JP2016025112A - Laser cutting method and laser processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面にシリコーン樹脂等の保護層を有する光デバイス用のウエーハを個々のチップに分割するレーザー切断方法及びレーザー加工装置に関する。 The present invention relates to a laser cutting method and a laser processing apparatus for dividing an optical device wafer having a protective layer such as a silicone resin on its surface into individual chips.
レーザー加工装置に投入される板状ワークとして、基材となるアルミナセラミック基板の表面に、保護層としてシリコーン樹脂が塗布された光デバイス用のウエーハが知られている。光デバイス用のウエーハを切削装置で機械的に切断すると、シリコーン膜に切削ブレードが引っ掛かり、シリコーン膜の切断箇所が起点となってアルミナセラミック基板からシリコーン膜が剥がれるといったトラブルが生じていた。このため、ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を用いたアブレーション加工によって、ウエーハを個々のチップに分割する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art A wafer for an optical device in which a silicone resin is applied as a protective layer on a surface of an alumina ceramic substrate serving as a base material is known as a plate-shaped workpiece that is put into a laser processing apparatus. When a wafer for optical devices is mechanically cut with a cutting device, a cutting blade is caught on the silicone film, and the silicone film is peeled off from the alumina ceramic substrate starting from the cut portion of the silicone film. For this reason, there has been proposed a method of dividing a wafer into individual chips by ablation processing using a laser beam having a wavelength that absorbs the wafer (see, for example, Patent Document 1).
アブレーション加工による光デバイス用のウエーハの切断時には、所定の出力のレーザー光線でシリコーン膜が切断された後、出力を変更してアルミナセラミック基板が切断される。このため、アルミナセラミック基板からのシリコーン膜の膜剥がれを起こすことなく、ウエーハが個々のチップに分割される。しかしながら、アルミナセラミック基板に対するレーザー光線の照射時にシリコーン膜にもレーザー光線が照射されてしまうと、シリコーン膜に焼けや焦げが発生する。このため、ウエーハの分割後のチップにレーザー加工時の外傷が残ってしまうという問題があった。 At the time of cutting the wafer for optical devices by ablation processing, after the silicone film is cut with a laser beam having a predetermined output, the output is changed and the alumina ceramic substrate is cut. For this reason, the wafer is divided into individual chips without causing the silicone film to peel off from the alumina ceramic substrate. However, if the silicone film is also irradiated with the laser beam when the alumina ceramic substrate is irradiated with the laser beam, the silicone film is burned or burnt. For this reason, there has been a problem in that the chips after the wafer division remain damaged during laser processing.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、分割後のチップにレーザー加工時の外傷を残すことなく、板状ワークを個々のチップに分割することができるレーザー切断方法及びレーザー加工装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a laser cutting method and a laser processing apparatus that can divide a plate-like workpiece into individual chips without leaving any damage during laser processing on the divided chips. The purpose is to provide.
本発明のレーザー切断方法は、表面に保護層を備える板状ワークにレーザー光線を照射させ板状ワークを切断して小片化したチップを形成するレーザー切断方法であって、板状ワークの裏面を吸引保持して表面の該保護層にレーザー光線を照射させ該保護層を分割する分割溝を形成する保護層分割工程と、該保護層分割工程の後、吸引保持される板状ワークの被吸引面を裏面から表面に切換え板状ワークの裏面を表出させ該保護層側を吸引保持する切換工程と、該切換工程の後、板状ワークの裏面にレーザー光線を照射させ該板状ワークを完全切断する切断工程と、からなっている。 The laser cutting method of the present invention is a laser cutting method in which a plate-like workpiece having a protective layer on its surface is irradiated with a laser beam to cut the plate-like workpiece to form chips, which sucks the back surface of the plate-like workpiece. Holding and irradiating the surface of the protective layer with a laser beam to form a dividing groove for dividing the protective layer; and after the protective layer dividing step, the suction surface of the plate-like workpiece to be sucked and held A switching step in which the back surface of the switching plate-shaped workpiece is exposed from the back surface to the front surface, and the protective layer side is sucked and held. After the switching step, the back surface of the plate-shaped workpiece is irradiated with a laser beam to completely cut the plate-shaped workpiece. And a cutting process.
この構成によれば、板状ワークの表面側からレーザー光線が照射されて保護層に分割溝が形成された後、板状ワークの裏面側からレーザー光線が照射されて板状ワークが完全切断される。板状ワークの完全切断時に、板状ワークの裏面側からレーザー光線が照射されるため、レーザー光線の影響を表面側の保護層が受けることがない。保護層の焼けや焦げを抑えて、レーザー加工時の外傷を残すことなく、板状ワークを個々のチップに分割することができる。 According to this configuration, after the laser beam is irradiated from the front surface side of the plate-shaped workpiece to form the dividing groove in the protective layer, the laser beam is irradiated from the back surface side of the plate-shaped workpiece to completely cut the plate-shaped workpiece. Since the laser beam is irradiated from the back side of the plate-shaped workpiece when the plate-shaped workpiece is completely cut, the protective layer on the front surface side is not affected by the laser beam. It is possible to divide the plate-like workpiece into individual chips without suppressing the burning or scorching of the protective layer and leaving no damage during laser processing.
本発明のレーザー切断方法において、板状ワークの表面は、該チップ毎に凸状の半球面を備え、該切断工程では、少なくとも板状ワークの表面に形成される該半球面を吸引保持している。 In the laser cutting method of the present invention, the surface of the plate-like workpiece is provided with a convex hemispheric surface for each chip, and in the cutting step, at least the hemispheric surface formed on the surface of the plate-like workpiece is sucked and held. Yes.
本発明のレーザー加工装置は、上記のレーザー切断方法に用いるレーザー加工装置であって、板状ワークを吸引保持する吸引面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルが吸引保持する板状ワークに対してレーザー光線を照射させるレーザー照射手段と、該レーザー照射手段で照射するレーザー出力を可変する出力可変部と、該板状ワークの表面に形成される凸状の半球面に対応した凹状の半球面で該凸状の半球面を少なくとも吸引保持可能にする保持プレートと、該吸引面で吸引保持する板状ワークの表面と裏面とを切換える切換機構と、を備え、該保持プレートは、隣接する該凹状の半球面の間に隙間が形成され、該吸引面は、該保護層に該分割溝を形成する時には板状ワークの裏面を吸引保持し、板状ワークを完全切断する時には該保持プレートを介して板状ワークの表面に形成される該凸状の半球面を少なくとも吸引保持する。 The laser processing apparatus of the present invention is a laser processing apparatus used in the above-described laser cutting method, and has a chuck table having a suction surface for sucking and holding a plate-like workpiece, and a plate-like workpiece that is sucked and held by the chuck table. A laser irradiation means for irradiating a laser beam; an output variable portion for changing a laser output irradiated by the laser irradiation means; and a concave hemisphere corresponding to a convex hemisphere formed on the surface of the plate-like workpiece. A holding plate that enables at least suction holding of the convex hemispherical surface, and a switching mechanism that switches between a front surface and a back surface of a plate-like workpiece that is sucked and held by the suction surface, and the holding plate is adjacent to the concave shape. A gap is formed between the hemispherical surfaces, and the suction surface sucks and holds the back surface of the plate-shaped workpiece when the dividing groove is formed in the protective layer, and completely cuts the plate-shaped workpiece. It is at least sucking and holding the convex semi-spherical surface formed on the surface of the plate-shaped workpiece through the holding plate.
本発明のレーザー加工装置は、該保持プレートの代わりに第2のチャックテーブルを備え、該第2のチャックテーブルの上面は、該凸状の半球面に対応した凹状の半球面と、隣接する該凹状の半球面の間に形成される隙間と、を備え、該切換機構は、該吸引面及び第2のチャックテーブルの上面で吸引保持する板状ワークの表面と裏面とを切換え、該凹状の半球面でウエーハの表面に形成される該凸状の半球面を吸引保持してウエーハを完全切断する。 The laser processing apparatus of the present invention includes a second chuck table instead of the holding plate, and the upper surface of the second chuck table is adjacent to a concave hemispherical surface corresponding to the convex hemispherical surface. A gap formed between the concave hemispherical surfaces, and the switching mechanism switches between the front surface and the back surface of the plate-like workpiece held by suction on the suction surface and the upper surface of the second chuck table. The convex hemispherical surface formed on the surface of the wafer by the hemispherical surface is sucked and held to completely cut the wafer.
本発明の他のレーザー加工装置は、上記のレーザー切断方法に用いるレーザー加工装置であって、板状ワークを吸引保持する吸引面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルが吸引保持する板状ワークに対してレーザー光線を照射させるレーザー照射手段と、該レーザー照射手段で照射するレーザー出力を可変する出力可変部と、を備え、該チャックテーブルは、板状ワークの裏面を吸引保持する第1のテーブル部と、板状ワークの表面を吸引保持する第2のテーブル部と、第1のテーブル部の上面及び第2のテーブル部の上面を正対又は横並びに隣接させるように開閉する開閉機構と、を有し、該第1のテーブル部の上面は、板状ワークの裏面に対応した吸引面を有し、該第2のテーブル部の上面は、該凸状の半球面に対応した凹状の半球面と、隣接する該凹状の半球面の間に形成される隙間と、を有し、該開閉機構は、該保護層に該分割溝を形成する時には板状ワークの裏面を該第1のテーブル部の該吸引面に吸引保持させ、板状ワークを完全切断する時には該凹状の半球面で板状ワークの表面に形成される該凸状の半球面を吸引保持させるように、該第1のテーブル部と該第2のテーブル部を開閉する。 Another laser processing apparatus of the present invention is a laser processing apparatus used in the laser cutting method described above, and includes a chuck table having a suction surface for sucking and holding a plate-like work, and a plate-like work that is sucked and held by the chuck table. A first table unit that holds and holds the back surface of the plate-like workpiece by a laser irradiation unit that irradiates the laser beam; and an output variable unit that varies a laser output irradiated by the laser irradiation unit. And a second table portion that sucks and holds the surface of the plate-like workpiece, and an opening and closing mechanism that opens and closes so that the upper surface of the first table portion and the upper surface of the second table portion face each other side by side or adjacent to each other. And the upper surface of the first table portion has a suction surface corresponding to the back surface of the plate-like workpiece, and the upper surface of the second table portion is a concave surface corresponding to the convex hemispherical surface. And a gap formed between the concave hemispheres adjacent to each other, and the opening / closing mechanism has the back surface of the plate-like workpiece on the first surface when the dividing groove is formed in the protective layer. When the plate-like workpiece is completely cut, the convex hemisphere formed on the surface of the plate-like workpiece is sucked and held by the concave hemisphere when the plate-like workpiece is completely cut. Open and close the first table portion and the second table portion.
本発明によれば、板状ワークの表面側からレーザー光線を照射して保護層を分割した後、板状ワークの裏面側からレーザー光線を照射して完全切断するようにしたので、レーザー加工時の外傷を残すことなく、板状ワークを個々のチップに分割することができる。 According to the present invention, the protective layer is divided by irradiating a laser beam from the front side of the plate-like workpiece, and then completely cut by irradiating the laser beam from the back side of the plate-like workpiece. The plate-like workpiece can be divided into individual chips without leaving a mark.
以下、添付図面を参照して、本発明に係るレーザー切断方法が適用されるレーザー加工装置について説明する。図1は、本実施の形態に係るレーザー加工装置の斜視図である。なお、本発明に係るレーザー加工装置は、図1に示すレーザー加工装置に限定されない。レーザー加工装置は、本発明に係るレーザー切断方法が適用される構成であれば、どのように構成されてもよい。 A laser processing apparatus to which a laser cutting method according to the present invention is applied will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view of the laser processing apparatus according to the present embodiment. The laser processing apparatus according to the present invention is not limited to the laser processing apparatus shown in FIG. The laser processing apparatus may be configured in any way as long as the laser cutting method according to the present invention is applied.
図1に示すように、レーザー加工装置1は、チャックテーブル20上の矩形板状の板状ワークWにレーザー光線を照射して、板状ワークWを個々のチップC(図4C参照)に切断するように構成されている。板状ワークWの基材94は、長方形状のアルミナセラミック板で形成されており、基材94の格子状の分割予定ライン96によって複数の領域に区画されている。分割予定ライン96で区画された各領域には、各領域に光デバイスが形成されている。基材94の表面には透光性を有するシリコーン樹脂が塗布されて、光デバイスを保護する保護層95が形成されている。
As shown in FIG. 1, the laser processing apparatus 1 irradiates a rectangular plate-shaped plate-like workpiece W on the chuck table 20 with a laser beam, and cuts the plate-like workpiece W into individual chips C (see FIG. 4C). It is configured as follows. The
保護層95には、各光デバイスに対応して凸状(ドーム状)の半球面93が形成されている。この半球面93は、レンズとして機能しており、光デバイスから照射された光を拡散させることで輝度を向上させている。なお、板状ワークWは、光デバイス用のワークに限らず、半導体用のワークでもよいし、各種パッケージ基板でもよい。よって、基材94は、ガラス、サファイア系の無機材料基板でもよいし、シリコン、ガリウム砒素等の半導体基板でもよい。また、板状ワークWの保護層95は、デバイスを保護可能な材質で形成されていればよい。
The
レーザー加工装置1の基台10上には、チャックテーブル20をX軸方向及びY軸方向に移動するチャックテーブル移動機構30が設けられている。チャックテーブル移動機構30は、基台10上に配置されたX軸方向に平行な一対のガイドレール31と、一対のガイドレール31にスライド可能に設置されたモータ駆動のX軸テーブル32とを有している。また、チャックテーブル移動機構30は、X軸テーブル32上に配置されたY軸方向に平行な一対のガイドレール33と、一対のガイドレール33にスライド可能に設置されたモータ駆動のY軸テーブル34とを有している。
A chuck
X軸テーブル32及びY軸テーブル34の背面側には、それぞれ図示しないナット部が形成され、これらナット部にボールネジ35、36が螺合されている。そして、ボールネジ35、36の一端部に連結された駆動モータ37、38が回転駆動されることで、チャックテーブル20がガイドレール31、33に沿ってX軸方向及びY軸方向に移動される。Y軸テーブル34上には、θテーブル39を介してチャックテーブル20が回転可能に設けられている。チャックテーブル20には、板状ワークWの分割後のチップC(図4C参照)を個別に保持可能に構成されている。なお、チャックテーブル20の詳細については後述する。
Nut portions (not shown) are formed on the back sides of the X-axis table 32 and the Y-axis table 34, and ball screws 35 and 36 are screwed into these nut portions. Then, the
また、基台10上には、チャックテーブル移動機構30の後方に立壁部11が立設されており、立壁部11からはチャックテーブル20の上方に向かってアーム12が突出している。アーム12の先端には、板状ワークWの分割予定ライン96に沿ってレーザー光線を照射するレーザー照射手段50が設けられている。レーザー照射手段50には、レーザー光線の照射領域にアシストガスを噴射するガス供給部52と、レーザー光線のレーザー出力を可変する出力可変部53とが接続されている(図4A参照)。
Further, a standing wall portion 11 is erected on the
レーザー照射手段50による板状ワークWの加工は、板状ワークWに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を用いたアブレーション加工によって実施される。なお、アブレーションとは、レーザー光線の照射強度が所定の加工閾値以上になると、固体表面で電子、熱的、光科学的及び力学的エネルギーに変換され、その結果、中性原子、分子、正負のイオン、ラジカル、クラスタ、電子、光が爆発的に放出され、固体表面がエッチングされる現象をいう。また、本実施の形態に係るアシストガスは、圧縮エアであり、板状ワークWの材質等に応じて酸素や窒素等のガスに適宜変更される。 The processing of the plate-like workpiece W by the laser irradiation means 50 is performed by ablation processing using a laser beam having a wavelength that is absorptive with respect to the plate-like workpiece W. Ablation means that when the irradiation intensity of the laser beam exceeds a predetermined processing threshold, it is converted into electronic, thermal, photochemical and mechanical energy on the solid surface, resulting in neutral atoms, molecules, positive and negative ions. , A phenomenon in which radicals, clusters, electrons, and light are explosively emitted and the solid surface is etched. The assist gas according to the present embodiment is compressed air, and is appropriately changed to a gas such as oxygen or nitrogen according to the material of the plate-like workpiece W or the like.
このように構成されたレーザー加工装置1では、レーザー照射手段50から板状ワークWにレーザー光線が照射されると共にレーザー光線の照射領域にアシストガスが噴射される。そして、レーザー光線が照射された状態でチャックテーブル20が移動されることで分割予定ライン96に沿って板状ワークWがアブレーション加工される。なお、本実施の形態では、アブレーション加工で板状ワークWを加工する構成にしたが、この構成に限定されない。レーザー光線によって板状ワークWを溶融させながら熱加工できる構成であれば、どのような加工でもよい。
In the laser processing apparatus 1 configured as described above, a laser beam is irradiated from the
本実施の形態に係る板状ワークWを分割するために、シリコーン樹脂製の保護層95の加工時とアルミナセラミック製の基材94の加工時とでレーザー出力が変更される。この場合、保護層95にレーザー光線を照射して保護層95を部分的に除去した後に、保護層95から露出した基材94をレーザー光線で完全切断すると、これらのレーザー加工時の集光位置や出力の違いによって保護層95に焼けや焦げが生じる場合がある。このため、板状ワークWから保護層95を部分的に除去した後に、板状ワークWを裏返して裏面98側から基材94を完全切断して、板状ワークWを個々のチップCに分割している(図4C参照)。
In order to divide the plate-like workpiece W according to the present embodiment, the laser output is changed between when the
しかしながら、板状ワークWの保護層95には凸状の半球面93が形成されているため、通常のチャックテーブル20の吸引面では板状ワークWを吸引保持することができない。そこで、本実施の形態では、板状ワークWを裏面98側(図4C参照)から完全切断する際に、板状ワークWとチャックテーブル20との間に凹状の半球面63が形成された多孔質の保持プレート60を介在させている。これにより、凸状の半球面93を有する板状ワークWの保護層95側をチャックテーブル20に吸引保持させて、板状ワークWを裏面98側から完全切断することが可能になっている。
However, since the convex
以下、図2及び図3を参照して、チャックテーブル及び保持プレートについて説明する。図2は、本実施の形態に係るチャックテーブルの斜視図である。図3は、本実施の形態に係る保持プレート及び板状ワークの斜視図である。なお、図2Aはチャックテーブルから保持ブロックを取り外した状態を示し、図2Bはチャックテーブルに保持ブロックを取り付けた状態を示している。 Hereinafter, the chuck table and the holding plate will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a perspective view of the chuck table according to the present embodiment. FIG. 3 is a perspective view of the holding plate and the plate-like workpiece according to the present embodiment. 2A shows a state where the holding block is removed from the chuck table, and FIG. 2B shows a state where the holding block is attached to the chuck table.
図2A及び図2Bに示すように、チャックテーブル20は、基台となるベース部材21に板状ワークWの分割後の各チップC(図4C参照)を個別に保持可能な保持ブロック22が配設されて構成される。保持ブロック22の上面は、板状ワークWの分割予定ライン96(図3参照)に対応した逃げ溝23によって格子状に区画されて、個々のチップCに対応した吸引面24が形成されている。各吸引面24の中心には、保持ブロック22を上下に貫通するように吸引口25が形成されている。各吸引口25は、ベース部材21に保持ブロック22が配設されることで、ベース部材21上に形成された浅溝26に連通される。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the chuck table 20 is provided with a holding
浅溝26は、4列の横溝27を1列の縦溝28で繋ぐように形成され、保持ブロック22の全ての吸引口25に連通している。縦溝28の中央は、ベース部材21の内部に形成された吸引路29(図4A参照)を介して吸引源(不図示)に連通されている。吸引源からの吸引力によって保持ブロック22の吸引面24が負圧になることで、板状ワークWが保持ブロック22の吸引面24に吸引保持される。このように、チャックテーブル20は、板状ワークWの分割後のチップCを個別に保持可能であるため、本実施の形態のように板状ワークWを反転させて2回に分けて加工する場合に限らず、板状ワークを1回の加工で完全切断するものに適用可能である。
The
図3に示すように、保持プレート60は、ポーラスセラミック材等の多孔質材で板状に形成されており、板状ワークWの完全切断時にチャックテーブル20と板状ワークWの間に介在される。保持プレート60の表面は、板状ワークWの分割予定ライン96に対応した隙間61によって格子状に区画され、保持ブロック22の吸引面24(図2A参照)に対応した吸引領域62が形成されている。各吸引領域62には、板状ワークWの凸状の半球面93に対応した凹状の半球面63が形成されている。保持プレート60の凹状の半球面63に板状ワークWの凸状の半球面93が入り込むことで、板状ワークWの保護層95側がチャックテーブル20に吸引保持される。
As shown in FIG. 3, the holding
これにより、保持プレート60による板状ワークWの吸引面積が広くなり、吸引保持力が増加されている。板状ワークWの完全切断時に、板状ワークWの裏面98側にレーザー光線と共にアシストガスが噴射されても、アシストガスの勢いによって分割後のチップ飛びが発生することがない。この場合、保持プレート60の凹状の半球面63は、板状ワークWの凸状の半球面93よりも僅かに大きく形成されており(図4B参照)、凹状の半球面63と凸状の半球面93とに僅かな間隔が設けられている。このため、板状ワークWの反転保持によって、凸状の半球面93が傷付けられることがない。
Thereby, the suction area of the plate-like workpiece W by the holding
また、保持プレート60には、隙間61や外周面64に吸引力の漏れを防ぐために多孔質の細孔を樹脂等で塞いだ壁が形成されている(図4B参照)。これにより、保持プレート60の隙間61や外周面64から外部への吸引力の漏れを防いで、吸引領域62における吸引保持力の低下が抑えられている。なお、保持プレート60の吸引領域62全体で板状ワークWの保護層95側を吸引保持する構成にしたが、この構成に限定されない。保持プレート60は、少なくとも板状ワークWの凸状の半球面93を吸引保持可能な構成であればよい。
Further, the holding
続いて、図4を参照して、レーザー加工装置を用いたレーザー切断方法について説明する。図4は、本実施の形態に係るレーザー切断方法の説明図である。なお、図4Aは保護層分割工程、図4Bは切換工程、図4Cは切断工程をそれぞれ示している。また、図4に示すレーザー切断動作は一例に過ぎず、適宜変更が可能である。 Next, a laser cutting method using a laser processing apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram of the laser cutting method according to the present embodiment. 4A shows a protective layer dividing step, FIG. 4B shows a switching step, and FIG. 4C shows a cutting step. Further, the laser cutting operation shown in FIG. 4 is merely an example, and can be changed as appropriate.
図4Aに示すように、先ず保護層分割工程が実施される。保護層分割工程では、板状ワークWの保護層95が上方に向けられた状態で、板状ワークWの裏面98側がチャックテーブル20の保持ブロック22で吸引保持される。チャックテーブル20がレーザー照射手段50の下方に移動され、レーザー照射手段50が板状ワークWの分割予定ライン96に位置付けられる。そして、レーザー照射手段50から板状ワークWの表面97側の保護層95にレーザー光線が照射されると共に、レーザー光線の照射領域にアシストガスが吹き付けられる。
As shown in FIG. 4A, a protective layer dividing step is first performed. In the protective layer dividing step, the
このとき、レーザー光線の集光点が調整されながら、板状ワークWに対してレーザー照射手段50が相対移動されることで、分割予定ライン96に沿って板状ワークWの保護層95を分割する分割溝89が形成される。保護層分割工程における加工条件は、シリコーン樹脂に対応した加工条件であり、例えば、以下のように設定されている。
レーザー種類:CO2レーザー
出力:20[W]
繰返し周波数:100[kHz]
送り速度:200[mm/s]
このような加工条件でレーザー加工することで、シリコーン樹脂からなる保護層95が適切に除去される。
At this time, the laser irradiation means 50 is moved relative to the plate-like workpiece W while the condensing point of the laser beam is adjusted, so that the
Laser type: CO2 laser Output: 20 [W]
Repetition frequency: 100 [kHz]
Feeding speed: 200 [mm / s]
By laser processing under such processing conditions, the
図4Bに示すように、保護層分割工程の後には切換工程が実施される。切換工程では、チャックテーブル20の保持ブロック22から板状ワークWが取り外され、保持ブロック22上に保持プレート60が載置される。保持ブロック22の吸引面24が保持プレート60で覆われることで、保持プレート60の表面が板状ワークWに対する吸引面として機能する。そして、板状ワークWの保護層95側が下方に向けられ、保持プレート60の凹状の半球面63に板状ワークWの凸状の半球面93が入り込むように、保持プレート60上に板状ワークWが再び載置される。
As shown in FIG. 4B, the switching step is performed after the protective layer dividing step. In the switching step, the plate-like workpiece W is removed from the holding
このとき、保持プレート60の凹状の半球面63と板状ワークWの凸状の半球面93とに僅かな間隔が空けられているため、凸状の半球面93が傷付けられることがない。そして、チャックテーブル20の保持ブロック22に吸引力が発生すると、保持プレート60を通じて板状ワークWの表面97(保護層95)にも吸引力が作用する。保持プレート60の隙間61や外周面64の細孔が樹脂で埋められているため、吸引力の漏れが抑えられて保持プレート60に板状ワークWが適切に吸引保持される。このようにして、吸引保持される板状ワークWの被吸引面が裏面98から表面97に切換えられ、板状ワークWの裏面98を表出させて該保護層95側が吸引保持される。
At this time, since the concave
図4Cに示すように、切換工程の後には切断工程が実施される。切断工程では、シリコーン樹脂製の保護層95に対応した加工条件からアルミナセラミック製の基材94に対応した加工条件に変更される。また、板状ワークWの裏面98を表出させた状態で、レーザー照射手段50が板状ワークWの分割予定ライン96(分割溝89)に位置付けられる。そして、出力可変部53によってレーザー出力を増加させた状態で、レーザー照射手段50から板状ワークWの裏面98にレーザー光線と共にアシストガスが吹き付けられる。
As shown in FIG. 4C, a cutting step is performed after the switching step. In the cutting step, the processing conditions corresponding to the
これにより、板状ワークWの溶解で生じる加工屑がアシストガスで吹き飛ばされながら、レーザー光線によって基材94が切断される。このとき、レーザー光線の照射領域の真下には保持プレート60の隙間61が存在しているため、レーザー光線によって保持プレート60が加熱されることがない。よって、保持プレート60と板状ワークWの保護層95の接する箇所がレーザー光線によって加熱されることがなく、保護層95に悪影響を与えることがない。そして、基材94が貫通して保護層95の分割溝89に連なることで、板状ワークWが完全切断される。
Thereby, the
このように、板状ワークWの完全切断時には保護層95へのレーザー光線の照射が抑えられているため、保護層95に焼けや焦げが発生することがない。切断工程における加工条件は、アルミナセラミックに対応した加工条件であり、例えば、以下のように設定されている。この場合、アルミナセラミックに対応した加工条件は、シリコーン樹脂に対応した加工条件に対して、レーザー出力が増加されると共に、送り速度が低下されている。
レーザー種類:CO2レーザー
出力:50[W]
繰返し周波数:100[kHz]
送り速度:40[mm/s]
切断工程においては、CO2レーザーの代わりにファイバーレーザーを使用してもよい。
Thus, since the irradiation of the laser beam to the
Laser type: CO2 laser Output: 50 [W]
Repetition frequency: 100 [kHz]
Feeding speed: 40 [mm / s]
In the cutting process, a fiber laser may be used instead of the CO2 laser.
なお、切換工程では、作業者が手動で板状ワークの被吸引面を裏面から表面に切換えてもよいし、専用の装置で板状ワークの被吸引面を裏面から表面に切換えてもよい。以下、専用の装置で切換工程を実施する構成について説明する。図5は、本実施の形態に係る切換機構を用いた切換工程の一例を示す図である。 In the switching step, the operator may manually switch the suction surface of the plate-shaped workpiece from the back surface to the front surface, or may switch the suction surface of the plate-shaped workpiece from the back surface to the front surface with a dedicated device. Hereinafter, the structure which implements a switching process with an exclusive apparatus is demonstrated. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a switching process using the switching mechanism according to the present embodiment.
図5Aに示すように、切換機構70は、一対のクランプ71で板状ワークWの両端を把持して板状ワークWを表裏反転させ、チャックテーブル20の吸引面24で吸引保持する板状ワークWの表面97と裏面98とを切換えている。切換機構70の一対のクランプ71の対向面には、板状ワークWの側面99を把持できるように凹状に形成された把持溝73が形成されている。また、一対のクランプ71は、水平移動部74によってX軸方向で相互に離間又は接近され、昇降移動部75によってZ軸方向で昇降され、回転部76によってX軸回りに回転されるように構成されている。
As shown in FIG. 5A, the
水平移動部74はX軸方向に延在しており、水平移動部74には昇降移動部75が水平方向に移動可能に設置されている。昇降移動部75はZ軸方向に延在しており、昇降移動部75には回転部76が昇降可能に設置されている。回転部76は、回転モータ等で構成されており、回転モータの出力軸にクランプ71が取り付けられている。このように構成された切換機構70による切換工程では、一対のクランプ71が板状ワークWを把持可能な高さに降ろされた状態で、水平移動部74によって一対のクランプ71が互いに接近される。これにより、一対のクランプ71の把持溝73に板状ワークWの側面99が把持される。
The horizontal moving
図5Bに示すように、一対のクランプ71によって板状ワークWが把持されると、昇降移動部75によって一対のクランプ71が上昇されて、板状ワークWがチャックテーブル20から十分に離間した高さまで持ち上げられる。そして、板状ワークWが持ち上げられた状態で、チャックテーブル20の保持ブロック22上に、凹状の半球面63が形成された保持プレート60が載置される。これにより、チャックテーブル20上の保持プレート60に、板状ワークWの保護層95側の凸状の半球面93を保持可能な吸引面が形成される。なお、保持プレート60の載置は専用の装置で実施されてもよいし、手作業で実施されてもよい。
As shown in FIG. 5B, when the plate-like workpiece W is gripped by the pair of
図5Cに示すように、チャックテーブル20上に保持プレート60が載置されると、回転部76によって一対のクランプ71が回転されて板状ワークWが表裏反転される。これにより、板状ワークWの保護層95が下方に向けられて、保護層95の凸状の半球面93が保持プレート60の凹状の半球面63に上下方向で正対される。図5Dに示すように、昇降移動部75によって一対のクランプ71が下降されて、板状ワークWの凸状の半球面93が保持プレート60の凹状の半球面63に収まるように、板状ワークWが保持プレート60上に載置される。そして、板状ワークWから一対のクランプ71が離間されると共に、チャックテーブル20の吸引力によって保持プレート60を介して板状ワークWの保護層95側が吸引保持される。
As shown in FIG. 5C, when the holding
以上のように、本実施の形態に係るレーザー切断方法によれば、板状ワークWの表面97側からレーザー光線が照射されて保護層95に分割溝89が形成された後、板状ワークWの裏面98側からレーザー光線が照射されて板状ワークWが完全切断される。板状ワークWの完全切断時に、板状ワークWの裏面98側からレーザー光線が照射されるため、レーザー光線の影響を表面97側の保護層95が受けることがない。保護層95の焼けや焦げを抑えて、レーザー加工時の外傷を残すことなく、板状ワークWを個々のチップに分割することができる。また、板状ワークWの完全切断時には、板状ワークWとチャックテーブル20との間に保持プレート60が介在されているため、板状ワークWに凸状の半球面93を保持プレート60の凹状の半球面63で吸引保持させることができる。
As described above, according to the laser cutting method according to the present embodiment, after the laser beam is irradiated from the
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change and implement variously. In the above-described embodiment, the size, shape, and the like illustrated in the accompanying drawings are not limited to this, and can be appropriately changed within a range in which the effect of the present invention is exhibited. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the object of the present invention.
また、上記した切換工程では、チャックテーブル20上に保持プレート60を載置して、保持プレート60を介して板状ワークWの表面97側を保持可能にする構成にしたが、この構成に限定されない。図6に示すようなチャックテーブル80を用いて切換工程を実施することも可能である。なお、変形例に係るチャックテーブル80を備えたレーザー加工装置は、チャックテーブル80以外は上記実施の形態に係るレーザー加工装置1と同様な構成を有しているため説明を省略する。
In the above switching step, the holding
図6Aに示すように、チャックテーブル80は、第1のテーブル部81と第2のテーブル部82を開閉機構83によって開閉可能に連結して構成されている。第1のテーブル部81は板状ワークWの裏面98を吸引保持するものであり、第1のテーブル部81の上面は、板状ワークWの裏面98に対応した平坦な吸引面84を有している。第2のテーブル部82は、板状ワークWの表面97を吸引保持するものであり、第2のテーブル部82の上面は、本実施の形態の保持プレート60(図4B参照)と同様に、板状ワークWの凸状の半球面93に対応した凹状の半球面85と、隣接する凹状の半球面85の間に形成される隙間86とを有している。
As shown in FIG. 6A, the chuck table 80 is configured by connecting a
開閉機構83は、第1のテーブル部81の上面に向けて第2のテーブル部82を閉方向に旋回させることで、第1のテーブル部81の上面及び第2のテーブル部82の上面を正対させることが可能に構成されている(図6B参照)。また、開閉機構83は、第1のテーブル部81の上面から第2のテーブル部82を開方向に旋回させることで、第1のテーブル部81の上面及び第2のテーブル部82の上面を横並びに隣接させることが可能に構成されている。また、第1のテーブル部81と第2のテーブル部82が閉じた状態では、板状ワークWの厚み対応した間隔が空けられているため、板状ワークWを挟んだ状態で第1のテーブル部81と第2のテーブル部82を閉じることが可能になっている。
The opening /
このように構成されたチャックテーブル80では、第1のテーブル部81と第2のテーブル部82が開かれた状態で、第1のテーブル部81に載置された板状ワークWに対して保護層分割工程が実施される。第1のテーブル部81の平坦な吸引面84によって板状ワークWの裏面98が吸引保持され、レーザー加工によって板状ワークWの保護層95に分割溝89が形成される。このとき、第1のテーブル部81上で板状ワークWの凸状の半球面93が上方に向けられており、第1のテーブル部81に隣接する第2のテーブル部82の凹状の半球面85も上方に向けられている。
In the chuck table 80 configured as described above, the plate-like workpiece W placed on the
図6Bに示すように、板状ワークWに分割溝89が形成されると、開閉機構83による第1、第2のテーブル部81、82の開閉によって切換工程が実施される。この場合、第1のテーブル部81に対して第2のテーブル部82が閉方向に旋回され、板状ワークWの凸状の半球面93が第2のテーブル部82の凹状の半球面85に入り込むように板状ワークWの表面97に第2のテーブル部82が載置される。これにより、第1のテーブル部81の上面に第2のテーブル部82の上面が正対され、板状ワークWが第1、第2のテーブル部81、82の上面に挟み込まれる。次に、第2のテーブル部82によって板状ワークWの保護層95側が吸引保持される。
As shown in FIG. 6B, when the dividing
このとき、第2のテーブル部82の凹状の半球面85と板状ワークWの凸状の半球面93とに僅かな間隔が設けられており、凸状の半球面93が傷付けられることが防止されている。また、第2のテーブル部82の隙間86は、外面の細孔が樹脂で埋められているため、吸引力の漏れが抑えられて第2のテーブル部82に板状ワークWが適切に吸引保持されている。続いて、第1のテーブル部81による板状ワークWの吸引保持が解除されて、板状ワークWを吸引保持した状態で第2のテーブル部82が開方向に旋回される。これにより、板状ワークWの裏面98を上方に向けた状態で第2のテーブル部82に保持される。
At this time, a slight gap is provided between the concave
図6Cに示すように、第1のテーブル部81と第2のテーブル部82が再び開かれた状態で、第2のテーブル部82に載置された板状ワークWに対して切断工程が実施される。第2のテーブル部82の凹状の半球面85によって板状ワークWの凸状の半球面93が吸引保持され、レーザー加工によって板状ワークWが完全切断される。この切断工程では、上記した実施の形態と同様に、保護層分割工程よりも、レーザー出力が増加されると共に送り速度が低下されている。このように、変形例に係るチャックテーブル80を用いた場合であっても、第1、第2のテーブル部81、82を開閉させて切換工程を実施することができる。
As shown in FIG. 6C, a cutting process is performed on the plate-like workpiece W placed on the
また、図7に示すように、本実施の形態に係るチャックテーブル20に加えて第2のチャックテーブル90を備える構成にしてもよい。第2のチャックテーブル90の上面には、本実施の形態の保持プレート60と同様に、凹状の半球面91と、隣り合う凹状の半球面91の間に隙間92とが形成されている。そして、例えば、図5に示す切換機構70によって、チャックテーブル20から第2のチャックテーブル90に板状ワークWを反転させた後に移し換えるようにする。
Further, as shown in FIG. 7, a second chuck table 90 may be provided in addition to the chuck table 20 according to the present embodiment. Similar to the holding
また、上記した実施の形態及び変形例では、板状ワークWの保護層95に凸状の半球面93が形成される構成にしたが、この構成に限定されない。板状ワークWは、基材94上に保護層95が形成されていればよく、保護層95に凸状の半球面93が形成されていなくてもよい。このような板状ワークWであっても、保護層95に焼けや焦げが発生することがなく、レーザー加工時の外傷を残すことなく、板状ワークWを個々のチップに分割することができる。
In the embodiment and the modification described above, the convex
また、上記した実施の形態及び変形例では、単一のレーザー加工装置1によって保護層分割工程、切換工程、切断工程が実施されたが、この構成に限定されず、各工程は、それぞれ別々の装置で実施されてもよい。 In the embodiment and the modification described above, the protective layer dividing step, the switching step, and the cutting step are performed by the single laser processing apparatus 1, but the present invention is not limited to this configuration, and each step is separately performed. It may be implemented in the apparatus.
以上説明したように、本発明は、分割後のチップにレーザー加工時の外傷を残すことなく、板状ワークを個々のチップに分割することができるという効果を有し、特に、シリコーン樹脂等の保護層を有する光デバイス用のウエーハを個々のチップに分割するレーザー切断方法及びレーザー加工装置に有用である。 As described above, the present invention has an effect that a plate-shaped workpiece can be divided into individual chips without leaving any damage during laser processing on the divided chips, and in particular, a silicone resin or the like. This is useful for a laser cutting method and a laser processing apparatus for dividing a wafer for an optical device having a protective layer into individual chips.
1 レーザー加工装置
20、80 チャックテーブル
50 レーザー照射手段
53 出力可変部
60 保持プレート
61 保持プレートの隙間
63 保持プレートの凹状の半球面
70 切換機構
81 第1のテーブル部
82 第2のテーブル部
83 開閉機構
84 第1のテーブル部の吸引面
85 第2のテーブル部の凹状の半球面
86 第2のテーブル部の隙間
89 分割溝
90 第2のチャックテーブル
91 第2のチャックテーブルの凹状の半球面
92 第2のチャックテーブルの隙間
93 板状ワークの凸状の半球面
95 保護層
97 板状ワークの表面
98 板状ワークの裏面
C チップ
W 板状ワーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
板状ワークの裏面を吸引保持して表面の該保護層にレーザー光線を照射させ該保護層を分割する分割溝を形成する保護層分割工程と、
該保護層分割工程の後、吸引保持される板状ワークの被吸引面を裏面から表面に切換え板状ワークの裏面を表出させ該保護層側を吸引保持する切換工程と、
該切換工程の後、板状ワークの裏面にレーザー光線を照射させ該板状ワークを完全切断する切断工程と、
からなるレーザー切断方法。 A laser cutting method for forming a chip that is cut into pieces by irradiating a plate-like workpiece having a protective layer on the surface with a laser beam and cutting the plate-like workpiece,
A protective layer dividing step for forming a dividing groove for dividing the protective layer by sucking and holding the back surface of the plate-like workpiece and irradiating the protective layer on the surface with a laser beam;
After the protective layer dividing step, the switching step of switching the suction surface of the plate-shaped workpiece to be sucked and held from the back surface to the front surface and exposing the back surface of the plate-shaped workpiece to suck and hold the protective layer side;
After the switching step, a cutting step of irradiating the back surface of the plate workpiece with a laser beam to completely cut the plate workpiece;
A laser cutting method comprising:
該切断工程では、少なくとも板状ワークの表面に形成される該半球面を吸引保持する請求項1記載のレーザー切断方法。 The surface of the plate-like workpiece is provided with a convex hemisphere for each chip,
The laser cutting method according to claim 1, wherein in the cutting step, at least the hemispherical surface formed on the surface of the plate-like workpiece is sucked and held.
板状ワークを吸引保持する吸引面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルが吸引保持する板状ワークに対してレーザー光線を照射させるレーザー照射手段と、該レーザー照射手段で照射するレーザー出力を可変する出力可変部と、該板状ワークの表面に形成される凸状の半球面に対応した凹状の半球面で該凸状の半球面を少なくとも吸引保持可能にする保持プレートと、該吸引面で吸引保持する板状ワークの表面と裏面とを切換える切換機構と、を備え、
該保持プレートは、隣接する該凹状の半球面の間に隙間が形成され、
該吸引面は、該保護層に該分割溝を形成する時には板状ワークの裏面を吸引保持し、板状ワークを完全切断する時には該保持プレートを介して板状ワークの表面に形成される該凸状の半球面を少なくとも吸引保持するレーザー加工装置。 A laser processing apparatus used in the laser cutting method according to claim 2,
A chuck table having a suction surface for sucking and holding a plate-like work, a laser irradiation means for irradiating a laser beam to the plate-like work sucked and held by the chuck table, and an output for changing a laser output emitted by the laser irradiation means A variable portion, a holding hemispherical surface corresponding to the convex hemispherical surface formed on the surface of the plate-like workpiece, and capable of holding at least the convex hemispherical surface by suction, and suction holding by the suction surface A switching mechanism for switching between the front surface and the back surface of the plate workpiece to be
The holding plate has a gap formed between the concave hemispheres adjacent to each other,
The suction surface sucks and holds the back surface of the plate-like workpiece when forming the dividing groove in the protective layer, and is formed on the surface of the plate-like workpiece via the holding plate when completely cutting the plate-like workpiece. A laser processing device that holds and holds at least a convex hemispherical surface.
該第2のチャックテーブルの上面は、該凸状の半球面に対応した凹状の半球面と、隣接する該凹状の半球面の間に形成される隙間と、を備え、
該切換機構は、該吸引面及び第2のチャックテーブルの上面で吸引保持する板状ワークの表面と裏面とを切換え、
該凹状の半球面でウエーハの表面に形成される該凸状の半球面を吸引保持してウエーハを完全切断する請求項3記載のレーザー加工装置。 A second chuck table instead of the holding plate;
The upper surface of the second chuck table includes a concave hemispherical surface corresponding to the convex hemispherical surface, and a gap formed between the adjacent concave hemispherical surfaces,
The switching mechanism switches between the front surface and the back surface of the plate-like workpiece that is sucked and held by the suction surface and the upper surface of the second chuck table,
4. The laser processing apparatus according to claim 3, wherein the convex hemispherical surface formed on the surface of the wafer by the concave hemispherical surface is sucked and held to completely cut the wafer.
板状ワークを吸引保持する吸引面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルが吸引保持する板状ワークに対してレーザー光線を照射させるレーザー照射手段と、該レーザー照射手段で照射するレーザー出力を可変する出力可変部と、を備え、
該チャックテーブルは、板状ワークの裏面を吸引保持する第1のテーブル部と、板状ワークの表面を吸引保持する第2のテーブル部と、第1のテーブル部の上面及び第2のテーブル部の上面を正対又は横並びに隣接させるように開閉する開閉機構と、を有し、
該第1のテーブル部の上面は、板状ワークの裏面に対応した吸引面を有し、
該第2のテーブル部の上面は、該凸状の半球面に対応した凹状の半球面と、隣接する該凹状の半球面の間に形成される隙間と、を有し、
該開閉機構は、該保護層に該分割溝を形成する時には板状ワークの裏面を該第1のテーブル部の該吸引面に吸引保持させ、板状ワークを完全切断する時には該凹状の半球面で板状ワークの表面に形成される該凸状の半球面を吸引保持させるように、該第1のテーブル部と該第2のテーブル部を開閉するレーザー加工装置。 A laser processing apparatus used for the laser cutting method according to claim 2,
A chuck table having a suction surface for sucking and holding a plate-like work, a laser irradiation means for irradiating a laser beam to the plate-like work sucked and held by the chuck table, and an output for changing a laser output emitted by the laser irradiation means A variable portion, and
The chuck table includes a first table portion that sucks and holds the back surface of the plate-like workpiece, a second table portion that sucks and holds the surface of the plate-like workpiece, an upper surface of the first table portion, and a second table portion. An open / close mechanism that opens and closes the top surface of the
The upper surface of the first table portion has a suction surface corresponding to the back surface of the plate-like workpiece,
The upper surface of the second table portion has a concave hemispherical surface corresponding to the convex hemispherical surface, and a gap formed between the adjacent concave hemispherical surfaces,
The opening / closing mechanism sucks and holds the back surface of the plate-like workpiece on the suction surface of the first table portion when forming the dividing groove in the protective layer, and the concave hemispherical surface when completely cutting the plate-like workpiece. A laser processing apparatus that opens and closes the first table portion and the second table portion so as to suck and hold the convex hemispherical surface formed on the surface of the plate-like workpiece.
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