JP2012179642A - レーザー加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザー加工装置において、レーザー照射手段のレンズ保護カバーの汚れを適正に検出する。
【解決手段】チャックテーブルに保持された被加工物にレーザー照射手段によってレーザー加工を行うレーザー加工装置において、レーザー照射手段はレーザー光線を集光する集光器３１を備え、集光器３１は対物レンズ３２０と対物レンズ３２０と被加工物との間に配設され被加工物から飛散するデブリを遮断して対物レンズ３２０の汚染を防止するレンズ保護カバー３４２とを備え、集光器３１に対向して撮像手段７が配設されてレンズ保護カバー３４２の汚れを検出するため、レンズ保護カバー３４２を集光器３１から取り外さなくてもレンズ保護カバー３４２の汚れを確認することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、レーザー照射によって被加工物を加工するレーザー加工装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて表面に形成されたウェーハは、分割予定ラインに沿って切断することにより個々のデバイスに形成され、各種電子機器等に利用されている。分割予定ラインの切断には、例えばレーザー加工装置を用いることができる。

レーザー加工装置としては、被加工物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被加工物に対してレーザー光線を照射して加工を施すレーザー照射手段と、チャックテーブルとレーザー照射手段とを相対的に加工送りする加工送り手段とを備えた構成のものが知られている（例えば特許文献１参照）。

また、加工によって飛散した飛沫が撮像手段を構成する対物レンズに付着すると、高価な対物レンズを交換しなければならず、ランニングコストが高額になることから、被加工物と対物レンズとの間にレンズ保護カバーを配設して対物レンズに飛沫が付着しないように構成した装置も開発され、本出願人によって特許出願されている（例えば特許文献２参照）。

特開２００７−６９２４９号公報 特開２００９−３８１８１号公報

レーザー加工装置においては、加工によって被加工物からデブリが飛散するため、そのデブリが、レーザー照射手段において対物レンズを保護するレンズ保護カバーに付着しうる。しかし、デブリがレンズ保護カバーに付着したか否かを確認するためには、レンズ保護カバーを定期的に集光器から取り外さなければならず、レンズ保護カバーの管理が煩わしいという問題がある。

また、レンズ保護カバーにデブリが付着していてもレーザー光線の集光経路にデブリが付着していなければレンズ保護カバーの交換は不要であるにもかかわらず、レンズ保護カバーの交換を要するか否かの判断をオペレータが適切に行うことができないために、無駄にレンズ保護カバーを交換してしまうという問題がある。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、レーザー加工装置において、レーザー照射手段のレンズ保護カバーの汚れを適正に検出できるようにすることを課題とする。

本発明は、被加工物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被加工物にレーザー光線を照射して加工を施すレーザー照射手段と、チャックテーブルとレーザー照射手段とを相対的に加工送りする加工送り手段とから少なくとも構成されたレーザー加工装置に関するもので、レーザー照射手段は、レーザー光線を発振する発振器と、発振器が発振したレーザー光線を集光する集光器とを備え、集光器は、レーザー光線を被加工物に集光する対物レンズと、対物レンズと被加工物との間に配設され被加工物から飛散するデブリを遮断して対物レンズの汚染を防止するレンズ保護カバーとを備え、集光器に対向して撮像手段が配設され、レンズ保護カバーの汚れを検出する。

上記レーザー加工装置において、撮像手段は、汚れのないレンズ保護カバーを撮像して画像を記憶する第一の記憶手段と、レンズ保護カバーを定期的に撮像して画像を記憶する第二の記憶手段と、第一の記憶手段と第二の記憶手段とに記憶された画像を比較して相違部分が許容値を超えた際にレンズ保護カバーの交換を知らせる判断部とから構成されることが望ましい。

本発明は、集光器に対向する位置に撮像手段を配設してレンズ保護カバーの汚れを検出できるようにしたため、レンズ保護カバーを集光器から取り外さなくてもレンズ保護カバーの汚れを確認することができる。

また、撮像手段が、汚れのないレンズ保護カバーを撮像して画像を記憶する第一の記憶手段と、レンズ保護カバーを定期的に撮像して画像を記憶する第二の記憶手段と、第一の記憶手段と第二の記憶手段とに記憶された画像を比較して相違部分が許容値を超えた際にレンズ保護カバーの交換を知らせる判断部とを備えていることにより、レンズ保護カバーを無駄に交換してしまうという問題が解消する。

レーザー加工装置の一例を示す斜視図である。 集光器を略示的に示す断面図である。 レンズ保護カバー及びその支持機構を略示的に示す断面図である。 集光器に対向する位置に配設された撮像手段を示す説明図である。 被加工物をレーザー加工する状態を示す斜視図である。

図１に示すレーザー加工装置１は、チャックテーブル２に保持された被加工物に対してレーザー照射手段３によってレーザー加工を施す装置であり、チャックテーブル２は、加工送り手段４によって加工送り方向（Ｘ軸方向）に加工送り可能に支持されているとともに、割り出し送り手段５によってＸ軸方向に対して水平方向に直交する割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に移動可能に支持されている。

加工送り手段４は、Ｘ軸方向の軸心を有するボールネジ４０と、ボールネジ４０と平行に配設された一対のガイドレール４１と、ボールネジ４０の一端に連結されたモータ４２と、図示しない内部のナットがボールネジ４０に螺合すると共に下部がガイドレール４１に摺接するスライド部４３とから構成されている。この加工送り手段４は、モータ４２に駆動されてボールネジ４０が回動するのに伴い、スライド部４３がガイドレール４１上をＸ軸方向に摺動してチャックテーブル２及び割り出し送り手段５をＸ軸方向に移動させる構成となっている。

割り出し送り手段５は、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ５０と、ボールネジ５０に平行に配設された一対のガイドレール５１と、ボールネジ５０の一端に連結されたモータ５２と、図示しない内部のナットがボールネジ５０に螺合すると共に下部がガイドレール５１に摺接する基台５３とから構成されている。この割り出し送り手段５は、モータ５２に駆動されてボールネジ５０が回動するのに伴い、基台５３がガイドレール５１上をＹ軸方向に摺動してチャックテーブル２をＹ軸方向に移動させる構成となっている。

チャックテーブル２の加工送り方向の移動経路の上方には、チャックテーブル２に保持された被加工物に対してレーザー光線を照射するレーザー照射手段３と、被加工物の加工すべき位置を検出するアライメント手段６が配設されている。アライメント手段６には、被加工物を撮像するカメラ６０を備えている。

レーザー照射手段３は、レーザー光線を発振する発振器３０と、発振器３０が発振したレーザー光線を集光する集光器３１とを備えている。

図２に示すように、集光器３１の下端には対物レンズケース３２を備えている。対物レンズケース３２は、レーザー光線の光路上に配設され、レーザー光線を被加工物に集光する対物レンズ３２０を保持している。

対物レンズケース３２は、カバー部材３３によって覆われている。カバー部材３３の下部には、レーザー加工により生じるデブリが対物レンズ３２０に付着するのを防止するための遮蔽部３４が配設されている。

カバー部材３３の側部には、エアを流入させるエア導入部３３０が形成されている。エア導入部３３０は、対物レンズケース３２とカバー部材３３の内周との間に形成された空間であるエアチャンバ３３１に連通している。

図３に示すように、遮蔽部３４は、環状枠体３４０と、外周部が環状の保持部３４１によって保持されたレンズ保護カバー３４２とを備えている。レンズ保護カバー３４２は、例えばガラス板で形成され、レーザー加工時に対物レンズ３２０と被加工物との間に位置するように配設されており、被加工物から飛散するデブリを遮断して対物レンズ３２０が汚染されるのを防止する役割を果たす。

環状枠体３４０には、レンズ保護カバー３４２の下面に沿ってエアを噴出するための細孔３４０ａが周方向に所定の間隔をおいて複数設けられている。細孔３４０ａは、レンズ保護カバー３４２の外周側に形成されたエア流通路３４０ｂに連通している。エア流通路３４０ｂは、図２に示したエアチャンバ３３１に連通している。細孔３４０ａからエアを噴出することによりエアカーテンを形成することができる。

図１に示すように、加工送り手段４を構成するスライド部４３には、撮像手段７が配設されている。図４に示すように、撮像手段７は、集光器３１に対向しレンズ保護カバー３４２を撮像しうる位置に配設されている。

撮像手段７は、カメラ部７０と、メモリなどの記憶素子からなる第一の記憶手段７１及び第二の記憶手段７２とを備えている。第一の記憶手段７１及び第二の記憶手段７２は、カメラ部７０が取得した画像情報を記憶する機能を有する。第一の記憶手段７１及び第二の記憶手段７２は、ＣＰＵなどにより構成され判断機能を有する判断部７３に接続されており、判断部７３は、第一の記憶手段７１に記憶された画像情報と第二の記憶手段７２に記憶された画像情報とを比較して相違部分を抽出することにより、レンズ保護カバー３４２の汚れを検出することができる。また、カメラ部７０が取得した画像は、モニター８に表示させることができる。

図１に示したレーザー加工装置１を用いて被加工物Ｗをレーザー加工する場合は、被加工物ＷがテープＴに貼着されてリング状のフレームＦに支持され、チャックテーブル２において保持される。そして、割り出し送り手段５によって駆動されてＹ軸方向に移動し、加工すべき分割予定ラインと集光器３１とのＹ軸方向の位置をあわせた後、加工送り手段４によって駆動されてチャックテーブル２がＸ軸方向に移動するとともに、図５に示すように、集光器３１からレーザー光線３５が被加工物Ｗに照射され、分割予定ラインＬがアブレーション加工され、溝Ｇが形成される。例えば以下の条件にて加工を行う。
（ア） レーザーの種類 ：ＹＶＯ４、ＹＡＧレーザー、
（イ） 波長 ：３５５［ｎｍ］（紫外光）
（ウ） 出力 ：４［Ｗ］
（エ） 集光スポット径 ：φ１０［μｍ］
（オ） 繰り返し周波数 ：５０［ｋＨｚ］
（カ） 加工送り速度 ：１００［ｍｍ／ｓ］

アブレーション加工を行うと、被加工物からデブリと呼ばれる加工屑が噴出する。このデブリは飛散するが、図２及び図３に示したように、集光器３１には、レンズ保護カバー３４２を備えているため、対物レンズ３２０にデブリが付着するのを防止することができる。

一方、加工中は、図３に示した細孔３４０ａからエアを噴出してエアカーテンを形成しても、図４においてモニター８に表示されているように、レンズ保護カバー３４２にはデブリ９０、９１が付着しうる。

このデブリ９０、９１は、撮像手段７によってレンズ保護カバー３４２を撮像することにより検出することができる。オペレータは、モニター８に表示されたデブリ９０、９１を確認することができるため、レンズ保護カバー３４２を集光器３１から取り外さなくても、レンズ保護カバー３４２の汚れを確認することができ、適切なタイミングでレンズ保護カバー３４２を交換することができる。

また、レーザー加工の開始前、すなわちデブリが飛散せず汚れのない状態のレンズ保護カバー３４２をあらかじめ撮像してその画像情報を第一の記憶手段７１に記憶させておき、レーザー加工中は、レンズ保護カバー３４２を定期的に撮像して取得した画像情報を第二の記憶手段７２に記憶させ、判断部７３において第一の記憶手段７１と第二の記憶手段７２とに記憶された画像とを逐次比較する。そして、相違部分が許容値を超えた際に警報音を発したり警告画面をモニター８に表示させたりすることで、レンズ保護カバー３４２を交換すべきタイミングをオペレータに知らせることができる。このようにして、レンズ保護カバー３４２を無駄に交換してしまうのを防止することができる。

図４においてモニター８に示されているように、レンズ保護カバー３４２の中心部はレーザー光線の集光経路３４２ａとなっているため、集光経路３４２ａにデブリ９１が付着していると、レーザー光線にとっての障害物となり、分割予定ラインに対する均等な照射ができなくなる。すなわち、集光経路３４２ａ以外の領域にデブリ９０が付着していても、集光経路３４２ａにデブリが付着していなければ、レンズ保護カバー３４２の交換は不要となる。

そこで、判断部７３は、第一の記憶手段７１に記憶された汚れのない状態のレンズ保護カバー３４２の画像情報と逐次取得して第二の記憶手段７２に記憶された画像情報とを比較し、集光経路３４２ａに付着したデブリを画像処理によって検出した時には、警報音を発したり警告画面をモニター８に表示させたりしてレンズ保護カバー３４２を交換すべき旨をオペレータに知らせる。そして、オペレータがレンズ保護カバー３４２を交換することで、レーザー照射を適切に行うことが可能となる。

なお、図１に示した例では、撮像手段７がスライド部４３に固定された状態となっているが、撮像手段７は、レンズ保護カバー３４２の汚れを検出できる位置であれば、図示の位置以外にも配設することができる。

１：レーザー加工装置
２：チャックテーブル
３：レーザー照射手段
３０：発振器 ３１：集光器
３２：対物レンズケース ３２０：対物レンズ
３３：カバー部材 ３３０：エア導入部 ３３１：エアチャンバ
３４：遮蔽部
３４０：環状枠体 ３４０ａ：細孔 ３４０ｂ：エア流通路
３４１：保持部
３４２：レンズ保護カバー ３４２ａ：集光経路
４：加工送り手段
４０：ボールネジ ４１：ガイドレール ４２：モータ ４３：スライド部
５：割り出し送り手段
５０：ボールネジ ５１：ガイドレール ５２：モータ ５３：基台
６：アライメント手段 ６０：カメラ
７：撮像手段
７０：カメラ部 ７１：第一の記憶手段 ７２：第二の記憶手段
７３：判断部
８：モニター

Claims (2)

1. 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被加工物にレーザー光線を照射して加工を施すレーザー照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー照射手段とを相対的に加工送りする加工送り手段と、から少なくとも構成されたレーザー加工装置であって、
   該レーザー照射手段は、レーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したレーザー光線を集光する集光器とを備え、
   該集光器は、レーザー光線を被加工物に集光する対物レンズと、該対物レンズと被加工物との間に配設され該被加工物から飛散するデブリを遮断して該対物レンズの汚染を防止するレンズ保護カバーとを備え、
   該集光器に対向して撮像手段が配設され、該レンズ保護カバーの汚れを検出する
   レーザー加工装置。
2. 前記撮像手段は、汚れのない前記レンズ保護カバーを撮像して画像を記憶する第一の記憶手段と、該レンズ保護カバーを定期的に撮像して画像を記憶する第二の記憶手段と、該第一の記憶手段と該第二の記憶手段とに記憶された画像を比較して相違部分が許容値を超えた際に該レンズ保護カバーの交換を知らせる判断部と、
   から構成される請求項１に記載のレーザー加工装置。

Images