JP2013202685A - Laser processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ光源から出射されるレーザビームのビームスポットを、テーブル上に載置した脆性材料基板の分断予定ラインに沿って相対移動させることにより、基板に分断用のスクライブラインを加工したり、直接分断したりするレーザ加工装置に関する。特に本発明は、分断時に脆性材料基板の端部等に発生する不要な端材(切り片)の除去機構を備えた脆性材料基板のレーザ加工装置に関する。
上記脆性材料基板には、ガラス、シリコン、セラミック、半導体などが含まれる。
The present invention processes a scribe line for cutting on a substrate by relatively moving a beam spot of a laser beam emitted from a laser light source along a planned cutting line of a brittle material substrate placed on a table. The present invention relates to a laser processing apparatus that divides directly. In particular, the present invention relates to a laser processing apparatus for a brittle material substrate provided with a mechanism for removing unnecessary end material (cut pieces) generated at the end of the brittle material substrate at the time of cutting.
The brittle material substrate includes glass, silicon, ceramic, semiconductor, and the like.
従来から、レーザビームの照射による熱応力を利用して、基板にスクライブライン(基板を完全分断する前に形成され裏面まで達していないクラックからなる切溝をいう)を形成したり、あるいは分断予定ラインに沿って完全分断したりする方法が知られている。
例えば特許文献1では、レーザビームのビームスポットを、テーブル上に載置した基板の分断予定ラインに沿って相対移動させて局所的に加熱するとともに、これに追従して冷却ユニットのノズルから冷媒を噴射する。このときの加熱によって生じる圧縮応力と、急冷によって生じる引張応力による熱応力分布を利用して、あらかじめ基板の端部に形成してある初期亀裂(トリガ)を起点にして亀裂を分断予定ライン方向に進展させて、スクライブラインを形成する方法が開示されている。なお、スクライブラインが形成された基板を完全分断するには、引き続きブレイク工程を経ることにより完全分断することになる。
Conventionally, a scribe line (referred to as a kerf made of a crack that has been formed before the substrate is completely cut and does not reach the back surface) is formed on the substrate using thermal stress due to laser beam irradiation, or is scheduled to be cut There is known a method of completely dividing along a line.
For example, in
また、特許文献2では、一回目のレーザ照射によって、完全分断されないスクライブラインを、端材領域を区分する分断予定ラインに沿って形成し、このスクライブライン上に条件を変えた二回目のレーザを照射することにより、先のスクライブラインに形成された亀裂を浸透させて、基板裏面に達するようにして分断する方法が示されている。
Further, in
一方、基板が分断された際に発生する端材がテーブル上に取り残されると、それ以降の加工の際にトラブルの原因となる。しかし、テーブル上に残った端材は、幅が小さいため、吸盤を備えたロボットアームでは吸着除去することが困難である。また、レーザスクライブ時に液体の冷媒が端材とテーブルとの間に入り込むと、テーブル面に強く付着するので、エアなどを吹き付けても簡単には離れず、除去するのが大変困難であるとともに、エアの吹き付けで分断時に生じたカレット等の微細な屑粉が舞い上がって作業環境を悪化させる。
そこで、特許文献3等に示されているように、チャックにより端材を掴んで除去する方法が提案されているが、チャックの機構は複雑であり、かつ、チャックの機構全体がかなりのスペースを必要とするため、分断装置全体が大型化しかつ高価となるといった問題点がある。
On the other hand, if the end material generated when the substrate is divided is left on the table, it causes trouble in subsequent processing. However, since the end material remaining on the table is small in width, it is difficult to remove by suction with a robot arm provided with a suction cup. In addition, when the liquid refrigerant enters between the end material and the table during laser scribing, it adheres strongly to the table surface, so it is not easy to remove even if air is blown, and it is very difficult to remove, Fine dust such as cullet generated at the time of division by air blowing rises and deteriorates the working environment.
Therefore, as shown in
したがって、図5に示すように、レーザ加工装置のテーブル16の外側に端材落下用の隙間17を設け、上方にレーザ照射部18を設け、この隙間17に加工すべき基板Mの端材領域を載置して分断予定ラインに沿ってレーザ照射部18からのレーザビームを走査するとともに、分断されたときに発生した端材をその都度隙間17から下方に落下させるようにするのが効率的である。
しかし、レーザ加工装置でテーブル16の外側にこのような隙間を設けると、レーザビーム照射時に、レーザビームがこの隙間からテーブル下方に透過して、予期しない箇所からの反射、散乱、漏光が発生するとともに、テーブル下方が加熱されて装置の駆動部分や落下後の端材に悪影響を与えるおそれがある。
Therefore, as shown in FIG. 5, a
However, if such a gap is provided outside the table 16 by the laser processing apparatus, the laser beam is transmitted through the gap below the table when the laser beam is irradiated, and reflection, scattering, and light leakage from an unexpected location occur. At the same time, the lower part of the table may be heated to adversely affect the drive part of the apparatus and the end material after dropping.
そこで本発明は、隙間からテーブル下方へ透過したレーザビームの悪影響を受けることなく、基板分断時に発生した端材をテーブルの外側の隙間から効率よく除去することができる端材除去機能を備えたレーザ加工装置をコンパクトな構成で提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a laser having a function for removing offcuts, which can efficiently remove offcuts generated at the time of dividing the substrate from the gaps outside the table without being adversely affected by the laser beam transmitted from the gap below the table. It aims at providing a processing apparatus with a compact composition.
上記課題を解決するために、本発明では次のような技術的手段を講じた。すなわち、本発明のレーザ加工装置は、レーザ照射部から出射されるレーザビームのビームスポットを、テーブル上に載置した基板の分断予定ラインに沿って相対移動させることにより、前記基板を加工するレーザ加工装置であって、前記テーブルの外側に、基板分断時に発生する端材をテーブル下方に落下させる隙間が設けられており、前記テーブルの下方には、前記隙間を通過したレーザビームをテーブルの下方空間を囲む側壁に向けて反射させる反射板と、当該反射板を冷却する冷却機構とが設けられている構成とした。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means. That is, the laser processing apparatus of the present invention is a laser for processing the substrate by relatively moving the beam spot of the laser beam emitted from the laser irradiating unit along the planned dividing line of the substrate placed on the table. In the processing apparatus, a gap is provided on the outside of the table to drop the end material generated when the substrate is divided below the table, and below the table, the laser beam that has passed through the gap is placed below the table. A reflection plate that reflects toward the side wall that surrounds the space and a cooling mechanism that cools the reflection plate are provided.
本発明のレーザ加工装置によれば、基板分断時に発生する端材をテーブルの外側に形成した隙間からテーブル下方に落下させて、効率的に端材をテーブル面から除去することができる。しかも、レーザ加工時に隙間からテーブル下方に透過したレーザビームは、反射板でテーブルの下方空間を囲む側壁の内面に向かって反射され、これにより、レーザビームの反射方向がテーブルの下方空間内部で一定方向に制御されて不規則な乱反射をなくすことができ、予期しない箇所からの漏光を防止することができる。また、レーザビームを反射する反射板は、冷却機構によって冷却されるので、反射板やこれを収納する下部空間の温度上昇を抑えることができ、温度上昇による基板への悪影響を防ぐことができるといった効果がある。 According to the laser processing apparatus of the present invention, it is possible to efficiently remove the end material from the table surface by dropping the end material generated when the substrate is divided from the gap formed outside the table to the lower side of the table. In addition, the laser beam transmitted below the table from the gap during laser processing is reflected toward the inner surface of the side wall surrounding the lower space of the table by the reflecting plate, so that the reflection direction of the laser beam is constant inside the lower space of the table. Irregular diffuse reflection can be eliminated by controlling the direction, and light leakage from an unexpected location can be prevented. In addition, since the reflecting plate that reflects the laser beam is cooled by the cooling mechanism, the temperature rise of the reflecting plate and the lower space in which the reflecting plate is stored can be suppressed, and the adverse effect on the substrate due to the temperature rise can be prevented. effective.
本発明において、前記反射板は、前記隙間から落下する端材を傾斜下方に滑落可能な傾斜角で形成されている構成とするのがよい。
これにより、前記隙間から落下した端材を、反射板の傾斜面で受けて傾斜下方部に集積することができ、効率よく、かつまとめて外部に取り出すことができる。
In the present invention, it is preferable that the reflecting plate is formed at an inclination angle at which the end material falling from the gap can be slid downward.
Thereby, the end material dropped from the gap can be received by the inclined surface of the reflecting plate and accumulated on the inclined lower portion, and can be efficiently and collectively taken out to the outside.
また、本発明において、前記レーザビームのビームスポットは分断予定ラインに沿ってX−Y方向に相対移動可能にされ、前記隙間は、前記テーブルの外周を巡って形成されている構成とするのがよい。
これにより、基板の四方周辺部における端材領域を、それぞれ隙間に突き出るように配置してX−Y方向にレーザスクライブすることにより、基板の四方の端材を効果的に分断することができる。
In the present invention, the beam spot of the laser beam is configured to be relatively movable in the XY direction along the planned dividing line, and the gap is formed around the outer periphery of the table. Good.
Thereby, the end material regions in the four-side periphery of the substrate are arranged so as to protrude into the gaps, and laser scribing in the XY directions can effectively divide the four end materials in the substrate.
以下において、本発明の詳細をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係るレーザ加工装置Aの概略的な斜視図であり、図2はその加工状態の一部を示す断面図であり、図3は加工状態の他の一部を示す断面図であり、図4はテーブル部分を示す平面図である。
The details of the present invention will be described below with reference to the drawings showing embodiments thereof.
FIG. 1 is a schematic perspective view of a laser processing apparatus A according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a part of the processing state, and FIG. 3 is a cross-section showing another part of the processing state. FIG. 4 is a plan view showing a table portion.
このレーザ加工装置Aは、加工対象となる基板Mを載置する水平なテーブル1を備えている。テーブル1は、この上に載せた基板Mを定位置で保持できるように保持機構を備えている。本実施例ではこの保持機構として、テーブル1に開口させた多数の小さなエア吸着孔(図示外)を介して基板を吸着保持するようにしている。また、テーブル1の外側にはX方向並びにY方向に延びる端材落下用の隙間2が設けられている。本実施例において、この隙間2は、図4に示すようにテーブル1の外周を巡るように四角形の連続した輪郭で形成されている。なお、この外周を巡る隙間2によって周囲から分断されたテーブル1は、その下面で支持材3により装置のフレーム4に固定されている。
The laser processing apparatus A includes a horizontal table 1 on which a substrate M to be processed is placed. The table 1 includes a holding mechanism so that the substrate M placed thereon can be held at a fixed position. In the present embodiment, as the holding mechanism, the substrate is sucked and held through a large number of small air suction holes (not shown) opened in the table 1. Further, a
テーブル1を挟んで設けてある両側の支持柱5、5と、これら支柱5、5をつなぐようにX方向に水平に延びるガイドバー6とを備えたブリッジ7が、テーブル1上を跨ぐようにして設けられている。
ガイドバー6には、X方向に水平に延びるガイド8が設けられ、このガイド8にスクライブヘッド9がガイド8に沿ってX方向に移動できるように取り付けられている。スクライブヘッド9にはレーザ光源(図示外)からのレーザビームを、基板Mに出射するように光路を形成したレーザ照射部10と、このレーザ照射部10による基板の加熱領域(レーザスポット)に追従して、加熱領域の直後を冷却する冷媒噴射部とが互いに並ぶように設けられている。なお、レーザ光源からレーザ照射部10にレーザビームを送る光学系や冷媒噴射部は、図面の複雑化を避けるために図示を省略した。
A
The guide bar 6 is provided with a
さらに、前記スクライブヘッド9を保持するブリッジ7は、左右の支柱5、5の下端部がレール11、11に係合されており、レール11、11に沿って前記X方向と直交するY方向に移動できるように形成されている。これにより、テーブル1上に載置した基板Mに対し、レーザ照射部10によりX−Y方向にレーザ加工できるようになっている。
Further, the
また、図2に示すように、テーブル1の下方には、隙間2を通過したレーザビームを、テーブル1の下方空間Sを囲む側壁12、12に向かって反射させる反射板13と、反射板13を冷却する冷却機構14とが設けられている。
As shown in FIG. 2, below the table 1, a
反射板13はアルミなどの金属製の板材により、Y方向に沿った稜線を持つ屋根状に形成されている。反射板13の反射面の傾斜角は、隙間2を通過したレーザビームをテーブル1の下方空間を囲む側壁12、12に向けて反射させるとともに、隙間2から落下する端材を傾斜下方に滑落させることができる角度で形成されている。その角度としては約30〜60度程度が好ましい。
The
冷却機構14はノズル14aを備え、ノズル14aは、反射板13の上方に配置されて冷却剤を反射板13に向かって噴射する。冷却剤としては水などの液体やエアなどの気体を用いることができる。
The
図2並びに図3は、レーザビームにより、基板MのY方向に沿った端材を分断する工程を示すものである。図2に示すように、基板Mを、テーブル1の外側のY方向に延びる隙間2に端材相当部分が突き出た状態でテーブル1に載置する。この状態で、ブリッジ7をレール11に沿ってY方向に移動させることにより、レーザ照射部10からのレーザビームを走査させて端材を分断し、隙間2から下方に落下させる。落下した端材Maは、図3に示すように、反射板13の傾斜面を滑り落ちて傾斜下方部に集積される。この場合、端材が集積される部分に引き出し可能なトレー(図示外)を配置することにより、集積された端材を容易に外部に取り出すことができる。
また、基板のX方向に沿った端材を分断するときは、基板Mをテーブル1の外側のX方向に延びる隙間2(図1参照)に端材相当部分が突き出た状態にしてテーブル1に載置する。そしてスクライブヘッド9をガイド8に沿ってX方向に移動させて行う。
なお、本実施例では、隙間2がテーブル1の外周を巡るように四角形の輪郭で形成されているので、図4に示すように、あらかじめ規格寸法で形成した基板Mの四方周辺部における端材領域を、それぞれ四角形の隙間2に突き出るように配置してX−Y方向にレーザスクライブすることにより、基板の四方の端材を効果的に分断することができる。
2 and 3 show a step of cutting off the end material along the Y direction of the substrate M with a laser beam. As shown in FIG. 2, the substrate M is placed on the table 1 in a state where an end material equivalent portion protrudes into a
Further, when cutting off the end material along the X direction of the substrate, the substrate M is placed on the table 1 with a portion corresponding to the end material protruding into a gap 2 (see FIG. 1) extending in the X direction outside the table 1. Place. Then, the
In this embodiment, since the
レーザビームによる端材の完全分断は、レーザビームの照射光学系を工夫したり、出力を上げたり、走査速度を遅くしたりすることによって、一回のレーザ加工により行うことができるが、先に述べたように、一回目のレーザ照射で切り溝となるスクライブラインを形成し、このスクライブライン上に照射条件を変えて二回目のレーザビームを走査することにより、先のスクライブラインに形成された亀裂を、基板裏面に達するまで浸透させて分断することができる。 The complete cutting of the end material by the laser beam can be performed by a single laser processing by devising the laser beam irradiation optical system, increasing the output, or slowing the scanning speed. As described above, a scribe line that becomes a kerf is formed by the first laser irradiation, and the second scribe line is formed by scanning the second laser beam while changing the irradiation condition on the scribe line. The crack can be penetrated and divided until it reaches the back surface of the substrate.
上記のレーザビームのスクライブ時において、隙間2からテーブル下方に通過したレーザビームは、反射板13でテーブル1の下方空間を囲む側壁12、12の内面に向かって反射される。これにより、隙間2を通過したレーザビームの反射方向がテーブルの下方空間内部で一定方向に制御されることになり、不規則な乱反射をなくすことができ、予期しない箇所からの漏光を防止することができる。
また、レーザビームの照射を受ける反射板13は、冷却機構14によって冷却されるので、反射板13やこれを収納する下部空間Sの温度上昇を抑えることができ、温度上昇による基板への悪影響を防止することができる。
At the time of scribing the laser beam, the laser beam that has passed through the
Further, since the reflecting
以上、本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施形態に特定されるものではなく、その目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。 As mentioned above, although the typical Example of this invention was described, this invention is not necessarily specified to said embodiment, The objective is achieved and it corrects and changes suitably within the range which does not deviate from a claim. Is possible.
本発明は、レーザビームを用いて脆性材料基板に分断用のスクライブラインを加工したり、分断したりするレーザ加工装置に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a laser processing apparatus that processes or divides a scribe line for cutting on a brittle material substrate using a laser beam.
A レーザ加工装置
M 脆性材料基板
Ma 端材
S テーブルの下方空間
1 テーブル
2 隙間
10 レーザ照射部
12 下方空間の側壁
13 反射板
14 冷却装置
A Laser processing apparatus M Brittle material substrate Ma End material S Lower space of table 1 Table 2
Claims (3)
前記テーブルの外側に、基板分断時に発生する端材をテーブル下方に落下させる隙間が設けられており、
前記テーブルの下方には、前記隙間を通過したレーザビームをテーブルの下方空間を囲む側壁に向けて反射させる反射板と、当該反射板を冷却する冷却機構とが設けられていることを特徴とするレーザ加工装置。 A laser processing apparatus for processing a substrate by relatively moving a beam spot of a laser beam emitted from a laser irradiation unit along a planned dividing line of a substrate placed on a table,
On the outside of the table, there is provided a gap for dropping the end material generated when the substrate is divided below the table,
Below the table, a reflection plate that reflects the laser beam that has passed through the gap toward a side wall that surrounds the space below the table, and a cooling mechanism that cools the reflection plate are provided. Laser processing equipment.
前記隙間は、前記テーブルの外周を巡って形成されている請求項1または請求項2に記載のレーザ加工装置。 The beam spot of the laser beam is movable relative to the X-Y direction along the line to be divided,
The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the gap is formed around an outer periphery of the table.
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