に沿った気流を噴射する気流形成手段を備えていてもよい。この圧力調整手段によれば、前記気流によるベルヌーイ効果に基づいて前記ワークの反り及び／又はうねりを矯正することができる。圧力調整手段を気流形成手段として構成した場合、前記外周部には、前記気流を前記空間外へ通流させるための切欠を設けることが望ましい。

本発明は、また、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、（１）前記ワーク表面の前記デバイスが形成された領域に対向する凹部と、該凹部を囲繞して立設され、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保持面を有する外周部と、を備えた保持手段により前記ワークを保持する工程と、（２）前記ワークの変位を検出する工程と、（３）検出された変位に基づいて、前記ワークと前記凹部と前記外周部とによって形成される空間内の圧力を調整して、前記ワークの反り及び／又はうねりを矯正する工程と、（４）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、前記ワーク内部に焦点を合わせて、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を提供する。

本発明により、ワークに生じた反りやうねりを矯正して、精度良く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が提供される。

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。

１．レーザ加工装置1
まず、図1及び図2を参照し、本発明の第一実施形態に係るレーザ加工装置の構成を概説する。図1は、レーザ加工装置の構成を示す斜視図である。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中、符号1で示すレーザ加工装置1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、ワーク10の変位を測定する変位検出手段4とを具備している。

レーザ加工装置1が加工対象とするワーク10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。

保持手段2には、ワーク10表面のデバイス10aが形成された領域に対向する凹部21aと、ワーク10表面の周縁部に設けられたデバイスが形成されていない領域10bを接触保持する環状の保持面を有する外周部21bと、が設けられている。この外周部21bは、凹部21aを囲繞するように立設されている。図2中、符号22は、リングフレーム11を脱着自在に固定するクランプを示す。クランプ22は、保持手段2に1以上設けられ得る。

保持手段2は、送り手段によって図1中ｘ軸方向及びｙ軸方向に移動可能とされている。具体的には、台座31上に相互に平行に配置された一対の案内レール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。

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、一対の案内レール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。

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軸方向に移動する。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軸方向に移動する。

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。

レーザ光照射手段3には、レーザ光の焦点位置を制御するための機構が設けられる。この焦点位置調節機構は、例えばボイスコイルやピエゾ素子を用いて集光レンズを図1中Z軸方向に移動させることで構成され、ワーク10の反りやうねり、凹凸（以下、単に「反り」という）に応じてレーザ光の焦点位置を図１中z軸方向に調整するものである。

変位検出手段4は、ワーク10の反りを示す変位を検出するものである。変位検出手段4の構成及び方法は特に限定するものではないが、例えば、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の表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、すなわち、ワーク10の変位を求めることができる。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。なお、変位検出手段は、ワーク10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。

次に、図3及び図4を参照し、レーザ加工装置1の構成をより具体的に説明する。図3及び図4は、レーザ加工装置1の構成の一部を示す断面図である。なお、これらの図では、それぞれ一部の構成（圧力調整手段7又は吸引手段6）の図示を省略した。

保持手段2には、ワーク10表面のデバイス10aが形成された領域に対向する位置に凹部21aが形成されている。また、この凹部21aを囲繞して、ワーク10表面の周縁部に設けられたデバイスが形成されていない領域10bを接触保持する環状の保持面を有する外周部21bが形成されている。ワーク10を接触保持する外周部21bは、その内径がワーク10全体の外径よりも小さく、かつ、ワーク10のデバイス10ａが形成されている領域の外径よりも大きく形成されている。

すなわち、ワーク10を、裏面をレーザ光照射手段3側にして保持手段2上に載置したとき、外周部21b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、レーザ加工装置1では、保持手段2がデバイス10ａに触れずにワーク10を保持することにより、加工時のデバイス10ａの変形を防止することが可能とされている。

また、保持手段2には、外周部21bの余剰領域10ｂと接触する部位に開孔を有する吸引手段6が設けられている。吸引手段6は、通常使用される減圧ポンプ等によって構成される。吸引手段6は、外周部21bの余剰領域10ｂと接触する部位に設けられた開孔に接続され、この開孔から空気を吸引する。これにより、ワーク10の余剰領域10ｂを開孔へ吸引し、ワーク10を外周部21b上に安定して吸着保持することができる。

半導体ウエハなどのワークは、ダイシング工程に至るまでの過程で反りが生じていることがある。レーザ光照射手段3に設けた焦点位置調節機構によれば、ワーク10の反りに応じてレーザ光の焦点位置を調整することで、このような変位に対してもある程度の追従が可能である。しかし、一般的なピエゾ素子によって焦点位置の調節を行う機構では、集光位置の調整可能な範囲が素子の性能に大きく依存し、反りやうねりの度合いが大きい場合には十分な追従ができない場合がある。このため、レーザ光照射手段3がワーク10の反りを補償しきれず、ワーク10内部におけるレーザ光5の焦点位置にずれが生じることとなる。

そこで、レーザ加工装置1においては、焦点位置調節機構による追従が不能な程の大きなワークの反りを矯正するため、図4に示すように、ワーク10と凹部21aと外周部21bとによって形成される空間102内の圧力を調整する圧力調整手段7を設けている。この圧力調整手段7は、ブロー手段71と排気手段72とから構成される。

ブロー手段71は、通常使用される加圧ポンプ等によって構成され、凹部21aに開孔する導入口711に接続され、導入口711から空間102内へ空気を導入する。この空気は、加圧されたものとすることができる。導入口711は、凹部21aの底面又は凹部21aを囲繞して立設された外周部21bの凹部21aに連続する壁面に１つ以上設けられる。

排気手段72は、通常使用される減圧ポンプ等によって構成され、凹部21aに開孔する導入口721に接続され、排出口721から空間102外へ空気を排出する。排出口721も、凹部21aの底面又は凹部21aを囲繞して立設された外周部21bの凹部21aに連続する壁面に１つ以上設けられる。

これらブロー手段71及び排気手段72は、変位測定手段４に接続されており、変位測定手段4で測定されたワーク10の変位に基づいて、空間102内に導入する空気又は排出する空気の流量を制御する。

レーザ加工装置1では、この圧力調整手段7によって、保持手段2上に載置されたワーク10と凹部21aと外周部21bとによって形成される空間102内の圧力を調整することによって、ワークの反りを矯正することができる。

２．レーザ加工装置1の動作
次に、レーザ加工装置１の動作、すなわち、レーザ加工装置１を用いたワーク10の加工方法について説明する。

図3に示したように、本実施形態に係るレーザ加工方法においては、まず、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。

次に、リングフレーム11に支持されたワーク10を、裏面をレーザ光照射手段3側にして、レーザ加工装置1の保持手段2上に載置し、クランプ22で固定する。この状態において、ワーク10の周縁部に設けられた余剰領域10bは、外周部21bによって接触保持される。さらに、図3で説明した吸引手段6を使用することにより、余剰領域10ｂを吸引して、外周部21b上にワーク10を安定して吸着保持することもできる。

そして、変位検出手段4によって、ワーク10の反りやうねり、凹凸を示す変位を検出する。変位検出手段4によって、ワーク10に焦点位置調節機構による追従が不能な「裏面側に凸」の反りが生じていることが検出された場合、圧力調整手段7は変位検出手段4からの信号出力を受け、ワーク10と凹部21aと外周部21bとによって形成される空間102内の圧力を外気圧よりも陰圧になるように調整する。すなわち、排気手段72が排出口721から空気を排出して、空間102内の圧力を低下させる。これにより、ワーク１０は、保持手段2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に焦点位置調節機構による追従が不能な「表面側に凸」の反りが生じていることが、変位検出手段4によって検出された場合には、圧力調整手段7は空間102内の圧力を外気圧よりも陽圧になるように調整する。すなわち、ブロー手段71が導入口711から空気を導入して、空間102内の圧力を上昇させる。これにより、ワーク１０は、レーザ照射手段3側に押し出されるため、表面側に凸の反りが矯正される。

変位検出手段4によるワーク10の反り等を示す変位の検出は、焦点位置調節機構による追従が不能な反りが検出されなくなるまで繰り返し行うことができる。すなわち、変位検出手段4からのワークの反りに関する信号出力と、この信号に基づく圧力調整手段7による空間102内の圧力調整は繰り返し行われて、ワーク10の反りが焦点位置調節機構による追従可能範囲に収束するまで続けられる。

変位検出手段4からのワークの反りに関する信号出力に基づく、圧力調整手段7による空間102内の圧力調節は、空間102内の圧力を検出する圧力検出部（不図示）を設けることで、より正確に行うことができる。この場合、圧力検出部は、凹部21aの底面又は凹部21aを囲繞して立設された外周部21bの凹部21aに連続する壁面に、空間102内に臨んで配設される。圧力検出部による空間102内の圧力測定結果は圧力調整手段7に出力され、圧力調整手段7は変位検出手段4及び圧力検出部から入力される両信号に基づいて空間102内の圧力を調節する。

なお、レーザ加工装置1によって、同一型のワークを連続して加工する場合において、各ワークが一律の反りを生じているような場合には、変位検出手段4による変位の検出工程は省略することもできる。この場合、レーザ加工装置1に、当該ワークについて予め得られた反りに関する情報を保持するための記憶手段を設け、圧力調整手段7にこの情報を参照させることにより、空間102内の圧力を調整させる。

このように反りを矯正し、ワークの変位を焦点位置調節機構による追従可能範囲とした後は、図3に示すように、ワーク10の裏面側から、粘着テープ12及びワーク10を透過する波長のレーザ光5を、その変位に追従するように集光レンズを移動させながらワーク10の内部に焦点を合わせて照射する。レーザ光5の照射は、分割予定ラインに沿って行う。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。

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を照射し、ワーク10の表面からの反射光を検出することにより確認することができる。

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。

以上のように、レーザ加工装置1においては、ワーク10に「裏面側に凸」の反りがある場合には、圧力調整手段7により空間102内を陰圧として、ワーク10を保持手段2側に吸引することで、反りを矯正することが可能である。また、「表面側に凸」の反りがある場合には、圧力調整手段7により空間102内を陽圧にして、ワーク10をレーザ光照射手段3側に押し出すことで、反りを矯正することが可能である。

これにより、レーザ加工装置1では、レーザ光が照射されるワーク10の裏面をほぼ平坦にして、ワーク10の反りをレーザ光の焦点位置の追従が可能な範囲に矯正することできる。このため、レーザ光照射手段3に設けられる焦点位置調節機構を、一般的なピエゾ素子を用いて構成した場合にも、ワークの反りを十分に補償して、ワークに対するレーザ光の照射位置やワーク内部におけるレーザ光の焦点位置を一定に保つことができる。そして、その結果、切断ライン又は分割予定ラインに沿った高精度な加工を行うことができる。

以上に説明したレーザ加工装置1では、保持手段2の上方に設置した変位検出手段4により、焦点位置調節機構による追従可能範囲外及び範囲内の変位を同時に検出する構成としているが、これらは別体に設けた変位検出手段4によってそれぞれ検出を行うこともできる。

図5は、保持手段2の凹部21aのワーク表面に臨む位置に変位検出手段4が配置された、レーザ加工装置1の保持手段2の変形例の構成を示す斜視図である。

図5に示す変形例の保持手段2の凹部21aは、保持されたワークの表面方向に沿って、隔壁により4つの区画211a, 212a, 213a, 214aに分割されている。これにより、リングフレームに支持されたワークを保持手段2上に載置すると、ワークと凹部21aと外周部21bとによって形成される空間102が、区画211a, 212a, 213a, 214aに対応する4つの空間に分割される。

そして、区画211a, 212a, 213a, 214aには、変位検出手段4及び導入口711、排出口721がそれぞれ配置されている。変位検出手段4は、区画211a, 212a, 213a, 214aのワーク表面に臨む位置に配置されている。この変位検出手段4は、先に説明した通り、レーザ光照射部とレーザ光検出部等から構成され、ワークの表面にレーザ光を照射して反射光を検出することにより、ワークの変位、特に焦点位置調節機構による追従が不能な変位を測定するものである。各区画に配置された導入口711及び排出口721は、それぞれブロー手段71及び排気手段72に接続されている。各区画に接続されるブロー手段71及び排気手段72は独立した圧力調整手段7として構成されており、4つに分割された空間102内の圧力を独立して調整することが可能とされている。

すなわち、各区画に配置された変位検出手段4が各区画上に位置するワークの一部分についての変位を検出すると、各区画に配置された圧力調整手段7が変位検出手段4からの信号出力を受け、各区画に導入する空気又は排出する空気の流量を制御して内部の圧力を調整する。

このように各区画内の圧力を独立して調整することで、この変形例の保持手段2を備えるレーザ加工装置では、ワーク全体のうち、焦点位置調節機構による追従が不能な変位が検出された特定領域の部分の反りを矯正することができ、より精密な反りの矯正が可能となる。

加えて、この変形例のレーザ加工装置では、保持手段2側に複数の変位検出手段4を配置したことによって、ワークを加工位置まで搬送する間に反りを測定でき、さらに加工中にも随時ワークの反りを矯正することが可能となる。

すなわち、変位検出手段をレーザ光照射手段の近傍に1つ設けた場合（図1参照）、変位検出手段によってワークの変位を測定するためには、まず、ワークが加工位置に配置されていることが必要となる。また、この場合、変位検出手段によって検出された変位を、焦点位置調節機構の追従可能な範囲に矯正した後に一旦加工を開始すると、加工中のワークに再度の反りが生じたとしてもこの反りを検出し、適切に矯正することは難しい。これは、一旦加工を開始すると、変位検出手段は、ワークの分割予定ラインに沿ってレーザ光を照射するレーザ光照射手段と一体に駆動され、レーザ光の焦点位置調節のための追従可能な変位の検出に機能することとなるためである。

これに対して、本変形例の保持手段2を備えるレーザ加工装置では、レーザ光照射手段3の近傍に加えて、保持手段2の各区分にも変位検出手段4を配したことにより、ワークを加工位置まで搬送する間に、各区分に配した変位検出手段4によって変位を測定しておくことができる。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。

さらに、この変形例のレーザ加工装置では、加工中にレーザ光照射手段3の近傍に設けた変位検出手段4が追従可能な変位検出に機能している際にも、保持手段2側に配した変位検出手段4によって随時ワークの変位を検出して、圧力調整手段7による矯正を行うことができる。このため、加工中のワークに焦点位置調節機構が追従できないような変位が生じることを防止して、ワークを安定して保持することができ、一層精緻な加工を行うことが可能となる。

ここでは、保持手段2の凹部21aを4区画に分割した場合を例に説明したが、区画数は任意とすることができ、凹部21aに形成する隔壁を増やすことによって多数の区画を形成することができる。また、各区画に設ける変位検出手段4及び導入口711、排出口721を１つに限定されず、2以上を配置してもよい。

保持手段2の凹部21aに多数の区分を形成し、各区分に変位検出手段4等を配置することで、さらに精密に反りを矯正することができる。

３．レーザ加工装置2
次に、図6を参照し、本発明の第二実施形態に係るレーザ加工装置について説明する。図は、本発明の第二実施形態に係るレーザ加工装置の構成の一部を示す。（a）は保持手段2の凹部21aと外周部21bの平面図であり、（b）は（a）中、A-A断面に対応する断面図に対応する。

図6（a）及び（b）に示すように、本実施形態のレーザ加工装置2は、保持手段2の凹部21a内に、エアーノズル8が設けられている。このエアーノズル8は、ワーク10と凹部21aと外周部21bとによって形成される空間102内において、保持されたワーク表面方向（凹部21aに平行方向）に沿った気流（図（a）中の矢印及び図（b）中のブロック矢印参照）を複数方向に向けて噴射する気流形成手段として機能し、気流（エアー）の周囲に負圧を発生させる圧力調整手段となる。

また、図6（a）に示すように、外周部21bの上面には複数の段差が形成されている。外周部21bの上面のうち、高さが高い部分の上面は、ワーク10を接触保持するための保持面211bとなる。この保持面211bには、吸引手段6に接続された１又は複数の開孔61が形成されている。吸引手段6は、この開孔61から空気を吸引することにより、ワーク10の余剰領域10ｂを開孔へ吸引し、ワーク10を外周部21b上に安定して吸着保持する。

外周部21bの上面のうち、高さが低い部分は、エアーノズル8から噴射されたエアーが通流するための切欠212bとなる。ワーク10を保持手段2上に載置すると、外周部21b上面の高さが低く形成された部分とワーク10との間には間隙が生じる。エアーノズル8から凹部21aと略平行に噴射されたエアーは、この間隙を通って空間102外へ通流される。

ここでは、エアーを通流させるための切欠212bを、外周部21bの上面の一部を保持面211bよりも一段低く形成し、ワーク10との間に間隙を形成することによって設けた。切欠212bの構成は、これに限定されず、外周部21bの一部を欠落させることにより、当該欠落部をエアーが通流し得るような構成であれば広く採用し得る。具体的には、例えば、凹部21aと略平行方向に外周部21bを貫通する排気孔を設け、エアーを通流させてもよい。

４．レーザ加工装置2の動作
次に、レーザ加工装置2の動作、すなわち、レーザ加工装置2を用いたワーク10の加工方法について説明する。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、前述したレーザ加工装置1と同様である。

図6（b）に示したように、本実施形態のレーザ加工方法においては、まず、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2上に載置し、クランプ22でリングフレーム11を固定する。

次に、変位検出手段4（図1も参照）によって、ワーク10の反りを示す変位を検出する。変位検出手段4によって、ワーク10に「裏面側に凸」の反りが生じていることが検出された場合、エアーノズル8から切欠212bに向けて、エアーを所定の流量及び流速で噴射する。これにより、このワーク表面方向に沿ったエアーのベルヌーイ効果によって、エアーの周囲が負圧に調整され、ワーク10がエアーに引き寄せられる。その結果、ワーク10の反りが矯正される。

その後、第一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。

レーザ加工装置2においては、エアーノズル8から噴射されるエアーによるベルヌーイ効果によって、ワーク10の「裏面側に凸」の反りを矯正している。この方法によれば、空間102内のエアーが障壁となることで、ワーク10が必要以上に凹部21a側に引き寄せられることがない。そのため、エアーを噴出させるのみの単純な操作によって、ワーク10の反りを矯正し、一定位置に保持することができる。従って、レーザ加工装置2では、上述したレーザ加工装置1で説明したように、変位検出手段4によるワーク10の変位の検出を繰り返し行って、ワーク10の反りが一定範囲に収束するまで圧力調整手段7による空間102内の圧力調節を繰り返し行うというような制御が不要となる。その結果、レーザ加工装置2によれば、装置構成を簡略化することができ、ワークの反り矯正に要する時間も短縮することができる。

以上に説明した、レーザ加工装置1及び2では、ワーク10を、裏面をレーザ光照射手段3側にして保持手段2上に載置したとき、外周部21bが余剰領域10ｂのみに接触するようになっている。これにより、レーザ加工装置1では、保持手段2がデバイス10ａに触れずにワーク10を保持するため、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。

これら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。

本発明の第一実施形態に係るレーザ加工装置1の構成を示す斜視図である。 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。 本発明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。 本発明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。 レーザ加工装置1の保持手段2の変形例の構成を示す斜視図である。 本発明の第二実施形態に係るレーザ加工装置2の構成の一部を示す図である。（a）は保持手段2の凹部21aと外周部21bの平面図、（b）は（a）中、A-A断面に対応する断面図である。

符号の説明

１ レーザ加工装置
２ 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 圧力調整手段
７１ ブロー手段
７１１ 導入口
７２ 排気手段
７２１ 排出口
８ エアーノズル
１０ ワーク
１０ａ デバイス
１０ｂ 余剰領域
１０２ 空間
１１ リングフレーム
１２ 粘着テープ
２１ａ 凹部
２１１ａ、２１２ａ、２１３ａ、２１４ａ 区画
２１ｂ 外周部
２１１ｂ 保持面
２１２ｂ 切欠
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

Claims (7)

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、
   前記ワーク表面の前記デバイスが形成された領域に対向する凹部と、
   該凹部を囲繞して立設され、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保持面を有する外周部と、を備えた保持手段と、
   前記ワークの変位を検出する変位検出手段と、
   前記ワークと前記凹部と前記外周部とによって形成される空間内の圧力を調整する圧力調整手段と、
   前記ワーク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、を具備するレーザ加工装置。
2. 前記圧力調整手段は、前記変位検出手段からの信号出力に基づき前記空間内に空気を導入するブロー手段と、該出力に基づき前記空間内から空気を排出する排気手段と、を備える請求項１記載のレーザ加工装置。
3. 前記変位検出手段は、前記凹部の前記ワーク表面に臨む位置に配置されている請求項２記載のレーザ加工装置。
4. 前記空間が、保持された前記ワークの表面方向に沿って複数の区画に分割され、
   該区分毎に前記ブロー手段と前記排気手段と前記変位検出手段とがそれぞれ配置されている請求項３記載のレーザ加工装置。
5. 前記圧力調整手段は、前記空間内において保持されたワーク表面方向に沿った気流を噴射する気流形成手段を備え、
   前記気流によるベルヌーイ効果に基づいて前記ワークの反り及び／又はうねりを矯正する請求項１記載のレーザ加工装置。
6. 前記外周部が、前記気流を前記空間外へ通流させるための切欠を有する請求項５記載のレーザ加工装置。
7. 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、
   前記ワーク表面の前記デバイスが形成された領域に対向する凹部と、
   該凹部を囲繞して立設され、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保持面を有する外周部と、を備えた保持手段により前記ワークを保持する工程と、
   前記ワークの変位を検出する工程と、
   検出された変位に基づいて、前記ワークと前記凹部と前記外周部とによって形成される空間内の圧力を調整して、前記ワークの反り及び／又はうねりを矯正する工程と、
   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、前記ワーク内部に焦点を合わせて、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。

Images